JP2007275735A - 浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】不具合が発生しにくい浄化装置を提供するとともに、省電力化を図れる浄化装置を提供する。
【解決手段】浄化装置Ｓは、フィルタ１１を介して吸い上げられた所定の水域Ａの液体と気体とを混合し液体に気体が溶解された溶解液を生成する溶解液生成手段６と、前記溶解液所定の圧力に減圧して微細気泡を発生させ、前記微細気泡を前記水域に放出する気泡放出手段７と、を具備する浄化装置Ｓであって、前記液体を前記溶解液生成手段６に供給する前に前記液体がフィルタ１１を介して水域Ａに戻される流路循環手段５０を備えている。
【選択図】図１

Description

本願は、汚染された水を浄化するための浄化装置に関する。

公園等に形成されている池、噴水、プール等、特に閉鎖された水域は、時間とともに水域内部の内壁への苔の付着や水の汚染（たとえば、水苔）等の問題があり、水を浄化するための浄化装置が必要である。

水を浄化するための装置の一例として、微細気泡を発生するマイクロバブル発生装置を利用した浄化装置がある。このマイクロバブル発生装置は、微細気泡（酸素）を汚染された水に接触させて水中内の溶存酸素を増加させることによって水を浄化するものである。

当該マイクロバブル（微細気泡）発生装置として、例えば特許文献１、及び２に示すような形態の装置が存在する。

特許文献１に開示されている微細気泡発生装置は、液体中に気体を噴射して微細気泡を発生させ、縮径ノズルによって当該微細気泡を放出するものである。

また、特許文献２に開示されている微細気泡発生装置は、加圧された液体を噴射することによって、気体を誘引して液体中に気体を混入させて放出するものである。

特開２００３−２４５５３３号公報 特開２００１−２５２５４６号公報

しかしながら、従来から知られている微細気泡発生装置を用いて浄化装置を製造し、湖沼などに用いた場合、アオコなどの微細固形物を含む水を吸引するため、例えば、当該微細固形物がフィルタに付着して目詰まりを起こしたり、水を給水する給水管に付着して詰まり、装置の機能が低下若しくは停止したりするなどの不具合が発生する場合がある。

また、居住地域を離れ、電源のない山間部の湖沼やはるか海上の養殖場などにおいて浄化装置を適用した場合、メンテナンスのための作業員の接近が困難であり、不具合の発生頻度が少なくメンテナンス性の良い装置が望まれる。

また、従来の浄化装置は、販売価格が高く、消費電力も多いためランニングコストが高くなり、浄化装置の導入や維持にかかるコストが高いなどの問題がある。

さらに、浄化装置を遠隔地で管理できれば便利である。

本願は上記各問題点の解決を課題の一例として為されたもので、不具合が発生しにくい浄化装置を提供することを第１の目的とし、省電力化を図れる浄化装置を提供することを第２の目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の浄化装置（Ｓ）は、フィルタ（１１）を介して吸い上げられた所定の水域（Ａ）の液体と気体とが供給され、前記液体に気体が溶解された溶解液を生成する溶解液生成手段（６）と、前記溶解液を所定の圧力に減圧して微細気泡を発生させ、前記微細気泡を前記水域に放出する気泡放出手段（５２）と、を具備する浄化装置であって、前記吸い上げられた液体を前記溶解液生成手段に供給する前に、前記液体が前記フィルタを介して水域に戻される流路循環手段（５０）を備えていることを特徴とする。

また、請求項２に記載の浄化装置は、フィルタを介して吸い上げられた所定の水域の液体と気体とが供給され、前記液体に気体が溶解された溶解液を生成する溶解液生成手段と、前記溶解液を所定の圧力に減圧して微細気泡を発生させ、前記微細気泡を前記水域に放出する気泡放出手段と、を具備する浄化装置であって、前記気体と液体とが溶解液生成手段に供給される前に、前記溶解液生成手段において前記気体及び液体の流れる方向が逆転するように流路を切換える流路切換手段（５）を、更に備えていることを特徴とする。

