JPS6135832A

JPS6135832A - 自吸式微細気泡発生装置

Info

Publication number: JPS6135832A
Application number: JP15557484A
Authority: JP
Inventors: Kaoru Aoki; 薫青木; Shikazo Nakagawa; 中川　鹿蔵
Original assignee: NIPPON SANGYO GIJUTSU KK
Current assignee: NIPPON SANGYO GIJUTSU KK
Priority date: 1984-07-27
Filing date: 1984-07-27
Publication date: 1986-02-20
Also published as: JPS6322168B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は深い饗魚池の循環水の溶存酸素の増大に資てる
こと、半導体ガスの如き毒性著しく、または爆発性のあ
る気体を送風機のような危険を伴（・、多量のエネルギ
ーを消費する輸送機関の助けなしに発生源から直接吸収
塔に吸気し、同時に微細気泡化して、気液の反応を促進
し除害の目的を達成すること、あるいは醗酵槽からの炭
酸ガスを直接吸気して微細気泡化し、溶存量を高める清
涼飲料の製造装置に適用すること、さらに池、湖、海の
赤潮等の発生時に、水中の適所に水中モーターの軸を上
に向は上下両端有蓋中空円筒体よりなるロータを取付け
、カバーと連結した吸気管を水面上に開口し、大気から
無限に酸素を吸気し、且つ微細気泡化し、汚染環境の急
速な回復を計るこ大きな自吸式微細気泡発生装置に関す
るものである。

（従来技術）近年工鉱業廃水の処理、下水処理、河川、湖沼、および
沿岸海水の汚染浄化等が重大な社会問題となって来たが
、これらは何れも、大気下操業する作業であり、施設の
性格上省エネルギー−低設備費であることが要求される
。

従来、吸気管の下部にタービン翼、乃至ポンプのランナ
ーを設けて、これ等を高速回転せしめることにより液面
上の気体を吸引し、これを液体中で気泡化する吸引式気
泡発生装置が使用されている。然し、これ等従来の気泡
発生装置は、吸引された気体がタービン翼乃至ポンプの
ランナー間を流動する液流に随伴し、分割されて気泡化
するものであるから、本発明とは気泡発生の機構を異に
し、気泡の微細化度と気泡径の均一性に乏しい欠陥があ
った。

また、本発明と同じ趣旨で、円筒体とその外周側面に凹
凸を施して荒損化した回転子を液中に浸漬し、高速回転
して気体の吸引と微細化とを計った吸気回転式微細気泡
発生装置（特開昭５３−４２’１７６号公報）はあるが
、この装置は回転子の上面と液面までの距離、すなわち
沈潜塵が小さく（０〜２０ＩＩＩｆｆｉ）、逆に沈潜塵
を大きくするとその性能が低下することを表示している
。気泡の微細化度の目安として、亜硫酸ソーダ溶液の空
気による酸化速度を用いているが、同一運転条件で沈潜
塵を大きくすると酸化速度は低下している。これは吸引
空気量が少なくなったことを示すものである。

一般的に気液の接触反応においては、気泡径が同一で、
気体量が同一なら、気液が接触する時間が長い程、すな
わち液深が大きい程、その反応量は増大する。前記従来
の吸気回転式微細気泡発生装置は、回転子の液中での沈
潜塵が小さいため、気液の接触する時間が短い。そこで
気液の接触時間を長くするために液深を大きくすれば、
沈潜塵が大きくなり、逆に性能が低下する欠点があった
。

本発明者等は、さきに［液体中に超微細気泡な発生せし
める装置」（特許第１１９５１５３号）を開発し、超微
細気泡発生装置の実用化に成功し、既に多方面に採用さ
れてこる。然しこの発明では気体を供給する送気設備が
必要であった・例えば、有毒、あるいは爆発性のため危険な半導体用ガ
スの処理に該特許の装置は数多く利用されているが、こ
の場合送気設備を省略出来ることは経済性の改善に資す
ると共に、送気設備とその接続部分における気体漏洩等
による危険性の軽減にも貢献できることになる。

