水改質装置及び水改質方法
【課題】栽培植物の活性化に大なる効果を奏することのできる水改質装置を提供すること。
【解決手段】水（被処理水）を改質するための装置。水を保持可能なハウジング１２と；該ハウジング１２内に配され、無機粒体が充填される粒体充填筒体１６と；該粒体充填筒体１６の底部に設けられ、被処理水を供給可能に水供給口１３と連結された噴流ノズル体２０とを備えている。そして粒体充填筒体１６の筒体周壁１７は、帯電列において無機粒体より負側である鉄等のパンチングプレートで形成する。また、噴流ノズル体２０は、被処理水が加圧流入したとき渦流を発生させる噴流孔２１を備えている。
【解決手段】水（被処理水）を改質するための装置。水を保持可能なハウジング１２と；該ハウジング１２内に配され、無機粒体が充填される粒体充填筒体１６と；該粒体充填筒体１６の底部に設けられ、被処理水を供給可能に水供給口１３と連結された噴流ノズル体２０とを備えている。そして粒体充填筒体１６の筒体周壁１７は、帯電列において無機粒体より負側である鉄等のパンチングプレートで形成する。また、噴流ノズル体２０は、被処理水が加圧流入したとき渦流を発生させる噴流孔２１を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水（被処理水）を改質するための装置及び方法、さらには、該水改質装置で得た改質水を使用した植物の栽培方法（生育促進方法）に関する。
【０００２】
ここでは、溜池等の貯留水の改質を例にとり説明するが、これに限られるものではない。すなわち、スケール的・ノズル体を適宜変更して、市水を改質して、飲料水ないし風呂用水とすることも可能である。
【背景技術】
【０００３】
本発明者は、野菜や果樹等の栽培植物に対する灌（かん）水として、溜池の水（貯留水）を汲み上げて使用していた。しかし、溜池の水は、綺麗な水とは言えず、かえって、栽培植物に対して病虫害を発生させることがある。
【０００４】
そこで、溜池の水を浄化して使用することが考え、該水を浄化させる装置で、更に、栽培植物を活性化（生育促進）ができないかを考え、鋭意開発に努力をした。
【０００５】
本発明の新規性及び進歩性に影響を与えるものではないが、特許文献１には、ミネラル成分を含有する鉱石を水流により螺旋状に回転（旋回）させて、周壁と接触・衝突を繰り返すことによりマイナスイオン量の多い、あるいはミネラル成分量の多い、又は、波動値の高い等の優良な健康飲料水を短時間で製造できる健康飲料水製造ユニットが記載されている（要約等参照）。
【０００６】
なお、特許文献１における回転（旋回）方向は、図例では、右回転である。すなわち、コリオリ力が作用する方向に回転している。
【特許文献１】特開２００２−２００４９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明者らは、上記にかんがみて、栽培植物の活性化に大なる効果を奏する水改質装置を提供することを目的（課題）とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記課題を解決するために、鋭意開発に努力をした結果、下記構成の水改質装置及びそれを用いた栽培植物の栽培方法に想到した。
【０００９】
水（被処理水）を改質するための装置であって、
水を保持可能なハウジングと；該ハウジング内に配され、各種無機粒体が充填される粒体充填筒体と；該粒体充填筒体の底部に設けられ、被処理水を供給可能に水供給口と連結された噴流ノズル体とを備え、
該粒体充填筒体の筒体周壁が、帯電列において前記無機粒体より負側である剛性材料の多孔体で形成され、前記噴流ノズル体は、非処理水が加圧流入したとき渦流を発生させる噴流孔を備えていることを特徴とする水改質装置。
【００１０】
上記構成の装置に被処理水を通過させることにより、被処理水は無機粒体を流動化させて無機粒体を相互接触ないし粒体充填筒体の周壁（以下「筒体周壁」という。）と摩擦接触させることにより、無機粒体及び筒体周壁の形成材料に含まれるミネラル成分（Ｃａ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｃｏ、Ｍｎ等）が水中に溶出してミネラル成分が多量に含まれるものとなる。更に、筒体周壁と無機粒体とが摩擦接触することにより負に帯電した筒体周壁を、水が内側から外側へ通過することにより水中のマイナスイオンが富化するものと推定される。したがって、栽培植物の灌水に使用した場合、栽培植物が病虫害に強い健康な作物になるとともに、成長が促進されることが期待できる。事実後述の実施例で示す如く、所定の組み合わせ無機粒体と鋼板パンチングプレートで形成した粒体充填筒体とを組み合わせたとき、それらの効果が顕著であることを確認している。
【００１１】
上記噴流ノズル体は、左旋回の渦流を発生させるものが望ましい。右旋回の場合に比して、栽培植物の生育促進及び耐病虫害性に効果が大きいことを確認している。その理由は、明らかではないが、中心部から水流がコリオリ力で発生する水流とは反転する左旋回することにより、筒体周壁がより負に帯電し易くなり、水中のマイナスイオンの富化が、右旋回させる場合に比して促進されると思われる。
【００１２】
そして、噴流ノズル体の形態としては、斜め上方への傾斜噴流孔を複数個備えたものとし、さらに、円形山部の外周に、更に、内周面に水流案内傾斜面を備えた環状リブが形成されている構成や、また、中央の垂直噴流孔及び該垂直噴流孔の側面に放射状に配される複数個の水平噴流孔とを備えた構成のものが考えられる。
