JP2002282663A - Aerator and method for controlling delivery angle of aerator - Google Patents

Aerator and method for controlling delivery angle of aerator

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JP2002282663A
JP2002282663A JP2001090530A JP2001090530A JP2002282663A JP 2002282663 A JP2002282663 A JP 2002282663A JP 2001090530 A JP2001090530 A JP 2001090530A JP 2001090530 A JP2001090530 A JP 2001090530A JP 2002282663 A JP2002282663 A JP 2002282663A
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Japan
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liquid
forming tank
aerator
discharge
flow forming
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Application number
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Japanese (ja)
Inventor
Yasuaki Yoshida
恭章 吉田
Tokumitsu Kadota
徳光 門田
Michiro Nonaka
道郎 野中
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Nittetsu Mining Co Ltd
Original Assignee
Nittetsu Mining Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for controlling a delivery angle of an aerator capable of continuously supplying a large quantity of fine air bubbles having a homogenous size to a degree of tens of μm with reduced consumption energy and controlling the delivery angle from the aerator and to provide an aerator therefor. SOLUTION: In an aerator 1 to supply fine air bubbles to a solution 23 to be treated by delivering gas-liquid two phase flow which is formed by incorporating a gas phase into a liquid, the aerator is provided with a delivery flow forming tank 9 immersed in the solution 23 to be treated, of which the delivery port 7 opens to the bottom part 5, a liquid supply means 13 which supplies the liquid to the delivery flow forming tank 9 in the jetting direction to form swirling flow which swirls within the tank along the peripheral walls 3 of the delivery flow forming tank 9, a gas supply means 17 which introduces air into the liquid within the delivery flow forming tank 9 and a core body 19 which is arranged in the swirling axis direction of the swirling flow in the proximity of the delivery port of the delivery flow forming tank 9 and which forms a thin layered shape of the supplied air on the surface of the outer periphery.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、液中に微細気泡を
発生させるエアレータ及びエアレータの吐出角度制御方
法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an aerator for generating fine bubbles in a liquid and a method for controlling a discharge angle of the aerator.

【0002】[0002]

【従来の技術】河川や湖沼などの水の浄化や、生活排水
等の汚水の浄化を行う方法として、被処理液中の好気性
微生物による生物酸化作用を利用する方法が知られてい
る。また、このような方法による浄化処理では、好気性
微生物による生物酸化作用を活性化するために、被処理
液中に空気の微細気泡を送り込むことが有効であること
も知られている。
2. Description of the Related Art As a method for purifying water from rivers, lakes and marshes, and purifying sewage such as domestic wastewater, there is known a method utilizing the biological oxidizing action of aerobic microorganisms in a liquid to be treated. Also, in the purification treatment by such a method, it is also known that it is effective to introduce fine air bubbles into the liquid to be treated in order to activate the biological oxidizing action of aerobic microorganisms.

【0003】例えば、生物にとって有毒なアンモニア
は、好気性微生物(亜硝酸細菌)の働きによって分解さ
れ、亜硝酸に変わり、亜硝酸は硝酸生成細菌によって硝
酸に変わる。また、硝酸は硝酸還元細菌によって分解さ
れたり、水中にある炭酸水素カルシウムや炭酸水素マグ
ネシウムと化学反応を起こして、最終的には硝酸カルシ
ウム、硝酸マグネシウムなどの硝酸塩に変わる。硝酸塩
は中性で、濃度が極端に高くならない限り生物にとって
はほとんど害はない。従って、亜硝酸細菌、硝酸生成細
菌が完全に硝化作用を行うには、水中に十分な酸素が溶
存している必要がある。
[0003] For example, ammonia, which is toxic to living organisms, is decomposed by the action of aerobic microorganisms (nitrite bacteria) and turned into nitrite, and nitrite is turned into nitrate by nitrate producing bacteria. In addition, nitric acid is decomposed by nitrate-reducing bacteria or causes a chemical reaction with calcium bicarbonate or magnesium bicarbonate in water, and finally is converted into nitrates such as calcium nitrate and magnesium nitrate. Nitrate is neutral and has little harm to living organisms unless the concentration is extremely high. Therefore, in order for nitrite bacteria and nitrate-producing bacteria to fully perform nitrification, sufficient oxygen must be dissolved in water.

【0004】このような浄化処理用として、各種の気泡
発生装置が開発されている。例えば、散気管を用いる方
法では、導入された気体は細孔を通過して液中に気泡と
して供給される。また、機械的方法では、回転する翼に
より導入された気体を細分化して気泡を発生させる。
[0004] Various bubble generating devices have been developed for such a purifying process. For example, in a method using a diffuser, the introduced gas is supplied as bubbles in the liquid through the pores. In the mechanical method, the gas introduced by the rotating blades is fragmented to generate bubbles.

【0005】散気管を用いる方法では、細孔の閉塞によ
る気泡サイズのばらつきと気泡発生率の低下や気泡発生
量に制限がある。また、攪拌作用が不充分なため、限ら
れた容量の処理液に対しては効果があっても、河川や湖
沼などの大容量の液処理は不可能であるという欠点があ
った。また、機械的方法では、消費エネルギが大きく気
泡サイズのばらつきも大きいという欠点があった。
In the method using a diffuser, there is a variation in bubble size due to blockage of pores, a decrease in bubble generation rate, and a limit on the amount of bubbles generated. Further, there is a drawback that, since the stirring effect is insufficient, it is impossible to treat a large volume of a liquid such as a river or a lake, even if it is effective for a limited volume of a processing solution. In addition, the mechanical method has a drawback that the energy consumption is large and the variation in the bubble size is large.

【0006】従来一般に用いられている気泡発生装置
(以下、エアレータという)においては、例えば、被処
理液槽中に配置した細孔を有する管を用いるものの場
合、気泡を発生させる細孔の閉塞により気泡サイズがば
らついたり、気泡発生率が低下したりするという問題
や、気泡発生量に制限があるという問題があった。な
お、このような細孔の閉塞は、比較的短時間のうちに発
生する可能性があり、エアレータの保守にも大きな労力
を必要とするという問題もあった。
[0006] In a conventional bubble generator (hereinafter referred to as an aerator), for example, in the case of using a tube having pores arranged in a liquid tank to be treated, the bubble generator generates bubbles. There are problems that the bubble size varies and the bubble generation rate decreases, and that the amount of bubble generation is limited. In addition, there is a possibility that such blockage of the pores may occur in a relatively short time, and there is also a problem that maintenance of the aerator requires a large amount of labor.

【0007】液浄化への貢献度を高めるためには、発生
した気泡と被処理液とが良く混ざり合うことが必要であ
る。即ち、エアレータから吐出される気相を含んだ液
(気液混合二相流)は、被処理液中に勢いよく吐出され
て気泡を生成し、被処理液と気泡との混合による接触が
促進されることが好ましい。
In order to increase the degree of contribution to liquid purification, it is necessary that the generated bubbles and the liquid to be treated are well mixed. That is, the liquid containing the gas phase (gas-liquid mixed two-phase flow) discharged from the aerator is vigorously discharged into the liquid to be processed to generate bubbles, and the contact between the liquid to be processed and the bubbles is promoted by mixing. Is preferably performed.

【0008】そこで、本願発明者等は上記問題を検討し
て特開平10−230150公報に記載のエアレータを
開発した。このエアレータにより、被処理液中における
気泡の発生効率を高め、吐出流の攪拌作用により発生し
た気泡と、被処理液との接触効率を高めることが可能と
なった。
Therefore, the present inventors have studied the above problem and developed an aerator described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-230150. With this aerator, it has become possible to increase the generation efficiency of bubbles in the liquid to be treated, and to increase the contact efficiency between the bubbles generated by the stirring action of the discharge flow and the liquid to be treated.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】その後の本願発明者等
による研究により、気液混合流により被処理液中に供給
する気泡の気泡サイズと実際の浄化性能との間には、気
泡サイズが小さく均一になるほど浄化性能が向上するこ
とが認められ、特に、数十μm程度の微細で均一な気泡
を大量に発生した場合には、浄化性能の向上が著しいこ
とが明らかとなった。
As a result of a study conducted by the inventors of the present application, it was found that the bubble size was small between the bubble size of the bubbles supplied into the liquid to be treated by the gas-liquid mixed flow and the actual purification performance. It was recognized that the purification performance was improved as the size became uniform. In particular, when a large number of fine and uniform bubbles of about several tens of μm were generated, the purification performance was significantly improved.

【0010】つまり、液中に送り込む総空気量が同じで
も、気泡サイズを小さくすれば、その分、液中に送り出
した気泡の表面積が増大して、液体との接触面積が増大
する。また、液中での気泡の浮遊時間が長くなり、液体
と気泡との接触時間が長くなる。これにより、液体中へ
の酸素の溶解効率が向上し、好気性微生物による生物酸
化作用の活性化への貢献度が高くなる。従って、浄化処
理のために被処理液中に送る気泡は、気泡サイズのばら
つきをなくすと同時に、気泡サイズをより小さくするこ
とが浄化性能向上のため必要となる。
That is, even if the total amount of air sent into the liquid is the same, if the bubble size is reduced, the surface area of the bubbles sent into the liquid increases accordingly, and the contact area with the liquid increases. In addition, the floating time of the bubbles in the liquid becomes longer, and the contact time between the liquid and the bubbles becomes longer. Thereby, the dissolving efficiency of oxygen in the liquid is improved, and the contribution to the activation of the biological oxidizing action by the aerobic microorganisms is increased. Therefore, it is necessary to reduce the bubble size of the bubbles sent into the liquid to be treated for the purification treatment, while at the same time reducing the bubble size in order to improve the purification performance.

【0011】また、気液混合二相流の吐出方向を鉛直方
向下向きとした単純なサイクロン方式のエアレータで
は、吐出口の下に空気たまりが発生する。この空気たま
りは、一旦吐出された空気が自身の浮力によって上方へ
移動して形成されたものである。ところが、流量が均一
でないと、あるきっかけで大きいサイズの気泡が発生す
る。この大きいサイズの気泡は、上記したように、液体
との接触面積、接触時間で不利となるため、発生を防止
しなければならない。
Further, in a simple cyclone type aerator in which the discharge direction of the gas-liquid mixed two-phase flow is vertically downward, air pockets are generated below the discharge port. This air pool is formed by the air once discharged being moved upward by its own buoyancy. However, if the flow rate is not uniform, large-sized bubbles are generated at a certain trigger. As described above, since the large-sized bubbles are disadvantageous in the contact area and the contact time with the liquid, generation of the bubbles must be prevented.

