(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータから空気室を貫通して導下されたモータ軸先端に羽根車のボス部を嵌着し、該羽根車を囲繞するガイドケーシングの下壁中央部に吸液口および上壁中央部に吸気口を開設し、上記羽根車から吐出される気液混合体を上記ガイドケーシング内から外周に誘導するため複数のガイドベーンを縦設し、ガイドケーシングの下壁と上壁および該ガイドベーンを両側壁としてガイドケーシングの内周から外周に向けて導通囲繞される複数の気液吐出口が配設されたガイドケーシングを液中に浸漬させ、液面上の大気中より導下された通気導管と導通する空気室を上記ガイドケーシング上に設け、モータにより回転する羽根車をガイドケーシング内に収容し、羽根車のボス部から外周に向けて円板状に張設された主板よりガイドケーシングの下壁上面と隙間を隔てて凸設させた複数のブレードの内周が上記吸液口と対向するように設けられ、吸気口内周に遊嵌状に内装された羽根車の主板外周と上記吸気口内周との間に形成される環状間隙の空間部によって空気室から空気加圧用羽根車を経由してガイドケーシング内へ通じる通気路が確保されており、上記主板上面と間隔を隔てた上方に羽根車のボス部外周に張設されモータ軸により該羽根車と同一回転する空気加圧用羽根車を付設したことを特徴とする水中曝気装置。
【請求項２】
吸気口内周に遊嵌状に内装された羽根車の主板外周と上記吸気口内周との間に形成される環状間隙の空間部が、羽根車の主板外周の一部を除却し該羽根車のブレード外周縁が主板外周より突出するよう形成せられ、該空間部によって空気室から空気加圧用羽根車を経由してガイドケーシング内へ通じる通気路が確保されていることを特徴とする、請求項１記載の水中曝気装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の技術分野】
本発明は、工場廃水や都市下水道の廃水処理において曝気槽内に設置して使用される水中曝気装置に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
液槽内で回転する羽根車の負圧部へ大気中の空気を導入させて曝気作用を生じさせる水中曝気装置は公知である。そして従来の水中曝気装置では通常、一定時間内に大量の汚水を循環させるのに有利な軸流羽根が装備されている（例えば、特許文献１参照）。また、空気の自吸を有効に行わせることを企図して、攪拌と空気吸引の両機能を兼備した羽根車を装備したものも存在する（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２７６８７６号公報  （図１−５）
【特許文献２】
特開昭５４−６３５４２号公報  （第１図）
【０００４】
【発明が解決しょうとする課題】
特許文献１の装置では、軸流羽根車の特性上高速回転に適せず、送気圧を高くできないため、別途空気補給装置を槽外に設置して該空気補給装置から圧力空気の強制送気で対処しなければならない。また、特許文献２の装置では、羽根車自体に自吸吸気と気液混合の機能を兼備しており、設置水深が浅い場合は高速回転により曝気効果を得られるが、設置水深が深くなれば送気圧が外水圧に負けて自吸吸気機能を喪失するので、別途空気補給装置による強制送気が必要となる。従って、吸気補給装置のスペース確保や、電源設備、配管設備、建屋の設備等が必要となってコストを増大させることになる。
【０００５】
本発明は上述の課題を解消して、高速回転駆動が可能で空気補給装置およびこれに付帯する諸設備を必要とすることなく、曝気装置自体の具有する吸引能力で大量の空気を大気中から吸引して、設置水深が深い場合でも自吸吸気機能を喪失することなく有効な曝気作用が行われ、製造コストおよびランニングコストを低減し得る水中曝気装置の提供を目的とする。
【０００６】
【発明の構成】
