JP2000167545A - 水域浄化装置およびその方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 特別の治具や設備を必要とせず、また動力・
エネルギーも多大につぎ込むことなく、広域の水浄化処
理に対応できる、具体的には水中にウォータージェット
を噴出させることができる水域浄化装置およびその方法
を提供する。 【解決手段】 高速水噴流を吹き出す噴出孔４の先端に
拡大空洞部１０を有するノズル１の外周部と拡大空洞部
１０の内壁とを貫通する開口部を設け、噴出孔４から吹
き出す水中水噴流５と拡大空洞部１０の内壁の間に生じ
る循環渦２３によって、水中に浮遊する有害物を周囲の
水とともに拡大空洞部１０内に吸引し、水中水噴流５中
へ巻き込ませる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、湾内海域、湖沼、
養魚場、貯水場あるいは発電所や工場の取水管等の水域
浄化に係り、特に、ウォータージェットとキャビテーシ
ョンを組み合わせる水域浄化装置およびその方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】人間の居住環境における水の浄化が課題
となっている。以下に主要な例を示す。 （１）湖沼のアオコやダムの貯水場に発生する藻類 特に夏期に異常繁殖するアオコは、水を濁らせて外観を
損なわせるばかりか、異臭を放ち、人々の憩いの場を奪
ってしまう。また適正な量なプランクトンであれば、フ
ナ等の水棲生物の糧となるが、大量に発生した場合には
日光や循環不足から病原虫が発生し、魚貝類の死滅につ
ながる虞がある。 （２）湾内養殖域の赤潮プランクトン シャットネラに代表される有害海水プランクトンであ
り、養殖魚類や貝類を大量に死滅させる。これらの死骸
が未分解のまま海底にヘドロ状になって堆積すると、特
に海水の循環・入れ替えの少ない閉鎖水域では、異臭な
どの問題を引き起こす。 （３）耐塩素性原虫 クリプトスポリジウムという名でも広く知られるように
なり、上水道水中に混入すると、地域住民に劇症下痢が
生じる。産廃場の廃水や養畜場から漏れ出す汚水に由来
するとの説もあるが、詳しいことは良く分かっていな
い。 （４）環境ホルモン（内分泌撹乱物質） ダイオキシン等や各種の界面活性剤が代表例である。焼
却場からリークする廃水に混じり、人間の生活域の中に
侵入する。 （５）エビ等の養殖場の病原虫 前記（２）とは異なるウィルス等であり、水の汚濁に起
因する。養殖場の水の浄化によれば、エビの病変が激減
し、エビの成長が格段に高まることからも、養殖用水の
浄化は重要である。いずれも、特定の企業・工場に起源
のあったかつての公害とはタイプが異なる環境問題であ
り、対策が急務となっている。これに対して、オゾン
（Ｏ₃）や過酸化水素（Ｈ₂Ｏ₂）の注入や紫外線照射、
水域底部への空気吹き込み（バブリング）、ジェットポ
ンプを用いる水域の水の循環、あるいは超音波付与等の
技術が提案されている。しかしながら、コスト的な問題
があったり、副作用が強かったり、あるいは十分な効果
が上がらなかったりするなど、対策技術は確立されてお
らず、技術が広く普及するに到っていないのが実情であ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】浄化処理対象の水域に
ウォータージェットを噴射する場合、水中ウォータージ
ェット中においてキャビテーションの活発な領域は小さ
く限定される。図１１は、浄化対象水域６中にノズル１
０１を沈めて、ノズル１０１に高圧水を供給し、浄化対
象水域６内にキャビテーションを伴う水中水噴流１０５
を作り出す従来技術である。なお、１０２は高圧水、１
０３は高圧水供給流路、１０４は噴出孔である。ウォー
タージェットのごく近傍に浮遊する有害生体は、ジェッ
トに巻き込まれ（エントレイン）て即座に死滅するもの
の、ジェットからはるか離れた位置に浮遊する有害生体
まではキャビテーションの威力は及ばない。むしろ、ジ
ェットには巻き込まれること無くジェットの作り出す同
伴流に乗ってジェットの下流へ遠く追いやられ、結局キ
ャビテーションにさらされないで生き残る有害生体も少
なくないはずである。広域に対応できるようにノズルを
動かすためには特殊な装置が必要になる。多孔ノズルや
大流量ノズルを用いれば、キャビテーションの範囲は広
がるため広域の水浄化処理に対応できるものの、多大な
動力と設備が必要になり、コスト的に不利である。

