(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液中に配設された気泡発生装置によって生じた気泡が、当該液中を浮上するのを加速させる装置であって、
気泡発生装置の気泡放出部から放出された気泡の流れる経路を規制する筒体を備え、
この筒体は、気泡発生装置を囲うように配置され、内壁に、上記気泡放出部からの気泡放出流を誘導する誘導板が突出形成され、
この誘導板は、板面が長さ方向もしくは幅方向に傾斜して、気泡放出流が衝突する位置に設けられ、気泡放出流が誘導板に衝突したときに、その流れの方向を、気泡放出流の流れ力が気泡の浮上力に付加される方向に変換し、
気泡が筒体内で加速されて移動する、
ことを特徴とする、気泡の流れ加速装置。
【請求項２】
液中に配設された気泡発生装置によって生じた気泡が、当該液中を浮上するのを加速させる装置であって、
気泡発生装置の気泡放出部から放出された気泡の流れる経路を規制する筒体を備え、
この筒体は、気泡発生装置を囲うように配置され、内壁に、上記気泡放出部からの気泡放出流を誘導する誘導板が突出形成され、
この誘導板は、周方向に連続する筒状を成して、気泡放出流が衝突する位置に設けられ、気泡放出流が誘導板に衝突したときに、その流れの方向を、気泡放出流の流れ力が気泡の浮上力に付加される方向に変換し、
気泡が筒体内で加速されて移動する、
ことを特徴とする、気泡の流れ加速装置。
【請求項３】
前記気泡発生装置は、液中に上下方向に設けられ、
前記筒体は、縦筒型に形成され、
前記誘導板は、気泡発生装置の気泡放出部から横方向に放出された気泡放出流を受け止めて流れの方向を変換して上昇流とする、
請求項１、２記載の気泡の流れ加速装置。
【請求項４】
前記気泡発生装置は、液中に横方向に設けられ、
前記筒体は、気泡発生装置の気泡放出部を取囲む横筒部と、これと連通する縦筒部とを有し、
前記誘導板は、横筒部内にあって、気泡放出部から放出される気泡放出流を受止めて前記流れの方向を縦筒部に向かう横方向流れとする、
請求項１、２記載の気泡の流れ加速装置。
【請求項５】
前記誘導板は、気泡放出流の衝突部近傍が幅広で、下流に行くにつれ幅狭に形成されている、
請求項１から４のいずれかに記載の気泡の流れ加速装置。
【請求項６】
前記誘導板の傾斜角度が可変である、
請求項１記載の気泡の流れ加速装置。
【請求項７】
請求項３記載の筒体は、下部空間に前記誘導板を備え、上部空間に下部空間よりも小断面積の部分を備える、
請求項３記載の気泡の流れ加速装置。
【請求項８】
前記気泡は、空気もしくは空気以外の気体によって生成される気泡である、
請求項１から４のいずれかに記載の気泡の流れ加速装置。
【請求項９】
前記気泡発生装置は、液中に負圧域を形成し、この負圧域に気体を吸引して気泡を発生させる、装置である、
請求項１から８のいずれかに記載の気泡の流れ加速装置。
【請求項１０】
前記気泡発生装置は、外部から気体を強制的に送り込んで気泡を発生させる、装置である、
請求項１から８のいずれかに記載の気泡の流れ加速装置。
【請求項１１】
液中に負圧域を形成しこの負圧域に気体を吸引して気泡を発生させる気泡発生装置の外周に、気泡の浮上経路を規制する筒体を設け、
この内筒の内壁に、気泡発生装置の気泡放出部から内筒内壁に向けて放出された気泡が衝突したときに、気泡放出流を板面に添った上昇流に変換する誘導板が突出形成し、
この誘導板は、板面が長さ方向もしくは幅方向に傾斜しているか、もしくは周方向に連続する筒状を成しており、
筒体内に流入された被処理水を上記気泡が誘導板によって誘導されて浮上する間に泡沫処理し、
泡沫水を上記排出部から排出する一方、筒体内の処理水を排出部よりも下方に設けた流出部より流出させる、
ことを特徴とする泡沫分離装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、泡沫分離装置や液体への気体溶解装置などに用いられる気泡発生装置から生成された気泡が、液中浮上するのを促進させる装置に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
