JP3221166U - 水の処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成でありながらも被処理水の酸化還元電位を短時間のうちに効率的に低下させることができる水の処理装置を提供する。【解決手段】円筒形の長手軸心方向と直交する方向に沿って磁束が分布するように着磁された円筒形磁石１２と、中空部１１ａを有して当該中空部１１ａに円筒形磁石１２が収容されると共に円筒形磁石１２の長手軸心方向に沿って被処理水が中空部１１ａを流通し通過する水流通部１１とを有するようにした。【選択図】図１

Description

本考案は、水の処理装置に関する。さらに詳述すると、本考案は、水道水などの被処理水の酸化還元電位を低下させることに用いて好適な水の処理技術に関する。

水を処理する従来の方法として、Ｎ極とＳ極とを対向させた少なくとも１対の永久磁石を通水管を隔てて配設し、永久磁石間の磁束を臨む位置に、通水管を隔てて対向し且つ一部が通水管の内部と導通している一対の非磁性電導金属板を配設し、通水管内を水が通過することにより磁束及び流水の向きと直交方向に生じる起電流を非磁性電導金属板に導き、これにより電子を通水管内の流水に作用させると共に、永久磁石による磁力により処理するものがある（特許文献１）。

特開平１１−１３８１７３号公報

しかしながら、特許文献１の方法では、非磁性電導金属板上に電極棒を立設した上で通水管に形成された透孔に前記電極棒を嵌入させることによって非磁性電導金属板と通水管の内部とを導通させるようにしているため、非磁性電導金属板への電極棒の立設／取り付けや通水管への透孔の形成に手間がかかるという問題がある。

そこで、本考案は、簡易な構成でありながらも被処理水の酸化還元電位を短時間のうちに効率的に低下させることができる水の処理装置を提供することを目的とする。

本考案者は、被処理水の酸化還元電位を低下させるための手法について種々検討を行い、円筒形磁石を用いることによって被処理水の酸化還元電位を効率的に低下させることが可能であることを突き止めた。

本考案の水の処理装置は、上記の考案者独自の知見に基づくものであり、円筒形の長手軸心方向と直交する方向に沿って磁束が分布するように着磁された円筒形磁石と、中空部を有して当該中空部に円筒形磁石が収容されると共に円筒形磁石の長手軸心方向に沿って被処理水が中空部を流通し通過する水流通部とを有するようにしている。

したがって、この水の処理装置によると、円筒形磁石が用いられることにより、被処理水の酸化還元電位が短時間のうちに低下する。

本考案の水の処理装置は、円筒形磁石がコイル内に容れられた上で水流通部の中空部に収容されるようにしても良い。この場合には、円筒形磁石がコイル内に容れられるようにしているので、円筒形磁石が強い磁力を発揮しても水流通部などに取り付く／張り付くことが防止される。

本考案の水の処理装置は、円筒形磁石の軸心位置の空洞部の両端の開口が塞がれるようにしても良い。この場合には、円筒形磁石の空洞部への被処理水の流入が防がれる。

本考案の水の処理装置によれば、簡単な構成でありながらも被処理水の酸化還元電位を短時間のうちに効率良く低下させることができるので、水の処理技術としての汎用性を向上させることが可能になり、延いては水の処理技術としての有用性を向上させることが可能になる。

本考案の水の処理装置は、円筒形磁石がコイル内に容れられるようにした場合には、円筒形磁石が強い磁力を発揮しても水流通部などに取り付く／張り付くことを防止することができるので、円筒形磁石や水流通部などが破損してしまうことや円筒形磁石や水流通部などの例えば防錆のための塗膜／メッキが傷付いて塗膜／メッキが剥離したり錆が発生したりすることを防いで、被処理水の汚染を防止することが可能になると共に装置の劣化を防止することが可能になる。

