JPH09187772A - 流体中の分子クラスターの制御装置並びに方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 流体の分子クラスターサイズを減少させる装
置並びに方法を提供する。 【解決手段】 流体を流通させるパイプ手段３、９、１
４、１５、２１、２２と、このパイプ手段を流通する流
体に対してこれと交差する方向に電界または磁界のエネ
ルギー界を印加する手段１〜２、６〜７、１０〜１１、
１６〜１７、２０〜２０ａ、２３〜２４とからなり、エ
ネルギー界の流体の流通方向と平行な巾は１ｍｍ以下
で、エネルギー界を印加する手段の流体の流通方向と平
行な方向における全体の厚みは１０ｍｍ以下である。電
界を印加する手段として電気化学的電位差の異なるシー
ト状導電材を環状にして、パイプの外周に取り付けるこ
とが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は流動する流体に電界
または磁界を印加することによって流体を処理する装置
並びに方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】本願発明者は先に、米国特許第５，３８
７，３２４号で、流体パイプ内に電気化学的電位差が異
なる２つの電極を配設してなる流体処理装置を提供し
た。この装置では、一方の電極を構成する導電材の少な
くとも一部が、他方の電極を構成する全ての導電材の下
流側に位置するように設けられ、これによってパイプ内
を流れる液体は両方の電極に順次接触してパイプから排
出される前に下流側の電極によって活性化されるように
なっていた。そして、その装置ではカーボン電極を上流
側に、鉄電極を下流側に使用することによって、液体中
の酸化鉄による着色を除去するのに効果があった。

【０００３】また、本発明者は米国特許第５，４８０，
５２２号で液体が流動する非導電性のパイプ部材の外周
に電気化学的電位差が異なる導電材からなる正負の電極
を配設して、カルシウムやマグネシウム等のスケール
（水垢）の蓄積を防止する方法並びに装置を提供してい
る。この装置では、正負の電極は管状に形成されて相互
に分離あるいは接触して配設され、両電極間の導電結合
はパイプ部材内の液体を介して容量効果によって得ら
れ、これによって液体がイオン化される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明者は上記のタイ
プの装置並びに方法の研究開発を鋭意継続する間に、流
体に対してその流動方向と交差する方向に印加された電
界または磁界はその流体の分子のクラスターサイズに影
響を及ぼすことを知得した。即ち、水のように分子がク
ラスター結合する流体では、クラスターの形態は一定で
はなく、分子クラスターは常時変化して、新たなクラス
ターを形成したり、分裂したり、再結合したりしてい
る。そしてまた、ある分子クラスターはは大きなクラス
ターを形成し、他の分子クラスターは小さなクラスター
を形成するといったように、クラスターのサイズも常時
変化している。このように、クラスターの形成と変化は
常に不安定なもので、このことはクラスターの結合は非
常に弱いものであることを示している。例えば、温度変
化あるいは流体の流動自体がクラスター状態に変化を及
ぼし、このことから低レベルの磁界または電界によって
クラスターの状態を制御することができる可能性がある
ことがわかった。

【０００５】本発明は上記のような知得に基づくもの
で、その目的は、電界または磁界の印加によって流体中
の分子クラスターサイズを減少させることができる装置
並びに方法を提供するにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の装置では、パイプを流れる流体にその流動
方向と交差するように、少なくとも２つの電極または磁
極によって形成された非常に幅の狭い電界または磁界か
らなるエネルギー界を印加し、このエネルギー界の流体
の流通方向と平行な巾は１ｍｍ以下とし、エネルギー界
を印加する手段の流体の流通方向と平行な方向における
全体の厚みを１０ｍｍ以下としている。

【０００７】好ましくは、２つの電極または磁極をそれ
ぞれ非導電材または非磁性材からなるパイプの外周面に
配設することである。

【０００８】そしてまた、本発明における上記のエネル
ギー界を形成する方法としては、例えば、外部の電気供
給源から励起された電極を用いるとか、自己電界生成手
段として電化化学的電位の異なる２つの電極を用いると
か、あるいは電磁石または永久磁石によって形成された
狭幅の磁気ギャップとかを採用することである。

【０００９】本発明の原理を、本発明と類似した関係に
ある磁気テープとこれに信号を記録したりまたはこれを
消去する磁気ヘッドとの関係を参考にして以下に説明す
る。磁気テープの記録技術の分野においては広く知られ
ているように、記録及び再生の質並びに周波数範囲はテ
ープの移動方向と交差する方向の電磁界の幅によって制
御され、磁気ギャップが小さくなればそれに応じて記録
可能な周波数の範囲を高めることができ、このように磁
気ギャップの幅を狭めることによって、記録及び再生す
ることができる周波数の範囲を低下することなくテープ
の走行速度を遅くすることが可能となる。

【００１０】本発明における流体の流れは走行する磁気
テープと置き換えることができ、また本発明における非
常に幅の狭い電界または磁界のエネルギー界は磁気テー
プの記録と再生に使用される磁気ヘッドの非常に狭幅の
電磁気ギャップと置き換えることができる。

