(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水面６よりも所定深さの酸素供給域Ｚに開口する吸引口１ａを有して該酸素供給域Ｚの水を水面６の近傍まで導く吸引管１と、該吸引管１に導かれた上記酸素供給域Ｚの水を先端の先細ノズルから成る噴出ノズル３から大気中にジェット噴射する噴出手段４と、該噴出手段４からジェット噴射された水が大気中で衝突されて空気に被覆された無数の微粒水滴を形成する衝突板５と、上記酸素供給域Ｚに開口する排出口２ａを有して上記微粒水滴を上記酸素供給域Ｚへ導く排出管２と、を備えたことを特徴とするばっ気装置。
【請求項２】
噴出手段４を水面６に浮上させたフロート９に設けた請求項１記載のばっ気装置。
【請求項３】
噴出手段４を沿岸に設置した請求項１記載のばっ気装置。
【請求項４】
形成された微粒水滴が集積されると共に水面６よりも高位置に吐出口７ａを有する集積槽７を備え、該集積槽７の吐出口７ａに排出管２の上端が連通連結され、上記微粒水滴を酸素供給域Ｚに自然注入させるように構成した請求項１、２又は３記載のばっ気装置。
【請求項５】
水面６よりも低位置に取水口８ａを有する汲上槽８を備え、該汲上槽８の取水口８ａに吸引管１の上端が連通連結され、酸素供給域Ｚの水を、上記吸引管１の上端から上記汲上槽８内に自然流入させる請求項１、２、３又は４記載のばっ気装置。
【請求項６】
汲上槽８を水面６に浮上させたフロート９に設けた請求項５記載のばっ気装置。
【請求項７】
汲上槽８を沿岸に設置した請求項５記載のばっ気装置。
【請求項８】
水面６よりも所定深さの酸素供給域Ｚから水面６近傍まで汲み上げた水を、ポンプ10の駆動にて上記水面６よりも高位置の大気中にて先細ノズルから成る噴出ノズル３からジェット噴射させて衝突板５に衝突させて空気と混合し、空気に被覆された無数の微粒水滴を形成し、その後、該微粒水滴を上記酸素供給域Ｚに自然注入して送り戻すことを特徴とするばっ気方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水中に酸素を供給するばっ気装置及びばっ気方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のばっ気装置には、以下の３つの装置があった。
即ち、第１のばっ気装置は、水車を備え、水面を攪拌することで、ばっ気を行っていた。また、第２のばっ気装置は、空気噴出用ジェットノズルを備え、水中に多量の空気を噴射することで、ばっ気を行っていた。また、第３のばっ気装置は、空気・水混合噴出用ジェットノズルを備え、水中で空気と水を混合して噴射することで、ばっ気を行っていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のばっ気装置では、水中に送り込む気泡が大きくなり、気泡の水中内での滞留時間が短いために効率が悪く、水中に十分必要な酸素を送り込むことができなかった。
【０００４】
即ち、第１のばっ気装置では、殆ど浅い水面付近のみのばっ気に使用され、また、水滴が大きくなり、水滴を被覆している空気（気泡）も大きくなり、効率が悪かった。
【０００５】
また、第２・第３のばっ気装置では、圧縮された空気を深度のある水域に噴射するとき、ノズルの排出口内外に於て空気に急激な圧力差が生じ、その圧力差によって排出された空気は急膨張し、気泡が大きくなる。また、ジェットノズルの抵抗や深度が大きくなると空気を圧入する為のエネルギーが非常に大きくなる。
【０００６】
そこで、本発明は、水中に微小で且つ無数の空気粒子を容易に送り込むことができるばっ気装置及びばっ気方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明に係るばっ気装置は、水面よりも所定深さの酸素供給域に開口する吸引口を有して該酸素供給域の水を水面の近傍まで導く吸引管と、該吸引管に導かれた上記酸素供給域の水を先端の先細ノズルから成る噴出ノズルから大気中にジェット噴射する噴出手段と、該噴出手段からジェット噴射された水が大気中で衝突されて空気に被覆された無数の微粒水滴を形成する衝突板と、上記酸素供給域に開口する排出口を有して上記微粒水滴を上記酸素供給域へ導く排出管と、を備えたものである。
【０００８】
また、噴出手段を水面に浮上させたフロートに設け、若しくは、噴出手段を沿岸に設置したものである。
【０００９】
また、形成された微粒水滴が集積されると共に水面よりも高位置に吐出口を有する集積槽を備え、該集積槽の吐出口に排出管の上端が連通連結され、上記微粒水滴を酸素供給域に自然注入させるように構成したものである。
【００１０】
また、水面よりも低位置に取水口を有する汲上槽を備え、該汲上槽の取水口に吸引管の上端が連通連結され、酸素供給域の水を、位置エネルギーの変換された高圧力により、吸引管内を上昇させて、該吸引管の上端から上記汲上槽内に自然流入させるものである。
【００１１】