【0012】さらに、サイクロン式エアレータの吐出角
は、槽内混合攪拌作用と密接に関係している。混合攪拌
強度は気泡の表面更新速度を決定し、酸素移動速度を決
定する。エアレータの性能は、この酸素移動速度と単位
体積あたりの気液界面積との積の大小によって評価され
る。つまり、微細気泡を多く発生させると同時に、混合
攪拌強度が大きいエアレータが要求される。エアレータ
からの吐出角は鋭角ほど混合距離が長くなり、鈍角ほど
混合幅が広くなる。従って目的に応じて最適な吐出角が
保持されるように吐出角度を制御可能にすることが混合
攪拌強度を得るための極めて重要な操作因子となる。
Further, the discharge angle of the cyclone type aerator is closely related to the mixing and stirring action in the tank. The mixing agitation intensity determines the surface renewal rate of the bubbles and the oxygen transfer rate. The performance of the aerator is evaluated by the magnitude of the product of the oxygen transfer rate and the gas-liquid interface area per unit volume. That is, an aerator that generates a large amount of fine bubbles and has high mixing and stirring strength is required. The mixing angle becomes longer as the discharge angle from the aerator becomes acute, and the mixing width becomes wider as the angle becomes obtuse. Therefore, the control of the discharge angle so as to maintain the optimum discharge angle according to the purpose is a very important operation factor for obtaining the mixing and stirring strength.

【0013】また、分散気泡径は、気液界面の界面張力
が一定ならば流れ場の剪断応力に比例して減少する。そ
のため、剪断応力がいかに有効に気泡分散に利用される
か、即ち剪断応力利用効率も考慮されなければならな
い。これは一度気泡になって分散すると表面エネルギー
が大きくなるためそれをさらに小さな気泡に剪断するこ
とは困難になることにも起因する。従って一度の剪断で
効率よく微細気泡を発生させなければならない。そのた
めにサイクロン式エアレータでは空気芯の幅をできるだ
け薄くすることが、微細気泡を発生させる有効な手段と
考えられる。
Further, if the interfacial tension at the gas-liquid interface is constant, the dispersed bubble diameter decreases in proportion to the shear stress of the flow field. Therefore, it is necessary to consider how effectively the shear stress is used for the bubble dispersion, that is, the shear stress utilization efficiency. This is also because once dispersed as bubbles, the surface energy increases and it becomes difficult to shear the bubbles into smaller bubbles. Therefore, fine bubbles must be efficiently generated by a single shear. Therefore, it is considered that making the width of the air core as small as possible in the cyclone type aerator is an effective means for generating fine bubbles.

【0014】本発明は上記状況に鑑みてなされたもの
で、少ない消費エネルギで被処理液中に数十μm程度の
均一なサイズの微細気泡を連続的に大量供給することが
でき、しかも、エアレータからの吐出角が制御可能にな
るエアレータ及びエアレータの吐出角度制御方法を提供
することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and enables a large amount of fine bubbles having a uniform size of about several tens of μm to be continuously supplied to a liquid to be treated with a small amount of energy. It is an object of the present invention to provide an aerator and a method for controlling a discharge angle of an aerator which can control a discharge angle from a nozzle.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る請求項1記載のエアレータは、液体中に
気相を取り込んで形成した気液二相流を被処理液中に吐
出することで該被処理液に微細な気泡を供給するエアレ
ータにおいて、底部に吐出口が開口して被処理液中に浸
漬される吐出流形成槽と、該吐出流形成槽の周壁に沿っ
て槽内を旋回する旋回流となる噴射方向で前記吐出流形
成槽に液体を加圧供給する液体供給手段と、前記吐出流
形成槽内の液中に空気を導入する気体供給手段と、前記
吐出流形成槽の吐出口近傍で前記旋回流の旋回軸方向に
配設され、前記供給された空気を外周表面で薄い層状に
形成させる芯体とを備えたことを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided an aerator for discharging a gas-liquid two-phase flow formed by taking a gas phase into a liquid into a liquid to be treated. In the aerator for supplying fine bubbles to the liquid to be processed, a discharge flow forming tank immersed in the liquid to be processed with a discharge port opened at the bottom, and a tank along the peripheral wall of the discharge flow forming tank Liquid supply means for pressurizing and supplying a liquid to the discharge flow forming tank in a jetting direction in which a swirling flow circulates inside; gas supply means for introducing air into the liquid in the discharge flow forming tank; A core disposed near the discharge port of the forming tank in the direction of the swirling axis of the swirling flow, for forming the supplied air in a thin layer on the outer peripheral surface.

【0016】このエアレータでは、吐出流形成槽内に液
体供給手段から液体を加圧供給すると、液体は吐出流形
成槽の周壁に沿った旋回流を形成し、この旋回流に気体
供給手段から気体を導入することで、導入された気体の
一部は圧力によって液中に溶解する。そして、吐出流形
成槽の吐出口近傍に設けた芯体には、旋回流の旋回力に
対抗する浮力によって気泡が集められ、芯体の外周表面
に薄い層状の空気層が形成される。この薄い空気層が吐
出流形成槽の吐出口から液体と共に吐出される際に、空
気が液体の流れによって大きな剪断力を受けて細分化さ
れる。また、吐出口を通過した後は、吐出流形成槽内の
高圧液中から開放されるため、溶解された気体が微細な
気泡として被処理液中に析出する。これにより、被処理
液中には略均一なサイズの微細気泡が大量に安定供給さ
れる。
In this aerator, when the liquid is supplied under pressure from the liquid supply means into the discharge flow forming tank, the liquid forms a swirl flow along the peripheral wall of the discharge flow formation tank, and the swirl flow causes the gas to be supplied from the gas supply means. , A part of the introduced gas is dissolved in the liquid by the pressure. In the core provided near the discharge port of the discharge flow forming tank, bubbles are collected by buoyancy against the swirling force of the swirling flow, and a thin layered air layer is formed on the outer peripheral surface of the core. When this thin air layer is discharged together with the liquid from the discharge port of the discharge flow forming tank, the air receives a large shear force due to the flow of the liquid and is subdivided. After passing through the discharge port, the gas is released from the high-pressure liquid in the discharge flow forming tank, so that the dissolved gas precipitates as fine bubbles in the liquid to be treated. Thus, a large amount of microbubbles having a substantially uniform size is stably supplied into the liquid to be treated.

【0017】請求項2記載のエアレータは、前記芯体
が、前記吐出流形成槽の内部から該吐出流形成槽の吐出
口に向けて配置された棒体であることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the aerator according to the first aspect, the core is a rod disposed from the inside of the discharge flow forming tank toward the discharge port of the discharge flow forming tank.

【0018】このエアレータでは、芯体を、吐出流形成
槽の内部から吐出流形成槽の吐出口に向けて配置した棒
体としたことにより、吐出流形成槽内の旋回中心に集ま
る気泡を確実に芯体表面に留めることができ、芯体表面
の空気層を安定した均一な厚みで形成することができ
る。また、棒体の基端を吐出流形成槽内で支持して、先
端のみを吐出口の近傍に配置することが可能となり、棒
体の支持部材が吐出流に干渉しない構造を容易に構成す
ることができる。
In this aerator, the core body is a rod arranged from the inside of the discharge flow forming tank toward the discharge port of the discharge flow forming tank, so that air bubbles gathering at the center of rotation in the discharge flow forming tank can be reliably prevented. The air layer on the surface of the core can be formed with a stable and uniform thickness. Further, it is possible to support the base end of the rod in the discharge flow forming tank and dispose only the tip in the vicinity of the discharge port, and easily configure a structure in which the support member of the rod does not interfere with the discharge flow. be able to.

【0019】請求項3記載のエアレータは、前記芯体
が、筒状形状からなり、前記気体供給手段が該芯体の筒
内部から空気を供給することを特徴とする。
The aerator according to a third aspect is characterized in that the core is formed in a cylindrical shape, and the gas supply means supplies air from inside the cylinder of the core.

【0020】このエアレータでは、芯体が筒状形状から
なり、気体供給手段が芯体の筒内部から空気を供給する
ことにより、芯体が、空気層形成のためと、空気導人手
段との両方に機能することになる。
In this aerator, the core has a cylindrical shape, and the gas supply means supplies air from inside the cylinder of the core, so that the core is formed between the air layer and the air guide means. It will work for both.

【0021】請求項4記載のエアレータは、前記芯体の
周面に、空気を放出する複数の開口を設けたことを特徴
とする。
The aerator according to a fourth aspect is characterized in that a plurality of openings for discharging air are provided on the peripheral surface of the core body.

【0022】このエアレータでは、芯体の円筒周面に複
数の開口を設けたことにより、吐出流形成槽内へ空気を
導入する実質的な導入口面積を増加させることができ、
大容量の空気を導入する場合であっても円滑に安定して
行える。また、空気の導入が、空気層の形成される芯体
の直近上流側で行えるため、均一な厚みの空気層が安定
して芯体表面に形成され易くなる。
In this aerator, since a plurality of openings are provided in the cylindrical peripheral surface of the core body, it is possible to increase a substantial inlet area for introducing air into the discharge flow forming tank.
Even when a large amount of air is introduced, the operation can be performed smoothly and stably. In addition, since air can be introduced immediately upstream of the core on which the air layer is formed, an air layer having a uniform thickness can be easily formed on the surface of the core.

【0023】請求項5記載のエアレータは、前記芯体
が、前記吐出流形成槽の外部から該吐出流形成槽の吐出
口に間隙を有して挿入された棒体であることを特徴とす
る。
According to a fifth aspect of the present invention, in the aerator according to the fifth aspect, the core body is a rod inserted from the outside of the discharge flow forming tank to the discharge port of the discharge flow forming tank with a gap. .

【0024】このエアレータでは、芯体が、吐出流形成
槽の外部から吐出流形成槽の吐出口に挿入された棒体で
あることにより、芯体を挿入することにより吐出流形成
槽の容積を犠牲にすることなく、また、芯体を吐出流形
成槽から容易に脱着自在な構成にできる。なお、芯体
は、外部から吐出流形成槽内に挿入されるため、吐出流
形成槽の内部に挿入された部分の外周表面に、上記と同
様の作用によって薄い層状の空気層が形成されることに
なる。
In this aerator, since the core is a rod inserted from the outside of the discharge flow forming tank into the discharge port of the discharge flow forming tank, the volume of the discharge flow forming tank is reduced by inserting the core. The core can be easily detached from the discharge flow forming tank without sacrificing. Since the core is inserted into the discharge flow forming tank from the outside, a thin layered air layer is formed on the outer peripheral surface of the portion inserted into the discharge flow forming tank by the same operation as described above. Will be.

【0025】請求項6記載のエアレータは、前記液体供
給手段が、前記吐出流形成槽に液体を供給する供給流路
の途中に、液中に空気を導入する気液混合部を備えたこ
とを特徴とする。
According to a sixth aspect of the present invention, the liquid supply means includes a gas-liquid mixing section for introducing air into the liquid, in the middle of a supply flow path for supplying the liquid to the discharge flow forming tank. Features.

【0026】このエアレータでは、液体供給手段が、吐
出流形成槽に液体を供給する供給流路の途中に、空気を
導入する気液混合部を備えたことにより、供給流路を流
れる液体中に気液混合部から気体が導入され、液体と気
体が混合された状態で吐出流形成槽に液体及び気体が供
給される。これにより、気体が液体と接触する機会が増
えて、気体の液中への溶解が助長される。
In this aerator, the liquid supply means is provided with a gas-liquid mixing section for introducing air in the supply flow path for supplying the liquid to the discharge flow forming tank, so that the liquid flowing in the supply flow path is supplied to the liquid supply means. The gas is introduced from the gas-liquid mixing section, and the liquid and the gas are supplied to the discharge flow forming tank in a state where the liquid and the gas are mixed. This increases the chance that the gas comes into contact with the liquid, and promotes the dissolution of the gas in the liquid.