【００１１】流体処理において、水のように分子の群が
クラスターを形成するような流体においては、非常に狭
幅の電極間間隔または磁極間ギャップはこのような流体
中に存在する分子クラスターサイズに直接影響を及ぼ
す。本発明の場合には、電界または磁界の強さは一定で
磁気テープの場合とは異なるが、流れる流体には種々の
分子クラスターが形成されておりエネルギー状態が変化
する磁気テープと同様に見なすことができる。磁気テー
プ上に記録された信号を消去するには、そのテープを分
極された磁界または５０サイクル程度の低周波数の磁界
を通すか、あるいは同様に分極された電界または５０サ
イクル程度の振動電界を通すことである。こうすること
によって、磁気テープ上の磁気微粒子のグループ化と配
置が崩されて磁気微粒子が自然の状態を占めるようにな
る。

【００１２】これと同様に、流体がこれと交差する磁界
または電界を通りこれらのエネルギー界の影響を受ける
と、分子がグループ化して形成されたクラスターはこの
電界または磁界によってそのグループ化が妨げられ、非
常に弱い分子間の結合に変えられ、これによって分子ク
ラスターはより小さなクラスターとなる。研究によれ
ば、天然水の場合、分子クラスターは極めて大きく、そ
の形はほぼ球形のものからあらゆる種類のものがある
が、それを球形とみなした場合、直径１〜２ｍｍ程度か
ら１ミクロン以下のものまである。本発明はこの分子ク
ラスターを制御することで、好ましくは可能な限り小さ
なサイズのクラスターにすることである。

【００１３】従って、本発明の基本的な特徴は、流体の
分子クラスターサイズを制御するために流体の流動方向
と交差する方向に非常に狭幅の電界又は磁界を印加する
ことである。電界の場合には、好ましくは、非常に薄い
電極片をその間に非常に薄いセパレータを挟んでこれら
を流体の移動方向と直交する面内に配設することであ
る。またこれと同様に、磁界の場合にも、一対の磁極片
をごく僅かに分離して流体の流動方向と直交する面内に
配設して、流体の流動方向と交差する方向に磁界を発生
するようにすることである。

【００１４】本発明の装置が流体中のクラスターサイズ
を減少させる効果を奏するためには、流体と交差するエ
ネルギー界の有効幅をクラスターサイズよりも小さくす
ることで、例えばクラスタサイズが１ｍｍ（流体中の最
大のクラスターサイズと仮定する）とした場合、一対の
電極片又は磁極片の流体の流動方向と平行な間隔を１ｍ
ｍ以下として、両者間に狭幅な電界又は磁界が生成され
るようにすることである。なお、上記のように設定した
エネルギー界の有効幅よりも小さいクラスターについて
はクラスターサイズを減少させることはできない。従っ
て、極めて多くの分子クラスターに対してクラスターサ
イズを制御するといった効果を奏するためには、上記エ
ネルギー界の幅は可能な限り狭幅とすることである。し
かしながら、流体中の分子クラスターサイズとの関係
で、一対の電極片間の幅又は磁極片間の幅をある一定幅
（ミクロン）以下に狭くすることには物理的に限界があ
る。しかしながら、製造技術の進歩につれてこの幅を更
に狭くすることが可能となるであろう。

【００１５】しかし、実際的な方法としては、磁気テー
プの記録及び再生用磁気ヘッドの場合には、一対の磁極
を実際上相互に物理的に接触させており、それはあたか
も１枚の磁極片を切断して繋ぐとその切断部において磁
極片の連続が途絶えたことによりその切断部を中心とし
て磁界が発生するようなものである。このような構造を
本発明にも適用することができ、流体の流動方向と交差
する方向に極めて狭幅の電界又は磁界を生成させるため
に、一対の電極片又は磁極片を相互に接触させて使用す
ることもできる。

【００１６】しかしながら、両電極片間又は磁極片間に
極めて薄いミクロン未満から数十ミクロン程度のセパレ
ータを介在させた場合には、これなしに両者を接触させ
た場合に較べて、電界又は磁界の形成が明確で強いもの
となる。このように、両電極片間又は磁極片間にセパレ
ータを介在させた場合には、プラス面として電界又は磁
界の強さは強くなるが、マイナス面としてその間のギャ
ップが大きくなるため、実際上はこの発明の装置の用途
に応じて、両者の妥協点を見出し、クラスターサイズの
減少に一番効果のある方法を選択することになる。

【００１７】次に、一対の磁極片及び電極片の最適の厚
さを考察するために一連の研究を重ねた結果、これら一
対の極片の厚さが薄ければ薄いほど本発明の装置の効果
が上昇するということが分かった。これらの磁極片又は
電極片をそれぞれ非磁性体又は非電導製のパイプの外周
に配設して、その一対の極片の厚さを数ミクロンまで薄
くしてその厚みの変化による効率の変化を調べたとこ
ろ、電極の場合には数ミクロンまで薄くしていくとその
効率は上昇することが判明した。一方、磁極片の場合に
はそのように薄くすることができないので、断面楔状の
磁極片を形成してその楔の先端を数ミクロンまで先鋭化
してその先端を非磁性体からなるパイプの外周に当接さ
せることによって実験を行った。その結果、電極片と磁
極片の両者とも一対の極片の厚さは数ミクロンまで薄く
してパイプの外周に設置可能で、一対の極片の厚さは薄
い方がよいが、最大１０ｍｍの厚さを越えなければ使用
可能であることが判明した。

【００１８】上記のように、本発明の装置は電極片又は
磁極片の極間距離は狭ければ狭い程良く、また一対の極
片の厚みも薄ければ薄い程良いことが判明した。そして
また、このことはこれらの極片を取り付ける非電導製パ
イプ又は非磁性体パイプの径に関係なくいえることであ
る。そしてまた、上記の極片を非電導製パイプ又は非磁
性体パイプの外周部に配設してなる場合には、これらの
パイプの肉厚に関係なく、肉厚が厚い場合にも薄い場合
にも上記分子クラスターのクラスターサイズ減少効果に
は影響がないことが判明した。

