JPH11309452A - 水質改良装置及び水質改良システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 大量の水を、短時間で効率的にかつ確実に水
質改良する。 【解決手段】 キャビテーションによる気泡の破壊によ
る高温、高圧、衝撃波、超音波等によって水質を改良す
る水質改良装置である。水中で回転してキャビテーショ
ンを発生させるスクリュー３と、スクリュー３から噴出
される水を整流すると共にさらにキャビテーションを発
生させる整流板１５と、整流板１５により整流されて噴
出する水の流れによりさらにキャビテーションを発生さ
せる格子板１６とから構成した。水質改良システムは、
水質の悪化した水を循環させる水循環機構２６と、水循
環機構２６の水循環経路中に１又は複数配設された水質
改良装置２７とを備えて構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、キャビテーション
を利用して水質を改良する水質改良装置及び水質改良シ
ステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】水中の気泡によって水質の改良を図るも
のとしては、例えば特開平８−２４３５９０号公報記載
の「曝気機能と散水機能を水流発生装置」が知られてい
る。この水流発生装置は、エグゼクターの絞り部で高速
の水流を作り、その高速の水流の中に空気吸込管から空
気を取り込んで、水中に気泡として混入させる。

【０００３】この水流発生装置によって水中に気泡を混
入させ、この気泡中の酸素によって曝気効果を向上させ
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記水流発
生装置では、気泡の発生量が限られており、大量の水に
対して大量の気泡を発生させて効率的に水質改良を図る
ことはできない。

【０００５】また、前記曝気効果では、水質改良のため
に処理できる対象が細菌等に限られ、有害物質等を処理
することはできないため、効率的な水質改良を図ること
はできない。

【０００６】さらに、前記水流発生装置では、圧力の高
い気泡混合水の一部を、環流管を介して絞り部に環流さ
せることで、絞り部及びその付近でエアクッション作用
を発揮させて、キャビテーションの発生を抑えているた
め、キャビテーションを利用して水質を改良することは
できない。

【０００７】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たもので、大量の水に対して効率的にかつ確実に水質の
改良を図ることができる水質改良装置及び水質改良シス
テムを提供する目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】第１の発明に係る水質改
良装置は、キャビテーションによって発生する水中の気
泡が破壊するときに生じる高温、高圧、衝撃波、超音波
等によって水質を改良する水質改良装置であって、水中
で回転してキャビテーションを発生させるスクリュー
と、このスクリューによって作られる水の流路に設けら
れ、スクリューから噴出される水の中のキャビテーショ
ンを増幅させるキャビテーション増幅機構とを備えたこ
とを特徴とする。

【０００９】前記構成により、水中でスクリューを回転
させることで、水の中にキャビテーションが発生する。
なお、ここで使用するスクリューは、現在の通常の技術
と逆に、キャビテーションを少しでも強く発生するよう
に設計されている。

【００１０】さらに、このスクリューの前面に設けられ
たキャビテーション増幅機構によってキャビテーション
が増幅される。増幅されたキャビテーションによって大
量に発生する水中の気泡は、破壊するときに高温、高
圧、衝撃波、超音波等が発生させる。この高温、高圧、
衝撃波、超音波等は、水中の細菌等の微生物を死滅さ
せ、有害物質を分解し、さらに水分子の塊を分解する等
の種々の作用を奏する。

【００１１】このキャビテーションの発生及び増幅は短
時間で行われるため、大量の水に対して、短時間で効率
的にかつ確実に水質の改良を図ることができる。

【００１２】第２の発明に係る水質改良装置は、前記キ
ャビテーション増幅機構が、前記スクリューの前面に設
けられ、スクリューから噴出される水を整流すると共に
その水の流れの中に減圧部分を作ってさらにキャビテー
ションを発生させる整流板と、この整流板によって整流
されて噴出する水の流れの中に減圧部分を作ってさらに
キャビテーションを発生させる格子板とから構成された
ことを特徴とする。

【００１３】前記構成により、スクリューから噴出され
る水は、回転しながら、かつキャビテーションを発生し
ながら整流板に流入する。この整流板に流入した水は、
整流されてその流速を増しながら下流側へ流れると共
に、整流板を構成する羽根の後端部等で減圧部分が出き
てキャビテーションを発生させる。また、整流板で整流
されて高速で噴出する水は、格子板を流れるときに、こ
の格子部の後面で減圧部分が作られてキャビテーション
を発生させる。これらの現象によってキャビテーション
が増幅され、大量の気泡が発生する。

