JP6478966B2 - 水質改善用ルーツポンプ - Google Patents

Description

本発明は、汚染された水資源の水質改善に利用される水質改善用ルーツポンプに関する。

従来から、汚水移送用のポンプとして、一般的には渦巻きポンプが利用されている。しかしながら、当該渦巻きポンプは、空気が混入すると自吸能力が低下するという問題がある。そのため、当該渦巻きポンプは、微細気泡を含む水を河川、又は湖沼、内湾等の閉鎖性水域の水底付近へ供給して水中の溶存酸素（ＤｉｓｓｏＬｖｅｄ Ｏｘｙｇｅｎ：以下「ＤＯ」という）の濃度を高める水質改善方法には適していない。
そこで、微細気泡を含む水を移送可能なポンプとして、容積型回転ポンプが用いられている。当該容積型回転ポンプは、吸込水量に対して５０％以上の吸込空気量となるほどの空気を混入させた場合であっても自吸能力が低下しない。これによって、上記のような、汚水移送の際に空気を混入させて水中へ酸素を直接供給し、ＤＯ値を高める水質改善方法を行うことができる。これによって、河川や閉鎖性水域の底層へ堆積する汚濁物質、有機物を分解する好気性微生物へ酸素を供給して生育環境を整えたり、また嫌気環境下で堆積した汚濁物質等から溶出するリンやアンモニアの濃度を抑制したりして、汚染された閉鎖性水域等の水質を改善する処理が行われている。

特開２０１４−０３１７５９号公報に開示された６葉式２軸容積回転ポンプは、６枚の羽根を有する一対の６葉式ロータを２軸対向させてケーシング内に収めた容積型回転ポンプである。これによって、上記のように自吸能力が低下しないだけではなく、ロータの一回転あたりの容量を多くして大流量を得られるようにすると共に、同容量のギヤポンプやベーンポンプと比べて低速運転ができることから騒音や振動による環境への影響を最小限に抑えることができた。

特開２０１４−０３１７５９号公報

しかしながら、上記の６葉式ロータは、羽根一つ一つの形状、また、一の羽根及び当該一の羽根と隣り合って配される他の羽根の互いの間隔、さらには、それら羽根の間の谷部と、それぞれの加工精度を維持することが難しい。また、当該６葉式ロータは、ロータ室へ組み付けるとき、ロータとロータ室間のクリアランスの調整が難しく、組み立てに手間がかかる。

したがって、本発明が解決しようとする課題は、ロータの加工精度を高め、ロータ室にロータを組み付ける組付作業を行い易くすると共に、排水の溶存酸素濃度を高めることで水質改善効果を高めたルーツポンプを提供することである。

請求項１に記載の水質改善用ルーツポンプは、吸込口と吐出口に連通するロータ室を備えたケーシングと、
前記ロータ室に回転可能に収納される一対のルーツロータとを有し、
汚染された水資源の水質を改善する水質改善用ルーツポンプであって、
前記ロータ室の内壁面に、複数本の溝を設け、
前記吸込口近傍に、空気を取り込む吸気口を設けて、前記吸込口から吸い込まれる水中に、前記空気を気泡として存在させて、
前記ルーツロータが回転するとき、
当該ルーツロータのロータ頂部が近接対向する前記溝の開口面上を横切って通過するようにして、
前記ロータ頂部と前記溝の近傍で、前記気泡を圧潰して微細化し、
当該気泡に含まれている酸素を前記水に溶かすようにしたことを特徴とする。

請求項２に記載の水質改善用ルーツポンプは、請求項１に記載の発明において、前記溝が、前記ルーツロータの軸方向に沿って延伸されていることを特徴とする。

請求項３に記載の水質改善用ルーツポンプは、請求項１に記載の発明において、前記溝が、前記内壁面に等間隔で設けられていることを特徴とする。

請求項４に記載の水質改善用ルーツポンプは、請求項１に記載の発明において、前記ルーツロータは、当該ルーツロータのロータ軸を挟んで同一線上で対向するように配された一対のロータ部を有する二葉式ルーツロータであることを特徴とする。