【００１９】例えば、電気化学的電位差が異なる２枚の
環状に形成した電極片をプラスパイプの外周に近接配置
するようにし、パイプの内径が１／２インチ〜１０イン
チでパイプの肉厚が２ｍｍ〜８ｍｍの範囲内で変化する
種々のパイプを使用してテストを繰り返したところ、こ
れらの変化は本発明の装置の効率に実質的な影響を及ぼ
さなかった。

【００２０】普通の考え方、特に前記磁気テープの記録
システムを本発明の分子クラスターに対する作用効果と
関連つけて説明したことからすると、本発明において径
の大きなパイプしかも肉厚の厚いパイプを同様に使用す
ることができると言うことは論理が一貫していないと思
われるかもしれない。しかしながら、パイプの肉厚の大
小及びパイプの直径の大小は、磁気テープと何らの相関
性がない。本発明の電極片又は磁極片はパイプの外径ま
たは内径に沿って配設されるため、それによって形成さ
れる電界又は磁界の効果は、テープの記録・再生用磁気
ヘッドが磁気テープの狭幅な面に接触する場合の効果と
は全く異なったものとなる。更に、実際の実験から知得
したところによると、プラスチックパイプと非磁性体パ
イプの外周の一部にそれぞれ電界と磁界を印加すると、
これらの電界および磁界はそれぞれパイプの壁面に沿っ
て延長し、パイプの内面に接触している流体に影響を及
ぼす。しかしながら、この影響はパイプ壁面に接触して
いる流体のみに限られることなく、この影響は連鎖反応
によって流体全体に行きわたる。そして、パイプ壁面の
近くに存在するクラスターのサイズが小さく変化すると
その電荷が変化し、この電荷の変化が他の近くのクラス
ターに影響を及ぼすというように、順次連鎖反応的に流
体全体に伝達される。確かに、パイプの壁面に近いクラ
スターほど最も強い影響を受けるので、本発明の装置に
流体を循環させることによって、均一なクラスターサイ
ズに制御することがより確実となる。

【００２１】なお、その理由は定かでないが、電界及び
磁界はそれぞれかなり厚いプラスチック材及び非磁性材
を貫通するということは事実で、このような事実は本発
明者によって多くの実験によって確認された。更に、狭
幅な電界または磁界の強さがこれらのパイプ材を通して
低下しないようであるということである。この説明とし
ては、パイプのプラスチック材とかまたは非磁性パイプ
の非磁性体が電界または磁界に対して歪みのない伝導線
として働いていると考えられるということである。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下に本発明の好適な実施形態に
ついて添付図面を参照にして説明する。

【００２３】本発明の第１の実施形態について図１を参
照にして説明すると、正極１と負極２とからなる２つの
電極がプラスチックパイプ３の外周に取り付けられてい
る。正極１と負極２とは異なる電気化学的電位を持って
おり、例えばカーボンからなる正極とアルミニウムから
なる負極とを用いる。カーボンとアルミニウムからなる
電極は極めて薄いカーボンとアルミニウムのシートから
環状に形成され、これらは直接相互に接触して重ね合わ
されあるいは非常に薄い電気絶縁フィルムをその間に挟
んで積層されている。これらの一対の電極は所定の長さ
のプラスチックパイプのような電気絶縁パイプ３の外周
に取り付けられている。なお、上記電極シートをパイプ
３の外周に環状に取り付けるために、これらの電極シー
トを予め半円弧状の２つ割に形成しておき、これらをパ
イプ３の外周に配設した後に一体化してもよい。

【００２４】このような一対の電極を用いて構成した具
体的装置は図８に示されている。図８において、１と２
はそれぞれカーボンとアルミニウムの電極を示してい
る。電極１と２はプラスチックパイプ３の外周に取り付
けられている。電極１、２及びプラスチックパイプ３は
外殻体４と端板５とによって囲繞されている。端板５の
内周面は溝が形成されてそこにＯーリング２５が収容さ
れてプラスチックパイプ３の端部と端板５との間を密閉
している。また、シールパッキング２６が端板５と外殻
体４との間を密閉して電極の周囲に水分が入らないよう
にしている。

【００２５】図２の実施形態は図１の実施形態と同様の
電極配置であるが、この実施形態では電極６と７は外部
の電気供給源８から励起されるようになっている。そし
て、この実施形態では、電極６と７は導電材であればど
のようなものでもよく、好ましくは両電極としては同じ
導電材を用いることである。そして、この場合も電極６
と７を保持するパイプとしては電気絶縁性パイプ３が用
いられる。

【００２６】図３に示した実施形態では、図１及び図２
の場合とは異なり、磁石が用いられ、非磁性体からなる
パイプ９の外周を磁極片１０と１１の端縁部が取り囲
み、この磁極片１０と１１は永久磁石１２によって磁化
されている。

【００２７】図４に示した実施形態では、図３の場合と
同様に磁気力が利用されているが、ただしこの例では図
３の場合と異なり電磁石１３が用いられ、この電磁石は
外部電源によって励磁されるようになっている。

