JP4174548B2 - 農業用溶存酸素水製造装置 - Google Patents

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Description

本発明は、農業用水に使用される過飽和溶存酸素水を製造する農業用溶存酸素水製造装置に関するものである。
大気圧下かつ所定の水温下において飽和溶存酸素量よりも多量の酸素が溶解している水（本願では「過飽和溶存酸素水」という）を農業用水に使用することが検討されている。この過飽和溶存酸素水を田畑、果樹園、牧草地等の農地に施すと、（１）根から過飽和溶存酸素水を吸い上げることにより、作物が活性化される、（２）根圏に酸素が供給されることにより、土壌中の好気性微生物の活動が活発になる、（３）土壌への水の浸透力が高まる、（４）土壌中に団粒構造が形成される、（５）土壌の物性が変化し、肥効成分が有効に作用するようになる等の効果があると言われており、結果的に作物の収量増が見込まれる。
従来、水に酸素を溶解させる装置として、熱帯魚等の観賞魚用水槽内に配設された多孔質体から空気を水中に供給する装置や、給水管内に配設された多孔質体から空気を水中に供給する装置が知られている（例えば特許文献１参照）。
また、水にオゾンを溶解させる装置として、内部に水が貯留されている密閉容器の底部からオゾンを水中に供給するとともに、密閉容器の上部から内部に原水を撒水する装置が知られている（例えば特許文献２参照）。この装置でオゾンの代わりに空気を供給することにより、水に酸素を溶解させることが考えられる。
しかしながら、上述の各装置によれば、当初の水よりも溶存酸素量を増加させることはできても、過飽和溶存酸素水を得ることは難しいという不都合がある。
ところで、上述のような各装置において、空気の代わりに純酸素ガスを水中に放出することが考えられる。一例として、螺旋状のミキサが配設された給水管内に純酸素ガスを供給し、ミキサで水を攪拌する装置が知られている（例えば特許文献３参照）。この装置によれば、過飽和溶存酸素水を容易に得ることができる。
しかしながら、純酸素ガスは高価であるので、空気の代わりに純酸素ガスを供給するのでは、過飽和溶存酸素水の製造コストが高くなり、該過飽和溶存酸素水を農業用水として大量に製造するときには不利になるという不都合がある。また、純酸素ガスは支燃性ガスであるので、取り扱い時に注意が必要であるという不都合がある。
特開２００４−２９８８１７号公報 特開平１１−２８４８１号公報 特開２００４−２３７２６８号公報
本発明は、かかる不都合を解消し、過飽和溶存酸素水を低コストで製造することができる農業用溶存酸素水製造装置を提供することを目的とする。
かかる目的を達成するために、大気から隔離された密閉系内で原水に加圧空気を供給して過飽和溶存酸素水を製造する装置であって、前記密閉系内に原水を供給する原水供給手段により供給された原水に、大気から隔離された状態で加圧空気を混合して、該原水よりも溶存酸素量が増加された第１の水を得る第１の溶存酸素量増加手段と、前記第１の溶存酸素量増加手段の下流側に気密に接続された第１の配管と、該第１の配管内に流通される前記第１の水が該第１の配管の長さ以上の距離を移動するように案内する水流案内手段と、該第１の配管内に該水流案内手段に沿って充填された金属ウールとを備え、前記加圧空気により圧送される前記第１の水を該金属ウール中に流通させ、該加圧空気と該第１の水とを混合することにより、該第１の水よりも溶存酸素量が増加された過飽和溶存酸素水である第２の水を得る第２の溶存酸素量増加手段と、前記第１の配管の下流側に気密に接続された第２の配管内で、前記加圧空気により圧送される前記第２の水に、該第２の水よりも溶存酸素量の少ない第３の水を混合して増量し、該第２の水よりも多量でありかつ該第２の水よりも溶存酸素量が少ない過飽和溶存酸素水である第４の水を得る混合手段とを備えることを特徴とする。
本発明の農業用溶存酸素水製造装置では、まず第１の溶存酸素量増加手段において、前記原水供給手段により供給された前記原水中に、大気から隔離された状態で前記加圧空気が供給され混合される。
