JP2000140823A

JP2000140823A - 水中散気液装置

Info

Publication number: JP2000140823A
Application number: JP34772098A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Yoshioka; 健吉岡
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-11-02
Filing date: 1998-11-02
Publication date: 2000-05-23

Abstract

(57)【要約】【課題】水中の貧溶存酸素水を特定場所から必要量を
吸引して富溶存酸素水化し、特定場所へ必要量を圧送
し、上層部に偏らない、構造も操作も簡単で１つの駆動
源で曝気が達成できる効果的な水中散気液装置を提供す
る。【手段】気体と液体を共に混合状態で圧送するポンプ
で、圧送パイプから気液分離室に圧送して、気体と液体
を分離して、液体は下部から放流パイプで必要場所へ放
流し、気体は気体サイフォンでエアリフトパイプに入
り、エアリフト作用で水中の貧溶存酸素水を吸引して、
気体と液体を接触させて富溶存酸素水化して上昇させ、
ポンプにより再度水中へ圧送し、更に溶存酸素化を高め
て水中の必要な場所へ圧送する水中散気液装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、気体と液体（以下『気
液』と言う）を混合状態で圧送し、水質改善等の曝気効
果を高めるため、水中で効果的に放出する装置に関する
もので、水質浄化、水中の溶存酸素の増強、有機物の酸
化分解促進、ＰＨ値の改善、リン・鉄・マンガンの溶出
防止、水温盛層の発生防止、水質の均一化、プランクト
ンの異常発生の抑制、嫌気性化の防止、異臭発生防止、
淡水赤潮発生防止、液体の撹拌等に利用するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の水中散気は気体単独の方式で、ア
クアエアガン、深層曝気装置等で知られているが、アク
アエアガン方式は上層部に曝気効果が偏よる欠点があっ
た、小規模の水槽等の場合には対流が起き、撹拌等の補
助手段の併用で曝気効果を得ていた、大規模な貯水槽や
湖沼での曝気では対流・撹拌が容易でないため、曝気効
果は上層部に偏より深部や水底部の曝気効果は十分でな
い欠点があった。また、深層曝気装置は極めて周囲近辺
の曝気はできるが、離れた場所の水の曝気や、必要な場
所から吸引して、必要な場所に放流する方法はできない
欠点があった。

【０００３】散気管、エジェクター、高速回転羽根等に
よる散気方法も、散気後は気泡の自然上昇力を曝気効果
と撹拌効果に利用していたが、この方法でも上層部に曝
気効果が偏る欠点があり、大きな湖沼や水槽等では深度
が数メートルを越えると、底部からの曝気効果は困難
で、対流作用や水流機や噴水を使用しても曝気効果は深
部まで及ぶのは困難であった、また、曝気効果について
位置や（平面的、立体的）や量の確認が困難な欠点があ
った。

【０００４】従来にも深層曝気方式はあったが、位置
（平面的、立体的に）を指定し、量を指定して部分的に
重点曝気する方法や、必要な場所から必要量の水を吸引
して曝気した後、必要箇所へ放出する装置は見られなか
った。

【０００５】必要な場所の液体を曝気して、必要な場所
へ放流するための装置には、従来の方式では、気体の送
気ポンプと液体の送水ポンプ等の２種以上のポンプが必
要と言う複雑な欠点があった。

【０００６】従来の散気方式の最大の欠点は、動力費が
大きいことにあり、動力費の割にメリット（曝気効果）
が小さいことにあった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、前述
した従来の水中での散気装置の欠陥を解決することにあ
って、気体単独の撹拌・対流のみに頼らず、上層部への
偏よりや深部や水底部へも曝気効果が得られる新方式の
装置を使用するものである。

【０００８】本発明の他の目的は、従来の散気管、エジ
ェクター、高速回転羽根等の方式では実現困難であった
分野、すなわち、位置と量を決めて部分的に重点曝気を
可能にする方法を開発することにある。

【０００９】本発明の他の目的は、小規模の水槽等だけ
でなく、従来の上層部に偏より深部や水底部の曝気効果
が困難であった大規模な貯水槽や湖沼での曝気の欠点を
改善することにある。

【００１０】本発明の他の目的は、平面的、立体的に場
所を指定し、必要曝気量を指定して曝気された液体と未
曝気水とを置換する方法を確立すことにある。

【００１１】本発明の他の目的は、複雑な多種の装置を
使用せず、単一の気液ポンプ装置に単一の水中散気液装
置を組み合わせるだけで、曝気効果を発揮し、曝気に要
する動力費を小さくすることにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、前述した従来
の気体の圧送流だけでなく、現在特許出願中の平成１０
年特許出願第４０９７１号『気液圧送装置』、平成１０
年特許出願第１３４１４６号『気液ポンプ装置』又は平
成１０年９月２８日提出の特許願『気液巻体ポンプ装
置』のいずれかの装置からの気液の圧送流を、圧送パイ
プ１を通過して気液自動分離室２に圧送し、必要とする
場所へ放流することに特徴がある。

