JP2005334835A - 気体溶解装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 水位の変動に容易に追従できる気体溶解装置を実現する。
【解決手段】 酸素発生装置と、水が吸入される吸込ホースと、前記吸込ホースから吸入された水が注入され前記酸素発生装置からの酸素がミキシングされる気体溶解タンクと、この気体溶解タンクに接続され前記ミキシングされた水が吐出される吐出ホースとを具備する気体溶解装置において、
前記気体溶解タンクが搭載されるフロートと、吸込ホースに設けられた加圧水中ポンプと、蛇腹管よりなる吸込ホースと吐出ホースとを具備したことを特徴とする気体溶解装置である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、フロートに搭載される気体溶解装置に関するものである。

気体溶解装置に関連する先行技術文献としては次のようなものがある。

特開２００３−１４３８３０号公報

海（港湾）、湖沼、河川、ダム、堀等には生活排水や産業排水等が流入し、汚濁負荷を増大させている。また、港湾、ダム、堰は人工的な閉鎖性水域となり、自浄作用に必要な酸素を供給できなくなる。特に下層は酸素供給が消費量より少なくなり貧酸素状態となってしまう。

下層水が貧酸素状態に陥ると、底泥中の有機物は嫌気分解され、硫化水素やメタンガス等の生物にとって有害な物質が生成される。
また、底泥が酸素不足になるとリン等の栄養塩が溶出し易くなり、水中の栄養塩濃度を高め、赤潮等、植物プランクトンの異常増殖を引き起こす原因となる。

図１０１は、港湾、湖沼、ダム湖等（以下これらを総称して湖沼という）において夏季は水面付近（上層）は温度が高く、水深が下がると急に温度が低下する温度躍層Ａが形成された状態を示すもので、水底（下層）付近は温度が一番低くなっている（実線Ｃは温度分布曲線を示している）。

こうした状態では下層の温度が低く密度が大きい水は水塊を形成しており、表層付近の水温が高く密度が小さい水との混ざり合いはほとんどない。
従って、表層付近の溶存酸素濃度の高い水は、下層へ供給されることはなく、下層の貧酸素状態は解消されない状態となっている。

このようなことは水温による場所だけでなく、汽水域のように塩分濃度の急激な変化が起きる塩分躍層の形成によっても同様な現象を生ずる。
本発明では温度や塩分濃度（密度）が急変している部分より深い層を下層と定義する。

図６はこのように劣化した下層の水質を改善する従来の装置を示すもので、特開平８−２４７９に開示されている。
図１０２に開示された技術は、水域浄化船１０に加圧タンク２２を搭載し、加圧タンク２２に、表層水をポンプ８で送入するとともにエアブロワー１４で散気管１５を介して空気を供給し、溶存酸素量の増加した加圧タンク２２内の原水を、ウインチ１３により開口部深度を調節可能な傾斜型水中送水管１１により、底層水へ送出して、底層部の溶存酸素を増加して水域の浄化をはかるものである。

さらに船体搭載した推進装置１６で船体を自走させながら水質浄化を行なうことで、広範囲の水域浄化を可能にし、推進装置１６の吐出水を流向コントロール装置１７で底層部へ噴出させて、底層部の浄化に利用するというものである。

なお、１５は加圧タンク２２の底部に取付けられた散気管、１８は先端部に底泥耕転装置２０を備えたフレキシブルホース。
１９は水ジェット噴射ノズル、２４は水底、２５は表層水の吸引ホース、２６は吊下げ格納装置である。

このような構成によれば酸素溶存度の高い水を一定水深に吐出し、且つ、自航することにより局所的な循環流の発生を防ぎ、広範囲な水域を改善することができる。

しかしながら、このような装置においては、専用の船舶が必要になるので、イニシャルコストが大きくなる。
船舶の運航費用が発生する。
固定繋留式にすれば良いが、ホース長を最大水位に対応出来るように決めなければならないので、長くなってしまい配管抵抗が大きくなり、それに伴い、ポンプの効率も低下するため、ポンプも大き目を選定せざるを得ない。
即ち、水位変動に弱いので、最悪の場合を想定して、マージンを取るためポンプは大きく、ホースは長くなるため価格も高くなる。