本考案の水の処理装置は、円筒形磁石の空洞部の両端が塞がれるようにした場合には、円筒形磁石の空洞部への被処理水の流入を防ぐことができるので、円筒形磁石の磁束分布が沿う方向／面と直交する方向に被処理水を確実に流して被処理水の酸化還元電位を一層効率良く低下させることが可能になる。

本考案に係る水の処理装置の実施形態の一例を示す分解図である。 図１に示す水の処理装置（組み立てた状態）の縦断面図である。 円筒形磁石の着磁の態様の例を説明する図である。図３Ａは磁化方向（着磁方向）を示す模式図である。図３Ｂは磁束分布を示す模式図である。 実施例１における水処理の仕組みの概略構成を示す模式図である。

以下、本考案の構成を図面に示す実施の形態の一例に基づいて詳細に説明する。

図１乃至図３に、本考案に係る水の処理装置の実施形態の一例を示す。

本実施形態の水の処理装置１０は、円筒形の長手軸心方向と直交する方向に沿って磁束が分布するように着磁された円筒形磁石１２と、中空部(１１ａ)を有して当該中空部(１１ａ)に円筒形磁石１２が収容されると共に円筒形磁石１２の長手軸心方向に沿って被処理水１が中空部(１１ａ)を流通し通過する水流通部１１とを有する。

本実施形態の水の処理装置１０は、さらに、円筒形磁石１２がコイル１３内に容れられた上で水流通部１１の中空部(１１ａ)に収容されるようにしている。

円筒形磁石１２は、円筒形状に形成された磁石である。円筒形磁石１２は、例えば永久磁石であり、具体的には例えばネオジム磁石，サマコバ磁石，ネオジムボンド磁石が用いられ得る。

円筒形磁石１２は、当該円筒形磁石１２の長手軸心方向と直交する平面視／断面視において長手軸心を挟んでＮ極とＳ極とが相互に対向するように着磁される（図３Ａ）。円筒形磁石１２の磁束分布は、当該円筒形磁石１２の長手軸心方向と直交する平面／断面に沿って当該円筒形磁石１２の周面（Ｎ極）から周面（Ｓ極）へと至る分布になる（図３Ｂ）。つまり、円筒形磁石１２の磁束分布（また、磁場の方向，磁場ベクトルの向き）は、当該円筒形磁石１２の長手軸心方向と直交する方向／面に沿っている。

円筒形磁石１２は、当該円筒形磁石１２の長手軸心方向と直交する平面視／断面視において長手軸心を挟んで複数のＮ極とＳ極とがそれぞれ一対のものとして相互に対向する（言い換えると、相互に対向するＮ極とＳ極との組み合わせが複数組存在する）ように着磁されても良い。この場合、円筒形磁石１２の磁束分布は、当該円筒形磁石１２の長手軸心方向と直交する平面／断面に沿って当該円筒形磁石１２の周面（Ｎ極）から周面（Ｓ極）へと至る分布が複数存在するようになる。この場合も、円筒形磁石１２の磁束分布（また、磁場の方向，磁場ベクトルの向き）は、当該円筒形磁石１２の長手軸心方向と直交する方向／面に沿っている。

コイル１３は、円筒形磁石１２を収容する収容空間１３ｃを有する螺旋状の筒状中間部１３ａを有する。

円筒形磁石１２は、当該円筒形磁石１２の長手軸心方向がコイル１３の筒状中間部１３ａ／収容空間１３ｃの長手軸心方向に沿うようにコイル１３の筒状中間部１３ａ内（即ち、収容空間１３ｃ）に容れられる。

コイル１３の筒状中間部１３ａの材質は、特定の種類に限定されるものではなく、螺旋状に加工／成形し得ることが考慮されるなどした上で、適当な材質が適宜選択される。具体的には例えば、コイル１３の筒状中間部１３ａは金属や樹脂によって形成され得る。