工場廃水などの汚濁水や魚介類の飼育水の水質を浄化するための泡沫分離装置、または魚介類への酸素供給装置やアルカリ性排水の炭酸ガス中和装置といった気液混合もしくは気体溶解装置では、空気、その他所定の気体による気泡を発生させる装置が被処理液中に配設される。
【０００３】
エアリフト型の泡沫分離装置の一例を、図８の概略図に示す。
図中符号Ａは処理槽、Ｂは処理槽内に配設した泡沫分離装置である。泡沫分離装置Ｂの略中心部には、泡発生装置Ｃが組み込まれている。気泡発生装置Ｃは、周囲を内筒Ｄと外筒Ｅとによって取囲まれている。処理槽内の浄化すべき被処理水Ｆは、泡沫分離装置Ｂの底部から内筒内に流入される。気泡発生装置Ｃによって生成された気泡は、内筒内を自然浮上する間に、表面に処理水中の汚濁物質あるいは不純物を付着する。内筒は、気泡の浮上経路を規制する。汚濁物質等が付着された気泡は、内筒Ｄと外筒Ｅの上方に設けた泡沫水（汚濁水）の排出口Ｈから外部に排出される。汚濁物質等が除去された処理水は、内筒の上端から外筒内に流れ込み、外筒Ｅに設けた流出口Ｇから処理槽内に戻される。被処理水Ｆは、泡沫分離装置内を循環する間に浄化される。
【０００４】
気泡発生装置は、一般的には、ブロワによって吹込まれた気体を散気管より放出して気泡を発生させる構造を採る。
また、例えば特公昭６２−３４４３６号開示の装置では、正圧で気体を送り込むのではなく、負圧を利用して気体を液中に吸引する。この装置は、中空軸の先端に回転翼を取付けるとともに空気放出口を形成してある。液中でこの中空軸と回転翼を高速回転させると、回転翼の背面付近に生じた負圧によって中空軸基端から空気が吸引され、空気放出口から放出された空気を回転翼によって剪断するなどして微細な気泡を生成する。正圧によって散気管から気泡を放出する場合に比べて、微細な気泡が形成される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、これらの気泡発生装置から放出される気泡は、その浮上速度がいずれも自然浮上力に依存する。
このため、微細気泡の場合には、浮上に、比較的、時間がかかり、いきおい泡沫分離装置における循環水量が少なくなって時間当たりの処理量も少なくなる。
【０００６】
一方、散気管を利用する場合、気泡が大きくなりがちで、その分、浮上速度が早まって循環水量が多くなるものの、泡沫分離装置における気泡表面への不純物の付着効率が悪くなり、浄化能力が低下する。
【０００７】
回転翼を利用して微細気泡を生成する場合、処理能力を高めるには、微細気泡の発生量を多くすれば良いが、中空軸や回転翼並びに回転駆動源などを大型化しなければならなくなる。
散気管を利用する場合、時間当たりの浄化能力を向上させるには、同様に気泡の発生量を多くすれば良いが、ブロワなどに容量の大きなものを使用しなければならなくなって、装置が同様に大型化する。
【０００８】
液中に酸素などを供給する気体溶解装置にあっても、同様な気泡発生装置が用いられるが、上記した泡沫分離装置と同様に処理効率上の問題点がある。
【０００９】
本発明の目的は、気泡発生装置から放出される気泡の浮上速度を促進させて、気泡が果たす作用の高効率化を図る、気泡の流れ加速装置を提供することにある。
また、本発明の目的は、気泡の流れを加速させて泡沫浄化処理能力を向上させる泡沫処理装置を提供することにある。
【００１０】
本発明は、上記した目的を達成するために次の構成を備える。
すなわち、本発明に係る気泡の流れ加速装置は、気泡発生装置の気泡放出部から放出された気泡の流れる経路を規制する筒体を備える。この筒体は、内壁に、気泡発生装置の気泡放出部から放出された気泡放出流を誘導する誘導板が突出形成されている。誘導板は、板面が長さ方向もしくは幅方向に傾斜して、気泡発生装置によって発生した気泡放出流が衝突する位置に設けられる。そして、誘導板は、気泡放出流が衝突したときに、その流れの方向を、気泡放出流の流れ力が気泡の浮上力に付加される方向に変換する。気泡は、筒体内で加速されて移動する。
【００１１】
