JPH07227552A - イオン性物質除去装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 物理的な方法を用いることなく、イオン性物
質を効果的に除去し、洗浄等のメンテナンスの必要の少
ない清水を供給する。 【構成】 イオン性物質を含有する流水を分流する分岐
管１２と、前記流水に矢印Ａ方向に磁力を加え、前記イ
オン性物質中の陽イオン性物質と陰イオン性物質とを分
離して前記分岐管１２に振り分ける永久磁石と、前記分
岐管１２の下流側に位置し、帯電して前記陽イオン性物
質又は陰イオン性物質を吸着ろ過する多孔質材で構成さ
れるろ過手段１４とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液体中に含まれたイオ
ン性物質を除去するイオン性物質除去装置に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】近年の
省エネルギーの一貫として、種々の分野における現在利
用されていないエネルギーの利用が検討されている。こ
のような検討の一つに、海水・河川水等の地表水や汚
水、雨水等の所謂汚れた水を熱交換器における熱源とし
て利用することが挙げられ、多くの試みがなされてい
る。

【０００３】しかし、地表水、地下水、雨水等の原水
や、純度において上水と下水との中間に位置される中水
には、無機・有機物質の多くの不純物や、細菌等の生物
が含有されているため、そのまま熱交換器を通過させた
場合には、熱交換器内部に付着し、管の閉塞及び腐食、
熱交換率の低下等が生じる。そのため、これらの汚水の
利用に際して、含有される物質をできるだけ除去するこ
とが要求され、定期的に洗浄することが不可欠となり、
コスト及び人件費等のメンテナンスにおいて無視できな
い問題が新たに生じている。

【０００４】そのために、従来、メンテナンスの手間を
できるだけ割くことを目的として、種々の試みが行われ
てきた。

【０００５】その一つとして、熱交換器の前に自動的に
ごみを除去するオートストレーナが挙げられる。これ
は、駆動モータに連結された回転軸により回転可能な多
孔板からなる回転円筒と、該回転円筒の内部に装着され
たらせん状ブラシと、該回転円筒の下部に接続されたブ
ロー弁とを有するストレーナであり、入口ノズルから流
入した液体は、前記回転円筒を通過する際にろ過され、
出口ノズルへ流出する。一方、回転円筒を通過する前
に、前記らせん状ブラシにより液体中の異物及びゴミ等
の浮遊物質はケーシング下部へ案内され、タイマーセッ
トされたブロー弁が開くことによって、溜まったゴミが
自動的に排出される。この装置を使用することよって、
液体中の浮遊物質が簡便に除去され、ゴミが自動的に排
出されるので、メンテナンスの手間を省くことができ
る。

【０００６】また、熱交換器内部の付着物の除去に関し
ては、ブラシ洗浄及びボールクリーニング洗浄により自
動除去することが行われている。前記ブラシ洗浄は、主
として流路切替弁、熱交換器チューブの両端に取付られ
たブラシ収納器、洗浄用ブラシ及び制御盤で構成され、
流路切替弁を作動させて水流方向を反転させ、逆流水に
より該ブラシがチューブ内に接触しながら移動通過する
ことによって、チューブ内を洗浄するものである。また
前記ボールクリーニング洗浄は、主としてスポンジボー
ル、ボールセパレータ、ボールベッセル、スプールパイ
プにより構成され、冷却水の流路に該スポンジボールが
注入されると、その水流によりスポンジボールがコンデ
ンサチューブ内部に押し込まれ、チューブ内面に接触し
ながら移動通過することによって、チューブ内面の付着
物を除去するものである。これらの装置を使用すること
によって、チューブ内の洗浄が自動的に行われるので、
メンテナンスの手間を大幅に削減することができる。

【０００７】更に細菌類、真菌類、藻類等の生物による
付着物に対しては、上述したような物理的な洗浄の他
に、これらの付着物の原因となる細菌類等の殺菌を行う
ことによって、除去することが行われている。この例と
して、オゾンによる殺菌が挙げられ、これは、オゾン発
生器により生成されたオゾン化酸素によって生物的な付
着物を防止するものである。

