JP3733377B2 - 混気用ノズル - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加圧水流の外周部より導入する空気を、ノズル部材内を高速流通する加圧水流エネルギーを用いて微細化し、導入空気の溶存効率を向上させるようにした混気用ノズルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、養殖池、溜池、庭園の池、湖沼等の閉鎖された水域、或いは河川、港湾の解放された水域内において、水質の浄化を図るため池水面上に水車や噴水を設置し、水面を撹拌して強制的に水と空気とを接触させたり、又は水底に散気ノズルを設置して水中に強制的に空気を気泡となるようにして吹き込んだりして、溶存酸素率の向上を図るようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の水の撹拌機や曝気機は、一般的には水面または水中に設置したスクリューを回転させて強制的に水を撹拌し、水中に大気を混合するようにしているため、深い水域、曝気機設置位置から離れた水域や、また、池底等に堆積したヘドロを浄化すること等、攪拌曝気の範囲及びその能力に限界があり、また、水中に有する機械的駆動部分が磨耗したり、故障しやすく、定期的に点検保守をする必要があった。
また、水中に取り入れた空気を破砕して気泡とする場合、気泡を微細化するほどその溶存性が向上することが、スクリューの回動による方法では、気泡の微細化にも限度があり、大きな動力を必要とするという問題があった。
さらに、散気法においては、常に水中にあるノズルは、エアレーションの運転と停止とを繰り返すことにより目詰まりが生じ、充分なエアレーション効果が得られないという問題もあった。
【０００４】
このため、本発明は従来の水の浄化装置の有する問題点に鑑みて、水中での機械的駆動部をいっさいなくし、ノズル部材内の高速水流を利用して空気を吸引し、かつ微細化できるようにした混気用ノズル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】
本発明による混気用ノズルは、内部に高速水の流通路を形成した吸込ノズル部材、中間ノズル部材及び噴射ノズル部材を、空気導入室を形成した外筺内にて同一軸心上に配列接合し、このノズル部材に複数段に形成した空気導入ノズルより空気を流通路内に吸引するようにした混気用ノズルにおいて、流通路内周面に沿い、かつその途中で消失するようにして複数本の気泡微破砕用の溝を形成するとともに、最前列の空気導入ノズルを小孔形とし、気泡微破砕用溝内の始端部位置に穿孔して形成したことを特徴とする。
【０００６】
本発明による混気用ノズルにおいては、ノズル部材内の流通路内の気泡微破砕用の溝内先端部に空気導入ノズルより吸引導入される空気は、ノズル部材内を高速で流通する加圧水により、打ち叩かれるよう剪断破砕されるとともに、気泡微破砕用の溝内を流下し、さらにこの溝が途中で消失するようになっているので、この気泡微破砕用の溝の端部の角部分において、すべての気泡がさらに高速水流にて打ち叩かれて剪断破砕が繰り返されるようになり、より効果的に気泡を微細化され、混気をより確実に行うことができる。
【０００７】
また、ノズル部材に形成する空気導入ノズルを、２列目以降をリングスリット状とすることができる。
【０００８】
このように、２列目以降のリングスリット状の空気導入ノズルから導入される空気にてより多量の空気を導入することができるとともに、導入空気と高速水流との熟成が行われるようになり、高速水流との混合が効率的に行われる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の混気用ノズルの実施の形態を、図面に基づいて説明する。図１〜図３は本発明の第１実施例を示す。
【００１０】
図においてＡは、本発明の混気用ノズルの全体を示し、池、湖沼等の閉鎖された水域内、或いは河川、港湾等の解放された水域内、さらには汚水貯留槽、又は家畜糞尿貯留池等において、汚水、家畜の尿尿等（以下、「汚水等」という。）を曝気処理する必要のある水域内の所定水位位置に配設する。
さらには、この混気用ノズルを、曝気槽或いは処理槽内に設置し、気泡の微細化とともに微細気泡の破壊時に発生する超音波を利用して、有害物質、例えば水に溶解させたダイオキシン、ＰＣＢ等の化学物質や微細化して水と混合した家庭用ごみを分解、無毒化するのにも応用できる。
【００１１】
この混気用ノズルＡは、図１〜図３に詳示するように、端部に加圧給水管Ｐ１を、外周面に給気管Ｐ２をそれぞれ接続した外筺５内に、筒状をした吸込ノズル部材１と、一段又は二段以上（図面に示す実施例では２段としたが、３段以上とすることもできる）の中間ノズル部材２、３と、噴射ノズル部材４とを、その各軸心を同一直線上に配置されるよう順次配列するよう嵌合し、一体に結合して構成される。
