CN102442708B - 消泡机及消泡方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种无论气泡的性质和状态及层叠状况如何都能够有效地消泡的消泡机及消泡方法。消泡机包括旋转驱动机构(4a)、安装在旋转驱动机构(4a)的旋转轴(4)上的中空结构的主消泡叶片(20)、及吸入口。吸入口具有吸入气泡的窄口侧开口(22)和向主消泡叶片(20)供给气泡的宽口侧开口(23)。宽口侧开口(23)的周缘与主消泡叶片(20)连接。吸入口的截面积朝向离开主消泡叶片(20)的方向变窄。主消泡叶片(20)具有流入口(7)和排出口(8)，其中，流入口(7)在旋转时的行进方向的前端使气泡流入中空结构内，排出口(8)比流入口(7)面积窄，且在行进方向的后侧的靠离心方向的位置将气泡从中空结构内排出。

Description

消泡机及消泡方法

技术领域

本发明涉及消泡机及消泡方法。

背景技术

在包括大小便、脏水等的废水处理设施的净化中使用的活性污泥法中，进行向废水吹入氧的曝气，此时，在废水的上部产生气泡。在废水、尤其是大小便中含有促进发泡的高粘性的高分子化合物，从而在曝气时容易发泡，并大量地形成气泡层。另外，在进行没有稀释作用的废水的处理的情况下，大量产生的高粘性的气泡不容易消失，需要采取消泡的对策。

与上面的记述相关联而在日本专利第2781751号公报中公开有一种消泡装置。图1A和图1B是用于说明作为消泡装置的一例的消泡叶片的结构的投影图。图1A是其俯视图，图1B是其主视图。该例中的消泡叶片由上下隔开间隔相对向配置的对置的板状体1、2以及设置在板状体1、2之间的分隔板3形成，通过板状体1、2和分隔板3在离心方向上构成气泡的流路9，该流路9朝向离心方向和下方逐渐变窄。并且，在气泡的流路9内或从气泡的流路9排出的液体的行进方向上设置有妨碍流动的碰撞体。消泡叶片具有流入部7及排出部8，通过使旋转轴4沿旋转方向A运动，从气泡的流入方向14进入到消泡叶片的流路9内的气泡被压缩破坏并向液体的喷射方向13排出。

图2是用于说明作为消泡装置的一例的消泡叶片安装于水槽的状态的纵向剖视图。在水槽10的液面11的上部形成有气泡面12。以对应于该气泡面12附近的状态设置上述的消泡叶片。消泡叶片的旋转轴4与驱动机4a相连。

在这样的结构的消泡装置中，对于不在消泡叶片的流入部7的位置的气泡，无法发挥破泡功能。并且，在气泡未覆盖消泡叶片的流入部7的整体的情况下，无法发挥和设计的流入部7与排出部8的面积比相当的压缩所产生的破泡功能。

并且，在日本特开2007-216113号公报中公开有一种消泡装置。在该例中，在液面的上部具有在大致水平面内旋转的转子，该转子由上板、下板、在该上下板之间从旋转中心部呈放射状地配置的多个翅片、在下板的旋转中心部开设的气泡吸引口一体地形成，在转子内的所述翅片之间形成消泡路，该消泡路在转子的旋转中心侧与所述气泡吸引口连通，且在转子的外周侧具有排出口。

但是，在该例中，气泡的吸引力依赖于高速旋转的转子的结构，而气泡吸引口自身没有吸引力。对于这样的基于气流的吸引来说，在粘性高的气泡等的情况下，为了提高吸引的可靠性而需要强的气流，其结果是因气流的紊乱产生的影响而产生气泡的移动，从而很难有效地吸引气泡。

【专利文献1】日本专利第2781751号公报

【专利文献2】日本特开2007-216113号公报

发明内容

本发明要解决的课题在于提供一种无论气泡的性质和状态及层叠状况如何都能够有效地消泡的消泡机及消泡方法。

本发明的消泡机包括：旋转驱动机构；安装在旋转驱动机构的旋转轴上的中空结构的主消泡叶片；吸入口，其具有吸入气泡的窄口侧开口和向主消泡叶片供给气泡的宽口侧开口，宽口侧开口的周缘与主消泡叶片连接，该吸入口的截面积朝向离开主消泡叶片的方向变窄，主消泡叶片具有：在旋转时的行进方向的前端使气泡流入中空结构内的流入口；面积比流入口的面积窄且在行进方向的后侧的靠离心方向的位置从中空结构内排出气泡的排出口。

本发明的消泡机中的吸入口的与主消泡叶片的连接部位于比旋转轴靠离心方向的包括流入口的范围内。

本发明的消泡机还包括引导叶片，引导叶片在吸入口的接近旋转轴的一侧的面即内表面配置成在吸入口旋转时使气泡的流动朝向流入口。

另外，本发明的消泡机还包括叶片，叶片设置在吸入口的距旋转轴远的一侧的面即外表面上。

本发明的消泡机中的吸入口的由平行于旋转轴且通过旋转轴的平面剖切时的截面成为朝向离开主消泡叶片的方向凸出的形状。

本发明的消泡机中的排出口的重心设置成比流入口的重心靠近吸入口。

本发明的消泡机中的排出口的最外周部在离心方向上具有流入口的最外周部以上的距旋转轴的中心的距离，且流入口与连结流入口的最外周部和排出口的最外周部的线所成的角度为90度以下。

本发明的消泡机还包括分割板，在分割板沿相对于旋转轴大致垂直的方向对主消泡叶片内进行分割而形成的从流入口至排出口的多个流路中的任一个流路中，排出口的面积都比流入口的面积窄。

另外，本发明的消泡机还包括气泡面水平计，通过利用气泡面水平计测定的气泡面水平来改变旋转驱动机构的转速。

另外，本发明的消泡机以完全覆盖流入口的气泡面水平、局部覆盖流入口的气泡面水平、完全未覆盖流入口的气泡面水平的顺序增加转速。

并且，本发明的消泡机中的流入口的周缘呈尖的棱边形状。

本发明的消泡方法包括：旋转驱动机构对旋转轴进行驱动的步骤，该旋转轴安装有中空结构的主消泡叶片；吸入口进行旋转而从窄口侧开口吸入气泡的步骤，该吸入口具有窄口侧开口和宽口侧开口，宽口侧开口的周缘与主消泡叶片连接，该吸入口的截面积朝向离开主消泡叶片的方向变窄；吸入口从宽口侧开口向主消泡叶片旋转时的行进方向的前端的流入口供给气泡的步骤；主消泡叶片使供给的气泡从流入口流入中空结构内的步骤；主消泡叶片向排出口引导气泡的步骤，该排出口比流入口的面积窄且在行进方向的后侧的靠离心方向的位置从中空结构内排出气泡；主消泡叶片从排出口排出气泡的步骤，该排出口设置成其重心比流入口的重心靠近吸入口。

