水質改善装置、水質改善方法、および金属イオン水生成装置
【課題】簡単な構成で安価に水質を改善することができる水質改善装置を提供する。
【解決手段】水質改善装置３０は、銅と亜鉛の合金または銅からなる金属繊維３５と、金属繊維３５を充填した充填容器３４とを備える。金属繊維３５の表面には多数の歯状突起３５Ａが形成される。充填容器３４は、多数の通水孔３１が形成された円筒部３２を備える。金属繊維３５から溶出する銅イオンおよび亜鉛イオンにより充填容器３４内に導入された水に含まれるシリカやスケールの成分を除去することができる。
【解決手段】水質改善装置３０は、銅と亜鉛の合金または銅からなる金属繊維３５と、金属繊維３５を充填した充填容器３４とを備える。金属繊維３５の表面には多数の歯状突起３５Ａが形成される。充填容器３４は、多数の通水孔３１が形成された円筒部３２を備える。金属繊維３５から溶出する銅イオンおよび亜鉛イオンにより充填容器３４内に導入された水に含まれるシリカやスケールの成分を除去することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水質改善装置および水質改善方法に関するものである。また、本発明は、金属イオンを含む金属イオン水を生成する金属イオン水生成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
水質改善技術は様々な場面で必要とされている。例えば、熱交換器で用いられる冷却水を冷却するための冷却塔では、熱交換器で温度の上昇した冷却循環水が冷却塔に戻ってくるため、冷却塔の内部で藻やアオコ、バクテリアが発生したり、冷却循環水が濃縮されることにより、配管内にシリカやスケールなどが堆積して配管が閉塞し熱交換効率が下がったりすることがある。また、そのようなスケールからレジオネラ菌が増殖することもある。このため、冷却塔の内部および配管を定期的に清掃および管理しなければならない。定期的な清掃や管理がなされていない場合には糸状菌が発生する。
【０００３】
従来から、これら有害物質の除去のために化学薬品が用いられているが（例えば、特許文献１参照）、冷却循環水は気化熱による冷却の際に蒸発および濃縮されるため、化学薬品を用いた場合には排水中に含まれる薬品成分を適切に処理する必要が生じる。特に排水のＣＯＤ（Chemical Oxygen Demand）が近年問題となっており、その維持管理費も高くなっている。
【０００４】
また、池や湖沼などでは、アオコなどの藻類を除去するために化学薬品を使用したり、オゾンガスを使用したりして浄化する方法が知られているが、設備費用や処理費用が甚大であることと環境負荷や生態系への悪影響などの問題がある。
【０００５】
さらに、魚類などの生鮮品の保存や運搬を行う場合には氷が用いられるが、氷が溶けるにつれて鮮度が落ち、細菌類が繁殖するという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１９４４０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、簡単な構成で安価に水質を改善することができる水質改善装置を提供することを目的とする。
【０００８】
また、本発明は、簡単かつ安価に水質を改善することができる水質改善方法を提供することを目的とする。
【０００９】
さらに、本発明は、高濃度の金属イオンを含む金属イオン水を極めて短時間で生成することができる金属イオン水生成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】
【００１０】
本発明の第１の態様によれば、簡単な構成で安価に水質を改善することができる水質改善装置が提供される。この水質改善装置は、銅と亜鉛の合金または銅からなる金属繊維と、上記金属繊維を充填した充填容器とを備える。上記金属繊維の表面には多数の歯状突起が形成される。上記充填容器は、多数の通水孔が形成された曲面部を備えていてもよい。
【００１１】
上記水質改善装置は、上記充填容器の内部を通過させた水に微細な気泡を発生させる微細気泡発生器をさらに備えていてもよい。このような微細気泡発生器は、流水抵抗の少ない流線型の内部空間と、該内部空間の水を外部に排出する開口とを有する気泡発生部と、外部から上記気泡発生部の内部空間の接線方向に水を導入することにより該内部空間に旋回流を発生させる噴出管と、上記気泡発生部の内部空間で発生した旋回流に気体を導入する気体供給管とを有する。
【００１２】
上記微細気泡発生器の気泡発生部の内部空間に上記充填容器を収容してもよく、あるいは、上記微細気泡発生器の噴出管の内部に上記充填容器を配置してもよい。
【００１３】
上記充填容器は、上記通水孔が形成された円筒部を備えていてもよい。
【００１４】
上記充填容器は、上記通水孔が形成され、互いに組み合わされることによって球状体を構成する一対の半球体と、上記一対の半球体を回動可能に結合するヒンジ部と、上記一対の半球体が組み合わされた状態をロックするロック部とを備えていてもよい。
【００１５】
本発明の第２の態様によれば、簡単かつ安価に水質を改善することができる水質改善方法が提供される。この水質改善方法では、多数の通水孔から充填容器内に水を導入する。上記充填容器内に充填された銅と亜鉛の合金または銅からなる金属繊維に上記水を接触させる。上記金属繊維の表面には多数の歯状突起が形成される。上記金属繊維から溶出する金属イオン（銅イオン・亜鉛イオン）の酸化還元作用により上記水の水質を改善する。
【００１６】
すなわち、上記金属繊維から溶出する金属イオンの還元作用により、ヒ素、鉛、カドミウム、水銀などの重金属は金属繊維に吸着し、アオコなどの藻類の葉緑素にあるマグネシウムが還元され分解され、タンクなどの内部のボウフラが羽化しないなど、上記水の水質が改善される。
【００１７】
上記水として、所定の系の中で循環する循環水、冷却塔内で使用される冷却水、発電所において用いられる冷却水を冷却する海水、水耕栽培に用いる水または代替農薬や無機農薬として用いる水、魚類養殖用の水、飲料水サーバ内の水、浴槽の水、重金属を含む水、加湿器内の水、トイレのタンク内の水、製氷に用いる水、または池や湖沼などのアオコを含む水などを用いることができる。
【００１８】
また、上記水質改善方法により水質が改善された水をミスト化し散布して家畜の伝染病の予防や畜舎の消臭を行うこととしてもよい。
【００１９】
本発明の第３の態様によれば、高濃度の金属イオンを含む金属イオン水を極めて短時間で生成することができる金属イオン水生成装置が提供される。この金属イオン水生成装置は、貯水槽と、銅と亜鉛の合金または銅からなる金属繊維と、上記金属繊維を充填した充填容器と、上記貯水槽内の水に微細な気泡を発生させる微細気泡発生器とを備えている。上記金属繊維の表面には多数の歯状突起が形成されている。上記微細気泡発生器は、流水抵抗の少ない流線型の内部空間と、該内部空間の水を外部に排出する開口とを有する気泡発生部と、上記充填容器の内部を通過させた水を上記気泡発生部の内部空間の接線方向に噴出し、該内部空間に旋回流を発生させる噴出管と、上記気泡発生部の内部空間で発生した旋回流に気体を供給する気体供給管とを有している。
【００２０】
上記金属イオン水生成装置は、密閉された上記貯水槽に接続された圧力制御管と、上記圧力制御管を介して上記貯水槽内の圧力を調整する圧力制御ポンプとをさらに備えていてもよい。
【００２１】
本発明の第４の態様によれば、高濃度の金属イオンを含む金属イオン水を極めて短時間で生成することができる金属イオン水生成装置が提供される。この金属イオン水生成装置は、貯水槽と、銅と亜鉛の合金または銅からなる金属繊維と、上記貯水槽内の水に微細な気泡を発生させる微細気泡発生器と、上記貯水槽に浸漬される充填容器とを備えている。上記充填容器は上記微細気泡発生器を収容するとともに上記微細気泡発生器の周囲には上記金属繊維が充填されている。上記金属繊維の表面には多数の歯状突起が形成されている。上記微細気泡発生器は、流水抵抗の少ない流線型の内部空間と、該内部空間の水を外部に排出する開口とを有する気泡発生部と、水を上記気泡発生部の内部空間の接線方向に噴出し、該内部空間に旋回流を発生させる噴出管と、上記気泡発生部の内部空間で発生した旋回流に気体を供給する気体供給管とを有している。上記金属イオン水生成装置は、上記貯水槽の内部の水を上記微細気泡発生器の噴出管に供給する水供給ポンプをさらに備えている。
【００２２】
本発明の第５の態様によれば、高濃度の金属イオンを含む金属イオン水を極めて短時間で生成することができる金属イオン水生成装置が提供される。この金属イオン水生成装置は、貯水槽と、銅と亜鉛の合金または銅からなる金属繊維と、上記貯水槽に浸漬される充填容器と、上記貯水槽の内部の水を上記充填容器の内部に供給する水供給ポンプとを備えている。金属繊維の表面には多数の歯状突起が形成されている。上記充填容器は上部に開口を有し、上記充填容器の内部には上記金属繊維が充填されている。
【００２３】
上記水として、所定の系の中で循環する循環水、冷却塔内で使用される冷却水、発電所において用いられる冷却水を冷却する海水、水耕栽培に用いる水または代替農薬や無機農薬として用いる水、家畜の伝染病予防または蓄舎の消臭のために用いられる水、魚類養殖用の水、重金属を含む水、製氷に用いる水、またはアオコを含む水を用いることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、金属繊維から溶出する銅イオンまたは銅イオンおよび亜鉛イオンにより、充填容器内に導入された水に含まれるシリカやスケールの成分を除去することができる。また、金属繊維から溶出する銅イオンまたは銅イオンおよび亜鉛イオンにより、藻やアオコ、バクテリアの発生を防止することができ、赤錆や大腸菌、レジオネラ菌の発生も防止することができる。したがって、簡単な構成で安価に水質を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る水質改善装置を含む冷却塔システムを示す模式図である。
【図２】図１の水質改善装置を示す平面図である。
【図３】図２のIII-III線断面図である。
【図４】図３の水質改善装置に含まれる金属繊維を模式的に示す断面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態における水質改善装置を示す正面図である。
【図６】図５に示す水質改善装置の背面図である。
【図７】図５に示す水質改善装置の右側面図である。
【図８】図５に示す水質改善装置の左側面図である。
【図９】図５に示す水質改善装置の充填容器を開いたときの正面図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態に係る水質改善装置の縦断面図である。
【図１１】図１０に示す水質改善装置の平面図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態に係る水質改善装置の変形例を示す模式図である。
【図１３】図１３（ａ）は液体中の気泡の状態を模式的に示す図であり、図１３（ｂ）は図１２の金属イオン水生成装置により生成された金属イオン水を模式的に示す図である。
【図１４】本発明の第３の実施形態に係る水質改善装置の他の変形例を示す模式図である。
【図１５】本発明の第４の実施形態に係る水質改善装置を示す模式図である。
【図１６】本発明の第５の実施形態に係る水質改善装置を含む冷却塔を示す斜視図である。
【図１７】図１６の冷却塔の落とし込み水槽を示す斜視図である。
【図１８】図１６の冷却塔の水質改善装置の一部を示す分解正面図である。
【図１９】図１８の水質改善装置の上部ハウジングを示す平面図である。
【図２０】本発明の第６の実施形態に係る水質改善装置を含む発電所冷却水冷却システムを示す模式図である。
【図２１】図２０の水質改善装置の構成を示す模式図である。
【図２２】図２１の水質改善装置の１つのチャンバを示す模式図である。
【図２３】図２２のXXIII-XXIII線断面の模式図である。
【図２４】本発明の第４の実施形態に係る水質改善装置を用いたときの銅イオン濃度の変化を示すグラフである。
【図２５】本発明の他の実施形態に係る水質改善装置を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明に係る水質改善装置の実施形態について図１から図２５を参照して詳細に説明する。なお、図１から図２５において、同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
【００２７】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る水質改善装置を含む冷却塔システムを示す模式図である。図１に示す冷却塔システムは、オフィスビルなどに設置された空調機１０からの熱媒を冷却するためのものであり、空調機１０と熱交換器１２と冷却塔１４とから構成されている。
【００２８】
図１に示すように、空調機１０からの熱媒は、熱媒配管１６を通って熱交換器１２に導入され、再び空調機１０に戻るようになっている。また、冷却塔１４の冷却水は、冷却水配管１８を通って熱交換器１２に導入され、再び冷却塔１４に戻るようになっている（循環水）。空調機１０からの熱媒は、熱交換器１２において冷却水との熱交換により冷却される。
【００２９】
冷却塔１４は、上部に設けられたファン２０と、熱交換器１２からの冷却水を貯留する上部水槽２２と、ハニカム状の充填材２４と、冷却された冷却水を貯留する下部水槽２６と、下部水槽２６の内部に設置された水質改善装置３０とを備えている。なお、本実施形態では、下部水槽２６内にのみ水質改善装置３０を設置しているが、上部水槽２２やその他の部位に水質改善装置３０を設置することもできる。
【００３０】
熱交換器１２における熱交換により温度が上昇した冷却水は冷却水配管１８を通って上部水槽２２に戻され、上部水槽２２から充填材２４に散布される。散布された冷却水は、ファン２０により強制的に送り込まれた外気と充填材２４上で接触して冷却される。温度の下がった冷却水は、下部水槽２６に貯留され、再び熱交換１２に送られて、空調機１０からの熱媒を冷却するために使用される。
【００３１】
