JPH02115697A - クーリングタワーの水の連続的オンストリームの監視装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は循環水、特に処理剤の濃度に影響を及ぼす未知
の水収支源を有するかも知れないクーリングタワーにお
ける循環水、に添加される処理剤の挙動を連続的にオン
ストリーム監視する装置に関する。

〔従来の技術及び発明の課題〕

クーリングタワーを使用する工業用水冷却システムは通
常、冷却効率を低下させる腐蝕、スケーリング（水垢付
着）その他の侵蝕要因を防止する化学的処理剤を必要と
する。

従来、化学処理には検査の容易な酸や各種重金属を用い
るのが通例であった。これらの化合物はその応用範囲が
広く、かつその広範囲にわたって有効であった。このた
め、処理作業は比較的楽であった。

１９８８年の時点では、工業用冷却水の化学処理は以前
と比べはるかに複雑化している。すなわち、環境に対す
る人々の関心が高まるにつれて、それまで用いられて来
た重金属に代って、有機物類、アクリルアミド類、アク
リレート類、有機リン酸塩類、トリアゾール類等が用い
られるようになった。幸いならざるはこれらの新しい処
理剤がいずれも検査が難しいことである。更に状況を悪
くしているのが、これら物質の実質上全てが最適に性能
を発揮させるには極めて厳密な操作を必要とすることで
ある。

こうしたジレンマを解決するべくこれまで様々な方策が
こうじられて来た。また、検査、冷却システムへの補給
分あるいは排出分に応じた薬品の比率供給等を簡略化す
る努力について全て調査したが、全体として不足してい
ることが判明している。

クーリングタワーへの薬品の精密添加を自動化するため
の試みもそのほとんどは、こうしたシステムに固有の未
知の変数や未知の水量変化のために挫折している。蒸発
速度は周囲湿謀温度の変化と共に変り、またクーリング
タワーも風の影響、偏流、オーバーフロー、漏れ、冷却
以外のシステム水の使用により未知水量を損失する。ま
た多くの大プラントにおいては極普通に行なわれている
ことであるが、各種の外部水流（プロセスからでる濃縮
液、浮浪流出等）を処理するのに規制もないままにそれ
らをクーリングタワーに戻している。

これらの変数はいずれも未知の水収支となるものである
。

こうした経験や、使用している各種処理化合物に対する
正確で信頼できる検査を産業が開発できないでいること
から見て、処理剤の挙動を測定するには高度の技術が要
求される。

こうした状況で、システム内に存在する生成物く処理剤
〉の量の測定可能な指標として容易に使用できる物質を
発見するために、かなりの規模の研究プロジェクトが創
設された。その１つのプロジェクトを開示しているのが
米国特許出願第０１９．４５４（出願：　１９８７年２
月２６日）である。

本発明は上記のように連続的監視装置（計測装備）に関
するものであるが、処理剤（ｐｐｍＡ）と比例して添加
されるトレーサーの濃度（ｐｐｍＴ）をその計装によっ
て分析するので複雑な化学の背景技術にも本発明は関連
する。

トレーサーは何らの変化を伴なわずに排液処理システム
の中で搬送され得るものでなければならない。実用的に
は、処理剤は消費されることになる。処理剤の実効が理
論的性能（仮定の消費率）に合致すれば、処理剤に対す
るトレーサーの割合は高くなる。

このように、生成物または処理剤の性能の指標の役割を
果すトレーサーはいくつかの基準値を満たすものでなけ
ればならない。

先ず、選ばれた薬品は連続的あるいは半連続的に検出可
能でなければならない。また濃度測定は正確かつ反復可
能であり、しかも多くの相異った水（すなわち、清浄水
、濁水、硬水、軟水、等）に対して実施できるものでな
ければならない。

第２に、トレーサーとしての物質は工業冷却に用いる水
に有意の量ですでに存在するものであってはならない。

第３に、トレーサーの検査は冷却水の中に通常存在する
他の化合物により妨害あるいは偏向されるものであって
はならない。

第４に、トレーサーはポリアクリル酸、ポリ（アクリレ
ート／アクリルアミド）共重合体、アクリレート／アク
リルアミド／アミノメタンスルホン酸、アクリレート／
メタクリル酸／ｌ−ブチルアクリルアミド、１−ヒドロ
キシエタン−１，１−ジホスホン酸、２−ホスホノブタ
ン−１・２．４−トリカルボキシル酸、ナトリウムトリ
ドアゾーノペ等の、処理薬品自体の活性成分の効能を低
下させるものであってはならない。

第５に、トレーサーは処理剤と共に添加する必要のある
ところから、トレーサーに選んだ物質は調合、貯蔵、凍
結融解、等について上記のような活性成分（処理剤）と
の相溶性をもつものでなければならない。

最後に、トレーサーは毒性をもっていたり、排出時にい
かなる環境問題も呈するものであってはならない。理想
的には、トレーサーに使用する物質は完全に生分解され
得るものでなければならない。

クーリングタワーにおいて使用する現地の水が化学的に
極めて複雑であることは、本願出願人達の援助下で行な
われた実験室分析に供された５００種以上の代表的現地
サンプルの数学的合成から理解されるところである。表
Ｉは平均値を示す。

表■ パラメータ　　　　　　　　　濃　　度Ｃａ　　　　　
　　　　　　　　６５０　　　ｐｐｍＭｇ　　　　　　
　　　　　　　２００　　　ｐｐｍＮａＣ１２００ｐｐ
ｍ ５Ｏ４３０ｐＩｌｌｍ １１Ｈ８，５ｐｐｍ ＨＣＯ３３００ｐｐｍ Ｃ０ｚ　　　　　　　　　　　　　２０　　　ｐｐＩＴ
ＩＦｅ　　　　　　　　　　　　　１．ＯｐｐｍＭｎ　
　　　　　　　　　　　　０．１　　　ｐｐｍＣｌ２Ｏ
，２５ｐｐｍ ＮＬ　　　　　　　　　　　　　３　　　ｐｐｍ２ｎ　
　　　　　　　　　　　　１．Ｏｐｐｍ５Ｓ”　　　　
　　　　　　　　　２０　　　　■／１ＰＯ４１０ｐｐ
ｍ Ｎａ　　　　　　　　　　　　　１５０　　　　ｐｐｍ
モリブデン酸塩　　　　　１０　　　ｐｐｍＫ　　　　
　　　　　　　　　２　　　ｐｐｍ０懸濁固形物 〔発明の目的〕 従って、本発明の主目的は循環水に含めた処理剤と共に
定量的に使用する水溶性トレーサーを、連続的にオンス
トリーム監視する装置であって、フローセルとコンパレ
ーター（評価手段）トラ含んでおり、このコンパレータ
ーによってフローセル内のトレーサーの濃度に等しい電
圧を、処理剤の標準性能を示す、コンパレーター内の標
準物の電圧と比較して、標準外と見做される電圧差で電
圧出力（信号）を生じさせ、この信号でポンプを制御し
て、フローセル検出器の出力電圧が標準値に復帰するま
で供給処理剤を増減すると共に供給トレーサーの量をそ
の増減につり合わせるシステムを提供することにある。

本発明の他の目的は給水システムをリアルタイムに連続
的に診断し、瞬時異常を真のエラーから弁別し、定常状
態の処理剤性能をその給水システムに回復させるに要す
る時間を計測することができるようにすることにある。

本発明のまた別の目的は連続的な長期使用の後計測装備
を時々較正できる手段を給水システムに内設し、特に先
ずフローセルを他から隔絶し、次にフローセルを洗浄し
、次にそのフローセルを較正した後計測装備を連続的オ
ンストリーム監視のために再び元に戻すことにある。

〔不活性トレーサーの挙動についての導入説明〕処理剤
を添加すべき液体に関連するシステムにおいては、その
処理剤の適正な供給速度と濃度とを維持することが、冷
却水が一過的に循環させられるあるいは間断なく再循環
する、特にクーリングタワーまたは循環給水システムに
おいて最適挙動を得るのに重要である。処理剤の供給速
度や濃度が適正でないと深刻な問題が生起する。例えば
、処理剤の濃度が正しくないと、冷却用およびボイラー
用の給水システムの熱交換面にひどい腐蝕および／また
は沈殿物形成が急速に起る。処理剤濃度を評価する１つ
の方法は、処理配合物（例えば、ポリマーの水垢防止剤
、リン酸塩あるいは有機リン酸塩）中の活性成分レベル
を測定することである。この方法では十分でないことが
多いが、その理由は下記の問題のいずれかによる。すな
わち、（ａ）システムの液体あるいはその液体に含まれ
る物質によるバックグラウンド干渉、（ｂ）分析方法に
おいて使用する装置が大きくかつコスト高であること、
（Ｃ）時間を要し、しかも人手がかかるため、従来の分
析は連続監視とは両立し得ないこと、（ｄ）システム内
の活性成分の劣化または沈澱により読出しが不正確とな
ることである。

処理剤供給速度を決定する別の方法は、配合物またはシ
ステムに特に金属イオン（例えばＬｉ”　）を添加する
ことである。この方法によれば劣化／析出やバックグラ
ウンド干渉の問題を避けることができる。しかし、低い
トレーサー・レベルの定量は、高価格の装置や時間のか
かる検査方法に関連した問題を大きくするのが普通であ
る。これに加えて考慮すべき要因として、トレーサーの
コストや環境と、そのトレーサーを使用できるか否かが
ある。例えば放射性トレーサーの場合、極めて低いレベ
ルでも検出できるが、一般には高価であると共に環境お
よび健康の問題からこれを使用することができない。

一般にまた上記トレーサーに比べられるものとして、例
えば蛍光トレーサーの如き不活性な水溶性トレーサーの
濃度をトレーサー濃度と計測器レスポンスとの関係を示
す校正曲線から直接求めてｐｐｍ　（部／百方）〜ｐｐ
ｔ（部７兆）の濃度範囲で値を得ることができる（第１
図参照）。

これに加えて、現在では、適当なスペクトル特性もしく
はイオン活動特性を有する複数のトレーサーを選択して
使用できる。このようにして例えば数種のトレーサーと
数種の処理剤とを各種組合わせたものを給水システム内
で定量できる。例えば、各自単一のトレーサーを含む４
つの個々の処理と２つのトレーサーを含む１つの追加処
理とを給水システム内で使用できる。この場合、５つの
処理の各トレーサーと、対応する個々の濃度とを各々定
量できる。多重組合せの処理供給物の定量できると共に
、液体システムによって劣化されずあるいは同システム
内に析出しない、しかも低コストの環境上受容れ可能な
水溶性化合物を利用できる。本明細書においてはこれを
不活性トレーサーと称するが、これはシスム装置にまた
システム内の全ての化学品に対して不活性であり、従っ
てこのトレーサーはほとんど損なわれずかつ変えられる
ことなくシステム中を移動する。本明細書に示すトレー
サーはいずれも実用的分析化学の要件である１０％以下
の損失を満たしている。このため下記が可能である。

（ａ）１種類もしくはそれ以上のトレーサーの、液体シ
ステムへの直接添加。

（ｂ）　１種類〜６種類（あるいはこれ以上）のトレー
サーの、その他の成分を含む化学処理組成物への混入、
この処理は液体システムの適正運転を維持するために同
システムに適用される。

（Ｃ）１または複数トレーサーを含む１〜６種（あるい
はそれ以上の）の化学処理剤の、液体システムまたはこ
のシステムへ導びかれる液体供給物中への直接添加。

（ｄ）液体システム内における個々のトレーサーの濃度
が１ｐｐｔ　〜１１００ｐｐ、好ましくはＩｐｐｂ　〜
１０ｐｐｍ　、また最も好ましくは１０ｐｐｂ〜２　ｐ
ｐｍとなるようなトレーサーの添加。

