JPH10174977A

JPH10174977A - 水の活性化方法及びその装置

Info

Publication number: JPH10174977A
Application number: JP35395796A
Authority: JP
Inventors: Kazumi Daitoku; 一美大徳
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1996-12-17
Filing date: 1996-12-17
Publication date: 1998-06-30

Abstract

(57)【要約】【課題】水中の正極部材と負極部材表面に水中のシリ
カ、カルシウム、マグネシウム、藻、菌類等の異物が長
期間に渡り付着しないようにして、水のイオン化の効率
を低下させないようにする水の活性化方法及びその装置
を提供する。【解決手段】磁石を防水した筒状体に入れて棒状にし
た複数の磁石棒１９を上流側の水中に、電気化学ポテン
シャルの異なる２種の物質から作られた複数の正極部材
１０と複数の負極部材１１とを下流側の水中にそれぞれ
分離配設し、複数の磁石棒１９により水に磁場を付加
し、水のイオン化を促進し、正極部材１０と負極部材１
１とを導電性を有する水で電気的に結合し、正極部材１
０及び負極部材１１間に電位差を生じさせて、水のイオ
ンを更に活性化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、導電性を有する水
を活性化する方法及びその装置に係り、更に詳しくは、
水中に磁場と電気エネルギーを同時に付加して、それに
よってスケール、藻、赤水等を配管壁面に付着しにくい
ようにする水の活性化方法及びその装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の方法及び装置としては米
国特許公報第３０２６２５９号、第３３４２７１２号、
第３６８６０９２号、第４３２５７９８号に示されてい
るように、電気化学ポテンシャルの異なる２つの部材の
一端を相互に直接或いは良導電材を用いて連結して所謂
ガルバニックカップリングとなし、これらの両部材間に
水を流通させてこの水をイオン化し、水道管等にスケー
ルが蓄積するのを防止するものが公知となっている。ま
た、特開平３−７４３５号公報では、電気化学ポテンシ
ャルの異なる２種の物質から作られた第１の部材と第２
の部材を相互に分離配設し、該第１の部材と第２の部材
とを導電性を有する水に接触させると共に、該水のみに
よって第１及び第２の部材を電気的に結合し、第１及び
第２の部材間に電位差を生じさせてこの水をイオン化す
る方法が示されている。また、実開平４−２６０９３号
公報では、ポンプのケーシング内部の水通路壁と、イン
ペラー羽根を含むロータの処理水と接する部分とに磁性
体を周設した磁気処理ポンプが提案され、磁気を生じさ
せてスケール、藻、赤水等を配管壁面に付着しにくいよ
うにする方法が示されている。これらの考え方に基づい
て、イオンクリーナー（株式会社サンワード）、マグス
イン（エレポン化工機株式会社）、Ｓｃａｌｅｗａｔｃ
ｈｅｒ（輸入元エスケーエイ株式会社）、イオマスター
（株式会社ガスター）が商品として市販されており効果
を発揮している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電気化
学ポテンシャルの異なる２種の部材を正極部材と負極部
材として、水と接触させて該水をイオン化する方法で
は、正極部材には負電粒子が、負極部材には正電粒子が
付着する。従って、正極部材と負極部材に水中のシリ
カ、カルシウム、マグネシウム、藻、菌類等の異物が付
着して導電性が低下してしまうため、イオン化の効率が
低下し、配管内のスケール、スライム、藻、菌類の付着
を十分に防止することは不可能であった。また、磁気処
理の場合は、水中のシリカ、カルシウム、マグネシウ
ム、藻、菌類等の異物が磁石に付着してもイオン化の効
率は低下しないがイオン化の性能が小さく、配管内のス
ケール、スライム、藻、菌類の付着を十分に防止するこ
とは不可能であった。更には、以上の処理を行ってコロ
イド状となった粒子を配管中に通ずると、流速が速い場
合には、配管付着は少ないが流速が遅い場合には、配管
付着が多くなって管が閉塞し易いという問題があった。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、水中の正
極部材と負極部材表面に水中のシリカ、カルシウム、マ
グネシウム、藻、菌類等の異物が長期間に渡り付着しな
いようにして、水のイオン化の効率を低下させないよう
にし、更には、イオン化装置で一旦凝集し易くなった水
中の不純物をイオン化装置直後で捕集することにより、
下流に流すことを阻止して、重要な機器の冷却水路の閉
塞を防止することも可能な水の活性化方法及びその装置
を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前記目的に沿う請求項１
記載の水の活性化方法は、磁石を防水した筒状体に入れ
て棒状にした複数の磁石棒を上流側の水中に、電気化学
ポテンシャルの異なる２種の物質から作られた複数の正
極部材と複数の負極部材とを下流側の水中にそれぞれ分
離配設し、前記複数の磁石棒により前記水に磁場を付加
し、該水のイオン化を促進し、前記正極部材と前記負極
部材とを導電性を有する前記水で電気的に結合し、前記
正極部材及び前記負極部材間に電位差を生じさせて、該
水のイオンを更に活性化している。請求項２記載の水の
活性化方法は、請求項１記載の水の活性化方法におい
て、前記正極部材及び前記負極部材をそれぞれ棒状に形
成し、相互に隙間を設けて平行に分離配設している。請
求項３記載の水の活性化方法は、請求項１記載の水の活
性化方法において、前記正極部材及び前記負極部材をそ
れぞれ板状に形成し、相互に隙間を設けて、前記水の流
れに並行になるように複数枚を分離配設している。ま
た、請求項４記載の水の活性化装置は、防水した筒状体
に入れられて上流側に配置された複数の磁石棒と、下流
側に隙間を設けて配置された正極部材及び負極部材を備
える水活性化部の下流直近に水サイクロンを設置してい
る。請求項５記載の水の活性化装置は、請求項４記載の
水の活性化装置において、前記水サイクロンに旋回流を
作るためのガイド板を内蔵している。請求項６記載の水
の活性化装置は、請求項４又は５記載の水の活性化装置
において、前記水サイクロンの出側配管に縦リブを設け
て、中心部の旋回流を減衰させている。そして、請求項
７記載の水の活性化装置は、請求項４〜６のいずれか１
項に記載の水の活性化装置において、前記水サイクロン
の底部の排水を、連続的又は間歇的に排出して、該水サ
イクロンの下部に溜まった異物を排出している。