【００１３】
前記粒体充填筒体の材質は鉄製とすることが望ましい。鉄の溶出も期待でき、Ｆｅ成分の含有量を増大させることができる。
【００１４】
前記無機粒体は、通常、Ｃａ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ａｌ及びＳｉの群から選択される１種以上の元素を含む酸化物又は複合酸化物とすることが望ましい。改質水におけるミネラル分を増大させるためである。
【００１５】
より、具体的には、無機粒体が、サンゴ及び麦飯石の質量混合比で１／９〜９／１の混合系であることが望ましい。この組み合わせの充填材を使用して処理した改質水で灌水した栽培植物は、病中害が格段に発生しがたく、かつ、成長も早いことを確認している。
【００１６】
本発明における水改質装置を用いての望ましい水改質方法は、下記構成の水改質方法となる。
【００１７】
水の改質方法であって、帯電列において無機粒体より負側である剛性材料の多孔体で形成した粒体充填筒体に充填された無機粒体を、底部から供給される被処理水の左旋回する噴流で流動化させ、前記筒体周壁と無機粒体との摩擦により前記筒体周壁を負に帯電させながら前記被処理水を前記筒体周壁の内側から外側へ通水させて水中のマイナスイオンを富化させるとともに、無機粒体に含まれるミネラル成分を溶出させることを特徴とする。
【００１８】
本発明の植物栽培方法は、上記水改質方法を経た貯留水又は市水を、栽培植物に灌水して植物を栽培する構成となる。
【００１９】
上記構成の植物の栽培方法において、無機粒体が、サンゴ及び麦飯石の質量混合比で１／９〜９／１の混合系とすることが、植物の耐病虫害性及び成長性が格段に向上する。マイナスイオンを発生させると言われるトルマリンよりも効果が大ききことを確認している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
次に、本発明に係る望ましい水改質装置の実施形態を、図例に基づいて説明する。
【００２１】
図１〜３は、本発明の一実施形態であり、図１は全体縦断面図、図２は図１の要部断面図、図３は図１の３−３矢視断面図及びその部分拡大図である。
【００２２】
本実施形態の水改質装置は、基本構成は、（１）水を保持可能なハウジング１２と、（２）ハウジング１２内に配され、無機粒体１４が充填される粒体充填筒体１６と、（３）該粒体充填筒体１６の底部に設けられ、被処理水を供給可能な供給管１８と接続された噴流ノズル体２０とを備えたものである。以下、各構成について詳細に説明をする。
【００２３】
（１）ハウジング１２は、鼎形の架台１１の上に底板１２ａを介して設置されている。通常、ハウジング１２の横断面は、円筒体であるが、多角形（例えば、４〜８角形）であってもよい。また、材料は、通常、金属製するが、ＦＲＰ等の強化プラスチックや塩ビパイプを裁断したものを使用してもよい。そして、ハウジング１２は、本実施形態では、天井壁に水供給口１３を、側面上部に水排出口１５を備え、水供給口１３は、粒体充填筒体１６の底部に配される噴流ノズル体２０と、「Ｊ」形パイプからなる連結管１８を介して連結（接続）されている。なお、ハウジング１２の底壁には、水抜き口２２が設けられている。
【００２４】
（２）粒体充填筒体１６は、その筒体周壁１７が、帯電列において無機粒体より負側である剛性材料の多孔体で形成されている。
【００２５】
帯電列において無機粒体より負側である剛性材料としては、金属（例えば、鋼）やプラスチック（例えば、ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレン）を挙げることができる。
【００２６】
多孔体の形態は、パンチングプレート、金網、ハニカム体等任意であるが、製造性および形態保持性の見地から、パンチングプレートが望ましい。
【００２７】
筒体周壁（多孔体）１７の（通水）孔１７ａの大きさは、水が通過容易で、かつ、無機粒体１４が通過しない、ないし、目詰まりしない大きさとする、例えば、無機粒体１４が、１〜１０ｍｍの場合、０．５〜５ｍｍ、望ましくは１〜４ｍｍ、もっとも望ましくは約２．５ｍｍの範囲で適宜設定する。そして、開口率は５０〜８０％の範囲に設定することが望ましい。開口率が小さすぎては、圧損が大きくなり、消費動力が大きくなるとともに、多孔周壁内における無機粒体流動化のための渦流を発生し難くなる。
【００２８】
結果的に、本発明の作用・効果（マイナスイオン発生・ミネラルイオンの溶出）が低減するおそれがある。
【００２９】
なお、粒体充填筒体１６の天井側は、ハウジング１２の天井壁１２ａで形成されるとともに、キャップ２４で閉じ可能とされた無機粒体の投入口２６を備えている。また、粒体充填筒体１６の底側は、噴流ノズル体２０が底板１６ｃを介して取付けられている。
【００３０】
（３）噴流ノズル体２０は、被処理水が加圧流入したとき渦流を発生させる噴流孔２１を備えている。図例では、噴流ノズル体２０が、円形山部２０ａの放射方向に、左回りの旋回流（渦流）を発生させるべく左方向に湾曲する（図３の噴流ノズル体部分拡大図参照）とともに上方へ傾斜した噴流孔２１を備えるとともに、円形山部２０ａの外周に、更に、内周面に水流案内傾斜面を備えた環状リブ２０ｂが形成されている。ここで、噴流孔２１は、図例では複数個（８個）であるが、１個でもよい。渦流を発生し易いため、通常、噴流孔２１の数は複数個（２〜１０個）とする。
【００３１】
