JP4140584B2 - Air diffuser - Google Patents
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Description
本発明は、広くは気液接触による気相から液相への物質移動技術に関し、特に好気性生物反応を利用した水処理槽への酸素移動を効率よく行うための散気装置に関する。 The present invention generally relates to a mass transfer technique from a gas phase to a liquid phase by gas-liquid contact, and more particularly to an air diffuser for efficiently transferring oxygen to a water treatment tank using an aerobic biological reaction.
好気性生物反応を利用した水処理槽への酸素移動を効率よく行うための散気装置に関しては、種々のタイプのものが提案されている。 Various types of diffuser devices have been proposed for efficiently performing oxygen transfer to a water treatment tank using an aerobic biological reaction.
例えば、特許文献1は、圧縮空気が供給されるホルダーに多数の小孔を備えたメンブレンを装着したメンブレン散気装置の改良に関するもので、圧縮空気によるメンブレンの過度の膨張を抑制するために、メンブレンよりもやや上方位置に、2〜25個の開口を持つ仕切り枠を取り付けることが開示されている。
For example,
しかしながら、特許文献1の散気装置は、散気面として多数の小孔を設けた伸縮性のある合成樹脂製または合成ゴム製メンブレンを用いているために、下記(1)〜(4)の欠点があった。
However, since the air diffuser of
(1)材料として合成樹脂や合成ゴムを用いたメンブレンは、実際に汚水中で用いると耐久性が低く、劣化し易い。 (1) A membrane using a synthetic resin or a synthetic rubber as a material has low durability and is likely to deteriorate when actually used in wastewater.
(2)給気によりメンブレンを膨らませ、水圧で閉じている小孔を気圧で押し広げて散気させるため、空気室内圧が上昇し、散気のための圧損が大きくなる。 (2) Since the membrane is inflated by supplying air and the small holes closed by the water pressure are expanded and diffused by the atmospheric pressure, the air chamber pressure rises and the pressure loss due to the diffusion increases.
(3)メンブレン用の樹脂素材は強度が弱く、保守点検時の工事等で損傷を受け易い。 (3) The resin material for the membrane is weak and easily damaged by construction work during maintenance and inspection.
(4)メンブレン用素材である合成樹脂や合成ゴムは、親水性の性質を有していないため、メンブレンからの気泡の離脱性が悪く、微細な気泡が得られない。
本発明は、微細な気泡を発生させて散気のための圧損を減少することができ、耐久性が高く、かつ保守点検が容易な散気装置を提供することを目的とする。 It is an object of the present invention to provide an air diffusing device that can generate fine bubbles to reduce pressure loss due to air diffusing, has high durability, and is easy to maintain and inspect.
本発明に係る散気装置は、孔径が0.01〜0.3mmの範囲の微細な孔が1mm以上5mm以下の範囲の孔間距離で多数形成された純チタン薄板を散気面に備えた散気部材を具備することを特徴とするものである。
また、本発明に係る散気装置は、幅が0.02〜0.2mmの範囲の微細なスリットが1.5〜5mmの範囲のピッチ間隔で多数形成された純チタン薄板を備えた散気部材を具備することを特徴とするものである。
The air diffuser according to the present invention includes a pure titanium thin plate in which a large number of fine holes having a hole diameter in the range of 0.01 to 0.3 mm are formed with a distance between holes in the range of 1 mm to 5 mm on the air diffuser surface. It has a diffuser member.
Further, the air diffuser according to the present invention includes an air diffuser provided with a pure titanium thin plate in which a large number of fine slits having a width in the range of 0.02 to 0.2 mm are formed at a pitch interval in the range of 1.5 to 5 mm. A member is provided.
前記純チタン薄板は、表面に二酸化チタン被膜が形成されたものであることが好ましい。 The pure titanium thin plate preferably has a titanium dioxide coating formed on the surface.
前記散気部材は、所定間隔で平行に配置された複数のスリットを有する前記薄板が、それぞれの薄板のスリットが交差するように二枚重ね合わされたものであることが好ましい。 It is preferable that the air diffusion member is formed by stacking the thin plates having a plurality of slits arranged in parallel at predetermined intervals so that the slits of the thin plates intersect each other.
前記散気部材は、前記薄板が円筒状に成形されたものであることが好ましい。 It is preferable that the air diffusing member is formed by forming the thin plate into a cylindrical shape.
前記円筒状散気部材は、断面が楕円形または流線形であることが好ましい。 The cylindrical air diffusion member preferably has an elliptical or streamline cross section.
前記薄板の散気側の表面に沿った水流を発生させる水流発生装置をさらに具備することが好ましい。 It is preferable that the apparatus further includes a water flow generating device that generates a water flow along the air diffusion side surface of the thin plate .
前記散気部材を、気流を利用して振動させる加振装置をさらに具備することが好ましい。 It is preferable to further include a vibration device that vibrates the air diffuser using an air flow.
前記加振装置が、散気時の前記散気部材の固有振動数とほぼ同じ周波数の音を発する笛であることが好ましい。 It is preferable that the vibration exciter is a whistle that emits a sound having substantially the same frequency as the natural frequency of the air diffuser during air diffusion.
本発明によれば、微細な気泡を発生させて散気のための圧損を減少することができ、耐久性が高く、かつ保守点検が容易な散気装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an air diffuser that can generate fine bubbles to reduce pressure loss due to air diffusion, has high durability, and can be easily maintained and inspected.
以下、本発明に係る散気装置の一実施形態を、図面を参照して説明する。 Hereinafter, an embodiment of an air diffuser according to the present invention will be described with reference to the drawings.
(第一の実施形態)
第一の実施形態の散気装置10は、多孔の金属薄板からなる散気部材を備えている。図1の例では、散気部材(以下、散気板1と称する)は、板状としているが、図7に示すように円筒状にすることもできる。
(First embodiment)
The
図1の(a)および(b)に示すように、円板状の散気板1は、散気板押さえ用リング2によって給気用配管3と連通するケーシング4の上部に装着されている。図1の(c)に示すように、散気板1の上面には多数の微細な孔6が開口している。これらの孔6は、格子状に等ピッチ間隔に配列され、その開口部の形状は円形である。給気用配管3とケーシング4との連結部分には、給気用配管3の側への水の逆流を防ぐために逆止弁5が設けられている。
As shown in FIGS. 1A and 1B, the disc-
この散気装置10を用いる場合は、例えば、水(汚水を含む)等の液体中において散気板1を上方に向け、給気用配管3から空気等の気体を給気して、散気板1へと通過させることにより、散気板1に設けられた孔6から微細な気泡を発生させ、散気することができる。以下、散気板1の気泡が発生する側の面(散気側の表面)を散気面と称する。
When this
例えば、この散気装置10を好気性生物反応を利用した水処理槽で用いると、微細な気泡を発生させることができるため、同一の空気量を給気した場合に、空気と汚水との接触面積(気液接触界面の面積)が増大し、酸素移動効率を向上させることができる。以下、散気される液体が水であり、給気される気体が空気である例を説明するが、これのみに限られるものではなく、この散気装置は、例えば海水等の他の液体に対しても散気することができるし、例えば、純酸素ガス、あるいは、酸素、窒素、水素および二酸化炭素ガスのうち2種以上を混合した混合ガス等の他の気体を給気することもできる。
For example, when this
金属薄板としては、例えば、ステンレス鋼板、純チタン板の他に、二酸化チタン被膜をコーティングしたチタン板等を挙げることができる。一般に、金属薄板は、樹脂製またはゴム製の膜および板に比較して強度が高く、優れた耐久性および親水性を有するが、ステンレス鋼板や純チタン板は、汚水中での耐久性に特に優れるという利点を有する。中でも、金属薄板に純チタン板を用いることが好ましい。これは、チタンは他の金属材料に比べて親水性が大きいために、気相と固体表面(散気面)の間に液相が入り易くなり、孔の縁からの気泡の離脱を促進する効果があるためである。この効果により、純チタン板を用いた散気板では、他の金属素材を用いた同一形状の散気板に比較して、より微細な気泡を得ることが出来る。気泡の微細化は、散気における圧損の減少へと繋がる。散気装置において、給気量が5〜50Nm3/h/m2の範囲にある場合には、空気が散気板の微細な孔を通過して気泡を形成するための圧力損失水頭を1〜5KPa程度の範囲にすることが好ましい。圧力損失水頭をこの範囲内とすることにより、散気板の歪みやたわみを大きくすることなく、十分な量の微細な気泡を発生させることができるからである。 Examples of the metal thin plate include a titanium plate coated with a titanium dioxide film in addition to a stainless steel plate and a pure titanium plate. In general, a metal thin plate has higher strength than a resin or rubber film and plate, and has excellent durability and hydrophilicity. However, a stainless steel plate or a pure titanium plate is particularly excellent in durability in sewage. It has the advantage of being excellent. Among these, it is preferable to use a pure titanium plate as the metal thin plate. This is because titanium has a higher hydrophilicity than other metal materials, so that a liquid phase easily enters between the gas phase and the solid surface (aeration surface), and promotes the detachment of bubbles from the edge of the hole. This is because there is an effect. Due to this effect, the diffuser plate using the pure titanium plate can obtain finer bubbles than the diffuser plate of the same shape using another metal material. The refinement of bubbles leads to a decrease in pressure loss due to aeration. In the air diffuser, when the air supply amount is in the range of 5 to 50 Nm 3 / h / m 2 , the pressure loss head for air to form bubbles through the fine holes of the air diffuser plate is 1 It is preferable to be in a range of about ˜5 KPa. This is because by setting the pressure loss head within this range, a sufficient amount of fine bubbles can be generated without increasing the distortion and deflection of the diffuser plate.