全てのクーリングタワー・システムにおいては、連続的
オンストリーム運転時に、システムの高温プロセス側か
らエネルギーが再循環冷却水によって抜きとられる。こ
れを第２図に示す。この熱伝達効率を維持するために、
クーリングタワー中の再循環水を蒸発冷却することによ
りエネルギーが除かれ、また熱交換面は清浄に保たれる
必要がある。冷却水の蒸発（Ｅ）により、冷却システム
内の懸濁分解固形物が濃縮される。濃縮率（ＣＲ）なる
術語はシステム内の分解懸濁物の高いレベルの目安であ
る（式１参照）。

固形物の析出および熱交換器表面の腐蝕は最も一般的に
生じる問題である。冷却水システムには高度に過飽和し
たスケール生成塩類が含まれているのが通例である。シ
ステム全体を通じて（特に金属製の熱交換器において）
見られる固形物の析出はスケール防止剤を含んだ化学処
理剤を添加しない限り生じることになる。金属製熱交換
器や給水ラインの腐蝕を防止するために、化学処理剤は
通例、腐蝕防止剤を含有する。化学処理剤の供給速度が
高すぎても低すぎても熱交換器やシステム全体を通じて
著しいスケール付着や腐蝕が起り得る。

分解懸濁固形物のレベノベシステム内液体の合計Ｎ　（
ＶＴ　）および化学処理剤の濃度は、水の経済的使用、
効率的熱伝達、冷却システム全体のダウンタイムの最短
化、低運転コストを得るために特定の値の間に維持する
ことが極めて重要である。

濃度比（ＣＲ）を受容できる範囲内に維持するには、含
有不純物濃度が高い水をシステムから除去（−括的に「
ブロウダウン」　（Ｂ）と称する）して、含有不純物濃
度の低い水と入れ換える（−括的には「補充」　（Ｍ）
と称する）ことが必要である。上記各位Ｅ、Ｂ、Ｍ、Ｃ
Ｒは天候、工業プラントの運転条件、補充水の質により
変動し得るものである。これらの因子はすべて互いに関
係し合っており（後述）、これらの因子のいずれか１つ
が変化しても、その他の運転条件をそれ相応に変化させ
てそのつり合いをとらなければならない。

Ｂ＋Ｍ＝Ｅ　　　　（式２） ＣＲ＝Ｍ／Ｂ　　　（式３〉 冷却水システムの力学的運転条件に加えて、他の有意な
変数および未知の因子に普通に直面する。

例えば、ブロウダウン水（Ｂ）を冷却システムから種々
の方法で除去することができ（式４）、この実施は実際
には性質が変動し、そして不明確である傾向がある。事
実、非常に大きい体積の水の増加、ならびに損失の源が
未知であるか、あるいは定量出来ないという、主要な問
題が存在する。

水が冷却水システムから特別に送られる速度は、「再循
環水のブロウダウン」（Ｂｍ）と定義され、そしてその
速度でさえ大きい体積の水の測定が実際には困難である
ために常には正確でないことが知られている。さらに、
再循環水の不明確な量（説明されないシステムの損失）
は、工業プラントの他の領域において使用されるべき冷
却水システムから共通的に除去され、「プラントのブロ
ウダウン」　（Ｂｐ）として定義される。水は大量に多
くの異なる目的にかつ異なる時間に抜き出され、これは
処理剤の正しい投与量を投与に責任をもつ監督者に知ら
れていない。１つの場合において、他の例として、１つ
のクーリングタワーから大きい体積のブロウダウン水が
他のクーリングタワーへ供給されていることは知られて
いなかった。これらは補充またはブロウダウン体積のよ
うなシステムのパラメーターの監視を基準にして、処理
剤の投与量を調節することが、なぜ無意味であるかのよ
い例である。

再循環水の漏れ（ＢＬ　）およびクーリングタワーから
の液滴のドリフト　（ミスチング）（ＢＤ　）は、また
、説明されないシステムの損失を付加する。

同様な場合は補充水を使用するとき起こることがあり、
ここで合計の補充水の速度（Ｍ）は補充水が特別に再循
環中に送られる速度（Ｍｌｌ　）と他の源から液体が由
来する速度（Ｍ′）との組み合わせである。この場合の
複雑さは、等式２〜５を考慮することによって理解でき
る。

Ｂ　”　ＢＲ十Ｂｐ　＋　ＢＬ　＋　ＢＤ　　　（式４
）Ｍ＝Ｍａ　＋Ｍ’　　　　　　　　　（式５）冷却水
システム中への化学的処理剤の供給速度は、通常、Ｍｌ
ｌまたはＢＲについての推定値に基づき、これは化学的
処理剤の濃度に関してかなりの不明確さが存在しうろこ
とを意味する。冷却水システムの運転条件が変化すると
き、化学的処理剤の供給速度を調節すべきである。それ
らの調節は、冷却水システムをいかに注意して監視およ
び制御するかに依存して、実施することができるか、あ
るいはできない。供給速度を調節するときでさえ、冷却
水システム内の化学的処理剤の濃度（Ｖ、）は、一般に
、前記変化にゆっくり応答することができる（式６）。

ｔ＝　（Ｖｔ　／Ｂ）　Ｌｎ［１／　（１−ｘ）］　（
式６）ここで、ｔ＝変化が起こるための応答時間、Ｘ＝
濃度の変化％（デシマル）である。

例えば、Ｉ　Ｘｌ０６ガロン、及び３００ガロン／分の
合計のブロウダウン速度を含有する代表的システムを考
慮する。処理剤の供給速度を５０ｐｐｍから１００１１
１］ｍに増加する場合、その変化の半分（処理剤濃度の
２５ｐｐｍの増加）のみを達成するために３８．５時間
を要し、ここで他の変動または変化がこのシステム内で
起こらないと仮定する。■、の非常に大きい値およびＢ
の小さい値について、日または週で測定することがある
。他の場合において、変化は急速に起こることがあり、
例えば、システムの意図的なくまたは不注意の）フラッ
シングである。したがって、システムのすぐれた制御お
よび監視を維持することが重要である。

定量すべき他の有意な運転のパラメーターは、保持時間
の指数（ＨＴＩ）、すなわち、システム内の化学種の半
減期（５０％の変化）の測度である（式７）。

ＨＴ　Ｉ　＝０．６９３（Ｖｔ　／Ｂ）　　　（式７）
厳格な運転条件下に、ＨＴＩを最適化して、運転コスト
を大きくしないで、化学的処理における成分の可能な劣
化を減少することが重要である。

すべての運転の制限および不明確さのために、化学的処
理剤の濃度を急速に決定しかつ連続的に監視する必要性
は明らかである。不活性なトレーサーを化学的処理剤へ
添加することは、すべての前述の未知の、不明確に知ら
れている可変の運転条件の精確な決定を可能とする。

第３図は、分子レベルで時間の関数として水処理のプロ
グラムの作業を明らかにする。濃縮した化学的処理剤（
１種または２種以上の成分を含有する）を再循環する冷
却水中にゆっくり供給し、ここで処理剤を急速に希釈し
、そしてシステム全体に分布させる。冷却水システムの
運転条件が一定にとどまる場合、処理剤の添加および除
去（再循環水のブロウダウンおよびシステムの損失によ
る）は平行となるであろう（第３図Ａ）。化学的処理剤
の濃度およびその成分は、理想的には、未変化にとどま
るべきである。しかしながら、その場合は決して起こら
ない。時間が進行するにつれて（第３図Ｂ−Ｃ）、追加
量の亜鉛およびリン含有化合物は析出および金属表面上
の保護フィルムの形成および化学的／生物学的分解のプ
ロセスのために再循環水から失われる。また、運転条件
の変化（ブロウダウンの速度、濃度比、および生成物の
供給速度など）は処理剤の成分の濃度に影響を及ぼす。

不活性トレーサーを使用しないとき、再循環水の分析は
処理剤の成分のあるものの現在の濃度を測定することが
できるが、処理剤のもとの供給速度を直接示すことはで
きない。不活性トレーサーを使用して処理剤の供給速度
および濃度を定量することは、現在の水処理のプログラ
ムへの価値ある付加である。

第３図は、また、化学的処理剤中の他の成分の析出にか
かわらず、不活性トレーサーの添加が処理剤の効能およ
び供給速度の精確な決定を提供することを示す。例えば
、処理剤（また、「生成物」または「処理剤」と呼ぶ）
を仮定すると、供給速度は１１００ｐｐであった。析出
が熱交換器上に起こった場合、リン含有種の４０％が再
循環水から失われることがあるが、トレーサーは上に定
義した実際の分析的意味において失われないであろう。

合計のリン濃度は、処理剤の６０ｐｐｍのみが存在する
ことを示唆するであろう。トレーサーは、１１００ｐｐ
の処理剤が添加されたこと、および処理剤の４０ｐｐｍ
により供給されたものに等しいリン含有成分の損失量が
析出していたことを示す。処理剤の活性成分の損失速度
の決定は、処理剤の効能の直接の測度である。

要約すると、多くのシステムの重要な特性（合成の体積
、ブロウダウンおよび補充速度、保持時間の指数、処理
剤の供給速度など）は、不精確に知られている可変の、
時には、予測不可能な性質をもつ。それらの因子に関す
る知識の欠乏は、冷却水システムの全体を通じた、重大
な析出および腐食の問題に導くことがある。とくに、処
理剤プログラムの過剰／不足の供給または冷却水システ
ムの不適切な運転は、処理剤の成分の有意の損失を生じ
、そして冷却水システム内の熱伝達に悪影響を及ぼすこ
とがある。さらに、水処理のプログラムは、通常、調節
された、または毒性の物質（例えば、亜鉛イオン、リン
酸塩、またはクロム酸塩）を含有する。処理剤の過剰供
給は危険であり、そして工業的場所を水の排出および待
機への排出に関する政府の制限を満足させることを困難
することがある。不活性トレーサーの使用は、冷却水シ
ステムの特性および処理剤の供給速度および濃度を所望
の範囲内に、精確に決定し、連続的監視し、そして制御
する、高度に望ましい手段である。

前述の仕事を達成するためのトレーサーの有効な使用が
達成された。パイロットのクーリングタワーの試験は、
処理剤の配合物においてトレーサーを使用するという概
念および可能性を明瞭に実証し、そしてフィールドテス
トは現実のシステムにおけるトレーサーの応用可能性を
証明した。

試験は、工業的冷却水システムを模擬するように設計し
たパイロットのクーリングタワー（第２図）において実
施した。再循環水、化学的処理剤の供給、析出物の形成
および熱交換器上の腐食、ブロウダウンおよび補充、お
よびタワー充填物からの蒸発的冷却のようなプロセスは
すべて含まれる。この実験室の有意の特徴は、別の直接
の測定により確証することができる。

パイロットのクーリングタワー試験からの結果は、第４
図に要約されている。単一の水の処理剤を使用し、そし
てこれは２種類の蛍光性トレーサー〔２−ナフタレンス
ルホン酸のナトリウム塩（２−ＮＳＡ）およびアシッド
・イエロー７色素、（ＢＡＹ８Ｇ））　、ポリマー（ス
ケーリング抑制剤）、有機リン化合物（スケーリングお
よび腐食抑制剤）、およびアリールトリアゾール（黄銅
の腐食抑制剤）を含有した。蛍光性トレーサーの各々は
、個々のトレーサーを励起するための光の広く分離した
波長により、およびトレーサーの各々について広く分離
した波長における蛍光の放射を観測することにより、第
５図に線図で示した方法に従い、個々に定量した。処理
剤の希薄溶液（１００ｐｐｍ＞を参照標準として使用し
、そしてトレーサーおよびリン含有種（合計のリン含量
）のすべての濃度を、等価配合物濃度として表す。

