JP2018131237A - 給液装置及び浄化システム - Google Patents

Abstract

【課題】非常に簡単な構成で安全に、且つ、震災等があった直後であっても迅速に水やその他の液体を給液することが可能な給液装置及び浄化システムを提供する。【解決手段】液体を貯留すると共に、貯留された前記液体を吐出する吐出口１４を有する貯留タンク１０と、前記貯留タンク１０の容積を可変する容積可変手段としてのジャッキ１２とを備え、前記ジャッキ１２の上昇により可変した前記容積の変化により、前記貯留タンク１０における液位が前記吐出口１４の位置よりも高い位置となるものである。【選択図】図１

Description

本発明は、貯留した液体や水を効率よく吐出して供給する給液装置及び浄化システムに関する。

近年、大規模な震災が多発しており、各地で避難生活を余儀なくされる人が多くなっている。また、今後もこのような大規模な地震等の発生が予想されており、然るべき準備をすることが極めて重要である。避難生活においてライフラインを確保するのは非常に重要であるが、中でも特に水の確保が重要である。日本の場合には、都心部においては地震発生から割と短い時間である程度の市販の飲料水等を確保することができるようになっているものの、洗面用の大量の水を確保するには時間が掛かってしまい、避難生活における衛生面で不安が生じてしまう。

また、地方や山間部などでは、ライフラインが止まってしまうと水を確保すること自体が難しく、震災発生後は、しばらく飲料用や洗面用の水を大量に確保することができない状況である。

震災等が発生した場合に、被災地に水を給水するための給水装置として、図１４に示すような給水装置が知られている。図１４の給水装置は、「平成２８年熊本地震」の際に実際に使用されたものであり、洗面水や飲料水として使用可能な水をタンク内に貯水し、タンクの下方に取り付けられた取水口から水道管を通して蛇口に水を供給するものである。

また、災害発生時などに水を供給する技術として、例えば特許文献１に示すような技術が開示されている。特許文献１に示す技術は、取水口と、浄水排出口及び濃縮水排水口とを箱形の本体に有する浄水装置であって、浄水装置内には、取水手段、第１浄化手段、第１原水路、第１水質計測手段、第１圧力計測手段、第２浄化手段、第２原水路、加圧手段、第２圧力計測手段、浄水路、第２水質計測手段、第１濃縮水路、第２濃縮水路、流量可変手段、浄水装置の運転を自動制御する制御装置を備え、制御装置は、第１水質計測手段、第２水質計測手段、第１圧力計測手段及び第２圧力計測手段による計測値に基づいて、原水から浄水を抽出する自動運転を制御するものである。

特開２０１５−１８８７６７号公報

図１４に示す給水装置は、極めて簡素化された構成で使い勝手もよく、被災者の評判も非常にいいものであったが、蛇口の位置で取水するためには、タンクをある程度の高さで維持する必要があり、設置するのに非常に大掛かりな作業になってしまうという課題を有する。また、余震が続く中でタンクをある程度の高さに保った場合は転倒の可能性があり、安全性の面で不安であるという課題を有する。

特許文献１に示す技術は、タンクが下方に配置されており、持ち運びや安全性の面で効果を有する技術であるが、取水するためにはポンプなどで水を持ち上げる必要があり、また、いくつかのセンサ等を備える構成であるため、電力等のエネルギーを要するものとなり、震災直後のライフラインが完全に停止している被災地などで使用するには困難性を有するものである。

本発明は、非常に簡単な構成で安全に、且つ、震災等があった直後であっても迅速に水やその他の液体を給液することが可能な給液装置及び浄化システムを提供する。

本発明に係る給液装置は、液体を貯留すると共に、貯留された前記液体を吐出する吐出口を有する貯留手段と、前記貯留手段の容積を可変する容積可変手段とを備え、前記容積可変手段が可変した前記容積の変化により、前記貯留手段における液位が前記吐出口の位置よりも高い位置となるものである。

このように、本発明に係る給液装置においては、液体が貯留された貯留手段の容積を変化させることで液位の位置を吐出口の位置よりも高い位置とするため、貯留槽内の液体がある程度使用されて液位が吐出口より下がった場合であっても、貯留手段自体を高い位置に上げることなく、容積を変化させることで液位のみを上げて、液体を吐出可能にすることができ、非常に簡素化された構造で且つ簡易的な動作で安全に給液することが可能になるという効果を奏する。

本発明に係る給液装置は、前記容積可変手段が、前記貯留手段の底面を垂直方向に持ち上げるものである。

このように、本発明に係る給液装置においては、容積可変手段が、貯留手段の底面を垂直方向に持ち上げるため、底上げをすることで液位を上げ、安全に液体を吐出することができるという効果を奏する。

本発明に係る給液装置は、前記貯留手段の底面が当該貯留手段の上部に配設されている滑車又は輪軸を介して錘に接続されているものである。

このように、本発明に係る給液装置においては、貯留手段の底面が当該貯留手段の上部に配設されている滑車又は輪軸を介して錘に接続されているため、貯留されている液体が減っていくと、錘の重力により自然と貯留手段の底上げがなされ、簡単で且つ安全に液位を上げて液体の吐出を行うことができるという効果を奏する。

