(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を定量のために取り込む液体収容室と、前記液体収容室の容積を変化させる容積変化手段と、前記液体収容室の中に液体を給送するために前記液体収容室に接続された給送管と、前記給送管に内包又は接続された状態で、自らの内部に収容している液体の給送管側から液体収容室側に向けての流れ許容する一方で、液体収容室側から給送管側に向けての流れを阻止する給送用逆止弁と、液体を前記液体収容室の中から吐出するために前記液体収容室に接続された吐出管と、前記吐出管に内包又は接続された状態で、自らの内部に収容している液体の液体収容室側から吐出管側に向けての流れを許容する一方で、吐出管側から液体収容室側に向けての流れを阻止する吐出用逆止弁とを有し、前記容積変化手段によって前記液体収容室の容積を増加させるのに伴って、前記給送管の中の液体を前記液体収容室の中に給送する一方で、前記容積変化手段によって前記液体収容室の容積を減少させるのに伴って、前記液体収容室の中の液体を前記吐出管に吐出する定量ポンプにおいて、
前記給送用逆止弁の中の液体を振動させるために前記給送用逆止弁の近傍に配設された給送液振動手段と、前記吐出用逆止弁の中の液体を振動させるために前記吐出用逆止弁の近傍に配設された吐出液振動手段とを設け、
前記給送用逆止弁の内部空間に連通した状態で液体を収容する連通室と、前記連通室内に収容された振動子とを前記給送液振動手段に設け、
且つ、前記吐出用逆止弁の中に連通した状態で液体を収容する連通室と、前記連通室に収容された振動子とを前記吐出液振動手段に設けたことを特徴とする定量ポンプ。
【請求項２】
請求項１の定量ポンプにおいて、
前記給送液振動手段や前記吐出液振動手段の振動子として、それぞれ超音波振動子を用いたことを特徴とする定量ポンプ。
【請求項３】
液体を定量しながら吐出する定量ポンプと、前記定量ポンプの駆動を制御する制御手段とを備える液体定量装置において、
前記定量ポンプとして、請求項１又は２の定量ポンプを用いたことを特徴とする液体定量装置。
【請求項４】
請求項３の液体定量装置において、
前記容積変化手段によって前記液体収容室の容積を増加させているときに、前記給送液振動手段を作動させるとともに、前記吐出液振動手段を停止させる一方で、前記容積変化手段によって前記液体収容室の容積を減少させているときに、前記給送液振動手段を停止させるとともに、前記吐出液振動手段を作動させる処理を実施するように、前記制御手段を構成したことを特徴とする液体定量装置。
【請求項５】
液体を定量のために取り込む液体収容室と、前記液体収容室の容積を変化させる容積変化手段と、前記液体収容室の中に液体を給送するために前記液体収容室に接続された給送管と、前記給送管に内包又は接続された状態で、自らの内部に収容している液体の給送管側から液体収容室側に向けての流れ許容する一方で、液体収容室側から給送管側に向けての流れを阻止する給送用逆止弁と、液体を前記液体収容室の中から吐出するために前記液体収容室に接続された吐出管と、前記吐出管に内包又は接続された状態で、自らの内部に収容している液体の液体収容室側から吐出管側に向けての流れを許容する一方で、吐出管側から液体収容室側に向けての流れを阻止する吐出用逆止弁とを有し、前記容積変化手段によって前記液体収容室の容積を増加させるのに伴って、前記給送管の中の液体を前記液体収容室の中に給送する一方で、前記容積変化手段によって前記液体収容室の容積を減少させるのに伴って、前記液体収容室の中の液体を前記吐出管に吐出する定量ポンプを備えるとともに、
前記定量ポンプの駆動を制御する制御手段を備える液体定量装置において、
前記給送用逆止弁の中の液体を振動させるために前記給送用逆止弁の近傍に配設された給送液振動手段と、前記吐出用逆止弁の中の液体を振動させるために前記吐出用逆止弁の近傍に配設された吐出液振動手段とのうち、少なくとも何れか一方を前記定量ポンプに設け、
且つ、前記容積変化手段によって前記液体収容室の容積を増加させているときに、前記給送液振動手段を作動させるとともに、前記吐出液振動手段を停止させる一方で、前記容積変化手段によって前記液体収容室の容積を減少させているときに、前記給送液振動手段を停止させるとともに、前記吐出液振動手段を作動させる処理を実施するように、前記制御手段を構成したことを特徴とする液体定量装置。
【請求項６】
自らの内部で、浄化対象流体と酸化剤との混合流体を加熱しながら、浄化対象流体中の有機物を酸化反応によって分解する反応槽と、浄化対象流体としての液体を前記反応槽に向けて定量しながら送る定量ポンプ又はこれを具備する液体定量装置とを備える流体浄化装置において、
前記定量ポンプとして、請求項１又は２の定量ポンプを用いるか、あるいは、前記液体定量装置として、請求項３乃至５の何れかの液体定量装置を用いたことを特徴とする流体浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体収容室の容積を変化させることで、液体を定量しながら吐出する定量ポンプ、並びにこれを用いる液体定量装置及び液体浄化装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の定量ポンプとしては、プランジャーポンプやダイヤフラムポンプなどが知られている。何れの定量ポンプにおいても、液体を液体収容室に取り込んで定量しながら吐出する仕組みになっている。液体収容室の容積は、容積変化手段によって増減される。例えば、プランジャーポンプでは、容積変化手段としてのピストンを液体収容室の中で往復移動させるのに伴って液体収容室の容積を増減させる。また、ダイヤフラムポンプでは、液体収容室の側壁として機能しながら横隔膜のような動きをする容積変化手段たるダイヤフラムを往復移動させるのに伴って液体収容室の容積を増減させる。これらの定量ポンプの液体収容室には、液体を液体収容室に給送するための給送管と、液体を液体収容室から吐出するための吐出管とが接続されている。そして、給送管には、自らの内部に収容している液体の給送方向の流れだけを許容し、逆方向の流れを阻止する給送用逆止弁が接続されている。また、吐出管には、自らの内部に収容している液体の吐出方向の流れだけを許容し、逆方向の流れを阻止する吐出用逆止弁が接続されている。
【０００３】
液体収容室からの液体の吐出は、次のようにして行われる。即ち、ピストンやダイヤフラムが液体収容室の容積を増加させる方向に動いているときには、吐出管から液体収容室内への液体の逆流が吐出用逆止弁によって阻止された状態で、給送管の液体が液体収容室に取り込まれる。このとき、ピストン又はダイヤフラムの動作が予め設定された動作量で停止されることで、液体収容室の容積が所定の大きさになって液体収容室内に所定量の液体が取り込まれる。これにより、液体の定量がなされる。その後、ピストン又はダイヤフラムが液体収容室の容積を減少させる方向に動くと、液体収容室内から給送管への液体の逆流が給送用逆止弁によって阻止された状態で、液体収容室内の液体が吐出管に吐出される。このようにして、単位時間あたりに一定の量の液体が、液体収容室から吐出される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
