JP4623914B2 - 液体浄化装置 - Google Patents

Description

【０００１】
（発明の分野）
本発明は、下部に加熱手段を備えた液体用の容器と、液体の上部と、ライザを通って上昇する加熱された液体のため容器の中心に配置された管状ライザとから構成され、加熱された液体がライザの上部開口端から上部を介して重力によって流れ落ちて、ライザの外側で再加熱されて蒸発し、再びライザを通って上昇することを繰り返す、液体から汚染物質を除去する液体浄化装置に関する。
【０００２】
（発明の背景）
本発明が解決しようとする１つの課題は次の通りである。大抵の大都市では飲み水は大型プラントで製造されて、水道管システムを通して消費者に輸送される。輸送中に水が伝染されることを防止するために、清浄水がプラントから出る前に、通常一定量の塩素が加えられる。
【０００３】
塩素のうちある一定量は途中で消費され、ある一定量は消費者まで達した時点で水に残留する。塩素を加える理由は、危険の可能性のある水道管内の有機汚染物質を分解するためである。汚染物質が存在するときは、クロロホルムやブロロホルムなどの塩素化炭化水素が生成される。したがってこの物質も、消費者にとどいた水にはある程度存在する。
【０００４】
水に含まれる塩素および塩素化炭化水素の量は僅かであるとしても、両種類の化合物は僅かであっても突然変異生成性を有し、したがってそれらをできる限り除去することが有利となる。
【０００５】
都市の水道管や個人の井戸から水を浄化するのに適した多種多様なフィルタがずいぶん以前から市場に存在する。しかし、細かい網目形状をした従来のフィルタは塩素や塩素化炭化水素などの揮発性物質を通してしまう。イオン交換化合物（例えば軟化剤）を含むフィルタにおいても同様である。
【０００６】
この理由のため、活性炭を含むフィルタが現在頻繁に使用される。活性炭の欠点は、フィルタが詰まった時期を知ることが難しく、負荷が予想以上に増加したとき活性炭が急速にその効果を失うことが多くの調査で確認され、そのためにバクテリヤその他の発熱性物質の避難や栄養供給源や繁殖の場所に変わることである。
【０００７】
このように炭素フィルタは他の方法としばしば組合され、粗い粒子や有機材料を阻止するプレフィルタや、バクテリヤを殺す紫外線ランプや、イオンを引き付けるイオン交換体を含む一層複雑な装置となる。このような装置は比較的高価であるが、粗目のフィルタや紫外線ランプやイオン交換化合物や活性炭が注意深く交換されるならば、機能だけは満足できる。これらの多段階フィルタに代わるものとして、蒸留と逆浸透に基くものに展開されたものもある。しかし、これら改善された方法のいずれも塩素や塩素化炭化水素を完全に効果的に除去するものはなく、最後の活性炭フィルタによって補足しなければならない。この最終フィルタにかかる負荷は前に述べた多段階フィルタの炭素フィルタよりもはるかに少ないけれども、定期的に交換の必要があり、過度の負担が課題として残る。
【０００８】
バクテリヤを殺し、塩素および塩素化炭化水素を、他の揮発物質と同様に水から除去する簡単な方法はボイラや開放容器で水を沸騰させることである。前に述べたものと比較してこの簡単な方法には主として３つの欠点がある。確実に揮発性汚染物質を取り除くために、かなりの量の水を沸騰しなければならず、このことは、まず第１に水の浪費であり、第２に水に存在する非揮発性汚染物質が濃縮されることである。第３の欠点は満足な結果がいつ達成されたのかが、使用者には分からないことである。
【０００９】
気体から液体を、液体から気体を、さらに別の気体から１つの気体を分離するいろいろな工業的方法が開発された。最も普通の原理はサイクロン原理であって、蒸気／ガス／水の混合物が遠心分離機にかけられ、液体は混合物から押し出される。非常に簡単な原理は、曲がり部の多い管に混合物を導き、液体を種々の形状の曲がり装置によって阻止するものである。
【００１０】
水／ガス／蒸気の混合物が大きな板に噴霧または散布され、または大きな板あるいは鋼、木材、プラスチックのペレットのような大きな表面を有する他の種類の装置を流れ落ちる表面拡大装置も使用される。
【００１１】
また、空気や窒素のようなガスを混合物に通すことも可能である。このガスは混合物のガスを追い出すか一緒に引き込む。しばしばこれらの技術が組合されて使用される。
【００１２】
従来知られているこの種の液体浄化器はスウェーデン特許第５１０２８７号に記載され、これによるとポットの底の小さなくぼみで水が加熱される。水は頂部のライザ開口を通って上方に押し出され、それからポットの蓋で止められて自然に落下する。またポットにはライザにそって１．５−２．５ｃｍ間隔に置かれた複数の異なる径の交互に置かれた凹状および凸状のディスクが含まれる。
【００１３】
