(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023151610
(43)【公開日】2023-10-16
(54)【発明の名称】インペラ
(51)【国際特許分類】
C02F 3/16 20230101AFI20231005BHJP
C02F 3/12 20230101ALI20231005BHJP
B01F 23/234 20220101ALI20231005BHJP
B01F 27/1111 20220101ALI20231005BHJP
【ＦＩ】
C02F3/16
C02F3/12 A
B01F23/234
B01F27/1111
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022061313
(22)【出願日】2022-03-31
(71)【出願人】
【識別番号】507036050
【氏名又は名称】住友重機械エンバイロメント株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002826
【氏名又は名称】弁理士法人雄渾
(72)【発明者】
【氏名】鈴木 茂
(72)【発明者】
【氏名】谷本 礼佳
【テーマコード（参考）】
4D028
4D029
4G035
4G078
【Ｆターム（参考）】
4D028BB03
4D028BC24
4D028BC26
4D028BD06
4D028BD10
4D029AA05
4D029BB02
4G035AB24
4G078AA30
4G078AB20
4G078BA05
4G078CA01
4G078CA08
4G078DA21
(57)【要約】
【課題】本発明の課題は、被処理水に対する酸素の供給効率を向上させることにより、回転に必要な動力を低下させることができるインペラを提供することである。
【解決手段】上記課題を解決するために、被処理水に対して曝気及び／又は撹拌を行うインペラであって、軸と、軸から径方向外側に延びる複数の羽根部と、周方向において隣り合う二つの羽根部の間に配置され、二つの羽根部を連結する複数のつなぎ板と、を備え、つなぎ板と軸との間には、隙間が形成されており、羽根部は軸の回転方向後方に向かって屈曲又は湾曲し、かつ、羽根部の径方向外側の少なくとも先端又は全体において、羽根部の上端が軸の回転方向側に向かって屈曲又は湾曲することを特徴とする、インペラを提供する。
【選択図】図３Ａ
【解決手段】上記課題を解決するために、被処理水に対して曝気及び／又は撹拌を行うインペラであって、軸と、軸から径方向外側に延びる複数の羽根部と、周方向において隣り合う二つの羽根部の間に配置され、二つの羽根部を連結する複数のつなぎ板と、を備え、つなぎ板と軸との間には、隙間が形成されており、羽根部は軸の回転方向後方に向かって屈曲又は湾曲し、かつ、羽根部の径方向外側の少なくとも先端又は全体において、羽根部の上端が軸の回転方向側に向かって屈曲又は湾曲することを特徴とする、インペラを提供する。
【選択図】図３Ａ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
被処理水に対して曝気及び／又は撹拌を行うインペラであって、
軸と、
前記軸から径方向外側に延びる複数の羽根部と、
周方向において隣り合う二つの羽根部の間に配置され、前記二つの羽根部を連結する複数のつなぎ板と、を備え、
前記つなぎ板と前記軸との間には、隙間が形成されており、
前記羽根部は前記軸の回転方向後方に向かって屈曲又は湾曲し、かつ、
前記羽根部の径方向外側の少なくとも先端又は全体において、前記羽根部の上端が前記軸の回転方向側に向かって屈曲又は湾曲することを特徴とする、インペラ。
軸と、
前記軸から径方向外側に延びる複数の羽根部と、
周方向において隣り合う二つの羽根部の間に配置され、前記二つの羽根部を連結する複数のつなぎ板と、を備え、
前記つなぎ板と前記軸との間には、隙間が形成されており、
前記羽根部は前記軸の回転方向後方に向かって屈曲又は湾曲し、かつ、
前記羽根部の径方向外側の少なくとも先端又は全体において、前記羽根部の上端が前記軸の回転方向側に向かって屈曲又は湾曲することを特徴とする、インペラ。
【請求項2】
前記羽根部は平面形状の板を複数の箇所で屈曲することにより形成されていることを特徴とする、請求項１に記載のインペラ。
【請求項3】
被処理水に対して曝気及び／又は撹拌を行うインペラであって、
軸と、
前記軸から径方向外側に延びる複数の羽根部と、
周方向において隣り合う二つの羽根部の間に配置され、前記二つの羽根部を連結する複数のつなぎ板と、を備え、
前記つなぎ板と前記軸との間には、隙間が形成されており、
前記羽根部は前記軸の回転方向後方に向かって湾曲し、平面形状の板を複数の箇所で屈曲することにより形成されていることを特徴とする、インペラ。
軸と、
前記軸から径方向外側に延びる複数の羽根部と、
周方向において隣り合う二つの羽根部の間に配置され、前記二つの羽根部を連結する複数のつなぎ板と、を備え、
前記つなぎ板と前記軸との間には、隙間が形成されており、
前記羽根部は前記軸の回転方向後方に向かって湾曲し、平面形状の板を複数の箇所で屈曲することにより形成されていることを特徴とする、インペラ。
【請求項4】
請求項１～３何れか一項に記載のインペラを備えることを特徴とする、撹拌装置。
【請求項5】
