WO2007080751A1

WO2007080751A1 - 水浄化装置、水供給システムおよびポンプ装置

Info

Publication number: WO2007080751A1
Application number: PCT/JP2006/325199
Authority: WO
Inventors: Naoki Hiro; Motoki Kochi; Tatsuya Hirota; Toshiyuki Hirata; Toru Kamimura
Original assignee: Sanyo Electric Co., Ltd.
Priority date: 2006-01-13
Filing date: 2006-12-18
Publication date: 2007-07-19

Abstract

　この発明の水浄化装置１は、水を溜めるためのタンク２と、循環装置３と、オゾンを生成するためのオゾン発生装置４と、太陽電池パネル５とを含む構成とする。そして、太陽電池パネル５で発生される電力により、オゾン発生装置４および循環ポンプ７の駆動電力が賄われるようにする。そのため、太陽電池パネル５で発生される電力は、コントローラ１１へ与えられ、コントローラ１１からオゾン発生装置４および循環ポンプ７（ポンプモータ７１）へ所定の態様で与えられる。よって、水浄化装置を、電力供給線の接続等を不要にした自立型の装置として構成でき、種々の場所や環境において、水の浄化を効率良く行うことができる。

Description

明細書

水浄化装置、水供給システムおよびポンプ装置

技術分野

[0001] この発明は、井水、河川の水または雨水等の水をタンクに溜め、浄ィ匕するための水浄化装置に関する。また、この発明は、水供給システムならびにそのシステムに用いることのできるポンプ装置および水質改善装置に関する。

背景技術

[0002] 井水や河川等の水源から汲み上げた水や雨水を、洗濯や風呂水として利用したり、植物栽培のために散水したいという要望がある。

ところが、昨今は、地層自体の変化や汚染物質の地下水脈への浸透等により、井水の水質悪ィ匕が著しぐ汲み上げた井水をそのまま利用しにくという事態が生じている。同様に、河川の水も水質悪ィ匕を生じていることがある。ここでいう水質悪ィ匕とは、水の濁度および色度が高くなることや、水力異臭が生じることなどである。

[0003] たとえば、特許文献 1に記載されているように、井水がいわゆる「赤水」である場合がある。「赤水」とは、汲み上げた井水を容器に入れておくと、時間の経過と共に赤色に変化し、飲料、洗濯、風呂水等の使用に適さず、また、植物栽培にも悪影響を及ぼすようになった水である。赤水は、鉄分やマンガン成分力イオンとして含まれた水である。たとえば鉄分は重炭酸第一鉄として加圧水中に安定して存在している力汲み上げられることにより水酸ィ匕第一鉄に変化し、空気と接触することによって水酸化第二鉄に酸化され、水に赤味を帯びさせる。

[0004] また、アンモニア等が地面力も浸透し、それによつて井水や河川の水が汚染されて臭気を有するようになってヽる場合もある。

特許文献 1は、このような使用に適さない井水の水質を改善するために、オゾン処理により、水中の鉄分を酸化し、酸化された鉄分を除去すると共に、オゾンの酸化作用で、井水中の雑菌、大腸菌、ウィルス等を殺菌するようにした受水型井水改善装置を提案する。

[0005] また、特許文献 2には、水銀ランプのエネルギーを利用してオゾンを発生させるォゾン発生装置を用いた汚水浄ィ匕装置であって、オゾン発生装置の駆動電源として太陽電池を用いるものが提案されて、る。

特許文献 1：特許第 2715244号公報

特許文献 2：実開昭 63— 181499号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0006] 特許文献 1に記載の水質改善装置は、受水槽 1、第 1段処理機 2および第 2段処理機 3が組み合わされた大型の装置であり、装置構成も複雑なものである。また、この水質改善装置では、オゾン発生装置がオリフィスよりも下方に配置されており、オゾン発生装置力発生されたオゾンがオゾン導入管に導かれて上昇してオリフィスを通過する水に供給されるため、オリフィスを通過する水が、その自重により、オゾン導入管を介してオゾン発生装置に進入する虞れがある。一般に、オゾン発生装置は、周囲の空気を取り込んで高電圧の放電を行うことでオゾンを発生させる構成を有しており、オゾン発生装置が、上述したオリフィス力進入してきた水によって湿気を帯びると、オゾン発生時において空気中の窒素がオゾンによって酸ィ匕されて硝酸へと変化する。この硝酸により、放電を行う素子の劣化が促進され、オゾン発生装置のオゾンの発生効率が低下され、それに伴って、水質の改善効率も低下するという不具合を生じる。

[0007] また、たとえばインドネシアでは、水道設備のインフラが整ってヽな、地域もあり、このような地域においては、井戸や河川から桶などで汲み上げた水や、溜めた雨水が生活に利用されている。ところが、インドネシアにおける井水の水脈は鉄やマンガンを多量に含んでおり、上述のような赤水の問題を抱えている。そのため、このような地域において、水浄化装置や水質改善装置の要望が高いのだが、なるベぐ水質改善装置は、簡素な構成で水質の改善を行える構成にすることが需要要求を満たすことになる。

[0008] 上記特許文献 2に記載の汚水浄化装置は、太陽電池を駆動源としており、比較的簡素な構成であるけれども、水銀ランプのエネルギーを用いてオゾンを発生させるものであるから、水の水質改善量が少なぐ生活用水として使用する量の水を良好に水質改善するには至らな、と、う欠点がある。

この発明は、力かる背景のもとになされたもので、簡素な構成によって、井水、河川の水または雨水を生活用水として使用できるまで、その水質を改善することができる水浄化装置を提供することを主たる目的とする。

[0009] また、この発明は、太陽電池を利用して、タンクに溜めた水の浄ィ匕を電気設備のィンフラ等を利用することなく行える、設置の容易な水浄ィ匕装置を提供することを他の目的とする。

この発明は、さらに、太陽電池により発電される電力を効率的に使用して、水源からの水の汲み上げおよび汲み上げた水の浄ィ匕を良好に行える水浄ィ匕装置を提供することを他の目的とする。

[0010] さらに、この発明は、簡素な構成によって、水を汲み上げて生活用水等として供給することのできる水供給システムを提供することを主たる目的とする。

また、この発明は、安価な構成で、汲み上げた水を生活用水に適するように改善できるポンプ装置を提供することを他の目的とする。

課題を解決するための手段

[0011] 請求項 1記載の発明は、水を溜めるためのタンクと、前記タンクに溜められた水を浄化するための浄化手段と、前記浄化手段を動作させる電力を発生するための太陽電池と、前記太陽電池の発生する電力を前記浄化手段へ供給するのを制御するための制御手段とを備えた水浄ィ匕装置において、前記浄化手段は、水を浄ィ匕するための浄ィ匕物質を生成するための生成手段と、生成された浄化物質を前記タンクへ送り込むための移送手段とを含み、前記生成手段は、移送手段よりも少ない電力で動作するものが選ばれており、前記制御手段は、前記太陽電池の発生電力が前記生成手段の動作に必要な電力以上であって、かつ、所定の電力以上であるときに、前記生成手段へ電力を供給することを特徴とする水浄化装置である。

[0012] 請求項 2記載の発明は、前記所定の電力とは、前記移送手段の動作に必要な電力を含むことを特徴とする請求項 1記載の水浄ィ匕装置である。

請求項 3記載の発明は、前記制御手段は、太陽電池の発電電圧が所定の供給開始電圧以上のときに前記電力供給を開始し、供給開始電圧よりも低い所定の供給停止電圧に低下したときに前記電力供給を停止することを特徴とする請求項 1または 2 記載の水浄化装置である。

[0013] 請求項 4記載の発明は、水を溜めるためのタンクと、前記タンクに溜められた水を浄化するための浄化手段と、前記浄化手段を動作させる電力を発生するための太陽電池と、前記太陽電池の発生する電力を前記浄化手段へ供給するのを制御するための制御手段とを備えた水浄ィ匕装置において、前記タンクに溜められた水の水位を検知するための水位検知手段を有し、前記制御手段は、前記水位検知手段で検知された水位が所定水位以上のときに、前記浄ィ匕手段への電力供給を行うことを特徴とする水浄化装置である。

[0014] 請求項 5記載の発明は、前記浄化手段は、水を浄化するための浄化物質を生成するための生成手段と、生成された浄化物質を前記タンクへ送り込むための移送手段とを含み、前記生成手段は、移送手段よりも少ない電力で動作するものが選ばれており、前記制御手段は、前記水位検知手段で検知された水位が所定水位以上であり、かつ、前記太陽電池の発生電力が前記生成手段の動作に必要な電力以上であつて、かつ、所定の電力以上であるときに、前記生成手段へ電力を供給することを特徴とする請求項 4記載の水浄化装置である。

[0015] 請求項 6記載の発明は、前記所定の電力とは、前記移送手段の動作に必要な電力を含むことを特徴とする請求項 5記載の水浄ィ匕装置である。

請求項 7記載の発明は、前記制御手段は、一日の間に、予め定める運転時間の範囲内において、前記生成手段および移送手段へ電力を供給することを特徴とする請求項 1〜6のいずれかに記載の水浄ィ匕装置である。

[0016] 請求項 8記載の発明は、水を溜めるためのタンクと、前記タンクに溜められた水を浄化するための浄化手段と、前記浄化手段を動作させる電力を発生するための太陽電池とを備えた水浄ィ匕装置において、前記浄化手段は、水を浄化するための浄化物質を生成するための生成手段と、生成された浄化物質を前記タンクへ送り込むための移送手段とを含み、前記太陽電池の発生する電力に応じて、前記生成手段および Zまたは移送手段が動作されることを特徴とする水浄ィ匕装置である。

[0017] 請求項 9記載の発明は、水を溜めるためのタンクと、水源の水を前記タンクへ供給するための汲上ポンプを含む水供給手段と、前記タンクに溜まった水を浄化するための浄化手段と、前記汲上ポンプおよび浄化手段を動作させる電力を発生させるための太陽電池と、前記太陽電池の発生する電力を前記汲上ポンプおよび浄化手段へ供給するのを制御するための制御手段とを備えた水浄ィ匕装置において、前記タンクに溜められた水の水位を検知するための水位検知手段を有し、前記制御手段は、前記太陽電池の発生電力量および前記水位検知手段の検知水位に応じて、前記浄ィ匕手段および汲上ポンプに対して所定の態様で電力を供給することを特徴とする水浄化装置である。

[0018] 請求項 10記載の発明は、前記太陽電池の発生する電力を蓄えるための蓄電池をさらに備え、前記制御手段は、太陽電池の発生電力量に代えて、前記蓄電池の蓄電電力量および前記水位検知手段の検知水位に応じて、前記浄化手段および汲上ポンプに対して所定の態様で電力を供給することを特徴とする請求項 9記載の水浄化装置である。

請求項 11記載の発明は、前記所定の態様とは、前記水位検知手段の検知水位が所定水位以上のときに、前記浄化手段へ電力を供給する第 1の態様を含むことを特徴とする請求項 9または 10記載の水浄化装置である。

[0019] 請求項 12記載の発明は、前記第 1の態様の電力供給は、前記電力量が、前記浄化手段の動作は可能であるが前記汲上ポンプの動作は不可能な電力量のときに行われることを特徴とする請求項 11記載の水浄ィ匕装置である。

請求項 13記載の発明は、前記所定の態様とは、前記水位検知手段の検知水位が所定水位未満のときに、前記汲上ポンプに電力を供給し、検知水位が所定水位以上になったとき、前記汲上ポンプへの電力供給を中止し、前記浄化手段へ電力を供給する第 2の態様を含むことを特徴とする請求項 9〜 11のいずれかに記載の水浄化装置である。

[0020] 請求項 14記載の発明は、前記第 2の態様の電力供給は、前記電力量が、前記汲上ポンプまたは浄ィ匕手段の個別動作は可能であるが、前記汲上ポンプおよび浄ィ匕手段の同時動作は不可能な電力量のときに行われることを特徴とする請求項 13記載の水浄ィ匕装置である。請求項 15記載の発明は、前記水浄化装置は、前記電力を水浄化装置以外の電気機器へ供給可能であり、前記制御手段は、水浄化装置を動作させる以上の余剰電力量があるときに、当該余剰電力を前記電気機器へ与える第 3の態様の電力供給を行うことを特徴とする請求項 9、 10、 11または 13記載の水浄ィ匕装置である。

