(57)【要約】【課題】配管・水槽壁面の鉄錆抑制とスケール付着防止のために、水の界面をヒドロキシルイオンＯＨ＋過多にすること。【解決手段】絶縁被覆したコイル状の電線を配管に巻き、５０Ｈｚ以下の三角波形電流を流すこと。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部を水が通過する絶縁被覆したコイル状の電線に、５０Ｈｚ以下の三角波形電流を流すことによって、水の境界面をヒドロキシルイオン過多にすることを特徴とする水の電磁処理方法。
【請求項２】
請求項１記載の三角波形電流をつくる電気回路において、ＮＥ５５５ＮタイマーＩＣを使用することを特徴とする水の電磁処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、火力発電所・工場の処理水、水道水の配管、膜利用下水処理、原子力発電所使用済み燃料プールの循環却水等の分野で、錆防止、スケール対策に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  通水配管の鉄錆防止、スケール付着防止の方法として、従来から磁石やセラミックスを用いる方法、配管にコイルを巻き付けて周波数変調交流電流を流す方法があるが、対策の必要性から原理が明確でないまま小規模施設で普及して来た。これらの使用例の共通原理を解明し、科学としての水の処理方法を確立したのが本発明である。水の本性から以下のように水の挙動が解明された。【０００３】  水分子Ｈ２Ｏは水素原子２個と酸素原子１個とから構成される。そしてそれらの水分子は水素原子と酸素原子がつながる水素結合Ｈ−Ｏによって巨大分子集団になり、マクロな水になる。水分子個々の子細な動的状況は、瞬間ではあるが、水素イオンＨ＋とヒドロキシルイオンＯＨ−に電離している［非特許文献１］。そして、水素イオンＨ＋は、水素分子Ｈ２になったり、水中の不純物や配管壁等に吸収されて消失するので、局所的に僅かにヒドロキシルイオンＯＨ−過多の状態ができる。ヒドロキシルイオンＯＨ−は負に帯電しているので互いに電気反発して、水中よりも外側に、液の表面、管壁、水中の固体表面に分子層厚みの負電荷層を形成していく。これまで知られている現象・効果は、水の表面・界面で過多になるこのヒドロキシルイオンＯＨ−の作用である。【０００４】  水中の固体表面で露出している鉄原子Ｆｅは、水中に溶解している酸素によって赤錆Ｆｅ２Ｏ３になる。ところが表面にヒドロキシルイオンＯＨ−があると酸素不足酸化のため黒錆Ｆｅ３Ｏ４になる。黒錆Ｆｅ３Ｏ４は不動体であり、赤錆Ｆｅ２Ｏ３のように下地に錆が進行していくことはない、また、赤錆のようにボロボロ溶け出すことは無い［非特許文献２］。【０００５】  ヒドロキシルイオンＯＨ−は単独で存在しなくて、水分子Ｈ２Ｏに水和して図１のような構造をしており、水素原子が出ている方が疎水基（親油基）、酸素原子が出ている方が親水基となり界面活性剤の役割をする。界面活性を有するヒドロキシルイオンＯＨ−が水中壁面表面に分子層を形成すると、水中からの堆積物は直接付着することができ難くなり、水流とともに滑っていくことになる。ヒドロキシルイオンＯＨ−を含む水がトイレ便器洗浄に利用された場合は、尿石がたまり難くなりそのため悪臭が軽減される。【０００６】  ヒドロキシルイオンＯＨ−を過多にする方法には、水の外側から作用させる電磁処理方法と特殊なセラミックスを通過させる方法がある。
水がセラミックスを通過すると水が一時的に電離してできる水素イオンＨ＋は小さいのでセラミックスに吸収される。そのため水が多孔質のセラミックスを通過するに従い、次第にヒドロキシルイオンＯＨ−過多になっていく。【０００７】  別の方法は、配管に固定磁石を利用して水の流れと直角に磁場をかける方法である。電磁気学のフレミング左手の法則によって、管方向に水流と共に流れる水素イオンＨ＋とヒドロキシルイオンＯＨ−は、管の断面内で磁場方向と直角に力を受ける。但し、水素イオンＨ＋とヒドロキシルイオンＯＨ−は電荷が逆なので反対方向の力を受けて管壁に向かう。その途中、小さい水素イオンＨ＋は水素分子になったり、水に溶解している不純物や管壁に吸収されて消失する。他方、大きいヒドロキシルイオンＯＨ−は管壁に集積していき、配管の磁場を作用させて居る場所だけでなく、下流の管壁にヒドロキシルイオンＯＨ−の分子層ができることになる。【０００８】  本発明と類似な方法として、配管にコイルを巻付け、２０Ｈｚ〜１ＭＨｚの周波数変調交流電流を流す方法があるが、原理が明確でない［特許文献１］。周波数が変化することによって、電流強度が変化させていると推察される。
【特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】  水の揺らぎと反応：大峯  巌、斉藤真司（日本化学会誌、化学と工業、２０１１年７月、Ｐ５３２）
【非特許文献２】  さびのおはなし・増補版：増子  昇（日本規格協会、Ｐ８８）。
【特許文献１】  特許第４３０５８５５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】  本発明は、水の界面にヒドロキシルイオンＯＨ−過多をつくりだす方法を上記の原理に基づき、工業技術として確立せんとするものである。
