JPS6118425A

JPS6118425A - 気泡発生装置

Info

Publication number: JPS6118425A
Application number: JP59138725A
Authority: JP
Inventors: Kensaku Imaichi; 今市　憲作; Isao Endo; 遠藤　勲
Original assignee: Yks Co Ltd
Current assignee: Yks Co Ltd
Priority date: 1984-07-03
Filing date: 1984-07-03
Publication date: 1986-01-27

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は気泡発生装置の改良に関する。

従来、水と空気とを混合して徽細な気泡を発生させ、こ
の気液混合水を用いて水処理を行ったりまた、例えば酵
母菌の培養など生物化学反応を行なう場合には、水中に
直接酸素または水素を補給して酸化作用や環元作用を促
進させ、水の脱臭、脱色をするようにしていた。この方
法により水の脱臭脱色を行なうには、水と気体とが混り
難いため多量の酸素または水素を補給しなければらす、
コストアップの一因となっていた。

本発明は上記欠点を除き、少ない酸素または水素の補給
量で間に合う気泡発生装置を提供することを目的とする
。

上記目的達成のため本発明の構成は、気液混合溶解器１
００と、該器へ送液管１５を介して加圧供給するための
給液槽１と、送気ｔ°２３を介して前記気液混合溶解器
１００へ加圧気体を送給するようにしたコンプレッサ２
と、前記送気管２３の途中に接続された酸化または還元
補助気体源３とを有することでるる。

以下本発明を図面に示す一実施例にもとづいて説明する
。

第１図は気泡発生装置を汚水処理装置に用いたものであ
るが、同図に示されるように気泡発生装置は、気液混合
溶解器１００と、核器へポンプ１ｔ１の作動により給水
するための給水槽１と、送気管２Ｂを介して、前記気液
混合溶解器１００へ空気を送給するようにしたニアコン
プレッサ２と、前記送気管２Ｂの途中に接続される酸素
ボンベ３とを有する。前記給水槽１とポンプ１１および
気液混合溶解器１００とは送水管１５によって接続され
、該送水管１５の途中には、給水搾１とポンプ１１との
間にストレーナ１２か、ポンプ１１と気液混合溶解器１
００との間に電磁弁１８が介在される。また、前記ポン
プ１１と電磁弁１８との間の送水９１５の途中にリリー
フバルブ１−４ｅ４／ｌ＃えた進水＋１ｆ１６が接続さ
れる。

前記酸素ポバ８が接続開口された送気管２３の下流側途
中には圧力計２１と電磁弁２２とが介装されている。酸
素ボンベ３と前記送気管２３とを連結するガヌ管３８の
途中にはオリフィス３１と手動弁３２とが接続されてい
る。

気液混合溶解器１００の下流には気体溶解水管１４０が
接続さｎるが、骸骨１４０の途中には、逆止弁４および
オリフィス５が設けられ、更にその下流側は加圧浮上分
離相２００に連結されている。

加圧浮上分離槽２００で処理された清澄水は処理水導出
管２２５を経て次の濾過槽（図示省ｌ１１８）へ送られ
るが、該清澄水の一部は４処理水導出管２２５から分岐
された補給水管１７を経て前記給水槽１へ還元補給され
るよう形成されている。

酸素ボンベ３からはオリフィス３１によって流量調節さ
れた一定波の酸素が常時送気管２８内に送給混合される
。

気液混合溶解器１００は、第２図に示されるように、空
気と水とを導入して気泡を発生させる気液混合部Ａと、
気泡混合水中の気泡を細分化して加圧下のもとに空気を
水中に溶解させる気体溶解部Ｂと、該液体の脈動を消し
、余剰空気を分離排出するための余剰空気分離４’曽１
２０とからなる。

しかして、気液混合部Ａにおいて、管状をなす気液導入
筒部１１１に液体導入管１５　　と空気導入管２３　　
とが接続される。

気体溶解部Ｂは前記気液混合部Ａの下流側に端板１１Ｂ
の流体孔１１３ａを介して連通された螺旋流路部材１１
２からなる。螺旋流路部材１１２は外円筒体１１２ａと
、その内側にそれと同心で互いの円周内面と円周外面と
を接触させた螺旋溝部材１１２ｂとを有する。

該螺旋溝部材１１２ｂは円柱体１１２Ｃの１つの軸直角
断面において、外周に複数の螺旋流路力ｉ形成されるよ
う複数条（図示２条）の螺旋而１１２ｄが設けられる。

これら螺旋溝１１２ｄｆｉ円柱体１１２ｃのまわりに１
回以上複数回（図示４＠Ｊ）周回する。円柱体１１２ｃ
の両端には突部１１２ｅ設けられる。そして、螺旋溝部
材１１２ｂは前記突部１１２ｅを接して複数本（実施例
では第１、ｖＪ２．第８の８本）が直列に隣接配置され
る。

