(57)【要約】      （修正有）【課題】曝気される気泡の大きさを均一にかつ微細にすることが可能な水中撹拌曝気装置の提供。【解決手段】減速機付水中電動機１０と、減速機付水中電動機１０の回転軸に取り付けたプロペラ１１及び内部に空洞部を有する円錐型回転コーン４と、プロペラ１１及び円錐型回転コーン４の囲繞するケーシング３と、を備え、前記空洞部内に圧縮空気を貯留可能とし、ケーシング３の内周面と円錐型回転コーン４の外周面との隙間で水流路を形成し、円錐型回転コーン４の下方に、中央部に圧縮空気配管１２用の挿通穴を形成し周縁部が階段状になるように直径の異なる複数の円板状体を積層させた階段状壁体２を設けて、円錐型回転コーン４の下端部と階段状壁体２の最上層の前記円板状体の表面部との上下方向の僅小間隙により圧縮空気吹出し口を形成し、階段状壁体２の階段状部表面とケーシング３の内周面との隙間で減圧混合流路を形成した水中撹拌曝気装置１。【選択図】図１
2019188278.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水槽内で水中を撹拌曝気する水中撹拌曝気装置であって、
回転軸を上下方向に設けた減速機付水中電動機と、
前記減速機付水中電動機の回転軸に取り付けられ、水を上方から吸い込み下方に吐出するように配設されたプロペラと、
前記プロペラの下方であって前記減速機付水中電動機の回転軸の下端部に取り付けられ内部に空洞部を有する円錐型回転コーンと、
前記プロペラ及び前記円錐型回転コーンの左右方向の外周を囲繞するように配設された、上下方向に貫通路を形成するケーシングと、
前記円錐型回転コーンの空洞部内に圧縮空気を流入させる圧縮空気流入口を配設するように設けた圧縮空気配管と、
前記減速機付水中電動機を固定させる支柱体と、を備え、
前記空洞部内に圧縮空気を貯留可能とし、
前記ケーシングの内周面と前記円錐型回転コーンの外周面との隙間で水流路を形成し、
前記円錐型回転コーンの下方に、中央部に前記圧縮空気配管用の挿通穴を形成し周縁部が階段状になるように直径の異なる複数の円板状体を積層させた階段状壁体を設けて、前記円錐型回転コーンの下端部と前記階段状壁体の最上層の円板状体の表面部との上下方向の僅小間隙により圧縮空気吹出し口を形成し、前記階段状壁体の階段状部表面と前記ケーシングの内周面との隙間で減圧混合流路を形成したことを特徴とする水中撹拌曝気装置。
【請求項２】
前記階段状壁体を構成する複数の前記円板状体を、最下層の前記円板状体は剛性体の１層形態とし、他の層の前記円板状体はそれぞれ上側を剛性体で下側を弾性体の２層形態としたことを特徴とする請求項１に記載の水中撹拌曝気装置。
【請求項３】
前記階段状壁体を構成する前記円板状体を、異なる厚みや異なる弾性力を有する弾性体を備えた円板状体に交換可能に脱着できることを特徴とする請求項１又は２に記載の水中撹拌曝気装置。
【請求項４】
前記支柱体の下部に前記階段状壁体が脱着可能に固定され、
前記支柱体の上部に前記減速機付水中電動機を固定させる固定手段を設け、前記固定手段に前記支柱体に対する前記減速機付水中電動機の高さを調整する高さ調整手段を設け、
前記減速機付水中電動機の取付部材に前記ケーシングを固定させる固定手段を設け、前記固定手段に前記減速機付水中電動機に対する前記ケーシングの高さを調整する高さ調整手段を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の水中撹拌曝気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排水処理施設等の水槽内に設置して、水槽内を撹拌曝気させる水中撹拌曝気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