(57)【要約】【課題】水質を改善させることを目的としたガス発生器では、流路を複数に分岐して同時にガスを吐出させると、接続された複数の吐出ノズルの相互間の負荷圧力差の影響を受けてしまい、それぞれの吐出ノズルのガス流量を制御することが困難で、それぞれの吐出ノズルの水域でのガス濃度に違いが発生する問題点があった。【解決手段】１又は複数の水槽４５、４６に水質改善用のガスを供給するガス発生器１であって、ガス発生部２と、ガス発生部に分岐したガス流路１３を介して接続される複数のガス吐出口６、７と、ガス吐出口ごとにガス流路を開閉する吐出切換弁３、４、５と、吐出切換弁ごとに開閉を制御する制御部８、を備え、吐出口を順次切り替えることにより、接続された複数の吐出ノズル４３と４４の負荷圧力の差の影響を受けないで、ガスを吐出させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部配管を介して１又は複数の水槽に水質改善用のガスを供給するガス発生器であって、
ガス発生部と、
前記ガス発生部に分岐したガス流路を介して接続される複数のガス吐出口と、
前記ガス流路に備えられ、前記ガス吐出口ごとに前記ガス流路を開閉する吐出切換弁と、
ガスを吐出する前記ガス吐出口を切り換えるように前記吐出切換弁ごとに開閉を制御する制御部と、を備えることを特徴とするガス発生器。
【請求項２】
前記制御部は、順次、前記吐出切換弁ごとに開時間を制御することを特徴とする請求項１に記載のガス発生器。
【請求項３】
前記ガス流路には、前記吐出切換弁の上流に圧力センサが備えられており、
前記制御部は、前記圧力センサによる計測値に基づいて前記吐出切換弁ごとの開時間を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載のガス発生器。
【請求項４】
前記ガス流路には、前記吐出切換弁の上流に流量センサが備えられており、
前記制御部は、前記流量センサによる計測値に基づいて前記吐出切換弁ごとの開時間を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載のガス発生器。
【請求項５】
前記制御部は、負荷圧力による前記ガス発生部の流量特性に基づいて前記吐出切換弁ごとの開時間を制御することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のガス発生器。
【請求項６】
前記水槽に対するガス吐出量を前記制御部に設定するための操作部を備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のガス発生器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水槽に水質改善用のガスを供給する複数のガス吐出口をもつガス発生器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、養殖や下水処理などの水質改善を必要とする市場では、新たに大がかりな水槽循環設備を建設することなく、既存の水槽内に空気、酸素ガス、オゾンガスなどのガス発生器の吐出ノズルを設置して、水質を改善する場合も多い。また、吐出する気泡は、気泡サイズが微細なほど、効率よくガスを水に溶けさせることが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２２４４６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
水質を改善させる既存の水槽に、１台のガス発生器に接続された吐出ノズルを１個設置しても、水質改善されるのは吐出ノズル付近の水域のみであり、水槽全体を水質改善させるためには、１台のガス発生器の外部でガス流路を分岐し、1つの水槽内で複数の吐出ノズルを設置しなければならない。また、１台のガス発生器で複数の水槽の水質改善させる場合も同様である。
しかしながら、１台のガス発生器の外部でガス流路を分岐し、同時にガスを吐出すると、それぞれの吐出ノズルまでの配管での負荷圧力、吐出ノズル設置深さの水圧による負荷圧力により違いが発生し、各吐出ノズルごとに水質改善の効果がばらついてしまう。
【０００５】
また、簡易的な微細気泡発生ノズルの多くは、気体が吐出される気体通路は微細になっている。そのために、使用するにつれ目詰まりしていき、設置状況や使用方法により吐出ノズル相互間の負荷圧力の差は変動してしまう。
