(57)【要約】【課題】  工場の冷却水や上水に使われる鉄製配管に発生する錆の抑制を、予め特定の多分割器を経た後磁場処理することによって効果的に行う磁気式水処理装置を提供する。【解決手段】  磁化器により水を磁化する磁気式水処理装置において、前記水を複数に分割する多分割器と、前記磁化器の発生する磁場の磁力線の方向が前記水の流れる方向と直行するように配置された、前記多分割器を経た水に磁場を与えて水を磁化する磁化器と、を備えた磁気式水処理装置【選択図】  図１
2008062152.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁化器により水を磁化する磁化処理装置において、前記水を複数に分割する多分割器と、前記磁化器の発生する磁場の磁力線の方向が前記水の流れる方向と直行するように配置され且つ前記多分割器を経た水に磁場を与えて水を磁化する磁化器と、を備えた磁気式水処理装置
【請求項２】
前記多分割器が、ハニカム形の断面を有する筒状体を複数段重ねた、多段ハニカム筒状体である請求項１に記載の磁気式水処理装置
【請求項３】
前記多段ハニカム筒状体が、ハニカムを形成する一つの六角形の中心部に、隣接する筒状体の３個の六角形の接点が位置するように、ハニカム形の断面を有する筒状体を複数段重ねた請求項１または２に記載の磁気式水処理装置
【請求項４】
前記ハニカム形の断面を有する筒状体を構成する正六角形の数が１０個以上である請求項２または３に記載の磁気式水処理装置
【請求項５】
ハニカム形の断面を有する筒状体を複数段重ねた前記多段ハニカム筒状体の最終段の高さが、ハニカムを構成する正六角形の最長の対角線の長さの３倍〜１０倍である請求項１乃至４のいずれか１項に記載の磁気式水処理装置
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上水や工場の冷却水に用いられる鉄製配管に発生する錆の抑制、飲料水の改質、排水管の藻発生の抑制、植物や魚類の育成、などを効果的に行うための磁気式水処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
流れる水に磁場を与えることによって配管の錆付着を防止する方法は知られている。 [特許文献１]には、ボイラの外部から電磁場を与えることによって配管に付着したスケールを剥離させる方法が開示されている。また[特許文献２]には、水配管の外周部に電磁石を装備することによるボイラーなどの配管内付着生成物の剥離方法が開示されている。 [特許文献３]には、磁束密度７ｋＧ以上の永久磁石と送水ポンプを備えた磁気式水処理装置が開示されており水藻の発生を防止できるなどの効果が記載されている。 [特許文献４]には培養液を磁界処理することにより溶存酸素を増加させ植物の育成を効果的にする技術が開示されている。しかし、いずれの場合もその効果の更なる改善が求められている。
【０００３】
また、[非特許文献１]には、気体や液体の混合を効果的に行う手段としてハニカムミキサーが紹介されているが水の磁化処理を効果的に行うためのものではない。
【０００４】
【特許文献１】特許第１２１５８３０号
【特許文献２】特開２００３−１４１８９
【特許文献３】特開平１０―１１３６６８
【特許文献４】特開昭５２−２９２２７
【０００５】
【非特許文献１】化学装置  Ｐ９９〜Ｐ１０５  ＶＯＬ１０（１９７３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的はより一層優れた磁気式水処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は鋭意研究した結果、特定の装置を含む磁気式水処理装置に想到した。即ち本発明は、磁化器により水を磁化する磁気式水処理装置において、前記水を複数に分割する多分割器と、前記磁化器の発生する磁場の磁力線の方向が前記水の流れる方向と直交するように配置され且つ前記多分割器を経た水に磁場を与えて水を磁化する磁化器と、を備えた磁気式水処理装置、である。
【０００８】
多分割器は、ハニカム形の断面を有する筒状体を複数段重ねた、多段ハニカム筒状体であることが好ましい。
