(57)【要約】  この装置は、流体処理、特に廃水処理に用いられる。流体は、生物学的材料で覆われたコート面（３）に沿って導かれ、このコート面（３）を全体としてではなく、経路毎に掃くワイパー要素（５）が設けられる。経路は、コート面（３）が部分に分けて連続的に掃かれるように選択される。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料で覆われた少なくとも１つのコート面に沿って又はこれを介して流体が導かれる流体処理、特に廃液処理のための装置であって、
前記コート面を経路に沿った状態で掃く、少なくとも１つのワイパー要素（２２）が設けられ、この経路（２９，３０）が、前記コート面が部分に分けて連続的に掃かれるように選択されたことを特徴とする流体処理装置。
【請求項２】
前記ワイパー要素（２２）が、狭い側部（２３）と広い側部（２４）とを有し、その広い側部（２４）をもって経路部分を実質的に第１の方向に掃いた後、その狭い側部（２３）をもって経路部分を実質的に第２の方向に交互に掃くように、経路部分毎に導かれることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
幾つかのワイパー要素（２２）が設けられ、これらが異なる経路部分を掃くことを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
前記材料で覆われたコート面がフィルタの捕集面を形成し、前記ワイパー要素が堆積物を除去するために設けられたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の装置。
【請求項５】
前記材料で覆われたコート面がシリンダ（４）の側面であり、前記ワイパー要素（５）の広い側部がこのシリンダの軸に対して実質的に平行に移動することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の装置。
【請求項６】
前記材料で覆われたコート面が、互いに移動可能なディスク（１３，２０）の側面によって形成され、１つの、好ましくはそれぞれのディスクの側面に対し、少なくとも１つのワイパー要素（２２）が割り当てられたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の装置。
【請求項７】
前記ディスク（１３，２０）が互いに平行に、かつ間隔を空けて配置され、前記ワイパー要素（２２）が隣り合うディスク（１３，２０）の間で機能する請求項１〜６のいずれかに記載の装置。
【請求項８】
前記ワイパー要素が、ディスク（１３，２０）から実質的に垂直に、向かい合うディスク（２０，１３）の方向に伸びるワイパー（２２）によって形成されることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の装置。
【請求項９】
隣り合うディスク（１３，２０）が互いに対して回転又は並進の方向に動かされることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の装置。
【請求項１０】
ディスク（１３，２０）が互いに平行に配置され、前記ディスク（１３，２０）の互いに対する運動が前記ディスク（１３，２０）に平行な面内でなされることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の装置。
【請求項１１】
隣り合うディスク（１３，２０）が、向かい合うディスクのワイパー要素（２２）がその広い側部（２４）をもって実質的に半径方向の作動経路を描くのに続いてその狭い側部（２３）をもって復帰経路を描くか、又はその逆をなし、ここに前記復帰経路の始点と前記作動経路の終点とがディスクの同一半径上にあるように、互いに対して動かされることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の装置。
【請求項１２】
前記ワイパー要素（２２）が前記ディスク（１３，２０）において内サイクロイド状の経路又は外サイクロイド状の経路（３０，２９）上を導かれることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の装置。
【請求項１３】
一方のディスクのワイパー要素（２２）が外サイクロイド状の経路を描き、隣接するディスクのワイパー要素が内サイクロイド状の経路（３０）を描くことを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の装置。
【請求項１４】
内サイクロイド状又は外サイクロイド状の経路（３０，２９）上の幾つかのワイパー要素（２２）が、前記内サイクロイダル状又は外サイクロイダル状の経路（３０，２９）が互いに接触し又は互いに重なり合う環状部分を経るように、前記ディスク（１３，２０）に亘って異なる半径上を導かれ、１つのディスク半径から異なるディスク半径への材料輸送が外側から内側に向けて好適になされることを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載の装置。
【請求項１５】
前記ディスク（１３，２０）が少なくとも２つのディスクスタック（３３）によって形成され、これらのディスクスタック（３３）は、一方のスタックのうち１つのディスク（１３）が他方のスタックのうち少なくとも１つのディスク（２０）と隣接し、処理されるべき流体がディスクスタックのこれらの隣り合うディスクの間を導かれるように、配置されたことを特徴とする請求項１〜１４のいずれかに記載の装置。
【請求項１６】
隣り合うディスク（１３，２０）又はディスクスタックが同一の方向であるが、異なる回転速度で動かされることを特徴とする請求項１〜１５のいずれかに記載の装置。