【００１２】
また、混気用ノズルＡの最先端に配置された吸込ノズル部材１に、加圧給水管Ｐ１を接続する。この吸込ノズル部材１の先端には、高圧の圧力水、望ましくは水道水或いはごみなどを予め除去した清浄水で、ノズルを詰まらせないようにした水を高圧で、該吸込ノズル部材１内に供給するようにポンプ又は水中ポンプ（図示せず）を接続する。
さらに、外筺５に接続された給気管Ｐ２の先端は、外筺５内の空気導入室５１に大気から空気を自吸できるように解放するか、加圧空気或いは酸素等の気体を吸気できるように圧力タンク、或いはブロアー（いずれも図示せず）に接続する。
【００１３】
また、それぞれ筒状をした吸込ノズル部材１、中間ノズル部材２、３及び噴射ノズル部材４の接続位置には、空気導入ノズル８１，８２，８３を形成する。
最前列（１段目）の空気導入ノズル８１は、小孔形とし、周回方向に沿って複数個をほぼ等間隔になるように穿設し、２段目以降の空気導入ノズル８２，８３をリングスリット状とする。
そしてこのリングスリット状の空気導入ノズル８２，８３は、互いに中間ノズル部材２、３、噴射ノズル部材４を嵌め合わせて接続する際、予め定めたわずかな隙間を設けて形成するもので、このノズル部材間の隙間よりなる空気導入ノズル８２，８３は、水量、流速、溶存酸素率などの条件により最も適したものとなるように設定する。これは設計時に予め定めておくようにするか、各部材間の接続をねじ嵌合等の調整可能な構造とすることにより適宜調整できるものとする。
【００１４】
これにより、加圧給水管Ｐ１を経て導入された加圧水が、この同一軸心となるよう配列接続された各ノズル部材１，２，３，４の流通路１１，２１，３１，４１内を高速流となって流通するとき、流通路内周面に負圧が発生する。この負圧により吸込ノズル部材１と中間ノズル部材２との間に形成した小孔形の空気導入ノズル８１を経て直接、また中間ノズル部材２と３との間、中間ノズル部材３と噴射ノズル部材４との間にそれぞれ形成したリングスリット状の空気導入ノズル８２，８３を経て、給気管Ｐ２、外筺５内の空気導入室５１、接線方向に形成した空気導入孔２３，３３より空気が流通路内に吸入される。そしてこの吸引された空気が、中間ノズル部材２、３の内周面に流通路内を流通する際、高速水流にて打ち叩かれるように剪断され、微細化されるとともに、過圧された高速水流と混合されるものとなる。
【００１５】
この場合、図１、図２に示すように、流通路２１に沿って、その内周面に複数本の気泡微破砕用の溝２２を、しかもその途中でなくなるように形成するとともに、この各気泡微破砕用溝２２内の始端部位置に、小孔形とした最前列の空気導入ノズル８１を穿孔し、開口するようにする。
これにより、小孔形の空気導入ノズル８１より気泡微破砕用溝２２内に導入された空気は、流通路２１内を高速で流下する流水圧力により破砕されるとともに、この気泡微破砕用溝内を流下するすべての気泡は、やがて気泡微破砕用溝内より脱出する際、気泡微破砕用溝の角が刃先のようになってさらに剪断、破砕されるようになり、気泡がより微細化されるものとなる。
【００１６】
なお、この溝２２は、図２（Ｂ）に示すように、流通路２１の内周面に内周方向にほぼ定間隔に配列するとともに、その深さは、流通路内を流下する水流が効率的に剪断破砕されるようにして定め、この水流の破断により発生する乱流にて気泡が微細に剪断破砕されるようにするとともに、軸心と平行に配列することも、緩やかに捻回するように形成することもでき、これは気泡の微細化に応じて適宜設定できる。
【００１７】
このように中間ノズル部材内の流通路２１，３１を経て気泡がよく混合された高速水流は、第２の中間ノズル部材３の後流側に配設されたラッパ状の噴射ノズル部材４内を経て安定整流となって、かつ高速で汚水や屎尿内、さらには水に溶解した化学物質水内に噴射されるものである。
【００１８】
この場合、第２の中間ノズル部材３と噴射ノズル部材４との間に形成された空気導入ノズル８３より吸入される空気は、前空気導入ノズル８１，８２の吸入量よりも少なくし、かつ導入空気の一部は破砕され微細気泡となるとともに、一部は噴射ノズル部材４の内周面に沿って噴射ノズル部材４の内周面と高速流体との間に存在して潤滑剤の作用をし、高速流体の流通抵抗を減じて速度を落とすことなく高速で流通排出されるようになる。
【００１９】
上述の様に構成する実施例の作用について以下説明する。