【０００８】しかし、これらの方法は、ある程度の大き
さを有する浮遊物質及び付着物の除去を目的としたもの
で、イオン性物質の除去に関しては十分でないため、熱
交換率を一定に保つことができない。更に、洗浄による
除去方法は、チューブ内部にブラシ又はスポンジボール
が配置されているため、圧力損失が全くない訳ではな
く、更にこのブラシやスポンジボールに付着する物質
や、ブラシの破片等によって熱交換器のチューブが閉塞
しないとも限らない。その上、摩耗によるブラシ等の寿
命の問題もあり、交換作業等を回避することができず、
メンテナンスの手間を省くことができない。

【０００９】従って、本発明は、物理的な方法を用いる
ことなく、イオン性物質を効果的に除去し、洗浄等のメ
ンテナンスの必要の少ない清水を供給するイオン性物質
除去装置を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１記載のイオン性
物質除去装置は、イオン性物質を含有する流水を分流す
る分岐管と、前記流水に磁力を加え、前記イオン性物質
中の陽イオン性物質と陰イオン性物質とを分離して前記
分岐管に振り分ける分離手段と、前記分岐管の下流側に
位置し、帯電して前記陽イオン性物質又は陰イオン性物
質を吸着ろ過するろ過手段と、を備えたことを特徴とす
る。

【００１１】請求項２記載のイオン性物質除去装置は、
請求項１において、前記分離手段が永久磁石で構成され
ていることを特徴とする。

【００１２】請求項３記載のイオン性物質除去装置は、
請求項１又は２項において、前記ろ過手段が電荷を帯び
る多孔質材で構成されていることを特徴とする。

【００１３】

【作用】本発明のイオン性物質除去装置では、分岐管で
イオン性物質を含有する流水が分流される。

【００１４】ここで、分流される前の流水に分離手段が
磁力を加え、含有しているイオン性物質中の陽イオン性
物質と陰イオン性物質とを分離し、それぞれ分岐管に振
り分ける。

【００１５】陽イオン性物質又は陰イオン性物質のみを
含有した分流は、分岐管を流れ、正電荷又は負電荷を帯
びたろ過手段でろ過され、このとき、陽イオン性物質又
は陰イオン性物質は吸着されて除去される。

【００１６】従って、物理的な手段によらず、イオン性
物質を簡便に除去することができる。

【００１７】請求項２記載のイオン性物質除去装置は、
前記分離手段が永久磁石であるので、製造が簡単で、構
造を単純化することができる。

【００１８】請求項３記載のイオン性物質除去装置は、
前記ろ過手段を構成する多孔質材が流水をろ過しながら
帯電した電荷と反対の電荷のイオン性物質を吸着し、異
物を効果的に除去することができる。

【００１９】本発明においてイオン性物質とは、液体中
で正又は負の電荷を有する全ての物質を言う。

【００２０】

【実施例】以下に、図面を用いて、本発明を更に詳細に
説明する。

【００２１】本実施例のイオン性物質除去装置は、図１
乃至図４に示すように、イオン性物質を含有する流水を
熱交換器に供給するパイプ１０を有し、このパイプ１０
は、下流側で分岐管１２に連結している。分岐管１２
は、ろ過手段としてのオートストレーナ１４に接続して
いる。パイプ１０と分岐管１２との接続部（以下、分岐
点という）には、磁力を加えて液体中の陽イオン性物質
と陰イオン性物質とを分離する永久磁石１６が配置され
ている。

【００２２】パイプ１０と分岐管１２は、流水に対し
て、磁力の働きを妨げないように、少なくとも磁力が付
与される部分の分岐管１２及びパイプ１０には導磁製の
ものが選択され、例えば、鋳鉄、鋼、硬質塩化ビニル、
鉛、銅、ポリエチレン、陶等が使用される。また、耐酸
性・アルカリ性、耐腐食性等の各種の特性を考慮し、熱
交換体として使用したい液体の種類に合わせて選択され
る。

