JP3763351B2

JP3763351B2 - 気泡発生装置、浄水装置および水の浄化方法

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Publication number: JP3763351B2
Application number: JP2001208562A
Authority: JP
Inventors: 修山中
Original assignee: 修山中
Priority date: 2001-06-06
Filing date: 2001-06-06
Publication date: 2006-04-05
Anticipated expiration: 2021-06-06
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体または液体および空気の流れの中に気泡を発生させる気泡発生装置、或る種のセラミックスが収容されている空気改質装置と前記気泡発生装置とが組み合わされている浄水装置、および前記気泡発生装置または前記浄水装置によって生じた、気泡を含む水の流れによって浄水すべき水を浄化する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年では、地球環境を汚染する化石燃料の燃焼ガスや製造業の工場から排出される排ガスや種々の化学物質の量が増加するにつれて空気並びに海、湖、河川および地下水等の天然の水の汚染の弊害が益々顕著になってきており、例えば、湖沼では、そこで発生した所謂アオコが水中の溶存酸素量を減少させて、その水の中に棲む魚等の動物を窒息死させるという問題がある。
【０００３】
このようなアオコの発生の防止、あるいは魚等の水中に棲息する動物の活性化については従来、水の中に空気を吹き込むことによる曝気、階段状に段差が形成されている構造物の上から水を滝のように流下させることによる曝気、回転羽根で水面付近の水を攪拌することによる曝気、または噴水装置で水を吹き上げることによる曝気等の様々な曝気方法で水中の溶存酸素量を増やすという方法が採られており、また、アオコの発生をどうしても阻止できないで、その発生したアオコを消滅させざるを得ない場合には、従来、凝集沈殿剤を水面に散布してアオコを水底に沈降させたり、あるいはポンプでアオコを水と一緒に吸い込んでタンクに集めた後、このアオコを水切りしてから焼却するというような対策が採られてきた。
【０００４】
しかし、水中の溶存酸素量を増やそうとする上記各種の曝気方式では実際には思うように溶存酸素量が増えないという問題があり、また、凝集沈殿剤によってアオコを沈降させる方法およびアオコの収集分離後の焼却では、その凝集沈殿剤や焼却で発生した燃焼ガスによって環境が汚染されるという問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
それで、上記のような不都合を起こさずに、汚染された空気や水を効果的に、かつ便利に浄化する手段、あるいはアオコ等の藻類の発生で汚染される湖沼等の水を処理する従来方法の不都合を避けて、その湖沼等の水を効果的に浄化する手段の開発が望まれていた。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上述の状況に鑑みて種々研究を重ねた結果、
１．表面の少なくとも一部が曲面を呈し、かつ管の中心軸に向かう高さがその中心軸迄には至らない高さを有する多数の疣状の突起が前記管の内側壁面に配置されている管の内側に、水のような液体またはこの液体と空気を通すと、効果的にキャビテーションが起こって、その液体中に極めて微細な気泡が多量に生ずること
２．液体として水を使用して上記のように極めて微細な気泡を多量に含んだ水の噴流をアオコのような藻類等で汚染された湖沼等の水の中に送り込むと、その汚染された水が効果的に浄化されること、および
