(57)【要約】【課題】水処理設備の小規模化、被処理水の大量な冷却処理、及び被処理水の高効率な浄化を可能にした水処理装置並びにこれを利用して発電装置を提供する。【解決手段】被処理水投入口１１１から空間１３内に被処理水を投入するとともに第１空気供給手段１６ａ，１６ｂから所定風量と所定静圧の空気を空間１３内に噴出することにより外筒体１１の内周に沿い旋回しながら上昇する被処理水との混合渦流５０を発生させ、この渦流５０で空間１３内と最下位の減圧室２０−１及び上位の減圧室２０内を減圧するとともに被処理水をエアーレーション及びクラスタ分解して膨張させて被処理水を一次冷却し、この一次冷却された被処理水を気液分離手段１８で分離した後、減圧室２０，２０−１で二次冷却する。二次冷却した被処理水を電気分解して浄化し、さらに、気液分離手段１８で分離された気体渦流５１により発電機を駆動して発電する。【選択図】図１
2007185601.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下面が密閉され上面が開口されているとともに鉛直方向に延在する所定の径及び所定の長さを有する外筒体と、
下面が密閉され上面が開口されているとともに下端部が前記外筒体に連通され、かつ前記外筒体内に所定間隔の空間を介して同心に配設された、前記外筒体より小さい所定の径及び所定の長さを有する内筒体と、
前記空間の上方に配設された気液分離手段と、
前記外筒体の上端部寄り側壁に設けられ前記空間内に連通する少なくとも１つの被処理水投入口と、
前記被処理水投入口より下方に位置する前記外筒体の側壁に設けられ所定の静圧空気を前記外筒体の内接方向に向けて前記空間内に噴出させる少なくとも１つの第１空気噴出口と、
前記第１空気噴出口に接続され前記空間内に所定風量と所定静圧の空気を噴出供給する第１空気供給手段と、
前記内筒体内に該内筒体内を鉛直方向に複数に区画することで形成され、かつ減圧による被処理水の蒸発で被処理水を冷却する複数の減圧室と、
上下に位置する前記減圧室間に設けられ該減圧室内に被処理水を所定のレベルまで貯留するとともに上部に位置する減圧室内に貯留された被処理水をオーバフローにより下部に位置する減圧室内に流下させる第１処理水流下機構と、
前記内筒体の底部に設けられ最下位に位置する前記減圧室内に被処理水を所定のレベルまで貯留するとともに該減圧室内の被処理水を流出口から外部へ流出させる第２処理水流下機構とを備え、
前記被処理水投入口から前記空間内に被処理水を投入するとともに前記第１空気供給手段から所定風量と所定静圧の空気を前記第１空気噴出口から前記空間内に噴出して前記外筒体の内周に沿い旋回しながら上昇する被処理水との混合渦流を発生させ、この混合渦流により前記空間内及び該空間に連通する前記最下位に位置する減圧室及び該最下位の減圧室に前記第１処理水流下機構を介して連通される上位の減圧室内を減圧するとともに前記被処理水をエアーレーション及びクラスタ分解して膨張させ、この被処理水の膨張作用と前記空間内での前記静圧空気の噴出膨張作用により混合渦流中の被処理水を一次冷却し、この一次冷却された被処理水を前記気液分離手段により分離して前記内筒体の上端開口から該内筒体内に投下し、かつ前記気液分離手段により分離された気体の渦流を前記外筒体の上端開口から外筒体外へ放出するように構成し、
前記内筒体内に投入された被処理水を前記第１処理水流下機構を通して最上位の前記減圧室から最下位の前記減圧室へ順に流下し、前記各減圧室内の減圧に伴う被処理水の蒸発により減圧室内の被処理水を二次冷却するように構成したことを特徴とする水処理装置。
【請求項２】
前記外筒体の下端部に位置する内周壁に前記外筒体の周方向に互いに離間して該外筒体の全周に亘り交互に多数配列され前記空間内の底部に貯留された被処理水を電気分解して酸素及び水素を発生させるための陽電極及び陰電極と、前記各陽電極と陰電極との間に直流電圧を供給する直流電源と、前記陽電極及び陰電極と対向する前記外筒体の側壁に設けられ該外筒体内に空気を前記陽電極及び陰電極の内周面と内接する方向に噴出させる少なくとも１つの第２空気噴出口と、前記第２空気噴出口に接続され該第２空気噴出口から所定風量と所定静圧の空気を噴出して前記空間内の底部に貯留された被処理水を前記陽電極及び陰電極の内周面に沿い流動攪拌することで前記電極の電気分解による被処理水からの酸素及び水素の発生を促進させる第２空気供給手段とを備えることを特徴とする請求項１記載の水処理装置。
【請求項３】
前記最上位の減圧室と前記空間との間は前記内筒体の側壁に設けた複数の通気穴により連通されるように構成したことを特徴とする請求項１または２記載の水処理装置。
【請求項４】
前記最下位の減圧室と前記空間との間は前記内筒体の側壁に設けた複数の吸引穴により連通され、前記空間の底部に貯留された被処理水及び前記最下位の減圧室に貯留された被処理水は前記内筒体の下端縁に設けた複数の流通穴を通して流出入されるように構成したことを特徴とする請求項１、２または３の何れか１項に記載の水処理装置。
【請求項５】
前記最下位の減圧室と前記第１空気供給手段の静圧空気吐出側との間は導管により接続されていることを特徴とする請求項１、２または３の何れか１項に記載の水処理装置。
【請求項６】
前記気液分離手段は、前記空間の上方に位置する前記外筒体の内壁面に該内壁面の内周方向に沿って配設された複数の気液分離羽根で構成されていることを特徴とする請求項１ないし５の何れか１項に記載の水処理装置。
【請求項７】
下面が密閉され上面が開口されているとともに鉛直方向に延在する所定の径及び所定の長さを有する外筒体と、
下面が密閉され上面が開口されているとともに下端部が前記外筒体に連通され、かつ前記外筒体内に所定間隔の空間を介して同心に配設された、前記外筒体より小さい所定の径及び所定の長さを有する内筒体と、
前記空間の上方に配設された気液分離手段と、
前記外筒体の上端部寄り側壁に設けられ前記空間内に連通する少なくとも１つの被処理水投入口と、
前記被処理水投入口より下方に位置する前記外筒体の側壁に設けられ所定の静圧空気を前記外筒体の内接方向に向けて前記空間内に噴出させる少なくとも１つの第１空気噴出口と、
前記第１空気噴出口に接続され前記空間内に所定風量と所定静圧の空気を噴出供給する第１空気供給手段と、
前記内筒体内に該内筒体内を鉛直方向に複数に区画することで形成され、かつ減圧による被処理水の蒸発で被処理水を冷却する複数の減圧室と、
上下に位置する前記減圧室間に設けられ該減圧室内に被処理水を所定のレベルまで貯留するとともに上部に位置する減圧室内に貯留された被処理水をオーバフローにより下部に位置する減圧室内に流下させる第１処理水流下機構と、