【０００５】請求項１〜３記載の水の活性化方法及び請
求項４〜７記載の水の活性化装置においては、複数の磁
石棒により水に磁場を付加して導電性のある水のイオン
化を促進し、正極部材と負極部材とを前記水で電気的に
結合し、正極部材及び負極部材間に電位差を生じさせ
て、該水のイオンを更に活性化している。これによっ
て、水の一部はＨ⁺イオンとＯＨ^-イオンに分極し、酸
化反応を抑制する活性水となる。この活性水は、水に含
まれる成分（Ｃａ⁺⁺、Ｍｇ⁺⁺、ＳｉＯ₂ ^-）を図５に示
すように、イオン的に封鎖してコロイドに変化させる。
なお、陰イオンのＳｉＯ₂ ^-は、イオン性が弱いのでコ
ロイドになりにくい。

【０００６】そして、前記活性水によって、厚付着のカ
ルシウムスケールは図６に示すように、分離されてカル
シウムコロイドとなる。特に、請求項２記載の水の活性
化方法は、正極部材及び負極部材をそれぞれ棒状に形成
し、相互に隙間を設けて平行に分離配設しているので、
各隙間を水が流れて効率的に活性化が行える。また、各
隙間を水が流れるので、付着物が洗い流されて、表面の
活性化が得られる。請求項３記載の水の活性化方法は、
正極部材及び負極部材をそれぞれ板状に形成し、相互に
隙間を設けて、水の流れに並行になるように複数枚を分
離配設しているので、水抵抗を少なくして水の活性化を
図ることができる。

