JP2007209908A - マイクロバブル発生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 極めて簡単な装置で効率良くマイクロバブルを発生させることができるマイクロバブル発生装置を提供する。
【解決手段】 汚水槽１には汚水２が貯溜されている。吸水ポンプ１０の吸水側には吸水パイプ１１が連結されて汚水２を吸引できるようになっている。吸水パイプ１１の吸水ポンプ１０近傍には、エア取込み管１２が連結されている。エアー取込み管１２の上部には、エアーの調整弁１３が設けられている。吸水ポンプ１０の吐出側には、攪拌部２０、第１エジェクター部３０、第２エジェクター部４０及び第３エジェクター部５０が、送液パイプ６０により順次設けられている。先端の第３エジェクター部５０は汚水２中に配置され、マイクロバブルを汚水２内に供給できるようになっている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、極めて簡単な構造でマイクロバブルを発生することができるマイクロバブル発生装置に関するものである。

マイクロバブルは、直径が５０μｍ以下の極めて微細な気泡であり、液体中において上昇速度が遅く、かつ大きな比表面積を持つので、周囲の液体から受ける圧力により溶解しながら縮小し、最終的に消滅するものである。近年、このようなマイクロバブルの性質を利用して、川、湖沼等の水質改善を図ることが試みられており、種々のマイクロバブルの発生装置が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。

特開２００４−２９０８０４号公報 特開２００５−２７０９３５号公報

しかしながら、上述した従来のマイクロバブルの発生装置は、大型であるので、製造コストが高額になるとともに、運転経費も高くなるものであった。

本発明は、以上の問題点を解決し、極めて簡単な装置で効率良くマイクロバブルを発生させることができるマイクロバブル発生装置を提供することを目的とする。

請求項１に係るマイクロバブル発生装置は、吸水ポンプと、吸水ポンプの吸水側に連結したエアー取込み管と、吸水ポンプの吐出側に連結した第１エジェクター部、第２エジェクター部及び第３エジェクター部とを有し、前記第１エジェクター部は、パイプ内面に設けた網状部材を有し、前記第２エジェクター部は、パイプの直径方向に設けられた複数の吊棒部材と、該吊棒部材に設けられた複数の鎖状部材とを有し、前記第３エジェクター部は、中心部に水の流通孔が形成されパイプに固定される固定部材と、該固定部材に多数植設された針金状部材とを有することを特徴としている。

請求項２に係るマイクロバブル発生装置は、請求項１記載において、吸水ポンプの吐出側と第１エジェクター部との間に攪拌部を設け、該攪拌部が、パイプの内面に密着して設けられる環状部と、該環状部の内側から中心方向へ突出して形成された複数の攪拌突起とからなる攪拌部材を多数重ね合わせて設けたことを特徴としている。

請求項３に係るマイクロバブル発生装置は、請求項１又は２記載において、エアー取込み管に、エアーの取込み量を調整するエアー調整手段が設けられていることを特徴としている。

請求項１に係るマイクロバブル発生装置において、吸水ポンプは水質を改善しようとする汚水を吸引し、吐出口から吐出する。この時、吸水ポンプの吸水側にはエアー取込み管が連結しているので、汚水の吸引により発生する負圧により吸水ポンプに吸引される。したがって、吸水ポンプにおいて汚水とバブルとが混合した混合汚水の状態で吐出側から吐出されることとなり、この時のバブルは大きいものである。

吸水ポンプから吐出された大きいバブルを含んだ混合汚水は、第１エジェクター部へ送られる。第１エジェクター部においては、混合汚水は、中心部分の流水孔を通過するとともに、網状部材を通過し、バブルが網状部材を通過することにより細かく砕かれ小さなバブルになる。

第１エジェクター部から排出された混合汚水は第２エジェクター部へ送られる。第２エジェクター部においては、混合汚水が鎖状部材を通過する際、バブルが鎖状部材に当たり細かく砕かれる。この時、鎖状部材は吊棒部材に吊り下げられた状態で設けられているので、汚水の通過により不特定なパターンで常に振動している。したがって、バブルが鎖状部材に当たることに加えて、この鎖状部材の振動によりバブルが細かく砕かれることとなる。さらに、鎖状部材は、鎖状部材同士が絶え間なく接触を繰り返しているので、この接触により超音波が発生しており、この超音波によりバブルがより細かく砕かれるものである。

