专利名称：广角度喷射式曝气设备的制作方法
技术领域：
本发明是有关于一种曝气设备，且特别是有关于一种广角度喷射式曝气设备。
背景技术：
水产养殖池、或鱼塘经由曝气装置，来维持水池溶氧(DO)的浓度，以维护水产养殖物、水中生物、及微生物的呼吸作用，是稳定水质、保持鱼池生态平衡的必要因素。微生物(分解者)须从水中吸收溶氧，以消化多余的有机物质，并进行硝化作用，而将毒性很强的氨氮转换成弱毒性的亚硝酸氮(NO2)、或硝酸氮(NO3)。水车，公知的曝气装置，通过马达带动叶轮而将水泼向空中，以增加水与空气的接触时间及表面积，以达到曝气、增加溶氧的目的。
已知的环保工业与化工业的污废水处理厂的好气处理池，亦需通过微生物消化水中的有机物。业者大都利用鼓风机及输气管，将空气输送至池底的散气盘的通气孔，再以小气泡形式，于池底释放，以增加水中溶氧，促使微生物消化水中的有机物。
其实，水车与散气盘的曝气功能有限，且效率很低。本发明人的研究显示，水车的叶轮仅能将表层或上层池水泼向空中，其泼水量有限，水滴颗粒太大，且在空中停留时间太短，其与空气的接触时间及表面积并不理想，而且大部分的水滴掉回水车附近。因此，水车的曝气效果仅局限于水车附近的水域，且很难增加底层池水溶氧。
鼓风机与散气盘所组合的曝气装置，的确可增加水中溶氧。散气盘的气泡愈小，接触表面积就愈大；而水池愈深，气泡在水中停留时间就愈长，传氧效率愈高。但愈小的气孔，愈易附着微生物及水中悬浮物，而造成堵塞。此外，空气密度很小、不易加压、相当耗电，而水池愈深、气孔愈小、所需的空气压力愈大，就愈耗电；实际应用时水深三～五公尺、传氧效率约10～20％。鼓风机与散气盘，可用于体积较小、生化需氧量(BOD)/化学需氧量(COD)浓度较高(数百ppm)的好气处理池；而并不适合用于水产养殖业，因为鱼塘面积大、BOD、COD不高(10～40ppm)、水深约仅一～二公尺，气泡在水中停留时间不够长，且需数量庞大的散气盘，不符成本效益。
台湾的鱼塘超过八万公顷，每公顷需使用6～12HP的水车，每天至少运转12小时，占用相当的电力资源；而且每年需换水10～20次、约抽地下水10～30万吨。超抽地下水造成沿海地区的地层，累积下陷深度、已达一～三公尺。台湾地小人稠，能源完全仰赖进口，应善用土水资源、节省能源、方可永续经营。(一公顷鱼塘的蓄水量约1～2万吨)因此，需开发出一种成本低、耗电少、曝气效率高、可大量增加底层池水溶氧的装置，以兼顾渔民的经济及环境保护的目的。现有的抽水机、水泵、沉水泵或沉水马达等抽水装置，在扬程0.5～15米(水压0.05～1.5kgf/cm2，其中水压1kgf/cm2＝扬程10米)时，出水量很大、但随水压增加而逐渐减少、整体机械效率远高于水车，但若工作压力再提高、其出水量急剧减少、机械效率降低。
发明内容
本发明的目的就是在提供一种广角度喷射式曝气设备，主要利用喷射水道的进水口至出水口为逐渐缩小的束缩状通道，使大流量液体先进入大截面积通道后，因流道逐渐束缩而对流体产生加压及加速的现象，最后由喷射口喷射，形成极小水滴散布的情形，进而达到大幅度增加养殖水曝气、及增加溶氧的功效。
本发明的另一目的在于因抽水装置位于浮筒装置下侧的水面下，因此可使得整个喷水式曝气设备的重心位于下方。如此一来，广角度喷射式曝气设备可达自我平衡，而不易经风浪太大而翻覆。
