JP6881014B2 - 活水器及びこれを備える冷却水循環システム - Google Patents

Description

本発明は、活水器及びこれを備える冷却水循環システムに関し、更に詳しくは、多数の粒状活水材を用いて水を活水化させる活水器及びこれを備える冷却水循環システムに関する。

従来の活水器として、多数の粒状活水材を用いて水を活水化させるものが一般に知られている（例えば、特許文献１及び２参照）。この特許文献１には、中央に複数のセラミックスボール（粒状活水材）を入れた容器の下方から水を旋回させながら上方へ流す活水器が記載されている。さらに、特許文献２には、薄い層状に配置される複数のセラミックスボールをフレームで横側から保持して水を流す活水構造が記載されている。

特開平０５−１５８７２号公報 特開２０１４−８４８８号公報

しかし、上記特許文献１に記載された活水器では、容器内にはその容積の略半分程度の空間にセラミックスボールが収容されているので、容器内に流入する水の勢いでセラミックスボールが攪拌されて摩耗（破損、破断等も含む。）してしまい易い。その結果、セラミックスボールの交換サイクルが短くなる。一方、摩耗しないようにセラミックスボールを容器内に満杯状態で充填すると、水の圧力損失が高まり、水が流れ難くなり流量不足が生じてしまう。さらに、上記特許文献２に記載された活水構造では、フレーム内にセラミックスボールが薄い層状に保持されているので、大量の水を活水化させる場合には大型化してしまう。

ここで、上述の問題は、上水道の水（即ち、飲料水等）を活水化させる場合であっても生じるが、特に、工場設備等の循環経路で循環される冷却水を活水化させる場合に顕著に生じる。これは、冷却水は、スラッジ等の不純物が混ざり易く、更に大量且つ高水圧で循環されるためのである。さらに、上述の問題は、トルマリン粒状物、活性炭粒状物等のセラミックスボール以外の粒状活水材であっても、同様に生じる。

なお、工場設備等で用いられる冷却塔循環やチラー循環では、冷却水の水質低下に起因して、金型冷却孔、冷却配管、熱交換器等でのスケールの付着・堆積・流路閉塞／腐食・錆・水漏れ／スライム・藻の発生等が生じている。その結果、成形品の品質不安定化（金型を一定の温度に維持できない；冷却不足でのシルバー不良が発生し易い）、電力、エネルギーの浪費（熱交換器の熱交換率の低下による消費電力の増加；ＣＯ２排出量の増加；熱交換器の高圧異常トラブルの増加）、設備管理コストの増加（設備にかかる電気料金の増加；薬品洗浄費用の増加；清掃メンテナンス費用の増加）等の様々な問題が発生してしまう。そこで、水質改善された冷却水を循環させることができる冷却水循環システムの出現が望まれている。

本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、圧力損失を抑制しつつ水を効果的に活水化できるとともに、粒状活水材の交換サイクルの長期化又は無交換化を図ることができる活水器及びこれを備える冷却水循環システムを提供することを目的とする。

上記問題を解決するために、請求項１に記載の発明は、水を活水化させる活水器であって、一方の軸端側に水の流入口が設けられ且つ他方の軸端側に水の流出口が設けられる円筒状のタンクと、前記タンク内に同心状に配置される２重筒状の容器と、前記容器内に充填される複数の粒状活水材と、を備え、前記容器は、底板と、前記底板上に一方の軸端側が接合される内筒と、前記底板上に一方の軸端側が接合されて前記内筒の外側に配置される外筒と、前記内筒及び前記外筒の他方の軸端側に被される蓋板と、を備え、前記底板、前記内筒、前記外筒及び前記蓋板の間には、前記複数の粒状活水材が軸方向にわたって充填される筒状の充填空間が形成されており、前記内筒及び前記外筒のそれぞれは、前記粒状活水材の通過を規制し且つ水の通過を許容するように形成されており、前記流入口は、前記タンク内に接線方向から水を流入させるように設けられており、前記流出口は、前記容器の前記内筒の内側の水を前記タンク外に流出させるように設けら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に記載の発明において、前記タンクは、一方の軸端側が底部となり且つ他方の軸端側が上部となるように設置されることを要旨とする。
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記タンクの底部には、該タンク内を容器側空間と不純物回収空間とに上下に仕切る仕切板が設けられており、前記仕切板には、前記容器側空間における前記外筒の外側の空間と前記不純物回収空間とを連通する連通部が設けら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１乃至３のいずれか一項に記載の発明において、前記内筒及び前記外筒のうちの少なくとも前記内筒は、織金網により形成されていることを要旨とする。
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の発明において、前記タンクは、一方の軸端側が開口した有底筒状の本体と、前記本体の開口を塞ぐように前記本体の軸端側に着脱自在に取り付けられる蓋部材と、を備え、前記蓋部材には、前記本体内を透視可能な透視部が設けられていることを要旨とする。
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の発明において、前記流入口は、前記タンクの外周面に接続される流入ノズルを備え、前記流入ノズルは、その軸心が前記タンクの軸心と直交する基準線に対して前記タンクの軸方向からみて平行となるように配置されていることを要旨とする。
請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の発明において、前記容器は、前記蓋板が前記タンク内を容器側空間と軸端側空間とに軸方向に仕切るように前記タンク内に設けられており、前記蓋板には、前記容器側空間における前記内筒の内側の空間と前記軸端側空間とを連通する連通部が設けられており、前記流出口は、前記タンクの前記軸端側空間を形成する部分に設けられていることを特徴とする。
請求項８に記載の発明は、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の発明において、前記粒状活水材は、セラミックスボールであることを要旨とする。
請求項９に記載の発明は、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の発明において、前記水は、循環経路内で循環される冷却水であることを要旨とする。
上記問題を解決するために、請求項１０に記載の発明は、循環経路内で冷却水を循環させる冷却水循環システムであって、前記循環経路には、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の活水器が備えられていることを要旨とする。

