JP2001179286A - 水質浄化装置の製造方法と水質浄化の形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】海域・水域・湖沼・水槽や人畜ふん尿槽等の中
に空気や浄化用気・液等を含有する微細な気泡を供給し
て、溶存酸素の増加や消毒・消臭作用、ゲル・微細固体
物の浮遊作用を迅速にして効率的、環境に負荷を与えず
安全にして廉価に行う装置と方法を開発する。 【解決手段】浄化装置はマイクロバブル発生による方法
により、気・液の溶解が優れ、海域・水域や水槽等の汚
染に対して十分な浄化効率を発現し、ゲル状物質や小さ
な粒子径が吸気口に詰まらずに長時間の連続及び間欠運
転が可能な軽薄短小、操作が簡便にして極めて廉価な装
置を開発することによって解決する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は、海域・水域・湖
沼・水槽や人畜ふん尿槽等の域内や汚水、汚物中に空気
や浄化用気・液等を含有する微細な気泡を供給して溶存
酸素の増加や消毒消臭作用、ゲル・微細固体物の浮遊を
惹起させる作用、さらには浄化域に噴流を惹起させなが
ら水域に流れを起こして迅速にして効率的に浄化と無害
化を行い、環境に負荷を与えずして安全にして安価に汚
染の削減を行う環境改善に関する水質浄化装置の製造方
法と水質浄形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来型の水質浄化装置と水質浄化方法の
問題点は、ポリカチオン等の凝集剤によってフロックを
つくり沈殿物として取り去って水質を浄化する方法か、
或いは超音波や磁気によってフロックをつくり沈殿物と
して取り去って水質を浄化する方法等が早くから行われ
ているが、装置は大型化にして処理費用は高額化、しか
も十分には沈殿物を除去し難くて充分な効果を発揮しな
いばかりか、ポリカチオン等の凝集剤も水中に残存して
生態系に与える影響は無視できない。

【０００３】また、数百ヘルツの超音波照射や数千ガウ
スの磁界に汚水を通して処理をする場合の水質浄化の方
法は、発生の気泡の状態や効果は十分には得られていな
い。さらに超音波や磁界による水質浄化の範囲と魚介類
や藻場等に与える悪影響や、これらの作動によって起こ
るキャビテーションが装置・機材等に及ぼす影響、さら
に人畜に対する影響等々の詳細も明かでないし、フィー
ルドにおける操業は装置の大型化も起因して設置場所等
にもよる処理困難な問題が多い。すなわち海域や水域等
の広い地域の浄化方法は困難であるために、陸域へ汚水
を汲み上げて数百ヘルツの超音波照射や数千ガウスの磁
界を形成させて処理をする装置でもあり、その対応は処
理設備の携帯と設置や電源等の配備の難点や経費的にも
負担が大きいために実施は極めて困難である。

【０００４】エアレーションによって気泡を発生させて
懸濁物を浮上させて捕集する方式及びそれと同時に消毒
剤をも混入して浄化を行うという、一般的なエアレーシ
ョン方式は、１９９１年頃から公表され平成５年頃から
特許公開によって開示されている。この方法は処理水の
一部を循環し加圧ポンプの吸い込み側より大気を吸い込
み、そのポンプ内で羽根車の回転と共に気泡を細分化し
て汚泥物を浮上する分離方法であった。また別のエアレ
ーター方式は、汚水をポンプで汲み上げて気泡発生器に
通し、さらに別のタンク内に入れて圧力をかけて水に大
量の空気をとけ込ませ、さらに吸着剤をも混合して汚物
を泡に吸着させる方法や、吸水口にポンプで水を流し込
むと水は流水を増して負圧を生じるために吸気口から空
気を引き込み、空気が溶解した水を吐出部から大気圧下
に放出する。これにより溶解した空気は小さい泡となっ
て現れて浄化する方式等々があるが、いずれもゲル物質
や小さな粒子径を有する固形物が吸気口に詰まり負圧の
形成が行われなくなるため、微細気泡の発生がほとんど
惹起しなくなる欠陥を有する。これが起因して汚水地域
での長時間の連続運転が不可能とになるために実施期間
中に再三にわたってのメンテナンスが必要となる。これ
らの原因によって無人にして効果的な連続運転が不可能
になるという極めて大きな欠陥を有し、現在においても
これらの装置はクレームが後を絶たず実用化に大きな障
害となってきている。一方、空気の引き込みによって起
こる微細気泡生成の効率と気泡による作用効果、環境の
改善や魚類・藻類などの生物に与える環境影響評価も明
かにされていないが、特に微細気泡発生に係るポンプや
ブロワー等に要する動力は小さな装置でも１０ｋｗ以上
にして消費電力が大きく、しかも装置の自重も約１トン
にして運転重量は３トンにも及ぶ装置とシステムが多
く、装置等の設置と運転及び維持・管理等にも多大な消
費エネルギーと経費を必要とすることが明らかとなって
いる。このように、従来の装置は多エネルギー消費型で
あり経費の負担増と地球環境に与えるエネルギー負荷の
点でも多大な欠陥が存在していた。すなわち、従来の水
質浄化装置とその浄化方法は、微細気泡の形成は大きな
ポンプによる加圧方法を必要とする大型にして多消費エ
ネルギー型の方法によるもので、微細気泡の発生が乏し
い上に気泡は表面張力等の影響を受け易くて気泡の浮上
速度が早くて大きな気泡が形成される。しかも負圧が形
成される装置においても、装置内に浮遊物が詰まり連続
運転が困難となりかつ空気の溶存量や浮上物質の除去が
不十分なために、汚水浄化の寄与率が極めて小さいもの
であった。加えて、これら装置の価格は工事費を含めて
少なくとも数百万円〜数千万円が必要とされており、全
国各地における水質浄化の達成に重大な支障を来すこと
となっている。

