(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水道管と、この内部の円形断面流路を流れる水の方向に対して実質的に直交する磁界を発生させ、かつ前記水道管内に配置された少なくとも１対の磁界発生領域と、これらの磁界発生領域のそれぞれに、相互に非接触状態でかつ前記水流と前記磁界の両者に対して実質的に直角方向に配置された導電体と、を含んでなる水の磁気処理装置において、前記少なくとも一対の磁界発生領域を、その磁界の方向を水流方向で逆転させるように水流方向で間隔を隔てて配置し、前記水道管は少なくとも水と接触する部分で非導電体からなり、前記永久磁石と水流方向の長さがほぼ等しい前記導電体が水道管内面の前記非導電体に固設されかつ水道水に表出されていることを特徴とする水の磁気処理装置。
【請求項２】
前記磁界発生領域が前記水道管の外周に固着されかつ相互に対向している永久磁石のＮ極及びS極により形成されることを特徴とする請求項１記載の水の磁気処理装置。
【請求項３】
前記導電体が前記磁界発生領域外に延長した部分を有することを特徴とする請求項１又は２記載の水の磁気処理装置。
【請求項４】
前記磁界発生領域をダイポールマグネティックリング（Dipole Magnetic Ring）構造をもつ磁気回路により構成することを特徴とする請求項１から３までの何れか1項記載の水の磁気処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水の磁気処理装置に関するものであり、さらに詳しく述べるならば永久磁石と導電体の新規な組合わせにより発生電流を高めた、水道水、工業用水、ビル内配管で使用される水、温泉、園芸用水、工場内でのリサイクリングされる工業用水などの水の磁気処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
導管内を流れる水に磁界を印加してスケールの付着を防止し、水を活性化し、あるいはその他の目的を達成するための多くの磁気処理装置が提案されている。ところで、ＭＨＤ（ｍａｇｎｅｔｏ  ｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃ）発電原理により水内に活性化に必要な起電力を発生させるためには、磁界の方向と直角方向に水を流すことが必要となるので、磁石のＮ極とＳ極の間に水道管を挟むようにこれらを配置することが必要になる。
【０００３】
上記のような原理の下に構成された水の磁気処理装置には例えば特開平９−３
０８８８８号公報で提案されたものがあり、この提案ではヨーク体を永久磁石及び円形導管の外部に設けて磁束が水道管に集中するようにしている。またこの公報では、水道管の長さ方向に配列された永久磁石のうち上部磁石の磁極はＳ，Ｓ，Ｓと同極になっているので、直流磁界が発生する。
同様に、磁界の方向が一定になるように複数の永久磁石を配列した水の磁気処理装置としては特開平９−５７２７３号公報で提案されたものがある。
磁界の方向が導管の長さ方向で逆転（１８０°変化）する水の磁気処理装置としては登録実用新案第３０４３０６９号公報にて記載されたものがあるが、この装置では、また永久磁石の外側に配置された波動物質がＭＨＤによる起電力にどのような影響を与えるかの説明はなされていない。
さらに、実用新案登録第３０１１８７０号公報で提案された磁化水器では、通水筒内部に金属板を嵌着し、赤錆防除の効果を高めることが謳われている。即ち、金属板に衝突した陰イオンが放電する電子が衝突反対側で溶存酸素を負にイオン化し、かくして発生したＯ２―が赤錆を還元することにその発明の作用は存すると説明されている。なお、金属板は複数個の異極対向磁石を跨ぐように設けられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らの検討によると、従来提案されているの水の磁気処理装置は原理の面からの検討が少ないために、水の活性化程度は不十分であると言わざるを得ない。特に、詳しくは後述するが、実用新案登録公報第３０１１８７０号公報で提案されている複数個の異極対向磁石を跨ぐように設けられた金属板はＭＨＤ起電力を高めることはできない。
