(57)【要約】【課題】各自然現象に酷似した条件の下において人工的に浄化した水を製造することができる浄水装置及び浄水を得る。【解決手段】水を空気と共に循環経路の内部に循環させて水を浄化する浄水装置１０であって、循環経路で水を繰返し落下させて水分子同士を衝突させる水落下部１２と、循環経路に自由電子を放出させて電場を強くした状態で電圧を印加しイオンを空気分子又は水分子に衝突させるイオン化部２４と、循環経路に紫外線を照射する紫外線照射部２１と、循環経路に磁場を印加する磁場印加部２０と、を有する構成とした。【選択図】    図１
2005262075.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水を空気と共に循環経路の内部に循環させて前記水を浄化する浄水装置であって、
前記循環経路で水を繰返し落下させて水分子同士を衝突させる水落下部と、
前記循環経路に自由電子を放出させて電場を強くした状態で電圧を印加し、イオンを空気分子又は水分子に衝突させるイオン化部と、
前記循環経路に紫外線を照射する紫外線照射部と、
前記循環経路に磁場を印加する磁場印加部と、
を有することを特徴とする浄水装置。
【請求項２】
請求項１に記載の浄水装置により得られることを特徴とする浄水。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、浄水装置及び浄水に関する。
【背景技術】
【０００２】
自然界においては、滝によるレナード効果が知られている。レナード効果とは、滝では水が激しく落下して滝壺の水と衝突を繰り返し、水滴がさらに細かい水滴に分裂する時、分裂した滝壺の水面はプラス（＋）の電気を帯び、周囲の空気はマイナス（−）に帯電する現象である。滝壺では、このマイナス（−）に帯電した大量の空気を水の中に送り、このとき発生する空気の泡もマイナス（−）に帯電している。これらにより、水滴表面はマイナス（−）に帯電し、これに隣接する空気はプラス（＋）に帯電し、電気の二重層が存在することになる。ここで、水滴表面とこれに隣接する空気との距離は非常に短く、新しい水面が空気に触れると空気中のプラスイオンがこの二重層の外側を形成するために水面に吸着されるため、空気はマイナス（−）に帯電する。このように、滝の近くや噴水の近くではマイナスイオンが多いことになる。
【０００３】
また、自然界では、電場が強い時、強い電場内にある尖った導体の先端が発光することがある。これは、いわゆるセント・エルモの火といわれるもので、雷雨または激しい風雪の時、電場が非常に強くなり、寺院の塔頂、避雷針、船舶のマスト、山頂での登山者の指先の先端で現れる放電現象であり、青い光が発光する現象である。これは、先端の電場は非常に強くなり、空気中のイオンの速度も速くなり、空気分子と衝突してこれを電離させる。遊離した電子が復帰する際、輻射波を出し、発光する現象である。このように、空気中のイオンが空気分子と衝突することにより、空気中に新しいイオンが発生する。
【０００４】
また、自然界では、光電効果が知られている。光電効果とは、全ての固体はある波長の光に照射される時、その表面から電子を放射する現象である。大気中では、この放射された電子は、気体分子に付着しマイナス（−）の電荷を帯びた軽イオンとなり、固体はプラス（＋）に荷電される。ところで、レナード、トムソン、ブレンリーなどの研究により、紫外線が気体をイオン化させることが判明している。すなわち、大気中では、紫外線によりプラスイオン、マイナスイオンがともに増加することが知られている。
【０００５】
さらに、自然界では、電磁誘導とローレンツ力の相互作用により、磁鉄鉱を含む地層を経た湧き水が多いことが知られている。ここで、ファラディーの電磁誘導の法則は、磁界内を導体が直角に横切るとその導体に自由電子の分極が起こり、誘導電圧を発生するという原理（ファラディーの法則）に基づいている。このファラディーの電磁誘導の法則において、導体を流体（水流）に置換すると、水流内の水分子が自由電子の分極を起こし、この自由電子によりマイナスに帯電した水流が磁場の中を移動すると、所定の起電力が発生する。また、ローレンツ力は磁界内を移動する荷電粒子に作用する力で、磁束密度の一様な磁界に垂直に電子が入射すると、磁界中で電子は磁界と速度に垂直な向きに、ローレンツ力を受け、電子はこのローレンツ力を向心力とする等速円運動を行う。これらの相乗効果で水の活性状態（励起現象）を起こすことになる。
