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【発明の名称】 気泡発生装置
【発明者】 【氏名】吉田 憲史

【要約】 【課題】汚水への気泡の発生が効率よく行われる構造を備えた気泡発生装置を提供する。

【構成】本発明の気泡発生装置1は、空気供給源に接続される空気噴出口2が下端部に設けられ、空気噴出口2より噴出される空気を微細化する微細気泡発生手段3が空気噴出口2より上方に配置され、円柱体7,10を空気噴出口2より噴出される空気が上昇する位置に複数個配置し、円柱体7,10の突起部9,19はその各先端9aが向かい合う中央部において、先端9aが鋭角に成形された構造とし、この中央部にキャビテーション発生用の開口13,20を形成した構造を有することにより、開口13,20を通過する水流が急激な圧力低下を起こすことで、気泡を効率よく発生させる。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
空気供給源に接続される空気噴出口が下端部に設けられ、前記空気噴出口より噴出される空気を微細化する微細気泡発生手段が前記空気噴出口より上方に配置され液体中で使用される気泡発生装置であって、前記微細気泡発生手段は円筒状の本体と、前記本体から中心に向かって突き出た複数の突起部とからなる円柱体を、前記空気噴出口より噴出される空気が上昇する位置に複数個配置した構成を有し、前記円柱体の前記突起部はその各先端が向かい合う中央部において先端が鋭角に成形され、かつ複数の前記突起部の前記先端を前記中央部においてキャビテーション発生用の開口を構成するように所定の長さに設定したことを特徴とする気泡発生装置。
【請求項2】
前記空気噴出口より噴出される空気流によって、前記微細気泡発生手段を通過する液体の速度が毎秒5m以上となる構成としたことを特徴とする請求項1に記載の気泡発生装置。
【請求項3】
前記開口は最小直径もしくは最小通過幅を2mmとしたことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の気泡発生装置。
【請求項4】
前記微細気泡発生手段は前記円柱体の軸方向に前記円柱体が複数配置され、かつ互いに隣接する前記円柱体においては、前記軸方向に見た突起部が互いに重ならないように配置されたことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の気泡発生装置。
【請求項5】
前記微細気泡発生手段は円筒状の外筒の内部に前記円柱体が軸方向に複数個が重ねて配置されたことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載の気泡発生装置。
【請求項6】
前記微細気泡発生手段は前記円柱体を所定の間隔で配置するためのスペーサをさらに備えたことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれかに記載の気泡発生装置。
【請求項7】
前記突起部はその外周に切り欠きを備えたことを特徴とする請求項1から請求項6のいずれかに記載の気泡発生装置。
【請求項8】
前記突起部はその外周に突起を備えたことを特徴とする請求項1から請求項7のいずれかに記載の気泡発生装置。
【請求項9】
前記突起部は各突起部の先端が向かい合う中央部において、円柱状の前記本体の軸方向上方に向かってその径が小さくなる略円錐形の開口を構成するよう先端が鋭角に形成されたことを特徴とする請求項1から請求項8のいずれかに記載の気泡発生装置。
【請求項10】
前記突起部は断面がブレード状に形成されかつ先端に向かって鋭角となるように構成されたことを特徴とする請求項1から請求項6のいずれかに記載の気泡発生装置。
【請求項11】
前記突起部の水流と対抗する面に、半径方向に複数のエッジを設けたことを特徴とする請求項10に記載の気泡発生装置。
【請求項12】
前記円柱体は相互の位置を固定する位置決め穴と突起とが軸方向に対抗する二つの面に形成されたことを特徴とする請求項1から請求項11のいずれかに記載の気泡発生装置。
