(57)【要約】【課題】発熱体への通電によって生じる検出部内の温度の変化により、検出部の外面に付着する付着物を検出する場合に、付着物の検出にタイムラグを生じさせないようにした。【解決手段】  発熱体１１及び測温体１２が挿入されている金属管１０内に熱良導性の充填剤１３が充填された検出部Ｋを、付着物の調査水中に浸漬して、発熱体１１への通電によって生じる検出部Ｋ内の温度の変化により、この検出部Ｋの外面Ｋ１への付着物の付着検出を行う付着物検出用のセンサー１であって、金属管１０の外面をスケールＧで被覆して、検出部Ｋの外面Ｋ１をスケールＧの表面によって形成した。付着物がスケールの場合、このスケールは、検出部Ｋの外面Ｋ１の全面にかつ迅速に付着する。【選択図】        図１
2013120173.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱体及び測温体が挿入されている金属管内に熱良導性の充填剤が充填された検出部を、付着物の調査水中に浸漬して、前記発熱体への通電によって生じる前記検出部内の温度の変化により、この検出部の外面への付着物の付着検出を行う付着物検出用のセンサーであって、
前記金属管の外面を所定の粗度を有するように形成して、前記検出部の外面に所定の粗度を与えるようにしたことを特徴とする付着物検出用のセンサー。
【請求項２】
発熱体及び測温体が挿入されている金属管内に熱良導性の充填剤が充填された検出部を、付着物の調査水中に浸漬して、前記発熱体への通電によって生じる前記検出部内の温度の変化により、この検出部の外面への付着物の付着検出を行う付着物検出用のセンサーであって、
前記金属管の外面をスケールで被覆して、前記検出部の外面を前記スケールの表面によって形成していることを特徴とする付着物検出用のセンサー。
【請求項３】
前記スケールの成分は、炭酸カルシウム、塩基性炭酸亜鉛、硫酸カルシウム、亜硫酸カルシウム、硫酸バリウム、硫酸アルミニウム、リン酸カルシウム、リン酸亜鉛、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、シュウ酸カルシウム、水酸化マグネシウム、及び水酸化亜鉛のうちの何れか、又は、これらのうちの少なくとも２つの成分が混合されたものであることを特徴とする請求項２記載の付着物検出用のセンサー。
【請求項４】
発熱体及び測温体が挿入されている金属管内に熱良導性の充填剤が充填された検出部が、付着物の調査水中に浸漬されるセンサーと、前記センサーの前記発熱体への通電量を制御する通電量制御手段と、前記センサーの前記発熱体への通電によって生じる前記検出部内の温度の変化により、この検出部の外面への付着物の付着検出を行う付着物検出手段とを備えた付着物検出装置であって、
前記センサーの前記金属管の外面をスケールで被覆して、前記検出部の外面を前記スケールの表面によって形成していることを特徴とする付着物検出装置。
【請求項５】
前記通電量制御手段は、第１の時間帯では電流値を所定の大きさとするが、これに続く第２の時間帯では電流値をゼロ又はゼロに近い値とすることを、連続的に繰り返すように、前記センサーの前記発熱体への通電量を制御することを特徴とする請求項４記載の付着物検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば冷却水系のような工業用水系や紙パルププロセスにおけるスケールやスライムの発生状況を検出するための、付着物検出用のセンサー及び付着物検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、工業用水系や紙パルププロセスにおいては、機器や配管中を流れる使用水の水質の変動等により、水中に溶解している不純物が、機器や配管の流路内面に結晶の析出等によって付着し、これらが積層固化（固着）することによりスケールが発生する。また、使用水中に存在する微生物等の作用により、機器や配管の流路内面にスライムが発生する。
【０００３】