散気板は一枚の金属薄板から形成されていてもよいし、複数の金属薄板を重ね合わせた積層物を散気板として用いてもよい。散気板として金属薄板の積層物を用いる際には、各金属薄板は接着剤等で接合されていてもよいし、接合されていなくてもよい。接合されていない積層物を用いる場合には、例えば、前述した散気板押さえ用リングを用いて周縁から空気が漏れ出さないようにすることが好ましい。 The air diffuser plate may be formed from a single metal thin plate, or a laminate in which a plurality of metal thin plates are stacked may be used as the air diffuser plate. When using a laminate of thin metal plates as the diffuser plate, the thin metal plates may be joined with an adhesive or the like, or may not be joined. In the case of using a laminate that is not joined, for example, it is preferable to prevent the air from leaking out from the periphery by using the above-described diffuser plate pressing ring.
散気板1の厚さ(金属薄板を一枚で用いる場合には金属薄板の厚さ、金属薄板の積層物を用いる場合には積層物の厚さ)は、散気装置の大きさにより異なるが、0.3〜1mmの範囲にすることが好ましい。散気板の厚さが1mmを上回ると、重量物となって取り扱いや運搬が不便になるばかりでなく、流路が長くなるため圧損が大きくなる恐れがあるからである。一方、散気板の厚さが0.3mmを下回ると、剛性が不足するため、給気した際に変形を生じる恐れがあるからである。また、給気時の変形が過度に大きくなると、樹脂製やゴム製の従来品と同様に圧損が大きくなる恐れもある。 The thickness of the diffuser plate 1 (the thickness of the metal thin plate when using a single metal plate, the thickness of the laminate when using a laminate of metal thin plates) varies depending on the size of the diffuser. However, it is preferable to make it into the range of 0.3-1 mm. This is because if the thickness of the diffuser plate exceeds 1 mm, it becomes heavy and not only is inconvenient to handle and transport, but also the flow path becomes longer, and the pressure loss may increase. On the other hand, if the thickness of the diffuser plate is less than 0.3 mm, the rigidity is insufficient, so that there is a risk of deformation when air is supplied. Moreover, if the deformation at the time of air supply becomes excessively large, the pressure loss may increase as in the case of conventional products made of resin or rubber.
孔は、例えば、機械加工によるパンチングで形成することができる。散気板として金属薄板の積層物を用いる場合には、孔を開けた金属薄板を孔の位置が一致するように重ね合わせることもできるし、金属薄板を重ね合わせたものに孔を開けることもできる。 The hole can be formed by punching by machining, for example. When a laminate of thin metal plates is used as the diffuser plate, the thin metal plates with holes can be overlapped so that the positions of the holes coincide with each other. it can.
孔径は、使用条件や散気板のサイズに応じて決められるが、0.01〜0.3mmの範囲とする。孔径が0.01mmを下回ると、圧損が過大になり、気泡が出て来なくなる恐れがあるからである。一方、孔径が0.3mmを上回ると、気泡が粗大化する恐れがあるからである。図1の(c)では、円形に開口する孔6を示したが、孔の開口形状は、楕円形、矩形、三角形、六角形、その他の多角形状、あるいは、不定形状にすることができる。
Although a hole diameter is decided according to use conditions and the size of a diffuser plate, it is set as the range of 0.01-0.3 mm . This is because if the hole diameter is less than 0.01 mm, the pressure loss becomes excessive and bubbles may not come out. On the other hand, if the hole diameter exceeds 0.3 mm, the bubbles may be coarsened. In FIG. 1C, the
それぞれの孔は、均一サイズとし、均一な間隔で形成することが好ましい。これは、孔サイズおよび孔間距離を均一にすると、均一なメッシュを形成することができ、焼結金属や樹脂製の多孔質板などを散気板として用いたときのような散気面の通気抵抗の偏りなどを生じ難くすることができるだけでなく、気泡の重合を防ぐことができるためである。この結果、散気面の全面から均一で微細な気泡を発生させ、散気させることができる。均一なメッシュにおいては、隣接する孔の全てが等距離で配置されていることが好ましく。このときの孔間距離は、1mm以上5mm以下の範囲にする。孔間距離1mmを下回ると、発生したばかりの気泡が散気面直上で重合してしまい、微細な気泡ができなくなる恐れがあるからである。一方、孔間距離が5mmを超えると、気泡の発生量が不足する恐れがあるからである。 It is preferable that each hole has a uniform size and is formed at uniform intervals. This is because if the pore size and the distance between the holes are made uniform, a uniform mesh can be formed, and a diffused surface like when a sintered metal or a resin porous plate is used as the diffuser plate. This is because it is possible not only to make it difficult for the airflow resistance to be biased but also to prevent bubble polymerization. As a result, uniform and fine bubbles can be generated and diffused from the entire surface of the diffuser surface. In a uniform mesh, it is preferable that all adjacent holes are arranged at equal distances. At this time, the distance between the holes is in the range of 1 mm or more and 5 mm or less . If the distance between the holes is less than 1 mm, the bubbles that have just been generated will be polymerized immediately above the diffuser surface, and fine bubbles may not be formed. On the other hand, if the distance between the holes exceeds 5 mm, the amount of bubbles generated may be insufficient.
散気板には、孔の替わりにスリットが多数形成された金属薄板またはその積層物を用いることもできる。スリットは、等間隔で平行に形成されていることが好ましい。 As the diffuser plate, a thin metal plate having a large number of slits or a laminate thereof may be used instead of the holes. The slits are preferably formed in parallel at equal intervals.
スリット幅は、0.02〜0.2mmの範囲とする。スリット幅が0.2mmを超えると、微細な気泡が得られなくなる恐れがあるからである。一方、幅が0.02mm未満であるスリットは形成することが困難なだけでなく、散気のための圧損が大きくなる恐れがあるからである。なお、スリット幅のさらに好ましい範囲は、0.04〜0.1mmである。 The slit width is in the range of 0.02 to 0.2 mm . This is because if the slit width exceeds 0.2 mm, fine bubbles may not be obtained. On the other hand, not only is it difficult to form a slit having a width of less than 0.02 mm, but pressure loss due to air diffusion may increase. In addition, the more preferable range of the slit width is 0.04 to 0.1 mm.
