(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
異物混在水内の異物と水とを分離すると共に分離水の浄化を行う異物除去装置であって、該装置は、ほぼ接線方向から前記異物混合水を導入する導入管を有すると共に下方に異物排出口を有する中空筒体と、該中空筒体の上方及び下方に相対向して配置されるプラス電極部及びマイナス電極部とからなる電極部と、前記中空筒体のほぼ中心部に収納され下方に開口部を形成し上方側に排出口を設ける濾過用筒体とを有し、前記濾過用筒体内には水改質材が充填され、前記濾過用筒体外面と前記中空筒体の内面との間にはイオン発生金属が介設され、該イオン発生金属はプラス電極に連結されて帯電されることを特徴とする異物除去装置。
【請求項２】
前記イオン発生金属が線体からなり前記濾過用筒体の外周に巻回されることを特徴とする請求項１に記載の異物除去装置。
【請求項３】
前記イオン発生金属が銅，銀からなる請求項２に記載の異物除去装置。
【請求項４】
前記中空筒体の上方側の前記濾過用筒体の上方側の回りには前記異物内の水等から分離されて浮上した油の溜り部と、該溜り部内の前記油を排出する排油管が設けられることを特徴とする請求項１に記載の異物除去装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、沼や湖面に浮上する青こやうどんやそうめん，豆腐等の残りかす等の異物を混在した異物混在水内の異物と水とを分離し、分離水を浄化し、それぞれを排出する浄水装置に係り、特に、電気を利用して異物の殺菌と水及び油との分離を効果的に行うようにした異物除去装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
沼等に浮上する青こ等を除去する除去手段としては各種の試みがされている。また、異物と水及び油とを分離する分離手段としても従来より各種の試みがされ、各種異物除去装置が採用されている。また、公知技術も各種のものが挙げられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の異物除去装置は夫々特徴を有するものであり、ここでその内容を説明するのを省略するが、少なくとも電気的手段を用いて異物と水及び油との分離を行い、且つ安価でコンパクトにまとめられ殺菌効果を有するものは見当らない。
【０００４】
本発明は、以上の事情に鑑みて創案されたものであり、異物と水及び油との分離が効果的に行われ、且つ全体構造が比較的簡便でコンパクトにまとめられ、且つ分離水の浄化が行われ、殺菌効果を有し更に、比較的高温の異物混在水に対してもその温度利用と異物混在水の分離が効果的に行われる異物除去装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以上の目的を達成するために、異物混在水内の異物と水とを分離すると共に分離水の浄化を行う異物除去装置であって、該装置は、ほぼ接線方向から前記異物混合水を導入する導入管を有すると共に下方に異物排出口を有する中空筒体と、該中空筒体の上方及び下方に相対向して配置されるプラス電極部及びマイナス電極部とからなる電極部と、前記中空筒体のほぼ中心部に収納され下方に開口部を形成し上方側に排出口を設ける濾過用筒体とを有し、前記濾過用筒体内には水改質材が充填され、前記濾過用筒体外面と前記中空筒体の内面との間にはイオン発生金属が介設され、該イオン発生金属はプラス電極に連結されて帯電されることを特徴とする。また、前記イオン発生金属が線体からなり前記濾過用筒体の外周に巻回されることを特徴とする。また、前記イオン発生金属が銅，銀からなることを特徴とする。
【０００９】
また、前記中空筒体の上方側の前記濾過用筒体の上方側の回りには前記異物内の水等から分離されて浮上した油の溜り部と、該溜り部内の前記油を排出する排油管が設けられることを特徴とする。
【００１０】
また、前記濾過用筒体内には、水供給源に連通する逆洗手段が配設されることを特徴とする。前記異物混在水が高温体からなる場合において、前記中空筒体には熱交換手段が付設されることを特徴とする。また、前記濾過用筒体の排出口側には浄水の生物的濾過を行う生物濾過手段が付設されることを特徴とするものである。
【００１１】
