JP3055498U

JP3055498U - 水の磁気処理装置

Info

Publication number: JP3055498U
Application number: JP1998005351U
Authority: JP
Inventors: 常久栗野
Original assignee: 相田昭
Priority date: 1998-07-01
Filing date: 1998-07-01
Publication date: 1999-01-12
Anticipated expiration: 2004-07-01

Abstract

(57)【要約】【課題】磁石の残留密度（Ｂｒ）以上の磁束密度を取
出すことができる磁気回路を水の磁気処理装置に組み込
み、その性能を向上し、あるいは同等性能をより安価な
磁石を使用することにより達成する。【解決手段】複数個の永久磁石を組合わせた磁気回路を
以下のように構成する。複数個の同種の直方体磁石（３）を、その端面を所定
方向に斉えて「ロ」字状に接触配列する。「ロ」字形
状の４個の隅角部３_{(1),(3),(5),(7)} と、２個の第１の
中間部３_(4),(8) と、２個の対向第２の中間部３
_(2),(6) とに、それぞれ少なくとも１個の磁石を配置す
る。これらの磁石により「ロ」字状に囲まれる中心空
間４に発生する磁場の方向を第１の中間部３_(4),(8) の
磁場の方向と一値させる。時計方向で見て、磁気回路
内の隣接隅角部と中間部の磁極の方向を時計方向に９０
°変化させる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は水の磁気処理装置に関するものであり、より詳しく述べるならば複数個の永久磁石を組合わせることにより高い磁束密度を発生することができる磁気回路を組込んだ水の磁気処理装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

水の磁気処理に関しては１９４５年にVermeiren が水あか軽減を目的とした発明を公表しており、その後１９７７年にヴェ・イ・クラッセンが「水の磁気処理」と題する著書を刊行し、学術的解説を行なった。現在では、磁気処理水は、配管のスケール付着もしくは腐食防止、植物の育成、コンクリートの強度向上などに広く使用されている。

【０００３】図１及び２に市販の水磁気処理装置の概略構造を示す。図１に示す処理装置は円筒状永久磁石（以下「磁石」と言う）２１と鋼製ハウジング２２を基本要素としており、これら２１，２２の間に形成された環状間隙を被処理水の流路２５としている。２３は水の流入口、２４は流出口、２７は磁石を固定するボルト（図示せず）の貫通部である。円筒状磁石２１の両端にそれぞれＮ極及びＳ極が形成されているために円筒状磁石１と鋼製ハウジング２の間に閉磁気回路が形成される。図２においては２個の板状磁石２１ａ，２１ｂの間に形成される流路２５ａや鋼管製ハウジング２２と磁石２１ａ，ｂの間の流路２５ｂを流れる水が磁気処理される。

【０００４】磁気により水の腐食性などが抑制される原因は、K.W.Busch らの研究（Corros ion −NACE，42. No. 4,2118(1986)）以来起電力の発生と関係していると考えられている。起電力が発生した水が流れる配管には何故スケールが付着し難いかは、現在研究の途上であり、幾つかの説が提案されているが定説と認められるものはない。その他の植物の育成についても同様である。本考案者も追試を行なったが諸説を裏付ける現象は確認できなかった。上述の起電力発生については本考案者が水道水（平均温度６．５℃）について以下に説明する実験を行なった。

【０００５】図３は実験に使用した装置を示し、図中、３０は磁石、３１はビニールチューブ、３４は銅電極である。ビニールチューブ３１の内径は２５ｍｍ，銅電極３４は直径が１．９２ｍｍ，長さが約２０ｍｍ，極間距離が１５ｍｍであった。作用磁場と水流速度を変えて同一条件で２回測定を行なった結果を図４及び５に示す。これらの図から電位差は作用磁場及び水流の速度にほぼ比例していることが分かる。したがって、磁場（Ｂ）中を速度（ｖ）で運動する導体（水道水）にはＥ＝ｖ×Ｂ（電磁誘導の法則）に基づき、電位差が発生することが明らかである。

【０００６】上記した一般的に認められている磁気処理の原理によると磁気処理水の効能を高めるためには残留磁化（Ｂｒ）が高い磁石を使用することが必要になる。ところで、独立した磁石においては、その磁石の残留磁化（Ｂｒ）の値よりも大なる磁場を磁石外部に出現させることは不可能である。すなわち、空隙のある磁気回路において、磁石の残留磁束密度をＢｒ，パーミアンス係数をＰ，磁石から出る磁束密度をＢｄとすると、図６に示すように、Ｂｄは無限大の磁石を作ってもＢｒに近づくだけであって、Ｂｒを超えることはできない。

