(57)【要約】本発明は、細長い通路（１０）内に使用される流体処理装置に関し、流体処理装置は、通路（１０）内にて流体（１６）に超音波エネルギーを付与する１個以上の手段と、流体の流れを細長い通路の長手方向軸線に向かって強制的に送るための手段（３０）とを備える。
2004524963.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
細長い通路内に使用される流体処理装置であって、
前記通路内にて流体に超音波エネルギーを付与する１個以上の手段を備え、
さらに流体の流れを前記細長い通路の長手方向軸線に向かって強制的に送るための手段を備える装置。
【請求項２】
前記流体の流れを強制的に送るための手段は、漏斗装置を備える請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記漏斗装置は、流体の通過断面積を少なくとも１／４に縮小させるよう作用する請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記漏斗装置は、流体の通過断面積を少なくとも１／８に縮小させるよう作用する請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記細長い通路は、円形の断面を有する請求項１乃至４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
前記漏斗装置は、前記超音波エネルギーを付与する１個以上の手段の上流にて細長い通路内に配置されている請求項１乃至５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項７】
前記超音波エネルギーを付与する１個以上の手段は、前記装置を通過する流体がそこを通過する内側通路を有する請求項１乃至６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
前記超音波エネルギーを付与する１個以上の手段または各手段の内側通路の長手方向軸線は、前記細長い通路の長手方向軸線とほぼ一致する請求項７に記載の装置。
【請求項９】
細長い通路内に使用される流体処理装置であって、
前記通路内にて流体に超音波エネルギーを付与する１個以上の手段と、該超音波エネルギーを付与する手段は内側通路を有する振動部材を備えることと、
流体を前記内側通路に向かって誘導する誘導手段とを備える、流体処理装置。
【請求項１０】
前記流体誘導手段は、漏斗装置である請求項９に記載の流体処理装置。
【請求項１１】
前記漏斗装置は、流体の通過断面積を少なくとも１／４に縮小させるよう作用する請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記漏斗装置は、流体の通過断面積を少なくとも１／８に縮小させるよう作用する請求項１０に記載の装置。
【請求項１３】
超音波エネルギーを付与する手段が複数個提供される、請求項９乃至１２のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１４】
超音波エネルギーを付与する手段が４個提供される、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
超音波エネルギーを付与する各手段は、振動部材に連結された作動部材を備え、該作動部材は、超音波エネルギー源に連結されている請求項１３または１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記内側通路の内側表面は、径方向に振動するよう構成されている請求項９乃至１５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１７】
請求項１乃至１６のいずれか一項に記載の流体処理装置を細長い通路内に配置して、該前記細長い通路に流体を通過させることからなる流体処理方法。
【請求項１８】
前記流体は下水汚泥である、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
ほぼ添付の図面を参照して本願に説明された、および／または添付の図面に示す流体プロセス装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体処理装置に関し、特に下水処理に使用される装置に関する。本願に使用される用語「下水」とは、家庭廃水／都市廃水、工業廃水、および汚泥を意味する。
【背景技術】
【０００２】
下水に超音波エネルギーを付与すると、続く下水処理において下水の取り扱いが容易になることが知られている。例えば、欧州特許第０６４８５３１号の明細書には、処理されるべき流体がそこを通過して供給され得るチャンバと、チャンバ内に円形の断面を有する作動部材とを備える流体処理装置が記述されている。作動部材は少なくとも１個の内側円周面を有する表面を複数備え、装置は、同表面を超音波周波数にて振動させる手段を備える。使用の際には、処理されるべき流体を、チャンバを通して、かつ円周面の上部にて流すことによって、流れている流体に超音波エネルギーを付与する。
