JP2002239583A - エアーチャージャー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回転を安定させ、また回転力を増大させて浄
化効率を向上させる。 【解決手段】 回転駆動手段１と、回転駆動手段１によ
り回転される水中Ｗに設置された中空の回転軸２と、回
転軸２の下端に設けられた多数の放気用小孔３が穿設さ
れたカプセル４を備えたエアーチャージャーにおいて、
回転軸２の下端にその回転軸２の外径とほぼ同径のカプ
セル４を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、水中にエアーを供
給するエアーチャージャー、詳しくは中空の回転軸の下
端に設けられたカプセルの周囲の放気用小孔からエアー
（気泡）を噴出し水を浄化するエアーチャージャーに関
する。

【０００２】

【従来の技術】養殖漁場水，魚介類の畜養水，水耕栽培
水等の浄化を行うために、水中にエアー（空気）を供給
するエアーチャージャーが使われる。従来より用いられ
るエアーチャージャーとしては、例えばコンプレッサ又
はブロアーにより水中に設置されたパイプに空気を圧送
し、そのパイプの端部に設けた多数の小孔から気泡を噴
出させる装置や回転駆動手段により回転される水車によ
り水飛沫を発生させ、多数の気泡を水中に掻き込む装
置、或いは自吸式水中ポンプ，ゼットポンプ等が知られ
ている。

【０００３】しかし、上記装置は、いずれも大型になり
易い。そこで、コンパクト化を図るために、中空の回転
軸の下端に多数の放気用小孔を穿設したカプセルを設
け、その回転軸を回転駆動手段で回転駆動し、カプセル
の多数の放気用小孔から気泡を噴出し水を浄化するエア
ーチャージャーを先に提案した。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、多数の
放気用小孔を穿設したカプセルは、回転軸に対し外径が
大きく水の抵抗を受け易く比較的大きな回転抵抗があ
る。従って、回転軸を介してカプセルを回転させる回転
駆動手段に負荷がかかる。そのため、回転が安定せず、
また回転力を増すことができないために、充分な浄化効
率が得られない。

【０００５】本発明は上記に鑑みてなされたもので、そ
の目的は回転を安定させ、また回転力を増大させて浄化
効率を向上させるエアーチャージャーを提供することで
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、回転駆動手段と、該回転駆動手段により
回転される水中に設置された中空の回転軸と、該回転軸
の下端に設けられた多数の放気用小孔が穿設されたカプ
セルを備えたエアーチャージャーにおいて、前記回転軸
の下端に該回転軸の外径とほぼ同径のカプセルを設けた
ことを特徴とするエアーチャージャーを提供する。

【０００７】

【発明の実施の形態】好ましい実施の形態は、前記カプ
セルは、回転軸の下端に一体に形成したことを特徴とす
る。

【０００８】

【実施例】図１は、本発明に係るエアーチャージャーの
一実施例を示すもので、図はその断面図である。

【０００９】本発明に係るエアーチャージャーは、回転
駆動手段１と、その回転駆動手段１により回転される水
中Ｗに設置された中空の回転軸２と、その回転軸２の下
端に設けられた多数の放気用小孔３が穿設されたカプセ
ル４とからなる。

【００１０】前記回転駆動手段１は、例えば駆動モータ
からなり、適当な支持手段（図示せず）により水面Ｗａ
上に支持されている。その駆動モータの駆動軸５は、モ
ータ本体６の上下に設けられたそれぞれ２つのベアリン
グ７からなる軸受８ａ，８ｂにより回転可能に支持され
ている。従って、駆動軸５に多少の負荷がかかっても安
定な回転をし、また円滑に回転できる。

【００１１】駆動モータの駆動軸５は、エアー貫通孔９
を有する中空軸からなり、その中空軸の下端には、溶接
等により直結させた前記中空の回転軸２が連結されてい
る。従って、エアー（空気）が、そのエアー貫通孔９か
ら回転軸２の中空孔２ａ内に導入される。

【００１２】前記回転軸２の下端には、図２および図３
に示すように多数の放気用小孔３を穿設した有底の前記
カプセル４が一体に形成され、設けられている。そのた
め、部品点数が削減され、コスト低減が図れる。カプセ
ル４は、回転軸２の中空孔２ａの孔径ｒよりも大きくな
った孔径Ｒの空間を有し、回転軸２の外径Ｌと同径の外
径を有する。従って、カプセル４が回転軸２に伴って回
転する時に、回転抵抗が少なく、駆動モータにかかる負
荷が小さくなる。そのため、駆動モータの回転が安定
し、また回転力を増大させることができ、浄化効率を高
められる。上記カプセル４の外径は、回転軸２の外径Ｌ
と同径となっているが、若干異なっても同一の効果が得
られるため、多少上下してもよい。

