(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素結合により多数の水分子が異方向に結合した水の分子集団を磁気作用によって小型化させる磁気処理水生成装置において、水の流入口を有するジョイント部と、永久磁石を内部に収容し多重の螺旋状の流水路を有し、前記流水路を通過する水流に対して交差する磁場を与えるスクリュウガイド部と、前記スクリュウガイド部を内部に収容し前記永久磁石と協働し閉磁気回路を構成し、水の流出口を有するシールドケースと、前記ジョイント部とシールドケースとを結合保持するためのロックナットより構成したものであって、前記スクリュウガイド部は同軸的に配設され、かつ口径が異なる第１および第２の螺旋状の流水路を有し、ジョイント部から流入した水流は前記第１および第２の螺旋状流水路を通過することを特徴とする磁気処理水生成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気を用いて水の分子集団を小型化することにより、水を浄化する磁気処理水生成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に水の分子は、１個の酸素（Ｏ）と２個の水素（Ｈ）から構成され、図３の（ａ）に示すように、水の分子が不規則に結合され、このような水分子が結合した分子集団（クラスター）が水の中に多数含まれている。この分子集団の結合状態や性質により、沸点や融点が、他の水素化合物と比べて高い・低い等の水の性質が生じてくる。また、水の成分としてマグネシウム（Ｍｇ）カルシウム（Ｃａ）カリウム（Ｋａ）等の物質の含有量と水の分子量との割合によって水の硬度や味覚、嗜好が決定されることになる。そして、一般的に水の分子集団（クラスター）は１２個の分子集団からなり、このようなクラスターが図３の（ｂ）のように小さくなると、水の本来の性質が活性化されて水を溶媒とした化学反応が促進されることが知られている。
【０００３】
この水素結合とは、酸素、フッ素、窒素原子等のように、電気陰性度の高い原子間に水素原子が挟まり、この水素原子が両方の原子の橋渡しの役目をすることにより生じる結合であり、この水素結合により、中間に介在する原子は正に帯電し、結合される原子は負に帯電する。したがって、例えば水分子の場合には、中間の水素原子が正に帯電し、酸素原子が負に帯電することになる。
【０００４】
ところで、カルシウムが多量に含まれる過飽和状態となっている水の場合、配管の内壁面に部分的にでも結晶すると、水中の他のカルシウムが付着して結晶の成長が進み、配管の利用効率が低下する問題が生じていた。
【０００５】
このような水溶液中のカルシウムの処理方法としては、凝縮沈殿により、水からカルシウムを沈殿させて分離したり、分散剤を投入して凝縮が行われにくくして、配管に付着しないようにしていた。しかしながら、凝固沈殿には、大規模な専用施設が必要になり、薬剤の投入は運用コストがかかり経済性が低下し、また薬剤が人体に与える影響が懸念されるといった問題を有していた。
【０００６】
そこで、カルシウムを含む水の分子集団を小さくし、化学反応を促進するとにより、溶解しているカルシウムを水中に結晶化して析出し、管内壁に結晶化させることが考えられる。
【０００７】
また、このような小型化された水分子集団からなる水は、生活用水、工業用水、各種水処理の一工程といった広範囲な用途において、良好な効果を挙げることができる。すなわち、生活用水としては、生態活動が活性化されるので、健康食品としての飲料水、調理用水、園芸用水として最適なものとなる。また、工業用水としては、洗浄力が高まるので、各種部品の洗浄水としたり、食品産業の一工程として用いられる。更に、水処理としては、貯水槽や配管が汚れにくい、微生物処理が行いやすい、沈殿槽での沈降性が良くなる等により、浄水場での浄化処理および工場での排水処理が効率良く行えるので、保守が容易になり、良質な飲料水が得られる等といった効果を有するものとなる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このような小分子集団化水すなわち活性化水を得る方法として、未処理の水を磁場の中を通す磁気水の方法が知られている。図４はその未処理の水を磁化処理して小分子化水を得るための処理装置を示している。これは、配管の内部を通過する未処理の水を、端末がＮ極とＳ極であるような、磁気を帯びた磁石棒の間を通過させるよう構成したものである。このような構成をとることにより小分子集団化水が得られ、この理由として、水が磁場の中を通過することにより、分子集団内の各原子にローレンツ力が生じ、このローレンツ力の作用により、いくつかの水分子間の水素結合が切れ、これに水の分子集団が分裂して、分子集団のサイズ（クラスター）が小さくなるためと考えられる。
【０００９】
