(57)【要約】  インペラアセンブリが、軸と、前記軸の周囲に周方向に間隔をあけて配置された複数のスクープとを備えており、各々のスクープが、前縁において離間し、内縁において接合されている上側羽根部および下側羽根部と、前記内縁から後方に延びているリブとを備えており、それぞれのスクープが、前記リブにおける取り付けによって前記軸に接続されている。気体または液体を液体に混合するためのシステムおよび方法が、液体を収容するための容器と、前記容器の中に延びる駆動軸と、前記駆動軸を中心にして回転するように構成され、液面の下方に沈められるように構成され、複数のスクープを有しているインペラアセンブリとを備え、各々のスクープが、前縁において離間しており、内縁において接合されている上側羽根部および下側羽根部と、前記内縁から後方に延びているリブとを備えており、各々のスクープが、前記リブにおける取り付けによって前記軸に接続されている。
2011507689.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
・軸と、
・前記軸の周囲に周方向に間隔をあけて配置された複数のスクープと
を備えるインペラアセンブリであって、
スクープのそれぞれは、
・前縁、内縁、および周縁を有し、内縁において接合され、前縁において離間している上側羽根部および下側羽根部と、
・前記内縁から後方に延びるリブと
を備え、
前記スクープが、前記リブにおける取り付けによって前記軸に接続されているインペラアセンブリ。
【請求項２】
前記複数のスクープのそれぞれに該スクープの水平リブによって接続される中央板をさらに備える請求項１に記載のインペラアセンブリ。
【請求項３】
前記中央板が、対称な胸壁状のスパーを有する請求項２に記載のインペラアセンブリ。
【請求項４】
前記複数のスクープのそれぞれの内縁が直線を規定し、前記複数のスクープのそれぞれのリブが、回転の軸に対して垂直な平面内にある請求項１に記載のインペラアセンブリ。
【請求項５】
前記少なくとも１つのスクープのそれぞれが、後方へのレーキ角を有する請求項１に記載のインペラアセンブリ。
【請求項６】
前記インペラアセンブリの直径の３分の１の半径における前記後方へのレーキ角が、約１５度である請求項５に記載のインペラアセンブリ。
【請求項７】
前記上側羽根部および下側羽根部の前記周縁が、丸みを帯びた外形を有している請求項１に記載のインペラアセンブリ。
【請求項８】
気体または液体を液体に混合するためのシステムであって、
・液体を収容するための容器と、
・前記容器の中へ延びる駆動軸と、
・インペラアセンブリと
を備え、
前記インペラアセンブリは、
・前記駆動軸の長軸を中心にして回転するように構成され、
・液面の下方に沈められるように構成され、
・複数のスクープを有し、
前記スクープは、
・前縁、内縁、および周縁を有し、内縁において接合され、前縁において離間する上側羽根部および下側羽根部と、
・前記内縁から後方に延びるリブと
を備え、
前記スクープが、前記リブにおける取り付けによって前記軸に接続されるシステム。
【請求項９】
前記駆動軸が、垂直である請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記インペラアセンブリが、前記少なくとも１つのスクープのそれぞれに該スクープの水平リブによって接続される中央板をさらに備える請求項８に記載のシステム。
【請求項１１】
前記中央板が対称な胸壁状のスパーを有している請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記複数のスクープのそれぞれの内縁が、直線を規定し、前記複数のスクープのそれぞれのリブが、回転の軸に対して垂直な平面内にある請求項８に記載のシステム。
【請求項１３】
前記少なくとも１つのスクープのそれぞれが、後方へのレーキ角を有している請求項８に記載のシステム。
【請求項１４】
前記インペラアセンブリの直径の３分の１の半径における前記後方へのレーキ角が、約１５度である請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記上側羽根部および下側羽根部の前記周縁が、丸みを帯びた外形を有している請求項８に記載のシステム。
