JP3416591B2 - 水処理装置 - Google Patents

水処理装置

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JP3416591B2 JP27106299A JP27106299A JP3416591B2 JP 3416591 B2 JP3416591 B2 JP 3416591B2 JP 27106299 A JP27106299 A JP 27106299A JP 27106299 A JP27106299 A JP 27106299A JP 3416591 B2 JP3416591 B2 JP 3416591B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は水処理装置に関し、
特に、水質及び管内壁表面を改善し、管内壁表面の錆の
発生を防止する場合に適用して好適なものである。
【0002】
【従来の技術】従来の水道水のPHは通常中性である
が、大気中の二酸化炭素や酸性雨などの影響で弱酸性に
なることがあり、消毒のために塩素イオンが含まれてい
ることもある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、塩素イ
オンを含む水や弱酸性の水が水道管内を流れると、水道
管内壁表面に錆が発生し、水道管内を流れる水が濁ると
いう問題があった。特に、水道管のジョイント部分での
錆の発生が激しかった。
【0004】そこで、本発明の目的は、鋼材を用いた水
系配管や槽などの腐食を抑制することが可能な水処理装
置を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明によれば、流路に対して垂直方向の磁界
を発生させる磁界発生手段と、前記磁界の発生位置に配
置され、前記流路を流れる水流の流量を調整する流量調
整手段とを備える水処理装置であって、 前記磁界発生手
段は、複数の磁石と複数のヨーク材とを積層するように
配置し、前記ヨーク材の部位が磁極となるよう構成され
た磁石ユニットであって、前記ヨーク材同士の間隔が、
一定間隔とならないよう配置間隔が変更されて構成され
た磁石ユニットを具備し、前記磁石ユニットが、前記流
路を形成する流水管の外側に当該流水管を挟んで対向す
る如く配置され、かつ、これらの磁石ユニットの長さ方
向における前記ヨーク材の位置が一致するとともに、前
記流水管を挟んで対向する前記ヨーク材の磁極の向きが
反対となるように構成され、 前記流量調整手段は、前記
磁石ユニットの前記ヨーク材に対応した位置に配置され
ていることを特徴としている。
【0006】これにより、水流に対して垂直方向の磁界
を加えつつ、そこを流れる水流の流量を調節して流速を
速めることが可能となり、水流にかかるローレンツ力を
増加させることが可能となる。この結果、水流に起電力
を発生させ、酸化還元反応を促進させて、流水管内を流
れる水をアルカリ化することが可能となるとともに、管
内壁表面をマグネタイト化することが可能となり、鋼材
を用いた水系配管や槽などの腐食を抑制することが可能
となる。
【0007】ここで、前記磁界発生手段は、対向して配
置された複数の磁石ユニットを備え、前記磁石ユニット
は、水流方向に積層されたヨーク材と磁石とを有し、対
向する磁石ユニットの磁極の向きが反対であることが好
ましい。
【0008】これにより、磁石の積層数を増加させるだ
けで、水流の流れを妨げることなく、磁石ユニットで発
生させる磁界の大きさを増加させることが可能となると
ともに、磁石で発生させた水流方向の磁界を、ヨーク材
の位置で水流と垂直方向に向きを変えて水流内を透過さ
せることが可能となり、水流にかかるローレンツ力を増
加させることが可能となる。
【0009】また、前記流量調整手段は、前記磁石ユニ
ットの間に所定間隔で配置された流量調整羽であること
が好ましい。
【0010】これにより、管内での圧損を抑制しつつ、
ヨーク材の周辺を流れる水流の流量を調整して水流の流
速を速めることが可能となり、水処理装置の構成を複雑
化することなく、水流にかかるローレンツ力を増加させ
ることが可能となる。
【0011】また、前記流量調整羽は、水流方向に対し
て不規則な間隔で配置されていることが好ましい。
【0012】これにより、管内を流れる水に対して乱流
を効果的に発生させることが可能となり、水流にかかる
ローレンツ力を増加させることが可能となる。
【0013】また、前記流量調整羽は、耐酸化処理が施
された強磁性体であることが好ましい。
【0014】これにより、流量調整羽の周囲を通過する
流水に前記磁石ユニットで発生した磁界を集中させるこ
とが可能となるとともに、流量調整羽の錆の発生を抑制
することが可能となる。
【0015】また、前記磁石ユニットの磁力は600ガ
ウス以上、前記水流の流速は1.3m/sec以上3.
