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JP3249989U - Antibacterial purification power generation system - Google Patents

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JP3249989U
JP3249989U JP2024003930U JP2024003930U JP3249989U JP 3249989 U JP3249989 U JP 3249989U JP 2024003930 U JP2024003930 U JP 2024003930U JP 2024003930 U JP2024003930 U JP 2024003930U JP 3249989 U JP3249989 U JP 3249989U
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fluid
power generation
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JP2024003930U
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Japanese (ja)
Inventor
俊衛 數間
豊 高橋
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東洋工学株式会社
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Abstract

Figure 0003249989000001

【課題】スケール付着による発電量の減少を抑制できる抗菌浄化発電システムを提供する。
【解決手段】抗菌浄化発電システムにおいて、銅及び銀の少なくとも一方を含む複数の金属プレート4と複数の磁石2とを流体の流通方向に沿って配列させた流体浄化装置100と、流体浄化装置の下流に接続され、水車を原動機とする水力発電機とを備える。流体浄化装置は、流体が導入される外筒1と、外筒の内側に収納されたシャフト5とを備え、複数の磁石は、シャフトに挿入されシャフトの軸方向に配列されており、複数の金属プレートは、複数の磁石のうち隣接する2つの磁石の間に位置するようにシャフトに挿入されている。
【選択図】図2

Figure 0003249989000001

An antibacterial purification power generation system is provided that can suppress a decrease in power generation due to scale adhesion.
[Solution] The antibacterial purification power generation system includes a fluid purification device 100 in which a plurality of metal plates 4 containing at least one of copper and silver and a plurality of magnets 2 are arranged along the direction of fluid flow, and a hydroelectric generator connected downstream of the fluid purification device and using a water wheel as a prime mover. The fluid purification device includes an outer cylinder 1 into which the fluid is introduced, and a shaft 5 housed inside the outer cylinder, the plurality of magnets are inserted into the shaft and arranged in the axial direction of the shaft, and the plurality of metal plates are inserted into the shaft so as to be located between two adjacent magnets among the plurality of magnets.
[Selected figure] Figure 2

Description

本考案は、水流を利用した抗菌浄化発電システムに関する。 This invention relates to an antibacterial purification and power generation system that uses water flow.

処理対象流体(例えば水)に含まれる又は当該処理対象流体が流通する配管の内壁等に付着する赤錆、スケール、スライム、ぬめり、カビやレジオネラ菌その他の菌類、藻類などを除去し得る装置として、重金属イオン(例えば銅イオンや銀イオン)と磁力を利用した磁気泳動装置(流体浄化装置)がある。 Magnetic migration devices (fluid purification devices) that use heavy metal ions (e.g. copper ions and silver ions) and magnetic force are devices that can remove red rust, scale, slime, mold, Legionella bacteria, other fungi, algae, etc. that are contained in the fluid to be treated (e.g. water) or that adhere to the inner walls of the pipes through which the fluid to be treated flows.

特許文献1には、外筒と、外筒の内側に収納されたシャフトと、当該シャフトに挿入された複数の金属プレート及び複数の磁石とを備えた磁気泳動装置が開示されており、当該複数の磁石のうち当該シャフトの軸方向において隣接する2つの磁石の間には、当該複数の金属プレートのうち少なくとも1枚の金属プレートが配置されており、当該複数の金属プレートは、それぞれ、銅及び銀の少なくとも一方を含んでいる。 Patent Document 1 discloses a magnetic migration device that includes an outer tube, a shaft housed inside the outer tube, and a plurality of metal plates and a plurality of magnets inserted into the shaft, and at least one of the plurality of metal plates is disposed between two of the plurality of magnets that are adjacent in the axial direction of the shaft, and each of the plurality of metal plates contains at least one of copper and silver.

特開2023-97064号公報JP 2023-97064 A

上下水道水、農工業用水等を利用する既存設備に対して小規模の水力発電設備を後から付設し、当該発電設備による発電を小水力発電と称することがある。小水力発電の抱える課題として、設備に付着し得る赤錆、スケール(水アカ)、スライム、藻類等を除去するメンテナンス作業がある。特に小水力発電では、水車(タービン)や水路も小型のものが利用されるのが一般的であり、これらにスケールが付着することで抵抗が容易に増して発電量が減少するおそれが高い。 Small-scale hydroelectric power generation equipment is added to existing facilities that use water for drinking water, sewage, agricultural and industrial use, etc., and the power generated by such power generation equipment is sometimes called small-scale hydroelectric power generation. One of the challenges faced by small-scale hydroelectric power generation is the maintenance work required to remove red rust, scale (limescale), slime, algae, and other substances that may adhere to the equipment. Small-scale hydroelectric power generation in particular generally uses small water wheels (turbines) and waterways, and as scale adheres to these, resistance easily increases, raising the risk of reducing power generation.