また、汲上槽を水面に浮上させたフロートに設け、若しくは、汲上槽を沿岸に設置したものである。
【００１２】
また、本発明に係るばっ気方法は、水面よりも所定深さの酸素供給域から水面近傍まで汲み上げた水を、ポンプの駆動にて上記水面よりも高位置の大気中にて先細ノズルから成る噴出ノズルからジェット噴射させて衝突板に衝突させて空気と混合し、空気に被覆された無数の微粒水滴を形成し、その後、該微粒水滴を上記酸素供給域に自然注入して送り戻している。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態を示す図面に基づき、本発明を詳説する。
【００１４】
図１と図２に、本発明に係るばっ気装置の実施の一形態を示し、本ばっ気装置は、水面６よりも所定深さの酸素供給域Ｚの水を水面６の近傍まで導く吸引管１と、吸引管１に導かれた酸素供給域Ｚの水を先端の先細ノズルから成る噴出ノズル３から大気中にジェット噴射する噴出手段４と、噴出手段４からジェット噴射された水が大気中で衝突されて空気に被覆された無数の微粒水滴を形成する衝突板５と、形成された微粒水滴が集積される集積槽７と、集積槽７の微粒水滴を酸素供給域Ｚへ導く排出管２と、を備えている。
【００１５】
なお、水面６とは、河川、堀、溜め池、湖沼、海などの水面をいい、酸素供給域Ｚとは、酸欠状態にある水域などをいう。
【００１６】
吸引管１及び排出管２は、パイプ体又はホース体から成り、吸引管１は、酸素供給域Ｚに開口する吸引口１ａを有し、排出管２は、酸素供給域Ｚに開口する排出口２ａを有している。
【００１７】
噴出手段４は、吸引管１の上端と連結するポンプ10と、ポンプ10に基端が連結されると共に先端に噴出ノズル３を有する吐出管11と、を有しており、ポンプ10の駆動にて、酸素供給域Ｚの水を大気中にジェット噴射するようにしている。
【００１８】
噴出手段４及び集積槽７は、水面６に浮上させたフロート９に設けている。即ち、ポンプ10は、フロート９上に載置され、フロート９の浮力により水面６を浮上している。なお、フロート９としては、ブイ、木材、浮力材等や、あるいは台船、船舶等の海上移動手段であっても良く、作業台を兼ねたものとするのが好ましい。
【００１９】
集積槽７は、水面６よりも高位置に吐出口７ａを有し、その吐出口７ａに排出管２の上端が連通連結され、微粒水滴を酸素供給域Ｚに自然注入させるように構成されている。
【００２０】
具体的に述べると、集積槽７の内部に、噴出ノズル３と、噴出ノズル３から適当に離間した衝突板５と、が配設され、集積槽７内部で、微粒水滴が形成される。
【００２１】
そして、空気に被覆された微粒水滴は、排出管２内部へ導かれ、微小でかつ無数の空気粒子を含む水として、酸素供給域Ｚへ流出する。このとき、水面６から集積槽７の吐出口７ａまでの高さＨのヘッド（落差）により、空気粒子を含む水を酸素供給域Ｚへ自然に注入することができる。
【００２２】
次に、図３に、本発明の他の実施の形態を示し、図２と比較すると、明らかな如く次の構成が相違する。即ち、図３に示すばっ気装置は、水面６よりも低位置に取水口８ａを有する汲上槽８を備え、汲上槽８の取水口８ａに吸引管１の上端が連通連結され、酸素供給域Ｚの水を、位置エネルギーの変換された高圧力により、吸引管１内を上昇させて、該吸引管１の上端から上記汲上槽８内に自然流入させている。
【００２３】
具体的に述べると、汲上槽８は、水面６に浮上させたフロート９に設けられ、汲上槽８内にポンプ10が配設されている。そして、ポンプ10の停止時においては、汲上槽８内は水面６と同じ水位ａを保っており、ポンプ10を駆動させると、汲上槽８内の水位は低下するが、低下した分だけ水面６との位置差が生じ、位置エネルギーの変換された高圧力によって酸素供給域Ｚの水が、吸引管１の吸引口１ａから吸い込まれて汲上槽８内に自然流入する。なお、ポンプ10による汲上速度と吸引管１からの流入速度とが等しくなることで、汲上槽８内の水位の変動がなくなり、一定の水位ｂが保持される。
【００２４】
次に、図４に、本発明の別の実施の形態を示し、図３と比較すると、明らかな如く次の構成が相違する。即ち、図４に示すばっ気装置では、ポンプ10が汲上槽８の外部でかつフロート９上に載置され、汲上槽８内の水をポンプ10の吸込管12にて汲み上げるように構成されている。
【００２５】
次に、図５と図６に、本発明のさらに他の実施の形態を示し、図２と比較すると、明らかな如く次の構成が相違する。即ち、図５と図６に示すばっ気装置では、噴出手段４及び集積槽７を沿岸に設置している。
【００２６】
次に、図７に、本発明のさらに別の実施の形態を示し、図３と比較すると、明らかな如く次の構成が相違する。即ち、図７に示すばっ気装置では、汲上槽８を沿岸に埋設状に設置している。
【００２７】
図１〜図７において、噴出手段４及び集積槽７などの装置類は、全て沿岸（陸上）又はフロート上にあるため、メンテナンスが容易となる。即ち、水中には、吸引管１と排出管２とがあるのみで、全く機械体が存在しないため、移動、メンテナンスは容易となる。また、水中部分が吸引管１と排出管２のみなので、耐久性が大変よい。また、機械体は、ポンプ10のみで低コストで実施できる。