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するものであり、１台のガス発生器で、ガス吐出までの流路の負荷圧力の相互間での違いによる影響を受けないで、複数の吐出ノズルから所定のガス流量を吐出できるガス発生器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】
【０００７】
上記問題を解決するために、請求項１に記載の発明は、外部配管を介して１又は複数の水槽に水質改善用のガスを供給するガス発生器であって、ガス発生部と、前記ガス発生部に分岐したガス流路を介して接続される複数のガス吐出口と、前記ガス流路に備えられ、前記ガス吐出口ごとに前記ガス流路を開閉する吐出切換弁と、ガスを吐出する前記ガス吐出口を切り換えるように前記吐出切換弁ごとに開閉を制御する制御部と、を備えることを要旨とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記制御部は、順次、前記吐出切換弁ごとに開時間を制御することを要旨とする。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記ガス流路には、前記吐出切換弁の上流に圧力センサが備えられており、前記制御部は、前記圧力センサによる計測値に基づいて前記吐出切換弁ごとの開時間を制御することを要旨とする。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記ガス流路には、前記吐出切換弁の上流に流量センサが備えられており、前記制御部は、前記流量センサによる計測値に基づいて前記吐出切換弁ごとの開時間を制御することを要旨とする。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明において、前記制御部は、負荷圧力による前記ガス発生部の流量特性に基づいて前記吐出切換弁ごとの開時間を制御することを要旨とする。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれかに記載の発明において、前記水槽に対するガス吐出量を前記制御部に設定するための操作部を備えることを要旨とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のガス発生器によると、ガス発生部と、前記ガス発生部に分岐したガス流路を介して接続される複数のガス吐出口と、前記ガス流路に備えられ、前記ガス吐出口ごとに前記ガス流路を開閉する吐出切換弁と、ガスを吐出する前記ガス吐出口を切り換えるように前記吐出切換弁ごとに開閉を制御する制御部と、を備える。これにより、１つの水槽内、または、複数の水槽で複数の吐出ノズルを使用しても、ガス発生器の吐出切換弁により複数のガス吐出口の開閉を切り換えることで、複数のガス吐出までの負荷圧力の相違の影響を受けることなく、それぞれの吐出までの流路の負荷圧力に合ったガス流量を吐出できる。
【００１４】
また、前記制御部は、順次、前記吐出切換弁ごとに開時間を制御する場合は、各ガス吐出口への吐出を順次切り換え、それぞれの負荷圧力に応じた時間吐出させることで、複数のガス吐出までの負荷圧力の相違の影響を受けることなく、水中のガス濃度を予測でき、水槽を管理することができる。また、順次繰り返してガス吐出がされるために、各ノズルでは、ガスが吐出と停止を繰り返すことで発生する水中のガス濃度が不安定になる課題があるが、吐出切換弁の開時間を短く刻み、吐出口を順次開放することでガスを安定して発生させ、水質改善の効果を安定させることができる。
このように、ガス発生器のガス発生量の範囲内で、複数の吐出ノズル相互間でガス吐出量を調整することができる。また、例えば、１個の吐出口又はガス流路の１本の分岐路を外気に解放することで、流量調整のない一定流量のガス発生器においても、吐出ノズルで必要とされる時間当たりのガス吐出量を調整することも可能となる。
【００１５】
また、前記ガス流路には、前記吐出切換弁の上流に圧力センサが備えられており、前記制御部は、前記圧力センサによる計測値に基づいて前記吐出切換弁ごとの開時間を制御する場合は、各ガス吐出口を切り換えるタイミングをガス吐出までのガス流路の圧力に基づいた値により決定することができ、各流路の負荷圧力によってそれぞれの吐出口の流量を決定することができる。さらに、吐出ノズルの目詰まり等の負荷圧力が変動する環境下でも、圧力を常に監視することで、それぞれの吐出ノズルから安定して必要とされるガス吐出量を、ガス発生量の範囲内で吐出することができる。
このように、高価な流量制御手段を備えることなく、安価な圧力センサのみで複数の吐出口の流量を管理することができる。
【００１６】