従って、これら各突部１１２ｅの外周には液体混合室１
１４となる空間部が形成される。これら隣接自装置され
る螺旋溝部材１１２ｂは螺旋ねじ方向が隣りどうし互い
に逆向きとされる。

螺旋溝部材１１２ｂの最下流側は抜は止め１１６が設け
られ、円筒体１１２ａの末端部上面が切欠かれて流体出
口１１５とされ、次の余剰空気分離ｒｅ　１２０の下部
に開口する。

余剰空気分離槽１２０は、下部に気体溶解水管１４０か
設けられた円筒形側壁１２１と、空気排出球弁１２２ｂ
を備えた空気排出口１２２ａを有する頂壁１２２と、底
壁１２３とからなる。

該檜１２０内は上下方向はぼ中間部が多数の孔１３１を
もつ仕切板１８０によって仕切られている。

しかして、前記気体溶解水管１４０が加圧浮上分離楢２
００の気泡混合水尋人管２８１．２８２に接続されてい
る。なお、第２図中の１２４は水面計、１２５は圧力検
出口である。

次に第８図において、加圧浮上分離槽２００は外形が鉛
直円筒状をなす第１Ｎ２１０、第２　ｍ　２２０と、該
第２筒２２０の上部に接続された汚物導出管２４０とを
有する。

第１筒２１０は有底の円筒状をなし、その本体２１１の
下部側壁の汚水入口２１１ａが設けられ該入口には汚水
供給管２３０が接続される。また平担底壁２１２に気泡
混合水入口２１２ａが開口され、該入口には第１気泡混
合水導入管２３１が接続されている。第１ｆｇ２１０上
端には外側へ９０度以上１８０度未満（図示１５０度）
の角度Ｎで円環環流部２１Ｂが張り出している。

第２　動２２０は前記ｙｊＳｉ筒２１０に対して同心に
図示省略の隙間ピースを介して外被した円筒本体２２１
をもつ。そして、該第２筒２２０の底壁２２２には処理
水出口２２２ａが設けられるとともに、円周方向等間隔
複数個所に気泡混合水入口２２２ｂが設けられ、これら
入口には夫々第２気泡混合水導入管２３２が接続される
。

第２ｇ２２０向上部には、前記第１筒２１０の上方に高
さＨな有する汚物浮上分離帯２２３たる空間が残されて
いる。

汚物導出管２４０は丁から上へ順に第２筒上端に接続さ
れて上狭縮径された円錐縮径部２４１およびエルボ部２
４２からなる。エルボ部２４２の先端には間欠自動開閉
される電磁弁２４３が接続され、前記汚物導出管２４０
内に溜った汚物を間欠的に排出するｌｌａとなっている
。

活部導出管２４０の円錐縮径部２４１の側方には少なく
とも１個ののぞき窓２５０が設けられ、透明な蓋が施さ
れている。

前記電磁弁１３．２２は両管内の圧力がほぼ同一となる
よう調節声れる。電磁弁１８で制御され余った水は還水
管１６を経て元の給水槽１へ返される。

前記酸素ボンベ８の代りに水素ボンベも用いられる。

以上において作動状態を説明する。

浄化処理される原水は、図示省略の原水槽または懸濁物
質をフロック化するように形成された凝集装置から原水
ポンプを経て加圧浮上分離ｆ６２００へ送られる。これ
に先立ち気液混合溶解器１０゜では、気液導入筒部１１
１に１１は同一圧力（約ス２ｋｇ／ｄＧ３の酸素を多量
に含む空気と水が供給されると、両者は混合されて流体
孔１１３ａを経て気体溶解部Ｂに送りこまれる。気体溶
解部Ｂの外円筒体１１２ａ内には螺旋流路が形成される
ので、短い直線距離で長い流路が得られ、混合溶解過程
が長くなることにより混合溶解効率が向上し、装置の小
型化が可能となる。また、各螺旋溝部材は複数条からな
るので流路が小面積に分割され、混合溶解効率の向上に
役立つ。また、上記複数の螺旋溝部材間に設けられた混
合室１１４では全体的な混合溶解が促進される。更に、
螺旋溝部拐は軸方向隣りどうし、螺旋溝のねじ方向が逆
向きとされることにより流体の回転方向が逆方向に切り
換えられるので、乱流が生じて混合溶解効率が更に向上
することになる。かくして、螺旋溝１１２ｄによる長い
行程において、＃記空気は強制的に水中にとけこむ。そ
して、空気の約２０％が躊解し余りは気泡の状態を保つ
。