本発明の混気用ノズルＡに、吸込ノズル部材１の先端に接続した加圧給水管Ｐ１から加圧水を供給すると、吸込ノズル部材１の流通路１１内を高速で流通し、この流通路１１より中間ノズル部材２の流通路２１内へ吐出されるとき、吸込ノズル部材１と第１中間ノズル部材２の接合位置の流通路２１の内周面部にベンチュリー効果により負圧が発生する。この負圧により給気管Ｐ２から空気導入室５１に導かれている空気は、小孔形の空気導入ノズル８１内を経て流通路２１内の気泡微破砕用溝２２内に導入される。
この気泡微破砕用溝２２内に導入された空気は、流通路２１内を高速で流下する流水圧力により破砕されるとともに、この気泡微破砕用溝内を流下するすべての気泡は、やがて気泡微破砕用溝内より脱出する際、気泡微破砕用溝の角が刃先のようになってさらに剪断、破砕されるようになり、気泡がより微細化され、さらに流通路２１、３１内を流下する加圧高速水流にて破砕され微細化し高速水流と混合して流下する。
【００２０】
同様にして第１の中間ノズル部材２の流通路２１から第２の中間ノズル部材３の流通路３１へ加圧水が流下する際にも空気導入室５１より空気導入ノズル８２から導入されると同時に流通路３１内を流下する加圧高速水流にて破砕され微細化し高速水流と混合して流下する。
【００２１】
また、第２の中間ノズル部材３の流通路３１から噴射ノズル部材４の流通路４１へ流下する際にも空気導入室５１よりリングスリット状の空気導入ノズル８３から旋回流となった空気が流通路４１内へ導入される。この空気導入ノズル８３から導入された空気は高速水流に微細気泡として混合するとともに微細気泡が流通路４１内周面に沿って高速水流と共に流通路４１内を流下して潤滑剤の作用をし、高速水流体の流下速度を低下させることなく、また整流となった混気水流が、噴射ノズル部材４から高速度にて汚水中に吐出され、この圧力水のもつ噴出エネルギーにて高圧の混気水は噴射ノズルより遠くの水域へ運ばれるようになり、広範囲水域の曝気を可能とするものである。
【００２２】
さらに、この微細気泡を含む水流にて広範囲の曝気が行えるとともに、この混気水流がその水流に乗って池底、川底等にも確実に達することができるので池底、川底等に堆積している堆積ヘドロにも溶存酸素を供給することが可能となって、該堆積ヘドロの好気性処理（分解）を促進することもできる。
さらには、これを汚水よりも粘性の高い家畜屎尿貯留槽或いは家畜屎尿貯留池内に設置することにより、微細気泡を含む溶存酸素の高い高圧水が家畜屎尿内に噴射されることで、微生物は活性化されより効率的に屎尿中の有機物を分解することができるものとなる。
また、水の流れの滞留部分の曝気をも行うことができ、広面積、複雑な地形の池、湖沼の水質の改善に有効である。
【００２３】
【発明の効果】
本発明の混気用ノズルによれば、ノズル部材内の流通路内の気泡微破砕用の溝内先端部に空気導入ノズルより吸引導入される空気は、ノズル部材内を高速で流通する加圧水により、打ち叩かれるよう剪断破砕されるとともに、気泡微破砕用の溝内を流下し、さらにこの溝が途中で消失するようになっているので、この気泡微破砕用の溝の端部の角部分において、すべての気泡がさらに高速水流にて打ち叩かれて剪断破砕が繰り返されるようになり、より効果的に気泡を微細化され、混気をより確実に行うことができる。
【００２４】
また、２列目以降のリングスリット状の空気導入ノズルから導入される空気にてより多量の空気を導入することができるとともに、導入空気と高速水流との熟成が行われるようになり、高速水流との混合が効率的に行われる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の混気用ノズルの一実施例を示す断面図である。
【図２】図１における縦断側面図である。
【図３】ノズル部材の内周面に形成された流通路を展開した一部の拡大図である。
【符号の説明】
Ａ 混気用ノズル
Ｐ１ 加圧給水管
Ｐ２ 給気管
１ 吸込ノズル部材
１１ 通水路
２ 第１の中間ノズル部材
２１ 通水路
２２ 気泡微破砕用の溝
３ 第２の中間ノズル部材
３１ 通水路
４ 噴射ノズル部材
４１ 通水路
５ 外筺
５１ 空気導入室
８１、８２、８３ 空気導入ノズル

Claims (2)

1. 内部に高速水の流通路を形成した吸込ノズル部材、中間ノズル部材及び噴射ノズル部材を、空気導入室を形成した外筺内にて同一軸心上に配列接合し、このノズル部材に複数段に形成した空気導入ノズルより空気を流通路内に吸引するようにした混気用ノズルにおいて、流通路内周面に沿い、かつその途中で消失するようにして複数本の気泡微破砕用の溝を形成するとともに、最前列の空気導入ノズルを小孔形とし、気泡微破砕用溝内の始端部位置に穿孔して形成したことを特徴とする混気用ノズル。
2. ノズル部材に形成する空気導入ノズルを、２列目以降をリングスリット状としたことを特徴とする請求項１記載の混気用ノズル。

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