5m/sec以下であることが好ましい。
【0016】これにより、流水管内を流れる水を効果的
にアルカリ化することが可能となり、管内壁表面の錆の
発生を抑制することが可能となる。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の一形態につ
いて図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の一
実施例に係る水処理装置の動作原理を示す図である。図
1において、磁石ユニット1a、1bの間には流路7が
設けられ、磁石ユニット1a、1bの間を水流5が流れ
ることができる。磁石ユニット1a、1bにはヨーク材
2a、2bおよび磁石3a、3bが設けられ、ヨーク材
2a、2bおよび磁石3a、3bは水流5の方向に積層
されている。ここで、磁石3a、3bの磁力は1個当た
り800〜1200ガウス程度のものを用いることがで
き、磁石3a、3bを積層することにより磁力を250
0ガウス程度に増加させることができる。なお、磁石3
a、3bの磁石材料として、フェライト系磁石(バリウ
ムフェライト、ストロンチウムフェライトなど)、希土
類系磁石(サマリウム・コバルト系磁石、ネオジム・鉄
・ホウ素系磁石など)などを用いることができる。ヨー
ク材2a、2bとして、フェライト、純鉄、鉄−ケイ素
合金、鉄−ニッケル合金、鉄−クロム合金、鉄−コバル
ト合金、センダストなどを用いることができる。
【0018】また、磁石3a、3bの磁極の向きは、磁
石ユニット1a、1b間で互いに反対になるように設定
される。これにより、一方の磁石ユニット1bのヨーク
材2bから流出した磁界を他方の磁石ユニット1aのヨ
ーク材2aで吸収し、磁石ユニット1a、1b間を周回
する磁路6を形成することができる。この結果、ヨーク
材2a、2bの間を通過する水流5に対して垂直方向に
磁界をかけることができ、水流5にかかるローレンツ力
を増加させることが可能となる。
【0019】また、磁石3a、3bの積層数を増加させ
ることにより、磁石ユニット1a、1bで発生させる磁
力を容易に増加させることができ、水流5にかかるロー
レンツ力を増加させることが可能となる。ここで、磁石
3a、3bの積層は水流5方向に行われるので、磁石ユ
ニット1a、1bで発生させる磁力を増加させた場合に
おいても、水流5の流れが妨げられることを抑制するこ
とができる。
【0020】磁石ユニット1a、1b間には、ヨーク材
2a、2b間を通過する水流5の流量を調節する流量調
節羽4が設けられている。この流量調節羽4により、ヨ
ーク材2a、2b間を通過する水流5の流量を調整する
ことで、ヨーク材2a、2b間を通過する水流5の流速
を増加させることが可能となり、水流5にかかるローレ
ンツ力を増加させることが可能となる。なお、流量調節
羽4の材料は強磁性体が好ましく、例えば、鉄やステン
レス430などを用いることができる。また、流量調節
羽4の錆の発生を防止するため、流量調節羽4を耐酸化
処理してもよい。ここで、耐酸化処理の方法として、フ
ッ素樹脂(テフロン(登録商標)など)などコーティン
グする方法の他、クロムなどのメッキ処理、熱処理(窒
化処理、真空熱処理など)、真空薄膜形成処理(真空蒸
着、スパッタ、CVD)などを使用することができる。
また、素材の表面組織または表面状態を変えることによ
り、耐酸化効果を得るようにしてもよく、表面を不動態
化するようにしてもよい。
【0021】水流5にローレンツ力を発生させ、水流5
に起電力を発生させることにより、酸化還元反応を促進
させて、管内を流れる水をアルカリ化することが可能と
なり、管内壁表面の錆の発生を抑制することが可能とな
る。また、管内を流れる水をアルカリ化することによ
り、管内壁表面にマグネタイトを形成することが可能と
なり、鋼材を用いた水系配管や槽の腐食を防止すること
が可能となる。
【0022】以下、本発明の具体例について図面を参照
しながら説明する。
【0023】図2(a)は本発明の一実施例に係る水処
理装置の側面透視図、図2(b)は本発明の一実施例に
係る水処理装置の上面透視図、図2(c)は図2(b)
のA−Aの位置で切断した断面図、図2(d)は図2
(b)のB−Bの位置で切断した断面図、図2(e)は
本発明の一実施例に係る水処理装置の正面図である。図
2(a)において、円筒状のハウジング11の両端には
キャップ12を介してハーフソケット13が設けられ、
キャップ12およびハーフソケット13は、TiG溶接
により、ハウジング11に固定されている。ハウジング
11内には矩形状の流水管19および矩形状の2個の磁
石ユニット16が設けられ、磁石ユニット16は流水管
19の両側に互いに対向して配置されている。磁石ユニ
ット16は、複数層に積層された矩形状の磁石16bお
よびヨーク材16aを備え、複数層に積層された磁石1
