循環水中の水生生物を死滅させる方法及び装置
【課題】循環水に対して衝撃水圧を用いて殺菌処理を行う際、衝撃水圧発生装置内で発生する物質が循環水に混入し、再利用に適さない、あるいは、廃棄される循環水が公害の元となるという問題を解消する。
【解決手段】衝撃圧を、衝撃水圧発生装置から循環水に直接には加えず、圧力伝達媒体を介して加えることによって衝撃水圧発生装置内の物質が循環水に混入することを防止する。圧力伝達媒体として水に近いショックインピーダンスを持つ材質のものを用いることで、衝撃圧はあまり減衰せずに循環水に加えられる。
【解決手段】衝撃圧を、衝撃水圧発生装置から循環水に直接には加えず、圧力伝達媒体を介して加えることによって衝撃水圧発生装置内の物質が循環水に混入することを防止する。圧力伝達媒体として水に近いショックインピーダンスを持つ材質のものを用いることで、衝撃圧はあまり減衰せずに循環水に加えられる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、循環水を再利用または廃棄する際に水生生物を死滅させる方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
循環式浴槽設備（温泉利用施設、２４時間風呂等）、水景設備（公園の噴水、滝等）、空調用冷却塔設備等の水を循環させて再利用する設備においては、再利用する際の設備装置の毀損、循環水（かかる設備において循環している水のことを「循環水」と言う）から人体への感染等を防止するために、循環水中に水生するレジネオラ菌、大腸菌等の水生生物を死滅させることが望ましい。
循環水中の水生生物を死滅させる方法としては、（１）循環水を加熱する方法（例えば、特許文献１参照)、（２）殺菌剤を添加する方法（例えば、特許文献２参照)、（３）固定床型電極電解槽を用いる方法（例えば、特許文献３参照)、（４）循環タンク内に窒素を吹き込み、酸素濃度を低減させる方法(例えば、特許文献４参照)、が知られていた。なお、特許文献１〜４に記載の方法は、必ずしも循環水に対する処理を記載したものではないが、循環水に適用することができるものである。
しかしながら、上記（１）〜（４）の方法又は装置には以下に示すような共通又は個別の問題があった。
（ａ）熱源等に多大なエネルギーを要する（１）（４）。
（ｂ）死滅処理効果が不十分である（１）（４）。
（ｃ）死滅処理に時間がかかるため、作業能率が低い（１）（２）（４）。
（ｄ）設備費が高い（３）（４）。
（ｅ）水生生物の種類によって死滅処理効果が異なる（１）（２）。
（ｆ）危険物を使用するため、取り扱いや保管上、特別の注意が必要となる（２）。
（ｇ）運転費が高い（２）（３）（４）。
（ｈ）所要電力が大きい（３）（４）。
（ｉ）機器類の設置床面積が大きい（３）（４）。
【０００３】
これらの問題を解消する方法として、特許文献５に示されるように衝撃水圧を加えることにより水生生物を死滅させる方法及び装置が提案された。この方法によれば、上記（ａ）ないし（ｉ）の問題は解消する。しかし、この方法では、衝撃水圧発生装置内で発生する燃焼排ガスが、処理される循環水に接触しており、燃焼排ガス中の煤、炭化水素等が循環水に混入してしまう。このため、循環水は煤、炭化水素等を含む汚染されたものとなってしまい。たとえ水生生物を死滅させていたとしても、浴槽設備で使用する場合には利用者に不快感がある、水景設備で使用する場合には飛散する水滴が公害のもととなる、空調用冷却設備で使用する場合には配管が汚れる、その他再利用には適さないものとなってしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１８１４４３号公報
【特許文献２】特開平４−０３２２７８号公報
【特許文献３】特開２００１−０００９７４号公報
【特許文献４】特開２００２−２３４４８７号公報
【特許文献５】特開２００５−１６１２９２号公報
【特許文献６】特開２００５−３４２６９９号公報
【特許文献７】特開２００５−０７６５４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
解決しようとする問題点は、循環水が煤、炭化水素等を含む汚染されたものとなってしまう点、及び、この結果として配管の内壁のよごれが増す点並びに利用者に不快感を与える点である。合わせて、特許文献５に示される方法及び装置と同様に、上記（ａ）ないし（ｉ）の問題をも解消するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に係る循環水中の水生生物を死滅させる方法は、
燃焼反応を利用して発生させた衝撃水圧を、ゴム製圧力伝達媒体を介して循環水に加えることを特徴とする。
衝撃水圧によって殺菌されるので、上記（ａ）ないし（ｉ）の問題を解消する。例えば、死滅効果が大きく循環水処理における省エネルギー効果がある、毒物を使用しないので安全性が高い、といった効果がある。
循環水は、圧力伝達媒体によって衝撃水圧発生装置内で発生した煤、炭化水素等と分離されている。処理された循環水が煤、炭化水素等を含む汚染されたものとなってしまうことはない。
ゴム製圧力伝達媒体は、そのショックインピーダンスが水に近い値を持つ。衝撃水圧発生装置によって発生された衝撃水圧は、水に伝達され、圧力伝達媒体に伝達され、さらに循環水に伝達されるが、この過程において衝撃水圧が大きく減衰することはなく、循環水中の水生生物を効率よく死滅させることができる。ここで、ショックインピーダンスは下式で表される。
【数１】