本発明に係る水中曝気装置では、モータから空気室を貫通して導下されたモータ軸先端に羽根車のボス部を嵌着し、該羽根車を囲繞するガイドケーシングの下壁中央部に吸液口および上壁中央部に吸気口を開設し、上記羽根車から吐出される気液混合体を上記ガイドケーシング内から外周に誘導するため複数のガイドベーンを縦設し、ガイドケーシングの下壁と上壁および該ガイドベーンを両側壁としてガイドケーシングの内周から外周に向けて導通囲繞される複数の気液吐出口が配設されたガイドケーシングを液中に浸漬させ、液面上の大気中より導下された通気導管と導通する空気室を上記ガイドケーシング上に設け、モータにより回転する羽根車をガイドケーシング内に収容し、羽根車のボス部から外周に向けて円板状に張設された主板よりガイドケーシングの下壁上面と隙間を隔てて凸設させた複数のブレードの内周が上記吸液口と対向するように設けられ、吸気口内周に遊嵌状に内装された羽根車の主板外周と上記吸気口内周との間に形成される環状間隙の空間部によって空気室から空気加圧用羽根車を経由してガイドケーシング内へ通じる通気路が確保されており、上記主板上面と間隔を隔てた上方に羽根車のボス部外周に張設されモータ軸により該羽根車と同一回転する空気加圧用羽根車を付設したことを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２の発明では請求項１記載の水中曝気装置を前提として、吸気口内周に遊嵌状に内装された羽根車の主板外周と上記吸気口内周との間に形成される環状間隙の空間部が、羽根車の主板外周の一部を除却し該羽根車のブレード外周縁が主板外周より突出するよう形成せられ、該空間部によって空気室から空気加圧用羽根車を経由してガイドケーシング内へ通じる通気路が確保されていることを特徴とする。
【０００８】
【作用】
羽根車の回転時には空気加圧用羽根車も回転し、羽根車の旋回により吸液口から吸液され羽根車のブレード間で形成された通液路内から羽根車外周に吐出する際に、吐出される液体の噴流と旋回による遠心力の両作用が相俟って液体の噴流周縁部が該噴流によって引き込まれるサクション効果の作用と上記空気加圧用羽根車の旋回による自吸送気作用との相乗作用により、液面上の大気中より通気導管を経て空気室内へ吸引された送気量が多く送気圧の高い空気は吸気口内周に遊嵌状に内装された羽根車の主板外周と上記吸気口内周との間に形成される環状間隙の通気路を通ってガイドケーシング内へ送られ、吸液口より吸込まれ通液路を通って羽根車外周方向へ送られ吐出される水と合流し、気液混合体となってガイドケーシング外周面の気液吐出口より噴出する。なお、請求項1記載の上記通気路の空間部を環状隙間に形成した場合よりも、請求項２記載の通気路の空間部を主板外周よりブレード外周縁を突出するように形成した場合の方が、上記送気の空気と吐出される水に該突出ブレード外周縁による攪拌作用が更に加えられるため、請求項1記載の環状隙間の場合よりも更に良好な気液混合作用が行われる。また、上記環状間隙内には羽根車の回転に伴ない周速度の大きな主板外周側面の遠心力作用により、空気室内への浸水が抑制され通気路から安定した送気作用が行われる。
【０００９】
【実施例】
以下図１および図２の実施例により説明をする。
【００１０】
１は曝気槽等の液中に浸漬されるガイドケーシングであり、モータ１２から空気室５を貫通して導下されたモータ軸１１先端に羽根車７のボス部を嵌着し、該羽根車７を囲繞するガイドケーシング１の下壁中央部に吸液口２および上壁中央部に吸気口３を開設し、上記羽根車７から吐出される気液混合体を上記ガイドケーシング１内から外周に誘導するため複数のガイドベーン１５・・１５を縦設し、ガイドケーシング１の下壁と上壁および該ガイドベーン１５・・１５を両側壁としてガイドケーシング１の内周から外周に向けて導通囲繞される複数の気液吐出口４・・４が配設されている。５はガイドケーシング１上に設けられた上記空気室であり、液面上の大気中より導下された通気導管６と導通している。７はガイドケーシング１内に収容された上記羽根車であり、羽根車７のボス部から外周に向けて円板状に張設された主板よりガイドケーシング１の下壁上面と隙間を隔てて凸設させた複数のブレードの内周が上記吸液口２と対向するように設けられ、吸気口３内周に遊嵌状に内装された羽根車７の主板外周と上記吸気口３内周との間に形成される環状間隙の空間部によって、空気室５から空気加圧用羽根車１３を経由してガイドケーシング１内へ通じる通気路９が確保される。