【０００５】さらには、近年に至り大気を吸入して負圧
を形成する比較的に小型の装置も開発されているが、微
細気泡の発生が経時的に極めて不安定・不規則にしてか
つゲル状物質や小さな粒子径を有する固形物・藻類や浮
流物などが運転時に吸気口に詰まる。このために、径時
的に負圧の形成が行われなくなるため微細気泡の発生が
ほとんど惹起しなるなどの欠陥が多発するため、再三に
亘ってメンテナンスが不可欠になり、海域・水域・水耕
栽培場や糞尿処理場等の汚水地域における長時間の連続
運転や間欠運転が不可能となる大きな欠陥を惹起し、現
在においてもこれらの装置はクレームが後を絶たず実用
化に大きな障害となっている。今日における汚染地域と
その汚染状況は、海域、水域、湖沼、養魚場、人畜の糞
尿処理場など全国至る所で重大な環境破壊をもたらして
おりその解決は急務となっているが、その克服は容易に
解決されない実情にある。この理由は、前述の多くの障
害を解決するためのいわゆる軽薄短小にして操作が簡
単、無人で長時間運転が可能にして効率が良く、持ち運
びが簡便でどこでも使用可能にしてエネルギーコストが
少なくて環境に優しく、かつ高効率を発現し極めて廉価
な装置の開発が皆無であることに起因するものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】これらの欠陥を解決す
るために新しく開発するマイクロバブル発生装置は、発
生する微細気泡が水中・液中に長時間残留して溶存酸素
を高めるために水質浄化や魚介類や藻場等の生育を早
め、かつ無公害にして良好な効果を与えることが可能と
なる装置とマイクロバブルの形成方法を開発する。

【０００７】このマイクロバブル発生装置を広域の海域
・水域等の汚染水域や大型水槽・糞尿層の浄化に使用す
る場合に、装置の耐用年数が長くて一装置にバブル発生
チップの複数個の連結が可能にして、かつ装置は数キロ
ワットのポンプで稼働可能なシステムとして形成できる
極めてコンパクトにして数十キログラムの軽重量を有す
る装置を開発する。

【０００８】装置の先端部分に使用するチップの材料は
有機高分子とセラミックスで製造して、汚染削減域の状
況に応じて選択的に使用可能にして、かつ移動と設置と
可動が手軽にできる小規模装置にもかかわらず広域と大
容量の浄化が可能となる極めて廉価な装置の開発を行
う。

【０００９】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明は前記の
問題点を解決すべく研究を重ねた結果、軽薄短小にして
操作が簡単で、浄化に対する空気やその他の気・液の溶
解が優れ、海域・水域や水槽等の汚染に対して十分な浄
化効率を発現し、ゲル状物質や小さな粒子径が吸気口に
詰まらずに長時間の連続及び間欠運転が可能にして、し
かも廉価な水質浄化装量と水質浄化の形方法を開発し
た。すなわち本発明は、下記の構成からなる水質浄化装
置の製造方法と水質浄化の形成方法である。

【００１０】すなわち本発明は、（１）第一工程で成形
されるドリーネ型中空円筒形チップの天蓋の断面は、鳥
類が飛翔する際に両翼を拡げた形状を形成させる。また
このドリーネ型中空円筒形チップの天蓋の吸い込み口
は、チップの中心から幾分偏芯した位置に配設・穿孔し
てチップ外からの気液を吸引させる。すなわち、この吸
い込み口は円筒形の隔壁を直線的に穿ってあり、外部の
パイプと連結してドリーネ型チップ下部の中空状パイプ
から流体を圧流入させれば、流体はチップ内に螺旋状に
旋回しながら天蓋に達すると同時にチップ内は負圧とな
って気液の吸い込み口から気液が吸い込まれて、天蓋に
達した流体は円筒内の負圧帯に向かって一斉かつ均等に
流速を増して下降し、チップの最下部の開口部から微細
気泡・流体混合物となって噴流のように放出される。し
かし既存のチップや先端部分の形成において、吸い込み
口の位置と最下部の開口部がチップの中心に位置してい
るため、圧流体が天蓋に達する位置にゲル状物質や小さ
な粒子径が直接に接触して短時間の間に吸気口に詰ま
り、運転が不可能となって負圧の発生が極めて不充分か
不可能となるために流体の一部が細孔を通ってパイプに
噴出していた。またこれらの状況と競合して、天蓋の形
状が水平か又は傘型形状となっているために負圧の形成
が不十分・不安定となるために天蓋に達した流体が負圧
帯に沿って下降する流速が著しく低下する。またチップ
の最下部中央付近の開口部から噴出される流体の形成角
度が不安定になるため、最下部の開口部から一定の噴出
速度が保持できないためにいわゆるチビリ現象の噴出流
になって流出する結果をきたしている。この最下部中央
付近の開口部からの流出不安定性が汚染物の浄化促進を
著しく減少させることに加えて、浄化域の汚染物の堆積
等により吸気口が詰まり長時間の運転や間欠運転が不可
能になる根本的原因の一つともなっており、新しい機構
を具備する安定的な装置と優れた浄化機能を有する方法
が切望されていた。本発明はこれらの基本的な隘路を完
全に取り除き、上記のような全く新しい水質浄化装置の
製造方法と水質浄化の形成方法を開発した。。

