(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器に収納された液体を循環させるための装置であって、直立するシャフト上に設置された、双曲面体状または円錐台状の撹拌体（１）を有し、
前記撹拌体（１）の上側（Ｏ）には、外周縁（ＵＲ）からシャフトにかけて延在する複数の輸送リブ（Ｔ１〜Ｔ８）が設けられ、
隣接する二つの輸送リブ（Ｔ１〜Ｔ８）の中心線（Ｍ１〜Ｍ８）が、該隣接する輸送リブ（Ｔ１〜Ｔ８）の各峰線（Ｋ１〜Ｋ８）からの距離が最小の等距離となる点の軌跡として定義され、
前記二つの輸送リブ（Ｔ１〜Ｔ８）の間で、撹拌体（１）に開口（Ｄ１〜Ｄ８）が設けられた装置において、
前記開口（Ｄ１〜Ｄ８）は径方向に伸長する形を有して一方の長側縁が前記輸送リブ（Ｔ１〜Ｔ８）の凸状に湾曲した側で境界づけられ、かつ、前記シャフトに近い側に第一の端部（Ｅ１）と、外周縁（ＵＲ）に近い側に第二の端部（Ｅ２）を有し、
前記輸送リブ（Ｔ１〜Ｔ８）の高さ（Ｈ１，Ｈ２）の最大値が、前記第一の端部（Ｅ１）と、前記第二の端部（Ｅ２）の間にあり、
前記開口（Ｄ１〜Ｄ８）の側縁が境界となる開口部領域の幾何学的重心であって、前記撹拌体（１）の前記上側（O）に位置する幾何学的重心（Ｓ１〜Ｓ８）を設定したとき、
前記開口部領域の幾何学的重心（Ｓ１〜Ｓ８）が、前記中心線（Ｍ１〜Ｍ８）上にはなく、前記中心線（Ｍ１〜Ｍ８）と、前記二つの輸送リブ（Ｔ１〜Ｔ８）の一方の峰線（Ｋ１〜Ｋ８）の間の領域に設けられていることを特徴とする、装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、前記輸送リブ（Ｔ１〜Ｔ８）は各々、湾曲しながら外周縁（UR）からシャフトに向けて延在している湾曲部を有する、装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の装置であって、前記輸送リブ（Ｔ１〜Ｔ８）の高さ（Ｈ１、Ｈ２）が、外周縁（ＵＲ）から隣接する開口部領域の前記第一の端部（Ｅ１）にかけて増加する、装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置であって、前記輸送リブ（Ｔ１〜Ｔ８）の高さ（Ｈ１，Ｈ２）が、隣接する開口部領域の第一の端部（Ｅ１）から、前記シャフトにむけて減少する装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置において、前記輸送リブ（Ｔ１〜Ｔ８）が、前記開口（Ｄ１〜Ｄ８）の長手の側縁の一方に配置されている、装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の装置において、前記輸送リブ（Ｔ１〜Ｔ８）が隣接するまたは境界をなす開口（Ｄ１〜Ｄ８）の開口部領域に対し傾斜している、装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置において、前記撹拌体（１）の側表面と、全開口（Ｄ１〜Ｄ８）の全開口領域の面積比が１０：１〜１０：２である、装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の装置において、前記開口部領域の幾何学的重心（Ｓ１〜Ｓ８）は、互いにほぼ等角度で離間している、装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の装置において、前記撹拌体（１）がｎ回回転軸（ｎは６〜１２の整数）で定義される回転対称性を有する装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の装置において、前記撹拌体（１）は構造上同一の複数のセグメント（Ｓｇ１〜Ｓｇ８）から形成され、前記セグメントが外周縁（ＵＲ）から中央に配置された接続体（２）にかけて延在する接合領域（Ｆ１〜Ｆ８）に沿って相互に連結される、装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、容器に収納された液体を循環（回転流動）させる装置に関し、特に槽内の排水を循環させる装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の装置は、特許文献１（国際公開第２００６／１０８５３８号明細書）より知られている。