【請求項１７】
前記ディスク（１３，２０）が環状とされ、前記流体がディスク（１３，２０）の中央リセス（１５，２１）によって及びディスクの間に形成される中央チャンネルを介して流れることを特徴とする請求項１〜１６のいずれかに記載の装置。
【請求項１８】
互いに隣接して位置するディスク（１３，２０）が、互いに対して偏心させて設置され及び動かされることを特徴とする請求項１〜１７のいずれかに記載の装置。
【請求項１９】
互いにかみ合う前記ディスクスタックのディスク（１３，２０）が環状に形成されるとともに、好ましくは等しい半径方向の幅をもって異なる外径を有し、回転可能に設置され及び実質的に等しい周速で動かされることを特徴とする請求項１〜１８のいずれかに記載の装置。
【請求項２０】
少なくとも１つのスタックの前記ディスク（１３，２０）が端部側の外側歯列を有することを特徴とする請求項１〜１９のいずれかに記載の装置。
【請求項２１】
スタックのうち前記外側歯列（１４）に近い少なくとも１つのディスク（１３）が、突出した領域に、他方のディスクスタックの少なくとも１つのディスク（２０）とかみ合わせるための端部側の内側歯列（１８）を有することを特徴とする請求項１〜２０のいずれかに記載の装置。
【請求項２２】
全てのディスク（１３，２０）が歯列（１４，１９）を有し、動かされることを特徴とする請求項１〜２１のいずれかに記載の装置。
【請求項２３】
前記ディスク（１３）の外側歯列（１４）が、互いに対して角方向にオフセットされた２つの駆動ホイール（１７）に対して駆動可能に接続されたことを特徴とする請求項１〜２２のいずれかに記載の装置。
【請求項２４】
前記ディスク（１３，２０）が内周上において、駆動係合に対し、好ましくは向かい合う位置で回転可能に支持されることを特徴とする請求項１〜２３のいずれかに記載の装置。
【請求項２５】
前記ワイパー２２が、それらの広い側部（２４）と半径とをもって、好ましくは実質的に３０°〜６０°の一定の角度（α）を包摂するように配置されたことを特徴とする請求項１〜２４のいずれかに記載の装置。
【請求項２６】
隣り合うディスク（１３，２０）の前記ディスク（２２）が互いに対して９０°だけオフセットされたことを特徴とする請求項１〜２５のいずれかに記載の装置。
【請求項２７】
前記ディスク（１３，２０）において、前記ワイパー（２２）の前方及び／又は後方に開口（２７）が設けられたことを特徴とする請求項１〜２６のいずれかに記載の装置。
【請求項２８】
前記ワイパー（２２）の高さが隣り合うディスク（１３，２０）の距離を定めることを特徴とする請求項１〜２７のいずれかに記載の装置。
【請求項２９】
前記ワイパー（２２）が、移動方向に関して前側にあるそれらの狭い側部（２３）において、斜角を持たせた状態で形成されたことを特徴とする請求項１〜２８のいずれかに記載の装置。
【請求項３０】
ワイパー（２２）が形成されたディスク（１３，２０）と、駆動歯列（１４，１８，１９）とがプラスチックの射出成形部品として単一に構成され、好ましくはポリエチレン又はポリプロピレンから作製されたことを特徴とする請求項１〜２９のいずれかに記載の装置。
【請求項３１】
前記ワイパー要素（２２）を備える前記ディスク（１３，２０）が生物学的な排水処理リアクタ（３５）の一部を形成し、前記ワイパー要素（２２）が生物学的材料のグロースを除去することを特徴とする請求項１〜３０のいずれかに記載の装置。
【請求項３２】
前記ワイパー要素を備える前記ディスクが化学的リアクタを形成し、前記ワイパー要素が化学反応生成物の少なくとも一部を除去することを特徴とする請求項１〜３１のいずれかに記載の装置。
【請求項３３】
前記ディスクがチャンネル、構造又は表面粗さの形態のリセスを有することを特徴とする請求項１〜３２のいずれかに記載の装置。
【請求項３４】
前記ワイパー要素（２２）の移動経路のためのギア手段（１７）が前記リアクタ内に設けられ、駆動手段がこのリアクタ外に位置することを特徴とする請求項１〜３３のいずれかに記載の装置。
【請求項３５】
前記ワイパー要素の移動経路のための前記ギア及び駆動手段（４１）が前記リアクタ外に設けられたことを特徴とする請求項１〜３４のいずれかに記載の装置。
【請求項３６】
前記ディスクスタックのうち一方が前記リアクタ内に静止した状態で配置され、他方が動かされることを特徴とする請求項１〜３５のいずれかに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提部分において明らかにした特徴による流体処理のための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
そのような装置は、従来技術に属するものに数えられ、それらは、一定の大きさの粒子を引き止めるフィルタの形態であったり、微生物で覆われた面に沿って流体が導かれる生物学的流体処理装置の形態であったりする。このような装置は、たとえば、ＷＯ０２／０９４７２４  Ａ１から知られるところである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
処理されるべき流体が表面を介して導かれるか、又はこれに沿って導かれるかに拘わらず、充填した表面のつまりによるか、又は覆われた面の成長によって流れの抵抗が増大するという点で、連続動作に関して問題が生じる。従って、流れの抵抗を低減させるため、一定のインターバルで清掃を行うことが必要である。フィルタについていえば、これは、バックフラッシュや粒子の機械的除去によってなされるのが一般的であるが、その方法は、不連続な態様をたどるものであり、各清掃サイクルの間で流れの抵抗が増大し、すなわち、抵抗が一定でないという欠点がある。
【０００４】