かかる構成の定量ポンプにおいては、生活廃水、工場廃水、家畜糞尿など、浮遊物質を多く含む液体の搬送に用いられる場合に、単位時間あたりの液体の吐出量が経時的に低下してしまうという不具合を引き起こし易い。具体的には、定量ポンプの給送用逆止弁や吐出用逆止弁は、自らの内部で、液体を弁座の貫通口に通しながら正規方向に流すようになっている。そして、液体が逆流しようとすると、その動きを利用してボール弁などの弁部材を弁座に押し付けることで、弁座の貫通口を塞いで液体の逆流を阻止する。給送用逆止弁や吐出用逆止弁の中で、浮遊物質を多く含む液体が長期間に渡って流れると、浮遊物質が弁部材や弁座の表面に固着して小塊を形成していく。逆流しようとする液体によって弁座に押し付けられる弁部材と、弁座との間にその小塊が介在すると、弁部材と弁座との間に微小な間隙が形成され、液体がその間隙を通って逆流してしまうようになる。給送用逆止弁の弁部材や弁座の表面に浮遊物質の小塊が形成されると、液体収容室内からの液体の吐出の際に、一部の液体が液体収容室内から給送管に逆流するため、吐出管への液体の吐出量が低下してしまう。また、吐出用逆止弁の弁部材や弁座の表面に浮遊物質の小塊が形成されると、給送管から液体収容室内への液体の取り込みの際に、吐出管の液体が液体収容室に逆流する。そして、その逆流の分だけ給送管から液体収容室内への液体の取り込み量を減少させる結果、液体収容室からの単位時間あたりの液体吐出量が低下してしまう。
【０００５】
特許文献１に記載のプランジャーポンプであれば、弁部材や弁座の表面上における浮遊物質の小塊の成長を防止し得ると考えられる。このプランジャーポンプは、弁座を回転駆動させる弁座回転手段を具備している。弁部材や弁座の表面に浮遊物質の小塊が固着しても、弁部材が弁座に向けて押し付けられている状態で、弁座が回転することで、弁部材と弁座との間でそれらの表面に小塊を強く擦り付けることで、小塊を壊すことができる。弁座を定期的に回転駆動することで、浮遊物質の小塊を定期的に壊すことができるので、小塊の成長を防止することができると思われる。
【０００６】
しかしながら、このプランジャーポンプにおいては、浮遊物質の小塊を弁部材や弁座の表面に強く擦り付けるのに伴って、小塊によって弁部材や弁部材の表面を傷付けて表面に微小な溝を形成してしまう。そして、液体がその溝を通って逆流するようになってしまうため、液体の吐出量の経時的な低下を長期間に渡って安定して抑えることができないと思われる。
【０００７】
本発明は、以上の背景に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、浮遊物質を多く含む液体を定量搬送する場合における液体の吐出量の経時的な低下を長期間に渡って安定して抑えることができる定量ポンプ等を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は、液体を定量のために取り込む液体収容室と、前記液体収容室の容積を変化させる容積変化手段と、前記液体収容室の中に液体を給送するために前記液体収容室に接続された給送管と、前記給送管に内包又は接続された状態で、自らの内部に収容している液体の給送管側から液体収容室側に向けての流れ許容する一方で、液体収容室側から給送管側に向けての流れを阻止する給送用逆止弁と、液体を前記液体収容室の中から吐出するために前記液体収容室に接続された吐出管と、前記吐出管に内包又は接続された状態で、自らの内部に収容している液体の液体収容室側から吐出管側に向けての流れを許容する一方で、吐出管側から液体収容室側に向けての流れを阻止する吐出用逆止弁とを有し、前記容積変化手段によって前記液体収容室の容積を増加させるのに伴って、前記給送管の中の液体を前記液体収容室の中に給送する一方で、前記容積変化手段によって前記液体収容室の容積を減少させるのに伴って、前記液体収容室の中の液体を前記吐出管に吐出する定量ポンプにおいて、前記給送用逆止弁の中の液体を振動させるために前記給送用逆止弁の近傍に配設された給送液振動手段と、前記吐出用逆止弁の中の液体を振動させるために前記吐出用逆止弁の近傍に配設された吐出液振動手段とを設け、前記給送用逆止弁の内部空間に連通した状態で液体を収容する連通室と、前記連通室内に収容された振動子とを前記給送液振動手段に設け、且つ、前記吐出用逆止弁の中に連通した状態で液体を収容する連通室と、前記連通室に収容された振動子とを前記吐出液振動手段に設けたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明においては、給送液振動手段が、給送用逆止弁の中の液体を振動させることで、液体中に含まれる浮遊物質を、給送用逆止弁の弁座や弁部材の表面に固着させ難くしたり、弁座や弁部材の表面に固着してしまった浮遊物質を小塊まで成長させる前に振動によって表面から脱落させる。このため、浮遊物質の小塊を強く擦り付けることによる弁座や弁部材の表面の傷を発生させることなく、弁座や弁部材の表面上における小塊の成長を防止することが可能になるので、給送用逆止弁内における液体の逆流の発生を長期間に渡って安定して抑える。あるいは、吐出液振動手段が、吐出用逆止弁の中の液体を振動させることで、同様にして、吐出液逆止弁内における液体の逆流の発生を長期間に渡って安定して抑える。以上のように、給送液振動手段と吐出液振動手段とのうち、少なくとも何れか一方により、弁座や弁部材の表面状における小塊の成長を防止することで、液体の吐出量の経時的な低下を長期間に渡って安定して抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態に係る液体定量装置の定量ポンプのポンプ部を示す構成図。
【図２】同ポンプ部の超音波振動ユニットを示す正面図。
【図３】同超音波振動ユニットに収容されている超音波振動子を示す斜視図。
【図４】吐出実験装置を示す概略構成図。
【図５】給送液振動部や吐出液振動部を常に停止させている条件で定量ポンプを運転した場合における機械設定流量と吐出量との関係を示すグラフ。
【図６】給送液振動部や吐出液振動部を常に停止させている条件で定量ポンプを運転した場合における連続運転時間と吐出量との関係を示すグラフ。
【図７】給送液振動部や吐出液振動部を駆動させている条件で定量ポンプを運転した場合における機械設定流量と吐出量との関係を示すグラフ。
【図８】給送液振動部や吐出液振動部を駆動させている条件で定量ポンプを運転した場合における連続運転時間と吐出量との関係を示すグラフ。
【図９】実施形態に係る流体浄化装置を示す概略構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を適用した液体定量装置の一実施形態について説明する。
まず、実施形態に係る液体定量装置の基本的な構成について説明する。図１は、実施形態に係る液体定量装置のプランジャーポンプにおけるポンプ部を示す構成図である。同図において、プランジャーポンプのポンプ部は、液体を定量するための液体収容室１、シリンダー２、容積変化手段たるピストン３、給送管４、吐出管５、給送用逆止弁１０、吐出用逆止弁２０、給送液振動部３０、吐出液振動部４０、液体収容室振動子５０などを有している。
【００１２】