３．二酸化珪素鉱物、珪酸塩鉱物、ハロゲン化物鉱物およびこれらの鉱物のうちのいずれか１種または２種以上を含む岩石から選ばれる１種または２種以上の鉱物および／または岩石の粉体の粒度分布における中央値が２マイクロメートル以下、好ましくは１マイクロメートル以下である前記粉体の成形体に熱処理が施されて生成したセラミックスが収容されている容器内に空気を流入させてこの空気を前記セラミックスと密に接触させると、その空気中のＯ_２同士が結合してできていたクラスターが分解されるばかりでなく、その空気中に含まれるＮＯ_Ｘ、ＳＯ_Ｘ、ＣＯおよびＣＯ_２等の酸素含有化合物からも、また炭化水素等に酸素が結合して形成されいたクラスターからも酸素が遊離して単独の形の遊離のＯ_２酸素量が増加する上に、その酸素含有化合物自体も分解することによって、この化合物中に含まれていた酸素が遊離して、やはり遊離のＯ_２酸素量が増加する結果、空気の質が改良され、この改質された空気を前記１のように構成された管の中に供給される気体として使用すると、前記２の浄化作用が著しく向上すること、
を見い出した。
【０００７】
本発明はこのような知見に基づいて発明されたもので、
１．液体または液体および空気が管の内側を通過することによってこの液体中に気泡を発生させる管状の気泡発生装置であって、表面の少なくとも一部が曲面を呈し、かつ管の中心軸に向かう高さがその中心軸迄には至らない高さを有する多数の疣状の突起が前記管の内側壁面に配置されていることを特徴とする、前記気泡発生装置、
２．二酸化珪素鉱物、珪酸塩鉱物、ハロゲン化物鉱物およびこれらの鉱物のうちのいずれか１種または２種以上を含む岩石から選ばれる１種または２種以上の鉱物および／または岩石の粉体の粒度分布における中央値が２マイクロメートル以下である前記粉体の成形体に熱処理が施されて生成したセラミックスと、そのセラミックスを収容し、かつ空気の流入口および流出口を有する容器とを含む空気改質装置と、上記１に記載の気泡発生装置とが、前記空気改質装置によって改質された空気が前記気泡発生装置に供給されるように互いに連結していることを特徴とする浄水装置、および
３．上記１記載の気泡発生装置または上記２に記載の浄水装置によって生じた、気泡を含む水の流れを浄化すべき水の中に噴射することを特徴とする水の浄化方法
に係わるものである。
【０００８】
【発明の実施の態様】
本発明の気泡発生装置は、図１の斜視図に示されるように、管状（筒状）を呈していて、その気泡発生装置１では、前述の通り、その内側表面に、少なくとも一部の表面が曲面を呈し、かつ気泡発生装置１の本体である管２の中心軸に向かう高さがその中心軸迄には至らない高さを有する多数の疣状の突起３が記管２の内側壁面に配置されている。
【０００９】
図１に示されるような管２は一般にどのような大きさであってもよいが、通常内径７０〜１３０ｍｍ、長さ７００〜１５００ｍｍの大きさを有する。
【００１０】
前記疣状の突起３は、例えば、図２の平面図、図３の側面図および図４の底面図で拡大して示されているような形状をしていて、例えば、それの底部の突起部３ａが管２の中に埋め込まれた状態で、管２の内側壁面に固着されている。
突起３の表面は液体または液体および空気、すなわち流体の流れに対する抵抗が小さくなるように一般に全体が曲面を呈しているのが好ましく、また、円滑なキャビテーションを起こして多量の気泡を発生させるため、図示されているように、管２の中心軸に面するその頂部３ｂが球面を呈し、そしてこの球面３ｂに連なっている側面３ｃが円錐状の曲面を呈しているのがなお一層好ましい。
【００１１】
ここで図示されているような疣状突起は、管２の内径の大きさにもよるが、一般に、例えば、頂部の最も横に膨らんだ部分の直径が１０〜３０ｍｍ、根元の細い部分の直径が４〜６ｍｍ、そして高さが３０〜４０ｍｍである。
【００１２】
また、管２の内側壁面には、前記の疣状突起３に加えて、表面の少なくとも一部が曲面を呈し、かつ管の中心軸に向かう高さがその中心軸に達するほどの高さを有する前記疣状の突起よりも比較的長い棒状の突起４が、前記管の軸方向における前記管の中央部またはこの中央部よりも前記管内を通過する液体または液体および空気の流出口寄りの位置から前記流出口に至るまでの間に、前記管の軸方向に沿って前記管の半径方向の所定の各断面に関して一つずつ前記管の内側壁面に配置されているのが好ましい。
【００１３】
この棒状突起４も、前記疣状の突起３に類似して、例えば、図５の平面図、図６の側面図および図７の底面図で拡大して示されているような、管２の中心軸に向かう高さがその中心軸に達するほどの比較的長い棒状を呈していて、例えば、同様に、それの底部の突起部４ａが管２の中に埋め込まれた状態で、管２の内側壁面に固着されている。