このようなスケールやスライムの発生状況を連続的に検出可能なものには、例えば、特許文献１に記載される付着物検出装置がある。この付着物検出装置は、発熱体及び測温体が挿入されている金属管内に熱良導性の充填剤が充填された検出部が、付着物の発生を調査をする水（以下調査水という）中に置かれるセンサー（プローブ）を有しており、このセンサの検出部を調査水中に浸漬しつつ、発熱体への通電を行い、この通電によって生じる検出部内の温度の変化により、センサーの検出部外面にスケールやスライムが付着したことを検出するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１０１８４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このような付着物検出装置においては、センサーの検出部の外面が平滑な金属管の外面からなるため、スケールやスライムといった付着物は、この検出部の外面に付着しずらく、この検出部の外面に部分的に付着しつつ、これが全体に広がっていくような形態をとる。このため、付着物の付着初期においては、測温体が付着物による温度上昇を充分に捉えることができず、付着物の付着開始と付着物の検出とにタイムラグが生じてしまうという問題があった。
【０００６】
この発明は、以上の点に鑑み、発熱体への通電によって生じる検出部内の温度の変化により、検出部の外面に付着する付着物を検出する場合に、付着物の検出にタイムラグを生じさせない付着物検出用のセンサー及びこのセンサーを備えた付着物検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の請求項１記載の発明は、発熱体及び測温体が挿入されている金属管内に熱良導性の充填剤が充填された検出部を、付着物の調査水中に浸漬して、前記発熱体への通電によって生じる前記検出部内の温度の変化により、この検出部の外面への付着物の付着検出を行う付着物検出用のセンサーであって、前記金属管の外面を所定の粗度を有するように形成して、前記検出部の外面に所定の粗度を与えるようにしたことを特徴とする。
【０００８】
この発明では、センサーの検出部を付着物の発生を調査する調査水中に浸漬した後、発熱体に通電してこれを発熱させ、この熱量を検出部の外面側にほぼ均一に放出させる。そして、測温体で検出部内の温度Ｔ０を計測することにより、水温＋水の伝熱境膜による温度上昇分＋金属管等の熱伝導による温度上昇分を計測する。つぎに、温度Ｔ０の計測から所定時間経過後、測温体で検出部内の温度Ｔｐを計測することにより、調査水の温度と水の伝熱境膜による温度上昇分とが一定の場合、温度Ｔ０，Ｔｐ間に、温度差（Ｔｐ−Ｔ０）が生じれば、検出部外面に付着物が付着したこととなる。
【０００９】
ところで、センサーの検出部の外面が平滑な金属管外面である場合には、付着物は、付着しずらいため、検出部の外面に部分的に付着しつつ、これが全体に広がっていくような形態をとる。また、一般的に付着物の熱伝導率は検出部を形成する金属管のそれより小さいため、付着物の付着当初（検出部の外面に部分的に付着物が生じた状態）においては、発熱体からの熱は、付着物のない金属管側から多くが放出され、測温体によって付着物による温度上昇分を充分に検出できない状態となる。
【００１０】
この発明では、検出部の外面に所定の粗度与えているので、検出部の外面が平滑な金属管の外面である場合に比べて、検出部の外面周りの粘性境膜が厚くなって、この検出部の外面に対して付着物が滞留・付着し易い状態となる。このため、この発明では、検出部の外面全面に付着物が付着し易くなる。
【００１１】
この発明の請求項２記載の発明は、発熱体及び測温体が挿入されている金属管内に熱良導性の充填剤が充填された検出部を、付着物の調査水中に浸漬して、前記発熱体への通電によって生じる前記検出部内の温度の変化により、この検出部の外面への付着物の付着検出を行う付着物検出用のセンサーであって、前記金属管の外面をスケールで被覆して、前記検出部の外面を前記スケールの表面によって形成していることを特徴とする。
【００１２】
この発明では、検出部の外面を、スケールの表面（スケール粒子の付着によって粗度が大きくなっている面）によって形成しているので、これが平滑な金属管の外面である場合に比べて、検出部の外面周りの粘性境膜が厚くなり、検出部の外面に対して、付着物が滞留・付着し易い状態となる。このため、この検出部の外面全面に付着物が付着し易くなる。また、この発明では、付着するスケールの結晶と同様な結晶を有するスケールの表面を検出部の外面としているので、付着するスケールの結晶が、金属管外面に比べて、エネルギー的に安定なスケール上、すなわち、検出部の外面上に生じ易くなっている。
【００１３】
この発明の請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明の場合において、前記スケールの成分は、炭酸カルシウム、塩基性炭酸亜鉛、硫酸カルシウム、亜硫酸カルシウム、硫酸バリウム、硫酸アルミニウム、リン酸カルシウム、リン酸亜鉛、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、シュウ酸カルシウム、水酸化マグネシウム、及び水酸化亜鉛のうちの何れか、又は、これらのうちの少なくとも２つの成分が混合されたものであることを特徴とする。