ここで傾斜噴流孔及び水流案内傾斜面Ｓの各傾斜角度は３０〜８０°、望ましくは６０〜８０°とする。傾斜角度が緩すぎては上方への垂直方向の分力（推力）が弱くなり、無機粒体の全体流動化が困難となり、また、傾斜角度が急すぎては半径方向への分力が弱くなり、無機粒体の充填筒体の周壁周辺における流動化が困難となる。
【００３２】
そして、噴流孔２１は、被処理水が加圧流入したとき左方向に旋回する渦流を発生可能に図例の如く、左方向へ湾曲している。
【００３３】
上記水改質装置の大きさは、被処理量により異なるが、たとえば、溜池等の水を改質する場合には、下記のような寸法仕様とすることができる。
【００３４】
ハウジング１２：内径２００φ×高さ８００ｍｍ
粒体充填筒体１６：内径φ１２０×高さ６００ｍｍ
噴射ノズル体２０：外周径５０ｍｍ×１０ｍｍｔの円板ワークを切削加工して製作し、円形山部の外周径は３０ｍｍとする。
水供給管１８、水供給口１３、水排出口１５、無機粒体投入口２６：５０ｍｍφ
【００３５】
次に、本実施形態の水改質装置の使用方法を説明する。
【００３６】
（１）準備段階：
先ず、粒体充填筒体１６に無機粒体を充填する。無機粒体としては、特に限定されないが、栽培植物の生長促進を目的とする場合は、カルシウム（Ｃａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、鉄（Ｆｅ）、アルミニウム（Ａｌ）及びケイ素（Ｓｉ）の群から選択される１種以上の元素を含む酸化物又は複合酸化物であることが望ましい。それらの要件を満たす無機粒体としては、サンゴ及び麦飯石を挙げることができ、特に、それらを質量混合比でサンゴ／麦飯石＝１／９〜９／１、望ましくは、６／４〜４／６の混合系を使用することが望ましい。
【００３７】
無機粒体（無機物粒子）の大きさは、１〜１０ｍｍの範囲で、望ましくは２〜６ｍｍとする。そして、大きさは揃っておらず一定の分布を有している方が、無機粒体の流動性（上下入れ替わり）が増大して望ましい。また、無機粒体の形状は、丸みを帯びたものより角ばったもの（圭角の多いもの）の方が望ましいことを確認している。無機粒体の流動性を増大させると共に、摩耗も促進されて、ミネラル成分の溶出が促進されることが期待できる。なお、流動性を改善及びマイナスイオンを増大（静電気発生）させるために、帯電列の無機粒体と金属より帯電列の差の大きなポリスチレン、ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレンの同様な大きさの樹脂粒体を適宜混在させてもよい（「電気・電子工学百科事典１３巻」電気書院、ｐ３７３帯電列参照）。
【００３８】
そして、無機粒体の充填比率は、見かけ容量％で、７０〜９０％、さらには、７５〜８５％が望ましい。充填比率が低過ぎては、十分なミネラル成分の溶出効率とマイナスイオンの発生効率が低く、逆に、充填比率が高すぎては、無機粒体の流動化が困難となる。
【００３９】
そして、水供給口１３に、被処理水供給ホース２８を接続し、水排出口１５に、水排出ホースを接続する。そして、水供給ホース２８には、水中ポンプ３２の吐出側を接続して、溜池から水を汲み上げる。水排出ホースは、灌水装置（例えば、スプリンクラー等）３４と接続しておく。
【００４０】
（２）運転段階
そして、ポンプ３２を起動させて、溜池の水を汲み上げ、水供給ホース２８を介して、粒体充填筒体１６の底部に被処理水を供給する。該被処理水は、噴流ノズル体２０のノズル孔２１を介して噴出する。そして、水面が水排出口１５の出口高さまで略充満すると、無機粒体１４が、水の浮力と噴流ノズル体２０のノズル孔からの噴流により発生する左旋回方向の渦流により、無機粒体が流動化する。この際、無機粒体は、主として粒体充填筒体１６の筒体周壁１７に沿って左旋回しながら上昇し、中心部側で下降するような対流的な流れが発生する。この無機物充填粒体の左旋回しながらの上昇に際して金属製の粒体充填筒体１６と摩擦接触することにより、帯電列が無機粒体より負側である粒体充填筒体１６の筒体周壁１７が負極性（マイナス）に帯電する。そして、該粒体充填筒体１６の通水孔１７ａを水が通過する際に、粒体充填筒体１６の周壁に帯電した負電気をマイナスイオンとして捕獲して筒体周壁１７の外周側へ流出し、水排出口（改質水出口）１５から水改質装置の系外へ排出される。この際、当然、ミネラル成分も溶出する。このため、水改質装置の水排出口から排出される水（改質水）は、マイナスイオン及びミネラルイオンに富むものとなる。
【００４１】
このときの、ポンプの能力は、水改質装置の寸法仕様が上記のものである場合、吐出圧２〜５kgf／cm2（0.196〜0.49MPa）を発生可能なものとする。なお、水道と直接つなぐ場合は、水道圧が上記範囲にあるためポンプで加圧する必要はない。
【００４２】
目安としては、噴出孔２１の径１〜２ｍｍで、噴流渦流の旋回回転数が略１００〜１５０ｍｉｎ-1（最適には１２０ｍｉｎ-1）、噴流孔２１の径４〜５ｍｍで、３０〜１００ｍｉｎ-1（最適には３０ｍｉｎ-1）の範囲が、エネルギー効率及びマイナスイオン発生効率およびミネラル溶出率の見地から望ましいことを確認している。すなわち、吐出圧が粒体流動化の目安となる。
【００４３】
当然、被処理水は、ポンプに吸引させる際に、ポンプ作動を阻害するような異物はストレーナ（金網等）で除去して流入させる。なお、本装置内に流入した被処理水は、有機物質が多量に溶存して濁っていても、本水改質装置を通過させることにより綺麗な透明な水となる。その理由は、マイナスイオンの作用で、有機物質が分解されて、二酸化炭素や窒素さらには水に変換されるためと推定される。事実、ＢＯＤ、ＣＯＤも大幅に低減した。
