JP4335888B2 - 液体浄化処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、有機物等によって汚濁・汚染され、あるいは富栄養化して藻類の繁殖した処理対象水等の液体の浄化をするための、液体浄化処理装置に関する。特に、工業廃水、生活廃水等の流入により汚濁・汚染された池、堀、運河、湖沼、河川、湾岸水等々の水質浄化をするための、また、水槽、川、内海等々を利用した養殖漁場の水質浄化をするための、更には水耕栽培等の農業用水の水質浄化をするための、また、食品工場等の廃液の水質浄化をするための、さらには工場等で塗装工程で生じた廃液から廃棄できない物質を凝集して取り除いたりするためなどの液体浄化処理装置に関する。

池、堀、運河、湖沼、河川、湾岸水等々に係る水質浄化処理技術、水槽、川、内海等々を利用した養殖漁場に係る水質浄化処理技術、または飲料水（例えば水道水やミネラルウォーター）に係る水質浄化処理技術などの一例として特許文献１〜４に記載の水質浄化処理装置等の液体浄化処理装置が知られている。

この液体浄化処理装置は、例えば、一端部に吸液口と吸気口とが、他端部に外部に連通する連通室が設けられた外筒と、この外筒の内側に外筒と同軸にかつ間隙をもって設けられ、モータによって回転駆動される回転軸と、前記連通室に設けられ、前記回転軸によって回転することにより前記連通室内の液体を外部に送出する送出手段と、外筒の内周面および／または回転軸の外周面に配設された永久磁石とを備えている。そして、送出手段によって連通室内の液体を外部に送出して、連通室内と外筒内とが負圧となることによって、外筒内に吸液口および吸気口から液体および空気をそれぞれ流入させるとともに、外筒と回転軸との間の間隙を通過する際に液体に空気を混合させて無数の微小な気泡を生成させ、この気泡が混入された液体を送出手段によって外部に送出している。

特許第３２２７５６７号公報 特開２００２−３４６５７８号公報 特開２００３−５３３７３号公報 特開２００６−３５１９７号公報

しかしながら、前述の従来の液体浄化処理装置では、外筒の内周面および／または回転軸の外周面に、溝を形成し、この溝に断面形状が長方形あるいは台形の四角柱状の永久磁石を接着剤あるいはビス等で固定しているので、溝を形成する手間がかかり、さらにこの溝に永久磁石を配置し固定する手間がかかるため、製造コストが高くなるという問題がある。また、回転軸の回転や液体の流れによって、回転軸の外周面あるいは外筒の内周面に固定された永久磁石が外れる虞もある。さらに、外筒の内周面および回転軸の外周面にそれぞれ、四角柱状の永久磁石を間隔をおいて配置するので、処理対象液に作用する永久磁石の磁力の強さを充分に強くできないという問題がある。

本発明は、前記事情に基づいて為されたものであり、製造コストを低減できるとともに、処理対象液に作用する永久磁石の磁力の強さを高めることができる液体浄化処理装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の液体浄化処理装置は、一端部に吸液口と吸気口とが、他端部に外部に連通する連通室が設けられた外筒と、この外筒の内側に前記外筒と同軸にかつ間隙をもって設けられ、原動機により回転駆動される回転軸と、前記連通室に設けられ、前記回転軸によって回転することによって前記連通室内の液体を外部に送出する送出手段とを備え、
前記送出手段によって前記連通室内の液体を外部に送出して、前記連通室内と前記外筒内とが負圧となることによって、前記外筒内に前記吸液口と前記吸気口から液体と空気をそれぞれ流入させるとともに、前記外筒と前記回転軸との間の間隙を通過する際に液体に空気を混合させて無数の微小な気泡を生成させ、この気泡が混入された液体を前記送出手段によって外部に送出する液体浄化処理装置であって、
前記外筒の内側および／または前記回転軸の外側に、複数のリング状の永久磁石が前記回転軸の軸方向に沿って重ねられて筒状に設けられ、
前記永久磁石は、重ねる方向に異極に分かれ、かつ、各永久磁石は、磁極が同じ向きになるように重ねられていることを特徴とする。

請求項１に記載の発明においては、外筒の内側および／または回転軸の外側に、リング状の永久磁石が重ねられて筒状に設けられているので、これらの永久磁石の磁界と液体分子との相互作用、誘起電流と液体分子との相互作用、並びに永久磁石の磁界と酸素分子との相互作用、そしてそれらの相乗効果によって、より微細な気泡を外筒と回転軸との間の間隙を通過する処理対象液中に生成させ、また、該気泡中の酸素成分をより多く該処理対象液中に溶解させることができる。そして、永久磁石としてリング状の永久磁石が重ねられて筒状に設けられているので、外筒と回転軸との間の間隙の周方向に連続して永久磁石を存在させることできるため、処理対象液に作用する永久磁石の磁力の強さを高めることができ、これによってより微細な気泡を前記間隙内の処理対象液中に生成させ、また、該気泡中の酸素成分をより多く該処理対象液中に溶解させることができる。