另外，本发明的消泡方法中的吸入口向流入口供给气泡的步骤在比旋转轴靠离心方向的包括流入口的范围内的位置上进行。

另外，本发明的消泡方法中的吸入口向流入口供给气泡的步骤包括通过引导叶片而将气泡向吸入口的接近旋转轴的一侧的面即内表面供给的步骤，该引导叶片配置成当吸入口旋转时使气泡的流动朝向流入口。

另外，本发明的消泡方法中的吸入口向流入口供给气泡的步骤包括通过叶片剪切气泡的步骤，该叶片设置在吸入口的距旋转轴远的一侧的面即外表面上。

另外，本发明的消泡方法中的主消泡叶片向排出口引导气泡的步骤包括如下步骤：在通过沿相对于旋转轴大致垂直的方向对主消泡叶片内进行分割的分割板形成的从流入口至排出口的多个流路中的任一个流路中，向比流入口面积窄的排出口引导气泡。

另外，本发明的消泡方法还包括通过利用气泡面水平计测定的气泡面水平来改变旋转驱动机构的转速的步骤。

另外，本发明的消泡方法还包括以完全覆盖流入口的气泡面水平、局部覆盖流入口的气泡面水平、完全未覆盖流入口的气泡面水平的顺序增加转速的方式进行控制的步骤。

并且，本发明的消泡方法中的主消泡叶片使气泡从流入口流入中空结构内的步骤包括利用呈尖的棱边形状的流入口的周缘剪切气泡的步骤。

本发明的计算机程序是使计算机执行本发明的消泡方法的程序。

本发明的消泡机具有存储使计算机执行本发明的消泡方法的程序的记录介质。

根据本发明，能够提供一种无论气泡的性质和状态及层叠状况如何都能够有效地消泡的消泡机及消泡方法。

附图说明

本发明的上述目的、其它目的、效果以及特征根据与附图协同配合的实施方式的记述变得更加清楚。

图1A是用于说明消泡装置的一例即消泡叶片的结构的俯视图。

图1B是用于说明消泡装置的一例即消泡叶片的结构的主视图。

图2是用于说明消泡装置的一例即消泡叶片安装于水槽的状态的纵向剖视图。

图3是表示本发明的实施方式中的消泡机安装于水槽的状态的一例的纵向剖视图。

图4是表示本发明的第一实施方式中的消泡机的消泡叶片的结构的一例的立体图。

图5A是表示本发明的第一实施方式中的消泡机的消泡叶片的结构的一例的俯视图。

图5B是表示本发明的第一实施方式中的消泡机的消泡叶片的结构的一例的主视图。

图5C是表示本发明的第一实施方式中的消泡机的消泡叶片的结构的一例的仰视图。

图5D是表示本发明的第一实施方式中的消泡机的消泡叶片的结构的一例的剖视图。

图6是表示本发明的第一实施方式中的消泡机的主消泡叶片的结构的一例的俯视图。

图7是表示作用在本发明的第一实施方式中的消泡机的吸入口的一例上的离心力的剖视图。

图8是表示本发明的第一实施方式中的消泡机的消泡叶片所产生的作用的一例的剖视图。

图9是表示本发明的实施方式中的消泡机的消泡叶片的结构的一例与气泡的层叠状况的关系的简图。

图10是表示本发明的实施方式中的消泡机的主消泡叶片的结构所产生的破泡作用的一例的简图。

图11A是表示本发明的第二实施方式中的消泡机的消泡叶片的结构的一例的俯视图。

图11B是表示本发明的第二实施方式中的消泡机的消泡叶片的结构的一例的侧视剖视图。

图12是表示本发明的第三实施方式中的消泡机的消泡叶片的结构的一例的剖视图。

图13A是表示本发明的第四实施方式中的消泡机的消泡叶片的结构的一例的仰视图。

图13B是表示本发明的第四实施方式中的消泡机的消泡叶片的结构的一例的剖视图。

图14是表示本发明的第五实施方式中的消泡机的结构的一例的纵向剖视图。

图15A是表示本发明的实施方式中的消泡机的吸入口的结构的第一变形例的投影图。

图15B是表示本发明的实施方式中的消泡机的吸入口的结构的第二变形例的投影图。

图15C是表示本发明的实施方式中的消泡机的吸入口的结构的第三变形例的投影图。

图15D是表示本发明的实施方式中的消泡机的吸入口的结构的第四变形例的投影图。

具体实施方式

[第一实施方式]

以下，参照附图，详细说明本发明的第一实施方式的消泡机及消泡方法。

首先，详细说明本发明的第一实施方式的消泡机的结构。

图3是表示本发明的实施方式中的消泡机安装于水槽的状态的一例的纵向剖视图。参照图3，以位于水槽10内的液面11与其上部形成的气泡面12之间的方式设置本实施方式的主消泡叶片20和吸入口21。在主消泡叶片20的液面侧设置吸入口21，在相反侧连接有旋转驱动机构即水中电动机等驱动机4a的旋转轴4。用于使主消泡叶片20和吸入口21旋转的旋转轴4沿相对于液面11垂直的方向延伸。并且，当通过驱动机4a使旋转轴4运动时，主消泡叶片20和吸入口21朝向与液面11平行的方向一体旋转。优选主消泡叶片20和吸入口21为在气泡内旋转的状态，但因气泡的产生状况而气泡面12会升降。需要说明的是，本实施方式的消泡机对于开放及密闭的水槽10都能够适用。另外，对于其它实施方式的消泡机，也同样安装于水槽使用。

图4是表示本发明的第一实施方式中的消泡机的消泡叶片的结构的一例的立体图。参照图4，本实施方式的消泡叶片成为将主消泡叶片20和吸入口21连接的结构。并且，主消泡叶片20包括板状体1及2以及分隔板3，吸入口21具有窄口侧开口22(吸入口)和宽口侧开口23(喷出口)。窄口侧开口22与宽口侧开口23连通。

