WO2024024666A1 - 機能水の製造装置および製造方法 - Google Patents

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哲雄 野村
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創美環境技研合同会社
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    • B01F23/20—Mixing gases with liquids
    • B01F23/23—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids
    • B01F23/231—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids by bubbling
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    • B01F23/2373—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids characterised by the physical or chemical properties of gases or vapours introduced in the liquid media for obtaining fine bubbles, i.e. bubbles with a size below 100 µm
    • B01F23/2375—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids characterised by the physical or chemical properties of gases or vapours introduced in the liquid media for obtaining fine bubbles, i.e. bubbles with a size below 100 µm for obtaining bubbles with a size below 1 µm
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    • B01F25/45—Mixers in which the materials to be mixed are pressed together through orifices or interstitial spaces, e.g. between beads
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/30—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/68—Treatment of water, waste water, or sewage by addition of specified substances, e.g. trace elements, for ameliorating potable water

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and method for producing functional water with a changed liquid structure (average structure).
  • Water whose structure has changed (functional water), such as electrolyzed water, magnetic water, water with smaller clusters, and water containing nanobubbles, is known to behave differently from normal water, and many applications have been reported. has been done.
  • Patent Document 1 describes a method for producing functional water in which microbubbles with a diameter of 500 nm or more are generated in water by passing water through a microbubble generator filled with mesh or fibers, and the water containing these microbubbles is alkalised.
  • Metal ions are dissolved by contacting with a ceramic made of at least one of metal oxides, alkaline earth metal oxides, and oxides of Group 8 to 10 elements, and water containing the metal ions and microbubbles is dissolved. It is described that the nano-sized bubbles with a diameter of less than 500 nm are formed by ejecting the bubbles from a nozzle and applying a shrinking force to the microbubbles in the water.
  • Patent Document 2 describes, as a functional water generator that can be used in various technical fields, a compartment filled with lumped stainless steel net (stainless wool), an alkali metal oxide, an alkaline earth metal oxide, A structure has been proposed in which compartments filled with granular ceramics containing an oxide of at least one element selected from Groups 8 to 10 are arranged in series.
  • Patent Document 3 discloses a stirrer made of Bincho charcoal. This document states that Bincho charcoal has a cluster decomposition effect in addition to the adsorption of harmful substances through its adsorption effect, and has the function of converting water into soft water.
  • Non-Patent Document 1 discloses that by packing ceramic spheres in a stainless steel tube and passing tap water through the tube at a water pressure of 2 Kgf and a flow rate of 15 L/min, non-thermal far infrared rays emitted from the ceramics can be generated. It has been reported that this effect causes water clusters to become smaller, and that when rice is cooked with functional water with smaller clusters, water absorption increases and sugar content increases.
  • Non-Patent Document 2 states that the structure of a water cluster is based on an experimental fact that there are 10 sites where hydrogen bonds can form, and that H 3 O + is said to exist at the center of a regular dodecahedron. .
  • Non-patent Document 3 describes the molecular orbital frequencies and intensities in the gas phase at the B3LYP/aug-cc-pVDZ and MP2/aug-cc-pVDZ levels for water cluster structures from dimers to pentamers. The content obtained through calculation is indicated.
  • Non-Patent Document 4 describes the relationship between two-dimensional LJ fluid and the cluster structure of water.
  • Non-Patent Document 5 states that a cluster is a cluster of water molecules assembled by hydrogen bonds, and the water molecules that make up this cluster stick together and separate in picoseconds (10 -12 seconds). It is also stated that it is denied that the cluster size can be measured by 17O-NMR half-width.
  • Non-Patent Document 6 states that when the size of clusters in drinking water is measured by 17 O-NMR half-width, p It is stated that the cluster size cannot be accurately expressed due to the influence of the H-dependent proton exchange rate and the coupling between 17 O and protons.
  • Non-Patent Document 7 states that the observation time of the NMR analysis method ( 17 O-NMR chemical shift method) is longer than the relaxation time of rotational and translational motion of atoms, so it is possible to study the average structure of a liquid. There is.
  • Non-Patent Document 8 states that as a result of 17 O-NMR measurement of pure water and tap water using a nuclear magnetic resonance apparatus, the half-width at half-maximum of pure water is 65.5 Hz, and the half-width at half-maximum of tap water is 119.9 Hz. is listed.
