JP2013193029A - 改質処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 性能を好適に維持することができ、構成の簡易化と耐久性の向上を図ることができるとともに、故障等の発生を抑制することができる改質処理装置を提供する。
【解決手段】 改質処理装置１０は、処理液を流動させる通水路１１と、通水路１１の内部を流動する処理液に対して磁気力の影響を及ぼす第１磁界発生器１３とを備え、第１磁界発生器１３は、処理液に対して通水路１１の径方向から磁気力の影響を及ぼすように配設されたコイルの３ｎ（但し、ｎは１以上の整数）個を、通水路１１の周壁に沿って該通水路１１の周方向へ等間隔おきに固定配置してなる電磁石に対し、三相交流で各コイルへ通電を行うことにより、所定周波数おきに各コイルの磁極が通水路１１の周方向に沿って順番に変化していくことで、電磁石を回転させることなく各コイルの合成磁界により、通水路１１の軸線ＡＸを中心に回転してなる回転磁界を生じるように構成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、河川水や上下水道水や湖水や廃水や製氷用水等の水類、あるいは油類、あるいはアルコール類などといった処理液を改質するための改質処理装置に関する。

従来、水に磁気力を作用させることで種々の改質処理が行われており、例えば特許文献１の水の活性化方法及びそのための装置では、永久磁石による磁気力を水の活性化に利用している。特許文献２の湖沼水等の浄化装置では、配管を中心に複数の永久磁石を回転させることで生じた回転磁界を利用している。特許文献３の流体への磁場照射装置では、液体通路の外側に固定された永久磁石又は電磁石からなる第１磁場照射機で磁気を照射したうえで、第２磁場照射機でパルス波を重畳した磁場を照射している。

特許第３４６９５４１号公報 特開平１０−１９２８７７号公報 特開２００８−２３８１５３号公報

ところが、上記従来技術において、永久磁石による磁力を利用する場合、使用する永久磁石毎に磁力が異なるため一定の効果を得にくく、また永久磁石は磁力が減衰するものであるし、減衰の程度も一定ではないため、性能の維持が難しいという問題がある。
また磁石を回転させて回転磁界を発生させる場合、該磁石の回転に係る駆動装置の構成が複雑になる傾向があり、また常に磁石を回転させる必要があることから特に可動部分の耐久性に難があり、さらに改質処理時に処理液がかかることで汚損したり故障したりする可能性が高くなるという問題があった、
本発明は、このような従来技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的とするところは、性能を好適に維持することができ、構成の簡易化と耐久性の向上を図ることができるとともに、故障等の発生を抑制することができる改質処理装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の改質処理装置の発明は、処理液を流動させる通水路と、該通水路の内部を流動する処理液に対して磁気力の影響を及ぼす磁界発生器とを備える改質処理装置であって、上記磁界発生器は、上記処理液に対して上記通水路の径方向から磁気力の影響を及ぼすように配設されたコイルの３ｎ（但し、ｎは１以上の整数）個を、上記通水路の周壁に沿って該通水路の周方向へ等間隔おきに固定配置してなる電磁石に対し、三相交流で各コイルへ通電を行うことにより、所定周波数おきに各コイルの磁極が上記通水路の周方向に沿って順番に変化していくことで、上記電磁石を回転させることなく各コイルの合成磁界により、上記通水路の軸線を中心に回転してなる回転磁界を生じるように構成されていることを要旨とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の改質処理装置の発明において、上記磁界発生器の電磁石は、上記通水路の軸線方向へ伸びるように複数の貫通孔が形成された筒状をなす磁性金属製のコア上に電線を、少なくとも２つの貫通孔を通るように螺旋状に巻回することで３ｎ（但し、ｎは１以上の整数）個のコイルを有するように構成したものであり、上記貫通孔は、合計で３ｍ（但し、ｍは２ｎ以上の整数）個が上記コアの周方向へ等間隔おきに形成されていることを要旨とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の改質処理装置の発明において、上記通水路と、上記磁界発生器とに加えて、更に第２の磁界発生器とを備える液処理装置であって、上記第２の磁界発生器は、上記処理液に対して上記通水路の軸線方向から磁気力の影響を及ぼすように配設された１個又は複数個のコイルを上記通水路の周壁に固定配置してなる電磁石に対して通電を行うことにより、該電磁石が上記通水路の軸線に沿うような固定磁界を生じるように構成されていることを要旨とする。
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の改質処理装置の発明において、上記第２の磁界発生器の電磁石は、上記通水路の周壁に沿うように電線を螺旋状に巻回してなるコイルを有するように構成したものであることを要旨とする。
請求項５に記載の発明は、請求項３又は請求項４に記載の改質処理装置の発明において、上記処理液を流動させる上記通水路上において、上記第２の磁界発生器は、上記磁界発生器よりも、上記処理液の流動方向の上流側に配置されていることを要旨とする。