【請求項１６】
気体または液体を液体に混合する方法であって、
・液体を収容するための容器を用意するステップと、
・インペラアセンブリを用意するステップと
を含み、
前記インペラアセンブリは、
・駆動軸の長軸を中心にして回転するように構成され、
・液面の下方に沈められるように構成され、
・複数のスクープを有し、
前記スクープは、
・前縁、内縁、および周縁を有し、内縁において接合され、前縁において離間する上側羽根部および下側羽根部と、
・前記内縁から後方に延びるリブと
を備え、
前記スクープが、前記リブにおける取り付けによって前記軸に接続される方法。
【請求項１７】
前記駆動軸が垂直である請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記インペラアセンブリが、前記少なくとも１つのスクープのそれぞれに該スクープの水平リブによって接続される中央板をさらに備える請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記中央板が、対称な胸壁状のスパーを有している請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記複数のスクープのそれぞれの内縁が、直線を規定し、前記複数のスクープのそれぞれのリブが、回転の軸に対して垂直な平面内にある請求項１６に記載の方法。
【請求項２１】
前記少なくとも１つのスクープのそれぞれが、後方へのレーキ角を有している請求項１６に記載の方法。
【請求項２２】
前記インペラアセンブリの直径の３分の１の半径における前記後方へのレーキ角が、約１５度である請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記上側羽根部および下側羽根部の前記周縁が、丸みを帯びた外形を有している請求項１６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体および気体を混合するための方法および装置に関し、特に気体または液体を液体に混合するための方法、装置、およびインペラアセンブリに関する。
【０００２】
本出願は、２００７年１２月２１日付の米国特許仮出願第６１／０１６，２４６号の優先権を主張し、この米国特許仮出願の内容は、その全体がここでの言及によって本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００３】
混合容器を、さまざまな産業用途に使用することができる。混合容器はアルミナの製造において集塵装置（ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｏｒ）として、廃水の処理において嫌気性消化装置として使用することができ、他の多数の用途に使用することができる。
【０００４】
インペラは、高い効率および高い出力が必要とされる状況において液体に気体を混合するためにしばしば使用される。そのようなインペラの典型的な産業上の用途として、プラスチックおよびテレフタル酸の製造、発酵、抗生物質の製造、および水素化が挙げられる。
【０００５】
一般に、液体に気体または液体を分散させるために使用されるインペラアセンブリは、特定の特徴を有することが望ましい。いくつかの好都合な特徴として、（１）動力数（すなわち、インペラの具体的な形状に関係するインペラの動力定数であり、消費される機械的な駆動力の流体へと伝えられる半径方向の送出エネルギーに対する比に関係している）が小さいこと、（２）氾濫（すなわち、大量の気体がインペラの羽根に殺到し、液体の送出が大幅に減少する場合）を生じることなく大量の気体を分配できること、（３）混合容器への気体の注入または分配の速度（すなわち、インペラが気体を液体へ混合する際に動力を失う可能性がある）にかかわらず、動力特性が平坦であること（動力の消費の一貫性）、および（４）気体の注入時に容器内の液体に固体粒子を懸濁させることができること、が挙げられる。
【０００６】
本発明によるインペラは、おおむねそのような特徴に向けられているが、本発明は、必ずしもこれらの特徴のすべてを有することに限定されない。
【発明の概要】
【０００７】