本発明に係る水質改善用ルーツポンプは、ロータ室の内壁面に複数本の溝を形成した。そして、ロータ室に回転可能に収納される一対のルーツロータが回転するとき、当該ルーツロータのロータ頂部が近接対向する溝の開口面上を横切って通過するようにした。
ここで、ルーツロータが回転するとき、水質改善用ルーツポンプに吸い込まれた汚水と空気が、ロータ室内で撹拌混合される。そして、ロータ頂部が溝の開口面上を横切るとき、ルーツロータが回転する方向に沿った正方向のロータ面をロータ正面とし、回転する方向に対して逆方向のロータ面をロータ背面とすると、ロータ正面側では、押しのけられた水が溝内部に流れ込んで渦巻き、溝内部で乱流が発生する。そして、ロータ頂部が溝の開口面上を通り過ぎると、ロータ背面側では、吸込負圧が発生し、発生した乱流と相まって局所的な真空部分が発生する。当該真空部分が周囲の水圧によって圧潰されると、瞬間的にロータ室内の水に含まれている気泡が微細化し、当該気泡中の酸素が水に溶解される。
これによって、ケーシング内の水へ多くの酸素を溶け込ませることができ、排水中の溶存酸素濃度を高めることができる。すなわち、本発明に係る水質改善用ルーツポンプは、水中の溶存酸素濃度が低下することによって引き起こされていた水質汚染を改善することができる。さらに本発明に係る水質改善用ルーツポンプによれば、複数の溝を設けたことによって、水中へ酸素を効率よく短時間で溶かし込むことができるため、容易に溶存酸素濃度を高めることができ、水質改善効果を高めることができる。

また好ましくは、本発明に係る水質改善用ルーツポンプによれば、ロータ室の内壁面にルーツロータの軸方向に沿って溝を延伸させて、複数本の溝が互いに等間隔を成すように形成されるようにした。このように、ロータ側では無く、ロータ室側に細工を施すことによって、ケーシング内に乱流が発生するようにしつつ、ルーツロータの加工精度を高く維持することができる。
そして好ましくは、ルーツロータを二葉式ルーツロータとした。そのため、３つのロータ部を有する三葉式ルーツロータ、或いは特許文献１に記載されているような６葉式ロータよりも加工精度を高くすることができる。また、二葉式ルーツロータは、ルーツロータ同士又はロータとロータ室のクリアランスの調整を容易に行うことができ、組み付けを容易に行うことができる。

第１実施例に係る水質改善用ルーツポンプの構成の概略を示す正面図である。 図１に示した水質改善用ルーツポンプのＡ−Ａ線断面図である。 第１実施例に係る水質改善用ルーツポンプのロータ室の構成の概略を示す部分拡大断面図である。 ロータ室の他の実施例の構成の概略を示す部分拡大断面図である。 第１実施例に係る水質改善用ルーツポンプのメカニカルシールの構成の概略を示す部分拡大断面図である。 第１実施例に係る水質改善用ルーツポンプの実験例を示す説明図である。 第１実施例に係る水質改善用ルーツポンプの実験例について、実験結果を示すグラフ図である。

本実施例に係る水質改善用ルーツポンプを添付した図面にしたがって説明する。図１は、本実施例に係る水質改善用ルーツポンプの構成の概略を示す正面図である。

水質改善用ルーツポンプ１０は、図１に示すように、ケーシング１１を有し、当該ケーシング１１の左右両側面には、それぞれハウジング４０，４１が配置されている。

図２は、図１におけるＡ−Ａ線の左側面側からの側面視断面図である。
ケーシング１１は、図２に示すように、その内部が、ロータ室１２、導水路１３、排水路１４に区画形成されている。
ケーシング１１の正面には、図１に示すように、導水路１３に連接する吸込口１５が開口している。
ケーシング１１の上方には、図２に示すように、吸込口１５の近傍に導水路１３に接続する吸気管２２が立設されている。さらに、ケーシング１１の上方には、図２に示すように、上面開口した吐出口１６が排水路１４に連接して設けられている。
ロータ室１２は、導水路１３を介して吸込口１５に、排水路１４を介して吐出口１６に連通するように形成されている。ロータ室１２には、一対のルーツロータ３０ａ，３０ｂが回転可能に収納されている。