この空気混合溶解水は次の余剰空気分離槽１２０内へ導
入され、仕切板１８ｏの孔１３１を通過することにより
脈動が防止されるとともに、気泡の粗粒化か阻止される
。そして、気体溶解水は出口１２１ａがらオリフィスＦ
を経て低圧領域たる加圧浮上分離槽２００（圧カ約０９
＃／ｃｄＧ）に導入される。そこでは、たとえば３０μ
という微細な気泡をもつ混合水が瞬時に生成され、しか
も計測結果によると気泡は約２分位もの長時間にわたり
消滅せず安定保持された。

一方、余剰空気は上部の空気排出口１２２ａから外部へ
排気される。該空気排出口１２２ａ（７）球弁１２２ｂ
は自重により口１２２ａを閉鎖し、余剰空気承が一定値
より増加したとき口１２２ａを開すてそれを逃がし、槽
内は略一定圧力（約７に９／ｄＧ）に保持される。また
、槽内の水位が上がり過ぎたとき、前記口１２２ａを閉
じて水の排出を阻止する。

次に加圧浮上分離槽２００において、凝集装置１でフロ
ック化された汚物が混入された原水はポンプ圧力を加え
られて汚水入口２１１ａから第１筒２１０内に送られる
が、第１筒２１０内には同時に気泡混合水導入管２３１
を経て微粒気泡が混合された水か送入されるので、従っ
て、第１筒２１０内の汚物に気泡が付着して汚物の浮力
が増大てれ、浮上分離帯２２３で清澄水と分離されて浮
上して上方の汚物導出管２４０内に蓄償される。そして
、汚物が除去された清澄水は第１筒２１０と第２筒２２
０との間を上から下へ下降し処理水出口２２２ａより流
出される。この作動中に汚物の一部が処理水側へ流入す
ることがあるが、この汚物は還流部２１３によって還流
される。即ち、処理水側へ流れこんだ汚物は還流部２１
３の下面側の水勢の弱い部分に付着し、集積して塊状汚
物となり浮力を増すと共に、第２気泡混合水勇入管２８
２からの気泡の付着によっても浮力を与えられて、つい
に浮力による上昇速度が下降流速より大となって、上方
へ還流し汚物導出管２４０へ到達するのである。

第２筒２２０の浮上分離帯２２３空間、および円錐縮径
部２４１に浮上集積された汚物は、電磁弁２４ａが間欠
開放されたとき、水圧によりおし出される。円錐縮径部
２４１に溜った汚物は加圧浮上分離槽が（１ｊ１れたり
傾いた際に、前記エルボ部２４２から水が流出するのを
阻止するのに役立つ。

実験の結果によると、前記円錐縮径部２４１の水平に対
する傾斜角度Ｍが５００〜７５°（好捷しくけ６００）
の場合汚物導出管２４０に汚物のっ１８が発生しなかっ
た。また、還流部２１３の第１筒外周面に対する角度Ｎ
は９０’〜　１６５°（標準１５０’）が適当であった
。

上記作動中、給水槽１へは補給水管１７を経て清澄水か
逐次補充され、該槽内は常時一定量の水が確保される。

ガス管３８の手動弁３２は酸素または水素の補給が必要
ないときやポンベ交換の時などに閉鎖される。

第４図示は他の実施例の螺旋溝部材１１５ｂを示し、一
つの軸断面における流路の数を増加させて全体の流路面
積を増加させたものである。即ち外円筒体１１２ａの内
側に嵌合される１以上（図示８本）の互いに嵌合された
内円筒体１１６ｃ。

１１７ｃ、１１８ｃと、これらのルｉＪ＞のもの１１６
０の内側に同心に嵌合された円柱体１１５Ｃからなる。

そして、各部分の外円周面に螺旋溝１１５ｄ、１１６ｄ
、１１７ｄ、１１８ｄが設けられている。螺旋溝のねじ
方向は半径方向隣りどうし互いに逆向きとなっている。

また、円柱体１１５Ｃと最小内ｐＨ筒体１１６Ｃの溝１
１６　ｄ（ｄ図示の場合４条ねじ、中間内円筒体１１７
ｃのは６条、湿大内円筒体１１８Ｃのは８条ねじとされ
ている。

なお、螺旋溝は内円筒体や外円筒体の内円周面に設けら
れてもよい。この場合、円柱体には螺旋溝が設けられな
い。内円筒体のいくつかには螺旋尚管設けないで、軸方
向に沿う溝等の流路を設けるか、又は流路を全く設けな
り場合も含咬れる。即ち、内円筒体および円柱体のうち
の少なくとも１つの外円周面又は内円周面に螺旋面が設
けられていればよい。

気液混合溶解器１００において、前記気液混合部Ａ　、
　ｎ￥解部Ｂ　ｊｄそれらの軸線を鉛直に向けてもよい
。この場合、溶解部Ｂの上端が余剰空気排出槽１２０の
底壁１２３に接続される。気体と液体の圧力は約４〜１
０　ｋｑ〜Ｇの範囲が適当である。

