JP4851625B2 - 活水化装置 - Google Patents

Description

本願発明は、水道水路、特に上水道に配置して水道水をいわゆる活水状態に処理するための活水化装置に関する。

山間部に降った雨や積雪が地中に浸透した地下水は、やがて湧き水となり川の源流を形成する。この過程において、この水は鉱物や岩石からの遠赤外線やマイナスイオン作用、磁気作用により水分子の水素結合集団（クラスタ）が細分化されたり、岩への衝突や滝からの落下などの水分子同士の摩擦から生じた電子を受け取り還元性の水などの特定の機能を発揮する水、いわゆる活性力を持った水（通称、「活水」や「活性水」）として巷間知られている。

しかしながら、これらの水は、科学的裏付けが立証されて公の承認を得ているものとはいまだ言い難いが、特定部材の処理水や添加水として、または飲料水として用いた場合の変化や感応については、経験的なものではあるがある程度広範に好効果を得ているのもまた事実である。

ところで、この活水は、その活性を帯びた状態を長時間維持することが非常に困難なものであるため、その効果には少なからずバラツキがあり、この事が活水の効能の効果の真偽に大きく影響していた。

そこで、従来からより効果的な活性水を得ると共にその長時間の維持を目的として、管路接続の装置内部に鉱物を焼成させてなるボール状、平盤状、等の小塊状のセラミック材（以下、「セラミックボール等」と称する。）を配置したり、又は形成した静磁場や動磁場の空間を通水させたりする構成を採用した各種の装置（以下、「活水化装置」と称する。）が実用化されていた。

例えば、セラミックボール等を内部に収納すると共に通水孔を形成したケースの複数個を、水道水の通水管に介在可能な筒状の筐体内に収納したことを特徴とする「活水器」と称する活水化装置が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。

他にも、特許文献１の発明と同様に水道水の通水管等に介在可能な筐体内に、流通小孔を形成した近似遠赤外線放射セラミック群盤を回転自在にかつ多層状に配置し、この各セラミック盤をその盤上に形成した衝当羽により回転させる「水の活性化装置」と称する活水化装置が開示されている。（例えば、特許文献２参照。）。

特開２００１−０５８１９１（第３−５頁、第１図） 特開２０００−１０７７５２（第２−３頁、第１図）

しかしながら、開示されている従来の活水化装置では、接触水路が限られているため、十分な活性力を有する活水に転化できない問題点があった。

例えば、特許文献１の活水化装置は、セラミックボール等の偏在が生じた場合には水流に圧力損失が生じて水が流れ難くなったりし、又は滞留することがあった。加えて、長い年月の間にセラミックボール等の互いの接触による摩耗や減少により活性化効果の低下を招くため、セラミックボール等の交換や補充、又は清掃等のメンテナンスが必要となる問題もあった。

特許文献２の活水化装置では、セラミック盤を回転させて水流を攪拌する構成であるために、セラミックボール等を配置した特許文献１等の場合と比較すると相対的に活水材と水の接触低下は避けられず、遠赤外線やマイナスイオン作用、磁気作用の影響が低下するおそれがあった。また、衝当羽を形成したセラミック盤は製造コストが高い上、長年の使用により回転機構に損傷等が発生して回転状態を維持できなくなる場合もあり、この場合には機能低下の問題もあった。

そこで、本願発明は、上記した問題点に着目し、限られた流路長でより効果的かつ効率的に活水を得ることを目的とした活水化装置を提供するものである。

上記課題を解決するため、本願発明の活水化装置は以下のように構成している。
すなわち、流入側と流出側を有する筒状を成す導電性の本体と、該本体の流入出側のそれぞれを外部の通水管路と連通させるための導電性の連結手段と、該連結手段及び前記本体の一部又は全部を、電気的絶縁性を持って覆った導電性の被覆体と、から筐体を構成すると共に、多元素鉱物を主成分として成形した複数個の活水ピースと、該活水ピースを前記本体の流れ方向の断面上に互いに触れることなく複数個を配置して一段目を構成し、かつこれを流れ方向に沿って積層状に積み上げて多段に配置して成る活水化手段と、該活水化手段の流入側端部において、その先端を流入方向に向けて前記本体内に単一個を配置した円錐状の前段傘体と、かつ前記活水化手段の流出側端部において、その先端を流入方向に向けて前記本体内に複数個を配置した円錐状の後段傘体と、から構成したことを特徴としている。