【０００９】
また多段ハニカム筒状体は、ハニカムを形成する一つの六角形の中心部に、隣接する筒状体の３個の六角形の接点が位置するようにハニカム形の断面を有する筒状体を複数段重ねたものであることが好ましい。
【００１０】
更にハニカム形の断面を有する筒状体を構成する正六角形の数が５個以上であることが好ましい。
【００１１】
更に多段ハニカム筒状体の最終段の高さがハニカムを構成する正六角形の最長の対角線の長さの３倍〜１０倍であることが好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
＜磁化器＞
水は分子同士が互いに水素結合によって強く引き合い、数個乃至十数個の水分子がクラスターを形成しており、その結果、表面張力、溶解性、浸透力、熱伝導性、粘性、殺菌力、などの水本来の性質が十分発揮されない状態にあるといわれている。水を磁化処理することによってそのクラスターが壊れ水本来の性質を取り戻し種々の効果を得ることができる。
【００１３】
磁化器は、磁場を発生するものであればよく、永久磁石であっても誘導コイルを利用した電磁石であってもよい。本発明においては、磁化器が発生する磁場の磁力線の方向が配管を流れる水の方向と直交するように、備えられている。磁場を流れる水が電解質を含む場合、電磁誘導によって生じるフレミングの左手の法則が適用できると考えられる。即ち、人差し指、中指、親指を直交するように立てたとき、人差し指が磁力線の方向、中指が電解質に基づく電流の方向、親指が水の流れの方向を示す。つまり、磁力線に対して水を直交させるように流すことによって水中の電解質の流れに因り電流が発生する。
【００１４】
板状（または直方体状）永久磁石を例にとれば、その磁場における磁力線はＮ極からＳ極に向かって流れ模式的に図５のようになる。磁力線は図５に記載されている平面だけではなく、図５の表面及び裏面にも立体的に拡がっているので、板状永久磁石の磁力線に対して水の流れを効率よく直行させるためには、板状永久磁石のＮ極とＳ極を結ぶ直線に直交するように水を流すのが好ましい。
【００１５】
この場合、磁力線が強いほど、また水の線速度が速いほど水中の電解質に因る電流が多く発生し、配管付着物を溶解除去したり、鉄配管の赤錆（Ｆｅ２Ｏ３）の生成を抑制したり、また鉄配管に付着する赤錆（Ｆｅ２Ｏ３）を還元して鉄配管の腐食の進行を抑制する黒さび（Ｆｅ３Ｏ４）に転換したり、あるいは水中のカルシウムイオンを炭酸塩として沈積除去し易い形に変えたりなどの有益な効果が得られる。更に、電流が生じることにより水分子の分極が促進され、それが水クラスターの破壊を推進し、その結果、表面張力、溶解性、浸透力、熱伝導性、粘性、殺菌力、などの水本来の性質が得られるようになると考えられる。
【００１６】
＜多分割器＞
その効果を更に飛躍的に高める手段として本発明の多分割器が有効である。本発明に用いられる多分割器は水を撹拌混合するラインミキサー的機能と水の流れる管径を小さくしレイノルズ数を低下させ、乱流を層流に近づける機能とを有する。多分割器としてはハニカム形の断面を有する筒状体がある。ハニカム形の断面を有する筒状体は、断面に多数の正六角形を有する蜂の巣状の筒状体であって、流れる水の中に設置することによって水は多分割され水のクラスターが破壊される効果を有すると考えられる。
【００１７】
多分割器は、ハニカム形の断面を有する筒状体を複数段重ねた、多段ハニカム筒状体であることが好ましい。多段ハニカム筒状体は、ハニカムを形成する一つの正六角形の中心部に、隣接する筒状体の３個の六角形の接点が位置するように、ハニカム形の断面を有する筒状体を複数段重ねることによって最も高い分割効果が得られる。そのように重ねられた多分割器を流れる水は、１段目においてはその断面の正六角形の数に分割され、２段目においては更に３分割され、３段目においては更にまた３分割されるので、水はハニカム段数の指数関数的に細分化されクラスターの破壊が推進されると推定される。多分割器の一段当りの正六角形の数は少なくとも５個以上であり、１０個以上が好ましく、２０個以上がより好ましい。本発明の多段分割器における総分割回数は[数１]で示すことができる。