前記内筒体の底部に設けられ最下位に位置する前記減圧室内に被処理水を所定のレベルまで貯留するとともに該減圧室内の被処理水を流出口から外部へ流出させる第２処理水流下機構と、
前記外筒体の上端開口に相対向して配設された回転翼及び前記回転翼の回転により駆動される発電機とを備え、
前記被処理水投入口から前記空間内に被処理水を投入するとともに前記第１空気供給手段から所定風量と所定静圧の空気を前記第１空気噴出口から前記空間内に噴出して前記外筒体の内周に沿い旋回しながら上昇する被処理水との混合渦流を発生させ、この混合渦流により前記空間内及び該空間に連通する前記最下位に位置する減圧室及び該最下位の減圧室に前記第１処理水流下機構を介して連通される上位の減圧室内を減圧するとともに前記被処理水をエアーレーション及びクラスタ分解して膨張させ、この被処理水の膨張作用と前記空間内での前記静圧空気の噴出膨張作用により混合渦流中の被処理水を一次冷却し、この一次冷却された被処理水を前記気液分離手段により分離して前記内筒体の上端開口から該内筒体内に投下し、かっ前記気液分離手段により分離された気体の渦流を前記外筒体の上端開口から外筒体外へ噴出して前記回転翼を回転することにより前記発電機を駆動するように構成し、
前記内筒体内に投入された被処理水を前記第１処理水流下機構を通して最上位の前記減圧室から最下位の前記減圧室へ順に流下し、前記各減圧室内の減圧に伴う被処理水の蒸発熱により減圧室内の被処理水を二次冷却するように構成したことを特徴とする水処理装置を利用した発電装置。
【請求項８】
前記外筒体の下端部に位置する内周壁に前記外筒体の周方向に互いに離間して該外筒体の全周に亘り交互に多数配列され前記空間内の底部に貯留された被処理水を電気分解して酸素及び水素を発生させるための陽電極及び陰電極と、前記各陽電極と陰電極との間に直流電圧を供給する直流電源と、前記陽電極及び陰電極と対向する前記外筒体の側壁に設けられ該外筒体内に空気を前記陽電極及び陰電極の内周面と内接する方向に噴出させる少なくとも１つの第２空気噴出口と、前記第２空気噴出口に接続され該第２空気噴出口から所定風量と所定静圧の空気を噴出して前記空間内の底部に貯留された被処理水を前記陽電極及び陰電極の内周面に沿い流動攪拌することで前記電極の電気分解による被処理水からの酸素及び水素の発生を促進させる第２空気供給手段とを備えることを特徴とする請求項７記載の水処理装置を利用した発電装置。
【請求項９】
前記最下位の減圧室と前記空間との間は前記内筒体の側壁に設けた複数の吸引穴により連通され、前記空間の底部に貯留された被処理水及び前記最下位の減圧室に貯留された被処理水は前記内筒体の下端縁に設けた複数の流通穴を通して流出入されるように構成したことを特徴とする請求項７または８記載の水処理装置を利用した発電装置。
【請求項１０】
前記最下位の減圧室と前記第１空気供給手段の静圧空気吐出側との間は導管により接続されていることを特徴とする請求項７または８記載の水処理装置を利用した発電装置。
【請求項１１】
前記気液分離手段は、前記空間の上方に位置する前記外筒体の内壁面に該内壁面の内周方向に沿って配設された複数の気液分離羽根で構成されていることを特徴とする請求項７ないし１０の何れか１項に記載の水処理装置を利用した発電装置。
【請求項１２】
前記外筒体の上端部に前記外筒体内を旋回しながら上昇する気体渦流の風量を増大する送風機を設けたことを特徴とする請求項７ないし１０の何れか１項に記載の水処理装置を利用した発電装置。
【請求項１３】
前記外筒体の上端部側壁に、外気を吸い込んで前記気体渦流の旋回エネルギーを増大させる空気吸入スリットを前記外筒体の円周方向に沿って複数形成したことを特徴とする請求項７ないし１１または１２の何れか１項に記載の水処理装置を利用した発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製鉄所などから排出される温水、プールや湖沼などの水あるいは焼却設備の冷却に使用された水などを冷却し浄化して再利用できるように処理する水処理装置並びに上記各種水の浄化・冷却処理時に発生する排気渦流を利用して発電を可能にした発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
製鉄所においては、製銑から圧延までの各生産工程に、その目的に応じて多量の水が使用されることが知られている。また、製鉄所での水の用途は、大部分が各種炉体や冷却器などの冷却と、高炉、転炉などのガス洗浄や圧延ロール冷却などであり、これに淡水を使用する場合は、その大部分が循環使用されることが原則となっている。
【０００３】
従来、例えば熱間圧延工程における加熱炉の冷却、一圧延機のロール冷却などに使用された冷却水を再利用可能な水質及び温度に処理する場合は、まず、冷却水中に含有するスケールやスラッジを沈殿槽で沈降処理した後、この冷却水中の懸濁物質を濾過器で濾過し、さらに冷却塔で冷却処理して冷水槽に貯留し、この冷水槽から各熱間圧延工程に供給して循環使用できるようにしている。
また、このような従来の水処理装置に適用される冷却塔は、下部に貯水用ピットを有する塔体、この塔体内に配設した充填材(熱交換部)、この充填材の上方に配置した散水機構及び塔体の上部に配設した送風機などから構成されており、熱間圧延工程で加熱された冷却水(例えば６０℃〜７０℃)を散水機構により充填材の上方から散布して充填材内を流下させる。これと同時に送風機を駆動して外気を塔体内に吸引し、この外気と充填材内を流下する冷却水と熱交換、すなわち、水の蒸発潜熱を利用して冷却水を冷却した後、貯水用ピット内に貯留し、ポンプにより各熱間圧延工程へ供給するようにしている(例えば特許文献１参照)。
【特許文献１】特開２００３−１３０４８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような従来の水処理装置に用いられる冷却塔は、熱間圧延工程からの冷却水を塔体内の充填材内を流下させながら塔体内に吸引される外気との接触による水の蒸発潜熱で冷却する方式であり、しかも、日本冷却塔工業会において冷却塔の能力を決める標準温度条件は、冷却塔の入口水温が３７℃、その出口水温が３２℃、冷却塔の湿球温度が２７℃である。
しかしながら、このような冷却塔で冷却し得る冷却水の温度は、３７℃−３２℃＝５℃程度であり、その能力は低い。このため、熱間圧延工程で、例えば６０℃〜７０℃の温度に加熱された冷却水を上述のような冷却塔で冷却して５５℃〜６５℃程度の温度にしか冷却されず、多量に冷却水を使用する熱間圧延工程の冷却に支障を来たすほか、夏場のように気温が高く、かつ湿度の高い時期の冷却水の冷却には不向きである。
【０００５】
