JP6178722B2 - 散気ノズル - Google Patents

Description

本発明は、曝気槽内に気体を放出する散気ノズルに関する。

例えば、車体の塗装ラインには、車体から異物を洗い落とす水洗スプレー工程が設けられている。また、完成車両の検査ラインには、雨漏れを検査するシャワー検査工程が設けられている。水洗スプレー工程やシャワー検査工程からの排水は、曝気槽に溜められて曝気処理が施される。このように、曝気処理によって排水と空気とを接触させることにより、排水中における有機物の分解を促すことができるため、排水を浄化することが可能となる。このような曝気処理を行う装置として、撹拌羽根を回転駆動して曝気槽内を撹拌する装置が開発されている（特許文献１参照）。

特開２００９−１７８６１９号公報

しかしながら、特許文献１に記載される曝気装置は、電動モータを用いて撹拌羽根を回転駆動する構造を有している。このように、動力源として電動モータを用いることは、曝気装置の高コスト化を招くことから、曝気処理のコストを増大させる要因となる。

本発明の目的は、曝気処理のコストを抑制することにある。

本発明の散気ノズルは、曝気槽内に気体を放出する散気ノズルであって、回転軸に設けられた螺旋板を備えるスクリュー部と、前記回転軸に設けられた複数の羽根を備えるブレード部と、を備える回転体と、気体配管が接続される気体取込口を備え、前記スクリュー部を収容する第１ハウジングと、前記曝気槽内に開口する液体取込口を備え、前記ブレード部を収容する第２ハウジングと、を有し、前記気体配管から前記第１ハウジングに供給された気体は、前記スクリュー部を押して前記回転体を回転させ、前記スクリュー部を通過して前記第２ハウジングに移動した気体は、前記ブレード部によって複数の気泡に分割される。

本発明によれば、回転するブレード部によって気泡を分割することができるため、第２ハウジングから微細化された気泡を放出することができ、曝気処理の浄化性能を高めることが可能となる。しかも、曝気槽内に放出するための気体を用いて回転体つまりブレード部を回転させることから、散気ノズルの低コスト化を達成することができ、曝気処理のコストを抑制することが可能となる。

検査ラインにおけるシャワー検査工程の構成を示す概略図である。 （ａ）は曝気槽を示す平面図である。（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ線に沿って曝気槽を示す断面図である。 本発明の一実施の形態である散気ノズルを示す断面図である。 散気ノズルに組み込まれる回転体を示す斜視図である。 散気ノズルの作動状態を示すイメージ図である。 本発明の他の実施の形態である散気ノズルを示す断面図である。 （ａ）は本発明の他の実施の形態である散気ノズルを示す平面図である。（ｂ）は図７（ａ）のＡ−Ａ線に沿って散気ノズルの一部を示す断面図である。 本発明の他の実施の形態である散気ノズルに組み込まれる回転体を示す斜視図である。 曝気槽における表層流の一例を示す説明図である。 曝気槽における表層流の他の例を示す説明図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は検査ラインにおけるシャワー検査工程１０の構成を示す概略図である。図１に示すように、完成車両の検査ラインには、雨漏れの有無を検査するシャワー検査工程１０が設置されている。シャワー検査工程１０には、降雨装置１１および貯水槽１２を備えたシャワーブース１３が設けられている。車両１４に対して前後、左右および上下から水を噴射するため、シャワーブース１３には多数の噴射ノズル１５が設置されている。また、シャワー検査工程１０には、シャワーブース１３から排出された水（液体）を浄化するための曝気槽１６が設けられている。貯水槽１２と曝気槽１６とは排水管１７を介して接続されており、排水管１７には排水ポンプ１８が設けられている。また、降雨装置１１と曝気槽１６とは給水管１９を介して接続されており、給水管１９には給水ポンプ２０が設けられている。シャワーブース１３において使用された水は、排水ポンプ１８を駆動することにより、貯水槽１２から排水管１７を経て曝気槽１６に供給される。そして、曝気槽１６において曝気処理が施された水は、給水ポンプ２０を駆動することにより、曝気槽１６から給水管１９を経て降雨装置１１に供給される。このように、シャワー検査工程１０では、曝気槽１６において水を浄化しながら、シャワーブース１３と曝気槽１６との間で水を循環させている。

