特許 6200215 クーリングタワーシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6200215

(24)【登録日】2017年9月1日

(45)【発行日】2017年9月20日

(54)【発明の名称】クーリングタワーシステム

(51)【国際特許分類】

   F28F 19/00 20060101AFI20170911BHJP

   C02F 1/48 20060101ALI20170911BHJP

   C02F 5/00 20060101ALI20170911BHJP

【ＦＩ】

   F28F19/00 501Z

   C02F1/48 A

   C02F5/00 610A

   C02F5/00 620B

   C02F5/00 620C

   F28F19/00 511Z

【請求項の数】5

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2013-124120(P2013-124120)

(22)【出願日】2013年6月12日

(65)【公開番号】特開2014-240739(P2014-240739A)

(43)【公開日】2014年12月25日

【審査請求日】2016年5月27日

(73)【特許権者】

【識別番号】501049948

【氏名又は名称】株式会社アルファ技研

(74)【代理人】

【識別番号】110001841

【氏名又は名称】特許業務法人梶・須原特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】和田 盾夫

(72)【発明者】

【氏名】古澤 耕一

【審査官】 鈴木 充

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００１−０９１１８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−０２８４７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−０５７２７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０６９１９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−２５４６５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０８７７５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１９６２１７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２８Ｆ １９／００

Ｃ０２Ｆ １／４８

Ｃ０２Ｆ ５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

冷却水と前記冷却水より高温の冷媒とを熱交換する熱交換器と、
前記熱交換器で熱交換された冷却水を冷却するクーリングタワーと、
前記クーリングタワーに補給される冷却水が貯留された給水タンクと、
前記給水タンク内の冷却水の中に配置された磁化器と、
前記給水タンク内に配置され、前記給水タンク内の冷却水を前記磁化器に供給するポンプとを備えており、
前記磁化器は、
磁石と、前記磁石により磁界が発生した領域に形成された冷却水の通路とを有し、
複数の前記磁石が前記通路を挟んで互いに対向して配置されていることを特徴とするクーリングタワーシステム。

【請求項2】

異なる磁極が前記通路を挟んで互いに対向して配置され、
前記磁石の異なる磁極同士が前記通路の延在方向に平行な方向に隣り合って配置されていることを特徴とする請求項１に記載のクーリングタワーシステム。

【請求項3】

異なる磁極が前記通路を挟んで互いに対向して配置され、
異なる前記磁石の同じ磁極同士が前記通路の延在方向に平行な方向に隣り合い、
隣り合う前記磁極の間に磁性を有さない第１部材が配置されていることを特徴とする請求項１に記載のクーリングタワーシステム。

【請求項4】

前記磁化器は、
前記磁石を囲んで配置された金属管をさらに有していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のクーリングタワーシステム。

【請求項5】

前記磁化器は、
前記磁石を囲んで配置された金属管と、
前記磁石の前記金属管に対向する面を被覆した第２部材とをさらに有しており、
前記第２部材は、磁性を有さない材料からなるとともに、前記第１部材に固定されていることを特徴とする請求項４に記載のクーリングタワーシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、熱交換器と、クーリングタワーと、クーリングタワーに供給される水が貯留された給水タンクとを備えたクーリングタワーシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

ビル空調や地域冷暖房設備等の熱交換器では、高温の熱媒体を冷却するため冷却水が用いられる。近年、使用後の冷却水をクーリングタワーで冷却し、熱交換器に再び供給することにより再利用している。

【0003】

クーリングタワーでは、冷却水と外気（空気）とを直接接触させ、一部の冷却水が蒸発して生じた潜熱（気化熱）により残りの冷却水を冷却している。そして、蒸発した冷却水量に相当する水をクーリングタワーに補給しつつ、熱交換器とクーリングタワーとの間で冷却水を循環させている。

【0004】

冷却水には上水道水や地下水等が用いられ、これらの水にはカルシウム、マグネシウム、シリカ等のスケール成分が含まれている。スケール成分は蒸発せず、冷却水の循環路に付着して配管等を閉塞させる。また、冷却水に含まれる酸化鉄（Ｆｅ(ＯＨ)_２）が活性酸素と反応すると、赤錆が発生し、配管等を閉塞させる。その結果、熱交換器へ送られる冷却水量が減少することで熱交換率が低下する。

【0005】

そこで、従来からスケールや赤錆の発生を抑止する方法が提案されている。例えば、(1)冷却水に薬剤を添加する方法（特許文献１）、(2)冷却水を電気分解する方法（特許文献２）、(3)クーリングタワーと熱交換器との間の循環路（配管）に磁石を取り付ける方法等がある。

【0006】

特許文献１では、薬剤とスケールとを化学反応させ、スケールを溶解、除去している。

【0007】

また、特許文献２では、電気分解によりスケール成分がイオン化し、電極カバー（電極を覆うカバー）に付着する。これを回収することでスケール成分を除去している。

【0008】

さらに、上記(3)の方法では、磁力により配管内面に固着したスケールを軟化させ、配管の閉塞を抑止している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特開２００３−２６２４９４号公報

