水処理装置
【課題】流水に対して与える電磁気的作用を格段に高めること、並びに、容易に小型化及び低コスト化を図ることが可能な水処理装置を提供する。
【解決手段】流水に対して電磁気的作用を与える複数の磁石２と、磁性素材で成り、磁石間に介在されて正極及び負極に帯磁される磁極体4,8と、磁性素材で成り、磁石及び磁極体を覆うとともに、磁石及び磁極体との間で流水路１０を形成し、一端側に流水路の流入口、他端側に流水路の流出口を有するハウジング６とを備えた水処理装置であって、磁石及び磁極体は、正極に帯磁された磁極体と負極に帯磁された磁極体とが交互に隣り合うように組み付けられ、いずれか一方の極に帯磁された磁極体は、ハウジングと非接触状態に位置付けられているのに対し、他方の極に帯磁された磁極体は、その外周部を部分的に切り欠いて流水路の一部を成す切り欠き部８ａを有し、外周縁をハウジングと接触させて位置付けられている。
【解決手段】流水に対して電磁気的作用を与える複数の磁石２と、磁性素材で成り、磁石間に介在されて正極及び負極に帯磁される磁極体4,8と、磁性素材で成り、磁石及び磁極体を覆うとともに、磁石及び磁極体との間で流水路１０を形成し、一端側に流水路の流入口、他端側に流水路の流出口を有するハウジング６とを備えた水処理装置であって、磁石及び磁極体は、正極に帯磁された磁極体と負極に帯磁された磁極体とが交互に隣り合うように組み付けられ、いずれか一方の極に帯磁された磁極体は、ハウジングと非接触状態に位置付けられているのに対し、他方の極に帯磁された磁極体は、その外周部を部分的に切り欠いて流水路の一部を成す切り欠き部８ａを有し、外周縁をハウジングと接触させて位置付けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流水に対して電磁気的作用を与える水処理装置に関し、特に、かかる電磁気的作用を格段に高めることが可能であるとともに、小型化及び低コスト化を図ることが可能な水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
建築物等における給水、給湯用の配管は、長年に亘る使用に伴って配管の内壁が腐食され、その腐食部分に赤さびが発生する場合がある。この場合、かかる配管からは、いわゆる赤水が発生してしまう。また、水中の不純物が配管の内壁に固着し、当該配管の内径が次第に小さくなってしまう場合がある。この場合、かかる配管からの給水圧が低下する、いわゆる圧損が発生してしまう。そして、これらがさらに進行した場合、その結果として、水もれ、断水などの事態を招いてしまう。
【０００３】
従来から、このような事態を回避するための各種の手法が知られているが、近年、長期に亘って断水させることなく工事を行うことができ、水質についての問題もなく、また、費用も抑制できることから、給水、給湯設備に磁石を設け、供給水に対して電磁気処理を加え、これに伴う電磁気的作用を与える手法が採用されるケースが増えている。このような電磁気的作用を与える手法によれば、かかる電磁気処理を加えた水を配管中に通すことで、安全、且つ低コストに、当該配管の内壁へ発生した赤さび等を除去するとともに、赤さびの発生や不純物の固着を防止することができる。そして、このように流水に対して、電磁気的作用を与えるために用いられる装置(以下、水処理装置という)としては、各種のタイプが知られている(特許文献１及び２参照)。
【０００４】
図４には、かかる水処理装置の構成の一例が示されており、当該水処理装置は、一端側に水の流入口(図示しない)が設けられ、他端側に流出口(図示しない)が設けられた円筒状のハウジング５２と、当該ハウジング５２の内部に組み込まれ、ハウジング５２内を通過する流水に対して電磁気処理を加え、これに伴う電磁気的作用を与えるための磁石ユニット５０とが備えられている。
【０００５】
図４に示すように、水処理装置には、ハウジング５２の内周部と磁石ユニット５０の外周部との間に所定の空隙部が形成され、当該空隙部が水の流路(流水路)５８として構成されている。これにより、水処理装置は、内部に取り込まれた水が流水路５８を流れている間に、当該流水に対し、磁石ユニット５０によって電磁気処理を加え、これに伴う電磁気的作用を与えている。
【０００６】
また、磁石ユニット５０は、２つの磁石54a,54bの異極面同士(Ｎ極とＳ極)を吸着させて一体化した１つの磁石５４と、磁極板５６とを交互に直列に並べて構成されている。この場合、磁石ユニット５０は、２つの磁石５４が、同極同士を対向させるように位置付けられ、その間に１つの磁極板５６が介在された状態となるように、磁石５４及び磁極板５６が組み付けられている。
【０００７】
図４に示す構成においては、３つの磁極板５６のうち、両側に位置する磁極板５６が、その両側面を磁石５４ｂのＮ極と密着させているため、Ｎ極の磁性を帯びることになる(以下、便宜上かかる磁極板５６をＮ極磁極板５６ｎという)。この結果、磁力線が、Ｎ極磁極板５６ｎの外周部から放射状に当該Ｎ極磁極板５６ｎの外部、すなわち、対向するハウジング５２の本体部５２ａへ向けて放出される。そして、Ｎ極磁極板５６ｎの外部へ放射状に放出された磁力線は、対向するハウジング５２の円筒状を成す本体部５２ａへ入り、当該本体部５２ａ内を伝って所定方向へ延びていく。
【０００８】
これに対し、中間に位置する磁極板５６は、その両側面を磁石５４ａのＳ極と密着させているため、Ｓ極の磁性を帯びることになる(以下、便宜上、かかる磁極板５６をＳ極磁極板５６ｓという)。
この結果、Ｎ極磁極板５６ｎから放射状に放出され、ハウジング５２の本体部５２ａへ入った上記磁力線は、当該本体部５２ａ内をＳ極磁極板５６ｓの方向へ伝導され、当該Ｓ極磁極板５６ｓとの対向部から、Ｓ極磁極板５６ｓの外周部へ向けて放射状に放出され、当該Ｓ極磁極板５６ｓ内に収束する。
【０００９】
具体的に説明すると、図４に示す３つの磁極板５６のうち、右側のＮ極磁極板５６ｎの外周部から放射状に放出された磁力線は、対向するハウジング５２の本体部５２ａへ入った後、当該本体部５２ａ内を伝って右から左へ延びていく。そして、Ｓ極磁極板５６ｓとの対向部５２ｂまで至ると、当該対向部５２ｂからＳ極磁極板５６ｓの外周部へ向けて放射状に放出され、当該Ｓ極磁極板５６ｓ内に収束する。すなわち、右側のＮ極磁極板５６ｎとＳ極磁極板５６ｓとの間で、かかる磁力線によって磁気回路(一例として、図４中の矢印で示す左回りの磁気回路ＭＣ３)が形成される。
【００１０】
また、３つの磁極板５６のうち、左側のＮ極磁極板５６ｎの外周部から放射状に放出された磁力線は、対向するハウジング５２の本体部５２ａへ入った後、当該本体部５２ａ内を伝って左から右へ延びていく。そして、Ｓ極磁極板５６ｓとの対向部５２ｂまで至ると、当該対向部５２ｂからＳ極磁極板５６ｓの外周部へ向けて放射状に放出され、当該Ｓ極磁極板５６ｓ内に収束する。すなわち、左側のＮ極磁極板５６ｎとＳ極磁極板５６ｓとの間で、かかる磁力線によって磁気回路(一例として、図４中の矢印で示す右回りの磁気回路ＭＣ４)が形成される。
【００１１】
このように磁気回路MC3,MC4が形成された水処理装置において、例えば、図４に示すように、その内部に取り込まれた水が流水路５８内を右から左へ流れるように通水させた場合、当該流水は、磁気回路ＭＣ３及び磁気回路ＭＣ４をこの順番で通過することになる。すなわち、流水は、右側のＮ極磁極板５６ｎの外周部から放射状に放出された磁力線が、対向するハウジング５２の本体部５２ａへ入る流水路５８上の位置(図４においては、位置Ｃ１(以下、ポイントＣ１という))、当該本体部５２ａの対向部５２ｂから放射状に放出された磁力線が、Ｓ極磁極板５６ｓの外周部へ入る流水路１０上の位置(同じく、位置Ｃ２(以下、ポイントＣ２という))、及び左側のＮ極磁極板５６ｎの外周部から放射状に放出された磁力線が、対向するハウジング５２の本体部５２ａへ入る流水路５８上の位置(同じく、位置Ｃ３(以下、ポイントＣ３という))を、この順番で通過することになる。
【００１２】
この場合、流水は、各ポイントC1,C2,C3を通過する際、当該各ポイントC1,C2,C3において、それぞれの磁力線を横切って通過するため、当該流水に対して、電磁気的作用を与えることができる。すなわち、流水は、各ポイントC1,C2,C3を通過する際、各磁力線をその向きに対してそれぞれ直角に横切って通過するため、当該流水に対し、フレミングの左手の法則に基づいて電流を発生させることができ、これに伴う電磁気的作用を与えることができる。
【００１３】
このように、かかる水処理装置によれば、水が流水路５８内を流れる間、当該流水に対し、電磁気的作用を与えることができ、配管の内壁へ発生した赤さび等を除去するとともに、赤さびの発生や不純物の固着を防止することができる。
【特許文献１】特開平９−２２５４５９号公報
【特許文献２】特開２００４−２３０２７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
ところで、上述した水処理装置においては、流水に対し、フレミングの左手の法則に基づいて、水流方向及び磁力線方向のいずれにも垂直する方向に電流が発生する。この場合、図４に示すように、ポイントＣ１及びＣ３においては、水の通過方向(水流方向)が右から左へ向かう方向であるとともに、磁力線の放出方向(磁力線方向)が下から上へ向かう方向となるため、流水に対し、ポイントＣ１及びＣ３を通過する際、フレミングの左手の法則に基づいて、図４の表から裏へ向かう方向に電流が発生する。これに対し、ポイントＣ２においては、水流方向が右から左へ向かう方向であるとともに、磁力線方向が上から下へ向かう方向となるため、流水に対し、ポイントＣ２を通過する際、フレミングの左手の法則に基づいて、図４の裏から表方向へ向かう電流が発生する。
【００１５】
上述したように、水処理装置に取り込まれた水は、流水路５８をポイントＣ１、Ｃ２、Ｃ３の順番で通過する。このため、流水路５８を流れる水に対しては、各ポイントC1,C2,C3を通過する際、この順番で電流がそれぞれ発生し、当該電流により電磁気処理が加えられることで、これに伴う電磁気的作用が与えられる。
しかしながら、かかる流水に対して発生する電流は、その発生方向が、ポイントＣ１及びＣ３での向き(図４の表から裏へ向かう方向)と、ポイントＣ２での向き(図４の裏から表へ向かう方向)とで逆向きになるため、ポイントＣ１で流水に対して発生した電流は、当該流水がポイントＣ２を通過する際に発生する電流によって、ほぼ打ち消されてしまう。この結果、両ポイントC1,C2で流水に対して与えられる電磁気的作用が相殺されることになり、その効果が薄れてしまう。
【００１６】
かかる流水に対しては、ポイントＣ３を通過する際に、再び電流が発生し、これに伴う電磁気的作用が与えられるが、その後にポイントＣ２と同様のポイント(図示しない)を通過することで、上述したように、当該電流はほぼ打ち消され、かかる電磁気的作用が相殺されてしまう。すなわち、流水に対し、このような電磁気的作用が付与される状態と、相殺される状態とが、水処理装置に取り込まれた水の流入から流出まで交互に繰り返されることになる。
【００１７】
このような状態においては、流水に対し、発生させた電流により与えられる電磁気的作用の効果が薄れてしまう、別の捉え方をすれば、磁石ユニット５０において放射状に放出させた磁力線を有効に活用し切れず、かかる磁力線による電磁気的作用を効果的に与えることができないこととなってしまう。そして、その程度によっては、配管の内壁へ発生した赤さび等を除去するとともに、赤さびの発生や不純物の固着を防止する効果が充分に発揮されない場合がある。
【００１８】
この場合、例えば、磁石５４及び磁極板５６を多数組み合わせて磁石ユニット２０を構成することや、磁石ユニット５０を構成する磁石５４として、非常に高い磁気力を有する磁石(例えば、ネオジウム磁石など)を適用することで、流水に対する電磁気的作用の効果を高めることができる。しかしながら、磁石５４及び磁極板５６を多数組み合わせて磁石ユニット５０を構成した場合、製造工程における作業負荷が増加してしまうとともに、当該磁石ユニット５０のサイズが大きくなり、水処理装置が大型化してしまう。また、ユニット５０を構成する磁石５４として、ネオジウム磁石などを適用した場合、これらの磁石は、一般的なフェライト磁石などと比べて高価であるため、その分だけ水処理装置の製造コストが上昇してしまう。
【００１９】
本発明は、このような課題を解決するためになされており、その目的は、流水に対して与える電磁気的作用を格段に高めることが可能であるとともに、容易に小型化及び低コスト化を図ることが可能な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】
【００２０】
