JP3793973B2

JP3793973B2 - 水の浄化装置

Info

Publication number: JP3793973B2
Application number: JP2004191832A
Authority: JP
Inventors: 正夫多田; 俊雄山田
Original assignee: 日地光化成工業株式会社
Priority date: 2004-06-29
Filing date: 2004-06-29
Publication date: 2006-07-05
Anticipated expiration: 2024-06-29
Also published as: JP2006007177A

Description

本発明は、空気を極めて細かい気泡状にし、水中に効率よく、長時間滞留させることにより、水質の浄化と活性化を図る水の浄化装置に関する。

従来より、養殖池、魚介類の畜養、水耕栽培水の浄化等のために、コンプレッサ又はブロアーにより水中に設置されたパイプに空気を圧送し、該パイプの端末部に設けた多数の小孔から水中に気泡として噴出させる装置等が知られている。また、最近自吸式水中ポンプや、ゼットポンプ等も知られている。

しかしながら、上述の従来技術では、いずれも水中での気泡の粒径が多少の相違はあっても大きく、気泡自体の持つ浮力により短時間で水面まで浮上してしまい、気泡（空気）を水中に長時間にわたって滞留させることが出来ず、浄化能力等が充分ではなかった。一方、微細な空気の気泡が水中に長時間に亘って滞留すると空気中の酸素、窒素が水に長時間接触して水中に移行し、水中のアンモニア等の有毒ガス及び有機物を分解、除去し、養殖漁場、魚介類の畜養、水耕栽培水等を浄化する能力が高い。このように水中に長時間滞留する細かい気泡を発生させて、水質の浄化を図る装置が提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。

特開昭５９−１３０５２号公報特開平５−１９２６８０号公報特開２００２−２００４８９号公報

しかしながら、特許文献１の駆動体、特許文献２〜３の駆動軸はいずれも外殻体あるいは外筒内で高速回転するものであるが、モーター、プーリーを用いてベルトにより駆動伝達しているため、通常使用する７０００〜１００００ｒｐｍの高速回転では負担が極めて大で正確な回転運動が困難で、特に長時間の連続運転ではモーター軸の磨耗、ベアリング焼け、モーター焼け、ベルト切れ等が起こる問題が頻発していた。

また特許文献１〜３の装置では外殻体下端開口部周辺近傍或いは外筒下端開口部周辺近傍の水の浄化は行われるが、水面近傍の水の浄化は気泡中の酸素等が水面までに上昇する間に消費されたり、或いは水面近傍に到達する迄に長時間を要するために不十分であった。

本発明の課題は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、プーリーやベルトを用いることなく動力をモーターから直接伝達することができ、しかも、微細な気泡を育成することができて、水面よりより深い箇所から水面に向けてこの微細な気泡を長時間かけて滞留させて、水質の浄化を図ることができる水の浄化装置を提供することにある。
また、本発明の課題は、水面近傍の水の浄化を極めて効率良く行うことが可能な水の浄化装置を提供することにある。

本発明は、上記課題を解決するために提案されたものであって、請求項１に記載の発明は、水面よりも上に上端開口部を位置させた外筒体と、前記外筒体内に配設され、外筒体よりも長尺で中空のシャフトと、このシャフトと回転軸を直結したモーターとを備え、前記モーターの回転軸に貫通穴が形成されるか、又はシャフトの上端の内面にエアー取り入れ部を設け、前記外筒体の上部に水の取り入れ口が設けられて水面近傍の水を外筒体内に取り込んで外筒体下部から放出してこの水を循環させるように構成したことを特徴とする水の浄化装置に係る。

請求項２に記載の発明は、前記外筒体における水面より上側に、外筒体内のシャフトの回転により飛び散る水或いは装置が傾斜したときに上昇した水を外部に放出するための放出穴を複数設けた水の浄化装置に係る。

