(57)【要約】【課題】被処理水の体積流量が変動しても改質効率が低下することなく、被処理水の広範な流量変化に自在に対応して安定に被処理水の改質処理を行うことができ安定性に優れるとともに使用性に優れる活性水製造装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明は、流路管３に収容されたセラミック粒子５を被処理水の水流によって水中で流動させて互いに摩擦及び／又は衝突させることにより被処理水を活性化させる活性水製造装置であって、流路管３が、収容されたセラミック粒子５を流動させる流動部４と、流動部４の上流に形成され被処理水を流入させる被処理水流入口１２と、流動部４の下流側に連設された拡開流動部６と、拡開流動部６の下流に形成され活性水を流出させる活性水流出口１７と、を備え、拡開流動部６の最小の流路断面積を流動部４の最大の流路断面積より大きくして形成される。【選択図】図１
2008173567.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流路管に収容されたセラミック粒子を被処理水の水流によって水中で流動させて互いに摩擦及び／又は衝突させることにより前記被処理水を活性化させる活性水製造装置であって、
前記流路管が、収容された前記セラミック粒子を流動させる流動部と、前記流動部の上流に形成され前記被処理水を流入させる被処理水流入口と、前記流動部の下流側に連設された拡開流動部と、前記拡開流動部の下流に形成され活性水を流出させる活性水流出口と、を備え、前記拡開流動部の最小の流路断面積を前記流動部の最大の流路断面積より大きくして形成されていることを特徴とする活性水製造装置。
【請求項２】
前記流路管が、水流の下流側に向かって流路断面積を漸次大きくして形成されていることを特徴とする請求項１に記載の活性水製造装置。
【請求項３】
前記流路管が、前記拡開流動部の下流に連設され流路方向に亘って流路断面積が一定で前記拡開流動部の最大の流路断面積と同一面積の下流側流動部を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の活性水製造装置。
【請求項４】
前記セラミック粒子が、粒径０．１〜１０ｍｍ、見掛け密度１．６〜３．５ｇ／ｃｍ３であることを特徴とする請求項１乃至３の内いずれか１に記載の活性水製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理水の水流によってセラミック粒子を水中で流動させて互いに摩擦、衝突させることにより被処理水を活性化させる活性水製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
生活の利便性が高まる一方で、生活環境は悪化の一途をたどっている。特に、自然破壊と密接な関係がある水環境の悪化は、人間をはじめとする生物にとって解決しなければならない大きな課題である。現在、飲料水市場が拡大しているのも、水環境の悪化が原因の一つといえる。
近年、水に何らかの処理を施し機能化・活性化させた水、いわゆる活性水が、工学・農学・医学等の様々な分野において積極的に利用されている。このような活性水を低コストで製造する方法の一つに、セラミック粒子を用いて水を活性化させるセラミック処理法が挙げられる。水をセラミック粒子で処理して活性化させる活性水製造装置として、例えば以下のようなものが知られている。
（特許文献１）には「セラミック粒子を容器内に装入し、該容器の下部から被処理水を導入して、被処理水の水流によりセラミック粒子を水中で流動、相互摩擦、衝突させることによって被処理水を活性化し、生成された活性水を容器の上部から取り出す活性水の生成方法」が開示されている。
（特許文献２）には「水の流入口の内側表面をセラミックスとし、水の流入口付近に複数の小塊状ファインセラミックスを水の流入により運動可能な状態で配置し、運動により小塊状ファインセラミックス同士を衝突させるようにしたイオン化水処理装置」が開示されている。
（特許文献３）には「給水口を有する外容器の内部に噴出口と排出口とを有する内容器を固定し、内容器の内部にセラミック球の集合体を封入するとともに、給水口に接続した噴出口により噴出する水流でセラミック球を流動させ相互の衝突・摩擦作用を連続的に発生させるようにした水流回転流動式活水装置」が開示されている。
【特許文献１】特許第３７０５５００号公報
【特許文献２】特許第３６４３５６６号公報
【特許文献３】実開平６−５２９８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら上記従来の技術においては、以下のような課題を有していた。
（１）（特許文献１）に開示されたセラミック粒子を流動させる容器（２）は円筒状であり、水流方向と直交方向の流路断面積が水流方向に亘って一様に形成されている。また、（特許文献２）に開示された小塊状ファインセラミックスを運動させ衝突させる超音波発生部（１４）も円筒状であり、水流方向と直交方向の流路断面積が水流方向に亘って一様に形成されている。そのため、（特許文献１）や（特許文献２）の装置に供給される被処理水の体積流量が一定で適正の場合は、セラミック粒子等を水流によって容器等の上部まで舞い上がらせた後、容器等の下部に達するように大きく上下に対流させるとともに相互に摩擦や衝突を起こさせて活性水を製造することができる。しかし、被処理水の体積流量が増加した場合は、装置内を流れる水流の流速が速くなり、水流によってセラミック粒子等が容器等の上部に張り付いて大きな流動が得られず、またセラミック粒子等と水流の接触時間が短くなるため、被処理水の改質効率が低下するという課題を有していた。これは、水道の蛇口に直結したような場合でも蛇口の開口度を変化させることにより体積流量が変動するので、体積流量が少ない場合はセラミック粒子が流動せず、流量が多い場合はセラミック粒子が容器等の上部に張り付いて粒子間の摩擦や衝突が生じなくなる。被処理水を改質できる適正流量範囲が狭く、急に大量の活性水が必要になって蛇口を大きく開いて体積流量を多くした場合は、被処理水を活性化できないという課題を有していた。このように、活性水を得るためには、制限された範囲の狭い適正流量を遵守しなければならず使用性に欠けるという課題を有していた。
