JP3455467B2 - 曝気装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は曝気装置に関し、詳
しくは水処理設備等の液体処理設備で用いられる曝気装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の曝気装置としては、例えば、水処
理設備等に配設された好気性微生物を含む処理槽内に浸
漬され、送水用インペラーで被処理水を送水し、このイ
ンペラーの出口側に空気を噴出させるようにしたものが
多々知られている（例えば、特開昭６１−３６４７６号
公報、特開昭６２−１０６８９６号公報、特開昭６３−
２２１８９６号公報等参照）。この種の曝気装置のひと
つとして、特開昭６３−２２１８９６号公報では、図５
に示すように、インペラーの出口側に回転可能な回転コ
ーンを配設し、回転する回転コーンの周縁部から空気を
噴出させる曝気装置が開示されている。

【０００３】この従来の曝気装置１１では、内部に被処
理水の流路が形成されたケーシング１２内に、減速機１
４を介して水中モーター１３により駆動される下向き送
水用のインペラー１７が配設され、そのインペラー１７
の下流側に回転コーン１６が設けられている。この回転
コーン１６とケーシング１２の底部との間には空気噴出
間隙が形成されている。また、回転コーン１６の下方に
は、空気を供給するための給気管１９の管端が開口して
おり、回転コーン１６とケーシング１２の底壁で囲まれ
た空間は、空気が供給される空気室１８となっている。

【０００４】このように構成された従来の曝気装置１１
では、水中モーター１３の回転は減速機１４によって所
定の速度に減速されて出力軸１５に伝えられ、インペラ
ー１７および回転コーン１６が回転される。被処理水は
インペラー１７によりケーシング１２内を下向きに送水
され、ケーシング１２下部の吐出口から吐出される。こ
の時、空気は給気管１９から空気室１８に噴き込まれ、
空気噴出間隙から流路に噴出される際に、高速回転して
いる回転コーン１６の遠心力により圧延されて薄い膜状
とされ、かつ回転コーン１６の周端によって剪断され
る。さらに、流路に噴出された空気は、上方からの水流
によって破砕されて微細気泡となり、ケーシング１２の
吐出口方向に移送されて処理槽内に吐出される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
曝気装置１１では、図５に示すような平坦な回転コーン
１６を用いると、回転コーン１６の壁面が水流の抵抗と
なって流路内の圧力損失が増大してしまい、被処理水の
循環流量の低下を十分防止することができなかった。循
環流量が低下すると、流路内の流速が遅くなって空気噴
出間隙から噴出される空気の破砕効果が弱まるという問
題があった。そして、循環流量と流路内流速の低下を補
うためには、インペラー１７の回転数を上げなければな
らず、電力などの動力消費量が多くなってしまい不経済
であった。

【０００６】そこで、本発明はこのような課題に鑑み
て、被処理水の循環流量を増大でき、かつ空気の微細化
性能を向上できると共に、動力消費量を低減可能な曝気
装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の曝気装置は、内部に流路が形成されたケー
シング内に配設され、モーターにより駆動されるインペ
ラーの下流側に、このインペラーと同軸にかつ一体に回
転コーンが配設され、この回転コーンの周縁部と、ケー
シング内壁との間に空気噴出間隙を設けてなるものであ
って、回転コーンの壁面が水平面に対してなす角度をθ
としたときに、６０°＜θ≦８５°となっていることを
特徴とするものである。

【０００８】このように構成された曝気装置によれば、
回転コーンの壁面が受ける水流の圧力が従来に比して小
さく、かつ従来のように回転コーンの壁面の周囲で流路
が大きく彎曲することがないので、流路内の圧力損失が
低減される。また、回転コーンの下方に供給される空気
に作用する回転コーンの壁面内面からの押圧力が高めら
れるので、空気噴出間隙から噴出される際により圧延さ
れてより薄い膜状とされる。さらに、回転コーンを従来
に比して軽量として回転モーメントおよび出力軸が支え
る軸重を小さくし得るので、インペラーの所要動力（仕
事量）を増大でき、従来よりも回転動力が低減されて循
環流量を増大できる。また、回転コーンを従来に比して
小型とし得るので、従来と同一断面積の流路を確保する
のに、ケーシング胴部の外径を小さくし得る。