また、請求項３に記載の浄化装置は、フィルタを介して吸い上げられた所定の水域の液体と気体とが供給され、前記液体に気体が溶解された溶解液を生成する溶解液生成手段と、前記溶解液を所定の圧力に減圧して微細気泡を発生させ、前記微細気泡を前記水域に放出する気泡放出手段と、を具備する浄化装置であって、前記溶解液生成手段は、筒状の本体（４１）と、当該本体の周壁から中心方向に延びて形成され、その端部が鋸刃状に形成された仕切体（４２）と、を具備し、前記仕切体は、前記液体と気体の進行方向に向かって本体の軸周りの角度が所定の角度にずらされて複数設けられており、前記液体及び気体が回転しながら混合され、前記液体に前記気体が溶解されることを特徴とする。

また、請求項４に記載の浄化装置は、フィルタを介して吸い上げられた所定の水域の液体と気体とが供給され、前記液体に気体が溶解された溶解液を生成する溶解液生成手段と、前記溶解液を所定の圧力に減圧して微細気泡を発生させ、前記微細気泡を前記水域に放出する気泡放出手段と、を具備する浄化装置であって、前記気泡放出手段は、徐々に開口が狭められるように湾曲して形成されるノズル（５２）を備えていることを特徴とする。

また、請求項７に記載の浄化装置は、フィルタを介して吸い上げられた所定の水域の液体と気体とが供給され、前記液体に気体が溶解された溶解液を生成する溶解液生成手段と、前記溶解液を所定の圧力に減圧して微細気泡を発生させ、前記微細気泡を前記水域に放出する気泡放出手段と、を具備する浄化装置であって、前記水域における酸素溶存量を検出するセンサ（７０）と、前記センサにより検出された値と、予め設定された規定値と、を比較し、前記比較結果により、規定値がセンサにより検出された値を上回っている時は、前記ポンプの駆動力を上げる制御を行う制御手段（９）と、を具備することを特徴とする。

以下、本願の最良の実施形態について、図１乃至図５を用いて詳細に説明する。図１は浄化装置の概要構成図、図２は水域に設置されるフィルタの取付構造図、図３は水域に設置される他の実施形態のフィルタの取付構成図、図４は流路切換部の配管図、図５は溶解液生成部の管体の内部構造図である。なお、以下に説明する実施の形態は、一実施例として、池等の水域において浄化装置を適用した場合の実施形態を示すものであるが、この実施形態に限定されるものではなく、たとえば、当該水域として、養殖場や有機底質土の好気性バクテリアの生成による分解改良、あるいは農・工業設備にかかわる廃水処理などに適用することも可能である。

本実施形態の浄化装置Ｓは、図１に示すように、所定の水域Ａの水を汲み上げるとともに、外気（気体）を給気して、前記水と気体とを混合させつつ水に気体を溶解させ、当該水に気体が溶解した溶解液を減圧することによって微細気泡を発生させて、前記微細気泡を前記水域Ａに放出するものである。

本実施形態の浄化装置Ｓは、具体的には、図１に示すように、池等の所定の水域Ａの水を吸い上げる流体吸い上げ部３と、外気（気体）を給気する気体給気部４と、前記流体吸い上げ部３により吸い上げられた水と前記気体給気部４により給気された気体の流路を切換える流路切換部５と、前記流路を介して前記流体吸い上げ部３により吸い上げられた水と前記気体給気部４により給気された気体とを混合させつつ前記水に気体を溶解させて溶解液を生成する溶解液生成部６と、当該溶解液を減圧して微細気泡を発生させる気泡発生部７と、各部に電源を供給する電源供給部８と、各部３〜８を統括的に制御する制御部９と、を備えている。

流体吸い上げ部３は、前記水域Ａの水に含まれるゴミ等のダスト（以下、「固形物」と称する。）を除去するフィルタ部１１と、前記フィルタ部１１を介して前記水域Ａの水を吸い上げるポンプ１２と、を備え、図１中の実線で示す矢印のように、所定の水域Ａの水がフィルタ部１１を介してポンプ１２により吸い上げられるようになっている。また、ポンプ１２によって吸い上げられた水は、給水管１３及び、給水管１３に取り付けられたレギュレータ１８を介して、流路切換部３１に所定の圧力で供給されるようになっている。

