特開 2024-40884 流体改質装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024040884

(43)【公開日】2024-03-26

(54)【発明の名称】流体改質装置

(51)【国際特許分類】

   C02F 1/68 20230101AFI20240318BHJP

   B01F 23/231 20220101ALI20240318BHJP

   B01F 25/21 20220101ALI20240318BHJP

   B01F 25/452 20220101ALI20240318BHJP

   B01F 23/2373 20220101ALI20240318BHJP

【ＦＩ】

C02F1/68 510A

B01F23/231

B01F25/21

B01F25/452

B01F23/2373

C02F1/68 510B

C02F1/68 520B

C02F1/68 530A

C02F1/68 530L

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022145525

(22)【出願日】2022-09-13

(71)【出願人】

【識別番号】506195376

【氏名又は名称】株式会社鈴矢電機サービス

(74)【代理人】

【識別番号】100147913

【弁理士】

【氏名又は名称】岡田 義敬

(74)【代理人】

【識別番号】100091605

【弁理士】

【氏名又は名称】岡田 敬

(74)【代理人】

【識別番号】100197284

【弁理士】

【氏名又は名称】下茂 力

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 英世

【テーマコード（参考）】

4G035

【Ｆターム（参考）】

4G035AB04

4G035AC15

4G035AC26

4G035AE01

4G035AE13

(57)【要約】

【課題】水等の流体を良好に改質することができる流体改質装置を提供する。
【解決手段】流体改質装置１０は、貯留部１２と、気体調整部１５と、気体輸送部１６と、を具備する。貯留部１２は、処理水１１が貯留される。気体調整部１５は、気体１３の温度および圧力を調整することにより、調整済気体１４を生成する。気体輸送部１６は、気体調整部１５で調整された後の調整済気体１４を貯留部１２に導く。気体輸送部１６は、第１気体輸送部１６１と、第２気体輸送部１６２と、第３気体輸送部１６３と、吹出部１７と、を有する。第１気体輸送部１６１は、貯留部１２の外部から貯留部１２の底面の近傍まで伸びる。第２気体輸送部１６２は、第１気体輸送部１６１と連続して底面に沿って伸びる。第３気体輸送部１６３は、第２気体輸送部１６２と連続して略環状に形成される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

処理水が貯留される貯留部と、
気体の温度および圧力を調整することにより、調整済気体を生成する気体調整部と、
前記気体調整部で調整された後の前記調整済気体を前記貯留部に導く気体輸送部と、を有し、
前記気体輸送部は、
前記貯留部の外部から前記貯留部の底面の近傍まで伸びる第１気体輸送部と、
前記第１気体輸送部と連続し、前記底面に沿って伸びる第２気体輸送部と、
前記第２気体輸送部と連続し、略環状に形成された第３気体輸送部と、
前記第３気体輸送部に形成された孔であり、前記気体が前記処理水に噴き出される吹出部と、を有することを特徴とする流体改質装置。

【請求項2】

前記吹出部は、前記第３気体輸送部の、半径方向内側面および半径方向外側面に形成されることを特徴とする請求項１に記載の流体改質装置。

【請求項3】

前記第３気体輸送部は、前記貯留部の底面部から離間した上方側に配置されることを特徴とする請求項１に記載の流体改質装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、流体改質装置に関し、例えば、水を改質する流体改質装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から水は、工業、農業をはじめとする様々な産業で活用されている。例えば、工業分野では、鉄板等をはじめとする板状材料の表面に塗料を塗布する塗装工程が存在する。塗装工程では、塗料を良好に塗布する為に、鉄板の表面を洗浄する洗浄工程を実施するが、当該洗浄工程では専用の薬剤が添加された洗浄水を用いる。係る事項は、例えば特許文献１に記載されている。

【0003】

一方、特許文献２を参照して、空気の各種性質を改良する装置が開発されている。ここでは、空気に対して所定の圧力を加えながら波動を与えることで、空気の物性を良好な状態としている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００８－２２３０４８号公報