【００１４】第３の発明に係る水質改良装置は、前記キ
ャビテーション増幅機構が、前記スクリューの前面に設
けられ、スクリューから噴出された水を整流すると共に
その水の流れの中に減圧部分を作ってさらにキャビテー
ションを発生させる整流板と、この整流板に対向して配
設されると共にその表面に凹凸が設けられ、整流板で整
流されて噴出する水が衝突するときに前記凹凸でさらに
キャビテーションを発生させる凹凸壁とから構成された
ことを特徴とする。

【００１５】前記構成により、整流板では、前記第２の
発明同様に、スクリューから噴出された水が整流される
と共に、キャビテーションを発生させる。さらに、整流
板から高速で噴出する水は、凹凸壁の表面に衝突してこ
の凹凸壁の表面を高速で流れる。そして、高速で流れる
水の流れの中に凹凸によって減圧部分ができ、キャビテ
ーションを発生させる。これらの現象によってキャビテ
ーションが増幅され、大量の気泡が発生する。

【００１６】第４の発明に係る水質改良装置は、前記キ
ャビテーション増幅機構が、前記スクリューの前面に設
けられ、スクリューから噴出された水を整流すると共に
その水の流れの中に減圧部分を作ってさらにキャビテー
ションを発生させる整流板と、この整流板に対向して配
設されると共に整流板によって整流されて噴出する水の
流れの中に減圧部分を作ってさらにキャビテーションを
発生させる格子板と、この格子板に対向して配設される
と共にその表面に凹凸が設けられ、前記格子板から噴出
する水が衝突するときに前記凹凸でさらにキャビテーシ
ョンを発生させる凹凸壁とから構成されたことを特徴と
する。

【００１７】前記構成により、第２の発明のように整流
板と格子板とでキャビテーションが増幅され、さらに第
３の発明のように凹凸壁でキャビテーションが増幅さ
れ、大量の気泡が発生する。

【００１８】第５の発明に係る水質改良装置は、キャビ
テーションによって発生する水中の気泡が破壊するとき
に生じる高温、高圧、衝撃波、超音波等によって水質を
改良する水質改良装置であって、水中で回転してキャビ
テーションを発生させるスクリューを互いに対向させて
一対回転可能に設け、又はこれと共に各スクリューの一
方又は両方の作る水の流路に請求項１又は２に記載のキ
ャビテーション増幅機構を設け、前記各スクリューから
噴出された水を前記キャビテーション増幅機構で増幅さ
れた後互いに衝突させてさらにキャビテーションを増幅
させることを特徴とする。

【００１９】前記構成により、対向した各スクリューか
らキャビテーションを発生させながら噴出する水は、キ
ャビテーション増幅機構によってキャビテーションが増
幅されながら互いに衝突する。これにより、大量の気泡
を含む水が高速で激しくぶつかり、気泡が潰れたり、新
たに発生したりしてキャビテーションがさらに増幅され
る。

【００２０】第６の発明に係る水質改良システムは、水
質を改良した水を循環させる水循環機構と、この水循環
機構の水循環経路中に１又は複数配設された請求項１乃
至５のいずれかに記載の水質改良装置とを備えたことを
特徴とする。

【００２１】前記構成により、水循環機構を河川、ダ
ム、湖沼、プール等に接続して、河川等の水質の悪化し
た水を水循環機構内に循環させる。そして、この水循環
機構内に配設された前記第１乃至第５の発明の水質改良
装置によるキャビテーションによって大量の気泡が循環
水中に発生して水質に改良がなされる。

【００２２】前記水質改良装置は、水循環機構内におい
て１つだけ配設してもよく、複数配設してもよい。複数
配設する場合、水の流れに対して並列又は直列に配設す
る。並列に配設する場合は、大量の水を短時間で処理す
ることができる。直列に配設する場合は、配設した装置
の数だけ、段階的にキャビテーションによる処理が施さ
れ、段階的に水質が向上する。

【００２３】これら水質改良装置の配列方向及び配置数
は、処理したい水の量及び要求される水質の程度等に応
じて適宜設定する。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る水質改良装置
及び水質改良システムについて、添付図面を参照しなが
ら説明する。

【００２５】図１は第１の実施形態に係る水質改良装置
を示す概略正面断面図、図２は図１の水質改良装置の概
略平面断面図、図３は第１の実施形態に係る水質改良装
置の整流板を示す斜視図、図４は図３の整流板が取り付
けられる整流板支持用格子板を示す正面図、図５は整流
板に面して配設される格子板を示す正面図、図６は第２
の実施形態に係る水質改良システムを示す斜視図、図７
は第３の実施形態に係る水質改良システムを示す斜視図
である。

