JP2721393B2

JP2721393B2 - 給水浄化装置

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Publication number: JP2721393B2
Application number: JP1085375A
Authority: JP
Inventors: 隆雨宮; 英樹永田; 信幸山田
Original assignee: TOTO KIKI KK
Current assignee: TOTO KIKI KK
Priority date: 1989-04-03
Filing date: 1989-04-03
Publication date: 1998-03-04
Anticipated expiration: 2013-03-04
Also published as: JPH02265688A

Description

【発明の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野本発明は、給水流路内の磁性微粒子の除去、即ち、赤
水対策を効果的に行うことができる給水浄化装置に関す
る。

（ロ）従来の技術従来、上記赤水対策として以下の方法が公知である。

第１の方法は、内部に多孔質の樹脂やセラミック等よ
り形成された精密濾過膜及び活性炭等の吸着剤を充填し
た浄水器の使用である。

第２の方法は給水管の内面へのリン酸系、ケイ酸系防
錆剤の使用である。

第３の方法は圧縮空気に研磨材を混合し、水道管内に
高速で送り込むことにより錆瘤を除去し、その後エポキ
シ樹脂で管内面をコーティングする配管更生工法であ
る。

（ハ）発明が解決しようとする課題しかし、上記した従来の方法は、いずれも以下の解決
すべき課題を有していた。

即ち、第１の方法では、浄水器は活性炭を使用してい
るため、処理した水道水中に残留塩素が無くなり、殺菌
作用がなくなることにより雑菌が繁殖する。また、水道
水中の磁性微粒子は一般の配管用ストレーナ（40〜60メ
ッシュ）では濾過できず、またポアサイズの小さい精密
濾過膜等では圧力損失が大きく流量がとれない。さら
に、濾過膜や活性炭は使い捨てであるため、メンテナン
スがコスト高になる。

第２の方法では、防錆剤であるリン酸系、ケイ酸系防
錆剤が応急措置として、その使用が認められているが、
常時使用されることが多く、また薬剤を飲料水に添加す
ることは安全性にも問題がある。

第３の方法では、発ガン性が問題視されているジベン
ゾフランが溶出する等、水質に悪影響を及ぼすおそれが
あり、安全性に問題がある。

本発明は、上記課題を解決することができる給水浄化
装置を提供することを目的とする。

（ニ）課題を解決するための手段本発明は、給水流路中に貯水タンクを配設するととも
に、水道水中の懸濁磁性粒子を磁気力で吸着捕獲して給
水浄化する高勾配磁気分離装置を前記貯水タンクに取付
け、高勾配磁気分離装置は、上下端開口の保持筒体内に
リング状の永久磁石と鉄製リングとを交互に軸線方向に
積層状態に収納し、同永久磁石内部に強磁性細線や強磁
性帯状薄板からなるフィルタを充填したフィルタカート
リッジを具備することを特徴とする給水浄化装置に係る
ものである。

また、本発明に係る給水浄化装置は、給水流路中に浄
水器を配設するとともに、同浄水器内に、水道水中の懸
濁磁性粒子を磁気力で吸着捕獲して給水浄化するフィル
タカートリッジを具備する高勾配磁気分離装置を収納配
設したこと、及び、給水流路中に水栓金具を配設すると
ともに、同水栓金具に上記した高勾配磁気分離装置を取
付けたことにも特徴を有する。

（ホ）作用及び効果本発明では、高勾配磁気分離装置によって発生した磁
気力、詳細に説明すると、磁場を発生する磁場発生部と
その磁場内に設けられ磁化されることにより磁性微粒子
を吸着捕獲するフィルタを有することにより、赤水の成
分である磁性微粒子を効果的に吸着捕獲し、いわゆる固
液を磁気分離することができる。

従って、安全性に問題があるリン酸系、ケイ酸系防錆
剤やエポキシ樹脂で内面をコーティングする配管更生工
法を用いる必要がなく、飲料水の安全性を著しく向上す
ることができる。