図２は、水質改善装置３０を示す平面図、図３は、図２のIII-III線断面図である。図２および図３に示すように、水質改善装置３０は、多数の通水孔３１が形成された円筒部３２と、円筒部３２の両端に取り付けられたキャップ３３とを備えている。これら円筒部３２とキャップ３３とにより充填容器３４が形成されている。キャップ３３は円筒部３２に対して着脱自在に取り付けられる。
【００３２】
充填容器３４内には、図３に示すように、銅と亜鉛の合金からなる金属繊維３５が充填されている。この金属繊維３５における銅と亜鉛の組成比は特に限定されないが、例えば銅７０％−亜鉛３０％の合金や銅６５％−亜鉛３５％の合金を用いることができる。また、金属繊維３５として銅単体からなる金属繊維を用いることもできる。
【００３３】
図４は、１本の金属繊維３５を模式的に示す断面図である。金属繊維３５の断面の径は例えば８０μｍ程度であり、図４に示すように、金属繊維３５の表面には多数の歯状突起３５Ａが形成されている。これら多数の歯状突起３５Ａにより、金属繊維３５の表面積が通常の合金繊維に比べて非常に大きくなっている。このような歯状突起３５Ａを有する金属繊維３５は例えば切削法により製造することができる。
【００３４】
このような構成の水質改善装置３０を下部水槽２６に設置すると、下部水槽２６内の冷却水が円筒部３２の通水孔３１を通って金属繊維３５と接触し、金属繊維３５からは銅イオンと亜鉛イオンが溶出する。これら銅イオンと亜鉛イオンの酸化還元作用により、冷却水中の藻やアオコ、バクテリア、レジオネラ菌、シリカやスケールなどが除去される。
【００３５】
このように、本実施形態では、下部水槽２６に水質改善装置３０を設置しているため、金属繊維３５から溶出する銅イオンおよび亜鉛イオンにより、冷却水に含まれるシリカやスケールの成分を除去することができ、冷却水配管１８の閉塞を防止することができる。また、金属繊維３５から溶出する銅イオンおよび亜鉛イオンにより、冷却塔１４の内部で藻やアオコ、バクテリアが発生するのを防止することができる。さらに、冷却水配管１８内に赤錆や大腸菌、レジオネラ菌が発生するのを防止することができる。
【００３６】
上述したように、従来のように化学薬品を用いて有害物質を除去する方法では、排水中に含まれる薬品成分を適切に処理する必要が生じ、その維持管理費も大きなものとなるが、本実施形態の水質改善装置３０によれば、化学薬品を一切用いずに、また、特にメンテナンスをすることなく冷却水の水質を改善することができる。したがって、化学薬品を用いることなく排水のＣＯＤが基準値を満たすようにすることができる。また、化学薬品を使用した場合に比べて、冷却水の電気伝導率が低くなるため、必要とされる補給水の量を少なくすることができ、水道代を削減することができる。
【００３７】
また、水質改善装置３０により冷却水に含まれる有害物質が除去されるため、熱交換器１２の効率を上げることができ、結果として消費電力の削減や二酸化炭素の排出削減にも寄与することができる。
【００３８】
特に、本実施形態における水質改善装置３０では、円筒部３２に多数の通水孔３１が形成されているため、より多くの冷却水を充填容器３４の内部に導入することができる。さらに、充填容器３４内部の金属繊維３５の表面には多数の歯状突起３５Ａが形成されているため、冷却水と金属繊維３５との接触面積を大きくすることができる。このように、大量の冷却水を金属繊維３５と大きな面積で接触させることができるため、冷却水中の有害物質を効果的に除去することができる。
【００３９】
本実施形態では、水質改善装置３０を冷却塔システムに適用した例、すなわち水質改善装置３０を冷却塔内の冷却水に適用した例について説明したが、本発明はこの例に限られるものではなく、水質の改善が必要なあらゆる種類の水に適用することができる。
【００４０】
図５から図９は、本発明の第２の実施形態における水質改善装置１３０を示している。図５は水質改善装置１３０の正面図、図６は背面図、図７は右側面図、図８は左側面図、図９は水質改善装置１３０の充填容器を開いたときの正面図である。
【００４１】
図５から図９に示すように、水質改善装置１３０は、互いに組み合わされることによって球状体を構成する一対の半球体１３１Ａ，１３１Ｂを有している。前方半球体１３１Ａは、メッシュにより多数の通水孔が形成された半球部１３２Ａと、半球部１３２Ａの後端面に設けられたフランジ部１３３Ａとを有している。同様に、後方半球体１３１Ｂは、メッシュにより多数の通水孔が形成された半球部１３２Ｂと、半球部１３２Ｂの前端面に設けられたフランジ部１３３Ｂとを有している。
【００４２】
これらの半球体１３１Ａ，１３１Ｂは、フランジ部１３３Ａ，１３３Ｂの下部に設けられたヒンジ部１３４により結合されており、半球体１３１Ａ，１３１Ｂはヒンジ部１３４を中心として回動（開閉）するようになっている。
【００４３】
また、後方半球体１３１Ｂのフランジ部１３３Ｂの上部には、フランジ部１３３Ｂに垂直な方向に延びるピン１３５が設けられている。また、前方半球体１３１Ａのフランジ部１３３Ａには、ピン１３５に対応する位置に位置決め孔１３６が形成されている。半球体１３１Ａ，１３１Ｂが互いに組み合わされるときに、ピン１３５が位置決め孔１３６に挿入されることにより半球体１３１Ａ，１３１Ｂの位置決めが行われる。
【００４４】
また、後方半球体１３１Ｂのフランジ部１３３Ｂには、ピン１３５を中心として回動可能なロック部１３７が設けられている。ロック部１３７は、互いに当接したフランジ部１３３Ａ，１３３Ｂを両側から挟み込んで保持する保持部１３８と、フランジ部１３３Ａ，１３３Ｂの半径方向外側に向かって延びるフック部１３９とを有している。上述したように、ピン１３５を位置決め孔１３６に挿入して位置決めを行い、前方半球体１３１Ａと後方半球体１３１Ｂとを突き合わせた状態で、ロック部１３７を回転させることで、半球体１３１Ａ，１３１Ｂのフランジ部１３３Ａ，１３３Ｂを保持部１３８により挟み込み、半球体１３１Ａ，１３１Ｂが互いに組み合わされた状態を保持することができる（図５および図６参照）。
【００４５】
また、半球体１３１Ａ，１３１Ｂが互いに組み合わされた状態から、フック部１３９に指をかけてロック部１３７を回転させることで、半球体１３１Ａ，１３１Ｂのロック状態を解除することができる。この状態で、ヒンジ部１３４を中心として半球体１３１Ａ，１３１Ｂをそれぞれ回動させることにより、図９に示すように球状充填容器を開くことができる。
【００４６】
ここで、図９に示すように、半球体１３１Ａ，１３１Ｂにより構成される球状充填容器の内部には、上述した金属繊維３５が収容されている。本実施形態では、上述したように、ロック部１３７を用いて球状充填容器の開閉を容易に行うことができるため、金属繊維３５を交換する必要が生じた場合であっても、その作業が容易になる。
【００４７】
本実施形態における水質改善装置１３０では、半球体１３１Ａ，１３１Ｂを互いに組み合わせて球状にし、その球面を構成する半球部１３２Ａ，１３２Ｂに多数の通水孔が形成されているため、より多くの水を球状充填容器の内部に導入することができる。さらに、球状充填容器の内部に収容されている金属繊維３５の表面には多数の歯状突起３５Ａが形成されているため（図４参照）、水と金属繊維３５との接触面積を大きくすることができる。このように、大量の水を金属繊維３５と大きな面積で接触させることができるため、水中の有害物質を効果的に除去することができる。
【００４８】
図１０は本発明の第３の実施形態に係る水質改善装置２３０を模式的に示す縦断面図、図１１は平面図である。図１０に示すように、本実施形態における水質改善装置２３０は、水中で微細な気泡を発生させる微細気泡発生器２４０を備えている。この微細気泡発生器２４０は、内部に略卵形の中空空間（内部空間Ｓ）を有する気泡発生部２４２と、この気泡発生部２４２の内部空間Ｓに接続された気体供給管２４４と、気泡発生部２４２の内部空間Ｓと外部の水供給源（図示せず）とを接続する噴出管２４６とを備えている。気泡発生部２４２は、流線型の内壁を有しており、流水抵抗が極力少ない構造になっている。
【００４９】
微細気泡発生器２４０の気泡発生部２４２の内部空間Ｓには、メッシュにより多数の通水孔が形成された球状充填容器２４８が収容されている。この球状充填容器２４８の内部には、上述した金属繊維、すなわち銅と亜鉛の合金または銅単体からなり表面に多数の歯状突起が形成された金属繊維が充填されている。
【００５０】
気体供給管２４４の一端は気泡発生部２４２の内部空間Ｓの上部に接続されており、他端は水面Ｗ上に保持されている。これにより、気体供給管２４４を通じて気泡発生部２４２の内部空間Ｓに空気が供給されるようになっている。なお、気体供給管２４４から供給される気体として空気以外の気体を用いることもできる。
【００５１】
気泡発生部２４２の上部にはこの気体供給管２４４を囲むように内部空間Ｓの水を外部に排出する上部ノズル（開口）２５０が形成されている。また、気泡発生部２４２の下部には内部空間Ｓの水を外部に排出する下部ノズル（開口）２５２が形成されている。
【００５２】
噴出管２４６は、気泡発生部２４２の側面に取り付けられており、図１１に示すように、気泡発生部２４２の接線方向を向くように構成されている。これにより、外部の水供給源から例えば加圧ポンプなどにより噴出管２４６を通じて気泡発生部２４２の内部空間Ｓに加圧水を導入すると、上方に向かう旋回流ＲＵと下方に向かう旋回流ＲＤとが内部空間Ｓ内に発生するようになっている。
【００５３】
このように噴出管２４６を通じて外部の水供給源から気泡発生部２４２の内部空間Ｓに加圧水を導入すると旋回流ＲＵ，ＲＤが生じ、この旋回流ＲＵ，ＲＤによって内部空間Ｓの中心付近に負圧の軸が生じる。この負圧の作用により、気体供給管２４４から空気が吸い込まれ、旋回流ＲＵ，ＲＤ中に微細気泡となって取り込まれる。このようにして微細気泡を取り込んだ水が上部ノズル２５０および下部ノズル２５２から吐出される。
【００５４】
ここで、金属繊維が充填された球状充填容器２４８は、上述した旋回流ＲＵ，ＲＤによって内部空間Ｓ内で激しく動かされ、球状充填容器２４８の内部を通過する水の量も増える。したがって、金属繊維からより多くの金属イオンを水に溶出させることができ、金属イオンによる殺菌作用を向上させることができる。また、この球状充填容器２４８の内部を通過した水の中に微細気泡発生器２４０により微細な気泡を発生させることにより、水中の金属イオンの濃度を極めて短時間で高めることができる。
【００５５】
ここで、上述した加圧ポンプの圧力により気泡発生部２４２内で水と金属繊維と接触し、水流による水圧と流水抵抗の度合いが大きくなればなるほど、金属イオンのイオン化を活発にさせることができ、短時間で高濃度の金属イオン水を生成することができる。
【００５６】
第３の実施形態においては、金属繊維を充填した球状充填容器２４８を微細気泡発生器２４０の気泡発生部２４２の内部空間Ｓに収容した例について説明したが、金属繊維を充填した充填容器を微細気泡発生器２４０の外部に配置することもできる。図１２は、そのような変形例を示す模式図である。
【００５７】
図１２に示す例では、上述した回転対称形状の微細気泡発生器２４０が密閉された貯水槽２６０内に配置され、微細気泡発生器２４０の噴出管２４６が外部の水供給源２６２に接続されている。微細気泡発生器２４０と水供給源２６２との間には、水供給源２６２から汲み上げた水を微細気泡発生器２４０に供給する水供給ポンプ２６４が設けられている。また、水供給ポンプ２６４と微細気泡発生器２４０との間には、多数の通水孔が形成された充填容器２４８’が配置されている。この充填容器２４８’の内部には、銅と亜鉛の合金または銅単体からなり表面に多数の歯状突起が形成された金属繊維が充填されている。
【００５８】
気泡発生器２４０の気体供給管２４４の一端は貯水槽２６０の外部に開放されている。気体供給管２４４の途中には電磁弁２４５が設けられている。貯水槽２６０の上部には圧力制御管２６８が接続されており、この圧力制御管２６８には圧力制御ポンプ２６６が接続されている。この圧力制御ポンプ２６６の駆動により貯水槽２６０の内部を加圧または減圧できるようになっている。また、貯水槽２６０には排水管２７０が接続されており、この排水管２７０には排水ポンプ２７２が接続されている。この排水ポンプ２７２の駆動により貯水槽２６０の内部の水を外部に排出できるようになっている。
【００５９】
このような構成において、例えば圧力制御ポンプ２６６の駆動により貯水槽２６０の内部を減圧するとともに、水供給ポンプ２６４の駆動により水供給源２６２から水を汲み上げて加圧水を微細気泡発生器２４０に供給する。このとき、噴出管２４６の途中に設置された充填容器２４８’の内部の金属繊維から金属イオンが加圧水に溶出する。これら銅イオンと亜鉛イオンを含む加圧水が微細気泡発生器２４０の気泡発生部に噴射される。
【００６０】
微細気泡発生器２４０の気泡発生部では加圧水が高速に旋回されることで、その中心部分に負圧の軸が形成される。これにより、気体供給管２４４から空気が吸い込まれ、旋回流中に空気が微細気泡となって取り込まれる。また、微細気泡発生器２４０に導入される水は金属イオンを多量に含んでいるため、この水が負圧の軸に近づくと、この水から金属イオンが大量に放出され、さらに高濃度の金属イオンを含む微細気泡が発生する。このように、金属イオン（銅イオンと亜鉛イオン）を含む加圧水に微細気泡を発生させることにより、水中の金属イオンの濃度を短時間で高めることができ、上述した金属イオン（銅イオンと亜鉛イオン）による殺菌作用を著しく向上することができる。このような殺菌作用を持った水は排水ポンプ２７２により排水管２７０を介して所望の装置または場所に送られる。また、気体供給管２４４から取り入れる気体の圧力を調整することにより、気泡の大きさを調整することでき、ナノバブルやマイクロバブルなど所望の大きさの気泡を所望の水深に送り出すことができる。
【００６１】
このように、図１２に示す装置は、水供給源の水の水質を改善する水質改善装置として利用できるだけではなく、殺菌作用を有する金属イオンを含む金属イオン水を生成する金属イオン水生成装置としても利用できる。例えば、排水管２７０の先端に水をミスト状に噴出する噴出口を取り付け、この噴出口から金属イオン水を散布して水耕栽培に用いたり、代替農薬や無機農薬として用いたり、家畜の伝染病の予防や畜舎の消臭のために用いたりすることができる。この場合において、噴出口に供給される水には気体が高濃度で溶解しているため、減圧発泡により噴出口からは金属イオンを含む気泡を含んだミストが噴出される。このミストには高濃度の金属イオンが含まれているため、大腸菌やレジオネラ菌などの病原菌や植物の茎や枝葉の殺菌に用いることができる。