【００１３】また、本発明は、気体または気液流を圧送
パイプ１から気液自動分離室２に圧送し、液体は既曝気
水として必要水域に放出し、気体は気体ポケット３に入
った後、気体出口４から出て未曝気水の曝気に使用する
ことに特徴がある。

【００１４】さらに、本発明は、小規模の水槽だけでな
く、大規模な貯水槽や湖沼の浅部や深部の水底部の曝気
困難な部分の水を、吸引口１２からエアリフトの作用で
吸引して吸引パイプ８を通りエアリフトパイプ６内に入
り上昇途上で曝気効果を高め、既曝気水となって還流パ
イプ１０を通り必要箇所へ放出する特徴がある。

【００１５】さらに、本発明は、既曝気水を放流パイプ
９を通り放流口１３を深部や水底部の必要とする場所へ
配置して放流し、未曝気水と置換することで、浅層、深
層曝気の両方の散気液装置としても利用できることに特
徴がある。

【００１６】さらに、本発明は、必要な水域の水を吸引
口１２から吸引して曝気した後、必要場所に放流口１３
から放出して水質を改善に利用することに特徴がある。
例えば、深層水を吸引して曝気後、深層に戻して放流す
ることに特徴がある。

【００１７】さらに、本発明は、気液圧送パイプと組合
わせるだけで、必要な場所の液体を吸引曝気して、必要
な場所へ放流する機能を発揮する、すなわち、小さい動
力費で、大きい曝気効果を発揮することに特徴がある。

【００１８】

【実施の態様】本発明の水中散気液装置の一例を図１に
したがって説明すると、図１は、請求項１の場合を示
し、基本事項である、気体または、気体と液体を混合状
態で圧送パイプ１から気液自動分離室２内に放出し、気
体と液体は重力の作用で上下に自動的に分離し、気体は
上部に設けた気体ポケット３に入り、気体の増加に伴っ
てサイホンの作用で自動的に気体出口４から外部の水中
１１に散気される、液体は気液自動分離室２内の下部５
に集まり、液体の増加に伴って下部５から外部の水中１
１に自動的に放流する。

【００１９】本発明の水中散気液装置の図面は全て側面
の断面図で表示したが、平面的な配置は特別表示しなく
ても本発明の主旨は理解できると考えたからである。パ
イプの断面形は特別な事情がない限り円形であり、気液
自動分離室は円筒形、長方形等特別限定はない、必要に
応じて適宣決定してよく、また、図示はしてなくとも外
部のカバーや懸垂等のロープ、ワイヤー、チェーン等も
必要に応じて適宣付設してよいものとする。

【００２０】各種の図面について、圧送パイプ１は気液
自動分離室２の上部、側方、下部のいずれから圧送して
もよく、図１、図３、図６、は上部からの圧送方式例
で、図２、図４、図５は側方からの圧送方式の各例を示
している、状況に応じて対応選定してもよい。また、圧
送パイプ１には気液混合の流れとして主旨説明している
が、気体単独流の場合でも本発明の機能は部分的に発揮
できるものである。

【００２１】また、水中散気液装置のいずれの形式も、
位置の固定や姿勢制御等のため、上部や水面に浮揚体を
設けて懸垂してもよく、下部に重りで懸垂等してもよ
く、水中散気液装置は、水面浮上式、水中懸垂式、水底
設置式のいずれでもよく、使用目的に応じて適宣選別し
選定するものとする。

【００２２】図１の水中散気液装置の例は、気液自動分
離室２の極めて近辺の液体を曝気する場合に利用する方
法であり、また、圧送パイプ１から圧送されてきた既曝
気水は、気液自動分離室２の下部から極めて近辺に放出
する場合に利用される方法である。

【００２３】本発明の水中散気液装置の一例を、図２に
従って説明すると、図２は請求項２の場合を図示してお
り、前記、図１の水中散気液装置の気液自動分離室２
に、放流パイプ９を接続して、既曝気水は気液自動分離
室２から放流パイプ９を通り放流口１３から外部の水中
１１に放流することを示して入る。

【００２４】図２の水中散気液装置の例は、気液自動分
離室２の極めて近辺の水を曝気する場合の例で、図１及
び図２と同様であるが、圧送パイプ１から圧送されてき
た既曝気水は、気液自動分離室２から放流パイプ９によ
って、離れた位置に放流ができ、放流口の位置を適宣に
変更配置する場合の利用方法である。