したがって、本発明は水の活性化効率を高めることができる磁気処理装置を提案することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る水の磁気処理装置は、水道管と、この内部の円形断面流路を流れる水の方向に対して実質的に直交する磁界を発生させ、かつ前記水道管内に配置された少なくとも１対の磁界発生領域と、これらの磁界発生領域のそれぞれに、相互に非接触状態でかつ前記水流と前記磁界の両者に対して実質的に直角方向に配置された導電体と、を含んでなる水の磁気処理装置において、前記少なくとも一対の磁界発生領域を、その磁界の方向を水流方向で逆転させるように水流方向で間隔を隔てて配置し、前記水道管は少なくとも水と接触する部分で非導電体からなり、前記永久磁石と水流方向の長さがほぼ等しい前記導電体が水道管内面の前記非導電体に固設されかつ水道水に表出されていることを特徴とするものである。
【０００６】
本発明の磁気処理装置は、水道管内の水流方向に直交する磁界の方向を変化させ、ＭＨＤ起電力の方向を変化させる。この好ましい実施態様では、磁極の方向が水道管内で逆転するように、例えば永久磁石対の磁極をＮ極とＳ極を対向させたいわゆる異極配列を採用することによって、図１に示すように水道管内での磁場方向が第１波のＨ１と第２波のＨ２で１８０°変化させる。
以下、主としてこの実施態様につき説明する。
【０００７】
本発明者らは、先に、上記の異極配列磁石装置では以下のようの機構で起電力が増大することを見出した。即ち、交流磁場の下では、第２波の分極電圧は第１波の分極電圧より減少し（｜Ｖｐ（１）｜＞｜Ｖｐ（２）｜）、第２波、第３波も同様であるために、ＭＨＤ発生電流は第２波、第３波と次第に増大することになる。
交流磁場と一方向磁場（何れも１２５０Ｇ）を印加した直径が２０ｍｍの水道管中を流れる水に発生するＭＨＤ電流を図２に示す装置を用いて測定した結果を図３に示す。図中、１は永久磁石、２は水道管、３は電極である。なお、図２は複数の永久磁石１のうち１対のみを示す。図３より明らかなように、一方向磁場では流速が４０ｃｍ／ｓｅｃに臨界値が認められるが、交流磁場ではこのような臨界値は顕著ではなくなり、さらに磁化水中の発生電流は同一流速では一方向磁場のものより著しく高くなっている。なお、図３の導電板設置、交流磁場のグラフは後述する本発明の実施例に該当する。
【０００８】
本発明者は、さらに起電力を増大させる別の方法につき検討を行った。即ち、図４（ａ）に示す管内の水流方向の位置Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅでは図示のように磁場（実線）とＭＨＤ電圧（点線）が発生している。管内の電圧は図４（ａ）の曲線の平均値であるから、Ｊ点よりかなり低くなる。これに対して、磁界（ＭＨＤ電流）発生領域に導電体４を図４（ｂ）のように設けると、最高電圧（Ｖｍａｘ）が導電体のどの部分にもかかることになる。なお図４（ｂ）に示される点線は導電体を設けない場合の電圧も点線で付記している。
【０００９】
このようにＭＨＤ起電力で発生し導電体４内を流れる電流を水の活性化に利用するためには、（イ）隣合う磁界発生領域に配置された導電体の間には水や水道管の樹脂などが存在しており、導電体は隣合う磁界発生領域を跨ぐように延在しないこと、（ロ）各磁界発生領域における導電体は磁界方向及び水流方向の両者に対して実質的に直角方向に配置することが必要である。（イ）は中間に導電体が存在すると隣合う磁界発生領域で発生する逆方向のＭＨＤ起電力が打ち消しあって電流が流れないから、これを排除するためである。さらに、正の電流が流れる一つの導電体と負の電流が流れる他の導電体の間に電位差が生じるようにするためである。この電位差の下で水の中を流れる電流が水を活性化する。したがって、本発明においては上記のように導電体を配置した二つの磁界発生領域対が存在する。もしもこの領域対を二以上設ける場合はこれらの間隔を十分に離す必要がある。（ロ）はＭＨＤ発電の原理から導かれ、ＭＨＤ起電力が発生する方向に金属板などの導電体を配置して電流を取出すものである。（ハ）隣合う磁界発生領域においてＭＨＤ起電力の方向を変化させ、以て正負の電流をそれぞれの領域に発生させるべく隣合う領域では磁界の方向が変化していることが好ましい。これら（イ）〜（ハ）を満足すると、図３のＣ３  に示すように発生電流がＣ２に比較して２倍程度と著しく増加する。