請求項３に記載の発明は、前記シャフトの外面に前記外筒体内の水を攪拌するための複数の羽根部を設けた水の浄化装置に係る。

請求項４に記載の発明は、前記羽根部は、一方の上部の下面が傾斜状に傾斜され、他方の下部が直線状に形成されているとともに、一方の上部の下面が直線状に形成され、他方の下部の上面が傾斜状に形成されている水の浄化装置に係る。

請求項５に記載の発明は、水面よりも上に上端開口部を位置させた外筒体と、前記外筒体内に配設され、外筒体よりも長尺で中空のシャフトと、このシャフトに直結された回転軸と、この回転軸に設けられたプーリーと、前記回転軸の側方に配置され、駆動軸にプーリーが設けられたモーターと、前記双方のプーリー間に掛け渡されたベルトとを備え、前記回転軸に貫通穴が形成されるか、又はシャフトの上端の内面にエアー取り入れ部を設け、前記外筒体の上部に水の取り入れ口が設けられて水面近傍の水を外筒体内に取り込んで外筒体下部から放出してこの水を循環させるように構成したことを特徴としている水の浄化装置に係る。

請求項６に記載の発明は、シャフトの下端に多数の小孔を有するカプセルを取り付けた水の浄化装置に係る。

請求項１に記載の発明によれば、モーターの回転軸に長尺で中空のシャフトを直結しているので、プーリーやベルト等を使用せずにモーターの回転を直接シャフトに伝達してこのシャフトを回転することができる。また、モーターの回転軸の貫通穴か又はシャフトの上端の内面のエアー取り入れ部からエアーを取り入れて、このシャフトの下端即ち水面より深い箇所からこのエアーを水中に放出するので、このエアーの気泡が水中内に長時間滞留して水の浄化を図ることができる。

シャフトの上端の内面のエアー取り入れ部からシャフト内にエアーを取り入れる場合、回転軸に貫通穴も設けなくてもエアーをこのエアー取り入れ部から取り入れることができて、構造を簡単化することができる。

更に、このシャフトの外側の外筒体の上部の水の取り入れ口から水面近傍の水を外筒体内に取り入れて外筒体下部からこの水を放出して水を循環させるようにしたので、水の浄化作用をより一層高めることができる。また、このシャフトと外筒体間に微細な気泡を発生させることができて、この微細な気泡が外筒体の下端から水中内に放出されて長時間をかけて水面までこの微細な気泡が上昇するので、水の浄化をより一層高めることができる。また、水面近傍の水の浄化を極めて効率良く行うことができる。

請求項２に記載の発明によれば、外筒体における水面より上側の放出穴から、外筒体内のシャフトの回転により飛び散る水或いは装置が傾斜したときに上昇した水を放出するようにしたので、これらの水がモーター内に入り込むことがなくてモーターを水の被害から保護することができる。

請求項３に記載の発明によれば、シャフトの外面に設けた複数の羽根部により、シャフトと外筒体間の水を対流させることができる。

請求項４に記載の発明によれば、傾斜状に傾斜された羽根部から直線状の羽根部に向けて水が対流するので、シャフトと外筒体間の水を効率良く対流させることができ、更に水をカットして気泡の渦ができ、多量の細かい気泡を発生させることができる。

請求項５に記載の発明によれば、モーターの駆動軸からプーリーとベルトを介して回転軸を回転させることができる。また、モーターの回転軸の貫通穴か又はシャフトの上端の内面のエアー取り入れ部からエアーを取り入れて、このシャフトの下端即ち水面より深い箇所からこのエアーを水中に放出するので、このエアーの気泡が水中内に長時間滞留して水の浄化を図ることができる。更に、このシャフトの外側の外筒体の上部の水の取り入れ口から水面近傍の水を外筒体内に取り入れて外筒体下部からこの水を放出して水を循環させるようにしたので、水の浄化作用をより一層高めることができる。

このようなプーリーとベルトを介する駆動方式は長時間、高速回転で運転する場合には好ましくないが、それ程負担の大きくない運転条件下では採用することができる方式であり、本発明の他の実施態様に包含されるものである。