インペラアセンブリが、軸と、この軸の周囲に周方向に間隔をあけて配置された複数のスクープとを備えている。各々のスクープが、上側羽根部と、下側羽根部と、リブとを備えている。上側羽根部および下側羽根部は、前縁、内縁、および周縁を有している。上側羽根部および下側羽根部は、内縁において接合されている。上側羽根部および下側羽根部は、前縁において離間している。リブが、前記内縁から後方に延びており、前記スクープが、前記リブにおける取り付けによって前記軸へと接続されている。
【０００８】
インペラアセンブリは、前記複数のスクープの各々へと該スクープの水平リブによって接続される中央板をさらに備えることができ、この中央板が、対称な胸壁状のスパー（ｓｐａｒ）を有してもよい。さらに、インペラアセンブリにおいて、前記複数のスクープの各々の内縁が直線を規定することができ、前記複数のスクープの各々のリブが、回転の軸に対して垂直な平面に位置することができる。さらに、インペラアセンブリにおいて、前記少なくとも１つのスクープの各々が後方へのレーキ角を有することができ、インペラアセンブリの直径の３分の１の半径における前記後方へのレーキ角が、約１５度であってよい。さらに、インペラアセンブリにおいて、前記上側羽根部および下側羽根部の周縁が、丸みを帯びた外形を有することができる。
【０００９】
気体または液体を液体に混合するためのシステムも開示され、そのようなシステムは、液体を収容するための容器と、前記容器の中へと延びる駆動軸と、インペラアセンブリとを備えている。前記インペラアセンブリが、前記駆動軸の長軸を中心にして回転するように構成され、液面の下方に沈められるように構成され、複数のスクープを有している。前記スクープは、前縁、内縁、および周縁を有しており、内縁において接合されており、前縁において離間している上側羽根部および下側羽根部と、前記内縁から後方に延びているリブとを備えており、前記スクープが、前記リブにおける取り付けによって前記軸へと接続されている。
【００１０】
気体または液体を液体に混合するためのシステムは、垂直な駆動軸を備えてもよい。気体または液体を液体に混合するためのシステムに備えられるインペラアセンブリは、前記複数のスクープの各々へと該スクープの水平リブによって接続される中央板をさらに備えることができ、この中央板が、対称な胸壁状のスパーを有してもよい。さらに、気体または液体を液体に混合するためのシステムに備えられるインペラアセンブリにおいて、前記複数のスクープの各々の内縁が直線を規定することができ、前記複数のスクープの各々のリブが、回転の軸に対して垂直な平面に位置することができる。さらに、気体または液体を液体に混合するためのシステムに備えられるインペラアセンブリにおいて、前記少なくとも１つのスクープの各々が後方へのレーキ角を有することができ、インペラアセンブリの直径の３分の１の半径における前記後方へのレーキ角が、約１５度であってよい。さらに、気体または液体を液体へと混合するためのシステムに備えられるインペラアセンブリにおいて、前記上側羽根部および下側羽根部の周縁が、丸みを帯びた外形を有することができる。
【００１１】
気体または液体を液体に混合する方法が、液体を収容するための容器を用意するステップと、液面の下方に沈められ、駆動軸の長軸を中心にして回転するインペラアセンブリを用意するステップとを含んでいる。前記インペラアセンブリが、上側羽根部と、下側羽根部と、リブとを備えている複数のスクープを有している。上側羽根部および下側羽根部は、前縁、内縁、および周縁を有している。上側羽根部および下側羽根部は、内縁において接合されており、前縁において離間している。リブが、前記内縁から後方に延びている。前記スクープが、前記リブにおける取り付けによって前記軸へと接続されている。
【００１２】
気体または液体を液体に混合する方法は、垂直な駆動軸を用意するステップを含んでもよい。気体または液体を液体に混合する方法において配備されるインペラアセンブリは、前記複数のスクープの各々へと該スクープの水平リブによって接続される中央板をさらに備えることができ、該中央板が、対称な胸壁状のスパーを有してもよい。さらに、気体または液体を液体に混合する方法において配備されるインペラアセンブリにおいて、前記複数のスクープの各々の内縁が直線を規定し、前記複数のスクープの各々のリブが、回転の軸に対して垂直な平面に位置することができる。さらに、気体または液体を液体に混合する方法において配備されるインペラアセンブリにおいて、前記少なくとも１つのスクープの各々が後方へのレーキ角を有することができ、インペラアセンブリの直径の３分の１の半径における前記後方へのレーキ角が、約１５度であってよい。さらに、気体または液体を液体に混合する方法において配備されるインペラアセンブリにおいて、前記上側羽根部および下側羽根部の周縁が、丸みを帯びた外形を有することができる。
