JP2015112558A - 回転子、これを備える攪拌装置及び微細気泡発生装置、並びに微細気泡発生装置を用いた濾過システム - Google Patents

Abstract

【課題】より洗浄能力の高い濾過システム及びそれに用いられる回転子及びこれを用いた微細気泡発生装置を提供する。更には、これを応用して異なる流体を効率よく攪拌することのできる攪拌装置を提供する。
【解決手段】回転軸と前記回転軸の周方向に沿って配置される複数の羽部材を備えた回転子であって、各羽部材は、前記回転軸の軸方向に沿った傾き角度が異なる部位を有する回転子とする。また、回転軸と前記回転軸の周方向に沿って配置される複数の羽部材を備えた回転子であって、各羽部材には、複数の孔が形成されている回転子とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転子、これを備える攪拌装置及び微細気泡発生装置、並びに微細気泡発生装置を用いた濾過システム関する。

濾過システムの構成部材として使用されるフィルターエレメントに関しては、様々な構成が提案されているが、例えば下記特許文献１に記載されているように、巻きバネ状に巻かれた線材（以下「巻きバネ状線材」という。）と、その線材の中空部に配置される芯金と、この芯金の両端に配置され、巻きバネ状の線材を押さえつける一対の金具を有して構成されたものが有用である。

この濾過システムを用いた濾過処理について説明すると次のようになる。まず、濾過の対象となる混濁液中にこのフィルターエレメントを配置し、フィルターエレメント外周側の圧力を上げる一方、フィルターエレメント内周側の圧力を下げる（内周側から吸引する）と、フィルターエレメント外周側から内周側への流れを生じさせることができる。そして、この間には上記のとおり巻きバネ状線材が配置されているため、巻きバネ状線材の一定間隔の間隙が濾過のためのフィルターとなり、濾過を行なうことができる。なお、濾過が終わった場合や濾過の効率が落ちた場合、流れを逆流させると、巻きバネ状線材の外周側に溜まった付着物（濾過された物）を巻きバネ状線材から容易に分離することができ、フィルターエレメントの再利用が可能となる。

特開平８−１９６８２１号公報

確かに上記フィルターエレメントによると、フィルターエレメントの再利用が可能であるものの、付着物を分離する作業（逆洗）を行う際、付着物の粘性が高い場合等は、流体だけでは逆洗が不十分となるおそれが生ずる。

そこで、本発明は上記課題に鑑み、より洗浄能力の高い濾過システム及びそれに用いられる回転子及びこれを用いた微細気泡発生装置を提供すること、更には、これを応用して異なる流体を効率よく攪拌することのできる攪拌装置を提供すること、を目的とする。

本発明の一観点に係る回転子は、回転軸と回転軸の周方向に沿って配置される複数の羽部材を備えた回転子であって、各羽部材は、回転軸の軸方向に沿って傾き角度が異なる部位を有することを特徴とする。

本発明の一観点に係る回転子は、回転軸と前記回転軸の周方向に沿って配置される複数の羽部材を備えた回転子であって、各羽部材には、複数の孔が形成されていることを特徴とする。

また、本発明の他の一観点に係る攪拌装置は、流体を流すための配管と、配管内に備えられる回転子と、配管内に回転子を支持する支持部材と、を備える攪拌装置であって、回転子は、配管の流路方向に対し略並行に配置される回転軸と、回転軸の周方向に沿って配置される複数の羽部材を備え、各羽部材は、回転軸の軸方向に沿って傾き角度が異なる部位を有することを特徴とする。

また、本発明の他の一観点に係る微細気泡発生装置は、流体を流すための配管と、配管の中に気泡を導入する気泡導入管と、配管内に備えられる回転子と、配管内に回転子を支持する支持部材と、を備える微細気泡発生装置であって、回転子は、回転軸と、回転軸の周方向に沿って配置される複数の羽部材を備え、各羽部材は、回転軸の軸方向に沿って傾き角度が異なる部位を有することを特徴とする。