また、外筒の内側および／または回転軸の外側に、リング状の永久磁石を重ねて筒状に設置すればよいので、外筒および回転軸に設置のための溝等の特別な加工を施す必要がなく、また設置溝等に嵌め込む手間なども省略できるため、製造コストを低減することができる。さらに、リング状の永久磁石として市販品を用いることもできるので、永久磁石の製造コストを大幅に低減することができる。

請求項１に記載の発明において、リング状の永久磁石としては、円環状のものに限らず、角形のものなど他の形状のものでもよい。また、リング状の永久磁石としては、扁平のものでも、厚み（高さ）のある筒状のものでもよい。また、各永久磁石は、同じ寸法のものでなくてもよい。また、永久磁石は、同じ形状のものでなくてもよい。各永久磁石の磁極は、周方向に異極に分かれるなどどのように形成されていてもよいが、上下方向（重ねる方向）に異極に分かれている方がより好ましい。また、各永久磁石は、磁極が同じ向きになるように重ねるのがより好ましい。また、同じ厚さの永久磁石を用い、かつ各永久磁石の磁極が上下方向（重ねる方向）に異極に分かれているとともに、対峙する内外の永久磁石の磁極が反対になるように配置するのがより好ましい。

請求項２に記載の液体浄化処理装置は、請求項１に記載の発明において、前記永久磁石は、前記外筒の内側および前記回転軸の外側の両方に設けられ、
前記永久磁石の間には、リング状のスペーサが介在され、
前記外筒側の前記スペーサの内周面は、前記外筒側の前記永久磁石の内周面よりも引っ込んでいるとともに、前記回転軸側の前記スペーサの外周面は、前記回転軸側の前記永久磁石の外周面よりも引っ込んでおり、
前記外筒側および前記回転軸側の前記リング状の永久磁石は互いに対峙するように配置されていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明においては、外筒側および／または回転軸側の永久磁石の間にスペーサが介在されているので、外筒側および／または回転軸側の永久磁石の間に隙間を生じさせることができため、処理対象液が流れる流路が外筒側および／または回転軸側の永久磁石の間で広くなる。このため、処理対象液の流れが乱流になり、処理対象液が衝突を繰り返すとともに、渦流が発生し、これによりより微細な気泡を処理対象液中に生成させ、また、該気泡中の酸素成分をより多く該処理対象液中に溶解させることができる。

外筒側のみまたは回転軸側にのみ永久磁石が設けられているときには、前記スペーサは、これらの永久磁石の間に介在される。また、外筒側および回転軸側にそれぞれ永久磁石設けられているときには、前記スペーサは、外筒側の永久磁石の間および回転軸側の永久磁石の間にそれぞれ介在されるか、外筒側の永久磁石の間のみに介在されるか、または回転軸側の永久磁石の間にみに介在される。
また、前記スペーサは、重ねられている永久磁石に対して、１つおきに介在されてもよいし、あるいは数個おきに介在されてもよいし、あるいは不規則に介在されてもよい。
また、各スペーサは、同じ形状のものでなくてもよい。また、各スペーサは、同じ寸法のものでなくてもよい。

また、リング状の永久磁石とリング状のスペーサを重ねて筒状に設置すれば、処理対象液が流れる流路に変化を持たせることができるので、製造コストを低減することができる。このようなリング状のスペーサとして、例えば座金などを用いることができる。
前記スペーサは、円環状のものに限らず、角形のものなど他の形状のものでもよい。また、各スペーサは、同じ寸法のものでなくてもよい。また、各スペーサは、同じ形状のものでなくてもよい。

また、処理対象液が流れる流路において、外筒側および回転軸側の永久磁石の間に介在されたリング状の両スペーサの部分がそれぞれ、外筒側および回転軸側の永久磁石の部分よりも引っ込んでいるので、これらの内外のスペーサの部分で流路が広くなるため、処理対象液の流れが乱流になり、処理対象液が衝突を繰り返すとともに、渦流が発生し、したがってより微細な気泡を処理対象液中に生成させ、また、該気泡中の酸素成分をより多く該処理対象液中に溶解させることができる。

請求項３に記載の液体浄化処理装置は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記永久磁石は、前記外筒の内側および前記回転軸の外側の両方に設けられ、
対峙する前記外筒の内側の永久磁石の磁極と、前記回転軸の外側の永久磁石の磁極とが反対になるように配置されていることを特徴とする。

