JPH0347918B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は有機および／または無機の汚染物質を
含有する液状媒体の処理方法および装置に関する
ものである。特に本発明はこのような汚染物質を
含有する液状媒体中に浸漬させた多孔質拡散素子
を洗浄する方法および装置に関するものである。

例えば家庭下水および工場排水を含む廃棄液状
媒体の曝気は古くからの技術である。家庭下水の
液体の曝気を含む活性汚泥法は約60年も長く採用
されてきている。

このような曝気法により処理される液状媒体は
共通して有機および／または無機の汚染物質、例
えば水の硬度に関連する比較的溶解しにくい塩、
およびスケール、あかの形成に寄与する生体およ
び非生体の有機残滓を含有する。浸漬させた曝気
装置によるこれら媒体を曝気する際にこれら汚染
物質がこのような装置の酸素を含有するガスを液
状媒体に釈放する点において徐々に汚染し、酸素
含有ガスを媒体中に釈放する開口を塞いだり変形
させたりして種々の好ましくない結果を生ずる。

このような汚染物質は曝気装置が面放出型の装
置である場合、例えば初期の活性汚泥処理装置に
おいて空気を下水に放出するのに使用されていた
平坦な多孔質セラミツク板の場合には曝気装置か
らのガス分布の均一性を乱す。更に或る環境にお
いては曝気装置から酸素含有ガスを所定の流量で
放出駆動するに必要な差圧が増加し、従つて曝気
装置により得られる酸素量、従つて酸素伝達率の
減少および／または所要の流量を維持するのに消
費される動力、従つて必要エネルギおよびコスト
の増加を招く。

これら汚染現象は自然に進行するため、曝気装
置を長期間使用している間に装置は確実に故障を
起すことになる。しかし下水処理装置の故障から
生ずる耐えがたい環境の認識から当業者に対して
解決法を見出すことの奨励がなされてきた。

汚染の問題は長年議論され、種々の方法によつ
て対処されたが、成功度はまちまちであつた。こ
の問題を論ずる文献および提案された解決法は
1930年代にも見られる。しかしこれら次々に出さ
れる出版物は問題の深刻さおよび真に満足のいく
解決法を見出すことの困難さを論じているだけで
ある。極く初期の段階では拡散素子を洗浄するた
め素子を曝気タンクから取外すことは人件費およ
び装置の停止による損失の点から不都合でありか
つ高くつくものであるという認識があつた。従つ
て曝気装置から取外さずに、またできればタンク
から液状媒体を排除することなしに曝気装置を所
定状態で洗浄するための満足のいく処理方法を開
発する種々の試みがなされた。

試みられた技術のうちの一つとして曝気装置を
作動させている間に塩素ガスを空気と混合させて
曝気装置に注入することがあつた。この方法は流
れの抵抗を減少し、素子の寿命を若干長くすると
いう点で或る程度の成功が得られた。しかしこの
方法の成功にはばらつきがあつた。

例えばR.B.ジヤクソン（Jackson）氏はWater
Works Sewerageの記事「塩素によつて拡散板
の開口を維持する方法」（1942年９月刊、第380〜
382頁）において、必要な時に応じて塩素を供給
することは或る期間においては作動を維持するの
に効果があるが、この後再び曝気タンクを排水
し、無能になつた拡散素子を酸含有の液体クレン
ザーで洗浄することが必要になることを報告して
いる。しかしジヤクソン氏は種々の装置において
所定位置洗浄にガス状洗浄剤を使用して実験した
多くの人達のうちの一人にすぎない。

しかしこの技術を完成させる試みにもかかわら
ず、多孔質拡散素子を具える大規模下水処理装置
に対しては一般的には容認されなかつた。

下水処理装置の設計者は小さな地域に使用され
る下水処理の池または潟のための管式拡散装置即
ち管式デフユーザに対しては熟知している。この
ような装置は小径のプラスチツク管の列を潟の底
に休止させるか底の上方に懸垂するかし、これら
管には長さに沿つて比較的長い間隔毎に小さい孔
またはスリツトを形成する。例えばラグーンエア
レーシヨン コーポレーシヨン（Lagoon
Aeratin Corporation）により商標名
「LASAIRE」で市販されている管式デフユーザ
は重くした内径約12.7mm（1/2インチ）の管の頂
部に沿つて約101.6mm（４インチ）毎に0.30mm
（0.012インチ）の直径の小さな孔を設けたもので
ある。他の市販されている管式デフユーザとして
は孔の代りにスリツトを形成してある。他の型式
としては上述の孔またはスリツトの代りに管璧に
小さな多孔質のセラミツクインサートを取付けた
剛性のあるプラスチツク管がある。衛生技師は、
このような管式デフユーザに塩化水素などの洗浄
ガスを酸素含有ガスに添加し、この場合ガスを
孔、スリツトまたは小セラミツクインサートにこ
れらを液状媒体の所定位置に浸漬させたままで強
制的に通過させ、有機および／または無機の汚染
物質の付着を除去するという洗浄が有効であるこ
とに気付いていること勿論である。

しかし管式デフユーザの定位置ガス洗浄の明ら
かな有効性、および大都市、大地域に一般的に使
用されているタンク式曝気装置に採用されている
多孔質面放出拡散素子の定位置洗浄の初期の試み
の長年の知識にもかかわらず、定位置ガス洗浄は
このような装置には一般的に採用されなかつた。
汚染の問題の性質および管式デフユーザの定位置
ガス洗浄に関連する技術が下水処理装置設計者に
長年利用されてきたという事実を考慮すると、定
位置ガス洗浄の問題が多孔質拡散素子を具えるタ
ンク式曝気装置を選択する上での判断の基準にな
つていたと考えられる。即ちタンク式曝気装置の
多孔質拡散素子の定位置洗浄の実際的、経済的お
よび信頼性のある技術が装置設計者および当業者
にとつて明らかでなかつたという事実から一般的
に使用される方法とはならなかつたと思われる。

更に装置のオペレータは、装置からユニツトを
取出し、タンクを排水し、消火用ホース等で先ず
タンクを次いで汚染された拡散素子を洗浄し、タ
ンクから何トンもする素子群を取外し、洗浄工場
に輸送し、酸および／または苛性の溶解洗浄を施
し、乾燥し、高い温度で再び焼成し、再焼成工程
で亀裂または歪みにより不良品にならざるを得な
かつた相当多数の素子を交換し、破損したガスケ
ツト材料をホルダから取外し、新しいガスケツト
を取付けるとともに素子を再配置し、拡散素子を
ホルダに保持する手段を再び締付け、タンクに再
び液状媒体を充填し、作動を再開するというやつ
かいな作業をいやがらずに行うことも定位置洗浄
が採用されなかつた原因であると思われる。

更に1980年９月15日に完成したDaniel H.
Houck氏およびArthur G.Boon氏による
「Survey and Evaluation of Fine Bubble
Dome Diffuser Aeration」という題名の研究論
文も定位置洗浄が採用されていないことを証明し
ている。彼等は設計、作動手順、米国における実
施および保守の方法、ならびに微細気泡デフユー
ザを具える海外の活性汚泥処理装置に対して深い
考察を行うとともに汚染の問題および洗浄方法を
研究した。定期的な洗浄を必要とする装置はいず
れも所定ガス洗浄を採用してないことを報告して
いる。セラミツク拡散素子に使用されている洗浄
方法としては、再焼成、洗浄水およびスチームと
組合せた酸洗、超音波洗浄、手によるブラツシン
グ等がある。この研究によれば再焼成のコスト高
および経済的な妥当性における制限についての詳
細な情報および観察も得られた。それにもかかわ
らず確立された有効性を基礎に再焼成および／ま
たは酸洗を使用することが推奨されてきた。しか
しこの研究はスケール、特に炭酸カルシウムに汚
染されたセラミツク拡散素子を酸洗によつては適
切に洗浄せず、適切な洗浄には拡散素子を再焼成
すべきであると発表している。

多孔質拡散素子を有するタンク装置に適当な定
位置ガス洗浄に対する必要性は40年以上も存在し
ている。しかし上述の装置を停止し、時間が長く
かかり、めんどうで、しかも費用がかかる方法を
容認し、奨励しさえもするという装置設計者、オ
ペレータ、および行政職員の意識によつて問題点
の解決法は実際上明らかにされなかつた。

従つて本発明はこの必要性を満足する液状媒体
処理方法および装置を得るにある。

本発明は従来技術と同様に液状媒体に浸漬させ
た拡散素子に処理ガスを通過させる。媒体および
処理ガス中の汚染物質は素子の表面、特に液状媒
体に隣接する表面に有機および／または無機の堆
積物を形成する傾向を有する。満足のいく従来の
試みと同様に洗浄ガスを単独または処理ガスと混
合させて素子に通過させる。洗浄ガス、または洗
浄ガスと処理ガスとの混合ガスは上述の堆積物に
対して破壊性があり、堆積物を溶解および／また
は剥離させる傾向を有するものとする。

本発明によれば洗浄ガスを連続的に導入するこ
とも含めて十分な頻度で導入し、所定量を越える
汚染物質の堆積の進行を防止する。汚染度は、例
えば素子の初期の基準条件に対する動水圧または
平均気泡釈放圧力の増加レベルによつて規定する
ことができる。例えば基準条件を越えて素子の動
水圧レベルが有効ガス放出面の９×10²cm²（１ft
^２）当り5.4×10⁴cm³／min.（2SCFM）の流量のと
き水柱約635mm（25インチ）、好適には約381.0mm
（15インチ）、より好適には約177.8mm（７インチ）
以上の圧力増加を制限するため、洗浄ガスを十分
な頻度および十分な量で供給する。代案として基
準条件を越えて平均気泡釈放圧力が水柱圧約635
mm（25インチ）、好適には約381.0mm（15インチ）、
より好適には約177.8mm（７インチ）以上の圧力
増加を制限するため洗浄ガスを十分な頻度および
十分な量で供給する。

洗浄ガスは、浸漬部分を有し、この浸漬部分に
複数個の流量調整手段を設けたガス分配ネツトワ
ークを経て素子に供給する。流量調整手段は寸法
決めまたは調整を行つた複数個の各プレナムに洗
浄ガスを単独でまたは処理ガスと混合させてほぼ
同量だけ供給するようにし、各プレナムを１個ま
たはそれ以上の拡散素子に直接あるいは間接的に
接続し、これにより各プレナムがほぼ同量のガス
を拡散素子に供給することができるようにする。

処理ガスは単独でまたは洗浄ガスと混合させ
て、少なくとも約30日、好適には約90日、より好
適には約365日の総日数よりなる作動サイクルの
期間中に拡散素子から放出させる。このサイクル
の期間中洗浄ガスを十分な頻度および十分な量で
供給して動水圧および／または平均気泡釈放圧力
を上述のレベルまたはそれ以下に維持することに
よつて汚染を制限する（遅延、防止および／また
は除去作用を含む）。

本発明液状媒体処理装置の実施例においては、
タンクにガス分配ネツトワークを設ける。このよ
うな装置にはネツトワークに処理ガスを導入し、
また洗浄ガスを定期的に単独でまたは処理ガスと
混合させて導入する導入手段を設ける。また上述
のガスを所定の流量で受容しまた放出するため複
数個の流量調整手段をネツトワークの浸漬部分に
配置する。更に装置に複数個の多孔質面放出拡散
素子を設け、これら素子は互いに密集離間した多
数の微細な孔を具える部材とし、これら孔がガス
を放出する通路をなし、これら通路に有機およ
び／または無機の汚染物質が堆積することによつ
て基準条件よりも動水圧が増加することになる。
各拡散素子を個別のプレナムを経て、各プレナム
の上流域の個別の流量調整手段に接続する。

以下に図面につき本発明の実施例を示すが、本
発明はこれらに限定することなく種々の変更を加
えることができる。

理論的考察 ガスを拡散素子のガス放出通路に通過させ、液
状媒体に発泡させるためには、通路の流出端部に
おける液体の圧力に比較して通路の流入端部にお
けるガスの圧力を相当高くしなければならない。
この差圧は圧力損失と称される。

圧力損失の大部分は気泡が形成される位置にお
ける液体の表面張力であり、これがガスに加える
力に関与する。更に通路におけるガス流に対する
摩擦抵抗も素子に加わる総圧力損失に若干関与す
る。

圧力損失における表面張力による成分の大きさ
は、気泡が形成される位置における通路の有効水
力半径に反比例する。従つて圧力損失における表
面張力成分は通路が細くなるにつれて大きくなる
また太くなるにつれて小さくなる傾向を有する。

圧力損失における摩擦抵抗成分は孔の直径に反
比例する。従つてこの成分は孔が小さくなるにつ
れて大きくなり、孔が大きくなるにつれて小さく
なる傾向を有する。

更に通路における圧力損失は通路を通過するガ
ス流によつても影響を受ける。表面張力は多孔質
素子にとつて一般的な流量では流れによつてそれ
程影響されないが、摩擦抵抗は流量に直接関係す
る。従つて通路における流量の増減は総圧力損失
を増減させる。

拡散素子が新品の場合、流量、温度、ガス粘
性、大気圧、湿度が所定の条件では所定のガスま
たは混合ガスに対して特定の圧力損失を示すとと
もに所定の圧力損失では特定の流量になる。拡散
素子の圧力／流量特性は動水圧で表現されること
がよくある。素子の圧力損失および動水圧は素子
全体にわたり多くの個別の通路を通過する異なる
流れの合成の結果を示す。

各拡散素子間の圧力／流量特性は大きく変動す
る。或る素子の個別の孔もそれぞれ通路または孔
の形状、寸法および水力半径が異なることによつ
て圧力／流量特性が異なる。技術状況を考慮する
と、ほぼ同一の圧力／流量特性を示す拡散素子を
何百、何千個も製造するのは困難である。更に汚
染物質を含有する液状媒体に素子を使用する場
合、汚染物質は通路または孔の入口、内部、出口
またはそのいずれかの組合の部分に詰まり、孔の
直径および／または有効水力半径を減少させ、素
子の圧力／流量関係に影響を与える。従つて他の
すべての要因が等しくても、汚染物質が所定圧力
での流量を減少させ、または所定流量を維持する
に必要な圧力を増加させることがある。

次に本発明の作用および本発明により得られる
利点を示す理論的な説明を行う。素子が新品であ
る場合には素子を通過するガス流は摩擦抵抗およ
び表面張力の合成抵抗が最少の孔に優先的に指向
するものである。従つて摩擦抵抗および表面張力
の合成抵抗がより高い他の孔は作用が少なく、少
なくとも一時的に不作用状態になることもある。
この理論によれば使用しているまたは最も作用し
ている孔に汚染物質の堆積によつて詰まりを生じ
始めると、流量が減少する。流量を維持するため
装置の作動圧力を増加させる場合、初期に作用し
または最もよく作用していた相当多くの孔が詰ま
り、遂に高い圧力損失のために作用が少なかつた
孔が増加圧力によりガスを透過することができる
ようになる。やがてこの初期に作用が少なかつた
孔も詰まり始める。再び装置の圧力を増加させる
と一層高い圧力損失のために作用の少なかつた他
の孔が作用状態になる。このようにして目詰りの
進行および流量を維持するための圧力増加によつ
て拡散素子の利用可能な孔の大部分が詰まつてし
まう事態に至ることが予想される。素子の作動履
歴のこの段階で普通の方法で定位置洗浄を行う場
合、素子の目詰りの悪化によつて洗浄ガスは極く
僅かな孔、例えば最も遅く作用し始めた小さい孔
および洗浄を開始したとき完全には阻止されなか
つた若干の大き目の孔を通過するにすぎない。

この理論によれば上述の僅かな孔を洗浄ガスが
通過し、孔の堆積物が減少したとき、これらの通
路または孔を通過する流量が急速に増加すること
になる。この流量増加により素子の流入面におけ
るガス圧を減少し、洗浄ガスを他の詰つている孔
または目詰りの結果洗浄された少数の通路よりも
流れに対する抵抗が大きい孔に転向させる。この
ようにして流入面における圧力は低下し、多くの
詰つた通路における摩擦抵抗および表面張力によ
る作用に打ち勝つことができなくなる。この理論
が正しければ、洗浄に限界があり、洗浄効果がな
かつた通路または孔は、最初に詰まり始め、所定
の装置の作動圧力で最大の流量を通過させる潜在
能力があり、従つて洗浄によつて動力を節約でき
る最大の潜在能力があつた孔であるということに
なる。

上述の理論が正しければ、なぜ拡散素子が定位
置洗浄によつて初期レベルの圧力損失に回復でき
ないことがよくあるのかの説明がつく。この不成
功は不適当な量の洗浄ガスを使用したことにも原
因があるかもしれない。また場合によつて各拡散
素子または拡散素子のグループに個別の流量調整
手段を設けないことによつて失敗を生ずることも
ある。このような場合、洗浄ガスは初期に詰りを
生じた拡散素子よりも最後に使用状態になつた拡
散素子に流路を見出して通過し、従つて洗浄ガス
を供給することによつては装置を初期条件または
初期能力の回復を得ることができなくなる。

本発明によれば素子の作動履歴の比較的早い時
期に十分な頻度でおよび／または各素子につき個
別の流量調整装置を設けて洗浄ガスを供給するこ
とにより上述の欠点を克服する。

多数の技術および装置を使用することによつて
洗浄の頻度を遅らせることの悪影響を減少し、ま
た本発明による洗浄効果を向上することができ
る。このような技術としては以下のようなものが
ある（ただしこれらに限定するものではない）。
拡散装置に拡散素子をグループとして設け、これ
ら素子群を個別に他の群とは独立的に洗浄する；
上述の１個のグループにおける拡散素子を洗浄中
に他のグループのものより高い流量および／また
は差圧により作動させる手段を設ける；空気流量
が少なく作動する素子に比較的高いプレナム圧力
に供給し、空気流量が多く作動する素子に比較的
低いプレナム圧力を供給する流量制御手段を拡散
素子に設ける；液状媒体と拡散素子との境界面に
おける表面張力を一時的に低下させる；動水圧お
よび／または平均気泡釈放圧力が比較的低い状態
で拡散素子が作動している間にガス洗浄を始め
る；処理ガスに対する需要のピーク、例えば活性
汚泥処理装置における季節変動ピークを生ずる負
荷変動を生ずる前に洗浄を開始する；装置のタン
ク内の液面レベルを操作する手段を設ける。

次に図面につき本発明の実施例を説明する。

本発明は生物学的排水処理のための曝気装置に
使用されるのが最も一般的であるが、生物学的汚
染物質および非生物学的汚染物質の有無に関わら
ず水性液体または非水性液体の処理に使用するこ
とができる。

本発明に使用する洗浄ガスは汚染物質に対して
破壊性のあるガスであればいかなるものでもよ
い。

本発明の好適な実施例によれば、処理ガスを酸
素含有ガス、特に空気とし、洗浄ガスを塩化水素
ガス（HCl）とし、液状媒体を家庭下水を含む汚
水とし、処理設備をタンク式活性汚泥処理装置と
する。

典型的な下水処理装置の作業において、汚染物
質の無制限の堆積により拡散素子の流入および／
または流出表面で測つた動水圧または平均気泡釈
放圧力が大きく増加し、またはその双方の圧力の
大きな増加を生ずる。例えば拡散素子のガス流出
面に集中する汚染物質の堆積が多い場合、流出面
で測つた素子の動水圧および平均気泡釈放圧力が
大幅に増加するとともに、流入面における気泡釈
放圧力に変化がなくなる。これに対し、拡散素子
のガス流入面に集中する汚染物質の堆積が少ない
場合、これら流入面における平均気泡釈放圧力の
増加は適度となり、素子の流出面における気泡釈
放圧力には変化がなく、また素子に加わる動水圧
の増加は動水圧測定法の経験的誤差範囲内であ
り、従つて実際上の感覚では感知できない程度で
ある。しかし流入面に集中する汚染物質の堆積が
多い場合には、流出面における気泡釈放圧力の増
加が測定できない程度であつたとしても、流入面
においては動水圧および気泡釈放圧力の感知しう
る測定可能な増加を生ずる。

本発明によれば拡散素子における汚染物質の堆
積を制限するよう洗浄ガスを導入する。この制限
においては、このような堆積物の形成を防止若し
くは遅らせる作用、または堆積物の一部をときど
き除去する作用があり、これにより拡散素子の汚
染度を制御する。従つて、例えば感知できる程度
のいかなる堆積の形成をも防止するため頻繁に洗
浄ガスを供給することができ、この場合動水圧お
よび平均気泡釈放圧力のいずれの増加も認められ
ないようにすることができる。他の制限の実施例
としては、拡散素子の感知できる程度の汚染物質
堆積を完全に防止するには十分ではないが、有機
性のまたは他の性質の汚染物質の成長を抑制し、
従つて素子の動水圧および／または平均気泡釈放
圧力を長い作動サイクルにわたり上述の範囲内に
維持するのに十分である頻度で洗浄ガスを使用す
る処理方法がある。更に異なる時間および異なる
条件の下で或る装置を上述の作動モードのいずれ
か、即ち防止モードまたは遅延モードまたは除去
モードで作動させることができる。

防止モード、遅延モードまたは除去モードのい
ずれで作動させるにせよ、洗浄ガスを連続的にま
たは周期的な時間間隔を含めて間欠的に供給する
ことができる。例えば長い作動サイクルにわたり
ほぼ連続的に洗浄ガスを供給し、次いで何らかの
理由で液状媒体または処理ガスにおける汚染物質
濃度が減少したとき、または処理条件が汚染物質
の堆積に適さなくなつたときに洗浄ガスの供給を
中断したり、間欠的に行つたりすることができ
る。また逆に通常１回またはそれ以上の作動サイ
クルの期間中に間欠的に洗浄ガスを導入する型式
の装置において、例えば季節的な要因等で液状媒
体または処理ガス中の汚染物質の濃度が異常に高
いレベルに増加したときには、ときどき連続的に
洗浄することができる。このことは動水圧およ
び／または平均気泡釈放圧力の増加が顕著になる
前に洗浄ガスを連続的に供給するのが有利である
ことがわかつている一つの例である。更に復炭作
用を行うのに装置を使用しているときには、洗浄
ガスを連続的に供給することができる。連続洗浄
に好適なガスは塩化水素ガスである。