異物混在水は導入管から中空筒体内に導入される。導入管は中空筒体に異物混在水がほぼ接線方向に沿って導入されるように設けられているため、中空筒体内に導入された異物混在水は中空筒体内で渦巻状に内壁から中心に向かって旋回する。このため、内壁側に較べて中心寄りが負圧となり濾過用筒体内への吸引力が生ずる。一方、中空筒体内にはプラス電極部とマイナス電極部が相対向して配置されているため中性の異物混在水は電荷され、水のクラスタの細分化が生ずる。このため、異物と水との分離が行われる。また、分離時に直流電気分解によりプラス側に酸素が発生し、マイナス側に水素が発生する。このため、水の見掛け比重は１より小さい状態となる。一方、分離された異物と分離水とは共にプラス帯電されるが、帯電量は異物の方が大きいため分離水に較べて分離された異物がマイナス電極側へ積極的に吸引され、異物処理手段側に排出されて処理される。また、比重の重い異物は遠心力により中空円筒の内面側に集められ、沈下して中空筒体の下方側に運ばれて排出される。一方、分離水は開口部に吸引力の発生している濾過用筒体内に吸引され、その内に充填されている水改質濾材により浄化されて排水される。なお、この排水は生物濾過手段により更に完全濾過が行われる。一方、異物混在水が比較的高温体の場合には中空筒体に付設した熱交換手段により異物混在水の蓄熱を有効に利用する。なお、比較的高温な異物混在水は熱交換により粘性が大になり、中空筒体の内壁側に異物が接着しがちになり、異物と水との分離がより効果的に行われる。また、濾過用筒体のまわりにイオンを発生するイオン発生金属を設けることにより、これを通過する際に異物の殺菌が行われる。また、水から分離して上方に浮上した油は排油管から排出される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の異物除去装置の実施の形態を図面を参照して詳述する。まず、イオンを発生するイオン発生金属のない本発明の異物除去装置１を図１等により説明する。本発明の異物除去装置１は大別して導入管９を有する中空筒体２と、プラス電極部１０及びマイナス電極部１１を有する電極部３と、濾材１２を内部に充填する濾過用筒体４等とから構成され、更に、異物処理手段５、逆洗手段６、熱交換手段７、生物濾過手段８等が付設される。以下、これ等の詳細構造を順次説明する。
【００１３】
図１及び図２に示すように、中空筒体２は本実施の形態では中空円筒体からなり、胴部１３とその上面に蓋体１４、下方にテーパ部１５を形成する。図２に示すように、胴部１３の外周にはその接線方向に沿って導入管９が連結される。導入管９は異物混在水を中空筒体２内に導入するための管体である。また、テーパ部１５の下方には異物排出口３８が設けられその下方には分離された異物を濾過して蓄溜するための蓄溜部１６が形成される。この蓄溜部１６はパイプ２８を介して異物処理手段５に連結される。また、蓋体１４には胴部１３内に開口する排気孔２３が設けられている。
【００１４】
電極部３は中空筒体２内に導入された異物混在水の異物と水とを電気的に分離させるもので、前記のようにプラス電極部１０とマイナス電極部１１等からなる。プラス電極部１０は中空筒体２の上方側に配設され絶縁体１７を介し中空筒体２側に保持され、プラスの電源用ソケット１８に連結される。一方、マイナス電極部１１は中空筒体２の下方側に配設され中空筒体２に保持される。また、マイナスの電源用ソケット１９に連結される。
【００１５】
濾過用筒体４は下方に開口部２０を有し、上方にテーパ部２１を形成する中空円筒体２２からなり、中空筒体２の胴部１３内のほぼ中央の上方側に配置される。中空円筒体２２の内部の上下にはフィルタとしてのパンチング網２４，２５が配設され、その間には水の浄化用の水改質濾材１２が充填される。また、テーパ部２１の上方には浄水排出口２６に連結する浄水排出管２７が連結される。浄水は直接排水される場合もあるが、浄水排出管２７に生物濾過手段８を連結し、更に浄水する場合もある。
【００１６】
逆洗手段６は図１及び図３に示すように濾過用筒体４の上方側に収納される吹き出し部２９と、水供給源３０と、これ等を連結する管３１及び開閉弁３２等からなる。吹き出し部２９は図３に示すように下面に噴出口又はパンチング材３３を設けた中空筒体からなる。以上の構造により、水供給源３０から吹き出し部２９内に導入された水はパンチング材３３から噴出され、濾過用筒体４内の濾材１２の洗浄を行う。
