JP2003145190A - 気曝装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水槽やプール、河川、ダム等の水中又は養殖
池や沿岸の養殖場もしくは鮮魚運搬車の水（海水）中、
又は化学工場における気液反応槽の液中に微細な気泡を
含む水流を効率的に安定して吹き込むことができ、反応
物や汚物の詰まりを防止して処理性能に優れた気曝装置
を提供する。 【解決手段】 （ａ）気液噴出孔１１ａに向かって収束
した器体１１ｂと器体周壁の接線方向に水流を供給する
気液導入管１１ｃとを備えた微細気泡水流発生器１１
と、（ｂ）全体が水中に浸漬され気液導入管１１ｃに水
流を供給する水流吐出部１２ａと水が吸引される吸込部
１２ｂとを備えた水中ポンプ部１２と、を有して気曝装
置１０を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水槽やプール、ダ
ム、河川等の水中又は養殖池や沿岸の養殖場もしくは鮮
魚運搬車の水（海水）中に微細な気泡を多量に発生させ
て浄化や酸素富化等の水処理を行うための気曝装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年、水槽や河川、ダム等の水に微細な
気泡を吹き込むことにより水中の溶存酸素量の増加させ
たり、沈殿物の浮上を促進させたりして水の浄化を行う
種々の気曝装置が研究、開発されている。例えば、特開
２０００−４４７号公報（以下、イ号公報という）に
は、「円錐形のスペースを有する容器本体と、同スペー
スの内壁円周面の一部にその接線方向に開設された加圧
液体導入口と、前記円錐形のスペース底部に開設された
気体導入孔と、前記円錐形のスペースの頂部に開設され
た旋回気液導出口とから構成されてなる旋回式微細気泡
発生装置」が開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の技術は以下の課題を有していた。 （１）イ号公報に記載の技術は、気体が円錐形の狭いス
ペース内で液体と混合されるために気泡が粗大になって
噴出され、処理する液体と気泡との接触面積を十分に確
保できず溶存酸素量や反応効率を高めることができない
という問題点を有していた。 （２）河川底やダム底、大きな水処理装置の底部に気泡
を含む水流を送り込む場合、水を供給するためのポンプ
が地上に配設されているので、気泡発生器とポンプとの
距離が長く、気体の輸送効率が悪く経済性に劣るという
問題点があった。 （３）水底が深い場合には水圧が高くなるために多量の
水流を送り込むことができないという問題点があった。 （４）気体導入孔が円錐形のスペース底部に開設されて
いるため、気泡を含む液体を一方向にしか吐出できず、
水流の吐出状態を制御しながら河川や、ダム、浄水設備
等で広範囲に亘って大量の水処理を効率的に行うことが
できないという問題点を有していた。 （５）円錐形の狭いスペース内で液体と気体とが混合さ
れるので、大量の気体を供給するには限界があり、また
液体と気体との混合比率を所定値に制御するのが困難で
あるという問題点を有していた。 （６）ポンプのＯＮ／ＯＦＦ時等に円錐形のスペース内
の圧力が変動して、気体導入孔に液体が逆流したり、液
体中に混入している固形物が気体導入孔に詰まったりす
るという問題点を有していた。 （７）気泡をより微細にするためにスペース内を加圧す
ると、気体導入孔へ液体が流入してしまい、操作性が悪
くなるという問題点を有していた。 （８）イ号公報に記載の技術は、気体を吸い込む部分が
単なる開口端であるため、微細気泡を発生させる箇所
（深度の深い海底や湖底、着色した溶液タンク、粘度の
高い溶液タンク、攪拌層等に設置した場合）が陸上から
見えない場合、吸い込まれている気体量を確認すること
ができず、微細気泡の発生状況が把握できないという問
題点を有していた。 （９）ポンプの能力や容器本体，ノズルの形状や大きさ
が一定である場合は、気体の吸込量を調節するためにバ
ルブ等を使用しなければならず、バルブを使用して微細
気泡を発生させる際に、極端に開口面積を狭めることに
なり塵埃や塩類等で詰まりを起こし易く、長時間、気体
の吸入量を一定量に保つことが極めて困難であるという
問題点を有していた。

【０００４】本発明は上記従来の課題を解決するもの
で、水槽やプール、ダム、河川等の水中又は養殖池や沿
岸の養殖場もしくは鮮魚運搬車の水（海水）中、又は化
学工場における気液反応槽の液中に微細な気泡を含む水
流を効率的に安定して吹き込むことができ、反応物や汚
物の詰まりを防止して処理性能に優れた気曝装置を提供
することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
の気曝装置は、（ａ）１端部又は両端部に形成された気
液噴出孔に向かって収束した中空状の器体と、前記器体
の周壁の接線方向に水流を供給する気液導入管とを備え
た微細気泡水流発生器と、（ｂ）全体が水中に浸漬され
前記気液導入管に水流を供給する水流吐出部と水が吸引
される水流吸込部とを備えた水中ポンプ部と、（ｃ）前
記水中ポンプ部の前記水流吸込部に接続された気体導入
管と、を有して構成されている。この構成により、以下
のような作用が得られる。 （１）水中ポンプ部を介して気液導入管から器体内に水
槽やプール、ダム、河川から処理水を流入させると、器
体周壁の接線方向から流入した水流は、器体の内壁に沿
って旋回して、極微細（数μ〜数十μ）の気泡を含む水
（気液混合水）が微細気泡水流発生器の気液噴出孔から
吐出される。この気液混合水は水中ポンプ部によって、
多量かつ効率的に供給することができ、ダム底等に沈殿
した堆積物に水流中の微細気泡を付着させて浮上させる
と共に、水中の溶存酸素量を高めて、水質の浄化等を促
進させることができる。 （２）水中ポンプ部を介して気液混合水が気液導入管に
供給されるので、送り込む水等の輸送効率やその流量制
御性等に優れている。 （３）微細気泡を含む水流を多量かつ強力に噴出させる
ことができるので、処理する水中の固体物質や溶存物質
と十分に接触させることができ、その反応効率等を高め
ることができる。 （４）気液噴出孔の周縁部に傾斜部を設け、この傾斜部
の角度を所定角度に調整することで、気泡を含む液体を
所定方向に吐出させ、水流の吐出状態を制御しながら河
川やダム、浄水設備等で広範囲に亘って大量の水処理を
効率的に行うことができる。 （５）気曝装置を気液反応装置や汚水処理装置等に用い
た場合、ポンプのＯＮ／ＯＦＦ時等に装置内の残圧（負
圧）により流体が逆流しても、微細気泡水流発生器には
従来のような気体を取り込むための細孔等がないので、
反応物や汚物により目詰まりを起こすことがない。 （６）微細気泡を多量に発生させるので、気体と液体の
接触面積を大きくすることができ、気曝装置を養殖池や
養殖場もしくは鮮魚運搬車の水（海水）中等に適用し
て、その水中の溶存酸素量を増加させることができる。 （７）水中ポンプ部は水中に配置されるので、陸上にポ
ンプを配置するための場所を必要とせず、又、取り込ん
だ水と同水温で処理水を排出できるので処理水の定着性
や使用性に優れる。 （８）水中ポンプ部の吸込口から直接周囲の水を取り込
めるので、このための配管を必要とせず、部品点数が少
なくなり生産性に優れる。

【０００６】ここで、気曝装置は、浄水場や河川、ダム
の浄化、畜産排尿の浄化、活魚の輸送時や養殖時等の酸
素供給、水耕栽培時の溶存酸素量増加、ヘドロ等の浮上
による汚濁水処理、貯水槽のカルキ類の除去、オゾン混
合による殺菌、滅菌、脱臭、洗浄、発酵食品類の発酵及
び培養の促進、各種薬品と各種ガスの高密度接触による
溶解及び中和、気液反応装置等における気液反応の促進
に用いられる。気体としては、汚水処理槽等の場合には
空気、プール等の水の殺菌の場合にはオゾン、化学反応
の場合は反応性ガス（Ｏ₂、ＨＣＮ、ＨＣｌ、ＳＯ₂、Ｎ
Ｏ₂等）等が用いられる。

【０００７】器体は略回転対称に形成された中空部を有
し、円錐状、円錐の底面どうしを連通させた形状、球
状、半球状のもの等が用いられる。円錐状又は円錐の底
面どうしを連通させた形状の中空部を用いた場合、中空
部が気液混合液等が供給される気液導入孔側から気液噴
出孔に向かって収束する形状を有しているので、この水
流が器体内から器体外に出た時、旋回する流体に急激な
剪断力が働き、器体内から器体外へ旋回噴出される液体
と外部から器体中心部の減圧部に侵入しようとする外液
との衝突面に集まった気体は中心部が減圧（負圧）のた
め膨張したまま、圧縮剪断され、溶解したり若しくは極
微細気泡となって吐出される。更に、粘度が高い流体で
も十分に攪拌させることができる。また、砲弾状、円錐
台状、半球状、後壁を膨出させた形状（例えば、球状）
等が用いられる。後壁を膨出させた形状を用いた場合
は、気液導入孔から器体内に流入した液体の一部は、後
壁側に移動してから反転し、気体軸の周囲を旋回しなが
ら気液噴出孔側へ移動するので、直進性を持った噴出流
にすることができる。また、後壁を前記膨出させた場合
とは逆に中空部内に凹んだ形状に形成させることもでき
る。これによって、気液導入孔から中空部の後壁部分に
衝突する水流を反対方向の気液噴出孔側に向けてより効
果的に吐出させることができ、水流の制御性や安定性に
優れる。