（２）（特許文献３）に開示されたセラミック球が封入された内容器（７）は、給水口（３）が接続された下端部から上端部に向かって縮径しており、流路方向と直交方向の流路横断面積を水流方向に亘って漸次小さくして形成されている。このため、被処理水の体積流量が増加した場合は、内容器を流れる水流、特に上端部の水流の流速が速くなりセラミック球が内容器の上端部に張り付いて大きな対流が得られず、またセラミック球と水流の接触時間が短くなるため、被処理水の改質効率が低下するという課題を有していた。
【０００４】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、被処理水の体積流量が変動しても改質効率が低下することなく、被処理水の広範な流量変化に自在に対応して安定に被処理水の改質処理を行うことができ安定性に優れるとともに使用性に優れる活性水製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記従来の課題を解決するために本発明の活性水製造装置は、以下の構成を有している。
本発明の請求項１に記載の活性水製造装置は、流路管に収容されたセラミック粒子を被処理水の水流によって水中で流動させて互いに摩擦及び／又は衝突させることにより前記被処理水を活性化させる活性水製造装置であって、前記流路管が、収容された前記セラミック粒子を流動させる流動部と、前記流動部の上流に形成され前記被処理水を流入させる被処理水流入口と、前記流動部の下流側に連設された拡開流動部と、前記拡開流動部の下流に形成され活性水を流出させる活性水流出口と、を備え、前記拡開流動部の最小の流路断面積を前記流動部の最大の流路断面積より大きくして形成された構成を有している。
この構成により、以下のような作用が得られる。
（１）流路管が、収容されたセラミック粒子を流動させる流動部と流動部の下流側に連設された拡開流動部とを備え、拡開流動部の最小の流路断面積を流動部の最大の流路断面積より大きくして形成されているので、被処理水の体積流量が増加した場合は流動部から拡開流動部にセラミック粒子が押し出されるが、水流の流速が流路断面積の大きな拡開流動部で遅くなるため、拡開流動部でセラミック粒子と水流との必要な接触時間を確保できるとともに、セラミック粒子が拡開流動部で主に流動し、互いに摩擦や衝突させることにより被処理水を改質し活性化させることができるので、被処理水の体積流量が変動しても被処理水の改質効率が低下することなく、安定に被処理水の改質処理を行うことができ安定性に優れる。
（２）活性水が得られる適正な流量範囲を広くすることができるので、使用者は必要な活性水の量に応じて流量を適宜選択することができ使用性に優れる。
【０００６】
ここで、流路管の流動部としては、被処理水の流路方向と直交方向の流路断面積が、流路方向に亘って一定の筒状の内壁を有するものを用いることができる。また、被処理水の流路方向と直交方向の流路断面積が、下流側に向かって大きくなる円錐状の内壁を有するものも用いることができる。
流路管の拡開流動部としては、拡開流動部の最小の流路断面積を流動部の最大の流路断面積より大きくして形成されていれば、被処理水の流路方向と直交方向の流路断面積が、流路方向に亘って一定の筒状の内壁を有するもの、流路断面積が下流側に向かって大きくなる円錐状の内壁を有するもの等、いずれも用いることができる。
流動部や拡開流動部の流路断面積は、被処理水の平均の体積流量に応じて、適宜設計することができる。
【０００７】
セラミック粒子としては、シリカ、アルミナ、アルカリ金属，アルカリ土類金属等の酸化物を含有する酸化物系鉱石粉末を、粒状に造粒し焼成して製造したものが用いられる。
シリカとアルミナの割合は、シリカ１００質量部に対しアルミナが１０〜９５質量部好ましくは２０〜８０質量部が好適に用いられる。アルミナが２０質量部より少なくなるにつれセラミック粒子の機械的強度が低下する傾向がみられ、８０質量部より多くなるにつれ、所定の機械的強度を得るのに必要な焼成温度が高くなり省エネルギー性に欠ける傾向がみられる。特に、１０質量部より少なくなるか９５質量部より多くなると、これらの傾向が著しくなるためいずれも好ましくない。
【０００８】
また、セラミック粒子は、ＢＥＴ法による比表面積が０．０１〜１ｍ２／ｇ、かつ、見掛け密度が１．６〜３．５ｇ／ｃｍ３、粒径が０．１〜１０ｍｍに形成されるのが好適である。
比表面積が０．０１ｍ２／ｇより小さくなるにつれ被処理水との接触面積が減少して改質効率が低下する傾向がみられ、１ｍ２／ｇより大きくなるにつれセラミック粒子が脆弱になり粒子同士の衝突の際に磨耗し易く耐久性が低下する傾向がみられる。
見掛け密度が１．６ｇ／ｃｍ３より小さくなるにつれ、粒子の機械的強度が低下し粒子同士の衝突の際に磨耗したり欠けたりする傾向や、粒子同士が水中で衝突した後に沈降し難く流動し難くなる傾向がみられ、３．５ｇ／ｃｍ３より大きくなるにつれ沈降速度が速いため粒子が水中で流動し難く活発な流動状態が得られず水の改質効果が低下する傾向がみられる。
粒径が０．１ｍｍより小さくなるにつれ、流動するセラミック粒子の運動エネルギーが小さいためセラミック粒子が衝突した際の被処理水の改質効果が低下する傾向がみられ、１０ｍｍより大きくなるにつれ、セラミック粒子を流動化させるのに必要なエネルギーが増加するとともに、粒子同士の衝突点が少なくなり粒子の衝突による改質効果が低下する傾向がみられる。
【０００９】
被処理水としては、活性水の用途に応じて、水道水，イオン交換水，蒸留水，工業用水，雨水，地下水，河川水，生活排水，産業排水，海水及びそれら由来の水から選択された少なくとも１種が用いられる。
【００１０】
被処理水は、立設させた流路管の下方の被処理水流入口から流入させ、活性水を上方の活性水流出口から取り出すのが望ましい。なお、流路管に収容されたセラミック粒子を水中で流動させ互いに摩擦や衝突を生じさせることができるのであれば、横設等させた流路管の側方の被処理水流入口から被処理水を流入させ活性水流出口から活性水を取り出すようにしてもよい。