【0027】請求項7記載のエアレータは、前記気体供
給手段が、前記吐出流形成槽の内部に前記旋回流の旋回
軸方向に配設され、槽内へ空気を供給する管路を備えた
ことを特徴とする。
According to a seventh aspect of the present invention, in the aerator, the gas supply means is provided inside the discharge flow forming tank in the direction of the swirling axis of the swirling flow, and has a pipe for supplying air into the tank. It is characterized by.

【0028】このエアレータでは、気体供給手段が、吐
出流形成槽の内部に旋回流の旋回軸方向に配設され、槽
内へ空気を供給する管路を備えたことにより、この管路
を通じて気体が吐出流形成槽内に導入される。吐出流形
成槽内に導入された空気の一部は圧力によって液中に溶
解する。そして、外部から吐出流形成槽内に挿入された
芯体の外周表面に薄い層状の空気層が形成され、この空
気層は吐出口から吐出される液体によって大きな剪断力
を受けて細分化される。
In this aerator, the gas supply means is provided inside the discharge flow forming tank in the direction of the swirling axis of the swirling flow, and is provided with a pipe for supplying air into the tank. Is introduced into the discharge flow forming tank. Part of the air introduced into the discharge flow forming tank is dissolved in the liquid by the pressure. Then, a thin layered air layer is formed on the outer peripheral surface of the core inserted into the discharge flow forming tank from the outside, and this air layer is subdivided by receiving a large shear force by the liquid discharged from the discharge port. .

【0029】請求項8記載のエアレータは、前記吐出流
形成槽が、前記旋回流の旋回中心軸に直交する断面を円
形状に形成し、前記液体供給手段を前記吐出流形成槽の
内周面に対して接線方向に接続したことを特徴とする。
According to an eighth aspect of the present invention, in the aerator according to the present invention, the discharge flow forming tank has a circular cross section orthogonal to a swirling center axis of the swirling flow, and the liquid supply means is provided on an inner peripheral surface of the discharge flow forming tank. Are connected in a tangential direction.

【0030】このエアレータでは、吐出流形成槽が、旋
回流の旋回中心軸に直交する断面を円形状に形成し、液
体供給手段を吐出流形成槽の内周面に対して接線方向に
接続したことにより、液体供給手段から供給される液体
が吐出流形成槽の内周面に沿って流れることで、槽内に
旋回流が形成される。
In this aerator, the discharge flow forming tank has a circular cross section perpendicular to the swirl center axis of the swirling flow, and the liquid supply means is connected tangentially to the inner peripheral surface of the discharge flow forming tank. Thus, the liquid supplied from the liquid supply means flows along the inner peripheral surface of the discharge flow forming tank, and a swirling flow is formed in the tank.

【0031】請求項9記載のエアレータは、前記吐出流
形成槽の底部を、前記気液二相流の噴射方向に突出する
円錐状に形成したことを特徴とする。
According to a ninth aspect of the present invention, in the aerator according to the present invention, the bottom of the discharge flow forming tank is formed in a conical shape protruding in the direction of jetting the gas-liquid two-phase flow.

【0032】このエアレータでは、吐出流形成槽の底部
を、気液二相流の噴射方向に突出する円錐状に形成した
ことにより、吐出流形成槽の吐出口近傍における液体の
軸方向流速分布がなだらかとなる。これに伴い液体の軸
方向流れによって気体が運ばれるため、その速度分布が
なだらかとなることで、気体を運ぶ仕事の損失が少なく
なり、結果として気体の導入量が増加される。
In this aerator, the bottom of the discharge flow forming tank is formed in a conical shape protruding in the direction of jetting the gas-liquid two-phase flow, so that the axial flow velocity distribution of the liquid in the vicinity of the discharge port of the discharge flow forming tank is reduced. It becomes gentle. Accordingly, the gas is carried by the axial flow of the liquid, so that the velocity distribution becomes gentle, so that the loss of work for carrying the gas is reduced, and as a result, the amount of introduced gas is increased.

【0033】請求項10記載のエアレータは、前記気体
供給手段が、空気を自然吸引により供給する自吸式であ
ることを特徴とする。
An aerator according to a tenth aspect is characterized in that the gas supply means is a self-priming type for supplying air by natural suction.

【0034】このエアレータでは、気体供給手段が、空
気を自然吸引により供給する自吸式であることにより、
気体の供給動作に別途に駆動源を持たせる必要がなく、
少ない消費エネルギで微細気泡の安定供給が可能にな
る。また、簡単且つ低コストな構成でエアレータを作製
できる。さらに、自吸式の場合では、その液体供給手段
からの供給液量に応じた空気量が、供給液量の変動に追
従して可変しながら、常に適量に調整されることにな
る。
In this aerator, the gas supply means is a self-priming type in which air is supplied by natural suction.
There is no need to have a separate drive source for the gas supply operation,
Stable supply of fine bubbles can be achieved with low energy consumption. Further, the aerator can be manufactured with a simple and low-cost configuration. Further, in the case of the self-priming type, the amount of air according to the amount of liquid supplied from the liquid supply means is constantly adjusted to an appropriate amount while being changed following the fluctuation of the amount of supplied liquid.

【0035】請求項11記載のエアレータは、前記気体
供給手段が、空気を加圧供給する強制吹き込み式である
ことを特徴とする。
An aerator according to an eleventh aspect of the present invention is characterized in that the gas supply means is of a forced blowing type for supplying air under pressure.

【0036】このエアレータでは、気体供給手段が、空
気を加圧供給する強制吹き込み式であることにより、所
望の量の気体を強制的に吐出流形成槽内に導入すること
ができる。従って、自吸式では必要最大空気供給量が確
保されない場合に、強制送気することで必要最大空気供
給量が供給可能になる。
In this aerator, the gas supply means is of a forced blowing type that supplies air under pressure, so that a desired amount of gas can be forcibly introduced into the discharge flow forming tank. Therefore, when the required maximum air supply amount is not ensured by the self-priming type, the required maximum air supply amount can be supplied by forcibly feeding air.

【0037】請求項12記載のエアレータの吐出角度制
御方法は、請求項1〜請求項11のいずれか1項記載の
エアレータを用いた吐出角制御方法であって、吐出流形
成槽に挿入する芯体の円柱径と、前記吐出流形成槽の吐
出口径との比率に基づいて、吐出流形成槽の吐出口から
吐出される気液二層流の吐出角度を制御することを特徴
とする。
According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided a method of controlling a discharge angle of an aerator using the aerator according to any one of the first to eleventh aspects, wherein the core is inserted into a discharge flow forming tank. The discharge angle of the gas-liquid two-layer flow discharged from the discharge port of the discharge flow forming tank is controlled based on the ratio between the diameter of the body cylinder and the discharge port diameter of the discharge flow forming tank.

【0038】このエアレータの吐出角度制御方法では、
吐出流形成槽に挿入する芯体の円柱径と、吐出流形成槽
の吐出口径との比率に基づいて、吐出流形成槽の吐出口
から吐出される気液二層流の吐出角度を制御することに
より、任意の吐出角度を容易に得ることができる。この
ため、エアレータの使用目的に適した吐出角度の設定が
簡単に行え、エアレータの機能が最大限に引き出せるよ
うになる。
In this method of controlling the discharge angle of the aerator,
The discharge angle of the gas-liquid two-layer flow discharged from the discharge port of the discharge flow forming tank is controlled based on the ratio between the cylindrical diameter of the core inserted into the discharge flow forming tank and the discharge port diameter of the discharge flow forming tank. Thereby, an arbitrary ejection angle can be easily obtained. Therefore, it is possible to easily set the discharge angle suitable for the purpose of use of the aerator, and to maximize the function of the aerator.

【0039】請求項13記載のエアレータの吐出角度制
御方法は、前記芯体の円柱径をdr、前記吐出流形成槽
の吐出口径をd0 、芯体を挿入しない場合の吐出角をθ
0 としたときに、前記吐出角度θr を、θr =tan-1
〔{1−(dr /d02 }・tanθ0 〕により設定
することを特徴とする。
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the method for controlling the discharge angle of the aerator, the cylindrical diameter of the core is d r , the discharge opening diameter of the discharge flow forming tank is d 0 , and the discharge angle when the core is not inserted is θ.
When set to 0, the jetting angle θ r, θ r = tan -1
And setting by [{1- (d r / d 0 ) 2} · tanθ 0 ].

【0040】このエアレータの吐出角度制御方法では、
芯体の円柱径をdr 、吐出流形成槽の吐出口径をd0
芯体を挿入しない場台の吐出角をθ0 としたときに、吐
出角度θr を、θr =tan-1〔{1−(dr /d0
2 }・tanθ0 〕により設定することで、吐出流形成
槽の吐出口から吐出される気液二層流の吐出角度が、設
定容易なパラメータ(円柱径dr 、吐出口径d0 )によ
って、実質的に任意に設定可能となる。
In this method of controlling the discharge angle of the aerator,
A cylinder diameter of the core d r, the discharge port diameter of the discharge flow forming tank d 0,
Assuming that the discharge angle of the field base where the core body is not inserted is θ 0 , the discharge angle θ r is represented by θ r = tan −1 [{1− (d r / d 0 )
2 } · tan θ 0 ], the discharge angle of the gas-liquid two-layer flow discharged from the discharge port of the discharge flow forming tank is determined by easily settable parameters (cylinder diameter dr , discharge port diameter d 0 ). It can be set substantially arbitrarily.

【0041】[0041]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るエアレータ及
びエアレータの吐出角度制御方法の好適な実施の形態を
図面を参照して詳細に説明する。図1は本発明に係るエ
アレータの第1の実施の形態を示す側面図、図2は図1
のエアレータの一部分を切り欠いた斜視図、図3は図1
のエアレータの水平方向の断面図、図4は図1のエアレ
ータの芯体先端形状例を(a)〜(c)で示した説明
図、図5は図1のエアレータの芯体外周表面に形成され
る空気層の水平方向の断面図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of an aerator and a method for controlling a discharge angle of the aerator according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a side view showing a first embodiment of an aerator according to the present invention, and FIG.
FIG. 3 is a perspective view of the aerator of FIG.
FIG. 4 is an explanatory view showing examples of the tip shape of the core of the aerator of FIG. 1 in (a) to (c), and FIG. 5 is formed on the outer peripheral surface of the core of the aerator of FIG. FIG. 2 is a horizontal sectional view of an air layer to be formed.