スリットは、連続的なものとすることもできるし、断続的なものにすることもできる。また、スリットは千鳥配置にすることもできる。スリットを千鳥配置にした場合には、対向する隣り合うスリットのピッチ間隔を1.5〜5mmの範囲とする。ピッチ間隔が1.5mmを下回ると、発生した気泡が重合して粗大化する恐れがあるとともに、散気板の剛性が低下して耐久性が劣化する恐れがあるからである。一方、ピッチ間隔が5mmを超えると、所望量の気泡を発生させることができなくなる恐れがあるからである。スリットのピッチ間隔の最も好ましい範囲は、2〜3.5mmである。この範囲にすると、所望量の微細な気泡を発生させることができると共に、必要な剛性が確保できる。 The slit can be continuous or intermittent. The slits can also be arranged in a staggered manner. When the slits are arranged in a staggered manner, the pitch interval between the adjacent slits facing each other is set to a range of 1.5 to 5 mm . If the pitch interval is less than 1.5 mm, the generated bubbles may be polymerized and coarsened, and the rigidity of the diffuser plate may be reduced to deteriorate durability. On the other hand, if the pitch interval exceeds 5 mm, a desired amount of bubbles may not be generated. The most preferable range of the pitch interval of the slit is 2 to 3.5 mm. Within this range, a desired amount of fine bubbles can be generated and necessary rigidity can be ensured.
このようなスリットは、例えば、機械加工により形成することができる。散気板には、孔とスリットの両方を形成した金属薄板を用いることもできるし、孔を形成した金属薄板とスリットを形成した金属薄板とを重ね合わせて用いることもできる。 Such a slit can be formed by machining, for example. As the diffuser plate, a thin metal plate in which both holes and slits are formed can be used, or a thin metal plate in which holes are formed and a thin metal plate in which slits are formed can be used in an overlapping manner.
散気板には、超親水性被膜が形成された金属薄板を用いることができ、この散気板を図2を参照して説明する。ここでは、孔を有する金属薄板について説明するが、スリットを有する金属薄板にも適用することができる。 As the diffuser plate, a metal thin plate on which a super-hydrophilic film is formed can be used, and this diffuser plate will be described with reference to FIG. Here, a thin metal plate having holes will be described, but the present invention can also be applied to a thin metal plate having slits.
散気板21は、超親水性被膜22がコーティングされた金属薄板23から形成されている。超親水性被膜22は、金属薄板23の両面(孔の内面も含めて)に形成されている。この超親水性被膜により、気相(気体の粒25)と超親水性被膜22との間に液相26がさらに入り易くなり、気泡をより微細化することができる。なお、図2中、矢印は給気方向を示す。超親水性材料としては、例えば、種々のチタン酸化物を挙げることができる。中でも、親水性が非常に高いことから二酸化チタンが好ましい。
The
この散気板21は、例えば、孔を開けた金属薄板または金属薄板の積層物23に、二酸化チタン等の超親水性材料を蒸着等によりコーティングすることで得られる。被膜22の厚さは、金属薄板1枚当たり1μm〜20μmの範囲にすることが好ましい。被膜の厚さが20μmを上回ると、孔径が小さくなって圧損が大きくなる恐れがあるからであり、一方、被膜の厚さが1μmを下回ると、使用中に被膜が剥離する恐れがあるからである。
The
金属薄板として純チタン板を用いる場合には、穿孔した純チタン板に熱処理や酸化処理を施すことによりチタン酸化物(例えば、二酸化チタン)の被膜を形成することもできる。チタン酸化物は、純チタンに比べて親水性がさらに高いことから、さらなる気泡の微細化を達成することが可能になる。特に、熱処理や酸化処理を用いるとチタン酸化物被膜を厚く形成させることができるため、長期間にわたって高い親水性を維持することができ、好ましい。 When a pure titanium plate is used as the metal thin plate, a titanium oxide (eg, titanium dioxide) film can be formed by subjecting the perforated pure titanium plate to heat treatment or oxidation treatment. Since titanium oxide has a higher hydrophilicity than pure titanium, it is possible to achieve further bubble miniaturization. In particular, when heat treatment or oxidation treatment is used, a titanium oxide film can be formed thick, so that high hydrophilicity can be maintained over a long period of time, which is preferable.
なお、散気板として金属薄板の積層物を用いる場合には、先に金属薄板の積層物に孔を開けておき、その後に積層物の表面に超親水性被膜を形成するようにしてもよいし、先に孔を開けた金属薄板に超親水性被膜を形成しておき、その後に金属薄板を孔の位置が一致するように重ね合わせて用いるようにしてもよい。 When a laminate of thin metal plates is used as the diffuser plate, holes may be made in the laminate of thin metal plates first, and then a superhydrophilic film may be formed on the surface of the laminate. Alternatively, a superhydrophilic film may be formed on a thin metal plate having holes previously formed, and thereafter, the thin metal plates may be overlapped so that the positions of the holes coincide with each other.
(第二の実施形態)
図1に示す例では、散気面が円形である散気板について説明したが、散気板の形状はこれのみに限られるものではなく、種々の多角形状、中心部が開口しているディスク状、その他楕円やひょうたん形などの形状にすることができる。第二の実施形態の散気装置について、図3を参照して説明する。
(Second embodiment)
In the example shown in FIG. 1, the diffuser plate having a circular diffuser surface has been described. However, the shape of the diffuser plate is not limited to this, and the disk has various polygonal shapes and an open central portion. And other shapes such as ellipse and gourd. The air diffusing device of the second embodiment will be described with reference to FIG.
第二の実施形態の散気装置30は、矩形の散気板31を有し、散気板押さえ用リング32とケーシング33が散気板31の形状に適合するものであること以外には、図1の散気装置10と同様な構成となっている。金属薄板、孔およびスリットは、図1および図2で説明したものと同様にすることができる。
The
(第三の実施形態)
次に、本発明の第三の実施形態に係る散気装置について、図4および図5を参照して説明する。
(Third embodiment)
Next, an air diffuser according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 and 5.
第三の実施形態の散気装置40は、複数のスリットを有する金属薄板が二枚重ね合わされた積層物からなる散気板41を具備している。図5の(a)から明らかなように、散気板41の上段に位置する金属薄板(以下、上段金属薄板41aと称する)には、複数の平行なスリット42aが所定のピッチ間隔で形成されている。この上段金属薄板41aの下面には、金属薄板41aと同様なスリット42bを有する金属薄板(以下、下段金属薄板41bと称する)が、金属薄板41aのスリット42aと、金属薄板41bのスリット42bとがほぼ直交するように配置されている。このようにして散気板41には、スリット42aとスリット42bとの交差部にほぼスリット幅の正方形の孔(以下、アッセンブル孔43と称する)が形成され、このアッセンブル孔43から気泡44が散気される。なお、図5中、矢印は気泡の移動方向を示している。以上説明したこと以外には、図4の散気装置40は、図1の散気装置10と同様な構成になっている。スリット幅、ピッチ間隔およびスリット間距離はそれぞれ、前述したのと同様な理由により前記範囲内にすることが好ましい。また、金属薄板は、図1および図2で説明したものと同様にすることができる。
The
このように形成されるアッセンブル孔は、散気板の板厚が同一である場合には、機械加工で形成される丸孔よりもサイズを小さくすることができるため、より微細な気泡を発生させることができるという利点を有する。また、スリットを有する金属薄板を単独で用いる場合よりも、気泡の重合を抑制することができるため、より微細な気泡を発生させることができるという効果も有する。 The assembly holes formed in this way can be made smaller in size than the round holes formed by machining when the thickness of the diffuser plate is the same, so that finer bubbles are generated. Has the advantage of being able to. In addition, since the bubble polymerization can be suppressed as compared with the case where a thin metal plate having a slit is used alone, there is an effect that finer bubbles can be generated.
