(57)【要約】【課題】  安価な気体溶解水供給装置を実現する。【解決手段】  水を搬送する吸込管および／または吐出管を有する気体溶解水供給装置において、  加圧されることにより前記吸込管および／または吐出管を閉塞し減圧されることにより収縮して前記吸込管および／または吐出管を開通するバルーン体を有する開閉弁を具備したことを特徴とする気体溶解水供給装置である。【選択図】                    図１
2006082044.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水を搬送する吸込管および／または吐出管を有する気体溶解水供給装置において、
加圧されることにより前記吸込管および／または吐出管を閉塞し減圧されることにより収縮して前記吸込管および／または吐出管を開通するバルーン体を有する開閉弁
を具備したことを特徴とする気体溶解水供給装置。
【請求項２】
前記バルーン体は、前記吸込管および／または吐出管の管軸を中心にリング状に設けられたこと
を特徴とする請求項１記載の気体溶解水供給装置。
【請求項３】
前記バルーン体は、複数の小バルーン体の集合からなること
を特徴とする請求項１又は請求項２記載の気体溶解水供給装置。
【請求項４】
前記バルーン体は、弾性体であること
を特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の気体溶解水供給装置。
【請求項５】
前記バルーン体は、耐蝕材よりなること
を特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の気体溶解水供給装置。
【請求項６】
前記吸込管および／または吐出管に設けられ前記バルーン体を係止する係止手段
を具備したことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載の気体溶解水供給装置。
【請求項７】
前記係止手段は、前記吸込管および／または吐出管に設けられた膨大部を有すること
を特徴とする請求項６記載の気体溶解水供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、安価な気体溶解水供給装置に関するものである。
更に詳述すれば、例えば、近年、湖沼、ダム、濠、内湾などの閉鎖性水域は、生活排水、農業排水、工場排水などにより汚染が進み、水中に酸素が欠乏する貧酸素水となり、環境へ悪影響を及ぼしている。
【０００２】
こうした貧酸素水に酸素を溶かし込み、溶存酸素濃度を上昇させ、悪影響の軽減を図ることが行われている。
この様な水域に効率良く酸素を供給する（溶存酸素濃度を増加させる）気体溶解水供給装置に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
気体溶解水供給装置に関連する先行技術文献としては次のようなものがある。
【０００４】
【非特許文献１】横河電機株式会社発行、横河技報、２００３年４月２１日発行、Vol.４７  Ｎｏ.２、Ｐ４７、図４。
【０００５】
図９は従来より一般に使用されている従来例の構成説明図である。
図において、酸素溶解装置１には、ホース２を介して吸込口３から浄化対象の水域から水が吸引される。
【０００６】
酸素溶解装置１には酸素供給装置、例えば酸素ボンベ４から酸素ガスが供給されるようになっている。
また、酸素溶解装置１には、ホース５を介して、酸素溶解水が吐出される吐出口６が接続されている。
【０００７】
以上の構成において、吸込口３から浄化対象の水域から水が吸引される。
酸素溶解装置１に吸引された水は酸素ガスと接触し、酸素ガスを溶解する。
酸素ガスが溶解された溶解水は、吐出口６から浄化対象の水域に戻される。
【０００８】
なお、図では省略するが酸素溶解装置１にはタンク内に吸引された水を所定の位置に制御するための水位制御手段や、供給される酸素ガスの圧力を制御する手段などが取付けられている。
【０００９】
図１０は酸素溶解装置１の一例の要部詳細構成説明図である。