【特許文献2】特開２００６−６１８４４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

しかしながら、上記(1)の方法では、薬剤を定期的に添加する必要があるため、ランニングコストが高くなる。また、添加後は、冷却水中の濃度管理が必要となり、煩雑な作業を要する。

【0011】

さらに、上記(2)の方法では、電極カバーからスケールを取り除く作業が必要となる。また、電極は消耗品であるため、使用後は新たな電極に交換する必要があり、ランニングコストが高くなる。

【0012】

一方、上記(3)の方法では、(1)及び(2)のようなコストの心配は少ないが、軟化したスケールが循環路を流れ、再び配管等に付着することで、配管が閉塞する。また、配管の管径、配管を通過する冷却水の速度及び流量等の条件により、スケールの軟化量が異なるため、十分な効果が得られないことがある。

【0013】

そこで、本発明の目的は、ランニングコストを抑えつつ、簡易に且つ確実にスケール及び赤錆の発生を抑止できるクーリングタワーシステムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0014】

本発明のクーリングタワーシステムは、
冷却水と前記冷却水より高温の冷媒とを熱交換する熱交換器と、前記熱交換器で熱交換された冷却水を冷却するクーリングタワーと、前記クーリングタワーに補給される冷却水が貯留された給水タンクと、前記給水タンク内の冷却水の中に配置された磁化器と、前記給水タンク内に配置され、前記給水タンク内の冷却水を前記磁化器に供給するポンプとを備えており、
前記磁化器は、磁石と、前記磁石により磁界が発生した領域に形成された冷却水の通路とを有し、
複数の前記磁石が前記通路を挟んで互いに対向して配置されている。
ここで、異なる磁極が前記通路を挟んで互いに対向して配置され、前記磁石の異なる磁極同士が前記通路の延在方向に平行な方向に隣り合って配置されていることが好ましい。
また、別の観点として、異なる磁極が前記通路を挟んで互いに対向して配置され、異なる前記磁石の同じ磁極同士が前記通路の延在方向に平行な方向に隣り合い、隣り合う前記磁極の間に磁性を有さない第１部材が配置されていることが好ましい。

【0015】

本発明によると、貯留タンク内の冷却水が磁界が発生した領域を通過することでイオン化し（Ｈ^＋,ＯＨ⁻）、冷却水に含まれるスケール成分（カルシウム、マグネシウム、シリカ等）が沈降分離する。これにより、貯留槽内ではスケール成分の濃縮が抑制され、冷却水中のスケール成分をこれらの溶解度以下に保つことができる。このような冷却水がクーリングタワーに供給され、クーリングタワーと熱交換器との間を循環するため、循環路でのスケールの付着を抑止できる。
また、発生したイオンは、各種部材に付着したスケール（カルシウム、マグネシウム、シリカ等）に衝突し、スケールを剥離するため、スケールの付着量を減少させることができる。
さらに、赤錆（Ｆｅ_２Ｏ_３）は水中の酸化鉄（Ｆｅ(ＯＨ)_２）が活性酸素（Ｏ_２）と反応することによって生じるが、
２Ｆｅ(ＯＨ)_２＋１／２Ｏ_２→Ｆｅ_２Ｏ_３(赤錆)＋２Ｈ_２Ｏ ・・・(ａ)
磁化器内で発生したイオン（Ｈ^＋）が活性酸素（Ｏ_２）と反応するため、
１／２Ｏ_２＋２Ｈ^＋→Ｈ_２Ｏ
上記(ａ)式の反応、つまり、酸化鉄（Ｆｅ(ＯＨ)_２）と活性酸素（Ｏ_２）との反応を抑えることができる。その結果、赤錆の発生を抑止できる。また、既に発生した赤錆がイオンによって還元され、黒錆（Ｆｅ_３Ｏ_４）となる。
Ｆｅ_２Ｏ_３(赤錆)⇒４Ｆｅ_３Ｏ_４(黒錆)
黒錆は配管等を腐食から保護する強固な膜であるため、各種部材の腐食を抑止できる。
さらに、本発明では、給水タンク内に磁化器を設置し、冷却水を磁化器内に流すだけでよいため、ランニングコストを抑えつつ、簡易に且つ確実にスケール及び赤錆の発生を抑止できる。

【0016】

また、磁石で冷却水の通路を挟むことにより、通路での磁界強度を高めることができるため、冷却水を確実にイオン化させることができる。これにより、スケール及び赤錆の発生を効果的に抑止できる。

【0017】

また、異なる磁極で冷却水の通路を挟むことにより、通路での磁界強度を高めることができるため、冷却水を確実にイオン化させることができる。これにより、スケール及び赤錆の発生を効果的に抑止できる。

