(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スケールが付着したスケール除去対象物の、少なくとも前記スケールが付着した面側が溶媒によって覆われるようにし、
コイルに周波数信号を供給することにより、磁界を形成し、この磁界内に前記スケール除去対象物および前記溶媒を配置し、
前記周波数信号として、前記スケール除去対象物に付着した前記スケールの種類に応じて予め設定された特定の周波数であって、前記スケール除去対象物に付着した前記スケールを覆う前記溶媒中を、他の周波数のときよりも大きい電流が流れる周波数の信号を、前記コイルに供給する
ことを特徴とするスケール除去方法。
【請求項２】
請求項１に記載のスケール除去方法において、
前記溶媒は、任意の速度で、前記スケールが付着した面に沿う方向に流れるようにされており、
前記磁界は、磁束が前記溶媒の流れの方向と交差する方向となるように形成する
ことを特徴とするスケール除去方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のスケール除去方法において、
前記コイルに供給される前記周波数信号の周波数を、前記スケール除去対象物に付着した前記スケールの種類に応じて前記予め設定された前記特定の周波数を中心にした所定の周波数範囲内で揺動させる
ことを特徴とするスケール除去方法。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれかに記載のスケール除去方法において、
複数の異なる種類のスケールを除去対象のスケールとする場合に、前記複数の異なる種類のそれぞれに応じて複数の前記周波数信号を設定し、設定された前記複数の周波数信号を、時分割で前記コイルに供給する
ことを特徴とするスケール除去方法。
【請求項５】
請求項４に記載のスケール除去方法において、
前記複数の周波数信号のそれぞれが前記コイルに供給される時分割期間は、除去する複数の異なる種類のスケールの成分比率に応じて、スケールの種類毎に設定する
ことを特徴とするスケール除去方法。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれかに記載のスケール除去方法において、
前記コイルは、第１および第２のコイルの２重巻きとし、第１のコイルには矩形波信号を、第２のコイルには正弦波信号を、前記周波数信号として供給する
ことを特徴とするスケール除去方法。
【請求項７】
請求項１〜請求項５のいずれかに記載のスケール除去方法において、
前記コイルは、第１、第２および第３のコイルの３重巻きとし、第１のコイルには矩形波信号を、第２のコイルには正弦波信号を、第３のコイルには三角波信号を、前記周波数信号として供給する
ことを特徴とするスケール除去方法。
【請求項８】
少なくともスケールが付着した面側が溶媒によって覆われたスケール除去対象物および前記溶媒を含む位置に磁界を形成するものであって、コイルに周波数信号を供給することにより前記磁界を生成する磁界発生手段と、
前記スケール除去対象物に付着した前記スケールの種類に応じて予め設定された特定の周波数であって、前記スケール除去対象物に付着した前記スケールを覆う前記溶媒中を、他の周波数のときよりも大きい電流が流れる周波数の信号を生成し、当該生成した特定の周波数の信号を前記周波数信号として、前記コイルに供給する周波数信号発生手段と、
を備えることを特徴とするスケール除去装置。
【請求項９】
請求項８に記載のスケール除去装置において、
前記溶媒は、任意の速度で前記スケールが付着した面に沿う方向に流れるものであって、
前記磁界発生手段は、前記磁界を、磁束の方向が前記溶媒の流れの方向と交差する方向となるように形成する
ことを特徴とするスケール除去装置。
【請求項１０】
請求項８または請求項９に記載のスケール除去装置において、
前記周波数信号発生手段は、前記コイルに供給される周波数信号の周波数を、前記スケール除去対象物に付着した前記スケールの種類に応じて前記予め設定された前記特定の周波数を中心にした所定の周波数範囲内で揺動させる
ことを特徴とするスケール除去装置。
【請求項１１】
請求項８〜請求項１０のいずれかに記載のスケール除去装置において、
前記周波数信号発生手段は、発生する周波数信号の前記特定の周波数の選定手段を備える
ことを特徴とするスケール除去装置。
【請求項１２】
請求項８〜請求項１１のいずれかに記載のスケール除去装置において、
前記周波数信号発生手段は、発生する周波数信号の周波数として複数個の特定の周波数の選定を行なう選定手段と、
前記選定された複数個の特定の周波数の周波数信号を時分割で前記コイルに供給するようにする時分割手段と、
を備えることを特徴とするスケール除去装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載のスケール除去装置において、
前記周波数信号発生手段の前記時分割手段は、前記複数の周波数信号が前記コイルに供給される時分割期間を可変とする
ことを特徴とするスケール除去方法。
【請求項１４】
請求項８〜請求項１３のいずれかに記載のスケール除去装置において、
前記磁界発生手段の前記コイルは、第１および第２のコイルの２重巻きとされており、
前記周波数信号発生手段は、前記周波数信号として矩形波信号と正弦波信号とを発生し、前記第１のコイルに対しては、矩形波信号を前記周波数信号として供給し、前記第２のコイルに対しては、正弦波信号を前記周波数信号として供給する
ことを特徴とするスケール除去装置。
【請求項１５】
請求項８〜請求項１３のいずれかに記載のスケール除去装置において、
前記磁界発生手段の前記コイルは、第１、第２および第３のコイルの３重巻きとされており、
前記周波数信号発生手段は、前記周波数信号として矩形波信号と正弦波信号と三角波信号を発生し、前記第１のコイルに対しては、矩形波信号を前記周波数信号として供給し、前記第２のコイルに対しては、正弦波信号を前記周波数信号として供給し、前記第３のコイルに対しては、三角波信号を供給する
ことを特徴とするスケール除去装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば、配管などに蓄積した炭酸カルシウムや鉄錆（いわゆる赤錆）などのスケールを除去する方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気処理水によるスケールを除去する方法が知られている。例えば、「第５０回東京商船大学学術講演会論文集  平成１４年２月２０日  東京商船大学発行」の第９頁〜第１２頁には、「磁気処理水による船体・機関プラントへの海洋生物付着防止実証実験」と題する報告が記載されている。
【０００３】
上記報告によると、海水磁気処理実験には、図１５に示すような海水磁気処理装置が用いられている。すなわち、処理する海水系統の配管１の一部分に、絶縁された電線２がコイル状に数ターン巻き付けられ、その電線２に、パルスジェネレータ３で発生した周波数が５０００〜２００００Ｈｚの微弱な電流が流されて、図１５において破線で示すような磁束を発生する磁界が形成される。つまり、電線２に供給される微弱電流は、周波数が５０００Ｈｚから２００００Ｈｚまで掃引される。
【０００４】
すると、配管１内を矢印４の方向に流れる水は帯電し、この帯電した水が配管１内を流れることにより、配管１内には、海洋生物が好むスケールの付着を防止することができ、結果的に海洋生物の船体局所への付着を防止することができると上記報告には記載されている。
【０００５】
また、同種の磁気処理水を用いる装置として、スケールウォッチャー（登録商標）と呼ばれるものも知られている。この装置は、構成としては図１５に示したものと同等のもので、電線２に流す電流は、５００Ｈｚ〜３ｋＨｚの範囲で広範囲にシフトさせるものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記の従来技術のうち、前者の報告では、電線２に前記の周波数範囲で周波数を掃引させながら電流を流すことにより、磁界を形成し、これにより配管１内を流れる水を帯電させ、この帯電した水が配管１内を流れることにより、配管１内には、海洋生物が好むスケールの付着を防止することができると説明されている。
【０００７】