【請求項13】
円筒状の本体と、前記本体から中心に向かって突き出た複数の突起部とからなる円柱体であって、前記突起部は円柱状の前記本体の軸方向上方に向かってその径が小さくなる略円錐形の開口を構成するよう鋭角に形成されたことを特徴とする気泡発生装置の円柱体。
【請求項14】
円筒状の本体と、前記本体から中心に向かって突き出た複数の突起部とからなる円柱体であって、前記突起部は断面がブレード状に形成されかつ先端に向かって鋭角となるように構成されたことを特徴とする気泡発生装置の円柱体。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は鉱物油や植物油などで汚れた水や汚泥水の排水時の浄化などにおいて、好気性菌を利用した浄化を行なう装置等に使用する気泡発生装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
水を使用する工場等において鉱物油や植物油などで汚れた水の浄化には、その汚れた水に好気性菌等を作用させ、この好気性菌等を繁殖させることで汚れた成分を消化させることにより処理する方法が一般的に使用されている。このような汚水の浄化装置においては、好気性菌等を繁殖させるために、汚水に微細な気泡を混合して酸素呼吸を促し、好気性菌等の生存環境を整えることが必要とされる。このような汚水中への微細な気泡の混合や発生を行う装置は、浄化しようとする汚水等の中に配置され、円柱等のパイプの中で下端部に設けた空気排出口から空気を排出し、この空気流によって生じる上方への水流を螺旋状の羽などで渦巻き状の水流とし、上昇水流中で気泡を混入し、また同時にパイプの内部に多数の突起を備えた気泡微細化手段を配置して気泡を微細化し、汚水への浄化を促進する構造が従来から使用されていた。
【特許文献1】特許第3677516号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
上記従来の気泡混合装置等においては、長年に亘り渦巻き水流を形成することで水流の撹拌が促進されると共に、気泡の汚水への混合が促進され、汚水への気泡の発生と混合が効率よく行われると考えられていた。汚水等の浄化においては、水流中て空気(気泡)を突起物に衝突させ、これにより気泡を微細化する方法が一般的であるが、汚水を更に効果的に浄化するためには、汚水等の中においてキャビテーション等を発生させ、これを水圧の変化で気泡崩壊させることで、汚水等の浄化がより効果的で効率的に行なえることを発見した。汚水等の中でキャビテーション等を発生させるためには、渦巻き水流を利用したり、円筒の中を流れる水流を分散するのではなく、水流を早め、かつ水流中に圧力変化を起こす必要がある。このような観点でみると、従来の気泡混合装置等における渦巻き水流では、かえって水流が遅くなり汚水等における気泡の発生を阻害しているものである。
【0004】
本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、汚水への気泡の発生が効率よく行なわれる構造を備えた気泡発生装置を提供することを目的とする。また、効率よく水中で気泡が発生する気泡発生用の円筒部品構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
このような課題を解決するための本発明の気泡発生装置は、空気供給源に接続される空気噴出口が下端部に設けられ、空気噴出口より噴出される空気を微細化する微細気泡発生手段が空気噴出口より上方に配置され液体中で使用される気泡発生装置であって、微細気泡発生手段は円筒状の本体と、前記本体から中心に向かって突き出た複数の突起部とからなる円柱体を前記空気噴出口より噴出される空気が上昇する位置に複数個配置した構成を有し、円柱体の突起部はその各先端が向かい合う中央部において、先端が鋭角に成形され、かつ複数の突起部の先端が中央部においてキャビテーション発生用の開口を構成するように所定の長さに設定した構造を有する。