【0018】

さらに、異なる前記磁石の同じ磁極同士が前記通路の延在方向に平行な方向に隣り合い、隣り合う前記磁極の間に磁性を有さない第１部材が配置されている場合、隣り合う磁極同士が反発することで隣り合う磁石が反発する方向へ移動しようとするが、第１部材により磁石の移動を抑止できる。

【0019】

また、前記磁化器は、前記磁石を囲んで配置された金属管をさらに有していることが好ましい。金属管により磁界が外部に漏れないようにすることができるため、磁化器内（金属管内）の磁界強度が弱まることを抑止できる。

【0020】

また、前記磁化器は、前記磁石を囲んで配置された金属管と、前記磁石の前記金属管に対向する面を被覆した第２部材とをさらに有しており、前記第２部材は、磁性を有さない材料からなるとともに、前記第１部材に固定されていることが好ましい。第２部材により、磁石が金属管に引き寄せられることを防止できる。

【発明の効果】

【0021】

本発明によると、磁化器内で冷却水をイオン化させることにより、冷却水中のスケールを沈降分離させ、スケール成分の濃縮を抑制できる。このような冷却水がクーリングタワーと熱交換器との間の循環路を流れても、スケール成分が循環路に付着しにくい。また、上記イオンが、各種部材に付着したスケールに衝突してスケールを剥離させるとともに、赤錆の発生要因となる活性酸素と反応するため、スケールの付着及び赤錆の発生を抑止できる。さらに、これらの効果は、給水タンク内に磁化器を配置するだけで得られるため、ランニングコストを抑えつつ、簡易に且つ確実にスケール及び赤錆の発生を抑止できる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明の実施形態に係るクーリングタワーシステムの全体構成を示す模式図である。

【図2】（ａ）は図１に示す磁化装置の断面図であり、（ｂ）は磁化装置の他の断面図である。

【図3】（ａ）は磁化器の断面図であり、（ｂ）は磁化器の他の断面図((ａ)のIIIb-IIIb線に沿った断面図)であり、（ｃ）はコア及び磁石の斜視図である。

【図4】磁化器内の模式図である。

【図5】（ａ）は変形例１の磁化器のコア及び磁石の斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のVb-Vb線に沿った断面図である。

【図6】（ａ）及び（ｂ）は他の変形例の磁化器内の模式図である。

【図7】他の変形例の磁化器内の模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、本発明の実施形態について説明する。

【0024】

ここでは、本発明の一実施形態であるクーリングタワーシステムについて、図１〜４を参照しつつ説明する。

【0025】

クーリングタワーシステム１００は、図１に示すように、ビル空調や地域冷暖房設備等に設けられた熱交換器１と、熱交換器１で使用した冷却水を冷却するクーリングタワー（冷却塔）２と、クーリングタワー２に水を補給する給水タンク３とを備えている。給水タンク３には、上水道水や地下水等が貯留されている。

【0026】

熱交換器１とクーリングタワー２とは第１配管４及び第２配管５によって接続され、熱交換器１、クーリングタワー２、第１配管４及び第２配管５により冷却水の循環路が形成されている。また、クーリングタワー２と給水タンク３とは第３配管６によって接続されている。

【0027】

熱交換器１では、冷却水と、冷却水より高温の熱冷媒とが熱交換される。使用後の冷却水は、第１配管４を通過してクーリングタワー２に送られ、冷却される。冷却された水は、その後、第２配管５を通過して再び熱交換器１に送られる。このように、冷却水は、熱交換器１→第１配管４→クーリングタワー２→第２配管５→熱交換器１→第１配管４→・・・と循環している。

【0028】

クーリングタワー２では、第１配管４から送られた冷却水が上方から散水される。散水された冷却水は、大半がクーリングタワー２の底部に貯まるが、一部は吸気口２ａ,２ｂ・・・から吸い込まれた大気によって温められ、蒸発する。このときに生じた潜熱（気化熱）により残りの冷却水（散水された冷却水や底部に貯まった冷却水）が冷却される。

【0029】

また、クーリングタワー２には、蒸発及び飛散した冷却水量に相当する冷却水が、給水タンク３から第３配管６を介して補給される。補給された水は、クーリングタワー２の底部に貯まる。

【0030】

次に、給水タンク３内の構成について、図１〜図３を参照しつつ説明する。

【0031】

給水タンク３の底部には、磁化装置７が配置されている。磁化装置７は、台８に載置された筐体９内に配置されている。筐体９は冷却水中に配置され、内部に冷却水が入らないように密閉されている。また、磁化装置７は、給水タンク３上に配置された電源装置１０に接続されている。

【0032】

磁化装置７は、図２（ａ）,（ｂ）に示すように、給水タンク３内の冷却水を汲み上げるポンプ１１と、ポンプ１１より高位置に配置された円筒状の２つの磁化器２１,３１とを有している。ポンプ１１と磁化器２１,３１とは、Ｔ字状の配管１２と、配管１２の２つの出口に接続されたＬ字状の配管１３,１４とによって接続されている。また、磁化器２１,３１は、それぞれ、その上方に延在した配管１５,１６によって筐体９外と連通している。ポンプ１１は図１に示す電源装置１０に接続され、電源装置１０を操作することによりポンプ１１のＯＮ,ＯＦＦ操作や汲み上げ量が制御可能である。