上記のような各自然現象を経て地球上の水が浄化される。浄化された水は、高濃度のマイナスイオンを有し、溶存酸素量が高く、酸化還元電位及び導電率が低く、浸透性が良く、不純物が少ない弱アルカリ性の浄水となる。
【０００６】
なお、従来、還元水、電解水あるいはイオン水として、静電界あるいは電解効果を用いて低い酸化還元電位を有する水を精製する装置がいくつか報告されている（例えば、特許文献１〜４参照。）。しかし、これらはいずれも結果的に低い酸化還元電位の水を人工的に作るというものであり、自然界を摸した装置で自然界の現象に近い状態を作って複合的な効果で浄水を行うという考え方によるものは見られない。
【特許文献１】特開２００１−１８７３８２号公報
【特許文献２】特開２０００−３１７４１４号公報
【特許文献３】特開平１０−６６９７４号公報
【特許文献４】特開平９−２９９９５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記した現象は自然界において見られるものであり、各自然現象に酷似した条件の下において人工的に浄化した水を製造することは行われていなかった。
【０００８】
そこで、本発明は、上記事情を考慮し、各自然現象に酷似した条件の下において人工的に浄化した水を製造することができる浄水装置及びこの浄化装置により得られた浄水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】
【０００９】
請求項１に記載の発明は、水を空気と共に循環経路の内部に循環させて前記水を浄化する浄水装置であって、前記循環経路で水を繰返し落下させて水分子同士を衝突させる水落下部と、前記循環経路に自由電子を放出させて電場を強くした状態で電圧を印加しイオンを空気分子又は水分子に衝突させるイオン化部と、前記循環経路に紫外線を照射する紫外線照射部と、前記循環経路に磁場を印加する磁場印加部と、を有することを特徴とする。
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、水落下部において、循環経路で水を繰返し落下させ水分子同士を衝突させる。これにより、水分子（クラスタ）は細分化されて、浸透性が高く、溶存酸素量の多い水になる。
また、イオン化部において、循環経路に自由電子が放出されて電場が強くなった状態で電圧が印加される。これにより、いわゆるレナード効果と自由電子の放出効果によりプラスイオンあるいはマイナスイオンが発生する。このプラススイオンあるいはマイナスイオンが空気分子又は水分子と衝突を繰返し衝突イオン化が引き起こされる。この結果、大量のマイナスイオンが発生する。
【００１１】
また、紫外線照射部において、循環経路に紫外線が照射される。紫外線が照射されることにより、循環経路が殺菌されるとともに、イオン化部で放出された自由電子により循環経路を循環する水のイオン化が促進される。このとき、供給された自由電子とプラスイオンが結合する。このとき供給された自由電子により、解離反応（Ｈ２Ｏ→ＯＨ-＋Ｈ＋）が促進されて水酸化物イオン（ＯＨ-）が増加する。これにより、水の中のナトリウムイオンやカルシウムイオンも増加し、水酸化物イオンの濃度が高くなる。この結果、水が弱アルカリ性になる。
【００１２】
さらに、磁場印加部において、循環経路に磁場が印加されると、この磁場内を通過する空気中の酸素分子の最外電子核の自由電子が磁場による引力と反発力の作用により分極し、誘導電圧を発生すると同時に強い磁場には荷電粒子が集まり易くなる。プラス又はマイナスの荷電粒子が密集した結果、荷電粒子が激しくぶつかり合い、分子振動を始める。これにより、運動エネルギを持った分子同士が衝突を繰り返すことで最外電子核の自由電子が放出されてしまう分子や原子核の電気的に引力により元に戻る分子がある。放出した電子は、水、空気等の分子と結合し、マイナスイオンとなる。また、電子が元に戻った分子は、その運動エネルギーで赤外線・マイクロ波等を発生する。このマイクロ波が電子スピン共鳴を吸収し、細かくなったクラスタ状態で安定させる。この結果、水の浸透性が高なり、また、イオン分極作用により残留塩素が水酸化物イオンと塩化物イオンになり水の導電率が低下する。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の浄水装置により得られる浄水を特徴とする。