【００１４】
突起４の表面も、前記疣状の突起の場合と同様に、流体の流れに対する抵抗が小さくなるように一般に全体が曲面を呈しているのが好ましく、また、円滑なキャビテーションを起こして多量の気泡を発生させるため、図示のように、管２の中心軸に近いその頂部４ｂが球面を呈し、そしてこの球面４ｂに連なっている側面４ｃが円錐状の曲面を呈しているのがなお一層好ましい。
【００１５】
ここで図示されているような棒状突起４は、管２の直径の大きさにもよるが、一般に、例えば、頂部の最も横に膨らんだ部分の直径が１０〜３０ｍｍ、根元の細い部分の直径が４〜６ｍｍ、そして高さが３５〜６５ｍｍである。
【００１６】
これらの疣状突起３および棒状突起４は管２の前記内側壁面に規則的に配置されていてもよいし、あるいはランダムに配置されていてもよい。規則的に配置される場合には、液体の流れを勢いのよい渦巻き状で流すために、管２を作製するための平面状の管体素材５が管２の内側展開図として図示されている図８のように、突起３は、この展開図で示されている管２の素材が丸められた場合に螺旋状に配列されるような列をなして配置されるのが好ましい。疣状突起３が内側壁面に螺旋状に配置されていると、管２の先端から噴射された気泡を含む水が渦巻き状に力強く放出されるので、この水流は水中で遠くまで届くように放出される。図の横軸（管の軸方向、すなわち流体の流れの方向）に対する突起３の配列の角度、すなわち図示されている∠αを適宜変えることによって気泡の大きさおよび発生量を変化させることができ、この∠αが０度から４５度に向かって大きくなるほど気泡は細かくなって、その発生量は増大する。
【００１７】
棒状の突起４は、疣状突起３だけの場合よりも更にキャビテーションの発生を確実かつ効果的にするために設けられるものであって、そのためには、管２の軸方向に向かって管２の半径方向の所定の各断面に関してその管２の内側壁面に一つずつ配置される必要があり、そしてこの内側壁面に螺旋状に列をなして配置されるのが好ましく、更に、図８に示されるように疣状突起３が配置される場所に、その疣状突起３に代わって配置されるのがなお好ましい。この棒状の突起４についても、前記の∠αを適宜変えることによって気泡の大きさおよび発生量を変化させることができ、この∠αが０度から４５度に向かって大きくなるほど気泡は細かくなって、その発生量は増大する。
【００１８】
疣状突起および棒状突起が図８のように配列されている場合、一般に、縦方向で隣合う突起どうしの間隔は３５〜６０ｍｍ、斜め方向で隣合う突起どうしの間隔は４５〜８０ｍｍであり、そして∠αは３０〜４５度である。
【００１９】
内側壁面に図８の展開図で示されるような突起が配置されている平面状の管体素材５を丸めると、例えば図９の縦断正面図で示されるような気泡発生装置が得られる。疣状の突起３は管体２の内側壁面の一部でも、あるいはその全部にわたって設けてもよく、通常内側壁面の全部に設けるのが好ましい。
【００２０】
棒状の突起４は管２の軸方向における管２の中央部またはこの中央部よりも流体流出口寄りの位置から、管２を通過する液体あるいは液体および気体の前記流体流出口に至るまでの間に設けられるが、疣状突起３とは違って棒状の突起４がこのように配置されるのは、この棒状突起４が管２の前記中央部よりも手前に、すなわち管２の流体流入口寄りの位置に設けると、流体が通り難くなってキャビテーションが起こり難くなるからである。
【００２１】
上述のような構成からなる気泡発生装置において、棒状突起４が設けられていない流入口から、管２の中央部またはこの中央部よりも先に棒状突起４が設けられている流出口に向かって液体または液体および気体を通すと、前記の疣状突起３と棒状突起４によって優れたキャビテーションが起こって液体中にミクロン単位の極めて微細な気泡が大量に発生し、流出出口からはこの気泡が混ざった液体が勢いよく放出される。このような現象は水以外の液体でも同様に生ずるが、この液体として例えば水を使うと、この装置によって生じた大量の気泡を含む水の流れは、水中で生息する炭酸同化性植物、例えばアオコのような藻類で汚染された水を極めて効果的に浄化することができる。
【００２２】