請求項４に記載の撹拌装置を用いた水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、生物学的水処理設備用の縦軸型曝気撹拌装置のインペラに関するものである。
【背景技術】
【0002】
下水や汚水等の被処理水を生物処理する生物処理設備として、無終端状の循環水路が形成されたオキシデーションディッチ槽を使用する方法が知られている。このオキシデーションディッチ槽における曝気撹拌装置としては、縦軸型、横軸型及び斜軸型の３種類が知られている。
特許文献１には、オキシデーションディッチ槽内に配置され、排水の液面に略垂直な方向、すなわち、液面に対して交差する方向を軸方向として回転して、排水の曝気撹拌を行うインペラが記載されている。
特許文献１には、オキシデーションディッチ槽内に配置され、排水の液面に略垂直な方向、すなわち、液面に対して交差する方向を軸方向として回転して、排水の曝気撹拌を行うインペラが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１９－００５７２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
オキシデーションディッチ槽において被処理水を曝気撹拌するためには、曝気撹拌装置を長時間可動させ続ける必要がある。そのため、被処理水と常に接しているインペラは、曝気撹拌装置の動力を増加させることなく、被処理水に対する酸素の供給効率を向上させることが望まれている。
【0005】
そこで、本発明の課題は、被処理水に対する酸素の供給効率を向上させることにより、回転に必要な動力を低下させることができるインペラを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明者は上記課題について鋭意検討した結果、軸から径方向外側に延びる複数の羽根部と、複数の羽根部を連結するつなぎ板を備えるインペラにおいて、羽根部を軸の回転方向後方に向かって湾曲させることにより、被処理水に対する酸素の供給効率を向上させることができることを見出して本発明を完成させた。すなわち、本発明は、以下のインペラである。
【0007】
上記課題を解決するための本発明のインペラは、被処理水に対して曝気及び／又は撹拌を行うインペラであって、軸と、軸から径方向外側に延びる複数の羽根部と、周方向において隣り合う二つの羽根部の間に配置され、二つの羽根部を連結する複数のつなぎ板と、を備え、つなぎ板と軸との間には、隙間が形成されており、羽根部は軸の回転方向後方に向かって屈曲又は湾曲し、かつ、羽根部の径方向外側の少なくとも先端又は全体において、羽根部の上端が軸の回転方向側に向かって屈曲又は湾曲することを特徴とする。
【0008】
本発明のインペラによれば、羽根部が軸の回転方向後方に向かって屈曲又は湾曲していることにより、つなぎ板の上面又は下面に沿って通過する被処理水を効率良く加速させることが可能となる。また、羽根部の径方向外側の少なくとも先端又は全体において、羽根部の上端が軸の回転方向側に向かって屈曲又は湾曲していることにより、つなぎ板の上面又は下面に沿って通過する被処理水を効率よく大気中に飛散させることができるため、被処理水の飛散量が増加して酸素供給効率を一層向上することができる。
これらの特徴により低動力で被処理水の曝気・撹拌を行うことができるため、省エネルギーで酸素供給効率を効果的に増加させることが可能となるインペラを提供することができる。換言すれば、このインペラを用いることで省エネルギーで酸素供給効率を効果的に増加させることが可能となる水処理装置を提供することができる。
これらの特徴により低動力で被処理水の曝気・撹拌を行うことができるため、省エネルギーで酸素供給効率を効果的に増加させることが可能となるインペラを提供することができる。換言すれば、このインペラを用いることで省エネルギーで酸素供給効率を効果的に増加させることが可能となる水処理装置を提供することができる。
【0009】
また、本発明のインペラの一実施態様としては、羽根部は平面形状の板を複数の箇所で屈曲することにより形成されていることを特徴とする。
この特徴によれば、平面状の板を無段階に曲げることで湾曲した羽根部を形成する場合と比較して、少ない作業工程で羽根部を製造することができる。これにより、インペラの製造コストを大幅に下げることや、インペラの製造時間を短縮することが可能となる。換言すれば、このインペラを用いた曝気撹拌装置の製造コストや製造時間を大幅に短縮することができる。
この特徴によれば、平面状の板を無段階に曲げることで湾曲した羽根部を形成する場合と比較して、少ない作業工程で羽根部を製造することができる。これにより、インペラの製造コストを大幅に下げることや、インペラの製造時間を短縮することが可能となる。換言すれば、このインペラを用いた曝気撹拌装置の製造コストや製造時間を大幅に短縮することができる。
【0010】
また、上記課題を解決するための本発明のインペラは、被処理水に対して曝気及び／又は撹拌を行うインペラであって、軸と、軸から径方向外側に延びる複数の羽根部と、周方向において隣り合う二つの羽根部の間に配置され、二つの羽根部を連結する複数のつなぎ板と、を備え、つなぎ板と軸との間には、隙間が形成されており、羽根部は軸の回転方向後方に向かって湾曲し、平面形状の板を複数の箇所で屈曲することにより形成されていることを特徴とする。