このとき、前記原水中に供給された前記加圧空気は、一部が前記原水に溶解し、残りが気泡となって前記原水中を浮遊する。そして、前記加圧空気の前記原水への溶解により、該原水よりも溶存酸素量が増加されている前記第１の水が得られる。しかし、前記第１の水は、溶存酸素量が過飽和状態には達していない。
次に、第２の溶存酸素量増加手段において、前記加圧空気により圧送された前記第１の水が、前記第１の溶存酸素量増加手段の下流側に気密に接続された第１の配管内において、前記水流案内手段に案内されて該第１の配管の長さ以上の距離を移動し、該水流案内手段に沿って該第１の配管内に充填された前記金属ウール中に流通され、該加圧空気と該第１の水とが混合する。
前記金属ウールは、繊維状の金属の集合体であり、繊維状の金属が絡み合うことにより形成された多数の微細孔を備えているので、前記第１の水が該金属ウール中を流通することにより、該第１の水に浮遊する気泡が微細化され、微細化された気泡に含まれる酸素が該第１の水に溶解する。これにより、前記第１の水よりも溶存酸素量が多いだけでなく、溶存酸素量が過飽和状態となった前記第２の水が得られる。前記金属ウールとして、例えばステンレス繊維の集合体からなり、食器の洗浄等に用いられるものが挙げられる。
また、前記第１の配管は前記水流案内手段を備えるので、該水流案内手段を備えない場合と比較して、該第１の配管内に流通される前記第１の水が該第１の配管の長さ以上の距離を移動することにより、前記第２の水の溶存酸素量を増加させることができる。
前記第２の水は、作物の収量増に効果があると期待される溶存酸素量よりもさらに多い溶存酸素量を有する過飽和溶存酸素水である。しかし、前記第２の水は、前記金属ウールという水の流れを阻害する流体抵抗の中に前記第１の水を流通させることにより得られるために、農業用水として使用するのに十分な水量を得ることが困難である。
そこで、次に、前記混合手段によって、前記第２の水よりも水量が多くかつ該第２の水よりも溶存酸素量が少ない過飽和溶存酸素水である前記第４の水を得るように、前記第２の水と、該第２の水よりも溶存酸素量の少ない前記第３の水とを混合して増量する。これにより、作物の収量増に効果があると期待される程度の溶存酸素量を有する過飽和溶存酸素水であるとともに、農業用水として使用するのに十分な水量を有する前記第４の水を得ることができる。
また、本発明の農業用溶存酸素水製造装置では、純酸素ガスではなく空気が使用されるので、過飽和溶存酸素水を低コストで製造することができる。
ところで、作物の種類等によっては、農業用水として使用される前記第４の水の溶存酸素量がより増加されていることが好ましいことがある。この場合には、前記混合手段において、前記第３の水として、前記原水よりも溶存酸素量が増加されている前記第１の水の一部を使用することにより、得られる前記第４の水の溶存酸素量をより増加させることができる。
本発明の農業用溶存酸素水製造装置において、前記第１の配管は、前記金属ウールを保持する金属ウール保持手段を備えることが好ましい。前記金属ウールは、単に前記第１の配管内に配設されているだけでは、前記第１の水の水圧により上流側から下流側に移動してしまい、該第１の水に浮遊する気泡の微細化をより促進する作用が十分に得られないことがある。そこで、前記第１の配管が前記金属ウール保持手段を備えることにより、前記金属ウールの移動を阻止して、前記第１の水に浮遊する気泡を十分に微細化することができる。
前記金属ウール保持手段は、前記第１の配管内に所定間隔を存して、該第１の配管の軸に垂直に配設された複数の金属板からなり、該金属板は前記第１の水の流通を可能とする複数の貫通孔を備え、前記金属ウールは該金属板の間に充填されていることが好ましい。前記金属ウール保持手段は、前記金属板により、前記第１の水の流通を可能としつつ、前記金属ウールの移動を確実に阻止することができる。
前記水流案内手段は、前記第１の配管の長手方向に延在する螺旋状面体であることが好ましい。前記螺旋状面体によれば、前記第１の配管内を流通する第１の水が、螺旋状に案内され、該第１の配管の長さ以上の距離を滞留することなく円滑に移動することができる。従って、溶存酸素量がより増加された前記第２の水を得ることができる。尚、前記金属ウールは、変形自在であるので、容易に前記螺旋状面体に沿って配設することができる。