本発明の目的は、上記の課題を解決するもので、水位の変動に容易に追従でき、最小の配管抵抗が確保出来、効率が良く、水上の露呈面積が小さく出来、美観、騒音対策に好適な気体溶解装置を提供することを目的とする。

このような課題を達成するために、本発明では、請求項１の気体溶解装置においては、
酸素発生装置と、水が吸入される吸込ホースと、前記吸込ホースから吸入された水が注入され前記酸素発生装置からの酸素がミキシングされる気体溶解タンクと、この気体溶解タンクに接続され前記ミキシングされた水が吐出される吐出ホースとを具備する気体溶解装置において、
前記酸素発生装置と気体溶解タンクとが搭載されるフロートと、吸込ホースに設けられた加圧水中ポンプと、蛇腹管よりなる吸込ホースと吐出ホースとを具備したことを特徴とする。

本発明の請求項２の気体溶解装置においては、請求項１記載の気体溶解装置において、
前記吐出ホース内に二重管状に吸込ホースが配置されたことを特徴とする。

本発明の請求項３においては、請求項１又は請求項２記載の気体溶解装置において、
前記加圧水中ポンプは、前記気体溶解タンク内に配置されたことを特徴とする。

本発明の請求項４においては、請求項１又は請求項２記載の気体溶解装置において、
前記加圧水中ポンプは、前記気体溶解タンク外に配置されたことを特徴とする。

本発明の請求項５においては、請求項１乃至請求項４の何れかに記載の気体溶解装置において、
前記気体溶解タンクは、気体溶解タンクが上下に移動可能な浮沈ガイドレールを介して前記フローとに取付けられたことを特徴とする。

本発明の請求項６においては、請求項１乃至請求項５の何れかに記載の気体溶解装置において、
前記フロートに設けられ前記フロートを潜没浮上する潜没浮上装置を具備したことを特徴とする。

本発明の請求項７においては、請求項１乃至請求項６の何れかに記載の気体溶解装置において、
前記気体溶解タンクの上部に設けられ前記上部の一部を開閉する開閉装置を具備したことを特徴とする。

本発明の請求項８においては、請求項１乃至請求項６の何れかに記載の気体溶解装置において、
前記気体溶解タンクは、上下に二分割可能な二分割タンクであること
を特徴とする。

本発明の請求項９においては、請求項２乃至請求項８の何れかに記載の気体溶解装置において、
前記二重管状の吸込ホースと吐出ホースとの上端部に設けられ吸込ホースからの吸込口と吐出ホースへの吐出口とが異なる位置にある交差管を具備したことを特徴とする。

本発明の請求項１によれば、次のような効果がある。
気体溶解タンクがフロートに搭載されたので、フロートの上下により、水位の変動に容易に追従できる気体溶解装置が得られる。
しかも、吸込ホースと吐出ホースとは、蛇腹管よりなるので、水位の変動に対して、ホースの伸縮により自動的に追従可能で、全体のホース長を適切に保つことが出来る気体溶解装置が得られる。

加圧ポンプとして、加圧水中ポンプが使用されたので、水中ポンプ部分が必ず水面下にあることになるので、揚程が稼げて効率が良い気体溶解装置が得られる。
効率が良いので、加圧水中ポンプが小型で済み、小型化が容易な気体溶解装置が得られる。

気体溶解タンクがフロートに搭載されるので、水中に殆どを容易に沈めることができるので水上の露呈面積が小さくでき、日射や風（水面は地上に比べて強風になり易い）の影響が少い気体溶解装置が得られる。
気体溶解タンクがフロートに搭載されるので、水中に殆どを容易に沈めることができるので、水上の露呈面積が小さくでき、美観、騒音対策に好適な気体溶解装置が得られる。

本発明の請求項２によれば、次のような効果がある。
吐出ホース内に二重管状に吸込ホースが配置されたので、吸込ホースの吸込口を中心にして周囲に放射状に処理水が吐出できるので効率的な作業が可能な気体溶解装置が得られる。
吐出ホース内に二重管状に吸込ホースが配置されたので、吸込口と吐出口との相対位置を容易に正確に設定でき、水質浄化の必要な水深に酸素が効果的に供給できる気体溶解装置が得られる。