請求項４に記載の液体浄化処理装置は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の発明において、前記回転軸の基端部に前記原動機が連結され、前記回転軸の先端部側に、当該先端部が挿入される筒状の軸受部が設けられ、
前記軸受部と前記回転軸の前記先端部との間には間隙があけられ、
前記回転軸の先端部の外周面に永久磁石が設けられ、
前記軸受部の内周面に永久磁石が設けられ、
前記回転軸の先端部外周面の永久磁石と、前記軸受部内周面の永久磁石とが同軸上に配置されるとともに、互いに反発しあっていることを特徴とする。

請求項５に記載の液体浄化処理装置は、請求項１から請求項４のいずれか１項に発明において、前記外筒には、前記連通室を内部に有するケーシング部が備えられ、
前記送出手段は、前記ケーシング部内の連通室に、前記回転軸に固定されて当該回転軸とともに回転する円板状の散水板を備え、当該散水板には、遠心ポンプの羽根としての役割を有する複数の永久磁石が放射状に突出して設けられ、
前記ケーシング部には、前記散水板の永久磁石との間に間隙をあけて放射状に永久磁石が設けられていることを特徴とする。

請求項６に記載の液体浄化処理装置は、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の発明において、前記外筒側の前記永久磁石が、前記外筒を兼ねていることを特徴とする。

請求項６に記載の発明においては、外筒側の永久磁石の間にスペーサが介在されていない場合には、外筒側の永久磁石が外筒を兼ねている。また、外筒側の永久磁石の間にスペーサが介在されている場合には、外筒側の永久磁石およびスペーサが外筒を兼ねている。したがって、少なくともこれらの永久磁石、スペーサの部分において、外筒を省略できるので、製造コストを低減することができる。

本発明の液体浄化処理装置によれば、永久磁石としてリング状の永久磁石が重ねられて筒状に設けられているので、外筒と回転軸との間の間隙の周方向に連続して永久磁石を存在させることできるため、処理対象液に作用する磁力の強さを高めることができ、これによってより微細な気泡を前記間隙内の処理対象液中に生成させ、また、該気泡中の酸素成分をより多く該処理対象液中に溶解させることができる。
また、外筒の内側および／または回転軸の外側に、リング状の永久磁石を重ねて筒状に設置すればよいので、製造コストを低減することができる。さらに、リング状の永久磁石として市販品を用いることもできるので、永久磁石の製造コストを大幅に低減することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の実施の形態に係る液体浄化処理装置の縦断面図、図２は図１のＡ―Ａ線に沿う断面図、図３は図１のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
この液体浄化処理装置（水質浄化処理装置）１は、回転軸２と、外筒３と、散水板（送出手段）４と、連通室５と、軸受部６と、モータ（原動機）７とを備えている。

回転軸２は、上下に長尺な円柱状に形成されており、この回転軸２の上端部（基端部）は駆動源としてのモータ７の図示しない駆動軸に連結されている。
回転軸２の外側には、平板な円環状の永久磁石２１が複数嵌入されている。各永久磁石２１の間にはそれぞれ、平板な円環状のスペーサ２２が介在されている。スペーサ２２は回転軸２の外側に嵌入されている。永久磁石２１およびスペーサ２２はそれぞれ、同形に形成されている。これらの永久磁石２１およびスペーサ２２は交互に積層されており、全体として筒状になっている。スペーサ２２の外径は、永久磁石２１の外径よりも小さく設定されており、したがってスペーサ２２の外周面は、永久磁石２１の外周面よりも内側に引っ込んでいる。永久磁石２２の磁極は、周方向に異極に分かれるなどどのように形成されていてもよいが、上下方向（重ねる方向）に異極に分かれている方がより好ましい。また、各永久磁石２２は、磁極が同じ向きになるように重ねるのがより好ましい。
また、回転軸２の外側には、これらの永久磁石２１およびスペーサ２２の下側（先端側）に、円環状の筒部材２ｂが嵌入されている。筒部材２ｂの外径は、永久磁石２１の外径とほぼ等しく設定されている。

また、回転軸２の下端部（先端部）には、短筒状の磁石装着筒２ｃが固定具等によって固定されており、この磁石装着筒２ｃの外周面には、水平方向に磁化された複数（この例では４本）の永久磁石１０が周方向に等間隔で設けられている。この永久磁石１０は、磁石装着筒２ｃの下端部外周面に形成された縦長の凹溝に、永久磁石１０の表面が磁石装着筒２ｃの下端部外周面とほぼ面一となるようにして埋め込まれて接着剤等により固定されている。