また、後者の場合には、磁界エネルギーと共に、周波数変調により生じる電界エネルギー（渦電流）により、硬化したカルシウムや鉱物の形状やサイズを徐々に物理的に変化させ、付着力を弱めて水に流すようにすると説明されている。
【０００８】
いずれの場合にも、理論的に確立された論拠はないが、上述の従来の装置は、配管１に巻回された磁界発生用コイルに、所定の周波数範囲をサーチするように電流を流すことにより、スケールの除去効果が認められたというものであって、特定のスケールを狙い撃ちして除去するというものではなかった。
【０００９】
このため、例えば特定のスケールのみを除去することを目的とする場合においても、そのスケールのみを特定して除去しようとするものではないため、スケール除去効果のエネルギーロスが大きいと考えられ、スケール除去効果は、認められたとしても、非常に時間がかかるものであり、非効率であるという問題があった。
【００１０】
この発明は、特定のスケールを効率良く狙い撃ちして除去して、効率良くスケールを除去することが可能であるスケール除去方法および装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１の発明によるスケール除去方法は、
スケールが付着したスケール除去対象物の、少なくとも前記スケールが付着した面側が溶媒によって覆われるようにし、
コイルに周波数信号を供給することにより、磁界を形成し、この磁界内に前記スケール除去対象物および前記溶媒を配置し、
前記周波数信号として、前記スケール除去対象物に付着した前記スケールの種類に応じて予め設定された特定の周波数であって、前記スケール除去対象物に付着した前記スケールを覆う前記溶媒中を、他の周波数のときよりも大きい電流が流れる周波数の信号を、前記コイルに供給する
ことを特徴とする。
【００１４】
また、請求項２の発明は、請求項１に記載のスケール除去方法において、
前記溶媒は、任意の速度で、前記スケールが付着した面に沿う方向に流れるようにされており、
前記磁界は、磁束が前記溶媒の流れの方向と交差する方向となるように形成することを特徴とする。
【００１５】
また、請求項３の発明は、請求項１または請求項２のいずれかに記載のスケール除去方法において、
前記コイルに供給される前記周波数信号の周波数を、前記スケール除去対象物に付着した前記スケールの種類に応じて前記予め設定された前記特定の周波数を中心にした所定の周波数範囲内で揺動させることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項４の発明は、請求項１〜請求項３のいずれかに記載のスケール除去方法において、
複数の異なる種類のスケールを除去対象のスケールとする場合に、前記複数の異なる種類のそれぞれに応じて複数の前記周波数信号を設定し、設定された前記複数の周波数信号を、時分割で前記コイルに供給することを特徴とする。
【００１７】
また、請求項５の発明は、請求項４に記載のスケール除去方法において、
前記複数の周波数信号のそれぞれが前記コイルに供給される時分割期間は、除去する複数の異なる種類のスケールの成分比率に応じて、スケールの種類毎に設定することを特徴とする。
【００１８】
【作用】
この発明の発明者は、コイルに周波数信号を供給することにより形成した磁界の中に、特定のスケールが付着したスケール除去対象物を溶媒中例えば水中に配置したものを置き、コイルに供給する周波数信号の周波数を変化させたところ、それぞれのスケールに応じた特定の周波数のところで、溶媒中を急激に電流が流れ、そのとき、スケールが除去対象物から剥離して溶媒中に浮遊する作用が活発に行われることを確認した。
【００１９】
例えば、図１は、カルシウムを主成分とするスケールが付着しているスケール除去対象物を水中に配置したものを、コイルに周波数信号を供給することにより形成した磁界内に置き、コイルに供給する周波数信号の周波数を変化させたときの水中の電流を測定したものである。このとき、コイルに供給する周波数信号は、＋１０Ｖと−１０Ｖとの間で振動する信号であり、また、負荷抵抗は、５０Ωであった。図１からは、コイルに供給する周波数信号が約３５ｋＨｚの周波数の時に、電流が急激に流れることが確認できる。
【００２０】
また、図２は、同条件において、マグネシウムを主成分とするスケールが付着しているスケール除去対象物を水中に配置したものを、コイルに周波数信号を供給することにより形成した磁界内に置き、コイルに供給する周波数信号の周波数を変化させたときの水中の電流を測定したものである。この図２からは、コイルに供給する周波数信号が約６０ｋＨｚの周波数の時に、電流が急激に流れることが確認できる。
【００２１】
これは次のようにして推論することができる。すなわち、スケール除去対象物が入れられた溶媒例えば水は、不純物としてスケール（電解質）を含むものであるので、自由な方向に運動する自由電子を含んでいる。このため、それらの電子は、コイルに周波数信号を供給することにより形成された磁界中に置かれると、磁界に応じたローレンツ力を受けて振動し、スケール（例えば特定元素の酸化物）に衝突するようになる。
【００２２】
すなわち、磁界が作用している空間に点電荷を持ち込んだとき、点電荷が静止していれば、電荷は何の影響も受けないが、点電荷が移動すると、磁界から力Ｆを受ける。ここで、磁界内をｑ［Ｃ］の点電荷が速度Ｖ［ｍ／ｓ］で動いているときに、図３に示すように、その磁界の強さが磁束密度Ｂ［Ｔ］で、その磁束の方向と電荷の速度Ｖの向きとの角度がθ［ｒａｄ］であれば、点電荷が磁界から受ける力Ｆは、図４に示すように、磁束密度Ｂの磁束の方向と速度Ｖの電荷の移動方向とを含む面に垂直な向きであって、
Ｆ＝ｑＶＢｓｉｎθ  ［Ｎ］  ・・・（式１）
となる。この力Ｆがローレンツ力である。
【００２３】
このローレンツ力を受けた点電荷の移動により、電流が流れると電界Ｅが発生し、磁界に加えてこの電界Ｅが点電荷に作用するようになる。このときに点電荷が受ける力は、
Ｆ＝ｑＥ＋ｑＶＢｓｉｎθ  ［Ｎ］  ・・・（式２）
となる。
【００２４】
以上のようにして生じるローレンツ力を受けた点電荷、つまり、電子がスケールに衝突したときに、前記特定元素のイオン化電圧以上のエネルギーが発生すると、前記特定元素から電子が飛び出して当該元素（原子）がイオン化して水に溶け出す。これにより、水中には、電流が急激に流れるようになると考えられる。
【００２５】
以上のようにしてスケールから水中に溶け出した元素イオンは、一部はそのまま残るが、小粒子の水酸化物に変化する。このとき、水がイオン化していることから、その還元作用により酸化物にさらに変化することが妨げられ、小粒子の水酸化物は水中に浮遊する状態になる。
【００２６】
したがって、前述した従来例のように、磁界発生用コイルに、所定の周波数範囲をサーチするように電流を流すのではなく、請求項１の発明においては、スケールの種類毎に定められる特定の周波数信号を磁界発生用コイルに流すことにより、特定のスケールを狙い撃ちして、効率良く除去することができる。
【００２７】
そして、磁界発生用コイルに流す周波数信号は、請求項１においては、前述の研究結果であるところの、磁界発生用コイルに周波数信号が供給されることにより形成される磁界内において、除去目的のスケールを覆う溶媒中を電流が流れるときの周波数とされるので、前記特定のスケールの狙い撃ち除去効果が最大となる。
【００２８】
ところで、イオン化電圧は、一般には、ＥＳＲ（Electron  Spin  Resonance）の周波数よりも高い共振周波数（元素ごとに異なる周波数である）において、生じるものとされている。そして、このＥＳＲの周波数は、一般的に非常に高い周波数であって、非常に高価な発振器を用いないと得ることができないものである。
【００２９】
しかし、この発明の発明者による研究によって見出された前記周波数は、前述したように、このような高い周波数ではなく、ＥＳＲの周波数よりも低い実用的な周波数である。したがって、この発明によれば、ＥＳＲの周波数よりも低い実用的な周波数の信号をコイルに供給することができ、高価な装置を必要としない。
【００３０】
また、請求項２の発明においては、溶媒は、任意の速度でスケールが付着した面に沿う方向に流れるようにされている。したがって、前述のようにして、スケールから水中に溶け出した元素イオンによって形成される、溶媒中に浮遊している小粒子の水酸化物は下流に流される。
