JPS63224722A - 液体と気体との撹拌混合装置 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、液体中に気体をより効率良く溶は込ませるよ
うにした液体と気体との撹拌混合装置に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

水等の液体中に空気等の気体を溶は込ませる装置として
は、コンプレッサーまたはブロアーを用いて液中に配設
されたパイプ内に気体を圧送し、このパイプに設けられ
た多数の小孔から気体を液体中に気泡として噴出させる
ものとか、液面部でモータ等の駆動装置により水車を回
転させて激しいしぶきを発生させ、このしぶきにより多
数の気泡を液中に掻き込むものとかがあるが、これらの
装置により得られる液中での気泡は、あまりにも大きい
ために、気泡自体の持つ浮力により短時間の内に液面ま
で浮上してしまい、気体が液体に溶は込むのに充分な時
間の間、気泡を液中に止めておくことができなかった。

この上記した液体と気体との撹拌混合装置は、養殖、浄
水等の多方面において使用されているのであるが、気体
を液体内により大量に溶は込ませることのできる撹拌混
合装置の出現が強く望まれていた。

特に、鰻の養殖の場合のように、養殖池の水の出入りが
ほとんどない場合には、前記した撹拌混合装置では、水
中への空気の溶は込みが少ないので、撹拌混合装置を連
続駆動させていても短期間のうちに水中のアンモニア濃
度が高くなるばかりかアオミドロが発生し、養殖にとっ
ては極めて都合の悪い事態になることがしばしば生じて
いる。

この不都合を解消するため、本発明者は、上記した従来
技術の欠点、不都合を解消する発明（特公昭６１−３６
４４８号公報）を先に提案した。

〔発明が解決しようとする問題点〕

この特公昭６１−３６４４８号公報に示された技術は、
撹拌混合される気体雰囲気中に開口した上端開口部を撹
拌混合される液体液面上に突出位置させて配置された直
線円筒形状の外殻体と、この外殻体の全長にわたり同軸
心状に挿入組付けされ、高速で回転駆動される直線円柱
形状の駆動体とから成り、外殻体と駆動体との間の間隙
を、駆動体の高速回転時に液体が間隙内に侵入位置する
ことができる範囲で、できる限り小さい値に設定した構
成となっている。

この特公昭６１−３６４４８号公報は、液体に比べては
るかに比重の小さい気体であっても、極めて小さい気泡
状となって液体中に位置する場合には、ブラウン運動に
似た現象により、気泡に作用する浮力に打ち勝って長時
間の間、液中に不規則に遊動しながら位置することがで
きると云うことに着眼し、気体雰囲気中の液体を激しく
渦流運動させることにより液体中に気体の極めて小さい
気泡を発生させ、この極めて小さいかつ多数の気泡を液
体内に長時間位置させることにより、気体の液体内への
溶は込みを、極めて効率良く達成するものとなっており
、外殻体の下端開口部分から液体を間隙内に侵入位置さ
せると共に、この間隙内の液体を、駆動体の高速回転運
動により発生する激しい渦流運動により気体と撹拌混合
し、この撹拌混合により発生する多数の細かい気泡を含
んだ液体を外殻体の下端開口部分から下方に放出する。

二のように、間隙内への液体の供給は、多数の細かい気
泡を含んだ液体の放出口である外殻体上端開口部から行
われるものとなっているので、駆動体の高速回転中にお
ける間隙内の液面位置はどうしても低くなり、このため
間隙内に位置して駆動体により撹拌される液体の実質の
高さは、外殻体と駆動体との間に形成される間隙の高さ
に比べて小さい値となってしまい、これによって液体に
対する実質的な撹拌時間が短くなって、充分に小さい気
泡を多数発生させることができないと云う不満が生じる
ことになっていた。

もちろん、外殻体および駆動体の長さを充分に大きくす
ることにより間隙内の液体の高さを、充分に小さい気泡
を多数発生させることができる値にすることはできるの
であるが、外殻体および駆動体の高さを増大すればする
ほど、高速回転駆動される駆動体および外殻体の振動お
よびふれ等の完全な発生防止と云う機械的な製造上の制
約、および液体の深度の増大と云う設置条件の制約を受
けることになって、その実施が極めて困難になってしま
う。