【０００７】従来、二個以上の磁石を組合わせた磁気回路の例としては、図７に示されたものが知られているが、何れも磁石の残留磁化（Ｂｒ）を超える磁場を磁石１０外に取出すことができない。なお図中、１１はヨークである。

【０００８】

【考案が解決しようとする課題】

上述のように、磁気処理水の効能を高めるには、残留磁化（Ｂｒ）が高い磁石を使用する必要がある。このためには、現在市販の最強磁石であるＮｄ磁石を使用すればよいが、装置が高価になってしまい、家庭用や小規模のビルの水浄化用などには採用困難になる。又、高性能磁石を使用するにしても次のような問題がある。図８は、最大エネルギ積（ＢＨ）ｍａｘが４６ＭＧＯｅの高性能Ｎｄ磁石を使用し、出願人が市販している水磁気処理装置の流水口からの距離と磁束密度の関係を示すグラフである。なお、この水磁気処理装置の磁気回路はＮｄ磁石を図２のように配列したものである。この図より、最大の磁束密度が得られるのは極く短い長さであることが分かるので、たとえ高性能磁石を使用しても磁石本来の性能は十分に引き出されてないと言うことができる。上述したような技術の現状に鑑み、本考案は磁石の残留磁化（Ｂｒ）以上の磁束密度を取出すことができる磁気回路を水の磁気処理装置に組込み、その性能を大幅に向上し、あるいは従来と同等の性能でも大幅なコストダウンを図ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

本考案者らは総てのセグメントが単純な直方体の磁石内の磁束流及び外部磁場につきシュミレーションと実験により詳しく研究した。すなわち、本考案に係る複数個の磁石を組合わせた磁気回路は、複数個の直方体磁石を、その端面を所定方向に斉えて「ロ」字状に接触配列し、かつ該「ロ」字形状の４個の隅角部と、これら隅角部の中間に位置する２個の第１の中間部と、第１の中間部とは直交する方向に配列された２個の第２の中間部とに、それぞれ少なくとも１個の磁石を配置してなり、これらの磁石により囲まれる中心空間に発生する磁場の方向を、実質的に、前記端面内でかつ前記直方体のいずれかの辺に実質的に沿う第１の方向とする磁気回路であって、第１の中間部の磁極の方向を第１の方向とし、時計方向で見て磁気回路内の隣接隅角部と中間部の磁極の方向を時計方向に９０°変化させてなることを特徴とするものである。また、かかる磁気回路を少なくとも２個ハウジング内に配置し、「ロ」字形状の中心空間をそのまま、あるいは管体を貫通させて水の案内部とし、隣接する磁気回路の磁束の方向が異なるように、好ましくは上下もしくは左右と反対方向になるようにして磁気処理装置を構成している。以下、本考案を詳しく説明する。

【００１０】本考案の磁気回路は次の要素より構成される。磁石形状は直方体である。これは磁石の製造が容易になるとともに、磁極の方向が何れかの辺に沿う単純な方向になるためである。複数個の磁石は同種である。複数個の磁石の特性が大きく異なると、磁束の流れが複雑となって所望の磁場が発生しないので、例えばＮｄ磁石を選択した場合はすべてＮｄ磁石を使用し、Ｎｄ焼結磁石とＮｄ系ボンド磁石のような異種磁石は使用しない。磁石の磁極の方向が端面で見て直方体の辺に沿っていること。かかる磁石を「ロ」字状に配列接触することにより、方向が逐次変化する磁束変化を作り出すことができる。なおこのような磁極の方向は、容易磁化方向を所定の辺方向にそろえる異方性化技術により容易に可能になる。四個ある中間部のうち任意の対向中間部すなわち、第１の中間部の磁極の方向は中心空間に発生する磁場の方向と同じであること。磁気回路を時計方向で循環した際の磁極の方向の変化は、隣接する中間部と隅角部の間で時計方向に９０°逐次変化していること。隅角部及び中間部は接触していること。すなわちこれらの中間に軟磁性体や非磁性体が介在していると磁束が乱される。但し接着に必要な量の接着剤などが介在することは当然に許容される。

