JP4414963B2

JP4414963B2 - 曝気用エジェクター

Info

Publication number: JP4414963B2
Application number: JP2005503384A
Authority: JP
Inventors: 勲堀内; 修一菅沼; 稔平間; 洪武李; 久豊森長; 和宏立川; 良二武井
Original assignee: 株式会社応微研
Priority date: 2003-07-04
Filing date: 2003-07-04
Publication date: 2010-02-17
Anticipated expiration: 2023-07-04
Also published as: AU2003244207A1; TW200502181A; WO2005003043A1; CN1802321A; JPWO2005003043A1

Description

本発明は、沼、池等に設置される溶存酸素増加装置に主に用いられる曝気用エジェクターに関する。

湖沼や池等においては、有機物等よる水質汚染によって溶存酸素量が低下し、嫌気性有害微生物の増殖等さらなる水質汚染を招いている。また、好気性の微生物を利用し、前記汚染の防除が図られている。そのような方法としては、例えば、本発明者による放線菌と溶存酸素増加水流発生装置を用いた養殖池の水質汚濁除方法等が挙げられ、効果が得られている（特許２０４７３５３号公報参照）。前記溶存酸素増加水流発生装置は、コンプレッサーと筒状管体の曝気用エジェクターとを備えており、コンプレッサーから圧送された空気が該エジェクターの中央部に設けられた接続部からエジェクターに取り込まれ、酸素が水に溶解する構成となっている。

一般的なエジェクターは、エジェクター本体である筒状管体の中央部に外界（空気）と連結する接続部が設けられた形状を呈している。そして、内部を流れる水の流速に応じて生じる負圧のみによって該接続部を介して酸素が引き込まれ、水中に取り込まれる構成となっている。それに対し、本発明者による前記公報記載の溶存酸素増加水流発生装置においては、コンプレッサーからエジェクターに空気を圧送しているので、負圧によってのみ酸素の取り込みがなされる前述した一般的なエジェクターよりも多量かつ効率的に酸素を取り込むことができる効果が得られている。

より効率的に水質汚染の防除を行うためには、水中の溶存酸素量をさらに増大させることが求められる。

本発明は、より大量の酸素を効率よく水に取り込むことでき、水の汚染防除をより効率的に行うことが可能な曝気用エジェクターを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明にかかる曝気用エジェクターは、下記の技術的手段を講じた。

すなわち、本発明にかかる曝気用エジェクターは、両側に大径管部が設けられた所要長さの管体の中途部が絞られるように形成された所要長さの小径管部内にコンプレッサーと連絡するコンプレッサー接続部が設けられてなり、前記大径管部の一端部に設けられた接続口に水中ポンプの吐き出し口が接続され、前記水中ポンプから圧送された水に前記コンプレッサーから圧送された空気を噴射して前記水に酸素を溶解させた水を生成し、該水を前記大径管部の他端部に設けられた放出口から放出させる曝気用エジェクターであって、前記放出口側の大径部の管径を７０ミリメートル、小径管部の管径を２０ミリメートル、コンプレッサーの空気吐出量を約７０リットル／分、水中ポンプの水吐出量を約２８０リットル／分とした時に、前記放出口側の前記小径管部縁部から前記放出口までの距離Ａと、前記水中ポンプの吐き出し口側の前記小径管部縁部から前記接続口までの距離Ｂとの比であるＡ／Ｂ比が０．４０〜０．８４程度であることを特徴とする。

請求項２記載の曝気用エジェクターは、請求項１において、前記Ａ／Ｂ比０．４０〜０．８４程度に替えて前記Ａ／Ｂ比０．５０〜０．６３程度であることを特徴とする。

請求項３記載の曝気用エジェクターは、請求項１又は請求項２において、前記管体の内面に、前記放出口側の前記小径管部縁部から前記放出口に続くテーパ構造と、前記水中ポンプの吐き出し口側の前記小径管部縁部から前記接続口に続くテーパ構造とが設けられていることを特徴とする。

請求項４記載の曝気用エジェクターは、請求項１乃至３のいずれかにおいて、前記小径管部と前記コンプレッサー接続部とが、水の噴射方向に対して６０°〜１２０°程度の角度で接続されてなることを特徴とする。