前述の配合物中のアリールトリアゾール腐食抑制剤は蛍
光性である。しかしながら、２−Ｎ５ＡおよびＢＡＹ８
Ｇ　　トレーサーの励起および蛍光の放射の観測のため
の光の波長の適切な選択は、了り一ルトリアゾールによ
る潜在的妨害を回避する。個々の蛍光性トレーサーの定
量に関しかつ他の蛍光性化合物からの妨害を回避する、
下に横たわる原理は第５図に示されている。

パイロットのクーリングタワーのシステムに、５２ｆの
合計の体積に基づいた配合物の１９２ｐｐｍを最初に投
与した。アシッド・イエロー７および２−Ｎ５Ａの最初
のトレーサーの読みは、１９０ｐｐｍおよび１８６ｐｐ
ｍがパイロットのクーリングタワーのシステム中に装入
されたことを示し、これらは、それぞれ、５２．５βお
よび５３．　Ｉ　Ｉｌのシステムの体積値に相当する。

トレーサーの結果は、内部的に一致し、そしてシステム
の体積の精確な測度を提供した。

パイロットのクーリングタワーの最初の４０時間の運転
の間、ブロウダウンのポンプを停止し、そして再循環水
を１　（補充水）の濃縮比から４の値までの蒸発により
濃縮されていた（等式１参照）。

その時間の間、クーリングタワーからのドリフトはこの
システムからの再循環水の唯一の損失であり、そして蛍
光性トレーサーの各々のレベルにおける小さくかつ等し
い傾斜を起こすであろう。この応答は精確に観測された
ものである。４０〜４８時間の間、再循環水のブロウダ
ウンを使用して一定の濃度比を維持し、そしてブロウダ
ウンが起こったときはいつでも、処理剤をシステム中に
供給した。それ自体、蛍光性トレーサーの各々の濃度に
おける小さくかつ等しい増加はその時間の間に、場合に
応じて、観測されるであろう。４８時間の間および試験
の完結のとき、処理剤は、システムのブロウダウンが起
こったときはいつでも、１１２ｐｐｍの平均の速度で供
給した。その時間の間、トレーサーの各々のレベルは等
しい、指数関数的減少（弐６参照）を行い、そして最後
に、約１９０時間後、ｌｔ２ｐｐｍに近付く濃度で安定
した。１９０時間から試験の終まで、トレーサーの各々
の濃度は、パイロットのクーリングタワーの運転条件に
おける変動（例えば、ブロウダウン速度、濃度比など）
に応答して、比較的小さくかつ等しい増加または減少を
行うことがある。蛍光性トレーサーの各々について予測
される挙動は、精確に、パイロットのクーリングタワー
の試験の全体を通じて観測されたものであった〈第４図
〉。

蛍光性トレーサーのレベルより予測された再循環水にお
ける処理剤供給速度を合計のリン濃度と比較すると、こ
れらのトレーサーのよりすぐれた制度および処理剤の効
能を決定するそれらの能力が実証される。１９０時間後
、合計のリン濃度は７５〜８６の処理剤の濃度を示し、
これに対してトレーサーは処理剤のレベルが平均ｉｔｏ
ｐｐｍであることを示した。それらのレベルの差は、熱
交換器管上への処理剤の有機リン化合物の析出から生ず
る。トレーサーのレベルと合計のリンレベルとの間の差
は、処理の有効性の直接の測度である。なぜなら、それ
は活性なリン含有成分のいかに多くがシステム内で析出
、劣化および腐食のプロセスから失われつつあるかを定
量するからである。活性な処理剤成分が損失しない運転
するシステムにおいて、合計のリンおよびトレーサーの
レベルは、すべて、はぼ同一の処理剤濃度を示す。

パイロットのクーリングタワーの試験が完結したとき、
熱交換器管からの固体の析出物を除去し、そして分析し
た。析出物の高い形成速度測定され（５４ｍｇ／日）、
これに対して３５ｍｇ／日は最大の許容されうる限界で
あると考えられた。析出物の合計のリン含量は１０．４
重量％（オルトリン酸塩として）であり、そして、前述
したように、有機リン含有処理剤成分の析出と一致する
。高いスケーリング速度かかわらず、検出可能な量（＜
０．００３重量％）のＢＡＹ８Ｇまたは２−Ｎ５Ａのい
ずれも観測されず、これはそれらの蛍光性トレーサーの
不活性な非吸収性を実証する。

工業的システムにおいて、フィールドテストを厳格な条
件下に次のように実施した。

（ａ）合計のシステムの体積は不精確に知られており、
そしてブロウダウン速度は不正確に測定された。

（ｂ）長い保持時間の指数および大きい体積の再循環水
。

（Ｃ）熱交換器管上の高いスキン温度。

（ｄ）ある区域で経験した冷却水の低い流れ。

（ｅ）粒状物質の中程度の存在。

（ｆ）濃度比の有意な変動。

（ｇ）システムは表面上のトレーサーの吸着および析出
についての可能性を最小とするために予備処理されてい
なかった。

（ｈ）再循環水の高い平均流速く約ｌＸｌ０’ガロン／
日）。

研究したシステムは、高い温度のプロセス側面流体を冷
却するために使用するクーリングタワーを含む、複雑な
（しかし典型的な）再循環水システムであった。しかし
ながら、そのクーリングタワーおよびシステムはちょう
ど、エネルギーは熱交換により１回通過のあるいは再循
環する動く重量で抽出される工業的方法で使用したもの
であった。再循環水の抜き出しまたはブロウダウンの多
数の点が存在し、そして、同様に、補充水のいくつかの
源が可能であった。

最初に、処理のプログラムは固定した腐食抑制剤（ｚｎ
−２および無機／有機のリン化合物）から構成され、ポ
リマーのスケーリング抑制剤（システム内におけるスケ
ーリング塩類および腐食抑制剤の析出を防止するため）
を冷却水システム中に供給した。第１の処理剤はフィー
ルドテストを含有せず、そして処理剤の供給速度はブロ
ウダウンボンブからの流量計の読みに基づいた。再循環
水の分析は予測しない程に低い亜鉛、リンおよびポリマ
ーのレベルを明らかにした。その時点において、処理剤
の低いレベルが処理剤成分の析出／劣化、劣った分析結
果、または処理剤の低い供給速度のためであるかどうか
知られていなかった。システムの運転特性を定量し、そ
して化学処理剤が機能的に劣っているかどうかを決定す
ることが必須になった。

観測される化学処理剤の成分の低いレベルについての理
由を決定するために、不活性蛍光性トレーサーの２−ナ
フテンレンスルホン酸のナトリウム塩（２−ＮＳＡ）を
次の試験において使用した：試験Ａ−ｒスラグ（ｓｌｕ
ｇ）供給およびダイ−アウェイ（ｄｉｅ−ａｗａｙ）　
Ｊの研究、シスチムニ添加した既知量の塩化リチウムお
よび 蛍光性２−Ｎ５Ａを使用する二重のト レーサーの組み合わせを用いる（第６ 図参照）。

試験Ｂ−既知量の２−Ｎ５Ａを、実施例１において前述
したように、処理剤配合物に 添加した（これはシステム中にゆっく り供給した）。

２−Ｎ５Ａの蛍光性トレーサーは、水中の他の成分と反
応性でなく、そして前述の許容された分析し限界下にシ
ステムの装置といかなる方法においても結合または析出
することができないという意味において、冷却水システ
ムに対して不活性である。こうして、蛍光性トレーサー
は循環するシステム全体を通じて浸透する、明確な変化
しない実在物として残ることができるので、トレーサー
は冷却水システムの処理剤の供給速度および特性の真の
指示体である。

「スラグ供給およびダイ−アウェイ」の研究く試験Ａ１
第６図）は、システムからの再循環水の合計の除去（ブ
ロウダウン＋システムの漏れ＋不明のシステムの損失＋
冷却水のドリフト）および冷却水システムの合計の体積
を決定するための古典的手順である。既知量のトレーサ
ーを添加し、そしてそれがシステムに浸透した後、その
濃度を測定することによって、合計のシステムの体積を
定量的に測定することができる。Ｌ１２は「スラグ供給
速度およびダイ−アウェイ」研究における不活性の非吸
収性トレーサーとして従来使用された。

しかしながら、リチウムは使用が非常に高価であり、連
続的に監視することができず、そして定量的分析は原子
吸着または放射分光光度計を必要とし、そしてリチウム
の有意の前以て存在するバックグラウンドはあるシステ
ムにおいて存在する。

２−Ｎ５Ａ蛍光性トレーサーはＬｌ゛に匹敵する結果を
提供するが、Ｌ１゛に比較して非常に少ない量（１／６
の質量および１／３０のコスト）を必要とした。

さらに、冷却水システムにおける２−Ｎ５Ａの定量的分
析（２−ＮＳＡの参照溶液との蛍光放射の比較による）
は、リチウムのＡＡ（原子吸収）より非常に簡単であり
かつより急速である。さらに、２−Ｎ５Ａの有意の前以
て存在するバックグラウンドは工業的応用場所において
直面しなかった。

２−Ｎ５Ａのスラグ供給および「ダイ−アウェイ」研究
は、次の面を明瞭に実証した。

（ａ）２−ＮＳＡは不活性トレーサーとして働き、研究
する工業的冷却水システム内で測定可能に吸着されない
か、あるいは前記システムによる劣化しなかった。

（ｂ）システムからの再循環水の合計の除去は、ブロウ
ダウンの流量計の測定から示されるより４０％高かった
。差はプラント内で使用される冷却水の前に不明の損失
に原因があることにつき留められた。

（Ｃ）処理剤成分の低い濃度は、処理剤プログラムの失
敗ではなく、冷却水システムからの従来未知の損失によ
る、低い処理剤供給速度の結果であった。

（ｄ）システムの合計の体積（１，６Ｍ　ｇａｌ）　、
再循環水の合計の除去（３７０ｇｐｍ）、および保持時
間の指数（５０時間）は、２−Ｎ５Ａにより精確に定量
され、そしてリチウムを使用した結果と一致した。

また、２−Ｎ５Ａ蛍光性トレーサーを含有する処理剤配
合物の使用は、配合物が所望のレベルの約７０％のみで
供給されていたことを実証した。

Ｚｎ　＊　２およびリンの分析は、処理剤濃度が所望の
値の７０％よりなお低いことを不正確に示唆した。処理
剤配合物中に２−Ｎ５Ａを含めると、次のことが明瞭に
実証された。

（ａ）システムからの再循環水の合計の除去は、再ｌ環
水のブロウダウンのポンプ上の流量計により示されたも
のより非常に高かった。

（ｂ）Ｚｎ”およびリンの分析は、適切に実施されず、
誤った低い結果を与えた。

（Ｃ）処理剤成分の低いレベルは、効果的に機能するた
めの配合物の失敗からではなく、低い処理剤の供給速度
から生じた。

したがって、処理剤のプログラムの供給速度を増加して
、システムからの再循環水の追加の損失を補償した。

多数の蛍光性トレーサーが存在し、これらは２−Ｎ５Ａ
またはＢＡＹ８Ｇの代替物として同等の性能であること
ができ、それらの濃度はｐｐｔ（部７兆）からｐｐｍ　
（部／百方）までの範囲のトレーサーのレベルで定量的
に測定することができる。それらの蛍光性トレーサーは
、記載された液体のクラスの１種または２種以上から選
択した、水、有機溶媒、無機溶媒または溶媒の混合物中
で可溶性であることができる。それらのトレーサーは、
また、光により励起され、そして蛍光性光の放射を生成
する物質のクラスから選択することができ、ここで励起
および放射光は遠紫外〜近赤外のスペクトル領域（２０
０〜８００ｎｍの波長）内の任意の点において起こる。

