JP4987752B2 - 散気装置 - Google Patents

Description

本発明は、曝気槽等に設けられる散気装置に係り、特に、パネル型のメンブレン散気装置に関する。

従来の散気装置としては、図９と図10に示すようなパネル型メンブレン散気装置が用いられている（特許文献１参照）。
即ち、図９に示した散気装置31は、下水処理場の曝気槽や化学工場で用いられるものであって、多数の気泡発生用小孔32を有する矩形状上面壁部33を備えた弾性膜材（メンブレン）34が、支持体35によって内部から保持されると共に、外側からは固定額縁材36にて押圧されるように、押さえ金具37と、ボルト・ナット結合38等にて、ホルダー39の外フランジ40に載置状に固着されている。
弾性膜材（メンブレン）34は、前記矩形状上壁面部33と、この上壁面部33の周縁から垂下した鉛直壁部41と、この鉛直壁部41の下端の内鍔壁部42とを、備え、かつ、外フランジ40の上面に密接するシール突条43が、内鍔壁部42の下面から突設され、密封する構造である。

図９に２点鎖線にて示すように、空気が送られてこない状態では、上面壁部33は、支持体35の平坦上壁面44に接している。そして、図９に、矢印Ｆ₁ ，Ｆ₂ のように、ホルダー39の内部を介して、図外の外部配管から空気が送られてくると、空気圧（圧力）によって、図９の実線のように山型に膨張して、小孔32が開口して、散気する。なお、空気圧が作用しない２点鎖線の状態では、小孔32は閉じており、目詰まりを起こさないようになっている。
また、固定額縁材36は、弾性膜材34の上角部45から、鉛直壁部41の外面に渡って押さえる（包囲する）ように、横断面倒立Ｌ字型の部材から成る。
特開２００３−３２０３８８号公報

しかしながら、誤操作あるいは機器の誤作動等によって、（図９の矢印Ｆ₁ ，Ｆ₂ にて示す）空気の流量が増大した場合（送風量過大のとき）、図10から図11に示すように、上面壁部33が大きく山型に膨張しつつ矢印Ｇ₁ ，Ｇ₂ のように大きな引張り力が作用し、内鍔壁部42にまで矢印Ｇ₃ で示す引張り力が働く。
これによって、内鍔壁部42が矢印Ｇ₃ の方向に引きづり出され、シール突条43が脱出する。つまり、シール突条43が、固定額縁材36の下端36Ａと、支持体35の下端外角部35Ａの間隙部（開口部）46まで引きづり出され（移動し）、密封性が低下し乃至失われ、矢印Ｈで示すように、内部の空気が外部へ漏洩し、あるいは、矢印Ｈとは逆方向に水等の外部流体が内部へ浸入する。このようにして、パネル型メンブレン散気装置では、誤操作や設備異常等によって、送風量が過大となった場合に、シール突条43が（図11のように）脱出して、内外部の密封性が失われ、散気装置としての性能の低下を生じ、かつ、外部流体の浸入による装置トラブル発生の虞れがあった。

そこで、本発明は、構成される部品点数をそのまま保って、空気の流量が過大となったような場合にも、図11に示すようなシール突条43が脱出することを阻止し、常に、密封性を保って、散気性能を高く維持し、トラブル発生を未然防止することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、多数の気泡発生用小孔を有する矩形状上面壁部と、該上面壁部の周縁から垂下した鉛直壁部と、該鉛直壁部の下端縁から内方水平状に突設した内鍔壁部とを、有する弾性膜材を備え、かつ、該弾性膜材を内部から保持する支持体と、該弾性膜材を外部から保持する固定額縁材と、上記弾性膜材とを、被シール平坦面を有するホルダーに固着して、上記内鍔壁部の下面に形成されたシール突条を該被シール平坦面に密接して組立てられた散気装置に於て、上記弾性膜材は、上記内鍔壁部の肉厚寸法が、上記鉛直壁部の肉厚寸法の 1.5倍以上に大きく設定されている。
また、多数の気泡発生用小孔を有する矩形状上面壁部と、該上面壁部の周縁から垂下した鉛直壁部と、該鉛直壁部の下端縁から内方水平状に突設した内鍔壁部とを、有する弾性膜材を備え、かつ、該弾性膜材を内部から保持する支持体と、該弾性膜材を外部から保持する固定額縁材と、上記弾性膜材とを、被シール平坦面を有するホルダーに固着して、上記内鍔壁部の下面に形成されたシール突条を該被シール平坦面に密接して組立てられた散気装置に於て、上記弾性膜材は、上記内鍔壁部の内端縁に、該内鍔壁部の肉厚寸法の２倍以上の肉厚寸法の膨出部が形成され、上記膨出部は、その内外方向幅寸法が、上記内鍔壁部の肉厚寸法の２倍以上に設定されている。さらに、上記膨出部は、上記内鍔壁部の下面から、その肉厚寸法の 0.2倍以上の下方突出寸法をもって、突出形成されている。
好ましくは、上記膨出部は、矩形枠状の上記内鍔壁部の４隅を除いて４辺の各々に配設されている。