また、間隙内から放出される液体と、間隙内に侵入しよ
うとする液体とが、相互に逆方向に流動することになっ
て相互に制動作用をかけることになるので、撹拌された
液体の放出される勢いが弱められることになり、このた
め撹拌された液体を遠方まで飛散させることができなく
なると云う不満がある。

例えば、内径６１ｍｍで、水面下の高さ９３０ｎｗに調
整された外殻体に、径３５ｍｍで、水面下の高さ１０７
０ｍｍに調整した駆動体を組付けて構成した装置を、８
０００−１１０００　（ｒｐｍ　）で回転駆動すると、
液体と気体とを撹拌混合する実質的な部分の長さである
運転中の間隙内の水位は、外殻体の下端開口部から４５
０〜５００ｍｍ程度と大幅に減少してしまい、このため
成形される気泡の径は１０−１〜１．０−’ｍｍ程度と
大きく、またこの成形された気泡の外殻体上端開口部か
らの放出勢いも、渦流成形のための距離が不足している
ことおよび間隙内への流入液体にその放出動作を阻害さ
６一 れるごととによって、予想以上に弱いものとなってしま
っている。このように、成形される気泡の径が大きいこ
とと、放出勢いが弱いこととによって、水中に放出され
た気泡は、比較的短い時間の内に装置の周囲はぼ５ｍの
範囲内の水面に浮上してしまっていた。

本発明は、」−記した従来の欠点、不都合を解消するべ
〈発明された液体と気体との撹拌混合装置であって、撹
拌混合されて極めて細かい気泡となった気体と一緒に間
隙内から下方に放出される液体を、この間隙内の水位の
上陸動作を利用することにより間隙内に供給すると共に
、この液体の間隙内への供給動作が気体と液体との混合
流体の放出動作に支障を与えないようにすることを、そ
の技術的課題とするものである。

Ｃ問題点を解決するための手段〕 以下、本発明を、本発明の一実施例を示す凹面を参照し
ながら説明する。

本発明による液体と気体との撹拌混合装置は、直線円筒
形状の外殻体２と、直線円柱形状の駆動体１とから構成
される。

外殻体２は、その筒壁３が、撹拌混合される気体雰囲気
中に開口した上端開口部４を撹拌混合される液体液面上
に突出位置させて配置され、液体内における前記した筒
壁３の上部に窓孔６を開孔した構造となっている。

また、駆動体Ｉは、上記した外殻体２よりも大きな長さ
を有すると共に、極めて円滑な外周面を有した構造とな
っており、外殻体２内にこの外殻体２の全長にわたり同
軸心状に挿入組付けされ、８０００　Ｃｒｐｍ　３以上
の高速で回転駆動される。

そして、前記した外殻体２と駆動体Ｉとの間に形成され
る間隙７は、駆動体ｌの高速回転時に液体がこの間隙７
内に侵入位置することができる範囲で、できる限り小さ
い値に設定される。

駆動体１の外周面を極めて円滑な面に研磨加工したのは
、この駆動体１が８０００　〔ｒｐｍ〕から１１０００
Ｃｒｐｒｎ　３程度の極めて高速で回転されるため、水
との間の摩擦をできる限り少なくするためである。

この駆動体１の外周面が平滑でないと、高速回転してい
る駆動体１に激しい振動が発生してしまい、所望の回転
速度を得ることができなくなってしまう。

〔作用） 上記した構成にあって、外殻体２と駆動体１との間に形
成される間ｒ＃、７内には、外殻体２の筒壁３の窓孔６
、および外殻体２の下端から液体が侵入位置していると
共に、外殻体２はその」二端開ロ部４が常時開放状態に
あるので、この上端開口部４から気体が供給される状態
にある。

この状態から駆動体１を８０００　（ｒｐｍ　：１以上
の高速で回転させると、駆動体ｌ外周面に接触する間隙
７内の液体および気体は、この駆動体１の回転動作に追
従して回転し、激しい渦流運動をし、このため下方に引
き込まれることになる。渦流運動により液中に引き込ま
れた気体は、駆動体ｌの高速回転動作と液体の激しい渦
流運動とにより、この液体と激しく撹拌され細分化され
て極めて細い気泡に成形される。

