(57)【要約】【課題】小規模河川等の汚染された水中に気泡混じりの水を吹き込むことにより溶存酸素濃度を高めて水質の改善を安全に低コストで行なう水浄化装置を提供すること。【解決手段】吸込口５と吐出口６を設けたポンプケーシング４内に収められた一対の３葉式ロータ２５を駆動モータ６５により回転自在に設けた３葉式２軸容積回転ポンプ３と、吸込口５に接続される吸入管７０と、吐出口６に接続される排出管７５と、ポンプケーシング４の吸込側に空気量調整弁５０を備え、回転ポンプ３の運転により吸入管７０から吸い込まれる水と空気量調整弁５０から取り込まれる空気が当該回転ポンプのポンプケーシング内で混合することにより生ずる気泡混じりの水を、排出管７５から河川又は池若しくは湖沼の汚染された水中に吹き込むようにした。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
小規模の河川又は池若しくは小規模の湖沼の汚染された水中に気泡混じりの水を流し込むことにより水を浄化する浄化装置であって、
吸込口と吐出口を設けたポンプケーシング内に収められた一対の３葉式ロータを駆動モータにより回転自在に設けた３葉式２軸容積回転ポンプと、その吸込口に接続される吸入管と、その吐出口に接続される排出管と、そのポンプケーシングの吸込側に空気導入管又は空気流入量調整弁を備え、
前記回転ポンプの運転により前記吸入管から吸い込まれる水と前記空気導入管又は空気流入量調整弁から取り込まれる空気が当該回転ポンプのポンプケーシング内で混合することにより生ずる気泡混じりの水を、前記排出管から河川又は池若しくは湖沼の汚染された水中に吹き込むようにしたことを特徴とする水浄化装置。
【請求項２】
前記３葉式２軸容積回転ポンプ及び駆動モータを小型船や水面に浮かぶ浮体に設置し、前記吸入管の先端にストレーナを設け、前記排出管の排出口が汚染された水中に臨むように設けられたことを特徴とする請求項１に記載した水浄化装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、小規模の河川又は池若しくは小規模の湖沼の汚染された水中に気泡混じりの水を吹き込むことにより水質の改善を行なう水浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
小規模の河川や閉鎖性の池などでは水質が年々悪化し、その対策の一つとして薬品による水質浄化が行われている。しかし、薬品を使用することに起因して魚類や昆虫類の生息が困難になるなど生態系への影響も懸念され、安全に処理することができる汚れた水の浄化対策が望まれている。
【０００３】
特許文献１には、河川や湖沼などから汲み上げた原水を気液混合手段へ供給する加圧ポンプと、原水へ圧縮空気を供給するコンプレッサーと、加圧下で原水中に空気を混合・溶解させる気液混合手段と、空気が溶解した加圧水を受け入れる加圧タンクと、加圧水を加圧タンクから河川や湖沼に戻す給水管と、給水管の先端に取り付けた圧力弁と、水面に浮置させる環状フロートと、水中に設けたフェンスと、フロート内の水面に浮上するスカムを収集するスカムトレー等からなる「河川や湖沼等の浄化装置」が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、送液用の主ポンプと、気液遠心分離用の副ポンプと、排気用の真空装置を備え、副ポンプの羽根車中央部と真空装置とを接続する排気通路中に、緩作動弁と急作動弁とを直列に介装した「自吸式遠心ポンプ」が開示されている。
【０００５】
ところで、特許文献１の浄化装置は、複雑な工程・構造で大掛かりな設備となることから、設備コストが高くつき、保守管理も容易ではないと思われる。また、浄化効率を高めるために、ポリ塩化アルミニウム等の凝集剤や、消石灰等の中和剤を原水中に注入する場合がある旨の記述があり、そのときには河川や湖沼に生息する魚類等への影響が懸念される。特許文献２の自吸式遠心ポンプは、粘性が高く気泡を含む泥状物等が混入している液を気液分離、排気しつつ吸い上げ輸送可能とするものであり、ポンプケーシング内で発生する気泡が混合した水を排出する自吸式ポンプとは構造や作用効果において相違すると言える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−２３９３５３号公報