【００１３】
従来技術の欠点および特定の実施の形態の利点は、背景として提示されており、本発明は、本明細書において説明または暗示される課題または解決策に限定されない。本発明のいくつかの態様が、本明細書に示されるいくつかの実施の形態において説明されるが、本発明は、特定の実施の形態には限定されず、むしろ特許請求の範囲の最大限の広がりに従って広く解釈されるべきものである。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一態様によるインペラアセンブリの斜視図である。
【図２Ａ】インペラアセンブリの上面図である。
【図２Ｂ】インペラアセンブリの側面図である。
【図３】図３Ａはインペラアセンブリに使用される１枚のインペラ羽根の側面であり、図３Ｂはインペラアセンブリに使用される１枚のインペラ羽根の上面図である。
【図４Ａ】本発明の別の態様によるインペラアセンブリの斜視図である。
【図４Ｂ】図４Ａに示したインペラアセンブリの一部分の斜視図である。
【図４Ｃ】本発明のさらに別の態様によるインペラアセンブリの斜視図である。
【図５】本発明によるインペラアセンブリを使用するシステムの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１を参照すると、インペラアセンブリ１００が、複数の羽根アセンブリ１１０と、中心ハブ１３０と、取り付け板１３２とを備えている。各々の羽根アセンブリ１１０は、上側羽根部１１２、下側羽根部１１４、前縁１１６、内縁１１８、周縁１２０、内縁１２２、リブ１２４、後縁１２４、および外支柱１２６を備えている。
【００１６】
各々の羽根アセンブリ１１０は、中心ハブ１３０および取り付け板１３２を介して駆動軸２１０（図２Ｂ）に接続される。羽根アセンブリ１１０は好ましくは、インペラの全周を巡って等間隔に配置される。各々のスクープが、上側羽根部１１２および下側羽根部１１４によって形成されている。図１に示した好ましい実施の形態においては、上側羽根部１１２および下側羽根部１１４が、（図３Ａのように側方から見たとき）互いに鏡像である平坦な板状のセグメント分けされた部分品である。あるいは、上側羽根部１１２および下側羽根部１１４が、気体または液体の混合プロセスの所望のパラメータに応じて、異なる形状を有してもよい（すなわち、互いに鏡像でなくてもよい）（図示なし）。各々のスクープは、上側羽根部１１２および下側羽根部１１４の前縁１１６において開き、内縁１１８において閉じている凹状の形状を有している。インペラアセンブリ１００は、回転方向１４０（図１で時計方向として示される）に回転する。回転方向１４０は、各々の羽根アセンブリ１１０の開いている側（前縁１１６の）が液体４２０へ案内する方向である。
【００１７】
図１に示した実施の形態においては、周縁１２０が、（好ましくは）各々の周縁が１つの不連続な円の円弧部分を規定するように、丸い外形を有している。この周縁１２０の丸い外形を、図２Ａおよび図３Ｂにおいても、円弧Ａ１Ｄ１として見て取ることができる。他の実施の形態においては、周縁１２０が、エアロフォイルのような曲線や直線など、他の形状であってもよい（図示されていない）。本発明の発明者は、周縁１２０を丸みを帯びた外形にすることで、インペラアセンブリ１００が液体４２０を通って移動するときの抗力効果が（直線の外形に比べて）小さくなると考える。
【００１８】
