JP3805350B2 - Water treatment method and water treatment apparatus - Google Patents

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Description

本発明は、キャビテーションで発生したマイクロバブルの崩壊破裂と磁場によるフレミング力を利用して水分子クラスターを微細化する水処理方法および水処理装置に関する。 The present invention relates to a water treatment method and a water treatment apparatus for refining the water molecule clusters using the Fleming force by the collapse rupture and magnetic field Ma Ikurobaburu generated by cavitation.

水は単一分子では存在できず、水素結合により多数の分子からなるクラスター(分子集団)を形成する。この水のクラスターは存在場所の諸条件によってその大きさが異なる。例えば、天然湧水は水素分子同士の大きな集団が壊れ、水の分子がカルシウムイオンを取り囲んで、水だけの場合と比較してより小さなクラスターを形成していると考えられている。クラスターが平均的に小さい水は人間に対して生理学的および医学的に有用であるほか、余分な酸素を含まないため自然界にあっては微生物の繁殖を抑制して良好な環境を保全する。
従来、このように平均的にクラスターの小さい有用な水は、例えば、(1)超音波を照射して水を振動させることにより水素結合を切断する、(2)セラミックプレートを水に浸漬し、あるいはセラミックフィルターで水を濾過することにより、セラミックスが放射する遠赤外線を水に作用させる、あるいは、(3)電気分解型の浄水器のように水に電場ないし磁場を与える(特許文献1参照)、などの方法で生成されていた。
特開平9−308888号公報
Water cannot exist in a single molecule, but forms a cluster (molecular population) consisting of a large number of molecules by hydrogen bonding. These water clusters vary in size depending on the conditions of their location. For example, natural spring water is thought to have a larger cluster of hydrogen molecules broken, and water molecules surrounding calcium ions, forming smaller clusters than water alone. Water with a small average cluster is physiologically and medically useful to humans, and since it does not contain extra oxygen, it suppresses the growth of microorganisms in nature and preserves a good environment.
Conventionally, useful water with a small cluster on average is, for example, (1) cutting hydrogen bonds by irradiating ultrasonic waves to vibrate water, (2) immersing a ceramic plate in water, Alternatively, by filtering water with a ceramic filter, far infrared rays radiated from ceramics act on water, or (3) an electric field or magnetic field is applied to water like an electrolysis type water purifier (see Patent Document 1) , And so on.
Japanese Patent Laid-Open No. 9-308888

しかしながら、前述のような手段で生成された小クラスターの水は、小クラスターを形成する水分子相互の結合力が弱く不安定であり、数時間ないし数日でもとの大きいクラスターに復元してしまうという問題と、低コストで大量に生成することが困難であるという問題があった。   However, the water of small clusters generated by the above-mentioned means is weak and unstable due to the weak binding force between the water molecules forming the small clusters, and can be restored to a large cluster in several hours to several days. And the problem that it is difficult to produce a large amount at a low cost.

本発明の目的は、長期間安定して存在し得る、平均的にクラスターの小さい水を低コストで大量に生成可能な方法と装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a method and an apparatus capable of producing a large amount of water with a small cluster on average at low cost, which can exist stably for a long period of time.