公知の装置でも、比較的低い電気エネルギー消費で、槽内に収納された廃水を循環させることができる。しかしながら、より多くのエネルギーを節約できるよう、かかる装置の効率をさらに改善することが求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２００６／１０８５３８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、容器内に収納された液体をより高められた効率で循環させ得る装置を具現化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的は、請求項１に記載された構成によって達成される。本発明の好適な実施形態は、請求項２〜１１の構成に示されている。
【０００６】
本発明によれば、開口部領域の幾何学的重心を、二つの輸送リブの片方と、中心線との間の領域に配置することができる。驚くべきことに、本発明の提案するところに従って開口部領域を中心線に対し、二つの輸送リブの一方の近傍へずらした結果、装置の効率を格段に向上することができる。
【０００７】
本発明の記載において、「開口部領域」との用語は、開口部領域に対し鉛直で重心を通る法線に対し、垂直に伸びる平面への投影の結果、得られる平坦な面を意味するものと解する。
【０００８】
開口部領域の幾何学的重心は、開口部領域に対応する形状で均質な材料からなり、全体に均一な厚みを有する物体の質量中心に相当する。よって、例えば、前記重心位置は、純粋に機械的な方法を用い、バランス合わせによって決定することができる。しかしまた、開口部領域の重心位置は、一般的に知られた数学的方法を用いて計算することもできる。例えば、開口部領域を多角形によって近似し、多角形の重心を計算する数学的方法を、幾何学的重心の計算に用いてもよい。また、開口部領域の幾何学的重心を積分で求めてもよい。
【０００９】
「撹拌体の上側」との用語は、大体において、突出または膨出している側を意味するものと解される。これに対し、「撹拌体の下側」は、大体において、凹入した、または沈降部をなす形状を有する。
【００１０】
好適な実施形態によれば、輸送リブは、それぞれシャフトへむけて径方向に湾曲する形状を有する。換言すれば、輸送リブは外周部領域から傾斜して延び、次いで径方向に屈曲する。結果として撹拌体の効率が向上する。
【００１１】
開口部領域は、実質的に径方向へ向けて延在する。開口部領域のシャフトに近い側には、第一の端部があり、外周縁に近い側には、第二の端部がある。開口部領域は、第二の端部の幅が、第一の端部の幅より大きなものであってもよい。換言すれば、径方向に伸びる開口部領域は、好ましくは、外周縁に向けて大きくなる。
【００１２】
他の実施形態によれば、輸送リブの高さは、外周縁から、およそ隣接する開口部領域の第一の端部の方向に大体むけて増加している。次いで、輸送リブの高さは、例えば、隣接する開口部の第一の端部から、シャフト側にかけて減少する。輸送リブの高さの最大値は、第一の端部と、第二の端部の間にある。この場合、高さの最大値は、第二の端部よりも、第一の端部よりに位置することが好ましい。この輸送リブと隣接する開口部領域の位置の組み合わせに関する実施形態により、さらに効率を向上できることがわかった。
【００１３】
好ましくは、開口部領域は、その長側縁の一方が輸送リブによって境界づけられている。好ましくは、この開口部領域の一方の長側縁の境界は、撹拌体の上側から見て凸状に湾曲した輸送リブの側面に、近接または一致して定められている。
【００１４】
本発明の特に好適な実施形態によれば、輸送リブは隣接する、あるいは境界となる開口部領域にむけて、傾斜している、外周縁では、輸送リブは撹拌体の上側面に対する角αがおよそ９０度となってもよい。好ましくは、輸送リブが開口部に対し傾斜するように、角αは開口部領域に向けて６０〜８７度の範囲の値に減少する。驚くべきことに、これによってさらに効率が向上する。