吐出ホース内に二重管状に吸込ホースが配置されたので、一本のホース状となり、取扱性が向上された気体溶解装置が得られる。
前記吐出ホース内に二重管状に吸込ホースが配置されたので、一本のホース状となり、強さが増し、場合によっては、フロートの繋留作業が不要な気体溶解装置が得られる。
吐出ホース内に二重管状に吸込ホースが配置されたので、一本のホース状となり、長さ、太さによる偏りがなく、設置安定が良好な気体溶解装置が得られる。

本発明の請求項３によれば、次のような効果がある。
加圧水中ポンプは、気体溶解タンク内に配置されたので、加圧水中ポンプの占有面積を省くことができ、小型化が容易な気体溶解装置が得られる。
また、加圧水中ポンプは、気体溶解タンク内に配置されたので、外置き加圧ポンプと配管を省くことが出来、小型化が容易な気体溶解装置が得られる。

本発明の請求項４によれば、次のような効果がある。
加圧水中ポンプは、気体溶解タンク外に配置されたので、加圧水中ポンプの保守が容易な気体溶解装置が得られる。

本発明の請求項５によれば、次のような効果がある。
気体溶解タンクは、気体溶解タンクが上下に移動可能な浮沈ガイドを介してフロートに取付けられたので、吸込ホースと吐出ホースの蛇腹で追従出来ない水位変動は浮沈ガイドレールが上下して吸収することができ、水位の変動に容易に追従出来る気体溶解装置が得られる。

本発明の請求項６によれば、次のような効果がある。
フロートに設けられフロートを潜没浮上する潜没浮上装置が設けられたので、装置全体を水中に没することができ、美観、騒音対策に好適な気体溶解装置が得られる。
また、不使用時や湖面等の全面結氷時に、装置全体を水中に没することができ、美観、損傷防止に好適な気体溶解装置が得られる。
また、保守の際には、潜没装置により、空気圧を利用して、フロートの排水を行い、装置全体を浮上させて保守を行うことが出来、保守が容易に出来る気体溶解装置が得られる。

本発明の請求項７によれば、次のような効果がある。
気体溶解タンクの上部に設けられ上部の一部を開閉する開閉装置が設けられたので、気体溶解タンクの内部部品の保守点検が容易な気体溶解装置が得られる。

本発明の請求項８によれば、次のような効果がある。
気体溶解タンクは、上下に二分割可能な二分割タンクであるので、更に、気体溶解タンクの保守点検が容易な気体溶解装置が得られる。

本発明の請求項９によれば、次のような効果がある。
二重管状の吸込ホースと吐出ホースとの上端部に設けられ吸込ホースからの吸込口と吐出ホースへの吐出口とが異なる位置にある交差管が設けられたので、ホースの二重管状状態は確保出来、かつ、気体溶解タンクと加圧水中ポンプとの取付けの自由度が確保できる気体溶解装置が得られる。

以下本発明を図面を用いて詳細に説明する。
図１は本発明の一実施例の要部構成説明図、図２は図１の動作説明図である。

図において、フロート３１には、気体溶解タンク３２とが搭載される。
加圧水中ポンプ３３は、吸込ホース３４に設けられている。
吸込ホース３４と吐出ホース３５とは、蛇腹管よりなる。
この場合は、吐出ホース３５内に二重管状に吸込ホース３４が配置されている。

また、この場合は、加圧水中ポンプ３３は、気体溶解タンク３２内に配置されている。
また、この場合は、気体溶解タンク３２は、気体溶解タンク３２が上下に移動可能な浮沈ガイドレール３６を介して、フロート３１に取付けられている。
また、この場合は、潜没浮上装置（図示せず）がフロート３１に設けられ、フロート３１を潜没あるいは浮上する。

また、この場合は、図１に示す如く、気体溶解タンク３２は、上下に二分割可能な二分割タンクが使用されている。
なお、気体溶解タンク３２の上部に設けられ、気体溶解タンク３２の上部の一部を開閉する開閉装置を設けても良い。
なお、この場合は、酸素発生装置（図示せず）は、陸上や別フロートに別置きされている。
なお、Ｗは水面を示す。

以上の構成において、加圧水中ポンプ３３により、吸込ホース３４により水が吸入され、気体溶解タンク３２に注入され、酸素発生装置よりの酸素が混入され、吐出ホース３５より酸素がミキシングされた水が吐出される。
そして、水位の変動に対しては、フロート３１が上下して対応し、吸込ホース３４と吐出ホース３５のホースの余分の長さは、蛇腹の伸縮により適切な長さに自動的に追従する。