【００１４】
この発明の請求項４記載の発明は、発熱体及び測温体が挿入されている金属管内に熱良導性の充填剤が充填された検出部が、付着物の調査水中に浸漬されるセンサーと、前記センサーの前記発熱体への通電量を制御する通電量制御手段と、前記センサーの前記発熱体への通電によって生じる前記検出部内の温度の変化により、この検出部の外面への付着物の付着検出を行う付着物検出手段とを備えた付着物検出装置であって、前記センサーの前記金属管の外面をスケールで被覆して、前記検出部の外面を前記スケールの表面によって形成していることを特徴とする。
【００１５】
この発明の請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明の場合において、前記通電量制御手段は、第１の時間帯では電流値を所定の大きさとするが、これに続く第２の時間帯では電流値をゼロ又はゼロに近い値とすることを、連続的に繰り返すように、前記センサーの前記発熱体への通電量を制御することを特徴とする。
【００１６】
この発明では、発熱体への通電電流値がゼロ又はゼロに近い値（第２の時間帯）の場合には、測温体により、調査水の温度を測定できるので、付着物の検出時間中に調査水の温度に変動があっても、付着物検出手段は、発熱体への通電電流値が所定の大きさ（第１の時間帯）の場合の測温体からの温度を、調査水の温度の変動分を考慮して容易に調整できる。
【発明の効果】
【００１７】
この発明の請求項１記載の発明によれば、検出部の外面に所定の粗度を与えるようにしているので、この検出部の外面全面にスケールやスライムと言った付着物が付着しやすい状態となり、実機における付着物の付着の場合と比べて、タイムラグなく付着物の付着検出を行うことができる。
【００１８】
この発明の請求項２、３及び４記載の発明によれば、検出部の外面が一定の粗度を有するスケールの表面で形成されているので、この検出部の外面全面にスケールやスライムと言った付着物が付着しやすい状態となり、実機における付着物の付着とタイムラグなく付着物の付着検出を行うことができる。また、この発明では、スケールの表面を検出部の外面としているので、調査水中のスケール成分も、実機の場合に比べて、検出部の外面に、より付着し易い状態となり、実機においてスケールが付着する前に、スケールの付着検出を行うことができる。
【００１９】
この発明の請求項５記載の発明によれば、測温体で調査水の温度も測定できるので、付着物検出装置の構成が単純化され、付着物の検出を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】この発明の一実施の形態に係るセンサーの断面図である。
【図２】センサーの検出部に、スケール被覆部を形成する場合の説明図である。
【図３】スケール発生水がテストピースにスケールを発生させる場合に、スケール発生速度をグラフで示す図である。
【図４】センサーを用いて調査水によるスケールの発生を検出している図である。
【図５】センサーに供給される加熱電流の電流の変化と、加熱電流に対応した検出部内の温度の変化を示す図である。
【図６】検出部の断面周りの温度を説明する図であり、（ａ）はスケールの付着前の状態を示し、（ｂ）はスケールの付着後の状態を示す。
【図７】スケールの発生による検出部内の温度上昇をグラフで示す図であり、ａは検出部にスケール被覆部を有する場合であり、ｂは検出部にスケール被覆部を有さない場合である。
【図８】冷却塔内の冷却水によるスケールの発生を、センサーを用いて検出している図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、この発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
図１はこの発明の一実施の形態に係る付着物検出用のセンサーを示している。
【００２２】
センサー１は、図１で示されるように、一端側が閉じた金属管１０と、金属管１０内に挿入されている発熱体１１及び測温体１２と、発熱体１１と測温体１２とを囲むように金属管１０内に充填されている充填材１３と、金属管１０の開口端部１０ａの内外面側が差し込まれるように形成されて、この開口端部１０ａを閉じるとともに、金属管１０の支持部となるように金属管１０より充分に大径に形成された樹脂部１４と、樹脂部１４外方の金属管１０の突出部１０ｂの外面全体を、所定のスケール成分からなるスケール（以下被覆スケールＧという）で被覆しているスケール被覆部１５とから構成されている。