請求項６に記載の発明によれば、シャフトの下端に取り付けたカプセルの多数の小孔から多数の気泡が水中内に放出されるので、この多数の気泡が水面に向けて上昇して水の浄化作用を高めることができる。

以下、本発明に係る水の浄化装置の実施の形態について、図を参照しつつ説明する。
図１は本発明の第１実施形態の水の浄化装置を示す断面図、図２は同装置のモーターと回転軸とシャフトと外筒体の取り付け状態を示す一部断面した正面図である。

第１実施形態の水の浄化装置は、図１、図２に示すように、貫通穴１ａが形成された回転軸１がモーター２に設けられ、この回転軸１の下端に中空のシャフト３が取り付けられている。シャフト３の外側には外筒体４が上端開口部を水面Ｓより上に位置した状態で配置され、この外筒体４における水面Ｓよりも上側に放出穴４ａが複数設けられ、水面Ｓの下側近傍に水の取り入れ口４ｂが複数設けられている。また、シャフト３の上部に複数のエアー取り入れ穴３ａが設けられ、シャフト３の下端には多数の小孔５ａを有するカプセル５が取り付けられている。貫通穴１ａとエアー取り入れ穴３ａは両方設けられていても良いが、どちらか一方でも良い。上記放出穴４ａ、水の取り入れ口４ｂの形状は丸穴、角穴、スリット穴等任意の形状で良い。またモーターとシャフトをキー溝等で直結する場合はモーターの回転は左右どちらの回転であっても良い。シャフトの材質は例えばステンレス、チタン、それらの合金などを例示することができる。

また、モーター２は台部６の上に据置されており、この台部６は水平保持板７の上に配置されている。この水平保持板７の左右両側には、水面Ｓより水平保持板７が上側に位置するように、樽状体８、８が配置されていて、この樽状体８、８が水面Ｓに浮いた状態になっている。

モーター２が駆動されると回転軸１とシャフト３が一体に回転され、回転軸１の貫通穴１ａにエアーが取り入れられて、シャフト３内を通って下端のカプセル５の小孔５ａから多数の気泡が水中に放出される。また、外筒体４の水の取り入れ口４ｂから水面Ｓ近くの水がシャフト３と外筒体４間の間隙Ｋに取り入れられ、シャフト３の回転で上側から下側に向けて水が対流してこの水は微細な気泡を伴って外筒体４の下端から放出されて水が循環される。また、シャフト３の回転で飛び散る水は、外筒体４の放出穴４ａから外部に放出される。或いは、装置が傾斜したときに上昇した水がこの放出穴４ａから外部に放出される。外筒体の材質は例えば塩化ビニル樹脂などの合成樹脂、ステンレス、チタン、それらの合金などを例示することができる。

従って、この第１実施形態によれば、モーター２の回転軸１に長尺で中空のシャフト３を直結しているので、プーリーやベルト等を使用せずにモーター２の回転を直接シャフト３に伝達してこのシャフト３を回転することができる。また、モーター２の回転軸１の貫通穴１ａの上端からエアーを取り入れて、このシャフト３の下端即ち水面Ｓより深い箇所からこのエアーを水中に放出するので、このエアーの気泡が水中内に長時間滞留して水の浄化を図ることができる。更に、このシャフト３の外側の外筒体４の上部の水の取り入れ口４ｂから水面近傍の水を外筒体４内に取り入れて外筒体４下部からこの水を放出して水を循環させるようにしたので、水の浄化作用をより一層高めることができる。

また、このシャフト３と外筒体４間に微細な気泡を発生させることができて、この微細な気泡が外筒体４の下端から水中内に放出されて長時間をかけて水面Ｓまでこの微細な気泡が上昇するので、水の浄化をより一層高めることができる。また、水面近傍の水の浄化を極めて効率良く行うことができる。更に、シャフト３の下端に取り付けたカプセル５の多数の小孔５ａから多数の気泡が水中内に放出されるので、この多数の気泡が水面Ｓに向けて上昇して水の浄化作用を高めることができる。カプセル５の小孔５ａは任意の配置で設けることができるが、特に各小孔がらせん状に配置されて設けられると気泡同士が合体しにくく好ましい。