板状体1及2在与相对于旋转轴4大致垂直的方向相当的离心方向上分别延伸而安装于旋转轴4。另外，板状体2位于比板状体1靠旋转轴4的前端侧。板状体1及2形成为越离开旋转轴4、即径向(放射方向)越向外周侧(离心方向)前进，圆周方向的距离越直线性地变长的大致三角形的形状。并且，板状体1与板状体2对置，在它们之间设有与板状体2正交的矩形的分隔板3。

吸入口21形成为在离开消泡叶片单元20的方向上从宽口侧开口23朝向窄口侧开口22而截面积变窄的中空结构。优选吸入口21与旋转轴4同心设置。并且，将主消泡叶片20的板状体2和吸入口21的宽口侧开口23的周缘连接而形成一体，从而形成本实施方式的消泡叶片的单元。

图5是表示本发明的第一实施方式中的消泡机的消泡叶片的结构的一例的简图，图5A是其俯视图，图5B是其主视图，图5C是其仰视图，图5D是图5A的C-C’的剖视图。参照图5A，在能够观察到板状体1、宽口侧开口23以及吸入口的内表面24侧的状态下的从旋转轴4侧观察时，由主消泡叶片20和吸入口21构成的消泡叶片的单元绕顺时针的旋转方向A旋转。

在图5A上，上述的板状体2被板状体1遮挡而观察不到。在由板状体1与板状体2夹着的区域中，在主消泡叶片20旋转时的位于行进方向的后侧的面及位于离心侧的面分别设置有上述的分隔板3而被分隔板3封闭。这样，主消泡叶片20形成由板状体1、板状体2和分隔板3围成的中空结构，该中空的区域成为气泡的流路9。另一方面，通过在主消泡叶片20旋转时的行进方向前端开设孔，而形成使气泡流入中空结构内的流入口7。另外，同样，通过在主消泡叶片20旋转时的位于后侧的面的分隔板3和位于离心侧的面的分隔板3之间也开设孔，形成将气泡从中空结构内排出的排出口8。在主消泡叶片20的行进方向后侧的靠离心方向的位置形成的排出口8成为比流入口7面积窄的开口。流入口7和排出口8通过气泡的流路9相连。需要说明的是，在本实施方式中，使用了制造容易的由板状体1、板状体2、分隔板3围成的中空结构的矩形截面的气泡的流路9，但流路9例如也可以为圆形截面等。

吸入口21的宽口侧开口23侧的内表面24露出，在轴向上，与板状体2及旋转轴4重合的部分以外的部分形成为开口状态。

通过使形成为如此结构的主消泡叶片20和吸入口21绕旋转方向A旋转，气泡沿图中的箭头所示的气泡的流入方向14从流入口7被取入到消泡叶片20内，而从排出口8向液体(气泡)的喷射方向13喷出破泡后的液体。

参照图5B，示出流入口7与排出口8的位置关系及各自的面积。板状体2设置成与旋转轴4垂直。与此相对，板状体1设置成相当于行进方向前端的边与旋转轴4正交，相当于后侧的边越向离心方向前进，与板状体2的距离越窄。并且，板状体1还设置成位于离心侧的边越从行进方向前端向后侧的方向前进，与板状体2的距离越窄。因此，分隔板3的形状形成为梯形。这样，以排出口8的矩形的中心即重心比流入口7的重心靠近吸入口21的方式形成主消泡叶片20。并且，流入口7具有径向的尺寸为B且轴向的尺寸为H的面积，排出口8具有径向的尺寸为Bd且轴向的尺寸为Hd的面积。优选，排出口8的面积为流入口7的面积的1/4左右是有效的。

流入口7由板状体1、板状体2、分隔板3、旋转轴4围成。流入口7的周缘的板状体1、板状体2、分隔板3使用薄的板。因此，流入口7的周缘分别形成尖的棱边形状。

并且，在由吸入口21的窄口侧开口22、宽口侧开口23和它们之间的吸入口21的内表面24围成的空间中形成吸入口21的内部区域26。在吸入口21旋转时，气泡在内部区域26中流动。需要说明的是，吸入口21的轴向的尺寸为h。

参照图5C，示出在图5A上被跟前侧的部件遮挡而观察不到的板状体2、窄口侧开口22及吸入口21的外表面25。在从能够观察到板状体2、窄口侧开口22及吸入口21的外表面25的一侧观察时，由主消泡叶片20和吸入口21构成的消泡叶片的单元绕逆时针旋转的旋转方向A旋转。当宽口侧开口23的直径为d1、窄口侧开口22的直径为d2时，如已述的那样它们的关系为d1＞d2。

参照图5D，通过图5A的C-C’的剖视图，示出主消泡叶片20与吸入口21的位置关系。在此示出在以旋转轴4为中心而点对称的位置上分别设有主消泡叶片20的例子。在主消泡叶片20的流入口7的区域内，与板状体2相接且为最离心部(旋转时的最外周部)的点P绕旋转轴4旋转时的直径为D。需要说明的是，在流入口7为矩形的情况下，点P与上述的点P7一致。另外，如上所述，流入口7的径向的尺寸为B，吸入口21的宽口侧开口23的直径为d1。

作为与主消泡叶片20连接的连接部的吸入口21的宽口侧开口23的周缘设置成在比旋转轴4靠离心方向侧位于包括流入口7的范围内。换言之，吸入口21的宽口侧开口23的直径d1大于旋转轴4的直径，且为点P绕旋转轴4旋转时的直径D以下。即，在D＞＝d1＞(D-2B)的条件下将吸入口21的宽口侧开口23的周缘与主消泡叶片20连接。

更加优选，在流入口7的面积大于排出口8的面积的条件下的更离心侧的位置将宽口侧开口23与主消泡叶片20连接，其中，该流入口7比作为与主消泡叶片20连接的连接部的宽口侧开口23的周缘靠旋转轴4侧。即，在{B-(D-d1)/2}×H＞Bd×Hd的条件下将吸入口21的宽口侧开口23与主消泡叶片20连接。

