JPH09192672A - 電場印加水処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水量が小さかったり、流速が遅かったりし
て水処理を良好に行えない循環水系の水処理能力を向上
させる。 【解決手段】 電極３ａ、３ｂ又は磁極６ａ、６ｂを
管路１内に間隙４を置いて放射状に配置し、必要に応じ
て、該間隙４に磁極６ａ、６ｂまたは電極３ａ、３ｂを
径方向に互いに間隙をおいて配置する。 【効果】 流量の少ない循憬水系や流速の遅い循環水
系でも確実に水処理を行うことが可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷却用循環水路や
ボイラ等の循環水系において水路管の内壁等に付着して
種々のトラブルを引き起こすスケールの発生を防止する
電場印加水処理装置に関するものであり、特に流量の少
ない、または流速の遅い循環水系に好適な水処理装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】冷却用の循環水路やボイラ等の循環水系
では、長時間の使用によってスケールが徐々に発生し、
これが水路の内壁面に付着する等して種々のトラブルを
引き起こすことが知られている。例えば、循環水系の配
管等に組み込まれている熱交換器内の伝熱面や配管に付
着し、熱交換効率の低下や配管の閉塞、錆の発生等を引
き起こす。このため、循環水に電場や磁場を作用させて
スケールの発生を未然に防止する水処理装置が開発され
ており、例えば、水通路を挟むように電気化学ポテンシ
ャルの異なる電極を対向設置し、これら電極間の循環水
に電場を印加したり（特開昭６３−３９６９０号公報
等）、対向設置した電極と永久磁石とを併用し、これら
電極による電場と永久磁石による磁場の力を作用させた
りする装置が提案されている（特開平５−５７２８６号
公報等）。

【０００３】上記方法によれば、循環水に含まれるスケ
ール成分は、電場や磁場の作用を受けて、スケールにな
る代わりに結晶として成長し、循環水とともに浮遊状態
で移動する。この結晶は、循環水系にあるタンクの底部
等にスラッジとして堆積するので、これを回収すること
によってスケールの発生が防止される。なお、本願発明
者達の研究により、電場の印加に際し電極間に外部抵抗
を接続して電極間に微弱電流を流すのが有効であり、さ
らに磁場の力を併用するのがより望ましいことが判明し
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した装置
類では、対向設置した電極間に処理水が満たされること
によって処理水を媒介として電極間に電流が流れ、ま
た、対向設置した磁極間を相当の流速で処理水が流れる
ことによってホール電場が得られることを前提として設
計されているため、流量の少ないラインや流速の遅いラ
インでは上記作用が十分に得られず、有効に水処理がな
されないという問題がある。本発明は、上記事情を背景
としてなされたものであり、流量や流速が十分に得られ
ない循環水系でも有効にスケールの発生を防止すること
ができる電場印加水処理装置を提供することを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明の電場印加水処理装置のうち第１の発明は、
互いに異種の材料からなる対の電極を管路内に配置して
水処理を行う電場印加水処理装置において、前記電極を
処理水流と交差するように互いに間隙を置いて多数放射
状に配置したことを特徴とする。

【０００６】第２の発明の電場印加水処理装置は、互い
に異種の材料からなる対の電極と互いに異極からなる対
の磁極とを組み合わせ、これらを管路内に配置して水処
理を行う電場印加水処理装置において、前記電極または
磁極を処理水流と交差するように互いに間隙を置いて放
射状に配置するとともに、該間隙に前記電極または磁極
と組み合わせる磁極または電極を径方向に互いに間隙を
おいて配置したことを特徴とする。

【０００７】第３の発明の電場印加水処理装置は、第１
または第２の発明において電極または磁極が回転可能と
されていることを特徴とする。

【０００８】第４の発明の電場印加水処理装置は、第３
の発明において電極または磁極を回転させる回転駆動手
段を有することを特徴とする。

【０００９】第５の発明の電場印加水処理装置は、第３
または第４の発明において、放射状に配置した、少なく
とも一部の電極または磁極をプロペラ羽根形状としたこ
とを特徴とする。