更に、外筒体４における水面Ｓより上側の放出穴４ａから、外筒体４内のシャフトの回転により飛び散る水或いは装置が傾斜したときに上昇した水を放出するようにしたので、これらの水がモーター２内に入り込むことがなくてモーター２を水の被害から守ることができる。

図３は第２実施形態の水の浄化装置におけるシャフトの上端部分を示す断面図である。
この第２実施形態の水の浄化装置は、図３に示すように、シャフト３の上端の内面の複数条の切り込みからなるエアー取り入れ部３ｂを形成している。従って、この第２実施形態によれば、シャフト３の上端の内面のエアー取り入れ部３ｂからシャフト３内にエアーを取り入れることができるので、回転軸１に貫通穴１ａ及び／又はシャフトの穴３ａも設けなくてもエアーをこのエアー取り入れ部３ｂから取り入れることができて、構造を簡単化することができる。

図４は第３実施形態の水の浄化装置におけるシャフトと外筒体を示す断面図である。
この第３実施形態の水の浄化装置は、図４に示すように、シャフト３の外面に外筒体４内の水を攪拌するための複数の羽根部９が設けられている。この羽根部９は、適宜複数設けるのが好ましく、２以上が好ましく、２〜１０個程度設けても良い。またこの羽根部９は、一方の上部９ａの下面が傾斜状に傾斜され、他方の下部９ｂが直線状に形成されているとともに、一方の上部９ｃの下面が直線状に形成され、他方の下部９ｄの上面が傾斜状に形成されているのが好ましい。

従って、この第３実施形態によれば、傾斜状に傾斜された羽根部９から直線状の羽根部９に向けて水が対流するので、シャフト３と外筒体４間の水を効率良く対流させることができ、更に水をカットして細かい気泡を発生させることができ、更に水をカットして気泡の渦ができ、多量の細かい気泡を発生させることができる。

図５は第４実施形態の水の浄化装置を示す断面図である。尚、上記した第１実施例における同一部材、同一箇所には、同一符号を付して、その説明を省略する。
この第４実施形態の水の浄化装置は、図５に示すように、回転軸１が支持筒状体１０の内部に配置され、その側方にモーター１１が配置されている。このモーター１１の駆動軸１２の上端と回転軸１の上端にプーリー１３、１４が設けられ、これらのプーリー１３、１４間にベルト１５が掛け渡されている。プーリーの位置は下でもよい。

モーター１１の駆動によって、駆動軸１２が回転駆動され、プーリー１３、１４とベルト１５を介して回転軸１が回転され、回転軸１の下部に取り付けられたシャフト３が回転されるようになっている。この第４実施形態によれば、モーター１１の駆動軸１２からプーリー１３、１４とベルト１５を介して回転軸１を回転させることができる。この第４実施形態の水の浄化装置は、比較的負担の少ない運転条件下では十分に使用できる。
本発明の水の浄化装置は、例えば養殖池、魚介類の畜養池、水耕栽培水、マンション、病院、老人ホーム等の貯水槽、飲料水、河川、池、湖等の水、醸造用水、スイミングプールの水などの浄化等に用いることができる。特に病院、老人ホーム、寮等の貯水槽に設置して飲料水、洗面水、風呂水などを浄化、活性化するのに好適である。

以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、何らこれらに限定されるものではない。

実施例１
１ｍ×１ｍ×１.８ｍの水槽の上部中央に図１の装置でモーターの回転軸に貫通穴が形成された装置を設置した。この水槽の深さ１.４ｍの位置までクーリングタワーの水を入れ、モーターを１００００ｒｐｍで１時間回転させて水の浄化を行った。原水のｐＨ８.５、ＣＯＤ１４ｍｇ／ｌのものが、ｐＨ８.２、ＣＯＤ１ｍｇ／ｌに浄化された。