  • the upstream portion of the pipe is filled with stainless wool, and the downstream portion is filled with ceramics. That is, fine bubbles are generated in the upstream section, and metal ions are dissolved in the water in the downstream section. In this way, if water mixed with microbubbles is produced first, it becomes difficult to cause a structural change in the water that would make the clusters smaller downstream.
  • Patent Document 3 even if water is stirred with a muddler made of Bincho charcoal, the effect of causing a structural change in the water to reduce the size of clusters is small. Further, as shown in Non-Patent Document 1, even if water is brought into contact with ceramics, the effect of changing the structure of water is similarly small.
  • non-patent documents 2 to 4 describe the characteristics of clusters, they do not disclose any means for bringing about a structural change in ordinary tap water that continuously reduces the size of clusters.
  • Non-Patent Documents 5 and 6 the size of water clusters is determined using the 17 O-NMR chemical shift method (half width at half maximum). Although it is stated that it is not appropriate to express it as such, it does not disclose at all what means can be used to cause structural changes in ordinary tap water.
  • Non-Patent Documents 7 and 8 describe that structural changes in water can be expressed by the 17 O-NMR chemical shift method (half width). However, there is no disclosure as to what method can be used to cause structural changes in ordinary tap water.
  • the present inventor has developed a method for applying a flow rate of 1.5 m/m to ceramics containing an oxide of an alkali metal, an oxide of an alkaline earth metal, and an oxide of at least one element selected from elements belonging to Groups 8 to 10. It was confirmed that when water was brought into contact at a speed of 2.0 m/s), the structure of the water changed due to the non-thermal effect of far infrared rays emitted from the ceramics, but the structural change was not sufficient.
  • ash of fired Bincho charcoal containing iron is mixed with the above ceramic material to granulate ceramic particles, and water is poured into the channel filled with the ceramic particles at a flow rate of 1.5 m/s to 2.0 m/s.
  • the 17 O-NMR spectrum value (half width) was 72.0Hz (1.5m/ s), 73.0 Hz (2.0 m/s), and it was confirmed that a large structural change had occurred. Note that when unfired Bincho charcoal was added, the 17 O-NMR spectrum values did not change significantly.
  • the functional water production device based on the above knowledge changes the structure of water in the upstream part of a pipe that constitutes a water path with one end as a water inlet and the other end as a water outlet.
  • An apparatus for producing functional water comprising a water structure changing section and a fine bubble generation section downstream of the water structure changing section, wherein the water structure changing section contains alkali metal oxides, alkaline earth Filled with ceramic particles obtained by granulating and firing a mixture of a ceramic material containing at least one of metal oxides and oxides of Group 8 to 10 elements and ash obtained by firing Bincho charcoal containing iron, and
  • the micro-bubble generation section is a constriction section that exhibits a cavitation effect.
  • a structure is also possible in which a nozzle is arranged downstream of the constriction part of the fine bubble generation section, and fine bubbles are generated in two stages by the constriction part and the nozzle.
  • tap water is supplied from one end of the pipe constituting the water flow path to the water structure changing part at a flow rate of 0.1 m/s or more.
  • a structural change in water is observed that causes the 17 O-NMR spectrum value to become 97.5 Hz or less.
  • the effects of functional water that have been recognized in the past, such as softening of hard water, improving the cleaning effect of laundry by improving the penetrating power of tap water, promoting water absorption of plants to maintain freshness, and animals in livestock farming. It further improves effects such as maintaining the health of people, improving water retention when used in cosmetics, and improving the extraction of Chinese herbal medicine.
  • the boiling point is 101°C and the freezing point is -4°C.
  • FIG. 1 is a diagram showing the internal structure of the functional water production apparatus according to the present invention.
  • Table showing samples and 17 O-NMR spectrum values.
  • Graph showing 17 O-NMR spectral values of two of the samples Certificate showing test results of normal hexane penetration amount of sample (1)
  • Certificate showing test results of normal hexane penetration amount of sample (2)
  • Certificate showing test results of normal hexane penetration amount of sample (5) Comparative example of using tap water and the functional water of the present invention as water for a vase (1st day) Comparative example of using tap water and functional water of the present invention as water for a vase (15th day)
  • the functional water production apparatus forms a water flow path in a pipe 1, with one end of the pipe 1 serving as a water inlet 2 and the other end serving as an outlet 3.
