(57)【要約】【課題】気泡が充分に細小化されると共に、水中に略均一に且つ長期に亘って安定して吐出されることにより、浄水効果が有利に発揮され得る新規な構造の浄水用ブロックを提供すること。【解決手段】河川１２等の底部２４に敷設されるポーラスコンクリート製のブロック本体３０に対して、外周面に複数のエア吐出孔４６を設けた通気管体３６を埋設配置し該通気管体３６に圧縮エアを供給するエア供給管路４４を接続する一方、連続した微小空隙を備えた通気部材４８で通気管体３６のエア吐出孔４６を被覆せしめることにより、かかる圧縮エアがエア吐出孔４６から通気部材４８の微小空隙およびブロック本体３０における該微小空隙よりも大きなサイズの連続空隙を通じてブロック本体３０の上面２８から噴出されるようにした。【選択図】  図６
2004330066.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周壁部を貫通して外周面に開口する複数のエア吐出孔が形成された通気管体と、
該通気管体に接続されて、外部から供給される圧縮エアを該通気管体に導くエア供給管路と、
全体として連続した微小空隙を有しており、前記通気管体の前記各エア吐出孔を覆うことにより該エア吐出孔から吐出される圧縮エアを該微小空隙を通じて吐出させる通気部材と、
該通気部材における前記微小空隙よりも大きなサイズの連続空隙を有しており、該通気部材の外側から前記通気管体を覆うように形成されることにより該通気管体が略水平方向に延びるように埋設配置されて、該通気管体の前記エア吐出口から該通気部材の該微小空隙を通じて吐出される圧縮エアが該連続空隙を通じて外部に噴出されるようにした、河川等の底部に敷設されるポーラスコンクリート製のブロック本体とを、
含んで構成したことを特徴とする浄水用ブロック。
【請求項２】
前記通気部材を、多数の粒子を相互に接着した多孔質材で形成した請求項１に記載の浄水用ブロック。
【請求項３】
前記通気管体における少なくとも前記エア吐出口の開口部位を周方向の全周に亘って覆うように、前記通気部材を該通気管体の外周面上に密着状態で形成した請求項１又は２に記載の浄水用ブロック。
【請求項４】
前記通気管体を無端の環状として、全体が略水平に延びるように前記ブロック本体に埋設配置した請求項１乃至３の何れかに記載の浄水用ブロック。
【請求項５】
前記通気管体における前記エア吐出孔を、前記ブロック本体の裏面側に向かって開口せしめた請求項１乃至４の何れかに記載の浄水用ブロック。
【請求項６】
前記通気管体を、前記ブロック本体の厚さ方向中央よりも裏面側に位置せしめた請求項１乃至５の何れかに記載の浄水用ブロック。
【請求項７】
前記ブロック本体の裏面において、前記河川等の流水方向に延びる逆凹溝を形成した請求項１乃至６の何れかに記載の浄水用ブロック。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れかに記載の浄水用ブロックを製造するに際して、
前記通気部材の成形型内に前記通気管体をセットして該通気部材を成形することにより、該通気部材を、その成形と同時に該通気管体の外周面に密着させて組み付けると共に、それら通気管体と通気部材の組付体を前記ブロック本体の成形型内にセットして該ブロック本体を成形することにより、該ブロック本体の成形と同時に該組付体を該ブロック本体に埋設配置せしめることを特徴とする浄水用ブロックの製造方法。
【請求項９】
前記通気部材の成形型内に該通気部材の成形材料を投入充填する際に、前記通気管体における前記エア吐出孔が、鉛直下方となる略半周の領域にだけ位置せしめられるようにした請求項８に記載の浄水用ブロックの製造方法。
【請求項１０】
請求項１乃至７の何れかに記載の浄水用ブロックを河川等の底部に少なくとも一つ敷設して、前記エア供給管路を通じて圧縮エアを前記通気管路に供給せしめることにより、かかる圧縮エアを前記ブロック本体の上面から噴出せしめるようにしたことを特徴とする浄水装置。
【請求項１１】
前記河川等における前記浄水用ブロックの敷設領域の少なくとも上流側に、ポーラスコンクリートからなる透水性の堰を形成した請求項１０に記載の浄水装置。
【請求項１２】
前記河川等の底部に前記浄水用ブロックの複数を敷設すると共に、それら複数の浄水用ブロックにおける前記エア供給管路を相互に接続する連通管路を設けることにより共通の圧縮エア供給路を用いて該各浄水用ブロックの前記通気管体に圧縮エアを供給するようにする一方、それら各浄水用ブロックの該通気管体への圧縮エアの供給圧を各別に調節する調圧バルブを設けて、かかる圧縮エアの供給圧をそれぞれ調節可能とした請求項１０又は１１に記載の浄水装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、河川等の浄水関連の技術に係り、特に、河川等の底部に配設されることによって、水中に効率的に曝気を行って微生物の繁殖等による水の浄化作用を向上させることの出来る新規な構造の浄水用ブロックと、かかる浄水用ブロックを安定した品質で容易に製造することの出来る新規な製造方法、更に、かかる浄水用ブロックを用いて河川等の浄水作用をより効果的に為し得る新規な構造の浄水装置に関するものである。
【０００２】
【背景技術】
河川や海岸、用排水路、湖沼、池、貯水路や水槽等の通水乃至は貯水施設（以下、「河川等」と総称する。）における流水や貯水の浄水装置の一種として、従来から、例えば特許文献１等に示されているように、河川等の底部から曝気せしめて好気性の微生物を繁殖させ、微生物の汚水分解作用等によって浄水を図る構造のものが知られている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−９４８９号公報
【０００４】