液体を定量するためのシリンダー２は、管状の形状になっており、その内部に円柱状のピストン３を収容している。このシリンダー１の内部空間は、液体収容室１の一部として機能している。また、ピストン３は、図中の矢印Ｄ’や矢印Ｄ"で示されるように、図示しない周知の駆動機構により、シリンダー１の長手方向に沿って往復移動せしめられる。この往復移動により、液体収容室１の容積が増減する。具体的には、ピストン３が駆動機構によって図中矢印Ｄ’方向に移動すると、液体収容室１の容積が増加し、それに伴って負圧による吸引力が液体収容室１内に発生する。また、ピストン３が駆動機構によって図中矢印Ｄ"方向に移動すると、液体収容室１の容積が減少し、それに伴って陽圧による吐出力が液体収容室１内に発生する。
【００１３】
液体収容室１内に液体を給送するための給送管４は、その一端側が図示しない液体貯留タンクに接続されている。また、他端側が、図中の液体収容室１に接続されている供給方向の上流側から給送管４内に送られてきた液体は、給送管４内を矢印Ｅの方向に流れる。
【００１４】
給送管４における液体収容室１との接続部の近傍領域は、給送用逆止弁１０を内包している。給送用逆止弁１０は、内部にボール弁１２を収容している給送室１１を有している。この給送室１１は、液体給送方向の上流側端部に、弁座１３を具備している。また、液体給送方向の下流側端部に、弁止め網１４を具備している。そして、給送室１１は、その弁止め網１４を介して液体収容室１に連通している。
【００１５】
シリンダー２内のピストン３が矢印Ｄ’方向に移動して液体収容室１内に吸引力が発生すると、その吸引力が給送室１１に伝わる。そして、給送室１１内のボール弁１２が、液体収容室１に向けて吸引されて弁座１３から離間する。これにより、給送室１１よりも上流側に存在している液体が、弁座１３の貫通口と、弁止め網１４とを順次通過して、液体収容室１内に取り込まれる。
【００１６】
吐出管５における液体収容室１との接続部の近傍領域は、吐出用逆止弁２０を内包している。吐出用逆止弁２０は、ボール弁２２を収容している吐出室２１を有している。そして、この吐出室２１は、液体吐出方向の上流側端部に、弁座２３を具備している。また、液体吐出方向の下流側端部に、弁止め網２４を具備している。そして、吐出室２１は、弁座２３の貫通口を介して液体収容室１に連通している。
【００１７】
シリンダー２内のピストン３が矢印Ｄ’方向に移動して液体収容室１内に吸引力が発生しているときには、吐出液逆止弁２０内において、ボール弁２２が弁座２３に押し付けられることで、弁座２３の貫通口を塞ぐ。これにより、液体収容室１内から吐出管５への液体の逆流が阻止される。
【００１８】
一方、シリンダー２内のピストン３が矢印Ｄ"方向に移動して液体収容室１内に吐出力が発生すると、給送液逆止弁１０内において、ボール弁１２が弁座１３に押し付けられることで、弁座１３の貫通口を塞ぐ。これにより、液体収容室１内から給送管４への液体の逆流が阻止される。
【００１９】
また、シリンダー２内のピストン３が矢印Ｄ"方向に移動して液体収容室１内に吐出力が発生すると、その吐出力が吐出用逆止弁２０の第１吐出室２１に伝わる。そして、第１吐出室２１内のボール弁２２が、吐出方向に押されて弁座２３から離間する。このようにして、弁座２３の貫通口が開かれた状態で、ピストン３が更に矢印Ｄ"方向に移動すると、液体収容室１内の液体が、弁座２３の貫通口と、吐出室２１の内部と、弁止め網２４とを順次通過して、吐出用逆止弁２０から吐出される。
【００２０】
次に、実施形態に係る液体定量装置の特徴的な構成について説明する。給送管４の外壁には、給送液振動部３０が連結されている。この給送液振動部３０は、給送用逆止弁１０の給送室１１に連通する連通室３１と、連通室内に収容された超音波振動子ユニット３２とを有している。給送室１１と連通室３１とを連通させている連通口には、弁止め網３３が設けられている。これにより、ボール弁１２の連通室３１への進入が防止されている。
【００２１】
連通室３１内には、給送室１１内から移動してきた液体が収容されており、超音波振動子ユニット３２はその液体の中に浸かっている。超音波振動子ユニット３２が駆動すると、連通室３１内の液体が超音波振動せしめられて、その超音波振動が給送室１１内の液体に伝搬する。
【００２２】
図２は、給送液振動部（３０）の超音波振動子ユニット３２を示す斜視図である。超音波振動子ユニット３２は、箱状の金属筺体３２ａの中に、複数の超音波振動子３２ｂを収容している。複数の超音波振動子３２ｂは、それぞれ超音波放射面が金属筺体３２ａの内壁に接着されている。そして、超音波振動子ユニット３２は、それら超音波振動子３２ｂの超音波放射面を給送用逆止弁（３０）に向ける姿勢で、給送液振動部（３０）の連通室（３１）内に固定されている。
【００２３】
図３は、超音波振動ユニット（３２）の超音波振動子３２ｂを示す拡大斜視図である。超音波振動子３２は、第１圧電セラミック素子３２ｃ、第２圧電セラミック素子３２ｄ、超音波放射用金属体３２ｅ、押圧用金属体３２ｆ、六角ナット３２ｇなどを具備している。
【００２４】
超音波放出用金属体３２ｅは、自らの超音波振動によって超音波を放出するものであり、自らの上面から突出するボルト部３２ｅ−１を具備している。一方、第１圧電セラミック素子３２ｃ、第２圧電セラミック素子３２ｄ、押圧用金属体３２ｆはそれぞれ、ボルト部３２ｅ−１を貫通させるための貫通口を具備している。そして、第１圧電セラミック素子３２ｃ、第２圧電セラミック素子３２ｄ、押圧用金属体３２ｆの順で、ボルト部３２ｅ−１に貫通せしめられた状態で、六角ナット３２ｇによって超音波放射用金属体３２ｅに向けて締め付けられている。
【００２５】
第１圧電セラミック素子３２ｃ、第２圧電セラミック素子３２ｄは、それぞれ、電極板（３２ｃ−１、３２ｄ−１）を具備しており、その電極板に対して図示しない超音波発振器からの電気信号が付与されることで超音波振動する。この超音波振動が、超音波放射用金属体３２ｅに伝搬した後、金属筺体（３２ａ）を介して液体に伝搬する。
【００２６】
図１において、吐出液振動部４０は、吐出用逆止弁２０の吐出室２１に連通する連通室４１と、連通室４１内に収容された超音波振動子ユニット４２とを有している。吐出室２１と連通室４１とを連通させている連通口には、弁止め網４３が設けられている。これにより、ボール弁２２の連通室４１への進入が防止されている。
【００２７】
連通室４１内には、吐出室２１内から移動してきた液体が収容されており、超音波振動子ユニット４２はその液体の中に浸かっている。超音波振動子ユニット４２が駆動すると、連通室４１内の液体が超音波振動せしめられて、その超音波振動が吐出室２１内の液体に伝搬する。なお、吐出液振動部４０の超音波振動ユニット４２の構成は、給送液振動部３０の超音波振動ユニット３２の構成と同様であるので、説明を省略する。
【００２８】
給送液振動部３０の超音波振動ユニット３２は、給送用逆止弁１０の給送室１１内の液体を超音波振動させることで、その液体中に含まれる浮遊物質を、給送用逆止弁１０のボール弁１２や弁座１３の表面に固着させ難くしたり、それらの表面に固着してしまった浮遊物質を小塊まで成長させる前に振動によってそれらの表面から脱落させる。このため、それらの表面に浮遊物質の小塊を強く擦り付けることがなくなることから、小塊の擦り付けによるボール弁１２や弁座１３の表面の傷付きが発生しなくなる。このように、ボール弁１２や弁座１３の表面を傷付けることなく、同表面上における小塊の成長を防止することで、給送用逆止弁１０内における液体の逆流の発生を長期間に渡って安定して抑えることができる。