  • a water structure changing section 4 for changing the 17 O-NMR spectrum value of water is provided in the upstream portion of the flow path.
  • the water structure changing part 4 is filled with ceramic particles 5.
  • the ceramic particles 5 are mainly composed of silica SiO 2 and alumina Al 2 O 3 and contain at least one of an oxide of an alkali metal, an oxide of an alkaline earth metal, and an oxide of an element in groups 8 to 10.
  • the ceramic material is granulated by adding ash produced by burning Bincho charcoal containing at least a large amount of iron minerals.
  • Bincho charcoal is preferably 1250°C to 1330°C, and the addition ratio to the ceramic material is preferably 0.5% to 5% by weight. Use granulated ones.
  • Kibushi clay with ash content may also be added.
  • Knot viscosity is caused by kaolinite (Al 2 Sl 2 O 5 (OH) 4 ), a weathered product of granite, being buried and deposited together with plants and driftwood in swamps, and compared to other minerals, it contains only a small amount of organic matter. However, since it contains catalytic metals such as Ni and Pt, changes in water structure that change the 17 O-NMR spectrum values can be expected.
  • a constriction section 7 is provided on the downstream side of the water structure changing section 4, and the downstream side of this constriction section 7 is used as a microbubble generation section 6.
  • This micro-bubble generating section 6 is a pressure release section whose volume rapidly increases, and micro-bubbles are generated due to the cavitation effect.
  • a nozzle 8 is provided within the outlet 3 of the pipe 1.
  • the nozzle 8 is made up of a cap part 9 whose downstream side is open, and a disc 10 attached to the upstream side of the cap part 9, and a plurality of circular holes 11 are formed in the disc 10.
  • a small hole 12 is also formed in the cap portion 9 to connect the outside and the inside.
  • the water passing through the nozzle 8 collides with each other to further reduce the bubbles generated by the cavitation effect. Specifically, the diameter of the bubbles becomes smaller than 40 nm. In this embodiment, fine bubbles are generated in two stages at the constriction section 7 and the nozzle 8.
  • the particle size of the microbubbles generated by the functional water production device according to the present invention can be determined by adding a spin trapping agent, DMPO (5,5-dimethyl-1-pyrroline N-oxide), to a solution prepared using electron spin.
  • DMPO spin trapping agent
  • the measurement was carried out by observing the spectrum of DMPO-OH, which is a spin adduct due to the presence of nanobubbles, using a resonator (ESR).
  • FIG. 3 is a table showing the results of measuring structural changes in sample water as 17 O-NMR spectrum values.
  • FIG. 4 is an actual graph showing the 17 O-NMR spectrum values of samples (1) and (5) in FIG. 3.
  • Sample (1) is tap water
  • sample (2) is water in which ceramic particles without Bincho charcoal ash are soaked for one hour in a container filled with tap water
  • sample (3) is baked in a container filled with tap water.
  • the sample (4 ) is filled with ceramic particles to which Bincho charcoal ash has been added into the cluster thinning part of the device of the present invention, and when tap water is flowed at a speed of 0.1 m/s, sample (5) has a flow rate of 1.5 m/s.
  • Sample (6) is the case when tap water is flowed at a speed of 2.0 m/s.
  • FIG. 5 to 7 show the test results of the amount of normal hexane dissolved (infiltration amount) in the sample water shown in FIG. 3.
  • the tap water in Figure 5 corresponds to sample (1) in Figure 3
  • the water marked as normal in Figure 6 corresponds to sample (1) in Figure 3.
  • the water described as carbonated in Figure 7 corresponds to sample (5) in Figure 3.
  • “carbonated” means that a small amount of carbonic acid was added to remove impurities in the water, and the structure of water has a 17 O-NMR spectrum value of 73.0 Hz. It can be seen that as the 17 O-NMR spectrum value, which indicates a structural change in water, becomes smaller (from 1200 mg/L to 2800 g/L), the amount of n-hexane dissolved is significantly improved.
  • Figures 8 and 9 are comparative examples (1st day and 15th day) of using tap water and the functional water of the present invention as water in vases, with the vase on the left using functional water and the vase on the right Tap water is used in the vase. As is clear from the comparison of these photos, flowers last longer when the functional water of the present invention is used.

