(57)【要約】【課題】マイナスイオンの供給効率を高める。また、曝気装置等を小型化して運転コストを低減する。【解決手段】マイナスイオン発生装置１６においては、流路管２８内にマイナスイオン発生物質３２を収容した収容管３０が配置され、流路管２８の内面と収容管３０の外面との間に通水路Ｂが確保される。したがって、ポンプから流路管２８内に送り込まれた水は、マイナスイオン発生物質３２からマイナスイオンが供給された後、通水路Ｂを通して噴射ノズルへ与えられ、噴射ノズルから浄化対象水域へと噴射される。通水路Ｂが設けられた流路管２８内では、通水抵抗が小さいので、出力が小さい安価な小型のポンプを用いることができる。【選択図】              図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水を取り入れる入口と前記水を排出する出口とを有する流路管、
管壁に複数の孔を有し、前記流路管の内部に配置された収容管、
前記収容管の内部に収容されたマイナスイオン発生物質、
前記流路管の内面と前記収容管の外面との間において前記入口と前記出口とを連通する通水路、
前記流路管の前記入口に連通されたポンプ、および
前記流路管の前記出口に連通された噴射ノズルを備える、曝気装置。
【請求項２】
流体を取り入れる入口と流体を排出する出口とを有する流路管、
管壁に複数の孔を有し、前記流路管の内部に配置された収容管、
前記収容管の内部に収容されたマイナスイオン発生物質、
前記流路管の内面と前記収容管の外面との間において前記入口と前記出口とを連通する流路を備える、マイナスイオン発生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、富栄養化（リンや窒素等の過剰供給）された池や湖を短期間で浄化するための曝気装置、および流体（水，空気等）にマイナスイオンを供給するためのマイナスイオン発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、わが国の池や湖の多くは、生活廃水や工場廃水の流入、鯉や野鳥の餌等によって恒常的に富栄養化状態となっており、アオコや藍藻が大量に発生して景観が著しく損なわれている。また、アオコや藍藻の異常発生は、魚類を窒息死させたり、悪臭を発生させたりする原因となっている。
【０００３】
従来では、噴水や散水によって浄化対象水域の水中に酸素を供給し、土着の好気性微生物を活性化させて食物連鎖による自浄化作用を促進させることが行われていたが、この方法では、水に対する酸素の供給効率が悪いため、特に、アオコや藍藻が発生し易い浅瀬では、十分な水質浄化効果を得ることができなかった。
【０００４】
そこで、特開２００１−７９５５７（特許文献１）では、水中に酸素とともにマイナスイオンを供給することによって、水質浄化効果をより高めるようにした技術が提案されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−７９５５７
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１の技術では、セラミックボール収納筒の内部に詰め込まれたセラミックボールが大きな通水抵抗となるため、マイナスイオンを含んだ水を浄化対象水域へ十分に供給するためには、大出力の大型ポンプを用いなければならず、装置が大型化するとともに、運転コストが高くなるという問題があった。
【０００７】
それゆえに、この発明の目的は、装置の大型化やコスト高を招くことなく、マイナスイオンの供給量を増大させることができる曝気装置を提供することであり、また、通水抵抗を低減することができるマイナスイオン発生装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載した発明は、「水を取り入れる入口５０と前記水を排出する出口６６とを有する流路管２８、管壁に複数の孔７８ａを有し、流路管２８の内部に配置された収容管３０、収容管３０の内部に収容されたマイナスイオン発生物質３２、流路管２８の内面と収容管３０の外面との間において入口５０と出口６６とを連通する通水路Ｂ、流路管２８の入口５０に連通されたポンプ１４、および流路管２８の出口６６に連通された噴射ノズル１８を備える、曝気装置１０」である。