【００６２】
ところで、通常、水中で気泡を発生させると、図１３（ａ）に示すように、気泡２８０の間に水が集まった箇所２８１が生じるが、上述の金属イオン水生成装置を用いて金属イオンを含む水の中に微細気泡を発生させた場合には、図１３（ｂ）に示すように微細気泡の表面が薄膜状になり、水と気体とを効率よく接触させることができる。
【００６３】
ここで、微細気泡発生器２４０は、流れ抵抗が大きく、流出量を一定に保つ効果があるため、気泡発生部の内部の圧力が一定に維持される。このため、特に調整弁などを設ける必要はない。
【００６４】
また、貯水槽２６０の内部を減圧することにより、微細気泡の表面から気体を連続的に外部に放出することができるとともに、貯水槽２６０の内部に減圧空間を維持することができる。また、圧力制御管２６８に気体回収装置を接続して気体を回収することもできる。
【００６５】
また、気泡発生部の底部に多量の金属イオンを含む気泡を発生させることができるので、微細気泡発生器２４０内でのイオン化を活発化させることができる。これにより、噴出管２４６から気泡発生部に被処理水を噴射するときの流体抵抗を小さくすることができ、多量の金属イオンを含む気泡を効率良く発生させることができる。
【００６６】
気泡発生部の底部で多量に発生した金属イオンを含む気泡は、気泡発生部の内周壁を浮力によって上昇しながら、気泡同士が合体および拡大する。この結果、重力と浮力により気泡の部分と液体の部分が上下に分離され、次々と金属イオンを含む気泡を発生させることができる。
【００６７】
図１２に示すように、貯水槽２６０の内部にフロート等の水位センサ２７４を設けてもよい。このような水位センサ２７４により、貯水槽２６０内の水位を検出し、水位に応じて微細気泡発生器２４０に吸い込まれる空気の量を調整する。例えば、水位が上昇したときには、電磁弁２４５を制御して微細気泡発生器２４０に吸い込まれる空気の量を増やして貯水槽２６０内の液体中に溶解させる空気の量を増やす。水位が低下したときには、電磁弁２４５を制御して微細気泡発生器２４０に吸い込まれる空気の量を減らして貯水槽２６０内の水に溶解させる空気の量を減らす。このような制御により、貯水槽２６０の内部で所望の水位を維持することができ、微細気泡に溶解しなかった金属イオンが下流側にある排出弁から排出されることがなく、金属イオンを無駄なく微細気泡に溶解させることができる。また、貯水槽２６０の内部の圧力を安定させることができるので、装置を安定して連続稼動することができる。
【００６８】
また、この例においては、圧力制御ポンプ２６６により貯水槽２６０の内部の圧力を制御することができるため、水中の金属イオンの濃度を調整することができる。したがって、用途に応じて水中の金属イオンの濃度を調整することが容易になる。
【００６９】
図１４は、上述した第３の実施形態に係る水質改善装置の他の簡易例を示すものである。この装置も、図１２に示す装置と同様に金属イオン水生成装置として利用することができる。図１４に示すように、貯水槽２８２の水中に充填容器２８３が浸漬されており、この充填容器２８３の内部には２つの微細気泡発生器２４０が収容されている。充填容器２８３の上部には開口２８３ａが形成されている。充填容器２８３の内部には、銅と亜鉛の合金または銅単体からなり表面に多数の歯状突起が形成された金属繊維２８４が微細気泡発生器２４０を取り囲むように充填されている。
【００７０】
気体供給管２４４は二股に分岐してそれぞれの微細気泡発生器２４０に接続されており、噴出管２４６も二股に分岐してそれぞれの微細気泡発生器２４０に接続されている。噴出管２４６には、貯水槽２８２内の水を微細気泡発生器２４０の気泡発生部に供給する水供給ポンプ２８５が接続されている。
【００７１】
水供給ポンプ２８５の駆動により貯水槽２８２内の水を微細気泡発生器２４０に供給すると、微細気泡発生器２４０の気泡発生部２４２で旋回流が生じ、これにより気体供給管２４４から空気が吸い込まれ、空気が旋回流中に微細気泡となって取り込まれる。微細気泡を含む水は微細気泡発生器２４０の上下のノズル２５０，２５２から充填容器２８３内に吐出され、金属繊維２８４と接触する。これにより、金属繊維２８４から金属イオン（銅イオンおよび亜鉛イオン）が溶出し、金属イオンと微細気泡を大量に含む水が充填容器２８３の開口２８３ａから貯水槽２８２に戻される。このようにして、貯水槽２８２内に高濃度の金属イオン水が生成される。
【００７２】
通常、銅と亜鉛の合金からなる金属繊維をある一定の重量比で水中に浸漬して約８時間経過すると、銅イオン濃度が殺菌効力の目安である０．０６ｍｇ／Ｌを超えるが、図１４に示すように、水供給ポンプ２８５により貯水槽２８２内の水を微細気泡発生器２４０に供給し、充填容器２８３の内部で微細気泡を含む水を金属繊維２８４と接触させることにより、金属イオンのイオン化を活発にさせることができる。したがって、図１４に示す装置によれば、短時間で金属イオンを水中に溶出させることができ、通常金属繊維を水中に２４時間静置した場合に得られる金属イオン濃度を約２時間で得ることができ、約１２倍の速度で所望の金属イオン濃度が得られる。
【００７３】
図１５は、本発明の第４の実施形態に係る水質改善装置を示す模式図である。この装置も図１２に示す装置と同様に金属イオン水生成装置として利用することができる。図１５に示すように、貯水槽２８２の水中に充填容器２８３が浸漬されており、この充填容器２８３の内部には、銅と亜鉛の合金または銅単体からなり表面に多数の歯状突起が形成された金属繊維２８４が充填されている。充填容器２８３の上部には開口２８３ａが形成されている。充填容器２８３の下部には水供給管２４７が接続されており、この水供給管２４７には貯水槽２８２内の水を充填容器２８３内の金属繊維２８４に供給する水供給ポンプ２８６が接続されている。
【００７４】
水供給ポンプ２８６の駆動により貯水槽２８２内の水を充填容器２８３内に供給すると、金属繊維２８４と接触し、金属繊維２８４から金属イオン（銅イオンおよび亜鉛イオン）が溶出する。この金属イオンを大量に含む水が充填容器２８３の開口２８３ａから貯水槽２８２に戻される。このようにして、貯水槽２８２内に高濃度の金属イオン水が生成される。
【００７５】
図１６は本発明の第５の実施形態に係る水質改善装置を含む冷却塔３１４を示す斜視図、図１７は図１６の冷却塔３１４の一部を示す斜視図である。なお、図１６においては、理解を容易にするためにその一部を切り欠いて示してある。図１６に示すように、冷却塔３１４は、上部に設けられたファン３２０と、冷却水を貯留する上部水槽３２２と、上部水槽３２２の下方に設置された熱交換器３２３と、上部水槽３２２の下方に設置された充填材３２４と、内部配管３２５と、冷却された冷却水を貯留する下部水槽３２６と、下部水槽３２６内部に設けられた落とし込み水槽３２７と、落とし込み水槽３２７に接続されたポンプ３２８と、落とし込み水槽３２７の内部に設置された水質改善装置３３０とを備えている。
【００７６】
図１８は、水質改善装置３３０の一部を示す分解正面図である。図１８に示すように、水質改善装置３３０は、金属メッシュ構造を有する上部ハウジング３３２と、金属メッシュ構造を有する下部ハウジング３３４と、下部ハウジング３３４に取り付けられた脚部３３６とを備えている。上部ハウジング３３２と下部ハウジング３３４とにより形成される略直方体状の充填容器の内部には、上述した金属繊維（図示せず）が収容されている。
【００７７】
図１９は、上部ハウジング３３２を示す平面図である。図１９に示すように、上部ハウジング３３２の両端には水平方向に延びる延出部３３２ａが形成されている。上部ハウジング３３２の延出部３３２ａにはそれぞれ２つの貫通孔３３２ｂが形成されている。同様に、下部ハウジング３３４の両端にも水平方向に延びる延出部３３４ａが形成されており、これら延出部３３４ａにはそれぞれ２つの貫通孔（図示せず）が形成されている。これらの貫通孔にボルト３３７を挿通し、このボルト３３７をナット３３８で固定することにより（図１８参照）、上部ハウジング３３２と下部ハウジング３３４とが連結される。なお、上部ハウジング３３２の延出部３３２ａには水質改善装置３３０の持ち運びを容易にするための把手３３２ｃが設けられている。
【００７８】
図１８に示すように、下部ハウジング３３４の上部の内周側には銅板３４０が取り付けられている。この銅板３４０は、上述した金属繊維から溶出した銅イオンによる殺菌効果を高めるとともに、上部ハウジング３３２と下部ハウジング３３４との間から金属繊維が外部に出てくるのを防止する役割を有する。なお、図示はしないが、銅イオンによる殺菌効果を高めるために、下部ハウジング３３４の底面に銅メッシュを敷いてもよい。
【００７９】
図２０は、本発明の第６の実施形態に係る水質改善装置４３０を含む発電所冷却水冷却システムを示す模式図である。本実施形態における発電所冷却水冷却システムは、原子力発電所や火力発電所において用いられる冷却水を海水により冷却するものであり、図２０に示すように、冷却水が循環される冷却水配管４１０Ａ，４１０Ｂと、それぞれの冷却水配管４１０Ａ，４１０Ｂに取り付けられた冷却器４１２Ａ，４１２Ｂと、海水４１３を貯留する取水ピット４１４に設けられたポンプ４１６Ａ，４１６Ｂと、ポンプ４１６Ａ，４１６Ｂにより汲み上げられた海水４１３を冷却器４１２Ａ，４１２Ｂに導入する取水配管４１８Ａ，４１８Ｂと、冷却器４１２Ａ，４１２Ｂにて冷却水の冷却に用いられた海水４１３を放水ピット４２０に送る放水配管４２２Ａ，４２２Ｂとを備えている。
【００８０】
本実施形態においては、取水ピット４１４から冷却器４１２Ａ，４１２Ｂに延びる取水配管４１８Ａ，４１８Ｂの途中にそれぞれ水質改善装置４３０が設けられている。図２１は、水質改善装置４３０の構成を示す模式図である。図２１に示すように、水質改善装置４３０は、取水配管４１８Ａを４つに分岐させる分岐管４３１と、分岐管４３１に接続された４つのチャンバ４３２と、４つのチャンバ４３２に接続された分岐管４３３とを有している。
【００８１】
図２２は１つのチャンバ４３２を示す模式図、図２３は図２２のXXIII-XXIII線断面の模式図である。図２２および図２３に示すように、チャンバ４３２内には、複数の円筒状充填容器４３４が所定の間隔で配置されている。これらの円筒状充填容器４３４には多数の通水孔４３５が形成されている。それぞれの円筒状充填容器４３４の内部には銅と亜鉛の合金または銅単体からなり表面に多数の歯状突起が形成された金属繊維が充填されており、銅イオンおよび亜鉛イオンがチャンバ４３２の内部を通過する水に溶出するようになっている。
【００８２】
原子力発電所や火力発電所において用いられる冷却水の冷却には海水が用いられるため、ムラサキイガイやエボシガイなどの海生生物が冷却系に付着する問題がある。従来から塩素などの薬品を用いてこの問題に対処しているが、塩素などの薬品を用いると配管内部や冷却器本体の腐食が生じたり、排水中の塩素濃度が高まることによる環境問題が生じたりする。これに対して、本実施形態のように、取水配管４１８Ａ，４１８Ｂに水質改善装置４３０を設ければ、水質改善装置４３０の複数の円筒状充填容器４３４内の金属繊維から溶出する銅イオンおよび亜鉛イオンの酸化還元作用により、冷却器４１２Ａ，４１２Ｂの内部や取水配管４１８Ａ，４１８Ｂ、放水配管４２２Ａ，４２２Ｂに付着しているムラサキイガイやエボシガイなどの海生生物を衰弱させることができる。また、これらの海生生物の産卵により発生したプランクトンを死滅させることができ、これらの海生生物の繁殖を防止することができる。
【実施例１】
【００８３】
上述した金属繊維の効果を調べるため、ヒ素濃度０．０５０ｍｇ／Ｌ、ｐＨ６．０となるように調製した試験液に銅と亜鉛の合金からなる金属繊維を浸漬し、２３℃の環境下で２４時間静置した。金属繊維１．０ｇ当たり１００ｍＬの試験液を用いた。その結果、ヒ素濃度は０．０１３ｍｇ／Ｌとなり、金属繊維を浸漬する前の約２６％に減少した。この結果からわかるように、金属繊維を浸漬することによりヒ素およびその化合物が効果的に除去されることが確認された。
【００８４】
また、残留塩素濃度が１．２ｍｇ／Ｌとなるように調製した水道水に銅と亜鉛の合金からなる金属繊維を浸漬し、２４時間静置したときの残留塩素濃度を測定した。金属繊維３．０ｇ当たり５０００ｍＬの水道水を用いた。そのときの結果を表１に示す。
【００８５】
【表１】
【００８６】
表１からわかるように、金属繊維を浸漬するだけで残留塩素が効果的に除去できることが確認された。
【００８７】
また、図１５に示す金属イオン水生成装置（水質改善装置）の効果を調べるために実験を行った。５００ｇの金属繊維２８４を充填した充填容器２８３を１００Ｌの貯水槽２８２内に設置し、１００Ｖ／２５０Ｗの水供給ポンプ２８６を駆動して、貯水槽２８２内の水を循環させた。そのときの結果を図２４に示す。
【００８８】
図２４に示すように、通常金属繊維を水中に２４時間静置した場合に得られる金属イオン濃度を約１時間で得ることができ、約２４倍以上の速度で銅イオン濃度が得られることが確認された。
【００８９】
これまで本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。上述した実施形態では、水質改善装置を冷却塔内の冷却水に適用した例について説明したが、本発明はこの例に限られるものではなく、水質の改善が必要なあらゆる種類の水に適用することができる。
【００９０】
例えば、本発明に係る水質改善装置を水耕栽培に用いる水や代替農薬、無機農薬として用いる水に適用することができる。本発明に係る水質改善装置により水質が改善された水は農薬の代わりに使用することができる。この場合には、かいよう病、黒点病、斑点落葉病、白紋羽病、べと病、さび病、せん孔病、がんしゅ病、花腐細菌病、疫病、軟腐病、黒葉枯病、腐敗病、春腐病、斑点細菌病、黒腐病、赤焼病、フラン病、炭そ病などを防止することができ、また、アブラムシやなめくじなどの害虫を忌避することも可能である。
