WO2012108008A1 - メンブレン式散気装置 - Google Patents

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克行 保科
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    • Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage

Definitions

  • the present invention relates to a membrane-type air diffuser installed in a tank of a sewage treatment facility or the like, and relates to a technique for performing air diffusion for biological treatment or stirring.
  • this type of membrane diffuser includes, for example, those shown in FIGS.
  • a rectangular diffuser membrane 252 is mounted on the upper surface of a rectangular base plate 251, and an air supply port 253 is provided at a predetermined position.
  • An air supply unit is provided between the base plate 251 and the diffuser membrane 252. 254 is formed.
  • the air supply port 253 communicates with the air supply unit 254.
  • the diffuser film 252 is a synthetic resin film or synthetic rubber film provided with a large number of slits 255 (pores), and the periphery of the diffuser film 252 is fixed to the base plate 251 by a fixing part 256.
  • Each slit 255 is a slit elongated in the longitudinal direction A of the diffuser membrane 252 and is parallel to the longitudinal direction A.
  • the aeration film 252 receives the water pressure in the tank and is pressed against the upper surface of the base plate 251. At this time, the diffuser membrane 252 does not expand and the slit 255 is closed.
  • the air diffusion film 252 receives the pressure of the compressed air from the longitudinal direction A. It expands into a mountain shape.
  • the slit 255 opens in the short direction B, and the air in the air supply unit 254 passes through the slit 255 and becomes a bubble 258, from the inner side to the outer side of the diffuser membrane 252. To erupt.
  • the slit 255 is used when the air supply amount supplied to the air supply unit 254 is small and the air volume is small. There is a problem that the bubbles generated from the bubbles and bubbles generated from the adjacent slits 255 are combined and coarsened, and the oxygen transfer efficiency is lowered.
  • the present invention can suppress an increase in the initial pressure loss and the pressure loss, and it is possible to prevent a decrease in oxygen transfer efficiency by dispersing bubbles uniformly when the air volume is small.
  • An object of the present invention is to provide a membrane diffuser capable of preventing the propagation of cracks.
  • a plurality of pores are formed in a diffuser membrane, At the time of air diffusion, the air diffuser film expands in a mountain shape by the pressure of the air supplied to the air diffuser film, and the pores open.
  • a membrane-type air diffuser that closes the pores when the air diffuser is not expanded when the air diffuser stops,
  • the diffuser membrane is formed by arranging a plurality of first pores and second pores that are more difficult to open than the first pores, A second pore portion is located between adjacent first pore portions.
  • the aeration membrane expands in a mountain shape due to the pressure of the air supplied to the aeration membrane, and a tensile force is generated in the aeration membrane.
  • This tensile force serves as a force for opening the first pore portion and the second pore portion.
  • the second pore portion is harder to open than the first pore portion, air is diffused with a small air volume.
  • the first pore portion is opened before the second pore portion, and most of the air supplied to the diffuser membrane passes through the opened first pore portion and becomes air bubbles from the inside of the diffuser membrane. While being ejected to the outside, there are hardly any bubbles ejected to the outside through the second pore part that is difficult to open.
  • the air supplied to the diffuser membrane passes through the first pore portion and the second pore portion, and is blown out from the inside of the diffuser membrane to the outside.
  • the bubbles are mainly ejected from the first pore portion.
  • the number of the second pore portions that eject the air bubbles increases, so that the initial pressure loss and the pressure loss increase. Can be suppressed.
  • the first air hole is a hole that is long in a predetermined direction of the air diffuser,
  • the direction in which the first pore part opens coincides with the direction of the tensile force generated in the diffuser film when the diffuser film expands in a mountain shape
  • the second pore portion is a hole that is long in a direction inclined with respect to the first pore portion.
  • the aeration membrane expands in a mountain shape due to the pressure of the air supplied to the aeration membrane, and a tensile force is generated in the aeration membrane.
  • This tensile force is a force for opening the first pore portion and the second pore portion.
  • the opening direction of the first pore portion coincides with the direction of the tensile force, but the second pore portion is Since it inclines with respect to the 1st pore part, the direction which the 2nd pore part opens, and the direction of tensile force do not correspond. Thereby, it becomes difficult for the 2nd pore part to open compared with the 1st pore part.
  • a plurality of pores are formed in the diffuser membrane, When diffused, the diffused film expands in a mountain shape when viewed from the longitudinal direction due to the pressure of the air supplied to the diffused film, and the pores open, A membrane-type air diffuser that closes the pores when the air diffuser is not expanded when the air diffuser stops, A plurality of first pore portions and second pore portions are respectively arranged in the longitudinal direction and the short direction of the diffuser membrane, The first pore portion is a long hole in the longitudinal direction of the diffuser membrane, The second pore portion is a long hole in a direction inclined with respect to the longitudinal direction of the diffuser membrane, A second pore portion is located between adjacent first pore portions.
  • the diffuser membrane expands in a mountain shape when viewed from the longitudinal direction due to the pressure of the air supplied to the diffuser membrane (that is, the cross-sectional shape orthogonal to the longitudinal direction of the diffuser membrane is a mountain shape) And a tensile force in the short direction is generated in the diffuser membrane.
  • This tensile force is a force for opening the first pore portion and the second pore portion.
  • the opening direction of the first pore portion coincides with the direction of the tensile force, but the second pore portion is Since it inclines with respect to the longitudinal direction, the direction in which the second pore portion opens and the direction of the tensile force do not match. Thereby, it becomes difficult for the 2nd pore part to open compared with the 1st pore part.
  • the first pore portion is opened before the second pore portion, and most of the air supplied to the diffuser membrane passes through the opened first pore portion, and bubbles
  • the air bubbles are ejected from the inside to the outside of the diffuser membrane, whereas there are almost no air bubbles ejected to the outside through the second pore portion that is difficult to open.
  • the air supplied to the diffuser membrane passes through the first pore portion and the second pore portion, and is blown out from the inside of the diffuser membrane to the outside.
  • the bubbles are mainly ejected from the first pore portion.
  • the number of the second pore portions that eject the air bubbles increases, so that the initial pressure loss and the pressure loss increase. Can be suppressed.
  • a plurality of pores are formed in the diffuser membrane, When air diffuses, the pores open when the air diffuser expands into a mountain shape due to the pressure of the air supplied to the air diffuser.
  • a membrane-type air diffuser that closes the pores when the air diffuser is not expanded when the air diffuser stops,
  • a plurality of first pore portions and second pore portions are arranged in concentric circles on the diffuser membrane, The first pore portion is a hole long in the circumferential direction of the diffuser membrane, The second pore portion is a hole long in a direction inclined with respect to the circumferential direction of the diffuser membrane, A second pore portion is located between adjacent first pore portions.
  • the aeration membrane expands in a mountain shape due to the pressure of the air supplied to the aeration membrane, and a tensile force is generated in the aeration membrane.
  • This tensile force is a force for opening the first pore portion and the second pore portion.
  • the opening direction of the first pore portion coincides with the direction of the tensile force, but the second pore portion is Since it inclines with respect to the 1st pore part, the direction which the 2nd pore part opens, and the direction of tensile force do not correspond. Thereby, it becomes difficult for the 2nd pore part to open compared with the 1st pore part.
  • the first pore portion is opened before the second pore portion, and most of the air supplied to the diffuser membrane passes through the opened first pore portion, and bubbles
  • the air bubbles are ejected from the inside to the outside of the diffuser membrane, whereas there are almost no air bubbles ejected to the outside through the second pore portion that is difficult to open.
  • the air supplied to the diffuser membrane passes through the first pore portion and the second pore portion, and is blown out from the inside of the diffuser membrane to the outside.
  • the bubbles are mainly ejected from the first pore portion.
  • the number of the second pore portions that eject the air bubbles increases, so that the initial pressure loss and the pressure loss increase. Can be suppressed.
  • the second pore portion is a long hole in a direction inclined at an angle of 5 ° to 25 ° with respect to the first pore portion.
  • the membrane type air diffuser has a third pore portion formed adjacent to at least one of the longitudinal direction of the first pore portion or the second pore portion,
  • the third pore portion is a hole that is long in a direction substantially perpendicular to the first pore portion.
  • the membrane-type air diffuser in the seventh invention is formed by arranging a plurality of first and third pore portions in the air diffuser film, At the time of air diffusion, the first pore part is opened by the air diffusion film expanding in a mountain shape by the pressure of the air supplied to the air diffusion film, When the aeration is stopped, the first pore portion is closed in a state where the aeration film is not expanded, The third pore portion is formed at a position adjacent to at least one of the longitudinal directions of the first pore portion, The third pore portion is a hole that is long in the direction intersecting the first pore portion.
  • the air diffusion film expands in a mountain shape by the pressure of the air supplied to the air diffusion film, and the first pore portion is opened by the tensile force generated in the air diffusion film.
  • the supplied air passes through the first pore portion, becomes a bubble, and is ejected from the inside to the outside of the diffuser membrane.
  • the third pore portion is a hole that is long in a direction intersecting the first pore portion, even if a crack occurs at the end portion of the first pore portion due to the tensile force, When reaching the third pore portion from the end portion of the pore portion, it does not proceed further from there. Therefore, the crack can be prevented from propagating from the first pore portion to the adjacent first pore portion.
  • the supply of air to the aeration film is interrupted, the aeration film does not expand, and the first and second pores are closed.
  • the third pore portion is a hole that is long in a direction substantially perpendicular to the first pore portion.
  • the first pore portion is opened, and the supplied air passes through the first pore portion and becomes a bubble to be ejected from the inside of the diffuser membrane to the outside.
  • the third pore portion is a hole that is long in a direction substantially orthogonal to the first pore portion, even if a crack occurs at the end portion of the first pore portion, this crack is not generated in the first pore portion.
  • this crack is not generated in the first pore portion.
  • the third pore portion is closed, and there are almost no bubbles ejected to the outside through the third pore portion.
  • the membrane diffuser in the ninth invention is formed by arranging a plurality of first and third pores on the diffuser membrane,
  • the first pore portion is a long hole in the longitudinal direction of the diffuser membrane
  • the third pore portion is a hole that is long in the short direction of the diffuser membrane, and is formed at a position adjacent to at least one of the first pore portions in the longitudinal direction of the diffuser membrane,
  • the air diffusion film expands in a mountain shape by the pressure of the air supplied to the air diffusion film, and the first pore portion opens in the short direction,
  • the first pore portion is closed in a state where the aeration film is not expanded.
  • the air diffuser film expands in a mountain shape due to the pressure of the air supplied to the air diffuser film, and the first pore portion is short in the short direction due to the short direction tensile force generated in the air diffuser film. Open to. The supplied air passes through the first pore portion, becomes a bubble, and is ejected from the inside to the outside of the diffuser membrane.
  • the second pore portion is closed, and there are almost no bubbles ejected to the outside through the second pore portion.
  • the supply of air to the aeration film is interrupted, the aeration film does not expand, and the first and second pores are closed.
  • the membrane-type air diffuser in the tenth aspect of the present invention is formed by arranging a plurality of first and third pore portions concentrically on the air diffuser membrane,
  • the first pore portion is a hole long in the circumferential direction of the diffuser membrane
  • the third pore portion is a hole that is long in the radial direction of the diffuser membrane, and is formed at a position adjacent to at least one of the first pore portions in the circumferential direction of the diffuser membrane,
  • the air diffusion film expands in a mountain shape by the pressure of the air supplied to the air diffusion film, and the first pore portion opens in the radial direction,
  • the first pore portion is closed in a state where the aeration film is not expanded.
  • the air diffusion film expands in a mountain shape by the pressure of the air supplied to the air diffusion film, and the first pore portion opens in the radial direction by the radial tensile force generated in the air diffusion film. .
  • the supplied air passes through the first pore portion, becomes a bubble, and is ejected from the inside to the outside of the diffuser membrane.
  • the crack can be prevented from propagating from the first pore portion to the adjacent first pore portion in the circumferential direction of the diffuser membrane.
  • the third pore portion is closed, and there are almost no bubbles ejected to the outside through the third pore portion.
  • the supply of air to the aeration film is cut off, the aeration film does not expand, and the first and third pores are closed.
  • the membrane-type air diffuser according to the eleventh aspect of the present invention is such that a plurality of second pore portions that are long in the direction inclined at an angle of 5 ° to 25 ° with respect to the first pore portion are formed on the diffuser membrane.
  • the air diffuser film expands in a mountain shape due to the pressure of the air supplied to the air diffuser film, and the tensile force generated in the air diffuser film leads to the second pore part.
  • the first pore portion opens.
  • the supplied air passes through the opened first pore portion and becomes a bubble and is ejected from the inside to the outside of the diffuser membrane, whereas the bubble that is ejected to the outside through the second pore portion that is difficult to open There is almost no.
  • the second pore portion is easily opened as the air supply amount is increased, and the number of the second pore portions ejecting bubbles is increased. For this reason, the air supplied to the diffuser membrane passes through the first pore portion and the second pore portion, and is blown out from the inside of the diffuser membrane to the outside.
  • the bubbles are mainly ejected from the first pore portion.
  • the number of the second pore portions that eject the air bubbles increases, so that the initial pressure loss and the pressure loss increase. Can be suppressed.
  • the present invention it is possible to suppress an increase in the initial pressure loss and the pressure loss, and it is possible to prevent a decrease in oxygen transfer efficiency by dispersing and generating bubbles uniformly when the air volume is small. Is possible. Moreover, propagation of cracks can be prevented.
  • FIG. 2 is an SS arrow view in FIG. 1 and shows a state during an aeration operation. It is a top view which shows the arrangement pattern of the slit of a membrane type air diffuser.
  • FIG. 4 is an enlarged plan view of the slit of the membrane-type air diffuser, where (a) shows a state in which the first to third slits are closed, and (b) shows a state in which the first and second slits are opened and the third slit is closed. It shows the state.
  • FIG. 4 is an enlarged plan view of the slit of the membrane-type air diffuser, where (a) shows a state in which the first to third slits are closed, and (b) shows a state in which the first and second slits are opened and the third slit is closed. It shows the state.