セラミックスに水を通す方法は大量の水を処理できない。大量の水はセラミックスを通過できないし、水中の不純物でセラミックスが目詰まりしてしまう。
そして固定磁石を使う方法はには以下の欠点がある。
（１）フレミング左手の法則に従うため、両イオンが移動する速度が一定以上必要である      。流れが静止している場合には全く効果は無い。
（２）強い磁場のために強い磁石が必要である。そして強い磁石の有効な取付けのために      、管の断面形状、大きさが制限される。
（３）磁石を取り付ける管の材質は、磁界が透過する材料に制限される。
最も錆びる鉄管には適用できない。
（４）磁石の取付けのために、管の周囲は大きな構造物になる。
従って、水中水没の形で適用するのは困難である。
（５）強力な固定磁石をつくるためには希少金属が必要である。地球資源の有効利用の観      点からも適用が制限される。
【課題を解決するための手段】
【００１１】  本発明は上記の課題を解決するために、図２の如く、配管に被覆電線をコイル状に巻き付けて、三角波形電流を流す。電線に電流が流れるとコイルの内部に磁場が発生する。電磁気学の法則から、磁場の時間変化勾配が電場強度になる。電流が三角波形の場合、勾配は一定なので、電場の強さは一定である。そしてフレミング左手の法則に従い、磁場は配管方向で電場は断面の動径方向に発生する。従って、水素イオンＨ＋とヒドロキシルイオンＯＨ−は、互いに逆方向に管壁方向に掃引されて、水素イオンＨ＋は消失し、ヒドロキシルイオンＯＨ−の層が管壁表面に形成されていく。以下の特徴がある。
（１）三角波形の繰り返し週数は５０Ｈｚ以下の低周波である。これはヒドロキシルイオ      ンＯＨ−が管壁に辿り着く時間が遅いためである。
（２）管断面方向の電場の強さは、三角波形電流の高さに比例する。
（３）コイルの巻き数が多いほど、各コイルの電流による磁場が重なり、その時間変化勾      配である電場は強くなる。
（４）管の材質には制限は無い。鉄の場合は鉄の表面に誘導電流が流れて管の内部に磁場      ができる。
【発明の効果】
【００１２】  本発明では図２の如く、配管の一部に巻き付けた被覆電線のコイルに三角波電流を流すことによって、下流の管壁表面に防錆効果・スケール防止効果を発揮するだけでなく、塩ビのような樹脂配管に電流コイルを巻き付けて水槽内に沈めて、水槽内の水及び水槽から出ていく水に同様な効果を発揮することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】  界面活性物質としてのヒドロキシルイオン：ヒドロキシルイオンＯＨ−が水分子Ｈ２Ｏと水和して、両端の疎水基と親水基ができる。
【図２】  水分子が水素イオンＨ＋と管壁にヒドロキシルイオンＯＨ−に分かれ、水が三角波電流のコイル領域を通過すると、管壁にヒドロキシルイオンＯＨ−の層が次第にできることを示す。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１４】  本発明の原理と効果を確認できる実験である。内径１００の肉薄塩ビパイプに、外径１．０のポリウレタン被覆銅線を約５０ｃｍ幅にコイル状に巻いて水槽に沈める。塩ビパイプ内及び水槽内を水が緩やかに循環するように水中ポンプを設ける。防錆効果を確認するために、表面にメッキ等で保護されていない鉄片を塩ビパイプ壁面沿いと水槽の底に置く。三角波電流発生の電気回路は、ＮＥ５５５ＮタイマーＩＣで周期５０ｍｓの三角波をつくり、コイルに三角波電流を流す出力回路には２ＳＫ３１６３ＦＥＴを使用し、ソース電流として流す。コイルの抵抗は約３Ωなので２４Ｖの直流電源では、三角波のピーク電流は５Ａである。このような実験装置で１昼夜運転を続けると、鉄片表面は黒錆化してくる。そして、水面近くにｐＨ電極を挿入してｐＨ測定を続けると、水道水の元々ｐＨ７．３程度の中性からｐＨ８．０に近付いて来るのが分かる。このことからも、本発明でアルカリ性のヒドロキシルイオンＯＨ−過多の状態がつくられることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００１５】  火力発電所では錆防止のために猛毒のヒドラジンＮ２Ｈ４が使われて来たが、環境安全性のために脱ヒドラジンの対策が模索されている。ヒドラジンはかつてロケット燃料として使用され、ヒドラジンが漏れてソ連で大規模な事故が在った。事故が起きた福島の原子力発電所の使用済み燃料プ−ルの循環冷却水にはヒドラジンが使用されている。プールは空気に開放されて居るので、循環水に酸素が溶解して赤錆をつくるからである。本発明は、このような激しい環境ではない上水下水の配管、生産工場の配管の錆防止、スケール対策にも利用可能である。
【図１】
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【図２】
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