【００２９】
吐出液振動部４０の超音波振動ユニット４２は、吐出用逆止弁２０の吐出室２１内の液体を超音波振動させることで、その液体中に含まれる浮遊物質を、吐出用逆止弁２０のボール弁２２や弁座２３の表面に固着させ難くしたり、それらの表面に固着してしまった浮遊物質を小塊まで成長させる前に振動によってそれらの表面から脱落させる。このため、それらの表面に浮遊物質の小塊を強く擦り付けることがなくなることから、小塊の擦り付けによるボール弁２２や弁座２３の表面の傷付きが発生しなくなる。このように、ボール弁２２や弁座２３の表面を傷付けることなく、同表面上における小塊の成長を防止することで、吐出用逆止弁２０内における液体の逆流の発生を長期間に渡って安定して抑えることができる。
【００３０】
実施形態に係る液体定量装置は、定量ポンプの給送液振動部３０の超音波振動子３２ｂや、吐出液振動部４０の超音波振動子４２ｂを駆動するための図示しない駆動制御回路（制御手段）を有している。また、周知の光学的検知手段などにより、ピストン３について、矢印Ｄ’方向に移動しているのか、矢印Ｄ"方向に移動しているのか、あるいは停止しているのかを検知するための図示しないピストン移動検知手段も有している。
【００３１】
駆動制御回路は、ピストン移動検知手段により、ピストン３の矢印Ｄ’方向の移動が検知されているときや、ピストン３の停止が検知されているときには、吐出液振動部４０の超音波振動子４２ｂの駆動を停止させる処理を実施する。ピストン３の矢印Ｄ’方向の移動が検知されているときには、液体収容室１の容積の増加により、吐出用逆止弁２０のボール弁２２を弁座２３に押し付けた状態になっている。このとき、押し付け前の液体の超音波振動によって、ボール弁２２や弁座２３の表面から脱落させた浮遊物質の小塊を、偶然にボール弁２２と弁座２３との間に挟み込んでいる可能性がある。この状態で液体を超音波振動させると、ボール弁２２と弁座２３との間の小塊の微振動によってボール弁２２や弁座２３の表面を傷付けるおそれがある。そこで、ピストン３の矢印Ｄ’方向の移動が検知されているには、吐出液振動部４０の超音波振動子４２ｂの駆動を停止させるのである。また、ピストン３が停止しているときにも、ボール弁２２を弁座２３に押し付けている可能性があるので、吐出液振動部４０の超音波振動子４２ｂの駆動を停止させる。これにより、吐出用逆止弁２０のボール弁２２と弁座２３との間に小塊が偶然に挟まった状態で超音波振動子４２ｂを駆動させることによるボール弁や弁座の傷付きを防止することができる。
【００３２】
また、駆動制御回路は、ピストン移動検知手段により、ピストン３の矢印Ｄ’方向の移動が検知されているときには、供給液駆動部３０の超音波振動子３２ｂを駆動させる処理を実施する。ピストン３の矢印Ｄ’方向の移動が検知されているときには、液体収容室１の容積の増加に伴う給送管４から液体収容室１への液体の給送により、給送用逆止弁１０のボール弁１２が弁座１３から離間した状態になっている。この状態で、超音波振動子３２ｂの駆動によって給送用逆止弁１０内の液体を超音波振動させることで、ボール弁１２や弁座１３の表面上に対する浮遊物質の固着を抑えたり、それら表面からの小塊の脱落を促してそれら表面上での小塊の成長を防止したりすることができる。
【００３３】
一方、駆動制御回路は、ピストン移動検知手段により、ピストン３の矢印Ｄ"方向の移動が検知されているときや、ピストン３の停止が検知されているときには、給送液振動部３０の超音波振動子３２ｂの駆動を停止させる処理を実施する。ピストン３の矢印Ｄ’方向の移動が検知されているときには、液体収容室１の容積の減少に伴う圧力増加により、給送用逆止弁１０のボール弁１２を弁座１３に押し付けた状態になっている。このとき、押し付け前の液体の超音波振動によって、ボール弁１２や弁座１３の表面から脱落させた浮遊物質の小塊を、偶然にボール弁１２と弁座１３との間に挟み込んでいる可能性がある。この状態で液体を超音波振動させると、ボール弁１２と弁座１３との間の小塊の微振動によってボール弁１２や弁座１３の表面を傷付けるおそれがある。そこで、ピストン３の矢印Ｄ"方向の移動が検知されているには、給送液振動部３０の超音波振動子３２ｂの駆動を停止させるのである。また、ピストン３が停止しているときにも、ボール弁１２を弁座１３に押し付けている可能性があるので、給送液振動部３０の超音波振動子３２ｂの駆動を停止させる。これにより、給送用逆止弁１０のボール弁１２と弁座１３との間に小塊が偶然に挟まった状態で超音波振動子３２ｂを駆動させることによるボール弁や弁座の傷付きを防止することができる。
【００３４】
また、駆動制御回路は、ピストン移動検知手段により、ピストン３の矢印Ｄ"方向の移動が検知されているときには、吐出液駆動部４０の超音波振動子４２ｂを駆動させる処理を実施する。ピストン３の矢印Ｄ"方向の移動が検知されているときには、液体収容室１の容積の減少に伴う液体収容室１から吐出管５への液体の吐出により、吐出用逆止弁２０のボール弁２２が弁座２３から離間した状態になっている。この状態で、超音波振動子４２ｂの駆動によって吐出用逆止弁２０内の液体を超音波振動させることで、ボール弁２２や弁座２３の表面上に対する浮遊物質の固着を抑えたり、それら表面からの小塊の脱落を促してそれら表面上での小塊の成長を防止したりすることができる。
【００３５】
液体収容室振動子５０は、シリンダー２の外壁に固定された状態で振動することで、シリンダー２に振動を付与する。この振動をシリンダー２内の液体やピストン３に伝えることで、シリンダー２の内壁面や、ピストン３に対する浮遊物質の固着の発生を抑えている。
【００３６】
弁部材としてボール弁を用いる定量ポンプの例について説明したが、チェック弁など、他の方式の弁部材を用いた定量ポンプにおいても、本発明の適用が可能である。また、容積変化手段としてピストンを用いる定量ポンプの例について説明したが、ダイヤフラムなど、他の方式の容積変化手段を用いた定量ポンプにおいても、本発明の適用が可能である。
【００３７】
次に、本発明者らが行った実験について説明する。
［第１実験］
本発明者らは、図４に示すような実験装置を用意した。この実験装置において、原水タンク８２の中には、本発明者が実験的に製造した実験廃水が貯留されている。原水タンク８２は、撹拌器８１の本体架台の上に載置されている。そして、原水タンク８２の中には、撹拌器８１の撹拌子８１ａが投入されている。撹拌器８１は、本体架台内の磁石を回転させることで、原水タンク８２の底壁を介して磁石に吸引されている撹拌子８１ａを、実験廃水の中で回転させる。この回転により、実験廃水が撹拌されて、実験廃水中の浮遊物質が均等に分散せしめられる。
【００３８】
同図の実験装置の定量ポンプ７０は、実施形態に係る液体定量装置の定量ポンプと同様の構成を備えるものである。定量ポンプ７０の給送管の入口側端部は、原水タンク８２の中の実験廃水を吸引できるように、実験廃水の中に浸かっている。
【００３９】
また、定量ポンプ７０の吐出管には、主管８６が接続されていて、この主管８６は、途中で主管本体と呼び水管とに分かれている。そして、呼び水管には、ゲート弁８８を介して吸引装置８９が接続されている。また、主管本体には、背圧弁８４が接続されている。主管内の実験廃水の圧力は、圧力計８５によって測定される。
【００４０】