【００１１】（２）第一工程で、チップの中心付近に外
部からの気液の吸い込み口が天蓋の隔壁に細孔を直線的
に穿って配設し、中空円筒内の負圧の発生により外部か
ら気液が吸入される部分を含むチップの上部部分を射出
成形方法で成形する。次いで第二工程の円筒型下部を形
成させるために、円筒型下部の中央付近に直角に中空状
パイプを配設して液体を加圧流入する中空状パイプを隔
壁に連結して、このパイプの先端から中空円筒に至る隔
壁部分を切線上に穿孔する。また中空円筒の最下部中央
付近に微細気泡と流体の気液混合物が放出される円形の
開口部を設けるように射出成形方法で成形する。さらに
必要に応じて中空円筒型チップの上部或いは下部の外側
に、水質浄化システムの中に固定するための取り手を配
設した第一工程の上部及び第二工程の下部円筒をそれぞ
れ射出成形により形成させか、または取り手の部分を作
った後に上部或いは下部の外側の任意の位置に接着・固
定する。しかる後に、第一工程及び第二工程の円筒型チ
ップを接着して一体化したチップを形成させる。このチ
ップ下部の中空パイプにポンプを連結させて水質浄化装
置を形成させた後、目的とする浄化域内にセットしてポ
ンプを稼動させれば域内の液体が圧流入されてチップ内
で液体は旋回しながら上昇し、チップの天蓋に至った後
にチップの中央部分の負圧帯により流体は下降して流体
中に外気の溶存・溶解を繰り返しながら最下部中央付近
の開口部から微細気泡・液体混合物となって放出され
る。一方、大気中の空気や上部の先端に連結したカプセ
ルからは消毒用気体、液体・凝集剤・香料等が円筒内に
連続的・自動的に吸引される。これらの結果、水質はこ
の微細気泡・液体混合物によって酸化・還元作用等の浄
化が促進され、またゲル・固形物質の浮上作用及び消毒
物や芳香物等の迅速な拡散によって消毒・リラックス等
の作用効果を短時間で高効率に達成される。なお、チッ
プ上部の気液の吸い込み口へゲル物質や固形物の目詰ま
りが発生しない理由は、吸い込み口がチップの中心から
一定の距離範囲に偏芯させてチップの中心から少しずれ
た位置に吸い込み口を穿孔し、同時にその鉛直線上に最
下部の開口部を設けることを特徴とする画期的なチップ
を開発したことに起因する。

【００１２】（３）チップ上部の空気等の気液の吸い込
み口の先端にジョイントを付帯して、それにネオプレン
などのオーリング等にシリコーンなどのチューブを結接
するか、又は吸い込み口の先端のジョイントに止め金で
固定してシリコーンなどのチューブを結接し、このチュ
ーブの先端に複数口を有するコネクターを配設して、コ
ネクターに香料・消毒用気体、液体・凝集液などのカプ
セルを付設した後装置が作動してドリーネ型中空円筒形
チップ内が負圧を生ずれば細孔部分から大気中の空気と
共にコネクターの先端に連結された消毒用気体、液体・
凝集剤・香料等がチップ内に吸引されて、その適裏がノ
ズルから自動的に計裏・調整される方法において、液中
に溶存・溶解を繰り返しながら最下部中央付近の開口部
から微細気泡・液体混合物となって噴出する方法と消毒
用気体、液体・凝集剤・香料等の小容器とジョイント方
法を開発した。この方法により消毒・凝集や香料による
快適な作業効率を向上させ、凝集剤による沈降物や浮遊
物を造り回収することにより迅速な浄化と浄化効率の向
上が可能となる。

【００１３】（４）ドリーネ型中空円筒形チップ下部部
分の中空円筒の中央付近に中空パイプを直角に配設・連
結し、この中空パイプが中空円筒下部の接面から円筒の
隔壁を貫通して切線状に挿入する角度で穿孔する方法
は、請求項１に記載の中空パイプが切線状に配置される
方法よりも、中空パイプに外力を加えられた場合にその
折切力と破壊強度が数倍も向上し、しかも一体成型が極
めて容易にして迅速な製造が可能となることを特徴とす
る請求項３に記載の水質浄化装置の製造方法と水質浄化
の形成方法を開発した。