[数１]
ＤＴ＝ＭＮｎ−１ 
ＤＴ：総分割回数
Ｍ  ：単段のハニカム形の断面を有する筒状体の正六角形の数
Ｎ  ：３（２段目以降の各段の分割回数：ハニカムを形成する筒状体の一つの六角形の中心部に、隣接する筒状体の３個の六角形の接点が位置するように重ねられた場合）
ｎ  ：多分割器でのハニカムを形成する筒状体の総段数
多段ハニカム筒状体の段数は３〜２０段、好ましくは５〜１５段、より好ましくは８〜１２段である。３段以下ではクラスター破壊効果は小さくまた２０段以上では分割効果は高いが配管の圧力損失が高くなり水を流れ難くする要因となる。  
【００１８】
ハニカム形の断面を有する筒状体の高さは、正六角形の最長の対角線の長さの１／３倍〜３倍である。１／３倍より低いと水のクラスターの破壊効果が小さく、また３倍より高いと多分割器での圧力損失が大きくなって水が流れ難くなる。
【００１９】
一方、筒状体の高さが低いと水の流れの状態が安定せず、多分割器を出た後流れが乱れ易い。磁化器に供給される水は安定した状態であることが好ましいので、多段ハニカム筒状体の最終段の高さは、ハニカムを構成する正六角形の最長の対角線の長さの３倍〜１０倍がよい。３倍より小さいと多分割器を出た後乱流の方向になり易く、１０倍より大きいと多分割器での圧力損失が大きくなって水が流れ難くなる。
【００２０】
＜層流＞
配管を流れる水が配管内のどの位置においてもその流れの方向に平行な場合を層流と言い、水の流れる方向に対して直角な流れを多く含む場合を乱流という。従って乱流は、磁力線の方向が配管を流れる水の方向と直交するように配置された磁化器においては、磁化され難い流れといえる。層流か乱流かを判断する基準として[数２]で示すレイノルズ数がある。
[数２]
Ｒｅ＝ρｕＤ／μ
Ｒｅ：レイノルズ数[―]
ρ  ：水の密度[ｇ／ｃｍ３]
ｕ  ：水の線速度[ｃｍ／ｓｅｃ]
Ｄ  ：配管の内径[ｃｍ]
μ  ：水の粘度[ｇ／ｃｍ／ｓｅｃ]
一般的に、Ｒｅ＜２３００であれば層流、Ｒｅ＞３０００であれば乱流といわれている。
本発明の磁化器に供給される水は、レイノルス数が小さく層流に近いほど磁力線に対して直交するように流れ磁化処理の効率を高めるので、乱流よりも層流に近い方が好ましい。
【００２１】
一方、［００１５］に記載のように水の線速度は高いほど磁化効率が高いので、本発明の磁化器に供給する水は線速度を高く維持しつつ、且つ低いレイノルズ数、即ち、より層流状態に近づけることが求められる。
【００２２】
ハニカムの正六角形を構成する壁面の厚みが無視できる程度に薄い場合、配管内と多分割器のハニカム正六角柱内の水の線速度は近似的に同じであるので、[数２]に従い、レイノルズ数は流れる管の内径に比例する。本発明のハニカム筒状体の一つの六角形の面積と同じ面積の円を想定してその円の直径を近似的にハニカム筒状体の想定内径（Ｄｈｍｍ）とすると、Ｄｈは[数３]の通りとなり、配管の内径（Ｄｐ）よりも小さいので、多分割器内を流れる水のレイノルズ数は、配管内を流れる水のレイノルズ数よりも小さくなる。
[数３]
Ｄｈ＝Ｄｐ／√Ｍ
Ｄｐ：配管の内径[ｍｍ]
Ｄｈ：ハニカム筒状体の想定内径[ｍｍ]
Ｍ      ：ハニカム形の断面を有する筒状体１段当りの正六角形の数
[数２]及び[数３]より、配管を流れる水のレイノルズ数と多分割器内を流れる水のレイノルズ数との関係は[数４]の通りとなり、配管内よりも多分割器内の方が、ハニカム形の断面を有する筒状体の１段当りの正六角形の数の平方根に反比例して、レイノルズ数は小さくなる。つまり本発明の多分割器によって、水の線速度を低下させることなくレイノルズ数を低下させ、乱流を抑制し層流に近づける効果が得られる。
[数４]
ＲｅＨ＝ＲｅＰ／√Ｍ
ＲｅＰ：配管を流れる水のレイノルズ数
ＲｅＨ：多段ハニカム筒状体の一つの六角柱内を流れる水のレイノルズ数
Ｍ      ：ハニカム形の断面を有する筒状体１段当りの正六角形の数
【００２３】
多分割器を出る水は、水のクラスターがある程度破壊され、またレイノルズ数が低下してより層流に近づいた状態にあり、この状態を維持して磁化処理されるように、できるだけ速やかに磁化器に供給した方がよい。多分割器と磁化器は、可能な限り接近して設置されることが好ましく、直結されていることが最も好ましい。
