JP3133304U - Oxygen water production equipment - Google Patents
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Abstract
【課題】酸素を水中に送り込む最初の段階で効率よく酸素を水に混入させることが可能で、高濃度で酸素を溶存させた酸素水を製造し得る酸素水製造装置の提供を目的とする。
【解決手段】水を受け入れるレシーバータンク51と、レシーバータンクに富酸素ガスを供給するガス供給系52と、レシーバータンク内に設けられ、ガス供給系に接続されて、供給される富酸素ガスの気泡を噴出する気泡散気手段と、レシーバータンク内に、気泡散気手段を取り囲んで設けられ、内部に気泡を閉じ込めるためのバスケット54と、バスケット内に始端が配設され、終端55bがレシーバータンクに接続されて、ポンプ56により、始端から水と気泡の混合流体を吸引し、終端へ移送してレシーバータンクに戻す循環系55と、循環系に介設され、酸素水を生成するために、移送される混合流体の水および気泡を微細化処理する微細化手段57とを備えた。
【選択図】図1An object of the present invention is to provide an oxygen water production apparatus capable of efficiently mixing oxygen into water at the first stage of sending oxygen into water and producing oxygen water in which oxygen is dissolved at a high concentration.
A receiver tank 51 for receiving water, a gas supply system 52 for supplying an oxygen-rich gas to the receiver tank, and a bubble of the oxygen-rich gas supplied in the receiver tank and connected to the gas supply system A bubble diffuser for jetting air, a basket 54 for enclosing the bubble diffuser in the receiver tank, a trap 54 for confining bubbles inside, a start end in the basket, and a terminal end 55b in the receiver tank Connected to the pump 56, the mixed fluid of water and bubbles is sucked from the starting end, transferred to the end and returned to the receiver tank, and the circulating system 55 is interposed in the circulating system to generate oxygen water. And a refining means 57 for refining water and bubbles of the mixed fluid.
[Selection] Figure 1
Description
本考案は、酸素を水中に送り込む最初の段階で効率よく酸素を水に混入させることが可能で、高濃度で酸素を溶存させた酸素水を製造し得る酸素水製造装置に関する。 The present invention relates to an oxygen water production apparatus capable of efficiently mixing oxygen into water at the first stage of sending oxygen into water and producing oxygen water in which oxygen is dissolved at a high concentration.
酸素濃度の高い酸素水を生成する装置として、例えば特許文献1が知られている。この特許文献1の「酸素水製造装置」では、溶存酸素濃度が少なくとも20ppm以上の水を生成することを目的として、給水部と採水部とを備え循環ポンプの作動により循環する循環系に、少なくともこの循環系を循環する水を冷却するための冷却部、マグネットを用いたクラスター調整部や多孔質のセラミックケースからなる混合促進部を設けるとともに、空気を透過させることで酸素濃度を高める作用を有する酸素富化部を設けた構成とし、この酸素富化部に空気を透過させて得た酸素濃度の高い空気を前記循環系を循環する水に混入することで、通常の水よりも溶存酸素濃度が高い酸素水を生成するように構成されている。酸素富化部からの空気は、真空ポンプにより循環系を循環する水に押し込まれるようになっている。
背景技術にあっては、酸素富化部からの空気を、真空ポンプのポンプ圧で水に押し込んで混入するだけであることから、水と空気との混合作用が乏しく、そのため、その後のクラスター調整部や混合促進部によっても、酸素を水に効率よく溶存させることができないという課題があった。 In the background art, the air from the oxygen enrichment section is simply pushed into the water at the pump pressure of the vacuum pump and mixed, so the mixing action of water and air is poor. There is a problem that oxygen cannot be dissolved in water efficiently even by the part or the mixing promoting part.
本考案は上記従来の課題に鑑みて創案されたものであって、酸素を水中に送り込む最初の段階で効率よく酸素を水に混入させることが可能で、高濃度で酸素を溶存させた酸素水を製造し得る酸素水製造装置を提供することを目的とする。 The present invention was devised in view of the above-described conventional problems, and oxygen can be efficiently mixed into water at the first stage of sending oxygen into water, and oxygen water in which oxygen is dissolved at a high concentration. An object of the present invention is to provide an oxygen water production apparatus capable of producing the above.
本考案にかかる酸素水製造装置は、水を受け入れるレシーバータンクと、該レシーバータンクに富酸素ガスを供給するガス供給系と、上記レシーバータンク内に設けられ、上記ガス供給系に接続されて、供給される富酸素ガスの気泡を噴出する気泡散気手段と、上記レシーバータンク内に、上記気泡散気手段を取り囲んで設けられ、内部に気泡を閉じ込めるためのバスケットと、該バスケット内に始端が配設され、終端が上記レシーバータンクに接続されて、ポンプにより、始端から水と気泡の混合流体を吸引し、終端へ移送して該レシーバータンクに戻す循環系と、該循環系に介設され、酸素水を生成するために、移送される混合流体の水および気泡を微細化処理する微細化手段とを備えたことを特徴とする。 An oxygen water production apparatus according to the present invention includes a receiver tank that receives water, a gas supply system that supplies oxygen gas to the receiver tank, and a receiver tank that is provided in the receiver tank and connected to the gas supply system. A bubble diffusing means for ejecting bubbles of oxygen-rich gas, a basket provided in the receiver tank so as to surround the bubble diffusing means, and for confining the bubbles therein, and a starting end disposed in the basket. A circulation system that is connected to the receiver tank at the end, sucks the mixed fluid of water and bubbles from the start end by a pump, returns to the receiver tank and returns to the receiver tank, and is interposed in the circulation system, In order to generate oxygen water, it is characterized in that it includes a refining means for refining water and bubbles of the mixed fluid to be transferred.