ところで、曝気による浄水効果を有効に実現するためには、水中での気泡の有効接触面積を大きくするために、河川等の底部の広い範囲に亘って略均等に、且つ細かい気泡状のエアを噴出させることが要求される。
【０００５】
ところが、従来の浄水装置は、上記特許文献１にも記載されているように、河川等の底部に設けた配管用スペースに曝気用管体を配設して、この管体に圧縮エアを供給し、管体に穿孔した多数の吐出孔を通じて吐出させた圧縮空気を、必要に応じて通気性の濾材を通じて、河川等の水中に吐出させるようにした単純な構造であることから、水中への吐出エアの拡散が不十分で、吐出エアの分布に著しい偏りが発生する場合が多く、有効な浄水効果が得られ難いという問題があった。
【０００６】
そこで、このような問題に鑑み、本出願人は、先に、特願２００１−３６５７９７号明細書および図面において、河川等の底部に敷設されるポーラスコンクリート製のブロックに対して、外周面に複数のエア吐出孔を設けた通気管体を略水平方向に延びるように埋設配置すると共に、該通気管体に圧縮エアを供給するエア供給管路を設けて、該エア供給管路を通じて圧縮エアを供給することにより、かかる圧縮エアがエア供給管路のエア吐出孔からブロックの連続した空隙を通じてブロックの上面から噴出せしめられるようにした浄水用ブロックを提案した。
【０００７】
かかる先願に従う構造とされた浄水用ブロックにおいては、水底に安定して設置することが出来ると共に、ポーラスコンクリートの連続空隙を巧く利用して、通気管体のエア吐出口から吐出される圧縮エアをブロック内で拡散させてブロック上面の広い領域から水中に噴出させることが出来るのである。
【０００８】
ところが、このような浄水用ブロックの実用に際しては、設置される場所の環境や地形等の条件により、吐出される圧縮エアの拡散や均一化、微細化等に関して一層高度な要求が課される場合があり、かかる浄水用ブロックに関して、更なる改良が必要となる場合があった。
【０００９】
【解決課題】
ここにおいて、本発明は上述の如き事情を背景として為されたものであって、その解決課題とするところは、先願に係る浄水用ブロックと同様に水中に効率的に曝気を行うことの出来る浄水用ブロックであって、特に、ブロック上面から水中に噴出される気泡の更なる微小化と、広範囲に亘る更なる均一化が図られ得る、改良された構造の浄水用ブロックと、その好適な製造方法を提供することにある。
【００１０】
【解決手段】
以下、このような課題を解決するために為された本発明の態様を記載する。なお、以下に記載の各態様において採用される構成要素は、可能な限り任意の組み合わせで採用可能である。また、本発明の態様乃至は技術的特徴は、以下に記載のものに限定されることなく、明細書全体および図面に記載され、或いはそれらの記載から当業者が把握することの出来る発明思想に基づいて認識されるものであることが理解されるべきである。
【００１１】
（浄水用ブロックに関する本発明の態様１）
浄水用ブロックに関する本発明の態様１の特徴とするところは、（ａ）周壁部を貫通して外周面に開口する複数のエア吐出孔が形成された通気管体と、（ｂ）該通気管体に接続されて、外部から供給される圧縮エアを該通気管体に導くエア供給管路と、（ｃ）全体として連続した微小空隙を有しており、前記通気管体の前記各エア吐出孔を覆うことにより該エア吐出孔から吐出される圧縮エアを該微小空隙を通じて吐出させる通気部材と、（ｄ）該通気部材における前記微小空隙よりも大きなサイズの連続空隙を有しており、該通気部材の外側から前記通気管体を覆うように形成されることにより該通気管体が略水平方向に延びるように埋設配置されて、該通気管体の前記エア吐出口から該通気部材の該微小空隙を通じて吐出される圧縮エアが該連続空隙を通じて外部に噴出されるようにした、河川等の底部に敷設されるポーラスコンクリート製のブロック本体とを、含んで構成した浄水用ブロックにある。
【００１２】
このような本態様に従う構造とされた浄水用ブロックにおいては、外部の空気圧源からエア供給管路を通じて通気管体に供給される圧縮エアが、通気管体のエア吐出孔から通気部材の微小空隙を通じてブロック本体の内部に吹き出し、更にブロック本体の連続空隙を通じて該ブロック本体の上面から噴出せしめられる。そこにおいて、本態様では、通気管体のエア吐出孔が微小空隙を備えた通気部材で覆われており、更に通気部材の外側が連続空隙を備えたブロック本体で覆われていることから、エア吐出孔から吐出された圧縮空気が通気部材の微小空隙で細小化された後、ブロック本体の連続空隙を通じて広い範囲に拡散されることとなる。
【００１３】
従って、かかる浄水用ブロックにおいては、ブロック上面の広い領域で細小な気泡とされた空気が略均一に噴出されて、水中の単位容積あたりの気泡数が充分に多くされる。その結果、水中の広い領域で優れた接触効率の曝気が実現され得て、好気性微生物の増殖等に伴う浄水効果の向上が図られ得るのである。
【００１４】
しかも、通気管体を通じて供給される圧縮空気には、通気管体のエア吐出孔を覆う通気部材の微小空隙による通気抵抗に基づいて有効な静圧が及ぼされることから、圧縮空気の送気量をそれ程多くすることなく、安定した略一定量の曝気を、上述の如く微細で且つ広い領域に亘って行うことが出来る。また、水中に噴出せしめられる気泡の微細化で、水に対する気泡の接触効率が大きくされることから、送気量を抑えつつ、曝気による浄水効果を有利に得ることも可能となる。
【００１５】
さらに、通気管体に供給される圧縮空気の大きな静圧に基づいて通気管体のエア吐出孔を通じての吐出圧を大きく設定することが出来ることから、通気管体の傾斜等によってエア吐出口に多少の高低差が生じた場合でも、特定のエア吐出口への吐出空気の偏りが抑えられるのであり、それ故、各種の施工条件下で、上述の如き広い領域での曝気効果が、一層安定して発揮され得るのである。