、原動機と、軸方向の両端部を開口したケーシングと、このケーシング内に回転自在に収容され、かつ前記原動機によって回転駆動されて前記ケーシングの軸方向一端部開口から他端部開口への水の流れを発生させる羽根車と、この羽根車の羽根に設けた出口と羽根車ボスの中空部に開口する入口とを連通させる体内給気通路と、前記羽根車ボスの中空部に空気を供給する空気供給管とを備えている水中撹拌曝気装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２７５９１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の発明は、散気された空気が下吐出ケーシングの内面に衝突することにより微細な気泡を発生させるとの記載があるが、羽根車に圧縮空気の流動路を設けているため羽根車の厚みが厚くなり羽根車の回転抵抗が高くなるので、回転効率が低下し、電力量が増加し電力料金が高くつくという問題があった。
【０００５】
すなわち、気泡が例えば直径１ｍｍ未満のように小さい場合は水中の活性汚泥のフロックやゴミが気泡と結着し水槽表面に気泡とともに浮上し水槽表面が汚くなってトラブルになるという問題があった。一般的に水中に放出された空気は泡の直径が半分になれば表面面積が２倍となり、また酸素溶解率は気泡の表面積に比例するので、気泡が例えば直径１０ｍｍ超のように大きい場合は送気量を直径５ｍｍの場合と同じとすると、気泡が直径５ｍｍの場合に比較して、発生したすべての気泡の合計表面積が小さくなり、個々の気泡の直径が大きい方が気泡の浮上速度が速くなることにより、気泡全体による酸素移動効率が低下しエネルギー効率が低下するという問題があった。そこで、直径５ｍｍの気泡の場合と同じ酸素移動効率を確保しようとすると電力消費量が増大するという問題があった。
【０００６】
本発明はこうした問題に鑑み創案されたもので、曝気される気泡の大きさを均一にかつ小径にすることが可能な水中撹拌曝気装置を提供することを課題とする。本発明において小径とは直径１ｍｍ以上〜１０ｍｍ以下の内のいずれかの大きさを意味する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の水中撹拌曝気装置１は、水槽４０内で水中を撹拌曝気する水中撹拌曝気装置１であって、回転軸を上下方向に設けた減速機付水中電動機１０と、前記減速機付水中電動機１０の回転軸に取り付けられ、水を上方から吸い込み下方に吐出するように配設されたプロペラ１１と、前記プロペラ１１の下方であって前記減速機付水中電動機１０の回転軸の下端部に取り付けられ内部に空洞部１５を有する円錐型回転コーン４と、前記プロペラ１１及び前記円錐型回転コーン４の左右方向の外周を囲繞するように配設された、上下方向に貫通路を形成するケーシング３と、前記円錐型回転コーン４の空洞部１５内に圧縮空気を流入させる圧縮空気流入口１４を配設するように設けた圧縮空気配管１２と、前記減速機付水中電動機１０を固定させる支柱体１３と、を備え、前記空洞部１５内に圧縮空気を貯留可能とし、前記ケーシング３の内周面と前記円錐型回転コーン４の外周面との隙間で水流路５０を形成し、前記円錐型回転コーン４の下方に、中央部に前記圧縮空気配管１２用の挿通穴を形成し周縁部が階段状になるように直径の異なる複数の円板状体２１〜２４を積層させた階段状壁体２を設けて、前記円錐型回転コーン４の下端部と前記階段状壁体２の最上層の円板状体２１の表面部との上下方向の僅小間隙により圧縮空気吹出し口５１を形成し、前記階段状壁体２の階段状部表面と前記ケーシング３の内周面との隙間で減圧混合流路５６を形成したことを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の水中撹拌曝