〔作用〕
本発明の改質処理装置によれば磁界発生器として、通水路内の処理液に対して上記通水路の径方向から磁気力の影響を及ぼすように配設されたコイルの３ｎ（但し、ｎは１以上の整数）個を、上記通水路の周壁に沿って該通水路の周方向へ等間隔おきに固定配置することによって構成された電磁石を設けている。上記電磁石は、印加する電力に応じて一定の磁力を発生させるとともに、磁力が減衰しづらいため、性能を好適に維持することができる。さらに該電磁石は、通水路の周壁に沿って等間隔おきに固定配置した３ｎ個のコイルで構成されており、通水路内の処理液に対して、通水路の全周である３６０°方向から磁気力の影響を及ぼすことができるため、処理液に対する改質処理能力が高い。
加えて上記磁界発生器の各コイルへの通電は三相交流で行われ、所定周波数おきに各コイルの磁極が上記通水路の周方向に沿って順番に変化していくことで、上記電磁石は、回転させることなく各コイルの合成磁界によって上記通水路の軸線を中心に回転してなる回転磁界を生じるように構成されている。このため、電磁石を回転させるための、例えばモーター等といった駆動装置が必要なく、また電磁石の回転に係る可動部が無いため、構成の簡易化と耐久性の向上を図ることができるとともに、該駆動装置を水濡れ等による短絡から保護するため複雑な防水構造等が必要なく、故障等の発生を抑制することができる。
また上記電磁石は、筒状をなす磁性金属製のコアと、上記通水路の軸線方向へ伸びるように該コアに形成された３ｍ（但し、ｍは２ｎ以上の整数）個の貫通孔と、該貫通孔の２つ以上を利用して螺旋状に巻回された電線とによって構成することが望ましい。この場合、複数のコイルを、相互の位置を調節しながら通水路の周壁上に固定する等の煩雑な組み立て作業が必要ない。さらに上記コアが磁性金属製であり、該コアの内側に通水路を挿通するのみで磁気力の影響を及ぼすことができるため、例えば既に敷設されている樹脂製の排水管や金属製の上水管を上記通水路をとする等、該通水路に使用されている材料に制限されることなく上記磁界発生器を使い回しすることができる。加えて、コアのサイズ次第で上記磁界発生器の大型化、小型化を自在に図ることが可能であり、使用用途、使用箇所、使用スペース等を限定されることなく、改質処理装置を使用することができる。
また上記改質処理装置は、第２の磁界発生器として、上記処理液に対して上記通水路の軸線方向から磁気力の影響を及ぼすように配設された１個又は複数個のコイルを上記通水路の周壁に固定配置してなる電磁石に対して通電を行うことにより、該電磁石が上記通水路の軸線に沿うような固定磁界を生じるように構成されたものを設けることが望ましい。該第２の磁界発生器を設けることで、通水路内を流動する処理液に対して、磁気力の影響を余すところ無く及ぼすことができる。
また上記第２の磁界発生器は、上記通水路の周壁に沿うように電線を螺旋状に巻回してなるコイルを有するように構成した電磁石により、簡易に設けることが可能である。
また上記第２の磁界発生器は、上記磁界発生器よりも、上記処理液の流動方向の上流側に配置されていることが望ましい。つまり、上記第２の磁界発生器によって、処理水に対して予め磁気力の影響を及ぼしておくことで、該処理水に上記磁界発生器による磁気力の影響を好適に及ぼすことができるようになり、処理水全体に磁気力を簡易に満遍なく作用させることができる。
なお本発明の改質処理装置は、処理液が水である場合に該水を改質処理することで溶媒としての機能を高めるので、該水に対する溶質（物質）の溶解量、溶解度を増大させることができる。このため、本発明の改質処理装置によって改質処理された水は、例えば放射線汚染地域における除染水として有効に利用することができる。