また、本発明の他の一観点に係る濾過システムは、流体を流すための配管と、配管の中に気泡を導入する気泡導入管と、配管の中に配置され、流体中において回転することによって流体中に導入された気泡を細かくする微細気泡発生装置と、配管に接続されるフィルターエレメントと、を備える濾過システムであって、微細気泡発生装置は、回転軸と回転軸の周方向に沿って配置される複数の羽部材を備え、羽部材は、回転軸の軸方向に沿って傾き角度が異なる部位を有することを特徴とする。

以上、本発明により、より洗浄能力の高い濾過システム及びそれに用いられる微細気泡発生装置、濾過システムを提供することができ、これを応用してより攪拌能力の高い攪拌装置及びこれらに用いられる回転子を提供することができる。

実施形態に係る微細気泡発生装置の概略を示す図である。 実施形態に係る回転子の概略を示す図である。 実施形態に係る回転子の概略を示す図である。 実施形態に係る支持部材の概略を示す図である。 実施形態に係る支持部材の概略を示す図である。 回転軸の他の一例を示す図である。 羽部材の概略を示す図である。 回転軸に羽部材を組み込む場合の図である。 羽部材の他の例を示す図である。 羽部材の他の例を示す図である。 回転子の他の例を示す図である。 ろ過システムの概略を示す図である。 フィルターエレメントの概略を示す図である。 フィルターエレメントの概略を示す図である。 フィルターエレメントの概略を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。ただし、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、以下に示す実施形態に限定されるものではない。なお、本明細書においては同一又は同様の機能を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

（実施形態１）
（微細気泡発生装置）
図１は、本実施形態に係る微細気泡発生装置（以下「本装置」という。）１の概略図であり、図２、図３は本装置１において用いられる回転子１１の概略を示す図である。また、図４、５は、回転子１１を挟む支持部材１４の概略図である。なお図２は回転子１１を回転軸に沿った面から見た場合の側面図であって、図３は回転子１１を回転軸に対して垂直な面から見た場合（軸受け省略）の正面図である。

これらの図で示すように、本装置１は、流体を流すための配管１２と、配管１２の中に気泡を導入する気泡導入管１３と、配管内１２に備えられる回転子１１と、配管１２内に回転子１１を支持する支持部材１４と、を備え、回転子１１は、回転軸１１１と、回転軸１１１の周方向に沿って配置される複数の羽部材１１２を備え、各羽部材１１２は、回転軸１１１の軸方向に沿って傾き角度が異なる部位を有するものとなっている。

まず、上記のとおり、本実施形態において回転子１１は、回転軸１１１と、回転軸１１１の周方向に沿って固定配置される複数の羽部材１１２を備えており、羽部材１１２は、回転軸１１１の軸方向に沿って傾き角度が異なる部位を有するよう回転軸１１１に固定配置されている。

回転軸１１１は、文字通り回転可能な軸状の部材であり、羽部材１１２を周囲に保持することができる程度の硬さを有するものである限りにおいて限定されず、例えばプラスチック等を例示することができるが、ステンレス等、鉄等の金属を含む材料であることが磨耗を抑える観点から好ましい。

回転軸１１１は、限定されるわけではないが、一対の鋭利な先端を有している。この鋭利な一対の先端は、それぞれ後に詳述する支持部材１４の軸受１４１により保持され、回転軸１１１はこの軸受１４１に回転可能に支持される。この軸受１４１により保持される場合の概略図は図４に示される通りである。これらの図で示すように、軸受１２１は上記回転軸１１１の先端と嵌合するよう対応した窪み部分１４１１を有する。本図で示すように、回転軸１１１は鋭利な先端を有しているため、回転による抵抗を少なくし、回転効率を上げることができる。

またこれらの図からも明らかなように、本実施形態にかかる支持部材１４は、上記軸受１４１を備えるほか、軸受１４１を覆う曲面を有する板状部材１４２を有し、この板状部材１４２の側面を配管１２の外側からネジ等の固定部材１４３を用いて固定することで、結果的に軸受１４１を配管１２内に固定することができる。なお、軸受１４１と板状部材１４２の組は、回転子１１の回転軸１１１の両端にそれぞれ受けられて組となっている。

