(57)【要約】【課題】環境、人体に優しい還元電位水の省エネ製造で、中和工程を省き量産するために中性水である水道水に水素ガスを高効率で溶存させる混合製法で大変高い還元電位の水素の豊富な水を生成することが可能な溶存水素還元水製造装置の提供を目的とする。【解決手段】上記目的を達成するためになされた請求項１の発明に係る溶存水素還元水製造装置は、液体流入口に分岐板を設け、分岐の一方は流入口同等径で先端にＴ字分岐管を設けた主管、他方は主管に貫通する２〜５ｍｍの複数個の小径孔と外部より気ガスを添加する気体流入孔を設けた密閉の高圧室からなる二重構造の静止型差圧噴射混合する事を特徴とする気液混合装置【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体流入口に分岐板を設け、分岐の一方は流入口同等径で先端にＴ字分岐管を設けた主管、他方は主管に貫通する２〜５ｍｍの複数個の小径孔と外部より気ガスを添加する気体流入孔を設けた密閉の高圧室からなる二重構造の静止型差圧噴射混合する事を特徴とする気液混合装置
【発明の詳細な説明】
【技術分解】
【０００１】本発明は、液体に気ガスを混合溶解する気液混合装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】近年  環境に優しい、人体に優しい水等の機能水が様々研究されている。
オゾン溶解により水を清浄する高度水処理や酸素を多く溶存させた高酸素水、電気分解で生成する電解イオン水やアンモニアを溶存するアンモニア水、水素を溶存させる還元水素水などの機能水がある。近年  油脂成分と結合して浮上分離する高酸素水や工業界ではシリコンウェハ洗浄水としてよく用いられている制御水の高い洗浄効果、金属成分除去効果の強い水として水素水が注目されている。環境時代、水素エネルギー時代の昨今、微粉洗浄力、シリカ除去力の確認されている高溶存水素水が期待されている。
また活性酸素と中和して健康を保つとされる水素水は飲用としても広がりつつある。これは水の持つ酸化還元電位（以下「ＯＲＰ」という）という電気で、ＯＲＰ値の高い水は他の物質を酸化し易い状態の水であり、ＯＲＰ値の低い水は他の物質を還元し易い状態にあるとされる。
溶存酸素水は高いプラス電位を持ち、通常の上水道水のＯＲＰは＋４００〜＋８００ｍＶであり活性酸素を作り出す水と云われている。反して水素水はマイナスの低い電位を持つ水であり、体内や皮膚細胞にマイナス電位が働き、免疫力や自然治癒力が高まりアトピー性皮膚炎や様々な疾患が改善すると云われている。人間の体液は−５００〜＋２５０ｍＶとされる。
＋８００ｍＶ以上、−５００ｍＶ以下では細菌の不活性化並び除菌性能が確認されている（日本産業洗浄協議会文献より）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】従来の酸化還元電位水の製法には水の電気分解による酸化還元電位水製造方法や水と気ガスを高圧下で混入する混合タンク方式や気液混合ポンプ内で混合する方法、配管ラインにオリフィスミキサーを設けて高い圧力下で気体を液中で圧縮して溶解する方法や中空糸モジュールを用いて水と気ガスを混合する方法などがある。電気分解製法では電極の陰極側水はＯＲＰがマイナス側に大きくなるがＰＨも上昇しアルカリ性となるため、酸を加えて中和して中性のマイナスＯＲＰの還元電位水を得る手間がある。また電気分解による生成に時間を要する問題がある。