【０００７】そして、請求項４〜７記載の水の活性化装
置においては、磁石棒、正極部材及び負極部材を備える
水活性化部の下流直近に水サイクロンを設置しているの
で、水中に浮遊するコロイド状のシリカ、カルシウム、
マグネシウムや藻、菌類等の異物が水から分離できる。
請求項５記載の水の活性化装置においては、水サイクロ
ンに旋回流を作るためのガイド板を内蔵しているので、
水に積極的に遠心力を与えることができ、これによっ
て、更に異物の分離効率が向上する。

【０００８】請求項６記載の水の活性化装置は、水サイ
クロンの出側配管に縦リブを設けて、中心部の旋回流を
減衰させているので、異物がより効率的に沈下して回収
できる。そして、請求項７記載の水の活性化装置におい
ては、サイクロンの底部の排水を、連続的又は間歇的に
排出して、該水サイクロンの下部に溜まった異物を排出
しているので、サイクロンの下部に堆積した異物の通路
を確保でき、特に、間歇的にサイクロンの下部を開ける
場合には、水流によってサイクロンの下部を積極的に洗
浄することができる。

【０００９】続いて、添付した図面を参照しつつ、本発
明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解
に供する。図１は本発明の一実施の形態に係る水の活性
化方法を具体化した水活性化部の説明図、図２は他例に
係る水活性化部の説明図、図３は前記方法を適用した水
の活性化装置の説明図、図４は水サイクロンの断面図で
ある。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態に係る水の
活性化方法を適用した水活性化部は、磁石を防水した筒
状体に入れて棒状にした複数の磁石棒と電気化学ポテン
シャルの異なる２種の物質から作られた複数の正極部材
と複数の負極部材を相互に分離配設し、水と接触させ
て、磁石棒により磁場を付加し、該水をイオン化、分散
化すると共に、前記正極部材と前記負極部材間を水で電
気的に結合し、これにより該両部材間に電位差を生じさ
せて該水をイオン化することを特徴とする水の活性化方
法であるが、具体的な構造としては次のようなものであ
る。

【００１１】図１に示すように、複数本の正極部材１
０、負極部材１１を用意し、これらを交互に上下方向に
複数段に隙間を設けて断面四角形の通水室１２に配置し
て水活性化部１３ａを形成する。なお、通水室１２が導
電性を有する材料、例えばステンレスの場合には、正極
部材１０及び負極部材１１を連結する短絡回路が形成さ
れるので、正極部材１０及び負極部材１１の両側には、
絶縁キャップ１３を被せておく。そして、それぞれ上下
方向に群１４〜１７となった正極部材１０及び負極部材
１１の中間部に周囲をステンレス等の非磁性体からなる
絶縁筒１８によって覆われた複数の磁石棒１９を複数本
配置する。正極部材１０、負極部材１１及び磁石棒１９
は水平状態に配置され、しかもその断面は千鳥足状とな
って、相互に隙間を有し水の流通を良くしている。

【００１２】ここで、正極部材１０と負極部材１１の材
料の組み合わせは、例えば正極部材１０は炭素棒、負極
部材１１にはアルミニウム棒があるが、ガルバニックカ
ップリングをなす材料の組み合わせであれば、これ以外
の組み合わせが可能であるのは勿論である。正極部材１
０と負極部材１１のそれぞれの直径は３〜５０ｍｍがよ
い。３ｍｍ未満であると水が流れるときの動圧で折れた
り曲がったりして強度的に問題がある。また５０ｍｍを
越えると電極自体の体積が大きくなり、装置そのものも
必然的に大きくなり、既存のスペースの中に収容できな
くなる。望ましくは５ｍｍ〜１５ｍｍがよい。

