(57)【要約】【課題】種々の利用態様或いは利用可能性を秘めたゲル状の水、そのゲル状の水の製造装置、及び製造方法を提供する。【解決手段】貯水部１０に貯留する水と、ゲル材収容部２０に収容されるゲル素材としてのケイ酸塩の粉末とを、所定の割合で混合部３０に導入する。混合部３０における混合水を、常温下で、攪拌部５０により攪拌して完全に水和させた後、水和した混合水を加温制御部４０により約６０［℃］まで加熱する。その状態で、混合水を攪拌部５０により攪拌してコロイド状の溶液にし、そのコロイド状の溶液に加振部６０により音波ないし超音波振動を印加した後、常温で放置する。この工程によりゲル状の水が生成され、そのゲル状の水は、放置して静止した状態ではゲル状態を維持或いは回復し、軽い衝撃が与えられることによって粘度が小さくなる（流動性が大きくなる）という特性を有する。【選択図】図１
2010119955.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゲル状の水であって、
クレイが水和することによりゲル化したことを特徴とするゲル状の水。
【請求項２】
請求項１に記載のゲル状の水において、
前記クレイが０．０５〜５．０重量％含まれることを特徴とするゲル状の水。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のゲル状の水において、
前記クレイはケイ酸塩を主成分とすることを特徴とするゲル状の水。
【請求項４】
ゲル状の水の製造装置であって、
所定量の水と、その水の量に応じて定められる分量のクレイとを混合して水和させる混合手段と、
前記混合手段により生成された混合水を攪拌する攪拌手段と、
前記攪拌手段により攪拌された混合水に、予め定められた周波数の振動を印加する加振手段と、
前記攪拌手段及び前記加振手段が動作する間、混合水の温度が予め定められた目標温度となるように、その混合水に対し加温制御を行う加温制御手段と、
を備えることで混合水をゲル化することを特徴とするゲル状の水の製造装置。
【請求項５】
請求項４に記載のゲル状の水の製造装置において、
前記混合手段は、前記水と前記クレイとの混合物を常温下で攪拌して水和させ、
前記温度制御手段は、混合水の温度が前記目標温度としての５０〜６０［℃］に保持されるように加温制御を行い、
前記加振手段は、周波数が１０〜２０ｋＨｚである振動を混合水に印加するようになっていることを特徴とするゲル状の水の製造装置。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載のゲル状の水の製造装置において、
混合水において前記クレイが０．０５〜５．０重量％含まれることを特徴とするゲル状の水の製造装置。
【請求項７】
請求項４ないし請求項６の何れか１項に記載のゲル状の水の製造装置において、
前記クレイはケイ酸塩を主成分とすることを特徴とするゲル状の水の製造装置。
【請求項８】
ゲル状の水の製造方法であって、
所定量の水と、その水の量に応じて定められる分量のクレイとを混合して水和させる混合工程と、
前記混合工程により生成された混合水を攪拌する攪拌工程と、
前記攪拌工程により攪拌された混合水に、予め定められた周波数の振動を印加する加振工程と、を有するとともに、
前記攪拌工程及び前記加振工程において、混合水の温度が予め定められた目標温度となるようにその混合水に対し加温制御を行って、
混合水をゲル化することを特徴とするゲル状の水の製造装置。
【請求項９】
請求項８に記載のゲル状の水の製造方法において、
前記混合工程において、前記水と前記クレイとの混合物を常温下で攪拌して水和させ、
前記攪拌工程及び前記ゲル化工程の双方において、混合水の温度が前記目標温度としての５０〜６０［℃］に保持し、
前記加振工程において、周波数が１０〜２０ｋＨｚである振動を混合水に印加するようになっていることを特徴とするゲル状の水の製造方法。
【請求項１０】
請求項８または請求項９に記載のゲル状の水の製造方法において、
混合水において前記クレイが０．０５〜５．０重量％含まれることを特徴とするゲル状の水の製造方法。
【請求項１１】
請求項８ないし請求項１０の何れか１項に記載のゲル状の水の製造方法において、
前記クレイはケイ酸塩を主成分とすることを特徴とするゲル状の水の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゲル状の水、ゲル状の水の製造装置、及び製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
水は、飲用水、生活用水、工業用水など種々の形態で利用され、我々にとって最も身近な物質であると言える。蛇口をひねれば水道水が簡単に得られ、飲用水や料理用に用いられる。また、水道水は、洗濯、風呂、トイレ等における生活用水としても用いられる。
【０００３】
このような水であるが、地球上に存在する水のうち、約９７％が海水として存在し、残りの約３％程度が淡水である。淡水も、そのほとんどが氷河等として存在している。
【０００４】
そして、我々が直接利用できる水（淡水）は、地球上に存在する水の総量の１％未満であると言われている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
我々が何気なく利用している水は、上記のように実は非常に貴重なものであり、有効に利用されることが望まれる。
【０００６】
