(57)【要約】【課題】  水中で長期に亘り無保守で稼働する吸込口および／または吐出口を提供し、施工費用の縮減が図れる気体溶解水供給システムを実現する。【解決手段】  吸込部と吐出部とを有する気体溶解装置を具備する気体溶解水供給システムにおいて、  水中に一端が開口する開口部を有する第１の配水管と、この第１の配水管の開口部と水温差がある水中の個所に一端が開口する開口部を有する第２の配水管と、前記吸込部に前記第１の配水管の他端を接続して前記吐出部に第２の配水管の他端を接続し、切換操作により切換えて前記吸込部に前記第２の配水管の他端を接続して前記吐出部に第１の配水管の他端を接続する切換手段とを具備したことを特徴とする気体溶解水供給システムである。【選択図】                    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸込部と吐出部とを有する気体溶解装置を具備する気体溶解水供給システムにおいて、
水中に一端が開口する開口部を有する第１の配水管と、
この第１の配水管の開口部と水温差がある水中の個所に一端が開口する開口部を有する第２の配水管と、
前記吸込部に前記第１の配水管の他端を接続して前記吐出部に第２の配水管の他端を接続し、切換操作により切換えて前記吸込部に前記第２の配水管の他端を接続して前記吐出部に第１の配水管の他端を接続する切換手段と
を具備したことを特徴とする気体溶解水供給システム。
【請求項２】
前記切換手段は、前記第１の配水管と前記吸込部との配管の途中に設けられた第１のストップ弁と、
前記第２の配水管と前記吐出部との配管の途中に設けられた第２のストップ弁と、
前記第１の配水管と前記吐出部との配管の途中に設けられた第３のストップ弁と、
前記第２の配水管と前記吸込部との配管の途中に設けられた第４のストップ弁と
を具備したことを特徴とする請求項１記載の気体溶解水供給システム。
【請求項３】
前記気体溶解装置と前記切換手段とが陸上に配置されたこと
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システム。
【請求項４】
前記気体溶解装置と前記切換手段とが水上に配置されたこと
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システム。
【請求項５】
前記気体溶解装置と前記切換手段とが水中に配置されたこと
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システム。
【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システム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）気体溶解水供給システムに関するものである。
【背景技術】
【０００３】
気体溶解水供給システム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７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４、例えば酸素ボンベ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圧力制御手段などが取付けられている。
【０００９】
図８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８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９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９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７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７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１０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１１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１１（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１２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システムにおいて、水中で長期に亘り無保守で稼働する吸込口および／または吐出口を提供し、施工費用の縮減が図れる気体溶解水供給システム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の気体溶解水供給システムにおいては、
吸込部と吐出部とを有する気体溶解装置を具備する気体溶解水供給システムにおいて、
水中に一端が開口する開口部を有する第１の配水管と、この第１の配水管の開口部と水温差がある水中の個所に一端が開口する開口部を有する第２の配水管と、前記吸込部に前記第１の配水管の他端を接続して前記吐出部に第２の配水管の他端を接続し、切換操作により切換えて前記吸込部に前記第２の配水管の他端を接続して前記吐出部に第１の配水管の他端を接続する切換手段と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、
前記切換手段は、前記第１の配水管と前記吸込部との配管の途中に設けられた第１のストップ弁と、前記第２の配水管と前記吐出部との配管の途中に設けられた第２のストップ弁と、前記第１の配水管と前記吐出部との配管の途中に設けられた第３のストップ弁と、前記第２の配水管と前記吸込部との配管の途中に設けられた第４のストップ弁とを具備し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、
前記気体溶解装置と前記切換手段とが陸上に配置されたことを特徴とする。
【００３７】
本発明の請求項４においては、請求項１又は請求項２記載の気体溶解装置において、
前記気体溶解装置と前記切換手段とが水上に配置されたことを特徴とする。
【００３８】
本発明の請求項５においては、請求項１又は請求項２記載の気体溶解装置において、
前記気体溶解装置と前記切換手段とが水中に配置されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３９】
本発明の請求項１によれば、次のような効果がある。
吸引・吐出配管を切換手段で切換える事により、改善水域を容易に変えることができるため、全体の設置コストが安価に出来る気体溶解水供給システムが得られる。
即ち、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システムが得られる。
【００４０】
本発明の請求項２によれば、次のような効果がある。