図5の例では、上下段の金属薄板41a,41bのスリット42a,42bを90°に交差させ、アッセンブル孔を正方形とした場合について説明したが、アッセンブル孔形状はこれに限られるものではなく、上段金属薄板のスリットと下段金属薄板のスリットとの交差角度を90°以外に種々変更することによりアッセンブル孔の形状を菱形や平行四辺形に変えることができる。この交差角度は、60°〜90°の範囲とすることが好ましい。交差角度が60°を下回ると、スリット幅を前記範囲内としてもアッセンブル孔の対角幅が大きくなり過ぎて微細な気泡が得られなくなる恐れがあるからである。交差角度は90°に近い程、より微細な気泡を得ることができる。
In the example of FIG. 5, the case where the
図4および図5の例では、金属薄板が二枚重ね合わされている場合を説明したが、金属薄板の枚数はこれに限られるものではなく、三枚以上の金属薄板を重ね合わせることにより、アッセンブル孔形状を変化させたり、散気板の強度を高くすることも可能である。ここで、一枚の金属薄板の表面と裏面にそれぞれ60°〜90°の範囲内の交差角度となるように複数の平行なスリットを形成することにより、表面側のスリットと裏面側のスリットとの交差部分にアッセンブル孔を形成することもできる。 In the example of FIGS. 4 and 5, the case where two metal thin plates are overlapped has been described. However, the number of metal thin plates is not limited to this, and an assembly hole shape can be formed by overlapping three or more metal thin plates. The strength of the diffuser plate can be increased. Here, by forming a plurality of parallel slits on the front and back surfaces of one sheet of metal so as to have an intersecting angle in the range of 60 ° to 90 °, the front side slit and the back side slit Assembly holes can also be formed at the intersections.
(第四の実施形態)
図6の(a)および(b)に示すように、第四の実施形態の散気装置60は、散気板61(上段金属薄板61aと下段金属薄板61bとを重ねたもの)の形状が矩形であり、散気板押さえ用リング62とケーシング63が散気板61の形状に適合するものであること以外には、図4および図5の散気装置40と同様な構成となっている。金属薄板およびアッセンブル孔は、図4および図5で説明したものと同様にすることができる。
(Fourth embodiment)
As shown to (a) and (b) of FIG. 6, the
(第五の実施形態)
第五の実施形態の散気装置について図7を参照して説明する。
(Fifth embodiment)
A diffuser according to a fifth embodiment will be described with reference to FIG.
第五の実施形態の散気装置70は、散気筒71を備えている。図7の(a)に示すように、散気筒71は、多数の微細な孔76を有する金属薄板が円筒状に成形されたものである。散気筒71の先端部には、接続器72を介して給気用配管73が連通接続されている。給気用配管73と接続器72との連結部分には、逆止弁75が設けられている。散気筒71の他端部には、配管73から給気された空気が散気筒71の端部開口から漏れ出さないように散気筒用端板74が嵌め込まれている。以上説明したこと以外には、図7の散気装置70は、図1の散気装置10と同様な構成となっている。金属薄板、孔およびスリットは、図1および図2で説明したものと同様にすることができる。
The
この散気装置70を用いる場合は、例えば、図7の(a)に示すように散気筒71の長手方向がほぼ水平になるように水中に配置し、給気用配管73から空気を給気して、散気筒71内に通気することにより孔76から微細な気泡を発生させ、散気することができる。
In the case of using this
このような散気筒は、先ず最初に金属薄板に貫通孔を形成しておき、その後に金属薄板を円筒状に成形することにより作製することもできるし、あるいは、金属薄板を円筒状に成形し、その後に穿孔することにより作製することもできる。貫通スリットを形成する場合についても同様である。いずれの場合にも、金属薄板が重ね合わさった辺部は、気体が漏れ出さないように例えば、溶着等を用いて、あるいは、ボルトやリベットを用いて機械的に接合することが好ましい。 Such a scattering cylinder can be produced by first forming a through hole in a thin metal plate and then forming the thin metal plate into a cylindrical shape, or forming the thin metal plate into a cylindrical shape. It can also be produced by perforating thereafter. The same applies to the case where the through slit is formed. In any case, it is preferable that the side portions where the metal thin plates are overlapped are mechanically joined using, for example, welding or using bolts or rivets so that the gas does not leak out.
(第六の実施形態)
図7の例では、単純な貫通孔を有する散気筒を具備する散気装置について説明したが、図8に示すようにアッセンブル孔を有する散気筒を用いることもできる。
(Sixth embodiment)
In the example of FIG. 7, the air diffuser having a diffuser cylinder having a simple through hole has been described. However, as shown in FIG. 8, a diffuser cylinder having an assembly hole can also be used.
図8の(a)および(b)に示すように、第六の実施形態の散気装置80は、散気筒81がアッセンブル孔82を有するものであること以外には、図7の散気装置70と同様な構成となっている。このような散気筒は、例えば、図6で説明した散気板を円筒状に成形することにより作製することができる。また、この散気筒81は、複数の平行なスリットが形成された金属薄板を円筒状に成形した大小2つの異なる径の円筒81a,81bを用意し、小径筒81bを大径筒81aの中に挿入することによっても作製することができる。
As shown in FIGS. 8A and 8B, the
(第七の実施形態)
次に、本発明の第七の実施形態に係る散気装置について、図9および図10を参照して説明する。
(Seventh embodiment)
Next, an air diffuser according to a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 9 and 10.
第七の実施形態の散気装置90は、図9の(a)に示すように、散気板押さえ用リング2の上部にリング2に即した形状を有する環状の水流発生装置91が備えられていること以外には、図1の散気装置10と同様な構成となっている。なお、図9中、矢印Wは水流方向を示している。この水流発生装置91は、配管96を介して図示しない外部の噴出液供給源に連通している。図9の(b)から明らかなように、この環状の水流発生装置91は、内側面に図示しないノズル孔を複数有し、このノズル孔から水を噴出させることにより、散気板1の散気面に沿って外周から中心部へと向かう水流Wを発生させることができる。この水流発生装置91からは水以外の液体を噴出させることもでき、この液体は、散気される液体と同じものとすることが好ましい。
As shown in FIG. 9A, the
図10の(b)に示すように、散気板1に対して給気がなされると、孔6から気体の粒94が出始め、この気体の粒94がある程度の大きさに到達すると単一の気泡95として散気面から離脱し、上昇する。なお、図10中、矢印Wは水流方向を示し、矢印Xは給気方向を示している。図10の(a)に示すように、散気板1の散気面の直上に散気面に沿った流れを発生させると、散気面上に形成された離脱前の気体の粒92に水流方向の抵抗が働く。気体の粒92はこの抵抗により、流れが無い場合に比べて早く散気面から離脱するため、より微細な気泡93を発生させることができる。この実施形態は図4の散気装置40にも適用することができる。
As shown in FIG. 10 (b), when air is supplied to the
(第八の実施形態)
図9の例では、散気板の外周から中心部へと向かう水流を発生させる場合について説明したが、水流方向はこれのみに限られるものではない。第八の実施形態の散気装置について、図11を参照して説明する。
(Eighth embodiment)
In the example of FIG. 9, although the case where the water flow which goes to the center part from the outer periphery of a diffuser plate was demonstrated was demonstrated, the water flow direction is not restricted only to this. An air diffuser according to an eighth embodiment will be described with reference to FIG.