【００１０】本発明の電場印加水処理装置は、前述した
ように流量や流速が常時または一時的にでも十分に得ら
れない循環水系に適用するのが好適であるが、適用範囲
が必ずしもこれらに限定されるものではなく、流量や流
速が十分に得られる水処理装置への適用も可能である。
また、電極を構成する異種材料としては、互いに電気化
学的ポテンシャルが異なることにより相対的に卑と貴に
なる導電性のものが用いられる。したがって、その材質
や組み合わせが特定のものに限定されるものではない。
例えば、卑の電極としてはＡｌ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｐｂ等を
使用することができ、貴の電極としては、炭素、Ｐｔ、
ステンレス鋼等を使用することができる。上記電極を配
置することによって電極間の間隙に電流が流れる。この
電流は、上記電極間に所望の外部抵抗を接続することに
よってその値を調整することができる。

【００１１】さらに、上記電極に加えて磁極を配置する
のが望ましい。磁極は永久磁石や電磁石の使用によって
出現させることができる。要は、所望の位置に磁極を出
現できるものであればよい。この磁極は、電極の対向方
向と交差する方向に対向配置することにより、水流によ
るホール電場によって電極間電場と同方向または逆方向
に誘起電流を生じさせて電場の強さを相乗的または相殺
的に変えることかでき、水処理を一層効率的なものにで
きる。これら電極、磁極の形状や数、互いの間隙量は特
に限定されるものではなく、適宜定めることができる。
また、水流方向における厚さや、径方向における厚さも
適宜定めることができる。

【００１２】さらに、電極または磁極を放射状に配置す
る際にも、管路内の全周に亘って配置する必要はなく、
例えば管路の下方側にのみ放射状に配達することもでき
る。このような配置は、恒常的に水量の少ない管路では
効率的な配置といえる。また、電極または磁極間の間隙
には、これらと組み合わされる磁極または電極を配置す
る他に、放射状に配置したものと同種のものを配置する
ことも可能である（例えば電極を放射方向と径方向の両
方に配置したり、磁極を放射方向と径方向の両方に配置
したりする）。

【００１３】上記電極または磁極は、第３の発明のよう
に回転可能にすることができ、この回転によって水量が
少ない場合にも電極や磁極を水流に均等に接触させるこ
とができ、電極の局部的な消耗や電極および磁極の局部
的な汚れが防止され、処理装置全体の寿命が延びる。上
記回転は、手動や回転駆動手段を用いた強制駆動によっ
て適宜時期に行うことができ、また、常時回転させてお
くこともできる。なお、回転駆動手段としてはモータや
水流を利用した水車等を用いることができ、また、モー
タの電源として外部電源の他に、水流を利用した発電器
を用いることもできる。この強制駆動に際しては定速で
駆動する他に、必要に応じて速度を変化させることもで
きる。さらに、後述するように少なくとも一部の電極ま
たは磁極をプロペラ羽根形状にし、かつ回転自在にする
ことによって、水流の力で回転させることもできる。

【００１４】また、少なくとも一部の電極または磁極を
プロペラ羽根形状にし、これを強制駆動することにより
電極または磁極近傍の水流を加速することができる。こ
れによりスラッジの滞留を防止でき、また磁極を併用す
る場合にはホール効果を高めることができる。なお、強
制駆動の場合にも電極や磁極を水流に均等に接触させる
ことによる前述の効果が得られることは当然である。ま
た、回転速度を適宜調整することにより水流に対する加
速作用を調整することができる。これにより、処理水の
流速を自由に調整することができる。例えば、流速が小
さい場合には回転速度を高めて加速程度を大きくし、流
速が大きい場合には回転速度を低めて加速程度を小さく
したり回転を停止させたりすることができる。これによ
り、流速の小さいラインや流速の変化が大きいラインで
も有効かつ安定したホール効果を得ることができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の一実施形態を添
付図面に基づき説明する。この実施形態では、循環水系
の一部をなす管路１内に処理装置２が配置されている。
具体的には、図１に示すように、電極を構成する異種材
料として短冊形状に形成した多数のアルミニウム電極３
ａ…３ａと炭素電極３ｂ…３ｂとが用意され、これらが
水流方向と交差するように上記管路１内で交互に放射状
に配置されている。これらアルミニウム電極３ａと炭素
電極３ｂ同士は所定の間隙４を有しており、各異種材料
の外周端は管路１の内周壁に接しており、一方、該異種
材料の内周端は中心に達せず、中心部に丸孔形の空隙５
が確保されている。なお、上記アルミニウム電極３ａ…
３ａと炭素電極３ｂ…３ｂとは、図示しない外部抵抗に
よって連結されている。この実施形態ではアルミニウム
電極３ａと炭素電極３ｂとは一対一で対としたが、必ず
しもその数を合わせることは必要とされない。

