JP2011177694A - 散気管および散気装置 - Google Patents

Abstract

【課題】支持体や膜体とは別にシール部材を設ける必要の無い散気管を提供する。
【解決手段】両端が開口したチューブ形状の弾性体からなる膜体７と、膜体７内に挿入されて膜体７を支持する支持体８とを有し、膜体７に複数のスリットが形成された散気管４であって、支持体８は支持体８と膜体７の開口端部との間を水密にシールする拡大突部１４を有し、拡大突部１４は、支持体８の外周面から径方向外向きに突出し、膜体７の開口端部内に挿入されて、膜体７の開口端部を径方向外向きに拡げて周方向へ伸長させている。
【選択図】図３

Description

本発明は、例えば下水処理施設等の処理槽内において空気等の気体を散気する散気管および散気装置に関する。

従来、この種の散気管としては、例えば図１１に示すように、両端が開口したゴムチューブ５１に、内周および外周面に貫通する複数の切込み孔５２が形成され、ゴムチューブ５１内に空気管本体５３が挿入され、空気管本体５３に、内周および外周面に貫通する複数の流通孔５４が形成され、空気管本体５３の一端に送風口５５が設けられ、ゴムチューブ５１の両開口端部の外周面にそれぞれバンド５６が巻き付けられた構成のものがある。

これによると、送風口５５から空気管本体５３内に供給された空気は、流通孔５４から空気管本体５３の外周面とゴムチューブ５１の内周面との間を通り、空気圧によって開いた切込み孔５２から外部に放出される。この際、ゴムチューブ５１の両開口端部は、バンド５６により締め付けられて、空気管本体５３の外周面に押付けられて圧接している。これにより、ゴムチューブ５１の両開口端部と空気管本体５３との間が水密性を保つようにシールされ、空気がゴムチューブ５１の両開口端部と空気管本体５３との間を通って漏出するのを防止することができる。

尚、上記のようにバンド５６を用いてシールする散気管については、下記特許文献１に記載されている。

実公平１−２５６７９

しかしながら上記の従来形式では、空気管本体５３（支持体）やゴムチューブ５１（膜体）とは別に、バンド５６等のシール部材を取付ける必要があるため、部品点数が増加し、コストがアップするという問題や分解・組立に手間を要するという問題がある。

本発明は、支持体や膜体とは別にシール部材を設ける必要の無い散気管および散気装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本第１発明は、両端が開口したチューブ形状の弾性体からなる膜体と、膜体内に挿入されて膜体を支持する支持体とを有し、
膜体に、内外に貫通する複数のスリットが形成され、
支持体に供給された散気用気体が膜体の内側からスリットを通って膜体の外側へ放出される散気管であって、
支持体は支持体と膜体の開口端部との間を水密にシールする拡大突部を有し、
拡大突部は、支持体の外周面から径方向外向きに突出し、膜体の少なくとも一方の開口端部内に挿入されて、膜体の開口端部を径方向外向きに拡げて周方向へ弾性的に伸長させるものである。

これによると、膜体の開口端部の拡大突部と当接する部分は拡大突部によって強制的に周方向に引き伸ばされた状態となり、周方向に短縮しようとする復元力が締付作用として働き、膜体の開口端部が支持体の拡大突部に強く押付けられて圧接する。これにより、膜体の開口端部と支持体の拡大突部との間が確実にシールされ、支持体とは別にバンド等のシール部材が不要となり、部品点数を減らすことが可能となるため、コストダウンを図ることができ、また、散気管の分解や組立を容易に行うことができる。

本第２発明における散気管は、拡大突部の外周長さは、支持体を脱抜した状態における膜体の開口端部の内周長さよりも長く、且つ、上記内周長さの１．１倍以下であるものである。

これによると、万一、異物がスリットに詰まって、スリットが閉塞され、膜体内の圧力が異常に上昇した場合、膜体内の圧力によって支持体の拡大突部と膜体の開口端部との間に間隙が発生し、膜体内の異常な高圧の散気用気体が上記間隙を通過して膜体の開口端部から外側へ逃げる。これにより、散気管自体や或は散気管に散気用気体を供給する送風機（ブロワ）又は散気管と送風機とをつなぐ配管等の損傷を防止することができる。

