揚砂、揚泥、浚渫を可能にする高揚程エアリフトポンプ(気泡ポンプ)

開放特許情報番号
L2017001166
開放特許情報登録日
2017/8/2
最新更新日
2017/8/3

基本情報

出願番号 特願2017-049886
出願日 2017/3/15
出願人 井上 虎男
発明の名称 多段気泡ポンプ
技術分野 土木・建築、化学・薬品
機能 環境・リサイクル対策、加圧・減圧、洗浄・除去
適用製品 1 温泉、地熱発電  2 下水道  3 上水道  4 ダム  5 水力発電  6 化学工業  7 農業  8 漁業  9 製鉄業  10 水処理諸施設  11 社会・生活
目的 温泉や地熱発電に於いては、より深い地下水、熱湯を揚湯する。下水道では、大きく雑多な固形物含有汚物水を高所に揚送、又は濾過用圧を得る。ダムや河川の諸用水取水口、取水路の沈砂排除、発電所、上水道の沈砂池、一般産業や諸プラントの水処理装置、沈殿槽、排水路等の沈澱物の排除。又、ダムでは、流入土砂の堆積抑制設備や、ダム内堆砂を浚渫、遠距離移送できる耐摩耗性の高いポンプ装置を提供する。化学工業等では、耐蝕性、防爆性を備えたシンプル低コストのポンプを提供する。観賞魚水槽では、濾過性能の向上や酸素供給量の向上を図る。
効果 1、従来のエアリフトポンプが揚送できなかった高さまで揚水できる。
2、揚水した汚濁水を遠く輸送することや、処理濾過等に必要な水圧が得られる。
3、高速回転や噴流部分がなく、流水方向も上下方向主体であり、被送固形物による摩耗が少ないポンプにできる。
4、経済性を考慮した最も効率の良い揚水管浸水率範囲のエアリフトポンプに製造でき、動力費コストを安くできる。
5,ほとんどを管材で構成するエアリフトポンプは、耐摩耗性、耐蝕性液等それぞれに最適の材料が選択しやすく、安価に製造できる。
技術概要
エアリフトポンプは、水中に垂下又は、立設した揚水管の下方端部に空気を注入し、揚水管内水の比重を外部水の比重よりも軽くして、管内外水の比重差により揚水するものである、とされている。
 複数のエアリフトポンプを組合せた形の本件ポンプシステムは、最初のエアリフトポンプの揚水を、上端部に載置した気水分離箱で気水分離し、その揚水を同分離箱の下辺に接続し、下方に延伸した加圧水菅に流入させる。
 同加圧水管の下方端は、反転上昇する形に形成し、同反転上昇部分に次段エアリフトポンプの空気注入口を設け、同上昇管部分を次段の揚水管とし、前段分離箱より高い上方端には、前段同様の気水分離箱を備え、所定高さに至るまで繰り返して高い揚程を得る。
 本件エアリフトポンプシステムの効率は、揚水管の全長と揚水管の空気注入口から水面までの高さ、又は、加圧水管の高さの比、即ち、浸水率により大きく左右されるものであり、経済性を考慮した最良の浸水率で複数のエアリフトポンプを組み合わせることで、効率の良い所定の揚水量、揚程を得ることができる。
 又、単純液の揚送、採砂、採泥、浚渫用ポンプのように、用途に対応したポンプに構成することができる。
イメージ図
実施実績 【試作】  60リットル水槽に、13mm口径、揚水管長730mmの従来型と本件エアリフトポンプ4段組を併置し、同一ブロワー同口径で給気、浸水深さはMax255mm以下で調整できるようにして、基本機能と揚水量を比較観察するものとした。
許諾実績 【無】   
特許権譲渡 【可】
対価条件(一時金) 【要】 
希望譲渡先(国内) 【可】 
特許権実施許諾 【可】
対価条件(一時金) 【要】 
対価条件(ランニング) 【要】 

