(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性を有する金属製の板材を挟みかつ同一の極を向き合わせて複数の磁石を積層してなる積層体が処理対象となる水の中に設置される磁気式水処理装置において、
前記板材が前記磁石より外側に張り出しており、
前記積層体の前記磁石が、筒状のケース内に異なる極を向き合わせて複数の磁石片を重ねて収納してなることを特徴とする磁気式水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、給水管、給湯管、冷却水管、空調用配管などの配管の内部腐食を防止する磁気式水処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、給水管や給湯管、冷却水管、空調用配管など内部を水が流れる配管の内部腐食、つまり錆を防止する手段としては種々のものが考えられているが、化学薬品を使うことがなく、環境面で優れている方法として磁気式水処理方式が知られている。
【０００３】
この磁気式水処理方式は、磁界を横切らせることによって水を磁化水とし、磁化水の作用により配管の内面にマグネタイトを生成させ、それにより腐食の進行を止めるものである。水は磁力線を直角に横切ることにより効率よく磁化される。
【０００４】
従来の磁気式水処理装置では、磁石を配管外面に張り付けたり、棒状磁石を束ねたりして、ただ単に水が磁界を通過することにより磁気処理を行っていた。磁気式水処理方式においては、前述のように、水が磁力線を直角に横切ることが効果的であり、ただやみくもに水を磁界に通しても有効に電子励磁作用が起きるとは限らない。
【０００５】
そこで、水が磁石の極間を直角に横切って流れるように、また磁極間により大きな磁束密度の磁界が形成されるようにするために、従来から種々の改良がなされてきた。例えば、磁石の積層体の外周に巻回状の螺旋構造体を設け、水が横方向に流れて極間を直角に流れるようにしたものがある。
【０００６】
また、磁極間により大きな磁束密度の磁界が形成されるようにしたものとして、磁性を有する極片に切り欠きを設けたものがある。これは、同極同士の磁石の間に磁性を有する金属片を挟むと磁力が金属片の切り口に集まることから、金属片に切り欠きを設けることにより、個々の磁石が保有する磁束密度の約２．５〜３．０倍の磁力が切り口から出るようにしたものである。
【０００７】
金属片に設けられる切り欠きは、水が横方向に流れて極間を直角に横切るようにするためにも利用されている。これは、磁石の積層体に設けた金属片の切り欠き位置を順番にずらし、水が渦巻き状に流れ、結果的に螺旋を付けた場合と同様の効果を得るものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述のように磁石積層体の外周に巻回状の螺旋構造体を設けたり、磁性を有する極片に切り欠きを設けたりすることは、構造を複雑にし、製造に手間がかかり、結果として製造コストが増大することとなっていた。
このような状況から、磁気式水処理装置において、構造の簡素化を達成し、かつ水が磁石の極間を直角に横切って流れる通路を確保して効率を高めることが望まれていた。このような要望に答えるものとして、例えば特開平１０−１６５９５８号公報に開示されているように、磁性を有する金属製の板材を挟みかつ同一の極を向き合わせて複数の磁石を積層してなる積層体を複数組み合わせてなる磁気式水処理装置が考えられている。
【０００９】
上記のような磁気式水処理装置において、その能力は磁石の磁極の強さ（磁束密度）により決まる。したがって、水処理装置として要求される性能に応じた強さの磁石が必要であり、装置の性能に応じて磁石を製造したり、用意しておく必要があった。一方、磁石は角部が欠けるおそれがあり、それが処理水中に流れ込むのは好ましくないという問題もあった。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するもので、その構成は、磁性を有する金属製の板材を挟みかつ同一の極を向き合わせて複数の磁石を積層してなる積層体を複数組み合わせてなる磁気式水処理装置において、前記磁石が複数の磁石片の組み合わせからなることを特徴とする。
上記構成の磁気式水処理装置によれば、所定の磁束密度の磁石片を用意しておき、磁石片の数を変えて組み合わせることにより、異なる性能の要求に対応することができる。
【００１１】