リブ１２４が、各々の羽根アセンブリ１１０の内縁１１８から後方へと延びている。図１および２Ａに示されるとおり、リブ１２４によって規定される後縁１２５が、リブ１２４の根元における幅がリブ１２４の外周における幅よりも大きいように、滑らかな曲線を有している。図３Ｂが、参照番号１２５’によって示されている直線（さらに詳しく後述される線Ｆ−Ｅ１）を規定する後縁１２５におけるリブの別の形状を示している。図３Ａおよび３Ｂに示されるように、リブ１２４は、台形を形成している点Ｄ１、Ｄ３、Ｆ、およびＥ１によって画定されている。この設計（根元においてより幅広いリブ１２４を含む）は、羽根アセンブリ１１０の駆動軸２１０への接続の地点において、リブ１２４の強度を高めることができる。図には、軸２１０と羽根アセンブリ１１０との間に接続されたハブおよび取り付け板１３２を示しているが、本発明は、特許請求の範囲に特定的に記載されない限りは、あらゆる取り付けの構成を包含する。
【００１９】
好ましい実施の形態において、リブ１２４は、羽根アセンブリ１１０を強化する構造的な支持体として機能する。また、リブ１２４は、羽根アセンブリ１１０が駆動軸２１０への接続を可能にするための取り付け面としても機能する。本発明の発明者は、羽根アセンブリ１１０の内縁１１８から後方へと延びるリブ１２４の平坦な外形ゆえに、インペラアセンブリ１００が流体４２０を通って移動するときの抗力効果が（リブのない羽根に比べて）小さくなると考える。
【００２０】
外支柱１２６は、好ましくは、縁１１６および１２０の付近で羽根部１１２および１１４を支持および保持するような構成である。いくつかの実施の形態においては、図４Ａおよび４Ｂに示されるように、外支柱１２６を、縁１１６および１２０から任意の距離だけずらされた位置において、羽根部１１２および１１４に取り付けることができる。例えば、図４Ａおよび４Ｂにおいては、外支柱１２６が、前縁１１６から周縁１２０の全長の約１０％だけずらされた位置において、羽根部１１２および１１４へと取り付けられ、外支柱１２６が、周縁１２０から前縁１１６の全長の約１０％だけずらされた位置において、羽根部１１２および１１４へと取り付けられる。図４Ａおよび４Ｂに示されるとおり、外支柱１２６は、好ましくは、外支柱１２６をそれぞれの補強パッド２３４（例えば、実質的に三角形の形状として図示されている）に取り付けることによって羽根部１１２および１１４へと取り付けられる。図示のとおり、第１および第２の補強パッド２３４が、それぞれの羽根部１１２および１１４へと取り付けられる。
【００２１】
補強パッド２３４は、羽根部１１２および１１４に対して任意のサイズであってよい。好ましくは、各々の補強パッド２３４が、前縁１１６の付近において羽根部１１２および１１４に配置される。各々の補強パッド２３４は、好ましくは、羽根部１１２および１１４に沿い、実質的に周縁１２０と内縁１２２との間の軸に沿って前縁１１６の全長の約５〜２０％にわたって延びている。各々の補強パッド２３４は、好ましくは、羽根部１１２および１１４に沿い、実質的に前縁１１６と内縁１１８との間の軸に沿って周縁１２０の全長の約５〜２０％にわたって延びている。
【００２２】
本発明の発明者は、外支柱１２６を縁１１６および１２０からずらし、外支柱１２６を補強パッド２３４を介して羽根部１１２および１１４に取り付けることが、インペラアセンブリ１００ａの回転時の羽根部１１２および１１４における曲げ応力を均一にして、よって外支柱１２６の取り付け位置の周囲に生じうる最大曲げ応力を低減するうえで役立つと考える。羽根部１１２および１１４における最大曲げ応力が小さくなることで、インペラアセンブリ１００ａの所与の用途において、外支柱１２６が縁１１６および１２０のより近くに位置しており、かつ補強パッド２３４を使用せずに取り付けられているインペラアセンブリ（例えば、図１に示されている）に比べて、インペラアセンブリ１００ａ（例えば、図４Ａおよび４Ｂに示されている）の羽根部１１２および１１４をより薄くできる（例えば、より薄い金属薄板から製作できる）可能性が生まれる。
【００２３】
内側支柱２３０（随意であることを示すため、図１には示されていない）は、好ましくは、内縁１２２の付近で羽根部１１２および１１４を支持および保持する構成である。内側支柱２３０の上部および下部が、隣の（前方の）スクープのリブ１２４へと取り付けられる。外支柱１２６の断面は、好ましくは、インペラアセンブリ１００が回転方向１４０に回転するときに抗力係数を最小にする傾向にある実質的に涙滴形（例えば、前縁において丸みを帯びており、前縁の付近において最も厚く、後縁において最も薄い）である。内側支柱２３０の断面は、好ましくは、インペラアセンブリ１００が回転方向１４０に回転させられるときに抗力係数を最小にする傾向にある長円形である。外支柱１２６および内側支柱２３０の断面は、円形、長円形、三日月形、涙滴形、エアロフォイル湾曲形、または矩形など、他の形状であってもよい。外支柱１２６および内側支柱２３０の断面は、好ましくは長手軸を中心にして対称であるが、断面が、長手軸について非対称であってもよい。