気装置１は、請求項１において、前記階段状壁体２を構成する複数の前記円板状体２１〜２４を、最下層の前記円板状体２４は剛性体の１層形態とし、他の層の前記円板状体２１〜２３はそれぞれ上側を剛性体２１ｔ、２２ｔ、２３ｔで下側を弾性体２１ｇ、２２ｇ、２３ｇの２層形態としたことを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の水中撹拌曝気装置１は、請求項１又は２において、前記階段状壁体２を構成する前記円板状体２１〜２３を、異なる厚みや異なる弾性力を有する弾性体を備えた円板状体に交換可能に脱着できることを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の水中撹拌曝気装置１は、請求項１〜３のいずれかにおいて、前記支柱体１３の下部に前記階段状壁体２が脱着可能に固定され、前記支柱体１３の上部に前記減速機付水中電動機１０を固定させる固定手段６０を設け、前記固定手段６０に前記支柱体１３に対する前記減速機付水中電動機１０の高さを調整する高さ調整手段を設け、前記減速機付水中電動機１０の取付部材４２に前記ケーシング３を固定させる固定手段６２を設け、前記固定手段６２に前記減速機付水中電動機１０に対する前記ケーシング３の高さを調整する高さ調整手段を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に記載の水中撹拌曝気装置１は、気泡を含んだ水流が流れる流路の周壁に階段状の周壁を設けたことにより、前記階段状の周壁を形成する階段状壁体２の一つの円板状体から次の円板状体に変わった瞬間に圧力解放による減圧が発生し、減圧を数回発生させることにより前記圧縮空気吹出し口５１から噴出した圧縮空気３１を変形させて破壊させてさらに小径の気泡にすることができるという顕著な効果を奏する。また、実験的に気泡の大きさが均一化されるという顕著な効果を得た。
【００１２】
また、階段状の周壁の厚みを変えることによって期待される気泡７５の大きさにすることができ、気泡７５の直径が約１ｍｍ未満にならない気泡７５であって気泡７５の直径が約１０ｍｍ超にならない気泡７５を水中に噴出させることができ、また例えば約６ｍｍ前後の大きさの気泡７５に均一化させることができるという効果を奏する。
【００１３】
よって、例えば活性汚泥処理において、小径の気泡７５を噴出させた場合は、噴出する気泡７５を水中に長く滞留させることができ、これにより空気に含まれる酸素を効率よく水に溶解できるので、つまり酸素移動効率を向上させることができるので、水中の微生物による有機物の分解を促進させることができ、好気性微生物を主体とする活性汚泥にすることができる。
【００１４】
また、空気に含まれる酸素を効率よく水に溶解できるので、つまり酸素移動効率を向上させることができるので、より少ない送気量で可能となり、より少ないエネルギーで水に溶解可能な酸素量を供給できることから、エネルギー効率を高めることができ、電力消費量を下げることができる。
【００１５】
また、活性汚泥槽の水槽４０内に酸素を溶解した水流７４が到達しないデッドスペースをなくすことが可能であり、好気性槽内の嫌気化を防止でき、活性汚泥槽内の嫌気層の崩落によるトラブルを防止可能である。
【００１６】
また、活性汚泥槽内に酸素を溶解した水流７５が到達しないデッドスペースをなくすことができ、活性汚泥槽内の完全撹拌が可能となり、糸状菌や放線菌の繁殖を抑制でき、槽内溶存酸素の均一化ができ、酸素との接触効率を向上させ排水処理設備全体の処理能力を向上させることができる。かつ、コンプレッサー等の圧縮空気供給機のＯＮ／ＯＦＦ運転により、活性汚泥槽内に酸素がない状態を容易に作り出すことが可能で、撹拌のみ運転ができることにより脱窒効率が高く、短時間での脱窒が可能となる。
