|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|||||
気液ポンプとは
|
２１世紀、日本に出現 工学図書にない原理のポンプです。 水環境、特に溶存酸素（ＤＯ）の分野に 従来にない機能を発揮します。 ①気体と液体を混合（気液二相流）で送るポンプ。 ・気液の混合比は通常、空気６０％、水４０％（ただし、この逆も可能）。 ・送水はすべて自動的に高濃度の溶存酸素水（ＤＯ水）となる。 （通常、巻ホース延長が２０ｍでＤＯ濃度は飽和付近まで高まる） ②気液分離装置（気液分離器ともいう）との併用で、単独の圧力気体、 圧力液体が各々確保でき、その用途は格段に広まる。 ③工学図書にない原理のポンプで、従来ポンプ回転数の１／１００程度の 回転数でよく無騒音・無振動的に稼動する。ブロワも、コンプレッサーも 使わずに、容易に圧力気体、圧力液体が確保できる。 ④従来ポンプに必須の、羽根、歯車、ピストン、スクリュー等の内部機器は 一切なく、気液ポンプは、気液の呑口から吐口まで空洞でよく、気体と 液体があって初めて圧力が生まれる原理。 気液ポンプの機能説明 ・揚程は、巻ホース総延長の2３～２８％。 ・送量（気液量）は、ホースの口径と回転数で決まる。 ・回転数は２～６０rpm（従来ポンプの約１/１００） 気液ポンプ”の原理・仕組み ・パイプ状の回転軸にホースを巻いた巻体を、回転軸を水平にして水面付近に 設置して、回転毎にホースの一端の流入口を水面下に浸して、空気と水を交 互に巻ホース内へ汲み込み、回転で巻ホース全体を通過させて圧力を生み、 最終の巻ホースから回転軸の内部を経て外部へ圧送する仕組み。（従来必要 とした、羽根、歯車、ピストン、スクリュー等の内部機器は一切必要でなく、 呑口から吐口まで空洞でよい） |
|
従来に見ない機能的特徴 ・環境省は2013年度を目標に水質環境基準に、 底層ＤＯ（下層ＤＯ）や透明度を追加する方向が見られます。 この分野・気液ポンプは従来に見ない威力を発揮します。 ・気液ポンプは、閉鎖性水域の再生 特に 底層ＤＯ化、底層好気性化、 底層の溶存酸素の増強には最も力を発揮します。 ・魚介類の養殖に、 底層の必要箇所の隅々までＤＯ水を届けます。 ・水耕栽培の溶存酸素水（ＤＯ水）の供給用に ・空気と水のみです、 薬品類、菌類、処理剤、工業酸素、等は必要としない。 気液ポンプの性能説明と注意点 ① 気体と液体を混合状態（気液二相流）で送るポンプで、およそ 空気６０％、水４０％で送ると便利かつ効果的である。 ②最大揚程は、およそ、巻ホース総延長×(0.23～0.２８)となるが、 安全的には、巻ホース総延長×0.２５付近が適切数値と思われる。 ③送気量・送水量は、巻ホースの口径と回転数で決まる。 ④最大回転数は、巻きホースの外径に反比例し２～６０rpmの範囲が多い。 ・回転数は、重力の加速度と遠心力の均衡から計算して、 最大揚程の場合の、最大回転数 Ｐ ≒ Ｋ×４２．３×√（1／Ｄ） Ｄは最外側の巻きホースの外径 Ｋは巻き方法等による定数 ・揚程を下げて、最大揚程の半分程度にして運転すると、その回転数は 最大回転数よりも何割か増加が可能となる、従って送水量も増加する。 ⑤ 送水は、一般に高濃度の溶存酸素水になる。 ・気液ポンプの内部を通過する水は、巻きホースの回転で自動的に高圧化 する、送水は、この巻きホース内の長距離間を、ホースの内壁と摩擦し ながら、高圧状態で気液混合しながら通過後に外部へ放流するため、 自動的に高濃度・溶存酸素水になる。 ⑥ 気液二相流での「揚程」と「水中送気水深」での注意点 ・気液で揚程が１０ｍの場合でも、気液で水中送気可能な水深は、その 半分～６割程度になる場合もある。これは、気液の体積比率、圧送パ イプの口径、気泡の上昇速度、圧送速度、等の多くの要素が関連する と考えられる。 ・気液を分離して水単独を揚水する場合、揚程は半分以下の場合もある。 揚程を高めるには、気液二相流で送ることが効果的である。 ・反対に、気液を分離して、空気のみを単独で水中送気する場合、揚程の 半分以下（５ｍ以下）の場合もある。