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Abstract

【課題】　17O-NMRスペクトル値が水道水よりも大幅に小さくなった機能水を製造する装 置と方法を提供する。 【解決手段】　流路の上流部は水の17O-NMRのスペクトル値を変化させる水構造変化部４を設けている 。水構造変化部４にはセラミック粒子５が充填されている。充填は最密充填とすることで、流水に衝突した場合の共振効果が高くなる。セラミック粒子５としては、シリカＳｉＯ2およびアルミナＡｌ2Ｏ3を主体とし、これにアルカリ金属の酸化物、アルカリ土類金属 の酸化物、第８～１０属元素の酸化物の少なくとも１つを含むセラミック材料に、少なくとも鉄ミネラルを多く含む備長炭を燃やしてできた灰を加えて造粒したものを用いる。備長炭の焼成温度は１２５０℃～１３３０℃とするのが好ましく、セラミック材料への添加割合は重量比で０．５％～５％の割合とするのが好ましく、備長炭灰分を混練して造粒したものを用いる。

Description

機能水の製造装置および製造方法
　本発明は、液体の構造（平均的な構造）が変化した機能水を製造する装置および方法に関する。
　電解水、磁気水、クラスターが小さくなった水、ナノバブルを含んだ水などの構造が変化した水（機能水）は、通常の水とは異なる挙動を示すことが知られ、多くの用途が報告されている。
　特許文献１には、機能水の製造方法として、メッシュや繊維などを充填した微小気泡発生部に水を通すことで水中に直径５００ｎｍ以上の微小気泡を発生させ、この微小気泡を含む水をアルカリ金属の酸化物、アルカリ土類金属の酸化物、第８～１０族元素の酸化物の少なくとも１つからなるセラミックに接触させることで金属イオンを溶解させ、この金属イオンと微小気泡が含まれる水をノズルから噴出するとともに水中の微小気泡に縮小する力を作用させて直径５００ｎｍ未満のナノサイズの気泡とする内容が記載されている。
　特許文献２には、様々な技術分野において利用可能な機能水の発生器として、塊状にしたステンレスネット（ステンレスウール）を充填した区画と、アルカリ金属の酸化物、アルカリ土類金属の酸化物、第８～１０族に属する元素から選択される少なくとも１種の元素の酸化物を含む粒状セラミックスを充填した区画を、内部に直列に配した構造が提案されている。
　特許文献３には、備長炭を素材としたマドラーが開示されている。この文献には、備長炭は吸着効果による有害物質の吸着の他にクラスター分解効果を有し、水を軟水に変える機能があることが記載されている。
　非特許文献１には、ステンレス製の筒の中にセラミック球を最密充填し、この中に水圧２Ｋｇｆ、流速１５Ｌ／分で水道水を通すことで、セラミックスから放射される遠赤外線の非熱効果によって水のクラスターが小さくなること、さらにはクラスターが小さくなった機能水で炊飯した場合に吸水量が増加し、糖度が高くなることが報告されている。
　非特許文献２には、水クラスターの構造として、水素結合ができるサイトが１０個あるという実験事実から、正１２面体の中心にＨ3Ｏ+が存在すると言われていることが記載されている。
　非特許文献３には、二量体から五量体までの水クラスター構造に対し, 気相における振動数と強度を B3LYP/aug-cc-pVDZ レベルと MP2/aug-cc-pVDZ レベルの分子軌道計算によって求めた内容が気指されている。
　非特許文献４には、二次元ＬＪ流体と水のクラスター構造とに関連性について記載されている。
　非特許文献５には、何個かの水分子が水素結合によって集合しているものがクラスターであり、このクラスターを構成する水分子はピコ秒（１０-12秒）単位でくっついたり離
れたりしていることが記載され、またクラスターの大きさは17O-NMR半値幅で測定できる
ことは否定されていると記載されている。
　非特許文献６には、飲料水のクラスターの大きさを17O-NMR半値幅で測定した場合、ｐ
Ｈに依存したプロトンの交換速度および17Oとプロトンのカップリングの影響で正確にク
ラスターの大きさを表すことができないと記載されている。
　非特許文献７には、ＮＭＲ分析法（17O-NMR化学シフト法）の観測時間は、原子の回転