第八の実施形態の散気装置110は、図11の(a)に示すように、散気板111が中心部に円形の開口を有するディスク形状のものであり、円柱状の水流発生装置112が散気板111の中央開口部に嵌め込まれていること以外には、図1の散気装置10と同様な構成になっている。この水流発生装置112は、配管113を介して図示しない外部の噴出液供給源に連通している。この配管113は、例えば、水流発生装置112から、図1で説明したケーシング4と同様な構造を有するケーシング114内部へと伸びており、このケーシング114の側面から外部へと引き出されている。図11の(b)から明らかなように、この水流発生装置112は、外側面に図示しないノズル孔を複数有し、このノズル孔から水を噴出させることにより、散気板111の散気面に沿って中心部から外周へと向かう水流を発生させることができる。なお、図11中、矢印は水流方向を示している。この実施形態は、図4および図9で説明した散気装置にも適用することができる。
As shown in FIG. 11A, the
(第九の実施形態)
第九の実施形態の散気装置について、図12を参照して説明する。
(Ninth embodiment)
The air diffusing device of the ninth embodiment will be described with reference to FIG.
第九の実施形態の散気装置120は、図12の(a)に示すように、環状の水流発生装置121が半円形状であること以外には、図9の散気装置90と同様な構成になっている。この水流発生装置121によれば、水流発生装置側から他方に向かって散気面に沿った水流を発生させることができる。なお、図12中、矢印は水流方向を示している。この実施形態は図4および図11で説明した散気装置にも適用することができる。
The
図9〜図12では、円板状の散気板を具備する散気装置について説明したが、図13〜15に示すように、矩形の散気板あるいは散気筒を具備する散気装置にも水流発生装置をそれぞれ備え付けることができる。 9-12, although the air diffusing device provided with the disk-shaped air diffusing plate has been described, as shown in FIGS. 13-15, the air diffusing device provided with the rectangular air diffusing plate or the air diffusing cylinder may also be used. Each can be equipped with a water flow generator.
(第十の実施形態)
図13の(a)および(b)に示すように、第十の実施形態の散気装置130は、角形の散気板押さえ用リング133の一方の長辺上部にリング133に即した形状を有する細長い角柱状の水流発生装置131が嵌め込まれていること以外には、図3の散気装置30と同様な構成になっている。この水流発生装置131は、配管132を介して図示しない外部の噴出液供給源に連通している。この水流発生装置131によれば、水流発生装置131が設置された長辺側からもう一方の長辺側に向かって散気面に沿った水流を発生させることができる。なお、図13中、矢印は水流方向を示す。水流発生装置は、散気板押さえ用リング32の両方の長辺に設置することもできるし、一方または両方の短辺に設置することもできる。この実施形態は図6の散気装置60にも適用することができる。
(Tenth embodiment)
As shown in FIGS. 13A and 13B, the
(第十一の実施形態)
図14の(a)および(b)に示すように、第十一の実施形態の散気装置140は、散気筒71の配管側の端部に備えられている連結器72の外周を取り囲むようにしてリング状の水流発生装置141が嵌められていること以外には、図7の散気装置70と同様な構成になっている。この水流発生装置141は、配管142を介して図示しない外部の噴出液供給源に連通している。なお、図14中、矢印は水流方向を示す。この水流発生装置141は、図14の(b)から明らかなように、散気筒側に開口する複数のノズル孔143を有し、このノズル孔143から水を噴出させることにより、散気筒71の外周表面に沿って長手方向の水流を発生させることができる。水流発生装置は、散気筒71の配管側とは反対の端部、例えば、散気筒用端板74に備え付けることもできる。この実施形態は図8の散気装置80にも適用することができる。
(Eleventh embodiment)
As shown in FIGS. 14A and 14B, the
(第十二の実施形態)
図15の(a)および(b)に示すように、第十二の実施形態の散気装置150は、長手方向がほぼ水平になるように配置された散気筒71の下方に、細長い角柱状の水流発生装置151が散気筒71と平行に備えられている。この水流発生装置151は、散気筒71との間に隙間が空くように配置されており、配管152を介して図示しない外部の噴出液供給源に連通している。以上説明したこと以外には、散気装置150は、図7の散気装置70と同様な構成になっている。図15の(b)から明らかなように、この水流発生装置151は、図示しない上向きのノズル孔を複数有し、このノズル孔から水を噴出させることにより上向きの水流を発生させることができる。なお、図15中、矢印は水流方向を示す。この水流は、散気筒71の下部に当たると二つの流れに分かれ、散気筒71の外周表面に沿った、散気筒71の長手方向に対してほぼ垂直な流れとなる。この実施形態は図8および図14で説明した散気装置にも適用することができる。
(Twelfth embodiment)
As shown in FIGS. 15 (a) and 15 (b), the
次に、複数の散気板または散気筒を具備する散気装置について、図16〜図18を参照して説明する。 Next, an air diffusing device including a plurality of air diffusing plates or air diffusing cylinders will be described with reference to FIGS.
(第十三の実施形態)
図16に示すように、第十三の実施形態の散気装置160は、例えば4個の散気ユニット161,162,163,164を具備する。これらの散気ユニット161〜164は、図1の散気装置10と同様な構成を有するものであり、それぞれの散気面が上方を向き、かつ互いがほぼ水平になるように並設されている。各散気ユニット161〜164の給気用配管は、共通の給気配管165に連通している。散気ユニット161〜164のうち最端の散気ユニット161の側方に、図示しない外部の噴出液供給源に連通する水流発生装置166が設置されている。この水流発生装置166は、液体を勢いよく噴射する細長い吐出口167を有し、この吐出口167が散気面に水平になるように配置されている。この吐出口からの噴射により4つの散気ユニット161〜164の散気板の散気面に沿った水流を発生させることができる。なお、図16中、矢印Yは気泡の移動方向を示し、矢印Wは水流方向を示す。これらの散気ユニット161〜164は、図3、図4、図6、図9、図11〜図13で説明した散気装置と同様な構成にすることもできる。
(Thirteenth embodiment)
As shown in FIG. 16, the
以上説明した水流発生装置からは水以外の液体を噴出させることもでき、この液体は、散気される液体と同じものとすることが好ましい。 A liquid other than water can be ejected from the water flow generator described above, and this liquid is preferably the same as the liquid to be diffused.
(第十四の実施形態)
図17に示すように、第十四の実施形態の散気装置170は、水流発生装置171が液中プロペラ172により水流を発生させるものであること以外には、図16の散気装置160と同様な構成となっている。この水流発生装置171は、液中プロペラ172を回転させることにより4つの散気ユニット161〜164の散気板の散気面に沿った水流を発生させることができる。なお、図17中、矢印Yは気泡の移動方向を示し、矢印Wは水流方向と水流の起こる範囲(プロペラの全長を直径とする範囲とほぼ同じ範囲)を示す。
(14th embodiment)
As shown in FIG. 17, the
(第十五の実施形態)
図18の(a)および(b)に示すように、第十五の実施形態の散気装置180は、散気筒を備える例えば5つの散気ユニット181,182,183,184,185を具備する。これらの散気ユニット181〜185は、図7の散気装置70と同様な構成を有するものであり、散気筒の長手方向がほぼ水平となるようにそれぞれの散気筒が並列に配置されている。各散気ユニット181〜185の給気用配管は、共通の配管186に連通している。散気ユニット181〜185のうち最端の散気ユニット181の側方に、図示しない外部の噴出液供給源に連通する水流発生装置187が設置されている。この水流発生装置187は、水を勢いよく噴射する細長い吐出口188を有し、この吐出口188が散気筒に水平になるように配置されている。図18の(b)から明らかなように、この吐出口188からの噴射により水流は、吐出口188から最も近い散気ユニット181の散気筒の側方に当たると二つの流れに分かれ、5つの散気筒181〜185の外側を散気面の接線に沿って流れる。なお、図18中、矢印Yは気泡の発生方向を示し、矢印Wは水流方向を示す。以上説明した水流発生装置からは水以外の液体を噴出させることもでき、この液体は、散気される液体と同じものとすることが好ましい。散気ユニット181〜185は、図8、図14および図15で説明した散気装置と同様な構成にすることもできる。
(Fifteenth embodiment)
As shown in FIGS. 18A and 18B, the
(第十六の実施形態)
図7の例では、断面が円形の散気筒を具備する散気装置について説明したが、図19および図20に示すように、散気筒の断面形状を楕円形または流線形にすることができる。
(Sixteenth embodiment)
In the example of FIG. 7, the air diffusion device including a diffuser cylinder having a circular cross section has been described. However, as illustrated in FIGS. 19 and 20, the cross sectional shape of the diffuser cylinder can be elliptical or streamlined.