【０００９】
この発明では、ポンプ１４から吐出された水が流路管２８内に与えられ、収容管３０内のマイナスイオン発生物質３２からマイナスイオンが供給された後に、噴射ノズル１８から浄化対象水域Ａへ噴射される。流路管２８内では、流路管２８の内面と収容管３０の外面との間に通水路Ｂが確保されているので、従来技術に比べて通水抵抗が小さくなり、出力の小さい小型のポンプ１４を用いることができる。
【００１０】
請求項２に記載した発明は、「流体を取り入れる入口５０と流体を排出する出口６６とを有する流路管２８、管壁に複数の孔７８ａを有し、流路管２８の内部に配置された収容管３０、収容管３０の内部に収容されたマイナスイオン発生物質３２、流路管２８の内面と収容管３０の外面との間において入口５０と出口６６とを連通する流路Ｂを備える、マイナスイオン発生装置１６」である。
【００１１】
この発明では、流路Ｂを流れる流体（水，油，空気，ガス等）が、収容管３０の管壁に設けられた複数の孔７８ａから収容管３０内に取り込まれる。すると、収納管３０内では、流体がマイナスイオン発生物質３２に衝突して乱流が生じるとともに、マイナスイオン発生物質３２から流体へマイナスイオンが供給される。そして、マイナスイオンを含んだ流体が、収容管３０の管壁に設けられた複数の孔７８ａから流路Ｂへ戻され、流路管２８の出口６６から排出される。流路Ｂは、流路管２８の内面と収容管３０の外面との間に設けられているので、流路Ｂにおいては、流体の流れがマイナスイオン発生物質３２によって妨げられる心配はない。したがって、従来技術に比べて流体に対する抵抗が小さくなる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１および図２を参照して、本発明が適用された曝気装置１０は、湖や池等の浄化対象水域Ａの水質を浄化するものであり、ハウジング１２，水中ポンプ１４，マイナスイオン発生装置１６，噴射ノズル１８，給気管２０および防泥トレー２２等によって構成される。
【００１３】
ハウジング１２は、パンチングメタル等のような多数の孔１２ａを有する板材によって箱状に構成され、ハウジング１２の上面には、円形の開口部１２ｂが設けられ、この開口部１２ｂには、蓋体１２ｃが装着される。そして、ハウジング１２の内部には、水中ポンプ１４およびマイナスイオン発生装置１６が収容され、ハウジング１２の側面から突出して噴射ノズル１８が設けられる。また、ハウジング１２の上面中央部には、給気管２０が取り付けられ、ハウジング１２の底部には、防泥トレー２２が取り付けられる。
【００１４】
水中ポンプ１４（図２）は、吸水口と吐水口とを有するポンプハウジング１４ａを含み、ポンプハウジング１４ａの内部には、図示しないインペラ，ロータおよびステータ等が収容される。そして、ポンプハウジング１４ａの吸水口には、導水管２４が接続され、吐水口には、接続管２６を介してマイナスイオン発生装置１６が接続される。
【００１５】
マイナスイオン発生装置１６は、図３および図４に示すように、流路管２８，収容管３０およびセラミックボール３２等によって構成される。
【００１６】
流路管２８は、収容管３０を収容する機能と、水流に乱流を生じさせる機能とを有するものであり、管本体３４，入口構成部材３６，継手３８および出口構成部材４０等によって構成される。
【００１７】
管本体３４は、収容管３０の外径よりも十分に大きな内径を有する円形管であり、管本体３４における上流側端部の外周面には、雄ネジ４２が形成され、下流側端部の内周面には、雌ネジ４４が形成される。管本体３４の材質は、特に限定されるものではないが、マイナスイオンの発生量を増大させるためには、銅のようなマイナスイオン発生材料を用いることが望ましい。
【００１８】
入口構成部材３６は、流路管２８への水の入口を構成するものであり、管本体３４の上流側端面に当接する円盤部４６を含む。そして、円盤部４６の中心部には、収容管３０の上流側端部を受容する管受容部４８が形成され、管受容部４８の周囲には、水を取り入れる「入口」としての複数（この実施例では８個）の孔５０が形成される。