また、本発明に係る構成は、前記磁石片がケース内に重ねて収納されていることを特徴とする。この発明に係る磁気式水処理装置では、磁石片がケースに収納されているので、磁石片が欠けにくく、欠けたとしても水中に流れ込むことはない。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る磁気式水処理装置を図面に示す一実施形態に基づき説明する。図１には本発明の一実施形態に係る磁気式水処理装置の斜視外観を示し、図２にはその一部の分解斜視を示し、図３には水流制御板から見た平面を示し、図４には一部破砕した側面を示し、図５には磁石の断面を示し、図６には組み合わせた積層体を筒状のケーシング内に組み付けた状態を示す。なお、図１〜図６に示した実施形態は、四つの積層体を組み合わせてなる四軸磁気式水処理装置である。
【００１３】
磁性を有する金属製の略１／４円形状（扇形）の板材１を挟んで、同じ極同士が向き合うように円柱状の磁石２を配して積層体が構成される。積層体としては、第一段目においてＮ極同士の間に板材１を挟み、順次Ｓ極間、Ｎ極間と板材１を挟んで磁石２を積層してなるＮ極積層体３ａと、第一段目においてＳ極同士の間に板材１を挟み、順次Ｎ極間、Ｓ極間と板材１を挟んで磁石２を積層してなるＳ極積層体３ｂとを構成する。板材１及び磁石２には四角形の穴４、５があけられており、これらの穴４、５に、横断面形状が四角形をなす支持ボルト軸６を通すことにより、板材１と磁石２とは積層される。
【００１４】
磁石２は、図５に示すように底付き円筒状の金属製ケース２１内に同一形状（円盤状）の磁石片２ａを複数重ねて収納してなる。磁石片２ａの中央には四角形の孔５があけられている。ケース２１の底２１ａの中央にも四角形の孔２２があけられている。これらの孔５、２２に支持ボルト軸６が通される。図５には、表面側がＮ極となっている磁石を示すが、表面をＳ極とするには磁石片２ａの上下を逆にして重ねればよい。磁力の大きさ、つまり磁束密度が異なる磁石２を得るには、重ねる磁石片２ａの数を変えればよい。なお、ケース２１としては、この例で示すように全面が底付きである必要はなく、フランジ状に底が付いているものであってもよい。
【００１５】
Ｎ極積層体３ａとＳ極積層体３ｂとが二つずつ同心状にかつ円周方向に交互に配置されて組み合わされる。つまり、四つの扇形の板材１が略円形をなすように配置されるのである。このように配置することにより、同一面内で隣り合う磁石２同士は磁極が異なるものとなり、磁石２により磁化される隣り合う板材１同士も磁極の異なるもの同士となる。
【００１６】
組み合わされたＮ極積層体３ａとＳ極積層体３ｂとの両端には端面固定板７が配される。端面固定板７はリング状の縁部７ａと十字形のステー部７ｂとからなり、ステー部７ｂの四箇所には前記支持ボルト軸６を通すための四角形の穴８があけられており、ステー部７ｂの中心部には中心固定ボルト軸９を通すための四角形の穴１０があけられている。
【００１７】
Ｎ極積層体３ａ及びＳ極積層体３ｂは一方側の端面固定板７から他方側の端面固定板７に通した支持ボルト軸６の両端部のねじ部６ａにナット１１を締め付けると共に中心固定ボルト軸９の両端部のねじ部９ａにナット１１を締め付けることにより拘束されて組み立てられ、組立体１２とされる。組み立てられた状態で、隣り合う板材１同士の間には、水の通り路となる一定の間隔の隙間１３が形成される。
【００１８】
上記組立体１２の軸方向（板材１および磁石２の積層方向）の適宜箇所に水流制御板１４が設けられる。水流制御板１４には、図３に示すように、隣り合う磁石２の磁極が異なるもの同士の間にのみ水の流れを許容するように、水通過孔１５があけられている。隣り合う磁石２の磁極が同じもの同士の間に相当する部分は閉塞され、水は流れないようになっている。水通過孔１５の形状としては、円形に限らず、楕円形、矩形など種々考えられる。この水流制御板１４にも、端面固定板７と同様に支持ボルト軸６、中心固定ボルト軸９を通すための四角形の穴８、１０があけられている。この水流制御板１４は、組立体１２の剛性を高め、ねじれを防ぎ、組立の作業性を向上させる役目も果たす。
【００１９】
組立体１２は筒状のケーシング１６内に収容される。ケーシング１６は二つの管部１６ａと１６ｂとからなり、組立体１２を収容した後、管部１６ａ、１６ｂのフランジ部１７ａと１７ｂが結合される。ケーシング１６の両端は配管への接続部１８ａ、１８ｂとなっている。つまり、配管に組付けられることにより、組立体１２の一方側は水の流入側となり、他方側は水の排出側となる。
【００２０】
この実施の形態では、磁石２を構成する磁石片２ａとして円盤状のものをあげたが、磁石片２ａの形状としてはこれに限らず、直方体、その他の形状が可能である。積層体３ａ、３ｂの構成部品である金属製の板材１としても略１／４円形状のものに限らず、三角形、四角形など種々の形状のものが採用できる。積層体３ａ、３ｂは、要求される能力に応じて段数を増やされ、それにより通路面積、つまり水の通り路となる隙間１３の数が増加される。
【００２１】
次に、この磁気式水処理装置による水の磁化作用について説明する。