【0033】

ポンプ１１によって汲み上げた冷却水は、配管１２を通過して配管１３と配管１４とに分かれ、その先にある磁化器２１，３１に流れる。磁化器２１,３１を通過した冷却水はそれぞれ配管１５，１６を通過して筐体９外に排出される。

【0034】

続いて、磁化器２１,３１について、図３,４を参照しつつ詳細に説明する。なお、磁化器２１と磁化器３１とは同様な構成であるため、以下では磁化器２１について説明し、磁化器３１の説明を省略する。

【0035】

磁化器２１は、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、金属製の金属管４１と、その内部に配置された円筒状のコア４２と、コア４２を上方及び下方から保持するＣ形の止め輪４３,４４と、止め輪４３の上方に配置されたスペーサ４５と、止め輪４４の下方に配置されたスペーサ４６とを有している。止め輪４３,４４により、コア４２が金属管４１から抜けるのを防止できる。コアは、磁性を有さない材料、例えば、樹脂から形成されている。

【0036】

コア４２には、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、軸方向に貫通した孔４２ａが形成されている。孔４２ａは、冷却水の通路となっている。また、コア４２には、径の中心に向かって凹んだ３個の穴５１,５２,５３と３個の穴５４,５５,５６とが、互いにコア４２の軸対称となる位置に形成されている（図３(ｂ)参照）。穴５１,５２,５３は上下方向に並んで形成されている。また、穴５４,５５,５６も上下方向に並んで形成されている。

【0037】

したがって、穴５１と穴５４とが対向し、穴５２と穴５５とが対向し、穴５３と穴５６とが対向している。ここで、上下方向とは、孔４２ａ（冷却水の通路）の延在方向である。

【0038】

穴５１,５２,５３には、それぞれ直方体状の磁石６１,６２,６３が配置されている。また、穴５４,５５,５６には、それぞれ直方体状の磁石６４,６５,６６が配置されている。上下方向に隣り合う磁石の間（例えば、磁石６１と磁石６２との間、磁石６２と磁石６３との間）にはコア４２が存在する。例えば、磁石６１と磁石６２との間にはコア介在部４２Ａ（第１部材）が配置され、磁石６２と磁石６３との間にはコア介在部４２Ｂ（第１部材）が配置されている。コア介在部は径方向に延在している。

【0039】

磁石６１,６２,６３と、磁石６４,６５,６６とは、冷却水の通路である孔４２ａを挟んで径方向に対向している（図３(ａ)参照）。具体的には、磁石６１と磁石６４とが対向し、磁石６２と磁石６５とが対向し、磁石６３と磁石６６とが対向している。

【0040】

また、磁石６１,６２,６３,６４,６５,６６の金属管４１に対向する面はコア４２に被覆されている。例えば、磁石６１の金属管４１に向かった面は被覆部４２Ｌ（第２部材）に被覆されている。被覆部４２Ｌの上端はコア４２の上端部に固定され、下端はコア介在部４２Ａに固定されている。また、磁石６２の金属管４１に向かった面は被覆部４２Ｍ（第２部材）に被覆されている。被覆部４２Ｍの上端はコア介在部４２Ａに固定され、下端はコア介在部４２Ｂに固定されている。なお、図３（ｃ）では、被覆部を省略して図示している。

【0041】

上記の構成から、磁石６１,６２,６３,６４,６５,６６はコア４２の軸方向（上下方向）及び径方向に殆ど動かない。したがって、上下方向に隣り合う磁石同士が反発しても（例えば、磁石６１と磁石６２とが反発しても）、また、金属管４１に磁石を引き寄せる力が働いても、コア４２のコア介在部４２Ａ,４２Ｂ及び被覆部４２Ｌ,４２Ｍによって磁石６１,６２,６３,６４,６５,６６は殆ど動かない。

【0042】

磁石６１,６２,６３は、図４に示すように、Ｓ極がＮ極より孔４２ａに近い位置に配置されている。そして、磁石６１,６２,６３のＮ極が上下方向に並んで配置され、Ｓ極が上下方向に並んで配置されている。

【0043】

一方、磁石６４,６５,６６は、Ｎ極がＳ極より孔４２ａに近い位置に配置されている。そして、磁石６４,６５,６６のＮ極が上下方向に並んで配置され、Ｓ極が上下方向に並んで配置されている。