１種または２種以上の蛍光性トレーサーの組み合わせを
、また、他の蛍光性物質と組み合わせて使用することが
でき、ただし他の成分からの励起光の吸収および蛍光の
放射が蛍光性トレーサーからの光の放射の検出を妨害し
てはならない（第５図参照）。蛍光性トレーサーは、ま
た、他の化学物質、不活性担体とともに、および前述の
非蛍光性トレーサーと一緒に使用することができる。

したがって、蛍光性であることができると同時に、蛍光
の放射の分析的測定の間に使用することができる系また
は液体の動作液体中に溶解または存在することができる
任意の物質は、システムの装置および化学に対して不活
性であるかぎり、蛍光性トレーサーとして働くことがで
きる。

液体系中で蛍光性トレーサーを定量的測定するために蛍
光測定を使用することは、他の追跡分析と比較して、次
のような特別の利点を有する。

（ａ）はんの非常に′」・さいパーセントの有機化合物
は有意な程度に蛍光を発生するので、非常にすぐれた選
択性。

（ｂ）十分な数の化合物は蛍光性であるので、いかなる
特定の系についても、トレーサーを最適な性能（例えば
、スペクトルの性質、溶解度、化学的不活性、低い毒性
など〉のために選択することができる。

（Ｃ）　トレーサーは極性の溶媒（例えば、水およびア
ルコール）から非極性の炭化水素溶媒までの範囲の、有
機および無機の液体系の広い範囲において使用すること
ができる。

（ｄ）非常にすぐれた選択性が得られる。なぜなら、第
５図に示すように、２つのスペクトルのパラメーターを
変化させ、そして最適にすることができる（トレーサー
を励起するために使用する波長および観測する蛍光の放
射の波長）からである。

（ｅ）励起光の波長および蛍光の放射の波長の適切な選
択は、他の蛍光性物質の存在下でさえ、１種または２種
以上のトレーサーを個々に定量する能力を提供する（第
５図）。

（ｆ）高度に複雑な装置を必要としないで、ｐｐｔまで
に低い検出限界をもつ、例外的な感度。

（ｆ）　トレーサーの適切な選択は、システムの運転条
件（例えば、ｐＨ，温度、溶解した塩類、特定の物質な
ど）のために、蛍光の放射における変化に対して非常に
すぐれた抵抗を提供する。

第１図において、実線は観測値を表す。破線は理想的条
件を表す。垂直軸は励起下の相対的放射％（％ｅｍ）で
ある。トレーサーは記号Ｔである。

すべての時間において、濃度（ｐｐｍＴ）は、ｐｐｍと
して取った、ｍｇ／ｌで与えられているが、ここに識別
する蛍光性トレーサーはｐｐｂ　（部／十億）に対して
感受性である。

第２図において、アルファベットの記号の大部分は前に
定義した。ＣＡは処理剤の成分（例えば、リン化合物、
亜鉛化合物など）を表し、ｐＨはｐＨの制御に使用する
酸の溜を表し、そしてＧはｐＨおよび導電性を測定する
装置を表す。他の計装は明らかに存在することができる
。

第３図において、処理剤の成分（ＣＡ）は、Ｐ（リン含
有化合物；例えば、スケーリングおよび腐食抑制剤とし
て、有機リン化合物）；Ｚｎ（亜鉛イオン）およびＰ’
　　（これはポリマーのスケーリング抑制剤を表し、ま
た、処理剤成分の１つである）である。「キャップした
（Ｃａｐｐｅｄ）」記号は析出物を表す；Ｘおよびｙは
分画の量である。Ｂ′はシステムからの液体の総合的不
明瞭な損失（Ｂρ＋ＢＬ＋Ｂｏなど）を表す。

第４図において、Ｐは第３図におけるのと同一の意味を
有し、Ｔは第１図におけるのと同一の意味を有し、そし
てｐｐｍ＝トレーサーおよび合計のリン含量の分析から
計算したシステムにおける濃度。

第５図において、ダッシュ曲線は放射スペクトルであり
、そして実線は吸収スペクトルである。

左の垂直軸は相対的放射（％ｅｍ）であり、そして右の
垂直軸は吸収を表し、２種類のトレーサーＡおよびＢを
対照させる。ＢＫはバックグラウンドの干渉である。第
５図が示すように、励起光の波長について選択した値〔
λｅｘおよびλｅｘ’　、ナノメーター（ｎ＋ｎ）、水
平軸〕について、お互いの存在下の２つのトレーサーに
ついての放射光の波長について選択した値における放射
％は認識可能に異なり、そして各々は存在しうる（そう
でなければ）干渉性蛍光性化合物（バックグラウンド）
と認識可能に異なる。

この標題の下のデータはグラブサンプルに基づき、前述
の米国特許第　　　　　号に開示およびフレイムされて
いる、システムの性能を検査するために不活性トレーサ
ーを使用する効能および信頼性を確立し、後述する連続
的監視およびフィードバックの制御を生ずる。

〔実施例の説明〕

本発明における、トレーサーを連続的に監視し、そして
処理剤の添加を制御する装置は、４つの主要な構成成分
からなる。

く１）トレーサーのオンストリームの特性から、処理剤
に添加されたトレーサーの分析に基づいて、どれだけ多
くの生成物（処理剤）が冷却水システム中に存在するか
を調べるためのフローセルを含むセンサーまたは検出器
。このセンサーまたは検出器はその分析に対応する電気
信号を発生する変換器を含む。

（２）フィードバック・コントローラー（モニター）。

このモニターは処理剤供給ポンプに接続された出力を、
変換器からの電圧信号により表された、クーリングクワ
−中の処理剤の濃度のオンストリーム分析結果と、処理
剤の基準の挙動を表す標＄電圧との比較に依存して、活
性化または不活性化する。

（３）時間の関数として処理剤の濃度の記録を発生する
出力記録装置またはその他のレジスター（４）システム
の水および設定量の溶液をフローセル中に向ける弁およ
びすべての関連する電気回路。

このシステムの例が、第２図よりも簡素化されて、第７
図に示されている。補充水およびブロウダウン水の源は
示されていない。いずれの源も３または４Ｘ１００ガロ
ン／分であるか、あるいはこれより大きいことができ、
そして誤差（未知の源からの）は１００ガロン／分であ
るか、あるいはこれより大きいことができる。これらの
水量の膨大さは、時間の基準に制限してさえ、容易に認
識することができる。生成物のリザーバ２２は、冷却の
ために使用する循環水中に供給（ポンピング）される、
比例した処理剤およびトレーサーを含有する。ポンプ２
４のための連続的測定、監視およびフィードバック制御
のための装置は、参照数字２６で表されている。制御ラ
イン２８は、装置２６が標準的でない挙動を検出したと
き、信号を受けるであろう。この信号はポンプの出力を
変更するため、すなわち、処理剤および比例したトレー
サーの投与量を変更するために、いくつかの同等のポン
プ機能の１つのために使用することができる。例えば、
可変速度のポンプの速度を変更するか、あるいは可変容
量ポンプの場合には容量を変更することができる。他の
選択として、システムが２つのポンブを含むことができ
る。一方のポンプは一定に動作して（非制御）処理剤お
よびトレーサーを、例えば、所定量の８０％で供給する
。他方のポンプは、差（２０％）を補充するトリムポン
プであり、そして制御ライン２８を経て制御される。

システムが動的に安定（オンストリーム）テするとき、
冷却に使用する水のサンプルをタワーのベイスン（また
は目的に応じたその他の適切な位置）から採取する。こ
のサンプルはサンプルライン３０（導管）を通して流れ
てアナライザー２６のフローセル中に入り、ここで存在
するトレーサーのオンストリーム濃度が処理剤の消費の
標準値または基準の挙動を表す標準値と比較される。処
理剤の濃度はトレーサーの濃度の定量により示され、こ
れはもちろん処理剤濃度に一致する。事実、処理剤の濃
度はトレーサーの分析によるリアルタイムベースで測定
される。

サンプルライン３０はサンプルをベイスンに戻す。

比較結果が標準的でない挙動を示す場合、制御信号がラ
イン２８に発生し、そして基準の挙動に到達するまで、
処理剤の投与率（トレーサーの比例した量を伴う）を変
更する。標準的でない挙動は知らない間に補充水が大き
く付加されたことによることがあり、処理剤を希釈する
ので、投与量はスケーリングおよび／または腐食を抑制
するた袷には十分でない。標準的でない挙動は知らない
間にブロウダウンが大きく損失したことによることがあ
り、これにより処理剤の投与量は著しく低下される。

挙動を測定するための標準はシステムの因子の過去の知
識に基づき、これらの因子は不純物の濃度、腐食または
スケーリングに対して保護すべき管の領域、水の体積お
よび水の流速を包含する。

このような因子を使用すると、処理剤の投与量を計算す
ることが可能である。作動因子（パラメーター）、特に
処理剤により抑制すべき不純物の濃度が誤っている場合
、標準的でない挙動は、予期しない水の体積または水の
流速の変化によるものではなく、計算を間違えた投与量
のためであることがある。いずれにしても、本発明の装
置は、すべての作動パラメーターが正確に知られている
ときには投与量を補正することによって、あるいはシス
テムの不備を直すことによって作動パラメーターの知ら
れざる誤りを特定して、クーリングタワーの水のシステ
ムへの処理剤の投与量を精確に調節することができる。

第８図にはこのような装置のフローダイヤグラムが示さ
れ、第９図には回路図が示されている。

正常な作動状態では、水はクーリングタワーのベイスン
３１から圧力調整器３２、電磁弁３４−４（常時開）を
通過し、そして逆止弁３６を通過して、アナライザー２
６に通じるサンプルラインへ行く。戻りは電磁弁３４−
２（常時開）、他の逆止弁３８を通り、そしてクーリン
グタワーのベイスン３１へ戻る。圧力調整器３２は、ア
ナライザー２６への圧力が常にその最大定格値より低い
ことを保証する。すべての水の接続は逆止弁を組み込ん
でいて、設定流量の溶液中への水の逆流を防止する。

アナライザー２６は、２５ｐｓ　ｉの流れ圧力の定格を
有する、ターナ−・デザインス・モデル・フルオロメー
ター１０（カリフォルニア州マウテインビュー）という
蛍光計を使用している。この蛍光計は２ＣＩＩ＋の直径
、２インチ（約５ｃｍ）の長さのフローセルの利点を有
し、サンプルの流れの詰まりを排除し、そして、また、
大きい蛍光強度を有し、蛍光はセルの長さに比例する。

概して、大きい通路長さ、および紫外線（ＵＶ）領域の
励起および検出をもつ、いずれの蛍光計をも使用するこ
とができる。しかしながら、蛍光計は、好ましいが、下
に詳述するように、トレーサーのためのアナライザーの
１つの例に過ぎない。

較正を望むときには、第９図に示されるバイパススイッ
チ５Ｗ−１を作動させて電磁弁３４−１〈常時閉）を開
き、一方電磁弁３４−４を閉じ、こうして水の流れをク
ーリングタワーのベイスン３１からアナライザー２６を
迂回してバイパスライン４４および現在量いている電磁
弁３４−１を経てそらす。