このような目的を達成するために、本発明の水処理装置は、流水に対して電磁気的作用を与えるための複数の磁石と、磁性素材で成り、磁石間に介在されて正極及び負極に帯磁される磁極体と、磁性素材で成り、前記磁石及び磁極体を覆うとともに、当該磁石及び磁極体との間で流水路を形成し、一端側に前記流水路の流入口、他端側に当該流水路の流出口を有するハウジングとを備えている。かかる水処理装置において、磁石及び磁極体は、正極に帯磁された磁極体と負極に帯磁された磁極体とが交互に隣り合うように組み付けられ、いずれか一方の極に帯磁された磁極体は、ハウジングと非接触状態に位置付けられているのに対し、他方の極に帯磁された磁極体は、その外周部を部分的に切り欠いて前記流水路の一部を成す切り欠き部を有し、外周縁をハウジングと接触させて位置付けられている。
【００２１】
この場合、前記他方の極に帯磁された各磁極体の切り欠き部は、その切り欠き断面積の合計が、ハウジングの流入口の断面積以上、且つ、流出口の断面積以上の大きさに形成されている。
また、本発明の水処理装置において、ハウジングと非接触状態に位置付けられている磁極体には、その外周部からハウジング方向に突出して形成された複数の羽根部が周方向に沿って構成されているとともに、ハウジングと接触させて位置付けられている磁極体には、切り欠き部相互間に残留した部位が羽根部として構成されており、これら複数の羽根部は、流水の流れ方向に対して所定の角度で傾斜している。この場合、複数の羽根部は、それぞれ、流水の流れ方向に対して同一方向に傾斜している。
なお、磁極体及びハウジングは、その材料として、ＳＵＳ系ステンレスを適用して構成されている。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の水処理装置によれば、正極から放射状に放出される磁力線、若しくは、負極へ放射状に収束される磁力線のいずれか一方を集中的に流水に対して作用させることで、当該流水に対して与える電磁気的作用を格段に高めることができるとともに、容易に装置の小型化及び低コスト化を図ることができる。この場合、ハウジングと接触させて位置付けられている磁極体及びハウジングと非接触状態に位置付けられている磁極体の少なくともいずれか一方の外周部に、流水の流れ方向に対して傾斜させた複数の羽根部を構成することで、流水を各羽根部に沿って磁石周りに螺旋状に環流させながら、同時に当該流水に電磁気処理を加えることが可能となり、その結果、高い濃度の活性水素を含有する水を生成することができる。これにより、高い防錆効果を実現することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態に係る水処理装置について、添付図面を参照して説明する。
図１には、本発明の一実施形態に係る水処理装置が示されており(ただし、同図には、要部のみ示す)、当該水処置装置は、流水に対して電磁気的作用を与えるための複数の磁石２と、磁性素材で成り、磁石２間に介在されて正極(Ｎ極)及び負極(Ｓ極)に帯磁される磁極体4,8と、磁性素材で成り、前記磁石２及び磁極体4,8を覆うとともに、当該磁石２及び磁極体4,8との間で流水路１０を形成し、一端側に前記流水路１０の流入口(図示しない)、他端側に当該流水路１０の流出口(図示しない)を有するハウジング６とを備えている。
【００２４】
この場合、ハウジング６、磁石２及び磁極体4,8は、いずれも直線状に所定長さで延出した略円環状を成し、ハウジング６は、その内径が磁石２及び磁極体4,8の外径よりも大きな円筒状を成す本体部６ａと、その両端部に配設され、当該本体部６ａと同心の円板状を成す蓋部(図示しない)とで構成されている。本体部６ａの両端に配設した２つの蓋部のうち、一方には、その中心部に棒体の固定具(図示しない)を挿通するための貫通孔が形成されているとともに、その周縁部に水処理装置の内部へ水を取り込むための流入口(図示しない)が形成されている。これに対し、他方の蓋部には、その中心部に前記棒体固定具を挿通するための貫通孔、及びその周縁部に水処理装置の外部へ水を流出させるための流出口(図示しない)がそれぞれ形成されている。
【００２５】
なお、ハウジング６の本体部６ａは、蓋部の流入口から流出口に亘って、磁石２及び磁極体4,8との間で流水路１０を形成することが可能であれば、その形状は、特に限定されない。例えば、上述した円筒状の他、断面形状(断面の外郭形状や内郭形状)が楕円や矩形などを成す筒状であってもよい。同様に、ハウジング６の蓋部も上述した円板状の他、楕円板状や矩形板状であってもよい。
また、ハウジング６の本体部６ａは、分割構成であってもよく、例えば、水流方向に複数分割し、これらを直列に組み付けて所定長さに構成してもよいし、円筒を径方向に複数分割(例えば、２つ又は４つの扇形に分割)し、これらを組み付けて略円筒状に構成してもよい。
【００２６】
いずれの場合においても、ハウジング６(具体的には、本体部６ａ及び蓋部)の大きさ(長さや径など)は、例えば、磁石２及び磁極体4,8の大きさなどに応じて任意に設定されるため、ここでは特に限定しない。また、ハウジング６(本体部６ａ及び蓋部)は、所定の磁性を有することが可能であれば、任意の磁性素材を材料として構成すればよいが、本実施形態においては、一例として、ＳＵＳ系ステンレス鋼がその素材として適用されている場合を想定する。
【００２７】
また、棒体固定具(図示しない)は、一例として、その両端部に螺旋状溝(例えば、雄ねじ)が形成されたボルト部材と、当該螺旋状溝に螺合可能な螺旋状溝(例えば、雌ねじ)が形成されたナット部材とで構成されている場合を想定する。
【００２８】
磁石２及び磁極体4,8は、一例として、中心部に一方の側面から他方の側面まで(例えば、図１の左側の側面から右側の側面まで)を貫通し、棒体固定具を挿通するための貫通孔(図示しない)が形成された円板状に構成されている。この場合、磁石２は、その外径が円筒状を成すハウジング６の本体部６ａの内径よりも小さな円板状を成すように構成されている。
【００２９】
なお、磁石２の形状は、円板状の他、例えば、楕円板状や矩形板状などであってもよいし、これらの複数の形状を成す磁石２を混在させてもよい。また、磁石２の大きさは、例えば、水処理装置の使用態様や使用条件などに応じて任意に設定されるため、ここでは特に限定しない。
さらに、磁石２としては、永久磁石及び一時磁石(例えば、電磁石など)のいずれも適用することができるが、本実施形態においては、フェライト磁石やネオジウム磁石などの永久磁石が適用されている場合を一例として想定する。
【００３０】
これに対して、磁極体4,8は、いずれか一方の極に帯磁された磁極体４が、ハウジング６と非接触状態に位置付けられているのに対し、他方の極に帯磁された磁極体８が、その外周部を部分的に切り欠いて流水路１０の一部を成す切り欠き部８ａを有し、外周縁をハウジング６と接触させて位置付けられている。
【００３１】
図１に示す構成においては、一例として、正極(Ｎ極)に帯磁された磁極体４(以下、かかる磁極体をＮ極磁極体４という)が、ハウジング６の本体部６ａの内周縁と非接触状態に位置付けられているのに対し、負極(Ｓ極)に帯磁された磁極体８(以下、かかる磁極体をＳ極磁極体８という)が、その外周部を部分的に切り欠いて形成された切り欠き部８ａを有し、当該切り欠き部８ａ以外の外周縁をハウジング６の本体部６ａの内周縁と接触させて位置付けられている。
すなわち、Ｎ極磁極体４は、その外径をハウジング６の内径よりも小さく、且つ磁石２の外径よりも大きく設定した円板状に構成されているのに対し、Ｓ極磁極体８は、その外径をハウジング６の内径と略同一の大きさに設定した円板状に構成されている。
【００３２】
なお、これとは逆に、Ｎ極磁極体４がその外周縁を部分的に切り欠いて形成された切り欠き部８ａを有し、その外周縁をハウジング６の本体部６ａの内周縁と接触させて位置付けられるとともに、Ｓ極磁極体８がハウジング６の本体部６ａの内周縁と非接触状態に位置付けられる構成であってもよい。この場合、Ｎ極磁極体４は、その外径をハウジング６の内径と略同一の大きさに設定した円板状に構成するとともに、Ｓ極磁極体８は、その外径をハウジング６の内径よりも小さく、且つ磁石２の外径よりも大きく設定した円板状に構成すればよい。
【００３３】
また、図３(ａ)に示すように、Ｓ極磁極体８には、その外径が円弧状に小さくなるようにその外周部を切り欠いた切り欠き部(扇形切り欠き部)８ａが４つ形成されている。この場合、４つの切り欠き部８ａは、それぞれ同一の大きさを成し、周方向に沿って等間隔に、すなわち、Ｓ極磁極体８の中心に対して相互に９０°ずつ位相をずらして位置付けられている。
【００３４】
なお、切り欠き部８ａの大きさは、例えば、水処理装置の大きさなどに応じて任意に設定されるため、特に限定されないが、切り欠き部８ａの各切り欠き断面積の合計が、ハウジング６の流入口の断面積以上、且つ、流出口の断面積以上の大きさとなるように設定することが好ましい。Ｓ極磁極体８に対して、切り欠き部８ａをこのような大きさで形成することにより、水処理装置における水圧の低下(圧損)の発生を防止することができる。
【００３５】
また、切り欠き部の形状や数などは、図３(ａ)に示す構成には限定されず、切り欠き部は、例えば、図３(ｂ)〜(ｄ)に示すような各種の形状や数を成して形成してもよい。
例えば、図３(ｂ)に示す構成において、Ｓ極磁極体８には、外周部を矩形状に切り欠いた切り欠き部(矩形切り欠き部)８ｂが４つ形成されており、当該４つの切り欠き部８ｂは、それぞれ同一の大きさを成し、周方向に沿って等間隔に、すなわち、Ｓ極磁極体８の中心に対して相互に９０°ずつ位相をずらして位置付けられている。
【００３６】
また、図３(ｃ)に示す構成において、Ｓ極磁極体８には、上述した図３(ａ)に示す扇形切り欠き部８ａが２つ形成されているとともに、図３(ｃ)に示す矩形切り欠き部８ｂが２つ形成されており、当該扇形切り欠き部８ａと矩形切り欠き部８ｂは、周方向に沿って交互に等間隔に、すなわち、Ｓ極磁極体８の中心に対して相互に９０°ずつ位相をずらして位置付けられている。
【００３７】
さらに、図３(ｄ)に示す構成において、Ｓ極磁極体８には、上述した図３(ａ)に示す扇形切り欠き部８ａよりも大きな扇形切り欠き部８ｃが３つ形成されており、当該３つの切り欠き部８ｃは、それぞれ同一の大きさを成し、周方向に沿って等間隔に、すなわち、Ｓ極磁極体８の中心に対して相互に１２０°ずつ位相をずらして位置付けられている。
【００３８】
なお、切り欠き部は、Ｓ極磁極体８を所定の大きさ、形状及び数で一方側から他方側までを貫通する貫通孔(図示しない)として形成してもよい。
いずれの場合においても、Ｓ極磁極体８に対し、上述した各大きさ及び形状の切り欠き部を組み合わせて形成してもよい。また、切り欠き部は、全てのＳ極磁極体８に対して同一の大きさ、形状及び数だけ形成してもよいし、各Ｓ極磁極体８に対して、異なる大きさ、形状及び数で形成してもよい。
【００３９】
また、磁極体4,8は、所定の磁性を有することが可能であれば、任意の磁性素材を材料として構成すればよいが、本実施形態においては、一例として、ＳＵＳ系ステンレス鋼がその素材として適用されている場合を想定する。
【００４０】
そして、磁石２及び磁極体4,8は、それぞれの貫通孔が連通するように位置付けられ、棒体固定具(図示しない)が当該貫通孔に挿通されることで、相互に同心状を成して組み付けられている。なお、磁石２及び磁極体4,8は、このような組み付け法の他、例えば、水処理装置の使用条件や使用状態などに応じて、接着剤により接着させて組み付けてもよいし、溶接などにより組み付けてもよい。
【００４１】
さらに、このように組み付けられた磁石２及び磁極体4,8は、これらの貫通孔が蓋部(図示しない)の貫通孔と連通するように、ハウジング６に対して位置付けられ、蓋部の貫通孔に挿通させた棒体固定具の両端部を固定することで、ハウジング６と相互に同心状を成して一体的に組み付けられている。
【００４２】
なお、水流方向の両端に位置する磁極体(Ｎ極磁極体４、若しくはＳ極磁極体８)と、ハウジング６の両端の蓋部との間に、それぞれ弾性部材(一例として、ばね(図示しない))を介在させてこれら及び磁石２を組み付けてもよい。このように、磁石２及び磁極体4,8を、弾性部材を介してハウジング６に対して組み付けることで、これらの磁石２及び磁極体4,8は、弾性部材が弾性変形することにより、ハウジング６の内部における位置を微小変動させることができる。これにより、磁石ユニット２０は、流水から受ける水圧の変動を効果的に負荷することができる。
【００４３】
ハウジング６、磁石２及び磁極体4,8をこのように組み付けることで、水処理装置の内部には、ハウジング６の内周部と磁石２及びＮ極磁極体４の外周部との間に円筒状の空隙部が形成されるとともに、Ｓ極磁極体８の切り欠き部８ａによって扇形の切り欠きが形成され、当該空隙部及び切り欠きが水の流路(流水路)１０として構成される。これにより、水は、一端側の蓋部の流入口からハウジング６の内部へ流入された後、流水路１０を所定方向(一例として、図１では右から左へ向かう方向)へ流れ、ハウジング６内を通過し、他端側の蓋部の流出口からハウジング６の外部へ流出され、この間、当該流水に対し、磁石２によって所定の電磁気処理が加えられ、これに伴う電磁気的作用が与えられている。