また、磁気力を除けば、磁気分離フィルタに付着した
磁性微粒子を、容易に逆洗でき、磁気分離フィルタを何
回でも使用でき、メンテナンスに要するコストを低減で
きる。

さらに、磁気フィルタは空間占積率が小さく、精密濾
過膜、限外濾過膜などのポアサイズの小さい膜などより
圧力損失が少ないので、大流量処理が可能となる。

（ヘ）実施例以下、添付図に示す実施例を参照して、本発明にかか
る給水浄化装置を具体的に説明する。

本発明に係る高勾配磁気分離装置Ａは、第１図に示す
ように、一戸建の住宅Ｂに設置することもできるが、第
２図〜第６図に示すように、ビルＣに設置するタンク方
式としたことに特徴がある。なお、第１図において、11
は水道本管10から分岐した給水管であり、分水栓12、止
水栓13、量水器14を通して住宅Ｂ内の使用個所に接続さ
れ、前記量水器14の下流側に高勾配磁気分離装置Ａを接
続している。

本発明に係る高勾配磁気分離装置Ａを第２図〜第６図
を参照して説明する。

図中、21は第１給水管であり、同第１給水管21は、止
水栓22,量水器23を通して受水タンク24に接続されてい
る。また、受水タンク24は、ポンプ25によって、第２給
水管26を介してビルＣの屋上に設置した高置タンク27に
接続されている。さらに、高置タンク27は、第３給水管
28によって、ビルＣの各階の使用個所に接続されてい
る。

そして、第２図において、高勾配磁気分離装置Ａは、
受水タンク24の二次側（下流側）に設置されており、第
３図においては、高置タンク27の二次側（下流側）に設
置されている。

かかる構成によって、図示しない水道本管から流入す
る水道水内に含まれる赤水の原因となる懸濁磁性微粒子
（例えば、Fe₂O₃,FeO（OH）等）を、高勾配磁気分離装
置Ａによって磁気分離し吸着することにより、ビルＣ内
に設けた末端の使用個所より赤水が出ないようにするこ
とができる。

また、第４図は、ビルＣ内の第３給水管28に第４給水
管29の一端を接続するとともに、その他端をポンプ30を
通して高置タンク27に接続して循環流路を形成し、同循
環流路の中途に高勾配磁気分離装置Ａを取付けたことを
特徴とする。

かかる構成によって、水道本管等の一次側の懸濁磁性
微粒子はもちろんのこと、ビルＣ内の給水管内面の腐食
で発生するFe₂O₃,FeO（OH）等の磁性微粒子も分離吸着
することができる。

更に、循環流量を磁気分離するのに最適な条件（例え
ば流速）に調節することにより磁気分離性能の安定性を
図ることができる。

第５図に示す実施例は、受水タンク24或いは高置タン
ク27等の貯留タンクの貯留水を常にポンプ32により循環
管31を通じて循環し、途中に高勾配磁気分離装置Ａを接
続した例である。

第６図は第２図の変容例（圧力タンク方式）であり、
ポンプ25の二次側（下流側）に圧力タンク33を設置し、
同圧力タンク33の二次側に位置する第２給水管26に高勾
配磁気分離装置Ａを取付けたことを特徴とする。

ここで、高勾配磁気分離装置Ａの構成について、同装
置Ａを浄水器Ｄに組み込んだ例を参照しながら以下に説
明する。

第７図及び第８図において、下端に飲料水流入管40を
接続し、上端に飲料水流出管41を接続した容器42は、そ
の内部に、高勾配磁気分離フィルタカートリッジＦを同
心円的に配設している。なお、42aは容器42内に充填し
た活性炭等の吸着剤である。

高勾配磁気分離フィルタカートリッジＦは、本実施例
では、第９図に示すように、上下端開口の保持筒体43内
に複数のリング状の永久磁石44と鉄製リング44aとを交
互に軸線方向に積層状態に収納し、第10図に示すよう
に、同永久磁石44の内部に強磁性細線や強磁性帯状薄板
からなるフィルタ45を充填することによって構成してい
る。

