特許 7333515 微細気泡式浮上分離装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-08-17

(45)【発行日】2023-08-25

(54)【発明の名称】微細気泡式浮上分離装置

(51)【国際特許分類】

   B01D 17/035 20060101AFI20230818BHJP

   C02F 1/24 20230101ALI20230818BHJP

   B01F 23/2326 20220101ALI20230818BHJP

   B01F 25/00 20220101ALI20230818BHJP

【ＦＩ】

B01D17/035 A

C02F1/24 A

C02F1/24 C

C02F1/24 D

B01F23/2326

B01F25/00

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2019157324

(22)【出願日】2019-08-29

(65)【公開番号】P2021030197

(43)【公開日】2021-03-01

【審査請求日】2022-08-26

(73)【特許権者】

【識別番号】000213297

【氏名又は名称】中部電力株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】304030556

【氏名又は名称】関西オートメ機器株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003052

【氏名又は名称】弁理士法人勇智国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100187436

【弁理士】

【氏名又は名称】寺脇 歩

(74)【代理人】

【識別番号】100155136

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 陽一

(74)【代理人】

【識別番号】100167243

【弁理士】

【氏名又は名称】上田 充

(72)【発明者】

【氏名】赤坂 千春

(72)【発明者】

【氏名】櫻田 島彦

(72)【発明者】

【氏名】櫻田 浩智

(72)【発明者】

【氏名】神原 惠一

【審査官】瀧 恭子

(56)【参考文献】

【文献】特開２００８－０００７２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－１７０６１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１５５０９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－２１２２１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０４７７３７８９（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０１Ｄ １７／００－１７／１２

Ｃ０２Ｆ １／２０－１／２６；１／３０－１／３８

Ｂ０１Ｆ ２１／００－２５／９０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

液体から被分離物を分離するための微細気泡式浮上分離装置であって、
微細気泡発生装置と、
前記液体と、前記微細気泡発生装置において発生される微細気泡と、が供給される第１の槽と、
前記第１の槽の上端よりも上方でのみ該第１の槽に連通する第２の槽であって、前記第１の槽の前記上端よりも下方に前記液体の排出口が形成された第２の槽と
を備え、
前記微細気泡式浮上分離装置は、前記第１の槽内の少なくとも一部において前記液体の旋回流を発生可能に構成され、
前記旋回流は、上下方向に延在する旋回軸線を有する
微細気泡式浮上分離装置。

【請求項2】

請求項１に記載の微細気泡式浮上分離装置であって、
前記微細気泡発生装置は、
旋回せん断方式であり、
上方に向けて前記第１の槽内に開口する微細気泡発生口を有する
微細気泡式浮上分離装置。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載の微細気泡式浮上分離装置であって、
前記第１の槽内に配置され、前記旋回流が衝突することによって該旋回流を低減することができるように径方向に延在する第１の整流部材を備える
微細気泡式浮上分離装置。

【請求項4】

請求項３に記載の微細気泡式浮上分離装置であって、
前記微細気泡式浮上分離装置は、前記第１の整流部材の鉛直方向の設置位置を変更可能に構成された
微細気泡式浮上分離装置。

【請求項5】

請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の微細気泡式浮上分離装置であって、
鉛直方向に貫通する貫通穴を有し、前記第１の槽内に配置される第２の整流部材を備える
微細気泡式浮上分離装置。

【請求項6】

請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の微細気泡式浮上分離装置であって、
前記第１の槽は、前記第２の槽内の内部に設けられた筒状の隔壁の内部に形成され、該隔壁によって前記第２の槽から区画される
微細気泡式浮上分離装置。

【請求項7】

請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の微細気泡式浮上分離装置であって、
前記第２の槽内において、鉛直方向における前記第１の槽の前記上端と前記排出口との間に配置され、前記液体の下方への流通を許容しつつ、気泡の沈降を抑制する沈降抑制部材を備える
微細気泡式浮上分離装置。