この液体浄化機能は本質的にはこれでよいが、技術開発によって、安価で単位時間当たりより多くの液体を処理できる改良型を得ることが望ましいと考えられてきた。
【００１４】
（発明の概要）
前述した種類の液体浄化装置である本発明によれば、容器は円筒形状をなし、ほぼ底全体が加熱装置によって直接加熱されうる。さらに複数の同一寸法をした面平行のディスクが容器の上部に配置され、前記ディスクは中心にライザ用の穴を有し、さらにディスク全面にわたって分布する複数の小穴を有する。本発明による液体浄化装置のこれらおよび他の特徴は特許請求の範囲に示される。
【００１５】
（好ましい実施形態）
発明は付帯する図面を参照してより詳細に以下に記載する。
【００１６】
図１に示す液体ポット１は柄１０と口１１の付いた通常の円筒形ポットに類似する。柄には開始ボタン１０１と停止ボタン１０２が備わる。ポットの底にある防熱材料でできたドーム１５は、上方に突出した電気接点３１を介して底板３から電気が供給され、底１７の下側にある（隠れた）平板状の電気加熱装置１７１で加熱されたポットの底１７によって下から加熱された一定量の液体を蓄えるよう構成される。ドーム１５の高さは約２０ｍｍで、ドーム１５の下に空気が溜まらないような円錐形またはアーチ形にされる。また、この形状により液体が加熱されたときに起こる水流が容易になる。
【００１７】
図２に示すようにポット１の開口に適合するバヨネット式継ぎ手の付いた蓋２がポット１に設けられる。
ドーム１５内で加熱された液体が筒状部材を通して上昇するよう計画された、内側にある中心の筒状部材で構成されるポット１のライザ１２を図１に示す。ドーム１５はライザ１２の下端１２５に位置してポットの底に適合し、同時にライザの付属物として機能する。図５に示すように多数のディスク５１，５２，５３，５４がライザ１２の上部に配置され、ライザ用に中心穴が設けられる。ディスクは蓋と同一の直径を有し、互いに約０．９ｃｍの等間隔で置かれる。ディスクはいろいろな方法で穿孔される。図示する実施例では全面にわたって２から４ｍｍ直径の同一穴が穿孔される。液体（水）が下のディスク上に均等に分散できるように落下形成を容易にするため、この穴の下側には図８に示すように水切りエッジ（drip edge）５１１０が設けられる。ディスクはライザから取外してクリーニングすることができる。
【００１８】
図４に一組のディスク５１−５４を上から見た図を示し、最上のディスク５１には中心穴５１０と穿孔（小さな穴）５１１が全面にわたって設けられる。図６はディスク５１のみを穴とともに示し、図７は横からのＡ−Ａ断面を示す。穴の１つがＢで示され、この穴は水切りエッジ５１１０がよく分かるように図８で拡大される。
【００１９】
ライザ１２はディスク５１−５４とともに、底１７と接触するドームを下部に有するポット１に挿入される。
ポット１を使用するときは、ポット１に液体（水）を注入してから、底板３および電気接点３１に載せると、自動的に接続されてコード３２を通して電気が供給される。液体が加熱されると、気泡がポットの底に生じてドーム１５によってライザ１２の方に集まるので、加熱水は蒸気によってライザ１２内に押し上げられる。この水はライザ１２を通って上昇して特別の分散器（水分散器）１４に吹きつけられて、第１のディスク５１上に均等に水が分散される。その後、水は穿孔５１１を通り、または外側エッジ５１２を越えて下のディスク５２に流れ、この過程が繰り返される。水はディスクの数（４）分を通って下に流れ続けた後、ライザ１２を通って再度上昇することにより、液体が実験上、汚染物質からできる限り浄化されるところまでになる。
【００２０】
ポット１の底は加熱されるので、防熱ドームの下の水は沸騰する。形成された蒸気の気泡はそれまでに加熱された水をライザ１２を通して押し上げる。ライザの下端の弁を通してドームは徐々に注水されるが、この弁は水がドーム内に流れ落ちるが、ライザ１２以外の方法では蒸気が噴出してこないように構成される。蒸気の気泡が形成されると気泡が弁を押し開き、蒸気の気泡がライザを通って上昇すると弁が開放されて、水がドーム内に流れ込むことができる。この技術自体は、例えばスウェーデン特許第５１０２８７号、４頁、第６段落に記載のように公知である。
【００２１】
このプロセス中に遊離した汚染化合物はポットの口１１を通して、さらにポット１と蓋２の間の隙間を通して消滅する。
【００２２】
（試験結果）
本液体浄化装置で試験を行い、水サンプルから汚染物質が遊離される範囲を確認した。表において左から次の欄を示す。
第１欄：汚染物質
第２欄：物質の沸点
第３欄：本装置で３．５分間加熱後の汚染物質の脱離（％）
第４欄：本装置で６分間加熱後の汚染物質の脱離（％）
第５欄：スウェーデン特許第５１０２８７号による装置で１２分間加熱後の汚染物質の脱離（％）
【００２３】
【表１】