【０００８】気液導入管の一端部が接続される器体の気
液導入孔は、器体の周壁に穿設されて配置され、しかも
その周壁の接線方向に気液混合流体や液体が導入される
ように配置されている。気液導入管の他端部に水中ポン
プ部の水流吐出部を接続して加圧水を流すことにより、
器体内に旋回流を発生させることができる。なお、器体
に気液導入管を介して流入させる液体の流速や気液導入
管の径、器体の容積等は、必要とする旋回流の流速、発
生させる微細気泡の量や気泡径等の形態によって適宜選
択される。

【０００９】気液噴出孔は、中空部の回転対称軸の方向
に開口して配置されている。気液噴出孔は、後部側から
前部側に向かって収束する器体が狭まった絞り部分であ
り、器体の大きさや器体に供給される液体の流量、圧力
等によっても変動するが、その最小径ｄは中空部の最大
内径Ｄに対して１／５０〜１／３倍、好ましくは１／３
０〜１／５倍程度に形成することが好ましい。これは気
液噴出孔の最小径ｄが器体の最大内径Ｄの１／３０倍よ
り小さくするにつれ、必要な液体の吐出流量を確保する
のが困難となる傾向が表われ、逆に１／５倍を越えるに
つれ、液体の旋回流を器体内に形成させることができず
噴出水流の中心部における吸引力が不足する傾向が現わ
れるからであり、これらの傾向は１／５０倍より小さく
なるか、又は１／３倍を越えるとさらに顕著になるので
好ましくない。

【００１０】なお、気液噴出孔の周縁を若干厚くしてそ
の噴出方向に拡径した傾斜部を形成し、その傾斜角度θ
を所定範囲に設定してもよく、これによって噴出される
水流の流れ方向に制御性を付与することができる。傾斜
角度θを大きく拡径した噴出孔の場合、噴出孔の縁に沿
って噴出旋回する噴出旋回流の回転が遅くなり、前方に
吐出される吐出力が弱く、器体内に広く吸引され圧力が
周囲より低い負圧液に負けて逆方向へ噴出され、噴出孔
前方側での微細気泡の発生を促すことができる。逆に小
さく拡径した噴出孔の場合、同じように噴出孔の縁に沿
って噴出旋回流が回転するがあまり拡径していないの
で、回転が速いため前方への吐出力が強く、負圧液に勝
って前方へ噴出される。また、気体を混入しなくても微
細気泡を発生させることもできる。以上のことから傾斜
部の角度θは、用いる器体の大きさや供給する水の流量
や圧力、長さによっても変動するが、５０〜１５０度、
好ましくは７３〜１２０度の範囲とすることが望まし
い。また、傾斜部における角度や噴出方向の長さを、供
給する水の水質や圧力、流量、温度等に応じて、それぞ
れ組み合わせて調整することで、水流に拡散させる微細
気泡の大きさや気泡の集合形態等を微妙に変化させるこ
ともできる。器体を回転対称に形成しその回転対称軸の
両側に気液噴出孔を配置した場合には、それぞれの傾斜
部における傾斜角度を異ならせることにより、微細気泡
水流発生器から全体的に噴出される水流に特定の方向性
を付与することができ、水流の制御性に優れている。

【００１１】水中ポンプ部のインペラや羽根車等を回転
させる駆動源としては電動モータの他に、往復運動する
ピストンシリンダにより液体を圧送するマグネットモー
タを用いたものや、水上に配置されたコンプレッサや加
圧器から供給される圧力水や加圧空気を用いてインペラ
を回転させるタイプのものも適用することができる。

【００１２】請求項２に記載の気曝装置は、請求項１に
記載の発明において、前記水中ポンプ部が直列に配管を
介して複数連結され、基端側の水中ポンプ部の水流吸込
部に気液混合水が供給され、末端側の水中ポンプ部の水
流吐出部が前記微細気泡水流発生器の前記気液導入管に
接続されて構成されている。この構成によって、請求項
１の作用の他、以下の作用が得られる。 （１）水中ポンプ部が直列に配管を介して複数連結され
ているので、水圧が高くなるダム底等でも微細気泡を含
む水流を多量に余裕をもって供給することができ、ダム
底等に溜まった堆積物の処理を効率的に行うことができ
る。 （２）中間に配置される水中ポンプ部の水流吐出部を分
岐させて、ここに微細気泡水流発生器を設けてもよく、
これによって、例えば上層、中層、下層に亘って微細気
泡水流発生器のネットワークを形成して、広範囲におけ
る水処理を同時に行うこともできる。

【００１３】請求項３に記載の気曝装置は、請求項１又
は２に記載の発明において、前記水中ポンプ部が、羽根
車状に形成されたインペラと、前記インペラを内蔵した
吸込室と、前記吸込室に開口した水流吐出部と、前記イ
ンペラの回転軸部に対向して開口した水流吸込部と、前
記インペラを回転させるモータが内蔵されたモータ室と
を有して構成されている。この構成によって、請求項１
又は２の作用の他、以下の作用が得られる。 （１）羽根車状に形成されたインペラを吸込室で回転さ
せることにより、インペラの回転軸部に対向して開口し
た水流吸込部から周囲の液体を吸引して吸込室内に取り
込むと共に、吸込室の周壁の接線方向に接続された水流
吐出管部から水流を吐出させることができる。 （２）インペラを駆動させるモータを備えたモータ室と
インペラを備えた吸込室とが一体に形成されているの
で、全体をコンパクトにして携帯性に優れ、また、浄水
場や沈殿槽等に容易に適用することができる。 （３）水流吐出部が吸込室の周壁の接線方向に開口して
設けた場合は、インペラの運動により周壁に沿って回転
する水流を効果的に取り出すことができ、エネルギー効
率に優れている。

【００１４】請求項４に記載の気曝装置は、請求項１乃
至３のいずれか１項に記載の発明において、吸引される
水流を右回り又は左回りに規制する渦流案内装置が前記
水中ポンプ部の前記水流吸込部の吸込口に配置され、前
記渦流案内装置が前記吸込口の周囲に旋回羽根状に複数
固定配置された渦流案内板を有して構成されている。こ
の構成によって、請求項１乃至３の内いずれか１項の作
用の他、以下の作用が得られる。 （１）水流吸込部の開口の周囲に水流の方向を規制する
渦流案内板が配置されているので、これによって、水流
吸込部内に所定の渦流に伴う遠心力を付与して、その中
心部に気体が集って形成される負圧回転空洞軸を効率的
に発生させることができる。 （２）水流の動きを安定化でき、常時変動の少ない状態
で気体も自吸でき微細気泡を発生させることができる。 ここで渦流案内板は、水流吸込部の開口の中心点を中心
とする円周状に等間隔に所定の角度（その板面が円周状
の接線とのなす角度）を有して旋回羽根状に複数立設し
て固定配置される板部材である。渦流案内板に発生する
渦流の渦巻き方向は、使用時の条件に応じて、右巻きと
したり左巻きとしたりして設定することができる。

【００１５】請求項５に記載の気曝装置は、請求項１乃
至４の内いずれか１項に記載の発明において、前記水中
ポンプ部の周囲の水を吸引する前記渦流案内装置の上部
中心部に接続された気体導入管又は通気管を備えて構成
される。この構成によって、請求項１乃至４の内いずれ
か１項の作用の他、以下の作用が得られる。 （１）水中ポンプ部周囲の水を吸引する水流吸込部の中
心部に発生している負圧回転空洞軸の中心部にその基端
開口部が接続された気体導入管を備えているので、上部
の気体量安定器内の気体と負圧回転空洞軸との距離に比
例して、上部の気体を吸引し、吸込口より水を吸込むイ
ンペラ等のエジェクタ効果を有効に用いて特別に動力を
用いることなく気体導入管から気体を吸込室に取り込む
ことができる。

【００１６】請求項６に記載の気曝装置は、請求項１乃
至５の内いずれか１項に記載の発明において、前記微細
気泡発生器が、気体を水に混合して気液混合水を生成す
る気液混合部と、前記水中ポンプ部の前記水流吸込部に
その吐水口側が接続され取水口側が前記気液混合部に接
続される気液供給管とを有して構成されている。この構
成によって、請求項１乃至５の内いずれか１項の作用の
他、以下の作用が得られる。 （１）陸上や水中に配置された気液混合部から気液混合
水が水中ポンプ部の水流吸込部に供給されるので、微細
気泡水流発生器から噴出される気液混合水中の気液比や
流量が制御された微細な気泡を発生させて水質浄化や酸
素富化等の水処理を行うことができる。 （２）特に陸上に気液混合部を配置した場合には、気液
混合水中の気液比や流量等の制御をより確実にしかも容
易に行うことができ、操作性や制御性に優れている。 （３）気液混合部を地上に配置した場合、取り扱いやメ
ンテナンス性に優れている。

