(57)【要約】【課題】その内部を通流する流体を充分破砕でき、また流体中の粒状物をその比重に依存することなく微細化できる粒状物微細化装置を実現する。【解決手段】旋回流発生部、破砕部、および柱体を備えた柱状管形状をなす本体部、並びに送気部を有する粒状物微細化装置において、本体部の流体導入口側には旋回流発生部を、そして旋回流発生部と本体部の流体排出口との間には破砕部を、それぞれ位置づけるとともに、本体部の内部には、本体部流体導入口側から流体排出口側にわたって柱体を位置づけて、本体部内面と柱体表面の間に流路を形成する。送気部は、送気装置から供給された気体の通流で送気部近傍の流体を本体部の流体導入口から本体部の内部に導入するとともに、旋回流発生部によって流体に旋回流を生じさせて、本体部に導入された流体を本体部内面と柱体表面の間の流路を通流させて、破砕部で破砕する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
旋回流発生部、破砕部、および柱体を備えた柱状管形状をなす本体部、並びに送気部を有する粒状物微細化装置において、
前記本体部の流体導入口側には前記旋回流発生部が位置づけられるとともに、前記旋回流発生部と前記本体部の流体排出口との間には前記破砕部が位置づけられ、
さらに前記本体部の内部には、前記柱体が前記流体導入口側から前記流体排出口側にわたって位置づけられて、前記本体部内面と前記柱体表面の間に流路が形成され、
前記送気部が、送気装置から供給された気体の通流によって、前記送気部近傍の流体を前記本体部の流体導入口から前記流路に導入するとともに、旋回流発生部によって前記流体に旋回流を生じさせて、前記流路を通流する流体を前記破砕部で破砕することを特徴とする粒状物微細化装置。
【請求項２】
前記破砕部は複数段に連結された破砕翼部で形成され、前記破砕翼部は前記流路側に突出した破砕手段を有することを特徴とする請求項１に記載の粒状物微細化装置。
【請求項３】
前記破砕手段は、破砕板とこの破砕板に形成された複数の切り欠き部を有して、複数の破砕突起部を備えていることを特徴とする請求項２に記載の粒状物微細化装置。
【請求項４】
前記柱体の中心軸が前記本体部の中心軸上に位置づけられたことを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載の粒状物微細化装置。
【請求項５】
前記本体部および前記柱体の双方または何れか一方が、円形状または正多角形状の断面形状を有することを特徴とする請求項１ないし４の何れかに記載の粒状物微細化装置。
【請求項６】
前記破砕手段および前記柱体の何れか一方若しくは双方が多孔質のセラミックで形成されたことを特徴とする請求項２または３に記載の粒状物微細化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排水等の流体中に含まれる粒状物を微細化するための粒状物微細化装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ディスポーザで粒状に粉砕された生ゴミは、台所排水とともに公共下水道等へ排出され、公共下水処理施設で処理される。このような下水処理では、環境問題等の観点から、公共下水道等へ排出される排水の水質基準が高められる傾向にある（ＢＯＤ値等の基準値がより厳しく設定される傾向にある）。
こうした水質基準の高まりに対応するため、ディスポーザで粒状に粉砕された生ゴミ等の粒状物を処理槽内においてバクテリア（好気性バクテリア）で分解することが考えられる。処理槽では、散気装置で処理槽内の排水中に送気することで、バクテリアが繁殖し、繁殖したバクテリアが粉砕された生ゴミを分解するが、従来の散気装置では、撹拌能力が低いため粉砕された粒状生ゴミが沈殿し、可溶化速度が遅い。可溶化していないとバクテリアによる分解が進まないので、水質を高めるために、処理槽内に長時間滞留させる必要がある。粉砕された粒状生ゴミがほぼ定期的に処理槽に流入するため、長時間処理槽内に滞留させるためには、処理槽の大型化が求められる。その一方、スペース的な制約、コスト的観点等から処理槽を小型化したいという要求がある。そこで、排水等の流体中に含まれる粒状物を微細化することで、粒状物の可溶化を促進して処理槽を小型化することが考えられる。