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の浄水装置により得られるため、高濃度のマイナスイオンを有し、弱アルカリ性であり、溶存酸素量、浸透性が高く、さらに、酸化還元電位及び導電率が共に低くなる。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に記載の発明は、水落下部、イオン化部、紫外線照射部及び磁場印加部を備えた浄水装置により製造されるため、高濃度のマイナスイオンを有し、弱アルカリ性であり、溶存酸素量、浸透性が高く、さらに、酸化還元電位及び導電率が共に低い浄水を得ることができる。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の浄水装置により製造される浄水であるため、高濃度のマイナスイオンを有し、弱アルカリ性であり、溶存酸素量、浸透性が高く、さらに、酸化還元電位及び導電率が共に低くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次に、本発明の一実施の形態に係る浄水装置について、図面を参照して説明する。
【００１７】
図１に、本実施の形態の浄水装置の外観図を、図２にその構造図を示す。
図１および図２に示すように、浄水装置１０は、水落下部を備えている。この水落下部は、鉛直方向（重力作用方向）に延びた複数のパイプ１２から構成されている。このパイプ１２は内筒１２−１と外筒１２−２からなる二重構造であり、内筒１２−１の上端部には、汲上げパイプ１８で汲み上げられた水をこれらのパイプ１２に供給するための水供給パイプ１４が接続されている。水供給パイプ１４からパイプ１２に供給される水は、水供給パイプ１４の端部から３６０°拡散ノズル１３に入ってパイプ１２の内筒１２−１内に散布された後、内筒１２−１の内部を自由落下する。
【００１８】
各パイプ１２の下端部には、貯溜タンク１６が接続されている。パイプ１２の内部を自由落下した水は、貯溜タンク１６に一時的に貯溜される。貯溜タンク１６には、また、鉛直方向に延びる汲上げパイプ１８が接続されており、貯溜タンク１６に貯溜した水が汲上げパイプ１８により汲み上げられる。汲上げパイプ１８は水供給パイプ１４に接続されており、汲上げパイプ１８で汲み上げられた水は、水供給パイプ１４を経て各パイプ１２の内筒１２−１の内部に散布され、この浄水装置１０内を循環する。
なお、貯溜タンク１６の水を汲上げパイプ１８で汲み上げるための動力源として循環ポンプ１５が用いられる。また、貯溜タンク１６には当初水（例えば水道水）を供給し、運転中に補充する吸水口１９が設けられている。
【００１９】
浄水装置１０には、また、紫外線照射装置２１および磁場印加装置２０が備えている。この紫外線照射装置２１および磁場印加装置２０は、汲上げパイプ１８に取り付けられていて、汲上げパイプ１８内を循環する水に紫外線を照射し、磁場を印加することができる。磁場の強さは５０００Ｇ（ガウス）前後の値であり、紫外線の波長は、もっとも殺菌力が強いとされる２６０ｎｍの前後の値とする。
【００２０】
浄水装置１０は、さらに、イオン化部を備えている。このイオン化部は、空気吸入口２６と排気口２７とを備え各パイプ１２の外筒１２−２間を連通する接続パイプ２２と、空気吸入口２６の近傍に設けられ接続パイプ２２の内部に自由電子を放出するマイナス電位の電子放出電極２４およびこの電子放出電極２４に対向する位置および排気口２７の近傍に設けられたプラス電位の誘導電極２５とから構成されている。この電子放出電極２４から接続パイプ２２の内部に自由電子が放出され、接続パイプ２２の内部の電場を強くすることができるようになっている。