図において、密閉タンク１１は気密に加工されたタンクであり、気体を溶解すべき水が例えば８分目程度注入されている。
【００１０】
ノズル１２は密閉タンク１１の天井付近に水面に対して直角方向に設けられ、このノズル出射方向の真下に、略水平に邪魔板１３が配置されている。
ポンプ１４は液体供給手段として機能し、例えば、ストップ弁１５を介して湖水や河川Ａ等から水を汲み上げて、ノズル１２から密閉タンク１１内に水を供給する。
【００１１】
調節弁１６は通常は開とされて、密閉タンク１１内で気体が溶解された水を浄化すべき場所に放出するが、密閉タンク１１内の水が所定レベル位置以下になった場合は開閉度を調節して水位を調整したり、気体調節弁１７を閉として気体（酸素）αの供給を停止させることによって水位調整を行なう。
【００１２】
ストップ弁１５は水の供給を停止するための弁である。
エジェクタ１８は、ノズル１２とポンプ１４とを連結するパイプの途中に設けられている。
また、この場合は、ポンプ（給水手段）１４の前段と後段にも気体（酸素）αの注入手段が設けられている。
なお、図では省略するが密閉タンク１１には、密閉タンク１１内の水量を測定するためのレベル計や密閉タンク１１内の圧力を測定するための圧力計が取付けられている。
【００１３】
上記の構成において密閉タンク１１の上方に所定の圧力に加圧された気体（例えば酸素，オゾン）が導入される。
気体の圧力が高いと水位が下降し、水は予め設定した水位以下になるが、その場合は所定の圧力レベルになるように気体調節弁１７で気体の圧力を調節したり、液体調節弁１６を調節して水位を制御する。
【００１４】
また、ノズル１２から出射した水が邪魔板１３に衝突して水と固体の衝突圧力と水の飛沫が大量発生することにより密閉タンク１１内に充満する気体（例えば酸素，空気，オゾン等）を溶解して水面に落下する。
この過程で水は気体を取り込んで密閉タンク１１に蓄積されることとなる。
【００１５】
この場合は、邪魔板１３が水面より下方に設けられた一例を示すもので、ノズル１２から噴き出す水の勢いにもよるが噴き出す水が表面の水を押しのけて邪魔板１３に直接衝突する程度の深さとなるように、また、水の飛沫や泡が大量に発生するように制御する。
なお、図１０に示すように、ポンプ１４の前段に気体を注入したり。後段にエジェクタ１８を取付けて予め酸素を注入しておけば、より効率的に気体を取り込むことが可能な酸素溶解装置が得られる。
【００１６】
次に、密閉タンク１１の内部構成の他の実施例について説明する。
図１１は密閉タンク１１を二重管にして、タンクの上部で発生するすり鉢状の液面が乱されないようにして渦の効果を十分に発揮させる構造にしたものである。
【００１７】
密閉タンク１１は、中央に設けた円筒形状の内側有底筒体２１と、この内側有底筒体２１の外側に所定の間隔を持って配置された外側有底筒体２２とからなる二重管で形成され、内側有底筒体２１から溢れた液体を外側有底筒体２２で受け入れるようにしたタンクである。
【００１８】
密閉タンク１１における内側有底筒体２１の下部側には、ポンプ１４からの注入管２３が配設され、外側有底筒体３２の下部側には、液体を排出するための放出管２４が配設されている。
【００１９】
このような構成からなる酸素溶解装置１においては、ポンプ１４から吐出された水は注入管２３を介して、密閉タンク１１の内側有底筒体２１内に噴出され、渦を巻きながら上部方向に移動する。また、内側有底筒体２１から溢れた水は外側有底筒体２２に流れ込み、外側有底筒体２２の下部位置に設けられた放出管２４を通して、気体溶解水として外部に排出される。
【００２０】
ここで、密閉タンク１１の内側有底筒体２１内では、渦の圧力を利用して、酸素の溶解を進めるので、渦を巻く速度は速い必要がある。
従って、ポンプ１４から吐出される水の流速から比べて内側有底筒体２１の径は小さい必要があるため、細長い形状となる。
【００２１】
内側有底筒体２１内では渦を巻いているため、気泡として残っている未溶解の酸素ガスは水より重さが軽いことから渦の中心部に集まり、未溶解ガスの分離が行われる。