【００４４】
なお、図１に示す構成において、磁石２及び磁極体4,8は、これらを複数組み合わせた磁石ユニット２０として、ハウジング６の内部に組み込まれている。この場合、磁石ユニット２０は、２つの磁石2a,2bの異極面同士(Ｎ極とＳ極)を吸着させて一体化した１つの磁石２と、磁極体4,8とを交互に直列に並べて構成されており、一例として、２つの磁石２が、同極同士を対向させるように位置付けられ、その間に１つの磁極体4,8が介在された状態となるように、磁石２及び磁極体4,8が組み付けられている。なお、磁石２は、２つの磁石2a,2bを一組とした分割構成ではなく、当初から１つの磁石２として構成してもよい。
【００４５】
また、磁石ユニット２０は、２つの磁石2a,2bの間にそれぞれ所定のスペーサ(図示しない)を介在させた構成としてもよい。この場合、スペーサは、所定の非磁性材(例えば、ゴムやプラスチックなど)を材料として構成するとともに、２つの磁石2a,2bと同心で且つ小径の円板状を成し、その中心部に棒体固定具によって組み付ける際、各磁石2a,2bの貫通孔と連通可能な貫通孔を形成して構成すればよい。なお、スペーサは、例えば、水処理装置の使用条件や使用状態などに応じて、各磁石2a,2bに対し、接着剤により接着させて組み付けてもよいし、溶接などにより組み付けてもよい。
【００４６】
ここで、本実施形態において、磁石ユニット２０は、一例として、合計で６つの磁石２と７つの磁極体4,8を、交互に直列に並べて構成されている場合を想定している。ただし、磁石ユニット２０を構成する磁石２と磁極体4,8の数は、これらに特に限定されず、例えば、水処理装置の使用態様や使用条件などに応じて、２つの磁石２の間に１つの磁極体4,8を介在させるとともに、各磁石２の両側にそれぞれ磁極体4,8を１つずつ直列に配列させた構成としてもよい。また、合計で７つ以上の磁石２と８つ以上の磁極体4,8を、交互に直列に並べて構成してもよい。
【００４７】
これにより、図１に示す３つの磁極体4,8のうち、両側に位置する磁極体４は、その両側面を磁石２ｂのＮ極と密着させているため、Ｎ極の磁性を帯び、Ｎ極磁極体４となる。これに対し、中間に位置する磁極体８は、その両側面を磁石２ａのＳ極と密着させているため、Ｓ極の磁性を帯び、Ｓ極磁極体８となる。
すなわち、磁石ユニット２０において、磁石２及び磁極体4,8は、Ｎ極に帯磁された磁極体(Ｎ極磁極体)４とＳ極に帯磁された磁極体(Ｓ極磁極体)８とが交互に隣り合うように組み付けられている。
【００４８】
以上のような構成によれば、図１に示す３つの磁極体4,8のうち、右側のＮ極磁極体４の外周部から放射状に放出された磁力線は、対向するハウジング６の本体部６ａへ入った後、当該本体部６ａ内を伝って右から左へ延びていく。そして、Ｓ極磁極体８の外周縁との接触部６ｂまで至ると、当該接触部６ｂからＳ極磁極体８の外周縁を伝って当該Ｓ極磁極体８へ入り、その内部で収束する。すなわち、右側のＮ極磁極体４とＳ極磁極体８との間で、かかる磁力線によって磁気回路(一例として、図１中の矢印で示す左回りの磁気回路ＭＣ１)が形成される。なお、かかるＮ極磁極体４と、その右側に位置する図示しないＳ極磁極体との間にも、同様の磁気回路が形成されている。
【００４９】
また、３つの磁極体４のうち、左側のＮ極磁極体４の外周部から放射状に放出された磁力線は、対向するハウジング６の本体部６ａへ入った後、当該本体部６ａ内を伝って左から右へ延びていく。そして、Ｓ極磁極体８の外周縁との接触部６ｂまで至ると、当該接触部６ｂからＳ極磁極体８の外周縁を伝って当該Ｓ極磁極体８へ入り、その内部で収束する。すなわち、左側のＮ極磁極体４とＳ極磁極体８との間で、かかる磁力線によって磁気回路(一例として、図１中の矢印で示す右回りの磁気回路ＭＣ２)が形成される。なお、かかるＮ極磁極体４と、その左側に位置する図示しないＳ極磁極体との間にも、同様の磁気回路が形成されている。
【００５０】
このように磁気回路MC1,MC2が形成された水処理装置において、例えば、図１に示すように、その内部に取り込まれた水が流水路１０内を右から左へ流れるように通水させた場合、当該流水は、磁気回路ＭＣ１及び磁気回路ＭＣ２をこの順番で通過することになる。すなわち、流水は、右側のＮ極磁極体４の外周部から放射状に放出された磁力線が、対向するハウジング６の本体部６ａへ入る流水路１０上の位置(図１においては、位置Ｐ１(以下、ポイントＰ１という))、当該磁力線が本体部６ａの接触部６ｂからＳ極磁極体８の外周縁を伝って当該Ｓ極磁極体８へ入るとともに、流水路１０を成す切り欠き部８ａ内の位置(同じく、位置Ｐ２(以下、ポイントＰ２という))、及び左側のＮ極磁極体４の外周部から放射状に放出された磁力線が、対向するハウジング６の本体部６ａへ入る流水路１０上の位置(同じく、位置Ｐ３(以下、ポイントＰ３という))を、この順番で通過することになる。
【００５１】
この場合、流水は、ポイントＰ１及びＰ３を通過する際、当該各ポイントP1,P3において、それぞれの磁力線を垂直に横切って通過するため、当該流水に対し、フレミングの左手の法則に基づいて、水流方向及び磁力線方向のいずれにも垂直する方向に電流が発生する。
図１に示すように、ポイントＣ１及びＣ３においては、水の通過方向(水流方向)が右から左へ向かう方向であるとともに、磁力線の放出方向(磁力線方向)が下から上へ向かう方向となるため、流水に対し、ポイントＣ１及びＣ３を通過する際、フレミングの左手の法則に基づいて、図１の表から裏へ向かう方向に電流が発生することになる。
【００５２】
これに対し、ポイントＰ２においては、水は、Ｓ極磁極体８の外周部に形成された切り欠き部８ａ内を右から左へ向かって流れる。また、上述したように、Ｓ極磁極体８には、切り欠き部８ａが形成されているため、Ｎ極磁極体４の外周部から放射状に放出された磁力線は、対向するハウジング６の本体部６ａ内を伝い、本体部６ａの接触部６ｂからＳ極磁極体８の切り欠き部８ａ以外の外周縁を伝って当該Ｓ極磁極体８へ入り、その内部で収束する。
【００５３】
このため、ポイントＰ２において、かかる磁力線は、切り欠き部８ａ内を流れる磁気抵抗の大きな流水中にはほとんど放出されず、ハウジング６の本体部６ａと接触し、相対的に磁気抵抗の小さなＳ極磁極体８の切り欠き部８ａ以外の外周縁から、当該Ｓ極磁極体８内に入って当該切り欠き部８ａに沿って流水を迂回することになる。なお、図２(ａ)は、ポイントＰ２を通過する際の水の流れ、及び磁力線が迂回される状況、並びに、結果として発生する電流の流れを示した概念図であり、図２(ｂ)は、図２(ａ)における磁石２、Ｎ極磁極体４及びＳ極磁極体８の各構成を示している。
【００５４】
この結果、ポイントＰ２においては、磁力線が流水中にほとんど放出されず、流水が通過する際、当該流水に対し、フレミングの左手の法則に基づく電流はほとんど発生しないことになる。このため、流水がポイントＰ１を通過する際に発生した電流は、図２(ａ)に示すように右回りの円環状を成し、当該流水がポイントＰ２を通過した際においても、ほとんど打ち消されることがない。
【００５５】
このように、水処理装置に取り込まれ、流水路１０を流れる水に対しては、ポイントP1,P3を通過する際、この順番で所定の電流がそれぞれ発生し、これに伴う電磁気処理を加えることで、電磁気的作用が与えられる。
一方、ポイントＰ２を通過する際には、上述したように、流水に対して所定の電流はほとんど発生せず、電磁気的処理がほとんど加えられないため、与えられる電磁気的作用は極めて小さい。
【００５６】
このため、流水に対し、ポイントＰ１で与えられた電磁気的作用がポイントＰ２を通過する際に相殺されることはなく、ポイントＰ３を通過する際、当該電磁気的作用をさらに重ねて与えることができる。
【００５７】
この結果、水処理装置に取り込まれ、流水路１０を流れる水に対しては、その流入から流出まで、電磁気処理を加え続けることができるとともに、これに伴う電磁気的作用を与え続けることができる。すなわち、上述した従来の水処理装置(図４)のように、流水に対して電磁気的作用が付与される状態と、相殺される状態とが、水の流入から流出まで交互に繰り返されることがなく、流水に対して与える電磁気的作用を格段に高めることができる。
【００５８】
また、これにより、磁石２及び磁極体4,8を多数組み合わせて磁石ユニット２０を構成しなくとも、流水に対して十分な電磁気的作用を与えることができるため、磁石ユニット２０の製造工程における作業負荷を低減させることができるとともに、磁石ユニット２０のサイズを小さくすることができ、容易に水処理装置の小型化を図ることができる。また、磁石ユニット２０を構成する磁石２として、非常に高い磁気力を有する高価な磁石(例えば、ネオジウム磁石など)を必ずしも使用しなくとも、流水に対して十分な電磁気的作用を与えることができるため、容易に水処理装置の製造コストの低減化を図ることができる。
【００５９】
ここで、本実施形態に係る水処理装置における、流水に対して与える電磁気的作用について、流水中に放出される磁力線の磁束の大きさを測定し、Ｎ極の磁性を有する磁束(Ｎ極磁束)からＳ極の磁性を有する磁束(Ｓ極磁束)を差し引いた磁束を、流水に対して電磁気的作用を与える有効磁束として、その大きさを上述した従来の水処理装置(図４)と比較することで、検証した。
【００６０】
この場合、図１に示す区間Ｘにおける磁気角度(いわゆる電気角度に相当)を一周期(０〜２π(０°〜３６０°))とし、各磁気角度に対する磁束の大きさを測定した。なお、区間Ｘは、Ｎ極磁極体４の外径とハウジング６の本体部６ａの内径との中間の大きさを成す流水路１０上の点を、水流方向へ、右側のＮ極磁極体４と、その手前に位置する図示しないＳ極磁極体８との間隔の中間位置から、当該Ｎ極磁極体４、Ｓ極磁極体８を越えて、当該Ｓ極磁極体８と次のＮ極磁極体４(左側のＮ極磁極体４)との間隔の中間位置まで移動する位置及び長さに設定した。
【００６１】
また、上述した従来の水処理装置(図４に相当)についても同様の区間Ｘにおける各磁気角度に対する磁束の大きさを測定した。
なお、本実施形態に係る水処理装置(図１)、及び上述した従来の水処理装置(図４)のいずれにおいても、磁石として、外径が５０ｍｍ、厚さが１０ｍｍの同一磁気力を有するフェライト磁石を適用するとともに、厚さ１ｍｍの磁極体(磁極板)を適用し、区間Ｘの長さを４２ｍｍ(磁石及び磁極体(磁極板)それぞれ２つ分の合計厚さに相当)に設定した。
【００６２】
本実施形態に係る水処理装置(図１)についての測定結果を図５に示すとともに、上述した従来の水処理装置(図４)についての測定結果を図６に示す。
図６に示すように、従来の水処理装置(図４)の場合、Ｎ極磁束は、Ｎ極磁極板５６ｎの近傍で最大となり、その最大値は、約１４００ガウスであり、Ｓ極磁束は、Ｓ極磁極板５６ｓの近傍で最大となり、その最大値は、約１３００ガウスとなった。Ｓ極磁束をマイナス方向とすれば、区間Ｘにおいて、磁束は、ほぼ正弦波形に近い波形になった。そして、Ｎ極磁束からＳ極磁束を差し引いた有効磁束は、最大で１００ガウス程度となるが、そのほとんどが相殺され、当該有効磁束の波形は、１００ガウス以下の略平坦状を成している。
【００６３】
このように、磁極板５６、すなわち磁石５４から最大１４００ガウス程度の磁束を流水中に放出した場合であっても、当該流水に対して電磁気的作用を与えることが可能な有効磁束の大きさは、最大で１００ガウス程度に止まることが確認された。
【００６４】
これに対し、図５に示すように、本実施形態に係る水処理装置(図１)の場合、Ｎ極磁束は、Ｎ極磁極体４の近傍で最大となり、その最大値は、約２０００ガウスであり、Ｓ極磁束は、Ｓ極磁極体８の近傍で最大となり、その最大値は、約１２００ガウスとなった。そして、Ｎ極磁束からＳ極磁束を差し引いた有効磁束は、最大で８００ガウスとなり、当該有効磁束の波形は、なだらかな放物線状を成している。
【００６５】
このように、磁極体4,8、すなわち磁石２から流水に対して放出される磁束は、Ｓ極磁束よりもＮ極磁束の方が大きく、放出磁束をＮ極磁束に集中させることで、上述した従来の水処理装置の有効磁束の最大８倍の大きさの磁束を流水に対して放出可能であることが確認された。
【００６６】
以上のとおり、本実施形態に係る水処理装置によれば、同一の磁気力を有する磁石を同一個数組み付けた磁石ユニット構成とした場合、流水に対して、格段に大きな(約８倍の)電磁気的作用を与えられることが検証できた。
【００６７】
さらには、同一の磁気力を有する磁石を組み付けた磁石ユニット構成とした場合、当該磁石ユニットを構成する磁石の個数を従来比で約８分の１、別の捉え方をすれば、そのサイズを従来比で約８分の１にした場合であっても、流水に対して同等の磁気的作用を与えることができ、容易に装置の小型化、及び製造コストの低減化が可能であることが検証できた。