さらに、回転軸２の下端部（先端部）には、前記永久磁石１０より上方位置で半径方向外側に張出してなる散水板（送出手段）４が回転軸２と同軸に設けられている。この散水板４は、回転軸２の外側に挿入され、筒部材２ｂと磁石装着筒２ｃとにより挟持されて、回転軸２に固定されており、これにより回転軸２とともに回転するようになっている。散水板４は円板状に形成されており、その上面には複数（この例では４本）の垂直方向に磁化された永久磁石１１が周方向に等間隔で放射状に固定されている。これら永久磁石１１は４角柱状のものであり、散水板４の上面から突出しており、これにより遠心ポンプにおける羽根の役割も果たしている。永久磁石１１の散水板４上面からの突出量は、例えば３〜５ｍｍ程度に設定することができるが、これに限らず、永久磁石の強さやモータにかかる負荷、液体の送出手段としての性能、その他の設計上の事情等に応じて適宜適当な寸法に設定すればよい。

永久磁石２１、スペーサ２２、筒部材２ｂおよび散水板４は、次のようにして回転軸２の外側に固定される。すなわち、回転軸２の基端部側の外周面に止め輪２４を装着しておき、そして永久磁石２１、スペーサ２２、筒部材２ｂおよび散水板４を回転軸２の先端側から回転軸２の外側に順次挿入した後、磁石装着筒２ｃを回転軸２に固定することにより、永久磁石２１、スペーサ２２、筒部材２ｂおよび散水板４を止め輪２４と磁石装着筒２ｃとで挟持する。なお、止め輪２４の代わりに回転軸２に螺合するナット等を用いてもよい。また、磁石装着筒２ｃを回転軸２に螺合するようにしてもよい。また、永久磁石２１、スペーサ２２、筒部材２ｂおよび散水板４を回転軸２の基端部側から挿入して固定するようにしてもよい。さらには、散水板４を回転軸２の外側に別途固定した後、永久磁石２１およびスペーサ２２を筒部材２ｂと止め輪２４等との間に挟持して固定するようにしてもよい。

永久磁石２１、スペーサ２２、筒部材２ｂおよび散水板４、筒部材２ｂ、は、回転軸２に既に固定されている磁石装着筒２ｃの反対側から回転軸２の外側に順次挿入され、そして止め輪２４が装着されることにより、止め輪２４と磁石装着筒２ｃとの間に固定される。なお、止め輪２４の代わりに回転軸２に螺合するナット等により締め付けるようにしてもよい。また、磁石装着筒２ｃを回転軸２に螺合するようにしてもよい。さらには、散水板４を回転軸２の外側に別途固定した後、永久磁石２１およびスペーサ２２を筒部材２ｂと止め輪２４等との間に挟持して固定するようにしてもよい。また、永久磁石２１とスーサ２２との間に接着剤を用いるようにしてもよい。

前記外筒３は、薄肉の円筒状に形成されており、回転軸２外側に、間隙をもって回転軸２と同軸に設けられている。外筒３の上端には蓋３ａが設けられている。この蓋３ａには、モータ７が保持部材８により保持されている。

また、外筒３の上端部外壁には、複数の吸水口（吸液口）１２が周方向に所定間隔で設けられており、この吸水口１２から対象処理水を外筒３と回転軸２との間の間隙に流入させるようになっている。なお、水面に浮かんでいるゴミや泡など吸い込んだりしないように、この吸水口１２に管を接続して、その管の先端を水面から一定量（例えば３０〜５０ｃｍ程度）下方に位置させて吸水するようにしてもよい。また、吸水口１２に金網等のフィルターを設け、このフィルターによって比較的大きい塵等を補足して、この塵が外筒３の内部へ流入するのを防止してもよい。

さらに、外筒３の上端部外壁には、吸気口１３が設けられており、この吸気口１３に吸気管１３ａが水密かつ気密に接続されており、この吸気管１３ａから空気を外筒３と回転軸２との間の間隙に流入させるようになっている。なお、吸気管１３ａは可撓性を有しており、対象水域の景観が損われないようにするために、運転時には、同水域の水面下に敷設され、その先端部は、同水域近傍の地上に配置されることとなる。

また、外筒３の内側には、平板な円環状の永久磁石３１が複数嵌入されている。各永久磁石３１の間にはそれぞれ、平板な円環状のスペーサ３２が介在されている。スペーサ３２は外筒３の内側に嵌入されている。永久磁石３１およびスペーサ３２はそれぞれ、同形に形成されている。これらの永久磁石３１およびスペーサ３２は交互に積層されており、全体として筒状になっている。永久磁石３１およびスペーサ３２は、吸水口１２と後述するケーシング部３０のケーシング片３０ａとの間に配置されている。スペーサ３２の内径は、永久磁石３１の外径よりも大きく設定されており、したがってスペーサ３２の内周面は、永久磁石２１の内周面よりも外側に引っ込んでいる。外筒３側の永久磁石３１と回転軸２側の永久磁石２１は互いに対峙するように配置されている。永久磁石３１と永久磁石２１との間の間隙Ｇ１は、例えば３〜１０ｍｍ程度に設定することができるが、これに限らず、永久磁石の強さその他の設計上の事情等に応じて適宜適当な寸法に設定すればよい。永久磁石３１の磁極は、周方向に異極に分かれるなどどのように形成されていてもよいが、上下方向（重ねる方向）に異極に分かれている方がより好ましい。また、各永久磁石３１は、磁極が同じ向きになるように重ねるのがより好ましい。また、永久磁石３１の磁極は、対峙する内側の永久磁石２１の磁極と反対になるように配置するのがより好ましい。