上記筐体を構成する被覆体は接地（アース）している。これにより、活水化装置内で形成されたプラズマ状態（正イオン（＋）と電子（−）が電離した状態）における正イオンを接地によって放電し、電子（−）を残留させるようにしている。

また、前記の前段傘体の先端の開き角度は略９０度とし、かつ前記の後段傘体の先端の開き角度は略４５度に設定している。なお、これらの傘体の開く角度は、上記の角度設定が最適であるが、これに限定するものではなく、多少の幅を持って設定しても良い。

各段に配置した複数個の活水ピースは、本体内の横断面に略適合する外径を成し、かつ通水性を有する盆状のホルダ内に収納して保持するようにしている。このホルダの底面には、その底面を通る流れに作用して流線の向きを変更させる傾きを持った複数個のフィンを配設している。さらに、多段に配置した各ホルダの各フィンの傾きは、互いに連携した同一方向の傾きとなるように設定している。別言すると、フィンの傾き等の形状を同じにしたホルダの多数個を積層して本体内に配置するものである。

上記活水ピースは、流水と接触して何らかの作用を及ぼす部材で形成しているが、良適な例としては、主に多元素鉱物（セラミック、人工電気石等）を主成分とする焼成体を用い、その外観形は筐体の本体の軸に沿った方向を軸とする円柱状を成している。かつ、その外周囲には側面全周に渡って流れを変向させる凹条の螺旋溝、又は峰条の螺旋凸条を形成している。加えて、必要により、又はより機能性を高める目的で、活水ピースの軸を通る貫通口を形成し、その貫通口の内周面にも外周面と同様に螺旋溝等を形成している。

本願発明の活水化装置は、上記のように構成することにより、以下の特徴的な効果を奏するものである。

まず、本体の流入側からの流水が前段傘体に衝突することにより、水粒子は円錐面に沿って回転が加えられると共に加速され、そして傘体の後方の円錐面縁から剥離する際に、急速な回転が加えられる。これにより水粒子が集まった流れは、急激な渦流となって、前段傘体の後方（流出側）に配置した活水化手段へ移動して行くこととなる。

これらの渦流は、活水化手段と接触して高効率で水処理される。詳述すれば、高速で活水ピ−スと接触（水粒子的には高摩擦摺動）することより水分子を構成する原子の正電荷と電子が遊離した状態が形成される。本願では、この状態をプラズマ状態又はプラズマ振動状態として捉えている。

さらに、この傘体を、チタン合金や銀や銅で形成した場合には、一般に知られているいわゆる抗菌効果を期待することができる。すなわち、給水中の大腸菌やレジオネラ属菌等の増殖を抑制し、又は農薬を減少させる効果を発揮し、また、公衆浴場等の水質改善にも有効である。

また、後段（本体の流出側）に配置した後段傘体は、活水化手段を通過して水をさらに円錐面による加速と円錐面縁による渦流の加速によって処理水を後方の管路を移動させることができる。

さらに、筐体内に配置する活水ピースは上記の構成であるため、流路中に配置した場合には、外周面及び（又は）貫通口の内周面に形成した螺旋溝又は螺旋凸条によって活水ピースと流水が接触する表面積が増大する上に活水ピース自身が軸回転し、流路に所定方向（上面視で右旋回）の渦流を多数発生させることとなる。このため、流水は前記の接触表面積の増大及び渦流により効率的な水処理作用を行うことができる。特に、渦流は水分子同士の衝突や摩擦から電子を生じさせて活性化に寄与し、流路長が限られている場合にはより効率的な処理を行うことができる。

さらにまた、活水ピースを、流水の流線に変更を加え得るフィンを有するホルダに保持させて、かつ多段に配置しているために渦流の発生領域が可及的に増大して水処理の度合いを高めている。