【特許文献２】特許第３９２４７３０号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００７】
この考案の目的は、小規模河川等の汚染された水中に気泡混じりの水を吹き込むことにより、溶存酸素濃度を高めて水質の改善を安全に低コストで行なうことができる水浄化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するために請求項１に記載の考案は、小規模の河川又は池若しくは小規模の湖沼の汚染された水中に気泡混じりの水を吹き込むことにより水を浄化する浄化装置であって、
吸込口と吐出口を設けたポンプケーシング内に収められた一対の３葉式ロータを駆動モータにより回転自在に設けた３葉式２軸容積回転ポンプと、その吸込口に接続される吸入管と、その吐出口に接続される排出管と、そのポンプケーシングの吸込側に空気導入管又は空気量調整弁を備え、前記回転ポンプの運転により前記吸入管から吸い込まれる水と前記空気導入管又は空気量調整弁から取り込まれる空気が当該回転ポンプのポンプケーシング内で混合することにより生ずる気泡混じりの水を、前記排出管から河川又は池若しくは湖沼の汚染された水中に吹き込むようにしたことを特徴とするものである。
【０００９】
前記目的を達成するために請求項２に記載の考案は、請求項１に記載した水浄化装置において、前記３葉式２軸容積回転ポンプ及び駆動モータを小型船や水面に浮かぶ浮体に設置し、前記吸入管の先端にストレーナを設け、前記排出管の排出口が汚染された水中に臨むように設けられたことを特徴とするものである。
【００１０】
この水浄化装置は定置式とするほかに、小型船や水面に浮かぶ浮体に設置することもできることから、処理する水の状況に応じて浮体を移動させることにより効率よく汚染された水の処理を行なうことができる。
【考案の効果】
【００１１】
この水浄化装置は、３葉式２軸容積回転ポンプの運転により吸入管から吸い込まれる水と、空気導入管又は空気流入量調整弁から取り込まれる空気が当該ポンプのポンプケーシング内で混合することにより生ずる気泡混じりの水は豊富な溶存酸素を有し、その気泡混じりの水を小規模の河川や閉鎖性池等の汚染された水中に吹き込むことにより、水質の改善を図ることができる。しかも、その吹き込まれる水に含まれる溶存酸素は水中に長時間存在することが可能であり、酸素（Ｏ２）の水中飽和点近くまで溶解するため水質の改善をさらに促進することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本考案に係る小型船を利用した水浄化装置
【図２】３葉式２軸容積回転ポンプの縦断側面図
【図３】同ポンプの一部破断正面図
【図４】同ポンプの要部の模式図
【図５】軸封部の説明図
【図６】ロータの回転角度を変化させて連続的に表した説明図
【図７】空気流入量調整弁の一部破断側面図
【図８】本考案の水浄化装置と比較例における溶存酸素濃度を比較したグラフ
【図９】本考案の水浄化装置における吐出水量に対する吸込空気量の割合を示すグラフ
【考案を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本考案の最良の形態例を図面に基づいて説明する。
【００１４】
本考案に係る水浄化装置は、小規模の河川又は池若しくは小規模の湖沼の汚染された水中に気泡混じりの水を吹き込むことにより溶存酸素濃度を高めると共に水質の改善を施すものであり、この実施例では「小型船を利用した水浄化装置Ａ」について述べる。
【００１５】
図１に示すように、小型船（ｂ）に設けられた機台１上には、３葉式２軸容積回転ポンプ３及び駆動モータ６５が設置されている。同ポンプ３は、ポンプケーシング４の吸込口５に接続される吸入管７０と、同ポンプ３の吐出口６に接続される排出管７５と、ポンプケーシング４の吸込側に設けた空気流入量調整弁５０（又は空気導入管）を備えている。７２は吸入管７０に設けた開閉弁、７６は排出管７５に設けた開閉弁である。