同時に、電磁弁３４−２は閉じかつ電磁弁３４−３は開
く。

較正の準備において、スイッチ５Ｗ−２によって常時閉
の電磁弁３４−７を開くことによって洗浄ラインを開き
、ナナライザー２６の蛍光計のセルを洗浄する。洗浄ラ
インは局所的補充水のサンプルまたは新鮮な水へ接続さ
れており、重力落下による供給ライン４６であることが
できる。

はぼ２分間洗浄した後、洗浄スイッチを開き、電磁弁３
４−７を閉じる。電磁弁３４−１　、３４−２　。

３４−３および３４−４は「バイパスを開いた」状態に
とどまる。ここで較正を行うことができる。

０％の較正スイッチ５Ｗ−３を作動させ、電磁弁３４−
５（常時閉）を開く。電磁弁３４−２は閉じたままであ
り、そして電磁弁３４−３は開いたままである。０％の
較正溶液が蛍光計のセルを通して重力によって流れる。

次いで、蛍光計のインジケーターダイヤルのノブを調節
して（第１０図参照）、ゼロの読みが得られるようにす
る。次いで、０％の較正スイッチをオフにする。電磁弁
３４−５を閉じる。それからフローセルを再び洗浄する
。計器のフルスケール較正は、１００％のスイッチＳＶ
／−４を作動することによって実施する。これは電磁弁
３４−６（常時閉）を開く。次いで、蛍光計のリードア
ウトダイヤル上の第２ノブを調節して、フルスケールの
読みが得られるようにする。較正を完結するために、１
００％のスイッチをオフにし、再びフローセルを２分間
洗浄し、次いでバイパススイッチ５ｗ−１をオフにする
。ここで装置は、トレーサー濃度の等価として取った処
理剤濃度の連続的オンストリーム監視のために準備され
た。

スイッチ５Ｗ−５を閉じてポンプ２４を運転し、そして
スイッチ５ｗ−６を閉じて記録装置（電位差計）を作動
させ、これによりリアルタイム基準で処理剤濃度の連続
的プリントアウトが得られる。

スイッチ５Ｗ−７を使用してアナライザーに電力を供給
する。ここで、インジケーターのダイヤルを０％〜１０
０％の表示にセットすると、後述するように、記録装置
ならびにモニターは調節されることを述べることができ
る。

動作の各々の間の電磁弁の位置の要約を、表■に記載す
る。番号は電磁弁へ添字部分のものを示し、○は開状態
、×は閉状態を示す。

表■ 蛍光計を含むアナライザー２６は、システム中に存在す
る処理剤の量に対応して０〜５ボルトの出力（ＤＣ）を
出す。これは後述する変換器を含む。

処理剤の供給量は、モニターＭＮによって出力されるフ
ィードバック信号により制御され、このモニターＭＮは
アナライザーの出力電圧に従うものであり、蛍光計から
の電圧信号がＨＩ設定点を越えるか、あるいはＬＯ設定
点に低下するとき、アラームリレーを作動させる。

モニターハ、例エバ、マイティー・モジュールモデルＭ
Ｍ１０２０型ＤＣインプット・デュアル・リミット拳ア
ラーム（Ｗｉｌｋｅｒｓｏｎ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ　
Ｃｏ、　　、フロリダ州レイクランド）である。このモ
ニターのモジニールのリレーは必ずしも処理剤供給ポン
プに電力を供給するために十分な電流を提供するとは限
らないので、ラッチング・リレーＬＲ（第９図）を回路
中に含める。処理剤のレベルがＬＯ設定点以下に低下し
たとき、ＬＯリレーは生かされ、次いでこれはラッチン
グ・リレーを生かし、次いで電力は処理剤供給ポンプが
接続されている電気出力へ供給される。電気出力は、生
成物のレベルがＨＩ設定点を越えるまで、生かされたま
まであり、この場合において、モニターＭＮ上のＨＩリ
レーは生かされ、こうしてラッチング・リレーは第９図
に示すようにリセットされ、これは供給ポンプ２４への
電力を中断する。０〜５ポル）ＤＣ変換器に連絡する１
つのコイル（図示せず）はすべてのリレーの接点を制御
する。他のフィードバック制御装置（アナログ、例えば
、これ、またはディジタル）を使用することができる。

前述したように、記録装置が含められているので、時間
の関数として生成物濃度のハードコピーを得ることがで
きる。記録装置は、好ましくは、チェツセル３００型（
０−５Ｖ　　ＤＣ入力、ＣｈｅｓｓｅｌｌＣｏｒｐｏｒ
ａｔｉｏｎ　、ペンシルベニア州二ニートン）である。

なぜなら、その入力インピーダンスは蛍光計のそれ（３
９００オーム）と一致するからである。

記録装置への人力は蛍光計により提供される０〜５ボル
トＤＣ信号である。

連続的監視のための装置の概略が、第１０図に概略的に
強調された縮尺で示されている。フローセルは参照数字
４０で表示されている。それは上に記載した直径を有す
る石英のシリンダーである。フローセルは光源４２によ
り放射され、フローセルノ１つの側面に向けられた紫外
線に対して透明である。光源から９０°の角度で変換器
４５が存在し、これは蛍光性トレーサーの放射を０〜５
ボルトに変換し、この放射は濃度とともに変化する。紫
外線はサンプルを２９０ｎｍの波長で励起し、そしてそ
の放射は、上に同定した好ましい蛍光計を使用して、３
３０ｎｍにおいて読まれる。

ダイアルインジケーター４６は変換器４５の出力ボルト
（０〜５ポル）ＤＣ）に応答して、処理剤（トレーサー
同等物）の濃度を観測できるようにする。それぞれ前述
の０％の較正（処理剤なし、トレーサーなし）および１
００％の較正（完全な処理剤）主導的にセットされた、
２つのノブ（４６Ａ。

４６Ｂ）を有するのはこのダイヤルである。

処理剤濃度のハードプリントアウトのための記録装置は
、参照数字４８で示され、アナログ（連続線）基準でア
ナライザー中に含められる変換器４５の要素のボルト出
力（０〜５ポル）ＤＣ）に応答する。

最後に、Ｈｌ、ＬＯラッチング・リレー接点を有するモ
ニターは、変換器４５の出力電圧と接続され、実際には
処理剤の濃度を評価する。この評価が標準値と好適に比
較されない場合、モニターは制御信号をポンプ２４を制
御する制御ライン２８へ伝える。典型的な現場の条件は
２００ｐｐｍの処理剤を必要とする。０％の較正の間、
ノブ４６Ａを使用してダイヤルの針（４６）をゼロにセ
ットし、そして処理剤およびトレーサーの標準の溶液を
使用して較正するとき、ノブ４６　Ｂ　（１００％）を
使用して２００ｐｐｍに等価値を読むようにダイヤルの
針をセットする。

冷却水における多少のバックグラウンドの蛍光の存在は
避けられない。トレーサーの投与量はこの干渉を克服す
るために十分強力であるべきであり、そしてこれに関し
て、典型的バックグラウンドの干渉は上に同定した蛍光
性トレーサーについて１０％以下であり、これはバック
グラウンドが古典的な分析化学に従う干渉レベル以下で
あることを意味する。

このシステムを精確に最適なまたは標準のトレーサー値
、この実施例において２００ｐｐｍ　、において運転す
ることは実際的でないか、あるいは不必要でさえある。

こうして、モニター（ＬＯ，ＨＩ）における設定点は１
９０／２１０として選択し、そしてこれらの値は比較の
ための標準を表す、すなわち、測定されたオンストリー
ムトレーサー放射のボルトアナログはモニターの設定点
と比較される。

モニターＭＮにおける対応するＬＯ，ＨＩボルトの範囲
は２．４／２．６であることができる、すなわち、モニ
ターが２．４のＬＯボルトを検出するとき、ポンプの速
度を増加する制御信号が放射され、これは２．６ボルト
のＨＩ値が検出されるまで続く。

アナライザーの応答は長期間の使用後ドリフトすること
ができ、時々の再較正を要求し、第８図および第９図に
示す独特回路により容易に実施され、バイパスへのオン
ストリームの切り換え、洗浄への切り換え、０％較正へ
の切り換え、再洗浄、１００％較正への切り換え、再洗
浄、次いで再び、１９０／２１０ｐｐｍの範囲と思われ
る規定または標準の、処理剤性能のオンストリームの監
現へのもとへの切り換えを包含する。これに関して、前
述のように、本発明におけるリアルタイム基準で連続的
に監視するのは、一定の流れ下の、処理剤濃度であり、
そしである信頼できない断片化した作動パラメーター、
例えば、水の増加または水の損失、またはグラブサンプ
ルの平均ではない。こうして、目盛定めは、計装のいず
れをも除去しないで、かつサンプルの流れの動きを妨害
しないで、これをバイパスライン４４に単にむけて、達
成される。

温度の補正 装置を室温の水道水（システムの補充水に等しい、例え
ば、１４．４℃（５８″Ｆ））を使用して較正するが、
このシステムをかなり高い温度（例えば、２７．７℃（
８２″Ｆ））で運転する場合、較正は比較のための標準
である正しいｐｐｍを示さないであろう。

詳しくは、装置が１４．４℃（５８″Ｆ）で較正されて
２００ｐｐｍの生成物（処理剤）を読むが、冷却水シス
テムは２７．７℃（８２〒）でオンストリームである場
合、アナライザーは実験誤差を越えた許容され得ない誤
差である２００ｐｐｍの代わりに、１６７ｐｌ）ｍを示
すであろう。

この誤差の機会はいくつかの方法で補正することができ
る。１つの方法は差についての補正する、較正プロット
を使用することである。なおよりよくは、較正溶液が容
器内にあり、較正ラインに重力により供給される（第８
図）ので、溶液をオンストリームの温度に加温すること
ができる。

使用するトレーサーのための温度補正（蛍光強度−ＣＦ
Ｉの変化）の式は、 ＣＦ　Ｉ＝−０，３２（Ｔｔ）　　−０，８により温度
範囲６０°〜１１５°について与えられる。

この補正はなお他の方法で取り扱うことができ、すなわ
ち、マイクロプロセッサ−のチップおよび熱電対をアナ
ライザーの回路に加え、これによりオンストリームの蛍
光の強度は上の等式に従い比較を行う。

事実、装置はその全体においてマイクロプロセッサ−に
より制御されるので、第８図および第９図に関して上に
説明した較正のために、多数の弁操作およびスイッチ操
作を手動で実施する必要がない。これを達成するだめの
１つのマイクロプロセッサ−ユニットは０ＰＴＰ　２２
（Ｈｕｎｔｉｎｇｔｏｎ、カリフォルニア州）である。

このようなプロセッサーを使用すると、メイン開閉スイ
ッチ、操作ボタン、較正ボタン、０％較正ボタンおよび
１００％較正ボタンを使用することが必要であるだけで
ある。前述の温度の補正はＯＰＴＰＭｔｌＸプロセッサ
ーチップにおいて具体化される。

比色計または分光光度計（ローダミンＷＴに対して応答
性）を蛍光計およびその関連単位装置の代わりに使用す
ることができる。なぜなら、アナライザーのすべての３
つの部分はトレーサーのスペクトル特性を電気信号に変
換し、ここで信号の出力は、例えば、存在するトレーサ
ーの濃度と関係する電圧値であるからである。蛍光計は
照明下の光の放射の強度を測定し、分光光度計と同様に
、比色計は吸収を測定する。すべてはここでフォトメー
ターと見なし、各々は、電磁（光）輻射により、トレー
サーを励起し、フローセルを通して流れ、そして連続的
基準で、光の放射または光の吸収を電気アナログ出力（
例えば、ボルト）に変換する。

