JPH11169859A

JPH11169859A - 電磁場水処理装置

Info

Publication number: JPH11169859A
Application number: JP36182297A
Authority: JP
Inventors: Toru Mashita; 徹真下; Tomohisa Oguchi; 智久小口; Tatsuo Nagai; 達夫永井; Shoichi Matsuda; 正一松田
Original assignee: Japan Steel Works Ltd
Current assignee: Japan Steel Works Ltd
Priority date: 1997-12-10
Filing date: 1997-12-10
Publication date: 1999-06-29

Abstract

(57)【要約】【課題】処理水に効率的に電場および磁場を作用
させてスケールの発生および錆の発生を確実に防止す
る。【解決手段】配管１の内部に、芯部電極２を配置し、
配管１の内周壁部に芯部電極２と離隔するように、永久
磁石４ａ、４ｂと内周壁電極３…３とを複数配置する。
永久磁石４ａ、４ｂは、永久磁石で生じた磁束が配管内
空間を通るように磁極を形成する。【効果】配管内の水に電場および磁場が十分に作
用して、水中のスケール成分が効果的に析出し、よって
スケールの発生および錆の発生が確実に防止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷却に用いる循環
水等が流れたり貯水されたりする配管や機器の内部でス
ケールや錆が発生するのを有効に防止するための電磁場
水処理装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
水路で発生するスケールや錆を防止する手段として、特
開平５−５７２８６号に示されるように、水路を流れる
水に電場及び磁場を印加する水処理装置が提案されてい
る。この装置を図４に基づいて説明すると、水通路に面
して異種金属２０ａ、２０ｂが対向して配置されてお
り、該異種金属２０ａ、２０ｂは、水通路の外部で直接
または外部抵抗を介して接続され、また所望により外部
電源が接続される。一方、異種金属２０ａ、２０ｂ間方
向と直交する方向には、水通路に面するように板状の永
久磁石２１、２１が対向して配置されている。該永久磁
石２１、２１は水通路に対する表裏面に磁極が出現する
ように着磁されており、互いに異極の磁極が対面して水
通路内で一方向に磁束が流れるように配置される。な
お、永久磁石間の磁束によりローレンツ電場が生じる
が、通常は、ローレンツ電場と異種金属間で生じる電場
とが同方向になるように、永久磁石における磁極のＮ、
Ｓ極が定められる。上記水処理装置では、永久磁石の磁
束によるローレンツ電場と異種金属による電場とが相乗
され、この電場に水を通過させることにより、スケール
として析出する溶質成分（Ｃａ²⁺，Ｍｇ²⁺，ＳｉＯ₂）
を結晶核として凝集させ、ＣａＣＯ₃，ＳｉＯ₂等のスケ
ールスラッジを生成させ、これらを沈殿槽に沈殿させる
等してスケール付着を防止すると共に、防錆効果を持た
せている。

【０００３】しかし、上記水処理装置では、構造上、電
極と磁石とを方形枠状に組み立てるため、円筒状の配管
等に配置する場合には制約が多く、電極面積が、配管内
面積に比べて小さくなってしまう。また、方形枠状の処
理装置の枠外では水の流れを遮断するため、流路断面積
が小さくならざるを得ない。このため、圧損が増大しラ
インの負荷が大きくなり、また、処理水の流速が増して
電場および磁場が作用する時間が短くなり、効果が十分
に得られないという問題もある。

【０００４】上記に対し、図５に示すように、配管３０
内の中央部に棒状の電極３１ａを同軸に配置し、一方、
配管３０の内面壁を棒状電極３１ａとは異種の材料から
なる電極３１ｂで構成した水処理装置が実用化されてい
る。この水処理装置では、配管の内面全体に電極を配置
できるので、電極面積を大きくして電極による作用を十
分に得ることができ、また、流路断面積の変動を小さく
することもできる。しかし、この水処理装置では、構造
上、電場に加えて磁場を作用させることは困難である。

【０００５】本発明は、上記事情を背景としてなされた
ものであり、処理水に電場および磁場を有効に作用させ
てスケール成分を効果的に析出させることができる電磁
場印加水処理装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の電磁場印加水処理装置のうち第１の発明
は、通水を目的とする配管内部に、芯部電極が配置され
ているとともに、該配管の内周壁部に、配管内周壁と離
隔するように、永久磁石と前記芯部電極材料と電気化学
ポテンシャルが異なる材料からなる内周壁電極とがそれ
ぞれ複数配置されており、前記永久磁石は、該永久磁石
で生じた磁束が配管内空間を通るように磁極が形成され
ていることを特徴とする。第２の発明は、第１の発明に
おいて、芯部電極が、配管の軸方向に沿って配置された
多角柱体からなり、該多角柱体は、内周壁電極の数に合
った側面を有しているとともに、それぞれの側面が内周
壁電極表面と対向するように配置されていることを特徴
とする。

