亜臨界流体水を常温・常圧で生成する水と環境対策の携帯実用装置。（超臨界流体にシフト）
細胞の水の道「水チャンネル」を通過する0.3ナノの気体の様な水が活躍！
生命環境に必須の育成光線を照射する半永久の「光エネルギー電池」。

講演会名称：2009年春季第56回応用物理学関連連合講演会

共催：応用物理学会、計測自動制御学会、日本結晶学会、日本顕微鏡学会、
　 　　 日本分光学会、日本物理教育学会

場所：筑波大学筑波キャンパス

開催日： 平成21年3月30日（月）〜4月2日（木）

発表日：平成21年4月1日（水）

タイトル：分子振動活性装置による処理水の熱伝導率測定
　　　　　　　Thermal conductivity measurement of processing water with molecular vibration
　　　　　　　revitalization device

内容：

はじめに：近年、生命とエネルギー環境に密接な水の研究が盛んになりつつある。我々は、波長領域10マイクロメーターの赤外線(育成光線)を吸収する水の分子特性を応用し、常温・常圧で水分子の活性自由度を増加させる分子振動活性装置(日本創造エネルギー研究所開発)を用い、本装置の水に与える影響、効果について基礎的な実験を行ったので報告する。

実 験：実験に当っては、液体の熱伝導率を効率よく測定するためペルチエ素子を用いた定常平板比較法による液体の熱伝導率測定装置を開発した。本装置における熱伝導率比較試料は、ソーダガラス材とした。この装置を用いて、実験開始後、十分に時間が経過して温度場が定常状態に達した各試料固体表面上の温度を測定し、分子振動活性装置による水道水への影響、その効果について検討した。

結 果：分子振動活性装置を用いて水道水の流速を変化させ、処理した水道水の熱伝導率を測定したところ、水道水の流速に応じて熱伝導率の改善効果が認められた。水道水の温度、T=17℃、流速ｖ＝0.34ｍ/ｓの時、熱伝導率λ＝0.605W/(ｍ・K)である測定結果を得た。これは、水道水の参照データλ＝0.584W/(ｍ・K)の3.6％増加にあたり、熱伝導率の改善効果があることが分かった。

以上

熱・エネルギー効率が飛躍的上昇！粘性係数は大幅減少
省エネ(水)効果として実測検証!!

2007年　合同研究会より

一般水道水との比較で驚異的データが検証
常温・常圧で亜臨界流体水を生成する「分子振動活性装置・ハイエット」が熱・エネルギー効率の分野で大きな可能性を拓くこととなりました。

ハイエット水熱物性実験報告書
（液体の微構造因子と熱物性の関係）

茨城工業高等専門学校
機械システム工学科
教授 根本栄治

＊所属機関　茨城工業高等専門学校　機械システム工学科
＊役職　　　　教授　博士（工学）　研究重点教員
＊学位　　　　1997年3月　博士（工学）長岡技術科学大学
＊職歴　　　　2006年4月　茨城工業高等専門学校　初代研究重点教員として活動
　　　　　　　　 現在、熱物性・超伝導に関するご研究の第一人者

はじめに高専というなじみのない名称ですので若干補足させて頂きます。
高専は、全国に50校程度ありますが、本校では５年制で約1000名の生徒が在籍しています。卒業すると大学の工学部卒業と同じ資格を得る事が出来ます。それでもスタッフや予算の関係もあり、実験装置は本当に手作りのものが多い！ということが特徴でもあります。
特に当研究室は約20年にわたり超伝導の研究を手がけており、そうした環境の中でやっているせいか、生徒自身も本当の実力がつきやすいと感じております。実際卒業生の中には東大などの専門課程に進み、最先端の原子力関係の仕事など専門分野で活躍もしてもらっています。
今回、水の層そのものが0.8ミリという中での熱物性測定ということで、非常に難題ではありましたが、生徒の皆さんの協力も得て、大変参考になるデータが検出されたと考えております。熱物性測定のポイントは、熱伝導率、比熱、熱拡散率の3点ですが、以下の内容で測定を行いました。

１、液体の微構造因子と熱物性の関係
通常の生活で利用している液体の中には、液晶等に見られるような第二種の相転移現象を伴う物質、すなわち、その有効性が実証されているにかかわらず、液体内部における微構造因子と熱物性の相互関係について十分、かつ精密に研究がなされていないものが存在することが知られている。本研究では、これらの液体における熱的な物性的特性を明らかにするため、ペルチエ素子を用いた新たな熱物性測定装置を開発し、これらの相転移現象、もしくは特殊な液相状態にある液体の微構造因子と熱物性の相互関係(熱伝導率、比熱、熱拡散率)について研究し、その有効性の根拠、および有効な因子を同定すると共に、その本質的な相互相関性について明確にすることを研究の目的とする。

２、実験物質

我々の生活にとって最も大切であり重要である水の基準振動モード（固有振動）について考える。図１は、水の基準振動が３種類の基準振動モードで与えられることを示している。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（Ref.水島三一郎、島内武彦著：赤外線吸収とラマン効果、p.156）