呼び水管は、定量ポンプ７０内に実験廃水を吸引していない状態で、原水タンク８２内の実験廃水を定量ポンプ７０内に呼び水するためのものである。呼び水を行うときには、ゲート弁８８を開いた後、吸引装置８９を駆動して、呼び水管と、ゲート弁８８と、主管８６と、定量ポンプ７０と、原水吸引管８３とを介して、原水タンク８２内の実験廃水を吸引する。そして、吸引装置８９内に実験廃水が到達した時点で、吸引装置８９を停止するとともに、ゲート弁８８を閉じる。このように定量ポンプ７０内に呼び水を行うことで、定量ポンプ７０が原水タンク８２内の実験廃水を吸引できるようになる。
【００４１】
背圧弁８４は、主管８６内の実験廃水に対してある程度の圧力をかけるためのものであり、主管８６内の実験廃水の圧力が所定の設定圧力を超えた場合にだけ、主管８６内の実験廃水をメスシリンダー８７に向けて排出する。設定圧力については、背圧弁８４の背圧調整ネジを操作することで調整することが可能である。
【００４２】
実験廃水としては、水１０００ｇに対して、密度１．６ｇ／ｃｍ３、平均粒径１０μｍの有機性微粒子を２０ｇの割合で分散させたものを用いた。また、背圧弁８４による吐出管内の圧力については、１０ＭＰａに設定した。
【００４３】
まず、定量ポンプ７０の吐出流量の機械設定を２［Ｌ（リッター）／ｍｉｎ］に設定した。吐出流量の機械設定（以下、機械設定流量という）とは、具体的には、定量ポンプ７０のピストン（３）のストローク長を機械的に設定することを意味している。ストローク長を機械的に設定するために定量ポンプ７０に搭載されているストローク長調整ダイヤルには、おおまかな吐出流量を示すための目盛が付されている。ストローク長を、２［Ｌ／ｍｉｎ］の目盛の位置に合わせたのである。
【００４４】
この設定の条件下において、定量ポンプ７０の給送液振動部（３０）や吐出液振動部（４０）を常に停止させた状態で、まず、上述した呼び水を行った。そして、その直後に定量ポンプ７０を駆動して、定量ポンプ７０から主管８６への実験廃水の吐出を開始した。その後、背圧弁８４からメスシリンダー８７に向けて実験廃水が排出され始めた時点を、運転開始時点とした。
【００４５】
運転開始時点から１分後までにメスシリンダー８７に排出された実験廃水の量を、メスシリンダー８７の目盛によって測定した。そして、その結果を１分間あたりの吐出量とした。同様の実験を、機械設定＝４、６、８、１０［Ｌ／ｍｉｎ］にした条件でそれぞれ行った。この実験によって得られた機械設定流量と、実際の吐出量との関係を図５に示す。図示のように、吐出量は、機械設定流量の概ね０．６２倍になることがわかった。記載設定流量に比べて、実際の吐出量がかなり低い値になったのである。
【００４６】
次に、本発明者らは、機械設定流量を２、４、６、８、１０Ｌ／ｍｉｎにした条件で、それぞれ、定量ポンプ７０を１２１分間だけ連続運転する実験を行った。そして、運転開始時点から０、２０、４０、６０、８０、１００、１２０分後において、それぞれその時点から１分後までに定量ポンプ７０から吐出される実験廃水をメスシリンダー８７で受けて、その１分間における吐出量を測定した。この実験において、連続運転時間と吐出量との関係を図６に示す。なお、このグラフでは、０、２０、４０、６０、８０、１００、１２０分の時点でそれぞれ吐出量の測定結果をプロットしているが、実際には、それら時点における吐出量ではなく、それら時点からそれぞれ１分後までの吐出量である。
【００４７】
図６のグラフに示されるように、機械設定流量の値にかかわらず、吐出量が経時的に減少していき、やがて吐出量がゼロになってしまった。これは、定量ポンプ７０の逆止弁が目詰まりを起こしたからである。
【００４８】
次に、本発明者らは、定量ポンプ７０の給送液振動部（３０）や吐出液振動部（４０）を実施形態に係る液体定量装置と同様に駆動する条件で、同様の実験を行った。なお、この実験においては、上述した呼び水を行うときにも、給送液振動部（３０）や吐出液振動部（４０）を駆動している。この実験の結果を図７及び図８に示す。
【００４９】
図７に示されるように、機械設定流量と実際の吐出量との関係では、機械設定流量の値にかかわらず、機械設定流量と実際の吐出量とがほぼ同じ値になった。図５と図７との比較から、給送液振動部（３０）や吐出液振動部（４０）を駆動しない条件では（図５）、運転開始時点で既に、逆止弁に目詰まりが発生し始めていることがわかった。このように急速に目詰まりを起こす原因は、背圧弁８４によって主管８６内や定量ポンプ７０内の実験廃水に１０ＭＰａという高い圧録をかけているからだと思われる。
【００５０】
図８に示されるように、給送液振動部（３０）や吐出液振動部（４０）を駆動することで、定量ポンプ７０の逆止弁の目詰まりを有効に抑え得ることがわかった。
結果から求められた
［第２実験］
実験廃水として、水１０００ｇに対して、密度１．６ｇ／ｃｍ３、平均粒径１０μｍの有機性微粒子を１００ｇの割合で分散させたものを用いた。この点の他は、第１実験と同様にして、定量ポンプ７０の吐出量を測定した。この結果、第１実験と同様に、給送液振動部（３０）や吐出液振動部（４０）を駆動した条件では、定量ポンプ７０の逆止弁の目詰まりを有効に抑えることができた。
【００５１】
［第３実験］
実施例３］
実験廃水として、水１０００ｇに対して、密度１．６ｇ／ｃｍ３、平均粒径１００μｍの有機性微粒子を２０ｇの割合で分散させたものを用いた。この点の他は、第１実験と同様にして、定量ポンプ７０の吐出量を測定した。この結果、第１実験と同様に、給送液振動部（３０）や吐出液振動部（４０）を駆動した条件では、定量ポンプ７０の逆止弁の目詰まりを有効に抑えることができた。
【００５２】
［第４実験］
実験廃水として、水１０００ｇに対して、密度１．６ｇ／ｃｍ３、平均粒径１００μｍの有機性微粒子を１００ｇの割合で分散させたものを用いた。この点の他は、第１実験と同様にして、定量ポンプ７０の吐出量を測定した。この結果、第１実験と同様に、給送液振動部（３０）や吐出液振動部（４０）を駆動した条件では、定量ポンプ７０の逆止弁の目詰まりを有効に抑えることができた。
【００５３】
次に、実施形態に係る流体浄化装置の実施形態について説明する。図９は、実施形態に係る流体浄化装置を示す概略構成図である。実施形態に係る流体浄化装置は、原水タンク１０１、攪拌機１０２、原水供給装置１０３、原水圧力計１０４、原水入口弁１０５、酸化剤圧送ポンプ１０６、酸化剤圧力計１０７、酸化剤入口弁１０８、熱交換器１０９、熱媒体タンク１１０、熱交換ポンプ１１１、出口圧力計１１２、出口弁１１３、気液分離器１１４、反応槽１２０、反応槽温度計１２４、図示しない制御部などを備えている。
【００５４】
制御部は、漏電ブレーカー、マグネットスイッチ、サーマルリレーなどの組み合わせからなる給電回路を、攪拌機１０２、原水供給装置１０３、酸化剤圧送ポンプ１０６、熱交換ポンプ１１１にそれぞれ個別に対応する分だけ有している。そして、プログラマブルシーケンサーからの制御信号によって給電回路のマグネットスイッチをオンオフすることで、それら機器に対する電源のオンオフを個別に制御する。
【００５５】