生物学的流体処理用の装置については、表面に付着した微生物を除去することは、それらが不必要であるからというだけでなく、持続性があり、かつ効果的な流体処理のために微生物の継続的な存在が絶対的に必要であることから、より必要性の高いものである。ＷＯ０２／０９４７２４  Ａ１から知られる装置については、互いにかみ合うディスクスタックが半径方向のウェブの一部の領域で互いに対して殆ど接触しており、これらのウェブが他方のディスクの材料コーティングを表面全体に亘って継続的に除去することで、これが達成される。従って、蓄積物は、実質的にウェブの間の窪んだ領域においてのみ機能性を保つことができ、ディスクの作動表面が減少させられる。このものによる他の欠点は、過剰な成長微生物材料のみが除去される一方、基本的に何らの再生もなされず、装置が時間の経過とともにその効率を失うことである。
【０００５】
このような背景に対し、本発明の目的は、上記の欠点が回避されるような公知のタイプの流体処理のための装置を提供することであり、特に流れの抵抗を可能な限り、より長い期間に亘って一定とした、変化のない装置の動作を可能とするため、表面に付着した材料を継続的に、かつ可能であるならば、完全に入れ換えることである。
本発明によれば、この目的は、請求項１において明らかにした特徴によって達成される。本発明に係る有利な構成は、従属請求項、ならびに以下の説明及び図面によって明らかにされる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る流体処理のための装置は、材料で覆われた少なくとも１つのコート面に沿って又はこれを介して流体が導かれるものであり、このコート面を通路に沿った状態で掃く、少なくとも１つのワイパー要素を備える。ここにおいて、経路（ストローク）の方向は、コート面が部分に分けて連続的に掃かれるように選択される。従って、本発明の基本的概念は、フィルタ又は生物学的材料（たとえば、微生物）で覆われた面である材料のコート面を、ワイパー要素により通路に沿った状態で処理すること、すなわち、このコート面の部分のみをワイパー要素によって継続的に掃くことにある。ワイパー要素は、流体処理のためのオズモシスフィルタ（ｏｓｍｏｓｉｓ  ｆｉｌｔｅｒｓ）上の蓄積物を清掃するのに特に好ましく使用することができる。これにより、ワイパー要素は、コート面が部分に分けて連続的に、しかしながら、可能な限り全体として掃かれるようにその方向が選択された経路上を常に導かれる。従って、コート面は、１又はこれよりも多くのワイパー要素によって継続性のある方法で、かつそのベースに至るまで、付着した材料のない状態とされる。このようなワイパー要素の適用が部分毎にのみ機能することで、表面の一部のみが付着材料のない状態とされ、経路の隣りの残余部分の表面の材料は、そこに残されたままとされる。これにより、及びワイパー要素の適切な構成により、表面のベースに至るまでの材料の除去が達成され、すなわち、より古い下にある材料層を除去することが可能となる。他方、経路の適切な方向により、完全な連続処理方法が可能となるように、作動中における継続的なワイパー作用が得られ、流れの抵抗が実質的に常に一定に保たれる。
【０００７】
ワイパー要素は、狭い側部と広い側部とを有する構成とされ、経路部分上を実質的にその広い側部をもって第１の方向に掃くのと、経路部分上を実質的にその狭い側部をもって第２の方向に掃くのとを交互に行うように、経路部分を導かれるのが有利である。これにより、表面に亘る目標とする材料輸送を達成することができ、そのような動作は、以下により詳細に説明するように、構成に関して比較的容易に実現される。
【０００８】
異なる経路部分を掃く、動作上互いに好ましく結合された幾つかのワイパー要素が提供されるのが有利である。このような構成は、経路の適切な構成により、多くのワイパー要素のために比較的小さな動作のみがなされればよく、構成及び駆動技術に関して有利であるという利点を有する。
ワイパー要素は、捕集面の清掃、すなわち、捕集面に溜まった堆積物の経路に沿った除去に用いられるか、又は生物学的フィルタをもって長手方向に沿って流れにおくことで、表面の生物学的材料の除去に用いられるかのいずれであってもよい。
【０００９】
材料で覆われたコート面は、基本的にいかなる形状であってもよく、フィルタについては、平面であるのが通常であるが、円筒の側面によりそのような面を形成してもよく、ワイパー要素の広い側部を、ワイパー要素が円筒の軸に対して実質的に平行に移動するように配置するのが便利である。そのような円筒の側面により、生物学的フィルタばかりでなく、（スクリーンドラムの形態で）機械式フィルタの表面を形成することもできる。
【００１０】
本発明に係る装置は、廃水処理技術における適用に限られるものではなく、他の分野に適用することも可能である。たとえば、化学的リアクタの形態で適用されて、化学生成物がワイパーによって除去されたり、又は触媒表面等を清掃するため、他の堆積物が除去されたりしてもよい。このリアクタは、ガスに限らず、液体の物質が充満されるものであってもよく、ここにおいて、ワイパー要素は、固体、パウダー、ペースト又は流体の物質を除去する。
【００１１】
冒頭に述べた態様の生物学的廃水処理については、材料で覆われたコート面が、互いに対して相対的に動かされるディスクの側面によって形成されるのが特に有利であり、ここにおいて、少なくとも１つのワイパー要素がディスクの側面に割り当てられ、好ましくは、ワイパー要素が隣り合うディスクのそれぞれの側面において材料の除去を充分になし得るように、各ディスクの側面に割り当てられる。ディスクの側面に沿ったワイパー要素の動き、すなわち、経路の方向は、ディスクの互いに対する相対的な動きによって制御される。従って、ワイパー要素の適切な配置及びディスクの回転方向の選択により、事情によっては隣り合うディスクの材料輸送が異なる方向になされ、これは、隣り合うディスク上の異なる反応生成物が分離されるべき場合に特に重要である。