さらに、外筒３の下端部には、外筒３の内部空間と連通するとともに、外部と連通する連通室５が設けられている。すなわち、外筒３の下端部には、外筒３よりも半径方向外側に張出している扁平な円柱状のケーシング部３０が外筒３と同軸に設けられ、このケーシング部３０の内部が連通室５とされている。ケーシング部３０は、外筒３の下端に固定され、外筒３よりも半径方向外側に張出している円環板状のケーシング片３０ａと、このケーシング片３０ａの下側に配置された扁平な有底円筒状のケーシング片３０ｂと、これらの外周部を連結する複数本の連結柱３０ｃとにより構成されており、これにより連通室５は、ケーシング部３０の上端中央部の開口（ケーシング片３０ａの中央部の開口）を通じて外筒３内側の間隙Ｇ１と連通しているとともに、ケーシング部３０の外周部の開口（ケーシング片３０ａの外周部とケーシング片３０ａの外周部との間の間隙）を通じて外部と連通している。この連通室５（ケーシング部３０内）に、散水板４が設けられている。散水板４の上面と下側のケーシング片３０ｂの上端とは、ほぼ一致した位置に設定されている。なお、永久磁石１１付き散水板４とケーシング部３０とにより遠心ポンプが構成されている。

ケーシング部３０の上側のケーシング片３０ａの下面には、複数（この例では４本）の垂直方向に磁化された永久磁石１５が周方向に等間隔で放射状に固定されている。この永久磁石１５は４角柱状のものであり、ケーシング片３０ａの下面に形成された凹溝に、永久磁石１５の表面がケーシング片３０ａの下面とほぼ面一となるようにして埋め込まれて接着剤等により固定されている。ケーシング片３０ａと散水板４の永久磁石１１上端との間の間隙Ｇ２は、例えば３〜１０ｍｍ程度に設定することができるが、これに限らず、永久磁石の強さその他の設計上の事情等に応じて適宜適当な寸法に設定すればよい。

前記永久磁石３１およびスペーサ３２は、次のようにして外筒３の内側に固定される。すなわち、永久磁石３１およびスペーサ３２を外筒３の下端側から外筒３の内側に順次挿入し、吸水口１２から外筒３の下端開口まで永久磁石３１およびスペーサ３２を充填した後、ケーシング部３０のケーシング片３０ａの上面に形成した段部３０ｅに外筒３の先端部を嵌め込むことにより、永久磁石３１およびスペーサ３２を吸水口１２とケーシング片３０ａの段部３０ｅとで挟持する。なお、永久磁石３１およびスペーサ３２を他の部材により挟持するようにしてもよいし、さらにはねじ手段などを用いて挟持するようにしてもよい。また、永久磁石２１とスーサ２２との間に接着剤を用いるようにしてもよい。

前記軸受部６は、ケーシング部３０の下側のケーシング片３０ｂに一体に形成されている。すなわち、軸受部６は、円板状の底壁６ａと、この底壁６ａの外周縁部から立ち上がる筒状の周壁６ｂとから有底筒状に形成されており、周壁６ｂの上端がケーシング片３０ｂの下壁中央部の開口部の周辺部に接合された構成となっている。軸受部６は、回転軸２と同軸に形成されている。

軸受部６内には、回転軸２の下端部（先端部）が間隙Ｇ３をもって挿入されている。この間隙Ｇ２は、回転軸２の下端部側方から下方まで連続して延在している。間隙Ｇ３は、例えば３〜１０ｍｍ程度に設定することができるが、これに限らず、永久磁石の強さその他の設計上の事情等に応じて適宜適当な寸法に設定すればよい。さらに、周壁６ｂの内周面には、水平方向に磁化された上下に長尺な４角柱状の複数（この例では４本）の永久磁石１８が周方向に等間隔で設けられている。したがって、これらの永久磁石１８と前記永久磁石とは同軸に配置されている。また、永久磁石１８と永久磁石１０とは対向側が同じ磁極を有するものであり、これによって、これら永久磁石１８，１０は互いに反発しあうようになっている。なお、永久磁石１８の数は特に限定するものではないが、少なくとも４本以上とするのが望ましい。また、前記複数本の永久磁石１０，１８に代えて、円筒状の永久磁石を用いるようにしてもよい。さらに、これらの永久磁石は互いに反発しあうものであればよく、磁化方向、配列はどのようなものでもよい。
また、前記間隙Ｇ３は、散水板４とケーシング部３０の下側のケーシング片３０ｂとの間に設けられた間隙Ｇ４を通して前記間隙Ｇ２と連通している。間隙Ｇ４は、例えば３〜１０ｍｍ程度に設定することができるが、これに限らず、設計上の事情等に応じて適宜適当な寸法に設定すればよい。