【００６８】
ところで、上述した水処理装置の技術分野では、フレミングの右手の法則に従った電磁気処理(単に、磁気処理とも言う)が行われている。この場合、流水に効率よく磁気処理を加えるためには、フレミングの右手の法則に従って、流水を磁界(磁場)に対して直角に通過させる必要がある。
【００６９】
そこで、本実施形態では、図６(ａ),(ｂ)に示すように、ハウジング６と接触させて位置付けられている磁極体８において、その切り欠き部８ａ相互間に残留した部位を羽根部８ｆとして構成し、これら複数の羽根部８ｆを流水の流れ方向に対して所定の角度θで傾斜させる。そして、複数の羽根部８ｆは、それぞれ、流水の流れ方向に対して同一方向に傾斜させる。
【００７０】
なお、羽根部８ｆの数は、例えば磁極体８に形成した切り欠き部８ａの数に応じて任意に設定されるため、特に数値限定はしない。また、羽根部８ｆの形状や大きさは、例えば流水路１０の形状や広さに応じて任意(例えば、矩形、扇形、楕円形、円弧形など)に設定されるため、特に限定はしない。更に、羽根部８ｆの傾斜角度θは、流水路１０を流れる水の流速や流量、水処理装置の使用目的や使用環境に応じて任意に設定されるため、特に数値限定はしないが、流水の流れ方向に対して、０°＜θ＜９０°なる関係を満足するように設定すればよい。
【００７１】
このように、各羽根部８ｆを流水の流れ方向に対して所定の角度θで傾斜させることにより、流水路１０を流れる水を磁石２周りに螺旋状に環流させながら同時に、当該水に対して磁界及び電流を互いに直角に作用させることができる。この場合、水を磁石２周りに螺旋状に環流させることで、流水路１０を流れる水の流速を上げると共に、通水時間を延長させることができる。更に、流水路１０を流れる水に対して磁界及び電流を互いに直角に作用させることで、当該流水に対して十分な電磁気的作用を与えることができる。これにより、高い濃度の活性水素を含有する磁気処理水を生成することができる。
【００７２】
ここで、高濃度の活性水素を含有する磁気処理水の実用的効果としては、例えば、水道の給水管内面に付着した赤さびの除去効果や、赤さびの酸化第二鉄(Ｆｅ２Ｏ３)の部分還元により黒さびのマグネタイト(Ｆｅ３Ｏ４)が防錆被膜として生成される効果、高磁束密度中を高い流速で水を通水して起電力と発生電流の双方を増大させて磁気処理効率を高める効果などを挙げることができる。
【００７３】
かかる実用的効果は、磁気処理水の中に何らかの還元特性を持つ物質、即ち活性水素が高い濃度で含まれていることに起因している。そこで、かかる効果を実証するための第１の方策として、例えば図７(ａ)に示すような閉回路循環式磁気処理実験装置を構築した。そして、当該装置に精製水を循環させながら、その一部を分析試料として採取し、その採取試料に過酸化水素水(Ｈ２Ｏ２)の希薄液を添加した過酸化水素希薄溶液の消費量と処理水の循環時間の関係を調査した。なお、測定は、酸化還元電位計測定により実施した。また、測定の目安は、磁気処理装置を通水する前の水を基準とし、酸化還元電位(Ｏ.Ｒ.Ｐ)の電位差測定を行った。
【００７４】
かかる調査結果によれば、処理水の循環時間が増加すると、過酸化水素希薄溶液の添加量が増加して、通水前の水よりも酸化還元電位の値が低くなることが分かった。すなわち循環時間が増加すると、これに応じて、過酸化水素希薄溶液の添加量が増加することが判明した。このことは、過酸化水素水の活性酸素(Ｏ２−)と処理水中の還元物資とが反応していることを意味しており、循環時間が増すと還元物質が増加し、蓄積されたことにより生じた現象といえる。
【００７５】
そして、この現象結果に基づいて、磁気処理装置による活性水素含有水の中の活性水素の直接分析を、スーパーオキシド(活性水素)消去活性(ＳＯＳＡ)ＥＳＲ法により実施したところ、磁気処理水の中に活性水素が含有していることが判明した。
ここで、閉回路循環式磁気処理実験装置に、図６の構成を施した本発明の水処理装置を組み込んで、活性水素の直接分析を実施した実験の具体例について説明する。
【００７６】
図７(ａ)に示すように、本発明の水処理装置６４は、水槽６０に貯水した脱塩素水道水６２をポンプＰで循環させる循環経路中に接続配置されており、流量調節用バルブ６６によって水処理装置６４へ流入させる脱塩素水道水６２の流量を調節し、磁気処理水中の水素発生量を測定した。この場合、水槽６０に貯水する脱塩素水道水６２の貯水量を５０リットル、水処理装置６４の磁束密度を２５００ガウス、通水時間を２時間と４時間に設定する。そして、それぞれの時間に採取用バルブ６８で採取する磁気処理水７０の採取量を５０ミリリットルとし、循環通水速度を０.５m／secと０.２m／secの場合に分けて実験を行った。
【００７７】
この場合、採取した磁気処理水７０の分析では、日本電子製 ESR,JES-FR80型の分析装置を利用し、ヒポキサンチン−キサンチンオキシターゼ系スーパーオキシド(Ｏ２−)を発生させる。そして、ＥＳＲ(電子スピン共鳴)法によるスーパーオキシド消去活性を求めて、活性水素の直接分析を実施した。
図７(ｂ)には、分析実験の結果が示されており、循環通水速度０.５m／secでは、０.２m／secの場合に比べて、活性水素の発生量が約４倍から５倍程度大きくなっていることが分かる。
【００７８】
更に、活性水素による還元力を確認するために、給水管内に発生付着している赤さびヘマタイト(Ｆｅ２Ｏ３)の微粉を採取し、これを図７(ａ)の閉回路循環式磁気処理実験装置の水槽６０に投入し分散させた。ここでは、水処理装置６４の磁束密度を８０００ガウスに設定し、通水時間(２時間、４時間)毎に磁気処理水７０に含まれる分散微粉を採取し、これにＸ線回析を施すことでマグネタイト(Ｆｅ３Ｏ４)の生成を確認した。この結果、通水２４時間では、マグネタイトは殆ど認められず、通水７２時間ではマグネタイトが相当量確認された。そして、１週間後には、赤さびはの殆どが黒さびマグネタイトに化学変化していた。
【００７９】
これにより、上述したような実用的効果が実証され、水処理装置における磁気処理によって、高い濃度の活性水素を含有する磁気処理水を生成することができることが明らかになり、かかる活性水素含有水により防錆効果が発揮される化学的メカニズムを立証することができた。つまり、化学的メカニズムにおいて、平衡状態が保持されている水(Ｈ２Ｏ)が外的エネルギ(磁気処理)の作用により、微弱な電解反応が生じ、活性水素(Ｈ・)を含有した磁気処理水となり、その結果、かかる活性水素が赤さびの酸化第二鉄(Ｆｅ２Ｏ３)を還元し、黒さびのマグネタイト(Ｆｅ３Ｏ４)に化学変化して防錆被膜となる。
【００８０】
このような科学的メカニズムを磁気処理による活性水素発生反応式(１)と、赤さびのマグネタイト化還元反応式(２)で示すと、
Ｈ２Ｏ(水)→(←)Ｈ・(活性水素)＋・ＯＨ(ヒドロキシルラジカル)…(１)
３Ｆｅ２Ｏ３(赤さび)＋２(Ｈ・)→２Ｆｅ３Ｏ４(マグネタイト)＋Ｈ２Ｏ(水)…(２)
この場合、反応式(２)では、赤さび(Ｆｅ２Ｏ３)の３分子の中の１分子が活性水素２個により還元されて、２分子の黒さびマグネタイト(Ｆｅ３Ｏ４)が生成される。
【００８１】
赤さびの部分還元とはこのことであり、それを式(３)(４)に示す。
(２Ｆｅ２Ｏ３＋Ｆｅ２Ｏ３)＋２(Ｈ・)→(２Ｆｅ２Ｏ３＋２ＦｅＯ)＋Ｈ２Ｏ…(３)
(２Ｆｅ２Ｏ３＋２ＦｅＯ)＋２(Ｈ・)→２Ｆｅ３Ｏ４…(３)
【００８２】
なお、上述した実施形態(図６)では、ハウジング６と接触させて位置付けられている磁極体８に複数の羽根部８ｆを設けた場合を想定したが、これに限定されることは無く、当該羽根部８ｆに加えて更に、ハウジング６と非接触状態に位置付けられている磁極体４の外周部に、ハウジング６方向に突出して形成した複数の羽根部(図示しない)を周方向に沿って構成してもよい。これにより、磁極体８のみに羽根部８ｆを設けた場合よりも、さらに流水路１０を流れる水の流速を上げることができると共に、通水時間を延長させることができ、流水に対して上述した電磁気的作用をより効果的に作用させることができる。この結果、高い濃度の活性水素を含有する磁気処理水を容易に生成することができる。
この場合、磁極体４の複数の羽根部の構成(数、形状及び大きさなど)は、上述した羽根部８ｆと同様であるため、その説明は省略する。その際、磁極体４の羽根部は、ハウジング６と非接触となるように、当該ハウジング６方向に突出させて形成すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の一実施形態に係る水処理装置の構成例を示すとともに、流水に対する磁力線の放出状態を説明するための要部拡大断面図。
【図２】本発明の一実施形態に係る水処理装置における水流、磁力線及び電流の関係を説明するための図であって、(ａ)は、ポイントＰ２を通過する際の水の流れ、及び磁力線が迂回される状況、並びに、結果として発生する電流の流れを示した概念図、(ｂ)は、同図(ａ)における磁石、Ｎ極磁極体及びＳ極磁極体の各構成を示す斜視図。
【図３】Ｓ極磁極体の切り欠き部の構成例を示す図であって、(ａ)は、４つの扇形切り欠き部を等間隔で形成した構成を示す平面図、(ｂ)は、４つの矩形切り欠き部を等間隔で形成した構成を示す平面図、(ｃ)は、２つの扇形切り欠き部と、２つの矩形切り欠き部を交互に等間隔で形成した構成を示す平面図、(ｄ)は、３つの扇形切り欠き部を等間隔で形成した構成を示す平面図。
【図４】従来の水処理装置における流水に対する磁力線の放出状態を説明するための要部拡大断面図。
【図５】流水に対して与える電磁気的作用について、流水中に放出される磁力線の磁束の大きさ、及び有効磁束の大きさを測定した結果を示す図であって、(ａ)は、本実施形態に係る水処理装置の場合の測定結果を示す図、(ｂ)は、従来の水処理装置の場合の測定結果を示す図。
【図６】(ａ)は、本発明の一実施形態に係る水処理装置の他の構成を一部拡大して示す斜視図、(ｂ)は、流水の流れ方向に対する羽根部の傾斜角度を示す平面図。
【図７】(ａ)は、閉回路循環式磁気処理実験装置の構成を模式的に示す図、(ｂ)は、同図(ａ)の装置で実験を行った結果を通水時間と活性水素発生量との関係で示す図。
【符号の説明】
【００８４】
２ 磁石
４，８ 磁極体
６ ハウジング
８ａ，８ｂ，８ｃ 切り欠き部
１０ 流水路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流水に対して電磁気的作用を与える水処理装置に関し、特に、かかる電磁気的作用を格段に高めることが可能であるとともに、小型化及び低コスト化を図ることが可能な水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
建築物等における給水、給湯用の配管は、長年に亘る使用に伴って配管の内壁が腐食され、その腐食部分に赤さびが発生する場合がある。この場合、かかる配管からは、いわゆる赤水が発生してしまう。また、水中の不純物が配管の内壁に固着し、当該配管の内径が次第に小さくなってしまう場合がある。この場合、かかる配管からの給水圧が低下する、いわゆる圧損が発生してしまう。そして、これらがさらに進行した場合、その結果として、水もれ、断水などの事態を招いてしまう。
【０００３】
従来から、このような事態を回避するための各種の手法が知られているが、近年、長期に亘って断水させることなく工事を行うことができ、水質についての問題もなく、また、費用も抑制できることから、給水、給湯設備に磁石を設け、供給水に対して電磁気処理を加え、これに伴う電磁気的作用を与える手法が採用されるケースが増えている。このような電磁気的作用を与える手法によれば、かかる電磁気処理を加えた水を配管中に通すことで、安全、且つ低コストに、当該配管の内壁へ発生した赤さび等を除去するとともに、赤さびの発生や不純物の固着を防止することができる。そして、このように流水に対して、電磁気的作用を与えるために用いられる装置(以下、水処理装置という)としては、各種のタイプが知られている(特許文献１及び２参照)。
【０００４】
図４には、かかる水処理装置の構成の一例が示されており、当該水処理装置は、一端側に水の流入口(図示しない)が設けられ、他端側に流出口(図示しない)が設けられた円筒状のハウジング５２と、当該ハウジング５２の内部に組み込まれ、ハウジング５２内を通過する流水に対して電磁気処理を加え、これに伴う電磁気的作用を与えるための磁石ユニット５０とが備えられている。
【０００５】
図４に示すように、水処理装置には、ハウジング５２の内周部と磁石ユニット５０の外周部との間に所定の空隙部が形成され、当該空隙部が水の流路(流水路)５８として構成されている。これにより、水処理装置は、内部に取り込まれた水が流水路５８を流れている間に、当該流水に対し、磁石ユニット５０によって電磁気処理を加え、これに伴う電磁気的作用を与えている。
