(57)【要約】【課題】従来技術による欠点を解消する。【解決手段】本発明は、活性汚泥用攪拌装置であって、シャフト（１）に取り付けられておりかつ双曲面壁（３）を有する攪拌体（２）を備え、攪拌体（２）の下面に形成された漏斗状の凹部（６）に空気を供給するための空気供給管路（５、８）を更に備える、攪拌装置に関する。攪拌体（２）周囲の流体媒体内への空気の流入を改善するために、本発明は、下面に形成された凹部（６）の開口部であって、所定の幅を有する環状隙間（１０）が攪拌体（２）の外周方向表面（９）とカバー部材（７）との間で覆われていない状態にあるように、カバー部材（７）によって覆われた開口部と、カバー部材（７）を貫通してシャフト（１）に関して同軸的に案内された空気供給管路（８）とを提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフト（１）に取り付けられた双曲面状の形状の壁（３）を有する攪拌体（２）と、前記攪拌体（２）の下面に形成された漏斗状の凹部（６）に空気を供給するための空気供給管路（５、８）とを備える攪拌装置であって、
前記下面に形成された前記凹部（６）の開口部が、カバー部材（７）で覆われており、それによって、特定の幅を有する環状隙間（１０）が、前記攪拌体（２）の下部周方向表面（９）と前記カバー部材（７）との間で覆われていない状態にあることと、前記空気供給管路（８）が、前記カバー部材（７）を貫通して前記シャフト（１）に関して同軸的に導入されることとを特徴とする、活性汚泥用攪拌装置。
【請求項２】
前記環状隙間（１０）は、１ｃｍ〜１５ｃｍ、好ましくは２ｃｍ〜１０ｃｍの範囲内の幅を有する、請求項１に記載の攪拌装置。
【請求項３】
前記下部周方向表面（９）の径方向外側の領域から延在する、略径方向に延びる剪断リブ（１１）が設けられている、先行する請求項のいずれか１項に記載の攪拌装置。
【請求項４】
前記剪断リブ（１１）の高さが前記攪拌体（２）の外周の境界部に近づくにつれ増大する、先行する請求項のいずれか１項に記載の攪拌装置。
【請求項５】
前記カバー部材は回転対称の形状を有する、先行する請求項のいずれか１項に記載の攪拌装置。
【請求項６】
前記カバー部材は、円板（７）、または頂部が前記凹部（６）内へ突出した円錐体もしくは双曲面状の本体である、先行する請求項のいずれか１項に記載の攪拌装置。
【請求項７】
前記カバー部材は、前記攪拌体（２）に関して、前記シャフト（１）を担持している枠組み、または槽の底部（４）に堅固に取り付けられている、先行する請求項のいずれか１項に記載の攪拌装置。
【請求項８】
前記カバー部材は、前記攪拌体（２）の前記壁（３）に接続手段を介して堅固に接続されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の攪拌装置。
【請求項９】
前記接続手段は、前記凹部（６）に面する前記カバー部材の上面まで前記壁（３）の内側から延在する、略径方向に延びる仕切材（１２）を備える、請求項８に記載の攪拌装置。
【請求項１０】
前記カバー部材は、双曲面状の更なる攪拌体（１８）であり、この更なる攪拌体（１８）は、これ自体の更なる頂部が前記攪拌体（２）の前記凹部（６）から離れる方向を向くように前記攪拌体（２）に接続されている、請求項８または９のいずれか１項に記載の攪拌装置。
【請求項１１】
更なる剪断リブ（１９）が、前記更なる攪拌体（１８）の外側の径方向外側部分上に設けられている、請求項１０に記載の攪拌装置。
【請求項１２】
前記シャフト（１）は、前記攪拌体（２）を貫通して導入されており、かつ前記カバー部材内に設けられた安全軸受（１３）において前記シャフト（１）の一端で保持されている、先行する請求項のいずれか１項に記載の攪拌装置。
【請求項１３】
前記カバー部材は、前記空気供給管路を取り囲む安全軸受（１３）において回転可能に保持されている、先行する請求項のいずれか１項に記載の攪拌装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は請求項１の前文に定義する活性汚泥用攪拌装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