第２エジェクター部から排出された混合汚水は第３エジェクター部へ送られる。第３エジェクター部においては、混合汚水は流通孔を通り、さらに針金状部材を通って排出される。この時、流通孔はパイプの内径より小さくなっているので、混合汚水は圧縮されて流通孔を通った後、針金状部材において急激に半径方向に拡散する。したがって、混合汚水が多数の針金状部材の間に入り込むこととなり、バブルが針金状部材により細かく砕かれる。また、針金状部材は汚水の流れにより振動しているので、バブルが針金状部材に当たることに加えて、この針金状部材の振動によりバブルが細かく砕かれるものである。

以上のように、吸水ポンプから吐出された混合汚水は、第１エジェクター部、第２エジェクター部及び第３エジェクター部を通過する毎にバブルが細かく砕かれるので、第３エジェクター部から排出された混合汚水は、極めて微細なバブルとなっており、１５〜２０μｍ程度の径を有するマイクロバブルを効率よく供給できる。

請求項２に係るマイクロバブル発生装置においては、吸水ポンプの吐出側と第１エジェクター部との間に攪拌部を設けることにより、より効率的にマイクロバブルを発生させることができる。すなわち、吸水ポンプから吐出された混合汚水は、バブルが大きいので、パイプ内でも浮力が大きいために上部に溜まり、バブルが一定の間隔で移動する現象（息継ぎ現象）を起こす場合があるが、この息継ぎ現象による弊害を除去することができる。つまり、吸水ポンプから吐出された混合汚水は、攪拌部を通過する際、攪拌突起が異なるピッチで重ね合わせられているので、攪拌部において直進することができず、攪拌突起に当たってバブルが砕かれるとともに、流れが上下左右に変更される。したがって、バブルを汚水内において均一に混合できるとともに、連続して送ることができる。

請求項３に係るマイクロバブル発生装置においては、エアー取込み管にエアー調整手段を設けることにより、吸水ポンプへ送るエアーの量を調整することができる。したがって、汚水の状態等によりエアーの供給量を調整することにより、最適な径のマイクロバブルを発生させることができる。

本発明のマイクロバブル発生装置は第１エジェクター部を有しており、この第１エジェクター部は、パイプ内面に設けた網状部材と、汚水を流通させる流通孔とから成っており、汚水の状態によって異なるが、流通孔の断面積はパイプの断面積の略１／３程度が好ましい。網状部材は、網目が上下左右に形成されていれば良く、例えば、平板状の網を数回巻回して形成することができる。また、網目の寸法は小さい方がバブルを細かく砕くことが出来るので好ましいが、汚水の汚染物質により目詰まりしない範囲で適宜変更する。また、網状部材のパイプ方向の長さは、３０ｍｍ径のパイプにおいて、少なくとも１０〜２０ｍｍ程度は必要である。

第２エジェクター部は、パイプの直径方向に設けられた複数の吊棒部材と、該吊棒部材に設けられた複数の鎖状部材とを有しており、吊棒部材の配置は等角度で配置することが好ましく、例えば、９０度のピッチで２本配置したり、４５度のピッチで４本配置したりする。鎖状部材は、鎖状に形成されているもの、すなわちリング状のものを多数連結しているものの他、リング状に形成されていない紐状のものも含まれ、また、その材質も、鉄等の金属、各種合成樹脂等、特に限定されない。また、鎖状部材としてリング状のものを多数連結した場合、リングの大きさは小さい方がバブルを細かく砕くことができるとともに、振動もし易いので好ましい。鎖状部材の吊棒部材へ設ける数は、鎖の大きさにより異なるが、隣り合う鎖状部材と接触する程度の間隔で設けることが好ましい。

第３エジェクター部は、中心部に水の流通孔が形成されパイプに固定される固定部材と、該固定部材に多数植設された針金状部材とを有しており、この針金状部材は、断面形状が円形、正方形等の線状に形成されたものの他、断面形状が長円、長方四辺形等の平板状に形成されたものも含まれ、また、その材質も、鉄等の金属、各種合成樹脂等、特に限定されない。流通孔は、流通孔を通った汚水が針金状部材において拡散して針金状部材を振動できるように、その大きさ（断面積）を調整する。例えば、内径が３０ｍｍのパイプの場合、５〜１５ｍｍの範囲が好ましい。

吸水ポンプは汚水を吸引・搬送するもので、自吸式ポンプを用いることができる。吸水ポンプの吸水側に連結したエアー取込み管は、負圧により汚水中にエアーを導入しバブルを発生させるものである。エアー取込み管に設けるエアー調整手段としては弁等を用いることができる。吸水ポンプを駆動する電源としては、家庭用電源、工業用電源、太陽電池等、各種電源を用いることができる。