【００１６】
また、本態様の浄水用ブロックにおいては、通気管体のエア吐出孔から吐出された圧縮空気の水中噴出までの通過経路が、通気部材の微小空隙とブロック本体の通気空隙との二段階構造とされており、先ず、通気部材の微小空隙で微細化された圧縮空気が、それよりも大きな通気空隙で広範囲に広げられた後に、水底面となるブロック上面から水中に吐出されることから、圧縮空気で形成された気泡が、微細状態を保ったままで広い領域で水中に吐出されることとなる。
【００１７】
更にまた、本態様の浄水用ブロックでは、ポーラスコンクリートで構成されたブロック本体を巧く利用することによって、製造コストが高くなり易い微小空隙の通気部材の容量を抑えつつ、水中への噴出空気の微細化が実現され得るのであり、製造コストも低く抑えることが出来る。加えて、ポーラスコンクリートを採用したことで、適当な重量が付与されることから、特別な固定構造を採用しなくても、水底の目的とする位置に安定して設置することが可能であり、施工も容易であるといった利点がある。加えて、本態様の浄水用ブロックは、例えば河川や海岸等の水底に設置することにより、洪水や波浪等による河床や海底の洗掘を防止する効果もあり、水底や更にはそこに生息する動植物まで保護することが出来るといった利点もある。
【００１８】
（浄水用ブロックに関する本発明の態様２）
浄水用ブロックに関する本発明の態様２の特徴とするところは、浄水用ブロックに関する本発明の前記態様１において、前記通気部材を、多数の粒子を相互に接着した多孔質材で形成したことにある。
【００１９】
このような本態様においては、微小空隙が容易に形成され得ると共に、粒子の大きさ等を適宜に変更することにより、通気部材の空隙の大きさ等を容易に調節することも可能となる。なお、粒子としては、例えば砂や砕砂、ガラス粒子、その他これらに類似する材料が適宜に採用される。また、多数の粒子を接着する手段としては、設置される水中の環境等を考慮してエポキシ系等の公知の合成樹脂系接着剤が好適に採用されることとなり、例えば、シンコー株式会社製のシンコーグラベルＧ特殊樹脂（商品名）等が好適に採用される。
【００２０】
（浄水用ブロックに関する本発明の態様３）
浄水用ブロックに関する本発明の態様３の特徴とするところは、浄水用ブロックに関する本発明の前記態様１又は２において、前記通気管体における少なくとも前記エア吐出口の開口部位を周方向の全周に亘って覆うように、前記通気部材を該通気管体の外周面上に密着状態で形成したことにある。
【００２１】
このような本態様においては、エア吐出孔を通気部材によって容易に且つ安定して覆うことが出来、目的とする吐出空気の微細化が優れた耐久性をもって安定して発揮され得ることとなる。
【００２２】
（浄水用ブロックに関する本発明の態様４）
浄水用ブロックに関する本発明の態様４の特徴とするところは、浄水用ブロックに関する本発明の前記態様１乃至３の何れかにおいて、前記通気管体を無端の環状として、全体が略水平に延びるように前記ブロック本体に埋設配置したことにある。
【００２３】
このような本態様においては、ブロック本体内への通気管体の配設本数を少なく出来ると共に、通気管体へのエア供給口も少なく出来、圧縮空気の供給のための配管構造も簡略とすることができる。なお、無端環状の通気管体の具体的形状は限定されるものでないが、例えば、相互に平行に延びる複数本の直管部分を有する形状としてロ字形や日字形などの無端形状が好適に採用される。
【００２４】
（浄水用ブロックに関する本発明の態様５）
浄水用ブロックに関する本発明の態様５の特徴とするところは、浄水用ブロックに関する本発明の前記態様１乃至４の何れかにおいて、前記通気管体における前記エア吐出孔を、前記ブロック本体の裏面側に向かって開口せしめたことにある。
【００２５】
このような本態様においては、エア吐出孔から吐出される圧縮空気が、下方に向かって吐出された後、通気部材の微小空隙とブロック本体の連続空隙を通じて上方に導かれることから、圧縮空気の吐出された後の微小空隙や連続空隙の通過距離が長くなる。従って、通気部材やブロック本体のサイズに対して圧縮空気の通過距離が効率的に確保され得て、微小空隙や連続空隙による圧縮空気の微小化や拡散化の効果が有利に発揮され得るのである。
【００２６】
（浄水用ブロックに関する本発明の態様６）
浄水用ブロックに関する本発明の態様６の特徴とするところは、浄水用ブロックに関する本発明の前記態様１乃至５の何れかにおいて、前記通気管体を、前記ブロック本体の厚さ方向中央よりも裏面側に位置せしめたことにある。
【００２７】
このような本態様にあっては、通気管体のエア吐出口から吐出されて通気部材の微小空隙からブロック本体内に吐出せしめられた圧縮空気の、かかるブロック本体内での通過距離が実質的に大きく確保されることとなり、ブロック本体における圧縮空気の拡散効果が一層有利に発揮され得る。
【００２８】
（浄水用ブロックに関する本発明の態様７）
浄水用ブロックに関する本発明の態様７の特徴とするところは、浄水用ブロックに関する本発明の前記態様１乃至６の何れかにあって、前記ブロック本体の裏面において、前記河川等の流水方向に延びる逆凹溝を形成したことにある。
【００２９】
このような本態様においては、浄水用ブロックの下側で支持盤床との間に暗渠形態の流水路や帯水領域を形成することが可能であり、ブロックから吐出される圧縮エアによって、これら形態の流水路や帯水領域からブロック内の空隙を通じて表面に至る水の流れを作ることによって、ブロック内部や表裏における微生物の繁殖の更なる向上、ひいては浄水効果の更なる向上を図ることも可能となる。
【００３０】
（浄水用ブロックの製造方法に関する本発明の態様１）