本発明の気泡発生装置によれば前述のように極めて微細な気泡を大量に含む液体を生じさせることができるが、この気泡発生装置の直ぐ前の流路の中に、その流路の、例えば半分ほどの横断面を塞いで流体の流れを妨げるような半月状の邪魔板を装置の内側壁面に取り付けると、この邪魔板は流体にキャビテーションを起こさせる作用があるので、気泡発生装置による前述の効果を一層向上させることができる。
【００２３】
本発明はまた、前述のような空気改質装置を前記気泡発生装置と組み合わせた浄水装置およびこのような浄水装置を使って水を浄化する方法にも関するものであって、この空気改質装置では、二酸化珪素鉱物、珪酸塩鉱物、ハロゲン化物鉱物およびこれらの鉱物のうちのいずれか１種または２種以上を含む岩石から選ばれる１種または２種以上の鉱物および／または岩石の粉体の粒度分布における中央値が２マイクロメートル以下である前記粉体の成形体に熱処理が施されて生成したセラミックスが使用される。
【００２４】
このセラミックスおよびそれの製造方法は本発明者が開発したものであって、本出願前の平成１３年２月２３日既に特許出願された発明であり、これについてはその特許出願明細書に詳しく述べられているが、本明細書中でこれらのセラミックスについて説明するのに必要な事項を述べると、次の通りである。
【００２５】
セラミックスの原料となる鉱物または岩石としては、二酸化珪素鉱物、珪酸塩鉱物、ハロゲン化物鉱物およびこれらの鉱物のうちのいずれか１種または２種以上を含む岩石から選ばれる１種または２種以上の鉱物または岩石が用いられ、例えば、石英、珪砂、珪石、珪岩のような二酸化珪素鉱物；珪酸アルミニウム鉱物、含水珪酸アルミニウム鉱物、珪酸マグネシウム鉱物、蛇紋岩、石綿、金属珪酸塩鉱物のような珪酸塩鉱物；螢石のようなハロゲン化物鉱物；およびこれらの二酸化珪素鉱物、珪酸塩鉱物およびハロゲン化物鉱物のうちのいずれか１種または２種以上を含む岩石が用いられる。これらのうち、電子の回転速度が非常に速くてエネルギーの大きい鉱物または岩石、例えば螢石が特に好ましく用いられる。
【００２６】
したがって、本発明で用いられるセラミックスは、珪素、酸素およびフッ素のようなハロゲン元素を主成分として、原料の鉱物または岩石に由来する様々な元素、すなわち、例えば、アルミニウム、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム、水素、銅、亜鉛、炭素、錫、鉛、チタン、窒素、燐、酸素、硫黄、クロム、マンガン、鉄、ニッケル、コバルトおよび炭素のような比較的多く存在する元素ばかりでなく、例えば、リチウム、ベリリウム、バリウム、砒素、カドミウム、水銀、銀、金、セレン、モリブデン、タングステン、パラジウムおよび種々の希土類金属のような微量元素までの多種類の元素を含んでいる。
【００２７】
セラミックスの原料として用いられる鉱物および／または岩石は、焼結される前に微細に粉砕される。鉱物および／または岩石の粉体は、その粒度分布における中央値が２マイクロメートル以下であることが必要であり、この中央値が２マイクロメートルを超えると、空気中のＯ_２酸素量を増加させるというこのセラミックスに特有の作用が十分に発揮されなくなって、本発明に特有の浄水効果が得られなくなる。この中央値としては１マイクロメートル以下が好ましく選択される。このような粒度分布は、例えば図１０のように表される。
【００２８】
鉱物または岩石の粉体には、シリカ、アルミナ、珪藻土または粘土のような材料を、例えば、１〜８重量％添加してもよい。
【００２９】
原料の鉱物または岩石を上記のような微細な粒子からなる粉体にするには、一般にどのような粉砕装置を用いてもよいが、高速で旋回する空気の流れ、すなわち所謂空気刃による粉砕が遂行される粉砕装置をを利用するのが便利である。この空気刃による粉砕は、例えば、図１１の縦断側面図に示されるような粉砕装置１０によって遂行される。
【００３０】
この粉砕装置１０には、図示されるように、それのドラム状本体１１の上部左端側に、原料Ｇを供給するための原料供給用ホッパー１２が、そして上部右端側に、フィルター１４を備えた製品取り出し管１３がそれぞれ設けられていて、この本体１１は、支柱１６を介して基板１５の上に固定されている。
【００３１】