さらに、空気噴出口より噴出される空気流によって、微細気泡発生手段を通過する液体の速度が毎秒5m以上となる構成とすることが望ましい。また、微細気泡発生手段の開口は最小で2mmの直径もしくは通過幅を有することが望ましい。微細気泡発生手段は円柱体の軸方向に円柱体が複数配置され、かつ互いに隣接する円柱体においては、軸方向に見た突起部が互いに重ならないように配置される構造、また微細気泡発生手段は円筒状の外筒の内部に円柱体が軸方向に複数個が重ねて配置される構造とすることが望ましい。
また、微細気泡発生手段は円柱体を所定の間隔で配置するためのスペーサをさらに備えても良く、突起部はその外周に切欠きや、突起を備えた構造もとり得る。さらに円柱体は相互の位置を固定する位置決め穴と突起とが軸方向に対抗する二つの面に形成された構造でもよい。
また、突起部は各突起部の先端が向かい合う中央部において、円柱体の軸方向上方に向かってその径が小さくなる略円錐形の開口を構成するよう先端が鋭角に形成された構造、あるいは突起部がその断面がブレード状に形成されかつ先端に向かって鋭角となる構成を備えた構造が望ましい。
またさらに、上記のような課題を解決するための本発明の気泡発生用の円柱体は、円筒状の本体と、本体から中心に向かって突き出た複数の突起部とからなる円柱体であって、突起部は円柱状の本体の軸方向上方に向かってその径が小さくなる略円錐形の開口を構成するよう鋭角に形成されたものである。
またさらに、上記のような課題を解決するための本発明の気泡発生用の円柱体は、円筒状の本体と、本体から中心に向かって突き出た複数の突起部とからなる円柱体であって、突起部は断面がブレード状に形成されかつ先端に向かって鋭角となるように構成されている。また、突起部の下面(水流と対抗する面)に、半径方向に複数のエッジを設けることで、微細な気泡の発生が促進される。
【発明の効果】
【0006】
本発明によれば、特に円柱体の突起部がその各先端が向かい合う中央部において、先端が鋭角に成形され、この中央部にキャビテーション発生用の開口を形成した構造を有するので、空気流による水流を円柱体の中央部に設けた開口で高めて、気泡を発生させるとともに、その後開口を通過した水流が気泡崩壊を起こすことで、汚水などの浄化が効率よく行なわれる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0007】
(実施の形態1)
以下、図を参照しながら、本発明の実施の形態の気泡発生装置について説明する。図1は、本発明の実施の形態の気泡発生装置の側断面図で、図2から図5は同装置の一部が破断された平面図である。気泡発生装置1は、送風ブロア等の公知の空気供給源(図示せず)に接続される空気噴出口2が下端部に設けられ、空気噴出口2より噴出される空気を微細化する微細気泡発生手段3が空気噴出口2より上方に配置されている。この気泡発生装置1は、汚水等の液体を保持する浄化槽4内に固定具5等で固定されており、汚水等の液体中で使用される。微細気泡発生手段3は、円筒状の外筒6の内部に円柱体7が外筒6の軸方向に複数個重ねて配置されている。円柱体7は、円筒状の本体8と、本体8から中心に向かって突き出た複数の突起部9とから構成されている。
図1においては、円柱体7が空気噴出口2より噴出される空気が上昇する位置(空気噴出口2より上方)に複数個配置される構成に加え、さらに後述する実施の形態2に示すような円柱体10を積み重ねて配置している。また、微細気泡発生手段3は円柱体7、10を所定の間隔で配置するためのスペーサ11をさらに備えている。スペーサ11は、突起部9のない本体8のみで構成されている。このスペーサ11は円柱体10を積み重ねて配置する際の間隔の維持や、円柱体10が多いと詰まりなどを起こす場合の詰まり防止、あるいは円柱体10を積み重ねる数を少なくして、所定の全体の高さを維持する際に使用する。円筒状の外筒6と、その内部に配置され、スペーサ11を適宜挟んで外筒6の軸方向に複数個積み重ねられた円柱体7、10とは、上下の2箇所(X,Y)において、各4本のリベット12によって相互に固定されている。そして、微細気泡発生手段3を通過する汚水(液体)の速度が毎秒5m以上となるよう、空気噴出口2より噴出される空気の圧力が調整される構成とすることが望ましい。また、互いに隣接する円柱体7は、円柱体7、10の軸方向に見た状態で、突起部9が互いに重ならないように、回転方向に22.5度ずらせて配置される。