ここで、ｚは物質のショックインピーダンス、ｃはその物質中を音波が伝わる場合の音速、ρはその物質の単位体積あたりの重量である。ショックインピーダンスが小さい媒体から大きい媒体に圧力波が伝達される際には、圧力波が減衰する。圧力波は、水から圧力伝達媒体に伝わり、その後圧力伝達媒体から水（循環水）に伝わる。したがって、圧力伝達媒体のショックインピーダンスが水と大きく異なる場合には、上記２つの伝達のいずれかがショックインピーダンスが小さい媒体から大きい媒体への伝達となって、圧力波が減衰してしまう。ゴムはそのショックインピーダンスが水に近い値であるので、ゴム製の圧力伝達媒体を用いることによって、かかる減衰を小さくする。
また、ゴム製圧力伝達媒体がその両端の圧力差によって移動する移動可能距離は、処理室内の処理水が圧力差によって収縮することによって発生する移動距離よりも大きくすることができ、一般に使用されている薄いゴム製のダイヤフラムと異なりゴム製圧力伝達媒体は圧力差によって破壊されることがないようにすることができる。
【０００７】
請求項２に係る循環水中の水生生物を死滅させる方法は、
前記衝撃水圧が気体収束爆轟波によって誘起された衝撃水圧であることを特徴とする。
気体収束爆轟波は、例えば特許文献６に開示された装置によって発生させることができる。かかる装置はコンパクトで設備費が安価であり、運転のための暖機を必要としないので運転費が安価である。
さらに、気体収束爆轟波発生装置の特徴として、ガス充填圧の調整により循環水の性状に応じた衝撃波強度の調整が可能であり省エネ性に優れている、ガス供給や着火の操作を自動的に行って安全性向上が可能であるといった効果を有する。
【０００８】
請求項３に係る循環水中の水生生物を死滅させる方法は、
前記衝撃水圧を、車両内に設置された衝撃水圧発生手段によって発生させることを特徴とする。
死滅処理の必要の都度車両を移動して処理することができ、設備に水生生物の死滅処理装置が常設されていなくてもよい。特に、死滅処理の必要性が比較的低い水景設備においては、設備費及び運転費が安価となる。
【０００９】
請求項４に係る循環水中の水生生物を死滅させる方法は、
水生生物の死滅処理を循環水排出場所において行うことを特徴とする。
循環水排出場所とは、例えば公衆浴場において浴室からの排水を循環水タンクに戻すために合流させる場所、あるいは噴水において噴出させる水をためている池のように、効率的に循環水中の水生生物を死滅させることができる場所、あるいは循環水の用途に鑑みて水生生物を死滅させる効果が必要とされる場所のことである。循環水排出場所に車両を移動させて効率的に処理することができる。
【００１０】
請求項５に係る循環水中の水生生物を死滅させる方法は、
前記衝撃水圧を、循環水排出場所に設置された衝撃水圧発生手段によって発生させることを特徴とする。
効率的に循環水中の水生生物を死滅させることができる。あるいは、必要な場所において水生生物を死滅させることができる。
【００１１】
請求項６に係る循環水中の水生生物の死滅処理装置は、
給水装置、衝撃水圧発生装置、排水装置及びこれらの装置を制御する制御装置を有し、ゴム製圧力伝達媒体を介して循環水に衝撃水圧を加えることを特徴とする。
かかる装置によって、請求項１に係る循環水中の水生生物を死滅させる方法を実現でき、同様の効果を得ることができる。
ここで制御装置は、死滅処理前の循環水の給水、衝撃水圧の発生及び処理済循環水排水の時期を制御することができる。循環水に対する逐次の死滅処理を効率的に加えて多量の循環水全体に対する処理時間を短いものにすることができる。さらに、衝撃圧発生装置と処理室との間の圧力伝達を制御する開閉弁の開閉タイミングを適正化し、必要に応じてゴム製圧力伝達媒体の両端に設けられるダイヤフラムと合わせて、給水及び排水によって変動するゴム製圧力伝達媒体の両端の圧力差によりゴム製圧力伝達媒体が許容範囲を超えて移動することを防止することができ、これにより、燃焼室側と処理室側の同時操作を可能とする。
【００１２】
請求項７に係る循環水中の水生生物の死滅処理装置は、
前記衝撃水圧発生装置の高圧発生部が気体収束爆轟発生装置であることを特徴とする。
かかる装置によって、請求項２に係る循環水中の水生生物を死滅させる方法を実現でき、同様の効果を得ることができる。
【００１３】
請求項８に係る循環水中の水生生物の死滅処理装置は、
死滅処理後の循環水を加熱して循環水タンクに再循環する加熱再循環手段を設けたことを特徴とする
。
処理済み循環水は加熱されて比重が小さくなり、未処理循環水が循環水タンクの下部に、処理済循環水が循環水タンクの上部にあることになる。これにより、未処理循環水と処理済み循環水が分離されるので、未処理循環水を死滅処理に送り、処理済み循環水を再利用することができ、全体として効率的に運用でき、運転費が安価になる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の循環水中の水生生物を死滅させる方法及び装置は、圧力伝達媒体を通じて循環水に衝撃水圧を加えるものであり、循環水が燃焼排ガスと接触しない。処理された循環水が煤、炭化水素等を含む汚染されたものとなってしまうことはない。これにより、循環水を効率的に再利用でき、循環水を廃棄する際には低公害となる。また、短時間での繰返し運転が可能となり、処理時間が短くなる。
本発明の循環水中の水生生物を死滅させる方法及び装置は、特に衝撃圧発生装置として気体収束爆轟発生装置を用いる場合には、設備費が安価である、運転費が安価である、省エネ性に優れている、その他上述の効果を有することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、循環水中の水生生物の死滅処理装置及び循環設備を示す図である。
