JP4817817B2 - ミネラル水製造方法およびミネラル水溶液製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、土壌改質作用、植物育成作用、有害化学物質分解作用、消臭作用あるいは空気浄化作用などを有するミネラル成分を含む水を製造する技術に関する。

大量のミネラル水を効率良く製造する技術に関しては、従来、様々な方式が提案されているが、ミネラル成分を含む物質（ミネラル付与材）が浸漬された水を強く撹拌しながらミネラル成分を溶出させるもの（例えば、特許文献１，２参照。）、あるいは、水を通過させるとともに超音波を付与しながらミネラル成分を溶出させるもの（例えば、特許文献３参照。）などが代表的である。

特許文献１記載の「ミネラル水製造装置」は、略円柱形状の容器本体内の水に回転流を発生させることにより、水とミネラル付与材との接触効率を高め、ミネラル成分の溶出向上を図るものである。特許文献２記載の「水改良装置」は、漏斗形状の反応槽内に粒状サンゴ加工物と水とを収容するとともに、この反応槽の底部から反応槽内に水を噴き上げ、反応槽内の水と粒状サンゴ加工物とを撹拌することにより、ミネラル成分の溶出向上を図るものである。特許文献３記載の「ミネラル水製造装置」は、ミネラル付与材が収容された容器内に水を通過させるとともに、ミネラル付与材に超音波を付与することにより、ミネラル成分を溶出させるものである。

特開２００５−２３０６５４号公報 特開２００４−１１３９０６号公報 特開平９−１１７７７９号公報

特許文献１，２記載のミネラル水製造技術は、水を回転させたり、撹拌したりして、水に運動を与えることによってミネラル溶出を図るものであるが、この程度の運動ではミネラル成分を水中に十分に溶かし出すことができない。特に、ミネラル付与材中のミネラル成分は、その生成過程において、複数のミネラルが酸化結合することによって安定化した複合構造が形成されているため、回転若しくは撹拌程度の水の運動では、複合構造のままのミネラルが溶出するだけであり、ミネラルが単体で溶出した状態のミネラル水を得ることができない。

一方、特許文献３記載のミネラル水製造装置の場合、照射される超音波の振幅に対応したサイズのミネラル粒子を効率的に溶出させることはできるが、前述と同様、ミネラルを単体で溶出させることはできず、ミネラルがイオン化した状態で存在するミネラル水を得ることはできない。

本発明が解決しようとする課題は、必要とするミネラル成分が適度に溶け込み、単体としてのミネラル成分がイオン化した状態で存在するミネラル水を効率良く製造することができる、ミネラル水製造技術を提供することにある。

本発明のミネラル水製造方法は、絶縁体で被覆された導電線およびミネラル付与材を水に浸漬し、前記導電線に直流電流を導通させ、前記導電線の周囲の水に前記直流電流と同方向の水流を発生させ、前記水に超音波振動を付与してミネラル水溶液を形成する工程と、前記工程を経て形成されたミネラル水溶液に遠赤外線を照射してミネラル水を形成する工程と、を備えたことを特徴とする。

このような構成とすれば、水流による撹拌作用、導電線を流れる直流電流の作用および超音波振動により、ミネラル付与材からミネラル成分が速やかに水中に溶出して、必要とするミネラル成分が適度に溶け込むとともに、単体としてのミネラルがイオン化した状態で存在するミネラル水溶液を効率良く製造することができる。特に、導電線を流れる直流電流の作用により、ミネラル付与材に含まれる有効なミネラル成分をイオンの形で水中に効率的に溶出させることができるため、イオンとしての反応性、作用性を有するミネラル水溶液を得ることができる。そして、このようにして形成されたミネラル水溶液に遠赤外線を照射することにより、溶解したミネラル成分と水分子とが融合して電気陰性度の高まったミネラル水に変化させることができる。

次に、本発明のミネラル水溶液製造装置は、水およびミネラル付与材を収容可能な反応容器と、絶縁体で被覆された状態で前記反応容器内の水に浸漬された導電線と、前記反応容器内の水に超音波振動を付与するための超音波発生手段と、前記導電線に直流電流を導通させるための直流電源と、前記導電線の周囲の水に前記直流電流と同方向の水流を発生さるための水流発生手段と、を備えたことを特徴とする。