本考案の目的は、スケール付着による発電量の減少を抑制できる抗菌浄化発電システムを提供することにある。 The purpose of this invention is to provide an antibacterial purification power generation system that can suppress the decrease in power generation caused by scale adhesion.

本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、抗菌浄化発電システムにおいて、銅及び銀の少なくとも一方を含む複数の金属プレートと複数の磁石とを流体の流通方向に沿って配列させた流体浄化装置と、前記流体浄化装置の下流に接続され、水車を原動機とする水力発電機とを備えるものとする。 The present application includes multiple means for solving the above problems, but one example is an antibacterial purification and power generation system that includes a fluid purification device in which multiple metal plates containing at least one of copper and silver and multiple magnets are arranged along the direction of fluid flow, and a hydroelectric generator that is connected downstream of the fluid purification device and uses a water wheel as a prime mover.

本考案によれば、流体浄化装置により水力発電機内でのスケール付着が抑制されるので、スケール付着による発電量の減少を抑制できる。 According to this invention, the fluid purification device suppresses the buildup of scale inside the hydroelectric generator, which helps prevent a decrease in power generation due to scale buildup.

本考案の実施形態に係る抗菌浄化発電システムの概略構成図。1 is a schematic diagram of an antibacterial purification power generation system according to an embodiment of the present invention. 流体浄化装置(磁気泳動装置)100の断面図。FIG. 1 is a cross-sectional view of a fluid purification device (magnetophoresis device) 100. 図2において外筒1の軸方向に直交するIII-III面における断面図。3 is a cross-sectional view taken along a plane perpendicular to the axial direction of the outer cylinder 1 in FIG. 2. 図2において外筒1の軸方向に直交するIV-IV面における断面図。4 is a cross-sectional view taken along a plane IV-IV perpendicular to the axial direction of the outer cylinder 1 in FIG. 2. 図1の外筒1内における磁力線の分布図。FIG. 2 is a distribution diagram of magnetic field lines within the outer cylinder 1 of FIG. 1 .

以下、本考案の実施の形態について図面を用いて説明する。 The following describes an embodiment of the present invention with reference to the drawings.

図1は本考案の実施形態に係る抗菌浄化発電システムの概略構成図である。この図の抗菌浄化発電システムは、処理対象流体(例えば水)を抗菌浄化する流体浄化装置(磁気泳動装置)100と、図中に示す流体流通方向における流体浄化装置100の下流に接続された水力発電機700とを備えている。以下の説明では図1の流体流通方向を基準にして上流と下流を規定するものとする。 Figure 1 is a schematic diagram of an antibacterial purification and power generation system according to an embodiment of the present invention. The antibacterial purification and power generation system in this figure includes a fluid purification device (magnetic migration device) 100 that performs antibacterial purification of the fluid to be treated (e.g., water), and a hydroelectric generator 700 connected downstream of the fluid purification device 100 in the fluid flow direction shown in the figure. In the following explanation, upstream and downstream are defined based on the fluid flow direction in Figure 1.

流体浄化装置100は、その上流側で接続された配管81から導入される流体に対して抗菌浄化処理を施し、下流側に接続された配管82に当該流体を排出する。配管82は下流側において三方弁91を介して配管83及びバイパス管85に接続されている。三方弁91は、配管82の接続先を、配管83とバイパス管85とのいずれか一方に切り替え可能な弁であり、水力発電機700により発電する場合には配管82と配管83を接続する位置に切り替えられる。 The fluid purification device 100 performs antibacterial purification treatment on the fluid introduced from the pipe 81 connected on the upstream side, and discharges the fluid into the pipe 82 connected on the downstream side. The pipe 82 is connected on the downstream side to the pipe 83 and the bypass pipe 85 via a three-way valve 91. The three-way valve 91 is a valve that can switch the connection destination of the pipe 82 to either the pipe 83 or the bypass pipe 85, and can be switched to a position that connects the pipe 82 and the pipe 83 when generating electricity using the hydroelectric generator 700.

配管83の下流側には水力発電機700が接続されており、配管83を介して水力発電機700に流体が導入され得る。水力発電機700の下流側には、発電に利用された流体が排出される配管84が接続されており、配管84は下流側において三方弁92を介してバイパス管85と配管86に接続されている。三方弁92は、配管84の接続先を、配管86とバイパス管85とのいずれか一方に切り替え可能な弁であり、水力発電機700により発電する場合には配管84と配管86を接続する位置に切り替えられる。 A hydroelectric generator 700 is connected downstream of the pipe 83, and fluid can be introduced into the hydroelectric generator 700 via the pipe 83. A pipe 84 is connected downstream of the hydroelectric generator 700, through which the fluid used for power generation is discharged, and the pipe 84 is connected downstream to a bypass pipe 85 and a pipe 86 via a three-way valve 92. The three-way valve 92 is a valve that can switch the connection destination of the pipe 84 to either the pipe 86 or the bypass pipe 85, and is switched to a position that connects the pipe 84 and the pipe 86 when generating power using the hydroelectric generator 700.