図２に示すように、吸込口１５は、図６に示す吸水管５５を接続可能に形成されている。吸込口１５の上部には吸気口１７が形成されている。吸気口１７には、吸気管２２の基端が接続されている。吸気管２２の先端には空気を取込自在なエアバルブ２２ａが取り付けられている。水が吸込口１５から導水路１３へ吸い込まれるとき、発生した負圧によって空気もまた吸気口１７からケーシング１１内へ取り込まれる。取り込まれた空気は、ケーシング１１内の水中で気泡となって存在し、水と共にロータ室１２へ吸い込まれる。
吐出口１６は、図６に示す排水管５７を接続可能に形成されている。吐出口１６の近傍には、呼び水を給水するための給水口１８が形成されている。給水口１８には、給水栓１８ａが嵌合されている。また給水した呼び水がケーシング１１内で偏らないように導水路と排水路を隔てる壁面には貫通孔１９が形成されている。
ケーシング１１の底面近傍には、導水路１３側、排水路１４側それぞれに排水口２０，２１が形成されている。排水口２０，２１は、排水栓２０ａ，２１ａが嵌合されている。ケーシング１１の底面近傍の導水路１３側、排水路１４側にそれぞれ排水口２０，２１を設けたことによって、メンテナンスの際に、ケーシング１１から容易に水を抜くことができる。

図３は、図２に示したロータ室１２の部分を拡大した部分拡大断面図である。
ロータ室１２は、図３に示すように、その内壁面１２ａに複数本の溝２５が形成されている。
溝２５の長さ方向は、図１に示すように、ロータ室１２に収納されたルーツロータ３０ａ，３０ｂのロータ軸３１ａ，３１ｂ（図２参照）方向に沿って延伸している。溝２５の幅方向に沿った断面は、図２及び図３に示すように、矩形状に形成されている。本実施例に係る溝２５は、幅５ｍｍ、深さ２ｍｍ程度の矩形状であることがが好ましい。
なお、溝２５の幅方向に沿った断面視形状はこれらに限定されるものではなく、たとえば、図４に示したロータ室１２Ａの他の実施例に表したように、断面視形状が三角形状となるような溝２５Ａとしても良い。また、溝の断面視形状は、半円状或いはＵ字状であったり、さらにはそれら各種形状の溝を組み合わせたりと、後述する乱流を発生可能な溝であれば良い。
そして、溝２５，２５Ａは、図２、図３、又は図４の各図に示すように、ロータ室１２の内壁面１２ａに等間隔となるように形成されている。本実施例に係る溝２５，２５Ａの間隔は、ルーツロータ３０ａ，３０ｂのロータ軸３１を中心にして１５度毎に形成することが好ましい。なお、必ずしも等間隔に形成しなければならないわけではなく、たとえば、内壁面１２ａの一端では間隔を狭く、他端では間隔を広く開けたり、又はその逆に一端では間隔を広くし、他端では間隔を狭くしたり、或いは各溝同士の間隔をランダムにしても良い。
さらに、溝２５の幅、深さ、溝２５同士の間隔は本実施例の数値に限定されず、ロータ室１２の大きさ等を反映して任意に設定することができる。
ロータ室１２の内壁面１２ａに対する溝２５の加工は、直接当該内壁面１２ａへ刻設しても良いし、溝２５を刻設したブッシング材をロータ室１３へ挿入して形成しても良い。
また、本実施例において、溝２５は、図１に示すように、ロータ軸３１の軸方向に沿って、等間隔で複数本形成するようにした。しかし、これに限定されるものではなく、たとえば、ロータ軸３１の軸方向に対して所定の角度を成すように斜めにして雌ネジのような溝を設けたり、またそのような斜めの溝を複数本設け、互いに交差させてダイヤ柄のようにして、ロータ室１２内で乱流が発生するように内壁面１２ａへ溝を設けるようにすれば良い。

