JP2008149255A

JP2008149255A - 磁性体含有液体の活性化方法及び装置

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Publication number: JP2008149255A
Application number: JP2006339245A
Authority: JP
Inventors: Mitsunori Kawamura; 光則川村
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-12-15
Filing date: 2006-12-15
Publication date: 2008-07-03

Abstract

【課題】磁性体を含有する液体を活性化するために、その液体を構成する分子の集合体を効果的に分散すること。
【解決手段】磁性体を含有する液体に対して交番磁場印加手段Ａによって交番磁場を印加するとともに、超音波を、超音波印加手段Ｂによって前記交番磁場を印加する位置とはその位置を変えて印加する。さらに、交番磁場及び超音波を印加後の液流体に対して、電磁石における同極の磁力線同士がぶつかり合うように、同極で一対となる状態で断続的にパルス波を印加する。
【選択図】図１

Description

本発明は、磁性体含有液体の活性化方法及び装置に関する。

従来、液体に対して磁気処理を施すことにより、液体における物質を構成する分子の集合体を再分化する試みがなされている。例えば、一般的に使われている液体に対する磁気処理装置は、永久磁石や、電磁石にしろ、液体に含まれている荷電粒子の流れに直角に磁力線を与えることで、双方の直角の方向に電圧が発生し、この電圧は磁力線の強さと液体流速に比例して、Ｅ＝Ｖ×Ｂ（Ｅ：電圧Ｖ：液体流速Ｂ：磁束密度）の式で表せられるＭＨＤ（Magneto-Hydro-Dynamics）理論に基づく起電力によって、液体から自由電子が奪われ分子の電子結合が崩れ、分子の集合体が細分化されるという技術である。
なお、特許文献１には、マイナスイオンを帯びた回転磁場磁力線の発生装置として、「マイナスイオン発生手段３と回転磁場発生手段２とを含み、前記回転磁場発生手段から発生する回転磁場磁力線が前記マイナスイオン発生手段から発生するマイナスイオン内を通過することにより、マイナスイオンを帯びた回転磁場磁力線に変換されることのできる位置に、前記マイナスイオン発生手段と前記回転磁場発生手段とを配置する。」構成が記載されている（要約）。
しかし、同文献に記載の発明は、生命体に好影響を与えるイオン附加共振磁場水を製造せんとするものであり、磁性体含有液体の活性化に関する知見は何ら示されていない。

特開２０００−３４５１９５号公報

前記ローレンツ力・ＭＨＤ理論に基づく、従来の磁気処理装置においては、液又は液流体に磁場を印加して、一次的に細分化されても磁界から離れるとまた元の状態に戻りやすいという問題がある。
また、実用に即した効果を得るために、液体の流速をより高めることや、磁束密度をより高めることによる装置の複雑化、また磁極間に空洞が出来るとＭＨＤ理論による起電力が発生しないため液体で満たすことが必要である等、一定の条件設定が整っていないと、十分な効果が得られないという大きな問題点があった。また、磁性体含有液体の活性化に関する知見は特に得られていない。
本発明は、上記のような従来技術における問題点を考慮してなされたものであり、その目的は、磁性体を含有する液体を活性化するために、その液体を構成する分子の集合体を効果的に分散すること、また、分散した分子の集合体の再結合を防止することにある。

本発明は、上記目的を達成するために、種々研究の結果なされたものであり、磁性体を含有する液体に対して交番磁場を印加するとともに、超音波を、前記交番磁場を印加する位置とはその位置を変えて印加することを備えた磁性体含有液体の活性化方法である。
また、交番磁場及び超音波を印加後の液流体に対して、電磁石における同極の磁力線同士がぶつかり合うように、同極で一対となる状態で断続的にパルス波を印加する工程を備えたものである。
また、処理すべき、磁性体を含有する液体を流す管体に対して該管体を挟んで対向する位置に設けられた交番磁場印加手段と、該交番磁場印加手段の近傍に設けられた超音波印加手段と、前記交番磁場及び超音波印加手段の下流に配設され、交番磁場及び超音波を印加後の液流体に対して、電磁石における同極の磁力線同士がぶつかり合うように、同極で一対となる状態で断続的にパルス波を印加するパルス波印加手段とを備えた磁性体含有液体の活性化装置である。