【特許文献2】特開２００９－１１７４９２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、前述した特許文献１等に記載された発明では、洗浄に要するコストの観点から改善の余地があった。

【0006】

具体的には、特許文献１に記載された発明では、塗装工程において基材の洗浄のために専用の溶液を使用すると、専用の溶液の購入、調合、保管および破棄が必要になることから、工業用製品の製造コストが上昇してしまう課題があった。更に、特許文献２に記載された発明は、空気を改質するものであるが、水などの液体を対象とする発明ではなかった。

【0007】

本発明は、このような問題点を鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、水等の流体を良好に改質することができる流体改質装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の流体改質装置は、処理水が貯留される貯留部と、気体の温度および圧力を調整することにより、調整済気体を生成する気体調整部と、前記気体調整部で調整された後の前記調整済気体を前記貯留部に導く気体輸送部と、を有し、前記気体輸送部は、前記貯留部の外部から前記貯留部の底面の近傍まで伸びる第１気体輸送部と、前記第１気体輸送部と連続し、前記底面に沿って伸びる第２気体輸送部と、前記第２気体輸送部と連続し、略環状に形成された第３気体輸送部と、前記第３気体輸送部に形成された孔であり、前記気体が前記処理水に噴き出される吹出部と、を有することを特徴とする。

【0009】

また、本発明の流体改質装置では、前記吹出部は、前記第３気体輸送部の、半径方向内側面および半径方向外側面に形成されることを特徴とする。

【0010】

また、本発明の流体改質装置では、前記第３気体輸送部は、前記貯留部の底面部から離間した上方側に配置されることを特徴とする。

【発明の効果】

【0011】

本発明の流体改質装置は、処理水が貯留される貯留部と、気体の温度および圧力を調整することにより、調整済気体を生成する気体調整部と、前記気体調整部で調整された後の前記調整済気体を前記貯留部に導く気体輸送部と、を有し、前記気体輸送部は、前記貯留部の外部から前記貯留部の底面の近傍まで伸びる第１気体輸送部と、前記第１気体輸送部と連続し、前記底面に沿って伸びる第２気体輸送部と、前記第２気体輸送部と連続し、略環状に形成された第３気体輸送部と、前記第３気体輸送部に形成された孔であり、前記気体が前記処理水に噴き出される吹出部と、を有することを特徴とする。本発明の流体改質装置によれば、略環状に形成された第３気体輸送部に形成された吹出部から、調整済気体を処理水に吹き出すことにより、処理水を適切に改質できる。

【0012】

また、本発明の流体改質装置では、前記吹出部は、前記第３気体輸送部の、半径方向内側面および半径方向外側面に形成されることを特徴とする。本発明の流体改質装置によれば、第３気体輸送部の半径方向外側および半径方向内側の両方から、処理水に対して調整済気体を噴出することができ、更に効果的に且つ早期に処理水を改質できる。

【0013】

また、本発明の流体改質装置では、前記第３気体輸送部は、前記貯留部の底面部から離間した上方側に配置されることを特徴とする。本発明の流体改質装置によれば、第３気体輸送部と底面部との間に間隙を形成し、当該間隙に処理水を流通させることで、調整済気体による処理水の攪拌作用を大きくし、更に効果的に処理水を改質できる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の実施形態に係る流体改質装置を示す斜視図である。

【図2】本発明の実施形態に係る流体改質装置の気体輸送部を示す上面図である。

【図3】本発明の実施形態に係る流体改質装置の気体輸送部を示す側方断面図である。

【図4】本発明の実施形態に係る流体改質装置の気体調整部を示す側方断面図等である。

【図5】本発明の実施形態に係る流体改質装置の効果を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明の実施形態を図面に基づき詳細に説明する。以下の説明では、同一の部材には原則的に同一の符号を付し、繰り返しの説明は省略する。

