(57)【要約】【課題】簡易な構成によって、井戸水を汲み上げて生活用水等として供給することのできる井戸水供給システムが望まれていた。【解決手段】井戸水用のポンプ２と、ポンプ２から吐出される水にオゾンを混合するためのオゾン発生器１１およびエゼクタ１２と、エゼクタ１２から出力されるオゾンが混合された水を予め定める高所まで導くための貯水用流路４と、予め定める高所に設置されたタンク６と、タンク６に水を取り出すための給水路７と、給水路７中に挿入された吸着濾材８とを有する井戸水供給システムを構築する。【効果】井戸水用のポンプ２だけからなり、簡易で、しかも井戸水の水質改善および殺菌を行えるシステムとすることができる。【選択図】図１
2007185615.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水源から水を汲み上げるための吸い込み口および吸い込み口から吸い込んだ水を吐出するための吐出口を有するポンプと、
前記吐出口から吐出される水にオゾンを混合するためのオゾン供給装置と、
オゾンが混合された水を予め定める高さまで持ち上げるために導く貯水用流路と、
予め定める高さ位置に配置され、前記貯水用流路で導かれる水を溜めるためのタンクと、
前記タンクの水を取り出すための給水路と、
前記タンクまたは給水路に挿入され、前記タンクから取り出される水に含まれる鉄、マンガン成分等を除去するための濾材と、
を含むことを特徴とする、水供給システム。
【請求項２】
前記オゾン供給装置は、
入口から空気を取り込んで放電を行うことにより出口からオゾンを出力するオゾン発生器と、
水入口、水出口および水入口と水出口との間をつなぎ途中に通路が絞られた絞り部を有する水流路、ならびに、水流路の絞り部を利用して気体を取り込むための気体入口を有し、前記ポンプの吐出口に水入口が接続され、前記貯水用流路に水出口が接続され、前記オゾン発生器の出口に気体入口が接続されているエゼクタと、
を含むことを特徴とする、請求項１記載の水供給システム。
【請求項３】
前記ポンプの吐出口とエゼクタの水入口との間には、フィルタが設けられていることを特徴とする、請求項２記載の水供給システム。
【請求項４】
前記オゾン供給装置は、
入口から空気を取り込んで放電を行うことにより出口からオゾンを出力するオゾン発生器と、
水入口、水出口および気体入口を有し、前記ポンプの吐出口に水入口が接続され、前記貯水用流路に水出口が接続され、前記オゾン発生器の出口に気体入口が接続されているＴ字配管と、
前記オゾン発生器で発生されるオゾンを前記気体入口へ送るための移送手段と、
を含むことを特徴とする、請求項１記載の水供給システム。
【請求項５】
前記オゾン供給装置は、入口から空気を取り込んで放電を行うことにより出口からオゾンを出力するオゾン発生器を含み、
前記オゾン発生器の入口は、前記ポンプの駆動熱により加熱された空気を取り込むように、前記ポンプに関連づけて配置されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の水供給システム。
【請求項６】
前記オゾン供給装置は、入口から空気を取り込んで放電を行うことにより出口からオゾンを出力するオゾン発生器を含み、
前記オゾン発生器の出口から出力されるオゾンの供給路には、出口から出る気体の通過は許容するが、逆方向への水の流れを阻止するための逆止弁が設けられていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の水供給システム。
【請求項７】
前記ポンプおよびオゾン供給装置に駆動電力を与えるための太陽電池パネルを有することを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の水供給システム。
【請求項８】
前記ポンプおよびオゾン供給装置は、前記ポンプに対してオゾン供給装置が付設されることにより全体として一体化されたポンプ装置を構成していることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかの水供給システム用のポンプ装置。
【請求項９】
水源から水を汲み上げるための吸い込み口および吸い込み口から吸い込んだ水を吐出するための吐出口を有するポンプと、
前記吐出口から吐出される水を微生物処理により浄化するための微生物処理槽と、
前記吐出口から吐出される水にオゾンを混合するためのオゾン供給装置と、
前記微生物処理槽を通過し、かつ、オゾンが混合された水を、予め定める高さまで持ち上げるために導く貯水用流路と、
予め定める高さ位置に配置され、前記貯水用流路で導かれる水を溜めるためのタンクと、
前記タンクの水を取り出すための給水路と、
前記タンクまたは給水路に挿入され、前記タンクから取り出される水に含まれる鉄、マンガン成分等を除去するための濾材と、
を含むことを特徴とする、水供給システム。
【請求項１０】
前記微生物処理槽は、微生物が収容された微生物担持槽と、微生物担持槽の下流側に設けられた曝気槽とを有し、
前記ポンプの吐出口から吐出される水は前記微生物担持槽へ与えられ、当該水に空気の微細気泡を混合するための空気供給手段が設けられており、
前記オゾン供給装置から供給されるオゾンは、前記曝気槽に与えられて、曝気により水に混合されることを特徴とする、請求項９記載の水供給システム。
【請求項１１】
前記微生物処理槽は、曝気槽と、曝気槽の下流側に設けられた微生物が収容された微生物担持槽とを有し、
前記オゾン供給装置から供給されるオゾンは、前記曝気槽に与えられて、曝気により水に混合され、
前記曝気槽と微生物担持槽との間には、残存オゾンを除去する部材が配置されていることを特徴とする、請求項９記載の水供給システム。
【請求項１２】
前記オゾン供給装置は、入口から空気を取り込んで放電を行うことにより出口からオゾンを出力するオゾン発生器を含み、