前記微細化手段は、混合流体の水および気泡を破砕して微細化する機械装置部を備えることを特徴とする。 The said refinement | miniaturization means is provided with the mechanical apparatus part which crushes and refines | miniaturizes the water and bubble of mixed fluid.
前記微細化手段は、混合流体の水および気泡に磁気を作用させて微細化する磁気印加部を備えることを特徴とする。 The miniaturization means includes a magnetic application unit that applies magnetism to water and bubbles of the mixed fluid to make the micronization fine.
混合流体の流れ方向に沿って順次、前記機械装置部および前記磁気印加部が配設されることを特徴とする。 The mechanical device unit and the magnetic application unit are sequentially arranged along the flow direction of the mixed fluid.
前記循環系には、生成された酸素水を貯留するための貯留設備が接続されることを特徴とする。 A storage facility for storing the produced oxygen water is connected to the circulation system.
前記循環系には、生成された酸素水から純水を作成して貯留するための純水作成設備が接続されることを特徴とする。 The circulation system is connected to a pure water production facility for producing and storing pure water from the generated oxygen water.
前記純水作成設備は、酸素水が流通される逆浸透膜を備えることを特徴とする。 The pure water preparation facility includes a reverse osmosis membrane through which oxygen water is circulated.
前記ポンプの運転状態を検出するセンサが設けられることを特徴とする。 A sensor for detecting an operating state of the pump is provided.
前記ガス供給系と前記循環系との間には、該循環系に富酸素ガスを補給する補給系が設けられることを特徴とする。 A replenishment system for replenishing the circulation system with oxygen-rich gas is provided between the gas supply system and the circulation system.
前記補給系には、補給する富酸素ガス量を調整するための調整弁が設けられることを特徴とする。 The replenishment system is provided with an adjustment valve for adjusting the amount of oxygen-rich gas to be replenished.
前記ガス供給系には、オゾン発生器が設けられることを特徴とする。 The gas supply system is provided with an ozone generator.
本考案にかかる酸素水製造装置にあっては、酸素を水中に送り込む最初の段階で効率よく酸素を水に混入させることができ、高濃度で酸素を溶存させた酸素水を高効率で製造することができる。 In the oxygen water production apparatus according to the present invention, oxygen can be efficiently mixed in water at the first stage of sending oxygen into water, and oxygen water in which oxygen is dissolved at high concentration is produced with high efficiency. be able to.
以下に、本考案にかかる酸素水製造装置の好適な一実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。図1〜図4に示すように、本実施形態にかかる酸素水製造装置50は基本的には、水を受け入れるレシーバータンク51と、レシーバータンク51に富酸素ガスを供給するガス供給系52と、レシーバータンク51内に設けられ、ガス供給系52に接続されて、供給される富酸素ガスの気泡を噴出する気泡散気手段53と、レシーバータンク51内に、気泡散気手段53を取り囲んで設けられ、内部に気泡を閉じ込めるためのバスケット54と、バスケット54内に始端55aが配設され、終端55bがレシーバータンク51に接続されて、ポンプ56により、始端55aから水と気泡の混合流体を吸引し、終端55bへ移送してレシーバータンク51に戻す循環系55と、循環系55に介設され、酸素水を生成するために、移送される混合流体の水および気泡を微細化処理する微細化手段57とを備えて構成される。
Hereinafter, a preferred embodiment of an oxygen water production apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. As shown in FIGS. 1 to 4, the oxygen
酸素水製造装置50には、水を受け入れて貯水するためのレシーバータンク51が備えられる。レシーバータンク51の上部位置には、原水となる水道水や天然水などの水を、レシーバータンク51内部に供給するための原水供給配管58が接続される。原水供給配管58には、レシーバータンク51への水の供給・停止を制御する原水用開閉弁59が設けられる。