本発明の活水器によると、一方の軸端側に水の流入口が設けられ且つ他方の軸端側に水の流出口が設けられる円筒状のタンクと、タンク内に同心状に配置される２重筒状の容器と、容器内に充填される複数の粒状活水材と、を備える。そして、容器は、底板と、底板上に一方の軸端側が接合される内筒と、底板上に一方の軸端側が接合されて内筒の外側に配置される外筒と、内筒及び外筒の他方の軸端側に被される蓋板と、を備える。また、底板、内筒、外筒及び蓋板の間には、複数の粒状活水材が軸方向にわたって充填される筒状の充填空間が形成されており、内筒及び外筒のそれぞれは、粒状活水材の通過を規制し且つ水の通過を許容するように形成されている。さらに、流入口は、タンク内に接線方向から水を流入させるように設けられており、流出口は、容器の内筒の内側の水をタンク外に流出させるように設けられている。
これにより、流入口からタンク内に接線方向から流入される水は、タンク内で軸心回りの回転流となってタンクの一方の軸端側から他方の軸端側に向かってらせん状に流れる。そして、水は、容器の充填空間内の全域にわたって勢いよく流れて粒状活水材の間を通過して、容器の内筒の内側から流出口を介してタンク外に流出される。このように、筒状の充填空間内の全域にわたって勢いよく流れる水が粒状活水材と接触することで、圧力損失を抑制しつつ水が効果的に活水化される。また、筒状の充填空間内に複数の粒状活水材が満杯状態で充填されているため、水の勢いにより粒状活水材が攪拌されて摩耗され難く、粒状活水材の交換サイクルの長期化又は無交換化を図ることができる。さらに、従来のように、フレーム内にセラミックスボールが薄い層状に保持されているものに比べて、活水器全体を小型化できる。
また、前記タンクが、一方の軸端側が底部となり且つ他方の軸端側が上部となるように設置される場合は、水がタンクの底部から上部に向かってらせん状に流れることで、水に含まれる不純物は、遠心力により外筒の外側に集められて落下する。よって、タンクの底部で不純物を容易に回収できる。
また、前記タンクの底部に、タンク内を容器側空間と不純物回収空間とに上下に仕切る仕切板が設けられており、前記仕切板に、前記外筒の外側の空間と前記不純物回収空間とを連通する連通部が設けられている場合は、遠心力により外筒の外側に集められて落下する不純物は、仕切板の連通部を介して不純物回収空間内で回収される。
また、前記内筒及び前記外筒のうちの少なくとも前記内筒が、織金網により形成されている場合は、内筒との接触による粒状活水材の摩耗が抑制される。
また、前記タンクが、本体と、蓋部材と、を備え、前記蓋部材に、前記本体内を透視可能な透視部が設けられている場合は、透視部により活水化された水の状態を確認できる。
また、前記流入口が、流入ノズルを備え、前記流入ノズルは、その軸心が前記タンクの軸心と直交する基準線に対して前記タンクの軸方向からみて平行となるように配置されている場合は、流入ノズルによりタンク内に接線方向から水が流入されることで、タンク内で軸心回りの水の回転流が効果的に生じる。
また、前記容器は、前記蓋板が前記タンク内を容器側空間と軸端側空間とに軸方向に仕切るように前記タンク内に設けられており、前記蓋板に、前記内筒の内側の空間と前記軸端側空間とを連通する連通部が設けられており、前記流出口が、前記タンクの前記軸端側空間を形成する部分に設けられている場合は、粒状活水材の間を通過した水は、内筒の内側から連通部を介して軸端側空間に至り、流出口を介してタンク外に流出される。
また、前記粒状活水材が、セラミックスボールである場合は、セラミックスボールの遠赤外線の放射効果等により、水が更に効果的に活水化される。
さらに、前記水が、循環経路内で循環される冷却水である場合は、大量且つ高水圧で循環される冷却水を効果的に活水化できる。
本発明の冷却水循環システムによると、循環経路に、上述の活水器が備えられている。これにより、大量且つ高水圧で循環される冷却水を効果的に活水化できる。そして、循環経路内を水質改善された冷却水を循環させることで、循環経路の汚れ及び詰まりを防止できるとともに、冷却水の水質維持を図ることができる。