原水圧力計１０４、酸化剤圧力計１０７、出口圧力計１１２はそれぞれ、圧力の検知結果に応じた値の電圧を出力する。また、反応槽温度計１２４は、温度の検知結果に応じた電圧を出力する。それらの測定機器から出力される電圧は、それぞれ図示しないＡ／Ｄコンバーターによって個別にデジタルデータに変換された後、センシングデータとしてプログラマブルシーケンサーに入力される。プログラマブルシーケンサーは、それらのセンシングデータに基づいて、各種の機器の駆動を制御する。
【００５６】
原水タンク１０１には、分子量の比較的大きな有機物を含む浄化対象流体たる廃水Ｗが未浄化の状態で貯留されている。廃水Ｗは、有機溶剤廃水、製紙工程で生ずる製紙廃水、及びトナー製造工程で生ずるトナー製造廃水のうち、少なくとも何れか１つからなるものである。製紙廃水やトナー製造廃水には、難分解性の有機物が含まれている可能性がある。
【００５７】
攪拌機１０２は、原水タンク１０１内に貯留されている廃水Ｗを撹拌することで、廃水中に含まれる浮遊物質（Suspended solids）を均等に分散せしめて、有機物濃度の均一化を図る。原水タンク１０１内の廃水Ｗは、原水供給装置１０３によって反応槽２０に向けて連続的に圧送される。なお、原水供給装置１０３としては、実施形態に係る液体定量装置からなるものが用いられている。
【００５８】
原水入口弁１０５は、逆止弁の役割を担っており、原水供給装置１０３から圧送されてくる廃水Ｗについて、原水供給装置１０３側から反応槽１２０側への流れを許容する一方で、逆方向の流れを阻止する。
【００５９】
反応槽１２０は、外筒１２１と、これの内部に配設された内筒１２２とによる二重筒構造になっている。原水入口弁１０５を通過した廃水Ｗは、原水搬送管１１５を通って、反応槽１２０の内筒１２２の内部に流入する。
【００６０】
原水供給装置１０３の駆動による廃水Ｗの流入圧力は、原水入口弁１０５よりも上流側に配設された原水圧力計１０４によって検知されて、センシングデータとして制御部のプログラマブルシーケンサーに入力される。原水供給装置１０３が駆動しているときの廃水Ｗの流入圧力と、内筒１２２内の圧力とは、ほぼ同じになる。プログラマブルシーケンサーは、原水供給装置１０３を駆動しているときに原水圧力計１０４から送られてくる圧力の検知結果に基づいて、内筒１２２内の圧力の適否を判断する。
【００６１】
コンプレッサーからなる酸化剤圧送ポンプ１０６は、酸化剤として取り込んだ空気を、廃水Ｗの流入圧力と同程度の圧力まで圧縮しながら、酸化剤入口弁１０８を介して反応槽１２０に送り込む。酸化剤入口弁１０８は、逆止弁の役割を担っており、酸化剤圧送ポンプ１０６から圧送されてくる空気について、酸化剤圧送ポンプ１０６側から反応槽１２０側への流れを許容する一方で、逆方向の流れを阻止する。
【００６２】
反応槽１２０内に圧送された空気は、外筒１２１と内筒１２２との間にある筒間空間に進入した後、内筒１２２における長手方向の入口付近に流入する。そして、後述する挿入管によって内筒１２２内に送り込まれてくる廃水Ｗと混合されて混合流体になる。
【００６３】
酸化剤圧送ポンプ１０６の駆動による空気の流入圧力は、酸化剤入口弁１０８よりも上流側に配設された酸化剤圧力計１０７によって検知されて、センシングデータとして制御部のプログラマブルシーケンサーに入力される。酸化剤圧力計１０７が駆動しているときの空気の流入圧力と、反応槽１２０内の圧力とは、ほぼ同じになる。プログラマブルシーケンサーは、酸化剤圧送ポンプ６を駆動しているときに酸化剤圧力計７から送られてくる圧力の検知結果にも基づいて、反応槽１２０内の圧力の適否を判断する。
【００６４】
酸化剤圧送ポンプ１０６の駆動による空気の圧送量は、廃水Ｗ中の有機物を完全に酸化させるのに必要となる化学量論的な酸素量に基づいて決定されている。より詳しくは、廃水のＣＯＤ（Chemical Oxygen Demand）、全窒素（ＴＮ）、全リン（ＴＰ）など、廃水Ｗ中の有機物濃度、窒素濃度、リン濃度などに基づいて、有機物の完全酸化に必要な酸素量が算出され、その結果に基づいて、空気の圧送量が設定されている。
【００６５】
空気の流入量の設定は作業員によって行われるが、廃水Ｗ中に含まれる有機物の種類が経時で安定しており、濁度、光透過度、電気伝導度、比重などの物性と、前述の酸素量との相関関係が比較的良好である場合には、その物性をセンサー等で検知した結果に基づいて、前述の制御範囲を自動で補正する処理を実施するように、プログラマブルシーケンサーを構成してもよい。
【００６６】
酸化剤としては、空気の他、酸素ガス、オゾンガス、過酸化水素水の何れか１つ、あるいは、それらの２種類以上を混合したもの、を用いることも可能である。内筒２２からの熱の放出を抑えるという観点からすると、空気、酸素ガス、オゾンガスなどの気体を用いることが好ましい。気体は、液体に比べて熱伝導率が低いことから、筒間空間内を気体で満たすことにより、気体を断熱材として機能させることができるからである。
【００６７】
内筒１２２の外面には、内筒１２２内の混合流体を加熱するためのヒーター１２３が巻き付けられている。内筒１２２内の混合流体は、ヒーター１２３によって加熱されることで昇温することに加えて、有機物が酸化分解されることによる発熱によっても昇温する。廃水Ｗが有機物を高濃度に含むものである場合、多量の有機物が酸化分解される際の多量の発熱だけで、混合流体が所望の温度まで昇温することもある。この場合、装置の立ち上げ時のみ、ヒーター１２３による加熱を行い、酸化分解が開始された後には、ヒーター１２３に対する電源をオフにすることができる。
【００６８】
内筒１２２内の混合流体に加える圧力としては、０．５〜３０Ｍｐａ（望ましくは５〜３０Ｍｐａ）の範囲を例示することができる。内筒１２２内の圧力は、後述する出口弁１１３によって調整される。出口弁１１３は、内筒１２２内の圧力が閾値よりも高くなると、自動で弁を開いて内筒１２２内の混合流体を外部に排出することで、内筒１２２内の圧力を閾値付近に維持する。
【００６９】
内筒１２２内の混合流体の温度としては、１００〜７００℃（望ましくは２００〜５５０℃）を例示することができる。温度の調整は、上述したヒーター１２３のオンオフや、後述する熱交換器１０９の動作のオンオフによって行われる。
【００７０】
温度及び圧力の条件として、温度＝３７４．２℃以上、且つ、圧力＝２１．８ＭＰａ以上を採用した場合、水の臨界温度や臨界圧力をそれぞれ超え、且つ空気の臨界温度や臨界圧力もそれぞれ超える状態であるため、混合流体が液体と気体との中間的な性質を帯びる超臨界流体になる。かかる超臨界流体中では、有機物が良好に超臨界流体に溶解するとともに、空気に良好に接触することから、有機物の酸化分解が急激に進行する。
【００７１】
温度及び圧力の条件として、温度＝２００℃以上（望ましくは３７４．２℃以上）、且つ、圧力＝２１．８ＭＰａ未満（望ましくは１０ＭＰａ以上）の比較的高圧を採用して、内筒１２２内で混合流体中の廃水を高温高圧蒸気にしてもよい。
【００７２】
内筒１２２内においては、混合流体を高温且つ高圧の状態にすることで、混合流体中の有機物やアンモニア態窒素の酸化分解を促す。有機物やアンモニア態窒素が酸化分解された混合流体は、反応槽１２０から排出される。そして、急速に冷却された後、出口弁１１３で減圧されてから、気液分離器１１４によって液体と気体とに分離される。
【００７３】