〔効果〕
本発明によれば、性能を好適に維持することができ、構成の簡易化と耐久性の向上を図ることができるとともに、故障等の発生を抑制することができる改質処理装置を提供することができる。

改質処理装置の概略を示す斜視図。 第１磁界発生器を示す側断面図。 第１磁界発生器を構成するコアを示す正面図。 第１磁界発生器の電気的接続状態を示す回路図。 三相交流電源の波形図。 回転磁界における合成磁界の強さ及び方向を示す（ａ）は波形図との対応図、（ｂ）は合成磁界の展開図。 回転磁界の各角度時における合成磁界の（ａ）は強さを示す説明図、（ｂ）は強度変化を示す説明図。

以下、本発明を具体化した一実施形態について説明する。
図１に示すように、改質処理装置１０は、通水路１１と、第１磁界発生器１２と、第２磁界発生器１３と、を備えている。
上記通水路１１は、磁気力の影響を及ぼすことで改質処理が施される処理液を流動させるためのものである。磁気力の影響を及ぼすことで改質する処理液は、主として雨水、湖水、河川水、上水、生活排水等の下水、製氷用水等の精製水などのような水類であり、また水を含むものであれば工業排水、農業排水等の産業排水などであってもよく、あるいは食用油、潤滑油、熱媒体等のような家庭用あるいは工業用の油類、あるいはアルコール類等であってもよい。従って、該処理液を流動させる上記通水路１１は、上水管、下水管、工業用排水管あるいは廃液管、農業用排水管等の何れであってもよく、該通水路１１の材質もまた、金属製あるいは合成樹脂製の何れであってもよく、特に限定されない。

上記第２磁界発生器１３は、上記通水路１１の周壁に沿うように電線を螺旋状に巻回して形成した１個又は複数個の（図１中では１個のみ）第２コイル１４を有している。該第２コイル１４は、上記通水路１１の外周面上において、該通水路１１の周壁に固定されており、上記第２磁界発生器１３の電磁石を構成している。そして該電磁石は、図示しない電源から通電を行うことにより、上記通水路１１の軸線ＡＸに沿うような固定磁界を生じ、該通水路１１内を流動する処理液に対し、軸線ＡＸ方向から磁気力の影響を及ぼすように構成されている。
なお上記第２磁界発生器１３に使用する電源は、上記電磁石に直流電流を通電できるものであれば特に限定されず、例えば交流電源からコンバータ、整流器等の変換器を介して上記電磁石に通電を行うように構成してもよく、また直流電源から上記電磁石に直接的に通電を行ってもよい。