本発明の目的は、種々の利用態様或いは利用可能性を秘めたゲル状の水、そのゲル状の水の製造装置、及び製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的に鑑みなされた請求項１の発明は、ゲル状の水であって、クレイが水和することによりゲル化したことを特徴とするものである。
【０００８】
クレイとは、例えば大地の粘土層から採取される粘土、或いはその粘土を乾燥させたものである。粘土は、岩石中の雲母などと基本的には同様な、整然とした層状構造をもった含水ケイ酸塩鉱物が主体となっている。その含水ケイ酸塩鉱物の成分は、主に、ケイ酸、アルミニウム、水等であり、この他に、マグネシウム、鉄、カルシウム、ナトリウム、カリウム、などの金属、アルカリ金属、アルカリ土類金属などが含まれる。
【０００９】
また、粘土は、適量の水を含んでいるときに粘性或いは可塑性を示す、微粒子の集合体として定義される。例えば、粘度は、ある程度こねることによって柔らかくなり、所望の形状に容易に成形することができる。一方、放置しておくと硬くなる。
【００１０】
そして、本発明に係るゲル状の水、つまりクレイが水和することによりゲル化したゲル状の水は、粘土と同じような特性を示すことが分かっている。
【００１１】
具体的には、本発明のゲル状の水は、放置して静止した状態では、ゲル状態（低粘度の分散体）を維持し、軽い衝撃が加えられることによって（例えば、揺する、攪拌する、或いは振動させるといった操作によって）、ゲル状態から粘度がより小さい状態（流動性がより大きい状態）へと遷移する。また、その後放置すれば、再度ゲル状態に遷移する。尚、以下、本発明のゲル状の水が有するそのような特性（状態が遷移する特性）を状態遷移特性と称することとする。
【００１２】
本発明のゲル状の水が本来の水にはない上記のような状態遷移特性を有していることに鑑みれば、そのゲル状の水は種々の利用可能性を秘めていると言える。
【００１３】
尚、本発明のゲル状の水が状態遷移特性を有する理由であるが、静止した状態では水中に存在するイオンによるイオン結合が維持されることによってゲル状態となり、軽い衝撃が加えられることによってそのイオン結合が一時的に解除されて粘度が小さくなるものと考えられる。
【００１４】
ここで、本発明のゲル状の水は、具体的に、クレイが０．０５〜５．０重量％含まれるように構成すると良い。この場合、前述したような状態遷移特性が顕著に表れることが分かっている。
【００１５】
また、本発明のゲル状の水においては、クレイはケイ酸塩を主成分とすることが好ましい。言い換えると、ケイ酸塩を用いてゲル状の水を構成すると良い。
【００１６】
ケイ酸塩は、二酸化ケイ素と金属酸化物とからなる塩であり、例えば、アルミニウム、鉄、カルシウム、マグネシウム、ナトリウム、カリウムなどの塩がある。尚、基本構造は、ケイ素原子に４個の酸素原子が結合してできる正四面体が規則的に配列し、その隙間に金属イオンが入ったものである。
【００１７】
ケイ酸塩は、水の浸透圧によって引き離される性質を持つ。つまり、均一に水和しやすい性質を持つ。そして、ケイ酸塩が水和した場合、水中のイオンは、ケイ酸塩の結晶表面に電気的に引きつけられることによって、分布が均衡に保たれる。このようなケイ酸塩を用いてゲル状の水を生成した場合、ゲル状態が良好に維持されるようになる。
【００１８】
次に、本発明に係る製造装置（ゲル状の水の製造装置）は、所定量の水と、その水の量に応じて定められる分量のクレイとを混合して水和させる混合手段と、混合手段により生成された混合水を攪拌する攪拌手段と、攪拌手段により攪拌された混合水に、予め定められた周波数の振動を印加する加振手段と、攪拌手段及び加振手段が動作する間、混合水の温度が予め定められた目標温度となるように、その混合水に対し加温制御を行う加温制御手段と、を備えることで混合水をゲル化するものである。
【００１９】
即ち、本発明に係るゲル状の水の製造装置では、混合手段により水とクレイとを水和させ、その水和した混合水を攪拌手段により攪拌し、さらに加振手段により振動を印加する。それと同時に、攪拌手段が動作する間、及び加振手段が動作する間は、混合水の温度を目標温度に保つ。これにより、前述したような状態遷移特性を有するゲル状の水を生成できるのである。尚、加振手段により振動を加えた後は、所定期間放置すると良い。
【００２０】
本製造装置を用いれば、前述したような状態遷移特性を有するゲル状の水を工業的に多量に製造できるようになる。
【００２１】
また、本発明に係るゲル状の水の製造装置においては、混合手段は、水とクレイとの混合物を常温下で攪拌して水和させ、温度制御手段は、混合水の温度が目標温度としての５０〜６０［℃］に保持されるように加温制御を行い、加振手段は、周波数が１０〜２０ｋＨｚである振動を混合水に印加するようにすると良い。
【００２２】
このような構成によって、前述したような状態遷移特性を有するゲル状の水を確実に生成できるのである。
【００２３】
また、本発明に係るゲル状の水の製造装置においては、混合水においてクレイが０．０５〜５．０重量％含まれるようにすると良い。このような組成によれば、ゲル状の水のゲル状態が良好に維持される。尚、クレイの割合を０．０５〜５．０重量％の範囲で調整することで、ゲル状の水の粘度を調整することができる。
【００２４】