フィルタ部１１は、図２に示すように、例えば、上端部と下端部に水が通過する複数の孔１５を備えた所定の空間Ｈを有する箱状体１６内部の上端部と下端部にフィルタ１１ａを設けて構成されており、水域Ａの水は、図２中実線で示す矢印のように、ポンプ１２の駆動によって当該孔１５とフィルタ１１ａを通過し、給水管１３を介して吸い上げられるようになっている。なお、給水管１３の一端は、箱状体１６の内部と連絡し、他端は、流路切換部３１と連絡している。

また、流体吸い上げ部３には、図１中の鎖線で示す矢印のように、ポンプ１２で吸い上げた水をフィルタ部１１に戻し、フィルタ１１ａに詰まった固形物を水域に戻すことによって、フィルタ１１ａに固形物が詰まることを防止するフィルタの目詰まり防止部５０を備えている。

フィルタの目詰まり防止部５０は、図１に示すように、フィルタ部１１の代わりとなる補助フィルタ部５１と、ポンプ１２により吸い上げられた水をフィルタ部１１の空間Ｈに戻す水戻し管５２と、を備えて構成され、当該補助フィルタ部５１と水戻し管５２は、それぞれ弁体５３、５４及び５５を介して給水管１３に連絡している。なお補助フィルタ部５１は、所定の管体により給水管１３に弁体５３を介して取り付けられている。

そして、弁体５３、５４及び５５の開閉動作によって当該吸い上げられた水が通過する流路が切換えられるようになっている。

すなわち、弁体５３の開閉動作によってフィルタ部１１からポンプ１２への流路と、補助フィルタ部５１からポンプ１２への流路と、に切換可能になっている。一方、弁体５４の開閉動作によってポンプ１２によって吸い上げられた水を流路切換部３１へ供給する流路と、ポンプ１２によって吸い上げられた水をフィルタ部１１へ戻す流路と、に切換可能になっている。なお、弁体５５は、弁体５４と連動して開閉動作が行われるようになっている。

そして、所定の期間、又は時間ごとに弁体５３〜５５を開閉制御し、図１及び図２中鎖線で示す矢印のように、フィルタ部１１に変えて補助フィルタ部５１を用いて所定の水域Ａの水をポンプ１２によって吸い上げ、当該吸い上げた水を水戻し管５２を通過させてフィルタ部１１を構成する箱状体１６の空間Ｈに送るようになっている。空間Ｈに水が送られると、フィルタ部１１を構成する箱状体１６の空間Ｈ内の圧力が高まり、図２中鎖線で示す矢印のように、当該水がフィルタ１１ａ及び孔１５を介して外部に排出される。これにより、フィルタ１１ａに詰まった水域Ａの水に含まれる固形物が水域Ａに戻されるのでフィルタの目詰まりを容易に防止できる。

本実施形態の浄化装置Ｓは、このような流路の切換制御を所定の時間又は期間ごとに行うことにより、水を吸い上げる際にフィルタ１１ａに詰まる固形物を水域Ａへと放出することが可能となり、フィルタの目詰まりを防止することが可能となっている。

なお、上記のように弁体５３〜５５を開閉制御し水の流路を切り換えてフィルタ１１ａに詰まった固形物を取り除く処理を行う場合には、流路切換部３１には、水が供給されないため、一端、浄化装置Ｓを構成する構成部品の動作を止めるなどの処理が必要となるが、弁体５４として開閉度を調整可能な弁体を用いて、その開度を調整して流路切換部３１に送られる水のうち、一部の水のみを水戻し管５２に送るように制御しても構わない。このようにすれば、装置を止めることなくフィルタの目詰まりを防止することが可能となる。