コイル１３の筒状中間部１３ａの長手軸心方向における端部１３ｂは、円筒形磁石１２が通過できるように開口端として形成されるようにしても良く、或いは、円筒形磁石１２が通過できないように形成されるようにしても良い。ただし、円筒形磁石１２が通過できないようにコイル１３の端部１３ｂが形成される場合には、例えば平板状の部材によって端部１３ｂが完全に塞がれるのではなく、被処理水１が端部１３ｂを流通し得るように空隙が存在するように形成される。

円筒形磁石１２が通過できないようにコイル１３の端部１３ｂが形成される場合には、具体的には例えば、筒状中間部１３ａを形成／構成している螺旋形状の径が筒状中間部１３ａの端部において小さくされることが考えられる。

円筒形磁石１２がコイル１３の筒状中間部１３ａ内（即ち、収容空間１３ｃ）に容れられることにより、例えば以下のような効果が発揮される。
ア） 円筒形磁石１２が強い磁力を発揮して円筒形磁石１２同士が直接ぶつかり合うとお互いに割れ欠けるなどの破損を生じる虞がある。これに対し、円筒形磁石１２をコイル１３内に容れる（言い換えると、コイル１３で覆って保護する）ことにより、緩衝作用が生まれ、吸着し合って衝き当たる衝撃による破損を防ぐことができる。
イ） 円筒形磁石１２をコイル１３内に容れることにより、円筒形磁石１２が強い磁力を発揮しても水流通部１１などへと直に取り付く／張り付くことがないので、円筒形磁石１２や水流通部１１などが破損したり、円筒形磁石１２や水流通部１１などの例えば防錆のための塗膜／メッキが傷付いて塗膜／メッキが剥離したり錆が発生したりすることを防ぎ、延いては装置の劣化を防ぎ、装置の長期に亙る運用が可能になる。
ウ） 円筒形磁石１２をコイル１３内に容れることにより、円筒形磁石１２が水流通部１１へと強固に吸着することが防がれるので、水の処理方法を実施したり水の処理装置を組み立てたりする際の円筒形磁石１２の取り扱いを容易にして手間の軽減を図ることが可能になる。
エ） 円筒形磁石１２がコイル１３内に容れられた上で水流通部１１へと収容されることにより、コイル１３がスペーサとして機能して円筒形磁石１２と水流通部１１（尚、ヨークとして機能する）との間に間隙が形成されるので、円筒形磁石１２に係る磁気回路を適切に形成することが可能になる。

水流通部１１は、円筒形磁石１２及びコイル１３を収容すると共に水道水などの被処理水１を流通させる空間（別言すると、流路）を構成するためのものである。

水流通部１１は、例えばステンレス鋼，低炭素鋼などの磁性材料により、中空の内部空間１１ａ（別言すると、流路）を有する円筒状に形成される。内部空間１１ａに円筒形磁石１２及びコイル１３が収容されると共に当該内部空間１１ａを被処理水１が流通し通過する。

水流通部１１を流通する被処理水１の流れの方向（即ち、円筒状の水流通部１１の長手軸心方向）に円筒形磁石１２の長手軸心方向（又、コイル１３の筒状中間部１３ａ／収容空間１３ｃの長手軸心方向）が沿うように配設される。

上述のように配設されることにより、円筒形磁石１２の磁束分布（また、磁場の方向，磁場ベクトルの向き）が沿う方向／面と直交する方向に被処理水１が流れる。

円筒形磁石１２の磁束分布の態様も踏まえ（図３Ｂ参照）、円筒形磁石１２の長手軸心方向に沿う方向、言い換えると、円筒形磁石１２の磁束分布（また、磁場の方向，磁場ベクトルの向き）が沿う方向／面と直交する方向に被処理水１を流すため、円筒形磁石１２の軸心位置の空洞部１２ａへの被処理水１の流入を防ぐために空洞部１２ａの長手軸心方向における両端の開口が塞がれることが好ましい（図に示す例における、閉塞部材１２ｂ）。