【００１２】
狭い空間内で可能な限り高い収容密度を達成するため、すなわち、材料で覆われることで生物学的な機能を有する面を可能な限り広く確保するため、ディスクは、ワイパー要素が隣り合うディスクの間で機能するように、互いに平行に、かつ間隔を空けて配置されるのが特に好ましい。ディスクが平行であるため、相互作用的な機能を有するワイパー要素が絶えず係合した状態にあり、すなわち、これらは、ディスクが互いに対して動かされたときに、直ちにワイパー作用を発揮する。
【００１３】
ワイパー要素自体は、有利な態様において、ディスクから実質的に垂直に、向かい合うディスクの方向に伸びるワイパーによって形成され、向かい合う側に向くそれらの端部がこの向かい合って位置する側の材料を掃くように構成される。このようなワイパーの構成は、少なくともワイパー作用が向かい合うディスク側のベースにまで及ぶこととなる場合に、同時にワイパーが隣り合うディスクの間の距離を維持するように機能することから、幾つかのワイパーの配置に関して特に有利である。
【００１４】
ディスク全体の表面をワイパーによって部分に分けて掃き、これにより除去された材料の目標とする材料輸送を達成するため、隣り合うディスクは、互いに対して回転方向に移動するばかりでなく、並進方向にも移動し、これに応じて動かされるとよい。これにより、互いに平行に設けられたディスクに対して平行な面内での移動が有利に達成される。
隣り合うディスクは、向かい合うディスクのワイパー要素がその広い側部をもって実質的に半径方向の作動経路を描き、続いてその狭い側部をもって復帰経路をなすか、又はその逆であるように、互いに対して動かされるとよい。これにより、復帰経路の始点と作動経路の終点（及びその逆）とは、等しい半径の位置にあることとなる。材料輸送は、広い側部をもってする実質的に半径方向に向けられた移動によって内側から外側へ、又は好ましくは、外側から内側へ行われる。しかしながら、復帰運動は、狭い側部が材料輸送よりもむしろ材料を横切る傾向にあるため、既に輸送された材料又は未だディスク上にある材料がこの復帰運動によって実際には動かされないように、実質的に狭い側部をもって行われる。これにより、ワイパー要素による１つの半径から異なる半径への輸送が達成される。ワイパー要素のディスク上における配置は、結果として形成され、かつ実質的に半径方向に伸びる経路によって形成される環状のワイピング領域が重なり合うように便利に選択され、最終的には、全てのワイパー要素により、半径方向の材料輸送がワイパーの配置及びディスクの移動方向に応じて外側から内側へ、又は内側から外側へ向けて行われる。
【００１５】
上記の移動動作を実現するため、後に詳細に述べるように、１又はこれよりも多くのワイパー要素が、ディスクにおいて、内サイクロイド状又は外サイクロイド状の経路上を導かれるのが便利である。
幾つかのワイパー要素がディスクにおいて、異なる半径において内サイクロイド状又は外サイクロイド状の経路上を導かれる場合は、経路の方向は、内サイクロイド状又は外サイクロイド状の経路が、接続し及び重なり合う環状部分を経るように設定されるとよい。１つのディスク直径から異なるディスク直径への効果的な材料輸送は、材料が初めに１つの環状部分上を輸送された後、適切な方法によって次の環状部分に引き継がれ、更に輸送されることで達成される。外側から内側へ向かう主な移動方向は、生物学的流体処理にとっては特に有利であり、ここにおいて、流体の流れ方向は、この方向に伸びるものであるのが便利である。ディスクから離れた材料部分は、材料の輸送方向において後方に位置するディスク部分にはり付くおそれもなく、この流れによって輸送され、すなわち、除去される。
【００１６】
本発明の更なる展開では、流体処理のための材料で覆われた、可能な限り広い面の実現を狭い空間内で可能にするため、少なくとも２つのディスクスタックが設けられ、一方のスタックのうち１つのディスクが他方のスタックのうち少なくとも１つのディスクに隣接し、ここにおいて、処理されるべき流体は、ディスクスタックのうち、これらの隣り合うディスクの間に導かれる。また、ワイパー要素は、隣り合うディスクの間に設けられ、一方のディスクから伸びるいずれのものも向かい合うディスクにまで到達し、部分に分けた材料の除去により、チャンネルを形成する形態で動作する。
【００１７】
これにより、ディスクは、流体がディスクの中央リセスを介して供給され、又は導き出されるように、そうでないならば、ディスクの間を流れるように、環状の形態で有利に構成される。隣り合うディスク又はディスクスタックは、同一の方向に動かされるが、異なる回転速度であるのが有利である。
ワイパー要素についての上記の移動手順は、特に内サイクロイド状又は外サイクロイド状の経路において、互いに隣接して位置するディスクが互いに偏心させて設けられ及び動かされることで、構成上簡単な方法で実現することができる。これにより、かみ合うスタックのディスクは、環状の形態で有利に構成され、及び好ましくは、等しい半径方向の幅を持ちながら、異なる外径を有する。これらは、それぞれの場合において、回転可能に設けられるとともに同一の周速をもって駆動され、互いに異なる回転軸のためばかりでなく、異なる外径のため、双方のスタックのディスクが等しい周速にも拘わらず異なる角速度を有する。これにより、スタックの互いに対する並進及び回転の相対運動が強制的に達成され、ディスク上におけるワイパー要素の内サイクロイド状又は外サイクロイド状の経路が形成される。
【００１８】
構成については、１つのスタックのうち少なくともディスクが前端の外側歯列を有し、これによりこの外側歯列上でかみ合う平歯車により、回転駆動が簡単な方法で実現されるのが特に好ましい。このような歯列によれば、互いに隣り合わせて配置されたディスクスタックを、これらを隣り合うディスクスタックと直接的にかみ合わせたり、又は適切な平歯車を介して動作上互いに結合させたりすることで、小さな力で作動させることができる。