前記オゾン発生器は、前記入口から取り込まれる空気が前記ポンプの駆動熱により加熱された空気となるように、前記入口が前記ポンプに関連づけて配置されていることを特徴とする、請求項９〜１１のいずれかに記載の水供給システム。
【請求項１３】
前記ポンプおよびオゾン供給装置に駆動電力を与えるための太陽電池パネルを有することを特徴とする、請求項９〜１２のいずれかに記載の水供給システム。
【請求項１４】
前記ポンプおよびオゾン供給装置は、前記ポンプに対してオゾン供給装置が付設されることにより一体化されたポンプ装置を構成しており、当該ポンプ装置が前記微生物処理槽と連結可能にされていることを特徴とする、請求項９〜１３のいずれか記載の水供給システム用の水質改善装置。
【請求項１５】
水源から水を汲み上げるための吸い込み口および吸い込み口から吸い込んだ水を吐出するための吐出口を有するポンプ本体と、
ポンプ本体に関連づけて入口が備えられ、入口から流入する空気に放電を行ってオゾンを発生させて出口から出力するためのオゾン発生器と、
前記ポンプ本体の吐出口から吐出される水に前記オゾン発生器の出口から出力されるオゾンを混合するための混合手段と、
を含むことを特徴とする、ポンプ装置。
【請求項１６】
前記オゾン発生器の入口は、前記ポンプ本体の駆動熱により加熱された空気を取り込むように、前記ポンプ本体に関連づけて配置されていることを特徴とする、請求項１５記載のポンプ装置。
【請求項１７】
前記オゾン発生器の出口から出力されるオゾンの供給路には、出口から出る気体の通過は許容するが、逆方向への水の流れを阻止するための逆止弁が設けられていることを特徴とする、請求項１５または１６記載のポンプ装置。
【請求項１８】
水源から水を汲み上げるためのポンプと、
ポンプで汲み上げられた水を予め定める高さまで持ち上げるために導く貯水用流路と、  予め定める高さ位置に配置され、前記貯水用流路で導かれる水を溜めるためのタンクと、
前記タンクに溜められた水を循環させるための循環路と、
循環路を循環される水にオゾンを混合するためのオゾン供給装置と、
循環路に挿入され、循環される水に含まれる鉄、マンガン成分等を除去するための濾材と、
前記タンクの水を取り出すための給水路と、
を含むことを特徴とする、水供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、水供給システムならびにそのシステムに用いることのできるポンプ装置および水質改善装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
井戸や河川などの水源から水を汲み上げ、汲み上げた水を植物栽培のために散水したり、洗濯や風呂水として利用したいという要望がある。
ところが、昨今は、地層自体の変化や汚染物質の地下水脈への浸透等により、井戸水の水質悪化が著しく、汲み出した井戸水をそのまま利用しにくいという事態が生じている。同様に、河川の水も水質悪化を生じていることが多い。
【０００３】
たとえば、特許文献１に記載されているように、井戸水がいわゆる「赤水」である場合がある。「赤水」とは、汲み出した井戸水を容器に入れておくと、時間の経過と共に赤色に変化し、洗濯や風呂水としての使用に適さず、また、植物栽培にも悪影響を及ぼすようになった水である。赤水は、鉄分やマンガン成分が、イオンとして含まれた水である。たとえば鉄分は重炭酸第一鉄として加圧水中に安定して存在しているが、汲み上げられることにより水酸化第一鉄に変化し、空気と接触することによって水酸化第二鉄に酸化され、水に赤味を帯びさせる。
【０００４】
また、アンモニア等が地面から浸透し、それによって井戸水や河川の水が汚染されて臭気を有するようになっている場合もある。
特許文献１は、このような使用に適さない井戸水の水質を改善するために、オゾン処理により、水中の鉄分を酸化し、酸化された鉄分を除去すると共に、オゾンの酸化作用で、井戸水中の雑菌、大腸菌、ウィルス等を殺菌するようにした受水型井戸水改善装置を提案する。
【特許文献１】特許第２７１５２４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の水質改善装置は、受水槽１、第１段処理機２および第２段処理機３が組み合わされた大型の装置であり、装置構成も複雑なものである。また、オゾン発生装置が受水槽の近傍に配置されているので、発生するオゾンガス濃度が濃い場合、人体に影響を与えないように残留オゾンの処理を行う必要がある。
このため、特許文献１に記載の水質改善装置は、工業用水等として、大規模設備に多量の井戸水を供給する場合に適しているが、水の使用量の少ない一般家庭等で用いる場合には、設備が大きすぎるといった課題がある。
【０００６】
また、たとえばインドネシアでは、水道設備のインフラが整っておらず、ほとんどの家庭で、主たる生活用水として井戸水を利用している。ところが、インドネシアにおける井戸水の水脈は鉄やマンガンを多量に含んでおり、上述のような赤水の問題を抱えている。  そこで、各家庭、または数戸の家庭が共同で利用でき、井戸や河川等の水源から水を汲み上げ、汲み上げた水の水質が改善される水供給システムが望まれている。
【０００７】
この発明は、かかる背景のもとになされたもので、簡素な構成によって、水を汲み上げて生活用水等として供給することのできる水供給システムを提供することを主たる目的とする。