【００２４】
本液体浄化装置で６分間加熱した後の試験結果は、例えばスウェーデン特許第５１０２８７号に記載された公知の技術による装置で１２分間加熱した後の結果と比較して同様に良好か、またはより良好であり、水の消費量はわずかである。
【００２５】
本発明は当然上述の例に限定されるものではない。特許請求の範囲に記載の種々の方法によって変更される。
液体浄化装置は数デシリットルの液体から、かなりのリットル数の液体までを対象に計画し、底板３の電気手段によって、またはガス、液化石油ガス、生物資源、石炭、その他の固体または液体状の燃料からの火炎によって、またはソーラーエネルギーによって加熱されるように計画することができる。浄化装置は分離するか、またはストーブ、炉、ヒータその他の加熱手段に組み込むことができる。また、連続して水を満たした水管に接続することもできる。
【００２６】
１実施例によると浄化された液体は特別の容器に移され、そこでそのままの状態で、または例えば電熱器によって加熱され、例えば圧縮機によって冷却された状態で使用することができ、または飲料に使用することができる。
【００２７】
別の実施例によると、加熱された液体は、例えば電動ポンプによってライザ（管）１２を介してくみ出される。かなり大容量の液体浄化装置は家庭またはマンション単位の個別の加熱プラントに据え付け、またははめ込むことができる。これら浄化装置はその後、純粋な水が必要になったとき自動的に適当にスイッチが入る。この大型の浄化装置はレストラン、ホテル、食品産業などに使用できる。
【００２８】
あらゆる容器の加熱水で生じる無視できない問題はカルシウムおよび酸化第二鉄の投入である。したがって、水面よりも上で中心ライザ１２の穴よりも下にある特別の容器にカルシウムフィルタまたは他の鉄交換体を適宜入れることができる。これはカルシウム沈殿物を最も受ける部分であるので、硬い沈殿物を容易にクリーニングできるような柔軟な材料から作るのが適切である。また、この部分にはカルシウムが容易に壊れるような鋭利なエッジを備えることができる。しかし、脱灰はクエン酸あるいは酢酸のような弱い酸を使用して、または磁石作用によって簡単に実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による液体ポットを概略的に示す。
【図２】 液体ポットの蓋を概略的に示す。
【図３】 液体ポットの底板を概略的に示す。
【図４】 一組のディスクの上面を概略的に示す。
【図５】 図４に示された一組のディスクの側面を概略的に示す。
【図６】 一組のうち１つのディスクの上面を概略的に示す。
【図７】 図６に示されたディスクのＡ−Ａ断面の側面を示す。
【図８】 図６に示された複数の穴の１つの側断面を示す。

Claims (2)

1. 液体から汚染物質を除去する液体浄化装置であって、液体用の容器（１）と、底板（３）と、加熱装置と、ライザを通って上昇する加熱された液体のため容器（１）の中心に配置された管状ライザ（１２）とから構成され、加熱された液体がライザ（１２）の上部開口端から重力によって流れ落ちて、ライザの外側で再度加熱され、ライザを通って再度上昇することを繰り返す液体浄化装置において、
   容器（１）は円筒形状をなし、その底（１７）のほぼ全体が加熱装置によって加熱されることができ、
   同一寸法の複数のディスク（５１−５４）が容器の上部に配置され、前記ディスクはライザ（１２）用の中心穴（５１０）を有するとともに、水切りエッジ（５１１０）を有する複数の小穴（５１１）がディスク全面にわたって均等に分布し、
   ライザから出てきた高温液体を最上のディスク（５１）上に均等に分散させるため、ライザ（１２）の上部開口端に分散器（１４）が配置される
   ことを特徴とする液体浄化装置。
2. 前記ディスク（５１−５４）の外径は、円筒形の前記容器（１）の内径にほぼ等しく、前記ディスクはお互いに平行であり、前記ディスクの間隔は９ｍｍで、また前記ディスク（５１−５４）の小穴の直径は２−４ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の液体浄化装置。

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