【００１４】（５）請求項１の第一工程の上部部分の金
型は変更することなく共有型として、請求項１の第二工
程におけるドリーネ型中空円筒形チップ下部の中空状パ
イプを配設した部分と、請求項３のドリーネ型中空円筒
形チップ下部の中央部分に直角に中空パイプを配設・連
結する部分のみの金型を取り替える操作で二種類のチッ
プが十分に製造可能となるし、さらには新しいチップを
製造する場合においても下部部分の設計変更による金型
更新で新規チップを製造することが可能となる。このよ
うにしてチップ製造の迅速化と製造コストが廉価にして
新しいチップの製造が可能となる製造方法を開発した。

【００１５】（６）水質浄化装置の材質の選定に際して
は環境影響に対して生分解性が起こらず水に不溶であ
り、かつ環境ホルモン等の影響が起こらないことが重要
な要件である。さらには成形性が容易であり耐候性や耐
久性が確保されることが重要である。したがって有機高
分子樹脂を素材として使用する場合には従来から使用さ
れているポリビニィールクロライド樹脂は環境ホルモン
の溶出が強く懸念されるために使用は不適当である。こ
の樹脂に変えて、アクリロニトリル・ブチルアクリレー
ト・スチレン樹脂或いはポリカーボネートを用いたドリ
ーネ型中空円筒形チップを前述の工法で射出方法によっ
て成形するか、又は上下部分を接着・接合して一体化す
ると共に、耐熱性・耐光性・耐酸性に優れた性質を付与
して廉価でかつ成形性が良いチップの製造方法を開発し
た。これらの有機高分子樹脂は引張強さ、シャルピー衝
撃値、曲げ強さ、ロックウエルカタサ、熱変形温度、熱
膨張率、誘電率等に優れており、加えて脂肪酸炭化水
素、エタノール、硫酸、弱アルカリに不溶にして成型品
は衝撃強さが極めて大きくて耐光性もあり、かつ着色が
自由で成型時の寸法安定性のある成形材料である。しか
も微細気泡が安定して多数発生し、製造価格は廉価にし
て均一なチップの迅速成型が可能な方法を開発した。

【００１６】（７）水質浄化装置の材質において、物理
的・化学的性質が最も安定し、危険情報・有害性情報・
環境影響情報等から安定な素材は陶磁器等のセラミック
ス素地以外には見当たらない。この陶磁器の素地を用い
て成形性が良好、かつ廉価で製造が容易な石膏型を使用
して機械ロクロを用い、耐衝撃性を考慮した若干肉厚の
ドリーム型中空円筒形チップの上部部分と下部部分及び
中空パイプを同じ土で造る。さらに、この三部分を同じ
土の泥漿で接着して成形・乾燥・施釉・焼成、又は成形
・乾燥・素焼・施釉・乾燥・焼成することにより優れた
チップの製造が可能となった。このチップの製造方法に
おいては石膏型による鋳込み成型方法を用いてもよく、
三部分を別々に鋳込み成形を行った後に同じ土の泥漿を
用いて接着した後に乾燥・施釉・焼成等の工程を経て、
優れたチップの製造が可能となった。なお素材はガラス
や金属でも成形は可能であるが、ガラスは成型時に高温
処理による変形が起こりやすくてチップの収率が低下
し、しかもガラス材料は衝撃によって割れやすい等の欠
点がある。また金属材料や高分子有機高分子樹脂におい
てもＣＮＣ機械によるチップの製造は可能であるが、設
備が高価格でチップ製造価格は本発明になるチップ等よ
りも数十倍も高価となる。さらに加工の際に穿孔等の箇
所は後加工となるために製品の性能が個別的に安定性を
欠くことが原因して気泡の発生が不安定となることが実
証されたために採用し難い。さらに金属類の素材は長期
間の使用に際して腐食等が起こるなどの課題が解決され
ていない。このような実験結果から、アクリロニトリル
・ブチルアクリレート・スチレン或いはポリカーボネー
ト樹脂及び陶磁器の素地を用いて、前述の成型方法によ
って、廉価にして収率の高い優れた機能を発現すること
を特徴とするチップの成型法を開発した。

【００１７】（８）円筒型チップの下部から汚水等の流
体が加圧流入し、その加圧流入した液体は中空円筒内壁
にしたがって非定常ながら螺旋状に円筒上部付近まで上
昇する。この流体は中空円筒内壁を摩擦により励起して
溶存空気の少量を微細気泡として発生させながら上部の
円蓋まで上昇する。上部の円蓋において衝突しながら反
転して下降に転じて中空円筒チップの最下部中央の開口
部に達して外部に噴流となって噴出する。この流動の間
に円筒型チップの先端チューブに自動的時間的設定可能
な閉・開により円形型チップ内部の圧力を調整する調節
弁を設けて、円筒型チップ外部に水域に流れを起こすこ
とを特徴とする水質浄化装置と水質浄化の形成方法を開
発した。