【００１７】
異物処理手段５としては各種の構造のものがあるが、例えば、水に混在する異物である青こを蓄在し得るシート状の部材により青こを含蓄させるシート状体等が挙げられる。青こをシート状体にすることによりその後の処理の円滑化が図れる。一方、生物濾過手段８としては、バクテリアを用いて異物を吸収する形式のものが一例として挙げられる。
【００１８】
次に、本実施の形態における異物除去装置１による異物混在水の異物と水との分離及び浄化作用について説明する。その前に、図４乃至図６の電極部３を用いた異物混在水の異物と水との分離作用を説明する。異物混在水３７を顕微鏡的に拡大すると図３に示す概要構造のものからなる。即ち、比較的大きなクラスタ３４の外面に異物３５が付着しているものからなる。このような形態の異物混在水３７にプラス電極部１０とマイナス電極部１１により構成される電荷が付加されるとクラスタ３５は微細化され図５に示すように微細化クラスタ３６となる。そのため、図５に示すようにクラスタ３４の外周に付着していた異物３５が微細化クラスタ３６から離れる。一方、異物３５及び微細化クラスタ３６は図６に示すようにプラスに帯電するが、その帯電量は微細化クラスタ３５に比較し、異物３５の方が大きい。従って、図６に示すようにプラスの帯電量の大きい異物３５はプラスの帯電量の小さい微細化クラスタ３６よりもマイナス電極部１１側に強く引き寄せられる。以上により水と異物の分離が合理的に行われる。また、異物は重量が重いため中空筒体２の内面側に遠心力により集められ、その内面に沿って落下し、テーパ部１５側に運ばれる。
【００１９】
図１，図２に示すように、異物混在水３７が矢印Ａのように導入管９から中空筒体２内に導入されると矢印Ｂのような渦流が中空筒体２内に発生する。この渦流にはプラス電極部１０とマイナス電極部１１間に発生する電位が付加される。これにより、クラスタ３４が前記のように微細化クラスタ３６となり、微細化クラスタ３６と異物３５とが分離する。微細化クラスタ３６及び異物３５はプラス帯電され、共にマイナス電極部１１側に吸引されようとするが、前記したように帯電量の大きい異物３５が微細化クラスタ３６よりも積極的にマイナス電極部１１に吸引される。一方、微細化クラスタ３６は、前記の渦流によって発生する濾過用筒体４の開口部２０の負圧の影響を受け、矢印Ｃ（図１）のように濾過用筒体４内に吸引される。一方、マイナス電極部１１側に吸引された異物３５は矢印Ｄ（図１）のように蓄溜部１６側に集約されて蓄溜される。
【００２０】
一方、濾過用筒体４内に入った微細化クラスタ３６（分離水）は濾材１２に接触しながら上昇し更に浄化されて浄化水となり、テーパ部２１の浄水排出口２６から浄水排出管２７を通って排水される。濾材１２としては公知の各種タイプのものが適宜適用される。濾材１２の逆洗を必要とする場合には、水供給源３０から管３１を介して吹き出し部２９に水を供給し、パンチング材３３からの噴水により濾材１２を逆洗すればよい。
【００２１】
異物除去装置１には前記したように異物処理手段５や生物濾過手段８が付設されるが、それ等の構成については特に限定するものではなく公知技術が適用される。
【００２２】
図７は図１に示した異物除去装置１とほぼ同じ構造の異物除去装置１′の概要構造を示す。導入管９が連結される中空筒体２′の内部には濾過用筒体４′が収納される。また、分離された浄水を排水するための浄水排水管２７′が濾過円筒体４′内に連通して配置されると共に油溜り部４２′には排油管４６′が連結される。なお、本実施の形態の異物除去装置１′では濾過円筒体４′内には水改質濾材が充填されていない。以上の構造の異物除去装置１′によっても前記した異物除去装置１とほぼ同様の効果を上げることができる。
【００２３】
図８は図７に示した濾過円筒体４′の外面に光触媒５１を被覆したものである。この光触媒５１は殺菌性を有するものであり、異物混在水はこの光触媒により確実に殺菌されるのでより安全な浄水を得ることができる。
【００２４】
図１や図７に示した異物除去装置１，１′は油分の含有量が比較的少ない異物混在水３７に対して効果的であるが、油分の含有量が多い場合には図９に示すように排油管４６′をオイルフィルタ５２に連結して油分の分離を行う。分離された水の一部は異物除去装置１′側に戻されるが排水される。また、油分は油分離回集装置５３に送られて処理される。