【００１９】
継手３８は、流路管２８に接続管２６を接続するとともに、入口構成部材３６を支持する機能を有するものであり、管本体３４の端部を受容する大径部５２と接続管２６の端部を受容する小径部５４とが一体化された構造を有する。そして、大径部５２の内周面には、管本体３４の雄ネジ４２に螺合される雌ネジ５６が形成され、雌ネジ５６の奥端のさらに奥には、管本体３４の上流側端面と協働して入口構成部材３６を挟持するための挟持面５８が形成される。一方、小径部５４の内周面には、シールリング６０ａを装着するための溝６０が形成され、小径部５４の側壁には、ネジ孔６２が形成され、ネジ孔６２には、接続管２６の外面に形成された溝２６ａに係合される止めネジ６４がねじ込まれる。
【００２０】
出口構成部材４０は、中心部に水を排出する「出口」としての通水路６６を有する管状の本体６８を含む。そして、本体６８における上流側端部の外周面には、管本体３４の雌ネジ４４に螺合される雄ネジ７０が形成され、下流側端部の内周面には、雌ネジ７２が形成され、中央部外周面には、スパナ等の工具を係止するための係止部７４が形成される。さらに、本体６８の上流側端面には、水を通水路６６へ導くためのすり鉢状の導水部７６が形成される。
【００２１】
入口構成部材３６の各孔（入口）５０と出口構成部材４０の通水路（出口）６６とは、互いに対向する位置からずれた位置に配置される。したがって、各孔５０から流路管２８内に取り込まれた水は乱流となり、管本体３４内を複雑に流れて通水路６６から排出される。
【００２２】
収容管３０は、複数のセラミックボール３２を収容するものであり、管本体７８と緩衝材８０とによって構成される。
【００２３】
管本体７８は、流路管２８における管本体３４の内径よりも十分に小さな外径を有する円形管であり、管本体７８の管壁には、複数の孔７８ａが形成される。管本体７８の材質は、特に限定されるものではないが、マイナスイオンの発生量を増大させるためには、銅のようなマイナスイオン発生材料を用いることが望ましい。また、管本体７８の断面形状は、必ずしも円形である必要はなく、たとえば四角形または八角形等であってもよい。
【００２４】
緩衝材８０は、セラミックボール３２が管本体７８に激しく衝突するのを防止するためのものであり、具体的には、所定のピッチで巻かれたコイルバネが用いられる。
【００２５】
セラミックボール３２は、「マイナスイオン発生物質」の一種であり、水にマイナスイオンを供給する機能を有する。セラミックボール３２の種類としては、衝撃や熱が加えられることによってマイナスイオンを発生するものや、衝撃や熱が加えられなくてもマイナスイオンを発生するものがあるが、本実施例では、水流によってセラミックボール３２どうしが衝突することにより衝撃や熱が加えられるので、いずれの種類も用いることができる。また、セラミックボール３２に代えて、トルマリンや珊瑚、またはこれらが混合された物質等を「マイナスイオン発生物質」として用いてもよい。
【００２６】
流路管２８内に収容管３０を装着する際には、まず、管本体３４の上流側端部に入口構成部材３６および継手３８を取り付ける。続いて、セラミックボール３２を収容した収容管３０の上流側端部を入口構成部材３６の管受容部４８に嵌め込み、下流側端部を支持ピン８２によって支持する。その後、管本体３４の下流側端部に出口構成部材４０を取り付ける。
【００２７】
流路管２８内に収容管３０を装着した状態では、流路管２８の内面と収容管３０の外面との間において、各孔（入口）５０と通水路（出口）６６とを連通する通水路Ｂ（図３）が確保される。
【００２８】
噴射ノズル１８は、図５に示すように、マイナスイオン発生装置１６の出口構成部材４０に接続される吐水管８４と、吐水管８４の先端部に接続されるノズル８６とによって構成される。
【００２９】
吐水管８４は、管状の本体部８８を含み、本体部８８の上流側端部には、マイナスイオン発生装置１６の雌ネジ７２に螺合される雄ねじ９０を有する管状の雄ねじ部９２が一体的に形成され、下流側端部には、ノズル８６の上流側端部に挿入される挿入管９４が一体的に形成される。また、本体部８８の上流側端部の外周面には、スパナ等のような工具が係止される係止部９６が形成され、下流側端部の外周面には、雄ねじ９８が形成される。