【００１６】また、上記アルミニウム電極３ａと炭素電
極３ｂ間の間隙４の外周端部および内周端部の両位置に
は、径方向に着磁された永久磁石６ａ、６ｂが配置され
ており、いずれの永久磁石も外周面にＮ極、内周面にＳ
極の磁極が出現するように着磁されている。なお、永久
磁石６ａは、管路１の内周壁に密着またはできるだけ接
近するように配置するのが望ましく、これにより少ない
水量でも循環水に確実に磁場を作用させることができ
る。上記したアルミニウム電極３ａおよび炭素電極３ｂ
は永久磁石６ａ、６ｂに固着したり嵌込んだりした上で
全体を管路に固定することができるが、その際には、電
極３ａ、３ｂと永久磁石６ａ、６ｂとを絶縁しておく必
要がある。また、上記した外部抵抗を用いないでアルミ
ニウム電極３ａと炭素電極３ｂとを電気的に接続する場
合には電極と永久磁石とを絶縁しないで永久磁石６ａ、
６ｂを導電材として利用することも可能である。

【００１７】なお、上記実施の形態では、電極と磁極と
を併用したが、本発明としては電極のみを使用するもの
であってもよい。また、上記実施形態では電極を放射状
に配置し、その間隙に磁極を配置したが、リング状の磁
極を用い、これに電極を固定するようにしてもよい。さ
らに、本発明としては、上記実施形態とは逆に磁極を放
射状に配置し、その間隙に電極を配置してもよく、また
はこれらを混合したものであってもよい。ただし、少な
い水量でも電場を有効に作用させるという点では電極を
放射状に配置する方が確実である。また、上記実施の形
態では径方向に間隙を有するように配置した磁極は、隣
接するものが円周上に並ぶように配置したが、本発明と
しては隣接する磁極（または電極）を円周上に並べるこ
とが必須となるものではない。また径方向に２つの磁極
を配置したが、３以上の磁極（または電極）を配置する
こともでき、この数も異なる間隙毎に変えることができ
る。

【００１８】前記した実施形態の水処理装置の使用方法
を説明すると、管路１内に上記水処理装置を設置して循
環水７を通常通り管路に流すことによって水処理が行わ
れる。具体的には、管路１を流れる循環水７は水処理装
置２に達し、各電極３ａ、３ｂ間の間隙４であって永久
磁石６ａ、６ｂの間を通過する。このとき、流量が少な
い場合にも電極３ａ…３ａ、３ｂ…３ｂは放射状に配置
されているので、循環水は必ず電極３ａ、３ｂと永久磁
石６ａ、６ｂで囲まれた間隙４を通過することになる。
この通過の際に、アルミニウム電極３ａと炭素電極３ｂ
との電気化学的ポテンシャルの相違から、アルミニウム
電極３ａをアノード、炭素電極３ｂをカソードとして両
電極間に循環水７を媒介として微弱電流が流れ、電場が
生じる。また、永久磁石６ａ、６ｂ間には磁場が生じて
おり、この磁場内を循環水７が流れることによってホー
ル電場が上記電極間電場と同方向に生じ、誘起電流が流
れて、相乗効果によって電極間に印加される電場の強さ
を高める。

【００１９】上記電場の作用によって循環水中のスケー
ル成分は結晶の核になり、循環水系を循環しながら結晶
として成長し、所望の位置でスラッジとして堆積する。
上記のようにこの実施形態によれば、流量の少ない循環
水系でも確実に水処理を行うことが可能になる。また、
流量が増え、かつ流速が大きい場合には、中央部の間隙
を循環水の−部が流れることにより圧損をできるだけ小
さくしている。