【請求項8】

請求項７に記載の微細気泡式浮上分離装置であって、
前記沈降抑制部材は、鉛直方向における前記第１の槽の前記上端と前記沈降抑制部材との距離よりも、該鉛直方向における前記沈降抑制部材と前記排出口との距離の方が小さくなる位置に配置された
微細気泡式浮上分離装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、液体から被分離物を分離するための微細気泡式浮上分離装置に関する。

【背景技術】

【0002】

液体から被分離物を分離するための微細気泡式浮上分離装置が従来から知られている（例えば、下記の特許文献１，２）。この装置では、例えば、油を含む液体内に微細気泡が供給される。微細気泡は、その気液界面に高いゼータ電位を有するとともに、表面張力による吸着性を有する。このため、液体内に微細気泡を供給すると、微細気泡の表面に油が付着する。この付着状態で当該微細気泡が浮上した際に、液面付近で微細気泡を油とともに回収することによって、液体から、被分離物としての油を分離することができる。かかる微細気泡式浮上分離装置は、油の分離に限らず、固体粒子や、比重が水とは異なる液体など、種々の物質を分離することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００６－１６７５６０号公報

【文献】特開２０１５－１５５０９２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、微細気泡は、その微細さ故に浮力が非常に小さいので、全ての微細気泡が十分に浮上して水面付近に到達するとは限らない。また、水面付近まで浮上しても、その後、沈降することもある。微細気泡が被分離物を捕集した後、液面まで浮上する前に分離槽から排出されると、あるいは、一旦浮上した後に沈降して、液面付近で回収されることなく分離槽から排出されると、被分離物が分離されないまま液体が排出されることになる。その場合、分離性能が低下することになる。このようなことから、微細気泡式浮上分離装置において、気泡の浮上能力を高めることによって、分離性能を向上することが求められる。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、例えば、以下の形態として実現することが可能である。

【0006】

本発明の第１の形態によれば、液体から被分離物を分離するための微細気泡式浮上分離装置が提供される。この微細気泡式浮上分離装置は、微細気泡発生装置と、液体と、微細気泡発生装置において発生される微細気泡と、が供給される第１の槽と、第１の槽の上端よりも上方でのみ第１の槽に連通する第２の槽であって、第１の槽の上端よりも下方に液体の排出口が形成された第２の槽と、を備えている。微細気泡式浮上分離装置は、第１の槽内の少なくとも一部において液体の旋回流を発生可能に構成される。本願において、微細気泡とは、直径が１００μｍ以下の気泡であり、いわゆるマイクロバルブ（直径が１μｍ以上、１００μｍ以下の気泡）が含まれる。本願において言及される気泡のサイズは、可視化法によって測定されたものをいう。

【0007】

かかる微細気泡式浮上分離装置によれば、液体と微細気泡とが供給される第１の槽と、排出口が形成された第２の槽と、が第１の槽の上端よりも上方でのみ連通する。換言すれば、第１の槽に供給された、気泡を含む液体は、第１の槽の上端をオーバーフローする経路でのみ、第１の槽から第２の槽に流入することができる。このため、気泡が液面付近まで一度も浮上することなく、排出口から排出されることがない。しかも、第１の槽内の少なくとも一部において液体の旋回流を発生させることによって微細気泡同士を結合させて、気泡を成長させる（すなわち、気泡サイズを大きくする）ことができる。以下では、こうして気泡サイズが大きくなった気泡を成長気泡とも呼ぶ。成長気泡は、微細気泡（微細気泡発生装置３０において発生した微細気泡よりも直径が大きいが、依然として直径が１００μｍ以下であるもの）のみを含んでいてもよいし、あるいは、微細気泡と、微細気泡よりも直径が大きい気泡と、を含んでいてもよい。あるいは、成長気泡は、微細気泡よりも直径が大きい気泡のみを含み、微細気泡を含んでいなくてもよい。このように気泡サイズが大きくなると、気泡の浮上能力が向上する。このことは、被分離物を捕集して液面付近まで浮上した気泡が、その浮上した状態を維持しやすくなる（換言すれば、沈降して排出口から排出される事象が発生しにくくなる）ことを意味する。したがって、微細気泡式浮上分離装置の分離性能が向上する。なお、本願において、単に「気泡」という場合、その気泡サイズを問わないことを意図している。