また、従来、多量の冷却水を冷却処理するに際しては、熱間圧延工程での冷却に使用された冷却水(水温が６０℃〜７０℃)を冷却池に貯め、その水面からの蒸発により冷却池内の水を冷却し、さらに、この冷却池の水を上述した冷却塔で冷却して熱間圧延工程へ供給する方式がある。
しかしながら、このような冷却方式には２００メートル四方の冷却池が必要になるとともに、この冷却池と冷却水供給箇所との間の配管及び冷却池と冷却塔との間の配管が煩雑かつ膨大なものとなり、その結果、冷却塔を含めた水処理設備が大型化しコスト高になるという問題がある。
【０００６】
一方、冷却塔にて冷却され、熱間圧延工程側と循環して使用される冷却水中に溶存する塩類や窒化物などが濃縮増加し、水質を悪化する。さらに、水質の悪化は、井戸水や工業用水、水道水などによる補給水の水質によって一層助長される。このため、スケールやスライムが生成されたり、各種菌の増殖を引き起こす問題がある。
【０００７】
そこで、従来においては、冷却塔の貯水用ピット内に冷却水中に浸漬された陽電極及び陰電極を配置し、この両電極間に直流電圧を印加して冷却水を電解処理することにより、スケールやスライムの生成を防止し、各種菌の増殖を防止しるようにしている。
しかしながら、冷却水を電解処理する場合、冷却水の電解を促進させるアルカリまたは酸の希釈液を冷却水中に混入しておく必要がある。このことは、冷却水の浄化処理に加えてアルカリまたは酸の希釈液の除去処理が必要になり、水処理システムが更に煩雑、かつ大型化するという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記のような従来の問題を解決するためになされたもので、水処理設備の小規模化を容易にするとともに被処理水の大量な冷却処理を低コストで実現でき、併せて被処理水の浄化を高効率にかつ低コストで実現できる水処理装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、被処理水の冷却に使用された静圧空気の旋回気体渦流を利用して発電を可能にした発電装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために本発明にかかる水処理装置は、下面が密閉され上面が開口されているとともに鉛直方向に延在する所定の径及び所定の長さを有する外筒体と、下面が密閉され上面が開口されているとともに下端部が前記外筒体に連通され、かつ前記外筒体内に所定間隔の空間を介して同心に配設された、前記外筒体より小さい所定の径及び所定の長さを有する内筒体と、前記空間の上方に配設された気液分離手段と、前記外筒体の上端部寄り側壁に設けられ前記空間内に連通する少なくとも１つの被処理水投入口と、前記被処理水投入口より下方に位置する前記外筒体の側壁に設けられ所定の静圧空気を前記外筒体の内接方向に向けて前記空間内に噴出させる少なくとも１つの第１空気噴出口と、前記第１空気噴出口に接続され前記空間内に所定風量と所定静圧の空気を噴出供給する第１空気供給手段と、前記内筒体内に該内筒体内を鉛直方向に複数に区画することで形成され、かつ減圧による被処理水の蒸発で被処理水を冷却する複数の減圧室と、上下に位置する前記減圧室間に設けられ該減圧室内に被処理水を所定のレベルまで貯留するとともに上部に位置する減圧室内に貯留された被処理水をオーバフローにより下部に位置する減圧室内に流下させる第１処理水流下機構と、前記内筒体の底部に設けられ最下位に位置する前記減圧室内に被処理水を所定のレベルまで貯留するとともに該減圧室内の被処理水を流出口から外部へ流出させる第２処理水流下機構とを備え、前記被処理水投入口から前記空間内に被処理水を投入するとともに前記第１空気供給手段から所定風量と所定静圧の空気を前記第１空気噴出口から前記空間内に噴出して前記外筒体の内周に沿い旋回しながら上昇する被処理水との混合渦流を発生させ、この混合渦流により前記空間内及び該空間に連通する前記最下位の減圧室及び該最下位の減圧室に前記第１処理水流下機構を介して連通される上位の減圧室内を減圧するとともに前記被処理水をエアーレーション及びクラスタ分解して膨張させ、この被処理水の膨張作用と前記空間内での前記静圧空気の噴出膨張作用により混合渦流中の被処理水を一次冷却し、この一次冷却された被処理水を前記気液分離手段により分離して前記内筒体の上端開口から該内筒体内に投下し、かつ前記気液分離手段により分離された気体の渦流を前記外筒体の上端開口から外筒体外へ放出するように構成し、前記内筒体内に投入された被処理水を前記第１処理水流下機構を通して最上位の前記減圧室から最下位の前記減圧室へ順に流下し、前記各減圧室内の減圧に伴う被処理水の蒸発により減圧室内の被処理水を二次冷却するように構成したことを特徴とする。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１記載の水処理装置において、前記外筒体の下端部に位置する内周壁に前記外筒体の周方向に互いに離間して該外筒体の全周に亘り交互に多数配列され前記空間内の底部に貯留された被処理水を電気分解して酸素及び水素を発生させるための陽電極及び陰電極と、前記各陽電極と陰電極との間に直流電圧を供給する直流電源と、前記陽電極及び陰電極と対向する前記外筒体の側壁に設けられ該外筒体内に空気を前記陽電極及び陰電極の内周面と内接する方向に噴出させる少なくとも１つの第２空気噴出口と、前記第２空気噴出口に接続され該第２空気噴出口から所定風量と所定静圧の空気を噴出して前記空間内の底部に貯留された被処理水を前記陽電極及び陰電極の内周面に沿い流動攪拌することで前記電極の電気分解による被処理水からの酸素及び水素の発生を促進させる第２空気供給手段とを備えることを特徴とする。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１または２記載の水処理装置において、前記最上位の減圧室と前記空間との間は前記内筒体の側壁に設けた複数の通気穴により連通されるように構成したことを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項１または２記載の水処理装置において、前記最下位の減圧室と前記空間との間は前記内筒体の側壁に設けた複数の吸引穴により連通され、前記空間の底部に貯留された被処理水及び前記最下位の減圧室に貯留された被処理水は前記内筒体の下端縁に設けた複数の流通穴を通して流出入されるように構成したことを特徴とする。
請求項５の発明は、請求項１または２記載の水処理装置において、前記最下位の減圧室と前記第１空気供給手段の静圧空気吐出側との間は導管により接続されていることを特徴とする。