【００２３】分岐点には、磁界が矢印Ａ方向に作用する
ように永久磁石１６のＮ極及びＳ極が配置されている。
このため、フレミングの左手の法則に従って、陽イオン
性物質を紙面表側、陰イオン性物質を紙面裏側の各方向
に分離する。ここで、単位時間当たりに流れる流水中の
イオン濃度により電流の強さが表され、永久磁石１６の
磁束密度と、磁界に入っているパイプ１０の長さの積に
よって、与えられる力の大きさが決定され、これらを総
合して、分離されるイオン性物質及び分離される向き
（分岐管の角度）が決定される。

【００２４】従って、分岐管１２の分岐方向は、永久磁
石１６の配置により任意に変えられ、周辺の位置関連等
を考慮して永久磁石１６の位置は定められる。本実施例
は、流水に対する位置エネルギーの観点から、勾配によ
る流れの抵抗が少ない流水の供給方向に沿って分岐して
いる分岐管１２を用い、これに対応して永久磁石１６が
配置されている。

【００２５】ここで、カルシウムイオン含有液体を例に
用いて、具体的に説明する。流速２．０ｍ／ｓ〜１．０
ｍ／ｓの１クーロンの電荷を有するカルシウムイオン含
有液体が電流Ｉ＝２〜１〔Ａ〕に相当するとした場合、
これに対して磁束密度Ｂ＝０．１〜１〔Ｔ〕を与えれ
ば、液体が通過するパイプ１０の長さをｌとして、以下
の式が成り立つ： Ｆ＝ＢｌＩｓｉｎθ 〔Ｎ〕 ・・・（１） ここで、パイプ１０に対して磁束密度の向きを直角とす
ると、ｓｉｎθ＝１となり、式（１）は以下のようにな
る： Ｆ＝ＢｌＩ〔Ｎ〕 ・・・（２） 式（２）に対して、力Ｆの大きさを求めるために、前述
のカルシウムイオンの条件を： Ｂ＝０．１〔Ｔ〕 Ｉ＝２〔Ａ〕 として代入すると、式（２）は以下のようになる： Ｆ＝０．２ｌ〔Ｎ〕 ・・・（３） 従って、磁束密度Ｂを与えるパイプ１０の長さにカルシ
ウムイオンに働く力Ｆが比例することは明らかであり、
この式を用いて、例えばパイプ１０の長さを固定する
と、イオン性物質を含有する液体の流速及び与えられる
磁束密度を調整することによって力Ｆを増減させ、イオ
ン性物質が分離される角度を調整することが可能とな
る。実際上、メンテナンスの観点から市販されているパ
イプ１０の長さが０．３〜１ｍであることが多いため、
力Ｆは、液体の流速及び磁束密度で調整することが好ま
しい。また、角度４５°や角度３０°の市販品のパイプ
を用いることができるので、安く製造することができ
る。

【００２６】次に図３及び図４を用いてオートストレー
ナ１４の説明をする。オートストレーナ１４は、円筒形
のケーシング２０を備えている。このケーシング１４の
上部側面には、入口ノズル２２が形成され、分岐管１２
が接続されるようになっている。この入口ノズル２２よ
り下方のケーシング２０には、通水可能な筒体２４が配
設され二重構造となっている。この筒体２４には、外面
洗浄ブラシ２６が周方向及び軸方向へ所定の間隔で取付
けられており、後述する回転円筒２８の外周面と接触し
て、外周面に付着したゴミを除去するようになってい
る。

【００２７】更に、筒体２４には、外面洗浄ブラシ２６
の間に位置するように、カッター３０が取付けられてお
り、外面洗浄ブラシ２６で掻き取りが困難なひも状の混
入物を裁断するようになっている。また、筒体２４の下
方側面には、ケーシング２０の側面を貫通する出口ノズ
ル３２が設けられており、入口ノズル２２から流入した
流水が筒体２４を通過して、ケーシング２０外へ流出さ
れるようになっている。

【００２８】この筒体２４の中には、所定の間隔をあけ
て回転円筒２８が装着されている。この回転円筒２８
は、ろ過機能を有する導電性の多孔質板で構成され、そ
の上端には、リング３４が取付けられている。このリン
グ３４から中心に向かって放射状にプレート３６が延設
されている。このプレート３６の先端は、筒状の連結部
３８に固定されている。この連結部３８には、回転円筒
２８の軸線に沿って回転軸４０が挿入され連結されてい
る。