なお、図１１に示すように、密閉タンク１１の上部には未溶解ガスの気体溜まり２５ができる。
【００２２】
このように、密閉タンク１１を二重管とし、内側有底筒体２１の下部から水を噴出させ、外側有底筒体２２の下部から気体溶解水を排出するように構成すると、水の流路が延長出来、気体の溶解をさらに促進させることができる酸素溶解装置１が得られると共に、気体溜まり２５の液面位置に関係なく、安定した排出量の気体溶解水を得ることができる酸素溶解装置１が得られる。
【００２３】
なお、未溶解ガスの増加により気体溜まり２５の液面が低下しても、内側有底筒体２１内の液面は変化しないので、気体溜まり２５における液面の調整は、外側有底筒体２２における液面を監視することにより行なうことが出来る。
また、内側有底筒体２１内の液面が変化しないので、内側有底筒体２１内で発生する渦を利用して、安定に気体の溶解を行うことができる。
【００２４】
所で、今日、海（港湾）、湖沼、河川、ダム、濠等には生活排水や産業排水が流入しており、こうした排水中には有機物、栄養塩類が含まれている。これらの一部は水底に沈降して有機汚泥となる。
水中の微生物はこれらを分解するため溶存酸素を消費するので、底層の水への酸素供給が消費量より少ないと貧酸素状態となってしまう。
【００２５】
底層水が貧酸素状態に陥ると、底泥中の有機物は嫌気分解され、硫化物やメタンガス等の生物にとって有害な物質が生成される。
また、底泥が酸素不足になると底泥中の栄養塩が溶出し易くなり、水中の栄養塩濃度を高め、赤潮を引き起こすなど環境悪化の原因となる。
【００２６】
図９に示す如く、港湾、湖沼、ダム湖等比較的水深の深い水域において夏季は水面付近は温度が高く、水深が下がると急に温度が低下する温度躍層Ｃが形成され、水底は温度が一番低くなっている。
こうした状態では下層の水温が低く密度が大きい水は水塊を形成しており、表層付近の水温が高く密度が小さい水と混ざり合うことはない。
【００２７】
従って、表層付近の溶存酸素濃度の高い水は、底層へ供給されることはなく、底層の貧酸素状態は解消されない状態になる。
なお、汽水湖などでは、塩分濃度の違いにより、塩分躍層が形成されることにより、同様に底層が貧酸素状態に陥ることがある。
【００２８】
このように劣化した底質を改善する従来の方法として、図９に示した酸素溶解水拡散方式では、貧酸素状態になっている底層の水を汲み上げ、その水に酸素を溶かし込んで溶存酸素濃度を上昇させた後、元の底層に戻す。
この様に水温の同じ底層に溶存酸素濃度を上昇させた水を返送することから、上昇流が発生せず効率良く底層に酸素を供給することができる。
【００２９】
所で、１台の酸素溶解供給装置で、吸込口や吐出口を位置・高さが変えられた複数箇所に配置したいという要望に応える場合、図１２に示す如く、水中で１本の配管を２本に分岐し、２個の弁７ａ，７ｂと２個の吐出口６ａ，６ｂを設ける。
【００３０】
ここで使用される弁は完全に閉塞状態にならなくとも良く、図１３に示す如きバタフライ・バルブ７ａ程度のもので良い。
ここで、（ａ）はバタフライ・バルブ７ａの要部構成説明図、（ｂ）は動作説明図である。
図１３（ｂ）において、隙間Ｂはバタフライ・バルブ７ａは全閉にならず、隙間が空いている状態を示す。
【００３１】
しかし、例えば海水中では電蝕の影響もあり、水中で保守なしに長期に亘り動作すると言う条件に合致する弁が現状ではなかなか存在しない。
従って、通常．図１４に示す如く、水上に弁７ａ，７ｂを配置し、配水管（ホース）５ａ，５ｂを数１００ｍに亘り複数本設置しなくてはならない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３２】
しかしながら、このような装置においては、使用される配水管は延長が数１００ｍに及ぶこともあり、圧損を抑える為に直径の大きなものを使用し、耐候性・耐久性・可撓性が求められる為、高価なものとなる。
こうした配水管を吸込口・吐出口を複数箇所設けるとその分だけの配水管を設置する必要があり、施工費用が嵩むと言う問題がある。
【００３３】
