JPH0747392A - 水流式水質改善浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 加圧水を作動源として加圧吐出と負圧吸引に
よって直進性の高い水流を効率良く発生させ、水流の到
達範囲を広くして広範囲に渡る水の流れを起こし、この
水の流れを利用して水中や水底での水の滞留を防いで水
質の改善浄化を図り、しかもその構造が簡単で故障し難
くメンテナンスも余り必要としない。 【構成】 加圧水を生成する加圧水発生機１を設け、加
圧水を作動源として加圧吐出と負圧吸引によって水流を
発生させる吐出吸引作動機３を水中に設け、加圧水を吐
出吸引作動機３に供給する圧送通路２を設け、吐出吸引
作動機３の内部に真っ直ぐな吐出吸引通路３ａを貫通形
成し、吐出吸引通路３ａの中央部の周囲に壁を隔てて、
加圧水が流入する環状加圧室３ｄ及び環状噴射路３ｅを
円周方向に形成し、環状噴射路３ｅの下流側を吐出口３
ｃ側に傾斜指向して形成すると共に下流側に向けて暫次
縮小して絞り、環状噴射路３ｅの下流端に吐出吸引通路
３ａの内周面の全周に臨む環状噴射口３ｆを形成した構
成よりなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、海洋、湖沼、河川等
の水質・底質改善、浄化などに使用される水質改善浄化
装置に係り、特に、加圧水を作動源として加圧吐出と負
圧吸引によって水流を発生させて水の滞留を防ぎ、水の
流れを利用して水質の改善浄化などを図る水流式水質改
善浄化装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】水質を浄化させる方法として、下層から
水中へ空気弾（空気塊）を円筒状の装置によって間欠的
に上層へ送り出し、生じた上層流によって上下層の循環
水流を起こさせ、或いは水中又は水底に設置された駆動
機直結の回転翼の回転によって水中に水流を起こさせ、
これら水の流れを利用して水質の改善浄化などを図る方
法等が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
空気弾を間欠的に放出することによって水流を起こす方
法は、水流を持続的に保持する力が弱く（低水位に限界
があり）、その到達範囲が狭くなる不都合がある。しか
も、水平方向の水流を生じさせることが困難で、底層へ
及ぼす流動が弱く、最も肝心な底層浄化が劣っている。

【０００４】また、上述の水中又は水底に設置された駆
動機直結の回転翼の回転によって水中に水流を起こす方
法は、回転翼が回転する周辺では強い水流を生じさせる
ことができるが、周囲に拡散する流れであるため水流の
到達範囲が狭くなり、広範囲にわたって水の流れを引き
起こすことは困難である。しかも、回転翼の回転による
ため生じる水流は螺旋流となり、水流エネルギーの一部
が回転流として消費されるので、その分直線流が弱くな
り、これに起因して水流の到達範囲が狭くなる不都合も
あった。

【０００５】更に、上述の水中又は水底に設置された駆
動機直結の回転翼の回転によって水中に水流を起こす方
法は、回転翼を駆動させる機械的な駆動機構が水中にあ
るので、水から機械的な駆動機構を密封して保護する必
要があり、その装置は水密性が要求されコストが高くな
り、又機械的な駆動機構は構造が複雑であるので故障し
易く、しかも水中にあるためそのメンテナンスは大変で
あり、その分管理費用コストも高くなる等の不都合もあ
った。

【０００６】この発明は、上記のような課題に鑑み、そ
の課題を解決すべく創案されたものであって、その目的
とするところは、加圧水を作動源として加圧吐出と負圧
吸引によって直進性の高い水流を効率良く発生させ、水
流の到達範囲を広くして広範囲に渡る水の流れを起こ
し、この水の流れを利用して水中や水底での水の滞留を
防いで水質の改善浄化を図り、しかもその構造が簡単で
故障し難くメンテナンスも余り必要としない水流式水質
改善浄化装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
めに、請求項１の発明は、加圧水を生成する加圧水発生
機を設け、加圧水を作動源として加圧吐出と負圧吸引に
よって水流を発生させる吐出吸引作動機を水中に設け、
加圧水発生機で生成された加圧水を吐出吸引作動機に供
給する圧送通路を設け、上記吐出吸引作動機の内部に真
っ直ぐな吐出吸引通路を貫通形成し、吐出吸引通路の中
央部の周囲に壁を隔てて、圧送通路を通って供給される
加圧水が流入する環状加圧室及び環状噴射路を円周方向
に形成し、環状噴射路の下流側を上記吐出吸引通路の吐
出口側に傾斜指向して形成すると共に環状噴射路を下流
側に向けて暫次縮小して絞り、環状噴射路の下流端に吐
出吸引通路の内周面の全周に臨む環状噴射口を形成した
構成よりなる。

