JP2009165940A - 過飽和溶存酸素を含む水の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】水の溶存酸素濃度を飽和溶存酸素濃度を大幅に超える値にすることを可能にした過飽和溶存酸素を含む水の製造方法を提供する。
【解決手段】タンク１０と循環連絡管１２とからなる循環経路内に水を備え、循環連絡管１２の途中にポンプ１６と火成岩のうち二酸化珪素を多く含む岩石２２とを備える。ポンプ１６を作動させてタンク１０と循環連絡管１２との間を、空気に接触しない状態で水を循環させ、水を岩石２２に接触させる。縦貫経路を移動する水に空気を接触させずに、火成岩のうち二酸化珪素を多く含む岩石２２に循環接触させることによって、溶存酸素を大量に含んだ水を生成することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、水に溶存酸素を大量に含むことを可能にした過飽和溶存酸素を含む水の製造方法に関するものである。

従来から排水処理等において、有機汚泥物質を分解する微生物の働きを促すものとして、水を曝気する方法が採用されている。また、水に曝気を施すことによって、水に溶存酸素が増えることも従来から知られている。溶存酸素を増やした水が、水中で生活する魚貝類の成育や、植物の生育や、人間等の動物の飲食用に好ましいこと等が、従来から知られている。

水の曝気手段としては、特許文献１が知られている。この特許文献１の基本構造を図４に示す。タンク５０内には水が収容され、タンク５０内の底面付近に水平に散気管５２が配置される。この散気管５２には上方に向けて開口する多数の穴（図示せず）が設けられている。タンク５０の外部にはブロワ５４が備えられ、このブロワ５４と散気管５２の一端とが連絡管５６によって連結されている。ブロワ５４を作動させると、ブロワ５４から連絡管５６を経て散気管５２に空気が送られ、散気管５２の穴からタンク５０内の水に空気が噴射され、この空気によってタンク５０内の水が曝気される。曝気が完了した水は、途中にバルブ５８を備えた排出管６０から外部に排出される。

タンク５０に新たな水を供給する水源６２に、途中にバルブ６４を備えた水導入管６６の一端を連絡する。水導入管６６の他端は、タンク５０の液面６８より上方に配置し、空気中に開放する。タンク５０に水源６２から水を供給する場合には、バルブ６４を開いて、水導入管６６の他端開口部からタンク５０内に水を投入する。水導入管６６からタンク５０内に投入される水は、一旦空気中を経由してタンク５０内に供給される。これは、水はタンク５０内で空気によって曝気されることから、タンク５０内に導入する水にも、出来るだけ空気を当てようとする考えからである。

特開平８−１１７７８３

タンク５０内に収容した水を空気によって曝気すると、溶存酸素濃度（ＤＯ）が高くなることは分かっていたが、どの程度高くなるかは分からなかった。このため、曝気時間と溶存酸素濃度の数値について実験を行った。その実験対象とした水は、水道水と、溶存酸素濃度が飽和溶存酸素濃度（温度によって変化するが、一般にＤＯは８〜８．４５ｍｇ／ｌ）よりやや高い水とされている温泉水や天翔水等の各種天然水である。実験の結果、水道水（溶存酸素濃度が飽和溶存酸素濃度より充分低い水）は、長時間の曝気によって、飽和溶存酸素濃度にまで上昇する。一方、最初は飽和溶存酸素濃度以上であった各種天然水は、曝気時間が長くなればなる程、溶存酸素濃度がより高くなると考えていたが、結果はその逆で、飽和溶存酸素濃度以上の溶存酸素濃度を有する各種天然水は、曝気時間が長くなればなる程（約１０分から３０分後）、溶存酸素濃度が低下して、溶存酸素濃度は飽和溶存酸素濃度になった。即ち、飽和溶存酸素濃度より低い溶存酸素濃度の水でも、飽和溶存酸素濃度より高い溶存酸素濃度の水でも、曝気時間が長くなればなる程、飽和溶存酸素濃度になることが分かった。