【0044】

上記構成から、磁石６１のＳ極と磁石６４のＮ極とが孔４２ａ（冷却水の通路）を挟んで対向し、磁石６２のＳ極と磁石６５のＮ極とが孔４２ａを挟んで対向し、磁石６３のＳ極と磁石６６のＮ極とが孔４２ａを挟んで対向している。磁石６４のＮ極から磁石６１のＳ極に向かって磁界が発生し、磁石６５のＮ極から磁石６２のＳ極に向かって磁界が発生し、磁石６６のＮ極から磁石６３のＳ極に向かって磁界が発生している。孔４２ａ（冷却水の通路）は、上記の磁界が発生した領域に形成されている。

【0045】

そして、本発明者らは、磁界が発生した領域に冷却水が流れると、以下の事象が起こることを見出した。
(Ａ)冷却水がイオン化し（Ｈ^＋,ＯＨ⁻）、冷却水に含まれるスケール成分（カルシウム、マグネシウム、シリカ等）が沈降分離する。
(Ｂ)上記イオン（Ｈ^＋,ＯＨ⁻）は、配管等の各部材に付着したスケールに衝突し、スケールを剥離する。
(Ｃ)冷却水中の酸化鉄（Ｆｅ(ＯＨ)_２）が、冷却水中の活性酸素（Ｏ_２）と反応することにより、赤錆（Ｆｅ_２Ｏ_３）が発生するが、
２Ｆｅ(ＯＨ)_２＋１／２Ｏ_２→Ｆｅ_２Ｏ_３(赤錆)＋２Ｈ_２Ｏ ・・・(ａ)
上記イオン（Ｈ^＋）が活性酸素（Ｏ_２）と反応することにより、
１／２Ｏ_２＋２Ｈ^＋→Ｈ_２Ｏ
(ａ)式の反応を抑えることができるため、赤錆（Ｆｅ_２Ｏ_３）の発生を抑止できる。
(Ｄ)既に発生した赤錆（Ｆｅ_２Ｏ_３）が上記イオンによって還元され、黒錆（Ｆｅ_３Ｏ_４）となる。
Ｆｅ_２Ｏ_３(赤錆)⇒Ｆｅ_３Ｏ_４(黒錆)
黒錆は配管等を腐食から保護する強固な膜であり、各種部材を腐食から守る。

【0046】

上記から、図１に示す給水タンク３内では、磁化装置７を作動させることにより、冷却水中のスケール成分（カルシウム、マグネシウム、シリカ等）が沈降分離する。これにより、給水タンク３内ではスケール成分の濃縮が抑制され、冷却水中のスケール成分をこれらの溶解度以下に保つことができる。このような冷却水がクーリングタワー２に供給され、クーリングタワー２、第２配管５、熱交換器１及び第１配管４の循環路を循環しても、循環路にスケールが殆ど付着しない。したがって、本発明のクーリングタワーシステムではスケールの付着を抑止できる。

【0047】

また、イオン化した冷却水（Ｈ^＋,ＯＨ⁻）がクーリングタワー２に供給され、クーリングタワー２、第２配管５、熱交換器１及び第１配管４の循環路を循環すると、イオン（Ｈ^＋,ＯＨ⁻）が配管等に付着したスケールに衝突し、スケールを剥離させる。これにより、循環路へのスケールの付着を減少させることができる。さらに、イオン（Ｈ^＋）により赤錆の発生を抑止できるとともに、イオン（ＯＨ⁻）が既に発生した赤錆を黒錆に変えるため、各種部材の腐食を抑止できる。

【0048】

また、本実施形態では、給水タンク３内に磁化器２１,３１を設置し、磁化器２１,３１内に冷却水を流すだけでよいため、ランニングコストを抑えつつ、簡易に且つ確実にスケール及び赤錆の発生を抑止できる。

【0049】

さらに、磁化器２１,３１において、冷却水の通路（孔４２ａ）を磁石６１,６２,６３と磁石６４,６５,６６とで挟むことにより、孔４２ａでの磁界強度を高めることができる。これにより、冷却水を確実にイオン化させることができるため、スケール及び赤錆の発生を効果的に抑止できる。

【0050】

また、磁化器２１,３１では、冷却水の通路（孔４２ａ）をＮ極とＳ極とで挟むことにより、孔４２ａでの磁界強度を高めることができる。これにより、冷却水を確実にイオン化させることができるので、スケール及び赤錆の発生を効果的に抑止できる。

【0051】

さらに、磁石６１,６２,６３,６４,６５,６６を金属管４１で囲むことにより、磁界が外部に漏れないようにすることができるため、磁化器２１,３１内の磁界強度が弱まることを抑止できる。

【0052】

また、上下方向に並んだ磁石６１,６２,６３では、Ｎ極が上下方向に並び、Ｓ極が上下方向に並んでいるため、上下方向に隣り合う磁石が反発し合うが、磁石間にコア４２が配置されているため（例えば、磁石６１と磁石６２との間にはコア介在部４２Ａが配置され、磁石６２と磁石６３との間にはコア介在部４２Ｂが配置されているため）、磁石６１,６２,６３の移動を抑止できる。

