(57)【要約】【課題】部品点数を削減した簡単な構造により水域の水を撹拌ばっ気して、その水質を改善することができる水中撹拌ばっ気装置を提供する。【解決手段】縦軸水中モータ１と、縦軸方向の両端部２Ａ，２Ｂを開口した下吐出ケーシング３と、この下吐出ケーシング３内に回転自在に収容され、かつ縦軸水中モータ１によって回転駆動されて、下吐出ケーシング３の上端部開口２Ａから下端部開口２Ｂへの水の流れＷを発生させる羽根車４とを備え、羽根車４の羽根１１のチップ１１Ａに設けた出口１３Ｂと羽根車ボス９の体内に設けた中空部１２とを連通させる体内給気通路１３が形成され、羽根車ボス９の中空部１２に空気供給管６の出口が小さい隙間１５を介して下側から挿入されている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原動機と、軸方向の両端部を開口したケーシングと、このケーシング内に回転自在に収容され、かつ前記原動機によって回転駆動されて前記ケーシングの軸方向一端部開口から他端部開口への水の流れを発生させる羽根車と、この羽根車の羽根に設けた出口と羽根車ボスの中空部に開口する入口とを連通させる体内給気通路と、前記羽根車ボスの中空部に空気を供給する空気供給管とを備えていることを特徴とする水中撹拌ばっ気装置。
【請求項２】
前記ケーシングの内面に前記羽根車の羽根のチップを接近して対応させ、このチップに体内給気通路の出口が設けられている請求項１に記載の水中撹拌ばっ気装置。
【請求項３】
前記体内給気通路の出口が羽根車の負圧面側に設けられている請求項１または請求項２のいずれかに記載の水中撹拌ばっ気装置。
【請求項４】
前記羽根車ボスの中空部に空気供給管の給気を前記中空部に吸い込みかつ該中空部から体内給気通路に押し込む給気促進羽根を設けてある請求項１、請求項２または請求項３のいずれかに記載の水中撹拌ばっ気装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、下水処理場、農業集落排水処理場、産業排水処理場、無酸素槽、嫌気槽、流量調整槽などの水域の撹拌ばっ気に好適な水中撹拌ばっ気装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、下水処理場、農業集落排水処理場、産業排水処理場、無酸素槽、嫌気槽、流量調整槽などの水域の水を撹拌ばっ気して、水質を改善するばっ気機能を備えた水中撹拌ばっ気装置として、図７に示すものが知られている。この水中撹拌ばっ気装置は、縦軸水中モータ１と、縦軸方向の両端部２Ａ，２Ｂを開口した下吐出ケーシング３、つまり、上端部を開口２Ａした吸込ケーシング３Ａと下端部を開口２Ｂした吐出ケーシング３Ｂとからなる下吐出ケーシング３と、この下吐出ケーシング３内に回転自在に収容され、かつ縦軸水中モータ１によって回転駆動されて、下吐出ケーシング３の上端部開口２Ａから下端部開口２Ｂへの水の流れＷを発生させる羽根車４と、羽根車４の下側に設けた散気室５と、散気室５の内部に空気Ａを供給する空気供給管６とを備え、散気室５の下端部円周方向に小さく開口して設けた散気口７を下吐出ケーシング３の下端部開口２Ｂに臨ませてある（たとえば、非特許文献１参照。）。
【０００３】
前記構成の水中撹拌ばっ気装置によれば、該水中撹拌ばっ気装置を水域に設置した状態で、縦軸水中モータ１を起動して羽根車４を回転駆動すると、矢印Ｗで示すように、下吐出ケーシング３の上端部開口２Ａから吸い込まれて下端部開口２Ｂから吐出される下向きの水の流れが発生する。一方、空気供給管６から供給された空気は、矢印Ａで示すように散気室５から散気口７を経て吐出ケーシング３Ｂ内に散気され、前記下向きの水の流れＷに混入して気水混合流体（気泡）Ａ・Ｗが生成される。この気水混合流体Ａ・Ｗが吐出ケーシング３Ｂの下端部開口２Ｂから水域に吐出される。その結果、水域の水を撹拌・ばっ気して、水質を改善することができる。
【０００４】
【非特許文献１】
新明和  水中エアレータ  総合カタログ