請求項６の発明は、請求項１ないし４の何れか１項に記載の水処理装置において、前記気液分離手段は、前記空間の上方に位置する前記外筒体の内壁面に該内壁面の内周方向に沿って配設された複数の気液分離羽根で構成されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項７の発明にかかる水処理装置を利用した発電装置は、下面が密閉され上面が開口されているとともに鉛直方向に延在する所定の径及び所定の長さを有する外筒体と、下面が密閉され上面が開口されているとともに下端部が前記外筒体に連通され、かつ前記外筒体内に所定間隔の空間を介して同心に配設された、前記外筒体より小さい所定の径及び所定の長さを有する内筒体と、前記空間の上方に配設された気液分離手段と、前記外筒体の上端部寄り側壁に設けられ前記空間内に連通する少なくとも１つの被処理水投入口と、前記被処理水投入口より下方に位置する前記外筒体の側壁に設けられ所定の静圧空気を前記外筒体の内接方向に向けて前記空間内に噴出させる少なくとも１つの第１空気噴出口と、前記第１空気噴出口に接続され前記空間内に所定風量と所定静圧の空気を噴出供給する第１空気供給手段と、前記内筒体内に該内筒体内を鉛直方向に複数に区画することで形成され、かつ減圧による被処理水の蒸発で被処理水を冷却する複数の減圧室と、上下に位置する前記減圧室間に設けられ該減圧室内に被処理水を所定のレベルまで貯留するとともに上部に位置する減圧室内に貯留された被処理水をオーバフローにより下部に位置する減圧室内に流下させる第１処理水流下機構と、前記内筒体の底部に設けられ最下位に位置する前記減圧室内に被処理水を所定のレベルまで貯留するとともに該減圧室内の被処理水を流出口から外部へ流出させる第２処理水流下機構と、前記外筒体の上端開口に相対向して配設された回転翼及び前記回転翼の回転により駆動される発電機とを備え、前記被処理水投入口から前記空間内に被処理水を投入するとともに前記第１空気供給手段から所定風量と所定静圧の空気を前記第１空気噴出口から前記空間内に噴出して前記外筒体の内周に沿い旋回しながら上昇する被処理水との混合渦流を発生させ、この渦流により前記空間内及び該空間に連通する前記最下位に位置する減圧室及び該最下位の減圧室に前記第１処理水流下機構を介して連通される上位の減圧室内を減圧するとともに前記被処理水をエアーレーション及びクラスタ分解して膨張させ、この被処理水の膨張作用と前記空間内での前記静圧空気の噴出膨張作用により渦流中の被処理水を一次冷却し、この一次冷却された被処理水を前記気液分離手段により分離して前記内筒体の上端開口から該内筒体内に投下し、かつ前記気液分離手段により分離された前記気体の渦流を前記外筒体の上端開口から外筒体外へ噴出して前記回転翼を回転することにより前記発電機を駆動するように構成し、前記内筒体内に投入された被処理水を前記第１処理水流下機構を通して最上位の前記減圧室から最下位の前記減圧室へ順に流下し、前記各減圧室内の減圧に伴う被処理水の蒸発により減圧室内の被処理水を二次冷却するように構成したことを特徴とする。
【００１３】
請求項８の発明は、請求項７記載の水処理装置を利用した発電装置において、前記外筒体の下端部に位置する内周壁に前記外筒体の周方向に互いに離間して該外筒体の全周に亘り交互に多数配列され前記空間内の底部に貯留された被処理水を電気分解して酸素及び水素を発生させるための陽電極及び陰電極と、前記各陽電極と陰電極との間に直流電圧を供給する直流電源と、前記陽電極及び陰電極と対向する前記外筒体の側壁に設けられ該外筒体内に空気を前記陽電極及び陰電極の内周面と内接する方向に噴出させる少なくとも１つの第２空気噴出口と、前記第２空気噴出口に接続され該第２空気噴出口から所定風量と所定静圧の空気を噴出して前記空間内の底部に貯留された被処理水を前記陽電極及び陰電極の内周面に沿い流動攪拌することで前記電極の電気分解による被処理水からの酸素及び水素の発生を促進させる第２空気供給手段とを備えることを特徴とする。
【００１４】
請求項９の発明は、請求項７または８記載の水処理装置を利用した発電装置において、前記最下位の減圧室と前記空間との間は前記内筒体の側壁に設けた複数の吸引穴により連通され、前記空間の底部に貯留された被処理水及び前記最下位の減圧室に貯留された被処理水は前記内筒体の下端縁に設けた複数の流通穴を通して流出入されるように構成したことを特徴とする。
請求項１０の発明は、請求項７または８記載の水処理装置を利用した発電装置において、前記最下位の減圧室と前記第１空気供給手段の静圧空気吐出側との間は導管により接続されていることを特徴とする。
【００１５】
請求項１１の発明は、請求項７ないし１０の何れか１項に記載の水処理装置を利用した発電装置において、前記気液分離手段は、前記空間の上方に位置する前記外筒体の内壁面に該内壁面の内周方向に沿って配設された複数の気液分離羽根で構成されていることを特徴とする。
請求項１２の発明は、請求項７ないし１０の何れか１項に記載の水処理装置を利用した発電装置において、前記外筒体の上端部に前記外筒体内を旋回しながら上昇する気体渦流の風量を増大する送風機を設けたことを特徴とする。
請求項１３の発明は、請求項７ないし１０または１２の何れか１項に記載の水処理装置を利用した発電装置において、前記外筒体の上端部側壁に、外気を吸い込んで前記気体渦流の旋回エネルギーを増大させる空気吸入スリットを前記外筒体の円周方向に沿って複数形成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の水処理装置によれば、被処理水投入口から前記空間内に被処理水を投入するとともに前記第１空気供給手段から所定風量と所定静圧の空気を前記空間内に噴出して前記外筒体の内周に沿い旋回しながら上昇する被処理水との混合渦流を発生させ、この合渦流で空間内及び該空間に連通する最下位の減圧室及び該最下位の減圧室に第１処理水流下機構を介して連通される上位の減圧室内を減圧するとともに被処理水をエアーレーション及びクラスタ分解して膨張させ、この被処理水の膨張作用と空間内での静圧空気の噴出膨張作用により混合渦流中の被処理水を一次冷却し、この一次冷却された被処理水を気液分離手段により分離して内筒体の上端開口から内筒体内に投下し、また、気液分離手段により分離された気体の渦流を外筒体の上端開口から外筒体外へ放出し、さらに、内筒体内に投入された被処理水を第１処理水流下機構を通して最上位の減圧室から最下位の減圧室へ順に流下し、各減圧室内の減圧に伴う被処理水の蒸発により減圧室内の被処理水を二次冷却されるようにしたので、水処理設備の小規模化が容易になるとともに被処理水の大量な冷却処理を高効率にかつ低コストで行うことができる。
【００１７】