【００１７】ここで気液混合部としては、水を吸込む吸
込管に分岐して設けられた気体導入管を有するポンプ等
が適用できる。このようなポンプとしては遠心ポンプ、
軸流ポンプ、斜流ポンプ等のターボポンプや、往復ポン
プ、ベーンポンプ、歯車ポンプ等の容積形ポンプが適用
できる。また、円板の外周に取り付けられ多くの溝を設
けたインペラを高速で回転させ外側のケーシングとイン
ペラ外周部との間にはさまれた液体をインペラの回転に
より円周上を流して吸込口から吐出口へ移動させる形式
の渦巻ポンプや、高圧水を小さなノズルの穴から高速で
噴出させノズル出口の圧力が下がって真空状態となるの
を利用して下方の管から水を吸い上げる形式のジェット
ポンプ、水中に挿入した揚水管の下端へ圧縮空気を吹き
込み気泡の上昇により水といっしょに上方へ移動させる
気泡ポンプ等の特殊ポンプも適用することができる。

【００１８】請求項７に記載の気曝装置は、請求項１乃
至６の内いずれか１項に記載の発明において、所定量の
水を保持する密閉式の容器と、前記容器の底部に接続さ
れた気体供給管と、前記容器内上部の水面上に接続され
た気体導入管とを備えた気体量安定器を有すると共に、
前記気体量安定器を介して前記水中ポンプ部の前記水流
吸込部又は吸込口に気体が供給されるように構成されて
いる。この構成によって、請求項１乃至６の内いずれか
１項の作用の他、以下の作用が得られる。 （１）気体供給管から気体を密閉式の容器内に吸引させ
ると、吸い込まれた気体は密閉式の容器内の水中を気泡
となって上昇し密閉式の容器の上部に流入する。この流
入した気体は、上部の気体導入管から連続的に水中ポン
プ部の水流吸込部から吸入される。このとき、密閉式の
容器内に保持された水による水圧で所定の抵抗が付与さ
れるので、安定した状態で気体を水中ポンプ部に供給で
きる。 （２）密閉式の容器の少なくとも一部を透明又は半透明
に形成して陸上に設置した場合には、容器部内を浮上す
る気泡を目視することができ、微細気泡水流発生器の気
体の吸入量を確認することができると共に液面下での微
細気泡を直接見なくても微細気泡の発生（量）を予測す
ることができる。 （３）容器部に貯留させる液体の液面高さにより負荷を
調整できる。即ち、液面高さを高くすると気体流出部か
ら吸引される気体（気泡）の量が減少し、液体の液面の
高さを低くすると負荷が小さくなって、気体流出部から
吸引される気体（気泡）の量が増加する。よって、容器
内に貯留させる液体の量を調節することにより、所望の
気体量を気体流出部から吸引させることができる。 （４）気体量安定器の内部が外部と連通されているの
で、微細気泡水流発生器へ供給する気液体積比を常に一
定にすることができ、所期の微細気泡発生量を得ること
ができる。

【００１９】ここで、密閉式の容器としては、気体供給
管及び気体導入管の接続部分以外は気密に形成されてい
るものが用いられる。これにより、気体導入管の端部に
吸引力を与えることで気体供給管から気体を取り入れる
ことができる。密閉式の容器内に貯留されている水等の
液体は、気体導入管や気体供給管から注入させても良い
が、密閉式の容器の天板に脱着自在の蓋を有した注入孔
を穿設し該注入孔から液体を注入するようにしても良
い。密閉式の容器として全体を透明に形成した場合は、
密閉式の容器内を浮上する気泡を目視することが容易で
あるので好ましい。一方、密閉式の容器の一部を透明又
は半透明にする場合は、密閉式の容器の側壁の上下に伸
びる縦窓状、一定高さ毎に配設される小窓状等に形成さ
れる。密閉式の容器の側壁に、気体導入管から気体を吸
引する際の負荷に対応した液面の目盛りを形成した場合
は、該目盛りに応じて液体を貯留させることにより吸引
させる気体圧の調節が容易にできるので好ましい。密閉
式の容器の形状としては、円筒状、角筒状等が用いられ
る。密閉式の容器の材質としては、合成樹脂、ガラス等
が用いられる。密閉式の容器の容量や気体導入管や気体
供給管の径は、気体量安定器が配設される微細気泡水流
発生器の駆動部の能力や微細気泡水流発生器の設置場所
等に応じて、適宜決定される。気体供給管の形態として
は、気体の流出用又は流入用の管の一端を接続させるた
めの管状の突起部が密閉式の容器の周部に形設された孔
部、気体の流出用又は流入用の管の一端を螺合させるた
めの雌螺子が内壁面に着脱可能に設けられた孔部、開口
部に格子状や網状のフィルターが配設された孔部等が用
いられる。一部の側壁部を透明や半透明に形成した気体
量安定器を用いた場合、気体の吸入量が微量であって
も、密閉式の容器内における気泡の上昇により気体が吸
入されていることを確認することができ、また、気泡の
大きさ（容量）及び単位時間当りの気泡数から単位時間
当りの吸入量を予測することができる。

【００２０】請求項８に記載の気曝装置は、請求項７に
記載の発明において、前記気体量安定器が前記水中ポン
プ部に内蔵されて構成されている。この構成によって、
請求項７の作用の他、以下の作用が得られる。 （１）気体量安定器が水中ポンプ部に内蔵されているの
で、気体量安定器を水中ポンプ部とは別体に構成する場
合に比べて、全体をコンパクトに形成でき、取り扱い性
に優れている。 （２）複数の水中ポンプ部を水中にネットワーク状に配
置して用いる場合、それぞれの水中ポンプ部を安定して
操作できるので、制御性を高めて広範囲にわたる水層の
浄化処理等を適正かつ効果的に行うことができる。

【００２１】請求項９に記載の気曝装置は、請求項７又
は８に記載の発明において、前記気体量安定器がその内
部の天井部に前記気体供給管から供給される気体の湧出
部から上昇する気泡を受ける凹状又は円錐台状に形成さ
れた緩衝部を有して構成されている。この構成によっ
て、請求項７又は８の作用の他、以下の作用が得られ
る。 （１）気体量安定器が底部から上昇する気泡を一旦受け
るための緩衝部を天井部に有するので、外部から供給さ
れる気体の吸入流量の変動を抑制してさらに安定に気体
量安定器を作動させることができる。

【００２２】請求項１０に記載の気曝装置は、請求項７
乃至９の内いずれか１項に記載の発明において、前記水
中ポンプ部が、前記気体量安定器に気体を供給するコン
プレッサを内蔵して構成されている。この構成によっ
て、請求項７乃至９の内いずれか１項の作用の他、以下
の作用が得られる。 （１）水中ポンプ部がコンプレッサを内蔵しているの
で、地上にコンプレッサを配置する必要がなく、地上の
スペースが狭い場合でも気曝装置を設定できる。 （２）水中ポンプ部の取り扱いを容易にでき、利便性に
優れている。