【０００３】
このような技術に隣接する技術として、流体導入口と排出口を有する円筒管の流体導入口近傍に送気管を、そして円筒管の流体導入口側内部に旋回流発生手段を、さらに円筒管の流体排出口側に気液混合手段を設けた気液混合装置がある（特許文献１）。こうした気液混合装置１（図６）では、送気管２から吐出された空気とともに円筒管３の内部に導入された流体（排水）が、旋回流発生手段４で旋回流となって円筒管３の内部を通流する。旋回流となった排水は、円筒管３の内面近傍を螺旋状に流体排出口５に向けて通流し、その一方、送気管２からの空気は、円筒管３の中心軸近傍を流体排出口に向けて流通する。かくして、排水は円筒管３の内面の気液混合手段６（撹拌突起）で撹拌されて気液が混合する。なお本明細書では、流体とは液体をいうものとする。
【特許文献１】特開２００１―６２２６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
気液混合装置１では、流体（排水）に旋回流を生じさせて、円筒管３の内面の気液混合手段６の近傍には流体だけを通流させ、円筒管３の内部の中心軸近傍には空気だけを通流させるものといえる。気液混合装置１では、円筒管３の中心軸寄りの領域を流体（排水）がある程度通流する可能性があるが、気液混合手段６で生じたマイクロバブルの作用で円筒管３の中心軸寄りの領域を通流する流体中においても気液を混合することができる。
【０００５】
しかしながら、気液の混合ではなく排水中の粒状物を微細化しようとすると、気液混合装置１では生じない問題、すなわち、円筒管３の中心軸寄りの領域を通流する流体中の粒状物を破砕しにくいという問題が生じる（粒状物の破砕が円筒管３内の流通領域に依存するという問題が生じる）。また、円筒管３の内部を旋回しながら通流する流体中では、流体よりも比重が大きい粒状物は円筒管３の内面近傍を通流するが、流体よりも比重が小さい粒状物は、円筒管３の中心軸に寄った領域を通流して破砕されにくいという問題が生じる。
【０００６】
また、旋回流発生手段４を備えた円柱体７が流体導入口側内部に位置づけられる一方、気液混合手段６が設けられた部分には円柱体７が位置づけられていないため、流路の断面積は、流体導入口側の円柱体７が配置された部分の流路の断面積より広くなっている。そのため、気液混合手段６が設けられた部分では、円柱体７が配置された部分よりも、流体の流速が中心軸方向および旋回方向において遅くなってしまい、排水は、気液混合手段６で破砕されない円筒管３の内部の中心軸近傍をより多く通流するようになる。つまり、マイクロバブルによる気液混合では問題とならないことが、粒状物の微細化では問題となるのである。
【０００７】
そこで、本発明は、流体（排水）中に気体を吐出することで生じる旋回流によって排水中の粒状物を充分破砕することができて（排水中の粒状物の微細化が流路内における流通領域に依存することを改善できて）、また粒状物の微細化が粒状物の比重に依存することを改善できて、さらに装置が有する流路の断面積の変化を少なくすることで粒状物の微細化および可溶化をより促進することができる粒状物微細化装置の実現を目的とした。また好ましくは、粒状物の分解を促進するバクテリアの生息に適した粒状物微細化装置の実現を目的とした。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明に係る粒状物微細化装置は、旋回流発生部、破砕部、および柱体を備えた柱状管形状をなす本体部、並びに送気部を有する粒状物微細化装置において、本体部の流体導入口側には旋回流発生部を、そして旋回流発生部と本体部の流体排出口との間には破砕部を、それぞれ位置づけるとともに、本体部の内部には、流体導入口側から流体排出口側にわたって柱体を位置づけて、本体部内面と柱体表面の間に流路を形成するようになっている。