また、図３に示すように、フィルタの目詰まり防止部５０ａは、フィルタ部５５、５６を２組設けて、それぞれにポンプ１２と連絡する流路５７と、ポンプ１２により吸い上げられた水をフィルタ部５５又は５６に戻す流路５８と、を弁体５９、６０を介して配管し、当該弁体５９、６０を開閉制御して、図３中実線又は鎖線で示す矢印のように、当該２組のフィルタ部５５、５６を交互に吸水と排水を繰り返すようにしてフィルタの目詰まりを防止するようにしても構わない。また、本実施形態の場合、弁体５４の開度は適宜調整可能になっており、流路切換部５に送られる水のうち、一部の水のみが水戻し管として機能する流路５８に送られるように制御される。なお、フィルタ部５５、５６の構成は、図２に示すフィルタ部１１と同様であるため省略するものとする。

すなわち、例えば、一方のフィルタ部５５が水を給水する際には、図３中実線で示す矢印のように、他方のフィルタ部５６に当該吸い上げられた水の一部が戻され、他方のフィルタ部５６を構成する箱状体の空間Ｈから外部へと水が排水されるため、他方のフィルタ部５６のフィルタに詰まった固形物を水域Ａへと放出することが可能となっている。なお、他方のフィルタ部５６が水域Ａの水を給水する際には、図３中鎖線で示す矢印のように、一方のフィルタ部５５の空間Ｈから外部へと水が排水されるようになっている。

気体給気部４は、図１に示すように、外気に含まれるゴミ等のダストを除去する給気フィルタ２１と、前記給気フィルタ２１を介して外気を給気するポンプ２２と、前記ポンプ２２によって給気された気体を所定の圧力で蓄積するタンク２３と、を具備し、ポンプ２２により給気された気体がフィルタ２１を介してタンク２３内に所定の圧力で蓄積されるようになっている。当該タンク２３は管体からなる給気管２４及び給気管２４に取り付けられるレギュレータ２５を介して流路切換部５と連絡しており、当該タンク２３に蓄積された気体は、レギュレータ２５によって気体の圧力が調整されて、給気管２４を介して流路切換部５に供給される。

また、タンク２３内には液体は存在しないが、仮に液体が侵入した場合に当該液体を排水するための排水弁２７が当該タンク２３の底部（下部）に設けられている。また、給気管２４はタンク２３の上部に連絡している。

また、タンク２３には、当該タンク２３内の圧力を検出し表示するための圧力検出モニタ２６が設けられている。

流路切換部５は、図１に示すように、弁体３１を介して、流体吸い上げ部３、気体給気部４、溶解液生成部６、及び気泡発生部７と連絡しており、当該弁体３１を開閉制御して、流体吸い上げ部３により吸い上げられた水及び気体給気部４により給気された気体を溶解液生成部６に供給するとともに、溶解液生成部６により生成された溶解液を気泡発生部７に供給するようになっている。

具体的には、図４に示すように、流路切換部５は、第一乃至第五の弁体３１ａ〜３１ｆを備え、第一及び第五の弁体３１ａ、３１ｅの一方は、給水管１３を介して流体吸い上げ部３と連絡し、第三及び第四の弁体３１ｃ、３１ｄの一方は、給気管２４を介して気体給気部４と連絡している。また、第二及び第六の弁体３１ｂ、３１ｆの一方は、溶解液排出管３３を介して気泡発生部７と連絡している。

また、第一の弁体３１ａの他方は、溶解液生成部６の一端と管体３２ａを介して連絡しており、当該管体３２ａは、途中で分岐して、それぞれ第二及び第三の弁体３１ｂ、３１ｃの他方と連絡している。また、第六の弁体３１ｆの他方は、溶解液生成部６の他端と管体３２ｂを介して連絡しており、当該管体３２ｂは、途中で分岐して、それぞれ第四及び第五の弁体３１ｄ、３１ｅの他方と連絡している。

また、溶解液生成部６の一端及び他端に取り付けられる管体３２ａ、３２ｂは、アスピレータノズルを伴なって取り付けられている。具体的には、図示しないが、水が通過するノズルと、当該水がノズルを通過することによって生ずる負圧によって気体が当該水に流入するサブノズルと、を備えており、水がノズルを通過することにより、差圧（圧力差）によってサブノズルからノズルに気体が流入し、水と気体とが混合して溶解液生成部６に流入するようになっている。

そして、第一乃至第五弁体３１ａ〜３１ｆをそれぞれ予め定められた開閉制御をすることによって、気体と水が溶解液生成部６へ供給されるとともに、溶解液生成部６から当該気体と水とが混合された混合液が気泡発生部７へ供給されるようになっている。