本発明に係る給液装置は、前記容積可変手段が、前記貯留手段の側面を水平方向に移動するものである。

このように、本発明に係る給液装置においては、貯留手段の側面を水平方向に移動することで貯留手段の容積が小さくなり、結果的に液位を上げて液体の吐出を安全に行うことが可能になるという効果を奏する。

本発明に係る給液装置は、前記貯留手段が、容積調整部と送液部とを有し、当該容積調整部と当該送液部とがそれぞれの底部近傍領域で前記液体が流通可能に連通しており、前記容積可変手段が、前記容積調整部の上面に当該上面から前記容積調整部の内部に向かって気体膨張する膨張手段を有するものである。

このように、本発明に係る給液装置においては、貯留手段が、容積調整部と送液部とを有し、当該容積調整部と当該送液部とがそれぞれの底部近傍領域で前記液体が流通可能に連通しており、容積可変手段が、前記容積調整部の上面に当該上面から前記容積調整部の内部に向かって気体膨張する膨張手段を有するため、気体膨脹により容積調整部を圧迫して容積を小さくし、貯留されている液体を送液部に送り出し、この送液部における液体の体積を増大させることで、送液部における液位を上昇させて送液部から液体を吐出することが可能になるという効果を奏する。

本発明に係る給液装置は、前記膨張手段が、前記容積調整部の横断面積のサイズで側面に沿って当該容積調整部の上面から前記容積調整部の内部に向かって気体膨張し、前記送出部の横断面積が前記容積調整部の横断面積より大きくなっているものである。

このように、本発明に係る給液装置においては、膨張手段が、容積調整部の横断面積のサイズで側面に沿って当該容積調整部の上面から前記容積調整部の内部に向かって気体膨張し、前記送出部の横断面積が前記容積調整部の横断面積より大きくなっているため、外部から空気を注入することで膨張手段を膨張させ、送液部の液位を上昇させて送液部から液体を吐出することが可能となる。このとき、送出部の横断面積が容積調整部の横断面積より大きくなっているため、膨張手段による圧力が弱い場合であっても液体を容易に送出部に送り出すことが可能となり、膨張に必要なエネルギーを削減することが可能になるという効果を奏する。

本発明に係る給液装置は、少なくとも前記貯留手段を覆う外枠筐体を備え、前記貯留手段と前記外枠筐体の間に断熱材が配設されているものである。

このように、本発明に係る給液装置においては、少なくとも前記貯留手段を覆う外枠筐体を備え、前記貯留手段と前記外枠筐体の間に断熱材が配設されているため、貯留手段を袋状やゴム状の可撓性を有する使い捨て可能な材料を用いた場合であっても、形状を外枠筐体で維持し、液体を安定して供給することができると共に、断熱材により内部の液体の温度変化を抑えることができるという効果を奏する。

本発明に係る給液装置は、前記外枠筐体の一部が前記容積可変手段を操作する操作部に対応する位置で切り欠いているものである。

このように、本発明に係る給液装置においては、外枠筐体の一部が前記容積可変手段を操作する操作部に対応する位置で切り欠いているため、例えば、貯留槽の底面をジャッキで上げるような場合には、その操作を外枠筐体の外から行うことが可能になるという効果を奏する。すなわち、外枠筐体の外側から容積可変手段を操作することができる。

本発明に係る給液装置は、前記外枠筐体の側面のうちの少なくとも一面が開閉可能に配設されているものである。

このように、本発明に係る給液装置においては、外枠筐体の側面のうちの少なくとも一面が開閉可能に配設されているため、貯留槽のメンテナンスや取り替え時に、側面を開くことで作業しやすくすると共に、例えば、貯留手段をジャッキ機能付きの台車等で運ぶような場合は、開口した側面から貯留手段を挿入し、そのまま側面を閉じることで極めて容易に使用準備を整えることができるという効果を奏する。

本発明に係る浄化システムは、原水に対して凝集処理を行う原水槽と、前記原水槽で凝集された水を濾過する濾過槽と、前記濾過槽で濾過された水を浄化する浄化槽とを備える浄化システムであって、前記原水槽及び／又は前記浄化槽が、前記に記載されたいずれかの給液装置からなるものである。

このように、本発明に係る浄化システムにおいては、原水に対して凝集処理を行う原水槽と、前記原水槽で凝集された水を濾過する濾過槽と、前記濾過槽で濾過された水を浄化する浄化槽とを備える浄化システムであって、前記原水槽及び／又は前記浄化槽が、前記に記載されたいずれかの給液装置からなるため、汚染されているような水であっても、上記の給液装置を利用して安全且つ簡易にきれいな水を供給することが可能になるという効果を奏する。

本発明に係る浄化システムは、前記原水槽が、当該原水槽で凝集された水を前記濾過槽に送出する第１送出口と、当該第１送出口と前記濾過槽とを水が流通可能に連通する第１流路部とを有し、前記濾過槽が、当該濾過槽で濾過された水を前記浄化槽に送出する第２送出口と、当該第２送出口と前記浄化槽とを水が流通可能に連通する第２流路部とを有し、前記原水槽、前記第１流路部、前記濾過槽、前記第２流路部及び前記浄化槽が密閉可能状態で連結しているものである。