浄水用ブロックの製造方法に関する本発明の態様１の特徴とするところは、上述の如き何れかの態様に係る本発明に従う構造とされた浄水用ブロックを製造するに際して、前記通気部材の成形型内に前記通気管体をセットして該通気部材を成形することにより、該通気部材を、その成形と同時に該通気管体の外周面に密着させて組み付けると共に、それら通気管体と通気部材の組付体を前記ブロック本体の成形型内にセットして該ブロック本体を成形することにより、該ブロック本体の成形と同時に該組付体を該ブロック本体に埋設配置せしめるようにしたことにある。
【００３１】
このような本発明方法に従えば、ブロック本体の成形に際して、予めエア吐出孔を通気部材で覆蓋せしめた通気管体を成形型内にセットして、かかる通気部材をブロック本体の成形材料中に埋め込むことにより、ポーラスコンクリート材料による通気管体のエア吐出孔の目詰まり等が効果的に防止され得る。
【００３２】
（浄水用ブロックの製造方法に関する本発明の態様２）
浄水用ブロックの製造方法に関する本発明の態様２の特徴とするところは、浄水用ブロックの製造方法に関する本発明の前記態様１において、前記通気部材の成形型内に該通気部材の成形材料を投入充填する際に、前記通気管体における前記エア吐出孔が、鉛直下方となる略半周の領域にだけ位置せしめられるようにしたことにある。
【００３３】
このような本発明方法に従えば、通気部材の成形材料を成形型内に充填して通気部材を成形する際に、成形型内にセットされる通気管体のエア吐出孔への通気部材の成形材料の入り込みに起因する目詰まり等を防止することが出来る。
【００３４】
（浄水装置に関する本発明の態様１）
浄水装置に関する本発明の態様１の特徴とするところは、浄水用ブロックに関する上述の如き何れかの態様に係る本発明に従う構造とされた浄水用ブロックを、河川等の底部に少なくとも一つ敷設して、前記エア供給源を通じて圧縮エアを供給せしめることにより、かかる圧縮エアを前記ブロックの上面から噴出せしめるようにした浄水装置にある。
【００３５】
このような本態様に従う構造とされた浄水装置においては、河川等の底部の広い底面から略均一に曝気することが出来るのであり、それによって、好気性微生物等による浄水の効果が効率的に発揮され得るのである。
【００３６】
しかも、適当な大きさや形状で製造された浄水用ブロックを採用したことにより、低コストで容易に施工することが出来ると共に、現場打ちに比して工期短縮も図られ得る。また、適当な大きさや形状の浄水用ブロックの複数を組み合わせて敷設することにより、各種の大きさや形状の河川等に対して、容易に且つ効率的に対処して、河川等の底部に設置することが出来るのである。
【００３７】
（浄水装置に関する本発明の態様２）
浄水装置に関する本発明の態様２の特徴とするところは、浄水装置に関する本発明の前記態様１において、前記河川等における前記浄水用ブロックの敷設領域の少なくとも上流側に、ポーラスコンクリートからなる透水性の堰を形成したことにある。
【００３８】
このような本態様においては、ポーラスコンクリートの連続空隙を巧く利用して、浄水装置の設置エリアの流水を穏やかにして著しい乱流を抑えることが出来るのであり、それによって、浄水装置による曝気に基づく浄水効果を一層効率的に発揮させることが可能となる。
【００３９】
（浄水装置に関する本発明の態様３）
浄水装置に関する本発明の態様３の特徴とするところは、浄水装置に関する本発明の前記態様１又は２において、前記河川等の底部に前記浄水用ブロックの複数を敷設すると共に、それら複数の浄水用ブロックにおける前記エア供給管路を相互に接続する連通管路を設けることにより共通の圧縮エア供給路を用いて該各浄水用ブロックの前記通気管体に圧縮エアを供給するようにする一方、それら各浄水用ブロックの該通気管体への圧縮エアの供給圧を各別に調節する調圧バルブを設けて、かかる圧縮エアの供給圧をそれぞれ調節可能としたことにある。
【００４０】
このような本態様においては、複数の浄水用ブロックの各通気管路に対して、共通の連通管路を通じて圧縮空気を供給することが出来ると共に、各通気管路の設置高さの相違等を考慮して圧縮エアの供給圧を適宜に調節することが出来ることから、圧縮エアの簡単な供給系管路構造によって、河川等の底部に敷設された浄水用ブロックの全体に亘って均一な曝気が有利に実現可能となるのである。
【００４１】
【発明の実施形態】
以下、本発明を更に具体的に明らかにするために、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ、詳細に説明する。
【００４２】
先ず、図１〜３には、本発明の一実施形態としての浄水装置１０が示されている。この浄水装置１０は、曝気槽１４や一対の静流槽１６，１６を含んで構成されており、例えば家庭排水が流れ込む用水路や河川等のような汚染水が通水せしめられる流水路１２に設置される。なお、以下の説明中、図１，２の左側を上流側とすると共に、図１，２の右側を下流側とする。
【００４３】
より詳細には、浄水装置１０の一部を構成する一対の静流槽１６，１６は、それぞれ、曝気槽１４の上流側と下流側に設けられており、上下流の竪壁１８，２０および貝殻培地２２からなる。上下流の竪壁１８，２０は、それぞれ、矩形板形状を有するポーラスコンクリート製とされており、流水路１２の底部２４に対して略垂直に立設されていると共に、流水方向に離隔して対向位置せしめられている。また、これら各竪壁１８，２０の対向面間に形成された静流槽１６の底部２４には、貝殻培地２２が設けられている。この貝殻培地２２は、静流槽１６に牡蠣殻等の貝殻を直接に或いは透水性の適当な網袋等に収容したものを詰め込むことによって形成されており、必要に応じて、パピルス等の水生植物が植栽されるようになっている。
【００４４】