前記金属ウールは、１０〜５０μｍの範囲の直径を備えるステンレス繊維の集合体から成り、０．２〜０．６ｇ／ｃｍ３の範囲の見かけ比重を備えることが好ましく、０．３〜０．５ｇ／ｃｍ３の範囲の見かけ比重を備えることがさらに好ましい。
前記金属ウールは、前記範囲のみかけ比重を備えた、前記範囲の直径の前記ステンレス繊維の集合体から成るので、該ステンレス繊維が絡み合うことにより形成された微細孔により、前記第１の水が該金属ウールを流通する際に該第１の水に浮遊する気泡の微細化を促進することができる。
前記金属ウールにおいて、前記ステンレス繊維の直径が１０μｍを下回る場合には、該ステンレス繊維が絡み合うことにより形成される微細孔の大きさが小さすぎて、前記第１の水が該金属ウールを流通する際に流体抵抗となるために、十分な水量の前記第２の水を得ることができないことがある。一方、前記ステンレス繊維の直径が５０μｍを上回る場合には、該ステンレス繊維が絡み合うことにより形成される微細孔の大きさが大きすぎて、前記第１の水が該金属ウールを流通する際に該第１の水に浮遊する気泡を微細化することができないことがある。
また、前記金属ウールにおいて、前記見かけ比重が０．２ｇ／ｃｍ３を下回る場合には、前記ステンレス繊維が絡み合うことにより形成される微細孔の大きさが大きすぎて、前記第１の水が該金属ウールを流通する際に該第１の水に浮遊する気泡を微細化することができないことがある。一方、前記見かけ比重が０．６ｇ／ｃｍ３を上回る場合には、前記ステンレス繊維が絡み合うことにより形成される微細孔の大きさが小さすぎて、前記第１の水が該金属ウールを流通する際に流体抵抗となるために、十分な水量の前記第２の水を得ることができないことがある。
また、前記金属ウールが前記範囲の直径を備えるステンレス繊維の集合体から成り、前記範囲のみかけ比重を備えるとき、前記加圧空気は、該加圧空気が混合される部分における前記原水の水圧の１２０〜１３０％の範囲の圧力を備えることがさらに好ましい。
前記加圧空気は前記範囲の圧力を備えることにより、前記金属ウール中に、前記第１の水を容易に流通させることができ、十分な量の前記第２の水を得ることができる。
前記加圧空気が、該加圧空気が混合される部分における前記原水の水圧の１２０％を下回る場合には、前記金属ウールが流体抵抗となるために、十分な水量の前記第２の水を得ることができないことがある。一方、前記加圧空気が、該加圧空気が混合される部分における前記原水の水圧の１３０％を上回るようにするには、特殊な装置を必要とするので好ましくない。
本発明の農業用溶存酸素水製造装置において、第４の水を農業用水として使用するにあたり、得られる第４の水の水量をさらに増加するためには、前記第２の溶存酸素量増加手段により得られる前記第２の水の水量を増加させることが好ましい。
前記第２の溶存酸素量増加手段は、前記第１の溶存酸素量増加手段の下流側に互いに並列に気密に接続された複数の前記第１の配管を備え、各第１の配管内に充填された金属ウール中に、前記第１の水を流通させることにより、該第１の水よりも溶存酸素量が増加された過飽和溶存酸素水である第２の水を得ると共に、前記混合手段は、前記複数の第１の配管の下流側に気密に接続された第２の配管内で、前記第２の水に、前記第１の溶存酸素量増加手段の下流側から該第２の配管に気密に接続された第３の配管を介して前記加圧空気により圧送される第１の水を混合して増量し、該第２の水よりも多量でありかつ該第２の水よりも溶存酸素量が少ない過飽和溶存酸素水である第４の水を得ることが好ましい。前記第２の水の水量を増加させるために、前記第１の配管を大型化することが考えられる。しかし、前記第１の配管の大型化には限度がある。
前記構成の第２の溶存酸素量増加手段によれば、前記第１の溶存酸素量増加手段の下流側に互いに並列に接続された複数の前記第１の配管を備えているので、該下流側に接続された該第１の配管を大型化することなく、得られる前記第２の水の合計水量を増加させることができる。そして、前記混合手段は、第２の配管内で、合計水量が増加された前記第２の水に、前記第１の溶存酸素量手段から前記第３の配管を介して圧送される第１の水を混合するので、農業用水として使用するのに十分な水量の第４の水を得ることができる。