【０００８】ここで、好ましい態様として、上流側がエ
アーコンプレッサーに接続された空気圧送通路の下流端
に空気放出口を形成し、該空気放出口を上記吐出吸引作
動機の吐出吸引通路の吸引口内に吐出口側に指向して設
けてもよい。

【０００９】

【作用】以上のような構成を有するこの発明は、次のよ
うに作用する。すなわち、加圧水発生機で生成された加
圧水は、圧送通路を通って水中に設置された吐出吸引作
動機の環状加圧室内に入り、環状加圧室から環状噴射路
を通過中に更に流速が加速されて環状噴射口から吐出吸
引通路内に噴射され、噴射された加圧水は吐出吸引通路
内の水を吐出口側に向かって高圧高速で押し出し、吐出
口から多量の水を高圧高速で噴射させ、噴射させた水に
よって水中に流れを生じさせる。しかも、高圧高速で噴
射された水は遠方まで到達するので、広い範囲にわたっ
て水中に流れを生じさせる。

【００１０】また、環状噴射口より下流側の吐出吸引通
路内には高流速域が出現し、この高流速域の出現によっ
て、環状噴射口より上流側の吐出吸引通路内には負圧吸
引域が出現し、この負圧吸引によって、吸引口から吐出
吸引通路内に多量の水が吸い込まれて吐出口側に向かっ
て連続的に流れる。この際に、吸引口側にも多量の水の
流入に伴う流れを生じさせる。

【００１１】

【実施例】以下、図面に記載の実施例に基づいてこの発
明をより具体的に説明する。ここで、図１は水流式水質
改善浄化装置の全体系統図、図２は吐出吸引作動機の断
面構造図、図３は図２のＡ−Ａ矢視断面図、図４は吐出
吸引作動機の斜視図である。

【００１２】図において、水流式水質改善浄化装置は、
加圧水を生成する加圧水発生機１、加圧水発生機１で生
成された加圧水を吐出吸引作動機３に供給する通路とな
る圧送通路２、及び加圧水発生機１で生成された加圧水
を作動源として加圧吐出と負圧吸引によって水流を発生
させる吐出吸引作動機３などから主に構成されている。

【００１３】加圧水発生機１は、取水口１ａで汲み上げ
た水を加圧して圧送通路２を介して吐出吸引作動機１に
供給する機器であり、圧送通路２の上流に設置されてお
り、例えば揚水ポンプが使用されている。揚水ポンプは
目的に応じて陸上又は水中に設置されている。揚水ポン
プの駆動機１ｂの原動力として、電気、発動機などが用
いられる。

【００１４】圧送通路２はその上流側が上記加圧水発生
機１に接続されており、またその下流端は吐出吸引作動
機３に接続されている。圧送通路２は加圧水発生機１で
生成された加圧水を吐出吸引作動機３に供給するための
通路であり、圧送通路２には例えばビニール製フレキシ
ブルパイプが使用されている。

【００１５】吐出吸引作動機３は外形が横に長い円筒形
状で両端側が弾頭状に形成され、その内部には弾頭状の
両端間を貫通する真っ直ぐな吐出吸引通路３ａが形成さ
れている。吐出吸引通路３ａはその断面が円形で、この
吐出吸引通路３ａの一端側は吸引口３ｂとなり、他端側
は吐出口３ｃとなる。吸引口３ｂ側は外側に向かってそ
の開口断面が徐々に拡大している。

