(57)【要約】【課題】  効率良く富酸素水を製造する富酸素水製造装置およびダムなどの水質改善装置の提供。【解決手段】  本発明の富酸素水製造装置１０は、貯水タンク１１と、貯水タンク１１に外部から水を給水する給水管１２と、貯水タンク１１に圧縮空気を給送する圧縮空気給送管１３と、貯水タンク１１内に設置され、給水管１２から供給された水を貯水タンク１１内に散水する散水部１４とを備え、散水部１４から散水した水を圧縮空気と接触させ、富酸素化した水を貯水タンク１１内に貯留することを特徴としている。また、水質改善装置１００は、この富酸素水製造装置１０を利用し、富酸素水製造装置１０の給水管１２の取水口１２ａを所定の水域１に設置し、富酸素水製造装置１０の貯水タンク１１内の水を排出する排水管１５の排水口１５ａを水域１に設置したものである。【選択図】図１
2007021341.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯水タンクと、
前記貯水タンクに外部から水を給水する給水管と、
前記貯水タンクに圧縮空気を給送する圧縮空気給送管と、
前記貯水タンク内に設置され、前記給水管から供給された水を貯水タンク内に散水する散水部とを備え、
前記散水部から散水した水を圧縮空気と接触させ、富酸素化した水を貯水タンク内に貯留することを特徴とする富酸素水製造装置。
【請求項２】
前記散水部は、前記圧縮空気給送管および前記給水管を連結して、給水管からの水を圧縮空気と衝突させて霧化して貯水タンク内に噴霧する微霧発生ノズルで構成し、前記微霧発生ノズルから噴霧した水を圧縮空気と接触させ、富酸素化した水を前記貯水タンク内に貯留することを特徴とする富酸素水製造装置。
【請求項３】
前記貯水タンクは、当該貯水タンクの内圧に基づいて開閉制御される開閉制御バルブを設置して、前記貯水タンクの内圧で貯水タンク内に貯留された水を排出する排水配管を備えたことを特徴とする請求項１に記載の富酸素水製造装置。
【請求項４】
請求項１に記載の富酸素水製造装置の給水管の取水口を所定の水域に設置し、前記富酸素水製造装置の貯水タンクに排水管を設け、前記排水管の排水口を前記水域に設置したことを特徴とする水質改善装置。
【請求項５】
前記取水口から給水される水の水質情報を計測する第１水質情報計測器と、前記排水口から排出される水の水質情報を計測する第２水質情報計測器とを備えたことを特徴とする請求項３に記載の水質改善装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸素が豊富に溶解した富酸素水を製造する富酸素水製造装置と、この富酸素水製造装置を使用してダムや湖沼などの水域の水質を改善する水質改善装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダムや湖沼のような閉鎖水域の深層部は、太陽光が届き難くて藻などの光合成がし難く、また、底に沈積した有機物が分解する際に水中の酸素を消費するなどして、貧酸素水域になり易い。このような貧酸素水域の水に空気中の酸素を溶解させる水質改善装置として、深層部で水域中の水をジェット噴射させ、このジェット噴射に大気中の空気を巻き込ませて、深層部で多数の気泡を発生させる深層曝気装置、深層散気装置が公知である（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。このような水質改善装置は、深層部で発生させた多数の気泡中の酸素を水に溶解させて水質を改善している。
【特許文献１】特開２００４−２７５８６７号公報
【特許文献２】特開２００４−２９０８６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