【００２８】図１から図４に示した実施形態の装置で
は、狭幅の電界または磁界はパイプ３、９の外周部に印
加されているが、図５に示した実施形態においては、狭
幅の電界を発生させる電極板１６と１７がパイプ１４の
内部に配設されている。この図５の実施形態では、異な
る電気化学的電位差を有する２枚のリング状の電極板１
６と１７が非電導性のパイプ１４内に同心状に配設さ
れ、パイプ内を流れる流体と直接接触するようになって
いる。

【００２９】また、図６に示した実施形態では、棒状永
久磁石１８がパイプ１５内に同心状に配設され、この永
久磁石１８の端部にはそれぞれキャップ１９、１９ａが
密着して被せられ、このキャップの開口端にはそれぞれ
環状のフランジが設けられ、これらのフランジは相互に
近接して異なる磁極の極片２０、２０ａとなっている。

【００３０】図５及び図６に示した実施形態では、電極
片または磁極片がパイプ内に位置しているため、これら
の極片間に生成される電界または磁界の流体に対する作
用は直接的で強いが、これらの極片がパイプ内の流体の
流動の障害となることは否めない。

【００３１】そこで、図７に示した実施形態では、パイ
プは２つのパイプ部２１と２２に分割され、これらパイ
プ部の２１、２２の間に環状の極片２３、２４が挟持さ
れ、これらの環状の極片の内周面はパイプの２１、２２
の内周面と面一となっている。

【００３２】これらの極片２３、２４の間は直接的に密
着されるかあるいは薄い樹脂フィルムを介装させて密着
され、それらの間を通して流体が漏れないようにしてい
る。

【００３３】この図７の実施形態では、図示の便宜上、
上記極片２３、２４は異なる電気化学的電位差を有する
電極として示したが、図２乃至図４に示したのと同様に
して、外部より励起される電極、あるいは永久磁石また
は電磁石によって励磁される磁極としてもよい。

【００３４】なお、本発明の上記実施例では、パイプ上
にただ一対の電極片または磁極片を用いる例について示
しているが、複数対または多数対のこれら電極片及び磁
極片を配設することができる。ただ重要なことは、一対
の極片の相互の間隔をできるだけ狭くして、これらの一
対の極片間に非常に狭い電界または磁界を生成させるよ
うにすることである。

【００３５】次に、本発明の作用について説明すると、
図３、図４及び図６の実施形態においては永久磁石また
は電磁石によって極片間に磁界を生成させており、この
磁界は図６のように液体などの流体中において生成され
た場合はもちろんのこと、図３及び図４のように非磁性
体のパイプ９の外部において生成されても、パイプ９を
貫通して内部の液体中に磁界を形成することは容易に理
解することができるところであろう。また、一対の異な
る電気化学的電位差を有する電極を使用する場合に、そ
れが水等の電解液中に存在する時にはこれら電極が電解
液と共にボルタ電池構造を形成するため、電解液に電界
を生成することは容易に理解できるところである。

【００３６】しかしながら、異なる電気化学的電位差を
有する一対の電極をパイプの外周部に配設した図１また
は図８の場合については、上記の場合と事情が異なるの
で、このような外部電極によってパイプ内の水などに電
界が印加される理由について以下に説明する。

【００３７】よく知られているように、全てのプラスチ
ック材はその表面に摩擦を加えると静電界を生じる。そ
こで、内部に水が流通しているプラスチック製のパイプ
について考察すると、そのパイプの内部を流通する水の
摩擦によって静電電界がプラスチックパイプの外部に生
成される。このことは、プラスチックパイプの外周部が
静電界によって覆われることを意味する。従って、電気
化学的電位の異なる電極、例えばカーボン電極とアルミ
ニウム電極とは静電界によって取り囲まれ、この静電界
は電解質と見なすことができる。カーボンは電子を吸引
し、アルミニウムは電子を放出するので、カーボン電極
の周囲には電子が少なく、一方アルミニウム電極の周囲
においは電子が多く存在し、これによってカーボン電極
とアルミニウム電極との間に電位差を生じさせ、両電極
間の狭い空隙部に電界が生成される。このことは、上記
の電極の組み合わせに限られたものでなく、他の電気化
学的電位差の異なる物質からなる電極の組み合わせにつ
いても同様のことがいえる。この場合、電子の放出が少
ない方の物質が正極となり、電子の放出の多い方が負極
となる。

【００３８】水などのように分子のクラスター化を呈す
る流体では、クラスターの形成は一定ではなく、分子ク
ラスターは常時変化して形成と分裂と再生とを繰り返し
ており、また、クラスターのサイズも常時変化し、ある
クラスターは大きなクラスターを形成し、また他のクラ
スターは小さなクラスターを形成している。このよう
に、クラスターの形成と変更は絶えず揺れ動いており、
クラスターの結合は非常に弱いものであることを示して
いる。このように、クラスターの結合力が弱いため、温
度変化とかまた流体の流動状態の変化もクラスターの状
態に影響を及ぼしており、このため、低レベルの磁界ま
たは電界がクラスターの状態を制御可能であることがわ
かる。

【００３９】そこで、流体の流動方向を横切るように形
成された狭幅な電界または磁界を、この幅よりも大きな
径を有する分子クラスターが横切ると、この分子クラス
ターの分子結合は影響を受け、このクラスターは上記電
界または磁界の狭幅と同等の径の分子クラスターとな
る。流体が上記狭幅な磁界または電界を１回通過しただ
けでは分子クラスターの一部が小さくなるだけである
が、これによって流体処理として所期の効果を奏する場
合もある。しかし、このような狭幅な磁界または電界に
流体を循環させることによって、より高度なクラスター
サイズの制御が可能となる。