【０００３】
有利な流体処理装置、特に生下水処理のための処理装置は、処理されるべき流体がそこを通過して供給される、都合よくは円形の断面を有する細長い通路と、通路内の軸線方向に離間された作動部材と、各作動部材は、装置を通過する流体がそこを通過する内側通路を区画形成する内側表面を有することと、作動部材の内側表面を超音波周波数にて、作動部材に対して概ね径方向に振動させる手段とを備える。使用の際には、細長い通路内を流れる下水は内側通路を通って流れ、作動部材の内側表面の振動に由来する超音波エネルギーを受ける。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、生下水に含まれるぼろ、紙、プラスチック等の砕屑が作動部材間の流速の遅い領域（即ちデッド領域）内に蓄積する傾向があり、最終的には装置を通る流体の流速が遅くなり得、詰まりを引き起こし得る。この問題は、流体に付与される超音波エネルギーを増大させるために、流体が作動部材の外側表面の上部、特に外側表面と細長い通路を区画形成する内側表面との間の、概ね環状の通路を通っても流れる、好ましい流体処理装置にて悪化している。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の目的は、先行技術の問題を克服するものである。
本発明の一態様によれば、細長い通路内に使用される流体処理装置を提供し、この装置は、
通路内にて流体に超音波エネルギーを付与する１個以上の手段を備え、
さらに流体の流れを前記細長い通路の長手方向軸線に向かって強制的に送るための手段を備える。
【０００６】
好ましい実施態様において、超音波エネルギーを付与する１個以上の手段は、前記装置を通過する流体がそこを通過する内側通路を有する。
本発明のさらなる態様によれば、細長い通路内に使用される流体処理装置を提供し、流体処理装置は、
通路内にて流体に超音波エネルギーを付与する１個以上の手段と、超音波エネルギーを付与する手段は、内側通路を有する振動部材を備えることと、
流体を内側通路に向かって誘導する誘導手段とを備える。
【０００７】
流体の流れを細長い通路の長手方向軸線に向かって、即ち内側通路に向かって強制即ち誘導することにより、下水の流速が上昇する。この手段により、下水に含まれるより大きな割合の固体が、装置内を長手方向軸線上または長手方向軸線により接近して流れ、即ち内側通路を通ってまっすぐに流れ、従って、誘導手段を使用しない場合に比較して、より超音波密度の高い領域を通過する。
【０００８】
さらに、流速を上昇させると、隣接する作動部材間の通路の部分において、超音波振動が形成される空洞現象が発生し、装置の能率が高まる。
それに加えて、通路に沿った流れの速度を上昇させると、砕屑の大部分は通路内をまっすぐに流れる。軸線即ち内側通路から流れてきた砕屑は全て、ベンチュリ効果によって長手方向軸線即ち内側通路に向かって引かれるであろう。
【０００９】
この方法を用いると、隣接する作動部材間の流速の遅い領域内に、砕屑が蓄積する傾向が低下することが見出された。
さらに、装置を通って、長手方向軸線に概ね沿って流れる砕屑の割合を増加
させると、作動部材の外側表面と、細長い通路を区画形成する壁との間の空間内に砕屑が蓄積することによる、作動部材の外側表面の上部の流体の流れの減少が最小となる。
【００１０】
流体の流れを強制する手段、即ち流体誘導手段は、細長い通路とは別個に製造することができ、従って、現存する細長い通路内に装着することが可能である。
流体の流れを強制する手段、即ち流体誘導手段は、そこを通る処理されるべき流体が、装置内へと流れるように誘導する漏斗装置を備えることが好ましい。
【００１１】
漏斗装置は、例えば、ステンレス鋼やプラスチック材料等の、流体に腐蝕されない材料のシートから製造され得る。
漏斗装置は、漏斗装置を通過する流体の断面積を、少なくとも１／４に縮小させるよう作用するのが都合がよい。好ましい実施態様では、漏斗装置は、漏斗装置を通過する流体の断面積を少なくとも１／８に縮小させる。
【００１２】
従って、細長い通路が直径１５０ｍｍの円形断面を有する場合、漏斗装置は、通路の断面積の直径を約５０ｍｍに縮小させ得る。
細長い通路は、円形の断面を有することが好ましい。従って、通路には、砕屑が堆積し得る角部が存在しない。
【００１３】
漏斗装置は、超音波エネルギーを付与する１個以上の手段の上流にて、細長い通路内に配置されるのが都合がよい。従って、流体の流れは、超音波エネルギーを付与する手段に到達する前に強制される。
【００１４】
超音波エネルギーを付与する１個以上の手段または各手段の内側通路の長手方向軸線は、細長い通路の長手方向軸線とほぼ一致することが好ましい。
超音波エネルギーを付与する手段は、複数個設けることが好ましい。
【００１５】