また、被処理水流入口に整流板を配設して被処理水を渦流や乱流にすることもできる。これにより、セラミック粒子の摩擦や衝突を活発にすることができ、被処理水の活性化効率を高めることができる。
【００１１】
本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の活性水製造装置であって、前記流路管が、水流の下流側に向かって流路断面積を漸次大きくして形成された構成を有している。
この構成により、請求項１で得られる作用に加え、以下のような作用が得られる。
（１）流路管が水流の下流側に向かって流路断面積を漸次大きくして形成されているので、被処理水の体積流量が増加した場合に流速を漸次遅くさせることができるため、わずかに体積流量が変動した場合でも被処理水の改質効率が低下することなく、安定に被処理水の改質処理を行うことができ安定性に著しく優れる。
【００１２】
本発明の請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の活性水製造装置であって、前記流路管が、前記拡開流動部の下流に連設され流路方向に亘って流路断面積が一定で前記拡開流動部の最大の流路断面積と同一面積の下流側流動部を備えた構成を有している。
この構成により、請求項１又は２で得られる作用に加え、以下のような作用が得られる。
（１）拡開流動部の最大の流路断面積と同一面積で、流路方向に亘って流路断面積が一定の下流側流動部が拡開流動部の下流に連設されているので、下流側流動部を流れる被処理水の流速が略一定になって、拡開流動部から押し出されたセラミック粒子が下流側流動部内で流動する距離が長いので、流動し摩擦・衝突するセラミック粒子と被処理水との接触時間を長くすることができ、被処理水の改質効率を高めることができる。
【００１３】
ここで、拡開流動部及び下流側流動部は、使用する被処理水の通常の流量や瞬間的に流れる最大流量を考慮して、１段乃至は複数段の中から適宜選択することができる。主に家庭等で使用される改質水製造装置のように通常の流量や最大流量が少ない場合は、拡開流動部及び下流側流動部は１段ずつ設ければ十分であるが、集合住宅等で使用される改質水製造装置のように被処理水の流量の変動幅が大きい場合は、拡開流動部及び下流側流動部は２段以上の複数段設けるのが好ましい。流量が変動してもセラミック粒子を確実に流動させ摩擦・衝突させるためである。
【００１４】
本発明の請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３の内いずれか１に記載の活性水製造装置であって、前記セラミック粒子が、粒径０．１〜１０ｍｍ、見掛け密度１．６〜３．５ｇ／ｃｍ３である構成を有している。
この構成により、請求項１乃至３の内いずれか１で得られる作用に加え、以下のような作用が得られる。
（１）粒子同士が水中で活発に流動し、また粒子同士の衝突の際に磨耗したり欠けたりすることがなく、長期間安定して被処理水を効率よく改質することができる。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように、本発明の活性水製造装置によれば、以下のような有利な効果が得られる。
請求項１に記載の発明によれば、
（１）流路管内を流れる被処理水の流速が流路断面積の大きな拡開流動部で遅くなるため、流動部、拡開流動部のいずれかでセラミック粒子と水流との必要な接触時間を確保できるとともに、セラミック粒子を流動部、拡開流動部のいずれかで主に流動させ、互いに摩擦や衝突させることにより被処理水を改質し活性化させることができるので、被処理水の体積流量が変動しても被処理水の改質効率が低下することなく、被処理水の広範な流量変化に対応して安定に被処理水の改質処理を行うことができ安定性に優れた活性水製造装置を提供することができる。
（２）活性水が得られる適正な流量範囲を広くすることができるので、使用者は必要な活性水の量に応じて流量を適宜選択することができ使用性に優れた活性水製造装置を提供することができる。
【００１６】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１の効果に加え、
（１）わずかに被処理水の体積流量が変動した場合でも、被処理水の改質効率が低下することなく安定に被処理水の改質処理を行うことができ安定性に著しく優れた活性水製造装置を提供することができる。
【００１７】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２の効果に加え、
（１）下流側流動部を流れる被処理水の流速が略一定になって、拡開流動部から押し出されたセラミック粒子が下流側流動部内で流動する距離が長いので、流動し摩擦・衝突するセラミック粒子と被処理水との接触時間を長くすることができ、被処理水の改質効率を高めることができる活性水製造装置を提供することができる。
【００１８】
請求項４に記載の発明によれば、請求項１乃至３の内いずれか１の効果に加え、
（１）粒子同士が水中で活発に流動し、また粒子同士の衝突の際に磨耗したり欠けたりすることがなく、長期間安定して被処理水を効率よく改質することができる活性水製造装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における活性水製造装置の横断面図である。
図中、１は実施の形態１における活性水製造装置、２はステンレス鋼等で形成された外筒、３はステンレス鋼等で形成され外筒２の内側に立設された縦型の流路管、４は被処理水の流路方向と直交方向の流路断面積が流路方向に亘って一定の筒状の内壁を有する流路管３の流動部、５はシリカ、アルミナ、アルカリ金属，アルカリ土類金属等の酸化物を含有する酸化物系鉱石粉末を粒状に造粒し焼成して製造され流動部４に充填された粒径が０．１〜１０ｍｍ、見掛け密度が１．６〜３．５ｇ／ｃｍ３の複数のセラミック粒子である。本実施の形態においては、流路管３に被処理水を流入させない状態において、流動部４内と後述する第１拡開流動部６の一部に充填されるだけの量のセラミック粒子５が流路管３に収容されている。