【００１９】
外側歯列に近いスタックのうち少なくとも１つの、好ましくは全てのディスクは、横方向に突出する領域において、前端の内側歯列を備え、他のディスクスタックのうち少なくとも１つのディスクの外側歯列がこれとかみ合うのが特に有利である。このような構成によれば、２つの異なるディスクタイプ、特に外側歯列に加えて横方向突出部及び内側歯列を有する、比較的大きな直径のディスクと、外側歯列のみを有する、より小さな直径のディスクとのディスクのみによるタイプのディスクスタックの構成が可能となる。双方のディスクは、環状に形成され、この駆動の組み合わせにおいて、ディスクの一部における設計変更を伴うことなく、実際上無限に大きなスタックに統合することができる。全てのディスクに歯列を設けることで、ディスクは、この歯列を介して隣り合うディスクに対して直接的及び独立的に動かされる。
【００２０】
基本的には、外側歯列は、１又は幾つかの平歯付きの駆動ホイールを介して動かされる。互いに対して角方向にオフセットされた２つの駆動ホイールが設けられる場合は、好ましくは駆動係合に対して向かい合うように位置する、外周上でのディスクの回転可能な支持との協働により、追加のガイドを必要としない適切な３点マウンティングが形成されるのが特に有利である。
【００２１】
ワイパーは、それらの広い側部が半径方向に関して好ましくは３０°〜６０°の実質的に一定の角度を包摂するように、ディスク上に配置されるのが有利である。
通常は、隣り合うディスクのワイパーは、互いに対して９０°だけオフセットさせて配置されており、これは、ディスクの１つのワイパーの広い側部が常に隣り合うディスクのワイパーの狭い側部と衝突し、２つの広い側部と２つの狭い側部とが互いに接触（許容し難いほどの大きな力が作用する場合がある。）しないため、隣り合うディスクのワイパーの衝突に関して有利である。
【００２２】
好ましくは、ワイパーの後方における圧力補正を可能とするため、ディスクにおいて、移動方向における各ワイパーの後方に、これに対して略平行に開口が設けられる。ワイパーは、常に２つの開口の間において、これらの間に残されたウェブの部分にあるのが好ましく、開口によるワイパーの前方及び後方における素材の弱化により、ワイパーが幾らか変位可能とされるのが好ましく、これによりワイパーの変形が幾らか可能とされることから、向かい合わせて配置されたワイパーとの衝突に関して有利である。
【００２３】
ワイパーは、隣り合うディスクにまで伸び、すなわち、ワイパーの高さが隣り合うディスクの距離を定めるように構成されるのが有利である。ディスクの互いに対する軸方向の距離が固定される分離マウンティングではなく、これらを互いに重ね合わせたスタックとされ、ディスクの互いに対する距離がワイパーの高さにより固定される。これにより、端面サポートを提供することだけが必要とされ、他の部分に関しては、互いに重なり合うディスクは、中央の開口を介して回転可能に支持されるだけとなり、外側においてギア駆動によって動かされることとなる。
【００２４】
隣り合うディスクのワイパーがそれらの衝突に際して損傷し又は故障することを防止するため、本発明によれば、ワイパーは、移動方向の前方にあるそれらの狭い側部において、及び好ましくは、それらの後方の狭い側部において、斜角を持たせて形成される。既述のように、隣り合うディスクのワイパーが互いに対して９０°だけオフセットさせて配置され、更にワイパーの前方及び後方のリセスによってディスクにおける材料の弱化が施された場合は、通過面としての斜角により、この斜角上を広い側部をもって横方向に通過するワイパーが移動方向とは反対に反らされ、更にディスク外に撓むことで、２つのワイパーの衝突をもって目標とする変形を生じさせることができる。
【００２５】
ワイパーが形成されたディスクは、射出成形部品として、１つの単体として構成され、ポリエチレン又はポリプロピレンにより作製されるのが好ましい。これにより、あらゆる寸法のディスクスタックを２つの機具のみを使用して作製することができる。
これらのディスクスタックは、典型的には、対応するリアクタにおいて、廃水の生物学的処理に適応され、ワイパー要素により、生物学的材料のグロースが部分に分けて除去される。これにより、経路の誘導は、内サイクロイド状又は外サイクロイド状の経路において、各ディスクがワイパーによって時間の経過とともに、実際的に完全に掃かれるように構成される。しかしながら、ワイパーの構成及び移動速度は、これらの間に導かれた流体を処理するのに充分な生物学的材料が常にディスク上に残存する一方、リアクタのつまりを回避するのに充分な材料が掃かれるように設定される。
【００２６】
ディスクは、なかでも特に微生物の成長ベースが完全に取り除かれてしまうのを防止するリセス、切欠き又はチャンネル、構造若しくは表面粗さの形態の他の構成を更に備えることができる。ディスクスタックは、密閉されたリアクタ内に配置されるのが有利であり、ワイパー要素の移動経路のためのギア手段がこのリアクタ内に設けられ、駆動手段が外部に設けられる。しかしながら、この駆動手段は、リアクタ内に位置させることもできる。また、ギア手段をリアクタ外に位置させることもでき、これは、流体とともにギア機能を損なわせる多くの堆積物が運ばれることが予測される場合に特に有利である。
【００２７】
双方のディスクスタックが互いに対して相対的に並進方向及び回転方向に動かされる、回転方向は同一であるが、回転速度が異なる以上で述べたディスクスタックの構成に代えて、一方のディスクスタックをリアクタ内に静止した状態で配置し、これに応じて他方のディスクスタックを回転及び並進の態様で駆動することで、そのような又は類似の移動経路を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明について、図面に表された実施形態により更に詳細に説明する。