【００１６】吐出吸引通路３ａは、一端の吸引口３ｂか
ら海水又は淡水を吸引し、吸引した海水又は淡水を他端
側の吐出口３ｃに向かって流し、その途中で加圧水によ
って海水又は淡水を加速させて他端の吐出口３ｃから勢
いよく吐出させて、直進的な流れを水中に生じさせて広
範囲に渡る流れを水中に生じさせる。

【００１７】吐出吸引通路３ａの中央部の円周方向の周
囲には、壁を隔てて環状加圧室３ｄ及び環状噴射路３ｅ
が形成されている。環状加圧室３ｄ及び環状噴射路３ｅ
は、壁を隔てて吐出吸引通路３ａの円周方向の全周に形
成されている。環状加圧室３ｄは断面方向の両側壁面は
それぞれ均一径の円形側壁面から形成されている。環状
加圧室３ｄには上記圧送通路２の下流端が接続されてい
る。

【００１８】環状噴射路３ｅは環状加圧室３ｄの下流に
隣接して形成されている。環状噴射路３ｅの断面方向の
両側壁面は円錐角度の異なる直線状の円錐側壁面からそ
れぞれ形成されいる。環状噴射路３ｅはその全周が吐出
吸引通路３ａの吐出口３ｃ側に傾斜している。即ち、そ
の円錐側壁面の収束方向は吐出吸引通路３ａの吐出口３
ｃ側に指向している。

【００１９】環状噴射路３ｅの両側壁面の円錐角度は外
側が内側より鋭くなっていて、両側の壁面間隔は下流側
に向けて暫次縮小され絞られており、最も絞られたその
下流端には吐出吸引通路３ａに臨む環状噴射口３ｆが形
成されている。環状噴射口３ｆは吐出吸引通路３ａの内
周側面の円周方向の全周に形成されている。

【００２０】ところで、溶存酸素量の高い水を海水又は
淡水中に送り込みたい場合には、上記の構成にさらに、
エアーコンプレッサー４、空気圧送通路５、空気放出口
５ａなどが付加される。

【００２１】エアーコンプレッサー４は、陸上の空気を
加圧して空気圧送通路５を介して吐出吸引作動機１に供
給する機器であり、空気圧送通路５の上流の陸上に設置
されている。エアーコンプレッサー４の駆動機４ａの原
動力として、電気、発動機などが用いられる。

【００２２】空気圧送通路５はその上流側が上記エアー
コンプレッサー４に接続されており、またその下流端は
吐出吸引作動機３の吐出吸引通路３ａ内に臨んでいる。
空気放出口５ａはエアーコンプレッサー４で生成された
圧縮空気を吐出吸引作動機３の吐出吸引通路３ａ内に供
給するための通路であり、空気圧送通路５には例えば耐
圧パイプが使用されている。

【００２３】空気圧送通路５の下流端には空気放出口５
ａが形成されており、空気放出口５ａは吐出吸引通路３
ａの吸引口３ｂから内部に挿入されて吐出口３ｃ側に指
向して取付けられている。空気放出口５ａは保持部材５
ｂによって吐出吸引通路３ａ内に保持されている。

【００２４】次に、上記実施例の構成に基づく作用につ
いて以下説明する。海洋、湖沼、河川等の水質・底質改
善、浄化などが必要な海水中又は淡水中に吐出吸引作動
機３を沈めて設置し、加圧水発生機１の駆動機１ｂを作
動させる。駆動機１ｂの作動により、取水口１ａから汲
み上げられた海水又は淡水は、加圧水発生機１で加圧水
に生成される。

【００２５】加圧水発生機１で生成された加圧水は、圧
送通路２を通って吐出吸引作動機３の環状加圧室３ｄに
供給され、下流の環状噴射路３ｅを通って円周方向の全
周に形成された環状噴射口３ｆから吐出吸引通路３ａ内
に吐出口３ｃ側に向けて噴射される。

【００２６】このとき、環状噴射路３ｅから環状噴射口
３ｆに向けて環状噴射路３ｅの径及び噴射路間隙が環状
噴射口３ｆに向けて暫次縮小され絞られており、そのた
め、環状噴射路３ｅを通る加圧水の流れは加速する。