【００２６】［第１実施形態］本実施形態に係る水質改
良装置１は、図１〜図５に示すように構成されている。
この水質改良装置１はキャビテーションを利用して水質
を改良する装置である。即ち、キャビテーションによっ
て発生する水中の気泡が壊れるときに生じる高温、高
圧、衝撃波、超音波等によって水質を改良する装置であ
る。

【００２７】水質改良装置１は図１及び図２に示すよう
に主に、水が貯められた貯留槽２と、この貯留槽２内に
回転可能に設けられ、水中で回転してキャビテーション
を発生させるスクリュー３と、このスクリュー３によっ
て作られる水の流路に設けられ、スクリュー３から噴出
される水の中のキャビテーションを増幅させるキャビテ
ーション増幅機構４とから構成されている。本実施形態
では、スクリュー３は貯留槽２内に設けられているの
で、スクリュー３によって作られる水の流路は、貯留槽
２内を循環する環流流路となる。

【００２８】貯留槽２は直方体状に形成されている。貯
留槽２は、スクリュー３によって激しくかき回される内
部の水が外部に飛散しないように、密封されている。貯
留槽２の上部には、貯留槽２内に貯まった空気を抜く自
動エア抜き装置６が取り付けられている。さらに、貯留
槽２には、処理したい水を供給する供給管７と、処理後
の水を排出する排出管８が設けられている。これら供給
管７及び排出管８には、開閉及び流量を調整するバルブ
７Ａ，８Ａが設けられている。さらに、貯留槽２内の清
掃等のメンテナンス時に水を供給したり、排出したりす
るバルブ付き配管９，１０等が設けられている。

【００２９】スクリュー３は、貯留槽２内で水中に浸漬
して設けられ、水中で回転することによって貯留槽２内
の水を循環させると共に、キャビテーションを発生させ
る。このスクリュー３は、キャビテーションを積極的に
発生させるように設計されている。即ち、通常の技術で
は、腐食防止等のためにキャビテーションを極力発生し
ないように設計されるが、本実施形態では、水質改良の
ためにキャビテーションを積極的に発生させるように設
計されている。具体的には、水の流れの中でキャビテー
ションを効率的に発生させるように、流体力学的見地か
ら設計されている。さらに、スクリュー３は、キャビテ
ーションによる腐食を最小限に抑えるために、キャビテ
ーションに対する十分な強度を有する材料で成形されて
いる。具体的には、ＦＲＰ、ＰＰ、セラミックス、ステ
ンレススチール等によって成形されている。このスクリ
ュー３は、貯留槽２内において、互いに対向させて一対
設けられている。

【００３０】各スクリュー３は、貯留槽２の長手方向両
側にそれぞれ配設された駆動装置１１によって回転駆動
される。各駆動装置１１は、貯留槽２の外部にそれぞれ
設置された駆動モータ１２と、貯留槽２の長手方向両側
の壁面に水密状態でそれぞれ取り付けられた連結機構部
１３とから構成されている。連結機構部１３は、貯留槽
２内のスクリュー３と貯留槽２外の駆動モータ１２とを
連結すると共に変速させてスクリュー３を高速で回転さ
せるものである。各駆動モータ１２は制御装置（図示せ
ず）に接続され、処理能力等の条件に応じて回転速度が
変更できるようになっている。なお、制御装置による駆
動モータ１２の制御は、回転速度を連続的に変更できる
ように設定してもよく、また複数の回転速度に段階的に
変更できるように設定してもよい。処理する水の条件等
に応じて適宜設定する。

【００３１】キャビテーション増幅機構４は、各スクリ
ュー３に面してそれぞれ設けられている。具体的には、
整流板１５と、格子板１６と、整流板支持用格子板１７
とから構成されている。

【００３２】整流板１５は、整流板支持用格子板１７に
支持された状態でスクリュー３の前面に配設されてい
る。この整流板１５は、スクリュー３から渦を巻きなが
ら噴出される水を整流して高速の流れにすると共にその
水の流れの中に減圧部分を作ってさらにキャビテーショ
ンを発生させるものである。この整流板１５は具体的に
は図３に示すように構成されている。ここでは、縦横に
五枚ずつの羽根１８が格子状に組み合わされて構成され
ている。各羽根１８は、その下流側端部が円弧状に成形
されている。そして、各羽根１８を組み合わせた状態
で、各羽根１８の下流側端部が球面の一部を構成するよ
うに設定されている。各羽根１８は、前記スクリュー３
と同様に、水の流れの中でキャビテーションを効率的に
発生させるように、流体力学的見地から設計されてい
る。さらに、羽根１８の材料も、前記スクリュー３と同
様に、キャビテーションによる腐食を最小限に抑えるた
めに、キャビテーションに対する十分な強度を有する材
料で成形されている。具体的には、ＦＲＰ、ＰＰ、セラ
ミックス、ステンレススチール等によって成形されてい
る。

