JP2766817B2 - 配管等のスケール付着および腐蝕防止装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ボイラー、貯湯槽、熱交換器、その他の水
容器を含む、給水、給湯、冷暖房システム配管および放
熱器等において、配管等へのスケールの付着、錆、腐蝕
等が発生することを防止するための装置に関する。 （従来の技術） ボイラー、熱交換器、その他の水や液体を使用する装
置においては、給水中に溶け込んでいるカルシウム、マ
グネシウム等の溶解物質が、スケールとなって管路の内
壁に付着し、該スケールによって管路の内径を小さく
し、液体の流通量を少なくすること等によって、装置の
効率を低下させることが発生しやすい。 また、水中に含まれる前記溶解物質が、管路の内壁に
付着することによって、電気化学的な腐蝕を発生させ、
管に微小な孔が発生したり、管の継手の部分での腐蝕が
促進されることがあり、それらの理由によって管路から
漏水が発生する等の問題が生じている。 そこで、従来は、ボイラー等の装置に給水を行う前の
段階で、水処理を行うか、あるいは、マグネシウム等の
ようなイオン化傾向の大きい金属棒を装置内に入れて、
管路内にスケールが付着したり、腐蝕が発生することを
防止するような手段が用いられている他に、定期的に管
路の清掃を行って、スケールの除去を行う等の方策が講
じられている。 （発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記したような従来の手段を用いる場
合には、事前の水処理のために多くの経費を必要とする
他に、該装置のメンテナンスのためにも、各装置に応じ
た維持設備を必要とするものであり、これらのコストが
問題となっている。 また、そのような維持手段を適用する場合にも、スケ
ールや腐蝕等に対して完全に作用出来るものではないた
めに、定期的に装置の管路の点検修理等の対策を講じる
必要がある。 しかし、ボイラー、熱交換器等においては、その配管
系統が複雑に構成されていることが多く、大口径の管の
場合には、その管路の内部のスケール除去の作業が比較
的容易に行い得るものであるとしても、ボイラー内部で
の細い管の清掃は困難であり、装置の維持コストや手間
の問題が依然として残っているのが現状である。 （発明の目的） 本発明は、上記したような従来より用いられている装
置の欠点を解消するもので、管路に永久磁石による磁界
と、微弱電流とを印加する装置を設けることによって、
水中に含まれる微量元素がスケールとなって付着した
り、管路を腐蝕させたりすることを防止出来るような装
置を提供することを目的としている。 （問題点を解決するための手段および作用） 本発明は、内部に水のような液体が流れる金属製管路
に対して磁界を供給するとともに微弱電流を印加する装
置に関する。本発明の装置は、前記管路の間にフランジ
部材を介して接続し、管路の一部を構成する金属製のパ
イプ部材と、前記パイプ部材に対して、パイプの軸芯を
介して同極同志が対向するようにして配置された２つの
永久磁石と、前記２つの永久磁石をその内部に収容し、
磁気シールドとしての機能を有するとともに、前記パイ
プ部材と同心円状に構成され、内部空間を密閉する状態
に構成されるプロテクタと、前記金属製管路に接続さ
れ、外部電源から管路に微弱電流を流すために、前記プ
ロテクタに設けられた電源端子と、前記プロテクタによ
り区画される内部空間を充填する断熱性充填部材とから
構成される。 また、本発明においては、前記金属製管路と同心円状
の２つ割り状の部材として構成される半円筒状の部材
と、前記半円筒状の２つの部材を前記管路の周囲に組み
合わせて内部を密閉状態に構成するプロテクタと、前記
プロテクタの内部で管路の軸芯を介して同極同志が対向
するようにして配置された２つの永久磁石と、前記金属
製管路に接続され、外部電源から管路に微弱電流を流す
ために、前記プロテクタに設けられた電源端子と、前記
プロテクタにより区画される内部空間を充填する断熱性
充填部材とから構成することもできる。 したがって、本発明の装置は、ボイラー等の管路に対
して、任意の位置に設けることが出来るものであり、永
久磁石により与えられる磁気と、微弱電流とによって、
水中に含まれる微量物質の沈澱を防止するとともに、水
の性質の悪化を防止出来るものとなる。 また、本発明の装置は、上記したように磁界と微弱電
流とを作用させることによって、スケールが管路内に沈