しかし汚染が所定程度まで進行する時期に至つ
たときまたはその前に間欠的に洗浄ガスを供給す
るか、洗浄ガスの連続供給を開始するのが好適で
ある。洗浄を開始する基準となる汚染度は例えば
素子の本来の基準条件に対する増加した動水圧ま
たは平均気泡釈放圧力のレベルで規定することが
できる。しかし洗浄ガスの供給を拡散素子の動水
圧および／または平均気泡釈放圧力の測定可能な
増加を生ずるに十分な汚染状態に至るまで待つこ
とを意味するものではない。実際、洗浄ガスを間
欠的にではあるが頻度を十分多くして供給し、動
水圧および／または平均気泡釈放圧力が基準条件
以上に増加しないよう、または極く僅かしか増加
しないようにすることができる。更に洗浄ガスを
間欠的にしかも頻度を多くして供給する装置にお
いて、利用可能な圧力測定装置は、洗浄ガスを供
給する時点間の汚染物質堆積に起因する極く僅か
な圧力増加を測定するに十分な程度に精密なもの
でなくてもよい。

多くの下水処理装置の最も典型的な作動モード
は、おそらく感知できる程度の拡散素子の目詰り
が洗浄ガスの供給時点間に生じないように処理を
行うことであろう。例えばこのような目詰りは素
子の動水圧および／または平均気泡釈放圧力に測
定可能な程度の増加を生じる点において進行す
る。基準条件以上の動水圧の増加は、素子の有効
ガス放出面の９×10²cm²（１ft²）当り5.4×10⁴
cm³／min.（2SCFM）の放出量において、水柱圧が
少なくとも約5.08mm（0.2インチ）、または約12.7
mm（0.5インチ）、または約17.78mm（0.7インチ）
とすることができる。基準条件以上の平均気泡釈
放圧力の増加は水柱圧で少なくとも約5.08mm
（0.2インチ）、または約12.7mm（0.5インチ）、また
は約17.78mm（0.7インチ）とすることができる。

間欠モードで作動するとき、素子の動水圧レベ
ルが基準条件よりも有効ガス放出面の９×10²cm²
（１ft²）当り5.4×10⁴cm³／min.（2SCFM）の放出
量において、水柱圧で約635mm（25インチ）、また
は好適には約381mm（15インチ）、または更に好適
には約177.8mm（７インチ）に等しい量だけ多く
なつた時点またはその時点以前にガス洗浄を始め
ることができる。代案として、平均気泡釈放圧力
が基準条件よりも水柱圧にして約635mm（25イン
チ）、または好適には約381mm（15インチ）、また
は更に好適には約177.8mm（７インチ）だけ増加
したときに洗浄を開始することもできる。

洗浄の導入、即ち１回またはそれ以上の供給期
間中における洗浄ガスの供給は、従来の基準条件
時と洗浄開始時との間の汚染により生ずる動水圧
または平均気泡釈放圧力のいかなる増加をも所定
の最小値に減少させることで規定される十分な洗
浄を行う程度に多量に供給する。例えば動水圧の
減少が水柱圧で少なくとも約7.62mm（0.3イン
チ）、好適には約12.70mm（0.5インチ）、更に好適
には約20.32mm（0.8インチ）に対応する値になる
まで洗浄ガスを導入する。代案として平均気泡釈
放圧力の減少が水柱圧で少なくとも約12.70mm
（0.5インチ）、好適には約20.32mm（0.8インチ）、
更に好適には約22.86mm（0.9インチ）に対応する
値になるまで洗浄ガスを導入する。

更に十分な量の洗浄ガスを十分な頻度で導入
し、拡散素子を液状媒体との接触状態から切離す
ことがなくおよび／または拡散素子を洗浄するガ
ス以外の技術を適用することなく、長い作動サイ
クルにわたり、拡散素子の液状媒体との接触状態
を維持するようにすると更に好適である。本発明
の目的は、このように接触を維持しおよび／また
は他の洗浄技術を使用しないことであり、この他
の洗浄技術としては、少なくとも約２年または３
年または５年またはそれ以上の素子の設計寿命の
年月を含めた年月の長い作動サイクル中に拡散素
子をそのホルダから取外すことがある。このこと
を念頭において、素子の動水圧または平均気泡釈
放圧力の基準条件以上の増加を水柱圧でゼロから
127.0mm（５インチ）に抑えるよう洗浄ガスを連
続的にまたは間欠的に供給することを十分考慮す
る。

実際に動水圧または気泡釈放圧力を測定するし
ないにかかわらず、洗浄ガスを間欠的にまたは連
続的に導入することができる。例えば汚染速度若
しくは汚染量に関係の深い、または汚染速度若し
くは汚染量を表わす変数または条件に応答して拡
散素子への洗浄ガスの導入を開始、維持、制御ま
たは停止して動水圧または平均気泡釈放圧力を上
述のレベルにまたはそれ以下に維持するようにす
ることができる。或る装置の液状媒体および洗浄
ガスによる作動経験から、素子の動水圧および／
または平均気泡釈放圧力における増加が上述のレ
ベル以上になるまで装置を処理ガスと液状媒体に
より作動させることができる最大日数を決定する
ことができる。更に経験から汚染物質の堆積を抑
制するために所定量の洗浄ガスを供給する時間間
隔を決定することができる。このような手持ちの
情報により、前回の洗浄時からの経過時間に基づ
いて定期的に洗浄を開始することができ、各洗浄
時において洗浄ガスの供給を経験から適正である
とわかつている期間にわたり行うことができる。

しかし、好適には素子の動水圧または平均気泡
釈放圧力を一層直接的に表わす条件に応答して洗
浄ガスの導入の開始、維持、制御または停止を行
う。例えば装置の背圧は素子の動水圧および／ま
たは気泡釈放圧力をよく表わし、間欠または連続
ガス洗浄の導入の基準として使用することができ
る。

上述の背圧の増減はコンプレツサ（ブロアを含
む）と流量調整手段（この手段を経て拡散素子に
供給を行う）との間の分配ネツトワークの導管に
おける圧力変化を測定することによつて検出する
ことができる。代案として拡散素子を通過するガ
スの流量が変化し、他のすべての条件が等しいか
または少なくとも等価であることに基づいて上述
の背圧の増加を検出することができる。更に素子
の汚染の進行につれて洗浄ガスの流量を同量に維
持するのに消費された付加動力量に基づいて背圧
の増減を検出することができる。

洗浄ガスは約10個から数百、数千の素子を配列
したグループに同時に供給するが、動水圧または
平均気泡釈放圧力の増加の上述の限界はこのよう
なグループの素子のすべてに適用する必要はな
い。或るグループのすべての素子のうちの大部分
のものが所定汚染度に達したときに洗浄を開始す
ることができる。しかし素子のうちの少数部分が
上述の限界値を越えるときを考慮から除外しよう
とするものではない。よつてこのようなグループ
の代表的な素子の動水圧若しくは平均気泡釈放圧
力に基づいて、またはグループにおけるすべての
素子の見積り平均条件に基づいて洗浄ガスの導入
を行うことができる。更に所定グループのすべて
の素子が同量の洗浄を受けるようにすることは重
要でない。実際処理中のグループに汚染度の異な
る素子が含まれている場合には、個々の素子の受
けるべき洗浄量が変化すること明らかであり、動
水圧または平均気泡釈放圧力の減少が素子毎に異
なるため素子のすべてを同程度までに洗浄する必
要がないこと明らかである。

本発明の特に好適な実施例によれば、洗浄中に
生ずる動水圧の減少は部分的に遅らせ、洗浄ガス
を通過させる拡散素子の孔の数をできるだけ増加
させることを目標にする。仮りに汚染された拡散
素子が洗浄され、また洗浄中には動水圧を維持し
たり、または変化させたりするのに他の手段を使
用しないと仮定する。更に汚染物質を洗浄過程で
動水圧の減少となつて表われるタイプと仮定す
る。この場合相当多くの目詰りを生じた孔が働け
る状態まで回復したとき、一層多くのガス量を容
易に透過させ、目詰りを起している他の孔にガス
を通過させるため素子の流入面で得られるガス圧
は減少し、従つて上述の他の詰つた孔は決して洗
浄されることはなく、またほんの一部しか洗浄効
果がないことになる。この欠点を回避するため本
発明は洗浄による動水圧の減少を部分的に遅延さ
せることに関連させて実施する。

本発明のこの特徴は動水圧または平均気泡釈放
圧力が基準条件よりも水柱圧で約635mm（25イン
チ）以上に増加したときに洗浄を開始する場合に
有益であり、特に基準条件よりも水柱圧で約381
mm（15インチ）、およびより好適には約177.8mm
（７インチ）以上になつたときに洗浄を開始する
場合一層有益である。この方法により拡散素子の
有効寿命を相当長くすることができる。

動水圧の減少を遅らせる手段としては、例えば
拡散素子の良好な洗浄を行うための洗浄サイクル
の少なくとも大部分にわたり以下のうちのいずれ
か１個またはそれ以上を任意の順序で行う。サイ
クルの一部にわたり素子に加わる動水圧を増加さ
せる；サイクルの一部にわたり素子に加わる動水
圧を一定に維持する；および／またはサイクルの
一部にわたり素子に加わる動水圧の減少速度を例
えば単なる洗浄による減少速度よりも遅い速度ま
で減少させる（他のすべての条件は同一または等
価であると仮定する）。

動水圧は、実際上、拡散素子の流入面における
ガス圧と素子の流出面における液状媒体の静水圧
の水頭との差であるため、ガス洗浄にかかわる動
水圧減少を遅らせることはガス圧または静水圧の
水頭またはその双方を制御することによつて行う
ことができる。

例えば洗浄中に拡散素子に大きな差圧を加える
ことができる。このことは素子のガス流入面に加
わる全ガス圧を、洗浄サイクルの少なくとも大部
分にわたり、装置におけるまた作動条件における
変化が洗浄ガスによる汚染物質の除去だけである
場合に供給されると思われる圧力以上に維持する
場合に得られる。高められた差圧を表わす全圧力
レベルの設定を洗浄ガス導入の開始前、または開
始時、または開始後にするかどうかにかかわら
ず、差圧の増加レベルは水柱圧で約12.7mm（0.5
インチ）、好適には25.4mm（１インチ）、より好適
には50.8mm（２インチ）にするのが一般的であ
る。

洗浄ガスを他のガスに混合させて供給し、この
場合個別のガスの全ガス圧に対する割合に無関係
に、供給するすべてのガスの全圧力が上述の差圧
の増加レベルを満足するようにする。洗浄ガスに
より素子から汚染物質を徐々に除去していくにつ
れて、他のすべての独立変数は同一であるとして
個々の素子を通過する量は増加し、動水圧は減少
する。しかし若干の変数を操作することによつて
動水圧の制御をする結果となつて、動水圧を一定
にしたり、または増加させたり、または他の場合
の速度よりも遅い速度で減少させたりすることが
できる。減少速度の低下を含めて動水圧の減少を
遅延させると洗浄効果がよくなる。これは即ち洗
浄ガスを多くの導管に、または長い時間にわた
る、またはその双方に対して利用できるためであ
る。この遅延は拡散素子にガスを送給するプレナ
ムの圧力を増加するか、および／または静水圧の
水頭を減少するかによつて実現することができ
る。

プレナム圧力を増加する技術であればいかなる
ものでも動水圧の減少の遅延に利用することがで
きる。好適な技術としては、コンプレツサ出力を
増加するおよび／または装置の弁を調整して、共
通空気導管を有する装置の洗浄すべき部分以外の
部分よりも洗浄すべき部分に送る空気流を多くす
ることがある。

更に静水圧の水頭を減少する技術であればいか
なるものでも動水圧の減少を遅らせることができ
る。例えばガスを導入するとともに、静水圧の水
頭を洗浄前の水頭よりも顕著に低くする。減少し
た静水圧の水頭で作動することには、洗浄ガスを
導入する期間中の少なくとも一部にわたり拡散素
子の浸漬量を減少することが含まれる。例えば処
理タンクにおける液状媒体のレベルを低下させる
か、または拡散素子をタンク内において液状媒体
から引上げるための持上手段に取付けてある場合
には、持上手段を使用して拡散素子の少なくとも
一部の媒体における浸漬位置を上昇させるかす
る。

洗浄中における動水圧減少の遅延は素子の流入
面に加わるガス圧と静水圧の水頭との組合せの制
御および調整により行うことができる。例えば、
装置の負荷の増加に起因する静水圧の水頭が上昇
している期間中に、圧力を十分高くして動水圧の
減少を遅らせる。

動水圧の減少を遅らせることにとつて有効であ
ることがわかつている他の技術としては、洗浄期
間中に液状またはガス状の表面活性剤を拡散素子
と液状媒体との境界面に供給するものがある。こ
のことにより洗浄を行つているユニツトへのガス
流は表面張力の減少により増加し、従つて多くの
素子に洗浄ガスが長い期間にわたり透過する。
HClはこの効果を有することがわかつている。

重要なことではないが、十分高い圧力を供給し
つつ、および／または十分な量の表面活性剤を拡
散素子と液状媒体の境界面に接触させ続けつつ、
洗浄ガスの約40％、好適には60％、より好適には
80％を放出することは洗浄を早める上で有益であ
る。

動水圧減少の遅延または同等の効果を生ずる上
述の技術のいずれも、ガス分配ネツトワークまた
は多槽式装置の個々のタンクおよび或るタンクの
拡散素子の一部を構成する拡散素子の個々のグル
ープを含めて任意の選択した部分に適用すること
ができる。

これまで本発明による処理の任意の部分での経
過を説明するために種々の圧力条件、例えば動水
圧、平均気泡釈放圧力、基準条件、装置の背圧等
を挙げてきた。しかし或る圧力値における異なる
多数の観測値を比較する必要があること勿論であ
り、この観測は同一のまたは等価の液状媒体中同
一レベルの浸漬度で同一量または等価量のガスを
放出する拡散素子につきなされなければならず、
または浸漬度、液体、および／またはガスに大き
な差がある場合にはこれらの差を補正するためデ
ータに適当な修正をしなければならない。更に動
水圧および装置の背圧は所定の基準量、例えば設
計され、製造され、据付けられた有効ガス放出面
の９×10²cm²（１ft²）当り5.4×10⁴cm³／min.
（2SCFM）の流量を放出するとき対応する数値圧
力で表現される。従つて動水圧または装置の背圧
に関する観測値またはデータを解釈するには補正
が必要になる。

所要に応じ、一部にはすべての装置が９×10²
cm²（１ft²）当り5.4×10⁴cm³／min.（2SCFM）の
ガス流量で作動しているわけではないという事
実、および９×10²cm²（１ftt²）当り5.4×10⁴cm³／
min.（2SCFM）のガス流量で作動するよう設計し
た装置でさえ異なる条件では種々の流量で作動す
るという事実からこのような補正に対する必要性
が生ずる。従つて例えば、任意の装置において、
基準条件以上の動水圧の増加を含めて装置の背圧
および動水圧の観測した条件を比較するため、素
子を通過する流量、ガスの濃度ならびに粘度、温
度、湿度、および気圧に基づいて当業者には周知
の計算によつて観測した動水圧を補正する必要が
ある。特に動水圧の観測条件を動水圧範囲の設定
に使用される９×10²cm²（１ft²）当り5.4×10⁴
cm³／min.（2SCFM）のときの量に対応する値に変
換することが必要になる。

他方適正な精度の流量測定装置を有する装置に
本発明を実施する場合、コンプレツサからの全ガ
ス量、ガスの粘度、温度、湿度、気圧、および他
の作動条件を記録することを含めて、動水圧の基
準条件に対応する量に計算することを減らすこと
ができ、都合がよい。従つて装置の作動条件およ
び流量の変動に応じて予備チエツクを導入して洗
浄を開始すべきかどうかを決定することができ
る。これら予備チエツクには基準条件において指
定される流量に装置を戻し、次に上述の他のデー
タを記録し、必要に応じて基準条件に等価な量に
観測した圧力を補正することが含まれる。

必要な精度を有する流量計は市販されており、
当該の装置の基準として採用されている温度、圧
力、湿度の条件における基準量（SCFM）に変換
するための変換表も数多く入手することができ
る。更に必要とされるデータ変換を行う、および
所要に応じ、プロセス制御装置を作動させる汎用
または専用のコンピユータを設けることができ、
またプログラムすることができること勿論であ
る。

９×10²cm²（１ftt²）当り5.4×10⁴cm³／min.
（2SCFM）の流量が動水圧および装置の圧力のた
めの基準量として都合がよく、多くの市販の装置
の拡散素子を通過する量として代表的であるが、
或る装置において本発明を導入して制御する基準
として１種またはそれ以上の異なる基準流量を採
用することができる。例えば９×10²cm²（１ft²）
当り5.4×10⁴cm³／min.（2SCFM）以外の異なる流
量用に装置および拡散素子を設計することがで
き、または９×10²cm²（１ft²）当り5.4×10⁴cm³／
min.（2SCFM）とは大幅に異なる１日平均流量で
延長した期間、例えば90日にわたり十分作動させ
ることもできる。洗浄を開始したり、制御するの
にこれら流量のうちのいずれかにおいて動水圧の
増加を使用することもできる。例えば動水圧の増
加が基準条件に比べて水柱圧で635mm（25インチ）
を越える前に洗浄を開始するように装置を作動さ
せることができる。この場合基準作動条件および
水柱圧635mm（25インチ）の条件は洗浄を開始す
る直前の90日間の装置を流れる１日平均流量に等
しい流量に対応する。基準流量の変化は装置の背
圧に対しても同様に行うことができる。

汚染物質の堆積量に対して供給すべき洗浄ガス
の量に関しては決つた原則はない。即ち洗浄ガス
が異なれば効果が異なり、また堆積物毎に洗浄ガ
スに対する反応性が異なるためである。しかし本
発明によれば当業者は種々の汚染物質の堆積物を
洗浄するための洗浄ガス量を決定することができ
る。一般的に本発明により使用する量は素子の動
水圧増加および／または平均気泡釈放圧力の増加
を減少するのに十分である。

洗浄ガス供給量および他のガスと混合させる場
合の洗浄ガス濃度は相当変化させることができ
る。しかし低い量または濃度では洗浄ガスを長い
期間にわたり供給しなければならず、高い量およ
び濃度によれば短期間で洗浄することができるこ
とがわかつている。しかし約８時間以内で洗浄を
行うことができる量と濃度で洗浄ガスを供給する
ことが好ましい。

洗浄ガスを処理ガスと混合させた場合の洗浄ガ
スの濃度は、混合ガス中の洗浄ガスのモル分数お
よび／または平衡濃度として表現され、この平衡
濃度は液体試料を媒体で飽和したときの結果とし
て定義する。しかし、拡散素子を作動させる液状
媒体が洗浄中に混合ガスで飽和状態にならなけれ
ばならないということを意味するものではない。
使用すべき濃度は種々の要因に基づいて選択する
ことができる。この要因としては液状媒体におけ
るガスの溶解度、堆積した汚染物質に対する洗浄
ガス水溶液の特定の破壊性、および電解液におけ
る合成溶液のイオン化度がある。水において酸性
溶液を形成する洗浄ガスの場合、溶解定数および
イオン化度は特に重要である。この場合PHならび
にガス相のモル分数および平衡濃度を測定および
定義の手段として使用することができる。

上述の適正限界は経験的に決定することができ
る。約100％の湿度および大気圧の下でHClと空
気との混合ガスを使用する試験では、混合ガスの
全モル数当りのモル分数が少なくとも約7.5×
10^-5、好適には1.3×10^-3、より好適には6.6×
10^-3が適正であることがわかつた。これらの値は
標準大気圧および標準温度での混合ガスの全体の
重量当りの平衡濃度が0.167、0.24および0.28にそ
れぞれ対応し、またPH値が0.7、0.5および0.5以下
の値に対応する。しかしPH平衡濃度が約３以下、
または約２以下、または約１以下の酸性ガスを使
用することもできる。汚水中の汚濁物質を新陳代
謝させる好気性および／または嫌気性の微生物を
使用する下水処理タンクに本発明を使用する場合
洗浄ガスの濃度および量はタンク中の微生物全体
の代謝作用に大きな悪影響を与えない量にすべき
である。

洗浄ガスに混合させて拡散素子に供給される他
のガス（供給されない場合もある）としては水蒸
気があり、この水蒸気は意図的に装置に添加する
場合もあるし、意図せずに混入する場合もある。
例えば水蒸気は装置に混入し、洗浄ガスと混合す
る。即ちこれは水蒸気は或る種の処理ガスの通常
の成分であるためである（例えば空気を処理ガス
として使用するときの空気の湿気）。この洗浄ガ
スおよび水蒸気は洗浄ガスを上述のネツトワーク
に導入する前または後に混合される。例えば洗浄
ガスを水に溶解させ、次いで処理ガスを水に通過
させて洗浄ガスと水蒸気を抽出し、この混合ガス
をネツトワークに導入する。他方市販のタンク式
曝気装置においてはネツトワークに多量の凝結し
た水が含まれることがよくあり、この水蒸気は曝
気用の空気中の成分として装置に混入したもので
ある。従つて洗浄ガスおよび水蒸気は、ネツトワ
ーク中にたまつた水蒸気と洗浄ガスまたは凝結し
た水に接触する前に形成された洗浄ガスおよび処
理ガスの混合ガスとの接触および混入の結果混合
される。更に凝結した水を多量に含むネツトワー
クに洗浄ガスを供給するとき、凝結した水のすべ
てまたはほとんどが装置から排除されるまで、ま
たは凝結した水が多量の洗浄ガスに吸収される若
しくは洗浄ガスによつてほぼ飽和されるまで最大
の洗浄効果は得られない。拡散素子において液状
媒体または処理ガスによる水の供給が容易に得ら
れない位置に汚染物質の堆積を生じた場合、洗浄
を促進する破壊性の水溶液を形成するため洗浄ガ
スに混入した水蒸気を供給することは有益であ
る。

処理ガスを供給するため、または処理ガスと洗
浄ガスの破壊性を有する混合ガスを連続的に若し
くは周期的に供給するために種々の手段を使用す
ることができる。処理ガスは例えば当業者には周
知の通常のコンプレツサまたはブロア、および装
置の全圧力または流量制御手段により供給するこ
とができる。洗浄ガスは、多量の加圧ガスを収容
する貯蔵タンクから普通の流量制御装置および流
量測定手段を経て供給する。処理ガスを液状媒体
に移送する手段に処理ガスを供給する手段に接続
することによつて所要の破壊性のある混合ガスを
形成することができる。処理ガスと洗浄ガスとの
混合および破壊性のある混合ガスの供給の開始を
自動制御するための装置を設けることができる。
本発明の好適な実施例によれば、分配ネツトワー
クに測定手段を設け、この測定手段を、必ずしも
ではないがタンクの浸漬部分に配置し、ネツトワ
ークまたは代表的な拡散素子を通過するガスの温
度、圧力、流量を十分な精度で測定し、拡散素子
にかかる動水圧を基準条件を越えて水柱圧で約
635mm（25インチ）、好適には約381mm（15イン
チ）、より好適には約177.8mm（７インチ）以上に
ならない範囲に維持するようにするとよい。