【００２１】
以上のように、浄水装置１０では、パイプ１２、貯溜タンク１６、汲上げパイプ１８及び接続パイプ２２がそれぞれ連通した循環経路となっており、この循環経路の内部を水が循環する。
【００２２】
次に、本実施形態の浄水装置１０の作用について詳細に説明する。
【００２３】
図１および図２に示すように、水供給パイプ１４からパイプ１２の内筒１２−１に水が散布される。パイプ１２の内筒１２−１に散布された水は、パイプ１２の内部を自由落下する。このとき、接続パイプ２２の空気吸入口２６付近からマイナス帯電した空気がパイプ１２の外筒１２−２に供給される。パイプ１２の内筒１２−１を自由落下した水は、貯溜タンク１６に一時的に貯溜され、汲上げパイプ１８により貯溜タンク１６の内部から上方に汲み上げられる。汲上げパイプ１８により貯溜タンク１６の内部から上方に汲み上げられた水は、再び水供給パイプ１４をへてパイプ１２の内部に供給される。
【００２４】
汲上げパイプ１８からパイプ１２の内部に供給された水は、パイプ１２の内部を自由落下し、再度、貯溜タンク１６に一時的に貯溜され、汲上げパイプ１８により貯溜タンク１６の内部から汲み上げられ、再度、パイプ１２の内部に供給される。このように、パイプ１２の内部に供給された水は、パイプ１２の内部を繰り返し自由落下させられ、水分子同士の衝突が繰り返される。このとき、接続パイプ２２から供給されたマイナスに帯電した空気も一緒に循環されるので、高濃度のマイナスイオンが発生し、浸透性が高く、溶存酸素量の多い水を得ることができる。
【００２５】
図２に示すように、汲上げパイプ１８には磁場印加装置２０が取り付けられ、磁場印加装置２０により汲上げパイプ１８の内部に磁場を発生させているため、この磁場内を通過する空気中の酸素分子の最外電子核の自由電子が磁場による引力と反発力の作用により分極し、誘導電圧を発生すると同時に強い磁場には荷電粒子が集まり易くなる。そして、プラス又はマイナスの荷電粒子が密集した結果、荷電粒子が激しくぶつかり合い、分子振動を始める。
これにより、運動エネルギーを持った分子同士が衝突を繰り返すことで最外電子核の自由電子が放出されてしまう分子や原子核の電気的に引力により元に戻る分子がある。放出した電子は、水、空気等の分子と結合し、マイナスイオンとなる。また、電子が元に戻った分子は、その運動エネルギーで赤外線・マイクロ波等を発生する。このマイクロ波が電子スピン共鳴を吸収し、細かくなったクラスタ状態で安定させる。この結果、汲上げパイプ１８の内部を通る水の浸透性が高くなり、また、イオン分極作用により残留塩素が水酸化物イオンと塩化物イオンになり水の導電率が低下する。
【００２６】
汲上げパイプ１８にはまた、紫外線照射装置２１が設けられており、汲上げパイプ１８内の水に紫外線が照射されている。紫外線は気体、液体をイオン化する機能があり、また、殺菌機能がある。このため、紫外線照射により、汲上げパイプ１８の内部および流れる水が殺菌されるとともに、汲み上げられる水のイオン化が促進される。これにより、水の中のナトリウムイオンやカルシウムイオンが増加し、水酸化物イオンの濃度が高くなり、水が弱アルカリ性になる。
【００２７】
一方、パイプ１２の外筒１２−２部分に接続パイプ２２が接続されており、空気吸入口２６から外部の空気が取り込まれている。この接続パイプ２２の空気吸入口  の近傍には電子放出電極２４が設けられており、この電子放出電極２４から取り込まれた空気に自由電子（過剰電子）が放出されて、接続パイプ２２の内部の電場が強められる。接続パイプ２２内部の空気はパイプ１２の内筒１２−１を自由落下する水やパイプ１２の下部に溜まった水の間を通って連通している次のパイプ１２へと向かい、複数のパイプ１２間を通って排気口２７から排出される。接続パイプ２２の内部の電場が強められると、いわゆるレナード効果と自由電子の放出効果によりプラスイオンあるいはマイナスイオンが発生する。このプラススイオンあるいはマイナスイオンが空気分子又は水分子と衝突を繰返し衝突イオン化が引き起こされる。この結果、接続パイプ２２を通過する空気中に大量のマイナスイオンが発生する。したがって、排気口２７から排出される空気を空気清浄化の目的で用いることができる。また、イオン化された空気に触れ合う水もイオン化が促進される。