配管81の上流にはポンプ(図示せず)を設置することができ、当該ポンプによって処理対象流体が図中の流体流通方向に沿って、流体浄化装置100と水力発電機700に供給できる。配管86の下流には、処理対象流体を利用する流体利用設備(図示せず)が設置される場合があり、当該設備で利用された流体を当該ポンプの上流に環流すれば、当該ポンプによって再び流体浄化装置100と水力発電機700に供給でき流体の循環システムが構築できる。 A pump (not shown) can be installed upstream of the pipe 81, and the fluid to be treated can be supplied to the fluid purification device 100 and the hydroelectric generator 700 along the fluid flow direction in the figure by the pump. A fluid utilization facility (not shown) that utilizes the fluid to be treated may be installed downstream of the pipe 86, and if the fluid used in the facility is returned upstream of the pump, it can be supplied again to the fluid purification device 100 and the hydroelectric generator 700 by the pump, creating a fluid circulation system.

(流体浄化装置100)
図2は流体浄化装置(磁気泳動装置)100の断面図であり、図3は図2において外筒1の軸方向に直交するIII-III面における断面図であり、図4は同IV-IV面における断面図である。
(Fluid Purifying Device 100)
2 is a cross-sectional view of the fluid purifying device (magnetophoresis device) 100, FIG. 3 is a cross-sectional view taken along a plane III-III perpendicular to the axial direction of the outer cylinder 1 in FIG. 2, and FIG. 4 is a cross-sectional view taken along a plane IV-IV in the same figure.

流体浄化装置100は、円筒状のケーシングである外筒1と、外筒1の内側において外筒1の軸方向に沿って配列された複数の円盤状の磁石2と、複数の磁石2の間に配置された複数のスペーサ3と、外筒1の軸方向において隣接する磁石2とスペーサ3の間に配置された複数の円盤状の銅合金板(金属プレート)4と、外筒1の内側における外筒1の軸方向の両端に配置された2枚の乱流発生板6とを備えている。 The fluid purification device 100 comprises an outer cylinder 1, which is a cylindrical casing, a number of disk-shaped magnets 2 arranged inside the outer cylinder 1 along the axial direction of the outer cylinder 1, a number of spacers 3 arranged between the magnets 2, a number of disk-shaped copper alloy plates (metal plates) 4 arranged between adjacent magnets 2 and spacers 3 in the axial direction of the outer cylinder 1, and two turbulence generating plates 6 arranged inside the outer cylinder 1 at both ends in the axial direction of the outer cylinder 1.

これら複数の磁石2、スペーサ3、銅合金板4及び乱流発生板6の中央部には貫通孔を介してシャフト5が挿入されており、当該シャフト5によりこれらの部材2,3,4,6が軸線上に沿って固定されている。シャフト5としては例えばボルトを利用でき、必要な全ての部材2,3,4,6をシャフト5に挿入した後にナットで締結することで各部材2,3,4,6を同一軸線上に固定できる。なお、外筒1内におけるシャフト5の位置を保持するサポート部材(図示せず)を外筒1の内側または外側に複数設けても良い。 A shaft 5 is inserted through a through hole in the center of the magnets 2, spacer 3, copper alloy plate 4 and turbulence generating plate 6, and these members 2, 3, 4, 6 are fixed along the axis by the shaft 5. A bolt, for example, can be used as the shaft 5, and after all the necessary members 2, 3, 4, 6 are inserted into the shaft 5, they can be fastened with nuts to fix the members 2, 3, 4, 6 on the same axis. Note that multiple support members (not shown) that maintain the position of the shaft 5 inside the outer cylinder 1 may be provided on the inside or outside of the outer cylinder 1.

図2中の矢印が示すように、流体浄化装置100の内部(外筒1の内側)には図2中の左から右へ向かって処理対象流体(例えば水)が導入される。すなわち、処理対象流体の流通方向における上流側は図中の左側となり、同下流側は図中の右側となる。 As shown by the arrow in FIG. 2, the fluid to be treated (e.g., water) is introduced from left to right into the fluid purification device 100 (inside the outer cylinder 1). That is, the upstream side in the flow direction of the fluid to be treated is the left side in the figure, and the downstream side is the right side in the figure.