図１及び２は、ワイパー５の形態のワイパー要素がどのようにしてディスク２の平面１上又はシリンダ４の曲面３上を移動して、コート面１又は３に付着した材料を除去し及び運び去るためにコート面１，３がワイパー５によって部分に分けて掃かれるのかを、概略として示している。図１に示すディスク２については、ディスクの回転が方向６に得られるとともに、ワイパー５’の並進移動が半径方向７に得られる。たとえば、図示の２つのワイパーについていえば、ワイパー５は、外側の半径８から内側の半径９に材料を運び、ワイパー５は、内側の半径９から更に内側に材料を運ぶことで、ワイパー５’によって半径９に押された材料を更に内側に輸送する。方向６へのディスク１の回転速度に加え、方向７へのワイパー５の並進移動（外側へ向かうのに続いて一側に向かう。）もまた、図１に示す湾曲１０及び１１が形成されるように、互いに適合されている。
【００２９】
湾曲１０が明らかにするように、ワイパー５’は、初めに実質的にその広い側部をもって材料を半径８から半径９に押した後、半径８へたどり着く復帰経路において実質的にその狭い側部が材料を横断するように導かれ、続いてそこからワイパー作用が広い側部をもって半径９に向けてなされる。ワイパー５’の第２の繰返しの経路が半径９に達する場合に、材料は、ワイパー５によって持ち去られ、このワイパー５は、同様にして実質的にその広い側部をもって材料を半径方向の内側に運んだ後、その狭い側部をもって半径９に復帰する。対応するワイパー５の適切な配置により、経路１０，１１として図１に例示されるように、ディスク１の表面全体に亘る材料の内側へ向けた輸送を達成可能であることが理解される。
【００３０】
図２は、シリンダ４による本発明に係るシステムを示している。シリンダは、方向６に回転しており、ワイパー５及び５’は、図２に示されるものと類似の動作の適切な結合によって経路１２が形成されるように、シリンダの軸に対して平行な方向７に並進の状態で、詳細には上部及び底部に向けて交互に動かされる。図２に示す実施形態については、シリンダ４の曲面３上での材料輸送は、底部から上部に向けてなされ、ここにおいて、経路は、ワイパーが初めに実質的にその狭い側部をもって下方へ向けた復帰動作を行い、続いてその広い側部をもって上方に向けて移動し、これによりシリンダの表面３に付着した材料を捕捉するものである。ここにおいてもまた、ワイパー５，５’及び更なるワイパーは、材料の除去が下方のワイパーからその上方に位置する次のものによってなされるように配置される。したがって、表面３の完全なワイピングを達成するのに必要なワイパー５の数は、並進移動の行程長に依存する。
【００３１】
このような移動の経路は、たとえば、図３にその概略を示す構成によって実現される。このものは、側縁に外側歯列が設けられた環状の、実質的に平坦なディスク１３を備えている。ディスク１３は、中央の内側リセス１５を有しており、これを介してディスク１３が回転可能に設置され及び支持されるベアリングジャーナル１６が貫装される。このベアリングジャーナル１６は、ディスク１３の設置が偏心させてなされるように、内側リセス１５と同等の直径を有している。
【００３２】
ディスク１３は、同様に外側歯列１４とかみ合う端部歯列が設けられた駆動ピニオン１７によって駆動される。駆動ピニオン１７は、ディスクが駆動ピニオン１７の回転に際してベアリングジャーナル１６の軸周りで回転するように、同時にベアリングジャーナル１６に対するカウンタベアリングを形成するものである。
ディスク１３は、外周に近い一側において、より小さな直径のディスク２０の外側歯列１９と駆動係合する横方向に突出する歯１８を備えており、ディスク１３は、このディスク２０に対して平行に、かつ間隔を空けて配置されている。ディスク２０は、ディスク１３と同様の円形であるとともに、ディスク１３の内側リセス１５と同一の寸法を有する、同軸に配置された円形の内側リセス２１を有している。ベアリングジャーナル１６は、同様にこの内側リセス２１を貫通し、ディスク２０は、その外側歯列１９の歯１８との係合部分とベアリングジャーナル１６との間で回転方向に可動な状態で設置されている。ディスク２０の設置もまた、偏心されている。
【００３３】
歯１８によって形成されるディスク１３の内側歯列とディスク２０の外側歯列１９との間の駆動係合は、おおまかにいえば駆動ピニオン１７がディスク１３の外側歯列１４に噛み込む、ベアリングジャーナルの支持と向かい合う領域においてのみ存在する。ディスク２０の外径が歯１８により形成される内側歯列よりも充分に小さいので、ディスク２０は、この内側歯列の内部で回転することができる。
【００３４】
双方のディスク１３及び２０は、環状に構成されており、また、ディスク１３の内側歯列の歯１８の数が外側歯列１４の歯数と一致することから、同一の周速Ｖ３で駆動される。しかしながら、ディスク１３，２０は、大きく異なる直径を有し、これにより回転速度が異なるため、ディスク１３，２０の間で回転方向の相対移動が生じる。ディスクは、更に偏心の形態で設置されているため、このディスクの互いに対する相対移動は、回転方向ばかりでなく、並進方向にも生じる。
【００３５】
外側歯列１４又は内側歯列１８の歯数が１０３であるのに対し、ディスク２０の外側歯列１９は、１０１の歯のみを有する。両者の数に関し、仮にディスク上の２点を考えた場合に、ディスク１３及び２０の位置への互いに対応する復帰が得られるのが１０４０３回転後であるのは、素数の問題である。
