(57)【要約】【課題】液中の溶存酸素量を増加させるため、中空撚線使用のエアーレーション装置から作られる微細気泡と接触させる。【解決手段】ステンレス製の素線をコイル状に撚りあわせ且つ中空に作られた中空撚線１０３を使用し、コンプレッサー１１から送られた空気を素線の隙間から気泡として放出する。また、中空撚線を軸心線と水平方向に2本以上並べることにより、エアーレーション面積をフレキシブルに拡大することができ、さらに、中空撚線１０３に円周方向に沿う捩じりを加える事により気泡量や気泡の微細さを調整することができる機構を備えて、溶存酸素量を増加させる微細気泡を発生させる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステンレス製の素線をコイル状に撚りあわせ且つ中空に作られた中空撚線を使用して、コンプレッサーから送られた空気を、隣接する素線と素線の間の隙間から気泡として放出することを特徴とするエアーレーション装置。
【請求項２】
前記中空撚線の軸心線と水平の方向に2本以上の前記中空撚線を並列に並べることにより、エアーレーション面積をフレキシブルに拡大することができることを特徴とする請求項１記載のエアーレーション装置。
【請求項３】
前記中空撚線に、この中空撚線の円周方向に沿う捩じりを加えて気泡量や気泡の微細さを調整することができる機構を有することを特徴とする請求項１記載のエアーレーション装置。
【請求項４】
圧縮空気が内部空間に供給される送気主管と、
ステンレス製の素線をコイル状に撚りあわせ且つ内部に中空室が形成されており、基端部が前記送気主管に固定・接続されていると共に、先端部が閉塞された中空撚線とを有することを特徴とするエアーレーション装置。
【請求項５】
本体ベースに固定されると共に、圧縮空気が内部空間に供給される送気主管と、
ステンレス製の素線をコイル状に撚りあわせ且つ内部に中空室が形成されており、基端部が前記送気主管に固定・接続されていると共に、先端部が閉塞された中空撚線と、
前記中空撚線の先端部の位置で前記本体ベースに固定された固定ベースと、
前記固定ベースに連結されると共に、前記中空撚線の先端部を、前記固定ベースとの間で締めつけて固定する固定部材とを有することを特徴とするエアーレーション装置。
【請求項６】
請求項５において、前記固定部材は、前記固定ベースにねじ込まれることにより、前記中空撚線の先端部を、前記固定ベースとの間で締めつけて固定する固定ネジであることを特徴とするエアーレーション装置。
【請求項７】
請求項４または請求項５または請求項６において、
前記中空撚線は複数配置されており、並列に並んでいることを特徴とするエアーレーション装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶存酸素量が減少した水または水溶液の中に、微細で多数の気泡を発生し、大気中の酸素を水（または水溶液）に吸収させて溶存酸素量を増加させる、エアーレーション装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
溶存酸素とは液中（水中）に溶解している酸素を言うが、酸素の供給源は大気である。酸素の溶解度は気圧や水温や塩分濃度等に影響される。また、有機物で汚濁された水中では、生物化学的酸化により溶存酸素が消費されるため、溶存酸素の濃度は低くなる。
水中の魚介類や好気性微生物の生育には一定濃度の溶存酸素を必要とし、例えば一般的数値として、魚介類は概略６ミリグラム／リットル以上を必要とし、好気性微生物は概略3ミリグラム／リットル以下になると死滅する。
また、金属機械等の金属の加工面や刃物を冷やす水溶性クーラント液では、溶存酸素量が低下すると嫌気性微生物が発生し、工場に悪臭を発する要因となる。このため、工場管理にかなりの経費を掛けて、悪臭の要因となる、水溶性クーラント液の溶存酸素量の低下を防ぐ努力をしている。
【０００３】
従来でも、大気から液中に酸素を供給する方法として、エアーレーション方式があり、その気泡を出す器材（以下「散気管」という）が各種存在する。簡易的な散気管としては、金属配管材または樹脂パイプの円周方向または軸心方向に、小径穴をドリルで多数個加工して、その小径穴より気泡を出す方法がある。
