JP4907258B2 - 気液混合装置 - Google Patents

Description

本発明は食品加工工場からの廃水、屠蓄場からの廃水、糞尿や汚水の処理、生活廃水、産業排水等に使用される気液混合装置に関する。

従来から廃水の浄化、活性化を図るための手段として、空気を気液混合筒内に吹き込み、内壁に設けたキノコ状の突起に衝突させ、空気の小気泡を廃水中に放散させ、空気中に含まれている酸素を効率よく溶存させ、これによって好気性バクテリア等の活性化を促進させ、廃水中の汚濁物質を除去するエアレータが使用されている。

しかしながら、排水中の粘度が高まると内壁にあるキノコ状の突起物が抵抗となり、軽い空気は抵抗の少ない中心部を通るため、液体と十分に混合ができず、ショートパスとなり気液の混合効率はあまりよくない。
また、キノコ状の突起物には、動物の毛、紙、ゴム製品等の夾雑物が絡みつくという欠点があった。
特開平１１−１１８４７６

本発明は以上のような従来の欠点に鑑み、気液混合筒に気体を噴出させることにより、気体と液体が複数個の衝突翼に衝突することにより、旋回、垂直方向の上昇とで大きなせん断を直角に受けるため、効率よく撹拌され、気液反応（酸化、反応、溶解） を急激に促進させることができる気液混合装置を提供することを目的としている。

本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は次の説明を添付図面と照らし合わせて読むと、より完全に明らかになるであろう。
ただし、図面はもっぱら解説のためのものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

上記目的を達成するために、本発明は液中に上下部が開口するように設置される五角の気液混合筒と、この気液混合筒内に複数段となり、かつその開口部の位置が順次所定角度異なりかつ各開口部側のほぼ中央部は該気液混合筒の角部と対応するように配置された複数個の各先端部が鋭角となる断面山形形状の衝突翼と、この衝突翼の最下部あるいは入口部の底面へ気体を噴出させることができる気体噴出ノズルとで気液混合装置を構成している。

本発明は液中に上下部が開口するように支持体でほぼ垂直に設置される五角の気液混合筒と、この気液混合筒内に複数段となり、かつその開口部の位置が順次所定角度異なりかつ各開口部側のほぼ中央部は該気液混合筒の角部と対応するように、該気液混合筒の内壁面に固定された複数個の各先端部が鋭角となる断面山形形状の衝突翼と、この衝突翼の底面に少なくとも１個以上固定された繊維等のからみを防止できる気液混合促進用突起と、前記衝突翼の最下部の底面へ気体を噴出させることができる気体噴出ノズルとで気液混合装置を構成している。

本発明は 液中に上下部が開口するように支持体でほぼ垂直に設置される五角の気液混合筒と、この気液混合筒内に複数段となり、かつその開口部の位置が乱流状態が形成できるように順次所定角度異なりかつ各開口部側のほぼ中央部は該気液混合筒の角部と対応するように、該気液混合筒の内壁面に固定された複数個の各先端部が鋭角となる断面山形形状の衝突翼と、この衝突翼の底面に少なくとも１個以上固定された繊維等のからみを防止できる気液混合促進用突起と、前記衝突翼の最下部の底面へ気体を噴出させることができる気体噴出ノズルとで気液混合装置を構成している。

以上の説明から明らかなように、本発明にあっては次に列挙する効果が得られる。

（１）液中に上下部が開口するように設置される五角の気液混合筒と、この気液混合筒内に複数段となり、かつその開口部の位置が順次所定角度異なりかつ各開口部側のほぼ中央部は該気液混合筒の角部と対応するように配置された複数個の各先端部が鋭角となる断面山形形状の衝突翼と、この衝突翼の最下部あるいは入口部の底面へ気体を噴出させることができる気体噴出ノズルとで構成されているので、気体噴出ノズルより気液混合筒内へ気体を噴出させると、該噴出気体によって下部開口あるいは入口部より液体を吸引しながら複数段の衝突翼に衝突し、旋回しながら上方あるいは出口部へ移動して、上部開口あるいは出口部より排出される。
したがって、衝突翼に衝突し、向きを変えて次の衝突翼方向および上方あるいは出口部への移動が生じて、上方あるいは出口部への移動する気体を含む液体に、衝突翼によって向きが変わった気体を含む液体がせん断状態で衝突するため、より効率よく気体と液体を撹拌混合させることができる。