次に、添付の図面を参照しながら本発明の実施形態についてさらに詳しく説明する。図１は本実施形態の農業用溶存酸素水製造装置の一構成例を示すシステム構成図である。図２は図１に示す本実施形態の農業用溶存酸素水製造装置の第２の溶存酸素量増加手段の一構成例を示す説明図であり、図２（ａ）は第２の溶存酸素量増加手段を示す断面図であり、図２（ｂ）は金属板を示す説明図である。図３は図１に示す本実施形態の農業用溶存酸素水製造装置の第２の溶存酸素量増加手段の変形例を示す説明図であり、図３（ａ）は第２の溶存酸素量増加手段を示す一部断面図であり、図３（ｂ）は螺旋状面体を示す説明図である。図４は本実施形態の農業用溶存酸素水製造装置の変形例を示すシステム構成図である。
図１示の農業用溶存酸素水製造装置１は、大気から隔離された密閉系内で原水に加圧空気を供給して過飽和溶存酸素水を製造する装置である。農業用溶存酸素水製造装置１は、第１の溶存酸素量増加手段２と、第２の溶存酸素量増加手段３と、混合手段４とを備える。各手段２，３，４は内径が５０ｍｍの接続管５ａ，５ｂ，５ｃによって気密に接続され、接続管５，５ｂ，５ｃの途中には水量調節弁（図示せず）が設けられている。
第１の溶存酸素量増加手段２は、貯水タンク６と、貯水タンク６内に貯留されている水に浸漬された多孔性セラミックス７とを備える。
貯水タンク６は、遮断可能な耐圧容器であって、内径が４００ｍｍ、長さが１０００ｍｍの円柱状体であり、圧力調節弁（図示せず）を有する。貯水タンク６の上流側は、ポンプ８を介装した給水管９により水源に接続されている。
多孔性セラミックス７は、直径が５０ｍｍ、長さが５００ｍｍの円筒形で、孔径が２５μｍである多数の連通の微細孔を有するとともに、内部に軸方向に延在し空気が供給される空洞を有している。多孔性セラミックス７は、給気管１０によってコンプレッサ１１に接続されている。
貯水タンク６は、下流側で接続管５ａを介して第２の溶存酸素量増加手段３に気密に接続されている。第２の溶存酸素量増加手段３は、途中で２つに分岐した接続管５ａの各下流側に互いに並列に気密に接続された２本の第１の配管１２を備えている。
第１の配管１２は、内径が７５ｍｍ、長さが１０００ｍｍであり、内部には、図２（ａ）示のように、複数の金属板１３が、軸部材１２ａに所定間隔を存して垂直に配設されている。
各金属板１３は、図２（ｂ）示のように、直径Ｄが７５ｍｍである円盤状に形成されており、厚さ方向に貫通して形成され、水が流通可能な複数の貫通孔１３ａを備えている。各金属板４の間には、金属ウール１４が充填されている。
金属ウール１４は、線径が１０〜５０μｍであるステンレス繊維の集合体から成り、見かけ上の直径が４０ｍｍ、見かけ上の長さが１５０ｍｍ、質量が８０ｇであって、見かけ比重が０．４２ｇ／ｃｍ３である。金属ウール１４は、前記ステンレス繊維が絡み合うことにより多数の微細孔が形成されている。金属ウール１４は前記ステンレス繊維の集合体であって変形自在であるので、各金属板１３の間に容易に充填することができる。
各第１の配管１２は、その下流側で接続管５ｂを介して第２の配管としての接続部１５に気密に接続している。接続部１５には、さらに、貯水タンク６の下流側に気密に接続された第３の配管としての接続管５ｃが接続されている。接続管５ｂと接続部１５とにより混合手段４が構成されている。接続部１５は、その下流側が、例えば撒水用のホース１６に接続されていてもよい。
次に、農業用溶存酸素水製造装置１の作動について説明する。まず、第１の溶存酸素量増加手段２において、水源からの原水がポンプ８によって給水管９を介して貯水タンク６内に貯留される。貯水タンク６内で、前記原水の水圧は、２〜３ＭＰａの範囲となっている。次に、コンプレッサ１１によって、前記原水の水圧よりも２０〜３０％高い圧力の加圧空気が、給気管１０を介して多孔性セラミックス７の空洞内に供給される。前記加圧空気は、多孔性セラミックス７の微細孔を通って貯水タンク６内に貯留されている原水中に放出される。前記原水中に放出された空気は、一部が該原水に溶解し、残りが気泡として該原水中を浮遊する。この結果、前記原水よりも溶存酸素量が増加されているものの、過飽和状態には達していない第１の水が得られる。