そして、送気部が、送気装置から供給された気体を吐出することで、送気部近傍の流体を本体部の流体導入口から本体部の内部に導入するとともに、旋回流発生部によって流体に旋回流を生じさせることで、本体部に導入された流体が本体部内面と柱体表面の間の流路を通流するようになっている。かくして該粒状物微細化装置は、粒状物の微細化の、流通領域への依存性および粒状物の比重に対する依存性を改善することができる。もちろん流路の断面積の変化も少なくできる（請求項１）。
【０００９】
また破砕部は複数段に連結された破砕翼部で形成され、破砕翼部は流路側に突出した破砕手段を有することで、流路を通流する排水中の粒状物を充分破砕することができ、粒状物の可溶化を促進することができる（請求項２）。
また破砕手段は、破砕板とこの破砕板に形成された複数の切り欠き部を有して、複数の破砕突起部を備えることで、流路を通流する排水を充分破砕することができ、排水中に含まれる粒状物の微細化を促進することができる（請求項３）。
【００１０】
また柱体の中心軸が本体部の中心軸上に位置づけられていれば、中心軸方向における流路の断面形状が、本体部の放射方向の何れの領域においても均一になって、旋回流となった排水中に含まれる粒状物を均一に破砕することができる（請求項４）。
また本体部および柱体の双方または何れか一方が、円形状または正多角形状の断面形状を有していれば、旋回流となった排水の通流を円滑にすることができる（請求項５）。
【００１１】
さらに、破砕手段および柱体の何れか一方若しくは双方が多孔質のセラミックで形成されたものであれば、粒状物がセラミック表面の微細な凹凸に衝突して微細化が促進されて、また、セラミックの微細な孔が水質改善を促進するバクテリアの生息を助けて、排水の処理能力を高めることができる（請求項６）。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように、本発明の粒状物微細化装置によれば、排水中の粒状物の微細化が流通領域へ依存することを改善することができて、また上記微細化が粒状物の比重に依存することを改善することができて、粒状物の微細化および可溶化をより促進することができる。また、流路の断面積の変化を少なくすることができて、排水の破砕および粒状物の微細化および可溶化をより促進することができる。さらに、水質改善を促進するバクテリアの生息に適した、すなわち処理能力を長い期間にわたって良好に維持することができる粒状物微細化装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明に係る粒状物微細化装置の一実施形態を説明する。
【実施例】
【００１４】
図１〜図５に基づき、粒状物微細化装置１０を説明する。図１は、粒状物微細化装置１０の概略構成を示す図であり、粒状物微細化装置１０は、本体部１１および送気部２０を備えている。本体部１１は、例えば旋回流発生部３０に破砕部４０を連結して形成され、例えば外径４０ｍｍ、内径３０ｍｍの円柱形状の管体をなしている。ここで、本体部１１の流体導入口１２側には旋回流発生部３０が配置され、旋回流発生部３０と流体排出口１３との間には破砕部４０が配置されている。また、本体部１１は、流体導入口１２から流体排出口１３にわたって配置された例えば外径１２ｍｍの円柱形状の柱体５０を備えており、柱体５０は、その中心軸が本体部１１の中心軸１１ｘ上に位置づけられて、本体部１１の内面１１ａと柱体５０の表面（柱体の周面）５０ａの間に、流路１４が形成されている。送気部２０は、本体部１１の流体導入口１２側に連結されている。本体部１１は、例えば処理槽の排水中において、送気部２０が下方に、流体排出口１３が上方にそれぞれ位置づけられる。