图6是表示本发明的第一实施方式中的消泡机的主消泡叶片的结构的一例的俯视图。参照图6，示出本实施方式的主消泡叶片的更优选的方式。在此，假定从旋转轴4的中心向离心方向延伸的轴中心线4X。并且，示出由形成流入口7的板状体1及2以及分隔板3形成的假想面7a位于与轴中心线4X平行的位置的状态。从旋转轴4中心到排出口8的最外周部P8的距离(半径)r8与从旋转轴4中心到流入口7的最外周部P7的距离r7相同或比其长。换言之，排出口8的最外周部P8与流入口7的最外周部P7相同，或通过比P7更外周的位置。即，r8＞＝r7的条件成立。

另外，在流入口7的最外周部P7，假定与假想面7a正交且向排出口8侧延伸的分隔板3的假想面3a。流入口7侧的板状体1或2与分隔板3所成的角度α设定在90度以下。换言之，假想面7a与分隔板3所成的角度为假想面7a与假想面3a所成的角度即90度以下。即，α＜＝90度的条件成立。

图7是表示作用在本发明的第一实施方式的消泡机的吸入口的一例上的离心力的剖视图。参照图7，示意性示出从本实施方式的吸入口21的正面观察到的截面。吸入口21以旋转轴4为中心而以固定的转速N旋转。距旋转轴4中心的距离为(半径)r(1r)、其2倍(2r)、3倍(3r)、4倍(4r)及5倍(5r)的位置分别表示为P1、P2、P3、P4及P5。离心力G与半径r成比例，与转速N的平方成比例。因此，在转速N固定的基础上，离心力G与半径r成比例，例如在吸入口21内的位置P5受到吸入口21内的位置P1的5倍的力。当使用吸入口21的内表面24与离心方向所成的角度β时，沿着吸入口21的内表面24而受到的离心力G的分力Gc为Gc＝G×cosβ。

离心力G随着从窄口侧开口22接近宽口侧开口23而变大，因此通过将其分力Gc设计成接近与旋转轴4平行的方向而能够有效地吸入气泡。因此，如图7所示的从侧面观察吸入口21的形状为向离开宽口侧开口23的方向凸出的所谓碗型、即由与旋转轴平行且通过旋转轴的平面剖切时的截面形状为向离开主消泡叶片20的方向凸出的方式适合于高效地吸入气泡。

接着，详细说明本发明的第一实施方式的消泡机的作用。

图8是表示本发明的第一实施方式的消泡机的消泡叶片所产生的作用的一例的剖视图。参照图8，示出气泡的层叠水平及消泡叶片的单元的旋转动作时的气泡的流动。在此，对于沿相对于轴向垂直的方向层叠的气泡来说，将吸入口21的窄口侧开口22定义为气泡的层叠水平L1，将流入口7的板状体2侧的边定义为气泡的层叠水平L2，将流入口7的板状体1侧的边定义为气泡的层叠水平L3。

如上所述，由主消泡叶片20和吸入口21构成的消泡叶片的单元所连接的旋转轴4在驱动机4a的作用下如图5A所示那样绕旋转方向A旋转。气泡面水平处于L2与L3之间的气泡在旋转的主消泡叶片20的作用下从流入口7进入气泡的流路9内而到达排出口8。因流入口7的周缘的尖的棱边形状而碰撞到周缘的气泡在流入时从周缘受到剪切力而破裂。在排出口8的重心比流入口7的重心靠近吸入口21的结构的作用下，到达排出口8的气泡(液体)如图中箭头所示的液体(气泡)的喷射方向13那样向气泡的层叠水平L1方向且离心方向飞出。在离心力作用下将气泡(液体)从排出口8排出，由此从流入口7不停滞地导入接下来的气泡。这样，在气泡的流路9内，通过排出口8比流入口7窄的结构和排出口8比流入口7靠离心方向设置所受到的离心力，而压缩气泡，使其破裂。另外，向液体(气泡)的喷射方向13飞出的液体(气泡)与图3所示的气泡面12的气泡碰撞而使它们破裂。

对于气泡面水平处于L1与L2之间的气泡来说，在不包括吸入口21的结构中，主消泡叶片20空转而不对气泡带来影响，不会发挥破泡的作用。但是，在本实施方式的结构中，与旋转的吸入口21接触的气泡由于离心效果而从窄口侧开口(吸入口)22侧向宽口侧开口(喷出口)23侧流动。即，本实施方式的吸入口21通过旋转，发挥与泵的空吸同样的作用，吸入口21自身产生吸入效果。

被吸入到吸入口21的内部区域26的气泡如图中箭头所示的吸入口21的内表面24处的气泡的流动方向27那样沿着吸入口21的内表面24到达宽口侧开口23。到达宽口侧开口23的气泡与上述的气泡面水平处于L2与L3之间的气泡同样地，在从主消泡叶片20的流入口7导入到气泡的流路9内而破裂后，从排出口8向液体(气泡)的喷射方向13的离心方向飞出。

另一方面，与吸入口21的外表面25接触的气泡如图中箭头所示的吸入口21的外表面25处的气泡的流动方向28那样沿着吸入口21的外表面25向宽口侧开口23侧流动。在吸入口21的外表面25上流动的气泡被与外表面25的摩擦力剪切而其一部分破裂。在吸入口21的外表面25上流动的气泡的一部分与在上述的内表面24上流动的气泡同样地，从主消泡叶片20的流入口7导入到气泡的流路9内而从排出口8向液体(气泡)的喷射方向13的离心方向飞出。另外，除此以外的在吸入口21的外表面25上流动的气泡向液体(气泡)的飞散方向29的离心方向直接飞出。

如此，由气泡面水平处于L1与L2之间的气泡形成的向液体(气泡)的喷射方向13及液体(气泡)的飞散方向29飞出后的液体(气泡)与图3所示的气泡面12的气泡碰撞而使它们破裂。

另外，消泡叶片20在气泡的流路9内越产生压缩破泡，通过吸入口21吸入气泡的效率越高。通过气泡的流路9内的压缩破泡形成空隙而产生气压差。因产生的气压差而产生吸引力。气泡的粘性越高，该吸引力越强。通过该吸引力，吸入口21进一步吸入气泡。如此，本实施方式的主消泡叶片20和吸入口21构成的消泡叶片的单元具有基于组合的成倍效果。

需要说明的是，本实施方式的主消泡叶片20自身没有吸引功能。并且，在未进行破泡的状态下具有主消泡叶片20的旋转(空转)时的负载极小的特征。因此，本实施方式的主消泡叶片20的旋转所需要的驱动机4a的动力小，是通过少的能量投入量就能够有效地破泡的结构。