図２（ａ）は曝気槽１６を示す平面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ線に沿って曝気槽１６を示す断面図である。図２（ａ）および（ｂ）に示すように、曝気槽１６には、水中に設置された隔壁２１を介して、排水管１７から水が流し込まれる浄化室２２と、給水管１９によって水が吸い出される給水室２３とが区画されている。また、浄化室２２の底には給気管２４が設置されており、給気管２４にはエアポンプ２５が接続されている。給気管２４には複数の分岐管（気体配管）２６が接続されており、それぞれの分岐管２６には散気ノズル２７が接続されている。エアポンプ２５を起動することにより、給気管２４から分岐管２６を経て散気ノズル２７に空気（気体）が供給され、散気ノズル２７から曝気槽１６の浄化室２２内に多数の気泡Ｂが放出される。このように、散気ノズル２７から曝気槽１６内に空気を供給することにより、水中の酸素濃度を高めて微生物による有機物の分解を促進させることができ、曝気槽１６内の水を浄化することが可能となる。この曝気処理による浄化性能を高めるためには、曝気槽１６内に微細化された気泡Ｂを行き渡らせることにより、水中の酸素濃度を高めることが重要となっている。なお、隔壁２１を介して浄化室２２と給水室２３とを区画することにより、給水ポンプ２０に対する空気の噛み込みを抑制することが可能となっている。

図３は本発明の一実施の形態である散気ノズル２７を示す断面図である。図４は散気ノズル２７に組み込まれる回転体３０を示す斜視図である。図３に示すように、散気ノズル２７は、円筒状のスクリューハウジング（第１ハウジング）３１を有している。スクリューハウジング３１には、下端開口部（気体取込口）３２および上端開口部３３が設けられている。スクリューハウジング３１の下端開口部３２には、分岐管２６が接続されている。また、散気ノズル２７は、下端開口部（液体取込口）３４および上端開口部３５を備えたブレードハウジング（第２ハウジング）３６を有している。下端開口部３４および上端開口部３５は、曝気槽１６内に開口した状態となっている。ブレードハウジング３６は、円筒状の筒部３７と、テーパ状のテーパ部３８とによって構成されている。ブレードハウジング３６の筒部３７は、スクリューハウジング３１よりも大径に形成されている。そして、スクリューハウジング３１の上部（端部）３１ａの径方向外方には、ブレードハウジング３６の筒部３７が配置されている。すなわち、スクリューハウジング３１の上部３１ａは、ブレードハウジング３６によって囲まれた状態となっている。なお、スクリューハウジング３１とブレードハウジング３６とは、図示しないスポーク等の連結部材を介して連結されている。

図３に示すように、スクリューハウジング３１には軸受４０が設けられており、ブレードハウジング３６には軸受４１が設けられている。スクリューハウジング３１およびブレードハウジング３６には、軸受４０，４１を介して回転体３０が回転自在に支持されている。回転体３０は、軸受４０，４１に回転自在に支持される回転軸４２を有している。図３および図４に示すように、回転体３０は、回転軸４２の下部（一端部）４２ａに設けられる螺旋板４３を備えたスクリュー部４４と、回転軸４２の上部（他端部）４２ｂに設けられる複数の羽根４５を備えたブレード部４６と、を有している。回転体３０のブレード部４６は、直列に配置される３つの羽根車４７によって構成されている。また、回転体３０のスクリュー部４４はスクリューハウジング３１に収容されており、回転体３０のブレード部４６はブレードハウジング３６に収容されている。

