JP4439971B2

JP4439971B2 - 水浄化装置

Info

Publication number: JP4439971B2
Application number: JP2004103324A
Authority: JP
Inventors: 全郎妹尾
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-03-31
Filing date: 2004-03-31
Publication date: 2010-03-24
Anticipated expiration: 2024-03-31
Also published as: JP2005288222A; TW200531935A; US20080237901A1; WO2005100269A1; DE112005000663T5

Description

本発明は、池、湖沼、プールなどのような閉鎖された水域、あるいは河川や用水路などのような水が流動する水域における水を浄化するための水浄化装置に関する。

従来の水に対して処理を行なう装置としては、特開平８−１５５４３０号公報（特許文献１）や特開２００２−６６５４９号公報（特許文献２）に示すものがある。

特許文献１に記載された装置は、管路の中間部に、中を通る水と外部から吸引した空気とを混合させる中間管路部分を備え、後部にノズルを設けてこのノズルの先に管が方向転換する部分を設け、ノズルよりも下流側にベンチュリー管構造部分を備えている。この装置は、ベンチュリー管構造部分に設けられた通孔により外部から空気を吸引して、ノズルから吐出された水に混合させることによって、水中の溶存酸素の量を増大させることとしている。

特許文献２に記載された装置は、管状本体と、その内部に設けられたノズルと、このノズルから吐出された水に対して空気を混合させるための空気供給手段とを備える。空気供給手段は管状本体に設けられた孔である場合と、管状本体の外側からノズルの出口の近傍にまで延在する管である場合とが開示されている。
特開平８−１５５４３０号公報特開２００２−６６５４９号公報

特許文献１，２のいずれの装置も、ノズルから吐出される水に対して空気を混合させるという機能を備えている。このような構造においては、ノズルの開口部が小さいうちは水に対して十分に空気を混合させることができるが、処理量を多くするためにノズルを大型化した場合、吐出される水の流れが太くなり、近傍に空気を導くだけでは水に十分に空気を混合させることができなくなるという問題がある。

そこで、本発明は、ノズルを大型化した場合であっても、吐出される水に十分に空気を混合させることができる水浄化装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に基づく水浄化装置は、水を受け入れるための入り口と水を送り出すための出口とを有する管状部と、上記管状部内を通る水が通過するように上記管状部の内部に配置されたノズル部とを備える。上記ノズル部は、上記出口側に水を吐出するためのノズル開口部を有する。上記管状部は、上記管状部の外側から取り入れた空気を上記ノズル開口部から吐出された水に混合するための、前記管状部の内外を連通する貫通孔および空気混合室を備える。上記ノズル開口部は、平行に配置された２本以上の線分を含む形状である。

本発明によれば、ノズル開口部から吐出される水は扁平な板状となって進行するので水の体積当たりの表面積が大きくなり、貫通孔および空気混合室によって近傍まで導かれた空気は水に混合しやすい。したがって、流量を大きくするためにノズルを大型化した場合であっても問題なく空気の混合を行なうことができる。こうして、管状部を通過する水を溶存酸素量の大きな水とすることができ、その結果、水を浄化することができる。

（実施の形態１）
（構成）
図１、図２を参照して、本発明に基づく実施の形態１における水浄化装置について説明する。この水浄化装置は、図１に示すように管状部４を備える。管状部４は、入り側筒部１と中間筒部２と出側筒部３とを備える。管状部４は、水を受け入れるための入り口１１と水を送り出すための出口１２とを有する。管状部４は、入り側が送水管７に、出側が送水管８に、それぞれ接続されている。

送水管７からは管状部４に向けて浄化すべき水が供給される。この水は、入り側筒部１の入り口１１に流れ込む。送水管７から流れ込む水は、送水管７内または送水管７より上流側で図示しないポンプなどによって駆動されたり高所に汲み上げられたりすることによって流れを付与されている。あるいは、ポンプなどを使用しなくても自然の力で送水管７内の水に流れが生じるような状況であればポンプなどは不要である。

