JP2004154755A

JP2004154755A - 気泡発生吹上げ装置

Info

Publication number: JP2004154755A
Application number: JP2002358741A
Authority: JP
Inventors: Goroku Watanabe; 五六渡辺
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-11-05
Filing date: 2002-11-05
Publication date: 2004-06-03

Abstract

【課題】容量の少ないモーターでも比較的簡易な構成を採用することで、水中へ酸素や空気を含む気泡を供給して水質の改善を図ることを提供するものである。
【解決手段】駆動モーターの中空の回転軸先端部に設けた回転方向に対して角度を設け水中に没した中空の気泡発生羽根を、逆円錐状に形成され、前記羽根を囲むように設けられ水面よりやや浅く設定された上端の外壁の平面視中心部で回転させ、前記回転軸には空気取り入れ孔が設けられ該孔から取り込まれた空気を前記羽根を回転させ該羽根の先端から該羽根の回転方向後方で水中に噴出させながら気泡を発生吹上げさせて、前記外壁を乗り越えて外方に向かって溢出し水中へ放出させ比重の軽い気泡層を堆積させて大気圧の作用で水底の酸素溶解量の少ない水を押し上げる気泡発生吹上げ装置としている。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、水と空気（酸素）とを混合させる装置に関し、さらに詳しくは、海水、池、湖沼、貯水池等の水質浄化装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種の水質活性装置や浄化装置及び曝気装置或いは攪拌装置は古くから存在していたが、ただ単に中空パイプの先端に空気を噴出する羽根を水中深く差し込んで水底近くへ空気を送り込んでいる。
このような場合においては、限られた範囲内では多少の改善は見られるであろうが根本的な解決には至っていないもので装置自体が大規模化の傾向が見られ広範な範囲の改善についてはかなりの無理があったものである。
また、水を吸引するポンプを備えオゾン等の気体を供給する装置などが存在していたものである。
（例えば、特許文献１参照）
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−９６０７３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の浄化装置や曝気装置或いは攪拌装置は、単純に空気を水底や液槽底へ供給することだけを技術的な課題とされているが、水中や液槽の底近くに水流を起こすための羽根を水や液を攪拌するための羽根だけがその目的として備えられたものであった。
【０００５】
また、水中にオゾンなどの気体を供給するための大掛かりな装置を必要としているものであった。
それ故に、大きな容量のモーターを必要としていたり、構造が複雑になるといった欠点があった。
また、養魚場や養殖海域において赤潮が発生した場合においては、大掛かりな空気圧送機材や多大な費用の発生が生起していた。
【０００６】
本発明は、容量の少ないモーターでも比較的簡易な構成を採用することで新鮮な空気（酸素）を含む気泡を発生させて水質の改善を図り、従来の問題を解決することを提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明の要旨は、駆動モーターの中空の回転軸先端部に設けた回転方向に対して角度を設けた水中に没した中空気泡発生羽根を、逆円錐状に形成され前記羽根を囲むように設けられ水面よりやや浅く設定された上端の外壁の平面視中心部で回転させ、前記回転軸には空気取り入れ孔が設けられ該孔から取り込まれた空気を前記羽根を回転させ該羽根の先端から該羽根の回転方向後方で水中に噴出させながら気泡を発生させて、前記外壁を乗り越えて外方に向かって溢出し水中へ放出させることを特徴とする気泡発生吹上げ装置であり、その装置を水面浮揚式としたことと、駆動モーターの中空の回転軸先端部に設けた回転方向に対して角度を設けた水中に没した中空気泡発生羽根を、逆円錐状に形成され下方先端円筒部側から連設された伸縮可撓自在な筒を水底付近まで渦巻き垂下し、前記羽根を囲むように設けられ水面よりやや浅く設定された上端の外壁の平面視中心部で回転させ、前記回転軸には空気取り入れ孔が設けられ該孔から取り込まれた空気を前記羽根を回転させ該羽根の先端から該羽根の回転方向後方で水中に噴出させながら気泡を発生させて、前記外壁を乗り越えて外方に向かって溢出し水中へ放出させることを特徴とする気泡発生吹上げ装置としているものであるから種々の作用を備えている。
【０００８】
発生した気泡が水面の表層部へ除序に堆積されていき、水面の近くは比重が軽くなり、堆積された空気（酸素）を含む水（海水、汚水など）が次第に水中へ溶解されていき大気圧の作用で水底方向へ押し下げられ沈下するような移動状態が具現化されるものであり、水面浮揚式であることから、水位や液高さの状況が変化しても気泡発生羽根は略同じやや浅い水中に没した状態を維持できるものである。
【０００９】
また、外壁の下方から連設した筒体が伸縮及び可撓性を備えていることから水位の変化にも対応ができて水底近くの水を大気圧の作用で筒を通して上方へ押し上げ、中空の気泡発生羽根が存在する水面近くまで誘引することができるなどの作用があるものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の気泡発生吹上げ装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、気泡発生吹上げ装置の全体を表わすものである。
それでは、気泡発生吹上げ装置について説明する。
カバー（１）はモーター（Ｍ）の上方を覆う円錐屋根状の形状をしており、前記モーター（Ｍ）との間に中空の回転軸（２）先端端部の吸引用羽根（３）から空気を取り入れる孔（Ａ）との間に隙間を持たせて吸引方向矢印（イ）（ロ）の如く吸引されるように構成しているが、他にも風雨を凌げるような状態の箱状で空気取り入れ可能な隙間を持たせて設けることも可能で、さらに防水構造を備えた構成にしてもよいものである。
【００１１】
次に、機枠（４）に取り付けられている構成について説明する。機枠（４）は、円盤状の板体または、井桁状に組まれたものとし、その機枠（４）から垂設する下部には水面上に浮かぶことができる浮き子（６）・・・（６）を連設する取り付け位置調整可能なようにナット（７）（７）（８）（８）で固着されたロッド（９）（９）が大きな要素として存在しており、前記浮き子（６）・・・（６）は装置自体の重量とのバランスや設置場所などによっても個数は都度増減は可能とされている。
【００１２】
前記ロッド（９）（９）の内方には該ロッド（９）（９）と同様に機枠（４）から垂設された長ロッド（１０）（１０）の下方に逆円錐状の外壁（Ｇ）から一体的に連設された鍔（１１）（１１）に外壁（Ｇ）自体の上下位置調整自在なようにこれまたナット（１２）・・・（１２）で取り付けられていて、その中途を固定するように連結板（１３）が円盤状または、井桁組合わせ状に補強をするように上下高さ調節可能にナットなどで固定されて介在している。
【００１３】
前記、長ロッド（１０）（１０）の下方には、逆円錐状で上端が水面よりやや浅く設定された、前記外壁（Ｇ）から複数箇所突設された鍔（１１）・・・（１１）を固定具であるナット（１２）・・・（１２）で高さ位置調節自在に支持し、前記機枠（４）と一体となるように構成されている。
【００１４】
前記、外壁（Ｇ）の下方部位には、円筒部（Ｅ）が一体的に連設されており、その円筒部（Ｅ）には、水底近くで渦を巻いたような形状で渦巻き部（Ｕ）を形成し、その先端部に濾過機能を備えたフィルター（Ｒ）を水底からやや上方に位置させて設けてあり、形状としては、蛇腹状の筒（Ｔ）或いは、伸縮及び可撓性を備え、水位の変化にも充分に対応（上下高さや水流方向）できるように考慮されているものである。
そして、前記、筒（Ｔ）は適宜の方法で先端部の濾過部のフィルター（Ｒ）を清掃できるように持上げ可能に紐体であるロープやワイヤーで機枠（４）などと連繋されているものである。