【０００６】
また、磁石ユニット５０は、２つの磁石54a,54bの異極面同士(Ｎ極とＳ極)を吸着させて一体化した１つの磁石５４と、磁極板５６とを交互に直列に並べて構成されている。この場合、磁石ユニット５０は、２つの磁石５４が、同極同士を対向させるように位置付けられ、その間に１つの磁極板５６が介在された状態となるように、磁石５４及び磁極板５６が組み付けられている。
【０００７】
図４に示す構成においては、３つの磁極板５６のうち、両側に位置する磁極板５６が、その両側面を磁石５４ｂのＮ極と密着させているため、Ｎ極の磁性を帯びることになる(以下、便宜上かかる磁極板５６をＮ極磁極板５６ｎという)。この結果、磁力線が、Ｎ極磁極板５６ｎの外周部から放射状に当該Ｎ極磁極板５６ｎの外部、すなわち、対向するハウジング５２の本体部５２ａへ向けて放出される。そして、Ｎ極磁極板５６ｎの外部へ放射状に放出された磁力線は、対向するハウジング５２の円筒状を成す本体部５２ａへ入り、当該本体部５２ａ内を伝って所定方向へ延びていく。
【０００８】
これに対し、中間に位置する磁極板５６は、その両側面を磁石５４ａのＳ極と密着させているため、Ｓ極の磁性を帯びることになる(以下、便宜上、かかる磁極板５６をＳ極磁極板５６ｓという)。
この結果、Ｎ極磁極板５６ｎから放射状に放出され、ハウジング５２の本体部５２ａへ入った上記磁力線は、当該本体部５２ａ内をＳ極磁極板５６ｓの方向へ伝導され、当該Ｓ極磁極板５６ｓとの対向部から、Ｓ極磁極板５６ｓの外周部へ向けて放射状に放出され、当該Ｓ極磁極板５６ｓ内に収束する。
【０００９】
具体的に説明すると、図４に示す３つの磁極板５６のうち、右側のＮ極磁極板５６ｎの外周部から放射状に放出された磁力線は、対向するハウジング５２の本体部５２ａへ入った後、当該本体部５２ａ内を伝って右から左へ延びていく。そして、Ｓ極磁極板５６ｓとの対向部５２ｂまで至ると、当該対向部５２ｂからＳ極磁極板５６ｓの外周部へ向けて放射状に放出され、当該Ｓ極磁極板５６ｓ内に収束する。すなわち、右側のＮ極磁極板５６ｎとＳ極磁極板５６ｓとの間で、かかる磁力線によって磁気回路(一例として、図４中の矢印で示す左回りの磁気回路ＭＣ３)が形成される。
【００１０】
また、３つの磁極板５６のうち、左側のＮ極磁極板５６ｎの外周部から放射状に放出された磁力線は、対向するハウジング５２の本体部５２ａへ入った後、当該本体部５２ａ内を伝って左から右へ延びていく。そして、Ｓ極磁極板５６ｓとの対向部５２ｂまで至ると、当該対向部５２ｂからＳ極磁極板５６ｓの外周部へ向けて放射状に放出され、当該Ｓ極磁極板５６ｓ内に収束する。すなわち、左側のＮ極磁極板５６ｎとＳ極磁極板５６ｓとの間で、かかる磁力線によって磁気回路(一例として、図４中の矢印で示す右回りの磁気回路ＭＣ４)が形成される。
【００１１】
このように磁気回路MC3,MC4が形成された水処理装置において、例えば、図４に示すように、その内部に取り込まれた水が流水路５８内を右から左へ流れるように通水させた場合、当該流水は、磁気回路ＭＣ３及び磁気回路ＭＣ４をこの順番で通過することになる。すなわち、流水は、右側のＮ極磁極板５６ｎの外周部から放射状に放出された磁力線が、対向するハウジング５２の本体部５２ａへ入る流水路５８上の位置(図４においては、位置Ｃ１(以下、ポイントＣ１という))、当該本体部５２ａの対向部５２ｂから放射状に放出された磁力線が、Ｓ極磁極板５６ｓの外周部へ入る流水路１０上の位置(同じく、位置Ｃ２(以下、ポイントＣ２という))、及び左側のＮ極磁極板５６ｎの外周部から放射状に放出された磁力線が、対向するハウジング５２の本体部５２ａへ入る流水路５８上の位置(同じく、位置Ｃ３(以下、ポイントＣ３という))を、この順番で通過することになる。
【００１２】
この場合、流水は、各ポイントC1,C2,C3を通過する際、当該各ポイントC1,C2,C3において、それぞれの磁力線を横切って通過するため、当該流水に対して、電磁気的作用を与えることができる。すなわち、流水は、各ポイントC1,C2,C3を通過する際、各磁力線をその向きに対してそれぞれ直角に横切って通過するため、当該流水に対し、フレミングの左手の法則に基づいて電流を発生させることができ、これに伴う電磁気的作用を与えることができる。
【００１３】
このように、かかる水処理装置によれば、水が流水路５８内を流れる間、当該流水に対し、電磁気的作用を与えることができ、配管の内壁へ発生した赤さび等を除去するとともに、赤さびの発生や不純物の固着を防止することができる。
【特許文献１】特開平９−２２５４５９号公報
【特許文献２】特開２００４−２３０２７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
ところで、上述した水処理装置においては、流水に対し、フレミングの左手の法則に基づいて、水流方向及び磁力線方向のいずれにも垂直する方向に電流が発生する。この場合、図４に示すように、ポイントＣ１及びＣ３においては、水の通過方向(水流方向)が右から左へ向かう方向であるとともに、磁力線の放出方向(磁力線方向)が下から上へ向かう方向となるため、流水に対し、ポイントＣ１及びＣ３を通過する際、フレミングの左手の法則に基づいて、図４の表から裏へ向かう方向に電流が発生する。これに対し、ポイントＣ２においては、水流方向が右から左へ向かう方向であるとともに、磁力線方向が上から下へ向かう方向となるため、流水に対し、ポイントＣ２を通過する際、フレミングの左手の法則に基づいて、図４の裏から表方向へ向かう電流が発生する。
【００１５】
上述したように、水処理装置に取り込まれた水は、流水路５８をポイントＣ１、Ｃ２、Ｃ３の順番で通過する。このため、流水路５８を流れる水に対しては、各ポイントC1,C2,C3を通過する際、この順番で電流がそれぞれ発生し、当該電流により電磁気処理が加えられることで、これに伴う電磁気的作用が与えられる。
しかしながら、かかる流水に対して発生する電流は、その発生方向が、ポイントＣ１及びＣ３での向き(図４の表から裏へ向かう方向)と、ポイントＣ２での向き(図４の裏から表へ向かう方向)とで逆向きになるため、ポイントＣ１で流水に対して発生した電流は、当該流水がポイントＣ２を通過する際に発生する電流によって、ほぼ打ち消されてしまう。この結果、両ポイントC1,C2で流水に対して与えられる電磁気的作用が相殺されることになり、その効果が薄れてしまう。
【００１６】
かかる流水に対しては、ポイントＣ３を通過する際に、再び電流が発生し、これに伴う電磁気的作用が与えられるが、その後にポイントＣ２と同様のポイント(図示しない)を通過することで、上述したように、当該電流はほぼ打ち消され、かかる電磁気的作用が相殺されてしまう。すなわち、流水に対し、このような電磁気的作用が付与される状態と、相殺される状態とが、水処理装置に取り込まれた水の流入から流出まで交互に繰り返されることになる。
【００１７】
このような状態においては、流水に対し、発生させた電流により与えられる電磁気的作用の効果が薄れてしまう、別の捉え方をすれば、磁石ユニット５０において放射状に放出させた磁力線を有効に活用し切れず、かかる磁力線による電磁気的作用を効果的に与えることができないこととなってしまう。そして、その程度によっては、配管の内壁へ発生した赤さび等を除去するとともに、赤さびの発生や不純物の固着を防止する効果が充分に発揮されない場合がある。
【００１８】
この場合、例えば、磁石５４及び磁極板５６を多数組み合わせて磁石ユニット２０を構成することや、磁石ユニット５０を構成する磁石５４として、非常に高い磁気力を有する磁石(例えば、ネオジウム磁石など)を適用することで、流水に対する電磁気的作用の効果を高めることができる。しかしながら、磁石５４及び磁極板５６を多数組み合わせて磁石ユニット５０を構成した場合、製造工程における作業負荷が増加してしまうとともに、当該磁石ユニット５０のサイズが大きくなり、水処理装置が大型化してしまう。また、ユニット５０を構成する磁石５４として、ネオジウム磁石などを適用した場合、これらの磁石は、一般的なフェライト磁石などと比べて高価であるため、その分だけ水処理装置の製造コストが上昇してしまう。
【００１９】
本発明は、このような課題を解決するためになされており、その目的は、流水に対して与える電磁気的作用を格段に高めることが可能であるとともに、容易に小型化及び低コスト化を図ることが可能な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】
【００２０】
このような目的を達成するために、本発明の水処理装置は、流水に対して電磁気的作用を与えるための複数の磁石と、磁性素材で成り、磁石間に介在されて正極及び負極に帯磁される磁極体と、磁性素材で成り、前記磁石及び磁極体を覆うとともに、当該磁石及び磁極体との間で流水路を形成し、一端側に前記流水路の流入口、他端側に当該流水路の流出口を有するハウジングとを備えている。かかる水処理装置において、磁石及び磁極体は、正極に帯磁された磁極体と負極に帯磁された磁極体とが交互に隣り合うように組み付けられ、いずれか一方の極に帯磁された磁極体は、ハウジングと非接触状態に位置付けられているのに対し、他方の極に帯磁された磁極体は、その外周部を部分的に切り欠いて前記流水路の一部を成す切り欠き部を有し、外周縁をハウジングと接触させて位置付けられている。
【００２１】
この場合、前記他方の極に帯磁された各磁極体の切り欠き部は、その切り欠き断面積の合計が、ハウジングの流入口の断面積以上、且つ、流出口の断面積以上の大きさに形成されている。
また、本発明の水処理装置において、ハウジングと非接触状態に位置付けられている磁極体には、その外周部からハウジング方向に突出して形成された複数の羽根部が周方向に沿って構成されているとともに、ハウジングと接触させて位置付けられている磁極体には、切り欠き部相互間に残留した部位が羽根部として構成されており、これら複数の羽根部は、流水の流れ方向に対して所定の角度で傾斜している。この場合、複数の羽根部は、それぞれ、流水の流れ方向に対して同一方向に傾斜している。
なお、磁極体及びハウジングは、その材料として、ＳＵＳ系ステンレスを適用して構成されている。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の水処理装置によれば、正極から放射状に放出される磁力線、若しくは、負極へ放射状に収束される磁力線のいずれか一方を集中的に流水に対して作用させることで、当該流水に対して与える電磁気的作用を格段に高めることができるとともに、容易に装置の小型化及び低コスト化を図ることができる。この場合、ハウジングと接触させて位置付けられている磁極体及びハウジングと非接触状態に位置付けられている磁極体の少なくともいずれか一方の外周部に、流水の流れ方向に対して傾斜させた複数の羽根部を構成することで、流水を各羽根部に沿って磁石周りに螺旋状に環流させながら、同時に当該流水に電磁気処理を加えることが可能となり、その結果、高い濃度の活性水素を含有する水を生成することができる。これにより、高い防錆効果を実現することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態に係る水処理装置について、添付図面を参照して説明する。
図１には、本発明の一実施形態に係る水処理装置が示されており(ただし、同図には、要部のみ示す)、当該水処置装置は、流水に対して電磁気的作用を与えるための複数の磁石２と、磁性素材で成り、磁石２間に介在されて正極(Ｎ極)及び負極(Ｓ極)に帯磁される磁極体4,8と、磁性素材で成り、前記磁石２及び磁極体4,8を覆うとともに、当該磁石２及び磁極体4,8との間で流水路１０を形成し、一端側に前記流水路１０の流入口(図示しない)、他端側に当該流水路１０の流出口(図示しない)を有するハウジング６とを備えている。
【００２４】
この場合、ハウジング６、磁石２及び磁極体4,8は、いずれも直線状に所定長さで延出した略円環状を成し、ハウジング６は、その内径が磁石２及び磁極体4,8の外径よりも大きな円筒状を成す本体部６ａと、その両端部に配設され、当該本体部６ａと同心の円板状を成す蓋部(図示しない)とで構成されている。本体部６ａの両端に配設した２つの蓋部のうち、一方には、その中心部に棒体の固定具(図示しない)を挿通するための貫通孔が形成されているとともに、その周縁部に水処理装置の内部へ水を取り込むための流入口(図示しない)が形成されている。これに対し、他方の蓋部には、その中心部に前記棒体固定具を挿通するための貫通孔、及びその周縁部に水処理装置の外部へ水を流出させるための流出口(図示しない)がそれぞれ形成されている。
【００２５】