曝気を継続すれば、水は飽和溶存酸素濃度を維持することができる。例えば、魚を生きたまま遠方に搬送する場合に、曝気装置を備えることができれば、魚を入れた水槽の水の溶存酸素濃度を高い値に維持することができる。しかし、運送用のトラックでは曝気装置を備えることが出来ないために、魚を入れたビニール袋に酸素を充満させて、そのビニール袋を搬送していた。しかし、ビニール袋に充満した酸素の体積がトラックの荷台の体積を占めるので、輸送効率が悪いという欠点があった。溶存酸素を大量に含む水のその他の利用方法として、例えば、健康増進用の飲料水や植物用の水が考えられるが、水の溶存酸素濃度に限界があるため、更なる効率アップを図ることが出来ないという欠点があった。溶存酸素を大量に含む水の更に他の利用方法として、燃料と水とからなるエマルジョン燃料に使用する水が考えられるが、エマルジョン燃料に使用する水においても、水の溶存酸素濃度に限界があるため、燃焼効率を上げることができないという欠点があった。

本発明は上記問題点を解決するものであって、水の溶存酸素濃度を飽和溶存酸素濃度を大幅に超える値にすることを可能にした過飽和溶存酸素を含む水の製造方法を提供することを目的とするものである。

本発明に係る過飽和溶存酸素を含む水の製造方法は、水を循環経路内に収容し、前記循環経路の途中に火成岩のうち二酸化珪素を多く含む岩石を備え、移送手段によって水を前記循環経路内に循環移動させて前記岩石に水を接触させ、水を前記循環経路内を循環移動させる途中で水に空気に接触させないようにすることを特徴とするものである。本発明は、前記循環経路を、水を収容したタンクと、一端をタンクと連絡し他端の開口部を前記タンクの液面下に配置した循環連絡管とから構成し、前記移送手段を前記循環連絡管の途中に備えるものであって前記循環連絡管の一端から他端に向けて水を移送させるためのポンプとし、前記循環連絡管の途中に前記火成岩のうち二酸化珪素を多く含む岩石とを備えることを特徴とするものである。本発明は、前記火成岩のうち二酸化珪素を多く含む岩石を黒曜石としたことを特徴とするものである。本発明は、前記火成岩のうち二酸化珪素を多く含む岩石の大半の大きさを５mm〜５０mmとすることを特徴とするものである。

循環経路を通過する循環途中の水に、空気を触れさせない（曝気させない）ことと、火成岩のうち二酸化珪素を多く含む岩石に接触させることで、水のクラスターを切断して、溶存酸素を大量に含んだ水（例えばＤＯが約１１ｍｇ／ｌ）を生成することができる。この溶存酸素を大量に含んだ水を、例えば、エマルジョン燃料（重油、軽油、灯油、ガソリン、自動車用燃料、船舶用燃料等のエマルジョン燃料）用の水として使用すれば、エマルジョン燃料の燃焼時に、水に含まれる溶存酸素が酸素として燃料の燃焼を助長する。この結果、各種のバーナーでのエマルジョン燃料の着火が容易となり、しかもエマルジョン燃料の燃焼カロリーが通常の燃料のみのカロリーよりも増大する。

更に、本発明によって生成される大量の溶存酸素を含んだ水は、通常の水を使用した場合と比較して、動植物の成長を促進するので、養殖の魚の漁獲量を増大させ、野菜や果物や穀物や植物の収穫量を増大させることができる。更に、本発明によって生成される大量の溶存酸素を含んだ水を各種飲料水の原料として使用することによって、溶存酸素は人間の体内に入ってきた有害物質を分解する微生物の働きを促すので、人間やペット等の健康の増進に役立たせることができる。