従って送気水深を大きくするには 気液二相流で水中送気することが効果的である。 ・水中へ送気した空気を、エアリフトとして利用する場合は、水中の深い 場所に気液分離装置を置いて、気液分離した後にエアリフトに利用する ことがエアリフト効果を高めることになる。 ⑦ 気液ポンプでは、液体の揚程 ＞ 送気水深 である。 ・単相流では「水の揚程１ｍ」と「空気の水中送気水深１ｍ」はほぼ同じ 動力で可能あるが、気液二相流ては大きく異なるため注意を要する。 ・これらは定年退職一個人では到底研究解明できるものでないため、 将来学術機関等によって更に解明されることを望むものである。 気液ポンプの特徴 ① 遠心力も、往復作用も使わず、従来ポンプに必要とした、羽根、歯車、 ピストン、スクリュー等の内部機器類は不要で、 呑口から吐口まで空洞で よい（内部機器がないため、部品交換の必要なく故障知らずである） ② 各リングで気体が機密で液体を加圧し、液体は水密で気体を圧縮する、 この全リングの累積が全体の圧力となる、 従来ポンプの問題点、すなわち、 ウォーターハンマーは、気体に吸収され緩和される、吸込み行程がないた め、吸い込みによるキャビテーションはない。 ③ 内部機器類がないため、部品交換や、給油の必要がなく、油漏れもない。 （維持管理容易のポンプでもある。） ④ 気液の残存や戻りはなく、体積効率は常に１００％（全て圧送）となる。 ⑤ 低速回転（２～６０ｒpm）で稼動するポンプ。（低密度の自然エネルギー である風力、水流力、太陽光発電の利用が容易） ⑥ 無騒音、無振動的。（民家近辺の稼動も、周辺への迷惑は極めて小さい。） ⑦ 同一圧力でも、従来の倍以上の楊程、倍以上の水深への送気が可能となる。 （従来のポンプにできなかった分野に、多くの活用分野が生まれる。） ⑧ 気泡のベアリング効果で、抵抗の小さい流れを生むポンプ。 |
|
注意事項 ① 気液ポンプは、日本混相流学会で実演発表済みであるが学術上の正式名称も分類上の位置も 未定です、やむなく気液ポンプ名で説明するが、気液ポンプ名は発明者の登録済み商標で正式な 標準名称ではない、気液工学コンサルタント（資）は気液ポンプ名の商標使用権を取得済みです。 |
| 底層ＤＯ水化 （下層ＤＯ化） イメージ図 |
 気液ポンプ式 ・通常、水中に気泡は放出しないが、必要な場合には、従来式の水中気泡放出も 容易に可能です。 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 気液分離装置 代表２種 |
気液圧送で気液は自動分離する。 水陸両用・気液分離装置 水中・水底用・気液分離装置   ・気液ポンプからの気液は気液分離装置を通過させるのみで容易に、 ・圧力気体と圧力液体に分離するため、用途は拡大します。 ・気泡のないＤＯ水を下層で放流するため、ＤＯ水の上昇流はおきない。 （ただし従来の水中気泡放出の底層曝気方式も容易に可能です） |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
気液ポンプ・目安表（主要寸法および仕様） 《気液ポンプは、気体と液体を混合（気液二相流）で送るポンプです》
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
気液ポンプ・模型・実験機 |
|
 |
 |
|
溶存酸素・濃度測定実験  |
 |
| 気液ポンプの用途（活躍分野） ① 魚介類養殖での酸素水の供給装置として、 ② 海底、ダム底、中小池等の閉鎖性水域の底層ＤＯ化 （池底の貧酸素環境の改善） 特に下層ＤＯの改善や好気性化には威力を発揮します。 ③ 水質浄化・水耕栽培等多数の分野への活用、 ④ 気液分離して容易に空気圧縮機となる。 ⑤ 同様に真空ポンプの機能も発揮する。 ⑥ 断熱膨張、強制蒸発による冷凍装置にもなる、 ⑦ 水中・無汚濁掘削も容易に可能になる。 ◎気液ポンプは、水質環境、養殖魚、水耕栽培、 水流力揚水の他、水中の無汚濁掘削、空気圧縮、 冷凍、真空ポンプ、土壌洗浄等、 多分野に活躍が期待されています。 |