この特徴によれば、羽根部が軸の回転方向後方に向かって屈曲又は湾曲していることにより、つなぎ板の上面又は下面に沿って通過する被処理水を効率良く加速させることが可能となる。また、平面状の板を無段階に曲げることで湾曲した羽根部を形成する場合と比較して、少ない作業工程で羽根部を製造することができるため、インペラの製造コストを大幅に下げることや、インペラの製造時間を短縮することが可能となる。換言すれば、このインペラを用いた曝気撹拌装置の製造コストや製造時間を大幅に短縮することができる。
この特徴によれば、羽根部が軸の回転方向後方に向かって屈曲又は湾曲していることにより、つなぎ板の上面又は下面に沿って通過する被処理水を効率良く加速させることが可能となる。また、平面状の板を無段階に曲げることで湾曲した羽根部を形成する場合と比較して、少ない作業工程で羽根部を製造することができるため、インペラの製造コストを大幅に下げることや、インペラの製造時間を短縮することが可能となる。換言すれば、このインペラを用いた曝気撹拌装置の製造コストや製造時間を大幅に短縮することができる。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、被処理水に対する酸素の供給効率を向上させることにより、回転に必要な動力を低下させることができるインペラを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1A】無終端水路を平面から見た場合における、本発明の生物処理設備の構成を示す概略説明図である。
【図1B】無終端水路を平面から見た場合における、本発明の生物処理設備の構成を示す概略説明図である。
【図2】無終端水路の断面における、本発明の縦軸型曝気撹拌装置の構造を示す概略説明図である。
【図3A】本発明の第一の実施態様におけるインペラを示す概略斜視図である。
【図3B】本発明の第一の実施態様におけるインペラを示す概略平面図である。
【図3C】本発明の第一の実施態様におけるインペラを示す概略平面図である。
【図4A】本発明の第二の実施態様におけるインペラを示す概略斜視図である。
【図4B】本発明の第二の実施態様におけるインペラを示す概略平面図である。
【図5A】本発明の第三の実施態様のインペラの外観を表す平面図である。
【図5B】本発明の第三の実施態様のインペラの外観を表す底面図である。
【図5C】本発明の第三の実施態様のインペラの外観を示す正面図である。
【図5D】本発明の第三の実施態様のインペラの外観を示す背面図である。
【図5E】本発明の第三の実施態様のインペラの外観を示す左側面図である。
【図5F】本発明の第三の実施態様のインペラの外観を示す右側面図である。
【図5G】本発明の第三の実施態様のインペラの外観を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
本発明のインペラ、撹拌装置、水処理方法は主に、生物学的水処理設備用の縦軸型曝気撹拌装置や、生物学的水処理方法に利用するものである。
また、以下のインペラ、撹拌装置に対する説明は、水処理方法の説明も兼ねるものである。
また、以下のインペラ、撹拌装置に対する説明は、水処理方法の説明も兼ねるものである。
【0014】
［第一の実施態様］
以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１Ａは、第一の実施態様における無終端水路２を平面から見た場合における、生物処理設備１の構成を示す概略説明図である。なお、図中の矢印は、無終端水路２を流れる循環流を表したものである。
以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１Ａは、第一の実施態様における無終端水路２を平面から見た場合における、生物処理設備１の構成を示す概略説明図である。なお、図中の矢印は、無終端水路２を流れる循環流を表したものである。
【0015】
（生物処理設備）
本発明における生物処理設備１は、無終端水路２内で被処理水を循環しながら生物処理を行うオキシデーションディッチ法に使用するものである。被処理水は、特に制限されないが、例えば、下水、畜産廃水、工場廃水等の有機性廃水が挙げられる。
生物処理設備１は、図１Ａに示すように周囲壁２１及び区画壁２２により形成された無終端水路２、無終端水路２に設置された縦軸型曝気撹拌装置３及びガイド板７を備えている。
本発明における生物処理設備１は、無終端水路２内で被処理水を循環しながら生物処理を行うオキシデーションディッチ法に使用するものである。被処理水は、特に制限されないが、例えば、下水、畜産廃水、工場廃水等の有機性廃水が挙げられる。
生物処理設備１は、図１Ａに示すように周囲壁２１及び区画壁２２により形成された無終端水路２、無終端水路２に設置された縦軸型曝気撹拌装置３及びガイド板７を備えている。
【0016】
無終端水路２は、平行に延びる直線状の２本の直線水路２ａと、２本の直線水路２ａの両端において直線水路２ａを連結して被処理の循環流を形成する循環水路２ｂからなる。
第一の実施態様の生物処理設備１では、図１Ａに示すように直線水路２ａの区画壁２２の近傍に縦軸型曝気撹拌装置３が設置されている。
また、図１Ｂに示すように、縦軸型曝気撹拌装置３は、無終端水路２の循環流路２ｂに配置してもよい。
第一の実施態様の生物処理設備１では、図１Ａに示すように直線水路２ａの区画壁２２の近傍に縦軸型曝気撹拌装置３が設置されている。
また、図１Ｂに示すように、縦軸型曝気撹拌装置３は、無終端水路２の循環流路２ｂに配置してもよい。
【0017】