このような攪拌装置は、独国特許出願公開第４２１８０２７（Ａ１）号明細書から公知である。この公知の攪拌装置においては、空気が、双曲面状の攪拌体の下面の漏斗状凹部へ、空気供給管路を介して供給される。供給された空気を小さな気泡の形で周囲の活性汚泥内に分散させる剪断リブが、下部の周方向境界部上に設けられている。諸研究により、これによって生成される気泡の気泡径分布が特に均一でないことが示されている。この間、時に、望ましくない程に大きな気泡が発生することもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】独国特許出願公開第４２１８０２７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、従来技術による欠点を解消することである。詳細には、できるだけ均一な気泡径分布を有する気泡を攪拌体の周囲の液体内に発生させ得る、活性汚泥用攪拌装置が特定される。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本目的は、請求項１の特徴によって解決される。本発明の有用な実施形態は、請求項２〜１３の特徴によって得られる。
【０００６】
本発明が提供するものによれば、下面に形成された凹部の開口部がカバー部材で覆われており、それによって、特定の幅を有する環状隙間が攪拌体の下部周方向表面とカバー部材との間で覆われていない状態にあることと、空気供給管路がカバー部材を貫通してシャフトに関し同軸的に導入されることとが、実現される。本発明が提案するカバー部材を備えることにより、凹部に供給された空気は、攪拌体の周方向の境界部の領域内の環状隙間を通って供給されるようになる。望ましくない程に大きな気泡直径を有する気泡の形成は、環状隙間の特定の幅を適切に選択することにより減殺することができる。攪拌体の周囲の液状媒体内に特に均一な気泡分散を生成することができる。空気供給管路を、カバー部材を貫通してシャフトに関し同軸的に導入することにより、凹部に供給された空気は、実質的に環状隙間を通って再度流出するのみとなる。提案する攪拌装置によって発生した気泡の気泡径分布は、比較的小さい平均気泡直径によって、また、モノモーダル（ｍｏｎｏｍｏｄａｌ）の気泡径分布によって特徴づけられる。
【０００７】
本発明の有利な実施形態においては、環状隙間は、１ｃｍ〜１５ｃｍ、好ましくは２〜１０ｃｍの範囲内の幅を有する。更に、下部周方向表面の径方向外側の領域から延在する、略径方向に延びる剪断リブを設けることができる。この点に関し、剪断リブの高さは攪拌体の外周の境界部に近づくにつれ増大することが有利である。前述した特徴は、一定の気泡径分布と低い平均直径の気泡の生成に貢献する。平均気泡直径は、例えば、１ｍｍ〜１０ｍｍ、好ましくは２ｍｍ〜８ｍｍまでの範囲であってよい。
【０００８】
更なる有利な特徴においては、カバー部材は、回転対称の形状を有する。カバー部材は、円板、または頂部が凹部内へ突出した円錐体もしくは双曲面状の本体であってもよい。カバー部材の更に外側の周方向の境界部は、歯付きであってもよく、または内側に向かって径方向に延びるスリットを有してもよい。凹部内に突出している円錐としてまたは双曲面状の本体としてカバー部材が設けられている実施形態の場合には、凹部内の空気の体積を小さくすることができ、これによって生じる攪拌体の望ましくない浮力が最小限に抑えられる。カバー部材の更なる周方向の境界部に関して提案した構造により、攪拌体の周方向の全境界部にわたって、特に一様な排気が可能となる。これにより、特に均一な気泡径分布を有する分散を、攪拌体の周囲全体にわたって発生させることができる。
【０００９】
第１の代替実施形態において、カバー部材は、攪拌体に関して、シャフトを担持している枠組み、または槽の底部に堅固に取り付けられている。シャフトを担持している枠組み上にカバー部材が設けられる場合、攪拌装置は、全体を装着ユニットとして設計され得る。この点に関し、枠組みから垂設されたシャフトを駆動するモータが、通常は塔状に設計されかつ攪拌体を取り囲んでいる枠組みの頂部に、設けられる。枠組みの高さは、モータが、攪拌される液状媒体の表面の高さより上または攪拌される液状媒体の表面の高さより下に位置するように、設計することができる。独国特許出願公開第４２１８０２７（Ａ１）号明細書の開示ならびに独国特許第１９８２６０９８（Ｃ２）号明細書の開示を参照し、これらを本明細書に援用する。
【００１０】