【0008】

本発明の第２の形態によれば、第１の形態において、微細気泡発生装置は、旋回せん断方式である。また、微細気泡発生装置は、上方に向けて第１の槽内に開口する微細気泡発生口を有する。旋回せん断方式の微細気泡発生装置は、周知の通り、微細気泡発生装置内に発生させる旋回流によって、微細気泡を発生させる。第２の形態によれば、微細気泡発生口の向きに起因して、微細気泡発生装置内で発生される旋回流の旋回方向と、第１の槽内で発生させるべき旋回流の旋回方向と、が一致する。このため、微細気泡発生装置内で発生した旋回流の旋回方向の速度成分は、微細気泡発生口を出た後も、少なくとも部分的に維持される（つまり、ゼロにはならない）。したがって、旋回流を発生させるための設備（例えば、整流板）を別途設けなくても、上記速度成分を利用して第１の槽内で旋回流を発生させることができる。その結果、装置構成を簡素化できる。

【0009】

本発明の第３の形態によれば、第１または第２の形態において、微細気泡式浮上分離装置は、第１の整流部材を備えている。第１の整流部材は、第１の槽内に配置され、旋回流が衝突することによって旋回流を低減することができるように径方向に延在する。かかる形態によれば、旋回流を低減することによって、微細気泡が過度に成長することを抑制できる（つまり、気泡サイズを調節できる）。換言すれば、液体および被分離物の性状に合わせて気泡サイズを調節して、気泡の浮上能力と捕集性能との両方を最適化することができる。本願において、「旋回流を低減する」とは、旋回流をなくす（ゼロにする）ことが含まれる。つまり、第３の形態には、第１の槽内に発生した旋回流を途中で完全になくすことが含まれる。

【0010】

本発明の第４の形態によれば、第３の形態において、微細気泡式浮上分離装置は、第１の整流部材の鉛直方向の設置位置を変更可能に構成される。かかる形態によれば、第１の整流部材によって旋回流を調節する鉛直方向の位置を変更できる。したがって、気泡サイズをより精細に制御することができる。

【0011】

本発明の第５の形態によれば、第１ないし第４の形態のいずれかにおいて、微細気泡式浮上分離装置は、第２の整流部材を備えている。第２の整流部材は、鉛直方向に貫通する貫通穴を有しており、第１の槽内に配置される。かかる形態によれば、気泡を含む液体は、第２の整流部材の貫通穴を通って第１の槽内を鉛直方向上方へ移動することになるので、液体を鉛直方向上方へ向けた流れに整流することができる。したがって、気泡を液面付近までより確実に浮上させることができる。

【0012】

本発明の第６の形態によれば、第１ないし第５の形態のいずれかにおいて、第１の槽は、第２の槽内の内部に設けられた筒状の隔壁の内部に形成され、当該隔壁によって第２の槽から区画される。かかる形態によれば、第１の槽および第２の槽を全体としてコンパクトに配置することができる。

【0013】

本発明の第７の形態によれば、第１ないし第６の形態のいずれかにおいて、微細気泡式浮上分離装置は、沈降抑制部材を備えている。沈降抑制部材は、第２の槽内において、鉛直方向における第１の槽の上端と排出口との間に配置される。沈降抑制部材は、液体の下方への流通を許容しつつ、気泡の沈降を抑制する。かかる形態によれば、被分離物を捕集して浮上した気泡が沈降して排出口から排出されることを抑制することができる。したがって、微細気泡式浮上分離装置の分離性能を向上させることができる。

【0014】

本発明の第８の形態によれば、第７の形態において、沈降抑制部材は、鉛直方向における第１の槽の上端と沈降抑制部材との距離よりも、鉛直方向における沈降抑制部材と排出口との距離の方が小さくなる位置に配置される。かかる形態によれば、沈降抑制部材は、第１の槽の上端と排出口との間において排出口寄りの位置に設けられることになる。つまり、沈降抑制部材が排出口の近くに設けられるので、沈降抑制部材が、その役割（気泡が排出口から排出されることを抑制する役割）を効率的に果たすことができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の一実施形態による微細気泡式浮上分離装置の全体構成を示す模式図である。