[0021] 請求項 16記載の発明は、前記第 3の態様は、前記電力量が、前記汲上ポンプおよび浄化手段を動作可能であるが、前記汲上ポンプ、浄化手段および電気機器の同時動作は不可能な電力量であるときにお!/、て、前記タンクの水位が所定水位未満のときは、前記汲上ポンプおよび浄化手段へ電力を供給し、前記タンクの水位が所定水位以上のときは、前記浄化手段および電気機器へ電力を供給する態様を含むことを特徴とする請求項 15記載の水浄ィ匕装置である。

[0022] 請求項 17記載の発明は、水源から水を汲み上げるための吸い込み口および吸い込み口から吸い込んだ水を吐出するための吐出口を有するポンプと、前記吐出口から吐出される水にオゾンを混合するためのオゾン供給装置と、オゾンが混合された水を予め定める高さまで持ち上げるために導く貯水用流路と、予め定める高さ位置に配置され、前記貯水用流路で導かれる水を溜めるためのタンクと、前記タンクの水を取り出すための給水路と、前記タンクまたは給水路に挿入され、前記タンクから取り出される水に含まれる鉄、マンガン成分等を除去するための濾材と、を含むことを特徴とする、水供給システムである。

[0023] 請求項 18記載の発明は、前記オゾン供給装置は、入口から空気を取り込んで放電を行うことにより出口力オゾンを出力するオゾン発生器と、水入口、水出口および水入口と水出口との間をつなぎ途中に通路が絞られた絞り部を有する水流路、ならびに、水流路の絞り部を利用して気体を取り込むための気体入口を有し、前記ポンプの吐出口に水入口が接続され、前記貯水用流路に水出口が接続され、前記オゾン発生器の出口に気体入口が接続されているェゼクタと、を含むことを特徴とする、請求項 17記載の水供給システムである。

[0024] 請求項 19記載の発明は、前記ポンプの吐出口とェゼクタの水入口との間には、フィルタが設けられて、ることを特徴とする、請求項 18記載の水供給システムである。請求項 20記載の発明は、前記オゾン供給装置は、入口から空気を取り込んで放電を行うことにより出口力オゾンを出力するオゾン発生器と、水入口、水出口および気体入口を有し、前記ポンプの吐出口に水入口が接続され、前記貯水用流路に水出口が接続され、前記オゾン発生器の出口に気体入口が接続されて!、る τ字配管と、前記オゾン発生器で発生されるオゾンを前記気体入口へ送るための移送手段と、を含むことを特徴とする、請求項 17記載の水供給システムである。

[0025] 請求項 21記載の発明は、前記オゾン供給装置は、入口から空気を取り込んで放電を行うことにより出口力オゾンを出力するオゾン発生器を含み、前記オゾン発生器の入口は、前記ポンプの駆動熱により加熱された空気を取り込むように、前記ポンプに関連づけて配置されていることを特徴とする、請求項 17〜20のいずれかに記載の水供給システムである。

[0026] 請求項 22記載の発明は、前記オゾン供給装置は、入口から空気を取り込んで放電を行うことにより出口力オゾンを出力するオゾン発生器を含み、前記オゾン発生器の出口から出力されるオゾンの供給路には、出口力もの気体の通過は許容するが、逆方向への水の流れを阻止するための逆止弁が設けられていることを特徴とする、請求項 17〜21のいずれかに記載の水供給システムである。

[0027] 請求項 23記載の発明は、前記ポンプおよびオゾン供給装置に駆動電力を与えるための太陽電池パネルを有することを特徴とする、請求項 17〜22のいずれかに記載の水供給システムである。

請求項 24記載の発明は、前記ポンプおよびオゾン供給装置は、前記ポンプに対してオゾン供給装置が付設されることにより全体として一体化されたポンプ装置を構成していることを特徴とする、請求項 17〜23のいずれかの水供給システム用のポンプ装置である。

[0028] 請求項 25記載の発明は、水源から水を汲み上げるための吸い込み口および吸い込み口から吸い込んだ水を吐出するための吐出口を有するポンプと、前記吐出口から吐出される水を微生物処理により浄化するための微生物処理槽と、前記吐出口から吐出される水にオゾンを混合するためのオゾン供給装置と、前記微生物処理槽を通過し、かつ、オゾンが混合された水を、予め定める高さまで持ち上げるために導く貯水用流路と、予め定める高さ位置に配置され、前記貯水用流路で導かれる水を溜めるためのタンクと、前記タンクの水を取り出すための給水路と、前記タンクまたは給水路に挿入され、前記タンク力取り出される水に含まれる鉄、マンガン成分等を除去するための濾材と、を含むことを特徴とする、水供給システムである。

[0029] 請求項 26記載の発明は、前記微生物処理槽は、微生物が収容された微生物担持槽と、微生物担持槽の下流側に設けられた曝気槽とを有し、前記ポンプの吐出口から吐出される水は前記微生物担持槽へ与えられ、当該水に空気の微細気泡を混合するための空気供給手段が設けられており、前記オゾン供給装置力供給されるォゾンは、前記曝気槽に与えられて、曝気により水に混合されることを特徴とする、請求項 25記載の水供給システムである。

[0030] 請求項 27記載の発明は、前記微生物処理槽は、曝気槽と、曝気槽の下流側に設けられた微生物が収容された微生物担持槽とを有し、前記オゾン供給装置から供給されるオゾンは、前記曝気槽に与えられて、曝気により水に混合され、前記曝気槽と微生物担持槽との間には、残存オゾンを除去する部材が配置されていることを特徴とする、請求項 25記載の水供給システムである。

[0031] 請求項 28記載の発明は、前記オゾン供給装置は、入口から空気を取り込んで放電を行うことにより出口力オゾンを出力するオゾン発生器を含み、前記オゾン発生器は、前記入口から取り込まれる空気が前記ポンプの駆動熱により加熱された空気となるように、前記入口が前記ポンプに関連づけて配置されていることを特徴とする、請求項 25〜27のいずれかに記載の水供給システムである。

[0032] 請求項 29記載の発明は、前記ポンプおよびオゾン供給装置に駆動電力を与えるための太陽電池パネルを有することを特徴とする、請求項 25〜28のいずれかに記載の水供給システムである。

請求項 30記載の発明は、前記ポンプおよびオゾン供給装置は、前記ポンプに対してオゾン供給装置が付設されることにより一体化されたポンプ装置を構成しており、当該ポンプ装置が前記微生物処理槽と連結可能にされていることを特徴とする、請求項 25〜29のいずれか記載の水供給システム用の水質改善装置である。

[0033] 請求項 31記載の発明は、水源から水を汲み上げるための吸い込み口および吸い込み口から吸!、込んだ水を吐出するための吐出口を有するポンプ本体と、ポンプ本体に関連づけて入口が備えられ、入口力流入する空気に放電を行ってオゾンを発生させて出口から出力するためのオゾン発生器と、前記ポンプ本体の吐出口から吐出される水に前記オゾン発生器の出口から出力されるオゾンを混合するための混合手段と、を含むことを特徴とする、ポンプ装置である。

[0034] 請求項 32記載の発明は、前記オゾン発生器の入口は、前記ポンプ本体の駆動熱により加熱された空気を取り込むように、前記ポンプ本体に関連づけて配置されて、ることを特徴とする、請求項 31記載のポンプ装置である。

請求項 33記載の発明は、前記オゾン発生器の出口から出力されるオゾンの供給路には、出口からの気体の通過は許容する力逆方向への水の流れを阻止するための逆止弁が設けられていることを特徴とする、請求項 31または 32記載のポンプ装置である。

[0035] 請求項 34記載の発明は、水源力水を汲み上げるためのポンプと、ポンプで汲み上げられた水を予め定める高さまで持ち上げるために導く貯水用流路と、予め定める高さ位置に配置され、前記貯水用流路で導かれる水を溜めるためのタンクと、前記タンクに溜められた水を循環させるための循環路と、循環路を循環される水にオゾンを混合するためのオゾン供給装置と、循環路に挿入され、循環される水に含まれる鉄、マンガン成分等を除去するための濾材と、前記タンクの水を取り出すための給水路と、を含むことを特徴とする、水供給システムである。

発明の効果

[0036] 請求項 1記載の発明によれば、浄化手段は、水を浄化するための浄化物質 (たとえばオゾン)を生成するための生成手段 (たとえばオゾン発生装置）と、生成された浄化物質 (たとえばオゾン)をタンクへ送り込むための移送手段 (たとえば水循環ポンプおよびェゼクタ、または、浄ィ匕物質 (オゾン）を送るためのエアポンプ）とを有している。オゾン発生装置等の生成手段は、簡単な構成で、放電によって浄化物質であるォゾンを効率良く生成する。また、生成されたオゾンを、簡単な構成の移送手段によりタンク内の水へ供給することができる。

[0037] そして、制御手段により、太陽電池の発生電力が、生成手段の動作に必要な電力以上であり、かつ、所定電力（たとえば請求項 2記載のように移送手段の動作に必要な電力）以上であるときにだけ、生成手段に対して電力が供給される。

生成手段は、電力が供給されて浄化物質を生成しても、その生成された浄化物質が移送手段によってタンク内へ送り込まれなければ、結果として、水の浄化は行うことができない。そこで、請求項 1記載の発明や請求項 2記載の発明では、浄化物質によりタンク内の水の浄ィ匕が実際に行える場合にだけ、生成手段に電力が供給されるので、生成手段を効率良く動作させることができる。換言すれば、不必要な時には、生成手段は動作されな、から、生成手段の寿命を長く保つことができる。

[0038] 請求項 3記載の発明によれば、電力供給開始の電圧と電力供給停止の電圧とを、開始電圧 >停止電圧としているので、電力供給を安定して行うことができる。つまり、太陽電池は、日射量の変動や負荷変動により発電電圧が細力べ変動するから、発電電圧のわず力な変化により、電力供給を開始したり停止したりしては、安定した電力供給を行えない。そこで、電力供給の開始電圧 >停止電圧とすることで、一旦電力供給が開始すると、多少発電電圧が低下しても電力供給は継続し、発電電圧のわず力な変動は電力供給に影響しないように吸収することにした。これにより、安定した電力供給が行える。

[0039] 請求項 4記載の発明によれば、タンクに溜められた水の水位が所定水位以上の時にだけ、浄化手段が動作される。よって、タンク内の水が少ない場合等に、無駄な浄化運転が行われず、浄ィ匕手段の寿命を長く保つことができる。

請求項 5および請求項 6記載の発明によれば、請求項 1または 2記載の発明と同様の作用効果を奏する。つまり、浄化物質の生成手段は、生成された浄化物質が実際に水の浄ィヒに使用される場合にだけ動作されるので、生成手段を必要な時にだけ動作させ、その寿命を長く保つことができる。

[0040] ところで、太陽電池は、太陽が照っている間は電力を発生するが、その期間常に生成手段や移送手段を動作させる必要はなぐタンクの水の浄化に必要十分な時間だけ、生成手段および移送手段を動作させればよい。そこで、請求項 7記載の発明では、そのような動作に必要な運転時間を、 1日のうち予め定める時間内に設定している。従って、生成手段および移送手段を必要十分な時間だけ動作させ、これら生成手段および移送手段を長寿命に保つことができる。 [0041] 請求項 8記載の発明では、太陽電池の発生する電力に応じて、生成手段および移送手段が動作されるため、極めて単純で簡易な構成で、タンクの水を浄ィ匕することのできる水浄ィ匕装置とすることができる。

請求項 9記載の発明では、太陽電池の発生電力量と、タンクの水位とに応じて、浄化手段および汲上ポンプを最も効率の良い態様で運転させることができる。あるいは

、太陽電池の発生電力量が十分でない場合にも、浄ィ匕水ができるだけ確保できるように運転させることができる。

[0042] 同様に、請求項 10記載の発明では、太陽電池にカ卩えて蓄電池がさらに備えられているので、蓄電池に蓄えられている蓄電電力量およびタンクの水位に応じて、浄化手段および汲上ポンプを最も効率の良、態様で、あるいは浄ィヒ水ができるだけ確保できるよう〖こ、運転させることができる。

請求項 9および 10に記載の所定の態様 (効率の良い運転態様、浄化水を確保する運転態様）は、具体的には、請求項 11〜16に記載されている態様を列挙することができる。