【０００９】また、ケーシングの吐出口が略水平方向の
外方に向かって開口されており、吐出口の開口部の鉛直
長をＷ［ｍｍ］、吐出口の鉛直中心を通る水平線と、回
転コーンの開口部周縁の下端位置を通る水平線との鉛直
距離をＤｖ［ｍｍ］としたときに、｜Ｄｖ｜≦Ｗ×０．
５の関係が成立していると好適である。

【００１０】このようにすれば、空気噴出間隙の水平外
方の略延長線上にケーシングの吐出口が位置するので、
空気噴出間隙から噴出された空気の薄膜は、水流と必ず
交差することとなり、水流によって確実に破砕される。
また、噴出された空気は水流と必ず交差するので、空気
が水流に逆行して流路の上流側に浮上し難くなり、気流
に起因する流路内の圧力損失が低減される。さらに、空
気が上流側に浮上し難いので、空気噴出間隙から噴出さ
れた空気が吐出口以外に散逸し難い。

【００１１】さらに、インペラーの周端に対設する前記
ケーシング胴部の内径をＲ［ｍｍ］、ケーシング胴部の
内壁面の鉛直垂線と、回転コーンの開口部下端の周縁位
置を通る鉛直垂線との水平距離をＤｈ［ｍｍ］としたと
きに、｜Ｄｈ｜≦Ｒ×０．１の関係が成立していること
が望ましい。

【００１２】このようにすれば、ケーシングの胴部壁面
の鉛直垂線と空気噴出間隙との水平位置が略同一となる
ので、空気噴出間隙がケーシングのより中心寄りに位置
する場合に比して、噴出された空気が水流に逆行して流
路の上流側に一層浮上し難くなり、気流に起因する流路
内の圧力損失が無視できるほど少なくなる。また、空気
噴出間隙がケーシングのより外周寄りに位置する場合に
比して、噴出された空気の薄膜が水流と交差し易いの
で、水流によって破砕され易い。さらに、空気が上流側
に一層浮上し難いので、空気噴出間隙から噴出された空
気が吐出口以外に一層散逸し難い。

【００１３】ここで、曝気装置の具体的な構成として
は、回転コーンの開口部周縁に、流路側に突設された案
内板を設けた構成が採用される。

【００１４】このようにすれば、回転コーンの下方から
供給された空気は、案内板に沿って空気噴出間隙へ導入
され、薄い膜状となって剪断されながら流路に噴出され
る。そして、最小径および最大径が同一で案内板を有し
ない回転コーンに比して、角度θをより大きくして回転
コーン壁面の周囲の流路幅を拡大し得るので、流路内の
圧力損失がさらに一層低減され得る。また、角度θをよ
り大きくして、空気に作用する回転コーンの壁面内面か
らの押圧力が一層高められ得るので、空気噴出間隙から
噴出される際に、空気がより一層圧延されてより一層薄
い膜状とされ得る。また、本発明の曝気装置は、内部に
流路が形成されたケーシング内に配設され、モーターに
より駆動されるインペラーの下流側に、当該インペラー
と同軸にかつ一体に回転コーンが配設され、当該回転コ
ーンの周縁部と、ケーシング内壁との間に空気噴出間隙
を設けてなる曝気装置であって、回転コーンの壁面が水
平面に対してなす角度をθとしたときに、６０°＜θ≦
８５°となっており、空気が供給される回転コーンの下
方内部の空間を画成するケーシングの底壁の最上位面
が、回転コーンの周縁部と鉛直方向において略同一のレ
ベルにある、ことを特徴とする。また、本発明の曝気装
置は、内部に流路が形成されたケーシング内に配設さ
れ、モーターにより駆動されるインペラーの下流側に、
当該インペラーと同軸にかつ一体に回転コーンが配設さ
れ、当該回転コーンの周縁部と、ケーシング内壁との間
に空気噴出間隙を設けてなる曝気装置であって、回転コ
ーンの壁面が水平面に対してなす角度をθとしたとき
に、６０°＜θ≦８５°となっており、回転コーンの壁
面に対向するケーシングの胴部が、回転コーンの壁面と
略平行に形成されている、ことを特徴とする。また、本
発明の曝気装置は、回転コーンの壁面がテーパー面であ
る、ことを特徴としてもよい。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、添付図を参照して本発明の
実施形態を説明する。図１は本発明の曝気装置に係る一
実施形態を示す垂直断面略図である。図１に示すよう
に、曝気装置１のケーシング２は、上方（図示上方；以
下、上下は図面を基準とする）に開放された被処理水の
吸水口２１を上部に有し、略水平方向の外方に向かって
開口された吐出口２２を下部に有している。ケーシング
２の上部中央には減速機４を介して水中モーター３が設
置されており、水中モーター３の出力軸５がケーシング
２内部に突設されている。また、出力軸５の下端部に
は、所謂後向き羽根から成る下向き送水用のインペラー
７が出力軸５と同軸に回転可能に結合されている。その
インペラー７の下部には、壁面が下方に開放された回転
コーン６が、出力軸５およびインペラー７と同軸に回転
可能に結合されており、回転コーン６の壁面とケーシン
グ２との間の空間に、被処理水１０が下向きに送水され
る環状流路が画成されている。