、並進運動の緩和時間より長いため、液体の平均的な構造を検討できると記載されている。
　非特許文献８には、核磁気共鳴装置を用いて純水および水道水の17O-NMR測定を行った
結果、純水の半値半幅は65.5Ｈｚ、水道水の半値半幅は119.9Ｈｚであることが記載され
ている。
特許第６１２７１９６号公報 特開２００２－８５２３５号公報 特開２０１７－８７１７６号公報
「遠赤外線放射セラミックス処理水による米飯中の含水量及び糖度の向上」Nippon Shokuhin Kagaku Kaisha Vol.47,No.8.578~582(2000)  著者：水原裕子、今西忠雄、安田俊彦、佐野洋 「水分子クラスターの量子分子動力学計算（原子核とマイクロクラスターの類似性と異質性）」工業技術院　産業技術融合研究所　クラスターサイエンスグループ　池庄司　民夫 「水の構造に関する基礎的研究：分子軌道法による水クラスターの振動解析」福田光完　堀之内ゆり　共著、2001-52、197，196，111 「水のクラスタ構造の分子動力学的研究：クラスタサイズおよびその確率的分布の温度・密度依存性」小原拓　相原利　著、日本機械学会論文集Ｂ編60巻570号 「活水器の表示に関する科学的視点からの検証ついて」東京都生活文化局（平成１７年２月） 「NMR分光法による水評価」水環境学会誌　第16巻　第6号　409～415（1983）大河内正一、石原義正、荒井浩、上原悟 「17O-NMR化学シフト法による1，4-dioxane 水溶液の液体構造」化学工学論文集　（1998年3月）　高橋晋、小嶋高良、高橋燐吉 「核磁気共鳴装置を用いた水の17O-NMR測定」静岡理工大学　Application Note, vol.18.June 2018
　特許文献１及び特許文献２に開示される機能水の製造装置では、パイプの上流部にステンレスウールを充填し、下流部にセラミックスを充填している。即ち上流部で微細気泡を発生させ、下流部で水に金属イオンを溶け込ませている。
　このように、微小気泡が混入した水を先に製造すると、その下流側でクラスターを小さくするような水の構造変化を起こすことが困難になる。
　特許文献３に記載されるように、備長炭を素材としたマドラーで水をかき混ぜてもクラスターを小さくするような水の構造変化を起こす効果は小さい。また、非特許文献１に示すように、セラミックスに水を接触させても同様に、水の構造を変化させる効果は小さい
。
　非特許文献２～４には、クラスターの特性が記載されているが、一般の水道水に対して、連続してクラスターを小さくするような構造変化をもたらす手段については何ら開示していない。
　非特許文献５、６では水のクラスターの大きさを、17O-NMR化学シフト法（半値半幅）
によって表現することは適切でないことが記載されているが、一般の水道水に対して、どのような手段で構造変化を起こさせるかについては何ら開示していない。
　非特許文献７、８には、水の構造変化を17O-NMR化学シフト法（半値幅）で表すことが
できるが記載されている。しかしながら、一般の水道水に対して、どのような手段で構造変化を起こさせるかについては何ら開示していない。
　本発明者はアルカリ金属の酸化物、アルカリ土類金属の酸化物、第８～１０族に属する元素から選択される少なくとも１種の元素の酸化物を含むセラミックスに所定の流速（１．５ｍ／ｓ～２．０ｍ／ｓ）で水を接触させると、セラミックスから放射される遠赤外線の非熱効果によって水の構造に変化が起きることを確認したが、十分な構造変化ではなかった。
　そこで上記のセラミックス材料に鉄分を含む備長炭を焼成した灰を混合してセラミックス粒子を造粒し、このセラミック粒子を充填した流路に水を１．５ｍ／ｓ～２．０ｍ／ｓの流速で流したところ、17O-NMRのスペクトル値（半値幅）が７２．０Ｈｚ（１．５ｍ／
ｓ）、７３．０Ｈｚ（２．０ｍ／ｓ）となり、大きな構造変化が起きていることが確認できた。
　尚、焼成しない備長炭を添加した場合には、17O-NMRのスペクトル値は大きく変化しな
かった。