次に、本発明に係るゲル状の水の製造装置においては、クレイはケイ酸塩を主成分とすることが好ましい。これによれば、前述したように、ゲル状の水のゲル状態が良好に維持されるようになる。
【００２５】
次に、本発明に係るゲル状の水の製造方法は、所定量の水と、その水の量に応じて定められる分量のクレイとを混合して水和させる混合工程と、混合工程により生成された混合水を攪拌する攪拌工程と、攪拌工程により攪拌された混合水に、予め定められた周波数の振動を印加する加振工程と、を有するとともに、攪拌工程及び加振工程において、混合水の温度が予め定められた目標温度となるようにその混合水に対し加温制御を行って、混合水をゲル化するようになっている。
【００２６】
そのような工程を経ることによって、前述したような状態遷移特性を有するゲル状の水が製造されるようになる。
【００２７】
また、本発明に係るゲル状の水の製造方法においては、混合工程において、水とクレイとの混合物を常温下で攪拌して水和させ、攪拌工程及びゲル化工程の双方において、混合水の温度を目標温度としての５０〜６０［℃］に保持し、加振工程において、周波数が１０〜２０ｋＨｚである振動を混合水に印加するようになっている。
【００２８】
このような工程によって、前述したような状態遷移特性を有するゲル状の水を確実に生成できるようになる。
【００２９】
また、本発明に係るゲル状の水の製造方法においては、混合水においてクレイが０．０５〜５．０重量％含まれるようにすると良い。このような組成によれば、ゲル状の水のゲル状態が良好に維持される。尚、クレイの割合を０．０５〜５．０重量％の範囲で調整することで、ゲル状の水の粘度を調整することができる。
【００３０】
また、本発明に係るゲル状の水の製造方法においては、クレイはケイ酸塩を主成分とすることが好ましい。これによれば、前述したように、ゲル状の水のゲル状態が良好に維持されるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下に、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
【００３２】
図１は、本発明に係るゲル状の水の製造装置１（以下、単に製造装置１と記載する）の概略構成を表す構成図である。
【００３３】
本発明の製造装置１は、原料となる水を貯留する貯水部１０と、同じく原料となる後述するゲル素材を収容するゲル材収容部２０と、貯水部１０に貯留する水と、ゲル材収容部２０に収容されるゲル素材とが導入されて混合される混合部３０と、混合部３０に導入された混合水を所望の温度に加熱する加温制御部４０と、混合部３０の混合水を攪拌する攪拌部５０と、混合部３０の混合水に音波ないし超音波振動を印加する加振部６０と、を備えている。原料となる水としては水道水が用いられる。また、ゲル素材としてはケイ酸塩の粉末が用いられる。
【００３４】
加温制御部４０は、混合部３０における混合水の温度を検出するための温度検出部４２を備えている。また、攪拌部５０は攪拌期間を計時するためのタイマ５２を備え、加振部６０は加振期間（音波ないし超音波の印加期間）を計時するためのタイマ６２を備えている。
【００３５】
以下、製造装置１によるゲル状の水の製造工程について図２、図３を用いて具体的に説明する。
〈混合工程〉
図２に示すように、混合部３０は、容器３２を有し、貯水部１０（図１参照）に貯留する水、及びゲル材収容部２０（図１参照）に収容されるゲル素材は、それぞれ、予め定められた量が容器３２に導入される。具体的には、水とゲル素材との混合物（混合水２）におけるゲル素材の割合が０．０５〜５．０重量％となるように、水とゲル素材とが容器３２に導入される。
【００３６】
水とゲル素材とが容器３２に導入されると、まず、攪拌部５０の攪拌機５４により、その水とゲル素材との混合水２が攪拌される。攪拌機５４は、図示しないモータを備え、そのモータの駆動によりシャフト５４ａが回転するように構成されたものである。そして、シャフト５４ａの回転に伴ってそのシャフト５４ａの先端部に取り付けられたインペラー５４ｂが回転し、容器３２内の混合水２が攪拌される。
【００３７】
ここでは、攪拌機５４を用い、常温下で、ゲル素材が完全に水和するまで攪拌する。本願出願人が行った実験では、攪拌機５４におけるシャフト５４ａの回転数（インペラー５４ｂの回転数）を約１０００［ｒｐｍ］とし、約４０［ｍｉｎ］の間連続して攪拌した。ここで、攪拌機５４はタイマ５２を備えており、そのタイマ５２により時間が計時されるとともに、予め定められた時間が経過した後、攪拌機５４の駆動が停止するように構成されている。尚、シャフト５４ａの回転数（インペラー５４ｂの回転数）は約５００〜１０００［ｒｐｍ］とし、攪拌期間は約１５〜５０［ｍｉｎ］とすることが好ましい。
〈加熱工程〉
次に、容器３２内の混合水２を、加温制御部４０により加熱する。
【００３８】
加温制御部４０は、混合水２内に導入される温度センサ４１と、通電により発熱するヒータ４４と、ヒータ４４の発熱量を制御するヒータ制御回路４６とを備えている。
【００３９】
ヒータ４４は容器３２の下方に配設されるようになっているとともに、そのヒータ４４の発熱によって、容器３２がその下方から加熱されるように構成されている。
【００４０】
ヒータ制御回路４６は、温度センサ４１からの出力に基づき容器３２内の混合水２の温度を検出するとともに、混合水２の温度が約６０［℃］となるように、ヒータ４４の通電量を制御する（つまり、ヒータ４４の発熱量を制御する）。尚、混合水２の温度は、５０〜６０［℃］に保持されることが好ましい。
