JPS6232300A - 複合多段揚水装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、湖、沼、又はダムなどの大容量水の水質を
改善することを目的とした空気揚水装置の製造、販売又
は使用の分野に属する。

（従来の技術） 従来直立した揚水筒内へ空気を間欠的に上昇させ、これ
により湖、沼、ダム（以下ダム等という）の水を対流さ
せて水質を改善する装置については、広く知られており
、幾多の改善案も提案されている。また水深の大きいダ
ム等においては、水を上下数段に分けて水質を改善する
提案もあり（特開昭５８−７０８９５号）、実用化が検
討されている。また水量の大きいダム等に対し、複合筒
を用いることも検討されている（特願昭５９−５９６−
１４号）。

（発明により解決すべき問題点） 前記水深の大きいダム等において、多段揚水筒を用いる
ことは、水深に比例して空気量の容積が変化すること、
および水深の大きい場合には、深水部と、浅水部とにお
いて、水質改善の方法に差異を生じると共に、例えば温
度差から水深１０ｍの位置と、水深５０ｍの位置とを、
一つの対流圏に入れない方が良い場合もあって、多段揚
水装置が研究されたのである。例えば直径５０ｃｍの揚
水筒で１００万トンの水を改善するならば、１０００万
トン以上の大容量のダム等においては、１０基以上の揚
水装置を必要とするが、保守その他の理由によって、揚
水装置の設置数にも限度があり（例えば１４ｊ１トンの
ダムに１００基設けることは実用的でない）、これを改
善する為には、−基の揚水筒有効断面積を増大しなけれ
ばならない。そこで単純に大口径の揚水筒を用いること
が考えられるが、口径も１ｍを越す程になると、上昇空
気量の形状が著しく変化し、揚水効率を低下することが
考えられる。また下段揚水筒と上段揚水筒の水深差が著
しい場合（例えば２０ｍ以上）には、下段揚水筒に供給
した空気の容積は上段揚水筒に到る間に著しく膨張する
ことになるので、空気団の形状を良好に保つ為には、揚
水筒の断面積を変えな（プればならないと考えられる。

然して揚水筒の断面積を単に増大するのみでは、前記の
ように空気団による揚水効率を低下することになるとい
う問題点があった。

（問題点を解決する為の手段） 然るにこの発明によれば、大容量揚水筒を上下多段に連
結し、少なくとも上段は複合筒を用いると共に、最下段
に給気装置を付設したので、水量の大きいダム等におい
ても、十分実用性のある揚水装置を得たのである。前記
における複合筒は、２本乃至２０本位までは用いること
ができるが、好適には３本乃至１０本位であろう。また
揚水筒の段数は、２段が最も多いが、ダム等の水深によ
っては４段も考えられ、各段毎に別作用を付与すること
もできる。例えば下段揚水筒は、深水層内における撹拌
と、酸素の供給および微固形物の排除（例えば凝集剤を
混入して固形物を沈澱させる）。上段揚水筒は溶存酸素
量の増大と、温度調整および藻類の死滅促進などである
。

また給気装置は、送水ホースと散気管を用いて下段揚水
筒内へ微小気泡を上界させて、気泡中の酸素を溶解させ
、上段揚水筒の下端に設けた空気室へ前記散気管から上
昇した気泡を集めて間欠空気を送り、上段を間欠空気揚
水筒とするのである。

また下段揚水筒による目的が、溶存酸素の増大を主とし
ない場合には、下段揚水筒の下端に空気室を設けて、空
気を間欠的に送るようにすれば、揚水効率を高く保つこ
とができる。

この揚水装置は、例えばダム等の水中へ直立設置するの
で、下端部に重錘又は錨を固定し、上端部又は上端部と
中間部へ空気室を設けるなどの手段を用いるが、定位置
設置で基礎が出来ている場合には、揚水装置の下端を定
置固着することもできる。

この発明は、複合筒を上下に用い、又は大口径筒と複合
筒を上下に連結する構成の複合揚水装置であるが、上下
段毎に揚水筒の断面積を変えることができる。また最下
段の揚水装置で用いた空気を上段揚水装置でも使用する
ので、送気装置は里場水筒と同様であり、保守等も簡便
である。

前記における断面積の増加に関しては、各単位筒の断面
積を増大する方法と、単位筒の数を増大する方法と考え
られ、数の増加と、断面積の増加を共に行うことも考え
られる。また水深の大きい場合の多段式揚水装置では、
中段付近において上昇空気量を調節し、上段揚水装置に
入る空気団を上段揚水筒の断面積に見合うような適正量
とすることもできる。

（発明の作用） 即ちこの発明によれば、複合揚水筒を多段に設置して複
合揚水装置としたので、大水母の深いダム等であっても
、比較的経済的に水質を改善することができる。特に下
段水域においては溶存酸素量を増加し、上段水域におい
ては溶存酸素量の増加と水温調整・などができる。また
下段水域のみに′凝集剤を散布して微小固形分を沈澱さ
せることもできる。