【００２８】
以上のように、浄水装置１０の内部では、水供給パイプ１４によりパイプ１２の内部に供給された水がパイプ１２の内部を自由落下し、接続パイプ２２の内部のイオン化された空気に触れてから、汲上げパイプ１８の内部の磁場を通過し、紫外線に照射されるまでを１サイクルとすると、複数回のサイクルが連続して実施されることになる。
【００２９】
本実施形態の浄水装置１０によれば、高濃度のマイナスイオンを有し、弱アルカリ性であり、溶存酸素量、浸透性が高い浄水を得ることができる。また、酸化還元電位が低い浄水を得ることができる。さらに、残留塩素が除去され、導電率が低い浄水を得ることができる。
【００３０】
次に、本実施形態の浄水装置１０で得られた浄水の利用例について説明する。
【００３１】
本実施形態の浄水装置１０で得られた浄水は、飲料水（アルカリイオン水）、水耕栽培、魚介類の養殖（最適育成環境の処方）、化粧品（水使用のもの）、染色（浸透性が高く繊維の中まで浸透するため）、食品加工（豆腐、麺類、その他水利用のもの）、浴場・プール（水質の改善のため）、空気浄化（住居、病院など）、鶏卵場（鶏の飲み水、鶏舎内の浄化）、園芸（散水、温室内の浄化）、洗浄用品（イオン洗浄）など、幅広く利用することができる。
【００３２】
ここで、浄水装置１０により得られた浄水の防腐作用について説明する。
腐食の原因は、水中の溶存酸素による腐食、塩素、異種金属の結合、バクテリア、低いＰＨ、水温の急激な変化、炭酸ガス（井戸水等）、硫酸イオン濃度、水素イオン等様々な原因があり、これらはいずれも電気化学反応を起こすことが腐食の原因になる。これに対して、浄水装置１０により得られた浄水は、水中に溶存するカルシウム、マグネシウム、珪素等の結晶化を促進し、これらが微細化して薄い皮膜となり金属表面の凹凸に沈着し、炭酸カルシウムの防腐食皮膜が形成される。この防腐食皮膜により腐食を防止することができる。また、パイプ１２に供給された水道水が還元電位に移行することで、還元反応による防腐食機能として作用する。
【００３３】
ここで、浄水装置１０により得られた浄水の、トラップに既に付着しているスケールを除去するときの除去作用及びスケールの付着防止作用について説明する。
浄水装置１０によれ得られた浄水は、過剰電子を含んでおり、浄水装置１０による処理過程ではイオン分極状態になる。この時に、正・負イオンの衝突と濃縮が同時に起きる。これは、水中に溶存しているイオンがそれぞれ結合し易い状態に変化しているために、イオンの結晶化が促進されるためである。通常はトラップ壁面でスケールとして発生するが、浄水は、水中でスラッジのような微粒子が水中で結晶化し、これらが水流と共に外部に排出される。
また、浄水中のイオンは、イオン衝突、結晶化された後なので、希薄状態になる。イオンが希薄化された水は、溶解性の高い水であるため、トラップの内面に付着したスケールや錆等の混合結晶が溶解し、これらを排水と共に外部に流出する。
以上の作用により、浄水は、既にトラップに付着したスケールを除去することができ、あるいはスケールの付着を防止することができる。
【００３４】
次に、本発明の浄水装置１０を用いた試験例について説明する。
【００３５】
試験は、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの４種類の条件の下で行った。
条件Ａは、接続パイプ２２の空気吸入口２６の近傍の電子放出電極２４に所定のマイナス電位（−８０００Ｖ〜−１２０００Ｖ程度）を与え、この電子放出電極２４に対向する位置にある誘導電極２５−２および排気口２７の近傍にある誘導電極２５−１に所定のプラス電位（０Ｖ程度）を与えて浄水装置１０を働かせた場合である。この条件下で、本発明の浄水装置１０を２時間働かせた間の各データの変化を表１及び図３に示した。
なお、以下の表および図において「ＴＩＭＥ」は測定時刻を意味し、「ＯＲＰ」は酸化還元電位（Oxidation−Reduction Potentials）を意味し、「ｐＨ」は水中の水素指数を意味し、「ＤＯ」は溶存酸素量（Dissolved Oxygen）を意味し、「ＥＣ」は導電率を意味し、「ｉｏｎ」はイオン数を意味し、「Ｗ−ＴＥＭＰ」は水の温度（℃）を意味する。