このように、本発明に係る浄化システムにおいては、原水槽が、当該原水槽で凝集された水を前記濾過槽に送出する第１送出口と、当該第１送出口と前記濾過槽とを水が流通可能に連通する第１流路部とを有し、前記濾過槽が、当該濾過槽で濾過された水を前記浄化槽に送出する第２送出口と、当該第２送出口と前記浄化槽とを水が流通可能に連通する第２流路部とを有し、前記原水槽、前記第１流路部、前記濾過槽、前記第２流路部及び前記浄化槽が密閉可能状態で連結しているため、密閉された状態で原水槽の容積を小さくした場合に、その圧縮により濾過槽から浄化槽まで一連のシステム全てに圧力を掛けることが可能となり、濾過の効率や取水圧を上げることができるという効果を奏する。

本発明に係る浄化システムは、前記原水槽が、前記原水を注水するための注水路を有し、当該注水路が前記原水槽の内壁面に沿って螺旋状に形成されているものである。

このように、本発明に係る浄化システムにおいては、原水槽が、前記原水を注水するための注水路を有し、当該注水路が前記原水槽の内壁面に沿って螺旋状に形成されているため、原水槽に注水しながら攪拌することができ、凝集処理の効率を上げることができるという効果を奏する。

本発明に係る浄化システムは、前記原水槽が、当該原水槽内を攪拌する攪拌羽を有し、前記濾過槽の後段側に、当該濾過槽から送出される水で回動する水車を備え、前記水車と前記攪拌羽とが連動し、前記水車の回動に合わせて前記攪拌羽が回動するものである。

このように、本発明に係る浄化システムにおいては、濾過槽から送出される水の力で原水槽を攪拌することができるため、凝集処理の効率を上げつつ省エネルギーを実現することができるという効果を奏する。

本発明に係る浄化システムは、前記濾過槽の濾過材が、複数の異なるサイズの当該濾過材でサイズごとに積層構造を形成しており、積層状態を維持したまま前記濾過槽に設置、及び、前記濾過槽から取り外しが可能となっているものである。

このように、本発明に係る浄化システムにおいては、濾過槽の濾過材が、複数の異なるサイズの当該濾過材でサイズごとに積層構造を形成しており、積層状態を維持したまま前記濾過槽に設置、及び、前記濾過槽から取り外しが可能となっているため、濾過材のメンテナンスを極めて効率よく行うことができるという効果を奏する。

本発明に係る浄化システムは、前記原水槽の底面に前記凝集剤を回収するための開閉可能な凝集剤回収口を有するものである。

このように、本発明に係る浄化システムにおいては、原水槽の底面に前記凝集剤を回収するための開閉可能な凝集剤回収口を有するため、凝集処理した後の沈殿した凝集剤を原水槽の下方から容易に回収することができ、凝集剤のメンテナンス作業を効率よく行うことができるという効果を奏する。

第１の実施形態に係る給液装置の第１の構成において水を貯留している状態を示す図である。 第１の実施形態に係る給液装置の第１の構成において水を供給した後の状態を示す図である。 第１の実施形態に係る給液装置の第２の構成において水を貯留している状態を示す図である。 第１の実施形態に係る給液装置の第２の構成において水を供給した後の状態を示す図である。 第１の実施形態に係る給液装置の第３の構成において水を貯留している状態を示す図である。 第１の実施形態に係る給液装置の第３の構成において水を供給した後の状態を示す図である。 第２の実施形態に係る給液装置の第１の構成において水を貯留している状態を示す図である。 第２の実施形態に係る給液装置の第１の構成において水を供給した後の状態を示す図である。 第２の実施形態に係る給液装置の第１の構成において仕切板を移動可能とした場合の構成を示す図である。 第２の実施形態に係る給液装置の第２の構成を示す上面図である。 第３の実施形態に係る浄化システムの第１の構成を示す図である。 第３の実施形態に係る浄化システムの第２の構成を示す図である。 第３の実施形態に係る浄化システムの第３の構成を示す図である。 従来使用されている給水装置を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を説明する。また、本実施形態の全体を通して同じ要素には同じ符号を付けている。

（本発明の第１の実施形態）
本実施形態に係る給液装置について、図１ないし図６を用いて説明する。本実施形態に係る給液装置は、低位置に貯留されている液体の容積を変えることで液位を吐出口よりも高い位置に保ち、液体を高位置に持ち上げなくても安全に吐出するものである。特に、震災などが発生した際の給水装置として利用することが有効的であり、余震などで地盤が不安定な状態であっても安全性を保って給水することが可能となる。なお、以下の本実施形態においては、給液装置で供給する液体を水として説明するが、ガソリン、石油、薬液、廃液、飲料、浄化液等の様々な液体で適用することが可能である。

図１及び図２は、本実施形態に係る給液装置の第１の構成を示す図である。図１は水を貯留している状態を示し、図２は水を供給した後の状態を示している。図１及び図２において、給液装置１は、水等の液体を貯留し容積を可変とする貯留タンク１０と、貯留タンク１０の底面１１を持ち上げて貯留タンク１０の容積を変化させるジャッキ１２と、ジャッキ１２の上下移動を操作する操作部１３と、貯留タンク１０内に貯留されている水が吐出する吐出口１４と、吐出口１４から連結し、当該吐出口１４から取水用の蛇口１５までを連通する水道管１６と、貯留タンク１０及びジャッキ１２を覆う外枠筐体１７と、貯留タンク１０に水を注入するための注入口１８とを備える。