【００２４】
外支柱１２６の断面（円形でない場合）の向きは、好ましくは、抗力係数をさらに最小にするために、外支柱１２６の断面が（おおむね周縁１２０を横切って流出する）半径方向の送出ベクトルと（おおむね前縁１１６を横切って流入する）流入する流体の流れのベクトルとの組み合わせを向くように選択される外支柱角度２５０（図２Ａにおいては角度θとしても示されている）を有する。
【００２５】
１つの羽根アセンブリ１１０の前縁１１６の外形が、点Ｇにおいて別の羽根アセンブリ１１０のリブ１２４に重なる（点Ｇは、図３Ｂに示されている）。この重なりによって、１つの羽根アセンブリ１１０の内側支柱２３０（ほぼ点Ｇに位置する）を、別の羽根アセンブリ１１０のリブ１２４に取り付けることができる。内側支柱２３０を、溶接する、内側支柱２３０をリブ１２４の穴に通す、ねじを使用する、あるいは当業者にとって公知の他の任意の取り付け機構を使用するなど、いくつかの異なるやり方のうちのいずれかで取り付けることができる。例えば、図４Ｂに示されるとおり、内側支柱２３０ａの上側および下側部分が、内側支柱２３０ａの上側および下側部分が互いに最も近付く場所に位置するそれぞれの円筒形タブ２３２へと溶接される。各々の円筒形タブ２３２が、別の羽根アセンブリ１１０のリブ１２４の取り付け部２３６にボルトで固定される。各々の円筒形タブ２３２について、別の羽根アセンブリ１０のリブ１２４の取り付け部２３６へのボルトによる固定は、好ましくは、インペラアセンブリ１００、１００ａ、または１００ｂをユーザの施設に据え付ける際に実行される。内側支柱２３０ａの上側および下側部分は、内側支柱２３０ａの上側および下側部分がお互いから最も遠くなる場所に位置するそれぞれの補強パッド２３４へと溶接される。それぞれの補強パッド２３４が、上側羽根部１１２（第１の補強パッド２３４を介して内側支柱２３０ａの上側部分へと取り付けられる）および下側羽根部１１４（第２の補強パッド２３４を介して内側支柱２３０ａの下側部分へと取り付けられる）へと溶接される。
【００２６】
後方へのレーキ角２４０が、内縁１１８（上側羽根部１１２の羽根内表面が下側羽根部１１４の羽根内表面につながる場所）が、中心ハブ１３０の中心から始まって中心ハブ１３０からインペラアセンブリ１００の直径の３分の１の距離（Ｄ／３）にある点において内縁１１８と交差する線となす角度である。この後方へのレーキ角２４０が、図２Ａにおいて角度αとして示されている。
【００２７】
後方へのレーキ角２４０は、図３Ｂにも示されている。図３Ｂにおいて、内縁１１８は、線分Ｄ１Ｄ３によって定められている。後縁１２５は、線分Ｅ１Ｆによって定められている。このレーキ角は、羽根アセンブリ１１０の内縁１２２に向かうベクトルＤ１Ｄ３の投影が、羽根アセンブリ１１０の回転方向１４０が時計方向であると仮定し、中心ハブ１３０の流体に関する前側に投影されるため、後方である。この後方へのレーキ角２４０は、流入する流体を外へと、中心ハブ１３０から離れるように、周縁１２０に向かって、インペラアセンブリ１００の時計方向の回転によって生じる遠心力によって液体４２０が案内される方向と同じ方向に、偏向させる傾向にある。
【００２８】
回転の軸から出発してインペラアセンブリ１００の直径の３分の１（Ｄ／３）に等しい半径においてＤ１Ｄ３と交差する線に対して、Ｄ１Ｄ３がなす後方へのレーキ角２４０は、１５度である。他の実施の形態においては、後方へのレーキ角２４０が、１度〜８９度の範囲にある他の値であってよい。この設計を、（流体４２０の流れがまさに半径方向である）ゼロのレーキ角においても使用することができ、あるいは（羽根アセンブリ１１０の内縁１２２に向かうベクトルＤ１Ｄ３の投影が、羽根アセンブリ１１０の回転方向１４０が時計方向であると仮定し、中心ハブ１３０の流体に関する後ろ側に投影される）前向きのレーキ角においても使用することができる。