图9是表示本发明的实施方式的消泡机的消泡叶片的结构的一例与气泡的层叠状况的关系的简图。参照图9，与上述的图8同样地，示意性示出沿着旋转方向A旋转的由主消泡叶片20和吸入口21构成的消泡叶片的单元。在此，将主消泡叶片20的流入口7的面积定义为S，将气泡面水平L2与L3之间定义为La，将气泡面水平L1与L2之间定义为Lb，将气泡面水平L1与L3之间定义为Lc。

在气泡面水平为L3，主消泡叶片20的流入口7中所有的区域的La由气泡覆盖的情况下，在气泡的流路9内发挥按照设计的压缩破泡效果，该设计是相当于具有面积S(＝B×H)的流入口7与比流入口7面积窄的排出口8的面积比的设计。另一方面，在气泡面水平为L2与L3之间，且主消泡叶片20的流入口7的一部分由气泡覆盖的情况下，虽然在气泡的流路9内气泡被压缩而破泡，但达不到相当于流入口7与排出口8的面积比的气泡的压缩破泡效果。然而，在本实施方式中，将Lb的区域的泡从吸入口21的宽口侧开口23向流入口7供给而增加气泡量，从而提高压缩破泡效果。

另外，不仅如此，由于气泡被吸入到吸入口21的内表面24而向主消泡叶片20导入，因而即使在气泡面水平为L2与L3之间的情况下，从排出口8向液体(气泡)的喷射方向13飞出的液体(气泡)的量也增加，从而提高破泡效果。

这样，在不包括吸入口21的结构中，La的区域被破泡，相对于此，在本实施方式的结构中，对于除La的区域外还包括Lb的区域在内的Lc的区域发挥破泡的作用。另外，在本实施方式的结构中，对于La的区域的气泡的破泡的效果也提高。换而言之，在本实施方式的消泡机中，对不在消泡叶片的流入部7的位置上的气泡也能发挥破泡功能。另外，在气泡未覆盖消泡叶片的流入部7的整体的情况下，也能发挥相当于设计的流入部7与排出部8的面积比的压缩所产生的破泡功能。

图10是表示本发明的实施方式的消泡机的主消泡叶片的结构所产生的破泡作用的一例的简图。参照图10，示出通过本实施方式的消泡机而对气泡30起作用的力主要具有三个功能的情况。第一，主消泡叶片20的流入口7的板状体1及2的棱边对气泡30的剪切破泡def1。第二，主消泡叶片20的流路9内的气泡30的压缩破泡def2。第三，从排出口8向离心方向喷射的液体的喷射冲击所产生的破泡def3。

这样，向主消泡叶片20有效地供给的气泡通过上述的三个功能而有效地被破泡。

本实施方式的消泡机是主消泡叶片20自身没有吸引力的结构，即使在空气中旋转，也没有作为所谓的风扇的功能，从而该旋转具有几乎不需要多余的动力的特征。并且，通过将气泡向主消泡叶片20供给而开始发挥破泡功能。因此，为了使本实施方式的消泡机有效地发挥功能而需要向主消泡叶片20有效地供给气泡。因此，本实施方式的消泡机的吸入口21通过形成为截面积朝向主消泡叶片20增大的结构而使旋转的吸入口21自身具有吸引力的功能，从而向主消泡叶片20有效地供给气泡。

需要说明的是，本实施方式的消泡机的气泡的吸入不是基于气流，因此不论气泡的性质和状态如何，消泡机的吸入口21都具有高效地吸入周围气泡的效果。

以上，说明了本实施方式的消泡机及消泡方法。

在本实施方式中，主消泡叶片20将在单体下无法取入的范围的气泡有效地取入而将其破泡，具有增大消泡机的作用范围的效果。这例如在气泡面水平从L1向L2而气泡增加的过程中，能够在气泡到达主消泡叶片20之前对首先到达吸入口21的气泡进行破泡。

另外，在本实施方式中，通过从吸入口21向流入口7供给气泡，具有提高消泡机的作用效率的效果。

[第二实施方式]

以下，参照附图，详细说明本发明的第二实施方式的消泡机及消泡方法。

首先，详细说明本发明的第二实施方式的消泡机的结构。

图11是表示本发明的第二实施方式的消泡机的消泡叶片的结构的一例的投影图，图11A是其俯视图，图11B是其侧面图。参照图11A，本实施方式的主消泡叶片除了第一实施方式的主消泡叶片外还包括分割板31。分割板31具有与板状体1及板状体2类似的形状。分割板31在板状体1与板状体2之间与主消泡叶片20的旋转时的位于行进方向后侧的面以及位于离心侧的面的各自的分隔板3相接，而在从流入口7到排出口8的区域延伸。换言之，分割板31设置成沿着相对于旋转轴4大致垂直的方向对主消泡叶片20内进行分割。

在本实施方式的分割板31对主消泡叶片20内进行分割而形成的从流入口7到排出口8的多个流路中的任一个流路中，排出口8的面积都比流入口7的面积窄。并且，在任一个流路中都能可靠地进行气泡的压缩。如此，当将分割气泡流路9时的流入口7侧的分割的系数定义为m时，分割后其中一个流入口7的轴向的尺寸为H/m。另外，当将排出口8侧的分割的系数定义为n时，分割后其中一个排出口8的轴向的尺寸为Hd/n。因此，以成为满足B×H/m＞Bd×Hd/n的m及n的方式设置分割板31。该流入口7与排出口8的面积比可根据要求的破泡作用、即气泡的种类而适当变更。需要说明的是，对于分割数没有特别的限制。

图11中示出通过两个分割板31将气泡的流路9三等分的例子。参照图11B，通过两个分割板31分割出的三个气泡的流路从流入口7朝向排出口8而各自的截面积同样地逐渐变窄。如此，在分割为等间隔的情况下，m＝n，因此不会产生关于流入口7与排出口8的面积比的问题。

接着，详细说明本发明的第二实施方式的消泡机的作用。

在上述的图8及图9中的气泡的层叠水平为L2与L3之间，且假设覆盖流入口7的气泡的面积为B×H/m的情况下，未设置分割板31的结构中的排出口8的面积为Bd×Hd。在该情况下，排出口8的面积也可以为流入口7的面积以上。即，B×H/m＜＝Bd×Hd。该关系在气泡的层叠水平越接近L2时越适合。