６は流動部４の下流側に連設され流路方向の下流側に向かって拡径した拡開流動部としての第１拡開流動部であり、第１拡開流動部６の最小の流路断面積は流動部４の流路断面積より大きくして形成されている（但し、第１拡開流動部６の流路断面積を考える場合、第１拡開流動部６と流動部４の境界である第１拡開流動部６の上流端（流動部４の下流端）は、流動部４の流路であると考える。）。７は第１拡開流動部６の下流側に連設され流路断面積が一定で第１拡開流動部６の最大の流路断面積と同一面積の下流側流動部としての第１下流側流動部、８は第１下流側流動部７の下流側に連設され流路方向の下流側に向かって拡径した拡開流動部としての第２拡開流動部、９は第２拡開流動部８の下流側に連設され流路断面積が一定で第２拡開流動部８の最大の流路断面積と同一面積の下流側流動部としての第２下流側流動部、１０は第２下流側流動部９の下流側に連設され流路方向の下流側に向かって拡径した拡開流動部としての第３拡開流動部、１１は外筒２及び流動部４の一端と接続されたフランジ部、１２はフランジ部１１の略中心に形成され流動部４と連通する被処理水流入口、１２ａは開口部が形成され被処理水流入口１２に配設されたメッシュ，網，パンチングプレート等の仕切板である。被処理水は通過するがセラミック粒子５は通過しないように、仕切板１２ａの開口部の大きさはセラミック粒子５の粒径より小さく形成されている。
１３はステンレス鋼等で形成されたエルボ管からなる被処理水流入管、１４は被処理水流入管１３の一端が接続され略中心に被処理水流入口１２が形成されフランジ部１１にボルトで締結されて仕切板１２ａの外縁をフランジ部１１との間で挟装するフランジ部、１５は仕切板１２ａの外側に配設されフランジ部１１，１４に挟装されたＯリング、１６は端部がフランジ部１４に固着された脚部である。活性水製造装置１は図示しない連結管に被処理水流入管１３が連接され脚部１６で支持することで流路管３が立設される。
【００２０】
１７は第３拡開流動部１０の下流側の活性水流出口、１８は外筒２の他端及び第３拡開流動部１０の一端と接続され略中心に活性水流出口１７が形成されたフランジ部、１９はステンレス鋼等で形成された活性水流出管、２０は活性水流出管１９のフランジ部、２１は開口部が形成され外縁がフランジ部１８，２０との間で挟装されて活性水流出口１７に配設されたメッシュ，網，パンチングプレート等の仕切板である。活性水は通過するがセラミック粒子５は通過しないように、仕切板２１の開口部の大きさはセラミック粒子５の粒径より小さく形成されている。２２は仕切板２１の外側に配設されフランジ部１８，２０に挟装されたＯリングである。
【００２１】
以上のように構成された本発明の実施の形態１における活性水製造装置について、以下その使用方法を説明する。
活性水を製造するときは、水道水，イオン交換水，蒸留水，工業用水，雨水，地下水，河川水，生活排水，産業排水，海水等の被処理水を、被処理水流入管１３から被処理水流入口１２を通して流路管３に流入させる。流入させる被処理水の体積流量は、流動部４内に充填されたセラミック粒子５が流動し相互に摩擦・衝突するのに十分な量に設定し、流動部４内の被処理水の流速をセラミック粒子５が流動可能な流速に整える。これにより、複数のセラミック粒子５を流動部４の被処理水の中で流動させ相互に摩擦・衝突させることで、はっきりとした理由は不明であるが、被処理水を活性化させることができる。
流路管３に流入させる被処理水の体積流量が増加した場合は、流動部４内の流速が増すので、多くのセラミック粒子５が第１拡開流動部６に押し出される。さらに流速が増すと、セラミック粒子５は第１下流側流動部７，第２拡開流動部８，第２下流側流動部９，第３拡開流動部１０に押し出される。第１拡開流動部６，第２拡開流動部８，第３拡開流動部１０の流路断面積は流動部４の流路断面積より大きく形成されているので、第１拡開流動部６，第２拡開流動部８，第３拡開流動部１０内の流速は、流路断面積に応じて低下する。この結果、流動部４から押し出されたセラミック粒子５は、流速に見合った第１拡開流動部６，第１下流側流動部７，第２拡開流動部８，第２下流側流動部９，第３拡開流動部１０内で流動し、相互に摩擦・衝突することによって被処理水が活性化される。
【００２２】
以上のように、本発明の実施の形態１における活性水製造装置は構成されているので、以下のような作用が得られる。
（１）流動部４が、被処理水の流路方向と直交方向の流路断面積が流路方向に亘って一定の筒状の内壁を有しているので、流入させる被処理水の体積流量を、流動部４内に充填されたセラミック粒子５が流動し相互に摩擦・衝突するのに十分な量に設定し、流動部４内の被処理水の流速をセラミック粒子５が流動可能な流速に整えておけば、被処理水の体積流量を略一定に保つことにより、複数のセラミック粒子５を流動部４の被処理水の中で活発に流動させ相互に摩擦・衝突させることで、被処理水を活性化させることができる。
（２）流路管３が、流動部４の下流側に連設された拡開流動部としての第１拡開流動部６，第２拡開流動部８，第３拡開流動部１０と、を備え、拡開流動部の最小の流路断面積（第１拡開流動部６の流路断面積）を流動部４の流路断面積より大きくして形成されているので、被処理水の体積流量が増加した場合は流動部４から拡開流動部にセラミック粒子が押し出されるが、被処理水の流速が流路断面積の大きな第１拡開流動部６，第２拡開流動部８，第３拡開流動部１０で遅くなるため、セラミック粒子５と水流との必要な接触時間を確保できるとともに、セラミック粒子５が拡開流動部で主に流動し、互いに摩擦や衝突させることにより被処理水を改質し活性化させることができるので、被処理水の体積流量が変動しても被処理水の改質効率が低下することなく、安定に被処理水の改質処理を行うことができ安定性に優れる。