【００１７】
請求項２に記載の水中撹拌曝気装置１は、圧縮空気を送給する圧縮空気供給機を例えば間欠運転させるときに停止させると、前記圧縮空気吹出し口５１から前記円錐型回転コーン４内の空洞部１５に槽内の水が逆流してくる。このときに逆流してきた水中には浮遊していたゴミが前記圧縮空気吹出し口５１に噛み込むことがあり、前記減速機付水中電動機１０のモーターが負荷により停止状態になるという問題が発生したが、前記円板状体２１〜２３の上側を剛性体であるスレンレス板で下側を弾性体であるゴム板の２層形態としたことにより、万一ゴミの噛み込みを発生させても再度圧縮空気供給機を運転させたときに、前記ゴム板が弾性力により凹んでゴミを押圧する力が低下すること、前記円錐型回転コーン４の回転によりゴミを弾く力が加わること、及び、圧縮空気の圧力によりゴミを吹き飛ばす力が加わることにより、?みこんでいたゴミが弾き飛ばされるという効果を有する。このときにステンレス板の硬さにより異物によるゴム板の破損を防止するという効果を奏する。
【００１８】
請求項３に記載の水中撹拌曝気装置１は、前記２層形態の円板状体２１〜２３を厚みの異なる円板状体へ取り換え可能とする取り換え手段を設けたことにより、前記円板状体２１〜２３の厚みを変えることにより圧力解放による減圧の大きさを調整して気泡７５の大きさを調整することができるという効果を奏する。
【００１９】
請求項４に記載の水中撹拌曝気装置１は、前記支柱体１３に前記減速機付水中電動機１０が上下方向で高さ調整可能手段を設けて固定されていることから、前記支柱体１３に固定された前記階段状壁体２の上面と、前記減速機付水中電動機１０の回転軸に取り付けられた前記円錐型回転コーン４の下端部との上下方向の隙間を可変できるので、前記圧縮空気吹出し口５１からの吹き出す空気の吹き出し力を調整して気泡の大きさを調整することができる。
【００２０】
また、前記減速機付水中電動機１の取付部材４２に前記ケーシング３が上下方向で高さ調整可能手段を設けて固定されていることから、前記ケーシング３と前記円錐型回転コーン４とで形成する水流路５０の断面積の大きさを可変でき、かつ前記ケーシング３と前記階段状壁体２との隙間を変えて減圧混合流路５６の断面積を可変できるので、気泡含有水噴出口５５から噴出する気泡７５の大きさを調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の水中撹拌曝気装置の概要を示す正面図である。
【図２】本発明の水中撹拌曝気装置の概要を示す平面図である。
【図３】ケーシングや円錐型回転コーンの支柱体に対する高さ調整手段を有する固定手段の説明図である。
【図４】階段状壁体とケーシングや円錐型回転コーンとの構成を示す説明図である。
【図５】圧縮空気流入口と階段状壁体と円錐型回転コーンとの構成を示す説明図である。
【図６】減圧混合流路の説明をする説明図である。
【図７】階段状壁体（一部）の正面視からの説明図である。
【図８】階段状壁体の平面視からの説明図である。
【図９】槽内に配置した水中撹拌曝気装置の作動させたときの気泡と水流を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の水中撹拌曝気装置１は、図１や図９に示すように、排水が流れ込む排水処理施設等の水槽４０内に設置して、水槽４０内に気泡７５を撹拌曝気させる装置であり、気泡７５を撹拌曝気させることにより種々の好気性微生物が排水中の有機物を捕獲して増殖させ排水処理に有効な活性汚泥をつくる。図９に示すように、水槽底面４１に設置された水中撹拌曝気装置１は水槽４０内の広い範囲に気泡７５を含有させた水流７４を発生させている。
【００２３】