【００４４】
なお、本実施形態の装置一台では、十分な水改質（浄化）が困難なときは、複数台を直列に配したり、循環用の貯留タンクを別に設け、所定時間、循環処理をしたりすればよい。
【００４５】
図４に示すものは、別の実施形態で、上記実施形態の大きく異なるところは、水供給口１１３をハウジング１１２の底部側面に設けるとともに、中央に粒体充填筒体１６を配し、該粒体充填筒体１６の底部に配される噴流ノズル体１２０は、中央に垂直噴流孔１２１Ａ及び該垂直噴流孔１２１Ａの側面に略放射状に配され、左旋回の渦流を発生させる水平噴流孔１２１Ｂを備えたものとしたものである。なお、上記実施形態との対応部分は、二桁の対応図符号に接頭数字「１」を付した三桁表示として、それらの説明の全部又は一部を省略した。
【００４６】
この実施形態は、粒体充填筒体１１６を中央に配して、粒体充填筒体１１６の全周から均等に流出可能としたため、渦流の乱れが少なくなり、より効率の良い、粒体流動化が期待できる。したがって、処理量が少ない場合に適している。
【実施例】
【００４７】
前記図１〜３に示す実施形態でその寸法仕様ものにおいて、サンゴ／麦飯石＝１／１混合物を充填率８０％にして、左旋回の回転数が１２０回となるように吐出量でポンプを可動させて、溜池の水を汲み上げて、改質水を調製した。
【００４８】
該改質水のｐＨは約６．９で弱酸性であった。該改質水を用いて、栽培植物（アブラナ科：大根、蕪等）を８月に播種して下記条件で灌水したところ、改質水で灌水をしなかった同種の栽培植物に比して、約３０％以上成長が早く（３０％は通常の観察者が成長の違いを明らかに認識できる閾値である。）、病虫害の発生も極端に少なかった。その理由は、葉部を観察したところ、葉部における腺毛（glandular hair）密度が、通常の市水で灌水した場合に比して格段に多いことに基づくと考えられる。すなわち、植物体表における腺毛密度が高いことにより、細菌に対する免疫酵素を含む分泌物や虫が嫌う分泌物（防御物質）が多量に分泌されるためである。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の水改質装置における一実施形態を示す縦断面図である。
【図２】同じく水噴流部を示す要部拡大図である。
【図３】図１の３−３線矢視図及び要部（水噴流部）拡大図である。
【図４】本発明の水改質装置における他の実施形態を示す縦断面図である。
【図５】図４の５−５線矢視図及び要部拡大断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１２・・・ハウジング
１４・・・無機粒体
１６・・・粒体充填筒体
１８・・・水供給管
２０・・・噴流ノズル体
２１・・・噴流孔
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水（被処理水）を改質するための装置及び方法、さらには、該水改質装置で得た改質水を使用した植物の栽培方法（生育促進方法）に関する。
【０００２】
ここでは、溜池等の貯留水の改質を例にとり説明するが、これに限られるものではない。すなわち、スケール的・ノズル体を適宜変更して、市水を改質して、飲料水ないし風呂用水とすることも可能である。
【背景技術】
【０００３】
本発明者は、野菜や果樹等の栽培植物に対する灌（かん）水として、溜池の水（貯留水）を汲み上げて使用していた。しかし、溜池の水は、綺麗な水とは言えず、かえって、栽培植物に対して病虫害を発生させることがある。
【０００４】
そこで、溜池の水を浄化して使用することが考え、該水を浄化させる装置で、更に、栽培植物を活性化（生育促進）ができないかを考え、鋭意開発に努力をした。
【０００５】
本発明の新規性及び進歩性に影響を与えるものではないが、特許文献１には、ミネラル成分を含有する鉱石を水流により螺旋状に回転（旋回）させて、周壁と接触・衝突を繰り返すことによりマイナスイオン量の多い、あるいはミネラル成分量の多い、又は、波動値の高い等の優良な健康飲料水を短時間で製造できる健康飲料水製造ユニットが記載されている（要約等参照）。
【０００６】
なお、特許文献１における回転（旋回）方向は、図例では、右回転である。すなわち、コリオリ力が作用する方向に回転している。
【特許文献１】特開２００２−２００４９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明者らは、上記にかんがみて、栽培植物の活性化に大なる効果を奏する水改質装置を提供することを目的（課題）とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記課題を解決するために、鋭意開発に努力をした結果、下記構成の水改質装置及びそれを用いた栽培植物の栽培方法に想到した。
【０００９】
水（被処理水）を改質するための装置であって、
水を保持可能なハウジングと；該ハウジング内に配され、各種無機粒体が充填される粒体充填筒体と；該粒体充填筒体の底部に設けられ、被処理水を供給可能に水供給口と連結された噴流ノズル体とを備え、
該粒体充填筒体の筒体周壁が、帯電列において前記無機粒体より負側である剛性材料の多孔体で形成され、前記噴流ノズル体は、非処理水が加圧流入したとき渦流を発生させる噴流孔を備えていることを特徴とする水改質装置。