【００２５】本発明の水中散気液装置の一例を、図３に
従って説明すると、図３は請求項３の場合を図示してお
り、前記、図２の気体出口４にエアリフトパイプ６を付
設し、このエアリフトパイプ６に吸引パイプ８を接続付
設した例図である。（流入口７の付設した図示は省略し
た）

【００２６】図３の水中散気液装置の例で、流入口７を
付設した場合は気液自動分離室２の近辺の液体を曝気に
適し、吸引パイプ８を付設するのは離れた場所の未曝気
水を吸引口１２から吸引し曝気する場合に利用される。
この場合、圧送パイプ１から圧送されてきた既曝気水は
図３の場合と同様で、気液自動分離室２から放流パイプ
９を経て放流口１３から外部の水中１１に放流される。

【００２７】気体ポケット３を設ける理由は、１つは、
圧送パイプ１からの圧送気液を気液自動分離室２で確実
に分離すること、２つ目は、エアリフトパイプ６にエア
リフト機能を起こすための気体のみを給気すること、３
つ目は、エアリフトパイプ６の吸引力で、気体ポケット
３の気体だけでなく既曝気水までも吸引されて、吸引崩
れを起こす場合があり防止する必要がある、このため水
位差ａ（図示）の水頭を確保して吸引崩れを防止するた
めである。

【００２８】エアリフトパイプ６を設置する理由は、１
つは、エアリフト作用を利用し必要な場所から未曝気水
を吸引し、エアリフトパイプ６を通過上昇過程で未曝気
水を曝気するためであり、２つ目は、上昇後、水面上に
＋ｈの水位差を維持して上昇した既曝気水を深部へ流下
させる水圧を確保することにある。

【００２９】エアリフトパイプ６に流入口７を付設する
理由は、１つは、流入口７の近辺の液体を吸引し曝気す
る場合のためである。また、エアリフトパイプ６に吸引
パイプ８を付設する理由は、離れた場所の未曝気水を曝
気するためで、エアリフトパイプ６の吸引で、吸引パイ
プ８からエアリフトパイプ６に給水する。

【００３０】上昇水位確保容器２０を設ける理由は、気
液を分離することと、上昇した水位＋ｈの高さ（圧力）
を確保して、液体を自動的にに還流パイプから深部へ圧
送することにある。エアリフトパイプ６、上昇水位確保
容器２０は接続してもよいし分離してもよいが、上昇水
位確保容器２０と還流パイプ１０は水圧＋ｈを確保する
ため接続する必要がある。図４はエアリフトパイプ６と
上昇水位確保容器２０を分離した例であり、図５は接続
した１例である。

【００３１】本発明の水中散気液装置の一例を、図４の
例に従って説明すると、図４は請求項４の場合を図示し
ており、気液の側方供給方式であり、前記図３のエアリ
フトパイプ６を上部へ延伸し、上側に水位確保容器２０
を接続した還流パイプ１０を設けて、エアリフトパイプ
６の気液はエアリフトの作用で上昇したのち、水位確保
容器２０の水位差＋ｈを確保しながら気液は分離し、気
体は上部へ上昇放散し、液体は還流パイプ１０に入り、
水位差＋ｈ（図示）の重力の作用で自動的に流下して、
放流口１４から外部の水中１１に放流する。

【００３２】図４の例の場合は、深層からの曝気水は深
層へ、上層からの曝気水は上層へ戻す方式で、必要とす
る場所で吸引口１２から液体を吸引して曝気した後、放
流口１４から必要とする場所に放流することを示してい
る。また、圧送パイプ１からの既曝気水は放流パイプ９
の放流口１３から外部に放出される。すなわち、吸引口
は１箇所で、放流口は２箇所の方式である、放流口１３
及び１４の位置は適宣変更できる方法である。宍道湖の
ように底部は海水で上部は淡水の場合に撹拌や対流を起
こさず両方同時に曝気する場合に利用する方法である。
図示では淡水・塩水境界としているが、上層・下層境界
と理解してもよい。

【００３３】本発明の水中散気液装置の一例を、図５の
例に従って説明すると、図５は請求項５の場合を図示し
ており、気液は上方からの供給方式であり、水位確保容
器の下端とエアリフトパイプ６及び還流パイプは接続さ
れた構成の例図で、また、前記図４の還流パイプ１０を
流下した既曝気水は気液自動分離室に接続して、圧送パ
イプからの既曝気水と合流して放流パイプ９の放流口１
３から外部に放流することを示している。図４との基本
的相違は、放流口を放流パイプ９の１つに統一したもの
で、利用性の高い装置と見られる。（還流パイプ１０を
放流パイプ９に接続した図示は省略する）

【００３４】図６は、図５の水中散気液装置の設置例を
示すもので、圧送パイプからの曝気すいと還流パイプか
らの曝気水を合流させ同一のパイプで放流する方法であ
る。気体ポケット３、気液自動分離室２等の重要部分は
外部カバー１５の内部に設置されており、姿勢制御や安
定性、移動を容易とするため浮揚設備１６と、重り１７
の両方を備えている例で、吸引口１２から入った未曝気
水は最終的に放流口１３から外部の水中１１に放流され
ることをを示す。