貧酸素水域の深層部に発生させる気泡は、径を小さくし、泡を数多く発生させるほど、空気と水の接触面積が多くなって、水に溶ける酸素量が多くなると考えられている。しかし、ダムのような大きな水域において、深層曝気を局所的に長期間に亘り継続して行う場合、斯かる深層曝気装置により、どの程度の酸素が溶解し、どの程度の水量の水質が改善されたかといった水質改善効果を定量的に評価することが難しく、評価できないのが現状である。
【０００４】
すなわち、発生した気泡は水中を膨脹しながら上昇することで上昇水流が発生する。この上昇水流は、表層水域近くまで上昇して横に拡がり、水質改善の目安に利用できる水面のアオコなどを流動させる。そのため、水質改善装置を設置した位置で、水面のアオコを観察しても水質改善の成果を定量的に評価することはできない。また、深層部や表層水域で局所的に水に溶解している酸素量を測定しても、水が流動していることから、それ自体では、水質改善装置を設けたことによる、水質改善の効果を定量的に評価することができない。また、水質状況は、気象状況などの他の要因も影響するため、水質改善装置を設置する前と、設置後で水質を比較しても、それが深層曝気装置による水質改善の効果であることを正確に評価することができない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明はこれら深層曝気装置に代わる水質改善装置を提供するものである。すなわち、本発明の富酸素水製造装置は、貯水タンクと、貯水タンクに外部から水を給水する給水管と、貯水タンクに圧縮空気を給送する圧縮空気給送管と、貯水タンク内に設置され、給水管から供給された水を貯水タンク内に散水する散水部とを備え、散水部から散水した水を圧縮空気と接触させ、富酸素化した水を貯水タンク内に貯留することを特徴としている。
【０００６】
散水部は、例えば、圧縮空気給送管および給水管を連結して、給水管からの水を圧縮空気と衝突させて霧化して貯水タンク内に噴霧する微霧発生ノズルで構成してもよい。
【０００７】
また、斯かる富酸素水製造装置の給水管の取水口を所定の水域に設置し、貯水タンク内に排水管を設け、排水管の排水口を前記水域に設置して水質改善装置を構成してもよい。
【０００８】
また、水質改善装置の場合、給水管の取水口から給水される水の水質情報を計測する第１水質情報計測器と、排水管の排水口から排出される水の水質情報を計測する第２水質情報計測器とを備えた構造にしてもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る富酸素水製造装置は、貯水タンクに、圧縮空気給送管から圧縮空気を送っているので、貯水タンク内の気圧は高い。斯かる高圧下では、水に溶ける酸素の飽和量も大きくなるので、貯水タンク内では酸素が水に溶けやすく、水に溶ける酸素量も多くなる。このように、圧縮空気を供給して高圧にした貯水タンク内に水を散水することにより、水に多量の酸素を吸収させることができ、貯水タンクの底に富酸素化した水を溜めることができる。
【００１０】
また、散水部を、圧縮空気給送管および給水管を連結して、給水管からの水を圧縮空気と衝突させて霧化して貯水タンク内に噴霧する微霧発生ノズルで構成したものは、微霧発生ノズルから噴霧される微細な霧が空気との接触面積が大きく、しかも霧状であり貯水タンク内をゆっくりと降下して貯水タンクの底に貯留される。さらに、上述したように、貯水タンクは、酸素が水に溶けやすく、水に溶ける酸素量も多くなる。このため、噴霧されて貯水タンクの底に貯留されるまでの間に水と酸素が十分に接触でき、水により効率よく酸素を吸収させることができ、酸素が豊富に溶解した富酸素水を製造することができる。
【００１１】
この富酸素水製造装置を用いた水質改善装置は、富酸素水製造装置の給水管の取水口を所定の水域に設置し、富酸素水製造装置の貯水タンク内の水を排出する排水管の排水口を水域に設置したので、所定の水域から富酸素水製造装置に給水して、富酸素水製造装置にて酸素が豊富に溶解した富酸素水を、当該水域に戻すことができる。富酸素水製造装置では、取り込んだ水量、放出した水量、および、それらの水に溶解している酸素量を知ることができるから、水質改善の効果を定量的に評価することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態に係る富酸素水製造装置を図面に基づいて説明する。