そして、排水処理施設等の水槽４０内において、本発明の水中撹拌曝気装置１は、回転するプロペラ１１により上方から下方に向けて発生させる水流３０と、コンプレッサー等の圧縮空気供給機（図示なし）により円錐型回転コーン４の内部の空洞部１５に送り込まれた圧縮空気３１とを合流させて気泡を発生させる。
【００２４】
また、水槽４０内の脱窒を行うときにはコンプレッサー等の圧縮空気供給機を停止させて水槽４０内に撹拌のみの運転をすることがあり、コンプレッサー等の圧縮空気供給機を稼働させたり停止させたりして水中撹拌曝気装置１を間欠運転させる。
【００２５】
本発明の水中撹拌曝気装置１は、水槽４０内で水中を撹拌曝気する水中撹拌曝気装置１であって、回転軸を上下方向に設けた減速機付水中電動機１０と、前記減速機付水中電動機１０の回転軸に取り付けられ、水を上方から吸い込み下方に吐出するように配設されたプロペラ１１と、前記プロペラ１１の下方であって前記減速機付水中電動機１０の回転軸の下端部に取り付けられ内部に空洞部１５を有する円錐型回転コーン４と、前記プロペラ１１及び前記円錐型回転コーン４の左右方向の外周を囲繞するように配設された、上下方向に貫通路を形成するケーシング３と、前記円錐型回転コーン４の空洞部１５内に圧縮空気を流入させる圧縮空気流入口１４を配設するように設けた圧縮空気配管１２と、前記減速機付水中電動機１を固定させる支柱体１３と、を備え、前記空洞部１５内に圧縮空気を貯留可能とし、前記ケーシング３の内周面と前記円錐型回転コーン４の外周面との隙間で水流路５０を形成し、前記円錐型回転コーン４の下方に、中央部に前記圧縮空気配管１２用の挿通穴を形成し周縁部が階段状になるように直径の異なる複数の円板状体２１〜２４を積層させた階段状壁体２を設けて、前記円錐型回転コーン４の下端部と前記階段状壁体２の最上層の円板状体２１の表面部との上下方向の僅小間隙により圧縮空気吹出し口５１を形成し、前記階段状壁体２の階段状部表面と前記ケーシング３の内周面との隙間で減圧混合流路５６を形成している。
【００２６】
前記減速機付水中電動機１は、図１や図２に示すように前記水中撹拌曝気装置１の中心であって上部に配設されており、図３に示すように前記支柱体１３の上部に前記減速機付水中電動機１０を固定させる固定手段６０を設けて固定され、かつ前記固定手段６０に前記支柱体１３に対する前記減速機付水中電動機１０の高さを調整する高さ調整手段も設けている。前記高さ調整手段は、例えば、図３に示すように、ボルトを、前記減速機付水中電動機１０の取付部材４２の上下両面からそれぞれ締結するダブルナットの構成で螺合固定し、かつ、前記支柱体１３の上部の取付部の上下両面からそれぞれ締結するダブルナットの構成で螺合固定する形態があり、あるいは、前記減速機付水中電動機１０の取付部材４２と前記支柱体１３の上部の取付部との間に挿入させるスペーサーの厚みを変えてボルトナットで締結する形態（図示なし）等がある。
【００２７】
そして、前記減速機付水中電動機１０の回転軸には、水を上方から吸い込み下方に吐出するように配設された複数枚のプロペラ１１と、前記プロペラ１１の下方に内部に空洞部１５を有する円錐型回転コーン４とがそれぞれ取り付けられている。よって、前記減速機付水中電動機１０の回転軸が回転すると前記プロペラ１１及び前記円錐型回転コーン４は回転する。
【００２８】
また、前記減速機付水中電動機１０を支柱体１３に対して上下方向で高さを変更させると、前記プロペラ１１と前記円錐型回転コーン４とが一体となって高さが変更される。
【００２９】
次に、プロペラ１１は、図１、図３、図４に示すように、前記減速機付水中電動機１０の回転軸の回転と一体で回転し、例えば３、４、６、８枚のいずれかの数の枚数の羽根からなり回転により上方から下方に向けて水流３０を発生させる。前記水流３０は水流路５０を流下する。前記減速機付水中電動機１０の回転数を可変させることにより水流３０の速さを可変でき気泡の大きさを可変させることができる。