【００３１】
このとき、水中に溶け出した元素イオン（正イオン）は、前述したように、一部はそのまま残り、水和イオンとなって流水により、コイルにより形成された磁界の存在しない下流に流される。そして、その下流において、元素イオンはスケール中の元素から電子を吸い出し、これにより、当該スケール中の元素をイオン化させ、水中に溶け出させる。その後は、上述と同様の作用が生じる。
【００３２】
以上の作用が、流水の更なる下流においても発生し、元素イオンが消滅するまでの期間（半減期に相当すると考えられる）に渡って、行なわれるものと考えられる。
【００３３】
このように溶媒が移動するときには、電子の移動方向は、ほぼ当該溶媒の流れの方向に等しくなる。このとき、磁束密度の方向が溶媒の流れの方向と等しい場合には、θ＝０となるため、前記（式１）および（式２）におけるｓｉｎθ＝０となり、ローレンツ力Ｆはゼロあるいは非常に小さい値となってしまい、効率的でない。
【００３４】
しかし、請求項２の発明によれば、磁束の方向と溶媒の流れの方向とが交差する方向であるので、前記角度θは零にならず、有効なローレンツ力が電子に対して働くものである。
【００３５】
そして、請求項３の発明によれば、設定された周波数を中心として、所定の範囲内において、周波数が振られるので、温度などの使用環境条件の変化などにより、有効な周波数に若干誤差が生じるような場合があっても、その誤差分を考慮した範囲で周波数が振られることにより、確実に有効な周波数を含む範囲内で周波数信号がコイルに流れることにより、目的とするスケールを確実に効率良く除去することができるようになる。
【００３６】
以上は、一つの元素の酸化物からなるスケールについての説明であるが、除去したいスケールの種類が複数ある場合には、請求項４の発明のように、コイルには、各スケールに応じた周波数の信号が、時分割で供給される。
【００３７】
前述の下流における作用の説明からも判るように、磁界によりローレンツ力を受けた電子によってイオン化した元素イオンは、瞬時に存在しなくなるのではなく、水分子による水和により、所定の期間、存続する。このため、各スケール毎の周波数信号がコイルに供給されることにより発生する磁界は、連続的に存在している必要はなく、間欠的な時間に存在する場合でも、上述と同様のスケール除去効果が得られる。
【００３８】
請求項４の発明では、このことが利用されて、複数のスケールのそれぞれに対する周波数の信号がコイルに流れ、それぞれの周波数信号による磁界が時分割により発生し、それぞれのスケールに対して上述したような作用が生じて、それぞれのスケールが効率良く除去される。
【００３９】
この請求項４の発明によれば、複数のスケールをほぼ同時に効率良く除去できるという顕著な効果が得られる。
【００４０】
そして、請求項５の発明によれば、時分割区間が、除去する複数のスケールの成分比率に応じてスケール毎に可変とされることから、付着している複数のスケールの成分比率に応じて効率良くスケール除去ができる。
【００４１】
すなわち、例えば成分比率が５０％、２５％、５％の３種のスケールを除去対象とする場合には、それぞれのスケールに対する周波数信号をコイルに供給する時間区間を、１０：５：１とすることにより、３種のスケールの除去を効率良く行なうことができる。
【００４２】
【発明の実施の形態】
この発明によるスケール除去方法が適用された除去装置の実施形態を、図を参照しながら説明する。
【００４３】
図５は、この発明によるスケール除去装置の実施形態を説明するための図であり、この例は、円筒状の配管３０の内壁に生成された複数種の異なるスケールを同時に除去することができるように構成された装置の場合の例である。同時に除去可能なスケール数は、例えば３０種類以上とする構成も可能であるが、この例では、説明の簡単のために、４種類までのスケールを除去できるものの場合として、以下に説明する。
【００４４】
この実施形態のスケール除去装置は、磁界発生装置１０と、この磁界発生装置１０に供給する周波数信号を生成する周波数信号発生装置２０とからなる。磁界発生装置１０は、非磁性材のカバー内に、後述する複数個の磁界発生用コイルが取り付けられたものである。また、周波数信号発生装置２０は、それらの複数個の磁界発生用コイルに供給する周波数信号を発生するものである。
【００４５】
［磁界発生装置１０の構成］
図６は、磁界発生装置１０を側周面方向から見た図であり、また、図７は、磁界発生装置１０を、円筒の中心線方向から見た図である。磁界発生装置１０のカバー１１は、円筒の中心線を含む面で切断された形状の２個の半周分カバー１１１および１１２からなり、前記２個の半周分カバー１１１と１１２とが、前記切断面において結合されることにより、前記配管３０を挿通するための中空部を有する円筒を形成するように構成されている。半周分カバー１１１および１１２は、非磁性材により構成される。
【００４６】
これら２個の半周分カバー１１１および１１２は、図５、図６および図７に示すように、円筒の中心線方向と平行な方向に沿って、円筒の両端面から外方に張り出すようにされた張り出し部１１３、１１４および１１５、１１６を備える。そして、これら張り出し部１１３、１１４および１１５、１１６から一体的に、中心線を含んで円筒を切断する面に平行な平面からなる結合用板部１１３ａ，１１３ｂ、１１４ａ，１１４ｂおよび１１５ａ，１１５ｂ、１１６ａ，１１６ｂが形成される。
【００４７】
そして、図示のように、結合用板部１１３ａと１１５ａ，結合用板部１１３ｂと１１５ｂ、結合用板部１１４ａと１１６ａ，結合用板部１１４ｂと１１６ｂとが、それぞれ衝合された状態で、ボルト１２とナット１３とにより結合されることにより、磁界発生装置１０が配管３０に取り付けられる。
【００４８】
半周分カバー１１１および１１２のそれぞれの内側には、磁界発生用コイルユニット１４が設けられる。磁界発生用コイルユニット１４は、半周分カバー１１１内および半周分カバー１１２内に、それぞれ１個づつ設けても良いが、配管３０内にできるだけ均等な磁界を発生させるために、この実施形態では、半周分カバー１１１内および半周分カバー１１２内に、それぞれ複数個、この例ではそれぞれ３個の磁界発生用コイルユニット１４を、それらが配管３０の円周方向に沿って配置されるように設ける。
【００４９】
この例の磁界発生用コイルユニット１４は、図８に示すように、中空円筒の中心線方向の両端に鍔部１５ａ，１５ｂが形成された巻枠（コイルボビン）１５に、コイル１６が巻回されて構成されている。巻枠１５は、非磁性材により形成され、その中空部内には、鉄心１９が設けられている。
【００５０】
この実施形態では、磁界発生用コイルユニット１４には、後述するように、３種の波形の周波数信号を供給するために、１つの巻枠１５に巻回されるコイル１６としては、３本のコイル１６１，１６２，１６３が並列に３重巻きされる。したがって、１つの巻枠１５からは、３対のコイル端子１６１ａおよび１６１ｂ、１６２ａおよび１６２ｂ，１６３ａおよび１６３ｂが導出される。
【００５１】
そして、複数個の磁界発生用コイルユニット１４は、コイル１６１〜１６３に周波数信号が供給されて磁界が発生するとき、その磁束の方向が配管３０の水流の方向に対して直交する方向となるように、半周分カバー１１１および１１２内に配置される。
【００５２】
すなわち、図７および図９に示すように、巻枠１５の中心線方向が、配管３０の周側面に対して直交するような状態となり、かつ、図９に示すように、半周分カバー１１１内の磁界発生用コイルユニット１４と、半周分カバー１１２内の磁界発生用コイルユニット１４とでは、コイル１６に電流を流したときに巻枠１５の中心線方向に発生する磁極の極性が、逆となるように設けられる。
【００５３】
この場合に、図７および図９に示すように、半周分カバー１１１内の磁界発生用コイルユニット１４と、半周分カバー１１２内の磁界発生用コイルユニット１４とは、配管３０を挟んで、互いに対向するような位置に設けられる。
【００５４】
さらに、図７および図９に示すように、この例では、半周分カバー１１１および１１２の側周面の内側には、磁界発生用コイルユニット１４から発生した磁束を、半周分カバー１１１，１１２から外には放出させないようにするために、半環状の磁性材、例えば珪素鋼板からなる磁気ヨーク１７，１８が、例えば、半周分カバー１１１，１１２の内壁面に接着、あるいはビス止めされることにより取り付けられている。