【００１６】この回転コーン６の壁面は、環状流路を上
方から下方へ流れる水流の圧力損失を大きくしない傾斜
角をもって形成されている。すなわち、回転コーン６の
壁面が水平面に対してなす角度θが６０°より大きくな
るように、好ましくは６０°＜θ≦８５°の範囲となる
ように設けられている。ここで、回転コーン６の高さお
よび上壁の径が従来と同一の場合には、回転コーン６の
外形と重量は、従来に比して小型軽量となり、回転コー
ン６の回転モーメントおよび出力軸５が支える軸重は、
従来よりも小さくなり得る。

【００１７】また、回転コーン６壁面に対向するケーシ
ング２の胴部は、回転コーン６壁面と略平行に形成され
ていて、回転コーン６壁面とケーシング２胴部との間の
環状流路が水平面に対してなす角度は上記θと同等とな
っている。よって、この部分の流路の断面積を従来と同
一とする場合には、ケーシング２の胴部外径はより小さ
くなり得る。

【００１８】そして、回転コーン６の壁面の開口部先端
はケーシング２底部の若干上方に位置しており、この先
端とケーシング２の底部との間に、環状をなす空気噴出
間隙６１が形成されている。また、回転コーン６とケー
シング２の底部とで囲まれた内空間は、空気が供給され
る空気室８となっている。そして、空気を供給するため
の給気管９の管端が、ケーシング２の底部を貫通して回
転コーンと同軸に、空気室８内に設置されている。

【００１９】図２は、上記のように構成された曝気装置
１の運転状況を示す模式図である。上記曝気装置１は、
例えばこの図２に示すように、生物反応槽４０に収納さ
れた好気性微生物から成る汚泥を含む被処理水１０中に
浸漬され、ブロアー５０から給気管９を通して空気が供
給される。そして、図１に示す水中モーター３が回転さ
れ、この回転が減速機４によって所定の速度に減速され
て出力軸５に伝えられて出力軸５に結合されたインペラ
ー７およびインペラー７の下部に結合された回転コーン
６が回転される。インペラー７の回転により、被処理水
１０は吸水口２１から鉛直下方にケーシング２内部へ取
り入れられ、環状流路内を下向きに流れる水流が生じ
る。上述の如く、回転コーン６壁面が水平面に対してな
す角度θは６０°より大きく、その壁面が受ける水流の
水圧は従来に比して極めて小さい。例えば、従来の回転
コーン１６のθが４５°、本実施形態の回転コーン６の
θが６０°を僅かに上回っているとすると、水流により
回転コーン６の壁面に垂直に作用する力の成分、すなわ
ち抗力は従来の６７％程度となる。そして、回転コーン
６の高さを従来と同一とすれば、壁面の面積を考慮し
て、回転コーン６の壁面全体が受ける水圧は、従来の４
０％程度となる。本実施形態のθがより大きいと、回転
コーン６の壁面が受ける水圧はより低減される。また、
回転コーン６壁面の周囲の環状流路が水平面に対してな
す角度は、回転コーン６壁面と同等であり、インペラー
７直下方から空気噴出間隙６１を過ぎる辺りの位置まで
は、環状流路は外方に向けて大きく彎曲しておらず、圧
力損失の一要因となる環状流路の形状変化は殆どない。