縦軸型曝気撹拌装置３は、流路内の被処理水に対して表面曝気を行い、被処理水に酸素を供給するものである。また、縦軸型曝気撹拌装置３は、近傍に配置されたガイド板７と共に、無終端水路２に循環流を形成する。具体的には、縦軸型曝気撹拌装置３が被処理水内に撹拌流を発生し、この撹拌流の流れを、近傍に配置されたガイド板７が案内することにより無終端水路２に循環流を形成する。
【0018】
（縦軸型曝気撹拌装置）
図２は、本実施態様における縦軸型曝気撹拌装置３の構造を示す概略説明図である。図２に示すように、縦軸型曝気撹拌装置３は、被処理水を曝気撹拌するためのインペラ３１、インペラ３１を回転するための動力を供給する駆動部３３を備えている。
また、本実施態様におけるインペラ３１は、駆動部３３に連結された軸３１Ｃと、軸３１Ｃに放射状に取り付けられた複数の羽根部３１Ａと、複数の羽根部３１Ａを連結するつなぎ板３１Ｂを備える。
図２は、本実施態様における縦軸型曝気撹拌装置３の構造を示す概略説明図である。図２に示すように、縦軸型曝気撹拌装置３は、被処理水を曝気撹拌するためのインペラ３１、インペラ３１を回転するための動力を供給する駆動部３３を備えている。
また、本実施態様におけるインペラ３１は、駆動部３３に連結された軸３１Ｃと、軸３１Ｃに放射状に取り付けられた複数の羽根部３１Ａと、複数の羽根部３１Ａを連結するつなぎ板３１Ｂを備える。
【0019】
また、図３Ａには、本発明の第一の実施態様のインペラ３１の斜視図を示し、図３Ｂには、本発明の第一の実施態様のインペラ３１を軸方向から見た平面図を示す。図３Ａ、図３Ｂに示すように、つなぎ板３１Ｂは、軸３１Ｃとの間に、隙間を介して設置されており、この隙間は、被処理水を揚水するための通水孔３１Ｄを形成する。
【0020】
次に、縦軸型曝気撹拌装置３の動作について説明する。
図２に示すように、縦軸型曝気撹拌装置３は、通水孔３１Ｄを被処理水中に配置し、羽根部３１Ａの先端が水面上に出るように設置する。この位置でインペラ３１を回転すると、羽根部３１Ａにより掻き寄せられた被処理水は、遠心力により羽根部３１Ａの先端から飛沫として周囲に飛散する。縦軸型曝気撹拌装置３の近傍に配置されたガイド板７は、上端が水面付近に位置するように設置されており、被処理水の飛沫は、ガイド板７を越えて遠方まで飛散することができる。被処理水の飛沫は、大気中を飛散する間に空気を取り込み、空気を含む状態で被処理水に着水する。これにより、被処理水に酸素を供給することができる。
図２に示すように、縦軸型曝気撹拌装置３は、通水孔３１Ｄを被処理水中に配置し、羽根部３１Ａの先端が水面上に出るように設置する。この位置でインペラ３１を回転すると、羽根部３１Ａにより掻き寄せられた被処理水は、遠心力により羽根部３１Ａの先端から飛沫として周囲に飛散する。縦軸型曝気撹拌装置３の近傍に配置されたガイド板７は、上端が水面付近に位置するように設置されており、被処理水の飛沫は、ガイド板７を越えて遠方まで飛散することができる。被処理水の飛沫は、大気中を飛散する間に空気を取り込み、空気を含む状態で被処理水に着水する。これにより、被処理水に酸素を供給することができる。
【0021】
羽根部３１Ａから被処理水が飛散すると、つなぎ板３１Ｂと軸３１Ｃの間に形成された通水孔３１Ｄから被処理水が流れ込むため、連続して被処理水をインペラ３１の周囲に飛散することができる。
【0022】
また、被処理水中に位置する羽根部３１Ａは、被処理水中に撹拌流を形成する。撹拌流は、ガイド板７により下流側に向かって案内され、無終端水路２に循環流を形成する。
【0023】
次に、インペラ３１の各部について詳細に説明する。
＜軸＞
軸３１Ｃは、図２に示すように、駆動部３３に連結されており、駆動部３３からの動力によりインペラ３１を回転駆動させることを目的とするものである。
軸３１Ｃは、駆動部３３からの動力によりインペラ３１を回転駆動させることができれば、形状等は特に限定されるものではない。例えば、円柱状、多角柱状などの形状のものが挙げられる。また、軸３１Ｃは、内部が空洞である中空構造でもよい。この場合、軸３１Ｃの強度を保ちつつ、インペラ３１全体を軽量化できるため、低い動力で被処理水を曝気撹拌することができる。
＜軸＞
軸３１Ｃは、図２に示すように、駆動部３３に連結されており、駆動部３３からの動力によりインペラ３１を回転駆動させることを目的とするものである。
軸３１Ｃは、駆動部３３からの動力によりインペラ３１を回転駆動させることができれば、形状等は特に限定されるものではない。例えば、円柱状、多角柱状などの形状のものが挙げられる。また、軸３１Ｃは、内部が空洞である中空構造でもよい。この場合、軸３１Ｃの強度を保ちつつ、インペラ３１全体を軽量化できるため、低い動力で被処理水を曝気撹拌することができる。
【0024】
軸の材質は、特に制限されないが、例えば、鉄やステンレスなどの金属製、硬質プラスチックなどの樹脂製などが挙げられる。強度や耐腐食性の観点から、ステンレスなどの耐腐食性の金属が好ましい。
【0025】
図２に示すように、軸３１Ｃは、複数の軸からなり、複数の軸を連結する連結部３１Ｅを備える。軸３１Ｃを複数の軸に分割可能とすることにより、インペラ３１の被処理水の水深に対する位置を調整することができる。例えば、被処理水の底部付近にインペラ３１を設置する場合には、連結部３１Ｅを分割して、延伸のための軸（不図示）を追加して、軸３１Ｃの長さを延伸することができる。
【0026】