（２）前記（１）によって、複数個の各先端部が鋭角となる断面山形形状の衝突翼を、順次所定角度異なるように配置しているので、気液混合筒内を通過する気体と液体を旋回状態で、中央部で上昇しようとする気体と液体をせん断状態で衝突させることができるので気液混合筒内で、効率よく気液混合を行なうことができる。

（３）前記（１）によって、気液混合筒内には複数個の各先端部が鋭角となる断面山形形状の衝突翼が複数段となるように配置されているだけであるので、毛や繊維等がからみ付いて目詰まりを生じさせる等の不具合を確実に防止することができる。

（４） 前記（１）によって、五角の気液混合筒および開口部の位置が順次所定角度異なりかつ各開口部側のほぼ中央部は該気液混合筒の角部と対応するように配置された複数個の各先端部が鋭角となる断面山形形状の衝突翼によって、衝突翼に衝突した液混は他の衝突翼に衝突するまでに膨張、圧縮を繰り返すとともに、衝突翼の先端部より上昇しようとする気液とせん断状態で衝突し、より効率よく気液混合させることができる。構造が簡単で、製造が容易で、安価に製造することができる。

（５）請求項２も前記（１） 〜（４）と同様な効果が得られる。

（６）請求項３も前記（１） 〜（４）と同様な効果が得られるとともに、乱流状態が形成できるように順次所定角度異なるように複数個の各先端部が鋭角となる断面山形形状の衝突翼を複数段に設置することにより、より効率よく気液を混合させることができる。

（７）請求項４も前記（１） 〜（３）と同様な効果が得られるとともに、衝突翼の上下面の傾斜によって、効率よく気液の旋回状の上昇流を加速させることができる。

以下、図面に示す本発明を実施するための最良の形態により、本発明を詳細に説明する。

図１ないし図８に示す本発明を実施するための最良の第１の形態において、１は食品加工工場からの廃水、屠畜場からの廃水、糞尿や汚水、生活廃水、産業排水等を処理する廃水処理槽２の内底面に設置される本発明の気液混合装置で、この気液混合装置１は液中３に上下部が開口するように底面に固定される支持体４でほぼ垂直に設置される五角形の筒状の気液混合筒５と、この気液混合筒５内に複数段、本発明を実施する形態では５段で、かつ開口部６、７、８、９、１０の先端部の中央部が該気液混合筒５の角部に位置する２１６度異なるように、該気液混合筒５の内壁面に固定された先端部がエッヂ状となる５個の山形形状の衝突翼１１、１１、１１、１１、１１と、この衝突翼１１、１１、１１、１１、１１の最下部の衝突翼１１の底面へ気体を噴出させることができるコンプレッサーやブロワー１２からの圧縮気体を導くホース１３に接続される、前記支持体４に固定された気体噴出ノズル１４とで構成されている。

前記気液混合筒５は耐腐食性に優れたステンレス材を用い、上端は波形状１５に形成され、最上部の衝突翼１１の開口部側は反開口部側よりも上方へ突出する突出部１６が形成されたものが用いられている。

前記支持体４は廃水処理槽２の底面に複数本のタッピングビスやアンカーボルト１７等によって固定されるベース板１８と、このベース板１８に下端部へ複数本のビス１９で固定された、前記気液混合筒５の対向する外側面に溶着、接着、複数本のビス止め等によって固定された一対の取付け板２０、２０で構成されている。

前記５個の山形形状の衝突翼１１、１１、１１、１１、１１は前記気液混合筒５のほぼ半分を覆うことができるものでは気液の上昇流の流れを最適に加速できるように下面１１ａが１０〜３０度の傾斜面に形成され、上面１１ｂが２０〜４０度の傾斜面に形成されたものが使用され、気液混合筒５と一体形成あるいは気液混合筒５の内壁面に溶着、接着、ビス止め等によって固定されている。

上記構成の気液混合装置１は気体噴出ノズル１４より空気等の気体を、図７および図８に示すように最下部の衝突翼１１の反開口部側へ噴出させると、噴出気体は最下部の衝突翼１１の下面１１ａに沿って開口部方向へ順次膨張しながら上昇するように流れ、一部は衝突翼１１の開口端より上方への上昇流２１となり、残りは気液混合筒５の内壁面５ａに順次圧縮された状態で衝突するように流れ、該部より上部の衝突翼１１の下面１１ａに沿って開口部方向へ順次膨張しながら上昇するように流れる、前記上昇流をせん断するせん断流２２となる。
このため、膨張、圧縮を繰り返す上昇流２１とせん断流２２との衝突によって、上昇する気体を粉砕混合し、効率よく気液が混合されるとともに、旋回して、気液混合筒５内を上昇することにより、気液混合筒５の下部開口より液体を吸引し、気液混合筒５内で気体と流入した液体とを混合して、上部開口部より排出される。
[発明を実施するための異なる形態]