【0016】

図１は、流体改質装置１０を模式的に示す斜視図である。図１では、調整済気体１４が流動する方向を矢印で示している。係る事項は他の図においても同様である。

【0017】

流体改質装置１０は、貯留部１２と、気体調整部１５と、気体輸送部１６と、を主要に具備する。流体改質装置１０の概略機能は、気体調整部１５から取り入れた気体１３を改質することにより調整済気体１４を生成し、調整済気体１４を処理水１１に曝気することで、処理水１１を改質することである。

【0018】

処理水１１は、流体改質装置１０により改質される液体であり、例えば水を採用できる。水としては、例えば、水道水、井戸水または湧水等を採用できる。

【0019】

貯留部１２は、処理水１１が貯留される。貯留部１２は、例えば、鉄板等の金属板またはアクリル樹脂等の合成樹脂板から成り、略直方体形状を呈している。貯留部１２の上部は開放状態でも良いし、閉鎖状態でも良い。ここでは図示しないが、貯留部１２には、改質前の処理水１１を導入するための導入管、および、改質後の処理水１１を導出するための導出管が接続する。

【0020】

気体調整部１５は、気体１３の温度および圧力等を調整することにより、調整済気体１４を生成する。気体調整部１５の詳細は、図４を参照して後述する。

【0021】

気体輸送部１６は、気体調整部１５で調整された後の調整済気体１４を、貯留部１２に導くための導管である。気体輸送部１６は、鉄などの金属または塩化ビニル等の合成樹脂等から成る。気体輸送部１６は、第１気体輸送部１６１と、第２気体輸送部１６２と、第３気体輸送部１６３と、吹出部１７と、を有する。

【0022】

第１気体輸送部１６１は、貯留部１２の外部から貯留部１２の底面の近傍まで伸びる。例えば、第１気体輸送部１６１の右端側部分は気体調整部１５に接続する。第１気体輸送部１６１の中間部は、貯留部１２の上方開口を経由する。第１気体輸送部１６１の左端側部分は、貯留部１２の底面に向かって伸びる。

【0023】

第２気体輸送部１６２は、第１気体輸送部１６１と連続して底面に沿って伸びる。具体的には、第２気体輸送部１６２は略直線状の導管であり、貯留部１２の底面の近傍に配置され、当該底面に対して略平行に且つ略直線状に伸びる。第１気体輸送部１６１の下方側端部は、第２気体輸送部１６２の中間部と連通する。

【0024】

第３気体輸送部１６３は、第２気体輸送部１６２と連続して略円環状に形成される。具体的には、第３気体輸送部１６３は、貯留部１２の底面の近傍に配置され、当該底面に対して略平行に伸びる。第２気体輸送部１６２の左方側端部は、第３気体輸送部１６３の左方側端部における内側部分と連通する。また、第２気体輸送部１６２の右方側端部は、第３気体輸送部１６３の右方側端部における内側部分と連通する。

【0025】

吹出部１７は、第３気体輸送部１６３に形成された孔であり、気体１３が処理水１１に噴き出される。吹出部１７の詳細は図２を参照して後述する。

【0026】

流体改質装置１０により処理水１１を改質する方法を説明する。まず、貯留部１２に処理水１１を導入する。処理水１１が貯留部１２に充分に貯留されたら、例えば大気中の空気である気体１３を、気体調整部１５において調整済気体１４に調整する。調整済気体１４は、第１気体輸送部１６１および第２気体輸送部１６２を経由して第３気体輸送部１６３に導入される。第３気体輸送部１６３に導入された調整済気体１４は、第３気体輸送部１６３に形成された吹出部１７から、処理水１１の内部に放出される。調整済気体１４は、処理水１１の内部を上昇する。処理水１１の内部における調整済気体１４の放出を続行すると、処理水１１が徐々に改質される。例えば、処理水１１のＰＨが上昇する。処理水１１が充分に改質されたら、例えば、処理水１１のＰＨが所定の値に達したら、気体調整部１５の運転を終了し、処理水１１を貯留部１２から所定箇所に移送する。