【００３０】
次に、前記円錐型回転コーン４は、図１、図３、図４に示すように、前記減速機付水中電動機１０の回転軸の回転と一体で回転し、円錐形で内部に空洞部１５を形成している。前記空洞部１５には、コンプレッサー等の圧縮空気供給機により圧縮空気が圧縮空気配管１２内を流動して圧縮空気流入口１４から送り込まれる。そして、前記円錐型回転コーン４の下端部と前記階段状壁体２の最上層の円板状体２１の表面部との僅少隙間で圧縮空気吹出し口５１を形成している。
【００３１】
前記圧縮空気吹出し口５１の僅少隙間の大きさは、前記支柱体１３に対する前記減速機付水中電動機１０の高さを調整する高さ調整手段により変えることができる。前記隙間の大きさを変えることにより前記圧縮空気吹出し口５１から吹き出す圧縮空気３１の速度を変えることができ、前記プロペラ１１の回転により発生した水流３０中に吹出す気泡の直径の大きさを変えることができる。
【００３２】
また、水槽４０内の脱窒を行うときにコンプレッサー等の圧縮空気供給機を停止させて水槽４０内に撹拌のみの運転をするときに水が逆流して前記圧縮空気吹出し口５１にゴミが噛みこむことがあり、そのような事態が生じても前記円錐型回転コーン４が回転することにより、前記階段状壁体２の最上層の円板状体２１の表面部とで形成した圧縮空気吹出し口５１に噛みこんだゴミを飛び散らすことができる。
【００３３】
前記ケーシング３は、前記プロペラ１１及び前記円錐型回転コーン４とは離隔して前記プロペラ１１及び前記円錐型回転コーン４の左右方向の外周を囲繞するように配設されており、上下端部に開口部を形成している。そして、前記ケーシング３の内周面と前記円錐型回転コーン４の外周面との隙間で水流路５０を形成し、前記階段状壁体２の階段状部表面と前記ケーシング３の内周面との隙間で減圧混合流路５６を形成し、前記階段状壁体の最下層の円板状体２４の周縁部と前記ケーシング３の周縁部とで気泡含有水噴出口５５を形成している。
【００３４】
前記ケーシング３は、図３に示すように前記減速機付水中電動機１０の取付部材４２に前記ケーシング３を固定させる固定手段６２を設け、前記固定手段６２に前記減速機付水中電動機１０に対する前記ケーシング３の高さを調整する高さ調整手段を設けている。前記高さ調整手段は、例えば、図３に示すように、ボルトを、前記減速機付水中電動機１０の取付部材４２の上下両面からそれぞれ締結するダブルナットの構成で螺合固定し、かつ、前記ケーシング３の部材の上下両面からそれぞれ締結するダブルナットの構成で螺合固定する形態があり、あるいは、前記減速機付水中電動機１０の取付部材４２と前記ケーシング３の部材との間に挿入させるスペーサーの厚みを変えてボルトナットで締結する形態（図示なし）等がある。
【００３５】
これにより、前記ケーシング３と前記円錐型回転コーン４とで形成する水流路５０の断面積の大きさを可変でき、かつ前記ケーシング３と前記階段状壁体２との隙間を変えて減圧混合流路５６の断面積を可変できるので、前記減圧混合流路５６内の圧力を変えることによって前記気泡含有水噴出口５５から水槽４０内に噴出す気泡７５の大きさを変えることができる。
【００３６】
前記階段状壁体２は、図１、図３〜図５に示すように、前記円錐型回転コーン４の下方に前記円錐型回転コーン４の下端部とは僅かの隙を設けて配設し、中央部に前記圧縮空気１２の挿通穴を形成した直径の異なる複数の円板状体２１〜２４をそれぞれの周縁部が階段状になるように積層させている。そして、前記円錐型回転コーン４の下端部と前記階段状壁体２の最上層の円板状体２１の表面部とで圧縮空気吹出し口５１を形成している。また、前記階段状壁体２は前記支柱体１３の下部に脱着可能に固定されている。前記階段状壁体２の周縁部と前記ケーシング３の内周面とにより減圧混合流路５６を形成している。