本発明で用いられる気泡発生装置には、負圧を利用した吸引型の装置あるいは外部から気体を強制的に送り込む正圧型の装置だけでなく、両者を併用するタイプのものも含まれる。吸引型の気泡発生装置にあっては、中空軸の先端部に回転翼と気体放出口とを設けたもののほか、回転翼によって形成される負圧域に、回転翼の回転軸とは異なる吸引管を引き込で気体が供給されるものであっても良い。
【００１２】
また、気泡発生装置の配置形態には、種々のものが考えられる。例えば、液中に上下方向に、あるいは横方向に設けてあっても良い。上下方向の場合、筒体は縦筒型になる。この場合、気泡発生装置の気泡放出部から横方向に放出された気泡放出流は、筒体内の誘導板に受け止められて流れの方向を変換して上昇流となる。横方向に配置された場合、筒体は、気泡発生装置の気泡放出部を取囲む横筒部と、これと連通する縦部筒とを有する。誘導板は、横筒部内にあって、気泡放出部から発生する気泡放出流を受止めて流れの方向を縦筒部に向かう横方向流れとする。
【００１３】
誘導板は、気泡放出部から放出された気泡を含む液流（放出流）が衝突し、その流れ力を上昇力に変換して気泡を板面に添って上昇方向に導くものであれば、形状、数、取付け角度など、別段、制限されるものではない。気泡放出部の外周を連続的に囲む態様、例えばスパイラル状あるいは筒状に取囲む態様のものであっても良い。
誘導板は、気泡放出流が衝突する位置にあり、衝突した気泡を板面に沿って浮上させる。
【００１４】
誘導板は、気泡の放出流が板面に衝突する位置から例えば筒体内の上方に向けて垂直にあるいは長さ方向に傾斜して延びる。傾斜した誘導板は、気泡を旋回するようにして上昇させる。垂直に延びる誘導板は、板面の幅方向に角度を付けて取付けても良い。筒体内周面の全長に亘って設ける必要はなく、部分的、少なくとも気泡放出部を取囲む位置に部分的に設けるものであっても良い。
誘導板は、筒体内壁に１枚以上設けられ、上下方向に多段に取付けることもできる。また、その板面を、下端部が幅広で、上端部に行くにつれ幅狭に形成するようにしても良い。
更に、誘導板は、長さ方向あるいは幅方向の傾斜角度を可変にすることもできる。
【００１５】
筒体は、気泡発生装置から発生する気泡が流れる経路を規制する。したがって、一般的には、気泡発生装置を少なくとも部分的に取囲むように配置される。また、筒体は、円筒に限定されるものではなく、断面多角形状の角筒体または円錐台あるいは角錐台形状であっても良い。また、その全体を同径でなく、下部空間を、誘導板を備える大径に、上部空間の全体もしくは一部を下部空間よりも小径などの小断面積に形成しても良い。
【００１６】
気泡は、空気によって生成されるものに限られず、気体溶解装置などでは、用途に応じて種々の気体を選択可能である。
【００１７】
また、本発明に係る泡沫分離装置は、次の構成を備える。
液中に負圧域を形成しこの負圧域に気体を吸引して気泡を発生させる気泡発生装置の外周に、気泡の浮上経路を規制する筒体を設ける。この内筒の内壁に、気泡発生装置の気泡放出部から放出された気泡放出流が衝突したときに、気泡放出流を板面に添った上昇流に変換する、板面が長さ方向もしくは幅方向に傾斜しているか、もしくは周方向に連続する筒状を成している誘導板を突出形成する。そして、筒体内に流入された被処理水を上記気泡が誘導板によって誘導されて浮上する間に泡沫処理する。また、泡沫水を上記排出部から排出する一方、筒体内の処理水を排出部よりも下方に設けた流出部より流出させる。
【００１８】
【実施の最良の形態】
以下、本発明を図示した実施例に基づいて詳説する。
図１は、本発明の一実施例に係る泡沫分離装置の概略断面図、図２は当該装置下部に位置する内筒下半部の横断面図である。
【００１９】
図中符号１は、泡沫分離装置の中心部に組み込まれた気泡発生装置、２はこの気泡発生装置１の外周を取囲む内筒である。
気泡発生装置１は、回転翼１１を持つ上記した負圧式のもので、内筒内を上下方向に延びる中空軸１２の先端（図中下端）に４枚の回転翼（図２参照）１１が等間隔で取付けられている。中空軸１２の基端（図中上端）はモータ１３の駆動軸と連結されている。回転翼１１の根元部間の中空軸先端部周面には、複数の空気放出口１４が形成されている。