【００２４】
以下に、本発明についてより具体的に説明する。図１〜図４が本発明のひとつの実施形態である。図１で、内径Ｄｐの配管５を水６が処理装置１の多分割器２に供給される。多分割器２は、両端フランジ付のＬｄｍｍの短管にハニカム形の断面を有する筒状体をｎ段を重ねて装着されている。１段の筒状体の高さはＨｈｍｍで、その断面には正六角形がＮ個含まれる（図示せず）。配管と多分割器は配管フラン１９と多分割器のフランジ２０によって固定されている。図２に、隣接する筒状体の重なり状態の平面図の一部を示す。図２で黒い太線は手前の段の筒状体の断面、二重線は奥の段の筒状体の断面であって、各段のハニカムを形成する一つの六角形の中心部に、隣接する筒状体の３個の六角形の接点が位置するように重ねられている。図１にもどり、多分割器２で水のクラスターをある程度破壊されかつレイノルズ数を減じられた水は磁化器３に供給される。
【００２５】
磁化器３は図３に示すように配管５と同じ内径の短管内に、永久磁石２枚（４１、４２）を、隣り合うＮ極とＳ極が逆になるように、流れる水の方向に対して直角に、それぞれ配置され、支持板７にビス（１１、１２）及び支持板８（図示せず）にビスで固定されている。図１に戻り、永久磁石４（４１、４２）は支持板７および８によって水の流れの前面だけではなく後面においてもビス（図示せず）で固定されている。多分割器２と磁化器３は多分割器２のフランジ２１と磁化器３のフランジ２２によって固定されている。また磁化器３と配管２５は磁化器３のフランジ２３と配管２５のフランジ２４によって固定されている。
【００２６】
［実施例及び比較例］
図１〜図３及び［００２４］で説明した本発明の磁気式水処理装置を、図４のように設置してその効果を確認し
た。
図４は、貯槽２８に貯めた水５を配管２６を経由してポンプ２７で吸引し配管５を経て磁気式水処理装置１に
て磁化処理し、テストピース投入部でテストピース（鉄製釘）と接触後更に配管２５を経て貯槽２８に戻る水の
循環システムである。実施例及び比較例は概ね図１〜図４に記載の各装置及びシステムを用いて行った。［実施例］及び［比較例］の結果を表１に示す。
【００２７】
（テストピースの錆付着量の測定方法）
テストピースの寸法をノギスで測定し表面積（Ｓ[ｃｍ２]）を求める。
テスト実施に先立ち、表面に錆が見えない程度にテストピースを水洗し、布でよく拭き乾燥後天秤で精秤して処理前重量（Ｗ１[ｇ]）を得る。
テストピースを図４の配管５に入れる。
テスト終了後、テストピースを取り出して、布でよく拭き風乾後天秤で精秤して錆落し前重量（Ｗ２[ｇ]）を得る。
Ｗ２を得た後、表面に錆が見えなくなるまでブラッシで擦りながら水洗し、布でよく拭き風乾後天秤で精秤して錆落し後重量（Ｗ３[ｇ]）を得る。
（数４）に従ってテストピースへの錆付着量（Ｗｅ[ｇ／ｃｍ２]）を求める。
（数４）
Ｗｅ＝（Ｗ２  −  Ｗ３）×１０３／Ｓ
【実施例１】
【００２８】
予め錆付着量測定用のテストピース（鉄製釘：図６参照）を図４のように配管５の中に置いた。段数（ｎ）４段、ハニカム筒状体（昭和飛行機工業（株）社製、ＡＬ型）１段当りの正六角形の数５０個、ハニカム筒状体１段の高さ２０ｍｍ、図２のとおりの正六角形の重なり状態の多分割器と、磁場の強さ１０００ガウス（磁場測定器：マグナ社製、ＭＧ６０１型）の直方体状（高さ（Ｎ極からＳ極までの長さ）２０ｍｍ、厚み（最も薄い部分の肉厚）３ｍｍ、横（高さと厚み以外の辺の長さ）７０ｍｍ）の永久磁石（マグナ社製、フェライト型）２本をＮ極とＳ極を結ぶ線が水の流れる方向に対して直角になるように設置された磁化器とを、直結した磁化処理装置を、内径（Ｄｐ）３０ｍｍの配管５及び配管２５に図２のように連結し、ポンプ２７にて１ｍ３／Ｈの水を３００時間磁化処理した。その後、錆付着量測定用のテストピースを取り出しＷ１、Ｗ２、Ｗ３を測定した。結果を表１に示す。
【００２９】
数１より、多分割器での水の分割回数は１３５０回である。これを表１に示す。
【００３０】