【００３７】
そして、前記階段状壁体２は、図７や図８に示すように円板状体２１〜２４を積層させており、前記階段状壁体２を構成する複数の前記円板状体２１〜２４を、最下層の前記円板状体２４は剛性体の１層形態とし、他の層の前記円板状体２１〜２３はそれぞれ上側を剛性体２１ｔ、２２ｔ、２３ｔで下側を弾性体２１ｇ、２２ｇ、２３ｇの２層形態としている。前記剛性体２１ｔ、２２ｔ、２３ｔとしては例えば錆びにくいスレンレス板が適し、前記弾性体２１ｇ、２２ｇ、２３ｇとしては例えばゴム板が適する。これにより、コンプレッサー等の圧縮空気供給機を停止させて水槽４０内に撹拌のみの運転をするときに、前記圧縮空気吹出し口５１に水流が逆流してゴミが噛みこんだときに前記弾性体２１ｇ、２２ｇ、２３ｇが高さ方向で縮小することにより噛みこんだゴミが外れやすくなり前記階段状壁体２は破損しない。
【００３８】
また、前記階段状壁体２を構成する前記円板状体２１〜２３を、異なる厚みや異なる弾性力を有する弾性体を備えた円板状体に交換可能に脱着できる。前記円板状体２１〜２３のいずれか１つ以上の厚みを変えることにより、空気水混合室５２から第１減圧室５３への室内圧の変化や、第１減圧室５３から第２減圧室５４への室内圧の変化を、負圧にするか、過圧にするか、同圧にするかによって気泡の大きさを変えることができる。
【００３９】
前記円錐型回転コーン４の下端部と前記階段状壁体２の最上層の円板状体２１の表面部とで圧縮空気吹出し口５１を形成しており、図３や図６に示すように、前記圧縮空気吹出し口５１の隙間の大きさを前記減速機付水中電動機１０の固定手段６０に設けた高さ調整手段により可変させて、圧縮空気３１の流速を調整でき気泡の大きさを調整することができる。
【００４０】
そして、図４や図６に示すように、前記階段状壁体２の周縁部と前記ケーシング３の内周面とにより減圧混合流路５６を形成しており、前記減圧混合流路５６は、空気水混合室５２、第１減圧室５３、第２減圧室５４から構成される。
【００４１】
図６に示すように、最上層の円板状体２１と第２層目の円板状体２２と前記ケーシング３の内周面とに囲まれた領域である空気水混合室５２では、最上層の円板状体２１の周縁部から階段状にして減圧混合流路５６の断面が急に大きくなるため、水流の圧力に圧力解放による減圧を発生させて前記圧縮空気吹出し口５１から噴出した気泡を変形させて破壊させてさらに小径の気泡にすることができる。
【００４２】
更に第２層の円板状体２２と第３層目の円板状体２３と前記ケーシング３の内周面とに囲まれた領域である第１減圧室５３では、第２層の円板状体２２の周縁部の第３層の円板状体２３側を階段状にして減圧混合流路５６の断面を急に大きくさせて圧力解放による減圧を発生させて前記空気水混合室５２から流動してきた気泡を変形させて破壊させてさらに小径の気泡にすることができ気泡の大きさを平均化できる。
【００４３】
更に第３層の円板状体２３と第４層目の円板状体２４と前記ケーシング３の内周面とに囲まれた領域である第２減圧室５４では、第３層の円板状体２３の周縁部の第４層の円板状体２４側を階段状にして減圧混合流路５６の断面を急に大きくさせて圧力解放による減圧を発生させて前記第１減圧室５３から流動してきた気泡を変形させて破壊させてさらに小径の気泡にすることができ気泡の大きさを平均化できる。
【００４４】
更に第４層の円板状体２４の周縁部の外部の領域である圧力解放水減５７では、第４層の円板状体２４の周縁部を階段状にして減圧混合流路５６内から急に圧力解放による減圧を発生させて前記第２減圧室５４から流動してきた気泡を変形させて破壊させてさらに小径な気泡にすることができる。
【００４５】