なお、ハウジング６の本体部６ａは、蓋部の流入口から流出口に亘って、磁石２及び磁極体4,8との間で流水路１０を形成することが可能であれば、その形状は、特に限定されない。例えば、上述した円筒状の他、断面形状(断面の外郭形状や内郭形状)が楕円や矩形などを成す筒状であってもよい。同様に、ハウジング６の蓋部も上述した円板状の他、楕円板状や矩形板状であってもよい。
また、ハウジング６の本体部６ａは、分割構成であってもよく、例えば、水流方向に複数分割し、これらを直列に組み付けて所定長さに構成してもよいし、円筒を径方向に複数分割(例えば、２つ又は４つの扇形に分割)し、これらを組み付けて略円筒状に構成してもよい。
【００２６】
いずれの場合においても、ハウジング６(具体的には、本体部６ａ及び蓋部)の大きさ(長さや径など)は、例えば、磁石２及び磁極体4,8の大きさなどに応じて任意に設定されるため、ここでは特に限定しない。また、ハウジング６(本体部６ａ及び蓋部)は、所定の磁性を有することが可能であれば、任意の磁性素材を材料として構成すればよいが、本実施形態においては、一例として、ＳＵＳ系ステンレス鋼がその素材として適用されている場合を想定する。
【００２７】
また、棒体固定具(図示しない)は、一例として、その両端部に螺旋状溝(例えば、雄ねじ)が形成されたボルト部材と、当該螺旋状溝に螺合可能な螺旋状溝(例えば、雌ねじ)が形成されたナット部材とで構成されている場合を想定する。
【００２８】
磁石２及び磁極体4,8は、一例として、中心部に一方の側面から他方の側面まで(例えば、図１の左側の側面から右側の側面まで)を貫通し、棒体固定具を挿通するための貫通孔(図示しない)が形成された円板状に構成されている。この場合、磁石２は、その外径が円筒状を成すハウジング６の本体部６ａの内径よりも小さな円板状を成すように構成されている。
【００２９】
なお、磁石２の形状は、円板状の他、例えば、楕円板状や矩形板状などであってもよいし、これらの複数の形状を成す磁石２を混在させてもよい。また、磁石２の大きさは、例えば、水処理装置の使用態様や使用条件などに応じて任意に設定されるため、ここでは特に限定しない。
さらに、磁石２としては、永久磁石及び一時磁石(例えば、電磁石など)のいずれも適用することができるが、本実施形態においては、フェライト磁石やネオジウム磁石などの永久磁石が適用されている場合を一例として想定する。
【００３０】
これに対して、磁極体4,8は、いずれか一方の極に帯磁された磁極体４が、ハウジング６と非接触状態に位置付けられているのに対し、他方の極に帯磁された磁極体８が、その外周部を部分的に切り欠いて流水路１０の一部を成す切り欠き部８ａを有し、外周縁をハウジング６と接触させて位置付けられている。
【００３１】
図１に示す構成においては、一例として、正極(Ｎ極)に帯磁された磁極体４(以下、かかる磁極体をＮ極磁極体４という)が、ハウジング６の本体部６ａの内周縁と非接触状態に位置付けられているのに対し、負極(Ｓ極)に帯磁された磁極体８(以下、かかる磁極体をＳ極磁極体８という)が、その外周部を部分的に切り欠いて形成された切り欠き部８ａを有し、当該切り欠き部８ａ以外の外周縁をハウジング６の本体部６ａの内周縁と接触させて位置付けられている。
すなわち、Ｎ極磁極体４は、その外径をハウジング６の内径よりも小さく、且つ磁石２の外径よりも大きく設定した円板状に構成されているのに対し、Ｓ極磁極体８は、その外径をハウジング６の内径と略同一の大きさに設定した円板状に構成されている。
【００３２】
なお、これとは逆に、Ｎ極磁極体４がその外周縁を部分的に切り欠いて形成された切り欠き部８ａを有し、その外周縁をハウジング６の本体部６ａの内周縁と接触させて位置付けられるとともに、Ｓ極磁極体８がハウジング６の本体部６ａの内周縁と非接触状態に位置付けられる構成であってもよい。この場合、Ｎ極磁極体４は、その外径をハウジング６の内径と略同一の大きさに設定した円板状に構成するとともに、Ｓ極磁極体８は、その外径をハウジング６の内径よりも小さく、且つ磁石２の外径よりも大きく設定した円板状に構成すればよい。
【００３３】
また、図３(ａ)に示すように、Ｓ極磁極体８には、その外径が円弧状に小さくなるようにその外周部を切り欠いた切り欠き部(扇形切り欠き部)８ａが４つ形成されている。この場合、４つの切り欠き部８ａは、それぞれ同一の大きさを成し、周方向に沿って等間隔に、すなわち、Ｓ極磁極体８の中心に対して相互に９０°ずつ位相をずらして位置付けられている。
【００３４】
なお、切り欠き部８ａの大きさは、例えば、水処理装置の大きさなどに応じて任意に設定されるため、特に限定されないが、切り欠き部８ａの各切り欠き断面積の合計が、ハウジング６の流入口の断面積以上、且つ、流出口の断面積以上の大きさとなるように設定することが好ましい。Ｓ極磁極体８に対して、切り欠き部８ａをこのような大きさで形成することにより、水処理装置における水圧の低下(圧損)の発生を防止することができる。
【００３５】
また、切り欠き部の形状や数などは、図３(ａ)に示す構成には限定されず、切り欠き部は、例えば、図３(ｂ)〜(ｄ)に示すような各種の形状や数を成して形成してもよい。
例えば、図３(ｂ)に示す構成において、Ｓ極磁極体８には、外周部を矩形状に切り欠いた切り欠き部(矩形切り欠き部)８ｂが４つ形成されており、当該４つの切り欠き部８ｂは、それぞれ同一の大きさを成し、周方向に沿って等間隔に、すなわち、Ｓ極磁極体８の中心に対して相互に９０°ずつ位相をずらして位置付けられている。
【００３６】
また、図３(ｃ)に示す構成において、Ｓ極磁極体８には、上述した図３(ａ)に示す扇形切り欠き部８ａが２つ形成されているとともに、図３(ｃ)に示す矩形切り欠き部８ｂが２つ形成されており、当該扇形切り欠き部８ａと矩形切り欠き部８ｂは、周方向に沿って交互に等間隔に、すなわち、Ｓ極磁極体８の中心に対して相互に９０°ずつ位相をずらして位置付けられている。
【００３７】
さらに、図３(ｄ)に示す構成において、Ｓ極磁極体８には、上述した図３(ａ)に示す扇形切り欠き部８ａよりも大きな扇形切り欠き部８ｃが３つ形成されており、当該３つの切り欠き部８ｃは、それぞれ同一の大きさを成し、周方向に沿って等間隔に、すなわち、Ｓ極磁極体８の中心に対して相互に１２０°ずつ位相をずらして位置付けられている。
【００３８】
なお、切り欠き部は、Ｓ極磁極体８を所定の大きさ、形状及び数で一方側から他方側までを貫通する貫通孔(図示しない)として形成してもよい。
いずれの場合においても、Ｓ極磁極体８に対し、上述した各大きさ及び形状の切り欠き部を組み合わせて形成してもよい。また、切り欠き部は、全てのＳ極磁極体８に対して同一の大きさ、形状及び数だけ形成してもよいし、各Ｓ極磁極体８に対して、異なる大きさ、形状及び数で形成してもよい。
【００３９】
また、磁極体4,8は、所定の磁性を有することが可能であれば、任意の磁性素材を材料として構成すればよいが、本実施形態においては、一例として、ＳＵＳ系ステンレス鋼がその素材として適用されている場合を想定する。
【００４０】
そして、磁石２及び磁極体4,8は、それぞれの貫通孔が連通するように位置付けられ、棒体固定具(図示しない)が当該貫通孔に挿通されることで、相互に同心状を成して組み付けられている。なお、磁石２及び磁極体4,8は、このような組み付け法の他、例えば、水処理装置の使用条件や使用状態などに応じて、接着剤により接着させて組み付けてもよいし、溶接などにより組み付けてもよい。
【００４１】
さらに、このように組み付けられた磁石２及び磁極体4,8は、これらの貫通孔が蓋部(図示しない)の貫通孔と連通するように、ハウジング６に対して位置付けられ、蓋部の貫通孔に挿通させた棒体固定具の両端部を固定することで、ハウジング６と相互に同心状を成して一体的に組み付けられている。
【００４２】
なお、水流方向の両端に位置する磁極体(Ｎ極磁極体４、若しくはＳ極磁極体８)と、ハウジング６の両端の蓋部との間に、それぞれ弾性部材(一例として、ばね(図示しない))を介在させてこれら及び磁石２を組み付けてもよい。このように、磁石２及び磁極体4,8を、弾性部材を介してハウジング６に対して組み付けることで、これらの磁石２及び磁極体4,8は、弾性部材が弾性変形することにより、ハウジング６の内部における位置を微小変動させることができる。これにより、磁石ユニット２０は、流水から受ける水圧の変動を効果的に負荷することができる。
【００４３】
ハウジング６、磁石２及び磁極体4,8をこのように組み付けることで、水処理装置の内部には、ハウジング６の内周部と磁石２及びＮ極磁極体４の外周部との間に円筒状の空隙部が形成されるとともに、Ｓ極磁極体８の切り欠き部８ａによって扇形の切り欠きが形成され、当該空隙部及び切り欠きが水の流路(流水路)１０として構成される。これにより、水は、一端側の蓋部の流入口からハウジング６の内部へ流入された後、流水路１０を所定方向(一例として、図１では右から左へ向かう方向)へ流れ、ハウジング６内を通過し、他端側の蓋部の流出口からハウジング６の外部へ流出され、この間、当該流水に対し、磁石２によって所定の電磁気処理が加えられ、これに伴う電磁気的作用が与えられている。
【００４４】
なお、図１に示す構成において、磁石２及び磁極体4,8は、これらを複数組み合わせた磁石ユニット２０として、ハウジング６の内部に組み込まれている。この場合、磁石ユニット２０は、２つの磁石2a,2bの異極面同士(Ｎ極とＳ極)を吸着させて一体化した１つの磁石２と、磁極体4,8とを交互に直列に並べて構成されており、一例として、２つの磁石２が、同極同士を対向させるように位置付けられ、その間に１つの磁極体4,8が介在された状態となるように、磁石２及び磁極体4,8が組み付けられている。なお、磁石２は、２つの磁石2a,2bを一組とした分割構成ではなく、当初から１つの磁石２として構成してもよい。
【００４５】
また、磁石ユニット２０は、２つの磁石2a,2bの間にそれぞれ所定のスペーサ(図示しない)を介在させた構成としてもよい。この場合、スペーサは、所定の非磁性材(例えば、ゴムやプラスチックなど)を材料として構成するとともに、２つの磁石2a,2bと同心で且つ小径の円板状を成し、その中心部に棒体固定具によって組み付ける際、各磁石2a,2bの貫通孔と連通可能な貫通孔を形成して構成すればよい。なお、スペーサは、例えば、水処理装置の使用条件や使用状態などに応じて、各磁石2a,2bに対し、接着剤により接着させて組み付けてもよいし、溶接などにより組み付けてもよい。
【００４６】
ここで、本実施形態において、磁石ユニット２０は、一例として、合計で６つの磁石２と７つの磁極体4,8を、交互に直列に並べて構成されている場合を想定している。ただし、磁石ユニット２０を構成する磁石２と磁極体4,8の数は、これらに特に限定されず、例えば、水処理装置の使用態様や使用条件などに応じて、２つの磁石２の間に１つの磁極体4,8を介在させるとともに、各磁石２の両側にそれぞれ磁極体4,8を１つずつ直列に配列させた構成としてもよい。また、合計で７つ以上の磁石２と８つ以上の磁極体4,8を、交互に直列に並べて構成してもよい。
【００４７】
これにより、図１に示す３つの磁極体4,8のうち、両側に位置する磁極体４は、その両側面を磁石２ｂのＮ極と密着させているため、Ｎ極の磁性を帯び、Ｎ極磁極体４となる。これに対し、中間に位置する磁極体８は、その両側面を磁石２ａのＳ極と密着させているため、Ｓ極の磁性を帯び、Ｓ極磁極体８となる。
すなわち、磁石ユニット２０において、磁石２及び磁極体4,8は、Ｎ極に帯磁された磁極体(Ｎ極磁極体)４とＳ極に帯磁された磁極体(Ｓ極磁極体)８とが交互に隣り合うように組み付けられている。
【００４８】
以上のような構成によれば、図１に示す３つの磁極体4,8のうち、右側のＮ極磁極体４の外周部から放射状に放出された磁力線は、対向するハウジング６の本体部６ａへ入った後、当該本体部６ａ内を伝って右から左へ延びていく。そして、Ｓ極磁極体８の外周縁との接触部６ｂまで至ると、当該接触部６ｂからＳ極磁極体８の外周縁を伝って当該Ｓ極磁極体８へ入り、その内部で収束する。すなわち、右側のＮ極磁極体４とＳ極磁極体８との間で、かかる磁力線によって磁気回路(一例として、図１中の矢印で示す左回りの磁気回路ＭＣ１)が形成される。なお、かかるＮ極磁極体４と、その右側に位置する図示しないＳ極磁極体との間にも、同様の磁気回路が形成されている。
【００４９】
また、３つの磁極体４のうち、左側のＮ極磁極体４の外周部から放射状に放出された磁力線は、対向するハウジング６の本体部６ａへ入った後、当該本体部６ａ内を伝って左から右へ延びていく。そして、Ｓ極磁極体８の外周縁との接触部６ｂまで至ると、当該接触部６ｂからＳ極磁極体８の外周縁を伝って当該Ｓ極磁極体８へ入り、その内部で収束する。すなわち、左側のＮ極磁極体４とＳ極磁極体８との間で、かかる磁力線によって磁気回路(一例として、図１中の矢印で示す右回りの磁気回路ＭＣ２)が形成される。なお、かかるＮ極磁極体４と、その左側に位置する図示しないＳ極磁極体との間にも、同様の磁気回路が形成されている。
【００５０】