本発明は、循環経路内で空気に接触させないようにして水を岩石を循環移動させることで、水に大量の溶存酸素を加えるものである。

以下、本発明を図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係る過飽和溶存酸素を含む水の製造方法を実施するための１実施例を表す構成図である。本発明では、タンク１０を有し、そのタンク１０内に溶存酸素を増加させるための水を収容する。タンク１０の下方には、タンク１０内の水を一旦タンク１０の外部を経由して再びタンク１０に循環させるための循環連絡管１２の一端が接続されている。この図１の構成図においては、水の循環経路は、タンク１０と循環連絡管１２とを循環するものである。循環連絡管１２の途中には、上流側（タンク１０側）から下流側に向けて、開閉バルブ１４と、水を移送させるための移送手段としてのポンプ１６と、岩石収容器１８と、フィルター２０とが順に備えられる。循環連絡管１２の下流側の他端の開口部２４は、タンク１０内の液面２６より充分下位に配置される。ポンプ１６は、高圧力を出すことができる高圧ポンプとすることが望ましい。市販の安価な高圧ポンプでは、最大１０気圧程度までの高圧を出すことができる。

循環連絡管１２の下流側の他端は、タンク１０内の液面２６より下方に上下に配置される複数の分岐管２５となっている。複数の分岐管２５のそれぞれに開口部２４が形成されている。分岐管２５はタンク１０内の端に配置されている。各分岐管２５の各開口部２４は、その位置からタンク１０に流入する水が、タンク１０内の水を攪拌する方向に向けて配置されている。

岩石収容器１８の内部には、火成岩のうち二酸化珪素を多く含む岩石２２（二酸化珪素を約６５〜７６％含む岩石）を収容する。岩石２２は、例えば５mm〜５０mm程度の大きさにするのが望ましく、網（図示せず）に入れて岩石収容器１８の内部に収容する。火成岩のうち二酸化珪素を多く含む岩石２２の大半を、５mm〜５０mm程度の大きさとすることで、岩石２２の表面に多数の鋭利な角部を形成することができ、水を岩石２２の表面に大量に接触させることができる。

火成岩（火山岩と深成岩とに分けられる）のうち二酸化珪素を多く含む岩石２２としては、火山岩には黒曜石や真珠岩や松脂岩等の流紋岩等があり、深成岩には花崗岩等がある。火成岩のうち、価格の安さや入手の容易さから、黒曜石を使用することが望ましい。水に大量の溶存酸素を含ませるためには、岩石２２に長く接触させることが望ましい。このため、岩石収容器１８の長さを長くする必要があるが、岩石収容器１８を幾つもの短い筒（例えば８０センチメートル程度の長さの筒）に分ける方が、装置の小型化や岩石２２の交換時の作業性の点から望ましい。

タンク１０の下方には、過飽和状態となった溶存酸素を含む水をタンク１０の外部に排出するための排出管２８が接続されており、その排出管２８の途中に開閉バルブ３０が備えられている。

ここで、本発明の本発明に係る過飽和溶存酸素を含む水の製造方法について説明する。タンク１０内に水を入れ、液面２６の高さが循環連絡管１２の開口部２４の位置よりも充分に高くなるように設定する。タンク１０内に入れる水には、溶存酸素を予め多く含んでいる水を使用することが望ましい。その後、開閉バルブ１４を開いて、ポンプ１６を作動させる。ポンプ１６の吸引作動により、タンク１０内の水は循環連絡管１２内に導入されてポンプ１６に至り、ポンプ１６によって高圧にされて、岩石収容器１８に向けて送り出される。岩石収容器１８内において、高圧な水は表面に多数の鋭利な角部を形成した二酸化珪素を多く含む岩石２２に接触する。水を岩石２２に長く接触させることで、水のクラスターを細かく切断することができる。二酸化珪素を多く含む岩石２２の大きさを５mm〜５０mmとすることで、水のクラスターを細かく切断することができる。