【００２０】なお、流速の増大が想定されない等の理由
により中央部の空隙を必要としない場合には、図３に示
す変更例のようにアルミニウム電極１３ａ、炭素電極１
３ｂを中央部に至るまで伸長させるとともに中心に円形
の永久磁石６ｃを配置することができる。この永久磁石
６ｃは、外周面がＮ極に着磁されており、その外周側に
位置する永久磁石６ｂとの間で磁場を発生させる。この
変更例によれば、管路１の断面の全面で水処理を行うこ
とができ、処理能力を上げることができる。なお、この
変更例で上記実施形態と共通する構成については同一の
符号を付して説明を省略した。

【００２１】上記各実施の形態では、電極および永久磁
石には厚さの薄い片状のものを用いたが、図４に示すよ
うに、水流方向に相当の厚みを有する電極２３ａ、２３
ｂや永久磁石２６ａ、２６ｂを用いて水処理装置を構成
することもできる。また、上記した各実施の形態では電
極および永久磁石は管路に対し固定された状態にあるも
のとして説明したが、これらを管路に対し回転可能とす
ることもできる。この場合、手動で回転させるものとし
てもよく、またモータなどの回転駆動手段を用いて回転
させることもできる。この回転により、特定部位の電極
や磁極が偏って循環水に浸っていることがなく、全体の
電極、磁極が利用されることになるので、局部的に電極
や磁極が消耗したり汚れたりして処理能力が急激に劣化
することがなく、また装置全体の寿命を延ばすことがで
きる。

【００２２】次に、図５はさらに他の実施形態を示す断
面図であり、プロペラ羽根形状に形成したアルミニウム
電極３３ａと炭素電極３３ｂとが、管路１内で回転軸３
０に交互に固定されて放射状に配置されており、その外
周端は、管路１の内周壁近傍に達している。また、アル
ミニウム電極３３ａと炭素電極３３ｂとの間の間隙３４
には、前記した実施形態と同様に、外周端から径方向中
央部にかけて、電極形状に沿った板状の永久磁石３６
ａ、３６ｂ、３６ｃが配置固定されており、これら永久
磁石３６ａ、３６ｂ、３６ｃは径方向に着磁されて外周
面にＮ極が出現している。

【００２３】上記回転軸３０は、回転抵抗が小さく回転
自在であるため、循環水の水流の力をプロペラ羽根形状
のアルミニウム電極３３ａと炭素電極３３ｂとで受け
て、該電極３３ａ、３３ｂと永久磁石３６ａ、３６ｂ、
３６ｃとが回転する。これにより、特別な操作を必要と
することなく電極と磁極とを回転させることができ、前
記したように装置全体の寿命を延ばすことができる。

【００２４】なお、上記した実施形態では、回転軸３０
を回転自在なものとしたが、モータなどの回転駆動手段
で回転軸、すなわち電極と磁極とを回転させるものであ
ってもよい。この場合モータで回転軸を直接回転させて
もよく、また、適当な駆動力伝達手段を介して外部モー
タによって回転駆動させてもよい。回転駆動手投によっ
てプロペラ羽根形状の電極３３ａ、３３ｂおよび永久磁
石３６ａ、３６ｂ、３６ｃを水流に対し順方向に回転さ
せると、水流方向に旋回流が生じ、循環水の流速を大幅
に増大させることができる。この回転によって上記した
装置の長寿命化がなされることは勿論であるが、流速の
増加によって永久磁石３６ａ、３６ｂ、３６ｃによるホ
ール効果が増し、電場による水処理能力が増大する。