【００２９】この回転軸４０の下端は、回転円筒２４の
下方に設けられた収納部４２まで至り、ケーシング２０
の底面４４から立設するボス部４６に支持されている。
一方、回転軸４０の上端は、ケーシング２０の頂面４８
を貫通して、頂面４８に配設された駆動モータ５０の回
転軸４０とカップリング５２を介して連結されている。
また、頂面４８の貫通孔５０には、パッキン５６が圧入
され、入口ノズル２２から流入した流水がケーシング２
０から漏水しないようになっている。なお、頂面４８に
は、ケーシング２０の内圧の上昇を抑えるエア抜き孔５
８が穿設されている。

【００３０】一方、ボス部４６から円筒管６０が立設
し、回転軸４０が挿通されている。この円筒管６０の上
端及び回転円筒２８の下部付近には、半径方向にフレー
ム６２が張り出している。このフレーム６２の先端に
は、円筒管６０を中心として螺旋状に捻られた内面洗浄
ブラシ６４の上下端部が固定されている。この内面洗浄
ブラシ６４は、回転円筒２８の内周面と接触して、回転
円筒２８の内周面に付着したゴミを除去するようになっ
ている。

【００３１】更に、回転円筒２８のリング３４には、正
電極が接続されており、円筒管６０には、負電極が接続
されている。これにより、回転円筒２８には、正の電荷
が帯電し、オートストレーナ１４に流入する陰イオン性
物質を吸着できるようになっている。

【００３２】なお、収納部４２に溜まったゴミは、タイ
マー６６及び圧力センサによりブロー弁６８が一定の間
隔で開き、ゴミを外部へ排出するようになっており、ま
た、逆洗弁７０を開いて逆洗ノズル７２から清水を噴射
して回転円筒２８を洗浄できるようになっている。

【００３３】上述のオートストレーナ１４は、陰イオン
性物質を含有する液体が流入する側を例に挙げて説明し
たが、陽イオン性物質を含有する液体が流入する側のオ
ートストレーナは、回転円筒２８には負電極を接続し、
円筒管６０には正電極を接続すること以外は、上述した
オートストレーナ１４と同一のオートストレーナが用い
られる。

【００３４】本実施例のイオン性物質除去装置を用い
て、熱交換器に熱交換体としての液体を供給させた場
合、パイプ１０によって供給された液体が、分岐点の周
辺において、永久磁石１６によって磁力を与えられ、イ
オン性物質の分離が生じ、この分離によって流水が分岐
管１２へ振り分けられる。陽イオン性物質を含有する流
水は、次いでろ過手段であるオートストレーナ１４に流
入する。入口ノズル２２から侵入した流水は、回転円筒
２８に上部から注がれる。回転円筒２８は負に帯電して
おり、流入した陽イオン性物質は、回転円筒２８に電気
的に引き寄せられ吸着される。吸着された陽イオン性物
質は、回転円筒２８内部に設けられた内面洗浄ブラシ６
４により掻き取り引き落とされて、底部に配置されてい
る収納部４２に収納され、ブロー弁６８が開くことによ
って、オートストレーナ１４から排出される。一方、陰
イオン性物質を含有する流水は、分流された後、陽イオ
ン性物質と同様に、ろ過手段であるオートストレーナ１
４に流入する。陰イオン性物質が流入するオートストレ
ーナ１４の回転円筒２８の内周側は正に帯電され、流入
した陰イオン性物質を吸着し、前述の陽イオン性物質と
同様に内面洗浄ブラシ６４により収納部４２へ移動さ
れ、ブロー弁６８が開くときにオートストレーナ１４か
ら排出される。従って、本イオン性物質除去装置を通過
した流水には、イオン性物質が含まれておらず、その後
に熱交換器に供給されても、熱交換機内部のチューブに
イオン性物質が付着することはなく、チューブの腐食や
熱交換率の低下等を引き起こすことがない。