波数αで表すと、α₁=3210cm^-1、α₂＝1650cm^-1、α₃=3430cm^-1であり、波長λに換算すれば、λ₁=3.11μm、λ2=6.06μm ､λ₃=2.91μm となる。すなわち、この基準振動を持つ赤外線を外部から照射し、加えることができれば、水自身の持つエネルギー準位を高めることができ、生活の中で活性化された水として利用できることになる。前記の赤外波長放射グラフは、これを裏付けるものとなっている。

そこで、我々は、分子振動活性装置の最も重要な応用例として、水道水に本活性装置を用いて遠赤外光を照射すると、どのような熱的効果が得られるのかを明らかにするため、熱物性測定（熱伝導率、比熱、熱拡散率、および蒸発潜熱）の実験を行うことにした。
（１） 熱伝導率……ペルチエ素子型定常平板比較法（標準試料、黄銅）を用いて測定。
（２） 比熱…………断熱法により測定。
（３） 熱拡散率……実測熱伝導率、比熱を用いて算出。（密度は標準データ使用）。
（４） 蒸発潜熱…………ジュール熱を用いた定熱量法を用いて測定。

・実験物質としては、地球環境において最も基本的で重要な次の三種類の物質をその主たる
　測定対象とする。
・水・・・・・・通常の水道水、および熱力学的にエネルギーを加え変換した水

３、実験方法
・液体の熱物性として測定すべき項目を列挙すると、熱伝導率、比熱、熱拡散率であり、これらの熱物性について測定する。今回、特にその熱物性である熱伝導率、比熱、熱拡散率の測定では、高密度測定を要求されるので、新たな熱物性測定方法としてペルチエ素子を用いた測定精度の高い熱物性測定法を用いて測定することとした。
・図１、および図２にペルチエ素子を用いた熱物性測定装置の概要を示す。本測定装置の最大の特徴は、両端に測定試料に一定の熱流速を与えるためのペルチエ素子を用いて点にあり、加熱用高温一定温度のペルチエ素子と冷却用低温一定温度ペルチエ素子を同時に使用している。また、図中では、測定温度点を明らかにするため、熱の流れる方向が拡大して表示してあるが、今回の測定では測定試料の対流による影響を極力減少させるため、液体測定試料のセルを可能な限り薄い形状とする。
(実験装置では、0.5mm〜1.5mm程度で実験装置を製作する。)

茨城高専の熱工学実験室では、ハイエット処理の有効性を明らかにするため、ペルチエ素子を用いた新たな熱物性測定装置(改良型定常平板比較法熱伝導率測定装置、同比熱測定装置、および蒸発潜熱測定装置)を開発し、ハイエット処理水と水道水に関する熱力学的な熱物性値の相違を実験的に明確にした。これらの実結果をまとめると、表１のようになる。

表1　ハイエット処理水と水道水の熱物性値の比較

これらハイエット処理水に関する熱物性値のデータは、現在までまったく報告されておらず、その意味で大変貴重な測定結果である。これらの熱物性値に関する測定結果を概観すると、ハイエット処理装置（分子振動活性装置）がまさに有効であることを実証したものであり、そのことを実験的に裏づけした実験データであることに特に言及しておきたい。
尚、粘性係数は市販の測定器で測定し掲載した。

４、追加実験　蒸発潜熱・時間差測定
水道水とハイエット処理水の蒸発潜熱に関する実験を行ったので報告する。

１． 実験試料
（１）水道水（20ｃｃと40ｃｃのサンプル）
（２）ハイエット処理水（20ｃｃと40ｃｃのサンプル）

２． 実験方法等
水道水とハイエット処理水をステンレス製の円柱形状容器(直径100ｍｍ、高さ50ｍｍに一定量（20ｃｃ、40ｃｃの二種類）入れた後、600Wのヒーターに上部に設置して、二種類の水が完全に蒸発し、消失するまでの時間を電子時計で正確に測定した。驚くべきことに、この二種類の水に関する蒸発の実験では、水が完全に消失するまでの時間に相違があることが分かった。

３． 実験結果
表１に、本実験の実験結果を示す。

表1 蒸発潜熱の実験結果

４．まとめ
表１の実験結果から、通常の水道水とハイエット処理水の間に明らかな蒸発に関する時間的な差が存在することは、時間差にして約30％の差となることも明らかになった。このことは、ハイエット処理の効果が有意であることを明示している。

研究所所見
データの信頼により、ハイエット水のエネルギーコストが単純に４〜５％削減寄与することが明確となった。(より少ない時間・エネルギーで目標温度へ)これを金額ベースに換算すると驚くべき数値となる。大量の水処理プラントはもちろんボイラーや冷凍施設・機器において飛躍的エネルギー効果が期待出来る。まさに21世紀のエネルギー水！