【００１５】
次に送気部２０について説明する。
図１に示すように、送気部２０は、本体部１１より太い外径の円柱形状の管体をなす送気部管体２１を有している。送気部管体２１は、その一端２１ａ側が縮径して本体部１１の流体導入口１２近傍に連結されている。送気部管体２１の他端２１ｂ側の一部には、切り欠き部が設けられて、図示せぬ送気装置（例えばエアポンプ）から送気された気体（空気）を旋回流発生部３０に供給するための送気管２２（エルボ）を、送気部管体２１の内部に導入している。送気管２２は、送気装置から送気された気体を旋回流発生部３０に送気するようになっている。送気部管体２１は多孔質のセラミックで形成され、送気管２２は樹脂等で形成されている。
【００１６】
次に旋回流発生部３０について説明する。
図１に示すように、旋回流発生部３０は、円柱形状の管体をなす旋回流発生部本体３１と、略半円形状の２枚の旋回流発生翼３２ａおよび３２ｂを有しており、旋回流発生部３０の内面は、旋回流発生部３０において本体部１１の内面１１ａの一部を形成している。旋回流発生翼３２ａおよび３２ｂは、中心軸１１ｘを挟んで、相対する位置に位置づけられるとともに、図１中において、交差するように位置づけられている。
【００１７】
旋回流発生翼３２ａおよび３２ｂは、それらの外周３２ｃおよび３２ｄが長円の弧をなし（図２）、それぞれ中心軸１１ｘ方向に位置づけられて、旋回流発生部３０の内面に取り付けられるとともに、柱体５０を支持するようになっている（外周３２ｃおよび３２ｄは、旋回流発生部３０の内面状で約１８０度旋回するようになっている）。なお図２は、旋回流発生翼３２ａおよび３２ｂとそれらに支持された柱体５０を、旋回流発生部３０から中心軸１１ｘ方向に取り出して示した分解斜視図である。旋回流発生部本体３１、旋回流発生翼３２ａおよび３２ｂは、多孔質のセラミックで形成されている。
【００１８】
次に送気部２０と旋回流発生部３０との連結等について説明する。
旋回流発生部３０には、図１に示すように、本体部１１の流体導入口１２側に送気管２２を接続した送気管接続部２３が位置づけられている。送気管接続部２３は円柱形状の管体をなし、その中心軸が本体部１１の中心軸１１ｘ上に位置づけられ、またその一端側が本体部１１の流体導入口１２に、若干入り込むようになっており、略台形状の複数（例えば３〜４枚）の支持板２４で流体導入口１２側に連結されている。これら支持板２４は、本体部１１の中心軸１１ｘに対し放射状に位置づけられ、且つ支持板２４の表面が中心軸１１ｘと平行するようになっている（流体導入口１２に導入される流体の通流を妨げないようになっている）。送気管接続部２３および支持板２４は、多孔質のセラミックで形成されている。
【００１９】
次に破砕部４０について説明する。
図３に示すように破砕部４０は、６段重ねに連結された破砕翼部４０Ａ〜４０Ｆで形成されている（破砕翼部４０Ａは旋回流発生部３０直近に位置づけられ、破砕翼部４０Ｂ〜４０Ｆが流体排出口１３側に向けて順番に位置づけられている）。多孔質のセラミックで形成された破砕翼部４０Ａ〜４０Ｆは、図４に示すようにリング形状の円環体４１と、円環体４１内部に形成されてと突出した破砕板４２（破砕手段）を有している。破砕板４２には、平面視において等間隔で略円形の流路部孔４３が６箇所に形成され、これら流路部孔４３は、円環体４１の中心部に形成された中心部孔４４に連通している。かくして破砕板４２には、各流路部孔４３の間に破砕突起部４５が形成されて、破砕突起部４５の突起先端４５ａと柱体５０との間隙Ｐ（図３）が形成されるようになっている。
【００２０】
図３に示すように、破砕板４２は、円環体４１との境界部において円環体４１の厚さの約２分の１の厚さを有しているが、中心孔４４に向けその厚さが減少している。したがって、破砕翼部４０Ａ〜４０Ｆの各破砕板４２の間には、円環体４１の内面４１ａの内周を外径とする略円板リング形状の空隙４０Ａｇ〜４０Ｅｇが形成される。なお円環体４１の内面４１ａは、破砕部４０において、本体部１１の内面１１ａを形成している。