【００９１】
また、例えば、本発明に係る水質改善装置により水質が改善された水をミスト化して畜舎に噴霧してもよい。この場合には、畜舎内の消臭や口蹄疫や新型インフルエンザなどの感染を防ぐことができる。また、本発明に係る水質改善装置を養殖用の水に適用して魚類の養殖を行ってもよい。この場合には、連続養殖による魚貝類に有害なウィルスやビブリオを駆除でき、ニジマス、ヤマメ、イワナ、アマゴ、サクラマス、銀サケ、ニシキゴイ、ウナギなどのエロモナス症（立鱗病やポップアイ、穴あき病など）、ディスカス病、エンゼルフィッシュ病、カラムナリス症（ヒレ腐れ病や口腐れ病）、カビ病、えらくされ病、鯉ヘルペスなどの病気の発生を抑制することができる。
【００９２】
また、池や沼の水をポンプで汲み上げて再び池や沼に戻す循環系内の循環水に本発明に係る水質改善装置を適用してもよい。この場合には、池や沼に繁殖した藻やアオコを分解除去することが可能である。
【００９３】
また、飲料用の冷温水サーバ内のタンクに本発明に係る水質改善装置を設置してもよい。従来から、冷温水サーバのタンク内の殺菌にはＵＶランプが用いられているが、サーバを一定時間使用しないと、配管内部やフィルタ内部にスライムや大腸菌、レジオネラ菌などが発生し、異臭やヌメリの原因となる。これを取り除くためには多くの時間とコストがかかる。一方、本発明に係る水質改善装置を冷温水サーバのタンク内に設置すれば、簡単かつ安価にスライムや大腸菌、レジオネラ菌などを殺菌することができる。また、残留塩素も分解することができる。さらに、シリカやスケールの堆積を抑制することができ、サーバ内の配管が詰まってしまうことを防止することができる。また、金属繊維から銅や亜鉛が微量ではあるが溶出するため、この冷温水サーバの水を飲むことによって人体にとって必項である銅や亜鉛のミネラルを摂取することができる。
【００９４】
また、本発明に係る水質改善装置を浴槽に設置してもよい。例えば、図２５に示すように、多数の通水孔５００が側面に形成された木製の箱状充填容器５０２の内部に、銅と亜鉛の合金または銅単体からなり表面に多数の歯状突起が形成された金属繊維を充填する。このような箱状充填容器５０２を水質改善装置として浴槽に沈めてもよい。このような水質改善装置を用いることにより、浴槽内の水を入れ替えずに例えば２０日間使用しても、大腸菌が発生せず、浴槽の内壁にもヌメリが生じない。また、水道水に含まれる残留塩素分を除去することもでき、悪臭の発生も防止することができる。さらに、浴槽内の水に含まれる有機物を凝集沈殿させることができるため、水の透明度を高めることができる。
【００９５】
また、本発明に係る水質改善装置をヒ素が含まれる温泉などの排水設備に設置し、安価かつ簡単にヒ素成分を除去することができる。また、温泉などに用いる循環水の系統中に本発明に係る水質改善装置を設置してもよい。この場合には、循環水のレジオネラ菌や大腸菌などの殺菌を行うことができる。また、金属繊維から銅や亜鉛が微量ではあるが溶出するため、銅や亜鉛のミネラルが入浴者の肌に良い効果をもたらす。
【００９６】
さらに、本発明に係る水質改善装置を加湿器内のタンクに設置してもよい。この場合には、加湿器のタンク内のレジオネラ菌や大腸菌、カビなどを殺菌することができる。また、本発明に係る水質改善装置により水質が改善された水が室内に噴霧されることになるため、新型インフルエンザやＭＲＳＡ、多剤耐性菌などの感染を防止することができる。
【００９７】
また、本発明に係る水質改善装置をトイレの洗浄タンクに設置してもよい。この場合には、トイレの洗浄タンク内にカビなどが発生することを防止でき、便器の汚れを抑えることができる。
【００９８】
また、本発明に係る水質改善装置を洗濯機の洗濯槽に設置してもよい。この場合には、水道水に含まれる残留塩素を除去できるとともに、洗濯槽内のカビや大腸菌類などを殺菌することができる。また、洗濯物の汚れや洗濯物に残った洗剤を完全に除去することができ、すすぎのために用いる水の量も節減できる。
【００９９】
また、鉛や水銀、カドミウム、ヒ素などの重金属が含まれる水に本発明に係る水質改善装置を適用してもよい。この場合には、これらの重金属を簡単な設備で安価に除去することができる。
【０１００】
また、本発明に係る水質改善装置を船舶に搭載される飲料水タンク内に設置し、スライムや大腸菌などの殺菌を行ってもよい。さらに、本発明に係る水質改善装置を船舶に搭載されるバラストタンクに設置してもよい。採取した海水をバラスト水として使用する場合に、バラスト水を本発明に係る水質改善装置で殺菌することにより他の地域でバラスト水を排出しても生態系に与える影響を抑えることができる。
【０１０１】
また、本発明に係る水質改善装置を貯水タンクや高架水槽に設置してもよい。この場合には、貯水タンクや高架水槽内の大腸菌などを殺菌することができる。また、シリカやスケールの堆積を抑制することができ、配管が詰まってしまうことを防止することができる。また、配管内に赤錆が発生するのを防止することができる。
【０１０２】
また、本発明に係る水質改善方法により得られた水を製氷に用いてもよい。魚類などの生鮮品の貯蔵や運搬などに使用する通常の氷は、溶け始めると細菌類の繁殖が始まるが、本発明に係る水質改善方法により得られた水を用いて作った氷は、溶けても殺菌効果が持続し、変色したり臭いもつかない。
【符号の説明】
【０１０３】
１０ 空調機
１２ 熱交換器
１４ 冷却塔
１６ 熱媒配管
１８ 冷却水配管
２０ ファン
２２ 上部水槽
２４ 充填材
２６ 下部水槽
３０ 水質改善装置
３１ 通水孔
３２ 円筒部
３３ キャップ
３４ 充填容器
３５ 金属繊維
３５Ａ 歯状突起
１３０ 水質改善装置
１３１Ａ，１３１Ｂ 半球体
１３２Ａ，１３２Ｂ 半球部
１３３Ａ，１３３Ｂ フランジ部
１３４ ヒンジ部
１３５ ピン
１３６ 位置決め孔
１３７ ロック部
１３８ 保持部
１３９ フック部
２３０ 水質改善装置
２４０ 微細気泡発生器
２４２ 気泡発生部
２４４ 気体供給管
２４５ 電磁弁
２４６ 噴出管
２４７ 水供給管
２４８ 球状充填容器
２５０ 上部ノズル（開口）
２５２ 下部ノズル（開口）
２６０ 貯水槽
２６２ 水供給源
２６４ 水供給ポンプ
２６６ 圧力制御ポンプ
２７２ 排水ポンプ
２６８ 圧力制御管
２７０ 排水管
２８２ 貯水槽
２８３ 充填容器
２８４ 金属繊維
２８５ 水供給ポンプ
２８６ 水供給ポンプ
３１４ 冷却塔
３２０ ファン
３２２ 上部水槽
３２３ 熱交換器
３２４ 充填材
３２５ 内部配管
３２６ 下部水槽
３２７ 落とし込み水槽
３２８ ポンプ
３３０ 水質改善装置
３３２ 上部ハウジング
３３４ 下部ハウジング
４３０ 水質改善装置
４１０Ａ，４１０Ｂ 冷却水配管
４１２Ａ，４１２Ｂ 冷却器
４１４ 取水ピット
４１６Ａ，４１６Ｂ ポンプ
４１８Ａ，４１８Ｂ 取水配管
４２０ 放水ピット
４２２Ａ，４２２Ｂ 放水配管
４３０ 水質改善装置
４３１，４３３ 分岐管
４３２ チャンバ
４３４ 円筒状充填容器
４３５ 通水孔
５００ 通水孔
５０２ 箱状充填容器
ＲＵ,ＲＤ 旋回流
Ｓ 内部空間
Ｗ 水面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水質改善装置および水質改善方法に関するものである。また、本発明は、金属イオンを含む金属イオン水を生成する金属イオン水生成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
水質改善技術は様々な場面で必要とされている。例えば、熱交換器で用いられる冷却水を冷却するための冷却塔では、熱交換器で温度の上昇した冷却循環水が冷却塔に戻ってくるため、冷却塔の内部で藻やアオコ、バクテリアが発生したり、冷却循環水が濃縮されることにより、配管内にシリカやスケールなどが堆積して配管が閉塞し熱交換効率が下がったりすることがある。また、そのようなスケールからレジオネラ菌が増殖することもある。このため、冷却塔の内部および配管を定期的に清掃および管理しなければならない。定期的な清掃や管理がなされていない場合には糸状菌が発生する。
【０００３】
従来から、これら有害物質の除去のために化学薬品が用いられているが（例えば、特許文献１参照）、冷却循環水は気化熱による冷却の際に蒸発および濃縮されるため、化学薬品を用いた場合には排水中に含まれる薬品成分を適切に処理する必要が生じる。特に排水のＣＯＤ（Chemical Oxygen Demand）が近年問題となっており、その維持管理費も高くなっている。
【０００４】
また、池や湖沼などでは、アオコなどの藻類を除去するために化学薬品を使用したり、オゾンガスを使用したりして浄化する方法が知られているが、設備費用や処理費用が甚大であることと環境負荷や生態系への悪影響などの問題がある。
【０００５】
さらに、魚類などの生鮮品の保存や運搬を行う場合には氷が用いられるが、氷が溶けるにつれて鮮度が落ち、細菌類が繁殖するという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１９４４０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、簡単な構成で安価に水質を改善することができる水質改善装置を提供することを目的とする。
【０００８】
また、本発明は、簡単かつ安価に水質を改善することができる水質改善方法を提供することを目的とする。
【０００９】
さらに、本発明は、高濃度の金属イオンを含む金属イオン水を極めて短時間で生成することができる金属イオン水生成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】
【００１０】
本発明の第１の態様によれば、簡単な構成で安価に水質を改善することができる水質改善装置が提供される。この水質改善装置は、銅と亜鉛の合金または銅からなる金属繊維と、上記金属繊維を充填した充填容器とを備える。上記金属繊維の表面には多数の歯状突起が形成される。上記充填容器は、多数の通水孔が形成された曲面部を備えていてもよい。
【００１１】
上記水質改善装置は、上記充填容器の内部を通過させた水に微細な気泡を発生させる微細気泡発生器をさらに備えていてもよい。このような微細気泡発生器は、流水抵抗の少ない流線型の内部空間と、該内部空間の水を外部に排出する開口とを有する気泡発生部と、外部から上記気泡発生部の内部空間の接線方向に水を導入することにより該内部空間に旋回流を発生させる噴出管と、上記気泡発生部の内部空間で発生した旋回流に気体を導入する気体供給管とを有する。
【００１２】
上記微細気泡発生器の気泡発生部の内部空間に上記充填容器を収容してもよく、あるいは、上記微細気泡発生器の噴出管の内部に上記充填容器を配置してもよい。
【００１３】
上記充填容器は、上記通水孔が形成された円筒部を備えていてもよい。
【００１４】
上記充填容器は、上記通水孔が形成され、互いに組み合わされることによって球状体を構成する一対の半球体と、上記一対の半球体を回動可能に結合するヒンジ部と、上記一対の半球体が組み合わされた状態をロックするロック部とを備えていてもよい。
【００１５】
本発明の第２の態様によれば、簡単かつ安価に水質を改善することができる水質改善方法が提供される。この水質改善方法では、多数の通水孔から充填容器内に水を導入する。上記充填容器内に充填された銅と亜鉛の合金または銅からなる金属繊維に上記水を接触させる。上記金属繊維の表面には多数の歯状突起が形成される。上記金属繊維から溶出する金属イオン（銅イオン・亜鉛イオン）の酸化還元作用により上記水の水質を改善する。
【００１６】
すなわち、上記金属繊維から溶出する金属イオンの還元作用により、ヒ素、鉛、カドミウム、水銀などの重金属は金属繊維に吸着し、アオコなどの藻類の葉緑素にあるマグネシウムが還元され分解され、タンクなどの内部のボウフラが羽化しないなど、上記水の水質が改善される。
【００１７】
上記水として、所定の系の中で循環する循環水、冷却塔内で使用される冷却水、発電所において用いられる冷却水を冷却する海水、水耕栽培に用いる水または代替農薬や無機農薬として用いる水、魚類養殖用の水、飲料水サーバ内の水、浴槽の水、重金属を含む水、加湿器内の水、トイレのタンク内の水、製氷に用いる水、または池や湖沼などのアオコを含む水などを用いることができる。
【００１８】
また、上記水質改善方法により水質が改善された水をミスト化し散布して家畜の伝染病の予防や畜舎の消臭を行うこととしてもよい。
【００１９】
本発明の第３の態様によれば、高濃度の金属イオンを含む金属イオン水を極めて短時間で生成することができる金属イオン水生成装置が提供される。この金属イオン水生成装置は、貯水槽と、銅と亜鉛の合金または銅からなる金属繊維と、上記金属繊維を充填した充填容器と、上記貯水槽内の水に微細な気泡を発生させる微細気泡発生器とを備えている。上記金属繊維の表面には多数の歯状突起が形成されている。上記微細気泡発生器は、流水抵抗の少ない流線型の内部空間と、該内部空間の水を外部に排出する開口とを有する気泡発生部と、上記充填容器の内部を通過させた水を上記気泡発生部の内部空間の接線方向に噴出し、該内部空間に旋回流を発生させる噴出管と、上記気泡発生部の内部空間で発生した旋回流に気体を供給する気体供給管とを有している。
【００２０】
上記金属イオン水生成装置は、密閉された上記貯水槽に接続された圧力制御管と、上記圧力制御管を介して上記貯水槽内の圧力を調整する圧力制御ポンプとをさらに備えていてもよい。
【００２１】
本発明の第４の態様によれば、高濃度の金属イオンを含む金属イオン水を極めて短時間で生成することができる金属イオン水生成装置が提供される。この金属イオン水生成装置は、貯水槽と、銅と亜鉛の合金または銅からなる金属繊維と、上記貯水槽内の水に微細な気泡を発生させる微細気泡発生器と、上記貯水槽に浸漬される充填容器とを備えている。上記充填容器は上記微細気泡発生器を収容するとともに上記微細気泡発生器の周囲には上記金属繊維が充填されている。上記金属繊維の表面には多数の歯状突起が形成されている。上記微細気泡発生器は、流水抵抗の少ない流線型の内部空間と、該内部空間の水を外部に排出する開口とを有する気泡発生部と、水を上記気泡発生部の内部空間の接線方向に噴出し、該内部空間に旋回流を発生させる噴出管と、上記気泡発生部の内部空間で発生した旋回流に気体を供給する気体供給管とを有している。上記金属イオン水生成装置は、上記貯水槽の内部の水を上記微細気泡発生器の噴出管に供給する水供給ポンプをさらに備えている。