（３）第１拡開流動部６，第１下流側流動部７，第２拡開流動部８，第２下流側流動部９，第３拡開流動部１０が水流の下流側に向かって流路断面積を漸次大きくして形成されているので、被処理水の体積流量が増加した場合に流速を漸次遅くさせることができるため、わずかに体積流量が変動した場合でも被処理水の改質効率が低下することなく、安定に被処理水の改質処理を行うことができ安定性に著しく優れる。また、活性水が得られる適正な流量範囲を広くすることができるので、使用者は必要な活性水の量に応じて流量を適宜選択することができ使用性に優れる。
（４）第１拡開流動部６，第２拡開流動部８の各々の最大の流路断面積と同一面積で、流路方向に亘って流路断面積が一定の第１下流側流動部７，第２下流側流動部９が、各々の下流に連設されているので、第１下流側流動部７，第２下流側流動部９を流れる被処理水の流速が各々略一定になって、拡開流動部から押し出されたセラミック粒子が下流側流動部内で流動する距離が長いので、第１拡開流動部６，第２拡開流動部８の各々で流動し摩擦・衝突するセラミック粒子と被処理水との接触時間を長くすることができ、被処理水の改質効率を高めることができる。
（５）流路断面積が一定の第１下流側流動部７に、拡開した第２拡開流動部８が形成されているので、第１下流側流動部７から押し出されたセラミック粒子５の速度が第２拡開流動部８に侵入して減速するため、セラミック粒子５は、第２拡開流動部８と第１下流側流動部７の境目あたりから第１下流側流動部７の間の領域内で活発に流動し、激しく相互摩擦・衝突を生じさせることができる。
（６）拡開流動部と下流側流動部が多段に形成されているので、集合住宅等の集合配管で使用されるように被処理水の流量の変動幅が大きい場合でも、流量の変動に影響されることなくセラミック粒子を確実に流動させ摩擦・衝突させることができ安定に改質水を製造できる。
【００２３】
本実施の形態においては、第１拡開流動部６，第１下流側流動部７，第２拡開流動部８，第２下流側流動部９，第３拡開流動部１０で拡開流動部が構成された場合について説明したが、流入させる被処理水の体積流量の変動量がさらに大きな場合には、流路方向の下流側に向かって拡径した拡開流動部を第３拡開流動部１０の下流側にさらに連設させることができる。なお、被処理水の体積流量の変動量が小さい場合は、第２拡開流動部８，第２下流側流動部９，第３拡開流動部１０を設けなくてもよい。
また、第１下流側流動部７を長くして、第２拡開流動部８の拡開度をさらに大きくすることによって、第１下流側流動部７から押し出されたセラミック粒子５の速度が第２拡開流動部８に侵入して急激に減速し、セラミック粒子５を、第２拡開流動部８と第１下流側流動部７の境目あたりから第１下流側流動部７の間の領域で活発に流動させることができるので、体積流量の著しい変動があっても、セラミック粒子５を活発に流動させることができる。
また、被処理水流入管１３にスクリュー，ポンプ等の水流形成手段を設け、流路管３に強制的に水流を流入させることもできる。これにより、被処理水の体積流量が低下したときでも流路管３内の被処理水の流速が低下しないようにして、セラミック粒子５を流動・相互摩擦・衝突させることができる。
また、活性水流出管１９の大きさ、形状等を適宜選択することによって、流路管３の水流を渦流にしたり乱流にしたりすることもできる。これにより、流路管３内でのセラミック粒子５の流動・相互摩擦・衝突を活発化させることができる。
【００２４】
（実施の形態２）
図２は本発明の実施の形態２における活性水製造装置の要部横断面図である。なお、実施の形態１で説明したものと同様のものは、同じ符号を付して説明を省略する。
１ａは本発明の実施の形態２における活性水製造装置、３ａはステンレス鋼等で形成され外筒２の内側に立設された縦型の流路管、６ａは流動部４の下流側に連設され被処理水の流路方向の下流側に向かって拡径した拡開流動部としての第１拡開流動部であり、第１拡開流動部６ａの最小の流路断面積は流動部４の最大の流路断面積より大きくして形成されている（但し、第１拡開流動部６ａの流路断面積を考える場合、第１拡開流動部６ａと流動部４の境界である第１拡開流動部６ａの上流端（流動部４の下流端）は、流動部４の流路であると考える。）。７ａは第１拡開流動部６ａの下流側に連設され流路方向と直交方向の流路断面積が流路方向に亘って一定の筒状で第１拡開流動部６ａの最大の流路断面積と同一面積に形成された第１下流側流動部である。本実施の形態においては、流路管３に被処理水を流入させない状態において、流動部４内と第１拡開流動部６ａの一部に充填されるだけの量のセラミック粒子５が流路管３ａに収容されている。
１７ａは外筒２の内周部に外縁が溶接等で固定されて活性水流出口１７に配設されたメッシュ，網，パンチングプレート等の仕切板、１９ａは有底の筒状に形成され底部が仕切板１７ａと所定間隔をあけて外筒２に覆い被せられ端部が外筒２の下部の外周部に溶接等で封着された流路形成部材、１９ｂは流路形成部材１９ａの側壁の内側と外筒２の外側との間に形成された活性水流路、１９ｃは活性水流路１９ｂと連通して外筒２の下部側に形成された活性水流出管である。
【００２５】
以上のように構成された本発明の実施の形態２における活性水製造装置の使用方法は、実施の形態１で説明したものと同様なので説明を省略する。
【００２６】
以上のように、本発明の実施の形態２における活性水製造装置は構成されているので、実施の形態１に記載した作用に加え、以下のような作用が得られる。
（１）流路管３ａが、流動部４の下流側に連設された拡開流動部としての第１拡開流動部６ａと、下流側流動部としての第１下流側流動部７ａと、を備え、拡開流動部の最小の流路断面積（第１拡開流動部６ａの流路断面積）を流動部４の最大の流路断面積より大きくして形成されているので、被処理水の体積流量が増加した場合は流動部４から第１拡開流動部６ａにセラミック粒子５が押し出されるが、被処理水の流速が流路断面積の大きな第１拡開流動部６ａで遅くなるため、セラミック粒子５と水流との必要な接触時間を確保できるとともに、セラミック粒子５が第１拡開流動部６ａ，第１下流側流動部７ａで主に流動し、互いに摩擦や衝突させることにより被処理水を改質し活性化させることができるので、被処理水の体積流量が変動しても被処理水の改質効率が低下することなく、安定に被処理水の改質処理を行うことができ安定性に優れる。