また、この発明は、安価な構成で、汲み上げた水を生活用水に適するように改善できるポンプ装置を提供することを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１記載の発明は、水源から水を汲み上げるための吸い込み口および吸い込み口から吸い込んだ水を吐出するための吐出口を有するポンプと、前記吐出口から吐出される水にオゾンを混合するためのオゾン供給装置と、オゾンが混合された水を予め定める高さまで持ち上げるために導く貯水用流路と、予め定める高さ位置に配置され、前記貯水用流路で導かれる水を溜めるためのタンクと、前記タンクの水を取り出すための給水路と、前記タンクまたは給水路に挿入され、前記タンクから取り出される水に含まれる鉄、マンガン成分等を除去するための濾材と、を含むことを特徴とする、水供給システムである。
【０００９】
請求項２記載の発明は、前記オゾン供給装置は、入口から空気を取り込んで放電を行うことにより出口からオゾンを出力するオゾン発生器と、水入口、水出口および水入口と水出口との間をつなぎ途中に通路が絞られた絞り部を有する水流路、ならびに、水流路の絞り部を利用して気体を取り込むための気体入口を有し、前記ポンプの吐出口に水入口が接続され、前記貯水用流路に水出口が接続され、前記オゾン発生器の出口に気体入口が接続されているエゼクタと、を含むことを特徴とする、請求項１記載の水供給システムである。
【００１０】
請求項３記載の発明は、前記ポンプの吐出口とエゼクタの水入口との間には、フィルタが設けられていることを特徴とする、請求項２記載の水供給システムである。
請求項４記載の発明は、前記オゾン供給装置は、入口から空気を取り込んで放電を行うことにより出口からオゾンを出力するオゾン発生器と、水入口、水出口および気体入口を有し、前記ポンプの吐出口に水入口が接続され、前記貯水用流路に水出口が接続され、前記オゾン発生器の出口に気体入口が接続されているＴ字配管と、前記オゾン発生器で発生されるオゾンを前記気体入口へ送るための移送手段と、を含むことを特徴とする、請求項１記載の水供給システムである。
【００１１】
請求項５記載の発明は、前記オゾン供給装置は、入口から空気を取り込んで放電を行うことにより出口からオゾンを出力するオゾン発生器を含み、前記オゾン発生器の入口は、前記ポンプの駆動熱により加熱された空気を取り込むように、前記ポンプに関連づけて配置されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の水供給システムである。
【００１２】
請求項６記載の発明は、前記オゾン供給装置は、入口から空気を取り込んで放電を行うことにより出口からオゾンを出力するオゾン発生器を含み、前記オゾン発生器の出口から出力されるオゾンの供給路には、出口からの気体の通過は許容するが、逆方向への水の流れを阻止するための逆止弁が設けられていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の水供給システムである。
【００１３】
請求項７記載の発明は、前記ポンプおよびオゾン供給装置に駆動電力を与えるための太陽電池パネルを有することを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の水供給システムである。
請求項８記載の発明は、前記ポンプおよびオゾン供給装置は、前記ポンプに対してオゾン供給装置が付設されることにより全体として一体化されたポンプ装置を構成していることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかの水供給システム用のポンプ装置である。
【００１４】
請求項９記載の発明は、水源から水を汲み上げるための吸い込み口および吸い込み口から吸い込んだ水を吐出するための吐出口を有するポンプと、前記吐出口から吐出される水を微生物処理により浄化するための微生物処理槽と、前記吐出口から吐出される水にオゾンを混合するためのオゾン供給装置と、前記微生物処理槽を通過し、かつ、オゾンが混合された水を、予め定める高さまで持ち上げるために導く貯水用流路と、予め定める高さ位置に配置され、前記貯水用流路で導かれる水を溜めるためのタンクと、前記タンクの水を取り出すための給水路と、前記タンクまたは給水路に挿入され、前記タンクから取り出される水に含まれる鉄、マンガン成分等を除去するための濾材と、を含むことを特徴とする、水供給システムである。
【００１５】
請求項１０記載の発明は、前記微生物処理槽は、微生物が収容された微生物担持槽と、微生物担持槽の下流側に設けられた曝気槽とを有し、前記ポンプの吐出口から吐出される水は前記微生物担持槽へ与えられ、当該水に空気の微細気泡を混合するための空気供給手段が設けられており、前記オゾン供給装置から供給されるオゾンは、前記曝気槽に与えられて、曝気により水に混合されることを特徴とする、請求項９記載の水供給システムである。
【００１６】
請求項１１記載の発明は、前記微生物処理槽は、曝気槽と、曝気槽の下流側に設けられた微生物が収容された微生物担持槽とを有し、前記オゾン供給装置から供給されるオゾンは、前記曝気槽に与えられて、曝気により水に混合され、前記曝気槽と微生物担持槽との間には、残存オゾンを除去する部材が配置されていることを特徴とする、請求項９記載の水供給システムである。
【００１７】
請求項１２記載の発明は、前記オゾン供給装置は、入口から空気を取り込んで放電を行うことにより出口からオゾンを出力するオゾン発生器を含み、前記オゾン発生器は、前記入口から取り込まれる空気が前記ポンプの駆動熱により加熱された空気となるように、前記入口が前記ポンプに関連づけて配置されていることを特徴とする、請求項９〜１１のいずれかに記載の水供給システムである。
【００１８】
請求項１３記載の発明は、前記ポンプおよびオゾン供給装置に駆動電力を与えるための太陽電池パネルを有することを特徴とする、請求項９〜１２のいずれかに記載の水供給システムである。
請求項１４記載の発明は、前記ポンプおよびオゾン供給装置は、前記ポンプに対してオゾン供給装置が付設されることにより一体化されたポンプ装置を構成しており、当該ポンプ装置が前記微生物処理槽と連結可能にされていることを特徴とする、請求項９〜１３のいずれか記載の水供給システム用の水質改善装置である。
