JP2002239584A - エアーチャージャー - Google Patents

エアーチャージャー

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JP2002239584A
JP2002239584A JP23136496A JP23136496A JP2002239584A JP 2002239584 A JP2002239584 A JP 2002239584A JP 23136496 A JP23136496 A JP 23136496A JP 23136496 A JP23136496 A JP 23136496A JP 2002239584 A JP2002239584 A JP 2002239584A
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capsule
air
water
rotary shaft
bubbles
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JP23136496A
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Saburo Murakami
三郎 村上
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10Biological treatment of water, waste water, or sewage

Landscapes

  • Aeration Devices For Treatment Of Activated Polluted Sludge (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 効率的に水質の浄化,活性化を図り、また養
殖漁場等に適する用水を得る。 【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、
カプセル4に穿設する放気用小孔3を、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て多数配置
した。

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】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来装置では、多少の相違はあるが、いずれも水中での
気泡は不均一で大きく、気泡自体持つ浮力により短時間
で水面まで浮上してしまい、長時間に亘って広範囲に拡
散させることができず、効率的に水質の浄化および活性
化を図ることができない。
【0004】例えば、養鰻場の場合は、鰻の生態上水の
補給が頻繁にできないので、高い浄化能力が要求される
が、残餌,排泄物から発生する有害物質によって浄化能
力が低下され、養殖魚場等の用水として不適当であっ
た。
【0005】本発明は上記に鑑みてなされたもので、そ
の目的は、効率的に水質の浄化,活性化を図り、また養
殖漁場等に適する用水を得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、前記カプセ
ルに穿設する放気用小孔を、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て多数配置したことを特徴
とするエアーチャージャーを提供する。
【0007】また、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、前記カプセルの下端
に、該カプセルの外径よりも大きな外径の水流変更手段
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。
【0008】
【発明の実施の形態】好ましい実施の形態は、前記カプ
セルに穿設する放気用小孔は、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て螺旋上に多数配置した
ことを特徴とする。
【0009】さらに、好ましい実施の形態は、前記水流
変更手段は、周囲にローレットが形成された円形板から
なることを特徴とする。さらに、好ましい実施の形態
は、前記水流変更手段は、周囲にフィンが設けられた円
形翼からなることを特徴とする。
【0010】
【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。
【0011】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。
【0012】前記回転駆動手段1は、例えば駆動モータ
からなり、水面Wa上に設けられた基台5上に設けられ
た複数の支持棒6に支持されている。この基台5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上に設けられた浮力体で構成しても
よい。
【0013】駆動モータの駆動軸7には、カップリング
8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8は、上下の連結部材8a,8bからなり、上下の
連結部材8a,8bの間にはエアー導入口9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9
から回転軸2の中空内に導入される。
【0014】基台5上には、回転軸2を回転可能に支持
する上下2つのベアリングからなる軸受10が設けら
れ、回転軸2はこの軸受10に回転可能に支持され、一
定の方向に円滑に回転する。
【0015】前記基台5の下面には、フランジ11を有
する外筒12がボルト等で固定され、回転軸2の外周を
覆っている。従って、外筒12が回転軸2を包囲するこ
とで、養殖魚等が回転する回転軸2から保護される。
【0016】この外筒12の上部には、エアーを導入す
る少なくとも一つのエアー孔13が穿設されている。従
って、このエアー孔13から外筒12と回転軸2との円
筒隙間にエアーが導入される。
【0017】前記回転軸2の下端には、放気用小孔3を
穿設したカプセル4が、例えば溶接等で接続され設けら
れている。カプセル4は、図2および図3に示すように
中空の回転軸2の外径L1よりも大きな外径L2を有す
る円筒からなり、その上部にはカプセル周囲に沿って形
成された複数の溝と突条からなる空気案内通路14が設
けられている。こうすると、回転軸2が回転する時に、
外筒12と回転軸2の円筒隙間に導入されたエアーが回
転軸2のエアー(空気)軸受の役目を果たし、その後円
筒隙間のエアーが外筒12外へ案内され、水中Wへ気泡
となって放出される。
【0018】前記カプセル4の外周には、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100mm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置されている。
【0019】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多量に均一に
噴出できる。また、各放気用小孔3を螺旋Z上に配置し
たことで、噴出された多量の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る。
【0020】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。
【0021】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。
【0022】前記カプセル4の下端には、カプセル4の
外径L2よりも大きな外径L3の水流変更手段15がカ
プセル4の下端開口を密閉するように設けられている。
水流変更手段15は、カプセル4の回転に伴う回転によ
って周囲の水を勢いよく回転させ水の流れを変えるもの
で、例えば周囲にぎざぎざの凹凸を有するローレット1
6が形成された円形板17からなる。
【0023】カプセル4とともに回転する大きな径の円