【００２０】一方、給気管９から空気室８に噴き込まれ
た空気は、空気室８に一旦滞留し、しかる後、空気噴出
間隙６１から環状流路に噴出される。その際に、高速回
転している回転コーン６の遠心力により圧延されて薄い
膜状とされる。このとき、回転コーン６の壁面のθが６
０°と従来に比して大きいために、空気が壁面に沿って
空気噴出間隙６１へ移動する時および空気噴出間隙６１
から噴出される際に、空気に作用する壁面内面からの押
圧力が高まることとなり、空気はより圧延されてより薄
い膜状となる。その空気の薄膜は、回転コーン６の周端
によって剪断されて環状流路に噴出され、環状流路の上
方から水流と交差して破砕される。ここでの水流の水勢
は殆ど衰えておらず、空気は十分に微細化された気泡と
なって水流と混合され、気水混相流となって下流に移送
されてケーシング２の吐出口２２から吐出される。そし
て、図２に矢印付き破線で示すような気水混相流３０の
循環流が、生物反応槽４０内に発生し、好気性微生物に
よる被処理水１０の分解反応を維持するに十分な酸素が
被処理水１０全体に補給される。

【００２１】ここで、上記θが各々異なる角度の回転コ
ーン６を用い、空気噴出間隙６１の位置での水流が水平
面に対してなす角度を、各回転コーン６の角度θと同等
となるようにして、流路内の圧力損失、流速および気水
混相流中の気泡混同度（ボイド率）等を試験測定したと
ころ、θが６０°以下の場合には、従来に比して気泡の
微細化性能に大差がなく、θが６０°より大きくなると
流路内の圧力損失が低減されて流速が顕著に速くなり、
気泡の微細化性能が格段に向上することを確認した。

【００２２】このように構成された曝気装置１によれ
ば、回転コーン６の壁面が受ける水流の圧力が従来に比
して極めて小さく、かつ従来のように回転コーン６壁面
の周囲で環状流路が外方に向けて大きく彎曲することが
ないので、環状流路内の圧力損失が従来に比して格段に
低減される。その結果、被処理水１０の循環流量を増大
することができ、流路内の流速が速められて空気が破砕
され易くなるので、空気の微細化性能を向上することが
可能となる。

【００２３】また、回転コーン６の下方に供給される空
気に作用する回転コーン６の壁面内面からの押圧力が高
められるので、空気噴出間隙６１から噴出される際によ
り圧延されてより薄い膜状とされる。よって、噴出され
た空気が水流によって一層破砕され易くなり、空気の微
細化性能を一層向上できる。

【００２４】また、以上の作用効果により、従来と同等
の循環流量と空気の微細化性能を達成するのに必要な電
力などの動力エネルギーを低減することができる。

【００２５】加えて、回転コーン６を従来に比して小型
とし得るので、従来と同一断面積の流路を確保するの
に、ケーシング２胴部の外径を小さくし得る。よって、
従来に比して装置を小型化できる利点がある。

【００２６】図３は、本発明の曝気装置に係る他の一実
施形態を示す垂直断面略図であり、回転コーン６の一部
と吐出口２２とを拡大して示す図である。図３に示す本
実施形態の曝気装置１では、回転コーン６が水平面に対
してなす角度θ１は、約６５°とされており、また、ケ
ーシング２は、回転コーン６壁面とケーシング２胴部と
の間の環状流路が水平面に対してなす角度が約６５°と
なるように形成されている。なお、他の部材の配置構成
は図１に示す曝気装置１と同様であるので、ここでの説
明は省略する。