【００１０】
上記構成の装置に被処理水を通過させることにより、被処理水は無機粒体を流動化させて無機粒体を相互接触ないし粒体充填筒体の周壁（以下「筒体周壁」という。）と摩擦接触させることにより、無機粒体及び筒体周壁の形成材料に含まれるミネラル成分（Ｃａ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｃｏ、Ｍｎ等）が水中に溶出してミネラル成分が多量に含まれるものとなる。更に、筒体周壁と無機粒体とが摩擦接触することにより負に帯電した筒体周壁を、水が内側から外側へ通過することにより水中のマイナスイオンが富化するものと推定される。したがって、栽培植物の灌水に使用した場合、栽培植物が病虫害に強い健康な作物になるとともに、成長が促進されることが期待できる。事実後述の実施例で示す如く、所定の組み合わせ無機粒体と鋼板パンチングプレートで形成した粒体充填筒体とを組み合わせたとき、それらの効果が顕著であることを確認している。
【００１１】
上記噴流ノズル体は、左旋回の渦流を発生させるものが望ましい。右旋回の場合に比して、栽培植物の生育促進及び耐病虫害性に効果が大きいことを確認している。その理由は、明らかではないが、中心部から水流がコリオリ力で発生する水流とは反転する左旋回することにより、筒体周壁がより負に帯電し易くなり、水中のマイナスイオンの富化が、右旋回させる場合に比して促進されると思われる。
【００１２】
そして、噴流ノズル体の形態としては、斜め上方への傾斜噴流孔を複数個備えたものとし、さらに、円形山部の外周に、更に、内周面に水流案内傾斜面を備えた環状リブが形成されている構成や、また、中央の垂直噴流孔及び該垂直噴流孔の側面に放射状に配される複数個の水平噴流孔とを備えた構成のものが考えられる。
【００１３】
前記粒体充填筒体の材質は鉄製とすることが望ましい。鉄の溶出も期待でき、Ｆｅ成分の含有量を増大させることができる。
【００１４】
前記無機粒体は、通常、Ｃａ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ａｌ及びＳｉの群から選択される１種以上の元素を含む酸化物又は複合酸化物とすることが望ましい。改質水におけるミネラル分を増大させるためである。
【００１５】
より、具体的には、無機粒体が、サンゴ及び麦飯石の質量混合比で１／９〜９／１の混合系であることが望ましい。この組み合わせの充填材を使用して処理した改質水で灌水した栽培植物は、病中害が格段に発生しがたく、かつ、成長も早いことを確認している。
【００１６】
本発明における水改質装置を用いての望ましい水改質方法は、下記構成の水改質方法となる。
【００１７】
水の改質方法であって、帯電列において無機粒体より負側である剛性材料の多孔体で形成した粒体充填筒体に充填された無機粒体を、底部から供給される被処理水の左旋回する噴流で流動化させ、前記筒体周壁と無機粒体との摩擦により前記筒体周壁を負に帯電させながら前記被処理水を前記筒体周壁の内側から外側へ通水させて水中のマイナスイオンを富化させるとともに、無機粒体に含まれるミネラル成分を溶出させることを特徴とする。
【００１８】
本発明の植物栽培方法は、上記水改質方法を経た貯留水又は市水を、栽培植物に灌水して植物を栽培する構成となる。
【００１９】
上記構成の植物の栽培方法において、無機粒体が、サンゴ及び麦飯石の質量混合比で１／９〜９／１の混合系とすることが、植物の耐病虫害性及び成長性が格段に向上する。マイナスイオンを発生させると言われるトルマリンよりも効果が大ききことを確認している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
次に、本発明に係る望ましい水改質装置の実施形態を、図例に基づいて説明する。
【００２１】
図１〜３は、本発明の一実施形態であり、図１は全体縦断面図、図２は図１の要部断面図、図３は図１の３−３矢視断面図及びその部分拡大図である。
【００２２】
本実施形態の水改質装置は、基本構成は、（１）水を保持可能なハウジング１２と、（２）ハウジング１２内に配され、無機粒体１４が充填される粒体充填筒体１６と、（３）該粒体充填筒体１６の底部に設けられ、被処理水を供給可能な供給管１８と接続された噴流ノズル体２０とを備えたものである。以下、各構成について詳細に説明をする。
【００２３】
（１）ハウジング１２は、鼎形の架台１１の上に底板１２ａを介して設置されている。通常、ハウジング１２の横断面は、円筒体であるが、多角形（例えば、４〜８角形）であってもよい。また、材料は、通常、金属製するが、ＦＲＰ等の強化プラスチックや塩ビパイプを裁断したものを使用してもよい。そして、ハウジング１２は、本実施形態では、天井壁に水供給口１３を、側面上部に水排出口１５を備え、水供給口１３は、粒体充填筒体１６の底部に配される噴流ノズル体２０と、「Ｊ」形パイプからなる連結管１８を介して連結（接続）されている。なお、ハウジング１２の底壁には、水抜き口２２が設けられている。
【００２４】
（２）粒体充填筒体１６は、その筒体周壁１７が、帯電列において無機粒体より負側である剛性材料の多孔体で形成されている。
【００２５】
帯電列において無機粒体より負側である剛性材料としては、金属（例えば、鋼）やプラスチック（例えば、ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレン）を挙げることができる。
【００２６】