【００２１】
また、第１段、第３段目および第５段目の破砕翼部４０Ａ、４０Ｃおよび４０Ｅの各突起先端４５ａは、これらを結ぶ直線が中心軸１１ｘと平行するように位置づけられ、第２段、第４段目および第６段目の破砕翼部４０Ｂ、４０Ｄおよび４０Ｆの各突起先端４５ａも同様に位置づけられている。そして図５に示すように、中心軸１１ｘ方向から見て、破砕翼部４０Ａ、４０Ｃおよび４０Ｅの各突起先端４５ａのちょうど中間に破砕翼部４０Ｂ、４０Ｄおよび４０Ｆの各突起先端４５ａが位置づけられている（図５は、粒状物微細化装置１０の平面図である）。このように配列された破砕翼部４０Ａ〜４０Ｆの各突起先端４５ａは、これらを螺旋形状の曲線で結ぶことができて、破砕翼部４０Ａ〜４０Ｆの各流路部孔４３の中心部を結ぶ曲線も螺旋形状の曲線で結ぶことができるから、破砕部４０には、柱体５０の周囲に各流路部孔４３による螺旋形状の流路が形成される。もちろんこの流路は、円板リング形状の空隙４０Ａｇ〜４０Ｅｇを貫くように形成される。
【００２２】
このような比較的複雑な流路であっても、同一の形材等で形成された破砕翼部４０Ａ〜４０Ｆを連結することで容易に形成することができるから、形材等のコスト等（破砕部４０のコスト等）を低減できる。もちろん破砕翼部４０Ａ〜４０Ｆを一体に形成して破砕部４０としてもよい。
なお、図２に例示した旋回流発生翼３２ａおよび３２によって生じる排水の旋回流（曲線Ｆ）が、旋回しながら破砕部４０を通流することができるものであれば、破砕翼部４０Ａ〜４０Ｆの各突起先端４５ａの配列は、図５の例に限定されない。
【００２３】
次に、粒状物微細化装置１０による排水中の粒状物の微細化について説明する。
粒状物微細化装置１０は、処理槽（排水中）に設置される。もちろん、粒状物微細化装置１０は、排水中に水没するように設置され、且つ本体部１１の中心軸１１ｘを処理槽の中心部に位置づけることが望ましい。
こうして処理槽内に設置された粒状物微細化装置１０の送気部２０にエアポンプ（図示せず）で気体（空気）を送気すると、送気管接続部２３から、本体部１１の流体導入口１２へと気体が吐出されて、送気管接続部２３から旋回流発生部３０に向かう負圧が生じる。そうすると、送気部２０内および本体部１１の流体導入口１２近傍の排水が、上記負圧によって気体とともに本体部１１の流体導入口１２から流体排出口１３へ向け通流する（もちろん、送気部管体２１には、排水が流入する。他端２１ｂからも排水が流入する）。
【００２４】
送気管接続部２３近傍では、排水は、吐出された気体とともに、ほとんど中心軸１１ｘ方向の速度成分だけを有して旋回流発生部３０に流入する。こうして旋回流発生部３０に流入した排水には、旋回流発生翼３２ａおよび３２ｂによって、例えば右ねじ方向の旋回流が生じる（中心軸１１ｘ方向の速度成分の一部が旋回方向の速度成分に変換される）。旋回流発生部３０は、もちろん旋回流発生翼３２ａおよび３２ｂの外周３２ｃおよび３２ｄが形成する螺旋形状で排水に旋回を与えることになる。なお、図２中の曲線Ｆは、旋回流発生翼３２ａおよび３２によって生じる旋回流を例示したものである。
【００２５】
こうして旋回流となった排水が破砕部４０に流入する。破砕部４０では、排水は、円板リング形状の空隙４０Ａｇ〜４０Ｅｇと、これらを貫くように連通している破砕翼部４０Ａ〜４０Ｆの各流路部孔４３と、柱体５０と破砕突起部４５の突起先端４５ａとの間隙Ｐを通流することになる。このとき排水は、破砕翼部４０Ａ〜４０Ｆの破砕板４２に衝突するとともに破砕突起部４５や突起先端４５ａで破砕されて、排水中に含まれる粒状物が微細化される。すなわち排水は破砕部４０を通流することで充分破砕され、排水中の粒状物が微細化されるのである。
【００２６】