また、流水路１２上において一対の静流槽１６，１６の間には、曝気槽１４が設置されている。この曝気槽１４は、上流側の静流槽１６の下流側竪壁２０と下流側の静流槽１６の上流側竪壁１８の間に形成されており、本実施形態では、これら上下流側の静流槽１６，１６の下流側竪壁２０と上流側竪壁１８によって、堰が構成されている。また、曝気槽１４の底部には、浄水用ブロックとしての曝気用ブロック２６の複数枚が、殆ど隙間なく並べられて、全体として略水平な、若しくは上流側から下流側に向かって僅かに下傾した水路底面２８が形成されている。
【００４５】
かかる曝気用ブロック２６は、図４〜５にも拡大して示されているように、厚肉の略矩形板形状を呈するブロック本体３０を含んで構成されている。ブロック本体３０は、連続空隙を有する多孔質のポーラスコンクリート製品からなり、周知の物であることから詳細な説明を割愛するが、所定粒度の骨材をモルタル等で被覆するようにして接点で固着した多孔質構造を有している。具体的には、例えば、セメント、水、骨材、混和材、混和剤等を練り混ぜた材料を用いて、必要に応じて防錆鉄筋等を配設した型枠内に打設することによって、ブロック本体３０を含む曝気用ブロック２６を、鉄筋コンクリート構造として、或いは無筋コンクリート構造で製造することが可能である。なお、骨材としては、単粒度乃至は混合の砕石が有利に用いられる。また、骨材の粒度は、適当な大きさの連続空隙を形成するために、ＪＩＳ  Ａ  ５００１に規定の５号（１３〜２５ｍｍ）、６号（５〜１３ｍｍ）、７号（２．５〜５ｍｍ）程度が望ましい。更にまた、混和剤としては、高性能減水剤や高性能ＡＥ減水剤等が採用可能であり、混和材としては、シリカフュームやフライアッシュ、高炉スラグ等が採用可能である。
【００４６】
また、曝気用ブロック２６の下面には、下方に向かって開口する逆凹溝形の凹所３２が、ブロック２６の設置状態下で流水方向に延びるように形成されており、それによって、複数の曝気用ブロック２６を敷設して形成された流水路１２の底壁部内に流水方向に連続して延びる暗渠構造の通水路３４が形成されている。
【００４７】
更にまた、各静流槽１６を画成する上下流の竪壁１８，２０も、前述の如く、その略全体がポーラスコンクリートによって形成されていることにより、連続空隙を通じて流水が透過せしめられるようになっており、上下流の竪壁１８，２０を流水が透過することによって、著しい乱流が軽減乃至は抑えられて、穏やかな全体的な流れ状態で汚水（浄化対象水）が曝気槽１４を流通せしめられるようになっている。
【００４８】
さらに、このような曝気用ブロック２６には、通気管体としてのエア吐出管３６の一対が埋設されている。かかるエア吐出管３６は、全長の長い一対の第一管体３８，３８と全長の短い一対の第二管体４０，４０がそれぞれ対向配置されて各端部が連接されることにより、全体として無端の矩形枠状体乃至は矩形環状体とされている。なお、かかるエア吐出管３６は、例えば、市販されている塩化ビニル管や金属管等を用いて形成され得る。また、これら一対のエア吐出管３６，３６は、曝気用ブロック２６の長手方向（図４中の左右方向）に離隔配置されて、各第一管体３８が曝気用ブロック２６の幅方向（図４中の上下方向）の全長より短い長さで、流水方向に直交する方向に延びるように、即ち川幅方向に延びるように配設されている。特に本実施形態では、４本の鉄筋４２が井桁状に組み付けられて曝気用ブロック２６に配設されており、これらの鉄筋４２に固定されることによって、各エア吐出管３６が略水平方向に延びる状態で支持されている。また、各エア吐出管３６における一方の第二管体４０には、曝気用ブロック２６の幅方向に略一定の円形断面で延びるエア供給管路４４が一体形成されており、かかるエア供給管路４４の外方端部が、曝気用ブロック２６の側壁部に開口している。
【００４９】
また、各エア吐出管３６における一対の第二管体４０，４０は、曝気用ブロック２６の長手方向に略水平に配設されている。これにより、両エア吐出管３６，３６の第一管体３６，３６および第二管体４０，４０は、全体としてブロック本体３０の上面と略平行な一つの平面上に配設されている。
【００５０】
また、エア吐出管３６における各第一管体３８には、その管壁に対してエア吐出孔としての複数の吐出孔４６が貫設されている。これら複数の吐出孔４６は、図６にも拡大して示されているように、曝気用ブロック２６の敷設状態下で、第一管体３８の鉛直下側の半周部分に位置するように、換言すれば第一管体３８の鉛直上側の半周部分には開口しないように位置設定されている。本実施形態では、例えばエア吐出管３６の長手方向で所定距離を隔てた６箇所において、鉛直下方に開口，形成されている。特に本実施形態では、エア吐出管３６がブロック本体３０の厚さ方向の略中央部分に配されていることにより、エア吐出管３６における吐出孔４６の開口位置が、ブロック本体３０の厚さ方向の中央より下方に位置しており、それによって、吐出孔４６の開口位置からブロック本体３０の上面までの距離が充分に確保されている。
【００５１】
なお、これら吐出孔４６においては、第一管体３８の長手方向での間隔を相互に異ならせたり、或いは開口の口径を相互に異ならせることも可能である。例えば、エア供給管路４４側に近設される３箇所の吐出孔４６の口径を、エア供給管路４４から離隔した側に位置する３箇所の吐出孔４６の口径よりも僅かに小さくしても良い。これにより、仮に、後述するエア供給口の配設位置の設定に伴ってエア吐出管３６の長手方向での圧力差が問題となった場合にも、各吐出孔４６から吐出される圧縮空気量の均一化を図ることが、比較的容易に可能となる。
【００５２】