ここで、例えば、図４に示すように、第一、第三、及び第六の弁体３１ａ、３１ｃ、３１ｆを開き、第二、第四、及び第五の弁体３１ｂ、３１ｄ、３１ｅを閉じれば、図４中実線で示す矢印のように、気体と水は、第一及び第三の弁体３１ａ、３１ｃを通って溶解液生成部６の一端側（図中右側）に流入し、溶解液生成部６の内部で混合されて混合液が溶解液生成部６の他端側（図中左側）から排出され、当該第六の弁体３１ｆを通って気液発生部７へと送られる。

一方、図示しないが、第二、第四、及び第五の弁体３１ｂ、３１ｄ、３１ｅを開き、第一、第三、及び第六の弁体３１ａ、３１ｃ、３１ｆを閉じれば、図４中破線で示す矢印のように、気体と水は、第二及び第四の弁体３１ｂ、３１ｄを通って溶解液生成部６の他端側に流入し、溶解液生成部６の内部で混合されつつ気体が水に溶解して生成される溶解液が溶解液生成部６の一端側から排出され、当該第二の弁体３１ｂを通って気液発生部７へと送られる。

当該第一乃至第五の弁体３１ａ〜３１ｆは、上記に示すように、所定の時間又は期間ごとにそれぞれの弁体３１ａ〜３１ｆの開閉制御を切換えて、水及び気体が流れる方向を逆転可能になっている。

このように、弁体３１ａ〜３１ｆを開閉制御することによって、気体給気部４によって給気された気体及び流体吸上げ部３により吸い上げられた水を溶解液生成部６の一端側に導入し溶解液生成部６の他端側から気泡発生部７に排出する流路と、気体給気部４によって給気された気体及び流体吸上げ部３により吸い上げられた水を溶解液生成部６の他端側に導入し溶解液生成部６の一端側から気泡発生部７に排出する流路と、に切換えることが可能となっている。

本実施形態の浄化装置Ｓは、気体と水とが溶解液生成部６に供給される前に、前記溶解液生成部６において前記水と気体とからなる混合液の流れる方向が逆転するように流路を切換える流路切換部５を備え、このような流路の切換制御を所定の時間又は期間ごとに行うことにより、溶解液生成部６内における気体及び水の流れ方向を逆方向に制御できるので、例えば、溶解液生成部６を構成する管体４１の一端及び他端付近に微細な異物などが付着するのを防止し、当該微細な異物が付着などすることにより発生する管体の目詰まりなどを防止することが可能となっている。

溶解液生成部６は、図１及び図４に示すように、円筒状の管体４１を複数直列に接続して構成されている。

図５に示すように、当該管体４１には水及び気体の混合液が通過するようになっており、当該管体４１の内部は前記混合液が通過する通路４１ａとして機能する。この通路４１ａには、水と気体とが混合され前記水に気体が溶解されるのを促進するための半円状に形成された仕切体４２を複数備えている。

当該仕切り壁４２は、図５（ａ）の矢印に示すように、気体と液体からなる混合液の進行方向に対して逆方向に管体４１の周壁と約４５度の角度θをもって管体の周縁から中心方向に向かって延びて形成されているとともに、混合液の進行方向に向かって管体４１の軸周りの角度が９０度ずつずらされて設けられており、混合液が回転しながら進むようになっている。また、管体４１の中心方向に延びる仕切体４２の端部は、図４（ｂ）に示すように、鋸刃状４３ａに形成されており、この鋸刃に混合液が接触して切断され、水に気体が溶解されるのが促進されて溶解液が生成されるようになっている。また、溶解液生成部６により、気体の水への溶解をより促進できるので、より微細な気泡を発生させることが可能となる。

このようにして構成される溶解液生成部６では、当該仕切体４２により空気と水とが攪拌混合されつつ、混合液が管体４１の内部を回転しながら通過する。また、仕切体４２の一端が鋸刃状４３ａになっており、管体４１の内部を通過する混合液はこの鋸刃によって、切断され、空気の水への混入が促進され水に気体が溶解された溶解液が生成されるようになっている。