【図２】図２は、衝撃水圧発生・伝達部分の詳細図である。
【図３】図３は、動作手順を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
気体収束爆轟波を用いて、衝撃水圧を加えることにより、循環水中の水生生物の死滅処理を実現した。
【実施例１】
【００１７】
本実施例は、公衆浴場において本発明の循環水中の水生生物を死滅させる方法及び装置を活用するものである。
【００１８】
（装置の構成及び原理）
図１は、衝撃水圧発生装置による循環水中の水生生物の死滅処理装置を示す図である。衝撃水圧発生装置１は、気体収束爆轟発生装置であり、着火室１１、点火器１２、給気パイプ１３、排気パイプ１４及び燃焼室１５を含む。給気パイプ１３には給気弁１３１が設けられている。排気パイプ１４には排気弁１４１が設けられている。燃焼室１５は、図の上から下に向けて縮径する円錐形状のものであり、下端は圧力伝達部２に接し、開閉弁１６により気体圧力の伝達及び非伝達を制御できる。開閉弁に関する詳細は特許文献６に記載されている。給気弁１３１を開放して給気パイプ１３からプロパン及び酸素を着火室１１に取り込み、点火器１２により着火することで爆轟波が発生する。爆轟波は、燃焼室１５内を上から下に向けて進行する。燃焼室１５は上から下に向けて縮径しているため、爆轟波が干渉しあうことで収束し、その圧力は下部、すなわち圧力伝達部２に接する部分では極めて高圧となる。この時、燃焼室１５の内部には、煤や炭化水素が残存する。着火後の高温排ガスは、排気弁１４１を開放して排気パイプ１４から排出される。排気パイプ１４は、熱交換器７に接している。なお、気体収束爆轟装置については、本発明の理解を妨げない範囲で簡略化して記載してある。詳細は特許文献７に開示されたものと同様である。
【００１９】
圧力伝達部２から処理室４までは、全体として１つのパイプ状の金属管である。圧力伝達部２と処理室４との間にはゴム製の圧力伝達媒体３が配設されている。水が、パイプ２１から圧力伝達部２に供給され、ドレイン２２から排出される。圧力伝達部２内の水には、衝撃水圧発生装置１によって発生された衝撃圧力が伝達される。なお、燃焼室１５の下端部の気体は高温高圧のためにショックインピーダンスが水より大きくなり、衝撃圧力は減衰なく圧力伝達部２内の水に伝達される。
圧力伝達部２内の水は、燃焼室１５内の気体と接しているため、この気体内に含有するかまたは水との接触が原因で発生したの煤や炭化水素が混入される。
【００２０】
圧力伝達媒体３はゴム製であり、圧力伝達部２内の水及び処理室４内の循環水とショックインピーダンスがほぼ等しい。圧力伝達部２の衝撃水圧は、大きな減衰をうけることなく、圧力伝達媒体３に伝達され、さらに処理室４内の循環水に伝達される。
圧力伝達部２内の水には煤や炭化水素が混入しているが、圧力伝達媒体３によって、かかる煤や炭化水素が処理室４内の循環水に流入することが防止されている。すなわち、圧力伝達媒体３は、圧力伝達部２内の水と処理室４内の循環水とを分離しながら、衝撃水圧のみを伝達する作用をする。
【００２１】
処理室４内の循環水に衝撃水圧が加わると、循環水内の水生生物には衝撃的な圧縮力、膨張力、せん断力が加わる。これにより、水生生物が死滅する。なお、水生生物の死滅率を高めるため、処理室４の内壁は、凹凸がなく管軸方向の通路断面積が一定であることが好ましい。また、処理室４には後述の給水装置５及び排水装置６が接続されているが、これらのスプール弁５１及び６１は内壁の凹凸を小さくするように設けられている。
【００２２】
図２は、衝撃水圧発生・伝達部分の詳細図である。燃焼室１５には開閉弁１６が設けられており、開閉弁１６は制御装置９によって上下動可能である。圧力伝達媒体３は、ダイヤフラム３１及び３２によって上流または下流に移動しないように保持されている。
給気パイプ１３からプロパン及び酸素を着火室１１に取り込む際には、開閉弁１６を下方に動かして燃焼室１５を閉じる。点火器１２により着火する際には、開閉弁１６を上方に動かして燃焼室１５内の圧力を圧力伝達部２内の水に伝達する。
ダイヤフラム３１及び３２は、圧力伝達媒体３の上流と下流とで圧力が異なる場合（例えば圧力伝達部２が満水で処理室４が厳密に満水ではない場合）に圧力伝達媒体３が移動することを防止する。
【００２３】
給水装置５は、バラスト水をバラストタンク８の下部から処理室４に供給するものであり、給水弁５１を含む。給水弁５１はスプール弁である。ポンプ５２は常時作動しており、給水弁５１を開放することにより、バラスト水が処理室４に流入する。
排水装置６は、バラスト水を処理室４からバラストタンク８の上部に排水するものであり、排水弁６１を含む。排水弁６１はスプール弁である。排水弁６１を開放することにより、処理済みバラスト水がバラストタンク８の上部に流入する。排水装置６のパイプは、熱交換器７に接している。
【００２４】
加熱再循環手段は、処理済み循環水を加熱して循環タンクに再循環するものであり、熱交換器７によって給気パイプ１４内の高温排ガスの熱を排水装置６内の処理済み循環水に与えることと、排水装置６が加熱された処理済み循環水を循環タンク８の上部に排出することにより実装されている。
処理済み循環水は比重が小さくなり、循環タンクの上部に留まる。
浴槽８１には、循環水タンク８の上部に設けられたパイプ８２から循環水が送られる。循環タンク上部の清潔な水が浴槽に送られる。
浴槽８１で利用を終えた循環水はパイプ８３を通じて循環水タンク８の下部に送られる。給水装置５を介して循環タンクの下部から次回の処理対象の循環水を取水する際、浴槽８１で利用を終えた循環水が取水され、効率よく水生生物の死滅処理を行うことができる。