（発明が解決しようとする問題点）本発明は前記従来の問題点であった送気設備の必要性を
無くして経済性の改善に資すると共に、接続部分におけ
る気体漏洩等による危険性を排除しようとするものであ
る。

（問題点を解決するための手段）このため本発明は、上端有蓋または上下両端有蓋中空の
円筒体の上面に放射状の羽根翼と、その外周側面に中心
線に平行な縦縞状の畝とを植設した回転子を設けろと共
に、該回転子をその中心線を軸として高速回転させて生
ずる旋回渦流の起る吸気管を備え、該吸気管の上端は液
面上に開口し、液中におけるその開放端の下方に前記回
転子を′沈設し、該吸気管の開口部より吸引した気体を
前記回転子に供給するようにした点を問題点を解決する
ための手段とするものである。

また本発明は、上下両端有蓋中空円筒体の下面に放射状
の羽根翼と、その外周側面に中心線に平行な縦縞状の畝
とを植設した回転子を設けると共に、該回転子をその中
心線を軸として高速回転させて生ずる旋回渦流の起る吸
気管を備え、該吸気管の上端は液面上に開口し、吸気し
て液中を通る管端はＵ字形をなす上向開放端の直上に沈
設し、該開口部より吸引した気体を回転子に供給するよ
うにした点を問題点を解決するための手段とするもので
ある。

（作　用）さて前記構成において、液中に有蓋円筒体の蓋面に放射
状に羽根翼と、外周側面に中心線に平行な縦縞状の畝と
を植設した回転子を浸漬し、その中心線を軸として高速
回転させて生ずる旋回渦流を回転子蓋面に近接した開放
端とこれに連結する吸気管内において起こさせ、液面上
方の気体を吸引して液体中で微細気泡を発生させる。回
転子は上方より駆動しても、下方より駆動してもよい。

（実施例）以下本発明の実施例を図面について説明すると、第１図
〜第４図は本発明の実施例を示し、第１図〜第３図は第
１実施例、第４図は第２実施例を示す。さて本発明者等
は、液中深く、沈潜度の大きい状態で、吸気量が大きく
、且つこの吸引気体を液中に微細気泡化する装置の開発
を目指して種々の試験装置を試作し、検討を重ね、実験
を経て以下の現象を見出し得た。すなわち、液中深く、
上端有蓋の円筒体よりなる回転子を浸漬し、この回転子
の円筒外周側面高さの上部ｌ／１０〜１／２を占める区
域に縦縞状に畝を等間隔（ｌｏｍｓ〜５０Ｍ）に配分し
、畝の高さは円筒体直径の０．１５％〜１０％の素片を
植設乃至刻設し、なお、蓋の上面の周縁罠放射状に、か
つ蓋の上面に垂直に、高さ、および幅はそれぞれ円筒体
直径の０．５％〜３０％および１０％〜２０％で、厚さ
２市〜６−の薄板の羽根翼を植設し、さらに該羽根翼の
外周径の１．１倍〜１５倍の内径で、高さは回転子を形
成する円筒体の高さの少くとも３倍の寸法を有するカバ
ー（吸気管の液中における拡大開放端）を設け、かつ該
カバーの頂部は液面上の気体、あるいは別の場所で発生
する気体との連絡支管に連結し、回転子の軸はこの場合
、この連絡管で包囲しており、さらに吸引量を測定する
流量計を備えている。

次に本発明者等が実験を行なった装置の１例を第１図に
よって説明すると、図において液槽１（２００ｍｍ、ｊ
ｉ５ＦＸ７７２ｍｍｈ　）の底面から２５０叩上方の水
平面と回転子の蓋の面とが、所謂面一になるように回転
子を設置し、この面を計測の基準零点にして上方に４５
０画まで液面を変化させ、液面から回転子の蓋面までの
距離に応じて回転子の周速と吸気量との関係を観測し、
同じ周速であっても液面からの距離が太き（なるに従っ
て吸気量は少な（な覧り、同じ吸名量を得るためには該距離が犬きくなる程大
きな周速が必要である。