本发明的又一目的在于因可大幅提高曝气效率，不仅较为省电，且曝气效率提高使养殖池水的使用期延长，而可达降低换水率的目的，如此便可增加省水的功效。另则，减少地下水的用水量及换水率，间接而具改善地层下陷问题的优异处；另本发明亦适合应用于室内养殖业，如虾、蛤蛎、九孔、龙虾及鲍鱼等，对于高污染浓度的水质亦十分合适。
为了达到上述目的，本发明提供了一种广角度喷射式曝气设备，其中包括一抽水装置；至少一浮筒装置位于该抽水装置的外侧，且与抽水装置连接；一高度调节座，接合在该抽水装置上方；以及一顶喷射母座对应接合在该高度调节座上方，为一盖体，其中该顶喷射母座底部具锥度，且自底面设多个向外斜至侧周缘的流道，该流道自进水口至出水口为逐渐缩小的束缩状通道。
根据本发明的构思，其中还至少包括一具多个滤孔的滤网，其中该滤网接合在该抽水装置的下方。
根据本发明的构思，该滤网的滤孔可呈上稀下密以及上小下大状。
根据本发明的构思，该抽水装置位于该浮筒装置的下方。
根据本发明的构思，该浮筒装置还至少包括二浮筒及二固定支架，所述浮筒分别位于该抽水装置相对的两侧且每一所述固定支架位于所述浮筒的一端，以连接且固定所述浮筒。
根据本发明的构思，抽水装置与固定支架连接，而固定于浮筒装置下方。
根据本发明的构思，其中还包括一分隔板对合连接于顶喷射母座的锥度面上。
根据本发明的构思，该分隔板对应顶喷射母座的流道处设凸条。
根据本发明的构思，该分隔板对应顶喷射母座的流道处设凹槽。
根据本发明的构思，该顶喷射母座的出水口截面积可为两层凹槽形状设计。
也就是说，本发明提供了一种广角度喷射式曝气设备，至少包括一抽水装置；至少一浮筒装置位于上述的抽水装置的外侧，其中该浮筒装置还至少包括二浮筒及二固定支架，所述浮筒分别位于该抽水装置相对的两侧，利用固定支架位于浮筒的一端而固定、连接所述浮筒，且抽水装置与固定支架连接；一高度调节座接合于抽水装置上，再续向上接设一连接座；一喷射母座对合连接在该连接座上，其中此喷射母座底面具锥度，且自底面设多个向外斜至侧周缘的流道，该流道的进水口至出水口为逐渐缩小的束缩状通道，另也可再设计为增加一分隔板与喷射母座的流道对合的方式，使流道保持自进水口逐渐束缩至出水口的通道原则即可，其中分隔板可为不同形状设计以增加水喷射出的水雾形状变化。另外，高度调节座的长度较长喷射出水的扩散力量较大，可增溶氧率，但还是需依养殖池水的大小范围来考虑高度调节座的长度设计。调节座高度的设计，可根据风速、水池大小及抽水装置的压力流量性能曲线，增加其滞空时间、提高曝气效率。理论上，调节座的高度愈高，会增加滞空时间，但流量会降低、粒径会变大，整个装置的中心往上移。调节座的适当高度，较佳介于0.5～1米之间。
而且，浮筒装置与抽水装置的接合可不用固定支架，而使该浮筒装置另包括至少一支撑架，利用支撑架与抽水装置连接亦可。此外，喷射母座的出水口截面积可设计为两层的凹槽设计，其形状可任意变化，以延伸喷射高度增加落点而达致广角的实质效果，且两层式者可降低堵塞的可能；而加设的分隔板可对应喷射母座的流道处设计为凸条或凹槽的多形状变化，以增强水形成分流的功能及控制水柱侧向速度、侧喷，以有助疏通细小杂物流出。此外，喷射母座的流道设立可为等距平均分布，或设定仅某一特定角度分布，如90度或180度的一侧分布等皆可；另流道的进水口至出水口的斜向角度可任意变化，亦可扩大改变(调整)池水的喷射前后落点，而更达实质广角的效果。