【0042】図1及び図2に示すように、本実施の形態
によるエアレータ1は、周壁3が円筒状に形成されると
共に底部5が周壁3の軸線に直交する円盤状に形成さ
れ、この底部5の中心位置に吐出口7を開口した吐出流
形成槽9と、該吐出流形成槽9内に管路11を介して液
体Wを供給する液体供給手段13と、管路15を介して
吐出流形成槽9内に自然吸引により空気Gを導入する気
体供給手段17と、吐出流形成槽9の吐出口7近傍で吐
出流形成槽9の軸線方向に配設される芯体19とを備え
ている。この実施の形態において、エアレータ1は、吐
出流形成槽9の軸線が鉛直方向となるように処理槽21
内に配置されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, in the aerator 1 according to the present embodiment, the peripheral wall 3 is formed in a cylindrical shape, and the bottom 5 is formed in a disk shape perpendicular to the axis of the peripheral wall 3. 5, a discharge flow forming tank 9 having a discharge port 7 opened at the center position, a liquid supply unit 13 for supplying the liquid W into the discharge flow forming tank 9 through a pipe 11, and a discharge through a pipe 15. A gas supply means 17 for introducing air G into the flow forming tank 9 by natural suction, and a core 19 disposed in the axial direction of the discharge flow forming tank 9 near the discharge port 7 of the discharge flow forming tank 9 are provided. ing. In this embodiment, the aerator 1 is arranged so that the axis of the discharge flow forming tank 9 is vertical.
Is located within.

【0043】処理槽21は、エアレータ1による処理性
能に応じた容積となっており、必要とする処理量の増減
に伴って、それに見合った処理能力又は個別のエアレー
タが適宜用いられる。或いは、エアレータの処理性能に
見合った容積の処理槽が適宜選択される。
The processing tank 21 has a volume corresponding to the processing performance of the aerator 1, and as the required processing amount increases or decreases, a processing capacity or an individual aerator corresponding to the processing amount is used as appropriate. Alternatively, a processing tank having a volume corresponding to the processing performance of the aerator is appropriately selected.

【0044】液体供給手段13は、吐出流形成槽9に連
通される管路11に図示しないポンプが接続され、液体
Wを圧力を高めた状態として吐出流形成槽9に加圧供給
する。なお、本実施形熊においては、液体供給手段13
が吐出流形成槽9に供給する液体Wは、処理槽21に貯
留されている被処理液23と同じものであるが、これに
限らず他の液体であってもよい。
The liquid supply means 13 is connected to a pipe 11 communicating with the discharge flow forming tank 9, and a pump (not shown), and pressurizes and supplies the liquid W to the discharge flow forming tank 9 in a state where the pressure is increased. In this embodiment, the liquid supply means 13
The liquid W supplied to the discharge flow forming tank 9 is the same as the liquid to be processed 23 stored in the processing tank 21, but is not limited thereto and may be another liquid.

【0045】また、吐出流形成槽9への管路11の接続
角度は、吐出流形成槽9に送給する液体Wの噴射方向を
規定するもので、図3に示すように液体Wが吐出流形成
槽9の周壁に沿って槽内を旋回する旋回流を形成するよ
うに設定されている。即ち、本実施形態においては、管
路11を吐出流形成槽9の内周面に対して接線方向に接
続している。これにより、液体供給手段13から供給さ
れる液体Wが吐出流形成槽9の内周面に沿って流れるこ
とで、槽内に矢印a方向の旋回流が形成される。
The connection angle of the pipe 11 to the discharge flow forming tank 9 defines the direction in which the liquid W to be supplied to the discharge flow forming tank 9 is ejected. As shown in FIG. It is set so as to form a swirling flow that swirls in the tank along the peripheral wall of the flow forming tank 9. That is, in the present embodiment, the pipe 11 is connected to the inner peripheral surface of the discharge flow forming tank 9 in a tangential direction. As a result, the liquid W supplied from the liquid supply means 13 flows along the inner peripheral surface of the discharge flow forming tank 9, thereby forming a swirling flow in the direction of arrow a in the tank.

【0046】この実施の形態において、芯体19は、図
2に示すように吐出流形成槽9の内部上面から吐出口7
に向けて配置された筒体25として形成されている。こ
の筒体の先端部(図2の下端部)は、中実の棒体27と
なっている。つまり、筒体25は先端が棒体27によっ
て閉塞されている。棒体27は、先端面(図2の下端
面)が底部5と略同一平面となって吐出口7と同心円状
に配置される。従って、吐出口7は、棒体27の外周と
吐出口7の内周との間で、円環状の間隙となって開口さ
れている。なお、筒体25と棒体27は同一外径で形成
され、両者の外周面は段差なく連続形成しているが、段
差を設けても構わない。
In this embodiment, as shown in FIG.
Is formed as a cylindrical body 25 arranged toward the first. The distal end (the lower end in FIG. 2) of the cylindrical body is a solid rod 27. That is, the tip of the cylinder 25 is closed by the rod 27. The rod body 27 is arranged concentrically with the discharge port 7 such that the front end surface (the lower end surface in FIG. 2) is substantially flush with the bottom 5. Therefore, the discharge port 7 is formed as an annular gap between the outer periphery of the rod 27 and the inner periphery of the discharge port 7. In addition, although the cylindrical body 25 and the rod body 27 are formed with the same outer diameter, and the outer peripheral surfaces of both are continuously formed without a step, a step may be provided.

【0047】棒体27は、先端形状が図4(a)に示す
ように、軸線に直交する平面で形成された平坦形状27
aとなっている。この他、棒体27は先端形状が図4
(b)に示す円錐形の尖頭形状27b、又は図4(c)
に示すように、先端部に狭小平面部を有する尖頭形状2
7cとして形成されてもよい。
As shown in FIG. 4A, the rod 27 has a flat shape 27 formed by a plane perpendicular to the axis.
a. In addition, the rod 27 has a tip shape shown in FIG.
FIG. 4C shows a conical pointed shape 27b shown in FIG.
As shown in the figure, a pointed shape 2 having a narrow flat portion at the tip end
7c.

【0048】筒体25の基端には、上記した気体供給手
段17の管路15が接続されている。つまり、芯体19
の筒体25には空気Gが供給される。筒体25の外周面
には複数の開口29が穿設されている。従って、筒体2
5に送気された空気Gは、この開口29を介して吐出流
形成槽9内に送気されるようになっている。気体供給手
段17は他端側が大気に解放されており、大気圧の空気
を吐出流形成槽9内に自然吸引により導入する自吸式と
なっている。
The pipe 15 of the gas supply means 17 is connected to the base end of the cylinder 25. That is, the core 19
The air G is supplied to the cylindrical body 25. A plurality of openings 29 are formed in the outer peripheral surface of the cylindrical body 25. Therefore, the cylinder 2
The air G supplied to the air supply 5 is supplied to the discharge flow forming tank 9 through the opening 29. The other end of the gas supply means 17 is open to the atmosphere, and is of a self-priming type in which air at atmospheric pressure is introduced into the discharge flow forming tank 9 by natural suction.

【0049】このような自吸式の気体供給手段17で
は、気体の供給動作に別途に駆動源を持たせる必要がな
く、少ない消費エネルギで微細気泡の安定供給が可能に
なる。また、簡単且つ低コストな構成でエアレータを作
製できる。さらに、自吸式の場合では、液体供給手段1
3からの供給液量に応じた空気量が供給液量の変動に追
従して可変しながら、常に適量に調整されて安定供給さ
れることになる。なお、図示はしないが管路15の途中
に空気導入量を調整する制御弁を設ければ、空気導入量
の調整が可能になる。
In such a self-priming type gas supply means 17, it is not necessary to provide a separate driving source for the gas supply operation, and stable supply of fine bubbles can be achieved with low energy consumption. Further, the aerator can be manufactured with a simple and low-cost configuration. Furthermore, in the case of the self-priming type, the liquid supply means 1
The amount of air according to the amount of supply liquid from No. 3 varies following the fluctuation of the amount of supply liquid, and is constantly adjusted to an appropriate amount to be supplied stably. Although not shown, if a control valve for adjusting the air introduction amount is provided in the middle of the pipe line 15, the air introduction amount can be adjusted.

【0050】また、気体供給手段17は、空気を加圧供
給する強制吹き込み式としてもよい。気体供給手段17
が強制吹き込み式の場合では、所望の量の気体を強制的
に吐出流形成槽9内に導入することができる。従って、
自吸式では必要最大空気供給量が確保されない場合に、
強制送気することで必要最大空気供給量が供給可能にな
る。
Further, the gas supply means 17 may be of a forced blowing type for supplying air under pressure. Gas supply means 17
Is a forced blowing type, a desired amount of gas can be forcibly introduced into the discharge flow forming tank 9. Therefore,
If the required maximum air supply cannot be secured with the self-priming type,
The required maximum air supply amount can be supplied by forced air supply.

【0051】次に、上記したエアレータ1の作用を説明
する。上記構成のエアレータ1は、図1に示すように液
体供給手段13により吐出流形成槽9に液体Wを加圧供
給することで、吐出流形成槽9内に図3に示した旋回流
が形成される。旋回流は吐出流形成槽9の内周面を旋回
した後、吐出口7から抜ける流れとなり、吐出流形成槽
9内では旋回による遠心力によって中心部の圧力が低下
する。このため、筒体25の開口29から吐出流形成槽
9への吸引作用により槽内の液体中に空気Gが導入され
る。このとき導入された空気Gは、一部が圧力によって
液中に溶解される。一方、導入空気の大部分は、旋回流
の旋回力に対抗する浮力によって集められ、図5に示す
ように、棒体27の外周表面に厚みtの薄い層状に空気
層31を形成する。
Next, the operation of the aerator 1 will be described. In the aerator 1 having the above structure, the swirling flow shown in FIG. 3 is formed in the discharge flow forming tank 9 by pressurizing and supplying the liquid W to the discharge flow forming tank 9 by the liquid supply means 13 as shown in FIG. Is done. After the swirling flow turns on the inner peripheral surface of the discharge flow forming tank 9, the swirling flow flows out of the discharge port 7, and in the discharge flow forming tank 9, the pressure at the center decreases due to the centrifugal force due to the turning. Therefore, the air G is introduced into the liquid in the tank by the suction action from the opening 29 of the cylindrical body 25 to the discharge flow forming tank 9. Part of the air G introduced at this time is dissolved in the liquid by the pressure. On the other hand, most of the introduced air is collected by buoyancy against the swirling force of the swirling flow, and forms an air layer 31 in a thin layer on the outer peripheral surface of the rod 27 as shown in FIG.

【0052】棒体27の外周表面に形成されたこの薄い
層状の空気層31は、吐出流形成槽9の吐出口7から液
体と共に吐出される際に、液体の流れによって大きな剪
断力を受けて細分化され、微細な気泡となって被処理液
中に噴射される。また、液中に溶解していた空気は、吐
出口7を通過した後、吐出流形成槽9内の高圧液中から
開放されることにより微細な気泡として被処理液中に析
出する。このようにして吐出口7から噴射された気液二
相流によって、被処理液中には略均一なサイズの微細気
泡が大量に安定供給されることになる。
The thin layered air layer 31 formed on the outer peripheral surface of the rod 27 receives a large shear force due to the flow of the liquid when it is discharged together with the liquid from the discharge port 7 of the discharge flow forming tank 9. It is finely divided and becomes fine bubbles and is injected into the liquid to be treated. Further, the air dissolved in the liquid passes through the discharge port 7 and is released from the high-pressure liquid in the discharge flow forming tank 9 so as to precipitate as fine bubbles in the liquid to be treated. By the gas-liquid two-phase flow jetted from the discharge port 7 in this manner, a large amount of microbubbles of substantially uniform size are stably supplied into the liquid to be treated.