【００３５】上記実施例のイオン性物質除去装置に適用
される流水としては、海水・河川水、湖沼水、雨水、中
水等を用いることができ、従って、これらの含有される
カルシウム、マグネシウム、ナトリウム、カリウム、
鉄、マンガン、銅、亜鉛、重炭酸、炭酸、水素、硫酸、
塩素、アンモニウム、リン酸、並びに、コロイド、細菌
類、真菌類、藻類のような微生物等によるイオン性物質
を除去することができる。

【００３６】本発明に用いられる分離手段は、イオン性
物質含有液体に対して磁力を加えることができる手段で
あれば、特に制限されることはなく、本実施例にような
磁石の他に、磁力の大きさを変化させることができる電
磁石を用いてもよい。更に、パイプのような供給手段に
かかる磁力の方向性を固定し且つ有効な磁力を与えられ
ることができれば、構造を簡略化することができるよう
に分岐管そのものに対して帯磁しても、製造が簡便にす
るために分岐管に磁力を有した導磁体を巻き付けるよう
に配置してもよい。

【００３７】本実施例は、回転円筒２８をろ過手段とし
て用いた例であるが、磁力により分離されたイオン性物
質を吸着ろ過することができるものであれば、いずれの
ものも用いることができる。その例としては、マイクロ
ストレーナ、スクリーン、フィルター等を挙げることが
できる。

【００３８】更に、他の混入物の除去手段と組み合わせ
ることによって、イオン性物質の他の物質も除去するこ
とが可能となり、例えば、オゾン殺菌や紫外線照射等と
組み合わせて用いることによって、生物とイオン性物質
とを効率よく除去することができる。この他に、イオン
交換樹脂を組み合わせて、より効果的にイオン性物質を
除去することもできる。

【００３９】また、イオン性物質を効果的に除去するこ
とができるので、イオン性物質からなる他の薬品による
処理を予め行い、これらのイオン性成分の回収に、本イ
オン性物質除去装置を利用することができる。この例と
しては、スライム殺菌剤、缶泥調整剤、アルカリ度調整
剤、軟化剤、脱酸素剤等を挙げることができ、具体的に
は、毒性金属イオン、有機水銀剤、ポリリン酸塩、タン
ニン、デンプン、カセイソーダ、硫酸、アンモニア、ヒ
ドラジン等が該当する。

【００４０】本発明のイオン性物質除去装置の他の実施
例としては、浄水処理、汚水処理等の水処理や、液体に
含有する物質の調査等を挙げることができ、液体中のイ
オン性物質に対する抽出・除去を目的とする分野であれ
ば本発明を適用することができる。

【００４１】

【発明の効果】本発明は、物理的な方法を用いることな
く、付着の原因となる液体中のイオン性物質を効果的に
除去することができ、洗浄等のメンテナンスが生じない
清水を供給できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のイオン性物質除去装置の概念図であ
る。

【図２】本発明の第１実施例における分離手段及び分岐
管の拡大斜視図である。

【図３】本発明の第１実施例におけるオートストレーナ
の垂直方向の断面図である。

【図４】本発明の第１実施例におけるオートストレーナ
の水平方向の断面図である。

【符号の簡単な説明】

１０ パイプ １２ 分岐管 １４ オートストレーナ １６ 永久磁石 ２８ 回転円筒 ４０ 回転軸 ５０ 駆動モータ ６０ 円筒管 ６４ 内面洗浄ブラシ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柿崎 治郎 東京都中央区銀座８丁目21番１号 株式会 社竹中工務店東京本店内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 イオン性物質を含有する流水を分流する
   分岐管と、 前記流水に磁力を加え、前記イオン性物質中の陽イオン
   性物質と陰イオン性物質とを分離して前記分岐管に振り
   分ける分離手段と、 前記分岐管の下流側に位置し、帯電して前記陽イオン性
   物質又は陰イオン性物質を吸着ろ過するろ過手段と、 を備えたイオン性物質除去装置。
2. 【請求項２】 前記分離手段が永久磁石で構成されてい
   ることを特徴とする請求項１記載のイオン性物質除去装
   置。
3. 【請求項３】 前記ろ過手段が電荷を帯びる多孔質材で
   構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の
   イオン性物質除去装置。