前記課題を解決するため本発明の水処理方法は、水路内を流速15m/sec以上で流れる水に空気またはオゾンの気泡を混入させる工程と、前記空気またはオゾンの気泡に高圧水ジェットの注入によるキャビテーションによって発生させたマイクロバブルを衝突させる工程と、前記空気またはオゾンの気泡にマイクロバブルが衝突してナノバブルに破壊される領域に磁場を作用させる工程とを有することを特徴とする。キャビテーションで非常に短時間で発生するマイクロバブルは電気的には絶縁体であるが、個々のバブルの界面にイオンと自由電子が分布するため(電解分離現象)、これらイオンと電子がキャビテーションの乱流の中で衝突して電離現象(衝突電離)が発生する結果、導電性を帯びるようになる。この導電性を帯びたマイクロバブルが下流側の磁場内を通過することにより、マイクロバブルを包む水分子クラスターにフレミングの左手の法則により磁界と直角な方向の力が作用し、この力によって水分子クラスターが微細化される(マイクロクラスター化)。磁場を通過するか通過しないうちに、マイクロバブルは、周囲の水圧と大気圧によって非常に短時間で崩壊破裂し、この際、周囲に強い衝撃波を連鎖的に及ぼす。この衝撃波はキャビテーションの騒音やエロージョンの原因として知られているが、この衝撃波によって水分子クラスターのさらなる微細化が図られる。 In order to solve the above problems, the water treatment method of the present invention includes a step of mixing air or ozone bubbles into water flowing at a flow rate of 15 m / sec or more in a water channel, and injection of a high-pressure water jet into the air or ozone bubbles. The method includes a step of colliding microbubbles generated by cavitation, and a step of applying a magnetic field to a region where the microbubbles collide with the air or ozone bubbles to be broken into nanobubbles . Although luma Ikurobaburu be generated in a very short time cavitation is electrically in the insulating body, the individual bubble interface ions and free the electrons are distributed in (electrolytic separation phenomenon), ions and electrons of the cavitation these As a result of collision in a turbulent flow and the occurrence of ionization (impact ionization), it becomes conductive. Ri by that Ma Ikurobaburu tinged the conductivity passes through the magnetic field downstream, acts magnetic field and a direction perpendicular force according to Fleming's left-hand rule to water molecule clusters wrap Ma Ikurobaburu, by the force Water molecule clusters are refined (microclustering). While not pass or passes through the magnetic field, Ma Ikurobaburu is very disintegrated rupture in a short time by the surrounding water pressure and atmospheric pressure, this time, it exerts a strong shock wave around a chain reaction. Although this shock wave is known as a cause of cavitation noise and erosion, the shock wave further refines the water molecule cluster.

本発明の水処理方法は、高圧水ジェットの上流側の水路内に空気またはオゾンの気泡を混入させる工程により、水分子クラスターの微細化と、水中溶存酸素による水の活性化が同時に実現できる。 Water treatment method of the present invention more as engineering of mixing air bubbles or ozone in the water channel upstream of the high pressure water jet, the miniaturization of the water molecule cluster, the activation of water by the water dissolved oxygen simultaneously realizable.

また本発明の水処理装置は、水路の上流側から順番に、水路内の流速15m/sec以上で流れる水に対して空気またはオゾンの気泡を混入させる気泡混入手段と、高圧水ジェットの注入によるキャビテーションによってマイクロバブルを発生させるキャビテーション発生手段と、水路内の前記空気またはオゾンの気泡にマイクロバブルが衝突してナノバブルに破壊される領域に磁場を形成する磁場形成手段とを設けたことを特徴とする。キャビテーション発生手段の上流側に、水路内の水に対して空気またはオゾンの気泡を混入させる気泡混入手段を設けることにより、水中溶存酸素による水の活性化が図られる。前記磁場形成手段は、前記気泡が前記マイクロバブルと衝突してナノバブルに破壊される領域に配置することにより、ナノバブル周囲で電離した水分子クラスターの微細化が促進される。 Further, the water treatment apparatus of the present invention is based on a bubble mixing means for mixing air or ozone bubbles into water flowing at a flow velocity of 15 m / sec or more in the water channel in order from the upstream side of the water channel, and injection of a high-pressure water jet. a cavitation generating means for generating a Ma Ikurobaburu by the cavitation, in that a and a magnetic field forming means for forming a magnetic field in the area to be destroyed nanobubbles microbubbles collides with bubbles of the air or ozone in the water channel Features. Upstream of the cavitation generating means, more Rukoto provided bubbly means of mixing air bubbles or ozone, activation of water by the water of dissolved oxygen can be achieved with respect to the water in the water channel. The magnetic field forming means by Rukoto be placed in an area where the bubbles are destroyed nanobubbles collide with previous KOR Ikurobaburu, miniaturization of ionized water molecule clusters is promoted around nanobubbles.