【００１６】
図２、図３に示す３葉式２軸容積回転ポンプ３において、吸込口部８を右方に、吐出口部９を左方に対向状に設けたロータケーシング７が、ポンプケーシング４の内部に縦向きに配置されている。ロータケーシング７の吸込口部８から上方の周壁部７ａとポンプケーシング４の吸込口５側の天部４ａとは、壁１０により連接されている。また、ロータケーシング７の中央下部７ｂとポンプケーシング４の底部４ｂとは、縦壁１１により連接されている。１２は縦壁１１に設けられたバイパス穴である。
【００１７】
１４，１４はポンプケーシング４の周壁に設けられたドレン用穴、１５はポンプケーシング４の天部４ａに設けられた給水穴である。１７はドレン用穴１４に夫々螺着されたキャップ、１８は給水穴１５に螺着されたキャップである。
【００１８】
吸込口５には、逆止弁２０を介装して配管のためのフランジ金具２１が取り付けられている。また、吐出口６にも同様に、フランジ金具２２が取り付けられている。
【００１９】
図３に示すように、ロータケーシング７には、一対の３葉式ロータ２５，２５が収められている。ロータ２５のロータ軸２６は、ポンプケーシング４の両側に夫々固定されたハウジング３０，３１に装着したベアリング３２，３２により回転自由に支持するように設けられている。下方のロータ軸２６のハウジング３０から突出する一端にはプーリ６６を取付け、駆動モータ６５により伝動ベルト６７を介して該プーリ６６を回転駆動するように設けられている。ロータ軸２６の他端にはタイミングギア３３を夫々固定し、それらのタイミングギア３３，３３を噛合するように設けている。３４はハウジング３１の開口部に取り付けたギアカバーである。
【００２０】
ハウジング３０，３１には、ロータ軸２６を支持するベアリング３２の奥に、公知のメカニカルシールを収納したスタッフィングボックス３６が設けられている。
【００２１】
図４に示すように、３葉式ロータ２５については、ロータ軸２６を中心にして１２０度の等角度間隔で放射方向に延びるステンレス製芯金部２６ａの先端部２６ｂに、ウレタンゴム製ロータ片２７が夫々装着されている。そして、一対のロータ２５，２５は、ロータ片２７の頂部２７ｔとロータケーシング７の内面７ｉとの間隔を０．３ｍｍ程度に保たれて互いに反対方向へ回転することができるように設けられている。
【００２２】
（軸封部）
図５に示すように、ロータ軸２６には、ウレタン製ショックゴム３７とシールリング３８とが３葉式ロータ２５の側端面に密着するように順に装着されている。３８ａはシールリング３８の外端面に設けられた金属製シールリングである。ベアリング３２の外輪３２ａの内側にはオイルシール４０が内装されたカラー３９を嵌着し、そのカラー３９の奥にフローティングシート４１を嵌着している。４１ａはフローティングシート４１の端面に設けられた金属製シールリングである。４２はフローティングシート４１の縮径部４１ｂに装着されると共にカラー３９の内端面に密着するように設けられたＯリングである。４３はショックゴム３７の内方に形成された段部３７ａと、シールリング３８の内端面の間に介装されたコイルスプリングである。４４はベアリング３２の外方でハウジング３０の内溝３０ｂに装着された止めリング、４５は止めリング４４の外方でハウジング穴３０ａに装着されたダストシールである。
【００２３】
しかして、シールリング３８の金属製シールリング３８ａと、フローティングシート４１の金属製シールリング４１ａとをコイルスプリング４３の弾力で接触させることにより軸封を施すメカニカルシールが構成される。なお、他方のハウジング３１側についても、同様のメカニカルシールによる軸封が施されている。
【００２４】
図６には、３葉式２軸容積回転ポンプ３のロータ２５の回転角度を２０度毎に変化させて連続的に表した状態を示す。
【００２５】
ポンプケーシング４の吸込側には、真空圧力−２０ｋＰａ程度で開放作動する空気流入量調整弁５０を設けている。詳しくは、図７に示すように、空気流入量調整弁５０の本体５１内に取り付けたコイルスプリング５２によってボール弁５５を、本体５１の内ネジ５１ａに螺合されたキャップ５７の弁座５８に弾接するように設けられている。５３はコイルスプリング５２の上部に取り付けられてボール弁５５を支承する座片である。