【００１３】
富酸素水製造装置１０は、図１に示すように、貯水タンク１１と、給水管１２と、圧縮空気給送管１３と、散水部１４とを備えている。なお、この実施形態では、図１に示すように、斯かる富酸素水製造装置１０を利用してダム１の水質を改善する水質改善装置１００を構成したものである。
【００１４】
貯水タンク１１は富酸素化した水を貯留するタンクである。この実施形態では、貯水タンク１１は、縦長の円筒状の密閉された高圧タンクであり、安全弁２１が取り付けてあり、貯水タンク１１内の異常な内圧上昇を防止している。給水管１２は貯水タンク１１に外部から水を給水するものである。圧縮空気給送管１３は、圧縮空気を給送するものであり、この実施形態では、エアコンプレッサ２２で作成した圧縮空気を貯水タンク１１に給送している。
【００１５】
散水部１４は、貯水タンク１１内に設置され、貯水タンク内に設置され、前記給水管から供給された水を貯水タンク内に散水するものである。この実施形態では、散水部１４には、圧縮空気給送管１３および給水管１２が連結されて、給水管１２から供給された水と圧縮空気給送管１３から送られた圧縮空気を衝突させて霧化して貯水タンク１１内に噴霧する微霧発生ノズルが用いられている。
【００１６】
この実施形態では、微霧発生ノズル１４は、図２に示すように、貯水タンク１１内の天井部に設置しており、図３に示すように、水ノズル３１と、圧縮空気流路管３２と、霧化ノズル３３とを備えている。水ノズル３１は給水管１２の先端に連結したノズルであり、給水管１２を連結する連結配管３４に連結している。圧縮空気流路管３２は、連結配管３４および水ノズル３１を中心に収容しており、圧縮空気流路管３２の側周面には圧縮空気給送管１３を連結する連結部３５を備えている。霧化ノズル３３は、水ノズル３１の先端部３１ａを覆うように配設しており、キャップ部材３６で圧縮空気流路管３２の先端に取り付けている。この霧化ノズル３３は水ノズル３１の先端部３１ａに向けて圧縮空気の流路を縮径した内側形状を備えている。この微霧発生ノズル１４の水ノズル３１には給水管１２を連結し、圧縮空気流路管３２には圧縮空気給送管１３を連結している。
【００１７】
この微霧発生ノズル１４は、圧縮空気流路管３２の流路が、水ノズル３１の先端部３１ａの近傍が急激に狭くなっているので、エアコンプレッサ２２から供給される高圧の圧縮空気の流れは、斯かる水ノズル３１の先端部３１ａの近傍で流速が増加するとともに気圧が低くなる。このため、給水管１２の水は、水ノズル３１に引き込まれて、水ノズル３１の先端部３１ａから噴出する。水ノズル３１の先端から噴出した水は、高速の空気の流れにより、微細な霧状になり、微霧発生ノズル１４の先端から広角に噴霧される。なお、圧縮空気の流れによる水の引き込み作用だけでは、貯水タンク１１への水の供給に不具合が生じる場合には、貯水タンク１１への水の供給を補助するため、図１に示すように、給水管１２に給水ポンプ１８を設けても良い。
【００１８】
この富酸素水製造装置１０では、噴霧される霧の平均粒子径は小さければ小さいほどよい。微霧発生ノズル１４は、上述したものに限定されず、種々のノズルが用いられ、例えば、「株式会社いけうち製品シリーズの微霧発生ノズルＢＩＭシリーズ／小噴量形」などが適用できる。これによれば、平均粒子径がレーザー回析法による測定で１０〜５０ミクロン程度の微細な霧を発生させることができる。
【００１９】