The oxygen
レシーバータンク51には、これに富酸素ガスを供給するためのガス供給系52が接続される。ガス供給系52は主に、富酸素ガスを生成するためのPSA(Pressure Swing Adsorption)式の酸素濃縮装置60と、酸素濃縮装置60に一端が接続され、他端がレシーバータンク51内に挿入されて、富酸素ガスが流通されるガス供給配管61とから構成される。酸素濃縮装置60は、空気を吸引し、吸引した空気から富酸素ガスを生成して、ガス供給配管61へと送り出す。ガス供給配管61は、酸素濃縮装置60から送り出された富酸素ガスをレシーバータンク51内へ送り込む。ガス供給配管61には、レシーバータンク51への富酸素ガスの供給・停止を制御するガス用開閉弁62が設けられる。
The
ガス供給配管61には必要に応じて、その内部を流通する富酸素ガスの酸素濃度を高めるために、オゾン発生器63を設けることが望ましい。オゾン発生器63を設けた場合には、これに富酸素ガスを通すか否かを選択できるように、オゾン発生器63を迂回するバイパス配管64を設けることが望ましい。このように構成した場合には、ガス供給配管61には、オゾン発生器63の上流側および下流側に、オゾン発生器63への富酸素ガスの流通を制御するオゾン発生器用開閉弁65が設けられるとともに、バイパス配管64には、バイパス配管64への富酸素ガスの流通を制御するバイパス用開閉弁66が設けられる。
It is desirable to provide an
レシーバタンク51内には、その底部に配置して、気泡散気手段53が設けられる。気泡散気手段53には、これに富酸素ガスを供給するために、ガス供給配管61の他端が接続される。気泡散気手段53は、加圧されたガスを小孔から液体中に噴出させることで気泡を生成するもので、散気管や散気用メンブレンの形態でよく知られている。気泡散気手段53は、供給される富酸素ガスを、レシーバータンク51内の水中に気泡として噴出させる。
Inside the
レシーバータンク51内には、その底部に配置して、籠状や多数の小孔が形成されたボックス状のバスケット54が設けられる。バスケット54は、気泡散気手段53の周りを取り囲んで設けられる。籠状をなす網目や小孔の寸法は、気泡散気手段53で生成される気泡をバスケット54内部に閉じ込めて滞留させるために、気泡が多量に漏れ出さない程度、すなわち当該気泡の外径とほぼ同程度か、それよりも小さく設定される。また、バスケット54の容量は、気泡が大量に漏れ出さないように、ガス供給系52からの富酸素ガスの供給量に対応させて設定することが望ましい。
The
レシーバータンク51にはさらに、内部の水をレシーバータンク51から抜き出し、再度レシーバータンク51へ戻すように循環させる循環系55が接続される。循環系55は主に、循環系55の始端55aおよび終端55bとなる両端がレシーバータンク51に接続される循環用配管67と、循環用配管67の途中に設けられ、レシーバータンク51内の水を始端55aから吸引して圧送し、終端55bへと移送するポンプ56、例えばカスケードポンプとから構成される。循環系55の始端55aとなる循環用配管67の一端は、レシーバータンク51内に挿入され、バスケット54の内部に配設される。循環用配管67の一端は、レシーバータンク51内の水とともに、気泡散気手段53から噴出されてバスケット54内に滞留される気泡を直ちに効率よく吸引させるために、気泡散気手段53に近接させて配置することが望ましい。循環用配管67には、水と気泡の混合流体が流通される。循環用配管67の一端には、異物の流入を防止するために、フィルター68を装着することが望ましい。
Further, a
循環系55の終端55bとなる循環用配管67の他端は、循環系55からレシーバータンク51内に戻った水と気泡の混合流体が直ちに再度循環系55に送り込まれないようにレシーバータンク51内に滞留させるために、レシーバータンク51の上部位置に接続され、混合流体は、バスケット54から離れたレシーバータンク51の上部位置から戻されるようになっている。循環用配管67およびガス供給配管61それぞれには、フィルター68および気泡散気手段53に近接する位置に取り付けて、混合流体および富酸素ガスの逆流を防止する逆止弁69が設けられる。
The other end of the
循環系55のポンプ56の吸い込み側、すなわち混合流体の流れ方向上流側とガス供給系52との間には、循環系55を流れる混合流体に富酸素ガスを補給するための補給系70が設けられる。補給系70は主に、ガス供給配管61に一端が接続され、他端が循環用配管67に接続されて、富酸素ガスが流通される補給用配管71と、補給用配管71の途中に設けられ、補給する富酸素ガス量を調整する調整弁72とから構成される。調整弁72としては、補給量を加減するために、パルス信号で駆動される電磁弁や比例制御弁を用いることが望ましい。補給用配管71にはまた、調整弁72の上流側および下流側に位置させて、補給系70の使用・停止を制御する補給管路用開閉弁73が設けられる。
A
さらに、ポンプ56の吐出側には、ポンプ56の運転状態を検出するために、循環用配管67にセンサ用開閉弁74を介して、ポンプ56吐出側の圧力もしくは流量を検出する圧力センサもしくは流量センサなどのセンサ75が設けられる。センサ75は、バスケット54内部で気泡が取り込まれた混合流体を圧送するポンプ運転で発生し得るキャビテーションを検出するようになっている。センサ75を調整弁72に接続し、センサ75の検出値に従って調整弁72の開度をコントロールすることが好ましい。これにより、富酸素ガスの補給量を適切に制御することが可能となり、水への富酸素ガスの混入量をできる限り増やしつつ、キャビテーション発生を抑制することができる。
Further, on the discharge side of the
循環系55の循環用配管67には、ポンプ56の吐出側、すなわち混合流体の流れ方向下流側に配置して、酸素水を生成するために、圧送される混合流体の水および気泡を微細化処理する微細化手段57が設けられる。循環用配管67には、微細化手段57の下流側に、分岐76を介して、生成された酸素水を貯留するための貯留設備77および生成された酸素水から純水を作成して貯留するための純水作成設備78が接続される。
The