【００２５】
次に、前記の異物除去装置１の特性を有すると共に異物の殺菌効果を有し、且つ水に含有する油分を除去して排出する機能を備えた本発明の異物除去装置１ａを図１０乃至図１３により説明する。なお、以下の説明では前記の異物除去装置１と共通する部分の重複説明は省略する。中空筒体２ａの内面と濾過用筒体４ａとの間にはイオン発生金属の１つである銅製のフィルタ４１が介設される。なお、本発明に係る異物除去装置１ａでは中空筒体２ａと濾過用筒体４ａの構造が前記の異物除去装置１とやや相違するので以下にその構造を簡単に説明する。
【００２６】
中空筒体２ａは胴部１３ａと、その上部に搭載されて油溜り部４２を内部に形成する上部筒体４３と、胴部１３ａの下部に連結されるテーパ部１５等を有するものからなる。なお、胴部１３ａと上部筒体４３とは仕切り板４４により画成される。前記のフィルタ４１は仕切り板４４に絶縁体１７ａを介して垂下連結されるものであり、フィルタ４１はプラス電極部１０の電源用ソケット１８に連結される。また、濾過用筒体４ａは仕切り板４４を貫通して上方側に伸延し、その頂部は上蓋４５により閉止される。なお、閉止蓋４５には排気孔２３ａが開口して設けられる。また、本実施の形態の異物除去装置１ａの場合には浄水排出管２７ａは濾過用筒体４ａの上方側に連結される。なお、排出管２７の入口は仕切り板４４の上縁とほぼ等しいレベル位置に配置される。また、排油管４６は上部筒体４３に設けられ油溜り部４２と連通する。また、油溜り部４２は排気孔２３ａを介して外気側に連通する。また、胴部１３ａの下方に設けられるマイナス電極部１１は絶縁体１７ｂを介して胴部１３ａに保持され、テーパ部１５に設けた電源用ソケット１９に連結される。また、前記したようにテーパ部１５は蓄溜部１６及びパイプ２８を介して異物処理手段５に連結される。また、パイプ２８の中間部には電動弁５０が介設される。
【００２７】
図１２，図１３に示すように、本実施の形態におけるフィルタ４１は等分に配設された複数本のガイド棒４７に線経の細い銅線４８を微小間隔を介して多数個巻回したものからなる。また、この下面側には銅製のフィルタ部材４９（図７）が設けられる。なお、実施例として銅線４８は直径１．４ｍｍ程度のものが用いられる。
【００２８】
以上の構造により、導入管９から中空筒体２ａ内に入った異物混在水３７は、まずフィルタ４１を通過する。この場合に帯電されているフィルタ４１の銅イオンにより異物混在水３７は細菌される。細菌された異物混在水３７は前記の異物除去装置１において説明したように濾過用筒体４ａの水改質濾材１２により濾過され浄水排出管２７ａから排出される。一方、水に含まれている油分は濾過用筒体４ａの上方側に浮上し、油溜り部４２に溜り、排油管４６により排出される。なお、浄水排水管２７ａから逆洗用の水を入れることにより濾過用筒体４ａ内の水改質濾材１２は逆洗される。以上により、前記の異物除去装置１の効果に加えて異物混在水３７の細菌と油分除去が行われる。
【００２９】
以上の説明ではイオン発生金属として銅を採用したが銀であってもよい。
【００３０】
図１４は本発明の他の実施の形態を示すものである。異物除去装置１（１ａ）に導入される異物混在水３７としては、例えば、沼や湖面に発生浮遊する青こを含む水が挙げられるが、異物混在水３７としてはこれに限定するものではない。その他の異物混在水の場合も前記した異物除去装置１（１ａ）により分離，除去，浄化が行われる。然し乍ら、異物混在水は常温のものばかりではなく、うどんやそばのかす汁や豆腐等のかす汁も挙げられる。このかす汁は比較的高温の場合が多い。高温の異物混在水３７ａの場合でも、前記の異物除去装置１により処理されるが、折角これ等のものには熱エネルギーを保有されているためこの熱エネルギーを有効に利用することが望ましい。本実施の形態はこれを実現するためのものである。即ち、図示のように、本実施の形態の異物除去装置１（１ａ）には熱交換手段７が付設される。即ち、中空筒体２（２ａ）の外周には熱交換用の冷水パイプ及びジャケット３９が巻回される。この冷水パイプ及びジャケット３９には熱利用機器４０が連結される。
【００３１】
