(57)【要約】【課題】  この発明は、エネルギー効率の改善と最適化を図った液流体の電磁処理装置に関する。【解決手段】本発明にかかる電磁処理装置は、液体の流路を構成する配管の外側に設けた作動コイルと、該作動コイルに電流を供給する電源部と、該電源部の供給する電流の基本周波数を前記作動コイルの共振周波数とし、断続駆動の周期を調整可能として、前記作動コイルに高調波のビート波形を発生させる電流制御部とからなることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体の流路を構成する配管の外側に設けた作動コイルと、該作動コイルに電流を供給する電源部と、該電源部の供給する電流の基本周波数を前記作動コイルの共振周波数とし、断続駆動の周期を調整可能として、前記作動コイルに高調波のビート波形を発生させる電流制御部とからなることを特徴とする電磁処理装置。
【請求項２】
電流制御部に形成された共振回路が直列共振回路からなることを特徴とする請求項１に記載の電磁処理装置。
【請求項３】
作動コイルが、複数に分割された構成片からなる巻線用の冶具によって配管に形成されており、
前記冶具が、配管の外周より僅かに大径の内周を有する左右一対のサイドプレートと、該サイドプレート間に掛け渡されたクロスメンバとからなって断面略アングル状の巻線収納部が形成されており、前記サイドメンバの内周側に形成された電線の導入孔と、前記サイドメンバの外周寄りに形成されて冶具に巻き付けられて外へ抜け出る電線の他端側を係止する導出溝とを有しており、
前記分割された構成片を配管に添って外嵌して略ドーナツ状に組み合わせ固定して冶具を組立て、
該冶具を配管に添って回転することで前記電線を巻線収納部内に巻き付け、前記冶具を配管に固定して作動コイルを形成してなることを特徴とする請求項１に記載の電磁処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、エネルギー効率の改善と最適化を図った液流体の電磁処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、流体流路を構成する管体内面へのスケールの付着防止や除去、管体内面の腐食防止を図るため電磁処理装置が知られている。
電磁処理装置は、液体の流路となる配管の外側に作動コイルを巻き付け、この作動コイルに電源部から電流を流す。この電流は電流制御部によって特定周波数帯域で周波数が時間的に変化する特定波形の電磁界誘起電流に変換されて前記作動コイルに供給される。
これにより、コイルは電磁界を誘起させて配管内に磁場と電場とを生じさせ、この磁場と電場の電子エネルギーによって配管内を流れる液体に対して、その分子やイオンを媒体とし電解エネルギーを与えて電磁処理を行い、スケールの結晶体や錆びなどの付着物表面と配管の内面を強く負に帯電しこれらを反発させたり結合を不安定にして離れさせ、またスケールを小さく再結晶化させて配管内面から剥離させると共に、配管内面を還元状態にして腐食を防止している。
この種の電磁処理装置の動作周波数と作動コイルを検証すると、駆動周波数はＤＣ〜５０ＫＨｚの範囲で、周波数変調等色々有り、また、基本波形は矩形波形状からなっている。
一例を挙げると、水処理用の配管の作動コイルは、直径２０ｍｍ程度の配管に断面２ｍｍ２のビニール電線等を１０回〜１５０回（実用的には１０数回）巻いて作動コイルにしている。この作動コイルを駆動するために、駆動回路では数〜１５０アンペアターンの電力を投入している。
しかし、コイルのインダクタンスは数１０μＨであり、共振点は１００ＫＨｚ以上でるため、磁気エネルギーへの変換は矩形波のＤＣ成分を除いた微分波形（共振周波数）の数十分の１から数百分の１程度となり、非常に効率が悪く殆どの電力が熱損失となっていた。そのため装置の大型化が避けられず、電力も無駄となり効率が悪いという不具合があった（図９（ａ）〜（ｄ）参照）。
【特許文献１】特開２００１−３８３６２号公報  図１〜図２、図１１参照
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
この発明は上記実情に鑑みてなされたもので、その主たる課題は、作動コイルのインダクタンスに着目し、駆動基本周波数を作動コイルの共振周波数に合わせ、その断続駆動を行うことで効率化を図った電磁処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するために、請求項１の発明では、
液体の流路を構成する配管の外側に設けた作動コイルと、該作動コイルに電流を供給する電源部と、該電源部の供給する電流の基本周波数を前記作動コイルの共振周波数とし、断続駆動の周期を調整可能として、前記作動コイルに高調波のビート波形を発生させる電流制御部とからなることを特徴とする。
また、請求項２の発明では、
前記電流制御部に形成された共振回路が直列共振回路からなることを特徴とする。
更に、請求項３の発明では、
前記作動コイルが、複数に分割された構成片からなる巻線用の冶具によって配管に形成されており、