[0043] 請求項 11記載のように、タンクの水位が所定水位以上のときに浄化手段を動作させる第 1の態様とすれば、タンクに浄ィ匕すべき水が溜まっているときにだけ浄ィ匕手段を動作させ、効率の良い水浄ィ匕を行うことができる。

この場合において、汲上ポンプの動作電力よりも浄ィ匕手段の動作電力の方が少ない場合、タンクへの水の追加供給はできないが、タンクに溜まっている水を浄ィ匕手段により良好に浄ィ匕することが可能となる（請求項 12の発明の作用効果)。

[0044] また、請求項 13記載のように、汲上ポンプおよび浄化手段の同時動作ができない場合には、まず、汲上ポンプを動作させてタンク内へ水を供給し、タンク内に水が溜まった後に浄ィ匕手段を動作させることにより、少ない電力であっても、タンク内に浄ィ匕された水を溜めることができる。

このような動作は、請求項 14記載のように、汲上ポンプおよび浄化手段の同時動作ができな、ような少な、電力量のときに有効である。

[0045] 逆に、使用可能な電力量が、水浄化装置を動作させる以上に存在する場合は、請求項 15記載のように余剰電力を水浄ィ匕装置以外の電気機器へ与える態様で運転するのが好ましい。

その場合において、請求項 16記載のように、汲上ポンプ、浄化手段および電気機器の全てを同時に動作させることができない場合は、水浄ィ匕装置のタンクに水を溜め、その水を浄化するのを優先し、余った電力を電気機器へ供給する態様が好ましい

[0046] この発明は、太陽電池により発生される電力を有効活用することによって、タンク内の水を生活水として活用するために効率良く浄ィ匕することができる。特に、天候の変化や使用環境の変化が生じても、水浄化が効率良く行え、浄化水を確保できる水浄化装置とすることができる。

請求項 17記載の発明によれば、ポンプで汲み上げられた水に対し、オゾン供給装置でオゾンが混合される。そしてオゾンが混合された水は、予め定める高さ、たとえば地表 (ポンプ設置位置)から 2〜： LOmの高さまで持ち上げられ、その高さ位置に配置されたタンクに溜められる。すなわち、地表付近に設けられたポンプにより汲み上げられる水に対し、オゾンが混合され、そのオゾンが混合された水は、ポンプの吐出力で押し上げられ、地表 2〜： LOm上部に配置されたタンクに溜められる。ポンプとタンクとをつなぐ貯水用流路 (配管）は、 2〜： LOm上部に水を導くために、通常、 5〜20mの長さを有している。この貯水用流路を通る際に、水とオゾンは十分に気液接触し、水に含まれる鉄イオンやマンガンイオンが酸化されて析出する。また、オゾンは不純物を酸化消毒して消滅する。よって、タンクに溜められた水には残留オゾンはなぐ安全な水となる。

[0047] 特に、貯水用流路をオゾン混合水が 2〜： LOmの高さまで導かれる際、その高さによつて水に圧力が加わり、水に混合しているオゾンが水中の鉄イオン、マンガンイオン、不純物を酸化させ易ぐよってオゾンはほぼ完全に消滅し、水中に残留オゾンはほとんど無くなる。

タンクに溜められた水の中の鉄やマンガンは、上述のように、オゾンや酸素によって酸化されて析出する。それゆえ、析出した鉄やマンガンは、濾材により捕獲して除去できる。ちなみに、鉄やマンガン力 Sイオン化状態 (第 1鉄イオンや 2価のマンガンィォン)では、濾材を通り抜けるが、酸化により析出した鉄分やマンガン成分等は、濾材によって確実に捕獲される。

[0048] なお、濾材に触媒を有するものを用いると、触媒により水中の鉄イオンやマンガンィオンの酸化が促進され、析出効果が向上する。

このため、タンク力取り出される水は、鉄分やマンガン成分が除去され、生活用水に適した水となる。

また、タンクの水は、タンクが予め定める高さ位置に配置されているため、重力を利用して、すなわちポンプ等を用いることなぐ容易に取り出すことができる。よって、全体として 1つのポンプでよぐ簡易な構成でシステムを実現できる。

[0049] 請求項 18記載の発明では、オゾン供給装置を、オゾン発生器と、ェゼクタとを含む構成としたので、簡単な構成でポンプから吐出される水にオゾンを混合できる。具体的には、オゾン発生器で発生されるオゾンは、ェゼクタにおいて、負圧を利用して流れる水内に混合される。従って、オゾンを供給するためのブロア等の装置が不要である。

[0050] 請求項 19記載の発明では、ェゼクタの入口にはフィルタが設けられているから、ポンプで汲み上げられた水に異物等が含まれているときは、フィルタにより捕獲される。よって、ェゼクタが詰まるのを防止でき、メンテナンスが少なくてよいシステムとすることがでさる。

請求項 20記載の発明では、 T型配管を用いてオゾンを水中に混合している。 T型配管を用いた場合は、 T型配管で異物の目詰まり等が生じない。一方、オゾンを供給するのにブロア、エアポンプ等の移送手段が必要となる力それでも、簡単な構成でオゾンを水に混合することができる。

[0051] 請求項 21記載の発明では、オゾン発生器に供給される空気は、ポンプの駆動熱により加熱されており、相対湿度の低い空気がオゾン発生器に供給される。よって、ォゾン発生器は、効率良くオゾンを発生する。

特に、ポンプが屋外に配置されている場合や、雨の多い季節には、ポンプおよびォゾン発生器周囲の空気が湿り、カゝかる湿った空気をオゾン発生器に供給した場合、オゾンが発生しにくいことがある。そこでこの発明のように、ポンプの駆動熱を利用して、オゾン発生器に供給される空気を加熱することにより、加熱に必要な設備を追加することなぐ供給される空気の相対湿度を低くして、オゾン発生器においては、良好なオゾン発生を行わせることができる。

[0052] 請求項 22記載の発明では、オゾン発生器で発生されたオゾンを供給する供給路に、逆止弁が挿入されている。オゾン発生器は、放電を行う電極が水に濡れると、放電を行えなくなる。ポンプの吐出口から吐出される水は、ウォーターハンマー現象等を生じると、高圧力が加わり、水がオゾン発生器側へと流れる虞れがある。そこで、この水の流れを阻止するために、逆止弁が備えられている。

[0053] 逆止弁により、水の逆流を有効に阻止でき、オゾン発生器が不調になることを防止できる。

請求項 23記載の太陽電池パネルにより光一電気変換された駆動電力により、ボンプおよびオゾン供給装置を駆動できる。

水供給システムを設置する場所が、山間部等の電力供給されない場所のとき、太陽電池パネルを用いることにより、駆動電力を確保することができる。

[0054] また、太陽電池パネルは、昼間の太陽エネルギーを光-電気変換し、その変換された電気をポンプおよびオゾン供給装置に与える。その結果、水質改善された水がタンクに溜まる。そしてタンクに溜められた水は、夜間でも使用が可能である。これは、換言すれば、太陽エネルギーを、電気エネルギーに変換し、さらに、生活に使用する水エネルギーに変換するということである。通常、太陽電池パネルで光—電気変換した場合、電気エネルギーは蓄電装置に蓄められ、蓄電装置カゝら夜間でも電気エネルギ一が取り出されるようにするのが一般的である。この発明では、そのような蓄電装置を省略して、太陽電池パネルにより光一電気変換された電気工ネルギーを、水供給システムを用いて水エネルギーに変換しているのである。つまり、このシステムは、光エネルギーを水エネルギーに変換する水供給システムを実現して、る。

[0055] 請求項 24記載の発明では、請求項 17〜23のいずれかに記載の水供給システムを実現するためのポンプ装置を提供できる。かかるポンプ装置は、オゾン供給装置がポンプに付設されて一体化されたポンプ装置であり、従来の単なるポンプ装置と同様の扱、ができ、設置がし易、と!、う利点がある。

請求項 25記載の発明では、請求項 17記載の発明に加えて、さらに、微生物処理槽が備えられている。微生物処理槽に収容された微生物は、水に含まれている主としてアンモニア成分を硝化処理し、臭気を除去する。

[0056] よって、鉄、マンガン成分を除去できるとともに、アンモニア成分も除去された、水質力り良好になった水を供給することができる。

ところで、微生物処理槽の微生物は、オゾン (オゾン混合水）が与えられると死滅する。この弊害をなくするために、請求項 26記載の発明では、微生物処理槽を、微生物担持槽と、その下流側に設けられた曝気槽とに区画し、曝気槽にオゾンを供給する構成にしている。これにより、微生物処理後の水にオゾンが混合され、微生物がォゾンにより死滅することはない。また、微生物担持槽に与えられる水には、空気が混合されるから、微生物を活性ィ匕できる。

[0057] 請求項 27記載の発明では、曝気槽が上流側に設けられ、微生物担持槽は下流側に設けられている。そして曝気槽にオゾンが供給されている。曝気槽では、オゾンと共に供給される空気により水中に酸素が供給されるため、微生物には好ましい。しかし、オゾン自体が残留していると、微生物にとっては上述のように好ましくない。そこで、オゾン除去部材により残留オゾンを除去して、残留オゾンが微生物には達しないようにされている。曝気槽内にオゾンが供給されることによって、水中の鉄イオン、マンガンイオン等がオゾンにより酸ィ匕され析出する。そして水中に残った残留オゾンは、オゾン除去部材により除去され、微生物担持槽には達しない。

[0058] 請求項 28記載の発明によれば、請求項 21記載の発明と同様の作用効果を奏する。請求項 29記載の発明によれば、請求項 23記載の発明と同様の作用効果を奏する請求項 30記載の発明によれば、請求項 25〜29のいずれかの水供給システム用のポンプ装置を、ポンプとオゾン供給装置とが一体化されたポンプ装置として提供できる。そして、このポンプ装置は、微生物処理槽と連結可能である。従って、水質改善力 Sされた水を供給するための水供給用システムを構築し易ぐポンプ装置の取り扱い 1S 従来のポンプ単体と同様の取り扱いで可能となり、設置し易いという利点がある。

[0059] 請求項 31記載の発明は、ポンプ装置が、単に水を汲み上げて吐出するだけでなく、その吐出される水にオゾンを混合するようになっている。オゾン発生器は、ポンプ本体に近接して配置され、ポンプ装置に付設された状態となっている。従って、請求項

31に係るポンプ装置は、従来のポンプと同等の大きさでありながら、吐出される水にオゾンを混合でき、水の水質改善を図ることのできるポンプ装置となって、る。

[0060] このポンプ装置は、たとえば家の屋根上等に既に貯水タンクが設けられている家庭などにおいて、ポンプが故障した場合等に、その故障したポンプと置換することができる。そして、それによつて、請求項 17記載のような井戸水供給システムを構築することがでさる。

請求項 32および 33記載の発明によれば、それぞれ、請求項 21および 22記載の発明と同様の作用効果を奏する。

[0061] 請求項 34記載の発明では、予め定める高さ位置に設けられたタンク内の水を循環させ、その水にオゾンを混合することにより、タンクに溜められた水に含まれる鉄ィォン、マンガンイオン等をオゾンを用いて酸ィ匕して析出させ、析出した鉄分、マンガン成分等を濾材で除去することができる。

以下には、図面を参照して、この発明の実施形態について具体的に説明する。図面の簡単な説明

[0062] [図 1]この発明の一実施形態に係る水浄化装置の機械的な構成例を示す斜視図である。

[図 2]この発明の実施形態に係る水浄ィ匕装置を、具備している機器の有無に基づいて形式分けした図解図である。

[図 3]この発明の実施形態に係る水浄ィ匕装置を、具備している機器の有無に基づいて形式分けした図解図である。

[図 4]水浄ィ匕装置 laにおける太陽電池パネル 5、オゾン発生装置 4、および循環ボンプ 7の電気的な接続構成ならびに過電圧制限回路 15の回路構成を示す図である。