また、図２に示すように、昇降装置３１Ｆを備えてもよい。昇降装置３１Ｆは、インペラ３１を昇降させるための装置であり、昇降装置３１Ｆを備えることにより、インペラ３１の高さ位置を微調整することが可能となる。インペラ３１の高さを微調整することにより、インペラ３１により形成する飛沫の量や飛散距離を調整することができるため、被処理水に対する酸素の供給効率を向上させることで、回転に必要な動力を低下させるという本発明の効果をより発揮することができる。
【0027】
＜羽根部＞
図３Ａに示すように、羽根部３１Ａは、軸３１Ｃから径方向外側に向かって延伸するように形成されており、かつ後述する複数の曲部Ｋ３０１～Ｋ３０３を支点にインペラ３１の回転方向後方に向けて屈曲するように形成されている。また、軸３１Ｃには、複数の羽根部３１Ａが取り付けられている。
第一の実施態様の羽根部３１Ａは、軸３１Ｃの軸方向（略鉛直方向）と略平行に設置された羽根板３１０Ａと羽根部３１０Ａの一部分である羽根板３１０Ｂによって構成されている。
図３Ａに示すように、羽根部３１Ａは、軸３１Ｃから径方向外側に向かって延伸するように形成されており、かつ後述する複数の曲部Ｋ３０１～Ｋ３０３を支点にインペラ３１の回転方向後方に向けて屈曲するように形成されている。また、軸３１Ｃには、複数の羽根部３１Ａが取り付けられている。
第一の実施態様の羽根部３１Ａは、軸３１Ｃの軸方向（略鉛直方向）と略平行に設置された羽根板３１０Ａと羽根部３１０Ａの一部分である羽根板３１０Ｂによって構成されている。
【0028】
図３Ａ、図３Ｂに示すように、羽根板３１０Ａは、板面が軸方向（略鉛直方向）と略平行に設置される。羽根板３１０Ｂは、径方向外側の先端部分において、羽根板３１０Ａの上端をインペラ３１の回転方向前方に向けて、後述する曲部Ｏ１を支点に屈曲させたものである。羽根板３１０Ｂは、羽根板３１０Ａで掻き寄せた被処理水を羽根板３１０Ａに沿って径方向外側に案内する。羽根板３１０Ｂを設けることにより、被処理水の飛散量が増加して酸素供給効率を一層向上することができる。
また、図３Ｂに示すように、羽根板３１０Ａ（破線まで）は、軸３１Ｃの軸心から放射状に固定されている。羽根板３１０Ａを軸心から放射状に固定することにより、インペラ３１の回転時のバランスが取り易い。
また、図３Ｂに示すように、羽根板３１０Ａ（破線まで）は、軸３１Ｃの軸心から放射状に固定されている。羽根板３１０Ａを軸心から放射状に固定することにより、インペラ３１の回転時のバランスが取り易い。
【0029】
また、図３Ｄに示すように、羽根部３１Ａは、軸３１Ｃからインペラ径方向外側に向かって上向きに傾斜している。これにより、被処理水を遠方まで飛散させることができるため、酸素の供給率効率を高めることができる。なお、羽根部３１Ａと被処理水の水面とのなす角は、例えば、１０～８０°であり、好ましくは２０～６０°である。
【0030】
また、羽根板３１０Ａの下端の形状は、径方向外側先端から軸３１Ｃに向かって、羽根板３１０Ａの幅が拡大している。これにより、被処理水の内部に配置される軸３１Ｃ付近では、羽根板３１０Ａが大きくなるため、強い撹拌流を形成することができる。
【0031】
羽根部３１Ａの設置数は、特に限定されない。羽根部３１Ａの設置数は、好ましくは、インペラ３１を平面視した場合において等間隔に２～１２枚程度であることが挙げられる。この場合、効果的に被処理水を撹拌及び大気中に飛散させることができる。さらに好ましくは、インペラ３１の設置数は、インペラ３１を平面視した場合において等間隔に６～８枚であることが挙げられる。この場合、発生する撹拌流の強さと大気中に飛散される被処理水の水量が最適となるため、効率よく被処理水を曝気撹拌することができる。
【0032】
また、図３Ａ、図３Ｂに示すように、周方向に隣り合う羽根板３１０Ａの間には、つなぎ板３１Ｂが連結する。また、図３Ｄに示すように、つなぎ板３１Ｂは、羽根板３１０Ａの中腹に固定されており、羽根板３１０Ａは、つなぎ板３１Ｂの上表面側に位置する羽根板上部３１１と、つなぎ板３１Ｂの下表面側に位置する羽根板下部３１２に分割されている。羽根板上部３１１は、インペラ３１が回転により通水孔３１Ｄより揚水された被処理水を、インペラ３１の周囲に飛散させる機能を有する。羽根板下部３１２は、水中に配置され主として被処理水に撹拌流を形成するものである。また、羽根板下部３１２は、先端を被処理水面上に配置することにより、インペラの周囲に被処理水を飛散させることもできる。
【0033】
羽根部３１Ａの材質は、特に制限されないが、例えば、鉄やステンレスなどの金属製、硬質プラスチックなどの樹脂製などが挙げられる。強度や耐腐食性の観点から、ステンレスなどの耐腐食性の金属が好ましい。
【0034】
なお、羽根部３１Ａの形状は、特に制限されず、例えば、第一の実施態様では、羽根板３１０Ａの板面が軸３１Ｃの軸方向（略鉛直方向）と略平行に設置されるが、羽根板３１０Ａの板面を水面に対して傾斜して固定してもよい。
【0035】
＜曲部＞
図３Ｂに示すように、曲部は羽根板３１０Ａを特定の方向へ傾斜させる支点となる部分である。