次にこの発明の実施例を図に塁づいて説明する。

（実施例１） 第１図において、例えば直径１ｍの下段揚水筒１の下端
部へ底板２を設け、底板２上へ所定間隙（例えば３０ｃ
ｍ）を保って散気板３を横設し、前記底板２と、散気板
３との間の側壁の送気口４に送気ホース５の一端を連結
する。前記散気板３の設置位置より若干上部の揚水筒側
壁へ、数個の給水口６．６を等間隔に穿設する。図中７
は給水口６の覆板である。前記下段揚水筒１の上部側壁
へ案内板８を同心状に設ける。この案内板８は例えば直
径３ｍ位であって、下段揚水筒の上端から横方向に拡散
する水の方向を安定させる為と、部上より排水直径にそ
のまま下方へ沈降するのを防止する為である。前記下段
揚水筒１の上方には支片９を介して逆円錐状の案内１０
を設置し、前記案内板８と案内１０との間には、逆漏斗
状の分離案内１１．１１ａ、１１ｂ、１１ｃを小間隙を
保も、重ねて設置してあり、最外側の分離案内１１の上
端に空気室１２の外筒１４の下端を直立固定する。

前記案内１０の上方には、四本の筒よりなる内筒１３．
１３ａ、１３ｂ、１３ｃが並列設置され、前記内筒１３
の外側には仕切筒１５．１５ａが順次遊嵌されている。

前記内筒１３の上部には集気筒１６の下端が連結され、
集気筒１６の上端には四本の揚水筒１７．１アａ、１７
ｂ、１７ｃの下端が連結され、該揚水筒の下部側壁には
給水口１８を等間隔に穿設すると共に、前記揚水筒の上
端には、集水筒１９の下端が連結されている。図中２０
は給水口の覆板である。前記実施例において、ホース５
から矢示２１のように加圧空気を送入すると、加圧空気
は矢示２２のように散気板３を通気して微細化され、矢
示２３のように揚水筒内を上昇する。そこで空気の上昇
につれて給水口６から付近の水が矢示２４のように吸入
され、前記微細空気粒に接触しつつ、矢示２３のように
揚水筒１内を上昇する。この際に、水と空気粒との接触
によって空気粒の酸素の一部が溶解し、水中の酸素化を
増大することになる。このようにして揚水筒１の上端か
ら排出された水は、案内１０により矢示２５のように横
方向へに敗し、ついで矢示２６のように下方へ跳ね返さ
れて、分離案内に沿って下降し、案内板８に沿って矢示
２７のように水平方向へ拡散する。一方揚水筒内の上昇
水に含まれた空気は、案内１０の下面に沿って流動し、
水が更に方向変換する間に水と分離し、外筒１４と仕切
筒１５との間から上昇し、空気室１３の頂部側から逐次
留る。このようにして空気室内へ空気が留るにつれてそ
の水位が下るが、水位が仕切筒１５の下方に設けた通気
孔に達すると、空気室内（７）　空気バーＩＩ　ニ各内
筒１３．１３ａ、１３ｂ、１３Ｃ内へ放出され、矢示２
７ａのように上昇して集気筒１６に到り、一つの大きな
空気量２９となって、矢示２８のように上昇する。つい
で空気量２９は四つに分割されて、揚水筒１７内を空気
量３０．３０ａとなって、夫々矢示３１のように上昇す
る。この場合に空気量３０．３０ａの上昇につれて、吸
水口１８から矢示３２のように外部の水を吸入するので
、この水も矢示３１のように上昇する。ついで各揚水筒
１７．１７ａ、１７ｂ、１７ｃの上端から放出された水
は、集水筒１９内で一体となり、整流された後矢示７９
のように外界に放出される。前記のように、送気ホース
２１から供給された空気は、揚水筒１内で一旦水と混合
し、若干体積を減少するが、再び分離されて空気室１３
内へ入り、サイフオン作用によって集気筒１６内へ間欠
的に放出され、ついで各揚水筒毎に１７に分割して、空
気量となって上昇し、効率よく揚水する。前記実施例に
おいて、下段揚水筒は、空気中の酸素を可及的に多く、
水中へ溶解すべく、散気板により微細化するので、揚水
力は若干低下するが、溶解率は向上することになる。一
方揚水筒１７は空気量が間欠的に上昇するので、揚水効
率は向上するが、酸素溶解率は低下する。

尤も揚水筒１７内の空気量は、一旦酸素を溶解した後の
空気であるから、酸素の溶解について左程期待できない
状況にはある。

（実施例２） 第２図の実施例は、第１図の実施例の揚水筒１７に設け
た吸水口を、集気筒１６の側壁に設けた吸水口３３とし
て等間隔に穿設したもので、空気および水の流動と作用
効果は殆んど同様であるから、詳細な説明を省略した。

図中３４は覆板である。

（実施例３） 第３図の実施例は、第１図の実施例１の内筒１２に代え
て、揚水筒１７を下方まで延長した形態になるように揚
水筒３５を設けたもので、図中３６は揚水筒３５の下部
側壁に設けた吸水口、３７は吸水口の覆板である。従っ
て詳細は省略する。