気泡発生部７は、図１に示すように、溶解液の圧力を調整し蓄積する圧力調整付きタンク５１と、溶解液を減圧して均質な微細気泡を発生させる放出ノズル５２と、当該放出ノズル５２を加熱して溶解液を加熱する加熱部５３と、を備えている。圧力調整付きタンク５１は、溶解液生成部６から流入する溶解液を収容する槽５１ａを備え、当該槽５１ａには内部の圧力を調整するための調整弁５５が設けられている。当該槽５１ａは、密閉されており、溶解液生成部６から流入する溶解液を蓄積するとともに、調整弁５５を開閉制御して当該溶解液を所定の圧力に調整する。また、調整弁５５は、圧力調整と兼ねて微細気泡とならず、または溶解し得なかった気体（余剰気体）を排除する役目も果すようになっている。

一方、放出ノズル５２は、徐々に先細り状に形成されたノズルが前記槽５１ａと一体的に形成されており、所定の圧力に調整された溶解液を徐々に減圧する。当該放出ノズル５２の先端は、フィルタ５４を介して水域Ａに接触するように設けられており、当該放出ノズル５２の先端からは微細気泡が放出されるようになっている。

このように本実施形態の浄化装置Ｓの気泡放出部７は、徐々に開口が狭められるように湾曲して形成される放出ノズル５２を備えているので、放出ノズル５２から放出される気泡を均一且つ微細にできる。

また、電源供給部８は、電気を発電するソーラパネル又は燃料電池などの発電部６４と、発電された電気を蓄電する蓄電池などの蓄電部６３と、を備えている。当該電源供給部８は、蓄電部６３に蓄電された電気を各部３〜７に供給するものである。

また、本実施形態の浄化装置Ｓは、発電部６４として燃料電池を用いた場合に当該燃料電池の熱源を放出ノズル５２を加熱する加熱部５３に供給する熱供給手段６１を備えている。具体的には、加熱部５３と連絡する管体６１ａを備え、燃料電池から発生する熱を当該管体６１ａを介して加熱部５３に供給して当該放出ノズル５２を加熱し、当該放出ノズル５２の内部を通過する溶解液を加熱するようになっている。さらに具体的には、燃料電池の熱源と放出ノズル５２とを金属部材などからなる熱伝導体などで接続して直接熱を放出ノズル５２に供給するようにしてもよいし、当該管体６１ａの内部に流体を循環させて、流体を介して間接的に熱を放出ノズル５２に供給するようにしてもよい。

このように本実施形態の浄化装置Ｓは、放出ノズル５２を加熱して、前記放出ノズル５２内を通過する溶解液を加熱する加熱部５３を備えているので、放出ノズル５２から放出される気泡をより均一且つ微細にできる。

また、浄化装置Ｓは、電気を供給する燃料電池６３を更に備え、前記加熱部５３は、前記燃料電池６３の使用により発熱する熱を前記放出ノズル５２に伝達（供給）する熱伝達（供給）手段６１を備えており、排出すべき熱を有効利用しているため、省エネルギー化を図ることが可能となる。

なお、本実施形態の浄化装置Ｓの電源供給部８は、ソーラパネルや燃料電池などの発電部６４と発電した電気を蓄電する蓄電部６３によって構成されているが、商用電源のみ、又は商用電源とバッテリなどの蓄電池との組み合わせで構成されても構わない。その場合には、溶解液を加熱する加熱手段を別途設けるようにすればよい。

また、制御部９は、各部３〜８、及びセンサ７０と電気的に接続され、且つコンピュータとして、演算機能を有するＣＰＵ（Central Processing Unit）、作業用ＲＡＭ、不揮発性メモリ、及び各種処理プログラムやデータを記憶するＲＯＭ等を備えており、操作部９からの指示に従い、気体給気部４のポンプ２２や流体吸い上げ部３のポンプ１２の駆動動作、流路切換部５の弁体３１の開閉動作、その他の弁体１４、２５の開閉動作、タンク２３及び槽５１内の圧力を制御するための調整弁２６、５５の開閉動作、放出ノズルを加熱する際の温度調整等を行うとともに、浄化装置全体を統括制御する。