ここで吸気に至るまでの状況を順を追って概説すると１
回転子の周速が太き（なるにつれて吸気管内の液面は次
第に降下するが、液槽を貫通する吸気管の外側にある周
囲の液面には殆ど変化が見られｒ、吸気管内の液面のみ
が降下して遂には回転子の上面、すなわち基準面に達す
ると、やがて気体は回転子とカバーとの間隙を通り、水
圧によってカバー内に向って押し揚げて来る液体と一緒
に羽根翼の遠心作用によって当該間隙を液体の進行方向
に対して逆進し、ここに始めて回転子の外周側壁の上部
に配設された畝と畝との間の溝を通り下方に向って直進
し、大部分は回転子の裾の区域に巻きつき、液流によっ
て引きちぎられて微細槽気泡化して旋回するが、一部は溝底にまで到達する。

因にカバーを特に長大に拡げた理由は、回転子上面とカ
バーとの間隙における気液の激し〜・陣取りの葛藤が、
流量計の指標を上下に動揺させるので、これを緩和し、
指標の指示を静止させるためである。さらに周速を増せ
ば吸気量は次第に大きくなり、液槽全体が微細気泡を含
む気液混和の様相を呈し、液槽の蓋から溢れるようにな
る。

次に図面について説明すると、第１図〜第３図の２は回
転子で、上端有蓋または上下両端有蓋中空の円筒体であ
る。３は回転軸、４は畝、５は回転子の蓋面に垂直に植
設した羽根翼、６は吸気連絡管、７は液槽壁面に回転子
２の軸線に平行に設けた邪魔板、８は軸承、９はボール
ベアリング。

１０は流量計、１１は電動機、１２は気体排出口、１３
は回転子２のカバーで、吸気管の液中における開放端、
１４は回転子２上面の小円輪で、その側面に放射状に羽
根翼を植設する。１５は液槽の液面、１６は吸気連絡支
管である。

第２図はロータの詳細図、第３図は第２図蓋面の正面図
で、符号は第１図と同じである。また第４図は第２実施
例を示し、吸気管の液中開放端を平板１７にし、直下に
回転子２を配設した図である。

第５図は第３実施例を示し、上下両端有蓋中空円筒°体
２ａの下面に放射状羽根翼５ａと外周側面下部ＫＭ１縞
状畝４ａとを配設し、゛回転子下面の直下に吸気管１８
の液中における開放端をＵ字にして上に向は平板にした
場合の図である。また第６図は第５図の平板を拡大管に
した場合の断面図である。以下更に本発明を下記具体例
により詳述する。

具体例１、直径２００唾高さ７７２叩の水槽に直径ｓｏｍｍ＄高さ
８５ａｕｎの上端有蓋円筒体よりなる回転子（以下ロー
タという）を、その蓋の面が槽底がら２５０ｍｍの高さ
Ｋなるように槽の中心線上に設置し、ロータ外周側面上
部に高さ３−１幅３０１ｆｆｌ、長さ３０ｍｍの畝素片
１０本を縦縞状、等間隔に、また蓋の中心に合せて外径
２８ｍｍ、高さ１５市の円輪とその外周側面並びに蓋の
上面に接し、高さ１５鴫、厚さ２Ｗ１１゜幅１１ｍｍの
羽根ｌＬ８枚を等間隔、放射状に植設し、カバーの内径
を７５−１６５咽、５７帥の３種類とし、回転子の蓋面
がら水面までの距離が４００ｍｍ、４５０画の場合に吸
気量を比較し第１表を得た。

第１表（ロータとカバーとの間隙が吸気量に及ぼ丁影響
）■は回転子の外周側壁に植設しである畝の高さの２倍
を回転子の直径に加算した外径で計算した周速度である
。カバーとロータの外壁との間隙は小さい程吸気量が大
きい。

具体例２゜水槽は前記具体例１．と同じもので、ロータは直径６０
ｆｆｌｆｌ＋、高さ９０ｍｍの上端有蓋円筒体の外周側
面上部Ｋ、高さ４Ｍ、幅４叩、長さ２５ｍｍの畝素片を
縦縞状、等間隔に１２本と、また蓋の中心に外径３５唾
、高さ１５画の円輪の外周側面と蓋面とに接し、高さ１
５．、厚さ２世１幅１２．５ｍｍの羽根翼８枚とを植設
し、カバーの内径７５ｍｍ、ロータの蓋面から水面まで
の距離４５０ａｕｎの場合における吸気量と、第１表の
ロータ直径５０Ｍ、カバー内径６５卿の場合における吸
気量とを対比して第２表に掲げた。