本第３発明は、両端が開口したチューブ形状の弾性体からなる膜体と、膜体内に挿入されて膜体を支持する支持体とを有し、
膜体に、内外に貫通する複数のスリットが形成され、
支持体に供給された散気用気体が膜体の内側からスリットを通って膜体の外側へ放出される散気管であって、
膜体は支持体と膜体の開口端部との間を水密にシールする縮小突部を有し、
縮小突部は、膜体の少なくとも一方の開口端部の内周面から径方向内向きに突出し、縮小突部内に挿入されている支持体によって、径方向外向きに拡げられて周方向へ弾性的に伸長するものである。

これによると、膜体の縮小突部は、挿入された支持体によって強制的に周方向に引き伸ばされた状態となり、周方向に短縮しようとする復元力が締付作用として働き、支持体の外周面に強く押付けられて圧接する。これにより、膜体の縮小突部と支持体の外周面との間が確実にシールされ、膜体とは別にバンド等のシール部材が不要となり、部品点数を減らすことが可能となるため、コストダウンを図ることができ、また、散気管の分解や組立を容易に行うことができる。

本第４発明における散気管は、支持体は膜体の軸方向への移動を規制する規制手段を有するものである。
これによると、膜体が支持体に対して軸方向へずれるのを防止することができる。

本第５発明は、上記第１発明から第４発明のいずれか１項に記載の散気管を備えた散気装置であって、
複数の散気管が並列に配置され、
各散気管の一端部同士を連結して固定する一方の連結部材と、各散気管の他端部同士を連結して固定する他方の連結部材とが備えられているものである。

以上のように、本発明によると、支持体や膜体とは別にバンド等のシール部材が不要となり、部品点数を減らすことが可能となるため、コストダウンを図ることができ、分解や組立を容易に行うことができる。

また、万一、スリットが異物により閉塞され、膜体内の圧力が異常に上昇した場合でも、膜体内の異常な高圧の散気用気体を膜体の開口端部から外側へ逃がすことができるため、散気管自体や或は散気管に散気用気体を供給する送風機（ブロワ）又は散気管と送風機とをつなぐ配管等の損傷を防止することができる。また、膜体が支持体に対して軸方向へずれるのを防止することができる。

本発明の第１の実施の形態における散気管を備えた散気装置の平面図である。 同、散気管の斜視図である。 図１におけるＸ−Ｘ矢視図である。 同、散気管の支持管を膜体から脱抜した状態の図であり、（ａ）は軸方向から見た支持管の断面図、（ｂ）は軸方向から見た膜体の図を示す。 同、散気時における散気装置の断面図である。 本発明の第２の実施の形態における散気装置の断面図である。 本発明の第３の実施の形態における散気管の端部の拡大断面図である。 同、散気管の支持管を膜体から脱抜した状態での端部の拡大断面図である。 本発明の第４の実施の形態における散気管の端部の拡大断面図である。 同、散気管の支持管を膜体から脱抜した状態での端部の拡大断面図である。 従来の散気管の一部切欠き斜視図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
先ず、第１の実施の形態を、図１〜図５を参照して説明する。図１に示すように、１は下水処理施設等の処理槽内において空気の散気を行って活性汚泥処理をするための散気装置である。散気装置１は、処理槽の底部に設けられており、一対のヘッダー管２，３と、ヘッダー管２，３間に並列に配置されたメンブレン式の複数の散気管４とを有している。一方のヘッダー管２は各散気管４の一端部同士を連結して固定する一方の連結部材の一例であり、他方のヘッダー管３は各散気管４の他端部同士を連結して固定する他方の連結部材の一例である。各ヘッダー管２，３の一端部は閉塞されており、各ヘッダー管２，３の他端部には空気（散気用気体の一例）を供給する給気管５が接続されており、給気管５には送風機６（ブロワ）が接続されている。