加えて、流出側には広がり角度が鋭利な複数の後段傘体を配置しているため、筐体内を通過して高度に処理された攪拌流にさらに小さな渦流が付加されて塩素の無害化を促進し、従来装置にない水処理を行うことができる。

活水化装置の一部切り欠き斜視図である。 活水化装置の軸断面図である。 活水化装置の一部組立斜視図である。 活水化装置のホルダの一部切り欠き斜視図及び前段傘体との組立斜視図である。 活水化装置のホルダと後段傘体の組立斜視図である。 活水化装置のホルダと活水ピースの組立斜視図である。 活水化装置のホルダ内での活水ピースの配置状態を示す平面図である。

以下、本願発明に係る活水化装置の具体的実施形態例について、図面に基づき詳細に説明する。

本実施形態例の活水化装置１は、図１、図２に示すように、主に筐体２の内部空間内に活水化手段としての活水ピース６を複数保持したホルダ３を多段状（互いに隣接させて積層させた状態）に配置すると共に、活水化手段の上部側に前段傘体４、及び下部側に後段傘体５を配置して構成している。この活水化装置１は、通常は、水道水の配管路である通水管７と直列に連結して地中に埋設し、または建家内の配管の途中に連結して配置するものである。

筐体２は、所望の長さに形成した金属製の円筒管である本体２１と、その外側周面の略全面を覆った電気絶縁性の絶縁材２２と、さらにその絶縁材２２の外側周面を覆った導電性の被覆体２３とから構成している。また、この本体２１の両端部には、その開口部に被さるようにして連結管２４を配設している。

この連結管２４は、通水管７との連結手段として機能するものであり、通水管７とは水密状態で螺合して連結している。連結管２４の本体２１への取付けにおいては、連結管２４と対向する被覆体２３の両端縁部との間に電気絶縁性の絶縁リング２５を環装状態で介在させている。これにより連結管２４と被覆体２３とを電気的に絶縁している。

本体２１に取り付けた連結管２４の開放端の内周面には、通水管７と水密に螺合連結させるための内ネジ２４ｃを刻設している。この連結管２４は、水道水の流入側（図面上側）を流入口２４ａとし、他方側（図面下側）を流出口２４ｂとしている。筐体２は、上述の流入口２４ａと流出口２４ｂとを同一直線あるいは同一曲線上に配置することで、通水時の圧力損失の低減を図っている。

また、被覆体２３にはアース端子２３ａを接続しており、被覆体２３に生じたプラス電荷を接地（アース）している。なお、活水化装置１を地中埋設する場合には、アース端子２３ａを省略することも可能である。

筐体２の円筒状の内部空間２６には、前段傘体４、後段傘体５、及び活水ピース６の保持手段として樹脂成形によるホルダ３を配置している。このホルダ３は、筐体２の内部空間２６の内周面に略適合させた状態で、多段状かつ同軸状に多数個が連結した状態となるように配置している。このホルダ３の配置個数は、水道水の流量や所望する活性化の効率を考慮して適宜に設定する。

上記ホルダ３の形態は、通水性を有する盆状を呈している。より具体的には、略網目状に多数の通水口３４を形成した略円盤状を成す保持部３１と、該保持部３１の中央部から鉛直状に立設形成した所定高さの連結柱３２と、該連結柱３２の高さより低くして前記保持部３１の外縁を囲むように形成すると共に上端部に外側開放のテーパを形成した円筒状の側壁３３と、及びこの側壁３３の内側であって保持部３１から立設状に形成した３つの帯状の保持壁３１ａと、を一体的に形成して成る。

このホルダ３は、保持部３１、側壁３３、保持壁３１ａにより１又は複数個の活水ピース６を所定配置状態で保持すると共に、流入口２４ａの直下及び流出口２４ｂの直上に位置するホルダ３は、前段傘体４、後段傘体５を保持している。

ホルダ３は、連結柱３２の上端から所定径の雌ネジ３２ｂを刻設した連結口３２ａを形成し、上下に配置する他のホルダ３と同軸状態で嵌合して多段状の連結を可能とすると共に、流入口２４ａの直下のホルダ３は連結柱３２に前段傘体４をネジ４２で固定している。