【００１３】磁石棒１９は直径５ｍｍ〜５０ｍｍがよ
い。５ｍｍ未満だと十分な磁力が得られない。５０ｍｍ
を越えると装置が大きくなり既存のスペースに収容でき
なくなる。磁力棒１９の磁束の強さは５００ガウスから
１００００ガウスがよい。５００ガウス未満では磁力が
弱すぎるし、１００００ガウスを越えると大きすぎて周
辺の機器に異常をきたす可能性が出てくる。また磁石棒
１９は適当な長さの棒磁石を複数本直列にしてステンレ
スや銅のような非磁性体のパイプに密封して磁石棒とす
る。これらの正極部材１０、負極部材１１、磁石棒１９
はそれぞれ３〜３０ｍｍ間隔をおいて配設する。３ｍｍ
未満であると水の流れが悪くなり、３０ｍｍを越えると
ガルバニック電流、磁性によるイオン化性能が低下して
所要の効果が得られない。

【００１４】図２に示す他例に係る水活性化部２０にお
いては、正極部材の一例である正極板２１と負極部材の
一例である負極板２２を水の流れに並行になるように相
互に複数枚を通水室２３の下流側に分離配設し、かつ複
数の磁石棒２４を正極板２１と負極板２２の上流側に配
設している。正極板２１と負極板２２の組み合わせは、
例えば正極板２１は炭素板、負極板２２はアルミニウム
板があるが、ガルバニックカップリングをなす材料の組
み合わせであれば、これ以外の組み合わせが可能なのは
もちろんである。正極板２１と負極板２２のそれぞれの
板厚は３〜５０ｍｍがよい。３ｍｍ未満であると水が流
れるときの動圧で折れたり曲がったりして強度的に問題
がある。また５０ｍｍを越えると電極自体の体積が大き
くなり装置そのものも必然的に大きくなり、既存のスペ
ースの中に収容できなくなる。望ましくは５ｍｍ〜１５
ｍｍがよい。なお、通水室２３の材料が金属等の導体で
ある場合には、正極板２１及び負極板２２の両側に、絶
縁体からなるキャップ２５を配置する。

【００１５】磁石棒２４は非磁性体の筒２６内に密封状
態で配置され、直径５ｍｍ〜５０ｍｍがよい。５ｍｍ未
満だと十分な磁力が得られない。５０ｍｍを越えると装
置が大きくなり既存のスペースに収容できなくなる。磁
石棒２４の磁力は５００ガウスから１００００ガウスが
よい。５００ガウス未満では磁力が弱すぎてイオン化性
能が小さく十分な効果が得られない。１００００ガウス
を越えると大きすぎて周辺の機器に異常をきたす可能性
が出てくる。正極板２１と負極板２２を交互にかつ水の
流れに並行に配設し、この上流に磁石棒２４をそれぞれ
３〜３０ｍｍ間隔をおいて配設する。３ｍｍ未満である
と水の流れが悪くなり、３０ｍｍを越えるとガルバニッ
ク電流、磁性によるイオン化性能が低下して所要の効果
が得られない。

【００１６】前記水活性化部１３ａ（又は２０）を用い
た水の活性化装置２７を図３に示すが、水活性化部１３
ａの直下流側に水サイクロン２８が設けられている。な
お、水サイクロン２８を通って異物が除去された水は、
水冷却装置等の水を使用する連続鋳造機の高温スラブ切
断機や鋳片水スプレー冷却等の機器２９によって使用さ
れる。この場合、供給される水は、イオン化及び活性化
され、更には、水サイクロン２８でスケール、水垢等の
異物が除去されているので、還元力を有するクリーンな
水が流れることになる。機器２９を通った水は加熱され
るので、クーリングタワー３０によって冷却され、ポン
プ３１によって再度水活性化部１３ａ（又は２０）に供
給され、循環使用される。

【００１７】前記水サイクロン２８は、図４に示すよう
に、上部は円周の接線方向に向けられた入水部３２を備
え、下部は逆円錐状となって、排水部３３がその下端部
に設けられている。サイクロン本体３４の内側は、入水
部３２からの水の周回の促進を図る円弧状又は円形のガ
イド板３５が設けられ、入ってくる水に回転力を与えて
いる。また、排水部３３には縦リブ３６が設けられて、
回転する水の流れを止めて円滑に異物を含んだ水を排水
するようになっている。水サイクロン２８の下部には、
電磁バルブが設けられて、水サイクロン２８の運転中は
連続的に開き、又は間歇的に開閉して、水サイクロン２
８の底部に溜まった異物の排出を行っている。