【００１０】
本発明において導電体を配置する部分では水道管は塩化ビニルのように電気不良導体でなければならず、また、導電体は磁界発生領域に配置されなければならないことは、以上の説明から明らかであろう。これが満たされるならば、導電体は、どのような形状、寸法でも良く、また各磁界発生領域に１個又は２個以上設けることができ、さらに水道管内の配置位置も任意である。しかしながら、導電体の配置位置は水道管内壁とし、ここに固設すると磁界処理装置のメンテナンスフリーになるとの利点がある。
さらに、磁界を発生させるためには、電磁石、永久磁石などを使用することができ、その配置位置は図２に示すように、水道管の外周に固着されかつ相互に対向しているN極の永久磁石及びS極の永久磁石とするとメンテナンスフリーとなるために好ましい。また、永久磁石と導電体が水流方向の長さがほぼ等しいことが好ましい。
【００１１】
図５は、直径が２０ｍｍの塩化ビニル管を挟んで配置された２個の永久磁石（水流方向での長さ４０ｍｍ）が発生する磁束密度を測定したグラフであり、磁界発生領域の一実施態様を示す。この領域では磁束密度が一定値で停滞することはなく、かつ二つの曲線が連続している。
図５よりも、磁石間隔が広くなると、交流磁界ではなく逆方向の磁界の間に磁束密度がゼロの区間が表れるために、図１を参照して説明した上記した分極電圧減少を利用することができないが、本発明では、図６に示すように、このような磁界発生領域にも導電体を配置することができる。図６に示すように、導電体４は磁界発生領域５外にも延長された部分４ｅ，４ｅ’をもつので、これらの部分を間で水の中を流れる電流Ｉが水の活性化に寄与する。
【００１２】
本発明においては、水道管内の磁束密度のピーク値が１０００Ｇ未満であるか、あるいは３０００Ｇを超えると、電流増大の効果が少ない。より好ましい磁束密度は１５００〜２０００Ｇである。
【００１３】
個々の磁界発生領域における導電体の配置例を図７に示す。水道管２の内壁面に断面が半月状の溝を形成し、そこに別体の導電板４ａ，ｂを金型成形などにより埋設したものである。これらの導電板４ａ、ｂは永久磁石１ａ，ｂの配列方向とは直交するように一対配列している。
【００１４】
一般に、独立した磁石においては、その磁石の残留磁化（Ｂｒ）の値よりも大なる磁界を磁石外部に出現させることは不可能である。即ち、空間のある磁気回路において、磁石から出る磁束密度は無限大の磁石を作ってもＢｒに近づくだけあって、Ｂｒ超えることはできない。
しかし、Ｄｉｐｏｌｅ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｉｎｇの理論によると、各部分の強度が同じ磁石の磁化の方向（α）がα＝２φ＋（π／２）で磁化させると、内部空間の磁界ＨはＨ＝Ｂｒ・１ｎ（ρｏ／ρｉ）で示される。ここで、Ｂｒは磁石の残留磁束密度、ρｏは外側半径、ρｉは内側は半径となる。したがってＨ＞Ｂｒはρｏ＞２．７ρｉで得られる。
【００１５】
磁化の方向の変化は図８（ａ）に示すとおりであるが、１個の磁石の磁化の方向を図のように変化させることは容易ではないから、図８（ｂ）に示すように楔型断面の磁石を組み合わせることで十分は結果を得ることができる。好ましい磁石の個数は６〜１８個である。このように、磁石の残留磁化（Ｂｒ）以上の磁束密度を取出すことができる磁気回路を水の磁気処理装置に組込み、その性能を大幅に向上し、あるいは従来と同等の性能でも大幅な小型化を図ることができる。
以下、実施例によりさらに具体的に本発明を説明する。
【００１６】
【作用】
磁化器内でＭＨＤ電圧が発生すると、水の電気分解が起こって活性酸素及び活性水素が発生する。ＭＨＤ電圧を乾電池に置き換えて活性酸素及び活性水素が発生する機構を図９に示す。図中、１０は陽極、１１は陰極、１２はＭＨＤ乾電池、１３は隔壁、１４は電解液であり、実線は電子の流れ，点線は電流を示す。なお、図９では隔壁を設けているが、水道管内では陽極反応と陰極反応が同じ場所で起こっている。図９において、陽極での反応は、２ＯＨ−→２ｅ−（放出）→Ｈ２Ｏ＋Ｏ（活性酸素）→（分子状）Ｏ２であり、一方陰極の反応は、Ｈ＋＋ｅ−→Ｈ（活性水素）→Ｈ２（分子状）である。