次に、図９ないし図１７および図２４ないし図３６に示す本発明を実施するための異なる形態につき説明する。なお、これらの本発明を実施するための異なる形態の説明に当って、前記本発明を実施するための最良の第１の形態と同一構成部分には同一符号を付して重複する説明を省略する。

図９ないし図１３に示す本発明を実施するための第２の形態において、前記本発明を実施するための最良の第１の形態と主に異なる点は、下面に複数個の、本発明を実施する形態では３個の底面が五角形で半円弧状の気液混合促進用突起２３、２３、２３を設けた複数個の衝突翼１１Ａ、１１Ａ、１１Ａ、１１Ａ、１１Ａを用いるとともに、気体噴出ノズル１４を取付けた気体供給パイプ２４をベース板１８のほぼ中央部より上方へ突出した支持台２５に固定し、一対の取付け板２０Ａ、２０Ａ を前記気体供給パイプ２４に固定した支持体４Ａを用いた点で、このように構成した気液混合装置１Ａにしても、前記本発明を実施するための最良の第１の形態と同様な作用効果が得られる。
なお、気液混合促進用突起２３、２３、２３は気液混合の促進が図れ、繊維等のからみを防止できる突起で有ればどんな形状であっても良い。

図１４ないし図１７に示す本発明を実施するための第３の形態において、前記本発明を実施するための最良の第１の形態と主に異なる点は、気液混合筒５Ａ に外部から複数個の後端部にフランジ部２６が形成された衝突翼１１Ｂ、１１Ｂ、１１Ｂ、１１Ｂ、１１Ｂを挿入して、該フランジ部２６を用いてビス２７等で固定することができる衝突翼挿入孔２８、２８、２８、２８、２８を形成した点で、このように形成された気液混合筒５Ａを用いて構成した気液混合装置１Ｂにしても、前記本発明を実施するための最良の第１の形態と同様な作用効果が得られるとともに、気液混合筒５Ａに複数個の衝突翼１１Ｂ、１１Ｂ、１１Ｂ、１１Ｂ、１１Ｂを容易に取付けることができる。

図１８ないし図２０に示す本発明者が考えた気液混合装置において、前記本発明を実施するための最良の第１の形態と主に異なる点は、円筒で形成した気液混合筒５Ｂを用いた点で、このように構成した気液混合装置１Ｃにしてもよい。

図２１ないし図２３に示す本発明者が考えた気液混合装置において、前記本発明を実施するための最良の第１の形態と主に異なる点は、四角筒状の気液混合筒５Ｃを用いた点で、このような気液混合筒５Ｃを用いて構成した気液混合装置１Ｄにしてもよい。

図２４ないし図２７に示す本発明を実施するための第４の形態において、前記本発明を実施するための最良の第１の形態と主に異なる点は、下部にストッパー２９が形成された五角形の筒状の気液混合筒本体３０、この気液混合筒本体３０内に複数個重ね状態で挿入される五角形の支持筒３１に山形形状の衝突翼１１が一体形成された複数個の衝突翼部材３２、前記気液混合筒本体３０内に開口部の位置が順次所定角度異なりかつ開口部側のほぼ中央部は衝突翼部材３２の角部と対応するように収納された複数個の衝突翼部材３２を該気液混合筒本体３０の上部より脱落しないように固定具や接着、溶接等を用いて固定する固定手段３３とからなる気液混合筒５Ｄと、この気液混合筒５Ｄの気液混合筒本体３０の一辺の外側面に取付けられた廃水処理槽２の内底面に固定される支持体４Ｂとを用いた点で、このような気液混合筒５Ｄと支持体４Ｂとを用いて構成した気液混合装置１Ｅにしても、前記本発明を実施するための最良の第１の形態と同様な作用効果が得られる。
前記支持体４Ｂは廃水処理槽２の内底面と気液混合筒５Ｄの下部開口部間の寸法を所定間隔あるいは任意に調整できるように下部部位を所定寸法重なり合うようにし、複数個のボルト挿入孔や長孔を形成した高さ調整機構を設けても良い．