【００１３】前記カプセル４の外周には、図３に示すよ
うに放気用小孔３が同一円周Ｘ上および同一軸線Ｙ上に
ないように位置をずらせ、螺旋Ｚ上に等間隔に多数配置
されている。即ち、放気用小孔３がカプセル円周方向お
よびカプセル軸方向に位置をずらせ、螺旋Ｚ上に配列さ
れている。例えば、外径が７０ｍｍφ，縦の長さが１０
０ｍｍのカプセル４に、１．２ｍｍφの大きさの放気用
小孔３が同一円周Ｘ上および同一軸線Ｙ上で重ならない
ように、螺旋Ｚ上に等間隔に多数配列されている。

【００１４】その螺旋Ｚの数は、例えば３本からなり、
各螺旋Ｚ上に５７個の複数の放気用小孔３が等間隔に穿
設されている。こうすることで、カプセル４の各放気用
小孔３から水中Ｗに向かって微細な気泡を均一に噴出す
ることができる。

【００１５】ここで、水が非圧縮性の理想気体に近い流
体であるとみなすと、例えば回転するカプセルの表面に
おける水はカプセル４の表面と一体となって動いてお
り、カプセル４の表面から充分に遠く離れた所に存在す
る水は静止していることになる。

【００１６】このとき、カプセル４の表面から水を見た
場合の流速の変化は、図６（ａ）に示すようになる。

【００１７】従って、カプセル４の表面近くの水の層の
厚さαについて図６（ｂ）に示すように厚み方向に次式
のような圧力差が生じる。

【００１８】

【数１】

【００１９】この圧力差ΔＰはカプセル４（または外筒
１２）内部の空気を外側、つまり水中へ吸引するように
作用する。

【００２０】そのため、カプセル４を相当速度で回転す
れば回転軸１２中の空気が放気用小孔３から水中に引き
出されるとともに回転に伴う水流によって砕かれて細い
泡となる。

【００２１】例えば、カプセル４の直径を７０ｃｍ，回
転数を７０００ｒ．ｐ．ｍ．として計算すると、水の流
速（Ｖ）は次式のようになる。

【００２２】

【数２】

【００２３】従って、圧力差は次式のようになる。

【００２４】

【数３】

【００２５】ここで、前記空気が水中に引き出される箇
所における水面からの深さを７０ｃｍとすると、該深さ
での水圧Ｐｗは次式で与えられる。

【００２６】

【数４】

【００２７】このことより、直径が７０ｃｍのカプセル
４を７０００ｒ．ｐ．ｍ．の回転速度で回転させると
き、水深７０ｃｍの箇所における内外の圧力差は約４７
倍に達することが判る。

【００２８】ここで、前記の条件において、カプセル４
から水中へ空気が引き出される臨界点における回転速度
（ｒ・Ｒｐｍ）を求めてみると、カプセル４表面の水圧
と前記水中への引き込み差（差圧）が等しくなるような
流速は、以下の式から（Ｒｐｍ）ｃ＝１０００ｒ．ｐ．
ｍ．となる

【００２９】

【数５】

【００３０】即ち、直径が７０ｃｍのカプセル４におい
ては約１０００ｒ．ｐ．ｍ．の回転速度のとき、水圧と
差圧とが等しくなり、これ以上の回転数となったときに
空気が水中へ出始めることになる。

【００３１】また、本実施例では各放気用小孔３を螺旋
上に配置したことで、噴出された気泡がねじ込まれるよ
うな状態で水中Ｗ深く広範囲に拡散され、浄化効率が高
められる。

【００３２】尚、前記カプセル４に設ける放気用小孔３
の数および大きさは、カプセル４の外径および回転数を
考慮し、適切に選択することが望ましい。

【００３３】この放気用小孔３は、図４に示すように小
孔の中心軸線がカプセル４の中心Ｏを通らないように、
例えば約１５°の傾きで設定され、カプセル４が時計方
向（Ａ方向）に回転すると、放気用小孔３の外側の開口
が回転方向とは反対方向を向くようになっている。従っ
て、カプセル４が抵抗なく回転するとともに、気泡が発
生する負圧によって各放気用小孔３から円滑に噴出され
る。そのため、各放気用小孔３から噴出された多数の微
細な気泡と水が長時間に亘って接触し、効率的に水の浄
化および活性化が行われる。