〈攪拌工程〉
次に、混合水２の温度が約６０［℃］に保持された状態で、攪拌機５４を用い、混合水２を再度攪拌する。本願出願人が行った実験では、攪拌機５４におけるシャフト５４ａの回転数（インペラー５４ｂの回転数）を約１０００［ｒｐｍ］とし、約５０［ｍｉｎ］の間連続して攪拌した。尚、シャフト５４ａの回転数（インペラー５４ｂの回転数）は約５００〜１０００［ｒｐｍ］とすることが好ましい。
【００４１】
本願出願人が行った実験によれば、この攪拌工程が終了した段階では、混合水２は、やや粘度のあるコロイド状の溶液となっていた。
〈加振工程〉
次に、図３に示すが、攪拌工程で生成されたコロイド状の混合水２を、加振部６０により加振する。
【００４２】
加振部６０は、超音波振動回路６４を備えており、その超音波振動回路６４の駆動により、容器３２を介してその容器３２内の混合水２に音波ないし超音波振動を印加する。ここで、加振部６０はタイマ６２を備えており、そのタイマ６２により時間が計時されるとともに、予め設定された時間が経過した後、超音波振動回路６４の駆動が停止するように構成されている。
【００４３】
また、本加振工程においては、先の攪拌工程から継続して、加温制御部４０により容器３２内の混合水２の温度が約６０［℃］に保持される。
【００４４】
本願出願人が行った実験では、超音波振動回路６４により約２０ｋＨｚの周波数の超音波振動を発生させ、約３０［ｈ］連続して混合水２にその超音波振動を印加した。尚、超音波振動回路６４により発生させる音波ないし超音波振動の周波数は１０〜２０ｋＨｚとし、音波ないし超音波振動の印加期間は２４〜３０［ｈ］とすることが好ましい。
【００４５】
さらに、本願出願人が行った実験においては、上記のような混合工程、加熱工程、攪拌工程、及び加振工程を経て生成された混合水２を、常温下で約２４［ｈ］放置した。その結果、ゲル状の水が得られた。そして、このゲル状の水は、放置して静止した状態ではゲル状態（低粘度の分散体）を維持し、軽い衝撃が加えられることによって（例えば、揺する、攪拌する、或いは振動させるといった操作によって）、ゲル状態から粘度がより小さい状態（流動性が高い状態）へと遷移し、その後放置すれば再度ゲル状態に遷移する特性を有するものであった。また、本実施形態の製造装置１において製造されたゲル状の水は、以下のような特徴或いは特性も有している。
・無色透明、無臭である。
・生物に悪影響を及ぼすことがない。
・ゲル状態について、温度の影響を受けない。
・不燃性である。
・水性であり、水中に分散する。
・高純度な無機物質である。
【００４６】
このような特性を有するゲル状の水の利用用途、利用態様、或いはメリットとしては、例えば以下のようなものが上げられる。
【００４７】
一例として、植物の育成に利用することができる。具体的に、ゲル状の水は、ゲル状であるが故、地中において浸透或いは拡散しにくく、その地中に保持されやすくなる。即ち、例えば植物の根の部分にゲル状の水を供給すれば、そのゲル状の水が植物の根の部分に保持され、植物の育成に効率的に利用されるようになる。従って、植物に与えるべき水の量を抑えることができる。このような利用態様は、水資源が十分でない地域の緑化に非常に有効である。
【００４８】
また、本発明に係るゲル状の水は、ゲル状であるが故に容器等からこぼれにくくなり、移動や輸送に有利である。
【００４９】
本発明に係るゲル状の水は、その他、利用に関して種々の可能性を秘めている。
【００５０】
尚、本実施形態において、混合部３０及び攪拌部５０が混合手段に相当し、加温制御部４０が加温制御手段に相当し、攪拌部５０が攪拌手段に相当し、加振部６０が加振手段に相当している。
【００５１】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術範囲内において種々の形態をとることができる。
【００５２】
例えば、上記実施形態において、水としては、イオンを取り除いて生成した脱イオン水、純水、蒸留水、などを用いることができる。
【００５３】
また、上記実施形態において、混合水２が均一に混ざりさえすれば、攪拌の方法は問わない。また、混合水２の温度が所定の温度に保持されるのであれば、加熱の方法は問わない。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明のゲル状の水の製造装置の概略構成図である。
【図２】ゲル状の水の製造装置、及び製造工程を説明する図である（その１）。
【図３】ゲル状の水の製造装置、及び製造工程を説明する図である（その２）。
【符号の説明】
【００５５】
１…製造装置、２…混合水、１０…貯水部、２０…ゲル材収容部、３０…混合部、３２…容器、４０…温度制御部、４１…温度センサ、４２…温度検出部、４４…ヒータ、４６…ヒータ制御回路、５０…攪拌部、５２…タイマ、５４…攪拌機、５４ａ…シャフト、５４ｂ…インペラー、６０…加振部、６２…タイマ、６４…超音波振動回路。
【図１】
2010119955.tif 000003
【図２】
2010119955.tif 000004
【図３】
2010119955.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成21年5月11日(2009.5.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