【図2】微細気泡発生装置の概略断面図である。

【図3】微細気泡発生装置が微細気泡を発生させる原理を示す模式図である。

【図4】分離装置本体の概略断面図である。

【図5】第１の整流部材および第２の整流部材を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

図１は、本発明の一実施形態による微細気泡式浮上分離装置１０（以下、単に分離装置１０と呼ぶ）の全体構成を示す模式図である。分離装置１０は、微細気泡を利用して処理対象の液体から被分離物を分離するために使用される。処理対象の液体（以下、単に液体とも呼ぶ）は、例えば、曲げ加工、切削加工などの機械加工工程で使用される洗浄液やクーラントであってもよい。被分離物は、固体物、例えば、切粉（例えば、金属粉、カーボン粉）、ごみなどであってもよいし、比重が水とは異なる液体（例えば、油）などであってもよい。

【0017】

図１に示すように、分離装置１０は、分離装置本体２０と、処理対象液槽８０と、被分離物貯留槽９０と、を備えている。分離装置本体２０は、微細気泡発生装置３０と、第１の槽４０と、第２の槽５０と、掻取装置６０と、を備えている。

【0018】

処理対象液槽８０は、隔壁８３によって第１の槽８１と第２の槽８２とに区画されている。隔壁８３は、処理対象液槽８０の底面には達していない。このため、第１の槽８１と第２の槽８２とは、隔壁８３よりも下方のところで連通している。液体は、第２の槽８２からポンプ８４を介して微細気泡発生装置３０に供給される。微細気泡発生装置３０は、微細気泡を発生させ（詳細は後述）、当該微細気泡を液体とともに、第１の槽４０の底部に供給する。

【0019】

第１の槽４０内に供給された液体は、ポンプ８４の圧力によって上方に向けて流れ、第１の槽４０の上端４２をオーバーフローして、第２の槽５０内に流入する。液体が第１の槽４０を流れる間、微細気泡は、液体中の被分離物を捕集しつつ、浮上する（後述するように、微細気泡よりも大きな直径を有する気泡となって浮上する場合もある）。液体のオーバーフローに伴い、被分離物を捕集した気泡（以下、捕集後気泡とも呼ぶ）も、第１の槽４０の上端４２からオーバーフローして、第２の槽５０内に流入する。

【0020】

第２の槽５０内に流入し、水面付近に滞留している捕集後気泡は、掻取装置６０によって、被分離物貯留槽９０に排出される。具体的には、掻取装置６０は、掻取板６１とモータ６２とを備えている。掻取板６１は、第２の槽５０の水面よりも上方から、水面よりも僅かに下方まで延在するように配置されている。掻取板６１は、モータ６２によって液面と平行に回転される。それによって、第２の槽５０の水面付近の捕集後気泡が掻き取られ、排出シュートに排出される。排出シュートは、図１に示されていない断面において、掻取板６１の回転軌跡上に、第２の槽５０に対して区切られて設けられている。気泡とともに排出シュートに排出された被分離物は、被分離物貯留槽９０に貯留され、定期的に搬出される。

【0021】

一方、第２の槽５０内に流入した液体は、排出口５２を介して、処理対象液槽８０の第１の槽８１に戻される。上述の通り、処理対象液槽８０は、第１の槽８１と第２の槽８２とに区画されている。このため、捕集後気泡が第２の槽５０内を沈降して第１の槽８１に排出されたとしても、当該捕集後気泡が第１の槽８１の水面付近に滞留していれば、当該捕集後気泡を掻き取って分離することもできる。

【0022】

図２は、微細気泡発生装置３０の概略断面図である。微細気泡発生装置３０は、本実施形態では、旋回せん断方式である。微細気泡発生装置３０は、ノズル状に形成されており、基部３２とテーパ部３３とを備えている。基部３２は、一定の外径および内径を有している。テーパ部３３は、基部３２と反対側に向かうほど小さくなる外径および内径を有している。テーパ部３３の先端（つまり、基部３２と反対側の端部）には、微細気泡発生口３１が形成されている。基部３２には、液体供給口３４と気体供給口３５とが形成されている。