このような構成とすれば、水流による撹拌作用、超音波による振動作用に加え、導電線を流れる直流電流の作用により、ミネラル付与材に含まれる有効なミネラル成分をイオンの形で水中に効率的に溶出させることができるため、イオンとしての反応性、作用性を有するミネラル水を得ることができる。即ち、必要とするミネラル成分が適度に溶け込み、単体としてのミネラル成分がイオン化した状態で存在するミネラル水溶液を効率良く製造することができる。また、このミネラル水溶液製造装置で製造されたミネラル水溶液を使用することにより、前述した、本発明のミネラル水製造方法を好適に実施可能となり、これによって、溶解したミネラル成分と水分子とが融合して電気陰性度の高まったミネラル水を製造することができる。

なお、前述した構成とすることにより、単体としてのミネラル成分がイオン化した状態で存在するミネラル水が形成される理由については不明な点もあるが、以下の通りではないかと推測される。即ち、反応容器内に、直流電流が一定方向に流れる導電線の周囲に前記直流電流と同方向の水流が存在する状態が形成されるため、水中に発生した電気エネルギの場が水分子の電子に作用するとともに水中に自由電子が発生し、その電子エネルギが高められる。そして、水中に生じた自由電子はミネラル付与材中のミネラル成分を構成する原子または分子に作用し、これによってミネラル成分がイオン化し、水中へ溶出するためではないか、と推測される。

ここで、前記導電線の少なくとも一部を螺旋状または円環状に配線するとともに、前記水流発生手段として、前記導電線に沿った回転水流を発生させるための水循環手段若しくは水撹拌手段を設けることが望ましい。このような構成とすれば、一定容積の反応容器内に比較的密状態の電気エネルギの場を形成することが可能となるため、比較的小さな容積の反応容器で効率良くミネラル水溶液を製造することができる。

この場合、前記反応容器の形状を倒立円錐筒状とするとともに、前記反応容器内に螺旋状または円環状の前記導電線を当該反応容器と略同軸上に配置し、前記反応容器の底部に設けた排水口から排出した水を当該反応容器に送り込む循環経路および循環ポンプを設けることが望ましい。このような構成とすれば、絶縁体で被覆された導電線に沿って流動する水流を比較的容易且つ安定的に発生させることができるため、ミネラル成分の溶出が促進される。また、倒立円錐筒状の反応容器内を流動する水流は、反応容器底部の排水口に向かうにつれて流速が増大するため、ミネラル付与材との接触頻度も増大し、水中に存在する自由電子を捕捉してイオン化するミネラル量を増加させることができる。

一方、前記循環経路の一部に前記水を貯留しながら排出する収容槽を設けることもできる。このような構成とすれば、反応容器の容積を超える分量の水を循環させながらミネラル溶出反応を進行させることが可能となるため、ミネラル水溶液の大量生産を行う際に有効である。

本発明により、必要とするミネラル成分が適度に溶け込み、単体としてのミネラル成分がイオン化した状態で存在するミネラル水を効率良く製造することができる。

以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の実施の形態であるミネラル水溶液製造装置を示す模式図、図２は図１のＡ−Ａ線における一部省略断面図、図３は図１に示すミネラル水溶液製造装置に使用するミネラル付与材の収納容器を示す斜視図、図４は図１に示すミネラル水溶液製造装置における導電線付近の反応状態を示す模式図、図５は図１に示すミネラル水溶液製造装置で生成されたミネラル水溶液を処理するための遠赤外線照射装置を示す概略断面図である。

図１，２に示すように、本実施形態のミネラル水溶液製造装置１０は、水１１およびミネラル付与材１２を収容可能な反応容器１３と、絶縁体１４で被覆された状態で反応容器１３内の水１１に浸漬された導電線１５と、反応容器１３内の水１１に超音波振動を付与するための超音波発生手段１６と、導電線１５に直流電流ＤＣを導通させるための直流電源装置１７と、導電線１５の周囲の水１１に直流電流ＤＣと同方向の水流Ｒを発生さるための水流発生手段である循環経路１８ａ，１８ｂおよび循環ポンプＰと、を備えている。直流電源装置１７、超音波発生手段１６および循環ポンプＰはいずれも一般の商用電源によって作動するものである。