【００２３】
なお、樹脂部１４から突出する部分、すなわち、金属管１０の突出部１０ｂと、この突出部１０ｂ内の発熱体１１、測温体１２及び充填材１３と、スケール被覆部１５とにより、付着物の検出部Ｋが形成されている。
【００２４】
このセンサー１は、付着物（主ににスケールを対象にしたものであるので、以下付着物をスケールと記載する）の発生を調査する調査水Ｗ０（図４参照）中に検出部Ｋを浸漬しつつ、発熱体１１への通電によって生じる検出部Ｋ内の温度の変化を測温体１２を介して計測し、調査水Ｗ０の流速等に起因する水の伝熱境膜による温度上昇（後述）が一定の場合、この温度の変化により、検出部Ｋの外面（以下検出面Ｋ１という）に、スケールが付着したことを検出するものである。
【００２５】
金属管１０は、一端側が半球面状に閉じられていて、真鍮、ステンレス等の耐食性金属によって、外面が平滑になるように形成されている。この金属管１０のサイズは、例えば、直径Ｄが３ｍｍ、肉厚が、０．１ｍｍ、開口端部１０ａを除いた突出部１０ｂ長さＬが、１８ｍｍとなっている。
【００２６】
発熱体１１は、通電によって発熱し、所定の熱流束を、検出部Ｋ全体に与えるものである。この発熱体１１は、絶縁基板上に白金薄膜を形成したものであり、１．７φ×４．０ｍｍの大きさで、金属被膜抵抗１２０Ωのものが使用されている。この発熱体１１は、中心線が金属管１０の中心軸と重なるように、金属管１０の中央位置に位置決めされて、検出面Ｋ１側に向かってほぼ均一な熱流速を発生させる。この発熱体１１には、金属管１０を介して３本のリード線１１ａ，１１ｂ，１１ｃ取り付けられ、このリード線１１ａ，１１ｂ，１１ｃや金属管１０を介して、発熱体１１に所定の加熱電流Ｉが供給されるようになっている。
【００２７】
測温体１２は、検出部Ｋの内部温度（できれば、金属管１０の内面温度）を計測するものであり、これには熱電対が使用されている。この測温体１２は、金属管１０の内面に接するように位置決めされている。この測温体１２には、２本のリード線１２ａ，１２ｂが取り付けられ、外部に温度信号Ｓが取り出せるようになっている。
【００２８】
充填材１３は、金属管１０内の温度をほぼ均一にするために使用されるものであり、これには、熱良導性と電気絶縁性とを有した、平均粒径１００μｍの酸化マグネシウム（マグネシア）粉が用いられている。樹脂部１４には、断熱性と電気絶縁性を有するエポキシ樹脂が使用されている。
【００２９】
スケール被覆部１５は、検出するスケール（以下付着スケールＦという。図６参照）のスケール成分と同種のスケール成分からなる被覆スケールＧで形成されている。この実施の形態では、被覆スケールＧのスケール成分として、付着スケールＦのスケール成分と同じ炭酸カルシウムが用いられている。
【００３０】
被覆スケールＧのスケール成分には、炭酸カルシウム、塩基性炭酸亜鉛、硫酸カルシウム、亜硫酸カルシウム、硫酸バリウム、硫酸アルミニウム、リン酸カルシウム、リン酸亜鉛、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、シュウ酸カルシウム、水酸化マグネシウム、及び水酸化亜鉛のうちの何れか、又は、これらのうちの少なくとも２つの成分が混合されたものが考えられる。
【００３１】
この場合、被覆スケールＧのスケール成分を、実機中の調査水Ｗ０によって生じる付着スケールＦのスケール成分にできるだけ近づけることが好ましい。スケールの付着が容易になって、より早くスケールの付着を検出することができるからである。被覆スケールＧのスケール成分を付着スケールＦのスケール成分に近づける例として、これらのスケール成分が同種であることが考えられる。スケール成分の同種の例として、炭酸カルシウム、塩基性炭酸亜鉛といった炭酸塩系のもの、硫酸カルシウム、亜硫酸カルシウム、硫酸バリウム、硫酸アルミニウムといった硫酸塩系のもの、リン酸カルシウム、リン酸亜鉛といったリン酸塩系のもの、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウムといったケイ酸塩系のもの、シュウ酸カルシウムといったシュウ酸塩系のもの、水酸化マグネシウム、水酸化亜鉛といった水酸化物系のものがある。
【００３２】