前記冶具が、配管の外周より僅かに大径の内周を有する左右一対のサイドプレートと、該サイドプレート間に掛け渡されたクロスメンバとからなって断面略アングル状の巻線収納部が形成されており、前記サイドメンバの内周側に形成された電線の導入孔と、前記サイドメンバの外周寄りに形成されて冶具に巻き付けられて外へ抜け出る電線の他端側を係止する導出溝とを有しており、
前記分割された構成片を配管に添って外嵌して略ドーナツ状に組み合わせ固定して冶具を組立て、
該冶具を配管に添って回転することで前記電線を巻線収納部内に巻き付け、前記冶具を配管に固定して作動コイルを形成してなることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
この発明は、電源部の供給する電流の駆動基本周波数を作動コイルの共振周波数に合わせて断続駆動を行うことで、ＤＣ成分（熱損失）を極力低く抑えて電磁処理装置の効率化を達成することができる。
断続駆動の周期と、作動コイルの共振周波数からなる基本周波数の高周波バースト波形で駆動した作動コイルには、高調波のビート波形が発生する。
上記断続周期と周波数を調整することで、配管内の流体に最適な周期（周波数）でパワーピークを発生させることができるので、エネルギー効率の改善と最適化が図れて極めて有益である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下に、この発明の電磁処理装置の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【０００７】
図１に示す電磁処理装置１は、配管２内のパイプ空間を液体流路として液体を流し、前記配管２の外側には電線を巻き付けて作動コイル３を設けている。
この作動コイル３は電流制御部６を介して電源部７に接続されており、該電源部７の供給する電流の基本周波数を前記コイルの共振周波数とし、作動コイル３に高調波のビート波形を発生させる構成からなっている。
配管２に巻き付ける作動コイル３は１つであってもよいが、図１では一定間隔を隔てて複数（図示例では３つ）の作動コイルを直列につなげた構成からなっている。
【０００８】
ここで電流制御部６は、共振回路１０を有している。
この共振回路１０は、直流共振回路であっても、並列共振回路であってもよい。
共振回路１０の共振点は、以下の式で各定数を共振点に合わせることで、能率が最大になる。
【０００９】
【数１】
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例えば、発振回路（ＯＳＣ）：８ＫＨｚの時に、Ｌ：７４μＨ  Ｃ：４．５μＦとなる。
図３は共振回路として直列共振回路１０を用いた場合であって、該回路中のＩＣ１（ＬＭ３５８）はＯＰＡＭＰで三角波のランプ波形（図４（ａ）参照）を発生し、ＶＲ２でオフセット電位の調整をする。
また、回路中、ＩＣ２（ＭＣ１４０４６ＢＣ）は、ＶＣＯ高周波発信器であって三角波のランプ波形を変調波として、次段の高周波発生器を断続するためのスイープ波形（図４（ｂ）参照）を発生させる。
【００１０】
回路中、Ｑ１は電力スイッチであって、ＩＣ３（ＩＲ２１１１）はインバータ駆動制御用ＩＣであって、作動コイルを駆動する搬送波（２０ＫＨｚ〜２００ＫＨｚ）を発生させる（図４（ｃ）参照）。
本実施例では、一例として発信周波数を１３３ＫＨｚに設定した。
ＣＸは直列共振用コンデンサーであり、作動コイル３と直列共振回路を構成している。
これにより、電源部７の供給する電流の基本周波数を前記コイルの共振周波数とし、作動コイル３に高調波のビート波形を発生させることができる。
なお、図４（ｄ）は、作動コイル重畳電圧波形である。
【００１１】
次に、図５に示す並列共振回路１０は、該回路中のＩＣ１（ＬＭ３５８）がＯＰＡＭＰで三角波のランプ波形（図４（ａ）参照）を発生し、ＶＲ２でオフセット電位の調整が行われる。
また、前記回路中、ＩＣ２（ＭＣ１４０４６ＢＣ）は、電圧制御型発振器（ＶＣＯ）であって、三角波のランプ波形を変調波として、次段の高周波発生器の発振周波数を断続するためのスイープ波形を発生させる（図４（ｂ）参照）。
【００１２】
更に、前記回路中、ＩＣ３（μＰＣ４９４Ｃ）は、スイッチング電源用のパルス幅変調（ＰＷＭ）コントロールＩＣであって、作動コイル３を駆動する搬送波（２０Ｋｈｚ〜２００ＫＨｚ）を発生する。
本実施例でも発信周波数を１３３ＫＨｚに設定した。
ＶＲ３は１３３ＫＨｚの方形波のデューティ比を調整して出力電力を調整する。
【００１３】
また、前記回路中、Ｑ２．Ｑ３、Ｑ４はＱ５のパワーＭＯＳのドライブ回路である。
前記Ｑ５は図４（ｃ）で図示する電力駆動波形でドライブする電力ＳＷであり、Ｒ１は電流調整のためのブリーダ抵抗である。
Ｃ１は、作動コイル３と並列共振回路を構成しており、この作動コイル３の直近に配置してもよい。
なお、図４（ｄ）は、作動コイル重畳電圧波形である。
【００１４】
また、図中、ピックアップコイル４は、ＦＦＴ解析のセンサーとして使用する際に、適宜用いるものである。
なお、図６はＦＦＴ解析を示すグラフであり、（ａ）はパワー解析波形、同（ｂ）は高周波ビート波形であり、上記実施例の効果を確認することができた。