【0053】このようなエアレータ1においては、吐出
流形成槽9の吐出口7から吐出される気液混合二相流に
おける気液の界面張力をσw/g 、棒体27の外周表面に
形成された空気層31と、吐出流形成槽9外部の被処理
液23との間の界面33(図5参照)における剪断応力
をS、気液混和流35(図1参照)中に発生する気泡の
直径をda とすると、次式が成立する。 da =4(σw/g )/S
In such an aerator 1, the interfacial tension of gas-liquid in the gas-liquid mixed two-phase flow discharged from the discharge port 7 of the discharge flow forming tank 9 is σw / g, and is formed on the outer peripheral surface of the rod 27. The shear stress at the interface 33 (see FIG. 5) between the generated air layer 31 and the liquid 23 to be treated outside the discharge flow forming tank 9 is represented by S, and the bubbles generated in the gas-liquid mixed flow 35 (see FIG. 1). If the diameter is da, the following equation holds. da = 4 (σw / g) / S

【0054】即ち、剪断応力Sが大きくなるほど、ま
た、気液の界面張力σw/g が小さくなるほど、吐出流形
成槽9の吐出口7から気液混合二相流が吐出されること
で発生する気液混和流中の気泡サイズが小さくなり、且
つ気泡サイズのばらつきも抑制される。また、生成され
る気液混和流35中の気泡の混和率も高められる。従っ
て、サイズの小さな気泡を大量に得るためには、気液混
合二相流と被処理液23との界面33の剪断応力Sを大
きくすること、気液の界面張力σw/g を小さくすること
が重要になる。本実施形態のエアレータ1によれば、棒
体27の外周表面に薄い層状の空気層31を形成させる
ことで、空気層31が、吐出口7から吐出される液体に
よって大きな剪断力を受けることになり、一度の剪断で
効率よく細分化され、微細気泡となる。
That is, as the shear stress S increases and the gas-liquid interfacial tension σw / g decreases, the gas-liquid mixed two-phase flow is discharged from the discharge port 7 of the discharge flow forming tank 9. The bubble size in the gas-liquid mixed flow is reduced, and the variation in the bubble size is suppressed. Further, the mixing ratio of bubbles in the generated gas-liquid mixed flow 35 is also increased. Therefore, in order to obtain a large amount of small-sized bubbles, it is necessary to increase the shear stress S at the interface 33 between the gas-liquid mixed two-phase flow and the liquid 23 to be treated and to decrease the gas-liquid interface tension σw / g. Becomes important. According to the aerator 1 of the present embodiment, by forming the thin layered air layer 31 on the outer peripheral surface of the rod 27, the air layer 31 receives a large shearing force by the liquid discharged from the discharge port 7. And it is finely divided efficiently by a single shear to form fine bubbles.

【0055】このように、上記のエアレータ1によれ
ば、気体供給手段17により吐出された気体が棒体27
の外周表面に薄い層状の空気層31となって形成され、
この空気層31が、吐出口7から吐出される液体によっ
て大きな剪断力を受けることで、微細気泡を安定的に発
生されることができる。これにより、気泡サイズの微細
化と気泡サイズのばらつき低減が達成される。
As described above, according to the aerator 1 described above, the gas discharged by the gas supply means 17 is supplied to the rod 27.
Is formed as a thin layered air layer 31 on the outer peripheral surface of
When the air layer 31 receives a large shear force by the liquid discharged from the discharge port 7, fine bubbles can be generated stably. Thereby, miniaturization of the bubble size and reduction of the variation in the bubble size are achieved.

【0056】また、液体供給手段13により液体の圧力
を高めて空気を液中に導入するため、液中への空気の溶
解が助長される。また、吐出流形成槽9内に導入された
空気が旋回流によって空気と液体との接触機会が増加す
ることからも、液中への溶解が助長される。このため、
気液二相流を吐出流形成槽9の吐出口7から拡散噴射す
る際に、その減圧作用により、溶存する気体の液体中へ
の析出(気泡化)が促進される。
Further, since the pressure of the liquid is increased by the liquid supply means 13 to introduce the air into the liquid, the dissolution of the air into the liquid is promoted. Further, since the air introduced into the discharge flow forming tank 9 increases the chance of contact between the air and the liquid due to the swirling flow, the dissolution into the liquid is promoted. For this reason,
When the gas-liquid two-phase flow is diffused and jetted from the discharge port 7 of the discharge flow forming tank 9, the decompression action promotes the precipitation (bubbling) of the dissolved gas in the liquid.

【0057】さらに、液体供給手段13によって吐出流
形成槽9内に供給された液体の旋回力は、気体流を旋回
中心方向に圧迫して、吐出流形成槽9から吐出されたと
きの減圧作用による気体の析出や微粒子化を促進する役
割を果たして、気液混和流35における気泡の混和率を
高める作用もある。
Further, the swirling force of the liquid supplied into the discharge flow forming tank 9 by the liquid supply means 13 compresses the gas flow in the direction of the swirling center, thereby reducing the pressure when the gas is discharged from the discharge flow forming tank 9. It also plays a role of promoting the deposition of gas and the formation of fine particles, thereby increasing the mixing ratio of bubbles in the gas-liquid mixed flow 35.

【0058】このように、本実施形態のエアレータ1に
おいては、上記各効果が相乗的に作用することにより、
直径数十μm程度の微細気泡を一定サイズで安定して大
量供給することが可能となる。また、液体と気体の流動
や気泡分散のためのエネルギが小さく、装置全体として
の消責エネルギを小さくできると共に、騒音も小さくで
きる。そして、液体を加圧供給するために液体の攪拌作
用が向上し、液体と気泡との相対速度が大きくなり、気
泡の表面被膜の更新速度が増大して酸素の被処理液中へ
の移動速度を向上できる。
As described above, in the aerator 1 of the present embodiment, the above-mentioned effects act synergistically,
It is possible to stably supply a large amount of microbubbles having a diameter of about several tens of μm at a constant size. Further, the energy for the flow of the liquid and the gas and the dispersion of the bubbles are small, so that the dissipative energy of the entire apparatus can be reduced and the noise can be reduced. Then, since the liquid is pressurized and supplied, the agitating action of the liquid is improved, the relative speed between the liquid and the bubbles is increased, the renewal speed of the surface coating of the bubbles is increased, and the moving speed of oxygen into the liquid to be treated is increased. Can be improved.

【0059】このエアレータ1を浄化処理に利用すれ
ば、優れた浄化性能が得られると同時に、浄化装置の小
型化やコストの低減を図ることができる。また、上記エ
アレータ1は、各々に芯体19を備える複数個の吐出流
形成槽9を組み合わせ、単一の液体供給手段13と単一
の気体供給手段17を分岐させて接続することにより作
動させることもできる。従って、河川や湖沼の浄化とい
った大容量処理に対しても簡単に適応できる。
If this aerator 1 is used for purification processing, excellent purification performance can be obtained, and at the same time, the size and cost of the purification device can be reduced. The aerator 1 is operated by combining a plurality of discharge flow forming tanks 9 each having a core body 19 and branching and connecting a single liquid supply unit 13 and a single gas supply unit 17. You can also. Therefore, it can be easily adapted to large-capacity processing such as purification of rivers and lakes.

【0060】また、吐出流形成槽9の形状は、本実施の
形態における円筒形に限るものではなく、液体供給手段
によって送給された液が周壁に沿って槽内を旋回する旋
回流となる形状であれば、例えば、楕円体、或いは球形
とすることもできる。即ち、吐出流形成槽9の形状は、
旋回流の旋回中心軸に直交する断面が円形状に形成され
た形状であればよい。
The shape of the discharge flow forming tank 9 is not limited to the cylindrical shape in the present embodiment, and the liquid supplied by the liquid supply means becomes a swirling flow that swirls in the tank along the peripheral wall. For example, the shape may be an ellipsoid or a sphere. That is, the shape of the discharge flow forming tank 9 is
Any shape may be used as long as the cross section orthogonal to the center axis of the swirling flow is formed in a circular shape.

【0061】次に、本発明に係るエアレータの第2の実
施の形態を説明する。図6は本発明に係るエアレータの
第2の実施の形態を示す側面図である。この実施の形態
によるエアレータ41は、吐出流形成槽9内に、設けら
れた芯体19が、全て中実の棒体27となっている。つ
まり、芯体19には、上記のエアレータ41で形成され
ていた筒体25及び開口29が形成されていない。一
方、吐出流形成槽9に接続される液体供給手段13の管
路11には、液体供給口45aに液体Wを加圧供給する
と共に、この液体Wの流れにより気体供給口45bから
空気Gを自然吸引することで、液体中に気体が混合され
た気液混合流を形成する気液混合手段としてのアスピレ
ータ45が介装されている。このアスピレータ45から
の気液混合流は、管路11を通して吐出流形成槽9の周
壁に沿って槽内を旋回する旋回流となって、吐出流形成
槽9に加圧供給される。他の構成は、上記したエアレー
タ1と同様となっている。
Next, a description will be given of a second embodiment of the aerator according to the present invention. FIG. 6 is a side view showing a second embodiment of the aerator according to the present invention. In the aerator 41 according to this embodiment, the cores 19 provided in the discharge flow forming tank 9 are all solid rods 27. That is, the cylindrical body 25 and the opening 29 formed by the aerator 41 are not formed in the core body 19. On the other hand, the liquid W is supplied under pressure to the liquid supply port 45a and the air G is supplied from the gas supply port 45b by the flow of the liquid W to the pipeline 11 of the liquid supply means 13 connected to the discharge flow forming tank 9. An aspirator 45 as gas-liquid mixing means for forming a gas-liquid mixed flow in which a gas is mixed in a liquid by natural suction is provided. The gas-liquid mixed flow from the aspirator 45 becomes a swirling flow that swirls inside the tank along the peripheral wall of the discharge flow forming tank 9 through the pipeline 11 and is supplied to the discharge flow forming tank 9 under pressure. Other configurations are the same as those of the aerator 1 described above.

【0062】アスピレータ45は、液体供給口45aに
液体が加圧供給され、この液体中に、気体供給口45b
から気体を自然吸引により導入して吐出流形成槽9に気
液混合流を噴射供給する。なお、アスピレータ45の気
体供給口45bに接続される気体導入管の途中には、図
示しない空気流量調整用の制御弁を設けることが好まし
い。この制御弁を設けることにより、アスピレータ45
に導入される空気量を調整し、エアレータ41の形状や
運転条件の変動に対しても気泡サイズを微細に且つ一定
に維持することができる。また、使用環境に応じて適正
な運転条件となるように調整でき、常に最適な状態でエ
アレータを作動させることができる。
The aspirator 45 supplies the liquid under pressure to a liquid supply port 45a, and the gas supply port 45b
And a gas-liquid mixed flow is injected and supplied to the discharge flow forming tank 9 by natural suction. In addition, it is preferable to provide a control valve (not shown) for adjusting the air flow rate in the middle of the gas introduction pipe connected to the gas supply port 45b of the aspirator 45. By providing this control valve, the aspirator 45
By adjusting the amount of air introduced into the aerator 41, the bubble size can be kept fine and constant even when the shape of the aerator 41 and operating conditions fluctuate. In addition, it is possible to adjust the operating conditions so as to be appropriate according to the use environment, and it is possible to always operate the aerator in an optimum state.