図２，図３に示すように、各散気管４は、両端が開口したチューブ（円筒）形状のゴム（弾性体の一例）からなる膜体７と、膜体７内に挿入されて膜体７を支持すると共に膜体７の形状を保持する支持管８（支持体の一例）とを有している。膜体７には、内外周面に貫通する複数の開閉自在なスリット１０が形成されている。尚、膜体７の材質としては、ＥＰＤＭ、シリコンゴム、ポリウレタン等があるが、特に限定されない。

支持管８は、両端が開口した樹脂又は金属製の円管であり、内外周面に貫通する複数の通気孔９を有している。支持管８の端部はそれぞれヘッダー管２，３に形成された差込孔１１に差し込まれて取り付けられている。尚、図４（ａ）に示すように、通気孔９は、支持管８の下部に形成されており、上部には形成されていない。また、図２に示すように、スリット１０は、膜体７のほぼ上半分の領域に形成されており、下半分の領域には形成されていない。

図２〜図４に示すように、支持管８は、支持管８の外周面と膜体７の開口端部の内周面との間を水密にシールする拡大突部１４と、膜体７の軸方向Ａへの移動を規制する規制手段１５とを有している。拡大突部１４は、支持管８の全周にわたり一体的に形成され、支持管８の外周面から径方向外向きに突出し、膜体７の両開口端部内に挿入され、膜体７の開口端部の拡大突部１４と当接する部分７ａを径方向外向きに拡げて（拡径させて）周方向へ弾性的に伸長させている。尚、拡大突部１４の外周先端部は円弧状に形成されている。

図４（ｂ）に示すように、支持管８を膜体７から外部へ脱抜した状態において、膜体７は全長にわたり所定の内径ｄを有している。また、図３，図４（ａ）に示すように、支持管８は拡大突部１４と規制手段１５との形成箇所を除いて所定の外径Ｄ１を有し、拡大突部１４は所定の外径Ｄ２を有している。拡大突部１４の外径Ｄ２は膜体７の内径ｄよりも大きく設定され（Ｄ２＞ｄ）、また、支持管８の外径Ｄ１は膜体７の内径ｄ以下に設定されている（Ｄ１≦ｄ）。

これにより、拡大突部１４の外周長さＢは、支持管８を膜体７から脱抜した状態における膜体７の開口端部の内周長さＣよりも長くなり、且つ、上記内周長さＣの１．１倍以下になるように設定されている（Ｃ＜Ｂ≦1.1×Ｃ）。

規制手段１５は、支持管８の外周面から径方向外向きに全周にわたり突出した鍔状の部材であり、拡大突部１４と支持管８の端面との間に位置している。膜体７は軸方向Ａにおいて相対向する一対の規制手段１５間にあり、膜体７の端面が規制手段１５に当接することにより、膜体７の軸方向Ａへの移動が規制される。

以下、上記構成における作用を説明する。
図１に示すように、送風機６を駆動して、送風機６から給気管５を通して両ヘッダー管２，３に空気を供給することにより、図５に示すように、空気１６は、ヘッダー管２，３から各支持管８内へ流入し、通気孔９を通って支持管８の外周面と膜体７の内周面との間に流れ込む。このときの空気圧によって膜体７が僅かに径方向外向きに膨張してスリット１０が開き、空気が支持管８の外周面と膜体７の内周面との間を流れて各スリット１０から気泡となって膜体７の外部へ放出される。

この際、膜体７の開口端部の拡大突部１４と当接する部分７ａは拡大突部１４によって強制的に周方向へ引き伸ばされた状態となり、周方向に短縮しようとする復元力が締付作用として働き、膜体７の開口端部が拡大突部１４に強く押付けられて圧接する。これにより、膜体７の開口端部と拡大突部１４との間が確実に水密にシールされ、支持管８とは別にバンド等のシール部材が不要となり、部品点数を減らすことが可能となるため、コストダウンを図ることができ、また、散気管４の分解や組立を容易に行うことができる。