また、制御部９は、通信部９ａを備え、外部の端末と情報の送受信を行うことによって、当該ポンプ１２、２２の駆動動作や弁体１４、２５、３１の開閉動作などを遠隔制御することが可能となっている。

また、本実施形態の浄化装置Ｓにおいて制御部９は、対象水域の状況に応じて、微細気泡の生産・放出を過不足なく最適に保つようにポンプ１２等を制御することにより、水域の環境を常に良好な状態に維持すると同時に、浄化装置Ｓの運転に必要なエネルギーの最小化（最適化）を実現することが可能となる。すなわち、本実施形態の浄化装置Ｓでは、水域Ａ内に水質監視センサ（例えば、水域における酸素溶存量、又は／及び水域の温度を検出するセンサ７０）を備え、当該センサ７０により対象水域の酸素要求量を算出し、これを解析することによって、最適な微細気泡の放出量を算出し、この放出量を放出するために必要な水や気体のポンプ１２、２２の運転（駆動力）を制御するようになっている。

例えば、相当の水質汚染が進行した湖沼環境において、装置の導入初期を除いては、目標とする水質の維持に努めればよく、この期間において浄化装置Ｓは、ポンプ１２をフル稼働する必要がないので、ポンプ１２の稼動を低位に維持すればよい。また、水温の変化による汚濁の進行状況を予測して、運転状況を変更し、常に一定の水質維持を実現するようにするとなおよい。

以下に制御部におけるポンプ制御の一例を示す。

まず、制御部９は、センサ７０により酸素溶存量の値Ｘや温度を検出し、当該酸素溶存量の値Ｘと予め定められた規定値Ａとを比較し、Ａの値がＸの値を上回っているか否かを判断する。そして、その判断が肯定されれば、気体給気部４のポンプ２２の駆動力を上げ、否定されれば、当該ポンプ２２を現状の状態を維持するよう駆動する。

また、酸素溶存量の値Ｘ及び温度を所定の期間又は時間測定しつづけて得た測定結果に基づいて、カルマンフィルタ等の理論を用いて、将来の酸素溶存量の値Ｘを予測し、当該予測した値を多目的決定理論を用いて気体給気部４のポンプ２２を駆動すべきか否かを判断し、当該判断結果に基づいてポンプ２２の駆動力を制御する。

このようにすれば、水域Ａの水質を維持すべき量の微細気泡を発生させるために、ポンプ２２を稼動すべき時に適切な駆動力で稼動することができるため、省電力化を図ることが可能となる。

なお、本実施形態の溶解液生成部６は、本願の溶解液生成手段として機能し、本実施形態の放出ノズル５２は、本願の気泡放出手段として機能する。また、本実施形態のフィルタの目詰まり防止部５０は、本願の流路循環手段として機能し、本実施形態の流路切換部５は、本願の流路切換手段として機能する。また、本実施形態の管体４１は、本願の本体として機能し、本実施形態の放出ノズル５２は、本願のノズルとして機能する。さらに、本実施形態の加熱部５３は、本願の加熱手段として機能し、本実施形態の管体６１ａは、本願の熱伝達手段として機能する。さらにまた、本実施形態の制御部９は、本願の制御手段、予測手段、及び判断手段として機能する。

本実施形態は一形態であって、この形態に限定されるものではない。例えば、本実施形態の浄化装置Ｓでは、外気をポンプ２２で給気するようになっているが、密閉されたタンクに収容された酸素やオゾンなどを気体として溶解液生成部６に供給するようにしても構わない。また、本実施形態の浄化装置Ｓでは所定の水域として、湖や沼などを想定しているものの、農業・漁業生産水域や放流水、工場廃水などに適用することも可能である。

浄化装置の概要構成図である。 水域に設置されるフィルタの取付構造図である。 水域に設置される他の実施形態のフィルタの取付構成図である。 流路切換部の配管図である。 溶解液生成部の管体の内部構造図である。