上記第１磁界発生器１２は、電磁石の構成部材として、コア２１を有している。図１〜３に示すように、該コア２１は、フェライト等の磁性金属を材料に用い、円筒状をなすように形成されている。該コア２１には、複数個の貫通孔２２が上記通水路１１の軸線ＡＸ方向へ伸び、かつ該コア２１（上記通水路１１）の周方向へ等間隔おきとなるように、形成されている。そして、該コア上に電線を、少なくとも２つの貫通孔２２を通るように螺旋状に巻回することにより、複数個のコイルが形成されている。
図４に示すように、上記第１磁界発生器１２の電磁石には、各コイルへ三相交流電源から通電が行われるように構成されている。従って、上記第１磁界発生器１２の電磁石は、三相交流電源の３つの電極からそれぞれ送電を行うべく、３ｎ（但し、ｎは１以上の整数）個のコイルを有するように構成されている。また上記貫通孔２２は、コイルが３ｎ個となるように、合計で３ｍ（但し、ｍは２ｎ以上の整数）個が上記コア２１に形成されている。
ここで、本実施形態において、上記貫通孔２２は、合計で２４個（ｍ＝８）が形成されており（図３参照）、コイルは上記貫通孔２２を４個ずつ使用することにより、コイルＡ，Ａ’、コイルＢ，Ｂ’、コイルＣ，Ｃ’の合計６個（ｎ＝２）が形成されている（図４参照）。

上記したように上記第１磁界発生器１２に設けられた各コイルは、上記貫通孔２２を通るように電線が巻回されることにより、上記通水路１１の径方向に沿った螺旋状をなしている。従って上記第１磁界発生器１２は、上記通水路１１内を流動する処理液に対し、該通水路１１の径方向から磁気力の影響を及ぼすように構成されている。
そして上記第１磁界発生器１２は、上記通水路１１の外側を囲むように、固定配置されている。

上記第１磁界発生器１２の上記電磁石に対しては、三相交流でコイルＡ，Ａ’、コイルＢ，Ｂ’、コイルＣ，Ｃ’へ通電が行なわれる。図５は、三相交流電源の波形を示す図である。即ち、三相交流電源においては、Ａ相を基準とすれば、Ｂ相はＡ相よりも１２０°遅れ、Ｃ相はさらにＢ相よりも１２０°遅れる。
三相交流電源において、電源波形のＡ相はコイルＡ，Ａ’へ、Ｂ相はコイルＢ，Ｂ’へ、Ｃ相はコイルＣ，Ｃ’へ通電されるものとする。電源波形の各角度（０°〜２１０°）時には、各コイルの磁界の強さ及び磁界の方向は、図６（ａ）に示す通りとなり、図６（ｂ）の展開図に示す通り、各角度時に各コイルの磁界によって合成磁界が形成される。そして各角度時における各コイルの合成磁界は、図７（ａ）に示す通りとなり、また各角度時における合成磁界の強度変化は、図７（ｂ）に示す通りとなる。
すなわち、上記第１磁界発生器１２においては、上記電磁石を回転させずとも、所定周波数おきに各コイルの磁極が上記通水路１１の周方向に沿って順番に変化していくことで、各コイルの合成磁界により、上記通水路１１の軸線ＡＸを中心に回転してなる回転磁界を生じている。

上記改質処理装置１０においては、上記第２磁界発生器１３を上記処理液の流動方向の上流側に、上記第１磁界発生器１２を下流側に配置することが望ましい。
即ち、上記改質処理装置１０で処理水の改質処理を行う場合、通水路１１内を流動する処理液には、まず上記第２磁界発生器１３によって磁気力の影響が予備的に及ぼされ、続いて上記第１磁界発生器１２によって磁気力の影響が及ぼされる。該第２磁界発生器１３は、処理液に磁気力の影響を予備的に及ぼすことにより、該処理液に対して上記第１磁界発生器１２による磁気力の影響を及ぼしやすくしている。また上記第１磁界発生器１２は、該通水路１１の径方向から磁気力の影響を、該処理液を貫くようにして３６０°の全周方向から及ぼすことにより、処理水全体に磁気力を満遍なく作用させる。
また上記のように改質処理装置１０によって磁気力を満遍なく作用させて改質した処理液が雨水、湖水、河川水、上水、生活排水等の下水、工業排水、農業排水等といった水を主体とするものである場合、改質処理した水は、溶媒としての機能が高まり、該水に対する物質や溶質の溶解量や溶解度が増大する。よって、改質処理装置１０によって改質処理した水は、放射線汚染地域における除染水として利用するのに好適である。