また、拡大突部１４の外周長さＢは、支持管８を膜体７から脱抜した状態における膜体７の開口端部の内周長さＣの１．１倍以下に設定されているため、万一、汚泥等の異物がスリット１０に詰まって、スリット１０が閉塞され、膜体７内の圧力が異常に上昇した場合、膜体７内の圧力によって拡大突部１４と膜体７の開口端部との間に間隙が発生し、膜体７内の異常な高圧の空気が上記間隙を通過して膜体７の開口端部から外側へ逃げる。これにより、散気管４自体や或は散気管に散気用気体を供給する送風機（ブロワ）又は散気管と送風機とをつなぐ配管等の損傷を防止することができる。

また、膜体７の端面が規制手段１５に当接することにより、膜体７が支持管８に対して軸方向Ａへずれるのを防止することができる。
尚、図２に示すように、膜体７の下半分の領域にスリット１０を形成していない理由は、仮に膜体７の下半分の領域にスリット１０を形成しても、大部分の空気が膜体７の上半分の領域に形成されたスリット１０から放出されるため、上記下半分のスリット１０が無駄になるからである。また、図４（ａ）に示すように、支持管８の上部に通気孔９を形成していない理由は、通気孔９の位置がスリット１０の位置と重ならないようにするためである。仮に、通気孔９の位置が一部のスリット１０の位置と重なると、通気孔９の近傍において膜体７が偏って膨張するため、通気孔９の近傍にあるスリット１０からの散気量が多くなり、均一な散気が困難になるとともに、スリット１０が裂ける可能性が生じる。

また、送風機６を停止して、ヘッダー管２，３への給気を停止すると、散気管４の膜体７からの気泡の放出が停止し、図３に示すように、散気管４内の圧力が低下して膜体７が径方向内向きに縮小して復元し、スリット１０が閉じ、膜体７の内部への被処理液の流入が防止される。

上記第１の実施の形態では支持管８に規制手段１５を設けたが、支持管８に規制手段１５を設けず、ヘッダー管２，３を膜体７の開口端部と近接するように配置して、ヘッダー管２，３を規制手段として兼用してもよい。この場合、膜体７の端面がヘッダー管２，３に当接することにより、膜体７が支持管８に対して軸方向Ａへずれるのを防止することができる。

上記第１の実施の形態では、図３に示すように、拡大突部１４を支持管８の両端部に設けているが、拡大突部１４を支持管８のいずれか一端部のみに設け、膜体７の他端部をバンド等で止めてもよい。

（第２の実施の形態）
上記第１の実施の形態では、図３に示すように散気管４をヘッダー管２，３に差し込んで取り付ける差込式のものを挙げたが、次に説明する第２の実施の形態では、図６に示すように、ねじ込み式の散気管４をヘッダー管２に取り付けている。

すなわち、支持管８の一端部には雄ねじ部２１が形成され、支持管８の他端部は閉止体２２によって閉塞されている。また、ヘッダー管２には、雌ねじ部２３を有する取付口２４が貫通して形成されている。支持管８の雄ねじ部２１をヘッダー管２の雌ねじ部２３にねじ込むことにより、複数の散気管４がヘッダー管２に取り付けられる。

（第３の実施の形態）
第３の実施の形態では、散気管４の支持管８が拡大突部１４を有するのではなく、図７に示すように、膜体７が縮小突部３１を有している。縮小突部３１は、支持管８と膜体７の開口端部との間を水密にシールするものであり、膜体７に全周にわたり一体的に形成され、膜体７の両開口端部の内周面から径方向内向きに突出し、縮小突部３１内に挿入されている支持管８によって、径方向外向きに拡げられて（拡径されて）周方向へ弾性的に伸長している。