ルーツロータ３０ａ，３０ｂは、一対の二葉式ルーツロータである。
図２又は図３に示すように、ルーツロータ３０ａは、ロータ軸３１ａを有し、ルーツロータ３０ｂはロータ軸３１ｂを有している。ルーツロータ３０ａ，３０ｂは、それぞれ一対のロータ部３２，３２を有している。当該ロータ部３２，３２は、ロータ頂部３２ａ，３２ａが、それぞれロータ軸３１ａ，３１ｂを挟んで同一線上で相反する位置に配されている。
ロータ軸３１ａとロータ部３２，３２、ロータ軸３１ｂとロータ部３２，３２は一体形成されている。
ロータ軸３１ａ，３１ｂは、ステンレス鋼材、好ましくは硬く耐摩耗性に優れたマルテンサイト系のＳＵＳ４２０Ｊ２からなるが、これに限定されるものではなく、耐摩耗性に優れた素材であれば良い。
また、ロータ部３２，３２は、ロータ軸３１ａ，３１ｂと同じく耐摩耗性に優れ、反発弾性、引き裂き強さ、耐屈曲亀裂性にも優れたポリウレタンゴムからなるが、これもまた限定されるものではなく、上記の性能を満たす素材であれば良い。これによって、ルーツロータ３０ａ，３０ｂは、耐摩耗性に優れ、ロータ部３２，３２は折れ難く形成されている。

略長円形状のロータ室１２に収納されるルーツロータ３０ａ，３０ｂは、図２、図３に示すように、一方のルーツロータ３０ａがロータ室１２の長軸方向に沿って配置されたとき、他方のルーツロータ３０ｂがロータ室１２の短軸方向に沿うように配置される。そして、図２、図３の弧状の矢印で示すように、互いに相反する方向に回転するルーツロータ３０ａ，３０ｂは、ロータ室１２内へ吸い込まれた水と空気を撹拌混合する。
ここで、ルーツロータ３０ａ，３０ｂが回転する方向に沿った正方向のロータ面をロータ正面３３ａとし、回転する方向に対して逆方向のロータ面をロータ背面３３ｂとする。ルーツロータ３０ａ，３０ｂがロータ室１２内で回転するとき、ロータ正面３３ａ側で水をロータ室１２内へ押し込むと、ロータ背面３３ｂ側では吸込負圧が発生する。また、ロータ室１２内へ吸い込まれた水が溝２５内へ流れ込んで、ロータ頂部３２ａが開口面２５ａ上を通過したとき、溝２５近傍では水流が乱れて乱流が発生する。当該乱流と上記の吸込負圧が、ロータ室１２内の気泡を圧潰して瞬間的に、当該気泡を微細化させることによって、当該気泡に含まれている酸素が水に溶解される。

また、図１に示すように、ケーシング１１の左右両側面には、ハウジング４０，４１が設けられている。ハウジング４０，４１には、ベアリング４２ａを有する軸受４２が収納されている。軸受４２は、ケーシング１１から突出したロータ軸３１ａ，３１ｂを回転自在に軸支している。
ハウジング４０に収められているロータ軸３１ａの一端には、プーリ５１が固定されている。そして、プーリ５１は、図６に示すように、モータ５２と、タイミングベルト５３を介して連結されている。ここで、プーリ５１が駆動するロータ軸３１ａをロータ主軸３１ａとし、当該ロータ主軸３１ａによって回転するルーツロータ３０ａを主ルーツロータ３０ａとする。ロータ主軸３１ａの他端には、ギヤ歯車４３ａが固定されている。当該ロータ主軸３１ａのギヤ歯車４３ａは、ハウジング４１内のギヤ歯車４３ｂと噛合している。ギヤ歯車４３ａとギヤ歯車４３ｂは、タイミングギヤ４３を形成している。ギヤ歯車４３ｂを備えたロータ軸３１ｂを、ロータ従軸３１ｂとし、当該ロータ従軸３１ｂによって回転するルーツロータ３０ｂを従ルーツロータ３０ｂとする。これによって、主ルーツロータ３０ａが正方向へ回転するとき、タイミングギヤ４３を介して従ルーツロータ３０ｂが逆方向へ回転する。そのため、一対のルーツロータ３０ａ，３０ｂは互いに相反する方向へ回転することができる。
ハウジング４１には、タイミングギヤ４３を覆蓋するギヤカバー４４が取り付けられている。