ホルダ３の通水口３４は、連結柱３２から放射状に延設して側壁３３と連結する複数の旋回フィン３４ａと、この旋回フィン３４ａと円周方向に連結すると共に連結柱３２と同心円状に所定間隔をもって順次配置する内側リング３４ｂ、内側フィン３４ｃ、２つの外側フィン３４ｄと、から構成している。なお、内側フィン３４ｃ及び外側フィン３４ｄの下端側は、側壁３３及び旋回フィン３４ａより下方に突出するように上下方向の寸法を若干長く設定している。

旋回フィン３４ａには、上方からの水流（矢印ａ）が上面視において右旋回（時計回り、矢印ｂ）する傾斜面を形成している。また、内側フィン３４ｃには、内側方向に偏向（矢印ｃ）する傾斜面を形成し、外側フィン３４ｄには外側方向に偏流（矢印ｄ）する傾斜面を形成している。各フィン３４ａ、３４ｃ、３４ｄに形成した傾斜面は、通過する流水を筐体２の内部空間２６に対してそれぞれ旋回方向、内側方向、外側方向と偏向させ、その結果、いわゆる攪拌状態となる乱流を発生させている。

なお、内側フィン３４ｃ及び外側フィン３４ｄの配置や個数は、本実施形態例に限定するものでなく、例えば、全てを内側フィン３４ｃとしたり、逆にすべてを外側フィン３４ｄとしたり、又は内側フィン３４ｃを外周部に配置若しくは外側フィン３４ｄを内周部に配置したり、と適宜に変更することが可能である。

流入口２４ａの直下のホルダ３には、先端を流入方向に向けた円錐状の前段傘体４を配置している。この前段傘体４は、頭頂部に取付口４１を開口し、この取付口４１から挿入したネジ４２を連結柱３２の連結口３２ａに形成した雌ネジ３２ｂに締結してホルダ３に固定している。この前段傘体４の頭頂部の開き角度は略９０度に設定し、円錐面縁の直径寸法はホルダ３のより中心側に位置する外側フィン３４ｄと上面視において同等の寸法を有している。

また、流出口２４ｂの直上のホルダ３には、保持壁３１ａの内側に先端を流入方向へ向けた円錐状の複数個（本実施形態例では４個）の後段傘体５を配置している。後段傘体５は相互に触れることなく、連結柱３２を中心に円周等分状態で配置している。この後段傘体５は、流入口直下の前段傘体４とは異なり、頭頂部の開き角度を略４５度に設定している。

なお、本実施形態例では、前段傘体４、及び後段傘体５は、いずれもチタン合金を採用している。これは、チタン合金が水道水と触れると触媒作用を発揮し、大腸菌やレジオネラ菌等の殺菌、又は菌増殖抑制作用を有し、塩素をイオン化することにより無害化する機能を有するからである。

また、両傘体４、５を配設した以外の他のホルダ３の保持部３１には、１又は複数個の活水ピース６を配設している。この活水ピース６は、多元素鉱物（セラミック、人工電気石等）を主成分とする円柱状の焼成体を、その軸６１を含む貫通口６２を穿孔して形成した略円筒体である。この活水ピース６は、その高さ寸法をホルダ３の連結柱３２より若干ながら低い程度とし、その直径は保持部３１の半径の略半分程度、貫通口６２は連結柱３２より若干大きめに形成している。

また、活水ピース６の外周面及び内周面には、上面視において右旋回（時計回り）となる螺旋凸条６３を形成している。この螺旋凸条６３により、活水ピース６の表面積は実質的に増大する上、活水ピース６の上方からの水流（矢印ａ）は、略右旋回する偏向流（矢印ｅ）となる。なお、本実施形態例では、この螺旋凸条６３は外周面又は内周面に形成した連続条であるが、不連続に形成するようにしても良い。