本体１１には、それの中心線に沿って回転軸１７が本体１１の左側端面１１ａにわたって回転自在に挿入されていて、この回転軸１７の左側には、図１０に示されるような粉砕羽根１８が、そしてそれの右側には、仕切り円盤１９が回転軸１７の回転に伴って回転するようにそれぞれ回転軸１７に取り付けられていて、本体１１の内部はこれらの粉砕羽根１８および仕切り円盤１９によって左からみぎぬ向かって順にＡ域、Ｂ域およびＣ域に区分けされている。
【００３２】
本体１１の右側端面１１ｂには、仕切り円盤１９の中央部に圧入空気ＰＡＷＯ吹き付けるための空気ノズル２０が、この右側端面１１ｂから本体１１のの内部に向かって挿入されており、本体１１の底部には、循環パイプ２１が循環ポンプ２２と共に備えられている。
【００３３】
回転軸１７の左側端部には、この回転軸１７に回転力を与えるためのモーター２３がジョイント２４を介して取り付けられており、このモーター２３はモーター台座２５の上に設置されている。
【００３４】
粉砕羽根１８は、図１２の斜視図に示されるように、中空の円錐部１８ａと環状の円筒部１８ｂとが連なって一体になった形状となっており、その円錐部１８ａと円筒部１８ｂには、図１３（但し、図１３では円筒部１８ｂについて図示されており、円錐部１８ａについても同様）の拡大斜視図に示されるように、コ字状の切れ目１９ｄで区画された部分が屈曲線１８ｅから斜め下方（内側）に向かって押し曲げられるようにして形成された、空気流案内用の多数の舌片状粉砕刃１８ｃが三角状の２枚の支持片１８ｆと一体になって設けられている。
【００３５】
粉砕羽根１８が矢印のＸ方向に向かって回転すると、その回転に伴って空気が矢印のＹ方向に向かって粉砕羽根１８の外側から、前記切れ目１９ｄで区画される開口を通り粉砕刃１８ｃに沿って粉砕羽根１８の内側へと勢いよく流入する。
【００３６】
仕切り円盤１９には、図１４の平面図に示されるように、ノズル２０から吹き込まれる圧入空気ＰＡを受け入れるための空気流案内用の舌片状粉砕刃（図示せず）が前記粉砕刃１８ｃと同様に設けられており、この粉砕刃１８ｃは扇型コ字状の切れ目１９ａで区画された部分が斜め下方に押し曲げられるようにして形成されている。
【００３７】
このように構成された粉砕装置１０によれば、ホッパー１２から本体１１のＡ域内に投入された適度の大きさの塊状の鉱物および／または岩石からなる原料Ｇは先ず、回転する粉砕羽根１８に当たって粗い粉状ないし粒状の大きさに砕かれた後、粉砕羽根１８の内部に吸引されてＢ域内に取り込まれる。このＢ域では、仕切り円盤１９の切り欠きぶ１９ａを通過して、外部から流入してくる空気と、粉砕羽根１８の回転によって生ずる空気の流れとによって空気圧が高まると同時に激しい乱流が起こる。この空気の乱流で粗い粉状ないし粒状の粒子は互いに衝突を繰り返すことによって次第に粒度が小さくなり、その一部は前記粉体の粒度分布における中央値が２マイクロメートル以下、あるいは更にそれ以下の微粒子になるまで微粉砕される。
【００３８】
Ｂ域で微粉砕された粒子は、仕切り円盤１９と本体１１との間の０．２ｍｍ程度の隙間を通ってＢ域からＣ域に移動し、それによってＣ域内は煙状の微粒子によって満たされる。ノズル２０から圧入される空気で高められているＣ域内の圧力によって煙状の微粒子が製品取り出し管１３に向かって押し出され、フィルター１４を通過することによって、微粒子の粒度分布における中央値が２マイクロメートル以下になるまで微粉砕された微粒子が取り出し管１３から製品Ｑとして集められる。
【００３９】
フィルター１４を通過しなかった粗い粒子の一部または全部、および取り出し管１３に向かわないでＣ域内の底部に沈降した粗い粒子は、循環ポンプ２２により循環パイプ２１を経てＡ域内に戻されて、再び微粉砕処理を受ける。
【００４０】
粉体は、セラミックスの用途に応じて、例えば円盤状、方形板状、煉瓦状または棒状等の適当な形状および大きさに成形される。この成形には、従来セラミックスの成形に利用されてきたどのような成形方法でも、例えば、ろくろ法、鋳込法、あるいは加圧成形、テープ成形、加圧鋳込、押し出し成形または射出成形等のいずれの成形方法も採用できるが、本発明では一般に、ろくろ法のような成形方法が好ましく利用される。
【００４１】
この成形に当たっては種々のバインダー、例えば珪酸ナトリウム、種々の粘土類またはＣＭＣ、のようなバインダー、あるいは溶液型、熱可塑性または熱硬化性合成樹脂のような高分子系の有機質バインダーのようなバインダーが使用される。