ハウジング４０，４１内には、軸封装置４５が収納されている。図５は、ハウジング４０側の軸封装置４５を部分的に拡大して示したものである。当該図５に示すように、軸封装置４５はケーシング１１と軸受４２との間に配置されている。軸封装置４５は、図５に示したケーシング１１側から順に、ショックゴム４５ａ、シールリング４５ｂ、フローティングシート４５ｃ、及びオイルシール４５ｄからなる。
ショックゴム４５ａは、ウレタンゴム製からなり、ロータ主軸３１ａの段付き部３４に密接し、当該段付き部３４とシールリング４５ｂに挟持されている。
シールリング４５ｂと、フローティングシート４５ｃの間には一対の金属製のメタルシール４６ａ，４６ｂが配されている。
フローティングシート４５ｃは、環状に切り欠いた縁部にＯリング４７が外嵌されている。
オイルシール４５ｄは、環状のカラー４８に嵌着されている。カラー４８は、またＯリング４７をフローティングシート４５ｃ側へ押圧固定している。
そして、ロータ軸３１ａの段付き部３４と軸受４２との間では、軸封装置４５を構成するショックゴム４５ａとシールリング４５ｂが互いに密着し、またフローティングシート４５ｃとオイルシール４５ｄが互いに密着し、シールリング４５ｂとフローティングシート４５ｃとの間に挟まれたメタルシール４６ａ，４６ｂが互いに密接している。これによって、ロータ軸３１ａとケーシング１１の間の隙間を軸封して、当該隙間から水が漏れることを抑制することができる。

上記の構成を有する水質改善用ルーツポンプ１０は、微細気泡発生装置５０に組み込まれて使用される。微細気泡発生装置５０は、河川、又は湖沼、内湾、浄化槽、放流槽等の閉鎖性水域において、当該閉鎖性水域から吸い上げた水を当該閉鎖性水域へ排水することによって、水を閉鎖性水域内で循環させるように形成されている。このとき、循環する水へ大気中の酸素を溶解させることによって、水中の溶存酸素（ＤＯ）濃度を高めて、水質改善に役立つ好気性微生物等を増やすことによって、水質を改善させることができる。

図６は、本実施例に係る水質改善用ルーツポンプ１０を組み込んだ微細気泡発生装置５０の使用例を示した説明図である。微細気泡発生装置５０は、本実施例に係る水質改善用ルーツポンプ１０と、当該水質改善用ルーツポンプ１０を駆動するモータ５２を有している。水質改善用ルーツポンプ１０のプーリ５１とモータ５２は、タイミングベルト５３で接続されている。水質改善用ルーツポンプ１０とモータ５２は基台５４に載置されている。
水質改善用ルーツポンプ１０の吸込口１５には、吸水管５５が接続されている。吸水管５５の先端には、ルーツロータ３０ａ，３０ｂの回転を妨げる障害物の侵入を防ぐストレーナ５６が取り付けられている。ルーツポンプの吐出口１６には、排水管５７が接続されている。
吸水管５５と排水管５７の先端は共に、図６に示すように、同一の水槽６０内に沈められている。これによって、水槽６０内の水は、、水質改善用ルーツポンプ１０を介して循環するように形成されている。

吸水管５５から水が吸い込まれたとき、ケーシング１１へ吸い込まれる水流の負圧によって水質改善用ルーツポンプ１０の吸込口１５近傍に設けられた吸気管２２からケーシング１１内へ空気も吸い込まれる。そして、ロータ室１２内へ吸い込まれた水と空気は、互いに相反する方向に回転するルーツロータ３０ａ，３０ｂによって撹拌混合され、空気はケーシング１１内の水中で細かい気泡となる。
ここで、ロータ室１２内でルーツロータ３０ａ，３０ｂのロータ頂部３２ａが溝２５の開口面２５ａ上を横切って通過すると、溝２５近傍には乱流が発生する。また同時に、ロータ背面３３ｂ側では、吸込負圧による局所的な真空部分が発生する。当該真空部分に周囲から水圧と乱流による圧力が加わり、ロータ室１２内の気泡が圧潰して瞬間的に微細化され、当該気泡に含まれている酸素が水に溶解される。これが内壁面１２ａに複数本形成された溝２５上をロータ頂部３２ａが横切って通過する度に繰り返し行われることによって、水槽６０内の溶存酸素濃度が次第に高められることとなる。