【0063】このアスピレータ45を設けたエアレータ
41によれば、液体供給手段13を流れる液体中にアス
ピレータ45から気体を導入させ、液体と気体とを混合
した状態で吐出流形成槽9に供給することができる。こ
れにより、気体が液体と接触する機会が増えて、気体の
液中への溶解が助長されることになる。
According to the aerator 41 provided with the aspirator 45, a gas is introduced from the aspirator 45 into the liquid flowing through the liquid supply means 13 and supplied to the discharge flow forming tank 9 in a state where the liquid and the gas are mixed. Can be. This increases the chance that the gas comes into contact with the liquid, and promotes the dissolution of the gas in the liquid.

【0064】次に、本発明に係るエアレータの第3の実
施の形態を説明する。図7は本発明に係るエアレータの
第3の実施の形態を示す側面図である。この実施の形態
によるエアレータ51は、図7に示すように、芯体19
が吐出流形成槽9の外部から、この吐出流形成槽9の吐
出口7に間隙を有して挿入された中実の棒体53となっ
ている。この実施の形態による棒体53は、先端部(図
7の上端部)が円錐の尖頭形状となっている。つまり、
吐出流形成槽9から吐出される液体は、棒体53の外周
と吐出口7の内周との間の円環状の間隙から被処理液2
3中に噴射されるようになっている。従って、この構成
の場合、棒体53が、外部から吐出流形成槽9内に挿入
されるため、吐出流形成槽9の内部に挿入された部分の
外周表面に上記と同様の作用によって薄い層状の空気層
31が形成されることになる。
Next, a description will be given of a third embodiment of the aerator according to the present invention. FIG. 7 is a side view showing a third embodiment of the aerator according to the present invention. As shown in FIG. 7, the aerator 51 according to this embodiment
Is a solid rod 53 inserted from the outside of the discharge flow forming tank 9 into the discharge port 7 of the discharge flow forming tank 9 with a gap. The rod 53 according to this embodiment has a conical pointed shape at the tip (upper end in FIG. 7). That is,
The liquid discharged from the discharge flow forming tank 9 flows through the annular gap between the outer periphery of the rod 53 and the inner periphery of the discharge port 7 to be processed liquid 2.
3 is injected. Therefore, in the case of this configuration, since the rod 53 is inserted into the discharge flow forming tank 9 from the outside, a thin layered structure is formed on the outer peripheral surface of the portion inserted into the discharge flow forming tank 9 by the same action as described above. Is formed.

【0065】図7(a)に示した変形例51aでは、吐
出流形成槽9の内部に管路15が軸線方向に配設され、
管路15の先端部は気体導入口55となって吐出流形成
槽9の吐出口7と対峙している。この気体導入口55の
先端には空気の導入を安定化させる図示しないノズルが
設けられてもよい。管路15の他端側は、大気に解放さ
れており、大気圧の空気を吐出流形成槽9内に自然吸引
により導入する。なお、図示はしないが管路15の途中
に空気導入量を調整する制御弁を設けることが好まし
い。
In a modified example 51a shown in FIG. 7A, a pipe 15 is provided in the discharge flow forming tank 9 in the axial direction.
The distal end of the pipe 15 serves as a gas introduction port 55 and faces the discharge port 7 of the discharge flow forming tank 9. A nozzle (not shown) for stabilizing the introduction of air may be provided at the tip of the gas introduction port 55. The other end of the pipe 15 is open to the atmosphere, and air at atmospheric pressure is introduced into the discharge flow forming tank 9 by natural suction. Although not shown, it is preferable to provide a control valve for adjusting the amount of air introduced in the pipe 15.

【0066】また、図7(b)に示した変形例51bで
は、吐出流形成槽9内の管路15が省略され、その代わ
りに、液体供給手段13に上記と同様のアスピレータ4
5が介装されている。他の構成は上記の変形例51aと
同様となっている。なお、図示は省略するが、本発明に
係るエアレータは、図7(a)に示した気体導入口55
を開口させる管路15と、図7(b)に示したアスピレ
ータ45とを共に備えた構成としてもよい。このような
構成とすれば、気体導入口55とアスピレータ45との
両方から空気が送気され、吐出流形成槽9内への送気効
率を高めることができる。
In the modification 51b shown in FIG. 7B, the pipe 15 in the discharge flow forming tank 9 is omitted, and instead, the liquid supply means 13 is provided with the same aspirator 4 as described above.
5 are interposed. The other configuration is the same as that of the above-described modification 51a. Although not shown, the aerator according to the present invention has a gas inlet 55 shown in FIG.
7 and the aspirator 45 shown in FIG. 7 (b). With such a configuration, air is supplied from both the gas inlet 55 and the aspirator 45, and the efficiency of supplying air into the discharge flow forming tank 9 can be increased.

【0067】このエアレータ51によれば、芯体19
を、吐出流形成槽9の外部から吐出口7に挿入した棒体
53としたので、芯体19を挿入することにより吐出流
形成槽9の容積を犠牲にすることなく、また、芯体19
を吐出流形成槽9から容易に脱着自在な構成にできる。
According to this aerator 51, the core 19
Is a rod 53 inserted into the discharge port 7 from the outside of the discharge flow forming tank 9, so that the core 19 is inserted without sacrificing the volume of the discharge flow forming tank 9, and
Can be easily detached from the discharge flow forming tank 9.

【0068】次に、本発明に係るエアレータの第4の実
施の形態を説明する。図8、図9は本発明に係るエアレ
ータの第4の実施の形態を示す側面図である。この実施
の形態によるエアレータ61は、吐出流形成槽9の底部
63が、気液二相流の噴射方向に突出する円錐状に形成
されている。従って、吐出流形成槽9内において、旋回
流が滑らかに吐出口7に向かうように構成されている。
Next, a fourth embodiment of the aerator according to the present invention will be described. 8 and 9 are side views showing a fourth embodiment of the aerator according to the present invention. In the aerator 61 according to this embodiment, the bottom 63 of the discharge flow forming tank 9 is formed in a conical shape that protrudes in the jet direction of the gas-liquid two-phase flow. Therefore, in the discharge flow forming tank 9, the swirling flow is configured to smoothly go to the discharge port 7.

【0069】なお、図8(a)に示した変形例61a
は、第1の実施の形態のエアレータ1と同様に、筒体2
5と棒体27とからなる芯体19を備えている。また、
図8(b)に示した変形例61bは、第2の実施の形態
のエアレータ41と同様に中実の芯体19が吐出流形成
槽9の内部に設けられ、液体供給手段13にアスピレー
タ45が介装されている。また、図9(a)に示した変
形例61cは、第3の実施の形態のエアレータ51(図
7(a)参照)と同様に棒体53が吐出流形成槽9の外
部に設けられ、吐出流形成槽9に、気体導入口55を吐
出口7に対峙させた管路15が配設されている。また、
図9(b)に示した変形例61dは、第3の実施の形態
(図7(b)参照)のエアレータ51と同様に棒体53
が吐出流形成槽9の外部に設けられ、液体供給手段13
にアスピレータ45が介装されている。
The modification 61a shown in FIG.
Is a cylindrical body 2 similar to the aerator 1 of the first embodiment.
There is provided a core body 19 composed of 5 and a rod 27. Also,
In a modification 61b shown in FIG. 8B, a solid core 19 is provided inside the discharge flow forming tank 9 similarly to the aerator 41 of the second embodiment, and the aspirator 45 is provided to the liquid supply means 13. Is interposed. In a modification 61c shown in FIG. 9A, a rod 53 is provided outside the discharge flow forming tank 9 similarly to the aerator 51 of the third embodiment (see FIG. 7A). In the discharge flow forming tank 9, a pipe 15 in which the gas introduction port 55 faces the discharge port 7 is provided. Also,
A modification 61d shown in FIG. 9B is a rod 53 similar to the aerator 51 of the third embodiment (see FIG. 7B).
Is provided outside the discharge flow forming tank 9 and the liquid supply means 13 is provided.
Is provided with an aspirator 45.

【0070】このエアレータ61によれば、吐出流形成
槽9の底部63を、気液二相流の噴射方向に突出する円
錐状に形成したので、吐出流形成槽9の吐出口7近傍に
おける液体の軸方向流速分布がなだらかとなり、これに
伴って液体の旋回中心部の圧力低下が大きくなり、気体
の導入量を増加させることができる。このため、必要と
する動力の少ない、エネルギ効率の高いエアレータの構
成とすることができる。また、変形例61cの場合、気
体導入口55近傍での液体の軸方向流速分布がなだらか
になり、吸引力が大きく且つ安定するので、これに伴っ
て気体の導入量を増加させることができる。
According to this aerator 61, the bottom 63 of the discharge flow forming tank 9 is formed in a conical shape protruding in the direction of jetting the gas-liquid two-phase flow. , The axial flow velocity distribution becomes gentle, the pressure drop at the swirling center of the liquid increases, and the amount of gas introduced can be increased. For this reason, it is possible to provide a configuration of an aerator that requires less power and has high energy efficiency. In the case of the modification 61c, the axial flow velocity distribution of the liquid in the vicinity of the gas introduction port 55 becomes gentle, and the suction force is large and stable. Accordingly, the gas introduction amount can be increased.

【0071】次に、エアレータの吐出角度制御方法につ
いて説明する。このエアレータの吐出角度制御方法は、
上記した第1〜第4の実施の形態によるエアレータ1、
41、51、61を用い、吐出流形成槽9に挿入する芯
体の円柱径と、吐出流形成槽9の吐出口径との比率に基
づいて、吐出流形成槽9の吐出口7から吐出される気液
二層流の吐出角度を制御することを特徴としている。
Next, a method of controlling the discharge angle of the aerator will be described. The discharge angle control method of this aerator is as follows.
The aerator 1 according to the above-described first to fourth embodiments,
Discharge from the discharge port 7 of the discharge flow forming tank 9 based on the ratio of the cylindrical diameter of the core inserted into the discharge flow forming tank 9 to the discharge port diameter of the discharge flow forming tank 9 using 41, 51, 61. It is characterized in that the discharge angle of the gas-liquid two-layer flow is controlled.

【0072】即ち、芯体の円柱径をdr 、吐出流形成槽
9の吐出口径をd0 、芯体を挿入しない場合の吐出角を
θ0 としたときに、吐出角度θr を、 θr =tan-1〔{1−(dr /d02 }・tanθ0
〕 により設定することで、吐出口7から吐出される気液二
層流の吐出角度を制御することができる。
[0072] That is, the cylinder diameter d r of the core, d 0 a discharge port diameter of the discharge flow forming chamber 9, when the ejection angle in the case of not inserting the core and the theta 0, the discharge angle theta r, theta r = tan -1 [{1- (d r / d 0 ) 2 }} tan θ 0
], The discharge angle of the gas-liquid two-layer flow discharged from the discharge port 7 can be controlled.