シャフトの望ましくない歳差運動を回避するために、シャフトは、攪拌体を貫通して導入され、かつカバー部材内に設けられた安全軸受においてシャフトの一端で保持されるようにすることが有用である。カバー部材が円板として設けられる実施形態の場合には、シャフトは、円板を貫通して導入され、かつ円板の下に設けられた安全軸受において保持されてもよい。
【００１１】
第２の代替実施形態において、カバー部材は、接続手段を介して攪拌体の壁に堅固に接続されている。換言すれば、この場合、攪拌体とカバー部材は１つのユニットを形成している。この点に関して、接続手段は、凹部に面するカバー部材の上面まで壁の内側から延在する、略径方向に延びる仕切材を備える。このような仕切材は、カバー部材の径方向外側の部分にのみ延在することが有利である。提案する第２の代替実施形態では、有利には、カバー部材が、空気供給管路を取り囲む安全軸受において回転可能に保持されてもよい。
【００１２】
第２の代替実施形態のある形態では、カバー部材は、双曲面状の更なる攪拌体として設計され、この更なる攪拌体は、これ自体の更なる頂部が、双曲面状の攪拌体の凹部から離れる方向に向くように攪拌体に接続されている。
【００１３】
換言すれば、双曲面状の攪拌体および双曲面状の更なる攪拌体は、シャフトを通って垂直に延びる回転面に関し、鏡面対称に配置されている。提案する実施形態は、双曲面状の更なる攪拌体の形で設計されたカバー部材が、その底部の領域においてこの更なる攪拌体の方へ向けられた流れを発達させ、この流れがこの更なる攪拌体の周辺で曲がってその周方向の境界部上で径方向外側に向けられる、という利点を有する。このような流れが形成されることによって、槽の底部における望ましくない沈澱物の発生が回避される。
【００１４】
本発明を、図面に基づく例を使用して、更に詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１の攪拌装置の模式的断面図である。
【図２ａ】第２の攪拌装置の模式的断面図である。
【図２ｂ】図２ａの更なる模式的断面図である。
【図３】第３の攪拌装置の模式的断面図である。
【図４】第４の攪拌装置の模式的断面図である。
【図５】第５の攪拌装置の模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１に示した第１の攪拌装置では、攪拌体２がシャフト１に取り付けられている。攪拌体２の壁３は、双曲面状の形状を有する。空気供給管路５が、槽（図示せず）の底部４の近傍に延びており、底部４に対向する攪拌体２の下面の漏斗状の凹部６へ空気を供給する。底部４に面する凹部６の開口部は、円板７で覆われている。空気供給管路５の鉛直方向に延びる部分８が、円板７の中心を通って導入されている。円板７は、鉛直方向に延びる部分８に、堅固にまたは回転可能に取り付けることができる。勿論、円板を適切な支持部材を介して底部４に堅固に取り付けることも可能である。本実施形態において、円板７は、攪拌体２に関して、不変的にまたは回転自在に支持される。提案したように円板７が回転可能であることは、攪拌体２によって生成される回転流に対する、流れ抵抗を低減するのに役立つ。
【００１７】
環状隙間１０が、攪拌体２の下部周方向表面９と円板７の第１の周方向境界部との間に形成されている。略径方向に延びる第１の剪断リブ１１が、下部周方向表面９の半径方向に延びる部分に、更に外側に位置づけられて設けられている。剪断リブ１１の高さは、径方向外側に近づくにつれ増大することが好ましい。
【００１８】
空気供給管路５を通って供給された空気は、円板７を介して凹部６のカバーを通り、環状隙間１０から押し出される。次いで、この流出する空気は、回転している攪拌体２、特に下部周方向境界部９上に設けられた剪断リブ１１によって、周囲の液状媒体内に微細な気泡の形で分散される。
【００１９】
図２ａおよび２ｂに示す第２の攪拌装置２において、円板７は、実質的に径方向に延在する接続仕切材１２を介して、壁３の内側に堅固に接続されている。これに対し、円板７は、攪拌体２の下部周方向表面９に関しては、環状隙間１０が覆われていない状態となるように設計および／または配置されている。空気供給管路５の鉛直方向部分８は、円板７の中心を通って導入されている。鉛直方向部分８を取り囲む安全軸受１３が、円板７と鉛直方向部分８とを接続している。
【００２０】