上述的抽水装置位于浮筒装置的下侧，如此可在广角度喷射式曝气设备运转时，使抽水装置位于水面下，而达到自我平衡的效果。此外，本发明的广角度喷射式曝气设备可不限定仅设一组喷射母座，其可为多个喷射母座向上连设接合，且水流连通以至最上方的喷射母座，其中，最上方的喷射母座顶面为一盖体。如此一来，可进一步提升广角度喷射式曝气设备的出水量及喷射广角。
图1是本发明较佳实施例的立体组合图。
图2是本发明较佳实施例的立体系统图。
图3是本发明的第一喷射母座的放大立体图。
图4是本发明较佳实施例的组合平面示意图。
图5是本发明较佳实施例的主要结构作动放大图。
图6的(a)～(l)是本发明的喷射母座的各种流道形状设计俯视图。
图7的(a)～(f)是本发明的喷射母座的各种出水口形状放大示意图。
图8是本发明的另一实施例的立体组合图。
其中，附图标记说明如下1-抽水装置；2-滤网；3-浮筒装置；4-高度调节座；5-连接座；6-喷射母座；7-顶喷射母座；8-分隔板；11-法兰；21-滤孔；31-浮筒；32-固定支架；33-支撑架；51-法兰；52-法兰；61-倾斜面；62-流道；63-法兰；71-倾斜面；72-流道；621-进水口；622-出水；721-进水口；722-出水口。
具体实施例方式
本发明揭示一种广角度喷射式曝气设备。请参照图1至图4。广角度喷射式曝气设备主要由抽水装置1、滤网2、浮筒装置3、高度调节座4、连接座5、喷射母座6、顶喷射母座7所构成。其中抽水装置1，顶面为法兰11。
滤网2接合在抽水装置1的下方，其中滤网2具有滤孔21，而可在本广角度喷射式曝气设备运转期间，过滤所抽的池水，进而避免池水中的固态杂质影响抽水装置1的效能，甚至可防止固态物质进入抽水装置1，而造成抽水装置1损坏或堵塞。在本发明的较佳实施例中，滤网2的滤孔21均匀分布，其滤孔21的分布状况亦可设计为上稀下密以及上小下大状，如此可优先抽取较接近池底的底层水。
浮筒装置3则位于抽水装置1的外侧，其中浮筒装置3较佳可由两个浮筒31所构成，且这两个浮筒31较佳是分别位于抽水装置1的相对两侧。浮筒装置3的主要功能是提供浮力，使整个广角度喷射式曝气设备可漂浮于池水表面，并轻易地于水上移动，而具有改变安装或喷洒位置的作用。这两个浮筒31可利用至少两个固定支架32来固定其相对位置，本发明于附图中揭示以四个固定支架32来定位；其中外侧的二固定支架32分别连接并固定这两个浮筒31的一端，而固定于内侧的二固定支架32则与抽水装置1接合，使抽水装置1位于浮筒装置3的下方，浮筒31较佳可采用加盖的空心塑料管。
高度调节座4，接合于抽水装置1的上方，与法兰11连接，其长度可依养殖池水大小及喷射需求的远度范围而考虑设计。调节座高度的设计，可根据风速、水池大小及抽水装置的压力流量性能曲线，增加其滞空时间、提高曝气效率。理论上，调节座的高度愈高，会增加滞空时间，但流量会降低、粒径会变大，整个装置的中心往上移。调节座的适当高度，较佳是介于0.5～1米之间。
连接座5，为续接设于高度调节座4的上方，其是利用底面的法兰51与高度调节座4连接的，而该连接座5的顶面为一法兰52。
喷射母座6接合连接座5上方(见图1、2、4)；其底部具一锥度，主要为自底面向外侧上斜而形成倾斜面61，其中，该倾斜面61是与连接座5顶面的法兰52对合连接的；另外，该喷射母座6自底面沿倾斜面61设多个流道62，其中该流道62设计为自进水口621逐渐缩小以至出水口622而出的束缩状流道设计；另外，喷射母座6顶面具有法兰63。