本発明の目的は、上記の課題を解決するもので、港湾、湖沼、河川、ダム、濠などの環境水に効率良く、酸素を供給する気体溶解水供給装置において、水中で長期に亘り無保守で稼働する弁を提供し、施工費用の縮減が図れる気体溶解水供給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】
【００３４】
このような課題を達成するために、本発明では、請求項１の気体溶解水供給装置においては、
水を搬送する吸込管および／または吐出管を有する気体溶解水供給装置において、
加圧されることにより前記吸込管および／または吐出管を閉塞し減圧されることにより収縮して前記吸込管および／または吐出管を開通するバルーン体を有する開閉弁を具備したことを特徴とする。
【００３５】
本発明の請求項２においては、請求項１記載の気体溶解装置において、
前記バルーン体は、前記吸込管および／または吐出管の管軸を中心にリング状に設けられたことを特徴とする。
【００３６】
本発明の請求項３においては、請求項１又は請求項２記載の気体溶解装置において、
前記バルーン体は、複数の小バルーン体の集合からなることを特徴とする。
【００３７】
本発明の請求項４においては、請求項１乃至請求項３の何れかに記載の気体溶解装置において、
前記バルーン体は、弾性体であることを特徴とする。
【００３８】
本発明の請求項５においては、請求項１乃至請求項４の何れかに記載の気体溶解装置において、
前記バルーン体は、耐蝕材よりなることを特徴とする。
【００３９】
本発明の請求項６においては請求項１乃至請求項５の何れかに記載の気体溶解装置において、
前記吸込管および／または吐出管に設けられ前記バルーン体を係止する係止手段を具備したことを特徴とする。
【００４０】
本発明の請求項７においては、請求項６記載の気体溶解装置において、
前記係止手段は、前記吸込管および／または吐出管に設けられた膨大部を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００４１】
本発明の請求項１によれば、次のような効果がある。
水中で長期に亘り無保守で稼働する開閉弁を有するので、ホースの長さを節約でき、施工費用の縮減が図れる気体溶解水供給装置が得られる。
【００４２】
本発明の請求項２によれば、次のような効果がある。
前記バルーン体は、前記吸込管および／または吐出管の管軸を中心にリング状に設けられたので、構成が簡潔に出来、安価な気体溶解水供給装置が得られる。
【００４３】
本発明の請求項３によれば、次のような効果がある。
バルーン体は、複数の小バルーン体の集合からなるので、開閉弁の開閉がこまめに確実に出来、一部が破損しても、機能低下を小さく押さえることができ，信頼性が向上された気体溶解水供給装置が得られる。
【００４４】
本発明の請求項４によれば、次のような効果がある。
バルーン体は、弾性体であるので、開閉の柔軟性が得られる気体溶解水供給装置が得られる。
【００４５】
本発明の請求項５によれば、次のような効果がある。
バルーン体は、耐蝕材よりなるので、電蝕等の発生が避けられ、保守期間を伸延できる気体溶解水供給装置が得られる。
【００４６】
本発明の請求項６によれば、次のような効果がある。
吸込管および／または吐出管に設けられバルーン体を係止する係止手段が設けられたので、吸込管および／または吐出管の所定位置に開閉弁を設置できる気体溶解水供給装置が得られる。
【００４７】
本発明の請求項７によれば、次のような効果がある。
係止手段は、吸込管および／または吐出管に設けられた膨大部を有するので、バルーン体が確実に係止できると共に、圧損を避けることが出来る気体溶解水供給装置が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
以下本発明を図面を用いて詳細に説明する。
図１は本発明の一実施例の要部構成説明図で、(ａ)は縦断面図、(ｂ)は平面図、図２は図１の動作説明図で、（ａ），（ｃ）は縦断面図、(b)，（ｄ）は横断面図である。