【００１９】
請求項１５記載の発明は、水源から水を汲み上げるための吸い込み口および吸い込み口から吸い込んだ水を吐出するための吐出口を有するポンプ本体と、ポンプ本体に関連づけて入口が備えられ、入口から流入する空気に放電を行ってオゾンを発生させて出口から出力するためのオゾン発生器と、前記ポンプ本体の吐出口から吐出される水に前記オゾン発生器の出口から出力されるオゾンを混合するための混合手段と、を含むことを特徴とする、ポンプ装置である。
【００２０】
請求項１６記載の発明は、前記オゾン発生器の入口は、前記ポンプ本体の駆動熱により加熱された空気を取り込むように、前記ポンプ本体に関連づけて配置されていることを特徴とする、請求項１５記載のポンプ装置である。
請求項１７記載の発明は、前記オゾン発生器の出口から出力されるオゾンの供給路には、出口からの気体の通過は許容するが、逆方向への水の流れを阻止するための逆止弁が設けられていることを特徴とする、請求項１５または１６記載のポンプ装置である。
【００２１】
請求項１８記載の発明は、水源から水を汲み上げるためのポンプと、ポンプで汲み上げられた水を予め定める高さまで持ち上げるために導く貯水用流路と、予め定める高さ位置に配置され、前記貯水用流路で導かれる水を溜めるためのタンクと、前記タンクに溜められた水を循環させるための循環路と、循環路を循環される水にオゾンを混合するためのオゾン供給装置と、循環路に挿入され、循環される水に含まれる鉄、マンガン成分等を除去するための濾材と、前記タンクの水を取り出すための給水路と、を含むことを特徴とする、水供給システムである。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１記載の発明によれば、ポンプで汲み上げられた水に対し、オゾン供給装置でオゾンが混合される。そしてオゾンが混合された水は、予め定める高さ、たとえば地表（ポンプ設置位置）から２〜１０ｍの高さまで持ち上げられ、その高さ位置に配置されたタンクに溜められる。すなわち、地表付近に設けられたポンプにより汲み上げられる水に対し、オゾンが混合され、そのオゾンが混合された水は、ポンプの吐出力で押し上げられ、地表２〜１０ｍ上部に配置されたタンクに溜められる。ポンプとタンクとをつなぐ貯水用流路（配管）は、２〜１０ｍ上部に水を導くために、通常、５〜２０ｍの長さを有している。この貯水用流路を通る際に、水とオゾンは十分に気液接触し、水に含まれる鉄イオンやマンガンイオンが酸化されて析出する。また、オゾンは不純物を酸化消毒して消滅する。よって、タンクに溜められた水には残留オゾンはなく、安全な水となる。
【００２３】
特に、貯水用流路をオゾン混合水が２〜１０ｍの高さまで導かれる際、その高さによって水に圧力が加わり、水に混合しているオゾンが水中の鉄イオン、マンガンイオン、不純物を酸化させ易く、よってオゾンはほぼ完全に消滅し、水中に残留オゾンはほとんど無くなる。
タンクに溜められた水の中の鉄やマンガンは、上述のように、オゾンや酸素によって酸化されて析出する。それゆえ、析出した鉄やマンガンは、濾材により捕獲して除去できる。ちなみに、鉄やマンガンがイオン化状態（第１鉄イオンや２価のマンガンイオン）では、濾材を通り抜けるが、酸化により析出した鉄分やマンガン成分等は、濾材によって確実に捕獲される。
【００２４】
なお、濾材に触媒を有するものを用いると、触媒により水中の鉄イオンやマンガンイオンの酸化が促進され、析出効果が向上する。
このため、タンクから取り出される水は、鉄分やマンガン成分が除去され、生活用水に適した水となる。
また、タンクの水は、タンクが予め定める高さ位置に配置されているため、重力を利用して、すなわちポンプ等を用いることなく、容易に取り出すことができる。よって、全体として１つのポンプでよく、簡易な構成でシステムを実現できる。
【００２５】
請求項２記載の発明では、オゾン供給装置を、オゾン発生器と、エゼクタとを含む構成としたので、簡単な構成でポンプから吐出される水にオゾンを混合できる。
具体的には、オゾン発生器で発生されるオゾンは、エゼクタにおいて、負圧を利用して流れる水内に混合される。従って、オゾンを供給するためのブロア等の装置が不要である。
【００２６】
請求項３記載の発明では、エゼクタの入口にはフィルタが設けられているから、ポンプで汲み上げられた水に異物等が含まれているときは、フィルタにより捕獲される。よって、エゼクタが詰まるのを防止でき、メンテナンスが少なくてよいシステムとすることができる。
請求項４記載の発明では、Ｔ型配管を用いてオゾンを水中に混合している。Ｔ型配管を用いた場合は、Ｔ型配管で異物の目詰まり等が生じない。一方、オゾンを供給するのにブロア、エアポンプ等の移送手段が必要となるが、それでも、簡単な構成でオゾンを水に混合することができる。
【００２７】
請求項５記載の発明では、オゾン発生器に供給される空気は、ポンプの駆動熱により加熱されており、相対湿度の低い空気がオゾン発生器に供給される。よって、オゾン発生器は、効率良くオゾンを発生する。
特に、ポンプが屋外に配置されている場合や、雨の多い季節には、ポンプおよびオゾン発生器周囲の空気が湿り、かかる湿った空気をオゾン発生器に供給した場合、オゾンが発生しにくいことがある。そこでこの発明のように、ポンプの駆動熱を利用して、オゾン発生器に供給される空気を加熱することにより、加熱に必要な設備を追加することなく、供給される空気の相対湿度を低くして、オゾン発生器においては、良好なオゾン発生を行わせることができる。
【００２８】
請求項６記載の発明では、オゾン発生器で発生されたオゾンを供給する供給路に、逆止弁が挿入されている。オゾン発生器は、放電を行う電極が水に濡れると、放電を行えなくなる。ポンプの吐出口から吐出される水は、ウォーターハンマー現象等を生じると、高圧力が加わり、水がオゾン発生器側へと流れる虞れがある。そこで、この水の流れを阻止するために、逆止弁が備えられている。