【００２５】
給気弁１３１、点火器１２、開閉弁１６、排気弁１４１、給水弁５１及び排水弁６１は、制御装置９に接続されている。制御装置９が給気、点火、排気、給水及び排水の時期を制御することにより、効率的な死滅処理を実現する。以下、具体的な制御について説明する。
【００２６】
（動作）
処理済みバラスト水を排水するため、排水弁６１を開放する。これと同時またはやや遅れて給水弁５１を開放する。給水弁５１と排水弁６１は、ほぼ同時に開放される。処理室の容量の所定割合（全部ではない）のバラスト水を排水した後に排水ポンプ６１の動作を停止し、同量のバラスト水を給水した後に給水ポンプ５１の動作を停止する。これにより、処理済みバラスト水が未処理バラスト水に入れ替わる。なお、処理済みバラスト水の一部を処理室４の図右側に残すことにより、未処理バラスト水が排水されることを防止している。
圧力伝達部２を満水に保つことで、圧力伝達媒体３の焼損や破損を防止できる。また、燃焼室１５の下流端の開閉弁１６の開閉タイミングを制御して、圧力伝達媒体３の移動を防止することができる。
【００２７】
給気がバラスト水の入れ替えと同時に完了するようなタイミングで、給気弁１３１を開放する。給気及びバラスト水の入れ替えが完了したら、開閉弁１６を上方に移動し、点火器１２により着火する。これにより、圧力伝達部２内の水に衝撃水圧が発生する。衝撃水圧発生後は、開閉弁１６を下方に移動して燃焼室１５内の圧力が圧力伝達部２に伝わらないようにする。これにより、満水に保たれた圧力伝達部２と上記の給排水によりほぼ満水の状態が保たれる処理室４との水圧はほぼ等しく、圧力伝達媒体３の移動を防止することができる。
【００２８】
衝撃水圧を発生させた後に排気弁１４１を開放して燃焼後の気体を排出する。この時には次回の死滅処理のための排水も行われており、排水される処理済み循環水は熱交換器７を介して高温燃焼排ガスによって加熱される。
【００２９】
以上に述べた動作手順によって、繰り返し行われる死滅処理を、時間効率よく行うことができる。図３は、この動作手順を示す図である。
【００３０】
（実施例の拡張）
本発明の実施形態は、上記実施例に限定されるものではない。本発明の本質を保ったままで、上記実施例とは異なる実施が可能である。以下に、かかる例を示す。
ダイヤフラムを２つ設けているが、上流側または下流側の一方のみでも良い。また、ダイヤフラムを用いなくてもよい。なお、ダイヤフラムを用いない場合には、燃焼室側の圧力の作用により圧力伝達媒体が正規の位置からずれてしまうことでスプール弁の作動不良を引き起こすことを防止するため、処理水を給水または排水する時期に限定して処理室内壁面からストッパーを突き出させて圧力伝達媒体を固定することが好ましい。
ダイヤフラムをゴム製とし、厚みを持たせることで圧力伝達媒体と一体化してもよい。
ダイヤフラムに替えて、ベローズを用いてもよい。
処理済みバラスト水を加熱する熱源は、着火に用いた気体でなく、別の熱源を用いてもよい。（例えば燃焼室１５の外壁から熱を得てもよい。）
循環水を入れ換えずに２回以上の衝撃水圧を加え、死滅処理を確実化してもよい。
給排水のためのポンプ５２を他の箇所に設けてもよい。また、複数のポンプを設けてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
排水が汚染されない低公害の循環水中の水生生物を死滅させる方法及び装置であり、公衆浴場等において活用することが期待できる。
【符号の説明】
【００３２】
１ 衝撃水圧発生装置
１１ 着火室
１２ 点火器
１３ 給気パイプ
１３１ 給気弁
１４ 排気パイプ
１４１ 排気弁
１５ 燃焼室
１６ 開閉弁
２ 圧力伝達部
２１ パイプ
２２ ドレイン
３ 圧力伝達媒体
３１ ダイヤフラム
３２ ダイヤフラム
４ 処理室
５ 給水装置
５１ 給水弁
５２ ポンプ
６ 排水装置
６１ 排水弁
７ 熱交換器
８ 循環水タンク
８１ 浴槽
８２ パイプ
８３ パイプ
９ 制御装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、循環水を再利用または廃棄する際に水生生物を死滅させる方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
循環式浴槽設備（温泉利用施設、２４時間風呂等）、水景設備（公園の噴水、滝等）、空調用冷却塔設備等の水を循環させて再利用する設備においては、再利用する際の設備装置の毀損、循環水（かかる設備において循環している水のことを「循環水」と言う）から人体への感染等を防止するために、循環水中に水生するレジネオラ菌、大腸菌等の水生生物を死滅させることが望ましい。
循環水中の水生生物を死滅させる方法としては、（１）循環水を加熱する方法（例えば、特許文献１参照)、（２）殺菌剤を添加する方法（例えば、特許文献２参照)、（３）固定床型電極電解槽を用いる方法（例えば、特許文献３参照)、（４）循環タンク内に窒素を吹き込み、酸素濃度を低減させる方法(例えば、特許文献４参照)、が知られていた。なお、特許文献１〜４に記載の方法は、必ずしも循環水に対する処理を記載したものではないが、循環水に適用することができるものである。
しかしながら、上記（１）〜（４）の方法又は装置には以下に示すような共通又は個別の問題があった。
（ａ）熱源等に多大なエネルギーを要する（１）（４）。
（ｂ）死滅処理効果が不十分である（１）（４）。
（ｃ）死滅処理に時間がかかるため、作業能率が低い（１）（２）（４）。
（ｄ）設備費が高い（３）（４）。
（ｅ）水生生物の種類によって死滅処理効果が異なる（１）（２）。