本発明について、本発明による典型的な実施形態の非限定的な例を挙げ、言及された複数の図面を参照しつつ以下の詳細な記述にて更に説明するが、同様の参照符号は図面のいくつかの図を通して同様の部品を示す。
実施例に係る活水器の縦断面図である。 上記活水器の分解状態を示す縦断面図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面拡大図である。 図２のＩＶ−ＩＶ線断面拡大図である。 実施例に係る容器の縦断面図である。 上記容器の内筒（外筒）の要部拡大図である。 実施例に係る冷却水循環システムの全体概略図である。 他の形態の活水器を説明するための説明図である。 更なる他の形態の活水器を説明するための説明図である。

ここで示される事項は例示的なものおよび本発明の実施形態を例示的に説明するためのものであり、本発明の原理と概念的な特徴とを最も有効に且つ難なく理解できる説明であると思われるものを提供する目的で述べたものである。この点で、本発明の根本的な理解のために必要である程度以上に本発明の構造的な詳細を示すことを意図してはおらず、図面と合わせた説明によって本発明の幾つかの形態が実際にどのように具現化されるかを当業者に明らかにするものである。

＜活水器＞
本実施形態に係る活水器は、水を活水化させる活水器（２０）であって、一方の軸端側に水の流入口（２７）が設けられ且つ他方の軸端側に水の流出口（２８）が設けられる円筒状のタンク（２１）と、タンク内に同心状に配置される２重筒状の容器（２２）と、容器内に充填される複数の粒状活水材（２３）と、を備える（例えば、図１及び図２等参照）。そして、容器（２２）は、底板（４１）と、底板上に一方の軸端側が接合される内筒（４２）と、底板上に一方の軸端側が接合されて内筒の外側に配置される外筒（４３）と、内筒及び外筒の軸端側に被される蓋板（４４）と、を備える。また、底板（４１）、内筒（４２）、外筒（４３）及び蓋板（４４）の間には、複数の粒状活水材（２３）が軸方向にわたって充填される筒状の充填空間（Ｓ１）が形成されており、内筒（４２）及び外筒（４３）のそれぞれは、粒状活水材の通過を規制し且つ水の通過を許容するように形成されている（例えば、図５及び図６等参照）。さらに、流入口（２７）は、タンク（２１）内に接線方向から水を流入させるように設けられており、流出口（２８）は、容器（２２）の内筒（４２）の内側の水をタンク（２１）外に流出させるように設けられている（例えば、図３及び図４等参照）。

なお、上記「水を活水化させる」とは、水素結合により結合された水分子の集合体であるクラスターに物理・化学的な方法で処理を施して、水質を改善させることを意図する。この水質の改善効果としては、例えば、浸透性及び洗浄機能の向上や弱アルカリ化等が挙げられる。また、上記水の種類、流量、水圧等は、特に問わない。この水としては、例えば、冷却水等の工業用水、水道水、地下水、雨水等が挙げられる。また、上記「接線方向」とは、タンクの軸心を中心とする円の接線方向を意図するとともに、その円の接線方向に対して±５度の交差角で傾斜する方向も含むものとする。この円は、例えば、タンクの内径の５０％を超えて且つ１００％未満（特に７０％を超え且つ９０％未満）の直径を有することができる。

上記粒状活水材の種類、個数、大きさ等は特に問わない。この粒状活水材としては、例えば、セラミックスボール、トルマリン粒状物、活性炭粒状物、ゼオライトボール等が挙げられる。このセラミックスボールは、例えば、トルマリン、マンガン等のうちの１種又は２種以上を含んでいることができる。このトルマリンは、圧電効果により接触する水に電流供給をして、水質を改善する。さらに、粒状活水材の直径（最大粒径）としては、例えば、１〜２０ｍｍ（特に３〜１０ｍｍ）が挙げられる。

本実施形態に係る活水器としては、例えば、上記タンク（２１）は、一方の軸端側が底部（２１ａ）となり且つ他方の軸端側が上部（２１ｂ）となるように設置される形態（例えば、図１等参照）が挙げられる。この形態では、タンクの軸心は、鉛直方向に沿っていてもよいし、鉛直方向に対して傾斜していてもよい。

上述の形態の場合、例えば、上記タンクの底部（２１ａ）には、タンク内を容器側空間（Ｓ２）と不純物回収空間（Ｓ３）とに上下に仕切る仕切板（３１）が設けられており、仕切板には、容器側空間における外筒（４３）の外側の空間と不純物回収空間（Ｓ３）とを連通する連通部（３３）が設けられていることができる（例えば、図１等参照）。この場合、例えば、上記仕切板（３１）上には、容器（２２）の底板（４１）が載置されていることができる。これにより、タンクに対する容器の着脱性が高められる。

本実施形態に係る活水器としては、例えば、上記内筒（４２）及び外筒（４３）のうちの少なくとも内筒は、織金網により形成されている形態（例えば、図６等参照）が挙げられる。この織金網としては、例えば、平織金網、綾織金網、平畳織金網、綾畳織金網等が挙げられる。

本実施形態に係る活水器としては、例えば、上記タンク（２１）は、一方の軸端側が開口した有底筒状の本体（２５）と、本体の開口を塞ぐように本体の軸端側に着脱自在に取り付けられる蓋部材（２６）と、を備え、蓋部材には、本体内を透視可能な透視部が設けられていることができる（例えば、図２等参照）。