本発明によれば、送られてくる空気の流量が（誤操作等にて）過大となったとしても、内鍔壁部下面のシール突条が側外方へ引きづり出されず（移動せず）、ホルダー外フランジと常時密接して、密封性能を維持でき、空気の外部漏洩と外部流体の浸入を、防止できる。しかも、部品点数が増加せず、単に弾性膜材の部分的な肉厚を変化（増加）させるだけで容易に対応可能である。

以下、図示の実施の形態に基づき本発明を詳説する。
図１〜図３は、本発明の第１の実施の形態を示す図であり、図１は散気状態を示す断面正面図、図２は平面図、図３は要部拡大断面図である。

この図１〜図３に於て、１はゴム等の弾性材質の弾性膜材（メンブレン）であり、多数の気泡発生用小孔２を有する上面壁部３と、鉛直壁部４と、内鍔壁部５とを、この弾性膜材１は（一体成型にて）一体に有する。
鉛直壁部４は、矩形状の上面壁部３の周縁から垂下され、４辺周囲を包囲するように、一定上下幅をもって、鉛直壁部４から垂設されている。

未散気状態（未受圧状態）では、図１中に２点鎖線にて示すように、上面壁部３は、平坦平面状であり、散気状態（受圧状態）では、実線にて示すように、上方膨出凸状（丸山型）に弾性的に変形する。
また、内鍔壁部５は、鉛直壁部４の下端縁４Ａから、内方水平状に突設形成されている。つまり、内鍔壁部５は上面壁部３と平行に形成された底壁部に相当する。
なお、小さな上下高さ寸法の起立壁部６が、内鍔壁部５の内端縁５Ａから、起立状に連設されている。

次に、７は弾性膜材１を内部から保持する支持体である。この支持体７は、平面視矩形環状の鉛直外面８を有する、鉛直壁部４保持用の外周壁部９と、（未散気状態の）上面壁部３の下面に当接支持する板面部10を、有する。かつ、板面部10の中央には、（後述の）ホルダー11からの空気を、矢印Ｆ₁ のように、弾性膜材１側へ送るための空気噴出孔10Ａが貫設されている。
12は、弾性膜材１の上角部13から鉛直壁部４の外面４Ｂに渡って押さえて保持する固定額縁材である。図２のように、この固定額縁材12は、平面視矩形環状であって、かつ、図１と図３のように、横断面倒立Ｌ字型部材をもって、矩形環状に包囲枠を形成している。また、上辺12Ａは短寸とし、鉛直辺12Ｂは長寸とした上記倒立Ｌ字型に、横断面が形成されている。

ホルダー11は、外フランジ等の被シール平坦面14を有する略浅皿型等として、（図２に示すように）給気管15がホルダー11内部に連通連結されている。
ホルダー11の外フランジから成る被シール平坦面14には、ボルト部材16が立設され、ナット17とこのボルト部材16にて、倒立Ｌ字型片の押さえ金具18を取着して、固定額縁材12（の上辺12Ａ）を下方へ押圧して、支持体７と、弾性膜材１と、固定額縁材12とを、ホルダー11に、固着する。この固着によって、内鍔壁部５の下面に形成されたシール突条20を被シール平坦面（外フランジの上面）14に密接して、組立てられている。