形板17は、上部の小径のカプセル4の周速度よりも大
きい。従って、カプセル4と円形板17の周速度の差に
より、カプセル4の周囲の水は、下側の円形板17の周
囲に強制的に移動される。そのため、周速度が遅いカプ
セル4の放気用小孔3から噴出された気泡が周速度が速
い下部の円形板17側へ引き込まれ、また円形板17の
周面に形成された凹凸したローレット16によってさら
に微細化され、多量の微細な気泡が水中W奥深く拡散さ
れる。
【0024】また、下部の円形板17の上面には、円板
上面の周囲に沿って形成された複数の溝と突条からなる
誘導通路20が設けられている。従って、円形板17の
回転による誘導通路20によって水の移動がより強めら
れて、放気用小孔3から噴出された微細な気泡がさらに
水中W奥深く拡散される。そのため、多量の微細な気泡
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。前記円形板17は、例えば中空
の回転軸2の中心に設けられた中心軸18に取り付けた
ボルト19により、カプセル4の下端に固定されてい
る。
【0025】次に、上述のエアーチャージャーの作用を
説明する。
【0026】駆動モータ(回転駆動手段1)を回転する
と、その回転がカップリング8を介して回転軸2に伝達
される。これにより、最初は回転軸2の中空部内にあっ
た水が遠心力により、放気用小孔3から噴出する。引き
続き、回転軸2の上部の空気導入口9から新鮮な空気が
回転軸2内に取り込まれ、回転軸2の下端に設けられた
カプセル4の放気用小孔3から気泡として水中に噴出さ
れる。
【0027】また、同時に外筒12と回転軸2の間の円
筒空間内にあった水も、遠心力により、外筒12下端と
カプセル4との間の隙間から噴出し、引き続きエアー口
13から円筒空間に取り入れられた空気が外筒12下端
とカプセル4の隙間から気泡となって噴出する。
【0028】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。
【0029】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5(a)に示すようになる。
【0030】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5(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。
【0031】
【数1】
【0032】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。
【0033】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。
【0034】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。
【0035】
【数2】
【0036】従って、圧力差は次式のようになる。
【0037】
【数3】
【0038】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。
【0039】
【数4】
【0040】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。
【0041】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
【0042】
【数5】
【0043】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。
【0044】さらに、本実施例では、カプセル4の上部
には、複数の溝と突条からなる空気案内通路14が設け
られており、外筒12と回転軸2との円筒隙間に存在す
る空気(エアー)が空気案内通路14の回転によって気
泡化され案内され、外周方向に拡散する。
【0045】前記カプセル4の外周面には、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上に等間隔に配置されている。つま
り、各放気用小孔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、多数配列されている。そのため
に、カプセル4から周囲の水中Wに微細な気泡を多量に
均一に噴出される。また、放気用小孔3を螺旋Z上に配
列したことで、噴出された多量の気泡がねじ込まれるよ
うな状態で水中W奥深く広範囲に拡散することができ
る。
【0046】カプセル4の穿設された放気用小孔3は、
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、所定方向の傾きで設定され、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。そのた
め、カプセル4が抵抗なく回転するとともに、気泡が負
圧によって各放気用小孔3から円滑に噴出される。
【0047】カプセル4の下端には、カプセル外径L2
より大きい外径L3の円形板17が設けられており、径
の大きな下部の円形板17の周速度が、上部の小径のカ
プセル4の周速度よりも大きくなっている。このことに
より、カプセル4の周囲の水が下方に移動する。従っ
て、周速度が遅いカプセル4の放気用小孔3から噴出さ
れた気泡が周速度が速い下部の円形板17側へ引き込ま
れる。その円形板17の周囲には、ぎざぎざの凹凸する
ローレット16が形成されている。従って、回転するロ
ーレット16の凹凸により気泡が微細化され、気泡の量
が増大し、多量の微細化された気泡が水と長時間に亘っ
て接触され、水中Wのアンモニア等の有害ガス,有機物
質等の分解を促進し除去する。そのため、水質の浄化お
よび活性化が効率的に行われ、養殖漁場等の用水として
好適なものとなる。
【0048】下部の円形板17の上面には、円板周囲に
沿って形成された複数の溝と突条からなる誘導通路20
が設けられている。従って、円形板17の誘導通路20
によって水の移動がより強められて、カプセル4の放気
用小孔3から噴出された気泡が前記円形板17の回転に
よる下方への引き込みおよび微細化と相俟って多量の微
細化した気泡がさらに水中W奥深く拡散される。そのた
め、効率的に水の水質浄化および活性化が行われ、充分
に水質の浄化および活性化が図られる。
【0049】前記カプセル4の下端に設ける水流変更手
段15は、円形板17が中心軸19にボルト等で固定さ
れた構造になっているが、カプセル4の底部に円形板1
7を直接溶接等で固定する構成にしてもよい。また、水
流変更手段15を周囲にフィンを設けた円形翼で構成す
ることができる。この場合、回転抵抗は若干大きくなる
が、気泡の微細化がより向上し、気泡の移動がより強め
られる。
【0050】尚、本実施例ではローレット16が形成さ
れた円形板17をカプセル4の下端に設けた場合を示し
たが、ローレット16の溝が下に向くようにしてカプセ
ル4の外周上端部分に設けた場合(図示せず)にも効率
よく気泡を下方向へ移動させることができる。
【0051】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
カプセルの周囲に穿設された放気用小孔から微細な気泡
が多量に均一に噴出され、また多量の微細化された気泡
が水中奥深くに広範囲に拡散され、水と長時間に亘って
接触し効率的に浄化,活性化が行われ、充分に水質の浄
化と活性化が図られる。
【0052】また、水中のアンモニア等の有害ガス,有
機物質の分解を促進し、養殖漁場水,魚介類の畜養水,
水耕栽培水等の用水として好適なものとなる。
【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の要部のカプセルの拡大斜視図である。
【図3】図2のカプセルの縦断面図である。
【図4】図2のカプセルの横断面図である。
【図5】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 15 水流変更手段 16 ローレット 17 円形板 L1,L2,L3 外径 W 水中 X 同一円周 Y 同一軸線 Z 螺旋