水流通部１１内に収容される円筒形磁石１２の個数は、特定の個数に限定されるものではなく、水流通部１１内において形成される（別言すると、必要とされる）磁場の強さが考慮されるなどした上で、適当な個数に適宜設定される。水流通部１１内に複数の円筒形磁石１２が収容される場合には、円筒形磁石１２の各々の長手軸心方向が水流通部１１を流通する被処理水１の流れの方向（即ち、円筒状の水流通部１１の長手軸心方向）に沿うように配置される。

円筒形磁石１２によって形成される磁場（言い換えると、磁気力が作用する範囲）を被処理水１が流通するようにするため、円筒形磁石１２によって形成される磁場の強さが考慮され、円筒形磁石１２から生じる磁気力が作用する範囲（尚、磁気力の相応の強さが確保され得る範囲であることが好ましい）を大きく上回らないように水流通部１１の内部空間１１ａの大きさ（具体的には、長手軸心方向と直交する断面積）が調節される。また、水流通部１１の内部空間１１ａを通過する被処理水１の流通が著しく阻害されない程度の間隙が水流通部１１と円筒形磁石１２やコイル１３との間に確保されることも考慮される。

円筒形磁石１２が配設されることによって磁場が形成され、磁気力が作用する水流通部１１の内部空間１１ａを被処理水１が流通し通過すると、磁力（及び、磁束密度と被処理水１の流速とに比例する強度を備えるものとして誘起される電流）の作用によって被処理水１の酸化還元電位が下げられる。

すなわち、上述の水の処理方法や水の処理装置により、円筒形磁石１２によって磁場が形成されて磁力線及び電磁波が放出され、この磁力線及び電磁波に被処理水１が曝されることによって当該被処理水１がマイナスイオン化し、酸化還元電位が低い水素イオン水が生成される。

ここで、水分子は一般に二個の水素イオン（Ｈ^-）と一個の酸素イオン（Ｏ⁺）とからなる電気的双極子（即ち、両端に＋電荷と−電荷とを持つ分子状イオン塊）である。普通の水（言い換えると、特別の処理が施されることなく自然の状態として存在する水）には種々の物質イオンが存在しているため、水分子同士，陽イオンと水分子，または陰イオンと水分子との結合体とみなすことができる（尚、「水和」と呼ばれる）。

フレミング左手の法則により、水の流速が大きくなると電流に相当するイオン塊の運動速度が大きくなって磁場との相互作用が強くなる。そのため、或る速度以上になると水和物中の水和陰イオン塊が真っ先に分離して陰イオンと水分子とになって流水中に陰イオンが放出される。水和陽イオンは水和力が強いので流速が増しても大部分はそのまま保存されて陽イオンを放出するには至らない。

すなわち、磁場の中を或る速度以上で通過した水は多くの陰イオンを含有することになる。したがって、上述の水の処理方法や水の処理装置による処理が施された被処理水１は、負の電荷を帯びた「陰イオン（マイナスイオン）」を多く含む、還元性が極めて高く、酸化還元電位が低い水（「酸化還元イオン水」と呼ぶ）になっている。

水流通部１１の内部空間１１ａにおける磁束密度（残留磁束密度）は、３００ミリテスラ（３０００ガウス）以上であることが好ましく、４５０ミリテスラ（４５００ガウス）以上であることが一層好ましく、６００ミリテスラ（６０００ガウス）以上であることが更に好ましく、８００ミリテスラ（８０００ガウス）以上であることが更に一層好ましい。

本実施形態では、水流通部１１は格納部１４に格納される。

格納部１４は、水流通部１１（尚、円筒形磁石１２及びコイル１３を含む）を格納すると共に水流通部１１と通水管とを連通させて水流通部１１に被処理水１を流通させ通過させるためのものである。