この水浄化装置は、管状部４内を通る水が通過するように管状部４の内部に配置されたノズル部５を備える。ノズル部５は、出口１２側に水を吐出するためのノズル開口部１０を有する。管状部４は、管状部４の外側から取り入れた空気をノズル開口部１０から吐出された水に混合するための空気供給手段を備える。空気供給手段は、空気取入れ孔６および空気混合室１３を含む。空気取入れ孔６は、管状部４の内外を連通する貫通孔である。ノズル開口部１０は、１本の線分または複数の線分の組合せからなる形状である。ノズル開口部１０は、図２に示すように１本の線分からなる形状である。図２は、ノズル部５を出口側から見たところである。

（作用・効果）
図１の例についてその作用・効果を説明する。この水浄化装置においては、送水管７から管状部４内に流れ込んだ水は、ノズル部５を通過する。水はノズル部５を出るときにはノズル開口部１０を通過するので、ノズル開口部１０の形状を断面形状として有する形で吐出される。ノズル開口部１０が図２に示したような形状であれば、水は一定幅を有する板状となって吐出される。吐出された水はそのまま空気混合室１３を通過し、出口１２を通過して送水管８の内部を進行する。ただし、空気混合室１３を通過する際に、空気供給手段によって水に空気が混入する。水に空気が混入することによって溶存酸素量の大きな水となる。

送水管８は出口１２から一定距離だけ離れた先でＬ字形に曲がって壁９を形成していることが好ましい。ノズル開口部１０は入り口１１に比べて開口面積が小さいので、ノズル開口部１０を通過することによって水は勢いを増しており、壁９に衝突するようになっている。この衝突により、水のクラスタが小さくなる。

このようにして、送水管８から送り出されていく水は、クラスタが小さくなおかつ溶存酸素量の大きな水となる。したがって、池、湖沼、プールなどのような閉鎖された水域、あるいは河川や用水路などのような水が流動する水域における水を浄化することができる。

また、従来の構造においては、流量を多くするためにノズルを大型化した場合、吐出される水の流れが太くなり、近傍に空気を導くだけでは水に十分に空気を混合させることができなくなるという問題があったが、本実施の形態では、ノズル開口部は１本の線分からなる形状となっているので、線分を長くすることによって流量の増大に対応することができる。なおかつ、吐出される水は流量が多くなったとしても太い柱状の流れとなるのではなく、扁平な板状の流れとなって空気混合室１３を通過する。この水浄化装置の空気混合室１３では、水が扁平な板状となって進行しているので水の体積当たりの表面積が大きくなり、空気供給手段によって導かれた空気は水に混合しやすい。したがって、ノズルを大型化した場合であっても問題なく空気の混合を問題なく行なうことができ、その結果、水を浄化することができる。

なお、水浄化装置が備える空気供給手段は図１に示した例に限らない。図１に示した例のほかに、たとえば、図３に示すようなものであってもよい。図３に示す例では、空気供給手段は、空気取入れ管１４を含む。空気取入れ管１４の一方の端は、管状部４の外部空間と連通しており、他方の端は、ノズル開口部１０の近傍に位置している。

この場合、図４に示すように、ノズル開口部１０の形状に対応して、空気取入れ管１４を配置することが望まれる。空気供給手段は、ノズル開口部１０を構成する線分に対して近接して対向する空気出口１５を有することが好ましい。特に、空気出口１５は、図４に示すようにノズル開口部１０を構成する線分に対して垂直に対向することが好ましい。

（実施の形態２）
（構成）
図５を参照して、本発明に基づく実施の形態２における水浄化装置について説明する。本実施の形態における水浄化装置は、基本的には実施の形態１で説明したものと同様であるが、ノズル開口部の形状などが異なる。

この水浄化装置は、図１に示した例と同様に空気取入れ孔６を有するタイプであり、実施の形態１で説明したノズル部５に代えてノズル部５ａを備える。ノズル部５ａは、ノズル開口部１０ａを有する。ノズル開口部１０ａは、図５に示すように、２本以上の線分を放射状に組み合わせた形状である。図５の例では３本の線分を組み合わせた形状となっているが、線分の本数は他の本数であってもよい。また、図５の例では線分の組合せ方は角度に関して等間隔であるが、組み合わせる角度は等間隔には限定されない。