ワイパー２２は、ディスク１３及び２０のそれぞれの両面に設けられており、ディスクから垂直方向の上向きに伸び、狭い側部２３と広い側部２４とを有している。いずれにおいても、２つのワイパー２２は、それらの狭い側部を互いに隣り合わせ、かつ隣接させて配置されるとともに、半径方向に対して略４５°に配置される。各ワイパー２２は、実質的に各ディスク１３，２０を構成する母材からワイパー２２の全高に至るまで伸びる、狭い側部の端縁に対する斜めの面２５を有している。ワイパー２２は、図５においてより詳細に理解されるように、中間部分２６でのみ全高を有している。
【００３６】
リセス２７は、ワイパーの長さを超えて伸びるとともに、略等しい幅を有するものであって、各ディスク１３及び２０において、広い側部２４に対して各ワイパーの前方及び後方に設けられており、互いに隣接させて配置された一対のワイパーが、常に２つのリセス２７の間に残されたウェブ２８上にあるようにされている。
対で配置されたワイパー２２は、各ディスク１３及び２０の両面に設けられており、特に他方のディスクの側面に設けられるワイパーは、略等しい位置であるが、近接するウェブ２８に配置される。これにより、常に３つのリセス２７が互いに隣接させて設けられ、特にまずワイパーの対２２を２つのリセス２７の間に形成される第１のウェブ２８上で一側に対して配置し、更にワイパーの対２２を他方の側面（図において、裏側）上で、異なるウェブ上に配置することができる。
【００３７】
ディスク１３のワイパーは、半径方向に対して常に３０°〜６０°の角度αで、ここでは４５°で（αは、ワイパーの広い側部と半径との間の角度）、特にディスクの両面に設けられているが、大きなディスク１３上でのワイパー２２の向きは、小さなディスク２０上でのものとは異なっており、特にこれらは、たとえば、図４及び５に示すワイパーの方向を比較することから明らかであるように、互いに対して９０°の角度で配置されている。
【００３８】
ディスク１３及び２０は、いずれにおいてもワイパー２２と一体に形成されており、プラスチックの射出成形部品として作製されたものである。これらは、いずれにおいても部分毎に構成されるものであり、内部に小さなディスク２０が内装された大きなディスク１３と、これに結合される同様に小さなディスク２０が内装された大きなディスク１３とを交互に、図６に示すようにスタック３３として構成されるものである。
【００３９】
ディスクの互いに対する距離は、ワイパー２２の高さ、特に中間部分２６におけるそれらの高さにより決定される。互いに重なり合うディスク１３及び２０（図６）については、これらは、互いをベアリングジャーナル１６の軸方向に緩やかに圧迫しているが、そうでなければ、それらの内側リセス１５及び２１によってベアリングジャーナル１６上に設置され、向かい合う駆動ピニオン１７により固定され、駆動可能に連結される。
【００４０】
ワイパー２２が各ディスクから隣り合うディスクに（及びその逆に）伸びていることから、隣り合うディスク１３，２０の２つのワイパー２２の間で衝突が生じる場合がある。ディスク１３のワイパー２２とディスク２０のワイパーとが互いに対して９０°だけオフセットさせて配置されているため、衝突に際しては、ワイパー２２は、常にその広い側部２４が向かい合って位置するディスクの狭い側部に衝突する。斜面２５は、ワイパー２２に対する力の衝突的な作用及び損傷が及ばないように設けられており、これらの表面は、ワイパー２２が狭い側部２３により、向かい合うワイパー２２をその広い側部２４において弾性的に変位させる。このためには、目標とする材料の弱化のため、ウェブ２８がワイパー２２をディスク自体の領域において及びこのウェブにおいて変形することを可能とすることから、ウェブ２８が有効である。向かい合うディスク１３及び２０のワイパー２２は、このようにして弾性的に変形するが、その一方で、これらは、ディスクの距離を定め、全高を有するそれらの中間部分２６により向かい合うディスクを圧迫し、ディスクのベースに至るまでの材料の除去を達成させる。
【００４１】
ディスク１３及び２０が回転方向ばかりでなく、並進方向の移動をもなすことで、向かい合うディスクの側面の各ワイパー２２は、外サイクロイド状又は内サイクロイド状の経路を描く。これらの経路については、図１２〜１４により詳細に示すところである。
また、詳細には、図１２ａ及びｂに示すように、小さなディスク２０に設けられたワイパー２２は、半径方向の配置が異なる波長のものであることに応じ、大きなディスク上に外サイクロイド状の経路２９を形成する。大きなディスク１３のワイパー２２は、図１３に示すように、小さなディスク上に内サイクロイド状の経路３０を、詳細には、ここにおいても各ワイパーの半径方向の配置に応じた波長をもって形成する。
【００４２】
外サイクロイド状の経路２９については、ワイパー２２は、始点３１から初めに復帰経路を辿り、実質的に狭い側部２３をもって動かされる。ワイパー２２は、これが掃き終えたディスクの最大半径に達すると、その狭い側部２３をもって再び復帰経路に移行するまでに、材料を実質的にその広い側部２４をもって半径方向の内側に押す。
内サイクロイド状の経路３０については、移動経路は、実質的にその逆であり、すなわち、初めに広い側部２４による実質的な半径方向の移動がなされて、これにより材料がより内側の半径に移された後、狭い側部２３による外側の半径に向かう復帰経路が続く。ワイパー２２は、外サイクロイド状又は内サイクロイド状の経路２９，３０が半径方向に重なり合うようにディスク１３及び２０に設けられており、ワイパーによって半径方向の内側になされる材料輸送は、更に内側に位置するワイパーをもってより内側に移行する。全ての経路が周転することから、完全な材料の除去が時間の経過に伴って達成され、ここにおいて、材料が常に部分毎にのみ除去されることにより、一方では流体の充填のために隣り合うディスク１３の間で適切な流れの断面が得られ、他方では充分な流体処理の達成のために材料がディスク１３，２０上に蓄積される。例示した実施形態における全体を通しての流れは、外側から内側に向けてなされるが、これとは反対の向きになされてもよい。ワイパー及び流体の流れの輸送作用は、流体によって希薄にされ、ワイパーによって全体としての混合がなされるという点で互いに補い合うものである。このことは、向かい合うディスクのワイパーが描く経路に関して図１４に示されており、同図は、ワイパー２２が衝突に際し、互いに対して常に９０°で接触することも示している。