このような溶存酸素濃度が時間経過とともに次第に高められていく様子を、本実施例に係る実験例（１）によって確認した。また、当該実験例（１）に対して、実験例（２）と実験例（３）による比較対照実験を行った。図７はそれら実験例の実験結果を示したグラフ図である。
実験例（１）〜実験例（３）の比較対照実験は、図６に示す微細気泡発生装置５０と水槽６０を、以下に示す各条件の下で動作させたものである。
各実験の共通条件は、まず水槽６０の容積が３０００リットルである。水槽６０内の水は、各実験毎に河川から水を引いて満たした。実験時の水温は１３℃であって、当該水温における飽和溶存酸素量は１０．２ｍｇ／Ｌである。
次に、実験例（１）〜実験例（３）の各ポンプは、吸込口の口径が５０ｍｍ、吐出水量が毎分３００リットル、吸込空気量が毎分２０リットルである。そして、モータ５２の定格出力は０．７５ｋＷとし、当該定格出力の下で、実験例（１）及び実験例（３）のルーツポンプは回転数が８５０ｒｐｍとなるように、また実験例（２）の容積型ポンプは回転数が１０５０ｒｐｍとなるように、モータ５２とプーリ５１の回転比が定められている。
そして、水槽６０中の溶存酸素量を測定する測定器は、東亜ディーケーケー株式会社製の溶存酸素計ＤＯ−３１Ｐを使用した。
各実験時間は６０分間とし、その間の溶存酸素量（以下「ＤＯ値」という）の変化を示したグラフが、図７のグラフである。

本実験例で使用したポンプは、以下の通り。
実験例（１）は、本実施例に係る水質改善用ルーツポンプ１０を使用したものである。実験例（１）の実験結果は、図７の実線で示された線グラフである。
実験例（２）は、特許文献１（特開２０１４−０３１７５９号公報）に開示されている２軸６葉式容積型ポンプを使用したものである。実験例（２）の実験結果は、図７の一点鎖線で示された線グラフである。
実験例（３）は、従来型のルーツポンプを使用したものである。実験例（３）の実験結果は、図７の点線で示された線グラフである。

実験例（１）から実験例（３）に係る実験結果に基づいて、まず所定時間ポンプを動作させたときのＤＯ値の比較対照を行う。
図７の縦軸のうち、たとえば、３０分時の縦軸に注目すると、各ポンプを３０分間動作させたときのＤＯ値は、それぞれ、実験例（１）は、約９ｍｇ／Ｌ、実験例（２）は、約８ｍｇ／Ｌ、実験例（３）は、約７．６ｍｇ／Ｌとなっている。すなわち、一定時間動作させたとき、実験例（１）の本実施例に係る水質改善用ルーツポンプ１０が最も多く水中へ酸素を溶解させていることがわかる。
これによって、本実施例に係る水質改善用ルーツポンプ１０は、所定時間内に水中へ酸素をより多く溶解させることに適していることが解る。つまり、閉鎖性水域が貧酸素化又は無酸素化状態に陥った場合であっても、極めて短時間で溶存酸素量を復活させることができる。
また、その後も実験例（１）の本実施例に係る水質改善用ルーツポンプ１０は、他の実験例よりも溶存酸素の濃度を高く保ち続け、６０分間の実験終了時のＤＯ値は、約９．５ｍｇ／Ｌとなっている。水温１３℃における飽和溶存酸素量は１０．２ｍｇ／Ｌであるから、飽和溶存酸素量に対するＤＯ値の比率は、約９３．１％となる。すなわち、本実施例に係る水質改善用ルーツポンプ１０を６０分間動作させた場合、水槽６０内の水へ飽和溶存酸素量の略９割方まで酸素を溶解させることができる。これによって、本実施例に係るルーツポンプを長時間にわたって動作させることにより好気性微生物の生育環境を高い水準で容易に整えることができる。

次に実験例（１）から実験例（３）に係る実験結果に基づいて、所定量の酸素を溶解させる場合にかかった時間の比較対照を行う。
図７の横軸のうち、たとえば、８ｍｇ／Ｌの横軸に注目すると、ＤＯ値が８ｍｇ／Ｌとなるまでにかかった時間は、実験例（１）では約２３分、実験例（２）では約３０分、実験例（３）では約３４分となっている。すなわち、所定のＤＯ値へ達するのに、実験例（１）の本実施例に係る水質改善用ルーツポンプ１０が最も早く溶かし込める。これによって、本実施例に係る水質改善用ルーツポンプ１０は、所定量の酸素を水中へより早く溶解させることに適していることが解る。つまり、より短時間で多くの酸素を溶解させることができれば、モータ５２の稼働時間を短縮させることができ、微細気泡発生装置５０の電力消費を抑え、高い省エネ効果を得ると共に、環境に対する負荷を軽くすることができる。