状態遷移特性を有するゲル状の水の製造装置であって、
水とクレイとを混合して、その水とクレイとが水和した混合水を生成する混合手段と、
前記混合手段により生成された混合水を攪拌する攪拌手段と、
前記攪拌手段により攪拌された混合水に振動を印加する加振手段と、
前記攪拌手段が前記混合水を攪拌する期間、及び前記加振手段が前記混合水に振動を印加する期間、その混合水の温度制御を行う加温制御手段と、
を備え、
前記混合手段は、前記クレイとして、ケイ酸塩を主成分とする粘土鉱物を、０．０５〜５．０重量％の割合で前記水に混合するとともに１５〜５０ｍｉｎの期間攪拌して前記混合水を生成し、
前記攪拌手段は、前記混合手段により生成された混合水を５０ｍｉｎの期間攪拌し、
前記加振手段は、前記攪拌手段により攪拌済みの混合水に、１０〜２０ｋＨｚの周波数の振動を２４〜３０ｈの期間印加し、
前記加温制御手段は、前記混合水の温度が５０〜６０℃の範囲で保持されるようにその混合水の温度制御を行い、
前記状態遷移特性は、
外部から力が加えられることによって、所定の粘度を有するゲル状態（以下、第１の状態と記載する）から、その第１の状態よりも粘度が小さい第２の状態に遷移し、外部からの力が所定期間加えられない場合、前記第２の状態から前記第１の状態に遷移する特性であることを特徴とするゲル状の水の製造装置。
【請求項２】
状態遷移特性を有するゲル状の水の製造方法であって、
水とクレイとを混合して、その水とクレイとが水和した混合水を生成する混合工程と、
前記混合工程により生成された混合水を攪拌する攪拌工程と、
前記攪拌工程により攪拌された混合水に振動を印加する加振工程と、
前記攪拌工程にて前記混合水を攪拌する期間、及び前記加振工程にて前記混合水に振動を印加する期間、その混合水の温度制御を行う加温制御工程と、
を備え、
前記混合工程にて、前記クレイとして、ケイ酸塩を主成分とする粘土鉱物を、０．０５〜５．０重量％の割合で前記水に混合するとともに１５〜５０ｍｉｎの期間攪拌して前記混合水を生成し、
前記攪拌工程にて、前記混合工程により生成された混合水を５０ｍｉｎの期間攪拌し、
前記加振工程にて、前記攪拌工程で攪拌済みの混合水に、１０〜２０ｋＨｚの周波数の振動を２４〜３０ｈの期間印加し、
前記加温制御工程にて、前記混合水の温度が５０〜６０℃の範囲で保持されるようにその混合水の温度制御を行い、
前記状態遷移特性は、
外部から力が加えられることによって、所定の粘度を有するゲル状態（以下、第１の状態と記載する）から、その第１の状態よりも粘度が小さい第２の状態に遷移し、外部からの力が所定期間加えられない場合、前記第２の状態から前記第１の状態に遷移する特性であることを特徴とするゲル状の水の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゲル状の水の製造装置、及び製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
水は、飲用水、生活用水、工業用水など種々の形態で利用され、我々にとって最も身近な物質であると言える。蛇口をひねれば水道水が簡単に得られ、飲用水や料理用に用いられる。また、水道水は、洗濯、風呂、トイレ等における生活用水としても用いられる。
【０００３】
このような水であるが、地球上に存在する水のうち、約９７％が海水として存在し、残りの約３％程度が淡水である。淡水も、そのほとんどが氷河等として存在している。
そして、我々が直接利用できる水（淡水）は、地球上に存在する水の総量の１％未満であると言われている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
我々が何気なく利用している水は、上記のように実は非常に貴重なものであり、有効に利用されることが望まれる。
本発明の目的は、種々の利用態様或いは利用可能性を秘めたゲル状の水を製造し得る製造装置、及び製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的に鑑みなされた請求項１の発明は、状態遷移特性を有するゲル状の水の製造装置であって、水とクレイとを混合して、その水とクレイとが水和した混合水を生成する混合手段と、混合手段により生成された混合水を攪拌する攪拌手段と、攪拌手段により攪拌された混合水に振動を印加する加振手段と、攪拌手段が混合水を攪拌する期間、及び加振手段が混合水に振動を印加する期間、その混合水の温度制御を行う加温制御手段と、を備えている。
【０００６】
混合手段は、クレイとして、ケイ酸塩を主成分とする粘土鉱物を、０．０５〜５．０重量％の割合で水に混合するとともに１５〜５０ｍｉｎの期間攪拌して混合水を生成し、
攪拌手段は、混合手段により生成された混合水を５０ｍｉｎの期間攪拌し、
加振手段は、攪拌手段により攪拌済みの混合水に、１０〜２０ｋＨｚの周波数の振動を２４〜３０ｈの期間印加し、
加温制御手段は、混合水の温度が５０〜６０℃の範囲で保持されるようにその混合水の温度制御を行うようになっている。
【０００７】
そして、状態遷移特性は、外部から力が加えられることによって、所定の粘度を有するゲル状態（以下、第１の状態と記載する）から、その第１の状態よりも粘度が小さい第２の状態に遷移し、外部からの力が所定期間加えられない場合、第２の状態から第１の状態に遷移する特性であることを特徴としている。
【０００８】