【００１８】（９）ドリーネ型中空円筒形チップの上部
に空気の吸い込み口の他に、酸化・還元作用やゲル・固
形物質の浮上作用及び消毒物や芳香物の気液を拡散して
消毒・リラックス等の作用効果を顕著にする気・液の物
質を有する複数のカプセルを連結して、迅速にして優れ
た浄化効果を顕著にすることを特徴とする付帯部品を有
する水質浄化装置と水質浄化の形成方法を開発した。

【００１９】次ぎに本発明に用いるチップと付属する各
部分品を一体とする浄化装置と作用機序の概要について
述べる。前述の一体化した円筒型チップは、この一体化
した円筒型チップの下部から汚水等の流体を加圧流入さ
せる。加圧流入した液体は中空円筒内壁に沿ってほぼ螺
旋状に円筒上部付近まで上昇する。この液体は中空円筒
内壁で摩擦により流体を励起して溶存空気の一部を少量
の微細気泡として発生させながら上部の円蓋まで上昇す
る。この間に水質浄化装置の先端のチップに連結されて
いるチューブに結節するコネクターの調節弁を開・閉鎖
させることにより中空円筒チップ内は負圧から加圧、ま
た加圧から負圧への状態を繰り返す。この間、コネクタ
ーの調節弁が開かれている場合に、液体が円筒内の上部
に達して円蓋に衝突しながら反転して下降に転じる際に
は中空円筒チップ内は負圧となるために中空円筒チップ
の最上部から気・液を吸入して、円筒型チップの最下部
の開口部から多裏の微細気泡を含有しながら気・液混合
状態で霧状となって噴出する。一方、コネクターの調節
弁を閉鎖させることにより中空円筒チップ内は負圧から
加圧に転じて、加圧流入した液体は中空円筒チップの最
下部中央の開口部に達して外部に噴流となって噴出して
水域に流れを起こす。この作動を水域の汚濁状況に応じ
て自動的に開閉させることによって、水域等において停
滞がなくて流れを有しするために、常に水質浄化が促進
されることを特徴とする水質浄化の形成方法と水質浄化
装置である。

【００２０】次ぎに本発明の水質浄化装置の製造方法
を、ドリーム型中空円筒形チップとその各部分について
図１から図４によって説明する。すなわち、例えば図１
の全体図及び図２、図３の断面図に掲げるように、チッ
プの構成はチップの下部部分の割型の位置で二分割し、
金型の場合には中子を入れてセットした後にアクリロニ
トリル・ブチルアクリレート・スチレン重合体等のモノ
マーの素材を用いて射出成形を行う。それぞれの成形が
終われば、この上部部分と下部部分を超音波による接着
或いは接着剤を用いてチップを形成する。この場合に、
図１〜３に示してあるエルボや取手は通常において後付
とする。また一体成形の場合には、中空円筒形チップの
二分割した型に中子を数分割して挿入し一体化した後に
射出成形を行い、ドリーム型中空円筒形チップを製造す
る。一方、石膏型を使用してチップを製造する場合に
は、機械ろくろや鋳込み泥しょうを使用する石膏型は図
１〜３に示すように、それぞれ下部部分の割型の位置で
二分割したケースを造った後に使用型を多数個作り、機
械ろくろ成型や鋳込み方法で成形・乾燥した後に８００
℃前後で素焼きをした後に釉薬を掛ける。釉薬をかけて
乾燥が終わればチップの上部部分と下部部分をチップと
同じ土の泥しょうを用いて仮接着をし、乾燥後に１１５
０℃前後で焼成すればドリーム型中空円筒形チップが製
造される。また図１から図３に掲げたエルボ及び取手の
取り付けは通常の場合、それぞれに接着剤で接合する
か、あらかじめにチップにネジ込みを作っておきその箇
所に接合するなどの後付けとなる。またチップの上部部
分と下部部分を一体成形する場合にも、前述のような工
法で後付けとする方法が一般的である。さらに図３及び
図４に掲げた螺旋状底床の構造は、中空円筒下部の側壁
に向かって切線上に中空状パイプを配設・穿孔した先端
部分が中空円筒内に達した底床から、中空円筒内の上部
に向かって約２６０〜２９０度前後のバイヤフリーの円
滑な螺旋状底床を構成する方法において、水質浄化装置
の製造方法と水質浄化の形成方法の主体部分が完成され
る。

【００２１】

【実施例】次ぎに本発明に係る水質浄化装置と水質浄化
の実施例を図１に基づいて説明する。 実施例１：まず前提条件として、図１のドリーネ型中空
円筒形チップ上部のエルボに中空状テフロンチューブを
挿入する。エルボの先端内部にはＯリングが装着してあ
って簡単に接合される。次いで、この中空円筒形チップ
下部の中空パイプにチューブを連結し、このチューブの
先端に１００ｖ単相・出力８０／１２０Ｖ・吐出し量３
０〜４５ｌ／ｍｉｎ・全揚程４ｍのポンプを使用し、４
２０×５２０×１１５０ｍｍ水槽に２７℃の水を１２０
ｌ入れた水中にチップを入れて固定し、上記のポンプを
稼働させる。次に測定にあたっては、ポンプを稼働させ
てマイクロバブルを水中に発生させながら一定の個所に
おいて経時的に５〜１０分間隔で水を採取し、規定の方
法で溶存酸素量を測定した。この結果は表１に示すよう
に短時間で溶存酸素量は３〜４時間に直線的に上昇し、
しかる後に溶存酸素量は温度上昇とともに減少する傾向
はヘンリーの法則によく一致するが、バブルが小さいた
めに水の表面張力に対してバブルは水中に漂って浮上速
度が極めて遅くなる現象が観察された。このため、経過
時間に比して高い溶存酸素濃度を示すことが特徴的であ
り、他の装置ではみられない極めて良好な結果を得た。