【００５５】
磁界発生装置１０が配管３０に取り付けられた状態では、半周分カバー１１１と１１２内の半環状の磁気ヨーク１７，１８が連結されることにより、環状の磁気ヨークが形成され、この環状の磁気ヨークにより、複数個の磁界発生用コイルユニット１４のすべてが覆われるようにされる。なお、磁界発生用コイルユニット１４のそれぞれは、磁気ヨーク１７，１８を通じて、例えば鉄心部分においてねじ止めされることにより、半周分カバー１１１，１１２内に固定される。
【００５６】
したがって、磁界発生用コイルユニット１４に電流が供給されて、磁界が発生したとき、磁束は、図９に示すように、配管３０内と、磁気ヨーク１７，１８内のみを通ることになり、カバー１１１，１１２の外部に漏れることが防止される。そして、その場合に、配管３０においては、図９において、水流が紙面に垂直な方向となるのに対して、矢印に示すように、紙面に平行な方向となって、水流に対して直交する方向となる。
【００５７】
このため、前述した（式１）における磁束の方向と、水流により電荷が移動する方向との角度θがπ／２となって、移動する電荷が受けるローレンツ力Ｆは最大となり、効率良くスケール除去作用が働くことが期待できる。なお、磁束の方向と、水流の方向とは、正確に直交している必要はなく、両方向が交差する方向であれば、角度θがゼロではなくなるので、ローレンツ力は有効に働くものである。
【００５８】
なお、この磁界発生装置１０は、この実施の形態のスケール除去装置に適用される場合の他、管状の部位に、当該管の中心線方向に対して直交あるいは交差する方向に磁界を発生する場合に好適に用いられるものである。
【００５９】
［周波数信号発生装置２０の構成］
この実施形態の周波数信号発生装置２０は、ここで説明する例では４種類までの異なるスケールを同時に除去できるように、４つの周波数を、時分割で発生することが可能な構成とされている。また、この実施形態では、磁界発生用コイルユニット１４の３つのコイル１６１，１６２，１６３に供給する信号として、矩形波信号（図１０（Ａ）参照）と、正弦波信号（図１０（Ｃ）参照）と、三角波信号（図１０（Ｄ））とを、周波数信号発生装置２０は発生する。
【００６０】
コイルに矩形波信号を供給すると、磁界は、図１０（Ｂ）に示すように、矩形波を微分したときのパルス状のものとなり、このパルス状磁界により、水中に電離した電子がローレンツ力を受けることになる。このパルス状磁界は、電子を叩くような作用をするものと考えられる。これに対して、正弦波信号は、叩くのではなく、重いものを動かすような作用をするものである。さらに、三角波信号は、エネルギー的により強くして、スケールの厚み方向の深い部分にまで、電子を移動させるような働きをする。
【００６１】
この場合、矩形波信号と、正弦波信号と、三角波信号とは、互いに非同期の信号とすることができ、それらの周波数を、ほぼ等しいものとする場合には、正弦波信号および三角波信号は、矩形波信号に対して遅れたものとするのが良い。また、正弦波信号および三角波信号は、矩形波信号の周波数よりも若干低い周波数として供給することもできる。また、正弦波信号と三角波信号との関係においても、両者を、同じ位相や、同じ周波数にする必要はなく、例えば、三角波信号の位相は、正弦波信号よりもさらに遅れ位相とし、あるいは、三角波信号の周波数は、正弦波信号よりも低い周波数とするとよい。
【００６２】
この場合において、矩形波信号に供給する周波数が、前述したように、スケール毎に応じて設定される周波数であり、この周波数信号を基準として、正弦波信号および三角波信号の位相や周波数が決定されるものである。
【００６３】
なお、三角波信号は、配管３０の径が太く、被着形成されるスケールの厚みが厚いときに有効になるもので、配管３０の径が細く、被着形成されるスケールの厚さが比較的薄い場合には、矩形波信号と正弦波信号とをコイルユニット１４に供給して、三角波信号は供給しなくても有効である。その場合には、コイルユニット１４は、２重巻のコイルとすればよい。また、基本的には、矩形波信号のみをコイルに供給するだけでもスケール除去は可能である。その場合には、コイルユニット１４は、一重巻のコイルとすることができる。
【００６４】
図１１は、この実施形態の周波数信号発生装置２０のブロック図であり、矩形波信号発生部２０ｃと、正弦波信号発生部２０ｓと、三角波信号発生部２０ｔとを備える。これら３つの信号発生部２０ｃ，２０ｓ，２０ｔのそれぞれは、それぞれの波形信号発生用の電圧制御型可変周波数発振器２５ｃ，２５ｓ，２５ｔを備える。
【００６５】
そして、これら３つの信号発生部２０ｃ，２０ｓ，２０ｔのそれぞれにおいては、図１２（Ａ）に示すように、時分割の繰り返し周期Ｔｒの区間を、この例では、４分割したＴｒ／４の時間区間を時分割の単位区間として、４つの時分割単位区間Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４に分ける。
【００６６】
この時分割単位区間Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４毎に、異なる電圧を可変周波数発振器２５ｃ，２５ｓ，２５ｔのそれぞれに供給することにより、可変周波数発振器２５ｃ，２５ｓ，２５ｔのそれぞれから、最大で４種類の周波数の信号を時分割で発生することができるようにしている。
【００６７】
この例では、時分割の繰り返し周期Ｔｒは、例えば、４秒とされ、したがって、時分割単位区間は１秒とされる。
【００６８】
発振器２１は、時分割タイミングの基準クロックを発生する発振器であって、この発振器２１からの基準クロック信号は分周器２２に供給される。この分周器２２は、Ｔｒ／４の単位区間分を１周期とする時分割タイミング信号Ｓ０（図１２（Ｂ））を生成し、生成した時分割タイミング信号Ｓ０を、矩形波信号発生部２０ｃ、正弦波信号発生部２０ｓおよび三角波信号発生部２０ｔのデコーダ２３ｃ、２３ｓおよび２３ｔに供給する。
【００６９】
このデコーダ２３ｃ、２３ｓおよび２３ｔから後の、３つの信号発生部２０ｃ、２０ｓおよび２０ｔにおける、時分割で４種類までの周波数の信号を発生するための構成および動作は、３つの信号発生部２０ｃ，２０ｓ，２０ｔのそれぞれにおいて同様であるので、以下、矩形波信号発生部２０ｃの場合について説明する。
【００７０】
なお、正弦波信号発生部２０ｓおよび三角波信号発生部２０ｔにおいて、矩形波信号発生部２０ｃの各構成ブロックと対応する各回路ブロックには、図１１において、同一番号にサフィックス「ｓ」および「ｔ」を付して示している。
【００７１】
デコーダ２３ｃは、例えば、分周器２２からの時分割タイミング信号Ｓ０のカウンタと、そのカウント値を判別する回路部分を備えて構成され、繰り返し周期Ｔｒの区間内の、１番目、２番目、３番目、４番目のＴｒ／４の時分割単位区間Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４のそれぞれを示す時分割区間信号Ｓ１ｃ（図１２（Ｃ）参照）、時分割区間信号Ｓ２ｃ（図１２（Ｄ）参照）、時分割区間信号Ｓ３ｃ（図１２（Ｅ）参照）、時分割区間信号Ｓ４ｃ（図１２（Ｆ）参照）を、順次に発生する。この例では、時分割区間信号Ｓ１ｃ、Ｓ２ｃ、Ｓ３ｃ、Ｓ４ｃは、繰り返し周期Ｔｒの区間内の、それぞれ、１番目、２番目、３番目、４番目のＴｒ／４の時分割単位区間Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４のそれぞれにおいてのみハイレベルとなる信号である。
【００７２】
そして、デコーダ２３ｃは、これらの４個の時分割区間信号Ｓ１ｃ，Ｓ２ｃ，Ｓ３ｃ，Ｓ４ｃを独立に出力するため、４個の出力端子を備える。デコーダ２３ｃの、この４個の出力端子のそれぞれには、電圧設定用の可変抵抗器ＶＲ１ｃ，ＶＲ２ｃ，ＶＲ３ｃ，ＶＲ４ｃが、それぞれ接続されている。
【００７３】
したがって、図１２（Ｇ）に示すように、デコーダ２３ｃからの時分割区間信号Ｓ１ｃがハイレベルとなる時分割単位区間Ｐ１では、可変抵抗器ＶＲ１ｃの抵抗値に応じた電圧Ｅ１が、周波数揺動用電圧付加回路２４ｃを通じて可変周波数発振器２５ｃに供給される。
【００７４】