【００１７】
図１４に示す装置を使用して導電体の有無による活性酸素及び活性水素の発生量をの相違を調査した。
（Ａ）導電体なし、交流磁界あり、ＭＨＤ電流１０ｍＡ，標準流速２５ｃｍ／ｓｅｃ
（Ｂ）導電体あり、交流磁界あり、ＭＨＤ電流２０ｍＡ，標準流速２５ｃｍ／ｓｅｃ
【００１８】
比較例に相当する上記条件（Ａ）の活性酸素濃度を図１０に、活性水素濃度を図１１に、本発明実施例に相当する条件（Ｂ）の活性酸素濃度を図１２に、活性水素濃度を図１３に示す。これらの図より本発明の条件（Ｂ）によると、条件（Ａ）に比べて活性酸素及び活性水素ともに約５倍高くなることが分る。
【００１９】
【実施例】
以下、実施例によりさらに具体的に本発明を説明する。
図１４は、水道管２の途中に取りつけて使用する水の磁気処理装置を示す断面図である。水道管内は内径が２０ｍｍの通常の塩化ビニルチューブよりなり、その外周にDipole Magnetic Ring構造をもつ2個の磁気回路20a,20bを接着している。磁気回路20aは図面で上向きの磁束を発生させ、一方磁気回路20bは図面で下向きの磁界を発生させる。これらの磁気回路２０aと２０ｂの外径Rと内径ｒはR≧2.7ｒの関係を満たしている。
磁気回路２０a、２０ｂを構成する永久磁石（例えばフェライト）１０の形状及び配列は図１５に示すとおりであって、個々の永久磁石の磁化の方向を図のように変化させることにより、水道管２内にH1及びH2方向の磁界を発生させる。
上記の磁気回路２０a、２０ｂは中間に非磁性材よりなるスペーサ２１を介在させ、さらに両側に鉄パイプよりなる外枠２２を固設させて、これら２１，２２によって水道管２を固設させている。ここで、スペーサ２１の長さは１０〜２０ｍｍ、磁石の長さは管長さ方向で約２０ｍｍであることが好ましい。
導電板4a,bは磁石１の長さ以上の金属板を図面上で前方と後方位置にて圧着している。
【００２０】
以上、具体例及び実施例を参照して本発明を説明したが、これらにつき当業者が想到する修正は本発明の範囲に含まれるものである。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によるとＭＨＤ発生電流を大幅に増大させることができるから、水の活性化やスケール防止の効果が飛躍的に増大する。
【図面の簡単な説明】
【図１】交流磁場中における分極電圧の方向を示すグラフである。
【図２】交流磁場中及び一方向磁場中における発生電流を水の流速との関係で示すグラフである。
【図３】ＭＨＤ発生電流の測定法の説明図である。
【図４】（ａ）は、ＭＨＤ電圧波形を示す図であり、（ｂ）は導電体にかかるＭＨＤ電圧の説明図である。
【図５】交流磁場の一例を示す、水道管内における磁束密度の測定結果を示す図である。
【図６】本発明の一実施の態様に係る水の磁気処理装置の模式図により水を活性化する電流を図解した図である。
【図７】導電体を配置する幾つかの実施態様を示す図である。
【図８】（ａ）はダイポールマグネティックリングの原理の説明図であり、（ｂ）はダイポールマグネティックリング構造をもつ磁気回路構成例を示す図である。
【図９】水の電気分解を説明する図である。
【図１０】導電体を使用しない場合に水の電気分解により発生する活性酸素濃度変化を示すグラフである。
【図１１】導電体を使用しない場合に水の電気分解により発生する活性水素の濃度変化を示すグラフである。
【図１２】導電体を使用した場合に水の電気分解により発生する活性酸素の濃度変化を示すグラフである。
【図１３】導電体を使用した場合に水の電気分解により発生する活性水素の濃度変化を示すグラフである。
【図１４】本発明の一実施例に係る水の磁気処理装置を示す断面図である。
【図１５】図１４に使用された磁気回路の正面図である。
【符号の説明】
１  永久磁石
２  水道管
３  電極
４  導電体
５  磁界発生領域
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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