吸水ポンプの吐出側と第１エジェクター部との間に、息継ぎ現象を解消するために、攪拌部を設けることができる。攪拌部に使用する攪拌部材に形成する攪拌突起の数は、同一のピッチで形成されていればよく、例えば、６０度のピッチで６個形成したり、９０度のピッチで４個形成したりする。また、攪拌部材の厚さは、バブルを汚水中に均一混合できるので、薄い方が好ましく、例えば、内径３０ｍｍのパイプの場合、２ｍｍ程度が好ましい。また、重ね合わせる枚数は、多いほど効果があるが、通常、２０〜５０枚程度用いる。

本発明のマイクロバブル発生装置を用いる態様としては、自然湖沼、ため池、沈殿汚泥の酸化分解除去処理、工場、店舗等から出る有機排水酸化分解処理、養殖等における泡沫分解及び酸素供給処理、ダム等に流入する有機物酸化分解除去処理、農業用灌水用水の溶存酸素量の増加処理、流入エアーにオゾンを加えることにより、病院等の手洗い水、掃除用水の殺菌処理、合併浄化槽内（槽内の水には大量の窒素、リン、アンモニアが含まれる。）の浄化処理、金属分を含む井戸水（カナケ）の酸化・除去処理、内海に溜まった有機物の酸化分解除去処理等がある。

本発明によるマイクロバブル発生装置の一実施形態を図面を参照して説明する。図１はマイクロバブル発生装置の全体概略図、図２は攪拌部のパイプを一部切り取った状態の斜視図、図３は攪拌部のパイプの半径方向に切断した断面図、図４は第１エジェクター部のパイプを一部切取った状態の斜視図、図５は第１エジェクター部の網部材を展開した状態の平面図、図６は第２エジェクター部のパイプを一部切取った状態の斜視図、図７は第２エジェクター部の鎖状部材の斜視図、
図８は第３エジェクター部のパイプを一部切取った状態の斜視図、図９は第３エジェクター部の固定部材と針金状部材との斜視図、図１０は第３エジェクター部の固定部材と針金状部材との平面図、図１１は第３エジェクター部の固定部材と針金状部材との底面図である。

図１において、１は汚水槽で、この汚水槽１には汚水２が貯溜されている。また、１０は汚水２を吸引する自吸式の吸水ポンプで、吸水側には吸水パイプ１１が連結されて汚水２を吸引できるようになっている。また、吸水パイプ１１の吸水ポンプ１０近傍には、エア取込み管１２が連結されており、吸水ポンプ１０の汚水吸引の際発生する負圧によりエアーを吸水パイプ１１に導入できるようになっている。また、エアー取込み管１２の上部には、エアー調整手段としての調整弁１３が設けられており、この調整弁１３を調整することにより、給水パイプ１１に導入するエアーの量を調整できるようになっている。

吸水ポンプ１０の吐出側には、攪拌部２０、第１エジェクター部３０、第２エジェクター部４０及び第３エジェクター部５０が、送液パイプ６０により順次設けられており、先端の第３エジェクター部５０は汚水２中に配置され、マイクロバブルを汚水２内に供給できるようになっている。

攪拌部２０は、図２及び図３に示すように、パイプ２１内に、多数の攪拌部材２２が重ね合った状態で設けられている。攪拌部材２２は、パイプ２１に密着した環状部２３が設けられ、この環状部２３の内面には、９０度のピッチで攪拌突起２４が中心より手前の位置まで突出した状態で形成されている。したがって、攪拌部材２２の中心部分は貫通した流通路２５となっている。

このような攪拌部材２２を多数重ね合わせているが、隣り合う攪拌部材２２の攪拌突起２４が重なり合わないように配置してある。すなわち、第２番目の攪拌部材２２の攪拌突起２４が、第１番目の攪拌部材２２の攪拌突起２４の間になるように、第２番目の攪拌部材２２を第１番目の攪拌部材２２と４５度回転させた状態で重ね合わせ、第３番目の攪拌部材２２を第２番目の攪拌部材２２と２２．５度回転させた状態で重ね合わせ、第４番目の攪拌部材２２を第３番目の攪拌部材２２と４５度回転させた状態で重ね合わせており、第５番目の攪拌部材２２は第１番目の攪拌部材２２と同一の配置で、以下、同様に繰り返すものである。

したがって、攪拌部２０を通過するバブルが混入した混合汚水は、攪拌突起２４に前方が遮蔽されている状態となっているので、攪拌突起２２に当たり上下及び左右方向に進路が変更されつつ流れていくものである。その結果、バブルが砕かれると共に、バブルがパイプの一方に偏在していても、バルブを均一に拡散させることができる。