【００２３】

【発明の実施の形態】（実施の形態１）本発明の実施の
形態１における気曝装置について、以下図面を参照しな
がら説明する。図１は実施の形態１における気曝装置の
要部模式図である。図１において、１０は実施の形態１
の気曝装置、１１は気液噴出孔１１ａに向かって収束し
たラグビーボール状の器体１１ｂと器体周壁の接線方向
に水流を供給する気液導入管１１ｃとを備えた微細気泡
水流発生器、１２は全体が水中に浸漬され気液導入管１
１ｃに水流を供給する水流吐出部１２ａと水が吸引され
る水流吸込部１２ｂと水流吸込部１２ｂの中央部に開設
された吸込口１２ｃと水流吸込部１２ｂの周囲に形設さ
れたストレーナ１２ｄとを備えた水中ポンプ部、１３は
水中ポンプ部１２が浸漬された水面より上の構造物や陸
上に配置され密閉式の容器１３ａ及び水流吸込部１２ｂ
にその開口端部が接続される気体導入管１３ｂ及び外部
から空気等の気体を取り込むための気体供給管１３ｃを
備えた気体量安定器である。図２（ａ）は微細気泡水流
発生器及び水中ポンプ部の要部正面断面図であり、図２
（ｂ）はその側面断面図であり、図２（ｃ）は水中ポン
プ部の要部平面断面図である。図２において、２０は羽
根車状に形成され回転軸部２０ａを介して回転するイン
ペラ、２１はインペラ２０を内蔵しその周壁の接線方向
に開口した水流吐出部１２ａ及びインペラ２０の回転軸
部に対向して開口した水流吸込部１２ｂとを有した吸込
室、２２はインペラ２０を回転させるモータ２２ａが内
蔵されたモータ室である。なお、モータ２２ａには図示
しない電源ケーブルが接続され、この電源ケーブルを介
して電力が供給されて駆動するようになっている。微細
気泡水流発生器１１は、回転対称に形成された器体１１
ｂを備えその回転対称軸の両側にそれぞれ開口した気液
噴出孔１１ａを有している。なお、気液噴出孔１１ａの
出口の周縁部に回転軸部に対して所定角度で傾斜した傾
斜部を設け、これによって、噴出する水流の方向や、水
流の噴出時に発生させる微細気泡の状態を制御すること
もできる。例えば、左右の気液噴出孔１１ａの出口にお
ける傾斜部の吐出方向に向かう開き角度をそれぞれ、６
０〜８０度、１００〜１２０度の範囲になるように異な
らせ、全体の水流が傾斜角度の少ない側の気液噴出孔１
１ａの噴出方向に流れるようにすることができ、これに
よって、ダム底等の沈殿物を効果的に浮上させたり、微
細気泡と効果的に接触させたりすることもできる。水中
ポンプ部１２の水流吸込部１２ｂはコーン状に形成さ
れ、水流吸込部１２ｂの入り口にその口径を狭めるため
の遮蔽板等を設けたり、コーン状の傾斜角度が異なるも
の等に交換したりすることによって吸い込み口径を変え
て、その吸入量を調整することもできる。水流吸込部１
２ｂの吸込口１２ｃの近傍に気体導入管１３ｂの開口部
が配置される。気体量安定器１３を複数台配置して、そ
れぞれの気体導入管１３ｂと気体供給管１３ｃとを互い
に直列に連結させた状態で使用してもよく、これによっ
てバルブ等による気体流量の調整操作を少なくして、さ
らに安定させた条件下で気体の供給を行うことができ
る。尚、バルブだけでもよい。なお、気体量安定器１３
は、その周壁の一部又は全部を透明にして内部の状態が
観察できるようにした場合、吸込まれる気体の量や、そ
の形態等を把握することができる。

【００２４】以上のように構成された実施の形態１の気
曝装置について以下その動作を説明する。まず、モータ
２２ａが駆動されることによって吸込室２１のインペラ
２０が回転して、その吸込口から水中ポンプ部１２の底
部側から水流が取り込まれる。このとき、水流吸込部１
２ｂのコーン状の壁部に接続された気体量安定器１３の
気体導入管１３ｂの開口部はエジェクタ効果で負圧とな
り、気体量安定器１３側から気体導入管１３ｂを介して
気体が吸引される。この気体が吸込室２１内で混合撹拌
され、その接線方向に開口した水流吐出部１２ａから気
液導入管１１ｃを経由して、微細気泡水流発生器１１に
供給される。微細気泡水流発生器１１に供給された気体
を含む気液混合水は器体１１ｂ内で旋回しながら器体１
１ｂ先端の気液噴出孔１１ａから微細気泡を含む水流と
なって噴出される。この微細気泡の作用によって、水底
に堆積した沈殿物を浮上させたり、酸素富化による活性
処理等を有効に行うことができる。なお、気体導入管１
３ｂ側が吸引されるので、外気等が気体供給管１３ｃか
ら気体量安定器１３の密閉式の容器１３ａ内に吸い込ま
れ、吸込み量を所定の吸い込み量に調節し、かつ安定化
させることができると共に、外部からその透明な窓部等
を介して気泡の浮上状態を観察して調整を行うことがで
きる。

【００２５】以上のように実施の形態１の気曝装置は、
構成されているので、以下のような作用が得られる。 （１）水中ポンプ部１２を介して気液導入管１１ｃから
器体１１ｂ内に気泡を含む水を流入させると、器体周壁
の接線方向から流入した水流は器体１１ｂの内壁に沿っ
て旋回する。この水流の旋回運動によって、その気泡と
水に内在した気泡核に水に溶存した気体が放出し、微細
気泡に成長し、負圧軸に集まり微細気泡水流発生器１１
の気液噴出孔１１ａから微細気泡となって吐出できる。 （２）気液混合水を多量かつ効率的に供給することがで
き、ダム底等に沈殿した堆積物に水流中の微細気泡を付
着させて浮上させると共に、水中の溶存酸素量を高め、
水質の浄化等を促進させることができる。 （３）水中ポンプ部１２を介して気液混合水が直接気液
導入管１１ｃに供給されるので、送り込む水等の液体の
輸送効率を高めて、より微細な気泡を多量に発生させ、
処理する水中の固体物質や溶存物質と十分に接触させる
ことができ、その反応効率等を高めることができる。 （４）気液噴出孔１１ａの外側の周縁部に傾斜部を設
け、この傾斜部の角度を所定角度に調整することで、気
泡を含む液体を所定方向に吐出させ、水流の吐出状態を
制御しながら河川やダム、浄水設備等で広範囲に亘って
大量の水処理を効率的に行うことができる。 （５）気曝装置１０を気液反応装置や汚水処理装置等の
タンク内に用いた場合、ポンプのＯＮ／ＯＦＦ時等に流
体が逆流しても、微細気泡水流発生器１１自体には気体
を取り込むための細孔等がないので、ここから反応物や
汚物等が取り込まれて目詰まりを起こすことがなく微細
気泡水流発生器１１のメンテナンス性に優れる。 （６）水中ポンプ部１２は水中に配置されるので、陸上
にポンプを配置するための場所を必要とせず使用性に優
れている。 （７）水流を取り込む水流吸込部１２ｂと微細気泡水流
発生器１１の気液噴出孔１１ａとの位置を近接させて配
置できるので、装置稼動に伴う水温変化を抑制すること
ができ微細気泡水流発生器１１周囲の水流の安定性や定
着性に優れる。 （８）水中ポンプ部１２の吸込口から直接周囲の水を取
り込めるので、このための配管を必要とせず、部品点数
が少なく生産性に優れる。 （９）羽根車状に形成されたインペラ２０を吸込室２１
内で回転させることにより、インペラ２０の回転軸部２
０ａに対向して開口した水流吸込部１２ｂから周囲の液
体を吸引して吸込室２１内に取り込むと共に、吸込室２
１の周壁の接線方向に接続された水流吐出部１２ａから
水流を吐出させることができる。 （１０）インペラ２０を駆動させるモータ２２ａを備え
たモータ室２２とインペラ２０を備えた吸込室２１とが
一体に形成されているので、全体をコンパクトにして携
帯性に優れ、また、浄水場や沈殿槽等に容易に適用する
ことができる。 （１１）水中ポンプ部１２周囲の水を吸引する水流吸込
部１２ｂの近傍にその基端開口部が接続された気体導入
管１３ｂを備えているので、エジェクタ効果を有効に用
いて特別に動力を用いることなく気体導入管１３ｂから
気体を吸込室２１に取り込むことができる。 （１２）気体導入管１３ｂの基端開口部を平坦に形成す
ることなく、下流側の一部に段部を形成させることによ
り、さらにエジェクタ効果を高めることもでき、多量の
気体を吸引して効率的に浄化処理等を行うことができ
る。 （１３）気体供給管１３ｃから気体を密閉式の容器１３
ａ内に吸引させるので、安定した状態で気体を水中ポン
プ部１２に供給することができる。 （１４）密閉式の容器１３ａの少なくとも一部を透明又
は半透明に形成した場合には、容器部内を浮上する気泡
を目視でき、微細気泡水流発生器１１の気体の吸入量を
確認することができると共に、液面下での微細気泡を直
接見なくても微細気泡の発生（量）を予測することがで
きる。 （１５）密閉式の容器１３ａに貯留させる液体の液面高
さにより負荷を調整できる。即ち、液面高さを高くする
と気体供給管１３ｃから吸引される気体（気泡）の量が
減少し、液体の液面の高さを低くすると負荷が小さくな
って、気体供給管１３ｃから吸引される気体（気泡）の
量が増加する。こうして、密閉式の容器１３ａ内に貯留
させる液体の量を調節することで所望の気体量を気体供
給管１３ｃから吸引させることができる。 （１６）微細気泡水流発生器１１の器体１１ｂは、中空
部が略回転対称に形成され、器体１１ｂにはその回転対
称軸の両側に気液噴出孔１１ａが穿設されているので、
その両側から広範囲に微細気泡を含む水流を効果的に噴
出させることができる。