[図 5]コントローラ 11の回路構成例を示す図であり、水浄ィ匕装置 lcに採用されているコントローラ 11の回路図である。

[図 6]コントローラ 11の他の回路構成例を示す図であり、水浄ィ匕装置 lbのコントローラとして用いることのできる回路例である。

[図 7]入力電圧とリレー接点 25の開閉の関係を示すグラフである。 [図 8]太陽電池パネル 5の V— I特性曲線の図である。

[図 9]日射量による太陽電池パネル 5の V— I特性曲線の変化を示す図である。

[図 10]コントローラ 11のさらに他の回路構成例を示す図である。

[図 11]図 10に示すコントローラ 11の制御動作を示すフローチャートである。

[図 12]コントローラ 11のさらに他の回路構成例を示す図であり、水浄ィ匕装置 Idのコントローラとして用いることのできる回路例である。

[図 13]コントローラ 11のさらに他の回路構成例を示す図であり、水浄ィ匕装置 leのコントローラとして用いることのできる回路例である。

圆 14]図 12に示すコントローラ 11のより具体的な回路構成例を示す図である。

[図 15]図 14に示すコントローラ 11の制御動作を表わすフローチャートである。

圆 16]この発明の一実施形態に係る井戸水供給システムの構成例を示すシステム図である。

[図 17]ポンプ 102およびオゾン供給装置 103のより具体的な構成例を示す図である圆 18]図 16に示すオゾン供給装置 103の他の実施形態を示す図である。

[図 19]この発明の他の実施形態に係る井戸水供給システムの構成例を示すシステム図である。

[図 20]図 19に示すような微生物処理槽 160を用 Vヽる場合の変形例を表わすシステムの一部を示す図である。

[図 21]オゾン発生器 111に取り込まれる空気の取入口の他の構成例を示す図である圆 22]この発明のさらに他の実施形態に係る井戸水供給システムの構成例を示すシステム図である。

符号の説明

1、 la、 lb、 lc、 ld、 le 水浄化装置

2 タンク

3 循環装置

4 オゾン発生装置太陽電池パネル循環ポンプェゼクタコントローラ水位センサ汲上ポンプ外部機器ノッテリポンプモータ井戸

ポンプオゾン供給装置貯水用流路タンク給水路吸着濾材太陽電池パネルオゾン発生器ェゼクタ逆止弁吐出口フィルタ入口出口気体入口水入口水流路

T字配管 160 微生物処理槽

発明を実施するための最良の形態

[0064] 図 1は、この発明の一実施形態に係る水浄ィ匕装置の機械的な構成例を示す斜視図である。

水浄ィ匕装置 1には、水を溜めるためのタンク 2と、タンク 2内の水を循環させるための循環装置 3と、水を浄ィ匕するための浄ィ匕物質であるオゾンを生成するためのオゾン発生装置 4と、太陽光を受けて電力を発生する太陽電池パネル 5とが含まれている。

[0065] タンク 2は、たとえば幅 Wが 1300mm、奥行 D力 OOmm、高さ Hが 1100mm程度の略直方体形状をしており、約 200リットル程度の水を溜めることができる。

循環装置 3は、タンク 2の側面下方に接続された水の取り出し流路 6と、取り出し流路 6に接続された循環ポンプ 7と、循環ポンプ 7から吐出される水をタンク 2へ戻すための戻し流路 8とを含んでいる。

[0066] オゾン発生装置 4は、タンク 2側面の上部に取り付けられており、発生するオゾンを下方へ導くための供給路 9が備えられている。供給路 9の途中には、供給路 9を通じて水がオゾン発生装置へ上昇してくるのを阻止するための逆止弁 28が設けられ、供給路 9下端はェゼクタ 10を介して戻し流路 8に合流されている。それゆえ、循環ボンプ 7が駆動され、タンク 2内の水が循環されることにより、ェゼクタ 10において負圧が生じ、オゾン発生装置 4で発生されるオゾンがェゼクタ 10で水内に混合され、タンク 2 内へ供給される。そして、オゾンによりタンク 2に溜められた水が浄ィ匕される。このように、この実施形態では、タンク 2に溜められた水を循環するための循環装置 3、特にェゼクタ 10が、オゾン発生装置 4で発生されたオゾンをタンク 2へ送り込むための移送手段として機能している。

[0067] オゾン発生装置 4は、その内部に、入力電力が交流の場合、直流に変換するための ACZDCコンバータ、高電圧発生回路および電極板（図示せず)を有し、電極板に高電圧が印加されることにより、無声放電または沿面放電を生じ、空気中の酸素からオゾンを生成する。そのため、動作用電力が必要である。また、循環装置 3も、循環ポンプ 7 (ポンプモータ 71)が電力により動作される。

[0068] この実施形態では、これらオゾン発生装置 4および循環ポンプ 7 (ポンプモータ 71) に必要な動作電力は、太陽電池パネル 5により発生されて賄われる。

太陽電池パネル 5は、太陽光を受光し、光-電気変換を行って、発電する。太陽電池パネル 5で発生される電力は、太い破線で示すように、コントローラ (制御部） 11へ与えられ、コントローラ 11からオゾン発生装置 4および循環ポンプ 7 (ポンプモータ 71 )へと与えられる。

[0069] さらにこの実施形態では、タンク 2内に溜められた水の水位を検知するための水位検知手段としての水位センサ 12が備えられており、水位センサ 12の検知信号はコントローラ 11へ与えられる。

さらに、タンク 2に水源 (たとえば井戸、河川、湖など）の水を供給するための汲上ポンプ 13が備えられており、コントローラ 11により汲上ポンプ 13が駆動されることによつて、水源力タンク 2へ水が供給されるようになって、る。

[0070] コントローラ 11は、また、水浄化装置 1以外の電気機器、この水浄化装置 1が 1家庭で使用する装置の場合、その家庭に備えられた他の電気機器、たとえばテレビや扇風機等の外部機器 14に対しても電力を供給可能な構成になっている。

図 2および図 3は、この発明の実施形態に係る水浄ィ匕装置を、具備している機器の有無に基づいて形式分けした図解図である。

[0071] 図 2の（A) (B) (C)に示す水浄化装置 la、 lb、 lcは、 V、ずれも、水源力タンク 2 へ水を供給するための汲上ポンプ 13を備えていない形式のものであり、最も簡易な構成である。この明細書では、この形式を、タイプ Iと呼ぶことにする。

図 2 (A) (B) (C)に示すタイプ Iの水浄化装置 la、 lb、 lcでは、タンク 2への水の供給は、手動で行うか、雨水等を導く構成が考えられる。

[0072] 図 2 (A)に示す水浄ィ匕装置 laでは、太陽電池パネル 5により発生された電力力ォゾン発生装置 4および循環ポンプ 7 (ポンプモータ 71)へ直接与えられる。これにより、タンク 2に溜められた水 30は、循環路 6、 8を通って循環され、その間に、オゾン発生装置 4が発生するオゾンが水 30に混合されて、オゾンにより水 30の浄ィ匕が図られる。

[0073] 水浄ィ匕装置 laにおいて、オゾン発生装置 4および循環ポンプ 7へ過電圧が与えられないよう、太陽電池パネル 5からの電力供給経路に、過電圧制限回路（Over Volta ge Limitter)15が挿入されるのが好ましい。

水浄ィ匕装置 laによれば、太陽電池パネル 5が受ける光の量、すなわち日射に応じ、オゾン発生装置 4およびポンプ 7を同時に動作させることができる。また、水浄化装置 laは、電力供給制御のためのコントローラを省略しているので、安価に製造することがでさる。

[0074] 図 2 (B)は、太陽電池パネル 5で発電された電力の供給を制御するためのコント口ーラ (制御部） 11が挿入された水浄ィ匕装置 lbの図解図である。コントローラ 11を設けることにより、オゾン発生装置 4およびポンプ 7を所望の態様で動作させることが可能である。

すなわち、水浄ィ匕装置 lbによれば、コントローラ 11を設けたことにより、太陽電池パネル 5の発電する電圧が、所定の第 1レベル以上になれば、オゾン発生装置 4および循環ポンプ 7の両方を動作させ、発電電圧が第 1のレベルよりも低、所定の第 2レべルに下がれば、オゾン発生装置 4および循環ポンプ 7の動作を停止させることができる。これにより、オゾン発生装置 4および循環ポンプ 7を、中途半端な通電により動作させ、オゾン発生装置 4や循環ポンプ 7に不具合 (たとえばエア嚙みを生じるなど）が生じるのを防止でき、寿命を長く保つことができる。

[0075] 図 2 (C)は、さらに、水位センサ 12が設けられた水浄ィ匕装置 lcの図解図である。図 2 (C)に示す水浄化装置 lcでは、タンク 2内の水量が水位センサ 12により検知される。それゆえ、コントローラ 11では、水位センサ 12により検知されるタンク 2内の水 30の量に応じて、オゾン発生装置 4およびポンプ 7を適宜駆動させることができる。

水浄ィ匕装置 lcによれば、タンク 2内の水位が所定水位以上のときにのみ、オゾン発生装置 4および循環ポンプ 7を動作させることができる。よって、いわゆる空運転を防止して、オゾン発生装置 4や循環ポンプ 7の寿命を縮めるのを防止することができる。

[0076] 図 3 (D)は、タイプ IIに係る水浄ィ匕装置 Idの図解図である。タイプ IIに係る水浄ィ匕装置 Idには、水源の水をタンク 2へ供給するための汲上ポンプ 13が含まれている。汲上ポンプ 13の動作電力は、制御部 11から与えられる。さらに、太陽電池パネル 5の発電能力が大きい場合、制御部 11は、水浄ィ匕装置 Idで使用しても余る余剰電力を、外部の電気機器 14 (テレビや扇風機その他の電気機器） 14へ与えることができる。 [0077] 水浄化装置 Idによれば、タンク 2内の水が少なくなつたとき、汲上ポンプ 13を動作させ、タンク 2内の水を常に所定量以上に保つことができる。そして、その水に対して、オゾン発生装置 4および循環ポンプ 7を駆動させ、水の浄ィ匕を図ることができる。図 3 (E)の水浄ィ匕装置 leは、タイプ IIIの形式のもので、ノッテリ 16を備えたものである。

[0078] 水浄化装置 leでは、太陽電池パネル 5で発電される電力の一部がバッテリ 16に蓄えられ、太陽電池パネル 5が発電しな、期間にお、ても駆動可能な構成となって!/、るつまり、水浄ィ匕装置 leによれば、太陽電池パネル 5で発電される電力は、ノッテリ 1 6に蓄えられるので、日照時間中のみでなぐそれ以外の時間帯であっても、ノッテリ 16に蓄えられた電力を利用して、タンク 2に溜められた水の浄ィ匕を図ることができる。また、ノッテリ 16を併用することにより、電力を効率よく使えるので、太陽電池パネル 5の小型化を図ることができる。

[0079] 以上のように、この発明に係る水浄ィ匕装置 1は、タイプ Ι〜ΠΙといった複数の形式のうちの任意の形式とすることができ、簡易な構成の水浄ィ匕装置 laから蓄電機能を備えた水浄ィ匕装置 leまで、用途に応じた任意の構成を採用することができる。

図 4は、水浄ィ匕装置 la (図 2 (A)参照）における太陽電池パネル 5 (図では「PV(Pho to Voltaic)モジュール」と表記している。）、オゾン発生装置 4、および循環ポンプ 7 ( ポンプモータ 71)の電気的な接続構成ならびに過電圧制限回路 15の回路構成例を示す図である。オゾン発生装置 4および循環ポンプ 7 (ポンプモータ 71)は、太陽電池パネル 5に対して並列接続されて、る。

[0080] 過電圧制限回路 15は、ツエナーダイオード 17および短絡用トランジスタ 18を含んでいる。太陽電池パネル 15の発電電圧（+電位と電位との電位差）がツエナーダィオード 17の定電圧を超えると、トランジスタ 18が導通されて、 +端子と—端子間が短絡され、両端子間の電圧が低下されるという構成である。太陽電池パネル 5は、電流源動作をしており、図 4に示す簡易な過電圧制限回路 15で、過電圧制限に必要な回路を構成することができる。

[0081] 図 5は、コントローラ 11の回路構成例を示す図であり、たとえば、水浄化装置 lc (図 2 (C)参照）に採用されているコントローラ 11の回路図である。

図 5に示すコントローラ 11は、タンク 2内の水 30の水位が所定水位以上、すなわち水位センサ 12がオンして、るときにだけ、オゾン発生装置 4および循環ポンプ 7へ電力を供給する。

[0082] タンク 2内の水 30の水位が所定水位以上の場合は、水位センサ 12の接点が閉になる。このため、コントローラ 11では、トランジスタ 19からリレーコイル 20への回路に電流が流れ、リレー接点 21が閉になる。よって、コントローラ 11の +出力端子に電圧が出力される。

図 5に示す回路は、水位センサ 12に、たとえばフロートスィッチを使用した場合に適している。なお、リレーコイル 20およびリレー接点 21を有するリレー 22は、半導体リレーを用いることもできる。