【０００４】本発明の課題は、前記した問題を踏えた上
で、特別の治具や設備を必要とせず、また動力・エネル
ギーも多大につぎ込むことなく、広域の水浄化処理に対
応できる、具体的には水中にウォータージェットを噴出
させることができる水域浄化装置およびその方法を提供
することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記課題は、浄化対象水
域において、水中に沈めたノズルから噴出する水中水噴
流に発生するキャビテーションの作用により、水域中の
有害物を分解処理する水域浄化方法において、高速水噴
流を吹き出す噴出孔の先端に拡大空洞部を有するノズル
の外周部と前記拡大空洞部内壁とを貫通する開口部を設
けて、前記噴出孔から吹き出す水中水噴流と前記拡大空
洞部内壁の間に生じる循環渦によって、水中に浮遊する
有害物を周囲の水とともに拡大空洞部内に吸引し、前記
水中水噴流中へ巻き込ませる第１の手段により解決され
る。前記課題は、第１の手段において、水中水噴流軸方
向の下流に設けた固体面であるターゲットプレートに、
水中水噴流を前記ターゲットプレートに衝突させるよう
にする第２の手段により解決される。前記課題は、第２
の手段において、水中水噴流の軸方向に対して、水中水
噴流から発生する衝撃圧の分布における第１ピークの位
置で、前記ターゲットプレートを水中に設けて水中水噴
流を衝突させるようにする第３の手段により解決され
る。前記課題は、第２の手段において、水中水噴流の軸
方向に対して水中水噴流から発生する衝撃圧の分布にお
ける第１ピークよりも下流の第２ピークの位置で、前記
ターゲットプレートを水中に設けて水中水噴流を前記タ
ーゲットプレートに衝突させるようにする第４の手段に
より解決される。

【０００６】前記課題は、浄化対象水域において、水中
に沈めたノズルから噴出する水中水噴流に発生するキャ
ビテーションの作用により、水域中の有害物を分解処理
する水域浄化装置において、高速水噴流を吹き出す噴出
孔の先端に拡大空洞部を有するノズルの外周部と拡大空
洞部内壁とを貫通する開口部を設け、前記噴出孔から吹
き出す水中水噴流と前記拡大空洞部内壁の間に生じる循
環渦によって、水中に浮遊する有害物を周囲の水ととも
に前記拡大空洞部内に吸引し、前記水中水噴流中へ巻き
込ませるようにした第５の手段により解決される。前記
課題は、第５の手段において、水中水噴流軸方向の下流
に、固体面であるターゲットプレートを設け、水中水噴
流を前記ターゲットプレートに衝突させるようにした第
６の手段により解決される。前記課題は、第６の手段に
おいて、水中水噴流の軸方向に対して、水中水噴流から
発生する衝撃圧の分布における最初のピークである第１
ピークの位置で、前記ターゲットプレートを水中に設け
た第７の手段により解決される。前記課題は、第６の手
段において、水中水噴流の軸方向に対して水中水噴流か
ら発生する衝撃圧の分布における第１ピークよりも下流
の第２ピークの位置で、前記ターゲットプレートを水中
に設けた第８の手段により解決される。前記課題は、第
５の手段において、前記ノズルの周囲に遮蔽用の円板型
部材を設けた第９の手段により解決される。前記課題
は、第５〜９の手段における水域浄化装置を、動力発生
装置を備える移動体に搭載した第１０の手段により解決
される。前記課題は、第１０の手段において、前記移動
体は、前記動力発生装置を備える第２の移動体で懸引さ
れる移動体である第１１の手段により解決される。