【００２９】
各々の羽根アセンブリ１１０の側面図の外形は、凹状の形状である。図３Ａに示されるとおり、前縁１１６の側面図が、ＡおよびＡ’によって表わされており、内縁１１８の側面図が、ＤおよびＤ’によって表わされており、後縁１２５の側面図が、ＥおよびＥ’によって表わされている。
【００３０】
再び図３Ａを参照すると、上側羽根部１１２は、薄板状のセグメント分けされた部分品であり、図３Ａの側面図においてセグメントＡＢ、ＢＣ、ＣＤ、およびＤＥとして表わされている４つの平坦な平面セグメントの連なりで構成されている。これらの平面セグメントの各々が、個々の曲げによって隔てられている。下側羽根部１１４も、薄板状のセグメント分けされた部分品であり、ほぼ上側部分の鏡像である。他の実施の形態においては、上側羽根部１１２および下側羽根部１１４が、異なる形状を有してもよい（すなわち、互いのほぼ鏡像ではない）。下側羽根部１１４は、図３Ａの側面図においてセグメントＡ’Ｂ’、Ｂ’Ｃ’、Ｃ’Ｄ’、およびＤ’Ｅ’として表わされている４つの平坦な平面セグメントの連なりで構成されている。上側羽根部１１２および下側羽根部１１４の両者を、平坦な金属素材の１枚の薄板から形成することができる。
【００３１】
あるいは、上側羽根部１１２および下側羽根部１１４の側面の外形が、平坦な平面セグメントと対照的に、滑らかに変化する湾曲セグメント（図には示されていない）であってもよい。
【００３２】
上側羽根部１１２と下側羽根部１１４との間の距離は、羽根アセンブリ１１０の開いている側から閉じられている側に向かって指数関数的に減少しており、前縁１１６の付近では徐々に減少し、内縁１１８の付近ではより急激に減少している。この指数関数的に減少する側面の外形は、羽根アセンブリ１１０に、他の設計に比べて、より低い流体の抗力係数および幅広い範囲のガス注入レートにわたってより一貫した動力の消費をもたらす。
【００３３】
図３Ａおよび３Ｂに示した好ましい実施の形態において、羽根アセンブリ１１０の側面の外形および上面の外形の寸法について、特定の組み合わせが示されているが、これらの具体的な寸法関係はさまざまであってよく、羽根アセンブリ１１０について、他の側面の外形も使用可能である。
【００３４】
取り付け板１３２は、おおむね矩形の胸壁２２０を備えているが、胸壁２２０は、他の形状であってもよい。取り付け板１３２は、中心ハブ１３０へと取り付けられ、羽根アセンブリ１１０のための取り付け面を提供している。羽根アセンブリ１１０を、胸壁２２０へとボルトによって取り付けることができ、あるいは胸壁２２０へと溶接することができる。他の実施の形態においては、羽根アセンブリ１１０を、取り付け板１３２へと直接的に取り付けることができ、あるいは中心ハブ１３０へと直接的に取り付けることができる。中心ハブ１３０の存在は、随意である。羽根アセンブリ１１０を駆動軸２１０（図２Ｂに示されている）へと取り付けるために、任意の取り付け機構を使用することができる。例えば、いくつかの実施の形態においては、図４Ｃに示されるとおり、羽根アセンブリ１１０が、（例えば、ボルトまたは溶接を使用して）取り付け板１３２ｂの胸壁２２０ｂへと、中心ハブを使用せずに取り付けられる。代わりに、取り付け板１３２ｂを、駆動軸２１０から延びるフランジ（図示されていない）へと（例えば、ボルトまたは溶接を使用して）直接的に取り付けることができる。駆動軸２１０から延びるフランジは、好ましくは、取り付け板１３２ｂに実質的に平行である。取り付け板１３２ｂを、例えば金属からなるただ１つの鋳物または形成品から製作することができ、あるいは取り付け板１３２ｂを、ユーザの施設への設置の際にボルトで一体に固定することができる２つ以上の部分から製作することができる。
【００３５】
図２Ａおよび２Ｂに最もよく示されるとおり、インペラアセンブリ１００は、参照番号２１２として概略的に示されている機械駆動部によって駆動される駆動軸２１０へと取り付けられる。インペラアセンブリ１００は、回転方向１４０に回転する。
【００３６】