ガス分配ネツトワークは任意の適当な材料によ
り構成することができ、例えば金属製、樹脂の内
張りをした金属製、および剛性を有する樹脂製の
管により構成することができ、この樹脂製の管に
は補強したまたは補強していない熱塑性および熱
硬化性の樹脂管がある。しかし上述のネツトワー
クの合成樹脂材料により形成した部分を経て洗浄
ガスを拡散素子に供給するのが好適である。ネツ
トワークの他の部分は他の材料、例えば金属製の
導管および取付金具により形成することができ
る。本発明の好適な実施例によれば洗浄ガスをネ
ツトワークの浸漬位置において処理ガスと混合さ
せる。このことによりネツトワークの非浸漬部分
に金属導管を使用することができるようになり、
例えば液状媒体の表面の上方から液状媒体に処理
ガスを移送する下送管に金属導管を使用すること
ができる。好適にはガス分配ネツトワークの破壊
性のある混合ガスに触れる部分は耐酸性の合成重
合材料の内面を有する導管により構成する。好適
な重合材料の荷重支持壁を有する合成樹脂管を選
択した場合、約140.6Kg／cm²（2000psi）〜約
4218.4Kg／cm²（60000psi）の引張強さ、約2.8×
10³Kg／cm²（４×10⁴psi）〜約2.8×10⁵Kg／cm²（４
×10⁶psi）の曲げ強さ、約0.7Kg／cm²（10psi）〜
約70.3Kg／cm²（1000psi）のこわさを有するもの
とする（ただしASTM Ｄ−2412による）。好適
には導管壁を合成重合材料、例えば剛性のあるポ
リ塩化ビニル（PVC）、アクリロニトリル−ブタ
ジエン−スチレン（ABS）または他の適当な樹
脂材料により形成することができる。これらの材
料は流量調整手段および拡散素子ホルダの構造に
も使用することができ、使用するのが好適である
が、洗浄ガスに耐性を示すエラストマー材料を流
量調整手段または封鎖手段に使用することもでき
る。使用する材料は腐食、風雨、圧縮、および衝
撃に強いことを考慮して選択すべきである。必要
であれば膨張および収縮のために適当な装置を設
けることができる。

流量調整手段は拡散素子のホルダに一体にする
こともでき、別体にすることもできる。流量調整
手段の取付けはホルダの内外で行うことができる
が、最も都合のよいのはホルダ内で取付ける構成
である。本発明に使用する流量調整装置は任意の
型式のものでよく、例えば圧力応答特性を変化さ
せることができるものを含めて能動型および受動
型流量調整手段を使用することができる。例えば
圧力変化に指数関数的に応答する例えば固定オリ
フイスのような流量調整手段、または直線的に応
答する流量調整手段、例えば断面積に対する長さ
の比が大きい通路を使用することができる。更に
圧力変化に応答して断面積が変化する通路を使用
することもでき、このようなタイプとしては、弁
作用を行うもの、および一方向にのみ流れを通過
させることができるものがある。

拡散素子を適当なホルダにより支持することが
でき、これらホルダの各々は充満空間即ちプレナ
ム（以下に説明する）を少なくとも部分的に包囲
し、また支持表面を有し、この支持表面に拡散素
子の周面部分を保持手段および／または封鎖手段
（以下に説明する）により支持掛合させる。既知
の普及されているタイプのホルダには素子に貫通
したボルト孔にホルダのねじ山を掛合させること
によつて素子をホルダに取付けるもの、およびホ
ルダの周縁に素子を取付けるものがある。このう
ち後者のものが好適であり、このようなホルダお
よび素子を封鎖する封鎖手段として種々の好適な
実施例を以下に示す。

プレナムは任意の適当な材料とすることができ
るが、補強した合成材料であつて、好適な管に関
連して上述した物理的特性を有する合成材料によ
り形成するとよい。ホルダは任意の適当な形成方
法で形成することができ、例えば射出成形、レイ
アツプ法、および吹付け法によつて形成すること
ができる。

プレナムを経て流量調整手段から拡散素子の流
入面に放出されるが、このプレナムをガスの出口
付きの壁手段により画定されたガス室とし、流入
面に対して均一にガスを分布させることができる
ようにする。プレナムはホルダ内に設けるのが一
般的であるが、必ずしもホルダ内でなくてもよ
い。各プレナムの１個またはそれ以上の領域の壁
は拡散素子の流入面により画定することができ、
またプレナムの他の領域の壁をホルダの内表面に
より画定することができる。場合によつてプレナ
ムの壁領域の大部分を拡散素子の流入面により画
定し、この流入面における素子の形状は長さに比
べて直径が小さい細長の形状にする。

上述したようにホルダならびに保持手段は種々
の形式のものとすることができ、例えば素子をホ
ルダの周縁に直接あるいは間接に接触させて取付
けるもの、またはホルダの周縁の互いに離間した
点において、または他の位置において素子を取付
けることができ、米国特許第4046845号および第
3532272号に記載のようなセンターボルト構成が
ある。しかし拡散表面に形成した孔に貫通する中
心緊締部材または他の緊締部材を使用して拡散素
子を取付けることによつて悪影響を生じ、この悪
影響は、はつきりと予知することはできない。

従来技術において素子とプレナムとの間の封鎖
は垂直方向に負荷を与えたエラストマーガスケツ
トにより行つてきた。多孔質の拡散素子の適正な
封鎖を行うのに必要な負荷は高くし、例えば2.54
cm（１インチ）当り22.68Kg（50ポンド）にする。
拡散素子およびプレナムの強度および剛性を大き
くするのは周縁の周りに分布される力が本発明の
好適な実施例よりも大きい場合に必要となり、こ
の場合連続的なクランプ部材または保持部材を使
用する。

更に素子に貫通してプレナムに突入する緊締部
材には孔に遊びをもたせるのが一般的である。従
つて孔の内部全体を封鎖しないならば、この遊隙
において空気が自由に通過して緊締部材の近傍に
おいて拡散素子から過剰の流れを生ずる。保持手
段の下側水平表面の下方の封鎖領域を拡張するこ
とは遊隙領域から拡散表面に流れる空気の通路を
長くすることになり、修正することにはならな
い。これは表面において封鎖領域が増えることか
らくる緊締部材近傍の単位流量の減少がこの領域
の摩擦圧力を低下させ、不均一な力の分布の問題
を生ずるためである。

上述の貫通型緊締部材の悪影響は本発明による
好適な周縁クランプまたは保持方法を使用するこ
とによつて克服することができる。適用可能な保
持手段としては、クリツプ、クランプおよびリン
グがあり、これらのものはクランプまたは単に保
持するものであり、ボルト、フツク、ねじおよび
他の緊締手段によりプレナムに取付ける。

好適な封鎖部材は種々の材料から種々の形状に
形成することができる。例えば種々のプラスチツ
クおよびゴム状エラストマーを使用することがで
きる。封鎖部材は拡散素子および／または支持手
段の形状に整合する特定の輪郭を有する円形、平
坦または他の形状の断面の１個またはそれ以上の
部材とすることができる。必要とされる形状は任
意の適当な形成方法で形成することができ、例え
ば押出、鋳造、および他の成形技術により形成す
ることができる。

本発明によれば拡散素子に付着するまたは取付
ける封鎖手段を使用し、これら封鎖手段には所定
位置にクランプまたは接着するもの、および付着
性をもたず、取付けないタイプのものがある。拡
散素子に対して付着もせず、取付けもしない封鎖
手段は本発明において好適であり、ホルダの構体
により、上述の保持手段の構体により、拡散素子
自体の構体によりおよびこれら構体の組合せによ
り封鎖手段を素子に保持するのが好適である。封
鎖手段を拡散素子の周縁に配置するには平面図で
見て素子の輪郭の内側および／または外側、およ
び素子の側面の上方、下方および／または側面に
沿つて配置することができるが、以下に詳細に説
明するように封鎖部材を素子の垂直側面（垂直に
近いものも含めて）の上端縁に接触させると都合
がよい。

拡散素子は種々の材料から種々の形状に形成す
ることができる。一般的に本発明は多孔性の拡散
素子を使用して実施することができ、この素子は
ガスを液状媒体に放出する経路を画定する小径の
互いに近接し合つた多数の通路または孔を有す
る。これらの孔または通路の形状、寸法、長さは
任意にすることができ、形状は素子を形成する方
法により成る程度決定される。例えば非水溶性の
溶融材料と水溶性の固体粒子の混合物を整形した
ものを固まらせ、次いで水溶性粒子を溶解放出す
ることによつて多孔体を形成する。代案として繊
維またはフイラメントから形成した織物を重ね合
せることによつて多孔体を形成することができ
る。しかし、拡散素子および拡散素子の孔の形成
は固体粒子を結合して塊にし、この塊の結合粒子
間の隙間により孔を形成する。粒子は接着剤を用
いて、または用いずに結合することができる。

素子は、例えば粒子状および／または繊維状の
有機または無機材料により形成することができ
る。有機材料の例としては米国特許第3970731号
記載の可溶性の重合材料の粒子がある。無機材料
の例としてはアルミナ、シリカ、ムライト、およ
び種々の粘土などの金属粉およびセラミツク粉が
ある。微細な材料は圧力を加えることによつて形
づくり、固めることができ、必要に応じ加熱また
は焼結させて必要とされる結合力を生ずることが
できる。また有機または無機の結合剤で結合する
こともでき、微細な粒子および／または繊維を有
機の接着剤、セラミツク若しくは溶解結合、また
は焼結によつて互いに結合することができる。

拡散素子は好適な形状に形成することができ
る。例えば、平坦な若しくは湾曲した表面を画定
する板、または管またはドームの形状にすること
ができる。適用可能な形状としては平面図で見て
円形、楕円形、方形、長方形、多角形、および不
定形のもの、横断面がほぼ水平のものがあり、こ
の横断面がほぼ水平のものとしては、真に平坦な
もの、非水平面であるが部分的に水平に延在する
部分を持つという意味でほぼ水平なものがある。
素子の端縁は平坦で垂直状態のものまたは傾斜状
態のものにすることができ、また段差があるもの
または段差のないものにすることができ、端縁部
に傾斜部、丸味部、溝等を設けることができる。

一般的に適用する素子には、米国特許第
3970731号に記載のように気泡を放出する大きな
開口のない有効ガス放出面を設ける。好適にはガ
ス放出面の任意の位置から微細な気泡を発生する
ようにするとよい。素子のガス流入面には0.3T
（Ｔは面積を基準にして考慮した素子の平均厚さ）
以上の大きな空気透過孔のないものにする。大き
な孔とは粒子材料を固めることにより平素生ずる
よりも大きな孔である。素子の本体を経てプレナ
ムまたはホルダに取付けたガス放出面に至るすべ
てのガス経路がほぼ同一の長さであると有益であ
る。更に気泡釈放圧力が水柱圧で約50.8mm〜508
mm（２〜20インチ）、好適には約76.2mm〜381mm
（３〜15インチ）、更に好適には約101.6mm〜254mm
（４〜10インチ）の拡散素子を使用するとよい。
最適な気泡釈放圧力は水柱圧で約177.8mm（７イ
ンチ）であると考えられる。所定の値は製造時、
即ち使用前の新しい素子の水中における気泡釈放
圧力に対してのものである。本発明に使用する拡
散素子の気泡釈放圧力および他の好適な特性を決
定する技術は米国特許第952892号に記載されてい
る。更に親水性の材料の素子を形成すると好適で
ある。即ち製造時および使用前において素子が親
水性を示す材料により形成するとよい。更に側面
（極端に垂直な端縁、素子の周縁に近接する段差
の垂直表面若しくは垂直に近い表面を含めて）を
多孔性にし、また少なくとも半透過性にし、気泡
発生を阻止する粘着性のある物質がないようにす
るとよい。素子としては新しいときに水柱50.8mm
（２インチ）の圧力で約1.62×10⁵〜5.4×10⁶cm³／
min.（６〜200SCFM）の透過度を有するものがよ
い。素子の厚さは全体にわたり均一であつてもよ
いし、水平断面で見たときに変化するものでもよ
い。好適な拡散素子の特に好ましい特性は素子の
ガス流出面にわたり気泡釈放圧力が比較的均一で
あることである。このような均一性は任意の適当
な方法で得ることができ、例えば米国特許第
952892号に記載の技術がある。

本発明の好適な実施例によれば、拡散素子の流
出面における２個の互いに直交する直線上に沿つ
て測定した少なくとも５個の気泡釈放圧力の測定
値の標準偏差が0.25以下、好適には0.05以下とす
る。更に好適な拡散素子は、上述の米国特許第
952892号、および第952862号に記載の技術により
焼結または結合した粒子により形成したものであ
る。上述の好適な特性のうちのいずれか１個また
はすべてを有する拡散素子を選択することができ
る。

採用したホルダおよび拡散素子構成の形式に関
係なく、空気を周囲の液体に流出させる素子のす
べての部分が水に容易に触れることができ、流出
部分の水との接触を維持し、表面張力の影響を受
けるよう素子を支持するとよい。従つて素子の側
面から放出された空気によつて水を排除してしま
う空隙に素子の側面が近接するような状況を回避
することが好ましい。空隙に隣接する素子から流
出する空気は表面張力に打勝つ必要はなく、従つ
て空気は優先的に素子のこの部分に向い、素子か
らの均一な流れの分布に悪影響を与える。しかし
素子の空気を液体に流出できるいかなる露出表面
をも液体に容易に触れることができる形状および
位置に支持手段および他の構体を形成および配置
する場合、上述の分布の欠陥は排除することがで
きる。代案として上述の空隙に空気を放出する拡
散素子の部分を素子よりも丈の低い封鎖部材の適
正な位置決め、または表面への非透過性被覆の塗
布により、または水に触れる側面あるいは部分を
十分圧縮してほぼ非透過性を示すようにすること
によつて封鎖することができる。しかし好適な拡
散素子には、多孔性であり、少なくとも半透過性
を示し、気泡の発生を阻止する粘着性の物質がな
く「垂直」（ほぼ垂直、例えば垂直から約20°傾斜
した状態を含む）である側面を設ける。更に好適
にはこのような垂直のまたはほぼ垂直な端縁をプ
レナム、封鎖手段、および保持手段の組合せ構体
によりカバーする。以下に詳細に説明する本発明
の好適な実施例によれば、封鎖手段を拡散素子の
丈よりも短かくし、垂直またはほぼ垂直な側面と
素子の上方ガス放出面の上方対向部分との交差に
より画定される上方端縁に配置する。

拡散素子は天然若しくは人工の貯水池、例えば
湖、潟、またはタンクに取付けられるのが一般的
であり、最も一般的には家庭下水を活性汚泥処理
するためのコンクリート構造の大型タンクに取付
けられる。拡散素子は貯水池において１列または
それ以上の列に配列されてガス分配ネツトワーク
に接続され、種々の高さにおいて支持され、適当
な圧力若しくは流量制御装置、または個別のコン
プレツサを設けて、種々の高さにおける素子への
曝気ガスの適切な分配を確実にしている。しかし
好適には或るタンク内における同一のガス分配ネ
ツトワークに連通するすべての素子はほぼ同一の
高さに取付ける。

第１〜１８図において本発明に関連して使用す
る装置の特に好適な実施例を示す。第１図におい
て下水曝気タンク１を示し、このタンクに底壁
２、側壁３、および端壁４を設け、曝気すべき下
水を収容する。コンプレツサ５を設けて過した
大気中の空気を弁６Ａ、流量表示計７Ａ、枝管１
８Ａを経て空気主管８に供給する。貯蔵タンク１
９に高圧の洗浄ガスを収容し、弁６Ｂ、流量表示
計７Ｂ、および枝管１８Ｂを経てこの洗浄ガスを
主管８に放出し、圧縮空気との制御したまたは所
定の混合を行わせる。弁６Ａ，６Ｂの操作によつ
て曝気および洗浄ガスの放流を開始、停止および
制御し、これにより上述の素子は曝気ガスを分配
ネツトワークに供給するためのまた曝気ガスおよ
び洗浄ガスの混合ガスを連続的にまたは間欠的に
分配ネツトワークに供給するための手段を構成す
る。

分配ネツトワークに空気主管８を設け、この主
管８をタンク１の液面レベルの上方に支持するの
が一般的であり、この主管８を、下送管９に接続
し、この下送管９を空気主管８から底壁２の僅か
に上方においてほぼ水平に支持した分配管１０に
至るまで垂直に延在させる。分配管１０により、
やはり底壁２の僅かに上方に支持した平行配列の
端末管１１に供給する。水平面上に配列した端末
管１１および拡散装置即ちデフユーザ１２の間隔
は当業者に既知の基準に基づいて決定する。

好適な実施例においては主管８、および下送管
９を金属で形成するとともに、分配管１０、枝管
１８Ｂを合成樹脂で形成する。下送管９および管
１０をガス密の管継手（図示せず）により接続す
る。このような実施例において枝管１８Ｂは第１
図に示すように主管８との交点において主管８内
に挿入するが、主管８とは連通させず、主管８お
よび下送管９内で連続的に延在させ、継手の下流
域およびタンクの液面下の管１０の放出出口まで
達せしめる。代案として枝管１８Ｂを主管８とは
別個に継手の下流域の浸漬した位置において直接
管１０に接続することもできる。

第２図において、デフユーザ１２を具える端末
管１１の拡大部分斜視図を示す。

第３および４図に示すように、端末管１１に流
出開口１３を設け、この開口を頂面の中心線に沿
つて一定の間隔毎に形成し、空気をデフユーザ１
２のプレナム１４に供給しうるようにする。各プ
レナム１４に下壁手段１５を設ける。この下壁手
段の全体または大部分の断面形状を円形にし、管
１１の外面１６に適合させる。下壁１５を管１１
に種々の方法ならびに種々の機械的構成により密
接に掛合させる。例えばクランプ、またはストラ
ツプを使用することができるが、好適には管に接
着結合する。一般的に任意の接着技術を使用する
ことができるが、管が重合材料（好適材料であ
る）でできている場合、溶解接合即ち熱衝撃（超
音波も含む）接合によつても取付けることができ
る。熱衝撃接合は簡便さ、および経済性の点で有
利である。使用する取付手段のタイプに基づい
て、この取付手段と同じ手段により、または拡散
手段によりプレナムを管に対して封鎖する。プレ
ナム下壁手段と管の外面１６との間にエラストマ
ー封鎖部材を設けることもでき、上述のように溶
接または接着によつて封鎖することもできる。

構造の一体性という観点から重合体の管および
重合材料のプレナムを使用する場合、下壁手段１
５を管の外面１６の長さ方向の部分および横断面
部分と密接に掛合させることができ有利である。
下壁１５の管の横断面への適合は下壁手段の少な
くとも中間部１７において、少なくとも約20°、
好適には約45°、一層好適には約70°の円弧にわた
り適合させるとよい。第３および４図に示す好適
な実施例においては約90°である。

第３および４図に示すように下壁手段１５に空
気流入口２２を設け、この流入口の周囲に僅かに
突出するボス２３をプレナム下壁手段１５の内面
に設ける。空気流出開口１３および流入開口２２
を互いに整合状態に維持する。

本発明によれば流量調整装置即ちレギユレータ
を設け、この装置の一実施例を符号２４で示す。
好適な実施例によれば管、下壁手段１５、および
流量調整装置またはこの流量調整装置に取付ける
スリーブ部材２５により組合せの結合組立体を形
成する。例えばこれら部分のすべてを同時に接着
または溶着し、これにより製造工程およびコスト
を相当節約することができる。流量調整装置２４
およびこの部材の種々の変更例を以下に詳細に説
明する。下壁手段１５は平面図で見て任意の所要
の形状にすることができる。例えば方形、長方
形、円形、楕円形の輪郭にすることができるが、
楕円形が好適である。空気流入開口２２および流
量調整装置（以下「レギユレータ）と称す）２４
の双方を平面図で見てこの輪郭内に配置するとよ
い。

第５図において第３および４図のレギユレータ
２４の縦断面図を示す。この実施例においてレギ
ユレータをプラグ部材とし、中心空所を設け、こ
の空所をスリーブ２５の開放底壁を経て管１１の
内部に連通させる。空所３２から横方向に１対の
水平オリフイス３３を延在させ、プレナム１４の
内部に連通させる。第３および４図に示すように
これらオリフイス３３をプレナム１４の内部に直
接連通させる。しかし、オリフイス３３の外端を
第５図に示すように弾性バンド３４によりカバー
する場合、単一方向性を持つ、即ち逆止弁として
作用する。この特性は端末管１１の空気圧に一時
的な消失がある場合に有益である。レギユレータ
の単一方向性によりプレナム１４の圧力を維持
し、デフユーザの外部の液体が拡散素子３５を経
てプレナム内に逆流するのを防止する。またこの
ことにより圧力が回復したとき装置の起動時の困
難さを減少する。拡散素子３５またはレギユレー
タ２４を経て下水が逆流によりこれらの構成部材
を詰まらせ、加圧空気の流れが回復したときの素
子および／または装置を経る流れを完全に詰まら
せたり、流れの分布を不均一にする。

第５Ａ図においていわゆる「ダツクビル
（duck−bill）」と称される単一方向流レギユレー
タを示す。このダツクビルは可撓性および弾性を
有する材料によりあひるの口ばしのような形状
で、平素閉じているスリツトを有する唇部を設け
た構造にする。この実施例において、ダツクビル
をプレナム下壁１５および端末管１１内に収容し
たスリーブ２５Ａに取付け、またダツクビルの大
部分を端末管１１の輪郭の内側に配置する。ダツ
クビルに、円筒状の胴部３７と、水平スリツト３
９を端部とする唇部３８と環状フランジ部４０と
を設け、スリーブ２５Ａに固着した同心状のカラ
ー４１によりこの環状フランジ部４０をスリーブ
２５Ａ内に閉塞する。スリーブ２５Ａの下端にお
いて中心開口４３を形成する内向フランジ４２に
よりダツクビルを下側から支持し、円筒状の胴部
３７の内部に連通させ、この胴部によつて管の内
部、唇部３８間およびスリツト３９を経て空気を
プレナム１４の内部に連通させることができる。
スリツト３９の開放の際に生ずるオリフイスは圧
力に応じて変化し、プレナムに向う流れが止まる
と閉じる。従つて第５図に示す変更例のように逆
止弁として作用する。

