JPH10286594A - 水浄化装置 - Google Patents

水浄化装置

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JPH10286594A JP11521097A JP11521097A JPH10286594A JP H10286594 A JPH10286594 A JP H10286594A JP 11521097 A JP11521097 A JP 11521097A JP 11521097 A JP11521097 A JP 11521097A JP H10286594 A JPH10286594 A JP H10286594A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 気泡サイズの微細化を実現して溶存酸素の増
大を図り、水の浄化を図ると共に十分な界面活性機能を
有する水を作り出す水浄化装置を提供する。 【解決手段】 水浄化装置１は、水中ポンプ２と太径管
体３とエジェクタ４と吸気管５及び管体６の先端に設け
られる吐出部７を有する。吐出部７は、円筒形状の先端
部及び外周側面に小孔８ａを多数穿設する多孔性の吹出
ノズル８とラッパ管９を備え、エジェクタ４のノズル１
１は拡大する形状であって吸気口５ａを越えて延伸す
る。太径管体３に挿入する円筒体１５には金網バスケッ
ト１６を配置し、トルマリン原石１８あるいはトルマリ
ン粉体のペレット１９を収容する。トルマリンは水の存
在下で圧力や衝撃等の物理的刺激を加えると水の電気分
解が促進し水を活性化することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、水中ポンプに連
結する管体先端の吐出部より気水混合状態の噴流を放出
して水中に酸素を強制的に溶解させる水浄化装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】溶存酸素量を増大させて、水の浄化を図
る装置としては、例えば実開平６−５７５００号公報や
特開昭５６−５８５２６号公報に記載されるものが知ら
れている。このような水浄化装置は、水中ポンプから送
られる水をエジェクタに内設するノズルから急速に噴出
し、ノズル周辺に生ずる負圧を利用して吸気を行い、空
気と水とを混合して酸素を溶解しながら、エジェクタに
接続する管体先端の吐出部より気水混合状態の噴流を放
出する構成である。これら従来の水浄化装置における吐
出部には、放射状に開口部を有する吐出ノズルを設けた
り、あるいは反らせ板を付設して噴流の拡散を図ってい
た。
【０００３】又、上述の酸素供給機器に加えて生物濾過
材を設ける水浄化装置としては、例えば特開平４−３４
６８９７号公報に記載する装置が知られている。この装
置は生物濾過材の表面に付着した好気性の微生物である
アンモニア酸化細菌や亜硝酸酸化細菌を利用するもの
で、有機物が分解して生成された有害なアンモニアや亜
硝酸を酸素の多い雰囲気で魚毒性のない硝酸に酸化する
ものであった。
【０００４】ところで、この生物濾過材は水の浄化を図
る部材であるが、いわゆる水の活性化を図るものではな
い。水の活性化は、電場や磁場などさまざまなエネルギ
ーを低レベルで非熱的に作用させた結果得られるもの
で、酸化還元電位の低下、界面活性力の向上、表面張力
の低下などの水の物性の変化がもたらされ、水に処理す
る機能を付与するものである。このように機能化処理が
施された水の特性としては、一般にｐＨが大きくなる傾
向がある。
【０００５】水の浄化と活性化を図る装置としては、例
えば特開平７−１６５９８号公報に記載されるものが知
られているが、この装置は被処理水を磁石により磁場が
形成されたパイプの中を噴流状態で流す構成で、磁場に
よりコロイド粒子の帯電を破壊して、粘土、鉄分、マン
ガン、珪酸分、ヘドロ等の凝集及び沈降を容易にするも
のであった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来の水浄化装置で
は、吸気管から吸い込まれた空気はエジェクタ下流で水
流と衝突し、気泡は細かくなって酸素が水中に溶解する
ようになるが、この気水混合状態の噴流は直ちに吐出部
より放出されてしまう構成であったため、気泡の微細化
は進まず、従って溶存酸素の増大もあまり望めなかっ
た。
【０００７】一方、水の浄化のために溶存酸素量を増や
すと水が酸性化して配管等に悪影響を及ぼす虞があるた
め、従来の水浄化装置では必要に応じて薬品投入による
ｐＨ調整を行っていたが、このように薬品で処理された
水は安全性の点で問題があった。又、従来の水の浄化と