また、付着スケールＦのスケール成分が、炭酸塩系のスケール成分、硫酸塩系のスケール成分、リン酸塩系のスケール成分、ケイ酸塩系のスケール成分、シュウ酸塩系のスケール成分、水酸化物系のスケール成分、及びリン酸系のスケール成分の内，少なくとも何れか２つの系のスケール成分を混合したものである場合、例えば、被覆スケールＧのスケール成分を、付着スケールＦのスケール成分のうち主要な２又は３種のスケール成分を含んだスケール成分（これも同種のスケール成分と言える）とすることも考えられる。
【００３３】
つぎに、金属管１０の突出部１０ｂの外面に被覆スケールＧによるスケール被覆部１５を形成する方法を説明する。図２は、金属管１０の突出部１０ｂの外面にスケール被覆部１５を形成するための試験設備Ａを示している。
【００３４】
試験設備Ａは、図２で示されるように、スケールを発生させるスケール発生水Ｗ１で満たされ、下端が閉じた、容量１Ｌ（リッター）の円筒状の容器１００と、スケール発生水Ｗ１で満たされた容器１００を載置して、撹拌子１１１を用いて、スケール発生水Ｗ１を磁力により撹拌するスターラー１１０と、容器１００中のスケール発生水Ｗ１を一定温度（例えば３０℃）に保つ恒温槽１２０と、ポンプ１３１と配管１３２と塩化カルシウム水溶液が満たされた容器１３３とからなり、容器１００中に硬度成分（カルシウム）を補給するカルシウム硬度補給機１３０と、ポンプ１４１と配管１４２と炭酸水素ナトリウム水溶液中にマレイン酸ポリマーが加えられた液で満たされた容器１４３とからなり、容器中にＭアルカリ度等（炭酸等）を補給するＭアルカリ度等補給機１４０と、容器１００中のスケール発生水Ｗ１をオーバーフローさせるオーバーフロー管１５０とから構成されている。
【００３５】
スケール発生水Ｗ１は、蒸留水中に、カルシウム硬度（ＣａＣＯ3換算）を５００ｍｇ／Ｌ、Ｍアルカリ度（ＣａＣＯ3換算）を５００ｍｇ／Ｌ、及び、マレイン酸ポリマーを５ｍｇ／Ｌ（固形分濃度）だけ溶解させたものであり、スケール成分が炭酸カルシウムのスケールを生じさせるものである。なお、マレイン酸ポリマーは、スケール発生前に、固形の炭酸カルシウムが生成して水中に沈殿するのを防止する反応抑制剤である。
【００３６】
スターラー１１０は、容器１００中のスケール発生水Ｗ１を撹拌子１１１を介して撹拌し、このスケール発生水Ｗ１内のカルシウム硬度と、Ｍアルカリ度と、マレイン酸ポリマーの各濃度を一定にする働きを有する。なお、このスターラー１１０は、スケール発生水Ｗ１中に浸漬された金属管１０周りのスケール発生水Ｗ１の流速等を一定にして、センサー１によりスケールの検出を行う場合に、水の伝熱境膜による温度上昇（後述）を一定にする働きも有している。
【００３７】
カルシウム硬度補給機１３０とＭアルカリ度等補給機１４０とは、スケールの発生によって不足する、スケール発生水Ｗ１中のカルシウム硬度とＭアルカリ度とを補給するためのものであり、各供給流量は微量（容器１００内の滞留時間が例えば２００ｍｉｎとなる程度）であり、容器１００からは、供給量だけオーバーフロー管１５０からオーバーフローされる。
【００３８】
図３は、容器１００内のスケール発生水Ｗ１中にステンレス（ＳＵＳ３０４）のテストピースを浸漬させ、これを一定時間毎に取り出して重量を測定し、このスケール発生水Ｗ１によるスケールの付着速度（ｍｃｍ、詳細には、ｍｇ／ｃｍ2／ｍｏｎｔｈ）を計測したものである。この図から、スケールの付着速度はほぼ直線的に増加しており、スケール発生水Ｗ１は充分にスケールを発生させることが理解できる。
【００３９】
スケール被覆部１５は、この試験設備Ａのスケール発生水Ｗ１中に、金属管１０の突出部１０ｂを、例えば４８時間だけ浸漬して、この金属管１０の突出部１０ｂ外面全体に、スケール発生水Ｗ１中の溶解成分の析出・固着により、スケール成分が炭酸カルシウムからなる被覆スケールＧをほぼ等厚に付着させて形成されている。
【００４０】
つぎに、センサー１を用いてスケールを検出する具体例について説明する。図４は、試験設備Ａのスケール発生水Ｗ１によるスケールの発生を、センサー１を備えた付着物検出装置Ｂで検出している状態を示している。なお、付着物検出装置Ｂやセンサー１にとって、スケール発生水Ｗ１は、スケールの発生を調査する調査水Ｗ０とも言えるものであるので、以降このスケール発生水Ｗ１を調査水Ｗ０と称する。
【００４１】
付着物検出装置Ｂは、センサー１と、検出制御器２と、電源３とを有している。
検出制御器２は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）や、ＲＡＭ、ＲＯＭといったメモリー及び、入出力インターフェース等を備えたコンピュータであり、プログラムに従って動作するものであるが、その特徴的な機能として、通電量制御手段２０と付着物検出手段２１とを有している。
