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公開番号2024146115
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-15
出願番号2023058836
出願日2023-03-31
発明の名称飽和水生成装置
出願人学校法人香川学園,有限会社バブルタンク,株式会社アースクリエイティブ,株式会社石垣,個人,個人,個人
代理人個人
主分類C02F 7/00 20060101AFI20241004BHJP(水,廃水,下水または汚泥の処理)
要約【課題】湖沼や魚介類の養殖場、あるいは汚水処理場などにおいて酸素で飽和した状態の水を簡単な構造によって効率良く生成して、水中の溶存酸素濃度を十分に高めることが可能な飽和水生成装置を提供する。
【解決手段】本発明の飽和水生成装置1aは、上面2fが開口するとともに平面視矩形状をなす底板2aと4枚の側板2bによって底面2cと側面2eが閉塞された容器2と、側面視卵形線の一部が切り取られた形状をなすように曲折され、開口部(一対の端部3a、3aによって挟まれた部分)を上に向けた状態で容器2の内部に設置された導水板3と、開口部近傍の内面3bに上方から水を噴射するノズル4と、このノズル4が先端5aに接続された給水管5と、この給水管5の基端に吐出口が接続されている給水ポンプ(図示せず)と、底板2aの近傍の側板2bに設けられた第1の排水口(図示せず)に接続されたオーバーフロー管6を備えている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
底面と側面が閉塞されるとともに処理水が排出される第１の排水口が下部に設けられ、少なくとも酸素を含む気体によって上部に気相が形成されている容器と、
開口部を上に向けた状態で前記容器内に設置され、前記開口部に続く内面を側面視した場合にその輪郭線が卵形線の一部が切り取られた形状をなしている導水部材と、
前記開口部近傍の前記内面に上方から水を噴射するノズルと、
このノズルが先端に接続されている給水管と、
この給水管の基端に吐出口が接続されている給水ポンプと、を備え、
前記容器の前記下部には前記処理水が貯留されることを特徴とする飽和水生成装置。
続きを表示（約 970 文字）【請求項２】
前記容器内に前記気体を供給する給気管と、
この給気管の基端に接続されているコンプレッサと、を備え、
前記容器は上面が閉塞され、給水口、給気口及び開閉可能な排気口が上部に設けられ、
前記給水管及び前記給気管はそれぞれ前記給水口及び前記給気口を通して各先端が前記容器内に差し込まれていることを特徴とする請求項１に記載の飽和水生成装置。
【請求項３】
前記容器は少なくとも一部が水中に没するように設置されるとともに、前記第１の排水口が設けられる代わりに前記底面が開口しており、
前記給水ポンプは水中ポンプであることを特徴とする請求項２に記載の飽和水生成装置。
【請求項４】
前記水中ポンプが収納されているポンプ用加圧タンクと、
前記水中に鉛直方向と平行をなすように設置され、前記ポンプ用加圧タンクが下端に接続されるとともに上端が開口している第１の給水路と、
前記水中に水平方向と平行をなすように設置され、前記ポンプ用加圧タンクが一端に接続されている第２の給水路と、
この第２の給水路の他端に接続されているストレーナと、を備えていることを特徴とする請求項３に記載の飽和水生成装置。
【請求項５】
前記導水部材は、曲折された板材からなることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の飽和水生成装置。
【請求項６】
前記容器の代わりに、処理水が排出される第２の排水口が下部に設けられ、少なくとも酸素を含み、圧力が大気圧よりも高い前記気体によって上部に気相が形成されている加圧タンクと、
この加圧タンク内に前記気体を供給する給気管と、
この給気管に接続されているコンプレッサと、
前記第２の排水口に接続され前記加圧タンク内に溜まった前記処理水を排出する排水管と、を備え、
前記導水部材は、前記開口部を上に向けた状態で前記加圧タンク内に設置されていることを特徴とする請求項１に記載の飽和水生成装置。
【請求項７】
