JPH10180260A

JPH10180260A - 磁化水製造装置

Info

Publication number: JPH10180260A
Application number: JP34682596A
Authority: JP
Inventors: Taizo Kawamura; 泰三川村; Yoshitaka Uchibori; 義隆内堀
Original assignee: Omron Corp; Seta Giken KK; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp; Seta Giken KK
Priority date: 1996-12-26
Filing date: 1996-12-26
Publication date: 1998-07-07

Abstract

(57)【要約】【課題】単位流体当たりに作用する磁場密度が高く、
効率的に磁化水を製造できる磁化水製造装置を提供す
る。【解決手段】流体に対する磁場を形成するための電磁
誘導部１を有する磁化水製造装置であって、この電磁誘
導部１は、非磁性材料のパイプ６と、該パイプ６に巻か
れたコイル７と、前記パイプ６内に収納され前記コイル
７による電磁誘導で磁場を導く磁性材料の積層体８とを
備えてなる

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気処理された磁
化水を得るための磁化水製造装置、特に電磁誘導を用い
た磁化水製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気処理された磁化水は、微生物の成長
抑制、有機反応の活性化、植物の成長促進、酵素反応の
促進などの非熱効果があるとされ、食品工業や農業の現
場で利用が検討されている。この磁化水の製造装置とし
ては、非磁性材料のパイプと、該パイプに巻かれたコイ
ルとを有し、パイプ内を通過する流体をコイルによる磁
場にさらすものが知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、コイル
の磁場で磁化水を製造する場合、形成された磁場が一様
ではなく、また単位流体に作用する磁場が少なく、効率
的に磁化水を製造できないという問題点を有している。

【０００４】そこで本発明は、単位流体当たりに作用す
る磁場密度が高く、効率的に磁化水を製造できる磁化水
製造装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前述した課題を解決する
ために、本発明のうちで請求項１記載の発明は、流体に
対する磁場を形成するための電磁誘導部を有する磁化水
製造装置であって、この電磁誘導部は、非磁性材料のパ
イプと、該パイプに巻かれたコイルと、前記パイプ内に
収納され前記コイルによる電磁誘導で磁場を導く磁性材
料の積層体とを備えてなるものである。積層体として、
流体接触面積を大きくしたものであって、流体が規則的
に分散、拡散、放散、揮散させられる形態のものを使用
することよって、磁場を狭い範囲に高密度に閉じ込めた
状態にして配管途中に組み込める。流体が流れる途中で
高密度の磁場にさらされる共に、分散、拡散、放散、揮
散によって流体に均一且つ確実に磁場の影響化におくこ
とができる。請求項２記載の発明は、請求項１におい
て、前記積層体は、前記コイルによる電磁誘導で加熱さ
れる発熱体の兼用である。流体は磁場にさらされると同
時に加熱され、加熱殺菌や蒸発による浄化も行われる。
請求項３記載の発明は、請求項１または２において、前
記積層体は、軸方向と交差する方向の通路を有し、電気
的接合で形成された積層体である。軸方向に交差する方
向の通路で流体が規則的に分散、拡散、放散、揮散させ
られ、電気的接合で形成された積層体に高密度の磁場が
均一に形成される。請求項４記載の発明は、請求項１ま
たは２において、前記積層体は、軸方向と交差する方向
の通路を有し、電気的接合で形成された第１積層部分
と、軸方向に平行に配設された板材の第２積層部部分と
からなる。第１積層部分で高密度の磁場を均一に作用さ
れ、第２積層部分で整流された磁場を作用させる。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照しつつ説明する。図１は本発明の磁化水製造装置の
機器構成図である。

【０００７】図１において、１は電磁誘導部、１０１は
塩素吸着器、１０２は熱交換器、１０３はレベルコント
ローラ、１０４は自動給水バルブである。

【０００８】電磁誘導部１は、流体通路としての非磁性
材料のパイプ６の周囲にコイル７を巻き付け、このパイ
プ６内に磁性材料の積層体８を収納したものである。コ
イル７はリッツ線を撚り合わせたものであり、パイプ６
の外周に巻回されるか、又はパイプ６の肉厚内に巻回し
て埋設される。パイプ６はコイル７を保持し、流体通路
を区画し、その通路内に発熱する積層体８を収納するも
のであるため、耐蝕性、耐熱性、耐圧性があって非磁性
体の材質で形成される。具体的には、セラミック等の無
機質材料、ＦＲＰ（繊維強化プラスチック）、フッ素樹
脂等の樹脂材料、ステンレス等の非磁性金属等が用いら
れるが、セラミックが最も好ましい。