【実施例２】
【００１５】
図２は、配管に作動コイルを巻き付けた別の実施例を示す。
配管２に巻き付ける作動コイル３は１つであってもよいが、図１では一定間隔を隔てて複数（図示例では３つ）の作動コイルを直列につなげた構成からなっている。
【００１６】
図２では、フェライトコア５を作動コイル３に巻き込む構成からなっている。
配管２に巻き付ける作動コイル３は１つであってもよいが、図１では一定間隔を隔てて複数（図示例では３つ）の作動コイルを直列につなげた構成からなっている。
各作動コイル３には、フェライトコア５を１２０度の角度間隔で配置し、配管２に固定したうえで０．５ｍｍφ程度の銅線を１１回巻き付ける。
【００１７】
次に、フェライトコア５の幅かそれ以上にスペ−スを開けて、再度同様に配管上に固定した別のフェライトコア５に銅線を巻き付けて作動コイル３を形成する。
上記作動コイル３は、条件や状況に応じて１列から複数列配置する。
これは、フェライトコア５を作動コイル３中に巻き込むと、透磁率が向上して共振し易くなるためである。
【実施例３】
【００１８】
次に、図７および図８に示す作動コイル３は、ボビン状の巻線用の冶具２０を用いて配管２に巻き付ける構成からなっている。
この場合、冶具２０は、リングの２つ割り構造２０Ａ、２０Ｂからなり、非導電性の素材が用いられている。
【００１９】
この冶具２０は、本実施例の場合、アクリル樹脂からなっており、配管２の外周の半径より僅かに大きい半径の内周２１を有する左右一対の略半円形状のサイドプレート２２と、該一対のサイドプレート２２の内周２１側に架け渡されて両者を連結するクロスメンバ２３とからなっている。
【００２０】
前記サイドプレート２２には、内周２１寄りに形成されて作動コイル３成形用の銅線を通す導入孔２４と、外周寄りに形成されて冶具に巻き付けられた銅線を外へ抜け出させるためのＵ字状に形成された導出溝２５とを有している。
【００２１】
前記２分割された冶具構成片２０Ａ、２０Ｂは配管２に外嵌して配管２の上下から接近させて、一体的に整合する（図７（ａ）（ｂ）参照）。
次いで、一対の冶具構成片２０Ａ、２０Ｂを接着テープ２６を巻くなどして、中央に貫通孔が形成された略ドーナツ状で断面がアングル状の巻線収納部２０ａを有する冶具２０を組み立てる（図７（ｃ）参照）。
【００２２】
このように組み立てられた冶具２０の一方のサイドプレート２２の導入孔２４に銅線を通して斜め上向きに引出して他方のサイドプレート２２の導出溝２５に導線の先端側を掛け止めておく。
この冶具２０を配管２に沿って図８（ａ）で示すａ方向（図中反時計方向）に回転させることで、冶具２０内に容易に銅線を引込み、導入孔側から導出溝側に向かうｂ方向（図８（ｂ）参照）に導線を巻き付けて作動コイル３を成形することができる。
【００２３】
このようにして銅線を巻き付けて作動コイル３とした冶具２０をそのまま配管２に接着または固定することで、作動コイル３を極めて簡単に配管２に取り付けることができる（図８（ｂ）参照）
ここで、それぞれの冶具２０から延びる導入側および導出側の銅線は、それぞれ一体にまとめられて、導入側が電流制御部６の陽極と接続され、導出側が陰極に接続される。
この発明は上記構成に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で種々設計変更しうること勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】電磁処理装置の模式図である。（実施例１）
【図２】フェライトコアを設けた電磁処理装置の模式図である。（実施例２）
【図３】直列共振回路からなる駆動回路の回路図である。
【図４】駆動回路の波形を示す図であって、（ａ）はランプ波形、（ｂ）はＶＣＯ出力波形（断続信号）、（ｃ）は電力駆動波形、（ｄ）コイル重畳電圧波形である。
【図５】並列共振回路からなる駆動回路の回路図である。
【図６】ＦＦＴ解析であって（ａ）はパワー解析波形、（ｂ）は高周波ビート波形である。
【図７】巻線用の冶具であって、（ａ）は組立前の側面図、（ｂ）は同正面図、（ｃ）は組立状態の正面図である。
【図８】（ａ）巻線用冶具の使用例を示す側面図、（ｂ）は正面図である。
【図９】（ａ）は従来の駆動電圧波形、（ｂ）は従来の駆動電流波形、（ｃ）は従来のコイル重畳電圧波形、（ｄ）は従来の熱損失波形（模擬）、（ｅ）は本実施例の高周波バースト波形である。
【符号の説明】
【００２５】
１  電磁処理装置
２  配管
３  作動コイル
４  ピックアップコイル
５  フェライトコア
６  電流制御部
７  電源部
１０  共振回路
２０  冶具
２０Ａ、２０Ｂ  冶具構成片
２０ａ  巻線収納部
２１  内周
２２  サイドプレート
２３  クロスメンバ
２４  導入孔
２５  導出溝
２６  接着テープ
【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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