ＳｈｉｎＭａｙｗａ  ＯＮＯ  ＰＬＡＮＴ、２００２年１月発行、第８頁
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記従来の水中撹拌ばっ気装置は、下吐出ケーシング３における吐出ケーシング３Ｂ内に、空気供給管６によって供給された空気を散気させる散気室５を設けているので、それだけ部品点数が多くなるとともに、構造が複雑になる問題点を有している。
【０００６】
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、部品点数を削減した簡単な構造により水域の水を撹拌ばっ気して、その水質を改善することができる水中撹拌ばっ気装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、原動機と、軸方向の両端部を開口したケーシングと、このケーシング内に回転自在に収容され、かつ前記原動機によって回転駆動されて前記ケーシングの軸方向一端部開口から他端部開口への水の流れを発生させる羽根車と、この羽根車の羽根に設けた出口と羽根車ボスの中空部に開口する入口とを連通させる体内給気通路と、前記羽根車ボスの中空部に空気を供給する空気供給管とを備えていることを特徴としている。
【０００８】
また、前記ケーシングの内面に前記羽根車の羽根のチップを接近して対応させ、このチップに体内給気通路の出口を設けることが好ましい。
【０００９】
さらに、前記体内給気通路の出口を羽根車の負圧面側に設けてもよい。
【００１０】
また、前記羽根車ボスの中空部に空気供給管の給気を前記中空部に吸い込みかつ該中空部から体内給気通路に押し込む給気促進羽根を設けることが好ましい。
【００１１】
請求項１に記載の発明によれば、水中撹拌ばっ気装置を水域に設置した状態で、原動機を起動して羽根車を回転駆動すると、ケーシングの一端部開口から吸い込まれて他端部開口から吐出される水の流れが発生する。一方、空気供給管から供給された空気は、羽根車ボスの中空部から体内給気通路を経て羽根車の羽根に設けた出口からケーシング内に散気され、前記ケーシング内を流動する水の流れに混入して気水混合流体が生成される。この気水混合流体がケーシングの他端部開口から水域に吐出されて、水域の水を撹拌・ばっ気することができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、ケーシングの内面に羽根のチップに設けた体内給気通路の出口が接近して設けられていることにより、出口から散気された空気がケーシングの内面に衝突することで微細な気泡を発生させることができる。所定体積の気泡の表面積は気泡の微細化に比例して大きくなり、表面積が大きくなることで酸素の溶け込み作用を高めることができる。また、気泡径が小さいと水中での気泡の滞留時間が長くなり、溶け込み作用を高める。
【００１３】
請求項３に記載の発明によれば、体内給気通路の出口が羽根車の負圧面側に設けられていることにより、負圧による空気の吸引作用が生じて体内給気通路の出口からの散気が促進される。これにより、空気供給管への空気の押込み圧を低く抑えることができる。
【００１４】
請求項４に記載の発明によれば、羽根車ボスとともに給気促進羽根が回転することにより、空気供給管の給気を羽根車ボスの中空部に吸い込みかつ吸い込んだ空気を体内給気通路に押し込んで、体内給気通路の出口からの散気が促進される。これにより、空気供給管への空気の押込み圧を低く抑えることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の一実施の形態を示す縦断側面図、図２は図１のＸ−Ｘ線拡大断面図である。なお、前記図７の従来例と同一もしくは相当部分には、同一符号を付して説明する。
【００１６】
図１および図２において、水中撹拌ばっ気装置は、縦軸水中モータ１と、縦軸方向の両端部２Ａ，２Ｂを開口した下吐出ケーシング３と、この下吐出ケーシング３内に回転自在に収容され、かつ縦軸水中モータ１によって回転駆動されて、下吐出ケーシング３の上端部開口２Ａから下端部開口２Ｂへの水の流れＷを発生させる羽根車４とを備え、縦軸水中モータ１は案内羽根８を介して下吐出ケーシング３の内部に取付けられている。