上記空間部の具体的な形成態様として図1に例示されるよう、羽根車７の主板外周の一部を除却し該羽根車７のブレード外周縁が主板外周より突出するよう形成せられ、該空間部９ａによって空気室５から空気加圧用羽根車１３を経由してガイドケーシング１内へ通じる通気路９が確保される。また、上記空間部の別の形成態様として図２に例示されるよう、羽根車７の主板外周と吸気口３内周との間に保有される環状間隙からなり、該空間部９ｂによって空気室５から空気加圧用羽根車１３を経由してガイドケーシング１内へ通じる通気路９を確保する。１３は上記主板上面と間隔を隔てた上方に羽根車７のボス部外周に張設されモータ軸１１により該羽根車７と同一回転するよう付設された空気加圧用羽根車であり、その形状については特定することを要しないが、例えば軸流形状のものであれば構造的に簡潔に構成できる。また、該空気加圧用羽根車１３は空気室５内において外周を送気誘導筒１４で囲繞することが望ましく、羽根車７のボス部外周と一体に成形することもできるが、単独部品として製作されたものを羽根車７のボス部に嵌着させた構造であってもよい。なお、１５・・１５は気液吐出口４・・４間に縦設されたガイドベーンである。
【００１１】
本発明水中曝気装置の起動時は、インバータ等によりスロースタートで空気室５内の液排出後に正規回転運転を行うか、もしくは、起動時のみ通気導管６に空気を供給し、空気室５内の液排出を確認してダイレクトスタートする。そして羽根車７の回転時には空気加圧用羽根車１３も回転し、羽根車７の旋回により吸液口２から吸液され羽根車７のブレード間で形成された通液路８内から羽根車７外周に吐出する際に、吐出される液体の噴流と旋回による遠心力の両作用が相俟って液体の噴流周縁部が該噴流によって引き込まれるサクション効果の作用と上記空気加圧用羽根車１３の旋回による自吸送気作用との相乗作用により、液面上の大気中より通気導管６を経て空気室５内へ吸引された送気量が多く送気圧の高い空気は吸気口３内周に遊嵌状に内装された羽根車７の主板外周と上記吸気口３内周との間に形成される環状間隙の通気路９を通ってガイドケーシング１内へ送られ、吸液口２より吸込まれた水と合流し、気液混合体となってガイドケーシング外周面の気液吐出口４・・４より噴出する。なお、請求項1記載の上記通気路９の空間部９ｂを環状隙間に形成した場合よりも、請求項２記載の通気路９の空間部９ａを主板外周よりブレード外周縁を突出するように形成した場合の方が、上記送気の空気と吐出される水に該突出ブレード外周縁による攪拌作用が更に加えられるため、請求項1記載の環状隙間の場合よりも更に良好な気液混合作用が行われる。また、上記環状間隙内には羽根車７の回転に伴ない周速度の大きな主板外周側面の遠心力作用により、空気室５内への浸水が抑制され通気路９から安定した送気作用が行われる。
【００１２】
【発明の効果】
本発明水中曝気装置によれば、軸流羽根車などを使用した従来のものと異なり、高速回転駆動が可能で空気補給装置およびこれに付帯する諸設備を必要とすることなく、曝気装置自体の具有する吸引能力で大量の空気を大気中から吸引して、設置水深が深い場合でも自吸吸気機能を喪失することなく有効な曝気作用が行われ、製造コストおよびランニングコストを低減し得るという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施例における水中曝気装置の要部縦断側面図である。
【図２】  本発明の別の実施例における水中曝気装置の要部縦断側面図である。
【符号の説明】
１      ガイドケーシング
２      吸液口
３      吸気口
４      気液吐出口
５      空気室
６      通気導管
７      羽根車
８      通液路
９      通気路
９ａ    空間部
９ｂ    空間部
１１      モータ軸
１２      モータ
１３      空気加圧用羽根車
１５      ガイドベーン
【図１】
0004104965.tif 000002
【図２】
0004104965.tif 000003