第２表（ロータの大きさが吸気量に及ぼす影響）・第２
表からロータの直径が大きい方が同じ周速で比較すると
吸気量は大きい。

具体例３゜水槽は具体例１および２．と同じものを使用し、ロータ
は５０ｍｍ＄Ｘ８５印りで畝および羽根翼も５０ｍの２
０−タと同じとし、カバー内径５７圓グ、高さを７５ｍ
ｍと小さくしたが、吸気管と流量計との間に容積２゜ｌ
のガス溜をおいて流量計指標脈動防止用緩衝器とした。

Ｎ＠５Ｏ３４２８，４ｇｒを１７１！に溶解し、液槽に
入れ、液温２２．５℃、０５３に！、周速１３．８　ｍ
／ｓｅｅで２０１！ｍｉｎ吸気し、２０分間で液温３９
℃まで上昇し、ｍｏｌ／ＩＭ＆　化完了Ｌ　タ・　ｈｒ　　は０６で酸素利用効率
は４５３３係であった。

具体例４゜水槽は具体例１．２、および３と同じものを用い、ロー
タも、カバーも、ガス溜も具体例３と同じものを使用し
、Ｎａ２５Ｑ、　２８．３５ｇｒを１５１の水に溶解し
、よく攪拌して水槽に移し、試料を採取して分析すると
、０．０１５　ｍｏｌ／ｌ　を示したので、水槽に移し
Ｄｏメータのセンサを液中に吊し、Ｄｏ指示を零に合せ
、２２５℃から液面上の空気を３０６７ｍ　ｉ　ｎ吸弓
１．０５３に！、周速１３．８ｒＩｖ／３ｅｃで３０分
間微細気泡化してＤＯの増加状況を観測すると、５分径
ＫＤＯ９を示し、時間と共に少しづつ増し、３０分後に
９．７５を示し、液温３１’Ｃに上昇した。ここで吸気
と空気中酸素の溶解作業を停止し、この時点からＤｏの
推移を記録した。第３表は過飽和り。

が自然減少する状況を示す。

第３表具体例５゜１６６ｍχの水槽中に１２０唾ｌの位置に１２ｍｍ＄の
邪魔棒３本をロータの回転軸に平行に配設し、ロータの
上面から水面までの距離２００Ｍのとき、ロータの周速
と吸気量との関係は第４表に示す通りである。

第４表（ロータの周速と吸引量との関係）ロータの外周
側面に植設した畝の高さと長さが大きい方が多く吸引す
る。

具体例６第５図の装置において、１６６ｍ＋ｎ９６の水槽中に１
２０印の位置に１２ｍｍダの邪魔棒３本をロータの回転
軸に平行に配設し、ロータの下面から水面までの距離Ｈ
ｍｍ及び周速と吸気量との関係を示すと第５表の通りに
なった。