クレイとは、大地の粘土層から採取される粘土、或いはその粘土を乾燥させたものである。粘土は、岩石中の雲母などと基本的には同様な、整然とした層状構造をもった含水ケイ酸塩鉱物が主体となっている。その含水ケイ酸塩鉱物の成分は、主に、ケイ酸、アルミニウム、水等であり、この他に、マグネシウム、鉄、カルシウム、ナトリウム、カリウム、などの金属、アルカリ金属、アルカリ土類金属などが含まれる。
【０００９】
また、粘土は、適量の水を含んでいるときに粘性或いは可塑性を示す、微粒子の集合体として定義される。例えば、粘度は、ある程度こねることによって柔らかくなり、所望の形状に容易に成形することができる。一方、放置しておくと硬くなる。
【００１０】
そして、本発明に係る製造装置は、水とクレイとを混合して、その水とクレイとが水和した混合水を生成する混合手段と、混合手段により生成された混合水を攪拌する攪拌手段と、攪拌手段により攪拌された混合水に振動を印加する加振手段と、攪拌手段が混合水を攪拌する期間、及び加振手段が混合水に振動を印加する期間、その混合水の温度制御を行う加温制御手段と、を備えることで混合水をゲル化し、粘土と同じような特性（状態遷移特性）を示すゲル状の水を生成し得るように構成されている。
【００１１】
具体的に、混合手段は、クレイとして、ケイ酸塩を主成分とする粘土鉱物を、０．０５〜５．０重量％の割合で水に混合するとともに１５〜５０ｍｉｎの期間攪拌して混合水を生成するように構成されている。
【００１２】
攪拌手段は、混合手段により生成された混合水を５０ｍｉｎの期間攪拌するように構成されている。
加振手段は、攪拌手段により攪拌済みの混合水に、１０〜２０ｋＨｚの周波数の振動を２４〜３０ｈの期間印加するように構成されている。
【００１３】
加温制御手段は、攪拌手段が混合水を攪拌する期間、及び加振手段が混合水に振動を印加する期間、その混合水の温度が５０〜６０℃の範囲で保持されるようにその混合水の温度制御を行うように構成されている。尚、加振手段により振動が加えられた混合水は、所定期間放置されるようにすると良い。
【００１４】
このような混合手段、攪拌手段、加振手段、及び加温制御手段を備えた本発明に係る製造装置によれば、本来の水にはない特性（状態遷移特性）を有するゲル状の水を工業的に多量に生成することができる。
【００１５】
状態遷移特性とは、外部から力が加えられることによって、所定の粘度を有するゲル状態（以下、第１の状態と記載する）から、その第１の状態よりも粘度が小さい第２の状態に遷移し、外部からの力が所定期間加えられない場合、第２の状態から第１の状態に遷移する特性である。
【００１６】
即ち、本発明に係る製造装置によれば、放置して静止した状態では、第１の状態であるゲル状態（低粘度の分散体）を維持し、軽い衝撃が加えられることによって（例えば、揺する、攪拌する、或いは振動させるといった操作によって）、ゲル状態から粘度がより小さい第２の状態（流動性がより大きい状態）へと遷移する特性（状態遷移特性）を有するゲル状の水を生成することができるのである。また、そのゲル状の水は、放置すれば、第２の状態から、第１の状態であるゲル状態に遷移する。
【００１７】
本発明に係る製造装置で生成され得るゲル状の水は、状態遷移特性なる特有の性質を有することで種々の利用可能性を秘めていると言える。
尚、本発明に係る製造装置にて生成されるゲル状の水が状態遷移特性を有する理由であるが、静止した状態では水中に存在するイオンによるイオン結合が維持されることによってゲル状態となり、軽い衝撃が加えられることによってそのイオン結合が一時的に解除されて粘度が小さくなるためと考えられる。言い換えれば、静止した状態では水中に存在するイオンによるイオン結合が維持されることによってゲル状態となり、軽い衝撃が加えられることによってそのイオン結合が一時的に解除されて粘度が小さくなるという性質が、上記混合手段、攪拌手段、加振手段、及び加温制御手段の各構成の連携によって形成されると考えられる。
【００１８】
ここで、本発明に係る製造装置では、クレイが０．０５〜５．０重量％の範囲の割合で水と混合されるように構成されている。つまり、生成されるゲル状の水において、クレイが０．０５〜５．０重量％含まれる。この場合、前述したような状態遷移特性が顕著に表れることが分かっている。尚、クレイの割合が０．０５〜５．０重量％の範囲で調整されることで、ゲル状の水の粘度が調整されるようにすることができる。
【００１９】
また、本発明に係る製造装置では、クレイとして、ケイ酸塩を主成分とする粘土鉱物が、水と混合されるように構成されている。
ケイ酸塩は、二酸化ケイ素と金属酸化物とからなる塩であり、例えば、アルミニウム、鉄、カルシウム、マグネシウム、ナトリウム、カリウムなどの塩がある。尚、基本構造は、ケイ素原子に４個の酸素原子が結合してできる正四面体が規則的に配列し、その隙間に金属イオンが入ったものである。
【００２０】
ケイ酸塩は、水の浸透圧によって引き離される性質を持つ。つまり、均一に水和しやすい性質を持つ。そして、ケイ酸塩が水和した場合、水中のイオンは、ケイ酸塩の結晶表面に電気的に引きつけられることによって、分布が均衡に保たれる。このようなケイ酸塩によれば、ゲル状態（第１の状態）が良好に維持されるようになる。
【００２１】
また、本発明に係る製造装置においては、攪拌手段が、混合手段により生成された混合水を５０ｍｉｎの期間攪拌し、加振手段が、その混合水に１０〜２０ｋＨｚの周波数の振動を２４〜３０ｈの期間印加し、加温制御手段が、混合水の温度を５０〜６０［℃］に保持するように加温制御を行うことで、前述したような状態遷移特性を有するゲル状の水を確実に生成できるように構成されている。