【００２２】
本発明の第５の態様によれば、高濃度の金属イオンを含む金属イオン水を極めて短時間で生成することができる金属イオン水生成装置が提供される。この金属イオン水生成装置は、貯水槽と、銅と亜鉛の合金または銅からなる金属繊維と、上記貯水槽に浸漬される充填容器と、上記貯水槽の内部の水を上記充填容器の内部に供給する水供給ポンプとを備えている。金属繊維の表面には多数の歯状突起が形成されている。上記充填容器は上部に開口を有し、上記充填容器の内部には上記金属繊維が充填されている。
【００２３】
上記水として、所定の系の中で循環する循環水、冷却塔内で使用される冷却水、発電所において用いられる冷却水を冷却する海水、水耕栽培に用いる水または代替農薬や無機農薬として用いる水、家畜の伝染病予防または蓄舎の消臭のために用いられる水、魚類養殖用の水、重金属を含む水、製氷に用いる水、またはアオコを含む水を用いることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、金属繊維から溶出する銅イオンまたは銅イオンおよび亜鉛イオンにより、充填容器内に導入された水に含まれるシリカやスケールの成分を除去することができる。また、金属繊維から溶出する銅イオンまたは銅イオンおよび亜鉛イオンにより、藻やアオコ、バクテリアの発生を防止することができ、赤錆や大腸菌、レジオネラ菌の発生も防止することができる。したがって、簡単な構成で安価に水質を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る水質改善装置を含む冷却塔システムを示す模式図である。
【図２】図１の水質改善装置を示す平面図である。
【図３】図２のIII-III線断面図である。
【図４】図３の水質改善装置に含まれる金属繊維を模式的に示す断面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態における水質改善装置を示す正面図である。
【図６】図５に示す水質改善装置の背面図である。
【図７】図５に示す水質改善装置の右側面図である。
【図８】図５に示す水質改善装置の左側面図である。
【図９】図５に示す水質改善装置の充填容器を開いたときの正面図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態に係る水質改善装置の縦断面図である。
【図１１】図１０に示す水質改善装置の平面図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態に係る水質改善装置の変形例を示す模式図である。
【図１３】図１３（ａ）は液体中の気泡の状態を模式的に示す図であり、図１３（ｂ）は図１２の金属イオン水生成装置により生成された金属イオン水を模式的に示す図である。
【図１４】本発明の第３の実施形態に係る水質改善装置の他の変形例を示す模式図である。
【図１５】本発明の第４の実施形態に係る水質改善装置を示す模式図である。
【図１６】本発明の第５の実施形態に係る水質改善装置を含む冷却塔を示す斜視図である。
【図１７】図１６の冷却塔の落とし込み水槽を示す斜視図である。
【図１８】図１６の冷却塔の水質改善装置の一部を示す分解正面図である。
【図１９】図１８の水質改善装置の上部ハウジングを示す平面図である。
【図２０】本発明の第６の実施形態に係る水質改善装置を含む発電所冷却水冷却システムを示す模式図である。
【図２１】図２０の水質改善装置の構成を示す模式図である。
【図２２】図２１の水質改善装置の１つのチャンバを示す模式図である。
【図２３】図２２のXXIII-XXIII線断面の模式図である。
【図２４】本発明の第４の実施形態に係る水質改善装置を用いたときの銅イオン濃度の変化を示すグラフである。
【図２５】本発明の他の実施形態に係る水質改善装置を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明に係る水質改善装置の実施形態について図１から図２５を参照して詳細に説明する。なお、図１から図２５において、同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
【００２７】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る水質改善装置を含む冷却塔システムを示す模式図である。図１に示す冷却塔システムは、オフィスビルなどに設置された空調機１０からの熱媒を冷却するためのものであり、空調機１０と熱交換器１２と冷却塔１４とから構成されている。
【００２８】
図１に示すように、空調機１０からの熱媒は、熱媒配管１６を通って熱交換器１２に導入され、再び空調機１０に戻るようになっている。また、冷却塔１４の冷却水は、冷却水配管１８を通って熱交換器１２に導入され、再び冷却塔１４に戻るようになっている（循環水）。空調機１０からの熱媒は、熱交換器１２において冷却水との熱交換により冷却される。
【００２９】
冷却塔１４は、上部に設けられたファン２０と、熱交換器１２からの冷却水を貯留する上部水槽２２と、ハニカム状の充填材２４と、冷却された冷却水を貯留する下部水槽２６と、下部水槽２６の内部に設置された水質改善装置３０とを備えている。なお、本実施形態では、下部水槽２６内にのみ水質改善装置３０を設置しているが、上部水槽２２やその他の部位に水質改善装置３０を設置することもできる。
【００３０】
熱交換器１２における熱交換により温度が上昇した冷却水は冷却水配管１８を通って上部水槽２２に戻され、上部水槽２２から充填材２４に散布される。散布された冷却水は、ファン２０により強制的に送り込まれた外気と充填材２４上で接触して冷却される。温度の下がった冷却水は、下部水槽２６に貯留され、再び熱交換１２に送られて、空調機１０からの熱媒を冷却するために使用される。
【００３１】
図２は、水質改善装置３０を示す平面図、図３は、図２のIII-III線断面図である。図２および図３に示すように、水質改善装置３０は、多数の通水孔３１が形成された円筒部３２と、円筒部３２の両端に取り付けられたキャップ３３とを備えている。これら円筒部３２とキャップ３３とにより充填容器３４が形成されている。キャップ３３は円筒部３２に対して着脱自在に取り付けられる。
【００３２】
充填容器３４内には、図３に示すように、銅と亜鉛の合金からなる金属繊維３５が充填されている。この金属繊維３５における銅と亜鉛の組成比は特に限定されないが、例えば銅７０％−亜鉛３０％の合金や銅６５％−亜鉛３５％の合金を用いることができる。また、金属繊維３５として銅単体からなる金属繊維を用いることもできる。
【００３３】
図４は、１本の金属繊維３５を模式的に示す断面図である。金属繊維３５の断面の径は例えば８０μｍ程度であり、図４に示すように、金属繊維３５の表面には多数の歯状突起３５Ａが形成されている。これら多数の歯状突起３５Ａにより、金属繊維３５の表面積が通常の合金繊維に比べて非常に大きくなっている。このような歯状突起３５Ａを有する金属繊維３５は例えば切削法により製造することができる。
【００３４】
このような構成の水質改善装置３０を下部水槽２６に設置すると、下部水槽２６内の冷却水が円筒部３２の通水孔３１を通って金属繊維３５と接触し、金属繊維３５からは銅イオンと亜鉛イオンが溶出する。これら銅イオンと亜鉛イオンの酸化還元作用により、冷却水中の藻やアオコ、バクテリア、レジオネラ菌、シリカやスケールなどが除去される。
【００３５】
このように、本実施形態では、下部水槽２６に水質改善装置３０を設置しているため、金属繊維３５から溶出する銅イオンおよび亜鉛イオンにより、冷却水に含まれるシリカやスケールの成分を除去することができ、冷却水配管１８の閉塞を防止することができる。また、金属繊維３５から溶出する銅イオンおよび亜鉛イオンにより、冷却塔１４の内部で藻やアオコ、バクテリアが発生するのを防止することができる。さらに、冷却水配管１８内に赤錆や大腸菌、レジオネラ菌が発生するのを防止することができる。
【００３６】
上述したように、従来のように化学薬品を用いて有害物質を除去する方法では、排水中に含まれる薬品成分を適切に処理する必要が生じ、その維持管理費も大きなものとなるが、本実施形態の水質改善装置３０によれば、化学薬品を一切用いずに、また、特にメンテナンスをすることなく冷却水の水質を改善することができる。したがって、化学薬品を用いることなく排水のＣＯＤが基準値を満たすようにすることができる。また、化学薬品を使用した場合に比べて、冷却水の電気伝導率が低くなるため、必要とされる補給水の量を少なくすることができ、水道代を削減することができる。
【００３７】
また、水質改善装置３０により冷却水に含まれる有害物質が除去されるため、熱交換器１２の効率を上げることができ、結果として消費電力の削減や二酸化炭素の排出削減にも寄与することができる。
【００３８】
特に、本実施形態における水質改善装置３０では、円筒部３２に多数の通水孔３１が形成されているため、より多くの冷却水を充填容器３４の内部に導入することができる。さらに、充填容器３４内部の金属繊維３５の表面には多数の歯状突起３５Ａが形成されているため、冷却水と金属繊維３５との接触面積を大きくすることができる。このように、大量の冷却水を金属繊維３５と大きな面積で接触させることができるため、冷却水中の有害物質を効果的に除去することができる。
【００３９】
本実施形態では、水質改善装置３０を冷却塔システムに適用した例、すなわち水質改善装置３０を冷却塔内の冷却水に適用した例について説明したが、本発明はこの例に限られるものではなく、水質の改善が必要なあらゆる種類の水に適用することができる。
【００４０】
図５から図９は、本発明の第２の実施形態における水質改善装置１３０を示している。図５は水質改善装置１３０の正面図、図６は背面図、図７は右側面図、図８は左側面図、図９は水質改善装置１３０の充填容器を開いたときの正面図である。
【００４１】
図５から図９に示すように、水質改善装置１３０は、互いに組み合わされることによって球状体を構成する一対の半球体１３１Ａ，１３１Ｂを有している。前方半球体１３１Ａは、メッシュにより多数の通水孔が形成された半球部１３２Ａと、半球部１３２Ａの後端面に設けられたフランジ部１３３Ａとを有している。同様に、後方半球体１３１Ｂは、メッシュにより多数の通水孔が形成された半球部１３２Ｂと、半球部１３２Ｂの前端面に設けられたフランジ部１３３Ｂとを有している。
【００４２】
これらの半球体１３１Ａ，１３１Ｂは、フランジ部１３３Ａ，１３３Ｂの下部に設けられたヒンジ部１３４により結合されており、半球体１３１Ａ，１３１Ｂはヒンジ部１３４を中心として回動（開閉）するようになっている。
【００４３】
また、後方半球体１３１Ｂのフランジ部１３３Ｂの上部には、フランジ部１３３Ｂに垂直な方向に延びるピン１３５が設けられている。また、前方半球体１３１Ａのフランジ部１３３Ａには、ピン１３５に対応する位置に位置決め孔１３６が形成されている。半球体１３１Ａ，１３１Ｂが互いに組み合わされるときに、ピン１３５が位置決め孔１３６に挿入されることにより半球体１３１Ａ，１３１Ｂの位置決めが行われる。
【００４４】
また、後方半球体１３１Ｂのフランジ部１３３Ｂには、ピン１３５を中心として回動可能なロック部１３７が設けられている。ロック部１３７は、互いに当接したフランジ部１３３Ａ，１３３Ｂを両側から挟み込んで保持する保持部１３８と、フランジ部１３３Ａ，１３３Ｂの半径方向外側に向かって延びるフック部１３９とを有している。上述したように、ピン１３５を位置決め孔１３６に挿入して位置決めを行い、前方半球体１３１Ａと後方半球体１３１Ｂとを突き合わせた状態で、ロック部１３７を回転させることで、半球体１３１Ａ，１３１Ｂのフランジ部１３３Ａ，１３３Ｂを保持部１３８により挟み込み、半球体１３１Ａ，１３１Ｂが互いに組み合わされた状態を保持することができる（図５および図６参照）。
【００４５】
また、半球体１３１Ａ，１３１Ｂが互いに組み合わされた状態から、フック部１３９に指をかけてロック部１３７を回転させることで、半球体１３１Ａ，１３１Ｂのロック状態を解除することができる。この状態で、ヒンジ部１３４を中心として半球体１３１Ａ，１３１Ｂをそれぞれ回動させることにより、図９に示すように球状充填容器を開くことができる。
【００４６】
ここで、図９に示すように、半球体１３１Ａ，１３１Ｂにより構成される球状充填容器の内部には、上述した金属繊維３５が収容されている。本実施形態では、上述したように、ロック部１３７を用いて球状充填容器の開閉を容易に行うことができるため、金属繊維３５を交換する必要が生じた場合であっても、その作業が容易になる。
【００４７】
本実施形態における水質改善装置１３０では、半球体１３１Ａ，１３１Ｂを互いに組み合わせて球状にし、その球面を構成する半球部１３２Ａ，１３２Ｂに多数の通水孔が形成されているため、より多くの水を球状充填容器の内部に導入することができる。さらに、球状充填容器の内部に収容されている金属繊維３５の表面には多数の歯状突起３５Ａが形成されているため（図４参照）、水と金属繊維３５との接触面積を大きくすることができる。このように、大量の水を金属繊維３５と大きな面積で接触させることができるため、水中の有害物質を効果的に除去することができる。
【００４８】
図１０は本発明の第３の実施形態に係る水質改善装置２３０を模式的に示す縦断面図、図１１は平面図である。図１０に示すように、本実施形態における水質改善装置２３０は、水中で微細な気泡を発生させる微細気泡発生器２４０を備えている。この微細気泡発生器２４０は、内部に略卵形の中空空間（内部空間Ｓ）を有する気泡発生部２４２と、この気泡発生部２４２の内部空間Ｓに接続された気体供給管２４４と、気泡発生部２４２の内部空間Ｓと外部の水供給源（図示せず）とを接続する噴出管２４６とを備えている。気泡発生部２４２は、流線型の内壁を有しており、流水抵抗が極力少ない構造になっている。
【００４９】
微細気泡発生器２４０の気泡発生部２４２の内部空間Ｓには、メッシュにより多数の通水孔が形成された球状充填容器２４８が収容されている。この球状充填容器２４８の内部には、上述した金属繊維、すなわち銅と亜鉛の合金または銅単体からなり表面に多数の歯状突起が形成された金属繊維が充填されている。