超音波エネルギーを付与する手段の数が多い程、処理される流体の割合が増加する。
超音波エネルギーを付与する手段は、少なくとも４個設けることが好ましい。このように、処理される流体の流れを細長い通路の長手方向軸線に向かって強制的に送ると、従来の場合とは反対に、連続的に並ぶ  多数の作動部材を通過する流体の流れの特性が良好となり得ることが見出された。特に、この方法を用いると、同一の細長い通路内に５個以上の作動装置を収容し得、得られるべき流体を比較的短距離内にて非常に効率的に処理することが可能である。
【００１６】
好ましい実施態様では、超音波エネルギーを付与する各手段は、振動部材に連結された作動部材を備え、作動部材は超音波エネルギー源に連結されている。
内側通路の内側表面は、径方向に振動するよう構成されていることが好ましい。
【００１７】
本発明のさらなる実施態様において、請求項のいずれか一項に記載の流体処理装置を細長い通路内に配置して、細長い通路に流体を通過させることからなる流体処理方法を提供する。
【００１８】
流体は、下水汚泥であることが好ましい。
本発明を以下の実施例および添付の図面を参照して、例示のみを目的として説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の好ましい実施態様の流体処理装置は、特に生下水の処理に利用され、主管４の枝管である管５内に配置するよう適合されている。主管４および管５を通る流体の流れは、弁Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４（図１参照）で調節される。好ましい実施態様において、流体処理装置は、円形断面を有するパイプ１０である長手方向部材を備え、使用の際には長手方向部材を通って生下水が供給される。
【００２０】
長手方向部材１０上に、本実施態様では５個である複数の作動装置１２が装着され、各差動装置１２は、作動部材１４と、作動部材１４に連結された超音波装置１６とを備える。各著音波装置１６は、トランスデューサ２４と、フランジ付き昇圧器２６と、延長部分２８とを備える。
【００２１】
作動部材１４は、ほぼ環状の断面を有し、外側表面１８および内側表面２０を備える。作動部材１４は、超音波装置１６の延長部分２８が好都合に溶接固定されている接線平板２２を備える。超音波装置は、パイプ１０の壁を貫通している。代わりに、延長部分２８と作動部材１４は、ねじで固定されていてもよい。
【００２２】
本実施態様では、パイプ１０上には作動装置１２が５個装着されている。しかしながら、要求に従って任意の数の作動装置を備え得る。
各差動部材の内側表面２０は、装置を通過する流体がそこを通過する、円形断面を有する内側通路を区画形成している。さらに、作動部材１４の外側表面１８と、パイプ１０の内側壁１１との間の環状の空間は、流体が通過する外側通路１９を提供する。
【００２３】
使用の際には、各超音波装置１６に電圧が印加されて、超音波周波数を有する長手方向の振動が形成され、振動は延長部分２８から延長部分２８の接合部の平面を通って作動部材１４に付与される。特に、作動部材１４は、内径Ｒ１および外径Ｒ２を有し、Ｒ１およびＲ２は（Ｒ１＋Ｒ２）／２＝Ｋλの関係を有し、式中、Ｋは整数、λは超音波装置から作動部材１４へ付与される振動の波長を表す。本構成において、作動部材の外側表面１８および内側表面２０は、超音波周波数にて径方向に脈動的に拡張収縮して、パイプ１０を通過する流体に超音波エネルギーを付与する。
【００２４】
パイプ１０の上流端部に、パイプ１０の端部に滑合された漏斗装置３０（図４）が装着されている。漏斗装置３０は、漏斗装置３０をパイプ内の所望の位置に配置させるフランジ３２を備える。漏斗は、パイプ１０の半径を有効に縮小させる円錐台形状の面３４を有し、一般的には半径を約７５ｍｍから、約２５ｍｍ、即ち半径Ｒ１にほぼ等しくなるまで縮小させて、装置を通る流路の断面積を１／８〜１／１０に縮小させる。
【００２５】
このように、装置を通って供給される流体は、装置の長手方向軸線に向かって強制されるために流速が上昇し、より大きな割合の固体が確実に長手方向軸線上または長手方向軸線に近接して配置される。さらに、流速が上昇すると、流体の流れ内の空洞現象が増加し、隣接する作動部材間の細長い通路の部分において、有効な超音波振動が生成される。さらに、漏斗装置を使用しない場合に比較して、流体は装置をより速く通過するために、砕屑の大部分は作動部材１４の内側表面２０に区画形成された内側流路内をまっすぐに流れる。この方法により、隣接する作動部材１４間の比較的「デッド」な空間内への砕屑の流れが減少し、これらの砕屑が外側通路１９を詰まらせる傾向が低下する。
【００２６】
さらに、長手方向軸線から流れ得るこれらの砕屑は、装置を通る比較的高速な流体の流れのベンチュリ効果によって、主流内へと引き戻される傾向を有するであろう。
この方法を用いると、超音波装置を高密度に使用し得、比較的短い長手方向距離にて、装置を通る流体の流れに大量の超音波エネルギーを付与することが可能であり、詰まりの発生する傾向が相当低下することが見出された。