【０００７】本発明の芯部電極と内周壁電極とは、互い
に電気化学ポテンシャルが異なり、その結果、相対的に
卑と貴になる導電性のものが用いられるので、任意に材
料を組み合わせることができる。例えば、卑の電極とし
てはＡｌ、Ｚｎ、Ｐｂ、Ｍｇ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、Ｔｉ等
を使用することができる。これら電極は、結線等により
導通させることにより、配管内の水を介して、卑の電極
がアノード、貴の電極がカソードとなって電極間に電流
が流れる。なお、電極同士の導通は、上記したように結
線等の導電体の接続により行う他、抵抗体を介して接続
したり、外部電源を接続したりすることによって行うこ
ともできる。

【０００８】なお、芯部電極と内周壁電極のいずれを卑
または貴とするかは、本発明としては特に限定されない
が、卑の材料を内周壁電極に使用し、貴の材料を芯部電
極に使用するのが望ましい。これはアノード側では電極
の溶出現象があり、より大きな電場を発生させるには、
水に対するアノードの露出面積が大きい方が有利である
ためである。このような観点からカソードとアノードの
電極面積比は、１：２〜１：４が望ましい。上記範囲よ
りもアノードの面積比が大きくなると、電極間に流れる
電流密度比が不均一になり、また、アノードでの電流密
度が小さくなって電場によるスケール成分の析出作用が
十分に得られなくなる。一方、アノードの面積比が上記
範囲よりも小さいと、アノード材料の溶出が十分に得ら
れず、発生する電場が小さなものとなってしまう。

【０００９】また、上記芯部電極と内周壁電極との配置
について説明すると、芯部電極は、少なくとも永久磁石
や内周壁電極と離隔した状態で配置されていればよい。
したがって、芯部電極が配管内部の中心位置に配置され
ていることが必要とされるものではないが、配管内で均
等な処理がなされるという点では、芯部電極を配管内の
中心位置に配置するのが望ましい。また、内周壁電極
は、その表面が配管内の水に対面するように、配管の内
周壁部に複数配置される。なお、配管の内周壁部には、
永久磁石も配置されるので、永久磁石との間で適宜位置
を定める。望ましくは、内周壁電極と永久磁石とを円周
方向において交互に配置する。なお、芯部電極を多角柱
体形状とし、一方、内周壁電極を多角形穴壁状に配置す
ることにより、芯部電極の各側面と内周壁電極の各内面
とを対向させるのが望ましい。これにより、対向する電
極面間で電流が生じるので、効率的に電場を発生させる
ことができる。なお、この柱体の角数は任意であり、適
宜、その数を選定することができる。

【００１０】また、内周壁電極とともに配管内壁部に配
置される永久磁石は、内周壁電極のように配管内の水に
対面していることが必要とされるものではないが、永久
磁石で生じた磁束が配管内空間を通るように、磁極が形
成され、かつ配置される。したがって、永久磁石の磁極
の出現位置が特に限定されるものではなく、例えば、配
管内水に対する表裏面に磁極を出現させたり、円周方向
端部に出現させたりすることができる。なお、磁束は、
永久磁石間で流れるようにしてもよく、ヨークや配管等
の強磁性体を介して流れるようにしてもよい。また、永
久磁石の形状や配置位置、数は特に限定されるものでも
ない。

【００１１】本発明によれば、芯部電極と内周壁電極と
の間で電場が発生するので、電極間距離を小さくし、ま
た、電極面積を大きくして電場による電流密度を増加さ
せることができる。この場合、多角形柱体の芯部電極の
側面と内周壁電極内面とを対向させることにより、一
層、電流密度を上げることができる。また、配管内周壁
に配置した永久磁石により磁束が配管内空間に流れるの
で、配管内の水に磁場およびローレンツ電場が作用し、
スケール成分を効率的に析出、凝集させる。このローレ
ンツ電場は、異種材料による電場と同方向に発生させる
他、磁極の配置によって逆方向に発生させることもで
き、これにより、電場の強さを相乗的または相殺的に変
えることもできる。本発明の水処理装置は、冷却用循環
水系に適用することができ、この他に、循環系でなく、
順次、新たな水が供給されるボイラ等の供給水系にも適
用することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】（実施形態１）以下に本発明の一
実施形態を図１に基づき説明する。配管１の中心部に炭
素材料からなる四角柱体形状の芯部電極２が配管の軸方
向に沿って配置されている。一方、配管１の内周壁部に
は、アルミニウム合金からなる四角柱体形状の内周壁電
極３…３が上記芯部電極２の側面と対向するように、９
０度間隔で配置されている。上記芯部電極２と内周壁電
極３とは、その対向面面積が、１：２〜１：４の範囲内
になるように設定されている。また、内周壁電極３，３
間には、四角柱体形状の永久磁石４ａ、４ｂが交互に配
置されており、該内周壁電極３…３の内面と永久磁石４
ａ、４ｂの内面とで八角形筒穴が形成されている。な
お、上記永久磁石４ａ、４ｂは、表裏面にＮ、Ｓ極が出
現するように着磁されており、永久磁石４ａの内面はＮ
極、永久磁石４ｂの内面はＳ極となるように着磁されて
いる。また、内周壁電極３および永久磁石４ａ、４ｂの
外周側には絶縁層５が設けられており、この絶縁層５と
配管１の内周壁面との間の隙間、および内周壁電極３と
永久磁石４ａ、４ｂとの間の隙間には、隔壁６ａ、６ｂ
が配置されて、これら隙間を水が通過しないようにされ
ている。