請求項５記載の曝気用エジェクターは、請求項１において、前記大径管部が小径管部の両側にそれぞれ着脱可能に設けられることを特徴とする。

第１図は、本発明にかかる曝気用エジェクターの縦断正面図である。
第２図は、本発明にかかる曝気用エジェクターの他の態様を示した部分縦断正面図である。
第３図は、Ａ／Ｂ比をパラメータにした酸素溶解速度の実験結果を示す線図である。
第４図は、酸素溶解速度の経時的な増加曲線を示すグラフである。

本発明をより詳細に説明するために、添付図面を参照してこれを説明する。

本実施形態にかかる曝気用エジェクター１は、第１図に示すように、所要長さの管状の小径管部１１と、その小径管部を挟んで両側に配設された大径管部１２とが、テーパ面１４を介して一体的に連続形成されている。

また、小径管部１１の中間部には、圧搾空気を生成するコンプレッサー（図示せず）と連絡させるコンプレッサー接続部１５が突設されると共に、大径管部１２の一端（図において右側）の外周面には、水中ポンプ（図示せず）と接続するためのネジ山（図示せず）が螺刻されている。なお、この一端部の開口部分が水中ポンプとの接続口１６であり、他端側の開口部分（図において左側）が放出口１７となる。

本実施形態においては、前記小径管部１１とコンプレッサー接続部１５とは、第１図に示したように、それらのなす角αが水の噴射方向Ｘに対して略６０°で接続されている。

本発明の要部である、放出口１７側の小径管部縁部１１ａから放出口１７までの距離Ａと、水中ポンプの吐き出し口側の小径管部縁部１１ｂから接続口１６までの距離Ｂとの比、すなわちＡ／Ｂ比は後述する。

以上のように構成された本実施形態にかかる曝気用エジェクター１は、まず、接続口１６を水中ポンプに接続すると共に、ホースを介してコンプレッサー接続部１５とコンプレッサーとを接続する。

そして、本実施形態にかかるエジェクター１を接続した水中ポンプを水中に設置し、水中ポンプとコンプレッサーを駆動させる。

水中ポンプから圧送された水は、小径管部１１を通過し始めるとほぼ同時に、コンプレッサーから圧送された空気とぶつかり合って、圧送された水に酸素が溶解し、放出口１７から溶存酸素量が増大された水が放出される。

なお、本明細書においてエジェクターの酸素溶解能力、すなわち水の溶存酸素量を増大させる能力を表す指標としては、酸素溶解速度を用いた。この酸素溶解速度の定義について、第４図のグラフを参照して説明する。溶存酸素濃度測定器は、電気化学計器株式会社製HDO-110型DO計を使用した。

ある温度における飽和酸素量に対する酸素飽和度〔飽和酸素量に対する溶存酸素量の割合（％）〕の増加を経時的に求めると、第４図に示されるように、酸素飽和度が４０％から７０％に増加する区間では、酸素飽和度は時間に対して一次的に比例して増加することがわかった。このことから、酸素飽和度が４０％から７０％までの範囲において１時間あたりに増加する酸素飽和度の値を酸素溶解速度（％／ｈｒ）と定義し、エジェクターの酸素溶解能力を表す指標とした。

ここで、上述したＡ／Ｂ比をパラメータにした酸素溶解速度の計測結果を第３図に示す。なお、この計測は、コンプレッサーの空気の吐出量が約７０リットル／分、ポンプの水吐出量が約２８０リットル／分で行い、また、放出口１７側の小径管部縁部１１ａと放出口１７までの距離Ａの値が大径管部１２の内径（放出口１７の内部）Ｒ_１に対して約０．４２〜１．５０である範囲で行った。なお、前記内径Ｒ_１に対し小径管部１１の内径Ｒ_２は約０．２９、コンプレッサー接続部１５の内径Ｒ_３は約０．２であった。

図３に示されるように、Ａ／Ｂ比が０．４〜０．８４付近の場合が、酸素溶解速度の向上が顕著に認められ、特に０．５〜０．６３の場合がさらに効果が顕著であり、０．６の時に最高値が計測された。なお、前述の公報記載の装置においてはＡ／Ｂ比は略１．０であったので、それと比較すると、約２倍近い酸素溶解能が得られた。

例えば、本実施態様において、前記内径Ｒ_１が約７０ミリメートル、前記内径Ｒ_２が２０ミリメートル、前記内径Ｒ_３が１４ミリメートルとし、放出口側の小径管部縁部１１ａから放出口１７までの距離Ａを６０ミリメートル、水中ポンプの吐き出し口側の小径管部縁部１１ｂから接続口１６までの距離Ｂを１００ミリメートルとしたとき、すなわち、Ａ／Ｂ比を０．６とした場合に、酸素溶解速度が１９．９（％／ｈｒ）となり、最高値が得られている。