【0008】
次に図6から図11により、円柱体7の詳細な構造を説明する。円柱体7は、円筒状の本体8と、本体8から中心に向かって突き出た複数の突起部9とから構成されている。この突起部9はその各先端が向かい合う中央部Cにおいて、先端9aが鋭角に成形され、複数の突起部9の先端9aによって、この中央部Cにキャビテーション発生用の開口13を形成するように、それぞれの突起部9が所定の長さに設定されている。
また、この開口13は、突起部9の先端9aが向かい合う中央部Cにおいて先端が鋭角に形成されているので、開口13は、円柱体7の軸方向上方に向かってその径が小さくなる略円錐形(本実施の形態では正確には多角円錐状となる、特に図7参照)を構成する。また、突起部9にはその外周に、半径方向の切欠き14a、軸方向切欠き14bおよび突起15が形成されている。さらに円柱体7の本体8には、本体8相互の位置を使用時に固定する位置決め穴16と固定用の突起17とが軸方向に対抗する二つの面に形成されている。本体8の内壁には、気泡発生をさらに促進する切欠き14bを備えた内壁突起18が形成されている。
【0009】
次に、図12および図13により、本実施の形態における微細気泡発生手段3における気泡の発生作用を説明する。図12および図13は、汚水などの水流(図では上方へ向かう)と円柱体7との関係を示すもので、図12、13の上方に向かう水流は、円柱体7によって形成される円筒状の水路を上方へと流れるが、円筒状の水路内では、中央部Cの開口13に集まろうとする。そして中央に集まる流体は、多角円錐状の開口13に呼び込まれ、通過流速が、この開口13を通過する際に早くなる。そして流速が早くなれば、その部分における圧力が低下する(ベルヌーイの定理による)。このように圧力の低下した流体中の空気の一部は、圧力の低下にともない気泡となる。すなわちキャビテーションが発生する。この場合、開口13は、その直径が小さいほど通過する液体の流速が増加し、より効果的にキャビテーションが起こって気泡の発生が促進されるが、一方では汚水等には、ごみや泥が混入しているため、直径もしくは通過幅が小さいと詰まりが生じる。このため、この開口13は最小で2mm程度必要である。また、通過する流体の速度は毎秒5m以上が必要である。
この後、開口13を通過した水流は、一気に開放されて、気泡崩壊、すなわち多数の気泡Bが発生し、微細化される。また、中央部Cから周辺に逃げた流体は、突起部9と衝突する。図13は、突起部9とこれを通過する流体との関係を示す。突起部9の外周の半径方向の切欠き14aや軸方向切欠き14bによって渦キャビテーションTが発生し、また突起15によって小さな乱流が起こり、渦キャビテーションTおよびクラウドKが発生する。このように、半径方向の切欠き14aや軸方向切欠き14bを設けることで、微細な気泡Bの発生が促進される。
(実施の形態2)
【0010】
本発明の実施の形態2について図14から図18により説明する。本実施の形態の気泡発生用の円柱体10は、円筒状の本体8と、本体8から中心に向かって突き出た複数の突起部19とから構成されるものであって、突起部19は、図17に示すように、断面が飛行機の翼の断面に類似したブレード状に形成されている。そして突起部19は先端が鋭角に成形された構造とし、この中央部Cにおいては、複数の突起部19は先端が集まって、キャビテーション発生用の開口20が形成されるように、それぞれの突起部19は所定の長さに設定されている。また、この突起部19の下面(水流と対抗する面)には、半径方向に複数のエッジ21が形成されている。なお、実施の形態1と実施の形態2においては、同一の部品には同一の参照符号が付されており、その説明を省略する。このような突起部19は、実施の形態1において使用した突起部9が備える切欠き14aや軸方向切欠き14bおよび突起15がないので、特に汚泥等で詰まりが発生する汚水処理などの場合に効果を有する。