反応容器１３は、上面が開口した倒立円錐筒状であり、その頂点に相当する底部には排水口１９が設けられ、この排水口１９には循環ポンプＰの吸込口Ｐ１に連通する循環経路１８ａが接続され、排水口１９直下には循環経路１８ａへの排水量を調節するための開度調節バルブ２０と、反応容器１３内の水などを排出するための排水バルブ２１が設けられている。循環ポンプＰの吐出口Ｐ２には循環経路１８ｂの基端部が接続され、循環経路１８ｂの先端部は収容槽２２に接続されている。収容槽２２外周の底部付近には、収容槽２２内の水１１を反応容器１３内へ送り込むための循環経路１８ｃの基端部が接続され、循環経路１８ｃの先端部は反応容器１３の開口部に臨む位置に配管されている。循環経路１８ｃには、収容槽２２から反応容器１３へ送り込む水量を調節するための開度調節バルブ２３が設けられている。

収容槽２２の底部には、排水バルブ２５および水温計２６を有する排水管２４が垂下状に接続されている。必要に応じて排水バルブ２５を開くと、収容槽２２内の水が排水管２４の下端部から排出することができ、このとき排水管２４を通過する水１１の温度を水温計２６で計測することができる。

図１に示すように、導電線１５とこれを被覆する絶縁体１４からなる複数の導電ケーブル２９（２９ａ〜２９ｇ）はそれぞれ反応容器１３内の深さの異なる複数位置に円環状をなすように配線され、これらの円環状の導電ケーブル２９ａ〜２９ｇはいずれも反応容器１３と略同軸上に配置されている。それぞれの導電ケーブル２９ａ〜２９ｇの内径は倒立円錐筒状の反応容器１３の内径に合わせて段階的に縮径しており、それぞれの配置箇所に対応した内径となっている。各導電ケーブル２９ａ〜２９ｇは、反応容器１３の壁体１３ａに設けられた絶縁性のターミナル３０に着脱可能に結線されているため、必要に応じて、円環状の部分をターミナル３０から取り外したり、取り付けたりすることができる。

反応容器１３内の軸心に相当する部分には、絶縁性の網状体で形成された有底円筒状の収納容器３１が配置され、この収納容器３１内に塊状のミネラル付与材１２が充填されている。この収納容器３１はその上部に設けられたフック３１ｆにより、反応容器１３の壁体１３ａ上縁部に着脱可能に係止されている。

図１に示すように、循環経路１８ａ，１８ｂの外周にはそれぞれ導電ケーブル２９ｓ，２９ｔが螺旋状に巻き付けられ、これらの導電ケーブル２９ｓ，２９ｔに対し、直流電源装置１７から直流電流ＤＣが供給される。導電ケーブル２９ｓ，２９ｔを流れる直流電流ＤＣの向きは循環経路１８ａ，１８ｂ内を流動する水流の向きと略一致するように設定されている。

このような構成のミネラル水溶液製造装置１０において、反応容器１３内および収容槽２２内に所定量の水１１を入れ、ミネラル付与材１２が充填された収納容器３１を反応容器１３内の中心にセットした後、循環ポンプＰを作動させるとともに、反応容器１３底部の開度調節バルブ２０および循環経路１８ｃの開度調節バルブ２３を調節して、反応容器１３から排水口１９、循環経路１８ａ、循環ポンプＰ、循環経路１８ｂ、収容槽２２および循環経路１８ｃを経由して再び反応容器１３の上部に戻るように水１１を循環させる。そして、直流電源装置１７、超音波発生手段１６を作動させると、収納容器３１内のミネラル付与材１２から水１１へのミネラル成分の溶出反応が開始される。

ミネラル水溶液製造装置１０を使用してミネラル水溶液を製造する際の作業条件は特に限定しないが、本実施形態においては以下の作業条件でミネラル水溶液の製造を行った。
（１）導電ケーブル２９，２９ｓ，２９ｔには電圧８０００〜８６００Ｖ、電流０．０５〜０．１Ａの直流電流ＤＣを導通させた。なお、導電ケーブル２９などを構成する絶縁体１４はポリテトラフルオロエチレン樹脂で形成されている。
（２）反応容器１３内に充填されたミネラル付与材１２は、化石などを含む岩盤を粉砕したものであり、水１１に対し質量比で１０〜１５％程度充填されている。
（３）水１１は電解するものであれば良く、例えば、水１００リットルに対して炭酸ナトリウムを１０ｇ程度溶解したものなどを使用しているが、地下水であればそのまま使用することができる。
（４）超音波発生手段１６は周波数３０〜３５ｋＨｚの超音波を発生するものであり、その超音波振動部１６ａが反応容器１３内の水１１に直接触れて加振するように超音波発生手段１６を配置している。