【００５０】
気体供給管２４４の一端は気泡発生部２４２の内部空間Ｓの上部に接続されており、他端は水面Ｗ上に保持されている。これにより、気体供給管２４４を通じて気泡発生部２４２の内部空間Ｓに空気が供給されるようになっている。なお、気体供給管２４４から供給される気体として空気以外の気体を用いることもできる。
【００５１】
気泡発生部２４２の上部にはこの気体供給管２４４を囲むように内部空間Ｓの水を外部に排出する上部ノズル（開口）２５０が形成されている。また、気泡発生部２４２の下部には内部空間Ｓの水を外部に排出する下部ノズル（開口）２５２が形成されている。
【００５２】
噴出管２４６は、気泡発生部２４２の側面に取り付けられており、図１１に示すように、気泡発生部２４２の接線方向を向くように構成されている。これにより、外部の水供給源から例えば加圧ポンプなどにより噴出管２４６を通じて気泡発生部２４２の内部空間Ｓに加圧水を導入すると、上方に向かう旋回流ＲＵと下方に向かう旋回流ＲＤとが内部空間Ｓ内に発生するようになっている。
【００５３】
このように噴出管２４６を通じて外部の水供給源から気泡発生部２４２の内部空間Ｓに加圧水を導入すると旋回流ＲＵ，ＲＤが生じ、この旋回流ＲＵ，ＲＤによって内部空間Ｓの中心付近に負圧の軸が生じる。この負圧の作用により、気体供給管２４４から空気が吸い込まれ、旋回流ＲＵ，ＲＤ中に微細気泡となって取り込まれる。このようにして微細気泡を取り込んだ水が上部ノズル２５０および下部ノズル２５２から吐出される。
【００５４】
ここで、金属繊維が充填された球状充填容器２４８は、上述した旋回流ＲＵ，ＲＤによって内部空間Ｓ内で激しく動かされ、球状充填容器２４８の内部を通過する水の量も増える。したがって、金属繊維からより多くの金属イオンを水に溶出させることができ、金属イオンによる殺菌作用を向上させることができる。また、この球状充填容器２４８の内部を通過した水の中に微細気泡発生器２４０により微細な気泡を発生させることにより、水中の金属イオンの濃度を極めて短時間で高めることができる。
【００５５】
ここで、上述した加圧ポンプの圧力により気泡発生部２４２内で水と金属繊維と接触し、水流による水圧と流水抵抗の度合いが大きくなればなるほど、金属イオンのイオン化を活発にさせることができ、短時間で高濃度の金属イオン水を生成することができる。
【００５６】
第３の実施形態においては、金属繊維を充填した球状充填容器２４８を微細気泡発生器２４０の気泡発生部２４２の内部空間Ｓに収容した例について説明したが、金属繊維を充填した充填容器を微細気泡発生器２４０の外部に配置することもできる。図１２は、そのような変形例を示す模式図である。
【００５７】
図１２に示す例では、上述した回転対称形状の微細気泡発生器２４０が密閉された貯水槽２６０内に配置され、微細気泡発生器２４０の噴出管２４６が外部の水供給源２６２に接続されている。微細気泡発生器２４０と水供給源２６２との間には、水供給源２６２から汲み上げた水を微細気泡発生器２４０に供給する水供給ポンプ２６４が設けられている。また、水供給ポンプ２６４と微細気泡発生器２４０との間には、多数の通水孔が形成された充填容器２４８’が配置されている。この充填容器２４８’の内部には、銅と亜鉛の合金または銅単体からなり表面に多数の歯状突起が形成された金属繊維が充填されている。
【００５８】
気泡発生器２４０の気体供給管２４４の一端は貯水槽２６０の外部に開放されている。気体供給管２４４の途中には電磁弁２４５が設けられている。貯水槽２６０の上部には圧力制御管２６８が接続されており、この圧力制御管２６８には圧力制御ポンプ２６６が接続されている。この圧力制御ポンプ２６６の駆動により貯水槽２６０の内部を加圧または減圧できるようになっている。また、貯水槽２６０には排水管２７０が接続されており、この排水管２７０には排水ポンプ２７２が接続されている。この排水ポンプ２７２の駆動により貯水槽２６０の内部の水を外部に排出できるようになっている。
【００５９】
このような構成において、例えば圧力制御ポンプ２６６の駆動により貯水槽２６０の内部を減圧するとともに、水供給ポンプ２６４の駆動により水供給源２６２から水を汲み上げて加圧水を微細気泡発生器２４０に供給する。このとき、噴出管２４６の途中に設置された充填容器２４８’の内部の金属繊維から金属イオンが加圧水に溶出する。これら銅イオンと亜鉛イオンを含む加圧水が微細気泡発生器２４０の気泡発生部に噴射される。
【００６０】
微細気泡発生器２４０の気泡発生部では加圧水が高速に旋回されることで、その中心部分に負圧の軸が形成される。これにより、気体供給管２４４から空気が吸い込まれ、旋回流中に空気が微細気泡となって取り込まれる。また、微細気泡発生器２４０に導入される水は金属イオンを多量に含んでいるため、この水が負圧の軸に近づくと、この水から金属イオンが大量に放出され、さらに高濃度の金属イオンを含む微細気泡が発生する。このように、金属イオン（銅イオンと亜鉛イオン）を含む加圧水に微細気泡を発生させることにより、水中の金属イオンの濃度を短時間で高めることができ、上述した金属イオン（銅イオンと亜鉛イオン）による殺菌作用を著しく向上することができる。このような殺菌作用を持った水は排水ポンプ２７２により排水管２７０を介して所望の装置または場所に送られる。また、気体供給管２４４から取り入れる気体の圧力を調整することにより、気泡の大きさを調整することでき、ナノバブルやマイクロバブルなど所望の大きさの気泡を所望の水深に送り出すことができる。
【００６１】
このように、図１２に示す装置は、水供給源の水の水質を改善する水質改善装置として利用できるだけではなく、殺菌作用を有する金属イオンを含む金属イオン水を生成する金属イオン水生成装置としても利用できる。例えば、排水管２７０の先端に水をミスト状に噴出する噴出口を取り付け、この噴出口から金属イオン水を散布して水耕栽培に用いたり、代替農薬や無機農薬として用いたり、家畜の伝染病の予防や畜舎の消臭のために用いたりすることができる。この場合において、噴出口に供給される水には気体が高濃度で溶解しているため、減圧発泡により噴出口からは金属イオンを含む気泡を含んだミストが噴出される。このミストには高濃度の金属イオンが含まれているため、大腸菌やレジオネラ菌などの病原菌や植物の茎や枝葉の殺菌に用いることができる。
【００６２】
ところで、通常、水中で気泡を発生させると、図１３（ａ）に示すように、気泡２８０の間に水が集まった箇所２８１が生じるが、上述の金属イオン水生成装置を用いて金属イオンを含む水の中に微細気泡を発生させた場合には、図１３（ｂ）に示すように微細気泡の表面が薄膜状になり、水と気体とを効率よく接触させることができる。
【００６３】
ここで、微細気泡発生器２４０は、流れ抵抗が大きく、流出量を一定に保つ効果があるため、気泡発生部の内部の圧力が一定に維持される。このため、特に調整弁などを設ける必要はない。
【００６４】
また、貯水槽２６０の内部を減圧することにより、微細気泡の表面から気体を連続的に外部に放出することができるとともに、貯水槽２６０の内部に減圧空間を維持することができる。また、圧力制御管２６８に気体回収装置を接続して気体を回収することもできる。
【００６５】
また、気泡発生部の底部に多量の金属イオンを含む気泡を発生させることができるので、微細気泡発生器２４０内でのイオン化を活発化させることができる。これにより、噴出管２４６から気泡発生部に被処理水を噴射するときの流体抵抗を小さくすることができ、多量の金属イオンを含む気泡を効率良く発生させることができる。
【００６６】
気泡発生部の底部で多量に発生した金属イオンを含む気泡は、気泡発生部の内周壁を浮力によって上昇しながら、気泡同士が合体および拡大する。この結果、重力と浮力により気泡の部分と液体の部分が上下に分離され、次々と金属イオンを含む気泡を発生させることができる。
【００６７】
図１２に示すように、貯水槽２６０の内部にフロート等の水位センサ２７４を設けてもよい。このような水位センサ２７４により、貯水槽２６０内の水位を検出し、水位に応じて微細気泡発生器２４０に吸い込まれる空気の量を調整する。例えば、水位が上昇したときには、電磁弁２４５を制御して微細気泡発生器２４０に吸い込まれる空気の量を増やして貯水槽２６０内の液体中に溶解させる空気の量を増やす。水位が低下したときには、電磁弁２４５を制御して微細気泡発生器２４０に吸い込まれる空気の量を減らして貯水槽２６０内の水に溶解させる空気の量を減らす。このような制御により、貯水槽２６０の内部で所望の水位を維持することができ、微細気泡に溶解しなかった金属イオンが下流側にある排出弁から排出されることがなく、金属イオンを無駄なく微細気泡に溶解させることができる。また、貯水槽２６０の内部の圧力を安定させることができるので、装置を安定して連続稼動することができる。
【００６８】
また、この例においては、圧力制御ポンプ２６６により貯水槽２６０の内部の圧力を制御することができるため、水中の金属イオンの濃度を調整することができる。したがって、用途に応じて水中の金属イオンの濃度を調整することが容易になる。
【００６９】
図１４は、上述した第３の実施形態に係る水質改善装置の他の簡易例を示すものである。この装置も、図１２に示す装置と同様に金属イオン水生成装置として利用することができる。図１４に示すように、貯水槽２８２の水中に充填容器２８３が浸漬されており、この充填容器２８３の内部には２つの微細気泡発生器２４０が収容されている。充填容器２８３の上部には開口２８３ａが形成されている。充填容器２８３の内部には、銅と亜鉛の合金または銅単体からなり表面に多数の歯状突起が形成された金属繊維２８４が微細気泡発生器２４０を取り囲むように充填されている。
【００７０】
気体供給管２４４は二股に分岐してそれぞれの微細気泡発生器２４０に接続されており、噴出管２４６も二股に分岐してそれぞれの微細気泡発生器２４０に接続されている。噴出管２４６には、貯水槽２８２内の水を微細気泡発生器２４０の気泡発生部に供給する水供給ポンプ２８５が接続されている。
【００７１】
水供給ポンプ２８５の駆動により貯水槽２８２内の水を微細気泡発生器２４０に供給すると、微細気泡発生器２４０の気泡発生部２４２で旋回流が生じ、これにより気体供給管２４４から空気が吸い込まれ、空気が旋回流中に微細気泡となって取り込まれる。微細気泡を含む水は微細気泡発生器２４０の上下のノズル２５０，２５２から充填容器２８３内に吐出され、金属繊維２８４と接触する。これにより、金属繊維２８４から金属イオン（銅イオンおよび亜鉛イオン）が溶出し、金属イオンと微細気泡を大量に含む水が充填容器２８３の開口２８３ａから貯水槽２８２に戻される。このようにして、貯水槽２８２内に高濃度の金属イオン水が生成される。
【００７２】
通常、銅と亜鉛の合金からなる金属繊維をある一定の重量比で水中に浸漬して約８時間経過すると、銅イオン濃度が殺菌効力の目安である０．０６ｍｇ／Ｌを超えるが、図１４に示すように、水供給ポンプ２８５により貯水槽２８２内の水を微細気泡発生器２４０に供給し、充填容器２８３の内部で微細気泡を含む水を金属繊維２８４と接触させることにより、金属イオンのイオン化を活発にさせることができる。したがって、図１４に示す装置によれば、短時間で金属イオンを水中に溶出させることができ、通常金属繊維を水中に２４時間静置した場合に得られる金属イオン濃度を約２時間で得ることができ、約１２倍の速度で所望の金属イオン濃度が得られる。
【００７３】
図１５は、本発明の第４の実施形態に係る水質改善装置を示す模式図である。この装置も図１２に示す装置と同様に金属イオン水生成装置として利用することができる。図１５に示すように、貯水槽２８２の水中に充填容器２８３が浸漬されており、この充填容器２８３の内部には、銅と亜鉛の合金または銅単体からなり表面に多数の歯状突起が形成された金属繊維２８４が充填されている。充填容器２８３の上部には開口２８３ａが形成されている。充填容器２８３の下部には水供給管２４７が接続されており、この水供給管２４７には貯水槽２８２内の水を充填容器２８３内の金属繊維２８４に供給する水供給ポンプ２８６が接続されている。
【００７４】
水供給ポンプ２８６の駆動により貯水槽２８２内の水を充填容器２８３内に供給すると、金属繊維２８４と接触し、金属繊維２８４から金属イオン（銅イオンおよび亜鉛イオン）が溶出する。この金属イオンを大量に含む水が充填容器２８３の開口２８３ａから貯水槽２８２に戻される。このようにして、貯水槽２８２内に高濃度の金属イオン水が生成される。
【００７５】
図１６は本発明の第５の実施形態に係る水質改善装置を含む冷却塔３１４を示す斜視図、図１７は図１６の冷却塔３１４の一部を示す斜視図である。なお、図１６においては、理解を容易にするためにその一部を切り欠いて示してある。図１６に示すように、冷却塔３１４は、上部に設けられたファン３２０と、冷却水を貯留する上部水槽３２２と、上部水槽３２２の下方に設置された熱交換器３２３と、上部水槽３２２の下方に設置された充填材３２４と、内部配管３２５と、冷却された冷却水を貯留する下部水槽３２６と、下部水槽３２６内部に設けられた落とし込み水槽３２７と、落とし込み水槽３２７に接続されたポンプ３２８と、落とし込み水槽３２７の内部に設置された水質改善装置３３０とを備えている。
【００７６】
図１８は、水質改善装置３３０の一部を示す分解正面図である。図１８に示すように、水質改善装置３３０は、金属メッシュ構造を有する上部ハウジング３３２と、金属メッシュ構造を有する下部ハウジング３３４と、下部ハウジング３３４に取り付けられた脚部３３６とを備えている。上部ハウジング３３２と下部ハウジング３３４とにより形成される略直方体状の充填容器の内部には、上述した金属繊維（図示せず）が収容されている。
【００７７】
図１９は、上部ハウジング３３２を示す平面図である。図１９に示すように、上部ハウジング３３２の両端には水平方向に延びる延出部３３２ａが形成されている。上部ハウジング３３２の延出部３３２ａにはそれぞれ２つの貫通孔３３２ｂが形成されている。同様に、下部ハウジング３３４の両端にも水平方向に延びる延出部３３４ａが形成されており、これら延出部３３４ａにはそれぞれ２つの貫通孔（図示せず）が形成されている。これらの貫通孔にボルト３３７を挿通し、このボルト３３７をナット３３８で固定することにより（図１８参照）、上部ハウジング３３２と下部ハウジング３３４とが連結される。なお、上部ハウジング３３２の延出部３３２ａには水質改善装置３３０の持ち運びを容易にするための把手３３２ｃが設けられている。