第１の水は、コンプレッサ１１により供給された加圧空気によって、接続管５ａを介して第２の溶存酸素量増加手段３に圧送される。また、前記第１の水の一部は、接続管５ｃを介して接続部１５に圧送される。
次に、第２の溶存酸素量増加手段３において、貯水タンク６から接続管５ａを介して圧送された第１の水が、第１の配管１２内の金属ウール１４中に流通される。このとき、金属板１３は貫通孔１３ａを備えるので、前記第１の水の流れが妨げられることはない。また、金属ウール１４は、各金属板１３の間に充填されているので、金属板１３により第１の水の流れに伴う下流側への移動が阻止される。
金属ウール１４は、繊維状の金属が絡み合うことにより多数の微細孔が形成されているので、該微細孔によって、流通する第１の水に浮遊する気泡が微細化されて混合し、微細化された気泡に含まれる空気の第１の水への溶解が促進される。この結果、第１の水よりも溶存酸素量が増加しているだけでなく、溶存酸素量が過飽和状態となっている過飽和溶存酸素水である第２の水が得られる。
このとき、第２の溶存酸素量増加手段３により得られた第２の水は、作物の収量増に効果があると期待される溶存酸素量よりもさらに多い溶存酸素量を有する過飽和溶存酸素水である。しかし、第２の溶存酸素量増加手段３を構成する第１の配管１２は、内部に充填されている金属ウール１４が流体抵抗として作用するために、本装置の規模では第２の水だけで農業用水として使用するのに十分な水量を得ることは困難である。
本実施形態においては、第２の溶存酸素量増加手段３は、２本の第１の配管１２を備えているので、第１の配管１２を大型化することなく、得られる前記第２の水の合計水量を増加させることができる。
次に、混合手段４の接続部１５において、得られる水が過飽和溶存酸素水となるように、２本の第１の配管１２から接続管５ｂを介して圧送された第２の水と、貯水タンク６から接続管５ｃを介して圧送された第３の水としての第１の水とが混合される。この結果、過飽和溶存酸素水が増量されて第４の水が得られる。
前記第４の水は、前記第２の水よりは溶存酸素量が低減しているが、依然として作物の収量増に効果があると期待される程度の過飽和溶存酸素水であり、しかも第１の水と混合されることにより農業用水として使用するのに十分な水量となっている。
なお、前記第３の水としては、前記第４の水が過飽和溶存酸素水となる範囲で、前記第１の水以外の水、例えば前記原水を用いてもよい。
また、以上の農業用溶存酸素水製造装置１では、第１の溶存酸素量増加手段２において純酸素ガスではなく空気が使用されるので、過飽和溶存酸素水である第４の水を低コストで製造することができる。
また、農業用溶存酸素水製造装置１において、溶存酸素量がより増加された第４の水を得るためには、第２の溶存酸素量増加手段３により得られる第２の水の溶存酸素量を増加させておくことが考えられる。この場合には、図３示のように、第１の配管１２内の長手方向に螺旋状面体１７を配設し、螺旋状面体１７に沿って金属ウール１４を充填したものを用いる。螺旋状面体１７は、直径Ｄが７５ｍｍ、長さＬが１０００ｍｍとなっている。前記構成によれば、第１の配管１２内を流通する第１の水は、螺旋状面体１７に沿って螺旋状に案内され、該第１の配管１２の長さ以上の距離を移動しながら、金属ウール１４中を流通する。このとき、前記第１の水に浮遊する気泡の微細化と微細化された気泡に含まれる酸素の該第１の水への溶解とが促進されるので、溶存酸素量がより増加された前記第２の水を得ることができ、結果として、溶存酸素量がより増加された第４の水を得ることができる。
以上、図１示の農業用溶存酸素水製造装置１について説明したが、種々の変形が可能である。農業用溶存酸素水製造装置１では、各手段２，３，４は、ほぼ直線状の接続管５ａ，５ｂ，５ｃによって接続されているが、例えば、第１の溶存酸素量増加手段２の貯水タンク６を中心として、その周りに接続管５ａ，５ｂ，５ｃを適宜折り曲げて配設するようにしてもよい。これにより、農業用溶存酸素水製造装置１を小型化することができる。