第１エジェクター部３０は、図４に示すように、パイプ３１の内面に網状部材３２が設けられており、網状部材３２の内側は流通路３３となっている。この網状部材３２は、図５に示すように、平坦な網３４を複数回巻回して形成したもので、内部が多数の網目構造となっている。したがって、第１エジェクター部３０を流れる混合汚水は、網状部材３２によりバブルが砕かれると共に、攪拌されるのでバブルを均一にすることができる。

第２エジェクター部４０は、図６に示すように、パイプ４１の内面において、半径方向に４本の吊棒部材４２が４５度のピッチで固定され、この吊棒部材４２に小さいリングを持つ鎖状部材４３が設けられている。すなわち、鎖状部材４３は、図７に示すように、吊棒部材４２の中心部分を除いた両側に３条づつ計６条の鎖状部材４３が接触した状態で設けられている。したがって、第２エジェクター部４０を流れる混合汚水は、鎖状部材４３によりバブルが砕かれるとともに、混合汚水の流通により鎖状部材４３が振動するので、バブルはより細かく砕かれることとなり、さらに、鎖状部材４３の接触により超音波を発生するので、この超音波によりバブルを細かくしている。

第３エジェクター部５０は、図８に示すように、パイプ５１の内部に、固定部材５２と、この固定部材５２に多数植設されたステンレス針からなる針金状部材５３とが設けられている。固定部材５２と針金状部材５３とは、図９〜図１１に示すように、固定部材５２は、その中央に流通路５４が形成されており、この流通路５４の直径は、固定部材５２の最大直径（パイプ５１の内径と略同一）の約１／３に形成されている。また、針金状部材５３は、通常の状態（パイプ５１に挿入してない状態）において、外方向へ拡開した状態であるので、パイプ５１に挿入した際、針金状部材５３の密度が高くなっている。したがって、第３エジェクター部５０を流れる混合汚水は、まず、内径の小さい流通路５４に流入し、その後針金状部材５３を流れるので、流通路５４を出た混合汚水は、針金状部材５３において半径方向へ拡散して行く。その結果、混合汚水内のバブルは針金状部材５３に当たって細かく砕かれる。また、針金状部材５３は混合汚水により振動するので、この振動によりバブルをさらに細かく砕くものである。

以上のように、吸水ポンプ１０から吐出されたバブルを混在する混合汚水は、攪拌部２０、第１エジェクター部２０、第２エジェクター部３０及び第３エジェクター部５０を通過する毎にバブルが細かく砕かれ、最終的に直径が１５〜２０μｍマイクロバブルが混在した混合汚水となって供給されるものである。

本発明によるマイクロバブル発生装置の全体概略図 攪拌部のパイプを一部切り取った状態の斜視図 攪拌部のパイプの半径方向に切断した断面図 第１エジェクター部のパイプを一部切取った状態の斜視図 第１エジェクター部の網部材を展開した状態の平面図 第２エジェクター部のパイプを一部切取った状態の斜視図 第２エジェクター部の鎖状部材の斜視図 第３エジェクター部のパイプを一部切取った状態の斜視図 第３エジェクター部の固定部材と針金状部材との斜視図 第３エジェクター部の固定部材と針金状部材との平面図 第３エジェクター部の固定部材と針金状部材との底面図

符号の説明

１ 汚水槽
２ 汚水
１０ 吸水ポンプ
１３ 弁
２０ 攪拌部
２２ 攪拌部材
３０ 第１エジェクター部
３２ 網部材
４０ 第２エジェクター部
４２ 吊棒部材
４３ 鎖状部材
５０ 第３エジェクター部
５２ 固定部材
５３ 針金状部材

Claims (3)

1. 吸水ポンプと、吸水ポンプの吸水側に連結したエアー取込み管と、吸水ポンプの吐出側に連結した第１エジェクター部、第２エジェクター部及び第３エジェクター部とを有し、前記第１エジェクター部は、パイプ内面に設けた網状部材を有し、前記第２エジェクター部は、パイプの直径方向に設けられた複数の吊棒部材と、該吊棒部材に設けられた複数の鎖状部材とを有し、前記第３エジェクター部は、中心部に水の流通孔が形成されパイプに固定される固定部材と、該固定部材に多数植設された針金状部材とを有することを特徴とするマイクロバブル発生装置。
2. 前記吸水ポンプの吐出側と第１エジェクター部との間に攪拌部を設け、該攪拌部が、パイプの内面に密着して設けられる環状部と、該環状部の内側から中心方向へ突出して形成された複数の攪拌突起とからなる攪拌部材を多数重ね合わせて設けたことを特徴とする請求項１記載のマイクロバブル発生装置。
3. 前記エアー取込み管に、エアーの取込み量を調整するエアー調整手段が設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載のマイクロバブル発生装置。

Images