次に、上記構成の液体浄化処理装置１の使用方法および全体的動作について説明する。まず、この液体浄化処理装置１は、モータ７より下方の部分、つまり、外筒３の蓋３ａより下方の部分が処理対象水域中に沈められる。

そして、この液体浄化処理装置１の間隙Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４はすべて、間隙Ｇ２の外周側から浸入した処理対象水によって、充満されることとなる。電源からモータ７に送電するための電線は、対象水域景観の損われる虞がないようにするために、対象水域中に沈められて敷設される。次いで、モータ７を起動させると、回転軸２によって動力が伝達され、該回転軸２と散水板４が同時に回転する。回転軸２と散水板４の回転数、つまりモータ７の駆動軸の回転数は、例えば４０００回転／分程度またはそれ以上とする。

散水板４が回転すると、間隙Ｇ２内の処理対象水が水平方向に送出され、内部の水圧が低下して、大気圧以下（負圧）となる。そのため、間隙Ｇ１内も負圧となって、水面が降下するから、吸気管１３ａからは空気が流入し、吸水口１２からは処理対象水が流入する。間隙Ｇ１内に流入した処理対象水は、回転軸２の高速回転に引き摺られて高速で回転する。それによって、外筒３内における降下した水面は激しく波立つと同時に泡立ち、当該水面下では２次流れとしての無数の小渦が発生する。この時の渦発生機構は、テイラー渦の発生機構と略同様であろうと考えられる。（テイラー渦については、日本機械学会昭和６３年５月発行「機械工学便覧（新版第２刷）」Ａ５−１２８頁参照）。そのため、流入した空気は、流入した処理対象水に効率的に混合され、無数の微小な気泡となる。また、該各微小気泡中の酸素成分は、酸素不足の当該処理対象水中に効率的に溶け込むこととなる。

また、回転軸２の外側に永久磁石２１が設けられ、外筒３の内側に永久磁石３２が設けられているので、間隙Ｇ１内の各点において磁界が発生しているから、磁界と水分子との相互作用、誘起電流と水分子との相互作用、並びに磁界と酸素分子との相互作用、そしてそれらの相乗効果によって、より微細な気泡を間隙Ｇ１内の処理対象水中に生成させ、また、該気泡中の酸素成分をより多く該処理対象水中に溶解させることができる。

間隙Ｇ１内の処理対象水は、微小気泡の数と溶解酸素の量とを増加させながら降下して、ケーシング部３０のケーシング片３０ａとの間の間隙Ｇ２に流入する。この間隙Ｇ２においては、散水板４のポンピング作用と永久磁石１１，１５の電磁作用との相乗作用を受けて、流入した処理対象水中の全ての微小気泡について分割と再分割とがなされ、微細気泡が生成されると共に、該各微小気泡乃至微細気泡中の酸素成分が処理対象水中に更に溶解される。微細気泡と溶解酸素を含んだ処理対象水は、散水板４のポンピング作用によって、水平方向に送出され、処理対象水域に拡散される。

そして、処理対象水中域に拡散された微細気泡と溶解酸素とは、処理対象水域内から短時間で浮上してしまうようなことがなく、同水域中に極めて長時間留まっており、また、同水域全般に拡散するので、種々の有機物を効率的に酸化する。酸化された有機物は、凝集して水面に浮上する。これを定期的に、捕集し且除去する事によって、処理対象水に対する持続性のある浄化処理が達成される。

このような液体浄化処理装置１にあっては、外筒３の内側に円環状の永久磁石３１と円環状のスペーサ３２とが交互に重ねられて筒状に設けられているとともに、回転軸２の外側に円環状の永久磁石２１と円環状のスペーサ２２とが交互に重ねられて筒状に設けられているので、永久磁石３１および永久磁石２１の磁界と水分子との相互作用、誘起電流と水分子との相互作用、並びに前記磁界と酸素分子との相互作用、そしてそれらの相乗効果によって、より微細な気泡を外筒と回転軸との間の間隙を通過する処理対象水中に生成させ、また、該気泡中の酸素成分をより多く該処理対象水中に溶解させることができる。そして、永久磁石として円環状の永久磁石３１および円環状の永久磁石２２がそれぞれ重ねられて設けられているので、外筒３と回転軸２との間の間隙の周方向に連続して永久磁石３１および永久磁石２１を存在させることできるため、処理対象液に作用する永久磁石の磁力の強さを高めることができ、これによってより微細な気泡を前記間隙内の処理対象水中に生成させ、また、該気泡中の酸素成分をより多く該処理対象水中に溶解させることができる。