(外筒1)
外筒1はその軸方向の両端が開口している。図2の外筒1は、内側と外側で材質が異なる二重構造になっており、内側に位置する内側外筒1aと外側に位置する外側外筒1bとを備えている。処理対象流体と銅合金との接液面積を増加して銅イオンの発生量を増加する観点からは、内側外筒1aの材質は銅合金とすることが好ましい。ただし、銅合金板4のみで銅イオンの発生量を充分確保できる場合には、内側外筒1aに銅合金を利用しない場合(すなわち外側外筒1bのみの場合)もある。その一方で外筒1の全て(すなわち内側外筒1aと外側外筒1bの双方)を銅合金としても良い。
(Outer cylinder 1)
The outer cylinder 1 has openings at both ends in the axial direction. The outer cylinder 1 in FIG. 2 has a double structure with different materials on the inside and outside, and includes an inner outer cylinder 1a located on the inside and an outer outer cylinder 1b located on the outside. From the viewpoint of increasing the contact area between the fluid to be treated and the copper alloy and increasing the amount of copper ions generated, it is preferable that the material of the inner outer cylinder 1a is a copper alloy. However, if the amount of copper ions generated can be sufficiently secured only with the copper alloy plate 4, there are cases where a copper alloy is not used for the inner outer cylinder 1a (i.e., only the outer outer cylinder 1b). On the other hand, the entire outer cylinder 1 (i.e., both the inner outer cylinder 1a and the outer outer cylinder 1b) may be made of a copper alloy.

(磁石2)
複数の磁石2は、例えばフェライト磁石やネオジウム磁石であり、それぞれ貫通孔(図示せず)が中央に設けられた丸型の形状をしており、各貫通孔にはシャフト5が挿入される。ただし磁石2の形状は丸型に限らない。図2に示した各磁石2は、外筒1の軸方向において隣接する2つの磁石2同士が同極になるように配置されている。これにより外筒1内には図5に示すような磁力線が分布する。なお、磁石2の配列は図示ものに限られず、隣接する2つの磁石2同士が異極になるように配置しても良い。
(Magnet 2)
The magnets 2 are, for example, ferrite magnets or neodymium magnets, each of which is round with a through hole (not shown) in the center, into which a shaft 5 is inserted. However, the shape of the magnets 2 is not limited to being round. The magnets 2 shown in Fig. 2 are arranged so that two adjacent magnets 2 have the same polarity in the axial direction of the outer cylinder 1. This results in magnetic field lines being distributed within the outer cylinder 1 as shown in Fig. 5. The arrangement of the magnets 2 is not limited to that shown in the figure, and the magnets 2 may be arranged so that two adjacent magnets 2 have opposite polarities.

(スペーサ3)
複数のスペーサ3は、外筒1の軸方向に沿って配列された複数の磁石2のそれぞれの間に位置している。各スペーサ3の中央にはシャフト5を通すための貫通孔が設けられている。図3に示した各スペーサ3の径は各磁石2の径よりも小さい。スペーサ3としては、中央部の貫通孔にネジ溝が切られた六角ナットを利用でき、本実施形態では六角ナット(図3等参照)を用いている。スペーサ3を設けることで、複数の磁石2が発生する磁力線の干渉を低減できるとともに、処理対象流体と銅合金板4との接触面積を増大できる。なお、スペーサ3の材料としては、例えば、水に対する防錆・防蝕効果を有するステンレス鋼を利用できる。ただし、スペーサ3は省略することができ、スペーサ3の径は磁石2と同じにしても構わない。
(Spacer 3)
The spacers 3 are located between the magnets 2 arranged along the axial direction of the outer cylinder 1. A through hole for passing the shaft 5 is provided at the center of each spacer 3. The diameter of each spacer 3 shown in FIG. 3 is smaller than the diameter of each magnet 2. A hexagonal nut with a threaded through hole at the center can be used as the spacer 3, and a hexagonal nut (see FIG. 3, etc.) is used in this embodiment. By providing the spacer 3, the interference of the magnetic field lines generated by the magnets 2 can be reduced, and the contact area between the fluid to be treated and the copper alloy plate 4 can be increased. In addition, the material of the spacer 3 can be, for example, stainless steel having anti-rust and anti-corrosion effects against water. However, the spacer 3 can be omitted, and the diameter of the spacer 3 can be the same as that of the magnet 2.