ｍ前記子弁３２２ｂに代えて、油室の圧力調整弁等も用
いられる。また、前記混合部Ａどしてノズルによって液
体と気体とが混合されるものも適用される。

気液混合溶解器１００では気体の溶解が短時間になされ
、タンクが小さくてすむ。気体溶解液として、酸素が多
量にまざった気泡混合液が瞬時に生成され、しかも気泡
、は長時間にわたり安定に保持されるので、水中に酸素
がよく滲透し、酸化作片が促進され、浄水効率を格段に
向上させることかできる。

加圧浮上分離、嗜２００はｍ造がコンパクトであり、導
出汚物中に水が混入することがなく節水ができ、そのう
え、還流部の作用によって、浮上しにくい汚物も効率よ
く浮上される。そのため、汚物の分離排除が確実に行な
われることとなり、浄水効果を向上させる。！た、鉛直
第１筒２１０の下部に汚水および気泡混合水入口２１２
ａを持つので、第１Ｔｈ２１０内には上昇流が生じて汚
物が底にたまることがない。

本発明の気泡発生装置は上記実施例に示す汚水処理装置
のほか、気液混合水を利用した他の工業生産部門、加工
部門或いは医療衛生部門などにも汎用される。

不発明は以上の如く構成されるので、被処刑水中に酸素
または水素が気泡状態で混合されることにより艮好な混
合が達成され、酸素または水素の少い量でも高効率の酸
化°または環元作用が行なわれて脱臭脱色が促進される
。これにより、酸素または水素の補給量が従来に比較し
て格段に減少し生産コストの大幅な低下が可能となった
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す加圧浮上分離槽りｊと
結合しｆ′ｃ系絖図、第２図は気液混合溶解器の縦断面
図、第３図は加圧浮上分離槽の卸ヒ断面図、第４１狙ｒ
よ螺旋流路部材の他の実施例断面図である。１・・・＆を水ｆ’Ｌ　２・・・ニアコンプレッサ、８
・・・酸素ボンベ、４・・・逆止弁、５・・・オリフィ
ス、１００・・・気液混合溶解器、Ａ・・・気液混合部
、Ｂ・・・気体溶解部、１１１・・・気液導入筒部、１
１２・・・螺旋流路部材、１２０・・・余剰空気分キ槽
、２００・・・加圧浮上分離槽、２１０・・・第１筒、
２２０・・・第２筒出　願　人　　株式会社　ワイ　ケ
イ　ニス化　理　人　　弁理士　西　教　圭一部〃　犬
飼新平〃　　石　間　壬生弥９ム○

Claims

【特許請求の範囲】

（１）気体と液体とを導入して混合する気液混合部Ａと
、該気液混合部の下流側に接続されて螺旋流路を形成す
るための螺旋流路部材をもつ気体溶解部Ｂと、該気体溶
解部の末端が開口し、余剰気体を分離排出させる余剰気
体分離槽１２０とを有する気液混合溶解器１００と、該
器へ送液管１５を介して加圧供給するための給液槽１と
、送気管２３を介して前記気液混合溶解器１００へ加圧
気体を送給するようにしたコンプレッサ２と、前記送気
管２３の途中に接続された他の酸化または環元補助気体
源３とを有することを特徴とする気泡発生装置。
（２）螺旋流路部材は外円筒体と、その内側に同心に嵌
合された螺旋溝部材とを含む特許請求の範囲第（１）項
記載の気泡発生装置。
（３）螺旋溝部材は円柱体の外円周面に螺旋溝が設けら
れてなる特許請求の範囲第（２）項記載の気泡発生装置
。
（４）螺旋溝部材は１以上の内円筒体と、該内円筒体の
内側にそれと同心で嵌合された円柱体とを含み、前記内
円筒体および円柱体のうち少なくとも１つの外円周面又
は内円周面には螺旋溝が設けられた特許請求の範囲第（
２）項記載の気泡発生装置。
（５）螺旋溝部材は、複数本が軸方向に隣接配置された
とき、それらの間に流体の混合室が形成されるような突
部が設けられた特許請求の範囲第（２）項又は第（３）
項又は第（４）項の気泡発生装置。
（６）螺旋溝部材は、複数本が軸方向に直列に配置され
、かつ、前記螺旋溝のねじ方向が軸方向隣りどうし互い
に逆向きとされた特許請求の範囲第（２）項または第３
項又は第（４）項記載の気泡発生装置。
（７）螺旋溝のねじ方向は、半径方向隣りどうし互いに
逆向きとされた特許請求の範囲第（４）項記載の気泡発
生装置。
（８）螺旋溝部材は、少なくとも１つの螺旋巻き付け面
において、１つの軸直角断面で複数の流路が構成される
ように複数条の螺旋溝をもつ特許請求の範囲第（２）項
または第（３）項または第（４）項記載の気泡発生装置
。