また、エア吐出管３６の第一管体３８には、通気部材としての通気ブロック４８が固着されている。通気ブロック４８は、例えば珪砂とエポキシ樹脂を混練したものを成形固化せしめることにより形成されており、相互に固着された珪砂の粒子管に全体として連続した空隙（気孔）を備えている。このような通気ブロック４８では、通気ブロック４８の空隙の大きさが、ポーラスコンクリートからなるブロック本体３０の空隙よりも充分に小さく設定されている。また、本実施形態では、通気ブロック４８の内周面と第一管体３８の外周面との間において全体に連続した隙間が形成されないように、通気ブロック４８が第一管体３８の表面に接して形成されている。これにより、第一管体３８における吐出孔４６が通気ブロック４８で覆われて、吐出孔４６から吐出された圧縮空気が通気ブロック４８の微小空隙に対して直接的に吹き込まれるようになっている。更にまた、通気ブロック４８およびエア吐出管３６は、何れも、ブロック本体３０との間において全体に連続した隙間が形成されないように、ブロック本体３０に対して接するように形成されている。
【００５３】
さらに、本実施形態では、上述の如き構造とされた曝気用ブロック２６の製造方法に関して、特に限定されるものでないが、例えば、以下の如き一具体例としての製造方法が採用される。
【００５４】
先ず、塩化ビニル製の管体を組み合わせて相互に接続し、または湾曲成形することにより、一対の第一管体３８，３８と一対の第二管体４０，４０を有するエア吐出管３６，３６を形成すると共に、各エア吐出管３６に、エア供給管路４４を設ける。また、各第一管体３８には、鉛直下方に位置する部位に、長手方向に間隔をおいて複数の吐出孔４６を貫設する。
【００５５】
次いで、両第一管体３８，３８を図示しない型枠内の所定位置にセットした状態下で、前述の通気ブロック４８の成形材料を該型枠内に充填して成形する。なお、型枠内で通気部材を成形するに際しては、エア吐出管３６を、その第一管体３８に形成された吐出孔４６が鉛直下方に向かって開口する状態で、換言すれば吐出孔４６が開口していない方の半周部分を鉛直上方として、型枠の上方から通気ブロック４８の成形材料を充填する。これにより、第一管体３８に設けられた各吐出孔４６を、微小空隙を有する通気ブロック４８で覆う。
【００５６】
さらに、図示しない所定のコンクリート型枠内に井桁状に組み付けた複数の鉄筋４２を配設せしめた後、通気ブロック４８を被着せしめた一対のエア吐出管３６，３６を位置決めして型枠内にセットする。特に、本実施形態では、エア吐出管３６を、ブロック本体３０の厚さ方向の略中央部分において水平方向に延びるようにセットする。その後、かかるコンクリート型枠内にポーラスコンクリート材料を打設し、バイブレータで充填することにより、曝気用ブロック２６を形成する。
【００５７】
これにより、かかる曝気用ブロック２６においては、エア吐出管３６の外周面および通気ブロック４８の外周面の実質的に全面に対してポーラスコンクリートが接触せしめられるようにされる。そして、エア吐出管３６の吐出孔４６から圧縮エアが噴出されると、それが通気ブロック４８の多数の連続した微小空隙に導かれると共に、これら微小空隙を通過した後、ブロック本体３０の連続空隙に導かれるようになっている。
【００５８】
而して、このような構造とされた曝気用ブロック２６は、流水路１２の幅方向に２枚を隙間なく繋げ、且つ流水路１２の長手方向（流水方向）にも多数枚を繋げた状態で流水路１２の底部２４に敷設されており、それによって、曝気槽１４の略全体の底部が曝気用ブロック２６で構成されている。更に、曝気槽１４内における流水路１２の両方の側壁部５０，５０には、連通管路５２ａ，５２ｂが、流水方向の略全長に亘って延びて配設固定されている。これらの連通管路５２ａ，５２ｂは、下流側の両端部が川幅方向に延びる接続管５４で相互に連通されて全体として一本の略Ｕ字型の連通管路５２とされている。また、一方の河岸に配設された連通管路５２ａの上流側端部が流体密に封止されており、他方の河岸に配設された連通管路５２ｂの上流側端部に対して、エアポンプ５６からの圧縮エア供給管５８が接続されている。これにより、エアポンプ５６で生ぜしめられる圧縮エアが、圧縮エア供給管５８から連通管路５２に供給されるようになっている。
【００５９】
さらに、これら左右の河岸に配設された連通管路５２ａ，５２ｂには、長手方向に適当な間隔を隔てて複数の分岐管路６０が接続されており、これらの分岐管路６０を介して、エア供給管路４４およびエア吐出管３６における第二管体４０から第一管体３８に対して、それぞれ、エアポンプ５６から圧縮エアが供給されるようになっている。そして、かかる圧縮エアは、第一管体３８の吐出孔４６から通気ブロック４８内に吐出されると共に、通気ブロック４８の微小空隙を通じてブロック本体３０内に吐出され、ブロック本体３０を形成するポーラスコンクリートの連続空隙を通じて曝気槽１４の底面２８から噴出されるようになっている。
【００６０】
また、各分岐管路６０には、それぞれ、調圧バルブ６２が設置されており、この調圧バルブ６２の開度を調節することによって、各エア吐出管３６の吐出孔４６から吐出される圧縮エアの圧力、延いては吐出量を適宜に、且つ複数のエア吐出管３６の間で相対的に調節することが出来るようになっている。即ち、流水路１２の上流から下流に向かって付された高低差が小さい場合には、最上流側と最下流側に配された両第一管体３８，３８間の高低差も小さくなって、各吐出孔４６から吐出される圧縮エアの吐出圧力が全体として略同じ条件で同じように吐出せしめられることとなるが、高低差が大きい場合には、各調圧バルブ６２を調節することにより、各第一管体３８の吐出孔４６から吐出される圧縮空気量を相互に調節することで、対応できるようになっている。
【００６１】
上述の如き構造とされた浄水装置１０においては、エアポンプ５６から供給される圧縮空気が、エア吐出管３６に供給されて吐出孔４６から通気ブロック４８を介して吐出される。そして、かかる圧縮空気は、通気ブロック４８の微小空隙で微細化された後、更にブロック本体３０の連続空隙を通じて、水底となるブロック本体３０の上面から水中に噴出せしめられることとなる。
