(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を、隣り合う磁石が異極となるように複数配置して組立体とし、この組立体の一方側から他方側にかけて水を流すようにした磁気式水処理装置において、
前記組立体における磁石の同極が対向する部分においては水の流れを阻止する閉塞形状を有するとともに異極が対向する部分においては水の流れを許容する孔を有した水流制御板を前記組立体の積層方向における中間に挟んで設けたことを特徴とする磁気式水処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の磁気式水処理装置において、前記水流制御板が前記組立体の積層方向における各磁石間に設けられていることを特徴とする磁気式水処理装置。
【請求項３】
請求項１に記載の磁気式水処理装置において、複数の前記板材のうちの一部である２つ以上に代えて前記水流制御板を設けたことを特徴とする磁気式水処理装置。
【請求項４】
請求項１に記載の磁気式水処理装置において、隣接する磁石の異極同士がほぼ同一平面内で対向することを特徴とする磁気式水処理装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の磁気式水処理装置において、前記組立体を筒状のケーシング内に収納したことを特徴とする磁気式水処理装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の磁気式水処理装置を、給水系設備における揚水管又は給水管又は双方に組み込んだことを特徴とする磁気式水処理設備。
【請求項７】
請求項１から５のいずれかに記載の磁気式水処理装置を、給湯系設備におけるボイラの配管及び貯湯槽の配管に組み込んだことを特徴とする磁気式水処理設備。
【請求項８】
請求項１から５のいずれかに記載の磁気式水処理装置を、空調設備における冷凍機の配管、ボイラの配管に組み込んだことを特徴とする磁気式水処理設備。
【請求項９】
請求項１から５のいずれかに記載の磁気式水処理装置を、プラントにおける内燃機関に至る配管に組み込んだことを特徴とする磁気式水処理設備。
【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及びそれを用いた水処理設備に関する。
【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。好ましくは、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、水が磁石の極間をほぼ直角に横切って流れる水の通路を確保し、効率を高めることが望まれていた。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明に係る磁気式水処理装置は、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、隣り合う磁石が異極となるように複数配置して組立体とし、この組立体の一方側から他方側にかけて水を流すようにした磁気式水処理装置において、前記組立体における磁石の同極が対向する部分においては水の流れを阻止し、異極が対向する部分するにおいては水の流れを許容する水流制御板を設けたことを特徴とする。この磁気式水処理装置において、異なる磁極に磁化された金属製の板材間には磁界が生ずる。水流制御板により同極間への水の流れは阻止され、磁界が生じている異極間に効率よく水が流れて磁界を横切り、磁化水となる。
【００１０】
本発明に係る磁気式水処理装置は、上記構成において、前記水流制御板を複数、又は各磁石間に設けることを特徴とする。
本発明に係る磁気式水処理装置は、上記構成において、前記板材の複数に代えて前記水流制御板を設けたことを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る磁気式水処理装置は、前記組立体を筒状のケーシング内に収容したことを特徴とする。この磁気式水処理装置は、そのまま配管へ組み付けることができる。
【００１２】
本発明に係る磁気式水処理装置は、上記構成において、隣接する磁石の異極同士がほぼ同一平面内で対向するようにしたことを特徴とする。この磁気式水処理装置によれば、磁石の異極同士がほぼ水平面内で対向しているので、水は異極間をほぼ直角に横切ることになる。
【００１３】
本発明に係る磁気式水処理設備は、上記いずれかの磁気式水処理装置を、給水系設備における揚水管又は給水管又は双方に組み込んだことを特徴とする。
本発明に係る水処理設備は、上記いずれかの磁気式水処理装置を、給湯系設備におけるボイラの配管及び貯湯槽の配管に組み込んだことを特徴とする。
本発明に係る水処理設備は、上記いずれかの磁気式水処理装置を、空調系設備における冷凍機の配管、ボイラの配管に組み込んだことを特徴とする。
本発明に係る水処理設備は、上記いずれかの磁気式水処理装置を、プラントにおける内燃機関に至る配管に組み込んだことを特徴とする。
これらの磁気式水処理設備においては、磁気式水処理装置により効率良く磁化された水が配管内を流れることになる。
【００１４】
【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は筒状のケーシングに組み付けた状態を示し、図５には部分側面を示す。なお、図１〜図５に示した実施形態は、四つの磁石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。
【００１５】
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を積層してなる第１形式の積層体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を積層してなる第２形式の積層体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。
【００１６】
第１形式の積層体３ａと第２形式の積層体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により磁化される板材１同士も磁極の異なるもの同士が対向することとなる。
【００１７】
組み合わされた第１形式の積層体３ａと第２形式の積層体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。
【００１８】
第１形式の積層体３ａ及び第２形式の積層体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。
【００１９】
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。なお、この実施の形態では、組立体１２の複数箇所において金属製の板材１に代えて水流制御板１４を設けている。
【００２０】
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。
【００２１】