【００２２】

【表１】

【００２３】実施例２：実施例１の前提条件の下で、水
中の塩素濃度を２ｐｐｍに調整した後に、ポンプを稼働
させて塩素濃度の変化を測定した。すなわちバブリング
を行った状態においては、バブリングを行わなかった状
態と比較すれば塩素濃度はバブリングの時間との相関に
おいて約二分の一程度の減少となり、極めて高い減少効
果が発現される。この結果は表２に掲げる。

【００２４】

【表２】

【００２５】実施例３：実施例１の前提条件の下で、水
中に発生するマイクロバブルの大きさを測定した。測定
条件はバブル発生時に写真機２台を設置して同時に３回
にわたって写真撮影を行い、現像・拡大して三人の観測
者により写真判定をおこなって決定した。このような測
定方法による微細気泡径の決定は不十分な要素を含むこ
とは論をまたない。しかしながら現在の測定技術におい
て連続に発生する微細気泡径を計測する方法は、電気泳
動法などによる判定方法があるかもしれないが、動的な
物体に対しての測定は十分に確立しているとはいえな
い。したがって簡易測定として前述の方法を考案して測
定に供したものである。これによれば気泡径が２０ミク
ロン以下では約４５％にして、１００ミクロン以下にお
いてはほぼ１００％に達する。この気泡径の範囲は従来
の微細気泡でも５０〜１００ミクロンの気泡径の範囲に
あることと比較すれば、水質の浄化に計り知れない良好
な効果を発現するものと推論されよう。この結果は表３
に掲げる。

【００２６】

【表３】

【００２７】

【発明の効果】以上の実施例等において説明したよう
に、本発明になる水質浄化装置の製造方法と水質浄化の
形成方法によれば、水質浄化装置の先端に付帯するチッ
プはドリーネ型中空円筒形の形状を有し、下部の中空状
パイプにポンプ等を連結させて目的とする流体を圧流入
させれば、チップ内で流体は螺旋状の底床に沿って安定
的に旋回しながら上昇してチップ内上部の天蓋に至り、
同時にチップ上部のエルボを通して細孔から外部の気・
液が円筒チップ内に吸引されるために中央付近は鋭く負
圧となって、加圧水は下降してチップの最下部の開口部
から微細泡・流体混合物となって放出されることによっ
て汚染水域は酸素溶存量を増加する結果、水域は酸化の
寄与をも受ける。同時に微細気泡によりゲル・固形物質
等は浮上作用を受けて除去される。、さらに必要に応じ
てチップの上部から負圧によって吸入される各種の気・
液のカプセルを付帯させることによって酸化・還元・消
毒・凝集作用や芳香等によるリラックス等の作用効果を
増大させることによって、大きな水質浄化の効果を発現
することが可能となる。

【００２８】一方、チップの素材は主としてアクリロニ
トリル・ブチルアクリレート・スチレン重合体やポリカ
ーボネート等のモノマーを用いて射出成形を行うことに
より、チップが促進耐候性・塩分浸透促進耐候性・耐腐
食性・耐透水性・耐衝撃性に優れた性質を有し、廉価に
して迅速で精密な成型加工が行える。また陶磁器製造用
の素地を材料として、鋳込み成形や機械ろくろ成形によ
って焼成したチップは耐久性・耐候性・耐腐食性・耐透
水性・耐高温性及び内面が釉薬で被覆されるために、高
硬度にして平滑性となって微細気泡発生が増大する等の
優れた性質の発現と有機高分子材料によるチップ製造費
の価格よりもさらに廉価に供されることにより、一層優
れた効果を発現することが可能となる

【００２９】今日における汚染地域は、海域、水域、湖
沼、養魚場、人畜の糞尿等の汚染が全国至る処に広がっ
て重大な環境破壊をもたらしている。これらの解決は極
めて困難視されているが、その解決は焦眉の急となって
いる。その解決のためには、装置は軽薄短小にして操作
が簡単、無人で長時間運転が可能にして効率が良く、持
ち運びが簡便でどこでも使用可能にしてエネルギーコス
トが少なくかつ高効率を発現し極めて廉価であること
と、誰にでも使用ができる浄化方法の開発が切望されて
きている。本発明はこれらの条件を十分に満足する装置
と方法であり期待が高まっている。