【０００９】パイプラインは、例えば２０°Ｃの水道水
を熱交換器１０２、自動給水バルブ１０４を経て電磁誘
導部１に至らせる第１ライン１１０と、電磁誘導部１か
らの高温の磁化水を塩素吸着器１０１、熱交換器１０２
を経て例えば３０°Ｃの磁化水にして図示されない容器
に至らせる第２ライン１１１と、電磁誘導部１に溜まっ
た濃縮水を抜き出すためのバルブ１０５付きの第３ライ
ン１１２とからなっている。

【００１０】電磁誘導部１に至る水道水の量は、レベル
コントローラ１０３と自動給水バルブ１０４で制御可能
であり、電磁誘導部１内に常に所定の液面高さの水道水
が沸騰状態で入っているように制御される。電磁誘導部
１における磁場の影響下にさらされ且つ蒸発するまで加
熱された１００°Ｃの磁化水は、熱交換器１０２で熱交
換され、３０°Ｃになる。すると、熱交換器１０２に至
る２０°Ｃの水道水は９０°Ｃまで予熱され、電磁誘導
部１での加熱は１０°Ｃで済む。このように少ない電力
で大量の沸騰後冷却した磁化水が得られる。得られる磁
化水の量は、電磁誘導部１に対する入力で決まる。電磁
誘導部１に対する入力電力が大きいと、大量に沸騰させ
ることができ、電磁誘導部１に対する入力電力が小さい
と、少しずつ沸騰つさせることができる。

【００１１】熱交換器１０１は通常のシェルアンドチュ
ーブ式のものや、プレートフィン式のものなどが用いら
れるが、分解し易く内部清掃が可能なシェルアンドチュ
ーブ式が好ましい。塩素吸着器１０１は水道水に含まれ
る塩素で気化したものを吸着剤に吸着させるものであ
る。この塩素吸着器１０１を用いない場合、気化した塩
素は熱交換器１０１で再び磁化水に溶け込む。腐りにく
い磁化水が欲しい場合には、塩素吸着器１０１を用いな
いか、塩素吸着器１０１をバイパスするラインを設けて
おく。

【００１２】なお、上述した説明では水道水を磁化水に
する場合を説明したが、牛乳やジュースなどの如く食品
の対象となる流体に磁界を作用させる場合にも適用可能
である。

【００１３】図２は装置本体１に組み込まれる積層体８
の構造を示してる。ジグザグの山型に折り曲げられた第
１金属板３１と平たい第２金属板３２とを交互に積層
し、全体として円筒状の積層体８に形成したものであ
る。この第１金属板３１や第２金属板３２の材質として
は、ＳＵＳ４４７Ｊ１の如きマルテンサイト系ステンレ
スが用いられる。

【００１４】図３に示されるように、第１金属板３１の
山（又は谷）３３は中心軸３４に対して角度αだけ傾く
ように配設され、第２金属板３２を挟んで隣り合う第１
金属板３１の山（又は谷）３３は交差するように配設さ
れている。そして、隣り合う第１金属板３１における山
（又は谷）３３の交差点において、第１金属板３１と第
２金属板３２がスポット溶接で溶着され、電気的に導通
可能に接合されている。

【００１５】結局、手前側の第１金属板３１と第２金属
板３２との間には、角度αだけ傾いた第１小流路３５が
形成され、第２金属板３２と奥側の第１金属板３１との
間には、角度−αだけ傾いた第２小流路３６が形成さ
れ、この第１小流路３５と第２小流路３６は角度２×α
で交差している。また、第１金属板３１や第２金属板３
２の表面には、流体の乱流を生じさせるための第３小流
路としての孔３７が設けられている。さらに、第１金属
板３１や第２金属板３２の表面は平滑ではなく、梨地加
工又はエンボス加工によって微小な凹凸３８が施されて
いる。この凹凸３８は山（又は谷）３３の高さに比較し
て無視できる程度に小さい。

【００１６】コイル７に高周波電流を流して、積層体８
に高周波磁界を作用させると、第１金属板３１と第２金
属板３２の全体に渦電流が生じ、積層体８が発熱する。
このときの温度分布は、図３に示されるように、第１金
属板３１と第２金属板３２の長手方向に延びた目玉型と
なり、周辺部より中心部の方が発熱し、中央部を流れよ
うとする流体の加熱に有利になっている。コイル７の高
周波磁界が積層体８内の狭い範囲に高密度に発生してお
り、且つ均一分布していることが判る。