本発明において、磁性体とは、磁性を帯びることが可能な物質をいう。例えば、酸化鉄、酸化クロム、コバルト、フェライトなどが挙げられる。
また、本発明において、液体とは、自然水、海水、水道水、ミネラル飲料水、石油類では、ガソリン、軽油、灯油、重油（Ａ及びＣ重油）等の炭化水素系化石燃料、さらに植物油、産業廃水、廃油などが挙げられる。
交番磁場とは、磁力線の方向が周期的に交互に入れ替わる磁場をいう。
本発明に用いられる液体には、磁性体（磁性体物質）が不純物として、また、微量元素として、必ず含まれており、これにより磁性体として反応させることが可能となる。

物質を構成する分子は原子から作られており、原子は電子と原子核からできている。電子は負の電荷をもった粒子であり、磁石（Ｎ極−Ｓ極）としての特性をもち、また電子の特徴として軌道運動と自転様の回転運動“スピン”があり、電子のスピンにはαスピン（下向き）とβスピン（上向き）と呼ばれる２種類の状態がある。
この2種の電子は、電気的あるいは磁気的な性質が異なっており、同じ性質を持つ2つの電子が接近すると静電的な反応（＋と＋、−と−の反発）を引き起こすが、2つの電子が異なるスピン（αとβ）であるときは互いに引きつけ合って対を作る性質をもっている。有機物の結合のほとんどは、αスピンの電子とβスピンの電子とが対を作り安定状態にある。
しかし、例外として“対を作れない電子”もあり、この電子は“不対電子”と呼ばれ、奇数の電子をもつ化学種を“フリーラジカル”と呼んでいる。
物質内の電子が示す磁気的な性質によって、常磁性体・強磁性体・反強磁性体・フェリ磁性体の4つに分類されており、電荷を帯びた不対電子は磁気的な特性すなわち、磁石としての性質を示す。
本発明における処理対象の液体に含まれる強磁性体について述べると、室温で強磁性を示す単体の物質は少なく、鉄、コバルト、ニッケル、ガドリニウムである。
また、強磁性とは、隣り合う電子スピンが同じ方向を向いて整列し、全体として大きな磁気モーメントを持つ物質の磁性を示している。

しかして、本発明方法においては、上記磁性体含有液体に対して、外部エネルギーとして、交番磁場を印加するとともに、超音波を、前記交番磁場を印加する位置とはその位置を変えて印加することで、分子の集合体を分離及び拡散することが可能となる。
ここで、外部エネルギーとはＥ＝ｈｖ（ｈはプランク定数、ｖは振動数）であり、周波数を変更するだけで多種類の液体に対応できる。
本発明において、印加する縦波である超音波の周波数は、特に限定されるものではないが、例えば周波数約２０〜８０ｋＨｚの範囲、代表的には２８ｋＨｚ±１ｋＨｚが挙げられる。
本発明において、超音波は、磁性体含有液体に含まれている水分子に対して共振・共鳴できる最適な振動数として、上記周波数を印加することで、液体の活性化が促進され、水分子近傍に存在する磁性体に交番磁場を印加する効果をより高めることができる。
さらに図４に示すように、超音波を印加する超音波振動子Ｂを一箇所でなく管体（液体流）Ｄに対しその周囲に放射状に複数個設置し、円が回転するごとく１→２→３→４→のように順番に印加することでより効果的となる。

さらに、次の工程として、一時的に分散した分子が再結合して大きな分子の集合体に戻るのを防ぐために、交番磁場及び超音波を印加後の液流体に対して、電磁石における同極の磁力線同士がぶつかり合うように、同極で一対となる状態で断続的にパルス波を印加するのが望ましい。すなわち、磁性体含有液体の流体をＳ極とＳ極（あるいはＮ極とＮ極）で挟むように一対とし、断続的にパルス波を印加して磁性体含有液体におけるＳ極（あるいはＮ極）との斥力をもって分子をより拡散し、分子の再結合を防止するものである。連続印加でもよいが、磁性体の分子を拡散するにはパルス波を印加した方がより効果的である。磁束密度は、７００〜１２００ｍＴ（ミリテスラ）が好ましい。さらに好ましくは１０００〜１２００ｍＴである。
このとき、液流体に対して同極使用の回転磁場を用いるのがより望ましい。
さらに効果的にするためには、同極で一対としたものを放射状になるように二対、三対と複数セットし、円が回転するごとく一対ごとにスイッチングすることで３６０度の角度から磁性体含有液体に斥力を反応させることが出来、より再結合を防止し、分子の集合体の細分化を促進することができる。