第５Ｂおよび５Ｃ図において、断面積に対する
長さの比が大きい通路を複数個有するレギユレー
タを示す。第５Ｂ図のレギユレータに段付円筒状
ハウジング４７を設け、このハウジングの下端４
８の断面を減少させ、この下端部を端末管１１お
よびプレナム下壁１５の空気流出開口１３および
流入開口２２にしまりばめし、これら構成部材を
溶着して一体の組立体にすることができる。ハウ
ジング４７に円形の下側底部４９を設け、この底
部に第５Ｃ図に明示するように空気流入口５０を
設け、またこの底部を中心ねじ支柱５１のための
基部として作用させ、このねじ支柱をハウジング
４７の頂部を越えて上方に突出させる。ハウジン
グ４７の大直径部に環状の多孔質プラグ５２を配
置し、このプラグにより支柱５１とハウジング４
７の側壁との間の空間を満たす。プラグ５２の外
周とハウジング４７の内壁との間に空気流がバイ
パスするのをＯリング５２，５３により防止し、
このＯリング５３をプラグに隣接させ、プラグと
ハウジング４７の段部との間に圧縮する。プラグ
と支柱５１との間のプラグ５２の中心孔から空気
がバイパスするのを可撓性封鎖翼片５４により防
止し、座金５５および支柱５１に螺合するナツト
５８により翼片５４をプラグの上面の中心部分に
封鎖掛合させる。翼片５４の可撓性により端末管
１１の内部から多孔質プラグ５２を経てプラグの
上面に空気が通過したとき翼片の外端縁は上昇す
ることができる。このように多孔質プラグの上面
から流出する空気はハウジング４７の上端縁と単
一方向弁として作用する翼片端縁５７との間を通
過する。多孔質プラグ５２を経る流れが停止する
際、または反対方向に流れを生ずるとき翼片は閉
じ、ガスが端末管１１に逆流するのを防止する。
代案として上述のバイパス作用の制御は非透過性
被覆をプラグ５２の中心孔および周囲の壁に設け
ることによつて行うことができる。

第３，４、および５図と同様に、第５Ｄ図に容
易に着脱交換することができるレギユレータを示
す。この実施例においてレギユレータの一部をプ
レナム１４内にまた他の一部を管１１内に配置す
る。スリーブ２５Ｂを端末管１１およびプレナム
下壁１５の空気流出開口１３および流入開口２２
に配置する。第３，４および５図のレギユレータ
と同様に、第５Ｄ図のレギユレータに円筒状の空
所３２を設け、この空所の底部を開放し、また水
平オリフイス３３に連通させる。このレギユレー
タの円筒状胴部６０をスリーブ２５Ｂの円筒孔内
にしまりばめし、また胴部６０には２個の環状
溝、即ち上方溝６１および下方溝６２を設け、こ
れら溝にそれぞれＯリング６３，６４を取付け
る。上方Ｏリング６３の外径をスリーブ２５Ｂの
内径より僅かに大きくし、円筒胴部６０とスリー
ブ２５Ｂの内面との間の空間を経て端末管１１か
らプレナム１４の内部への流れを封鎖する。下方
Ｏリング６４の外径を更に若干大きめにし、レギ
ユレータを所定位置に保持する作用を行わせる。
Ｏリング６４を十分圧縮可能にし、溝６２に大き
な空間をもたせ、溝６２の所定位置に配置したＯ
リング６４を有する円筒状胴部６０をスリーブ２
５Ｂの上端に導入し、第５Ｄ図に示す位置までス
リーブ２５Ｂ内に押込み、この位置においてＯリ
ング６４が拡張してスリーブ２５Ｂの下端におけ
る戻止めを形成するテーパ付きの下側内面６５に
圧着することができるようにする。Ｏリング６４
の外径を十分大きくして平素の作動圧力の下でレ
ギユレータを所定位置に保持するようにしている
が、またレギユレータまたはスリーブ２５Ｂを破
壊することなしにレギユレータを抜き出すことが
でき、異なる流れ特性を有するレギユレータに交
換することができる。このことは拡散素子３５
（第３および４図参照）を異なる水頭損失の素子
に交換することが必要になつたとき、または曝気
装置の全体の作動特性を変更することが望ましい
場合に有利である。

上述の第３，４，５および５Ａ〜５Ｄ図におい
て、プレナムまたは端末管またはその双方の横断
面領域に取付ける若干のレギユレータの実施例を
示した。しかしここに説明した種々の流量調整装
置即ちレギユレータは拡散素子３５の下側で終端
する部材内に配置するという共通の性質を有す
る。当業者であれば種々のレギユレータを種々の
方法で容易に取付けることができるであろう。

第３〜５図に示すように側壁手段２６を下壁手
段１５の周縁に連結する。この側壁は下壁手段か
ら垂直に、または内方若しくは外方に傾斜させる
ことができる。好適には側壁手段を下壁手段の周
縁全体に連結し、下壁手段から内方若しくは外方
に傾斜させる。拡散素子支持手段を下壁手段から
上方かつ外方に離間させて側壁手段に設ける。こ
のような支持手段に水平環状棚部２７を設け、こ
の棚部２７の内径および外径を拡散素子３５の下
端縁の直径よりもそれぞれ小さくおよび大きくす
る。所要に応じ、棚部２７を側壁手段２６の段部
の一部とし、この段部の下部に円筒状のほぼ垂直
な壁２１を設ける。拡散素子支持手段は側壁手段
２６の任意の位置に配置することができるが、側
壁手段２６の最上かつ最外方突出部に配置するの
が好適である。更に好適には側壁手段は円錐状に
する。

第３〜４図に示した本発明の好適な実施例によ
ればプレナムに一体のほぼ垂直な直立壁２８を設
け、平面図で見たときこの壁２８により拡散素子
支持手段、例えば水平環状棚部２７を包囲する。
壁２８を設ける場合（設けることは好適である）、
直立壁２８の高さを拡散素子３５の高さにほぼ等
しくする。壁２８にほぼ直立の内面２９と、上端
縁３０と、ねじ山付の外面３１とを設ける。好適
な実施例において棚部２７および直立壁２８は拡
散素子３５を収容するソケツトを構成し、このソ
ケツト内に第３図に示すように、また第７図に拡
大して示すように拡散素子３５全体を収容する。

拡散素子の最も好適なものは円形輪郭のセラミ
ツク板であり、第３および４図に示すようにこの
板に段付き端縁を設け、また円形平坦中心領域７
０と、環状傾斜端縁７１と、環状平坦面７２と、
外側環状傾斜面７３と、水平環状面７４とを設
け、これらの部分の外径をそれぞれ11.43cm（4.5
インチ）、16.51cm（6.5インチ）、19.30cm（7.6イ
ンチ）、22.10cm（8.7インチ）、23.50cm（9.25イン
チ）とする。外側環状傾斜面７３の水平面に対す
る傾斜角を25°とする。水平環状面７４、垂直側
面７５の頂端縁、および環状平坦面７２の高さを
それぞれ1.27cm（0.5インチ）、1.78cm（0.7イン
チ）および2.54cm（1.0インチ）とする。

板は、平均横方向寸法および平均縦方向寸法が
それぞれ0.51mm（0.020インチ）および0.81mm
（0.032インチ）であるアルミナと、アルミナ粒子
の重量を100とした場合20の割合を占めるセラミ
ツク結合剤とよりなる混合粒子により形成する。
平坦面付きのラムを有するプレスと拡散素子３５
の上面に対応する形状の底壁を有する円筒状ダイ
スキヤビテイとによりこの混合物を固めることが
できる。

ダイスキヤビテイおよびラムの側面を拡散素子
３５の周端縁７６の直径に対応させ、ダイスキヤ
ビテイの底面から上端縁までの高さを3.81cm
（1.5インチ）とする。この混合物をキヤビテイに
山盛りになるよう注入し、ダイスの頂面のレベル
まで削り落し、次いで約63.28Kg／cm²（900Psi）
の圧力で所定の寸法に圧縮する。この詰めて固め
たものをプレスから取出した後炉内で結合剤を溶
解するに十分な温度で焼き、次いで徐々に冷却す
る。この結果6.75×10⁵±8.1×14⁴cm³／min
（25SCFM±3SCFM）の透過性を示す一様な多孔
性セラミツク拡散素子ができる。

上述の好適なタイプであるなしにかかわらず拡
散素子をプレナム内において支持手段に支持す
る。拡散素子の周縁に隣接して封鎖手段を設け、
素子の周縁を経て空気が漏れるのを防止する。

第３，４および７図に示す好適な実施例におい
てシヨアＡデユロメーター硬度が約40±３のポリ
イソプレンＯリング８０を拡散素子３５の周面の
上方部の周りに形成した環状段部に配置する。Ｏ
リング８０の断面の直径を、プレナム側壁手段２
６、直立壁２８の内面２９とこの内面に対向する
素子３５の垂直またはほぼ垂直な側面７５との間
の間隔、および垂直またはほぼ垂直な側面７５の
高さの双方よりも僅かに大きくする。

第３，４および７図に示す本発明の好適な保持
手段を内部ねじ付クランプリング８４とし、この
リング８４には、内部ねじ８６を有する円筒部８
５を設け、この内部ねじ８６をプレナムの直立壁
２８の外部ねじ３１に整合させる。ねじ８６の上
方において円筒部８５にフランジ８８を取付け、
このフランジをプレナムの直立壁の内方に突出さ
せ、また封鎖手段即ちＯリング８０の頂面の少な
くとも一部にわたりカバーする。好適な実施例に
よればこのフランジ８８によりＯリング８０の断
面の内側上方の四分円領域はカバーしないが（第
７図に詳細に示す）、Ｏリングを十分な力でクラ
ンプし、少なくとも側面７５とこれに隣接する上
向きの傾斜面７３との間の端縁８９に近接する側
面７５の最上部に緊密掛合させ、これにより拡散
素子の側面に空隙を生ずるのを防止する。この空
隙を生ずると上方の水に連通を生じ、この空隙自
体がガスの流出を行う。

第８〜１４図において、プレナム、拡散素子、
封鎖手段、および保持手段の組合せの他の種々の
実施例を示す。これら実施例の各々において、プ
レナム側壁手段２６、水平環状棚部２７、および
ほぼ垂直な直立壁手段２８を設け、この直立壁手
段の高さを拡散素子の高さにほぼ等しくし、拡散
素子（符号３５および３５Ａ〜３５Ｇで示す）の
周面即ち側面に対向させる。例えば第８図の実施
例においては、直立壁２８に、周縁フランジ９０
と周縁方向に互いに離間したボルト孔９１を設
け、これらボルト孔にボルト９３を貫通させ、周
縁方向に互いに離間した複数個のクリツプ９２を
フランジ９０および拡散素子３５Ａの上面に締付
ける。エラストマー製のバンド、または輪状部材
即ちフープ９５を封鎖手段として作用させる。フ
ープまたはバンドの伸張しない状態での内径を拡
散素子３５Ａの外径の約85％とし、拡散素子の垂
直方向の厚さよりも僅かに大きい幅とする。拡散
素子３５Ａの周囲に配置し、伸張した状態になつ
たとき、バンドの幅が伸びて内向き上端縁９７、
内向き下端縁９８および円筒状中心部９６を生
じ、素子の上端縁９９、下端縁１００を包囲す
る。水平環状棚部２７に圧着する内向き下端縁９
８によりプレナムの内部を直立壁２８と素子３５
Ａとの間の垂直空間から封鎖する。エラストマー
製バンドの中心部９６により空気が拡散素子３５
Ａの周縁方向に通過して素子と直立壁２８との間
の空隙に浸入するのを防止する。これは保持手段
が素子のみに掛合し、封鎖手段には掛合せず、素
子の周縁全体にわたつて接触を生じない例であ
る。

第９図の実施例においては、直立壁２８に第２
水平棚部１０５を設け、直立壁の上端縁に外方突
出水平フランジ１０６を設ける。拡散素子３５Ｂ
の周端縁に非透過性被覆１０７を素子の周面即ち
側面の高さにわたつて設け、更に棚部１０５に配
置したＯリング封鎖手段８０にこの被覆１０７の
側面を圧着させる。この封鎖手段８０を拡散素子
３５Ｂと直立壁２８との間にしまりばめさせる。
Ｏリング８０を所定位置に保持し、即ち円筒状保
持リング１０８により上方への移動を阻止し、こ
のリング１０８の内面１０９において周縁方向に
互いに離間した複数個の内方突部１１０を設け、
これら突部は素子３５Ｂの上面に広い間隔毎に限
られた突出部で圧着を行う。保持リング１０８に
は更に外方に一体に突出する環状フランジ１１１
を設け、直立壁２８に連結した外方突出フランジ
１０６にこのフランジ１１１をほぼ一致させ、か
つこのフランジ１０６に配置する。これら２個の
フランジをほぼＣ字状断面の分割リングクランプ
１１６により互いに保持し、このクランプに湾曲
内面を有する唇部１１２，１１３を設け、これら
唇部の内面をフランジの上面および下面にそれぞ
れ形成した環状歯止め１１４，１１５に掛合させ
る。唇部１１２，１１３の垂直方向の可撓性と分
割リングクランプ１１６の半径方向分割部（図示
せず）によりリングクランプはスナツプ作用でフ
ランジ１１１およびフランジ１０６を強固に保持
するとともに、突部１１０により拡散素子３５Ｂ
を所定位置に取付け、リング１０８の下面はＯリ
ング８０をクランプしないが、Ｏリング８０の上
方移動を阻止する。

第１０図の実施例において、多くの点で第９図
の実施例と同一の他の実施例を示す。拡散素子３
５Ｃの側面に非透過性の被覆１０７を設け、直立
壁２８に対向させる。第９図の実施例と同様に直
立壁２８に第２水平環状棚部１０５を設け、この
棚部にＯリング８０を配置し、このＯリングを保
持リング１０８により所定位置に保持し、この保
持リング１０８には内面１０９と突部１１０を設
ける。しかし、上述のフランジ１０６の代りに直
立壁２８の外面１２１の全周にわたり形成した一
体爪部１２０を設け、保持リング１０８には、爪
１２０に掛合するため、周縁方向に互いに離間し
て外方に下向きであり次いで内方に突出するフツ
ク１２２を設け、これによりリング１０８を所定
位置に保持し、Ｏリング８０の上方移動を阻止
し、また突部１１０により拡散素子３５Ｃを確実
に保持する。

第１１図においては水平環状棚部２７に内方直
立唇部２７Ａを設け、この唇部２７Ａによりほぼ
長方形断面の封鎖手段１２５を所定位置に保持
し、この封鎖手段１２５上に拡散素子３５Ｄの下
面の周縁を配置する。素子３５Ｄの側面１２７を
直立壁２８に狭小空隙１３１を挾んで対向させ
る。しかし側面２７を非透過性の層により空隙１
３１から封鎖し、この層には、封鎖手段１２５の
上方の環状部１２６と空隙１３１に隣接して素子
の側面の周縁部１２８とを設ける。素子３５Ｄは
内部ねじ付きクランプリング１２９を直立壁２８
の外面のねじ山に掛合させることにより封鎖手段
１２５に押付けて所定位置に強固に保持する。

第１２図において第７図と同様に封鎖手段を素
子の側面と上向きの環状傾斜面との間の端縁部分
に配置する実施例を示す。第１２図に示すように
拡散素子３５Ｅを水平環状棚部２７に直接配置
し、また非透過性の周縁被覆１２８を設け、この
被覆により素子と直立壁２８との間に生ずる空隙
１３１から素子の側面を封鎖する。この実施例に
おいて、封鎖手段１３３を混成型断面とし、上方
部を半円形輪郭、下方部を矩形輪郭とする。封鎖
手段１３３の半円形部を内部ねじ付クランプリン
グ１３５の環状フランジ１３４の対応形状の下面
により掛合させ、このクランプリング１３５を直
立壁２８の外面に形成したねじ山１３６に掛合さ
せる。フランジ１３４の最下端縁の垂下短唇１３
７により封鎖手段１３３を外方かつ下方に押圧
し、封鎖手段の平坦外面１３９および平坦底面１
３８を直立壁２８の内面および拡散素子の上面１
４０、特に上面が素子の側面１４２に交わる端縁
１４１に圧着させる。

第７および１２図において、封鎖手段の高さが
拡散素子の高さより相当低く、拡散素子の側面と
ガスを放出する上面とが交わる端縁に配置する実
施例を示した。またこれら２種の実施例において
それぞれこの端縁の下方に隣接して配置し、およ
びこの端縁の上方に隣接して配置した例を示し
た。しかし、この端縁の上下で素子の一部をカバ
ーする封鎖手段を設けることもできる。これら
種々の好適な形状により上述の空隙によつて生ず
る欠点を除去することができる。即ち空隙によつ
て水が自由に通過し、素子の空隙に隣接する部分
の表面張力を軽減し、この結果素子による空気の
分布の均一性に乱れを生ずる。このような端縁に
おける封鎖手段を、素子の側面の透過性を減少さ
せる手段、例えば第８図のバンド９５および第９
〜１２図の非透過性被覆１０７および１２８、ま
たは第７図の段付きの側面と組合せて使用する場
合に特に有利である。段付き形状にする場合、水
平環状面７４の下方および周面即ち側面７６に隣
接する部分の拡散素子の材料はガスを放出する上
方指向の面７２，７３に比べると透過性が減少す
るよう十分に圧縮を受ける。周面７６は上方指向
のガス放出面に比べて単に透過性が減少したもの
にするか、またはほぼ非透過性のものにすること
ができる。上方指向ガス放出面（ほぼ非透過性の
ものも含む）に比べて少ない透過性を有する性質
は上述の端縁に配置する封鎖手段と組合せる場合
有利である。この組合せにより上述の空隙による
欠点および異なる長さの空気流路に沿つてプレナ
ムから素子の放出面に空気が通過する短絡回路に
よる欠点を除去することができる。従つて、透過
性が減少した側面と上述の端縁における封鎖手段
との組合せが本発明の好適な実施例である。

第１３図において、上述の実施例と同様の実施
例を示し、拡散素子３５Ｆを水平環状棚部２７上
に直接配置する。この実施例において素子３５Ｆ
の側面１４４の上端縁に環状窪み１４３を設け
る。側面１４４ならびに窪み１４３の下方部１４
５および上方部１４６を非粘着性カバーまたは非
透過性被覆１４７によりカバーする。Ｏリング封
鎖手段８０を窪み１４４内に配置し、非透過性被
覆１４７および直立壁２８の内面にしまりばめす
るとともに、窪みの上方部１４５と下方部との間
の湾曲面に掛合させる。Ｏリング封鎖手段８０を
直立壁２８のねじ山１５０に掛合する内部ねじ付
き封鎖リング１４９により所定位置に緊密にクラ
ンプし、従つて拡散素子３５Ｆを所定位置に保持
する。

第１４図の実施例においては、拡散素子３５Ｇ
の側面に段部１５１を設け、この段部にはほぼ水
平な環状面１５２と垂直円筒面１５３とを設け、
双方の面を非粘着性カバーまたは非透過性被覆１
５４によりカバーする。素子３５Ｇの側面の残り
の部分を下方円筒面１５５とし、この円筒面は必
ずしも非透過性の被覆を設ける必要はない。この
場合Ｏリング封鎖手段８０は４個の側面、即ち拡
散素子の面１５２，１５５、水平環状棚部２７、
および直立壁２８の内面に押付けられて圧縮され
る。段部１５１はＯリング８０上に休止し、従つ
て拡散素子支持手段によつて直接支持しない。直
立壁２８のねじ山１５７に掛合する内部ねじ付ク
ランプリング１５６により拡散素子を所定位置に
クランプする。クランプリグ１５６の環状フラン
ジ１５８には拡散素子の側面１５３とほぼ同一の
直径の内面１５９を設ける。この内面１５９の周
縁方向に互いに離間させて設けた突部１６０を素
子３５Ｇの上面に向けて僅かに突出させ、素子３
５Ｇを所定位置に保持する。このように拡散素子
３５Ｇを周縁において互いに離間した位置におい
てのみクランプする。

第１５図に示すように側壁手段２６を端末管１
１の表面１６に直接固着し、表面１６によりプレ
ナム１４の下壁を形成するようにすることもでき
る。

第１６，１７および１８図に示す実施例におい
ては、デフユーザ１７５に垂直側壁１８１を設け
る。第１８図に示すように垂直側壁を端末管１１
の表面１６に直接取付け、表面１６によりプレナ
ム１８２の下壁を形成する。壁断面を長方形形状
として示したが、円形、楕円形または不定形を含
めて曲線形状にすることもできる。

第１９図において、種々の作動条件の下で任意
の点における動水圧および／またはネツトワーク
背圧を得るための好適な装置を示す。この装置に
より他の条件における比較の基準を設定すること
ができる。この図面において端末管ならびにレギ
ユレータおよび関連のプレナムおよび拡散素子を
通過する縦断面を示し、圧力タツプ、気泡管、お
よび当該の圧力を得るのに必要な補助装置の位置
を示す。圧力タツプおよび一連のライン供給圧力
計または他の適当な圧力測定位置を種々の所要の
圧力読取りを行うのに使用する。空気供給源Ａは
別個のコンプレツサまたは曝気装置へのタツプと
することができ、この空気供給源により気泡管Ｂ
を経て空気を遅い速度で供給し、この気泡管の下
方開放端部を拡散素子の放出面と同一のレベルに
配置する。ライン１に検出される圧力は拡散素子
に加わる静水圧水頭を示す。この圧力をライン１
と大気との間に接続した圧力計から読取る。動水
圧はライン１およびライン２に接続した圧力計か
ら読取る。圧力／流量特性が既知のガスオリフイ
スまたはガス開口を有する流量調整装置即ちレギ
ユレータを使用し、また必要な計算を行うに必要
な大気圧および他の情報が得られるならば素子を
通過する流量はライン２，３を使用する圧力計か
ら読取つた圧力に基づいて計算することができ
る。温度測定手段、例えば温度計または変換器を
ガス分配ネツトワークの内外の浸漬または浸漬し
ていない任意の都合のよい位置に設け、上述のレ
ギユレータを通過するガスの温度に十分関連し、
この温度を表わす温度情報を得て必要な精度で流
れを計算することができるようにする。好適には
拡散素子の圧力を読取るのに使用するレギユレー
タに隣接して（直ぐ上流域を含める）配置し、ま
たはこのレギユレータにできるだけ接近させて配
置する。