本実施例に係る水質改善用ルーツポンプ１０によれば、ルーツロータ３０ａ，３０ｂを採用したことによって、ポンプの自吸性能の低下も無く、吸込水量に対して５０％以上の吸込空気を得ることができる。
そして、上記の実験例で明らかであるように、所定時間内に多くの酸素を水中へ溶け込ませることができ、また従来よりも短時間で所定量の酸素を水中へ溶け込ませることができる。
これによって、汚水槽のような閉鎖性水域において、堆積した汚泥、有機物を分解可能な好気性微生物の生育環境を従来よりも短時間で整え、溶存酸素量が低下して貧酸素化・無酸素化となることを防止することができ、一方で汚泥、有機物を分解するときに硫化水素、メタンガスを発生させる嫌気性微生物の繁殖を抑えて硫化水素ガス、メタンガスの発生を抑え、堆積した汚泥、有機物から溶出した炭酸ガスによって加圧浮上するスカムの発生を抑えることができる。

１０…水質改善用ルーツポンプ、
１１…ケーシング、
１２，１２Ａ…ロータ室、１２ａ…内壁面、１３…導水路、１４…排水路、１５…吸込口、１６…吐出口、１７…吸気口、１８…給水口、１８ａ…給水栓、１９…貫通孔、２０，２１…排水口、２０ａ，２１ａ…排水栓、２２…吸気管、２２ａ…エアバルブ、
２５…溝（断面視矩形状）、２５ａ…開口面、２５Ａ…溝（断面視三角形状）、
３０ａ…主ルーツロータ、３０ｂ…従ルーツロータ、３１ａ…ロータ主軸、３１ｂ…ロータ従軸、３２…ロータ部、３２ａ…ロータ頂部、３３ａ…ロータ正面、３３ｂ…ロータ背面、３４…段付き部
４０，４１…ハウジング、
４２…軸受、４２ａ…ベアリング、
４３…タイミングギヤ、４３ａ，４３ｂ…ギヤ歯車、４４…ギヤカバー、
４５…軸封装置、４５ａ…ショックゴム、４５ｂ…シールリング、４５ｃ…フローティングシート、４５ｄ…オイルシール、４６ａ，４６ｂ…メタルシール、４７…Ｏリング、４８…カラー、
５０…微細気泡発生装置、
５１…プーリ、５２…モータ、５３…タイミングベルト、５４…基台、５５…吸水管、５６…ストレーナ、５７…排水管、
６０…水槽。

Claims (4)

1. 吸込口と吐出口に連通するロータ室を備えたケーシングと、
   前記ロータ室に回転可能に収納される一対のルーツロータとを有し、
   汚染された水資源の水質を改善する水質改善用ルーツポンプであって、
   前記ロータ室の内壁面に、複数本の溝を設け、
   前記吸込口近傍に、空気を取り込む吸気口を設けて、前記吸込口から吸い込まれる水中に、前記空気を気泡として存在させて、
   前記ルーツロータが回転するとき、
   当該ルーツロータのロータ頂部が近接対向する前記溝の開口面上を横切って通過するようにして、
   前記ロータ頂部と前記溝の近傍で、前記気泡を圧潰して微細化し、
   当該気泡に含まれている酸素を前記水に溶かすようにしたことを特徴とする水質改善用ルーツポンプ。
2. 前記溝が、前記ルーツロータの軸方向に沿って延伸されていることを特徴とする請求項１に記載の水質改善用ルーツポンプ。
3. 前記溝が、前記内壁面に等間隔で設けられていることを特徴とする請求項１に記載の水質改善用ルーツポンプ。
4. 前記ルーツロータは、当該ルーツロータのロータ軸を挟んで同一線上で対向するように配された一対のロータ部を有する二葉式ルーツロータであることを特徴とする請求項１に記載の水質改善用ルーツポンプ。

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