切換手段は、第１の配水管と吸込口との配管の途中に設けられた第１のストップ弁と、第２の配水管と吐出口との配管の途中に設けられた第２のストップ弁と、第１の配水管と吐出口との配管の途中に設けられた第３のストップ弁と、第２の配水管と吸込口との配管の途中に設けられた第４のストップ弁とが設けられたので、４個のストップ弁で切換手段が構成出来、安価な気体溶解水供給システムが得られる。
【００４１】
本発明の請求項３によれば、次のような効果がある。
前記気体溶解装置と前記切換手段とが陸上に配置されたので、メンテナンスが容易な気体溶解水供給システムが得られる。
【００４２】
本発明の請求項４によれば、次のような効果がある。
前記気体溶解装置と前記切換手段とが水上に配置されたので、移動が容易な気体溶解水供給システムが得られる。
【００４３】
本発明の請求項５によれば、次のような効果がある。
前記気体溶解装置と前記切換手段とが水中に配置されたので、第１の配水管と第２の配水管の長さが短くて済み、安価な気体溶解水供給システムが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
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、図２は図１の要部構成説明図、図３，図４は図１の動作説明図である。
図において、図７と同一記号の構成は同一機能を表す。
【００４５】
以下、図７との相違部分のみ説明する。
気体溶解装置１は、吸込部３１と吐出部３２とを有する。
第１の配水管３３は、水中に一端が開口する開口部３３１を有する。
第２の配水管３４は、第１の配水管の開口部３３１と水温差がある水中の個所に一端が開口する開口部３４１を有する。
【００４６】
切換手段３５は、吸込部３１に第１の配水管３３の他端を接続して、吐出部３２に第２の配水管３４の他端を接続し、切換操作により切換えて、吸込部３１に第２の配水管３４の他端を接続して、吐出部３２に第１の配水管３３の他端を接続する。
【００４７】
この場合は、切換手段３５は、第１の配水管３３と吸込部３１との配管の途中に設けられた第１のストップ弁３５１と、第２の配水管３４と吐出部３２との配管の途中に設けられた第２のストップ弁３５２と、第１の配水管３３と吐出部３２との配管の途中に設けられた第３のストップ弁３５３と、第２の配水管３４と吸込部３１との配管の途中に設けられた第４のストップ弁３５４とを有する。
【００４８】
以上の構成において、通常は、図３に示す如く、例えば、第１の配水管３３の開口部３３１を吸引口として水底から吸引して、水底より若干高い所に設置された第２の配水管３４の開口部３４１を吐出口として、吐出口３４１より高濃度酸素溶解水を湖に戻す方式を取る。
【００４９】
水底より気体溶解装置（大気温度）１の方が温度は高く、吸入された水は配管・気体溶解装置１で若干温度が上がり吐出される。
高濃度酸素溶解水は、同じ水温（密度）の層に拡がる（密度流）ため吸引口３３１より高いところに高濃度酸素溶解水が広がって行く事になる。
図３に、高濃度酸素溶解水が広がる範囲Ａ１を示す。
【００５０】
次に、図４に示す如く、切換手段３５により、吐出・吸引口を切変えて、第２の配水管３４の開口部３４１を吸引口として吸引して、第１の配水管３３の開口部３３１を吐出口として、吐出口３３１より高濃度酸素溶解水を湖に戻す。
吸引口３４１の水温は、気体溶解装置１で若干上げられるために、吸引口３４１より高い位置に高濃度酸素溶解水を広げる事が出来る。
図４に、高濃度酸素溶解水が広がる範囲Ａ２を示す。
【００５１】
この結果、吸引・吐出口を切換手段３５によりで切換える事により水質改善水域Ａ１，Ａ２を変えることができるため、複数の配管を施工する事が無く改善対象水域を変えることができ安価なシステムが実現出来、全体の設置コストが安価に出来る気体溶解水供給システムが得られる。
【００５２】
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５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６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。
【００５３】
気体溶解装置と切換手段とが陸上に配置されれば、メンテナンスが容易な気体溶解水供給システムが得られる。
気体溶解装置と切換手段とが水上に配置されれば、移動が容易な気体溶解水供給システムが得られる。
気体溶解装置と切換手段とが水中に配置されれば、第１の配水管と第２の配水管の長さが短くて済み、安価な気体溶解水供給システムが得られる。
【００５４】
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。
【００５５】
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】
【００５６】
【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の要部構成説明図である。
【図３】図１の動作説明図である。
【図４】図１の動作説明図である。
【図５】本発明の他の実施例の要部構成説明図である。
【図６】本発明の他の実施例の要部構成説明図である。
【図７】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８】図７の要部構成説明図である。
【図９】図７の要部構成説明図である。
【図１０】図７の動作説明図である。
【図１１】図７の動作説明図である。
【図１２】図７の動作説明図である。
【符号の説明】
【００５７】
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      吸込部
３２      吐出部
３３      第１の配水管
３３１    開口部
３４      第２の配水管
３４１    開口部
３５      切換手段
３５１    第１のストップ弁
３５２    第２のストップ弁
３５３    第３のストップ弁
３５４    第４のストップ弁
Ａ        湖水や河川
Ａ１      高濃度酸素溶解水が広がる範囲
Ａ２      高濃度酸素溶解水が広がる範囲
Ｂ        隙間
Ｃ        温度躍層
α        供給気体
【図１】
2006136759.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2006136759.tif 000009
【図８】
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【図９】
2006136759.tif 000011
【図１０】
2006136759.tif 000012
【図１１】
2006136759.tif 000013
【図１２】
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