本実施形態に係る活水器としては、例えば、上記流入口（２７）は、タンク（２１）の外周面に接続される流入ノズル（２７ａ）を備え、流入ノズルは、その軸心（Ｃ２）がタンクの軸心（Ｃ１）と直交する基準線（Ｌ）に対してタンクの軸方向からみて平行となるように配置されている形態（例えば、図４等参照）が挙げられる。なお、上記「平行」とは、流入ノズルの軸心（Ｃ２）と基準線（Ｌ）とが完全に平行な状態の他に、両者が±５度程度の角度範囲で交差する状態も含むものとする。さらに、上記流入ノズルの軸心（Ｃ２）と基準線（Ｌ）との平行間隔（Ｄ）は、例えば、タンクの内壁の半径の５０％を超えて且つ１００％未満（特に７０％を超え且つ９０％未満）の値とすることができる。

本実施形態に係る活水器としては、例えば、上記容器（２２）は、蓋板（４４）がタンク（２１）内を容器側空間（Ｓ２）と軸端側空間（Ｓ４）とに軸方向に仕切るようにタンク内に設けられており、蓋板（４４）には、容器側空間（Ｓ２）における内筒（４２）の内側の空間と軸端側空間（Ｓ４）とを連通する連通部（４８）が設けられており、流出口（２８）は、タンク（２１）の軸端側空間（Ｓ４）を形成する部分に設けられていることができる（例えば、図１及び図３等参照）。

＜冷却水循環システム＞
本実施形態に係る冷却水循環システムは、循環経路（２）内で冷却水を循環させる冷却水循環システム（１）であって、循環経路には、上記実施形態に係る活水器（２０）が備えられている（例えば、図７等参照）。

上記循環経路（２）は、例えば、冷却塔（３）とチラー機（４）との間で冷却水を循環させる冷却塔側循環経路（２ａ）と、チラー機（４）と冷却対象部（７）との間で冷却水を循環させるチラー機側循環経路（２ｂ）と、のうちの少なくとも一方の循環経路を備えることができる。

なお、上記実施形態で記載した各構成の括弧内の符号は、後述する実施例に記載の具体的構成との対応関係を示すものである。

以下、図面を用いて実施例により本発明を具体的に説明する。なお、本実施例では、本発明に係る「活水器」として、循環経路内で循環される冷却水を活水化させる活水器を例示する。

（１）冷却水循環システムの構成
本実施例に係る冷却水循環システム１は、図７に示すように、循環経路２内で冷却水を循環させるものである。この循環経路２は、冷却塔３とチラー機４との間で冷却水を循環させる冷却塔側循環経路２ａと、チラー機４と冷却対象部５（例えば、射出成形装置、プレス加工装置、溶接装置、加熱装置、トリム装置等）との間で冷却水を循環させるチラー機側循環経路２ｂと、を備えている。これら各循環経路２ａ、２ｂには、後述する活水器２０が備えられている。

上記冷却塔３は、チラー機４から送られる温度上昇した冷却水を溜めて散水する散水槽３ａと、散水槽３ａから散水された冷却水を冷却する充填材３ｂと、外気を吸気口から取り込んで充填材３ｂの内部を通過させる送風機３ｃと、充填材３ｂで冷却されて落下してきた冷却水を溜める水槽３ｄと、を備えている。また、チラー機４は、冷却対象部５から送られる温度上昇した冷却水を溜めるタンク４ａと、タンク４ａ内の冷却水を冷却するための熱交換器４ｂと、を備えている。

上記冷却塔側循環経路２ａの送り経路には、冷却塔３の水槽３ｄ内の冷却水をチラー機４の熱交換器４ｂに向かって圧送する圧送ポンプ７が備えられている。また、送り経路の圧送ポンプ７の上流側には、一端側が水槽３ｄに接続された分岐経路８の他端側が接続されている。この分岐経路８には、無機物等からなる水処理剤を収容したバスケットフィルタ９と、冷却水中に含まれる不純物（例えば、７μｍ以上の不純物）を除去する水中不純物分離器１０と、後述する活水器２０と、が順に備えられている。

上記チラー機側循環経路２ｂの送り経路には、チラー機４のタンク４ａ内の冷却水を冷却対象部５に向かって圧送する圧送ポンプ１２が備えられている。また、送り経路の圧送ポンプ１２の下流側には、バイパス経路１３が設けられている。このバイパス経路１３には、冷却水中に含まれる不純物（例えば、７μｍ以上の不純物）を除去する水中不純物分離器１０と、後述する活水器２０と、が順に備えられている。

（２）活水器の構成
本実施例に係る活水器２０は、図１及び図２に示すように、円筒状のタンク２１と、タンク２１内に同心状に配置される２重円筒状の容器２２と、容器２２内に満杯状態で充填される複数のセラミックスボール（本発明に係る「粒状活水材」として例示する。）２３と、を備えている。