まず、地面に設置された給液装置１の貯留タンク１０に供給用の水を注入口１８から注入する。このとき、ジャッキ１２は最下部まで下がっており、貯留タンク１０の容積は最大となっている。供給用の水は、事前に浄化処理されているものであり、そのままの状態でも洗面用や飲料用として利用することができるものであってもよいし、事前にある程度の水処理がなされており、最終処理として塩素等による浄化を貯留タンク１０内で行うようにしてもよい。貯留タンク１０は衛生面を考慮して使い捨てにしてもよいし、内部を洗浄して乾燥できるものであってもよい。

供給用の水が注入口１８から十分に注入されると、図１のような状態になる。この状態で蛇口１５を開放すれば、吐出口１４より上に貯留されている水は自重により水道管１６に伝わり、開放された蛇口１５から水を供給することができる。しばらく使用を続けると、次第に貯留されている水の水位が下がり、最終的に水位が吐出口１４の位置になった時点で蛇口１５を開放しても水が供給されなくなってしまう。そこで、図２に示すように、操作部１３を上下運動させることでジャッキ１２を上げ、それに伴い貯留タンク１０の底面を上昇させる。

貯留タンク１０の少なくとも吐出口１４から底面１１までの側面は、可撓性を有する変形自在な素材（例えば、内壁面が撥水性を有する布地、ゴム等の弾性体、ビニール等）で形成されており、例えば、図１及び図２においては、蛇腹状で上下方向に折りたたみ自在の構造となっている。すなわち、図２に示すように、ジャッキ１２により底面１１が上昇すると、それに伴って貯留タンク１０の蛇腹状の側面が折畳まれ、貯留タンク１０の容積が小さくなると共に底上げがなされる。そうすると、貯留タンク１０内の水の水位が上昇し、吐出口１４よりも上の位置になることで、再び蛇口１５から水を供給することが可能となる。

このように、貯留タンク１０自体を常に吐出口１４の位置よりも高い位置に設置しなくても、水の使用に応じて水位のみを上昇させることで、安全で且つシンプルな構成で給水を行うことが可能となる。

なお、水の注入の際は、予めジャッキ１２の位置を最下部まで下げておくが、貯留タンク１０自体は、注水された水により容積が膨らむ構造（例えば、ゴム状の風船のように膨らむ構造）であってもよいし、ジャッキ１２の動きに同期して容積が変化するような構造であってもよい。

また、ジャッキ１２の操作は、初期状態において吐出口１４よりも上部に貯められていた水がなくなってから、一気に上昇可能な最大限の位置まで上昇させるようにしてもよいし、水の使用の度に所定の高さ分を持ち上げるようにしてもよい。具体的には、給液装置１を使用する際に、１回の使用ごとに使用者が操作部１３をｎ回上下運動させる等のルールを設けることで、ポンプやコンプレッサ等の機器を一切使用することなく、貯留タンク１０の水を安全に効率よく使用することが可能となる。

さらに、図１及び図２においては、貯留タンク１０の底面に配設されたジャッキ１２で底面を上昇させる構成としたが、これに限らず例えば、貯留タンク１０を上下方向から挟み込んで、その間隔を狭めることで貯留タンク１０の底面を上昇させるような構成であってもよい。

さらにまた、操作部１３については、後述する図３及び図４に示すようなハンドルによる回動操作でジャッキ１２を上げるようにしてもよい。

図３及び図４は、本実施形態に係る給液装置の第２の構成を示す図である。図３は水を貯留している状態を示し、図４は水を供給した後の状態を示している。図３及び図４において、図１及び図２の場合と異なるのは、ジャッキ１２が外枠筐体１７の側面の内壁面に設置されており、操作部１３としてのハンドルを回動することで、ジャッキ１２を広げて貯留タンク１０の側壁面を吐水口１４の反対側から当該吐水口１４に向けて移動させることである。

図３及び図４において、貯留タンク１０の側面は水平方向に折りたたみ可能な蛇腹状の構造となっており、ジャッキ１２で側壁面を押圧することで貯留タンク１０を水平方向に折畳みながら、貯留タンク１０の容積を小さくする。貯留タンク１０の容積が小さくなるのに伴い、図４に示すように貯留タンク１０内の水位が上昇し、水の量が減った場合であっても水位を吐出口１４より高い位置に維持して蛇口１５から水を供給することが可能となる。

なお、図３及び図４においては、外枠筐体１７と貯留タンク１０との間にジャッキ１２を配設することで、貯留タンク１０の容積を可変する構成としたが、これに限らず例えば、貯留タンク１０の対向する側面を相互に挟み込んで、その間隔を狭めることで貯留タンク１０の容積を可変するようにしてもよい。

また、操作部１３については、図３及び図４に示すようなハンドルによる回動操作でもよいし、図１及び図２に示したようなレバーによる上下運動の操作でもよい。

さらに、図１ないし図４において、外枠筐体１７の一側面を開閉可能にしてもよい。すなわち、外枠筐体１７の一側面を開閉可能にすることで、貯留タンク１０のメンテナンスや取り付け、取り外しの作業等を行いやすくすることができる。また、例えば、ジャッキ機能付きの台車を用いることで、別の場所で貯留タンク１０に水を注入し、それをジャッキ機能付き台車で外枠筐体１７の設置位置まで運び、開放された側面からそのまま台車ごと外枠筐体１７に搬入することで、貯留タンク１０への水の注入を様々な場所で行った場合であっても、容易に外枠筐体１７に運ぶことが可能になると共に、貯留タンク１０のメンテナンスや取り替えを極めて効率よく行うことが可能となる。