【００１５】
本発明のさらなる実施形態によれば、撹拌体の側表面と、全開口の開口領域の面積比は１０：１〜１０：２の範囲内にある。「撹拌体の側表面」とは、輸送リブにより形成される表面を除いた、撹拌体の上側表面を意味すると解する。
【００１６】
本発明の好適な実施形態によれば、複数の開口部領域の重心位置は、互いにほぼ等角度で隔たっている。好ましくは、撹拌体の対称性は、ｎ回回転軸（n-fold axis of rotation）によって定義される（つまり３６０°／ｎごとの対称性を有する）。ここで、ｎは６から１２の整数である。換言すれば、本発明の撹拌体は、好ましくは６から１２個の開口を有する。
【００１７】
本発明のさらに好適な実施形態によれば、撹拌体は構造上同一のセグメント（部分構造体）から構成され、各セグメントは、外周縁から中心に配置された接続体へかけて延在する接合領域に沿って連結される。これによって、撹拌体の製造を大幅に簡略化することができる。
【００１８】
各セグメントを輸送リブが接合領域の領域内に配置され、開口が部分的に輸送リブにより境界されるように構成することが特に好ましい。
【００１９】
さらに好ましい実施形態において、開口は撹拌体の径方向内側半分の領域内にあることが好ましい。換言すれば、第二の端部で頭打ちされる開口部の延びは、最大でも撹拌体の半径の二分の一までであることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】先行技術による撹拌体の平面図である。
【図２】本発明にかかる撹拌体の斜視図である。
【図３】図２の撹拌体の平面図である。
【図４】図２の撹拌体を下方から見た図である。
【図５】図２の撹拌体を下方から見た斜視図である。
【図６】図２の撹拌体の側面図である。
【図７】セグメントの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の例示的な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、先行技術にかかる撹拌体を示す平面図である。ここで撹拌体は、共通して符号１で示す。撹拌体１は、実質的に双曲面体状（ここでは見えない）の形態を有する。中心の接続体２がシャフト（図示せず）との接続に用いられる。外周縁ＵＲからシャフトにかけ、つまり接続体２にかけて延在する複数の輸送リブＴ１〜Ｔ８が、撹拌体１の上側Ｏに設けられている。輸送リブＴ１〜Ｔ８は、それぞれ峰線Ｋ１〜Ｋ８を有する。二つの隣接する峰線、例えばＫ１とＫ２の間に、中心線Ｍ１が定義される。中心線Ｍ１は、隣接する輸送リブの各峰線Ｋ１とＫ２と等距離でかつ、その距離が最小となる点の軌跡である。
【００２２】
開口Ｄ１〜Ｄ８は、輸送リブＴ１〜Ｔ８の各二つの間に設けられる。各開口Ｄ１〜Ｄ８の開口部領域は、幾何学的重心Ｓ１〜Ｓ８を有する。幾何学的重心Ｓ１〜Ｓ８は、先行技術にかかる撹拌体１の場合、それぞれ対応する中心線上に乗っている。ここでは、中心線の例として、Ｍ１とＭ２のみ示す。
【００２３】
図２〜６は、本発明に係る撹拌体１を示す図である。特に図２、３、６から明らかなように、開口Ｄ１〜Ｄ８は輸送リブＴ１〜Ｔ８を縁取るように形成されている。開口Ｄ１〜Ｄ８の幾何学的重心（ここでは重心Ｓ１とＳ８のみを例示する）は、本発明に係る撹拌体１の場合、中心線Ｍ１、Ｍ８と、隣接する輸送リブＴ１、Ｔ８の峰線Ｋ１、Ｋ８の間の領域にある。
【００２４】
好ましくは、重心Ｓ１，Ｓ８は、各中心線Ｍ１、Ｍ８と隣接する輸送リブＴ１、Ｔ８との略中間に配置される。特に、幾何学的重心Ｓ１、Ｓ８は、中心線Ｍ１、Ｍ８と、隣接する輸送リブＴ１、Ｔ８を結ぶ直線Ｗの中間領域にあってもよい（図２参照）。線Ｗの「中間領域」とは、線Ｗの１／３の終端から、３／３の始端までの領域、すなわち、線Ｗを三分した、二番目の領域を示すものと解する。具体的な実施形態では、重心Ｓ１、Ｓ８は線Ｗ上で、中心線から外周方向に少なくとも１ｃｍ、好ましくは少なくとも２ｃｍ偏った位置にある。