【００２７】ここで、図３に示す如く、吐出口２２の開
口部の鉛直長をＷ［ｍｍ］、吐出口２２の鉛直中心を通
る水平線と、回転コーン６の開口部周縁の下端位置（す
なわち空気噴出間隙６１の上端位置）を通る水平線との
鉛直距離をＤｖ［ｍｍ］としたとき、本実施形態の曝気
装置１では、｜Ｄｖ｜≦Ｗ×０．２の関係が成立してお
り、空気噴出間隙６１の水平外方の略延長線上にケーシ
ング２の吐出口２２が位置している。また、前記インペ
ラー７の周端に対設するケーシング２胴部の内径をＲ
［ｍｍ］、このケーシング２胴部の内壁面の鉛直垂線
と、回転コーン６の開口部下端の周縁位置（すなわち空
気噴出間隙６１の周端位置）を通る鉛直垂線との水平距
離をＤｈ［ｍｍ］としたときに、｜Ｄｈ｜≦Ｒ×０．１
の関係が成立しており、ケーシング２の胴部壁面の鉛直
垂線と空気噴出間隙６１との水平位置が略同一となって
いる。また、上記の関係は、好ましくは、｜Ｄｈ｜≦Ｒ
×０．０５、さらに好ましくは、｜Ｄｈ｜≦Ｒ×０．０
１が成立していることが望ましい。

【００２８】このような構成の曝気装置１によれば、空
気噴出間隙６１の水平外方の略延長線上にケーシング２
の吐出口２２が位置するので、空気噴出間隙６１から噴
出された空気の薄膜は、水流と必ず交差することとなっ
て確実に破砕される。その結果、空気の微細化が安定確
実に行われる。また、噴出された空気が、水流と必ず交
差することにより、水流に逆行して流路の上流側に浮上
し難くなるので、気流に起因する流路内の圧力損失が低
減される。したがって、循環流量を一層増大することが
可能となり、流速が速くなって空気の微細化性能をさら
に一層向上することができる。さらに、空気が上流側に
浮上し難くなるので、空気が吐出口２２以外に散逸し難
く、よって、吐出口２２から吐出される空気が減少する
ことを防止できる。

【００２９】また、ケーシング２の胴部壁面の鉛直垂線
と空気噴出間隙６１との水平位置が略同一であり、空気
噴出間隙６１がケーシング２のより中心寄りに位置する
場合に比して、噴出された空気が水流に逆行して流路の
上流側に一層浮上し難くなるので、気流に起因する流路
内の圧力損失が無視できるほど少なくなる。その結果、
循環流量をより一層増大でき、流速を速くして空気の微
細化性能をさらに一層向上できる。さらに、空気噴出間
隙６１がケーシング２のより外周寄りに位置する場合に
比して、噴出された空気の薄膜が水流と交差し易いの
で、空気が水流によって破砕され易くなり、よって、空
気の微細化性能をさらに一層向上することができる。ま
たさらに、空気が上流側に一層浮上し難くなるので、空
気が吐出口以外に一層散逸し難く、したがって、吐出口
から吐出される空気が減少することを一層防止できる。
加えて、空気噴出間隙６１と吐出口２２との位置関係、
および空気噴出間隙６１とケーシング２胴部内面との位
置関係が最適化されるので、図３に示す吐出部の長さＬ
［ｍｍ］と、この部分での流路が水平面となす角度も容
易に最適化される。その結果、装置設計が簡易となり設
計期間を短縮することが可能となる。なお、回転コーン
６が水平面に対してなす角度θ１によって奏される作用
効果は、図１に示す曝気装置１と同等であり、ここでの
説明は省略する。

【００３０】図４は、本発明の曝気装置に係る更に他の
一実施形態を示す垂直断面略図であり、回転コーン６の
一部と吐出口２２とを拡大して示す図である。図４に示
す曝気装置１では、回転コーン６の開口部周縁、すなわ
ち回転コーン６の壁面下端部の全周に渡り、案内板６２
が環状流路側に突設するように形成されている。この案
内板６２は回転コーン６の壁面から流路側に滑らかに傾
斜を緩くしながら延展されており、両者の境界には空気
の噴き出しを妨害するようなものは存在しない。そし
て、案内板６２の周端部とケーシング２底部との隙間が
空気噴出間隙６１とされている。なお、他の部材の配置
構成は図１に示す曝気装置１と同様であるので、ここで
の説明は省略する。