【０００７】

【本発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につ
いて説明する。まず、本発明の水域浄化装置およびその
方法の第１の実施の形態について説明する。本発明は、
ノズルにおけるウォータージェットの噴出孔の先端に拡
大空洞部を設け、この拡大空洞部の内壁とノズルの外面
とを貫通するように複数の開口部を設け、ノズルまわり
の周囲水を、有害生物ごとノズルの拡大空洞部の中へ吸
引するようにする。ノズルの拡大空洞部の中には、水中
に吹き出すウォータージェットの流れに起因する渦流が
発生し、この渦流の作用によって、周囲水はノズルの拡
大空洞部の中へ自己吸引される。周囲水自己吸引口の開
口径は、ノズル外面の入口部ほど大きく、拡大空洞部内
面における出口部は小さくし、周囲水流を加速した状態
でウォータージェットに吸い込ませるようにする。

【０００８】図１は第１の実施の形態のノズルの構造を
示す断面図である。ノズル１の上流側には、高圧水２を
供給する高圧水供給流路３が設けてあり、急峻なしぼり
部３ａを経て、口径の小さな噴出孔４に接続している。
この噴出孔４において、高圧水２は急減圧・加速され、
浄化対象水域６の水中に噴射され、激しいキャビテーシ
ョンを伴う水中水噴流（図２等に示す符号５）となる。
噴出孔４の出口には、円錐形で末広がりの拡大空洞部１
０が設けてある。ノズル１の外周部１ａには、ノズル１
の外面と拡大空洞部１０を貫通する吸引孔１２が複数個
開口している。この吸引孔１２では、ノズル１の外周部
１ａに開口する吸引入口１３の口径は大きく、ノズル１
の拡大空洞部１０の内壁面に開口する吸引孔出口１４の
口径は小さく形成されている。つまり吸引孔１２は入口
から出口までしぼるような形状としており、浄化対象水
域６の水と水中に浮遊する有害微生物等の有害生体（駆
除対象物）を吸い込む際に、加速できるようになってい
る。このような吸引の作用は、水中水噴流が拡大空洞部
１０の中で噴出する際に、噴流の界面に生じる渦流によ
って作り出されるが、このメカニズムについては後述す
る。吸引孔軸１５とノズル中心軸１１は、拡大空洞部１
０の内部で交差するが、その合流角度θはおよそ６０°
である。

【０００９】次に、図１に示すノズル１から噴射したキ
ャビテーションを伴う水中水噴流５を、浄化対象水域６
中に固定したターゲットプレートに衝突させる状態につ
いて説明する。この実施の形態は、有害微生物は、自由
噴流としてのウォータージェットに発生するキャビテー
ションの作用によっても破砕（破細）するが、さらにジ
ェットをターゲットプレート（衝突板）に衝突させる。
これは、衝突がトリガとなって、水中の気泡核が励起さ
れ、キャビテーションが更に活発になる効果を狙ったも
のである。

【００１０】図２は、ノズル１から噴射したキャビテー
ションを伴う水中水噴流５を、浄化対象水域６中に固定
したターゲットプレートに衝突させる説明図である。な
お、前記実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳
細な説明を省略する。このターゲットプレート１６は、
プレートサポート１７によって、ノズル１とターゲット
プレート１６との距離すなわちスタンドオフ距離Ｘ_Sが
一定になるように支持されている。水中水噴流５をター
ゲットプレート１６に衝突させるのは、衝突による衝撃
と、衝突によって再生するキャビテーションの作用によ
って、水中水噴流５の中に流入した有害生体を破砕（破
細）するためである。このスタンドオフ距離Ｘ_Sは任意
に選定できるわけではなく、後述するような最適値が存
在する。