そして、図３と図１に示すように、弾性膜材１は、上角部13の肉厚寸法ｂ₁ 、及び、鉛直壁部４の肉厚寸法ｂ₂ が、上面壁部３の肉厚寸法ａの 1.1倍以上に（大きく）設定されている。
つまり、従来例の図９と図10と図11では、弾性膜材34の上角部45の肉厚寸法ｂ₁ 、及び、鉛直壁部41の肉厚寸法ｂ₂ 、さらには、内鍔壁部42の肉厚寸法ｃは、全て、上面壁部33の肉厚寸法ａと、同一であったのに対し、本発明の第１の実施の形態では、ｂ₁ ≧ 1.1・ａ、かつ、ｂ₂ ≧ 1.1・ａとしている。さらに好ましいのは、 1.5・ａ≧ｂ₁ ≧ 1.2・ａ、かつ、 1.5・ａ≧ｂ₂ ≧ 1.2・ａとする。

従来例の図11にて述べたように、矢印Ｇ₁ 方向の引張り力が作用した状態で、本発明の第１の実施の形態では、支持体７の外周壁部９の上端面と、固定額縁材12の上辺12Ａの下面との間隙25は、前記寸法ａよりも小さく、従って、前記寸法ｂ₁ ，ｂ₂ よりも十分小さいため、この狭小な間隙25が隘路として作用し、弾性材の移動（流れ）を確実に阻止する。従って、（底壁側の）内鍔壁部５へは矢印Ｇ₁ の引張り力が遡及せず、図３に示した元々の位置にシール突条20は保持され、密封性が、そのまま良好に維持される。

次に、図４は第２の実施の形態を示す要部断面図である。この図４は、図１〜図３と基本的全体構成は同一であって、重複説明を省略する。

この第２の実施の形態（図４）が、第１の実施の形態と相違している点は、以下の通りである。つまり、弾性膜材１の内鍔壁部５の肉厚寸法ｃが、鉛直壁部４の肉厚寸法ｂ₂ の 1.5倍以上に（大きく）設定されている点にある。

つまり、従来例の図９，図10，図11では鉛直壁部41の肉厚寸法ｂ₂ と内鍔壁部42の肉厚寸法ｃは、同一であったのに対し、本発明の第２の実施の形態では、ｃ≧ 1.5・ｂに設定している。さらに好ましいのは、 2.0・ｂ≧ｃ≧ 1.6・ｂとする。

従来例の図11にて述べたように、矢印Ｇ₁ 方向の引張り力が作用した状態で、本発明の第２の実施の形態では、支持体７の鉛直外面８の下端８Ａと、固定額縁材12の下端12ｃとの間隙26は、前記寸法ｂと略同一乃至僅かに大きいだけであって、内鍔壁部５の肉厚寸法ｃよりも小さいため、この狭小な間隙26が隘路となって、内鍔壁部５の外角部は、この間隙26へ侵入できない（阻止される）。

従って、図11に示した従来の矢印Ｇ₃ の弾性材の流れがほとんど発生せず、これによって、図４に示した元々の位置にシール突条20は保持されて、密封性が低下しない。

次に、図５は第３の実施の形態を示す要部断面図である。この図５は、図１〜図３と基本的全体構成は同一であって、重複説明を省略する。

この第３の実施の形態（図５）が、第１の実施の形態と相違している点は、以下の通りである。つまり、弾性膜材１の内鍔壁部５の内端縁５Ａに、内鍔壁部５の肉厚寸法ｃの２倍以上の肉厚寸法ｄの膨出部21が形成されている点である。さらには、この膨出部21は、その内外方向幅寸法ｅが、内鍔壁部５の肉厚寸法ｃの２倍以上に設定するのが、望ましい。そして、図５に示すように、内鍔壁部５の下面と、膨出部21の下面21Ａとが、同一平面状として連続平坦面を、形成している。支持体７の下面には、切欠部22が形成され、膨出部21の外端面21Ｂが、この切欠部22の段付面に、掛止して、内鍔壁部５の水平外方向への移動を阻止する。しかも、支持体７の下面と、ホルダー11の外フランジ（被シール平坦面）14との間隙27に対し、膨出部21の横断面形状（断面積）が大きく、この間隙27が隘路となって、膨出部21の侵入が阻止される。