【００２５】上記強制回転駆動は連続的に行ってもよ
く、また断続的に行ってもよい。また、回転速度を適宜
変更することも可能であり、流速の変化によって回転速
度を調整したり、運転、停止を切り替えたりすることも
できる。これらの制御は、流量計を設置し、その出力に
基づいて制御装置によってモータを制御することによっ
て達成することができる。また、上記した実施形態では
回転自在のもの、強制回転させるもののいずれも電極の
全てをプロペラ羽根形状としたが、必ずしも全ての電極
をプロペラ羽根形状にすることが必要とされるものでは
なく、一部のみ、例えば加工が容易なアルミニウム電極
のみをプロペラ羽根形状にすることも可能である。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、互
いに異種の材料からなる対の電極またはこれに互いに異
極からなる対の磁極とを組み合わせて管路内に配置して
水処理を行う電場印加水処理装置において、前記電極ま
たは磁極を処理水流と交差するように互いに間隙を置い
て放射状に配置し、必要に応じて、該間隙に前記電極ま
たは磁極と組み合わせる磁極または電極を径方向に互い
に間隙をおいて配置したので、流量の少ない循環水系に
おいても確実に水処理を行うことが可能になる。

【００２７】なお、上記電極または磁極を回転可能にす
れば、局部的に電極や磁極が消耗したり汚れたりするこ
とがなく、装置全体を均等に使用することが可能になる
ので、性能の急激な劣化を防止でき、また装置の寿命を
長くすることができる。さらに、電極または磁極を回転
させる回転駆動手段を設ければ、上記回転操作を容易に
行うことができ、また、流量や流速に応じて回転動作を
制御して適切な状態で水処理を行うことが可能になる。

【００２８】また、放射状に配置した、少なくとも一部
の電極または磁極をプロペラ羽根形状とすれば、回転自
在な状態では水流によってこれらを回転させることがで
き、回転のために特別な操作が必要とされない。また、
電極または磁極を回転駆動手段で強制回転させる場合に
は、水処理装置近傍での循環水の流速を調整することが
でき、上記した回転による効果が得られる上に安定した
水処理が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態を示す横断面図である。

【図２】 同じく正面断面図である。

【図３】 本発明の他の実施形態を示す横断面図であ
る。

【図４】 さらに他の実施形態を示す横断面図である。

【図５】 さらに他の実施形態を示す横断面図である。

【符号の説明】

１ 管路 ２ 処理装置 ３ａ アルミニウム電極 ３ｂ 炭素電極 ４ 間隙 ６ａ 永久磁石 ６ｂ 永久磁石 ６ｃ 永久磁石 １３ａ アルミニウム電極 １３ｂ 炭素電極 ２３ａ アルミニウム電極 ２３ｂ 炭素電極 ２６ａ 永久磁石 ２６ｂ 永久磁石 ３０ 回転軸 ３３ａ アルミニウム電極 ３３ｂ 炭素電極 ３４ 間隙 ３６ａ 永久磁石 ３６ｂ 永久磁石 ３６ｃ 永久磁石

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木村 昇 千葉県四街道市鷹の台１丁目３番 株式会 社日本製鋼所内 (72)発明者 岩舘 忠雄 千葉県四街道市鷹の台１丁目３番 株式会 社日本製鋼所内 (72)発明者 松田 正一 東京都府中市日鋼町１番１ 株式会社日本 製鋼所内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに異種の材料からなる対の電極を管
   路内に配置して水処理を行う電場印加水処理装置におい
   て、前記電極を処理水流と交差するように、互いに間隙
   を置いて多数放射状に配置したことを特徴とする電場印
   加水処理装置
2. 【請求項２】 互いに異種の材料からなる対の電極と互
   いに異極からなる対の磁極とを組み合わせ、これらを管
   路内に配置して水処理を行う電場印加水処理装置におい
   て、前記電極または磁極を処理水流と交差するように互
   いに間隙を置いて放射状に配置するとともに、該間隙に
   前記電極または磁極と組み合わせる磁極または電極を径
   方向に互いに間隙をおいて配置したことを特徴とする電
   場印加水処理装置
3. 【請求項３】 電極または磁極は回転可能とされている
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の電場印加水
   処理装置
4. 【請求項４】 電極または磁極を回転させる回転駆動手
   段を有することを特徴とする請求項３に記載の電場印加
   水処理装置
5. 【請求項５】 放射状に配置した、少なくとも一部の電
   極または磁極をプロペラ羽根形状としたことを特徴とす
   る請求項３または４に記載の電場印加水処理装置