比較例１
図１において外筒体の上部の水の取り入れ口４ｂを設けない以外は実施例１と同様にして水の浄化を行ったところ、ｐＨ８.４、ＣＯＤ６ｍｇ／ｌの水が得られ、ＣＯＤの浄化率は実施例１の１／６であった。

実施例２
実施例１と同じ水槽の上部中央に図１の装置でモーターの回転軸の貫通穴とシャフトの上端の内面にエアー取り入れ部を設けた装置を設置した。この水槽の同じ深さまでクーリングタワーの水を入れ、モーターを１００００ｒｐｍで８時間回転させて水の浄化を行った。原水の一般生菌数２.９×１０^３ＣＦＵ／ｇのものが、陰性、即ち検出されなくなった。

比較例２
図１において外筒体の上部の水の取り入れ口４ｂを設けない以外は実施例２と同様にして水の浄化を行ったところ一般生菌数は８.５×１０^２ＣＦＵ／ｇであった。

実施例３
病院の寮の屋上に設置された５ｍ×２ｍ×１.５ｍの貯水槽の上部中央に図５の装置でシャフトに直結された回転軸に貫通穴が形成された装置を設置した。モーターを７０００ｒｐｍで８時間回転させて水の浄化を行った。原水のｐＨ７.２、硬度３８ｍｇ／Ｌ、ランゲリア指数（腐食性）−２.１のものが、ｐＨ７.７、硬度３１ｍｇ／Ｌ、ランゲリア指数（腐食性）−０.７５に浄化された。

試験例１
実施例３の浄化された水を寮の居住者２４人に飲料水、洗面水、風呂水などに使用してもらい、その時の使用感をアンケートした結果を以下の表１に示す。

本発明の第１実施形態の水の浄化装置を示す断面図である。同装置のモーターと回転軸とシャフトと外筒体の取り付け状態を示す一部断面した正面図である。第２実施形態の水の浄化装置におけるシャフトの上端部分を示す断面図である。第３実施形態の水の浄化装置におけるシャフトと外筒体を示す断面図である。第４実施形態の水の浄化装置を示す断面図である。

符号の説明

Ｓ水面
１回転軸
１ａ貫通穴
２モーター
３シャフト
３ａエアー取り入れ穴
３ｂエアー取り入れ部
４外筒体
４ａ放出穴
４ｂ水の取り入れ口
５カプセル
５ａ小孔
６台部
７水平保持板
８樽状体
９羽根部
９ａ一方の上部（傾斜状）
９ｂ他方の下部
９ｃ一方の上部
９ｄ他方の下部（傾斜状）
１０支持筒状体
１１モーター
１２駆動軸
１３プーリー
１４プーリー
１５ベルト

Claims

水面よりも上に上端開口部を位置させた外筒体と、前記外筒体内に配設され、外筒体よりも長尺で中空のシャフトと、このシャフトと回転軸を直結したモーターとを備え、前記モーターの回転軸に貫通孔が形成されるか、又はシャフトの上端の内面にエアー取り入れ部を設け、前記外筒体の上部に水の取り入れ口が設けられて水面近傍の水を外筒体内に取り込んで外筒体下部から放出してこの水を循環させるように構成し、前記シャフトの外面に前記外筒体内の水を攪拌するための複数の羽根部を設け、前記羽根部は、前記シャフトの外面における一方側の上部の下面が先端より根元部分に向けて斜め下向きに傾斜され、前記シャフトの外面における他方側の上部の下面が直線状に形成されているとともに、前記シャフトの外面における一方側の下部の上面が直線状に形成され、前記シャフトの外面における他方側の下部の上面が先端より根元部分に向けて斜め上向きに傾斜されており、前記シャフトの下端に多数の小孔を有するカプセルを取り付けたことを特徴とする水の浄化装置。