顶喷射母座7位于最上方，为一盖体，其主要结构与喷射母座6相同；请见图3，其底部相同具一锥度，主要为自底面向外侧上斜而形成倾斜面71，其中，该倾斜面71是与喷射母座6顶面的法兰63对合连接的；另该顶喷射母座7自底面沿倾斜面71设多个流道72，其中该流道72设计亦为自进水口721逐渐缩小以至出水口722而喷射的束缩状流道设计。
本发明的特征主要为利用抽水装置1将池中的水经滤网2抽进，后经高度调节座4、连接座5后自喷射母座6的流道62或顶喷射母座7的流道72而喷射出。其中喷射母座6与顶喷射母座7结构设计相同，以喷射母座7为例，请参阅图5，位于倾斜面71上各流道72的设计，为自进水口721逐渐缩小至出水口722而出的束缩状流道72设计，使大流量液体经较大截面积通道而进入流道72内，后因流道72的逐转缩小而使水经束缩加压于喷射时产生测向速度分量、及可增加扩散角；因此，自出水口722而喷出的水可形成极小水滴，配合流道72为上斜向外且束缩的设计，使水的流速经加压产生变化于喷射而出时即可增加喷射扩散角，使喷出的水形成极为小的水滴，以增加与空气的接触时间及表面积，而有效达到增加曝气及增加溶氧的目的。另外，喷射母座6及顶喷射母座7的流道向上倾斜角度可为不同，倾斜角度较小者可喷射出较近的距离，倾斜角度较大者可喷射出较远距离。
本发明的又一特征就是因为本发明的抽水装置1为下沉式，且为上轻下重的不倒翁式设计，亦即重量较大的抽水装置1位于水面下，因此整个广角度喷射式曝气设备的重心在水面以下(另参阅图4)。如此一来，配合位于抽水装置1上方的浮筒装置3，广角度喷射式曝气设备可达自我平衡，不因风浪过大而翻覆。
本发明的再一特征就是喷射母座6的出水口622及顶喷射母座7的出水口722截面积可为两层的凹槽设计，如此，可增喷射扩散角及延伸喷射射程，亦具增加落点及喷洒范围的优点，使喷射的角度广泛可兼顾各角落及远近距离，使达到实质的广角度功效，且出水口为两层凹槽的设计使压缩的水经两不同大小的凹槽口喷射而出时，会产生不同的喷射角度及不同的落点，间而扩大改变(调整)池水的喷射前后落点，且增加溶氧效果。请见图6(为图4的喷射母座6与顶喷射母座7接合处的部分结构放大图)，其出水口622、出水口722的截面积形状可为(a)～(d)的方型、半圆型、V字型或U型的基本型，另基本型的俯视图可参见图7的(a)～(c)，而当出水口为两层凹槽状时可为图6的(a)～(d)基本型再予以相互搭配混合，如(e)～(i)所示者，而混合的俯视图可参见图7的(d)～(f)所示；当然，只要符合本发明的大孔径进水口逐渐束缩至出水口而出的流道设计者，该出水口的形状任意变化皆为本发明的等效范围。
而且，发明于喷射母座6的倾斜面61面上，及顶喷射母座7的倾斜面71面上可各再加插设一分隔板8与之对合连接，该分隔板8可对应喷射母座的流道处设凸条或凹槽的各种形状，使正可纳置于对应的喷射母座的流道内，其中，图6的(j)～(l)图可见喷射母座7及分隔板8接合的状态，当中分隔板8为具凸条时纳置于喷射母座7的流道72内，使水造成分流的功能，其有利于疏通流道内的杂质。
而且，本发明至少具一滤网2，且至少一浮筒装置3，喷射母座6至少需设一个，其可依需求再予增加。另见图8，抽水装置1与浮筒装置3的连接可将浮筒装置3内侧的二固定支架32改为以支撑架33的方式连接亦可。另外，喷射母座6的流道62及顶喷射母座7的流道72的分布可为等距平均分布，或仅设单一特定角度等各种分布态样皆可。