【００３３】組み合わされた各羽根１８の縁には、各羽
根１８を支持して整流板支持用格子板１７に固定するた
めにフランジ部１９が設けられている。

【００３４】格子板１６は、図１、図２及び図５に示す
ように、整流板１５の下流側に、この整流板１５に対向
して配設される。この格子板１６は、整流板１５によっ
て整流されて高速で噴出する水の流れの中に減圧部分を
作ってさらにキャビテーションを発生させて、キャビテ
ーションを増幅させるものである。格子板１６は具体的
には、補強用枠体１６Ａと、この補強用枠体１６Ａに張
られた格子部１６Ｂとから構成されている。補強用枠体
１６Ａは、貯留槽２の内側寸法と同じ大きさに設定さ
れ、貯留槽２内を仕切っている。格子部１６Ｂは、水の
流れの中でキャビテーションを積極的に発生させるよう
に、流体力学的見地から設計されている。さらに、格子
部１６Ｂも、前記スクリュー３と同様に、キャビテーシ
ョンによる腐食を最小限に抑えることが望ましいため、
ＦＲＰ、ＰＰ、セラミックス、ステンレススチール等の
キャビテーションに対する十分な強度を有する材料で成
形してもよい。なお、鉄等の通常の材料を用いてもよ
い。格子板１６の場合は、交換が極めて容易であるた
め、すぐに腐食しても容易に交換できる。このため、格
子板１６に関しては、キャビテーションを最大限に発生
させることに重点をおいて、流体力学的見地から設計す
ることが望ましい。さらに、編み目の大きさや格子を構
成する鉄線の大きさ等も、前記キャビテーションを最大
限に発生させることができるように設計する。

【００３５】さらに、２枚の格子板１６は、互いに対向
した状態で一定間隔をおいて配設されると共に、２枚の
支持板２１で一体的に支持されている。支持板２１は、
格子板１６と同様に、補強用枠体及び格子部から構成さ
れている。これにより、格子板１６と支持板２１とで囲
まれた空間が水を互いに衝突させる衝突空間２２Ａとな
り、その両側（図２中の上下方向両側）が環流空間２２
Ｂとなっている。

【００３６】なお、前記格子板１６及び支持板２１が一
体となって格子柵２４を構成している。

【００３７】整流板支持用格子板１７は、スクリュー３
の前面に配設された整流板１５を支持するための板で、
図１、図２及び図４に示すように、補強用枠体１７Ａ
と、この補強用枠体１７Ａに張られた格子部１７Ｂとか
ら構成されている。補強用枠体１７Ａは、前記格子板１
６と同じ寸法に設定されて貯留槽２内を仕切っている。
これにより、整流板支持用格子板１７と格子板１６とで
増幅空間２３が構成されている。補強用枠体１７Ａの中
央には整流板１５を取り付けるための四角形の通孔１７
Ｃが設けられている。この通孔１７Ｃに整流板１５が取
り付けられている。

【００３８】［動作］以上のように構成された水質改良
装置１は次のように動作する。

【００３９】まず、供給管７から処理対象の水が貯留槽
２内に供給される。貯留槽２内に水が充満された状態
で、駆動装置１１の駆動モータ１２が制御装置により回
転される。これにより、連結機構部１３を介して二つの
スクリュー３がそれぞれ高速で回転される。

【００４０】各スクリュー３の回転によって、その周辺
の水が整流板１５に向けて噴出される。このとき、スク
リュー３によってキャビテーションが発生しながら、か
つ渦を巻きながら整流板１５に流入する。流入した水
は、整流板１５で整流されて高速の流れになる。そし
て、整流板１５の各羽根１８でキャビテーションが増幅
されながら増幅空間２３に流入する。