また、前記ガス流路には、前記吐出切換弁の上流に流量センサが備えられており、前記制御部は、前記流量センサによる計測値に基づいて前記吐出切換弁ごとの開時間を制御する場合は、各ガス吐出口を切り換えるタイミングをガス発生器のガス吐出までの流路流量に基づいて決定することができ、それぞれの吐出ノズルで常に安定して必要とされるガス吐出量を、ガス発生量の範囲内で吐出することができる。
【００１７】
また、前記制御部は、負荷圧力による前記ガス発生部の流量特性に基づいて前記吐出切換弁ごとの開時間を制御する場合は、それぞれのガス吐出までの流路の負荷圧力が異なっていても、複数の吐出ノズルからそれぞれ必要とされる時間当たりのガス吐出量を吐出させることができる。
【００１８】
また、前記水槽に対するガス吐出量を前記制御部に設定するための操作部を備える場合は、対象とする水槽に応じてガス吐出量や吐出時間等を設定したり変更したりすることが容易となる。
【００１９】
以上のようなガス発生器によれば、複数の吐出ノズルにおいてガス吐出までの流路の負荷圧力が異なっていても、それぞれ必要とされるガス吐出量を吐出させることができ、水槽内全体、または複数の水槽の水質を管理することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
本発明について、本発明による典型的な実施形態の非限定的な例を挙げ、言及された複数の図面を参照しつつ以下の詳細な記述にて更に説明するが、同様の参照符号は図面のいくつかの図を通して同様の部品を示す。
【図１】実施例に係るガス発生器のブロック図である。
【図２】負荷圧力によるガス発生部の流量特性の例を示したグラフと計算式である。
【図３】他の形態に係るガス発生器のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
ここで示される事項は例示的なものおよび本発明の実施形態を例示的に説明するためのものであり、本発明の原理と概念的な特徴とを最も有効に且つ難なく理解できる説明であると思われるものを提供する目的で述べたものである。この点で、本発明の根本的な理解のために必要である程度以上に本発明の構造的な詳細を示すことを意図してはおらず、図面と合わせた説明によって本発明の幾つかの形態が実際にどのように具現化されるかを当業者に明らかにするものである。
【００２２】
本実施形態に係るガス発生器は、外部配管（４１、４２）を介して１又は複数の水槽（４５、４６）に水質改善用のガスを供給するガス発生器（１）であって、ガス発生部（２）と、ガス発生部（２）に分岐したガス流路（１３）を介して接続される複数のガス吐出口（６、７）と、ガス流路（１３）に備えられ、ガス吐出口（６、７）ごとにガス流路（１３）を開閉する吐出切換弁（３、４、５）と、ガスを吐出するガス吐出口（６、７）を切り換えるように吐出切換弁（３〜５）ごとに開閉を制御する制御部（８）と、を備える（例えば、図１及び図３等参照）。吐出切換弁（３〜５）は、それぞれガス流路（１３）の分岐路（１３ａ〜１３ｃ）に設けられており、吐出切換弁（３〜５）の開・閉により、各分岐路（１３ａ〜１３ｃ）が導通・遮断される。
なお、各ガス吐出口（６、７）には外部配管（４１、４２）を介して吐出ノズル（４３、４４）が接続される。通常、吐出ノズル（４３、４４）は、１又は２以上の水槽（４５、４６）内に設置される。
上述の場合、例えば、上記制御部（８）は、複数のガス吐出口（５、６）を所定順序で択一的に開とするように吐出切換弁（３〜５）を制御することができる。これによって、ガスが吐出されるガス吐出口（６、７）が所定の順序で切り替えられる。
また、制御部（８）は、順次、吐出切換弁（３〜５）ごとに開時間を制御することができる。各吐出切換弁（３〜５）の開時間は同じでもよいし、それぞれ異なる時間としてもよい。
【００２３】
本実施形態に係るガス発生器としては、例えば、上記制御部（８）は、複数のガス吐出口（６、７）を１つずつ開状態とするように吐出切換弁（３〜５）を制御する形態（例えば、図１及び図３等参照）が挙げられる。
上述の場合、例えば、上記ガス発生器（１）は、各水槽（４５、４６）に対するガス吐出量を制御部（８）に設定するための操作部（１１）を備えることができる。操作部（１１）の構成及び機能は限定されず、各ガス吐出口（６、７）からのガス吐出量を制御するために、例えば、各吐出切換弁（３〜５）の開時間、開状態とする順番、各吐出切換弁（３〜５）を一通り開とする全体時間（サイクルタイム）等を、必要に応じて設定可能とすることができる。
【００２４】
本実施形態に係るガス発生器としては、例えば、上記ガス流路（１３）には、圧力センサ（２１）が備えられており、制御部（８）は、圧力センサ（２１）による計測値に基づいて各吐出切換弁（３〜５）の開時間を制御する形態（例えば、図１等参照）が挙げられる。