こうして、粒状物微細化装置１０では、本体部１１の中心軸１１ｘ近傍を通流する排水が破砕されにくい（微細化されにくい）といった問題が改善されるとともに、流体よりも比重が小さい粒状物が円筒管の中心軸に寄った領域を通流して破砕されにくいという問題も改善される。もちろん、破砕部４０においても、本体部１１の内面１１ａ（破砕部４０では各円環体４１の内面４１ａ）と柱体５０との間に形成される流路１４は、断面積が変化しないから、破砕部４０を通流する排水の中心軸方向および旋回方向の流速減少を防ぐことができる。
【００２７】
また、旋回流の排水が衝突する破砕翼部４０Ａ〜Ｆの各破砕板４２は、旋回流発生部３０で生じた旋回流のピッチをより短くする作用を発揮する。その結果、各破砕板４２は、流体の中心軸１１ｘ方向の運動エネルギーを旋回流の運動エネルギーに変換して、旋回流の運動エネルギーを増加させる作用を発揮する。かくして、破砕部４０は、充分な破砕を実現することができる。また、破砕部４０では、排水中に含まれる粒状物が、多孔質のセラミックで形成されて表面に微細な凹凸を有する円環体４１と破砕板４２に衝突して、また同様に表面に微細な凹凸を有する柱体５０の表面に衝突して、粒状物の微細化が促進され可溶化速度が速くなる。したがって、粒状物微細化装置１０を用いれば、粒状物の微細化・可溶化が促進され、バクテリアによる分解が速くなり、処理槽に流入する排水を短時間で高い水質基準に処理し排水が可能となるため処理槽を小型化できる。
【００２８】
さらに、粒状物微細化装置１０では、多孔質のセラミックで形成された破砕板４２および柱体５０等には、その微細な孔の内部に粒状物を分解処理するバクテリアが生息することができて、排水の処理能力が向上する。
なお、本発明に係る粒状物微細化装置は、その技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変形して次実施することができ、上述した実施例に限定されるものではない。例えば、破砕翼部の段数は、上述した実施例に限定されないし、また各突起先端４５ａを結ぶ曲線で形成される螺旋形状の形成の仕方も、上述した実施例に限定されるものではない。また本体部および柱体の双方または何れか一方が、円形状または正多角形状の断面形状（例えば正六角形や正八角形）を有するものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係る粒状物微細化装置の一実施例における断面概略構成図である。
【図２】図１の粒状物微細化装置において、旋回流発生部から、旋回流発生翼とそれらに支持された柱体を、中心軸方向に取り出したときの分解斜視図である。
【図３】図１の粒状物微細化装置の破砕部の断面概略構成を示す図である。
【図４】図３の破砕部を構成する破砕翼部の平面および側面の概略構成を示す図である。
【図５】図１に示す粒状物微細化装置の平面概略構成を示すとともに、破砕部における各破砕突起部の配列例を示す図である。
【図６】従来の粒状物微細化装置（気液混合装置）の断面概略構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０  粒状物微細化装置
１１  本体部
１１ａ  本体部内面
１２  流体導入口
１３  流体排出口
１４  流路
２０  送気部
３０  旋回流発生部
４０  破砕部
４０Ａ〜４０Ｆ  破砕翼部
４２  破砕板
４３  流路部孔（切り欠き部）
４５  破砕突起部（破砕手段）
５０  柱体
５０ａ  柱体表面
【図１】
2009279502.tif 000003
【図２】
2009279502.tif 000004
【図３】
2009279502.tif 000005
【図４】
2009279502.tif 000006
【図５】
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【図６】
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