なお上記のとおり板状部材１４２は軸受１４１を埋め込んでなるものであり、より具体的には回転軸１１１に沿った面によって切断した側断面が、中の部分が曲面を有し膨らんだ液滴形状である。このような形状とすることで、配管１２内に流れる流体に対する抵抗をできる限り発生させず層流を維持することができるようになるとともに、回転子１１の回転によって気泡が細かく裁断された場合でもこの気泡が乱流によって合泡してしまうことを防止することができる。特に、合泡を防ぐ観点から、流体の下流側の端及び流体の上流側の端の少なくともいずれかは尖っていることが好ましい。なおこの一対の板状部材１４２は面部分が互いに平行であっても垂直であってもよく、傾きの関係は限定されない。

また本実施形態において、回転軸１１１に取り付けられる羽部材１１２は、上記のとおり、回転軸１１１の周方向に、間隙をおいて複数配置されている。羽部材１１２は流体の流れに対して抵抗となり回転する動力を得るために用いられるものであり、ある程度の硬さを有しているものである限りにおいて限定されず、例えばステンレス等鉄等の金属を含む材料、プラスチック等を例示することができる。羽部材の枚数は特に限定されるわけではないが２以上あることが好ましく、より好ましくは４以上、更に好ましくは８である。

また本実施形態において羽部材１１２の面部分は、回転軸１１１の軸方向に沿って傾き角度を異ならせて配置されており、より好ましくは、回転軸１１１に沿った方向（軸方向）を基準に、羽部材１１２の端部に近い側で大きな傾き角度、中心部に近くなるに従い少ない角度となっていることが好ましく、より好ましくは中心部を中心とする回転対称な形状となっていることが好ましい。このようにすることで、流体と接触する端部近傍においては大きな抵抗力を得ることができる一方、羽部材１１２中心部では比較的少ない角度であるため流れを滑らかにして流体の流れを妨げないようにすることができるとともに、羽部材１１２の先端部分では刃としての機能を発揮し、回転子１１に入ってくる気泡を細かく砕くことが可能となる。また羽部材１１２は、限定されるわけではないが、板状の部材であることが好ましい。板状の部材とすることで体積を少なくし、流路を妨げることなく効率的に回転が可能となる。またここで、羽部材１１２と回転軸１１１とのなす角度は客観的に測定することができる限り様々な基準で定義することができるが、羽部材１１２の一方の面の接線と回転軸１１１とのなす角と定義される。なお、羽部材１１２の面は、軸方向を含む一つの面に対していずれの部分も同じ角度となっていることが好ましい。このようにすることで、各羽部材は流体に対して常に同じ角度で対向することができ効率がよくなる。

ここで「流体」とは、後述の記載からも明らかであるが、配管の内部を流れる液体をいい、配管内を流れることのできる限りにおいて限定されるわけではないが水、油等の液体、空気等の気体を例示することができる。ある程度の流動性を確保することができれば固体（半固体）であってもよい、本実施形態に係る微細気泡発生装置における典型的な例としては水等の液体と空気等の気体である。

また本実施形態において、羽部材１１２は上記のように軸方向に対し傾きの角度を異ならせて配置されている限りにおいて限定されるわけではないが、曲面等により連続的に傾き角度が異なっている形態となっていてもよく、複数の平板が接続された状態すなわち一定の距離同じ角度が維持されて（直線状の部分を有し）段階的に複数の角度を備えているようにしても良い。この場合の例は上記した各図に示されたとおりである。特に、一定の距離同じ角度が維持されている部分を備えている場合、これによって流体の流れに乱流が発生し、後述の孔と相まってより効率的な泡の微細化が可能となると考えられる。