澱付着することを防止出来るとともに、管路内に発生す
る微弱電流を管路に供給される電流によって打ち消し、
金属製の管に電気的な腐蝕が発生することを防止出来る
ようにすることが可能になる。 （実施例） 図示された例に従って、本発明の配管等のスケール付
着および腐蝕防止装置の構成を説明する。 第１図ないし第３図に示される本発明の第１の実施例
において、本発明の防蝕ユニットは一体フランジ型装置
11として構成されているものであって、管路の継手とし
て使用される場合を示している。また、この実施例に示
される一体フランジ型装置11は、管路を新規に敷設する
際に、該一体フランジ型装置11を管の継手に用いること
が出来るものとなる。 本発明の上記した一体フランジ型装置11は、パイプ12
の両側にフランジ13を設けており、管路のパイプ端部に
設けられるフランジに対して、ネジ孔14……を介して接
続されるようになっている。 上記一体フランジ型装置11においては、流体の通路の
一部を構成するパイプ12の外側に、第３図に示されるよ
うに、一対の永久磁石16、16aを、パイプを挟んで対向
させた状態で配置しており、これ等の永久磁石は、Ｎ
極、または、Ｓ極がパイプ側を向いた状態に配置され
る。 また、前記パイプ12の磁石収容部を覆うようにして、
該パイプと同芯のプロテクター15を設け、そのパイプ12
の端部をフランジによってカバーし、該永久磁石収容部
の空間を密閉状態に形成するとともに、該プロテクター
15の所定の部分に電源端子17を設けている。 そして、プロテクター15によって、永久磁石16、16a
に対する磁気シールドの役目を行い、パイプ12、プロテ
クター15の中に形成される磁束が外部に漏れ出すことを
防止し、該永久磁石の作用が、永久磁石12間を流れる流
体にのみ作用されるようになるのである。 この電源端子17は、後述するように、直流電源等の外
部電源に接続され、該電源端子17を介して管路に微弱電
流を供給出来るようにされているもので、前記した永久
磁石による磁界とともに、微弱電流を管路に供給するこ
とによって、管路内を流れる流体に対してスケールの付
着防止の作用を行い得るようにする。 第４図ないし第６図に示される本発明の防蝕ユニット
の第２の実施例の場合には、前記第１図に示される装置
が、パイプを直接流体が流れるようになっていたものと
は異なり、外部装着型装置20を管路に対して外部から装
着し、一体フランジ型装置11の場合と同様に、永久磁石
による磁界の作用と、電源端子17を介して管路に微弱電
流を流す作用とを行い得るように構成したものである。 また、この実施例に示される外部装着型装置20は、既
設の管路に対して外部から取付ける場合に、便利に使用
され得るようになっているものである。 この実施例において、既設の管路をカバーするように
して設けられる内管21の外側に、該内管の直径方向に対
向した状態で、永久磁石16、16aが設けられており、該
永久磁石は同極同志が対向する状態に配置される。 また、本発明の外部装着型装置20は、略半円筒状の部
材20aと20bとによって、２つ割り状態に構成されている
もので、各半円筒状の部材は、それぞれその内部に永久
磁石を収容した状態で、内外の管部材の端部を板部材21
aによって接続し、内部を密閉した状態に設けられる。
さらに、外部装着型装置20の両側に突出してフランジ部
材22を設け、該フランジ部材22に設けた孔を介して、ネ
ジ止めを行うことにより、既設の管路に対して外部装着
型装置20を装着するようになっている。 上記したような構成を有する本発明の防蝕ユニットを
管路に装着した場合に、防蝕ユニットにおける永久磁石
と微弱電流による水質保全の作用を説明する。 第７図に示される説明図において、管路１に対して防
蝕ユニット10を設けるが、該防蝕ユニット10の両側に対
向して配置される永久磁石16、16aは、それぞれＮ極を
内側に、Ｓ極を外側に向けた状態で配置されている。 そして、該永久磁石により形成される磁束Ｈが、管路
１とプロテクター15、およびそれ等の接続部材との間で
閉回路を形成するものとなるが、その磁束の一部は管路
内を流れる流体に作用するようになる。 また、本発明の実施例において、永久磁石としては、
比較的強い磁力を有する磁石が使用されるものであっ
て、例えば、3000ガウス程度の強磁性の磁石を使用する
と良いものとなる。さらに、管路の径が大きい場合に
は、前記した磁石を２個組合せたものを使用し、それに
より、管路内を流れる流体に対して、磁石の影響が良好