図において、開閉弁３１は、吐出管５内に設けられ、空気が加圧されることにより膨張して吐出管５を閉塞し、空気が減圧されることにより収縮して、吐出管５を開通するバルーン体３１１を有する。
【００４９】
この場合は、バルーン体３１１は、吐出管５の管軸を中心にリング状に設けられている。
また、この場合は、バルーン体３１１は、弾性体であり、耐蝕材よりなる。
係止手段３２は、吐出管５に設けられバルーン体３１１を係止する。
この場合は、係止手段３２は、吐出管５に設けられた膨大部３２１を有する。
【００５０】
以上の構成において、吐出管５内に配置されたバルーン体３１１に空気を出し入れし、膨らんだりしぼんだりさせ、開閉弁３１として使用する。
このような装置においては、水中に長期に亘り放置した状態であっても、動作が可能であり、また、海水中で使用する場合も、素材に金属を使用しない構成とすれば電蝕の心配をする必要がない。
また、図１３に示す如く、たとえ吐出管５が完全に閉とならない状態であったとしても、実用上問題とならない為、使用が可能である。
【００５１】
図２（ａ），（ｂ）は，バルーン体３１１に空気が入り膨らんできた状態、あるいはバルーン体３１１から空気が抜けてしぼんできた状態を示し、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は横断面図である。
図２（ｃ），（ｄ）は，バルーン体３１１に空気が入り膨らんで吐出管５を閉塞した状態を示し、（ｃ）は縦断面図、（ｄ）は横断面図である。
【００５２】
この結果、図１に示す如き、バルーン体３１１を利用した開閉弁３１を用いれば、水中での流路切り換えが可能となる為、図３に示す如く、水中での配管分岐が可能となる。
例えば、図４に示す如く、吐出口の位置は同じ場所で、その吐出高さを５ｍ変えたいと言った場合で、吐出配管長が３００ｍあるとする。
【００５３】
従来例では、吐出配管（送水ホース）５が３００ｍのものが２本必要であったが、バルーン体３１１を利用した開閉弁３１を用いれば、吐出配管（送水ホース）５が３００ｍのものが１本にすることが出来る。
【００５４】
但し、開閉弁３１駆動の為の送気ホース３３は開閉弁３１までの３００ｍのものが２本必要となるが、この送気ホースに流れる空気の流れは殆どない為、直径が小さなもので良く、全体の設置コストが安価に出来る。
従って、水中で長期に亘り無保守で稼働する開閉弁３１を有するので、ホース５の長さを節約でき、施工費用の縮減が図れる気体溶解水供給装置が得られる。
【００５５】
バルーン体３１１は、吐出管５の管軸を中心にリング状に設けられたので、構成が簡潔に出来、安価な気体溶解水供給装置が得られる。
バルーン体３１１は、弾性体であるので、開閉の柔軟性が得られる気体溶解水供給装置が得られる。
バルーン体３１１は、耐蝕材よりなるので、電蝕等の発生が避けられ、保守期間を伸延できる気体溶解水供給装置が得られる。
【００５６】
吐出管５に設けられバルーン体３１１を係止する係止手段３２が設けられたので、吐出管５の所定位置に開閉弁３１を設置できる気体溶解水供給装置が得られる。
係止手段３２は、吐出管５に設けられた膨大部３２１を有するので、バルーン体３１１が確実に係止できると共に、圧損を避けることが出来る気体溶解水供給装置が得られる。
【００５７】
図５は本発明の他の実施例の要部構成説明図で、(ａ)は縦断面図、(ｂ)は横断面図、図６は図５の動作説明図で、（ａ），（ｃ）は縦断面図、(b)，（ｄ）は横断面図ある。
本実施例においては、バルーン体３１１は、複数の小バルーン体３１２の集合からなる。
【００５８】
以上の構成において、図６（ａ），（ｂ）は，小バルーン体３１２に空気が入り膨らんできた状態、あるいは小バルーン体３１２から空気が抜けてしぼんできた状態を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である。
図６（ｃ），（ｄ）は，小バルーン体３１２に空気が入り膨らんで吐出管５を閉塞した状態を示し、（ｃ）は縦断面図、（ｄ）は横断面図である。
【００５９】