また、例えば、上記ガス流路（１３）には、流量センサ（３１）が備えられており、制御部（８）は、流量センサ（３１）による計測値に基づいて各吐出切換弁（３〜５）の開時間を制御する形態（例えば、図３等参照）が挙げられる。
【００２５】
前記ガス発生部（２）は、通常、負荷圧力により単位時間当たりの流量が変化する特性を有している（例えば、図２参照）。よって、各吐出切換弁（３〜５）を開としたときの圧力（負荷圧力）を圧力センサ（２１）により計測すれば、ガス発生部（２）からの流量を求めることができる。したがって、圧力センサ（２１）を備えることによって、制御部（８）はそれぞれのガス吐出ノズル（４３、４４）の負荷圧力に応じてガス吐出量を制御することが可能になる。ガス吐出量の制御は、負荷圧力に応じた各吐出切換弁（３〜５）の開時間とすればよい。また、各吐出切換弁（３〜５）を開としたときの流量を流量センサ（３１）により計測すれば、各ガス吐出口（５、６）からのガス吐出量を制御することができるだけでなく、各ガス吐出ノズル（４３、４４）の負荷圧力を知ることができる。
前記ガス発生部（２）の負荷圧力−流量特性は、制御部（８）内のメモリに格納しておくことができる。その構成は問わず、例えば、負荷圧力−流量特性をテーブルとして記憶し、そのテーブルを参照してガス吐出量を制御してもよいし、負荷圧力−流量特性の近似式（図２のＦ参照）を記憶し、計測値から計算してガス吐出量を制御してもよい。
制御部（８）は、負荷圧力によるガス発生部（２）の流量特性に基づいて吐出切換弁（３〜５）ごとの開時間を制御する構成とすることができる。以上のように、ガス流路（１３）の圧力又は流量を計測可能な構成とすることにより、ガス発生器（１）は各ガス吐出ノズル（４３、４４）の負荷圧力が異なっても、各水槽に要求されるガス吐出量となるように制御することができる。
【００２６】
なお、上記実施形態で記載した各構成の括弧内の符号は、後述する実施例に記載の具体的構成との対応関係を示すものである。
【実施例】
【００２７】
以下、図面を用いて実施例により本発明を具体的に説明する。
【００２８】
ガス発生器１の内部には、図１に示すように、ガス発生部２が備えられている。このガス発生部２は、空気、酸素ガス、オゾンガスなどのガスを発生する。また、ガス発生部２のガス発生口２ａには、下流に向かって３方向に分岐したガス流路１３を介して２個のガス吐出口６、７が連絡されている。このガス流路１３の分岐路１３ａ、１３ｂの下流端は、ガス吐出口６、７に接続されている。また、分岐路１３ｃの下流端は、ガス発生器１の内部で外気に解放されている。また、各吐出口６、７は、ガス発生器１の筐体の表面側に備えられている。ここでのガス吐出口は２個であるが、使用状況により増やすことができる。
【００２９】
また、ガス流路１３の分岐路１３ａ〜１３ｃの上流側には、ガス発生器１の外部負荷圧力を監視することができる圧力センサ２１を備えている。また、各分岐路１３ａ〜１３ｃには、２個のガス吐出口６、７の開閉（すなわち、一方の吐出口が開放され且つ他方の吐出口が閉鎖された状態）を交互に切り換えるための吐出切換弁３、４、５が備えられている。これら各吐出切換弁３〜５は、各分岐路１３ａ〜１３ｃを開閉する。
【００３０】
また、ガス発生器１は、ガス発生部２を制御する制御部８を備えている。この制御部８には、時間や流量を設定する操作部１１、圧力センサ２１及び吐出切換弁３〜５が電気的に接続されている。この制御部８は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）、メモリ（例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等）、入出力回路等を備えている。そして、制御部８は、圧力センサ２１からの信号を検出する機能を備えている。さらに、制御部８は、２個のガス吐出口６、７の開閉を交互に切り換えるように吐出切換弁３〜５を制御する機能を備えている。
【００３１】
また、吐出口６、７には、ガス吐出流路４１、４２（即ち、外部配管４１、４２）の基端が接続されている。これら流路４１と４２の先端には、水槽４５と４６に設置された吐出ノズル４３と４４が接続されている。流路４１と４２は吐出ノズル４３、４４までの配管長さが異なり、吐出ノズル４３、４４が設置される水深が異なるため、ガス発生部２に対する負荷圧力が異なっている。
【００３２】