また、この実施態様において、テーパ面１４を放出口側の小径管部縁部１１ａから放出口１７まで、および水中ポンプの吐き出し口側の小径管部縁部１１ｂから接続口１６まで達する長いテーパ構造とした場合、すなわち、第２図（ａ）（ｂ）に例示したようなテーパ面１４１でも、酸素溶解速度は１９．１（％／ｈｒ）であり良好であった。

なお、Ａ／Ｂ比を上記の範囲に設定した場合の効果は、上述のように、距離Ａの値が大径管部１２の内径Ｒ_１に対して小さい場合でも大きい場合でも同様の傾向を示した。

以上、本実施形態にかかる曝気用エジェクターを説明したが、上述した実施形態は、本発明の好適な実施形態の一例を示すものであり、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において、種々変形実施が可能である。

上記実施態様においては、小径管部１１と大径管部１２とを着脱可能に形成している。これにより、部品の交換、例えば必要に応じて距離Ａまたは距離Ｂの異なった大径管部１２と交換すること等が容易な構成とすることができる。

また、小径管部１１と大径管部１２とが一体に形成されていても溶存酸素量の増加という本発明の効果を得ることができるのは言うまでもない。

なお上記実施形態においては、小径管部１１とコンプレッサー接続部１５とのなす角αを、第１図に示したように、水の噴射方向Ｘに対して略６０°としているが、αを略９０°、略１２０°として酸素溶解速度の違いを検討した。その結果、αを６０°とした時は１９．９（％／ｈｒ）、αを９０°とした時は１６．６（％／ｈｒ）、αを１２０°とした時は１５．９（％／ｈｒ）、という実験結果が得られ、αが小さいほど酸素溶解速度が増加する傾向が認められ、上記したように、αを略６０°とした時が最高であった。

さらに、本発明の曝気用エジェクターの材質は、その内部に生じる圧力に十分絶え得るものであれば特に限定されず、プラスチック、ステンレス等の金属等適宜選択して使用することができる。

本発明によれば、圧送された水に圧送された空気を噴射し、かつ、酸素溶解に最適な管の長さ比を得たことで、効率よく酸素を高濃度で水に溶解させた水を生成することができる曝気用エジェクターが提供できる。本発明は、効率的な水質汚染の防除と養殖場に好適に用いられる。

Claims

両側に大径管部が設けられた所要長さの管体の中途部が絞られるように形成された所要長さの小径管部内にコンプレッサーと連絡するコンプレッサー接続部が設けられてなり、前記大径管部の一端部に設けられた接続口に水中ポンプの吐き出し口が接続され、前記水中ポンプから圧送された水に前記コンプレッサーから圧送された空気を噴射して前記水に酸素を溶解させた水を生成し、該水を前記大径管部の他端部に設けられた放出口から放出させる曝気用エジェクターであって、前記放出口側の大径部の管径を７０ミリメートル、小径管部の管径を２０ミリメートル、コンプレッサーの空気吐出量を約７０リットル／分、水中ポンプの水吐出量を約２８０リットル／分とした時に、前記放出口側の前記小径管部縁部から前記放出口までの距離Ａと、前記水中ポンプの吐き出し口側の前記小径管部縁部から前記接続口までの距離Ｂとの比であるＡ／Ｂ比が０．４０〜０．８４程度であることを特徴とする曝気用エジェクター。
前記Ａ／Ｂ比０．４０〜０．８４程度に替えて前記Ａ／Ｂ比０．５０〜０．６３程度であることを特徴とする請求項１に記載の曝気用エジェクター。
前記管体の内面に、前記放出口側の前記小径管部縁部から前記放出口に続くテーパ構造と、前記水中ポンプの吐き出し口側の前記小径管部縁部から前記接続口に続くテーパ構造とが設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の曝気用エジェクター。
前記小径管部と前記コンプレッサー接続部とが、水の噴射方向に対して６０°〜１２０°程度の角度で接続されてなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の曝気用エジェクター。
前記大径管部が小径管部の両側にそれぞれ着脱可能に設けられたことを特徴とする請求項1に記載の曝気用エジェクター。