【００１１】次に、本発明の第２の実施の形態を説明す
る。図３（ａ），（ｂ）は本発明の第２の実施の形態を
示す説明図である。なお、前記実施の形態と同一部分に
は同一符号を付して詳細な説明を省略する。水中水噴流
５に発生するキャビテーションによる衝撃圧を、噴流の
軸方向に対して測定すると、図３（ｂ）に示すような２
つのピークを有する特徴的な分布が得られる。ノズル１
に近い方の最初のピークを「第１ピーク」、一方、下流
に生じるピークをここでは「第２ピーク」と呼ぶことに
する。この第２の実施の形態では図３（ａ），（ｂ）に
示すように、第１ピークに相当するスタンドオフ距離Ｘ
_Sの位置に、ターゲットプレート１６を設置し、水中水
噴流５を衝突させたものである。この第１ピークを利用
する場合、ターゲットプレート１６は短時間で壊食する
ので、交換インターバルを短くする必要がある。なお、
このターゲットプレート１６の材料はステンレス鋼であ
る。

【００１２】図４（ａ），（ｂ）は本発明の第３の実施
の形態を示す説明図である。第３の実施の形態では、図
４（ａ），（ｂ）に示すように、第２ピークの位置にタ
ーゲットプレート１６を配設してあるもので、第２ピー
クにおいてターゲットプレート１６に水中水噴流５を衝
突させる場合は、図３の第１ピークで水中水噴流５を衝
突させる場合に比べて衝突の効果は大きくないものの、
大量の処理に適している。なお、前記第２の実施の形態
と同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略す
る。

【００１３】このようにターゲットプレートを設ける位
置は、「第１ピーク」あるいは「第２ピーク」の位置と
する。これらの両ピークの位置は、図３（ｂ）及び図４
（ｂ）に示すように、ジェットの軸方向（下流方向）に
対して、キャビテーションによる衝撃圧が際立って高く
なる。要するにキャビテーションが発達する領域（ピー
クごとにキャビテーションの形態が異なる）のことであ
る。

【００１４】次に、本発明を、湖沼等の水域浄化処理に
適用した場合の全体的な系統を説明する。図５は、本発
明を、湖沼等の水域浄化処理に適用した場合の全体的な
系統を描いた説明図である。駆動動力船３０により懸引
される移動体３１の上には高圧ポンプ３２が搭載されて
いて、浄化対象水域６の水を汲み上げ、加圧して、高圧
ホース３３を通じて高圧水２をノズル１に供給する。ノ
ズル１は全体で５個が横並びに配設され、移動体３１の
下部の水中に固定されている。このノズル１では、水中
の有害生体を吸引孔１２から自己吸引して、キャビテー
ションを伴う水中水噴流５を吹き出し、ターゲットプレ
ート１６に衝突させている。このターゲットプレート１
６も、ノズル１の列と同様に、プレートサポート１７に
よって、移動体３１の下部の水中に固定されている。こ
の実施の形態において、ノズル１〜ターゲットプレート
１６間のスタンドオフ距離Ｘ_Sは第２ピーク相当のもの
である。なお、ノズル１の列及びターゲットプレート１
６は上下方向に高さが調整可能になっていて、水面に近
い領域や、底に近い領域まで、水中ウォータージェット
による浄化処理が可能である。３４はノズル固定用治具
である。なお、水域浄化装置を、動力発生装置を備える
移動体に搭載（装備）しても、あるいは動力発生装置を
備える移動体で懸引される移動体に搭載してもよい。