図５及び図６は、本実施形態に係る給液装置の第３の構成を示す図である。図５は水を貯留している状態を示し、図６は水を供給した後の状態を示している。図５及び図６において、図１及び図２の場合と異なるのは、貯留タンク１０の底面をジャッキ１２ではなく輪軸１９を介して接続される錘２０により上昇させることである。

具体的には、輪軸１９が外枠筐体１７の上部に固定されており、一端側が貯留タンク１０の底面に配設されているフック２１に固定され、他端側に錘２０が固定された紐２２が、輪軸１９に取り付けられている。すなわち、錘２０の重さにより輪軸１９が回動し、貯留タンク１０の底面１１が上昇する。それに伴って、貯留タンク１０内の水位が上昇する。このとき、底面１１が地面と平行を保ったまま上昇させるために、紐２２が底面１１の複数個所（例えば、四隅）に配設された複数のフック２１（図示しない）に固定されるようにしてもよいし、底面１１が傾かないようにガイド（図示しない）を設けるようにしてもよい。

貯留タンク１０に水が貯まった状態では、水の重量が重いため底面１１が上昇することはないが、貯留タンク１０内の水が使用されると、内部の重量が次第に軽くなり、錘２０の下降に伴い底面１１が上昇を始める。輪軸１９にはロック機能（図示しない）が付設されており、錘２０が所定の距離だけ下降すると輪軸１９がロックされ動かなくなる。そして、さらに貯留タンク１０内の水が使用されて軽くなると、再び輪軸１９のロックが解除され、所定の距離だけ錘２０が下降した後に再度ロックが掛かる。このような動作を繰り返し、最終的には図６のような状態になって、水を効率よく供給することが可能となる。

なお、輪軸１９のロック解除及びロックは、手動で行ってもよいし、貯留タンク１０に取り付けられた重量センサの値に基づいて自動で行うようにしてもよい。また、上述したように、使用者自らが水を使用する度に輪軸１９のロック解除及びロックを行うようにしてもよい。

また、用意される錘２０の重量と、貯留タンク１０のサイズに応じて、図３及び図４に示すような輪軸１９を用いてもよいし、滑車を用いるようにしてもよい。

さらに、輪軸１９の回動速度はトルクによって調整可能としてもよい。そうすることで、錘２０の急激な下降を防止して、安全性を保つことができる。

さらにまた、本実施形態において、外枠筐体１７と貯留タンク１０との間の間隙に断熱材を備える構成としてもよい。そうすることで、貯留タンク１０内の温度維持を促進することが可能となる。

さらにまた、本実施形態において、容積を可変する方法としてジャッキ１２を用いた方法を説明したが、これに限らず、例えば貯留タンク１０を外側から段階的に締め付けることで内部の容積を小さくする等、外部からの力により容積を可変する方法であれば適用可能である。

さらにまた、図１ないし図６において、吐出口１４を密閉する弁を取り付けておくことで、貯留タンク１０の水がある程度使用され、貯留タンク１０の容積を元の状態に戻す（容積を増やす）場合に、吐出口１４の弁を閉じ、注入口１８を密閉状態（給水用のホースは接続済み）にして容積を増やすことで、貯留タンク１０内を負圧にして次の水を吸入することが可能となる。すなわち、貯留タンク１０に次回使用する水を供給する際に、その元となる水を高い位置に上げることなく、貯留タンク１０の圧力により吸い上げてタンク内に供給することが可能になる。

（本発明の第２の実施形態）
本実施形態に係る給液装置について、図７ないし図９を用いて説明する。本実施形態に係る給液装置は、前記第１の実施形態の場合のように、貯留タンク１０の形状を変化させて容積を小さくするのではなく、エアバッグを膨張させることで貯留タンク１０の容積を小さくして、貯留タンク１０内の液体の液位を上げるものである。なお、本実施形態において前記第１の実施形態と重複する説明は省略する。また、本実施形態においても、給液装置１で供給する液体を水として説明する。

図７及び図８は、本実施形態に係る給液装置の第１の構成を示す図である。図７は水を貯留している状態を示し、図８は水を供給した後の状態を示している。図７及び図８において、給液装置１は、水等の液体を貯留し容積を可変にする貯留タンク１０と、貯留タンク１０内で外部から注入された気体（例えば、空気）により膨張するエアバッグ２３と、エアバッグ２３に空気を送り込むためのエア注入路２４と、注入されたエアの流出を防止するための逆止弁２５と、貯留タンク１０に水を注入する水注入路２６と、貯留タンク１０内に貯留されている水が吐出する吐出口１４と、吐出口１４から連結し、当該吐出口１４から取水用の蛇口１５までを連通する水道管１６と、貯留タンク１０を覆う外枠筐体１７とを備える。