  • FIG 3 is an enlarged cross-sectional view of the first and second slits of the membrane-type air diffuser, in which (a) is a state where the first and second slits are closed, and (b) is a state where the first slit is opened and the second slit is opened. (C) shows a state in which the first and second slits are open. It is a figure for demonstrating the general relational expression of the maximum stress which generate
  • the graph (a) shows the relationship between the membrane surface ventilation rate and the number of foam slits
  • the graph (b) shows the membrane surface ventilation rate and the ratio of the first to third slits in all the foam slits. This shows the relationship. It is a graph which shows the relationship between the inclination-angle of a 2nd slit, and the ratio of the number of the 2nd slit to foam when the number of the 1st slit to foam is set to 100.
  • FIG. FIG. 5 is a plan view showing an arrangement pattern in which slit directions are arranged at random, which is in proportion to the first embodiment. It is a top view which shows the arrangement pattern of the slit of the membrane type air diffuser in the 2nd Embodiment of this invention.
  • FIG. 14 is an SS arrow view in FIG. 13. It is a top view which shows the arrangement pattern of the slit of a membrane type air diffuser. It is a top view of the membrane type air diffuser in the 6th Embodiment of this invention.
  • FIG. 17 is an SS arrow view in FIG. 16.
  • FIG. 19 is a view taken along the line SS in FIG. 18 and shows a state during the aeration operation. It is a top view which shows the arrangement pattern of the slit of a membrane type air diffuser.
  • FIG. 4 is an enlarged plan view of the slit of the membrane diffuser, where (a) shows a state where the first and third slits are closed, and (b) shows a state where the first slit is open and the third slit is closed. Indicates.
  • FIG. 1 It is an expanded sectional view of the 1st slit of a membrane type diffuser, (a) shows the state where the 1st slit is closed, and (b) shows the state where the 1st slit is opened. It is a figure for demonstrating the general relational expression of the maximum stress which generate
  • FIG. 4 is an enlarged plan view of the slit of the membrane-type air diffuser, where (a) shows a state in which the first to third slits are closed, and (b) shows a state in which the first and second slits are opened and the third slit is closed. It shows the state.
  • the graph (a) shows the relationship between the membrane surface ventilation rate and the number of foam slits, and the graph (b) shows the membrane surface ventilation rate and the ratio of the first to third slits in all the foam slits. This shows the relationship.
  • FIG. 29 is an SS arrow view in FIG. 28. It is a top view which shows the arrangement pattern of the slit of a membrane type air diffuser. It is a top view of the membrane type air diffusion apparatus in the 10th Embodiment of this invention.
  • FIG. 32 is an SS arrow view in FIG. 31. It is a perspective view of the conventional membrane type diffuser.
  • reference numeral 1 denotes a membrane-type air diffuser installed in an aeration tank such as a sewage treatment facility.
  • the membrane diffuser 1 includes a rectangular base plate 2 made of plastic or metal, and a rectangular (an example of a shape that is long in one direction) attached to the upper surface of the base plate 2.
  • the air diffusion membrane 3 has elasticity, and is made of, for example, rubber such as EPDM or silicon, or resin such as polyurethane.
  • the periphery of the diffuser membrane 3 is fixed to the base plate 2 by a fixing portion 6 (for example, a caulking member), and an air supply portion 4 is formed between the base plate 2 and the diffuser membrane 3. Further, a short cylindrical air supply port 5 is provided at one end portion in the longitudinal direction A (an example of a predetermined direction) of the diffuser membrane 3. The air supply port 5 communicates with the air supply unit 4 and is connected to an air supply source (not shown).
  • the diffuser membrane 3 may have, for example, the following properties (1) to (3). * Properties (1) Material: Rubber (EPDM), Hardness (A): 50-70, Thickness (mm): 1-3 * Properties (2) Material: Rubber (silicon), Hardness (A): 35-55, Thickness (mm): 1-3 * Properties (3) Material: Resin (Polyurethane), Hardness (A): 70-98, Thickness (mm): 0.3-1
  • Properties of the air diffusing membrane 3 are examples, and are not limited to these, and can be appropriately changed and optimized according to the conditions to be used.
  • the air diffusion film 3 expands in a mountain shape when viewed from the longitudinal direction A by the pressure of the air supplied to the air diffusion film 3.
  • the diffuser membrane 3 does not have a mountain shape when viewed from the longitudinal direction A, but most regions excluding both ends of the diffuser membrane 3. Since the diffuser membrane 3 expands in a mountain shape when viewed from the longitudinal direction A, the two ends of the diffuser membrane 3 are excluded here.
  • a plurality of first to third slits 8 to 10 are formed in the diffuser membrane 3.
  • the first slit 8 is an elongated hole (slit) in the longitudinal direction A, and is parallel to the longitudinal direction A.
  • the second slit 9 is an elongated hole (slit) in a direction inclined at a predetermined inclination angle ⁇ with respect to the longitudinal direction A (that is, the first slit 8).
  • the predetermined inclination angle ⁇ is set to 13 ° (acute angle).
  • the third slit 10 is a hole (slit) elongated in the short direction B and is orthogonal to the longitudinal direction A (that is, the first slit 8).
  • the first to third slits 8 to 10 are arranged in a predetermined arrangement pattern in the longitudinal direction A and the short direction B. That is, a plurality of first slits 8 are formed at predetermined intervals in the longitudinal direction A, and the second slits 9 are located between the first slits 8 adjacent in the longitudinal direction A. Further, the third slit 10 is located between the first slit 8 and the second slit 9 adjacent in the longitudinal direction A, and is located between the first slits 8 adjacent in the longitudinal direction A, As a result, the first slit 8 and the second slit 9 are adjacent to each other. The second slit 9 is also located between the first slits 8 adjacent in the short direction B.
  • air of a predetermined pressure is supplied from the air supply source (not shown) through the air supply port 5 to the membrane-type air diffuser 1, so that air is supplied from the air supply port 5 as shown by the solid line in FIG.
  • the diffuser membrane 3 expands in a mountain shape when viewed from the longitudinal direction A by the pressure of air supplied to the supply unit 4, and a tensile force F in the short direction B is generated in the diffuser membrane 3.
  • the tensile force F is a force for opening the first slit 8 and the second slit 9.
  • the direction in which the first slit 8 opens and the direction of the tensile force F coincide with each other.
  • the second slit 9 is inclined at the inclination angle ⁇ , the direction in which the second slit 9 opens and the direction of the tensile force F do not match. That is, the first slit 8 is opened by the tensile force F, while the second slit 9 is opened by the Fcos ⁇ force F ′, which is smaller than the tensile force F. For this reason, the second slit 9 becomes harder to open than the first slit 8 as the inclination angle ⁇ increases.
  • the first slit 8 opens before the second slit 9, and most of the air supplied to the air supply unit 4 is While passing through the opened first slit 8 and forming bubbles 13 from the inside of the diffuser membrane 3 to the outside, almost no bubbles are ejected to the outside through the second slit 9 that is difficult to open.
  • the air pressure of the air supply unit 4 increases as the amount of air supplied to the air supply unit 4 increases, and the second slit 9 It becomes easy to open, and the number of the second slits 9 for ejecting bubbles increases. For this reason, as shown in FIG.5 (c), the air of the air supply part 4 passes the 1st slit 8 and the 2nd slit 9, becomes the bubble 13, and is ejected from the inner side of the diffuser film 3 to the outer side.
  • the bubbles 13 are mainly ejected from the first slit 8, but as the air volume increases, the number of the second slits 9 that eject the air bubbles 13 increases, so that the initial pressure loss and pressure loss are increased. Can be suppressed.
  • the first slit 8 when the air is diffused, the first slit 8 is opened by the tensile force F in the short direction B acting on the first slit 8, and the first slit 8 is opened by this tensile force F. Even if a crack 12 occurs at the end of the first slit, the crack 12 does not advance further from the end of the first slit 8 until it reaches the third slit 10. Therefore, the crack 12 can be prevented from propagating from the first slit 8 to the adjacent first slit 8 in the longitudinal direction A.
  • the maximum stress ⁇ max increases as the radius ⁇ at the tip of the notch 15 decreases.
  • the radius ⁇ at the tip is very small, so that the crack 12 gradually grows due to the stress concentration.
  • the third slit 10 has a notch with a very large radius ⁇ at the tip. Can be considered.
  • the maximum stress ⁇ max obtained by the above formula becomes very small, and the stress concentration hardly occurs in the third slit 10, thereby preventing the propagation of the crack 12 in the third slit 10.
  • the third slit 10 is closed. There is almost no air jetted from the air supply unit 4 through the third slit 10 to the outside.
  • the supply of air to the aeration film 3 is interrupted, and the aeration film 3 receives water pressure as shown in the phantom line of FIG. 2 and FIG. It will be in the state pressed against. At this time, the diffuser membrane 3 does not expand, and the first to third slits 8 to 10 are closed.
  • the graph of FIG. 7 is an example of measurement data of the number of foam slits by air volume, and among these, the graph of FIG. 7A shows the relationship between the membrane surface ventilation rate and the number of foam slits.
  • the graph of FIG. 7B shows the relationship between the membrane surface air flow rate and the ratio of the first to third slits 8 to 10 occupying in all the foaming slits.
  • the membrane surface air flow rate indicates the air flow rate of air passing through the diffuser membrane 3 per hour and per m 2, and from the membrane surface air flow rate M1 to the membrane surface air flow rate M4. It has increased to become. It should be noted that the smaller the amount of air supplied to the membrane-type air diffuser 1, the smaller the air flow rate on the membrane surface, and the greater the air flow rate, the greater the air flow rate on the membrane surface.
  • the number of foam slits is the number of first slits 8 that ejected bubbles from among the 100 first slits 8 and the number of second slits 9 that ejected bubbles from among the 100 second slits 9.
  • the number and the number of the third slits 10 from which the bubbles are jetted out of the 100 third slits 10 are shown.
  • the ratio occupied in all the foam slits is the first to the second of the total number of foam slits for each membrane surface air flow rate M1 to M4 in the graph of FIG. 7 (a).
  • the ratio of the three slits 8 to 10 is shown.
  • the diffuser membrane 3 at this time is made of polyurethane resin (hardness 85A) and has a thickness of 0.6 mm, and the lengths of the first to third slits 8 to 10 are about 0.4 mm.
  • the inclination angle ⁇ of the second slit 9 is set to the optimum value of 13 ° based on the relationship shown in the graph of FIG. 8, it is not limited to 13 ° but is in the range of 5 ° to 25 °. An angle of 10 ° to 15 ° is more preferable.
  • FIG. 9 shows an example of the diffuser membrane 3 in which the orientations of the slits 18 are randomly arranged.
  • the smaller the inclination angle ⁇ with respect to the longitudinal direction A the easier the slit 15 opens.
  • the ratio of the slits 15 having the small inclination angle ⁇ decreases, there is a problem that the pressure loss increases.
  • the air is foamed from the slit 15 having a larger inclination angle ⁇ , which increases the pressure loss.
  • the third slit 10 is formed at the most effective angle of 90 ° with respect to the longitudinal direction A, but it is about 70 ° to 110 °. You may form in the angle within the range.
  • two types of second slits 9 and 11 (an example of the second pore portion) having different inclination angles ⁇ between the first slits 8 adjacent in the longitudinal direction A. ) May be formed.
  • the inclination angle ⁇ of one second slit 9 is set to 13 °
  • the inclination angle ⁇ of the other second slit 11 is set to 6 °.
  • one second slit 9 is harder to open than the other second slit 11, and the other second slit 11 is harder to open than the first slit 8. Therefore, when the air is diffused with a small air volume, the first slit 8 is opened before the second slits 9 and 11, and most of the air supplied to the air supply unit 4 passes through the opened first slit 8. Erupted through. Further, when the air volume is increased from the small air volume to the large air volume, the other second slit 11 is easily opened after the first slit 8, and the number of the other second slits 11 ejecting bubbles is increased. Then, when the air volume further increases, one of the second slits 9 is easily opened, and the number of one of the second slits 9 for ejecting bubbles increases.
  • the inclination angle ⁇ of the other second slit 11 is set to 6 °, but is not limited to 6 ° and is set to an angle in the range of 5 ° to 20 °. May be.
  • the shapes of the base plate 2 and the diffuser membrane 3 are rectangular. However, the shape is not limited to the rectangle, and the fifth embodiment. As shown in FIGS. 13 to 15, the shape of the base plate 2 and the diffuser membrane 3 may be circular.
  • the short tubular air supply port 5 is provided at the center of the base plate 2, the upper end of the air supply port 5 communicates with the air supply unit 4, and the lower end of the air supply port 5 is connected to the air supply tube 21 and communicates therewith. ing.
  • the air diffusion film 3 expands in a mountain shape when viewed from the radial direction R by the pressure of the air supplied to the air diffusion film 3.
  • a plurality of first to third slits 8 to 10 are formed in the diffuser membrane 3.
  • the first slit 8 is a hole (slit) elongated in the circumferential direction C of the diffuser membrane 3.
  • the second slit 9 is a hole (slit) elongated in a direction inclined at a predetermined inclination angle ⁇ with respect to the circumferential direction C (that is, the first slit 8).
  • the predetermined inclination angle ⁇ is set to 13 ° (acute angle).
  • the third slit 10 is a hole (slit) elongated in the radial direction R of the diffuser membrane 3 and is orthogonal to the circumferential direction C.
  • the first to third slits 8 to 10 are arranged in a plurality of concentric circles in a predetermined arrangement pattern. That is, a plurality of first slits 8 are formed at predetermined intervals in the circumferential direction C, and the second slits 9 are located between the first slits 8 adjacent in the circumferential direction C. Further, the third slit 10 is located between the first slit 8 and the second slit 9 adjacent in the circumferential direction C, and is positioned between the first slits 8 adjacent in the circumferential direction C. Yes.