【0023】

液体供給口３４には、第２の槽８２からの液体が供給される。液体供給口３４は、円筒状の基部３２の接線方向に開口している。このため、図３に示すように、液体供給口３４から微細気泡発生装置３０内に液体７２を供給すると、微細気泡発生口３１に向かう速度成分を有する旋回流７３が発生する。また、液体に遠心力が作用することによって、旋回流７３の中心部７５には負圧が発生する。このため、図３に示すように、中心部７５には、気体供給口３５から気体７４が引き込まれる。本実施形態では、気体７４は空気であるが、空気に代えて任意の気体（例えば、不活性ガス）が使用されてもよい。

【0024】

中心部７５に引き込まれた気体７４は、旋回流７３との界面において徐々に千切れて泡になる。さらに、テーパ部３３の内径が微細気泡発生口３１に向けて徐々に小さくなっているので、旋回流７３の旋回速度は徐々に大きくなる。そして、旋回流７３が微細気泡発生口３１を出た瞬間には、流路断面が急激に大きくなるので、旋回流７３の旋回速度は急激に低下する。このときの旋回速度の差によって気体７４が剪断され、微細な泡が生じる。微細気泡発生装置３０は、このようにして微細気泡を発生させる。微細気泡発生装置３０は、テーパ部３３を備える構成に代えて、一定の直径および外径を有する構成（つまり、基部３２が微細気泡発生口３１まで延在する構成）を備えていてもよい。

【0025】

図４は、分離装置本体２０の概略断面図である。図４では、掻取装置６０の図示を省略している。図４に示すように、分離装置本体２０は、底面５７と、底面５７から鉛直方向上方に延在する円筒状の外壁５１と、を備えている。また、外壁５１の内部には、円筒状の隔壁４１が設けられている。隔壁４１は、底面５７から鉛直方向上方に延在している。隔壁４１の高さは、外壁５１の高さよりも低い。上述した第１の槽４０は、この隔壁４１の内部の空間である。第２の槽５０は、外壁５１と隔壁４１との間の空間である。このように、第２の槽５０の内部に第１の槽４０を配置することによって、第１の槽４０および第２の槽５０を全体としてコンパクトに配置することができる。本実施形態では、第１の槽４０および第２の槽５０は、同心状に設けられている。

【0026】

上述の通り、隔壁４１は底面５７から延在しているので、第１の槽４０と第２の槽５０とは、第１の槽４０の上端４２（すなわち、隔壁４１の上端）よりも上方でのみ、互いに連通している。それ以外の箇所では、第１の槽４０と第２の槽５０とは完全に隔離されている。このため、第１の槽４０内の液体（捕集後気泡を含む）は、第１の槽４０の上端４２をオーバーフローする経路でのみ、第１の槽４０から第２の槽５０に流入することができる。このため、捕集後気泡が液面付近まで一度も浮上することなく排出口５２から排出されることがない。

【0027】

本実施形態では、微細気泡発生装置３０は、上述の通り旋回せん断方式である。そして、図４に示すように、微細気泡発生装置３０は、第１の槽４０の直下に配置されている。微細気泡発生口３１は、第１の槽４０に開口しており、かつ、上方に向けて開口している。本実施形態では、微細気泡発生装置３０の全体が第１の槽４０の外部に配置されているが、微細気泡発生装置３０の一部または全部が第１の槽４０の内部に配置されていてもよい。

【0028】

旋回せん断方式の微細気泡発生装置３０の微細気泡発生口３１を、このような向きで配置することにより、微細気泡発生装置３０の内部に発生した旋回流７３の旋回方向の速度成分は、微細気泡発生口３１を出た後も、少なくとも部分的に維持される。このため、旋回流を発生させるための設備（例えば、整流板）を別途設けなくても、図４に示すように、第１の槽４０内において、微細気泡発生口３１の付近には、微細気泡発生装置３０内の旋回流７３と同じ向きの旋回流７１が発生することになる。