このようにして、成形された極めて細い気泡は、激しく
渦流動作する液体と一緒に外殻体２の下端開口部から勢
い良く放出される。

このように、間隙７内の気体および液体は、駆動体１の
高速回転動作により、外殻体２の下端開口部から外部に
放出されるため、この間隙７内の液面位は低下すること
になるが、液面真下の外殻体２の筒壁３箇所には窓孔６
が開口されているので、間隙７内にはこの窓孔６を通し
て常に液体が供給されるごとになり、このため間隙７内
の液面位は、この窓孔６よりも下に下がることがなく、
間隙７内で気体と撹拌混合される液体の高さ幅を充分に
確保維持することができる。

また、このように間隙７内への液体の供給は、筒壁３の
上端部に開口形成された窓孔６から達成されるので、外
殻体２下端間口部から液体が間隙７内に侵入することが
なく、このため外殻体２下端間口部から外部に放出され
る気泡は、その勢いを阻害されることなく放出されるこ
とになる。

〔実施例〕

以下の説明においては、液体として水を、気体＝１０− として空気を使用した場合について説明する。

図示実施例の場合、外殻体２は、その上端で水面直上に
不動に配置されたベース板１１に、その上端開口部４が
閉塞されない状態で、固着されている。

ベース板１１上には、このベース板１１との間に一定の
間隔を形成して取付は板１２が固定されており、この取
付は板１２に駆動源であるモータ１３が固定されている
。

このモータ１３を取付けた取付は板１２には、外殻体２
内に同軸心状に挿入組付けされた駆動体１の上方に延出
した上部を強固に保持する軸受体１６が固定されていて
、この駆動体１に振動することなく安定した状態で高速
回転することができるように保持している。

第１図図示実施例では、この振動を更に確実に抑止する
べく、駆動体１の下端に支持体１０が配置されている。

即ち、この支持体１０は、液体内にあって、例えば前記
したベース板１１にロッド等を介して連結固定されて不
動となっており、駆動体１の下端に延出された軸ピン９
を軸支するのであり、この支持体１０と上記した軸受体
１６とにより駆動体１の両端を支持して、駆動体１を振
動することなく安定した状態で高速回転させることが可
能となる。

また、仮に駆動体１の軸支が上記したような手段で達成
されたとしても、駆動体１の高速回転によって外殻体２
が振動してしまうことも有り得る。

よって、前記した支持体１０の一部に、外殻体２の下端
をも固定することが考えられる。この場合、外殻体２の
下端開口部５は、外殻体２の上端部周壁に開口されるこ
とになろう。

第２図図示実施例は、外殻体２の下端を下方にわずかに
延長し、この外殻体２の下端に駆動体１の下端を支持体
１０を介して結合し、もってこの外殻体２により駆動体
１の下端のぶれの発生を防止するようにしている。この
第２図図示実施例の場合、支持体１０は外殻体２と駆動
体１とを連結すれば良いだけであるので、その設置が容
易となる。なお、外殻体２は下方に延長された構成とな
っているので、その下端部分には気泡放出のための開口
部が設けられることは云うまでもない。

外殻体２の窓孔６は、常に水が間隙７内に侵入できるよ
うに、水中における筒壁３部分に開孔しているのである
が、水の侵入時にごみが間隙７内に侵入しないように、
窓孔６にネット６ａの如きを張ると良いであろう。

また、外殻体２の下端から放出される空気が混合された
水は、外殻体２の下端開口部５から渦流に沿って下方に
放出されることになると、その放出方向が規制されてし
まうので、短時間のうちに水中の広範囲に分散すること
が難しいものとなってしまう。

そこで、図示実施例では、外殻体２の下端開口部５から
突出した駆動体１の下端部の周面に、放散片８を設けて
いる。この放散片８は、鍔状であっても複数の突片状で
あっても良く、駆動体Ｉの高速回転に伴なって外殻体２
の下端開口部５直下の水中に、放射方向への水流を形成
する。

従って、外殻体２の下端開口部５から放出される空気が
混合した水を、この水流に乗せて四方に分散させること
ができる。

なお、ベース板１工と取付は板１２との間の間隙に位置
した駆動体１部分には、ブー１Ｊ１４が固着されており
、モータ１３のモータ軸に固着されてベース板１１と取
付は板１２との間に位置した駆動プーリ１５との間に伝
動ベルトが掛は渡されていて、モータ１３により駆動体
１を回転駆動するようになっている。