【００３１】このように構成された曝気装置１によれ
ば、回転コーン６の下方から供給された空気は、回転コ
ーン６の壁面に沿って下方に移動し、案内板６２に導か
れて空気噴出間隙６１へ向かい、薄い膜状となって高速
回転する回転コーン６で剪断されながら流路に噴出され
る。また、最小径および最大径が同一で案内板６２を有
しない回転コーン６に比して、回転コーン６の壁面の大
部分が水平面に対してなす角度θ２をより大きくして回
転コーン６壁面の周囲の流路幅を拡大し得るので、流路
内の圧力損失をさらに一層低減し得る。したがって、循
環流量をさらに一層増大でき、水流の流速を速めて空気
の微細化性能をさらに一層向上できる。さらに、角度θ
２がより大きくされ、空気に作用する回転コーン６の壁
面内面からの押圧力が一層高められ得るので、空気噴出
間隙６１から噴出される際に、空気がより一層圧延され
てより一層薄い膜状とされ得る。よって、空気の微細化
性能をさらに一層向上することが可能となる。また、空
気噴出間隙６１と吐出口２２およびケーシング２胴部内
面との位置関係が最適化されていることによる作用効果
は、図３に示す曝気装置１と同等であり、ここでの説明
は省略する。

【００３２】次に、上記の本発明に係る曝気装置１に、
被処理水の溶存酸素（ Dissolved Oxygen ；以下、単に
ＤＯと云う。）濃度を時系列的に検出するＤＯセンサー
と、このＤＯセンサーから出力されるＤＯ濃度値に基づ
いて、水中モーター３の電源周波数を変えて水中モータ
ー３の回転数を調整する回転数制御手段とから構成され
るＤＯ制御システムを接続し、水中モーター３の回転数
制御運転を行う一例について述べる。

【００３３】上述の生物反応槽４０（図２参照）に収納
される被処理水１０に含まれる処理されるべき有機物量
は、その発生源、発生時期（季節）および水量によって
異なり、また、日々の時間帯や水温の季節変動によって
も変化する。よって、このような被処理水１０に導入さ
れる好気性微生物が消費する酸素量は、有機物量の変動
に追従して変化する。そこで、酸素消費量の多少に応じ
て、被処理水１０へ供給する酸素量を加減することによ
り、処理の効率化と省力化を行うことが望ましい。この
ためには、必要な酸素量に応じて、水中モーター３の回
転数、すなわち曝気装置１の出力を制御しながら運転す
る必要がある。

【００３４】上記のＤＯ制御システムを備えた曝気装置
１では、被処理水１０中に浸漬されたＤＯセンサーによ
りＤＯ値が計測されて回転数制御手段に出力される。回
転数制御手段には、ＤＯ値に対応する水中モーター３の
回転数を決定するためのパラメータ値が予め設定されて
おり、計測されたＤＯ値に対応するパラメータ値が、水
中モーター３の電源周波数を変更するための例えばイン
バーター回路等に出力され、そのパラメータ値に応じた
電源周波数で水中モーター３が駆動される。

【００３５】電源周波数が高められると、水中モーター
３およびインペラー７の回転数は上がり、被処理水１０
の循環流量が増えて攪拌性能が向上すると共に、ケーシ
ング２内の流速が速められ、空気の破砕効果が高まって
より微細化され、酸素供給量が増大する。水中モーター
３の回転数が同一であれば、空気の微細化性能は従来よ
りも優れているので、本発明の曝気装置１の方が酸素供
給量が多くなる。また、電源周波数が下げられると、水
中モーター３およびインペラー７の回転数は下がり、被
処理水１０の循環流量が低下する。この場合には、ケー
シング２内の流速は低下し、流速が速い場合に比して、
気泡の破砕効果が少なくなって酸素供給量が抑えられ
る。このように、水中モーター３の回転数の変化に対す
る酸素供給量の上限値は従来に比して大きくなるので、
酸素供給量の変動幅（ダイナミックレンジ）が従来より
も拡大される。

【００３６】このように構成された曝気装置１によれ
ば、水中モーター３の出力を従来と同じにしても、空気
の微細化性能が従来よりも高いために被処理水１０への
酸素供給量が多くなり、被処理水１０中のＤＯを比較的
高い濃度に維持できるので、ＤＯ値の計測における確度
と精度とが向上され、ＤＯ値に基づく装置の運転制御が
容易になる利点がある。また、水中モーター３の回転数
変化に対する酸素供給量の変動幅（ダイナミックレン
ジ）が拡大されるので、ＤＯ制御の裕度が増して一層制
御し易くなる。