かかる構成によって、浄化器Ｄ内に組込んだ高勾配磁
気分離フィルタカートリッジＦ内に磁場を発生し、図示
しない給水管から流入する水道水内に含まれる懸濁磁性
微粒子（例えば、Fe₂O₃,FeO（OH）等）を、磁気分離し
吸着することにより、末端の使用個所により赤水が出な
いようにすることができる。

また、高勾配磁気フィルタ45の吸着捕獲性能が悪くな
った時には、蓋部42b,固定部42cを取り、カートリッジ
Ｆを上方に抜き取り、永久磁石44よりフィルタ45を外
し、磁場をなくすことにより、フィルタ45より懸濁磁性
微粒子は容易に洗浄できる。

第11図は高勾配磁気分離フィルタカートリッジＦの組
立手順を斜視図で示す。

なお、浄水器Ｄは、給水管に直接的に接続する場合を
示したが、卓上式など間接的な接続方法でもよい。

また、第12図及び第13図は、湯水混合栓として示され
る水栓金具Ｅの吐水口部50に高勾配磁気分離装置Ａを組
み込んだ例である。

かかる構成によって、高勾配磁気分離装置Ａ内に磁場
を発生し、図示しない給水管から流入する水道水内に含
まれる懸濁磁性微粒子（例えば、Fe₂O₂,FeO（OH）等）
を、磁気分離し吸着することにより、水栓金具Ｅより赤
水が出ないようにすることができる。

なお、高勾配磁気分離装置Ａは、水栓金具Ｅの脚部や
他の個所にも設置することができる。

さらに、第14図は、台所流し用の水栓金具Ｇに連結さ
れるホース51に第７図の高勾配磁気分離装置Ａを設置し
た例である。

かかる構成によって、高勾配磁気分離装置Ａ内に磁場
を発生し、図示しない水道本管から流入する水道水内に
含まれる懸濁磁性微粒子（例えば、Fe₂O₃,FeO（OH）
等）を、磁気分離し吸着することにより、水栓金具Ｇよ
り台所流し52に赤水が出ないようにすることができる。

以上、高勾配磁気分離装置Ａの設置個所を中心とし
て、本発明を説明したきたが、本発明にかかる高勾配磁
気分離装置Ａの設置個所は、上記した実施例における個
所に何ら限定されるものではなく、例えば、高勾配磁気
分離装置Ａを、ポンプ，量水器，弁，ストレーナー等と
一体に設けても良く、更に、洗濯機、浴槽、給湯器等に
組み込んでも良い。

さらに、高勾配磁気分離装置Ａの構成も、第７図に示
す構成に何ら限定されるものではなく、例えば、以下の
構成とすることができる。

第15図及び第16図において、60は軟鉄等を素材とする
リターンフレームであり、後述する永久磁石61,62とと
もに、磁気回路を形成することができる。

本実施例において、かかるリターンフレーム60は、円
板状の上下壁60a,60bと筒状の周壁60cとから形成されて
いる。

そして、リターンフレーム60は、その上下壁60a,60b
の内面に、それぞれ、ドーナッツ状の上下永久磁石61,6
2を取付けており、両永久磁石61,62の間の間隙に、磁性
微粒子を吸着除去するための円柱状のフィルタカートリ
ッジ63を介設している。

また、リターンフレーム60の上壁60aの中央部に開口6
4が設けられており、同開口64を上下方向に貫通して流
体流入管65が、リターンフレーム60の内部に伸延してお
り、その伸延端に形成した開口部65aは、フィルタカー
トリッジ63の上面中央部と連通連結している。

一方、フィルタカートリッジ63の周壁部には複数の流
体流出管66が連通連結されている。

また、上記構成において、フィルタカートリッジ63
は、第17図に示すように、薄肉円板状の上下壁と薄肉周
壁とからなる中空筒状容器67と、同中空筒状容器67内に
積層状態に配設した多数の円盤状のフィルタエレメント
（又はフィルタモジュール）68とからなる。