【００４１】増幅空間２３に流入した水は、ある程度広
がりながら高速で格子板１６を通過してさらにキャビテ
ーションが増幅されながら衝突空間２２Ａに流入する。
そして、この衝突空間２２Ａで二つの水の流れが激しく
衝突して気泡が潰れたり、新たに発生したりしてさらに
キャビテーションが増幅されながら周囲に広がる。広が
った水は、速度を保ちつつ支持板２１を通過して環流空
間２２Ｂへ流入する。この支持板２１によっても、キャ
ビテーションが増幅される。さらに、格子板１６の周囲
から増幅空間２３に環流し、整流板支持用格子板１７の
周囲からスクリュー３の後側に環流する。このときも、
水の環流速度はある程度の速さに維持されて、格子板１
６及び整流板支持用格子板１７を通過するとき、キャビ
テーションが増幅される。スクリュー３の後側に環流し
た水は、再びスクリュー３で整流板１５側へ噴出され
て、前記動作を繰り返す。

【００４２】貯留槽２内の気圧が上昇し過ぎたときは、
自動エア抜き装置６によってエア抜きが行われて、内部
気圧が低減される。

【００４３】前記動作が連続的に行われることにより、
次第に貯留槽２内全域がキャビテーションの気泡で充満
さていく。そして、大量に発生して貯留槽２内に充満さ
れた気泡は、同時に大量に壊れる。この結果、貯留槽２
内の全域が、気泡の破壊による高温（５０００〜１００
００℃）、高圧の状態、衝撃波や超音波の充満した状態
になる。この状態を設定時間だけ維持する。なお、この
設定時間は、微生物（細菌やウィルス等）や有害物質等
の違いに合わせて設定される。

【００４４】これにより、水中の細菌等の微生物が死滅
する。さらに、カビ臭を持つ物質であるジオスミンや、
悪臭物質であるアミン類、アルキルアミン類（トリメチ
ルアミン、ジメチルアミン、メチルアミン等）や、有機
塩素化合物や、ダイオキシンや、農薬類（シマジンやベ
ンチオカーブ等）や、フロン類（ＣＦＣ−１１３、ＨＣ
ＦＣ−２２５ｃａ、ＨＣＦＣ−２２５ｃｂ等）等が次第
に分解されていく。

【００４５】また、クラスター（水分子の塊）が粉砕さ
れる。さらに、油脂類、生活排水や工場排水等に含まれ
る物質であって環境に悪影響を与える物質等も分解され
る。

【００４６】［効果］以上のように、貯留槽２内に備え
たスクリュー３及びキャビテーション増幅機構４によっ
て、貯留槽２内の水を環流させながら、キャビテーショ
ンを発生、増幅させるので、短時間のうちに、貯留槽２
内全域にキャビテーションによる気泡を充満させること
ができる。

【００４７】この結果、大量の水を、短時間で効率的に
かつ確実に処理することができるようになる。

【００４８】［第２実施形態］次に、本発明の第２の実
施形態について、図６を基に説明する。

【００４９】本実施形態は、河川、ダム、湖沼、プール
等の水質の悪化した水又は水質を改良したい水を取り込
んで、その水質を改良する水質改良システムである。

【００５０】本実施形態に係る水質改良システム２５は
図６に示すように主に、水質の悪化した水を取り込んで
循環させる水循環機構２６と、この水循環機構２６の水
循環経路中に配設された水質改良装置２７とから構成さ
れている。

【００５１】水循環機構２６は、河川等と水質改良装置
２７とを接続して設けられ、水質の悪化した水を水質改
良装置２７内に取り込む２本の供給配管２８と、水質改
良装置２７と河川等とを接続して設けられ、水質改良装
置２７で処理された後の水を河川等に戻す１本の環流配
管２９と、前記２本の供給配管２８にそれぞれ設けら
れ、各供給配管２８の流路を適宜開閉する自動開閉バル
ブ３０と、環流配管２９に設けられ、全閉から全開まで
開度を変えて循環水量を調整する自動開度調整バルブ３
１と、供給配管２８又は環流配管２９に接続して設けら
れ、河川等から水を取り込んで循環させる循環ポンプ
（図示せず）とから構成されている。

【００５２】水質改良装置２７は、前記第１実施形態の
水質改良装置１とほぼ同様である。具体的には、供給配
管２８が貯留槽２に２本接続されている点及び格子柵３
３の構造以外は、前記第１実施形態と同様である。水質
改良装置１の各供給管７の代わりに供給配管２８が貯留
槽２に接続されている。また、排出管８の代わりに環流
配管２９が貯留槽２に接続されている。

【００５３】格子柵３３は、第１実施形態の水質改良装
置１の格子柵２４の各部材に加えて格子板３４が設けら
れている。この格子板３４は、２つのスクリュー３から
噴出される水が互いに衝突する地点に位置している。即
ち、この格子板３４は、２つの流れの水が衝突して流れ
が激しく変化する位置で、効率的にキャビテーションを
増幅させる。