[0083] 図 6は、コントローラ 11の他の回路構成例を示す図である。図 6に示すコントローラ 11は、水浄化装置 lb (図 2 (B)参照）のコントローラ 11として用いることができる。図 6に示すコントローラ 11は、太陽電池パネル 5の発電電圧が第 1の値 V以上の

2 場合に +出力端子から電力を出力し、発電電圧が第 2の値 V (V <V )になると、

3 3 2

電力出力を停止する。コントローラ 11の +入力端子への入力電圧が高い場合 (V以

2 上の場合）は、トランジスタ 22、リレーコイル 23、コンパレータ 24を通って一側へ電流が流れ、リレー接点 25が閉になって、出力電圧が供給される。

[0084] すなわち、 +入力端子への入力電圧 (太陽電池パネル 5の発電電圧）を抵抗 R1と R2とで分圧した電圧 Vと、ツエナーダイオード 26のツエナー電圧 Vとがオープンコ

1 2

レクタ出力のコンパレータ 24で比較される。そして、 V >Vならばリレーコイル 23に

1 2

通電されてリレー接点 25が閉となる。

一方、上記電圧 Vと、ツエナー電圧 Vを抵抗 R3と R4とで分圧した電圧 Vとがコン

1 2 3 パレータ 24で比較され、 V <V 〖こなると、リレーコイル 23への通電が遮断されてリレ

1 3

一接点 25が開となる。

[0085] ここで、 V >Vに設定されているから、リレー接点 25が閉になる電圧 Vと、開にな

2 3 2 る電圧 Vとは、図 7 (図 7は、入力電圧とリレー接点 25の開閉の関係を示すグラフで

3

ある。）のように異なる。よって、太陽電池パネル 5の V— I特性曲線が図 8の場合、電圧 V のときに電力が

2

供給開始され、負荷電流によって電圧が低下し、電圧 Vまで下がれば電力供給が

3

停止されること〖こなる。つまり、電圧 V以上で電力供給が開始されると、多少の電圧

2

低下が生じても電力供給は継続するので、リレー接点 25のチャタリングを防止でき、実効性のある電力供給が行える。

[0086] また、太陽電池パネル 5は、日射量に応じて発電電圧が変化し、雲で一時的に少し日射量が減っても発電電圧が落ちる。そこで、図 6のコントローラ 11を採用すると、図 9に示す太陽電池パネル 5の V— I特性曲線のように、電圧 V以上でー且電力供給

1

が開始すると、日射量が変動しても、電圧が Vに低下するまでは電力供給が継続さ

2

れ、日射量変動に応じて頻繁に電力供給、停止が切り換わらず、安定した電力供給を行うことができる。

[0087] また、上記コントローラ 11により、太陽電池パネル 5で発電される電力力オゾン発生装置 4および循環ポンプ 7の両方を動作させることのできる値以上のときにだけ、ォゾン発生装置 4および循環ポンプ 7へ電力を供給することができる。

コントローラ 11の回路構成は、図 5に示す回路や、図 6に示す回路を単独で採用することもできるし、図 5の回路と図 6の回路とを組み合わせた回路とすることもできる。たとえば、図 5のコントローラ 11の回路と、図 6のコントローラ 11の回路とを直列接続したものを用いることができる。

[0088] また、図 6のコントローラ 11におけるリレーコイル 23に対して、図 5におけるコント口ーラ 11の水位センサ 12を直列接続することによって、図 5の回路と図 6の回路とを一体ィ匕することができる。

このように、コントローラ 11の回路構成は、目的に応じて、種々の回路構成を採用することが可能である。

[0089] 図 10は、コントローラ 11のさらに他の回路構成例を示す図である。図 10に示すコントローラ 11は、マイクロコンピュータ（CPU) 31と、 CPU31により制御されるドライブ 3 2とを含んでおり、タイマカウンタ 1 (通電時間を計るタイマカウンタ）およびタイマカウンタ 2 (夜の時間を計るタイマカウンタ）によって、太陽電池パネル 5の発電電力が所定値以上のときに通電が行われ、かつ、オゾン発生装置 4や循環ポンプ 7への通電時間が、 1日の間で所定時間（たとえば 4〜6時間）を超えないように、最長時間運転制御が行える構成になっている。

[0090] 図 11に、図 10に示すコントローラ 11の動作、特に CPU31の制御動作の流れを示す。図 11の流れに従って、図 10のコントローラ 11の制御動作を説明する。

動作がスタートすると、ハードウェア設定が行われ (ステップ S1)、タイマカウンタの初期化が行われ (ステップ S2)、設定値の読み込みや変数の初期化が行われる (ステツプ S3)。

[0091] ハードウェア設定では、入力ポートの設定や、分周比が定められ、かつ、ノヮ一 ON フラグが 0にされる。

設定読み込みおよび変数の初期化では、基準電圧 V

1、 V (V > V > V )が 2、 V

3 1 2 3 読み込まれ、後述する最長運転時間が設定され、 1日を判断する時間（日付が変わる力否かの判断時間）が設定される。

[0092] そして、タイマカウンタ 1の値が最長運転時間に達している力否かの判別がされる（ステップ S4)。最長運転時間とは、 1日のうちのオゾン発生装置 4および循環ポンプ 7 を駆動すべき時間で、たとえば、 4〜6時間程度が最長運転時間として予め設定されている。制御動作開始時には、タイマカウンタ 1は最長運転時間に達していないから、パワー ONフラグが 0か否かの判断がされる（ステップ S5)。制御当初は、パワー O Nフラグは 0であるから、ステップ S6へ進み、太陽電池パネル 5の発電電圧が第 1基準電圧 V以上か否かの判別がされる。日照時間中であれば、ステップ S6の判断は

1

肯定され、パワー ONフラグが 1にされ (ステップ S7)、タイマカウンタ 1がスタートされ（ステップ S8)、リレー 33 (図 10参照）がオンされて (ステップ S9)、コントローラ 11からの電力供給が行われる。

[0093] 日照時間が経過するに従い、タイマカウンタ 1の値が増加し、やがて、タイマカウンタ 1は最長運転時間に達する。

一方、日照時間中に、太陽が翳り、太陽電池パネル 5の発電電圧が第 2基準電圧 V以下になったときには（ステップ S10で YES)、パワー ONフラグが 0にされ (ステツ

2

プ S11)、タイマカウンタ 1が停止され (ステップ S12)、リレー 33がオフされて（ステツプ S13)、コントローラ 11からの電力供給が一時中断される。 [0094] やがて、タイマカウンタ 1の値が最長運転時間に達したときには (ステップ S4で NO) 、太陽電池パネル 5の発電電圧が第 3基準電圧 V以下か否かの判別がされる (ステ

3

ップ S14)。太陽電池パネル 5の発電電圧が、第 3基準電圧 V以下でなければ、タイ

3

マカウンタ 2 (タイマカウンタ 2は、夜の時間を計るためのものである。）を停止させ (ステツプ S15)、かつ、タイマカウンタ 2をリセットさせる（ステップ S16)。

[0095] つまり、太陽電池パネル 5の発電電圧が、第 3基準電圧 Vよりも大きい場合は、日

3

照時間中であると判別して、夜を計るためのタイマカウンタ 2を停止させて、リセットさせる。

ステップ S14において、太陽電池パネル 5の発電電圧が第 3基準電圧 V以下にな

3 つたときには、陽差しがなくなり、夜になったと判別されて、タイマカウンタ 2がスタートされ (ステップ S 17)、タイマカウンタ 2が予め定める夜を判断する判断時間以上を計時した時点で、タイマカウンタ 1が初期化され (ステップ S19)、変数が初期化されて（ステップ S20)、翌日の計測が始まる。

[0096] このように、コントローラ 11にタイマ機能を持たせて、オゾン発生装置 4や循環ボンプ 7を、 1日に駆動させるべき最長運転時間を決め、その時間内でだけ動作するように制御してもよい。力かる制御を行うことにより、オゾン発生装置 4や循環ポンプ 7を長期間にわたって良好に動作させることができる。

図 12は、コントローラ 11のさらに他の回路構成例を示す図である。図 12に示すコントローラ 11は、水浄化装置 Id (図 3の（D)参照）のコントローラ、すなわちタイプ IIのコントローラ 11として用いることができる。

[0097] コントローラ 11には、マイクロコンピュータを含む制御回路 35と、制御回路 35によりオン Zオフが制御されるリレー 36 (オゾン発生装置 4および循環ポンプ 7への電力供給を制御するためのリレー 36)、リレー 37 (水源からの水を汲み上げるための汲上ポンプ 13への電力供給を制御するためのリレー 37)およびリレー 38 (外部機器 14への電力供給を制御するためのリレー 38)が備えられている。また、太陽電池パネル 5から入力する電力を、直流から交流に変換するためのインバータ 39が設けられて、る。さらに、制御回路 35には、水位センサ 12の検知水位が与えられるようになつている。さらに、制御回路 35の制御状態を表わす表示器 40が接続されている。 [0098] 図 13は、タイプ IIIに係る水浄ィ匕装置 le (図 3 (E) )のコントローラ 11の回路構成例を示す図である。図 13に示すコントローラ 11の特徴は、充電装置 41が設けられており、充電装置 41によりバッテリ 16への充電がされ得るようになつている点である。バッテリ 16を備えることにより、太陽電池パネル 5による余剰発生電力を蓄えて、それを必要なときに出力できるから、太陽電池パネル 5の小型化を図ることができる。すなわち、ノッテリ 16を併設することにより、供給すべき電力を常に確保し、効率のよい電力供給を行えるので、太陽電池パネル 5に余力を持たせる必要がなぐ小型化を実現できる。

[0099] また、図 13のコントローラ 11では、インバータ 39が制御回路 35によってオン/オフ制御される。インバータ 39は、負荷 (汲上ポンプ 13やオゾン発生装置 4や循環ポンプ 7)へ電力が供給されないときは、停止させた方が、電力消費が少なくなる。なぜなら、インバータ 39の動作自体により電力が消費されるからである。そこで、このコント口ーラ 11の回路では、負荷への電力供給が停止中は、インバータ 39自体も停止させるようにしている。

[0100] なお、図 12、 13の各コントローラ 11に、インバータ 39が設けられているのは、負荷（外部機器、汲上ポンプ 13、循環ポンプ 7)が交流駆動機器だ力である。もし、汲上ポンプ 13や循環ポンプ 7を交流駆動型の ACポンプとせず、直流駆動型の DCポンプを用いた場合は、インバータ 39を省略することができる。また、インバータ 39を省略して、各負荷において、 DCZAC変換を必要に応じて行うように変換器を設けるようにしてもよい。

[0101] 図 14に、図 12に示すコントローラ 11のより具体的な回路構成例を示す。

図 14の回路では、水位センサ 12は、多接点タイプのセンサが採用されており、タンク 2内の水 30の水位を、 W (低）、 W (中）、 W (高）（W >W >W )という 3つの水

0 1 2 2 1 0

位で検知できる構成となって、る。

また、表示器 40には 3つの発光ダイオード Dl、 D2、 D3が配列されている。そして、 CPU42により、通電可能な状態により発光ダイオード D1〜D3が選択的に点灯され、ユーザに通電状況が報知される。

[0102] 図 15は、図 14に示すコントローラ 11の制御動作、特に CPU42により実行される制御動作を表わすフローチャートである。図 15に示すフローチャートの流れに従って、図 14に示すコントローラ 11により実行される制御動作にっ、て説明をする。

制御がスタートすると、まず、ハードウェア設定 (ステップ P1)および設定値の読み込み、変数初期化等が行われる (ステップ P2)。設定読み取りでは、電圧レベル (パワーレベル)の比較基準値であるパワーが最高であることを判断する基準値 V 、パ

MAX

ヮ一が高いことを判断する基準値 V 、パワーが中程度であることを判断する基準値

H

V 、パワーが低いことを判断する基準値 V が読み取られて設定される。

L

[0103] そして、太陽電池パネル 5の発電する電圧レベル (パワーレベル）が基準値 V 以

MAX

上の最高レベルの間は (ステップ P3で YES)、パワーが最高であることを表示する発光ダイオード D3を点灯させ (ステップ P4)、水位センサ 12で検知される水位力高水位 W力否かの判別がされる（ステップ P5)。タンク 2の水位が高水位 W以下であれ