【００２０】
内筒２は、大径の下半部２１と、小径部２２２を持つ上半部２２とから構成される。
下半部２１には、内壁に４枚の誘導板３が９０度間隔で突設されている。誘導板３は、気泡発生装置１の空気放出口１４よりも下方位置から下半部２１の上端付近に達する長さを有し、その板面幅は空気放出口１４からの放出流が衝突可能な位置まで下半部中心に向けて延びている。誘導板３の内端は、弧状に湾曲している。
【００２１】
また、誘導板３は、上部が中空軸１２及び回転翼１１の回転方向と同じ方向に傾くように長さ方向に傾斜して取付けられている。図１にあっては、中空軸等が図中時計方向に回転するものとして、誘導板３は内筒中心から見て図中右方向に傾いている。これにより、気泡発生装置１から生成される気泡は、中空軸１２の回転に伴う遠心力によって放出流となって誘導板３の図中上面に衝突する。
【００２２】
下半部２１と連通する内筒２の上半部２２は、円錐台形状の中間部２２１とその上方に一体的に連設された上記小径部２２２とから成る。中間部２２１の周面は、裾広がり（上すぼまり）に形成されている。
内筒２の上半部２２の外周には、所要の間隙を置いて外筒４が配設されている。
外筒４の上端部は、内筒上半部２２の上端部とほぼ面一の位置にあり、泡沫分離装置の上部空間５を介して内筒２と連通状態にある。
【００２３】
なお、図中符号６は内筒２の底部、すなわち泡沫分離装置の底部に設けた原水（被処理水）の流入口、７は泡沫分離装置の上部に設けた泡沫水の排出口、８は外筒４の下部に設けた処理水の流出口である。
【００２４】
本泡沫処理装置の使用状態を説明する。
気泡発生装置１のモータ１３を駆動させると、中空軸１２と回転翼１１とが時計方向に回転する。回転翼１１の高速回転に伴い、回転翼背面付近に負圧域が形成される。負圧域と対面する空気放出口１４は、中空軸１２を介して外部から空気を吸引し、内筒内部空間に放出する。放出された空気は、回転翼１１に剪断されるなどして微細な気泡となる。微細な気泡は、中空軸１２と回転翼１１の回転による時計方向への放物線を描く放出流に乗って、下半部内壁に向けて飛ばされる（図２参照）。
【００２５】
浄化処理される被処理水は、従来と同様に泡沫装置の底部から内筒の下半部内に流入される。
微細気泡を含む上記放出流は、中空軸１２の回転方向と同じ方向に傾斜した4枚の誘導板３のいずれかの誘導板３の下部板面に衝突する。微細気泡の大部分は、図３に示すように、誘導板３に対して水平方向に（図中一点鎖線）に衝突するのではなく、その浮力によって若干上向きの放物線を描くようにして（図中実線）衝突する。このため、放出流の横方向への流れの大部分は、誘導板３の板面に沿った上昇流に変換される。特に誘導板が傾斜しているので、上昇流はスムースな上昇流となる。
【００２６】
したがって、誘導板３に衝突した微細気泡は、この上昇流にのって誘導板３の板面に添って上昇する。誘導板３の板面が内筒２の内周面に添って斜め上方に傾斜しているので、微細気泡は、内筒２の内周面に添って旋回するようにして上昇する。この上昇速度は、気泡自体の浮力のみによる浮上力に比べて、放出流の流れ力による上昇流を利用する分、速くなる。したがって、微細気泡でありながら、装置上部に達する時間が早くなり、また循環水量も増加するので、泡沫処理が効率良く行われる。
【００２７】
また、処理槽の液面よりも上方に突出する内筒の内部にある処理水の水位は処理槽内の液面よりも上位に位置するが、上記した上昇流によって処理槽液面と内筒処理水の水位との差は、より大きなものとなる。
【００２８】
誘導板３の上下方向の傾斜角度は、中空軸１２の回転力や内筒２の内部容積あるいは被処理水の水質などを考慮して、上記上昇流が生成される適切な角度に設定される。この傾斜角度は、内筒２への誘導板３の取付け構造によって調整自在にすることもできる。
【００２９】