図５は散気ノズル２７の作動状態を示すイメージ図である。なお、図５には、白抜きの矢印によって空気の流れが示されており、黒塗りの矢印によって水の流れが示されている。図５に示すように、分岐管２６からスクリューハウジング３１に流れ込んだ空気は、スクリュー部４４の螺旋板４３を押しながら上方に移動する。このように、螺旋板４３に対して空気を押し当てることにより、空気を動力源として回転体３０は矢印Ａ方向に回転した状態となる。すなわち、分岐管２６からスクリューハウジング３１に供給された空気は、スクリュー部４４を押して回転体３０を回転させながら上方に移動する。また、スクリューハウジング３１からブレードハウジング３６に向けて上方に空気が流れることから、曝気槽１６内の水は下端開口部３４からブレードハウジング３６内に吸い込まれる。そして、スクリュー部４４を通過して上端開口部３３から放出された空気は、水中で気泡Ｂとなってブレードハウジング３６内を上昇する。ブレードハウジング３６内においてはブレード部４６が回転することから、上昇する気泡Ｂは羽根車４７を抜ける際に分断される。すなわち、ブレードハウジング３６内の気泡Ｂは、羽根車４７を抜ける度に複数の細かな気泡Ｂに分割されることになる。

このように、ブレードハウジング３６の上端開口部３５から微細化された気泡Ｂを放出することができるため、水中の酸素濃度を高めて浄化性能を高めることが可能となる。また、ブレードハウジング３６の上端開口部３５からは、気泡Ｂと共に水も放出することができるため、曝気槽１６の底に溜まる堆積物を撹拌することができ、曝気処理の浄化性能を高めることが可能となる。しかも、散気ノズル２７の回転体３０は、水中に放出するための空気を動力源に用いて駆動される。すなわち、散気ノズル２７に電動モータ等の動力源を組み込む必要がなく、散気ノズル２７のコストを抑制することができるため、延いては曝気処理のコストを抑制することが可能となる。なお、散気ノズル２７に供給される空気の流量としては、例えば、毎秒５０リットルに設定される。

また、ブレードハウジング３６は、上端開口部３５に向けて拡大するテーパ状に形成されている。さらに、ブレードハウジング３６内においては、回転体３０のブレード部４６が回転することから、気泡Ｂおよび水（以下、気泡流と記載する）が螺旋状に旋回しながら上昇する。これにより、ブレードハウジング３６の上端開口部３５から、径方向に広がりながら旋回して上昇する気泡流を放出することが可能となる。これにより、図２（ｂ）に示すように、曝気槽１６の浄化室２２内に微細化された気泡Ｂを行き渡らせることができるため、水中の酸素濃度を高めて浄化性能を高めることが可能となる。また、散気ノズル２７から広い範囲に気泡Ｂを拡散させることができるため、曝気処理による浄化性能を保持したまま散気ノズル２７を削減することが可能となる。さらに、散気ノズル２７によって効率良く酸素濃度を高めることができるため、曝気処理による浄化性能を保持したままエアポンプ２５の空気吐出量を抑制することが可能となる。このように、散気ノズル２７の設置数を削減したり、エアポンプ２５の空気吐出量を削減したりすることにより、曝気処理のコストを抑制することが可能となる。

図３に示す場合には、回転体３０のブレード部４６を構成する個々の羽根４５が、スクリュー部４４の螺旋板４３と同方向に傾斜している。すなわち、図５に示すように、回転体３０が矢印Ａ方向に回転した場合には、ブレード部４６によって気泡流の上昇速度が減速されることになる。しかしながら、ブレード部４６を構成する羽根４５の構造としては、図３に示す構造に限られることはなく、他の構造であっても良い。ここで、図６は本発明の他の実施の形態である散気ノズル５０を示す断面図である。また、図７（ａ）は本発明の他の実施の形態である散気ノズル６０を示す平面図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）のＡ−Ａ線に沿って散気ノズル６０の一部を示す断面図である。なお、図６および図７において、図３に示す部材と同様の部材については、同一の符号を付してその説明を省略する。