また、外筒３の内側に円環状の永久磁石３１と円環状のスペーサ３２とが交互に重ねて筒状に設置するとともに、回転軸２の外側に円環状の永久磁石２１と円環状のスペーサ２２とが交互に重ね筒状に設置すればよいので、外筒３側および回転軸２側に永久磁石設置のための溝等の特別な加工を施す必要がなく、また設置溝等に嵌め込む手間なども省略できるため、製造コストを低減することができる。さらに、円環状の永久磁石２１，３２として市販品を用いることもできるので、永久磁石２１，３１の製造コストを大幅に低減することができる。また、円環状のスペーサ２２，３２として、座金などを用いることもできるので、永久磁石の製造コストを大幅に低減することができる。

外筒３側の永久磁石３１および回転軸２側の永久磁石２１の間にそれぞれ介在されたスペーサ３２およびスペーサ２２の部分が、永久磁石３１および永久磁石２２の部分よりも引っ込んでいるので、スペーサ３２およびスペーサ２２の部分で流路が広くなるため、処理対象水の流れが乱流になり、処理対象水が衝突を繰り返すとともに、渦流が発生し、したがってより微細な気泡を処理対象水中に生成させ、また、該気泡中の酸素成分をより多く該処理対象水中に溶解させることができる。このように処理対象水の流路の変化を、円環状の永久磁石３１，３２と円環状のスペーサ３２，２２とを積み重ねるだけで、容易に形成することができる。

さらに、同形の永久磁石３１および同形の永久磁石２２、並びに同形のスペーサ３２および同形のスペーサ２２が用いられ、しかも外筒３側の永久磁石３１および回転軸２側の永久磁石２２が互いに対峙するように配置されているので、両スペーサ３２およびスペーサ３３が対峙することになるため、これらの内外のスペーサ３２，２２の部分で流路が大幅に広くなるため、より微細な気泡を処理対象液中に生成させ、また、該気泡中の酸素成分をより多く該処理対象液中に溶解させることができる。また、同形の永久磁石３１および同形の永久磁石２２、並びに同形のスペーサ３２および同形のスペーサ２２を用いているので、これらの製造コストをより低減することができる。

なお、前述の実施の形態では、散水板４およびケーシング片３０ａにそれぞれ永久磁石１１および永久磁石１５を設けたが、これらを設けなくてもよい。さらに、回転軸２と外筒３との間の間隙Ｇ１のみで主に微細な気泡を生成し、送出手段では主に連通室内の液体を外部に送出することのみを行うようにしてもよい。このように送出手段によって外部に送出される際の気泡の直径は、好ましくは１０ミクロン程度以下であることが好ましいが、勿論これより大きくても本発明の液体浄化処理装置は使用可能である。なお、送出手段は、回転軸が回転することによって連通室内の液体を外部に送出できるものであれば、他の構造のものでもよい。

また、前述の実施の形態では、永久磁石３１および永久磁石２１はそれぞれ、円環状のものを用いたが、これに限らず、例えば角形のものなど他の形状のものでもよい。また、永久磁石３１および永久磁石２１としてはそれぞれ、扁平のものを用いたが、厚み（高さ）のある筒状のものでもよい。さらに、永久磁石３１および永久磁石２１としてはそれぞれ、同じ寸法のものでなくてもよい。また、永久磁石３１および永久磁石２１としてはそれぞれ、同じ形状のものでなくてもよい。

また、前述の実施の形態では、スペーサ３２およびスペーサ２１はそれぞれ、円環状のものを用いたが、処理対象液が流れる流路に面する部分において、永久磁石３１の間および永久磁石２１の間にそれぞれ隙間を生じさせるものであれば、角形などの他のリング状のものでもよいし、さらにはリング状でもない他のどのような形状のものでもよい。また、スペーサ３２およびスペーサ２１はそれぞれ、同じ寸法のものでなくてもよく、また同じ形状のものでなくてもよい。また、スペーサ３２およびスペーサ２１はそれぞれ、重ねられている永久磁石３１および永久磁石２１に対して、１つおきに介在されてもよいし、あるいは数個おきに介在されてもよいし、あるいは不規則に介在されてもよい。

また、前述の実施の形態では、外筒３側の永久磁石３２およびスペーサ３１の外側に外筒１を設けているが、これらの永久磁石３２およびスペーサ３１が配置されている部分は、外筒３を省略し、これらの永久磁石３２およびスペーサ３１が外筒３を兼ねるようにしてもよい。このようにすると、外筒３の製造コストを低減することができる。なお、このようにしても、これらの永久磁石３２およびスペーサ３１が重ねられており、しかも永久磁石３２どうしが引き合うので、液が漏れることがない。スペーサ３１を設けないで、永久磁石３２のみを重ねる場合にも、永久磁石３が外筒３を兼ねるようにすることができる。