また本実施形態において、羽部材１１２を固定する方法としては、特に限定されず溶接、接着によって固定配置しても良いが、例えば、図６で示すように、回転軸１１１に羽部材の一部を挿入する溝１１１１を形成し、この溝に図７で示す挿入部１１２１を設けた羽部材１１２の当該挿入部１１２１を挿入し、この羽部材の一部及び軸部材を締め具１１１２及びスペーサー１１１３等で抑えて締めることで固定し（図８参照）、その後羽部材を曲げることにより角度を調整する方法を採用することとしてもよい。

また本実施形態において、羽部材１１２の各々には複数の孔１１２２が形成されていることが好ましい。複数の孔１１２２が形成されると、この孔１１２２の縁部分が気泡をより細かく切るせん断力を発生させる端部となる。この孔１１２２が複数存在することでより端部が多くなり気泡をより細かくすることができるとともに、羽部材１１２の軽量化を図ることができ、回転数を上げてより微細な気泡の発生が可能となる。この孔１１２２を設けた場合の例は、例えば上記の図で示したものを挙げることができる。なお図７は、折り曲げられる前の状態における羽部材１１２を示す図である。

孔１１２２の形状は特に限定されず、円形状であってもよく、楕円形状であってもよい。また、三角形、四角形等の多角形でもよく、その角が丸く切られた角丸多角形であってもよい。またこの大きさは特に限定されないが、ひとつの羽部材１１２において、径方向及び軸方向に複数並べて形成することができる程度の大きさであることが好ましい。

また、本実施形態において、羽部材１１２の各々に設けられる複数の孔の応用例として、孔が細長く羽部材を切り取り、羽部材を櫛歯状に形成した場合の例を図９に示しておく。本図も、折り曲げられる前の状態の羽部材１１２を示す図である。このようにすることで、より切断面を増やし軽量化を図ることが可能となるといった利点がある。もちろん、櫛歯状にした後、強度を確保する観点から、櫛歯の先を補強部材で接続して配置したものとすることも好ましい。

また、本実施形態において、羽部材１１２の各々には、突起１１２３が形成されていることも好ましい。突起を付することで、上記孔の縁と同様、先端によって気泡を切断しより細かくすることが可能となる。この突起の例について図１０に示しておく。

また、本実施形態において、図１、２の例が示すように、羽状部材１１２は多段に構成されていることが好ましい。多段とは、軸方向に沿って羽状部材の組が複数並べられている状態をいう。このようにすることで段を経る度に気泡がより細かくなるといった利点がある。なお、複数の組は、それぞれが独立して回転してもよいし、一体に形成されいったいとなって回転してもよい。

また本装置１では、上記のとおり、配管１２と、この配管１２内に流体を供給するとともに気泡も導入することで微細気泡を発生させることが可能となる。具体的には、本実施形態では、配管１２の中に気泡を導入する気泡導入管１３も備えている。

配管１２は、流体を収容し流路を確保することができるものであり、内部に回転子及び支持部材を配置することができる限りにおいて限定されず、プラスチックや金属等を用いることができる。

また、本実施形態では上記のとおりこの気泡導入管１３が備えられており、気泡導入管１３の流路にはエアーポンプやエアーコンップレッサ等の気体供給装置が接続されており、圧縮された気体が供給される。このようにすることで流体内に気泡を安定的に導入することができるようになる。なお、気体はそのままでも泡状になると考えられるが、ある程度細かい泡として導入しておくことが好ましいく、例えば気泡導入管１３の開口端１３１に網目のフィルターや通気性のある多孔質部材、例えばスポンジ等を固定しておくことも好ましい。

また本装置１では、流体の流れを作るためのポンプを備えていることが好ましい。ポンプを備えることで流体の速度、圧力を調整することが可能となる。流体の配管内における圧力及び速度については適宜調整可能であるが、圧力としては、例えば０．１ＭＰａ以上１０ＭＰａ以下であることが好ましい。