【0029】

第１の槽４０内で旋回流７１を発生させることによって、微細気泡発生装置３０から供給される微細気泡同士が結合して気泡サイズが大きくなり、成長気泡となる。成長気泡は、微細気泡（直径が１００μｍ以下の気泡）のみを含んでいてもよいし、あるいは、微細気泡と、微細気泡よりも直径が大きい気泡と、を含んでいてもよい。あるいは、成長気泡は、微細気泡よりも直径が大きい気泡のみを含み、微細気泡を含んでいなくてもよい。成長気泡が、微細気泡のみを含む場合、または、微細気泡と、微細気泡よりも直径が大きい気泡と、を含む場合、微細気泡が成長気泡になる前と、成長気泡になった後と、の両方において、微細気泡による被分離物の捕集機能が発揮される。成長気泡が微細気泡よりも直径が大きい気泡のみを含む場合、微細気泡が成長気泡になる前において、微細気泡による被分離物の捕集機能が発揮される。このように成長気泡が形成されると（つまり、気泡サイズが大きくなると）、気泡の浮上能力が高まる。その結果、捕集後気泡が第１の槽４０を浮上して第２の槽５０に流入した後に、第２の槽５０内を沈降して排出口５２から排出されることを抑制できる。したがって、分離装置１０の分離性能が向上する。

【0030】

本実施形態では、第１の槽４０内には、図４に示すように、第１の整流部材４３と第２の整流部材４６とが配置されている。本実施形態では、第１の整流部材４３と第２の整流部材４６とは一体的に形成されており、第２の整流部材４６は、第１の整流部材４３を支持する役割も果たしている。

【0031】

図５は、第１の整流部材４３および第２の整流部材４６を下方から見た斜視図である。図示するように、第１の整流部材４３は、第１の部分４４と第２の部分４５とを備えている。第１の部分４４および第２の部分４５は、いずれも略矩形の板状の部材である。第１の部分４４と第２の部分４５とは、それらの長手方向の中央部で互いに直交している。第１の部分４４および第２の部分４５は、いずれも、旋回流７１の径方向（換言すれば、円筒状の第１の槽４０の径方向）に延在している。第１の整流部材４３は、旋回流７１を衝突させて、旋回流７１を低減するために設置される。

【0032】

本実施形態では、図４に示されるように、第１の整流部材４３の径方向長さは、第１の槽４０の直径よりも小さいので、第１の整流部材４３と隔壁４１との間には隙間が形成されている。このため、旋回流７１の大部分は、第１の整流部材４３に衝突して消滅するが、第１の槽４０の最も外周の部分では、旋回流７１が維持されることになる。つまり、大きな旋回半径の旋回流のみが残される。

【0033】

代替実施形態では、第１の整流部材は、径方向に延在することによって旋回流７１と衝突し、旋回流７１を低減可能な任意の形状であってもよい。例えば、代替の第１の整流部材は、第１の部分４４および第２の部分４５のうちの一方のみを有していてもよい。他の代替実施形態では、第１の整流部材は、隔壁４１から、第１の槽４０の円筒形状の軸心に向かって所定距離だけ延在するように設けられていてもよい。この場合、第１の槽４０の円筒形状の軸心付近には第１の整流部材は存在しないので、第１の整流部材によって、大きな旋回半径の旋回流が消滅され、小さな旋回半径の旋回流のみが残されることになる。他の代替実施形態では、径方向における第１の整流部材の長さは、第１の槽４０の内径と略等しくてもよい。この場合、旋回流は実質的に消滅される。他の代替実施形態では、第１の整流部材は、旋回方向に貫通する貫通穴を有していてもよいし、メッシュ状に形成されていてもよい。貫通穴やメッシュの開口部の開口面積を変更すれば、旋回流７１の旋回速度を調節することができる。

【0034】

このように、発生させた旋回流７１を途中で低減させる（あるいは、消滅させる）ことによって、気泡のサイズが過度に大きくなることを抑制できる。換言すれば、気泡のサイズを調節することができる。気泡のサイズが大きくなると、浮上能力が大きくなる一方で、捕集性能が低下する。つまり、浮上能力と捕集性能とはトレードオフの関係にあるので、液体および被分離物の性状に合わせて気泡のサイズを調節することによって、気泡の浮上能力と捕集性能との両方を最適化することができる。例えば、被分離物が油である場合には、気泡が相対的に大きくなるように設定されてもよく、被分離物が、より高い捕集性能が求められる微細な固体物である場合には、気泡が相対的に小さくなるように設定されてもよい。