【００４２】
通電量制御手段２０は、電源３からセンサー１に与えられる加熱電流Ｉが、図５で示されるようなパルス的電流となるように、電源３を制御する。すなわち、通電量制御手段２０は、センサー１の発熱体１１に与える電流値を、第１の時間帯ｔ１では、所定の大きさＩ０とするが、第１の時間帯ｔ１に続く第２の時間帯ｔ２では、ゼロとすることを、連続的に繰り返すように、電源３を制御する。また、通電量制御手段２０は、第１の時間帯ｔ１と第２の時間帯ｔ２の各終了タイミングを付着物検出手段２１に知らせる機能も有している。
【００４３】
ここで、図５で示されるように、センサー１の発熱体１１に対して、第１の時間帯ｔ１の間、大きさＩ０の一定電流を与えると、発熱体１１が所定熱量だけ発熱して、センサー１の検出部Ｋ内から検出面Ｋ１に向かって、ほぼ均一な熱流速を生じさせる。このため、例えば、図６の（ａ）で示されるように、検出面Ｋ１にスケールが付着していないセンサー１の検出部Ｋ周りには、金属管壁による温度上昇ΔＴ１と、被覆スケールＧによる温度上昇ΔＴ２と、調査水Ｗ０の流れ等に起因する水の伝熱境膜よる温度上昇ΔＴ３とが生じ、センサー１の測温体１２は、これらの温度上昇の合計（ΔＴ１＋ΔＴ２＋ΔＴ３）に調査水Ｗ０の水温ＴＷ０を加えた温度Ｔ０を計測する。
【００４４】
つづいて、図５で示されるように、センサー１の発熱体１１への電流を第２の時間帯ｔ２だけゼロにすると、発熱体１１は熱を発せないので、センサー１の金属管１０内の温度は、しだいに下降して、調査水Ｗ０の水温ＴＷ０と同じ温度に近づき、測温体１２は最終的に調査水Ｗ０の水温ＴＷ０を計測する。
すなわち、Ｔ０＝ΔＴ１＋ΔＴ２＋ΔＴ３＋ＴＷ０  となり、
Ｔ０−ＴＷ０＝ΔＴ１＋ΔＴ２＋ΔＴ３  ・・・・・・・・・（１）式
となって、上記（１）式により、Ｔ０−ＴＷ０が算出できることとなる。
【００４５】
なお、発熱体１１が発熱している場合と発熱していない場合の検出部Ｋ内の温度変化は図５に示されている。熱の移動には時間がかかるため、測温体１２で計測された温度が求めようとする温度に達するまでには、一定の時間が必要となる。
【００４６】
一方、検出面Ｋ１にスケールが付着している場合には、スターラー１１０の作用により、調査水Ｗ０の伝熱境膜よる温度上昇が一定（ΔＴ３）となるので、図６の（ｂ）で示されるように、発熱体１１の発熱により、測温体１２は、前述の温度上昇（ΔＴ１＋ΔＴ２＋ΔＴ３）に、付着スケールによる温度上昇ΔＴ４と、調査水Ｗ０の温度ＴＷｐとを加えた温度Ｔｐを計測する。これに続いて、発熱体１１への電流がゼロとなって、これが発熱しないことにより、測温体１２は、調査水Ｗ０の温度ＴＷｐを計測する。
すなわち、Ｔｐ＝ΔＴ１＋ΔＴ２＋ΔＴ３＋ΔＴ４＋ＴＷｐ  となり、
Ｔｐ−ＴＷｐ＝ΔＴ１＋ΔＴ２＋ΔＴ３＋ΔＴ４  ・・・・・（２）式
となって、上記（２）式により、Ｔｐ−ＴＷｐが算出できることとなる。
【００４７】
したがって、スケール付着による温度上昇ΔＴ４は、（２）式−（１）式により、
ΔＴ４＝Ｔｐ−ＴＷｐ−（Ｔ０−ＴＷ０）
＝Ｔｐ−Ｔ０−（ＴＷｐ−ＴＷ０）   ・・・・・・・（３）式
となる。この場合、調査水Ｗ０の温度が一定であれば、温度上昇ΔＴ４は、
ΔＴ４＝Ｔｐ−Ｔ０  ・・・・・・・・・・・・・・・・・・（４）式
となる。
【００４８】
付着物検出手段２１は、センサー１からの温度信号Ｓに基づいて、センサー１の検出面Ｋ１にスケールが付着したか否かを演算して検出するものである。この付着物検出手段２１は、センサー１の検出面Ｋ１に付着スケールＦがない状態の、検出部Ｋ内の温度Ｔ０と調査水Ｗ０の温度ＴＷ０とを記憶し、この温度Ｔ０，ＴＷ０と、次に一定時間毎に測定した検出部Ｋ内の温度Ｔｎ（ｎ＝１，２，３，・・）と調査水Ｗ０の温度ＴＷｎ（ｎ＝１，２，３，・・）とから、（３）式を用いて、スケールによる温度上昇ΔＴ４を算出する。
【００４９】
この付着物検出装置Ｂでは、通電量制御手段２０により、第１の時間帯ｔ１を６０秒、第２の時間帯ｔ２を６０秒、第１の時間帯ｔ１における電流の大きさＩ０を４０ｍＡとなるように電源３を制御し、付着物検出手段２１により、（３）式又は（４）式に基づいて、付着スケールＦによる温度上昇ΔＴ４を一定時間毎に算出する。この付着スケールＦによる温度上昇ΔＴ４を、検出部Ｋ内の温度上昇として図７のグラフａで示している。この場合、センサー１のスケール被覆部１５の作用を明らかにするため、金属管１０の外面にスケール被覆部１５を有しない従来のセンサーによる、同様な検出部（金属管）内の温度上昇を図７のグラフｂで示している。