【００１１】図９には、隅角部３₍₁₎ 、３₍₃₎ 、３₍₅₎ 、３₍₇₎ をそれぞれ１個の磁石で構成し、又対向する二対の中間部３₍₂₎ 、３₍₄₎ 、３₍₆₎ 、３₍₈₎ もそれぞれ１個の磁石で構成した磁気回路１８を示す。各磁石は断面が正方形の直方体であり、これらを「ロ」字状に接触配列することにより、正方形の中心空間４が形成される。図９の各部の矢印は直方体磁石内の磁極の方向を模式的に示し、Ｂは中心空間４内の磁場の方向である。したがって、中間部３₍₄₎ と３₍₈₎ の磁極の方向（すなわち第１の方向）と中心空間内磁場の方向Ｂは一致している。

【００１２】図１０には、図９の各部３₍₁₎ 〜３₍₈₎ の磁極の方向をｄｎ（ｎ＝１〜８）として抽出して示し、Ｄ₁ は第１方向を示し、時計方向Ｃで磁気回路を逐次移って磁極の変化を観察した際の隣接部間の磁極方向の変化を〜に示す。これらより磁極の変化は時計方向に９０°の角度で起こっていることが分かる。なお、図９には示されていない端面側で見た磁極は図１０と同様に変化していることは言うまでもない。

【００１３】

【考案の実施形態】

図１１には、図９に示す磁気回路１８を２個使用した水の磁気処理装置を示す。図中、２２はバレル形ハウジング、２５バレル形はハウジングの開放端を液密に封止するキャップであってハウジングの一部である。キャップ２５はその中心を管体２６が貫通している。この管体２６は磁気回路１８ａ，ｂの中心空間４を貫通しているために、被処理水は流入口２３から流入し、磁石のＢｒを上回わる磁場Ｂの作用を受けつつハウジング２２内を流れ、そして流出口２４から流出する。さらに、２個の磁気回路１８ａ，ｂは磁場の方向Ｂ₁ ，Ｂ₂ が反対方向に向くように配列されているため管体２６を流れる水の活性力が向上することが期待される。図１２には本考案の上記磁気回路１８の一つ（但し直方体の長さ＝１００ｍｍ）について、中心空間４の磁束密度を測定したグラフである。この図と図８を対比すると、本考案によれば、磁束密度の場所依存性が少なくなり、この結果水の磁気処理効果が増大することが分かる。

【００１４】本考案の装置は図１１に示すものに限定されず、（イ）間隔を隔てて磁気回路１８ａ，ｂを配置する；（ロ）３個以上の磁気回路１８を配置する；（ハ）各個１８ａ，１８ｂ毎に別種の磁石で構成する；（ニ）磁気回路１８ａ，ｂの長さを異にする；（ホ）管体２６を２本以上にする；（ヘ）Ｂ₁ ；Ｂ₂ を９０°ずらすなど実用新案登録請求の範囲内で種々の改変を加えうることは言うまでもない。

【００１５】本考案においては、次のように種々の磁石の組合わせよりなる磁気回路を使用することができる。まず、図１３に示すように中間部と隅角部の断面形状を異ならせることができ、次に図１４及び１５に示すように隅角部又は中間部の構成磁石を２個以上とすることができる。加えて、磁気回路の外側に軟磁性材料からなるヨークを設けて磁束が外側に漏洩するのを妨げることもできる。又、磁気回路の内側にもヨークを設けてもよいが、軟磁性材料からなるヨークは磁束線の方向と直交する方向に制限し、平行な方向はヨークを設けないかあるいは非磁性材料からなるヨークを設ける。

【００１６】

【作用】

図９の磁気回路の磁石（３０×３０ｍｍ）にＮｄ磁石を使用した磁気回路の磁束を磁場解析ソフトウェア（Maxwell 2D Field Simulator(ANSOFT 社))により調査した。結果を図１６に示す。図１６中の矢印は磁束を示しており、８個の磁石の内側に形成される中心空間では磁場の方向が実質的に一方向であることが分かる。図１３の磁気回路につき同様の解析を行った結果を図１７に示す（但し、中間部の寸法は３０×３０ｍｍ）。直方体の寸法が図９のものとは異なっているが同様の結果が得られることが分かる。図１８においてはセラミックス磁石（磁束密度３３１０Ｇ，寸法３０×３０ｍｍ）を８個組合わせ、さらに非磁性材料からなるヨークを外面全体（１２）及び中心空間における磁束の方向と平行する内面（１３）と密着して設け、また軟磁性材料からなるヨーク１４を上記磁束の方向と直行する内面に密着して設けた。図１８より磁束が磁気回路外に漏洩していないことが分かる。図１７は中間部３_{(2)、(4)、(6)、(8)} の磁石の寸法が３４×１７ｍｍである磁気回路における図９と同様の磁場解析結果を示し、図１６と同様の結果が得られていることを示す。