【００６２】
従って、エア吐出管３６の吐出孔４６から吐出された圧縮空気が、通気ブロック４８の微小空隙で細小化された後、ブロック本体３０の連続空隙を通じて広い範囲に拡散されることから、ブロック上面の広い領域で細小な気泡とされた空気が略均一に噴出されて、水中の広い領域で良好な曝気が実現されて浄水効果が有利に発揮され得る。
【００６３】
また、通気ブロック４８の微小空隙の通気抵抗で、エア吐出管３６の吐出孔４６から吐出される圧縮空気に対して大きな静圧が及ぼされることとなり、安定した略一定量の曝気が有利に実現され得て、目的とする浄水効果の安定化が図られ得るのである。
【００６４】
しかも、微小空隙の通気ブロック４８とポーラスコンクリートで構成されたブロック本体３０の両者を組み合わせて巧く利用することにより、製造コストが高くなり易い微小空隙の通気部材の容量を抑えつつ、水中への噴出空気の微細化が有利に実現され得ると共に、水底への安定した設置が容易に実現可能となる。
【００６５】
また、エア吐出管３６から吐出される圧縮空気に大きな静圧が作用せしめられることから、前述の如き微小な気泡を広範囲に均一に拡散せしめつつ、吐出空気量を少なくすることができるのであり、それ故、例えば連続的な曝気も容易に実現可能となる。そして、連続的な曝気を行うことにより、一層効果的な浄水効果が発揮されると共に、通気ブロック４８の微小空隙やブロック本体３０の連続空隙の目詰まりも効果的に防止されて、長期間に亘って所期の浄水効果が安定して発揮され得ることとなる。
【００６６】
以上、本発明の一実施形態について詳述してきたが、これはあくまでも例示であり、かかる実施形態における具体的な記載によって、本発明は、何等限定されるものでなく、当業者の知識に基づいて種々なる変更，修正，改良等を加えた態様で実施可能であり、また、そのような実施態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限り、何れも、本発明の範囲内に含まれるものであることは、言うまでもない。
【００６７】
例えば、本発明は、例示の如き流水路上に用いられていたが、これに限定されるものでなく、具体的には、特開２０００−２０２４７９号公報に記載の浄化水路や特開２０００−７０９３６号公報に記載の浄水装置、特開２０００−１７６４４７号公報に記載の浄化システム等、曝気を利用した各種の浄水装置に対しても用いられ得る。
【００６８】
また、前記実施形態においては、エア吐出管３６が無端の環状とされていたが、例えば、ストレートな管体の一本乃至は複数本を一つの曝気用ブロック２６に対して略水平方向に延びるように配設することも可能である。
【００６９】
更にまた、前記実施形態では、エア吐出管３６における複数の吐出孔４６が第一管体３８だけに設けられていたが、これに限定されるものでなく、第二管体４０やエア供給管路４４に設けても良い。
【００７０】
また、前記実施形態における通気ブロック４８は、例示の如き形状や材質、構造等に限定されるものでなく、エア吐出管３６の吐出孔４６から吐出される圧縮エアを微小化して吐出させる連続した微小空隙を備えたあらゆる形態の通気部材が採用される。具体的には、例示の如き珪砂の他に砂利等を粒子として用いても良い。
【００７１】
更にまた、前記実施形態において、ブロック本体３０の連続空隙や通気ブロック４８の微小空隙における大きさや形状等は、目的とする浄水効果や設置される環境条件等に応じて適宜に設定される。また、エア吐出管３６に設けられる吐出孔４６の大きさや数、位置なども、特に限定されるものでなく、エア吐出管３６の長さやブロック本体３０における連続空隙の大きさ、ブロック本体３０による被り厚さ寸法、供給される圧縮エアの圧力等を考慮して、設定される。更にまた、通気ブロック４８の形状や大きさ、材質等は、何等限定されるものでなく、吐出孔４６の形状や大きさ、エア吐出管３６やブロック本体３０の材質およびその他の製造条件や配設環境等に応じて、適宜に設定される。
【００７２】
さらに、前記実施形態において採用されるポーラスコンクリートからなるブロック本体３０は、連続空隙を備えており、エア吐出管３６の吐出孔４６を被覆する通気ブロック４８から吐出された圧縮空気を、かかる連続空隙によって表面にまで導き得るものであれば良く、その材料等は特に限定されるものでなく、強度も設置場所等に対応した要求特性を満足するものであれば良い。また、エア供給管路４４に接続されるエア供給源としては、例示の如きエアポンプ５６の他に、例えば送風機等が採用される。
【００７３】
また、前記実施形態においては、ポーラスコンクリートの材料打設時にエア吐出管３６を安定して位置決めするために、ブロック本体３０の型枠内に鉄筋を配筋して、かかる鉄筋にエア吐出管３６を連結固定していたが、エア吐出管３６の配筋による位置決めは、必ずしも必要でない。具体的には、例えば、初めにブロック本体３０の下半分または上半分を型枠内で成形した後、予め通気ブロック４８を被着せしめて別途形成したエア吐出管３６を、かかるブロック本体３０の下半分または上半分に載置せしめた状態で、かかる型枠内にポーラスコンクリートの材料をエア吐出管３６の上から打設して、ブロック本体３０の残りの半分（上半分または下半分）を型枠内で成形することによって、無筋のブロック本体３０の内部の所定位置にエア吐出管３６を埋設することも可能である。
【００７４】
【実施例】
次に、本発明に係る浄水用ブロックをより具体的に明らかにするために、図７に示される如き実験装置６４を用いて行った、曝気特性の測定実験を実施例として説明する。
【００７５】