【００５０】
金属管１０の突出部１０ｂの外面を検出面とした従来のセンサーでは、図７のグラフｂから明らかなように、時間が経過しても、検出部（金属管）内に大きな温度上昇は生じていない。これは、センサーの検出面が平滑な金属管外面であるため、スケールは検出面に付着しずらく、この検出面に部分的に付着しつつ、これが全体に広がっていくような形態をとる。また、一般的に付着物の熱伝導率は検出面を形成する金属管のそれより小さいため、スケールの付着当初（検出面に部分的にスケールが生じた状態）においては、発熱体からの熱は、スケールのない金属面側から多くが放出される。このため、スケールの付着当初においては、測温体により、スケールによる検出部内の温度上昇を充分に捉えることができない。
【００５１】
一方、スケール被覆部１５の外面を検出面Ｋ１としたセンサー１では、図７のグラフａから明らかなように、温度の計測開始直後から検出部Ｋ内の温度が上昇し始め、１４時間経過後には、検出部Ｋに約０．２℃の温度上昇が生じている。このことから、センサー１の検出面Ｋ１には、温度の計測開始直後から、スケールが全面に付着し始めていることが認識できる。
【００５２】
すなわち、このセンサー１では、付着物の検出面Ｋ１を、スケール粒子の付着により表面粗度が大きくなった被覆スケールＧの表面から形成しているので、これが平滑な金属管外面である場合に比べて、検出面Ｋ１周りの粘性境膜が厚くなり、検出面Ｋ１に対して、スケール粒子が滞留・付着し易くなって、検出面Ｋ１にはスケールが全面に付着し易くなる。このことは、調査水Ｗ０中の微生物等によって生じるスライムについても同様のことが言える。したがって、このセンサー１では、スケールやスライムと言った付着物が検出面Ｋ１に全面に付着し易い状態となり、実機における付着物の付着と、タイムラグなく付着物の付着検出を行うことができる。
【００５３】
また、このセンサー１では、付着スケールＦの結晶と同様なの結晶を有する被覆スケールＧの外面を検出面Ｋ１としているので、付着スケールＦの結晶が、金属管外面に比べて、エネルギー的に安定な被覆スケールＣ上、すなわち、検出面Ｋ１上に生じ易くなっている。このため、このセンサー１では、調査水Ｗ０中のスケール成分も、実機の場合に比べて、検出面Ｋ１に付着し易い状態となり、実機においてスケールが付着する前に、スケールの付着検出を行うことができる。
【００５４】
この場合、このセンサー１では、被覆スケールＧのスケール成分を、実機における付着スケールＦのスケール成分と同種のものとしているので、検出面Ｋ１にスケールが付着しやすくなり、より早くスケールの付着検出を行うことができる。
【００５５】
さらに、このセンサー１を備えた付着物検出装置Ｂでは、第１の時間帯ｔ１では電流値を所定の大きさＩ０とするが、これに続く第２の時間帯ｔ２では電流値をゼロとすることを、連続的に繰り返すように、センサー１の発熱体１１への通電量を制御する通電量制御手段２０を有しているので、発熱体１１への通電電流値がゼロ（第２の時間帯）の場合には、センサー１の測温体１２により、調査水Ｗ０の温度を測定でき、装置の簡単化と付着物の検出の容易化を図ることができる。
【００５６】
ここで、センサー１の検出部Ｂにスケール被覆部１５を設けず、調査水Ｗ０中に浸漬される金属管１０の突出部１０ｂの外面全体を、所定の粗度を有するように形成して、この突出部１０ｂの外面全体を付着物の検出面Ｋ１とした場合でも、検出部Ｋの外面が平滑な金属管の外面である場合に比べて、検出面Ｋ１周りの粘性境膜が厚くなって、検出面Ｋ１に対して付着物が滞留・付着し易い状態となる。このため、この場合でも、検出面Ｋ１に付着物（スケールやスライム）が全面に付着し易くなり、実機における付着物の付着と、タイムラグなく付着物の付着検出を行うことができる。この場合の金属管１０の外面粗度は、これを、例えば、被覆スケールＧの外面粗度と類似させるようにしたり、配管等の内面で粗度が大きいと考えられる、鋳物の表面粗度と類似させるようにすればよい。
【００５７】
また、センサー１では、被覆スケールＧのスケール成分を、付着スケールＦのスケール成分と同種のスケール成分としているが、付着スケールＦのスケール成分と同種でない、例えば系違いのスケール成分を被覆スケールＧのスケール成分とした場合でも、このセンサー１により、実機においてスケールが付着する前に、スケールの発生を検出できる。スケール成分が異種であっても、実機の場合のように金属面とこれに付着するスケールとが全く異種の場合比べて、検出面Ｋ１を形成するスケールも、これに付着するスケールも、水中の溶解物が析出して形成されるスケールと言う点では同じであるからである。