そして、各フィルタエレメント68は、第17図、第18図
及び第19図に示すように、多数の磁性線69を360゜全方
向に放射状に配設しており、磁性線69間に形成される流
路Ｐの断面積が、フィルタエレメント68の中央部から外
周縁に向かって漸次大きくなるようにしている。

かかる構成によって、各フィルタエレメント68に流入
した処理流体の速度は、フィルタエレメント68の中央部
から外周縁に向かって流れるにつれて漸次遅くなること
になる。

つまり、フィルタカートリッジ63における処理水の流
れにおいて、放射状に強磁性細線69を配置した各フィル
タエレメント68の任意における流速は常に変化し、中心
部近傍の流速に比べて外周近傍の流速は半径に反比例し
て低下することになる。従って、流速を漸次遅くするこ
とにより磁性微粒子の吸着捕獲性能が著しく高くなる。

ただし、径方向に対して、フィルタエレメント68の単
位体積当たりの強磁性細線69の空間占積率を略同一にす
るために、強磁性細線69は多段階に放射状に配置してい
る。即ち、強磁性細線69の単位中心角当たりの密度は、
中央部は粗に、外周縁に向かうに従って漸次密に配置し
ている。

かかる構成によって、処理流体は、流体流入口65より
フィルタカートリッジ63内に流入し、多数のフィルタエ
レメント68が設置されている容器67内を、中央部から外
周部に向けて流れ、流体流出口66より流出されることに
なる。

そして、上記処理流体の流れにおいて、磁性微粒子
を、広流量範囲にわたって、高効率で吸着除去すること
ができる。

尚、フィルタエレメント68は、細線を編んでも製作し
ても、薄板をエッチングまたは抜打加工して製作しても
よく、形状も平状でも波状でも凹凸状でも良い。

また、第20図〜第22図に、高勾配磁気分離装置Ａの他
の実施例を示す。

第20図に示すように、永久磁石（Ｎ磁極）71と永久磁
石（Ｓ磁石）72との間の空間に、磁性微粒子を吸着除去
するための高勾配磁気分離フィルタカートリッジＦが配
設されている。

かかる高勾配磁気分離フィルタカートリッジＦは、そ
れぞれ流体流入口73と流体流出口74とを具備する長尺の
矩形箱体からなる非磁性体セル75と、同、非磁性体セル
75内に形成した磁気分離処理槽76から形成される。

本実施例は、実質的に、上記した磁気分離処理槽76を
複数の直列に連結した区画処理槽76a〜76dから構成し、
非磁性体セル75内に、屈曲処理流路を形成した特徴を有
する。

即ち、第21図及び第22図に示すように、長尺箱体形状
を有する非磁性体セル75内に形成した磁気分離槽76は、
仕切板77,78,79によって四つの区画処理槽76a〜76dに仕
切られている。

そして、上記区画処理槽76a〜76dのうち、一端側に位
置する区画処理槽76aは、その上面に流体流入口73を設
けており、一方、他端側に位置する区画処理槽76dは、
その上面に流体流出口74を設けている。

さらに、第21図に示すように、両端側の仕切板77,79
は上端を非磁性体セル75の上面に連結するとともにその
下端と非磁性体セル75の下面との間に連絡流路80,82を
形成している。一方、中央の仕切板78は下端を非磁性体
セル75の下面に連結するとともにその上端と非磁性体セ
ル75の上面との間に連絡流路81を形成している。

かかる構成によって、全区画処理槽76a〜76dは、連絡
通路80,81,82を介して直列的にかつ屈曲しながら連通さ
れることになり、屈曲処理流路を形成することができ
る。

次に、各区画処理槽76a,76b,76c,76dの内部構成につ
いて説明する。

第21図及び第22図に示すように、強磁性体からなり、
かつフィルタエレメントとして作用する多数の強磁性細
線83が処理流体の流れの方向と平行に配設されている。

そして、これらの強磁性細線83は、等間隔を隔てて、
密で、しかも相互に平行に並設されている。

かかる構成によって、各区画処理槽76a,76b,76c,76d
内に高勾配磁界を形成して、それぞれ、非常に小さい微
粒子を吸着除去することができる。

尚、強磁性細線83の空間占積率は各区間処理総で同一
にしても、又、例えば、76a,76b,76c,76dの順に大きく
していき、上流で粒径の大きい粒子を、下流で粒径の小
さい粒子を捕獲する構成にしてもよい。