第２０，２０Ａおよび２０Ｂにおいて、気泡釈
放圧力を測定する装置を示す。第２０図におい
て、図面の上方に拡散素子の平面図、図面の下方
に素子の縦断面を示す。この素子には、環状周縁
領域２２９（第２０Ｂ図参照）と垂直円筒状端縁
２３０、水平環状面２３１、垂直側面２３２、ガ
ス流入面２３４およびガス放出面２３３を設け
る。しかしガス放出面２３３はガス流入面として
も使用することもでき、この場合面２３４はガス
放出面となる。第２０図において更にこの板の気
泡釈放圧力の試験方法を示す。このような試験を
行う装置を第２０図の下方および第２０Ａ図に示
す。

この試験装置の実施例において、底壁２４１お
よび側壁２４２，２４３を有するタンク２４０
（第２０図参照）を設ける。底壁２４１に支持部
材２４４，２５５を休止させ、拡散素子のガス放
出面２３３を水面レベル２４６の下方で上向きに
してこれら支持部材に拡散素子を支持する。コン
プレツサＣを導管２５１、圧力調整弁２５２およ
び流量計２５３を経て第１ホース２５４に接続す
る。この第１ホースをＴ字管２５５の第１水平脚
部２５６に接続する。このＴ字管には更に第２水
平脚部２５７および垂直脚部２５８を設ける。封
鎖リング２５９を垂直脚２５８の開放底端の周囲
に設ける。第２水平脚部２５７を第２ホース２６
３により圧力計２６４に接続し、この圧力計に目
盛２６５を設ける。液面レベル２６６および２６
７を目盛２６５により比較することにより装置内
の圧力を測定することができる。この試験装置の
組立ては構成部材間のすべての接続がガス密とな
るよう注意深く行う。

第２０Ａ図に詳細に説明するようにＴ字管２５
５の垂直脚部２５８および封鎖リング２５９によ
り試験探子即ちブローブを構成する。このブロー
ブを例えば標準の研究室用ガラス製Ｔ字管から形
成し、図示の標準のゴム製封鎖リング即ちストツ
パから所要のガス流を容易に出入れできる十分な
内径をもたせる。このストツパの底部によりブロ
ーブの端部を構成し、この端部の外径２５９Ａお
よび内径２５９Ｂをそれぞれ9.525mm（3/8イン
チ）および4.7625mm（3/16インチ）とする。プロ
ーブを拡散素子のガス放出面２３３に手で押し付
けるとき、試験すべき範囲が限定される。封鎖リ
ング即ちストツパ２５９の下面により表面２３３
に対するガス密封鎖を形成し、このストツパ２５
９の下方に隣接する素子部分を通過する空気を試
験領域における液体に気泡２６０として放出させ
る。ストツパ２５９は表面２３３に対して粘着性
を有しないためプローブを或る試験位置から他の
試験位置に容易に移動することができ、気泡釈放
圧力を計算することができる一連の圧力読取りを
行うことができる。

互いに直交する参照ライン２７１，２７２を拡
散素子のガス放出面２３３に描く（第２０図参
照）。等間隔離間した参照マーク２７３を参照ラ
イン２７１，２７２に沿つて配置し、これらマー
クにより第２０Ａ図に示す上述のプローブの開放
端部を位置決めするためのプローブ位置を示し、
この位置決めは上述のように確実な封鎖を生ずる
ように行う。調整弁２５２はコンプレツサＣから
の比較的高い圧力に対して比較的低い流量を生ず
るよう調整し、例えば54cm³／min（２×10^-3C.F.
M）になるよう調整する。ガス放出面のプローブ
に隣接する部分を経て気泡２６０を発生すると
き、装置の圧力を圧力計２６５の目盛から読取
る。試験点における気泡釈放圧力は、圧力計から
読取つた圧力からガス放出面２３３と水面レベル
２４６との間の静水圧の水頭Ｈを減算することに
よつて得ることができる。ガス放出面２３３にお
ける相当多くの均等かつランダムに設定した位置
において気泡釈放圧力の測定値をとることにより
この表面の気泡釈放圧力を決定することができ
る。しかし実際上図示の互いに直交する２本の参
照ラインに沿つて圧力試験位置を設定するのが適
切であり、都合がよいことがわかつている。注意
深く製造した拡散素子において、このような２本
の参照ラインに沿つて試験を行うことにより、ガ
ス放出面にわたる空気流の均一分布の適切な精度
の近似値を得ることができる。

第２図の中間部において、参照ライン２７１上
の参照マーク２７３の位置に対応する目盛り２７
４Ａを付けた水平座標軸２７４を有するグラフを
示す。このグラフの垂直座標軸２７５に圧力値の
対応目盛を設け、参照ライン２７１の参照マーク
２７３において読取つた圧力値を座標にブロツト
し、気泡釈放圧力曲線２７６を描く。側壁２４
２，２４３と拡散素子の側面との間の間隔が十分
大きいタンク２４０では、垂直円筒端縁２３０、
水平環状面２３１、および垂直側面２３２におい
て、垂直側面２３２に近接するガス放出面２３３
上の点と同様に気泡釈放圧力を読取ることができ
る。拡散素子上の試験位置およびグラフにプロツ
トした圧力の対応位置を参照点線２８０Ａ，２８
０Ｂ（垂直円筒端縁２３０）、２８１Ａ，２８１Ｂ
（水平環状面２３１）、２８２Ａ，２８２Ｂ（垂直
側面２３２）および２８３Ａ，２８３Ｂ（ガス放
出面２３３の端縁）で示す。上述の試験プロツト
位置を第２０Ｂ図により詳細に示す。

気泡釈放圧力は気泡が板の孔から放出される際
に表面張力に打勝つに必要な圧力を示す。この圧
力の条件を板の空気流入面からガス放出面にガス
を押出す際の摩擦による圧力損失よりも相当大き
くすることができることがわかつている。疎水性
材料に比べて容易に水に濡れる親水性材料により
板を形成する場合このことは特にいえる。

第２０図のグラフにより拡散素子の中央領域に
おいて最小の気泡釈放圧力（B.R.P.）を示すとが
わかる。素子の周囲の領域に向うにつれて気泡釈
放圧力は徐々に高くなり、参照ライン２３８Ａ，
２３８Ｂで示すように最大値２８５Ａ，２８５Ｂ
に向う。この最大値は垂直側面２３２に隣接する
ガス放出面２３３における試験に基づく。参照ラ
イン２８２Ａ，２８２Ｂで示す側面２３２におけ
る気泡釈放圧力試験により、この領域において気
泡釈放圧力が第２最小値２８６Ａ，２８６Ｂに達
することがわかる。参照ライン２８１Ａ，２８１
Ｂで示す水平環状面２３１における気泡釈放圧力
測定によりこの領域において第２最大値２８７
Ａ，２８７Ｂに達することがわかる。最後に参照
ライン２８０Ａ，２８０Ｂで示す垂直円筒端縁２
３０での測定により、第２最大値２８７Ａ，２８
７Ｂに比べるとこの領域の気泡釈放圧力は若干低
いことがわかる。気泡釈放圧力曲線２７６の第２
最小値２８６Ａ，２８６Ｂで示される垂直側面２
３２での低い気泡釈放圧力領域が存在することは
予期せぬことであつた。参照ライン２７２に沿つ
て採取したデータによつて参照ライン２７２に沿
う気泡釈放曲線（図示せず）を描くこともでき
る。

拡散素子の或る領域を通過するガスの量がこの
領域の気泡釈放圧力の逆関数であるため、流量曲
線２７７を描くことができ、この曲線２７７は参
照ライン２７１に沿う板の流量曲線を示すものと
する。素子の中心部に関する実際の流量データは
試験領域に配置した逆目盛シリンダを使用して素
子を特定時間作動させることによつて得られる。
素子の端縁においては気泡釈放圧力に基づいて流
量を算出する。このようにして得られた流量曲線
を分析することにより素子にわたるガス流分布の
均一性に関する表示をすることがわかる。ガス流
量曲線２７７に示すように流量のピーク値は拡散
素子の中心領域において生じ、ガス放出面２３３
の外端縁に近接して第１最小値２９０Ａ，２９０
Ｂ（気泡釈放圧力最大値２８５Ａ，２８５Ｂに対
応）に下降する。更に気泡釈放圧力の第２最小値
２８６Ａ，２８６Ｂおよび第２最大値２８７Ａ，
２８７Ｂに逆対応してそれぞれ流量のピーク値２
９１Ａ，２９１Ｂおよび第２最小値２９２Ａ，２
９２Ｂを生ずる。このように第２０図に示した試
験技術により産業界で行われているものよりも一
層明瞭かつ十分正確な拡散素子の流量曲線を表わ
すことができる。更にこのような拡散素子の中心
領域において単位面積当りの流量が多く、他の領
域においても流出に使用されていることがわか
る。素子の１個またはそれ以上の領域に過剰なガ
ス流が通過することは極めて大きな気泡を生ずる
ことになり素子の酸素伝達効率に悪影響を与え
る。

第２１〜３１図において、上述の欠点を除去す
る形状の拡散素子の種々の形状を示す。これら素
子を剛性があり、単層の多孔質拡散素子とし、透
過の中心部および／または周辺部において容積圧
縮比を極めて大きくする。素子は固体粒子により
形成し、多孔質の圧縮形状に結合または焼結する
ことによつて整形、圧縮および結合力を与える。
断面図に示すように、素子に水柱で5.08cm（２イ
ンチ）の圧力において約1.62×10⁵〜5.4×10⁶cm³／
min（６〜200SCFM）の範囲の特定の透過率を有
する水平部分を設ける。この水平部分の最大水平
寸法をこの部分の厚さとの比が約４：１になるよ
うにする。更にこの部分に上方ガス放出面を設
け、このガス放出面をほぼ水平にし、水中におけ
る気泡釈放圧力が水柱で約5.08〜50.8cm（２〜20
インチ）の範囲になるようにする。中心および境
界領域を上方ガス放出面の下方に配置する。これ
ら領域のうちの一方または双方内で例えばガス放
出面の下方の中心領域と境界領域との間の外側領
域において素子の隣接部分における材料に比較す
ると相当大きな容積圧縮比で固体粒子に圧力を加
える。更に拡散素子に周縁領域を設け、この領域
においては上述の境界領域により包囲される部分
またはガス放出面の部分よりも低い透過性、また
は大きな密度、または低い高さを与える。

上述の素子において中心領域の顕著な容積圧縮
比はプレスを行う前またはプレス中に上述の粒子
を配分することによつて高めておく。即ち中心領
域における単位面積当りの粒子量を外側領域にお
ける単位面積当りの粒子量よりも多くしておく。
プレス前またはプレス中の粒子の配分は中心領域
において単位体積当りの粒子量を多くすることに
よつて行う。更に単位面積当りの粒子量を多くす
るのは、キヤビテイを有し、このキヤビテイの中
心部およびその包囲部に粒子をそれぞれ深目にお
よび浅目に充填したダイスにおいてプレスを行う
ことによつて得られる。

中心領域および外側領域を有するこれらの素子
において、顕著な容積圧縮比を得るのは中心領域
および外側領域においてそれぞれ厚さ減少比をプ
レス中に比較的大きくおよび比較的小さくするこ
とによつて行う。このことはプレスを行う前また
はプレスを行う間に中心領域に対する粒子部分の
高さが同一であろうとまたは異なろうと、例えば
外側領域に対応する粒子部分の高さよりも高い場
合でも行うことができる。厚さ減少を大き目の割
合で行つたり、小さ目の割合で行うのは、ラムお
よびダイスキヤビテイを有し、対向圧縮面が中心
領域および外側部分との間にそれぞれ小さなクリ
アランスおよび大きなクリアランスを有するプレ
ス型においてプレスすることにより得られ、この
小さなクリアランスはダイスキヤビテイの圧縮面
に隆起部を設けたり、他の手段により形成するこ
とができる。

境界領域を有する素子の境界領域内における大
きな容積圧縮比は種々の方法により行うことがで
き、境界領域とこの境界領域により包囲される素
子の他の部分例えば上述の外側領域にそれぞれ比
較的大きい厚さ減少率および比較的小さい厚さ減
少率をプレス中に加える。この場合やはり境界領
域および上述の他の部分に対して比較的小さいク
リアランスおよび比較的大きいクリアランスで対
向する圧縮面を有するラムおよびダイスキヤビテ
イを設けたプレスを使用する。小さいクリアラン
スおよび大きいクリアランスはダイスキヤビテイ
の圧縮面またはラムの圧縮面に設けた隆起部また
は他の手段により生ずることができる。

上述の素子は、例えば平坦面を有するものおよ
び素子の周縁から内方に離間した中心領域の上面
または下面に凹所を設けたものを含めて種々の形
状に形成することができる。即ち素子に中心凹所
を設けることができる、即ちガス流入面またはガ
ス放出面またはその双方に凹所を設けることがで
きる。しかしこのような凹所は中心領域と同一の
範囲にわたり設けてもよいし、設けなくてもよ
い。凹所の深さおよび領域は素子の水平ガス放出
面の横方向にわたるガス分布の均一性を高める上
での必要性に応じて変化し、また深さは凹所の一
部でまたは全体にわたり変化させることもでき
る。凹所の輪郭内に窪んでいない領域を１個また
はそれ以上設けることもできる。更に上述の大き
な容積圧縮比は境界領域の上方の素子のガス放出
面に水平面に対して約10゜〜80゜の範囲の角度の外
方下向きの傾斜をつけることによつて得ることが
できる。

上述の特徴は素子のガス放出面にわたりガス放
出特性がほぼ均一で変動係数が約0.25以下となる
拡散素子を得るための補助をなすものであり、こ
の変動係数はガス放出面の中心を通過して互いに
直交する参照ラインの各々に沿つて互いに等間隔
離間した少なくとも約５個の位置での気泡釈放圧
力の測定値に基づいて計算したものである。

上述の素子は任意の都合のよい方法で製造する
ことができる。しかし、第２１〜２９図において
種々の製造方法を示す。

これら方法は上述した方法の変更例である。上
述の方法と同様にこれら変更例も、圧縮面即ち底
壁３０３および側壁３０４，３０５により画定さ
れた円筒状キヤビテイ３０２を有するダイス３０
１を使用する。このダイス固体有機または無機の
粒子の互いに遊離している混合物（圧縮すること
ができ、かつ結合力を生ずる結合剤を混入しても
しなくてもよい）を充填する。例えばポリエチレ
ン若しくはポリスチレンなどの合成樹脂のビーズ
状粒子または粒状粒子、ガラスビーズ、金属、ア
ルミナ、ムライト、シリカ等の無機物質の粒状粒
子を使用することができる。有機および無機の結
合剤を混合物に含有させることもできる。この混
合物は圧縮、焼結および／または結合により、例
えば有機粘着結合、ガラス結合、またはセラミツ
ク結合により結合力を生ずるよう配合する。

既知の技術に共通することはダイス３０１の上
面３０６以上に互いに遊離した固体材料の粒子体
３１０を充填することである。次に過剰の部分を
スクリードにより削り取る。次に圧縮面３１８を
有するラムを粒子材料に向けて移動させ、粒子材
料に掛合させる。更にラム３１７を移動させるこ
とによりキヤビテイ３０２内の粒子体３１０を圧
縮して種々の押し固めた形状に変形する。ラム３
１７を抜き出して圧縮体をキヤビテイ３０２から
取出す。使用した混合物に基づいて圧縮体を焼い
て完成素子を得る。

第２１〜２３図に示す変形方法の第１の実施例
によれば、整形リング４００を取除くことから始
め、ダイスキヤビテイ３０２を開放する。粒子材
料を十分キヤビテイ３０２に注入して充たし、ダ
イス上面３０６以上に盛上つた部分を平らになら
す。この表面上に整形リング４００を配置し、こ
のリング４００は平坦上面４０１、平坦下面４０
２、および外端縁をなす垂直周面４０３を有す
る。このリングに更に内側円錐面４０４を設け、
この円錐面４０４により頂部と底部とが開放した
截頭円錐中心室を画定する。粒子材料はダイス上
面３０６のレベルにならされているためこの中心
室は空の状態である。この内側円錐面４０４の内
部の中心室に過剰の粒子材料４０５を充填し、次
にスクリード３１２によつて削り取つて整形リン
グ４００の上面４０１のレベルの面４０６になら
す。整形リングを注意深く取除き、キヤビテイ３
０２に平坦頂面４０９と円錐側面４１０よりなる
隆起中心部４０８を有する粒子体４０７が残る。
しかしこの中心部４０８を種々の形状にすること
ができる。

粒子体４０７およびこの粒子体を準備する上述
の技術は中心領域の単位水平面積当りの粒子量を
外側包囲領域における単位面積当りの粒子量より
多くする一つの実施例である。この場合単位水平
面積当りの多量の粒子はダイス部分において包囲
部分よりも深く充填することによつて得ている。

しかし単位面積当りの多量の粒子はダイスの中
心部に粒子の密度を高くして充填することによつ
ても得られる。例えばダイスキヤビテイに充填
し、キヤビテイの頂面のレベルにならし、次いで
ダイスの中心領域に局所的に振動または圧力を加
えて粒子密度を高くする。このことによりこの領
域の材料は包囲部分の材料よりも沈下する。この
結果生じた窪みにプレスを行う前に粒子材料を補
充する。この方法は、プレスを行う前またはプレ
ス中において中心領域の単位体積当りの粒子量を
外側の包囲領域の単位体積当りの粒子量よりも多
く配分する一つの実施例である。

ダイスの中心領域に高い高さおよび／または高
い密度に充填するかのいずれかに無関係に、次に
第２３図に示すように圧縮する。この結果中心領
域４１３（参照線４１３Ａ，４１３Ｂで区切られ
た領域）における容積圧縮比が外側領域４１４に
おける容積圧縮比よりも高い素子が得られ、この
場合外側領域は参照線４１３Ａ，４１３Ｂで示さ
れる内側端縁と素子の周縁４１４Ａ，４１４Ｂに
より区切られる環状領域となる。

第２４〜２９図において容積圧縮比を高める他
の好適な実施例を示す。これら図面においては、
特にプレス中に上述の中心領域および外側領域に
それぞれ比較的大きなおよび比較的小さな厚さ減
少率を生ぜしめる技術を示す。

第２４および２５図において一つの好適な実施
例を示し、この場合ダイスキヤビテイ３０２の圧
縮面３０３に隆起部をなす円形インサート４２１
を配置することにより比較的大きな厚さ減少率と
比較的小さな厚さ減少率を得る。このインサート
４２１に円筒状下方突出部４２２を設け、この突
出部はダイス下壁３０３の対応ソケツト４２０に
整合する。インサート４２１の上部は円錐面４２
５により包囲された平坦頂面４２４を有する整形
部材とする。第２４図のダイスキヤビテイ３０２
に充填し、内容物を上面３０６のレベルになら
し、次に第２４図に示すように圧縮したとき、こ
の結果の圧縮体４２６には、平面状空気流入面４
３０と平坦部４３３および傾斜端縁４３４よりな
る中心凹所４３２を有するほぼ水平な空気放出面
４３１を生ずる。この方法はプレス中に中心領域
および外側領域にそれぞれ比較的大きいおよび比
較的小さい厚さ減少を生ぜしめることによつて拡
散素子の中心領域の容積圧縮比を高める実施例で
ある。この場合比較的大きなおよび比較的小さな
厚さ減少率は中心部および包囲部に対してそれぞ
れ小さいクリアランスおよび大きいクリアランス
を有する対向圧縮面を有するラムおよびダイスキ
ヤビテイよりなるプレスによつて行うことにより
得ている。この場合小さいクリアランスはダイス
キヤビテイに設けたインサート４２１の隆起部に
より得ている。しかしこの方法は平坦底壁を有す
るダイスキヤビテイとラムの圧縮面に設けた隆起
部とにより実施することもできる。

第２４および２５図に示す製造方法に対して
種々の変更を加えることができる。凹所４３２の
形状、深さ、および面積は素子のガス放出面４３
１の空気分布に所要のレベルの均一性を得るよう
自由に変化させることができる。凹所の形状は空
気流の均一な分布を与える任意の所要輪郭にする
ことができる。しかし好適には凹所の輪郭を素子
の輪郭に相似させる。凹所の輪郭内において断面
で見た形状を変化させることができる。凹所の底
部を全体的に直線的なまたは湾曲した表面に、ま
たは直線的な表面と湾曲した表面との組合せによ
り構成することができる。凹所の中心は図示のよ
うに平坦にするか、または全体にわたり僅かに湾
曲した形状にすることができ、または極めて平坦
な円錐形状、その他本発明の目的を達成するに都
合がよく好ましい形状にすることができる。図示
のように平坦部と傾斜端縁を有する凹所は簡単で
好適ではあるが、これに限定するものではない。

上述のように中心凹所の領域は必ずしも素子の
中心領域をなす部分と同一の範囲にする必要はな
い。凹所は中心領域を画定する範囲内または範囲
外で終端させることができる。しかし中心領域を
画定する範囲と同程度に凹所領域を定めるのが好
適である。

凹所の面積と平均深さは、素子のガス放出面の
横方向にわたるガス分布の均一性を高めるに十分
なものの組合せに選択することができる。例えば
凹所の面積を素子のガス放出面総面積または素子
の総面積の約10〜80％、好適には約25〜70％、一
層好適には約45〜65％にするとともに凹所の平均
深さを素子の水平部分の平均厚さの約２〜20％、
好適には４〜15％、一層好適には５〜10％にする
ことができる。

素子の深さは輪郭内で変化させることができ、
即ち段階的に変化させることもでき、また徐々に
変化させることもできるが、後者の方が好適であ
る。更に凹所の輪郭内において窪みを生じない若
干の部分を設けることもできる。この実施例を第
２６図に示す。

第２６図において第２５図に示す技術の変更例
により形成することができる素子を示す。この場
合インサート４２１の代りに環状インサート４４
０を使用し、この環状インサートの下面には環状
リブ４４１を設け、このリブをダイスキヤビテイ
３０２の底壁３０３に形成しいた対応形状の環状
溝４４２に掛合させる。環状インサート４４０に
は傾斜外端縁４４４および傾斜内端縁４４５を具
える平坦頂面４４３を設ける。このようなダイス
キヤビテイを使用するとき、第２６図の上方に示
すように、素子には傾斜端縁４４０，４４１を有
する環状凹所４４９と窪みの付かない中心部４５
２とができる。このようにして円形素子には、境
界線４１３Ａ，４１３Ｂで区切られる円形中心領
域が形成され、この中心領域を外側領域により包
囲し、この外側領域は境界線４１３Ａ，４１３Ｂ
から素子の周面４１４Ａ，４１４Ｂに達する。