上記タンク２１は、その上部が開口した有底円筒状の本体２５と、本体２５の開口を塞ぐように本体２５の上部に着脱自在に取り付けられる蓋部材２６と、を備えている。この本体２５は、ステンレス鋼等の金属製である。また、本体２５の下部には、下方に延びる脚部２４が設けられている。この脚部２４により、タンク２１は、一方の軸端側が底部２１ａとなり且つ他方の軸端側が上部２１ｂとなるように設置される。具体的に、タンク２１は、その軸方向が鉛直方向に沿うように設置される。また、蓋部材２６は、アクリル樹脂等の透明又は半透明の合成樹脂製である。よって、蓋部材２６は、その全体が本体２５内を透視可能な透視部とされる。

上記タンク２１の底部２１ａには、タンク２１内に接線方向から冷却水を流入させるように流入口２７が設けられている。この流入口２７は、タンク２１の外周面に接続される流入ノズル２７ａを備えている（図４参照）。この流入ノズル２７ａは、その軸心Ｃ２がタンク２１の軸心Ｃ１と直交する基準線Ｌに対してタンク２１の軸方向からみて平行となるように配置されている。この流入ノズルの軸心Ｃ２と基準線Ｌとの平行間隔Ｄは、タンク２１の内壁の半径の約８０％の値に設定されている。また、タンク２１の上部２１ｂには、後述するように、容器２２の内筒４２の内側の冷却水をタンク２１外に流出させるように流出口２８が設けられている。この流出口２８は、タンク２１の外周面に接続されてタンク２１の軸心と直交する方向に延びる流出ノズル２８ａを備えている（図３参照）。さらに、タンク２１の上部には、流出口２８を覆うようにフィルタ２９が設けられている。このフィルタ２９は、パンチングメタル等の多孔板により形成されている。なお、上記流入ノズル２７ａ及び流出ノズル２８ａには、分岐経路８及びバイパス経路１３を構成する配管が接続されている（図７参照）。

上記タンク２１の底部２１ａには、タンク２１内を容器側空間Ｓ２（即ち、容器２２が配置される側の空間Ｓ２）と不純物回収空間Ｓ３とに上下に仕切る円板状の仕切板３１が設けられている。この仕切板３１は、ステンレス鋼等の金属製である。また、仕切板３１上には、後述する容器２２の底板４１が載置されている。具体的に、仕切板３１上に設けられた凸部３２に容器２２の底板４１に設けられた凹部４６が入り込むことで、容器２２は、仕切板３１上に位置決めされた状態で載置される。また、仕切板３１には、容器側空間Ｓ２における外筒４３の外側の空間と不純物回収空間Ｓ３とを連通する連通部３３が設けられている。この連通部３３は、仕切板３１に形成された貫通穴により構成されているとともに、仕切板３１の軸心を中心とする円周方向に沿って複数（図４中で１６個）設けられている（図４参照）。また、タンク２１の底面側には、不純物回収空間Ｓ３内で回収された不純物を排出するためのドレンノズル３４が設けられている。さらに、タンク２１の上部２１ｂには、後述する容器２２の蓋板４４を固定するための固定用フランジ３５が設けられている。この固定用フランジ３５は、ステンレス鋼等の金属製である。

上記容器２２は、図５に示すように、円板状の底板４１と、底板４１上に一方の軸端側が溶接、嵌合、ボルト止め等により接合される円筒状の内筒４２と、底板４１上に一方の軸端側が溶接、嵌合、ボルト止め等により接合されて内筒４２の外側に配置される円筒状の外筒４３と、内筒４２及び外筒４３の他方の軸端側に当接して被される円板状の蓋板４４と、を備えている。これら底板４１、内筒４２、外筒４３及び蓋板４４の間には、複数のセラミックスボール２３が軸方向にわたって充填される円筒状の充填空間Ｓ１が形成されている（図４参照）。さらに、底板４１の底面側には、仕切板３１の凸部３２に入り込む凹部４６が形成されている。

上記内筒４２及び外筒４３のそれぞれは、セラミックスボール２３の通過を規制し且つ冷却水の通過を許容するように形成されている。具体的に、内筒４２及び外筒４３は、織金網（具体的に、平織金網）により形成されている（図６参照）。そして、織金網の開き目は、セラミックスボール２３の直径より小さな値に設定されている。さらに、内筒４２及び外筒４３の各開口率は、略同じ値に設定されている。

上記容器２２は、図１に示すように、蓋板４４がタンク２１内を容器側空間Ｓ２（即ち、容器２２が配置される側の空間Ｓ２）と軸端側空間Ｓ４とに上下に仕切るようにタンク２１内に設けられている。この蓋板４４は、外筒４３の上端側に形成されたフランジ４７を挟んで、タンク２１の固定用フランジ３５上にボルト止め等により取り付けられている。また、蓋板４４の中央部には、容器側空間Ｓ２における内筒４２の内側の空間と軸端側空間Ｓ４とを連通する連通部４８が設けられている。この連通部４８は、蓋板４４に形成された貫通穴により構成されている。そして、流出口２８は、タンク２１の軸端側空間Ｓ４を形成する部分に設けられている（図１参照）。これにより、流出口２８は、容器２２の内筒４２の内側の冷却水をタンク２１外に流出させる。