曲部Ｋは、各羽根板３１０Ａをインペラ３１の回転方向後方に向かって傾斜させる複数の部分である。第一の実施態様においては曲部をＫ３０１～Ｋ３０３の３ヶ所設けているが、複数であれがこれに限定されない。例えば、曲部Ｋの数は、各羽根板３１０Ａにつき２ヶ所から１０ヶ所であることが挙げられる。これによると、羽根板３１０Ａを無段階に曲線を描くように湾曲させる曲げ加工を行うことにより製造する場合と比較して、インペラの製造コストと製造時間を大幅に縮小することができる上、つなぎ板の上面又は下面に沿って通過する被処理水を効率良く加速させることが可能となる。また、好ましくは、曲部Ｋの数は各羽根板３１０Ａにつき３～５ヶ所であることが挙げられる。これによれば、最低限の曲げ加工を行うことで、更にインペラの製造コストと製造時間を大幅に縮小することができる上、つなぎ板の上面又は下面に沿って通過する被処理水を効率良く加速させることが可能となる。なお、各曲部Ｋ３０１～Ｋ３０３における羽根部３１０Ａの傾斜角度は、例えば、好ましくは１００～１７０°であり、より好ましくは１１０～１６０°である。
また、図３Ｃに示すように、特定の曲部Ｋを設けず、羽根板３１０Ａが全体的に緩やかに湾曲するようにインペラ３１の回転方向後方に向かって傾斜させてもよい。これによると、より滑らかにつなぎ板の上面又は下面に沿って通過する被処理水を径方向外側へ導くことができるため、さらに、被処理水を安定して加速させることが可能となる。
図３Ｂに示すように、曲部は羽根板３１０Ａを特定の方向へ傾斜させる支点となる部分である。
曲部Ｋは、各羽根板３１０Ａをインペラ３１の回転方向後方に向かって傾斜させる複数の部分である。第一の実施態様においては曲部をＫ３０１～Ｋ３０３の３ヶ所設けているが、複数であれがこれに限定されない。例えば、曲部Ｋの数は、各羽根板３１０Ａにつき２ヶ所から１０ヶ所であることが挙げられる。これによると、羽根板３１０Ａを無段階に曲線を描くように湾曲させる曲げ加工を行うことにより製造する場合と比較して、インペラの製造コストと製造時間を大幅に縮小することができる上、つなぎ板の上面又は下面に沿って通過する被処理水を効率良く加速させることが可能となる。また、好ましくは、曲部Ｋの数は各羽根板３１０Ａにつき３～５ヶ所であることが挙げられる。これによれば、最低限の曲げ加工を行うことで、更にインペラの製造コストと製造時間を大幅に縮小することができる上、つなぎ板の上面又は下面に沿って通過する被処理水を効率良く加速させることが可能となる。なお、各曲部Ｋ３０１～Ｋ３０３における羽根部３１０Ａの傾斜角度は、例えば、好ましくは１００～１７０°であり、より好ましくは１１０～１６０°である。
また、図３Ｃに示すように、特定の曲部Ｋを設けず、羽根板３１０Ａが全体的に緩やかに湾曲するようにインペラ３１の回転方向後方に向かって傾斜させてもよい。これによると、より滑らかにつなぎ板の上面又は下面に沿って通過する被処理水を径方向外側へ導くことができるため、さらに、被処理水を安定して加速させることが可能となる。
【0036】
図３Ｇ（ａ）に示すように、曲部Ｏは、径方向外側の先端部分において、各羽根板３１０Ａの上端をインペラ３１の回転方向前方に向けて傾斜させる支点となる部分である。
第一の実施態様におけるインペラ３１では、曲部Ｏは、各羽根板３１０Ａにつき、Ｏ３０１の１ヶ所のみである。これによると、最低限の曲げ加工を行うことで、インペラの製造コストや製造時間を大幅に削減することができる。また、つなぎ板３１Ｂの上面又は下面に沿って通過する被処理水を効率よく大気中に飛散させることができる上、被処理水の飛散量が増加して酸素供給効率を一層向上することができる。なお、曲部Ｏ３０１における羽根板３１０Ｂと羽根板３１０Ａのなす角は、例えば、好ましくは１００～１７０°であり、より好ましくは１１０～１６０°である。
また、図３Ｇ（ｂ）に示すように、特定の曲部Ｏを設けず、羽根板３１０Ａの上端がインペラ３１の回転方向前方に向けて全体的に緩やかに湾曲するように傾斜させてもよい。これによると、つなぎ板３１Ｂの上面又は下面に沿って通過する被処理水をより安定して大気中に飛散させることができる上、酸素供給効率を一層向上することができる。
第一の実施態様におけるインペラ３１では、曲部Ｏは、各羽根板３１０Ａにつき、Ｏ３０１の１ヶ所のみである。これによると、最低限の曲げ加工を行うことで、インペラの製造コストや製造時間を大幅に削減することができる。また、つなぎ板３１Ｂの上面又は下面に沿って通過する被処理水を効率よく大気中に飛散させることができる上、被処理水の飛散量が増加して酸素供給効率を一層向上することができる。なお、曲部Ｏ３０１における羽根板３１０Ｂと羽根板３１０Ａのなす角は、例えば、好ましくは１００～１７０°であり、より好ましくは１１０～１６０°である。
また、図３Ｇ（ｂ）に示すように、特定の曲部Ｏを設けず、羽根板３１０Ａの上端がインペラ３１の回転方向前方に向けて全体的に緩やかに湾曲するように傾斜させてもよい。これによると、つなぎ板３１Ｂの上面又は下面に沿って通過する被処理水をより安定して大気中に飛散させることができる上、酸素供給効率を一層向上することができる。
【0037】
【0038】
第一の実施態様のつなぎ板３１Ｂは、図３Ｄに示すように、図３ＢのＶ－Ｖ方向において、通水孔３１Ｄからインペラの外径に向かい羽根部３１Ａの形状に沿うように、傾斜して設置される。これにより、つなぎ板３１Ｂの上面又は下面に沿って通過する被処理水を効率よく大気中に飛散させることができる。
【0039】
また、つなぎ板３１Ｂの別の態様として、つなぎ板３１Ｂは、羽根部３１Ａから隣り合う回転方向前方の羽根部３１Ａに向けて外周から通水孔３１Ｄへ向かう傾斜角度が高くなるように設置してもよい。すなわち図３Ｂの星印に示す位置が最も低い位置となる。これにより、図３Ｂの星印の位置から被処理水をすくい上げることで、通水孔３１Ｄより効率良く羽根板上部３１１へ吸い上げる可能となる。なお、すくい上げられた被処理水の流れは、矢印に示す。
【0040】