【００２６】
６１は空気流入量調整弁５０のキャップ５７に接続された流入管６０に取り付けられた開閉弁である。６２は開閉弁６１の開度を調整する調整レバーである。なお、開閉弁６１は手動式に限らず、タイマーと電磁弁（図示せず）を用いる自動開閉式とすることも可能である。
【００２７】
なお、この実施例では空気流入量調整弁５０により外気を取り込むようにしているが、本考案はこれに限定されることなく、空気流入量調整弁５０に代えて空気導入管（図示せず）を採用することも可能である。
【００２８】
ところで、本考案の水浄化装置Ａに採用している３葉式２軸容積回転ポンプ３は容積式ポンプであるため、水と空気を同時に吸引することができる。このポンプ３のロータ２５，２５が回転作動することにより、１回転中に６回、水と空気がロータ２５，２５によって衝突・撹拌・圧縮作用を繰り返して吐出口６側の溶存酸素濃度を高めることができ、これにより汚染された水の浄化を促進することが可能となる。
【００２９】
しかして、３葉式２軸容積回転ポンプ３の運転により吸入管７０からストレーナ７１を介して河川又は池若しくは湖沼の汚染された水を吸い込むと共に空気流入量調整弁５０から取り込まれる空気をロータケーシング７内で生ずる圧縮作用により微細化し、その微細化された気泡混じりの水を排出管７５から河川等の水中に吹き込むようにした本考案に係る小型船を利用した水浄化装置Ａが構成される。
【００３０】
（実験１）
本考案に係る水浄化装置に採用した３葉式２軸容積回転ポンプと、渦巻きポンプ（比較例１）、ブロワを用いる散気管（比較例２）において、溶存酸素（ＤＯ）濃度を比較する実験を表１に示す条件の下で行なった。その結果を図８のグラフに示す。
【００３１】
（実験方法）
用水路の水（水温：２４℃）を水槽（容積：２９００リットル）に汲み上げ、空気を３０分間混入させながら運転し、その後運転を停止して水槽内の溶存酸素濃度の変化を比較した。なお、吸込空気量の吐出水量に対する割合は、本考案の３葉式２軸容積回転ポンプで４０％、比較例１の渦巻きポンプで５％である。
【００３２】
【表１】
0003169658.tif 000003
【００３３】
実験の結果、３０分間運転後の溶存酸素濃度は、本考案の容積回転ポンプでは８（ｍｇ／ｌ）、比較例１のポンプでは６．５（ｍｇ／ｌ）、比較例２のブロワでは５．９（ｍｇ／ｌ）となり、本考案の容積回転ポンプは２４℃の飽和溶存酸素濃度８．２５（ｍｇ／ｌ）に近いことが確認された。また、２４時間放置後においても、溶存酸素濃度の低下が少ないことが確認された。これらのことから、本考案によれば水中へ空気が十分に溶解されると判断される。
【００３４】
（実験２）
本考案に係る水浄化装置において、吐出水量（ｌ／ｍｉｎ）に対する吸込空気量（ｌ／ｍｉｎ）の割合をポンプの回転数を変えて測定する実験を表２に示す条件の下で行なった。その結果を図９のグラフに示す。
【００３５】
【表２】
0003169658.tif 000004
【００３６】
実験の結果、吐出水量に対する吸込空気量の割合は、２０〜３５％であることが確認された。参考までに、渦巻きポンプにおける上記割合は、５〜１０％が限度であった。
【符号の説明】
【００３７】
Ａ・・・小型船を利用した水浄化装置（水浄化装置）
３・・・３葉式２軸容積回転ポンプ
４・・・ポンプケーシング
５・・・吸込口
６・・・吐出口
２５，２５・・・３葉式ロータ
５０・・・空気流入量調整弁
６５・・・駆動モータ
７０・・・吸入管
７１・・・ストレーナ
７５・・・排出管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
0003169658.tif 000008
【図５】
0003169658.tif 000009
【図６】
0003169658.tif 000010
【図７】
0003169658.tif 000011
【図８】
0003169658.tif 000012
【図９】
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