【００４０】前述のように、クラスターは通常の状態で
常時変化しているので、本発明の装置を適用することに
よってクラスターの形成を安定的なものとすることがで
きる。本発明の装置によって、例えば、ソース、ウイス
キー、ワインなどを処理して、その液体中のクラスター
サイズを小さくすると、ソースやウイスキーまたはワイ
ンの原液と水とのブレンドを速め、そして一旦ブレンド
がなされるとそれは再び分離することがなくなる。即
ち、流体はより小さなクラスターの状態となり、ブレン
ドによってその状態が維持されることとなる。ところ
が、いったんクラスターサイズが小さくされても、これ
が他の流体とブレンドされないと、その小さくなったク
ラスターの状態はあまり長くは維持されず、徐々に元の
変化しやすい状態のにもどり他のクラスターと結合して
大きくなったりまた分離したりするようになる。

【００４１】分子クラスターサイズの制御に伴うその他
の効果は、流体のイオン化と流体中に溶解した物質の沈
殿を遅延させることである。カルシウム塩とかマグネシ
ウム塩とかの溶解した成分を含有する自然水の場合に
は、クラスターサイズを減少する作用は流体中における
電荷の変化をきたし、これは実際的には流体並びに溶解
された物質のイオン化状態の変化をきたす。この意味に
おいて、本発明の装置は水を含む系においてスケール
（カルシウムとマグネシウムスケール）の蓄積を防止す
る水処理装置として使用することができる。

【００４２】本発明の装置が分子クラスターを制御する
効果を有することを明らかにするために幾つかの実験が
なされた。実験に使用された装置は、孔径が１２．７ｍ
ｍで肉厚が１．５ｍｍのプラスチックパイプの外周に環
状のカーボン電極とアルミニウム電極とをこれらの電極
間を直接接触させて図１および図８に示すように配置し
たもので、両電極の合計厚みは０．２５ｍｍとした。

【００４３】比較実験として、本発明で処理した流体と
処理しない流体の対比を行った。先ず、１つの貯水タン
クから２つに分けて試験水を取り出し、一方の試験水は
そのままにし、他方の試験水だけを本発明の装置に１回
流通させた。そして、正確に計測した量の各試験水を同
一構造の２つのガラス製ビーカーに入れ、これらを加熱
装置に設置して同時にかつ同様に加熱してビーカー内の
水が蒸発するようにした。２つの試験水の温度は摂氏７
５度まで上昇せられ、その温度に維持して水を蒸発させ
た。当初の各試験水の量は１００ｃｃで、この試験水は
５０ｃｃになるまで蒸発せられ、この時点において水中
の溶解物質の沈殿が生じた。そして、この蒸発後に残っ
た試験水は純水を加えることによってそれぞれ正確に５
０ｃｃ取り分け、そして過剰に沈殿した物質が再び溶解
できるように２つの試験水を数時間放置した。そして、
各試験水について導電度の測定を行い、その結果、本発
明の装置によって処理されなかった試験水は処理された
試験水よりもかなり低い導電度を示した。即ち、本発明
で処理された試験水と処理されなかった試験水の導電度
の差は１６μＳ／ｃｍあった。導電度の測定値は水中に
溶解したカルシウム塩とかマグネシウム塩などの塩の含
有量と相関関係があり、溶液中に塩の含有量が少ないと
導電度は低くなる。

【００４４】上記の導電度の測定実験から、本発明の装
置で処理しなかった水では溶解塩の含有量が少ないため
導電度が低く、一方、本発明の装置で処理した水では溶
解塩の含有量が多く導電度が大きく塩の沈殿量が少ない
と言うことである。このことは、前述の通り、本発明の
装置で水を処理することによりクラスターのサイズが小
さくなったことにより電荷の状態が変化したことで、電
荷の変化はまたイオン化状態の変化でもある。

【００４５】本発明の電界または磁界を流体に印加する
ことによりクラスターを制御することの有効性について
さらに別の実験が行われた。そのうちの１つの実験で
は、本発明の装置によって処理していない水が注意深く
真空脱気され、次いで０．４ミクロンの孔径のフィルタ
ーを用いて濾過された。次いで、図９に示すように、
２．０ｍｍの孔径の所定の長さの毛細管３０を連結した
小さなテスト容器３１を準備し、上記の水が毛細管３０
を通して容器３１内に真空吸引された。このようにした
のは、水を容器３１に普通に注入する際に起こるような
空気の混入の可能性を排除するためである。そして、容
器３１がほぼ一杯になったときに、水を毛細管３０を通
して排出した。

【００４６】この水の毛細管３０の先端からの排出状態
を観察したところ、水は毛細管の先端を不規則な速度で
通過し、或るときは速く流れまたあるときは遅く流れる
といった状態で、これは図９において符号（Ａ）、
（Ｂ）で示したように毛細管の先端からの水が勢いよく
でたり（Ａ）またはその勢いが落ちたり（Ｂ）といった
ように水の飛び出す長さの変化により容易に認識でき
た。

【００４７】次に、本発明の上記装置によって処理した
水を前記の場合と同様にして脱気して濾過し、次いで容
器３１に満たした。そして、上記の場合と同様に毛細管
３０の先端から本発明の装置によって処理した水を排出
したところ、この水は前回と違って極めてスムーズに毛
細管の先端から符号（Ｃ）で示すように排出され、前回
の場合のように不規則に飛び出るようなことがなかっ
た。