本発明は、水路内への高圧水噴射によるキャビテーションで水路内にマイクロバブルを発生させ、このマイクロバブルに下流側で磁場を作用させるようにしたから、マイクロバブル界面に分布するイオンと電子の衝突電離によって導電性を帯びるようになったマイクロバブルが、下流側の磁場内を通過する際に磁界作用を受けることにより、フレミングの左手の法則により磁界と直角な方向の力を受け、この力によってバブルを包囲する水分子クラスターが微細化される。そして、マイクロバブルが磁場を通過するか通過しないうちに周囲の水圧と大気圧によって非常に短時間で崩壊破裂し、この崩壊破裂により発生する強い衝撃波によって水分子クラスターのさらなる微細化が促進される。このように微細化された水分子クラスターでは結合状態が水素結合より強いため容易に破壊されず、小クラスターのままで長時間安定して存在することができる。 The present invention is a cavitation by high pressure water injection into the water channel to generate Ma Ikurobaburu in waterways, it is so arranged to apply a magnetic field downstream to call between Ikurobaburu, the ions and electrons distributed in microbubbles interface Ma Ikurobaburu began to take on conductivity by impact ionization, by receiving a magnetic field effect when passing through the magnetic field downstream receives a magnetic field perpendicular to the direction of force by the Fleming's left-hand rule, the force As a result, the water molecule cluster surrounding the bubble is refined. And, the very collapse rupture in a short time by the surrounding water pressure and atmospheric pressure while the Ma Ikurobaburu does not pass or passes through the magnetic field, finer water molecule clusters is promoted by the strong shock wave generated by the collapse rupture The The water molecule clusters thus refined are not easily broken because the bonding state is stronger than that of hydrogen bonds, and can remain stable for a long time as small clusters.

このため、処理前は大きな水分子クラスター間に不安定な状態で大きな塊状に比較的豊富に溶け込んでいた酸素が、処理後は微小クラスター間に安定的かつ小さな粒状に少量で残留することになる。また、処理前は不安定溶存酸素により好気性バクテリアなどの微生物の増殖で腐敗が進行し、溜め池などではアオコの発生原因となっていたのが、処理後は有機物が含まれていても溶存酸素が少ないために細菌の活動が大きく制約されて水がいつまでも腐敗せず、透明度も変わらず、アオコも発生しなくなる。   For this reason, oxygen that was dissolved in large agglomerates in an unstable state between large water molecule clusters before treatment remains in a small amount in a stable and small granular form between microclusters after treatment. . In addition, before the treatment, rot caused by the growth of microorganisms such as aerobic bacteria due to unstable dissolved oxygen, which caused water-bloom in the reservoir, etc., but it was dissolved even if organic matter was contained after treatment. Because there is little oxygen, the activity of bacteria is greatly restricted, the water will not rot, the transparency will not change, and no water will be generated.

また、高圧水ジェットの上流側から空気(またはオゾン)の気泡を混入させる場合は、この気泡から発生するオゾンの殺菌効果により、例えばコイヘルペスなどのウイルスを完全に死滅させることができる。空気の気泡からオゾンが発生する機構については後述する([0018]段参照)。   When air (or ozone) bubbles are mixed from the upstream side of the high-pressure water jet, viruses such as koi herpes can be completely killed by the sterilization effect of ozone generated from the bubbles. A mechanism for generating ozone from air bubbles will be described later (see [0018] stage).

以下に本発明に係る水処理方法とそれに使用する水処理装置の一実施形態を図に基づき説明する。図1は本発明の水処理装置を溜め池の浄化用に適用した場合の概略構成図である。1はほぼ水平に配設したステンレス製のパイプである。このパイプ1の中が溜め池2の水を流すための水路となる。パイプ1は図示例では水平であるが、傾斜状あるいは蛇行状して配設しても特に問題はない。また、パイプ1の材質も特に限定されるものでなく、ステンレスに限らず、他の金属製あるいは樹脂製のパイプも使用可能である。パイプ1の中間部分の外周に電磁コイル3が取付けられる。この電磁コイル3は三相200ボルトを電源とするもので、変換器を組み込むことで最大4テスラを実現する。因みに永久磁石のネオジではせいぜい1〜2テスラまでである。なお、電磁コイル3単体に加えて、必要に応じて、電磁コイル3の下流側にネオジを追加配置してもよい。これは比較的小型の電磁コイル3を使用する場合に、その磁場による作用を補うためである。   Hereinafter, an embodiment of a water treatment method according to the present invention and a water treatment apparatus used therefor will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram when the water treatment apparatus of the present invention is applied to purify a reservoir. Reference numeral 1 denotes a stainless steel pipe disposed substantially horizontally. The inside of the pipe 1 becomes a water channel for flowing the water of the reservoir 2. The pipe 1 is horizontal in the illustrated example, but there is no particular problem even if it is disposed in an inclined or meandering manner. The material of the pipe 1 is not particularly limited, and is not limited to stainless steel, and other metal or resin pipes can be used. An electromagnetic coil 3 is attached to the outer periphery of the intermediate portion of the pipe 1. This electromagnetic coil 3 uses three-phase 200 volts as a power source, and realizes a maximum of 4 Tesla by incorporating a converter. By the way, in the permanent magnet neodymium, it is at most 1 to 2 Tesla. In addition to the electromagnetic coil 3 alone, a neodymium may be additionally arranged on the downstream side of the electromagnetic coil 3 as necessary. This is to compensate for the effect of the magnetic field when the relatively small electromagnetic coil 3 is used.