　上記の知見に基づいた本発明に係る機能水の製造装置は、一端を水の流入口とし他端を水の流出口とした水経路を構成するパイプの上流部に、水の構造を変化させる水構造変化部を設け、この水構造変化部に続く下流側に微細気泡発生部を設けた機能水の製造装置であって、前記水構造変化部には、アルカリ金属の酸化物、アルカリ土類金属の酸化物、第８～１０族元素の酸化物の少なくとも１つを含むセラミック材料と鉄分を含む備長炭を焼成した灰との混合物を造粒・焼成してなるセラミック粒子を充填し、前記微細気泡発生部はキャビテーション効果を発揮する絞り部とした。
　機能水の製造装置としては、前記微細気泡発生部の絞り部の下流側にノズルを配置し、これら絞り部とノズルによって２段階で微細気泡を発生させる構造も可能である。
　上記の機能水の製造装置を用いた機能水の製造方法では、水流路を構成するパイプの一端から水道水を０．１ｍ／ｓ以上の流速で水構造変化部に供給することで、水道水の17O-NMRスペクトル値を９７．５Hz以下となる水の構造変化が認められる。
　本発明によれば、従来から認められている機能水の効果、例えば、硬水の軟水化、水道水の浸透力向上による洗濯の洗浄効果改善、植物の吸水を促進して鮮度保持、畜産における動物の健康維持、化粧品に使用した場合の保水力の向上、漢方薬の抽出向上などの効果が更に向上する。
　また、本発明によれば、従来から認められている効果の他に、沸点は１０１℃、氷点は－４℃であることも判明した。
　本発明装置に水道水を通すだけで、構造変化がもたらされ水に微細気泡を含んだ機能水を連続的に製造することができるので、多くの用途に利用できる。
本発明に係る機能水の製造装置の内部構造を示す図。 機能水の製造装置の出口に装着されるノズルを流れの上流側から見た図。 サンプルと17O-NMRのスペクトル値を示した表。 サンプルのうちの２つの17O-NMRスペクトル値を示すグラフ サンプル（1）のノルマルヘキサン溶込量の試験結果を示す証明書 サンプル（2）のノルマルヘキサン溶込量の試験結果を示す証明書 サンプル（5）のノルマルヘキサン溶込量の試験結果を示す証明書 花瓶の水として水道水と本発明の機能水を使った場合の比較例（１日目） 花瓶の水として水道水と本発明の機能水を使った場合の比較例（１５日目）
　機能水の製造装置は、パイプ１の一端を水の流入口２、他端を流出口３としてパイプ１内に水の流路を形成している。
　流路の上流部は水の17O-NMRのスペクトル値を変化させる水構造変化部４を設けている
。水構造変化部４にはセラミック粒子５が充填されている。充填は最密充填とすることで、流水に衝突した場合の共振効果が高くなる。
　セラミック粒子５としては、シリカＳｉＯ2およびアルミナＡｌ2Ｏ3を主体とし、これ
にアルカリ金属の酸化物、アルカリ土類金属の酸化物、第８～１０属元素の酸化物の少なくとも１つを含むセラミック材料に、少なくとも鉄ミネラルを多く含む備長炭を燃やしてできた灰を加えて造粒したものを用いる。
　備長炭の焼成温度は１２５０℃～１３３０℃とするのが好ましく、セラミック材料への添加割合は重量比で０．５％～５％の割合とするのが好ましく、備長炭灰分を混練して造粒したものを用いる。
　備長炭の灰の代わりに、焼成しない備長炭の粉末を混合して造粒したセラミック粒子、及び、備長炭の灰の代わりに市販の鉄粉を混合して造粒したセラミック粒子では水粒子を十分に小さくすることはできなかった。
　備長炭だけでなく木節粘土の灰分を加えて造粒焼成したものを加えてもよい。木節粘度は花崗岩の風化物であるカオリナイト（Ａｌ2Ｓｌ2Ｏ5（ＯＨ）4）が沼地の植物や流木とともに埋没沈積したものであり、他の鉱物に比較して有機物の他に微量ではあるがＮｉやＰｔなどの触媒金属を含んでいるため、17O-NMRのスペクトル値を変化させる水構造変化
が期待できる。
　前記水構造変化部４の下流側には絞り部７を設け、この絞り部７の下流側を微細気泡発生部６としている。この微細気泡発生部６は急激に容積が大きくなる圧力開放部であり、キャビテーション効果によって微細気泡が発生する。
　本実施例では、パイプ１の流出口３内にノズル８を設けている。ノズル８は図２にも示すように、下流側が解放されたキャップ部９と、キャップ部９の上流側に取付けられる円板１０からなり、円板１０には複数の円形穴１１が形成され、またキャップ部９にも外側