  • air of a predetermined pressure is supplied from the air supply pipe 21 through the air supply port 5 to the membrane-type air diffuser 1, so that the air supply port 5 supplies the air supply unit 4 as shown by the solid line in FIG. 14.
  • the diffuser membrane 3 expands in a mountain shape when viewed from the radial direction R by the pressure of the supplied air, and a tensile force F in the radial direction R is generated in the diffuser membrane 3.
  • the tensile force F is a force for opening the first slit 8 and the second slit 9.
  • the direction in which the first slit 8 opens coincides with the direction of the tensile force F.
  • the second slit 9 is inclined at an inclination angle ⁇ , the direction in which the second slit 9 opens and the direction of the tensile force F do not match.
  • the second slit 9 becomes harder to open than the first slit 8 as the inclination angle ⁇ increases.
  • the first slit 8 is opened before the second slit 9, and most of the air supplied to the air supply unit 4 passes through the opened first slit 8, While it becomes a bubble and is ejected from the inside of the diffuser film 3 to the outside, there are almost no bubbles that are ejected to the outside through the second slit 9 that is difficult to open.
  • the air pressure of the air supply unit 4 increases as the amount of air supplied to the air supply unit 4 increases, and the second slit 9 It becomes easy to open, and the number of the second slits 9 for ejecting bubbles increases. For this reason, the air of the air supply part 4 passes the 1st slit 8 and the 2nd slit 9, becomes a bubble, and is ejected from the inner side of the diffuser film 3 to the outer side.
  • the first slit 8 is opened by the tensile force F in the radial direction R acting on the first slit 8, but even if a crack 12 occurs at the end of the first slit 8 due to this tensile force F.
  • the crack 12 reaches the third slit 10 from the end of the first slit 8, the crack 12 does not advance further from there. Therefore, the crack 12 can be prevented from propagating from the first slit 8 to the adjacent first slit 8 in the circumferential direction C.
  • the aeration film 3 receives a water pressure and is pressed against the upper surface of the base plate 2. At this time, the diffuser membrane 3 does not expand, and the first to third slits 8 to 10 are closed.
  • the shape of the base plate 2 and the diffuser membrane 3 is circular, but it may be a regular polygon such as a square.
  • the membrane diffuser 1 is provided with the diffuser film 3 on the upper surface of the base plate 2.
  • a rectangular diffuser film 3 may be provided on the upper surface of the rectangular bag 25.
  • the bag-like body 25 is made of an air-impermeable sheet-like member and has an air supply part 4 inside.
  • An air supply port 5 is provided on one outer edge of the bag-like body 25. The air supply port 5 communicates with the air supply unit 4 and is connected to an air supply source (not shown).
  • the diffuser film 3 is attached to the diffuser opening 26 formed on the upper surface of the bag 25 and covers the diffuser opening 26. As in the first embodiment, a large number of first to third slits 8 to 10 are formed in the diffuser membrane 3. At the time of air diffusion, as shown by the solid line in FIG. 17, the air diffusion film 3 is mountain-shaped when viewed from the longitudinal direction A due to the pressure of air supplied from the air supply port 5 to the air supply unit 4 in the bag-like body 25. Inflates.
  • the bag 25 and the diffuser membrane 3 are rectangular, but may be circular.
  • the slit arrangement pattern in the longitudinal direction A is set to “X, Z, Y, Z, X, Z, Y, Z, X.
  • the arrangement pattern of the slits in the circumferential direction C is “X ⁇ Z ⁇ Y ⁇ Z ⁇ X ⁇ Z ⁇ Y ⁇ Z ⁇ X.
  • the present invention is not limited to this arrangement pattern.
  • Pattern (1) X, Y, X, Y, X, Y, X ...
  • Pattern (2) X, X, Y, X, X, Y, X, X, Y, X ...
  • Pattern (3) X, Y, Y ', X, Y, Y', X, Y, Y ', X ...
  • Pattern (4) X, Y, X, Y ', X, Y, X, Y', X ...
  • the slits 8 to 11 are exaggerated and enlarged as compared with actual ones for easy understanding, but in actuality, the slits 8 to 11 have a minute size.
  • the length of each of the slits 8 to 11 is preferably set in the range of 0.2 mm to 1 mm, more preferably in the range of 0.4 mm to 0.6 mm.
  • the actual number of slits 8 to 11 is larger than the number depicted in FIGS.
  • the first slit 8 and the second slit 9 may have the same length or different lengths.
  • the first slit 8 is parallel to the longitudinal direction A.
  • the first slit 8 may be slightly inclined with respect to the longitudinal direction A.
  • the second slit 9 can be set to be more difficult to open than the first slit 8.
  • an embodiment in which the first slit 8 is inclined by 3 ° with respect to the longitudinal direction A and the second slit 9 is inclined by 15 ° with respect to the longitudinal direction A can be considered.
  • these can be suitably adjusted according to the material of the diffuser film 3, and the length of a slit.
  • the second slit 9 is more difficult to open than the first slit 8 by providing an angle between the first slit 8 and the second slit 9.
  • the second slit 9 can be set to be more difficult to open than the first slit 8.
  • the second slit 9 is set to be harder to open than the first slit 8.
  • the diffuser membrane 3 has a rectangular or circular shape.
  • an elliptical shape an elliptical shape in which both ends are formed in an arc shape, an L shape, A square shape, a rhombus shape, etc. may be sufficient.
  • 101 is a membrane type air diffuser installed in an aeration tank such as a sewage treatment facility.
  • This membrane-type air diffuser 101 includes a rectangular base plate 102 made of plastic, metal, or the like, and a rectangular air diffuser membrane 103 attached to the upper surface of the base plate 102.
  • the air diffusion membrane 103 has elasticity, and is made of, for example, rubber such as EPDM or silicon, or resin such as polyurethane.
  • the periphery of the diffuser membrane 103 is fixed to the base plate 102 by a fixing unit 106 (for example, a caulking member), and an air supply unit 104 is formed between the base plate 102 and the diffuser membrane 103. Further, a short cylindrical air supply port 105 is provided at one end in the longitudinal direction A of the diffuser membrane 103. The air supply port 105 communicates with the air supply unit 104 and is connected to an air supply source (not shown).
  • a fixing unit 106 for example, a caulking member
  • the diffuser membrane 103 for example, the following properties (1) to (3) can be used.
  • the properties of the air diffusing membrane 103 are examples, and are not limited to these, and can be appropriately changed and optimized according to the conditions to be used.
  • the air diffusion film 103 expands in a mountain shape when viewed from the longitudinal direction A due to the pressure of the air supplied to the air diffusion film 103.
  • both ends in the longitudinal direction A of the diffuser membrane 103 are fixed to the base plate 102, it does not have a mountain shape when viewed from the longitudinal direction A, but most regions excluding both ends of the diffuser membrane 103. Since the diffuser membrane 103 expands in a mountain shape when viewed from the longitudinal direction A, the two ends of the diffuser membrane 103 are excluded here.
  • first and third slits 108 and 109 are formed in the diffuser membrane 103.
  • the first slit 108 is an elongated hole (slit) in the longitudinal direction A, and is parallel to the longitudinal direction A.
  • the third slit 109 is a hole (slit) that is elongated in the lateral direction B, and is orthogonal to the longitudinal direction A.
  • a plurality of first and third slits 108 and 109 are arranged in a predetermined arrangement pattern in the longitudinal direction A and the transverse direction B. That is, a plurality of the first slits 108 are formed at predetermined intervals in the longitudinal direction A, and the third slits are disposed between the first slits 108 adjacent in the longitudinal direction A (an example of positions adjacent to at least one of the first slits 108). A slit 109 is located. In addition, a plurality of first slits 108 are formed at predetermined intervals also in the short direction B, and the third slits 109 are located between adjacent first slits 108 in the short direction B.
  • air of a predetermined pressure is supplied from the air supply source (not shown) through the air supply port 105 to the membrane type air diffuser 101 so that the air is supplied from the air supply port 105 as shown by the solid line in FIG.
  • the diffuser membrane 103 expands in a mountain shape when viewed from the longitudinal direction A due to the pressure of the air supplied to the supply unit 104, and a tensile force F in the short direction B is generated in the diffuser membrane 103.
  • the first slit 108 is opened in the short direction B by the tensile force F.
  • the air supplied to the air supply unit 104 passes through the first slit 108, becomes a bubble 113, and is ejected from the inside of the diffuser membrane 103 to the outside.
  • the maximum stress ⁇ max increases as the radius ⁇ at the tip of the notch 115 decreases.
  • the radius ⁇ at the tip is very small, and the crack 112 gradually grows due to the stress concentration.
  • the maximum stress ⁇ max obtained by the above formula becomes very small, and the stress concentration hardly occurs in the third slit 109, whereby the propagation of the crack 112 in the third slit 109 can be prevented.
  • the diffuser film 103 that expands in a mountain shape mainly generates a tensile force F in the short direction B and hardly generates a force in the longitudinal direction A.
  • the third slit 109 remains closed, and almost no air is ejected from the air supply unit 104 through the third slit 109 to the outside.
  • the aeration film 103 receives water pressure and is pressed against the upper surface of the base plate 102. Become. At this time, the diffuser membrane 103 does not expand, and the first and second slits 8 and 9 are closed.
  • the diffuser membrane 103 has a predetermined inclination angle ⁇ with respect to the longitudinal direction A in addition to the first and third slits 108 and 109.
  • a plurality of second slits 110 (an example of a second pore portion) that are elongated holes are formed in the direction inclined at.
  • the predetermined inclination angle ⁇ is set to 13 ° (acute angle).
  • the second slit 110 is located between the first slits 108 adjacent in the longitudinal direction A.
  • the third slit 109 is located between the first slit 108 and the second slit 110 adjacent in the longitudinal direction A, and is located between the first slits 108 adjacent in the longitudinal direction A.
  • the tensile force F in the short direction B generated in the diffuser film 103 that has expanded in a mountain shape serves as a force for opening the first slit 108 and the second slit 110.
  • the direction in which the first slit 108 opens coincides with the direction of the tensile force F.
  • the second slit 110 is inclined at the inclination angle ⁇ , the direction in which the second slit 110 opens and the tensile force F Does not match the direction. That is, the first slit 108 is opened with the tensile force F, while the second slit 110 is opened with the force F ′ of Fcos ⁇ , which is smaller than the tensile force F. For this reason, as the inclination angle ⁇ increases, the second slit 110 becomes harder to open than the first slit 108.
  • the second slit 110 is located between the adjacent first slits 108, the interval D between the first slits 108 is enlarged, and the bubbles ejected from the first slit 108 and the neighboring first slits 108 are increased. Bonding with the ejected bubbles can be prevented. Thereby, at the time of a small air volume, bubbles can be dispersed and generated uniformly, and a decrease in oxygen transfer efficiency can be prevented.
  • the air supply of the air supply unit 104 increases as the amount of air supplied to the air supply unit 104 increases, and the second slit 110 It becomes easy to open, and the number of the second slits 110 for ejecting bubbles increases.
  • the air of the air supply part 104 passes through the 1st slit 108 and the 2nd slit 110, and is ejected from the inner side of the diffuser film 103 to the outer side as a bubble.
  • the bubbles are mainly ejected from the first slit 108 at a small air volume.
  • the number of the second slits 110 that eject the air bubbles increases. The rise can be suppressed.
  • the graph of FIG. 26 is an example of measurement data of the number of foam slits by air volume, and among these, the graph of FIG. 26A shows the relationship between the membrane surface air flow rate and the number of foam slits.
  • the graph of FIG. 26 (b) shows the relationship between the air flow rate on the membrane surface and the ratio of the first to third slits 108 to 110 in the total foaming slits.
  • the membrane surface ventilation rate indicates the ventilation rate of air passing through the diffuser membrane 103 per hour and per 1 m 2, and from the membrane surface ventilation rate M1 to the membrane surface ventilation rate M4. It has increased to become. It should be noted that the smaller the amount of air supplied to the membrane type air diffuser 101, the smaller the air flow rate on the membrane surface, and the greater the air volume, the greater the air flow rate on the membrane surface.
  • the number of foam slits is the number of first slits 108 that ejected bubbles from among the 100 first slits 108 and the number of third slits 109 that ejected bubbles from among the 100 third slits 109.
  • the number and the number of second slits 110 from which bubbles are ejected out of 100 second slits 110 are shown.
  • the ratio occupied in all the foaming slits is the first to the second of the total number of foaming slits for each membrane surface air flow rate M1 to M4 in the graph of FIG.
  • the ratio occupied by the three slits 108 to 110 is shown.
  • the diffuser membrane 103 at this time is made of polyurethane resin (hardness 85A) and has a thickness of 0.6 mm, and the lengths of the first to third slits 108 to 110 are about 0.4 mm.
  • the inclination angle ⁇ of the second slit 110 is set to the optimum value of 13 ° based on the relationship shown in the graph of FIG. 27, but is not limited to 13 ° and is in the range of 5 ° to 25 °. An angle of 10 ° to 15 ° is more preferable.
  • the third slit 109 is formed at the most effective angle of 90 ° with respect to the longitudinal direction A, but it is within the range of about 70 ° to 110 °. You may form at an angle.
  • the first slit 108 is parallel to the longitudinal direction A.
  • the first slit 108 may be slightly inclined with respect to the longitudinal direction A.
  • the shapes of the base plate 102 and the diffuser membrane 103 are rectangular. However, the shape is not limited to a rectangle, and FIGS. 28 to 30 show the ninth embodiment. As shown, the shape of the base plate 102 and the diffuser membrane 103 may be circular.
  • the short tubular air supply port 105 is provided at the center of the base plate 102, the upper end of the air supply port 105 communicates with the air supply unit 104, and the lower end of the air supply port 105 communicates with the air supply tube 121. ing.
  • first and third slits 108 and 109 are formed concentrically on the diffuser membrane 103.
  • first slit 108 is a hole (slit) elongated in the circumferential direction C of the diffuser membrane 103.
  • the third slit 109 is a hole (slit) elongated in the radial direction R of the diffuser membrane 103 and is orthogonal to the circumferential direction C.