従って、図11に示した従来の矢印Ｇ₃ の弾性材の流れが阻止され、シール突条20は、図５の状態から、ほとんど移動せず、密封性が維持できる。

図５に示す第３の実施の形態に於て、各肉厚寸法ａ，ｂ，ｃ間では、ａ＝ｂ＝ｃであり、さらに、ｄ≧２・ｃ、かつ、ｅ≧２・ｃである。さらに好ましくは、 3.0・ｃ≧ｄ≧ 2.2・ｃ、かつ、 3.5・ｃ≧ｅ≧ 2.5・ｃとする。

次に、図６〜図８は第４の実施の形態を示す。要部断面図を示した図６は、図１〜図３と基本的全体構成は同一であって、重複説明を省略する。

この第４の実施の形態（図６〜図８）が、第１の実施の形態と相違している点は、以下の通りである。つまり、弾性膜材１の内鍔壁部５の内端縁５Ａに、内鍔壁部５の肉厚寸法ｃの２倍以上の肉厚寸法ｄの膨出部21が形成されている点である。さらには、この膨出部21は、その内外方向幅寸法ｅが、内鍔壁部５の肉厚寸法ｃの２倍以上に設定するのが、望ましい。そして、図８（Ａ）と図６に示すように、膨出部21は、内鍔壁部５の下面から、膨出部21の肉厚寸法ｄの 0.2倍以上の下方突出寸法ｆをもって、突出形成されている。つまり、ｆ≧ 0.2・ｄとする。さらに、好ましくは、0.35・ｄ≧ｆ≧0.25・ｄとするのがよい。そして、支持体７の下面には、切欠部22が形成され、膨出部21の外端面21Ｂが、この切欠部22の段付面に、掛止して、内鍔壁部５の水平外方向への移動を阻止する。しかも、支持体７の下面と、ホルダー11の外フランジ（被シール平坦面）14との間隙27に対し、膨出部21の横断面形状（断面積）が大きく、この間隙27が隘路となって、膨出部21の侵入が阻止される。このとき、前記突出寸法ｆをもって、膨出部21が下方へ突出していることにより、膨出部21の下面21Ａが外フランジ14に当たって、膨出部21の下方への揺動が阻止されるので、一層確実に前記掛止が維持できる。

従って、図11に示した従来の矢印Ｇ₃ の弾性材の流れが阻止され、シール突条20は、図６の状態から、ほとんど移動せず、密封性が維持できる。

図６に示す第４の実施の形態に於て、各肉厚寸法ａ，ｂ，ｃ間では、ａ＝ｂ＝ｃであり、さらに、ｄ≧２・ｃ、かつ、ｅ≧２・ｃである。さらに好ましくは、 3.0・ｃ≧ｄ≧ 2.2・ｃ、かつ、 3.5・ｃ≧ｅ≧ 2.5・ｃとする。

そして、図７は構成説明のための簡略平面図であり、斜線部Ｚが、膨出部21が配置される部位を示す。内鍔壁部５は平面視（又は底面視）矩形枠状を示すが、その全周に渡って、膨出部21を形成するのではない。つまり、矩形枠状の内鍔壁部５の４隅23，23，23，23を除いて４辺24，24，24，24の各々に、膨出部21を配設する。

図７のＸ−Ｘ断面を図８（Ａ）に拡大して示し、図７のＹ−Ｙ断面を図８（Ｂ）に拡大して示す。このように、全周に形成せずに、辺24にのみ膨出部21を配設することで、支持体７への装着作業性が優れ、しかも、従来例の図11に示した矢印Ｇ₃ 方向への引張り力が最も強く作用する各辺の中央域に、膨出部21を配設することは、合理的であり、シール突条20の脱出防止効果が大である。

なお、本発明は上述の実施の形態を、組合わせることも、好ましい。例えば、図３と図５、図３と図６、図３と図４を組合わせる等の応用も自由である。

次に、従来例（図９〜図11）と、図３、図４、図５、図６の各実施形態の具体的実施例について、耐圧試験を行なった。各実施例の該当する図面、及び、各部寸法関係、及び、耐圧試験結果を、次の、表１に示す。