【0011】
次に、本実施の形態における気泡発生用の円柱体10による気泡Bの発生作用を説明する。図18は、汚水などの水流(図に上方へ向かう)と円柱体10との関係を示すもので、上方に向かう水流は、実施の形態1の場合と同じように、開口20に呼び込まれた水流は通過流速が早くなる。そして流速が早くなれば、その部分における圧力が低下(ベルヌーイの定理による)し、キャビテーションが発生し、気泡を多数発生する。その後、圧力の低下した流体は開口20を通過して一気に開放され、気泡成長と気泡崩壊が起こって、多数の気泡がさらに微細化される。図18においては突起部19と、これを通過する流体との関係を示す。突起部19は断面が図17に示すようにブレード状に形成されているので、飛行機の翼と同様にシートキャビテーションSが発生し、突起部19の下面(水流と対抗する面)には、半径方向に複数のエッジ21が形成されているので、渦キャビテーションTが発生する。さらにシートキャビテーションSの下流では、クラウドキャビテーションKが発生する。このように、突起部19の断面がブレード状に形成され、さらに突起部19の下面(水流と対抗する面)に、半径方向に複数のエッジ21を設けることで、微細な気泡の発生が促進される。
(実施の形態3)
【0012】
図19は、本発明の実施の形態3における気泡発生装置1の配置構成を説明する斜視図であり、本実施の形態では、気泡発生装置1が浄化槽(図示せず)の下部に8基配置されている。送風ブロア(図示せず)よりの空気は、主配管22からさらに分岐配管23を介して、各気泡発生装置1に均等な空気圧の空気が送られる。これらの各気泡発生装置1全体は浄化槽(図示せず)などの汚水中に配置されて、浄化槽中の汚水中において微細な気泡を発生し、汚水等の浄化を行なう。
【産業上の利用可能性】
【0013】
本発明は、浄化を行なう装置等に使用する気泡発生装置に使用することで、気泡を効率よく発生し、汚水等における浄化が効率よく行なえるので、微細な気泡の発生を必要とする汚水や排水の浄化装置において広く利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】本発明の実施の形態1の気泡発生装置の側断面図
【図2】同装置の一部が破断された平面図
【図3】同装置の他の一部が破断された平面図
【図4】同装置の更に他の一部が破断された平面図
【図5】同装置の更に他の一部が破断された平面図
【図6】同装置の円柱体の平面図
【図7】同装置の側断面図
【図8】同装置の突起部の拡大側面図
【図9】同装置の突起部の断面図
【図10】同装置の突起部の断面図
【図11】同装置の内壁突起の正面図
【図12】本発明の実施形態1における汚水などの水流と円柱体との関係を示す概略説明図
【図13】本発明の実施形態1における汚水などの水流と円柱体との関係を示す説明図
【図14】本発明の実施の形態2における円柱体を示す平面図
【図15】同装置の側断面図
【図16】同装置の底面図
【図17】同装置の突起部の断面図
【図18】本発明の実施形態2における汚水などの水流と円柱体との関係を示す説明図
【図19】本発明の実施形態3における気泡発生装置の配置構成を示す斜視図
【符号の説明】
【0015】
1 気泡発生装置
2 空気噴出口
3 微細気泡発生手段
6 外筒
7、10 円柱体
8 本体
9、19 突起部
11 スペーサ
13、20 開口
14b 半径方向の切欠き
21 エッジ
【出願人】 【識別番号】506239773
【氏名又は名称】吉田 憲史
【出願日】 平成18年7月12日(2006.7.12)
【代理人】 【識別番号】100087745
【弁理士】
【氏名又は名称】清水 善廣

【識別番号】100098545
【弁理士】
【氏名又は名称】阿部 伸一

【識別番号】100106611
【弁理士】
【氏名又は名称】辻田 幸史


【公開番号】 特開2008−18330(P2008−18330A)
【公開日】 平成20年1月31日(2008.1.31)
【出願番号】 特願2006−191815(P2006−191815)