実験例（第８図〜第１１図） 連続的蛍光モニター／フィードバック制御装置の第１の
型 パイロットのクーリングタワーを使用した実験室の実験
後、装置を化学プラントで評価した。この場合は、大き
い成功をもたらし、次の結果が得られた。

（ａ）化学品（処理剤）のプログラムの制御の劇的な改
良。改良されたプログラムを得る結果になった。

（ｂ）過剰供給の排除による、化学品プログラムのコス
トの有意の正味の減少。

化学プラントは１９８６年に非金属の処理剤のプログラ
ムの使用を開始して、２つの潜在的に危険な化学物質、
硫酸および気体の塩素の使用を排除しようとした。ｐＨ
の制御の実施を必要としない、ポリマーの処理剤および
有機リン酸塩を選択することによって、硫酸を排除した
。アルカリ性のｐｈ範囲において有効である、固体臭素
に基づく殺生物剤のプログラムと気体の塩素を置換した
。

臭素に基づく殺生物剤の置換はまさに開始から成功した
が、有機リン酸塩のポリマーの抑制剤はタワーのオペレ
ーターによりよく受は入れられなかった。運転の開始段
階におけるこの生成物についての試験は、沸騰手順によ
る消化、および精確さおよび試薬の各々の添加後の時間
を消費する待機を要求する、いくつかの発色工程を包含
した。

さらに、この手順を首尾よ〈実施することが困難である
ために、試験の結果はしばしば疑わしかった。時には、
試験結果が示す供給速度の調節は時間の基準で実施され
なかった。なぜなら、試験の実施において、その試験は
誤まりであり、タワーへの実際の化学的供給速度ではな
いと推定されたからである。

有機リン酸塩に基づく抑制剤の濃度の定量に関連する困
難のため、運転の人員によるよりはむしろ品質確証実験
室による、毎日の本試験の実施を有することが決定され
た。この工程は試験結果の反復性を改良したが、発見さ
れた範囲外の試験条件とそれが作用しているときとの間
の時間の期間に明確な「遅延」を付加した。

プラントの人員は抑制剤の試験手順における改良の必要
性を示唆したとき、われわれの計装を提案し、プラント
における実験室の人員は、処理剤構成成分よりはむしろ
、冷却水中のトレーサーのレベルを測定することにより
生成物のレベルを決定することができた。トレーサーの
分析は、冷却水システムのサンプルを分析セル中に単に
入れ、そしてそれを瞬間的に読むことによって達成され
た（３０秒のグラブサンプルの手順）。これは、発色工
程における多数の試薬の沸騰および添加を包含する、従
来の２５〜３０分の有機リン酸塩の手順からの有意の改
良であった。

合理的な試験期間（２２日）のため、グラブサンプルの
トレーサーの試験およびグラブサンプルの正規の生成物
の試験（合計のリン含量）の両者を、反復実験のサンプ
ルについて２回の分析により実施した。２つの試験の間
にすぐれた相関関係が存在したので（第１１図参照）、
工業的プラントの管理は通常のプラント制御の試験とし
て蛍光性トレーサーの方法に切り換えることを決定した
。第１１図において、実線はトレーサーのグラブサンプ
ルである。破線はプラントにおける品質確証実験室によ
る精密定量（リン酸塩）分析である。

試験は大きく簡素化されかつ精度は大きく改良されたが
、冷却システムの運転のパラメーターの変動のため、処
理のプログラムの精確な制御が問題であり続けた。早期
に集めたデータは６３ｐｐｍ程度に高くそして８　ｐｐ
ｍ程度に低い読みを示したが、所望の規格限界は３５〜
４５ｐｐｍであった。取ったすべての読みの完全に５８
％は、冷却システムの運転における変動性のために、高
い側または低い側のいずれにおいても、範囲外であった
。

これらのデータを分析したとき、処理剤濃度の連続的監
視およびフィードバック制御の必要性（トレーサーの方
法による）が明確に明らかだった。データの統計的表示
はわずかに０．１２９のプロセス能力比（ＰＣＲ，ＰＣ
Ｒ≧１であるべきである）および±１３ｐｐｍ（または
±３２％の相対誤差）の標準偏差を示した。データの正
規分布曲線（ヒストグラム）は、例外的に広い曲線を示
し、明確なはずれは範囲外の低い読みに向かった（第１
８図）。

第１の関心は装置の統合性であるため、処理剤濃度につ
いての範囲外の低い読みは完全に許容され得ないと考え
た。処理剤化学の適切なレベルを提供できないことは、
生産速度、Ｓよび生産の効率の両者にとって禁物である
、加熱伝達装置の汚れおよびスケーリングを生ずること
が知られている。

存在する制御プロセスの不精確さが与えると、冷却水シ
ステムからのグラブサンプルの分析により維持されると
き、規格の限界（照準の０点または標的）を上昇するこ
とを評価して、化学物質の最小レベル（３５ｐｐｍ）が
常に存在することを保証するために何が要求されるかを
決定した。統計的分析により、プラントの冷却水システ
ムの制御において存在する広い変動性が与えられると、
化学処理剤は５４ｐｐｒｎとして、時間の９９．７３％
を少なくとも３５ｐｐｍに維持しなくてはならないであ
ろうことを明らかにされた。これはかなりなコストで処
理剤をかなり消耗することを表す。

「高くを狙い低くをヒツトする」プログラムを実施する
必要性は、本発明の連続的監視／フィードバック装置を
応用して、フローセルにおけるトレーサーのレベルを自
動的に感知し、そしてモニターからの要求する信号に応
答して生成物の供給を調節することによって回避された
。

最初に、計装を使用して化学的処理剤のレベルを連続的
に監視しく時間０−１４０、第１２図、その間、前述の
ように、品質確証からの試験結果の報告に応答して、化
学物質供給ポンプを手動で調節することにより制御した
。１４０時間後、装置は正しくかつ信頼性をもってタワ
ー中に存在する処理剤の品質を読み、本発明の装置によ
り連続的に測定される濃度に比較して、多数の実験室で
試験したグラブサンプル（円、第１２図）により確証さ
れた。相関関係はきわめてすぐれていた。第１２図は、
本発明により可能である生成物の供給についての厳密な
制御の典型である。

次いで、本発明の装置をオンストリームに配置して、２
つの化学品計量ポンプにより達成される、連続的リアル
タイム基準で化学物質の供給を自動的に調節した。計算
した化学的処理剤の要求量のほぼ５０％で連続的に動作
する基本供給ポンプ、およびライン２８（第７図）から
の制御信号を受は取る第２トリムポンプ、３８ｐｐｍ　
（下限の設定、ＬＳＬ）でオンに設定され、そして４８
ｐｐｍ　（上限の設定、ＵＳＬ）でオフに設定される。

結果は完全に成功であった（第１２図）。５６０時間（
２３日）にわたる間、アナライザー（第９図）は３８〜
４８ｐｐｍの範囲内で信頼性をもって生成物の供給を制
御した。標準偏差はほとんど±１２．９ｐｐｍ（第１８
図）かられずかに±３．２ｐｐｍ以上に減少した。この
減少は第１９図に示されている（９６の読み、平均値４
４．４５８ｐｐｍ　。

最大５２、分３８；３５のＬＳＬ、４５のＵＳＬ；シグ
マ３、２２５）。

要約すると、化学的抑制剤のレベルの制御は、入力およ
び冷却速度の分析の要求の有意の減少をともなって、は
とんど４倍改良された。装置は３０日の評価全体の間非
常によく働き、保守および較正の両者を必要としなかっ
た。データの評価後の分析において、３０％の化学的処
理剤の節約が前述の「高くを狙い低くをヒツトする」ア
プローチを使用するものと比較すると可能であり、この
アプローチは生成物の過剰供給を生じ、すべての処理剤
濃度の読みは３５ｐｐｍの低い規格限界より上になるこ
とを保証するであろう。

連続的蛍光モニターのフィードバック制御装置の第２型
（第１３図および第１４図）第２例の装置はマイクロプ
ロセッサ−を含み、このマイクロプロセッサ−は自動的
に装置の較正を制御し、そして蛍光の出力を調節して、
冷却水の温度の変化を補正した。この装置は、前の装置
において使用した電磁弁および逆止弁の代わりに、４つ
のモーター動作の玉弁を組み込んでいる。水の流れ線図
は第１３図に記載されている。通常の運転において、弁
５０−３および５Ｏ−４（２方玉弁）は閉じている。弁
５０−１は、また、３方Ｔ分割弁であり、そして蛍光計
から出る水をクーリングタワーのベイスンに向けて戻す
。目盛定めの順序は、装置のフロントパネル上の較正ボ
タンを押して、手動的に、あるいはユーザーが特定した
間隔で、自動的に実施することができる。較正順序の間
、弁５０−１はクーリングタワーのベイスンからでる水
を直ちにベイスンに向け、これにより蛍光計をバイパス
させる。弁５０−２および５０−４は、それぞれ、０％
の目盛定めおよび１００％の目盛定めを実施するとき、
開いている。

この装置において使用する回路は第１４図に示されてお
り、そして次の４つの主要な部分からなる。

関連するメモリーをもつマイクロプロセッサ−制御装置
、ディジタル−アナログ変換器、アナログ−ディジタル
変換器、および信号コンディショナー。装置において使
用するマイクロプロセッサ−のシステムは、０ｐｔｏ　
２２（Ｈｕｎｔｉｎｇｔｏｎ　Ｂｅａｃｈ、カリフォル
ニア州）による作られたＯ　Ｐ　Ｔ　Ｏ！Ｊ　Ｕ　Ｘで
あり、ディジタルおよびアナログのプレインボードから
なり、両者はＩ、Ｃ４制御装置ボードに接続されている
。アナログボードは蛍光計および温度プローブからの変
換器の信号をマイクロプロセッサ−中に人力できるよう
にする。チャート記録装置への信号は、また、このボー
ドから由来する。最後に、電力を化学物質の供給ポンプ
に印加するモニターの設定点は、このボードを通して、
Ａｌｔｅｃ　４−２０ｍＡの設定点の制御を経てマイク
ロプロセッサ−中に入力される。

このディジタルプレインボードにより、マイクロプロセ
ッサーは、フロントパネル上のボタン（手動的目盛定め
のため）を作動するときを決定することができる。さら
に、ディジタルボード信号のコンディショナー（ＡＰＩ
　４３０００〜５ボルトＤＣの人力、４〜２０ｍＡの出
力）を使用して、蛍光計からのボルトの信号を４〜２０
ｍＡの信号に変換する。４〜２０ｍＡの信号は工業的プ
ロセス制御の計装においてより普通である、なぜなら、
それは電気的ノイズに対してより抵抗性からである。マ
イクロプロセッサ−および適当なボードに電力を加える
ために使用する適当な電力供給装置（＋５ボルト、＋１
５ボルト）を、また、使用することができる。

装置（第１３図）は、第１例の装置（第１０図）と非常
に同様の方法で動作する。化学物質の供給ポンプに電力
を印加する電気出力は、温度の補正後蛍光計からの電圧
信号により決定して、生成物がＡｌｔｅａ設定点の制御
により特定されるモニターの設定点より低下したとき、
生かされる。生成物が設定点＋５％、ＬＣ４制御装置の
メモリー中に記憶されたプログラムにより特定される値
を越えたとき、電気出力（制御ライン２８）はオフにさ
れる。