【００２６】（実施の形態２）実施の形態２の気曝装置
について、以下図面を参照しながら説明する。図３は本
発明の実施の形態２における気曝装置の要部側面断面図
である。図３において、３０は実施の形態２の気曝装
置、３１は微細気泡水流発生器１１に水流を供給する水
中ポンプ部、３２は水中ポンプ部３１に内蔵された気体
量安定器、３２ａは気体量安定器３２に取り入れられた
気体を受け止めるための緩衝室、３２ｂは緩衝室３２ａ
の下部に周囲の水で充たされた水封室、３２ｃは水封室
３２ｂと外部とを連通するための連通孔、３３は水中ポ
ンプ部３１に内蔵され吸気管３３ａから取り入れた空気
を気体量安定器３２に供給するためのコンプレッサであ
る。コンプレッサ３３のコンプレッサ羽根３３ｄは回転
軸部２０ａをインペラ２０と共有している。なお、実施
の形態１と同様の機能を有するものについては同一の符
号を付してその説明を省略する。気体量安定器３２は実
施の形態１の気体量安定器１３と同様に密閉式の容器１
３ａと気体導入管１３ｂ、気体供給管１３ｃとを有する
と共に、前記気体供給管１３ｃに連設された緩衝室３２
ａの気体室３２ｇを備えている。緩衝室３２ａはその下
部にコンプレッサ３３から供給される気体の供給管３３
ｂを備え、内部の天井部に供給管３３ｂから供給される
気体の噴気部３３ｃから上昇する気泡を受けるための凹
状又は円錐台状に形成された緩衝部３２ｄを有してい
る。その緩衝部３２ｄの基部には仕切部３２ｅを有し、
仕切部３２ｅにはS水封室３２ｂを溢れ出た気体を逃が
すための気体供給孔３２ｆが備えられている。緩衝部３
２ｄの気体供給孔３２ｆから溢れでた気体が緩衝室３２
ａの上部の気体室３２ｇに溜まるようになっている。緩
衝部３２ｄの基部側における緩衝室３２ａの壁部には外
部に連通した連通孔３２ｃが必要に応じて設けられ、こ
れによって、緩衝室３２ａ内に溜まる過剰気体を逃がす
ことができ、緩衝室３２ａ内の圧力をその設置位置の水
深に相当した所定値に維持させることができる。緩衝室
３２ａの気体室３２ｇには密閉式の容器１３ａの気体供
給管１３ｃが接続されていて、この溜まった気体が気体
供給管１３ｃを介して密閉式の容器１３ａに供給され
る。

【００２７】以上のように構成された実施の形態２の気
曝装置について、以下その動作を説明する。まず、モー
タ２２ａが駆動されることによって吸込室２１のインペ
ラ２０が回転して、その吸込口１２ｃから水中ポンプ部
３１の底部側から水流が取り込まれる。このとき、水流
吸込部１２ｂのコーン状の壁部に接続された気体量安定
器３２の気体導入管１３ｂの入口側はエジェクタ効果で
負圧となり、気体量安定器３２側から気体導入管１３ｂ
を介して気体が水流吸入部１２ｂに吸引される。このと
き、気体量安定器３２には吸気管３３ａからコンプレッ
サ３３を介して加圧された空気が供給管３３ｂから供給
されるが、端部の噴気部３３ｃの上部に緩衝部３２ｄを
有するので、過剰に空気等が送り込まれても密閉式の容
器１３ａに供給される空気量の変動を抑制して安定的な
空気供給を行うことができる。一方、微細気泡水流発生
器１１に吸込室２１から供給された気体を含む気液混合
水は器体１１ｂ内で旋回しながら器体１１ｂ先端の気液
噴出孔１１ａから微細気泡を含む水流となって噴出され
る。

【００２８】以上の実施の形態２の気曝装置によれば、
実施の形態１の作用に加えて、以下のような作用が得ら
れる。 （１）気体量安定器３２が水中ポンプ部３１に内蔵乃至
は一体に並設されているので、気体量安定器を水中ポン
プ部とは別体に構成する場合に比べて、全体をコンパク
トに形成できる、取り扱い性に優れている。 （２）気体量安定器３２が底部から上昇する気泡を一旦
受けるための緩衝部３２ｄを有するので、外部から供給
される気体の吸入流量の変動を抑制してさらに安定に気
体量安定器３２を作動させることができる。 （３）水中ポンプ部３１がコンプレッサ３３を内蔵して
いるので、１機のモータでポンプとコンプレッサを駆動
できコンパクト化を図ることができるとともに、地上に
コンプレッサを配置する必要がなく、地上のスペースが
狭い場合でも気曝装置を設定できる。 （４）水と気体の割合が水深を変えても同じ割合で気体
量安定器３２を介して安定して供給でき、微細気泡を発
生できる。例えば、１０ｍの水深で水の単位体積当たり
毎分３００ｃｃの気体を混入できるように調整すれば３
０ｍの水深でも３００ｃｃの気体を混入できる。 （５）緩衝室３２ａの壁部には外部に連通した連通孔３
２ｃが設けられているので、緩衝室３２ａ内に溜まる過
剰気体を逃がすことができ、緩衝室３２ａ内の圧力をそ
の設置位置の水深に相当した所定値に維持させることが
でき、圧力変動を緩和して安定的に気体を微細気泡水流
発生器１１に供給できる。 （６）コンプレッサ３３と吸気管３３ａを有しているの
で、水深の深いところでも高酸素含有の流体を供給でき
る。

【００２９】（実施の形態３）実施の形態３の気曝装置
について、以下図面を参照しながら説明する。図４は本
発明の実施の形態３における気曝装置の要部模式図であ
る。図４において、４０は実施の形態３の気曝装置、４
１は水深の深い場所に配置された第１の水中ポンプ部、
４２は第１の水中ポンプ部４１に気液混合水を供給する
ための第２の水中ポンプ部、４３は気液混合部の一例で
ある地上に設置されたポンプ部、４４は水面直下からス
トレーナ４４ａを介して水を取り入れてポンプ部４３に
供給するための吸込管、４５は吸込管４４に分岐して設
けられた空気などを取り込むための気体量安定器１３の
気体導入管である。なお、実施の形態１と同様の機能を
有するものについては同一の符号を付してその説明を省
略する。吸込管４４の先部に取り付けられたストレーナ
４４ａはダムなどの所定水深位置に配置され、ここから
採取される水に酸素や空気等のガスを含有させて水底の
貧酸素溶存量の死水の活性化などの水処理を行うことが
できる。気体量安定器１３を介して気体が供給される気
体導入管４５は、その供給口がポンプ部４３に連結され
た吸込管４４に接続され、気体が吸引されるようになっ
ている。第１及び第２の水中ポンプ部４１、４２は実施
の形態１の水中ポンプ部１２とほぼ同様の構造を有して
いるが、その水流吸込部の吸込口が閉ざされポンプ部４
３から供給される気液混合水が供給されている。第１及
び第２の水中ポンプ部４１、４２は配管（気液供給管）
４１ａを介して連結され、地上のポンプ部４３に連結さ
れた配管（気液供給管）４２ａを介して気液混合水が供
給され、第１の水中ポンプ部４１の水流吐出部１２ａか
ら微細気泡水流発生器１１に気液混合水が送り込まれ
て、気液噴出孔１１ａから水中に多量の微細気泡を含む
水流を噴出させるようになっている。なお、水中ポンプ
部は、多数のものを互いに連結させてネットワーク状等
に配置して、ダム底等の広い範囲をカバーできるように
してもよく、これによって、複数のモータを駆動させる
ことで、気液混合水を噴出させるのに必要な圧力を維持
させ、水圧が高くなる深部でも、浄化処理等を行うこと
ができる。

【００３０】実施の形態３の気曝装置によれば、実施の
形態１の作用に加えて、以下のような作用が得られる。 （１）第１及び第２の水中ポンプ部４１、４２が直列に
配管（気液供給管）４１ａ、４２ａを介して複数連結さ
れているので、水圧が高くなるダム底等でも微細気泡を
含む水流を多量に余裕をもって供給することができ、ダ
ム底等に溜まった堆積物の処理を効率的に行うことがで
きる。 （２）中間に配置される水中ポンプ部の水流吐出部を分
岐させて、ここに微細気泡水流発生器を設けて、微細気
泡水流発生器１１のネットワークを形成させ、広範囲に
わたる酸素富化や活性化などの水処理を同時に行うこと
もできる。 （３）水面上に配置されたポンプ部４３から気液混合水
が第１及び第２の水中ポンプ部４１、４２の水流吸込部
に供給されるので、微細気泡水流発生器１１から噴出さ
せる気液混合水中の気液比や、流量等の制御を地上にお
いて、より確実にしかも容易に行うことができ、操作性
と制御性に優れている。 （４）ポンプ部４３が地上に置かれるので、取り扱いや
メンテナンス性に優れている。