  • a plurality of first and third slits 108 and 109 are arranged in a predetermined arrangement pattern in the circumferential direction C and the radial direction R.
  • a plurality of first slits 108 are formed at predetermined intervals in the circumferential direction C, and between the first slits 108 adjacent in the circumferential direction C (an example of a position adjacent to at least one of the first slits 108).
  • a third slit 109 is located.
  • the air diffusion film 103 is mountain-shaped when viewed from the radial direction R due to the pressure of air supplied from the air supply pipe 121 through the air supply port 105 to the air supply unit 104.
  • the tensile force F in the radial direction R is generated in the diffuser membrane 103, and the first slit 108 is opened in the radial direction R by the tensile force F.
  • the air supplied to the air supply unit 104 passes through the first slit 108 and becomes a bubble, and is ejected from the inside of the diffuser membrane 103 to the outside.
  • the third slit 109 is closed. There is almost no air jetted from the air supply unit 104 to the outside through the third slit 109.
  • the supply of air to the aeration film 103 is interrupted, and the aeration film 103 is pressed against the upper surface of the base plate 102 under water pressure. At this time, the diffuser membrane 103 does not expand, and the first and third slits 108 and 109 are closed.
  • the first and third slits 108 and 109 are formed in the diffuser membrane 103.
  • the first to third slits 108 to 110 may be formed.
  • bubbles can be dispersed and uniformly generated when the air volume is small, and it is possible to prevent a decrease in oxygen transfer efficiency. An increase in pressure loss and initial pressure loss can be suppressed.
  • the shape of the base plate 102 and the diffuser membrane 103 is circular, but it may be a regular polygon such as a square.
  • the membrane diffuser 101 is provided with the diffuser film 103 on the upper surface of the base plate 102.
  • a rectangular diffuser film 103 may be provided on the upper surface of the rectangular bag-shaped body 125.
  • the bag-like body 125 is made of an air-impermeable sheet-like member and has an air supply unit 104 inside.
  • An air supply port 105 is provided on one outer edge of the bag-like body 125, and the air supply port 105 communicates with the air supply unit 104 and is connected to an air supply source (not shown).
  • the diffuser membrane 103 is attached to the diffuser opening 126 formed on the upper surface of the bag-like body 125 and covers the diffuser opening 126.
  • the diffuser membrane 103 is formed with first and third slits 108 and 109.
  • the air diffusion film 103 is mountain-shaped when viewed from the longitudinal direction A due to the pressure of the air supplied from the air supply port 105 to the air supply unit 104 in the bag-like body 125. Inflates.
  • the bag-like body 125 and the diffuser membrane 103 are rectangular, but they may be circular.
  • first to third slits 108 to 110 similar to those in the eighth embodiment may be formed in the diffuser membrane 103.
  • the slits 108 to 110 are exaggerated and enlarged as compared with actual ones for easy understanding, but in actuality, the slits 108 to 110 have a minute size.
  • the length of each of the slits 108 to 110 is preferably set in the range of 0.2 mm to 1 mm, more preferably in the range of 0.4 mm to 0.6 mm.
  • the actual number of the slits 108 to 110 is larger than the number depicted in FIGS. Further, the first slit 108 and the third slit 109 may have the same length, or may have different lengths.
  • the shape of the diffuser membrane 103 is rectangular or circular.
  • an elliptical shape, an oval shape in which both ends are formed in an arc shape, an L shape, A square shape, a rhombus shape, etc. may be sufficient.

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Abstract

散気時、散気膜３に供給される空気の圧力によって散気膜３が長手方向Ａから見て山形状に膨張して気孔部が開くメンブレン式散気装置であって、散気膜３の長手方向Ａおよび短手方向Ｂにおいて第１気孔部８と第２気孔部９とがそれぞれ複数配列されて形成され、第１気孔部８は散気膜３の長手方向Ａに長い孔であり、第２気孔部９は散気膜３の長手方向Ａに対して傾斜した方向に長い孔であり、長手方向Ａと短手方向Ｂとの少なくともいずれかの方向において隣り合う第１気孔部８間に第２気孔部９が位置している。

Description

メンブレン式散気装置
　本発明は、下水処理施設等の槽内に設置されるメンブレン式散気装置に関し、生物処理又は攪拌のために散気を行なう技術に係るものである。
　従来、この種のメンブレン式散気装置には、例えば図３３～図３５に示すものがある。これは長方形状のベースプレート２５１の上面に長方形状の散気膜２５２が装着され、所定位置に給気口２５３が設けられたものであり、ベースプレート２５１と散気膜２５２との間に空気供給部２５４が形成されている。給気口２５３は空気供給部２５４に連通している。
　散気膜２５２は合成樹脂膜または合成ゴム膜に多数のスリット２５５（気孔部）を設けたものであり、散気膜２５２の周囲が固定部２５６によってベースプレート２５１に固定されている。各スリット２５５は、散気膜２５２の長手方向Ａに細長いスリットであり、上記長手方向Ａに対して平行である。
　図３４（ａ）に示すように、散気停止時には、散気膜２５２が槽内の水圧を受けてベースプレート２５１の上面に押し付けられた状態となる。この際、散気膜２５２は膨張せず、スリット２５５は閉じている。
　また、散気時には、圧縮空気が給気口２５３から空気供給部２５４に供給され、図３４（ｂ）に示すように、散気膜２５２が、圧縮空気の圧力を受けて、長手方向Ａから見て山形状に膨張する。このように散気膜２５２が膨張した際、スリット２５５が短手方向Ｂに開き、空気供給部２５４内の空気は、スリット２５５を通り、気泡２５８となって、散気膜２５２の内側から外側へ噴出する。
　上記のように散気膜２５２に多数のスリット２５５を形成した散気装置については、例えば下記特許文献１の日本国公開特許公報に記載されている。
特開２００７－７７７
　しかしながら上記の従来形式では、図３５に示すように、長手方向Ａにおける各スリット２５５間の間隔Ｄを短く設定すると、空気供給部２５４に供給される空気供給量が少ない小風量時において、スリット２５５から発生した気泡とその隣のスリット２５５から発生した気泡とが結合して粗大化し、酸素移動効率が低下するといった問題があった。
　尚、気泡が粗大化すると、気泡の体積に対する表面積の比率が低下するため、気液接触面積が減少するとともに浮力が増大して浮上時間が短くなり、これにより、酸素が溶解し難くなって酸素移動効率が低下する。
　この対策として、上記各スリット２５５間の間隔Ｄを長く設定して、気泡同士の結合を抑制することが考えられるが、この場合、散気膜２５２の単位面積当たりのスリット２５５の個数が減少してしまう。したがって、風量を上記小風量から大風量に増やして散気を行う場合、スリット２５５の個数が不足し、初期圧力損失および圧力損失の上昇が増大するといった問題があった。
　また、散気時、図３４（ｂ）に示すように、散気膜２５２が長手方向Ａから見て山形状に膨張した際、スリット２５５に短手方向Ｂの引張力Ｆが作用してスリット２５５が短手方向Ｂに開くが、図３５に示すように、この引張力Ｆによってスリット２５５の端部に亀裂２５７が発生し、この亀裂２５７が長手方向Ａにおける隣のスリット２５５まで伝播し、隣り同士のスリット２５５が亀裂２５７を介して繋がってしまうといった問題がある。
　本発明は、初期圧力損失および圧力損失の上昇を抑制することができ、小風量時において気泡を分散させて均一に発生させることにより、酸素移動効率の低下を防止することが可能であり、また、亀裂の伝播を防止することができるメンブレン式散気装置を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために、本第１発明は、散気膜に複数の気孔部が形成され、
散気時、散気膜に供給される空気の圧力によって散気膜が山形状に膨張して気孔部が開き、
散気停止時、散気膜が膨張していない状態で気孔部が閉じるメンブレン式散気装置であって、
散気膜には、第１気孔部と第１気孔部よりも開き難い第２気孔部とがそれぞれ複数配列されて形成され、
隣り合う第１気孔部間に第２気孔部が位置しているものである。
　これによると、散気運転時には、散気膜に供給される空気の圧力により散気膜が山形状に膨張し、散気膜に引張力が発生する。この引張力は第１気孔部および第２気孔部を開くための力となるのであるが、この際、第２気孔部は第１気孔部に比べて開き難いため、小風量で散気を行う場合、第２気孔部よりも先に第１気孔部が開き、散気膜に供給された空気の大部分は、開かれた第１気孔部を通り、気泡となって散気膜の内側から外側へ噴出されるのに対し、開き難い第２気孔部を通って外側へ噴出される気泡はほとんど無い。
　これにより、第１気孔部から噴出した気泡がその隣の第２気孔部からの気泡に結合するのを防止することができる。さらに、隣り合う第１気孔部間に第２気孔部が位置しているため、第１気孔部同士の間隔が拡大され、第１気孔部から噴出した気泡とその近隣の第１気孔部から噴出した気泡とが結合するのを防止することができる。これにより、小風量時において、気泡を分散させて均一に発生させることができ、酸素移動効率の低下を防止することが可能である。