【００４２】
ついで、成形体は焼結炉において窒素雰囲気または水素雰囲気のような還元雰囲気の下に１０００〜１８００℃、好ましくは１２００〜１７００℃の温度、特に１４５０〜１５５０℃の温度に１０〜２６時間、好ましくは１６〜２０時間の間曝される熱処理を受けることによって焼結される。
【００４３】
この焼結体、すなわちセラミックスを容器に収めることによって前述の空気改質装置が作られ、この空気改質装置は、例えば、図１５に示されるように、一方の端から他方の端に向かって空気を流すことができる円筒状の容器３１内に円盤状のセラミックス３２を適当枚数並べて収納することによって形成される空気改質装置３０とすればよく、この空気改質装置３０においてその一端から他端に向けて空気を流せば、その空気は円盤状セラミックス３２と密に接触して、それの酸素含有量は増加する。
【００４４】
このような空気改質装置によって改質された空気および水をそれぞれ前記気泡発生装置に装入するための気体および液体として使用すると、この気泡発生装置単独による場合よりも浄水作用が向上した浄水装置が得られ、この浄水装置によれば、水中で生息する炭酸同化性植物、例えば、アオコのような藻類が発生している湖沼や池等の水を極めて効果的に浄化することができる。
【００４５】
このような空気改質装置と気泡発生装置とが結合した前記の浄水装置は、例えば、図１６の縦断側面図に示されるような浄水装置とすることができる。
この浄水装置４０においては、浄化すべき水Ｗの中に置かれたモーターと一体になった水中ポンプ４１の吐出口４２の先端に、前述の疣状および棒状突起が螺旋状に配置されている気泡発生装置１’が接続されて、この吐出口４２には、水面から上に出て上方に伸びる空気取り入れ管４３が取り付けられ、そしてこの空気取り入れ管４３の先端屈曲部には空気改質装置３０’が、それの一端から空気が流入するように前記空気取り入れ管４３に取り付けられ、そしてこれらの水中ポンプ４１および気泡発生装置１’は架台４４の上に固定されることによって、水中の地盤上に安定した状態で設置される。
【００４６】
このように構成された浄水装置４０で水中ポンプ４１のを水中で作動させて、水中ポンプ４１の吸い込み側に設けられたストレーナー４５を介して吸い込んだ水を空気取り入れ管４３から流入する空気とともに気泡発生装置１’に送ると、この気泡発生装置１’の先端から微細な気泡を含んだ水が浄化すべき水Ｗの中で好ましくは螺旋状に噴射されて、この噴射された気泡の混ざった水流は水中で遠くまで届くように放出される。
【００４７】
気泡発生装置１’に気泡発生装置１’を接続しない場合には、この空気取り入れ管４３は単に大気中から空気を取り入れるためのものとして取り付けられ、また、空気を流入させない場合には、この空気取り入れ管４３の設置は省くことができる。
微細な気泡を含む水を水Ｗの中に放出させると、水Ｗは酸素含有量の多い空気の極めて微細な気泡によって浄水効果が格段に向上する。
空気改質装置３０’を使用しない場合には単に空気を気泡発生装置１’に取り入れるための空気取り入れ管４３を設けるだけでもよいし、あるいはこの空気取り入れ管４３を設けなくてもよい。
【００４８】
【実施例】
ついで、実施例を参照して本発明を説明するが、本発明は勿論このような実施例に限定されない。
【００４９】
実施例１
いずれもステンレス鋼製である、頂部の直径が２０ｍｍ、根元の直径が５ｍｍ、そして高さが３５ｍｍである図２〜４に示されるような形状の疣状突起、および頂部の直径が２０ｍｍ、根元の直径が５ｍｍ、そして高さが４５ｍｍである図５〜７に示されるような形状の棒状突起が、それぞれ図８に示されるような配列（縦方向で隣合う突起どうしの間隔６０ｍｍおよび斜め方向で隣合う突起どうしの間隔６０ｍｍ、∠α＝４０度）で厚さ２ｍｍのステンレス鋼製の板に溶接によって固着されている素材を、前記突起が固着されている側の面を内側にして筒状に丸めることによって、内径９０ｍｍおよび長さ１１００ｍｍを有する、図１に示されるような管状の気泡発生装置を作製し、この気泡発生装置の水流流入側に空気吸入口を設けた。
【００５０】