（ｆ）危険物を使用するため、取り扱いや保管上、特別の注意が必要となる（２）。
（ｇ）運転費が高い（２）（３）（４）。
（ｈ）所要電力が大きい（３）（４）。
（ｉ）機器類の設置床面積が大きい（３）（４）。
【０００３】
これらの問題を解消する方法として、特許文献５に示されるように衝撃水圧を加えることにより水生生物を死滅させる方法及び装置が提案された。この方法によれば、上記（ａ）ないし（ｉ）の問題は解消する。しかし、この方法では、衝撃水圧発生装置内で発生する燃焼排ガスが、処理される循環水に接触しており、燃焼排ガス中の煤、炭化水素等が循環水に混入してしまう。このため、循環水は煤、炭化水素等を含む汚染されたものとなってしまい。たとえ水生生物を死滅させていたとしても、浴槽設備で使用する場合には利用者に不快感がある、水景設備で使用する場合には飛散する水滴が公害のもととなる、空調用冷却設備で使用する場合には配管が汚れる、その他再利用には適さないものとなってしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１８１４４３号公報
【特許文献２】特開平４−０３２２７８号公報
【特許文献３】特開２００１−０００９７４号公報
【特許文献４】特開２００２−２３４４８７号公報
【特許文献５】特開２００５−１６１２９２号公報
【特許文献６】特開２００５−３４２６９９号公報
【特許文献７】特開２００５−０７６５４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
解決しようとする問題点は、循環水が煤、炭化水素等を含む汚染されたものとなってしまう点、及び、この結果として配管の内壁のよごれが増す点並びに利用者に不快感を与える点である。合わせて、特許文献５に示される方法及び装置と同様に、上記（ａ）ないし（ｉ）の問題をも解消するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に係る循環水中の水生生物を死滅させる方法は、
燃焼反応を利用して発生させた衝撃水圧を、ゴム製圧力伝達媒体を介して循環水に加えることを特徴とする。
衝撃水圧によって殺菌されるので、上記（ａ）ないし（ｉ）の問題を解消する。例えば、死滅効果が大きく循環水処理における省エネルギー効果がある、毒物を使用しないので安全性が高い、といった効果がある。
循環水は、圧力伝達媒体によって衝撃水圧発生装置内で発生した煤、炭化水素等と分離されている。処理された循環水が煤、炭化水素等を含む汚染されたものとなってしまうことはない。
ゴム製圧力伝達媒体は、そのショックインピーダンスが水に近い値を持つ。衝撃水圧発生装置によって発生された衝撃水圧は、水に伝達され、圧力伝達媒体に伝達され、さらに循環水に伝達されるが、この過程において衝撃水圧が大きく減衰することはなく、循環水中の水生生物を効率よく死滅させることができる。ここで、ショックインピーダンスは下式で表される。
【数１】
ここで、ｚは物質のショックインピーダンス、ｃはその物質中を音波が伝わる場合の音速、ρはその物質の単位体積あたりの重量である。ショックインピーダンスが小さい媒体から大きい媒体に圧力波が伝達される際には、圧力波が減衰する。圧力波は、水から圧力伝達媒体に伝わり、その後圧力伝達媒体から水（循環水）に伝わる。したがって、圧力伝達媒体のショックインピーダンスが水と大きく異なる場合には、上記２つの伝達のいずれかがショックインピーダンスが小さい媒体から大きい媒体への伝達となって、圧力波が減衰してしまう。ゴムはそのショックインピーダンスが水に近い値であるので、ゴム製の圧力伝達媒体を用いることによって、かかる減衰を小さくする。
また、ゴム製圧力伝達媒体がその両端の圧力差によって移動する移動可能距離は、処理室内の処理水が圧力差によって収縮することによって発生する移動距離よりも大きくすることができ、一般に使用されている薄いゴム製のダイヤフラムと異なりゴム製圧力伝達媒体は圧力差によって破壊されることがないようにすることができる。
【０００７】
請求項２に係る循環水中の水生生物を死滅させる方法は、
前記衝撃水圧が気体収束爆轟波によって誘起された衝撃水圧であることを特徴とする。
気体収束爆轟波は、例えば特許文献６に開示された装置によって発生させることができる。かかる装置はコンパクトで設備費が安価であり、運転のための暖機を必要としないので運転費が安価である。
さらに、気体収束爆轟波発生装置の特徴として、ガス充填圧の調整により循環水の性状に応じた衝撃波強度の調整が可能であり省エネ性に優れている、ガス供給や着火の操作を自動的に行って安全性向上が可能であるといった効果を有する。
【０００８】
請求項３に係る循環水中の水生生物を死滅させる方法は、
前記衝撃水圧を、車両内に設置された衝撃水圧発生手段によって発生させることを特徴とする。
死滅処理の必要の都度車両を移動して処理することができ、設備に水生生物の死滅処理装置が常設されていなくてもよい。特に、死滅処理の必要性が比較的低い水景設備においては、設備費及び運転費が安価となる。
【０００９】
請求項４に係る循環水中の水生生物を死滅させる方法は、
水生生物の死滅処理を循環水排出場所において行うことを特徴とする。
循環水排出場所とは、例えば公衆浴場において浴室からの排水を循環水タンクに戻すために合流させる場所、あるいは噴水において噴出させる水をためている池のように、効率的に循環水中の水生生物を死滅させることができる場所、あるいは循環水の用途に鑑みて水生生物を死滅させる効果が必要とされる場所のことである。循環水排出場所に車両を移動させて効率的に処理することができる。
【００１０】
請求項５に係る循環水中の水生生物を死滅させる方法は、
