(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性を有する金属製の板材とこの板材を同一の極を向き合わせて挟む磁石とを積層してなる積層体を複数隣り合わせに組み合わせると共に、異なる積層体に属する板材同士を積層方向において対向させ、
各積層体における前記板材の前記磁石の縁より隣り合う板材側に張り出す大きさが積層方向において交互に異なる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、組み合わされた積層体を、一方側が水の入り口であり、他方側が水の出口となっている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３】
請求項１又は２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４】
請求項１又は２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５】
請求項１又は２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６】
請求項１又は２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。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、構造を複雑にすることなく、水ができるだけ多くの回数磁力線を直角に横切るようにして、磁化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の構成は、磁性を有する金属製の板材とこの板材を同一の極を向き合わせて挟む磁石とを積層してなる積層体を複数隣り合わせに組み合わせると共に、異なる積層体に属する板材同士を積層方向において対向させたことを特徴とする。
また、本発明に係る磁気式水処理装置の構成は、上記構成において、前記板材の前記磁石の縁より隣り合う板材側に張り出す大きさが積層方向において交互に異なることを特徴とする。
これらの発明に係る磁気式水処理装置においては、積層方向における板材間に磁界が生じる。一方側から供給される水は、板材に当たるごとに向きを変えて蛇行して流れ、各板材間の広い範囲で磁界（磁力線）をほぼ直角に横切る。水は磁界を横切ることにより磁化水となる。
【００１０】
また、本発明に係る磁気式水処理装置の構成は、前記板材が、半円形又は三角形又は扇形又は四角形であることを特徴とする。積層体の数等に応じて板材の形状を選定することにより効率のよい構造とすることができる。
【００１１】
本発明に係る磁気式水処理装置の構成は、組み立てられた積層体を、一方側が水の入口であり、他方側が水の出口となっている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設備の構成は、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。
本発明に係る磁気式水処理設備の構成は、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出側及び貯湯槽の出側に組み込んだことを特徴とする。
本発明に係る磁気式水処理設備の構成は、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出側、ボイラの出側に組み込んだことを特徴とする。
本発明に係る磁気式水処理設備の構成は、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多数回磁束を横切らされたこと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。
【００１３】
【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には筒状のケーシングに組み付けた状態を示し、図４には板材及び磁石を平面的に見た様子を示し、図５にはそのＶ−Ｖ矢視断面を示す。なお、図１〜図５に示した実施形態は、四つの磁石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。
【００１４】
磁性を有する金属製の略１／４円形状（扇形）の板材１ａ、１ｂ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、大きさの大きい板材１ａを挟み、次いでＳ極同士の間に、大きさが板材１ａより小さい板材１ｂを挟み、以降この組み合わせを繰り返してなる第１積層体３ａと、第一段目においてＮ極同士の間に、大きさの小さい板材１ｂを挟み、次いでＳ極同士の間に、大きさの大きい板材１ａを挟み、以降この組み合わせを繰り返してなる第２積層体３ｂとが構成される。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１ａ、１ｂと磁石２とは積層される。磁石としては強力な永久磁石が使われる。
【００１５】
第１積層体３ａ及び第２積層体３ｂにおける板材１ａの、隣の板材１ｂと向き合う部分（内側部分）は図４、５に示すように、磁石２の外径より大きく（距離Ｓ１）張り出しているのに対し、板材１ｂの内側部分は磁石２の外径より小さく（距離Ｓ２）張り出しているのみである。第１積層体３ａと第２積層体３ｂとは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、大小の板材１ａ、１ｂが略円形をなすように配置されるのである。したがって、隣り合う積層体３ａ、３ｂにおける板材１および磁石２の積層方向（以下、積層方向）においては、張り出した板材１ａ同士が対向する。これらの対向する板材１ａはそれぞれ異なる磁極に磁化されるので、これらの板材１ａ間（距離Ｌ）に磁界Ｗが発生する。隣り合う板材１ａ、１ｂ同士の隙間に磁界を発生させるのと異なり、磁石２の高さ（Ｌ）に応じて磁界の長さを大きくとることができる。
【００１６】
組み合わされた第１積層体３ａと第２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】
第１積層体３ａ及び第２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１ａ、１ｂの縁１ｃ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の積層方向における適宜の複数箇所には、端面固定板７と同様の形状の中間固定板１４が設けられる。両端の端面固定板７の他にも積層体３ａ、３ｂを束ねる部材がないと、異極間の引き合いにより組立体１２にねじれが生ずることがある。複数の中間固定板１４を設けることにより剛性が高まり、ねじれを防ぐことができ、作業性も良くなる。
【００１９】
組立体１２は処理すべき水の通り路に設置されるが、配管系への組み付けを容易にするために筒状のケーシング内に収容したもの図４に示す。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】