さらに、前述の実施の形態では、モータ７を回転軸２の上端部に設け、軸受部６を回転軸の下端部に設けたが、これに代えて、技術文献１〜３にも記載されているように、モータを回転軸の下端部に設け、軸受部を回転軸の上部に設けるようにしてもよい。この場合には、軸受部は、連通室にではなく、外筒に連通させることが可能になる。また、モータは水中に位置するので、水中モータを使用する必要がある。さらに、回転軸２は、モータ７の駆動軸に連結して原動機により直接駆動する代わりに、モータ７等の原動機を別の場所に配置しておき、原動機と回転軸２との間にフレキシブルの駆動伝達軸を介在させて回転軸２を回転駆動させるようにしてもよい。さらには、原動機と回転軸２との間に変速機等を介在させるようにしてもよい。
また、前述の実施の形態では、軸受部６を磁石を用いて構成したが、他の構成の軸受を用いるようにしてもよい。

また、前述の実施の形態では、吸気口１３から空気を吸入するようにしているが、この空気の代わりにまたは追加して、活性空気あるいはオゾン等を吸入するようにしてもよく、さらには他の気体を用いるようにしてもよい。

本発明の実施の形態に係る液体浄化処理装置の縦断面図である。 図１のＡ―Ａ線に沿う断面図である。 図１のＢ−Ｂ線に沿う断面図である

符号の説明

１ 液体浄化処理装置
２ 回転軸
３ 外筒
４ 散水板（送出手段）
５ 連通室
７ モータ（原動機）
１２ 吸水口（吸液口）
１３ 吸気口
２１，３１ 永久磁石
２２，３２ スペーサ
Ｇ１ 間隙

Claims (6)

1. 一端部に吸液口と吸気口とが、他端部に外部に連通する連通室が設けられた外筒と、この外筒の内側に前記外筒と同軸にかつ間隙をもって設けられ、原動機により回転駆動される回転軸と、前記連通室に設けられ、前記回転軸によって回転することによって前記連通室内の液体を外部に送出する送出手段とを備え、
   前記送出手段によって前記連通室内の液体を外部に送出して、前記連通室内と前記外筒内とが負圧となることによって、前記外筒内に前記吸液口と前記吸気口から液体と空気をそれぞれ流入させるとともに、前記外筒と前記回転軸との間の間隙を通過する際に液体に空気を混合させて無数の微小な気泡を生成させ、この気泡が混入された液体を前記送出手段によって外部に送出する液体浄化処理装置であって、
   前記外筒の内側および／または前記回転軸の外側に、複数のリング状の永久磁石が前記回転軸の軸方向に沿って重ねられて筒状に設けられ、
   前記永久磁石は、重ねる方向に異極に分かれ、かつ、各永久磁石は、磁極が同じ向きになるように重ねられていることを特徴とする液体浄化処理装置。
2. 前記永久磁石は、前記外筒の内側および前記回転軸の外側の両方に設けられ、
   前記永久磁石の間には、リング状のスペーサが介在され、
   前記外筒側の前記スペーサの内周面は、前記外筒側の前記永久磁石の内周面よりも引っ込んでいるとともに、前記回転軸側の前記スペーサの外周面は、前記回転軸側の前記永久磁石の外周面よりも引っ込んでおり、
   前記外筒側および前記回転軸側の前記リング状の永久磁石は互いに対峙するように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の液体浄化処理装置。
3. 前記永久磁石は、前記外筒の内側および前記回転軸の外側の両方に設けられ、
   対峙する前記外筒の内側の永久磁石の磁極と、前記回転軸の外側の永久磁石の磁極とが反対になるように配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液体浄化処理装置。
4. 前記回転軸の基端部に前記原動機が連結され、前記回転軸の先端部側に、当該先端部が挿入される筒状の軸受部が設けられ、
   前記軸受部と前記回転軸の前記先端部との間には間隙があけられ、
   前記回転軸の先端部の外周面に永久磁石が設けられ、
   前記軸受部の内周面に永久磁石が設けられ、
   前記回転軸の先端部外周面の永久磁石と、前記軸受部内周面の永久磁石とが同軸上に配置されるとともに、互いに反発しあっていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の液体浄化処理装置。
5. 前記外筒には、前記連通室を内部に有するケーシング部が備えられ、
   前記送出手段は、前記ケーシング部内の連通室に、前記回転軸に固定されて当該回転軸とともに回転する円板状の散水板を備え、当該散水板には、遠心ポンプの羽根としての役割を有する複数の永久磁石が放射状に突出して設けられ、
   前記ケーシング部には、前記散水板の永久磁石との間に間隙をあけて放射状に永久磁石が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の液体浄化処理装置。
6. 前記外筒側の前記永久磁石が、前記外筒を兼ねていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の液体浄化処理装置。

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