本発明によれば、液体を構成する分子の集合体を効果的に分散し、また、分散した分子の集合体の再結合を防止することによって、磁性体を含有する液体が活性化される。
水を処理対象とする場合、農業、水産業、酪農、養豚、養鶏、植物工場等の一次産業における植物や動物の成長促進、品質改善、鮮度保持、等に利用することができ、また、植物油や石油を対象とする場合は、炭化水素系燃料の、ガソリン、軽油、灯油、重油（Ａ及びＣ重油）における燃焼効率の改善と、改善に伴う排気ガスの軽減化などに利用することができる。また、使用後の廃水・廃油処理等において利用することができる。

本発明に係る磁性体含有液体の活性化方法について、該方法の実施に直接使用する本発明に係る磁性体含有液体の活性化装置を例示して説明する。なお、本発明は以下の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲で種々の変形、付加等が可能である。
図１は、磁性体含有液体の活性化装置を概略的に示す側面図、図２には図１に示す装置（交番磁場印加手段Ａ、超音波印加手段Ｂ、パルス波印加手段Ｃそれぞれ）の断面図、図３は交番磁場印加手段Ａの変形例を示す断面図、図４は、超音波印加手段Ｂの変形例を示す断面図である。

図において、符号Ａは交番磁場印加手段としての電磁石（交流）、符号Ｂは超音波印加手段としての超音波振動子、符号Ｃはパルス波印加手段としての電磁石、符号Ｄは処理すべき液体を流す管体である。電源や各制御装置等は図示省略している。
電磁石Ａは、Ｓ極とＮ極とで一対をなし、管体（液体流）Ｄを挟んで対向する位置に設けられている。電磁石Ａに隣接して超音波振動子Ｂが管体Ｄに超音波を印加できる近傍の位置に設けられている。超音波振動子Ｂの下流には、パルス波印加手段としての電磁石Ｃが同極で一対をなす態様で、管体Ｄを挟んで対向する位置に設けられている。
管体Ｄの形状として、断面が円形のものを示しているが、楕円形でも角形でも良く、形状は任意であり、大きさ（径）も特に限定されるものではない。選択する管体の径に応じてこれに適合する装置等を設置することができる。材質に関しても、磁界、音波の作用に妨げにならなければよく、特に限定されない。

電磁石Ａは、対向配置されたＳ極とＮ極とで一対としたものを、図３に示すように、放射状に二対又は三対以上と複数、配置し、円が回転するごとく一対ごとにスイッチングすることで、管体（液体流）Ｄに対し、その直交する方向において周囲から印加すると、より効果的である。
同様に、超音波振動子Ｂにおいても図４に示すように、超音波振動子Ｂを一箇所でなく管体（液体流）Ｄに対しその周囲に放射状に複数個設置し、円が回転するごとく１→２→３→４→のように順番に印加することで、管体（液体流）Ｄに対し、その直交する方向において周囲から中心に向けて、断続的にパルス波を照射すると、交番磁場の印加との相乗効果をより高めることができる。

しかして、管体Ｄを流れる、処理対象である磁性体含有液体に、外部エネルギーとして電磁石Ａによって交番磁場を印加する。磁性体に交番磁場を印加して、物質に化学変化を、確実に作用させるためには、このときの磁束密度は、７００〜１２００ｍＴ（ミリテスラ）が好ましい。さらに好ましくは１０００〜１２００ｍＴである。
７００ｍＴ未満であると、効果が劣り、１２００ｍＴを超えると費用がかさむ割にそれほどの効果は期待できない。これは管体Ｄの大きさ、及び流量にかかわらない。
また、上記交番磁場の印加とともに、超音波振動子Ｂにより、超音波を同時に印加することで、分子の集合体を分離及び拡散することが可能となる。