【００１７】本考案の磁気回路によると磁石のＢｒ以上の磁場を取りだすことができる理由は以下のとおりである。図９において、１個の磁石の断面の一辺の長さをａ_i とすれば中心空間の面積＝ａ_i ×ａ_i ＝ａ_i ² ・・・・（１）全体の断面積＝（３ａ_i ）×（３ａ_i ）＝９ａ_i ² ・・・（２）となる。（１）式を円に換算すれば、その半径ｒｉは次の式となる。 πｒ_i ² ＝ａ_i ² ｒ_i ＝ａ_i ・（π）^-1/2 ・・・・（３）（２）を円に換算すれば、その半径ｒ₀ は次の式となる。 πｒ₀ ² ＝９ａ_i ² ｒ₀ ＝３ａ_i ・（π）^-1/2 ・・・・（４） Dipole Magneto-ring の法則によれば、Ｂ＝Ｂｒｌｎ（ｒ₀ ／ｒ_i ）・・・・（５）ただしｌｎは自然対数を指す（以下同じ）。ここでｒ₀ ／ｒ_i の値を２．７とおけばＢ＝Ｂｒｌｎ（ｒ₀ ／ｒ_i ）＝Ｂｒｌｎ２．７＝２．３ｌｏｇ２．７＝２．３×０．４３＝１ ∴Ｂ＝Ｂｒすなわちｒ₀ ／ｒ_i ＝２．７が、発生するＢがＢｒより大になるための限界値で、ｒ₀ ／ｒ_i ＞２．７以上であれば、Ｂ＞ＢｒすなわちＢｒより大なるＢを発生できる。この原理を図９に適用すれば（３）、（４）式よりｒ₀ ／ｒ_i ＝３＞２．７となり、Ｂ＞Ｂｒとなるための条件を満足していることになる。以下Ｂｒが３５００Ｇのフェライト磁石を使用した磁気回路の磁場測定値を示す。

【００１８】（１）断面寸法が１０×１０ｍｍの磁石を８個図９のように組合わせた磁気回路を作成し、磁石内側の中心空間４の磁場を測定したところ３９００Ｇであった。（２）上記（１）における寸法を１５×１５ｍｍに変更したところ磁石内側の中心空間４の磁場強度は４２００Ｇとなった。（３）上記（１）の磁気回路の内側に「ロ」字状に厚さ２ｍｍの純鉄よりなるヨークを形成したところ、かなりの磁束がヨーク流れたため空間内の磁束密度は大幅に低下した（比較例）。（４）図１３の磁気回路において、隅角部磁石３_{(1)、(3)、(5)、(7)} の断面寸法を１０×１０ｍｍ、中間部磁石３_{(2)、(4)、(6)、(8)} の断面寸法が３０×３０ｍｍとしたところ中心空間の磁場強度は４１００Ｇとなった。（５）図１４の磁気回路において、各々の隅角部磁石３_{(1)、(3)、(5)、(7)} 及び中間部磁石３_{(2)、(4)、(6)、(8)} の断面寸法を何れも１０×１０ｍｍとしたところ、中心空間の磁場強度は４０００Ｇとなった。（６）図１５の磁気回路において、隅角部磁石３_{(1)、(3)、(5)、(7)} 及び中間部磁石３_{(2)、(4)、(6)、(8)} の断面寸法を、いずれも１０×１０ｍｍとしたところ、中心空間の磁場強度は４０００Ｇとなった。（７）上記（２）において中心空間内の磁束線と平行なヨークをアルミニウムとし、磁束線と直交するヨークは軟磁性材料としたところ、中心空間４の磁場強度は４３００Ｇとなった。