好ましくは、中心ハブ１３０、取り付け板１３２、および胸壁２２０が、連続的な金属部品である。これにより、製造の簡素化および中心ハブ１３０と駆動軸２１０との間の中断のない円形の界面を可能にすることができる。取り付け板１３２が、中心ハブ１３０の付近の気体が羽根アセンブリ１１０の内縁１２２と中心ハブ１３０との間を通過することを防止することができる。好ましい実施の形態においては、取り付け板１３２の直径が、インペラアセンブリ１００の直径の約２０パーセント（２０％）である。取り付け板１３２の直径は、おおよそ中心ハブ１３０の直径からおおよそインペラアセンブリ１００の直径までの範囲であってよい。他の実施の形態においては、取り付け板１３２が、胸壁２２０への追加の剛性の提供にのみ機能し、したがって取り付け板１３２の直径が、中心ハブ１３０の直径にほぼ等しくてよい。取り付け板１３２の直径は、中心ハブ１３０の直径、胸壁２２０の剛性の要件、および羽根アセンブリ１１０の長さに応じて、インペラアセンブリ１００の総直径に対してさまざまであってよい。この設計は、所望であれば、インペラアセンブリ１００の総直径に対して、羽根アセンブリ１１０の内縁１２２を中心ハブ１３０にきわめて近付けることを可能にし、いくつかの状況において従来のインペラの設計よりも大きい送出表面積を可能にする。
【００３７】
中心ハブ１３０を、駆動軸２１０へと溶接することができ、あるいは駆動軸２１０に対する中心ハブ１３０の回転を防止するために、キー溝またはセットねじを組み込むことができる。あるいは、中心ハブ１３０が、羽根アセンブリ１１０を中心ハブ１３０へと接続するために、溶接または鋳造による取り付け板１３２および胸壁２２０を取り入れることができる。他の実施の形態においては、羽根アセンブリ１１０が、取り付け板１３２へと溶接され、あるいは取り付け板１３２の鋳造品へとボルトで取り付けられる。駆動軸２１０の下端が、羽根アセンブリ１１０の下方へ突出することができ、液体４２０内で羽根よりも深い深さに達することができる。
【００３８】
機械駆動部２１２は、駆動軸２１０および羽根アセンブリ１１０を所望の速度へと回転させるように構成することができる関連の技術において公知の任意の一定速または可変速の駆動部であってよい。機械駆動部２１２は、駆動軸２１０の上端へと接続される。動作時に、機械駆動部２１２によって駆動軸２１０に伝えられるトルクが、軸から中心ハブ１３０へと伝達される。
【００３９】
図５が、気体４３０を液体４２０に混合するためのシステム４００の側面図である。システム４００は、容器底部４１２を有する容器アセンブリ４１０と、上述のとおりのインペラアセンブリ１００とを備えている。液体４２０が、液面４２２を規定している。
【００４０】
気体４３０を流体４２０へと分配することが望まれる。インペラアセンブリ１００が、（好ましくは）散布リングまたは他の手段等の従来からの手段によって容器４１０へと注入される気体４３０の分散を向上させるために、流体４２０内で回転する。インペラアセンブリ１００が、気体４３０の分配を達成するために流体４２０を攪拌し、インペラアセンブリ１００は、固体粒子（存在しても、存在しなくてもよい）を流体４２０内に懸濁させるように機能することができる。さらに、システム４００を、第１の液体を第２の液体へと分散させるために使用することもできる（図には示されていない）。
【００４１】
以上の記述は、説明を目的として提示されており、本発明を限定するものと解釈してはならない。本発明を、好ましい実施の形態または好ましい方法に関して説明したが、本明細書において使用した言葉は、説明および例示の言葉であって、限定の言葉ではない。さらに、本明細書において、本発明を特定の構造、方法、および実施の形態に関して説明したが、本発明は、本明細書に開示の事項に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲の技術的範囲に包含されるすべての構造、方法、および用途へと広がる。当業者であれば、本明細書の教示にもとづいて、本明細書に記載された本発明に対して多数の改良をもたらすことができ、添付の特許請求の範囲によって定められる本発明の技術的範囲および技術的思想から離れることなく、変更を行うことが可能である。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【国際調査報告】
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