貯留設備77は主に、酸素水を貯水する、給水栓79付きの酸素水タンク80と、酸素水タンク80と循環用配管67との間にこれらを接続して設けられ、酸素水が流通される貯水用配管81と、貯水用配管81に設けられ、酸素水の流通・停止を制御する貯水用開閉弁82とから構成され、貯水用開閉弁82を開放することで、循環系55から酸素水タンク80に酸素水が送り込まれる。純水作成設備78は主に、純水を貯水する、給水栓83付きの純水タンク84と、純水タンク84と循環用配管67とを接続する純水用配管85と、純水用配管85の途中に設けられ、酸素水から不純物を除去して純水を作成する逆浸透膜86と、純水用配管85に、逆浸透膜86の上流側および下流側に位置させて設けられ、純水の作成を制御するための純水用開閉弁87とから構成され、純水用開閉弁87を開放することで、酸素水が循環系55から逆浸透膜86に流入されて純水が作成され、作成された純水が純水タンク84へ送り込まれる。逆浸透膜86には、不純物を排出するドレンバルブ付きドレン配管88が設けられる。
The
循環用配管67には、これら貯留設備77および純水作成設備78の下流側に位置させて、これら貯留設備77等に酸素水を送り込むときに循環系55を閉じるためのバッチ操作用開閉弁89が設けられる。したがって、バッチ操作用開閉弁89を開放し、貯水用開閉弁82および純水用開閉弁87を閉じることにより、混合流体は、循環系55を介して繰り返し循環される。バッチ操作用開閉弁89を閉じて、貯水用開閉弁82を開放することにより、レシーバータンク51からの混合流体は、酸素水タンク80へと送り込まれる。さらに、純水用開閉弁87を開放することにより、混合流体は、逆浸透膜86を介して純水タンク84へも送り込まれる。他方、貯水用開閉弁82を閉じると、混合流体は、純水タンク84のみに送り込まれる。
The
次に、微細化手段57について説明する。微細化手段57は本実施形態にあっては、混合流体の水および気泡を破砕して微細化する機械装置部1と、混合流体の水および気泡に磁気を作用させて微細化する磁気印加部90とから構成され、これら機械装置部1および磁気印加部90により、混合流体から高い酸素濃度の酸素水が生成される。
Next, the miniaturization means 57 will be described. In the present embodiment, the micronization means 57 includes a
図3には、機械装置部1の一例が示されている。機械装置部1は基本的には、循環系55のポンプ56で圧送される、水および気泡の混合流体を加速させる第1および第2ノズル2,3およびこれらノズル2,3にロータ面4a,5aを向けて配置されて混合流体が衝突される回転自在な第1および第2ロータ4,5を、混合流体の流れ方向に交互に複数設け、ロータ4,5には、ロータ面4a,5aの外周部に位置させて、流通する混合流体でロータ4,5を回転させると同時に、その回転で混合流体の流れにせん断力を作用させて旋回流を生じさせつつ水および気泡を破砕する第1および第2斜方スリット6,7を貫通形成し、複数のノズル2,3は、混合流体の流れ方向に沿って、上流側の第1ノズル2の口径を下流側の第2ノズル3の口径よりも小さく設定し、複数のロータ4,5は、混合流体の流れ方向に沿って、上流側の第1ロータ4の外径寸法を下流側の第2ロータの外径寸法よりも小さく設定し、斜方スリット6,7は、混合流体の流れ方向に沿って、上流側の第1斜方スリット6の大きさを下流側の第2斜方スリット7の大きさよりも小さく設定し、交互に設けたノズル2,3およびロータ4,5の混合流体流れ方向下流側に、旋回流となって流れ込む混合流体が衝突される凹状壁部としての第1凹曲面壁部8を有して、その内部で水と気泡を撹拌混合させる混合チャンバ9を設けて構成される。
FIG. 3 shows an example of the
本実施形態にあっては、機械装置部1には、混合流体に磁力を作用させる磁化ユニット10も備えられる。磁化ユニット10は、混合流体の流れ方向に沿って、交互に設けたノズル2,3およびロータ4,5から混合チャンバ9にわたってこれらを取り囲んで設けられる。
In the present embodiment, the
図示例の機械装置部1は、締め緩め自在なネジによって順次結合される5つの管状ユニット11〜15を備えて構成される。第1管状ユニット11は、電磁波等の進入を抑制するために非磁性材料で形成される。第1管状ユニット11には、これに形成される環状仕切り壁16で区分けして、混合流体の流れ方向に沿って順次、流入側開口部17を一端に有する中空室18と、第2管状ユニット12が装着される第1凹部19とが形成される。中空室18には、環状仕切り壁16の内周に流出口部20aを螺着して、異物を除去するストレーナ20が収容される。中空室18の流入側開口部17には、圧送される混合流体を中空室18に流入させるための流入孔21aを有する入口側ブッシング21が螺着される。ポンプ56から入口側ブッシング21の流入孔21aを介して第1管状ユニット11に流入した混合流体は、ストレーナ20で異物が除去された後、その流出口部20aから第1凹部19側へと流入するようになっている。
The
第2管状ユニット12には、両端に凸部12a,12bが形成される。第2管状ユニット12の一方の凸部12aは、第1管状ユニット11の第1凹部19に螺着される。またこの一方の凸部12aには、ストレーナ20の流出口部20a内に挿入される突起12cが形成される。第2管状ユニット12には、突起12cを有する一方の凸部12aから他方の凸部12bにわたって、混合流体の流れ方向に沿って順次、流入孔22と、流路断面積が順次狭まる錐体面状流路23と、これを流通する混合流体の流速を加速させる第1ノズル2と、第1ロータ4を収容する第1ロータ収容室24とが形成される。流入孔22は突起12cに形成され、ストレーナ20の流出口部20aに連通される。
The second tubular unit 12 is formed with