【0073】ここで、サイクロン式エアレータ内に形成
される空気芯の直径が、オリフィス面を検査面としたと
き軸方向速度についてのベルヌーイの法則によって決定
されるものと仮定する。実際には切線方向速度による吸
い込みが存在するためこの仮定は厳密には誤差を有する
が、空気芯の大きさを推定する簡便法として認めること
にする。ベルヌーイの法則から、
Here, it is assumed that the diameter of the air core formed in the cyclone type aerator is determined by Bernoulli's law for the axial velocity when the orifice surface is the inspection surface. Although this assumption has a strict error due to the fact that there is suction due to the tangential velocity, it will be recognized as a simple method for estimating the size of the air core. From Bernoulli's law,

【0074】[0074]

【数1】 (Equation 1)

【0075】[0075]

【数2】 (Equation 2)

【0076】ここで、νaは空気流速、νwは水流速、ρ
aは空気密度、ρwは水密度、d0はオリフィス径、da
空気芯径、Qaは空気流量、Qwは水流量、を表す。い
ま、空気混和率ψa
Where ν a is the air flow velocity, ν w is the water flow velocity, ρ
a represents air density, [rho w water density, d 0 is the orifice diameter, d a is the air core diameter, Q a is the air flow rate, Q w is the water flow rate, a. Now, the aeration rate ψ a

【0077】[0077]

【数3】 (Equation 3)

【0078】と定義すると、(1)〜(3)式から## EQU10 ## From the equations (1) to (3),

【0079】[0079]

【数4】 (Equation 4)

【0080】が導かれる。(4)式から明らかなよう
に、空気混和率の増加と共に空気芯径は増大し、剪断応
力を均一に受けにくくなる。空気混和率の増加と共に吐
出流が外側に湾曲するのはこの空気芯の膨張によるため
と推察される。一方、剪断応力を均一に受けるように空
気芯を剪断面に供給するためには、空気芯の幅を薄くす
ると同時にそれを水流による剪断面に近づけて供給する
ことが予測される。そのためには、空気芯の中心に円柱
を入れ、その表面に沿って空気が流れるようにする。い
ま挿入する円柱の径をdr、この円柱を含む見かけの空
気芯の径をda *とし、ベルヌーイの法則を適用すると、
Is derived. As is apparent from the equation (4), the air core diameter increases with an increase in the air mixing ratio, and it becomes difficult to receive the shear stress uniformly. It is presumed that the discharge flow curves outward with the increase of the air mixing ratio due to the expansion of the air core. On the other hand, in order to supply the air core to the shear plane so as to receive the shear stress uniformly, it is expected that the width of the air core is reduced and at the same time, the air core is supplied close to the shear plane by the water flow. To do so, a cylinder is placed at the center of the air core and air flows along its surface. When the diameter of the cylinder to be inserted is dr, the diameter of the apparent air core including this cylinder is d a *, and Bernoulli's law is applied,

【0081】[0081]

【数5】 (Equation 5)

【0082】が得られる。(5)式でc=0とおけば
(4)式となる。(5)式においてcをパラメータとし
て空気混和率ψaと見かけ空気芯径da */d0との関係を
図示すると図10のようになる。見かけ空気芯径が大き
くなると、切線方向速度はほとんど影響を受けないがオ
リフィスを通過する水の軸方向速度が増大し、剪断応力
も増大する。オリフィス径を基準にした実際の空気流の
幅bは、
Is obtained. If c = 0 in equation (5), equation (4) is obtained. FIG. 10 shows the relationship between the air mixing ratio ψ a and the apparent air core diameter d a * / d 0 using c as a parameter in the equation (5). Increasing the apparent air core diameter increases the axial velocity of the water passing through the orifice, while increasing the shear velocity with little effect on the cut-line velocity. The actual airflow width b based on the orifice diameter is

【0083】[0083]

【数6】 (Equation 6)

【0084】であるから図11に示すようになる。図1
1から分かるように、空気混和率が同じなら挿入円柱径
が増大するにつれて、空気流の幅は小さくなり、剪断応
力を均一に受けやすくなっている。また、円柱を挿入し
た場合、水流速及び空気流速の変化は、円柱のない場合
を基準にした比軸方向速度で見ると図12に示すように
なる。比軸方向速度は水及び空気で同一の値を示す。こ
のことは、
Therefore, the result is as shown in FIG. Figure 1
As can be seen from FIG. 1, if the air mixing ratio is the same, as the diameter of the inserted cylinder increases, the width of the air flow decreases, and the shearing stress is more easily received uniformly. When a cylinder is inserted, changes in the water flow velocity and the air velocity are as shown in FIG. 12 when viewed at a specific axial direction velocity based on the case without the cylinder. The specific axial velocity shows the same value for water and air. This means

【0085】[0085]

【数7】 (Equation 7)

【0086】であることから明らかである。さらに、吐
出角について見ると図13に示すようになる。図13は
円柱を挿入しない場合の吐出角が挿入する円柱の大きさ
(円柱径/オリフィス径)によってどのように変化する
かを示したもので、
This is clear from the above. FIG. 13 shows the discharge angle. FIG. 13 shows how the discharge angle when no cylinder is inserted changes depending on the size of the inserted cylinder (diameter of cylinder / diameter of orifice).

【0087】[0087]

【数8】 (Equation 8)

【0088】から求められる。しかし、実際には挿入円
柱を大きくしていくと空気流による吐出流の吸い込みが
起こり、吐出角はさらに鋭角側に移行し混合距離が長く
なるはずである。挿入円柱によって微細な気泡を発生し
やすくなることが分かるが、これはまた、吐出流の角度
の制御にも利用できる。即ち、円柱を挿入することによ
り水の軸方向速度が増大することから吐出角を鋭角側に
保持することができる。従って吐出流の混合距離を大き
くすることができる。さらに、挿入円柱を吐出流側にま
で伸ばすと吐出流内側の圧力を外側より低くすることが
でき、吐出流はさらに円柱側に引きつけられる。このよ
うに挿入円柱の径と長さを選択することにより、最適な
エアレーションの実現を可能にすることができる。
Is obtained from However, in practice, when the insertion cylinder is made larger, the discharge flow is sucked by the air flow, the discharge angle shifts to the acute angle side, and the mixing distance should be longer. It can be seen that the insertion cylinder facilitates the generation of fine bubbles, which can also be used to control the angle of the discharge flow. That is, since the axial velocity of the water is increased by inserting the column, the discharge angle can be kept on the acute angle side. Therefore, the mixing distance of the discharge flows can be increased. Further, when the insertion cylinder is extended to the discharge flow side, the pressure inside the discharge flow can be made lower than that outside, and the discharge flow is further attracted to the cylinder side. By selecting the diameter and length of the insertion cylinder in this way, it is possible to realize optimal aeration.

【0089】上記の検証からも明らかなように、このエ
アレータの吐出角度制御方法によれば、吐出流形成槽に
挿入する芯体の円柱径と、吐出流形成槽の吐出口径との
比率に基づいて、吐出流形成槽の吐出口から吐出される
気液二層流の吐出角度を制御することにより、任意の吐
出角度を容易に得ることかできる。このため、エアレー
タの使用目的に適した吐出角度の設定が簡単に行え、エ
アレータの機能が最大限に引き出せるようになる。
As is apparent from the above verification, according to this method of controlling the discharge angle of the aerator, the ratio of the diameter of the cylinder inserted into the discharge flow forming tank to the diameter of the discharge opening of the discharge flow forming tank is determined. By controlling the discharge angle of the gas-liquid two-layer flow discharged from the discharge port of the discharge flow forming tank, an arbitrary discharge angle can be easily obtained. Therefore, it is possible to easily set the discharge angle suitable for the purpose of use of the aerator, and to maximize the function of the aerator.

【0090】そして、芯体の円柱径をdr 、吐出流形成
槽の吐出口径をd0 、芯体を挿入しない場台の吐出角を
θ0 としたときに、吐出角度θr を、θr =tan
-1〔{1−(dr /d02 }・tanθ0 〕により設
定することで、吐出流形成槽の吐出口から吐出される気
液二層流の吐出角度が、設定容易なパラメータ(円柱径
r 、吐出口径d0 )によって、実質的に任意に設定可
能になる。
Then, the column diameter of the core is dr , Discharge flow formation
The discharge diameter of the tank is d0 , The discharge angle of the base without inserting the core
θ0 And the discharge angle θr And θr = Tan
-1[{1- (dr / D0 )Two } ・ Tanθ0 ]
The air discharged from the discharge port of the discharge flow forming tank
The discharge angle of the two-layer liquid can be easily set using a parameter (cylinder diameter
d r , Discharge port diameter d0 ) Allows virtually any setting
It will work.

【0091】[0091]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係
るエアレータによれば、吐出流形成槽の吐出口近傍に、
供給された空気を外周表面で薄い層状に形成させる芯体
を旋回流の旋回軸方向に配設したので、空気たまりを形
成せずに柱の周りに薄い空気層を形成することができ
る。そして、この薄い空気層を吐出流形成槽の吐出口か
ら液体と共に吐出させることで、水流によって生じる剪
断力が同じであっても、大きな剪断力として作用させて
空気をより細かに細分化することができる。また、芯体
が配設されることにより、吐出抵抗が増加し、吐出流形
成槽の内部に背圧が加わる。内部圧力が増加すると液体
内に溶解する空気量が増加する。そして、空気を溶解し
た液体が吐出口から噴射されて減圧されると、溶解した
空気が析出して微小な気泡が発生する。従って、これら
薄厚空気層の細分化効果と液体への溶解空気量増加効果
とが相乗的に作用して、被処理液中に略均一なサイズの
微細気泡を大量に安定供給することができる。
As described above in detail, according to the aerator according to the present invention, the vicinity of the discharge port of the discharge flow forming tank is
Since the core body that forms the supplied air in a thin layer on the outer peripheral surface is disposed in the direction of the swirling axis of the swirling flow, a thin air layer can be formed around the pillar without forming an air pocket. By discharging the thin air layer together with the liquid from the discharge port of the discharge flow forming tank, even if the shear force generated by the water flow is the same, the thin air layer acts as a large shear force to finely subdivide the air. Can be. In addition, the provision of the core increases the discharge resistance and applies a back pressure inside the discharge flow forming tank. As the internal pressure increases, the amount of air dissolved in the liquid increases. Then, when the liquid in which the air is dissolved is ejected from the discharge port and the pressure is reduced, the dissolved air precipitates and fine bubbles are generated. Therefore, the effect of subdividing these thin air layers and the effect of increasing the amount of dissolved air in the liquid act synergistically, and it is possible to stably supply a large amount of microbubbles having a substantially uniform size into the liquid to be treated.