【００１８】

【実施例】続いて、本発明の水の活性化方法及びその装
置の作用、効果を確認するために行った実施例について
説明する。実施例１図１に示すような水活性化部１３ａを使用し、正極部材
１０は炭素棒、負極部材１１はアルミニウム棒とし、そ
れぞれの直径は１０ｍｍとした。磁石棒１９は直径８ｍ
ｍ、長さ４０ｍｍ、２０００ガウスのフェライト磁石を
４本直列にしてステンレスパイプの中に密封した。以上
の正極部材１０、負極部材１１、磁石棒１９をお互いが
１０ｍｍの間隔になるように配設した。実施例２図２に示すような水活性化部２０を使用し、正極板２１
を炭素板、負極板２２をアルミニウム板とし、板厚はそ
れぞれ１０ｍｍとした。これらの正極板２１と負極板２
２を５ｍｍ間隔で１０枚ずつ水の流れに平行に配設し
た。正極板２１と負極板２２の上流側に磁石棒２４を５
列配設した。磁石棒２４は直径８ｍｍ、長さ４０ｍｍ、
２０００ガウスのフェライト磁石を４本直列にしてステ
ンレスパイプの中に密封した。

【００１９】

【表１】

【００２０】表１には、本発明の実施例１、実施例２を
連続鋳造機の高温スラブ切断機の循環冷却水の循環路に
１２カ月間適用した場合の実験結果を示す。この表１か
ら明らかなように、本発明の装置を設置することにより
水の電気電導度、カルシウム硬度が著しく低下し補給水
のレベルが長期に渡り維持できることが判明した。従
来、１回／月の冷却水経路の清掃をする必要があった
が、１年間完全に清掃の必要がなくなった。

【００２１】

【表２】

【００２２】また、表２には、水の活性化部１３ａに追
加して、図３に示すように水サイクロン２８を使用した
水の活性化装置２７の場合の実験結果を示すが、水の電
気電導度、カルシウム硬度が著しく低下し、特にＳＳ
（サスペンションソリッド）が極めて低レベルに維持で
きることが判明した。水活性化部１３ａ単独でもＳＳの
低減効果があるが、凝集した不純物は循環水路の低流速
部に沈澱する傾向を示し、循環水経路中のトータルＳＳ
は増加する傾向にあるので、定期的な大掃除が必要があ
ったが、水サイクロン２８を通すことによって、殆ど掃
除の必要がなくなった。

【００２３】

【発明の効果】請求項１〜３記載の水の活性化方法及び
請求項４〜７記載の水の活性化装置においては、複数の
磁石棒により水に磁場を付加して導電性のある水のイオ
ン化を予め促進し、正極部材と負極部材へのＳＳ等の付
着を防止して表面を活性の状態で、正極部材及び負極部
材とを前記水で電気的に結合し、正極部材及び負極部材
間に電位差を生じさせて、該水のイオンを更に活性化し
ているので、酸化反応を安定して抑制することのできる
活性水となる。この活性水は、水に含まれる成分（Ｃａ
⁺⁺、Ｍｇ⁺⁺、ＳｉＯ₂ ^-）をイオン的に封鎖してコロイ
ドに変化させるので、水使用機器内での堆積が減少す
る。そして、前記活性水によって、管内に付着するスケ
ールの排除が可能となるので、管内のスケール堆積が減
少する。特に、請求項２記載の水の活性化方法は、正極
部材及び負極部材をそれぞれ棒状に形成し、相互に隙間
を設けて平行に分離配設しているので、水の活性化が効
率的に行え、各隙間を水が流れるので、付着物が洗い流
されて、表面の活性化が得られる。請求項３記載の水の
活性化方法は、正極部材及び負極部材をそれぞれ板状に
形成し、水の流れに並行になるように複数枚を分離配設
しているので、水抵抗を少なくして水の活性化を図るこ
とができる。