この富酸素水製造装置によれば、給水管１２から供給される水は、微霧発生ノズル１４から微細な霧状となって、貯水タンク１１内に噴霧される。そして、貯水タンク１１内に噴霧された霧は、水の粒子の粒径が小さく、水と空気との接触面積が大きく、しかも、貯水タンク１１内をゆっくりと降下していく。また、貯水タンク１１には、圧縮空気給送管１３から圧縮空気を送っているので、貯水タンク１１内の気圧は高い。斯かる高圧下では、水に溶ける酸素の飽和量も大きくなるので、貯水タンク１１内では酸素が水に溶けやすく、水に溶ける酸素量も多くなる。このため、貯水タンク１１の底に降下するまでの間に、水に多量の酸素を吸収させることができ、貯水タンク１１の底には富酸素化した水が溜まる。このようにして貯水タンク１１に酸素を豊富に含んだ富酸素水が貯留される。
【００２０】
図１は、斯かる富酸素水製造装置１０を使用した水質改善装置１００の概要を示している。この場合、給水管１２の取水口１２ａをダム１に設置し、給水管１２を通して貯水タンク１１にダム１の水を給送している。なお、この場合、ダム１のような閉鎖水域では、表層部１ｂに比べて深層部１ａが貧酸素水域となり易いので、給水管１２の取水口１２ａは深層部１ａに設置するとよい。
【００２１】
また、貯水タンク１１の底部には排水管１５を設ける。排水管１５の排水口１５ａはダム１の所定の深さに設置している。この実施形態では、ダム１の表層部１ｂに比べて深層部１ａが貧酸素水域となり易いので、排水口１５ａを深層部１ａに設置している。
【００２２】
この場合、深層部１ａに水を排水するには、排水口１５ａを設置した位置での水圧よりも高い水圧で水を送る必要がある。そこで、貯水タンク１１内の気圧が、排水口１５ａを設置した位置での水圧よりも高くなるようにするとよい。この実施形態では、排水管１５に開閉制御バルブ１６を設置している。この開閉制御バルブ１６は、貯水タンク１１に設置した内圧センサ１７から貯水タンク１１の内圧に基づく信号を受け、貯水タンク１１の内圧が所定の内圧以上になったときにバルブを開き、貯水タンク１１の内圧が所定の内圧より低いときにバルブを閉じるというように、貯水タンク１１の内圧に基づいて開閉制御されるものである。この実施形態では、開閉制御バルブ１６の開閉制御は、排水口１５ａを設置した深さの水圧に比べて、貯水タンク１１の内圧が十分に高いときに開閉制御バルブ１６を開くように設定している。これにより、深層部１ａに水を排水することができる。なお、排水管１５の排水口１５ａを設けた位置が深く、エアコンプレッサ２２から供給する空気の圧力では、深層部１ａの水圧に対して十分に貯水タンク１１の内圧を上げることができないような場合には、貯水タンク１１の水を確実に深層部１ａに排水するため、排水管１５に排水ポンプ（図示省略）を設けても良い。
【００２３】
なお、貯水タンク内の気圧を維持するため、排水を制御するようにしてもよいし、給水する水の水量と排水する水の水量を制御して、貯水タンク内に常に一定の貯水量を確保するようにしてもよい。
【００２４】
また、この富酸素水製造装置１０による水質改善の効果を定量的に評価するため、取水口１２ａから給水管１２を通して給水される水の水質情報を計測する第１水質情報計測器４１と、排水口１５ａから排出される水の水質情報を計測する第２水質情報計測器４２を設置するとよい。第１水質情報計測器４１は、例えば、給水管１２に設置するとよく、第２水質情報計測器４２は、例えば、排水管１５に設置するとよい。水質情報計測器４１、４２には、例えば、水に溶けた酸素量を測定する酸素計、水温を測定する温度計、流量計など水質情報を計測する種々の計器を設置するとよい。
【００２５】
この富酸素水製造装置１０によれば、エアコンプレッサ２２を作動させて、貯水タンク１１内の微霧発生ノズル１４から圧縮空気を噴出する。このとき微霧発生ノズル１４内で発生した負圧で、給水管１２を通してダム１の深層部１ａから水を引き、微霧発生ノズル１４で水と圧縮空気を衝突させて微細な霧状にして貯水タンク１１の内部空間に噴霧する。この噴霧を連続して行うことで、給水管１２にダム１の水が連続して給水されて噴霧される。なお、圧縮空気による負圧のみで給水が上手く行かない場合には、給水管１２にポンプを設けても良い。
【００２６】