【００４８】この実験から、本発明の装置によって水中
の分子クラスターのサイズが小さくされ、これによって
水が毛細管からスムーズに排出されるようになったと推
定される。このことを更に確認するため、毛細管３０の
孔径を前記２．０ｍｍのものから孔径が０．５ｍｍのも
のに変えて、本発明の装置で処理した水を上記と同様に
実験した。この結果、処理した水の孔径０．５ｍｍの毛
細管３０の先端からの排出状態は不規則で、これは前記
のように本発明の装置で処理していない未処理水が孔径
２．０ｍｍの毛細管３０の先端から排出されたときと同
様であった。

【００４９】このことから、未処理水のクラスターサイ
ズはその径が２．０ｍｍを越えるものを含んだ範囲で変
化しているのに対し、本発明の装置で処理した水はその
クラスターサイズの径が０．５ｍｍを越えるものを含ん
でいるが２．０ｍｍを越えるものを実質的に含んでいな
いということができる。

【００５０】なお、図９において、符号３４は三方弁
で、３２は真空ポンプへの連通路、３３は空気連通路を
示している。

【００５１】上記の実験による知見は以下の２つの可能
性を示唆していると言うことができる。 １）クラスター中の分子の数が低減した。 ２）クラスター中の分子の数は同じであるが、クラスタ
ーの結合が強固になってクラスターを凝縮している。

【００５２】そこで、上記のいずれが生じているのかを
確認するために、さらなる実験を行った。この実験では
本発明の装置によって処理された水と未処理の水を正確
に同じ量だけ取り出しその重量を小数点以下４桁の数字
まで測定した。即ち、その測定装置は図１０に示すよう
に、フラスコ３６の開口端に孔径１．０ｍｍの所定長さ
の毛細管３５を挿入設置したものを体積測定用として準
備した。次いで、水をフラスコ３６内に満たしてその水
位が毛細管３５の予め印を付した所定の高さに正確に合
致するようにした。こうして、繰り返しフラスコ内に所
定体積の水を正確に満たすことができる。

【００５３】毛細管３５を取り付けたフラスコ３６は、
内部に水を注入する前は７４．７６７０ｇであったが、
水道水をフラスコ３６内に上記所定のレベルまで満たし
たときのフラスコと水の合計重量は１７０．０２９５ｇ
となった。次いで、フラスコを完全に空にして、本発明
の上記装置によって処理した水をフラスコ３６内に上記
毛細管３５で正確に測定して前記の場合と同じ量だけ注
入し、上記のようにフラスコと水の合計重量を測定した
ら、１７０．２３１５ｇで、未処理の水の場合よりも
０．２０２０ｇ増加していた。上記のようにして、引き
続いて重量変化を測定した結果を以下の表１に示す。

【００５４】

【表１】

【００５５】上記の表中 上記の表に示したように、本発明の装置を用いて処理し
た水の場合の方が未処理水よりも重量が増加しているこ
とが明らかである。そしてまた、シリカの含有量の多い
天然水（カルシウムとマグネシウムの含有量が少ない）
の重量増加の割合はカルシウム及びマグネシウムの含有
量の多い水道水の重量増加割合よりも少ない。そして、
これらの重量増加から、本発明の装置によって処理され
た水の分子クラスターは依然として従前と同じ数の分子
数を有しているがサイズとしては凝縮され、その結果全
く同じ量の水で重量が増加していると考えられる。

【００５６】更に分子クラスターサイズが減少している
ことを立証するために第３番目の実験を行った。この実
験では水の体積増加を計測するために、図１１に示した
実験装置を用いた。この装置は、図１１に示したよう
に、容器３７の上端開口部にオーバーフローパイプ３９
を有する部材を所定の正確な高さに挿入設置し、オーバ
ーフローパイプ３９の下端には集水カップ３８を配置
し、この集水カップを容器３７の外周に嵌着されたリン
グ状プレート４０上に載置している。

【００５７】先ず、本発明の装置で処理された水または
未処理の水を容器３７内のオーバーフローパイプ３９の
上端開口部の下端部まで正確に注入し、次いでこの容器
３７を温熱浴槽に入れて加熱して容器内部の水が最大膨
張するまで加熱した。この膨張した水分はオーバーフロ
ーパイプ３９を流下して集水カップ中に集水され、その
集水された水の重量を測定した。もちろん、測定の正確
性を維持するため、注水、集水、計測等には最大の注意
を払って行った。このような、体積増加計測を数種の水
について繰り返し行い、その結果を表２に示した。

【００５８】

【表２】

【００５９】この表２から明らかなように、本発明の装
置で処理した水は処理しない水よりも顕著な体積増加が
認められ、その体積増加の割合は０．４％以上であっ
た。そしてまた、シリカの含有量の多い自然水の場合の
方が水道水よりも体積膨脹の割合が大きいことがわかっ
た。