【００１７】また、図２のように、積層体８内には交差
する第１小流路３５と第２小流路３６が形成され、周辺
と中央との拡散が行われ、加えて第３小通路を形成する
孔３７の存在によって、第１小流路３５と第２小流路３
６間の厚み方向の拡散も行われる。したがって、これら
の小流路３５，３６，３７によって積層体８の全体にわ
たる流体のマクロ的な分散、放散、揮散が生じる。加え
て、表面の微小な凹凸３８によってミクロ的な拡散、放
散、揮散も生じる。その結果、積層体８を通過する流体
は略均一な流れになって、第１金属板３１及び第２金属
板３２と流体との均一な接触機会が得られる。その結果
均一な磁気処理と均一な加熱の両方が確保される。

【００１８】ところで、金属板３１，３２の厚みが３０
ミクロン以上１ｍｍ以下であり、高周波電流発生器によ
る高周波電流の周波数が１５〜１５０ＫＨｚの範囲にあ
るものが好ましい。金属板の厚みが３０ミクロン以上１
ｍｍ以下であると、電力が入り易く、又伝熱面積を大き
くとるための波形等の加工による小流路の確保が容易に
なる。また、使用する周波数が１５ＫＨｚ〜１５０ＫＨ
ｚの範囲であると、コイル７の銅損や、スイッチング素
子の損失を防止できる。特に、損失が少ない周波数帯と
しては、２０〜７０ＫＨｚである。たま、積層体８の１
立方センチメートル当たりの伝熱面積が、２．５平方セ
ンチメートル以上であるものが好ましい。積層体の１立
方センチメートル当たりの表面積が２．５平方センチメ
ートル以上、より好ましくは５平方センチメートル以上
になるように金属板を積層すると、熱交換の効率を上げ
ることができる。また、積層体８の表面積１平方センチ
メートル当たりで加熱すべき流体量が、０．４立方セン
チメートル以下であるものが好ましい。積層体８の表面
積１平方センチメートル当たりの流体量を０．４立方セ
ンチメートル以下、より好ましくは０．１立方センチメ
ートル以下にすると、流体に対する伝熱や磁化の急速応
答性が得られる。

【００１９】図５は更に好ましい積層体８の斜視図であ
る。ジグザグの山型に折り曲げられた第１金属板３１は
長さＬ１であるが、平たい第２金属板３２は長さＬ２で
ある。そのため、積層体８は、図２と同じ第１積層部分
８Ａと、第１積層部分８Ａから長さＬ２−Ｌ１だけ突き
出た第２積層部分８Ｂとからなる。第２積層部分８Ｂ
は、平たい第２金属板３２が軸方向に平行に並べられた
ものであり、この部分の磁界は第２金属板３２に沿った
整列状態になる。第１積層部分８Ａで高密度の磁界の作
用を受けた磁化水は、第２積層部分８Ｂで整列状態の磁
界の作用を受けて整えられる。

【００２０】つぎにパイプラインにインラインで組み込
み可能な電磁誘導部１の詳細構造を図６により説明す
る。電磁誘導部１は、主な部分として、フランジ２，３
と、窒化珪素製のパイプ６と、コイル７と、積層体８と
から構成される。図１の下側から上側に向かって流体１
４が流れるように、例えば化学プラント等のパイプライ
ン１２１，１２２の途中に組み込んで配置される。そし
て、電磁誘導部１のコイル７又は複数の電磁誘導部１の
コイル７に共通に、電力部１１が接続され、電力部１１
には制御部１２が接続され、制御部１２には温度センサ
１３が接続されて磁化兼加熱システムを構成している。
この温度センサ１３は磁化水を沸騰させない程度の温度
まで加熱する場合に用いられる。所定流量の流体を流し
つつ、所定温度になるように制御部１２が電力部１１を
制御することができる。

【００２１】窒化ケイ素のパイプ６は、胴体６ａの両端
に鍔部６ｂ，６ｃが位置するように一体的に製造された
ものである。製造工程は、成形、焼結、加工等からな
り、成形工程は、射出成形、スリップキャスティング等
であり、焼結工程は、窒化ケイ素の分解を抑えつつ高温
度を利用できる窒素ガス圧力下の焼結法などであり、加
工工程は、放電加工、レーザ加工などである。すなわ
ち、射出成形等で図示のパイプ形状にし、焼結で焼き硬
め、放電加工等で当たり面等の加工を施して所定形状の
ものにする。