混合タンク方式では高圧力タンクを要し、大容量では大面積が必要になる割に溶解生成時間を要する。気液混合ポンプではサクション気体添加量を大きくすると空汲みやキャビテーションを起こす。オリフィス貫通式では２〜８ｍｍの小径オリフィスを設けてポンプにより２．５Ｍｐａもの圧力を加えた高圧タンク方式を配管ラインで行い、短時間で水溶化生成を行うが水路口径を小さくする必要から大水量生成が出来ない、また高圧による機械ストレスが高く消費電力も大きい。中空糸モジュール方式では安定したＯＲＰを得られるもののガス添加量の割に溶存酸素濃度（ＤＯ）や溶存水素濃度（ＤＨ）もＯＲＰ数値も大きく伸びない。また殆どの方法で高ＤＨ、高ＯＲＰを得るために気ガス溶解の前処理として脱気工程を設けてハングリーな水にする必要がある。
本発明は、元来中性水である水道水に従来の半分程度の気ガス添加で、水流を利用して無電力で高効率に溶存させる。水素混合の還元電位水では従来の−５００ｍＶを超えて−５５０ｍＶを生成することが可能な還元水製造を行うことができる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】液体流入口１に分岐板２を設け、分岐の一方は流入口同等径で先端にＴ字分岐管４を設けた主管３、他方は主管に貫通する２〜５ｍｍの複数個の小径噴射孔５と外部より気ガスを添加する気体流入口６を設けた密閉の高圧室７からなる二重構造の静止型差圧噴射混合する事を特徴とする気液混合装置
【発明の効果】
【０００５】図１に示された本発明の気液混合装置の断面図で説明する。吸込み圧力または押し込み圧力により流入口１に到達した液体は分岐板２により分流する。一方は流入口同等の口径面積を有する管抵抗の少ない主管３路であり、他方は主管３と２〜５ｍｍ径の複数個の小径噴射孔５でつながる密閉の室で、その室内には同等圧力以上の水素ガスが気体流入孔６より流入して溶解した高圧流出圧力となる高圧室７となり、一つの元圧力から差圧を生みベンチェリ効果を出す。
本発明はポンプ吸込口７に取り付けた場合にはポンプの吸込み負圧力と気ガス注入圧力により大きな差圧が生じる。ポンプ吐出管路に取り付けた場合は送水圧力以上の気ガス圧力を設定する事で、気ガスは気体流入孔から配管水路に注入される。河川に例えると支流である低圧管内に強い傾斜で高い位置から流れてきて合流する小川の高圧室であり、合流点では支流の流れに陽動を起こして渦が生じ気中の空気を引き込むが如くに水素が溶解して全体に広がる。
小型で瞬間生成を目的とするオリフィス方式と比較する。本発明はポンプ本来の配管口径のままであり、ポンプ性能表内の運転が出来、気体も自己渦巻きにより微細気泡になるのでキャビテーション変動が少なく、ポンプストレス無く水量を確保できる。水素ガスでは瞬時にＯＲＰ還元電位値は高いマイナス値を示すと共にＤＨ溶存水素量も高い値を得られる。本発明の気液混合装置は省スペースで設置が出来る上に気ガス添加量も従来の半分程度で済み、ランニングコストもローコストで製作出来る。電力量５８０Ｗのポンプの吸い込み配管内に設置した実験では水道水を原水として、水素ガス添加量２００ｃｃ毎分下で生成水量２１．８Ｌ／ｍｉｎ、ＤＨ１．５５ｍｇ／Ｌ、ＯＲＰは−５５０ｍｖを得られ、運転電流は５０Ｈｚで２．３Ａ、６０Ｈｚでは２．８Ａ。騒音は５８．８ｄＢである。オリフィス方式での性能は前処理に活性炭による成分吸着と溶存酸素脱気を行い、水素ガス添加量５００ｃｃ毎分下で生成水量２０Ｌ／ｍｉｎを得るのに電力量３．７ｋｗのポンプを用い２．５Ｍｐａの圧力を作りだして、ＤＨは１．５５ｍｇ／Ｌ、ＯＲＰは−５５０ｍｖ、運転電流は３６Ａ、騒音は７９．２ｄＢであった。  またオリフィス方式では２〜４ｍｍのオリィフィス孔を通過させて高圧下溶存を行う為に、２０Ｌ／ｍｉｎが限界であると同時にポンプと配管部材に大きな負担がかかる。万一異物が混入してオリフィス孔を塞ぐと５Ｍｐａを越える圧力が配管路にかかる。本発明の気液混合装置では電力を用いずに、従来設計の要綱水量のポンプの選択が出来、ポンプへの負担が少なく、静穏な環境で大量の高濃度水素水が生成できる。