これを詳述すれば、端末がＮ極とＳ極であるような、磁気を帯びた磁石棒の間を、秒速で１０メートルを越える速度で水を通過させると、前記したとおり、ローレンツ力により高い電荷を持った粒子が発生し、配管内の壁面に向かって散乱する。そして、配管内の壁面に付着している、カルシウムが結晶化した炭酸カルシウムの分子の結晶格子を順次破壊するようになる。
【００１０】
さらに、炭酸カルシウムの結晶格子が壊れると、Ｃａイオンは水の分子に作用して水酸化カルシウムと水素イオンを発生させる。そして、ＣＯ３  イオンは炭酸ガスと酸素になり、水中に戻ることになる。結晶分子が壊れた物質はイオン化することになるが、過飽和状態になると、ミクロンよりまだ小さい粒子の状態で、もとの水中にこれまた戻ることになる。こうして、結晶化した炭酸カルシウムは除去されていくことになる。
【００１１】
更に、二価の酸化鉄である磁力を持たない赤サビは、イオン化作用により徐々に三価の酸化鉄に変化して、通常のサビから守る黒サビと変化し、以降は配管本体内部を守ることになる。このような一連の工程において、イオン化した粒子が配管の壁面に向かって高速で走る際に、水の分子集団であるクラスターに衝突し、水分子同士の接続箇所である水素結合を壊して通過するため、水の分子集団であるクラスターが小さくなることになる。
【００１２】
このようにして、永久磁石によって発生する磁場の中に未処理の水を通過させることにより、水の集団分子は小型化され、配管内の付着物の除去や水の硬度が飲料水として最適なものが得られることになる。
【００１３】
ところで、上記ローレンツ力とは、磁場中を移動する電荷に作用する力であり、以下の公式により、一つの電荷に作用する力の大きさが求められる。
Ｆ＝ｅｖ×Ｂ      但し、ｅ：粒子の電荷（Ｃ）  Ｖ：速度（ｍ／ｓ）
Ｂ：磁束密度（Ｇ）
また、このローレンツ力が電荷に作用する方向は、磁場の向きと、電荷が移動する向きとの両方に直交する方向である。また、このローレンツ力は、式から示されるように、磁束密度と電荷の移動速度に正比例している。
【００１４】
したがって、より効率よく短時間に大量の水を処理するためには、このローレンツ力を増大させる必要があり、このためには、磁束密度を増加す方法と、電荷の移動速度を大きくする、すなわち、水の移動速度である流速を増加させる方法がある。ところが、磁束密度を大きくする場合は強力な永久磁石あるいは電磁石が必要になり、その設備費用や設置場所の確保等コストの低減化ができず、しかも、磁束を狭い範囲に集中させる必要から、水の通路が狭くなり、配管抵抗が大きくなるとともに浮遊物を含む排水には使用できないという不都合があった。
【００１５】
また、水の流速を増加させるためには、大きな動力すなわち、高馬力のモーター等を必要とし、高圧力となることにより、配管係等に高い耐圧特性を持たせる必要があり、保守の負担が増加したり、コスト高を招くという不都合が生じていた。したがって、図４の方法を実際に使用しようとすれば、より強い永久磁石を広範囲にわたって配設しなければならず、また水の流速を増加させるために、モーター駆動による流速加速ポンプ等の設備が必要とされ、かつその保守点検の費用が増大するといった問題点を有していた。特に、家庭での使用を考えた場合に、このような処理装置はコストおよび設置場所、保守点検等の何れにおいてもその使用が困難であり、これらの問題点を解消した新しい磁気処理水生成装置が望まれていた。
【００１６】
そこで、本願発明は、その装置が簡単で、モーター等他の動力を必要としない、低コストで小分子集団化水を得る磁気処理水を生成する装置を提供することを目的とし、特に本願発明によれば、磁束密度の増加と水の流速の増加の両方を得られることが可能な磁気処理水生成装置が得られるものになる。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本願における発明においては、水素結合により多数の水分子が異方向に結合した水の分子集団を磁気作用によって小型化させる磁気処理水生成装置において、水の流入口を有するジョイント部と、永久磁石を内部に収納し多重の螺旋状の流水路を有し、前記流水路を通過する水流に対して交差する磁場を与えるスクリュウガイド部と、前記スクリュウガイド部を内部に収納し前記永久磁石と協働し閉磁気回路を構成し、水の流出口を有するシールドケースと、前記ジョイント部とシールドケースとを結合保持するためのロックナットより構成したこと特徴としている。また本願における他の実施例においてはスクリュウガイド部を口径が異なる第１および第２の螺旋状の流水路を有し、ジョイント部から流入した水流は前記第１および第２の螺旋状流水路を通過させることをその特徴としている。そして、このような構成をとることにより、安価で効率が良く、動力が不要で、かつ省スペースな磁気処理水生成装置を得ることが可能となる。
【００１８】
【実施例】