図６に示すように、散気ノズル５０は、スクリュー部４４およびブレード部５１を備えた回転体５２を有している。また、ブレード部５１は３つの羽根車５３によって構成されており、羽根車５３は複数の羽根５４によって構成されている。そして、ブレード部５１を構成する個々の羽根５４は、スクリュー部４４の螺旋板４３に対して逆方向に傾斜している。すなわち、スクリュー部４４に供給される空気によって回転体５２を回転させる際に、ブレード部５１によって気泡流の上昇速度が加速されることになる。また、図７に示すように、散気ノズル６０は、スクリュー部４４およびブレード部６１を備えた回転体６２を有している。ブレード部６１は３つの羽根車６３によって構成されており、羽根車６３は複数の羽根６４によって構成されている。そして、回転体６２のブレード部６１を構成する個々の羽根６４は、回転軸４２と直交する水平方向に伸びるように構成されている。すなわち、スクリュー部４４に供給される空気によって回転体６２を回転させる際に、気泡流の上昇速度に与える影響を抑制するようにブレード部６１が構成されている。このように、ブレード部４６，５１，６１を構成する羽根４５，５４，６４の傾斜角度としては、如何なる角度であっても良く、例えば、分岐管２６から放出される空気流量や、求められる気泡流の上昇速度等に基づいて設定される。

また、図４に示す場合には、回転体３０のブレード部４６を構成する個々の羽根４５が、扇状の平板によって構成されている。しかしながら、ブレード部４６を構成する羽根４５の形状としては、図４に示す形状に限られることはない。ここで、図８は本発明の他の実施の形態である散気ノズルに組み込まれる回転体７０を示す斜視図である。なお、図８において、図４に示す部材と同様の部材については、同一の符号を付してその説明を省略する。図８に示すように、回転体７０のブレード部７１を構成する個々の羽根７２には、複数の貫通孔７３が形成されている。このように、ブレード部７１の羽根７２に貫通孔７３を形成することにより、羽根７２の縁によって気泡Ｂを分断するだけでなく、貫通孔７３によって気泡Ｂを分断することが可能となる。これにより、散気ノズルから放出される気泡Ｂの微細化を達成することができるため、水中の酸素濃度を高めて浄化性能を高めることが可能となる。なお、図示する場合には、全ての羽根７２に貫通孔７３を形成しているが、これに限られることはなく、一部の羽根７２に貫通孔７３を形成しても良い。また、貫通孔７３の直径寸法としては、例えば５ｍｍ以下が好ましい。

続いて、曝気槽１６の浄化室２２における水の流れについて説明する。図９は曝気槽１６における表層流の一例を示す説明図である。図１０は曝気槽１６における表層流の他の例を示す説明図である。なお、図９および図１０には各散気ノズル２７から螺旋状に放出される気泡流の流れ方向を矢印Ａで示している。図９に示すように、曝気槽１６にはほぼ並行となる２列のノズル群８０，８１が設置されている。一方のノズル群８０を構成する散気ノズル２７からは、上方から見て右回りに旋回する気泡流が放出されており、他方のノズル群８１を構成する散気ノズル２７からは、上方から見て左回りに旋回する気泡流が放出されている。このように、それぞれのノズル群８０，８１において気泡流の放出方向を合わせることにより、図９に白抜きの矢印で示すように、曝気槽１６内で大きな表層流を発生させることが可能となる。また、図１０に示される曝気槽１６では、隣り合って設置される散気ノズル２７間において、気泡流の放出方向が逆向きとなるように設定されている。すなわち、隣り合って設置される散気ノズル２７間において、互いに打ち消し合うように気泡流の放出方向が設定されている。この場合には、曝気槽１６内での表層流の発生を抑制することが可能となる。