また、貯留タンク１０は、エアバッグ２３の膨張により容積が小さくなる容積調整部１０ａと、容積調整部１０ａから流入する水を一旦貯留し、吐出口１４から吐出する送液部１０ｂと、容積調整部１０ａ及び送液部１０ｂを区分けする仕切板１０ｃとを有している。仕切板１０ｃは、貯留タンク１０の高さに対して短くなっており、容積調整部１０ａの下方と送液部１０ｂの下方とで、それぞれ水が流通できる開放部１０ｄを形成するように配設されている。

送液部１０ｂの水平方向の断面積は、容積調整部１０ａの水平方向の断面積に比べて大きくなっている。これは、エアバッグ２３による上方向からの圧力が弱い場合であっても、容積調整部１０ａに貯留している水を容易に送液部１０ｂに送り込むことができるためである。エアバッグ２３は、エア注入路２４から注入される空気により容積調整部１０ａの側面に沿って上方から下方に向かって膨張する。注入される空気は、例えば、コンプレッサや電動ポンプ等の機器を利用してもよいし、手動によるポンプを利用してもよい。

貯留されている水が使用されると、次第に水位が下がり、水位が吐出口１４以下となった時点で蛇口１５から水を取水できなくなる。そこで、エアバッグ２３に空気を注入して膨張させると、容積調整部１０ａに貯留されていた水がエアバッグ２３の押圧力により開放部１０ｄを流通して送液部１０ｂに送られ、送液部１０ｂにおける水位を上昇させる。このとき、上述したように、送液部１０ｂの水平方向の断面積が容積調整部１０ａの水平方向の断面積に比べて大きくなっているため、エアバッグ２３による容積調整部１０ａ内の水への圧力が弱くても、容積調整部１０ａ内の水を容易に送液部１０ｂに送り込んで、送液部１０ｂの水位を上げることができる。すなわち、エアバッグ２３に空気を注入する際に弱いエネルギーであっても容易に注入することが可能となり、省エネを実現することができる。

なお、コンプレッサや電動ポンプなどを無制限に使用することが可能な環境であれば、必ずしも送液部１０ｂの水平方向の断面積を容積調整部１０ａの水平方向の断面積より大きくする必要はない。

また、図７及び図８においては、一体的な貯留タンク１０を仕切板１０ｃにより容積調整部１０ａと送液部１０ｂとに区切る構成としたが、容積調整部１０ａと送液部１０ｂとを別体として、その間の下方部分をパイプ等の導管で連通する構成であってもよい。

さらに、仕切板１０ｃを可動式にすることで、図９に示すように、エアバッグ２３を水平方向にも膨張させるようにしてもよい。こうすることで、貯留タンク１０内の水を最大限に利用することが可能となる。また、仕切板１０ｃの可動は、貯留タンク１０内の水の量に応じて可動するようにしてもよい。すなわち、貯留タンク１０内の水の量が多い場合は、送液部１０ｂの水位を上げるために大きな力を必要とするため、容積調整部１０ａの水平方向の断面積を出来るだけ小さくしておき、貯留タンク１０内の水の量が減少するに連れて、送液部１０ｂの水位を上げるために必要な力が弱くなるため、容積調整部１０の水平方向の断面積が次第に大きくなるように仕切板１０ｃの位置が調整されてもよい。

図１０は、本実施形態に係る給液装置の第２の構成を示す図であり、ここでは給液装置の上面図を示している。図７ないし図９の構成と異なるのは、貯留タンク１０が複数の容積調整部１０ａと１つの送液部１０ｂとを有し、それぞれの容積調整部１０ａごとにエアバッグ２３を備えることである。個々の容積調整部１０ａの水平方向の断面積は、送液部１１ｂの水平方向の断面積よりも小さくなっており、上記と同様に少ないエネルギーで個々のエアバッグ２３を膨張させることができ、送液部１１ｂの水位を容易に上昇させることが可能となる。この場合、１つのエアバッグ２３から順次膨張するように給気してもよいし、複数のエアバッグ２３を並列に膨張するように給気してもよい。

（本発明の第３の実施形態）
本実施形態に係る浄化システムについて、図１１ないし図１３を用いて説明する。本実施形態に係る浄化システムは、汚染された原水を凝集処理する原水槽と、凝集処理された水を濾過処理する濾過槽と、濾過された水を浄化して供給する浄化槽とを備えており、原水槽や浄化槽が上記第１又は第２の実施形態に係る給液装置からなるものである。

図１１は、本実施形態に係る浄化システムの第１の構成を示す図である。図１１において、浄化システム１００は、汚染された原水と共に凝集剤１１２が投入され、攪拌することで凝集処理を行う原水槽１１０と、凝集された水が投入されると共に砂濾過により濾過処理が行われる濾過槽１２０と、濾過された水を貯留し、塩素等で最終的な浄化処理を行う浄化槽１３０とを備える。図１１においては、原水槽１１０及び浄化槽１３０は、上記第１の実施形態に示す図１の給液装置と同じ構造となっている。

すなわち、原水槽１１０の底面をジャッキ１２で持ち上げることで原水槽１１０内の水位を上昇させ、原水槽１１０で凝集処理された水を濾過槽１２０に送出する。また、浄化槽１３０の底面をジャッキ１２で持ち上げることで浄化槽１３０内の水位を上昇させ、浄化された水を吐出口１４から出水する。