また、本発明の水処理装置によれば、外筒体の下端部内周壁に設けた陽電極と陰電極との間に直流電圧を印加した状態で、第２空気供給手段から所定風量と所定静圧の空気を陽電極と陰電極の内周面に内接する方向に噴出することにより被処理水を旋回運動させて陽電極及び陰電極の内周面に接触させながらエアーレーションし、陽電極及び陰電極の電極反応に伴う還元反応で水素を生成するとともに酸化反応で酸素を生成できるようにしたので、この水素及び酸素をエアーレーションで被処理水中に混入して溶存酸素量を増大させ得るとともに、被処理水を浄化・冷却でき、さらに旋回する気体渦流の気化熱を利用して浄化・殺菌された水を冷却して再生するようにしたので、被処理水に電解液などの処理液を混入させることなく、被処理水の浄化・殺菌及び冷却処理を高効率にかつ低コストで行うことができる。
【００１８】
また、本発明の水処理装置を利用した発電装置によれぱ、気液分離手段により分離された気体渦流を外筒体の上端開口から外筒体外へ噴出して回転翼を回転し発電機を駆動するように構成したので、被処理水の浄化・冷却処理に使用された気体渦流を利用して発電を効率よく、かつ低コストで行うことができる。
また、本発明の発電装置によれば、外筒体内を旋回しながら上昇する気体渦流の風量を送風機により増大し、この風量の増大された気体渦流により発電機を駆動するようにしたので、発電機の発電能力を同一の水処理装置を利用して大幅に向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明にかかる水処理装置並びにこれを利用した発電装置の最良な実施の形態について図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００２０】
図１は本発明の実施例１における水処理装置並びにこれを用いた発電装置の一部を切り欠いて示す全体の構成図、図２は図１の２−２線に沿う横断平面図、図３は図１の３−３線に沿う横断拡大平面図、図４は図１の４−４線に沿う横断平面図である。
【００２１】
図１に示す水処理装置１００は、基台１０上に鉛直に設置された所定の径（例えば、４５０mm）及び所定の長さ（例えば、１２００mm）を有する外筒体１１と、この外筒体１１内に位置する基台１０上に鉛直にかつ外筒体１１と同心に配設された、外筒体１１より小さい所定の径（例えば、３００mm）及び所定の長さ（例えば、９００mm）を有する内筒体１２を備える。前記外筒体１１の下面は密閉され、外筒体１１の上面は開口されている。また、前記内筒体１２の下面は密閉され、その上面は開口されている。外筒体１１の内周面と内筒体１２の外周面との間には両者の径の差に応じた空間１３が形成されている。
【００２２】
前記外筒体１１の上端部寄り側壁には、図１及び図２に示すように、被処理水を外筒体１１の内接方向に向けて空間１３内に流入させるための一対の被処理水投入口１１１ａ，１１１ｂが外筒体１１の円周方向に１８０度の間隔を離して設けられ、この各被処理水投入口１１１ａ，１１１ｂには内熱間圧延工程などの冷却に使用された被処理水を供給するための共通の供給管１４が接続されている。
【００２３】
前記被処理水投入口１１１より下方に位置する外筒体１１の側壁には、図１及び図２に示すように、圧縮空気を外筒体１１の内接方向に向けて空間１３内に噴出させるための一対の第１空気噴出口１１２ａ，１１２ｂが外筒体１１の円周方向に１８０度の間隔を離して設けられ、この各第１空気噴出口１１２ａ，１１２ｂには、別々の空気供給管１５ａ，１５ｂを介して別々の第１空気供給手段１６ａ，１６ｂがそれぞれ接続されている。
前記第１空気供給手段１６ａ，１６ｂは、これからの所定風量と所定静圧の空気を第１空気噴出口１１２ａ，１１２ｂを通して空間１３内に噴出することにより、被処理水投入口１１１ａ，１１１ｂから空間１３内に投入された被処理水と気液混合するとともに外筒体１１の内周に沿い旋回しながら上昇する渦流５０を発生させるためのもので、例えば、風量が１４.５ｍ３／minで、静圧が９.３０ｋＰａの空気を供給する送風機１６１と、この送風機１６１を駆動する電動機（２.２ｋＷ）とから構成され、この各第１空気供給手段１６ａと１６ｂは別々の設置台１７ａ，１７Ｂを介して基台１０上に設置されている。
【００２４】
前記外筒体１１内の空間１３の上方に位置する箇所には、図１及び図２に示すように、気液分離手段１８が配設されている。この気液分離手段１８は、空間１３内を外筒体１１の内周に沿って旋回しながら上昇してくる混合渦流から被処理水と空気とに分離するもので、空間１３の上方に位置する外筒体１１の内壁面に内壁面の内周方向に沿って配設された複数の気液分離羽根１８１により構成されている。また、この気液分離羽根１８１は渦流５０の旋回方向に傾斜されているとともに外筒体１１の中心方向に延在され、内筒体１２の上端開口に臨む形状に構成されている。
【００２５】
前記内筒体１２内は、図１に示すように、内筒体１２内を水平な隔壁１９で鉛直方向に複数に区画することで形成された複数の減圧室２０を備え、この各減圧室２０は、気液分離手段１８で分離された被処理水を減圧室２０内の減圧に伴う被処理水の蒸発により冷却するものである。
また、上下に位置する減圧室２０間には、減圧室２０内に被処理水を所定のレベルまで貯留するとともに上部に位置する減圧室２０内に貯留された被処理水をオーバフローにより下部に位置する減圧室２０内に流下させる第１処理水流下機構２１が設けられている。
さらに、内筒体１２の底部には、最下位に位置する減圧室２０−１内に被処理水を所定のレベルまで貯留するとともに最下位の減圧室２０−１内の被処理水９を流出管２３を介して外部へ流出させる第２処理水流下機構２２が設けられている。
前記流出管２３は最下位の減圧室２０−１内が１トル以下の低圧力に減圧されても大気圧の影響を受けることなく減圧室２０−１の被処理水が装置外へ流出できるように構成されている。
【００２６】
前記第１処理水流下機構２１は、図１及び図２に示すように、隔壁１９の中央部に形成した開口２１１と、隔壁１９上に開口２１１と同心に設けられ減圧室２０内に貯留された被処理水のオーバフローレベルを設定する所定長さの円筒管２１２と、この円筒管２１２全体を上方から覆うようにして隔壁１９上に設けられ、かつ隔壁１９との接合縁部に複数の流出口２１３を有するキャップ部材２１４とから構成されている。したがって、減圧室２０内に貯留された被処理水９はキャップ部材２１４の流出口２１３から円筒管２１２の上端開口をオーバフローして下部に位置する減圧室２０内に順に流下される。
前記第２処理水流下機構２２は、図１及び図３に示すように、内筒体１２の底部中央に形成した開口２２１と、内筒体１２の底部上に開口２２１と同心に設けられ最下位の減圧室２０−１内に貯留された被処理水のオーバフローレベルを設定する所定長さの円筒管２２２と、この円筒管２２２全体を上方から覆うようにして内筒体１２の底部上に設けられ、かつ内筒体１２の底部との接合縁部に複数の流出口２２３を有するキャップ部材２２４とから構成されている。したがって、最下位の減圧室２０−１内に貯留された被処理水９はキャップ部材２２４の流出口２２３から円筒管２２２の上端開口を通してオバーフローされ、さらに流出管２３から外部へ流出される。