【００３７】なお、上述した各実施形態の曝気装置１
は、空気に限って適用されるものではなく、他の気体で
あってもよい。例えば、被処理水１０が好気性生物反応
により処理されるような酸素供給の必要なものの場合に
は、酸素を含む気体であればよい。また、図３に示す曝
気装置１においては、｜Ｄｖ｜≦Ｗ×０．２の関係が成
立しているが、｜Ｄｖ｜≦Ｗ×０．５の関係が成立して
いれば、同様の作用効果を奏する。

【００３８】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明の曝気装置に
よれば、以下に記載されるような効果を奏する。回転コ
ーンの壁面が受ける水流の圧力が従来に比して小さく、
かつ従来のように回転コーンの壁面の周囲で流路が大き
く彎曲することがなくて、流路内の圧力損失が低減され
るので、被処理水の循環流量が増大されて流速を速くす
ることができ、空気が破砕され易くなって空気の微細化
性能を向上できる。

【００３９】また、回転コーンの下方に供給される空気
に作用する回転コーンの壁面内面からの押圧力が高めら
れ、空気噴出間隙から噴出される際により圧延されてよ
り薄い膜状とされるので、噴出された空気が水流によっ
て一層破砕され易くなり、空気の微細化性能を一層向上
できる。

【００４０】さらに、以上の作用効果により、従来と同
等の循環流量と空気の微細化性能を達成するのに必要な
電力などの動力エネルギーを低減することができる。

【００４１】加えて、回転コーンを従来に比して小型と
し、従来と同一断面積の流路を確保するのに、ケーシン
グ胴部の外径を小さくし得るので、従来に比して装置を
小型化できる利点がある。

【００４２】また、空気噴出間隙の水平外方の略延長線
上にケーシングの吐出口が位置し、空気噴出間隙から噴
出された空気の薄膜は、水流と必ず交差することとなっ
て確実に破砕されるので、空気の微細化を安定確実に行
うことが可能となる。さらに、噴出された空気は、水流
と必ず交差することにより、水流に逆行して流路の上流
側に浮上し難くなり、気流に起因する流路内の圧力損失
が低減されるので、循環流量を一層増大することが可能
となり、流速が速くなって空気の微細化性能をさらに一
層向上することができる。またさらに、空気が上流側に
浮上し難くなり、空気が吐出口以外に散逸し難いので、
吐出口から吐出される空気が減少することを防止でき
る。

【００４３】また、ケーシングの胴部壁面の鉛直垂線と
空気噴出間隙との水平位置が略同一であり、空気噴出間
隙がケーシングのより中心寄りに位置する場合に比し
て、噴出された空気が水流に逆行して流路の上流側に一
層浮上し難くなり、気流に起因する流路内の圧力損失が
無視できるほど少なくなるので、循環流量をより一層増
大でき、流速を速くして空気の微細化性能をさらに一層
向上できる。さらに、空気噴出間隙がケーシングのより
外周寄りに位置する場合に比して、噴出された空気の薄
膜が水流と交差し易く、水流によって破砕され易くなる
ので、空気の微細化性能をさらに一層向上することがで
きる。またさらに、空気が上流側に一層浮上し難くな
り、空気が吐出口以外に一層散逸し難いので、吐出口か
ら吐出される空気が減少することを一層防止できる。

【００４４】加えて、曝気装置の具体的な構成として、
回転コーンの周縁部に、流路側に突設された案内板を設
けた構成を採用すると、最小径および最大径が同一で案
内板を有しない回転コーンに比して、角度θをより大き
くして回転コーン壁面の周囲の流路幅を拡大し、流路内
の圧力損失をさらに一層低減し得るので、循環流量をさ
らに一層増大でき、水流の流速を速めて空気の微細化性
能をさらに一層向上できる。また、角度θをより大きく
し得ることにより、空気に作用する回転コーンの壁面内
面からの押圧力が一層高められ、空気噴出間隙から噴出
される際に、空気がより一層圧延されてより一層薄い膜
状とされ得るので、空気の微細化性能をさらに一層向上
することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の曝気装置に係る一実施形態を示す垂直
断面略図である。