活性化を図る装置では、リング状の永久磁石が使用され
ていたが、磁場による活性化では十分な界面活性機能を
有する水を作り出すことはできず、ｐＨ調整は困難であ
った。
【０００８】この発明は上記課題を解決し、気泡サイズ
の微細化を実現して溶存酸素の増大を図る水浄化装置を
提供することを目的としている。又、溶存酸素量を増や
して水の浄化を図ると共に十分な界面活性機能を有す
る、いわゆる活性水を作り出し、溶存酸素量が増大して
も水の酸化が安全に抑制できる水浄化装置を提供するこ
とも目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、この発明の水浄化装置は、水中ポンプに連結して吸
気管を付設するエジェクタと、エジェクタに接続する管
体先端の吐出部より気水混合状態の噴流を放出する水浄
化装置において、前記吐出部は、先端部及び外周部に小
孔を穿設する多孔性の吹出ノズルと、この吹出ノズルを
内設するラッパ管を有することを特徴とするものであ
り、前記エジェクタは、吸気管取付部を越えて延伸し開
口面積が先端部で拡大する内設ノズルを備え、エジェク
タに接続する管体は、曲折部を有する構成が望ましい。
【００１０】又、請求項３記載の水浄化装置は、上述の
水中ポンプとエジェクタの間に太径管体を介在し、トル
マリン鉱石層と空隙層を互層に配置する円筒体をこの太
径管体に出入可能に収容することを特徴としている。
【００１１】吹出ノズルは、管体先端部を閉塞する状態
で取り付ける筒状又は球状のノズルであって、気泡サイ
ズの細分化を図りながら気水混合状態の乱流を形成する
ものである。又ラッパ管は、水流を一定方向に拡散しな
がら導くためのものであるが、更に吹出ノズルから噴出
する水に含まれる小気泡をラッパ管内面に衝突させて極
微細に破壊する役割をも有する。
【００１２】又、内設ノズルが吸気管取付部を越えて延
伸するため、吸気口部が負圧となり、しかもノズルの開
口面積が先端部で拡大しているため、吸引面積が縮小し
て負圧がより大きくなり空気吸引量が増大する。又、エ
ジェクタに接続する管体に曲折部を設けることで、気泡
を壁面に衝突させ気泡の細分化及び酸素溶解を促進す
る。
【００１３】水中ポンプより流入する水を円筒体に通す
と、トルマリン鉱石層には流入圧が作用すると共に空隙
層の存在によりトルマリン鉱石が回転移動し、摩擦効果
を引き起こす。トルマリンは圧電性及び焦電性の電気的
性質を備えた結晶鉱物であることが知られており、「永
久電極」と称される電気的性質をも備えることが確認さ
れている。トルマリンと水を接触させることによって、
微弱な水の電気分解を行い、その結果界面活性機能を備
えた水を得ることができる。トルマリンを水の存在下で
圧力や衝撃等の物理的刺激を加えると、水の電気分解が
促進し、水を活性化することができｐＨが大きくなる。
この結果、溶存酸素量が増大しても水の酸化を抑制でき
る。
【００１４】
【発明の実施の形態】次にこの発明の実施の形態を添付
図面に基づき詳細に説明する。図１はこの発明の水浄化
装置の正面図、図２はエジェクタ部の拡大断面図、図３
は吐出部の拡大断面図、図４は吹出ノズル先端部の小孔
配置図である。水浄化装置１は、水中ポンプ２と、これ
に下部で接続する太径管体３と、太径管体３の上部より
突設するエジェクタ４と、エジェクタ４の上面に連結し
て水面上に突出する吸気管５と、エジェクタ４に接続す
る管体６と、管体先端に設けられる吐出部７とを有す
る。
【００１５】吐出部７は、吹出ノズル８とラッパ管９を
備え、管体６はエルボ１０による曲折部を有する。吹出
ノズル８は、図３及び図４に示すように管体先端部を閉
塞する状態で取り付け、円筒形状の先端部及び外周側面
に小孔８ａを多数穿設する多孔性のノズルである。なお
吹出ノズルの形状は円筒形に限定するものではなく球形
や多角形状のものでもよい。
【００１６】エジェクタ４は、その内部にノズル１１を
備え、太径管体３の内側に水取入部材１２を取外し可能
に突設する。ノズル１１はその開口面積が先端部で拡大
する形状であって吸気管５の取付部である吸気口５ａを
越えて延伸する。又、吸気管５は水面上に空気吸込口５
ｂを備える。
【００１７】水中ポンプ２に接続し太径管体３の内部に
突出する流入パイプ１３の先端部上方には、鍔材１４が
固着し、太径管体３の蓋体３ａより挿入する円筒体１５
を載置する。円筒体１５の内部には、所定厚さに形成し
た金網バスケット１６とリング材１７を互層に配置し、
金網バスケット１６の中には、トルマリン原石１８ある
いはトルマリン鉱石粉体を焼結したペレット１９を収容
する。リング材１７は上下の金網バスケット１６，１６