第２７図に示す実施例のように素子の外側領域
は必ずしも周端縁まで達しないものもある。この
実施例の場合円筒状ダイスキヤビテイ３０２の底
壁３０３に円形インサート４２１を設ける。底壁
３０３の側壁３０４，３０５に隣接する部分の周
縁に段部を形成し、この段部に垂直円筒面３２４
と水平環状面３２５とを設ける。このようなダイ
スにより第２７図の上方部に示すような素子がで
きる。この素子には中心領域の境界線４１３Ａ，
４１３Ｂの範囲内において、傾斜端縁４３４の付
いた凹所４３２を有するガス放出面４３１ができ
る。ダイスの垂直円筒面３２４および水平環状面
３２５により素子の周縁部に垂直円筒端縁２３
０、水平面２３１、および垂直側面２３２を生
じ、素子の端縁の段部を画定する。平面状空気流
入面４３０、垂直円筒端縁２３０、水平環状面２
３１、参照線４６０Ａ，４６０Ｂにより区切られ
る素子の容積部によつて、素子の内方隣接部の透
過性、密度および平均高さに比べると透過性が少
なく、密度が高く、平均高さが低い環状周縁領域
が画定される。この素子において外側領域は内側
を参照線４１３Ａ，４１３Ｂによつて、外側を参
照線４６０Ａ，４６０Ｂによつて区切られる部分
である。

第２７図において第２０図に示すような多孔質
ガス拡散素子の空気分布の均一性を改善する方法
を示す。高さが低く、密度が高く、透過性の少な
い周縁領域を形成することは周縁領域自体の流れ
の特性に影響を及ぼすだけでなく、素子の比較的
内方の部分の特性にも影響を与え、中心領域に流
れが集中する傾向を生ずる。中心領域の容積圧縮
比を大きくすることによつて上述の傾向は打消さ
れ、均等化され、排除される。

第２８図において、どのようにして拡散素子の
周縁領域に隣接して境界領域を設けるかを示す。
第２０図における凹所のない素子の説明および第
２０図の素子の試験からわかるように素子の垂直
側面２３２は気泡釈放圧力が第２最小値２８６
Ａ，２８６Ｂを示し、これに対応し点線２８２
Ａ，２８２Ｂで示すように流量曲線２７７ではピ
ーク値２９１Ａ，２９１Ｂを示す。素子のこの領
域で流れがピークになる傾向は多くの要因に基づ
いて好ましくないと考えられる。この要因として
は拡散装置に対する素子の取付けに採用したホル
ダおよび封鎖手段の構成がある。垂直側面２３２
から曝気すべき媒体に気泡を自由に放出してしま
うように素子を取付ける場合この側面には好まし
くない程大きな気泡と流れを生ずる傾向がある。
更に表面２３２により水が自由に通過する（従つ
て表面張力がない）空隙に気泡を放出する場合、
全空気量のうち不当に多くの量がこの表面に移行
してしまう。この傾向は種々の技術を組合せるこ
とによつて打消し、均等化することができ、例え
ば、表面２３２に非透過性の層を所定位置に保持
または付着させてカバーすること、適切に設計し
た封鎖手段および拡散素子ホルダの使用、第２８
図に示すような変形、これら方法の組合せ、また
は他の所要の手段によつてこの傾向に対処するこ
とができる。

第２８図においては周縁領域の内方に隣接して
境界領域を設け、この境界領域の容積圧縮比を上
述の外側領域の容積圧縮比よりも大きくして固体
粒子を圧縮する拡散素子の実施例を示す。このこ
とはダイスキヤビテイ３０２を変更することによ
つて得られ、垂直円筒面３２４と水平環状面３２
５とにより形成される段部の底部の内面に環状帯
４６１を設ける。この環状帯は水平面または上述
の外側領域の面（特にこの外側領域の面が水平で
ない場合）約10゜〜70゜の範囲の角度をなすように
する。その他の点に関しては第２８図のダイスは
第２７図のものと同一である。従つて第２８図の
実施例は拡散素子の境界領域と上述の外側領域の
部分に対応する圧縮面間のクリアランスが比較的
小さいおよび比較的大きい互いに対向する圧縮面
を有するラムおよびダイスキヤビテイよりなるプ
レスによつてプレス成形することにより比較的大
きい厚さ減少率および比較的小さい厚さ減少率を
得る実施例である。この場合小さなクリアランス
はダイスキヤビテイの圧縮面に環状帯４６１によ
り生ずる隆起部によつて得ている。

第２８図のダイスにおいて素子をプレス成形す
るとき、第２８図の上方に示す成形素子には水平
面に対して角度αをなす傾斜端縁４６２が生ず
る。第２８図に示す形式の板に対しては25゜の角
度が最適である。傾斜端縁４６２を設けることの
利点は中心部の容積圧縮比を高めるという着想が
生まれたときには予想できなかつた。しかし中心
凹所を形成する着想および上述の気泡釈放圧力測
定技術による作業から得られた経験から傾斜端縁
４６２の効果に対して若干の仮説が立つようにな
つた。

上述の通り第２０図の気泡釈放圧力曲線２７６
の第２最小値２８６Ａ，２８６Ｂで示すように垂
直側面２３２に低気泡釈放圧力領域が存在するこ
とは予期せぬものである。しかしこの現象はダイ
スキヤビテイ内での粒子の流れを理論的に考慮す
ることによつて遡及的に説明がつくものと思われ
る。即ちラム圧縮面３１８と水平環状面３２５と
の間の固体粒子はラム圧縮面３１８とダイズ底壁
３０３との間の隣接固体粒子よりも大きな圧縮を
受けるため、面３２５の上方の材料に内方下向き
の力のベクトル成分が発生し、この部分の粒子の
若干は圧縮されて内方下向き移動する。一方垂直
側面232は水平環状面３２５の内端縁によつてこ
のような力のベクトルから幾分遮蔽され、従つて
面２３２に沿う材料は面２３１に沿う材料よりも
少なく圧縮され、よつて面２３２にはより大きな
透過性を、面２３１にはより小さい透過性を与え
るものと思われる。

第２８図のダイスにおける環状帯４６１の上方
の材料にこの環状帯により密集作用を与え、外側
領域に隣接するリング状境界領域を形成し、この
境界領域の外端縁は環状周縁領域２２９に隣接す
る参照線４６０Ａ，４６０Ｂにより区切られ、境
界領域の内端縁は参照線４６３Ａ，４６３Ｂによ
り区切られる。このことにより面２３２の気泡釈
放圧力および流出量を素子の他の部分に対して一
層バランスのとれたものにする（このことは上述
の透過性の差の減少となつて表われる）と思われ
る。

第２９図において比較的大きい厚さ減少率およ
び比較的小さい厚さ減少率を与える他の実施例を
示す。この実施例の場合小さなクリアランスはラ
ム３１７の圧縮面３１８に突出部を設けることに
よつて得る。例えば第２９図に示すようにラム３
１７の圧縮面３１８に環状リブを設け、このリブ
を圧縮面３１８の周縁から内方に僅かに離間した
位置において全周にわたり突出させる。このリブ
の断面は任意の所要の形状にすることができる
が、円弧形状が好適である。このリブの深さは素
子の周縁に合致して容積圧縮比を所要の大きさに
高めるに好適なものとする。代表的な深さは上述
の中心凹所４３２の深さと同程度のものである。

この実施例において、ダイスキヤビテイ３０２
に第２８図の環状帯４６１を設けることができる
が、インサート４２１および面３２４，３２５に
より画定される段部を有する第２７図と同様のダ
イスキヤビテイにするのが好適である。第２９図
に示すダイスキヤビテイおよびラム３１７を使用
するときの形成される素子は第２９図の中心部に
示されるようになる。環状リブ４６６により素子
の空気流入面４３０に対応の環状溝４６７を生ず
る。溝４６７の位置は溝の形状の輪郭が周縁領域
の端縁または垂直側面２３２の延長面に交差する
かまたは僅かに内方に寄つた状態になるようにす
る。従つて環状溝４６７は少なくとも一部が素子
の境界領域内に位置し、若干環状周縁領域２２９
に突出する。第２９図に示すような位置に環状溝
４６７を有する素子は第２８図の素子と同様に、
参照線４１３Ａ，４１３Ｂ；４６３Ａ，４６３
Ｂ；４６０Ａ，４６０Ｂで区切られる中心領域、
外側領域、境界領域、および環状周縁領域ならび
に円筒状端縁２３０が形成される。

境界領域を有する素子を第２８，２９図に示
し、このような素子は側面２３２の気泡釈放圧力
が高くなるという利点を有する。従つて第２０〜
２７図に示す素子について説明した欠点をほぼま
たは完全になくすことができる。従つて中心領域
の容積圧縮比を高めてあるなしにかかわらず、ま
た周縁領域が半透過性であるか、ほぼ非透過性で
あるかにかかわらず、周縁領域に内方に隣接する
境界領域の容積圧縮比を高めることによつて素子
の特性を改善することができる。

境界領域を設けることの利点を第３０および３
１図のグラフで示し、これら図面はそれぞれ第２
７図の拡散素子（境界領域がない）および第２８
図の素子（境界領域がある）を示す。この場合第
２０図の気泡釈放圧力試験方法および第２０図と
同様のグラフ表示形式を使用すると、各素子に対
してそれぞれ気泡釈放圧力（B.R.P.）曲線Ａ，Ｂ
を得る。これら曲線を比較することにより境界領
域がない場合には素子の垂直側面２３２において
気泡釈放圧力曲線の最小値があることがわかる。
境界領域を設ける場合第３１図の曲線Ｂで示すよ
うに面２３２において気泡釈放圧力の増大を生ず
る。流量は気泡釈放圧力に反比例することから、
境界領域の存在により表面２３２からの流量を制
限し、素子の中心部を通過する流量よりも少なく
することができる。

境界領域の利点を垂直側面２３２における効果
によつて説明したが、垂直側面は必要でないこと
がわかる。例えば境界領域の上面を非垂直面と
し、素子の上面から周縁領域の上面に至るまで全
体的に外方下向きの傾斜面にし、水平面に対して
例えば約30゜〜70゜、より好適には35゜〜60゜の角度
をなすようにすることができる。

第２３〜２９図において、参照線４１３Ａ，４
１３Ｂ：４６０Ａ，４６０Ｂ；４６３Ａ，４６３
Ｂ等を使用して種々の領域、例えば中心領域、外
側領域、境界領域および周縁領域の境界線を示し
た拡散素子を図示した。これら参照線は一定の比
で設定されたものではなく、また本発明による実
際の製品における各領域間を明確に区分する垂直
線が実際に引かれているものでもない。本発明に
よる拡散素子においては、互いに隣接する領域の
材料間に密度の点で大きな差が存在する領域間に
区分境界線を引くことはできない。これら境界線
は実際上或る程度の横の広がりを持つものであ
る。

本発明の実施例によれば中心領域の容積圧縮比
が外側領域の容積圧縮比に対して少なくとも約２
％、好適には２〜20％、より好適には約３〜15％
高い拡散素子とする。これらパーセンテージは外
側領域の容積圧縮比を基準にした差として表現し
たものである。同様に本発明の実施例として境界
領域の容積圧縮比が拡散素子の境界領域によつて
包囲される他の部分（例えば外側領域）に対して
少なくとも約10％、好適には約10〜35％、より好
適には約35〜100％高い拡散素子とする。

原則として本発明は多孔質の拡散素子の孔の寸
法を限定するものではないが、実施例として孔の
寸法を約60〜600ミクロン、好適には約90〜400ミ
クロン、より好適には約120〜300ミクロンの範囲
とし、これら孔の寸法はASTM Ｅ−128で規定
されている等式Ｄ＝30γ／Ｐに気泡釈放圧力を適
用することによつて計算される。但しＤ＝孔の最
大直径、γ＝試験液体の表面張力（dyn／cm）、
Ｐ＝水銀柱圧力（mm） 一般的に本発明による拡散素子は未使用での透
過性が約1.62×10⁵〜5.4×10⁶cm³／min（６〜
200SCFM）、好適には約3.24×10⁵〜1.89×10⁶
cm³／min（12〜70SCFM）であるがアルミナ製お
よびシリカ製の下水曝気用拡散素子の場合約4.05
×10⁵〜9.45×10⁵cm³／min（15〜35SCFM）が最適
である。

本発明による拡散素子の気泡釈放圧力は水柱圧
で約5.08〜50.8cm（２〜20インチ）でもよいし、
より好適には約10.2〜38.1cm（４〜15インチ）で
あるが、下水曝気用の拡散素子としては約12.7〜
25.4cm（５〜10インチ）が最適である。

容積圧縮比を高める上述の技術は拡散素子にわ
たる流れの分布の均一性を改善するために使用し
たが、使用器具の品質および技術的要求に基づく
改善度を予測することは実際的に不可能である。
しかし或る種の拡散素子はその効果を示すことが
できる。即ち素子の中心を通過して素子の表面に
沿つて互いに直交する２個の参照ライン上で互い
に等間隔離間した少なくとも５個の位置における
気泡釈放圧力の値に基づいてガス放出面の変動係
数が約0.25以下であるものがよい。更に好適な拡
散素子はこの変動係数が約0.05〜0.25の範囲、よ
り好適には0.05以下であるものである。

上述したように本発明による拡散素子の境界領
域の固体粒子は外側領域の粒子に比べて大きな容
積圧縮比になるよう圧縮され、境界領域の上方の
ガス放出面に外方下向きの傾斜を与え、この傾斜
は水平面に対して約20゜〜70゜、好適には約25゜〜
65゜の範囲であるが、好適な下水曝気の拡散素子
としては約25゜の傾斜面にするのが最適である。

或るガス処理装置における拡散素子の少なくと
も一部（全部を含めて）、好適には少なくとも大
部分を個別のプレナムに取付け、この部分におけ
る各プレナムおよび素子に個別の流量調整手段を
経て処理ガスおよび／または洗浄ガスを供給する
とき、ガス分布および／または汚染率および／ま
たは洗浄効率に関して効果が生ずる。多孔性拡散
素子の単位面積当りのガス放出量は形成される気
泡の寸法および吸収される酸素または他の処理ガ
スの分数として表わされる拡散素子の効率、例え
ば酸素伝達効率（OTE）に影響を与える。一般
的に大きな流量はこの効率を低下させる。更に或
る個数の素子に或る量の空気を供給する場合、す
べての拡散素子が均一の流量で作動するとき効率
が最大になる。しかし、拡散素子の製造において
透過性、動水圧等の特性に誤差を生ずるのが一般
的である。更に通常同一方法で同一の仕様に製造
される拡散素子は個々に透過性および他の特性に
関して大きく異なる。第３２Ａ〜３２Ｂ図におい
て、このような素子の圧力／流量関係がいかに大
きく異なるかを示す。

２個の拡散素子があるとして、一方の素子の透
過性を約12、他方の素子の透過性を約９と仮定す
る。更にこれら素子をそれぞれ個別の流量調整手
段に取付け、ほぼ同一の圧力で空気を共通プレナ
ムを経て供給し、素子１個につき約3.51×10⁴
cm³／min（1.3SCFM）の平均値の流量に対し、合
計で約7.02×10⁴cm³／min（2.6SCFM）の空気量を
送給すると仮定する。

第３２Ａ図の曲線ABおよびCDにより種々の
圧力（水柱圧で測定）低下において上述の素子の
空気量を示すとともに中間の曲線により平均透過
性が10.5の素子の同様のデータを示す。水柱圧で
約17.78cm（７インチ）の代表的な圧力低下にお
いて透過性が９の素子を通過する流量は約1.62×
10⁴cm³／min（0.6SCFM）となり透過性が12の素子
の流量は約5.4×10⁴cm³／min（2.0SCFM）となる
ことがわかる。

第３２Ｂには共通の分配管から空気を供給され
る個別のプレナムに取付けた上述の２個の素子の
圧力／流量特性をプロツトしたものを示し、共通
の分配管から個別のプレナムへの空気の供給は
7.93mm（5/16インチ）の制御オリフイスを経て行
われる。第３２Ｂ図においては曲線A′B′および
C′D′によりそれぞれ種々の圧力低下における上述
の２個の素子の空気量を示すとともに２個の素子
の平均透過性を有する素子の同様のデータを中間
の曲線により示す。図面から２個の拡散素子から
7.02×10⁴cm³／min（2.6SCFM）の流量（平均
1.3SCFM）を放出するためにはオリフイス制御
の作用によつて圧力低下が水柱圧で約27.94cm
（11インチ）になることがわかる。これに対応し
て透過性が９の素子を通過する流量は約3.24×
10⁴cm³／min（1.2SCFM）であり、透過性が12の素
子を通過する流量は約3.78×10⁴cm³／min
（1.4SCFM）である。この場合の２個の素子の流
量の比は先のケースで約3.3：１であるのに対し、
約1.2：１となる。従つて必要な空気と出力を得
るには個別の流量調整手段に拡散素子を使用する
のが一層効果的であることがわかる。

他の効果は個別の流量調整手段を経て供給され
る個別のプレナムを使用することにより生ずる。
或る種の有機粘液の場合（低流量では拡散素子表
面を著しく汚染することが知られている）、異な
る透過性の拡散素子の流量の差は、素子を共通の
プレナムに取付けたとき、個別の流量調整手段で
の個別のプレナムに取付けたときよりも一層早く
増大する。更に洗浄にあたり透過性が最も低く、
従つて洗浄する必要性が最もある素子は最小量の
洗浄ガスしか受容しない。逆に高い透過性を有
し、従つて洗浄の必要性の少ない素子は最大量の
洗浄ガスを受容することになる。更に上述のよう
な不均衡な流量関係は洗浄サイクルの回数が進
み、透過性の高い拡散素子が浄化するにつれて
益々不均衡になる。

本発明の実施例によれば上述のように個別の流
量制御手段に拡散素子を使用すると装置におい
て、良好に作動し、均一な圧力でガスを受容する
拡散素子の少なくとも約90％（良好なときには約
90％以上）が新品時または使用して洗浄した後に
も浸漬しない状態において水柱圧5.08cm（２イン
チ）で作動したときすべての素子の平均流量に対
して約±15％およびより良好には約±10％の範囲
内の単位面積当りの流量を送給することができ
る。

本発明の特に好適な実施例を第３３図に示し、
この図面においてタンク式曝気処理用の曝気装置
の一部を線図的に示す。タンク４７０に底壁４７
１および垂直壁４７２を設け、タンク内に液状媒
体を収容し、この液状媒体の液面を符号４７４で
示す。垂直壁４７２の上端縁４７３を地面のレベ
ルに配置し、この上端縁に隣接して通路（図示せ
ず）を設け、この通路には通常のガードレール
（図示せず）を設ける。この場合処理ガス装置４
８０はブロア（図示せず）を有する曝気ネツトワ
ークとし、このブロアには通常のフイルタ、圧力
レギユレータ、弁装置等を設け、構内配管４８１
に空気を供給するよう接続する。作動フランジ４
８２を経て配管４８１により空気をステンレス製
の下送管４８３に供給し、この下送管を液面４７
４の上方位置から液面下の継手４８４まで延在さ
せる。継手４８４において、耐食性材料、例えば
PVCまたはポリブチレン製のプラスチツク管で
ある他の下送管を第１下送管４８３に接続する。
この第２下送管４８５をタンクの更に下方の摺動
フランジ４８６およびＴ字配管４９１まで延在さ
せ、このＴ字配管を経て下送管４８５をほぼ水平
な端末管４８７に連通させ、この端末管をタンク
壁４７２に対してほぼ直交させる。端末管４８７
から下方に突出する複数個の短い垂直接続管４８
８を介して端末管４８７を互いに平行に配列した
複数個の分配管４８９に接続し、この分配管４８
９をタンク壁４７２にほぼ平行にする。分配管４
８９に沿つて適当な間隔、例えば約30.4cm〜
121.6cm（１〜４フイート）毎に複数個の拡散装
置即ちデフユーザ４９０を配列し、これらデフユ
ーザは第２〜６図に示したような流量調整手段、
プレナムおよび拡散素子の組合せを具える。拡散
素子は多孔質拡散素子として上述の好適な特性を
有するものとし、第３，４，２８および２８Ａ図
に示した拡散素子につき説明したような特性と寸
法を有し、厚さ2.54cm（１インチ）、面積369cm²
（0.41ft²）の素子につき平均透過性が約10.5±15
％であるものとする。

この実施例においてガス洗浄装置５００にロー
ラを具える走行可能なはかり５０１を設け、この
はかりをタンク端縁４７３の上述の通路に沿つて
移動可能にし、またインジケータ５０２を設け
る。洗浄ガスを貯蔵および放出するためのシリン
ダ５０３を走行はかり５０１上に休止させ、また
このシリンダをガスレギユレータ５０４、弁５０
５，５０６、流量計５０７、プラスチツク管５０
８、およびエルボ５０９を経て下送管のプラスチ
ツク材料で形成し、液面４７４の下方に位置する
部分４８５に接続する。この線図においてプラス
チツク管５０８を下送管４８３，４８５から離間
して示したが、実際上はプラスチツク管５０８を
下送管の外部に取付けるか、または下送管の内部
を通過させるのが有利である。

上述のシリンダ５０３とはかり５０１の組合せ
は現在のところ洗浄ガスを供給する上で最も都合
のよい構成であると考えられている。しかし種々
の代案を適用することができる。例えばシリンダ
５０３の代りにバーナーを使用し、このバーナー
により酸化可能な硫黄などの燃料を燃焼して例え
ば二酸化イオウなどの洗浄ガスを発生させること
ができる。代案としてシリンダの代りに液体−ガ
ス接触装置を使用し、例えば酸性水溶液などの液
状洗浄ガス源を処理ガス流中に同一方向にまたは
逆方向に噴霧し、これにより気化または分散によ
り洗浄ガスを処理ガスに導入することができる。
洗浄ガスとして二酸化炭素を使用する場合、嫌気
性消化ガスから得ることができ、この消化ガスは
典型的には二酸化炭素とメタンを有し、消化ガス
から二酸化炭素を取出し、洗浄ガスとして使用す
ることができる。更にメタンを燃やすいことによ
りエネルギと、水と二酸化炭素を生じ、この二酸
化炭素を更に洗浄ガスとして使用することができ
る。

しかし効力、コストおよび入手の容易さの点で
HClを使用するのが最良であると思われる。空気
に対するHClガスのモル分数は約7.5×10^-5〜3.1
×10^-2の範囲にして使用する。上述のような汚染
物質と同様の汚染物質に対して、約3.1×10^-2の
モル分数で添加したHClガスでは約30〜40分の洗
浄サイクルが必要であり、約6.6×10^-3のモル分
数のものではその約４倍の時間をかけることが必
要である。どちらの場合も消費されるガスの総量
は拡散素子当り約0.11Kg（0.25ポンド）となる。
0.45Kg（１ポンド）当り約0.5ドルのガスコスト
では１個の拡散素子を洗浄するための材料コスト
は約0.125ドルとなる。このコストは拡散素子の
再焼成のコストと比較すると有利であることがわ
かる。素子の再焼成コストは１個当り７ドルにも
なると見積られている。上述の時間およびガス消
費は汚染物質の性質によつて種々に変化させるこ
と勿論である。