多孔体の形態は、パンチングプレート、金網、ハニカム体等任意であるが、製造性および形態保持性の見地から、パンチングプレートが望ましい。
【００２７】
筒体周壁（多孔体）１７の（通水）孔１７ａの大きさは、水が通過容易で、かつ、無機粒体１４が通過しない、ないし、目詰まりしない大きさとする、例えば、無機粒体１４が、１〜１０ｍｍの場合、０．５〜５ｍｍ、望ましくは１〜４ｍｍ、もっとも望ましくは約２．５ｍｍの範囲で適宜設定する。そして、開口率は５０〜８０％の範囲に設定することが望ましい。開口率が小さすぎては、圧損が大きくなり、消費動力が大きくなるとともに、多孔周壁内における無機粒体流動化のための渦流を発生し難くなる。
【００２８】
結果的に、本発明の作用・効果（マイナスイオン発生・ミネラルイオンの溶出）が低減するおそれがある。
【００２９】
なお、粒体充填筒体１６の天井側は、ハウジング１２の天井壁１２ａで形成されるとともに、キャップ２４で閉じ可能とされた無機粒体の投入口２６を備えている。また、粒体充填筒体１６の底側は、噴流ノズル体２０が底板１６ｃを介して取付けられている。
【００３０】
（３）噴流ノズル体２０は、被処理水が加圧流入したとき渦流を発生させる噴流孔２１を備えている。図例では、噴流ノズル体２０が、円形山部２０ａの放射方向に、左回りの旋回流（渦流）を発生させるべく左方向に湾曲する（図３の噴流ノズル体部分拡大図参照）とともに上方へ傾斜した噴流孔２１を備えるとともに、円形山部２０ａの外周に、更に、内周面に水流案内傾斜面を備えた環状リブ２０ｂが形成されている。ここで、噴流孔２１は、図例では複数個（８個）であるが、１個でもよい。渦流を発生し易いため、通常、噴流孔２１の数は複数個（２〜１０個）とする。
【００３１】
ここで傾斜噴流孔及び水流案内傾斜面Ｓの各傾斜角度は３０〜８０°、望ましくは６０〜８０°とする。傾斜角度が緩すぎては上方への垂直方向の分力（推力）が弱くなり、無機粒体の全体流動化が困難となり、また、傾斜角度が急すぎては半径方向への分力が弱くなり、無機粒体の充填筒体の周壁周辺における流動化が困難となる。
【００３２】
そして、噴流孔２１は、被処理水が加圧流入したとき左方向に旋回する渦流を発生可能に図例の如く、左方向へ湾曲している。
【００３３】
上記水改質装置の大きさは、被処理量により異なるが、たとえば、溜池等の水を改質する場合には、下記のような寸法仕様とすることができる。
【００３４】
ハウジング１２：内径２００φ×高さ８００ｍｍ
粒体充填筒体１６：内径φ１２０×高さ６００ｍｍ
噴射ノズル体２０：外周径５０ｍｍ×１０ｍｍｔの円板ワークを切削加工して製作し、円形山部の外周径は３０ｍｍとする。
水供給管１８、水供給口１３、水排出口１５、無機粒体投入口２６：５０ｍｍφ
【００３５】
次に、本実施形態の水改質装置の使用方法を説明する。
【００３６】
（１）準備段階：
先ず、粒体充填筒体１６に無機粒体を充填する。無機粒体としては、特に限定されないが、栽培植物の生長促進を目的とする場合は、カルシウム（Ｃａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、鉄（Ｆｅ）、アルミニウム（Ａｌ）及びケイ素（Ｓｉ）の群から選択される１種以上の元素を含む酸化物又は複合酸化物であることが望ましい。それらの要件を満たす無機粒体としては、サンゴ及び麦飯石を挙げることができ、特に、それらを質量混合比でサンゴ／麦飯石＝１／９〜９／１、望ましくは、６／４〜４／６の混合系を使用することが望ましい。
【００３７】
無機粒体（無機物粒子）の大きさは、１〜１０ｍｍの範囲で、望ましくは２〜６ｍｍとする。そして、大きさは揃っておらず一定の分布を有している方が、無機粒体の流動性（上下入れ替わり）が増大して望ましい。また、無機粒体の形状は、丸みを帯びたものより角ばったもの（圭角の多いもの）の方が望ましいことを確認している。無機粒体の流動性を増大させると共に、摩耗も促進されて、ミネラル成分の溶出が促進されることが期待できる。なお、流動性を改善及びマイナスイオンを増大（静電気発生）させるために、帯電列の無機粒体と金属より帯電列の差の大きなポリスチレン、ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレンの同様な大きさの樹脂粒体を適宜混在させてもよい（「電気・電子工学百科事典１３巻」電気書院、ｐ３７３帯電列参照）。
【００３８】
そして、無機粒体の充填比率は、見かけ容量％で、７０〜９０％、さらには、７５〜８５％が望ましい。充填比率が低過ぎては、十分なミネラル成分の溶出効率とマイナスイオンの発生効率が低く、逆に、充填比率が高すぎては、無機粒体の流動化が困難となる。
【００３９】
そして、水供給口１３に、被処理水供給ホース２８を接続し、水排出口１５に、水排出ホースを接続する。そして、水供給ホース２８には、水中ポンプ３２の吐出側を接続して、溜池から水を汲み上げる。水排出ホースは、灌水装置（例えば、スプリンクラー等）３４と接続しておく。
【００４０】
（２）運転段階