（実施例４） 第４図の実施例は、前記第１図の実施例の集気筒を下方
へ延長して、集気内筒３８としたものである。然して集
気内筒３８に吸水口３９と覆板４０を設けた。尚この実
施例においては送気口４１を空気室の一側に設け、送気
口４１に送気ホース４２を連結したので、下段揚水筒に
関係なく、上段揚水筒のみを作動させることもできる。

（実施例５） 第５図の実施例は第４図の実施例において、吸水口４３
を上段の揚水筒４４に設けたものに相当する。従って詳
細な説明を省略した。図中４５は覆板である。

（実施例６） 第６図の実施例は、第４図の実施例において、上段の揚
水筒４６の数を増加した場合を示す。このように揚水筒
の数を増加して合計断面積を増大した例を示すものであ
る。

従って上段の揚水筒以外は第４図のものと同一である。

（実施例７） 第７図の実施例は、上段揚水筒と下段揚水筒を共に複合
筒とすると共に、下段揚水筒にも、空気室を設けたもの
である。

即ち内筒４７の外側に空気室４８を嵌装設置し、内ｇＩ
Ｊ４７の上部に集気筒４９の下部を連結し、集気筒４９
の上部に下段の揚水筒５０を連結し、揚水筒５０の上部
に集水ｆ１５１を介して案内５２を連結し、案内５２の
上部へ内筒５３と、空気室５４を連設し、内筒５３へ集
気筒５５を連結し、集気筒５５゛の上部へ上段の揚水筒
５６を連結し、湯水筒５６の上部へ集水筒５７を連結し
たものである。図中５８．５９は上下段の揚水筒に設け
た吸水口、６０は案内板である。この実施例によれば、
上下段の揚水筒共に間欠空気揚水筒となって、効率よく
揚水することができる。このような装置においては上段
、下段共に撹拌又は対流効率がよいので、例えば、下段
揚水筒の中間部に、凝集剤供給パイプ７０を設けて、揚
水の拡散に伴って凝集剤を散布すれば、深水層に浮遊す
る微小固形物を団粒化して沈澱させることができる。

（実施例８） 第９図の実施例は、下部に空気室７１を有する下段揚水
筒６９の上部に空気室７３を介して中段揚水ＷＵ７２を
連結し、中段揚水筒７２の上部へ空気室７４を介して上
段揚水筒７５を連結したもので、図中７６．７７は案内
板、７８は集水筒、８０１８１．８２は集気筒、８３．
３４は空気と水の分離案内板である。この実施例は、揚
水筒を上下三段に連結すると共に、三つの空気室を設け
たものである。

この実施例によれば、ダム等の水を三段にわけて処理す
ることができる。

（実施例９） 第１０図の実施例は、この発明の揚水装置をダム６１に
設置した場合を示す。この場合には下部空気室６２に重
錘６３を取付け、下段揚水筒６４に浮室６６を固定し、
最上部の集水筒室６７に浮室６８を固定したものである
。この場合には、重錘と浮室で揚水筒の直立を保ったが
、下段揚水筒を水底に設置することも可能である。図中
８５は上部揚水筒で６本の複合筒となっており、８６．
８７は集気筒である。

（発明の効果） 即ちこの発明によれば、揚水筒を多段かつ複合としたの
で、水深が大きく、かつ水量のきわめて大きいダム等で
あっても、比較的生母の揚水筒で効率よく浮水処理し得
る効果がある。また−湯水筒の容量を大ぎくとっても、
複合筒を採用することによって、揚水効率を高く保持し
得る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第一１図はこの発明の実施例の一部を省略した断面図、
第２図は同じく上段揚水筒に吸水口を設けない実施例の
一部を省略した断面図、第３図は同じく揚水筒と空気室
の内筒まで延長した実施例の一部を省略した断面図、第
４図は同じく上段複合筒の下部に空気室の内筒兼用の大
径筒を連結した実施例の一部を省略した断面図、第５図
は同じく第４図の一部を変更した一部を省略実施例の断
面図、第６図は第４図におりる複合部の数を増加し一部
を省略した実施例の断面図、第７図は上下段共間欠空気
室を設けた実施例の一部を省略した断面図、第８図は同
じく縮小正面図、第９図は同じく三段の実施例の正面図
、第１０図は同じく設置状態を示す実施例の正面図、第
１１図は同じく第１図中Ａ−Ａ線断面の端面拡大図、第
１２図は同じく第１図中Ｂ−Ｂ線の断面の端面拡大図で
ある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　大容量揚水筒を上下多段に連結し、少なくとも上段
   は複合筒を用いると共に、最下段に給気装置を付設した
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の複合多段
   揚水装置 ２　複合筒は３本乃至１０本の筒体を並列固定した特許
   請求の範囲第１項記載の複合多段揚水装置 ３　揚水筒の段数は、２段乃至４段とした特許請求の範
   囲第１項記載の複合多段揚水装置 ４　複合筒の設置は全段、中段と上段又は上段に用いた
   特許請求の範囲第１項記載の複合多段揚水装置 ５　給気装置は加圧空気の送気ホースと散気管又は送気
   ホースと間欠給気装置とした特許請求の範囲第１項記載
   の複合多段揚水装置