電磁コイル3の上流側(図示例では電磁コイルの右側)のパイプ1に、上流側から順番に、高圧エア用口金4と、高圧水用口金5が取付けられる。これら口金4,5は図2,3に示すようにほぼ同一構造であって、パイプ1の雄ねじ部1aが螺合される左右一対の雌ねじ部4a,5aと、パイプ1の突き合わせ部1bを円周方向に取り囲むように形成された環状空間4b,5bと、この環状空間4b,5bから半径方向外方に外部へと連通したジョイント孔4c,5cとを有する。高圧エア用口金4の中のパイプ1には、円周方向等間隔に5ヶ所に小孔6が形成される。小孔6の数は5つに限られることはなく、適数で構わない。これら小孔6は例えば直径0.5mmであり、小孔6の軸線は、加工上の便宜からパイプ1の軸線に対して直角とされるが、小孔6の軸線を下流側または上流側に向けて傾斜させても格別問題はない。高圧水用口金5の中のパイプ1には、円周方向等間隔に5ヶ所に小孔7が形成される。小孔7の数は5つに限られることはなく、適数で構わない。これら小孔7は例えば直径0.5mmであり、小孔7の軸線は、パイプ1の軸線に対して下流側に向けて45°傾斜される。傾斜角度は必ずしも45°である必要はない。例えば30°〜60°の範囲内で下流側に傾斜させてもよい。なお、小孔7の軸線の傾斜方向は下流側が望ましい。   A high-pressure air base 4 and a high-pressure water base 5 are attached to the pipe 1 upstream of the electromagnetic coil 3 (right side of the electromagnetic coil in the illustrated example) in order from the upstream side. The caps 4 and 5 have substantially the same structure as shown in FIGS. 2 and 3, and a pair of left and right female screw portions 4a and 5a into which the male screw portion 1a of the pipe 1 is screwed, and a butted portion 1b of the pipe 1 are circular. It has annular spaces 4b, 5b formed so as to surround in the circumferential direction, and joint holes 4c, 5c communicating with the outside from the annular spaces 4b, 5b radially outward. In the pipe 1 in the high pressure air cap 4, small holes 6 are formed at five locations at equal intervals in the circumferential direction. The number of small holes 6 is not limited to five, and may be an appropriate number. These small holes 6 have a diameter of 0.5 mm, for example, and the axis of the small holes 6 is perpendicular to the axis of the pipe 1 for the convenience of processing, but the axis of the small holes 6 is on the downstream side or the upstream side. There is no particular problem even if it is tilted. In the pipe 1 in the high-pressure water base 5, small holes 7 are formed at five locations at equal intervals in the circumferential direction. The number of small holes 7 is not limited to five, and may be an appropriate number. These small holes 7 have a diameter of 0.5 mm, for example, and the axis of the small holes 7 is inclined 45 ° toward the downstream side with respect to the axis of the pipe 1. The inclination angle is not necessarily 45 °. For example, you may make it incline in the downstream within the range of 30 degrees-60 degrees. In addition, the downstream side of the inclination direction of the axis of the small hole 7 is desirable.

高圧エア用口金4と高圧水用口金5との相互間隔は特に制約されない。高圧水用口金5と電磁コイル3との相互間隔も特に制約されない。しかし、望ましくは、後述するように、高圧水用口金5から噴射した高圧水ジェットにより空気の気泡がナノバブルに破壊される範囲内に電磁コイル3を配置するとよい。   The distance between the high pressure air base 4 and the high pressure water base 5 is not particularly limited. The mutual space between the high pressure water base 5 and the electromagnetic coil 3 is not particularly limited. However, as will be described later, the electromagnetic coil 3 is preferably disposed within a range in which air bubbles are broken into nanobubbles by the high-pressure water jet ejected from the high-pressure water base 5.