そして、ポンプ３２を起動させて、溜池の水を汲み上げ、水供給ホース２８を介して、粒体充填筒体１６の底部に被処理水を供給する。該被処理水は、噴流ノズル体２０のノズル孔２１を介して噴出する。そして、水面が水排出口１５の出口高さまで略充満すると、無機粒体１４が、水の浮力と噴流ノズル体２０のノズル孔からの噴流により発生する左旋回方向の渦流により、無機粒体が流動化する。この際、無機粒体は、主として粒体充填筒体１６の筒体周壁１７に沿って左旋回しながら上昇し、中心部側で下降するような対流的な流れが発生する。この無機物充填粒体の左旋回しながらの上昇に際して金属製の粒体充填筒体１６と摩擦接触することにより、帯電列が無機粒体より負側である粒体充填筒体１６の筒体周壁１７が負極性（マイナス）に帯電する。そして、該粒体充填筒体１６の通水孔１７ａを水が通過する際に、粒体充填筒体１６の周壁に帯電した負電気をマイナスイオンとして捕獲して筒体周壁１７の外周側へ流出し、水排出口（改質水出口）１５から水改質装置の系外へ排出される。この際、当然、ミネラル成分も溶出する。このため、水改質装置の水排出口から排出される水（改質水）は、マイナスイオン及びミネラルイオンに富むものとなる。
【００４１】
このときの、ポンプの能力は、水改質装置の寸法仕様が上記のものである場合、吐出圧２〜５kgf／cm2（0.196〜0.49MPa）を発生可能なものとする。なお、水道と直接つなぐ場合は、水道圧が上記範囲にあるためポンプで加圧する必要はない。
【００４２】
目安としては、噴出孔２１の径１〜２ｍｍで、噴流渦流の旋回回転数が略１００〜１５０ｍｉｎ-1（最適には１２０ｍｉｎ-1）、噴流孔２１の径４〜５ｍｍで、３０〜１００ｍｉｎ-1（最適には３０ｍｉｎ-1）の範囲が、エネルギー効率及びマイナスイオン発生効率およびミネラル溶出率の見地から望ましいことを確認している。すなわち、吐出圧が粒体流動化の目安となる。
【００４３】
当然、被処理水は、ポンプに吸引させる際に、ポンプ作動を阻害するような異物はストレーナ（金網等）で除去して流入させる。なお、本装置内に流入した被処理水は、有機物質が多量に溶存して濁っていても、本水改質装置を通過させることにより綺麗な透明な水となる。その理由は、マイナスイオンの作用で、有機物質が分解されて、二酸化炭素や窒素さらには水に変換されるためと推定される。事実、ＢＯＤ、ＣＯＤも大幅に低減した。
【００４４】
なお、本実施形態の装置一台では、十分な水改質（浄化）が困難なときは、複数台を直列に配したり、循環用の貯留タンクを別に設け、所定時間、循環処理をしたりすればよい。
【００４５】
図４に示すものは、別の実施形態で、上記実施形態の大きく異なるところは、水供給口１１３をハウジング１１２の底部側面に設けるとともに、中央に粒体充填筒体１６を配し、該粒体充填筒体１６の底部に配される噴流ノズル体１２０は、中央に垂直噴流孔１２１Ａ及び該垂直噴流孔１２１Ａの側面に略放射状に配され、左旋回の渦流を発生させる水平噴流孔１２１Ｂを備えたものとしたものである。なお、上記実施形態との対応部分は、二桁の対応図符号に接頭数字「１」を付した三桁表示として、それらの説明の全部又は一部を省略した。
【００４６】
この実施形態は、粒体充填筒体１１６を中央に配して、粒体充填筒体１１６の全周から均等に流出可能としたため、渦流の乱れが少なくなり、より効率の良い、粒体流動化が期待できる。したがって、処理量が少ない場合に適している。
【実施例】
【００４７】
前記図１〜３に示す実施形態でその寸法仕様ものにおいて、サンゴ／麦飯石＝１／１混合物を充填率８０％にして、左旋回の回転数が１２０回となるように吐出量でポンプを可動させて、溜池の水を汲み上げて、改質水を調製した。
【００４８】
該改質水のｐＨは約６．９で弱酸性であった。該改質水を用いて、栽培植物（アブラナ科：大根、蕪等）を８月に播種して下記条件で灌水したところ、改質水で灌水をしなかった同種の栽培植物に比して、約３０％以上成長が早く（３０％は通常の観察者が成長の違いを明らかに認識できる閾値である。）、病虫害の発生も極端に少なかった。その理由は、葉部を観察したところ、葉部における腺毛（glandular hair）密度が、通常の市水で灌水した場合に比して格段に多いことに基づくと考えられる。すなわち、植物体表における腺毛密度が高いことにより、細菌に対する免疫酵素を含む分泌物や虫が嫌う分泌物（防御物質）が多量に分泌されるためである。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の水改質装置における一実施形態を示す縦断面図である。
【図２】同じく水噴流部を示す要部拡大図である。
【図３】図１の３−３線矢視図及び要部（水噴流部）拡大図である。
【図４】本発明の水改質装置における他の実施形態を示す縦断面図である。
【図５】図４の５−５線矢視図及び要部拡大断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１２・・・ハウジング
１４・・・無機粒体
１６・・・粒体充填筒体
１８・・・水供給管
２０・・・噴流ノズル体
２１・・・噴流孔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水（被処理水）を改質するための装置であって、
水を保持可能なハウジングと；該ハウジング内に配され、無機粒体が充填される粒体充填筒体と；該粒体充填筒体の底部に設けられ、被処理水を供給可能に水供給口と連結された噴流ノズル体とを備え、
該粒体充填筒体の筒体周壁が、帯電列において前記無機粒体より負側である剛性材料の多孔体で形成され、前記噴流ノズル体は、被処理水が加圧流入したとき渦流を発生させる噴流孔を複数個備えていることを特徴とする水改質装置。
【請求項２】
前記噴流ノズル体が、左旋回の渦流を発生させるものであることを特徴とする請求項１記載の水改質装置。
【請求項３】