また、図２ａおよび２ｂに示す第２の装置において、空気供給管路５を介して凹部６内へ供給された空気は、下部周方向表面９の近傍にある環状隙間１０を介して実質的に流出し、詳細には、回転している剪断リブ１１の効果により、周囲の液状媒体内に微細な状態で分散される。
【００２１】
図示した例示的な実施形態において、各凹部６は、円板７で覆われている。しかし、円板７の代わりに、異なる設計の更なるカバー手段もまた、使用することができる。例えば、環状隙間１０に空気を供給するための隙間のみが壁３の内側とカバー手段との間に残存するように、円板７の代わりに円錐状または双曲面状に形成されたカバー手段を使用することが可能である。このようなカバー手段を使用することにより、空気を供給することで凹部６内に発生する浮力を、最小限にすることができる。
【００２２】
図３は、第３の攪拌装置の模式的断面図を示す。第３の攪拌装置は、第１の攪拌装置と同様に設計されている。しかし、この点に関して、円板７は、底部４上に支持された（同様に円板形の）基台１４の一部である。空気供給管路５および空気供給管路５の鉛直方向部分８は、好ましくはコンクリート製である基台１４に固定されている。攪拌体２を貫通しているシャフト１の一部分が、鉛直方向部分８を取り囲む安全軸受１３において回転可能に保持されている。この場合、安全軸受１３は、基台１４内に保持されていることが有用である。この攪拌体２を貫通しているシャフト１の一部分は通気孔１５を有しており、この通気孔１５を通って、空気供給管路５によって凹部６に供給される空気が導入される。この目的のために、シャフト１を貫通している部分に、仕切内壁１６が設けられている。
【００２３】
鉛直方向部分８の空気供給管路５ならびに鉛直方向部分８を取り囲む安全軸受１３を固定するという、本明細書で提案する実施形態は、勿論、第２の攪拌装置にも適用することができる。しかし、この場合、流れ抵抗をできるだけ低く保つために、円板７の下面と攪拌体２に面する基台１４の上面との間に十分な距離を設けなければならない。
【００２４】
図４は、第３の攪拌装置と同様に設計される第４の攪拌装置を示す。ここでは、例えば、コンクリート製であってよい更なる基台１７が、頂部を凹部６内に突出した円錐台の形で設計されている。安全軸受は、頂部の領域に設けられている。搬送リブ２０が、壁３の外側に、凹部６から離れる方向に向けて取り付けられており、このリブの高さは、攪拌体２の周方向境界部に近づくにつれ増大することができる。搬送リブ２０は、上面図（ここでは図示せず）で見た場合、湾曲することができる。このような搬送リブは、勿論、前述した実施形態に使用することができる。
【００２５】
図５は、第５の攪拌装置の模式的断面図を示す。ここでは、カバー部材は、形状が攪拌体２に対応している、双曲面状の更なる攪拌体１８の形で設計されている。更なる攪拌体１８は、接続仕切材１２を介して攪拌体２に堅固に接続されている。更なる攪拌体１８の更なる頂部は、凹部６から離れる方向を向いている。換言すれば、攪拌体と更なる攪拌体とは、回転面に関し、実質的に鏡面反転状態で配置されている。安全軸受１３は、更なる攪拌体１８の更なる頂部の領域に配置されている。参照符号１９は、更なる攪拌体１８の外側に設けられた、径方向外側の部分において凹部６から離れる方向を向いている、更なる剪断リブを指す。矢印Ｓ１、Ｓ２は、攪拌体が回転した場合に生成される流れの方向を示唆している。双曲面状の更なる攪拌体１８の形で構成されたカバーを設けることにより、下部の流れＳ１が底部４の近傍で生じる。この流れＳ１が、更なる攪拌体１８の領域周辺で曲がり、径方向外側の方向に向かっている。同様に、上部の流れＳ２は、攪拌体２の周辺で曲がり、更に攪拌体２の径方向に向かっている。提案した実施形態においては、一方では、攪拌される媒体内に特に微細な気泡を発生させることができ、他方では、攪拌体から特に遠く離れた媒体内にこれらの気泡を径方向に搬送することができる。最終的に、下部の流れＳ１が生成されることによって、槽の底部４に望ましくない沈澱物が沈殿するのを回避することができる。
【符号の説明】
【００２６】
１    シャフト
２    攪拌体
３    壁
４    底部
５    空気供給管路
６    凹部
７    円板
８    鉛直方向部分
９    下部周方向表面
１０    環状隙間
１１    剪断リブ
１２    接続仕切材