間を所定間隔で保持する空隙層を形成する。
【００１８】水中ポンプ２より流入する水を金網バスケ
ット１６に通すと、トルマリン原石１８あるいはペレッ
ト１９には流入圧が作用すると共に空隙層の存在により
トルマリン鉱石が回転移動し、摩擦効果を引き起こすこ
とになる。トルマリンは水の存在下で圧力や衝撃等の物
理的刺激を加えると、水の電気分解が促進し、水を活性
化することができるが以下にその概略を説明する。
【００１９】トルマリンの＋電極は周囲の電子を集め−
極に送り続けるが、これによって−極に蓄えられた電子
が一定の量を越えると電子を放出する放電現象が起こ
る。この時水分子が電場の中を通過すると、瞬間的な放
電によって電離現象が起こり、水分子は水素イオンＨ+
と水酸イオンＯＨ-に分離する。その際、水素イオン
（実際にはヒドロニウムイオンＨ3Ｏ+）は強い電場によ
りトルマリンの−電極に速やかに引き付けられ、そこか
ら放出される電子と結合、中和して水素原子となり、水
素ガスとして空気中に放出される。一方、マイナスイオ
ンのＯＨ-は水素イオンのようには中和されず、その多
くが周囲の水分子と結合してヒドロキシルイオンと呼ば
れる界面活性物質に変化する。
【００２０】水素イオンＨ+と水酸イオンＯＨ-に解離し
て平衡状態にあるイオンのうち、水素イオンは水に水和
したＨ3Ｏ+（ヒドロニウムイオン）として陰極に引かれ
るが、水素イオンはその放電電位が低いため通常の電気
分解と同様に還元されてＨ2となる。一方、水酸イオン
は水分子と結合してＨ3Ｏ2 -（ヒドロキシルイオン）と
なるが、このヒドロキシルイオンの移動速度はヒドロニ
ウムイオンの移動速度に比べ４５％程度と遅く、しかも
水酸イオンは放電電位が大きいため、そのままイオンと
して水の中に拡散されることになる。
【００２１】これらの理由により、微弱な電気分解が行
われる水はＯＨ-イオンが豊富な水となりｐＨが高ま
る。このＯＨ-イオン、実際にはＨ3Ｏ2 -（ヒドロキシル
イオン）は、対照のＨ+イオンが存在しない単独のイオ
ンとなるため、エネルギー上不安定な活性状態となり、
水中では水系から遠ざかろうとする疎水性の性質を示す
ことになる。その結果疎水性のＯＨ-が水（親水性）と
水和した状態にあるヒドロキシルイオンは、水の界面に
急速に移動しＯＨ-基のＨを水と反対方向に向けた還元
性の単分子膜層を形成することになる。このヒドロキシ
ルイオンを含む水の表面張力は約１０％程少なく、弱い
界面活性作用を示し、Ｏ／Ｗ型の乳化（ＨＬＢ値で８〜
１０程度）、コロイド化、分散、可溶化、濡れ性、浸透
等の作用を示すことが確認されている。
【００２２】このようにして円筒体１５を通過しながら
活性化した水はエジェクタ４内に取り入れられる。エジ
ェクタ４のノズル１１内径は太径管体３に比べて絞り込
まれているため、高速の水流が管体６に送り込まれる。
この時ノズル１１が吸気口５ａを越えて延伸するため、
吸気口５ａ付近が負圧となり、しかもノズル１１の開口
面積が先端部で拡大しているため、吸引効果が強くなり
吸気管５からの空気吸引量が増大する。
【００２３】ノズル１１から放出された高速の水と吸引
された空気は管体６内で衝突し、細かい気泡となる。管
体６には曲折部を設けられているので、気泡は壁面に衝
突して更に細分化され、流速の低下と圧力の増加に伴い
水流中の気泡は圧縮増圧され、水中への酸素溶解を促進
する。この気水混合状態の噴流は吐出部７に導かれ吹出
ノズル８から水中に放出される。
【００２４】吹出ノズル８は、管体先端部を閉塞する状
態で取り付けられているので、気泡は衝突と流速低下に
よる圧力増加で極微細化され、小孔８ａよりラッパ管９
内に放出される。放出された小気泡はラッパ管９の内面
に衝突して破壊され、より微少化して水中への酸素溶解
を促進する。このように吐出部７は気泡サイズの極微細
化を図りながら気水混合状態の乱流を形成するものであ
る。
【００２５】又、衝撃を受けた水は、超音波現象を起こ
して高励起化し、水分子の結合構造であるクラスターを
破壊する。その結果、水のもつ固有振動数が急速に高ま
り、マイナスイオンを発生させると同時に、周辺の水を
も共振させ活性化する。更に、水中に放出された極微細
な気泡は、それが水中でつぶれる際に超音波を発生さ
せ、キャビテーション効果を示す水となって、水の汚れ
を分解させる働きを持つ。
【００２６】このように水浄化装置１では水の活性化が
行われるため、水の溶存酸素を増加させるだけでなく、
水に溶解している溶存塩素の加水分解を促進して、塩素
の刺激、味、臭いを緩和する効果も期待できる。更に、
溶存酸素量が増大しても水の酸化が抑制できるため、ビ