上記の実施例のガス発生器１によれば、準備運転として、吐出切換弁３、４が順次交互に解放し、流路４１、４２の負荷圧力が圧力センサ２１で検出される。制御部８には、ガス発生器１の負荷圧力と単位時間当たりの流量の関係を表す近似式Ｆがプログラミングされている。図２に示された近似式Ｆにおいて、Ｅは指数表示を表している。そして、制御部８は、検出された圧力値に基づいて各吐出口６、７のそれぞれ片方ずつで、所定の時間に吐出できるガス流量を算出する。
【００３３】
本例において、操作部１１では、吐出口６、または吐出口７のどちらか片方について１分間に必要なガス吐出量を選択すると、残りの吐出口でガス発生部２の発生量の範囲内で吐出可能な流量が操作部１１に表示される。すべての吐出口６、７の流量が選択されると、吐出切換弁３、４が決められた時間で制御されてガスを吐出する。このように、各吐出口６、７の必要なガス吐出量と各流路の圧力により、全体のサイクルタイムである１分間の中で各吐出切換弁３〜５の開時間が制御部８で決定される。
【００３４】
例えば、ガス発生器１のガス発生量が６．０Ｌ／ｍｉｎ程度であり、吐出口６に接続されている流路４１の負荷圧力は４０ｋＰａ、吐出口７に接続されている流路４２の負荷圧力は１０ｋＰａの条件下で設置した場合には、制御部８では、図２の計算式からそれぞれ片方ずつの条件では、流路４１には最大で約５．７Ｌ／ｍｉｎ、流路４２には約６．１Ｌ／ｍｉｎの吐出量が可能と算出される。操作部１１に、吐出口６の水槽４５に吐出させたい３．０Ｌ／ｍｉｎを入力すると、吐出口７の水槽４７には、２．８Ｌ／ｍｉｎまでが選択できるように表示される。ここで、２．８Ｌ／ｍｉｎまでの流量とは、全体の切り換えサイクルタイムである１分の中で割り振ることのできる残りの時間で吐出が可能な流量である。そこで、吐出口７の水槽４６を２．５Ｌ／ｍｉｎと選択すると、全体のサイクルタイムである１分間の中で各吐出切換弁３〜５の開時間が割り振られ、吐出切換弁３は約３１．６秒、吐出切換弁４は約２４．６秒となるように各吐出口からガスが吐出され、残りの３．８秒は吐出切換弁５が開とされて外気に排気される。
【００３５】
ここで、水質改善の効果を不安定にさせないために、各吐出切換弁の開時間（ガス吐出の切り換え間隔）を短くすることが望ましい。しかしながら、吐出切換弁の応答速度と流路内の圧力が安定する時間を考慮し、吐出切換弁の一番短い開放時間が３秒未満とならないようプログラミングされている。そのため、吐出切換弁３と４の開放時間は３秒以上で小刻みに交互に切り換わるよう制御する。なお、ここでは一番短い開放時間を３秒としたが、流路内の圧力が安定する時間は実際の設置状況により異なるため、事前に調査することが望ましい。
【００３６】
尚、本発明においては、上記実施例に限られず、目的、用途に応じて本発明の範囲内で種々変更した実施例とすることができる。すなわち、上記実施例では、圧力センサ２１を備える形態を例示したが、これに限定されず、例えば、図３に示すように、圧力センサ２１に変更して流量センサ３１を備えるようにしてもよい。流量センサ３１では、流量が検出されるので、圧力センサ２１のような計算式Ｆをプログラムする必要がなく、各吐出口６、７の必要なガス吐出量と各流路の単位時間当たりに流せる流量により、全体のサイクルタイムである１分間の中で各吐出切換弁３〜５の開時間を決定する。
【００３７】
また、上記実施例では、複数の水槽４５、４６のそれぞれに吐出ノズル４３、４４を設置するようにしたが、これに限定されず、例えば、図３に示すように、１つの水槽４５に複数の吐出ノズル４３、４４を設置してもよい。
【００３８】
さらに、上記実施例では、ガス流路１３の各分岐路１３ａ〜１３ｃの途中に流路を開閉する吐出切換弁３〜５を備えるようにしたが、これに限定されず、例えば、ガス流路１３の各分岐路１３ａ〜１３ｃの分岐点に流路を切り換える吐出切換弁を備えるようにしてもよい。
【００３９】
本発明のガス発生器は、上記記載の実施例の構成に限定されるものではなく、記載した請求項の発明の本質を逸脱しない範囲において、適時その構成を変更してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、養殖や下水処理などの水質改善を目的としたガス発生に関する技術として広く利用される。
【符号の説明】
【００４１】
１．ガス発生器、２．ガス発生部、３．４．５．吐出切換弁、６．７．吐出口、８．制御部、１１．操作部、２１．圧力センサ、３１．流量センサ、４１．４２．流路、４３．４４．吐出ノズル、４５．４６．水槽。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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