錐体面状流路23は、第2管状ユニット12に窪ませて形成した錐体状凹部25内に錐体状のブロック26を配置することによって、これら間に形成される。ブロック26は、錐体状凹部25の内周面に対し、適宜に連結されて支持される。ブロック26には、流入孔22と向かい合う壁面26aが形成される。錐体面状流路23は、流路断面積が広い一端が流入孔22側に連通され、流路断面積が絞られて狭い他端が第1ノズル2と連通される。第1ノズル2は、錐体面状流路23と第1ロータ収容室24との間に設けられて、これらを連通させる。第1ロータ収容室24は、その内径が第1ノズル2の内径よりも大きく形成される。
The
第1ロータ4は、第1ノズル2にロータ面4aを向けて、第1ロータ収容室24内に回転自在に設けられる。第1ロータ4はまた、第1ロータ収容室24内で混合流体の流れ方向にスライド自在に設けられる。第1ロータ4の外周部には、180°間隔で、一対の第1斜方スリット6が形成される。これら第1斜方スリット6は、第1ロータ4をその厚さ方向に斜めに貫通して形成され、それらの斜めの向きは第1ロータ4の周方向に沿って同じ方向に設定される。
The first rotor 4 is rotatably provided in the first rotor accommodating chamber 24 with the
ストレーナ20の流出口部20aから流出される混合流体は、第2管状ユニット12の流入孔22に流入する。流入孔22に流入した混合流体は、ブロック26の壁面26aに衝突し、これによって水および気泡が破砕され微細化されて、当該壁面26aに沿って広がりながら錐体面状流路23へと向かって流れる。混合流体の水および気泡はさらに、錐体面状流路23へと繋がるブロック26周りでせん断作用を受けて破砕されつつ、錐体面状流路23へと流れ込む。錐体面状流路23は上述したように、混合流体の流れ方向に沿って順次流路断面積が狭められるため、混合流体は、その流体圧が再度高められて、第1ノズル2へと流入する。第1ノズル2を流通することで、混合流体はその流速が加速され、第1ロータ収容室24に向かって噴出される。
The mixed fluid that flows out from the
第1ロータ収容室24に噴出した混合流体は、第1ロータ4のロータ面4aに衝突し、これにより水および気泡は破砕されてさらに微細化され、ロータ面4aに沿って広がりながら第1斜方スリット6へと流れ込む。混合流体は、第1斜方スリット6に流通することにより、第1ロータ4に一方向の回転力を生じさせてこれを回転させる。同時に、第1ロータ4が回転することで、第1斜方スリット6を通過する混合流体はせん断力の作用を受け、これにより旋回流となって第1ロータ4から流出されつつ、流出する際に当該第1斜方スリット6によって水および気泡が破砕作用を受ける。混合流体の流れが第1ロータ4によって旋回流とされることで、それまで破砕され微細化されてきた水に遠心力が作用し、一旦、水粒子が外側に、気泡が内側となるように分離作用が働く。また、この一方向回転の旋回流は、螺旋様の流れとなる。第1ロータ4は、その表裏に作用する流体圧に応じて第1ロータ収容室24内をスライドし、表裏両側に発生する流体圧をバランスさせて混合流体の流通性を向上するようになっている。
The mixed fluid ejected into the first rotor accommodating chamber 24 collides with the
第3管状ユニット13には、両端に凹部13a,13bが形成される。第3管状ユニット13の一方の凹部13aには、第2管状ユニット12の他方の凸部12bが螺着される。他方の凹部13bには、第4管状ユニット14が螺着される。第3管状ユニット13には、一方の凹部13aから他方の凹部13bにわたって、混合流体の流れ方向に沿って順次、第1ロータ4から流出された混合流体の旋回状態を維持する旋回流室27と、混合流体の流速を加速させる第2ノズル3が形成される。第1ロータ4から流出された混合流体の旋回流は、旋回流室27を経過して、第2ノズル3へと流入され、その流速が加速される。第2ノズル3の口径は、第1ノズル2の口径よりも大きく設定される。混合流体の流速が圧損等により順次低下していくことを考慮し、(流速×ノズル口径)で決まる単位時間あたりの流量が一定になるように、流速の減少に対応させてノズル口径が大きく設定される。
The third tubular unit 13 is formed with
第4管状ユニット14には、両端に凸部14a,14bが形成される。第4管状ユニット14の一方の凸部14aは、第3管状ユニット13の他方の凹部13bに螺着される。第4管状ユニット14の他方の凸部14bには、第5管状ユニット15の一端が螺着される。第4管状ユニット14には、一方の凸部14aから他方の凸部14bにわたって、混合流体の流れ方向に沿って順次、第2ロータ5を収容する第2ロータ収容室28と、混合チャンバ9を構成する凹状壁部としての第2凹曲面壁部29と、これら第2凹曲面壁部29と第2ロータ収容室28とを連通する噴出口30とが形成される。第2ロータ収容室28は、その内径が第2ノズル3の内径よりも大きく形成される。
The fourth tubular unit 14 has
第2ロータ5は、第1斜方スリット6と同じ向きの一対の第2斜方スリット7を有して、第1ロータ4と同様に構成される。第2ロータ5の外径寸法は、第1ロータ4の外径寸法よりも大きく設定される。同一回転速度であれば、外径寸法の大きな第2ロータ5の最外周部分の周速度は第1ロータ4よりも大きくなり、従って、流速が低下した混合流体であっても、第2斜方スリット7から流出される混合流体を、強い強度の旋回流として流出させることができる。また、第2斜方スリット7の大きさが第1斜方スリット6の大きさよりも大きく形成され、これにより、ノズル口径の設定と同様に、流量の一定化を図ることができる。
The second rotor 5 has a pair of second oblique slits 7 in the same direction as the
第3管状ユニット13の第2ノズル3から第2ロータ収容室28に噴出される、混合流体の旋回流は、第2ロータ5のロータ面5aに衝突し、これにより水および気泡が破砕されてさらなる微細化が進み、ロータ面5aに沿って広がりながら第2斜方スリット7へと流れ込む。混合流体は、第2斜方スリット7に流通することにより、第2ロータ5に、第1ロータ4と同じ方向の一方向の回転力を生じさせてこれを回転させる。同時に、第2ロータ5が回転することで、第2斜方スリット7を通過する混合流体はせん断力の作用を受け、これにより旋回流がさらに強められて第2ロータ5から流出されつつ、流出する際に当該第2斜方スリット7によって水と気泡が破砕作用を受ける。