【００２９】
逆止弁により、水の逆流を有効に阻止でき、オゾン発生器が不調になることを防止できる。
請求項７記載の太陽電池パネルにより光−電気変換された駆動電力により、ポンプおよびオゾン供給装置を駆動できる。
水供給システムを設置する場所が、山間部等の電力供給されない場所のとき、太陽電池パネルを用いることにより、駆動電力を確保することができる。
【００３０】
また、太陽電池パネルは、昼間の太陽エネルギーを光−電気変換し、その変換された電気をポンプおよびオゾン供給装置に与える。その結果、水質改善された水がタンクに溜まる。そしてタンクに溜められた水は、夜間でも使用が可能である。これは、換言すれば、太陽エネルギーを、電気エネルギーに変換し、さらに、生活に使用する水エネルギーに変換するということである。通常、太陽電池パネルで光−電気変換した場合、電気エネルギーは蓄電装置に蓄められ、蓄電装置から夜間でも電気エネルギーが取り出されるようにするのが一般的である。この発明では、そのような蓄電装置を省略して、太陽電池パネルにより光−電気変換された電気エネルギーを、水供給システムを用いて水エネルギーに変換しているのである。つまり、このシステムは、光エネルギーを水エネルギーに変換する水供給システムを実現している。
【００３１】
請求項８記載の発明では、請求項１〜７のいずれかに記載の水供給システムを実現するためのポンプ装置を提供できる。かかるポンプ装置は、オゾン供給装置がポンプに付設されて一体化されたポンプ装置であり、従来の単なるポンプ装置と同様の扱いができ、設置がし易いという利点がある。
請求項９記載の発明では、請求項１記載の発明に加えて、さらに、微生物処理槽が備えられている。微生物処理槽に収容された微生物は、水に含まれている主としてアンモニア成分を硝化処理し、臭気を除去する。
【００３２】
よって、鉄、マンガン成分を除去できるとともに、アンモニア成分も除去された、水質がより良好になった水を供給することができる。
ところで、微生物処理槽の微生物は、オゾン（オゾン混合水）が与えられると死滅する。この弊害をなくするために、請求項１０記載の発明では、微生物処理槽を、微生物担持槽と、その下流側に設けられた曝気槽とに区画し、曝気槽にオゾンを供給する構成にしている。これにより、微生物処理後の水にオゾンが混合され、微生物がオゾンにより死滅することはない。また、微生物担持槽に与えられる水には、空気が混合されるから、微生物を活性化できる。
【００３３】
請求項１１記載の発明では、曝気槽が上流側に設けられ、微生物担持槽は下流側に設けられている。そして曝気槽にオゾンが供給されている。曝気槽では、オゾンと共に供給される空気により水中に酸素が供給されるため、微生物には好ましい。しかし、オゾン自体が残留していると、微生物にとっては上述のように好ましくない。そこで、オゾン除去部材により残留オゾンを除去して、残留オゾンが微生物には達しないようにされている。曝気槽内にオゾンが供給されることによって、水中の鉄イオン、マンガンイオン等がオゾンにより酸化され析出する。そして水中に残った残留オゾンは、オゾン除去部材により除去され、微生物担持槽には達しない。
【００３４】
請求項１２記載の発明によれば、請求項５記載の発明と同様の作用効果を奏する。請求項１３記載の発明によれば、請求項７記載の発明と同様の作用効果を奏する。
請求項１４記載の発明によれば、請求項９〜１３のいずれかの水供給システム用のポンプ装置を、ポンプとオゾン供給装置とが一体化されたポンプ装置として提供できる。そして、このポンプ装置は、微生物処理槽と連結可能である。従って、水質改善がされた水を供給するための水供給用システムを構築し易く、ポンプ装置の取り扱いが、従来のポンプ単体と同様の取り扱いで可能となり、設置し易いという利点がある。
【００３５】
請求項１５記載の発明は、ポンプ装置が、単に水を汲み上げて吐出するだけでなく、その吐出される水にオゾンを混合するようになっている。オゾン発生器は、ポンプ本体に近接して配置され、ポンプ装置に付設された状態となっている。従って、請求項１５に係るポンプ装置は、従来のポンプと同等の大きさでありながら、吐出される水にオゾンを混合でき、水の水質改善を図ることのできるポンプ装置となっている。
【００３６】
このポンプ装置は、たとえば家の屋根上等に既に貯水タンクが設けられている家庭などにおいて、ポンプが故障した場合等に、その故障したポンプと置換することができる。そして、それによって、請求項１記載のような井戸水供給システムを構築することができる。
請求項１６および１７記載の発明によれば、それぞれ、請求項５および６記載の発明と同様の作用効果を奏する。
【００３７】
請求項１８記載の発明では、予め定める高さ位置に設けられたタンク内の水を循環させ、その水にオゾンを混合することにより、タンクに溜められた水に含まれる鉄イオン、マンガンイオン等をオゾンを用いて酸化して析出させ、析出した鉄分、マンガン成分等を濾材で除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下には、図面を参照して、この発明の実施形態について具体的に説明をする。以下の実施形態では、井戸水を汲み上げて供給する井戸水供給システムおよびそのためのポンプ装置を例にとって説明するが、この発明に係る水供給システムは、井戸以外に、たとえば河川、池等の水源から水を汲み上げて供給する水供給システムや、そのためのポンプ装置にも適用できるものである。
【００３９】
図１は、この発明の一実施形態に係る井戸水供給システムの構成例を示すシステム図である。