図２に、水位に対するフロート３１と気体溶解タンク３２と吸込ホース３４，吐出ホース３５との位置関係を示す。
図２（ａ）は最高水位状態Ａ１、図２（ｂ）は高水位状態Ａ２、図２（ｃ）は通常水位状態Ａ３、図２（ｄ）は低水位状態Ａ４、図２（ｅ）は最低水位状態Ａ５を示す。
図２（ｃ）の通常水位状態Ａ３に対して、図２（ｂ）の高水位状態Ａ２では、蛇腹管３４，３５の伸長と気体溶解タンク３２の下降で水位を吸収する。

図２（ｂ）の高水位状態Ａ２に対して、図２（ａ）の最高水位状態Ａ１では、ガイドレール３６が下降して水位に追従する。
図２（ｃ）の通常水位状態Ａ３に対して、図２（ｄ）の低水位状態Ａ４では、蛇腹管３４，３５が短縮されて水位に追従する。
図２（ｄ）の低水位状態Ａ４に対して、図２（ｅ）の最低水位状態Ａ５では、蛇腹管３４，３５がたわんで水位に追従する。

この結果、
気体溶解タンク３２がフロート３１に搭載されたので、フロート３１の上下により、水位の変動に容易に追従できる気体溶解装置が得られる。
しかも、吸込ホース３４と吐出ホース３５とは、蛇腹管よりなるので、水位の変動に対して、ホースの伸縮により自動的に追従可能で、ホース長を適切に保つことが出来る気体溶解装置が得られる。

加圧ポンプとして、加圧水中ポンプ３３が使用されたので、水中ポンプ３３の部分が必ず水面下にあることになるので、揚程が稼げて効率が良い気体溶解装置が得られる。
効率が良いので、加圧水中ポンプ３３が小型で済み、小型化が容易な気体溶解装置が得られる。

気体溶解タンク３２がフロート３１に搭載されるので、水中に殆どを容易に沈めることができるので水上の露呈面積が小さくでき、日射や風（水面は地上に比べて強風になり易い）の影響が少い気体溶解装置が得られる。
気体溶解タンク３２がフロート３１に搭載されるので、水中に殆どを容易に沈めることができるので、水上の露呈面積が小さくでき、美観、騒音対策に好適な気体溶解装置が得られる。

吐出ホース３５内に二重管状に吸込ホース３４が配置されたので、吸込ホース３４の吸込口を中心にして周囲に放射状に処理水が吐出できるので効率的な作業が可能な気体溶解装置が得られる。
吐出ホース３６内に二重管状に吸込ホース３４が配置されたので、吸込口と吐出口との相対位置を容易に正確に設定でき、水質浄化の必要な水深に酸素が効果的に供給できる気体溶解装置が得られる。

吐出ホース３５内に二重管状に吸込ホース３４が配置されたので、一本のホース状となり、取扱性が向上された気体溶解装置が得られる。
吐出ホース３５内に二重管状に吸込ホース３５が配置されたので、一本のホース状となり、強さが増し、場合によっては、フロートの繋留作業が不要な気体溶解装置が得られる。
吐出ホース３５内に二重管状に吸込ホース３５が配置されたので、一本のホース状となり、長さ、太さによる偏りがなく、設置安定が良好な気体溶解装置が得られる。

加圧水中ポンプ３３は、気体溶解タンク３２内に配置されたので、加圧水中ポンプ３３の占有面積を省くことができ、小型化が容易な気体溶解装置が得られる。
また、加圧水中ポンプ３３は、気体溶解タンク３２内に配置されたので、外置き加圧ポンプと配管を省くことが出来、小型化が容易な気体溶解装置が得られる。

気体溶解タンク３２は、気体溶解タンク３２が上下に移動可能な浮沈ガイド３６を介してフロート３１に取付けられたので、吸込ホース３４と吐出ホース３５の蛇腹で追従出来ない水位変動は浮沈ガイドレール３６が上下して吸収することができ、水位の変動に容易に追従出来る気体溶解装置が得られる。