１３    安全軸受
１４    基台
１５    空気供給管路
１６    仕切内壁
１７    更なる基台
１８    更なる攪拌体
１９    更なる剪断リブ
２０    搬送リブ
【図１】
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【図２ａ】
2010535609.tif 000004
【図２ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年3月6日(2009.3.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
槽内に収容された活性汚泥用撹拌装置であって、シャフト（１）に取り付けられた双曲面状の撹拌装置形状の壁（３）を有する攪拌体（２）と、空気を供給するために前記槽の底部（４）に沿って伸びている空気供給管路（５、８）とを備え、前記空気供給管路の鉛直方向部分（８）が、前記攪拌体（２）の下面に形成された漏斗状の凹部（６）の方へ向いている、攪拌装置であって、
前記下面に形成された前記凹部（６）の開口部が、カバー部材（７）で覆われており、それによって、特定の幅を有する環状隙間（１０）が、前記攪拌体（２）の下部周方向表面（９）と前記カバー部材（７）との間で覆われていない状態にあることと、前記空気供給管路（８）の前記鉛直方向部分（８）が、前記カバー部材（７）を貫通して前記シャフト（１）に関して同軸的に導入されることとを特徴とする、活性汚泥用攪拌装置。
【請求項２】
前記環状隙間（１０）は、１ｃｍ〜１５ｃｍ、好ましくは２ｃｍ〜１０ｃｍの範囲内の幅を有する、請求項１に記載の攪拌装置。
【請求項３】
前記下部外側周方向表面（９）の径方向外側の領域から延在する、径方向に延びる剪断リブ（１１）が設けられている、先行する請求項のいずれか１項に記載の攪拌装置。
【請求項４】
前記剪断リブ（１１）の高さが前記攪拌体（２）の外周の境界部に近づくにつれ増大する、先行する請求項のいずれか１項に記載の攪拌装置。
【請求項５】
前記カバー部材は回転対称の形状を有する、先行する請求項のいずれか１項に記載の攪拌装置。
【請求項６】
前記カバー部材は、円板（７）、または頂部が前記凹部（６）内へ突出した円錐体もしくは双曲面状の本体である、先行する請求項のいずれか１項に記載の攪拌装置。
【請求項７】
前記カバー部材は、前記攪拌体（２）に関して、前記シャフト（１）を担持している枠組み、または槽の底部（４）に堅固に取り付けられている、先行する請求項のいずれか１項に記載の攪拌装置。
【請求項８】
前記カバー部材は、前記攪拌体（２）の前記壁（３）に接続手段を介して堅固に接続されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の攪拌装置。
【請求項９】
前記接続手段は、前記凹部（６）に面する前記カバー部材の上面まで前記壁（３）の内側から延在する、略径方向に延びる仕切材（１２）を備える、請求項８に記載の攪拌装置。
【請求項１０】
前記カバー部材は、双曲面状の更なる攪拌体（１８）であり、この更なる攪拌体（１８）は、これ自体の更なる頂部が前記攪拌体（２）の前記凹部（６）から離れる方向を向くように前記攪拌体（２）に接続されている、請求項８または９のいずれか１項に記載の攪拌装置。
【請求項１１】
更なる剪断リブ（１９）が、前記更なる攪拌体（１８）の外側の径方向外側部分上に設けられている、請求項１０に記載の攪拌装置。
【請求項１２】
前記シャフト（１）は、前記攪拌体（２）を貫通して導入されており、かつ前記カバー部材内に設けられた安全軸受（１３）において前記シャフト（１）の一端で保持されている、先行する請求項のいずれか１項に記載の攪拌装置。
【請求項１３】
前記カバー部材は、前記空気供給管路を取り囲む安全軸受（１３）において回転可能に保持されている、先行する請求項のいずれか１項に記載の攪拌装置。
【国際調査報告】
2010535609.tif 000009
2010535609.tif 000010
2010535609.tif 000011
2010535609.tif 000012
2010535609.tif 000013
2010535609.tif 000014
2010535609.tif 000015
2010535609.tif 000016