第５表（発明の効果）以上詳細に説明した如く本発明は、高速回転させて旋回
渦流を生ずる回転子を設けた自吸式微細気泡発生装置で
あるので、従来のような送気設備は不要である。従って
経済性に富むと共に、送気設備との接続部分圧おける気
体漏洩等による危険性を防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示τ自吸式微細気泡発生装置
の縦断面図、第２図は第１図における要部の詳細図、第
３図は半分のみ示す第２図の平面図、第４図は他の実施
例を示す第２図に対応した　“断面図、第５図は更に他
の実施例における吸気部図の主要部分の説明 ■・・・液槽　　２・・・回転子　　３・・・回転軸４
・・・畝　　　５・・・羽根翼　　６・・・吸気連絡管
１３・・・開放端第２図第４図手続補正書昭和５９年８月２１日特許庁長官　忠　賀　　　学　殿１、事件の表示特願昭５９−１５５５７４号２、発明の名称自吸式微細気泡発生装置３、補正をする者事件との関係　　特許出願人住所名　称　　日本産業技術株式会社４、代理人６、補正の対象発明の詳細な説明の欄７、補正の内容別紙記載の通り補正の内容１、明細書第１７頁の第４表を次のように補正する。「ロータの蓋面および外周側面に植設した羽根、および畝
の高さと、長さが大きい方が多く吸気し、周速に比例し
て吸気量は増す、　　　　　　　」２、明ＩｔＩＩＦ第
１８頁の第５表を次のように補正する。「周速は同じでも、吸込み高さが大きくなるに従って、吸
気量は少なくなる。　　　　　　　　　　」以上手続補正書動式）％式％１、事件の表示特願昭５９−１５５５７４号２、発明の名称自吸式微細気泡発生装置３．７！正をする者事件との関係　　特許出願人住所名称　日本産業技術株式会社４、代理人６、補正の対象発明の詳細な説明の欄７、補正の内容別紙記載の通り補正の内容１．明細書第１３頁の第１表を次のように補正する。［第１表（ロータとカバーとの間隙が吸気量に及ぼす影
響）２、同第１４頁の第２表を次のように補正する。「　　第２表（ロータの大きさが吸気量に及ぼす影響）
３、同第１６頁の第３表を次のように補正する。「　　　　　第３表４、同第１７頁の第４表を次のように補正する。５、同第１８頁の第５表を次のように補圧する。「　　　第５表以上手続補正書昭和６０年５月１３日特許庁長官　志　賀　　　学　殿ｌ、事件の表示特願昭５９−１５５５７４号２、発明の名称自吸式微細気泡発生装置３、補正をする者事件との関係　　特許出願人住所名称　日本産業技術株式会社４、代理人６、補正の対象特許請求の範囲の欄、発明の詳細な説明の間、補正の内
容１、特許請求の範囲を次のように補正する。「（１）上端前蓋または上下両端有蓋中空の円筒体の上
面に放射状の羽根翼と、その外周０１．１１面に中心線
に平行な縦縞状の畝とを植設した回転子を設けると共に
、該回転子をその中心線を軸として高速回転させて生ず
る旋回渦流の起る吸気管を備え、該吸気管の上端は液面
上に開口し、液中におけるその開放端の下方に前記回転
子を沈設し、該吸気管の開口部より吸引した気体を前記
回転子に供給し、液中で微細気泡となすことを特徴とす
る自吸式１８！！細気泡発生装置。（２）　　上下両端有蓋中空円筒体の下面に放射状の羽
根翼と、その外周側面に中心線に平行な縦縞状の畝とを
植設した回転子を設けると共に、該回転子をその中心線
を軸として高速回転させて生ずる旋回渦流の起る吸気管
を備え、該吸気管の上端は液面上に開口し、吸気して液
中を通る管端はＵ字形をなす上向開放端の直上に沈設し
、該開口部より吸引した気体を回転子に供給し、液中で
微細気泡となすことを特徴とする自吸式微細気泡発生装
置。（３）　　自吸式微細気泡発生装置の吸気管の液中にお
ける開放端は回転子の直径の１．１〜１．５倍の外径を
有する平板、または拡大管を設けた特許請求範囲第１項
記載の自吸式微細気泡発生装置。（４）　　自吸式微細気泡発生装置を液中に設置する場
合には回転子の周囲に邪魔棒、または邪魔板を回転子の
軸線に平行して配設した特許請求範囲記１項、または兄
３項記載の自吸式微細気泡発生装置。（５）　　自吸式微細気泡発生装置の吸気管の液中にお
ける開放端は回転子の直径の１．１〜１．５倍の外径を
有する平板又星凰大管を設けた特許請求の範囲第２項記
載の自吸式微細気泡発生装置。（６）　　自吸式微細気泡発生装置を液中に設置する場
合には回転子の周囲に邪魔棒、または邪魔板を回転子の
軸線に平行して配設した特許請求範囲の第２項卓または
第５項記載の自吸式微細気泡発生装置、」２、同第９頁第１７行目の「距離に応じ」を「距離（吸
込高さ）に応し」と補正する。３、同第１２頁第１９行目の「距離が」を「距離（吸込
高さ）が」と補正する。４、同第１４頁５９行目の「距離４５０龍φ」を「距離
（吸込高さ）４５０ｍ■φ」と補正する。５、同第１５頁第５行目の「翼も５０ｎφ」を「翼も前
記５０ｔ、φ」と補正する。６、同第１５頁未行の「移し」を「戻し」と補正する。７、同第１６頁下から第５行目〜末行の「１６６ｎφの
〜通りである。」の記載を次のように補正する。［第４図の装置において、直径１６６ｆｌφの水槽の中
心線をロータの回転軸の位置とし、中心から１２０鶴離
れた円周上に１２１φの邪１ｔｓ３本をロータの軸に平
行に配没し、ロータの上面から水面までの距離２００ｍ
ｍ（吸込高さ）のとき、ロータの周速と吸気量との関係
は第４表通に示す通りである。」８、同第１７頁の記４表から、同頁末行の「通りになっ
た。」の記載までの全頁を次のように補正する。ロータの蓋面および外周側面に植設した羽根、および畝
の高さと、長さが大きい方が多く吸気し、周速に比例し
て吸気量は増す。具体例６゜第５図の装置において具体例５と同じ水槽中に、同しロ
ータを天地逆にして配設し、ロータ、の下面から水面ま
での距離Ｈｆｌに吸気管のＵ字彎曲部位から上向開放端
に至る高さを加えた実吸込高さにおける周速と吸気量と
の関係を示すと第５表の通りになった。」９、同！１８頁の第５表を次のように補正する。周速は同じでも、実吸込み高さが大きくなるに従って、
吸気量は少な（なる。１０、同第１８頁の下から第２行目の「第２図」を「第
１図」と補正する。１１、同第１９頁第４行目の「６・−吸気連絡管」を「
６・・−吸気管」と補正する。以上