蛍光計からの信号は、マイクロプロセッサ−により調節
して、冷却水の温度を変化させる。分子の蛍光の強度は
、通常、温度の増加とともに減少する。なぜなら、励起
した分子が緩和することができる他の方法は、蛍光を除
外して、より高い温度においてより可能となるからであ
る。蛍光計を通して流れる水の温度は、蛍光計の直前に
、流れの中に配置された温度プローブにより決定される
。

温度プローブ（ＲＴＤ）を、熱電対の代わりに使用して
、温度の決定において所望の精度を得ることができる。

装置を較正する温度と冷却水の現在温度との間の差を決
定し、そして適当な補正因子を蛍光計の信号に適用して
、温度が補正された生成物の濃度を得る。これは、また
、記録装置へ送られる信号である。

第１４図において、次の単位装置が配線線図中に含まれ
る。

玉弁：　５０−１．５０−２．５０−３　ａｎｄ　５Ｏ
−４０−５ＶＤＣ，４−２０信号：］　ンｆ　４　シＥ
ｌ　＋−：　５０−９５　ＶＤＣ電力供給装置：　５Ｏ
−１００ＰＴＯＯＡＣ３０ｏｕｔｐｕｔ：　５０−１１
　４出力／カツトバツクの１つ スイッチＦＢＩ　：動作 ０ＰＴＯＩＤＣ５８Ｑ、　４−１６　ＶＤＣＩＮＰＵＴ
：　５０−１２注：Ｃ・共通 ０ＦＴＯＰＢ１６　　ＨＱ　　８＋　　ＡＤＤＲＥＳＳ
　　２５３：　　５０−１４［ＩＰＴ［ｌ　　ＤＡＣ５
０：　　５Ｏ−１６０ＰＴＯＯＡＣ５００ＵＴＰＵＴ：
　５０−１７スイツチＰＢ２　：較正 ０ＦＴＯＣＩＤＣ５ＡＱ、　４−１６　ＶＤＣＩＮＰ［
ＩＴ：　５Ｏ−１８０ＰＴＯＩＣＤ　５８Ｑ、　４−１
６　ＶＤＣＩＮＰ［ＩＴ：　５０−２０スイッチＰＢ３
：　０％　較正 ０ＰＴＯＯＡＣ５Ｑ　０ＩＩＴＰＵＴ：　５０−２２ス
イッチＰＢ４：　１００％　較正 ０ＰＴＯＩＤＣ５８０，４−１６ＶＤＣＩＮＰＩＪＴ：
　５Ｏ−２４０ＰＴＯＯＡＣ５Ｑ：　５Ｏ−２５ ０ＰＴ［ｌ　　（Ｉへｃ　　５Ｑ　　０１ＪＴＰｔｌＴ
：　　５Ｏ−２６ＯＰＴＯＰＢ１６ＨＱ＋ＢＩ　ＡＤＤ
ＲｆｉＳＳ　２５２：　５Ｏ−２８０ＰＴＯＯＡＣ５Ｑ
　０ＵＴＰ［ｌＴ：　５Ｏ−２９０ＰＴＯＯＡＣ５Ｑ　
０ＵＴＰＵＴ：　５０−３０＋１５　ＶＤＣ電力供給装
置：　５０−３２＋１２　ＶＤＣ電力供給装置：　５Ｏ
−３４０ＰＴＯＰＢ４ＡＨ＋Ｂ２０ＰＴＯＲＡＣＫＳ通
信ターミナルを経て接続 ０ＰＴＯＡＤＩＯＴ　ＲＴＤ　ＩＮＰ［ＩＴ：　５０−
４Ｌ温度プローブ：　５Ｏ−４２ ０ＰＴＯＡＰ３４−２０．４−２０　ｍａ　ＩＮＰ［Ｉ
Ｔ：　５Ｏ−４４０ＰＴＯＤＡ４０−５　ＶＤＣＯ［Ｉ
ＴＰＵＴ：　５Ｏ−４６ＡＬＴＥＣ４−２０５ＦｉＴＰ
ＯＩＮＴ　　Ｃ０ＮＴＲ０Ｌ：　　５Ｏ−５００ＰＴＯ
４−２０ｍａ　ＤＣｌＮＰｔ１Ｔ　（ＡＤ３）ＬＣ４Ｃ
０ＮＴＲ０ＬＬＥＲ：　５Ｏ−５５ＰＩＮ　Ｌ　−一　
接地 ＰＩＮ、　Ｍ−０−５ＶＤＣ０ＵＴＰＵＴＬＣ４制御装
置５０−５５は、アナログプレイン（Ｂ２）およびディ
ジタルプレイン（Ｂ１）へ通信ターミナルを経て５０−
４０において接続される。

比色計およびイオン選択電極 比色計または分光光度計を、前述のように、使用するこ
とができる。ブリンクマン（Ｂｒ　ｉｎｋｍａｎ）　Ｐ
Ｃ−８０１プロ一ブ比色計（５７０ｎｍのフィルター）
を使用する概略的配置は、第１５図に示されている。サ
ンプルの溶液をフローセル６２に入れ、ここで光学的繊
維（デュアル）プローブ６４が浸漬されている。

１本の光学的繊維は輝いてプロセス液体を通るセル内の
鏡６６上に入射光を与え、そして反射した光はプロセス
液体を通して光学的繊維のケーブルに、次いで、矢印で
示すように、他のケーブルにより比色アナライザー単位
装置へ送り戻される。比色計６０は変換器を有し、そし
てこの変換器はトレーサー濃度の反射光の特性の電気的
アナログ信号を発生する。変換器により発生されたボル
トは、ダイアルインジケーター６７および連続的ライン
記録装置のプリントアウト単位装置６８を活性化する。

設定点のボルトモニター（示されていないが、前の実施
態様におけるようなものである）は、比色計が発生する
ボルトのアナログを絶えず感知（監視）し、そして標準
でない性能が達成される場合、信号がライン２８に送ら
れて、それに応じて、化学処理剤を供給するポンプの供
給速度を変更する。

イオン選択電極を使用して、その電極により発生した電
気信号とトレーサーの濃度との間の関係により、不活性
トレーサー（Ｋ＋はより例である）の濃度を決定するこ
とができる。較正（電位または電流対濃度）により、サ
ンプル電極におけるイオン濃度を、トレーサーのイオン
に対して不感受性である参照（標準）電極に対して割り
出すことができる。トレーサーを連続的に監視するため
に、電極を集合的にフローセルを構成する冷却水の流れ
中に直接法めるか、あるいはイオン感受性電極および参
照電極が挿入されているフローセルに、冷却水を通過さ
せる。

イオン選択電極システムを組み込んだフローセルの１つ
の例は第１６図に示されており、これは参照電極７２お
よびサンプル電極７４および接地線７６を含有する、ｐ
ｖｃ　（ポリ塩化ビニル）のセンサーベースまたはモジ
ュール７０からなり、前記電極の各々は銀／塩化銀の電
極線を含む。これらの電極は電気化学的セルを構成し、
そのセルを横切ってに゛であることができる選択したイ
オンの活性め対数に比例する電位が発生する。

８ピンのＤＩＰソケット７８を、標準のデュアルＦＥＴ
　（電界効果トランジスター演算増幅装置に配線する。

再循環冷却水のサンプルをフレキシブルチニーブ８０に
より電極を横切って送る。トレーサーのイオンはサンプ
ル（イオン選択的）電極のセルフ４にのみ浸透する。

こうして、ＦＥＴ演算増幅装置（デュアルＭＯ３ＦＥＴ
　ｏｐ　ａｍｐ＞を第１６図に示すようにフローセルに
接続し、これにより参照電極とサンプル電極との間の電
位の差が、増幅器（第１７図）を使用して得ることがで
きる。

ここで、第１７図において、変換器は実際にはサンプル
電極のイオノホア（ｉｏｎｏｐｈｏｒｅ）膜７４Ｍであ
り、選択したイオンの活性（濃度）を弱いボルトに変換
させ、このボルトは増幅されると、前の実施態様におけ
るように、設定点の間で監視することができる。

処理剤の供給速度を連続的に監視し、そして得られるフ
ィードバックで制御する本発明の方法は、ちょうど述べ
たフィードバック制御に加えて、追加の診断的監視を可
能とする。記録装置またはハードプリントアウト記録装
置に従うことにより、異常、変則およびシステムの欠陥
を容易に感知し、そして場合に応じて、補正することが
できる。第１日における性能の記録（システムを平衡化
させた後）の検査は、例えば、１０ボンドの処理剤の消
費を明らかにし、これに対して第２日の記録は２０ボン
ドを示すことがある（実施例を続けるため）が、それで
も生成物の濃度はトレーサーの監視に基づいて一定に保
持されていた。この規模の生成物の使用における発散は
研究を要求し、そして研究は、単なる異常または変則で
はなく、システムにおける重大な漏れの発生を明らかに
し、水の損失の治療のための補正を要求するであろう。

トレーサーの読みおよび生成物の使用に基づく性能の診
断は、そうでなければ、例えば、プロウダウン速度の増
加であり、そして補正はブロウダウン速度の減少を要求
することがある。

連続的監視の記録は処理剤の高いまたは低い濃度を明ら
かにするが、その短い期間は異常ではなく無視すること
ができる。他方にふいて、かなりの期間または連続的な
高いまたは低い処理剤の相関関係は無視することができ
ず、研究を必要とする。このような研究は数日の経過に
わたってその日の同じ時間を考慮し、それについての他
の監督者は説明のだ必のより良い記録を残すことができ
るであろう。

記録が考慮したよりも多少の処理剤の必要性を確立した
場合、変化の速度を推定するか、あるいは異なる等式に
より計算することさえできる。なぜなら、プリントアウ
トは時間および濃度の両者の変化を確立するからである
。こうして、生成物の供給速度の増減を推定または計算
して、より容易にシステムを回復させて釣り合わせ、そ
の後、供給の定常状態にすることができる。

単一の不活性トレーサーを使用して１組の処理剤を監視
することができく１つはスケーリングのため、１つは腐
食のため）、このとき２種類の処理剤を比例して供給す
る、例えば、１つの生成物をあるポンプにより供給され
る第２生成物の速度は２倍で高速ポンプにより供給し、
第２の供給速度は第１のそれに直接結び付ける（従属さ
せる）ことができる。トレーサーは２種類の処理剤の１
つに比例するので、本発明の定義により、他方に比例す
る。

本発明は、分析室で性能し、分析の報告を待ち、次いで
ポンプの制御装置のノブを手動的に調節する、グラブサ
ンプルを採取する現在の実施より、かなりの利点を提供
する。グラブサンプルは、最も良くても、平均して解釈
しなくてはならず、そして解釈するとき、一部分本発明
を特徴づける瞬間的リアルタイム基準の、現在の挙動よ
り時間的に少し前の過去の挙動を表す。これは第１１図
、第１２図、第１８図および第１９図から最も明らかで
ある。

これに関して、第１８図および第１９図における、縦軸
は横軸（ｐｐｍ）　　により表されるグラブサンプル値
を発見する頻度であり、そしてこれ単独から、これらの
２つの図面における重なった正規の分布曲線により表さ
れる、意味ある平均の曲線を得るためには、いかに多く
のグラブサンプルを発生させなくてはならないことを、
Ｊ忍識することができる。