【００１７】
羽根車４は、図示されている軸流羽根車または高比速度の軸斜流羽根車によってなり、その羽根車ボス９がモータ軸１０に同時回転可能に取付けられているとともに、複数枚の羽根１１，１１…を備え、これら羽根１１，１１…のチップ１１Ａを下吐出ケーシング３の内面に接近させてある。
【００１８】
一方、羽根車ボス９の体内に下向きに開放した中空部１２が設けられ、この中空部１２に開口する入口１３Ａと複数の羽根１１，１１…それぞれのチップ１１Ａに設けた出口１３Ｂとを連通させる体内給気通路１３が羽根車ボス９と羽根１１，１１…の内部に形成されている。これにより、下吐出ケーシング３の内面に羽根１１，１１…のチップ１１Ａに設けた体内給気通路１３の出口１３Ｂが接近することになる。
【００１９】
他方、羽根車ボス９の中空部１２に空気供給管６の出口が小さい隙間１５を介して下側から挿入されており、この空気供給管６の入口（図示省略）は大気に開放されるかまたは図示していない高圧空気供給手段に接続してある。なお、図中１６は支持板を示し、水域１７の底１８に立設されて下吐出ケーシング３を支持している。
【００２０】
前記構成によれば、水域１７に設置した状態で、縦軸水中モータ１を起動して羽根車４を回転駆動すると、矢印Ｗで示すように、下吐出ケーシング３の上端部開口２Ａから吸い込まれて下端部開口２Ｂから吐出される下向きの水の流れが発生する。一方、空気供給管６から供給された空気は、矢印Ａで示すように羽根車ボス９の中空部１２から体内給気通路１３を経て羽根車４の羽根１１，１１…それぞれのチップ１１Ａに設けた出口１３Ｂから下吐出ケーシング３内に散気され、下吐出ケーシング３内を流動する水の流れＷに混入して気水混合流体（気泡）Ａ・Ｗが生成される。この気水混合流体Ａ・Ｗが下吐出ケーシング３の下端部開口２Ｂから水域１７に吐出されて、水域１７の水を撹拌・ばっ気して、水質を改善することができる。すなわち、従来の水中撹拌ばっ気装置で必要とされていた散気室５（図７参照）を不要にして部品点数を削減した簡単な構造により水域１７の水を撹拌ばっ気して、その水質を改善することができる。
【００２１】
一方、下吐出ケーシング３の内面に羽根１１，１１…のチップ１１Ａを接近して対応させ、このチップ１１Ａに体内給気通路１３の出口１３Ｂが設けられていることにより、出口１３Ｂから散気された空気Ａが下吐出ケーシング３の内面に衝突することで微細な気泡を発生させることができ、微細化により水中での気泡の滞留時間が長くなるとともに、所定体積の気泡の表面積は気泡の微細化に比例して大きくなり、表面積が大きくなることで酸素の溶け込み作用を高めることができるので、ばっ気性能をより一層向上させることが可能になる。なお、羽根１１，１１…および体内給気通路１３の出口１３Ｂの形状を図３のようにしても前記実施の形態と同じ作用・効果を奏することができる。
【００２２】
また、図４および図５に示すように、体内給気通路１３の出口１３Ｂを羽根車１１の負圧面側に設けてもよい。このように構成することで、負圧による空気Ａの吸引作用が生じて体内給気通路１３の出口１３Ｂからの散気が促進される。これにより、空気供給管６の入口を大気に開放して、大気圧により羽根車ボス９の中空部１２へ空気を自給する構造であれば、羽根車ボス９の中空部１２への空気の自給可能な水深を大きくする作用が生じる。また、空気供給管６の入口を前記高圧空気供給手段に接続して、羽根車ボス９の中空部１２へ空気を圧送する構造であれば、空気供給管６への空気の押込み圧を低く抑えて、圧送能力の小さい小型の高圧空気供給手段を使用することができる。
【００２３】