【００５４】水質改良システム２５の自動開閉バルブ３
０、自動開度調整バルブ３１、循環ポンプ、水質改良装
置２７の各駆動モータ１２等は、前記制御装置（図示せ
ず）に接続されている。この制御装置は、改良したい水
の水質や汚れの程度等に応じて各部を適宜制御する。具
体的には、循環ポンプや駆動モータ１２の回転速度、自
動開度調整バルブ３１の開度、自動開閉バルブ３０の開
閉時間等が適宜制御されて、水を循環させる循環速度、
循環量、水質改良装置２７内での処理時間が設定され
る。

【００５５】［動作］以上のように構成された水質改良
システム２５は、前記制御装置によって次のように動作
する。

【００５６】循環ポンプが作動され、供給配管２８から
河川等の水が貯留槽２内に取り込まれる。貯留槽２内に
水が溜まると、水質改良装置２７が作動される。この水
質改良装置２７内での処理は前記第１実施形態と同様で
ある。この水質改良装置２７の作動は、水質の程度等に
応じて適宜時間続けられる。

【００５７】一方、水の循環方法としては、連続的に流
す場合と断続的に流す場合とがある。水を連続的に流す
場合は、自動開閉バルブ３０を開き、自動開度調整バル
ブ３１の開度を調整する。必要な場合は、循環ポンプの
回転速度も調整する。これにより、貯留槽２内への水の
流入量及び貯留槽２からの流出量を調整し、水質改良装
置１内で処理をしながら、少しずつ水を入れ替える。こ
の流入、流出量は、処理する水の水質の程度等に応じて
適宜設定される。

【００５８】また、水を断続的に流す場合は、自動開閉
バルブ３０を開き、自動開度調整バルブ３１の開度を経
時的に変化させる。必要な場合は、循環ポンプの回転速
度も適宜変化させる。これにより、水の貯留槽２内への
流入及び流出と、流入等の停止を繰り返して、水を断続
的に流す。これにより、水質改良装置１内で処理をしな
がら、少しずつ水を入れ替える。この断続時間の間隔、
流入及び流出量は、処理する水の水質の程度等に応じて
適宜設定される。

【００５９】［効果］これにより、前記第１実施形態と
同様の作用、効果を奏することができる。

【００６０】また、大量の水の水質を改良することがで
きる。この結果、水質改良システム２５を連続運転させ
ることにより、河川等の水全体の水質を改善することが
できる。

【００６１】［第３実施形態］次に、本発明の第３の実
施形態について、図７を基に説明する。

【００６２】本実施形態は、前記第２の実施形態と同様
に、河川等の水質の悪化した水を取り込んで、その水質
を改良する水質改良システムである。

【００６３】本実施形態の水質改良システム４１は、第
２実施形態の水質改良装置２７を直列に２つ合体して配
設したものである。

【００６４】本実施形態の水質改良装置４２は、大型の
貯留槽４３に４台の駆動装置４４が設けられている。各
駆動装置４４は、互いに対向して一対ずつ設けられてい
る。各駆動装置４４にはスクリュー３がそれぞれ設けら
れている。

【００６５】格子柵４５は、第２の実施形態における格
子柵３３を２つ合体させて構成されている。即ち、縦横
に３枚ずつの格子板４６を組み合わせて構成されてい
る。

【００６６】以上のように構成された水質改良システム
４１の全体的な動作は、前記第２実施形態の水質改良シ
ステム２５と同様である。

【００６７】そして、本実施形態の水質改良システム４
１では、処理する水の流れに対して直列方向に２組のス
クリュー３及びキャビテーション増幅機構４を配設した
ので、水を連続的に流す場合は、上流側と下流側で２段
階の処理が施されて、水の水質が改良される。また、処
理毎に水を入れ替える場合は、大型の貯留槽４３内に貯
めた水を４枚のスクリュー３で処理し、処理終了後に水
を入れ替える。これにより、１回の入れ替えで大量の水
を処理する。

【００６８】［効果］これにより、前記第１及び第２実
施形態と同様の作用、効果を奏することができる。

【００６９】また、第２実施形態の水質改良装置２７を
直列に２つ合体して本実施形態の水質改良装置４２を構
成したので、キャビテーションによる気泡を大量に発生
させることができ、処理能力が拡大する。

【００７０】例えば、水質改良装置４２の１つのスクリ
ュー３による水の送出量を毎分９ｔに設計したとき、水
質改良装置４２全体では毎分３６ｔの送出量になる。こ
の結果、処理能力は、水質改良後の水の排出量にして毎
分０．５〜１０ｔに拡大することができる。