ル等の給排水管の赤水対策、スケール、スライムの除去
・防止にも寄与できる。
【００２７】又、トルマリンには豊富なミネラル物質が
含まれており、これが水に溶解するので処理水は土壌改
良や農作物の育成効果をも創出する。なお、トルマリン
の有する各種効果をより積極的に利用するため、空気吸
込み口５ｂに図示しない水溶液取入口を別途接続し、ゲ
ル化したトルマリン等を溶解した水溶液を適宜吸入して
処理水に混合するようにしてもよい。
【００２８】この水浄化装置は、トルマリン鉱石の特
性、即ちマイナスイオン効果と含有する多種多様なミネ
ラル物質の利用を物理的刺激によって効率的に創出する
システムであり、水を高励起化、活性化させるもので、
稼動に他のエネルギー資源や素材を使用していないため
安全性が高く、省資源的な意味も持ち、簡易な構造であ
っても汎用性の高いシステムである。
【００２９】
【実施例】以下に、本発明の水浄化装置を用いて比較し
た実験結果を述べる。実験に用いた水は、ｐＨ７．０、
溶存酸素量１０．５ｍｇ/ｌの水道水である。又、水浄
化装置は図１に示したものを用い、金網バスケットの中
に封入するトルマリン鉱石は２〜４ｍｍに粉砕したもの
を合計２，４８０ｇ使用した。この水浄化装置を６時間
使用して前記水道水を循環処理すると、その溶存酸素量
は１１．１ｍｇ/ｌに増大した。又、この時のｐＨは
６．８であった。
【００３０】比較のため、トルマリン鉱石を配置する円
筒体を取り外して同様に前記水道水を処理すると溶存酸
素量は１１．１ｍｇ/ｌに増加するもののｐＨは６．０
まで低下した。従って、本発明の水浄化装置を用いトル
マリンの特性を効果的に利用すれば溶存酸素量が増大し
ても水の酸化を抑制できることが確認された。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように、この発明の水浄化
装置は、吐出部に先端部及び外周部に小孔を穿設する多
孔性の吹出ノズルと、この吹出ノズルを内設するラッパ
管を設けるので、気泡は衝突と流速低下による圧力増加
で極微細化され、水中への酸素溶解量を増大させる。
【００３２】又、請求項２記載の水浄化装置は、エジェ
クタに吸気管取付部を越えて延伸し開口面積が先端部で
拡大する内設ノズルを備えるので、吸引効果が強くなり
吸気管からの空気吸引量が増大する。又、管体に曲折部
を備えるので、気泡は壁面に衝突して更に細分化され、
流速の低下と圧力の増加に伴い圧縮増圧され、水中への
酸素溶解を促進する。
【００３３】又、請求項３記載の水浄化装置は、トルマ
リン鉱石層と空隙層を互層に配置する円筒体を太径管体
に収容するので、トルマリンに物理的刺激を効果的に加
えることができ、水の電気分解が促進して水を活性化し
てｐＨ値も大きくなる。この結果、溶存酸素量が増大し
ても水の酸化を抑制することが可能になる。
【００３４】
【図面の簡単な説明】
【図１】水浄化装置の正面図である。
【図２】エジェクタ部の拡大断面図である。
【図３】吐出部の拡大断面図である。
【図４】吹出ノズル先端部の小孔配置図である。
【符号の説明】
１ 水浄化装置 ２ 水中ポンプ ３ 太径管体 ４ エジェクタ ５ 吸気管 ６ 管体 ７ 吐出部 ８ 吹出ノズル ８ａ 小孔 ９ ラッパ管 １０ エルボ １１ ノズル １５ 円筒体 １６ 金網バスケット １８ トルマリン鉱石 １９ ペレット

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 水中ポンプに連結して吸気管を付設する
    エジェクタと、エジェクタに接続する管体先端の吐出部
    より気水混合状態の噴流を放出する水浄化装置におい
    て、前記吐出部は、先端部及び外周部に小孔を穿設する
    多孔性の吹出ノズルと、この吹出ノズルを内設するラッ
    パ管を有することを特徴とする水浄化装置。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の水浄化装置において、前
    記エジェクタは、吸気管取付部を越えて延伸し開口面積
    が先端部で拡大する内設ノズルを備え、エジェクタに接
    続する管体は、曲折部を有することを特徴とする水浄化
    装置。
  3. 【請求項３】 請求項２記載の水浄化装置において、水
    中ポンプとエジェクタの間に太径管体を介在し、トルマ
    リン鉱石層と空隙層を互層に配置する円筒体をこの太径
    管体に出入可能に収容することを特徴とする水浄化装
    置。
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