【００６０】上記の測定結果から、第３番目の体積膨脹
の実験結果は第２番目の重量増加の実験結果を裏付ける
ものであり、第２番目と第３番目の実験結果は第１番目
のクラスターサイズの減少（凝縮）の実験結果を裏付け
るものである。上記の定量的な測定とは別に、本発明の
装置によってクラスターサイズが減少することを示すも
のとして、以下に味覚テストを行った。 （１）ソース：ソースや醤油のような調味料ではその必
須の添加成分として食塩（ＮａＣｌ）が用いられるが、
これらの製造工程では食塩の添加後に食塩が他の水分等
と充分にブレンドして塩味が抜けるようにするために必
ず静置時間を必要としている。本発明の方法はこのよう
なブレンドの時間を短縮するのに効果がある。即ち、本
発明の実験では、まず水に塩を少々溶解して塩味が明確
に識別できる程度の塩水とし、この塩水を２つに分けて
一方は本発明の前記装置を通した処理水とし、他方は未
処理水とした。その後、この両者の塩水を口に含んでみ
ると、処理水の方は塩分がほとんど感じられないが、未
処理水のものは明らかに塩辛い味がする。このような簡
単な実験から、本発明の装置によって処理された食塩水
はクラスターサイズが減少して、両混合成分のブレンド
状態が短時間のうちに急速に進展したということができ
る。

【００６１】（２）ワイン：よく知られているように、
ワインの製造に当たっては、まろやかな味を出すために
熟成時間を必要とする。本発明の効果を確認するため
に、安物の明らかに酸味の強いワインを使用して、同じ
ボトルから所定量のワインを２つに分けて取り出し、一
方のワインは本発明の前記装置を通して処理し、他方の
ワインはそのままで未処理のワインとした。その後、本
発明の装置で処理したワインと未処理のワインの味を比
較したところ、処理したワインは明らかに酸味が減って
まろやかになっていた。

【００６２】ワインの熟成はワインの成分のクラスター
サイズが小さくなり、これらの成分がより緊密にブレン
ドされることを意味している。通常は、時間をかけて分
子クラスターが徐々に分解して最終的には各成分が緊密
に混合するようになる。ところが、本発明の装置を使用
することによって、ただ１回だけワインを本発明の装置
に流通させただけでも顕著にブレンド、即ち熟成効果の
促進が認められた。従って、本発明の装置に繰り返し上
記のようなワインを通すことによって、より完全なブレ
ンドによってまろやかなワインの味を得ることができ
る。

【００６３】（３）ウイスキー：ウイスキーの場合には
ワインのように熟成効果は迅速に現れず、本発明の装置
に数日間連続的に循環させる必要があった。即ち、非常
に安価にして未だ充分に熟成されていないウイスキーを
用い、これを２つに分けて取り出し、一方は循環装置を
介して本発明の装置に連続的に循環させた。この味を毎
日未処理のウイスキーと対比したところ、処理中のウイ
スキーの味は明らかに毎日変化し、１２日間の後にはこ
のウイスキーは非常に熟成されたウイスキーに近い味と
なった。

【００６４】

【発明の効果】上記のように、本発明の装置並びに方法
によれば、流体に非常に狭幅な１ｍｍ以下の電界または
磁界を印加することによって流体中のクラスターサイズ
を減少させ、これによって流体のイオン化状態を変化さ
せて、液体の導電性を増し、スケールの蓄積を防止する
ことができる。また、クラスターサイズの減少によっ
て、他の液体との混合を迅速かつ均一なものとすること
ができる。

【００６５】その他、本発明によってクラスターサイズ
が減少されることにより、液体の質量等種々の性状が変
更することにより、上記以外の種々の効果が期待でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】パイプラインを流れる流体に狭幅な電界を印加
する本発明の第１の実施形態に係る装置を示す半断面斜
視図。

【図２】本発明の第１の実施形態に係る装置の変形例を
示す半断面斜視図。

【図３】パイプラインを流れる流体に狭幅な磁界を印加
する本発明の第２の実施形態に係る装置を示す半断面斜
視図。

【図４】本発明の第２の実施形態に係る装置の変形例を
示す半断面斜視図。

【図５】パイプラインを流れる流体に狭幅な電界を印加
する本発明の第３の実施形態に係る装置を示す半断面斜
視図。

【図６】パイプラインを流れる流体に狭幅な磁界を印加
する本発明の第４の実施形態に係る装置を示す半断面斜
視図。

【図７】パイプラインを流れる流体に狭幅な電界を印加
する本発明の第５の実施形態に係る装置を示す半断面斜
視図。

【図８】図１に示した本発明の第１の実施形態の装置を
パイプラインに組み付けるための具体的装置を示す半断
面斜視図。

【図９】本発明によって処理された流体中のクラスター
サイズが減少したことを立証する装置の側面図。

【図１０】本発明によって処理された流体中のクラスタ
ーサイズが減少したことにより生じた重量増加を測定す
るための装置を示す側面図。

【図１１】本発明によって処理された流体中のクラスタ
ーサイズが減少したことにより生じた体積膨脹の増加を
測定するための装置を示す側面図。

【符号の説明】

１、２ 電気化学的電位差の異なる一対の電極 ３、９、１４、１５ パイプ ６、７ 電極板 ８ 外部電源 １０、１１ 一対の磁極片 １２ 永久磁石 １３ 電磁石 １６、１７ 電気化学的電位差の異なる一対の電極 １８ 永久磁石 ２０、２０ａ 磁極片 ２１、２２ パイプ部 ２３、２４ 電気化学的電位差の異なる一対の電極 ２５、２６ シールパッキング