図２８ないし図３０に示す本発明を実施するための第５の形態において、前記本発明を実施するための第２の形態と主に異なる点は、上部が平坦な五角形の筒状の気液混合筒５Ｅ内に乱流状態が形成できるように順次所定角度異なるように５個の衝突翼１１Ａ、１１Ａ、１１Ａ、１１Ａ、１１Ａを図３０に示すように，最下段部に対し２段部を反時計回りに７２度位置をずらして配置し、この２段部に対し３段部を反時計回りに１４４度位置をずらして配置し、この３段部に対し４段部を反時計回りに２１６度位置をずらして配置し、この４段部に対し５段部を反時計回りに２８８度位置をずらして配置した点で、このように構成した気液混合装置１Ｆにしても、前記本発明を実施するための第２の形態と同様な作用効果が得られるとともに気液混合筒５Ｅ内に配置された衝突翼１１Ａ、１１Ａ、１１Ａ、１１Ａ、１１Ａで乱流状態が形成でき、より効率よく気液を混合させることができる。

図３１ないし図３３に示す本発明を実施するための第６の形態において、前記本発明を実施するための第５の形態と主に異なる点は、五角形の筒状の気液混合筒５Ｅ内に乱流状態が形成できるように順次所定角度異なるように５個の衝突翼１１Ａ、１１Ａ、１１Ａ、１１Ａ、１１Ａを図３３に示すように，最下段部に対し２段部を反時計回りに７２度位置をずらして配置し、この２段部に対し３段部を反時計回りに１４４度位置をずらして配置し、この３段部に対し４段部を反時計回りに７２度位置をずらして配置し、この４段部に対し５段部を反時計回りに７２度位置をずらして配置するとともに、ホース１３にオリフィス３４を介装し、該オリフィス３４を通過する気体に薬剤タンク３５に接続された薬剤投入装置３６からの薬剤を薬剤供給ホース３７を介して供給できるようにした点で、このように構成した気液混合装置１Ｇにしても、前記本発明を実施するための第５の形態と同様な作用効果が得られるとともに気液混合筒５Ｅ内に薬剤が混合された圧縮気体を供給することができ，処理する液体をより効率よく処理することができる。
なお、薬剤は液体バチルス菌や脱臭剤等液体を処理する場合に有効なものであれば良い。
また、本発明を実施する形態では圧縮気体を導くホース１３に薬剤を供給するものについて説明したが、本発明はこれに限らず、気体噴出ノズル１４の近傍あるいは薬剤が混合された気体を圧縮気体としてホース１３で供給できるようにしてもよい。

図３４ないし図３６に示す本発明を実施するための第７の形態において、前記本発明を実施するための第５の形態と主に異なる点は、気液混合筒５Ｅ内を乱流状態で流れる気液に磁界を付与できるように衝突翼部材３２の内壁面に複数対、本発明では４対の磁石Ｎ、Ｓを配置した点で、このように構成した気液混合装置１Ｈにしてもよい。

前記本発明を実施する形態では気液混合筒をほぼ垂直に設置するものについて説明したが，本発明はこれに限らず、壁面などに設置して水平方向や水平方向に所定角度傾斜する状態で設置して使用しても良い。
さらに、前記本発明を実施する各形態では５個の衝突翼を用いるものについて説明したが、本発明はこれに限らず、５個以外の複数個の衝突翼を用いてもよく、また、衝突翼の上下面の傾斜角度は使用目的に応じて任意に設定してもよい。
また、気体噴射ノズル１４より空気、あるいは空気にバチルス菌や脱臭剤等が混合された気体を噴出させてもよい。