図８に示すように、支持管８を膜体７から外部へ脱抜した状態において、膜体７は縮小突部３１の形成箇所を除いて所定の内径ｄ１を有し、縮小突部３１は所定の内径ｄ２を有している。また、支持管８は規制手段１５の形成箇所を除いて所定の外径Ｄ１を有している。縮小突部３１の内径ｄ２は、膜体７の内径ｄ１よりも小さく、且つ、支持管８の外径Ｄ１よりも小さく設定されている（ｄ２＜Ｄ１＜ｄ１）。また、支持管８の外径Ｄ１は膜体７の内径ｄ１以下に設定されている（Ｄ１≦ｄ１）。

これにより、図７に示すように、支持管８を膜体７に挿入した状態において、縮小突部３１の内周面は、全周にわたり、支持管８の外周面に当接する。また、図８に示すように、支持管８を膜体７から外部へ脱抜した状態における縮小突部３１の内周長さは、支持管８の外周長さよりも、短くなる。

以下、上記構成における作用を説明する。
送風機６を駆動して、気泡を散気管４から放出している際、図７に示すように、膜体７の縮小突部３１は、支持管８によって強制的に周方向へ引き伸ばされた状態となり、周方向に短縮しようとする復元力が締付作用として働き、支持管８の外周面に強く押付けられて圧接する。これにより、膜体７の縮小突部３１と支持管８の外周面との間が確実にシールされ、膜体７とは別にバンド等のシール部材が不要となり、部品点数を減らすことが可能となるため、コストダウンを図ることができ、また、散気管４の分解や組立を容易に行うことができる。

（第４の実施の形態）
第４の実施の形態は、上記第３の実施の形態の変形例であり、図９に示すように、散気管４の支持管８の両端部の外周面にそれぞれ溝３４が全周にわたり形成されている。支持管８を膜体７に挿入した状態で、縮小突部３１が溝３４に嵌まり込んで、縮小突部３１の内周面が全周にわたり溝３４の底面３４ａに当接している。

図１０に示すように、支持管８を膜体７から外部へ脱抜した状態において、膜体７は縮小突部３１の形成箇所を除いて所定の内径ｄ１を有し、縮小突部３１は所定の内径ｄ２を有している。また、支持管８は溝３４の形成箇所を除いて所定の外径Ｄ１を有し、溝３４の底面３４ａは所定の直径をＤ２を有している。

縮小突部３１の内径ｄ２は、膜体７の内径ｄ１よりも小さく、且つ、溝３４の底面３４ａの直径Ｄ２よりも小さい（ｄ２＜Ｄ２＜ｄ１）。また、支持管８の外径Ｄ１は、溝３４の底面３４ａの直径Ｄ２よりも大きく、且つ、膜体７の内径ｄ１以下に設定されている（Ｄ２＜Ｄ１≦ｄ１）。

これにより、図９に示すように、支持管８を膜体７に挿入した状態において、縮小突部３１の内周面は、全周にわたり、溝３４の底面３４ａに当接する。また、図１０に示すように、支持管８を膜体７から外部へ脱抜した状態における縮小突部３１の内周長さは、溝３４の底面３４ａの周方向の長さよりも、短くなる。

以下、上記構成における作用を説明する。
送風機６を駆動して、気泡を散気管４から放出している際、図９に示すように、膜体７の縮小突部３１は、溝３４の底面３４ａによって強制的に周方向へ引き伸ばされた状態となり、周方向に短縮しようとする復元力が締付作用として働き、溝３４の底面３４ａに強く押付けられて圧接する。これにより、膜体７の縮小突部３１と溝３４の底面３４ａとの間が確実にシールされ、膜体７とは別にバンド等のシール部材が不要となり、部品点数を減らすことが可能となるため、コストダウンを図ることができ、また、散気管４の分解や組立を容易に行うことができる。

また、膜体７の縮小突部３１が支持管８の溝３４に嵌まり込んでいるため、膜体７が支持管８に対して軸方向Ａへずれるのを防止することができ、溝３４が規制手段１５として機能する。

上記第３および第４の実施の形態では、図７，図９に示すように、縮小突部３１を膜体７の両開口端部に設けているが、縮小突部３１を膜体７のいずれか一方の開口端部のみに設け、膜体７の他方の開口端部をバンド等で止めてもよい。