【００４３】
ベアリングジャーナル１６及び駆動ピニオン１７を備えた、図６にその概略を示すディスクスタック３３は、たとえば、図９〜１１に示すリアクタ３５に組み込むことが可能である。このリアクタは、実質的に円筒状のハウジング３６を有しており、このハウジング３６の端部は、２つのフランジ結合されたカバー３７，３８によって塞がれている。カバー３８は、図９において前方に位置するものであり、流体導入口３９を有するとともに、中央の流体排出口４０を有している。図６によるディスクスタックは、この円筒ハウジング３６に内蔵され、ジャーナル１６上に回転可能に配置されている。駆動ピニオン１７は、これがかみ合う状態にあるディスクスタック３３と同様に、円筒ハウジング３６の略全長に亘って延在しており、駆動ピニオン１７を支持するシャフトは、駆動モータ４１がフランジ結合された外部にまで、前面カバー３８を介してシールされた状態で案内されている。
【００４４】
処理されるべき流体は、カバー３８の流体導入口３９を介して円筒ハウジング３６に流入し、ここから、ワイパーにより形成される通路に沿ってディスクスタック３３を介して外側から内側に進み、更にジャーナル１６とディスクスタック３３の内側リセス１５及び２１との間に形成される遊びの空間、ならびに流体排出口４０を介して導出される。処理された流体とともに、除去された材料もこの流体排出口４０を介して導出される。
【００４５】
以上に述べた実施形態によれば、ディスクスタック３３の駆動及び設置は、２点マウンティングによりなされる。追加の被動ピニオン又は、場合によっては、単なる同時回転ピニオン４２が駆動ピニオン１７に隣り合わせて設けられ、同様に端部に歯が形成され及びディスクスタックとかみ合わせることで、３点マウンティングがどのようになされるかは、図７に示されている。以上に述べた全ての要素は、プラスチックから有利に作製することができ、特に廃水技術において検査されたプラスチックを適用することができる。
【００４６】
幾つかのディスクスタック３３を駆動可能に相互に接続させるかについては、図８に示されている。図８のディスクスタック３３は、互いに間隔を空けて配置されているが、いずれも駆動ピニオン１７に正のかみ合いをもって係合されており、動作上結合されている。このため、１つの駆動ピニオン１７によって２つのディスクスタック３３を駆動することができ、リアクタハウジングをこれに適合させ得ることが理解される。実際には、あらゆる数のディスクスタックを隣り合わせて配置し、かつ回転可能に接続することができ、ディスクスタックの長さを基本的な構成要素、特にディスク１３及び２０をそれらの構成に関して変更することを必要とせずに変化させることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】環状ディスク上でのワイパーの移動経路を示す図
【図２】円筒表面上でのワイパーの移動経路を示す図
【図３】互いに対して相対的に移動可能な、隣り合う２つのディスクの設置及び駆動を示す概略図
【図４】図３のディスクの構成図
【図５】外側歯列及び内側歯列を有するディスクの概略図、及びワイパーの構成を示す拡大図
【図６】ディスクスタックの設置及び駆動を示す概略図
【図７】他の設置及び他の駆動を示す概略図
【図８】共通の駆動平歯車による２つのディスクスタックの駆動を示す概略図
【図９】ディスクスタックが内装されたリアクタの透視図
【図１０】図９のリアクタの、駆動通路部を示す部分断面図
【図１１】図９のリアクタの、前面カバーを取り外した状態を示す端面図
【図１２】内側及び外側の外サイクロイダル状の経路に沿った２つのワイパーの経路
【図１３】内側及び外側の内サイクロイダル状の経路に沿った２つのワイパーの経路
【図１４】向かい合うディスクのワイパーの経路
【符号の説明】
【００４８】
１…平面、２…ディスク、３…曲面、４…シリンダ、５…ワイパー又はスライダ、５’ …スライダ、６…回転方向、７…方向、８…半径、９…半径、１０…湾曲、１１…湾曲、１２…経路、１３…ディスク（大）、１４…外側歯列、１５…内側リセス、１６…ベアリングジャーナル、１７…駆動ピニオン、１８…歯、１９…外側歯列、２０…ディスク（小）、２１…内側リセス、２２…ワイパー、２３…狭い側部、２４…広い側部、２５…斜面、２６…全高の中間部分、２７…リセス、２８…ウェブ、２９…外サイクロイド状の経路、３０…内サイクロイド状の経路、３１…始点、３３…ディスクスタック、３５…リアクタ、３６…円筒ハウジング、３７…後面カバー、３８…前面カバー、３９…流体導入口、４０…流体排出口、４１…モータ、４２…ピニオン。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2008505757.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
2008505757.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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2008505757.tif 000019
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