パイプ1の上流端は、連結ホース10を介して送水ポンプ11の吐出口11aと接続される。送水ポンプ11の吸入口11bは、吸水ホース12を介して溜め池2内に連通される。パイプ1の下流端は、排水ホース13を介して溜め池2内に連通される。高圧エア用口金4のジョイント孔4cは、連結ホース14を介してエアポンプ15の吐出口15aと接続される。高圧水用口金5のジョイント孔5cは、連結ホース16を介して高圧水ポンプ17の吐出口17aと接続される。高圧水ポンプ17の吸入口17bは、吸水ホース18を介して溜め池2内に連通される。   The upstream end of the pipe 1 is connected to the discharge port 11 a of the water pump 11 via the connecting hose 10. A suction port 11 b of the water supply pump 11 is communicated with the inside of the reservoir 2 through a water absorption hose 12. The downstream end of the pipe 1 is communicated with the reservoir 2 through a drain hose 13. The joint hole 4 c of the high pressure air cap 4 is connected to the discharge port 15 a of the air pump 15 via the connecting hose 14. The joint hole 5 c of the high-pressure water base 5 is connected to the discharge port 17 a of the high-pressure water pump 17 through the connecting hose 16. The suction port 17 b of the high-pressure water pump 17 is communicated with the inside of the reservoir 2 through the water suction hose 18.

本発明に係る水処理装置は、概略以上のように構成される。この水処理装置は2通りの使用法が可能である。第1の使用法は、エアポンプ15だけを停止し他の機器はすべて作動させる使用法である。第2の使用法は、エアポンプ15を含めすべての機器を作動させる使用法である。まず第1の使用法について説明し、次に第2の使用法を説明する。   The water treatment apparatus according to the present invention is configured as described above. This water treatment device can be used in two ways. The first usage is a usage in which only the air pump 15 is stopped and all other devices are operated. The second usage is a usage in which all devices including the air pump 15 are operated. First, the first usage will be described, and then the second usage will be described.

まず送水ポンプ11で溜め池2の水を汲み上げ、望ましくは流速15m/sec以上で
パイプ1に流す。流速15m/sec以上とするのは、電磁コイル3の磁場によって水分子クラスターが微細化に必要な力を十分に受けるためである。パイプ1から出た水は再び溜め池2に戻す。水がパイプ1中を通過する間に以下の水処理がなされる。
First, the water in the reservoir 2 is pumped by the water pump 11 and is preferably flowed through the pipe 1 at a flow velocity of 15 m / sec or more. The reason why the flow velocity is set to 15 m / sec or more is that the water molecule cluster sufficiently receives the force necessary for miniaturization by the magnetic field of the electromagnetic coil 3. The water from pipe 1 is returned to reservoir 2 again. The following water treatment is performed while water passes through the pipe 1.

パイプ1内に導入された水に対して、高圧水用口金5の小孔7から、例えば圧力5.0MPの高圧水ジェットが斜め45°で下流側に向かって噴射される。このジェットによる局所的な高速水流によるキャビテーション作用によって水中に微細気泡すなわちマイクロバブルが発生する。このマイクロバブルの実体は、飽和蒸気と、低圧で水から分離した溶存気体(溶存酸素等)の混合体である。マイクロバブルは非常に短時間で発生し、かつ、非常に短時間で潰れて消滅する。マイクロバブルはいわば「気孔」であり絶縁体であるから、そのままでは下流側の電磁コイル3による磁場の作用を受けない。しかし、次の現象によりマイクロバブルが絶縁体から導電体に変化し、同時に磁場の作用を受けることにより水分子クラスターが微細化される。 For the water introduced into the pipe 1, for example, a high-pressure water jet having a pressure of 5.0 MP is jetted to the downstream side at an angle of 45 ° from the small hole 7 of the high-pressure water base 5. Fine fine bubbles Sunawa Chima Ikurobaburu is generated in the water by the cavitation effect due to local high-speed water flow caused by the jet. Entity of this Ma Ikurobaburu includes a saturated steam, a mixture of dissolved gas separated from the water at low pressure (dissolved oxygen, etc.). Ma Ikurobaburu is very occur in a short period of time, and, and disappear collapse in a very short time. Since Ma Ikurobaburu is is an insulator, so to speak "air holes", a is not subjected to the action of the magnetic field by the electromagnetic coil 3 on the downstream side as it is. However, by Lima Ikurobaburu the following behavior changes to the conductor of an insulating material, a water molecule clusters are refined by simultaneously subjected to the action of a magnetic field.