本发明可根据抽水装置的性能曲线、水池面积以及水质需氧量等因素，来调整抽水装置，且本发明的喷射距离与水柱滞空时间均大于传统水车且更增溶氧的功效。因此，本发明的广角度喷射式曝气设备可节省电力，并因提高曝气效率，使溶氧性佳，间而使养殖池水的使用寿命延长，而达到减少换水次数，当然也较省水及省成本；同时本发明十分适合于室内养殖，如虾、蛤蛎、九孔、龙虾及鲍鱼等，对于高污染浓度的水质亦十分合适。
本发明的优点为本广角度喷射式曝气设备的流道为束缩状的设计，使水因通道的逐渐缩小而被压缩产生加压、加速效果，以增喷射扩散角及延伸喷射高度，使增氧、及改善水质效果显著，大量应用后可节省电力、减少抽地下水、减缓地层下陷速度；提高养殖密度、节省土地、增加渔民收益，既经济又环保。
本发明的又一优点为广角度喷射式曝气设备漂浮于水中，可轻易地改变安装位置；上轻下重的结构设计且重心在水面以下、可自我平衡，不会因风浪过大而翻覆。更可使出水口设计为两层凹槽而降低淤塞或阻塞现象，相当耐用。
本发明的再一优点为根据试验结果显示，养殖物喜欢聚集于喷雾落点区，因此本设备可用于具高经济价值、或体质脆弱的水产养殖物的养殖、与复育，应用性极佳。
虽然本发明已以一较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。
权利要求
1.一种广角度喷射式曝气设备，其中包括一抽水装置；至少一浮筒装置位于该抽水装置的外侧，且与抽水装置连接；一高度调节座，接合在该抽水装置上方；以及一顶喷射母座对应接合在该高度调节座上方，为一盖体，其中该顶喷射母座底部具锥度，且自底面设多个向外斜至侧周缘的流道，该流道自进水口至出水口为逐渐缩小的束缩状通道。
2.如权利要求1所述的广角度喷射式曝气设备，其特征是还至少包括一具多个滤孔的滤网，其中该滤网接合在该抽水装置的下方。
3.如权利要求2所述的广角度喷射式曝气设备，其特征是该滤网的滤孔可呈上稀下密以及上小下大状。
4.如权利要求1所述的广角度喷射式曝气设备，其特征是该抽水装置位于该浮筒装置的下方。
5.如权利要求1所述的广角度喷射式曝气设备，其特征是该浮筒装置还至少包括二浮筒及二固定支架，所述浮筒分别位于该抽水装置相对的两侧且每一所述固定支架位于所述浮筒的一端，以连接且固定所述浮筒。
6.如权利要求5所述的广角度喷射式曝气设备，其特征是抽水装置与固定支架连接，而固定于浮筒装置下方。
7.如权利要求1所述的广角度喷射式曝气设备，其特征是还包括一分隔板对合连接于顶喷射母座的锥度面上。
8.如权利要求7所述的广角度喷射式曝气设备，其特征是，分隔板对应顶喷射母座的流道处设凸条。
9.如权利要求7所述的广角度喷射式曝气设备，其特征是，分隔板对应顶喷射母座的流道处设凹槽。
10.如权利要求1所述的广角度喷射式曝气设备，其特征是该顶喷射母座的出水口截面积可为两层凹槽形状设计。
全文摘要
一种广角度喷射式曝气设备，至少包括抽水装置、至少一浮筒装置、一高度调节座、至少一喷射母座。此浮筒装置位于抽水装置的外侧，且利用固定支架与抽水装置连接。高度调节座接合在抽水装置上，而喷射母座续接于高度调节座的上方；其中喷射母座底面具锥度，且自底面设多个向外斜至侧周缘的流道，该流道自进水口至出水口为逐渐缩小的束缩状通道，另亦可加设有不同形状结构的分隔板以增加喷射形式的变化。
文档编号C02F7/00GK1748490SQ200410075270
公开日2006年3月22日 申请日期2004年9月16日 优先权日2004年9月16日
发明者蔡荣锋 申请人:蔡荣锋