前記導水部材は、曲折された板材と、この板材の両側面を閉塞する一対の側板と、を有することを特徴とする請求項６に記載の飽和水生成装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、湖沼や魚介類の養殖場、あるいは汚水処理場などに設置されて、溶存酸素量が飽和状態に達した水（飽和水）を生成する装置に係り、特に、飽和水を簡単な構造によって効率良く生成することが可能な飽和水生成装置に関する。
続きを表示（約 3,600 文字）【背景技術】
【０００２】
池や沼などの水底等に存在する有機汚泥は微生物によって分解されるが、水中の溶存酸素量が少ないと、その有機汚泥が嫌気分解される結果、硫化物やメタンガスなどが生成されてしまう。これらの有害物質が生成されないようにするには、水中の溶存酸素量を高める技術が必要であるが、それに関し、既に幾つかの発明や考案が開示されている。
例えば、特許文献１には、「水中への酸素供給装置」という名称で、貧酸素水域に酸素を供給することによって、水質の改善を図る目的で水中に設置される装置に関する発明が開示されている。
特許文献１に開示された発明は、水中に設置されるとともに、得られた酸素溶解水を任意の水深層に排出する溶解タンクと、任意の水深層における水を吸引して溶解タンクに供給するポンプと、このポンプの吸引側や吐出側において、汲み上げられた水に酸素を含む気体を注入する気体注入手段と、ポンプが設置された状態で湖沼などの水面に配置されるフロート体を備えた構造となっている。
このような構造によれば、水中に設置される溶解タンクの上部近傍にポンプが設置されることから、水圧を利用して溶解タンクの圧力を上昇させられるとともに、未溶解の気体を気体注入手段に還流させることにより、気体の有効利用を進めることができる。
【０００３】
また、特許文献２には、「深層曝気装置」という名称で、曝気本体の内外の差圧や浮遊物の影響を受けず、緊急排気管による緊急排気を確実に行うことができる装置に関する発明が開示されている。
特許文献２に開示された発明は、ダム湖等の湖底に係留されて、湖底付近の深層の水をエアレーションにより循環させる曝気本体と、この曝気本体の上部に設置された排気管及び緊急排気管と、緊急排気管の下端口に設置されて曝気本体内の水位の変動に応じて上下動するフロート弁を備えており、緊急排気管は、上端口が曝気本体外の近傍に設けられるとともに、下端口が排気管の下端口よりも下方で、かつ曝気本体内の空気溜め室の通常時の水位よりも下方に設けられ、フロート弁は、水位が緊急排気管の下端口の高さよりも高い通常時は、浮力で緊急排気管の下端口を閉じるととともに、水位が緊急排気管の下端口の高さよりも低い非常時は、緊急排気管の下端口を開くような構造となっている。
特許文献２に開示された発明は、内外の差圧により弁を開閉させる構造ではなく、曝気本体内のフロート弁を水位の昇降により開閉させる構造であることから、開閉圧の調整が不要である。したがって、緊急排気を確実に行うことができる。また、フロート弁が曝気本体内に配置されていることから、泥砂の浮遊物が作動部分に詰まるおそれや、落ち葉やプラスチック袋等の浮遊物が弁の開口部分を塞ぐおそれがないため、緊急排気を確実に行うことができる。
【０００４】
さらに、特許文献３には、「水中撹拌曝気装置」という名称で、排水処理施設等の水槽の中に設置され、水槽内の水を撹拌しながら曝気させる装置に関する発明が開示されている。
特許文献３に開示された発明は、下方に末広がり状のお碗型をなし、開口部が下を向くように配置された回転コーンと、この回転コーンの内部に形成された圧縮空気室と、回転コーンの下方に配設された上面が平板状で円板状をなす底部整流板を備えており、回転コーンの開口部の周縁部の下端部と底部整流板の上面との上下方向の隙間と、回転コーンの開口部の周縁部全周にわたって多数形成された細幅状スリットを圧縮空気室に貯留されている圧縮空気の吹き出し口とする構造となっている。
このような構造によれば、回転コーンの回転力によりせん断された大量の微細気泡が発生することにより、水との接触面積が増加するため、酸素溶解効率が向上する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２００５－２３０７１３号公報
特開２０１２－６１４２３号公報