2 2 ば汲上ポンプ 13を動作させ (ステップ P6)、タンク 2内の水位が高水位 W に達してい

2 れば汲上ポンプ 13は動作させることなく（ステップ P7)、循環ポンプ 7およびオゾン発生装置 4を動作させる (ステップ P8)。さらに、コントローラ 11は、外部機器 14へ供給できる余剰電力があると判断して、外部機器 14へのリレー 38をオンにする (ステップ P9)。

[0104] 一方、太陽電池パネル 5の電圧パワーが最高の V に達していないときは、発光

MAX

ダイオード D3は消灯し (ステップ P10)、発電電圧がパワー高を示す基準値 V 以上

H

か否かの判別がされる (ステップ Pl l)。その結果、発電電圧が基準値 V 以上であれ

H

ば、水位センサ 12の検知水位が中水位 W以下か否かの判別がされ (ステップ P12)

1

、タンク 2の水位が中水位 W に達していなければ、外部機器 14への電力供給用リレ

1

一 38はオフにし (ステップ P13)、発光ダイオード D2は消灯し (ステップ P14)、タンク 2へ水を供給するために、汲上ポンプ 13を動作させ (ステップ P15)、かつ、循環ボンプ 7およびオゾン発生装置 4を動作させる (ステップ P 19)。

[0105] 一方、ステップ P12で、タンク 2の水位が中水位 W に達している場合には、汲上ポ

1

ンプ 13はオフを保ち（ステップ P16)、発光ダイオード D2を点灯させて（ステップ P 17 )、ユーザに対し、外部機器 14への通電が可能であることを知らせて、外部機器に通電するためのリレー 38をオンにする（ステップ P18)。そしてその状態で、循環ポンプ 7およびオゾン発生装置 4を動作させる (ステップ P19)。

[0106] ステップ P11で、太陽電池パネル 5が発電している電圧レベル（パワーレベル）が高いことを示す基準値 V よりも低いと判別された場合には、発光ダイオード D2を消灯

H

し (ステップ P20)、太陽電池パネル 5が発電している発電電圧レベル（パワーレベル )が基準値 V 以上か否かの判別がされる (ステップ P21)。

パワーレベルが基準値 V 以上の中レベルの場合には、水位センサ 12により検知される水位が中水位である W以下か否かの判別がされ (ステップ P22)、中水位以

1

下の場合には、外部機器 14へ電力を供給するためのリレー 38がオフされ (ステップ P 23)、発光ダイオード D1がオフされて (ステップ P24)、外部機器 14への電力供給ができない状態であることをユーザに知らせ、その状態で、循環ポンプ 7およびオゾン発生装置 4はオフしたまま (ステップ P25)、汲上ポンプ 13だけをオンにして (ステップ P26)、タンク 2内へ水を溜める。

[0107] そして、その結果、タンク 2内の水位が中水位 W に達したときには、汲上ポンプ 13

1

を停止させ (ステップ P27)、代わりに、循環ポンプ 7を動作させるとともに、オゾン発生装置 4を動作させる (ステップ P28)。そして、発光ダイオード D1を点灯させ (ステツプ P29)、ユーザに外部機器 14への電力供給が可能であることを知らせて、電力供給用のリレー 38をオンにする (ステップ P30)。

[0108] ステップ P21において、太陽電池パネル 5の発電電圧レベルが、中レベル V に達

M

していなければ、発光ダイオード D1をオフにし (ステップ P31)、発電電圧レベル (パワーレベル）が低レベルである基準値 V 以上か否かの判別がされる (ステップ P32) し

。基準値 V 以上であれば、一定の発電電圧は生じているから、まず、水位センサ 12 し

の状態を見て、タンク 2の水位が低水位である W以下か否かの判別がされる（ステツ

0

プ P33)。そして、水位が、低水位 W以下であれば、循環ポンプ 7もオゾン発生装置

0

4もオフにし (ステップ P34)、汲上ポンプ 13は動作させず (ステップ P36)、外部機器 14への通電も禁止する（ステップ P37)。

[0109] つまり、太陽電池パネル 5の発電電力力低レベルの場合は、動作電圧の大きな汲上ポンプ 13は作動させることができないので、汲上ポンプ 13の作動は禁止する。そしてこの場合に、タンク 2内の水位が低水位 W以上であれば、駆動電圧の少ない循環ポンプ 7およびオゾン発生装置 4を動作させ (ステップ P35)、タンク 2内の水の浄化だけを行う。

[0110] ステップ P32で、太陽電池パネル 5の発電電圧が最低であると判別された場合には、外部機器 14へ電力を供給するためのリレー 38はオフにし (ステップ P38)、汲上ポンプ 13はオフにし (ステップ P39)、循環ポンプ 7およびオゾン発生装置 4もオフにする（ステップ P40)。

以上の制御内容をまとめると、次の通りとなる。

[0111] 発電される電圧 (パワーレベル）が最高のとき：

タンク 2の水位が高水位 W以下ならば、汲上ポンプ 13、循環ポンプ 7、オゾン発生

2

装置 4を動作させ、外部機器 14への電力供給を行う。

タンク 2の水位が高水位 Wを超えたときには、上記状態から、汲上ポンプ 13だけを

2

停止させる。

[0112] 太陽電池パネル 5の発電電圧（パワーレベル）が高のとき：

タンク 2の水位が中水位 W以下ならば、汲上ポンプ 13、循環ポンプ 7およびオゾン

1

発生装置 4を動作させる。

タンク 2の水位が中水位 Wを超えたならば、汲上ポンプ 13を停止させ、それに代

1

えて、外部機器 14への電力供給を行う。

[0113] 太陽電池パネル 5の発電電力（パワーレベル）が中のとき：

タンク 2の水位が中水位 W以下ならば、汲上ポンプ 13だけを動作させる。

1

タンク 2の水位が中水位 Wを超えたならば、汲上ポンプ 13は停止させ、それに代

1

えて、循環ポンプ 7およびオゾン発生装置 4を動作させて、水の浄ィ匕を行う。同時に外部機器 14への電力供給を行う。

[0114] 太陽電池パネル 5の発電電力（パワーレベル）が低のとき：

タンク 2の水位が低水位 W以下ならば、電力供給は全て停止する。

0

タンク 2の水位が低水位 Wを超えているなら、循環ポンプ 7およびオゾン発生装置

0

4を動作させる。

太陽電池パネル 5の発電電圧 (パワーレベル）が最低のとき：

全ての電力供給を停止する。 [0115] 以上の説明は、図 3 (D)に示すコントローラ 11の場合を例にとって説明したが、コントローラ 11に、図 3 (E)に示すようにバッテリ 16が接続されている場合には、上記判断の基準となるパワーレベルは、太陽電池パネル 5の発電電圧ではなぐバッテリ電圧で判断されることになる。

また、上述の説明では、水位センサ 12がタンク 2に備えられたフロートセンサの場合を例示したが、水位センサは、水圧を検知して水位を求めるいわゆる圧力式の水位センサであってもよい。そして、圧力式水位センサの場合、タンク 2に設けず、汲上ポンプ 13により汲み上げられる水の圧力を検知するものを利用してもよい。

[0116] 次に、この発明の他の実施形態について具体的に説明をする。以下の実施形態では、井戸水を汲み上げて供給する井戸水供給システムおよびそのためのポンプ装置を例にとって説明する力この発明に係る水供給システムは、井戸以外に、たとえば河川、池等の水源力水を汲み上げて供給する水供給システムや、そのためのボンプ装置にも適用できるものである。

[0117] 図 16は、この発明の一実施形態に係る井戸水供給システムの構成例を示すシステム図である。

井戸水供給システムは、井戸 101から井戸水を汲み上げるためのポンプ 102と、ポンプ 102から吐出される水にオゾンを混合するためのオゾン供給装置 103と、オゾンが混合された水を予め定める高さまで導くための貯水用流路 104と、予め定める高さ位置、たとえば地表 105から 4mの高さ位置に設置された貯水用のタンク 106と、タンク 106の水を取り出すための給水路 107と、給水路に挿入された吸着濾材 108とを有している。

[0118] 図 16のシステム図において、矢尻が黒塗りの太実線は気体の流れ、矢尻が黒塗りの細実線は水の流れ、矢尻が黒塗りの破線は電気の流れを、それぞれ表わしているこの実施形態の特徴の 1つは、ポンプ 102およびオゾン供給装置 103の設置位置と、タンク 106の設置位置と力高さ方向に約 4m離されて配置されていることである。より具体的には、ポンプ 102およびオゾン供給装置 103は地表 105の近傍に配置されており、タンク 106は地表 105から離れた予め定める高さ位置である地表力も約 4 mの高さ位置に設けられて!/、ることである。

[0119] タンク 106の設置は、たとえば家屋の屋根上に設置したり、専用の鉄塔などを組み

、その上に設置することが考えられる。

オゾン供給装置 103は、オゾン発生器 111と、ェゼクタ 112とを含んでおり、オゾン発生器 111からェゼクタ 112への気体 (オゾン)供給流路には逆止弁 113が挿入されている。また、ポンプ 102とェゼクタ 112との間にはフィルタ 115が設けられている。

[0120] 図 17は、ポンプ 102およびオゾン供給装置 103のより具体的な構成例を示す図である。

図 17を参照して、ポンプ 102は、この実施形態では、自吸式カスケードポンプが用いられている。ポンプ 102には、ポンプケーシング 120と、ポンプケーシング内のインペラ（図示せず)を回転させるためのモータ 121とが備えられていて、モータ 121は着脱可能なカバー 122で覆われて、る。

[0121] ポンプケーシング 122は吸い込み口 123および吐出口 114を有しており、吸い込み口 123は吸、込み管 124を介してたとえば地下 8mの井戸水の中につながってヽる。

オゾン供給装置 103は、ポンプ 102に取り付けられ、ポンプ 102とほぼ一体化された構造とされている。つまり、この実施形態では、ポンプ 102に対してオゾン供給装置 103が付設され、両者が一体ィ匕された構造のポンプ装置となっている。従って、このポンプ装置を用いることにより、井戸水供給システムを構築する際に、ポンプ 102とォゾン供給装置 103とを別々に設置したり、両者を連結する必要がなぐ設置が容易で、取り扱い易い構成となっている。

[0122] 具体的には、オゾン供給装置 103は、モータ 121に取り付けられたオゾン発生器 1 11を含む。オゾン発生器 111は、放電素子回路 131および放電素子 (電極板） 132 を有し、これらが一体化されている。オゾン発生器 111は、入口 133から空気を取り込んで放電を行うことにより、出口 134からオゾンを出力する。入口 133は、モータ 12 1の上面沿いに開口している。このため、入口 133は、モータ 121が駆動することにより生じる駆動熱で温められた空気を吸、込む。力かる温められた空気はその相対湿度が低ぐ相対湿度の低い空気は、オゾン発生器 111において良好に放電に寄与する。従って、オゾン発生器 111は、所定の濃度のオゾンを発生することができ、出口 134から当該発生するオゾンが出力される。

[0123] この実施形態では、オゾン発生器 111は、モータ 121の上面に取り付けられ、ォゾン発生器 111が取り付けられたモータ 121全体は、カバー 122で覆われている。このため、カバー 122内の空気は、モータ 121が駆動することにより生じる駆動熱で温められる。そして、オゾン発生器 111は、カバー 122内の温められた空気、つまり相対湿度の低ヽ加熱空気を入口 133から吸ヽ込むことができる。

[0124] オゾン発生器 111の入口 133の設置位置は、モータ 121およびオゾン発生器 111 がカバー 122で覆われている場合には、モータ 121の上面に開口させる構成に代えて、入口 133がカバー 122内の空気を吸、込むことができるようにされて、ればよ！/ヽ。また、カバー 122が省略されている場合は、モータ 121には、通常、図示しないが内部で生じる加熱空気を排気するための排気口が備えられてヽるから、この排気口から排気される加熱空気がオゾン発生器 111の入口 133へ入るように、入口 133が開口していれば好ましい。

[0125] 出口 134には、逆止弁 113が接続されており、さらに、逆止弁 113から延びる出口管 135ίま、ェゼクタ 112の気体人口 136【こ連通されて!/ヽる。

逆止弁 113は、オゾン発生器 111の出口に接続するほか、出口管 135内に、さらにもう 1つ設けてもよい。ウォーターハンマー現象等が生じた場合、気体入口 136から出口管 135を通って高圧の水が逆流する場合がある。かかる高圧の逆流水がオゾン発生器 111に達しないようにするために、出口管 135に、 2個の逆止弁 113, 113' を直列状に配置するのが好ま、。