(銅合金板(金属プレート)4)
複数の銅合金板4は、それぞれ貫通孔(図示せず)が中央に設けられた丸型の形状をしており、各貫通孔にはシャフト5が挿入される。図3に示した各銅合金板4の径は各磁石2の径よりも大きいが、各磁石2と同じにしても構わない。銅合金板4は図2に示すように各磁石2の軸方向における両端(N極側端面とS極側端面の両方)にそれぞれ設置する必要はない。すなわち各磁石2の軸方向における一方側の端部に設置するだけでも良い。各銅合金板4の径は、外筒1の内側面(内側外筒1a)とのスペースで過度の圧力損失が発生しない程度で外筒1内に乱流を発生できる寸法を選択することが好ましい。銅合金板4の材料としては例えば真鍮や青銅を利用できる。なお、スペーサ(六角ナット)3と銅合金板4の間や、銅合金板4と磁石2の間をはじめとして、シャフト5の軸方向で隣接する2つの部材の間にはワッシャを適宜挿入しても良い。
(Copper alloy plate (metal plate) 4)
Each of the copper alloy plates 4 has a round shape with a through hole (not shown) in the center, and a shaft 5 is inserted into each through hole. The diameter of each copper alloy plate 4 shown in FIG. 3 is larger than the diameter of each magnet 2, but may be the same as that of each magnet 2. The copper alloy plate 4 does not need to be installed at both ends (both the N-pole end face and the S-pole end face) of each magnet 2 in the axial direction as shown in FIG. 2. That is, it is sufficient to install only at one end of each magnet 2 in the axial direction. The diameter of each copper alloy plate 4 is preferably selected to be a size that can generate turbulence in the outer cylinder 1 without excessive pressure loss in the space with the inner surface (inner outer cylinder 1a) of the outer cylinder 1. For example, brass or bronze can be used as the material of the copper alloy plate 4. Washers may be appropriately inserted between the spacer (hexagonal nut) 3 and the copper alloy plate 4, between the copper alloy plate 4 and the magnet 2, and between two adjacent members in the axial direction of the shaft 5.

なお、本実施形態では金属プレートとして銅合金板4を利用する場合について説明するが、銅と同様に抗菌機能を処理対象流体に付与する金属イオンを発生できる金属であれば銅合金板4と代替可能である。具体的には、銅及び銀の少なくとも一方を含む金属プレートであれば、抗菌性のある銅イオンや銀イオンを発生できるので、銅合金板4と代替可能である。金属プレート4の銅や銀は純金属である必要はなく、メッキや合金でも良い(つまり、不純物を含んでも良い)。また、同一の流体浄化装置100内で銅と銀の金属プレート4を併用しても良い。 In this embodiment, a copper alloy plate 4 is used as the metal plate, but any metal that can generate metal ions that impart antibacterial properties to the fluid to be treated, like copper, can be substituted for the copper alloy plate 4. Specifically, any metal plate containing at least one of copper and silver can generate antibacterial copper ions or silver ions, and can therefore be substituted for the copper alloy plate 4. The copper or silver of the metal plate 4 does not need to be a pure metal, and may be plated or alloyed (i.e., may contain impurities). Furthermore, copper and silver metal plates 4 may be used together in the same fluid purification device 100.

(乱流発生板6)
乱流発生板6は、外筒1内に設置された全ての磁石2に対して、処理対象流体の流通方向における最上流側に位置するように外筒1の内側に配置されている。乱流発生板6は、図4に示すように、その外周に所定の間隔で設けられた複数の切り欠き部(歯部)6aを有している。乱流発生板6としては図4に示すように外歯型の歯付き座金を利用できる。図4の乱流発生板6の切り欠き部6aには捻りが加えられており、当該切り欠き部6aは処理対象流体の流通方向に対して傾斜している。乱流発生板6により乱流を発生させると、処理対象流体が磁束を通過する頻度と、銅合金と接触する機会を増加できる。乱流発生板6の材料としては、例えば、水に対する防錆・防蝕効果を有するステンレス鋼を利用できる。
(Turbulence generating plate 6)
The turbulence generating plate 6 is disposed inside the outer cylinder 1 so as to be located at the most upstream side in the flow direction of the fluid to be treated with respect to all the magnets 2 installed in the outer cylinder 1. As shown in FIG. 4, the turbulence generating plate 6 has a plurality of notches (toothed portions) 6a provided at a predetermined interval on its outer periphery. As shown in FIG. 4, an external toothed washer can be used as the turbulence generating plate 6. The notches 6a of the turbulence generating plate 6 in FIG. 4 are twisted, and the notches 6a are inclined with respect to the flow direction of the fluid to be treated. When turbulence is generated by the turbulence generating plate 6, the frequency with which the fluid to be treated passes through the magnetic flux and the opportunity for it to come into contact with the copper alloy can be increased. As the material of the turbulence generating plate 6, for example, stainless steel having rust and corrosion prevention effects against water can be used.