The swirling flow of the mixed fluid ejected from the
混合流体は、第4管状ユニット14においてさらに微細化が促進され、かつ第1ロータ4よりも大径な第2ロータ5による効果的な遠心力の作用でさらなる旋回流化が確保されて、水粒子と気泡の分離作用も強められる。また、第2斜方スリット7はその向きが第1斜方スリット6と同じ方向であって、螺旋様の旋回流が適切に維持される。第2ロータ5にあっても、その表裏に作用する流体圧に応じて第2ロータ収容室28内をスライドし、表裏両側に発生する流体圧をバランスさせて混合流体の流通性を向上するようになっている。第2ロータ5を経過した混合流体は、微細化されかつ水粒子が外側で気泡が内側に分離された旋回流として、噴出口30から噴出される。
The mixed fluid is further refined in the fourth tubular unit 14, and further swirling is ensured by the action of an effective centrifugal force by the second rotor 5 having a diameter larger than that of the first rotor 4. The separation action of particles and bubbles is also strengthened. Further, the direction of the second oblique slit 7 is the same as that of the
第5管状ユニット15は、凹状壁部としての第1凹曲面壁部8を有する壁体31を収納する収納室32を有し、一端が第4管状ユニット14の他方の凸部14bに螺着されるとともに、他端に流出側開口部33が形成され、開口部33には流出孔34aを有する出口側ブッシング34が螺着される。壁体31は、ボルト35により第5管状ユニット15に取り付け固定される。第1凹曲面壁部8は、噴出口30に向けられて、第2凹曲面壁部29との間に、球状空間としての混合チャンバ9を区画形成する。混合チャンバ9は、第4管状ユニット14の他方の凸部14bおよび第5管状ユニット15の収納室32内面と、壁体31との間に形成される隙間を介して、流出孔34aと連通される。
The fifth
混合チャンバ9が球状空間であり、かつ第1凹曲面壁部8と噴出口30が向かい合う配置であるので、噴出口30から噴出された混合流体の旋回流は、第1凹曲面壁部8に衝突してさらなる微細化が促進されるとともに、衝突した混合流体は、そのまま混合チャンバ9から流出することなく、第1凹曲面壁部8の形状によって、第2凹曲面壁部29との間の球状空間である混合チャンバ9内方へと押し返され取り込まれて相当の滞留時間滞留されるともに、この混合チャンバ9内での滞留中に、順次噴出口30から噴出される混合流体の一方向回転の旋回流によって繰り返し撹拌され、そしてこの一方向回転の旋回流による撹拌作用であることから、分子クラスターが微細化された混合流体の水および気泡は凝集などを生じることなく微細化状態が適切に保たれ、この撹拌作用によって、それまで分離状態で流通されてきた微細化状態の水粒子と気泡が当該混合チャンバ9内で一気に効率よく混合されて、これにより、きわめて良好に水に富酸素ガスを溶存させた酸素水が生成される。
Since the mixing chamber 9 is a spherical space and the first concave
このようにして生成された酸素水は、混合チャンバ9から流出孔34aを介してレシーバータンク51へ向かって循環系55に流出される。レシーバータンク51からポンプ56により送り込まれる水に気泡を含ませた混合流体は、水粒子や気泡の粒が大小さまざまで、また凝集していたり、分子結合状態もバラバラであって、均質性のないものであるが、管状ユニット11〜15で処理することにより、ナノオーダーに微細化されて分子結合状態も揃い、凝集状態もなくなって、均質で安定性のある酸素水にすることができる。
The oxygen water generated in this way flows out from the mixing chamber 9 to the
さらに、混合流体の水および気泡に磁力を作用させて微細化する磁化ユニット10が設けられる。図示例の機械装置部1にあっては、磁化ユニット10は環状に形成され、管状ユニット11〜15の外側にこれらを取り囲んで設けられる。磁化ユニット10は、上下2つの磁石41のN極を向かい合わせ、左右2つの磁石41のS極を向かい合わせる配置で、背に磁性板42が取り付けられた4つの磁石41により管状ユニット11〜15を取り囲むようになっている。そしてこの4つの磁石41の組が機械装置部1の第1〜第5管状ユニット11〜15にわたって複数組設けられる。同じ極性の磁石41を向かい合わせる配置によれば、混合流体の流れ方向と直交する面内において、隣接するN極とS極との間でおおよそ管状ユニット11〜15の外周部にその周方向に沿って強い磁界が生成される。管状ユニット11〜15の外周部は、旋回流による遠心作用で水粒子が集中して流れる領域であり、これによっても混合流体の微細化を促進することができる。
In addition, a magnetizing
この磁化ユニット10自体はよく知られているもので、管状ユニット11〜15中を流通する混合流体に対して磁場を作用させることで、安定した電気的平衡を崩して低分子化を促進するとともに、再結合・再凝集を阻止して、電磁気的に混合流体の水および気泡を微細化する。図示例にあっては、これら管状ユニット11〜15および磁化ユニット10を覆って、非磁性体の磁気遮蔽用筒状カバー36が設けられる。
The magnetizing
図示例の機械装置部1にあっては特に、混合流体の流速を加速させる複数のノズル2,3を、混合流体の流れ方向に沿って、上流側の第1ノズル2の口径が下流側の第2ノズル3の口径よりも小さくなるように設定し、かつまた斜方スリット6,7を、混合流体の流れ方向に沿って、上流側の第1斜方スリット6の大きさを下流側の第2斜方スリット7の大きさよりも小さく設定するようにしたので、混合流体の圧損による流速低下に対し、これらノズル2,3や斜方スリット6,7の寸法設定によって管状ユニット11〜15内での流量一定が確保され、流量制御を安定化できて混合流体の微細化処理の効率が向上される。