上記構成の活水ピース６は、本実施形態例では筐体２の内部空間２６に多段状に配置する各ホルダ３、３、・・に以下の配置構成で保持されている。

すなわち、ホルダ３１の連結柱３２に貫通口６２を介して１個の活水ピース６を嵌入させて配置し、この周囲の保持壁３１ａの内側に複数個（本実施形態例では６個）の活水ピース６を、互いに接触させないように配置する構成である。別言すると、ホルダ３の保持部内において、１個の活水ピース６を中心としてその周囲に複数個の活水ピース６、６、・・を円周等分状態に配置している。

この活水ピース６の配置構成により、活水ピース６の表面には満遍なく流水が接することになる上、螺旋凸条６３によって活水ピース自身が右方向（時計回り、矢印ｆ）に軸回転することとなる。
［作用］

上記構成の活水化装置１は以下のように作用する。
まず、筐体２の流入口２４ａからの流入水（矢印ａ）は、前段傘体４に衝突して広がりつつ加速し、その広がった円錐面縁で多数の渦流を発生させる。前段傘体４をチタン合金で成形した場合は、衝突時には、チタン合金の触媒作用により流水に対して菌増殖を抑制すると共に、塩素をイオン化して無害化する。また、流水の水質改善効果も期待でき、クロラミン（窒素化合物）やフミン質などの有機物質が塩素と反応して生成されるトリハロメタンが減少することが期待できる。

増殖が抑制される細菌としては、大腸菌及びレジオネラ属菌があり、その増殖抑制効果は、所定の細菌原液を混入した湯水を本実施形態例の活水化装置１を通過させて行った実験結果により確認されている。

次に、前段傘体４を通過してホルダ３の保持部３１に達した流水は、通水口３４を通過する際に旋回フィン３４ａ、内側フィン３４ｃ、外側フィン３４ｄにより、右旋回流（矢印ｂ）、内偏向流（矢印ｃ）、外偏向流（矢印ｄ）とする偏向も加わり、基本的には複数の右旋回渦流の発生状態を呈した、言わば、右旋回を主成分とした多様な方向に攪拌された乱流状態となる。

前段傘体４の衝突による渦流及びホルダ３による乱流状態となった流水は、次段以降のホルダ３の保持部３１に保持された活水ピース６に衝突しながら活水ピース間を通過して保持部３１に達する。この時、各活水ピース６は、互いに接触しない配置及び外周面と内周面に形成した螺旋凸条６３により、各活水ピース６の配置場所で自身が右方向に軸回転（矢印ｆ）すると共に、流水が右旋回（ｅ）の偏向流となるように作用する。

そして、この右旋回の偏向流の状態でホルダ３の保持部３１に達した流水は、通水口３４によりさらなる攪拌を加えられた乱流状態となる。その後筐体内の内部空間２６に多段状に配置された各ホルダ３を通過する際に、上記と同様な作用がその都度、流水に加わることとなる。

最後に後段傘体５のホルダ３を通過する際に、流水には各後段傘体５による分流及び加速に加え、各後段傘体５の円錐面縁において細かな渦流が付加され、流出口２４ｂより流出（矢印ｇ）する。

上記のように活水化装置１を通過した流出水は、２種類の形状を有する傘体間での共鳴作用や、その材質がチタン合金である場合は、その触媒作用によって細菌（大腸菌、レジオネラ属菌）の増殖が抑制されるだけでなく、その硬度も軟化（１１０から２０に低下）する。

また、流出水は活水ピース６からの遠赤外線により水分子の水素結合集団（クラスタ）が細分化されると共に、水分子同士の摩擦から電子を生じて還元性の水となる。この活性化の度合いも、活水ピース６やこれらが保持されたホルダ３の構成により、複数の右旋回の渦流が内側や外側と偏向した多様な乱流状態、別言すれば、効率的な攪拌作用が及ぼされており、マイナス電荷発生が可及的に増幅して、より活性化作用が高いものとなっている。

上記作用に加え、ホルダ３の外形（外縁）を筐体２の内部空間２６の内周面に略適合させることで、通過した流水の全量がホルダ３の保持部３１に設けた通水口３４を通過して活水ピース６へ衝突し、活性化の度合いにより寄与することとなる。なお、この度合いは、多段状に配置するホルダ３の個数を増減させることで適宜に調整可能である。