以上、本装置は、上記の構成を採用することで、微細気泡を発生させることができる。より具体的に動作について説明すると、まずこのシステム使用者は、配管１２内に回転子１１を固定配置し、配管１２内に水等の流体を満たしポンプにて流れを形成するとともに、同様に上流側に配置された気泡導入管１３から気泡を供給しながら本回転子１１に導入する。この際、本回転子１１は流体から抵抗を受けるとともに受け流すことで動力を得て回転軸を中心に回転しており、この回転により気泡が切られ、より細かい気泡となる。以上、本装置１により、より効率的に、微細な気泡を発生させることができるようになる。

なお本装置１は、軸方向が水平方向に配置しても良く、鉛直方向に配置しても良い。軸方向を鉛直方向とし、下側から流体及び気泡を導入することで、本回転子１１を通過した泡はその上部に排出される。上部は配管の流れであり、本装置によって細かく切られた泡同士が再び結合して大きくなってしまうことを防ぐことができるといった利点がある。

また、本実施形態において、回転子１１及び支持部材１３は配管１２に固定配置されることとなる一方、洗浄の際取り外す必要があるが、洗浄の度に取り外すのは非常に煩雑となるため、回転子１１及び支持部材１３を固定する部分の配管１２を一体化しておき、他の配管部材とネジ込みやフランジ等によって接続可能としておくことが好ましい。また、場合によっては、支持部材１３及び回転子１１を支持するための枠部材を形成し、この枠部材を配置する溝を配管内に形成し、枠部材ごと支持部材１３、回転子１１を挿入するようにすることも好ましい一例である。

以上、本装置１は、より洗浄能力の高い濾過システム及びそれに用いられる微細気泡発生装置となる。特に本実施形態では、配管の径を絞ることなく微細な気泡を発生させることが可能であって、気泡を含む流体の大流量化が可能である。また、本装置１によると液体と気泡とを効率よく混合することが可能となり、鉄やマンガンといった除去対象物を空気と接触させて酸化させて沈殿等による除去の容易化を行うことが可能となり、後述のろ過システム等によって効率的に除去すること等が可能となる。

（実施形態２）
また本実施形態は、回転軸１１１の軸方向に対し傾き角度を異ならせて配置されておらず一定である一方、羽部材１１２の各々には複数の孔１１２１が形成されている点が上記実施形態１と異なるがそれ以外は同様である。このようにすることで、複数の孔の縁部分が供給される気泡をより細かく切るせん断力を発生させる端部となる。この孔１１２１が複数存在することでより端部が多くなり気泡をより細かくすることができるとともに、羽部材も軽くすることができ、回転数を上げてより微細な気泡の発生が可能となる。なおこの場合において角度は限定されるわけではないが軸方向に対して３０度以上６０度以下の範囲であることが好ましく、より好ましくは４０度以上５０度以下の範囲である。この場合の羽部材の一例を図１１に示しておく。

（濾過システム）
上記実施形態１に係る微細気泡発生装置によって発生した泡は、様々な用途に応用が可能であるが、フィルターエレメントを用いた濾過システム（以下「本濾過システム」という。）２において、そのフィルターエレメントの洗浄において役に立つ。本濾過システム２について図１２に示しておく。

本濾過システム２は、本図で示すように、配管Ｔに接続される微細気泡発生装置１と、配管Ｔに接続されるフィルターエレメントＦと、を少なくとも備える。また、本実施形態では、フィルターエレメントＦはタンクＣ内に複数備えられており、配管Ｔはこの各々に分岐されて接続されている。また、タンクＣには除去対象物を含んだ液体が供給され、フィルターエレメントＦによってろ過される。またタンクＣの下部は、後述の説明から明らかとなるが、除去対象物を外部に排出させるための他の配に接続されている。

本実施形態において、フィルターエレメントＦは、フィルター機能によって流体内に含まれる不純物を除去することができるものである。図１３乃至１５に、フィルターエレメントの一例について概略図を示しておく。

本実施形態において、フィルターエレメントＦの構成については限定されるわけではないが、巻きバネ状線材Ｆ１と、巻きバネ状線材Ｆ１の中空部に配置される芯金と、巻きバネ状線材Ｆ１を挟む一対の金具Ｆ２と、を有して構成されている。なお一対の金具Ｆ２は一方が配管Ｔに接続されている。