【図２】本発明の曝気装置に係る一実施形態の運転状況
を示す模式図である。

【図３】本発明の曝気装置に係る他の一実施形態を示す
垂直断面略図であり、回転コーンの一部と吐出口とを拡
大して示す図である。

【図４】本発明の曝気装置に係る更に他の一実施形態を
示す垂直断面略図であり、回転コーンの一部と吐出口と
を拡大して示す図である。

【図５】従来の曝気装置の一例を示す垂直断面略図であ
る。

【符号の説明】

１…曝気装置、２…ケーシング、３…水中モーター（モ
ーター）、６…回転コーン、７…インペラー、６１…空
気噴出間隙、６２…案内板。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平11−221592（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−18496（ＪＰ，Ａ) 特公 平２−25677（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C02F 3/14 - 3/26 B01F 1/00 - 7/32

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に流路が形成されたケーシング内に
   配設され、モーターにより駆動されるインペラーの下流
   側に、当該インペラーと同軸にかつ一体に回転コーンが
   配設され、当該回転コーンの周縁部と、前記ケーシング
   内壁との間に空気噴出間隙を設けてなる曝気装置であっ
   て、 前記回転コーンの壁面が水平面に対してなす角度をθと
   したときに、６０°＜θ≦８５°となっていることを特
   徴とする曝気装置。
2. 【請求項２】 前記ケーシングの吐出口が略水平方向の
   外方に向かって開口されており、当該吐出口の開口部の
   鉛直長をＷ［ｍｍ］、当該吐出口の鉛直中心を通る水平
   線と、前記回転コーンの開口部周縁の下端位置を通る水
   平線との鉛直距離をＤｖ［ｍｍ］としたときに、 ｜Ｄｖ｜≦Ｗ×０．５ の関係が成立していることを特徴とする請求項１記載の
   曝気装置。
3. 【請求項３】 前記インペラーの周端に対設する前記ケ
   ーシング胴部の内径をＲ［ｍｍ］、当該ケーシング胴部
   の内壁面の鉛直垂線と、前記回転コーンの開口部下端の
   周縁位置を通る鉛直垂線との水平距離をＤｈ［ｍｍ］と
   したときに、 ｜Ｄｈ｜≦Ｒ×０．１ の関係が成立していることを特徴とする請求項１または
   ２記載の曝気装置。
4. 【請求項４】 前記回転コーンは、流路側に突設された
   案内板をその開口部周縁に有することを特徴とする請求
   項１〜３のいずれか一項に記載の曝気装置。
5. 【請求項５】 内部に流路が形成されたケーシング内に
   配設され、モーターにより駆動されるインペラーの下流
   側に、当該インペラーと同軸にかつ一体に回転コーンが
   配設され、当該回転コーンの周縁部と、前記ケーシング
   内壁との間に空気噴出間隙を設けてなる曝気装置であっ
   て、 前記回転コーンの壁面が水平面に対してなす角度をθと
   したときに、６０°＜θ≦８５°となっており、 空気が供給される前記回転コーンの下方内部の空間を画
   成する前記ケーシングの底壁の最上位面が、前記回転コ
   ーンの周縁部と鉛直方向において略同一のレベルにあ
   る、 ことを特徴とする曝気装置。
6. 【請求項６】 内部に流路が形成されたケーシング内に
   配設され、モーターにより駆動されるインペラーの下流
   側に、当該インペラーと同軸にかつ一体に回転コーンが
   配設され、当該回転コーンの周縁部と、前記ケーシング
   内壁との間に空気噴出間隙を設けてなる曝気装置であっ
   て、 前記回転コーンの壁面が水平面に対してなす角度をθと
   したときに、６０°＜θ≦８５°となっており、 前記回転コーンの壁面に対向する前記ケーシングの胴部
   が、前記回転コーンの壁面と略平行に形成されている、 ことを特徴とする曝気装置。
7. 【請求項７】 前記回転コーンの壁面がテーパー面であ
   る、 ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の
   曝気装置。