【００１５】
前記モーター（Ｍ）が回転して、中空の回転軸（２）から取り込まれた空気で気泡（Ｃ）発生羽根（Ｗ）の回転方向後側に気泡（Ｃ）が発生してそれが上昇してその気泡（Ｃ）部分周りの水の比重が軽くなるとともに気泡（Ｃ）周囲部分軽いものが大気圧で押し下げられ、比重の重い酸素が含まれていないものが下方へ沈下しながら前記、筒（Ｔ）の濾過部を通過して水底の水が大気圧に押し上げられるように外壁（Ｇ）内へ上昇してきてそこへ気泡を発生させることの繰り返しが行われていくものとなる。
【００１６】
モーター（Ｍ）は、機枠（４）に固定片（５）を介してボルトで数箇所固定されて、前記中空の回転軸（２）を機枠（４）との間にベアリング（Ｂ）を介装して水中に向かって垂下してその先端部に中空の気泡（Ｃ）発生羽根（Ｗ）を水面からやや浅めの位置になるように連設して設けられている。
【００１７】
この時、気泡（Ｃ）発生羽根（Ｗ）を余り深く又は底近くまで臨ませるとモーター（Ｍ）の所要動力が大きくなるとともに気泡（Ｃ）の発生が少なくなる状態が発生するので適宜な深さで気泡（Ｃ）の発生が多く所要電力が少ない状態となる深さで止めることが必要である。
【００１８】
次ぎに、中空の気泡（Ｃ）発生羽根（Ｗ）について詳細な図面を用いて説明すると、図２は中空の気泡（Ｃ）発生羽根（Ｗ）を平面視したものであり、図３は、中空の気泡（Ｃ）発生羽根（Ｗ）の一つを正面から見た図である。
【００１９】
中空の気泡（Ｃ）発生羽根（Ｗ）は中空の回転軸（２）の先端に該軸（２）の外径より大きな逆円錐状の羽根管（Ｋ）の回転方向と交差するように複数枚が放射状に回転方向を矢印（ハ）の右回転として、回転方向側の回転上手（前方）側に中空の気泡（Ｃ）発生羽根（Ｗ）の下方を先行させ回転方向後ろ側上方を後退させて前記羽根管（Ｋ）に一体的に設けている。
【００２０】
このとき、モーター（Ｍ）で回転されると、前記中空の気泡（Ｃ）発生羽根（Ｗ）の後方には負圧状態が生起されてそこへ供給される空気が噴気口（Ｆ）から排出噴気され、その付近の水と混合状態となるとともに攪拌されて気薄な状態が発生してそれらが上昇する状態となり気泡（Ｃ）発生羽根（Ｗ）を中心として気泡（Ｃ）が盛り上がり、図１のような状態となるのである。
【００２１】
この時、盛り上がった気泡（Ｃ）部分では、空気を多く含み可溶酸素量が多いので比重が軽くなって水面近くに除序に堆積するがその時、大気圧で押し下げられその反対に可溶酸素の少ない比重の重い部分の水が盛り上がった気泡周囲の気圧変化の影響で上方へ浮上するような状態となって前記、筒（Ｔ）を通して中空の気泡（Ｃ）発生羽根部分へ移動するのである。
【００２２】
前記、羽根（Ｗ）は角度を設けて取り付けられていることから回転中には、水と気泡（Ｃ）を上方へ持上げるように作用するとともに、前記羽根管（Ｋ）も上方へ向かって大きさが大きくなっているので水と発生された気泡（Ｃ）はその周囲を伝ってより上へ案内されることとなるのである。
そして、前記中空の気泡（Ｃ）発生羽根（Ｗ）の突き出し外径は、前記羽根管（Ｋ）の上方の外径の範囲内に設定してあるが、その突き出し外径はモーター（Ｍ）や気泡（Ｃ）発生量によって適宜に設定も可能である。
【００２３】
また、前記中空の回転軸（２）上部先端孔（Ａ）へ空気を取り込む空気を吸引する羽根（３）から取り込まれ供給される空気を噴気できるように噴気口（Ｆ）が羽根高さの略全高に開口されている。
この開口された噴気口（Ｆ）の位置は気泡（Ｃ）を発生させる量に影響を及ぼすので、多少の傾斜度合いや取り付け位置の変更及び数量は気泡（Ｃ）発生量を考慮するとさまざまな位置がとられることは何ら問題はないものである。
【００２４】
図４は前記羽根（Ｗ）が取り付けられた状態を一側から見た図であり、羽根管（Ｋ）が逆円錐形状に形成されてその外周に中空の気泡（Ｃ）発生羽根（Ｗ）が左右に前記羽根管（Ｋ）の上部の外形より大きくならないよう（場合によっては、大きくなることも可能である）に設けられている。
【００２５】
そして、前記羽根管（Ｋ）の下部には、下方からの水の上昇移動の阻害がないように尖った形状の底部（Ｓ）が緊密にしかも一体的に設けられている。