井戸水供給システムは、井戸１から井戸水を汲み上げるためのポンプ２と、ポンプ２から吐出される水にオゾンを混合するためのオゾン供給装置３と、オゾンが混合された水を予め定める高さまで導くための貯水用流路４と、予め定める高さ位置、たとえば地表５から４ｍの高さ位置に設置された貯水用のタンク６と、タンク６の水を取り出すための給水路７と、給水路に挿入された吸着濾材８とを有している。
【００４０】
図１のシステム図において、矢尻が黒塗りの太実線は気体の流れ、矢尻が黒塗りの細実線は水の流れ、矢尻が黒塗りの破線は電気の流れを、それぞれ表わしている。
この実施形態の特徴の１つは、ポンプ２およびオゾン供給装置３の設置位置と、タンク６の設置位置とが、高さ方向に約４ｍ離されて配置されていることである。より具体的には、ポンプ２およびオゾン供給装置３は地表５の近傍に配置されており、タンク６は地表５から離れた予め定める高さ位置である地表から約４ｍの高さ位置に設けられていることである。
【００４１】
タンク６の設置は、たとえば家屋の屋根上に設置したり、専用の鉄塔などを組み、その上に設置することが考えられる。
オゾン供給装置３は、オゾン発生器１１と、エゼクタ１２とを含んでおり、オゾン発生器１１からエゼクタ１２への気体（オゾン）供給流路には逆止弁１３が挿入されている。また、ポンプ２とエゼクタ１２との間にはフィルタ１５が設けられている。
【００４２】
図２は、ポンプ２およびオゾン供給装置３のより具体的な構成例を示す図である。
図２を参照して、ポンプ２は、この実施形態では、自吸式カスケードポンプが用いられている。ポンプ２には、ポンプケーシング２０と、ポンプケーシング内のインペラ（図示せず）を回転させるためのモータ２１とが備えられていて、モータ２１は着脱可能なカバー２２で覆われている。
【００４３】
ポンプケーシング２２は吸い込み口２３および吐出口１４を有しており、吸い込み口２３は吸い込み管２４を介してたとえば地下８ｍの井戸水の中につながっている。
オゾン供給装置３は、ポンプ２に取り付けられ、ポンプ２とほぼ一体化された構造とされている。つまり、この実施形態では、ポンプ２に対してオゾン供給装置３が付設され、両者が一体化された構造のポンプ装置となっている。従って、このポンプ装置を用いることにより、井戸水供給システムを構築する際に、ポンプ２とオゾン供給装置３とを別々に設置したり、両者を連結する必要がなく、設置が容易で、取り扱い易い構成となっている。
【００４４】
具体的には、オゾン供給装置３は、モータ２１に取り付けられたオゾン発生器１１を含む。オゾン発生器１１は、放電素子回路３１および放電素子（電極板）３２を有し、これらが一体化されている。オゾン発生器１１は、入口３３から空気を取り込んで放電を行うことにより、出口３４からオゾンを出力する。入口３３は、モータ２１の上面沿いに開口している。このため、入口３３は、モータ２１が駆動することにより生じる駆動熱で温められた空気を吸い込む。かかる温められた空気はその相対湿度が低く、相対湿度の低い空気は、オゾン発生器１１において良好に放電に寄与する。従って、オゾン発生器１１は、所定の濃度のオゾンを発生することができ、出口３４から当該発生するオゾンが出力される。
【００４５】
この実施形態では、オゾン発生器１１は、モータ２１の上面に取り付けられ、オゾン発生器１１が取り付けられたモータ２１全体は、カバー２２で覆われている。このため、カバー２２内の空気は、モータ２１が駆動することにより生じる駆動熱で温められる。そして、オゾン発生器１１は、カバー２２内の温められた空気、つまり相対湿度の低い加熱空気を入口３３から吸い込むことができる。
【００４６】
オゾン発生器１１の入口３３の設置位置は、モータ２１およびオゾン発生器１１がカバー２２で覆われている場合には、モータ２１の上面に開口させる構成に代えて、入口３３がカバー２２内の空気を吸い込むことができるようにされていればよい。また、カバー２２が省略されている場合は、モータ２１には、通常、図示しないが内部で生じる加熱空気を排気するための排気口が備えられているから、この排気口から排気される加熱空気がオゾン発生器１１の入口３３へ入るように、入口３３が開口していれば好ましい。
【００４７】
出口３４には、逆止弁１３が接続されており、さらに、逆止弁１３から延びる出口管３５は、エゼクタ１２の気体入口３６に連通されている。
逆止弁１３は、オゾン発生器１１の出口に接続するほか、出口管３５内に、さらにもう１つ設けてもよい。ウォーターハンマー現象等が生じた場合、気体入口３６から出口管３５を通って高圧の水が逆流する場合がある。かかる高圧の逆流水がオゾン発生器１１に達しないようにするために、出口管３５に、２個の逆止弁１３，１３′を直列状に配置するのが好ましい。
【００４８】
エゼクタ１２は、水入口３７および水出口３８を有し、水入口３７から水出口３８間をつなぐ水流路は、内径が絞られた絞り部３９を有している。気体入口３６は、この絞り部３９に連通するように設けられている。
このため、エゼクタ１２では、水入口３７から入った水は絞り部３９で流速が速くなり、水出口３８から出ていくので、流速の速い絞り部３９で負圧を生じる。よって、この負圧を利用して、出口管３５を通るオゾンが吸引され、エゼクタ１２を通る水の中に微細気泡として混入される。
【００４９】
吐出口１４から吐出される水の流れ方向に見て、エゼクタ１２の上流側には、フィルタ１５が介挿されている。
フィルタ１５は、水管４１に対して斜め方向に接続された分岐管４２を備え、この分岐管４２内に濾過部材４３が挿入された構成である。水管４１を通る水は、濾過部材４３で濾過され、水中の異物が濾過部材４３によって捕獲される。
【００５０】
濾過部材４３は、ねじ４４を弛めて取り外すことができ、容易にメンテナンスを行うことができる。
図１を再び参照して、ポンプ２（具体的にはモータ２１）およびオゾン発生器１１には、駆動用電力が与えられる。この実施形態では、駆動用電力は、太陽電池パネル１０により、光−電気変換された電気エネルギーにより賄われる。