同様にして、図１２（Ｇ）に示すように、デコーダ２３ｃからの時分割区間信号Ｓ２ｃがハイレベルとなる時分割単位区間Ｐ２では、可変抵抗器ＶＲ２ｃの抵抗値に応じた電圧Ｅ２が、また、デコーダ２３Ｃからの時分割区間信号Ｓ３Ｃがハイレベルとなる時分割単位区間Ｐ３では、可変抵抗器ＶＲ３Ｃの抵抗値に応じた電圧Ｅ３が、さらに、デコーダ２３ｃからの時分割区間信号Ｓ４ｃがハイレベルとなる時分割単位区間Ｐ４では、可変抵抗器ＶＲ４ｃの抵抗値に応じた電圧Ｅ４が、それぞれ周波数揺動用電圧付加回路２４ｃを通じて可変周波数発振器２５ｃに供給される。
【００７５】
すなわち、可変抵抗器ＶＲ１ｃ，ＶＲ２ｃ，ＶＲ３ｃ，ＶＲ４ｃのそれぞれの抵抗値に応じた電圧Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４が、それぞれの時分割単位区間Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４のそれぞれにおいて、順次に、周波数揺動用電圧付加回路２４ｃを通じて可変周波数発振器２５ｃに供給される。
【００７６】
可変抵抗器ＶＲ１ｃ，ＶＲ２ｃ，ＶＲ３ｃ，ＶＲ４ｃのそれぞれの抵抗値は、後述もするように、除去目的とするスケールが何であるか、また、除去目的とするスケール数はいくつであるかに応じて予め調整されて設定される。
【００７７】
ここで、説明の簡単のため、周波数揺動用電圧付加回路２４ｃの存在を無視すると、可変周波数発振器２５ｃは、以上のようにして、時分割タイミングで供給される電圧Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４を受けて、時分割単位区間Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４のそれぞれにおいて、その区間での印加電圧に応じた周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４の矩形波信号を発生する（図１２（Ｈ）参照）。
【００７８】
次に、周波数揺動用電圧付加回路２４ｃについて説明する。前述したようにして、可変抵抗器ＶＲ１ｃ，ＶＲ２ｃ，ＶＲ３ｃ，ＶＲ４ｃのそれぞれの抵抗値を設定することにより、可変周波数発振器２５ｃから、除去したいスケールに対応する周波数の矩形波信号を発生させるようにする。しかし、スケール除去装置を使用する場所の温度などの環境条件などにより、所期の周波数の信号が得られない場合が想定される。また、可変抵抗器ＶＲ１ｃ，ＶＲ２ｃ，ＶＲ３ｃ，ＶＲ４ｃの抵抗値を、可変周波数発振器２５ｃから目的の周波数にぴったりと合った周波数信号を得るように調整することも一般的には困難である。周波数揺動用電圧付加回路２４ｃは、この問題を解決するためのものである。
【００７９】
すなわち、この周波数揺動用電圧付加回路２４ｃでは、設定された周波数を中心として、所定の周波数範囲内で、各時分割単位区間Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４の周波数を揺動させることにより、上記の問題を解決するようにしている。すなわち、設定された周波数が若干ずれていたとしても、その設定周波数を中心とした周波数範囲内で、周波数を揺動させることにより、必ず、可変周波数発振器２５ｃから発生する周波数信号に、目的とする周波数を含むようにすることができ、上記の問題を解決することができる。
【００８０】
このため、この例では、周波数揺動用電圧付加回路２４ｃには、デコーダ２３ｃからの時分割周期Ｔｒの信号が供給され、周波数揺動用電圧付加回路２４ｃでは、これに入力される電圧に対して、時分割周期Ｔｒで、周波数揺動のための付加電圧が付加される。
【００８１】
図１３は、この周波数揺動用電圧付加回路２４ｃの動作を説明するための図であり、この図１３は、時分割単位区間Ｐ１における、電圧Ｅ１に対応する可変周波数発振器２５ｃの出力周波数ｆ１を、±Δｆの範囲で揺動させる場合について示している。
【００８２】
すなわち、可変周波数発振器２５ｃに供給する電圧Ｅ１を、前記周波数範囲±Δｆに対応する電圧範囲±ΔＥ内で、時分割の繰り返し周期Ｔｒ毎に、電圧Ｅ１に対して付加電圧（正の電圧のみでなく、負の電圧の場合もある）を付加することにより、可変周波数発振器２５ｃの出力周波数を揺動させるようにするものである。
【００８３】
図１３の例では、電圧Ｅ１に対して、ΔＥ／２ずつ順次に加算し、電圧Ｅ１に対する加算量がΔＥに達したら、ΔＥ／２ずつ減算してゆき、電圧Ｅ１に対する減算量が−ΔＥに達したら、再度、ΔＥ／２ずつ順次に加算するようにしている。これは、一例であって、付加する電圧ステップ幅は、ΔＥ／２に限らず、任意に設定可能であることは勿論である。また、周波数揺動範囲に対応するΔＥの値も、任意に設定可能である。
【００８４】
さらに、図１３の例のように順次に加算、減算を行うのではなく、±ΔＥの範囲内で、電圧Ｅ１に対して、加算あるいは減算する付加電圧をランダムに与えるようにしても良い。
【００８５】
また、以上の説明では、時分割単位区間毎に、時分割の繰り返し周期Ｔｒの１周期毎に周波数揺動用の電圧を付加するようにしたが、時分割の繰り返し周期Ｔｒの複数周期毎に周波数揺動用の電圧を付加するようにしてもよい。また、時分割単位区間が比較的長い期間とする場合には、各時分割単位区間内をさらに細かく区切り、その区切られた区間毎に周波数揺動用電圧を付加することにより、各時分割単位区間内において周波数を揺動させるようにすることもできる。
【００８６】
以上のようにして、この実施形態では、可変周波数発振器２５ｃからは、時分割単位区間Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４のそれぞれにおいて、可変抵抗器ＶＲ１ｃ，ＶＲ２ｃ，ＶＲ３ｃ，ＶＲ４ｃの設定抵抗値に応じた周波数の矩形波信号が得られる。
【００８７】
同様にして、正弦波信号発生部２０ｓおよび三角波信号発生部２０ｔの可変周波数発振器２５ｓおよび２５ｔからも、時分割単位区間Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４のそれぞれにおいて、可変抵抗器ＶＲ１ｓ，ＶＲ２ｓ，ＶＲ３ｓ，ＶＲ４ｓおよびＶＲ１ｔ，ＶＲ２ｔ，ＶＲ３ｔ，ＶＲ４ｔの設定抵抗値に応じた周波数を中心周波数として、周波数揺動用電圧付加回路２４ｓおよび２４ｔにより付加される電圧に応じて周波数が揺動される正弦波信号および三角波信号が得られる。
【００８８】
以上のようにして可変周波数発振器２５ｃ、２５ｓ、２５ｔから発生する信号は、それぞれアンプ２６ｃ、２６ｓ、２６ｔを通じて、各磁界発生用コイルユニットのコイル１６１，１６２，１６３のそれぞれに供給される。これにより、供給された周波数で交番する交番磁界が発生し、前述したようにして、スケールが除去される。
【００８９】
［除去するスケールの数と、周波数の設定の例］
次に、以上のように構成される周波数信号発生装置２０を用いてスケールを除去する場合において、除去対象のスケールの数が１〜４までの各場合における可変抵抗器の抵抗値の調整について説明する。
【００９０】
配管３０の内壁面に形成されるスケールを除去する際には、通常、配管３０内を流れる水に含まれる成分を調べる。配管３０の内壁面に形成されたスケールは、当該水に含まれる成分が析出されたものと考えられるからである。この例においては、この成分分析結果により、除去対象とするスケールの数および各スケールの成分比率を知ることができるので、これら検知されたスケールの数および成分比率に基づいて、効率良く、それら１または複数個のスケールの除去を行えるようにしている。
【００９１】
（１）除去するスケールが１種類の場合
除去対象が１種類のスケールＡの場合であって、磁場内において、そのスケールＡを覆う溶媒としての水中を電流が流れる時の周波数がｆａであった場合について説明する。この場合には、周波数信号発生装置２０から発生すべきものとして設定すべき周波数は、ｆａのみでよいので、この例では、操作者は、例えば矩形波信号発生部２０ｃについては、その可変抵抗器ＶＲ１ｃ，ＶＲ２ｃ，ＶＲ３ｃ，ＶＲ４ｃのそれぞれの抵抗値を、可変周波数発振器２５ｃから周波数ｆａを中心周波数とする矩形波信号を発生するような電圧Ｅａを発生する値に設定する。
【００９２】