本実施形態において、巻きバネ状線材Ｆ１とは、所定の内径を保ちつつ巻きバネ状に巻かれた線材であって、隣接する線材部分が所定の距離をもって密に配置されているものである。フィルターエレメントとして構成され機能する際、巻きバネ状線材は実質的にフィルター部材として機能する。線材の材質としては、限定されるわけではないが、ステンレス鋼は錆びに強いため好ましい一例である。なおステンレス鋼である場合、限定されるわけではないが、オーステナイト系のステンレス鋼であることがより好ましく、例えばＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１７を例示することができる。

また、本実施形態に係る芯金は、一方向に延伸した部材であって、両端近傍に金具Ｆ２を配置してなり、これらによって巻きバネ状線材Ｆ１を挟み、巻きバネ状線材Ｆ１を安定的に保持することができるものである。芯金の材質は、限定されるわけではないが、上記巻きバネ状線材と同様に錆びに強いステンレス鋼を好適に採用することができる。また芯金の形状は、板状、線状、円柱状等、巻きバネ状線材Ｆ１の内周側に配置可能となるよう一方向に延伸してなるものであればよく、限定されるわけではないが、巻きバネ状線材の変形を抑えるとともに、濾過された液体の流路を確保する観点から、板状であることは好ましく、更に、この板状の芯金を複数組み合わせた形状（例えば十字状）とすることはより好ましい。

また本実施形態において金具Ｆ２は、芯金の両端近傍にそれぞれ配置されるものであって、一対となり巻きバネ状線材Ｆ１を安定的に保持することができるとともに、少なくとも一方の金具は貫通孔が形成された金具である。また限定されるわけではないが、貫通孔が形成された金具の外周側にはねじ溝が掘られており、外部の部材と接続可能になっている。金具の構成は、限定されるわけではないが、それぞれ円筒状であってその内部に巻きバネ状線材２１を当てるための段差面を有して構成されていることが好ましい一例である。金具Ｆ３の材質としては、限定されるわけではないが、ステンレス鋼が錆びに強いため好ましい一例である。なおステンレス鋼である場合、限定されるわけではないが、オーステナイト系のステンレス鋼であることがより好ましく、例えばＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１７を例示することができる。

次に、本濾過システム２、液体の濾過方法及びその洗浄方法について簡単に説明する。

まず、濾過は、除去対象物を含んだ液体（例えば水）を原液タンクからポンプＰを介してタンクＣ内に供給しフィルターエレメントの周囲に配置する一方、フィルターエレメントＦ内部に接続された配管から液体を吸引することで行う。より具体的には、フィルターエレメントでは微細かつ均等な間隙で巻き回される巻きバネ状線材Ｆ１を備えているため、この間隙よりも大きな除去対象物はこのフィルターを通ることができない。すなわち、フィルターエレメントを吸引することで、除去対象物が除去された液体を抽出することができる。

ところで、濾過を行うと、フィルターエレメント周囲に除去対象物が積層されてくる。この結果濾過能力が低下してくるため、フィルターエレメントの洗浄が必要である。

洗浄は、濾過の場合とは逆に、処理液タンクからポンプを介し、フィルターエレメント内部に接続された配管から液体を高圧で供給し、フィルターエレメントの巻きバネ状線材２１外部に液体を排出させ、巻きバネ状線材２１から除去対象物を分離する。なおこの分離された除去対象物は、フィルターエレメントを配置している洗浄タンク下部に集められ、別途接続された配管から回収される。

しかしながらこの際、巻きバネ状線材２１の周囲に積層した除去対象物が粘性を有している物等であると、上記液体の排出だけでは十分に除去できない場合がある。この場合、より高圧な液体を排出させることも有効であるが、本実施形態のような微細気泡発生装置を用いることで流体の流量を犠牲にせずより効率的な洗浄が可能となる。具体的には、以下のとおりである。