【００５１】
エゼクタ１２から出力され、貯水用流路４を通ってタンク６へ供給されるオゾンが混合された水は、オゾンと水とが気液接触を行い、水中に溶けた鉄イオンやマンガンイオンはオゾンによって酸化され、水酸化第二鉄や二酸化マンガンとして析出する。また、水中の雑菌、大腸菌などは、オゾンにより酸化されて殺菌される。
貯水用流路４に導かれて、オゾン混合水が地表５から４ｍ上のタンク６に送られる間に、水には重力による圧力が加わり、オゾンによる酸化が促進される。また、貯水用流路４は、その全長が、水を４ｍ上部に誘導するために約１０ｍ程度の長さが必要であり、この長い流路を通る間に、水中のオゾンはほぼ消滅する。従って、タンク６に溜められた水には、オゾンはほとんど残留していない。
【００５２】
たとえば、ポンプ２が流量２０Ｌ／分で井戸水を汲み上げた場合、オゾン供給装置３においては、オゾン発生器１１で発生したオゾンガスを含んだ空気がエゼクタ１２によって、２．０Ｌ／分で供給される。この供給されるオゾンガスを含んだ空気により、井戸水は除菌、浄化される。
そして、タンク６に溜まるときには、水中のオゾン濃度は、約０．１ｐｐｍ以下に減っており、生活水として使用するのに何ら支障のないオゾン濃度となっている。
【００５３】
さらに、タンク６内に溜まった水には、オゾンから変化した酸素や空気中の酸素が溶存している。そして、これら溶存酸素は、タンク６内において、残存している鉄イオンやマンガンイオンなどの金属イオンを酸化して析出させる。
タンク６の水を取り出すための給水路７には、濾材８が挿入されている。濾材８は、たとえば浜砂、活性炭、ゼオライトなどの少なくとも１つまたは複数を含む濾材である。水中の鉄やマンガンが、イオンの状態ではなく、水酸化第二鉄や二酸化マンガン等として析出している場合には、これら鉄分やマンガン分は、濾材８で捕獲することができる。
【００５４】
よって、濾材８を通過した後の水には、鉄分やマンガン分が含まれておらず、いわゆる赤水ではなくなっている。
なお、濾材８は、給水路７に挿入するのに代えて、あるいは、給水路７への挿入に加えて、タンク６内に設けられてもよい。その際、タンク６内の水の出口に濾材８を設けるのが好ましい。さらに、濾材８は、酸化促進用の触媒がコーティングされているのが望ましい。酸化促進用の触媒としては、たとえばオキシ水酸化鉄や二酸化マンガンを例示できる。これら酸化促進用の触媒が濾材８にコーティングされていると、触媒と水とが触れたときに、水中に溶けている酸素が鉄イオンやマンガンイオンの酸化を促進するように働き、残存している金属イオンを酸化により析出させる。
【００５５】
給水路７には、並列に複数個の蛇口４５が接続されており、蛇口４５を開けることによって、タンク６の水は、重力により、蛇口４５から放出される。
図３は、図１に示すオゾン供給装置３の他の実施形態を示す図である。
図１の実施形態では、エゼクタ１２によってオゾンを水に混合しているが、図３に示すように、Ｔ字配管５０を用い、井戸水中にオゾンを混合することも可能である。
【００５６】
Ｔ字配管５０を用いた場合は、Ｔ字配管５０自体には気体の取り込み作用がない。そこで、オゾン発生器１１で発生されたオゾンを、Ｔ字配管５０に強制的に送るために、送風用のブロア５１を設ける必要がある。ブロア５１も、太陽電池パネル１０で駆動することが可能である。なお、図３において、５０１は水入口、５０２は水出口、５０３は気体入口であり、１３は逆止弁である。
【００５７】
図４は、この発明の他の実施形態に係る井戸水供給システムの構成例を示すシステム図である。図４において、図１の構成要素と同一部分には、同一の番号が付されている。
図４のシステムの特徴は、図１のシステムに、さらに、微生物処理槽６０が追加されていることである。微生物処理槽６０は、微生物を利用して、井戸水に含まれるアンモニア成分を硝化処理し、臭気を除去するという作用効果を奏する。
【００５８】
微生物処理槽６０は、微生物が収容された微生物膜６１ａが入れられた微生物担持槽６１と曝気槽６２とを有している。供給される水は、まず、微生物担持槽６１に入り、微生物担持槽６１において微生物による処理が施された後、その下流側の曝気槽６２に流入するようになっている。
ポンプ２から吐出される井戸水は、フィルタ１５で濾過され、エゼクタ１２へ与えられる。このシステムでは、エゼクタ１２の気体入口３６にはオゾンではなく、空気が与えられる。よって、エゼクタ１２では、井戸水に空気が混合され、空気が混合された井戸水は、微生物担持槽６１へ供給される。供給される水に空気の微細気泡が混合されているから、この混合された空気により微生物は活性化し、処理能力が向上する。
【００５９】
微生物担持槽６１で処理された水は、曝気槽６２へと流入する。
オゾン発生器１１が発生するオゾンは、ブロワ５２によって送られ、オゾン供給路４５を通って曝気槽６２へ与えられる。オゾン供給路４５には、バルブ４６および逆止弁４７が挿入されている。
曝気槽６２では、下方からオゾンが供給され、オゾンの気泡が曝気槽６２内ではじけ、微生物処理された後の水に含まれる鉄イオンやマンガンイオンは、オゾンで酸化されて析出し、また、雑菌などは殺菌される。
【００６０】
そして、微生物処理槽６０から流出する水は、ポンプ６３で吸い込まれ、ポンプ６３から貯水用流路４へと送出される。
貯水用流路４の途中には、バルブ６４が設けられ、かつ、戻し流路６５が分岐されている。戻し流路６５にもバルブ６６が設けられている。バルブ６４および６６を制御することにより、ポンプ６３で送られる水を、微生物処理槽６０へと戻すことも可能である。その際、生物処理槽６０へ戻される水の中には、残留オゾンが含まれているから、その残留オゾンを微生物へ与えないように、微生物膜の手前側に活性炭６７が設けられているのが好ましい。