【００３５】図６の設置例について、Ｉは、図５の場合
の標準略図を示す。ＩＩは、浅層、深層等の状況に応じ
た設置例を示し、そのうち、（イ）は、水深の浅層吸
引、浅層放流の方式（ロ）は、水深の深層吸引、浅層放
流の方式（ハ）は、水深の浅層吸引、深層放流の方式
（ニ）は、水深の深層吸引、深層放流の方式を示す。

【００３６】図１〜図６の全てについて、パイプの材質
は硬質であっても軟質であっても特別限定するものでは
ない、場合によって伸曲自在のパイプを使用してもよ
く、場所、状況や必要機能に応じて適宣選択してよい、
エアリフトパイプ６内は、曝気を促進する形式がよく、
内壁に凹凸を設けたり、接触材を設置してもよい。

【００３７】

【発明の効果】本発明によると、従来の対流や撹拌によ
らず、深部の水をエアリフト作用で曝気した後、再度重
力の作用で深部へ放流することが可能となった。

【００３８】また、本発明は、気液圧送装置、気液ポン
プ装置、または気液巻体ポンプ装置によって気液混合で
圧送された気液によって、圧送中にパイプ内曝気した液
体を直接、水中の深部に放流して曝気効果を高めること
を可能にした。

【００３９】さらに、本発明によると、浅部、深部をと
わず、必要な水域の水を必要量吸引して曝気した後、浅
部、深部をとわず必要箇所へ放流することを可能とし
た。

【００４０】さらに、本発明において、従来最も困難と
されていた水底域だけの水を改善曝気する方法を可能に
した。

【００４１】さらに、本発明の水中散気液装置の使用
で、従来のブロワやコンプレッサーを使用しなくても、
気液ポンプのみで上述の諸効果を発揮できることとなっ
た。

【００４２】さらに、本発明は、湖沼、ダム湖等の深部
の水域をも容易に吸引曝気して、その既曝気水を元の深
部の水域に放流することを可能にした。

【００４３】さらに、本発明は、気液ポンプを使用する
ことにより低速回転であっても、気体や液体の漏れがな
く、体積効率１００％の中で作業が可能であるため、気
液の確実な数量を把握しながら曝気作業ができるメリッ
トがある。

【００４４】さらに、本発明は、エアリフトパイプから
還流パイプに入る箇所での測定で、水質と水量の曝気効
果が数値的に把握できるメリットがある。

【００４５】さらに、本発明は、パイプと容器から構成
されており、簡単で軽く、複雑な機器は必要とせず維持
管理、メンテナンスが容易と言う利点がある。

【００４６】さらに、本発明は、気液ポンプの圧送流を
使用し、機器が簡単で多くの曝気効果を発揮し、動力費
が小さくてすむ。すなわち、『メリットの割に動力費が
大きい』と言う、曝気の最大の欠点を小さくする効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】上部の圧送パイプから圧送された気液を気液自
動分離室で分離する、水中散気液装置の基本図で、Ｉ
は、上部から圧送流を圧送した場合、ＩＩは、側方から
圧送流を圧送した場合を示した各１例である。

【図２】圧送パイプから圧送された気液のうち、曝気さ
れた液体を必要な場所へ放流するための放流パイプを付
設した１例図である。

【図３】図２の装置に、吸引パイプとエアリフトパイプ
を付設した１例図である。

【図４】図３の装置に、エアリフトパイプを水面上に延
伸し、水面上から還流させる還流パイプを設けた１例図
を示す。

【図５】図４の装置のうち、エアリフトパイプと還流パ
イプを上部で接続して還流パイプの下部を気液自動分離
室に接続した１例図である。

【図６】水中散気液装置の実施例を水深別に断面図で示
した例図である。Ｉは標準設置例図ＩＩは各種設置例図（イ）は、浅層吸引浅層放流方式（ロ）は、深層吸引浅層放流方式（ハ）は、浅層吸引深層放流方式（ニ）は、深層吸引深層放流方式

【符号の説明】

１圧送パイプ２気液自動分離室３気体ポケット４気体出口５下部６エアリフトパイプ７流入口８吸引パイプ９放流パイプ１０還流パイプ１１外部の水中１２吸引口１３放流口１４還流パイプの放流口１５外部カバー１６浮揚体（フロート）１７重り１８気液流の方向１９液体流の方向２０水位確保容器２１淡水・塩水境界（上層・下層境界）

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１１年５月３１日（１９９９．５．３
１）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正内容】