上記第１〜第４の実施の形態では、散気用気体の一例として空気を散気管４から放出しているが、空気以外の気体を放出してもよい。
上記第１〜第４の実施の形態では、膜体７および支持管８は、軸方向Ａにわたって、外径又は内径が等しい円管形状であるが、膜体７と支持管８との間が膜体７の開口端部において確実にシールされるのであれば上記円管形状に限定されるものではなく、例えば、端部ほど縮径又は拡径する形状であってもよい。

上記第１〜第４の実施の形態では、支持管８に円管を用いたが、楕円管を用いてもよい。
上記第１〜第４の実施の形態では、図２に示すように、スリット１０を膜体７の軸方向（長手方向）に平行な直線状に形成しているが、スリット１０の向きや形状は図２に限定されるものではなく、例えば、曲線状や十字状に形成してもよい。

上記第１〜第４の実施の形態では、図２に示すように、スリット１０を膜体７の上半分のみに形成したが、下半分又は両側部に形成してもよい。但し、スリット１０を支持管８の通気孔９と重ならない位置に形成するのが好ましい。

上記第１〜第４の実施の形態では、図４（ａ）に示すように、支持管８の下部に円形状の通気孔９を形成したが、通気孔９の位置は支持管８の下部に限定されるものではない。また、通気孔９の形状は、円形状に限定されるものではなく、例えば細孔形状又は多角形状でも構わない。

上記第１〜第４の実施の形態では、支持体の一例として、通気孔９を備えた支持管８が使用されているが、このような支持管８に限定されるものではなく、送風機６に連通し且つ軸方向に延びる溝が外周面に形成された支持体など、他の一般的な支持体を使用してもよい。

１ 散気装置
２，３ ヘッダー管（連結部材）
４ 散気管
７ 膜体
８ 支持管（支持体）
１０ スリット
１４ 拡大突部
１５ 規制手段
１６ 空気（散気用気体）
３１ 縮小突部
Ａ 膜体の軸方向

Claims (5)

1. 両端が開口したチューブ形状の弾性体からなる膜体と、膜体内に挿入されて膜体を支持する支持体とを有し、
   膜体に、内外に貫通する複数のスリットが形成され、
   支持体に供給された散気用気体が膜体の内側からスリットを通って膜体の外側へ放出される散気管であって、
   支持体は支持体と膜体の開口端部との間を水密にシールする拡大突部を有し、
   拡大突部は、支持体の外周面から径方向外向きに突出し、膜体の少なくとも一方の開口端部内に挿入されて、膜体の開口端部を径方向外向きに拡げて周方向へ弾性的に伸長させることを特徴とする散気管。
2. 拡大突部の外周長さは、支持体を脱抜した状態における膜体の開口端部の内周長さよりも長く、且つ、上記内周長さの１．１倍以下であることを特徴とする請求項１記載の散気管。
3. 両端が開口したチューブ形状の弾性体からなる膜体と、膜体内に挿入されて膜体を支持する支持体とを有し、
   膜体に、内外に貫通する複数のスリットが形成され、
   支持体に供給された散気用気体が膜体の内側からスリットを通って膜体の外側へ放出される散気管であって、
   膜体は支持体と膜体の開口端部との間を水密にシールする縮小突部を有し、
   縮小突部は、膜体の少なくとも一方の開口端部の内周面から径方向内向きに突出し、縮小突部内に挿入されている支持体によって、径方向外向きに拡げられて周方向へ弾性的に伸長することを特徴とする散気管。
4. 支持体は膜体の軸方向への移動を規制する規制手段を有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の散気管。
5. 上記請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の散気管を備えた散気装置であって、
   複数の散気管が並列に配置され、
   各散気管の一端部同士を連結して固定する一方の連結部材と、各散気管の他端部同士を連結して固定する他方の連結部材とが備えられていることを特徴とする散気装置。

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