前記階段状壁体２の円板状体の積層枚数は、図１に示すように４枚に限定されるものではなく、狙いの気泡の大きさを実現させるようにトライを実施して積層枚数を定める。また、実験では気泡７５の小径化とともに大きさの均一化を実現させることができた。
【００４６】
また、水中撹拌曝気装置１を間欠運転させるときであって、コンプレッサー等の圧縮空気供給機を停止させたときには、水槽４０内のゴミを含有させた水が前記圧縮空気吹出し口５１から前記円錐型回転コーン４内の空洞部１５に流入してきたときに、前記圧縮空気吹出し口５１にゴミが噛みこむことがある。再度コンプレッサー等の圧縮空気供給機を作動させたときに圧縮空気により噛みこんだゴミを吹き飛ばすが、このときに前記円板状体２１〜２３の弾性体２１ｇ、２２ｇ、２３ｇであるゴム板の弾性力でゴム板２１ｇ、２２ｇ、２３ｇが圧縮して容易にゴミを吹き飛ばすことができる。このときに前記円板状体２１ｇ、２２ｇ、２３ｇの上側の剛性体２１ｔ、２２ｔ、２３ｔであるスレンレス板によりゴミを円板状体に食い込ませることがないので滑らせて容易に吹き飛ばすことができる。
【００４７】
本発明の水中撹拌曝気装置１は、図９に示すように、排水処理施設等の水槽４０内のほぼ中央の水槽底面４１に設置して、電源ＯＮにすれば前記減速機付水中電動機１０と前記圧縮空気供給機（図示なし）が稼働する。前記減速機付水中電動機１０の回転軸が回転し、前記回転軸に取り付けられた前記プロペラ１１と前記円錐型回転コーン４が回転する。前記プロペラ１１が回転すると水流３０が水流路５０を流下する。一方、前記圧縮空気供給機により発生された圧縮空気３１は圧縮空気配管１２を流動して前記圧縮空気流入口１４から空洞部１５内に貯留され、貯留された圧縮空気３１が前記圧縮空気吹出し口５１から水流３０に向けて吹き出される。そして、前記空気混合室５２、前記第１減圧室、前記第２減圧室を流動していくごとに流路の内周面を構成する前記階段状壁体２の階段状によって気泡の直径を小径化し平均化させる。そして、前記気泡含有水噴出口５５から水槽４０内に向けて水中撹拌曝気装置１の全周から気泡含有水流が噴出し、図９に示すように気泡７５を含有した水流７４を、水槽４０内を、デッドスペースをつくることなく流動させることができる。
【符号の説明】
【００４８】
１          水中撹拌曝気装置
２          階段状壁体
３          ケーシング
４          円錐型回転コーン
１０        減速機付水中電動機
１１        プロペラ
１２        圧縮空気配管
１３        支柱体
１４        圧縮空気流入口
１５        空洞部
２１        円板状体
２１ｔ      剛性体
２１ｇ      弾性体
２２        円板状体
２２ｔ      剛性体
２２ｇ      弾性体
２３        円板状体
２３ｔ      剛性体
２３ｇ      弾性体
２４        円板状体
３０        水流
３１        圧縮空気
４０        水槽
４１        底面
４２        取付部材
５０        水流路
５１        圧縮空気吹出し口
５２        空気水混合室
５３        第１減圧室
５４        第２減圧室
５５        気泡含有水噴出口
５６        減圧混合流路
５７        圧力解放水域
６０        固定手段
６２        固定手段
７４        水流
７５        気泡
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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