【書類名】明細書

【発明の名称】水中散気液装置

【特許請求の範囲】

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水中深部の曝気を効果
的に行う曝気装置に関するもので、水中深部の特定場所
の貧溶存酸素水を、富溶存酸素水化（曝気とも言う）し
て水中深部の特定場所へ放流する『水中散気液装置』に
関するもので、水質浄化、水中の溶存酸素の増強、有機
物の酸化分解促進、ＰＨ値の改善、リン・鉄・マンガン
の溶出防止、水温盛層の発生防止、水質の均一化、プラ
ンクトンの異常発生の抑制、嫌気性化の防止、異臭発生
防止、淡水赤潮発生防止、液体の撹拌等に利用するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、水中深部の曝気は、気体を水中で
放出後から気体と液体（以下気液と言う）が接触して貧
溶存酸素水を富溶存酸素水化（曝気とも言う）するもの
で、ブロワやコンプレッサー等の送気設備による水中深
部への給気方法が主体で、気泡の上昇による気液の接触
による曝気効果を利用してきた。この場合、曝気効果は
水中の上層部に偏る欠点があり、これを防止するため対
流や撹拌を起こして混合接触をよくする方式が多数考案
されてきた。この方法は多くの設備を必要とし、設備
費、動力費が嵩む欠点があった。アクアエアガン、深層
曝気装置等の方法が知られているが、アクアエアガン方
式は上層部に曝気効果が偏る欠点があった、また、深層
曝気装置は極めて周囲近辺の曝気はできるが、離れた場
所の水の曝気や、必要な場所から吸引して、必要な場所
に放流する方法はできない欠点があった。いずれの方法
もブロワやコンプレッサー等の給気のため動力費が嵩む
欠点があった。

【０００３】また、散気管、エジェクター、高速回転羽
根等による散気方法も、散気後は気泡の自然上昇力を曝
気効果と撹拌効果に利用していたが、この方法でも上層
部に曝気効果が偏る欠点があり、大きな湖沼や水槽等で
は深度が数メートルを越えると、底部からの曝気効果は
困難で、対流作用や水流機や噴水を使用しても曝気効果
は深部まで及ぶのは困難であった、また、曝気効果につ
いて位置や（平面的、立体的）や量の確認が困難な欠点
があった。

【０００４】従来にも深層曝気方式はあったが、大きい
水槽、ダム、湖沼等では水中深部の曝気は困難で、位置
（平面的、立体的に）を指定し、量を指定して部分的に
重点曝気する方法や、必要な場所から必要量の水を吸引
して曝気した後、必要箇所へ放出する装置は見られなか
った。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、前述
した従来の水中の散気装置の欠陥を解決することにあっ
て、ブロワやコンプレッサーを使用しないで、水中で気
体を放出する以前に曝気を進行させる装置の開発にあ
る。

【０００８】本発明の他の目的は、従来の散気管、エジ
ェクター、高速回転羽根等の方式では実現困難であった
分野、すなわち、場所と位置と量を決めて部分的に重点
曝気を可能にする方法を開発することにある。

【００１１】本発明の他の目的は、複雑な多種の装置を
使用せず、単一の気体と液体を共に混合状態で圧送する
ポンプ１台でも曝気効果を発揮し、曝気に要する動力費
を小さくすることにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、気体と液体を
共に同一のパイプで圧送するポンプ１から、気液圧送パ
イプ２を水中に延伸して気液分離室３へ接続し、気液分
離室３の上部にサイフォン入口４を設けてサイフォン５
を下方に延伸して他端をサイフォン気体出口６とし、ポ
ンプ１から気体と液体を共に気液圧送パイプ２から気液
分離室３に圧送し、圧送途上で気体と液体を自動的に接
触させて液体の溶存酸素を増強させながら気液分離室３
に入り、気体と液体を上下に分離させて、気体はサイフ
ォン入口４からサイフォン５を経て他端のサイフォン気
体出口６から外部の水中に放出し、液体は気液分離室３
の下部から外部の水中へ放出することに特徴がある。

【００１３】また、本発明は、気液分離室３の下部に放
流パイプ７の一端を接続し、他端の放流口８を水中の必
要とする場所に配設して、気液分離室３の液体を外部の
水中へ放流することに特徴がある。

【００１４】さらに、本発明は、サイフォン気体出口６
を、両端が解放されたエアリフトパイプ９の下部に接続
し、エアリフトパイプ９を水面近くに延伸し上端を放出
口１０又は還流口１１とし、気体はサイフォン気体出口
６からエアリフトパイプ９の液体中に入り気泡となって
気体と液体は接触し、液体の溶存酸素化を高めながらエ
アリフト効果により上昇させ、気体と液体は放出口１０
又は還流口１１から放出し、液体はポンプ１から再度水
中へ圧送する液体として利用するか又は外部に放流する
ことに特徴がある。