本願の発明に係わる磁気処理水生成装置を図面に示した実施例に基づき説明する。図１は本願発明における磁気処理水生成装置を示している。図において、１は本願発明に係わる磁気処理水生成装置の断面図を示している。１１は本体筐体体の上部となるジョイント部であり、該ジョイント部１１は下部筐体であるシールドケース１３とともに本願における磁気処理水生成装置１の筐体を構成している。前記ジョイント部１１はその中央部が断面円錐形を有し、例えば水道栓の蛇口と嵌合するような口径を有する流入口１２を備えている。そして、多少の収縮・延展が可能な塩化ビニール材を用いることにより、ある程度口径が異なる水道栓の蛇口に対しても前記ジョイント部１１が抜け落ちないよう形成されている。また流入口１２に接続されるものは、前記した水道栓に限らず、例えば工業用水等に使用する場合は沈殿槽からの水道管または水道ホース等が用いられ、要するに未処理の水が流入可能であればその種類は問わないものである。
【００１９】
１４はスクリュウガイド部であり、前記スクリュウガイド部１４は螺旋状に形成された流水路１５を有し、前記ジョイント部１１よりの未処理水がスクリュウガイド部１４へと流入する。前記スクリュウガイド部１４は図面でも明らかなとおり、何重にも形成された螺旋状流水路１５を有し、該スクリュウガイド部１４内を水が流れていくことになる。ところで、流体力学において、水の流速を増加させるためには、水を回転させ、水の渦流を発生させることでその流速が増加することが知られている。たとえば、瓶に入った水を瓶の外に放出する場合には、単に瓶の口を下に向けて水の重力のみで放出するよりも、瓶をもった人がその瓶の口を回転させながら放出することにより、早く放出が完了することでその理論を実践として説明される。本願発明においてもこの法則を利用して、前記流水路１５を多重の螺旋状にすることで、水が回転し、渦水流が発生し、その結果として流速が増大される。従って、ローレンツ力を増加する一方法として、本願における多重の螺旋状水路を用いることにより水流速の増大が得られることになる。
【００２０】
一方、前記スクリュウガイド部１４はその内部に永久磁石１６を備え、該永久磁石１６の磁束が螺旋状流水路１５に流れる水に対して交差するように配置されている。特に、永久磁石１６の全長に対して螺旋状の流水路１５が幾重にも永久磁石１６を中心として巻回されていることより、水の分子集団が磁束にあたる時間が長くなり、従来の磁石棒を一時的に通過する水と比較して、その効率が高くなり、その結果、水の小分子集団化が増大することになる。そして、前記永久磁石１６は円柱状に形成されており、螺旋状の流水路１５のすべての箇所で磁場を与えることが可能となっており、その流水路の断面積と永久磁石の磁場との比率、すなわち、一断面積当たりの水が受ける磁束密度は前記したとおり、単に磁石棒の付近を通過した配管中の水と比較して、磁束密度は増大する。したがって、このような構成をとることにより、ローレンツ力を増加する一方法である磁束密度の増大がはかられることになる。この永久磁石１６の材質としては、サマリウムコバルト、ネオジウム等の希土類マグネットが好適である。
【００２１】
１３は筐体下部となるシールドケースであり、該シールドケース１３は前記したスクリュウガイド部１４、永久磁石１６を収容している。このシールドケース１３の材質は鉄あるいはステンレス材よりなる磁性体よりなり、その機能として前記永久磁石１６の磁気力が外部に漏洩することを防止し、かつ永久磁石１６のＮ，Ｓ極と前記シールドケース１３とで磁気的に閉磁気回路を構成し、例えば永久磁石１６の上端がＮ極とすればＮ極から出た磁束がシールドケース１３上端に向かうことにより磁束がシールドケース１３の上端から下端に流れ、永久磁石１６の下端であるＳ極に流れることになり、したがって、この永久磁石１６のＮ極とＳ極およびシールドケース１３の上端および下端とで閉磁気回路を構成することにより、外部に磁束が漏洩せず、また永久磁石１６単体によるものと比べてより大きな磁気力を螺旋状流水路の水に与えることになる。
【００２２】
１７は上部固定用スペーサーであり、前記上部固定用スペーサー１７は前記ジョイント部１１とスクリュウガイド部１４との接続とを確実にならしめるためのパッキンであり、前記上部固定用スペーサー１７により接続不良による水漏れを防止することができる。また、１８は下部固定用スペーサーであり、当該下部固定用スペーサー１８においては前記永久磁石１６およびスクリュウガイド部１４を固定保持するとともに、スクリュウガイド部１４下端と流出口１９を有するシールドケース１３とを確実に接続し、上部固定用スペーサー１７と同様に水漏れが生じないよう機能することになる。
【００２３】
２０はロックナットであり、前記ロックナット２０は前記ジョイント部１１とシールドケース１３を結合固定する機能を有しており、前記ロックナット２０の内周部には雌螺子が形成されている。そして、このロックナット２０を回転させることにより、シールドケース１３の外周上部に形成された雄螺子と螺子嵌合してジョイント部１１とシールドケース１３とをより確実に結合することが可能となる。