【0027】

例えば、処理後の処理水１１を利用して、塗装前の金属板の表面を洗浄する。洗浄が終了したら、金属板の表面に対して塗装処理を施す。本実施形態の処理水１１は、例えば水道水等に対して簡易に処理を施すことにより生成される。よって、洗浄後の処理水１１は容易に排水処理することができる。また、洗剤等を添加せずとも洗浄を行うことができることから、洗浄に要するコストを低減できる。また、改質後の処理水１１は、農業等にも適用することができ、そのようにすることで収穫後の農作物の賞味期限を延長することができる。

【0028】

図２は、流体改質装置１０の気体輸送部１６を示す上面図である。

【0029】

第３気体輸送部１６３は、塩化ビニル等の合成樹脂から成る樹脂管を、略円環状に曲折成形したものである。

【0030】

前述したように、第３気体輸送部１６３には吹出部１７が形成される。吹出部１７は、第３気体輸送部１６３に形成した貫通孔である。吹出部１７は、外側吹出部１７１と内側吹出部１７２とを有する。

【0031】

外側吹出部１７１は、第３気体輸送部１６３の半径方向外側部分に形成した貫通孔である。外側吹出部１７１は、半径方向外側部分において、略等間隔、例えば２．０ｃｍ間で複数が形成される。外側吹出部１７１は、例えば、直径が略２ｍｍの略円形を呈する貫通孔として形成される。外側吹出部１７１は、例えば電動ドリル等により簡易に形成できる。本実施形態では、一般的にマイクロバブルを発生する際に必要とされる装置を必要としないので、装置の全体構成を簡素にできる。

【0032】

内側吹出部１７２は、第３気体輸送部１６３の半径方向内側部分に形成した貫通孔である。内側吹出部１７２は、半径方向外側部分において、略等間隔、例えば２．０ｃｍ間で複数が形成される。内側吹出部１７２は、例えば、直径が略２ｍｍの略円形を呈する貫通孔として形成される。内側吹出部１７２は、例えば電動ドリル等により簡易に形成できる。

【0033】

第１気体輸送部１６１から導入された調整済気体１４は、第２気体輸送部１６２の内部を左方向および右方向に向かって流動する。第３気体輸送部１６３に流入した調整済気体１４は、第３気体輸送部１６３の内部に沿って流動する。その後、調整済気体１４は、外側吹出部１７１および内側吹出部１７２を介して外部、即ち前述した処理水１１に放出される。

【0034】

本実施形態では、第３気体輸送部１６３の半径方向外側および半径方向内側の両方に、外側吹出部１７１および内側吹出部１７２を形成していることから、多数の吹出部１７を形成することができる。これにより、吹出部１７から放出される調整済気体１４と、前述した処理水１１とが接触する機会を増加させることができ、処理水１１を改質する効果を大きくできる。

【0035】

図３は、流体改質装置１０の気体輸送部１６を示す側方断面図である。

【0036】

前述したように、第３気体輸送部１６３に形成された外側吹出部１７１および内側吹出部１７２から、調整済気体１４が処理水１１に放出される。放出された調整済気体１４は、処理水１１の内部を上昇する。この際、上昇する調整済気体１４により、処理水１１の内部において水流が形成される。このようにすることで、調整済気体１４と処理水１１とが接触する機会を更に増大させ、処理水１１を効果的に改質できる。

【0037】

また、第３気体輸送部１６３は、貯留部１２の底面部１２１から離間して配置される。即ち、第３気体輸送部１６３の下端と、底面部１２１の上面との間には間隙が形成される。このようにすることで、調整済気体１４が処理水１１の内部を上昇することで発生する水流が、第３気体輸送部１６３と底面部１２１との間に形成される間隙を通過できる。よって、当該水流が良好に形成されるようになり、調整済気体１４と処理水１１との接触が更に促進され、処理水１１を更に早期に且つ良好に改質できる。