貯水タンク１１内に噴霧された微細な霧５１は、貯水タンク１１内を漂いつつゆっくりと降下する。この際、空気と接触し、その間に空気中の酸素が霧５１に溶解する。酸素が豊富に溶解した微霧５１は貯水タンク１１内で水滴となり、貯水タンク１１の底に集まって貯留される。貯水タンク１１に貯留された水５２は、貯水タンク１１内が深層部１ａの水圧に比べて十分に高くなると排水管１５に設置した開閉制御バルブ１６が開かれ、ダム１に排水される。
【００２７】
このように、貯水タンク１１の富酸素水をダム１に戻すことで、ダム１の水質を確実に改善することができる。この富酸素水製造装置１０を用いた水質改善装置によれば、給水管１２と排水管１５に、酸素計、温度計、流量計などの水質情報計測器を取り付けることにより、富酸素水製造装置１０により取り込んだ水と、富酸素水製造装置１０から放出した水の流量や、溶解させた酸素量を定量的に知ることができるので、水質改善の効果を、定量的に評価することができる。
【００２８】
なお、本発明の富酸素水製造装置は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００２９】
例えば、この水質改善装置１００を設置する水域として、ダムを例示したが、ダムに限定されるものではなく、湖や沼や海などでもよい。また、取水口や排水口を深層部に設けたものを例示したが、取水口や排水口を設ける位置は任意に選択でき、これに限定されるものではない。
【００３０】
また、散水部として、給水管１２から供給された水と圧縮空気給送管１３から送られた圧縮空気を衝突させて霧化して貯水タンク１１内に噴霧する微霧発生ノズル１４を例示した。水に多量の酸素を効率よく吸収させるには、上述したように、微霧発生ノズルなどで、微細な霧状にして散水するのがよいが、散水部はこれに限定されない。例えば、図４に示すように、貯水タンク１１に圧縮空気給送管１３を接続して貯水タンク１１内に圧縮空気を供給するように構成するとともに、給水管１２に連結した散水ノズル６０を貯水タンク１１内に設置して、圧縮空気を供給して高圧になった貯水タンク１１内に、給水管１２から供給した水を貯水タンク１１内に散水するように構成してもよい。この場合においても、貯水タンク１１に、圧縮空気給送管１３から圧縮空気を送っているので、貯水タンク１１内の気圧は高くなり、斯かる高圧下では、水に溶ける酸素の飽和量も大きくなるので、貯水タンク１１内では酸素が水に溶けやすく、水に溶ける酸素量も多くなる。従って、貯水タンク１１内に水を散水することにより、水に多量の酸素を吸収させることができ、貯水タンク１１の底に富酸素化した水を溜めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施形態に係る富酸素水製造装置およびこれを利用した水質改善装置の概要を示す側面図である。
【図２】図１における富酸素水製造装置を示す図である。
【図３】図２の微霧発生ノズルを示す縦断面図である。
【図４】本発明の他の実施形態に係る富酸素水製造装置を示す図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０   富酸素水製造装置
１００ 水質改善装置
１     ダム（水域）
１ａ   深層部
１ｂ   表層部
１１   貯水タンク
１２ａ 取水口
１２   給水管
１３   圧縮空気給送管
１４   微霧発生ノズル（散水部）
１５   排水管
１５ａ 排水口
１６   開閉制御バルブ
１７   内圧センサ
２１   安全弁
２２   エアコンプレッサ
３１   水ノズル
３１ａ 先端部
３２   圧縮空気流路管
３３   霧化ノズル
３４   連結配管
３５   連結部
３６   キャップ部材
４１   第１水質情報計測器
４２   第２水質情報計測器
５１   霧
５２   水
６０   散水ノズル
【図１】
2007021341.tif 000003
【図２】
2007021341.tif 000004
【図３】
2007021341.tif 000005
【図４】
2007021341.tif 000006