傾斜した誘導板３に沿って下半部内を上昇した微細気泡は、内筒２の中間部２２１に至ると、中間部２２１の上すぼまりの内周面に引き継がれ、この内周面に沿って小径部２２２へと導かれる。小径部２２２は、被処理水の流れがこの部分において速まるような径に予め設定しておくのが望ましい。
【００３０】
こうした中間部２２１と小径部２２２との組み合わせ構造によっても、微細気泡の浮上速度の向上を期待できる。場合によっては、内筒２に誘導板３を持つ下半部２１を設けることなく、上記した特異な断面形状の中間部２２１と小径部２２２によって気泡発生装置１を取り囲む筒体を構成することも可能である。この場合、気泡発生装置１と中間部２２１は、気泡発生装置１から生じる放出流が衝突する位置に中間部２２１の上すぼまり形状の周面部を配置する必要がある。気泡発生装置１の気泡放出部は、中間部２２１の底面よりもやや下方に配置し、短い下半部を設けるようにしても良い。
【００３１】
微細気泡は、内筒２の下半部２１と上半部（中間部及び小径部）２２を通過する間に、被処理水中に含まれる汚濁物質等を表面に付着する。
汚濁物質等を付着した気泡は、泡沫分離装置の上部に設けた排出口７から外部に排出される。一方、泡沫処理されて浄化された被処理水は、内筒２の上端から溢れて外筒４内に流れ込み、流出口８から被処理水中に戻される。
【００３２】
本発明に係る気泡の流れ加速装置を組み込んだ泡沫分離装置にあって、内筒内への被処理水の流入は、内筒下方からに限定されるものではなく、内筒の側面ややや上方から行うタイプのものであっても良い。
また、外筒における処理水の流出口は、外筒下部に限定されるものではなく、外筒中間部ややや上部寄りの位置に設けられたものであっても良い。
【００３３】
図４と図５は、本発明の他の実施例を示すもので、この実施例では、誘導板３３は、上部が幅狭で下部が幅広の形状に形成されている。
放出流の衝突する誘導板下部を幅広に形成することで、誘導板が放出流を受け易くなる。誘導板３３による気泡の上昇作用は、上記した実施例と同様である。
【００３４】
また、気泡発生装置の気泡放出部が回転する構造の場合、図示しないが、誘導板は内筒の内周面に上下方向に垂直に延びるものであって良い。回転する気泡放出部からの気泡を含む放出流は、前記した実施例のように内筒の内部空間に回転するようにして放たれ、垂直に起立する誘導板の板面に衝突して上昇流を生み出すことができる。
【００３５】
本発明に係る泡沫分離装置は、図６に示すように外筒を用いない場合をも含む。筒体４２内を上昇しながら泡沫処理された処理水は、分岐管４８を介して循環槽４９に供給される。循環槽４９は、底部において処理槽４０と連通している。筒体内に設けられた気泡発生装置４１の気泡放出部４１１の周囲には、円錐台状の筒体から成る誘導板４３が配設されている。誘導板４３は、内周面に気泡放出部４１１からの放出流が衝突して上昇流を形成させる。
【００３６】
筒体内の処理水の水位と処理槽内の被処理水の水位との差（ヘッド差）ｈは、前記した実施例と同様に、筒体内での上昇流の作用により、従来のものに比べて大きなものとなる。
【００３７】
本発明に係る気泡の流れ加速装置は、図７に見られるように、気泡発生装置５１が処理水槽内に横方向に設置された場合にも同様にして実施できる。
この場合、筒体５２は、気泡発生装置５１の気泡放出部５１１を取囲む横筒部５２１と、これと連通する縦部筒５２２とを有する。被処理水は、横筒部５２１の開放端から筒体内に浸入する。誘導板５３は、横筒部内にあって、気泡放出部５１１から発生する気泡放出流が衝突可能な位置にその板面を気泡放出部５１１と対向させてあり、気泡放出流の流れの方向を縦筒部５２２に向かう横方向流れとする。
【００３８】
横筒部内で誘導板５３によって生成された気泡を含む横方向流れは、そのまま縦筒部内に至って上昇流となる。
この上昇流は、気泡放出部５１１から単に放出された気泡が横筒部内から縦筒部内を通って上昇するものに比べ、誘導板５３によって放出流の一部のエネルギが横方向流れに加えられる分、速くなる。
本実施例で用いられる気泡発生装置５１は、空気を負圧を利用して吸引するものであると、正圧によって送り込まれるものであるとを問わない。
【００３９】