前記衝撃水圧を、循環水排出場所に設置された衝撃水圧発生手段によって発生させることを特徴とする。
効率的に循環水中の水生生物を死滅させることができる。あるいは、必要な場所において水生生物を死滅させることができる。
【００１１】
請求項６に係る循環水中の水生生物の死滅処理装置は、
給水装置、衝撃水圧発生装置、排水装置及びこれらの装置を制御する制御装置を有し、ゴム製圧力伝達媒体を介して循環水に衝撃水圧を加えることを特徴とする。
かかる装置によって、請求項１に係る循環水中の水生生物を死滅させる方法を実現でき、同様の効果を得ることができる。
ここで制御装置は、死滅処理前の循環水の給水、衝撃水圧の発生及び処理済循環水排水の時期を制御することができる。循環水に対する逐次の死滅処理を効率的に加えて多量の循環水全体に対する処理時間を短いものにすることができる。さらに、衝撃圧発生装置と処理室との間の圧力伝達を制御する開閉弁の開閉タイミングを適正化し、必要に応じてゴム製圧力伝達媒体の両端に設けられるダイヤフラムと合わせて、給水及び排水によって変動するゴム製圧力伝達媒体の両端の圧力差によりゴム製圧力伝達媒体が許容範囲を超えて移動することを防止することができ、これにより、燃焼室側と処理室側の同時操作を可能とする。
【００１２】
請求項７に係る循環水中の水生生物の死滅処理装置は、
前記衝撃水圧発生装置の高圧発生部が気体収束爆轟発生装置であることを特徴とする。
かかる装置によって、請求項２に係る循環水中の水生生物を死滅させる方法を実現でき、同様の効果を得ることができる。
【００１３】
請求項８に係る循環水中の水生生物の死滅処理装置は、
死滅処理後の循環水を加熱して循環水タンクに再循環する加熱再循環手段を設けたことを特徴とする
。
処理済み循環水は加熱されて比重が小さくなり、未処理循環水が循環水タンクの下部に、処理済循環水が循環水タンクの上部にあることになる。これにより、未処理循環水と処理済み循環水が分離されるので、未処理循環水を死滅処理に送り、処理済み循環水を再利用することができ、全体として効率的に運用でき、運転費が安価になる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の循環水中の水生生物を死滅させる方法及び装置は、圧力伝達媒体を通じて循環水に衝撃水圧を加えるものであり、循環水が燃焼排ガスと接触しない。処理された循環水が煤、炭化水素等を含む汚染されたものとなってしまうことはない。これにより、循環水を効率的に再利用でき、循環水を廃棄する際には低公害となる。また、短時間での繰返し運転が可能となり、処理時間が短くなる。
本発明の循環水中の水生生物を死滅させる方法及び装置は、特に衝撃圧発生装置として気体収束爆轟発生装置を用いる場合には、設備費が安価である、運転費が安価である、省エネ性に優れている、その他上述の効果を有することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、循環水中の水生生物の死滅処理装置及び循環設備を示す図である。
【図２】図２は、衝撃水圧発生・伝達部分の詳細図である。
【図３】図３は、動作手順を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
気体収束爆轟波を用いて、衝撃水圧を加えることにより、循環水中の水生生物の死滅処理を実現した。
【実施例１】
【００１７】
本実施例は、公衆浴場において本発明の循環水中の水生生物を死滅させる方法及び装置を活用するものである。
【００１８】
（装置の構成及び原理）
図１は、衝撃水圧発生装置による循環水中の水生生物の死滅処理装置を示す図である。衝撃水圧発生装置１は、気体収束爆轟発生装置であり、着火室１１、点火器１２、給気パイプ１３、排気パイプ１４及び燃焼室１５を含む。給気パイプ１３には給気弁１３１が設けられている。排気パイプ１４には排気弁１４１が設けられている。燃焼室１５は、図の上から下に向けて縮径する円錐形状のものであり、下端は圧力伝達部２に接し、開閉弁１６により気体圧力の伝達及び非伝達を制御できる。開閉弁に関する詳細は特許文献６に記載されている。給気弁１３１を開放して給気パイプ１３からプロパン及び酸素を着火室１１に取り込み、点火器１２により着火することで爆轟波が発生する。爆轟波は、燃焼室１５内を上から下に向けて進行する。燃焼室１５は上から下に向けて縮径しているため、爆轟波が干渉しあうことで収束し、その圧力は下部、すなわち圧力伝達部２に接する部分では極めて高圧となる。この時、燃焼室１５の内部には、煤や炭化水素が残存する。着火後の高温排ガスは、排気弁１４１を開放して排気パイプ１４から排出される。排気パイプ１４は、熱交換器７に接している。なお、気体収束爆轟装置については、本発明の理解を妨げない範囲で簡略化して記載してある。詳細は特許文献７に開示されたものと同様である。
【００１９】
圧力伝達部２から処理室４までは、全体として１つのパイプ状の金属管である。圧力伝達部２と処理室４との間にはゴム製の圧力伝達媒体３が配設されている。水が、パイプ２１から圧力伝達部２に供給され、ドレイン２２から排出される。圧力伝達部２内の水には、衝撃水圧発生装置１によって発生された衝撃圧力が伝達される。なお、燃焼室１５の下端部の気体は高温高圧のためにショックインピーダンスが水より大きくなり、衝撃圧力は減衰なく圧力伝達部２内の水に伝達される。
圧力伝達部２内の水は、燃焼室１５内の気体と接しているため、この気体内に含有するかまたは水との接触が原因で発生したの煤や炭化水素が混入される。
【００２０】