図19の(a)および(b)に示すように、第十六の実施形態の散気装置190は、散気筒を備える5つの散気ユニット191,192,193,194,195を具備しており、各散気ユニット191〜195は、散気筒の長手方向がほぼ水平となるようにそれぞれの散気筒が並列に配置されている。散気ユニット191は、散気筒196の断面が楕円形であり、散気筒196の先端部の接続器197および他端部の散気筒用端板198が散気筒196の形状に適合するものであること以外には、図7の散気装置70と同様な構成となっている。散気ユニット192〜195は、散気ユニット191と同様な構成となっている。なお、図19中、矢印Yは気泡の発生方向を示し、矢印W1,W2は水流方向を示す。
As shown in FIGS. 19A and 19B, the
図19の(b)に示すように、この散気装置190においては、散気筒表面から矢印Y方向に次々と放出される気泡が浮力により上方へと移動し、この移動に伴って液体(例えば、水)の上昇流が発生する。散気筒の断面形状を、気泡の上昇方向に長軸を持つ楕円形にすることにより、この上昇流を散気筒表面の接線方向の流れW1と散気面に沿った流れW2とにすることができる。これにより、図10の(a)で説明したように、散気面に表面張力で付着している気体の粒に、水流による散気面にほぼ平行な剪断応力を作用させることができ、水流が無い場合に比べて早く散気面から離脱させることができる。この結果、より微細な気泡をより短いインターバルで散気させることができる。散気ユニット191〜195は、図8,図14および図15で説明した散気装置と同様な構成にすることもできる。また、この実施形態は図18の散気装置180にも適用することができる。
As shown in FIG. 19B, in this
(第十七の実施形態)
図20の(a)および(b)に示すように、第十七の実施形態の散気装置200は、散気筒を具備する5つの散気ユニット201,202,203,204,205を具備しており、各散気ユニット201〜205は、散気筒の長手方向がほぼ水平になるようにそれぞれの散気筒が並列に配置されている。散気ユニット201は、散気筒206の断面が、気泡の上昇方向に長軸を持ち、かつ上側が細くなっている流線形であり、散気筒206の先端部の接続器207および他端部の散気筒用端板208が散気筒206の形状に適合するものであること以外には、図7の散気装置70と同様な構成となっている。散気ユニット202〜205は、散気ユニット201と同様な構成となっている。なお、図20中、矢印Yは気泡の移動方向を示し、矢印W1,W2は水流方向を示す。以上説明したこと以外には、散気装置200は、散気装置190と同様な構成になっており、散気装置190と同様な効果を得ることができる。
(Seventeenth embodiment)
As shown in FIGS. 20A and 20B, the
以上、図19および図20で説明したように、散気筒の断面を楕円形や流線形にすることにより、水流発生装置を具備する散気装置と同様な効果を得ることができる。 As described above with reference to FIGS. 19 and 20, by making the cross section of the diffused cylinder elliptical or streamlined, it is possible to obtain the same effect as that of the diffuser including the water flow generator.
(第十八の実施形態)
図21の(a)および(b)に示すように、第十八の実施形態の散気装置210は、ケーシング4と給気用配管3との結合部分の逆止弁5より下流側に加振装置として笛211が備えられていること以外には、図1の散気装置10と同様な構成となっている。
(Eighteenth embodiment)
As shown in FIGS. 21A and 21B, the
笛211は、散気板1の散気時の固有振動数とほぼ同じ周波数の音を発することができるものである。吸気用配管5から空気が給気されると、笛211は音を発し、これにより散気板1および散気板1に付着している気体の粒(未離脱の気泡)を振動させることができる。この振動により、散気板1から気体の粒が離脱するまでの時間を短縮することができ、より微細な気泡をより短いインターバルで散気させることができる。特に、散気板1の厚さが0.1〜1mmの範囲にある場合には、散気板1の固有振動数が可聴音の周波数の範囲内にある場合が多いことから、散気装置210が実用に適する。なお、図21中、矢印は給気方向を示している。図21では、加振装置としての笛211がケーシング4内部に備え付けられている例を説明したが、加振装置の位置はこれに限定されるものではなく、例えば、笛211を吸気用配管3の散気板1側の開口部に備え付けることもできる。
The whistle 211 can emit a sound having substantially the same frequency as the natural frequency when the
図21では加振装置として笛を用いた例を説明したが、加振装置はこれに限定されるものではなく、気流を利用して散気部材を振動させることができるものであればいかなるものを用いてもよい。図22に、加振装置としてカルマン渦発生装置を用いた散気装置を示す。 FIG. 21 illustrates an example in which a whistle is used as the vibration device. However, the vibration device is not limited to this, and any device that can vibrate the diffuser member using an air current is used. May be used. FIG. 22 shows an air diffuser using a Karman vortex generator as a vibrating device.
(第十九の実施形態)
図22の(a)および(b)に示すように、第十九の実施形態の散気装置220は、散気板221が中心部に開口を有するディスク形状であり、その開口部に加振装置としてカルマン渦発生装置222が嵌め込まれている。カルマン渦発生装置222は、支持部材223を有し、これが散気板221に固定されている。支持部材223には、給気用配管3側に向かって伸びた支柱224に接続された柱状部材225が、気流に直角になるように2組備えられている。なお、図22中、矢印は給気方向を示している。以上説明したこと以外には、散気装置220は、図1の散気装置10と同様な構成となっている。
(Nineteenth embodiment)
As shown in FIGS. 22A and 22B, the
散気装置220は、吸気用配管3から給気されると、この気流に伴って柱状部材225の下流側にカルマン渦が発生し、これにより散気板221および散気板221に付着している気体の粒(未離脱の気泡)を振動させることができる。図22の例では、柱状部材が2本備えられている散気装置について説明したがこれに限られるものではなく、柱状部材は1本であってもよいし、3本以上備えられていてもよい。この実施形態は、図3〜図21で説明した散気装置にも適用することができる。
When the
なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Further, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, you may combine suitably the component covering different embodiment.
[実施例]
以下、本発明の実施例を、図1、図4、図23、図24および図25を参照して説明する。
[Example]
Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1, 4, 23, 24 and 25. FIG.
<散気装置の組立て>
(実施例1,比較例1)
(実施例1)
厚さ0.3mm、直径15cmの円板状のステンレス鋼板(鋼種;SUS304)に、機械的にパンチングを施すことにより多数の丸形の孔を形成して散気板を得た。このとき、隣接する孔の全てが正三角形ピッチ間隔に配列されるように孔を形成して均一なメッシュの散気板とした。孔径は0.25mmとし、孔間距離は約1.5mmとした。
<Assembly of the diffuser>
(Example 1, Comparative Example 1)
(Example 1)
A circular stainless steel plate (steel type: SUS304) having a thickness of 0.3 mm and a diameter of 15 cm was mechanically punched to form a large number of round holes to obtain a diffuser plate. At this time, holes were formed so that all of the adjacent holes were arranged at regular triangle pitch intervals to obtain a uniform mesh diffuser plate. The hole diameter was 0.25 mm, and the distance between holes was about 1.5 mm.