【0035】

上述した諸実施形態にように、第１の整流部材４３の径方向位置、大きさ、および／または、開口面積を変更すれば、旋回流７１の旋回半径や旋回速度をより精細に調節することができ、その結果、気泡のサイズをより精細に調節することができる。

【0036】

図５に示すように、第２の整流部材４６は、略円形のプレートであり、鉛直方向に貫通する複数の貫通穴４７を有している。第２の整流部材４６は、第１の槽４０の流路断面（つまり、隔壁４１の内径）と略等しい外径を有している。気泡を含む液体は、貫通穴４７を通って第１の槽４０内を鉛直方向上方へ移動することになるので、第２の整流部材４６は、液体を鉛直方向上方へ向けた流れに整流することができる。したがって、捕集後気泡を液面付近までより確実に浮上させることができる。本実施形態では、第２の整流部材４６は、パンチングメタルである。整流効果を高めるために（つまり、貫通穴４７の鉛直方向の長さを大きくするために）、第２の整流部材４６として、複数のパンチングメタルが積層されてもよい。第２の整流部材４６として、鉛直方向に貫通する開口を有する任意の部材が使用されてもよい。

【0037】

図５に示すように、第２の整流部材４６には、鉛直方向下方に向けて延在する２つの脚部４８が接合されている。２つの脚部４８の各々は、入れ子式に挿入可能な部分を有することによって、伸縮可能に構成されている。本実施形態では、この脚部４８を、第１の槽４０内の底面５７（図４参照）上に載置することによって、第１の整流部材４３および第２の整流部材４６が所定位置に配置される（図４では、脚部４８の図示は省略している）。脚部４８の長さを調節することによって、鉛直方向における第１の整流部材４３および第２の整流部材４６の設置位置を変更することができる（つまり、旋回流７１を低減させる鉛直方向位置を変更することができる）。その結果、気泡のサイズをより精細に制御することができる。

【0038】

第２の整流部材４６の貫通穴４７を通過した捕集後気泡は、ポンプ８４によって圧送される液体の流れに乗って上方に移動し、第１の槽４０の上端４２をオーバーフローして、第２の槽５０に流入する。図４では、捕集後気泡７６が液面付近に浮上した様子を示している。この捕集後気泡７６は、上述したとおり、掻取装置６０によって掻き出されて、被分離物貯留槽９０に排出される。

【0039】

さらに、本実施形態では、図４に示すように、分離装置本体２０は、沈降抑制部材５３，５５を備えている。沈降抑制部材５３，５５は、第２の槽５０内において、鉛直方向における第１の槽４０の上端４２と排出口５２との間に配置される。沈降抑制部材５３，５５は、環状の部材であり、第２の槽５０の流路断面と略等しい形状を有している。沈降抑制部材５３，５５は、例えば、外壁５１または上端４２に溶接される。本実施形態では、沈降抑制部材５３は、鉛直方向における上端４２の付近に配置され、沈降抑制部材５５は、鉛直方向における排出口５２の付近に配置される。

【0040】

沈降抑制部材５３，５５は、鉛直方向に貫通する複数の貫通穴５４，５６をそれぞれ有している。このため、沈降抑制部材５３，５５は、貫通穴５４，５６を介して液体の下方への流通を許容する。一方、沈降抑制部材５３，５５のうちの貫通穴５４，５６が形成されていない部分によって、鉛直方向下方に向けた液体の流れが局所的に遮られるので、沈降抑制部材５３，５５は、捕集後気泡７６の沈降を抑制することができる。つまり、液面付近に浮上した捕集後気泡７６が沈降したとしても、沈降抑制部材５３，５５は、当該捕集後気泡７６が沈降抑制部材５３，５５よりも下方まで沈降することを抑制できる。その結果、捕集後気泡７６が再浮上して、被分離物貯留槽９０に排出される可能性を高めることができる。