前記噴射ノズル体は、円形山部の放射方向に、左回りの渦流を発生させる傾斜噴流孔を備えるとともに、円形山部の外周に、更に、内周面に水流案内傾斜面を備えた環状リブが形成されていることを特徴とする請求項２記載の水改質装置。
【請求項４】
前記噴流ノズル体は、中央の垂直噴流孔及び該垂直噴流孔の側面に略放射状に配され、左回りの渦流を発生させる複数個の水平噴流孔とを備えたものであることを特徴とする請求項２記載の水改質装置。
【請求項５】
前記充填筒体を形成する剛性材料が鉄製であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の水改質装置。
【請求項６】
前記無機粒体が、Ｃａ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ａｌ及びＳｉの群から選択される１種以上の元素を含む酸化物又は複合酸化物であることを特徴とする請求項５記載の水改質装置。
【請求項７】
前記無機粒体が、サンゴ及び麦飯石の質量混合比で１／９〜９／１の混合系であることを特徴とする請求項６記載の水改質装置。
【請求項８】
水の改質方法であって、帯電列において無機粒体より負側である剛性材料の多孔体で形成した粒体充填筒体に充填された無機粒体を、底部から供給される被処理水の左旋回する噴流で流動化させ、前記筒体周壁と無機粒体との摩擦により前記筒体周壁を負に帯電させながら前記被処理水を前記筒体周壁の内側から外側へ通水させて水中のマイナスイオンを富化させるとともに、無機粒体に含まれるミネラル成分を溶出させることを特徴とする水改質方法。
【請求項９】
請求項８記載の水改質方法を経た貯留水又は市水を、栽培植物に灌水して植物を栽培することを特徴とする植物の栽培方法。
【請求項１０】
前記無機粒体が、サンゴ及び麦飯石の質量混合比で１／９〜９／１の混合系であることを特徴とする請求項９記載の植物の栽培方法。
【請求項１】
水（被処理水）を改質するための装置であって、
水を保持可能なハウジングと；該ハウジング内に配され、無機粒体が充填される粒体充填筒体と；該粒体充填筒体の底部に設けられ、被処理水を供給可能に水供給口と連結された噴流ノズル体とを備え、
該粒体充填筒体の筒体周壁が、帯電列において前記無機粒体より負側である剛性材料の多孔体で形成され、前記噴流ノズル体は、被処理水が加圧流入したとき渦流を発生させる噴流孔を複数個備えていることを特徴とする水改質装置。
【請求項２】
前記噴流ノズル体が、左旋回の渦流を発生させるものであることを特徴とする請求項１記載の水改質装置。
【請求項３】
前記噴射ノズル体は、円形山部の放射方向に、左回りの渦流を発生させる傾斜噴流孔を備えるとともに、円形山部の外周に、更に、内周面に水流案内傾斜面を備えた環状リブが形成されていることを特徴とする請求項２記載の水改質装置。
【請求項４】
前記噴流ノズル体は、中央の垂直噴流孔及び該垂直噴流孔の側面に略放射状に配され、左回りの渦流を発生させる複数個の水平噴流孔とを備えたものであることを特徴とする請求項２記載の水改質装置。
【請求項５】
前記充填筒体を形成する剛性材料が鉄製であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の水改質装置。
【請求項６】
前記無機粒体が、Ｃａ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ａｌ及びＳｉの群から選択される１種以上の元素を含む酸化物又は複合酸化物であることを特徴とする請求項５記載の水改質装置。
【請求項７】
前記無機粒体が、サンゴ及び麦飯石の質量混合比で１／９〜９／１の混合系であることを特徴とする請求項６記載の水改質装置。
【請求項８】
水の改質方法であって、帯電列において無機粒体より負側である剛性材料の多孔体で形成した粒体充填筒体に充填された無機粒体を、底部から供給される被処理水の左旋回する噴流で流動化させ、前記筒体周壁と無機粒体との摩擦により前記筒体周壁を負に帯電させながら前記被処理水を前記筒体周壁の内側から外側へ通水させて水中のマイナスイオンを富化させるとともに、無機粒体に含まれるミネラル成分を溶出させることを特徴とする水改質方法。
【請求項９】
請求項８記載の水改質方法を経た貯留水又は市水を、栽培植物に灌水して植物を栽培することを特徴とする植物の栽培方法。
【請求項１０】
前記無機粒体が、サンゴ及び麦飯石の質量混合比で１／９〜９／１の混合系であることを特徴とする請求項９記載の植物の栽培方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００７−１３６４３３（Ｐ２００７−１３６４３３Ａ）
【公開日】平成１９年６月７日（２００７．６．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３３７９０６（Ｐ２００５−３３７９０６）
【出願日】平成１７年１１月２３日（２００５．１１．２３）
【出願人】（５０５４３４９７３）株式会社吉良商店 (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年６月７日（２００７．６．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１１月２３日（２００５．１１．２３）
【出願人】（５０５４３４９７３）株式会社吉良商店 (1)
【Ｆターム（参考）】
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