実験の概要（部分）

ハイエット処理水（高速度：２Ｖ通電時の温度変化）

研究所所見
液体などの粘りの度合として、粘性係数を用いる。例えば粘度の高いマヨネーズはちょうど8とされている。水の場合は通常25℃の水温で0.000890＝890.0μPa・s（マヨネーズの1/10000）とされているが、実験では水道水890.0に対しハイエット水870.0という結果であり、対比としては97.7％であった。つまり粘性の低い、抵抗性の低いサラサラの吸収性の高い水であることが裏づけられたわけである。ちなみに液体の粘性は、温度が上昇すれば低下する。気化に向けて、より分子がバラバラ・活性状態に向うからである。
所見としてハイエット水は常温・常圧でも2〜3％程度臨界流体の状態へシフトしていることになる。 見た目での毛細管の識別でも１cm近くの差が確認。従来の自然界常識を超越、単純に生産力(エネルギー効率)が５％程度向上する画期的な省エネ水の誕生であり、更なる機能性のアップにより数10％の効果を前提とすることも可能となった。また蒸発潜熱も５％も低く、気化力が強く熱回収効果が向上することも裏づけられている。
熱・エネルギー効率を飛躍的に上昇させる、常温・常圧の亜臨界流体水を生成する初めての携帯実用装置が誕生。

根本先生測定結論
ハイエット処理水は、今回の装置で熱物性の測定実験を行うと、ＮＭＲの測定結果以上に熱物性効果として鋭敏に物理的定数としてその違いを検出することができた。その熱的効果は、熱伝導率、熱拡散率を高め、比熱を減少させる効果があることが分かった。さらに、熱物性がハイエット素子を通過させる流速に大きく依存することも実験的に明らかになった。よって、ハイエット素子を使用するときは、流速を低めて使うことがより効果的である。さらに、ハイエット処理水の蒸発潜熱の測定結果は、水道水の96.5％、r　ﾊ=2178ｋ J /k g に改善されるという驚くべき実験結果を得た。この測定結果は、この熱物性測定研究において、最も重要な実験成果となったことを特に強調したい。

本技術の今後の汎用性および展望
我々が日常使っている水が、分子振動活性装置（遠赤外効果）を用いることにより、エネルギー準位のより高い水へと転換し日常生活の中で大いに利用できることはすばらしいことである。現在、ガソリン、石油等のエネルギー関連消費物質の高騰が続いている。我々は、この分子活性化技術を大いに利用して、現代社会に人類のためにエネルギー革命を起こすことも夢ではないと考えている。

フィールド事例との整合データが報告！！やりました！！

実験結果、研究所考察
亜臨界流体水と一般水道水との対比（低速処理）

熱伝導率160%、比熱95%、熱拡散率149%、蒸発潜熱96.5%、粘性係数97.7%

１、省エネ(水)効果

伝導率が高く比熱が低い。温度変化は急であるが、必要エネルギーは低い。（省エネ水！）
(冷暖房施設・器具、食品加工や工業用途水として広範囲活用)
※比熱とは温度変化のための必要熱量。

通常の水より分子密度が高い亜臨界状の分子水であるため、低いエネルギーで温度上昇が可能。食品加工の時間短縮や、農産物ハウスのボイラーの燃料削減などの事例と矛盾しない。

２、食品の品質向上効果・洗浄効果・消臭効果

熱拡散率5割上昇。生体内の物質(イオン)移動も拡散、浸透現象。
　　 うどんなどが熱せられ柔らかくなるのは、中の分子の拡散現象であり浸透度の高い水。
また、臭いのモトとは物質・分子であり、臭いが消えるのもミクロ化した分子水による分解や包み込みの作用が高まるためと考察される。（スーパーマーケット店舗の消臭事例）
　　 (農畜産物・生命環境に「摂取しやすい水」であり、更には強い浸透度により洗浄力が向上)

３、ヒートアイランドなど環境効果

蒸発潜熱が96.5％。水素結合を遮断、活性自由分子水であり、低いエネルギーで気化が容易。（気化する時に放熱されたエネルギーを回収）
森や公園の緑化が、植物の蒸散作用により温度上昇を低減させるのと同じ。
　 (道路・住宅環境などヒートアイランド現象低減を含め、環境温暖化に可能性)
　 ※蒸発潜熱は広義的な捉え方としては気化熱である。液体から気体、又は気体から液体へ変化する際には熱量の出入りがあり、この熱量の事を潜熱という。
(蒸発では蒸発潜熱、凝縮では凝縮潜熱)変化にあたっての温度変化がないため熱の出入りがないかのように見えるので潜熱という。

根本先生、また実験に参加して頂いた学生の皆さんお疲れ様でした。
従来は農畜産分野、環境分野でのデータでしたが、ハイエットから生成される常温・常圧での　「亜臨界流体水」が、環境向上対策や生産性の大幅向上など今後工業分野でも大いに期待される結果となりました。
(省エネ水の可能性！燃焼や温度上昇効果はもちろん、また、そのままでも、その用途により確実な効果が期待できます。）
熱・エネルギー効率向上のためお役に立ちたいと考えております。