中空の回転軸（２）と羽根管（Ｋ）はボルトやビスなどの締結具（Ｎ）で前記回転軸（２）と羽根管（Ｋ）のはずれ防止や回転不能なように固着してあり、気泡の発生量或いは駆動源であるモーター（Ｍ）などの要因で付け替えも行われるので固着方法としては種々が考えられるものであり、数種の気泡（Ｃ）発生羽根（Ｗ）を形成したものとの交換容易性にも対応できるようにしている。
【００２６】
図５は、図４の一部を部分的に破断した状態を表わすものであり、中空の回転軸（２）下端部には中空の気泡（Ｃ）発生羽根（Ｗ）（Ｗ）に空気を供給できるように連通した連通孔（Ｒ）（Ｒ）が設けられ、対応するように前記羽根管（Ｋ）の外周にも複数の通気口（Ｔ）（Ｔ）が前記中空の気泡（Ｃ）発生羽根（Ｗ）（Ｗ）の噴気口（Ｆ）（Ｆ）に通じるように開口しているものである。
【００２７】
そして、羽根管（Ｋ）の上面は一体的に設けられている蓋体（Ｖ）で気密的に設けられていて、羽根管（Ｋ）の内部に空気が中空の回転軸（２）から送られて充満するようにしてあり、図３で表わされた中空の気泡（Ｃ）発生羽根（Ｗ）の回転方向後方に負圧が発生しそこへ空気が供給されて水と混合攪拌されて気泡（Ｃ）が発生して渦を巻いた状態で図１で示すように羽根（Ｗ）を中心に盛り上がってきて、前記外壁（Ｇ）の上端部を乗り越えて波紋を広げるように気泡が外側に向かって広がっていくものである。
【００２８】
これらの状態を常時繰り返す装置としているので気泡（Ｃ）が除序に積み重ねられて比重の軽い水の表面から除序に沈下していきやがて堆積されて酸素などが含まれた水質が広がっていくものである。この反対として、酸素の溶解量の少ない比重の重い水は上層が大気圧で押し下げられることにより、逆に対流のような現象で上方へ押し上げられるといった動きをするようになるものである。
【００２９】
次に、空気取り入れ方法としての別の実施例を説明する。
図６は、モーター（Ｍ）の容量が大きい場合などで回転軸を中実の軸としているものの場合、軸（２）の空気中（水中ではない）の中途部から中空として設けた時には、その中空にされた部分に空気取り込みの孔（Ｐ）（Ｐ）を数箇所設けてそれに対応するように吸引作用のあるフィン（ｔ）（ｔ）を複数箇所設けているもので装置自体が相似的に大きくなっていくとモーター（Ｍ）も大型化するのと羽根（Ｗ）（Ｗ）も大型となるので軸の強度などを考慮すると軸自体を全て中空とした場合の損壊などへ対応でき得るものとしてある。
【００３０】
【発明の効果】
請求項１では、駆動モーター（Ｍ）の中空の回転軸（２）先端部に設けた回転方向に対して角度を設け水中に没した中空の気泡（Ｃ）発生羽根（Ｗ）を、逆円錐状に形成され、前記羽根（Ｗ）を囲むように設けられ水面よりやや浅く設定された上端の外壁（Ｇ）の平面視中心部で回転させ、前記回転軸（２）には空気取り入れ孔（Ａ）が設けられ該孔（Ａ）から取り込まれた空気を前記羽根（Ｗ）を回転させ該羽根（Ｗ）の先端から該羽根（Ｗ）の回転方向後方で水中に噴出させながら気泡（Ｃ）を発生させて、前記外壁（Ｇ）を乗り越えて外方に向かって溢出し水中へ放出させることを特徴とする気泡発生吹上げ装置。としていることから渦を巻いた状態が発生して、外壁（Ｇ）の内部には、中央に空間（水がない部分）が発生してその廻りに渦を巻いた気泡群が逆円錐状の壁に沿って上昇して外壁（Ｇ）の上端を乗り越えて水面（ＭＳ）へ放出されて水中へ空気（酸素）が溶け込んでいくのである。
【００３１】
そのように空気（酸素）が含まれた表層部が次第に蓄積堆積されていくのであるがその堆積された部分は比重が軽くなっているので大気圧で除序に押し下げられ下方（水底付近）の水は酸素溶解量が少なく比重が重いけれども対流のような現象で筒から上方（気泡発生羽根部分）へ押し上げられて又、気泡を発生して、その繰り返しで装置周辺付近の水が活性化されるものである。
【００３２】
また、運転時は常に繰り返し行われていることから次第に空気（酸素）の溶け込み量が広範にわたり拡大されていくものとなり、閉鎖性の水域などに発生する藻類の抑制や一般的に言われる水が腐るなどの問題などが少なくなるものである。また、水の全体に新鮮な空気が供給されることから、水中の微生物が活性化して大きくなることがあり、その微生物を摂取している魚が大きくなり、漁場として発達するものである。