【００１５】さらに、本発明は、エアリフトパイプ９の
下端に吸引パイプ１２を連通接続し、他端を吸引口１３
として吸引を必要とする場所に配設し、必要とする場所
の液体をエアリフトの吸引力で吸引させることに特徴が
ある。

【００１６】さらに、本発明は、気液分離室３内に、水
位１４−１〜水位１４−３を形成できる縦長の構成と
し、ポンプ１の圧送力によって、吸引パイプ１２の吸引
力、エアリフトパイプのエアリフトカの調整に利用する
ことに特徴がある。

【００１７】

【実施の態様】本発明の水中散気液装置の一例を図１に
したがって説明すると、図１は、請求項１の場合を示
し、気体と液体を共に同一のパイプで圧送するポンプ１
から、気液圧送パイプ２を水中に延伸して気液分離室３
へ接続し、気液分離室３の上部にサイフォン入口４を設
けてサイフォン５を下方に延伸して他端をサイフォン気
体出口６とし、ポンプ１から気体と液体を共に気液圧送
パイプ２から気液分離室３に圧送し、圧送途上で気体と
液体を自動的に接触させて液体の溶存酸素を増強させな
がら気液分離室３に入り、気体と液体を上下に分離させ
て、気体はサイフォン入口４からサイフォン５を経て他
端のサイフォン気体出口６から外部の水中に放出し、液
体は気液分離室３の下部から外部の水中へ放出するもの
である。

【００１８】本発明の水中散気液装置の一例を図２にし
たがって説明すると、図２は、請求項２の場合を示し、
気液分離室３の下部に放流パイプ７の一端を接続し、他
端の放流口８を水中の必要とする場所に配設して、気液
分離室３の液体を外部の水中へ放流するものである。

【００１９】本発明の水中散気液装置の一例を図３にし
たがって説明すると、図３は、請求項３の場合を示し、
サイフォン気体出口６を、両端が解放されたエアリフト
パイプ９の下部に接続し、エアリフトパイプ９を水面近
くに延伸し上端を放出口１０又は還流口１１とし、気体
はサイフォン気体出口６からエアリフトパイプ９の液体
中に入り気泡となって気体と液体は接触し、液体の溶存
酸素化を高めながらエアリフト効果により上昇させ、気
体と液体は放出口１０又は還流口１１から放出し、液体
はポンプ１から再度水中へ圧送する液体として利用する
か又は外部に放流するものである。

【００２０】本発明の水中散気液装置の一例を図４にし
たがって説明すると、図４は、請求項４の場合を示し、
エアリフトパイプ９の下端に吸引パイプ１２を連通接続
し、他端を吸引口１３として吸引を必要とする場所に配
設し、必要とする場所の液体をエアリフトの吸引力で吸
引させるものである。

【００２１】本発明の水中散気液装置の一例を図４にし
たがって説明すると、図４は、請求項５の場合をも示
し、気液分離室３内に、水位１４−１〜水位１４−３を
形成できる縦長の構成とし、ポンプ１の圧送力によっ
て、吸引パイプ１２の吸引力、エアリフトパイプのエア
リフト力の調整に利用する

【００２２】図示はしてなくとも気液分離室３の外部に
カバーや懸垂等のロープ、ワイヤー、チェーン等も必要
に応じて適宣付設してよい。

【００２３】また、水中散気液装置の気液分離室３は、
位置の固定や姿勢制御等のため、上部や水面に浮揚体を
設けて懸垂してもよく、下部に重りで懸垂等してもよ
く、固定設置、水面浮上式、水中懸垂式、水底設置式の
いずれでもよく、使用目的に応じて適宣選別し選定する
ものとする。

【００２４】気液分離室３を設ける理由は、１つは、気
液圧送パイプ２からの圧送する気液を気液分離室３で確
実に分離すること、２つ目は、エアリフトパイプ９にエ
アリフト機能を起こさせる給気にあり、３つ目は、エア
リフトパイプ９の吸引口が目詰まり等で吸引力が急激に
変化して気液分離室３の形成水位が急激に変化して、気
体だけでなく既曝気水までも吸引して、吸引崩れを起こ
す場合がある（実験の結果による）、これを防止する必
要があり、形成水位が変化しても対応できる水位形成の
余裕幅（形成水位上１４−１〜形成水位下１４−３）を
確保する必要があり気液分離室３を縦長に構成するもの
で、気液分離室３の設置によりポンプ１の稼働のみで水
中深部の曝気がすべて可能になるためである。

【００２５】気液分離室３内の形成水位は、実験の結
果、ポンプ１の始動時や、エアリフトパイプ９内の気泡
上昇過程に目詰まり等が起きて急激な抵抗が発生した場
合は形成水位下１４−３の状態を示し、吸引パイプ１２
や吸引口１３に抵抗が起きる場合や圧送パイプに抵抗が
起きた場合は形成水位上１４−１の状態を示す。