アピール情報

導入メリット 【改善】
改善効果1 エアリフトポンプが今日までの220年間で使用されてきた用途は、単一のエアリフトポンプで可能な揚程範囲の、横移送のない垂直な揚水が主体であったが、自由な高揚程が得られれば、高所に揚水するだけでなく、配管や樋を使用して横移送する、加圧水を得ることが可能になる。
下水道や水処理施設においては、遠くに送水することや圧力差を利用した汚濁水の濾過も可能になる。
 ダムの堆砂浚渫に於いては、水深も得やすいことから強力な吸引力を必要とする浚渫と、揚砂揚水のダム湖面遠距離輸送を可能にする。
改善効果2 従来のエアリフトポンプに於いては、揚水の進行に伴う吸水位の低下で、揚水量が減るばかりでなく、揚水管浸水比率の変化で揚水効率が低下し、効率の悪い運転を強いられている。
 本件エアリフトポンプシステムでは、多段化して効率の良い範囲で運転できるようになり、揚水の変化量を抑制すると共に残水量を低減できる効果がある。
改善効果3 従来の単一エアリフトポンプの使用は、揚水高さの確保が第1義であり、揚水管効率の良い浸水比率の選定などできなかったが、本件エアリフトポンプシステムでは多段化に依り、効率の高い揚水管浸水率範囲に揚水管長さを分割選定することができ、動力費を大巾に低減できる。
 加えて、摩耗の多い浚渫や揚砂、揚泥する場合では、高速回転や噴流部のないエアリフトポンプの特性から摩耗が少なく、消耗品、メンテナス費用の少ないポンプとすることができる。
アピール内容 エアリフトポンプは、下水道処理施設で良く使用されており、揚程の高い沈砂回収設備においては、ジェットポンプが使用され、ジェットポンプとエアリフトポンプの組合せ使用も研究されているようである。
ダムにおいては、異常気象、集中豪雨による土砂の流入、ダム内堆砂の除去がクローズアップされ、各種工法が研究試行され、耐摩耗性の良いエアリフトポンプも一部議論されている。
いずれの場合に於いても、エアリフトポンプでは自由な揚程が得られないことが課題である。
本件の多段形エアリフトポンプシステムは、必要な揚程をほぼ自由に得ることができるために、沈澱物の吸引に必要な吸引力や、吸泥管延長が行い易くなり、吸泥、吸砂作業が容易になり、揚水後においては、混合揚水を処理施設に遠く、或いは、高く輸送することを容易にする。
特に、エアリフトポンプを使用する遠距離輸送では、水深の深いダムは非常に好都合な条件と言える。
既設の諸施設で使用される従来のエアリフトポンプに於いては、揚程に比し浸水深さの浅い、効率の悪い条件で使用せざるを得なかった設備も多く、これ等に効率の良い範囲の揚水管を備えた本件エアリフトポンプシステムを使用すれば、運転動力費の低減を図ることができる。
又、温泉水や地熱発電においては、高深度揚湯が必要になる場合も多く、従来のエアリフトポンプでは対応できず、特殊な耐熱性、耐ガス性を備えた高揚程水中ポンプが使用されることも多くなった。
地下水熱湯の揚水では、湯の華の付着が多く、定期的なメンテナンスは不可欠であり、精密複雑構造の高価な水中ポンプよりもシンプルな本件多段形エアリフトポンプシステムは期待されるところと考える。

登録者情報

登録者名称 井上 虎男

事業化情報

質的条件
その他情報 【要】エアリフトポンプは、220年の実績が有るポンプであり、使用する価値ある所では、高揚程が得られない弱点がありながらも重宝される優れた特性を持つポンプである。
 複数のエアリフトポンプを組合せて、自由な高揚程を得られるようにした本件システムは、従来の市場を大きく拡大できる。
 技術の移転では、下水道施設分野、土木建設分野1(主にダム関連)、土木建設2(温泉、地熱発電)、一般産業分野(一般産業プラントや施設、水処理施設)に分類して決める。
 時間的制約はあるが、国際特許出願の権利譲渡にも対応する。

その他の情報

関連特許
国内 【無】
国外 【無】   
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