【００７８】
図１８に示すように、下部ハウジング３３４の上部の内周側には銅板３４０が取り付けられている。この銅板３４０は、上述した金属繊維から溶出した銅イオンによる殺菌効果を高めるとともに、上部ハウジング３３２と下部ハウジング３３４との間から金属繊維が外部に出てくるのを防止する役割を有する。なお、図示はしないが、銅イオンによる殺菌効果を高めるために、下部ハウジング３３４の底面に銅メッシュを敷いてもよい。
【００７９】
図２０は、本発明の第６の実施形態に係る水質改善装置４３０を含む発電所冷却水冷却システムを示す模式図である。本実施形態における発電所冷却水冷却システムは、原子力発電所や火力発電所において用いられる冷却水を海水により冷却するものであり、図２０に示すように、冷却水が循環される冷却水配管４１０Ａ，４１０Ｂと、それぞれの冷却水配管４１０Ａ，４１０Ｂに取り付けられた冷却器４１２Ａ，４１２Ｂと、海水４１３を貯留する取水ピット４１４に設けられたポンプ４１６Ａ，４１６Ｂと、ポンプ４１６Ａ，４１６Ｂにより汲み上げられた海水４１３を冷却器４１２Ａ，４１２Ｂに導入する取水配管４１８Ａ，４１８Ｂと、冷却器４１２Ａ，４１２Ｂにて冷却水の冷却に用いられた海水４１３を放水ピット４２０に送る放水配管４２２Ａ，４２２Ｂとを備えている。
【００８０】
本実施形態においては、取水ピット４１４から冷却器４１２Ａ，４１２Ｂに延びる取水配管４１８Ａ，４１８Ｂの途中にそれぞれ水質改善装置４３０が設けられている。図２１は、水質改善装置４３０の構成を示す模式図である。図２１に示すように、水質改善装置４３０は、取水配管４１８Ａを４つに分岐させる分岐管４３１と、分岐管４３１に接続された４つのチャンバ４３２と、４つのチャンバ４３２に接続された分岐管４３３とを有している。
【００８１】
図２２は１つのチャンバ４３２を示す模式図、図２３は図２２のXXIII-XXIII線断面の模式図である。図２２および図２３に示すように、チャンバ４３２内には、複数の円筒状充填容器４３４が所定の間隔で配置されている。これらの円筒状充填容器４３４には多数の通水孔４３５が形成されている。それぞれの円筒状充填容器４３４の内部には銅と亜鉛の合金または銅単体からなり表面に多数の歯状突起が形成された金属繊維が充填されており、銅イオンおよび亜鉛イオンがチャンバ４３２の内部を通過する水に溶出するようになっている。
【００８２】
原子力発電所や火力発電所において用いられる冷却水の冷却には海水が用いられるため、ムラサキイガイやエボシガイなどの海生生物が冷却系に付着する問題がある。従来から塩素などの薬品を用いてこの問題に対処しているが、塩素などの薬品を用いると配管内部や冷却器本体の腐食が生じたり、排水中の塩素濃度が高まることによる環境問題が生じたりする。これに対して、本実施形態のように、取水配管４１８Ａ，４１８Ｂに水質改善装置４３０を設ければ、水質改善装置４３０の複数の円筒状充填容器４３４内の金属繊維から溶出する銅イオンおよび亜鉛イオンの酸化還元作用により、冷却器４１２Ａ，４１２Ｂの内部や取水配管４１８Ａ，４１８Ｂ、放水配管４２２Ａ，４２２Ｂに付着しているムラサキイガイやエボシガイなどの海生生物を衰弱させることができる。また、これらの海生生物の産卵により発生したプランクトンを死滅させることができ、これらの海生生物の繁殖を防止することができる。
【実施例１】
【００８３】
上述した金属繊維の効果を調べるため、ヒ素濃度０．０５０ｍｇ／Ｌ、ｐＨ６．０となるように調製した試験液に銅と亜鉛の合金からなる金属繊維を浸漬し、２３℃の環境下で２４時間静置した。金属繊維１．０ｇ当たり１００ｍＬの試験液を用いた。その結果、ヒ素濃度は０．０１３ｍｇ／Ｌとなり、金属繊維を浸漬する前の約２６％に減少した。この結果からわかるように、金属繊維を浸漬することによりヒ素およびその化合物が効果的に除去されることが確認された。
【００８４】
また、残留塩素濃度が１．２ｍｇ／Ｌとなるように調製した水道水に銅と亜鉛の合金からなる金属繊維を浸漬し、２４時間静置したときの残留塩素濃度を測定した。金属繊維３．０ｇ当たり５０００ｍＬの水道水を用いた。そのときの結果を表１に示す。
【００８５】
【表１】
【００８６】
表１からわかるように、金属繊維を浸漬するだけで残留塩素が効果的に除去できることが確認された。
【００８７】
また、図１５に示す金属イオン水生成装置（水質改善装置）の効果を調べるために実験を行った。５００ｇの金属繊維２８４を充填した充填容器２８３を１００Ｌの貯水槽２８２内に設置し、１００Ｖ／２５０Ｗの水供給ポンプ２８６を駆動して、貯水槽２８２内の水を循環させた。そのときの結果を図２４に示す。
【００８８】
図２４に示すように、通常金属繊維を水中に２４時間静置した場合に得られる金属イオン濃度を約１時間で得ることができ、約２４倍以上の速度で銅イオン濃度が得られることが確認された。
【００８９】
これまで本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。上述した実施形態では、水質改善装置を冷却塔内の冷却水に適用した例について説明したが、本発明はこの例に限られるものではなく、水質の改善が必要なあらゆる種類の水に適用することができる。
【００９０】
例えば、本発明に係る水質改善装置を水耕栽培に用いる水や代替農薬、無機農薬として用いる水に適用することができる。本発明に係る水質改善装置により水質が改善された水は農薬の代わりに使用することができる。この場合には、かいよう病、黒点病、斑点落葉病、白紋羽病、べと病、さび病、せん孔病、がんしゅ病、花腐細菌病、疫病、軟腐病、黒葉枯病、腐敗病、春腐病、斑点細菌病、黒腐病、赤焼病、フラン病、炭そ病などを防止することができ、また、アブラムシやなめくじなどの害虫を忌避することも可能である。
【００９１】
また、例えば、本発明に係る水質改善装置により水質が改善された水をミスト化して畜舎に噴霧してもよい。この場合には、畜舎内の消臭や口蹄疫や新型インフルエンザなどの感染を防ぐことができる。また、本発明に係る水質改善装置を養殖用の水に適用して魚類の養殖を行ってもよい。この場合には、連続養殖による魚貝類に有害なウィルスやビブリオを駆除でき、ニジマス、ヤマメ、イワナ、アマゴ、サクラマス、銀サケ、ニシキゴイ、ウナギなどのエロモナス症（立鱗病やポップアイ、穴あき病など）、ディスカス病、エンゼルフィッシュ病、カラムナリス症（ヒレ腐れ病や口腐れ病）、カビ病、えらくされ病、鯉ヘルペスなどの病気の発生を抑制することができる。
【００９２】
また、池や沼の水をポンプで汲み上げて再び池や沼に戻す循環系内の循環水に本発明に係る水質改善装置を適用してもよい。この場合には、池や沼に繁殖した藻やアオコを分解除去することが可能である。
【００９３】
また、飲料用の冷温水サーバ内のタンクに本発明に係る水質改善装置を設置してもよい。従来から、冷温水サーバのタンク内の殺菌にはＵＶランプが用いられているが、サーバを一定時間使用しないと、配管内部やフィルタ内部にスライムや大腸菌、レジオネラ菌などが発生し、異臭やヌメリの原因となる。これを取り除くためには多くの時間とコストがかかる。一方、本発明に係る水質改善装置を冷温水サーバのタンク内に設置すれば、簡単かつ安価にスライムや大腸菌、レジオネラ菌などを殺菌することができる。また、残留塩素も分解することができる。さらに、シリカやスケールの堆積を抑制することができ、サーバ内の配管が詰まってしまうことを防止することができる。また、金属繊維から銅や亜鉛が微量ではあるが溶出するため、この冷温水サーバの水を飲むことによって人体にとって必項である銅や亜鉛のミネラルを摂取することができる。
【００９４】
また、本発明に係る水質改善装置を浴槽に設置してもよい。例えば、図２５に示すように、多数の通水孔５００が側面に形成された木製の箱状充填容器５０２の内部に、銅と亜鉛の合金または銅単体からなり表面に多数の歯状突起が形成された金属繊維を充填する。このような箱状充填容器５０２を水質改善装置として浴槽に沈めてもよい。このような水質改善装置を用いることにより、浴槽内の水を入れ替えずに例えば２０日間使用しても、大腸菌が発生せず、浴槽の内壁にもヌメリが生じない。また、水道水に含まれる残留塩素分を除去することもでき、悪臭の発生も防止することができる。さらに、浴槽内の水に含まれる有機物を凝集沈殿させることができるため、水の透明度を高めることができる。
【００９５】
また、本発明に係る水質改善装置をヒ素が含まれる温泉などの排水設備に設置し、安価かつ簡単にヒ素成分を除去することができる。また、温泉などに用いる循環水の系統中に本発明に係る水質改善装置を設置してもよい。この場合には、循環水のレジオネラ菌や大腸菌などの殺菌を行うことができる。また、金属繊維から銅や亜鉛が微量ではあるが溶出するため、銅や亜鉛のミネラルが入浴者の肌に良い効果をもたらす。
【００９６】
さらに、本発明に係る水質改善装置を加湿器内のタンクに設置してもよい。この場合には、加湿器のタンク内のレジオネラ菌や大腸菌、カビなどを殺菌することができる。また、本発明に係る水質改善装置により水質が改善された水が室内に噴霧されることになるため、新型インフルエンザやＭＲＳＡ、多剤耐性菌などの感染を防止することができる。
【００９７】
また、本発明に係る水質改善装置をトイレの洗浄タンクに設置してもよい。この場合には、トイレの洗浄タンク内にカビなどが発生することを防止でき、便器の汚れを抑えることができる。
【００９８】
また、本発明に係る水質改善装置を洗濯機の洗濯槽に設置してもよい。この場合には、水道水に含まれる残留塩素を除去できるとともに、洗濯槽内のカビや大腸菌類などを殺菌することができる。また、洗濯物の汚れや洗濯物に残った洗剤を完全に除去することができ、すすぎのために用いる水の量も節減できる。
【００９９】
また、鉛や水銀、カドミウム、ヒ素などの重金属が含まれる水に本発明に係る水質改善装置を適用してもよい。この場合には、これらの重金属を簡単な設備で安価に除去することができる。
【０１００】
また、本発明に係る水質改善装置を船舶に搭載される飲料水タンク内に設置し、スライムや大腸菌などの殺菌を行ってもよい。さらに、本発明に係る水質改善装置を船舶に搭載されるバラストタンクに設置してもよい。採取した海水をバラスト水として使用する場合に、バラスト水を本発明に係る水質改善装置で殺菌することにより他の地域でバラスト水を排出しても生態系に与える影響を抑えることができる。
【０１０１】
また、本発明に係る水質改善装置を貯水タンクや高架水槽に設置してもよい。この場合には、貯水タンクや高架水槽内の大腸菌などを殺菌することができる。また、シリカやスケールの堆積を抑制することができ、配管が詰まってしまうことを防止することができる。また、配管内に赤錆が発生するのを防止することができる。
【０１０２】
また、本発明に係る水質改善方法により得られた水を製氷に用いてもよい。魚類などの生鮮品の貯蔵や運搬などに使用する通常の氷は、溶け始めると細菌類の繁殖が始まるが、本発明に係る水質改善方法により得られた水を用いて作った氷は、溶けても殺菌効果が持続し、変色したり臭いもつかない。
【符号の説明】
【０１０３】
１０ 空調機
１２ 熱交換器
１４ 冷却塔
１６ 熱媒配管
１８ 冷却水配管
２０ ファン
２２ 上部水槽
２４ 充填材
２６ 下部水槽
３０ 水質改善装置
３１ 通水孔
３２ 円筒部
３３ キャップ
３４ 充填容器
３５ 金属繊維
３５Ａ 歯状突起
１３０ 水質改善装置
１３１Ａ，１３１Ｂ 半球体
１３２Ａ，１３２Ｂ 半球部
１３３Ａ，１３３Ｂ フランジ部
１３４ ヒンジ部
１３５ ピン
１３６ 位置決め孔
１３７ ロック部
１３８ 保持部
１３９ フック部
２３０ 水質改善装置
２４０ 微細気泡発生器
２４２ 気泡発生部
２４４ 気体供給管
２４５ 電磁弁
２４６ 噴出管
２４７ 水供給管
２４８ 球状充填容器
２５０ 上部ノズル（開口）
２５２ 下部ノズル（開口）
２６０ 貯水槽
２６２ 水供給源
２６４ 水供給ポンプ
２６６ 圧力制御ポンプ
２７２ 排水ポンプ
２６８ 圧力制御管
２７０ 排水管
２８２ 貯水槽
２８３ 充填容器
２８４ 金属繊維
２８５ 水供給ポンプ
２８６ 水供給ポンプ
３１４ 冷却塔
３２０ ファン
３２２ 上部水槽
３２３ 熱交換器
３２４ 充填材
３２５ 内部配管
３２６ 下部水槽
３２７ 落とし込み水槽
３２８ ポンプ
３３０ 水質改善装置
３３２ 上部ハウジング
３３４ 下部ハウジング
４３０ 水質改善装置
４１０Ａ，４１０Ｂ 冷却水配管
４１２Ａ，４１２Ｂ 冷却器
４１４ 取水ピット
４１６Ａ，４１６Ｂ ポンプ
４１８Ａ，４１８Ｂ 取水配管
４２０ 放水ピット
４２２Ａ，４２２Ｂ 放水配管
４３０ 水質改善装置
４３１，４３３ 分岐管
４３２ チャンバ
４３４ 円筒状充填容器
４３５ 通水孔
５００ 通水孔
５０２ 箱状充填容器
ＲＵ,ＲＤ 旋回流
Ｓ 内部空間
Ｗ 水面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
銅と亜鉛の合金または銅からなる金属繊維であって、表面に多数の歯状突起が形成された金属繊維と、
前記金属繊維を充填した充填容器であって、多数の通水孔が形成された充填容器と、
を備えたことを特徴とする水質改善装置。
【請求項２】
前記充填容器の内部を通過させた水に微細な気泡を発生させる微細気泡発生器であって、
流水抵抗の少ない流線型の内部空間と、該内部空間の水を外部に排出する開口とを有する気泡発生部と、
外部から前記気泡発生部の内部空間の接線方向に水を噴出することにより該内部空間に旋回流を発生させる噴出管と、
前記気泡発生部の内部空間で発生した旋回流に気体を供給する気体供給管と、
を有する微細気泡発生器
をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の水質改善装置。
【請求項３】
前記充填容器は、前記微細気泡発生器の気泡発生部の内部空間に収容されることを特徴とする請求項２に記載の水質改善装置。