さらに、図２に示すように、羽根車ボス９の中空部１２に空気供給管６の給気を中空部１２に吸い込みかつ該中空部１２から体内給気通路１３に押し込む機能を有する給気促進羽根１９，１９…を設けてもよい。このように構成することで、羽根車ボス９とともに給気促進羽根１９，１９…が回転することにより、空気供給管６の給気を羽根車ボス９の中空部１２に吸い込みかつ吸い込んだ空気を体内給気通路１３に押し込んで、体内給気通路１３の出口１３Ａからの散気を促進することができる。これにより、空気供給管６の入口を大気に開放して、大気圧により羽根車ボス９の中空部１２へ空気を自給する構造であれば、羽根車ボス９の中空部１２への空気の自給可能な水深を大きくする作用が生じる。また、空気供給管６の入口を前記高圧空気供給手段に接続して、羽根車ボス９の中空部１２へ空気を圧送する構造であれば、空気供給管６への空気の押込み圧を低く抑えて、圧送能力の小さい小型の高圧空気供給手段を使用することができる。
【００２４】
なお、前記実施の形態では、空気供給管６の出口を、小さい隙間１５を介して下側から羽根車ボス９の中空部１２に挿入した構造で説明しているが、図６に示すように、中空モータ軸１０を空気供給管６として機能させるとともに、羽根車ボス９の先端部を閉塞することで、前記実施の形態で説明した空気供給管６を省略して、より一層、構造を簡単にすることができる。
【００２５】
また、複数の羽根１１，１１…それぞれのチップ１１Ａに体内給気通路１３の出口１３Ｂを設けた構造で説明しているが、最低限１または２つの羽根１１，１１のチップ１１Ａにのみ体内給気通路１３の出口１３Ｂを設けた構造であってもよい。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る水中撹拌ばっ気装置は構成されているので、以下のような格別の効果を奏する。
【００２７】
請求項１に記載の発明によれば、従来の水中撹拌ばっ気装置で必要とされていた散気室を不要にして部品点数を削減した簡単な構造により水域の水を撹拌ばっ気して、その水質を改善することができる。
【００２８】
請求項２に記載の発明によれば、ケーシングの内面に接近して対応している羽根のチップに設けた体内給気通路の出口から散気された空気がケーシングの内面に衝突することで、微細な気泡が発生して、酸素の溶け込み作用が高められるので、ばっ気性能をより一層向上させることができる。
【００２９】
請求項３に記載の発明によれば、負圧による空気の吸引作用が生じて体内給気通路の出口からの散気が促進され、空気供給管への空気の押込み圧を低く抑えて、圧送能力の小さい小型の高圧空気供給手段を使用することができる。
【００３０】
請求項４に記載の発明によれば、空気供給管の給気を羽根車ボスの中空部に吸い込みかつ吸い込んだ空気を体内給気通路に押し込んで、体内給気通路の出口からの散気が促進され、空気供給管への空気の押込み圧を低く抑えて、圧送能力の小さい小型の高圧空気供給手段を使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示す縦断側面図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ線拡大断面図である。
【図３】羽根の他の例を示すチップ側から見た説明図である。
【図４】請求項３に記載の発明の一実施の形態を示す断面図である。
【図５】図４の変形例を示す断面図である。
【図６】空気供給管の他の実施の形態を示す側面図である。
【図７】従来例を一部断面にして示す斜視図である。
【符号の説明】
１  水中モータ（原動機）
３  ケーシング
３Ａ  ケーシングの一端部開口
３Ａ  ケーシングの他端部開口
４  羽根車
６  空気供給管
９  羽根車ボス
１１  羽根車の羽根
１１Ａ  羽根車の羽根のチップ
１２  羽根車ボスの中空部
１３  体内給気通路
１３Ａ  体内給気通路の入口
１３Ｂ  体内給気通路の出口
１９  給気促進羽根
【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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