【００３１】（実施の形態４）実施の形態４の気曝装置
について、以下図面を参照しながら説明する。図５は本
発明の実施の形態４における気曝装置の要部模式図であ
り、図６（ａ）は渦流案内装置の要部斜視図であり、図
６（ｂ）はその要部側面図である。図５において、５０
は実施の形態４の気曝装置、５１は微細気泡水流発生器
１１に水流を供給する水中ポンプ部、５２は水中ポンプ
部５１に内蔵され取り入れられた気体を緩衝目的に貯留
する気体量安定器、５２ａは気体量安定器５２の上部壁
に上下動自在に支持部材５２ｂで固定された空気抜き
管、５２ｃは気体室、５２ｄは水封室、５２ｅは水封室
５２ｄに開口され気体量安定器５２の内外の圧力を均一
にする圧力調整孔、５３は水中ポンプ部５１に内蔵され
吸気管５３ａから空気を取り入れて気体量安定器５２に
気体導入管１３ｂを介して空気を供給するためのコンプ
レッサ、５４はモータ２２ａで回転駆動されるインペラ
２０を備えた吸込室２１の吸込口１２ｃに連設して、吸
込まれる水流を右回り又は左回りに規制する渦流案内板
５４ａを有した渦流案内装置である。また、気体量安定
器５２内上部の所定位置には上部に溜まった空気を排出
するための空気抜き管５２ａの先端が配置されており、
必要に応じて気体量安定器５２の天井部の支持部材５２
ｂで支持された空気抜き管５２ａの支持位置を上下動さ
せてその下端の位置を調節できるようになっている。水
中ポンプ部５１におけるコンプレッサ５３を、水中ポン
プ部５１とは別体として地上に配置することもできる。
図６（ａ）、（ｂ）において、渦流案内装置５４は、略
円盤状に形成されている。５４ａは周壁５４ｂの外側に
接線方向に立設された２以上（図６（ａ）では３枚）の
渦流案内板、５４ｃは渦流案内板５４ａの基部の周壁に
開口された取水開口部、５４ｄは底板５４ｅの中心部に
開口され水中ポンプ部５１の吸込室２１の天板の吸込口
１２ｃと接続される渦流供給口、５４ｆは渦流案内装置
５４の天板、５４ｇは天板５４ｆの中央に立設固定され
た通気管、通気管５４ｇの上部開口端は気体量安定器の
上部気体室５２ｃに配置されている。５４ｈはインペラ
２０の回転に同期して渦流案内装置５４の中心部に発生
する減圧状態（負圧状態）の負圧回転空洞軸であり、回
転空洞軸５４ｈの負圧により気体量安定器５２の気体室
５２ｃの空気が吸い込まれる。渦流案内板５４ａは右回
り若しくは左回りに接線方向に等間隔で配置されて、渦
流案内装置５４内に形成される渦流の方向を規制してい
る。渦流案内板５４ａが接線方向に形成されているの
で、インペラの回転に合わせて渦流を形成し、通気管５
４ｇからの気体の導入をスムーズにしている。

【００３２】実施の形態４の気曝装置によれば、実施の
形態２の作用に加えて、以下のような作用が得られる。 （１）吸込室２１の水流吸込部の開口の周囲に水流の方
向を規制する渦流案内板５４ａが配置されているので、
これによって、水流内に所定の渦流に伴う遠心力を付与
することができる。 （２）中心部分が負圧になり渦流案内装置５４内に負圧
回転空洞軸を形成させることで気体量安定器５２から気
体を吸引させることができる。また、空気抜き管５２ａ
の上下位置を調整できるので、天井部側に溜められる気
体容積を自在に変えることもできる。これによって、気
体と負圧回転空洞軸とを近接させて気体の吸い込み量を
増やしたり、逆に気体と負圧回転空洞軸との距離を長く
して気体の吸い込み量を減らしたりすることができる。 （３）貯留できる気体の容積を調整し、気体自吸量（イ
ンペラの）を安定状態に保持させ、常時変動の少ない微
細気泡を発生させることもできる。 （４）気体量安定器５２が水中ポンプ部５１にコンパク
トに内蔵され、しかもコンプレッサ５３を介して下部か
ら供給される空気の気泡を受けるための水封室５２ｄを
有し、天井部に溜まった空気を通気管５２ｇの開口端か
ら所定負圧で吸引することができるので、水深が変動し
ても気液体積比は変わらないので気曝装置５０をより安
定に駆動させることができる。 （５）水封室５２ｄを有するので、気体を過剰に吸込室
２１に供給するのを防ぎ所定の微細気泡と気泡量を発生
させることができる。尚、水深等で水封室５２ｄでの気
泡が大きくなったり小さくなったりする時は、気体導入
管１３ｂの出口に緩衝部３２ｄを設けたり他のバッファ
ー（網体等）を設けてもよい。

【００３３】実施の形態１〜４の気曝装置に適用される
微細気泡水流発生器にについて図面を参照しながら説明
する。図７は微細気泡水流発生器の要部斜視図である。
図７において、１００は半球部とその半球部の後部に連
設された円筒部とを有する微細気泡水流発生器、１００
ａは中空部が半球状に形成された半球部、１００ａ'は
有底の円筒部、１００ｂは円筒部１００ａ'に接線方向
に配設固定された気液導入管、１００ｃは円筒部１００
ａ'に接線方向に開口された気液導入管１００ｂの気液
導入孔、１００ｄは半球部１００ａの頂部に穿設された
気液噴出孔である。以上のように構成された微細気泡水
流発生器を、実施の形態１〜４に用いることにより、噴
出される気液を一方向に噴射でき、しかもコンパクトに
構成できるという作用を有する。

【００３４】他の微細気泡水流発生器にについて図面を
参照しながら説明する。図８は微細気泡水流発生器の要
部側面断面図である。図８において、１１０は他の微細
気泡水流発生器、１１１は略回転対称に形成された中空
部を有する器体、１１２は器体１１１の周壁部に接線方
向に開口された気液導入孔、１１３は気液導入孔１１２
に接続される気液導入管、１１４、１１５は器体１１１
の回転対称軸の左右両側にそれぞれ開口した気液噴出
孔、１１６は気液噴出孔１１４、１１５の流体噴出方向
に拡径して器体１１１の端部側の肉厚を厚くして形成さ
れた傾斜部である。微細気泡水流発生器１１０は、器体
１１１の左右に開口して形成された気液噴出孔１１４、
１１５の傾斜部１１６の角度θ2、θ1を互いに異ならせ
ている点で実施の形態１〜４の微細気泡水流発生器と相
違している。ここでは、傾斜部の角度θ1を４０〜７５
度の範囲として、角度θ2を１００〜１６０度の範囲と
している。これによって、広角度側の気液噴出孔１１４
では、負圧液（圧力が周囲より低くなる領域）が広く形
成され、又、器体内からの噴出抵抗も接線上に噴出され
るので小さい。又、噴出旋回回数も少ないため、前方吐
出力が弱く、後方に噴出される。狭角度側の気液噴出孔
１１５では、負圧液が狭く形成され、又、器体内から接
線上に噴出する液を一旦、噴出壁となる傾斜部１１６に
当てて、前方に噴出させ、噴出旋回数を多くすることで
前方吐出力を強くして、噴出抵抗は大きいが、前方に強
く噴出できる。

【００３５】微細気泡水流発生器１１０は以上のように
構成されているので、実施の形態１〜４の作用の他、以
下の作用が得られる。 （１）気液噴出孔１１４、１１５の内周壁に噴出側に向
かって所定角度で拡径する傾斜部１１６を有しているの
で、微細気泡を含む水流が拡散する範囲を所定角度内に
限定して水流を噴出させることができる。 （２）傾斜部１１６における角度や噴出方向の長さを、
供給する水の水質や圧力、流量、温度等に応じて、それ
ぞれ調整することで、水流に拡散させる微細気泡の大き
さや気泡の集合形態等を微妙に変化させることもでき
る。 （３）回転対称軸の両側に気液噴出孔１１４、１１５を
配置しているので、それぞれの傾斜部１１６における傾
斜角度を異ならせることにより、微細気泡水流発生器１
１０から全体的に噴出される水流に特定の方向性を付与
することができ、化学反応槽や浄化槽等における制御性
に優れている。 （４）気液噴出孔１１４、１１５のそれぞれの傾斜部１
１６の角度を左右とも同じである広角度にしたり、狭角
度にしたりすることもでき、所望の水流を作り出すこと
ができる。

【００３６】他の微細気泡水流発生器にについて図面を
参照しながら説明する。図９は微細気泡水流発生器の斜
視図であり、図１０は微細気泡水流発生器の流体の状態
を示す要部断面状態図である。図９および図１０におい
て、１２０は微細気泡水流発生器の外周面に立設された
キャップ支持部、１２１はキャップ部、１２１ａは隆起
部、１２１ｂは延設部、１２２は水槽内に配置される微
細気泡水流発生器、１２３は中間部から両端部に向かっ
て収束する卵形状の中空部を有する器体、１２４は器体
１２３の中間部に接線方向に配設固定された気液導入
管、１２５は器体１２３の中間部に接線方向に開口され
た気液導入管１２４の気液導入孔、１２６は器体１２３
の両端部に穿設された気液噴出孔、１２６ａは隆起部１
２１ａの曲面と気液噴出孔１２６の縁部との間隙であ
る。尚、微細気泡水流発生器１２２が実施の形態５、６
の微細気泡水流発生器と異なる点は器体１２３の中空部
が卵形状に形成され、器体１２３の両端部の気液噴出孔
１２６にキャップ部１２１が付いている点にある。以上
のように構成された微細気泡水流発生器について、以下
図面を参照しながらその動作を説明する。