Claims

【特許請求の範囲】

（１）上端有蓋または上下両端有蓋中空の円筒体の上面
に放射状の羽根翼と、その外周側面に中心線に平行な縦
縞状の畝とを植設した回転子を設けると共に、該回転子
をその中心線を軸として高速回転させて生ずる旋回渦流
の起る吸気管を備え、該吸気管の上端は液面上に開口し
、液中におけるその開放端の下方に前記回転子を沈設し
、該吸気管の開口部より吸引した気体を前記回転子に供
給し、液中で微細気泡となすことを特徴とする自吸式微
細気泡発生装置。
（２）上下両端有蓋中空円筒体の下面に放射状の羽根翼
と、その外周側面に中心線に平行な縦縞状の畝とを植設
した回転子を設けると共に、該回転子をその中心線を軸
として高速回転させて生ずる旋回渦流の起る吸気管を備
え、該吸気管の上端は液面上に開口し、吸気して液中を
通る管端はＵ字形をなす上向開放端の直上に沈設し、該
開口部より吸引した気体を回転子に供給し、液中で微細
気泡となすことを特徴とする自吸式微細気泡発生装置。
（３）自吸式微細気泡発生装置の吸気管の液中における
開放端は回転子の直径の１．１〜１．５倍の外径を有す
る平板、または拡大管を設けた特許請求範囲第１項記載
の自吸式微細気泡発生装置。
（４）自吸式微細気泡発生装置を液中に設置する場合に
は回転子の周囲に邪魔棒、または邪魔板を回転子の軸線
に平行して配設した特許請求範囲第１項、または第３項
記載の自吸式微細気泡発生装置。
（５）自吸式微細気泡発生装置の吸気管の液中における
開放端は回転子の直径の１．１〜１．５倍の外径を有す
る平板を設けた特許請求の範囲第２項記載の自吸式微細
気泡発生装置。
（６）自吸式微細気泡発生装置を液中に設置する場合に
は回転子の周囲に邪魔棒、または邪魔板を回転子の軸線
に平行して配設した特許請求の範囲第２項または第５項
記載の自吸式微細気泡発生装置。