【００２６】形成水位の幅が小さい構成の場合は、形成
水位が上下にはみ出し、気体が気液分離室３の下部から
外部に流出したり、気体サイフォン内に液体を吸引し吸
引崩れを起こす危険性がある。

【００２７】エアリフトパイプ９を設置する理由は、１
つは、エアリフト作用を利用して吸引パイプ１２の吸引
口１３を吸引を必要とする場所に配設して貧溶存酸素水
を吸引することにあり、２つ目は、エアリフトパイプ９
を通過上昇過程で富溶存酸素水化することにあり、３つ
目は、ポンプ１まで送水するためである。

【００２８】エアリフトパイプ９の上端の放出口１０
は、気体と液体の両方又は気体のみを外部に放出させる
ためのもので、還流口１１はエアリフトパイプ９からの
富溶存酸素水をポンプ室水槽２２に導水してポンプ１か
ら圧送して更に富溶存酸素水化を高めて再度水中深部に
圧送するためである。

【００２９】エアリフトパイプ９は、図１（イ）のよう
に気液分離室３の内部を通過させても、図１（ロ）図３
（ハ）図４（ハ〉のように外部を通過させてもよい。

【００３０】気体と液体を共に混合状態で圧送するポン
プ１を使用する理由は、圧送途上やエアリフトパイプ内を通過途上で曝気効果
が得られるため、従来のブロワやコンプレッサーが不要であるため、同一圧送力でブロワやコンプレッサーよりも大きい深
度が可能となるため、回転速度が小さく騒音、振動、冷却の設備が不要とな
るため、水中深度の浅深いずれの場合にも対応できるため、従来のポンプに起きる水撃作用やキャビテーションが
起きないため、である。

【００３１】図４の例図の場合は、深層からの吸引水は
曝気後は深層へ、上層からの吸引水は曝気後は上層へ戻
す方式で、必要とする場所で吸引口１３から液体を吸引
してエアリフトパイプ９と気液圧送パイプ２を通過させ
て曝気した後、気液分離室を経て放流口８から必要とす
る水中に放流することを示している。宍道湖のように底
部は海水で上部は淡水の場合に撹拌や対流を起こさず下
層水のみを曝気する場合に利用できる方法である。同様
に上層水のみを曝気する場合にも利用できる方法であ
る。

【００３２】本発明の水中散気液装置の一例を、図５の
例に従って説明すると、図５は請求項５の場合を図示し
ており、気液は上方からの供給方式であり、水位確保容
器の下端とエアリフトパイプ６及び還流パイプは接続さ
れた構成の例図で、また、前記図４の還流パイプ１０を
流下した既曝気水は気液自動分離室に接続して、圧送パ
イプからの既曝気水と合流して放流パイプ９の放流口１
３から外部に放流することを示している。図４との基本
的相違は、放流口を放流パイプ９の１つに統一したもの
で、利用性の高い装置と見られる。（還流パイプ１０を
放流パイプ９に接続した図示は省略する）

【００３３】図５は、図４の水中散気液装置の設置例を
示すもので、浅深両方の場合の吸引と放出の場合例を示
したものであり、Ｉは図４の水中散気液装置の標準例
で、ＩＩの（イ）は、浅部で吸引し浅部に放流する例図（ロ）は、深部で吸引し浅部に放流する例図（ハ）は、浅部で吸引し深部に放流する例図（ニ）は、深部で吸引し深部に放流する例図である。

【００３４】本発明は、水中深部の液体の曝気に関する
ものであるが、必要に応じて吸引パイプ１２の吸引口１
３からの吸引物は水中の液体だけでなく、水中や水底の
土砂や有機物等の固形物を吸引して上部へ引き揚げても
よい。また、逆にポンプ１から固形物を気液に混入して
圧送し必要な場所へ輸送してもよい。

【００３５】気液を共に混合状態で同一のパイプを圧
送するポンプとして、『気液圧送装置（平成１０年特許
願第４０９７１号）』または『気液ポンプ装置（平成１
０年特許願第１３４１４６号）』または『気液巻体ポン
プ装置（平成１０年特許願第３０９３３８号）』または
『高圧気液ポンプ装置（平成１１年特許願第８４４４３
号）』のいずれかの装置を使用してもよい。

【００３６】図１〜図５の全てについて、パイプの材質
は硬質であっても軟質であっても特別限定するものでは
ない、場合によって伸曲自在のパイプを使用してもよ
く、場所、状況や必要機能に応じて適宣選択してよい、
エアリフトパイプ９内は、曝気を促進する形式がよく、
内壁に凹凸を設けたり、接触材を設置してもよい。