【００１５】次に、本発明に係る各実施の形態のノズル
における水中有害生体の殺滅挙動について説明する。図
７は、図１に示す第１の実施の形態のノズルにおける水
中有害生体の殺滅挙動を模式的に描いた説明図である。
高圧水２は、ノズル１の高圧水供給流路３を通じて導か
れ、噴出孔４において急減圧・急加速されて浄化対象水
域６の水中に高速で噴射され、キャビテーションを伴う
水中水噴流５となる。ノズル１において、噴出孔４の出
口先端には拡大空洞部１０が付いていて、この拡大空洞
部１０の内壁とキャビテーションを伴う水中水噴流５の
間には、強い循環渦２３が生じる。この循環渦２３の作
用によって、浄化対象水域６の水が、水中の有害生体を
含むプランクトン１８とともに、吸引孔１２を通じてキ
ャビテーションを伴う水中水噴流５の中へ吸引される
（符号１９）。吸引孔１２は、ノズル１の外側面に吸引
口入口１３が開口し、拡大空洞部１０の中ほどの位置に
吸引口出口１４が開口している。この吸引孔１２は、入
口の開口部が大きく、出口に向けて収縮するようになっ
ているため、プランクトン１８を含む周囲の水は加速さ
れて、噴流中に流入するようになっている。キャビテー
ションを伴う水中水噴流５の中へ流入したプランクトン
１８は、キャビテーションの作用すなわち気泡圧壊時の
衝撃的圧力によって破砕され（符号２１）、細かな破片
２２となる。このようにして、浄化対象水域６の中の有
害生体を死滅させることができる。

【００１６】次に、キャビテーションを伴う水中水噴流
５全体の挙動について説明する。前記図７はノズル近傍
における作用を述べたものであるが、図８は、キャビテ
ーションを伴う水中水噴流５全体の挙動を模式的に描い
た説明図である。噴出孔４から吹き出した直後の水中水
噴流５には、液芯部２６が残り、この液芯部２６は断続
的に分裂する（符号２６ａ）。この分裂２６ａの動きに
連動するように、キャビテーションが発生する。すなわ
ち、プランクトンが流入する噴流の初期域は、液芯部２
６の分裂２６ａの生じる領域であると同時にキャビテー
ション発生域２７でもある。水中水噴流５においてその
下流域では、キャビテーションクラウド２９が成長す
る。このキャビテーションクラウド２９では、大小の無
数のキャビテーション気泡が塊状になって急膨張あるい
は収縮を行っており、この領域でもプランクトンは破砕
する。キャビテーションクラウド２９は非定常性が強
く、激しく伸張・収縮を繰り返し、下流では分裂する
（符号２９ａ）。一方、噴流の界面には、噴流界面の剪
断作用と、キャビテーションクラウド２９の膨張・収縮
あるいは伸張・分裂作用に由来して、渦キャビテーショ
ン２８が生成する。この渦キャビテーション２８は、ボ
リュームとしてはキャビテーションクラウド２９よりも
小さいがパワフルであり、噴流界面に浮遊するプランク
トンは渦キャビテーション２８に衝突すると容易に破砕
する。

【００１７】次に、噴流を固体面であるターゲットプレ
ート１６へ衝突させる際に生じる現象を説明する。図９
は、噴流を固体面であるターゲットプレート１６へ衝突
させる際に生じる現象を模式的に描いた説明図である。
水中水噴流５の中には、破砕されずに残ったプランクト
ン１８ａがあるが、ターゲットプレート１６に衝突する
衝撃により再破砕する（符号２１ａ）。一方、ターゲッ
トプレート１６の表面では、衝突によって噴流が放射状
に拡がり、キャビテーションが再発生する衝突ジェット
２５が生じる。衝突ジェット２５中のキャビテーション
は、ターゲットプレート１６への衝突による衝撃がトリ
ガとなって、水中の核が励起され生じたものである。こ
の衝突ジェット２５におけるキャビテーションの作用に
よってもプランクトンは破砕される。

【００１８】図１０は、本発明を実施（図１，２，４及
び５記載の内容）することによって浄化処理量が増加し
た効果を示す結果の説明図である。図１０にて、縦軸は
浄化処理水量で、浄化処理量Ｗを従来技術における浄化
処理量Ｗ^*で割ることによって無次元化してある。この
結果から明らかなように、本実施の形態によれば、図１
１に示す従来技術に比べて浄化処理水量が２．６倍まで
増加していることが分かる。以上によって、本発明の各
実施の形態になる周囲水吸い込み式のノズルを用いるこ
とによる効果が実証された。