Particularly in the illustrated
また、複数のロータ4,5に関し、混合流体の流れ方向に沿って、上流側の第1ロータ4の外径寸法を下流側の第2ロータ5の外径寸法よりも小さく設定したので、混合流体の速度低下に対応させて、第1ロータ4および第2ロータ5を適切に作用させることができ、すなわち、速度の早い段階では、小径で中心部と外周部との速度差が小さい第1ロータ4によっても強い遠心作用の旋回流を生成できるとともに、速度が低下した段階では、大径で中心部と外周部との速度差が大きくなる第2ロータ5の回転運動によって、混合流体に生じさせる旋回流速度を大きくでき、このようなロータ4,5の設定と、上記スリット6,7の寸法調整による流量設定とによって、効率的な混合流体の微細化や、水粒子と気泡の分離作用、旋回流の生成が、第2〜第4管状ユニット12〜14のいずれの位置においても適切に確保されて、混合流体を機械装置部1に通す操作回数を少なくすることができ、これによっても処理効率が向上される。
Further, regarding the plurality of rotors 4, 5, the outer diameter dimension of the upstream first rotor 4 is set smaller than the outer diameter dimension of the downstream second rotor 5 along the mixed fluid flow direction. The first rotor 4 and the second rotor 5 can be appropriately operated in response to the decrease in the fluid speed, that is, at the early stage of the speed, the first and the speed difference between the central portion and the outer peripheral portion are small. The rotor 4 can also generate a strong centrifugal swirl flow, and when the speed is lowered, the rotor 4 has a large diameter and a difference in speed between the central portion and the outer peripheral portion. The swirling flow speed can be increased, and by setting the rotors 4 and 5 and setting the flow rate by adjusting the dimensions of the
さらに、旋回流となって流れ込む混合流体が衝突される第1および第2凹曲面壁部8,29を有して、その内部で混合流体を撹拌混合させる混合チャンバ9を設けたことにより、衝突する混合流体を、単に平坦な壁に衝突させて飛散させるのに比べ、球状空間とした混合チャンバ9内で相当の滞留時間で、微細化され分離状態にある水と気泡からなる混合流体をその旋回流によって効率よく撹拌混合できて、混合流体を通す一度の操作で、高濃度に富酸素ガスを溶存させた酸素水を生成することができ、これによっても混合流体の微細化処理の効率が向上される。
Further, the first and second concave
また、磁化ユニット10を、混合流体の流れ方向に沿って、交互に設けたノズル2,3およびロータ4,5から混合チャンバ9にわたってこれらを取り囲んで設けたので、磁化ユニット10と管状ユニット11〜15との並列配置によって装置を小型化できるとともに、力学的微細化処理と電磁気的微細化処理を同時に行うことができ、別々に処理する場合に比べて、処理効率が向上される。
Further, since the magnetizing
循環用配管67には、混合流体の流れ方向に沿って、機械装置部1の下流側に、磁気印加部90が配設される。磁気印加部90は図4に示したように、混合流体を流通させるパイプ91の外側に、その長さ方向に適宜間隔を隔てて当該パイプ91を取り囲んで上下左右4つの永久磁石92を配設し、これら永久磁石92を包囲して角筒状の磁性体93を設けるとともに、さらに磁性体93を包囲して、角筒状の磁性セラミック管94を設けて構成される。この磁気印加部90は、永久磁石92と磁性セラミック管94との間で発生する磁気振動を利用して、混合流体の水および気泡を微細化する。これにより、機械装置部1から流出される混合流体をさらに微細化処理することができる。混合流体の流れ方向に沿って、上流側に機械化装置部1を、下流側に磁気印加部90を順次配設したことにより、予め水および気泡を機械的に破砕しておき、その後、磁気の作用でさらに微細化することができて、効率よく微細化処理して富酸素ガスを高濃度に溶存させた酸素水を生成することができる。
In the
次に、本実施形態にかかる酸素水製造装置50の作用について説明する。本実施形態にかかる酸素水製造装置50にあっては、混合流体を循環系55に適宜回数循環させるバッチ処理を行うことで、高濃度の酸素水を生成するようになっている。まず、原水用開閉弁59を開閉操作して、レシーバータンク51内に一回分の水を貯水する。この際、バッチ操作用開閉弁89は開放しておき、貯水用開閉弁82および純水用開閉弁87は閉じておく。次いで、ガス用開閉弁62を開放するとともに、酸素濃縮装置60を起動する。また、循環系55のポンプ56を起動して、レシーバータンク51内の水の循環操作を開始する。酸素濃縮装置60を起動すると、吸い込まれた空気から富酸素ガスが生成され、生成された富酸素ガスはガス供給配管61を介して気泡散気手段53に供給される。
Next, the operation of the oxygen