【００３７】

【発明の効果】本発明によると、水中で気体を放出する
以前に曝気を進展させるため、気泡の上昇による曝気効
果が上層に偏る欠点が改善された。

【００３８】本発明によると、浅部、深部を問わず、必
要な水域の水を必要量吸引して曝気した後、浅部、深部
をとわず必要箇所へ必要量を放流することを可能とし
た。

【００３９】また、本発明の水中散気液装置の使用で、
従来のブロワやコンプレッサーを使用しなくても、ポン
プ１のみで曝気効果を発揮できることとなった。

【００４０】さらに、本発明によると、従来の気泡上昇
の対流や撹拌によらず、深部の水を曝気した後、水中深
部へ放流させる技術が実現した。

【００４１】さらに、本発明は、湖沼、ダム湖等の深部
の水域をも容易に吸引曝気して、その既曝気水を元の深
部の水域に放流することを可能にした。

【００４２】さらに、本発明は、気液ポンプを使用する
ことにより低速回転であっても、気体や液体の漏れがな
く、体積効率１００％の中で作業が可能であるため、気
液の確実な数量を把握しながら曝気作業ができるメリッ
トがある。

【００４３】さらに、本発明は、水質と水量の測定で曝
気効果が数値的に把握できるメリットがある。

【００４４】さらに、本発明は、パイプと容器から構成
されており、簡単で軽く、複雑な機器は必要とせず維持
管理、メンテナンスが容易と言う利点がある。

【００４５】さらに、本発明は、気液ポンプの圧送流を
使用し、機器が簡単で多くの曝気効果を発揮し、動力費
が小さくてすむ。すなわち、『メリットの割に動力費が
大きい』と言う、曝気の最大の欠点を小さくする効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】（イ）は、気液圧送パイプ２からの気液を気液
分離室３で分離し、気体は気体サイフォンから、液体は
気液分離室３の下部から外部へ放出する例図を、（ロ）
は気体サイフォンを気液分離室３の外部へ設けた例図を
示す。

【図２】図１の気液分離室３の下部に放流パイプ７を付
設した例図、（ロ）は気体サイフォンを気液分離室３の
外部へ設けた例図を示す。

【図３】図２の装置に、エアリフトパイプ９を設置して
放出口１０と還流口１１を付設した１例図である。

【図４】図３の装置に、エアリフトパイプ９の下部に吸
引パイプ１２を接続した例図で深部水をエアリフトパイ
プからポンプ室水槽に還流させて圧送する例図を示す。

【図５】水中散気液装置の実施例を水深別に断面図で示
した例図である。Ｉは標準設置例図ＩＩは各種設置例図（イ）は、浅層吸引浅層放流方式（ロ）は、深層吸引浅層放流方式（ハ）は、浅層吸引深層放流方式（ニ）は、深層吸引深層放流方式を示す。

【符号の説明】１ポンプ２気液圧送パイプ３気液分離室４気体サイフォン入口５気体サイフォン６サイフォン気体出口７放流パイプ８放流口９エアリフトパイプ１０放出口１１還流口１２吸引パイプ１３吸引口１４−１形成水位上１４−２形成水位中１４−３形成水位下１５外部カバー２０浮揚体（フロート）２１重り２２ポンプ室水槽

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【図２】

【図３】

【図４】

【図５】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】気体と液体を混合状態で、圧送パイプ１か
ら気液自動分離室２に圧送する、気体と液体を重力の作
用で上下に自動的に分離し、気体は上部に設けた気体ポ
ケット３に入り、気体の増加に伴ってサイホンの作用で
自動的に気体出口４から外部の水中１１に散気し、液体
は気液自動分離室２の下部５に溜まり、液体の増加に伴
って下部５から外部の水中１１に自動的に放流する水中
散気液装置。
【請求項２】気液自動分離室２に放流パイプ９を付設し
放流パイプ９から外部の水中１１へ放流する請求項１記
載の水中散気液装置。
【請求項３】気体出口４にエアリフトパイプ６を接続
し、エアリフトパイプ６に流入口７または吸引パイプ８
を付設する請求項１または請求項２記載の水中散気液装
置。
【請求項４】エアリフトパイプ６を上部へ延伸し、上側
に水位確保容器２０を接続した還流パイプ１０を設け、
エアリフトパイプ６の気液はエアリフト作用で上昇した
のち、水位確保容器２０の水位差＋ｈを確保しながら気
液は分離し、気体は上部へ上昇放散し、液体は還流パイ
プ１０に入り、水位差＋ｈの重力の作用で自動的に流下
して放流口１４から外部の水中１１に放流する請求項３
記載の水中散気液装置。
【請求項５】還流パイプ１０を気液自動分離室２内また
は放流パイプ９に接続し、圧送パイプ１からの液体と合
流して放流口１３から外部の水中１１に放流する請求項
４記載の水中散気液装置。