Claims (24)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体を流通させるパイプ手段と、該パイ
   プ手段を流通する流体に対してこれと交差する方向に電
   界または磁界のエネルギー界を印加する手段とからな
   り、該エネルギー界の該流体の流通方向と平行な巾は１
   ｍｍ以下で、該エネルギー界を印加する手段の該流体の
   流通方向と平行な方向における全体の厚みは１０ｍｍ以
   下であることを特徴とする流体中の分子クラスターの制
   御装置。
2. 【請求項２】 前記エネルギー印加手段が少なくとも２
   つの電極を有し、前記パイプ手段が非導電材からなるこ
   とを特徴とする請求項１記載の流体中の分子クラスター
   の制御装置。
3. 【請求項３】 前記エネルギー印加手段が少なくとも２
   つの磁極を有し、前記パイプ手段が非磁性体からなるこ
   とを特徴とする請求項１記載の流体中の分子クラスター
   の制御装置。
4. 【請求項４】 前記エネルギー印加手段が該パイプ手段
   の外周面に設けられてなることを特徴とする請求項１乃
   至３の何れか１項に記載の分子クラスターの制御装置。
5. 【請求項５】 前記エネルギー印加手段が該パイプ手段
   の内側に設けられてなることを特徴とする請求項１乃至
   ３の何れか１項に記載の分子クラスターの制御装置。
6. 【請求項６】 前記パイプ手段が少なくとも２つのパイ
   プ部に分割され、前記エネルギー印加手段が該パイプ部
   の間に設けられ、そのエネルギー印加手段の内周面を該
   パイプ手段の内面に臨ませてなることを特徴とする請求
   項１乃至３の何れか１項に記載の分子クラスターの制御
   装置。
7. 【請求項７】 前記少なくとも２つの電極が自己生成電
   界を形成するために異なる電気化学的電位差を有するこ
   とを特徴とする請求項２または４乃至６の何れか１項に
   記載の分子クラスターの制御装置。
8. 【請求項８】 前記少なくとも２つの電極が外部の電気
   供給手段からエネルギーを印加されてなることを特徴と
   する請求項２または４乃至６の何れか１項に記載の分子
   クラスターの制御装置。
9. 【請求項９】 前記少なくとも２つの磁極が永久磁石に
   よってエネルギーを印加されてなることを特徴とする請
   求項３乃至６の何れか１項に記載の分子クラスターの制
   御装置。
10. 【請求項１０】 前記少なくとも２つの磁極が電磁石手
    段によってエネルギーを印加されてなることを特徴とす
    る請求項３乃至６の何れか１項に記載の分子クラスター
    の制御装置。
11. 【請求項１１】 前記エネルギー印加手段が前記パイプ
    手段を取り巻いてなる少なくとも２枚の薄い環状の電極
    板で、該２枚の電極板間に電気絶縁性フィルムが介装さ
    れてなることを特徴とする請求項４、７、８の何れか１
    項に記載の分子クラスターの制御装置。
12. 【請求項１２】 前記エネルギー印加手段が前記パイプ
    手段を取り巻いてなる少なくとも２枚の薄い環状の電極
    板で、該２枚の電極板の全体の厚さが１０ｍｍ以下であ
    ることを特徴とする請求項４、７、８の何れか１項に記
    載の分子クラスターの制御装置。
13. 【請求項１３】 前記エネルギー印加手段が少なくとも
    ２枚の互いに接触した薄い環状の電極板で、前記パイプ
    手段を取り巻いてなることを特徴とする請求項４、７、
    ８の何れか１項に記載の分子クラスターの制御装置。
14. 【請求項１４】 前記少なくとも２枚の薄い環状の電極
    板が自己生成電界を形成するために異なる電気化学的電
    位差を有することを特徴とする請求項１２または１３に
    記載の分子クラスターの制御装置。
15. 【請求項１５】 前記電極の何れか一方がカーボンで他
    方がアルミニウムからなることを特徴とする請求項１４
    に記載の分子クラスターの制御装置。
16. 【請求項１６】 少なくとも２つの電極または磁極によ
    って、夫々の極間幅が１ｍｍ以下の狭幅なエネルギー界
    を生成し、該狭幅のエネルギー界と交差する方向に流体
    を流通させてなることを特徴とする分子クラスターの制
    御方法。
17. 【請求項１７】 前記２つの電極が異なる電気化学的電
    位差を有し、自己生成電界を形成してなることを特徴と
    する請求項１６に記載の分子クラスターの制御方法。
18. 【請求項１８】 前記２つの電極が外部電気供給源によ
    ってエネルギーを印加されてなることを特徴とする請求
    項１６に記載の分子クラスターの制御方法。
19. 【請求項１９】 前記２つの磁極が永久磁石によってエ
    ネルギーを印加されてなることを特徴とする請求項１６
    に記載の分子クラスターの制御方法。
20. 【請求項２０】 前記２つの磁極が電磁石によってエネ
    ルギーを印加されてなることを特徴とする請求項１６に
    記載の分子クラスターの制御方法。
21. 【請求項２１】 前記２つの電極がその間に介装された
    絶縁フィルムによって分離されてなることを特徴とする
    請求項１６乃至２０の何れか１項に記載の分子クラスタ
    ーの制御方法。
22. 【請求項２２】 前記２つの電極が直接物理的に接触し
    てなることを特徴とする請求項１６乃至２０の何れか１
    項に記載の分子クラスターの制御方法。
23. 【請求項２３】 前記２つの磁極がその間に介装された
    薄い非磁性体によって分離されてなることを特徴とする
    請求項１６、１９または２０の何れか１項に記載の分子
    クラスターの制御方法。
24. 【請求項２４】 前記２つの磁極が直接物理的に接触し
    てなることを特徴とする請求項１６、１９または２０の
    何れか１項に記載の分子クラスターの制御方法。