[0126] ェゼクタ 112は、水入口 137および水出口 138を有し、水入口 137力ら水出口 138 間をつなぐ水流路は、内径が絞られた絞り部 139を有している。気体入口 136は、この絞り部 139に連通するように設けられている。

このため、ェゼクタ 112では、水入口 137から入った水は絞り部 139で流速が速くなり、水出口 138から出ていくので、流速の速い絞り部 139で負圧を生じる。よって、この負圧を利用して、出口管 135を通るオゾンが吸引され、ェゼクタ 112を通る水の中に微細気泡として混入される。 [0127] 吐出口 114から吐出される水の流れ方向に見て、ェゼクタ 112の上流側には、フィルタ 115が介挿されている。

フィルタ 115は、水管 141に対して斜め方向に接続された分岐管 142を備え、この分岐管 142内に濾過部材 143が挿入された構成である。水管 141を通る水は、濾過部材 143で濾過され、水中の異物が濾過部材 143によって捕獲される。

[0128] 濾過部材 143は、ねじ 144を弛めて取り外すことができ、容易にメンテナンスを行うことができる。

図 16を再び参照して、ポンプ 102 (具体的にはモータ 121 )およびオゾン発生器 11 1には、駆動用電力が与えられる。この実施形態では、駆動用電力は、太陽電池パネル 110〖こより、光—電気変換された電気エネルギーにより賄われる。

[0129] ェゼクタ 112から出力され、貯水用流路 104を通ってタンク 106へ供給されるォゾンが混合された水は、オゾンと水とが気液接触を行い、水中に溶けた鉄イオンやマンガンイオンはオゾンによって酸化され、水酸化第二鉄や二酸化マンガンとして析出する。また、水中の雑菌、大腸菌などは、オゾンにより酸化されて殺菌される。

貯水用流路 104に導かれて、オゾン混合水が地表 105から 4m上のタンク 106に送られる間に、水には重力による圧力が加わり、オゾンによる酸ィ匕が促進される。また、貯水用流路 104は、その全長が、水を 4m上部に誘導するために約 10m程度の長さが必要であり、この長い流路を通る間に、水中のオゾンはほぼ消滅する。従って、タンク 106に溜められた水には、オゾンはほとんど残留していない。

[0130] たとえば、ポンプ 102が流量 20LZ分で井戸水を汲み上げた場合、オゾン供給装置 103〖こおヽては、オゾン発生器 111で発生したオゾンガスを含んだ空気がェゼクタ 112によって、 2. OLZ分で供給される。この供給されるオゾンガスを含んだ空気により、井戸水は除菌、浄化される。

そして、タンク 106に溜まるときには、水中のオゾン濃度は、約 0. lppm以下に減つており、生活水として使用するのに何ら支障のないオゾン濃度となっている。

[0131] さらに、タンク 106内に溜まった水には、オゾン力も変化した酸素や空気中の酸素が溶存している。そして、これら溶存酸素は、タンク 106内において、残存している鉄イオンやマンガンイオンなどの金属イオンを酸ィ匕して析出させる。タンク 106の水を取り出すための給水路 107には、濾材 108が挿入されている。濾材 108は、たとえば浜砂、活性炭、ゼォライトなどの少なくとも 1つまたは複数を含む濾材である。水中の鉄やマンガンが、イオンの状態ではなぐ水酸化第二鉄や二酸化マンガン等として析出している場合には、これら鉄分やマンガン分は、濾材 108で捕獲することができる。

[0132] よって、濾材 108を通過した後の水には、鉄分やマンガン分が含まれておらず、いわゆる赤水ではなくなつて、る。

なお、濾材 108は、給水路 107に挿入するのに代えて、あるいは、給水路 107への挿入に加えて、タンク 106内に設けられてもよい。その際、タンク 106内の水の出口に濾材 108を設けるのが好ましい。さらに、濾材 108は、酸化促進用の触媒がコーテイングされているのが望ましい。酸化促進用の触媒としては、たとえばォキシ水酸ィ匕鉄や二酸化マンガンを例示できる。これら酸化促進用の触媒が濾材 108にコーティングされていると、触媒と水とが触れたときに、水中に溶けている酸素が鉄イオンやマンガンイオンの酸ィ匕を促進するように働き、残存して、る金属イオンを酸ィ匕により析出させる。

[0133] 給水路 107には、並列に複数個の蛇口 145が接続されており、蛇口 145を開けることによって、タンク 106の水は、重力により、蛇口 145から放出される。

図 18は、図 16に示すオゾン供給装置 103の他の実施形態を示す図である。

図 16の実施形態では、ェゼクタ 112によってオゾンを水に混合しているが、図 18に示すように、 T字配管 150を用い、井戸水中にオゾンを混合することも可能である。

[0134] T字配管 150を用いた場合は、 T字配管 150自体には気体の取り込み作用がない。そこで、オゾン発生器 111で発生されたオゾンを、 T字配管 150に強制的に送るために、送風用のブロア 151を設ける必要がある。ブロア 151も、太陽電池パネル 110 で駆動することが可能である。なお、図 18において、 501は水入口、 502は水出口、 503は気体入口であり、 113は逆止弁である。

[0135] 図 19は、この発明の他の実施形態に係る井戸水供給システムの構成例を示すシステム図である。図 19において、図 16の構成要素と同一部分には、同一の番号が付されている。図 19のシステムの特徴は、図 16のシステムに、さらに、微生物処理槽 160が追加されていることである。微生物処理槽 160は、微生物を利用して、井戸水に含まれるァンモニァ成分を硝化処理し、臭気を除去すると、う作用効果を奏する。

[0136] 微生物処理槽 160は、微生物が収容された微生物膜 161aが入れられた微生物担持槽 161と曝気槽 162とを有している。供給される水は、まず、微生物担持槽 161に入り、微生物担持槽 161において微生物による処理が施された後、その下流側の曝気槽 162に流入するようになって、る。

ポンプ 102から吐出される井戸水は、フィルタ 115で濾過され、ェゼクタ 112へ与えられる。このシステムでは、ェゼクタ 112の気体入口 136にはオゾンではなぐ空気が与えられる。よって、ェゼクタ 112では、井戸水に空気が混合され、空気が混合された井戸水は、微生物担持槽 161へ供給される。供給される水に空気の微細気泡が混合されているから、この混合された空気により微生物は活性ィ匕し、処理能力が向上する。

[0137] 微生物担持槽 161で処理された水は、曝気槽 162へと流入する。

オゾン発生器 111が発生するオゾンは、ブロワ 152によって送られ、オゾン供給路 1

45を通って曝気槽 162へ与えられる。オゾン供給路 145には、バルブ 146および逆止弁 147が挿入されて!、る。

曝気槽 162では、下方力もオゾンが供給され、オゾンの気泡が曝気槽 162内ではじけ、微生物処理された後の水に含まれる鉄イオンやマンガンイオンは、オゾンで酸ィ匕されて析出し、また、雑菌などは殺菌される。

[0138] そして、微生物処理槽 160から流出する水は、ポンプ 163で吸い込まれ、ポンプ 16

3から貯水用流路 104へと送出される。

貯水用流路 104の途中には、バルブ 164が設けられ、かつ、戻し流路 165が分岐されている。戻し流路 165にもバルブ 166が設けられている。ノレブ 164および 166 を制御することにより、ポンプ 163で送られる水を、微生物処理槽 160へと戻すことも可能である。その際、生物処理槽 160へ戻される水の中には、残留オゾンが含まれているから、その残留オゾンを微生物へ与えないように、微生物膜の手前側に活性炭 167が設けられて!/、るのが好まし!/、。 [0139] 図 19のシステムにおいても、オゾン発生器 111、ポンプ 102、ブロア 152およびポンプ 163は、太陽電池パネルにより変換された電気エネルギーで駆動することができる。

図 20は、図 19に示すような微生物処理槽 160を用いる場合の変形例を表わすシステムの一部を示す図である。

[0140] 図 20では、微生物処理槽 160は、上流側に曝気槽 162が設けられ、下流側に微生物担持槽 161が設けられている。そして、上流側の曝気槽 162に、オゾン発生器 1

11で発生されるオゾンがブロワ 152によって供給され、曝気によってオゾンが井戸水を酸化、除菌する構成になっている。

この場合、曝気槽 162へ与えられる井戸水は、ポンプ 102から直接与えられればよく、図 19のシステムのように、ェゼクタ 112等で空気が混合される必要はない。

[0141] 曝気槽 162において、オゾンは気液接触により鉄分やマンガン分を酸化させ、あるいは雑菌等を殺菌してほとんど消滅する。一方、空気の微細気泡の多くは残る。そして、曝気槽 162で曝気された水は、隣接する微生物担持槽 161へと流入する。微生物担持槽 161内に存在する微生物は、残留オゾンが与えられると死滅する。そこで、微生物膜 161aの上流側に活性炭 167が配置され、活性炭により残留オゾンが吸着されて、微生物膜には達しないようにされている。なお、活性炭 167に代えて、あるいは、活性炭 167に加えて、ゼォライトやオゾン分解触媒などの、残存オゾンを除去する部材が配置されてもょ、。

[0142] 図 19または図 20に示す構成を採用することにより、井戸水をオゾンにより酸化、殺菌するとともに、井戸水中に含まれているアンモニア成分を微生物により硝化処理することがでさる。

図 21は、オゾン発生器 111に取り込まれる空気の取入口の他の構成例を示す図である。

[0143] 図 17に示すように、入口 133力カバー 122内のポンプモータ 121の上面沿いに配置されていてもよいが、それに代えて、図 21に示すように、モータ 121を取り巻くように入口管 331を配置し、その入口管 331を通ってオゾン発生器 111へ空気が与えられるようにしてもよい。入口管 331はモータ 121の周囲を旋回されており、空気はこの入口管内を通る際に、モータの駆動熱により温められる。それにより、空気の相対湿度が下がり、オゾン発生器 111には相対的に乾いた空気が供給される。よってォゾン発生効率が向上する。

[0144] 以上のように、オゾン発生器 111の空気入口 133は、モータ 121の駆動熱により温められた、相対湿度の低い空気を取り込める構成であればよい。最も好ましい形態としては、図 17で説明したように、カバー 122内の温められた空気を取り込む構成が考えられ、別の好ましい構成としては、モータ 121から排気される温められた空気を取り込む構成が考えられる。しかし、力かる構成に限られず、要は、ポンプに関連づけて配置され、ポンプの駆動熱により加熱された空気を取り込めるような入口 133となっていればよい。

[0145] 図 22は、この発明のさらに他の実施形態に係る井戸水供給システムの構成例を示すシステム図である。

図 22に示すシステムの特徴は、井戸水の酸化、除菌のためのシステムを、井戸水ポンプ 102側に設けたのではなぐタンク 106側に設けた点である。

すなわち、タンク 106には、タンク 106に溜められた水を取り出してタンクへ戻す循環路 171が設けられている。循環路 171には、吸着濾材 172、ポンプ 173およびェゼクタ 174が挿入されている。そしてェゼクタ 174の気体入口 175には、オゾン発生器 176により発生されるオゾン力逆止弁 177を介して与えられるようになつている。

[0146] 力かる構成をタンク 106に付属させることによって、タンク 106内の水の除菌および水質改善が図れる。除菌および水質改善の原理は、先に説明したものと同様であり、ここでの説明は省略する。

図 22におけるシステムにおいても、オゾン発生器 176、ポンプ 173および井戸水ポンプ 102の駆動電気エネルギーは、太陽電池パネル 110により光電変換された電気エネルギーが利用できる。

[0147] 図 22に示すシステムは、タンク 106に関連して水質改善、殺菌のための装置を付カロしているが、井戸水ポンプ 102側にも、図 16のような水質改善、殺菌装置が設けられていてもよい。

この発明は、以上説明した具体的な実施形態に限定されるものではなぐ請求項記載の範囲内にお!/、て種々の変更が可能である。

Claims

請求の範囲

[1] 水を溜めるためのタンクと、

前記タンクに溜められた水を浄ィ匕するための浄ィ匕手段と、

前記浄化手段を動作させる電力を発生するための太陽電池と、

前記太陽電池の発生する電力を前記浄化手段へ供給するのを制御するための制御手段とを備えた水浄ィ匕装置において、

前記浄化手段は、

水を浄化するための浄化物質を生成するための生成手段と、

生成された浄化物質を前記タンクへ送り込むための移送手段とを含み、前記生成手段は、移送手段よりも少ない電力で動作するものが選ばれており、前記制御手段は、前記太陽電池の発生電力が前記生成手段の動作に必要な電力以上であって、かつ、所定の電力以上であるときに、前記生成手段へ電力を供給することを特徴とする水浄化装置。