水は酸素原子と水素原子との結合電子対であり、水は分子間に隙間の多い物質である。水のクラスターを細かく切断すればする程、分子間の隙間を広くすることができる。クラスターを細かく切断して広くなった隙間に、溶存酸素を大量に含ませることができる。この結果、本発明による水の製造方法で生成した水には、大量の溶存酸素を含ませることができる。更に、水のクラスターを細かく切断することによって、他の物質が入り込む隙間を広くすることができ、その隙間に乳化剤としての働きをする植物油（ひまし油）や油等を入れることができる。

岩石収容器１８を通過した水は、循環連絡管１２の開口部２４からタンク１０内の液面２６より下位に導入され、タンク１０内に水に混合される。ポンプ１６を連続的に作動させることによって、タンク１０内の水は、循環連絡管１２（途中にポンプ１６と岩石収容器１８を備える）を経由して再びタンク１０に戻る循環を繰り返す。岩石収容器１８を通過した水には、前述したように溶存酸素が大量に含まれ、その溶存酸素を大量に含んだ水がタンク１０内の水と混合される。即ち、水の循環を繰り返すことによって、タンク１０内に収容した水の溶存酸素濃度が順次高まってゆく。分岐管２５の開口部２４からタンク１０に流入する水は、タンク１０内の水を攪拌させるので、攪拌機を備える必要はない。分岐管２５の開口部２４からタンク１０に流入する水は、タンク１０内の水を北半球で右回りに回転させる方向に、分岐管２５の開口部２４を配置させる。

タンク１０と連絡する循環連絡管１２の上流側の連絡位置では、大気に対して密閉状態が保たれる。循環連絡管１２の途中も大気に対して密閉状態が保たれる。循環連絡管１２の下流側の開口部２４の位置でも、開口部２４は液面２６の下位に配置されるので、大気に対して密閉状態が保たれる。このように、図１に示す水の循環経路では、水は密閉状態の中を循環し、循環の途中で水に空気が混合することがない。即ち、循環の途中で水が曝気されることはない。なお、図１において、タンク１０の液面２６の上部は空気に露出してはいるが、循環の途中で水に空気を混合して水を曝気するものではない。

以上のように、水の循環経路の途中で水に空気を混合させない（水を曝気しない）ことによって、二酸化珪素を多く含む岩石２２に水を循環接触させることで、水に溶存酸素を大量に含ませることができた。タンク１０内の水は、循環連絡管１２を循環させればさせるほど、水に溶存酸素を大量に含ませることができる。例えば、循環連絡管１２を５〜１０回循環させることによって、溶存酸素濃度（ＤＯ）を約１１ｍｇ／ｌにすることができる。

本願発明に係わる過飽和溶存酸素を含む水の製造方法によって生成された水の溶存酸素濃度（ＤＯ）が約１１ｍｇ／ｌであることを、図３の計量証明書によって説明する。この計量証明書は、日本国長野県佐久郡立科町芦田１８３５−１所在の株式会社信濃公害研究所（電話０２６７−５６−２１８９）によって作成されたものである。図３の計量証明書において、資料名は「創生水Ｈ１ 2007.129」とあるが、この資料名は「本願発明に係わる過飽和溶存酸素を含む水の製造方法によって生成された水」を示すものである。この計量証明における「計量の対象」の第１行目は、「溶存酸素（ＤＯ）」であり、その「計量結果」は「１１ｍｇ／ｌ」となっている。即ち、第三者による計量によって、本発明で生成した水の溶存酸素濃度（ＤＯ）が、飽和溶存酸素濃度をはるかに超える過飽和溶存酸素濃度（１１ｍｇ／ｌ）とすることができることが証明されている。