在此，通过设置本实施方式的分割板31，而排出口8的面积缩小为Bd×Hd/n。通过缩小排出口8的面积，覆盖流入口7的气泡的面积变宽的可能性提高。即，满足B×H/m＞Bd×Hd/n的可能性提高。假设此时m＝n，则成为与气泡完全覆盖流入口7的情况相同的流入口7与排出口8的面积比，从而在气泡的流路9内发挥按照设计的压缩破泡效果。

如此，在本实施方式中，通过确保分割主消泡叶片20而成的各个气泡的流路9中的流入口7与排出口8的规定的面积比，即使在气泡少的情况下，也能够高效地进行由主消泡叶片20取入的气泡的压缩。

本实施方式即使单独实施也具有提高破泡效率的效果。但是，本实施方式通过与第一实施方式的吸入口21组合，而能更有效地对从吸入口21供给的气泡进行破泡。

以上，说明了本实施方式的消泡机及消泡方法。

在本实施方式中，具有不论向流入口7供给的气泡的量如何都会产生有效的压缩破泡的效果。

[第三实施方式]

以下，参照附图，详细说明本发明的第三实施方式的消泡机及消泡方法。

首先，详细说明本发明的第三实施方式的消泡机的结构。

图12是表示本发明的第三实施方式中的消泡机的消泡叶片的结构的一例的剖视图。参照图12，在本实施方式的消泡叶片中，在吸入口21的内部区域26设置有引导叶片32。通过吸入口21旋转而引导叶片32实现相当于泵中的叶轮(叶片轮)的功能。引导叶片32产生的流动的方向是从窄口侧开口22朝向宽口侧开口23的、吸入口21的内表面24处的气泡的流动方向27。

在图12上，例示出平板状的两个引导叶片32。但是，引导叶片32的形状也可以为螺旋状等，可适当选择沿吸入口21的内表面24处的气泡的流动方向27捕捉气泡并使其加速的形状及片数的引导叶片32。

接着，详细说明本发明的第三实施方式的消泡机的作用。

本实施方式的消泡叶片的单元通过旋转而与第一实施方式同样地，与旋转的吸入口21接触的气泡在离心效果下从窄口侧开口22侧向宽口侧开口23侧流动。并且，配置成在吸入口21旋转时使气泡的流动朝向宽口侧开口23侧的引导叶片32也捕捉并输送气泡。通过组合上述的效果，能提高吸入口21吸入气泡的效率。由此，从吸入口21向流入口7供给的气泡的流量增加，而提高主消泡叶片20的破泡的效率。该效果在气泡的层叠水平越从L3接近L1侧时越显著。

另外，在本实施方式中，在吸入口21吸入气泡时，产生基于引导叶片32的剪切破泡。通过产生剪切破泡而吸入口21的气泡的吸引力进一步增加。

以上，说明了本实施方式的消泡机及消泡方法。

在本实施方式中，由于吸入口21的气泡的吸引力进一步增加，因此吸入口21吸入气泡的效率提高，具有产生主消泡叶片20中的有效的压缩破泡的效果。

另外，在本实施方式中，具有产生在吸入口21内的有效的剪切破泡的效果。

[第四实施方式]

以下，参照附图，详细说明本发明的第四实施方式的消泡机及消泡方法。

首先，详细说明本发明的第四实施方式的消泡机的结构。

图13是表示本发明的第四实施方式的消泡机的消泡叶片的结构的一例的投影图，图13A是其仰视图，图13B是图13A的D-D’的剖视图。参照图13A，在本实施方式的消泡叶片中的吸入口21的外表面25上设有叶片33。叶片33在窄口侧开口22附近与宽口侧开口23附近之间呈直线状延伸。并且，参照图13B，叶片33沿着吸入口21的外表面25从外表面25突出设置。叶片33构成为在吸入口21旋转时对在吸入口21的外表面25上流动的气泡进一步施加剪切力。另外，叶片33构成为在吸入口21旋转时，在比吸入口21的外表面25更靠离心方向的位置上旋转。

在图13A上，示出从窄口侧开口22观察时沿放射方向设有四片叶片33的例子。但是，叶片33的形状也可以为弯曲状、螺旋状等，可适当选择对在吸入口21的外表面25上流动的气泡施加剪切力或捕捉气泡并使其加速的形状及片数的叶片33。

接着，详细说明本发明的第四实施方式的消泡机的作用。

本实施方式的消泡叶片的单元通过旋转而与第一实施方式同样地，与旋转的吸入口21接触的气泡在离心效果下从窄口侧开口22侧向宽口侧开口23侧流动。气泡在流动的过程中与从外表面25突出的叶片33接触，受到剪切力而破泡。另外，气泡因在从外表面25突出的叶片33的区域流动而受到强的离心力，朝向图8所示的液体(气泡)的飞散方向29的离心方向强力飞出。通过向离心方向喷射的液体的喷射冲击，与图3所示的气泡面12的气泡碰撞而使它们破裂。

以上，说明了本实施方式的消泡机及消泡方法。

在本实施方式中，通过进一步增加对在吸入口21的外表面25上流动的气泡的剪切力，而具有进一步增强压缩破泡作用的效果。

另外，在本实施方式中，通过进一步增加对在吸入口21的外表面25上流动的气泡的离心力，而具有进一步增强喷射冲击产生的破泡作用的效果。

[第五实施方式]

以下，参照附图，详细说明本发明的第五实施方式的消泡机及消泡方法。

首先，详细说明本发明的第五实施方式的消泡机的结构。

图14是表示本发明的第五实施方式中的消泡机的结构的一例的纵向剖视图。参照图14，在本实施方式的消泡机中，在图3所示的第一实施方式的基础上还包括气泡面水平计34、控制装置36。气泡面水平计34具有气泡检测器35。气泡面水平计34设置成使气泡检测器35位于气泡面12附近。控制装置36与驱动机4a和气泡面水平计34相连。控制装置36基于气泡面水平计34检测到的气泡面水平的检测结果，而控制驱动机4a的工作。例示成计算机的控制装置36具有未图示的记录介质，在该记录介质中存储有用于进行上述控制的程序。