に発揮され得るようにすることも必要であるが、該磁石
を２個使用する場合には、管路の長さ方向に並べるこ
と、または、それを重ねた状態で使用することの、いず
れの方式をも用いることが出来る。 一方、管路１には電源端子17を介して外部の電源に接
続されており、管路の軸方向に微弱な電流Ｉが常に流さ
れている。そして、この電流Ｉによって、管路の内壁の
界面は活性化されるとともに、管路内の流体中に存在す
る陽イオンは、管路内壁の金属とイオン結合して電荷を
失うと同時に、金属表面を保護する界面被膜を形成する
作用が行われる。 他方、流体中に残る陰イオンは、外部電源６によって
付与されている電界の作用により、電流Ｉの向きと反対
方向に流体中を移動するが、このとき、磁界Ｈの影響を
受けて、図示されるように螺旋軌道を描くことによっ
て、流体中のイオン分散が促進されて、スケールの生成
等の作用が抑制され、それらの作用によって、金属腐蝕
等の発生も防止されるものとなる。 また、本発明の防蝕ユニットは、第８図に示されるよ
うに、前後に管路１が接続された熱交換器５に対して、
入口側防蝕ユニット10a、出口側防蝕ユニット10bとして
設置される。そして、それ等の入口側防蝕ユニット、出
口側防蝕ユニットに対して、直流電源６からそれぞれ
（＋）と（−）の微弱電流を流すようにする。この外部
電源から供給される電流は、５〜10V程度の直流電流で
あって、70〜100mA程度の非常に弱い電流が常時供給さ
れるものとなる。 また、長い管路の場合に、該管路の途中に多数の防蝕
ユニットを設ける場合には、該防蝕ユニットは管路に対
して50m間隔位に設け、隣接する防蝕ユニット間では、
それぞれ反対の極性の電流を流すものとする。 さらに、比較的大型の熱交換器等の場合には、入口側
防蝕ユニットおよび出口側防蝕ユニットをそれぞれ２個
ずつ設け、熱交換器側の防蝕ユニットを、該熱交換器に
対する回路として形成することの他に、管路に対して作
用する部材として、外側の防蝕ユニットを用いるように
することも可能である。そして、このように２個を隣接
して設置する場合には、その２組の防蝕ユニットには同
極性の電流を供給するように、その回路を形成すること
が必要となる。 また、本発明の配管等のスケール付着および腐蝕防止
装置においては、管路を構成するパイプのサイズに合せ
てパイプまたは内管を構成出来るようにするとともに、
外部装着型装置のように管路の外側から装着するものに
おいては、管路と内管との間に隙間が形成されることの
ないように、管路の表面の加工を行ってから取付ける等
の、その表面処理を厳密に行うことが必要となる。 本発明の上記した実施例において、内部に永久磁石を
収容し、内管とプロテクターとによって密閉される空間
には、絶縁性を有するプラスチック等を充填し、該空間
内部の断熱性と、絶縁性とを確保出来るようにすること
が出来る。そのために用いられるプラスチックとして
は、充填に際しての流動性が良好で、硬化後に金属材料
に対する影響の生じないようなものを用いることが必要
である。 また、管路内を流れる流体が高温のものである場合に
は、その温度の影響が発生しないような性質を有するプ
ラスチックを用いることが必要であり、そのように、プ
ラスチックを内部空間に充填することによって、該空間
内部の密閉状態が不完全な場合でも、外気の湿度の影響
等が発生することを防止出来るものとなる。 なお、上記した本発明の説明においては、防蝕ユニッ
トを空調システム等に使用する場合について説明を行っ
たが、本発明の防蝕ユニットは、水道の給水系統等にも
適用が可能であり、さらに、管路が地中に埋設されてい
る場合でも、土質が異なることにより、管路を介して電
池と同様に電流が流れる状態に対処出来る装置として設
けることが可能であり、これらの特殊な環境のもとにお
いては、管路の保護を良好な状態で行い得るものとな
る。 （水質の変化） 上記したような本発明の防蝕ユニットを用いた場合の
水と、水道水、および、防蝕ユニットを使用しない場合
の水との比較を第１表に示す。この第１表には、本発明
の防蝕ユニットを使用する場合と、水道水、及び、防蝕
ユニットを使用しない空調装置の場合とを示している
が、この表からわかるように、本発明の防蝕ユニットを
使用しない場合の空調に用いた水では、水質の変化が激
しく、特に、塩素イオン、アルカリ度等において大きな
変質が発生していることが明確に示される。 また、第２表は、本発明の防蝕ユニットを用いる場合
の空調水、原水と、防蝕ユニットを使用しない空調水と