【００１９】次に、本発明の他の実施の形態について説
明する。図６は本発明に係る水域浄化装置の他の実施の
形態を示す説明図である。

【００２０】ノズルの近傍の水中に浮遊する有害生体で
あれば、容易に水中の高速ウォータージェットに巻き込
まれるが、ある程度離れた位置に浮遊する場合には、ジ
ェットの同伴水流によって、ジェットに近づくことなく
有害生体はジェットの下流へ追いやられてしまう。これ
を解決するため本発明では、図６に示す他の実施の形態
のように、ノズル１’のまわりに円板形の遮蔽円板（遮
蔽体）７を設けた。遮蔽円板７によるジェット流動の大
規模循環作用で、ジェットへ向かう周囲水の流れが、必
ずノズル１’の開口部へ向かうようにする。このように
すると、ノズル１’に対して上流側、すなわち図６にお
いて遮蔽円板７の左側にある水中の有害生体は、キャビ
テーションを伴う水中水噴流５の中へ吸引されることは
無いものの、キャビテーションを伴う水中水噴流５の同
伴流によって、下流へ追いやられることはない。一方、
このように遮蔽円板７を設けると、キャビテーションを
伴う水中水噴流５のまわりに大規模循環流８が生じる。
この大規模循環流８の作用によって、浄化対象水域６中
の有害生体は、キャビテーションを伴う水中水噴流５の
中へ巻き込まれる（符号９）。以上のようにして、浄化
対象水域６中の夥しい数の有害生体は、繰り返して、キ
ャビテーションを伴う水中水噴流５に吸い込まれて殺滅
される。有害生体が噴流中へ巻き込まれることは、確率
的な作用でもあるので、このような大規模循環流８を作
り出すことは大変に重要である。

【００２１】このように本発明の前記各実施の形態にあ
っては、ノズルの噴出孔出口に開口する拡大空洞部内に
は、その空洞部内壁とジェットの間に循環渦流が生じ
る。この渦流は、拡大空洞部内壁に沿って噴出孔側へと
さか上り、ジェットの内壁へ吸い込まれるか、あるいは
ジェットの界面に沿わせるようにして、ジェットの下流
へと流下する流れを作り出す。拡大空洞部内壁の近傍に
あって噴出孔側へと塑上する流れを利用し、空洞部内壁
とノズルの外周をつなぐように開口する孔部を通じて、
有害生体を含む周囲水を連続的に吸い込ませ、これら有
害生体をジェット中に流入させようとするものである。
ジェットの勢いが強いために、前記した循環渦流も常時
安定に生じており、多量の周囲水を内壁上の開口部から
吸い込む。要するに、本発明における水域浄化装置およ
びその方法によると、有害生体を含む周囲水をノズルに
自己吸引するようになるわけである。そして、拡大空洞
部の中へ自己吸引された水は、ジェット中に多量のキャ
ビテーションの核を供給することになる。前記有害生体
も、キャビテーションの核になりうる。このようにし
て、キャビテーションも活性化する。一方、拡大空洞部
の中へ自己吸引される周囲水による水流は、噴出孔から
吹き出すジェットに激しい乱れを与える。この乱れの作
用によっても、キャビテーションは活発になる。

【００２２】以上のように、本発明に用いるノズルは、
図１１に示す従来技術と対比して、外部からのエネルギ
ーを一切加えることなくキャビテーションを促進し、広
域水中の有害生体の滅殺性能を高めることが可能であ
る。