驱动机4a最低限度构成为能够进行发动和停止的控制，优选通过具有变换器等变速机构的可变速的结构而能够控制转速N。另外，还可以形成为能够检测驱动机4a的动力负载而控制转速N的结构。需要说明的是，为了有效地消泡，优选主消泡叶片20的转速N为800～1200rpm左右。另外，还可以基于气泡面水平计34检测到的气泡面水平的检测结果，而控制驱动机4a或消泡叶片的单元自身的上下方向，以使得吸入口21浸于气泡面12。

接着，详细说明本发明的第五实施方式的消泡机的作用。

根据离心泵的理论，吸入口21的旋转产生的扬程与转速N的平方成比例，其流量与转速N成比例。因此，吸入口21的转速N越高，扬程及流量越大，而能够增加气泡向主消泡叶片20的供给量，因此能够有效地通过吸入口21吸入气泡。

将其与图9所示的气泡的层叠水平进行对照，通过吸入口21的旋转而吸入气泡所需的扬程在气泡的层叠水平L1时最大。随着从气泡的层叠水平L1朝向L2侧，通过吸入口21的旋转而吸入气泡所需的扬程降低。但是，在气泡的层叠水平L1与L2之间，无需减少气泡向主消泡叶片20的供给量。在气泡的层叠水平L2至L3侧，即使不通过吸入口21吸入气泡，主消泡叶片20也直接吸入气泡。但是，在气泡的层叠水平L2附近的状况下，由于主消泡叶片20直接吸入的气泡少，因此通过增加从吸入口21供给气泡而能够提高消泡效果。在气泡的层叠水平L3时，主消泡叶片20的流入口7(开口面积S)完全由气泡占满而主消泡叶片20直接吸入气泡的量最大，因此不需要从吸入口21供给气泡。

如此，根据气泡的层叠水平L1～L3的不同而向主消泡叶片20最佳的气泡的供给量进行变化。因此，气泡面水平计34进行气泡的层叠水平的检测，控制装置36通过程序，根据气泡的层叠水平L1～L3，而控制吸入口21(驱动轴4a)的转速N，从而能够将从吸入口21供给的气泡的流量控制为最佳。由此，能实现具有最有效且高效的消泡效果的消泡机的节能自动运转。

另外，通过计测单位时间的气泡的层叠水平变化量而能够算出气泡的产生速度。通过基于气泡的层叠水平和其变化量来控制吸入口21(驱动轴4a)的转速N，从而能够将与气泡的产生速度对应的消泡控制为最佳。由此，对应于气泡的产生速度而以最佳的速度实现消泡的消泡机的节能自动运转。

由于吸入口21所进行的气泡的吸入及液体(气泡)向离心方向的飞散的工作量不大，对驱动机4a的动力的负载轻，因此不用提高消耗能量就能够提高驱动机4a所产生的转速N。

另一方面，由气泡充满的主消泡叶片21中的内部的压缩破泡及液体(气泡)从排出口8的喷射所需要的负载重。但是，由于其消泡效果高，因此驱动机4a所产生的转速N不需要太高。

因此，从对驱动机4a的动力的负载的观点出发，在进行通过吸入口21吸入气泡的状况下控制成高的转速N且在主消泡叶片2中进行破泡的状况下控制成低的转速N是有效的。

因此，在本实施方式中，也可以检测驱动机4a的动力负载，对应该动力负载来控制转速N。即，在主要进行通过吸入口21吸入气泡而负载轻的状况下提高转速N，从而提高气泡的吸入效果，并通过对应于负载重的情况而降低转速N，可实现具有高的消泡效果的节能自动运转。

在本实施方式中，由于是具有吸入口21的结构，因此基于气泡的层叠水平和其变化量来控制消泡速度是有效的。例如，在气泡的层叠水平从L1向L2侧变化的情况下，在气泡的层叠水平达到L2之前通过吸入口21吸取气泡并由主消泡叶片20破泡，从而在对驱动机4a的动力的负载轻的阶段进行消泡，因此运转效率良好。即，在本实施方式的消泡机中，能够使消泡的处理的集中的情况分散。

需要说明的是，本实施方式不局限于使用活性污泥法的包括大小便、脏水等的废水处理设施，只要是食品发酵设备、生物物质处理设施、水槽箱等产生气泡的场所，不论气泡的性质和状态、层叠状况等如何都能够适用。

以上，说明了本实施方式的消泡机及消泡方法。

在本实施方式中，具有能够进行最大限度地发挥由主消泡叶片20和吸入口21构成的消泡叶片的单元所产生的消泡效果这一节能自动运转的效果。

另外，在本实施方式中，具有能够进行可得到与气泡的产生速度对应的消泡速度这一节能自动运转的效果。

图15A～图15D是表示本发明的实施方式中的消泡机的吸入口的结构的变形例的投影图。上述的各实施方式的吸入口21为中空圆筒且其截面形状为圆，并且从侧面观察到的吸入口21的形状为直线。图15A是从侧面观察到的吸入口21的形状朝向接近宽口侧开口23的方向凸出、即朝向接近主消泡叶片20的方向凸出的方式。图15B是从侧面观察到的吸入口21的形状朝向离开宽口侧开口23的方向凸出、即朝向离开主消泡叶片20的方向凸出的方式。图15C中的截面形状为矩形。图15D中的截面形状虽然为圆，但为截面积在从窄口侧开口22朝向宽口侧开口23逐渐变宽后设有宽口侧开口23附近的截面积成为恒定的区域的方式。如此，本发明的实施方式中的消泡机的吸入口21只要是满足从窄口侧开口22朝向宽口侧开口23截面积变宽这一条件的方式即可，与其形状无关。并且，在本发明的实施方式中的消泡机的吸入口21中，窄口侧开口22和宽口侧开口23的截面形状也可以不同。需要说明的是，理论上图15B所示的方式适合用于高效地吸入气泡。

另外，示出了上述的各实施方式的主消泡叶片20以相对于旋转轴4点对称的方式设置两个的例子。但是，只要是能够有效地消泡的方式即可，可以适当变更主消泡叶片20的设置方式及个数。

以上，说明了本发明的实施方式的消泡机及消泡方法。

根据本发明的实施方式，并未限定为层叠存在于主消泡叶片的区域的气泡，能够扩宽范围而发挥消泡功能。并且，根据本发明的实施方式，即使气泡不满足设计的量也能够有效地进行消泡。并且，根据本发明的实施方式，扩宽了消泡功能起作用的范围，并进一步提高了消泡效果。