本発明によって生成される水に含まれる溶存酸素濃度（ＤＯ）は、飽和溶存酸素濃度（ＤＯが８〜８．４５ｍｇ／ｌ）を大幅に超えた値（ＤＯが１１ｍｇ／ｌ）である。例えば燃料と混合してエマルジョン燃料（重油、軽油、灯油、ガソリン、自動車用燃料、船舶用燃料等のエマルジョン燃料）を作る水に、利用することができる。従来のエマルジョン燃料は、水道水等の普通の水を使用していたため、エマルジョン燃料を燃焼させた場合に、市販のバーナーで容易に着火できず、燃料の燃焼カロリーが低下して燃焼時間がかかるという欠点があった。これに対して、本発明によって生成された過飽和溶存酸素を含む水を使用したエマルジョン燃料では、水に溶存酸素濃度を大量に含ませることができるので、燃料の燃焼時に、大量の溶存酸素の働きによって燃料の燃焼を助長し、多大のエネルギー（カロリー）を発生させることができる。この結果、各種のバーナーでの着火が容易となり、しかも燃焼カロリーが通常の燃料のみのカロリーよりも増大する。

例えば、燃料がＡ重油１００％の場合のカロリーは、約９４００キロカロリー／リットルであるのに対し、本発明によって製造した水を使用したエマルジョン燃料（７０％のＡ重油と３０％の水の場合）は、Ａ重油１００％の場合のカロリーの約１〜２．３倍のカロリーを得ることができた。また、燃料が軽油１００％の場合のカロリーは、約９１００キロカロリー／リットルであるのに対し、本発明によって製造した水（７０％の軽油と３０％の水の場合）は、軽油１００％の場合のカロリーの約１〜１．８倍のカロリーを得ることができた。これは、水に大量の溶存酸素を含ませることができるので、燃焼時に水から大量の酸素を供給でき、燃料１００％のカロリーと同じカロリーか、それより高いカロリーを得ることができると考えられる。本発明で生成した水を使用したエマルジョン燃料は、市販のバーナーで容易に着火できることから、本発明の乳化物は完全燃焼が可能となり、従来既知の燃料と比較してＣＯ₂やＮＯ_Xの排出量を大幅に減少させることができる。

更に、火成岩のうち二酸化珪素を多く含む岩石２２を水が循環することによって、水に活性水素が含まれる、更に火成岩に含まれる炭素や硫黄も微量ながら水に含まれる。これらの水素や炭素や硫黄も本発明で生成される水に含まれるので、この水をエマルジョン燃料に使用すると、水素や炭素や硫黄が燃料の着火をスムースに行わせ、しかも燃焼効率を向上させることができる。

本発明によって生成される水には大量の溶存酸素を含んでいるので、この水を使用することによって、動植物の成長を促進させることができるだけでなく、種々の方面に利用することができる。例えば、生きた魚をビニール袋に入れて輸送する場合に、従来のようにビニール袋を酸素で膨らませることがなくなるので、従来と比べて大量の魚を運ぶことができる。また、生簀等で養殖用の魚を養殖する場合、大量の溶存酸素を含んだ水は魚の成長を助長するので、従来の養殖用の魚と同一の大きさとする場合に、従来のものより短時間で同じ大きさに達成することができる。言い換えると、大量の溶存酸素を含んだ水を使用することで、同一の養殖期間では、従来の魚よりは大型の魚を得ることができ、漁獲量を増大させることができる。

その他に、野菜や果物や穀物や植物等を育成する場合に、大量の溶存酸素を含んだ水を使用することによって、従来の水を使用して育成するものと比べて、野菜や果物や穀物や植物等は、１．５〜２倍近い速度で成長する。即ち、大量の溶存酸素を含んだ水を使用することで、野菜や果物や穀物や植物の収穫量を増大させることができる。

更に、各種飲料水の原料となる水に、本発明によって生成される大量の溶存酸素を含んだ水を使用することによって、溶存酸素は人間の体内に入ってきた有害物質を分解する微生物の働きを促すので、人間やペット等の健康の増進に役立つものである。

なお、本発明における水は、水を主体として何らかの処理された液体を含むものとする。

次に、本発明に係る過飽和溶存酸素を含む水の製造方法を実施するための他の実施例を図２基づいて説明する。図１では、タンク１０で水を一旦溜める構成のものとしたが、図２ではタンク１０を用いないものとする。図２において、図１と同一参照番号は同一の構成要素を示すものとする。水の循環経路は、切れ目のない循環連絡管３４のみとする。循環連絡管３４の途中には、水の流れる方向に上流側から下流側に向けて、開閉バルブ１４と、水を移送させるための移送手段としてのポンプ１６と、岩石収容器１８と、フィルター２０とが順に備えられる。