【００２５】
開口Ｄ１〜Ｄ８は各々、接続体２に近い側、つまりこれに設置されたシャフトに近い側に、第一の端部Ｅ１を有し、外周縁ＵＲに近い側に第二の端部Ｅ２を有する（図４参照）。開口Ｄ１〜Ｄ８は、径方向に伸長した形状を有する。開口部領域の面積は、周縁部ＵＲに向けて増加する。開口部領域は、長手の側縁の片方が、輸送リブＴ１〜Ｔ８に境界づけられる。上側Ｏから見た平面図において、上記の開口部領域の一方の長側縁は、輸送リブＴ１〜Ｔ８の凸状に湾曲した側で境界づけられることが好ましい。
【００２６】
各輸送リブＴ１〜Ｔ８は、外周縁ＵＲの領域に最小高さＨ１を有し、開口部Ｄ１〜Ｄ８領域に最大高さＨ２を有する。比Ｈ１／Ｈ２は、１／５〜１／１００の範囲、好ましくは１／５〜１／２０の範囲にある。最小高さＨ２は、開口Ｄ１〜Ｄ８の第一の端部Ｅ１の位置にあることが好ましいが、開口Ｄ１〜Ｄ８の第一の端部Ｅ１と第二の端部Ｅ２の間にあってもよい。高さが最大となる位置から、開口部領域Ｄ１〜Ｄ８におろした垂線は、第一の端部Ｅ１からの距離が最大でも１５ｃｍとなることが好ましい。高さは、開口部Ｄ１〜Ｄ８から、接続体２にむけて、再度、最大値Ｈ２から減少する。
【００２７】
輸送リブＴ１〜Ｔ８は、少なくとも外周縁ＵＲにおいて、上側面Ｏから実質的に垂直方向に延出しており、すなわち、上側Ｏに対する角度αが約９０度となる。輸送リブＴ１〜Ｔ８は隣接する開口Ｄ１〜Ｄ８に向けて傾斜するように、角αは、周縁ＵＲからはなれるに従って減少する。開口Ｄ１〜Ｄ８の領域では、角αは９０度未満であることが好ましい。この領域での角αは、６０〜８７度である。よって、全体として、角αは６０〜９０度の範囲とすることができる。図３と図４に、斜めに傾斜した輸送リブＴ１〜Ｔ８が、開口Ｄ１〜Ｄ８に部分的にかぶさる様子を見ることができる。図４において、撹拌体１の下側（上側Ｏの反対側）は、符号Ｕで示される。
【００２８】
撹拌体１は、例示的な本実施形態では、対称性を有する形に構成される。ここで、撹拌体は、８回回転軸を有する。撹拌体１は、ｎ回回転軸を有することができ、ここでｎは、例えば６〜１２の整数である。
【００２９】
好ましくは、撹拌体１は、同一の構造を有する複数のセグメントＳｇ１〜Ｓｇ８から製造される（図２〜４参照）。この場合、セグメントＳｇ１〜Ｓｇ８は、接合領域Ｆ１〜Ｆ８に沿って互いに連結される（図３参照）。接合領域Ｆ１〜Ｆ８の輪郭は、実質的に輸送リブＴ１〜Ｔ８の湾曲した輪郭に対応している。
【００３０】
一例として、第一のセグメントＳｇ１の斜視図を図７に示す。第一のセグメントＳｇ１は、一方の長縁部に第１の接合部Ｆａ１を備え、他方の長縁部に第２の接合部Ｆａ２を備える。第１の接合部Ｆａ１は、第１の接合部断面（プロファイル）Ｐ１を有し、ここでは、段差を有する形をとる。第一の輸送リブＴ１は、第一の接合部断面Ｐ１から角度αで延びている。
【００３１】
第一のセグメントＳｇ１は、第二の接合部Ｆａ２の領域において、通常、第一の接合部断面Ｐ１に対応する、第二の接合部断面Ｐ２（ここでは詳細は示さない）を有する。本実施形態において、第２の接合部断面Ｐ２は、平板の断面に該当する。隣接するセグメントＳｇ１〜Ｓｇ８の連結した接合領域Ｐ１、Ｐ２は接合領域Ｆ１〜Ｆ８を構成する。
【００３２】
図７に示す第１のセグメントＳｇ１は、同一の構造を有する他のセグメントＳｇ２〜Ｓｇ８と接続することができる。これは、好ましくは、ねじ止め接続（ここでは詳細には示さない）によってもよい。この目的で、例えば、ねじ切りされた筒体（ブッシング）を第二の接合部断面Ｐ２の領域に設けてもよい。また、上記のねじ止めによる接続に加え、セグメントＳｇ１〜Ｓｇ８を相互に接着してもよい。
【００３３】
図では、撹拌体１は双曲面体状の形状を有するが、例えば、撹拌体１は、円錐台状の形に形成されてもよい。
【００３４】