すなわち、個々のバブルの界面にはイオンと自由電子が分布するため(電解分離現象)、これらイオンと電子がキャビテーションの乱流の中で衝突して電離現象(衝突電離)が発生する結果、導電性を帯びるようになる。この導電性を帯びたマイクロバブルが下流側の磁場内を通過することにより、マイクロバブルを包む水分子クラスターにフレミングの左手の法則により磁界と直角な方向の力が作用し、この力によって水分子クラスターが微細化されるのである(マイクロクラスター化)。そしてマイクロバブルが磁場を通過するか通過しないうちに、周囲の水圧と大気圧によって非常に短時間で崩壊破裂し、この際、周囲に強い衝撃波を連鎖的に及ぼす。この衝撃波によって水分子クラスターのさらなる微細化が図られる。こうして、処理前は大きな水分子クラスター間に不安定な状態で大きな塊状に比較的豊富に溶け込んでいた酸素が、処理後は微小クラスター間に安定的かつ小さな粒状に少量で残留するか、まったく残留しないことになる。 That is, since ions and free electrons are distributed at the interface of each bubble (electrolytic separation phenomenon), these ions and electrons collide in the turbulent flow of cavitation, resulting in ionization (impact ionization). Become sexual. Ri by that Ma Ikurobaburu tinged the conductivity passes through the magnetic field downstream, acts magnetic field and a direction perpendicular force according to Fleming's left-hand rule to water molecule clusters wrap Ma Ikurobaburu, by the force Water molecule clusters are refined (microclustering). And While Ma Ikurobaburu does not pass or passes through the magnetic field, very collapse rupture in a short time by the surrounding water pressure and atmospheric pressure, this time, it exerts a strong shock wave around a chain reaction. This shock wave enables further miniaturization of the water molecule cluster. In this way, oxygen that was dissolved in large agglomerates in an unstable state between large water molecule clusters before treatment remains in a small amount in a stable and small granular state between microclusters after treatment, or at all. Will not.

次に、本発明の水処理装置の第2の使用法について説明する。この第2の使用法では、高圧エア用口金4の小孔6から例えば圧力9kg/cmで空気(または必要に応じてオゾン)が吹き込まれる。この空気が例えば直径0.5〜2mm程度の気泡21となって水中に混入する(図4(A)参照)。この気泡はパイプ1の中を水流と共に下流側に向かって流れる。一方、前述したように、高圧水用口金5の小孔7から、例えば圧力5.0MPの高圧水ジェットが斜め45°で下流側に向かって噴射される。このジェットによる局所的な高速水流により、水中に微細気泡すなわちマイクロバブルが発生する。 Next, the 2nd usage of the water treatment apparatus of this invention is demonstrated. In this second usage, air (or ozone as necessary) is blown from the small hole 6 of the high pressure air base 4 at a pressure of 9 kg / cm 2 , for example. This air becomes bubbles 21 having a diameter of about 0.5 to 2 mm, for example, and enters the water (see FIG. 4A). The bubbles flow in the pipe 1 along with the water flow toward the downstream side. On the other hand, as described above, from the small hole 7 of the high-pressure water base 5, for example, a high-pressure water jet having a pressure of 5.0 MP is ejected toward the downstream side at an angle of 45 °. By local high-speed water flow by the jet, fine fine bubbles Sunawa Chima Ikurobaburu occurs in the water.