また、つなぎ板３１Ｂの別の態様として、図３Ｅに示すように、図３ＢのＶ－Ｖ方向において、つなぎ板３１Ｂは、通水孔３１Ｄからインペラ外径に向けて、上方に更に傾斜させてもよい。これにより、通水孔３１Ｄから吸い上げた被処理水が効率よく羽根板上部３１１の上端付近に導くことが可能となり、更に効率よく被処理水を大気中に飛散させることができる。
【0041】
第一の実施態様のつなぎ板３１Ｂは、図３Ｆ（ａ）に示すように、図３ＤのＶ－Ｖ方向において隣り合う羽根板３１０Ｂ同士をフラットに接続している。
また、つなぎ板３１Ｂの別の態様として、図３Ｆ（ｂ）に示すように、つなぎ板３１Ｂは、図３ＤのＶ－Ｖ方向において隣り合う羽根板３１０Ｂ同士をインペラの回転方向に向かって図３Ｆ（ｂ）における下方向に下がるように傾斜するように接続してもよい。これにより、被処理水を通水孔３１Ｄより効率良く羽根板上部３１１へ吸い上げる可能となる。
また、つなぎ板３１Ｂの別の態様として、図３Ｆ（ｂ）に示すように、つなぎ板３１Ｂは、図３ＤのＶ－Ｖ方向において隣り合う羽根板３１０Ｂ同士をインペラの回転方向に向かって図３Ｆ（ｂ）における下方向に下がるように傾斜するように接続してもよい。これにより、被処理水を通水孔３１Ｄより効率良く羽根板上部３１１へ吸い上げる可能となる。
【0042】
つなぎ板３１Ｂは、板部材により形成され、その材質は、特に制限されないが、例えば、鉄やステンレスなどの金属製、硬質プラスチックなどの樹脂製などが挙げられる。強度や耐腐食性の観点から、ステンレスなどの耐腐食性の金属が好ましい。
【0043】
なお、軸３１Ｃ、羽根部３１Ａ、つなぎ板３１Ｂは、それぞれ別体として連結しても、一体として形成してもよい。
【0044】
（ガイド板）
ガイド板７は、図１Ａに示すように、縦軸型曝気撹拌装置３を直線流路２ａに配置する際に縦軸型曝気撹拌装置３のインペラ３１によって発生した撹拌流を整流することで、無終端水路２内の被処理水を撹拌及び循環させることを目的とするものである。縦軸型曝気撹拌装置３の上流側を覆うように区画壁２２に固定されている。
ガイド板の設置高さは、図２に示すように、上端は被処理水の略水面に位置し、下端は縦軸型曝気撹拌装置の下端と同等、もしくはやや上位に位置している。ガイド板の上端を略水面に位置することにより、インペラ３１の回転により飛散する飛沫が周囲に着水し、酸素供給効率を高めることができる。また、浮遊するスカムを消失させる作用に優れる。
また、ガイド板の下端を、縦軸型曝気撹拌装置の下端と同等に設置することにより、インペラ３１の回転により発生した撹拌流を所定の位置に誘導することができる。
また、図１Ｂに示すように、縦軸型曝気撹拌装置３を循環水路２ｂに配置する際は、循環水路２ｂ近傍の周囲壁２１がガイド板７と同様の働きをするため、ガイド板７を設けることを要しない。
ガイド板７は、図１Ａに示すように、縦軸型曝気撹拌装置３を直線流路２ａに配置する際に縦軸型曝気撹拌装置３のインペラ３１によって発生した撹拌流を整流することで、無終端水路２内の被処理水を撹拌及び循環させることを目的とするものである。縦軸型曝気撹拌装置３の上流側を覆うように区画壁２２に固定されている。
ガイド板の設置高さは、図２に示すように、上端は被処理水の略水面に位置し、下端は縦軸型曝気撹拌装置の下端と同等、もしくはやや上位に位置している。ガイド板の上端を略水面に位置することにより、インペラ３１の回転により飛散する飛沫が周囲に着水し、酸素供給効率を高めることができる。また、浮遊するスカムを消失させる作用に優れる。
また、ガイド板の下端を、縦軸型曝気撹拌装置の下端と同等に設置することにより、インペラ３１の回転により発生した撹拌流を所定の位置に誘導することができる。
また、図１Ｂに示すように、縦軸型曝気撹拌装置３を循環水路２ｂに配置する際は、循環水路２ｂ近傍の周囲壁２１がガイド板７と同様の働きをするため、ガイド板７を設けることを要しない。
【0045】
［第二の実施態様］
図４Ａ～図４Ｃは、各々第二の実施態様におけるインペラ４１の構造を示す斜視図、平面図、断面図である。
以下、図面を用いて詳細に解説していく。なお、軸４１Ｃ、つなぎ板４１Ｂ及び通水孔４１Ｄについては、第一の実施態様における軸３１Ｃ、つなぎ板３１Ｂ及び通水孔３１Ｄと同一の内容であるため説明を省略する。
図４Ａ～図４Ｃは、各々第二の実施態様におけるインペラ４１の構造を示す斜視図、平面図、断面図である。
以下、図面を用いて詳細に解説していく。なお、軸４１Ｃ、つなぎ板４１Ｂ及び通水孔４１Ｄについては、第一の実施態様における軸３１Ｃ、つなぎ板３１Ｂ及び通水孔３１Ｄと同一の内容であるため説明を省略する。
【0046】
＜羽根部＞
第二の実施態様におけるインペラ４１は、図４Ａに示すように、各羽根部４１Ａにおいて、各々の羽根板４１０Ａの上端に羽根板４１０Ｂを備えている点において、第一の実施態様におけるインペラ３１と異なる。その他の、羽根板４１０Ａ、羽根板上部４１１、羽根板下部４１２、曲部Ｋ４０１～Ｋ４０３については、第一の実施態様における羽根板３１０Ａ、羽根板上部３１１、羽根板下部３１２、曲部Ｋ３０１～Ｋ３０３と同一の内容であるため説明を省略する。
第二の実施態様におけるインペラ４１は、図４Ａに示すように、各羽根部４１Ａにおいて、各々の羽根板４１０Ａの上端に羽根板４１０Ｂを備えている点において、第一の実施態様におけるインペラ３１と異なる。その他の、羽根板４１０Ａ、羽根板上部４１１、羽根板下部４１２、曲部Ｋ４０１～Ｋ４０３については、第一の実施態様における羽根板３１０Ａ、羽根板上部３１１、羽根板下部３１２、曲部Ｋ３０１～Ｋ３０３と同一の内容であるため説明を省略する。