必要に応じてバイパス用開閉弁66を閉じ、オゾン発生器63を起動することで、富酸素ガスをオゾン化することができる。あるいは、バイパス用開閉弁66を開放して、富酸素ガスの一部を、オゾン発生器63から迂回させて流通させてもよい。
The oxygen-rich gas can be ozonized by closing the bypass on-off
気泡散気手段53は、富酸素ガスの気泡を水中に噴出する。噴出された気泡は、バスケット54で捕集されてその内部に滞留されつつ、循環系55の始端55aから水とともに吸引される。この際、気泡散気手段53と循環用配管67の一端とが近接配置され、またこれらがバスケット54内に配設されていることから、富酸素ガスの気泡を無駄なく高効率で循環系55に送り込むことができる。混合流体の水および気泡は、循環系55内に圧送される。補給系70の調整弁72をコントロールして、ガス供給系52から適宜量の富酸素ガスを、循環系55に流通する混合流体に補給するようにしてもよい。これにより、混合流体中の富酸素ガス量を増加させることができる。センサ75は、混合流体の循環操作中、ポンプ56の運転状態を検出するようにしていて、これによりポンプ運転を調節したり、酸素濃縮装置50および調整弁72をコントロールして富酸素ガスの供給量を調整することで、キャビテーション発生を防止することができる。
The bubble diffusing means 53 jets bubbles of oxygen-rich gas into the water. The ejected bubbles are sucked together with water from the starting
循環系55に圧送される混合流体の水および気泡は順次、微細化手段57の機械装置部1および磁気印加部90に流入され、これにより上述した力学的作用および電磁気的作用で微細化される。微細化された混合流体は、循環系55からレシーバータンク51内に戻される。戻された混合流体は、気泡散気手段53から噴出される気泡とともに再び循環系55へと流入され、再度微細化処理される。混合流体は、気泡散気手段53や補給系70から継続的に供給される富酸素ガスとともに適宜回数循環系55を循環され、繰り返し微細化処理されることで順次酸素濃度が高められて、これにより高濃度の酸素水が生成される。
Water and bubbles of the mixed fluid pumped to the
一回分の循環操作が完了したならば、バッチ操作用開閉弁89を閉じ、貯水用開閉弁82を開放する。これにより、生成された酸素水は、ポンプ56により圧送されて、貯留設備77の酸素水タンク80へと送り込まれる。この際、純水用開閉弁87を併せて開放すれば、生成された酸素水は、逆浸透膜86にも流通され、これにより純水が作成されて純水タンク84に貯留される。
When the circulation operation for one time is completed, the batch operation on-off
本実施形態にかかる酸素水製造装置50の実証試験を行った。平成19年4月17日に、水温15.3℃の水道水400リットルを処理時間60分で処理して酸素水を製造し、大気圧下で検査したところ、製造された酸素水中の溶存酸素量は、49.1mg/リットルであり、高濃度の酸素水を製造できることが判った。その後、製造した当該酸素水の経過確認のために、平成19年4月23日に、大気圧下で検査したところ、おおよそ一週間経過した状態の酸素水中の溶存酸素量は、30.5mg/リットルであり、きわめて安定した性質を持つ酸素水を製造できたことが判った。
A demonstration test of the oxygen
以上説明した本考案に係る酸素水製造装置50にあっては、富酸素ガスの気泡を混入した水を微細化手段57で微細化処理するに際し、バスケット54内に気泡散気手段53と循環系55の始端55aを配設したので、酸素を水中に送り込む最初の段階で効率よく酸素を水に混入させることができ、高濃度の酸素水を高効率で製造することができる。
In the oxygen
機械装置部1および磁気印加部90を備えた微細化手段57により、きわめて微細な分子クラスターの酸素水を生成することができる。上記実施形態にあっては、微細化手段57として、機械装置部1および磁気印加部90を併設した場合について説明したが、いずれか一方のみを備えて構成してもよいことはもちろんである。また、これら機械装置部1と磁気印加部90を併設する場合に、機械装置部1を上流側に、磁気印加部90を下流側に配置することにより、効率よく微細化処理することができる。循環系55に酸素水の貯留設備77に併設して、純水作成設備78を備えたので、酸素水だけでなく、純水も製造することができる。
Oxygen water of very fine molecular clusters can be generated by the miniaturization means 57 including the
ポンプ56の運転状態を検出するセンサ75を設けたので、気液混合流体を処理するポンプ56に発生し得るキャビテーションを適切に監視することができ、装置運転の安全性を向上することができる。富酸素ガスを補給する補給系70を設けたので、混合流体への酸素混入量を増やすことができ、効率よく高濃度酸素水を製造することができる。また、補給系70に調整弁72を設けたので、例えば補給量を、ポンプ運転に支障ない範囲に調整できるなど、装置運転の安全性を向上することができる。さらに、オゾン発生器63を備えたので、供給酸素量をさらに高めることができる。
Since the
1 機械装置部
50 酸素水製造装置
51 レシーバータンク
52 ガス供給系
53 気泡散気手段
54 バスケット
55 循環系
55a 循環系の始端
55b 循環系の終端
56 ポンプ
57 微細化手段
63 オゾン発生器
70 補給系
72 調整弁
75 センサ
77 貯留設備
78 純水作成設備
86 逆浸透膜
90 磁気印加部
DESCRIPTION OF
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-
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