【0053】

同様に、上下方向に並んだ磁石６４,６５,６６においても、Ｎ極が上下方向に並び、Ｓ極が上下方向に並んでいるため、上下方向に隣り合う磁石が反発し合うが、磁石間にコア４２が配置されているため、磁石６４,６５,６６の移動を抑止できる。

【0054】

さらに、磁化器２１において、金属管４１から磁石６１,６２,６３,６４,６５,６６を引き寄せる力が働いても、コア４２の被覆部（図３(ａ)の被覆部４２Ｌ,４２Ｍ等）によって、磁石６１,６２,６３,６４,６５,６６の移動を抑えることができる。

【0055】

ここで、磁化装置の条件の一例を説明する。
・磁化器２１,３１を通過する水の速度：１ｍ／秒以上３０ｍ／秒以下
・磁化器２１,３１内の水の通過時間 ：１ｍ秒以上
・磁化器２１,３１内の磁界強度 ：１００ｍＴ以上４００ｍＴ
なお、水の速度、水の通過時間及び磁界強度は、上記範囲に限られず、変更可能である。

【0056】

〔変形例１〕
次に、本発明の変形例１について、図５を参照しつつ説明する。変形例１において上記実施形態と異なる点は、磁化器の構成（コア及び磁石）である。なお、図５では、磁化器の金属管４１、止め輪４３,４４及びスペーサ４５,４６を省略している。

【0057】

磁化器２２１は、図示しない金属製の管の内部に配置された筒状のコア２４２を有している。コア２４２には、軸方向に貫通した孔（冷却水の通路）２４２ａが形成され、側部に凹部２４３が形成されている。

【0058】

また、コア２４２には、径中心に向かって凹んだ４個の穴２５１,２５２,２５３,２５４と４個の穴２５５,２５６,２５７,２５８とが、互いにコア４２の軸対称となる位置に形成されている。４個の穴２５１,２５２,２５３,２５４は上下方向に並んで形成されている。また、４個の穴２５５,２５６,２５７,２５８も上下方向に並んで形成されている（図５(ｂ)参照）。

【0059】

したがって、穴２５１と穴２５５とが対向し、穴２５２と穴２５６とが対向し、穴２５３と穴２５７とが対向し、穴２５４と穴２５８とが対向している。

【0060】

穴２５１,２５２,２５３,２５４には直方体状の磁石２６１,２６２,２６３,２６４が配置され、穴２５５,２５６,２５７,２５８には直方体状の磁石２６５,２６６,２６７,２６８が配置されている。上下方向に隣り合う磁石の間にはコアが存在する。例えば、磁石２６１と磁石２６２との間にはコア介在部２４２Ａ（第１部）が存在し、磁石２６２と磁石２６３との間にはコア介在部２４２Ｂ（第１部）が存在する。

【0061】

磁石２６１,２６２,２６３,２６４と、磁石２６５,２６６,２６７,２６８とは、孔２４２ａ（冷却水の通路）を挟んで径方向に対向している（図５(ｂ)参照）。具体的には、磁石２６１と磁石２６５とが対向し、磁石２６２と磁石２６６とが対向し、磁石２６３と磁石２６７とが対向し、磁石２６４と磁石２６８とが対向している。

【0062】

また、磁石２６１,２６２,２６３,２６４,２６５,２６６,２６７,２６８の金属管４１に対向する面はコア２４２によって被覆されている。例えば、磁石２６２の金属管４１に向かった面は被覆部２４２Ｌ（第２部材）に被覆されている。被覆部２４２Ｌの上端はコア介在部２４２Ａに固定され、下端はコア介在部２４２Ｂに固定されている。このように、磁石を被覆する被覆部はコア介在部に固定されている。なお、図５（ａ）では、被覆部を省略して図示している。

【0063】

このように、上下方向に並ぶ磁石間にはコア２４２（「コア介在部２４２Ａ」,「コア介在部２４２Ｂ」等）が配置されているとともに、磁石の金属管２４１に対向する面はコア２４２（「被覆部２４２Ｌ」等）によって被覆されている。これにより、磁石２６１,２６２,２６３,２６４,２６５,２６６,２６７,２６８は、コア４２の軸方向（上下方向）及び径方向に殆ど動かない。

【0064】

また、図５（ｂ）に示すように、磁石２６１,２６２,２６３,２６４は、Ｓ極がＮ極よりも孔２４２ａに近い位置に配置されている。そして、磁石２６１,２６２,２６３,２６４は、Ｎ極が上下方向に並んで配置され、Ｓ極が上下方向に並んで配置されている。

【0065】

一方、磁石２６５,２６６,２６７,２６８では、Ｎ極がＳ極より孔２４２ａに近い位置に配置されている。したがって、磁石２６５,２６６,２６７,２６８でも、Ｎ極が上下方向に並んで配置され、Ｓ極が上下方向に並んで配置されている。