なお、乱流発生板6の形状は図4に示したものに限られず、乱流発生板6を処理対象流体が通過する際に、外筒1の横断面と平行な速度ベクトル成分(外筒1の軸方向と平行ではない速度ベクトル)を付与して乱流を発生させる形状のものであれば適宜代替可能である。但し、切り欠き部6aの形状としては、過度の圧力損失が発生しない程度で外筒1内に乱流を発生できるものを選択することが好ましい。また、図2の例では処理対象流体の最下流側にも乱流発生板6を設けているが、この最下流側の乱流発生板6は省略しても良い。また、乱流発生板6は全ての磁石2よりも上流側に設置する必要は必ずしもなく、例えば、外筒1が形成する流路の途中に設置しても良い。なお、乱流発生板6は省略も可能である。 The shape of the turbulence generating plate 6 is not limited to that shown in FIG. 4, and any shape that generates turbulence by imparting a velocity vector component parallel to the cross section of the outer cylinder 1 (a velocity vector that is not parallel to the axial direction of the outer cylinder 1) when the fluid to be treated passes through the turbulence generating plate 6 can be appropriately substituted. However, it is preferable to select a shape of the cutout portion 6a that can generate turbulence in the outer cylinder 1 without causing excessive pressure loss. In addition, in the example of FIG. 2, a turbulence generating plate 6 is also provided on the most downstream side of the fluid to be treated, but this turbulence generating plate 6 on the most downstream side may be omitted. In addition, the turbulence generating plate 6 does not necessarily need to be installed upstream of all the magnets 2, and may be installed, for example, in the middle of the flow path formed by the outer cylinder 1. The turbulence generating plate 6 may also be omitted.

以上のように構成される流体浄化装置100では、図2の矢印の方向から処理対象流体(例えば水)が導入される際、乱流発生板6において図4の反時計回りの旋回成分(図4の矢印31参照)が付与されて乱流(旋回流)となって外筒1の内部に導入される。乱流では、ミクロ的にみると各流体微粒子(例えば水分子)が前後左右に自由に流れ得る状態に近づくため、外筒1内の磁力の効果により電荷を帯びた微粒子が銅合金板4と接触する機会が増加する。 In the fluid purification device 100 configured as described above, when the fluid to be treated (e.g., water) is introduced from the direction of the arrow in FIG. 2, a counterclockwise swirling component in FIG. 4 (see arrow 31 in FIG. 4) is imparted to the turbulence generating plate 6, turning it into a turbulent flow (swirling flow) and introducing it into the outer cylinder 1. In a turbulent flow, when viewed microscopically, each fluid particle (e.g., water molecules) approaches a state in which they can flow freely back and forth and side to side, so the magnetic effect inside the outer cylinder 1 increases the chances that the charged particles will come into contact with the copper alloy plate 4.

次に処理対象流体は、乱流発生板6と下流側に位置する銅合金板4や、内側外筒1aを構成する銅合金と接触することで銅イオンを付与され、外筒1の軸方向において隣接する2枚の銅合金板4と当該2枚の銅合金板4によって挟まれた磁石2とが形成する第1環状流路41(図5参照)に導入される。外筒1内の複数の磁石2は同極が向かい合うようにスペーサ3によって間隔を介して配置されるので、外筒1内の少ない容積であっても図5に示すように外筒1内は多くの磁束線で充満される。特に第1環状流路41では処理対象流量の流れが磁束線の向きと逆方向または順方向に近づくため、処理対象流体(水)が第1環状流路4を通過する際に電荷を帯びやすくなり、その結果、銅合金1a,4に含まれる銅のイオン化が促進される。銅のイオン化が進展すると、銅イオンよりイオン化傾向の小さいカルシウム等のスケールが除去される。さらに磁力を受けた処理対象流体は赤錆の除去や黒錆の形成等の働きを促進させる。 Next, the fluid to be treated is given copper ions by contacting the copper alloy plate 4 located downstream of the turbulence generating plate 6 and the copper alloy constituting the inner outer cylinder 1a, and is introduced into the first annular flow passage 41 (see FIG. 5) formed by two adjacent copper alloy plates 4 in the axial direction of the outer cylinder 1 and the magnet 2 sandwiched between the two copper alloy plates 4. The multiple magnets 2 in the outer cylinder 1 are spaced apart by the spacer 3 so that the same poles face each other, so that the outer cylinder 1 is filled with many magnetic flux lines even with a small volume inside the outer cylinder 1, as shown in FIG. 5. In particular, in the first annular flow passage 41, the flow of the fluid to be treated approaches the reverse or forward direction of the magnetic flux lines, so that the fluid to be treated (water) is more likely to be charged when passing through the first annular flow passage 4, and as a result, the ionization of the copper contained in the copper alloys 1a and 4 is promoted. As the ionization of copper progresses, scale such as calcium, which has a smaller ionization tendency than copper ions, is removed. Furthermore, the fluid to be treated that is subjected to magnetic force promotes the removal of red rust and the formation of black rust.