しかし上述の面積369cm²（0.41ft²）の拡散素子
を１個の素子当り約6.75×10⁴cm³／min〜8.1×10⁴
cm³／min（2.5〜3SCFM）の流量で洗浄するのがよ
く、この流量は有効放出領域の900cm²（１ft²）当
りの流量約1.62×10⁵cm³／min〜2.16×10⁵cm³／min
（６〜8SCFM）にほぼ等しい。一般的にHClのモ
ル分数は約４×10^-5以上、好適には約8.6×10^-5
以上、より好適には約４×10^-4以上とし、特に約
5.7×10^-5〜3.1×10^-2の範囲および6.6×10^-3〜3.1
×10^-2の範囲が一層好適である。上述のモル分数
はすべて大気圧で適用可能である。気泡釈放点に
おけるガス圧が大気圧とは異なる場合、その値に
先ず760を乗算し、次に水銀柱mmで表わした気泡
釈放点での総ガス圧で除算することによつて補正
すべきである。

実験例 次に本発明の実験例について説明する（本発明
はこの実験例に限定するものではない）。この実
験例は第３４図に線図的に示した実験装置により
行い、この装置はセラミツク拡散素子がカルシウ
ムおよびイオンの無機の沈殿によつて普通現場で
生ずる以上の早い速度で汚染される環境を創生す
るよう設計し、作動させるものである。小型の試
験装置に厚さが均一で約6.45cm²（１平方インチ）
の面積の有効ガス放出領域を有する拡散素子を取
付け、この素子は第３および４図に示す拡散素子
に適用可能な基準に一致させた標準の商標名サニ
タイレ（Sanitaire）製造仕様に基づいて形成し
た拡散素子の製造品サニタイレから切出したもの
である。このような素子を上述の環境下に配置
し、制御状態で作動させ、素子に加わる動水圧の
上昇の相対量と種々の作動技術および洗浄技術の
相対的な結果とを観察した。

第３４図の装置にミシガン湖から取水したミル
ウオーキー市の水をベロー式ポンプ５２１を使用
して約250〜280c.c.／secの流量で導入する。導管
５２２を経て水を閉鎖接触室５２３に送り、この
室にガス状のCO₂を約2.4scc／secの流量で添加す
る。CO₂源を圧縮CO₂を収容したシリンダ５２８
とし、レギユレータ５２９により適当な寸法の回
転計５３０の上流域において約0.70Kg／cm²
（10Psi）の圧力を出力するよう調整する。回転計
５３０からの流れを調整弁５３１によつて調整し
て導管５３２を経て接触室５２３に供給する。こ
の室において導管からの取入水にCO₂ガスを泡立
たせる。水およびCO₂の双方を室底部の近傍に導
入し、室頂部の近傍から流出させ、この頂部にカ
バーをかぶせ、CO₂の水への溶解を促進する。次
にCO₂が溶解した水を送給ライン５３７から石灰
石の破片を収容した管柱即ち石灰石柱５３８の底
部に導入し、石灰石柱を上昇させて、この石灰石
中の頂部の近傍から流出させる。供給管５３９を
経てこの水を曝気タンク５５２に送込む。

試薬タンク５４５には、FeCl₃をH₂SO₄により
酸化することによつて準備したFeSO₄を収容す
る。FeSO₄をタンク５４５から抽出管５４６およ
び調整ポンプ５４７によつて取出し、供給ライン
５４８から供給管５３９との接続点に送り、混合
させて５mg／のFe⁺⁺イオンを含有する水を曝
気タンク５５２に導入する。このタンクに底壁５
５３、側壁５５４、および開放頂部を設け、平均
保留時間が約２時間の液体浴５５５を保持する寸
法にする。液体をタンクの液面の一端において導
入し、液面の他端の堰５５６からフロアドレン５
５７に排出させる。

上述の曝気試験装置５８０を曝気タンク５５２
の底部に配置する。各曝気装置には短円筒状の
PVC管５８１と平坦なPVC頂板５８３、底板５
８２とにより形成したプレナムを設ける。幅約
2.54cm（１インチ）、長さ2.54cm（１インチ）、厚
さ2.54cm（１インチ）のセラミツク多孔質構体を
各プレナム５８０の頂部に取付ける。各プレナム
に空気流入管と液体排除ライン（図示せず）を設
け、また十分なリードバラストを収容し、タンク
底壁５５３に固定する。各セラミツク標本のため
の空気源５６０を空気コンプレツサ５６２とし、
空気フイルタ５６１から空気を取入れ、貯蔵タン
ク５６３を経て圧力レギユレータ５６４に放出
し、流量弁５６５の上流域における空気圧力を約
2.81〜3.52Kg／cm²（40〜50Psi）にする。この弁に
より導管５６６を経て空気マニホルド５７０に制
御した量の空気を送給し、このマニホルドをすべ
ての試験プレナムに共通とする。分岐ライン５７
１から各試験プレナムへの空気流を調整弁５７４
により個別に制御する。更にプレナムに導入する
混合ガスに制御したレベルの湿気を与える手段
（図示せず）を設ける。各プレナムの上流におい
て分岐管５７１に弁制御タツプ５９０を使用して
実験コース全体にわたる動水圧をモニタする。こ
の動水圧（DWP）は共通導管５９６を経てタツ
プ５９０に接続し、水を充満させた圧力計５９７
により決定する。DWPは素子に加わる圧力から
試験浴５５５における各試験装置の上方の液体の
高さを引いた総差圧（ΔP）に等しい。

分岐ライン５７１における圧力タツプ５９０の
下流域であつてプレナムの上流域に弁制御タツプ
６０３を設け、このタツプ６０３から洗浄ガスを
分岐ライン５７１に導入して処理ガスと混合さ
せ、この混合ガスをプレナムに進入させ、セラミ
ツク素子から拡散させる。洗浄ガス源は圧縮HCl
を収容するシリンダ６０１とし、CO₂ガスと同様
に圧力レギユレータ６０２および回転計（図示せ
ず）を経てガス流を弁制御タツプ６０３に制御し
た状態で送り出す。

代案として、活性剤、例えばHClを含有する水
溶液を使用し、水溶液から空気または他のガスを
分離することによつて洗浄ガスを生ずるようにす
ることもできる。このようにして処理ガスに対す
る洗浄ガスの割合を注意深く制御して洗浄ガスを
準備し、これによつてDWPにおける容認できる
減少を得るに必要な添加期間に関する洗浄ガスの
有効限界を見積ることができる。第３４図に線図
的に示した実験においては水溶液分離ガス発生方
法を使用し、セラミツク素子に供給する処理ガス
の流量、例えば15〜22scc／secに比べて比較的僅
かな流量に調整制御し、この洗浄ガス流量を処理
ガス流の１％のうちの３％から小さい分数値の程
度にする。少量の洗浄ガスを放出するのは処理ガ
ス（この場合空気）流を適当な濃度の洗浄ガス水
溶液、例えば塩化水素の酸性溶液に泡立たせるこ
とによつて行い、この水溶液の濃度は時経的に極
めて緩慢に変化し、これによつて比較的長期間に
わたり処理ガスに対するほぼ一定のモル比の洗浄
ガスを供給しつづけることができる。

上述の実験プログラムにおいて得られた代表的
なデータを第３５図のグラフに示し、このグラフ
は拡散制御プログラムの下で作動させた２個のセ
ラミツク試料に関して実験経過時間に対する
DWP（水柱インチ）の対数をプロツトしたもので
ある。曲線＃１はガス洗浄を開始する前の初期
DWP値の約3.5倍にDWPを上昇させる制御方針
を示すとともに、曲線＃２により洗浄前の初期値
の1.5倍だけのDWP上昇させる制御方針を示す。

曲線＃１ 点ＡからＢまでの曲線部分は試験拡散素子の表
面に汚染物質が徐々に堆積し、初期DWPの3.5倍
の限界条件に達するまでDWPが徐々に上昇して
いく状態を示している。点Ｂにおいて約1100時間
経過しており、このとき塩素ガス（Cl₂）を使用
してガス洗浄を行つた状態を曲線Ｂ−Ｃで示す。
曲線Ｂ−Ｃのより詳細なプロツトを第３６図のグ
ラフに示し、このグラフは時間スケールを拡大し
て示す。塩素ガスを処理ガスに添加する前にはプ
レナムからいかなる液体をも注意深く排除してお
く、この排除は曝気タンクからプレナムユニツト
を取出すとともに処理ガスは流しつつユニツトを
注意深く傾けて排除ライン（図示せず）から液体
を排出する。ユニツトを曝気タンクに再配置した
後ガス洗浄を行う前に、ユニツトの拡散素子を通
過する空気流量を注意深く観測し、所要に応じて
調整してからDWPの測定を行う。このDWPは第
３６図の時間ゼロにおける28水柱インチの圧力に
ほぼ等しく、この点は第３５図の点Ｂに対応す
る。このときに塩素ガスを処理ガス流中に約9.25
×10^-3のモル比を生ずる量だけ導入する。実験の
この部分に関してはHClシリンダ６０１の代りに
圧縮塩素ガスのシリンダ（図示せず）を使用し
た。約540分間塩素を連続的に添加した後DWPは
初期の水柱28.0インチの値から第３５図の点Ｃに
対応する時点で約12インチに低下した。

点Ｂにおいては初期DWPよりも水柱圧で20イ
ンチ高く、点Ｃでは初期DWPよりも４インチ高
いため、塩素ガスによるDWP減少は20−４／20× 100即ちDWP増加分の80％の減少に等しい。

点Ｃから点Ｄまでの間はユニツトに洗浄ガスを
供給しない。点ＤにおいてHClによるガス洗浄を
開始し、これにより点Ｄにおける水柱圧約14.4か
ら点Ｅにおける水柱圧約８インチまでDWPを減
少する。この期間における処理ガスに対するHCl
モル比は点BC間におけるCl₂のモル比9.2×10^-3に
比べると約6.5×10^-3とする。従つて第３５およ
び３６図から明らかなようにHClを使用すること
によつて更に塩素ガスのみで得られたDWP値か
ら素子のDWP基準条件即ち水柱圧で8.0インチの
DWPまで減少することができる。

第３５図の曲線＃１には更に２回の汚染および
洗浄サイクルの状況を示す。曲線Ｅ−ＦおよびＧ
−Ｈは曲線Ａ−Ｂと同様であり、これらの期間中
は処理ガスが加わるだけで素子には汚染物質が堆
積し、この結果DWPが上昇する。

曲線Ｆ−Ｇ、Ｈ−Ｉは点Ｄ、Ｅ間につき説明し
たサイクルと同様の２回の洗浄サイクルを示し、
この場合は洗浄ガスをHClとし、処理ガスに対す
るHClのモル比を約6.5×10^-3とした。これら２
回の洗浄サイクルをやはり第３６図のグラフに示
し、このグラフによつて必要とされる化学的量の
点に関してのみならず、回復度の点に関しても、
9.2×10^-3モル比の塩素よりもより一層効果的で
あり、DWPに関する等価条件に達するに要する
時間もより短かくてすむことがわかる。

点Ａ、Ｂ間、点Ｅ、Ｆ間および点Ｇ、Ｈ間の時
間間隔で示される堆積サイクルは比較的規則的に
継続し、順次の洗浄は同一の効果を有し、この洗
浄サイクルを何回繰返しても能力損失がないこと
を示しているのは重要である。

曲線＃２ 曲線＃２で示す試料の洗滌方針はDWPのレベ
ルが初期値、水柱圧８インチの約1.3倍になつた
ときにセラミツク素子の洗浄を行うものである。
第３５図は時経的にプロツトしたため、曲線＃２
で示すユニツトの開始は実験自体を開始してから
約1900時間たつてからであることがわかる。曲線
＃１と＃２の大よその特性は同様である。しかし
曲線＃２では５回の汚染および洗浄サイクルを示
し、各洗浄サイクルにおいてはHClガスを処理ガ
スに対して約6.5×10^-3のモル比で使用し、これ
は曲線＃１の洗浄サイクルＤ−Ｅ，Ｆ−Ｇ、およ
びＨ−Ｉのときと同様である。第３６図において
曲線＃２の洗浄サイクルの特性の状況を拡大して
示す。この場合すべての洗浄サイクルが時間とと
もに減少するDWPが同一であり、各サイクル毎
に曲線＃１のHClガス洗浄と同様に初期DWP値
に完全に回復していることがわかる。

曲線＃１と同様に曲線＃２の汚染サイクルの相
対的な期間は若干変比する。しかし基準状態から
限界DWPに達するまでに間隔が一貫して減少し
たり、増加したりする傾向はない。現場での堆積
および／または有機汚染の条件下では曲線＃１お
よび＃２により示す洗浄方針のどちらか一方が他
方よりも好適であり、これは、多くの要因、例え
ば動力コスト、DWP上昇度、および時経的な曝
気効果損失に基づく。

用語定義 容積圧縮比 本明細書中用語「容積圧縮比」とは、結合また
は焼結により多孔質の圧縮形状に整形、プレスお
よび結合力が発生するようにした固体粒子体から
形成した素子の２個以上の領域を比較する基準と
して使用する。或る領域について適用する場合、
この比はプレスを行う前の材料の高さをプレス後
のこの領域の材料の高さで除算したときの商であ
る。プレスによつて材料が或る領域から他の領域
に側方に移動し、観測した圧縮比に多少の影響を
及ぼすこと勿論であるが、「顕著」な圧縮比を問
題にするためこのような移動は無視する。或る領
域における異なる位置でのプレス前またはプレス
中の材料の高さが異なる場合、平面図におけるそ
の領域の面を基準にして測つた平均高さを使用す
る。従つて予め部分的にプレスしたり、または振
動によつて既に密集させた材料の上に更に或る高
さの材料を付加する場合、付加材料の高さも計算
に入れる。更に特に商を決定するにあたり除数は
材料全体を十分圧縮した高さとし、被除数は初期
材料および付加材料双方の未圧縮高さとする。

基準条件 用語「基準条件」とは多孔質拡散素子の作動履
歴におけるある選択点における拡散素子が示す動
水圧または平均気泡釈放圧力について用いる。例
えば以下に示す条件のいずれか、または以下の条
件のいずれであつても素子の作動履歴において最
終的に生じた状態での素子の圧力を基準条件とし
て使用することができる。即ち(a)少なくとも１種
類の汚染物質を含有する液状媒体の処理作動の最
初の状態、(b)洗浄ガスによつて最終的に洗浄され
た状態、(c)洗浄ガス以外の手段によつて最終的に
洗浄された状態、(d)ガスを放出することなく、液
状媒体との接触を最終的に維持する状態、(e)前も
つて記録された最低圧力。

本発明の好適な実施例においては動水圧または
平均気泡釈放圧力の基準条件は製造時、または少
なくとも１種類の汚染物質を含有する液状媒体の
処理作動に初めて組込んだ時素子が示す圧力とす
る。この基準条件は素子の最初および／または順
次のガス洗浄後の状態を使用することができる。
従つて本発明の好適な実施例によれば、最初と少
なくとも１回の順次のガス洗浄において動水圧ま
たは平均気泡釈放の減少を大きくとり、製造時ま
たは最初に使用した拡散素子の基準条件に基づい
て計算する。好適には複数回の明確で連続したガ
ス洗浄操作の度毎に製造時または最初に使用した
拡散素子の基準条件に対して増加圧力の大幅な減
少を示すまで洗浄を導入する。

最初のまたは順次のガス洗浄において、特に最
初のガス洗浄中に、製造時または最回使用後の素
子の動水圧または平均気泡釈放圧力と、本発明に
よるガス洗浄を開始するときのこれら変数の対応
の値との差よりもこの減少量を大きくする。

境界領域 用語「境界領域」とは、周縁領域がある場合に
この周縁領域の内方に隣接する位置であり、周縁
領域と外側領域との間であつて、好適には外側領
域の外端縁に隣接する位置とする。この領域は周
縁領域の方向に、または素子の周縁の近傍の垂直
表面に向うにつれて素子の容積圧縮比が徐々に増
加する（連続的、または段階的に）領域であり、
上述の垂直表面とは周縁領域の内方であつて、周
縁領域におけるまたは周縁領域に隣接する部分の
表面をいう。

気泡釈放圧力 「気泡釈放圧力」とは、液状媒体、例えば水の
下で拡散素子上の点または領域からのガスの放出
に対する抵抗力を示すのに使用する。或る素子の
或る点に適用する場合、ガス放出面上のこの点か
ら気泡を釈放するのに加えるべき準静圧を意味す
る。拡散素子の活性ガス放出領域の或る領域に適
用する場合、気泡釈放圧力はこの領域にわたり分
布するランダムにまたは均等に選択した多数の点
において測定した気泡釈放圧力の平均とする。気
泡釈放圧力は静水圧を差引いた後の水柱圧の高さ
（インチ）で表現する。本明細書の第２０図につ
き説明した装置を使用して、または気泡釈放圧力
を表示すると同様のまたはこの圧力表示に転換で
きるデータを生ずることができる他の装置を使用
して試験を行う。上述の気泡釈放圧力の値は、気
泡を十分緩慢に釈放して観測した気泡釈放圧力が
ほぼ静圧状態で得られるものに等しくなるよう試
験装置を調整して「準静圧」に基づいて決定す
る。

中 心 用語「中心」とは、素子が定形であつても、ま
たは不定形であつても平面図で見た素子自体の有
効ガス放出面の重心または図形中心の位置をい
う。

中心領域 本発明の「中心領域」とは、素子の総有効ガス
放出領域の定つた割合を構成する中心領域の下方
の容積部分を示し、この容積部分の境界は本発明
により素子の表面に設けた中心凹所の位置に一致
しても、しなくてもよい。「中心領域」は平面図
で見た拡散素子の輪郭が変化しても適用すること
ができ、素子の輪郭が円形、楕円形、方形、長方
形、多角形、不定形等であつてもよく、素子の有
効ガス放出面の輪郭に等しく、有効ガス放出面の
中心を共通の中心とする。中心領域を区切る中心
面積は総有効ガス放出面積の約80％、好適には約
60％、一層好適には約40％とするのが一般的であ
る。

洗 浄 「洗浄」とは洗浄ガスにより多孔質拡散素子に
おける汚染物質の堆積を防止、遅延、または除去
する処理を意味し、この処理は多孔質拡散素子の
潜在的なまたは実際的な透過作用に対して有効で
あり、この透過作用はガス放出通路に汚染物質が
あると悪影響を受ける。堆積物を除去することに
よつて動水圧および／または気泡釈放圧力の基準
条件以上の増加を大幅に減少する。

洗浄ガス 本明細書中の洗浄ガスとは、多孔質拡散素子の
ガス放出通路に単独でまたは処理ガスを含めて他
のガスと混合して所定の濃度および所定の量で導
入するとき、洗浄を行うに十分な汚染堆積物に対
する破壊性を有するガスを意味する。このような
ガスは種々の状態で作用することができる。例え
ば、特に沈殿した無機塩の堆積の場合汚染物質を
溶解することによつて、または汚染物質を拡散素
子に付着させる物質を溶解することによつて、汚
染物質と素子との間の結合を破壊することによつ
て、特に生体汚染物の場合生体を殺して拡散素子
から分離することによつて作用することができ、
これら作用状態の組合せで作用することもでき
る。従つて、例えば洗浄ガスは１種以上のガス状
の有機および／または無機溶解成分、若しくは液
体として存在することができる成分および温度20
℃；標準大気圧中でガスとして存在することがで
きる成分を含有する溶解成分の混合体とすること
ができる。例えばH₂O₂、CH₃OH、および他の揮
発性有機溶剤とすることができる。しかし好適な
洗浄ガスは20℃でガス体として存在するもの、お
よび水に溶解したとき酸性反応を示すもの、例え
ばSO₂、SO₃、CO₂、Cl₂、ClO₂、HCl、NO_x、
O₃、Br₂等がよく、特にHClが好適である。

変動係数 「変動係数」とは「標準偏差」を「平均」で割
つた商を意味する。「標準偏差」は所定数の気泡
釈放圧力測定値の平均からの差の二乗平均の平方
根を示す。「平均」とは上述の気泡釈放測定値の
算術平均を意味する。最適な精度は素子のガス放
出面のほぼ全体を代表するランダムな点での気泡
釈放圧力を測定することによつて得られるが、素
子が円形である場合２個の互いに直交する直径に
沿つて互いに等間隔離間する少なくとも５個の点
での気泡釈放圧力のサンプルをとることによつて
十分な精度の情報が得られることがわかつてい
る。

静水圧の水頭 水柱圧の高さ（インチ）で表現し、ガス洗浄中
に拡散素子の流出表面に加わる任意の液状媒体の
静水圧の水頭を意味し、（或る任意の時点で増加
するが、ほぼ一定の値を維持するか、または減少
するかに無関係に）装置の前もつて洗浄する作動
水頭よりも小さい。

動水圧 気泡形成点の拡散素子の流入表面と静水圧の水
頭との差圧を意味する。素子のガス放出通路およ
びこのような通路の流入端部および流出端部にお
ける摩擦効果、ならびに通路の流出端部における
表面張力の効果を含めて加算素子のガラス流出に
対する抵抗の測定値である。動水圧を測定する一
つの簡便な方法は、拡散素子の流出表面における
液状媒体の静水圧の水頭と素子の流入表面におけ
る全ガス圧との差を水柱圧の高さ（インチ）で表
現して測定することである。

差 圧 ガス洗浄中に維持される動水圧の差を意味し、
この差圧は、装置および作動条件における唯一の
変化が洗浄ガスに汚染物質の順次の除去である場
合に現われる差よりも大きい。

増大レベル 変化した作動条件下、即ち差圧を高めた条件下
において洗浄中に生ずる動水圧用の差を意味し、
この場合の動水圧とは装置および作動条件におけ
る変化が洗浄ガスにより汚染物質の堆積の順次の
除去である場合に表われるものを意味する。

平衡濃度 「平衡濃度」とは洗浄ガスと処理ガスの混合体
の活動度を示すのに使用する。この平衡濃度の測
定は洗浄を導入する温度で液状媒体を経て混合ガ
スを泡立たせることによつて行う。液状媒体に処
理ガスおよび洗浄ガスを飽和させる際に任意の適
当な分析手法により濃度を測定し、全重量に対す
る洗浄成分の重量の分数として表現する。洗浄剤
を酸性とした場合、PH計を使用して水素イオン
濃度の負の対数を測定し、この値を混合ガスの平
衡PH値として表わす。