　また、風量を上記小風量から大風量に増やして散気を行う場合、空気の供給量が多いほど第２気孔部が開き易くなり、気泡を噴出する第２気孔部の個数が増加する。このため、散気膜に供給された空気は、第１気孔部と第２気孔部とを通り、気泡となって散気膜の内側から外側へ噴出される。このように、小風量では、気泡が主に第１気孔部から噴出するが、風量が増えるのに従って、気泡を噴出する第２気孔部の個数が増加するため、初期圧力損失および圧力損失の上昇を抑制することができる。
　本第２発明におけるメンブレン式散気装置は、第１気孔部は散気膜の所定方向に長い孔であり、
第１気孔部が開く方向は、散気膜が山形状に膨張した際に散気膜に発生する引張力の方向と一致し、
第２気孔部は第１気孔部に対して傾斜した方向に長い孔であるものである。
　これによると、散気運転時には、散気膜に供給される空気の圧力により散気膜が山形状に膨張し、散気膜に引張力が発生する。この引張力は第１気孔部および第２気孔部を開くための力となるのであるが、この際、第１気孔部が開く方向と引張力の方向とは一致するが、第２気孔部は第１気孔部に対して傾斜しているため、第２気孔部が開く方向と引張力の方向とは一致しない。これにより、第２気孔部は第１気孔部に比べて開き難くなる。
　本第３発明は、散気膜に複数の気孔部が形成され、
散気時、散気膜に供給される空気の圧力によって散気膜が長手方向から見て山形状に膨張して気孔部が開き、
散気停止時、散気膜が膨張していない状態で気孔部が閉じるメンブレン式散気装置であって、
散気膜の長手方向および短手方向において第１気孔部と第２気孔部とがそれぞれ複数配列されて形成され、
第１気孔部は散気膜の長手方向に長い孔であり、
第２気孔部は散気膜の長手方向に対して傾斜した方向に長い孔であり、
隣り合う第１気孔部間に第２気孔部が位置しているものである。
　これによると、散気運転時には、散気膜に供給される空気の圧力により散気膜が長手方向から見て山形状に膨張し（すなわち散気膜の長手方向に直交する断面形状が山形状に膨張し）、散気膜に短手方向の引張力が発生する。この引張力は第１気孔部および第２気孔部を開くための力となるのであるが、この際、第１気孔部が開く方向と引張力の方向とは一致するが、第２気孔部は長手方向に対して傾斜しているため、第２気孔部が開く方向と引張力の方向とは一致しない。これにより、第２気孔部は第１気孔部に比べて開き難くなる。
　したがって、小風量で散気を行う場合、第２気孔部よりも先に第１気孔部が開き、散気膜に供給された空気の大部分は、開かれた第１気孔部を通り、気泡となって散気膜の内側から外側へ噴出されるのに対し、開き難い第２気孔部を通って外側へ噴出される気泡はほとんど無い。
　これにより、第１気孔部から噴出した気泡がその隣の第２気孔部からの気泡に結合するのを防止することができる。さらに、隣り合う第１気孔部間に第２気孔部が位置しているため、第１気孔部同士の間隔が拡大され、第１気孔部から噴出した気泡とその近隣の第１気孔部から噴出した気泡とが結合するのを防止することができる。これにより、小風量時において、気泡を分散させて均一に発生させることができ、酸素移動効率の低下を防止することが可能である。
　また、風量を上記小風量から大風量に増やして散気を行う場合、空気の供給量が多いほど第２気孔部が開き易くなり、気泡を噴出する第２気孔部の個数が増加する。このため、散気膜に供給された空気は、第１気孔部と第２気孔部とを通り、気泡となって散気膜の内側から外側へ噴出される。このように、小風量では、気泡が主に第１気孔部から噴出するが、風量が増えるのに従って、気泡を噴出する第２気孔部の個数が増加するため、初期圧力損失および圧力損失の上昇を抑制することができる。
　本第４発明は、散気膜に複数の気孔部が形成され、
散気時、散気膜に供給される空気の圧力によって散気膜が山形状に膨張すると気孔部が開き、
散気停止時、散気膜が膨張していない状態で気孔部が閉じるメンブレン式散気装置であって、
散気膜に、第１気孔部と第２気孔部とがそれぞれ同心円上に複数配列されて形成され、
第１気孔部は散気膜の周方向に長い孔であり、
第２気孔部は散気膜の周方向に対して傾斜した方向に長い孔であり、
隣り合う第１気孔部間に第２気孔部が位置しているものである。
　これによると、散気運転時には、散気膜に供給される空気の圧力により散気膜が山形状に膨張し、散気膜に引張力が発生する。この引張力は第１気孔部および第２気孔部を開くための力となるのであるが、この際、第１気孔部が開く方向と引張力の方向とは一致するが、第２気孔部は第１気孔部に対して傾斜しているため、第２気孔部が開く方向と引張力の方向とは一致しない。これにより、第２気孔部は第１気孔部に比べて開き難くなる。
　したがって、小風量で散気を行う場合、第２気孔部よりも先に第１気孔部が開き、散気膜に供給された空気の大部分は、開かれた第１気孔部を通り、気泡となって散気膜の内側から外側へ噴出されるのに対し、開き難い第２気孔部を通って外側へ噴出される気泡はほとんど無い。
　これにより、第１気孔部から噴出した気泡がその隣の第２気孔部からの気泡に結合するのを防止することができる。さらに、隣り合う第１気孔部間に第２気孔部が位置しているため、第１気孔部同士の間隔が拡大され、第１気孔部から噴出した気泡とその近隣の第１気孔部から噴出した気泡とが結合するのを防止することができる。これにより、小風量時において、気泡を分散させて均一に発生させることができ、酸素移動効率の低下を防止することが可能である。
　また、風量を上記小風量から大風量に増やして散気を行う場合、空気の供給量が多いほど第２気孔部が開き易くなり、気泡を噴出する第２気孔部の個数が増加する。このため、散気膜に供給された空気は、第１気孔部と第２気孔部とを通り、気泡となって散気膜の内側から外側へ噴出される。このように、小風量では、気泡が主に第１気孔部から噴出するが、風量が増えるのに従って、気泡を噴出する第２気孔部の個数が増加するため、初期圧力損失および圧力損失の上昇を抑制することができる。
　本第５発明におけるメンブレン式散気装置は、第２気孔部は第１気孔部に対して５°～２５°の角度で傾斜した方向に長い孔であるものである。
　本第６発明におけるメンブレン式散気装置は、第１気孔部又は第２気孔部の長手方向の少なくともいずれか片方に隣り合って第３気孔部が形成され、
第３気孔部は第１気孔部に対してほぼ直交する方向に長い孔であるものである。
　これによると、散気時、散気膜が山形状に膨張した際、第１気孔部に引張力が作用して第１気孔部が開く。この引張力によって第１気孔部の端部に亀裂が発生しても、この亀裂は、第１気孔部の端部から第３気孔部まで到達すると、そこから先へ進行することはない。したがって、上記亀裂が第１気孔部から隣の第１気孔部まで伝播するのを防止することができる。
　また、本第７発明におけるメンブレン式散気装置は、散気膜に、第１および第３気孔部がそれぞれ複数配列されて形成され、
散気時、散気膜に供給される空気の圧力によって散気膜が山形状に膨張することにより第１気孔部が開き、
散気停止時、散気膜が膨張していない状態で第１気孔部が閉じ、
第３気孔部は第１気孔部の長手方向の少なくともいずれか片方に隣り合う位置に形成されており、
第３気孔部は第１気孔部に対して交差する方向に長い孔であるものである。
　これによると、散気時、散気膜に供給される空気の圧力によって散気膜が山形状に膨張し、散気膜に発生する引張力によって第１気孔部が開く。供給された空気は、第１気孔部を通り、気泡となって散気膜の内側から外側へ噴出される。
　この際、第３気孔部は第１気孔部に対して交差する方向に長い孔であるため、上記引張力によって第１気孔部の端部に亀裂が発生しても、この亀裂は、第１気孔部の端部から第３気孔部まで到達すると、そこから先へ進行することはない。したがって、上記亀裂が第１気孔部から隣の第１気孔部まで伝播するのを防止することができる。
　また、散気停止時には、散気膜への空気の供給が遮断されて、散気膜は膨張せず、第１および第２気孔部は閉じている。
　本第８発明におけるメンブレン式散気装置は、第３気孔部は第１気孔部に対してほぼ直交する方向に長い孔であるものである。
　これによると、散気時、第１気孔部が開き、供給された空気は、第１気孔部を通り、気泡となって散気膜の内側から外側へ噴出される。
　この際、第３気孔部は第１気孔部に対してほぼ直交する方向に長い孔であるため、第１気孔部の端部に亀裂が発生しても、この亀裂は、第１気孔部の端部から第３気孔部まで到達すると、そこから先へ進行することはない。
　尚、散気時においては、第３気孔部は閉じており、第３気孔部を通って外側へ噴出される気泡はほとんど無い。
　本第９発明におけるメンブレン式散気装置は、散気膜に、第１および第３気孔部がそれぞれ複数配列されて形成され、
第１気孔部は散気膜の長手方向に長い孔であり、
第３気孔部は、散気膜の短手方向に長い孔であり、且つ、散気膜の長手方向において第１気孔部の少なくともいずれか片方に隣り合う位置に形成されており、
散気時、散気膜に供給される空気の圧力によって散気膜が山形状に膨張して第１気孔部が短手方向に開き、
散気停止時、散気膜が膨張していない状態で第１気孔部が閉じるものである。
　これによると、散気時、散気膜に供給される空気の圧力によって散気膜が山形状に膨張し、散気膜に発生する短手方向の引張力によって第１気孔部が短手方向に開く。供給された空気は、第１気孔部を通り、気泡となって散気膜の内側から外側へ噴出される。
　この際、上記引張力によって第１気孔部の端部に亀裂が発生しても、この亀裂は、第１気孔部の端部から第３気孔部まで到達すると、そこから先へ進行することはない。したがって、上記亀裂が第１気孔部から散気膜の長手方向における隣の第１気孔部まで伝播するのを防止することができる。
　尚、散気時においては、第２気孔部は閉じており、第２気孔部を通って外側へ噴出される気泡はほとんど無い。
　また、散気停止時には、散気膜への空気の供給が遮断されて、散気膜は膨張せず、第１および第２気孔部は閉じている。
　本第１０発明におけるメンブレン式散気装置は、散気膜に、第１および第３気孔部がそれぞれ同心円上に複数配列されて形成され、
第１気孔部は散気膜の周方向に長い孔であり、
第３気孔部は、散気膜の径方向に長い孔であり、且つ、散気膜の周方向において第１気孔部の少なくともいずれか片方に隣り合う位置に形成されており、
散気時、散気膜に供給される空気の圧力によって散気膜が山形状に膨張して第１気孔部が径方向に開き、
散気停止時、散気膜が膨張していない状態で第１気孔部が閉じるものである。
　これによると、散気時、散気膜に供給される空気の圧力によって散気膜が山形状に膨張し、散気膜に発生する径方向の引張力によって第１気孔部が径方向に開く。供給された空気は、第１気孔部を通り、気泡となって散気膜の内側から外側へ噴出される。
　この際、上記引張力によって第１気孔部の端部に亀裂が発生しても、この亀裂は、第１気孔部の端部から第３気孔部まで到達すると、そこから先へ進行することはない。したがって、上記亀裂が第１気孔部から散気膜の周方向における隣の第１気孔部まで伝播するのを防止することができる。
　尚、散気時においては、第３気孔部は閉じており、第３気孔部を通って外側へ噴出される気泡はほとんど無い。
　また、散気停止時には、散気膜への空気の供給が遮断されて、散気膜は膨張せず、第１および第３気孔部は閉じている。
　本第１１発明におけるメンブレン式散気装置は、第１気孔部に対して５°～２５°の角度で傾斜した方向に長い第２気孔部が散気膜に複数形成されているものである。
　これによると、小風量で散気を行う際、散気膜に供給される空気の圧力によって散気膜が山形状に膨張し、散気膜に発生する引張力によって第２気孔部よりも先に第１気孔部が開く。供給された空気は、開かれた第１気孔部を通り、気泡となって散気膜の内側から外側へ噴出されるのに対し、開き難い第２気孔部を通って外側へ噴出される気泡はほとんど無い。
　また、風量を上記小風量から大風量に増やして散気を行う際、空気の供給量が多いほど第２気孔部が開き易くなり、気泡を噴出する第２気孔部の個数が増加する。このため、散気膜に供給された空気は、第１気孔部と第２気孔部とを通り、気泡となって散気膜の内側から外側へ噴出される。このように、小風量では、気泡が主に第１気孔部から噴出するが、風量が増えるのに従って、気泡を噴出する第２気孔部の個数が増加するため、初期圧力損失および圧力損失の上昇を抑制することができる。
　以上のように本発明によると、初期圧力損失および圧力損失の上昇を抑制することができ、小風量時において気泡を分散させて均一に発生させることにより、酸素移動効率の低下を防止することが可能である。また、亀裂の伝播を防止することができる。
本発明の第１の実施の形態におけるメンブレン式散気装置の斜視図である。 図１におけるＳ－Ｓ矢視図であり、散気運転時の状態を示す。 同、メンブレン式散気装置のスリットの配列パターンを示す平面図である。 同、メンブレン式散気装置のスリットの拡大平面図であり、（ａ）は第１～第３スリットが閉じている状態、（ｂ）は第１および第２スリットが開き、第３スリットが閉じている状態を示す。 同、メンブレン式散気装置の第１および第２スリットの拡大断面図であり、（ａ）は第１および第２スリットが閉じている状態、（ｂ）は第１スリットが開き、第２スリットが閉じている状態、（ｃ）は第１および第２スリットが開いている状態を示す。 切欠きの先端に発生する最大応力と切欠きの先端のアールとの一般的な関係式を説明するための図である。 （ａ）のグラフは膜面通気量と発泡スリットの個数との関係を示すものであり、（ｂ）のグラフは、膜面通気量と全発泡スリットに占める第１～第３スリットの割合との関係を示すものである。 第２スリットの傾斜角度と、発泡する第１スリットの個数を１００としたときの発泡する第２スリットの個数の割合との関係を示すグラフである。 第１の実施の形態に対する対比例であり、スリットの向きをランダムに配列した配列パターンを示す平面図である。 本発明の第２の実施の形態におけるメンブレン式散気装置のスリットの配列パターンを示す平面図である。 本発明の第３の実施の形態におけるメンブレン式散気装置のスリットの配列パターンを示す平面図である。 本発明の第４の実施の形態におけるメンブレン式散気装置のスリットの配列パターンを示す平面図である。 本発明の第５の実施の形態におけるメンブレン式散気装置の斜視図である。 図１３におけるＳ－Ｓ矢視図である。 同、メンブレン式散気装置のスリットの配列パターンを示す平面図である。 本発明の第６の実施の形態におけるメンブレン式散気装置の平面図である。 図１６におけるＳ－Ｓ矢視図である。 本発明の第７の実施の形態におけるメンブレン式散気装置の斜視図である。 図１８におけるＳ－Ｓ矢視図であり、散気運転時の状態を示す。 同、メンブレン式散気装置のスリットの配列パターンを示す平面図である。 同、メンブレン式散気装置のスリットの拡大平面図であり、（ａ）は第１および第３スリットが閉じている状態、（ｂ）は第１スリットが開き、第３スリットが閉じている状態を示す。 同、メンブレン式散気装置の第１スリットの拡大断面図であり、（ａ）は第１スリットが閉じている状態、（ｂ）は第１スリットが開いている状態を示す。 切欠きの先端に発生する最大応力と切欠きの先端のアールとの一般的な関係式を説明するための図である。 本発明の第８の実施の形態におけるメンブレン式散気装置のスリットの配列パターンを示す平面図である。 同、メンブレン式散気装置のスリットの拡大平面図であり、（ａ）は第１～第３スリットが閉じている状態、（ｂ）は第１および第２スリットが開き、第３スリットが閉じている状態を示す。 （ａ）のグラフは膜面通気量と発泡スリットの個数との関係を示すものであり、（ｂ）のグラフは、膜面通気量と全発泡スリットに占める第１～第３スリットの割合との関係を示すものである。 第２スリットの傾斜角度と、発泡する第１スリットの個数を１００としたときの発泡する第２スリットの個数の割合との関係を示すグラフである。 本発明の第９の実施の形態におけるメンブレン式散気装置の斜視図である。 図２８におけるＳ－Ｓ矢視図である。 同、メンブレン式散気装置のスリットの配列パターンを示す平面図である。 本発明の第１０の実施の形態におけるメンブレン式散気装置の平面図である。 図３１におけるＳ－Ｓ矢視図である。 従来のメンブレン式散気装置の斜視図である。 同、メンブレン式散気装置のスリットの拡大断面図であり、（ａ）はスリットが閉じている状態、（ｂ）はスリットが開いている状態を示す。 同、メンブレン式散気装置のスリットの配列パターンを示す平面図である。