イクロバブルはごく短時間のうちに破壊消滅するのであるが、その破壊消滅の前
に、上流から流れてきた比較的大きな気泡に、このマイクロバブルが高速で衝突して気泡を一気にナノバブルのサイズ(粒径分布のピークが例えば100〜200nm)に破壊する(図4(B)参照)。気泡21がナノバブル22に破壊される際に急激な断熱圧縮現象が起こり、これによりナノバブル22の中で超高圧・超高温の極限反応場が形成される。超高圧・超高温の極限反応場によって、ナノバブル22の周囲の水分子は分解されて・OHなどのフリーラジカル(ヒドロキシラジカル)を形成する。また、空気の吹き込みによる気泡中の酸素の一部が極限反応場の作用でO3(オゾン)を形成する。
Ma Ikurobaburu is is to disappear destruction within a very short period of time, prior to its destruction annihilation, a relatively large bubbles flowing from upstream, at once nanobubbles size of the bubble call between Ikurobaburu collide at high speed (The peak of the particle size distribution is, for example, 100 to 200 nm) (see FIG. 4B). A sudden adiabatic compression phenomenon occurs when the bubbles 21 are broken into nanobubbles 22, thereby forming an extreme reaction field of ultrahigh pressure and ultrahigh temperature in the nanobubbles 22. In the ultrahigh pressure / high temperature extreme reaction field, water molecules around the nanobubbles 22 are decomposed to form free radicals (hydroxy radicals) such as OH. Further, part of oxygen in the bubbles due to the blowing of air forms O 3 (ozone) by the action of the extreme reaction field.

フリーラジカルやオゾンは極めて強い酸化能力があり、この強い酸化能力により強力な殺菌・消臭・制菌作用が発揮される。なお、高圧水ジェット中に少量の食塩水を添加すると、殺菌・消臭・制菌作用が大幅に増強されることが確認された。これは、食塩水から何らかのメカニズムで発生した殺菌力の強いHClO(次亜塩素酸)やClO-(次亜塩素酸イオン)が関係しているものと考えられる。食塩水を添加した後の水中食塩水濃度は、例えば、0.5%程度でよい。 Free radicals and ozone have an extremely strong oxidizing ability, and this strong oxidizing ability exerts a strong bactericidal, deodorizing and bactericidal action. It has been confirmed that the addition of a small amount of saline to the high-pressure water jet significantly enhances the bactericidal, deodorant and antibacterial effects. This is considered to be related to HClO (hypochlorous acid) and ClO (hypochlorite ion), which are generated by some mechanism from saline and have strong bactericidal activity. The saline concentration in water after adding the saline may be, for example, about 0.5%.

加えて、気泡21がナノバブル22に破壊される範囲には、電磁コイル3による磁界が作用する。マイクロバブルとナノバブル22はごく短時間のうちに破壊消滅するが、第1の使用法で説明したフレミングの左手の法則による力と、前述の超高圧・超高温の極限反応場との相乗作用によって、水分子クラスターがいっそう微細化される。こうして、処理前は大きな水分子クラスター間に不安定な状態で大きな塊状に比較的豊富に溶け込んでいた酸素が、処理後は微小クラスター間に安定的かつ小さな粒状に少量で残留することになる。 In addition, a magnetic field generated by the electromagnetic coil 3 acts in a range where the bubbles 21 are destroyed by the nanobubbles 22 . Although Ma Ikurobaburu and nanobubbles 22 disappears destroyed within a very short time, the force by the Fleming's left-hand rule described in the first usage, the synergy with ultra-high pressure and ultra high temperature extremes reaction field described above The water molecule cluster is further refined. In this way, oxygen which was relatively abundantly dissolved in a large lump in an unstable state between large water molecule clusters before treatment remains in a small amount in a stable and small granular form between the microclusters after treatment.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能である。例えば前記実施形態では本発明を溜め池の浄化用に適用したが、本発明は工業用、医療用または家庭用の水質改善用としても使用することができるし、工場排水の浄化用としても使用可能である。また、水分子クラスターの微細化の程度が用途によって異なる場合、本発明は高圧水ジェットの噴射水量ないし噴射圧力を加減することにより、あるいは電磁コイル3の磁界を(例えば最大4テスラまで)増減調整することにより、クラスターサイズを適宜変更することも可能である。これにより水中溶存酸素量の範囲を自在に調節でき、ウイルスや細菌の活動をまったく不可能にする低酸素量から、淡水魚と海水魚の同一水槽内生育をも可能にする高酸素量まで、目的と用途に応じた多様な水処理が可能となる。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention can be variously deformed without being limited to the said embodiment. For example, in the above-described embodiment, the present invention is applied to the purification of the reservoir. However, the present invention can be used for water quality improvement for industrial, medical, or household use, and also for purification of factory wastewater. Is possible. In addition, when the degree of miniaturization of the water molecule cluster varies depending on the application, the present invention adjusts the increase / decrease of the magnetic field of the electromagnetic coil 3 (for example, up to 4 Tesla) by adjusting the injection water amount or injection pressure of the high pressure water jet. By doing so, the cluster size can be changed as appropriate. This allows the range of dissolved oxygen in the water to be adjusted freely, from low oxygen levels that make virus and bacterial activity completely impossible, to high oxygen levels that allow freshwater and seawater fish to grow in the same tank. Various water treatments are possible depending on the application.