Claims (5)

    【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、 前記カプセルに穿設する放気用小孔を、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て多数配置した
    ことを特徴とするエアーチャージャー。
  2. 【請求項2】 前記カプセルに穿設する放気用小孔は、
    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
    て螺旋上に多数配置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。
  3. 【請求項3】 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、 前記カプセルの下端に、該カプセルの外径よりも大きな
    外径の水流変更手段を設けたことを特徴とするエアーチ
    ャージャー。
  4. 【請求項4】 前記水流変更手段は、周囲にローレット
    が形成された円形板からなることを特徴とする請求項3
    に記載のエアーチャージャー。
  5. 【請求項5】 前記水流変更手段は、周囲にフィンが設
    けられた円形翼からなることを特徴とする請求項3に記
    載のエアーチャージャー。
JP23136496A 1995-12-28 1996-08-13 エアーチャージャー Withdrawn JP2002239584A (ja)

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PCT/JP1996/003793 WO1997024291A1 (fr) 1995-12-28 1996-12-25 Dispositif de renouvellement d'air
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007237153A (ja) * 2006-03-06 2007-09-20 Npo Machinami Ikuseikai 空気混入攪拌技術
JP2011173076A (ja) * 2010-02-25 2011-09-08 Hokkaido Univ 回転翼式気泡発生装置

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