このように設定したことにより、この例の場合には、矩形波信号発生部２０ｃでは、図１４（Ａ）に示すように、時分割単位区間Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４のすべてで同じ電圧Ｅａが周波数揺動用電圧付加回路２４ｃを通じて可変周波数発振器２５ｃに供給され、可変周波数発振器２５ｃからは、図１４（Ｂ）に示すように、電圧Ｅａに応じた単一の周波数ｆａを中心周波数として周波数が揺動する矩形波信号が発生する。
【００９３】
同様にして、正弦波信号発生部２０ｓおよび三角波信号発生部２０ｔにおいても、可変抵抗器ＶＲ１ｓ，ＶＲ２ｓ，ＶＲ３ｓ，ＶＲ４ｓおよびＶＲ１ｔ，ＶＲ２ｔ，ＶＲ３ｔ，ＶＲ４ｔの抵抗値が、周波数ｆａあるいは周波数ｆａよりも低い周波数の信号が可変周波数発振器２５ｓおよび２５ｔから得られる電圧となるように設定される。
【００９４】
そして、正弦波信号発生部２０ｓおよび三角波信号発生部２０ｔのそれぞれにおいて、時分割単位区間Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４のすべてで同じ電圧が周波数揺動用電圧付加回路２４を通じて可変周波数発振器２５ｓおよび２５ｔに供給され、可変周波数発振器２５ｓおよび２５ｔからは、供給された電圧に応じた単一の周波数ｆａあるいは周波数ｆａよりも低い周波数を中心周波数として周波数が揺動する正弦波信号および三角波信号が発生する。
【００９５】
したがって、上述の例の場合には、常に、単一の周波数を中心とする各波形信号がコイル１６１，１６２，１６３に供給され、除去対象の１種類のスケールが効率良く除去されてゆく。
【００９６】
なお、上述の例のように、時分割単位区間Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４のすべてにおいて、単一の周波数信号をコイルに供給するのではなく、例えば、時分割単位区間Ｐ１のみ、あるいは時分割単位区間Ｐ１とＰ２のみ、あるいは時分割単位区間Ｐ１からＰ３間での区間のみ、前記単一の周波数信号をコイルに供給するようにする方法を用いることもできる。
【００９７】
しかし、上述の例のように、時分割単位区間Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４のすべての区間を、一つのスケールの除去用として使用することにより、効率良くかつ有効に目的とするスケールの除去を行えるものである。
【００９８】
（２）除去するスケールが２種類の場合で、成分比が１：１
例えば、除去対象とするスケールが、スケールＡとスケールＢの２種類あり、その除去比率が１：１であった場合について説明する。ここで、磁場内において、スケールＡを覆う溶媒としての水中を電流が流れる時の周波数がｆａであり、また、磁場内において、スケールＢを覆う溶媒としての水中を電流が流れる時の周波数がｆｂであるとする。
【００９９】
この場合には、周波数信号発生装置２０から発生すべきものとして設定すべき周波数は、ｆａとｆｂとなるが、この例においては、時分割単位区間Ｐ１およびＰ２では周波数ｆａを中心周波数とし、時分割単位区間Ｐ３およびＰ４では周波数ｆｂを中心周波数とするように設定する。
【０１００】
すなわち、操作者は、例えば矩形波信号発生部２０ｃについては、その可変抵抗器ＶＲ１ｃとＶＲ２ｃの抵抗値を互いに等しく、可変周波数発振器２５ｃから周波数ｆａを中心周波数とする矩形波信号を発生するような電圧Ｅａを発生する値に設定し、また、可変抵抗器ＶＲ３ｃ，ＶＲ４ｃのそれぞれの抵抗値を互いに等しく、可変周波数発振器２５ｃから周波数ｆｂを中心周波数とする矩形波信号を発生するような電圧Ｅｂを発生する値に設定する。
【０１０１】
このように設定したことにより、図１４（Ｃ）に示すように、時分割単位区間Ｐ１とＰ２とで、電圧Ｅａが可変周波数発振器２５ｃに供給され、また、時分割単位区間Ｐ３とＰ４とで、電圧Ｅｂが可変周波数発振器２５ｃに供給され、可変周波数発振器２５ｃからは、図１４（Ｄ）に示すように、時分割単位区間Ｐ１とＰ２とでは、周波数ｆａを中心周波数として周波数が揺動する矩形波信号が発生し、時分割単位区間Ｐ３とＰ４とでは、周波数ｆｂを中心周波数として周波数が揺動する矩形波信号が発生する。
【０１０２】
正弦波信号発生部２０ｓおよび三角波信号発生部２０ｔにおいても、可変抵抗器ＶＲ１ｓ，ＶＲ２ｓ，ＶＲ３ｓ，ＶＲ４ｓおよびＶＲ１ｔ，ＶＲ２ｔ，ＶＲ３ｔ，ＶＲ４ｔの抵抗値が、同様にして設定され、時分割単位区間Ｐ１とＰ２とでは、周波数ｆａあるいはそれより低い周波数を中心周波数として周波数が揺動する正弦波信号および三角波信号が発生し、時分割単位区間Ｐ３とＰ４とでは、周波数ｆｂあるいはそれより低い周波数を中心周波数として周波数が揺動する正弦波信号および三角波信号が発生する。
【０１０３】
したがって、磁界発生用コイルユニット１４の各コイル１６１，１６２，１６３には、時分割であるが、ほぼ同時に２つの周波数ｆａ，ｆｂあるいはその近傍の周波数を中心として、所定の周波数範囲で揺動する信号が供給されて、２種類のスケールＡおよびＢが、同時に除去される。
【０１０４】
（３）除去するスケールが２種類の場合で、成分比が３：１
例えば、除去対象とするスケールが、スケールＡとスケールＢの２種類あり、その除去比率が３：１であった場合について説明する。ここで、磁場内において、スケールＡを覆う溶媒としての水中を電流が流れる時の周波数がｆａであり、また、磁場内において、スケールＢを覆う溶媒としての水中を電流が流れる時の周波数がｆｂであるとする。
【０１０５】
この場合には、周波数信号発生装置２０から発生すべきものとして設定すべき周波数は、ｆａとｆｂとなるが、その成分比が異なるので、その成分比に応じて、この例においては、時分割単位区間Ｐ１，Ｐ２およびＰ３では周波数ｆａを中心周波数とし、時分割単位区間Ｐ４では周波数ｆｂを中心周波数とするように設定する。
【０１０６】
すなわち、操作者は、例えば矩形波信号発生部２０ｃについては、その可変抵抗器ＶＲ１ｃとＶＲ２ｃとＶＲ３ｃの抵抗値を互いに等しく、可変周波数発振器２５ｃから周波数ｆａを中心周波数とする矩形波信号を発生するような電圧Ｅａを発生する値に設定し、また、可変抵抗器ＶＲ４ｃの抵抗値を、可変周波数発振器２５ｃから周波数ｆｂを中心周波数とする矩形波信号を発生するような電圧Ｅｂを発生する値に設定する。
【０１０７】
このように設定したことにより、図１４（Ｅ）に示すように、時分割単位区間Ｐ１，Ｐ２およびＰ３において、電圧Ｅａが可変周波数発振器２５ｃに供給され、また、時分割単位区間Ｐ４において、電圧Ｅｂが可変周波数発振器２５ｃに供給され、可変周波数発振器２５ｃからは、図１４（Ｆ）に示すように、時分割単位区間Ｐ１，Ｐ２およびＰ３では、周波数ｆａを中心周波数として周波数が揺動する矩形波信号が発生し、時分割単位区間Ｐ４では、周波数ｆｂを中心周波数として周波数が揺動する矩形波信号が発生する。
【０１０８】
正弦波信号発生部２０ｓおよび三角波信号発生部２０ｔにおいても、可変抵抗器ＶＲ１ｓ，ＶＲ２ｓ，ＶＲ３ｓ，ＶＲ４ｓおよびＶＲ１ｔ，ＶＲ２ｔ，ＶＲ３ｔ，ＶＲ４ｔの抵抗値が、同様にして設定され、時分割単位区間Ｐ１，Ｐ２およびＰ３では、周波数ｆａあるいはそれより低い周波数を中心周波数として周波数が揺動する正弦波信号および三角波信号が発生し、時分割単位区間Ｐ４では、周波数ｆｂあるいはそれより低い周波数を中心周波数として周波数が揺動する正弦波信号および三角波信号が発生する。
【０１０９】
したがって、磁界発生用コイルユニット１４の各コイル１６１，１６２，１６３には、時分割であるが、ほぼ同時に２つの周波数ｆａ，ｆｂあるいはその近傍の周波数を中心として、所定の周波数範囲で揺動する信号が、その成分比に応じた時間比率で、供給されて、２種類のスケールＡおよびＢが、効率良く、同時に除去される。
【０１１０】
（４）除去するスケールが３種類の場合で、成分比が１：１：１
例えば、除去対象とするスケールが、スケールＡとスケールＢとスケールＣの３種類あり、その除去比率が１：１：１であった場合について説明する。ここで、磁場内において、スケールＡを覆う溶媒としての水中を電流が流れる時の周波数がｆａであり、また、磁場内において、スケールＢを覆う溶媒としての水中を電流が流れる時の周波数がｆｂであり、さらに、磁場内において、スケールＣを覆う溶媒としての水中を電流が流れる時の周波数がｆｃであるとする。
【０１１１】