【００２７】加圧水は環状噴射路３ｅを通過中に加速さ
れて環状噴射口３ｆから噴射されるので高圧噴射とな
り、その高圧噴射によって環状噴射口３ｆの下流側の吐
出吸引通路３ａ内の海水又は淡水は高速で吐出口３ｃ側
に押し出され、環状噴射口３ｆの下流側の吐出吸引通路
３ａ内には高速流域Ｘが出現する。

【００２８】高速流域Ｘの出現によって、環状噴射口３
ｆより上流側の吐出吸引通路３ａ内には負圧が発生し
て、吸引負圧域Ｙが出現する。この吸引負圧域Ｙの出現
によって、環状噴射口３ｆより上流側の吐出吸引通路３
ａ内には吸引力が生じ、この吸引力により、多量の海水
又は淡水が吸引口３ｂから吐出吸引通路３ａ内に吸い込
まれる。吐出吸引通路３ａの吸引口３ｂ側には吸引流入
による水流が生じる。

【００２９】また、高速流域Ｘの出現によって、環状噴
射口３ｆより下流側の吐出吸引通路３ａ内には高圧の吐
出力（噴射力）が発生する。この吐出力（噴射力）は、
環状噴射口３ｆから噴射する加圧水の流量に比例して、
その流速は速くなり、吐出力（噴射力）は強くなる。環
状噴射口３ｆから噴射力の強弱は加圧水発生機１の制御
によって可能となる。

【００３０】これにより、吐出吸引通路３ａの吐出口３
ｃから高圧の吐出力（噴射力）で加圧水と多量の海水又
は淡水が吐出され、遠くまで直進性の高い流れを起こす
ことができ、広範囲にわたって流れを起こすことが可能
となる。また、吐出吸引通路３ａの吸引口３ｂの前方の
水中にも、多量の海水又は淡水の吸引による吸引口３ｂ
へ向かう流れが起きる。

【００３１】また、溶存酸素量の高い水を海水又は淡水
中に送り込みたい場合には、陸上に設置されたエアーコ
ンプレッサー４の駆動機４ａを駆動させる。駆動機４ａ
の駆動により、大気中の空気の一部がエアーコンプレッ
サー４に吸引され、吸引された空気はエアーコンプレッ
サー４で圧縮され、圧縮された空気は空気圧送通路５を
通って下端の空気放出口５ａから、吐出吸引作動機３の
吐出吸引通路３ａ内に吐出口３ｃ側に向けて放出され
る。

【００３２】吐出吸引通路３ａ内に放出された圧縮空気
は吐出吸引通路３ａ内を吐出口３ｃ側に向けて流れる水
流によって吐出口３ｃ側に送られる。吐出吸引通路３ａ
内を吐出口３ｃ側に向けて流れる圧縮空気は、その途中
で、環状噴射口３ｆからの噴射エネルギーによって、水
中に混合される。

【００３３】環状噴射口３ｆの下流側の吐出吸引通路３
ａ内は高圧となるため、環状噴射口３ｆからの噴射エネ
ルギーによって環状噴射口３ｆの上流側の吐出吸引通路
３ａ吸引負圧域Ｙに注入された圧縮空気は、噴射エネル
ギーによって超微細粒状となり水中に良く溶入し、水中
の溶存酸素飽和度を高めることができる。

【００３４】なお、この発明は上記実施例に限定される
ものではなく、この発明の精神を逸脱しない範囲で種々
の改変をなし得ることは勿論である。

【００３５】

【発明の効果】以上の記載より明らかなように、この発
明に係る水流式水質改善浄化装置によれば、加圧水発生
機で生成された加圧水を作動源として、環状噴射口から
噴射される加圧水が吐出吸引通路内の水を吐出口側に向
かって高圧高速で押し出し、吐出口から多量の水を高圧
高速で噴射させ、噴射させた水によって水中に流れを生
じさせることができる。しかも、高圧高速で噴射された
水は遠方まで到達するので、広い範囲にわたって水中に
流れを生じさせることができる。