【００２４】
次に、図２に基づき本願第２の実施例である磁気処理水を生成する装置を説明する。なお、本実施例においては、スクリュウガイド部３０が既に説明した実施例と異なるため、該スクリュウガイド部３０を説明し、他は省略する。図において、スクリュウガイド部３０は同軸的に配設された第１および第２のの螺旋状流水路３１，３２を有し、前記第１の螺旋状流水路３１は大径の流水路であり、その中心内側には小径の第２の螺旋状流水路３２が形成されている。そして、まず、ジョイント部１１より流入した未処理水はスクリュウガイド部３０の上部より流入し、大口径である第１の螺旋状流水路３１に流入される。そして、前記第１の螺旋状流水路３１の下部まで水が流れると、その底部が閉塞されていることにより、第１の螺旋状流水路３１に同軸でかつ、小径に形成された第２の螺旋状流水路に導かれることになる。そして、今度は水が下部から上部に向かって第２の螺旋状流水路３２の中を通過することになる。そして、水は第２の螺旋状流水路３２を通過し、第２の螺旋状水路３２の上部に達した後、スクリュウガイド部３０の中央に形成した流出導管３３より、流出されることになる。
【００２５】
このとき、前記スクリュウガイド部３０の第１の螺旋状流水路３１と第２の螺旋状流水路３２の間には、その中心が開口された永久磁石１６が収容されており、その磁束は第１および第２の螺旋状水路３１，３２両方の流水路の中を通過する水に作用することにより、その磁場を通過する距離が１個の螺旋状流水路より比較して長くなり、したがって磁場の受ける時間が増加するため、磁気処理効果がより期待できるものになる。
【００２６】
【表１】
0003577948.tif 000002
【００２７】
表１に本願発明における、磁気処置水生成装置による処理済水の成分値と未処理の水におけるその成分値を示す。表１における、残留塩素とは浄水場にて浄水された水がその配水中の細菌汚染を防止するために混入されている塩素の残留値を示すもので、この残留塩素が２．０ｍｇから０．２乃至０．５ｍｇに低減されている。また、飲料水の良否を判断する性質の一つである水の硬度、すなわち、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、カリウム（Ｋａ）等の物質の含有量と水の分子量との割合が１００乃至２００ｍｇから２．０ｍｇにこれまた低減され、飲料に適した硬度が得られていることが確認された。
【００２８】
【発明の効果】
以上の如く、本願発明は磁気処理水生成装置において、水素結合により多数の水分子が異方向に結合した水の分子集団を磁気作用によって小型化させる磁気処理水生成装置において、水の流入口を有するジョイント部と、永久磁石を内部に収納し多重の螺旋状の流水路を有し、前記流水路を通過する水流に対して交差する磁場を与えるスクリュウガイド部と、前記スクリュウガイド部を内部に収納し前記永久磁石と協働し閉磁気回路を構成し、水の流出口を有するシールドケースと、前記ジョイント部とシールドケースとを結合保持するためのロックナットより構成したことにより、従来のような磁気処理水生成装置のような、モーター等の動力設備が不要となり、また構成が簡単なことより、そのコストも廉価で製作することが可能なる。また、従来の浄水器のようにフィルターの交換や清掃等が不要となり、その保守管理費用の低減を計ることが可能となる。
【００２９】
また、第２の実施例としてスクリュウガイド部は口径が異なる第１および第２の螺旋状の流水路を有し、ジョイント部から流入した水流は前記第１および第２の螺旋状流水路を通過するよう構成したことより、更に強い磁束が得られ、その効果は増加することになる。
【００３０】
以上、詳述したとおり、本願発明の構成によれば、工業用浄水設備のみならず家庭用浄水器として広く提供することが可能である。
【００３１】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる磁気処理水生成装置の断面構造図である。
【図２】本発明に係わる第２の実施例の断面構造図である。
【図３】水分子の状態を示す説明図である。
【図４】従来例における磁気処理水生成装置の説明図である。
【符号の説明】
１  磁気処理水生成装置
１１  ジョイント部
１２  流入口
１３  シールドケース
１４  スクリュウガイド部
１５  螺旋状流水路
１６  永久磁石
１７  上部固定用スペーサー
１８  下部固定用スペーサー
１９  流出口
２０  ロックナット
３０  スクリュウガイド部
３１  外径螺旋状流水路
３２  内径螺旋状流水路
３３  流出導管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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