【0038】

図４は、流体改質装置１０の気体調整部１５を示す側方断面図である。図４の上部には気体調整部１５を示し、図４の下部には円板２１を示す。

【0039】

気体調整部１５は、容器１９と、送風ブロア１８と、配管２６と、サイレンサ２０と、円板２１と、バルブ２３等と、を主要に有する。気体調整部１５は、前述したように、気体１３から調整済気体１４を生成する構成機器である。

【0040】

流体改質装置１０の概略機能は、送風ブロア１８から空気を取り込み、この空気の吐出圧力及び吐出温度を調節することで、空気中の水分子の固有振動数と共振する共鳴電磁波を発生する最適の熱衝撃波を発生させ、空気中の水分子の水素結合を分離させ、水素原子から電子を放出することにより、マイナスイオン風である調整済気体１４を発生させることにある。

【0041】

容器１９は、金属製の円筒体からなり、気体調整部１５の本体部を構成する。容器１９は、入口部２７と出口部２８とを有する。入口部２７は、送風ブロア１８と連通することにより、気体１３が導入される開口である。出口部２８は、調整後の調整済気体１４が導出される開口である。容器１９の入口部２７と送風ブロア１８との間は配管２９で接続されている。容器１９の出口部２８には、容器１９の外部に調整済気体１４を放出させるための配管３０が接続する。また、容器１９の内部空間は、空間３１と空間３２とが形成される。気体調整部１５の内部を流れる空気の流れにおいて、空間３１は上流側部分であり、空間３２は下流側部分である。

【0042】

送風ブロア１８は、空気である気体１３を、大気中から取り込み、所定の風量をもって気体１３を容器１９に送風する。

【0043】

配管２６は、容器１９の外部に設けられ、空間３１と空間３２を連結させる。

【0044】

サイレンサ２０は、金属製の線状部材が巻きつけられて成る。サイレンサ２０は、空間３１および空間３２の夫々に収納される。サイレンサ２０は、円板２１が動作する際に発生する音を吸音し、気体調整部１５から発生する騒音を低減する。

【0045】

円板２１は、空間３１と空間３２との境界に配設された金属板であり、吐出圧力及び吐出温度の調節手段として機能する。円板２１は、その厚さ方向に貫通する複数の貫通孔２２を有する。貫通孔２２の貫通方向と空気の流出方向とが同一となるように、容器１９の内部の長さ方向中央部に、立てて配置される。円板２１に形成する貫通孔２２の個数や孔径は、容器１９の寸法や、空気の吐出圧力及び吐出温度の調節範囲に応じて、適宜変更可能である。円板２１の貫通孔２２を通過する空気の吐出圧力及び吐出温度を調節することで、マイナスイオン風である調整済気体１４を発生させるように構成されている。

【0046】

バルブ２３は、配管２９の途中部分に設置される。バルブ２４は、配管３０の途中部分に設置される。バルブ２５は配管２６の途中部分に設置される。バルブ２３、バルブ２４およびバルブ２５は、気体１３の流入量や調整済気体１４の放出量が調節できるように構成されている。ここで、バルブ２５は、容器１９の内部に形成された二つの空間３１および空間３２に封入された空気の温度や圧力を調節し、円板２１の貫通孔２２を通過する空気の吐出圧力及び吐出温度を微調節するための調節バルブとして機能する。