【0066】

上記構成から、磁石２６１のＳ極と磁石２６５のＮ極とが孔２４２ａ（冷却水の通路）を挟んで対向し、磁石２６２のＳ極と磁石２６６のＮ極とが孔４２ａを挟んで対向し、磁石２６３のＳ極と磁石２６７のＮ極とが孔４２ａを挟んで対向し、磁石２６４のＳ極と磁石２６８のＮ極とが孔４２ａを挟んで対向している。これにより、互いに対向するＮ極からＳ極に向かって磁界が発生している。この領域に冷却水を流すと、冷却水がイオン化する（Ｈ^＋,ＯＨ⁻）。

【0067】

以上より、本変形例においても、磁化器で冷却水をイオン化することにより、ランニングコストを抑えつつ、簡易に且つ確実にスケール及び赤錆の発生を抑止できる。

【実施例】

【0068】

本発明のクーリングタワーシステムを用いて給水タンク内の冷却水を処理し、処理前と処理後の配管の状態及び給水タンク内の冷却水を比較した。

【0069】

（実験条件）
スケールの付着を抑えるため、給水タンクに定期的に薬剤（水処理材）を添加し、平成２４年７月５日に薬剤添加による効果（管内壁面及び給水タンク内の冷却水）を確認した。
その後、薬剤添加を終了し、給水タンクに２台の磁化装置を配置した（図１参照）。そして、平成２４年７月２７日から平成２４年１１月９日まで磁化装置を運転した。ここで、磁化装置の磁化器（コア及び磁石）には「ツインフォース１５Ａ」（株式会社アルファ技研製）を用い、ポンプには「水中ポンプ３２ＰＬ−６．１５Ｓ」（テラル株式会社製）を用いた。そして、平成２４年１１月９日に磁化装置による効果（配管内壁面及び給水タンク内の冷却水）を確認した。ここで調査対象の配管には、給水タンクとクーリングタワーとを接続する配管（図１の「第３配管６」に相当）を用いた。

【0070】

（実験結果）
<配管の状態>
平成２４年７月５日時点では、配管内壁面（略全面）に赤錆が発生していた。このように、薬剤添加では赤錆の発生を十分に抑えることができなかった。
しかし、磁化装置設置後の平成２４年１１月９日には、赤錆が黒錆に変化していた。これは、磁化器を通過した冷却水がイオン化し、イオン（ＯＨ⁻）が赤錆と反応したためと考えられる。
<給水タンク内の冷却水>
平成２４年７月５日は、給水タンク内の冷却水が黒く濁っていた。薬剤添加ではスケール成分を除去できず、冷却水中のスケール成分が飽和状態であったと考えられる。
一方、磁化装置設置後の平成２４年１１月９日は、給水タンク内の冷却水が透明であった。これは、冷却水に含まれるスケール成分が沈殿分離したためと考えられる。

【0071】

また、冷却水を分析したところ、表１の結果が得られた。

【表1】

【0072】

ここで、「溶存酸素」は溶存酸素計を用いて測定した。
また、「ｐＨ」をＪＩＳ Ｋ０１０２−１２．１を用いて分析した。
さらに、「カルシウム濃度」、「ケイ素濃度」、「マグネシウム濃度」及び「鉄濃度」については、冷却水を５Ｃろ紙で濾過し、濾過後の冷却水をＩＣＰ発光分光分析装置を用いて分析した。

【0073】

通常、薬剤添加を継続しても、その効果が十分でないため、冷却水中のスケール成分（カルシウム、ケイ素、マグネシウム）及び赤錆の原因となる鉄の濃度が増加する。しかし、磁化装置設置後は、表１に示すように、冷却水中のカルシウム、ケイ素及び鉄を減少させることができた。また、マグネシウム濃度も変化しておらず、増加することを抑止できた。

【0074】

以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。

【0075】

例えば、本実施形態では、３つの磁石６１,６２,６３（磁石６４,６５,６６）が冷却水の通路（孔４２ａ）の延在方向に平行な方向に並んでいる。また、変形例１では、４つの磁石２６１,２６２,２６３,２６４（磁石２６５,２６６,２６７,２６８）が冷却水の通路（孔２４２ａ）の延在方向に平行な方向に並んでいるが、磁石の数（冷却水の通路の延在方向に平行に並ぶ磁石の数）は、２つでもよく、５つ以上でもよい。また、１つの磁石だけが配置されてもよい。

【0076】

さらに、磁石の配置は、本実施形態及び変形例１に示すものに限られず、変更可能である。

【0077】

例えば、本実施形態及び変形例１では、２つの磁石（例えば、磁石６１と磁石６４）を冷却水の通路（孔４２ａ）を挟んで互いに対向して配置しているが、２つの磁石が対向していなくてもよい。例えば、２つの磁石をコアの周方向に隣り合うように配置し、一方の磁石のＮ極を冷却水の通路に対向させ、他方の磁石のＳ極を冷却水の通路に対向させると、上記Ｎ極からＳ極に向かって磁界が発生する。この領域に冷却水を流すことで、冷却水をイオン化できる。