得られた散気板を、給気用配管に連通するステンレス製のケーシング上部に散気板押さえ用リングで固定し、図1に示す構造を有する散気装置を組立てた。このとき、散気面の直径は13cmであった。 The obtained diffuser plate was fixed to the upper part of the stainless steel casing connected to the air supply pipe with a diffuser plate pressing ring, and the diffuser having the structure shown in FIG. 1 was assembled. At this time, the diameter of the diffuser surface was 13 cm.
(比較例1)
ステンレス鋼板の替わりに、厚さ約1.2mm、直径15cmの円板状の樹脂板(材質;硬質ナイロン)を用いた以外には、実施例1と同様にして散気装置を組立てた。
(Comparative Example 1)
A diffuser was assembled in the same manner as in Example 1 except that a disc-shaped resin plate (material: hard nylon) having a thickness of about 1.2 mm and a diameter of 15 cm was used instead of the stainless steel plate.
<性能試験>
実施例1および比較例1の散気装置を用いて以下に説明するように、発生する気泡径の分布を確認した。
<Performance test>
As will be described below, the bubble size distribution generated was confirmed using the air diffusers of Example 1 and Comparative Example 1.
散気装置を散気面が上方を向くように水中に入れ、吸気用配管から空気を流量10L/分で送給することにより散気を行いながら、暗所においてストロボ一回発光で写真撮影を行った。得られた写真画像の視野において、散気面の直上から上方3cmまで、散気面の中央から左右に各3cm(計6cm)に相当する範囲を計測範囲に定め、この範囲内に写っている全気泡の直径を計測し、気泡の直径ごとの相対度数を算出した。その結果を図24に示す。図24中、横軸は、気泡の直径(mm)の範囲を示し、縦軸は、計測範囲における全気泡数に対する相対度数(%)を示している。 Taking a diffuser into the water with the diffuser surface facing upward, and taking a picture with a single flash in a dark place while supplying air from the intake pipe at a flow rate of 10 L / min. went. In the field of view of the obtained photographic image, a range corresponding to 3 cm each (6 cm in total) from right above the diffuser surface to 3 cm above and from the center of the diffuser surface is defined as the measurement range, and is reflected within this range. The diameter of all bubbles was measured, and the relative frequency for each bubble diameter was calculated. The result is shown in FIG. In FIG. 24, the horizontal axis indicates the range of bubble diameter (mm), and the vertical axis indicates the relative frequency (%) with respect to the total number of bubbles in the measurement range.
図24から明らかなように、実施例1の散気装置は、発生した気泡のうち、直径が0.5〜1.5mmの範囲内にある小径の気泡の相対度数が高く、より微細な気泡を発生させることができた。 As is clear from FIG. 24, in the air diffuser of Example 1, the relative frequency of the small diameter bubbles in the range of 0.5 to 1.5 mm among the generated bubbles is high, and finer bubbles. Could be generated.
一方、比較例1の散気装置は、発生した気泡のうち、直径が1.5〜2.0mmの範囲内にある比較的大きな気泡の相対度数が高く、直径が0.5〜1.0mmの範囲内にある微細な気泡は発生させることができなかった。 On the other hand, in the air diffuser of Comparative Example 1, the relative frequency of relatively large bubbles having a diameter in the range of 1.5 to 2.0 mm among the generated bubbles is high, and the diameter is 0.5 to 1.0 mm. Fine bubbles within the range of could not be generated.
ところで、比較例1の散気板では、樹脂板を用いていることから、実施例1の散気板に比べて厚みがあるにも拘わらず、耐久性が低い。散気板として金属薄板を用いた実施例1の散気装置は、樹脂製やゴム製のものに比べて耐久性を大幅に向上することができる。また、実施例1の散気装置は、散気板の厚みが比較例1に比べて薄いことから流路が短く、圧損を小さくすることができる。さらに、散気板に形成された孔が水圧で閉じることがないため、樹脂膜を用いた散気装置に比較しても圧損を低減することができる。さらに金属薄板は、機械的な強度も十分あるために保守点検工事などの場合においても損傷を受ける可能性を大幅に低減することができる。 By the way, in the diffuser plate of the comparative example 1, since the resin plate is used, although durability is low compared with the diffuser plate of Example 1, durability is low. The air diffuser of Example 1 using a thin metal plate as the air diffuser can greatly improve the durability as compared with those made of resin or rubber. Moreover, since the thickness of the diffuser plate is thinner than that of Comparative Example 1, the air diffuser of Example 1 has a short flow path and can reduce pressure loss. Furthermore, since the holes formed in the diffuser plate are not closed by water pressure, pressure loss can be reduced even when compared with an air diffuser using a resin film. Furthermore, since the metal thin plate has sufficient mechanical strength, it is possible to greatly reduce the possibility of being damaged even in maintenance and inspection work.
(実施例2〜6)
(実施例2)
厚さ0.3mm、直径15cmの円板状のステンレス鋼板(鋼種;SUS304)に、機械的加工により多数の平行な千鳥配置のスリットを形成して散気板を得た。このとき、スリット幅は0.1mmとし、対向する隣り合うスリットのピッチ間隔は3mmとし、スリット間距離(スリットと、そのスリットを長手方向に伸ばした直線上にあるスリットとの間の距離)は3〜4mm(スリットの長さは3mm)とした。この散気板を用いたこと以外には、実施例1と同様にして散気装置を組立てた。
(Examples 2 to 6)
(Example 2)
A disk-shaped stainless steel plate (steel type: SUS304) having a thickness of 0.3 mm and a diameter of 15 cm was mechanically processed to form a number of parallel staggered slits to obtain a diffuser plate. At this time, the slit width is 0.1 mm, the pitch interval between adjacent slits is 3 mm, and the distance between the slits (the distance between the slit and the slit on the straight line obtained by extending the slit in the longitudinal direction) is The length was 3 to 4 mm (slit length was 3 mm). A diffuser was assembled in the same manner as in Example 1 except that this diffuser plate was used.
(実施例3)
ステンレス鋼板の替わりに、純チタン板(純度;99.5%)を用いた以外には、実施例2と同様にして散気装置を組立てた。
(Example 3)
An air diffuser was assembled in the same manner as in Example 2 except that a pure titanium plate (purity: 99.5%) was used instead of the stainless steel plate.
(実施例4)
実施例2で用いたステンレス鋼板と同様な厚さおよび直径を有する純チタン板に、実施例2と同様にしてスリットを形成した後に、二酸化チタン被膜をコーティングして散気板を得た。このとき、二酸化チタン被膜のコーティングは以下に説明するように行った。
Example 4
A slit was formed on a pure titanium plate having the same thickness and diameter as the stainless steel plate used in Example 2, and then a titanium dioxide film was coated to obtain a diffuser plate. At this time, the coating of the titanium dioxide film was performed as described below.
スリットを形成した純チタン板に前処理洗浄を施し、乾燥した後、これを治具に取り付けて真空釜に入れ、蒸着装置のタングステンポートから1800℃で二酸化チタン(TiO2)粒子を蒸散させ、純チタン板上に蒸着させることにより二酸化チタン被膜を形成した。二酸化チタン被膜の厚さは約2μmとした。 The pure titanium plate on which the slit is formed is subjected to pretreatment washing and drying, and then attached to a jig and placed in a vacuum kettle, and the titanium dioxide (TiO 2 ) particles are evaporated from the tungsten port of the vapor deposition apparatus at 1800 ° C. A titanium dioxide film was formed by vapor deposition on a pure titanium plate. The thickness of the titanium dioxide coating was about 2 μm.