のそれぞれの比較を行ったデータである。 なお、上記した第２表において、EMAシステムとは、
本発明の防蝕ユニットを管路に適用するシステムであっ
て、前記したように管路に対して磁力と微弱電流とを加
えるようにするシステムを「EMAシステム」と呼んでい
る。 この第２表から見られるように、本発明の防蝕ユニッ
トを用いる場合には、Ｂ′の空調水の変質の度合が非常
に大きいのにもかかわらず、それよりも長期間使用した
本発明の防蝕ユニットを適用する装置の場合に、水質の
変化が非常に少ないことが明確に示される。 そして、本発明の配管等のスケール付着および腐蝕防
止装置においては、空調システム、暖房システム等に防
蝕ユニットを適用することによって、該システム内に収
容される水の変質度合を少なくするとともに、水中に溶
存されている各種のイオンの分離変質等を防止し、水質
を元の水道水とほぼ同じ程度に維持出来るようにするこ
とが可能なものとなる。 また、上記した実験データに示されるように、本発明
の防蝕ユニットを使用する場合には、水中の鉄分等の溶
解量が増大することがないことは、管路の腐蝕が進行し
ていないことを示すものであるから、それによっても、
鉄管の腐蝕が発生しないことがわかるのである。 （発明の効果） 上記したように、本発明の配管等のスケール付着およ
び腐蝕防止装置においては、管内を流れる水の性質が変
化することを防止し、管路のパイプ等に与える影響を少
なく出来るのであるから、スケールが付着することを防
止出来るものとなり、スケールが付着することによっ
て、電気的な腐蝕が進行することを防止出来るものとな
る。 したがって、本発明の装置を管路に適用することによ
って、空調装置等における管路の清掃を行う必要がなく
なり、該装置のメンテナンスを不要にし、維持費を低下
させ得るものとすることが可能になる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の防蝕ユニットを一体フランジ型装置と
して構成する装置の側断面図、第２図は一体フランジ型
装置の縦断面図、第３図は永久磁石の配置状態の説明
図、第４図は防蝕ユニットを外部装着型装置として構成
した装置の側断面図、第５図はその縦断面図、第６図は
磁石の配置状態の説明図、第７図は本発明の装置による
磁力と電気の作用の説明図であり、第８図は本発明の防
蝕ユニットを組込むシステムの説明図である。 図中の符号 １……管路、５……熱交換器、６……直流電源、10……
防蝕ユニット、11……一体フランジ型装置、12……パイ
プ、15……プロテクター、16……永久磁石、17……電源
端子、20……外部装着型装置、21……内管。

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．内部に水のような液体が流れる金属製管路に対して
   磁界を供給するとともに微弱電流を印加する装置であっ
   て、 前記管路の間にフランジ部材を介して接続し、管路の一
   部を構成する金属製のパイプ部材と、 前記パイプ部材に対して、パイプの軸芯を介して同極同
   志が対向するようにして配置された２つの永久磁石と、 前記２つの永久磁石をその内部に収容し、磁気シールド
   としての機能を有するとともに、前記パイプ部材と同心
   円状に構成され、内部空間を密閉する状態に構成される
   プロテクタと、 前記金属製管路に接続され、外部電源から管路に微弱電
   流を流すために、前記プロテクタに設けられた電源端子
   と、 前記プロテクタにより区画される内部空間を充填する断
   熱性充填部材とから構成されることを特徴とする配管等
   のスケール付着および腐蝕防止装置。 ２．内部に水のような液体が流れる金属製管路に対して
   磁界を供給するとともに微弱電流を印加する装置であっ
   て、 前記金属製管路と同心円状の２つ割り状の部材として構
   成される半円筒状の部材と、 前記半円筒状の２つの部材を前記管路の周囲に組み合わ
   せて内部を密閉状態に構成するプロテクタと、 前記プロテクタの内部で管路の軸芯を介して同極同志が
   対向するようにして配置された２つの永久磁石と、 前記金属製管路に接続され、外部電源から管路に微弱電
   流を流すために、前記プロテクタに設けられた電源端子
   と、 前記プロテクタにより区画される内部空間を充填する断
   熱性充填部材とから構成されることを特徴とする配管等
   のスケール付着および腐蝕防止装置。