図９および図１０に示すように、各散気ノズル２７における気泡流の放出方向を設定することにより、曝気槽１６における表層流の発生状況を制御することができるため、様々な内容の曝気処理に対応させることが可能となる。すなわち、曝気槽１６に溜められた水の撹拌を促したい場合には、図９に示すように、散気ノズル２７からの気泡流の放出方向を設定することで達成される。また、曝気槽１６に溜められた水の撹拌を抑制したい場合には、図１０に示すように、散気ノズル２７からの気泡流の放出方向を設定することで達成される。なお、散気ノズル２７からの気泡流の放出方向は、回転体３０の回転方向に連動することから、スクリュー部４４を構成する螺旋板４３の傾斜方向を変えて設定することが可能である。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。前述の説明では、シャワー検査工程１０の曝気槽１６に設けられる散気ノズル対して本発明を適用しているが、これに限られることはなく、車体塗装工場に設置される曝気槽の散気ノズルに対して本発明を適用しても良い。また、工場排水を曝気処理するための散気ノズルに対して本発明を適用するだけでなく、あらゆる下水を曝気処理するための散気ノズルに対して本発明を適用することが可能である。

前述の説明では、回転体３０のスクリュー部４４を一条の螺旋板４３によって構成しているが、これに限られることはなく、回転体のスクリュー部を複数条の螺旋板によって構成しても良い。また、前述の説明では、回転体３０のブレード部４６を３つの羽根車４７によって構成しているが、１つの羽根車によってブレード部を構成しても良く、２つ以上の羽根車によってブレード部を構成しても良い。さらに、回転体のブレード部を、回転軸４２に対して螺旋状に固定される複数の羽根によって構成しても良い。さらに、前述の説明では、回転体３０のブレード部４６の直径をテーパ状に拡大しているが、これに限られることはなく、ブレード部の直径を一定に保つように構成しても良い。さらに、前述の説明では、ブレードハウジング３６の直径をテーパ状に拡大しているが、これに限られることはなく、ブレードハウジングの直径を一定に保つように構成しても良い。

１６ 曝気槽
２６ 分岐管（気体配管）
２７ 散気ノズル
３０ 回転体
３１ スクリューハウジング（第１ハウジング）
３１ａ 上部（端部）
３２ 下端開口部（気体取込口）
３４ 下端開口部（液体取込口）
３６ ブレードハウジング（第２ハウジング）
４２ 回転軸
４２ａ 下部（一端部）
４２ｂ 上部（他端部）
４３ 螺旋板
４４ スクリュー部
４５ 羽根
４６ ブレード部
５０ 散気ノズル
５１ ブレード部
５２ 回転体
５４ 羽根
６０ 散気ノズル
６１ ブレード部
６２ 回転体
６４ 羽根
７０ 回転体
７１ ブレード部
７２ 羽根
７３ 貫通孔

Claims (5)

1. 曝気槽内に気体を放出する散気ノズルであって、
   回転軸に設けられた螺旋板を備えるスクリュー部と、前記回転軸に設けられた複数の羽根を備えるブレード部と、を備える回転体と、
   気体配管が接続される気体取込口を備え、前記スクリュー部を収容する第１ハウジングと、
   前記曝気槽内に開口する液体取込口を備え、前記ブレード部を収容する第２ハウジングと、
   を有し、
   前記気体配管から前記第１ハウジングに供給された気体は、前記スクリュー部を押して前記回転体を回転させ、
   前記スクリュー部を通過して前記第２ハウジングに移動した気体は、前記ブレード部によって複数の気泡に分割される、散気ノズル。
2. 請求項１記載の散気ノズルにおいて、
   前記スクリュー部は、前記回転軸の一端部に設けられ、
   前記ブレード部は、前記回転軸の他端部に設けられる、散気ノズル。
3. 請求項１または２記載の散気ノズルにおいて、
   前記第１ハウジングの端部は、前記第１ハウジングよりも大径の前記第２ハウジングによって囲まれる、散気ノズル。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の散気ノズルにおいて、
   前記第２ハウジングは、テーパ状に形成される、散気ノズル。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の散気ノズルにおいて、
   前記羽根に複数の貫通孔が形成される、散気ノズル。

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