また本発明は、上記実施形態に示した構成に限定されず、次のように変更して具体化することも可能である。
上記実施形態では、第１磁界発生器１２及び第２磁界発生器１３の２つの磁界発生器を設けたが、例えば処理量が少ない等の場合、第２磁界発生器１３を省略し、第１磁界発生器１２のみで構成してもよい。
第１磁界発生器１２は、必ずしも上記コア２１を用いて複数個のコイルを一体的に構成する必要はなく、個別に形成された複数個のコイルを円環状に連結する等して構成してもよい。
変換器を用いることで、三相交流電源から第１磁界発生器１２及び第２磁界発生器１３の双方へ通電を行ってもよい。
また第１磁界発生器１２への通電は、三相交流で通電することが可能であれば、必ずしも三相交流電源を使用する必要はなく、使用する電源の種類は特に限定されない。例えば電源として通常の直流電源を用いてもよく、あるいは太陽光パネルや風力発電装置等といった再生可能エネルギーによる電源を用いてもよい。特に再生可能エネルギーによる電源は、該電源の需要喚起及び環境保護の観点から好適な電源であり、こうした電源から第１磁界発生器１２及び第２磁界発生器１３の双方へ通電を行うことが望ましい。なお該電源によって得られるのが直流である場合には、インバータ、コントローラ、逆変換装置を用いることで、任意の周波数の三相交流に変換すればよい。

本発明の改質処理装置によれば、性能を好適に維持することができ、構成の簡易化と耐久性の向上を図ることができるとともに、故障等の発生を抑制することができるから、処理液の改質処理に有用であり、産業上利用可能性がある。

１０ 改質処理装置
１１ 通水路
１２ 第１磁界発生器
１３ 第２磁界発生器
２１ コア
２２ 貫通孔

Claims (5)

1. 処理液を流動させる通水路と、該通水路の内部を流動する処理液に対して磁気力の影響を及ぼす磁界発生器とを備える改質処理装置であって、
   上記磁界発生器は、上記処理液に対して上記通水路の径方向から磁気力の影響を及ぼすように配設されたコイルの３ｎ（但し、ｎは１以上の整数）個を、上記通水路の周壁に沿って該通水路の周方向へ等間隔おきに固定配置してなる電磁石に対し、三相交流で各コイルへ通電を行うことにより、所定周波数おきに各コイルの磁極が上記通水路の周方向に沿って順番に変化していくことで、上記電磁石を回転させることなく各コイルの合成磁界により、上記通水路の軸線を中心に回転してなる回転磁界を生じるように構成されている
   ことを特徴とする改質処理装置。
2. 上記磁界発生器の電磁石は、上記通水路の軸線方向へ伸びるように複数の貫通孔が形成された筒状をなす磁性金属製のコア上に電線を、少なくとも２つの貫通孔を通るように螺旋状に巻回することで３ｎ（但し、ｎは１以上の整数）個のコイルを有するように構成したものであり、
   上記貫通孔は、合計で３ｍ（但し、ｍは２ｎ以上の整数）個が上記コアの周方向へ等間隔おきに形成されている
   請求項１に記載の改質処理装置。
3. 上記通水路と、上記磁界発生器とに加えて、更に第２の磁界発生器とを備える液処理装置であって、
   上記第２の磁界発生器は、上記処理液に対して上記通水路の軸線方向から磁気力の影響を及ぼすように配設された１個又は複数個のコイルを上記通水路の周壁に固定配置してなる電磁石に対して通電を行うことにより、該電磁石が上記通水路の軸線に沿うような固定磁界を生じるように構成されている
   請求項１又は請求項２に記載の改質処理装置。
4. 上記第２の磁界発生器の電磁石は、上記通水路の周壁に沿うように電線を螺旋状に巻回してなるコイルを有するように構成したものである
   請求項３に記載の改質処理装置。
5. 上記処理液を流動させる上記通水路上において、上記第２の磁界発生器は、上記磁界発生器よりも、上記処理液の流動方向の上流側に配置されている
   請求項３又は請求項４に記載の改質処理装置。
   
   

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