また、第２の溶存酸素量増加手段２は、２本の第１の配管１２を備えるとしたが、第１の導管１２は、１本であってもよいし３本以上であってもよい。第１の配管１２の数が多いほど、得られる第２の水の水量を増やすことができる。
また、第２の溶存酸素量増加手段２では、金属ウール１４の代わりに、その中を第１の水が流通することにより第１の水よりも溶存酸素量が増加された第２の水を得られる他の多孔質体を用いるようにしてもよい。
また、農業用溶存酸素水製造装置１では、接続管５ｂと接続部１５とを混合手段４としているが、前記接続部１５に代えて、接続管５ｂを介して圧送された第２の水と接続管５ｃを介して圧送された第１の水とが混合されて貯留される貯水タンクを混合手段４としてもよい。
次に、農業用溶存酸素水製造装置１の変形例である図３示の農業用溶存酸素水製造装置２１について説明する。なお、図１示の農業用溶存酸素水製造装置１と共通する構成については、図１と同一の符号を付して説明を省略する。
図３示の農業用溶存酸素水製造装置２１は、第１の溶存酸素量増加手段２２と、２本の第１の配管１２を備えた第２の溶存酸素量増加手段３と、混合手段４とを備える。各手段２，３，４は内径が５０ｍｍの接続管５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅによって気密に接続され、接続管５，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅの途中には水量調節弁（図示せず）が設けられている。
第１の溶存酸素量増加手段２２は、エアレーション部２３と、２つの気泡微細化部２４と、貯水タンク２５とを備えている。エアレーション部２３と、２つの気泡微細化部２４とは、接続管５ｄによって気密に接続されており、２つの気泡微細化部２４と貯水タンク２５は、接続管５ｅによって気密に接続されてといる。
エアレーション部２３は、接続管５ｄよりも大径となっており、内部に多孔性セラミックス（図示せず）を備える。エアレーション部２３の上流側は、ポンプ８を介装した給水管９により水源に接続されている。前記多孔性セラミックスは、図１示の農業用溶存酸素水製造装置１で使用されている多孔性セラミックス７と同一である。前記多孔性セラミックスは、給気管１０によってコンプレッサ１１に接続している。
気泡微細化部２４は、接続管５ｄ，５ｅの途中に設けられ接続管５ｄ，５ｅよりも大径となっており、内部に金属ウール（図示せず）が充填されている。前記金属ウールは、図１示の農業用溶存酸素水製造装置１で使用されている金属ウール１４と同一である。
貯水タンク２５は、図１示の農業用溶存酸素水製造装置１の貯水タンク６と同一形状を備え、下流側で接続管５ａを介して第２の溶存酸素量増加手段３に気密に接続されている。第２の溶存酸素量増加手段３は、途中で２つに分岐した接続管５ａの各下流側に並列に気密に接続された２本の第１の配管１２を備えている。第１の配管１２の構成は、図１示の農業用溶存酸素水製造装置１と同一である。
各第１の配管１２は、その下流側で接続管５ｂを介して第２の配管としての接続部１５に気密に接続している。接続部１５には、さらに、貯水タンク２５の下流側に気密に接続された第３の配管としての接続管５ｃが接続されている。接続管５ｂと接続部１５とにより混合手段４が構成されている。接続部１５は、その下流側が、例えば撒水用のホース１６に接続されていてもよい。
次に、以上から成る農業用溶存酸素水製造装置２１の作動について説明する。まず、エアレーション部２３において、ポンプ８によって水源から供給される原水が給水管９を介してエアレーション部２３に送られる。エアレーション部２３内で前記原水の水圧は２〜３Ｍｐａになっている。次に、コンプレッサ１１によって給気管１０を介して、前記原水の水圧よりも２０〜３０％高い圧力の加圧空気が前記多孔性セラミックスの空洞内に供給され、前記多孔性セラミックスの微細孔を通ってエアレーション部２３の原水中に放出される。該原水中に放出された空気は、一部が該原水に混合して溶解し、残りが気泡として該原水中を浮遊する。この結果、原水よりも溶存酸素量が増加された水が得られる。この水は、接続管５ｄを介して２つの気泡微細化部２４に圧送される。