【００３０】
さらに、本体部８８の下流側端部の外面には、内周面に雌ねじ１００を有する接続穴１０２が形成され、本体部８８の下流側端面と接続穴１０２の内面とが給気孔１０４を介して連通される。本体部８８，雄ねじ部９２および挿入管９４のそれぞれは中心部に孔を有し、これらの孔は互いに連通して通水路１０６を構成する。
【００３１】
ノズル８６は、両端部がテーパ状に拡径された本体部１０８を含み、本体部１０８の上流側端部には、雌ねじ１１０を有する袋ナット部１１２が形成される。そして、ノズル８６の上流側端部に吐水管８４の挿入管９４が挿入され、ノズル８６（袋ナット部１１２）の雌ねじ１１０が吐出管８４の雄ねじ９８に螺合される。
【００３２】
吐水管８４とノズル８６とを接続した状態では、挿入管９４の外周面とノズル８６の内周面との間に空隙１１４が構成され、この空隙１１４と接続穴１０２とが給気孔１０４を介して連通される。
【００３３】
給気管２０（図１，図２）は、アルミニウム等のような金属からなる本管２０ａと、本管２０ａの途中に設けられたマイナスイオン発生管２０ｂとによって構成され、マイナスイオン発生管２０ｂには、セラミック等のようなマイナスイオン発生物質が収容される。そして、給気管２０の下端部と噴射ノズル１８の接続穴１０２（図５）とが可撓性の給気管１１６を介して連通され、給気管２０の上端部と図示しないブロワ（送風機）とが可撓性の給気管１１８を介して連通される。
【００３４】
防泥トレー２２（図１，図２）は、湖底の泥等が水中ポンプ１４に吸入されるのを防止するためのものであり、ハウジング１２の底面よりもやや大きく形成された底板２２ａと、底板２２ａの周縁部から立ち上げられた側板２２ｂとによって構成される。「側板２２ｂの高さ」および「ハウジング１２の側面から側板２２ｂまでの距離」は、「導水管２４へ向かう水の流れを阻害することなく、泥等の吸入を防止する」という観点から設定され、この実施例では、前者が１０ｃｍ程度に設定され、後者が５ｃｍ程度に設定される。
【００３５】
曝気装置１０を用いて浄化対象水域Ａの水を浄化する際には、図２に示すように、鎖等のような吊下具１２０を用いて曝気装置１０を水中に吊下げる。そして、水中モータ１４およびブロワの図示しない電源コードを電源に接続し、水中ポンプ１４およびブロワの駆動スイッチを入れる。
【００３６】
すると、導水管２４から水中ポンプ１４内に水が取り込まれ、この水が水中ポンプ１４の吐水口からマイナスイオン発生装置１６を通して噴射ノズル１８へ与えられる。そして、噴射ノズル１８から浄化対象水域Ａの水中へ勢いよく噴射される。また、ブロワによって圧送された空気が、マイナスイオン発生管２０で発生したマイナスイオンを取り込んだ後、空隙１１４の全周からノズル８６内へ供給され、そこを流れる水に混入される。
【００３７】
マイナスイオン発生装置１６では、通水路Ｂを流れる水が、収容管３０の管壁に設けられた複数の孔７８ａから収容管３０内に取り込まれる。すると、収納管３０内では、水がセラミックボール３２に衝突して乱流が生じるとともに、セラミックボール３２から水へマイナスイオンが供給される。そして、マイナスイオンを含んだ水が、収容管３０の管壁に設けられた複数の孔７８ａから通水路Ｂへ戻され、流路管２８の通水路６６から排出されて噴射ノズル１８へ与えられる。
【００３８】
噴射ノズル１８に高速の水が与えられると、ノズル８６の内部には負圧が生じるため、空隙１１４内では、ブロワによる圧送力と負圧による吸引力とによって空気が圧縮される。したがって、この高圧空気がノズル８６内の水に混入されるときには、ミクロン単位の微細気泡となり、空気中の酸素が水中に効率よく溶け込まされる。
【００３９】
本実施例の曝気装置１０によれば、噴射ノズル１８において、マイナスイオンを含んだ水に対して空気を効率よく混合させることができ、この水をノズル８６から勢いよく噴射させることができる。したがって、浄化対象水域Ａの広い範囲に酸素およびマイナスイオンを一気に送り込むことができるとともに、浄化対象水域Ａに水の対流を起こさせることができ、生物循環による水質浄化効果を飛躍的に高めることができる。