前述の図１６のように、ただし空気改質装置は取り付けないで、上記気泡発生装置に５馬力の水中ポンプを取り付けて空気とともに水をこの気泡発生装置に通すと、極めて微細な気泡が混ざった水流を生じ、これをアオコで汚れている閉鎖型の池の中に２４時間噴射すると、池の水の中のアオコが消滅し、それに伴ってＢＯＤ、ＣＯＤおよび藻類の各数値が低下した。
【００５１】
実施例２
それぞれ水洗後乾燥させることによって水が除かれた、Ｓｉ：８５重量％を含有するアフリカ産の堆積岩６００ｇ、中国産のモリブデンに富む岩石２００ｇおよび中国産のニッケルに富む岩石１８０ｇを前述の粉砕機にかけて、前記図１０に示されるような粒度分布における中央値が１マイクロメートル以下である粉体９４０ｇを製造した。
【００５２】
ついで、この粉体に９４０ｇの水ガラス（Ｓｉ０_２分：８０重量％）を混合してペースト状にしてから、これを、ろくろ成形によって直径３２ｍｍ、厚さ１０ｍｍの円盤状に成形した。
上記の成形体を焼結炉において窒素雰囲気の下に１１００〜１５００℃の温度に１８時間曝すことによって焼結した。
【００５３】
この焼結で製造された円盤状のセラミックス５枚を前記の図１５のように並べて円筒状の容器内に収納し、その容器の一方の端から他方の端に向けて空気を流すことによってこの空気を改質するための空気改質装置を作製した。
この空気改質装置と実施例１で作製した気泡発生装置とを図１６のように接続することによって、本発明の浄水装置を組み立てた。
【００５４】
水が出入りして流れている開放型の調整池で上記の浄水装置を用いる浄水試験を実施した。
５馬力の水中ポンプを使用し、２０００年９月９日から１０月１２日にかけて調整池の同じ場所に浄水装置を固定して、極めて微細な気泡を含む水の流れを池の中に１日当たり２４時間噴射させた。
【００５５】
この試験期間中の９月９日、１０月６日および１０月１２日（下記の表１ではそれぞれ９／９、１０／６および１０／１２で示される。）に調整池の水の水温（℃）、クロロフィル量、水中浮遊物量（ｍｇ／１）、化学的酸素要求量（ＣＯＤ）、生物学的酸素要求量（ＢＯＤ）、全窒素（ｍｇ／１）および全リン含有量（ｍｇ／１）を測定したところ、次の表１のようになった。また、比較のため、試験開始前の８月２３日におけるこれらの結果も表１に示した。
【００５６】

【００５７】
表１に示される結果から、クロロフィル量、水中浮遊物量、化学的酸素要求量（ＣＯＤ）、生物学的酸素要求量（ＢＯＤ）、全窒素および全リン含有量が９月９日から１０月１２日にかけていずれも顕著に低下しており、調整池の水の浄化が見事に達成されていたことが分かる。クロロフィル量の減少はアオコをはじめ植物性プランクトンが激減したことを意味している。
【００５８】
なお、試験開始前の８月２３日におけるクロロフィル量、水中浮遊物量、化学的酸素要求量（ＣＯＤ）、生物学的酸素要求量（ＢＯＤ）、全窒素および全リン含有量のいずれもが試験開始日の９月９日よりも高い値を示しているのは、日照時間が長くて光合成作用が活発化していたことと、水底に沈殿していた汚物が水の噴射によって実験池内に一度に多量に拡散されたためであるが、これらの値はいずれも実験の終了時には著しく低下した。
【００５９】
以上の実施例においては液体として水を使用した場合を挙げて説明してきたけれども、この液体として水以外のものを使用しても、勿論、液体の流れの中に極めて微細な気泡を多量に生ずるという本発明の効果が得られる。
【００６０】
【発明の効果】
以上述べた説明から明らかなように、本発明によれば、液体または空気を通すことによって極めて微細な気泡を含む液体の流れを生じることができる気泡発生装置が提供され、この液体として水を用いると、極めて微細な気泡を含む水の流れを生じることができる浄水装置が得られ、また、空気中のＯ_２酸素量を増加させることができる空気改質装置と前記気泡発生装置とを、前記のＯ_２酸素量が増加した改質空気がこの気泡発生装置に供給されるように接続すると、更に著しく優れた浄水効果を発揮する浄水装置が得られ、したがって、前記の気泡発生装置または前記浄水装置によってそれぞれ極めて微細な気泡を含む水流を池、湖沼、調整池等の場所にある浄化すべき水の中に噴射すると、その水が極めて効果的に浄化されるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による気泡発生装置を示す斜視図である。
【図２】気泡発生装置に設けられる疣状突起の拡大平面図である。