【００２２】
次に、請求項２の発明は、状態遷移特性を有するゲル状の水の製造方法であって、水とクレイとを混合して、その水とクレイとが水和した混合水を生成する混合工程と、混合工程により生成された混合水を攪拌する攪拌工程と、攪拌工程により攪拌された混合水に振動を印加する加振工程と、攪拌工程にて混合水を攪拌する期間、及び加振工程にて混合水に振動を印加する期間、その混合水の温度制御を行う加温制御工程と、を備えている。
【００２３】
混合工程では、クレイとして、ケイ酸塩を主成分とする粘土鉱物を、０．０５〜５．０重量％の割合で水に混合するとともに１５〜５０ｍｉｎの期間攪拌して混合水を生成し、
攪拌工程では、混合工程により生成された混合水を５０ｍｉｎの期間攪拌し、
加振工程では、攪拌工程で攪拌済みの混合水に、１０〜２０ｋＨｚの周波数の振動を２４〜３０ｈの期間印加し、
加温制御工程では、混合水の温度が５０〜６０℃の範囲で保持されるようにその混合水の温度制御を行うようになっている。
【００２４】
そして、状態遷移特性は、外部から力が加えられることによって、所定の粘度を有するゲル状態（以下、第１の状態と記載する）から、その第１の状態よりも粘度が小さい第２の状態に遷移し、外部からの力が所定期間加えられない場合、第２の状態から第１の状態に遷移する特性であることを特徴としている。
【００２５】
即ち、混合工程、攪拌工程、加振工程、及び加温制御工程の各工程を経ることによって、前述したような状態遷移特性を有するゲル状の水が製造されるようになる。
また、本発明に係るゲル状の水の製造方法においては、混合工程において、クレイとしてケイ酸塩を主成分とする粘土鉱物が０．０５〜５．０重量％の範囲の割合で水と混合されるとともに１５〜５０ｍｉｎの期間攪拌され、攪拌工程にて混合水が５０ｍｉｎの期間攪拌され、加振工程にて１０〜２０ｋＨｚの周波数の振動が２４〜３０ｈの期間混合水に印加され、加温制御手段により、その攪拌工程の期間及び加振工程の期間の双方において、混合水の温度が５０〜６０［℃］に保持されることで、前述したような状態遷移特性を有するゲル状の水が確実に生成できるようになっている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下に、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
図１は、本発明に係るゲル状の水の製造装置１（以下、単に製造装置１と記載する）の概略構成を表す構成図である。
【００２７】
本発明の製造装置１は、原料となる水を貯留する貯水部１０と、同じく原料となる後述するゲル素材を収容するゲル材収容部２０と、貯水部１０に貯留する水と、ゲル材収容部２０に収容されるゲル素材とが導入されて混合される混合部３０と、混合部３０に導入された混合水を所望の温度に加熱する加温制御部４０と、混合部３０の混合水を攪拌する攪拌部５０と、混合部３０の混合水に音波ないし超音波振動を印加する加振部６０と、を備えている。原料となる水としては水道水が用いられる。また、ゲル素材としてはケイ酸塩の粉末が用いられる。
【００２８】
加温制御部４０は、混合部３０における混合水の温度を検出するための温度検出部４２を備えている。また、攪拌部５０は攪拌期間を計時するためのタイマ５２を備え、加振部
６０は加振期間（音波ないし超音波の印加期間）を計時するためのタイマ６２を備えている。
【００２９】
以下、製造装置１によるゲル状の水の製造工程について図２、図３を用いて具体的に説明する。
〈混合工程〉
図２に示すように、混合部３０は、容器３２を有し、貯水部１０（図１参照）に貯留する水、及びゲル材収容部２０（図１参照）に収容されるゲル素材は、それぞれ、予め定められた量が容器３２に導入される。具体的には、水とゲル素材との混合物（混合水２）におけるゲル素材の割合が０．０５〜５．０重量％となるように、水とゲル素材とが容器３２に導入される。
【００３０】
水とゲル素材とが容器３２に導入されると、まず、攪拌部５０の攪拌機５４により、その水とゲル素材との混合水２が攪拌される。攪拌機５４は、図示しないモータを備え、そのモータの駆動によりシャフト５４ａが回転するように構成されたものである。そして、シャフト５４ａの回転に伴ってそのシャフト５４ａの先端部に取り付けられたインペラー５４ｂが回転し、容器３２内の混合水２が攪拌される。
【００３１】
ここでは、攪拌機５４を用い、常温下で、ゲル素材が完全に水和するまで攪拌する。本願出願人が行った実験では、攪拌機５４におけるシャフト５４ａの回転数（インペラー５４ｂの回転数）を約１０００［ｒｐｍ］とし、約４０［ｍｉｎ］の間連続して攪拌した。ここで、攪拌機５４はタイマ５２を備えており、そのタイマ５２により時間が計時されるとともに、予め定められた時間が経過した後、攪拌機５４の駆動が停止するように構成されている。尚、シャフト５４ａの回転数（インペラー５４ｂの回転数）は約５００〜１０００［ｒｐｍ］とし、攪拌期間は約１５〜５０［ｍｉｎ］とすることが好ましい。
〈加熱工程〉
次に、容器３２内の混合水２を、加温制御部４０により加熱する。
【００３２】
加温制御部４０は、混合水２内に導入される温度センサ４１と、通電により発熱するヒータ４４と、ヒータ４４の発熱量を制御するヒータ制御回路４６とを備えている。
