[发明专利]气液混合循环流产生装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过使气体(空气)微细化并使其混入液体中高效地溶解从而能够使气体在液体的上下层整体中广泛地循环的气液混合循环流产生装置。

背景技术

作为在池塘、湖沼等封闭水域内或者在污泥、污水、杂排水等贮存槽内的水质净化方法，公知有曝气处理和搅拌。即，为了净化水质，在池水面上设置水车或喷水器并搅拌水面而强制性地使其与空气接触，或者在水底设置散气喷嘴而向水中强制性地吹入空气使其成为气泡，或者利用泵或旋转叶片产生高速流体并吸引空气而使气泡微细化后吹入，从而提高溶解氧浓度。

在以往的水中曝气、搅拌中应用范围和能力受到限制，而且，机械驱动部设置在水中的装置产生腐蚀、磨损、阻塞等而容易发生故障，需要定期检查保养。当使得导入水中的空气成为气泡时，作为使气泡微细化的方法，一直以来存在许多技术，但是在满足作为净化中重要要素的氧溶解度和产生用于搅拌的循环流这两者的方面上却是不够充分的。

其原因在于，由于一旦液体(污泥、污水等)的浓度为2～5％则无法进行均匀的搅拌，只会是搅拌所需的驱动力增大，而效果是不够充分的。

作为净化中重要要素的氧溶解率以0.5～4％左右极其低，不能指望更高的净化。另外，虽然如专利文献1、2等的那样存在沿加压水流的流通路的内周面形成了用于气泡微观破坏的槽的装置、为了使加压水流盘旋而形成了螺旋状槽的装置、或在流通路中设置液体加速部(喷嘴)而吸入空气的装置等，但都是利用泵来产生加压水，因此产生上述的机械故障、成本上升、或节能等问题。

另外，由于设置加速部(喷嘴)，需要有对液体中的浮游物等引起闭塞的情况进行防止的对策，在加速部的缩颈上存在限度而无法产生足够的负压，因此吸入的空气量不足，故虽然产生细微空气但氧溶解度并不会上升。

专利文献3为了补充上述不足，使加压水向装置下方流动并利用鼓风机强制性地吹入空气，但是会产生由确保泵和鼓风机的设置空间以及设置泵和鼓风机所带来的成本上升、能量浪费等问题。另外，因为在吹入空气的喷嘴部、整流筒的突起或槽部产生堆积物或附着物，所以需要定期的清扫作业等。

而且，为了解决上述专利文献1、2、3等所公开的装置的问题点，还提出了以下方案：不是分别设置使液体与气体混合溶解的机构和产生循环流的机构，而是使它们同时发生并以较少的能量进行气液混合。但是，空气的吸入只使得相当于气体的表观比重与液体的比重之差的部分产生循环流，因此受净化的贮存容量、水深的影响较大，效果不够充分。另外，虽然吹入的空气边盘旋边上升，但因为液体自身并不旋转，所以虽然空气被微细化，但气液混合仍不够充分。因而，存在氧溶解度低、特别是当水深变大时效果会减半这样的问题。

专利文献1：日本特开2003-62441号公报

专利文献2：日本特开2007-307450号公报

专利文献3：日本特开2009-136794号公报

以往的微细气泡产生装置，虽然关于气液混合公认具有一定效果，但仍存在以下问题而实际应用范围受到限制。最大的问题就是由于需要用于产生微细气泡的加压水而由此需要机械驱动装置(泵等)。

另外，在水质净化以及为了防止浮泡破碎、污泥沉淀而产生所需的强大循环流这样的两者效果都满足的方面是不够充分的。即，在需要加压水的微细气泡产生装置中，作为水质净化的要素的氧溶解度以0.5～4％左右极其低，但在一定程度上满足了循环流。可是，存在以下问题：不需要加压水的微细气泡产生装置成为需要大的空气注入量的构造，不能均匀且稳定地得到流体的搅拌流速10cm/秒，该流体的搅拌流速10cm/秒是不会使污泥沉淀的搅拌最低条件。

发明内容

本发明是鉴于以上问题点而完成的，其目的在于提供一种气液混合循环流产生装置，其无需如泵、螺旋桨叶那样的机械驱动装置就能够以无动力少能量(空气)高效地将氧溶解于液体中，并产生均匀搅拌液体整体的稳定的循环流，从而能够有效地进行液体的净化和搅拌。

本发明的气液混合循环流产生装置包括：筒状主体，其构成流路，在该流路的一端设置有液体吸入口并在该流路的另一端设置有气液混合体泄放口，从而该流路连通上述液体吸入口和上述气液混合体泄放口；至少1条螺旋状槽，其在上述筒状主体的内周面上设置成对上述流路的方向盘旋；缩颈机构部分，其形成在上述筒状主体的上述流路的方向上的中间部分；至少1个第1气体喷出口，其设置在上述缩颈机构部分，以朝向上述筒状主体的中心部吹入气体，上述第1气体喷出口主要用于产生沿上述流路的方向的轴流；以及至少1个第2气体喷出口，其设置在上述缩颈机构部分，以朝向上述螺旋状槽吹入气体，上述第2气体喷出口主要用于产生旋转流。