【図面の簡単な説明】

【図１】ドリーネ型中空円筒形チップの全体図である。

【図２】ドリーネ型中空円筒形チップの断面図である。

【図３】ドリーネ型中空円筒形の先端部分チップ内の螺
旋状底床の断面図である。

【図４】ドリーネ型中空円筒形チップの下部部分の螺線
状底床の断面図である。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２９Ｃ 45/00 Ｂ２９Ｃ 45/00 ４Ｇ０３５ Ｃ０２Ｆ 1/50 ５１０ Ｃ０２Ｆ 1/50 ５１０Ａ ４Ｇ０７５ 1/52 1/52 Ｚ 1/72 1/72 Ｚ Ｆターム(参考） 4D015 BA28 BB01 CA14 4D029 AA09 AB03 BB10 BB11 CC07 4D050 AA02 AA12 BB01 BD03 4D062 BA28 BB01 CA14 4F206 AA13 AA28 AG07 AH03 JA07 JQ81 4G035 AA01 AB16 AC44 4G075 AA15 BA06 BB03 BD09 BD13 EC04

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水質浄化装置の先端に付帯するチップは
   ドリーネ型中空円筒形の形状を有し、このドリーネ型中
   空円筒形チップの上部部分は、下部部分に中空状パイプ
   を配設する上端までの部分を構成し、このドリーネ型中
   空円筒の先端にはチップの中心から幾分偏芯して隔壁を
   貫通する細孔をもうけ、この細孔を通して中空円筒内に
   外部から気・液を吸入する吸い込み口のエルボを付帯し
   て構成する第一工程と、このドリーネ型中空円筒形の下
   部部分は、中空円筒下部の側壁に向かって切線上に中空
   状パイプを配設・穿孔して加圧流体が流入する部分と、
   切線上に中空状パイプを配設・穿孔した先端部分が中空
   円筒内に達した底床から中空円筒内の内部に円筒の上部
   に向かって流体を螺旋状に誘導する底床を設け、さらに
   中空円筒の最下部にドリーネ型中空円筒形上部の細孔の
   鉛直線下に微細気泡・流体混合物が放出される開口部を
   設けて構成する中空円筒型の第二工程は、それぞれ個別
   的に中子を用いて射出成形法で成形を行い、必要に応じ
   て水質浄化の各場所に固定するための取手を外付けにて
   配設する部分は第一工程及び第二工程において取手を一
   体化して射出成形を行い、さらに上述の第一工程と第二
   工程で成形したそれぞれ二体の成形体を後付けにて接着
   ・接合して一体化してドリーネ型中空円筒型チップを完
   成するか、または第一工程と第二工程の成形型を中子を
   用いて一体にして組み合わせ、一度に射出成型を行って
   チップを形成した後に、浄化を目的とする流体に沈着・
   固定させ、しかる後にこのドリーネ型中空円筒型チップ
   下部の中空状パイプにポンプ等を連結させて目的とする
   流体を圧流入させれば、チップ内で流体は螺旋状の底床
   に沿って安定的に旋回しながら上昇してチップ内上部の
   天蓋に至り、同時にチップ上部のエルボを通して細孔か
   ら外部の気・液が円筒チップ内に連続的・自動的に吸引
   されるためにチップ内の中央付近は鋭く負圧となり、上
   昇した加圧水はこの負圧帯に沿って下降してチップの最
   下部の開口部から微細泡・流体混合物となって放出さ
   れ、この微細気泡・液体混合物によって汚染水域は酸素
   溶存量を増加す結果、水域は酸化の寄与をも受けると同
   時に微細気泡によりゲル・固形物質等は浮上作用を受
   け、さらに必要に応じてチップの上部から負圧によって
   吸入される各種の気・液を付帯させることによって酸化
   ・還元・消毒・凝集作用や芳香等によるリラックス等の
   作用効果も発現・増大されることを特徴とする水質浄化
   装置の製造方法と水質浄化の形成方法。
2. 【請求項２】 第一工程において、ドリーネ型中空円筒
   形チップの上部の気・液の吸い込み口に付帯したエルボ
   にシリコーンなどのチューブを連結し、チューブの先端
   に外気吸入調節弁を付設し、さらに必要に応じてこの外
   気吸入調節弁の先端に酸化・還元・消毒・凝集・香料剤
   等のカプセルを複数付帯させておき、装置が作動すると
   同時にチップ内の負圧発生により外気を吸引するととも
   に、還元・消毒・凝集・芳香等の気・液剤が目的に応じ
   てカプセルから自動的・手動的に吸引、供給されて流体
   に混合・溶解して酸化・還元・消毒・凝集・芳香等の作
   用効果を発現・増大することを特徴とする水質浄化装置
   の製造方法と水質浄化の形成方法。
3. 【請求項３】 請求項１の第二工程において、ドリーネ
   型中空円筒形チップ下部部分の中空円筒の中央付近に直
   角に中空パイプを配設・連結し、この中空パイプ下部の
   部分から円筒の隔壁を貫通して中空円筒内に切線上に挿