【００２３】また、前記各実施の形態にあっては、噴流
周囲にある駆除対象物を噴流に吸引しながら除去できる
ため、処理効率が高まる。前記の効果によって、噴流の
吐出圧力を下げることができて、また噴射水量やノズル
の本数を少なくすることが可能となって、設備コスト上
有利になる。また、処理効率が高まるという前記の効果
によって、噴流の影響を広い水域まで拡大して及ぼすこ
とと同じになるので、ノズルを移動させる範囲を少なく
して済ませることができるようになる。すなわち、ノズ
ルを移動させる装置を簡素化できる。また、キャビテー
ションからのノイズが周囲に伝わるので、このノイズを
嫌う微生物の場合（多くはこの高周波のノイズを嫌うと
いわれる）、生育が阻害される。また、ノズルに吸い込
んだ微生物等の有害物がキャビテーションの核になるた
め、キャビテーションが促進される。すなわち、処理効
率が高まることになる。

【００２４】

【発明の効果】請求項１〜１１に記載の発明によれば次
のような効果を生じる。 （１）噴流周囲にある駆除対象物を噴流に吸引しながら
除去できるため、処理効率が高まる。 （２）前記（１）の効果によって、噴流の吐出圧力を下
げることができて、また噴射水量やノズルの本数を少な
くすることが可能となって、設備コスト上有利になる。 （３）前記（１）の効果によって、噴流の影響を広い水
域まで拡大して及ぼすことと同じになるので、ノズルを
移動させる範囲を少なくして済ませることができるよう
になる。すなわち、ノズルを移動させる装置を簡素化で
きる。 （４）キャビテーションからのノイズが周囲に伝わるの
で、このノイズを嫌う微生物の場合（多くはこの高周波
のノイズを嫌うといわれる）、生育が阻害される。 （５）ノズルに吸い込んだ微生物等の有害物がキャビテ
ーションの核になるため、キャビテーションが促進され
る。すなわち、処理効率が高まることになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る水域浄化装置およびその方法の第
１の実施の形態のノズル構造を示す説明図である。

【図２】本発明に係る水域浄化装置およびその方法の第
１の実施の形態におけるターゲットプレートに衝突させ
る構成を示す説明図である。

【図３】（ａ），（ｂ）は本発明に係る水域浄化装置お
よびその方法の第１の実施の形態における第１ピークに
ターゲットプレートに位置させた使用状態を示す説明図
である。

【図４】（ａ），（ｂ）は本発明に係る水域浄化装置お
よびその方法の第１の実施の形態における第２ピークに
ターゲットプレートを位置させた使用状態を示す説明図
である。

【図５】本発明に係る水域浄化装置およびその方法を湖
沼等の水域浄化処理に適用した場合の全体的な系統を描
いた説明図である。

【図６】本発明に係る水域浄化装置およびその方法の他
の実施の形態を示す説明図である。

【図７】本発明に係る水域浄化装置およびその方法の第
１の実施の形態のノズルにおける水中有害生体の殺滅挙
動を模式的に描いた説明図である。

【図８】本発明に係る水域浄化装置およびその方法のキ
ャビテーションを伴う水中水噴流全体の挙動を模式的に
描いた説明図である。

【図９】本発明に係る水域浄化装置およびその方法の噴
流を固体面であるターゲットプレートへ衝突させる際に
生じる現象を模式的に描いた説明図である。

【図１０】本発明を試験した試験結果を示す説明図であ
る。

【図１１】従来技術を示す説明図である。

【符号の説明】

１，１’ ノズル ２ 高圧水 ３ 高圧水供給流路 ４ 噴出孔 ５ 水中水噴流 ６ 浄化対象水域 ７ 遮蔽円板 ８ 大規模循環流 １０ 拡大空洞部 １１ ノズル中心軸 １２ 吸引孔 １３ 吸引入口 １４ 吸引孔出口 １５ 吸引孔軸 １６ ターゲットプレート １７ プレートサポート １８，１８ａ プランクトン ２２ 破片 ２３ 循環渦 ２５ 衝突ジェット ２６ 液芯部 ２６ａ 分裂 ２７ キャビテーション発生域 ２９ キャビテーションクラウド ３０ 駆動動力船 ３１ 移動体 ３２ 高圧ポンプ ３３ 高圧ホース θ 合流角度 Ｘ_S スタンドオフ距離