圧力伝達媒体３はゴム製であり、圧力伝達部２内の水及び処理室４内の循環水とショックインピーダンスがほぼ等しい。圧力伝達部２の衝撃水圧は、大きな減衰をうけることなく、圧力伝達媒体３に伝達され、さらに処理室４内の循環水に伝達される。
圧力伝達部２内の水には煤や炭化水素が混入しているが、圧力伝達媒体３によって、かかる煤や炭化水素が処理室４内の循環水に流入することが防止されている。すなわち、圧力伝達媒体３は、圧力伝達部２内の水と処理室４内の循環水とを分離しながら、衝撃水圧のみを伝達する作用をする。
【００２１】
処理室４内の循環水に衝撃水圧が加わると、循環水内の水生生物には衝撃的な圧縮力、膨張力、せん断力が加わる。これにより、水生生物が死滅する。なお、水生生物の死滅率を高めるため、処理室４の内壁は、凹凸がなく管軸方向の通路断面積が一定であることが好ましい。また、処理室４には後述の給水装置５及び排水装置６が接続されているが、これらのスプール弁５１及び６１は内壁の凹凸を小さくするように設けられている。
【００２２】
図２は、衝撃水圧発生・伝達部分の詳細図である。燃焼室１５には開閉弁１６が設けられており、開閉弁１６は制御装置９によって上下動可能である。圧力伝達媒体３は、ダイヤフラム３１及び３２によって上流または下流に移動しないように保持されている。
給気パイプ１３からプロパン及び酸素を着火室１１に取り込む際には、開閉弁１６を下方に動かして燃焼室１５を閉じる。点火器１２により着火する際には、開閉弁１６を上方に動かして燃焼室１５内の圧力を圧力伝達部２内の水に伝達する。
ダイヤフラム３１及び３２は、圧力伝達媒体３の上流と下流とで圧力が異なる場合（例えば圧力伝達部２が満水で処理室４が厳密に満水ではない場合）に圧力伝達媒体３が移動することを防止する。
【００２３】
給水装置５は、バラスト水をバラストタンク８の下部から処理室４に供給するものであり、給水弁５１を含む。給水弁５１はスプール弁である。ポンプ５２は常時作動しており、給水弁５１を開放することにより、バラスト水が処理室４に流入する。
排水装置６は、バラスト水を処理室４からバラストタンク８の上部に排水するものであり、排水弁６１を含む。排水弁６１はスプール弁である。排水弁６１を開放することにより、処理済みバラスト水がバラストタンク８の上部に流入する。排水装置６のパイプは、熱交換器７に接している。
【００２４】
加熱再循環手段は、処理済み循環水を加熱して循環タンクに再循環するものであり、熱交換器７によって給気パイプ１４内の高温排ガスの熱を排水装置６内の処理済み循環水に与えることと、排水装置６が加熱された処理済み循環水を循環タンク８の上部に排出することにより実装されている。
処理済み循環水は比重が小さくなり、循環タンクの上部に留まる。
浴槽８１には、循環水タンク８の上部に設けられたパイプ８２から循環水が送られる。循環タンク上部の清潔な水が浴槽に送られる。
浴槽８１で利用を終えた循環水はパイプ８３を通じて循環水タンク８の下部に送られる。給水装置５を介して循環タンクの下部から次回の処理対象の循環水を取水する際、浴槽８１で利用を終えた循環水が取水され、効率よく水生生物の死滅処理を行うことができる。
【００２５】
給気弁１３１、点火器１２、開閉弁１６、排気弁１４１、給水弁５１及び排水弁６１は、制御装置９に接続されている。制御装置９が給気、点火、排気、給水及び排水の時期を制御することにより、効率的な死滅処理を実現する。以下、具体的な制御について説明する。
【００２６】
（動作）
処理済みバラスト水を排水するため、排水弁６１を開放する。これと同時またはやや遅れて給水弁５１を開放する。給水弁５１と排水弁６１は、ほぼ同時に開放される。処理室の容量の所定割合（全部ではない）のバラスト水を排水した後に排水ポンプ６１の動作を停止し、同量のバラスト水を給水した後に給水ポンプ５１の動作を停止する。これにより、処理済みバラスト水が未処理バラスト水に入れ替わる。なお、処理済みバラスト水の一部を処理室４の図右側に残すことにより、未処理バラスト水が排水されることを防止している。
圧力伝達部２を満水に保つことで、圧力伝達媒体３の焼損や破損を防止できる。また、燃焼室１５の下流端の開閉弁１６の開閉タイミングを制御して、圧力伝達媒体３の移動を防止することができる。
【００２７】
給気がバラスト水の入れ替えと同時に完了するようなタイミングで、給気弁１３１を開放する。給気及びバラスト水の入れ替えが完了したら、開閉弁１６を上方に移動し、点火器１２により着火する。これにより、圧力伝達部２内の水に衝撃水圧が発生する。衝撃水圧発生後は、開閉弁１６を下方に移動して燃焼室１５内の圧力が圧力伝達部２に伝わらないようにする。これにより、満水に保たれた圧力伝達部２と上記の給排水によりほぼ満水の状態が保たれる処理室４との水圧はほぼ等しく、圧力伝達媒体３の移動を防止することができる。
【００２８】
衝撃水圧を発生させた後に排気弁１４１を開放して燃焼後の気体を排出する。この時には次回の死滅処理のための排水も行われており、排水される処理済み循環水は熱交換器７を介して高温燃焼排ガスによって加熱される。
【００２９】
以上に述べた動作手順によって、繰り返し行われる死滅処理を、時間効率よく行うことができる。図３は、この動作手順を示す図である。
【００３０】
（実施例の拡張）
本発明の実施形態は、上記実施例に限定されるものではない。本発明の本質を保ったままで、上記実施例とは異なる実施が可能である。以下に、かかる例を示す。
ダイヤフラムを２つ設けているが、上流側または下流側の一方のみでも良い。また、ダイヤフラムを用いなくてもよい。なお、ダイヤフラムを用いない場合には、燃焼室側の圧力の作用により圧力伝達媒体が正規の位置からずれてしまうことでスプール弁の作動不良を引き起こすことを防止するため、処理水を給水または排水する時期に限定して処理室内壁面からストッパーを突き出させて圧力伝達媒体を固定することが好ましい。