【００５８】
さらに、付着物検出装置Ｂの通電量制御手段２０による、センサー１の発熱体１１への通電に当たって、電流を流さない時間帯（第２の時間帯ｔ２）がないように、通電量制御手段２０により電源３を制御し、調査水Ｗ０の温度を、測温体１２とは別な温度測定手段で測定して、この温度信号を検出制御器２に伝達するようにしてもよい。
【００５９】
また、通電量制御手段２０による、第２の時間帯ｔ２における電流制御値をゼロとはせず、ゼロに近い小さな値としてもよい。
【００６０】
つぎに、別の付着物検出装置Ｃを用いて、冷却塔２００内の冷却水Ｗ２によるスケールの発生を検出する場合について、図８を参照しつつ説明する。
【００６１】
ここで、冷却塔２００は、上部のヘッダ２０１に設けられた散水ノズル２０１ａから冷却水Ｗ２を散水し、この散水された冷却水Ｗ２を、充填材２０２内で外気Ｑと気液接触させて冷却し、この冷却された冷却水Ｗ２を下部のタンク部２０３に一時貯留するものである。なお、タンク部２０３内の冷却水Ｗ２は、ポンプ２１０と配管２２０を介して熱交換器２３０に送られ、熱交換器２３０内の流体を冷却して暖められた後、配管２２０により冷却塔２００のヘッダ２０１に戻され、循環される。
【００６２】
付着物検出装置Ｃは、センサー１と、判定制御器２と、電源３と、測定セル４と、ポンプ５と、入口配管６及び出口配管７とから構成されている。
【００６３】
測定セル４は、内部にセンサー１が設置されているとともに、冷却塔２００のタンク部２０３と、入口配管６と出口配管７とを介して接続されている。冷却塔２００のタンク部２０３内の冷却水Ｗ２、すなわち、調査水Ｗ０は、入口配管６とポンプ５を介して測定セル４内に送り込まれ、この測定セル４内でセンサー１の検出部Ｋと接触した後、出口配管７を介して冷却塔２００に戻される。
【００６４】
ここで、測定セル４内では、センサー１の検出部Ｋと調査水Ｗ０とは、調査水Ｗ０の伝熱境膜による温度上昇ΔＴ３が常に一定となるように、検出部Ｋの位置や調査水Ｗ０の流速等が調整されているものとする。また、電源３からセンサー１に加熱電流Ｉとしてパルス的電流が供給される場合に、第１の時間帯ｔ１終了時から第２の時間帯ｔ２終了時までの間、調査水Ｗ０の水温は一定であるものとする。さらに、この調査水Ｗ０では、付着物としてスライムの発生はないものとする。
【００６５】
この調査水Ｗ０が、例えば、硫酸塩系のスケール成分を有していると考えられる場合には、スケール成分が、例えば、硫酸カルシウムとなる被覆スケールＧを用いて、センサー１のスケール被覆部１５を形成しておく。また、調査水Ｗ０が、例えば、炭酸塩系とリン酸塩系スケール成分を有していると考えられる場合には、スケール成分が、例えば、炭酸カルシウムとリン酸カルシウムからなる被覆スケールＧを用いて、センサー１のスケール被覆部１５を形成しておく。
【００６６】
判定制御器２の付着物検出手段２１は、（３）式を用いて付着スケールＦによる温度上昇ΔＴ４を算出するが、この温度上昇ΔＴ４が、例えば、０．１℃以上あれば、センサー１の検出部Ｋにスケールが付着していると（付着スケールＦが生じている）と判断する。
なお、スケール付着の判断基準となる温度差の値（０．１℃）は、温度の測定誤差等を充分に考慮して定められるべきで値である。
【００６７】
この付着物検出装置Ｂのセンサー１でも、冷却塔２００内にスケールが付着する前に、スケールの発生を検出することができる。なお、付着スケールＦの検出後、続けて、付着物検出手段２１によりスケールの付着検出を行うには、付着スケールＦが生じていると判断した時点の温度Ｔｎ，ＴＷｎを、Ｔ０，ＴＷ０とおいて、センサー１の検出部Ｋへの新たなスケールの付着を検出していけばよい。
【符号の説明】
【００６８】
１    センサー
１０    金属管
１１    発熱体
１２    測温体
１３    充填材
２０    通電量制御手段
２１    付着物検出手段
Ｂ，Ｃ    付着物検出装置
Ｇ      被覆スケール
Ｋ      検出部
Ｋ１    検出面（検出部の外面）
Ｗ０    調査水    
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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