まず、洗浄の過程において、配管内において流体をフィルターエレメント側に排出するよう流れを調整する際、気泡導入管から気泡を導入し、回転子を回転させることで微細気泡を発生させる。すると、非常に微細な気泡を多量に含む流体を形成することができる。そして、この流体がフィルターエレメント側に導入されると、タンク内は配管よりも低圧となっているため、泡が膨張し、フィルターエレメント内で爆発したようになる。すなわち、泡が膨張する際に発生させる爆発力を用いることで、巻きバネ状線材２１外にこびりついた除去対象物を効率よく除去することができる。なおその後の工程は上記と同様である。

また、ここの洗浄ではフィルターエレメントの内部から洗浄する方法について説明しているが、例えば配管の接続を変えて、フィルターエレメントの外部から洗浄できるように、フィルターエレメントの外かつタンクＣ内に接続される配管に上記微細気泡発生装置を接続してもよい。この場合、処理液タンクからポンプを介してタンクＣに配管を通し、その途中に微細気泡発生装置ヲ配置する構成とすることが好ましい。

以上、本実施形態により、より洗浄能力の高い濾過システム及びそれに用いられる微細気泡発生装置及びこれを用いた濾過システムを提供することができる。

（攪拌装置）
本実施形態は、上記した微細気泡発生装置とほぼ構成は同様であるが、気泡導入管を設けず、または、異なる他の流体を導入するための導入管を設けている点が異なる。すなわち上記微細気泡発生装置の例では気泡を導入するものであったが、気泡を導入せず複数の流体を混合した流体を攪拌するという動作だけを行わせても非常に効率のよい装置となる。例えば、上記のとおり水や油といった異なる液体を攪拌、混合する装置として用いてもよい。

ここで、実際に微細気泡発生装置を作製し、その効果を確認した。以下具体的に説明する。

（実施例１）
２ｃｍ×４ｃｍの長方形と挿入部とを備え、それぞれ１３個の貫通孔を形成した金属板を４枚と、直径１ｃｍで４５度ずつ角度をずらした溝を形成した断面が円形状の軸部材（回転軸）を用意し、上記軸部材の溝に金属板の挿入部を挿入し、両側からリングを挿入し、ねじ止めすることによって金属板が固定された軸部材を形成した。なお、軸部材の先端は鋭利な形状となるよう加工してある。

次いで、上記組み立てた金属板を、回転軸の軸方向に沿って角度が異なるように曲げた。この場合において、金属板は５段階に傾いた角度を有しており、先端に近づくに従い角度が大きくなるようにした。これにより回転子を組み立てた。

次に、この組み立てた回転子を、直径５ｃｍの透明なプラスチック配管の中に挿入する一方、配管の中心軸に沿って軸受を備えた一対の板状部材をねじ止めするとともに、この間に上記回転子を配置し、回転可能に固定した。

そして、この配管内に気泡を導入するための気泡導入管を接続し、装置を完成させた。

次に、この配管に送水量６０Ｌ／分となるようポンプを接続し水を供給する一方、気泡導入管から気泡を送気２ＭＰａ、送気量３００Ｌ／分となるよう供給してその気泡を観測した。なお観測は回転子から０．５ｍ、１．０ｍ、１．５ｍの位置において目視及び撮影することによって行った。また、羽部材の回転数は、ストロボスコープによって確認した。この結果、回転子は毎分約３４０回転であり、いずれの位置においても非常に細かい泡が発生し、この泡による十分な白濁を確認することができた。これは、角度の変化と複数の孔による効果によるものと考えられる。

（実施例２）
上記実施例１とは孔を開けていない羽部材を用いた以外は同じ条件で装置を完成させ、確認を行った。この結果、上記実施例１よりは薄いものの細かい泡が発生し、この泡によって水が白濁していることが確認できた。また、回転数は毎分約６００回転であった。これは、羽部材に孔が形成されていないため孔の効果は得られていないものの、上記実施例１に比べ、角度が軸方向の位置に応じて異なるため羽に加えられる力が増え回転数が上がった結果細かく泡を切断することができた結果と考えられる。