汚染物質 「汚染物質」とは液状媒体および／または処理
ガス中に存在し、多孔質拡散素子のガス放出通路
の入口および／または出口、またはこのような通
路内に堆積し、例えば或る素子または素子群を経
る流れを阻止したり、または処理ガスの均一な分
布を乱したりすることによつてガス圧／流量関係
に影響を与える物質を意味する。

汚染物質および／または堆積物は天然および／
または合成の有機物、有機および／または無機、
生体または非生体、および液体、固体および／ま
たは気体成分の混合であつてもよい。一般的な汚
染物質としてはキノコおよびバクテリアの種属、
藻、原生動物、ワムシ、より高等な生命体、油か
す、管を被う有機物、石けん、洗剤かす、ほこ
り、無機塩、さびおよび金属酸化物、水酸化物、
カルシウム、マグネシウム、銅、アルミニウムな
どの炭酸塩および硫酸塩、イオンならびに液状媒
体中に懸濁あるいは溶解して処理ガスを多孔質の
拡散素子との境界面の液状媒体中に放出すること
によつても溶けにくい他の物質がある。

用語「存在」は、例えば懸濁、分散、乳化、溶
解および他の形態のいかなる混合物中にも存在す
る汚染物質を含めた広義の定義に使用する。

「堆積物」は一般的に、拡散素子にねばりつい
て平素の放出条件下では処理ガスは拡散素子から
除去するに十分でなく、上述のガス透過効果を発
揮できなくなるようなものをいう。

更に用語「堆積物」は糊状の固体および／また
は液体成分、半固体または固体粒子または塊を含
む広義の意味にも使用され、例えばのろ、スケー
ルおよび他の包被物がある。

堆積物の形成は種々の形態で生ずる。例えば処
理ガスによつて生ずるさび粒子が拡散素子のガス
放出通路の入口に浸入して通路にとどまるときの
単なる滞留、処理ガスによつて生ずる油滴とほこ
り粒子とが互いにくつつき合い、素子の流入表面
に付着し、ガス放出通路の入口の一部または全体
を塞ぐ程の塊に徐々に成長していくときの増大、
拡散素子の流出表面における液状媒体中に生存す
る１種類以上の生命体がこの表面に層またはネツ
トワークを形成して処理ガスの流れを阻止した
り、処理ガスの均一な分布を乱すときの有機体の
成長、処理ガスの流れを意図的にあるいは不慮に
停止したときに生ずる液状媒体の拡散素子への逆
流によつて液状媒体中の懸濁固体がガス放出通路
に流入するときの吸込み、処理ガスの放出中にガ
ス放出通路および／または出口に溶解不可能な無
機塩が析出するときの沈殿（結晶を含む）、によ
つて形成される。

ガ ス 本明細書においてガスとは、真のガス、または
蒸気またはその双方の混合でもよく、また微細な
若しくはコロイド状の小滴、微粒子の形態の浮遊
した液体若しくは固体をも含めた状物質またはガ
ス状混合体を意味し、このガス状物質またはガス
状混合体は、使用条件下で多孔質拡散素子から液
状媒体に放出されるとき気泡を形成するに十分な
程度にガス状態であるものを意味する。

液状媒体または媒体 「液状媒体」とは、ガスが多孔質拡散素子を経
て放出されているときガス気泡を形成するに十分
な程度に液相をなす物質（単一物質または混合物
質をも含む）を意味する。この液相物質には、例
えば１種以上の有機液体、または無機液体、また
は有機および／または無機液体の混合体（混和性
液体および非混和性液体を含む）があり、更に処
理ガスを放出中の条件下において上述の媒体の液
相を奪うことのない他の液体、ガスおよび固体物
質をも含む。更に１種以上の汚染物質および／ま
たは媒体のうちの他の成分のうちの一つの成分で
ある媒体成分のうちの少なくとも一つの成分が処
理ガス放出に応答して所定の変化を受けるものと
する。このような媒体の好適なカテゴリーは液状
排水、例えば活性汚泥法で処理された混合液体、
精製および醸造排水、製紙排水等である。

平均気泡釈放圧力 拡散素子の表面上でランダムにまたは系統的に
選択した位置における統計学的に十分な数の気泡
釈放圧力の測定値の算術平均を意味する。

多孔質拡散素子 大きな面積、例えば通常は少なくとも約129.0
cm²（20平方インチ）、好適には少なくとも約193.5
cm²（30平方インチ）、より好適には少なくとも約
258.0cm²（40平方インチ）の有効ガス放出面を有
し、互いに密接して離間しかつ有効ガス放出面に
わたりランダムまたは規則的に配列した多数の微
細な孔を有する素子を意味する。しかし、多数の
孔の一部のみが或る作動条件の下でガスを透過す
るものであると理解すべきである。他方新品時ま
たは製造状態時に清浄な水中において使用し、設
計作動条件下で有効ガス放出面の単位面積当り多
数の有効孔を有する。

このような素子には所要に応じ或る随意に付加
した特性を持たせるとよい。例えばガス放出通路
を有する孔を設ける。これら通路をほぼ直線状に
するが、実際上は曲つている。互いに分離した通
路が望ましいが、相当多くの通路が相互に接続さ
れているのが一般的である。直線性、彎曲性、相
互連通の程度に無関係に素子のガス流入面のガス
放出通路の入口およびガス流出面の出口は互いに
分離している。好適素子における通路の密集離間
度は、孔間の平均側方間隔が素子の平均厚さより
小さく、従つてガス放出通路の平均長さよりも小
さいことによつて示される。この間隔は一連の作
動条件において有効であると思われるものだけで
なく、拡散素子のすべての孔間の間隔について言
及するものである。

孔の寸法は約60〜600ミクロン、好適には約90
〜400ミクロン、より好適には約120〜300ミクロ
ンの範囲とし、この寸法は素子の平均気泡釈放圧
力をASTME−128で示されている等式 Ｄ＝30γ／ｐに代入することによつて計算され
る。ただし、Ｄ＝最大孔径、γ＝試験液体の表面
張力（dyn／cm）、およびｐ＝圧力（水銀柱mm）
とする。

素子の平面図および縦断面図で見た形状は所要
の任意の形状でよく、例えば縦断面図で見た場
合、素子の最大水平寸法と素子の平均厚さとの間
の水平部分の比が少なくとも約４：１、好適には
少なくとも約６：１、より好適には少なくとも約
８：１とする。

更にこの水平部分は平均厚さに対する有効ガス
放出面の比が、少なくとも１インチ（2.54cm）の
厚さ当り約10平方インチ（64.5cm²）、好適には少
なくとも約20平方インチ（129.0cm²）、より好適に
は少なくとも約40平方インチ（258.0cm²）とする。

更に有効ガス放出面の下方において水平部分に
は容積圧縮比を高めた領域を設ける。従つて水平
部分には種々の領域、即ち中心領域、外側領域、
境界領域および周縁領域を有し、これら領域は目
で見分けられる性質を持つものであつてもなくて
もよいが、中心領域の凹所および／または境界領
域の角度の付いた表面を目やすとすることができ
る。例えば中心領域の容積圧縮比は外側領域の容
積圧縮比に対して少なくとも約２％、好適には約
２〜20％、より好適には３〜15％高いものとする
と好適である。境界領域を設ける場合、境界領域
の容積圧縮比は外側領域の比に対して少なくとも
約10％、好適には約10〜35％、一層好適には約35
〜100％高くする。

拡散素子は有機および無機の種々の粒子状物質
とすることができるが、軟質粒子である場合には
圧縮率が少なくとも約0.2×10⁵psi（0.14×10⁴Kg／
cm²）、より好適には約0.2×10⁵〜４×10⁵psi（0.14
×10⁴〜0.28×10⁵Kg／cm²）であるものとし、硬質
無機材料の場合には好適には約４×10⁵〜６×
10⁶psi（0.28×10⁵〜0.42×10⁶Kg／cm²）であるもの
とする。

外側領域 「外側領域」とは「中心領域」以外の総有効ガ
ス放出面の下方の拡散素子のすべてまたは大部分
を示す。中心領域に比べると外側領域は素子の中
心から中心領域よりも外方に位置する。素子には
中心領域以外には、単に外側領域を設けるだけで
もよいし、それ以外の他の領域があつてもよい。

酸素含有ガス 「酸素含有ガス」とは、純粋酸素および適量の
酸素を含有し、処理ガスとして使用可能なものを
いう。

周縁領域 「周縁領域」は拡散素子の有効ガス放出面の最
外側の端縁に沿う容積部分をいう。周縁領域は、
環状非環状にかかわらず、プレス（他の技術によ
るプレスとの組合せも含めて）によつて透過性が
少なく（非透過性も含む）、密度が大きく、外側
領域のすべてまたは一部よりも高さが低い領域と
して処理した部分をいう。周縁領域を具える素子
には境界領域を設けても、設けなくてもよい。

洗浄前作動水頭 水柱圧の高さ（インチ）で表現し、洗浄を開始
する前の期間中に或る装置における拡散素子の流
出表面に加わる液状媒体の静水圧の水頭の総量を
意味する。例えば洗浄直前の90日前の作動期間中
の水頭の時間平均、または好適には平素作動にお
ける洗浄前の最終水頭、より好適には平均水頭と
最終水頭とのどちらか大きい方とする。

SCFM SCFMとは、温度20℃、水銀柱760mmの絶対圧
力および36％の相対湿度に補正した場合の１分間
当り立方フイートで表わしたガス流量を意味す
る。

特定透過性 用語「特定透過性」とは乾燥状態の拡散素子と
通過するガス総量を意味し、水柱２インチ（50.8
mm）の駆動圧力において、厚さ１インチ（25.4
mm）の素子の１平方フート（900cm²）の面積当り
の毎分標準立方フイート（2.7×10⁴cm³）で表わ
し、ただし温度、圧力および湿度が標準状態の場
合（20℃、760mmHg、36％）とする。特定透過性
は等式Ｇ＝Ｑ（ｔ／Ａ）から計算し、ただしＧは
流量（毎分標準立方フイート）、ｔは素子の厚さ
（インチ）、Ａは流れの方向に垂直に素子を通過す
る平均有効ガス放出面積（ft²）とする。拡散素
子のガス放出面が厚さの変化する素子部分上にあ
る場合には平均厚さを使用する。

背 圧 拡散素子に所定量のガスを通過させるときガス
分配ネツトワーク全体またはガス分配ネツトワー
クの一部の流れの抵抗圧力の測定値を意味する。
この抵抗には導管、ネツトワークの拡散素子およ
び他の素子、汚染物質および静水圧の水頭に関連
する摩擦抵抗および表面張力がある。当該のネツ
トワークおよびネツトワーク部分は空気的に相互
連結した複数個の拡散素子を有する。これら素子
は処理ガス源を共有し、ネツトワークの導管およ
び他の構成部分とともに流れの合成抵抗を受け、
この合成抵抗にガス源の圧力打ち勝たねばならな
い。活性汚泥処理装置においては、設計背圧がコ
ンプレツサまたはブロアの出口で測つて約３〜
20psi（0.21〜1.41Kg／cm²）、代表的には約４〜
15psi（0.28〜1.05Kg／cm²）、一般的に約６〜10psi
（0.42〜0.70Kg／cm²）のものが知られている。

タンク処理 曝気のためあるいは他の目的のためにタンク処
理とは、処理ガスを液状媒体に1000ft³の液状媒
体当り少なくとも約2SCFT、好適には少なくと
も約4SCFM、より好適には少なくとも約6SCFM
の流量で放出し、この流量は管式デフユーサを据
付けた下水処理の潟または池に適用する流量より
もはるかに大きいものとする。代案として液状媒
体の平均保留時間が約48時間以下、一般的には24
時間以下、より一般的には12時間以下であるもの
とし、これは上述の潟または池の保留時間よりも
少ない。

処理ガス 処理ガスとは液状媒体の少なくとも１種の構成
成分に所要の変化を生ぜしめることができるが汚
染堆積物に対しては洗浄ガス程には破壊性を有し
ないガスを意味する。

垂 直 用語「垂直」とは拡散素子の表面に適用し、真
に垂直なもの、垂直に近いもの、例えば垂直線に
対して約20゜の角度をなすものを含むものとする。

【図面の簡単な説明】

第１図は下水曝気装置の部分線図、第２図は第
１図の装置の端末管およびデフユーザを示す斜視
図、第３図は第２図の３−３線上の縦断面図、第
４図は第３図に直交する縦断面図、第５図は流量
調整装置の細部を示す拡大縦断面図、第５Ａ〜５
Ｄ図は第５図に示す流量調整装置の変更例の縦断
面図、第６図は第４図のプレナムの平面図、第７
図は拡散素子の実施例の周縁の一部の拡大縦断面
図、第８〜１４図は拡散素子の他の種々の実施例
の第７図と同様の部分拡大縦断面図、第１５図は
第２図の端末管およびデユーザの構成の縦断面
図、第１６および１７図はそれぞれ端末管および
デフユーザの構成の更に他の変更例の変更例の平
面図および側面図、第１８図は第１６図の１８−
１８線上の縦断面図、第１９図は本発明の実施に
使用する圧力および流量のデータを測定する方法
を示す一部線図とする断面図、第２０図は気泡釈
放圧力を測定するための装置ならびにこの装置に
より測定した気泡釈放圧力および流量特性を示す
線図、第２０Ａ図は第２０図の装置のプローブの
拡大断面図、第２０Ｂ図は第２０図の素子の一部
の気泡釈放圧力を拡大して示す説明図、第２１〜
２９図は本発明による拡散素子を形成する方法を
示す線図的説明図、第２８Ａ図は第２８図の拡散
素子の平面図、第３０図は第２７図による拡散素
子の縦断面図とこの素子の各部分の気泡釈放圧力
を示すグラフによる説明図、第３１図は第２８図
による拡散素子の第３０図と同様の説明図、第３
２Ａおよび３２Ｂ図は各拡散素子に個別の流量調
整手段を設ける好適な実施例を示すための拡散素
子の圧力／流量特性のグラフ、第３３図は本発明
によるタンク式下水曝気装置の好適な実施例の線
図、第３４図は多孔質拡散素子の試験装置の線
図、第３５図は本発明によるタンク式下水曝気装
置の作動状態を示すグラフ、第３６図は第３５図
の一部を拡大した説明図である。 １……曝気タンク、５……コンプレツサ、８…
…主管、９……下送管、１０……分配管、１１…
…端末管、１２，１７５……拡散装置即ちデフユ
ーザ、１４，１８２……プレナム、１６……端末
管の上面、１９……貯蔵タンク、２４……流量調
整装置即ちレギユレータ、２６……側壁手段、３
５……拡散素子、７０……円形平坦中心領域、８
０……Ｏリング、８４，１２９，１３５，１５６
……クランプリング、９２……クリツプ、１０８
……保持リング、１１６……分割リングクラン
プ、９５，１２５，１３３……封鎖手段、１０
７，１２８，１４７，１５４……非透過性被覆、
１４９……封鎖リング、２２９……周縁領域、２
３０……円筒状垂直端縁、２３１……水平環状
面、２３２……垂直側面、２３３……ガス放出
面、２３４……ガス流入面、２４０……タンク、
２５５……Ｔ字管、２５９……封鎖リングまたは
ストツパ、２６０……気泡、２７１，２７２……
参照ライン、２７３……参照マーク、２７６……
気泡釈放圧力曲線、２７７……流量曲線、３０１
……ダイス、３０２……キヤビテイ、３１０，４
０７……粒子体、３１２……スクリード、３１７
……ラム、３１８……ラムの圧縮面、４００……
整形リング、４１３……中心領域、４１４……外
側領域、４２１……円形インサート、４３０……
空気流入面、４３１……空気放出面、４３２……
中心凹所、４４０……環状インサート、４６１…
…環状帯、４６６……環状リブ、４７０……タン
ク、４８０……処理ガス装置、４８１……構内配
管、４８３，４８５……下送管、４８４……継
手、４８６……摺動フランジ、４８７……端末
管、４８９……分配管、４９０……拡散装置、５
００……ガス洗浄装置、５０１……はかり、５０
２……インジケータ、５０３……シリンダ、５０
８……プラスチツク管、５２１……ポンプ、５２
３……接触室、５３７……石灰石柱、５４５……
試薬タンク、５５２……曝気タンク、５８０……
曝気試験装置、５７０……マニホルド、５９０，
６０３……弁制御タツプ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 液状媒体に浸漬された多孔質拡散素子に処理
   ガスを通過させることにより液状媒体を処理する
   方法であつて、前記媒体または処理ガス中の汚染
   物質が素子または素子の表面に堆積し、前記素子
   の初期の基準条件に対して前記素子の動水圧およ
   び／または平均気泡釈放圧力を徐々に増加させる
   傾向を有するため、前記素子に洗浄ガスを単独で
   または前記処理ガスに混合させて通過させること
   により前記素子を所定位置で洗浄する液状媒体処
   理方法において、 前記素子の動水圧レベルが基準条件を越えて前
   記素子の有効ガス放出面の９×10²cm²（１ft²）当
   り5.4×10⁴cm³／min.（2SCFM）の流量のとき水柱
   約635mm（25インチ）の圧力以上の潜在的または
   実際の増加を制限するため、および／または前記
   素子の平均気泡釈放圧力レベルが基準条件を越え
   て水柱約635mm（25インチ）以上の潜在的または
   実際の増加を制限するため、連続供給を含めて十
   分な頻度かつ十分な量の洗浄ガスを導入し、 複数個の流量調整手段、複数個のプレナム、お
   よび複数個の拡散素子を有するガス分配ネツトワ
   ークの浸漬部分に前記洗浄ガスを供給することに
   より、少なくとも約10個の拡散素子よりなる素子
   群の１個以上の素子群に同時に洗浄ガスを供給
   し、この場合前記流量調整手段を前記プレナムに
   接続して前記ガスをプレナムに供給するように
   し、前記流量調整手段の寸法を前記プレナムの
   各々にほぼ同量の前記ガスを供給する寸法にし、
   または調整し、前記プレナムの各々を直接若しく
   は間接的に前記拡散素子の１個またはそれ以上に
   接続し、これにより前記プレナムの１個に接続さ
   れた前記拡散素子に他のプレナムに接続した拡散
   素子とほぼ同量のガスを供給することができるよ
   うにし、 前記素子に処理ガスを連続的にまたは間欠的に
   通過させる少なくとも約30日の総日数よりなる作
   動サイクルの期間中処理ガスを単独でまたは洗浄
   ガスと混合させて前記素子から放出させる ことよりなり、このように洗浄ガスを十分な頻度
   かつ十分な量で供給し、動水圧および／または平
   均気泡釈放圧力を前記レベルにまたは前記レベル
   以下に維持することによつて前記作動サイクル中
   の汚染を制限することを特徴とする液状媒体処理
   方法。 ２ 液状媒体に浸漬させた多孔質拡散素子に処理
   ガスを通過させることにより液状媒体を処理する
   処理方法であつて、前記媒体または処理ガス中の
   汚染物質が素子または素子の表面に堆積し、前記
   素子の初期の基準条件に対して前記素子の動水圧
   および／または平均気泡釈放圧力を徐々に増加さ
   せる傾向を有するため、前記素子に洗浄ガスを間
   欠的に単独でまたは前記処理ガスに混合させて通
   過させることにより前記素子を所定位置で洗浄す
   る液状媒体処理方法において、 前記素子の動水圧レベルが基準条件を越えて前
   記素子の有効ガス放出面の９×10²cm²（１ft²）当
   り5.4×10⁴cm³／min.（2SCFM）の流量のとき水柱
   約635mm（25インチ）の圧力に等しい量だけ増加
   したとき、または前記素子の平均気泡釈放圧力レ
   ベルが基準条件を越えて水柱約635mm（25インチ）
   の圧力に等しい量だけ増加したときに、前記洗浄
   ガスによる洗浄を開始し、 複数個の流量調整手段、複数個のプレナム、お
   よび複数個の拡散素子を有するガス分配ネツトワ
   ークの浸漬部分に前記洗浄ガスを供給することに
   より、少なくとも約10個の拡散素子よりなる素子
   群の１個以上の素子群に同時に洗浄ガスを供給
   し、この場合前記流量調整手段を前記プレナムに
   接続して前記ガスをプレナムに供給するように
   し、前記流量調整手段の寸法を前記プレナムの
   各々にほぼ同量の前記ガスを供給する寸法にし、
   または調整し、前記プレナムの各々を直接若しく
   は間接的に前記拡散素子の１個またはそれ以上に
   接続し、これにより前記プレナムの１個に接続さ
   れた前記拡散素子に他のプレナムに接続した拡散
   素子とほぼ同量のガスを供給することができるよ
   うにし、 前記動水圧の前記増加の少なくとも約0.3倍の
   増加程度まで前記動水圧を減少するため、または
   前記平均気泡釈放圧力の前記増加の少なくとも約
   0.5倍の増加程度まで前記平均気泡釈放圧力を減
   少するため供給単位期間の１単位以上の期間中に
   前記洗浄ガスを供給する ことよりなることを特徴とする液状媒体処理方
   法。 ３ タンクに配置したガス分配ネツトワークと、 このネツトワークに処理ガスを導入し、また間
   欠的に洗浄ガスを単独でまたは前記処理ガスに混
   合させて導入する導入手段と、 前記ネツトワークの浸漬部分に分布させた複数
   個の流量調整手段であつて、前記ガスを受容しか
   つこの流量調整手段の下流域の複数個のプレナム
   に所定の流量で前記ガスを放出する流量調整手段
   と、 前記プレナムに連通して前記ガスを受容する複
   数個の多孔質拡散素子であつて、各素子は前記ガ
   スを放出する通路を画定する互いに近接離間した
   多数の微細孔を具える部材とし、汚染物質が前記
   通路に堆積することにより動水圧を基準条件より
   も増加されることになり、また各素子を個別のプ
   レナムを経てこれらプレナムの上流域の個別の流
   量調整手段に連通させた拡散素子と、 を具えたことを特徴とする液状媒体処理装置。 ４ 前記拡散素子に加わる動水圧を前記基準条件
   以上の水柱約635mm（25インチ）の圧力を越えな
   い範囲に維持するため洗浄ガスの十分な頻度での
   供給を開始することができるよう前記拡散素子の
   少なくとも１個を通過するガスの圧力および流量
   を十分な精度で測定する測定手段を前記ガス分配
   ネツトワークに設けたことを特徴とする特許請求
   の範囲３記載の液状媒体処理装置。