本実施例の実験装置６４は、ポーラスコンクリートからなる略矩形板形状のブロック本体６６を備えており、該ブロック本体６６の厚さ方向中間部分に円形直管形状のエア吐出管６８の３本を、ブロック本体６６の幅方向の略全長に亘って延びるように、ブロック本体６６の長手方向に離隔して配置する。なお、ブロック本体６６としては、密度が３  ．１６ｇ／ｃｍ  ３  の普通ポルトランドセメント（太平洋セメント社製）と、密度が２  ．６６５ｇ／ｃｍ３  であり、且つ実績率が５７．８％  の砕石７号と、密度が１．０５ｇ／ｃｍ３  であり、且つ使用量がセメントの０．９５％  である混和剤としてのポリカルボン酸高性能ＡＥ減水剤を含んでなる材料を用いて成形した、目標空隙率が２５％  のポーラスコンクリートを用いた。
【００７６】
なお、かかるポーラスコンクリートにおいては、水セメント比（Ｗ／Ｃ）を２７％  とすると共に、セメントを３４６ｋｇ  、水を９０ｋｇ、混和剤を３．４５ｋｇ、粗骨材を１５１０ｋｇ、それぞれ用いて調合した。而して、この調合した混合物から適量を取り出して、後述する通気ブロック７２を備えたエア吐出管６８を埋設配置した状態下で固化することにより、ブロック本体６６を形成する。ブロック本体６６の幅寸法：ｗは、ｗ＝６７０（ｍｍ）  とした。エア吐出管６８には、内径１３ｍｍの塩化ビニル管を用いた。各エア吐出管６８の軸方向一方の端部は、ブロック本体６６の端部まで至らない位置で上方向に向かって略直角に立ち上げて、ブロック本体６６の上面に開口する圧縮エアの供給口とした。
【００７７】
また、エア吐出管６８の鉛直下方の周壁部に、６つの吐出孔７０をエア吐出管６８の長手方向に略等間隔に離隔して貫設した。本実施例では、エア吐出管６８のエア供給口側に近設する３つの吐出孔７０の口径を２．０ｍｍ  に設定すると共に、エア供給口側から離れて位置する３つの吐出孔７０の口径を２．１ｍｍ  とした。
【００７８】
そして、ブロック本体６６には、各エア吐出管６８の略全体に被着する状態で通気ブロック７２を埋設配置した。かかる通気ブロック７２の材料は、２．６ｋｇ  の珪砂５号（０．３ｍｍ〜１．７ｍｍ）に対して、エポキシ系接着剤としてシンコーグラベルＧ特殊樹脂の主剤Ａ（シンコー株式会社製の商品名）を０．２３ｋｇとシンコーグラベルＧ特殊樹脂の硬化剤Ｂ（同社製の商品名）を０．１１５ｋｇ  添加し、混練することによって得たものを用いた。また、通気ブロック７２は、そのようにして得た材料を、エア吐出管６８を中央部分にセットした成形キャビティに充填することにより、前記実施形態に示されたものと同様に、矩形ブロック状の外形を呈するブロック本体６６に対して、その略中心軸上を長手方向に貫通するようにしてエア吐出管６８が貫設配置された構造をもって形成した。なお、成形された通気ブロック７２は、多数の連続した微小空隙が形成された多孔構造体であることを確認した。
【００７９】
このようにして得た本実施例の浄化ブロックの実験に際しては、実験装置６４を水の入った水槽内に収容し、ブロック本体６６の幅方向一方の端縁部を水槽の底面７４に載置すると共に、幅方向他方の端縁部を底面７４から高さ：ｈの位置に保持することにより、実験装置６４を底面７４に対して角度：αで傾斜させるようにする。
【００８０】
そして、実験装置６４の傾斜角度：αを任意に設定変更すると共に、エア吐出管６８のエア供給口から圧縮エアを送り込んで、エア吐出管６８の吐出孔７０から通気ブロック７２の微小空隙およびブロック本体６６の連続空隙を通じてブロック本体６６の上面に噴出させて水中内の曝気の状態を観察した。その観察結果を実施例として表１に示す。なお、本実施例における曝気状態の良否は、ブロック本体６６上面から吐出する気泡の数や大きさ、更には気泡がブロック本体６６上面から均一に吐出しているか等を総合的に判断して評価した。また、上述の実験装置６４におけるエア吐出管６８に通気ブロック７２を配設しない比較装置を準備し、かかる比較装置を用いて本実施例と同様な実験を行った結果を比較例として表１に併せ示す。
【００８１】
【表１】
2004330066.tif 000003
【００８２】
表１に示される結果からも、本実施例においては、比較例に比して傾斜角度を大きくしても広い範囲で略一定の曝気状態が維持され得ることが見て取られる。
【００８３】
【発明の効果】
上述の説明から明らかなように、本発明に従う構造とされた浄水用ブロックにおいては、通気管体のエア吐出孔から吐出される圧縮空気が通気部材の微小空隙とブロック本体の連続空隙を順次に通過して水中に噴出せしめられることにより、広い領域に亘って微細な気泡状で水中に噴出されることとなり、それによって、曝気による浄水効果が一層効果的に発揮され得るのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態としての浄水装置を示す平面説明図である。
【図２】図１における浄水装置の流水方向の縦断面説明図である。
【図３】図１における浄水装置の川幅方向の縦断面説明図である。
【図４】図１における浄水装置の一部を構成する曝気用ブロックを拡大して示す横断面説明図である。
【図５】図４におけるＶ−Ｖ断面図である。
【図６】図３の要部拡大説明図である。
【図７】本実施例に用いられる実験装置を概略的に示す説明モデル図である。
【符号の説明】
１０  浄水装置
１２  流水路
２４  底部
２６  曝気用ブロック
２８  水路底面
３０  ブロック本体
３６  エア吐出管
４４  エア供給管路
４６  吐出孔
４８  通気ブロック
【図１】
2004330066.tif 000004
【図２】
2004330066.tif 000005
【図３】
2004330066.tif 000006
【図４】
2004330066.tif 000007
【図５】
2004330066.tif 000008
【図６】
2004330066.tif 000009
【図７】
2004330066.tif 000010