散気管のように、ブロワやガスによる正圧によって気泡放出部に空気を送り込む場合、放出流は内筒の中心から内周面に向けて放射状に放たれる。したがって、こうした構造の気泡発生装置にあっては、前記した長さ方向に傾斜する誘導板を用いることができるのは勿論のこととして、垂直に起立する誘導板であっても、板面幅方向に角度を付けて取付けることにより、放出流が誘導板の板面に適切に受け止められ、放出流を上方に誘導することができる。
【００４０】
なお、魚介類の飼育水を浄化する泡沫分離装置などでは、図１の外筒あるいは図６の循環槽に殺菌手段、例えば紫外線照射ユニットを組み込み、外筒を通過する間に処理水を殺菌して処理槽内に還流させるようにしても良い。
これにより、魚介類が雑菌や病原菌に犯されるのを防止でき、あるいはその健康状態を復元できる。
【００４１】
気液混合タイプの気体溶解装置にあっても、本発明に係る気泡の流れ加速装置を同様にして適用できる。用いられる気体は、空気に限定されず、窒素、炭酸ガス、オゾンなど種々の公知の気体溶解装置に用いられる気体が採用可能である。この種の気体溶解装置では、単位時間当たりの気泡の通過量が増えることにより、気液混合処理が効率良く行われることになる。
【００４２】
【発明の効果】
本発明に係る気泡の流れ加速装置によれば次の効果を奏する。
気泡発生装置からの気泡の流れ経路を規制する筒体内周面に、気泡発生装置からの気泡放出流が衝突して上昇流を生み出す誘導板を突設したので、簡単な構造でありながら、気泡の浮上速度を増すことができるとともに筒体上部からの液流の溢出量を増加させることができ、処理能力を向上させることができる。
気泡発生装置の駆動源や構造全体を大型化することなく、しかもランニングコストを上昇させることなしに上記した処理能力を向上させることができる。
また、上記上昇流の作用によって、ポンプを用いることなく筒体内の液位を上位に保つことができる。
【００４３】
本発明に係る泡沫分離装置によれば、次の効果を奏する。
気泡の浮上能力が向上し、循環水量を増加できるので、泡沫浄化処理能力を向上させる泡沫処理装置を提供することにある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る泡沫処理装置の概略構成図。
【図２】図１の内筒下半部の横断面図。
【図３】気泡放出部からの放出流が誘導板と衝突する状態を示す説明図。
【図４】本発明の他の実施例に係る誘導板の例を示す内筒下半部の縦断面図。
【図５】図４の横断面図。
【図６】本発明の他の実施例に係る泡沫処理装置の概略構成図。
【図７】本発明の他の実施例に係る気泡の流れ加速装置の概略構成図。
【図８】従来の泡沫処理装置を示す概略図。
【符号の説明】
１，４１，５１        気泡発生装置
１１                  回転翼
１２                  中空軸
１３                  モータ
１４                  空気放出口
２                    内筒
２１                  内筒下半部
２２                  内筒上半部
２２１                中間部
２２２                小径部
３，３３，４３，５３  誘導板
４                    外筒
６                    流入口
７                    排出口
８                    流出口
４２，５２            筒体
【図１】
0004243730.tif 000002
【図２】
0004243730.tif 000003
【図３】
0004243730.tif 000004
【図４】
0004243730.tif 000005
【図５】
0004243730.tif 000006
【図６】
0004243730.tif 000007
【図７】
0004243730.tif 000008
【図８】
0004243730.tif 000009