【００１９】

【考案の効果】

本考案によると、以上説明したとおり磁石の残留磁化（Ｂｒ）以上の磁場を水に印加することにより磁気処理水の効能を飛躍的に高めることができる。さらに磁場強度の磁石長さ依存性が少なくなる。このために、具体的には従来Ｎｄ磁石を使用していた水磁気処理装置の性能をしのぐ装置をフェライト磁石で提供することができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の水の磁気処理装置の一例を示す概略縦
断面図である。

【図２】別の従来装置の概略横断図である。

【図３】水の磁気処理により発生する起電力を測定し
た装置の概念図である。

【図４】図３の装置での測定結果を示すグラフであっ
て横軸は水流速度、縦は電位差である。

【図５】図４と同様のグラフである。

【図６】Ｂ−Ｈ曲線を示すグラフである。

【図７】従来の磁気回路の例を示す図である。

【図８】従来の水磁気処理装置の流入口からの距離と
磁束密度の関係を示すグラフである。

【図９】本考案の磁気回路の一例を示す斜視図であ
る。

【図１０】図９の磁気回路を構成する磁石における磁
束の方向を示す図である。

【図１１】本考案の一実施形態に係る水の磁気処理装
置の一部縦断面図である。

【図１２】本考案の磁気回路について図８と同様のグ
ラフである。

【図１３】本考案の磁気回路の別の例を示す正面図で
ある。

【図１４】本考案の磁気回路の他の例を示す正面図で
ある。

【図１５】本考案の磁気回路のさらに他の示す正面図
である。

【図１６】図９の磁気回路における磁束の流れを解析
した図である。

【図１７】図１３の磁気回路における磁束の流れを解
析した図である。

【図１８】請求項２のヨークを設けた磁気回路におけ
る磁場解析結果を示す図である。

【図１９】請求項２のヨークを設けた磁気回路におけ
る磁場解析結果を示す図である。

【符号の説明】

３磁石４内側空間１０磁石１１，１２，１３，１４ヨーク２１磁石２２ハウジング２３流入口２４流出口２５流路２６管体３０磁石３１ビニールチューブ３４銅電極

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】水の流入口及び流出口を備えたハウジン
グと、その内部に配置された磁気回路と、該磁気回路の
磁石のＮ極とＳ極の間に発生する磁束の領域に形成さ
れ、かつ前記流入口及び流出口と連通した水の案内部と
を、含んでなる水の磁気処理装置において、複数個の同種の直方体磁石３を、その端面を所定方向に
斉えて「ロ」字状に接触配列し、かつ該「ロ」字形状の
４個の隅角部３_{(1),(3),(5),(7)} と、これら隅角部の中
間に位置する２個の対向第１の中間部３_(4),(8) と、第
１の中間部３_(4),(8) とは直交する方向に配列された２
個の第２の中間部３_(2),(6) とに、それぞれ少なくとも
１個の磁石を配置してなり、これらの磁石により「ロ」
字状に囲まれる中心空間４に発生する磁場Ｂの方向を、
実質的に、前記端面内でかつ前記直方体の何れかの一辺
に実質的に沿う第１の方向Ｄ₁ とする磁気回路１８であ
って、第１の中間部３_(4),(8) の磁極の方向を第１の方
向Ｄ₁ とし、時計方向で見て、磁気回路１８内の隣接隅
角部と中間部の磁極の方向を時計方向に９０°変化させ
てなる複数個の磁石３を組合わせて少なくとも２個の前
記磁気回路１８ａ，１８ｂとし、かつこれらの磁気回路
１８ａ，１８ｂの前記中心空間４を前記案内部２６が貫
通するとともに、かつ該案内部２６を通過する磁場の方
向Ｂが隣接する磁気回路１８ａ，１８ｂで異なる方向Ｂ
₁ ，Ｂ₂ となるように磁気回路１８ａ，ｂを配置したこ
とを特徴とする水の磁気処理装置。
【請求項２】前記中心空間４に面する磁石３の内側に
ヨークが設けられていない請求項１記載の水の磁気処理
装置。
【請求項３】前記磁石３の内側壁面であって第１の方
向Ｄ₁ に沿う壁面には非磁性材料からなる第１のヨーク
１３を、第１の方向と直交する第２の方向には軟磁性材
料からなる第２のヨーク１４を接合したことを特徴とす
る請求項１記載の水の磁気処理装置。
【請求項４】前記磁場の方向Ｂ₁ ，Ｂ₂ が相互に反対
方向である請求項１から４までの何れか１項記載の水の
磁気処理装置。