次に、気泡微細化部２４において、エアレーション部２３から供給された水が、前記金属ウール中に流通される。このとき、前記金属ウールの微細孔によって、流通する水に浮遊する気泡が微細化され、微細化された気泡に含まれる空気が流通する水に溶解する。これにより、原水よりも溶存酸素量が増加されているものの、過飽和状態には達していない第１の水が得られる。第１の水は、接続管５ｅを介して貯水タンク２５に供給される。
次に、貯水タンク２５において、貯留されている第１の水は、接続管５ａを介して第２の溶存酸素量増加手段３に供給されるとともに、接続管５ｃを介して混合手段４の接続部１５に供給される。以下、図１示の農業用溶存酸素水製造装置１と同一にして、第４の水を得ることが出きる。
図３示の農業用溶存酸素水製造装置１では、第１の溶存酸素量増加手段２２が気泡微細化部２４を備えることにより、図１の農業用溶存酸素水製造装置１の第１の溶存酸素量増加手段２により得られる第１の水よりも溶存酸素量の多い第１の水を得ることができる。
また、農業用溶存酸素水製造装置２１では、エアレーション部２３を１つとしたが、エアレーション部２３は複数であってもよい。また、農業用溶存酸素水製造装置２１では、気泡微細化部２４を２つとしているが、気泡微細化部２４は１つでもよいし３つ以上であってもよい。また、農業用溶存酸素水製造装置２１では、気泡微細化部２４内に、図１示の農業用溶存酸素水製造装置１の金属板１３と同様な金属板を設けることにしてもよい。
以下に、図１示の農業用溶存酸素水製造装置１による実施例を示す。
本実施例では、農業用溶存酸素水製造装置１を用いて溶存酸素水を製造した。第１の溶存酸素量増加手段２において、ポンプ８は原水を０．５ｍ３／分の流量で貯水タンク６内に供給した。このとき、貯水タンク６内に水圧は２〜３ＭＰａであり、コンプレッサ１１は、２．４〜３．６ＭＰａの加圧空気を、大気から隔離された状態の原水に浸漬された多孔質セラミックス７の空洞内に供給した。また、混合手段４の接続部１５において、接続管５ｂ内を流通した第２の水の容積に対して、接続管５ｃから供給される第１の水を３倍の容積で混合して、第４の水を得た。
次に、本実施例で得られた第１の水、第２の水、第４の水について、それぞれ溶存酸素量を測定した。測定箇所は、第１の水については接続管５ａ内の前記分岐箇所よりも上流側の位置、第２の水については接続管５ｂ内の前記合流箇所よりも下流側の位置、第４の水についてはホース１６の内部とした。表１に、気温２９℃における第１の水、第２の水、第４の水の溶存酸素量を示す。

表１に示すとおり、第１の溶存酸素量増加手段２により得られた第１の水の溶存酸素量は５．７４ｐｐｍである。大気圧下、水温２９℃では、飽和溶存酸素量は７．６４ｐｐｍであり、第１の水の溶存酸素量は飽和状態に達していない。一方、第２の溶存酸素量増加手段３により得られた第２の水の溶存酸素量は１０．１ｐｐｍであり、前記飽和溶存酸素量を上回る過飽和状態となっている。また、混合手段４により得られた第４の水、すなわち図１示の農業用溶存酸素水製造装置１により製造された過飽和溶存酸素水は、溶存酸素量が８．８９ｐｐｍであって、過飽和状態となっている。
また、前記第４の水は、第２の水に対して第１の水を３倍の容積で混合したことから、第２の水に対して４倍の容積となっている。従って、図１示の農業用溶存酸素水製造装置１によれば、作物の収量増に効果があると期待される程度の溶存酸素量を有する過飽和溶存酸素水であって、農業用水として使用するのに十分な水量を有する水を低コストで製造することができることが明らかである。
本実施形態の農業用溶存酸素水製造装置の一構成例を示すシステム構成図。 図１に示す本実施形態の農業用溶存酸素水製造装置の第２の溶存酸素量増加手段の一構成例を示す説明図。 図１に示す本実施形態の農業用溶存酸素水製造装置の第２の溶存酸素量増加手段の変形例を示す説明図。 本実施形態の農業用溶存酸素水製造装置の変形例を示すシステム構成図。
符号の説明