ダイヤフラムをゴム製とし、厚みを持たせることで圧力伝達媒体と一体化してもよい。
ダイヤフラムに替えて、ベローズを用いてもよい。
処理済みバラスト水を加熱する熱源は、着火に用いた気体でなく、別の熱源を用いてもよい。（例えば燃焼室１５の外壁から熱を得てもよい。）
循環水を入れ換えずに２回以上の衝撃水圧を加え、死滅処理を確実化してもよい。
給排水のためのポンプ５２を他の箇所に設けてもよい。また、複数のポンプを設けてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
排水が汚染されない低公害の循環水中の水生生物を死滅させる方法及び装置であり、公衆浴場等において活用することが期待できる。
【符号の説明】
【００３２】
１ 衝撃水圧発生装置
１１ 着火室
１２ 点火器
１３ 給気パイプ
１３１ 給気弁
１４ 排気パイプ
１４１ 排気弁
１５ 燃焼室
１６ 開閉弁
２ 圧力伝達部
２１ パイプ
２２ ドレイン
３ 圧力伝達媒体
３１ ダイヤフラム
３２ ダイヤフラム
４ 処理室
５ 給水装置
５１ 給水弁
５２ ポンプ
６ 排水装置
６１ 排水弁
７ 熱交換器
８ 循環水タンク
８１ 浴槽
８２ パイプ
８３ パイプ
９ 制御装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼反応を利用して発生させた衝撃水圧を、ゴム製圧力伝達媒体を介して循環水に加えることを特徴とする、循環水中の水生生物を死滅させる方法。
【請求項２】
前記衝撃水圧が気体収束爆轟波によって誘起された衝撃水圧であることを特徴とする、請求項１に記載の循環水中の水生生物を死滅させる方法。
【請求項３】
前記衝撃水圧を、車両内に設置された衝撃水圧発生手段によって発生させることを特徴とする、請求項１または２に記載の循環水中の水生生物を死滅させる方法。
【請求項４】
水生生物の死滅処理を、循環水排出場所において行うことを特徴とする、請求項３に記載の循環水中の水生生物を死滅させる方法。
【請求項５】
前記衝撃水圧を、循環水排出場所に設置された衝撃水圧発生手段によって発生させることを特徴とする、請求項１または２に記載の循環水中の水生生物を死滅させる方法。
【請求項６】
給水装置、衝撃水圧発生装置、排水装置及びこれらの装置を制御する制御装置を有し、ゴム製圧力伝達媒体を介して循環水に衝撃水圧を加えることを特徴とする、循環水中の水生生物の死滅処理装置。
【請求項７】
前記衝撃水圧発生装置の高圧発生部が気体収束爆轟発生装置であることを特徴とする、請求項６に記載の循環水中の水生生物の死滅処理装置。
【請求項８】
死滅処理後の循環水を加熱して循環水タンクに再循環する加熱再循環手段を設けたことを特徴とする、請求項６または７に記載の循環水中の水生生物の死滅処理装置。
【請求項１】
燃焼反応を利用して発生させた衝撃水圧を、ゴム製圧力伝達媒体を介して循環水に加えることを特徴とする、循環水中の水生生物を死滅させる方法。
【請求項２】
前記衝撃水圧が気体収束爆轟波によって誘起された衝撃水圧であることを特徴とする、請求項１に記載の循環水中の水生生物を死滅させる方法。
【請求項３】
前記衝撃水圧を、車両内に設置された衝撃水圧発生手段によって発生させることを特徴とする、請求項１または２に記載の循環水中の水生生物を死滅させる方法。
【請求項４】
水生生物の死滅処理を、循環水排出場所において行うことを特徴とする、請求項３に記載の循環水中の水生生物を死滅させる方法。
【請求項５】
前記衝撃水圧を、循環水排出場所に設置された衝撃水圧発生手段によって発生させることを特徴とする、請求項１または２に記載の循環水中の水生生物を死滅させる方法。
【請求項６】
給水装置、衝撃水圧発生装置、排水装置及びこれらの装置を制御する制御装置を有し、ゴム製圧力伝達媒体を介して循環水に衝撃水圧を加えることを特徴とする、循環水中の水生生物の死滅処理装置。
【請求項７】
前記衝撃水圧発生装置の高圧発生部が気体収束爆轟発生装置であることを特徴とする、請求項６に記載の循環水中の水生生物の死滅処理装置。
【請求項８】
死滅処理後の循環水を加熱して循環水タンクに再循環する加熱再循環手段を設けたことを特徴とする、請求項６または７に記載の循環水中の水生生物の死滅処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１０−２３４２３２（Ｐ２０１０−２３４２３２Ａ）
【公開日】平成２２年１０月２１日（２０１０．１０．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−８４０２５（Ｐ２００９−８４０２５）
【出願日】平成２１年３月３１日（２００９．３．３１）
【特許番号】特許第４５１４２３８号（Ｐ４５１４２３８）
【特許公報発行日】平成２２年７月２８日（２０１０．７．２８）
【出願人】（５９９０５５３８２）学校法人東邦大学 (18)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月２１日（２０１０．１０．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月３１日（２００９．３．３１）
【特許番号】特許第４５１４２３８号（Ｐ４５１４２３８）
【特許公報発行日】平成２２年７月２８日（２０１０．７．２８）
【出願人】（５９９０５５３８２）学校法人東邦大学 (18)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]