しかし、この方法では、小径ドリルで多数の小径穴を加工する加工時間や、小径穴を加工するドリル破損等の技術的課題を抱えているため、一般汎用機械での加工は効率が悪く、特別な高速スピンドル回転が可能な機械で加工をする必要がある。また、小穴径も直径２〜１mm程度では気泡と言うより空気の筒状となるため、さらに小さな径の穴加工が要求されているのが実態である。
【０００４】
また、散気管としてセラミック材の中空管（多数のポーラス隙間を有した中空管）を採用したものがあるが、発生気泡量が少なかったり、気泡の大きさが逆に微細過ぎたりしていた。また、装置に組み込む時に、セラミックス製の散気管は脆く硬いため、二次加工の難しさがあり、製品としての製作上で、中空管の直径や長さおよび形状等の制限もありコスト高となっていた。
【０００５】
散気管として、ポーラス隙間を有するゴムチューブで中空状に形成したものもあるが、液中で使用する時間や使用する液体の性質により劣化が早く、寿命が短いのが一般的な課題で長期使用設備には向かない。
【０００６】
また、プレート状の散気板（たとえば浴槽内の気泡マット等）もあるが、専用目的での製作で使用対象が限定されている。
さらに、特殊使用例としてモーター形式で翼を回転させて、その背面（裏側）にできる空圧を気泡にする装置などもあるが、これも使用対象がさらに限定される。
【０００７】
よって、安定した気泡の発生や微細気泡が各種使用状況により要求される現状では、本発明のようなステンレス製で各種液剤にも使用でき、更に、気泡の状況が調整可能なエアーレーション装置は未だ存在しない。
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−２５７５８号公報
【特許文献２】特開２００２−２７５７７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
液中の溶存酸素濃度の低下がさまざまな生態系の変移を起こすことは事実である。かかる事実に鑑み、本発明は、大気中の酸素を溶け込ませる微細な気泡を大量に発生させるエアーレーション装置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】
【００１０】
本発明のエアーレーション装置においては、ステンレス製の素線をコイル状に撚りあわせ且つ中空に作られた中空撚線を使用して、コンプレッサーから送られた空気を、素線の隙間から気泡として放出することを特徴とする。
また、中空撚線の軸心線と水平の方向に2本以上を並列に並べることにより、エアーレーション面積をフレキシブルに拡大することができることを特徴とする。
さらに、中空撚線に、コイル力と逆のねじり力を加えて気泡量や気泡の微細さを調整することができる機構を有することを特徴とする。
【００１１】
また本発明の構成は、本体ベースに固定されると共に、圧縮空気が内部空間に供給される送気主管と、
ステンレス製の素線をコイル状に撚りあわせ且つ内部に中空室が形成されており、基端部が前記送気主管に固定・接続されていると共に、先端部が閉塞された中空撚線と、
前記中空撚線の先端部の位置で前記本体ベースに固定された固定ベースと、
前記固定ベースに連結されると共に、前記中空撚線の先端部を、前記固定ベースとの間で締めつけて固定する固定部材とを有することを特徴とする。
この場合、前記固定部材は、前記固定ベースにねじ込まれることにより、前記中空撚線の先端部を、前記固定ベースとの間で締めつけて固定する固定ネジであることを特徴とする。
また前記中空撚線は複数配置されており、並列に並んでいることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の中空撚線を使用したエアーレーション装置によれば、発生気泡の微細化は中空撚線を使用することでほぼ達成できた。しかも、目的とする２〜５ｍｍ径の気泡は、素線間見開き量の調整機構を活用することにより、気泡径を調節しつつ発生させることができた。また、中空撚線数を増すことにより、平面面積に拡大してより均一安定させる微細気泡を得ることができた。このため、本発明の中空撚線使用によるエアーレーション装置では、大気中の酸素を安定して液に吸収させることができ、実用化価値が高いものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に本発明を実施するための最良の形態を実施例に基づき詳細に説明する。
【実施例】
【００１４】