そして、好ましくは、次の工程として、上記、交番磁場と超音波を同時に印加した後の流体に対して、Ｓ極とＳ極（あるいはＮ極とＮ極）で挟むように一対としたパルス波印加手段としての電磁石Ｃによって、断続的にパルス波を印加し、これにより磁性体含有液体におけるＳ極（あるいはＮ極）との斥力をもって分子をより拡散し、分子の再結合を防止する。
電磁石Ｃについては、管体Ｄの形状、大きさ、流量にかかわらず、管体Ｄの径の中心部において、同極で、反発する磁界が出来ればよい。このときの磁束密度は、７００〜１２００ｍＴ（ミリテスラ）が好ましい。さらに好ましくは１０００〜１２００ｍＴである。
電磁石Ｃによる上記パルス波の印加をさらに効果的にするために、同極で一対としたものを、図３に示すように放射状になるように二対又は三対以上と複数、配置し、円が回転するごとく一対ごとにスイッチングすることで、管体（液体流）Ｄに対し、その直交する方向において周囲からパルス波を印加して磁性体含有液体に斥力を反応させることができ、より再結合を防止することで、分子の集合体の細分化を促進させることができる。
なお、本発明において使用される、電磁石Ａ、超音波振動子Ｂ、電磁石Ｃ及び、図示してない制御機器、電源等においては、特別な技術を必要とせず公知の技術を用い、汎用部品で対応出来るため低価格で製造することができる。

本発明に係る装置を使用して水道水（横浜市青葉区の家庭用水道水）を処理し、処理した水と非処理水それぞれについて１００℃に達するのに必要な時間を計測した。
本発明に係る装置は、図１，２に示すように管体Ｄに、電磁石Ａ、超音波振動子Ｂ、電磁石Ｃを配置して構成したもので、電磁石Ａにより１０００ｍＴの交番磁場を印加し、超音波振動子Ｂ（出力、１００Ｗ）により２８ｋＨｚの周波数の超音波を印加し、電磁石Ｃにより断続的にパルス波（１０００ｍＴ）を印加した。管体Ｄ（内径１３ｍｍ、水道用銅管）に上記水道水を流量：５リットル／分で流し、処理水を得た。
市販されているコーヒーサイフォン（ハリオグラス株式会社製、ＴＣＡ−３を２セット用意し、上記装置で処理された水３６０ｍｌと非処理の水３６０ｍｌとを用意し、燃料用アルコール（トーヤク株式会社製、エタノール５％＋メタノール９５％）を同時に点火し、常温から１００℃に達するまでの時間を計測し、比較した結果、処理水の方が平均値で、約３２．６％短縮効果を見出せた。
次に、処理水について３０分経過後に同様な実験した結果、平均値で、非処理水と比較して約２８．３％の時間短縮を確認することがきた。

磁性体含有液体の活性化装置の一例を概略的に示す側面図である。図１に示す装置の各部分の断面図である。交番磁場印加手段Ａの変形例を示す断面図である。超音波印加手段Ｂの変形例を示す断面図である。

符号の説明

Ａ電磁石
Ｂ超音波振動子
Ｃ電磁石
Ｄ管体

Claims

磁性体を含有する液体に対して交番磁場を印加するとともに、超音波を前記交番磁場を印加する位置とはその位置を変えて印加することを備えた磁性体含有液体の活性化方法。
交番磁場及び超音波を印加後の液流体に対して、電磁石における同極の磁力線同士がぶつかり合うように、同極で一対となる状態で断続的にパルス波を印加する工程を備えた請求項１に記載の磁性体含有液体の活性化方法。
処理すべき、磁性体を含有する液体を流す管体に対して該管体を挟んで対向する位置に設けられた交番磁場印加手段と、該交番磁場印加手段の近傍に設けられた超音波印加手段と、前記交番磁場及び超音波印加手段の下流に配設され、交番磁場及び超音波を印加後の液流体に対して、電磁石における同極の磁力線同士がぶつかり合うように、同極で一対となる状態で断続的にパルス波を印加するパルス波印加手段とを備えた磁性体含有液体の活性化装置。