【００３７】Ｗは微細気泡水流発生器１２２内を旋回す
る気液混合流体の気体に働く向心力により形成される負
圧軸である。気液導入孔１２５から（接線方向から）器
体１２３内に高圧の気液混合流体を流入させると、この
気液混合流体は、器体１２３の内壁面に沿って旋回し激
しく気液混合されながら、器体１２３の両端部に穿設さ
れた気液噴出孔１２６側へ各々移動していく。この際、
液体と気体との比重の差によって、液体には遠心力が働
き、気体には向心力が働き、負圧軸Ｗが形成される。負
圧軸Ｗにより両端のキャップ部１２１の隆起部１２１ａ
を器体１２３内に吸引しようとする力が働き、また、キ
ャップ部１２１の延設部１２１ｂは可撓性材料で形成さ
れているので、隆起部１２１ａが気液噴出孔１２６を覆
うように移動し間隙１２６ａが狭まる。一方、器体１２
３内の気液混合流体は、器体１２３の内壁面に沿って旋
回し気液噴出孔１２６に近づくにつれて、旋回速度が速
くなり、気液噴出孔１２６付近で旋回速度は最大とな
り、キャップ部１２１の隆起部１２１ａと押し合う状態
になる。よって、負圧軸Ｗに集まった気体は、隆起部１
２１ａの気液噴出孔１２６側の曲面と旋回しながら噴出
する気液混合流体との間を圧縮・剪断されながら通過
し、多量の微細気泡として器体１２３の両端に穿設され
た気液噴出孔１２６から液相中へ噴出される。微細気泡
水流発生器によれば、実施の形態の１〜４の作用に加
え、以下のような作用が得られる。 （１）微細気泡水流発生器１２２の器体１２３には、気
液導入孔１２５を中心として器体１２３の両側に気液噴
出孔１２６が穿設されているので、多量の微細気泡を微
細気泡水流発生器１２２の両側から広範囲に噴出させる
ことができる。 （２）キャップ部１２１の延設部１２１ｂは可撓性材料
で形成されているので、気液噴出孔１２６から噴出され
る水流の速度に応じて間隙１２６ａが狭められたり開か
れたりして自動調整され、水流の噴出状態を安定的に維
持させることができる。

【００３８】

【発明の効果】本発明の請求項１に記載の気曝装置によ
れば、以下の効果が得られる。 （１）水中ポンプ部を介して気液導入管から器体内に水
槽やプール、ダム、河川から処理水を流入させると、器
体周壁の接線方向から流入した水流は、器体の内壁に沿
って旋回して、溶存酸素等の気泡を含む水（気液混合
水）が微細気泡水流発生器の気液噴出孔から吐出され
る。この気液混合水は水中ポンプ部によって、多量かつ
効率的に供給することができ、ダム底等に沈殿した堆積
物に水流中の微細気泡を付着させて浮上させると共に、
水中の溶存酸素量を高めて、水質の浄化等を促進させる
ことができる。 （２）水中ポンプ部を介して気液混合水が気液導入管に
供給されるので、送り込む水等の輸送効率やその流量制
御性等に優れている。 （３）微細気泡を含む水流を多量かつ強力に噴出させる
ことができるので、処理する水中の固体物質や溶存物質
と十分に接触させることができ、その反応効率等を高め
ることができる。 （４）気液噴出孔の周縁部の角度を所定角度に調整する
ことで、気泡を含む液体を所定方向に吐出させ、水流の
吐出状態を制御しながら河川やダム、浄水設備等で広範
囲に亘って大量の水処理を効率的に行うことができる。 （５）気曝装置を気液反応装置や汚水処理装置等に用い
た場合、ポンプのＯＮ／ＯＦＦ時等に装置内の残圧（負
圧）により流体が逆流しても、微細気泡水流発生器には
気体を取り込むための細孔等がないので、反応物や汚物
により目詰まりを起こすことがない。 （６）微細気泡を多量に発生させることができるので、
気体と液体の接触面積を大きくすることができ、気曝装
置を養殖池や養殖場もしくは鮮魚運搬車の水（海水）中
等に適用して、その水中の溶存酸素量を増加させること
ができる。 （７）水中ポンプ部は水中に配置されるので、陸上にポ
ンプを配置するための場所を必要とせず、使用性に優れ
る。 （８）水中ポンプ部の吸込口から直接周囲の水を取り込
めるので、このための配管を必要とせず、部品点数が少
なくなり生産性に優れる。 （９）水流吸込部が水中に広く開口されるので、水中ポ
ンプ部のＯＮ／ＯＦＦ時に残圧がかからず、水流吸込部
に目詰まりを起こすことがない。

【００３９】請求項２に記載の気曝装置によれば、請求
項１の効果の他、以下の効果が得られる。 （１）水中ポンプ部が直列に配管を介して複数連結され
ているので、水圧が高くなるダム底等でも微細気泡を含
む水流を多量に余裕をもって供給することができ、ダム
底等に溜まった堆積物の処理を効率的に行うことができ
る。 （２）中間に配置される水中ポンプ部の水流吐出部を分
岐させて、ここに微細気泡水流発生器を設けてもよく、
例えば上層、中層、下層に亘って微細気泡水流発生器の
ネットワークを形成して、広範囲における水処理を同時
に行うこともできる。

【００４０】請求項３に記載の気曝装置によれば、請求
項１又は２の効果の他、以下の効果が得られる。 （１）羽根車状に形成されたインペラを吸込室で回転さ
せることにより、インペラの回転軸部に対向して開口し
た水流吸込部から周囲の液体を吸引して吸込室内に取り
込むと共に、吸込室の周壁の接線方向に接続された水流
吐出管部から水流を吐出させることができる。 （２）インペラを駆動させるモータを備えたモータ室と
インペラを備えた吸込室とが一体に形成されているの
で、全体をコンパクトにして携帯性に優れ、また、浄水
場や沈殿槽等に容易に適用することができる。 （３）水流吐出部が吸込室の周壁の接線方向に開口して
設けられているので、インペラの運動により周壁に沿っ
て回転する水流を効果的に取り出すことができ、エネル
ギー効率に優れている。

【００４１】請求項４に記載の気曝装置によれば、請求
項１乃至３の内いずれか１項の効果の他、以下の効果が
得られる。 （１）水流吸込部の開口の周囲に水流の方向を規制する
渦流案内板が配置されているので、水流内に所定の渦流
に伴う遠心力を付与して、中心部分が負圧になり装置内
に気体が集積されてなる回転空洞軸を形成させることが
できる。また、回転空洞軸が形成される上部に気体量安
定器を設け、空気抜き孔を上下方向に移動自在にした場
合には、空気抜き孔の位置を調整することによって、気
体量安定器に溜められる気体容積を変えることができ
る。これによって、気体量安定器の天井部と空気抜き孔
間の距離を遠くすれば気体の吸込量が増し、近くすれば
気体吸込量を減らすことができる。 （２）水流の動きを安定化でき、常時変動の少ない状態
で微細気泡を発生させることができる。

【００４２】請求項５に記載の気曝装置によれば、請求
項１乃至４の内いずれか１項の効果の他、以下の効果が
得られる。 （１）水中ポンプ部周囲の水を吸引する水流吸込部の近
傍にその基端開口部が接続された気体導入管を備えてい
るので、吸込口より水を吸込むインペラ等のエジェクタ
効果を有効に用いて特別に動力を用いることなく気体導
入管から気体を吸込室に取り込むことができる。

【００４３】請求項６に記載の気曝装置によれば、請求
項１乃至５の内いずれか１項の効果の他、以下の効果が
得られる。 （１）陸上や水中に配置された気液混合部から気液混合
水が水中ポンプ部の水流吸込部に供給されるので、微細
気泡水流発生器から噴出される気液混合水中の気液比や
流量が制御された微細な気泡を発生させて水質浄化や酸
素富化等の水処理を行うことができる。 （２）特に陸上に気液混合部を配置した場合には、気液
混合水中の気液比や流量等の制御をより確実にしかも容
易に行うことができ、操作性や制御性に優れている。 （３）気液混合部を地上に配置した場合、取り扱いやメ
ンテナンス性に優れている。