このような条件でミネラル水溶液製造装置１０を稼働させると、反応容器１３内には左ねじ方向に回転しながら排水口１９に吸い込まれる水流Ｒが発生し、排水口１９から排出された水１１は、前述した循環経路１８ａ，１８ｂなどを経由して、再び、反応容器１３内へ戻るという状態が継続される。従って、水流Ｒによる撹拌作用、導電ケーブル２９を流れる直流電流の作用および超音波発生手段１６が水１１に付与する超音波振動により、ミネラル付与材１２からミネラル成分が速やかに水１１中に溶出して、必要とするミネラル成分が適度に溶け込むとともに、単体としてのミネラルがイオン化した状態で存在するミネラル水溶液を効率良く製造することができる。特に、導電線２９を流れる直流電流の作用により、ミネラル付与材１２に含まれる有効なミネラル成分がイオンの形で水１１中に効率的に溶出するため、イオンとしての反応性、作用性を有するミネラル水溶液を得ることができる。

ミネラル水溶液製造装置１０を使用することにより、単体としてのミネラル成分がイオン化した状態で存在するミネラル水溶液が形成される理由については不明な点もあるが、以下のように推測される。即ち、図４に示すように、反応容器１３内の導電ケーブル２９の周囲においては、直流電流ＤＣが一定方向に流れる導電線１５の周囲に直流電流ＤＣと同方向の水流Ｒが存在する状態が形成されるため、水１１中に発生した電気エネルギの場が水分子の電子に作用するとともに水１１中に自由電子ｅが発生し、その電子エネルギが高められる。そして、水１１中に生じた自由電子ｅはミネラル付与材１２中のミネラル成分を構成する原子または分子に作用し、これによってミネラル成分がイオン化し、水１１中へ溶出するためではないか、と推測される。

このように、反応容器１３内には水流Ｒが発生し、その水流Ｒの方向が、直流電流ＤＣの進行方向と合致するため、水１１中に自由電子ｅが出現してゼータ電位が励起されることにより、水溶性のミネラル成分がイオン化して溶出していく。この場合、化石などのミネラル付与材１２は、その成分中、生命より発生した微弱電位により固形化したミネラルだけが溶出していくこととなる。

ミネラル水溶液製造装置１０においては、円環状をした複数の導電ケーブル２９ａ〜２９ｇを反応容器１３内に略同軸上に配線するとともに、反応容器１３内で左ねじ方向に回転する水流Ｒを発生させている。従って、一定容積の反応容器１３内に比較的密状態の電気エネルギの場を形成することができ、比較的小さな容積の反応容器１３内で効率良くミネラル水溶液を製造することができる。

また、反応容器１３は倒立円錐筒状であるため、円環状をした複数の導電ケーブル２９ａ〜２９ｇに沿って流動する水流Ｒを比較的容易且つ安定的に発生させることができ、これによってミネラル成分の溶出が促進される。また、倒立円錐筒状の反応容器１３内を流動する水流Ｒは、反応容器１３底部の排水口１９に向かうにつれて流速が増大するため、ミネラル付与材１２との接触頻度も増大し、水１１中に存在する自由電子ｅを捕捉してイオン化するミネラル量を増加させることができる。

さらに、循環経路１８ｂ，１８ｃの間に水１１を貯留しながら排出する収容槽２２を設けているため、反応容器１３の容積を超える分量の水１１を循環させながらミネラル溶出反応を進行させることが可能である。このため、ミネラル水溶液を効率良く大量生産することができる。

循環ポンプＰを連続運転して、これらの反応を継続させると、最終的には、質量比で約３％程度のミネラル成分が溶出したミネラル水溶液が生成される。反応容器１３底部の排水口１９の大きさ、循環水量の多少、反応容器１３の形状（特に、図１に示す軸心Ｃと壁体１３ａとの成す角度γ）などにより、水１１中における自由電子ｅの出現状況をコントロールすることができ、破砕された化石などのミネラル付与材１２に自由電子ｅが与える作用により、ミネラル成分の水溶性が左右される。