以上の構造により、高温の異物混在水３７ａが異物除去装置１（１ａ）内に導入されると熱交換手段７による熱交換が行われ、低温になった異物混在水３７ａは前記と同様な方法により異物と分離水と分離と分離水の浄化が行われると共に水に含まれる油の除去が行われる。なお、高温の異物混在水３７ａが冷温になることにより異物３５に粘りが生じ、異物３５は中空筒体２の内壁に付着し易くなる。これにより、常温の異物混在水３７よりも異物３５の分離がより効果的に行われる。
【００３２】
【発明の効果】
１）本発明の請求項１に記載の異物除去装置によれば、電気的な分離手段を採用するため異物混在水の分離が従来のものより効果的に、且つ確実に行われる。また、従来の物理濾過のように動力負荷が大きいものでなく、水流の遠心力を利用するため動力負荷が小さく経済的であり、且つ中心に低圧部が形成されるため自動的に中心部に導入され動力損失が少ない。
２）本発明の請求項２及び３に記載の異物除去装置によれば、イオン発生金属の１つである銅製等のフィルタを用いることにより、異物混在水が通過する際にそのイオン発生金属により異物混在水の細菌が効果的に行われる。従って、細菌された浄水を得ることができる。
３）本発明の請求項４に記載の異物除去装置によれば、分離された異物を異物処理手段により集約して取り扱い易い形態にすることができるため、異物処理がより効果的に行われる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の異物浄化装置の全体構造及び構成を示す断面図。
【図２】図１の上面図。
【図３】本発明の異物除去装置における逆洗手段の主要部の構造を示す部分断面図。
【図４】本発明の異物除去装置内に導入される異物混在水の顕微鏡的形態を示す模式図。
【図５】電気によりクラスタの微細化に伴う異物と水との分離状態を示す模式図。
【図６】異物と水との分離理論を説明するための模式図。
【図７】本発明の異物除去装置の他の実施の形態を示す断面図。
【図８】光触媒で被覆された濾過用筒体を示す部分断面図。
【図９】オイルセパレータを付設した異物除去装置を示す構成図。
【図１０】異物の殺菌手段を備えた本発明の異物除去装置の全体構造及び構成を示す断面図。
【図１１】図１０の上面図。
【図１２】図１０におけるフィルタまわりの詳細構造を示す図１０のＤ−Ｄ線断面図。
【図１３】図１０におけるフィルタまわりを示す部分正面図。
【図１４】熱交換手段を設けた本発明の異物除去装置の概要構造を示す部分断面図。
【符号の説明】
１      異物除去装置
１′    異物除去装置
２      中空筒体
２′    中空筒体
２ａ    中空筒体
３      電極部
４      濾過用筒体
４′    濾過用筒体
４ａ    濾過用筒体
５      異物処理手段
６      逆洗手段
７      熱交換手段
８      生物濾過手段
９      導入管
１０    プラス電極部
１１    マイナス電極部
１２    水改質濾材
１３    胴部
１３ａ  胴部
１４    蓋体
１５    テーパ部
１６    蓄溜部
１７    絶縁体
１７ａ  絶縁体
１７ｂ  絶縁体
１８    電源用ソケット
１９    電源用ソケット
２０    開口部
２１    テーパ部
２２    中空円筒体
２３    排気孔
２４    パンチング網
２５    パンチング網
２６    浄水排出口
２７    浄水排出管
２７′  浄水排出管
２７ａ  浄水排出管
２８    パイプ
２９    吹き出し部
３０    水供給源
３１    管
３２    開閉弁
３３    パンチング材
３４    クラスタ
３５    異物
３６    微細化クラスタ
３７    異物混在水
３７ａ  異物混在水
３８    異物排出口
３９    冷水パイプ及びジャケット
４０    熱利用機器
４１    フィルタ
４２    油溜り部
４２′  油溜り部
４３    上部筒体
４４    仕切り板
４５    上蓋
４６    排油管
４６′  排油管
４７    ガイド棒
４８    銅線
４９    フィルタ部材
５０    電動弁
５１    光触媒
５２    オイルフィルタ
５３    油分離回集装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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