【0041】

沈降抑制部材５５は、鉛直方向における上端４２と沈降抑制部材５５との距離よりも、鉛直方向における沈降抑制部材５５と排出口５２の距離の方が小さくなる位置に配置されている。このため、捕集後気泡７６が排出口５２から排出されることを抑制する役割を効率的に果たすことができる。特に、本実施形態では、鉛直方向における排出口５２の付近に配置されているので、このような効果は顕著になる。

【0042】

本実施形態では、沈降抑制部材５３，５５としてパンチングメタルを使用している。ただし、沈降抑制部材５３，５５は、液体の下方への流通を許容しつつ、気泡の沈降を抑制する任意の部材であってもよい。例えば、沈降抑制部材５３，５５は、メッシュ状の部材であってもよいし、ハニカム構造を有する多孔体であってもよい。沈降抑制部材は、１つ以上の任意の数だけ設けられてもよい。沈降抑制部材の数が多いほど、また、沈降抑制部材の鉛直方向の長さが長いほど捕集後気泡７６の沈降抑制効果が大きくなるが、その分、圧損も増すことになるので、それらを総合的に勘案して、沈降抑制部材の仕様が決定される。

【0043】

以上、本発明のいくつかの実施形態について説明してきたが、上述した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれる。また、上述した課題の少なくとも一部を解決できる範囲、または、効果の少なくとも一部を奏する範囲において、特許請求の範囲および明細書に記載された各形態要素の任意の組み合わせ、または、省略が可能である。

【0044】

例えば、微細気泡発生装置３０に代えて、任意の方式（例えば、ベンチュリー式、加圧溶解式）の微細気泡発生装置が採用されてもよい。その場合、第１の槽４０内に旋回流を発生させるために、微細気泡を含む液体を第１の槽４０の接線方向に供給してもよいし、あるいは、第１の槽４０内に整流板が設けられてもよい。

【0045】

また、第１の槽４０および第２の槽５０の形状は、任意の形状とすることができる。例えば、第１の槽４０および第２の槽５０は、円筒状の形状に代えて、角筒状の形状を有していてもよい。あるいは、第１の槽４０と第２の槽５０とが横に並ぶように、第２の槽５０の外部に第１の槽４０が配置されていてもよい。

【0046】

また、第１の整流部材４３および第２の整流部材４６は、上方から吊り下げられることによって（例えば、外壁５１の上端に係合可能な棒状部材によって当該上端から吊り下げられることによって）配置されてもよい。この場合、軸方向に沿って雄ネジが形成された棒状部材が使用されてもよい。具体的には、第１の整流部材４３または第２の整流部材４６に形成された棒状部材挿入用貫通穴に棒状部材を通した後、棒状部材のうちの第１の整流部材４３および第２の整流部材４６を固定させたい箇所に、貫通穴よりも大きいサイズのナットを下側から締め付ける。こうすれば、第１の整流部材４３および第２の整流部材４６を鉛直方向の所望の位置（ナットの直上位置）に固定できる。また、第１の整流部材４３と第２の整流部材４６とは、別体で形成されてもよい。もとより、第１の整流部材４３および第２の整流部材４６の一方または両方は省略されてもよい。

【符号の説明】

【0047】

１０...微細気泡式浮上分離装置
２０...分離装置本体
３０...微細気泡発生装置
３１...微細気泡発生口
３２...基部
３３...テーパ部
３４...液体供給口
３５...気体供給口
４０...第１の槽
４１...隔壁
４２...上端
４３...第１の整流部材
４４...第１の部分
４５...第２の部分
４６...第２の整流部材
４７...貫通穴
４８...脚部
５０...第２の槽
５１...外壁
５２...排出口
５３，５５...沈降抑制部材
５４，５６...貫通穴
５７...底面
６０...掻取装置
６１...掻取板
６２...モータ
７１，７３...旋回流
７２...液体
７４...気体
７５...中心部
７６...捕集後気泡
８０...処理対象液槽
８１...第１の槽
８２...第２の槽
８３...隔壁
８４...ポンプ
９０...被分離物貯留槽

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】