（２）第１拡開流動部６ａの最大の流路断面積と同一面積で、流路方向に亘って流路断面積が一定の第１下流側流動部７ａが第１拡開流動部６ａの下流に連設されているので、第１下流側流動部７ａを流れる被処理水の流速が略一定になって、第１拡開流動部６ａから押し出されたセラミック粒子５が第１下流側流動部７ａ内で流動する距離が長いので、流動し摩擦・衝突するセラミック粒子５と被処理水との接触時間を長くすることができ、被処理水の改質効率を高めることができる。
（３）流路管３ａの構成が簡略化されているので、活性水製造装置１ａの生産性を高めることができる。
（４）二重管構造になった流路形成部材１９ａと外筒２との間に活性水流路１９ｂが形成されており、活性水流路１９ｂと連通した活性水流出管１９ｃが、被処理水流入管１３に近い外筒２の下部側に配設されているので、実施の形態１で説明したような活性水流出管１９を活性水流出口１７の上側に配設する場合と比較して、活性水製造装置１ａの高さを抑えてコンパクト化することができる。
【００２７】
ここで、本実施の形態においては、流路形成部材１９ａを外筒２に覆い被せて二重管構造にした場合について説明したが、流路形成部材１９ａを設けずに、実施の形態１と同様に、活性水流出口１７の上方に活性水流出管１９を配設する場合もある。
また、外筒２に流路形成部材１９ａを被せて二重管構造にして流路形成部材１９ａと外筒２との間に活性水流路１９ｂを形成する構造は、実施の形態１や後述する実施の形態３及び実施の形態５でも採用することができる。これにより、本実施の形態と同様に、活性水製造装置の高さを抑えてコンパクト化することができるという作用が得られる。
【００２８】
（実施の形態３）
図３は本発明の実施の形態３における活性水製造装置の要部横断面図である。なお、実施の形態１で説明したものと同様のものは、同じ符号を付して説明を省略する。
１ｂは本発明の実施の形態３における活性水製造装置、３ｂはステンレス鋼等で形成され被処理水の流路の下流側に向かって拡径し外筒２の内側に立設された縦型の流路管、４ｂは被処理水の流路方向と直交方向の流路断面積が下流側に向かって漸次大きくなる円錐状の内壁を有し複数のセラミック粒子５が充填された流動部、６ｂは流動部４ｂの下流側に一体に連設され被処理水の流路方向の下流側に向かって漸次拡径した拡開流動部であり、拡開流動部６ｂの最小の流路断面積は流動部４ｂの最大の流路断面積より大きくして形成されている。
【００２９】
以上のように構成された本発明の実施の形態３における活性水製造装置の使用方法は、実施の形態１で説明したものと同様なので説明を省略する。
【００３０】
以上のように、本発明の実施の形態３における活性水製造装置は構成されているので、実施の形態１に記載した作用に加え、以下のような作用が得られる。
（１）流路管３ｂが、流動部４ｂの下流側に連設された拡開流動部６ｂを備え、拡開流動部６ｂの最小の流路断面積を流動部４ｂの最大の流路断面積より大きくして形成されているので、被処理水の体積流量が増加した場合は流動部４ｂから拡開流動部６ｂにセラミック粒子が押し出されるが、被処理水の流速が流路断面積の大きな拡開流動部６ｂで遅くなるため、セラミック粒子５と水流との必要な接触時間を確保できるとともに、セラミック粒子５が拡開流動部６ｂで主に流動し、互いに摩擦や衝突させることにより被処理水を改質し活性化させることができるので、被処理水の体積流量が変動しても被処理水の改質効率が低下することなく、安定に被処理水の改質処理を行うことができ安定性に優れる。
（２）構成が簡略化されているので、活性水製造装置１ｂの生産性を高めることができる。
（３）流動部４ｂ，拡開流動部６ｂが水流の下流側に向かって流路断面積を漸次大きくして形成されているので、被処理水の体積流量が増加した場合に流速を漸次遅くさせることができるため、わずかに体積流量が変動した場合でも被処理水の改質効率が低下することなく、安定に被処理水の改質処理を行うことができ安定性に著しく優れる。
【００３１】
（実施の形態４）
図４は本発明の実施の形態４における活性水製造装置の要部横断面図である。なお、実施の形態１で説明したものと同様のものは、同じ符号を付して説明を省略する。
１ｃは本発明の実施の形態４における横置き型の活性水製造装置、３ｃはステンレス鋼等で形成され外筒２の内側に横設された流路管、４ｃは被処理水の流路方向と直交方向の流路断面積が流路方向に亘って一定の筒状に形成された流動部、６ｃは流動部４ｃの下流側に斜め上方に向いて連設され被処理水の流路方向の下流側に向かって拡径した拡開流動部であり、拡開流動部６ｃの最小の流路断面積は流動部４ｃの最大の流路断面積より大きくして形成されている。なお、本実施の形態においては、流路管３ｃに被処理水を流入させない状態において、セラミック粒子５は流動部４ｃ及び拡開流動部６ｃの上流端に亘って充填されている。流路管３ｃを流れる被処理水とセラミック粒子５との必要な接触時間を確保しショートパスを防止するためである。
【００３２】
以上のように構成された本発明の実施の形態４における活性水製造装置の使用方法は、実施の形態１で説明したものと同様なので説明を省略する。
【００３３】
以上のように、本発明の実施の形態４における活性水製造装置は構成されているので、実施の形態１に記載した作用に加え、以下のような作用が得られる。
（１）流路管３ｃが、流動部４ｃの下流側に連接した拡開流動部６ｃを備え、拡開流動部６ｃの最小の流路断面積を流動部４ｃの最大の流路断面積より大きくして形成されているので、被処理水の体積流量が増加した場合は流動部４ｃから拡開流動部６ｃにセラミック粒子５が押し出されるが、被処理水の流速が流路断面積の大きな拡開流動部６ｃで遅くなるため、セラミック粒子５と水流との必要な接触時間を確保できるとともに、セラミック粒子５が拡開流動部６ｃで主に流動し、互いに摩擦や衝突させることにより被処理水を改質し活性化させることができるので、被処理水の体積流量が変動しても被処理水の改質効率が低下することなく、安定に被処理水の改質処理を行うことができ安定性に優れる。