　先ず、請求項１～請求項６に記載された発明における第１～第６の実施の形態を、図面を参照して説明する。
　（第１の実施の形態）
　第１の実施の形態では、図１，図２に示すように、１は下水処理施設等の曝気槽内に設置されるメンブレン式散気装置である。このメンブレン式散気装置１は、プラスチックや金属等で製作された長方形状のベースプレート２と、ベースプレート２の上面に装着された長方形状（一方向に長い形状の一例）の散気膜３とを有している。散気膜３は、弾性を有しており、例えば、ＥＰＤＭ、シリコン等のゴム、或いは、ポリウレタン等の樹脂からなる。
　散気膜３の周囲は固定部６（例えばカシメ部材等）によってベースプレート２に固定されており、ベースプレート２と散気膜３との間には空気供給部４が形成されている。また、散気膜３の長手方向Ａ（所定方向の一例）における一端部には、短筒状の給気口５が設けられている。給気口５は、空気供給部４に連通するとともに、空気供給源（図示省略）に接続されている。
　尚、散気膜３は例えば下記のような性状（１）～（３）のものを使用することができる。
＊性状（１）
材質：ゴム（ＥＰＤＭ）、硬さ（Ａ）：５０～７０、厚さ（ｍｍ）：１～３
＊性状（２）
材質：ゴム（シリコン）、硬さ（Ａ）：３５～５５、厚さ（ｍｍ）：１～３
＊性状（３）
材質：樹脂（ポリウレタン）、硬さ（Ａ）：７０～９８、厚さ（ｍｍ）：０．３～１
　尚、上記散気膜３の性状は一例であって、これらに限定されるものではなく、使用する条件に応じて、適宜変更し、最適化することができる。
　散気時、図２の実線に示すように、散気膜３に供給される空気の圧力によって散気膜３が長手方向Ａから見て山形状に膨張する。尚、このとき、散気膜３の長手方向Ａにおける両端はベースプレート２に固定されているため、長手方向Ａから見て山形状にはならないが、散気膜３の両端を除いたほとんどの領域において散気膜３が長手方向Ａから見て山形状に膨張するので、ここでは散気膜３の両端を除外して考えるものとする。
　散気膜３には複数の第１～第３スリット８～１０（第１～第３気孔部の一例）が形成されている。図３，図４に示すように、第１スリット８は、長手方向Ａに細長い孔（スリット）であり、上記長手方向Ａに対して平行である。第２スリット９は、長手方向Ａ（すなわち第１スリット８）に対して所定の傾斜角度αで傾斜した方向に細長い孔（スリット）である。尚、本実施の形態では、所定の傾斜角度αは１３°（鋭角）に設定されている。第３スリット１０は、短手方向Ｂに細長い孔（スリット）であり、上記長手方向Ａ（すなわち第１スリット８）に対して直交している。
　第１～第３スリット８～１０は長手方向Ａおよび短手方向Ｂにおいて所定の配列パターンで複数配列されている。すなわち、第１スリット８は長手方向Ａにおいて所定間隔おきに複数形成され、長手方向Ａにおいて隣り合う第１スリット８間に第２スリット９が位置している。さらに、第３スリット１０は、長手方向Ａにおいて隣り合う第１スリット８と第２スリット９との間に位置しているとともに、長手方向Ａにおいて隣り合う第１スリット８間に位置しており、これにより、第１スリット８と第２スリット９とに隣り合っている。また、第２スリット９は短手方向Ｂにおいて隣り合う第１スリット８間にも位置している。
　以下、上記構成における作用を説明する。
　散気運転時には、空気供給源（図示省略）から給気口５を通じて所定圧力の空気をメンブレン式散気装置１に供給することにより、図２の実線に示すように、給気口５から空気供給部４に供給される空気の圧力で散気膜３が長手方向Ａから見て山形状に膨張し、散気膜３に短手方向Ｂの引張力Ｆが発生する。
　図４に示すように、引張力Ｆは第１スリット８および第２スリット９を開くための力となるのであるが、この際、第１スリット８が開く方向と引張力Ｆの方向とは一致するが、これに対して、第２スリット９は傾斜角度αで傾斜しているため、第２スリット９が開く方向と引張力Ｆの方向とは一致しない。すなわち、第１スリット８は引張力Ｆで開かれるのに対して、第２スリット９は、引張力Ｆよりも小さな、Ｆｃｏｓαの力Ｆ´で開かれる。このため、傾斜角度αが増大するほど、第２スリット９は第１スリット８に比べて開き難くなる。
　したがって、小風量で散気を行う場合、図５（ｂ）に示すように、第２スリット９よりも先に第１スリット８が開き、空気供給部４に供給された空気の大部分は、開かれた第１スリット８を通り、気泡１３となって散気膜３の内側から外側へ噴出されるのに対し、開き難い第２スリット９を通って外側へ噴出される気泡はほとんど無い。
　これにより、第１スリット８から噴出した気泡がその隣の第２スリット９からの気泡に結合するのを防止することができる。さらに、図３に示すように、隣り合う第１スリット８間に第２スリット９が位置しているため、第１スリット８同士の間隔Ｄが拡大され、第１スリット８から噴出した気泡とその近隣の第１スリット８から噴出した気泡とが結合するのを防止することができる。これにより、小風量時において、気泡を分散させて均一に発生させることができ、酸素移動効率の低下を防止することが可能である。
　また、風量を上記小風量から大風量に増やして散気を行う場合、空気供給部４に供給される空気の供給量が多いほど空気供給部４の空気圧が上昇して、第２スリット９が開き易くなり、気泡を噴出する第２スリット９の個数が増加する。このため、図５（ｃ）に示すように、空気供給部４の空気は、第１スリット８と第２スリット９とを通り、気泡１３となって散気膜３の内側から外側へ噴出される。このように、小風量では、気泡１３が主に第１スリット８から噴出するが、風量が増えるのに従って、気泡１３を噴出する第２スリット９の個数が増加するため、初期圧力損失および圧力損失の上昇を抑制することができる。
　また、散気時、図４（ｂ）に示すように、第１スリット８に短手方向Ｂの引張力Ｆが作用して第１スリット８が開くが、この引張力Ｆによって第１スリット８の端部に亀裂１２が発生しても、この亀裂１２は、第１スリット８の端部から第３スリット１０まで到達すると、そこから先へ進行することはない。したがって、上記亀裂１２が第１スリット８から長手方向Ａにおける隣の第１スリット８まで伝播するのを防止することができる。
　尚、上記のように亀裂１２の伝播が防止される理由を、参考として、以下に説明しておく。すなわち、図６に示すように、一般に、切欠き１５を形成した部材１６に平均応力σ０がかかる場合、切欠き１５の先端に発生する最大応力σｍａｘは以下の式で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　上記式によると、切欠き１５の先端のアールρが小さいほど最大応力σｍａｘが増大する。亀裂１２の場合、上記先端のアールρは非常に小さいので、応力集中によって亀裂１２は次第に成長する。ここで、図４に示すように、上記第３スリット１０の長さ方向と引張力Ｆの方向とが一致するため、第３スリット１０は上記先端のアールρが非常に大きな切欠きであるとみなすことができる。このため、上記式で求められる最大応力σｍａｘが非常に小さくなり、第３スリット１０において応力集中はほとんど発生せず、これにより、第３スリット１０において亀裂１２の伝播を防止することができる。
　尚、散気時において、山形状に膨張した散気膜３には、主に短手方向Ｂの引張力Ｆが発生し、長手方向Ａの力はほとんど発生しないため、第３スリット１０は閉じたままとなり、空気供給部４から第３スリット１０を通って外部へ噴出される空気はほとんど無い。
　また、散気停止時には、散気膜３への空気の供給が遮断されて、図２の仮想線および図５（ａ）に示すように、散気膜３が水圧を受けてベースプレート２の上面に押し付けられた状態となる。この際、散気膜３は膨張せず、第１～第３スリット８～１０は閉じている。
　尚、図７のグラフは風量別の発泡スリット数の測定データの一例であり、このうち、図７（ａ）のグラフは、膜面通気量と発泡スリットの個数との関係を示すものであり、図７（ｂ）のグラフは、膜面通気量と全発泡スリットに占める第１～第３スリット８～１０の割合との関係を示すものである。
　尚、図７（ａ）のグラフにおいて、膜面通気量とは、散気膜３を１時間当たり且つ１ｍ２当たり通過する空気の通気量を示し、膜面通気量Ｍ１から膜面通気量Ｍ４になるほど増大している。尚、メンブレン式散気装置１に供給される風量が少ないほど膜面通気量も減少し、風量が多いほど膜面通気量も増大する。
　また、発泡スリットの個数とは、１００個の第１スリット８のうちから気泡を噴出した第１スリット８の個数と、１００個の第２スリット９のうちから気泡を噴出した第２スリット９の個数と、１００個の第３スリット１０のうちから気泡を噴出した第３スリット１０の個数とを示したものである。
　また、図７（ｂ）のグラフにおいて、全発泡スリット内に占める割合とは、図７（ａ）のグラフにおける各膜面通気量Ｍ１～Ｍ４ごとの発泡スリットの総個数うち、第１～第３スリット８～１０が占める割合を示している。尚、このときの散気膜３はポリウレタン樹脂（硬度８５Ａ）製で厚さが０．６ｍｍであり、また、第１～第３スリット８～１０の長さは約０．４ｍｍである。
　図７のグラフによると、小風量（例えば膜面通気量Ｍ１）で散気を行う場合、気泡のほとんどは第１スリット８から発生し、第２スリット９から発生する気泡はほとんど無い。また、小風量および大風量のいずれの場合においても、第３スリット１０から発生する気泡は無い。また、風量が増加するのに応じて、全発泡スリットに占める第２スリット９の割合が増加している。
　また、図８は、メンブレン式散気装置１に供給される風量が２リットル／分である場合における第２スリット９の傾斜角度αと、発泡する第１スリット８の個数を１００としたときの発泡する第２スリット９の個数の割合との関係を示すグラフである。例えば、傾斜角度αが１３°の場合、発泡する第２スリット９の割合は約５８％である。この際、空気を噴出（発泡）している第１スリット８の個数が２４個とすると、空気を噴出（発泡）している第２スリット９の個数は１４個（＝２４×０．５８）となる。
　尚、図８のグラフに示される関係に基づいて、第２スリット９の傾斜角度αを最適値の１３°に設定したが、１３°に限定されるものではなく、５°～２５°の範囲内が好ましく、さらには１０°～１５°の角度がより好ましい。
　尚、対比例として、図９に、スリット１８の向きをランダムに配列した散気膜３の一例を示す。この場合、長手方向Ａに対する傾斜角度αが小さいほどスリット１５は開き易くなるのであるが、上記傾斜角度αの小さなスリット１５の割合が少なくなるため、圧力損失が高くなるという問題がある。また、散気時、汚泥が発泡しているスリット１５に詰まると、傾斜角度αのより大きなスリット１５から空気が発泡することになるため、圧力損失の上昇が大きくなるという問題もある。
　上記第１の実施の形態では、図４に示すように、第３スリット１０を、長手方向Ａに対して、最も効果的な９０°の角度に形成しているが、約７０°～１１０°の範囲内の角度に形成してもよい。
　（第２の実施の形態）
　上記第１の実施の形態では、散気膜３に第３スリット１０を形成したが、第２の実施の形態として、図１０に示すように、第３スリット１０を形成していないものでもよい。
　（第３の実施の形態）
　第３の実施の形態として、図１１に示すように、長手方向Ａにおいて隣り合う第１スリット８間に、異なる傾斜角度αを有する二種類の第２スリット９，１１（第２気孔部の一例）を形成してもよい。ここでは、一方の第２スリット９の傾斜角度αが１３°に設定され、他方の第２スリット１１の傾斜角度αが６°に設定されている。
　これによると、一方の第２スリット９は他方の第２スリット１１に比べて開き難く、他方の第２スリット１１は第１スリット８に比べて開き難くなる。したがって、小風量で散気を行う場合、第２スリット９，１１よりも先に第１スリット８が開き、空気供給部４に供給された空気の大部分は、開かれた第１スリット８を通って噴出される。また、風量を上記小風量から大風量に増やして散気を行う場合、第１スリット８の次に他方の第２スリット１１が開き易くなって、気泡を噴出する他方の第２スリット１１の個数が増加し、その後、さらに風量が増加すると、一方の第２スリット９も開き易くなって、気泡を噴出する一方の第２スリット９の個数が増加する。
　上記第３の実施の形態では、他方の第２スリット１１の傾斜角度αを６°に設定したが、６°に限定されるものではなく、５°～２０°の範囲内の角度に設定してもよい。
　（第４の実施の形態）
　上記第１の実施の形態では、長手方向Ａにおいて隣り合う第１スリット８間に第２スリット９を形成したが、第４の実施の形態として、図１２に示すように、短手方向Ｂにおいて隣り合う第１スリット８間に第２スリット９を形成し、長手方向Ａにおいて配列されているスリットを全て同じ種類に統一してもよい。
　（第５の実施の形態）
　上記第１～第４の実施の形態では、図１に示すように、ベースプレート２と散気膜３との形状を長方形にしたが、長方形に限定されるものではなく、第５の実施の形態として、図１３～図１５に示すように、ベースプレート２と散気膜３との形状を円形にしてもよい。