格納部１４は、水流通部１１を格納する中空部１４ｃを有する筒状部１４ａと、当該筒状部１４ａの長手軸心方向における両端のそれぞれに設けられる連結部１４ｂとを有する。

格納部１４は、単一の部材によって形成／構成されるようにしても良く、或いは、複数の部材によって形成／構成されるようにしても良く、また、材質が同じ部材によって形成／構成されるようにしても良く、或いは、材質が異なる部材によって形成／構成されるようにしても良い。具体的には例えば、筒状部１４ａと連結部１４ｂとが材質が異なる複数の部材によって形成されるようにしても良い。

格納部１４は、磁性材料によって形成されるようにしても良く、或いは、非磁性材料によって形成されるようにしても良い。格納部１４は、具体的には、磁性を有する金属によって形成されるようにしても良く、或いは、磁性を有しない金属や例えば樹脂などの金属以外の材料によって形成されるようにしても良い。

格納部１４の筒状部１４ａの両端のそれぞれに設けられる連結部１４ｂ，１４ｂのうち、一方には中空部１４ｃ内の水流通部１１へと被処理水１を流れ込ませるための供給用通水管１５Ａが連結・接続され、他方には供給用通水管１５Ａから流入して水流通部１１を通過した被処理水１を流れ出させるための排出用通水管１５Ｂが連結・接続される。

円筒形磁石１２と水流通部１１との間の空間に被処理水１を流通させるようにするため、格納部１４の筒状部１４ａの端の連結部１４ｂを通過して供給用通水管１５Ａから流れ込む被処理水１が、水流通部１１の内部空間１１ａへと流入し、水流通部１１の外部（具体的には、水流通部１１と格納部１４との間の空間，中空部１４ｃ）へと流れ出ないようにすることが好ましい。

以上のように構成された水の処理装置によれば、円筒形磁石１２が用いられることにより、簡単な構成でありながらも被処理水１の酸化還元電位を短時間のうちに効率良く低下させることができる。このため、水の処理技術としての汎用性を向上させることが可能になり、延いては水の処理技術としての有用性を向上させることが可能になる。

以上のように構成された水の処理装置によれば、また、円筒形磁石１２がコイル１３内に容れられるようにしているので、円筒形磁石１２が強い磁力を発揮しても水流通部１１などに取り付く／張り付くことを防止することができる。このため、円筒形磁石１２や水流通部１１などが破損してしまうことや円筒形磁石１２や水流通部１１などの例えば防錆のための塗膜／メッキが傷付いて塗膜／メッキが剥離したり錆が発生したりすることを防いで、被処理水の汚染を防止することが可能になると共に装置の劣化を防止することが可能になる。

上述の水の処理方法や水の処理装置による処理が施された被処理水１である酸化還元イオン水は、多様な分野での利活用が考えられ、具体的には例えば下記のような利活用が考えられる。
１）鉄管や亜鉛管等の水道管などの錆の除去や防錆
２）種々の材料の腐食の防止
３）タンクなどに発生する塩素などの消去
４）生活用水に対する細菌類の発生の防止や除去

なお、上述の実施形態は本考案を実施する際の好適な形態の一例ではあるものの本考案の実施の形態が上述のものに限定されるものではなく、本考案の要旨を逸脱しない範囲において本考案は種々変形実施可能である。

例えば、上述の実施形態では円筒形磁石１２がコイル１３内に容れられた上で水流通部１１に収容されるようにしているが、本考案の要点は円筒形磁石１２を用いて当該円筒形磁石１２の磁束分布（また、磁場の方向，磁場ベクトルの向き）が沿う方向／面と直交する方向に被処理水１を流すようにすることであり、円筒形磁石１２がコイル１３内に容れられることは本考案において必須の構成ではない。コイル１３を有しない場合でも、円筒形磁石１２が用いられることにより、被処理水１の酸化還元電位を短時間のうちに効率良く低下させることが可能になるという作用効果は発揮される。