【００３４】図５は、本発明のエアーチャージャーの他
の実施例である。

【００３５】回転駆動手段１は、駆動モータからなり、
水面Ｗａ上に設けられた基台１０上に設けられた複数の
支持棒１１に支持させている。この基台１０は、例えば
水中Ｗに沈設した枠組体（図示せず）上に設けられてい
るが、水面Ｗａ上に設けた浮力体で構成してもよい。

【００３６】駆動モータの駆動軸５には、カップリング
１２を介して中空の回転軸２が連結されている。カップ
リング１２は、上下の連結部材１２ａ，１２ｂからな
り、上下の連結部材１２ａ，１２ｂの間にはエアー導入
口１３が形成されている。従って、エアー（空気）がこ
のエアー導入口１３から回転軸２の中空孔２ａに導入さ
れる。

【００３７】基台１０上には、回転軸２を回転可能に支
持する上下２つのベアリング７からなる軸受１４が設け
られ、回転軸２はこの軸受１４に回転可能に支持され、
一定の方向に円滑に回転する。

【００３８】前記回転軸２の下端には、放気用小孔３を
穿設した有底のカプセル４が一体に形成され設けられて
いる。従って、部品点数が削減され、コスト低減が図れ
る。カプセル４は、前記実施例と同様に回転軸２の中空
孔２ａの孔径よりも大きくなった孔径の空間を有し、ま
た回転軸２の外径と同径になっている。そのために、カ
プセル４が回転軸２に伴って回転する時に、回転抵抗が
少なくなって駆動モータの負荷が低減され、回転が安定
し、また回転力を増大させ、水の浄化効率が高められ
る。

【００３９】前記カプセル４の外周には、また前記実施
例と同様に放気用小孔３が同一円周上および同一軸線上
にないように位置をずらせ、螺旋上に等間隔に多数配置
されている。また放気用小孔３は、小孔の中心軸線がカ
プセル４の中心を通らないように傾きで設定され、カプ
セル４の回転方向とは反対方向を向くようになってい
る。

【００４０】従って、カプセル４が抵抗なく回転すると
ともに、気泡が発生する負圧によって各放気用小孔３か
ら円滑に噴出され、各放気用小孔３から噴出された多数
の微細な気泡と水が長時間に亘って接触し、効率的に水
の水質浄化および活性化が行われる。

【００４１】尚、上記実施例においては、カプセル４は
回転軸２に一体に形成され設けられているが、溶接等に
より設ける構成にしてもよい。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
回転軸の下端にその回転軸の外径とほぼ同径のカプセル
を設けたことで、カプセルの回転抵抗が少なくなって回
転駆動手段の負荷が低減され、回転が安定し、また回転
力が増大し浄化効率が高められる。

【００４３】勿論、カプセルに穿設された多数の放気用
小孔によって微細な気泡が均一に噴出され、また微細化
された気泡が水中奥深くに広範囲に解散され、水と長時
間に亘って接触し効率的に水質の浄化，活性化が図られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のエアーチャージャーの断面
図である。

【図２】図１の要部の回転軸下端に設けたカプセル部分
の切欠拡大正面図である。

【図３】図１の要部の回転軸下端に設けたカプセル部分
の拡大斜視図である。

【図４】図２のカプセル部分の縦断面図である。

【図５】本発明の他の実施例のエアーチャージャーの断
面図である。

【図６】本発明の作用概略を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 回転駆動手段 ２ 回転軸 ３ 放気用小孔 ４ カプセル Ｗ 水中

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転駆動手段と、 該回転駆動手段により回転される水中に設置された中空
   の回転軸と、 該回転軸の下端に設けられた多数の放気用小孔が穿設さ
   れたカプセルを備えたエアーチャージャーにおいて、 前記回転軸の下端に該回転軸の外径とほぼ同径のカプセ
   ルを設けたことを特徴とするエアーチャージャー。
2. 【請求項２】 前記カプセルは、回転軸の下端に一体に
   形成したことを特徴とする請求項１に記載のエアーチャ
   ージャー。