なお、積層体３ａ、３ｂの構成部品である金属製の板材１ａ、１ｂ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。これらの形状は、組み合わせる積層体の数などに応じて選択される。適切な形状を選択することによって、積層体の数が増えても全体の外形をコンパクトにすることができる。
【００２１】
また、磁石２の形状も円柱状には限らず、角柱など種々の形状のものが採用可能である。磁石２の形状を適宜選択することにより、水が効率良く板材１ａ、１ｂ間を流れるようにすることができる。
【００２２】
更に、磁石２としては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１ａ、１ｂ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板材１ａ間の数が増加される。
【００２３】
上記実施例は、合計四つの積層体３ａ、３ｂを組み合わせて組立体１２としたを構成したものであるが、組立体１２としては積層体３ａ、３ｂが合わせて二つ以上あれば構成できる。
【００２４】
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。
積層方向において、異極同士である板材１ａ同士の張り出した部分が対向していることから、前述のようにこれらの間のＬに磁束密度の高い磁界Ｗが発生している。ケーシング１６の管部１６ａの端から流入した水は、図３、５において矢印ｘで示すように隣り合う板材１ａと１ｂとの間の隙間１３を通り、次いで板材１ａに当たり板材１ａの面に沿う方向に向きを変え、積層方向に直交する面内において位置を異にする次の隙間１３に至る。以下、順次同様に向きを変えながら蛇行する如く流れる。
【００２５】
そして、向きを変えるごとに、板材１ａ間の広い範囲で磁界Ｗの磁力線をほぼ直角に横切ることになる。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、上述のように繰り返し、しかも広い範囲の磁界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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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に起因する赤水は発生しない。
【００３１】
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。
【００３２】
図７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まで汲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。
【００３３】
図８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。
【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。
【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。
【００３６】
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。
【００３７】
【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とこの板材を同一の極を向き合わせて挟む磁石とを積層してなる積層体を複数隣り合わせに組み合わせると共に、異なる積層体に属する板材同士を積層方向において対向させて積層方向における板材間に磁界が生じるようにしたので、一方側から供給される水は、各板材間に発生している距離の長い磁界（磁力線）をほぼ直角に横切りながら蛇行して流れることから、水は効率良く磁化される。
【００３８】
また、積層方向に磁界を形成することから、磁界の発生箇所を増やす場合も組立体の外径を大きくすることなく長さのみを伸ばすことにより対応できる。したがって、長さ方向には余裕はあるが、直径方向には余裕がない配管等への組み付けに最適となる。
【００３９】
更に、積層体の組み合わせのみで構成されているので、構造が簡単で、製造が容易となり、製造コストの低減も図れる。
【００４０】
本発明に係る磁気式水処理装置によれば、前記板材と前記磁石の積層方向における前記板材の内側に張り出す大きさを交互に変えたので、積層方向に連なる板材の張り出し部分間に磁界が生じ、組立体の一方側から供給される水は各板材間の磁界（磁力線）をほぼ直角に横切りながら蛇行して流れ、水は効率良く磁化される。
【００４１】
また、本発明に係る磁気式水処理装置によれば、積層体の数等に応じて前記板材の形状として半円形又は三角形又は扇形又は四角形を選択することによって、コンパクトな構造とすることができ、構造の簡単化、製造の容易化、製造コストの低減が図れる。
【００４２】
本発明に係る磁気式水処理装置において、組み立てられた積層体を、水の入口と出口を有する筒状のケーシング内に収容した場合には、水の磁化の促進、構造の簡素化が図れるだけでなく、各種設備の配管系への組み付けも容易となる。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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をケーシングに納めた状態の側面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る磁気式水処理装置における板材及び磁石の平面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ矢視断面図である。
【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８】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９】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１０】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、１ａ：板材、１ｂ：板材、１ｃ：板材の縁、
２：磁石、３ａ：第１積層体、３ｂ：第２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：中間固定板、
１６：ケーシング、１９：配管、
３２：磁気式水処理装置、Ｗ：磁界
【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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