（２）構成が簡略化されており、また流路管３ｃが横設されているので、活性水製造装置１ｃの生産性を高めることができるともにコンパクト化することができる。
【００３４】
（実施の形態５）
図５は本発明の実施の形態５における活性水製造装置の要部横断面図である。なお、実施の形態１で説明したものと同様のものは、同じ符号を付して説明を省略する。
１ｄは本発明の実施の形態５における縦型の活性水製造装置、３ｄはステンレス鋼等で形成された縦型の流路管、４ｄは被処理水の流路方向と直交方向の流路断面積が流路方向に亘って拡開した内壁を有しセラミック粒子５が収容された流路管３ｄの流動部、６ｄは流動部４ｄの下流側に連設され被処理水の流路方向の下流側に向かって拡径した拡開流動部であり、拡開流動部６ｄの最小の流路断面積は流動部４ｄの最大の流路断面積より大きく形成されている（但し、拡開流動部６ｄの流路断面積を考える場合、拡開流動部６ｄと流動部４ｄの境界である拡開流動部６ａの上流端（流動部４の下流端）は、流動部４ｄの流路であると考える。）。７ｄは拡開流動部６ｄの下流側に連設され流路方向と直交方向の流路断面積が流路方向に亘って一定の筒状で拡開流動部６ｄの最大の流路断面積と同一面積に形成された下流側流動部である。
２３は流動部４ｄの上流部と接続された流路上流部、２４は流路上流部２３の内壁に突設された係止部、２５は開口部が形成され係止部２４に配設されたメッシュ，網，パンチングプレート等の仕切板である。被処理水は通過するがセラミック粒子５は通過しないように、仕切板２５の開口部の大きさはセラミック粒子５の粒径より小さく形成されている。２６はステンレス鋼等で形成され流路上流部２３に接続されたエルボ管からなる被処理水流入管、２７は流路上流部２３の略中心に形成され流動部４ｄと連通する被処理水流入口、２８は被処理水流入管２６の端部に形成された継手部である。
２９は下流側流動部７ｄの下流部と接続された流路下流部、３０は流路下流部２９の略中心に形成された活性水流出口、３１は流路下流部３０の上部に覆設された蓋部、３２は開口部が形成され外縁が流路下流部２９，蓋部３１との間で挟装されて活性水流出口３０に配設されたメッシュ，網，パンチングプレート等の仕切板である。活性水は通過するがセラミック粒子５は通過しないように、仕切板３２の開口部の大きさはセラミック粒子５の粒径より小さく形成されている。３３は仕切板３２の外側に配設され流路下流部２９，蓋部３１に挟装されたＯリング、３４は蓋部３１に貫設され蓋部３１を流路下流部２９に固定するボルトからなる締結部材、３５は蓋部３１に接続され活性水流出口３０と連通する活性水流出管である。
【００３５】
以上のように構成された本発明の実施の形態５における活性水製造装置の使用方法は、実施の形態１で説明したものと同様なので説明を省略する。
【００３６】
以上のように、本発明の実施の形態５における活性水製造装置は構成されているので、実施の形態１に記載した作用に加え、以下のような作用が得られる。
（１）流路管３ｄが、流路方向に沿って拡開した流動部４ｄの下流側に連設された拡開流動部６ｄと、拡開流動部６ｄの下流側に連設された下流側流動部７ｄと、を備えているので、流動部４ｄでセラミック粒子５が流動し、さらに被処理水の流量に応じて拡開流動部６ｄにセラミック粒子５が押し出され、被処理水の流速が流路断面積の大きな拡開流動部６ｄで遅くなるため、セラミック粒子５と水流との必要な接触時間を確保でき、セラミック粒子５の流動・摩擦・衝突によって被処理水を改質し活性化させることができるので、被処理水の体積流量が変動しても被処理水の改質効率が低下することなく、安定に被処理水の改質処理を行うことができ安定性に優れる。
（２）拡開流動部６ｄの最大の流路断面積と同一面積で、流路方向に亘って流路断面積が一定の下流側流動部７ｄが拡開流動部６ｄの下流に連設されているので、下流側流動部７ｄを流れる被処理水の流速が略一定になって、拡開流動部６ｄから押し出されたセラミック粒子５が下流側流動部７ｄ内で流動する距離が大きいので、流動し摩擦・衝突するセラミック粒子５と被処理水との接触時間を長くすることができ、被処理水の改質効率を高めることができる。
【実施例】
【００３７】
以下、本発明を実施例により具体的に説明する。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
（セラミック粒子の製造）
SiO２：７０％、Al2O3：１１．９％、Na2O：４．７９％、CaO：２．４３％、Fe2O3：３．１９％、K2O:４．１７％、その他１％未満のMg、Cu、Snなどを含む天然鉱石を粒径８μｍ以下に微粉砕し、この微粉末をエタノールと共にボールミルに入れ、転動し混合しながら微粉化した。この混練物をピン回転式造粒装置で遠心力が１００００Gとなる条件で１〜２時間回転させ、エタノールを揮発させながら球形に造粒成形した。この造粒物を耐熱容器に充填して電気炉に入れ、空気雰囲気下又は不活性ガス雰囲気中で１１５０〜１１９０℃焼結した。得られた焼結体は、褐色光沢を有する硬質の粒径約２ｍｍの球状粒子であり、見掛け密度は２．３ｇ／ｃｍ３であった。また、その表面の比表面積はBET法で０．４７m２／ｇであった。また、セラミック粒子は、水道水，イオン交換水，蒸留水，工業用水，雨水，地下水，河川水，生活排水，産業排水，海水等の被処理水に浸漬しても溶出成分が検出されないものであった。
（活性水製造装置の作成）
本実施例は、実施の形態１で説明した活性水製造装置１を用いて実験を行った。実験を行った活性水製造装置１の流動部４の内径は４７ｍｍ、第１拡開流動部６，第１下流側流動部７，第２拡開流動部８，第２下流側流動部９，第３拡開流動部１０の内径は漸次大きくなるように形成し、第３拡開流動部１０の最大径は１４０ｍｍに形成した。
活性水製造装置１のフランジ部２０及び仕切板２１を開け、流路管３の流動部４に第１拡開流動部６の下端（上流端）まで上述のセラミック粒子５を充填した。なお、流路管３に収容されたセラミック粒子５の体積は、流路管３の体積に対し５０％であった。