内筒１２２は、酸に強いチタン（Ｔｉ）からなる筒である。チタンからなるものに代えて、Ｔａ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｈ、又はＰｄからなるものを用いてもよい。また、Ｔｉ、Ｔａ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｈ、及びＰｄのうち、少なくとも何れか１つを含む合金からなるものを用いてもよい。
【００７４】
外筒１２３は、ステンレス（ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６）、インコネル６２５など、強度に優れた金属材からなる筒である。反応槽１２０の内部の圧力は、０．５〜３０Ｍｐａ、望ましくは５〜３０Ｍｐａという高圧に制御される。このような高圧に耐え得るように、外筒１２１の厚みは肉厚になっている。これに対し、内筒１２２は、耐圧性よりも耐食性が求められることから、優れた耐食性を発揮するチタンが材料として採用されている。
【００７５】
原水供給装置１０３によって反応槽１２０に向けて圧送される廃水Ｗは、原水入口弁１０５を経由した後、原水入口弁１０５の出口側に接続されている反応槽１２０の内筒１２２の中に流入する。
【００７６】
一方、酸化剤導入ポンプ１０６によって反応槽１２０内に圧送された空気Ａは、外筒１２１と内筒１２２との間の筒間空間に流入する。そして、筒間空間をその長手方向に沿って鉛直方向下方から上方に向けて移動する。内筒１２２は、その上端に、筒断面の中心線を中心とし、且つ筒内径とほぼ同じ径の上端開口を有している。廃水Ｗを内筒１２２内に導入するための管の先端部は、この上端開口を通じて内筒１２２内に挿入されている。挿入管の先端部の外径は、内筒１２２の内径よりも遙かに小さいため、内筒１２２内においては、挿入管の外周面と、内筒１２２の内周面との間に間隙が形成されている。外筒１２１と内筒１２２との間の筒間空間の上端まで移動した空気Ａは、内筒１２２の上方に回り込みながら、上端開口における前述の隙間を通って内筒１２２内に進入する。
【００７７】
内筒１２２内は、高圧であることに加えて、高温になっている。その温度は、１００〜７００℃、望ましくは２００〜５５０℃である。流体浄化装置の運転が開始されるときには、内筒１２２内の廃水Ｗと空気Ａとの混合流体は、圧力がかけられているが、温度はそれほど高くなっていない。そこで、運転開始時には、プログラマブルシーケンサーがヒーター１２３を発熱させて、内筒１２２内の混合流体の温度を２００〜５５０℃まで昇温させる。
【００７８】
内筒１２２内において有機物の酸化分解が開始され、内筒１２２内の混合流体の温度が高温に維持されるようになると、内筒１２２と外筒１２１との間の筒間空間内で、内筒１２２の外周面やヒーター１２３に接触しながら鉛直方向下方から上方に向けて移動する空気Ａが、内筒１２２の外周面やヒーター１２３からの熱伝導によって予備加熱されながら、内筒１２２内に流入するようになる。
【００７９】
内筒１２２内では、有機塩化物のクロロ基に由来する塩酸や、アミノ酸等のスルホニル基に由来する硫酸が発生して、内筒１２２の内壁を強い酸性下におくことがある。このため、内筒１２２には、耐食性に優れたチタンからなる筒が採用されているのである。但し、チタンは非常に高価な材料であるため、内筒１２２の厚みを高圧に耐え得る値まで大きくすると、非常にコスト高になってしまう。そこで、内筒１２２の外側に外筒１２１を配設し、チタンよりも安価なステンレス等からなる外筒１２１によって必要な耐圧性を発揮させるようにしている。内筒１２２と外筒１２１との間の筒間空間の圧力は圧送される空気Ａによって内筒１２２内の圧力とほぼ同じ値になるため、肉薄のチタンからなる内筒１２２に対しては、大きな圧力がかからないようになっている。
【００８０】
内筒１２２の長手方向における全域のうち、流体搬送方向の下流側の領域（下端側の領域）には、図示しないハニカム構造状の触媒が複数の管状空間を内筒１２２の筒軸線方向に沿わせる姿勢で配設されている。この触媒は、廃水Ｗ中に含まれている有機物やアンモニア態窒素の酸化分解を促進する材料からなる。かかる材料としては、Ｒｕ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｉｒ、Ｏｓ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｅ、Ｔｉ又はＭｎを例示することができる。また、それらのうち、少なくとも何れか１つを含む化合物でもよい。廃水Ｗ中に含まれる有機物の殆どは、内筒１２２の長手方向における前半の領域で酸化分解されるが、前半の領域を通過しても酸化分解されない有機物やアンモニア態窒素は、触媒によって酸化分解が促進される。かかる構成では、難分解性の有機物が廃水Ｗ中に含まれていても、それを良好に酸化分解することができる。また、アンモニア態窒素が廃水Ｗ中に多量に含まれていても、それを良好に酸化分解することができる。
【００８１】
内筒１２２の下端部で移動した混合流体は、有機物や無機化合物がほぼ完全に酸化分解された状態になっている。内筒１２２における下端部には、浄化流体搬送管１１６が接続されている。有機物の酸化分解によって浄化された混合流体は、この浄化流体搬送管１１６に進入する。
【００８２】
浄化流体搬送管１１６内では、浄化された混合流体中の水分が冷却されて、超臨界状態、あるいは高温高圧蒸気状態、から液体状態に態様を変化させる。一方、混合流体中の酸素や窒素は、超臨界状態から気体状態に態様を変化させる。浄化流体搬送管１１６を通り過ぎた混合流体は、気液分離器１１４によって処理水とガスとに分離され、処理液は処理液タンクに貯留される。また、ガスは大気中に放出される。
【００８３】
処理水は、活性汚泥による生物処理では除去し切れないごく低分子の有機物もほぼ完全に酸化分解されたものであるため、浮遊物質や有機物は殆ど含まれていない。酸化し切れなかったごく僅かな無機物が含まれているだけである。そのままの状態でも、用途によっては工業用水として再利用することが可能である。また、限外濾過膜による濾過処理を施せば、ＬＳＩ洗浄液などに転用することも可能である。気液分離器１１４によって分離されたガスは、二酸化炭素、窒素ガス、及び酸素を主成分とするものである。
【００８４】
浄化流体搬送管１１６の外面には、熱交換器１０９が装着されている。熱交換器１０９の本体は、浄化流体搬送管１１６の外面を覆う外管で構成され、外管と浄化流体搬送管１１６の外面との間の空間を水などの熱交換流体で満たしている。そして、浄化流体搬送管１１６の外面と熱交換流体との熱交換を行う。反応槽１２０の運転時には、非常に高温の液体が浄化流体搬送管１１６の内部に流れるため、浄化流体搬送管１１６から熱交換器１０９内の熱交換流体に熱が移動して、熱交換流体が熱せられる。熱交換器１０９内における熱交換流体の搬送方向は、いわゆる向流型の熱交換を行うように、浄化流体搬送管１１６内の液体の搬送方向とは逆方向になっている。即ち、出口弁１１３側から反応槽１２０側に向けて熱交換流体を送っている。これは、熱媒体タンク１１０内の熱交換流体を吸引しながら熱交換器１０９に送る熱交換ポンプ１１１によって行われる。
【００８５】
熱交換器１０９を通過して熱せられた熱交換流体は、図示しないパイプを通って熱エネルギー利用設備に送られる。熱エネルギー利用施設の一例として、発電機を例示することができる。発電機では、熱せられたことによって圧力を高めている熱交換流体を液体から気体の状態にするときに発生する気流によってタービンを回転させることで発電が行われる。