【００３６】また、環状噴射口より下流側の吐出吸引通
路内には加圧水による高圧高速の流れに伴って高流速域
が出現し、この高流速域の出現によって、環状噴射口よ
り上流側の吐出吸引通路内には負圧吸引域が出現し、こ
の負圧吸引力によって、吸引口から吐出吸引通路内に多
量の水が吸い込まれて吐出口側に向かって連続的に流
れ、この際に、吸引口側にも多量の水の流入に伴う流れ
を生じさせることができる。

【００３７】このように、吐出吸引通路の内部で高流速
域の出現によって生じる負圧吸引力で引き寄せられた水
量とともに水塊を動かし、総合的には加圧水発生機によ
って得られた吐出水量と吸引水量との総量は、加圧水量
の数倍に達し、その際生じた噴流によって周辺水塊の流
動を引き起こし、しかも連続的に持続させることが可能
となる。このことから連続性を具備していない空気間欠
式に比べ水の流動性については効果が大である。しかも
空気間欠式の有効範囲は狭く限られているが吐出吸引作
動機は水流効果を広範囲に及ぼす能力を具えると共に水
流発生方向は水平、垂直、斜めへの自在性を有してい
る。

【００３８】また、駆動機直結の回転翼の装置に比べ
て、吐出口から噴射される水は直進性が高く、又回転流
れを生じさせないので、そのエネルギー効率が良く、し
かも、吐出吸引作動機の構造は機械的な駆動機構を有せ
ずその構造も簡単であり、故障の起きる恐れがなく、そ
のメンテナンスも殆ど不要である。加えて、水密性を要
求される機械的な駆動機構を有しないので、その製造に
当たって高度の水密性が要求されず、装置の製造コスト
及び上記のメンテナンスを含む維持コストを廉価にする
ことができる。

【００３９】さらに、浄化の重要な要因となる溶存酸素
濃度の高い加圧水を低酸素の底層へ導入する効用を備え
ている。

【００４０】また、請求項２の構成の場合には、上記の
効果に加えて空気注入によって水中の溶存酸素飽和度を
高めることができる等、極めて新規的有益なる効果を奏
するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例を示す水流式水質改善浄化装
置の全体系統図である。

【図２】この発明の実施例を示す吐出吸引作動機の断面
構造図である。

【図３】図２のＡ−Ａ矢視断面図である。

【図４】この発明の実施例を示す吐出吸引作動機の斜視
図である。

【符号の説明】

１ 加圧水発生機 １ａ 取水口 １ｂ 駆動機 ２ 圧送通路 ３ 吐出吸引作動機 ３ａ 吐出吸引通路 ３ｂ 吸引口 ３ｃ 吐出口 ３ｄ 環状加圧室 ３ｅ 環状噴射路 ３ｆ 環状噴射口 ４ エアーコンプレッサー ４ａ 駆動機 ５ 空気圧送通路 ５ａ 空気放出口 ５ｂ 保持部材 Ｘ 高速流域 Ｙ 吸引負圧域

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加圧水を生成する加圧水発生機を設け、
   加圧水を作動源として加圧吐出と負圧吸引によって水流
   を発生させる吐出吸引作動機を水中に設け、加圧水発生
   機で生成された加圧水を吐出吸引作動機に供給する圧送
   通路を設け、上記吐出吸引作動機の内部に真っ直ぐな吐
   出吸引通路を貫通形成し、吐出吸引通路の中央部の周囲
   に壁を隔てて、圧送通路を通って供給される加圧水が流
   入する環状加圧室及び環状噴射路を円周方向に形成し、
   環状噴射路の下流側を上記吐出吸引通路の吐出口側に傾
   斜指向して形成すると共に環状噴射路を下流側に向けて
   暫次縮小して絞り、環状噴射路の下流端に吐出吸引通路
   の内周面の全周に臨む環状噴射口を形成したことを特徴
   とする水流式水質改善浄化装置。
2. 【請求項２】 上流側がエアーコンプレッサーに接続さ
   れた空気圧送通路の下流端に空気放出口を形成し、該空
   気放出口を上記吐出吸引作動機の吐出吸引通路の吸引口
   内に吐出口側に指向して設けた請求項１記載の水流式水
   質改善浄化装置。