【００７１】［第１変形例］前記各実施形態では、キャ
ビテーション増幅機構４等として格子板１６、整流板支
持用格子板１７等を備えて構成したが、整流板１５に対
向して凹凸壁を設けてもよい。この凹凸壁は、その表面
に凹凸が設けられており、スクリュー３から噴出された
水を表面の凹凸に衝突してキャビテーションを発生させ
るようになっている。この凹凸壁を設ける場合、この凹
凸壁と整流板１５との間に格子板１６を設けてもよい。
凹凸壁の表面の凹凸は、水の流れの中でキャビテーショ
ンを効率的に発生し、かつ自己の腐食を最小限に抑えら
れるように、流体力学的見地から設計することが望まし
い。

【００７２】これにより、スクリュー３から噴出して整
流板１５で整流されて、高速で凹凸壁の表面に衝突する
と、この表面に沿って高速で流れ、整流板１５、格子板
１６等で発生したキャビテーションを増幅させることが
できる。

【００７３】また、この凹凸を貯留槽２，４３の内側面
に設けてもよい。この場合、貯留槽２，４３内を水が循
環するときに、内側壁の凹凸によってキャビテーション
を増幅させることができる。

【００７４】［第２変形例］前記各実施形態では、貯留
槽２等を長方体状又は立方体状に形成したが、内部を流
れる水がスムーズに循環できるように、内部形状を流線
形にしてもよい。これにより、内部で水がスムーズに循
環し、キャビテーションの増幅を助長することができ
る。

【００７５】［第３変形例］前記各実施形態では、駆動
装置１１の動力源として駆動モータ１２を用いたが、エ
ンジン等の他の動力源を用いてもよい。

【００７６】［第４変形例］前記各実施形態では、格子
板１６、整流板支持用格子板１７等を、交差させた編み
目状に構成したが、線材を平行に配設した格子状にして
もよい。

【００７７】また、前記各実施形態では、格子板１６等
の網材を一重にしたが、編み目状又は格子状にした網材
を二重以上に重ねて格子板１６等を構成してもよい。線
材を不織布状にして格子板１６等を構成してもよい。

【００７８】さらに、格子板１６等を構成する網材や線
材に、多数の突起物等を取り付けてキャビテーションの
発生効率を高めるようにしてもよい。

【００７９】格子板１６、整流板支持用格子板１７等の
形状は、それらが取り付けられる貯留槽２等の内部形状
に合わせて四角形に構成したが、三角形等の他の多角形
で、円形等の他の形状でもよい。スクリュー３によって
作られる流路でキャビテーションを発生させることがで
きる形状であればよい。

【００８０】［第５変形例］前記各実施形態では、水質
改良装置１等を、キャビテーションの気泡による細菌等
の微生物の除去、有害物質等の分解、クラスター（水分
子の塊）の粉砕、油脂類の分解等に用いたが、これ以外
に（１）飲料水・食品加工水の改質、（２）魚介類の養
殖用の良質天然水造り、（３）医薬水、薬液・化粧水等
の水質改善、（４）農業において各種の用途に用いられ
る農業用水、畜産において家畜の飲み水等の各種の用途
に用いられる畜産用水等に用いることができる。

【００８１】［第６変形例］前記各実施形態では、駆動
装置１１の駆動モータ１２を貯留槽２の外側に設けた
が、駆動モータ１２を含めて駆動装置１１全体を防水性
を持たせた単体の部材として構成し、貯留槽２内に直接
に沈めてもよい。また、河川、湖沼等に直接に沈めても
よい。

【００８２】［第７変形例］前記各実施形態では、駆動
装置１１のスクリュー３を縦型にしたが、横型にしても
よい。

【００８３】［第８変形例］前記第３実施形態では、水
質改良装置４２を、第２実施形態の水質改良装置２７を
直列に２つ配設して構成したが、並列に２つ配設しても
よい。また、２つ以上の水質改良装置２７を直列又は並
列に配設してもよい。

【００８４】並列に配設する場合は、大量の水を並行し
て短時間で処理することができる。直列に配設する場合
は、配設した装置の数だけ、段階的にキャビテーション
による処理が施され、段階的に水質を向上させることが
できる。

【００８５】これら水質改良装置の配列方向及び配置数
は、処理したい水の量及び要求される清浄度に応じて適
宜設定する。

【００８６】

【発明の効果】以上、詳述したように本発明によれば、
短時間のうちに、キャビテーションによる気泡を大量に
発生させることができ、大量の水を、短時間で処理する
ことができるようになる。この結果、大量の水の水質
を、効率的にかつ確実に改良することができるようにな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る水質改良装置を示
す概略正面断面図である。