　すなわち、短管状の給気口５はベースプレート２の中心部に設けられ、給気口５の上端が空気供給部４に連通し、給気口５の下端が給気管２１に接続されて連通している。散気時、図１４の実線に示すように、散気膜３に供給される空気の圧力によって散気膜３は径方向Ｒから見て山形状に膨張する。
　散気膜３には複数の第１～第３スリット８～１０（第１～第３気孔部の一例）が形成されている。図１５に示すように、第１スリット８は、散気膜３の円周方向Ｃに細長い孔（スリット）である。第２スリット９は、円周方向Ｃ（すなわち第１スリット８）に対して所定の傾斜角度αで傾斜した方向に細長い孔（スリット）である。尚、所定の傾斜角度αは１３°（鋭角）に設定されている。第３スリット１０は、散気膜３の径方向Ｒに細長い孔（スリット）であり、上記円周方向Ｃに対して直交している。
　第１～第３スリット８～１０は所定の配列パターンで同心円上に複数配列されている。すなわち、第１スリット８は円周方向Ｃにおいて所定間隔おきに複数形成され、円周方向Ｃにおいて隣り合う第１スリット８間に第２スリット９が位置している。さらに、第３スリット１０は、円周方向Ｃにおいて隣り合う第１スリット８と第２スリット９との間に位置しているとともに、円周方向Ｃにおいて隣り合う第１スリット８間に位置している。
　以下、上記構成における作用を説明する。
　散気運転時には、給気管２１から給気口５を通じて所定圧力の空気をメンブレン式散気装置１に供給することにより、図１４の実線で示すように、給気口５から空気供給部４に供給される空気の圧力で散気膜３が径方向Ｒから見て山形状に膨張し、散気膜３に径方向Ｒの引張力Ｆが発生する。
　引張力Ｆは第１スリット８および第２スリット９を開くための力となるのであるが、この際、第１スリット８が開く方向と引張力Ｆの方向とは一致するが、これに対して、第２スリット９は傾斜角度αで傾斜しているため、第２スリット９が開く方向と引張力Ｆの方向とは一致しない。これにより、傾斜角度αが増大するほど、第２スリット９は第１スリット８に比べて開き難くなる。
　したがって、小風量で散気を行う場合、第２スリット９よりも先に第１スリット８が開き、空気供給部４に供給された空気の大部分は、開かれた第１スリット８を通り、気泡となって散気膜３の内側から外側へ噴出されるのに対し、開き難い第２スリット９を通って外側へ噴出される気泡はほとんど無い。
　また、風量を上記小風量から大風量に増やして散気を行う場合、空気供給部４に供給される空気の供給量が多いほど空気供給部４の空気圧が上昇して、第２スリット９が開き易くなり、気泡を噴出する第２スリット９の個数が増加する。このため、空気供給部４の空気は、第１スリット８と第２スリット９とを通り、気泡となって散気膜３の内側から外側へ噴出される。
　また、散気時、第１スリット８に径方向Ｒの引張力Ｆが作用して第１スリット８が開くが、この引張力Ｆによって第１スリット８の端部に亀裂１２が発生しても、この亀裂１２は、第１スリット８の端部から第３スリット１０まで到達すると、そこから先へ進行することはない。したがって、上記亀裂１２が第１スリット８から円周方向Ｃにおける隣の第１スリット８まで伝播するのを防止することができる。
　尚、散気時、山形状に膨張した散気膜３には、主に径方向Ｒの引張力Ｆが発生し、円周方向Ｃの力はほとんど発生しないため、第３スリット１０は閉じたままとなり、空気供給部４から第３スリット１０を通って外部へ噴出される空気はほとんど無い。
　また、散気停止時には、図１４の仮想線で示すように、散気膜３が水圧を受けてベースプレート２の上面に押し付けられた状態となる。この際、散気膜３は膨張せず、第１～第３スリット８～１０は閉じている。
　第５の実施の形態では、ベースプレート２と散気膜３との形状を円形にしているが正方形等の正多角形にしてもよい。
　（第６の実施の形態）
　上記第１～第５の実施の形態では、メンブレン式散気装置１はベースプレート２の上面に散気膜３を設けたものであるが、第６の実施の形態として、図１６，図１７に示すように、長方形状の袋状体２５の上面に長方形状の散気膜３を設けてもよい。袋状体２５は、不通気性のシート状部材からなり、内部に空気供給部４を有している。袋状体２５の一側の外縁には給気口５が設けられている。給気口５は、空気供給部４に連通するとともに、空気供給源（図示省略）に接続されている。
　散気膜３は、袋状体２５の上面に形成された散気用開口部２６に装着されて、散気用開口部２６を覆っている。散気膜３には、上記第１の実施の形態と同様に、第１～第３スリット８～１０が多数形成されている。散気時、図１７の実線で示すように、給気口５から袋状体２５内の空気供給部４に供給される空気の圧力によって、散気膜３が長手方向Ａから見て山形状に膨張する。
　これによると、上記第１の実施の形態と同様な作用効果が得られる。
　上記第６の実施の形態では、袋状体２５と散気膜３とを長方形状にしているが、円形状であってもよい。
　上記第１～第６の実施の形態において、第１スリット８をＸ、一方の第２スリット９をＹ、他方の第２スリット１１をＹ´、第３スリット１０をＺと略記した場合、上記第１の実施の形態では、図３に示すように、長手方向Ａにおけるスリットの配列パターンを「Ｘ・Ｚ・Ｙ・Ｚ・Ｘ・Ｚ・Ｙ・Ｚ・Ｘ・・・」に設定し、また、上記第５の実施の形態では、図１５に示すように、円周方向Ｃにおけるスリットの配列パターンを「Ｘ・Ｚ・Ｙ・Ｚ・Ｘ・Ｚ・Ｙ・Ｚ・Ｘ・・・」に設定しているが、この配列パターンに限定されるものではなく、例えば下記のような配列パターン（１）～（４）に設定してもよい。
パターン（１）：Ｘ・Ｙ・Ｘ・Ｙ・Ｘ・Ｙ・Ｘ・・・
パターン（２）：Ｘ・Ｘ・Ｙ・Ｘ・Ｘ・Ｙ・Ｘ・Ｘ・Ｙ・Ｘ・・・
パターン（３）：Ｘ・Ｙ・Ｙ´・Ｘ・Ｙ・Ｙ´・Ｘ・Ｙ・Ｙ´・Ｘ・・・
パターン（４）：Ｘ・Ｙ・Ｘ・Ｙ´・Ｘ・Ｙ・Ｘ・Ｙ´・Ｘ・・・
　尚、図１～図１７においては、理解し易いように、各スリット８～１１を実際よりも誇張し拡大して描いているが、実際には、各スリット８～１１は微小なサイズであり、例えば、各スリット８～１１の長さは、好ましくは０．２ｍｍ～１ｍｍの範囲、より好ましくは０．４ｍｍ～０．６ｍｍの範囲に設定されている。
　また、各スリット８～１１の実際の個数は図１～図１７で描かれた個数よりも多い。さらに、第１スリット８と第２スリット９とは同じ長さであってもよく、或いは、異なった長さであってもよい。
　上記第１～第６の実施の形態では、第１スリット８を長手方向Ａに対して平行な方向にしたが、第１スリット８を長手方向Ａに対して僅かに傾斜させてもよい。この場合、第２スリット９の傾斜角度を第１スリット８の傾斜角度よりも大きく設定すれば、第２スリット９を第１スリット８よりも開き難く設定することができる。例えば、第１スリット８を長手方向Ａに対して３°傾斜させ、第２スリット９を長手方向Ａに対して１５°傾斜させるという実施形態等が考えられる。尚、これらは散気膜３の材質やスリットの長さに応じて適宜調節できる。
　上記第１～第６の実施の形態では、第１スリット８と第２スリット９との間に角度をつけることで、第２スリット９を第１スリット８よりも開き難くしたが、第２スリット９の長さを第１スリット８の長さより短くすることで、第２スリット９を第１スリット８よりも開き難く設定することもできる。例えば、第１スリット８の長さを０．６ｍｍ、第２スリット９の長さを０．４ｍｍに設定することにより、第２スリット９が第１スリット８よりも開き難く設定される。
　上記第１～第６の実施の形態では、散気膜３の形状を長方形状又は円形状にしたが、これら以外に、楕円形状、両端が円弧状に形成された長円形状、Ｌ形状、正方形状、菱形状等であってもよい。
　次に、請求項７～請求項１１に記載された発明における第７～第１０の実施の形態を、図面を参照して説明する。
　（第７の実施の形態）
　第７の実施の形態では、図１８，図１９に示すように、１０１は下水処理施設等の曝気槽内に設置されるメンブレン式散気装置である。このメンブレン式散気装置１０１は、プラスチックや金属等で製作された長方形状のベースプレート１０２と、ベースプレート１０２の上面に装着された長方形状の散気膜１０３とを有している。散気膜１０３は、弾性を有しており、例えば、ＥＰＤＭ、シリコン等のゴム、或いは、ポリウレタン等の樹脂からなる。
　散気膜１０３の周囲は固定部１０６（例えばカシメ部材等）によってベースプレート１０２に固定されており、ベースプレート１０２と散気膜１０３との間には空気供給部１０４が形成されている。また、散気膜１０３の長手方向Ａにおける一端部には、短筒状の給気口１０５が設けられている。給気口１０５は、空気供給部１０４に連通するとともに、空気供給源（図示省略）に接続されている。
　尚、散気膜１０３は例えば下記のような性状（１）～（３）のものを使用することができる。
＊性状（１）
材質：ゴム（ＥＰＤＭ）、硬さ（Ａ）：５０～７０、厚さ（ｍｍ）：１～３
＊性状（２）
材質：ゴム（シリコン）、硬さ（Ａ）：３５～５５、厚さ（ｍｍ）：１～３
＊性状（３）
材質：樹脂（ポリウレタン）、硬さ（Ａ）：７０～９８、厚さ（ｍｍ）：０．３～１
　尚、上記散気膜１０３の性状は一例であって、これらに限定されるものではなく、使用する条件に応じて、適宜変更し、最適化することができる。
　散気時、図１９の実線で示すように、散気膜１０３に供給される空気の圧力によって散気膜１０３が長手方向Ａから見て山形状に膨張する。尚、このとき、散気膜１０３の長手方向Ａにおける両端はベースプレート１０２に固定されているため、長手方向Ａから見て山形状にはならないが、散気膜１０３の両端を除いたほとんどの領域において散気膜１０３が長手方向Ａから見て山形状に膨張するので、ここでは散気膜１０３の両端を除外して考えるものとする。
　散気膜１０３には複数の第１および第３スリット１０８，１０９（第１および第３気孔部の一例）が形成されている。図２０，図２１に示すように、第１スリット１０８は、長手方向Ａに細長い孔（スリット）であり、上記長手方向Ａに対して平行である。第３スリット１０９は、短手方向Ｂに細長い孔（スリット）であり、上記長手方向Ａに対して直交している。
　第１および第３スリット１０８，１０９は長手方向Ａおよび短手方向Ｂにおいて所定の配列パターンで複数配列されている。すなわち、第１スリット１０８は長手方向Ａにおいて所定間隔おきに複数形成され、長手方向Ａにおいて隣り合う第１スリット１０８間（第１スリット１０８の少なくともいずれか片方に隣り合う位置の一例）に第３スリット１０９が位置している。また、第１スリット１０８は短手方向Ｂにおいても所定間隔おきに複数形成され、短手方向Ｂにおいて隣り合う第１スリット１０８間にも第３スリット１０９が位置している。
　以下、上記構成における作用を説明する。
　散気運転時には、空気供給源（図示省略）から給気口１０５を通じて所定圧力の空気をメンブレン式散気装置１０１に供給することにより、図１９の実線で示すように、給気口１０５から空気供給部１０４に供給される空気の圧力で散気膜１０３が長手方向Ａから見て山形状に膨張し、散気膜１０３に短手方向Ｂの引張力Ｆが発生し、図２１（ｂ），図２２に示すように、この引張力Ｆによって第１スリット１０８が短手方向Ｂに開く。空気供給部１０４に供給された空気は、第１スリット１０８を通り、気泡１１３となって散気膜１０３の内側から外側へ噴出される。
　この際、図２１（ｂ）に示すように、上記引張力Ｆによって第１スリット１０８の端部に亀裂１１２が発生しても、この亀裂１１２は、第１スリット１０８の端部から第３スリット１０９まで到達すると、そこから先へ進行することはない。したがって、上記亀裂１１２が第１スリット１０８から長手方向Ａにおける隣の第１スリット１０８まで伝播するのを防止することができる。
　尚、上記のように亀裂１１２の伝播が防止される理由を、参考として、以下に説明しておく。すなわち、図２３に示すように、一般に、切欠き１１５を形成した部材１１６に平均応力σ０がかかる場合、切欠き１１５の先端に発生する最大応力σｍａｘは以下の式で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　上記式によると、切欠き１１５の先端のアールρが小さいほど最大応力σｍａｘが増大する。亀裂１１２の場合、上記先端のアールρは非常に小さいので、応力集中によって亀裂１１２は次第に成長する。ここで、図２０に示すように、上記第３スリット１０９の長さ方向と引張力Ｆの方向とが一致するため、第３スリット１０９は上記先端のアールρが非常に大きな切欠きであるとみなすことができる。このため、上記式で求められる最大応力σｍａｘが非常に小さくなり、第３スリット１０９において応力集中はほとんど発生せず、これにより、第３スリット１０９において亀裂１１２の伝播を防止することができる。
　尚、散気時において、山形状に膨張した散気膜１０３には、主に短手方向Ｂの引張力Ｆが発生し、長手方向Ａの力はほとんど発生しないため、図２１（ｂ）に示すように、第３スリット１０９は閉じたままとなり、空気供給部１０４から第３スリット１０９を通って外部へ噴出される空気はほとんど無い。
　また、散気停止時には、散気膜１０３への空気の供給が遮断されて、図２２（ａ）に示すように、散気膜１０３が水圧を受けてベースプレート１０２の上面に押し付けられた状態となる。この際、散気膜１０３は膨張せず、第１および第２スリット８，９は閉じている。
　（第８の実施の形態）
　第８の実施の形態では、図２４，図２５に示すように、散気膜１０３には、上記第１および第３スリット１０８，１０９に加えて、長手方向Ａに対して所定の傾斜角度αで傾斜した方向に細長い孔である第２スリット１１０（第２気孔部の一例）が複数形成されている。尚、所定の傾斜角度αは１３°（鋭角）に設定されている。第２スリット１１０は長手方向Ａにおいて隣り合う第１スリット１０８間に位置している。また、第３スリット１０９は、長手方向Ａにおいて隣り合う第１スリット１０８と第２スリット１１０との間に位置しているとともに、長手方向Ａにおいて隣り合う第１スリット１０８間に位置している。
　以下、上記構成における作用を説明する。
　散気運転時に、山形状に膨張した散気膜１０３に発生する短手方向Ｂの引張力Ｆは第１スリット１０８および第２スリット１１０を開くための力となるのであるが、この際、第１スリット１０８が開く方向と引張力Ｆの方向とは一致するが、これに対して、第２スリット１１０は傾斜角度αで傾斜しているため、第２スリット１１０が開く方向と引張力Ｆの方向とは一致しない。すなわち、第１スリット１０８は引張力Ｆで開かれるのに対して、第２スリット１１０は、引張力Ｆよりも小さな、Ｆｃｏｓαの力Ｆ´で開かれる。このため、傾斜角度αが増大するほど、第２スリット１１０は第１スリット１０８に比べて開き難くなる。