上記複数のセラミックスボール２３は、容器２２の充填空間Ｓ１内に軸方向にわたって満杯状態で充填されている。これら各セラミックスボール２３は、トルマリンを含んでいる。具体的に、セラミックスボール２３は、セラミック（粘土質素材）にトルマリン粒子を混合し、粒子径５ｍｍ程度のドール状に成形した後焼成して得られる。なお、各セラミックスボール２３は、多孔質に形成されているため、水の浸透性が高い。

（３）冷却水循環システム及び活水器の作用
次に、上記構成の冷却水循環システム１及び活水器２０の作用について説明する。図７に示すように、冷却塔側循環経路２ａを循環する冷却水は、分岐経路８を流れる際に、バスケットフィルタ９、水中不純物分離器１０及び活水器２０の作用により水質改善されて、防錆及び防スケールに優れるとともに洗浄機能を有する冷却水とされる。一方、チラー機側循環経路２ｂを循環する冷却水は、バイパス経路１３を流れる際に、水中不純物分離器１０及び活水器２０の作用により水質改善されて、防錆及び防スケールに優れるとともに洗浄機能を有する冷却水とされる。

上述のように水質改善された冷却水が各循環経路２ａ、２ｂを循環することで、冷却水の水質低下に起因する、金型冷却孔、冷却配管、熱交換器等でのスケールの付着・堆積・流路閉塞／腐食・錆・水漏れ／スライム・藻の発生等が抑制される。その結果、成形品の品質安定化（金型を一定の温度に維持できる；冷却不足でのシルバー不良が発生し難い）、節電、省エネ（熱交換器の熱交換率の向上により消費電力を大幅に削減；節電、節水によるＣＯ２排出量削減；熱交換器の高圧異常トラブルの低減）、設備管理コストの大幅削減（設備にかかる電気料金を削減；薬品洗浄費用を削減；清掃メンテナンス費用の削減）等の様々なメリットが得られる。

上記活水器２０では、図１及び図４に破線矢印で示すように、流入口２７からタンク２１内に接線方向から流入される冷却水は、タンク２１内で軸心回りの回転流（即ち、渦巻き流）となって、タンク２１の底部２１ａから上部２１ｂに向かってらせん状に流れる。そして、容器２２の充填空間Ｓ１内の全域にわたって冷却水が勢いよく流れてセラミックスボール２３の間を通過して、容器２２の内筒４２の内側から流出口２８を介してタンク２１外に流出される。このように、充填空間Ｓ１内の全域にわたって勢いよく流れる冷却水がセラミックスボール２３と接触することで、セラミックスボール２３の遠赤外線の放射効果及びトルマリンの圧電効果等により、冷却水が活水化される。

さらに、冷却水がタンク２１の底部２１ａから上部２１ｂに向かってらせん状に流れることで、冷却水に含まれる不純物（例えば、７μｍ未満の不純物）は、図１に仮想線矢印で示すように、遠心力により外筒４３の外側に集められて落下する。この落下する不純物は、仕切板３１の連通部３３を介して不純物回収空間Ｓ３内で回収される。なお、不純物回収空間Ｓ３内に回収された不純物は、タイマ制御や手動操作等により定期的にドレンノズル３４を介して排出される。

（４）実施例の効果
本実施例の活水器２０によると、一方の軸端側に水の流入口２７が設けられ且つ他方の軸端側に水の流出口２８が設けられる円筒状のタンク２１と、タンク２１内に同心状に配置される２重筒状の容器２２と、容器２２内に充填される複数のセラミックスボール２３と、を備える。そして、容器２２は、底板４１と、底板４１上に一方の軸端側が接合される内筒４２と、底板４１上に一方の軸端側が接合されて内筒４２の外側に配置される外筒４３と、内筒４２及び外筒４３の他方の軸端側に被される蓋板４４と、を備える。また、底板４１、内筒４２、外筒４３及び蓋板４４の間には、複数のセラミックスボール２３が軸方向にわたって充填される筒状の充填空間Ｓ１が形成されており、内筒４２及び外筒４３のそれぞれは、セラミックスボール２３の通過を規制し且つ冷却水の通過を許容するように形成されている。さらに、流入口２７は、タンク２１内に接線方向から冷却水を流入させるように設けられており、流出口２８は、容器２２の内筒４２の内側の冷却水をタンク２１外に流出させるように設けられている。

これにより、流入口２７からタンク２１内に接線方向から流入される冷却水は、タンク内で軸心回りの回転流となって、タンク２１の底部２１ａから上部２１ｂに向かってらせん状に流れる。そして、冷却水は、容器２２の充填空間Ｓ１内の全域にわたって勢いよく流れてセラミックスボール２３の間を通過して、容器２２の内筒４２の内側から流出口２８を介してタンク２１外に流出される。このように、筒状の充填空間Ｓ１内の全域にわたって勢いよく流れる冷却水がセラミックスボール２３と接触することで、セラミックスボール２３の遠赤外線の放射効果及びトルマリンの圧電効果等により、圧力損失を抑制しつつ冷却水が効果的に活水化される。また、筒状の充填空間Ｓ１内に複数のセラミックスボール２３が満杯状態で充填されているため、冷却水の勢いによりセラミックスボール２３が攪拌されて摩耗され難く、セラミックスボール２３の交換サイクルの長期化又は無交換化を図ることができる。さらに、従来のように、フレーム内にセラミックスボールが薄い層状に保持されているものに比べて、活水器２０全体を小型化できる。