このように磁気回路MC1,MC2が形成された水処理装置において、例えば、図１に示すように、その内部に取り込まれた水が流水路１０内を右から左へ流れるように通水させた場合、当該流水は、磁気回路ＭＣ１及び磁気回路ＭＣ２をこの順番で通過することになる。すなわち、流水は、右側のＮ極磁極体４の外周部から放射状に放出された磁力線が、対向するハウジング６の本体部６ａへ入る流水路１０上の位置(図１においては、位置Ｐ１(以下、ポイントＰ１という))、当該磁力線が本体部６ａの接触部６ｂからＳ極磁極体８の外周縁を伝って当該Ｓ極磁極体８へ入るとともに、流水路１０を成す切り欠き部８ａ内の位置(同じく、位置Ｐ２(以下、ポイントＰ２という))、及び左側のＮ極磁極体４の外周部から放射状に放出された磁力線が、対向するハウジング６の本体部６ａへ入る流水路１０上の位置(同じく、位置Ｐ３(以下、ポイントＰ３という))を、この順番で通過することになる。
【００５１】
この場合、流水は、ポイントＰ１及びＰ３を通過する際、当該各ポイントP1,P3において、それぞれの磁力線を垂直に横切って通過するため、当該流水に対し、フレミングの左手の法則に基づいて、水流方向及び磁力線方向のいずれにも垂直する方向に電流が発生する。
図１に示すように、ポイントＣ１及びＣ３においては、水の通過方向(水流方向)が右から左へ向かう方向であるとともに、磁力線の放出方向(磁力線方向)が下から上へ向かう方向となるため、流水に対し、ポイントＣ１及びＣ３を通過する際、フレミングの左手の法則に基づいて、図１の表から裏へ向かう方向に電流が発生することになる。
【００５２】
これに対し、ポイントＰ２においては、水は、Ｓ極磁極体８の外周部に形成された切り欠き部８ａ内を右から左へ向かって流れる。また、上述したように、Ｓ極磁極体８には、切り欠き部８ａが形成されているため、Ｎ極磁極体４の外周部から放射状に放出された磁力線は、対向するハウジング６の本体部６ａ内を伝い、本体部６ａの接触部６ｂからＳ極磁極体８の切り欠き部８ａ以外の外周縁を伝って当該Ｓ極磁極体８へ入り、その内部で収束する。
【００５３】
このため、ポイントＰ２において、かかる磁力線は、切り欠き部８ａ内を流れる磁気抵抗の大きな流水中にはほとんど放出されず、ハウジング６の本体部６ａと接触し、相対的に磁気抵抗の小さなＳ極磁極体８の切り欠き部８ａ以外の外周縁から、当該Ｓ極磁極体８内に入って当該切り欠き部８ａに沿って流水を迂回することになる。なお、図２(ａ)は、ポイントＰ２を通過する際の水の流れ、及び磁力線が迂回される状況、並びに、結果として発生する電流の流れを示した概念図であり、図２(ｂ)は、図２(ａ)における磁石２、Ｎ極磁極体４及びＳ極磁極体８の各構成を示している。
【００５４】
この結果、ポイントＰ２においては、磁力線が流水中にほとんど放出されず、流水が通過する際、当該流水に対し、フレミングの左手の法則に基づく電流はほとんど発生しないことになる。このため、流水がポイントＰ１を通過する際に発生した電流は、図２(ａ)に示すように右回りの円環状を成し、当該流水がポイントＰ２を通過した際においても、ほとんど打ち消されることがない。
【００５５】
このように、水処理装置に取り込まれ、流水路１０を流れる水に対しては、ポイントP1,P3を通過する際、この順番で所定の電流がそれぞれ発生し、これに伴う電磁気処理を加えることで、電磁気的作用が与えられる。
一方、ポイントＰ２を通過する際には、上述したように、流水に対して所定の電流はほとんど発生せず、電磁気的処理がほとんど加えられないため、与えられる電磁気的作用は極めて小さい。
【００５６】
このため、流水に対し、ポイントＰ１で与えられた電磁気的作用がポイントＰ２を通過する際に相殺されることはなく、ポイントＰ３を通過する際、当該電磁気的作用をさらに重ねて与えることができる。
【００５７】
この結果、水処理装置に取り込まれ、流水路１０を流れる水に対しては、その流入から流出まで、電磁気処理を加え続けることができるとともに、これに伴う電磁気的作用を与え続けることができる。すなわち、上述した従来の水処理装置(図４)のように、流水に対して電磁気的作用が付与される状態と、相殺される状態とが、水の流入から流出まで交互に繰り返されることがなく、流水に対して与える電磁気的作用を格段に高めることができる。
【００５８】
また、これにより、磁石２及び磁極体4,8を多数組み合わせて磁石ユニット２０を構成しなくとも、流水に対して十分な電磁気的作用を与えることができるため、磁石ユニット２０の製造工程における作業負荷を低減させることができるとともに、磁石ユニット２０のサイズを小さくすることができ、容易に水処理装置の小型化を図ることができる。また、磁石ユニット２０を構成する磁石２として、非常に高い磁気力を有する高価な磁石(例えば、ネオジウム磁石など)を必ずしも使用しなくとも、流水に対して十分な電磁気的作用を与えることができるため、容易に水処理装置の製造コストの低減化を図ることができる。
【００５９】
ここで、本実施形態に係る水処理装置における、流水に対して与える電磁気的作用について、流水中に放出される磁力線の磁束の大きさを測定し、Ｎ極の磁性を有する磁束(Ｎ極磁束)からＳ極の磁性を有する磁束(Ｓ極磁束)を差し引いた磁束を、流水に対して電磁気的作用を与える有効磁束として、その大きさを上述した従来の水処理装置(図４)と比較することで、検証した。
【００６０】
この場合、図１に示す区間Ｘにおける磁気角度(いわゆる電気角度に相当)を一周期(０〜２π(０°〜３６０°))とし、各磁気角度に対する磁束の大きさを測定した。なお、区間Ｘは、Ｎ極磁極体４の外径とハウジング６の本体部６ａの内径との中間の大きさを成す流水路１０上の点を、水流方向へ、右側のＮ極磁極体４と、その手前に位置する図示しないＳ極磁極体８との間隔の中間位置から、当該Ｎ極磁極体４、Ｓ極磁極体８を越えて、当該Ｓ極磁極体８と次のＮ極磁極体４(左側のＮ極磁極体４)との間隔の中間位置まで移動する位置及び長さに設定した。
【００６１】
また、上述した従来の水処理装置(図４に相当)についても同様の区間Ｘにおける各磁気角度に対する磁束の大きさを測定した。
なお、本実施形態に係る水処理装置(図１)、及び上述した従来の水処理装置(図４)のいずれにおいても、磁石として、外径が５０ｍｍ、厚さが１０ｍｍの同一磁気力を有するフェライト磁石を適用するとともに、厚さ１ｍｍの磁極体(磁極板)を適用し、区間Ｘの長さを４２ｍｍ(磁石及び磁極体(磁極板)それぞれ２つ分の合計厚さに相当)に設定した。
【００６２】
本実施形態に係る水処理装置(図１)についての測定結果を図５に示すとともに、上述した従来の水処理装置(図４)についての測定結果を図６に示す。
図６に示すように、従来の水処理装置(図４)の場合、Ｎ極磁束は、Ｎ極磁極板５６ｎの近傍で最大となり、その最大値は、約１４００ガウスであり、Ｓ極磁束は、Ｓ極磁極板５６ｓの近傍で最大となり、その最大値は、約１３００ガウスとなった。Ｓ極磁束をマイナス方向とすれば、区間Ｘにおいて、磁束は、ほぼ正弦波形に近い波形になった。そして、Ｎ極磁束からＳ極磁束を差し引いた有効磁束は、最大で１００ガウス程度となるが、そのほとんどが相殺され、当該有効磁束の波形は、１００ガウス以下の略平坦状を成している。
【００６３】
このように、磁極板５６、すなわち磁石５４から最大１４００ガウス程度の磁束を流水中に放出した場合であっても、当該流水に対して電磁気的作用を与えることが可能な有効磁束の大きさは、最大で１００ガウス程度に止まることが確認された。
【００６４】
これに対し、図５に示すように、本実施形態に係る水処理装置(図１)の場合、Ｎ極磁束は、Ｎ極磁極体４の近傍で最大となり、その最大値は、約２０００ガウスであり、Ｓ極磁束は、Ｓ極磁極体８の近傍で最大となり、その最大値は、約１２００ガウスとなった。そして、Ｎ極磁束からＳ極磁束を差し引いた有効磁束は、最大で８００ガウスとなり、当該有効磁束の波形は、なだらかな放物線状を成している。
【００６５】
このように、磁極体4,8、すなわち磁石２から流水に対して放出される磁束は、Ｓ極磁束よりもＮ極磁束の方が大きく、放出磁束をＮ極磁束に集中させることで、上述した従来の水処理装置の有効磁束の最大８倍の大きさの磁束を流水に対して放出可能であることが確認された。
【００６６】
以上のとおり、本実施形態に係る水処理装置によれば、同一の磁気力を有する磁石を同一個数組み付けた磁石ユニット構成とした場合、流水に対して、格段に大きな(約８倍の)電磁気的作用を与えられることが検証できた。
【００６７】
さらには、同一の磁気力を有する磁石を組み付けた磁石ユニット構成とした場合、当該磁石ユニットを構成する磁石の個数を従来比で約８分の１、別の捉え方をすれば、そのサイズを従来比で約８分の１にした場合であっても、流水に対して同等の磁気的作用を与えることができ、容易に装置の小型化、及び製造コストの低減化が可能であることが検証できた。
【００６８】
ところで、上述した水処理装置の技術分野では、フレミングの右手の法則に従った電磁気処理(単に、磁気処理とも言う)が行われている。この場合、流水に効率よく磁気処理を加えるためには、フレミングの右手の法則に従って、流水を磁界(磁場)に対して直角に通過させる必要がある。
【００６９】
そこで、本実施形態では、図６(ａ),(ｂ)に示すように、ハウジング６と接触させて位置付けられている磁極体８において、その切り欠き部８ａ相互間に残留した部位を羽根部８ｆとして構成し、これら複数の羽根部８ｆを流水の流れ方向に対して所定の角度θで傾斜させる。そして、複数の羽根部８ｆは、それぞれ、流水の流れ方向に対して同一方向に傾斜させる。
【００７０】
なお、羽根部８ｆの数は、例えば磁極体８に形成した切り欠き部８ａの数に応じて任意に設定されるため、特に数値限定はしない。また、羽根部８ｆの形状や大きさは、例えば流水路１０の形状や広さに応じて任意(例えば、矩形、扇形、楕円形、円弧形など)に設定されるため、特に限定はしない。更に、羽根部８ｆの傾斜角度θは、流水路１０を流れる水の流速や流量、水処理装置の使用目的や使用環境に応じて任意に設定されるため、特に数値限定はしないが、流水の流れ方向に対して、０°＜θ＜９０°なる関係を満足するように設定すればよい。
【００７１】
このように、各羽根部８ｆを流水の流れ方向に対して所定の角度θで傾斜させることにより、流水路１０を流れる水を磁石２周りに螺旋状に環流させながら同時に、当該水に対して磁界及び電流を互いに直角に作用させることができる。この場合、水を磁石２周りに螺旋状に環流させることで、流水路１０を流れる水の流速を上げると共に、通水時間を延長させることができる。更に、流水路１０を流れる水に対して磁界及び電流を互いに直角に作用させることで、当該流水に対して十分な電磁気的作用を与えることができる。これにより、高い濃度の活性水素を含有する磁気処理水を生成することができる。
【００７２】
ここで、高濃度の活性水素を含有する磁気処理水の実用的効果としては、例えば、水道の給水管内面に付着した赤さびの除去効果や、赤さびの酸化第二鉄(Ｆｅ２Ｏ３)の部分還元により黒さびのマグネタイト(Ｆｅ３Ｏ４)が防錆被膜として生成される効果、高磁束密度中を高い流速で水を通水して起電力と発生電流の双方を増大させて磁気処理効率を高める効果などを挙げることができる。
【００７３】
かかる実用的効果は、磁気処理水の中に何らかの還元特性を持つ物質、即ち活性水素が高い濃度で含まれていることに起因している。そこで、かかる効果を実証するための第１の方策として、例えば図７(ａ)に示すような閉回路循環式磁気処理実験装置を構築した。そして、当該装置に精製水を循環させながら、その一部を分析試料として採取し、その採取試料に過酸化水素水(Ｈ２Ｏ２)の希薄液を添加した過酸化水素希薄溶液の消費量と処理水の循環時間の関係を調査した。なお、測定は、酸化還元電位計測定により実施した。また、測定の目安は、磁気処理装置を通水する前の水を基準とし、酸化還元電位(Ｏ.Ｒ.Ｐ)の電位差測定を行った。
【００７４】
かかる調査結果によれば、処理水の循環時間が増加すると、過酸化水素希薄溶液の添加量が増加して、通水前の水よりも酸化還元電位の値が低くなることが分かった。すなわち循環時間が増加すると、これに応じて、過酸化水素希薄溶液の添加量が増加することが判明した。このことは、過酸化水素水の活性酸素(Ｏ２−)と処理水中の還元物資とが反応していることを意味しており、循環時間が増すと還元物質が増加し、蓄積されたことにより生じた現象といえる。
【００７５】
そして、この現象結果に基づいて、磁気処理装置による活性水素含有水の中の活性水素の直接分析を、スーパーオキシド(活性水素)消去活性(ＳＯＳＡ)ＥＳＲ法により実施したところ、磁気処理水の中に活性水素が含有していることが判明した。
ここで、閉回路循環式磁気処理実験装置に、図６の構成を施した本発明の水処理装置を組み込んで、活性水素の直接分析を実施した実験の具体例について説明する。
【００７６】