岩石収容器１８を通過した後の循環連絡管３４の途中に、循環連絡管３４を循環する水をタンク１０の外部に排出するための排出管３６が接続されており、その排出管３６の途中にバルブ３８が備えられている。循環連絡管３４の付近に水供給用タンク４０が備えられ、その水供給用タンク４０と循環連絡管３４の途中に水供給管４２が接続されており、その水供給管４２の途中にバルブ４４が備えられている。水供給管４２の循環連絡管３４への接続位置は、排出管３６の接続位置とポンプ１６位置との中間位置とするのが望ましい。

この図２においては、循環経路である循環連絡管３４を循環する水は、空気に露出する場所がない。即ち、循環連絡管３４を循環する水が曝気されることはない。従って、タンク１０内の水は、循環連絡管１２内で水を循環させればさせるほど、水に溶存酸素を大量に含ませることができる。例えば、循環連絡管１２を５〜１０回循環させることによって、溶存酸素濃度（ＤＯ）を約１１ｍｇ／ｌにすることができる。この実施例２（図２）の過飽和溶存酸素を含む水の製造方法によって製造した水は、実施例１の水と同一の効果を有するものである。

循環連絡管３４から溶存酸素を大量に含ませた水を取り出す場合には、バルブ３８を開くことによって、排出管３６から水を取り出すことができる。その際には、同時にバルブ４４を開いて、水供給管４２から新たな水を水供給用タンク４０から循環連絡管３４に供給する。

本発明に係る過飽和溶存酸素を含む水の製造方法を実施するための１実施例を示す構成図である。 本発明に係る過飽和溶存酸素を含む水の製造方法を実施するための他の実施例を示す構成図である。 本願発明に係わる過飽和溶存酸素を含む水の製造方法によって生成された水の溶存酸素濃度（ＤＯ）を示す計量証明書である。 従来既知の曝気を示す構成図である。

符号の説明

１０ タンク
１２ 循環連絡管
１４ ポンプ
１８ 岩石収容器
２２ 岩石
２４ 開口部
２５ 分岐管
２６ 液面
３４ 循環連絡管

Claims (5)

1. 水を循環経路内に収容し、前記循環経路の途中に火成岩のうち二酸化珪素を多く含む岩石を備え、移送手段によって水を前記循環経路内に循環移動させて前記岩石に水を接触させ、水を前記循環経路内を循環移動させる途中で水に空気に接触させないようにすることを特徴とする過飽和溶存酸素を含む水の製造方法。
2. 前記循環経路を、水を収容したタンクと、一端をタンクと連絡し他端の開口部を前記タンクの液面下に配置した循環連絡管とから構成し、前記移送手段を前記循環連絡管の途中に備えるものであって前記循環連絡管の一端から他端に向けて水を移送させるためのポンプとし、前記循環連絡管の途中に前記火成岩のうち二酸化珪素を多く含む岩石とを備えることを特徴とする請求項１記載の過飽和溶存酸素を含む水の製造方法。
3. 前記循環連絡管における前記タンクの液面下に配置した他端を上下に分けて配置した分岐管とし、各分岐管に前記開口部を設け、前記開口部から前記タンク内に流入する水で前記タンク内の水を攪拌することを特徴とする請求項２記載の過飽和溶存酸素を含む水の製造方法。
4. 前記火成岩のうち二酸化珪素を多く含む岩石を黒曜石としたことを特徴とする請求項１乃至３記載の過飽和溶存酸素を含む水の製造方法。
5. 前記火成岩のうち二酸化珪素を多く含む岩石の大半の大きさを５mm〜５０mmとすることを特徴とする請求項４記載の過飽和溶存酸素を含む水の製造方法。

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