【００２７】
本発明は、特に生下水の処理に発明されたものであるが、同様または類似の問題が生じる場合、特に流体に超音波エネルギーを効率的に付与したい場合に、他の流体の処理にも利用し得ることを理解されたい。
【００２８】
図示する実施態様は、本発明の一用途を示し、例示のみを意図することが理解されよう。実際には、本発明は多くの異なる構成に適用され得、当業者は詳細な実施態様を容易に実行し得る。超音波エネルギーを付与する手段は、任意の形状であり得、例えば、矩形断面を有してもよい。内部に内側通路を備える必要はない。
【００２９】
漏斗装置は、パイプと一体化されてもよい。
漏斗装置は、円錐台形状の面と共に、内側通路を有するよう形成されてもよい。装置の外側表面は、所望の任意の形状を有し得る。
【００３０】
細長い通路内には、超音波装置を、例えば、４個、５個、６個、７個、８個、９個、１５個、２０個等、適切な任意の数にて配置することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の好ましい実施態様の流体処理装置が塔載されている、流れ回路の一部を示す概略図。
【図２】超音波エネルギーを付与する手段の細長い部材への装着を示す断面図。
【図３】本発明の好ましい実施態様の流体処理装置の側面図。
【図４】超音波装置の細長い部材への装着を示す拡大図。
【図５】好ましい実施態様の漏斗部材の拡大図。
【国際公開パンフレット】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年4月25日(2003.4.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
細長い通路内に使用される流体処理装置であって、
前記通路内にて流体に超音波エネルギーを付与する１個以上の手段と、該超音波エネルギーを付与する手段は、前記細長い通路内に配置され、かつ内側通路を有する振動部材を備えることと、
流体の流れを内側通路に向かって強制的に送るために、前記細長い通路内に設けられた流体強制手段とを備える流体処理装置。
【請求項２】
前記流体の流れを強制的に送るための手段は、漏斗装置を備える請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記漏斗装置は、流体の通過断面積を少なくとも１／４に縮小させるよう作用する請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記漏斗装置は、流体の通過断面積を少なくとも１／８に縮小させるよう作用する請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記細長い通路は、円形の断面を有する請求項１乃至４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
前記漏斗装置は、前記超音波エネルギーを付与する１個以上の手段の上流にて細長い通路内に配置されている請求項２乃至５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項７】
前記超音波エネルギーを付与する１個以上の手段または各手段の内側通路の長手方向軸線は、前記細長い通路の長手方向軸線とほぼ一致する請求項１乃至６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
超音波エネルギーを付与する手段が複数個提供される、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項９】
超音波エネルギーを付与する手段が４個提供される、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１０】
超音波エネルギーを付与する手段または各手段は、振動部材に連結された作動部材を備え、該作動部材は、超音波エネルギー源に連結されている請求項１乃至９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１１】
前記内側通路の内側表面は、径方向に振動するよう構成されている請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の流体処理装置を細長い通路内に配置して、該前記細長い通路に流体を通過させることからなる流体処理方法。
【請求項１３】
前記流体は下水汚泥である、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
ほぼ添付の図面を参照して本願に説明された、および／または添付の図面に示す流体プロセス装置。
【国際調査報告】
2004524963.tif 000021
2004524963.tif 000022
2004524963.tif 000023