[2] 前記所定の電力とは、前記移送手段の動作に必要な電力を含むことを特徴とする請求項 1記載の水浄化装置。

[3] 前記制御手段は、太陽電池の発電電圧が所定の供給開始電圧以上のときに前記電力供給を開始し、供給開始電圧よりも低い所定の供給停止電圧に低下したときに前記電力供給を停止することを特徴とする請求項 1または 2記載の水浄化装置。

[4] 水を溜めるためのタンクと、

前記タンクに溜められた水の水位を検知するための水位検知手段を有し、前記制御手段は、前記水位検知手段で検知された水位が所定水位以上のときに、前記浄ィ匕手段への電力供給を行うことを特徴とする水浄ィ匕装置。

[5] 前記浄化手段は、

水を浄化するための浄化物質を生成するための生成手段と、生成された浄化物質を前記タンクへ送り込むための移送手段とを含み、前記生成手段は、移送手段よりも少ない電力で動作するものが選ばれており、前記制御手段は、前記水位検知手段で検知された水位が所定水位以上であり、かつ、前記太陽電池の発生電力が前記生成手段の動作に必要な電力以上であって、かつ、所定の電力以上であるときに、前記生成手段へ電力を供給することを特徴とする請求項 4記載の水浄化装置。

[6] 前記所定の電力とは、前記移送手段の動作に必要な電力を含むことを特徴とする請求項 5記載の水浄化装置。

[7] 前記制御手段は、一日の間に、予め定める運転時間の範囲内において、前記生成手段および移送手段へ電力を供給することを特徴とする請求項 1〜6のいずれかに記載の水浄化装置。

[8] 水を溜めるためのタンクと、

前記浄化手段を動作させる電力を発生するための太陽電池とを備えた水浄化装置において、

前記浄化手段は、

生成された浄化物質を前記タンクへ送り込むための移送手段とを含み、前記太陽電池の発生する電力に応じて、前記生成手段および Zまたは移送手段が動作されることを特徴とする水浄化装置。

[9] 水を溜めるためのタンクと、

水源の水を前記タンクへ供給するための汲上ポンプを含む水供給手段と、前記タンクに溜まった水を浄ィ匕するための浄ィ匕手段と、

前記汲上ポンプおよび浄ィヒ手段を動作させる電力を発生させるための太陽電池と前記太陽電池の発生する電力を前記汲上ポンプおよび浄化手段へ供給するのを制御するための制御手段とを備えた水浄ィ匕装置において、

前記タンクに溜められた水の水位を検知するための水位検知手段を有し、前記制御手段は、前記太陽電池の発生電力量および前記水位検知手段の検知水位に応じて、前記浄化手段および汲上ポンプに対して所定の態様で電力を供給することを特徴とする水浄化装置。

[10] 前記太陽電池の発生する電力を蓄えるための蓄電池をさらに備え、

前記制御手段は、太陽電池の発生電力量に代えて、前記蓄電池の蓄電電力量および前記水位検知手段の検知水位に応じて、前記浄化手段および汲上ポンプに対して所定の態様で電力を供給することを特徴とする請求項 9記載の水浄化装置。

[11] 前記所定の態様とは、前記水位検知手段の検知水位が所定水位以上のときに、前記浄ィ匕手段へ電力を供給する第 1の態様を含むことを特徴とする請求項 9または 10 記載の水浄化装置。

[12] 前記第 1の態様の電力供給は、前記電力量が、前記浄化手段の動作は可能であるが前記汲上ポンプの動作は不可能な電力量のときに行われることを特徴とする請求項 11記載の水浄化装置。

[13] 前記所定の態様とは、前記水位検知手段の検知水位が所定水位未満のときに、前記汲上ポンプに電力を供給し、検知水位が所定水位以上になったとき、前記汲上ポンプへの電力供給を中止し、前記浄化手段へ電力を供給する第 2の態様を含むことを特徴とする請求項 9〜 11の、ずれかに記載の水浄化装置。

[14] 前記第 2の態様の電力供給は、前記電力量が、前記汲上ポンプまたは浄化手段の個別動作は可能であるが、前記汲上ポンプおよび浄化手段の同時動作は不可能な電力量のときに行われることを特徴とする請求項 13記載の水浄ィ匕装置。

[15] 前記水浄化装置は、前記電力を水浄化装置以外の電気機器へ供給可能であり、前記制御手段は、水浄化装置を動作させる以上の余剰電力量があるときに、当該余剰電力を前記電気機器へ与える第 3の態様の電力供給を行うことを特徴とする請求項 9、 10、 11または 13記載の水浄化装置。

[16] 前記第 3の態様は、前記電力量が、前記汲上ポンプおよび浄化手段を動作可能であるが、前記汲上ポンプ、浄化手段および電気機器の同時動作は不可能な電力量であるときにおいて、

前記タンクの水位が所定水位未満のときは、前記汲上ポンプおよび浄化手段へ電力を供給し、

前記タンクの水位が所定水位以上のときは、前記浄化手段および電気機器へ電力を供給する態様を含むことを特徴とする請求項 15記載の水浄化装置。

[17] 水源力水を汲み上げるための吸、込み口および吸!、込み口から吸!、込んだ水を吐出するための吐出口を有するポンプと、

前記吐出口から吐出される水にオゾンを混合するためのオゾン供給装置と、オゾンが混合された水を予め定める高さまで持ち上げるために導く貯水用流路と、予め定める高さ位置に配置され、前記貯水用流路で導かれる水を溜めるためのタンクと、

前記タンクの水を取り出すための給水路と、

前記タンクまたは給水路に挿入され、前記タンク力取り出される水に含まれる鉄、マンガン成分等を除去するための濾材と、

を含むことを特徴とする、水供給システム。

[18] 前記オゾン供給装置は、

入口力空気を取り込んで放電を行うことにより出口力オゾンを出力するオゾン発生器と、

水入口、水出口および水入口と水出口との間をつなぎ途中に通路が絞られた絞り部を有する水流路、ならびに、水流路の絞り部を利用して気体を取り込むための気体入口を有し、前記ポンプの吐出口に水入口が接続され、前記貯水用流路に水出口が接続され、前記オゾン発生器の出口に気体入口が接続されてヽるェゼクタと、を含むことを特徴とする、請求項 17記載の水供給システム。

[19] 前記ポンプの吐出口とェゼクタの水入口との間には、フィルタが設けられていることを特徴とする、請求項 18記載の水供給システム。

[20] 前記オゾン供給装置は、

水入口、水出口および気体入口を有し、前記ポンプの吐出口に水入口が接続され、前記貯水用流路に水出口が接続され、前記オゾン発生器の出口に気体入口が接続されている T字配管と、

前記オゾン発生器で発生されるオゾンを前記気体入口へ送るための移送手段と、を含むことを特徴とする、請求項 17記載の水供給システム。

[21] 前記オゾン供給装置は、入口力も空気を取り込んで放電を行うことにより出口からオゾンを出力するオゾン発生器を含み、

前記オゾン発生器の入口は、前記ポンプの駆動熱により加熱された空気を取り込むように、前記ポンプに関連づけて配置されていることを特徴とする、請求項 17〜20 の！、ずれかに記載の水供給システム。

[22] 前記オゾン供給装置は、入口力も空気を取り込んで放電を行うことにより出口からオゾンを出力するオゾン発生器を含み、

前記オゾン発生器の出口から出力されるオゾンの供給路には、出口から出る気体の通過は許容する力逆方向への水の流れを阻止するための逆止弁が設けられていることを特徴とする、請求項 17〜21のいずれかに記載の水供給システム。

[23] 前記ポンプおよびオゾン供給装置に駆動電力を与えるための太陽電池パネルを有することを特徴とする、請求項 17〜22のいずれかに記載の水供給システム。

[24] 前記ポンプおよびオゾン供給装置は、前記ポンプに対してオゾン供給装置が付設されることにより全体として一体ィ匕されたポンプ装置を構成していることを特徴とする、請求項 17〜23のいずれかの水供給システム用のポンプ装置。

[25] 水源から水を汲み上げるための吸!、込み口および吸!、込み口から吸!、込んだ水を吐出するための吐出口を有するポンプと、

前記吐出口から吐出される水を微生物処理により浄ィ匕するための微生物処理槽と前記吐出口から吐出される水にオゾンを混合するためのオゾン供給装置と、前記微生物処理槽を通過し、かつ、オゾンが混合された水を、予め定める高さまで持ち上げるために導く貯水用流路と、

予め定める高さ位置に配置され、前記貯水用流路で導かれる水を溜めるためのタンクと、

前記タンクの水を取り出すための給水路と、前記タンクまたは給水路に挿入され、前記タンク力取り出される水に含まれる鉄、マンガン成分等を除去するための濾材と、

を含むことを特徴とする、水供給システム。

[26] 前記微生物処理槽は、微生物が収容された微生物担持槽と、微生物担持槽の下流側に設けられた曝気槽とを有し、

前記ポンプの吐出口から吐出される水は前記微生物担持槽へ与えられ、当該水に空気の微細気泡を混合するための空気供給手段が設けられており、

前記オゾン供給装置力供給されるオゾンは、前記曝気槽に与えられて、曝気により水に混合されることを特徴とする、請求項 25記載の水供給システム。

[27] 前記微生物処理槽は、曝気槽と、曝気槽の下流側に設けられた微生物が収容された微生物担持槽とを有し、

前記オゾン供給装置力供給されるオゾンは、前記曝気槽に与えられて、曝気により水に混合され、

前記曝気槽と微生物担持槽との間には、残存オゾンを除去する部材が配置されて

V、ることを特徴とする、請求項 25記載の水供給システム。

[28] 前記オゾン供給装置は、入口力も空気を取り込んで放電を行うことにより出口からオゾンを出力するオゾン発生器を含み、

前記オゾン発生器は、前記入口から取り込まれる空気が前記ポンプの駆動熱により加熱された空気となるように、前記入口が前記ポンプに関連づけて配置されていることを特徴とする、請求項 25〜27のヽずれかに記載の水供給システム。

[29] 前記ポンプおよびオゾン供給装置に駆動電力を与えるための太陽電池パネルを有することを特徴とする、請求項 25〜28のいずれかに記載の水供給システム。

[30] 前記ポンプおよびオゾン供給装置は、前記ポンプに対してオゾン供給装置が付設されることにより一体ィ匕されたポンプ装置を構成しており、当該ポンプ装置が前記微生物処理槽と連結可能にされて!/、ることを特徴とする、請求項 25〜29の、ずれか記載の水供給システム用の水質改善装置。

[31] 水源力水を汲み上げるための吸、込み口および吸!、込み口から吸!、込んだ水を吐出するための吐出口を有するポンプ本体と、ポンプ本体に関連づけて入口が備えられ、入口力流入する空気に放電を行ってオゾンを発生させて出口から出力するためのオゾン発生器と、

前記ポンプ本体の吐出口から吐出される水に前記オゾン発生器の出口から出力されるオゾンを混合するための混合手段と、

を含むことを特徴とする、ポンプ装置。

[32] 前記オゾン発生器の入口は、前記ポンプ本体の駆動熱により加熱された空気を取り込むように、前記ポンプ本体に関連づけて配置されていることを特徴とする、請求項 31記載のポンプ装置。

[33] 前記オゾン発生器の出口から出力されるオゾンの供給路には、出口から出る気体の通過は許容する力逆方向への水の流れを阻止するための逆止弁が設けられていることを特徴とする、請求項 31または 32記載のポンプ装置。

[34] 水源から水を汲み上げるためのポンプと、

ポンプで汲み上げられた水を予め定める高さまで持ち上げるために導く貯水用流路と、

前記タンクに溜められた水を循環させるための循環路と、

循環路を循環される水にオゾンを混合するためのオゾン供給装置と、

循環路に挿入され、循環される水に含まれる鉄、マンガン成分等を除去するための濾材と、

前記タンクの水を取り出すための給水路と、

を含むことを特徴とする、水供給システム。