また、図１１においては、原水槽１１０及び濾過槽１２０を地面に配置し、浄化槽１３０を地面よりも低い位置に配設している。これは、濾過槽１２０で濾過された水をそのまま浄化槽１３０に送出するためである。環境によっては、浄化槽１３０を設置するために所定の深さで穴を掘り、そこに埋設するように浄化槽１３０を設置する。このとき、浄化槽１３０のジャッキ１２の操作や取水等ができる程度の空間が確保されているものとする。

なお、図１１は、原水槽１１０及び浄化槽１３０を図１に示したものと同じ構成としたが、図３、図５、図７又は図９のいずれの構成であってもよい。また、図１１では外枠筐体１７の記載を省略している。

原水槽１１０では、原水に対して凝集処理が行われるため、凝集剤と原水とを攪拌する必要がある。攪拌は人手により行われもよいが、原水槽１１０の内壁面に螺旋状に原水の流れをガイドするガイド部材１１１を備えるようにしてもよい。原水を投入する際には、このガイド部材１１１に沿うように投入することで、原水の投入と同時に攪拌することが可能となり、又は、投入時にある程度渦が発生することから攪拌動作をサポートすることができ、作業の手間を省くことができる。

また、原水槽１１０の底面には、凝集剤１１２を回収するための開閉可能な回収孔１１４が設けられており、使用した凝集剤１１２はこの回収孔１１４から回収される。回収された凝集剤１１２は洗浄されて再度新たな原水を凝集処理するための凝集剤１１２として再利用される。

濾過槽１２０では、原水槽１１０で凝集された水の上澄み部分が投入され、砂濾過の処理がなされる。砂濾過の濾過材１２１は、例えば、大き目の礫１２２、小さ目の礫１２３、大き目の砂１２４、小さ目の砂１２５という順番で上から積層されており、各層間にはそれぞれの材料の混合を防止するためにフィルタの膜を挿入してもよい。砂濾過を通過した水は下方に貯留されながら、浄水槽１３０に送出される。濾過槽１２０から浄化槽１３０への水の送出は、位置関係から自然流下で行われる。

なお、砂濾過の濾過材１２１は、それぞれ水を透過可能な容器に入れられており、パッケージ化されて一体化している。そして、濾過槽１２０は、このパッケージ化された濾過材１２１の取り付け及び取り外しが容易にできる構造となっている。すなわち、濾過材１２１のメンテナンスは、濾過材１２１のパッケージを濾過槽１２０から取り外し、それを洗浄又は交換し、再度パッケージで濾過槽１２０に取り付けることで一括して行うことが可能となり、濾過材１２１のメンテナンス作業を極めて効率よく行うことができる。

浄化槽１３０は、濾過槽１２０で砂濾過された水が投入され貯留される。ここでは、最終的に塩素などで浄化処理が行われる。浄化された水がある程度使用されると、ジャッキ１２により水位を上げることで、自然流下による出水を可能とするものである。

図１２は、本実施形態に係る浄化システムの第２の構成を示す図である。図１２において、図１１の場合と異なるのは、浄化槽１３０が、原水槽１１０や濾過槽１２０と同じ高さに設置されており、濾過槽１２０から浄化槽１３０への水の送出が、原水槽１１０で加圧された圧力を利用して行われることである。このとき、原水槽１１０から浄化１３０までの空間を密閉状態にすることが可能であり、原水槽１１０では圧力をシステム全体に利用することができる。また、図１２の場合は、浄化槽１３０まで加圧する必要があることから、ジャッキ１２とエアバック２３とを組み合わせて、双方から圧力が利用できるようにしてもよい。

図１２において、予め一連の浄化処理が完了した後で、浄化槽１３０に浄化された水が十分に貯留されている状態とし、その状態で原水槽１１０で凝集処理を行う。凝集処理が完了すると、システム全体を密閉状態とし、エアバッグ２３への給気及び／又はジャッキ１２の上昇による容積圧縮を行う。システム全体が密閉されているため、原水槽１１０が圧縮されると、その圧力により凝集された水が濾過槽１２０に送出される。濾過槽１２０に送出された水は、そのまま圧力を受けながら濾過材１２１を通過し、浄化槽１３０へと送出される。浄化槽１３０では圧力を受けた状態で浄化された水が貯留されており、吐出口１４を開くと、その水圧で水を取水することができる。このとき、図１２に示すように、浄化槽１３０にもジャッキ１２やエアバッグ２３（図示しない）を配設し、さらに圧力を掛ける構成としてもよい。このような構成にすることで、全ての層の水平に並べて使用することができる。

図１３は、本実施形態に係る浄化システムの第３の構成を示す図である。図１３において、図１１の場合と異なるのは、濾過槽１２０から浄化槽１３０に送出される水の流通路に水車１３１が備えられており、また、原水槽１１０内に攪拌用の攪拌羽１１３が備えられており、水車１３１の回動に連動して攪拌羽１１３が回動することである。このような構成にすることで、水車１３１のエネルギーを利用して凝集処理を行うことが可能となり、手間を省いて省エネルギーを実現することが可能となる。

なお、本実施形態において、濾過槽１２０と浄化槽１３０とを一体化し、上段側に濾過槽１２０を配置し、下段側に浄化槽１３０を配置する構成としてもよい。この場合、濾過槽１２０の底面と浄化槽１３０の上面とが連通しており、濾過された水がそのまま浄化槽１３０に貯留される構成としてもよい。