同一面内で隣り合う板材１の磁極が異なるもの同士の間には磁力が働き磁界Ｗが生じている。ケーシング１６の管部１６ａの端から流入した水は、板材１間を通ることにより磁界Ｗの磁力線をほぼ直角に横切ることとなる。磁力線を横切ることとより水は磁化され、磁化水となる。
【００２２】
組立体１２内に流入した水は、水流制御板１４の水通過孔１５によって異なる板材１同士の間に導かれるので、水は磁界Ｗの磁力線を直角に横切る如く流れる。電気伝導体である水が磁力線を直角に横切るときに励磁作用が起こり、エネルギ転換がなされ、水は磁化される。したがって、繰り返し磁界の磁力線をほぼ直角に横切らせることにより、水は効率よく磁化水とされる。磁化水はケーシング１６の他端から排出され、そこに接続する配管内に至る。
【００２３】
磁石２は、磁石片２ａをケース２１内に収容してなるので、磁石片２ａは欠けにくく、欠けたとしてもその破片はケース２１内にとどまり、処理水中に流れ出すことはない。
【００２４】
処理すべき水の量が多くなれば、水を通す通路である板材１間の隙間１３を大きくとる必要がある。隙間１３を大きくとると、同じ磁石を使用したのでは隙間１３に働く磁力が低下する、つまり磁束密度が小さくなってしまう。それを補うためには磁石の体積を増加しなければならず、装置の能力ごとに磁石が必要になってしまう。しかし、本発明に係る磁石２のように、磁石片２ａを重ねることにより体積を増加するようにすれば、要求される装置の能力に合わせて磁石を製作したり、準備しておく必要がなくなる。なお、板材１の縁に生ずる磁束密度は、磁石２の磁束密度及び板材１の面積等と相関関係があるので、これらを予め知っておくことにより、要求される処理能力に応じた水の磁化能力を得ることができる。
【００２５】
本発明に係る磁気式水処理装置による配管内における磁化水による腐食防止は以下のようにしてなされる。
図７（ａ）に示すように、鉄鋼製の配管１９内を水が流れると、配管１９の鉄は２価の鉄イオンとなって水中に溶け出す。２価の鉄イオンは、水中の水酸イオンと結合して水酸化第一鉄（Ｆｅ（ＯＨ）２）となる。
【００２６】
図７（ｂ）に示すように、水酸化第一鉄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。この水酸化第２鉄がいわゆる赤錆と呼ばれる腐食生成物で、配管１９の内面を腐食しながら、サビコブとなって配管１９の内面に盛り上がる。そして、これが水中に溶け出すと赤水となる。
【００２７】
図７（ｃ）に示すように、当該磁気式水処理装置によって生成された磁化水が配管１９内に流れると、つまり流れる水側に十分起電力が誘発されていると、水酸化第一鉄が抗酸化性を帯びて水酸化第２鉄になりにくくなり、結果的に２価の鉄イオンと３価の鉄イオンが化合したマグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）が赤錆の内部から生成され始める。マグネタイトは、腐食に強く、酸素や塩素にも侵されない強力な防食保護被膜となって、腐食の進行を止め、赤錆、ひいては赤水の発生を止める。
【００２８】
図７（ｄ）に示すように、マグネタイトの結晶が徐々に増えて配管１９の内面を覆うと腐食が止まる。マグネタイトの生成に伴って、表面の赤錆の柔らかい部分は剥離して流れ出す。
【００２９】
図７（ｅ）に示すように、緻密で安定したマグネタイト被膜は腐食の進行を完全に止める。よって、以降は赤錆及びそれにに起因する赤水は発生しない。
【００３０】
また、磁化水は配管内面へのスケールの付着を防ぎ、配管内面に付着しているスケールを除去する作用をなす。つまり、水中に含まれ、スケールの原因となるカルシウムイオン、マグネシウムイオンは、磁化水によりその水和度が強化され、配管内壁に付着しにくくなるのである。また、磁場が結晶化の動特性に影響を与え、結晶構造が丸形の多面体となり、管壁での密着結合が阻害され、水流で剥がれやすくなるのである。
【００３１】
組立体１２に流入する水の流れを最初の段階から制御するために、積層体３ａ、３ｂを挟んで拘束する端面固定板７の水の入り側のものを水流制御板１４に代えてもよい。
【００３２】
また、本発明は、上述のような構成にか係る水処理装置に限らず、積層体３ａ、３ｂにおける板材１の大きさを積層方向において交互に変えて水の流れ方向に隣り合う板材１間に磁界が発生するようにしたタイプの磁気式水処理装置にも適用できる。
【００３３】
図８には磁気式水処理装置を組み付けた給水設備の一例を示す。これは、給水設備における揚水管３１に磁気式水処理装置３２を設けると共に、屋上等に設置される高架水槽３３から各階に至る給水管３４に磁気式水処理装置３２を設けたものである。図において、３５は受水槽、３６は受水槽３５内の水を揚水管３１を通して高架水槽３３までくみ上げるためのポンプである。
この給水設備においては、前述した磁化水による防錆、スケールの防除作用により、配管内壁の防錆、スケールの防除が達成される。
【００３４】