ヒータ４４は容器３２の下方に配設されるようになっているとともに、そのヒータ４４の発熱によって、容器３２がその下方から加熱されるように構成されている。
【００３３】
ヒータ制御回路４６は、温度センサ４１からの出力に基づき容器３２内の混合水２の温度を検出するとともに、混合水２の温度が約６０［℃］となるように、ヒータ４４の通電量を制御する（つまり、ヒータ４４の発熱量を制御する）。尚、混合水２の温度は、５０〜６０［℃］に保持されることが好ましい。
〈攪拌工程〉
次に、混合水２の温度が約６０［℃］に保持された状態で、攪拌機５４を用い、混合水２を再度攪拌する。本願出願人が行った実験では、攪拌機５４におけるシャフト５４ａの回転数（インペラー５４ｂの回転数）を約１０００［ｒｐｍ］とし、約５０［ｍｉｎ］の間連続して攪拌した。尚、シャフト５４ａの回転数（インペラー５４ｂの回転数）は約５００〜１０００［ｒｐｍ］とすることが好ましい。
【００３４】
本願出願人が行った実験によれば、この攪拌工程が終了した段階では、混合水２は、やや粘度のあるコロイド状の溶液となっていた。
〈加振工程〉
次に、図３に示すが、攪拌工程で生成されたコロイド状の混合水２を、加振部６０により加振する。
【００３５】
加振部６０は、超音波振動回路６４を備えており、その超音波振動回路６４の駆動により、容器３２を介してその容器３２内の混合水２に音波ないし超音波振動を印加する。ここで、加振部６０はタイマ６２を備えており、そのタイマ６２により時間が計時されるとともに、予め設定された時間が経過した後、超音波振動回路６４の駆動が停止するように構成されている。
【００３６】
また、本加振工程においては、先の攪拌工程から継続して、加温制御部４０により容器３２内の混合水２の温度が約６０［℃］に保持される。
本願出願人が行った実験では、超音波振動回路６４により約２０ｋＨｚの周波数の超音波振動を発生させ、約３０［ｈ］連続して混合水２にその超音波振動を印加した。尚、超音波振動回路６４により発生させる音波ないし超音波振動の周波数は１０〜２０ｋＨｚとし、音波ないし超音波振動の印加期間は２４〜３０［ｈ］とすることが好ましい。
【００３７】
さらに、本願出願人が行った実験においては、上記のような混合工程、加熱工程、攪拌工程、及び加振工程を経て生成された混合水２を、常温下で約２４［ｈ］放置した。その結果、ゲル状の水が得られた。そして、このゲル状の水は、放置して静止した状態ではゲル状態（低粘度の分散体）を維持し、軽い衝撃が加えられることによって（例えば、揺する、攪拌する、或いは振動させるといった操作によって）、ゲル状態から粘度がより小さい状態（流動性が高い状態）へと遷移し、その後放置すれば再度ゲル状態に遷移する特性を有するものであった。また、本実施形態の製造装置１において製造されたゲル状の水は、以下のような特徴或いは特性も有している。
・無色透明、無臭である。
・生物に悪影響を及ぼすことがない。
・ゲル状態について、温度の影響を受けない。
・不燃性である。
・水性であり、水中に分散する。
・高純度な無機物質である。
【００３８】
このような特性を有するゲル状の水の利用用途、利用態様、或いはメリットとしては、例えば以下のようなものが上げられる。
一例として、植物の育成に利用することができる。具体的に、ゲル状の水は、ゲル状であるが故、地中において浸透或いは拡散しにくく、その地中に保持されやすくなる。即ち、例えば植物の根の部分にゲル状の水を供給すれば、そのゲル状の水が植物の根の部分に保持され、植物の育成に効率的に利用されるようになる。従って、植物に与えるべき水の量を抑えることができる。このような利用態様は、水資源が十分でない地域の緑化に非常に有効である。
【００３９】
また、本発明に係るゲル状の水は、ゲル状であるが故に容器等からこぼれにくくなり、移動や輸送に有利である。
本発明に係るゲル状の水は、その他、利用に関して種々の可能性を秘めている。
【００４０】
尚、本実施形態において、混合部３０及び攪拌部５０が混合手段に相当し、加温制御部４０が加温制御手段に相当し、攪拌部５０が攪拌手段に相当し、加振部６０が加振手段に相当している。
【００４１】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるも
のではなく、本発明の技術範囲内において種々の形態をとることができる。
例えば、上記実施形態において、水としては、イオンを取り除いて生成した脱イオン水、純水、蒸留水、などを用いることができる。
【００４２】
また、上記実施形態において、混合水２が均一に混ざりさえすれば、攪拌の方法は問わない。また、混合水２の温度が所定の温度に保持されるのであれば、加熱の方法は問わない。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明のゲル状の水の製造装置の概略構成図である。
【図２】ゲル状の水の製造装置、及び製造工程を説明する図である（その１）。
【図３】ゲル状の水の製造装置、及び製造工程を説明する図である（その２）。
【符号の説明】
【００４４】
１…製造装置、２…混合水、１０…貯水部、２０…ゲル材収容部、３０…混合部、３２…容器、４０…加温制御部、４１…温度センサ、４２…温度検出部、４４…ヒータ、４６…ヒータ制御回路、５０…攪拌部、５２…タイマ、５４…攪拌機、５４ａ…シャフト、５４ｂ…インペラー、６０…加振部、６２…タイマ、６４…超音波振動回路。