特許第６６００７７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示された発明は、気体注入手段によって酸素が注入された水を溶解タンク内に供給する構造となっているが、そのような構造では、水中の溶存酸素濃度を十分に高めることができない。また、図１と明細書には実施例１として、ノズルから溶解タンク内に噴出されて邪魔板に衝突した水が激しく泡立つことにより気液接触表面積が大きくなると記載されているが、酸素が注入された水を泡立てることによっても、溶存酸素濃度を高めることは困難である。
また、特許文献２に開示された発明では、緊急排気を確実に行うことができるという効果は有しているものの、散気管によるエアレーションだけでは、水中の溶存酸素濃度を効率良く高めることができない。
さらに、特許文献３に開示された発明は、大量の微細気泡を発生させて拡散させる構造となっているが、微細気泡を発生させる方法では、水中の溶存酸素濃度を十分に高めることは難しい。
【０００７】
本発明は、このような従来の事情に対処してなされたものであり、湖沼や魚介類の養殖場、あるいは汚水処理場などにおいて酸素で飽和した状態の水を簡単な構造によって効率良く生成して、水中の溶存酸素濃度を十分に高めることが可能な飽和水生成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、第１の発明に係る飽和水生成装置は、底面と側面が閉塞されるとともに処理水が排出される第１の排水口が下部に設けられ、少なくとも酸素を含む気体によって上部に気相が形成されている容器と、開口部を上に向けた状態で容器内に設置され、開口部に続く内面を側面視した場合にその輪郭線が卵形線の一部が切り取られた形状をなしている導水部材と、開口部近傍の内面に上方から水を噴射するノズルと、このノズルが先端に接続されている給水管と、この給水管の基端に吐出口が接続されている給水ポンプと、を備え、容器の下部には処理水が貯留されることを特徴とするものである。
なお、卵形線は凸閉曲線とも呼ばれ、平面上の単一閉曲線であって、内部のどの２点を結んだ線分についてもその線分上の点がすべて内部にあるような曲線として定義されているが、第１の発明における卵形線には、曲線の一部が直線で置き換えられたような略卵形線も含まれるものとする。
第１の発明において、導水部材に対して開口部近傍の内面に向けてノズルから水を噴出させると、この水は容器の上部に気相を形成している気体を巻き込みながら導水部材の内面に沿って下降した後、内面の最下部で反転し、再び導水部材の内面に沿って上昇する。その後、導水部材の開口部の近くに達した水と気泡は、一部がノズルから噴出される水によって導水部材の下方へ押し込まれ、残りは導水部材の開口部から溢れ出す。そして、導水部材の下方へ押し込まれた水と気泡は、再び上述の気体を巻き込みながら導水部材の内面に沿って下降した後、その最下部で反転して上昇し、開口部の近くにおいて、ノズルから噴出された水によって再び導水部材の下方へ押し込まれる水と気泡及び導水部材から溢れ出す水と気泡に分かれる。
【０００９】
このように、第１の発明では、ノズルから噴出された水が酸素を含む気体を巻き込みながら導水部材の内面に沿って何度も下降と上昇を繰り返すことによって、導水部材内が気泡で充満する。これにより、空気に含まれる酸素がその水に溶解する量が増加していく結果、最終的に溶存酸素量が飽和状態に達した水（飽和水）が生成されるという作用を有する。また、導水部材の内部で生成されて開口部から溢れ出し、導水部材の下方へ移動した飽和水が処理水として第１の排水口から容器の外部へ排出されるという作用を有する。
【００１０】
第２の発明は、第１の発明において、容器内に気体を供給する給気管と、この給気管の基端に接続されているコンプレッサと、を備え、容器は上面が閉塞され、給水口、給気口及び開閉可能な排気口が上部に設けられ、給水管及び給気管はそれぞれ給水口及び給気口を通して各先端が容器内に差し込まれていることを特徴とするものである。
第２の発明においては、第１の発明の作用に加え、容器の上面が閉塞されていることから、コンプレッサによって圧力を大気圧よりも高くした空気を容器内に供給することで、容器内に圧力が大気圧よりも高い気相が形成されるという作用を有する。
（【００１１】以降は省略されています）

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