【００６１】
図４のシステムにおいても、オゾン発生器１１、ポンプ２、ブロア５２およびポンプ６３は、太陽電池パネルにより変換された電気エネルギーで駆動することができる。
図５は、図４に示すような微生物処理槽６０を用いる場合の変形例を表わすシステムの一部を示す図である。
図５では、微生物処理槽６０は、上流側に曝気槽６２が設けられ、下流側に微生物担持槽６１が設けられている。そして、上流側の曝気槽６２に、オゾン発生器１１で発生されるオゾンがブロワ５２によって供給され、曝気によってオゾンが井戸水を酸化、除菌する構成になっている。
【００６２】
この場合、曝気槽６２へ与えられる井戸水は、ポンプ２から直接与えられればよく、図４のシステムのように、エゼクタ１２等で空気が混合される必要はない。
曝気槽６２において、オゾンは気液接触により鉄分やマンガン分を酸化させ、あるいは雑菌等を殺菌してほとんど消滅する。一方、空気の微細気泡の多くは残る。
そして、曝気槽６２で曝気された水は、隣接する微生物担持槽６１へと流入する。微生物担持槽６１内に存在する微生物は、残留オゾンが与えられると死滅する。そこで、微生物膜６１ａの上流側に活性炭６７が配置され、活性炭により残留オゾンが吸着されて、微生物膜には達しないようにされている。なお、活性炭６７に代えて、あるいは、活性炭６７に加えて、ゼオライトやオゾン分解触媒などの、残存オゾンを除去する部材が配置されてもよい。
【００６３】
図４または図５に示す構成を採用することにより、井戸水をオゾンにより酸化、殺菌するとともに、井戸水中に含まれているアンモニア成分を微生物により硝化処理することができる。
図６は、オゾン発生器１１に取り込まれる空気の取入口の他の構成例を示す図である。  図２に示すように、入口３３が、カバー２２内のポンプモータ２１の上面沿いに配置されていてもよいが、それに代えて、図６に示すように、モータ２１を取り巻くように入口管３３１を配置し、その入口管３３１を通ってオゾン発生器１１へ空気が与えられるようにしてもよい。入口管３３１はモータ２１の周囲を旋回されており、空気はこの入口管内を通る際に、モータの駆動熱により温められる。それにより、空気の相対湿度が下がり、オゾン発生器１１には相対的に乾いた空気が供給される。よってオゾン発生効率が向上する。
【００６４】
以上のように、オゾン発生器１１の空気入口３３は、モータ２１の駆動熱により温められた、相対湿度の低い空気を取り込める構成であればよい。最も好ましい形態としては、図２で説明したように、カバー２２内の温められた空気を取り込む構成が考えられ、別の好ましい構成としては、モータ２１から排気される温められた空気を取り込む構成が考えられる。しかし、かかる構成に限られず、要は、ポンプに関連づけて配置され、ポンプの駆動熱により加熱された空気を取り込めるような入口３３となっていればよい。
【００６５】
図７は、この発明のさらに他の実施形態に係る井戸水供給システムの構成例を示すシステム図である。
図７に示すシステムの特徴は、井戸水の酸化、除菌のためのシステムを、井戸水ポンプ２側に設けたのではなく、タンク６側に設けた点である。
すなわち、タンク６には、タンク６に溜められた水を取り出してタンクへ戻す循環路７１が設けられている。循環路７１には、吸着濾材７２、ポンプ７３およびエゼクタ７４が挿入されている。そしてエゼクタ７４の気体入口７５には、オゾン発生器７６により発生されるオゾンが、逆止弁７７を介して与えられるようになっている。
【００６６】
かかる構成をタンク６に付属させることによって、タンク６内の水の除菌および水質改善が図れる。除菌および水質改善の原理は、先に説明したものと同様であり、ここでの説明は省略する。
図７におけるシステムにおいても、オゾン発生器７６、ポンプ７３および井戸水ポンプ２の駆動電気エネルギーは、太陽電池パネル１０により光電変換された電気エネルギーが利用できる。
【００６７】
図７に示すシステムは、タンク６に関連して水質改善、殺菌のための装置を付加しているが、井戸水ポンプ２側にも、図１のような水質改善、殺菌装置が設けられていてもよい。
この発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】この発明の一実施形態に係る井戸水供給システムの構成例を示すシステム図である。
【図２】ポンプ２およびオゾン供給装置３のより具体的な構成例を示す図である。
【図３】図１に示すオゾン供給装置３の他の実施形態を示す図である。
【図４】この発明の他の実施形態に係る井戸水供給システムの構成例を示すシステム図である。
【図５】図４に示すような微生物処理槽６０を用いる場合の変形例を表わすシステムの一部を示す図である。
【図６】オゾン発生器１１に取り込まれる空気の取入口の他の構成例を示す図である。
【図７】この発明のさらに他の実施形態に係る井戸水供給システムの構成例を示すシステム図である。
【符号の説明】
【００６９】
１    井戸
２    ポンプ
３    オゾン供給装置
４    貯水用流路
６    タンク
７    給水路
８    吸着濾材
１０    太陽電池パネル
１１    オゾン発生器
１２    エゼクタ
１３    逆止弁
１４    吐出口
１５    フィルタ
３３    入口
３４    出口
３６    気体入口
３７    水入口
３８    水流路
５０    Ｔ字配管
６０    微生物処理槽
【図１】
2007185615.tif 000003
【図２】
2007185615.tif 000004
【図３】
2007185615.tif 000005
【図４】
2007185615.tif 000006
【図５】
2007185615.tif 000007
【図６】
2007185615.tif 000008
【図７】
2007185615.tif 000009