【００２７】
最下位の減圧室２０−１と空間１３との間は内筒体１２の側壁に設けた複数の吸引穴２９４により連通され、さらに、空間１３の底部に貯留された被処理水９及び最下位の減圧室２０−１に貯留された被処理水９は内筒体１２の下端縁に設けた複数の流通穴２５を通して流出入されるように構成されている。
また、最下位の減圧室２０−１と第１空気供給手段１６ａ，１６ｂに接続された空気供給管１５ａ，１５ｂの静圧空気吐出側との間は導管２６，２６により接続されている。
また、最上位の減圧室２０−２と空間１３との間は内筒体１２の側壁に該側壁の円周方向に沿い設けた複数の通気穴３７により連通されている。この通気穴３７は減圧室２０−２に貯留される被処理水９の水面より上方に位置している。
【００２８】
陽電極２７及び陰電極２８は、空間１３の底部に貯留された被処理水９及び最下位の減圧室２０−１に貯留された被処理水９を電気分解して多量の水素及び酸素を生成するもので、この陽電極２７は、例えばニッケルメッキを施した鉄材を短冊状に加工したものから構成され、また、陰電極２８は、例えば鉄材を短冊状に加工したものから構成される。
これら陽電極２７と陰電極２８は、図１及び図３に示すように、空間１３の底部に貯留された被処理水９に対応する外筒体１１の内周壁にその全周に亘り設けた電気絶縁材２９の内周面に、電気絶縁材２９の周方向に互いに１〜２mm程度離間して交互にかつ電気絶縁材２９の全周に亘り配列され、そして、これら各陽電極２７と陰電極２８は給電端子を兼ねたボルトナット２７Ａ，２８Ａにより電気絶縁材２９に固定されている。また、ボルトナット２７Ａ，２８Ａの一部は外筒体１１の側壁を貫通して外筒体１１外に突出され、このボルトナット２７Ａ，２８Ａを介して陽電極２７及び陰電極２８に直流電源３０から直流電圧が供給されるように構成されている。
なお、前記陽電極２７及び陰電極２８を構成する材質は、上述した材質のものに限定されず、イオン化傾向の異なる導電性の金属材であればよい。
【００２９】
前記陽電極２７及び陰電極２８と対向する外筒体１１の側壁には、図１及び図３に示すように、外筒体１１内に空気を陽電極２７及び陰電極２８の内周面と内接する方向に噴出させる第２空気噴出口３１が形成され、この第２空気噴出口３１には、空気供給管３２を介して第２空気供給手段３３が接続されている。
前記第２空気供給手段３３は、これからの所定風量と所定静圧の空気を第２空気噴出口３１を通して陽電極２７及び陰電極２８の内周面と内接する方向に噴出することにより、空問１３内の底部に貯留された被処理水９を陽電極２７及び陰電極２８の内周面に沿い流動攪拌させ、陽電極２７及び陰電極２８の電気分解による被処理水９からの酸素及び水素の発生を促進させるためのもので、例えば風量が１.６ｍ３／minで、静圧が０.４７ｋPaの空気を供給する送風機３３１と、この送風機３３１を駆動する電動機３３２(０.４ｋＷ)とから構成され、この第２空気供給手段３３は基台１０上に設置されている。
【００３０】
発電装置４０は、図１に示すように、外筒体１１の上端開口１１ａから放出される気体渦流により回転される回転翼４１を有し、この回転翼４１は外筒体１１の上端開口１１ａに相対向して配設され、さらに、この回転翼４１は発電機４２の回転軸４２ａに固定されている。
また、外筒体１１の上端部側壁には、外気を吸い込んで気体渦流５１の風量を増大させる空気吸入スリット３４が外筒体１１の内周方向に沿って複数形成されている。さらに、外筒体１１の上端部外側には、図４に示すように、外筒体１１内を旋回しながら上昇する気体渦流５１の風量を増大するための一対の送風機３５（所定の風量と所定の静圧を有する送風機である）が外筒体１１の円周方向に１８０度の間隔を離して配設され、この一対の送風機３５のエア吐出側に接続したエア供給管３６は外筒体１１の側壁を貫通して外筒体１１内に開口され、このエア供給管３６の開口からの空気は気体渦流５１の旋回方向に向けて噴出される構成になっている。
【００３１】
次に、本実施例１における水処理装置１００および発電装置４０の動作について説明する。
まず、第１空気供給手段１６ａ，１６ｂを起動して、それぞれの送風機１６１から所定風量と所定静圧の空気、例えば、風量が１４.５ｍ３／min、静圧が９.３０ｋPａの空気を第１空気噴出口１１２ａ，１１２ｂから空間１３内に噴出する。
また、熱間圧延工程などの冷却に使用された被処理水中に混入している粉粒物質などは、図示省略した沈殿槽や濾過槽などの除去装置により予め除去される。このように前処理された被処理水は供給管１４及び被処理水投入口１１１ａ，１１１ｂを通して空間１３内に投入されると、この被処理水は第１空気噴出口１１２ａ，１１２ｂから噴出される静圧空気と気液混合されるとともに、外筒体１１の内周に沿い高速で旋回しながら上昇する渦流５０となる。この時の渦流５０の中心部分は１トル以下の低圧状態に保持される。そして、渦流５０が高速旋回しながら上昇すると、空間１３内は１トル以下の低圧状態（真空の状態）に減圧されるとともに、吸引口２４を通して連通された最下位の減圧室２０−１内も１トル以下の低圧状態に減圧される。同時に、この最下位の減圧室２０−１に第１処理水流下機構２１を介して連通される上位の減圧室２０内の圧力も１トル以下の低圧状態に減圧される。また、最下位の減圧室２０−１は導管２６，２６を介して第１空気供給手段１６ａ，１６ｂの空気供給管１５ａ，１５ｂに連通されているため、ベルヌーイの定理により生じる圧力差で最下位の減圧室２０−１内が吸引され、この減圧室２０−１内は更に減圧される。
【００３２】
一方、渦流５０が発生すると、被処理水は渦流５０によってエアーレーションされ霧状になるとともにクラスタ分解されて膨張する。これに伴い、被処理水は、上記被処理水の膨張作用と空間１３内での静圧空気の噴出による膨張作用により冷却される。これを被処理水の一次冷却という。ここで、例えば水処理装置１００に投入される被処理水の温度が７０℃である場合、上述の一次冷却では７０℃の被処理水を４２℃程度まで冷却できることが確認された。
一次冷却された被処理水が高速旋回しながら上昇する渦流５０と共に外筒体１１の内周面に沿い上昇して気液分離手段１８の気液分離羽根１８１に達すると、空気より比重の大きい被処理水は気液分離羽根１８１により分離捕集され、気液分離羽根１８１の先端部分から内筒体１２の上端開口から内筒体１２内にシャワー状に投下される。
【００３３】