6bおよびヨーク材16aがさらに複数積層されてい
る。なお、磁石ユニット16の磁力は600〜4000
ガウス程度が好ましい。また、磁石16bの1個当たり
の磁力が800〜1200ガウスである場合、磁石16
bを積層することにより、2500ガウス程度とするこ
とが好ましい。そして、図2(c)に示すように、互い
に対向して配置された磁石ユニット16がヨーク材16
aの部分で磁力を及ぼし合うことにより、流水管19内
を通過する水流20に対し、水流20の進行方向に垂直
の磁界をかけることができる。
【0024】流水管19の両端はハーフソケット13に
接続され、流水管19内には流量調整シャフト17およ
び矩形状の5枚の流量調整羽18a、18bが設けられ
ている。ここで、流量調整羽18a、18bは、図2
(a)に示すように、ヨーク材13bの配置位置に対応
して配置されている。これにより、流水管19内を流れ
る水流20の流量を調整して、水流20の流速を増加さ
せることが可能となるとともに、水流20が磁石ユニッ
ト16のヨーク材16aの周辺を通過する際に、磁石ユ
ニット16からの磁界を水流20に集中させることが可
能となる。
【0025】ここで、流量調整羽18a、18bは一定
間隔で配置されるのではなく置位置によって配置間隔が
変更されている。これにより、水流20に対して乱流を
効果的に発生させることができる。また、流量調整羽1
8a、18bは、水流20の進行方向に対して同一位置
に配列されるのではなく、水流20の進行方向と垂直方
向に対して互いにずらして配置される。これにより、流
量調整羽18a、18bにより水流20の流れが妨げら
れることを抑制しつつ、水流20に対して乱流を効果的
に発生させることができる。
【0026】流量調整羽18a、18bは流量調整シャ
フト17に固定され、流量調整シャフト17は流水管1
9に固定されている。
【0027】磁石ユニット16および流水管19は矩形
状のマグユニット補強ケース15に収納され、マグユニ
ット補強ケース15はTiG溶接によりハウジング11
に固定されている。マグユニット補強ケース15の両側
にはコ字形状のマグユニット補強スペーサ14が設けら
れ、マグユニット補強スペーサ14はTiG溶接により
ハウジング11に固定されている。
【0028】なお、図2の実施例では、ハウジング1
1、キャップ12、ハーフソケット13、マグユニット
補強スペーサ14、マグユニット補強ケース15、流量
調整シャフト17、流水管19はステンレス304、ヨ
ーク材16aは鉄、磁石16bはフェライト、流量調整
羽18a、18bはステンレス430を用いたが、これ
以外の材料であってもよい。ただし、流水管19には透
磁性体、流量調整羽18a、18bには強磁性体を用い
ることが好ましい。また、流量調整羽18a、18bに
フッ素樹脂コーティングなどの耐酸化処理を行ってもよ
い。
【0029】また、図2の実施例の構造は、配管の呼び
径が20A、25A程度の場合に特に適している。
【0030】図3は、本発明の一実施例に係る水処理装
置の実験装置の構成を示す図である。図3において、循
環タンク21、ポンプ22および水処理装置23が、呼
び径25AのSGP管(シロガス管)24a、呼び径2
5Aの錆サンプル管24b、呼び径32Aの錆サンプル
管24cおよび呼び径32AのSGP管24dを介して
接続されている。ここで、循環タンク21として、ステ
ンレス304材の100lタンク、ポンプ22として、
エバラ25LPS(ステンレス製)、SGP管24a、
24bとして、管内全面に錆のあるものを用いた。そし
て、循環タンク21を満水し、3日間放置し、水を分析
後、ポンプ22の運転を行い、水を循環させた(実施例
1)。運転開始後、PH値、電気伝導率(mg/c
m)、鉄分(mg/l ppm)を経過日数ごとに測定
した。
【0031】表1は、実施例1による実験結果を示す。
【0032】
【表1】 表1において、原水のPH値は6.9、電気伝導率は1
30mg/cm、鉄分は200mg/lだった。運転開
始後1日目の水のPH値は6.8、電気伝導率は140
mg/cm、鉄分は200mg/l、運転開始後3日目
の水のPH値は6.9、電気伝導率は120mg/c
m、鉄分は65.8mg/l、運転開始後5日目の水の
PH値は7.1、電気伝導率は81mg/cm、鉄分は
22.5mg/l、運転開始後7日目の水のPH値は
7.5、電気伝導率は63.2mg/cm、鉄分は8.
5mg/l、運転開始後9日目の水のPH値は7.8、
電気伝導率は31.5mg/cm、鉄分は2.2mg/
l、運転開始後11日目の水のPH値は7.9、電気伝
導率は20.9mg/cm、鉄分は1.4mg/l、運
転開始後13日目の水のPH値は7.9、電気伝導率は
18.3mg/cm、鉄分は0.8mg/l、運転開始
後15日目の水のPH値は7.8、電気伝導率は17.