第1環状流路41を抜けると、処理対象流体は、外筒1の軸方向において隣接する2枚の銅合金板4と当該2枚の銅合金板4によって挟まれたスペーサ3とが形成する第2環状流路42(銅合金板4と磁石2よりも小径のスペーサ3によって確保される流路であって、直前の第1環状流路よりも流路径が急拡大する流路)に導入される。第2環状流路42に導入された処理対象流体は当該2枚の銅合金板4から溶出される銅イオンを付与されるとともに、スペーサ3の上流側と下流側に位置する2つの磁石2によって形成される磁界を通過するように流れるため当該磁界から多くの磁力を受ける。当該スペースから流出した処理対象流体は、外筒1の出口までの短距離のうちに第1環状流路41と第2環状流路42を繰り返し通過することで、充分な銅イオンの付与と磁力の影響を受ける。なお、第2環状流路42のスペースを十分確保する観点からはスペーサ3の径は小さい方が好ましい。 After passing through the first annular flow passage 41, the fluid to be treated is introduced into the second annular flow passage 42 (a flow passage secured by the copper alloy plate 4 and the spacer 3 having a smaller diameter than the magnet 2, and the flow passage diameter is rapidly expanded compared to the immediately preceding first annular flow passage) formed by two copper alloy plates 4 adjacent to each other in the axial direction of the outer cylinder 1 and the spacer 3 sandwiched between the two copper alloy plates 4. The fluid to be treated introduced into the second annular flow passage 42 is given copper ions eluted from the two copper alloy plates 4, and is subjected to a large magnetic force from the magnetic field formed by the two magnets 2 located upstream and downstream of the spacer 3, since it flows through the magnetic field. The fluid to be treated flowing out from the space is given sufficient copper ions and is affected by the magnetic force by repeatedly passing through the first annular flow passage 41 and the second annular flow passage 42 within the short distance to the outlet of the outer cylinder 1. In addition, from the viewpoint of securing sufficient space for the second annular flow passage 42, it is preferable that the diameter of the spacer 3 is small.

本実施形態の流体浄化装置100では、外筒1と、外筒1の内側に収納されたシャフト5と、シャフト5に挿入された複数の金属プレート(銅合金板)4及び複数の磁石2とを備え、複数の磁石2のうちシャフト5の軸方向において隣接する2つの磁石2の間に、複数の金属プレート(銅合金板)4のうち少なくとも1枚の金属プレート(銅合金板)4を配置させ、複数の金属プレート(銅合金板)4のそれぞれには銅及び銀の少なくとも一方を含むこととした。 The fluid purification device 100 of this embodiment includes an outer cylinder 1, a shaft 5 housed inside the outer cylinder 1, and a plurality of metal plates (copper alloy plates) 4 and a plurality of magnets 2 inserted into the shaft 5, and at least one of the plurality of metal plates (copper alloy plates) 4 is disposed between two of the plurality of magnets 2 that are adjacent in the axial direction of the shaft 5, and each of the plurality of metal plates (copper alloy plates) 4 contains at least one of copper and silver.

このようにシャフト5に沿って磁石2と金属プレート4とを交互に配置させると、磁石2の磁気の作用により、処理対象流体に抗菌機能を付与し得る金属イオン(具体的には銅イオンや銀イオン)を金属プレート4から容易に放出させることができる。これにより銅や銀よりもイオン化傾向の大きいカルシウム化合物や鉄の酸化物などの除去性能を向上できるとともに、銅イオンや銀イオンによる抗菌性能も向上できる。 By arranging the magnets 2 and metal plates 4 alternately along the shaft 5 in this way, the magnetic action of the magnets 2 can easily release metal ions (specifically copper ions and silver ions) that can impart antibacterial properties to the fluid being treated from the metal plates 4. This improves the ability to remove calcium compounds and iron oxides, which have a greater tendency to ionize than copper and silver, and also improves the antibacterial properties of the copper and silver ions.

(水力発電機700)
図1に戻り、水力発電機700は、水車を原動機とした発電装置であり、配管83と配管84を接続する内部配管73と、内部配管73を流通する流体によって回転駆動される少なくとも1つの水車(羽根車)71,72とを備えている。図1の水車71,72は、それぞれ、図1の紙面に直交する回転軸心を有しており、内部配管73内を流通する流体から与えられる回転動力で発電機(図示せず)を駆動して発電する。水力発電機700により発生された電気(電流)は、蓄電器(図示せず)に蓄えられ、その電圧値は発電機700のケースに搭載された電圧計74に表示される。電圧計74を監視することで水力発電機700による発電状況を把握できる。
(Hydroelectric generator 700)
Returning to Fig. 1, the hydroelectric generator 700 is a power generation device using a water wheel as a prime mover, and includes an internal pipe 73 connecting a pipe 83 and a pipe 84, and at least one water wheel (impeller) 71, 72 that is rotationally driven by a fluid flowing through the internal pipe 73. The water wheels 71, 72 in Fig. 1 each have a rotation axis perpendicular to the plane of Fig. 1, and generate electricity by driving a generator (not shown) with the rotational power provided by the fluid flowing through the internal pipe 73. The electricity (current) generated by the hydroelectric generator 700 is stored in a capacitor (not shown), and the voltage value is displayed on a voltmeter 74 mounted on the case of the generator 700. The power generation status of the hydroelectric generator 700 can be grasped by monitoring the voltmeter 74.