根据以上说明的实施方式，能够提供一种无论气泡的性质和状态及层叠状况如何都能够有效地消泡的消泡机及消泡方法。

需要说明的是，可以适当组合各实施方式而实施，在这种情况下，能够得到组合的效果。尤其是能够将第二、第三及第四实施方式全部组合于第一实施方式，通过组合能够得到更高的效果。并且，还可以将第一、第二、第三及第四实施方式全部组合于第五实施方式，通过组合能够得到更高的效果。

以上，说明了本发明的实施方式。但是，本发明不局限于上述实施方式，在不脱离本发明的宗旨的范围内能够进行各种变形而实施。

Claims (19)

1.一种消泡机，其包括：

旋转驱动机构；

安装在所述旋转驱动机构的旋转轴上的中空结构的主消泡叶片；

吸入口，其具有吸入气泡的窄口侧开口和向所述主消泡叶片供给所述气泡的宽口侧开口，所述宽口侧开口的周缘与所述主消泡叶片连接，该吸入口的截面积朝向离开所述主消泡叶片的方向变窄，

所述主消泡叶片具有：在旋转时的行进方向的前端使所述气泡流入所述中空结构内的流入口；面积比所述流入口的面积窄且在所述行进方向的后侧的靠离心方向的位置从所述中空结构内排出气泡的排出口。

2.根据权利要求1所述的消泡机，其中，

所述吸入口的与所述主消泡叶片的连接部位于比所述旋转轴靠所述离心方向的包括所述流入口的范围内。

3.根据权利要求1或2所述的消泡机，其中，

还包括引导叶片，

所述引导叶片在所述吸入口的接近所述旋转轴的一侧的面即内表面配置成在所述吸入口旋转时使所述气泡的流动朝向所述流入口。

4.根据权利要求1或2所述的消泡机，其中，

还包括叶片，

所述叶片设置在所述吸入口的距所述旋转轴远的一侧的面即外表面上。

5.根据权利要求1或2所述的消泡机，其中，

所述吸入口的由平行于所述旋转轴且通过所述旋转轴的平面剖切时的截面成为朝向离开所述主消泡叶片的方向凸出的形状。

6.根据权利要求1或2所述的消泡机，其中，

所述排出口的重心设置成比所述流入口的重心靠近所述吸入口。

7.根据权利要求1或2所述的消泡机，其中，

所述排出口的最外周部在所述离心方向上具有所述流入口的最外周部以上的距所述旋转轴中心的距离，且所述流入口与连结所述流入口的所述最外周部和所述排出口的所述最外周部的线所成的角为90度以下。

8.根据权利要求1或2所述的消泡机，其中，

还包括分割板，

在所述分割板沿相对于所述旋转轴垂直的方向对所述主消泡叶片内进行分割而形成的从所述流入口至所述排出口的多个流路中的任一个流路中，所述排出口的面积都比所述流入口的面积窄。

9.根据权利要求1或2所述的消泡机，其中，

还包括气泡面水平计，

通过利用所述气泡面水平计测定的气泡面水平来改变所述旋转驱动机构的转速。

10.根据权利要求9所述的消泡机，其中，

以完全覆盖所述流入口的所述气泡面水平、局部覆盖所述流入口的所述气泡面水平、完全未覆盖所述流入口的所述气泡面水平的顺序增加所述转速。

11.根据权利要求1或2所述的消泡机，其中，

所述流入口的周缘呈尖的棱边形状。

12.一种消泡方法，其包括：

旋转驱动机构对旋转轴进行驱动的步骤，该旋转轴安装有中空结构的主消泡叶片；

吸入口进行旋转而从窄口侧开口吸入所述气泡的步骤，该吸入口具有所述窄口侧开口和宽口侧开口，所述宽口侧开口的周缘与所述主消泡叶片连接，该吸入口的截面积朝向离开所述主消泡叶片的方向变窄；

所述吸入口从所述宽口侧开口向所述主消泡叶片旋转时的行进方向的前端的流入口供给所述气泡的步骤；

所述主消泡叶片使供给的所述气泡从所述流入口流入所述中空结构内的步骤；

所述主消泡叶片向排出口引导所述气泡的步骤，该排出口比所述流入口的面积窄且在所述行进方向的后侧的靠离心方向的位置从所述中空结构内排出所述气泡；

所述主消泡叶片从所述排出口排出所述气泡的步骤，该排出口设置成其重心比所述流入口的重心靠近所述吸入口。

13.根据权利要求12所述的消泡方法，其中，

所述吸入口向所述流入口供给所述气泡的步骤在比所述旋转轴靠所述离心方向的包括所述流入口的范围内的位置上进行。

14.根据权利要求12或13所述的消泡方法，其中，

所述吸入口向所述流入口供给所述气泡的步骤包括通过引导叶片而将所述气泡向所述吸入口的接近所述旋转轴的一侧的面即内表面供给的步骤，该引导叶片配置成当所述吸入口旋转时使所述气泡的流动朝向所述流入口。

15.根据权利要求12或13所述的消泡方法，其中，

所述吸入口向所述流入口供给所述气泡的步骤包括通过叶片剪切所述气泡的步骤，该叶片设置在所述吸入口的距所述旋转轴远的一侧的面即外表面上。

16.根据权利要求12或13所述的消泡方法，其中，

所述主消泡叶片向所述排出口引导所述气泡的步骤包括如下步骤：

在通过沿相对于所述旋转轴垂直的方向对所述主消泡叶片内进行分割的分割板形成的从所述流入口至所述排出口的多个流路中的任一个流路中，向比所述流入口面积窄的所述排出口引导所述气泡。

17.根据权利要求12或13所述的消泡方法，其中，

还包括通过利用气泡面水平计测定的气泡面水平来改变所述旋转驱动机构的转速的步骤。

18.根据权利要求17所述的消泡方法，其中，

还包括以完全覆盖所述流入口的所述气泡面水平、局部覆盖所述流入口的所述气泡面水平、完全未覆盖所述流入口的所述气泡面水平的顺序增加所述转速的方式进行控制的步骤。

19.根据权利要求12或13所述的消泡方法，其中，

所述主消泡叶片使所述气泡从流入口流入所述中空结构内的步骤包括利用呈尖的棱边形状的所述流入口的周缘剪切所述气泡的步骤。

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