比較して、再び理解されるように、第１２図における狭
い水平の帯は、標準の性能を表す上および下の設定電圧
の限界との従属性を明らかにする。

それゆえ、本発明の好ましい実施態様を例示しかつ説明
したが、特許請求の範囲の範囲内で変更および変化が可
能であることを理解すべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は放射率と濃度との関係で蛍光トレーサー　（Ｔ
）の性能を示す曲線を示し、実線は観察値、そして破線
は理論挙動を示しており、 第２図は水クーリングタワーの概略図、第３図は時間の
関数としてのトレーサーを含む水処理プログラムの稼動
を示すダイアダラム、第４図は水システムの処理プログ
ラムに使用される２種類の蛍光トレーサーの曲線を示し
ており、第５図は蛍光バックグラウンド（ＢＫ）におけ
る２種類の蛍光トレーサー（ＡおよびＢ）を選択的に測
定する概念を示す曲線を示し、水平軸にはナノメーター
（ｎｍ）単位で光の波長がとられており、第６図は蛍光
トレーサーの確度検査に用いるリチウム（掴み取りサン
プル）の曲線を示し、第７図は本発明の装置を設けた再
循環水タワークーリング・システムの概略図、 第８図は本発明の装置のオンストリーム配置図、第９図
は第８図の装置の配線図、 第１０図は第８図に示す本発明の装置のセットアツプを
示す概略図、 第１１図はトレーサー値（実線）と定量分析値（破線）
とを比較した反復実験のグラフ、第１２図は実際の掴み
取りサンプル（点線）と比較される本発明の装置の代表
的な連続モニター性能（実線）を示す現地実施統計グラ
フ、第１３図は本発明のもう１つの監視用連続フィード
バック制御装置の水流れに沿って構成した構成図、 第１４−１図から第１４−３図は第１３図に示す装置の
配線図、 第１５図は比色計を使用した本発明の装置の概略図、 第１６図は本発明の実施する際における選択的イオン電
極の使用を示す細部断面図、 第１７図はトランジスターに接続した第１６図のイオン
電極の概略図、 第１８図および第１９図はそれぞれ処理濃度値の分布を
示すグラフである。 ２２・・・リザーバ、２４・・・ポンプ、２６・・・ア
ナライザー 時間（時間） 時間（時間） 日 数 時間（時間） −Ｔ３１４−２゜ 平均 平均

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、水のオンストリームを熱交換の役割において使用す
   る冷却水システムにおいて、前記システムへの補充水の
   添加の源ならびに前記システムからのブロウダウン水の
   除去の源が存在し、水を拘束する機器の腐食またはスケ
   ーリングを起こし得る水中の不純物を処理剤の導入によ
   り抑制し、前記処理剤は前記システム内におけるその抑
   制の役割において消耗し、前記処理剤はトレーサーとと
   もに比例的に導入され、前記トレーサーは機器および化
   学品を包含する前記システムに対して不活性であり、 フローセルを有するアナライザーを包含する装置を備え
   、前記フローセルは循環するオンストリームの水のサン
   プルを受け、且つ前記トレーサーの濃度を示す特性を感
   知し、前記アナライザーは前記特性を電圧に変換する変
   換器を有し、 前記電圧を受け、且つそれを前記処理剤の消費における
   基準の挙動を構成する標準的なトレーサー濃度を表す電
   圧の標準値と連続的に比較するモニターを備え、前記モ
   ニターは、前記比較が標準的でない挙動を確立したとき
   に出力信号を発生し、 比例した処理剤およびトレーサーを所定の投与量で導入
   するためのポンプ装置を備え、前記出力信号は前記ポン
   プ装置を制御して前記投与量を変更するようにしたこと
   を特徴とする冷却水システム。 ２、トレーサーの特性は電磁輻射でサンプルを照明する
   ことにより発生させる請求項１に記載のシステム。 ３、前記トレーサーは蛍光性であり、そしてサンプルは
   セラミックシリンダーの形態のフローセルに通過させ、
   前記シリンダーは光に対して透明であり、そして照明さ
   れるので、前記トレーサーの放射率を測定することがで
   きる請求項２に記載のシステム。 ４、前記処理剤の標準の濃度はｐｐｍの前以て決定した
   範囲内にあり、前記モニターは比例したトレーサーの濃
   度によりその範囲を限定および規定する調節可能な低い
   設定点および高い設定点を有し、前記モニターは、低い
   設定点に到達したときに出力信号を発生してポンプ単位
   装置の出力を増加し、そして高い設定点に到達したとき
   に増加したポンプ装置の出力を中止する信号を発生する
   請求項１に記載のシステム。 ５、前記ポンプ装置は、前記処理剤およびトレーサーの
   投与量の主要部分を供給するように絶えず作動するメイ
   ンポンプ、および残りの投与量を供給するように前記信
   号により制御されたトリムポンプからなる請求項４に記
   載のシステム。 ６、フローセルは冷却水のオンストリームのサンプルが
   通過するサンプルライン中にあり、バイパスラインおよ
   び関係する弁を備え、これらはフローセルへのオンスト
   リームの水のサンプルを拒否し、且つ拒否した水のサン
   プルを転向させて循環水系へ戻して、洗浄および較正の
   達成を可能とし、 洗浄水および引き続いてゼロパーセントの較正水を前記
   フローセルに通過させると同時に、前記装置をゼロパー
   セントの処理剤に較正するラインを含み、 オンストリームの処理のための１００パーセントの標準
   の投与量を表す定量された投与量の処理剤およびトレー
   サーを前記フローセルに通過させるとともに前記装置を
   較正するラインを含む請求項１に記載のシステム。 ７、循環する水のオンストリーム源をサンプルとして抜
   き出し、前記サンプルをフローセルに通過させてその中
   で分析し、そして分析したサンプルを前記ストリーム中
   に戻すためのサンプルラインを含む請求項１に記載のシ
   ステム。 ８、水のオンストリームを熱交換の役割において使用す
   る冷却水システムにおいて、１つのシステムのパラメー
   ターとして前記システムへの補充水の添加の源ならびに
   他のシステムのパラメーターとして前記システムからの
   ブロウダウン水の除去の源が存在し、水を拘束する機器
   の腐食またはスケーリングを起こし得る、水中の不純物
   を前記システムの第３パラメーターとして処理剤の導入
   により抑制し、前記処理剤は前記システム内におけるそ
   の抑制の役割において消耗し、前記システムはポンプ装
   置を含み、前記ポンプ装置はトレーサーと比例的に前記
   処理剤を所定の投与量で水に供給し、前記トレーサーは
   機器および化学品を包含する前記システムに対して不活
   性であり、処理剤の挙動を連続的に監視する方法であっ
   て、水のオンストリームのサンプルをフローセルに通過
   させ、そしてその中でトレーサーの濃度を示す特性を連
   続的に感知し、 前記特性を電圧値に変換し、 前記電圧値と前記処理剤の消費において基準の挙動を構
   成する標準的なトレーサーの濃度を表す電圧の標準値を
   常に比較し、 前記比較が標準的でない挙動を示したときに前記システ
   ムを基準の挙動に回復させるために前記パラメーターの
   １つを変更するステップからなることを特徴とする処理
   剤の挙動を連続的に監視する方法。 ９、前記トレーサーの特性は光度計でサンプルを照明す
   ることによって発生した放射エネルギーである請求項８
   に記載の方法。 １０、前記トレーサーは蛍光であり、そして光に対して
   透明でありかつ光により照明される石英のシリンダーに
   サンプルを通過させるステップを含む請求項９に記載の
   方法。 １１、前記比較が処理剤について標準的でない挙動を確
   立したときに出力信号を発生し、そして標準的な挙動に
   到達するまで前記出力信号を使用してポンプ装置の出力
   を変更するステップを含む請求項８に記載の方法。 １２、前記ポンプ装置は、前記処理剤およびトレーサー
   の投与量の主要部分を供給するように絶えず作動するメ
   インポンプ、および残りの投与量を供給するトリムポン
   プからなり、そして前記出力信号を使用して前記トリム
   ポンプを制御するステップを含む請求項１１に記載の方
   法。 １３、それぞれ標準のｐｐｍ処理剤の範囲を限定する低
   い電圧値および高い電圧値の間に存在する電圧の標準値
   を選択し、前記電圧値が低い電圧値以下であるとき、前
   記ポンプの出力を増加し、そして前記電圧値が高い電圧
   値以上であるとき、ポンプの出力の減少させるステップ
   を含む請求項８に記載の方法。 １４、水のオンストリームを熱交換の役割において使用
   する熱交換システムにおいて、１つのシステムのパラメ
   ーターとして前記システムへの補充水の添加の源ならび
   に他のシステムのパラメーターとして前記システムから
   のブロウダウン水の除去の源が存在し、水を拘束する機
   器の腐食またはスケーリングを起こし得る、水中の不純
   物を前記システムの第３パラメーターとして処理剤の導
   入により抑制し、前記処理剤は前記システム内における
   その抑制の役割において消耗し、前記処理剤はポンプ装
   置によりトレーサーとともに比例的に導入され、前記ト
   レーサーは機器および化学品を包含する前記システムに
   対して不活性であり、アナライザーを包含して前記処理
   剤の挙動を連続的に監視する装置を備え、前記アナライ
   ザーは連続的サンプリングの水を受け、且つ前記トレー
   サーの濃度を示す特性を連続的に感知し、前記アナライ
   ザーは前記特性を電圧値に連続的に変換する変換器を有
   し、 前記電圧を受け、且つそれを前記処理剤の消費における
   基準の挙動を構成する標準的なトレーサー濃度を表す電
   圧の標準値と連続的に比較するモニターを備え、 前記比較に応答し、前記処理剤の標準的でない挙動を示
   す手段を備え、これにより前記パラメーターの１つを検
   査し、そして標準的でない挙動に応答して補正するよう
   にしたことを特徴とする熱交換システム。 １５、前記応答手段は出力信号を発生し、この出力信号
   を使用してポンプ装置の出力を変更して、処理剤および
   トレーサーを導入する速度を変更する請求項１４に記載
   のシステム。 １６、前記トレーサーの特性は光度計でサンプルを照明
   することによって発生した放射エネルギーである請求項
   １５に記載のシステム。 １７、前記トレーサーは蛍光であり、そして前記サンプ
   ルを石英のシリンダーの形態のフローセルに通過させ、
   前記シリンダーは照明されて蛍光性トレーサーを励起し
   、その放射率を測定し、そして電圧値に変換する請求項
   １６記載のシステム。 １８、前記標準の濃度はｐｐｍトレーサーの前以て決定
   した作動範囲内にあり、前記電圧の標準値はその範囲を
   規定する前以て決定した低い電圧値と高い電圧値との間
   の範囲であり、前記モニターは、低い設定点に到達した
   ときに出力信号を発生してポンプ装置の出力を増加し、
   そして高い設定点に到達したときに増加したポンプ装置
   の出力を中止する信号を発生する請求項１４に記載のシ
   ステム。 １９、前記ポンプ装置は、前記処理剤およびトレーサー
   の投与量の主要部分を供給するように絶えず作動するメ
   インポンプ、および残りの投与量を供給するように前記
   信号により制御されたトリムポンプからなる請求項１８
   に記載のシステム。 ２０、前記アナライザーはフローセルを含み、前記フロ
   ーセルは冷却水のオンストリームのサンプルが通過する
   サンプルライン中にあり、 バイパスラインおよび関係する弁を備え、これらはフロ
   ーセルへのオンストリームの水のサンプルを拒否し、且
   つ拒否したサンプルを転向させて循環水系へ戻して、洗
   浄および較正の達成を可能とし、 洗浄水および引き続いてゼロパーセントの較正水を前記
   フローセルに通過させると同時に、前記装置をゼロパー
   セントの処理剤に較正するラインを含み、 オンストリームの処理のための１００パーセントの標準
   の投与量を表す定量された投与量の処理剤およびトレー
   サーを前記フローセルに通過させるとともに前記装置を
   較正するラインを含む、請求項１４に記載のシステム。