この結果、バルーン体３１２は、複数の小バルーン体３１２の集合からなるので、開閉弁３１の開閉がこまめに確実に出来、一部が破損しても、機能低下を小さく押さえることができ，信頼性が向上された気体溶解水供給装置が得られる。
【００６０】
なお、前述の実施例においては、酸素溶解装置１と酸素供給装置４とを陸上に設置した場合について説明したが、これに限ることはなく、たとえば、図７に示す如く、酸素溶解装置１と酸素供給装置４とを水上に設置した場合、あるいは、図８に示す如く、酸素溶解装置１を水中に設置した場合であっても良い。
【００６１】
また、前述の実施例においては、酸素溶解水供給装置に付いて説明したが、酸素に限ることはなく、要するに、気体であれば良い。
【００６２】
なお、前述の実施例においては、吐出管にバルーン体を有する開閉弁が設けられた例について説明したが、これに限ることはなく、吸込管にバルーン体を有する開閉弁が設けられても良いことは勿論である。
【００６３】
なお、以上の説明は、本発明の説明および例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。
したがって本発明は、上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、変形をも含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の一実施例の要部構成説明図である。
【図２】図１の動作説明図である。
【図３】図１の全体構成説明図である。
【図４】図３の要部構成説明図である。
【図５】本発明の他の実施例の要部構成説明図である。
【図６】図５の動作説明図である。
【図７】本発明の他の実施例の要部構成説明図である。
【図８】本発明の他の実施例の要部構成説明図である。
【図９】従来より一般に使用されている従来例の構成説明図である。
【図１０】図９の要部構成説明図である。
【図１１】図９の要部構成説明図である。
【図１２】図９の動作説明図である。
【図１３】図９の動作説明図である。
【図１４】図９の動作説明図である。
【符号の説明】
【００６５】
１        酸素溶解装置
２        ホース
３        吸込口
４        酸素供給装置
５        ホース
５ａ      ホース
５ｂ      ホース
６        吐出口
６ａ      吐出口
６ｂ      吐出口
７ａ      弁
７ｂ      弁
１１      密閉タンク
１２      ノズル
１３      邪魔板
１４      ポンプ
１５      ストップ弁
１６      調節弁
１７      気体調節弁
１８      エジェクタ
２１      内側有底筒体
２２      外側有底筒体
２３      注入管
２４      放出管
２５      気体溜まり
３１      開閉弁
３１１    バルーン体
３１２    小バルーン体
３２      係止手段
３２１    膨大部
３３      送気ホース
３３ａ    送気ホース
３３ｂ    送気ホース
Ａ        湖水や河川
Ｂ        隙間
Ｃ        温度躍層
α        供給気体
【図１】
2006082044.tif 000003
【図２】
2006082044.tif 000004
【図３】
2006082044.tif 000005
【図５】
2006082044.tif 000006
【図６】
2006082044.tif 000007
【図７】
2006082044.tif 000008
【図８】
2006082044.tif 000009
【図９】
2006082044.tif 000010
【図１０】
2006082044.tif 000011
【図１１】
2006082044.tif 000012
【図１２】
2006082044.tif 000013
【図１３】
2006082044.tif 000014
【図１４】
2006082044.tif 000015
【図４】
2006082044.tif 000016