【００２８】
なお、（複数のポンプ10…の使用等による）ポンプ10の排出量の増大によって、排出管２の径及び集積槽７の大きさ、高さ等を設定すれば、大容量の排出（空気の供給）も可能となる。
【００２９】
また、管抵抗（摩擦抵抗）、比重差及び排出量を考慮し、汲上槽８の深さ、集積槽７の高さを設定すれば、ポンプ10のエネルギーは概して汲上槽８から集積槽７への移送と、ジェット流の形成のみとなり、小さな出力で済む。
【００３０】
次に、本発明のばっ気方法を説明すると、図１〜図７に示すように、酸素供給域Ｚから自然流入にて水面６近傍まで汲み上げた水を、大気中にてジェット噴射させて空気と混合し、空気に被覆された無数の微粒水滴を形成し、その後、微粒水滴を酸素供給域Ｚに自然注入して送り戻している。
【００３１】
従って、ジェット噴出によって与える衝撃状態により形成される微粒水滴の大きさにより、従来にない微小でかつ無数の空気粒子を送り込むことができる。このように、酸欠状態の水を汲み上げて空気に被覆（皮膜）された微粒水滴を形成させ、酸欠水域に送り込むことは、言い換えれば、酸欠状態の水とばっ気された水（即ち、無数で微小な空気粒子を含む水）とを効率よく交換することができることといえる。
【００３２】
なお、本発明は上述の実施の形態に限定されず、例えば、汲上槽８にろ過装置や浄水装置等の付帯装置を設置してもよく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で設計変更可能である。
【００３３】
【発明の効果】
本発明は上述の如く構成されるので、次に記載する効果を奏する。
【００３４】
（請求項１によれば、）酸素供給域Ｚに、微小でかつ無数の空気粒子を送り込むことができるため、空気（気泡）の水中内での滞留時間を長くすることができ、酸素供給域Ｚに十分必要な酸素を送り込むことができる。また、吸引管１の吸引口１ａ及び排出管２の排出口２ａを容易に移動できるため、最も効率よく酸素供給域Ｚに空気を供給することができる。また、吸引管１の吸引口１ａと、排出管２の排出口２ａとが、別々の経路になっているため、養魚用水槽等に使用する場合は、吸引口１ａ・排出口２ａの夫々の方向、位置の設置条件を変化させることで、水流を循環させることが容易となる。
【００３５】
（請求項２によれば、）噴出手段４から目的の深度の酸素供給域Ｚまで到達する吸引管１の長さ寸法を最小限まで短くすることができ、それによって汲み上げ時の管抵抗（摩擦抵抗）が低減し、汲上量を大きく設定することができる。即ち、より深い深度の酸素供給域Ｚの水が得やすくなる。
（請求項３によれば、）噴出手段４に関する装置の作業を安全に行うことができると共に、管理や維持が容易となり、諸経費が低コストで済む。
【００３６】
（請求項４によれば、）微粒水滴が、ヘッド（水頭）により、酸素供給域Ｚに自然注入されるため、深度のある酸素供給域Ｚに微粒水滴（微小空気）を容易に送り込むことができる。
【００３７】
（請求項５によれば、）位置エネルギーの変換された高圧力を利用して汲上槽８内に酸素供給域Ｚの水を自然流入させるため、少ないエネルギーで、深度のある酸素供給域Ｚの水を容易に汲み上げることができる。
【００３８】
（請求項６によれば、）汲上槽８から目的の深度の酸素供給域Ｚまで到達する吸引管１の長さ寸法を最小限まで短くすることができ、それによって汲み上げ時の管抵抗（摩擦抵抗）が低減し、汲上量を大きく設定することができる。即ち、より深い深度の酸素供給域Ｚの水が得やすくなる。
（請求項７によれば、）汲上槽８に関する作業を安全に行うことができると共に、管理や維持が容易となり、諸経費が低コストで済む。
【００３９】
（請求項８によれば、）酸素供給域Ｚに、微小でかつ無数の空気粒子を送り込むことができ、酸素供給域Ｚに十分必要な酸素を送り込むことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の一形態を示す全体簡略説明図である。
【図２】  作用説明図である。
【図３】  他の実施の形態を示す作用説明図である。
【図４】  別の実施の形態を示す作用説明図である。
【図５】  さらに他の実施の形態を示す全体簡略説明図である。
【図６】  作用説明図である。
【図７】  さらに別の実施の形態を示す作用説明図である。
【符号の説明】
１  吸引管
１ａ  吸引口
２  排出管
２ａ  排出口
３  噴出ノズル
４  噴出手段
５  衝突板
６  水面
７  集積槽
７ａ  吐出口
８  汲上槽
８ａ  取水口
９  フロート
Ｚ  酸素供給域
【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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