フロート３１に設けられフロート３１を潜没浮上する潜没浮上装置が設けられたので、装置全体を水中に没することができ、美観、騒音対策に好適な気体溶解装置が得られる。
また、不使用時や湖面等の全面結氷時に、装置全体を水中に没することができ、美観、損傷防止に好適な気体溶解装置が得られる。
また、保守の際には、潜没装置により、空気圧を利用して、フロートの排水を行い、装置全体を浮上させて保守を行うことが出来、保守が容易に出来る気体溶解装置が得られる。

気体溶解タンク３２の上部に設けられ上部の一部を開閉する開閉装置が設けられれば、気体溶解タンク３２の内部部品の保守点検が容易な気体溶解装置が得られる。
気体溶解タンク３２は、上下に二分割可能な二分割タンクであるので、極めて、気体溶解タンクの保守点検が容易な気体溶解装置が得られる。

図３は本発明の他の実施例の要部構成説明図である。
本実施例においては、二重管状の吸込ホース３４と吐出ホース３５との上端部に設けられ吸込ホース３４からの吸込口と吐出ホース３５への吐出口とが異なる位置にある吐出吸込交差管４１が設けられた気体溶解装置である。
この結果、ホース３４，３５の二重管状状態は確保出来、かつ、気体溶解タンク３２と加圧水中ポンプ３３との取付けの自由度が確保できる気体溶解装置が得られる。

図４は本発明の他の実施例の要部構成説明図である。
本実施例においては、加圧水中ポンプ５１は、気体溶解タンク３２外に配置されている。
この結果、加圧水中ポンプ３３は、気体溶解タンク３２外に配置されたので、加圧水中ポンプ３３の保守が容易な気体溶解装置が得られる。

なお、以上の説明は、本発明の説明および例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。
したがって本発明は、上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、変形をも含むものである。

本発明の一実施例の要部構成説明図である。 図１の動作説明図である。 本発明の他の実施例の要部構成説明図である。 本発明の他の実施例の要部構成説明図である。 温度躍進層Ａが形成された状態を示す説明図である。 従来より一般に使用されている従来例の構成説明図である。

符号の説明

３１ フロート
３２ 気体溶解タンク
３３ 加圧水中ポンプ
３４ 吸込ホース
３５ 吐出ホース
３６ 浮沈ガイドレール
４１ 吐出吸込交差管
５１ 加圧水中ポンプ
Ａ１ 最高水位状態
Ａ２ 高水位状態
Ａ３ 通常水位状態
Ａ４ 低水位状態
Ａ５ 最低水位状態
Ｗ 水面

Claims (9)

1. 酸素発生装置と、水が吸入される吸込ホースと、前記吸込ホースから吸入された水が注入され前記酸素発生装置からの酸素がミキシングされる気体溶解タンクと、この気体溶解タンクに接続され前記ミキシングされた水が吐出される吐出ホースとを具備する気体溶解装置において、
   前記気体溶解タンクが搭載されるフロートと、
   吸込ホースに設けられた加圧水中ポンプと、
   蛇腹管よりなる吸込ホースと吐出ホースと
   を具備したことを特徴とする気体溶解装置。
2. 前記吐出ホース内に二重管状に吸込ホースが配置されたこと
   を特徴とする請求項１記載の気体溶解装置。
3. 前記加圧水中ポンプは、前記気体溶解タンク内に配置されたこと
   を特徴とする請求項１又は請求項２記載の気体溶解装置。
4. 前記加圧水中ポンプは、前記気体溶解タンク外に配置されたこと
   を特徴とする請求項１又は請求項２記載の気体溶解装置。
5. 前記気体溶解タンクは、気体溶解タンクが上下に移動可能な浮沈ガイドレールを介して前記フロートに取付けられたこと
   を特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の気体溶解装置。
6. 前記フロートに設けられ前記フロートを潜没浮上する潜没浮上装置
   を具備したことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載の気体溶解装置。
7. 前記気体溶解タンクの上部に設けられ前記上部の一部を開閉する開閉装置
   を具備したことを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れかに記載の気体溶解装置。
8. 前記気体溶解タンクは、上下に二分割可能な二分割タンクであること
   を特徴とする請求項１乃至請求項７の何れかに記載の気体溶解装置。
9. 前記二重管状の吸込ホースと吐出ホースとの上端部に設けられ吸込ホースからの吸込口と吐出ホースへの吐出口とが異なる位置にある吐出吸込交差管
   を具備したことを特徴とする請求項２乃至請求項８の何れかに記載の気体溶解装置。
   
   
   
   
   

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