また、図中１７は取付金具であって、前記した軸受体１
６の取付は強度をより高めるために設けられたものであ
り、１８はモータ１３及び軸受体１６のカバ一体である
。

次に、本発明装置の運転例を示す。

はぼ長方形となった広さ２６４ボ、深さ１．３ｍの養魚
池で、水面はアオミドロで覆われており、池内に長期間
にわたり飼われている鰻、鯉、鮒等の多数の魚類の全て
にはを椎の曲がりの奇形が生じていると共に、皮膚病に
よる白い斑点ができていた。

この養魚池の一方端部に、内径６１胴、水面下の高さ９
３０　ｍｍの外殻体２に、径３５晒、水面下の高さ１０
７０ｍｍの駆動体１を組付けて構成された本発明装置を
設置し、駆動体１を８０００〜１ｌ１０００（ｒｐ　）
で回転駆動して運転したところ、２４時間後には、アオ
ミドロは全て死滅して沈澱し、池の水は透明となった。

池内の魚は、本発明装置の運転当初、装置の周辺に集ま
るだけであったが、次第に与えた餌を食べるようになっ
た。

運転開始の一週間後、魚の皮膚病はほとんど完治し、水
の腐敗の最大原因であるアンモニアが消滅していた。ま
た、一般に、２０°Ｃ以上の水温でなければ餌を食べな
いとされている鰻が、本発明装置の運転後、１４°Ｃの
水温でも食欲を顕著に示すことが確認された。

測定によると、本発明装置により成形されて水中に放出
される気泡は、その径が最大で１０−”ｍｍ程度であり
、はとんどが１０−６ｍｍ以下であり、外殻体２下端間
口部からかなりの勢いで放出されている。また、本発明
装置から２０ｍ離れた水面に水を満たしたコツプを倒立
して位置させておいたところ、３時間後には、このコツ
プ内の水は全て空気に置換された。さらに、水中に強い
直進性の線光線を照射すると、この光の通過部分は気泡
のために白い線として視覚されたが、本発明装置の運転
を停止すると、２時間後にこの白い線は視覚できなくな
り、本発明装置により成形される気泡は、２時間の間、
水中に位置していることを確認できた。

なお、本発明装置の使用により、魚類の皮膚病がなぜ完
治したのかは不明であるが、成形された気泡中の酸素が
何らかの作用を発揮しているものと思われる。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明の液体と気体と
の撹拌混合装置によれば、極めて小さな径の気泡を水中
に放出することができ、撹拌混合部分に常時液体と気体
が供給されているので、上記放出を短時間の内に多量に
達成することが可能であり、上記気泡は径が極小である
ために、それ自身の浮力によって短時間の内に水面に浮
上してしまうことはなく、不規則に遊動移動しながら水
中に長時間にわたって残留して、空気中の酸素及び窒素
を効果的に水中に溶は込ませることができ、よって、水
の浄化や魚介類の養殖に極めて有益である等、多くの優
れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による液体と気体との撹拌混合装置の
一部縦断面正面図である。 第２図は、駆動体の下端と外殻体の下端とを結合した他
の実施例を示す要部正面図である。 符号の説明 １；駆動体、２；外殻体、３；筒壁、４；上端開口部、
６；窓孔、７；間隙。 一１７＝ ン戸／４の １日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 液体と撹拌混合される気体雰囲気中に開口した上端開口
   部（４）を撹拌混合される液体液面上に突出位置させて
   配置され、前記液体内における筒壁（３）の上部に窓孔
   （６）を開孔した直線円筒形状の外殻体（２）と、該外
   殻体（２）よりも大きな長さを有すると共に極めて円滑
   な外周面を有し、前記外殻体（２）内に該外殻体（２）
   の全長にわたり同軸心状に挿入組付けされ、８０００〔
   ｒｐｍ〕以上の高速で回転駆動される直線円柱形状の駆
   動体（１）とから成り、前記外殻体（２）と駆動体（１
   ）との間の間隙（７）を、前記駆動体（１）の高速回転
   時に前記液体が前記間隙（７）内に侵入位置することが
   できる範囲で、できる限り小さい値に設定して成る液体
   と気体との撹拌混合装置。