以下に本発明に係る実施例を、図１〜図４を参照して、詳細に説明する。なお、図1は実施例の平面図、図２は実施例の側面図、図３は中空撚線コイル体の気泡の微細さや気泡量を調整することができる調整機構図、図４は実施例の中空撚線でコイル体の断面拡大外観および気泡発生イメージ図である。
【００１５】
図１及び図２に示すように、本実施例のエアーレーション装置１０の本体ベース１０１には、送気主管１０２が固定配置されている。この送気主管１０２の内部空間には、コンプレッサー１１から圧縮空気が供給されるようになっている。
【００１６】
中空撚線１０３は、図４に示すように、ステンレス製の素線２０１をコイル状に撚り合わせたものであり、内部に中空室２００が形成された筒状の部材であり、隣接する素線２０１と素線２０１との間に隙間が形成されている。後述するように、液中に浸漬した際に、この隙間から気泡２０２が発生するとともに、中空撚線１０３を円周方向にねじって隙間の間隔を調整することにより、気泡２０２の発生量や、気泡２０２の径を調整することができる。
【００１７】
図1，図２に戻り説明を続けると、複数本（本例では10本）の中空撚線１０３は、その基端部が、固定プラグ３０１を介して、送気主管１０２に固定・接続されている。このため、送気主管１０２の内部空間と、各中空撚線１０３の中空室２００とが連通する。
【００１８】
送気主管１０２の右側に配置された5本の中空撚線１０３は、間隔を開けつつ、平行に配列されており、送気主管１０２の左側に配置された5本の中空撚線１０３も、間隔を開けつつ、平行に配列されている。つまり、複数本の中空撚線１０３が並列に並んで面状に分散して配置されている。
【００１９】
各中空撚線１０３の先端には、先端キャップ３０２が固定され、この先端キャップ３０２により、各中空撚線１０３の先端面が閉塞されている。
【００２０】
２つの固定ベース３０３は、送気主管１０２を間に挟んだ状態で離間しつつ、本体ベース１０１に固定されている。そして、各中空撚線１０３の先端部分、即ち、先端部分に固定された先端キャップ３０２が、固定ベース３０３に遊嵌状態で差し込まれている。そして、固定ネジ（固定部材）３０４を固定ベース３０３にねじ込んでいくことにより、各中空撚線１０３の先端部分（先端キャップ３０２）を、固定ベース３０３との間で締め付けて固定させることができる。
この場合、各中空撚線１０３を捩じった状態にしてこの捩じり状態を保持したまま、固定ネジ３０４にて固定することも、各中空撚線１０３を自然状態のままにして、捩じることなく、固定ネジ３０４にて固定することもある。
【００２１】
各中空撚線１０３の先端部分（先端キャップ３０２）を、円周方向に捩じった状態のまま、固定ネジ３０４をねじ込んでいくと、捩じった状態を保持しつつ、各中空撚線１０３を固定することができる。各中空撚線１０３の先端部分（先端キャップ３０２）を円周方向に捩じると、各中空撚線１０３を構成する素線２０１相互間の隙間の大きさを変化させることができる。
【００２２】
本実施例は図1，図２に示すように、コンプレッサー11より大気中の空気が、送気主管１０２に送られる。送気主管１０２には、設計思想の本数（本例では１０本）の中空撚線１０３を組付けて（接続して）、本体ベース１０１に固定し、エアーレーション面積を多数本でカバーしている。
【００２３】
送気主管１０２に送気されたエアーは中空撚線１０３に分配され、図４の中空撚線コイル体系の断面外観および気泡発生イメージ図の中空室２００に充満し一定内圧となり素線２０１の隙間（隣接する素線と素線との間の隙間）より気泡２０２として放出され並列に設けられた中空撚線１０３全体に同様作用する。
【００２４】
図１，図２に示す機構図では、素線２０１の数とコイル力により生じる自然隙間が気泡を発するが、気泡量の調整機構を有することでさらに安定した状況を作りだした。つまり、図１，図２の固定プラグ３０１を送気主管１０２に固定した状況で先端キャップ３０２によってコイル力の逆の力を増減させて自然隙間の調整や均一化を行い、固定ベース３０３に固定ネジ３０４で固定する。その実施により気泡発生が全面積で均一化でき、安定させることができる。
【００２５】
液中に安定した微細気泡を多量に発生させる、中空撚線はステンレスの細い素線を中空に撚り上げたもの（特開平１１−２５７５８）で、この素線と素線との間には微細隙間が存在し、その微細隙間の大きさは中空撚線製造方法により変わるが、本発明では実態の確認を、素線間隙間寸法の異なる中空撚線素材3種を順次交換し、発生した気泡の写真撮影で下記微細気泡状況の判断を行った。