【表１】
2005262075.tif 000003
表１及び図３から酸化還元電位及び導電率が低下していることが判明した。また、水のアルカリ度が増し、また溶存酸素量が増加していることが判明した。
この試験結果により、上述した浄水の効果があることが証明できた。
【００３６】
条件Ｂは、接続パイプ２２の空気吸入口２６の近傍の電子放出電極２４に所定のマイナス電位を与え、排気口２７の近傍にある誘導電極２５−１に所定のプラス電位を与えて浄水装置１０を働かせた場合である。この条件下で、本発明の浄水装置１０を２時間働かせた間の各データの変化を表２及び図４に示した。
【表２】
2005262075.tif 000004
表２及び図４から酸化還元電位及び導電率が低下していることが判明した。また、水のアルカリ度が増し、また溶存酸素量が増加していることが判明した。
この試験結果により、上述した浄水の効果があることが証明できた。
【００３７】
条件Ｃは、電子放出電極２４および誘導電極２５電位を与えず、代わりに汲上げパイプ１８に濾過フィルタ１７を設けた場合である。この条件下で、本発明の浄水装置１０を２時間働かせた間の各データの変化を表３及び図５に示した。
【表３】
2005262075.tif 000005
表３及び図５から酸化還元電位及び導電率が低下していることが判明した。また、水のアルカリ度が増し、また溶存酸素量はやや減少していることが判明した。
【００３８】
条件Ｄは、接続パイプ２２の空気吸入口２６の近傍の電子放出電極２４に所定のマイナス電位を与え、誘導電極２５には電位を与えなかった場合である。この条件下で、本発明の浄水装置１０を２時間働かせた間の各データの変化を表４及び図６に示した。
【表４】
2005262075.tif 000006
表４及び図６から酸化還元電位及び導電率が低下していることが判明した。また、水のアルカリ度が増し、また溶存酸素量が増加していることが判明した。
この試験結果により、上述した浄水の効果があることが証明できた。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
上述したように、本発明の浄水は、飲料水、魚介類の養殖、化粧品、染色、食品加工、畜産、農耕、園芸、浴場、プール、医療、洗浄目的など幅広く用いることができ、さらに、浄水を行う際に発生するマイナスイオンを含んだ空気は住まいや公共施設、病院などの空気浄化の目的に用いることができる。したがって、産業上の広い分野で、利用の可能性が大きい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本実施形態に係る浄水装置の概略構成図である。
【図２】本実施形態に係る浄水装置を構成する磁場印加部の概略構成図である。
【図３】本実施形態の浄水装置を用いた試験結果である。
【図４】本実施形態の浄水装置を用いた試験結果である。
【図５】本実施形態の浄水装置を用いた試験結果である。
【図６】本実施形態の浄水装置を用いた試験結果である。
【符号の説明】
【００４１】
１０      浄水装置
１２      パイプ（水落下部）
１３      拡散ノズル
１４      水供給パイプ
１５      循環ポンプ
１６      貯溜タンク
１７      濾過フィルタ
１８      汲上げパイプ
１９      吸水口
２０      磁場印加装置（磁場印加部）
２１      紫外線照射装置（紫外線照射部）
２２      接続パイプ（イオン化部）
２４      電子放出電極（イオン化部）
２５      誘導電極
２６      空気吸入口
２７      排気口
２８      処理水排出口
【図１】
2005262075.tif 000007
【図２】
2005262075.tif 000008
【図３】
2005262075.tif 000009
【図４】
2005262075.tif 000010
【図５】
2005262075.tif 000011
【図６】
2005262075.tif 000012