【図２】本発明の第１実施形態に係る水質改良装置を示
す概略平面断面図である。

【図３】第１実施形態に係る水質改良装置の整流板を示
す斜視図である。

【図４】図３の整流板が取り付けられる整流板支持用格
子板を示す正面図である。

【図５】整流板に面して配設される格子板を示す正面図
である。

【図６】第２の実施形態に係る水質改良システムを示す
斜視図である。

【図７】第３の実施形態に係る水質改良システムを示す
斜視図である。

【符号の説明】

１：水質改良装置、２：貯留槽、３：スクリュー、４：
キャビテーション増幅機構、６：自動エア抜き装置、
７：供給管、８：排出管、１１：駆動装置、１２：駆動
モータ、１３：連結機構部、１５：整流板、１６：格子
板、１７：整流板支持用格子板、１８：羽根、２１：支
持板、２２Ａ：衝突空間、２２Ｂ：環流空間、２３：増
幅空間、２４：格子柵、２５：水質改良システム、２
６：水循環機構、２７：水質改良装置、２８：供給配
管、２９：環流配管、３０：自動開閉バルブ、３１：自
動開度調整バルブ、３２：格子板、３３：格子柵、３
４：格子板、４１：水質改良システム、４２：水質改良
装置、４３：貯留槽、４４：駆動装置、４５：格子柵、
４６：格子板。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 キャビテーションによって発生する水中
   の気泡が破壊するときに生じる高温、高圧、衝撃波、超
   音波等によって水質を改良する水質改良装置であって、 水中で回転してキャビテーションを発生させるスクリュ
   ーと、 このスクリューによって作られる水の流路に設けられ、
   スクリューから噴出される水の中のキャビテーションを
   増幅させるキャビテーション増幅機構とを備えたことを
   特徴とする水質改良装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の水質改良装置におい
   て、 前記キャビテーション増幅機構が、 前記スクリューの前面に設けられ、スクリューから噴出
   される水を整流すると共にその水の流れの中に減圧部分
   を作ってさらにキャビテーションを発生させる整流板
   と、 この整流板によって整流されて噴出する水の流れの中に
   減圧部分を作ってさらにキャビテーションを発生させる
   格子板とから構成されたことを特徴とする水質改良装
   置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の水質改良装置におい
   て、 前記キャビテーション増幅機構が、 前記スクリューの前面に設けられ、スクリューから噴出
   された水を整流すると共にその水の流れの中に減圧部分
   を作ってさらにキャビテーションを発生させる整流板
   と、 この整流板に対向して配設されると共にその表面に凹凸
   が設けられ、整流板で整流されて噴出する水が衝突する
   ときに前記凹凸でさらにキャビテーションを発生させる
   凹凸壁とから構成されたことを特徴とする水質改良装
   置。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の水質改良装置におい
   て、 前記キャビテーション増幅機構が、 前記スクリューの前面に設けられ、スクリューから噴出
   された水を整流すると共にその水の流れの中に減圧部分
   を作ってさらにキャビテーションを発生させる整流板
   と、 この整流板に対向して配設されると共に整流板によって
   整流されて噴出する水の流れの中に減圧部分を作ってさ
   らにキャビテーションを発生させる格子板と、この格子
   板に対向して配設されると共にその表面に凹凸が設けら
   れ、前記格子板から噴出する水が衝突するときに前記凹
   凸でさらにキャビテーションを発生させる凹凸壁とから
   構成されたことを特徴とする水質改良装置。
5. 【請求項５】 キャビテーションによって発生する水中
   の気泡が破壊するときに生じる高温、高圧、衝撃波、超
   音波等によって水質を改良する水質改良装置であって、 水中で回転してキャビテーションを発生させるスクリュ
   ーを互いに対向させて一対回転可能に設け、又はこれと
   共に各スクリューの一方又は両方の作る水の流路に請求
   項１又は２に記載のキャビテーション増幅機構を設け、 前記各スクリューから噴出された水を前記キャビテーシ
   ョン増幅機構で増幅された後互いに衝突させてさらにキ
   ャビテーションを増幅させることを特徴とする水質改良
   装置。
6. 【請求項６】 水質を改良した水を循環させる水循環機
   構と、 この水循環機構の水循環経路中に１又は複数配設された
   請求項１乃至５のいずれかに記載の水質改良装置とを備
   えたことを特徴とする水質改良システム。