この耐圧試験方法は、弾性膜材１，34としては、気泡発生用小孔２，32を全く省略したものを、組込んで、これに、内圧を付加した状態で保ち、シール部脱出によるエア漏れ発生までの時間を計測した。

以上の結果から、30kPa の過大圧力が作用すると、従来例では、10分でシール部脱出（図11参照）が生じ、エア漏れを生じた。これに対して、実施例３，２，１では各々45分，85分， 120分も耐えることが分った。特に、実施例４では10日以上にわたって問題のないことが確認できた。

本発明の第１の実施の形態を示す散気状態の断面正面図である。 未散気状態の平面図である。 要部拡大断面図である。 第２の実施の形態を示す要部断面図である。 第３の実施の形態を示す要部断面図である。 第４の実施の形態を示す要部断面図である。 説明用簡略平面図である。 要部断面説明図である。 従来例を示す断面正面図である。 従来例を示す要部断面図である。 従来例の問題点を説明する要部断面図である。

符号の説明

１ 弾性膜材
２ 小孔
３ 上面壁部
４ 鉛直壁部
４Ａ 下端縁
４Ｂ 外面
５ 内鍔壁部
５Ａ 内端縁
７ 支持体
11 ホルダー
12 固定額縁材
13 上角部
14 被シール平坦面（外フランジ）
20 シール突条
21 膨出部
23 ４隅
24 ４辺
ａ，ｂ₁ ，ｂ₂ ，ｃ，ｄ 肉厚寸法
ｅ 幅寸法
ｆ 突出寸法

Claims (4)

1. 多数の気泡発生用小孔（２）を有する矩形状上面壁部（３）と、該上面壁部（３）の周縁から垂下した鉛直壁部（４）と、該鉛直壁部（４）の下端縁（４Ａ）から内方水平状に突設した内鍔壁部（５）とを、有する弾性膜材（１）を備え、
   かつ、該弾性膜材（１）を内部から保持する支持体（７）と、該弾性膜材（１）を外部から保持する固定額縁材（12）と、上記弾性膜材（１）とを、被シール平坦面（14）を有するホルダー（11）に固着して、上記内鍔壁部（５）の下面に形成されたシール突条（20）を該被シール平坦面（14）に密接して組立てられた散気装置に於て、
   上記弾性膜材（１）は、上記内鍔壁部（５）の肉厚寸法（ｃ）が、上記鉛直壁部（４）の肉厚寸法（ｂ₂ ）の 1.5倍以上に大きく設定されていることを特徴とする散気装置。
2. 多数の気泡発生用小孔（２）を有する矩形状上面壁部（３）と、該上面壁部（３）の周縁から垂下した鉛直壁部（４）と、該鉛直壁部（４）の下端縁（４Ａ）から内方水平状に突設した内鍔壁部（５）とを、有する弾性膜材（１）を備え、
   かつ、該弾性膜材（１）を内部から保持する支持体（７）と、該弾性膜材（１）を外部から保持する固定額縁材（12）と、上記弾性膜材（１）とを、被シール平坦面（14）を有するホルダー（11）に固着して、上記内鍔壁部（５）の下面に形成されたシール突条（20）を該被シール平坦面（14）に密接して組立てられた散気装置に於て、
   上記弾性膜材（１）は、上記内鍔壁部（５）の内端縁（５Ａ）に、該内鍔壁部（５）の肉厚寸法（ｃ）の２倍以上の肉厚寸法（ｄ）の膨出部（21）が形成され、
   上記膨出部（21）は、その内外方向幅寸法（ｅ）が、上記内鍔壁部（５）の肉厚寸法（ｃ）の２倍以上に設定されていることを特徴とする散気装置。
3. 上記膨出部（21）は、上記内鍔壁部（５）の下面から、その肉厚寸法（ｄ）の 0.2倍以上の下方突出寸法（ｆ）をもって、突出形成されている請求項２記載の散気装置。
4. 上記膨出部（21）は、矩形枠状の上記内鍔壁部（５）の４隅 (23)(23)(23)(23) を除いて４辺 (24)(24)(24)(24) の各々に配設されている請求項２記載の散気装置。

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