この場合には、周波数信号発生装置２０から発生すべきものとして設定すべき周波数は、ｆａとｆｂとｆｃとなるが、その成分比が等しいので、その成分比に応じて、この例においては、時分割単位区間Ｐ１では周波数ｆａを中心周波数とし、時分割単位区間Ｐ２では周波数ｆｂを中心周波数とし、時分割単位区間Ｐ３では周波数ｆｃを中心周波数とするように設定する。なお、時分割単位区間Ｐ４については、休止区間とするか、あるいは可変周波数発振器の自由発振周波数とするようにする。
【０１１２】
このとき、操作者は、例えば矩形波信号発生部２０ｃについては、その可変抵抗器ＶＲ１ｃの抵抗値は、可変周波数発振器２５ｃから周波数ｆａを中心周波数とする矩形波信号を発生するような電圧Ｅａを発生する値に設定し、また、可変抵抗器ＶＲ２ｃの抵抗値は、可変周波数発振器２５ｃから周波数ｆｂを中心周波数とする矩形波信号を発生するような電圧Ｅｂを発生する値に設定し、さらに可変抵抗器ＶＲ３ｃの抵抗値を、可変周波数発振器２５ｃから周波数ｆｃを中心周波数とする矩形波信号を発生するような電圧Ｅｃを発生する値に設定する。
【０１１３】
このように設定したことにより、図１４（Ｇ）に示すように、時分割単位区間Ｐ１においては、電圧Ｅａが可変周波数発振器２５ｃに供給され、また、時分割単位区間Ｐ２においては、電圧Ｅｂが可変周波数発振器２５ｃに供給され、また、時分割単位区間Ｐ３において、電圧Ｅｃが可変周波数発振器２５ｃに供給される。したがって、可変周波数発振器２５ｃからは、図１４（Ｈ）に示すように、時分割単位区間Ｐ１では、周波数ｆａを中心周波数として周波数が揺動する矩形波信号が発生し、時分割単位区間Ｐ２では、周波数ｆｂを中心周波数として周波数が揺動する矩形波信号が発生し、時分割単位区間Ｐ３では、周波数ｆｃを中心周波数として周波数が揺動する矩形波信号が発生する。
【０１１４】
正弦波信号発生部２０ｓおよび三角波信号発生部２０ｔにおいても、可変抵抗器ＶＲ１ｓ，ＶＲ２ｓ，ＶＲ３ｓ，ＶＲ４ｓおよびＶＲ１ｔ，ＶＲ２ｔ，ＶＲ３ｔ，ＶＲ４ｔの抵抗値が、同様にして設定され、時分割単位区間Ｐ１では、周波数ｆａあるいはそれよりも低い周波数を中心周波数として周波数が揺動する正弦波信号および三角波信号が発生し、時分割単位区間Ｐ２では、周波数ｆｂあるいはそれよりも低い周波数を中心周波数として周波数が揺動する正弦波信号および三角波信号が発生し、時分割単位区間Ｐ３では、周波数ｆｃあるいはそれよりも低い周波数を中心周波数として周波数が揺動する正弦波信号および三角波信号が発生する。
【０１１５】
したがって、磁界発生用コイルユニット１４の各コイル１６１，１６２，１６３には、時分割であるが、ほぼ同時に３つの周波数ｆａ，ｆｂ，ｆｃあるいはその近傍の周波数を中心として、所定の周波数範囲で揺動する信号が、その成分比に応じた時間比率で、供給されて、３種類のスケールＡ，ＢおよびＣが、効率良く、同時に除去される。
【０１１６】
（５）除去するスケールが３種類の場合で、成分比が１：１：２
例えば、除去対象とするスケールが、スケールＡとスケールＢとスケールＣの３種類あり、その除去比率が１：１：２であった場合について説明する。この例は、前述のケース（４）の場合において、スケールＣの成分比率が２倍になったことに等しい。
【０１１７】
そこで、この場合には、前述のケース（４）の場合において、使用しなかった時分割単位区間Ｐ４を、スケールＣを除去するための周波数ｆｃ用に割り当てるものである。すなわち、例えば矩形波信号発生部２０ｃについて説明すると、可変抵抗器ＶＲ１ｃ、ＶＲ２ｃ、ＶＲ３ｃの抵抗値は、前述のケース（４）の場合と同様に設定すると共に、可変抵抗器ＶＲ４ｃの抵抗値を、可変周波数発振器２５ｃから周波数ｆｃを中心周波数とする矩形波信号を発生するような電圧Ｅｃを発生する値に設定する。
【０１１８】
このように設定したことにより、図１４（Ｉ）に示すように、時分割単位区間Ｐ１においては、電圧Ｅａが可変周波数発振器２５ｃに供給され、また、時分割単位区間Ｐ２においては、電圧Ｅｂが可変周波数発振器２５ｃに供給され、また、時分割単位区間Ｐ３およびＰ４において、電圧Ｅｃが可変周波数発振器２５ｃに供給される。したがって、可変周波数発振器２５ｃからは、図１４（Ｊ）に示すように、時分割単位区間Ｐ１では、周波数ｆａを中心周波数として周波数が揺動する矩形波信号が発生し、時分割単位区間Ｐ２では、周波数ｆｂを中心周波数として周波数が揺動する矩形波信号が発生し、時分割単位区間Ｐ３およびＰ４では、周波数ｆｃを中心周波数として周波数が揺動する矩形波信号が発生する。
【０１１９】
正弦波信号発生部２０ｓおよび三角波信号発生部２０ｔにおいても、可変抵抗器ＶＲ１ｓ，ＶＲ２ｓ，ＶＲ３ｓ，ＶＲ４ｓおよびＶＲ１ｔ，ＶＲ２ｔ，ＶＲ３ｔ，ＶＲ４ｔの抵抗値が、同様にして設定され、時分割単位区間Ｐ１では、周波数ｆａあるいはそれよりも低い周波数を中心周波数として周波数が揺動する正弦波信号および三角波信号が発生し、時分割単位区間Ｐ２では、周波数ｆｂあるいはそれよりも低い周波数を中心周波数として周波数が揺動する正弦波信号および三角波信号が発生し、時分割単位区間Ｐ３およびＰ４では、周波数ｆｃあるいはそれよりも低い周波数を中心周波数として周波数が揺動する正弦波信号および三角波信号が発生する。
【０１２０】
したがって、磁界発生用コイルユニット１４の各コイル１６１，１６２，１６３には、時分割であるが、ほぼ同時に３つの周波数ｆａ，ｆｂ，ｆｃあるいはその近傍の周波数を中心として、所定の周波数範囲で揺動する信号が、その成分比に応じた時間比率で、供給されて、３種類のスケールＡ，ＢおよびＣが、効率良く、同時に除去される。
【０１２１】
（６）除去するスケールが４種類の場合
この例の場合には、時分割単位区間はＰ１〜Ｐ４の４区間とされているので、除去対象のスケールが４種類の場合には、時分割単位区間Ｐ１〜Ｐ４のそれぞれを、一つ一つのスケールに割り当てるようにする。
【０１２２】
例えば、除去対象とするスケールが、スケールＡとスケールＢとスケールＣとスケールＤの４種類あり、磁場内において、スケールＡを覆う溶媒としての水中を電流が流れる時の周波数がｆａであり、また、磁場内において、スケールＢを覆う溶媒としての水中を電流が流れる時の周波数がｆｂであり、また、磁場内において、スケールＣを覆う溶媒としての水中を電流が流れる時の周波数がｆｃであり、さらに、磁場内において、スケールＤを覆う溶媒としての水中を電流が流れる時の周波数がｆｄであるとする。
【０１２３】
この場合には、操作者は、例えば矩形波信号発生部２０ｃについて説明すると、可変抵抗器ＶＲ１ｃ，ＶＲ２ｃ，ＶＲ３ｃ，ＶＲ４ｃのそれぞれの抵抗値は、可変周波数発振器２５ｃから、周波数ｆａ，ｆｂ，ｆｃ，ｆｄを中心周波数とする矩形波信号を発生するような電圧Ｅａ，Ｅｂ，Ｅｃ，Ｅｄをそれぞれ発生する値に設定する。
【０１２４】
これにより、可変周波数発振器２５ｃには、図１４（Ｋ）に示すように、時分割単位区間Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４のそれぞれで、互いに異なる電圧Ｅａ，Ｅｂ，Ｅｃ，Ｅｄが供給されるようになり、このため、図１４（Ｌ）に示すように、可変周波数発振器２５ｃからは、時分割単位区間Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４で、互いに異なる周波数ｆａ，ｆｂ，ｆｃ，ｆｄを中心周波数として周波数が揺動する矩形波信号が発生する。
【０１２５】
正弦波信号発生部２０ｓおよび三角波信号発生部２０ｔにおいても、同様にして、時分割単位区間Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４で、互いに異なる周波数ｆａ，ｆｂ，ｆｃ，ｆｄあるいはそれよりも低い周波数を中心周波数として周波数が揺動する正弦波信号および三角波信号が発生する。
【０１２６】
したがって、磁界発生用コイルユニット１４の各コイル１６１，１６２，１６３には、時分割であるが、ほぼ同時に４つの周波数ｆａ，ｆｂ，ｆｃ，ｆｄあるいはその近傍の周波数を中心として、所定の周波数範囲で揺動する信号が、その成分比に応じた時間比率で、供給されて、４種類のスケールＡ，Ｂ，ＣおよびＤが、効率良く、同時に除去される。
【０１２７】
なお、以上の例は、時分割単位区間が４個の場合であるので、４種類以上のスケール除去の場合には、各スケールの成分比率に応じた時間区間の割り当てをすることができなかったが、時分割単位区間を、４個以上にすることにより、４種類の以上のスケールを、その成分比率に応じて効率的に除去するように設定することが可能となる。例えば、３０種以上のスケールを除去するようにするのであれば、時分割単位区間を３０個以上とする。