　したがって、小風量で散気を行う場合、空気供給部１０４に供給された空気の大部分は、開かれた第１スリット１０８を通り、気泡となって散気膜１０３の内側から外側へ噴出されるのに対し、開き難い第２スリット１１０を通って外側へ噴出される気泡はほとんど無い。
　これにより、第１スリット１０８から噴出した気泡がその隣の第２スリット１１０からの気泡に結合するのを防止することができる。さらに、隣り合う第１スリット１０８間に第２スリット１１０が位置しているため、第１スリット１０８同志の間隔Ｄが拡大され、第１スリット１０８から噴出した気泡とその近隣の第１スリット１０８から噴出した気泡とが結合するのを防止することができる。これにより、小風量時において、気泡を分散させて均一に発生させることができ、酸素移動効率の低下を防止することが可能である。
　また、風量を上記小風量から大風量に増やして散気を行う場合、空気供給部１０４に供給される空気の供給量が多いほど空気供給部１０４の空気圧が上昇して、第２スリット１１０が開き易くなり、気泡を噴出する第２スリット１１０の個数が増加する。このため、空気供給部１０４の空気は、第１スリット１０８と第２スリット１１０とを通り、気泡となって散気膜１０３の内側から外側へ噴出される。このように、小風量では、気泡が主に第１スリット１０８から噴出するが、風量が増えるのに従って、気泡を噴出する第２スリット１１０の個数が増加するため、初期圧力損失および初期圧力損失の上昇を抑制することができる。
　尚、図２６のグラフは風量別の発泡スリット数の測定データの一例であり、このうち、図２６（ａ）のグラフは、膜面通気量と発泡スリットの個数との関係を示すものであり、図２６（ｂ）のグラフは、膜面通気量と全発泡スリットに占める第１～第３スリット１０８～１１０の割合との関係を示すものである。
　尚、図２６（ａ）のグラフにおいて、膜面通気量とは、散気膜１０３を１時間当たり且つ１ｍ２当たり通過する空気の通気量を示し、膜面通気量Ｍ１から膜面通気量Ｍ４になるほど増大している。尚、メンブレン式散気装置１０１に供給される風量が少ないほど膜面通気量も減少し、風量が多いほど膜面通気量も増大する。
　また、発泡スリットの個数とは、１００個の第１スリット１０８のうちから気泡を噴出した第１スリット１０８の個数と、１００個の第３スリット１０９のうちから気泡を噴出した第３スリット１０９の個数と、１００個の第２スリット１１０のうちから気泡を噴出した第２スリット１１０の個数とを示したものである。
　また、図２６（ｂ）のグラフにおいて、全発泡スリット内に占める割合とは、図２６（ａ）のグラフにおける各膜面通気量Ｍ１～Ｍ４ごとの発泡スリットの総個数うち、第１～第３スリット１０８～１１０が占める割合を示している。尚、このときの散気膜１０３はポリウレタン樹脂（硬度８５Ａ）製で厚さが０．６ｍｍであり、また、第１～第３スリット１０８～１１０の長さは約０．４ｍｍである。
　図２６のグラフによると、小風量（例えば膜面通気量Ｍ１）で散気を行う場合、気泡のほとんどは第１スリット１０８から発生し、第２スリット１１０から発生する気泡はほとんど無い。また、小風量および大風量のいずれの場合においても、第３スリット１０９から発生する気泡は無い。また、風量が増加するのに応じて、全発泡スリットに占める第２スリット１１０の割合が増加している。
　また、図２７は、メンブレン式散気装置１０１に供給される風量が２リットル／分である場合における第２スリット１１０の傾斜角度αと、発泡する第１スリット１０８の個数を１００としたときの発泡する第２スリット１１０の個数の割合との関係を示すグラフである。例えば、傾斜角度αが１３°の場合、発泡する第２スリット１１０の割合は約５８％である。この際、空気を噴出（発泡）している第１スリット１０８の個数が２４個とすると、空気を噴出（発泡）している第２スリット１１０の個数は１４個（＝２４×０．５８）となる。
　尚、図２７のグラフに示される関係に基づいて、第２スリット１１０の傾斜角度αを最適値の１３°に設定したが、１３°に限定されるものではなく、５°～２５°の範囲内が好ましく、さらには１０°～１５°の角度がより好ましい。
　上記第７および第８の実施の形態では、第３スリット１０９を、長手方向Ａに対して、最も効果的な９０°の角度に形成しているが、約７０°～１１０°の範囲内の角度に形成してもよい。
　上記第７および第８の実施の形態では、第１スリット１０８を、長手方向Ａに対して平行にしたが、長手方向Ａに対して僅かに傾斜させてもよい。
　（第９の実施の形態）
　上記第７および第８の実施の形態では、ベースプレート１０２と散気膜１０３との形状を長方形にしたが、長方形に限定されるものではなく、第９の実施の形態として、図２８～図３０に示すように、ベースプレート１０２と散気膜１０３との形状を円形にしてもよい。
　すなわち、短管状の給気口１０５はベースプレート１０２の中心部に設けられ、給気口１０５の上端が空気供給部１０４に連通し、給気口１０５の下端が給気管１２１に接続されて連通している。
　散気時、図２９の実線で示すように、散気膜１０３に供給される空気の圧力によって散気膜１０３は径方向Ｒから見て山形状に膨張する。散気膜１０３には複数の第１および第３スリット１０８，１０９が同心円上に形成されている。図３０に示すように、第１スリット１０８は、散気膜１０３の円周方向Ｃに細長い孔（スリット）である。第３スリット１０９は、散気膜１０３の径方向Ｒに細長い孔（スリット）であり、上記円周方向Ｃに対して直交している。
　第１および第３スリット１０８，１０９は円周方向Ｃおよび径方向Ｒにおいて所定の配列パターンで複数配列されている。すなわち、第１スリット１０８は円周方向Ｃにおいて所定間隔おきに複数形成され、円周方向Ｃにおいて隣り合う第１スリット１０８間（第１スリット１０８の少なくともいずれか片方に隣り合う位置の一例）に第３スリット１０９が位置している。
　以下、上記構成における作用を説明する。
　散気運転時には、図２９の実線で示すように、給気管１２１から給気口１０５を通って空気供給部１０４に供給される空気の圧力により散気膜１０３が径方向Ｒから見て山形状に膨張し、散気膜１０３に径方向Ｒの引張力Ｆが発生し、この引張力Ｆによって第１スリット１０８が径方向Ｒに開く。空気供給部１０４に供給された空気は、第１スリット１０８を通り、気泡となって散気膜１０３の内側から外側へ噴出される。
　この際、図３０に示すように、上記引張力Ｆによって第１スリット１０８の端部に亀裂１１２が発生しても、この亀裂１１２は、第１スリット１０８の端部から第３スリット１０９まで到達すると、そこから先へ進行することはない。したがって、上記亀裂１１２が第１スリット１０８から円周方向Ｃにおける隣の第１スリット１０８まで伝播するのを防止することができる。
　尚、散気時において、山形状に膨張した散気膜１０３には、主に径方向Ｒの引張力Ｆが発生し、円周方向Ｃの力はほとんど発生しないため、第３スリット１０９は閉じたままとなり、空気供給部１０４から第３スリット１０９を通って外部へ噴出される空気はほとんど無い。
　また、散気停止時には、散気膜１０３への空気の供給が遮断されて、散気膜１０３が水圧を受けてベースプレート１０２の上面に押し付けられた状態となる。この際、散気膜１０３は膨張せず、第１および第３スリット１０８，１０９は閉じている。
　上記第９の実施の形態では、散気膜１０３に第１および第３スリット１０８，１０９を形成しているが、円形状の散気膜１０３に、上記第８の実施の形態と同様な第１～第３スリット１０８～１１０を形成してもよい。この場合も、上記第８の実施の形態と同様に、小風量時において、気泡を分散させて均一に発生させることができ、酸素移動効率の低下を防止することが可能であり、さらに、初期圧力損失および初期圧力損失の上昇を抑制することができる。
　尚、上記第９の実施の形態では、ベースプレート１０２と散気膜１０３との形状を円形にしているが正方形等の正多角形にしてもよい。
　（第１０の実施の形態）
　上記第７～第９の実施の形態では、メンブレン式散気装置１０１はベースプレート１０２の上面に散気膜１０３を設けたものであるが、第１０の実施の形態として、図３１，図３２に示すように、長方形状の袋状体１２５の上面に長方形状の散気膜１０３を設けてもよい。袋状体１２５は、不通気性のシート状部材からなり、内部に空気供給部１０４を有している。袋状体１２５の一側の外縁には給気口１０５が設けられており、給気口１０５は、空気供給部１０４に連通するとともに、空気供給源（図示省略）に接続されている。
　散気膜１０３は、袋状体１２５の上面に形成された散気用開口部１２６に装着されて、散気用開口部１２６を覆っている。散気膜１０３には、上記第７の実施の形態と同様に、第１および第３スリット１０８，１０９が形成されている。散気時、図３２の実線で示すように、給気口１０５から袋状体１２５内の空気供給部１０４に供給される空気の圧力によって、散気膜１０３が長手方向Ａから見て山形状に膨張する。
　これによると、上記第７の実施の形態と同様な作用効果が得られる。
　上記第１０の実施の形態では、袋状体１２５と散気膜１０３とを長方形状にしているが、円形状であってもよい。また、散気膜１０３に、上記第８の実施の形態と同様な第１～第３スリット１０８～１１０を形成してもよい。
　尚、図１８～図３２においては、理解し易いように、各スリット１０８～１１０を実際よりも誇張し拡大して描いているが、実際には、各スリット１０８～１１０は微小なサイズであり、例えば、各スリット１０８～１１０の長さは、好ましくは０．２ｍｍ～１ｍｍの範囲、より好ましくは０．４ｍｍ～０．６ｍｍの範囲に設定されている。
　また、各スリット１０８～１１０の実際の個数は図１８～図３２で描かれた個数よりも多い。さらに、第１スリット１０８と第３スリット１０９とは同じ長さであってもよく、或いは、異なった長さであってもよい。
　上記第７～第１０の実施の形態では、散気膜１０３の形状を長方形状又は円形状にしたが、これら以外に、楕円形状、両端が円弧状に形成された長円形状、Ｌ形状、正方形状、菱形状等であってもよい。

Claims (11)

  1. 散気膜に複数の気孔部が形成され、
    散気時、散気膜に供給される空気の圧力によって散気膜が山形状に膨張して気孔部が開き、
    散気停止時、散気膜が膨張していない状態で気孔部が閉じるメンブレン式散気装置であって、
    散気膜には、第１気孔部と第１気孔部よりも開き難い第２気孔部とがそれぞれ複数配列されて形成され、
    隣り合う第１気孔部間に第２気孔部が位置していることを特徴とするメンブレン式散気装置。
  2. 第１気孔部は散気膜の所定方向に長い孔であり、
    第１気孔部が開く方向は、散気膜が山形状に膨張した際に散気膜に発生する引張力の方向と一致し、
    第２気孔部は第１気孔部に対して傾斜した方向に長い孔であることを特徴とする請求項１記載のメンブレン式散気装置。
  3. 散気膜に複数の気孔部が形成され、
    散気時、散気膜に供給される空気の圧力によって散気膜が長手方向から見て山形状に膨張して気孔部が開き、
    散気停止時、散気膜が膨張していない状態で気孔部が閉じるメンブレン式散気装置であって、
    散気膜の長手方向および短手方向において第１気孔部と第２気孔部とがそれぞれ複数配列されて形成され、
    第１気孔部は散気膜の長手方向に長い孔であり、
    第２気孔部は散気膜の長手方向に対して傾斜した方向に長い孔であり、
    隣り合う第１気孔部間に第２気孔部が位置していることを特徴とするメンブレン式散気装置。
  4. 散気膜に複数の気孔部が形成され、
    散気時、散気膜に供給される空気の圧力によって散気膜が山形状に膨張すると気孔部が開き、
    散気停止時、散気膜が膨張していない状態で気孔部が閉じるメンブレン式散気装置であって、
    散気膜に、第１気孔部と第２気孔部とがそれぞれ同心円上に複数配列されて形成され、
    第１気孔部は散気膜の周方向に長い孔であり、
    第２気孔部は散気膜の周方向に対して傾斜した方向に長い孔であり、
    隣り合う第１気孔部間に第２気孔部が位置していることを特徴とするメンブレン式散気装置。
  5. 第２気孔部は第１気孔部に対して５°～２５°の角度で傾斜した方向に長い孔であることを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか１項に記載のメンブレン式散気装置。
  6. 第１気孔部又は第２気孔部の長手方向の少なくともいずれか片方に隣り合って第３気孔部が形成され、
    第３気孔部は第１気孔部に対してほぼ直交する方向に長い孔であることを特徴とする請求項２から請求項５のいずれか１項に記載のメンブレン式散気装置。
  7. 散気膜に、第１および第３気孔部がそれぞれ複数配列されて形成され、
    散気時、散気膜に供給される空気の圧力によって散気膜が山形状に膨張することにより第１気孔部が開き、
    散気停止時、散気膜が膨張していない状態で第１気孔部が閉じ、
    第３気孔部は第１気孔部の長手方向の少なくともいずれか片方に隣り合う位置に形成されており、
    第３気孔部は第１気孔部に対して交差する方向に長い孔であることを特徴とするメンブレン式散気装置。
  8. 第３気孔部は第１気孔部に対してほぼ直交する方向に長い孔であることを特徴とする請求項７記載のメンブレン式散気装置。
  9. 散気膜に、第１および第３気孔部がそれぞれ複数配列されて形成され、
    第１気孔部は散気膜の長手方向に長い孔であり、
    第３気孔部は、散気膜の短手方向に長い孔であり、且つ、散気膜の長手方向において第１気孔部の少なくともいずれか片方に隣り合う位置に形成されており、
    散気時、散気膜に供給される空気の圧力によって散気膜が山形状に膨張して第１気孔部が短手方向に開き、
    散気停止時、散気膜が膨張していない状態で第１気孔部が閉じることを特徴とするメンブレン式散気装置。
  10. 散気膜に、第１および第３気孔部がそれぞれ同心円上に複数配列されて形成され、
    第１気孔部は散気膜の周方向に長い孔であり、
    第３気孔部は、散気膜の径方向に長い孔であり、且つ、散気膜の周方向において第１気孔部の少なくともいずれか片方に隣り合う位置に形成されており、
    散気時、散気膜に供給される空気の圧力によって散気膜が山形状に膨張して第１気孔部が径方向に開き、
    散気停止時、散気膜が膨張していない状態で第１気孔部が閉じることを特徴とするメンブレン式散気装置。
  11. 第１気孔部に対して５°～２５°の角度で傾斜した方向に長い第２気孔部が散気膜に複数形成されていることを特徴とする請求項７から請求項１０のいずれか１項に記載のメンブレン式散気装置。
     
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