さらに、筐体２の内部空間２６と被覆体２３との間を電気的に絶縁することで、活水化装置１が電気二重層コンデンサとして機能し、内部空間内に生じた電子と分離したプラス電荷が被覆体２３のアース端子２３ａを介して放電されるため、本体内の水処理作用を損なうことなく、活水化装置１の電蝕等も防止されている。
［他の実施形態の可能性］

上記実施形態例の活水ピース６は、その外周面及び内周面に螺旋凸条６３を形成しているが、この螺旋凸条６３を独立したフィンを組み合わせて構成するようにしても良い。

また、活水ピース６は自身を軸回転させる軸心部に貫通口６２を形成した円筒体であるが、１個の活水ピース６に対して複数の貫通口６２を穿孔（例えば、練炭状に複数の貫通口等を形成する。）しても良い。

さらに、活水ピース６のホルダ３への配置数も、各活水ピース６の接触状態を避ければ適宜に増減可能であり、多段状に配置するホルダ３ごとに配置構成を変更することも可能である。

１ 活水化装置
２ 筐体
２１ 本体
２２ 絶縁材
２３ 被覆体
２３ａ アース端子
２４ 連結管
２４ａ 流入口
２４ｂ 流出口
２４ｃ 内ネジ
２５ 絶縁リング
２６ 内部空間
３ ホルダ
３１ 保持部
３１ａ 保持壁
３２ 連結柱
３２ａ 連結口
３２ｂ 雌ネジ
３３ 側壁
３４ 通水口
３４ａ 旋回フィン
３４ｂ 内側リング
３４ｃ 内側フィン
３４ｄ 外側フィン
４ 前段傘体
４１ 取付口
４２ ネジ
５ 後段傘体
６ 活水ピース
６１ 軸
６２ 貫通口
６３ 螺旋凸条
７ 通水管

Claims (8)

1. 流入側と流出側を有する筒状を成す導電性の本体と、
   該本体の流入出側のそれぞれを外部の通水管路と連通させるための導電性の連結手段と、
   該連結手段及び前記本体の一部又は全部を、電気的絶縁性を持って覆った導電性の被覆体と、から筐体を構成すると共に、
   多元素鉱物を主成分として成形した複数個の活水ピースと、
   該活水ピースを前記本体の流れ方向の断面上に互いに触れることなく複数個を配置して一段目を構成し、かつこれを流れ方向に沿って積層状に積み上げて多段に配置して成る活水化手段と、
   該活水化手段の流入側端部において、その先端を流入方向に向けて前記本体内に単一個を配置した円錐状の前段傘体と、
   かつ前記活水化手段の流出側端部において、その先端を流入方向に向けて前記本体内に複数個を配置した円錐状の後段傘体と、
   から構成したことを特徴とする活水化装置。
2. 前記筐体を構成する被覆体が、接地されていることを特徴とする請求項１記載の活水化装置。
3. 前記前段傘体の先端の開き角度が略９０度であり、かつ前記後段傘体の先端の開き角度が略４５度であることを特徴とする請求項１、又は２記載の活水化装置。
4. 前記活水化手段を構成する各段の活水ピースの保持が、本体内の横断面に略適合し、かつ通水性を有する盆状のホルダへの収納であることを特徴とする１、２、又は３記載の活水化装置。
5. 前記ホルダが、その底面を通る流れに作用して流れ方向を変えるフィンを有するものであることを特徴とする請求項４記載の活水化装置。
6. 前記ホルダのフィンが、多段に渡って配置した各ホルダ内において同一方向の向きであることを特徴とする請求項５記載の活水化装置。
7. 前記各活水ピースが、本体の軸に沿った軸とする円柱状を成し、かつその外周面に流れに作用して流れを変向させる螺旋溝、又は螺旋凸条を有することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載した活水化装置。
8. 活水ピースが、その軸を通る貫通口を有すると共に、その貫通口の内面には流れに作用して変向させる螺旋溝、又は螺旋凸条を有すること特徴とする請求項７記載の活水化装置。

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