【請求項４】
前記充填容器は、前記微細気泡発生器の噴出管の内部に配置されることを特徴とする請求項２に記載の水質改善装置。
【請求項５】
前記充填容器は、前記通水孔が形成された円筒部を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の水質改善装置。
【請求項６】
前記充填容器は、
前記通水孔が形成され、互いに組み合わされることによって球状体を構成する一対の半球体と、
前記一対の半球体を回動可能に結合するヒンジ部と、
前記一対の半球体が組み合わされた状態をロックするロック部と、
を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の水質改善装置。
【請求項７】
多数の通水孔から充填容器内に水を導入し、
前記充填容器内に充填された銅と亜鉛の合金または銅からなる金属繊維であって、表面に多数の歯状突起が形成された金属繊維に前記水を接触させ、
前記金属繊維から溶出する金属イオンの酸化還元作用により前記水の水質を改善することを特徴とする水質改善方法。
【請求項８】
前記水は、所定の系の中で循環する循環水であることを特徴とする請求項７に記載の水質改善方法。
【請求項９】
前記水は、冷却塔内で使用される冷却水であることを特徴とする請求項７に記載の水質改善方法。
【請求項１０】
前記水は、発電所において用いられる冷却水を冷却する海水であることを特徴とする請求項７に記載の水質改善方法。
【請求項１１】
前記水は、水耕栽培に用いる水または代替農薬あるいは無機農薬として用いる水であることを特徴とする請求項７に記載の水質改善方法。
【請求項１２】
前記水は、家畜の伝染病予防または蓄舎の消臭のために用いられる水であることを特徴とする請求項７に記載の水質改善方法。
【請求項１３】
前記水は、魚類養殖用の水であることを特徴とする請求項７に記載の水質改善方法。
【請求項１４】
前記水は、飲料水サーバ内の水であることを特徴とする請求項７に記載の水質改善方法。
【請求項１５】
前記水は、浴槽の水であることを特徴とする請求項７に記載の水質改善方法。
【請求項１６】
前記水は、重金属を含む水であることを特徴とする請求項７に記載の水質改善方法。
【請求項１７】
前記水は、加湿器内の水であることを特徴とする請求項７に記載の水質改善方法。
【請求項１８】
前記水は、トイレのタンク内の水であることを特徴とする請求項７に記載の水質改善方法。
【請求項１９】
前記水は、製氷に用いる水であることを特徴とする請求項７に記載の水質改善方法。
【請求項２０】
前記水は、アオコを含む水であることを特徴とする請求項７に記載の水質改善方法。
【請求項２１】
貯水槽と、
銅と亜鉛の合金または銅からなる金属繊維であって、表面に多数の歯状突起が形成された金属繊維と、
前記金属繊維を充填した充填容器と、
前記貯水槽内の水に微細な気泡を発生させる微細気泡発生器であって、
流水抵抗の少ない流線型の内部空間と、該内部空間の水を外部に排出する開口とを有する気泡発生部と、
前記充填容器の内部を通過させた水を前記気泡発生部の内部空間の接線方向に噴出し、該内部空間に旋回流を発生させる噴出管と、
前記気泡発生部の内部空間で発生した旋回流に気体を供給する気体供給管と、
を有する微細気泡発生器と、
を備えたことを特徴とする金属イオン水生成装置。
【請求項２２】
密閉された前記貯水槽に接続された圧力制御管と、
前記圧力制御管を介して前記貯水槽内の圧力を調整する圧力制御ポンプと、
をさらに備えたことを特徴とする請求項１９に記載の金属イオン水生成装置。
【請求項２３】
貯水槽と、
銅と亜鉛の合金または銅からなる金属繊維であって、表面に多数の歯状突起が形成された金属繊維と、
前記貯水槽内の水に微細な気泡を発生させる微細気泡発生器であって、
流水抵抗の少ない流線型の内部空間と、該内部空間の水を外部に排出する開口とを有する気泡発生部と、
水を前記気泡発生部の内部空間の接線方向に噴出し、該内部空間に旋回流を発生させる噴出管と、
前記気泡発生部の内部空間で発生した旋回流に気体を供給する気体供給管と、
を有する微細気泡発生器と、
前記貯水槽に浸漬される充填容器であって、前記微細気泡発生器を収容するとともに前記微細気泡発生器の周囲に前記金属繊維を充填した充填容器と、
前記貯水槽の内部の水を前記微細気泡発生器の噴出管に供給する水供給ポンプと、
を備えたことを特徴とする金属イオン水生成装置。
【請求項２４】
貯水槽と、
銅と亜鉛の合金または銅からなる金属繊維であって、表面に多数の歯状突起が形成された金属繊維と、
前記貯水槽に浸漬された充填容器であって、上部に開口を有し、内部に前記金属繊維を充填した充填容器と、
前記貯水槽の内部の水を前記充填容器の内部に供給し循環する水供給ポンプと、
を備えたことを特徴とする金属イオン水生成装置。
【請求項２５】
前記水は、所定の系の中で循環する循環水であることを特徴とする請求項２１から２４のいずれか一項に記載の金属イオン水生成装置。
【請求項２６】
前記水は、冷却塔内で使用される冷却水であることを特徴とする請求項２１から２４のいずれか一項に記載の金属イオン水生成装置。
【請求項２７】
前記水は、発電所において用いられる冷却水を冷却する海水であることを特徴とする請求項２１から２４のいずれか一項に記載の金属イオン水生成装置。
【請求項２８】
前記水は、水耕栽培に用いる水、代替農薬、または無機農薬として用いる水であることを特徴とする請求項２１から２４のいずれか一項に記載の金属イオン水生成装置。
【請求項２９】
前記水は、家畜の伝染病予防または蓄舎の消臭のために用いられる水であることを特徴とする請求項２１から２４のいずれか一項に記載の金属イオン水生成装置。
【請求項３０】
前記水は、魚類養殖用の水であることを特徴とする請求項２１から２４のいずれか一項に記載の金属イオン水生成装置。
【請求項３１】
前記水は、重金属を含む水であることを特徴とする請求項２１から２４のいずれか一項に記載の金属イオン水生成装置。
【請求項３２】
前記水は、製氷に用いる水であることを特徴とする請求項２１から２４のいずれか一項に記載の金属イオン水生成装置。
【請求項３３】
前記水は、アオコを含む水であることを特徴とする請求項２１から２４のいずれか一項に記載の金属イオン水生成装置。
【請求項１】
銅と亜鉛の合金または銅からなる金属繊維であって、表面に多数の歯状突起が形成された金属繊維と、
前記金属繊維を充填した充填容器であって、多数の通水孔が形成された充填容器と、
を備えたことを特徴とする水質改善装置。
【請求項２】
前記充填容器の内部を通過させた水に微細な気泡を発生させる微細気泡発生器であって、
流水抵抗の少ない流線型の内部空間と、該内部空間の水を外部に排出する開口とを有する気泡発生部と、
外部から前記気泡発生部の内部空間の接線方向に水を噴出することにより該内部空間に旋回流を発生させる噴出管と、
前記気泡発生部の内部空間で発生した旋回流に気体を供給する気体供給管と、
を有する微細気泡発生器
をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の水質改善装置。
【請求項３】
前記充填容器は、前記微細気泡発生器の気泡発生部の内部空間に収容されることを特徴とする請求項２に記載の水質改善装置。
【請求項４】
前記充填容器は、前記微細気泡発生器の噴出管の内部に配置されることを特徴とする請求項２に記載の水質改善装置。
【請求項５】
前記充填容器は、前記通水孔が形成された円筒部を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の水質改善装置。
【請求項６】
前記充填容器は、
前記通水孔が形成され、互いに組み合わされることによって球状体を構成する一対の半球体と、
前記一対の半球体を回動可能に結合するヒンジ部と、
前記一対の半球体が組み合わされた状態をロックするロック部と、
を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の水質改善装置。
【請求項７】
多数の通水孔から充填容器内に水を導入し、
前記充填容器内に充填された銅と亜鉛の合金または銅からなる金属繊維であって、表面に多数の歯状突起が形成された金属繊維に前記水を接触させ、
前記金属繊維から溶出する金属イオンの酸化還元作用により前記水の水質を改善することを特徴とする水質改善方法。
【請求項８】
前記水は、所定の系の中で循環する循環水であることを特徴とする請求項７に記載の水質改善方法。
【請求項９】
前記水は、冷却塔内で使用される冷却水であることを特徴とする請求項７に記載の水質改善方法。
【請求項１０】
前記水は、発電所において用いられる冷却水を冷却する海水であることを特徴とする請求項７に記載の水質改善方法。
【請求項１１】
前記水は、水耕栽培に用いる水または代替農薬あるいは無機農薬として用いる水であることを特徴とする請求項７に記載の水質改善方法。
【請求項１２】
前記水は、家畜の伝染病予防または蓄舎の消臭のために用いられる水であることを特徴とする請求項７に記載の水質改善方法。
【請求項１３】
前記水は、魚類養殖用の水であることを特徴とする請求項７に記載の水質改善方法。
【請求項１４】
前記水は、飲料水サーバ内の水であることを特徴とする請求項７に記載の水質改善方法。
【請求項１５】
前記水は、浴槽の水であることを特徴とする請求項７に記載の水質改善方法。
【請求項１６】
前記水は、重金属を含む水であることを特徴とする請求項７に記載の水質改善方法。
【請求項１７】
前記水は、加湿器内の水であることを特徴とする請求項７に記載の水質改善方法。
【請求項１８】
前記水は、トイレのタンク内の水であることを特徴とする請求項７に記載の水質改善方法。
【請求項１９】
前記水は、製氷に用いる水であることを特徴とする請求項７に記載の水質改善方法。
【請求項２０】
前記水は、アオコを含む水であることを特徴とする請求項７に記載の水質改善方法。
【請求項２１】
貯水槽と、
銅と亜鉛の合金または銅からなる金属繊維であって、表面に多数の歯状突起が形成された金属繊維と、
前記金属繊維を充填した充填容器と、
前記貯水槽内の水に微細な気泡を発生させる微細気泡発生器であって、
流水抵抗の少ない流線型の内部空間と、該内部空間の水を外部に排出する開口とを有する気泡発生部と、
前記充填容器の内部を通過させた水を前記気泡発生部の内部空間の接線方向に噴出し、該内部空間に旋回流を発生させる噴出管と、
前記気泡発生部の内部空間で発生した旋回流に気体を供給する気体供給管と、
を有する微細気泡発生器と、
を備えたことを特徴とする金属イオン水生成装置。
【請求項２２】
密閉された前記貯水槽に接続された圧力制御管と、
前記圧力制御管を介して前記貯水槽内の圧力を調整する圧力制御ポンプと、
をさらに備えたことを特徴とする請求項１９に記載の金属イオン水生成装置。
【請求項２３】
貯水槽と、
銅と亜鉛の合金または銅からなる金属繊維であって、表面に多数の歯状突起が形成された金属繊維と、
前記貯水槽内の水に微細な気泡を発生させる微細気泡発生器であって、
流水抵抗の少ない流線型の内部空間と、該内部空間の水を外部に排出する開口とを有する気泡発生部と、
水を前記気泡発生部の内部空間の接線方向に噴出し、該内部空間に旋回流を発生させる噴出管と、
前記気泡発生部の内部空間で発生した旋回流に気体を供給する気体供給管と、
を有する微細気泡発生器と、
前記貯水槽に浸漬される充填容器であって、前記微細気泡発生器を収容するとともに前記微細気泡発生器の周囲に前記金属繊維を充填した充填容器と、
前記貯水槽の内部の水を前記微細気泡発生器の噴出管に供給する水供給ポンプと、
を備えたことを特徴とする金属イオン水生成装置。
【請求項２４】
貯水槽と、
銅と亜鉛の合金または銅からなる金属繊維であって、表面に多数の歯状突起が形成された金属繊維と、
前記貯水槽に浸漬された充填容器であって、上部に開口を有し、内部に前記金属繊維を充填した充填容器と、
前記貯水槽の内部の水を前記充填容器の内部に供給し循環する水供給ポンプと、
を備えたことを特徴とする金属イオン水生成装置。
【請求項２５】
前記水は、所定の系の中で循環する循環水であることを特徴とする請求項２１から２４のいずれか一項に記載の金属イオン水生成装置。
【請求項２６】
前記水は、冷却塔内で使用される冷却水であることを特徴とする請求項２１から２４のいずれか一項に記載の金属イオン水生成装置。
【請求項２７】
前記水は、発電所において用いられる冷却水を冷却する海水であることを特徴とする請求項２１から２４のいずれか一項に記載の金属イオン水生成装置。
【請求項２８】
前記水は、水耕栽培に用いる水、代替農薬、または無機農薬として用いる水であることを特徴とする請求項２１から２４のいずれか一項に記載の金属イオン水生成装置。
【請求項２９】
前記水は、家畜の伝染病予防または蓄舎の消臭のために用いられる水であることを特徴とする請求項２１から２４のいずれか一項に記載の金属イオン水生成装置。
【請求項３０】
前記水は、魚類養殖用の水であることを特徴とする請求項２１から２４のいずれか一項に記載の金属イオン水生成装置。
【請求項３１】
前記水は、重金属を含む水であることを特徴とする請求項２１から２４のいずれか一項に記載の金属イオン水生成装置。
【請求項３２】
前記水は、製氷に用いる水であることを特徴とする請求項２１から２４のいずれか一項に記載の金属イオン水生成装置。
【請求項３３】
前記水は、アオコを含む水であることを特徴とする請求項２１から２４のいずれか一項に記載の金属イオン水生成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【公開番号】特開２０１２−２３９９３８（Ｐ２０１２−２３９９３８Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１０９４５８（Ｐ２０１１−１０９４５８）
【出願日】平成２３年５月１６日（２０１１．５．１６）
【出願人】（５１１１１８８４９）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月１６日（２０１１．５．１６）
【出願人】（５１１１１８８４９）
【Ｆターム（参考）】
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