【００２６】
その3種のテストは電源１００V、コンプレッサー６０リットル／min、 空気圧０．０５Mpsで運転実施し、エアーレーション装置の調整機構は中空撚線１０本（２００ｍｍ長）のエアーレーション面積２５０×４２０ｍｍに気泡が均一に発生するよう調整して実施した。テスト結果を表1と表2に示す。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
【表２】
2005074348.tif 000004
【００２９】
よって、テスト１，２，３の気泡は従来技術に比べれば遥かに安定していて、液槽の大きさ、深さおよび用途により中空撚線の素線間隙間を選定して使い分ければよいが、テスト比較実施の結果では、液中に安定した微細気泡を多量に発生させる中空撚線使用によるエアーレーション装置はテスト３と確定した。
【００３０】
テスト３での中空撚線は、素線13本を撚合せたステンレス中空撚線でメーカー記載型格Z１００で量見開き量０〜１０μであり、拡大投影機で測定を実施し測定値は、見開き量０〜最大１５μと確認できた。
また、その中空撚線より発生浮上する主気泡は３〜５ｍｍ直径が主で、水流に乗って液中を漂う超微細気泡は０．５〜１ｍｍ直径であり、液槽内をその漂う状況は全体が薄白く着色された如くの微細化気泡を確認した。
【００３１】
気泡の数の比較確認は上記テスト３で使用の中空撚線と従来技術に使用されているパイプの散気管で行なった。本発明品詳細は前述の素線数１３本であるが、従来技術に使用されているパイプ散気管は０．８mmの小径穴を通常より狭い１3ｍｍピッチで加工して比較したが、本発明品の気泡は従来技術のものを遥かにしのぐ微細さと数でさらに安定性があり、１本（２００ｍｍ）長さの1分間当たりの主気泡数は約３３２５６個で従来技術のものの３.２倍であり、液槽内部には超微細気泡が数多く発生した。その結果を表3に示す。
【００３２】
【表３】
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【００３３】
大気中の酸素を液中に溶け込ませる確認は、工作機械（小型平面研削盤）で既に4ヶ月間使用した水溶性クーラント液（３００リットル槽）で、少し悪臭を発生しているものに、本発明品でエアーレーションを４時間実施し微細気泡を介して溶存酸素量の増加を確認した。その結果を表4に示す。
【００３４】
【表４】
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【００３５】
また、同一機で新液と交換した直後の水溶性クーラント液にエアーレーションを実施した。エアーレーション時間は溶存酸素量が多すぎると製品加工上腐食させる可能性があり間欠運転とした（機械停止時間の終業１７：００〜翌日８：００に運転３０分間と停止1時間を繰り返した）が微細気泡を介して溶存酸素量の安定化が図れた。その結果を表5に示す。
【００３６】
【表５】
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【００３７】
よって、水溶性クーラント液にエアーレーションを行い液中の溶存酸素濃度を高め嫌気性菌の発生を防ぎ、液の管理で長寿命化を計ることができた。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は、水溶性クーラントや水や各種の液体に対してエアーレーションを行う場合に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施例にかかる中空撚線使用によるエアーレーション装置を示す平面図である。
【図２】本発明の実施例にかかる中空撚線使用によるエーアレーション装置を示す側面図である。
【図３】エアーション装置の端部構造を示す断面図である。
【図４】中空撚線の一部を拡大して示す斜視図である。
【符号の説明】
【００４０】
１０  エアーレーション装置
１１  コンプレッサー
１０１  本体ベース
１０２  送気主管
１０３  中空撚線
２００  中空室
２０１  素線
２０２  気泡
３０１  固定プラグ
３０２  先端キャップ
３０３  固定ベース
３０４  固定ネジ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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