なお、積層体の構成部品である金属製の板材１としては略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。また、磁石２の形状も円柱状には限らず、種々形状のものが採用可能であり、更に、単一のものに限らず、複数個を組み合わせて一つの磁石２を構成するようにしてもよい。板材１と磁石２との積層体３ａ、３ｂは、要求される能力に応じて段数を増やすことにより通路面積、つまり水の通り路となる隙間１３の数が増加される。
【００２２】
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の磁力線をほぼ直角に横切ることとなる。水は磁化され、磁化水となる。
【００２３】
組立体１２内に流入した水は板材１に当たったり、磁石２を回り込んだりして流れるので、その向きは種々変わり得る。しかし、途中にある水流制御板１４の水通過孔１５によって導かれることにより、水は磁極が異なる板材１同士の間にのみ流れるので、水は磁界の磁力線をほぼ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。
【００２４】
なお、上記の例では同一面内で隣り合う板材１が異極となるようにし、この異極間の磁力線を水流が直角に横切るようにしたが、本発明では、異極となる板材１同士を同一面から外れた段違いに配置してもよく、前述のように水流は乱流などにより方向が種々変化することもあるので、このような段違い構造としてもある程度の効果は得ることができる。
【００２５】
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６（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６（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６（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６（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６（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】
図７には水流制御板の他の例を示す。これは、磁石積層体を９個組み合わせて構成した組立体２０に適用したものであり、中心に第１形式の積層体３ａを配置し、その回りに第２形式の積層体３ｂと第１形式の積層体３ａを配した構造となっている。水流制御板２１は、磁極が異なる第１形式の積層体３ａと第２形式の積層体３ｂとの間の板材１間にのみ水が通るように水通過孔２３を形成してなる。磁極が同じ板材１間には水は流れない。この例では、水通過孔２３を楕円形としてあるが、その形状は楕円形に限らず、矩形、その他の形状でもよい。
【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、隣り合う磁石が異極となるように複数配置して組立体とし、この組立体の一方側から他方側にかけて水を流すようにした磁気式水処理装置において、前記組立体における磁石の同極が対向する部分においては水の流れを阻止し、異極が対向する部分するにおいては水の流れを許容する水流制御板を設けたので、水流制御板により同極間での水流は阻止され、磁界が生じている異極間への水流が促進されるようにしたので水の磁化効率が高まる。また、水流制御板を設けるだけであるので、構造が簡単であり、コスト増を招くこともない。
【００３９】
本発明に係る磁気式水処理装置において、前記水流制御板を複数、又は各磁石間に設けた場合には、水の磁化が更に促進される。
本発明に係る磁気式水処理装置において、磁性を有する金属製の板材の複数又はすべてに代えて水流制御板を設けた場合には、水の磁化が促進されるだけでなく、金属製の板材が水流制御板を兼用することになるので、装置の構造の更なる簡素化が図れる。
【００４０】
本発明に係る磁気式水処理装置において、組立体を筒状のケーシング内に収容したものとした場合には、水の磁化が促進されるだけでなく、各種設備の配管系への組み付けが容易となる。
【００４１】
本発明に係る磁気式水処理装置において、隣接する磁石の異極同士がほぼ同一平面内で対向するようにした場合には、水は異極間をほぼ直角に横切ることになり、水の磁化水化が効率よくなされるようになる。
【００４２】
本発明に係る水処理設備は、上記磁気式水処理装置を、給水系設備における揚水管又は給水管又は双方に組み込んでなるので、給水系における水が磁化水処理されることから、給水系設備における配管の腐食が抑制及び防止されると共に、スケールの防除が図れる。
【００４３】
本発明に係る水処理設備は、上記磁気式水処理装置を、給湯系設備におけるボイラの出側及び貯湯槽の出側に組み込むので、給湯が磁化水処理されることから、給湯系設備における配管の腐食が抑制及び防止されると共に、スケールの防除が図れる。
【００４４】
本発明に係る水処理設備は、上記磁気式水処理装置を、空調系設備における冷凍機の出側、ボイラの出側に組み込むので、空調に使われる水が磁化水化されるので、空調系における配管の腐食が抑制及び防止されると共に、スケールの防除が図れる。
【００４５】
本発明に係る水処理設備によれば、上記磁気式水処理装置を、プラントにおける内燃機関に至る配管に組み込むので、プラントにおける水が磁化水化されるので、プラントにおける配管の腐食が抑制及び防止されると共に、スケールの防除が図れる。
【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の平面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る磁気式水処理装置をケーシングに納めた状態の側面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る磁気式水処理装置の一部の側面図である。
【図６】磁化水による腐食防止作用の説明図である。
【図７】本発明の他の実施形態における水流制御板の平面図である。
【図８】本発明に係る磁気式水処理設備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設備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設備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設備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、３ａ：第１形式の積層体、
３ｂ：第２形式の積層体、６：支持ボルト軸、７：端面固定板、
９：中心固定ボルト軸、１３：隙間、１４：水流制御板、１５：水通過孔、
１６：ケーシング、１９：配管、２１：水流制御板、２３：水通過孔、
３２：磁気式水処理装置
【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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