また、気液分離羽根１８１により分離された比重の小さい気体渦流５１（霧状になった水蒸気分を含む）は外筒体１１内をその内周面に沿って上昇し、同時に空気吸入スリット３４から外気を吸い込んで気体渦流５１の風量を増大させて外筒体１１の上端開口１１ａから放出される。さらに、送風機３５を起動し、この送風機３５から所定の風量と静圧の空気を外筒体１１内に噴出することで気体渦流５１の風量を増大させる。
上述のように風量の増大された気体渦流５１が外筒体１１の上端開口１１ａから噴出されると、この気体渦流５１によって回転翼４１が高速で回転され、回転翼４１が回転されることにより発電機４２を駆動する。これにより、水処理装置１００の水処理に利用した気体渦流５１を用いて発電することができる。
【００３４】
気液分離手段１８で分離された一次冷却の被処理水が最上位の減圧室２０−２内にシャワー状に投入されると、このシャワー状の被処理水は減圧室２０−２内の被処理水９の水面及び第１処理水流下機構２１を構成するキャップ部材２１４の上面に降り注がれるとともにこれらと衝突することで飛散され、その一部は霧化して膨張される。そして、霧化された成分は通気穴３７を通して上記高速旋回しながら上昇する渦流５０により吸引され、再び上記渦流５０に混入される。このように最上位の減圧室２０−２内が渦流５０による吸引作用を受けると減圧室２０−２内が減圧され、この減圧作用により減圧室２０−２内での水の蒸発が促進される。この場合、減圧室２０−２内は１トル以下の低圧状態に減圧される。このため、最上位の減圧室２０−２内に貯留された被処理水９は減圧に伴う水の蒸発作用で二次冷却される。また、減圧室２０−２内の被処理水９の水位が第１処理水流下機構２１で設定された水位以上になると、この減圧室２０−２内の被処理水９はキャップ部材２１４の流出口２１３から円筒管２１２の上端開口を通してオーバフローされ、このオーバフローに伴う被処理水の流下作用でも減圧室２０−２内は減圧される。
上段の減圧室２０からオーバフローされた被処理水は次段に位置する減圧室２０内に流下され、次段の減圧室２０内に貯留された被処理水９の水面及び第１処理水流下機構２１を構成するキャップ部材２１４の上面と衝突することで飛散されるとともに膨張される。
これに伴い、次段に位置する減圧室２０内を１トル以下の低圧状態に減圧され、この減圧室２０内に貯留された被処理水９も二次冷却される。
また、上記次段に位置する減圧室２０内に貯留された被処理水９の水位が第１処理水流下機構２１で設定された水位以上になると、この減圧室２０内の被処理水９は第１処理水流下機構２１を通してオーバフローされ、さらに次段に位置する減圧室２０内に流下されるとともに、上記次段に位置する減圧室２０内を１トル以下の低圧状態に減圧する。これにより、上記と同様に、該減圧室２０内の被処理水９を二次冷却する。
【００３５】
以下同様にして、上部に位置する減圧室２０内の被処理水９を第１処理水流下機構２１を通してオーバフローにより下部に位置する減圧室２０内に順に流下し、最下位の減圧室２０−１へと流下する。このように被処理水９を最上位の減圧室２０から最下位の減圧室２０−１を通過させることにより、被処理水９は順に二次冷却される。この時、各段の減圧室２０及び２０−１で二次冷却し得る温度は、因みに３℃〜５℃程度であることが確認された。したがって、一次冷却された被処理水の温度を４２℃とすると、図１に示す４段の減圧室２０では、４２℃−((３℃〜５℃)×４)=３０℃−２２℃となり、４２℃の被処理水を３０℃−２２℃の温度まで冷却することができる。
【００３６】
次に、空間１３の底部及び最下位の減圧室２０−１に貯留されている被処理水９を電解処理する場合の動作について説明する。
この場合は各陽電極２７を直流電源３０の正極に並列に接続し、更に各陰電極２８を直流電源３０の負極に並列に接続して、両陽電極２７と陰電極２８に、例えば１〜２.５Ｖ程度の直流電圧を供給する。この時、隣接する陽電極２７と陰電極２８との間に流れる電流は５mmＡ〜１０mmＡ程度である。
【００３７】
かかる状態で、第２空気供給手段３３を起動して、送風機３３１から所定風量と所定静圧の空気、例えば風量が１.６ｍ３／min、静圧が０.４７ｋPａの空気を空気供給管３２を通して第２空気噴出口３１から陽電極２７及び陰電極２８の内側へ、その内周面と内接する方向に噴出する。これにより、空間１３内の底部に貯留された被処理水９は陽電極２７及び陰電極２８の内周面に沿い流動攪拌される。これにより、陽電極２７及び陰電極２８と被処理水との界面では、陽電極２７及び陰電極２８内の電子と被処理水中のイオンとの間で電化の受け渡しをする電荷移動反応が進行する。すなわち、互いに隣接する陽電極２７と陰電極２８との間に電流が流れることにより、それぞれの陽電極２７では、その電極反応に伴い被処理水が電子と反応する還元反応が行われ、水素を生成する。また、それぞれの陰電極２８では、その電極反応に伴い電子が陰電極２８から外部回路へ引き出される酸化反応が行われ、酸素を生成する。このような電気分解は最下位の減圧室２０−１に貯留されている被処理水９に対しても行われる。
【００３８】
前記生成された水素及び酸素が空間１３の底部及び最下位の減圧室２０−１に貯留されている被処理水９中に混入されると、被処理水９は浄化、殺菌及び冷却されるとともに被処理水９中の溶存酸素量も８.１ppm以上となる。このように浄化、殺菌及び冷却された被処理水９は第２処理水流下機構２２を通して流出管２３から外部へ流出される。その後、図示省略の排水管を通して熱間圧延工程の加熱炉や圧延機ロールの冷却部などに供給され、所定の冷却処理が実行される。
また、上記電気分解により生成された水素及び酸素の一部は混合渦流中にも混入されるため、混合渦流の浄化が下能になる。また、被処理水中に含まれるＣ(炭素)成分，Ｎ(窒素)成分およびＳ(硫黄)成分などの除去も可能である。
【００３９】
なお、エアーレーションされた被処理水が陽電極２７及び陰電極２８の内周面に接触しながら旋回運動すると、被処理水及び空気が陽電極２７及び陰電極２８の内周面と摩擦されるため、その水と空気はイオン化され、帯電反応により、隣接する陽電極２７と陰電極２８との間には、電圧を印加しなくとも微小電流が流れることが認められた。このため、陽電極２７と陰電極２８間に印加される電圧が１〜２.５Ｖ程度でも効果的な電極反応が可能である。
また、空気の噴き込みによる被処理水の旋回速度を大きくすれば、陽電極２７と陰電極２８間に流れる電流は増大して１０mm〜３０mmとなり、陽電極２７及び陰電極２８での電気分解が、より促進され、水素及び酸素の発生量を増大させることができるとともに被処理水の浄化及び冷却を促進できる。
【００４０】