また、本実施例では、タンク２１は、一方の軸端側が底部２１ａとなり且つ他方の軸端側が上部２１ｂとなるように設置される。これにより、冷却水がタンク２１の底部２１ａから上部２１ｂに向かってらせん状に流れることで、冷却水に含まれる不純物は、遠心力により外筒４３の外側に集められて落下する。よって、タンク２１の底部２１ａで不純物を容易に回収できる。

また、本実施例では、タンク２１の底部２１ａには、タンク２１内を容器側空間Ｓ２と不純物回収空間Ｓ３とに上下に仕切る仕切板３１が設けられており、仕切板３１には、外筒４３の外側の空間と不純物回収空間Ｓ３とを連通する連通部３３が設けられている。これにより、遠心力により外筒４３の外側に集められて落下する不純物は、仕切板３１の連通部３３を介して不純物回収空間Ｓ３内で回収される。特に、本実施例では、仕切板３１上には、容器２２の底板４１が載置されている。これにより、タンク２１に対する容器２２の着脱性が高められる。

また、本実施例では、内筒４２及び外筒４３は、織金網により形成されている。これにより、内筒４２及び外筒４３との接触によるセラミックスボール２３の摩耗が抑制される。

また、本実施例では、タンク２１は、本体２５と、蓋部材２６と、を備え、蓋部材２６には、本体２５内を透視可能な透視部が設けられている。これにより、透視部により活水化された冷却水の状態を確認できる。

また、本実施例では、流入口２７は、流入ノズル２７ａを備え、流入ノズル２７ａは、その軸心Ｃ２がタンク２１の軸心Ｃ１と直交する基準線Ｌに対してタンク２１の軸方向からみて平行となるように配置されている。これにより、流入ノズル２７ａによりタンク２１内に接線方向から水が流入されることで、タンク２１内で軸心回りの冷却水の回転流が効果的に生じる。

また、本実施例では、容器２２は、蓋板４４がタンク２１内を容器側空間Ｓ２と軸端側空間Ｓ４とに軸方向に仕切るようにタンク２１内に設けられており、蓋板４４には、内筒４２の内側の空間と軸端側空間Ｓ４とを連通する連通部４８が設けられており、流出口２８は、タンク２１の軸端側空間Ｓ４を形成する部分に設けられている。これにより、セラミックスボール２３の間を通過した冷却水は、内筒４２の内側から連通部４８を介して軸端側空間Ｓ４に至り、流出口２８を介してタンク２１外に流出される。

本実施例の冷却水循環システム１によると、循環経路２に、上述の活水器２０が備えられている。これにより、大量且つ高水圧で循環される冷却水を効果的に活水化できる。そして、循環経路２内を水質改善された冷却水を循環させることで、循環経路２の汚れ及び詰まりを防止できるとともに、冷却水の水質維持を図ることができる。

尚、本発明においては、上記実施例に限られず、目的、用途に応じて本発明の範囲内で種々変更した実施例とすることができる。すなわち、上記実施例では、軸心が鉛直方向に沿うように設置されるタンク２１を例示したが、これに限定されず、例えば、軸心が鉛直方向に傾斜して設置されるタンクとしたり、軸心が水平方向に沿うように設置されるタンクとしたりしてもよい。

また、上記実施例では、タンク２１の底部２１ａに流入口２７を設け、タンク２１の上部２１ｂに流出口２８を設けるようにしたが、これに限定されず、例えば、タンク２１の上部２１ｂに流入口２７を設け、タンク２１の底部２１ａに流出口２８を設けるようにしてもよい。また、上記実施例では、ノズル状の流入口２７及び／又は流出口２８を例示したが、これに限定されず、例えば、穴状の流入口及び／又は流出口としてもよい。

また、上記実施例では、全体が透視部となる蓋部材２６を例示したが、これに限定されず、例えば、一部に透視部が形成された蓋部材としてもよい。

また、上記実施例では、織金網により形成される内筒４２及び／又は外筒４３を例示したが、これに限定されず、例えば、パンチメタル等の多孔板により形成される内筒及び／又は外筒としてもよい。この場合、上記多孔板の各孔の周縁に面取部やＲ状部を設けることが好ましい。

また、上記実施例では、仕切板３１に形成された貫通穴で連通部３３を形成するようにしたが、これに限定されず、例えば、仕切板３１の外縁側に形成された切欠きで連通部を形成するようにしてもよい。

また、上記実施例では、タンク２１内を蓋板４４で軸方向に仕切り、タンク２１の軸端側空間Ｓ４を形成する部分に流出口２８を設けるようにしたが、これに限定されず、例えば、図８に示すように、蓋板４４でタンク本体２５及び容器２２の各開口を覆い、蓋板４４に形成された連通部４８に流出管２８ａ’を接続するようにしてもよい。この場合、蓋板４４は、タンク２１の蓋部材２６としても機能する。