本発明は食品加工工場からの廃水、屠畜場からの廃水、糞尿や汚水の処理等に使用される気液混合装置を製造する産業で利用される。

本発明を実施するための最良の第１の形態の使用状態の正面図。 本発明を実施するための最良の第１の形態の使用状態の平面図。 図２の３−３線に沿う断面図。 本発明を実施するための最良の第１の形態の衝突翼を備えた気液混合筒の正面図。 本発明を実施するための最良の第１の形態の衝突翼を備えた気液混合筒の平面図。 図４の６−６線に沿う断面図。 本発明を実施するための最良の第１の形態の気液混合状態の説明図。 本発明を実施するための最良の第１の形態の各衝突翼の気液の流れを示す説明図。 本発明を実施するための第２の形態の使用状態の正面図。 本発明を実施するための第２の形態の使用状態の平面図。 本発明を実施するための第２の形態の衝突翼を備えた気液混合筒の平面図。 図１１の１２−１２線に沿う断面図。 本発明を実施するための第２の形態の衝突翼の説明図。 本発明を実施するための第３の形態の使用状態の正面図。 本発明を実施するための第３の形態の使用状態の平面図。 本発明を実施するための第３の形態の気液混合筒の説明図。 本発明を実施するための第３の形態の衝突翼の説明図。 本発明者が考えた気液混合装置の使用状態の正面図。 本発明者が考えた気液混合装置の使用状態の平面図。 図１９の２０−２０線に沿う断面図。 本発明者が考えた気液混合装置の使用状態の正面図。 本発明者が考えた気液混合装置の使用状態の平面図。 図２２の２３−２３線に沿う断面図。 本発明を実施するための第４の形態の使用状態の正面図。 本発明を実施するための第４の形態の使用状態の平面図。 図２５の２６−２６線に沿う断面図。 本発明を実施するための第４の形態の気液混合筒の説明図。 本発明を実施するための第５の形態の使用状態の正面図。 本発明を実施するための第５の形態の使用状態の平面図。 本発明を実施するための第５の形態の各衝突翼の配置状態の説明図。 本発明を実施するための第６の形態の使用状態の正面図。 本発明を実施するための第６の形態の使用状態の平面図。 本発明を実施するための第６の形態の各衝突翼の配置状態の説明図。 本発明を実施するための第７の形態の使用状態の正面図。 本発明を実施するための第７の形態の使用状態の平面図。 本発明を実施するための第７の形態の磁石の配置状態の説明図。

１、 、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆ、１Ｇ、１Ｈ：気液混合装置、
２：廃水処理槽、 ３：液中、
４、４Ａ、４Ｂ：支持体、
５、５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ、５Ｅ：気液混合筒、
６〜１０：開口部、 １１：衝突翼、
１２：コンプレッサーやブロワー、
１３：ホース、 １４：気体噴出ノズル、
１５：波形状、 １６：突出部、
１７：タッピングビスやアンカーボルト、
１８：ベース板、 １９：ビス、
２０、２０Ａ：取付け板、 ２１：上昇流、
２２：せん断流、 ２３：気液混合促進用突起、
２４：気体供給パイプ、 ２５：支持台、
２６：フランジ部、 ２７：ビス、
２８：衝突翼挿入孔 ２９：ストッパー、
３０：気液混合筒本体、 ３１：支持筒、
３２：衝突翼部材、 ３３：固定手段、
３４：オリフィス、 ３５：薬剤タンク、
３６：薬剤投入装置、 ３７：ホース。

Claims (4)

1. 液中に上下部が開口するように設置される五角の気液混合筒と、この気液混合筒内に複数段となり、かつその開口部の位置が順次所定角度異なりかつ各開口部側のほぼ中央部は該気液混合筒の角部と対応するように配置された複数個の各先端部が鋭角となる断面山形形状の衝突翼と、この衝突翼の最下部あるいは入口部の底面へ気体を噴出させることができる気体噴出ノズルとからなることを特徴とする気液混合装置。
2. 液中に上下部が開口するように支持体でほぼ垂直に設置される五角の気液混合筒と、この気液混合筒内に複数段となり、かつその開口部の位置が順次所定角度異なりかつ各開口部側のほぼ中央部は該気液混合筒の角部と対応するように、該気液混合筒の内壁面に固定された複数個の各先端部が鋭角となる断面山形形状の衝突翼と、この衝突翼の底面に少なくとも１個以上固定された繊維等のからみを防止できる気液混合促進用突起と、前記衝突翼の最下部の底面へ気体を噴出させることができる気体噴出ノズルとからなることを特徴とする気液混合装置。
3. 液中に上下部が開口するように支持体でほぼ垂直に設置される五角の気液混合筒と、この気液混合筒内に複数段となり、かつその開口部の位置が乱流状態が形成できるように順次所定角度異なりかつ各開口部側のほぼ中央部は該気液混合筒の角部と対応するように、該気液混合筒の内壁面に固定された複数個の各先端部が鋭角となる断面山形形状の衝突翼と、この衝突翼の底面に少なくとも１個以上固定された繊維等のからみを防止できる気液混合促進用突起と、前記衝突翼の最下部の底面へ気体を噴出させることができる気体噴出ノズルとからなることを特徴とする気液混合装置。
4. 複数個の各先端部が鋭角となる断面山形形状の衝突翼は下面が１０〜３０度の傾斜で、上面が２０〜４０度の傾斜に形成された山形形状であることを特徴とする請求項１ないし請求項３いずれかに記載の気液混合装置。

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