このような本実施例１に示す水処理装置によれば、被処理水投入口１１１から空間１３内に被処理水を投入するとともに第１空気供給手段１６ａ，１６ｂから所定風量と所定静圧の空気を空間１３内に噴出することにより外筒体１１の内周に沿い旋回しながら上昇する被処理水との混合渦流５０を発生させ、この渦流５０で空間１３内及び空間１３に連通する最下位の減圧室２０−１及び最下位の減圧室２０−１に第１処理水流下機構２１を介して連通される上位の減圧室２０内を減圧するとともに被処理水をエアーレーション及びクラスタ分解して膨張させ、この被処理水の膨張作用と空間１３内での静圧空気の噴出膨張作用により渦流５０中の被処理水を一次冷却し、この一次冷却された被処理水を気液分離手段１８により分離して内筒体１２の上端開口から内筒体１２内に投下し、また、気液分離手段１８により分離された気体渦流５１を外筒体１１の上端開口から外筒体１１外へ放出し、さらに、内筒体１２内に投入された被処理水９を第１処理水流下機構２１を通して最上位の減圧室２０から最下位の減圧室２０−１へ順に流下し、各減圧室２０，２０−１内の減圧に伴う被処理水の蒸発により減圧室２０，２０−１内の被処理水を二次冷却されるようにしたので、被処理水の大量な冷却処理を高効率にかつ低コストで行うことができる。因みに、本実施例１に示す水処理設備によれば、一日当り１０００トン水を冷却処理することができるとともに水処理設備の小規模化を容易に実現できる。
【００４１】
また、本実施例１に示す水処理装置によれぱ、外筒体１１の下端部内周壁に設けた陽電極２７と陰電極２８との間に直流電圧を印加した状態で、第２空気供給手段３３から所定風量と所定静圧の空気を陽電極２７と陰電極２８の内周面に内接する方向に噴出することにより被処理水を旋回運動させて陽電極２７及び陰電極２８の内周面に接触させながらエアーレーションし、陽電極２７及び陰電極２８の電極反応に伴う還元反応で水素を生成するとともに酸化反応で酸素を生成できるようにしたので、この水素及び酸素をエアーレーションで被処理水中に混入して溶存酸素量を増大させることができるとともに、被処理水を浄化・冷却でき、さらに旋回する気体渦流の気化熱を利用して浄化・殺菌された水を冷却して再生するようにしたので、被処理水に電解液などの処理液を混入させることなく、被処理水の浄化・殺菌及び冷却処理を高効率にかつ低コストで行うことができる。
【００４２】
また、本実施例１に示す水処理装置によれば、渦流５０を生じさせる空間１３と最下位の減圧室２０−１との間を吸引穴２４で連通させ、さらに最下位の減圧室２０−１と第１空気供給手段１６ａ，１６ｂの静圧空気吐出側との間を導管２６，２６により連結する構成にしたので、最下位の減圧室２０−１内および第１処理水流下機構２１を介して連通される上位の減圧室２０内を被処理水の二次冷却に必要な１トル以下の低圧状態に容易に減圧することができる。
また、本実施例１に示す水処理装置によれば、最上位の減圧室２０−２と空間１３との間を内筒体１２の側壁に設けた複数の通気穴３７により連通する構成にしたので、最上位１３の減圧室２０−２内を被処理水の二次冷却に必要な１トル以下の低圧状態に容易に減圧することができる。
【００４３】
また、本実施例１に示す水処理装置を利用した発電装置によれば、気液分離手段１８により分離された気体渦流５１を外筒体１１の上端開口から外筒体１１外へ噴出して回転翼４１を回転し発電機４２を駆動するように構成したので、被処理水の浄化・冷却処理に使用された気体渦流５１を利用して発電を効率よく、かつ低コストで行うことができる。
また、本実施例１に示す水処理装置を利用した発電装置によれば、外筒体１１内を旋回しながら上昇する気体渦流５１の風量を送風機により増大し、この風量の増大された気体渦流により発電機４２を駆動するようにしたので、発電機４２の発電能力を同一の水処理装置を利用して大幅に向上することができる。因みに、送風機３１から筒体２０に圧送される静圧空気の出力を０.４ｋＷであるとすると、本実施の形態１に示す水処理装置を用いた発電機６２の出力は約１０ｋＷであることが認められた。
また、本実施例１によれば、外気を吸い込んで気体渦流５１の風量を増大させる空気吸入スリット３４を外筒体１１の上端部側壁に設けたので、空気吸入スリット３４から外気を吸い込んで気体渦流５１の風量を増大できるとともに発電機４２の発電能力を大幅に向上できる。
【００４４】
なお、上記図１に示す実施例１では、陽電極２７、陰電極２８及び第２空気供給手段３３を組み込んで被処理水の浄化、殺菌処理を可能にした水処理装置１００について説明したが、本発明はこれに限らず、陽電極２７、陰電極２８及び第２空気供給手段３３を省いた水処理装置であってもよい。
また、上記図１に示す実施例１では、陽電極２７、陰電極２８及び第２空気供給手段３３を組み込んで被処理水の浄化、殺菌処理を可能にした水処理装置１００を利用してなる発電装置４０について説明したが、本発明はこれに限定されず、陽電極２７、陰電極２８及び第２空気供給手段３３を省いた水処理装置１００を利用してなる発電装置であってもよい。
また、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、具体的な構成、機能、作用効果において、他の種々の形態によっても実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】発明の実施の形態１における水処理装置並びにこれを利用した発電装置の一部を切り欠いて示す全体の構成図である。
【図２】図１の２ー２線に沿う横断平面図である。
【図３】図１の３ー３線に沿う横断拡大平面図である。
【図４】図１の４ー４線に沿う横断平面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１００    水処理装置
１１      外筒体
１１１ａ，１１１ｂ    被処理水投入口
１１２ａ，１１２ｂ    第１空気噴出口
１２      内筒体
１３      空間
１６ａ，１６ｂ        第１空気供給手段
１８      気液分離手段
２０，２０−１        減圧室
２１      第１処理水流下機構
２２      第２処理水流下機構
２６      導管
２７      陽電極
２８      陰電極
３０      直流電源
３１ａ，３１ｂ        第２空気噴出口
３３      第２空気供給手段
３５      送風機
３７      通気穴
４０      発電装置
４１      回転翼
４２      発電機
【図１】
2007185601.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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