本発明に係る水処理装置の概略構成図。The schematic block diagram of the water treatment apparatus which concerns on this invention. (A)は高圧エア用口金の縦断面図、(B)は同口金の横断面図。(A) is a longitudinal cross-sectional view of a high-pressure air base, and (B) is a cross-sectional view of the base. (A)は高圧水用口金の縦断面図、(B)は同口金の横断面図。(A) is a longitudinal cross-sectional view of the base for high-pressure water, (B) is a cross-sectional view of the base. 水処理の工程を段階的かつ概念的に図示したもので、(A)はエアレーション時、(B)はキャビテーション時、(C)は電磁場通過時の水の状態を示す拡大図。The water treatment process is illustrated stepwise and conceptually, (A) is an aerial view, (B) is a cavitation, (C) is an enlarged view showing the state of water when passing an electromagnetic field.

符号の説明Explanation of symbols

1 パイプ
2 溜め池
3 電磁コイル
4 高圧エア用口金
4a 雌ねじ部
4b 環状空間
4c ジョイント孔
5 高圧水用口金
5a 雌ねじ部
5b 環状空間
5c ジョイント孔
6,7 小孔
10 連結ホース
11 送水ポンプ
11a 吐出口
11b 吸入口
12 吸水ホース
13 排水ホース
14 連結ホース
15 エアポンプ
15a 吐出口
16 連結ホース
17 高圧水ポンプ
17a 吐出口
17b 吸入口
18 吸水ホース
21 気泡
22 ナノバブル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Pipe 2 Reservoir 3 Electromagnetic coil 4 High pressure air cap 4a Female thread part 4b Annular space 4c Joint hole 5 High pressure water nozzle 5a Female thread part 5b Annular space 5c Joint hole 6, 7 Small hole 10 Connecting hose 11 Water pump 11a Discharge port 11b Suction port 12 Water absorption hose 13 Drainage hose 14 Connection hose 15 Air pump 15a Discharge port 16 Connection hose 17 High-pressure water pump 17a Discharge port 17b Suction port 18 Water absorption hose 21 Bubble 22 Nano bubble

Claims (2)

水路内を流速15m/sec以上で流れる水に空気またはオゾンの気泡を混入させる工程と、前記空気またはオゾンの気泡に高圧水ジェットの注入によるキャビテーションによって発生させたマイクロバブルを衝突させる工程と、前記空気またはオゾンの気泡にマイクロバブルが衝突してナノバブルに破壊される領域に磁場を作用させる工程とを有することを特徴とする水処理方法。 Mixing a bubble of air or ozone into water flowing at a flow velocity of 15 m / sec or more in the water channel, a step of colliding microbubbles generated by cavitation by injection of a high-pressure water jet into the air or ozone bubble, And a step of applying a magnetic field to a region where microbubbles collide with air or ozone bubbles and are destroyed by nanobubbles . 水路の上流側から順番に、水路内の流速15m/sec以上で流れる水に対して空気またはオゾンの気泡を混入させる気泡混入手段と、高圧水ジェットの注入によるキャビテーションによってマイクロバブルを発生させるキャビテーション発生手段と、水路内の前記空気またはオゾンの気泡にマイクロバブルが衝突してナノバブルに破壊される領域に磁場を形成する磁場形成手段とを設けたことを特徴とする水処理装置。 In order from the upstream side of the waterway, the bubbly means of mixing air bubbles or ozone for water flowing at a flow rate of 15 m / sec or more in the water channel, to generate Ma Ikurobaburu by the cavitation by injection of high pressure water jets A water treatment apparatus comprising: a cavitation generating means; and a magnetic field forming means for forming a magnetic field in a region where microbubbles collide with the air or ozone bubbles in a water channel and are destroyed by nanobubbles .
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