【００８６】
なお、熱交換器１０９を通過した熱交換流体の一部を分岐パイプによって原水タンク１０１の付近まで搬送して、廃水Ｗの予備加熱に利用してもよい。
【００８７】
浄化流体搬送管１１６における出口弁１１３の近傍には、浄化流体搬送管１１６の温度、又は浄化流体搬送管１１６内の液体の温度を検知する図示しない出口温度計が設けられている。制御部のプログラマブルシーケンサーは、出口温度計による検知結果が所定の数値範囲内に維持されるように、熱交換ポンプ１１１の駆動を制御する。具体的には、出口温度計による検知結果が所定の上限温度に達したときには、熱交換ポンプ１１１の駆動量を増加して熱交換器１０９への熱交換流体の供給量を増やすことで、熱交換器１０９による冷却機能を高める。これに対し、出口温度計による検知結果が所定の下限温度に達したときには、熱交換ポンプ１１１の駆動量を減少させて熱交換器１０９への熱交換流体の供給量を減らすことで、熱交換器１０９による冷却機能を低下させる。かかる構成では、熱交換量を適切に調整して浄化流体搬送管１１６内の液体の温度を一定範囲に維持することができる。なお、熱交換器１０９を、浄化流体搬送管１１６に取り付けることに加えて、あるいは代えて、反応槽１２０の外筒１２１に取り付けてもよい。
【００８８】
廃水Ｗ中の有機物濃度が比較的高い場合には、有機物の酸化分解によって多量の熱が発生する。このため、運転初期にはヒーター１２３を作動させるものの、有機物の酸化分解が開始された後には、有機物の酸化分解によって発生する熱により、廃水Ｗと空気Ａとの混合流体の温度を、所望の温度まで自然に昇温することができるようになる場合もある。そこで、制御部のプログラマブルシーケンサーは、外筒１２１の温度を検知する温度計１２４による検知結果が、所定の温度よりも高くなった場合には、加熱手段としてのヒーター１２３をオフにする。これにより、無駄なエネルギーの消費を抑えることができる。
【００８９】
かかる構成の流体浄化装置における原水供給装置１０３として、実施形態に係る液体定量装置を用いることで、反応槽１２０に対する廃水Ｗの供給量の経時的な低下を抑えることに加えて、次のような効果を奏することができる。即ち、廃水Ｗ中には、かなり分子量の大きい有機性浮遊物質が含まれていることがある。この高分子量の有機性浮遊物質を、そのまま反応槽１２０に送った場合、その酸化分解に比較的長時間を要する。高分子量の有機性浮遊物質における外郭の箇所にしか酸素が供給されないため、酸化分解が外郭から中心に向けて徐々に進行していくからである。一方、実施形態に係る液体定量装置のように、定量ポンプの供給管内の液体や、吐出管内の液体を超音波振動させると、その超音波振動により、高分子量の有機性浮遊物質をばらばらに破壊することで、有機性浮遊物質のサイズを小さくすることができる。これにより、有機性浮遊物質の酸化分解の速度を速めて、酸化分解しきれないで反応槽１２０の外に排出されてしまう有機物の量を大幅に低減することができる。
【００９０】
以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。
［態様Ａ］
液体を定量のために取り込む液体収容室（例えば、液体収容室１）と、前記液体収容室の容積を変化させる容積変化手段（例えば、ピストン３）と、前記液体収容室の中に液体を給送するために前記液体収容室に接続された給送管（例えば、給送管４）と、前記給送管に内包又は接続された状態で、自らの内部に収容している液体の給送管側から液体収容室側に向けての流れ許容する一方で、液体収容室側から給送管側に向けての流れを阻止する給送用逆止弁（例えば、給送用逆止弁１０）と、液体を前記液体収容室の中から吐出するために前記液体収容室に接続された吐出管（例えば、吐出管５）と、前記吐出管に内包又は接続された状態で、自らの内部に収容している液体の液体収容室側から吐出管側に向けての流れを許容する一方で、吐出管側から液体収容室側に向けての流れを阻止する吐出用逆止弁（例えば、吐出用逆止弁２０）とを有し、前記容積変化手段によって前記液体収容室の容積を増加させるのに伴って、前記給送管の中の液体を前記液体収容室の中に給送する一方で、前記容積変化手段によって前記液体収容室の容積を減少させるのに伴って、前記液体収容室の中の液体を前記吐出管に吐出する定量ポンプにおいて、前記給送用逆止弁の中の液体を振動させるために前記給送用逆止弁の近傍に配設された給送液振動手段（例えば、給送液振動部３０）と、前記吐出用逆止弁の中の液体を振動させるために前記吐出用逆止弁の近傍に配設された吐出液振動手段（例えば、吐出液振動部４０）とを設けたことを特徴とするものである。
【００９１】
［態様Ｂ］
態様Ｂは、態様Ａにおいて、前記給送用逆止弁の内部空間に連通した状態で液体を収容する連通室と、前記連通室内に収容された振動子とを前記給送液振動手段に設けるとともに、前記吐出用逆止弁の中に連通した状態で液体を収容する連通室と、前記連通室に収容された振動子とを前記吐出液振動手段に設けたことを特徴とするものである。かかる構成では、振動子によって発せられる振動を、連通室内の液体を介して給送用逆止弁内の液体や、吐出用逆止弁内の液体に伝えることができる。
【００９２】
［態様Ｃ］
態様Ｃは、態様Ｂにおいて、前記給送液振動手段や前記吐出液振動手段の振動子として、それぞれ超音波振動子を用いたことを特徴とするものである。かかる構成では、給送用逆止弁内の液体や、吐出用逆止弁内の液体を超音波振動させることで、それら液体中に含まれる有機性浮遊物質の凝集塊をばらばらに破壊して、凝集塊を小さくすることで、有機性浮遊物質の流体浄化装置内で酸化分解を促進することができる。
【００９３】
［態様Ｄ］
態様Ｄは、態様Ａ〜Ｃの定量ポンプを用いる液体定量装置において、前記容積変化手段によって前記液体収容室の容積を増加させているときに、前記給送液振動手段を作動させるとともに、前記吐出液振動手段を停止させる一方で、前記容積変化手段によって前記液体収容室の容積を減少させているときに、前記給送液振動手段を停止させるとともに、前記吐出液振動手段を作動させる処理を実施するように、前記制御手段を構成したことを特徴とするものである。かかる構成では、既に説明したように、超音波振動によって弁座や弁部材の表面に小塊を擦り付けてしまうという事態の発生を回避することができる。
【符号の説明】
【００９４】
１：液体収容室
４：給送管
５：吐出管
１０：給送用逆止弁
２０：吐出用逆止弁
３０：給送液振動部（給送液振動手段）
３１：連通室
３２：超音波振動子ユニット
３２ａ：超音波振動子
４０：吐出液振動部（吐出液振動手段）
４１：連通室
４２：超音波振動子ユニット
４２ａ：超音波振動子
７０：定量ポンプ
【先行技術文献】
【特許文献】
【００９５】
【特許文献１】特開平５−１６６１号公報
【図１】
0006016053.tif 000002
【図２】
0006016053.tif 000003
【図３】
0006016053.tif 000004
【図４】
0006016053.tif 000005
【図５】
0006016053.tif 000006
【図６】
0006016053.tif 000007
【図７】
0006016053.tif 000008
【図８】
0006016053.tif 000009
【図９】
0006016053.tif 000010