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤田 一紀 広島県呉市宝町３番36号 バブコツク日立 株式会社呉研究所内 Ｆターム(参考） 4D037 AA05 AA08 AB01 AB02 AB03 BA26 BB03 BB04 4F033 AA04 BA04 CA01 DA01 EA06 LA06 NA01

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 浄化対象水域において、水中に沈めたノ
   ズルから噴出する水中水噴流に発生するキャビテーショ
   ンの作用により、水域中の有害物を分解処理する水域浄
   化方法において、 高速水噴流を吹き出す噴出孔の先端に拡大空洞部を有す
   るノズルの外周部と前記拡大空洞部内壁とを貫通する開
   口部を設けて、前記噴出孔から吹き出す水中水噴流と前
   記拡大空洞部内壁の間に生じる循環渦によって、水中に
   浮遊する有害物を周囲の水とともに拡大空洞部内に吸引
   し、前記水中水噴流中へ巻き込ませることを特徴とする
   水域浄化方法。
2. 【請求項２】 請求項１において、水中水噴流軸方向の
   下流に設けた固体面であるターゲットプレートに、水中
   水噴流を前記ターゲットプレートに衝突させるようにす
   ることを特徴とする水域浄化方法。
3. 【請求項３】 請求項２において、水中水噴流の軸方向
   に対して、水中水噴流から発生する衝撃圧の分布におけ
   る第１ピークの位置で、前記ターゲットプレートを水中
   に設けて水中水噴流を衝突させるようにすることを特徴
   とする水域浄化方法。
4. 【請求項４】 請求項２において、水中水噴流の軸方向
   に対して水中水噴流から発生する衝撃圧の分布における
   第１ピークよりも下流の第２ピークの位置で、前記ター
   ゲットプレートを水中に設けて水中水噴流を前記ターゲ
   ットプレートに衝突させるようにすることを特徴とする
   水域浄化方法。
5. 【請求項５】 浄化対象水域において、水中に沈めたノ
   ズルから噴出する水中水噴流に発生するキャビテーショ
   ンの作用により、水域中の有害物を分解処理する水域浄
   化装置において、 高速水噴流を吹き出す噴出孔の先端に拡大空洞部を有す
   るノズルの外周部と拡大空洞部内壁とを貫通する開口部
   を設け、 前記噴出孔から吹き出す水中水噴流と前記拡大空洞部内
   壁の間に生じる循環渦によって、水中に浮遊する有害物
   を周囲の水とともに前記拡大空洞部内に吸引し、前記水
   中水噴流中へ巻き込ませるようにしたことを特徴とする
   水域浄化装置。
6. 【請求項６】 請求項５において、水中水噴流軸方向の
   下流に、固体面であるターゲットプレートを設け、水中
   水噴流を前記ターゲットプレートに衝突させるようにし
   たことを特徴とする水域浄化装置。
7. 【請求項７】 請求項６において、水中水噴流の軸方向
   に対して、水中水噴流から発生する衝撃圧の分布におけ
   る最初のピークである第１ピークの位置で、前記ターゲ
   ットプレートを水中に設けたことを特徴とする水域浄化
   装置。
8. 【請求項８】 請求項６において、水中水噴流の軸方向
   に対して水中水噴流から発生する衝撃圧の分布における
   第１ピークよりも下流の第２ピークの位置で、前記ター
   ゲットプレートを水中に設けたことを特徴とする水域浄
   化装置。
9. 【請求項９】 請求項５において、前記ノズルの周囲に
   遮蔽用の円板型部材を設けたことを特徴とする水域浄化
   装置。
10. 【請求項１０】 請求項５〜９における水域浄化装置
    を、動力発生装置を備える移動体に搭載したことを特徴
    とする水域浄化装置。
11. 【請求項１１】 請求項１０において、前記移動体は、
    前記動力発生装置を備える第２の移動体で懸引される移
    動体であることを特徴とする水域浄化装置。