【0047】

次に、気体調整部１５を用いて、マイナスイオン風である調整済気体１４を発生させる方法について説明する。

【0048】

まず、送風ブロア１８から、配管２９及び入口部２７を経て、気体調整部１５をなす容器１９の内部に、空気である気体１３を送り込む。

【0049】

次に、容器１９の内部に封入された気体１３を、所定の吐出圧力（例えば、３０Ｋｐａ以上１５０Ｋｐａ以下）及び吐出温度（４０℃以上２５０℃以下）に調節しつつ、円板２１の貫通孔２２を通過させることで、マイナスイオン風を発生させる。つまり、円板２１の貫通孔２２を通過した後の空気が封入される空間３２にはマイナスイオン風が存在する。これは加熱圧縮された高圧空気が円板２１の貫通孔２２を通過した際にジェット気流となって急激に拡散するため、空気中の水分子の固有振動数と共振すると推測される共鳴電磁波が発生し、空気中の水分子を共振させて水素結合を分離させ、水素原子から放出された電子を窒素の外郭に取り込んでマイナスイオン化されるものと考えられる。そして、容器１９の出口部２８から配管３０を経て、適宜マイナスイオン風である調整済気体１４を放出させる。

【0050】

放出されたマイナスイオン風をマイナスイオン測定器で測定したところ、通常運転時の吐出し圧力が８０ＫＰａで装置の吹き出し口より５ｍの位置で１７６０個／ｃｃのマイナスイオンが検出された。

【0051】

すなわち、気体調整部１５によれば、調整済気体１４の吐出圧力及び吐出温度を調節することで調整済気体１４を発生させることができるため、小型装置を用いて、低コストで効率よくマイナスイオン風である調整済気体１４を発生させることができる。更に、気体調整部１５によれば、調整済気体１４のＰＨのみならず、ＯＲＰ（酸化還元電位）、ＤＯ（溶存酸素量）、ＰＨ電位も好適に調整することができる。

【0052】

前述したように、本実施形態では、気体調整部１５で得られた調整済気体１４を、処理水１１に曝気しているため、処理水１１を効果的に改質することができる。例えば、処理水１１のＰＨを上昇させることができる。

【0053】

図５は、流体改質装置１０の効果を示すグラフである。横軸は流体改質装置１０による処理水１１の改質を継続する時間を示し、縦額は処理水１１のＰＨを示す。

【0054】

このグラフを参照して、流体改質装置１０による処理水１１の処理を続行すると、処理水１１のＰＨが上昇することが理解できる。具体的には、開始直後における処理水１１のＰＨは６．５程度であったが、２０分が経過すると処理水１１のＰＨは８以上を示している。即ち、流体改質装置１０による処理を続行することで、薬剤を用いずとも、処理水１１をアルカリ性にすることができる。また、アルカリ性を示す処理水１１を用いることにより、例えば、鉄板等の金属板の表面を効果的に洗浄できる。

【0055】

更に、流体改質装置１０により改質された処理水１１は、農業分野に適用することができる。例えば、サラダ菜、イチゴ等の植物の生育に際して、改質された処理水１１を用いたところ、採取後の植物の保管期間を延長することができた。このような顕著な効果が奏される理由は、未だ検証中であるが、流体改質装置１０による処理水１１の改質を行うことにより、処理水１１が分子レベルで改質され、これにより処理水１１における雑菌の繁殖が抑制できるからであると予測される。

【0056】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で変更が可能である。また、前述した各形態は相互に組み合わせることが可能である。

【符号の説明】

【0057】

１０ 流体改質装置
１１ 処理水
１２ 貯留部
１２１ 底面部
１３ 気体
１４ 調整済気体
１５ 気体調整部
１６ 気体輸送部
１６１ 第１気体輸送部
１６２ 第２気体輸送部
１６３ 第３気体輸送部
１７ 吹出部
１７１ 外側吹出部
１７２ 内側吹出部
１８ 送風ブロア
１９ 容器
２０ サイレンサ
２１ 円板
２２ 貫通孔
２３ バルブ
２４ バルブ
２５ バルブ
２６ 配管
２７ 入口部
２８ 出口部
２９ 配管
３０ 配管
３１ 空間
３２ 空間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】