図９には本発明に係る磁気式水処理装置を組み付けた給湯設備の一例を示す。これは、ボイラ３７から貯湯槽３８に至る配管３９に磁気式水処理装置３２を設けると共に、貯湯槽３８から各所に至る配管４０に磁気式水処理装置３２を設けたものである。なお、図において、４１は補給水が供給される膨張タンク、４２、４３はポンプである。
この給湯設備においては、前述した磁化水による防錆、スケールの防除作用により、配管内壁の防錆、スケールの防除が達成される。ボイラ３７内の熱交換チューブのスケールの除去もなされる。
【００３５】
図１０には本発明に係る磁気式水処理装置を組み付けた空調設備の一例を示す。これは、ボイラ４４から空調機４５に至る配管４６、冷凍機４７から空調機４５に至る配管４８にそれぞれ磁気式水処理装置３２を設けると共に、冷却塔４９の出側及び冷温水発生機５０の循環配管５１に磁気式水処理装置３２を設けたものである。
この空調設備においては、前述した磁化水による防錆、スケールの防除作用により、水が循環する配管内壁の防錆、スケールの防除が達成される。ボイラ４４内の熱交換チューブのスケールの除去もなされる。
【００３６】
図１１には本発明に係る磁気式水処理装置を組み付けたプラントの一例を示す。これは、貯水槽５２及び冷却機５３から内燃機関５４に至る配管５５に磁気式水処理装置３２を設けたものである。このプラントにおいては、前述した磁化水による防錆、スケールの防除作用により、水が循環する配管内壁の防錆、スケールの防除が達成される。
【００３７】
上記した設備は例示であり、本発明に係る磁気式水処理装置は、その他種々の設備に適用できる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明に係る磁気式水処理装置によれば、磁性を有する金属製の板材を挟みかつ同一の極を向き合わせて複数の磁石を積層してなる積層体を複数組み合わせてなる磁気式水処理装置において、前記磁石が複数の磁石片の組み合わせからなるものとしたので、磁石片の数を変えることにより、異なる性能の要求に対応することができる。したがって、所定の磁束密度の磁石片を用意しておくことにより、異なる能力の磁気式水処理装置を得ることができる。
【００３９】
また、本発明に係る磁気式水処理装置によれば、前記磁石片をケースに重ねて収納するようにしたので、磁石片が欠けにくく、欠けたとしてもその破片が水中に流れ込むことはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る磁気式水処理装置の斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る磁気式水処理装置の一部の分解図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る磁気式水処理装置における水流制御板から見た平面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る磁気式水処理装置の一部を破砕して示す側面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る磁気式水処理装置における磁石の拡大断面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る磁気式水処理装置をケーシングに納めた状態の側面図である。
【図７】磁化水による腐食防止作用の説明図である。
【図８】本発明に係る磁気式水処理装置を適用した給水設備の一例の概略図である。
【図９】本発明に係る磁気式水処理装置を適用した給湯設備の一例の概略図である。
【図１０】本発明に係る磁気式水処理装置を適用した空調設備の一例の概略図である。
【図１１】本発明に係る磁気式水処理装置を適用したプラントの一例の概略図である。
【符号の説明】
１：金属製の板材、２：磁石、２ａ：磁石片、
３ａ：Ｎ極積層体、３ｂ：Ｓ極積層体、
６：支持ボルト軸、７：端面固定板、９：中心固定ボルト軸、
１２：組立体、１３：隙間、１４：水流制御板、
１６：ケーシング、１９：配管、２１：ケース、
３２：磁気式水処理装置、
Ｗ：磁界
【図１】
0003592624.tif 000002
【図２】
0003592624.tif 000003
【図３】
0003592624.tif 000004
【図４】
0003592624.tif 000005
【図５】
0003592624.tif 000006
【図６】
0003592624.tif 000007
【図７】
0003592624.tif 000008
【図８】
0003592624.tif 000009
【図９】
0003592624.tif 000010
【図１０】
0003592624.tif 000011
【図１１】
0003592624.tif 000012