質量比で約３％程度のミネラル水溶液が形成されたら、このミネラル水溶液４１を、図５に示す処理容器４０内へ移す。この場合、反応容器１３内において収納容器３１から漏出したミネラル付与材１２の残留物は反応容器１３の底部にある排水バルブ２１から排出することができる。処理容器４０内に収容したミネラル水溶液４１は、撹拌羽根４２でゆっくりと撹拌しながら、処理容器４０内部に配置された遠赤外線発生装置４３により遠赤外線を照射する。この遠赤外線発生装置４３は、波長６〜１４μｍ程度の遠赤外線を発生するため、ミネラル水溶液４１中の水分子と溶解ミネラルとが融合して、電気陰性度が高まっていき、ｐＨ１２程度に達した段階で反応が完了し、最終製品であるミネラル水４４が完成する。

なお、遠赤外線発生装置４３は、波長６〜１４μｍ程度の遠赤外線を発生するものであれば良く、材質や発生手段などは問わないので、加熱方式であってもよい。ただし、常温において、６〜１４μｍ波長域の黒体放射に対して約８５％以上の放射比率を有するものが望ましい。

本発明は、土壌改質作用、植物育成作用、有害化学物質分解作用、消臭作用あるいは空気浄化作用などを有するミネラル水を製造する技術として広く利用することができる。

本発明の実施の形態であるミネラル水溶液製造装置を示す模式図である。 図１のＡ−Ａ線における一部省略断面図である。 図１に示すミネラル水溶液製造装置に使用するミネラル材収納容器を示す斜視図である。 図１に示すミネラル水溶液製造装置における導電線付近の反応状態を示す模式図である。 図１に示すミネラル水溶液製造装置で生成されたミネラル水溶液を処理するための遠赤外線照射装置を示す概略断面図である。

符号の説明

１０ ミネラル水溶液製造装置
１１ 水
１２ ミネラル付与材
１３ 反応容器
１３ａ 壁体
１４ 絶縁体
１５ 導電線
１６ 超音波発生手段
１６ａ 超音波振動部
１７ 直流電源装置
１８ａ，１８ｂ，１８ｃ 循環経路
１９ 排水口
２０，２３ 開度調節バルブ
２１，２５ 排水バルブ
２２ 収容槽
２４ 排水管
２６ 水温計
２９，２９ａ〜２９ｇ，２９ｓ，２９ｔ 導電ケーブル
３０ ターミナル
３１ 収納容器
３１ｆ フック
４０ 処理容器
４１ ミネラル水溶液
４２ 撹拌羽根
４３ 遠赤外線発生装置
４４ ミネラル水

Claims (5)

1. 絶縁体で被覆された導電線およびミネラル付与材を水に浸漬し、前記導電線に直流電流を導通させ、前記導電線の周囲の水に前記直流電流と同方向の水流を発生させ、前記水に超音波振動を付与してミネラル水溶液を形成する工程と、前記工程を経て形成されたミネラル水溶液に遠赤外線を照射してミネラル水を形成する工程と、を備えたことを特徴とするミネラル水製造方法。
2. 水およびミネラル付与材を収容可能な反応容器と、絶縁体で被覆された状態で前記反応容器内の水に浸漬された導電線と、前記反応容器内の水に超音波振動を付与するための超音波発生手段と、前記導電線に直流電流を導通させるための直流電源と、前記導電線の周囲の水に前記直流電流と同方向の水流を発生さるための水流発生手段と、を備えたことを特徴とするミネラル水溶液製造装置。
3. 前記導電線の少なくとも一部を螺旋状または円環状に配線するとともに、前記水流発生手段として、前記導電線に沿った回転水流を発生させるための水循環手段若しくは水撹拌手段を設けた請求項２記載のミネラル水溶液製造装置。
4. 前記反応容器の形状を倒立円錐筒状とするとともに、前記反応容器内に螺旋状または円環状の前記導電線を当該反応容器と略同軸上に配置し、前記反応容器の底部に設けた排水口から排出した水を当該反応容器に送り込む循環経路および循環ポンプを設けた請求項３記載のミネラル水溶液製造装置。
5. 前記循環経路の一部に前記水を貯留しながら排出する収容槽を設けた請求項４記載のミネラル水溶液製造装置。

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