符号の説明

３ 流体吸い上げ部
４ 気体給気部
５ 流路切換部
６ 溶解液生成部
７ 気泡発生部
９ 制御部
１７ 水戻し管
４１ 管体
４１ａ 通路
４２ 仕切体
５０ フィルタの目詰まり防止部
５２ 放出ノズル
５３ 加熱部
Ａ 水域
Ｓ 浄化装置

Claims (8)

1. フィルタを介して吸い上げられた所定の水域の液体と気体とが供給され、前記液体に気体が溶解された溶解液を生成する溶解液生成手段と、前記溶解液を所定の圧力に減圧して微細気泡を発生させ、前記微細気泡を前記水域に放出する気泡放出手段と、を具備する浄化装置であって、
   前記吸い上げられた液体を前記溶解液生成手段に供給する前に、前記液体が前記フィルタを介して水域に戻される流路循環手段を備えていることを特徴とする浄化装置。
2. フィルタを介して吸い上げられた所定の水域の液体と気体とが供給され、前記液体に気体が溶解された溶解液を生成する溶解液生成手段と、前記溶解液を所定の圧力に減圧して微細気泡を発生させ、前記微細気泡を前記水域に放出する気泡放出手段と、を具備する浄化装置であって、
   前記気体と液体とが溶解液生成手段に供給される前に、前記溶解液生成手段において前記気体及び液体の流れる方向が逆転するように流路を切換える流路切換手段を、更に備えていることを特徴とする浄化装置。
3. フィルタを介して吸い上げられた所定の水域の液体と気体とが供給され、前記液体に気体が溶解された溶解液を生成する溶解液生成手段と、前記溶解液を所定の圧力に減圧して微細気泡を発生させ、前記微細気泡を前記水域に放出する気泡放出手段と、を具備する浄化装置であって、
   前記溶解液生成手段は、筒状の本体と、当該本体の周壁から中心方向に延びて形成され、その端部が鋸刃状に形成された仕切体と、を具備し、
   前記仕切体は、前記液体と気体の進行方向に向かって本体の軸周りの角度が所定の角度にずらされて複数設けられており、前記液体及び気体が回転しつつ混合され、前記液体に前記気体が溶解されることを特徴とする浄化装置。
4. フィルタを介して吸い上げられた所定の水域の液体と気体とが供給され、前記液体に気体が溶解された溶解液を生成する溶解液生成手段と、前記溶解液を所定の圧力に減圧して微細気泡を発生させ、前記微細気泡を前記水域に放出する気泡放出手段と、を具備する浄化装置であって、
   前記気泡放出手段は、
   徐々に開口が狭められるように湾曲して形成されるノズルを備えていることを特徴とする浄化装置。
5. 前記ノズルを加熱して、前記ノズル内を通過する溶解液を加熱する加熱手段を備えていることを特徴とする請求項４に記載の浄化装置。
6. 電気を供給する燃料電池を更に備え、
   前記加熱手段は、前記燃料電池の使用により発熱する熱を前記ノズルに伝達する熱伝達手段を備えていることを特徴とする請求項５に記載の浄化装置。
7. フィルタを介して吸い上げられた所定の水域の液体と気体とが供給され、前記液体に気体が溶解された溶解液を生成する溶解液生成手段と、前記溶解液を所定の圧力に減圧して微細気泡を発生させ、前記微細気泡を前記水域に放出する気泡放出手段と、を具備する浄化装置であって、
   前記水域における酸素溶存量を検出するセンサと、
   前記センサにより検出された値と、予め設定された規定値と、を比較し、前記比較結果により、規定値がセンサにより検出された値を上回っている時は、前記ポンプの駆動力を上げる制御を行う制御手段と、
   を具備することを特徴とする浄化装置。
8. 前記センサは、
   前記水域の温度を更に検出し、
   前記制御手段は、
   前記センサにより検出された酸素溶存量及び温度の値に基づいて前記水域における将来の酸素溶存量の値を予測する予測手段と、
   予測した酸素溶存量の値に基づいて前記ポンプを駆動すべきか否かを判断する判断手段と、を更に具備し、
   前記判断結果に基づいて、前記ポンプの駆動力を制御することを特徴とする請求項７に記載の浄化装置。

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