１ 給液装置
１０ 貯留タンク
１０ａ 容積調整部
１０ｂ 送液部
１０ｃ 仕切板
１０ｄ 開放部
１１ 底面
１２ ジャッキ
１３ 操作部
１４ 吐出口
１５ 蛇口
１６ 水道管
１７ 外枠筐体
１８ 注入口
１９ 輪軸
２０ 錘
２１ フック
２２ 紐
２３ エアバッグ
２４ エア注入路
２５ 逆止弁
２６ 水注入路
１００ 浄化システム
１１０ 原水槽
１１１ ガイド部材
１１２ 凝集剤
１１３ 攪拌羽
１１４ 回収孔
１２０ 濾過槽
１２１ 濾過材
１２２ 大き目の礫
１２３ 小さ目の礫
１２４ 大き目の砂
１２５ 小さ目の砂
１３０ 浄化槽
１３１ 水車

Claims (15)

1. 液体を貯留すると共に、貯留された前記液体を吐出する吐出口を有する貯留手段と、
   前記貯留手段の容積を可変する容積可変手段とを備え、
   前記容積可変手段が可変した前記容積の変化により、前記貯留手段における液位が前記吐出口の位置よりも高い位置となることを特徴とする給液装置。
2. 請求項１に記載の給液装置において、
   前記容積可変手段が、前記貯留手段の底面を垂直方向に持ち上げることを特徴とする給液装置。
3. 請求項２に記載の給液装置において、
   前記貯留手段の底面が当該貯留手段の上部に配設されている滑車又は輪軸を介して錘に接続されていることを特徴とする給液装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の給液装置において、
   前記容積可変手段が、前記貯留手段の側面を水平方向に移動することを特徴とする給液装置。
5. 請求項１に記載の給液装置において、
   前記貯留手段が、容積調整部と送液部とを有し、当該容積調整部と当該送液部とがそれぞれの底部近傍領域で前記液体が流通可能に連通しており、
   前記容積可変手段が、前記容積調整部の上面に当該上面から前記容積調整部の内部に向かって気体膨張する膨張手段を有することを特徴とする給液装置。
6. 請求項５に記載の給液装置において、
   前記膨張手段が、前記容積調整部の横断面積のサイズで側面に沿って当該容積調整部の上面から前記容積調整部の内部に向かって気体膨張し、前記送出部の横断面積が前記容積調整部の横断面積より大きくなっていることを特徴とする給液装置。
7. 請求項１ないし６のいずれかに記載の給液装置において、
   少なくとも前記貯留手段を覆う外枠筐体を備え、
   前記貯留手段と前記外枠筐体の間に断熱材が配設されていることを特徴とする給液装置。
8. 請求項７に記載の給液装置において、
   前記外枠筐体の一部が前記容積可変手段を操作する操作部に対応する位置で切り欠いていることを特徴とする給液装置。
9. 請求項７又は８に記載の給液装置において、
   前記外枠筐体の側面のうちの少なくとも一面が開閉可能に配設されていることを特徴とする給液装置。
10. 原水に対して凝集処理を行う原水槽と、前記原水槽で凝集された水を濾過する濾過槽と、前記濾過槽で濾過された水を浄化する浄化槽とを備える浄化システムであって、
    前記原水槽及び／又は前記浄化槽が、前記請求項１ないし９のいずれかに記載の給液装置からなることを特徴とする浄化システム。
11. 請求項１０に記載の浄化システムにおいて、
    前記原水槽が、当該原水槽で凝集された水を前記濾過槽に送出する第１送出口と、当該第１送出口と前記濾過槽とを水が流通可能に連通する第１流路部とを有し、
    前記濾過槽が、当該濾過槽で濾過された水を前記浄化槽に送出する第２送出口と、当該第２送出口と前記浄化槽とを水が流通可能に連通する第２流路部とを有し、
    前記原水槽、前記第１流路部、前記濾過槽、前記第２流路部及び前記浄化槽が密閉可能状態で連結していることを特徴とする浄化システム。
12. 請求項１０又は１１に記載の浄化システムにおいて、
    前記原水槽が、前記原水を注水するための注水路を有し、当該注水路が前記原水槽の内壁面に沿って螺旋状に形成されていることを特徴とする浄化システム。
13. 請求項１０ないし１２のいずれかに記載の浄化システムにおいて、
    前記原水槽が、当該原水槽内を攪拌する攪拌羽を有し、
    前記濾過槽の後段側に、当該濾過槽から送出される水で回動する水車を備え、
    前記水車と前記攪拌羽とが連動し、前記水車の回動に合わせて前記攪拌羽が回動することを特徴とする浄化システム。
14. 請求項１０ないし１３のいずれかに記載の浄化システムにおいて、
    前記濾過槽の濾過材が、複数の異なるサイズの当該濾過材でサイズごとに積層構造を形成しており、積層状態を維持したまま前記濾過槽に設置、及び、前記濾過槽から取り外しが可能となっていることを特徴とする浄化システム。
15. 請求項１０ないし１４のいずれかに記載の浄化システムにおいて、
    前記原水槽の底面に前記凝集剤を回収するための開閉可能な凝集剤回収口を有することを特徴とする浄化システム。