（作用・効果）
実施の形態１で示したノズル開口部の形状では、流量の増大に対応しようとすると、線分を長くせざるを得ず、そのためノズル部自体の断面形状を大きくするかまたは幅方向に長くしなければならないという制約があったが、本実施の形態における水浄化装置においては、ノズル開口部１０ａは複数本の線分を放射状に組み合わせた形状として構成しているので、組み合せる本数を適宜増やすことにより、ノズル部全体の断面形状をさほど大きくしなくても流量の増大に対処することができる。さらに、本実施の形態では、水は、ノズル開口部１０ａを構成する各線分に対応した形状の扁平な板状の流れを組み合わせた流れとなって空気混合室１３を通過するので、水の体積当たりの表面積が大きくなり、空気供給手段によって導かれた空気は水に混合しやすい。したがって、ノズルを大型化した場合であっても問題なく空気の混合を問題なく行なうことができる。

なお、本実施の形態の考え方は、図３に示した例と同様に空気取入れ管を配置したタイプにおいても適用可能である。その場合、図６に示すように、ノズル開口部１０ａの周囲に空気取入れ管１４ａが配置される。図６の部分拡大図を図７に示す。このタイプにおいても、空気供給手段は、ノズル開口部１０ａを構成する線分の各々に対して近接して対向する空気出口を有することが好ましい。特に、空気出口すなわち空気取入れ管１４ａの末端は、図６、図７に示すようにノズル開口部１０ａを構成する線分に対してなるべく垂直に近い向きで対向することが好ましい。このように空気取入れ管１４ａを設けることによって、ノズル開口部１０ａから吐出される水の流れの各部分により確実に空気を導き混入させることができる。特に、ノズル開口部１０ａの形状のうち、中心付近の枝分かれしている部分などのように密な部分には、空気取入れ管１４ａの空気出口が隙間に入り込むようにして導かれていることが好ましい。空気取入れ管１４ａの先端は、吐出される水の流れの各部分に空気を導くために、図６、図７に示すように分岐していることが好ましい。このようになっていることによって、吐出される水により確実に空気を混入させることができる。

本実施の形態では、ノズルを大型化した場合であっても、上述のようにして水に空気を十分に混入させることによって溶存酸素量の大きな水を作り出すことができるので、水を十分に浄化することができる。

（実施の形態３）
（構成）
図８を参照して、本発明に基づく実施の形態３における水浄化装置について説明する。本実施の形態における水浄化装置は、基本的には実施の形態１で説明したものと同様であるが、ノズル開口部の形状などが異なる。

この水浄化装置は、図１に示した例と同様に空気取入れ孔６を有するタイプであり、実施の形態１で説明したノズル部５に代えてノズル部５ｂを備える。ノズル部５ｂは、ノズル開口部１０ｂを有する。ノズル開口部１０ｂは、図８に示すように、平行に配置された２本以上の線分を含む形状である。図８の例では３本の平行な線分とこれらに垂直に交わる１本の線分とを組み合わせた形状となっているが、線分の本数は他の本数であってもよい。また、線分の組合せ方は、図８に示したものに限られず、他の配置であってもよい。

（作用・効果）
本実施の形態における水浄化装置においては、ノズル開口部１０ｂは平行に配置された２本以上の線分を含む形状として構成しているので、組み合せる線分の本数を適宜増やすことにより、ノズル部全体の断面形状をさほど大きくしなくても流量の増大に対処することができる。さらに、本実施の形態では、水は、ノズル開口部１０ｂを構成する各線分に対応した形状の扁平な板状の流れを組み合わせた流れとなって空気混合室１３を通過するので、水の体積当たりの表面積が大きくなり、空気供給手段によって導かれた空気は水に混合しやすい。したがって、ノズルを大型化した場合であっても問題なく空気の混合を問題なく行なうことができる。

なお、本実施の形態の考え方は、図３に示した例と同様に空気取入れ管を配置したタイプにおいても適用可能である。その場合、図９に示すように、ノズル開口部１０ｂの周囲に空気取入れ管１４ｂが配置される。空気取入れ管１４ｂの配置の仕方や好ましい条件などの詳細は、実施の形態２で空気取入れ管１４ａについて説明したものと同様である。