と内側をつなぐ小孔１２が形成されている。
　ノズル８を通過する水は互いに衝突してキャビテーション効果によって発生している気泡を更に小さくする。具体的には気泡の直径は４０ｎｍよりも小さくなる。この実施例では絞り部７とノズル８で２段階で微細気泡が発生するようにしている。
　本発明に係る機能水の製造装置によって発生する微細気泡の粒径は、スピントラップ剤であるＤＭＰＯ（５，５－ジメチル－１－ピロリンＮ－オキサイド）を添加して調製した溶液を、電子スピン共鳴装置（ＥＳＲ）を用い、ナノバブルの存在に起因するスピンアダクトであるＤＭＰＯ－ＯＨのスペクトルが観察することで測定した。
　図３はサンプル水の構造変化を17Ｏ-ＮＭＲのスペクトル値として測定した結果を示す
表である。図４は図３のサンプル（1）と（5）の17Ｏ-ＮＭＲのスペクトル値を示す実測
グラフである。
　サンプル（1）は水道水、サンプル（2）は水道水を入れた容器に備長炭の灰を加えていないセラミック粒子を１時間浸漬した水、サンプル（3）は水道水を入れた容器に焼く前
の備長炭（生備長炭）を加えていないセラミック粒子を１時間浸漬した水、サンプル（4
）は備長炭の灰を加えたセラミック粒子を本発明の装置のクラスター細化部に充填し、0.1ｍ/ｓの速度で水道水を流した場合、サンプル（5）は1.5ｍ/ｓの速度で水道水を流した
場合、サンプル（6）は2.0ｍ/ｓの速度で水道水を流した場合である。
　サンプル（2）からは、セラミック粒子に水道水を接触させただけで17Ｏ-ＮＭＲのスペクトル値が小さくなること、即ち水の構造変化が生じていることが分かる。サンプル（3
）からは、焼成しない備長炭をそのままセラミック粒子に添加しても水の構造変化はセラミックのみの場合と有意な変化はないことが分かる。
　サンプル（4）からは、備長炭の灰を添加したセラミック粒子に0.1ｍ/ｓで水道水を接
触させると、浸漬した場合と比べ17Ｏ-ＮＭＲのスペクトル値が小さくなり、更にサンプ
ル（5）,（6）から水道水の流速を高めると17Ｏ-ＮＭＲのスペクトル値が小さくなることがわかる。尚、水道水の速度はウォータハンマー防止のため、2.0ｍ/ｓを上限とすることが決められている。
　図５～７は図３に示したサンプル水に対するノルマルヘキサンの溶解量（溶込量）の試験結果を示す。
　図５の水道水は図３のサンプル（1）に相当し、図６の普通と記載されている水は図３
のサンプル（2）に相当し、図７の炭酸入と記載されている水は図３のサンプル（5）に相当する。尚、炭酸入の意味は水中の不純物を除去するために微量の炭酸を加えたことを意味し、水の構造としては17O-NMRスペクトル値で73.0Hzのものである。
　このように水の構造変化を示す17O-NMRスペクトル値が小さくなる（1200ｍｇ/Ｌから2800ｇ/Ｌ）ことで、ノルマルヘキサンの溶解量が大幅に向上することがわかる。
　図８と図９は、花瓶の水として水道水と本発明の機能水を使った場合の比較例（１日目と１５日目）であり、左側の花瓶は機能水を使用し、右側の花瓶には水道水を使用している。
　この写真の比較から明らかなように、本発明の機能水を使用した場合には花が長持ちする。
１…パイプ、２…水の流入口、３…水の流出口、４…クラスター細化部、５…セラミック
粒子、６…微細気泡発生部、７…絞り部、８…ノズル、９…キャップ部、１０…円板、１１…円形穴、１２…小孔。


　

Claims (1)

  1. 　一端を水の流入口とし他端を水の流出口とした水経路を構成するパイプの上流部に、水の構造を変化させる水構造変化部を設け、この水構造変化部に続く下流側に微細気泡発生部を設けた機能水の製造装置であって、前記水構造変化部には、アルカリ金属の酸化物、アルカリ土類金属の酸化物、第８～１０族元素の酸化物の少なくとも１つを含むセラミック材料と鉄分を含む備長炭を焼成した灰との混合物を造粒・焼成してなるセラミック粒子を充填し、前記微細気泡発生部はキャビテーション効果を発揮する絞り部としたことを特徴とする機能水の製造装置。
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