蓄電器には、水力発電機700で発生された電力が蓄えられる。蓄電器に蓄えられた電力は、例えば、本実施形態に係る流体浄化発電システムが設置された設備内の電力使用機器の電源として利用することができる。 The storage battery stores the electricity generated by the hydroelectric generator 700. The electricity stored in the storage battery can be used, for example, as a power source for power-using devices in the facility in which the fluid purification power generation system according to this embodiment is installed.

以上のように構成された本実施形態に係る浄化発電システムによれば、流体浄化装置100で抗菌浄化した流体を水力発電機700に導入することができるので、水力発電機700内にスケールが付着することが抑制され、それにより発電効率が低下することを抑制できる。 The purification and power generation system according to this embodiment, configured as described above, can introduce fluid that has been antibacterial-purified by the fluid purification device 100 into the hydroelectric generator 700, thereby preventing scale from adhering to the hydroelectric generator 700 and thus preventing a decrease in power generation efficiency.

特に、既存の施設や工場等での給排水や循環水等として水を利用している場合には、その水の流通経路の途中に本実施形態に係る浄化発電システムを導入することで、流体浄化装置100による水の抗菌浄化と、水力発電機700による発電及び蓄電が容易に実現できる。また、蓄電器に蓄えた電力を当該施設や工場内で利用することができ、エネルギーの利用効率を向上させることができる。 In particular, when water is used as water supply and drainage or circulating water in existing facilities or factories, the purification and power generation system according to this embodiment can be introduced into the water distribution route, making it easy to realize antibacterial purification of water by the fluid purification device 100 and power generation and storage by the hydroelectric generator 700. In addition, the power stored in the storage device can be used within the facility or factory, improving the efficiency of energy use.

なお、図1の水車71,72として、いわゆるストリーム水車や下掛け水車といわれるものを採用したが、水車の形式はこれに限られず、衝動水車や反動水車を含めあらゆる形式の水車の利用が可能である。 Note that, while what is known as a stream turbine or undershot turbine is used as the turbines 71 and 72 in Figure 1, the type of turbine is not limited to these, and any type of turbine can be used, including impulse turbines and reaction turbines.

1…外筒、2…磁石、3…スペーサ、4…金属プレート、5…シャフト、71,72…水車(羽根車)、100…流体浄化装置、700…水力発電機 1...Outer cylinder, 2...Magnet, 3...Spacer, 4...Metal plate, 5...Shaft, 71, 72...Water wheel (impeller), 100...Fluid purifier, 700...Hydroelectric generator

Claims (4)

銅及び銀の少なくとも一方を含む複数の金属プレートと複数の磁石とを流体の流通方向に沿って配列させた流体浄化装置と、
前記流体浄化装置の下流に接続され、水車を原動機とする水力発電機とを備えることを特徴とする流体浄化発電システム。
A fluid purifying device in which a plurality of metal plates containing at least one of copper and silver and a plurality of magnets are arranged along a flow direction of a fluid;
A fluid purification power generation system comprising: a hydroelectric generator connected downstream of the fluid purification device and using a water turbine as a prime mover.
請求項1の流体浄化発電システムにおいて、
前記流体浄化装置は、流体が導入される外筒と、前記外筒の内側に収納されたシャフトとを備え、
前記複数の磁石は、前記シャフトに挿入されシャフトの軸方向に配列されており、
前記複数の金属プレートは、前記複数の磁石のうち隣接する2つの磁石の間に位置するように前記シャフトに挿入されていることを特徴とする流体浄化発電システム。
The fluid purification power generation system according to claim 1,
The fluid purifying device includes an outer cylinder into which a fluid is introduced, and a shaft housed inside the outer cylinder,
The plurality of magnets are inserted into the shaft and arranged in the axial direction of the shaft,
13. A fluid purification power generation system, comprising: a plurality of metal plates inserted into the shaft so as to be positioned between two adjacent magnets among the plurality of magnets.
請求項1の流体浄化発電システムにおいて、
前記水力発電機で発生された電力が蓄えられる蓄電器をさらに備えることを特徴とする流体浄化発電システム。
The fluid purification power generation system according to claim 1,
The fluid purification power generation system further comprises a storage battery for storing the power generated by the hydroelectric generator.
請求項1の流体浄化発電システムにおいて、
前記水力発電機により発生された電流の電圧値が表示される電圧計をさらに備えることを特徴とする流体浄化発電システム。
The fluid purification power generation system according to claim 1,
The fluid purification power generation system further comprises a voltmeter for displaying a voltage value of the current generated by the hydroelectric generator.
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