流路管３にセラミック粒子５を収容した後、フランジ部１８，２０で仕切板２１を挟装するように活性水流出管１９を取り付け、活性水製造装置１を作成した。
【００３８】
（活性水製造装置の評価）
活性水製造装置１の活性水流出管１９にマンガン砂を充填した濾過処理槽を連結し、活性水製造装置１の被処理水流入口１１から水道水（香川県さぬき市）を被処理水として５０Ｌ／分の体積流量で流入させた。濾過処理槽を通過した被処理水のスピン−スピン緩和時間（以下Ｔ２と略す）を、日本電子（株）製  パルスＮＭＲ装置（型式ＪＮＭ−ＭＵ２５Ａ）を用いて測定した。パルスＮＭＲ装置を用いてＴ２の長さを評価することにより、液体の分子運動性を評価することができる。測定モードはＣＰＭＧ法、測定温度は３０℃であり、測定条件は、以下のとおりであった。
X axis Time：2ms/Div、Sampling Point：50/Div、Scan Time：4、Loop：500、Pw1：2.2μs、Pi1：20.0ms、Rep：15.0s、Acq Time：0.2s。
被処理水（活性水製造装置１に流入させる前のもの）のＴ２を測定したところ２．１秒であった。通水１５分後、濾過処理槽を通過した被処理水のＴ２を測定したところ１．６秒であり、Ｔ２が短くなっていることが確認された。被処理水が活性化され水分子間の水素結合性が増加し、より動きにくい水分子集団が生成されたものと推察された。
次に、活性水製造装置１の被処理水流入口１１から被処理水を９０Ｌ／分の体積流量で流入させた。通水１５分後、濾過処理槽を通過した被処理水のＴ２を測定したところ、体積流量５０Ｌ／分の場合とほぼ同じように１．７秒であり、Ｔ２が短くなっていることが確認された。
【００３９】
（比較例１）
実施例１の活性水製造装置１の流動部４と同じ４７ｍｍの内径で、実施例１の流動部４の２倍の長さのパイプを準備した。このパイプに実施例１と同量のセラミック粒子を収容した後、パイプの両端にメッシュ等の仕切板を設けて、比較例１の活性水製造装置を作成した。
比較例１の活性水製造装置の一端にマンガン砂を充填した濾過処理槽を連結し、他端から水道水（香川県さぬき市）を被処理水として５０Ｌ／分の体積流量で流入させた。通水１５分後、濾過処理槽を通過した被処理水のＴ２を測定したところ、実施例１の場合と同様に１．７秒であり、Ｔ２が短くなっていることが確認された。
次に、比較例１の活性水製造装置に被処理水を９０Ｌ／分の体積流量で流入させた。通水１５分後、濾過処理槽を通過した被処理水のＴ２を測定したところ１．９秒であり、Ｔ２が長くなっており被処理水の活性化能が低下していることがわかった。
【００４０】
以上のように本実施例によれば、流路管内を流れる被処理水の流速が流路断面積の大きな拡開流動部で遅くなるため、流動部、拡開流動部のいずれかでセラミック粒子と水流との必要な接触時間を確保できるとともに、セラミック粒子を流動部、拡開流動部のいずれかで流動させ、互いに摩擦や衝突させることにより被処理水を改質し活性化させることができるので、被処理水の体積流量が変動しても被処理水の改質効率が低下することなく、被処理水の広範な流量変化に対応して安定に被処理水の改質処理を行うことができ安定性に優れた活性水製造装置を提供できることが明らかになった。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は、被処理水の水流によってセラミック粒子を水中で流動させて互いに摩擦、衝突させることにより被処理水を活性化させる活性水製造装置に関し、流路管内を流れる被処理水の流速が流路断面積の大きな拡開流動部で遅くなるため、流動部、拡開流動部のいずれか若しくは下流側流動部でセラミック粒子と水流との必要な接触時間を確保できるとともに、セラミック粒子を流動部、拡開流動部のいずれか若しくは下流側流動部で流動させ、互いに摩擦や衝突させることにより被処理水を改質し活性化させることができるので、被処理水の体積流量が変動しても被処理水の改質効率が低下することなく、被処理水の広範な流量変化に対応して安定に被処理水の改質処理を行うことができ安定性に優れた活性水製造装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】実施の形態１における活性水製造装置の横断面図
【図２】実施の形態２における活性水製造装置の要部横断面図
【図３】実施の形態３における活性水製造装置の要部横断面図
【図４】実施の形態４における活性水製造装置の要部横断面図
【図５】実施の形態５における活性水製造装置の要部横断面図
【符号の説明】
【００４３】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ  活性水製造装置
２  外筒
３，３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ  流路管
４，４ｂ，４ｃ，４ｄ  流動部
５  セラミック粒子
６，６ａ  第１拡開流動部
６ｂ，６ｃ  拡開流動部
７  第１下流側流動部
８，８ａ  第２拡開流動部
９  第２下流側流動部
１０  第３拡開流動部
１１，１４，１８，２０  フランジ部
１２  被処理水流入口
１２ａ，１７ａ，２１  仕切板
１３  被処理水流入管
１５，２２  Ｏリング
１６  脚部
１７  活性水流出口
１９，１９ｃ  活性水流出管
１９ａ  流路形成部材
１９ｂ  活性水流路
２３  流路上流部
２４  係止部
２５，３２  仕切板
２６  被処理水流入管
２７  被処理水流入口
２８，３６  継手部
２９  流路下流部
３０  活性水流出口
３１  蓋部
３３  Ｏリング
３４  締結部材
３５  活性水流出管
【図１】
2008173567.tif 000003
【図２】
2008173567.tif 000004
【図３】
2008173567.tif 000005
【図４】
2008173567.tif 000006
【図５】
2008173567.tif 000007