【０１２８】
このように、時分割単位区間が４個以上にした場合であれば、除去対象のスケールが４種類以下の場合にも、その成分比率に細かく対応した時分割単位区間の割り当て設定を行うことが可能となる。
【０１２９】
［スケール除去過程の例の説明］
次に、スケールが酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３の場合）の場合を例にとって、スケール除去過程を、以下に説明する。
【０１３０】
鉄は、水に触れると、２価の鉄イオン（Ｆｅ２＋）になって、水中に溶け出す。すなわち、
Ｆｅ→Ｆｅ２＋＋２ｅ−  ・・・（化学式１）
となる。
【０１３１】
２価の鉄イオンは、水中の水酸イオン（ＯＨ−）と結合して水酸化第１鉄（Ｆｅ（ＯＨ）２）となる。すなわち、
Ｆｅ２＋＋２Ｈ２Ｏ→Ｆｅ（ＯＨ）２＋２Ｈ＋  ・・・（化学式２）
となる。
【０１３２】
水酸化第１鉄（Ｆｅ（ＯＨ）２）は、すぐに水中の酸素等によって酸化されて水酸化第２鉄（Ｆｅ（ＯＨ）３）になる。すなわち、
２Ｆｅ（ＯＨ）２＋（１／２）Ｏ２＋Ｈ２Ｏ→Ｆｅ（ＯＨ）３  ・・・（化学式３）
となる。
【０１３３】
そして、この水酸化第２鉄（Ｆｅ（ＯＨ）３）は、さらに加水分解されて、赤錆（Ｆｅ２Ｏ３）となる。
【０１３４】
以上が赤錆（Ｆｅ２Ｏ３）の生成メカニズムであるが、上述した実施形態のスケール除去装置により、磁場内において、赤錆を覆う溶媒としての水中を電流が流れる時の周波数に基づいて、前述のようにして設定されて得られた矩形波信号、正弦波信号および必要な場合には三角波信号がコイルに供給された場合には、効率良くイオン化された電磁化水により、次のようにして、赤錆の発生が抑制されると同時に、生成された赤錆が配管から除去される。
【０１３５】
すなわち、前述のようにして、スケールとしての赤錆から電離された鉄イオンおよび、例えば排水としての水中に元々含まれる鉄イオンは、このときにも上述の（化学式２）のようにして、水酸化第１鉄（Ｆｅ（ＯＨ）２）になり、前述の（化学式３）のようにして、赤褐色のヘドロ状の水酸化第２鉄（Ｆｅ（ＯＨ）３）に変化するが、イオン化された電磁化水の還元作用により、水酸化第２鉄（Ｆｅ（ＯＨ）３）には、なりにくくなる。
【０１３６】
そして、生成された水酸化第１鉄（Ｆｅ（ＯＨ）２）は、赤錆にならずに、次のようにして、２価の鉄イオンと、３価の鉄イオンとが化合した黒錆（Ｆｅ３Ｏ４）が生成される。
【０１３７】
すなわち、
３Ｆｅ（ＯＨ）２→Ｆｅ３Ｏ４＋２Ｈ２Ｏ＋Ｈ２  ・・・（化学式４）
２Ｈ＋２ｅ−→Ｈ２  ・・・（化学式５）
あるいは、
Ｆｅ２＋＋Ｆｅ２Ｏ３＋Ｈ２Ｏ→ＦｅＯ・Ｆｅ２Ｏ３＋Ｈ２  ・・・（化学式６）
３Ｆｅ２＋＋２Ｏ２→ＦｅＯ・Ｆｅ２Ｏ３  ・・・（化学式７）
となる。
【０１３８】
すなわち、この実施形態の場合には、（化学式２）の状態から、直接（化学式４）または（化学式６）の状態に進み、赤錆の生成を防止しながら、スケールを除去し、配管を腐食しない黒錆コーティングとなる。
【０１３９】
そして、水中の鉄イオンは、前述したように、水和イオンとなって流水により、コイルにより形成された磁界の存在しない下流に流される。そして、その下流において、鉄イオンはスケール中から電子を吸い出し、これにより、当該スケール中から鉄イオンを放出させ、水中に溶け出させる。その後は、上述と同様の作用が生じる。
【０１４０】
以上の作用が、流水の更なる下流においても発生し、鉄イオンの効果が消滅するまでの期間（半減期に相当すると考えられる）に渡って行なわれるものである。
【０１４１】
［除去可能対象とされるスケールの主要な元素］
周期律表の金属元素Ｌｉ、Ｂｅ、Ｎａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｋ、Ｃａ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｒｂ、Ｓｒ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｃｓ、Ｂａ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｈｇ、Ｔｌ、Ｐｂ、Ｆｒ、Ｒａ、Ａｃ、Ｔｈ、Ｐａ、Ｕ、Ｎｐ、Ｐｕ、Ａｍ、Ｃｍ、Ｂｋ、Ｃｆ、Ｅｓ、Ｆｍ等および半導体Ｓｉ等の７２種類については、溶媒中に電流が流れるときの周波数信号の周波数を、発明者は特定しており、上述したこの発明の実施形態のスケール除去方法を用いることにより、これらの元素で構成されるスケールを除去することが可能である。
【０１４２】
［その他の変形例］
前述したように、磁界によりローレンツ力を受けた電子によってイオン化した元素イオンは、瞬時に存在しなくなるのではなく、水分子による水和により、所定の期間、存続する。したがって、各スケール毎の周波数信号がコイルに供給されることにより発生する磁界は、連続的に存在している必要はない。そこで、常時、コイルに周波数信号を供給しておく必要はなく、例えば、１０分間、上述のようにして、コイルに時分割的に周波数信号を供給し、１０分間休止した後、再び、１０分間、上述のようにして、コイルに時分割的に周波数信号を供給するというように、間欠的に周波数信号をコイルに供給するようにしても、上述と同様のスケール除去効果が得られる。
【０１４３】
なお、以上の説明においては、溶媒は水であったが、水以外の液体であってもよい。また、液体ではなく、水蒸気などの水分を含んだ気体であってもよい。要は、磁界の作用により電子やイオンを振動させることができるものであればどのようなものでもよい。
【０１４４】
また、この発明は、上述の実施形態のように、溶媒が流れる配管の場合に、そのスケール除去効果が顕著になるが、スケール除去対象となるのは配管に限らないことはいうまでもない。また、溶媒が流れるものではなくても適用できることは上述の説明から明らかであろう。
【０１４５】
【発明の効果】
上述の構成のこの発明によれば、磁界内においてスケールを覆う溶媒中を電流が流れるときの周波数の信号を、予め設定して、コイルに供給するようにするので、除去をしようとする目的のスケールを効率良く狙い撃ちして除去することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明によるスケール除去方法の原理的根拠を説明するための図である。
【図２】この発明によるスケール除去方法の原理的根拠を説明するための図である。
【図３】この発明によるスケール除去方法の原理的根拠を説明するための図である。
【図４】この発明によるスケール除去方法の原理的根拠を説明するための図である。
【図５】この発明によるスケール除去装置の実施の形態を示す図である。
【図６】この発明の実施形態のスケール除去装置の磁界発生装置を説明するための図である。
【図７】この発明の実施形態のスケール除去装置の磁界発生装置を説明するための図である。
【図８】この発明の実施形態のスケール除去装置の磁界発生装置を説明するための図である。
【図９】この発明の実施形態のスケール除去装置の磁界発生装置を説明するための図である。
【図１０】この発明の実施形態のスケール除去装置の磁界発生装置に供給する周波数信号を説明するための図である。
【図１１】この発明の実施形態のスケール除去装置の周波数信号発生装置を説明するためのブロック図である。
【図１２】この発明の実施形態のスケール除去装置の周波数信号発生装置を説明するためのタイミング図である。
【図１３】この発明の実施形態のスケール除去装置の周波数信号発生装置を説明するためのタイミング図である。
【図１４】この発明の実施形態のスケール除去装置の周波数信号発生装置を説明するためのタイミング図である。
【図１５】従来のスケール除去装置の一例を説明するための図である。
【符号の説明】
１０  磁界発生装置
１４  磁界発生用コイルユニット
１６（１６１，１６２，１６３）  コイル
１７，１８  磁気ヨーク
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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