【図３】上記疣状突起の拡大側面図である。
【図４】上記疣状突起の拡大底面図である。
【図５】気泡発生装置に設けられる棒状突起の拡大平面図である。
【図６】上記棒状突起の拡大側面図である。
【図７】上記棒状突起の拡大底面図である。
【図８】上記疣状突起および棒状突起の配置を示す平面図である。
【図９】上記疣状突起および棒状突起の配置状態を示している、上記気泡発生装置の縦断面正面図である。
【図１０】本発明で用いられる鉱物または岩石の粉体の粒度分布の一例を表す粒度分布図である。
【図１１】本発明で用いられるセラミックスを製造する場合に使われる粉砕装置の一例を示す縦断側面図である。
【図１２】上記粉砕装置における粉砕羽根の斜視図である。
【図１３】上記粉砕羽根における粉砕刃の拡大斜視図である。
【図１４】上記粉砕装置における仕切り円盤の平面図である。
【図１５】空気改質装置の縦断側面図である。
【図１６】気泡発生装置と空気改質装置とが結合している浄水装置の一例を示す縦断側面図である。
【符号の説明】
１・・・・・・気泡発生装置
１’・・・・・気泡発生装置
２・・・・・・筒
３・・・・・・疣状突起
４・・・・・・棒状突起
１０・・・・・粉砕装置
１１・・・・・粉砕装置の本体
１２・・・・・ホッパー
１３・・・・・製品取り出し管
１４・・・・・フィルター
１７・・・・・回転軸
１８・・・・・粉砕羽根
１８ａ・・・・円錐部
１８ｂ・・・・円筒部
１８ｃ・・・・粉砕刃
１９・・・・・仕切り円盤
１９ａ・・・・切り欠き部
２０・・・・・ノズル
２１・・・・・循環パイプ
２２・・・・・循環ポンプ
２３・・・・・モーター
３０・・・・・空気改質装置
３０’・・・・空気改質装置
３２・・・・・円盤状セラミックス
４０・・・・・浄水装置
４１・・・・・水中ポンプ
４３・・・・・空気取り入れ管
Ｇ・・・・・・鉱物または岩石
Ｑ・・・・・・製品の粉体
Ｗ・・・・・・浄化すべき水

Claims

液体または液体および空気が管の内側を通過することによってこの液体中に気泡を発生させる管状の気泡発生装置であって、表面が球面状の頂部と円錐状曲面の側部とが連なった状態の曲面を呈し、かつ前記円錐状曲面側の端部が前記管の内側壁面に接合し、そして前記球面側の端部が前記管の中心軸方向に向いていて、この中心軸に向かう高さがその中心軸までには至らない多数の疣状の突起が前記管の内側壁面に配置されているとともに、表面が球面状の頂部と円錐状曲面の側部とが連なった状態の曲面を呈し、かつ前記円錐状曲面側の端部が前記管の内側壁面に接合し、そして前記中心軸に向かう高さがその中心軸に達するほどの、前記疣状突起よりも長い棒状の突起が、前記管の軸方向における前記管の中央部またはこの中央部よりも前記管内を通過する前記液体または液体および空気の流出口寄りの位置から前記流出口に至るまでの間に、前記管の軸方向に沿って前記管の半径方向の所定の各断面に関して一つずつ前記管の内側壁面に配置されていることを特徴とする、前記気泡発生装置。
液体が水である請求項１記載の気泡発生装置。
二酸化珪素鉱物、珪酸塩鉱物、ハロゲン化物鉱物、これらの鉱物のうちのいずれか１種または２種以上を含む岩石から選ばれる、鉱物および／または岩石の粉体の粒度分布における中央値が２マイクロメートル以下である前記粉体の成形体に熱処理が施されて生成したセラミックスと、そのセラミックスを収容し、かつ空気の流入口および流出口を有する容器とを含む空気改質装置と、請求項２記載の気泡発生装置とが、前記空気改質装置によって改質された空気が前記気泡発生装置に供給されるように互いに連結していることを特徴とする、浄水裝置。
前記中央値が１マイクロメートル以下である、請求項３記載の浄水装置。
前記セラミックスが板状を呈して、この板状のセラミックスの表裏両面が前記流入口から流出口に至る空気の流れに対して、これに抵抗するような角度を以て前記容器内に収容されている、請求項３または４に記載された浄水装置。
請求項２記載の気泡発生装置または請求項３ないし５のいずれかに記載された浄水装置によって生じた気泡を含む水の流れを、浄化すべき水の中に噴射することを特徴とする、水の浄化方法。
水中で生息する炭酸同化性植物を除去してその水を浄化するための請求項６記載の方法。
炭酸同化性植物がアオコである請求項７記載の方法。