【００１３】上記により構成された水処理装置に図２の
左方から右方に向けて水を流すと、水は、芯部電極２と
内周面電極３、永久磁石４ａ、４ｂとの間を通過する。
この芯部電極２と内周面電極３との間では、電気化学的
ポテンシャルの相違から、内周面電極３をアノード、芯
部電極２をカソードとして、水を介して両電極間に微弱
電流が流れ、電場が生じる。また、永久磁石４ａの内面
（Ｎ極）で生じた磁束は、配管１内の空間（芯部電極２
と内周面電極３、永久磁石４ａ、４ｂとの間）を通った
後、永久磁石４ｂの内面（Ｓ極）に流れ込む。これによ
り、配管１内を流れる水に磁場およびローレンツ電場が
作用する。なお、図１（水の流れは図示前方から後方）
に示すように、ローレンツ電場は、磁束が時計方向に流
れている領域では電極電場に対し相殺する方向に生じて
おり、磁束が反時計方向に流れている領域では相乗する
方向に生じている。上記により、配管１内の水には、電
場および磁場が作用して、カルシウム、マグネシウム、
ケイ酸等のスケール成分は、効果的に析出して結晶の核
になり、浮遊状態になり、水が通る通路等で徐々に凝集
してスラッジ化して、スケールの発生を防止する。

【００１４】（実施形態２）次に第２の実施形態は、第
１の実施形態の永久磁石４ａ、４ｂとは、着磁状態が異
なる永久磁石１４…１４を使用したものである。この永
久磁石１４は、円周方向両端部に互いに異極となる磁極
が形成されており、磁極方向を一致させて複数の永久磁
石１４…１４を配置したものである。なお、他の構成
は、上記実施形態１と同様であり、同一の符号を付して
その説明を省略する。この実施形態では、主として隣接
する永久磁石１４，１４間でＮ極からＳ極に向けて磁束
が流れており、該磁束は、配管１内の空間を通ってい
る。この実施形態では、各永久磁石１４、１４間で流れ
ている各磁束は、円周方向において同一の方向（図示反
時計方向）にあり、配管内に水が流れることによって電
極間電場と同方向にローレンツ電場が生じる。したがっ
て、この実施形態によれば、配管内で均等に電場および
磁場を作用させることができ、上記実施形態１と同様に
配管内の水のスケール成分を効果的に析出させることが
できる。

【００１５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の電磁場印
加水処理装置によれば、通水を目的とする配管内部に、
芯部電極を配置するとともに、該配管の内周壁部に、上
記芯部電極と離隔するように、永久磁石と前記芯部電極
材料と電気化学ポテンシャルが異なる材料からなる内周
壁電極とをそれぞれ複数配置し、前記永久磁石では、該
永久磁石で生じた磁束が配管内空間を通るように磁極を
形成したので、電極の表面積を十分に確保して、配管内
の水に十分に電場および磁場を作用させてスケール成分
を効果的に析出させたり、錆の発生を抑えることができ
る。

【００１６】また、芯部電極を、内周壁電極の数に合っ
た側面を有する多角柱体として、それぞれの側面が内周
壁電極表面と対向するように配管の軸方向に配置すれ
ば、電流密度を増加させて効率的に電場を作用させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す正面断面図であ
る。

【図２】同じく斜視図である。

【図３】本発明の他の実施形態を示す正面断面図であ
る。

【図４】従来の水処理装置を示す斜視図である。

【図５】従来の他の水処理装置を示す斜視図である。

【符号の説明】

１配管２芯部電極３内周壁電極４ａ永久磁石４ｂ永久磁石１４永久磁石

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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

【特許請求の範囲】

【請求項１】通水を目的とする配管内部に、芯部電極
が配置されているとともに、該配管の内周壁部に、上記
芯部電極と離隔するように、永久磁石と前記芯部電極材
料と電気化学ポテンシャルが異なる材料からなる内周壁
電極とがそれぞれ複数配置されており、前記永久磁石
は、該永久磁石で生じた磁束が配管内空間を通るように
磁極が形成されていることを特徴とする電磁場印加水処
理装置
【請求項２】芯部電極は、配管の軸方向に沿って配置
された多角柱体からなり、該多角柱体は、内周壁電極の
数に合った側面を有しているとともに、それぞれの側面
が内周壁電極表面と対向するように配置されていること
を特徴とする請求項１または２に記載の電磁場水処理装
置