また、上記実施例では、タンク２１の接線上に配置される流入ノズル２７ａを例示したが、これに限定されず、例えば、図９に示すように、タンク２１の接線から中心側に平行移動した線上に配置される流入ノズル２７ａ’としてもよい。

さらに、上記実施例では、冷却水循環システム１の循環経路２を循環する冷却水を活水化させる活水器２０を例示したが、これに限定されず、例えば、水道水を活水化させる活水器としてもよい。この場合、活水器を蛇口とは別物で設置してもよいし、活水器を蛇口に一体に取り付けてもよい。

前述の例は単に説明を目的とするものでしかなく、本発明を限定するものと解釈されるものではない。本発明を典型的な実施形態の例を挙げて説明したが、本発明の記述および図示において使用された文言は、限定的な文言ではなく説明的および例示的なものであると理解される。ここで詳述したように、その形態において本発明の範囲または精神から逸脱することなく、添付の特許請求の範囲内で変更が可能である。ここでは、本発明の詳述に特定の構造、材料および実施例を参照したが、本発明をここにおける開示事項に限定することを意図するものではなく、むしろ、本発明は添付の特許請求の範囲内における、機能的に同等の構造、方法、使用の全てに及ぶものとする。

本発明は上記で詳述した実施形態に限定されず、本発明の請求項に示した範囲で様々な変形または変更が可能である。

本発明は、水を活水化させる技術として広く利用される。

１；冷却水循環システム、２；循環経路、２０；活水器、２１；タンク、２１ａ；底部、２１ｂ；上部、２２；容器、２３；セラミックスボール、２５；本体、２６；蓋部材、２７；流入口、２７ａ；流入ノズル、２８；流出口、３１；仕切板、３３；連通部、４１；底板、４２；内筒、４３；外筒、４４；蓋板、４８；連通部、Ｓ１；充填空間、Ｓ２；容器側空間、Ｓ３；不純物回収空間、Ｓ４；軸端側空間。

Claims (9)

1. 水を活水化させる活水器であって、
   一方の軸端側に水の流入口が設けられ且つ他方の軸端側に水の流出口が設けられる円筒状のタンクと、
   前記タンク内に同心状に配置される２重筒状の容器と、
   前記容器内に充填される複数の粒状活水材と、を備え、
   前記容器は、底板と、前記底板上に一方の軸端側が接合される内筒と、前記底板上に一方の軸端側が接合されて前記内筒の外側に配置される外筒と、前記内筒及び前記外筒の他方の軸端側に被される蓋板と、を備え、
   前記底板、前記内筒、前記外筒及び前記蓋板の間には、前記複数の粒状活水材が軸方向にわたって充填される筒状の充填空間が形成されており、
   前記内筒は、前記粒状活水材の通過を規制し且つ水の通過を許容するように織金網又は多孔板により形成されており、
   前記外筒は、前記粒状活水材の通過を規制し且つ水の通過を許容するように織金網又は多孔板により形成されており、
   前記流入口は、前記タンク内に接線方向から水を流入させるように設けられており、
   前記流出口は、前記容器の前記内筒の内側の水を前記タンク外に流出させるように設けられており、
   前記タンクは、前記一方の軸端側が底部となり且つ前記他方の軸端側が上部となるように設置され、
   前記タンクの底部には、該タンク内を容器側空間と該容器側空間の下方に位置する不純物回収空間とに上下に仕切る仕切板が設けられており、
   前記仕切板には、前記容器側空間における前記外筒の外側の空間と前記不純物回収空間とを連通する連通部が設けられていることを特徴とする活水器。
2. 前記仕切板上には、前記容器の前記底板が載置されている請求項１に記載の活水器。
3. 前記内筒及び前記外筒のうちの少なくとも前記内筒は、織金網により形成されている請求項１又は２に記載の活水器。
4. 前記タンクは、上部が開口した有底筒状の本体と、前記本体の開口を塞ぐように前記本体の上部に着脱自在に取り付けられる蓋部材と、を備え、
   前記蓋部材には、前記本体内を透視可能な透視部が設けられている請求項１乃至３のいずれか一項に記載の活水器。
5. 前記流入口は、前記タンクの外周面に接続される流入ノズルを備える請求項１乃至４のいずれか一項に記載の活水器。
6. 前記容器は、前記蓋板が前記タンク内を前記容器側空間と該容器側空間の上方に位置する軸端側空間とに上下に仕切るように前記タンク内に設けられており、
   前記蓋板には、前記容器側空間における前記内筒の内側の空間と前記軸端側空間とを連通する連通部が設けられており、
   前記流出口は、前記タンクの前記軸端側空間を形成する部分に設けられている請求項１乃至５のいずれか一項に記載の活水器。
7. 前記粒状活水材は、セラミックスボールである請求項１乃至６のいずれか一項に記載の活水器。
8. 前記水は、循環経路内で循環される冷却水である請求項１乃至７のいずれか一項に記載の活水器。
9. 循環経路内で冷却水を循環させる冷却水循環システムであって、
   前記循環経路には、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の活水器が備えられていることを特徴とする冷却水循環システム。

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