また、上述の実施形態では水流通部１１が格納部１４に格納されるようにしているが、水流通部１１が格納部１４に格納されることは本考案において必須の構成ではない。例えば、給水や排水のための配管（例えば、上述の実施形態における供給用通水管１５Ａ，排出用通水管１５Ｂ）と連通して被処理水１を流通させ通過させる構造（例えば、上述の実施形態における連結部１４ｂに相当する構造）を水流通部１１自体が備える場合には、格納部１４を有しないように構成されても良い。

本考案に係る水の処理装置の作用効果を検証するための水処理の実施例を図４を用いて説明する。

本実施例では、下記の仕様を備える水の処理装置１０を含む、図４に示す仕組みが用いられて水処理が行われた。水の処理装置１０を構成する各部の仕様・諸元は下記の通りであった。

〈水流通部１１に関する仕様・諸元〉
材質：薄鋼電線管（亜鉛めっき）
形状：円筒形
寸法：外径４０ ｍｍ，内径３６ ｍｍ，軸心方向長さ４００ ｍｍ

〈円筒形磁石１２に関する仕様・諸元〉
種類：ネオジム磁石
磁束密度：４５００ ガウス
寸法：外径１５ ｍｍ，内径７ ｍｍ，軸心方向長さ１００ ｍｍ
個数：３個（水流通部１１の長手軸心方向に沿って直列に配置）

〈コイル１３に関する仕様・諸元〉
材質：ＳＵＳ３０４‐ＷＰＢ
形態：螺旋形状，長手軸心方向における両端は開口
寸法：外径３０ ｍｍ，内径２５ ｍｍ，軸心方向長さ１１０ ｍｍ

図４に示す仕組みは上記の水の処理装置１０に加えて水槽２１とポンプ２２とを有し、水槽２１に溜められた被処理水１がポンプ２２によって毎分７０ Ｌ の割合で水の処理装置１０へと送られる。水槽２１には、被処理水１として、４８ Ｌ の水道水が貯留された。

なお、水槽２１とポンプ２２，ポンプ２２と水の処理装置１０，並びに水の処理装置１０と水槽２１とはそれぞれ通水管として塩化ビニル管が用いられて連通する（即ち、被処理水１としての水道水が流通して循環する）ように接続された。なお、通水管として、内径が１９ ｍｍ の塩化ビニル管が用いられた。

上記内容によって２４時間にわたって水処理が行われ、処理前と処理後とのそれぞれにおける被処理水１としての水道水の酸化還元電位の計測値として下記の結果が得られた。
＜酸化還元電位の計測値＞
処理前 ：７０１ ｍＶ
３時間経過時 ：５７６ ｍＶ
６時間経過時 ：４３２ ｍＶ
２４時間経過時：２２５ ｍＶ

上記の結果から、本考案に係る処理が施されることにより、水の酸化還元電位が処理前の少なくとも３２％程度まで低下することが確認された。

以上のことから、本考案に係る水の処理装置は、被処理水の酸化還元電位を良好に低下させ得ることが確認された。

１ 被処理水
１０ 水の処理装置
１１ 水流通部
１１ａ 内部空間
１２ 円筒形磁石
１２ａ 空洞部
１２ｂ 閉塞部材
１３ コイル
１３ａ 筒状中間部
１３ｂ 端部
１３ｃ 収容空間
１４ 格納部
１４ａ 筒状部
１４ｂ 連結部
１４ｃ 中空部
１５Ａ 供給用通水管
１５Ｂ 排出用通水管

Claims (3)

1. 円筒形の長手軸心方向と直交する方向に沿って磁束が分布するように着磁された円筒形磁石と、中空部を有して当該中空部に前記円筒形磁石が収容されると共に前記円筒形磁石の前記長手軸心方向に沿って被処理水が前記中空部を流通し通過する水流通部とを有することを特徴とする水の処理装置。
2. 前記円筒形磁石がコイル内に容れられた上で前記水流通部の前記中空部に収容されることを特徴とする請求項１記載の水の処理装置。
3. 前記円筒形磁石の軸心位置の空洞部の両端の開口が塞がれることを特徴とする請求項１記載の水の処理装置。