【００４０】
また、マイナスイオン発生装置１６では、流路管２８内に通水路Ｂを確保しているので、マイナスイオンを含んだ水の流速が著しく低下する心配はなく、十分な量のマイナスイオンを浄化対象水域Ａへ供給することができる。
【００４１】
なお、上述の実施例では、マイナスイオン発生装置１６の出口に１つの噴射ノズル１８を接続した場合を示したが、出口に接続する噴射ノズル１８の数は２つ以上であってもよい。たとえば、噴射ノズル１８を２つ接続する場合には、図６に示すような分岐接続管１２２および分岐給気管１２４が用いられ、マイナスイオン発生装置１６の出口から吐出された水が分岐接続管１２２を通して噴射ノズル１８に与えられるとともに、給気管２０および１１６によって導かれた空気が分岐給気管１２４を通して噴射ノズル１８に与えられる。
【００４２】
また、流路管２８内に配置される収容管３０の数は、特に限定されるものではなく、たとえば図７および図８に示すように４本であってもよいし、２本，３本または５本以上であってもよい。いずれ場合でも、流路管２８の内面と収容管３０の外面との間において入口と出口とを連通する通水路Ｂを確保する必要があることは言うまでもない。
【００４３】
さらに、上述の実施例では、本発明の「マイナスイオン発生装置」を曝気装置１０に用いられるマイナスイオン発生装置１６に適用した場合を示したが、本発明の「マイナスイオン発生装置」は、曝気装置の他に、飲料水用浄水器，空気清浄器またはシャワー等のような流体（液体または気体）にマイナスイオンを供給する用途に幅広く適用可能である。
【００４４】
気体にマイナスイオンを供給しようとする場合には、上述したマイナスイオン発生装置１６における通水路Ｂおよび通水路６６は「通気路」となる。したがって、マイナスイオン発生装置１６の用途が定まっていない段階では、通水路Ｂおよび通水路６６は「流路」と称されることになる。
【００４５】
【発明の効果】
請求項１に記載した発明によれば、マイナスイオンを含んだ水を噴射ノズルから浄化対象水域へ噴射することができるので、浄化対象水域の広い範囲にマイナスイオンを一気に送り込むことができる。したがって、マイナスイオンの供給効率を高めることができ、生物循環による水質浄化効果を飛躍的に高めることができる。
【００４６】
請求項１および２に記載した発明によれば、流路管内に通水路または流路を確保しているので、マイナスイオンを含んだ水等の流速が著しく低下する心配はない。したがって、出力の小さい安価な小型のポンプを用いることができ、曝気装置等を小型化できるとともに運転コストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用された曝気装置を示す斜視図である。
【図２】曝気装置の使用状態を示す断面図である。
【図３】本発明が適用されたマイナスイオン発生装置を示す断面図である。
【図４】図３におけるＩＶ−ＩＶ断面図である。
【図５】噴射ノズルを示す断面図である。
【図６】他の曝気装置を示す図である。
【図７】他のマイナスイオン発生装置を示す断面図である。
【図８】図７におけるＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面図である。
【符号の説明】
１０…  曝気装置
１２…  ハウジング
１４…  水中ポンプ
１６…  マイナスイオン発生装置
１８…  噴射ノズル
２０…  給気管
２２…  防泥トレー
２８…  流路管
３０…  収容管
３２…  セラミックボール
７８ａ…  孔
【図１】
2004255238.tif 000003
【図２】
2004255238.tif 000004
【図３】
2004255238.tif 000005
【図４】
2004255238.tif 000006
【図５】
2004255238.tif 000007
【図６】
2004255238.tif 000008
【図７】
2004255238.tif 000009
【図８】
2004255238.tif 000010