【００２２】胴体６ａは、所定の内径を有し所定の肉厚
みを有するように製造される。両端の鍔部６ｂ，６ｃ
は、パッキン４，５の当たり面６ｄ，６ｅとフランジ
２，３に対する引っ掛かり部６ｆ，６ｇとが形成される
ように、外周が必要最小限に拡径して製造される。フラ
ンジ２，３は２つ割り可能な構造になっており、例えば
半円部材を開閉可能にヒンジ結合すると共にこの半円部
材を閉じた状態で固定できる固定手段が設けられたもの
である。また、フランジ２，３はボルトを通す孔が円周
等分位置に配設され、胴体６ａの外周に遊嵌された状態
で、ボルトをパイプ６の軸方向に平行に通すことができ
る。

【００２３】このフランジ２，３はパイプ６の鍔部６
ｂ，６ｃを抱え込み、パイプライン１２１，１２２の端
のフランジ１２３，１２４に対してボルト９及びナット
１０によって締結される。すると、鍔部６ｂ，６ｃの当
たり面６ｄ，６ｅがパッキン４，５を介してフランジ１
２３，１２４の当たり面に密着し、シールと接合の両方
が行われる。なお、フランジ２，３の素材は、コイル７
が形成する磁束の影響を受けにくいように、非磁性のＳ
ＵＳ３１６の如きオーステナイト系ステンレスが用いら
れる。また、流体１４の流出側に位置するパイプライン
１２２にはソケットを介して温度センサ１３を取り付け
られる。

【００２４】また、パイプ６内に積層体８が収納されて
おり、パイプ６の外周であって積層体８に対向する位置
に、コイル７が巻かれている。積層体８は、その外周面
とパイプ６の内周面との間に環状隙間Ｒｓを形成するよ
うな直径Ｄとされて、パイプ６内にその軸心と積層体８
の軸心を一致させるように遊嵌して、パイプ６内に挿入
されて保持部材４２，４３で保持されている。そして、
積層体８の直径Ｄは、電磁誘導部１で流体１４を磁化及
び加熱した際、パイプ６がその径方向に熱膨張する量と
積層体８がその径方向に熱膨張する量との熱膨張差以上
の環状隙間Ｒｓを、積層体８とパイプ６間に有するよう
に決定されている。

【００２５】３５はリング状ストッパであって、非磁
性、耐熱性及び耐蝕性の優れたセラミック等で製作され
ており、流体１４の流出側からパイプ６内に嵌合され、
積層体８との間に当該積層体８の軸方向の熱膨張の量と
同一、又は多少少ない隙間Ｖｓを有して固定されてい
る。また、リング状ストッパ３５は、流出側から環状隙
間Ｒｓを径方向に横切って積層体８上に位置しており、
積層体８の熱膨張でこの積層体８と係合して、環状隙間
Ｒｓを流出側から閉塞する。上側の保持部材４２は、ス
トッパ３５を角棒４２ｃで抑え、角棒４２ｃを縦バー４
２ｂ及び横バー４２ａを介してパイプライン１２２に固
定したものである。下側の保持部材４３は、積層体８の
下端中央を縦バー４３ｂで抑え、縦バー４３ｂを横バー
４３ａを介してパイプライン１２１に固定したものであ
る。

【００２６】そして、電磁誘導部１の流入側から流出側
に流体１４を流すと共に、コイル７による電磁誘導でパ
イプ６、積層体８を介して流体１４を加熱すると、パイ
プ６及び積層体８とにその径方向の熱膨張に差が生じる
が、パイプ６と積層体８間にはその熱膨張差以上の環状
隙間Ｒｓが形成されているので、この環状隙間Ｒｓを狭
めつつ熱膨張差を吸収して、積層体８がパイプ６に当接
して押すことによる応力の作用を防止され、また、積層
体８はその軸方向にも熱膨張するが、この熱膨張はリン
グ状ストッパ３５との間に形成された隙間Ｖｓを熱膨張
することにより吸収される。

【００２７】このとき、パイプライン１２１から装置１
の流入側に流入した流体１４は、積層体８内に流入して
加熱されて流出側に流れると共に、流体１４の一部は、
流入側から直接的に、又は積層体８から環状隙間Ｒｓに
流入して環状隙間Ｒｓを通過して流入側に流れようとす
るが、積層体８が軸方向の熱膨張によりリング状ストッ
パ３５に係合することで環状隙間Ｒｓの流出側を閉塞し
て流体１４が直接に流出側に流れることを阻止するの
で、環状隙間Ｒｓ内には流入側からの流体１４の流れに
より流出側に押すような圧力が発生し、環状隙間Ｒｓ内
に流れ込んだ流体１４をこの圧力により積層体８内に流
れ込ませることができる。