【0092】本発明に係るエアレータの吐出角度制御方
法によれば、吐出流形成槽に挿入する芯体の円柱径と、
吐出流形成槽の吐出口径との比率に基づいて、吐出流形
成槽の吐出口から吐出される気液二層流の吐出角度が容
易に制御できるので、目的に応じて最適な吐出角、即ち
混合攪拌強度が得られるようになり、上記した空気芯幅
と併せて制御を行うことで、あらゆる目的に適応させて
エアレータの機能を最大限に引き出すことができるよう
になる。
According to the method for controlling the discharge angle of the aerator according to the present invention, the cylindrical diameter of the core inserted into the discharge flow forming tank,
The discharge angle of the gas-liquid two-layer flow discharged from the discharge port of the discharge flow forming tank can be easily controlled based on the ratio with the discharge port diameter of the discharge flow forming tank. The mixing agitation intensity can be obtained, and by performing control in combination with the air core width described above, the function of the aerator can be maximized by adapting to any purpose.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係るエアレータの第1の実施の形態を
示す側面図である。
FIG. 1 is a side view showing a first embodiment of an aerator according to the present invention.

【図2】図1のエアレータの一部分を切り欠いた斜視図
である。
FIG. 2 is a partially cutaway perspective view of the aerator of FIG. 1;

【図3】図1のエアレータの水平方向の断面図である。FIG. 3 is a horizontal sectional view of the aerator of FIG. 1;

【図4】図1のエアレータの芯体先端形状例を(a)〜
(c)で示した説明図である。
4 (a) to 4 (a) to 4 (c) show examples of the core tip shape of the aerator of FIG.
It is explanatory drawing shown in (c).

【図5】図1のエアレータの芯体外周表面に形成される
空気層の水平方向の断面図である。
5 is a horizontal cross-sectional view of an air layer formed on the outer peripheral surface of the core of the aerator of FIG. 1;

【図6】本発明に係るエアレータの第2の実施の形態を
示す側面図である。
FIG. 6 is a side view showing a second embodiment of the aerator according to the present invention.

【図7】本発明に係るエアレータの第3の実施の形態を
示す側面図である。
FIG. 7 is a side view showing a third embodiment of the aerator according to the present invention.

【図8】本発明に係るエアレータの第4の実施の形態を
示す側面図である。
FIG. 8 is a side view showing a fourth embodiment of the aerator according to the present invention.

【図9】本発明に係るエアレータの第4の実施の形態を
示す側面図である。
FIG. 9 is a side view showing a fourth embodiment of the aerator according to the present invention.

【図10】見かけ空気芯径に与える挿入円柱径の影響を
説明する図である。
FIG. 10 is a diagram illustrating the effect of the diameter of the inserted cylinder on the apparent air core diameter.

【図11】空気流幅に与える挿入円柱径の影響を説明す
る図である。
FIG. 11 is a diagram illustrating the effect of the insertion cylinder diameter on the air flow width.

【図12】円柱挿入による軸方向速度の増大を説明する
図である。
FIG. 12 is a diagram illustrating an increase in axial speed due to insertion of a cylinder.

【図13】挿入円柱の吐出角に与える影響を説明する図
である。
FIG. 13 is a diagram illustrating the effect of the insertion cylinder on the discharge angle.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,41,51,61 エアレータ 3 周壁 5,63 底部 7 吐出口 9 吐出流形成槽 11,15 管路 13 液体供給手段 17 気体供給手段 19 芯体 23 被処理液 27,53 棒体 29 開口 35 気液二相流 45 アスピレータ(気液混合部) d0 吐出口径 dr 円柱径 θ0 芯体を挿入しない場合の吐出角 θr 吐出角度 W 液体1, 41, 51, 61 Aerator 3 Peripheral wall 5, 63 Bottom 7 Discharge port 9 Discharge flow forming tank 11, 15 Pipe 13 Liquid supply means 17 Gas supply means 19 Core body 23 Liquid to be treated 27, 53 Rod 29 Opening 35 Gas-liquid two-phase flow 45 Aspirator (gas-liquid mixing part) d 0 Discharge port diameter d r Cylinder diameter θ 0 Discharge angle when core is not inserted θ r Discharge angle W Liquid

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 門田 徳光 東京都西多摩郡日の出町平井8−1 日鉄 鉱業株式会社内 (72)発明者 野中 道郎 東京都杉並区下高井戸1−31−20 Fターム(参考) 4D029 AA09 AB03 AB06 BB11 4G035 AB05 AB16 AE02 AE13  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Tokumitsu Kadota 8-1 Hirai Hiraicho, Nishitama-gun, Tokyo Nippon Steel Mining Co., Ltd. (72) Michio Nonaka 1-31-20 Shimotakaido, Suginami-ku, Tokyo F-term (Reference) 4D029 AA09 AB03 AB06 BB11 4G035 AB05 AB16 AE02 AE13

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 液体中に気相を取り込んで形成した気液
二相流を被処理液中に吐出することで該被処理液に微細
な気泡を供給するエアレータにおいて、 底部に吐出口が開口して被処理液中に浸漬される吐出流
形成槽と、 該吐出流形成槽の周壁に沿って槽内を旋回する旋回流と
なる噴射方向で前記吐出流形成槽に液体を加圧供給する
液体供給手段と、 前記吐出流形成槽内の液中に空気を導入する気体供給手
段と、 前記吐出流形成槽の吐出口近傍で前記旋回流の旋回軸方
向に配設され、前記供給された空気を外周表面で薄い層
状に形成させる芯体とを備えたことを特徴とするエアレ
ータ。
1. An aerator that supplies fine gas bubbles to a liquid to be processed by discharging a gas-liquid two-phase flow formed by taking a gas phase into a liquid into the liquid to be processed. A discharge flow forming tank immersed in the liquid to be treated, and supplying the liquid to the discharge flow forming tank by pressurization in a jetting direction that forms a swirling flow swirling in the tank along the peripheral wall of the discharge flow forming tank. A liquid supply unit, a gas supply unit that introduces air into the liquid in the discharge flow forming tank, and a liquid supply unit that is disposed in the direction of the swirling axis of the swirling flow near the discharge port of the discharge flow forming tank. A core for forming air in a thin layer on the outer peripheral surface.
【請求項2】 前記芯体が、前記吐出流形成槽の内部か
ら該吐出流形成槽の吐出口に向けて配置された棒体であ
ることを特徴とする請求項1記載のエアレータ。
2. The aerator according to claim 1, wherein the core is a rod disposed from the inside of the discharge flow forming tank toward a discharge port of the discharge flow forming tank.
【請求項3】 前記芯体が、筒状形状からなり、前記気
体供給手段が該芯体の筒内部から空気を供給することを
特徴とする請求項1又は請求項2記載のエアレータ。
3. The aerator according to claim 1, wherein said core body has a cylindrical shape, and said gas supply means supplies air from inside the cylinder of said core body.
【請求項4】 前記芯体の周面に、空気を放出する複数
の開口を設けたことを特徴とする請求項3記載のエアレ
ータ。
4. The aerator according to claim 3, wherein a plurality of openings for discharging air are provided on a peripheral surface of the core body.
【請求項5】 前記芯体が、前記吐出流形成槽の外部か
ら該吐出流形成槽の吐出口に間隙を有して挿入された棒
体であることを特徴とする請求項1記載のエアレータ。
5. The aerator according to claim 1, wherein the core is a rod inserted from the outside of the discharge flow forming tank into the discharge port of the discharge flow forming tank with a gap. .
【請求項6】 前記液体供給手段が、前記吐出流形成槽
に液体を供給する供給流路の途中に、液中に空気を導入
する気液混合部を備えたことを特徴とする請求項1〜請
求項2又は請求項5記載のエアレータ。
6. The liquid supply device according to claim 1, further comprising a gas-liquid mixing section for introducing air into the liquid in a supply flow path for supplying the liquid to the discharge flow forming tank. The aerator according to any one of claims 2 to 5.
【請求項7】 前記気体供給手段が、前記吐出流形成槽
の内部に前記旋回流の旋回軸方向に配設され、槽内へ空
気を供給する管路を備えたことを特徴とする請求項5又
は請求項6記載のエアレータ。
7. The gas supply means is provided inside the discharge flow forming tank in the direction of the swirling axis of the swirling flow, and has a pipe for supplying air into the tank. The aerator according to claim 5 or claim 6.
【請求項8】 前記吐出流形成槽が、前記旋回流の旋回
中心軸に直交する断面を円形状に形成し、前記液体供給
手段を前記吐出流形成槽の内周面に対して接線方向に接
続したことを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれか
1項記載のエアレータ。
8. The discharge flow forming tank has a circular cross section perpendicular to the swirling center axis of the swirling flow, and the liquid supply means is tangential to an inner peripheral surface of the discharge flow forming tank. The aerator according to any one of claims 1 to 7, wherein the aerator is connected.
【請求項9】 前記吐出流形成槽の底部を、前記気液二
相流の噴射方向に突出する円錐状に形成したことを特徴
とする請求項1〜請求項8のいずれか1項記載のエアレ
ータ。
9. The method according to claim 1, wherein the bottom of the discharge flow forming tank is formed in a conical shape protruding in the direction of jetting the gas-liquid two-phase flow. Aerator.
【請求項10】 前記気体供給手段が、空気を自然吸引
により供給する自吸式であることを特徴とする請求項1
〜請求項9のいずれか1項記載のエアレータ。
10. The self-priming type gas supply means for supplying air by natural suction.
The aerator according to any one of claims 9 to 9.
【請求項11】 前記気体供給手段が、空気を加圧供給
する強制吹き込み式であることを特徴とする請求項1〜
請求項9のいずれか1項記載のエアレータ。
11. The gas supply means is of a forced blowing type for supplying air under pressure.
The aerator according to claim 9.
【請求項12】 請求項1〜請求項11のいずれか1項
記載のエアレータを用いた吐出角制御方法であって、 吐出流形成槽に挿入する芯体の円柱径と、前記吐出流形
成槽の吐出口径との比率に基づいて、吐出流形成槽の吐
出口から吐出される気液二層流の吐出角度を制御するこ
とを特徴とするエアレータの吐出角制御方法。
12. A discharge angle control method using an aerator according to any one of claims 1 to 11, wherein a diameter of a cylindrical body of a core inserted into a discharge flow forming tank, and the discharge flow forming tank. A discharge angle control method for an aerator, comprising controlling a discharge angle of a gas-liquid two-layer flow discharged from a discharge port of a discharge flow forming tank based on a ratio of the discharge port diameter to a discharge port diameter.
【請求項13】 前記芯体の円柱径をdr 、前記吐出流
形成槽の吐出口径をd0 、芯体を挿入しない場合の吐出
角をθ0 としたときに、前記吐出角度θr を、 θr =tan-1〔{1−(dr /d02 }・tanθ
0 〕 により設定することを特徴とする請求項12記載のエア
レータの吐出角制御方法。
13. When the diameter of the cylinder of the core is d r , the diameter of the discharge port of the discharge flow forming tank is d 0 , and the discharge angle when the core is not inserted is θ 0 , the discharge angle θ r is defined as , θ r = tan -1 [{1- (d r / d 0 ) 2} · tanθ
The method for controlling a discharge angle of an aerator according to claim 12, wherein:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008006415A (en) * 2006-06-30 2008-01-17 Chugoku Electric Power Co Inc:The Wastewater treatment tank
JP2013081880A (en) * 2011-10-06 2013-05-09 Clean Tech Service:Kk Gas dissolving apparatus

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