【0047】
第二の実施態様における羽根板４１０Ｂは、各羽根部４１Ａの各々の羽根板４１０Ａの上端をインペラ４１の回転方向前方に向けて、後述する曲部Ｏ４０１～Ｏ４０４を支点に屈曲させたものである。羽根板４１０Ｂは、羽根板３１０Ｂと同様に羽根板４１０Ａで掻き寄せた被処理水を羽根板３１０Ａに沿って径方向外側に案内するものであるが、羽根板４１０Ａの上端全てに羽根板４１０Ｂを設けることにより、インペラの回転速度を上昇させても更に安定して被処理水の飛散量が増加させることが可能となり、酸素供給効率を一層向上することができる。
また、羽根板４１０Ｂは、羽根板４１０Ａの上端の一部のみに設けられていてもよい。例えば、羽根板４１０Ａの径方向先端部分から羽根板４１０Ａの全長の半分までの範囲に設けられていることが好ましい。
また、羽根板４１０Ｂは、羽根板４１０Ａの上端の一部のみに設けられていてもよい。例えば、羽根板４１０Ａの径方向先端部分から羽根板４１０Ａの全長の半分までの範囲に設けられていることが好ましい。
【0048】
＜曲部＞
第二の実施態様における曲部Ｏは、各羽根部４１Ａの羽根板４１０Ａの上端部分に羽根板４１０Ｂを形成するため、複数設けられている。曲部Ｏの数は、第二の実施態様においては曲部Ｏ４０１～Ｏ４０４の４ヶ所設けているが、これは曲部Ｋの数に対応したものであり幾つであっても構わない。
第二の実施態様における曲部Ｏは、各羽根部４１Ａの羽根板４１０Ａの上端部分に羽根板４１０Ｂを形成するため、複数設けられている。曲部Ｏの数は、第二の実施態様においては曲部Ｏ４０１～Ｏ４０４の４ヶ所設けているが、これは曲部Ｋの数に対応したものであり幾つであっても構わない。
【0049】
［第三の実施態様］
図５Ａ～図５Ｇは、各々第三の実施態様におけるインペラの形状を示す平面図、底面図、正面図、背面図、左側面図、右側面図、斜視図である。
図５Ａ～図５Ｇの図中において、破線で示されている部分は、本実施態様におけるインペラの軸部分の形状を表している。実線で示されている部分は、軸部分以外である本実施態様のインペラの羽根部及び、つなぎ板の形状を示している。
本実施態様のインペラにおける軸部分の形状はどのようなものであってもよい。例えば、円柱状、多角柱状などの形状のものが挙げられる。
図５Ａ～図５Ｇは、各々第三の実施態様におけるインペラの形状を示す平面図、底面図、正面図、背面図、左側面図、右側面図、斜視図である。
図５Ａ～図５Ｇの図中において、破線で示されている部分は、本実施態様におけるインペラの軸部分の形状を表している。実線で示されている部分は、軸部分以外である本実施態様のインペラの羽根部及び、つなぎ板の形状を示している。
本実施態様のインペラにおける軸部分の形状はどのようなものであってもよい。例えば、円柱状、多角柱状などの形状のものが挙げられる。
【0050】
第三の実施態様におけるインペラは、水処理槽内に配置され、被処理水の液面に略垂直な方向、すなわち、液面に対して交差する方向を軸方向として回転して、被処理水の曝気撹拌を行うものである。
【0051】
なお、上述した実施態様は曝気撹拌装置のインペラの一例を示すものである。本発明に係るインペラは、上述した実施態様に限られるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲で、上述した実施態様に係るインペラを変形してもよい。
【0052】
例えば、羽根部及びつなぎ板を同軸上に縦に二つ設置してもよい。
これにより、下側に配置されたインペラを被処理水に完全に水没させることで被処理水を撹拌し、上側に配置されたインペラで被処理水を大気中に飛散させることができるため、曝気効率を維持しながら撹拌力を向上させることができる。
これにより、下側に配置されたインペラを被処理水に完全に水没させることで被処理水を撹拌し、上側に配置されたインペラで被処理水を大気中に飛散させることができるため、曝気効率を維持しながら撹拌力を向上させることができる。
【0053】
また、羽根板の軸に対する角度や、羽根板やつなぎ板の軸に対する角度を、インペラ設置後に容易に変更できるような構造としてもよい。この場合、被処理水の粘性等に対応して、容易に最適な曝気撹拌能力を発揮するように現場でインペラの形状を変更することができる。
【産業上の利用可能性】
【0054】
本発明のインペラは、生物学的水処理設備用の縦軸型曝気撹拌装置に好適に利用することができる。
【符号の説明】
【0055】
１ 生物処理設備、２ 無終端水路、２ａ 直線水路、２ｂ 循環水路、２１ 周囲壁、２２ 区画壁、３ 縦軸型曝気撹拌装置、３１，４１ インペラ、３１Ａ，４１Ａ 羽根部、３１Ｂ，４１Ｂ つなぎ板、３１Ｃ，４１Ｃ 軸、３１Ｄ，４１Ｄ 通水孔、３１０Ａ，３１０Ｂ，４１０Ａ，４１０Ｂ 羽根板、３１１，４１１ 羽根板上部、３１２，４１２ 羽根板下部、３１Ｅ 連結部、３１Ｆ 昇降装置、３３ 駆動部、７ ガイド板、Ｋ３０１～Ｋ３０３，Ｋ４０１～Ｋ４０３ 曲部Ｋ、Ｏ３０１，Ｏ４０１～Ｏ４０４ 曲部Ｏ
【図1A】
【図1B】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図3D】
【図3E】
【図3F】
【図3G】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図5D】
【図5E】
【図5F】
【図5G】