【００２８】これにより、コイル７による電磁誘導で積
層体８を加熱しても、積層体８の熱膨張に起因するパイ
プ６の破損が防止できると共に、積層体８の熱膨張を吸
収するための環状隙間Ｒｓを形成したとしても、積層体
８が熱膨張してリング状ストッパ３５に係合することに
より環状隙間Ｒｓを流出側から閉塞して、この環状隙間
Ｒｓに流れ出す流体１４を積層体８内に流れ込ませるこ
とができるので、流体１４を積層体８で均一に磁化する
と共に加熱することが可能となる。

【００２９】上述した構造の積層体８による磁化及び加
熱においては、電気エネルギーから熱エネルギーへの変
換効率が９２％と極めて高いことが確認されている。こ
のような高い熱交換性は高密度の磁界の作用を伴って実
現しており、コンパクトな電磁誘導部１で効率的に磁化
水を得ることができる。例えば、１００ｍｍ径、長さ２
００ｍｍ、表面積２．２〜６．２ｍ²の積層体８を用い
た場合、流体の膜厚（１ｃｍ³当たりの水膜量）が０．
５〜０．２ｍｍと極めて薄膜状であり、積層体８を構成
する金属板３１、３２も薄いため、金属板に沿った磁界
を効果的に流体に作用させることができ、且つ温度差も
極めて小さく、熱伝達を素早く促進できる。

【００３０】図１の装置であって、塩素吸着器１０１を
使用しいな装置によって、水道水から磁化水を製造し
た。この磁化水を用いて、炊飯器でご飯を炊いたとこ
ろ、形が崩れず、噛み応えのあるご飯が炊けた。また、
この磁化水でお茶をたててところ、水道水でたてたお茶
に比べると円やかな味のお茶を得ることができた。ま
た、この磁化水には元々含まれていた塩素が残っている
ことから、保存にも耐えることがわかった。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のうち請求
項１記載の発明は、積層体として、流体接触面積を大き
くしたものであって、流体が規則的に分散、拡散、放
散、揮散させられる形態のものを使用し、磁場を狭い範
囲に高密度に閉じ込めた状態にするので、流体が流れる
途中で高密度の磁場にさらされる共に、分散、拡散、放
散、揮散によって流体に均一且つ確実に磁場の影響化に
おくことができ、コンパクトな装置で効率的に磁化水を
製造することができる。請求項２記載の発明は、前記積
層体は、前記コイルによる電磁誘導で加熱される発熱体
の兼用であるため、流体は磁場にさらされると同時に加
熱され、加熱殺菌や蒸発による磁界水の浄化もできる。
請求項３記載の発明は、前記積層体は、軸方向と交差す
る方向の通路を有し、電気的接合で形成された積層体で
あり、軸方向に交差する方向の通路で流体が規則的に分
散、拡散、放散、揮散させられ、電気的接合で形成され
た積層体に高密度の磁場が均一に形成されるので、磁化
水が効率的に製造できる。請求項４記載の発明は、前記
積層体は、軸方向と交差する方向の通路を有し、電気的
接合で形成された第１積層部分と、軸方向に平行に配設
された板材の第２積層部部分とからなり、第１積層部分
で高密度の磁場を均一に作用され、第２積層部分で整流
された磁場を作用させるので、磁化水の磁力の影響を整
えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の磁化水製造装置の機器構成図である。

【図２】積層体の斜視図である。

【図３】積層体の構造図である。

【図４】積層体の発熱状態を示す図である。

【図５】他の積層体の斜視図である。

【図６】電磁誘導部の断面図である。

【符号の説明】

１電磁誘導部６パイプ７コイル８積層体３１第１金属板３２第２金属板３５第１小流路３６第２小流路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】流体に対する磁場を形成するための電磁
誘導部を有する磁化水製造装置であって、この電磁誘導
部は、非磁性材料のパイプと、該パイプに巻かれたコイ
ルと、前記パイプ内に収納され前記コイルによる電磁誘
導で磁場を導く磁性材料の積層体とを備えてなる磁化水
製造装置。
【請求項２】前記積層体は、前記コイルによる電磁誘
導で加熱される発熱体の兼用である請求項１記載の磁化
水製造装置。
【請求項３】前記積層体は、軸方向と交差する方向の
通路を有し、電気的接合で形成された積層体である請求
項１または２記載の磁化水製造装置。
【請求項４】前記積層体は、軸方向と交差する方向の
通路を有し、電気的接合で形成された第１積層部分と、
軸方向に平行に配設された板材の第２積層部部分とから
なる請求項１又は２記載の磁化水製造装置。