１，２１…農業用溶存酸素水製造装置、 ２，２２…第１の溶存酸素量増加手段、 ３…第２の溶存酸素量増加手段、 ４…混合手段、 ５ｂ…接続管、 ５ｃ…第３の配管、 １２…第１の配管、 １３…金属ウール保持手段、 １４…金属ウール、 １５…第２の配管、 １７…水流案内手段。

Claims (9)

  1. 大気から隔離された密閉系内で原水に加圧空気を供給して過飽和溶存酸素水を製造する装置であって、
    前記密閉系内に原水を供給する原水供給手段により供給された原水に、大気から隔離された状態で加圧空気を混合して、該原水よりも溶存酸素量が増加された第１の水を得る第１の溶存酸素量増加手段と、
    前記第１の溶存酸素量増加手段の下流側に気密に接続された第１の配管と、該第１の配管内に流通される前記第１の水が該第１の配管の長さ以上の距離を移動するように案内する水流案内手段と、該第１の配管内に該水流案内手段に沿って充填された金属ウールとを備え、前記加圧空気により圧送される前記第１の水を該金属ウール中に流通させ、該加圧空気と該第１の水とを混合することにより、該第１の水よりも溶存酸素量が増加された過飽和溶存酸素水である第２の水を得る第２の溶存酸素量増加手段と、
    前記第１の配管の下流側に気密に接続された第２の配管内で、前記加圧空気により圧送される前記第２の水に、該第２の水よりも溶存酸素量の少ない第３の水を混合して増量し、該第２の水よりも多量でありかつ該第２の水よりも溶存酸素量が少ない過飽和溶存酸素水である第４の水を得る混合手段とを備えることを特徴とする農業用溶存酸素水製造装置。
  2. 請求項１記載の農業用溶存酸素水製造装置において、前記第３の水は、前記第１の水の一部であることを特徴とする農業用溶存酸素水製造装置。
  3. 請求項１又は請求項２記載の農業用溶存酸素水製造装置において、前記第１の配管は、前記金属ウールを保持する金属ウール保持手段を備えることを特徴とする農業用溶存酸素水製造装置。
  4. 請求項３記載の農業用溶存酸素水製造装置において、前記金属ウール保持手段は、前記第１の配管内に所定間隔を存して、該第１の配管の軸に垂直に配設された複数の金属板からなり、該金属板は前記第１の水の流通を可能とする複数の貫通孔を備え、前記金属ウールは該金属板の間に充填されていることを特徴とする農業用溶存酸素水製造装置。
  5. 請求項１記載の農業用溶存酸素水製造装置において、前記水流案内手段は、前記第１の配管の長手方向に延在する螺旋状面体であることを特徴とする農業用溶存酸素水製造装置。
  6. 請求項１乃至請求項５のうちのいずれか１項に記載の農業用溶存酸素水製造装置において、前記金属ウールは、１０〜５０μｍの範囲の直径を備えるステンレス繊維の集合体から成り、０．２〜０．６ｇ／ｃｍ３の範囲の見かけ比重を備えることを特徴とする農業用溶存酸素水製造装置。
  7. 請求項６記載の農業用溶存酸素水製造装置において、前記金属ウールは、０．３〜０．５ｇ／ｃｍ３の範囲の見かけ比重を備えることを特徴とする農業用溶存酸素水製造装置。
  8. 請求項６又は請求項７記載の農業用溶存酸素水製造装置において、前記加圧空気は、該加圧空気が混合される部分における前記原水の水圧の１２０〜１３０％の範囲の圧力を備えることを特徴とする農業用溶存酸素水製造装置。
  9. 請求項１乃至請求項８のうちのいずれか１項に記載の農業用溶存酸素水製造装置において、
    前記第２の溶存酸素量増加手段は、前記第１の溶存酸素量増加手段の下流側に互いに並列に気密に接続された複数の前記第１の配管を備え、各第１の配管内に充填された金属ウール中に、前記第１の水を流通させることにより、該第１の水よりも溶存酸素量が増加された過飽和溶存酸素水である第２の水を得ると共に、
    前記混合手段は、前記複数の第１の配管の下流側に気密に接続された第２の配管内で、前記第２の水に、前記第１の溶存酸素量増加手段の下流側から該第２の配管に気密に接続された第３の配管を介して前記加圧空気により圧送される第１の水を混合して増量し、該第２の水よりも多量でありかつ該第２の水よりも溶存酸素量が少ない過飽和溶存酸素水である第４の水を得ることを特徴とする農業用溶存酸素水製造装置。
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