【００４４】請求項７に記載の気曝装置によれば、請求
項１乃至６の内いずれか１項の効果の他、以下の効果が
得られる。 （１）気体供給管から気体を密閉式の容器内に吸引させ
ると、吸い込まれた気体は密閉式の容器内の水中を気泡
となって上昇し密閉式の容器の上部に流入する。この流
入した気体は、上部の気体導入管から連続的に吐出さ
れ、水中ポンプ部の水流吸込部から吸入される。このと
き、密閉式の容器内に保持された水による水圧で所定の
抵抗が付与されるので、安定した状態で気体を水中ポン
プ部に供給できる。 （２）密閉式の容器の少なくとも一部を透明又は半透明
に形成して陸上に設置した場合には、容器部内を浮上す
る気泡を目視することができ、微細気泡水流発生器の気
体の吸入量を確認することができると共に液面下での微
細気泡を直接見なくても微細気泡の発生（量）を予測す
ることができる。 （３）容器部に貯留させる液体の液面高さにより負荷を
調整できる。即ち、液面高さを高くすると気体流出部か
ら吸引される気体（気泡）の量が減少し、液体の液面の
高さを低くすると負荷が小さくなって、気体流出部から
吸引される気体（気泡）の量が増加する。よって、密閉
式の容器内に貯留させる液体の量を調節することによ
り、所望の気体量を気体流出部から吸引させることがで
きる。

【００４５】請求項８に記載の気曝装置によれば、請求
項７の効果の他、以下の効果が得られる。 （１）気体量安定器が水中ポンプ部に内蔵されているの
で、気体量安定器を水中ポンプ部とは別体に構成する場
合に比べて、全体をコンパクトに形成できる、取り扱い
性に優れている。 （２）複数の水中ポンプ部を水中にネットワーク状に配
置して用いる場合、それぞれの水中ポンプ部を安定して
操作できるので、制御性を高めて広範囲にわたる水層の
浄化処理等を適正かつ効果的に行うことができる。

【００４６】請求項９に記載の気曝装置によれば、請求
項７又は８の効果の他、以下の効果が得られる。 （１）気体量安定器が底部から上昇する気泡を一旦受け
るための緩衝部を天井部に有するので、外部から供給さ
れる気体の吸入流量の変動を抑制してさらに安定に気体
量安定器を作動させることができる。

【００４７】請求項１０に記載の気曝装置によれば、請
求項７乃至９の内いずれか１項の効果の他、以下の効果
が得られる。 （１）水中ポンプ部がコンプレッサを内蔵しているの
で、地上にコンプレッサを配置する必要がなく、地上の
スペースが狭い場合でも気曝装置を設定できる。 （２）水中ポンプ部の取り扱いを容易にでき、利便性に
優れている。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１における気曝装置の要部模式図

【図２】（ａ）微細気泡水流発生器及び水中ポンプ部の
要部正面断面図 （ｂ）その側面断面図 （ｃ）水中ポンプ部の平面断面図

【図３】実施の形態２における気曝装置の要部側面断面
図

【図４】実施の形態３における気曝装置の要部模式図

【図５】実施の形態４における気曝装置の要部模式図

【図６】（ａ）渦流案内装置の要部斜視図 （ｂ）その要部側面図

【図７】微細気泡水流発生器の要部斜視図

【図８】微細気泡水流発生器の要部側面断面図

【図９】他の微細気泡水流発生器の斜視図

【図１０】他の流体の状態を示す要部断面状態図

【符号の説明】

１０ 実施の形態１の気曝装置 １１ 微細気泡水流発生器 １１ａ 気液噴出孔 １１ｂ 器体 １１ｃ 気液導入管 １２ 水中ポンプ部 １２ａ 水流吐出部 １２ｂ 水流吸込部 １２ｃ 吸込口 １２ｄ ストレーナ １３ 気体量安定器 １３ａ 密閉式の容器 １３ｂ 気体導入管 １３ｃ 気体供給管 ２０ インペラ ２０ａ 回転軸部 ２１ 吸込室 ２２ モータ室 ２２ａ モータ ３０ 実施の形態２の気曝装置 ３１ 水中ポンプ部 ３２ 気体量安定器 ３２ａ 緩衝室 ３２ｂ 水封室 ３２ｃ 連通孔 ３２ｄ 緩衝部 ３２ｅ 仕切部 ３２ｆ 気体供給孔 ３２ｇ 気体室 ３３ コンプレッサ ３３ａ 吸気管 ３３ｂ 供給管 ３３ｃ 噴気部 ３３ｄ コンプレッサ羽根 ４０ 実施の形態３の気曝装置 ４１ 第１の水中ポンプ部 ４１ａ 配管 ４２ 第２の水中ポンプ部 ４２ａ 配管 ４３ ポンプ部 ４４ 吸込管 ４５ 気体導入管 ４４ａ ストレーナ ５０ 実施の形態４の気曝装置 ５１ 水中ポンプ部 ５２ 気体量安定器 ５２ａ 空気抜き管 ５２ｂ 支持部材 ５２ｃ 気体室 ５２ｄ 水封室 ５２ｅ 圧力調整孔 ５３ コンプレッサ ５３ａ 吸気管 ５４ 渦流案内装置 ５４ａ 渦流案内板 ５４ｂ 周壁 ５４ｃ 取水開口部 ５４ｄ 渦流供給口 ５４ｅ 底板 ５４ｆ 天板 ５４ｇ 通気管（気体導入管） ５４ｈ 負圧回転空洞軸 １００ 微細気泡水流発生器 １００ａ 半球部 １００ａ' 円筒部 １００ｂ 気液導入管 １００ｃ 気液導入孔 １００ｄ 気液噴出孔 １１０ 微細気泡水流発生器 １１１ 器体 １１２ 気液導入孔 １１３ 気液導入管 １１４、１１５ 気液噴出孔 １１６ 傾斜部 １２０ キャップ支持部 １２１ キャップ部 １２１ａ 隆起部 １２１ｂ 延設部 １２２ 微細気泡水流発生器 １２３ 器体 １２５ 気液導入管 １２５ 気液導入孔 １２６ 気液噴出孔 １２６ａ 間隙

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０２Ｆ 7/00 Ｃ０２Ｆ 7/00

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（ａ）１端部又は両端部に形成された気液
   噴出孔に向かって収束した中空状の器体と、前記器体の
   周壁の接線方向に水流を供給する気液導入管とを備えた
   微細気泡水流発生器と、 （ｂ）全体が水中に浸漬され前記気液導入管に水流を供
   給する水流吐出部と、水が吸引される水流吸込部とを備
   えた水中ポンプ部と、 （ｃ）前記水中ポンプ部の前記水流吸込部に接続された
   気体導入管と、を有することを特徴とする気曝装置。
2. 【請求項２】前記水中ポンプ部が直列に配管を介して複
   数連結され、基端側の水中ポンプ部の水流吸込部に気液
   混合水が供給され、末端側の水中ポンプ部の水流吐出部
   が前記微細気泡水流発生器の前記気液導入管に接続され
   ていることを特徴とする請求項１に記載の気曝装置。
3. 【請求項３】前記水中ポンプ部が、羽根車状に形成され
   たインペラと、前記インペラを内蔵した吸込室と、前記
   吸込室に開口した水流吐出部と、前記インペラの回転軸
   部に対向して開口した水流吸込部と、前記インペラを回
   転させるモータが内蔵されたモータ室とを有することを
   特徴とする請求項１又は２に記載の気曝装置。
4. 【請求項４】吸引される水流を右回り又は左回りに規制
   する渦流案内装置が前記水中ポンプ部の前記水流吸込部
   の吸込口に配置され、前記渦流案内装置が前記吸込口の
   周囲に旋回羽根状に複数固定配置された渦流案内板を有
   することを特徴とする請求項１乃至３の内いずれか１項
   に記載の気曝装置。
5. 【請求項５】前記水中ポンプ部の周囲の水を吸引する前
   記渦流案内装置の上部中心部に接続された気体導入管又
   は通気管を備えたことを特徴とする請求項１乃至４の内
   いずれか１項に記載の気曝装置。
6. 【請求項６】前記微細気泡水流発生器が気体を水に混合
   して気液混合水を生成する気液混合部と、前記水中ポン
   プ部の前記水流吸込部にその吐水口側が接続され取水口
   側が前記気液混合部に接続される気液供給管とを有する
   ことを特徴とする請求項１乃至５の内いずれか１項に記
   載の気曝装置。
7. 【請求項７】所定量の水を保持する密閉式の容器と、前
   記容器の底部に接続された気体供給管と、前記容器内上
   部の水面上に接続された気体導入管とを備えた気体量安
   定器を有すると共に、前記気体量安定器を介して前記水
   中ポンプ部の前記水流吸込部又は吸込口に気体が供給さ
   れることを特徴とする請求項１乃至６の内いずれか１項
   に記載の気曝装置。
8. 【請求項８】前記気体量安定器が前記水中ポンプ部に内
   蔵されていることを特徴とする請求項７に記載の気曝装
   置。
9. 【請求項９】前記気体量安定器がその内部の天井部に前
   記気体供給管から供給される気体の湧出部から上昇する
   気泡を受ける凹状又は円錐台状に形成された緩衝部を有
   していることを特徴とする請求項７又は８に記載の気曝
   装置。
10. 【請求項１０】前記水中ポンプ部が、前記気体量安定器
    に気体を供給するコンプレッサを内蔵していることを特
    徴とする請求項７乃至９の内いずれか１項に記載の気曝
    装置。