（変形例）
さらに、図８の例の変形例として、図１０に示すように、平行に配置された２本以上の線分からなる形状のノズル開口部１０ｃを有するノズル部５ｃを備える水浄化装置であってもよい。線分の本数は他の本数であってもよい。図１０の例では線分の長さはいずれも等しくなおかつ等間隔に平行に配置されているが、線分の長さはすべて等しくなっている必要はなく、線分の配置は等間隔以外であってもよい。

図１０に示す例に対して、空気取入れ管を配置したタイプすなわち図９の例の変形例に対応するものとして、図１１に示すものが可能である。この場合、水浄化装置は、図１１に示すように、ノズル開口部１０ｃを有するノズル部５ｃを備える。ノズル開口部１０ｃの周囲に空気取入れ管１４ｃが配置される。空気取入れ管１４ｃの配置の仕方や好ましい条件などの詳細は、実施の形態２で空気取入れ管１４ａについて説明したものと同様である。これらの例においても、本発明の効果は同様に得ることができる。

なお、上記各実施の形態では、管状部４が入り側筒部１と中間筒部２と出側筒部３との３つの部分からなる例を示したが、管状部４は一体物であってもよい。上記各実施の形態では、管状部４の内部に別部品であるノズル部５が嵌め込まれて配置されている例を示したが、管状部とノズル部とは一体的に形成されていてもよい。

管状部４の外側には何らかのケーシングを設けてもよい。その場合、空気取入れ孔６や空気取入れ管１４の外側の端は、ケーシングの外部に対して直接開口している必要はなく、ケーシングの内部に対して開口している形であってよい。

上記各実施の形態では、管状部４やノズル部５の横断面形状は円形であるが、横断面形状は円形以外の形状であってもよい。

なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。

本発明に基づく実施の形態１における水浄化装置の縦断面図である。本発明に基づく実施の形態１における水浄化装置のノズル部を出側から見た図である。本発明に基づく実施の形態１における空気取入れ管があるタイプの水浄化装置の縦断面図である。本発明に基づく実施の形態１における空気取入れ管があるタイプの水浄化装置のノズル部および空気取入れ管を出側から見た図である。本発明に基づく実施の形態２における水浄化装置のノズル部を出側から見た図である。本発明に基づく実施の形態２における空気取入れ管があるタイプの水浄化装置のノズル部および空気取入れ管を出側から見た図である。図６の部分拡大図である。本発明に基づく実施の形態３における水浄化装置のノズル部を出側から見た図である。本発明に基づく実施の形態３における空気取入れ管があるタイプの水浄化装置のノズル部および空気取入れ管を出側から見た図である。本発明に基づく実施の形態３における変形例の水浄化装置のノズル部を出側から見た図である。本発明に基づく実施の形態３における変形例の空気取入れ管があるタイプの水浄化装置のノズル部および空気取入れ管を出側から見た図である。

符号の説明

１入り側筒部、２中間筒部、３出側筒部、４管状部、５ノズル部、６空気取入れ孔、７，８送水管、９壁、１０ノズル開口部、１１入り口、１２出口、１３空気混合室、１４空気取入れ管、１５空気出口。

Claims

水を受け入れるための入り口と水を送り出すための出口とを有する管状部と、
前記管状部内を通る水が通過するように前記管状部の内部に配置されたノズル部とを備え、
前記ノズル部は、前記出口側に水を吐出するためのノズル開口部を有し、
前記管状部は、前記管状部の外側から取り入れた空気を前記ノズル開口部から吐出された水に混合するための、前記管状部の内外を連通する貫通孔および空気混合室を備え、
前記ノズル開口部は、平行に配置された２本以上の線分を含む形状である、水浄化装置。
前記貫通孔および前記空気混合室は、前記管状部の外部空間と連通する空気取入れ管を備え、
前記空気取入れ管は、前記ノズル開口部を構成する前記線分の各々に対して近接して対向する空気出口を有する、請求項１に記載の水浄化装置。
前記空気出口は、前記ノズル開口部を構成する前記線分の各々に対して垂直に対向する、請求項２に記載の水浄化装置。