【００２４】そして、請求項４〜７記載の水の活性化装
置においては、水活性化部の下流直近に水サイクロンを
設置しているので、水中に浮遊するコロイド状のシリ
カ、カルシウム、マグネシウム等のＳＳや藻、菌類等の
異物が水から分離できる。請求項５記載の水の活性化装
置においては、水サイクロンにガイド板を内蔵している
ので、水に積極的に遠心力を与えることができ、これに
よって、更に異物の分離効率が向上する。請求項６記載
の水の活性化装置は、水サイクロンの出側配管に縦リブ
を設けて、中心部の旋回流を減衰させているので、遠心
力によって異物が壁面に押し付けられて付着することな
く、異物がより効率的に沈下して回収できる。そして、
請求項７記載の水の活性化装置においては、水サイクロ
ンの底部の排水を、連続的又は間歇的に排出して、該水
サイクロンの下部に溜まった異物を排出しているので、
水サイクロンの下部に堆積した異物の通路を確保でき、
特に、間歇的に水サイクロンの下部を開ける場合には、
水流によって水サイクロンの下部を積極的に洗浄するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る水の活性化方法を
具体化した水活性化部の説明図である。

【図２】他例に係る水活性化部の説明図である。

【図３】前記方法を適用した水の活性化装置の説明図で
ある。

【図４】水サイクロンの断面図である。

【図５】（Ａ）はカルシウムコロイドの説明図である。
（Ｂ）はシリカコロイドの説明図である。

【図６】カルシウムコロイドの説明図である。

【符号の説明】

１０正極部材１１負極部材１２通水室１３絶縁キャ
ップ１３ａ水活性化部１４群１５群１６群１７群１８絶縁筒１９磁石棒２０水活性化
部２１正極板２２負極板２３通水室２４磁石棒２５キャップ２６筒２７水の活性化装置２８水サイク
ロン２９機器３０クーリン
グタワー３１ポンプ３２入水部３３排水部３４サイクロ
ン本体３５ガイド板３６縦リブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＣ０２Ｆ 5/00 ６１０Ｃ０２Ｆ 5/00 ６１０Ｂ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁石を防水した筒状体に入れて棒状にし
た複数の磁石棒を上流側の水中に、電気化学ポテンシャ
ルの異なる２種の物質から作られた複数の正極部材と複
数の負極部材とを下流側の水中にそれぞれ分離配設し、前記複数の磁石棒により前記水に磁場を付加し、該水の
イオン化を促進し、前記正極部材と前記負極部材とを導電性を有する前記水
で電気的に結合し、前記正極部材及び前記負極部材間に
電位差を生じさせて、該水のイオンを更に活性化するこ
とを特徴とする水の活性化方法。
【請求項２】前記正極部材及び前記負極部材をそれぞ
れ棒状に形成し、相互に隙間を設けて平行に分離配設し
ていることを特徴とする請求項１記載の水の活性化方
法。
【請求項３】前記正極部材及び前記負極部材をそれぞ
れ板状に形成し、相互に隙間を設けて、前記水の流れに
並行になるように複数枚を分離配設していることを特徴
とする請求項１記載の水の活性化方法。
【請求項４】防水した筒状体に入れられて上流側に配
置された複数の磁石棒と、下流側に隙間を設けて配置さ
れた正極部材及び負極部材を備える水活性化部の下流直
近に水サイクロンを設置したことを特徴とする水の活性
化装置。
【請求項５】前記水サイクロンに旋回流を作るための
ガイド板を内蔵したことを特徴とする請求項４記載の水
の活性化装置。
【請求項６】前記水サイクロンの出側配管に縦リブを
設けて、中心部の旋回流を減衰させていることを特徴と
する請求項４又は５記載の水の活性化装置。
【請求項７】前記水サイクロンの底部の排水を、連続
的又は間歇的に排出して、該水サイクロンの下部に溜ま
った異物を排出する請求項４〜６のいずれか１項に記載
の水の活性化装置。