（実施例３）
羽部材の傾きを軸方向に対し４５度となるように固定した以外は上記実施例１と同じ条件で装置を完成させ、確認を行った。この結果、上記実施例１よりは薄いものの細かい泡が発生し、この泡によって水が白濁していることが確認できた。また、回転数は毎分約２６０回転であった。これは、上記実施例１に比べ、角度による効果が薄く回転数が上がらなかったものの、孔を複数開けることで泡を細かく切断していることによる効果と考えられる。

（実施例４）
羽部材に孔を開けず、傾きの角度を４５度となるように固定し、それ以外を上記実施例１と同じ条件で装置を完成させ、確認を行った。この結果、上記実施例に比べ泡が粗く、上記実施例２，３で作成したほどの白濁は確認できなかった。なお回転数は約４００回転であった。これは、上記実施例１に比べ、孔を空けることによる泡を切る効果を得ることができず、その状態で回転速度を上げても泡を切断することができなかった結果と考えられる。

以上、より洗浄能力の高い濾過システム及びそれに用いられる微細気泡発生装置及びこれを用いた濾過システムを提供できることを確認した。

本発明は、回転子、これを備える攪拌装置及び微細気泡発生装置、並びに微細気泡発生装置を用いた濾過システムとして産業上の利用可能性がある。

Claims (13)

1. 回転軸と前記回転軸の周方向に沿って配置される複数の羽部材を備えた回転子であって、
   前記各羽部材は、前記回転軸の軸方向に沿った傾き角度が異なる部位を有する回転子。
2. 前記羽部材には、複数の孔が形成されている請求項１記載の回転子。
3. 前記複数の羽部材の組が軸方向に沿って複数段配置されている請求項１記載の回転子。
4. 前記羽部材の面部分は、前記回転軸に対して略垂直となるよう配置されている請求項１記載の回転子。
5. 前記羽部材の角度は、羽部材の中心から遠ざかるほど大きくなっている請求項１記載の回転子。
6. 回転軸と前記回転軸の周方向に沿って配置される複数の羽部材を備えた回転子であって、
   前記各羽部材には、複数の孔が形成されている回転子。
7. 前記複数の羽部材の組が軸方向に沿って複数段配置されている請求項６記載の回転子。
8. 前記羽部材の面部分は、前記回転軸に対して略垂直となるよう配置されている請求項６記載の回転子。
9. 流体を流すための配管と、
   前記配管内に備えられる回転子と、
   前記配管内に前記回転子を支持する支持部材と、を備える攪拌装置であって、
   前記回転子は、前記配管の流路方向に対し略並行に配置される回転軸と、前記回転軸の周方向に沿って配置される複数の羽部材を備え、前記各羽部材は、前記回転軸の軸方向に沿って傾き角度が異なる部位を有する攪拌装置。
10. 前記配管に主流体とは異なる被混合流体を導入するための流体導入管を備える請求項９記載の攪拌装置。
11. 前記支持部材は、前記回転子を支持する軸受と、前記軸受を埋め込む板状部材と、を有する請求項９記載の攪拌装置。
12. 流体を流すための配管と、
    前記配管の中に気泡を導入する気泡導入管と、
    前記配管内に備えられる回転子と、前記配管内に前記回転子を支持する支持部材と、を備える微細気泡発生装置であって、
    前記回転子は、回転軸と、前記回転軸の周方向に沿って配置される複数の羽部材を備え、前記各羽部材は、前記回転軸の軸方向に沿って傾き角度が異なる部位を有する微細気泡発生装置。
13. 流体を流すための配管と、
    前記配管の中に気泡を導入する気泡導入管と、
    前記配管の中に配置され、流体中において回転することによって前記流体中に導入された気泡を細かくする微細気泡発生装置と、
    前記配管に接続されるフィルターエレメントと、を備える濾過システムであって、
    前記微細気泡発生装置は、回転軸と前記回転軸の周方向に沿って配置される複数の羽部材を備え、前記羽部材は、前記回転軸の軸方向に沿って傾き角度が異なる部位を有する濾過システム。