【0078】

また、本実施形態及び変形例１では、磁石の一方の極（Ｎ極又はＳ極）を他方の極（Ｓ極又はＮ極）より冷却水の通路に近い位置に配置しているが、図６（ａ）に示すように、一つの磁石のＮ極及びＳ極を冷却水の通路から同じ距離の位置に配置してもよい。図６（ａ）では、２つの磁石３６１,３６２を冷却水の通路を挟んで互いに対向して配置している。図中において左側の磁石３６１では、Ｓ極がＮ極の上方に配置されている。一方、図中において右側の磁石３６２では、Ｎ極がＳ極の上方に配置されている。そして、左側の磁石３６１のＳ極と、右側の磁石３６２のＮ極とが冷却水の通路を挟んで対向し、磁石３６２のＮ極から磁石３６１のＳ極に向かって磁界が発生している。また、左側の磁石３６１のＮ極と、右側の磁石３６２のＳ極とが冷却水の通路を挟んで対向し、磁石３６１のＮ極から磁石３６２のＳ極に向かって磁界が発生している。さらに、磁石３６１のＮ極からＳ極に向かっても磁界が発生し、磁石３６２のＮ極からＳ極に向かっても磁界が発生している。このような領域に冷却水を流すことにより、冷却水をイオン化できる。

【0079】

また、本実施形態及び変形例１では、異なる磁極（Ｎ極とＳ極）が冷却水の通路（孔４２ａ,２４２ａ）を挟んで互いに対向して配置されているが、同じ磁極同士が対向してもよい。

【0080】

さらに、本実施形態及び変形例１では、同じ磁極が上下方向に並んで配置されているが、異なる磁極が上下方向に並んで配置されてもよい。例えば、図６（ｂ）では、冷却水の通路の左側に磁石４６１,４６２,４６３が配置され、通路の右側に磁石４６４,４６５,４６６が配置されている。通路の左側の磁石４６１,４６２,４６３では、Ｎ極とＳ極とが上下方向に交互に配置されている。また、通路の右側の磁石４６４,４６５,４６６でも、Ｎ極とＳ極とが上下方向に交互に配置されている。

【0081】

そして、磁石４６１のＳ極と磁石４６４のＮ極とが冷却水の通路を挟んで対向し、Ｎ極からＳ極に向かって磁界が発生している。また、磁石４６２のＮ極と磁石４６５のＳ極とが冷却水の通路を挟んで対向し、Ｎ極からＳ極に向かって磁界が発生している。さらに、磁石４６３のＳ極と磁石４６６のＮ極とが冷却水の通路を挟んで対向し、Ｎ極からＳ極に向かって磁界が発生している。このような領域に冷却水を流すことで、冷却水をイオン化できる。

【0082】

また、本実施形態及び変形例１では、２つの磁石を冷却水の通路を挟んで対向するように配置したが、図７に示すように、１つの磁石５６１だけを用いてもよい。図７では、半円形状の磁石６６１が冷却水の通路の外側に周方向に沿って配置されている。そして、磁石５６１のＮ極とＳ極とが冷却水の通路を挟んで対向し、対向するＮ極からＳ極に向かって磁界が発生している。この領域に冷却水を流すことにより、冷却水をイオン化できる。

【0083】

さらに、本実施形態及び変形例１では、上下方向に並んだ２つの磁石の間（例えば、図３(ｃ)の「磁石６１」と「磁石６２」との間）にコア（コア介在部４２Ａ）が存在するが、２つの磁石の間にコアが存在しなくてもよい。

【0084】

また、本実施形態及び変形例１では、磁化装置が金属管を有するが、金属管を有していなくてもよい。

【0085】

さらに、本実施形態及び変形例１では、磁化器において、磁石の金属管に対向する面（例えば、図３(ａ)の「磁石６２」の「金属管４１」に対向する面）にコア（被覆部４２Ｌ）が被覆されているが、磁石の金属管に対向する面がコア等によって被覆されていなくてもよい。

【0086】

また、本実施形態及び変形例１では、図２に示すように、磁化装置７が２つの磁化器２１,３１を備え、ポンプ１１から汲み上げた水が２つの磁化器２１,３１に送られるが、磁化器の数は１つでもよく、３つ以上でもよい。

【符号の説明】

【0087】

１ 熱交換器
２ クーリングタワー
３ 給水タンク
４ 第１配管
５ 第２配管
６ 第３配管
７ 磁化装置
１１ ポンプ
２１,３１,２２１ 磁化器
４１ 金属管
４２,２４２ コア（第１絶縁材）
４２ａ,２４２ａ 孔（冷却水の通路）
４２Ａ,４２Ｂ,１４２Ａ,１４２Ｂ コア介在部（第１部材）
４２Ｌ,４２Ｍ,１４２Ｌ 被覆部（第２部材）
６１,６２,６３,６４,６５,６６,２６１,２６２,２６３,２６４,２６５,２６６,２６７,２６８ 磁石
１００ クーリングタワーシステム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】