水素水は物質を酸化（腐食）させる溶存酸素が低減なされる。健康に影響を及ぼすとされる溶存活性酸素も抑制される。実験では生花の長寿化、トマトの甘味アップや多収穫、魚の産卵回数増や配管内部の清浄化、ポンプや加工材の清浄に効果が見られる。溶存水素還元水製造装置で製造された還元水は、無味無毒の溶存水素濃度が高いため気中酸素の溶解遅延に働き酸化しにくい中性の安全な水に生成され、プール・大衆浴場・医療機器や精密機器の洗浄、食品加工・製造、清涼飲料水、農業や工業用水の水質改善に用いることができる。酸素添加も同様にＯＲＰ還元電位値は高いプラス値を示す。油脂成分の剥離性能が上がる。洗濯実験では取れにくい油汚れが洗剤を用いない状況下でかなり落ちる事が確認された。また水中に生息する陰性グラム細菌の繁殖抑制と生存低減が大学において確認され、細菌抑制とエンドトキシン（毒素）低減の有用性が認められた。環境破壊の一つである界面活性剤の使用量を低減でき、リネン業界や工業界で用いる事ができる。本発明は、元来中性水である水道水に気ガスを、水流を利用して無電力で高効率に溶存させて、水素ガス添加の還元電位水では従来のマイナス５００ｍｖを超えるマイナス６００ｍｖを生成することが可能な還元水製造を行うことができる。
【実施例】本発明の実施の形態を図２の溶存水素還元水製造装置のフロー図を以って説明する。
上水道接続口１２に水道を接続する。水道水は上水道接続口１２より流入して定圧弁２０により０．１Ｍｐａに定圧して活性炭フィルター１３を経て本発明の気液混合装置８を介して送水ポンプ１４のサクション１５より吸込まれて撹拌されてデリベリ１８より送水される。本発明の気液混合装置８の液体流入口１に到達した０．１Ｍｐａの圧力の水は、分岐板２により分水して一方は抵抗の低い主管へと流れる。分岐の他方は気体流入口６より０．２Ｍｐａで水素ガスが注入される密閉の混合室に水素ガス発生器２１より０．１Ｍｐａで流入して気ガスを圧縮溶解して主管に貫通する２〜５ｍｍの複数個の小径噴射孔５から低圧で流水する主管に噴出して低圧流水に撹拌混合する。気液混合水はＴ字分岐管４に到達して衝突し水撃作用と分岐路により衝撃圧縮と分離撹拌混合をする。Ｔ字分岐管４から噴出した気液混合水はケーシング９の内壁に衝突して、前記同様に水撃作用による圧縮溶解と分散を繰り返す。次に気液混合水は集合口１０で合流撹拌され、流出口１１より送水ポンプ１４のサクション１５に吸込まれ、ポンプケーシング１６内で羽根車１７により撹拌混合されてデリベリ１８から送水ライン１９に送られる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明の混合ミキサーの断面図
【図２】溶存水素還元水製造装置のフロー図
【符号の説明】
【０００７】  １  液体流入口
２  分岐板
３  主管
４  Ｔ字分岐管
５  小径噴射孔
６  気体流入口
７  高圧室
８  気液混合装置
９  ケーシング
１０  集合口
１１  流出口
１２  上水道接続口
１３  活性炭フィルター
１４  送水ポンプ
１５  サクション
１６  ポンプケーシング
１７  羽根車
１８  デリベリ
１９  送水ライン
２０  定圧弁
２１  水素ガス発生器
【図１】
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【図２】
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