得られた散気板を用いたこと以外には、実施例2と同様にして散気装置を組立てた。 A diffuser was assembled in the same manner as in Example 2 except that the obtained diffuser plate was used.
(実施例5)
実施例2で用いたステンレス鋼板と同様な厚さおよび直径を有する純チタン板を2枚用意し、実施例2と同様にしてスリットを形成した。これらの純チタン板に実施例4と同様にして二酸化チタン被膜をコーティングし、互いのスリットが直交するように重ね合わせて散気板を得た。得られた散気板を、吸気用配管に連通するステンレス製のケーシング上部に散気板押さえ用リングで固定することにより、図4に示す構造を有する散気装置を組立てた。
(Example 5)
Two pure titanium plates having the same thickness and diameter as the stainless steel plate used in Example 2 were prepared, and slits were formed in the same manner as in Example 2. These pure titanium plates were coated with a titanium dioxide film in the same manner as in Example 4, and overlapped so that the slits were orthogonal to each other to obtain a diffuser plate. The obtained diffuser plate was fixed to the upper part of the stainless steel casing connected to the intake pipe with a diffuser plate pressing ring, thereby assembling the diffuser having the structure shown in FIG.
(実施例6)
実施例5と同様にして得られた散気板を用いて以下に説明する構造を有する散気装置を組み立てた。
(Example 6)
An air diffuser having a structure described below was assembled using an air diffuser plate obtained in the same manner as in Example 5.
実施例6の散気装置230は、図23の(a)および(b)に示すように、散気ユニット231および水流発生装置232を具備する。散気ユニット231は、散気板233が実施例5と同様にして得られたものであること以外には図21の散気装置210と同様な構成となっている。笛211には、周波数約500Hzの音を発するものを用いた。水流発生装置232には、散気板233の直径とほぼ同じ長さを有し、かつ水を勢いよく噴射する吐出口234を有するものを用い、この吐出口234が散気面とほぼ水平になるように設置した。この水流発生装置232は、図示しない外部の噴出液供給源に連通している。なお、図23中、矢印Wは水流方向を示し、矢印Xは給気方向を示す。
As shown in FIGS. 23A and 23B, the
<性能試験>
実施例2〜6の散気装置を用いて実施例1の散気装置と同様にして発生する気泡径の分布を確認した。その結果を図25に示す。図25中、横軸は、気泡の直径(mm)の範囲を示し、縦軸は、計測範囲における全気泡数に対する相対度数(%)を示している。
<Performance test>
The distribution of the bubble diameter generated in the same manner as in the air diffuser of Example 1 was confirmed using the air diffuser of Examples 2 to 6. The result is shown in FIG. In FIG. 25, the horizontal axis indicates the range of bubble diameter (mm), and the vertical axis indicates the relative frequency (%) with respect to the total number of bubbles in the measurement range.
なお、実施例6に関しては、散気時に水流発生装置232を起動させて吐出口234から、水流発生装置出口における流速約0.5m/秒で水を噴射させ、散気板231の直上に散気面に沿った水流が発生していることを確認するとともに、笛211から音が発せられていることも確認した。
As for Example 6, the
図25から明らかなように、実施例2〜6の散気装置は小径の気泡の相対度数が高く、より微細な気泡を発生させることができた。 As is clear from FIG. 25, the air diffusers of Examples 2 to 6 have a high relative frequency of small diameter bubbles, and were able to generate finer bubbles.
また、スリットを有する純チタン板を用いた実施例3の散気装置は、ステンレス鋼板を用いた実施例2の散気装置に比較して、直径が0.5〜1.5mmの範囲にある小径気泡の相対度数が高く、より微細な気泡を発生させることができた。これは、純チタンは親水性が高いことに起因するものと考えられる。 Moreover, the air diffuser of Example 3 using the pure titanium plate which has a slit exists in the range of 0.5-1.5 mm in diameter compared with the air diffuser of Example 2 using a stainless steel plate. The relative frequency of small diameter bubbles was high, and finer bubbles could be generated. This is considered to be due to the high hydrophilicity of pure titanium.
スリットを有する純チタン板に二酸化チタン被膜を形成した実施例4の散気装置は、被膜を形成しなかった実施例3の散気装置に比較して、直径が0.5〜1.5mmの範囲にある小径気泡の相対度数が高く、より微細な気泡を発生させることができた。これは、二酸化チタンは親水性が非常に高いことに起因するものと考えられる。 The air diffuser of Example 4 in which a titanium dioxide film was formed on a pure titanium plate having a slit had a diameter of 0.5 to 1.5 mm as compared to the air diffuser of Example 3 in which no film was formed. The relative frequency of the small diameter bubbles in the range was high, and finer bubbles could be generated. This is probably because titanium dioxide has a very high hydrophilicity.
スリットを有する純チタン板を2枚重ね合わせた実施例5の散気装置は、スリットを有する純チタン板を単独で用いた実施例4の散気装置に比較して、直径が0.5〜1.5mmの範囲にある小径気泡の相対度数が高く、より微細な気泡を発生させることができた。これは、スリットを組み合わせることにより微細なアッセンブル孔を形成することができたことに起因するものと考えられる。 The diffuser of Example 5 in which two pure titanium plates having slits are overlapped has a diameter of 0.5 to 5 compared to the diffuser of Example 4 using a pure titanium plate having slits alone. The relative frequency of the small diameter bubbles in the range of 1.5 mm was high, and finer bubbles could be generated. This is considered to be due to the fact that fine assembly holes can be formed by combining slits.
水流発生装置および加振装置を具備する実施例6の散気装置は、これらを具備しない実施例5の散気装置に比較して、直径が0.5〜1.0mmの範囲にある小径気泡の相対度数が高く、より微細な気泡を発生させることができた。これは、水流および振動により気泡が散気板から離脱する時間を短縮することができたことに起因するものと考えられる。 The air diffuser of Example 6 equipped with the water flow generator and the vibration generator is a small-sized bubble having a diameter in the range of 0.5 to 1.0 mm compared to the air diffuser of Example 5 not equipped with these. The relative frequency of was high, and finer bubbles could be generated. This is considered due to the fact that the time for the bubbles to leave the diffuser plate can be shortened by the water flow and vibration.
1,21,31,41,61,111,221,233…散気板、2,32,62,133…散気板押さえ用リング、3,73…給気用配管、4,33,63,114…ケーシング、5,75…逆止弁、6,24,76…孔、10,30,40,60,70,80,90,110,120,130,140,150,160,170,180,190,200,210,220,230…散気装置、22…超親水性被膜、23…金属薄板、25,44,93,95…気泡、26…液相、41a,61a…上段金属薄板、41b,61b…下段金属薄板、42a,42b…スリット、43,82…アッセンブル孔、71,81,196,206…散気筒、72,197,207…接続器、74,198,208…散気筒用端板、81a…大径筒(上段金属薄板)、81b…小径筒(下段金属薄板)、91,112,121,131,141,151,166,171,187,232…水流発生装置、92,94…気体の粒、96,113,132,142,152,165,186…配管、143…ノズル孔、161,162,163,164,181,182,183,184,185,191,192,193,194,195,201,202,203,204,205,231…散気ユニット、167,188,234…吐出口、172…液中プロペラ、211…笛、222…カルマン渦発生装置、223…支持部材、224…支柱、225…柱状部材。
1, 21, 31, 41, 61, 111, 221, 233 ... diffuser plate, 2, 32, 62, 133 ... diffuser plate pressing ring, 3, 73 ... air supply pipe, 4, 33, 63, 114 ... casing, 75 ... check valve, 6, 24, 76 ... hole, 10, 30, 40, 60, 70, 80, 90, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 210, 220, 230 ... diffuser, 22 ... super hydrophilic coating, 23 ... thin metal plate, 25, 44, 93, 95 ... air bubbles, 26 ... liquid phase, 41a, 61a ... upper metal thin plate,
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