図７(ａ)に示すように、本発明の水処理装置６４は、水槽６０に貯水した脱塩素水道水６２をポンプＰで循環させる循環経路中に接続配置されており、流量調節用バルブ６６によって水処理装置６４へ流入させる脱塩素水道水６２の流量を調節し、磁気処理水中の水素発生量を測定した。この場合、水槽６０に貯水する脱塩素水道水６２の貯水量を５０リットル、水処理装置６４の磁束密度を２５００ガウス、通水時間を２時間と４時間に設定する。そして、それぞれの時間に採取用バルブ６８で採取する磁気処理水７０の採取量を５０ミリリットルとし、循環通水速度を０.５m／secと０.２m／secの場合に分けて実験を行った。
【００７７】
この場合、採取した磁気処理水７０の分析では、日本電子製 ESR,JES-FR80型の分析装置を利用し、ヒポキサンチン−キサンチンオキシターゼ系スーパーオキシド(Ｏ２−)を発生させる。そして、ＥＳＲ(電子スピン共鳴)法によるスーパーオキシド消去活性を求めて、活性水素の直接分析を実施した。
図７(ｂ)には、分析実験の結果が示されており、循環通水速度０.５m／secでは、０.２m／secの場合に比べて、活性水素の発生量が約４倍から５倍程度大きくなっていることが分かる。
【００７８】
更に、活性水素による還元力を確認するために、給水管内に発生付着している赤さびヘマタイト(Ｆｅ２Ｏ３)の微粉を採取し、これを図７(ａ)の閉回路循環式磁気処理実験装置の水槽６０に投入し分散させた。ここでは、水処理装置６４の磁束密度を８０００ガウスに設定し、通水時間(２時間、４時間)毎に磁気処理水７０に含まれる分散微粉を採取し、これにＸ線回析を施すことでマグネタイト(Ｆｅ３Ｏ４)の生成を確認した。この結果、通水２４時間では、マグネタイトは殆ど認められず、通水７２時間ではマグネタイトが相当量確認された。そして、１週間後には、赤さびはの殆どが黒さびマグネタイトに化学変化していた。
【００７９】
これにより、上述したような実用的効果が実証され、水処理装置における磁気処理によって、高い濃度の活性水素を含有する磁気処理水を生成することができることが明らかになり、かかる活性水素含有水により防錆効果が発揮される化学的メカニズムを立証することができた。つまり、化学的メカニズムにおいて、平衡状態が保持されている水(Ｈ２Ｏ)が外的エネルギ(磁気処理)の作用により、微弱な電解反応が生じ、活性水素(Ｈ・)を含有した磁気処理水となり、その結果、かかる活性水素が赤さびの酸化第二鉄(Ｆｅ２Ｏ３)を還元し、黒さびのマグネタイト(Ｆｅ３Ｏ４)に化学変化して防錆被膜となる。
【００８０】
このような科学的メカニズムを磁気処理による活性水素発生反応式(１)と、赤さびのマグネタイト化還元反応式(２)で示すと、
Ｈ２Ｏ(水)→(←)Ｈ・(活性水素)＋・ＯＨ(ヒドロキシルラジカル)…(１)
３Ｆｅ２Ｏ３(赤さび)＋２(Ｈ・)→２Ｆｅ３Ｏ４(マグネタイト)＋Ｈ２Ｏ(水)…(２)
この場合、反応式(２)では、赤さび(Ｆｅ２Ｏ３)の３分子の中の１分子が活性水素２個により還元されて、２分子の黒さびマグネタイト(Ｆｅ３Ｏ４)が生成される。
【００８１】
赤さびの部分還元とはこのことであり、それを式(３)(４)に示す。
(２Ｆｅ２Ｏ３＋Ｆｅ２Ｏ３)＋２(Ｈ・)→(２Ｆｅ２Ｏ３＋２ＦｅＯ)＋Ｈ２Ｏ…(３)
(２Ｆｅ２Ｏ３＋２ＦｅＯ)＋２(Ｈ・)→２Ｆｅ３Ｏ４…(３)
【００８２】
なお、上述した実施形態(図６)では、ハウジング６と接触させて位置付けられている磁極体８に複数の羽根部８ｆを設けた場合を想定したが、これに限定されることは無く、当該羽根部８ｆに加えて更に、ハウジング６と非接触状態に位置付けられている磁極体４の外周部に、ハウジング６方向に突出して形成した複数の羽根部(図示しない)を周方向に沿って構成してもよい。これにより、磁極体８のみに羽根部８ｆを設けた場合よりも、さらに流水路１０を流れる水の流速を上げることができると共に、通水時間を延長させることができ、流水に対して上述した電磁気的作用をより効果的に作用させることができる。この結果、高い濃度の活性水素を含有する磁気処理水を容易に生成することができる。
この場合、磁極体４の複数の羽根部の構成(数、形状及び大きさなど)は、上述した羽根部８ｆと同様であるため、その説明は省略する。その際、磁極体４の羽根部は、ハウジング６と非接触となるように、当該ハウジング６方向に突出させて形成すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の一実施形態に係る水処理装置の構成例を示すとともに、流水に対する磁力線の放出状態を説明するための要部拡大断面図。
【図２】本発明の一実施形態に係る水処理装置における水流、磁力線及び電流の関係を説明するための図であって、(ａ)は、ポイントＰ２を通過する際の水の流れ、及び磁力線が迂回される状況、並びに、結果として発生する電流の流れを示した概念図、(ｂ)は、同図(ａ)における磁石、Ｎ極磁極体及びＳ極磁極体の各構成を示す斜視図。
【図３】Ｓ極磁極体の切り欠き部の構成例を示す図であって、(ａ)は、４つの扇形切り欠き部を等間隔で形成した構成を示す平面図、(ｂ)は、４つの矩形切り欠き部を等間隔で形成した構成を示す平面図、(ｃ)は、２つの扇形切り欠き部と、２つの矩形切り欠き部を交互に等間隔で形成した構成を示す平面図、(ｄ)は、３つの扇形切り欠き部を等間隔で形成した構成を示す平面図。
【図４】従来の水処理装置における流水に対する磁力線の放出状態を説明するための要部拡大断面図。
【図５】流水に対して与える電磁気的作用について、流水中に放出される磁力線の磁束の大きさ、及び有効磁束の大きさを測定した結果を示す図であって、(ａ)は、本実施形態に係る水処理装置の場合の測定結果を示す図、(ｂ)は、従来の水処理装置の場合の測定結果を示す図。
【図６】(ａ)は、本発明の一実施形態に係る水処理装置の他の構成を一部拡大して示す斜視図、(ｂ)は、流水の流れ方向に対する羽根部の傾斜角度を示す平面図。
【図７】(ａ)は、閉回路循環式磁気処理実験装置の構成を模式的に示す図、(ｂ)は、同図(ａ)の装置で実験を行った結果を通水時間と活性水素発生量との関係で示す図。
【符号の説明】
【００８４】
２ 磁石
４，８ 磁極体
６ ハウジング
８ａ，８ｂ，８ｃ 切り欠き部
１０ 流水路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流水に対して電磁気的作用を与えるための複数の磁石と、磁性素材で成り、磁石間に介在されて正極及び負極に帯磁される磁極体と、磁性素材で成り、前記磁石及び磁極体を覆うとともに、当該磁石及び磁極体との間で流水路を形成し、一端側に前記流水路の流入口、他端側に当該流水路の流出口を有するハウジングとを備えた水処理装置であって、
磁石及び磁極体は、正極に帯磁された磁極体と負極に帯磁された磁極体とが交互に隣り合うように組み付けられ、いずれか一方の極に帯磁された磁極体は、ハウジングと非接触状態に位置付けられているのに対し、他方の極に帯磁された磁極体は、その外周部を部分的に切り欠いて前記流水路の一部を成す切り欠き部を有し、外周縁をハウジングと接触させて位置付けられていることを特徴とする水処理装置。
【請求項２】
前記他方の極に帯磁された各磁極体の切り欠き部は、その切り欠き断面積の合計が、ハウジングの流入口の断面積以上、且つ、流出口の断面積以上の大きさに形成されていることを特徴とする請求項１に記載の水処理装置。
【請求項３】
流水に対して電磁気的作用を与えるための複数の磁石と、磁性素材で成り、磁石間に介在されて正極及び負極に帯磁される磁極体と、磁性素材で成り、前記磁石及び磁極体を覆うとともに、当該磁石及び磁極体との間で流水路を形成し、一端側に前記流水路の流入口、他端側に当該流水路の流出口を有するハウジングとを備えた水処理装置であって、
磁石及び磁極体は、正極に帯磁された磁極体と負極に帯磁された磁極体とが交互に隣り合うように組み付けられ、いずれか一方の極に帯磁された磁極体は、ハウジングと非接触状態に位置付けられているのに対し、他方の極に帯磁された磁極体は、その外周部を部分的に切り欠いて前記流水路の一部を成す切り欠き部を有し、外周縁をハウジングと接触させて位置付けられており、
ハウジングと接触させて位置付けられている磁極体には、切り欠き部相互間に残留した部位が羽根部として構成されており、これら複数の羽根部は、流水の流れ方向に対して所定の角度で傾斜していることを特徴とする水処理装置。
【請求項４】
ハウジングと非接触状態に位置付けられている磁極体には、その外周部からハウジング方向に突出して形成された複数の羽根部が周方向に沿って構成されていることを特徴とする請求項３に記載の水処理装置。
【請求項５】
複数の羽根部は、それぞれ、流水の流れ方向に対して同一方向に傾斜していることを特徴とする請求項３又は４に記載の水処理装置。
【請求項６】
磁極体及びハウジングは、その材料として、ＳＵＳ系ステンレスを適用して構成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の水処理装置。
【請求項１】
流水に対して電磁気的作用を与えるための複数の磁石と、磁性素材で成り、磁石間に介在されて正極及び負極に帯磁される磁極体と、磁性素材で成り、前記磁石及び磁極体を覆うとともに、当該磁石及び磁極体との間で流水路を形成し、一端側に前記流水路の流入口、他端側に当該流水路の流出口を有するハウジングとを備えた水処理装置であって、
磁石及び磁極体は、正極に帯磁された磁極体と負極に帯磁された磁極体とが交互に隣り合うように組み付けられ、いずれか一方の極に帯磁された磁極体は、ハウジングと非接触状態に位置付けられているのに対し、他方の極に帯磁された磁極体は、その外周部を部分的に切り欠いて前記流水路の一部を成す切り欠き部を有し、外周縁をハウジングと接触させて位置付けられていることを特徴とする水処理装置。
【請求項２】
前記他方の極に帯磁された各磁極体の切り欠き部は、その切り欠き断面積の合計が、ハウジングの流入口の断面積以上、且つ、流出口の断面積以上の大きさに形成されていることを特徴とする請求項１に記載の水処理装置。
【請求項３】
流水に対して電磁気的作用を与えるための複数の磁石と、磁性素材で成り、磁石間に介在されて正極及び負極に帯磁される磁極体と、磁性素材で成り、前記磁石及び磁極体を覆うとともに、当該磁石及び磁極体との間で流水路を形成し、一端側に前記流水路の流入口、他端側に当該流水路の流出口を有するハウジングとを備えた水処理装置であって、
磁石及び磁極体は、正極に帯磁された磁極体と負極に帯磁された磁極体とが交互に隣り合うように組み付けられ、いずれか一方の極に帯磁された磁極体は、ハウジングと非接触状態に位置付けられているのに対し、他方の極に帯磁された磁極体は、その外周部を部分的に切り欠いて前記流水路の一部を成す切り欠き部を有し、外周縁をハウジングと接触させて位置付けられており、
ハウジングと接触させて位置付けられている磁極体には、切り欠き部相互間に残留した部位が羽根部として構成されており、これら複数の羽根部は、流水の流れ方向に対して所定の角度で傾斜していることを特徴とする水処理装置。
【請求項４】
ハウジングと非接触状態に位置付けられている磁極体には、その外周部からハウジング方向に突出して形成された複数の羽根部が周方向に沿って構成されていることを特徴とする請求項３に記載の水処理装置。
【請求項５】
複数の羽根部は、それぞれ、流水の流れ方向に対して同一方向に傾斜していることを特徴とする請求項３又は４に記載の水処理装置。
【請求項６】
磁極体及びハウジングは、その材料として、ＳＵＳ系ステンレスを適用して構成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の水処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−１１９６７９（Ｐ２００８−１１９６７９Ａ）
【公開日】平成２０年５月２９日（２００８．５．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２０３３９０（Ｐ２００７−２０３３９０）
【出願日】平成１９年８月３日（２００７．８．３）
【出願人】（５０４１８６５２９）株式会社 日本磁化学研究所 (10)
【出願人】（３０５０４０３６３）
【出願人】（５０６１０３２７８）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年５月２９日（２００８．５．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年８月３日（２００７．８．３）
【出願人】（５０４１８６５２９）株式会社 日本磁化学研究所 (10)
【出願人】（３０５０４０３６３）
【出願人】（５０６１０３２７８）
【Ｆターム（参考）】
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