本発明にかかる装置は、格段に向上した効率で操作することができる。これは基本的に開口Ｄ１〜Ｄ８をその幾何学的重心Ｓ１〜Ｓ８が隣接する輸送リブＴ１〜Ｔ８の近傍に位置するように配置したことによるものである。開口Ｄ１〜Ｄ８を、その高さが外周縁ＵＲから開口Ｄ１〜Ｄ８にかけて連続して増加する輸送リブＴ１〜Ｔ８と組み合わせた場合、さらに効率が増大する。なお、隣接する開口領域に向けて輸送リブＴ１〜Ｔ８を傾斜させた場合、さらに効率が増大する。
なお、本発明は、実施の態様として以下の内容を含む。
〔態様１〕
容器に収納された液体を循環させる（特に、槽内の廃水を循環させる）ための装置であって、直立するシャフト上に設置された、双曲面体状または円錐台状の撹拌体（１）を有し、
前記撹拌体（１）の上側（Ｏ）には、外周縁（ＵＲ）からシャフトにかけて延在する複数の輸送リブ（Ｔ１〜Ｔ８）が設けられ、
隣接する二つの輸送リブ（Ｔ１〜Ｔ８）の中心線（Ｍ１〜Ｍ８）が、該隣接する輸送リブ（Ｔ１〜Ｔ８）の各峰線（Ｋ１〜Ｋ８）からの距離が最小の等距離となる点の軌跡として定義され、
前記二つの輸送リブ（Ｔ１〜Ｔ８）の間で、撹拌体（１）に開口（Ｄ１〜Ｄ８）が設けられ、
前記開口（Ｄ１〜Ｄ８）の側縁が境界となる開口部領域が幾何学的重心（Ｓ１〜Ｓ８）を有する装置において、
前記開口部領域の幾何学的重心（Ｓ１〜Ｓ８）が、中心線（Ｍ１〜Ｍ８）と、二つの輸送リブ（Ｔ１〜Ｔ８）の一方の峰線（Ｋ１〜Ｋ８）の間の領域に設けられていることを特徴とする、装置。
〔態様２〕
態様１に記載の装置において、前記輸送リブ（Ｔ１〜Ｔ８）は各々、径方向にシャフトに指向する湾曲部を有する、装置。
〔態様３〕
態様１または２に記載の装置において、前記開口部領域が実質的に径方向に延在し、シャフトに近い側に第一の端部（Ｅ１）を有し、外周縁（ＵＲ）に近い側に第二の端部（Ｅ２）を有することを特徴とする、装置。
〔態様４〕
態様１〜３のいずれか一態様に記載の装置であって、前記輸送リブ（Ｔ１〜Ｔ８）の高さ（Ｈ１、Ｈ２）が大体、外周縁（ＵＲ）から隣接する開口部領域の前記第一の端部（Ｅ１）にかけて増加する、装置。
〔態様５〕
態様１〜４のいずれか一態様に記載の装置であって、輸送リブ（Ｔ１〜Ｔ８）の高さ（Ｈ１，Ｈ２）が、隣接する開口部領域の第一の端部（Ｅ１）から、大体、前記シャフトにむけて減少する装置。
〔態様６〕
態様１〜５のいずれか一態様に記載の装置において、前記開口部領域が、その長側縁の一方において、前記輸送リブ（Ｔ１〜Ｔ８）により、境界を定められている、装置。
〔態様７〕
態様１〜６のいずれか一態様に記載の装置において、前記輸送リブ（Ｔ１〜Ｔ８）が隣接するまたは境界をなす開口（Ｄ１〜Ｄ８）の開口部領域に対し、角αで傾斜している、装置。
〔態様８〕
態様１〜７のいずれか一態様に記載の装置において、前記撹拌体（１）の側表面と、全開口（Ｄ１〜Ｄ８）の全開口領域の面積比が１０：１〜１０：２である、装置。
〔態様９〕
態様１〜８のいずれか一態様に記載の装置において、前記開口部領域の幾何学的重心（Ｓ１〜Ｓ８）は、互いにほぼ等角度で離間している、装置。
〔態様１０〕
態様１〜９のいずれか一態様に記載の装置において、前記撹拌体（１）がｎ回回転軸（ｎは６〜１２の整数）で定義される対称性を有する装置。
〔態様１１〕
態様１〜１０のいずれか一態様に記載の装置において、前記撹拌体（１）は構造上同一の複数のセグメント（Ｓｇ１〜Ｓｇ８）から形成され、前記セグメントが外周縁（ＵＲ）から中央に配置された接続体（２）にかけて延在する接合領域（Ｆ１〜Ｆ８）に沿って相互に連結される、装置。
【符号の説明】
【００３５】
１  撹拌体
２  接続体
Ｕ  下側
Ｏ  上側
Ｄ１〜Ｄ８  開口
Ｅ１  第一の端部
Ｅ２  第二の端部
Ｆ１〜Ｆ８  接合領域
Ｆａ１  第一の接合部
Ｆａ２  第二の接合部
Ｈ１  最小高さ
Ｈ２  最大高さ
Ｋ１〜Ｋ８  峰線
Ｍ１、Ｍ２、Ｍ８  中心線
Ｐ１  第一の接合部断面
Ｐ２  第二の接合部断面
Ｓ１〜Ｓ８  重心
Ｓｇ１〜Ｓｇ８  セグメント
Ｔ１〜Ｔ８  輸送リブ
ＵＲ  外周縁
Ｗ  線
α  角
【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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