   入する角度で中空パイプの内径寸法に同じ穿孔を施し、
   さらに底床から中空円筒内の内部に流体を螺旋状に誘導
   する底床を設ける方法において、請求項１に係る中空パ
   イプの外力による破壊強度よりも高い強度を有し、かつ
   中空円筒の成型をも容易にすることを特徴とする水質浄
   化装置の製造方法と水質浄化の形成方法。
4. 【請求項４】 請求項１の第二工程において、ドリーネ
   型中空円筒形チップの中空円筒内最下部の開口部分中央
   に短い中空パイプを垂直に配設し、この短い中空円筒下
   部の外側から流体を螺旋状に誘導する底床と外部から加
   圧流体を圧入する中空パイプを直角に中空円筒内に配設
   して短く垂直に配設されている中空パイプの中空円筒下
   部付近まで直角に達する部分と、この加圧流体を圧入す
   る中空パイプ先端が刃先のように切断されて加圧流体を
   底床に沿って螺旋状に圧流入し誘導する方法において、
   請求項１及び請求項３に係る中空パイプの外力による破
   壊強度よりもさらに高い強度を有し、かつ中空円筒の成
   型をもさらに容易にすることを特徴とする水質浄化装置
   の製造方法と水質浄化の形成方法。
5. 【請求項５】 請求項１の第一工程のチップの上部部分
   を共有型として、請求項１の第二工程のドリーネ型中空
   円筒形下部の中空円筒形を有する部分において、中空円
   筒下部の側壁に向かって切線上に中空状パイプを配設・
   穿孔して加圧流体が流入する部分と、この中空状パイプ
   の先端部分が中空円筒内に達する底床から加圧流体を螺
   旋状に誘導する底床を設け、さらに中空円筒の最下部に
   はチップの上部に穿孔した細孔の鉛直線上に微細気泡・
   流体混合物が放出される開口部を設けて構成する円筒形
   下部の部分と、請求項３の第二工程のチップ下部部分に
   中空パイプを配設・連結し、円筒の隔壁を貫通して切線
   上に挿入する角度で穿孔を施して構成する中空円筒下部
   の部分と、請求項４のドリーネ型中空円筒形チップの中
   空円筒内最下部の開口部分中央に短い中空パイプを直角
   に配設し、この短い中空円筒の下部から流体を螺旋状に
   誘導する底床と、外部から加圧流体を圧入する中空パイ
   プを配設してこの短い中空円筒下部付近までほぼ直角に
   達する部分と、このパイプ先端が刃先のように切断され
   て加圧流体を底床に沿って螺旋状に圧流・誘導する部分
   との三様の下部部分において、それらの下部部分の金型
   を相互に取り替える操作を行うのみで三様のチップの製
   造を可能にし、これによってチップの製造が迅速にして
   製造費が廉価となり、使用箇所別にチップ選択の自由度
   が拡大されることを特徴とする水質浄化装置の製造方法
   と水質浄化の形成方法。
6. 【請求項６】 請求項１の第一工程と第二工程で得られ
   るチップが成型される場合には、ポリビニールクロライ
   ド樹脂を除き、主としてアクリロニトリル・ブチルアク
   リレート・スチレン重合体やポリカーボネート等のモノ
   マーの素材を用いて射出成形を行うことにより、チップ
   が促進耐候性・塩分浸透促進耐候性・耐腐食性・耐透水
   性・耐衝撃性に優れた性質を有し、廉価にして迅速で精
   密な成型加工が行えることを特徴とする水質浄化装置の
   製造方法と水質浄化の形成方法。
7. 【請求項７】 請求項１の第一工程と第二工程で得られ
   るチップは、石膏型で成型される場合には陶磁器製造用
   の素地を材料として、第一工程のチップと第二工程のチ
   ップの中空円筒の下部に挿入する中空パイプを除いてそ
   れぞれに鋳込み成形や機械ろくろ成形を行うか、或いは
   第一工程と第二工程を一体とした鋳込み成形を行った後
   に、陶磁器製造用の素地を用いて別途に成形した中空パ
   イプを同じ陶磁器製造用素地の泥漿によって接着・接合
   して一体化した後、乾燥・施釉・焼成を行って耐久性・
   耐候性・耐腐食性・耐透水性・耐高温性及び内面が高硬
   度にして平滑性となることによって微細気泡発生が増大
   する等の優れた性質の発現と有機高分子材料によるチッ
   プ製造費の価格よりもさらに廉価に供給されることを特
   徴とする水質浄化装置の製造方法と水質浄化の形成方
   法。
8. 【請求項８】 請求項１及び請求項２のチップに連結さ
   れるパイプに結節する外気吸入調節弁を閉鎖することに
   よりチップ内の負圧発生を阻止して加圧に転換し、同時
   にチップの下部から加圧流入する流体は円筒上部まで上
   昇しながら中空円筒内壁を摩擦して少量の微細気泡の発
   生を励起しつつ円筒内の上部に達すると天蓋に衝突しな
   がら負圧帯に沿って下降した後にチップの最下部中央の
   開口部から外部に噴流となって噴出し、その水圧で水域
   に流れを起こすことを特徴とする水質浄化装置の製造方
   法と水質浄化の形成方法。