9mg/cm、鉄分は0.3mg/lだった。
【0033】また、運転開始後1日目の水の検視結果で
は、錆の濁りが見られた。運転開始後3日目の水の検視
結果では、赤錆の濁りが消え始めた。運転開始後5日目
の水の検視結果では、赤錆がコロイド状に固まり始め、
赤錆が浮遊状態になった。運転開始後7日目の水の検視
結果では、錆サンプル管24b、24cの内壁の黒化
(赤色から黒色に変色)部分が多くなった。運転開始後
7日目の水の検視結果では、循環タンク21内の水が完
全に透明になった。
【0034】また、流速が2m/minで1日約13時
間運転を行った場合、5日目にマグネタイト化が確認さ
れた。流速が1.3m/minで1日約13時間運転を
行った場合、10日目にマグネタイト化が確認された。
ここで、実験は、日本水道協会の基準値で行った。
【0035】以上の実験結果により、水処理装置23内
に水を通過させることにより、水をアルカリ化すること
が可能となるとともに、管内壁面をマグネタイト化し
て、管内壁面の赤錆の発生を防止できることがわかる。
【0036】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
管内を流れる水流に対して垂直方向の磁界を加えつつ、
そこを流れる水流の流速を速めることが可能となり、水
流に発生した起電力により、酸化還元反応を促進させ
て、流水管内を流れる水をアルカリ化することが可能と
なることから、鋼材を用いた水系配管や槽などの腐食を
抑制することが可能となる。
【0037】また、水流が流れる管内の限られたスペー
スに管内での圧損を抑制しつつ、流量調整羽および磁石
ユニットを効率的に配置することが可能となり、水処理
装置の性能を落とすことなく水処理装置をコンパクト化
することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る水処理装置の動作原理
を示す図である。
【図2】図2(a)は本発明の一実施例に係る水処理装
置の側面透視図、図2(b)は本発明の一実施例に係る
水処理装置の上面透視図、図2(c)は図2(b)のA
−Aの位置で切断した断面図、図2(d)は図2(b)
のB−Bの位置で切断した断面図、図2(e)は本発明
の一実施例に係る水処理装置の正面図である。
【図3】本発明の一実施例に係る水処理装置の実験装置
の構成を示す図である。
【符号の説明】 1a、1b、16…磁石ユニット、 2a、2b、16a…ヨーク材、 3a、3b、16b…磁石、 4、18a、18b…流量調整羽、 5、20…水流、 6…磁路、 7…流路 11…ハウジング、 12…キャップ、 13…ハーフソケット、 14…マグユニット補強スペーサ 15…マグユニット補強ケース 17…流量調整シャフト 19…流水管
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平10−165958(JP,A) 特開 平11−216475(JP,A) 特開 昭64−85189(JP,A) 特開 昭63−296888(JP,A) 特開 昭63−264189(JP,A) 特開 平3−56193(JP,A) 特開 昭59−189989(JP,A) 特開 昭62−1495(JP,A) 特開 平9−308888(JP,A) 実開 昭63−141697(JP,U) 実開 昭58−171293(JP,U) 実開 昭63−43696(JP,U) 実開 昭63−86898(JP,U) 実開 平1−83492(JP,U) 実開 平2−32933(JP,U) 実開 平1−174095(JP,U) 実開 昭64−52599(JP,U) 実開 昭61−102295(JP,U) 実開 昭60−67193(JP,U) 実公 平3−1118(JP,Y2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C02F 1/48

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 流路に対して垂直方向の磁界を発生させ
    る磁界発生手段と、 前記磁界の発生位置に配置され、前記流路を流れる水流
    の流量を調整する流量調整手段とを備える水処理装置で
    あって、 前記磁界発生手段は、 複数の磁石と複数のヨーク材とを積層するように配置
    し、前記ヨーク材の部位が磁極となるよう構成された磁
    石ユニットであって、前記ヨーク材同士の間隔が、一定
    間隔とならないよう配置間隔が変更されて構成された磁
    石ユニットを具備し、 前記磁石ユニットが、前記流路を形成する流水管の外側
    に当該流水管を挟んで対向する如く配置され、かつ、こ
    れらの磁石ユニットの長さ方向における前記ヨーク材の
    位置が一致するとともに、前記流水管を挟んで対向する
    前記ヨーク材の磁極の向きが反対となるように構成さ
    れ、 前記流量調整手段は、前記磁石ユニットの前記ヨーク材
    に対応した位置に配置されている ことを特徴とする水処
    理装置。
  2. 【請求項2】 前記流量調整手段は、前記流水管内に
    置された流量調整羽であることを特徴とする請求項
    載の水処理装置。
  3. 【請求項3】 前記流量調整羽は、耐酸化処理が施され
    た強磁性体であることを特徴とする請求項1又は2記載
    の水処理装置。
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