【００３３】
従来の浄化装置や曝気装置或いは攪拌装置は、単純に空気を水底や液槽底へ供給することだけを技術的な課題とされているが水中や液槽の底近くに水流を起こすための羽根や水や液を攪拌するための羽根だけがその目的として備えられたものであった。それ故に、大きな容量のモーターを必要としていた欠点があったが、本願発明はやや浅めの箇所に気泡発生羽根を設けていることから気泡が充分に発生し、水中への空気（酸素）が充分に溶け込み攪拌されて水の活性化が可能で藻類の発生の抑制などが行われ、また比較的小容量のモーターを使うことが可能で大掛かりな物とは成らず、製作費用も削減可能である。
【００３４】
請求項２では、水面浮揚式としたことで水位或いは水流の変化にも充分に対応可能なものとなった。
【００３５】
請求項３では、駆動モーター（Ｍ）の中空の回転軸（２）先端部に設けた回転方向に対して角度を設けた水中に没した中空の気泡（Ｃ）発生羽根（Ｗ）を、逆円錐状に形成され下方先端円筒部（Ｅ）側から連設された伸縮可撓自在な筒（Ｔ）を水底付近まで渦巻き垂下し、前記羽根（Ｗ）を囲むように設けられ水面よりやや浅く設定された上端の外壁（Ｇ）の平面視中心部で回転させ、前記回転軸（２）には空気取り入れ孔（Ａ）が設けられ該孔（Ａ）から取り込まれた空気を前記羽根（Ｗ）を回転させ該羽根（Ｗ）の先端から該羽根（Ｗ）の回転方向後方で水中に噴出させながら気泡を発生させて、前記外壁（Ｇ）を乗り越えて外方に向かって溢出し水中へ放出させることを特徴とする気泡発生吹上げ装置としていることから、大きな水位の変化や水流への対応が可能で、濾過装置としてのフィルターを設けているので筒の内部へ異物などが入り込むことが抑制されて回転する中空の気泡発生羽根に絡まることも無く装置の作動への問題が排除されるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】気泡発生吹上げ装置の全体を示す断面図である。
【図２】中空気泡発生羽根の平面図である。
【図３】中空気泡発生羽根の取り付けを表わす正面図である。
【図４】中空気泡発生羽根の側面図である。
【図５】中空の回転軸への空気取り込み部分の破断説明図である。
【図６】回転軸の中途に設けた空気取り込み孔と吸引用フィンの取り付け説明図
【符号の説明】
（イ）・（ロ）吸引方向
（ハ）軸・羽根の回転方向
（Ａ）空気取り込み孔
（Ｂ）ベアリング
（１）カバー
（２）回転軸
（３）吸引用羽根
（４）機枠
（５）固定片
（６）浮き子
（Ｋ）羽根管
（Ｗ）気泡発生羽根

Claims

駆動モーター（Ｍ）の中空の回転軸（２）先端部に設けた回転方向に対して角度を設け水中に没した中空の気泡（Ｃ）発生羽根（Ｗ）を、逆円錐状に形成され、前記羽根（Ｗ）を囲むように設けられ水面（ＭＳ）よりやや浅く設定された上端の外壁（Ｇ）の平面視中心部で回転させ、前記回転軸（２）には空気取り入れ孔（Ａ）が設けられ該孔（Ａ）から取り込まれた空気を前記羽根（Ｗ）を回転させ該羽根（Ｗ）の先端から該羽根（Ｗ）の回転方向後方で水中に噴出させながら気泡（Ｃ）を発生させて、前記外壁（Ｇ）を乗り越えて外方に向かって溢出し水中へ放出させることを特徴とする気泡発生吹上げ装置。
水面浮揚式である請求項１記載の気泡発生吹上げ装置。
駆動モーター（Ｍ）の中空の回転軸（２）先端部に設けた回転方向に対して角度を設けた水中に没した中空の気泡（Ｃ）発生羽根（Ｗ）を、逆円錐状に形成され下方先端円筒部（Ｅ）側から連設された伸縮可撓自在な筒（Ｔ）を水底付近まで渦巻き垂下し、前記羽根（Ｗ）を囲むように設けられ水面よりやや浅く設定された上端の外壁（Ｇ）の平面視中心部で回転させ、前記回転軸（２）には空気取り入れ孔（Ａ）が設けられ該孔（Ａ）から取り込まれた空気を前記羽根（Ｗ）を回転させ該羽根（Ｗ）の先端から該羽根（Ｗ）の回転方向後方で水中に噴出させながら気泡を発生させて、前記外壁（Ｇ）を乗り越えて外方に向かって溢出し水中へ放出させることを特徴とする気泡発生吹上げ装置。