磁化処理中の水の密度（ρ）は近似的に１ｇ／ｃｍ３、水の粘度（μ）は近似的に０．０１ｇ／ｃｍ／ｓｅｃとすると、数２より、配管５内の水のレイノルズ数は１１７９０である。また数２及び数３より、多分割器内水のレイノルズ数は１６６８である。これらを表１に示す。
【実施例２】
【００３１】
多分割器の段数を８にしたこと以外は実施例１と同じ条件で行った。テストピース錆付着量、配管内及び多分割器内のレイノルズ数、多分割回数は表１に示す（以下、実施例３〜８及び比較例１〜４についても同じ）。
【実施例３】
【００３２】
多分割器の段数を１２にしたこと以外は実施例１と同じ条件で行った。
【実施例４】
【００３３】
ハニカム１段あたりの正六角形の数を２０個とした以外は実施例２と同じ条件で行った。
【実施例５】
【００３４】
１段のハニカムを形成する筒状体の高さを４０ｍｍにしたこと以外は実施例２と同じ条件で行った。
【実施例６】
【００３５】
多段ハニカム筒状体の、隣接する各段の正六角形の辺を完全に一致させて重ねたこと以外は実施例２と同じ条件で行った。
【実施例７】
【００３６】
ハニカム筒状体１段当りの正六角形の数を１０としたこと以外は実施例２と同じ条件で行った。
【実施例８】
【００３７】
多分割器の最終段の高さを５０ｍｍとしたこと以外は実施例２と同じ条件で行った。
【００３８】
［比較例１］
永久磁石４１〜４２の各磁石のＮ極とＳ極を結ぶ線が水の流れる方向に対して平行になるように設置したこと以外は実施例２と同じ条件で行った。
【００３９】
［比較例２］
多分割器を無くしたこと以外は実施例２と同じ条件で行った。
【００４０】
［比較例３］
磁化器を無くしたこと以外は実施例２と同じ条件で行った。
【００４１】
磁化処理装置を外したこと以外は実施例１と同じ条件で行った。
【００４２】
実施例１〜３においては多分割器の段数を増加することにより錆付着が抑制されることがわかる。また実施例全てにおいて多分割器を装着していない比較例２に比べると明らかに錆付着量が少ない。実施例２、実施例４、実施例７はハニカム１段当りの正六角形の数が多くなると錆付着が抑制されることを示す。実施例２と実施例６を比較すると正六角形の重なり状態による効果が明らかである。実施例２と比較例１を比べると水の流れに対して永久磁石が直交している効果が大きいことがわかる。実施例２、比較例３及び４から、磁化器が装着されてない多分割器だけでは錆付着抑制効果が認められないことがわかる。以上より、本発明の多分割器付磁気式水処理装置は水配管の錆付着抑制に著しい効果を発揮することがわかる。
【表１】
2008062152.tif 000003
【産業上の利用可能性】
【００４３】
上述したように本発明によれば、磁化器により水を磁化する磁気式水処理装置において、前記水を複数に分割する多分割器と、前記磁化器の発生する磁場の磁力線の方向が前記水の流れる方向と直行するように配置され且つ前記多分割器を経た水に磁場を与えて水を磁化する磁化器と、を備えた磁気式水処理装置、によって鉄製水配管の錆発生を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】磁気式水処理装置の実施態様
【図２】図１のＡ−Ａ矢視図の一部
【図３】図１のＢ−Ｂ矢視図の一部
【図４】図１実施例の各装置の配置図
【図５】磁力線の模式図
【図６】テストピース（鉄製釘）の概略図及び寸法
【符号の説明】
【００４５】
１：磁気式水処理装置
２：多分割器（６段ハニカム筒状体）
３:磁化器
４：永久磁石
５、２５、２６：配管
６：水
８：永久磁石(４１、４２)の支持板
１１、１２：永久磁石（４１、４２）と支持板（７、８）の固定ビス
１９：配管５のフランジ
２０、２１：多分割器２のフランジ
２２、２３：磁化器３のフランジ
２４：配管２５のフランジ
２７：ポンプ
２８：貯槽
２９：テストピース投入部
３４：磁力線
４１、４２：永久磁石
Ｌｄ：多分割器２の長さ
Ｌｇ：磁化器３の長さ
【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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