次に上記構成を有する高勾配磁気分離装置Ａによる流
体処理方法について説明する。

処理流体は、まず、流体流入口73を通して区画処理槽
76a内に流入し、その後、連絡流路80,81,82を通して、
漸次、屈曲処理流路を形成する区画処理槽76b→区画処
理槽76c→区画処理槽76dに送給され、最後に、流体流出
口74より所望の個所へ送給される。

そして、かかる屈曲処理流路において、各区画処理槽
76a,76b,76c,76d内には、前述したようにそれぞれ高勾
配磁界が形成されているので、長距離若しくは長時間に
わたって、処理流体内の磁性微粒子を強磁性細線23に吸
着させることができる。

従って、かかる高勾配磁気分離装置Ａによっても、磁
性微粒子の除去効率を著しく高めることができる。

また、高勾配磁気分離処理を屈曲処理流路を用いて行
うようにしたので、磁性微粒子の高除去効率を確保しな
がら、高勾配磁気分離フィルタカートリッジＦの全体構
成、ひいては、高勾配磁気分離装置Ａの全体構成をコン
パクトにすることができ、また、安価に製作することが
できる。

なお、上記した幾つかの実施例において、磁場を形成
するに際しては永久磁石を用いたが、これに限定される
ものではなく、電磁石、超電導磁石等により磁場を形成
することもできる。

また、磁性線は、腐食等を考慮して、強磁性のステン
レス線を用いるのが好ましいが、何らステンレス線に限
定されるものではなく、強磁性を有するものであれば、
他の素材からなる線を用いることもできる。

また、強磁性細線は、直線状の線状体のみならず、フ
ィラメント状、帯状、或いは、磁性体小片も含む概念で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第14図は、本発明に係る高勾配磁気分離装置を
具備する給水浄化装置の設置状態説明図（なお、第８図
は第７図Ｉ−Ｉ線による断面図）、第15図は本発明に適
用可能な高勾配磁気分離装置の断面正面図、第16図は同
平面図、第17図は第15図II−II線による横断面図、第18
図はフィルタエレメントの斜視図、第19図はフィルタエ
レメントの一部拡大斜視図、第20図は本発明に適用可能
な他の高勾配磁気分離装置の斜視図、第21図は同高勾配
磁気分離装置の縦断正面図、第22図は第21図III−III線
による横断面図である。図中、 A:高勾配磁気分離装置 B:住宅 C:ビル D:浄水器 E:水栓金具 F:高勾配磁気分離フィルタ G:台所流し用の水栓金具 10:水道本管 11:給水管 12:分水栓 13:止水栓 14:量水器

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】給水流路中に貯水タンクを配設するととも
に、水道水中の懸濁磁性粒子を磁気力で吸着捕獲して給
水浄化する高勾配磁気分離装置を前記貯水タンクに取付
け、高勾配磁気分離装置は、上下端開口の保持筒体内にリン
グ状の永久磁石と鉄製リングとを交互に軸線方向に積層
状態に収納し、同永久磁石内部に強磁性細線や強磁性帯
状薄板からなるフィルタを充填したフィルタカートリッ
ジを具備することを特徴とする給水浄化装置。
【請求項２】給水流路中に浄水器を配設するとともに、
同浄水器内に、水道水中の懸濁磁性粒子を磁気力で吸着
捕獲して給水浄化するフィルタカートリッジを具備する
高勾配磁気分離装置を収納配設したことを特徴とする給
水浄化装置。
【請求項３】給水流路中に水栓金具を配設するととも
に、同水栓金具に、水道水中の懸濁磁性粒子を磁気力で
吸着捕獲して給水浄化するフィルタカートリッジを具備
する高勾配磁気分離装置を取付けたことを特徴とする給
水浄化装置。