WO2022224575A1 - 水中曝気装置 - Google Patents

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WO2022224575A1
WO2022224575A1 PCT/JP2022/006723 JP2022006723W WO2022224575A1 WO 2022224575 A1 WO2022224575 A1 WO 2022224575A1 JP 2022006723 W JP2022006723 W JP 2022006723W WO 2022224575 A1 WO2022224575 A1 WO 2022224575A1
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groove
main plate
air
impeller
pump chamber
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PCT/JP2022/006723
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English (en)
French (fr)
Inventor
英人 吉田
康介 中西
Original Assignee
株式会社鶴見製作所
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    • Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage

Definitions

  • the present invention relates to an underwater aerator.
  • underwater aerators are known. Such an underwater aerator is disclosed, for example, in Japanese Patent Publication No. 56-11080.
  • Japanese Patent Publication No. 56-11080 discloses an air suction impeller for sucking air from the atmosphere, a water pumping impeller for sucking liquid, and an air suction impeller and water pumping impeller through one rotating shaft.
  • An aeration device is disclosed that includes a motor that drives an impeller. The aerator is configured to mix liquid and air internally and discharge into the external liquid.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and one object of the present invention is to improve the amount of air suction (suction pressure) for a given amount of liquid to be introduced. To provide an underwater aerator.
  • a submersible aerator includes a vent passage provided above the pump chamber through which air flows, and a vent passage provided below the pump chamber through which liquid flows. a suction port, an impeller disposed in the pump chamber and rotating to allow air to flow in from the air passage and liquid to flow in from the suction port, and a discharge passage to discharge the air and liquid flowing into the pump chamber to the outside.
  • the impeller includes a main plate portion arranged to cover a connection port between the air passage and the pump chamber, and blade portions protruding downward from the lower surface of the main plate portion on the suction port side, and the main plate portion includes: A notch portion communicating between the air passage and the pump chamber, and a recessed groove portion recessed downward from the upper surface of the main plate portion and extending from the inner peripheral side to the outer peripheral side of the main plate portion are provided.
  • the main plate portion of the impeller has a notch portion that communicates between the air passage and the pump chamber, and is recessed downward from the upper surface of the main plate portion, and a recessed groove portion extending from the inner peripheral side to the outer peripheral side of the main plate portion.
  • a plurality of grooves are provided at predetermined intervals in the circumferential direction of the impeller.
  • the plurality of grooves can generate negative pressure at a plurality of locations on the impeller, so that the negative pressure generated at the plurality of locations can effectively draw air from the atmosphere into the air passage. can. Therefore, it is possible to further improve the air suction amount (suction pressure) with respect to a predetermined amount of liquid flowing into the underwater aerator.
  • a plurality of cutouts and grooves are provided, and the cutouts and grooves are arranged alternately in the circumferential direction of the impeller.
  • the cutouts and grooves are alternately arranged in the circumferential direction of the impeller, so that the air flows into the pump chamber in a well-balanced manner and negative pressure is generated in a well-balanced manner in the circumferential direction of the impeller. can be made Therefore, in the circumferential direction of the impeller, it is possible to prevent a biased force from acting on the impeller, so that the impeller can be efficiently rotated.
  • the underwater aerator preferably further includes a casing in which the pump chamber is formed, the outer peripheral edge of the groove extends to the outer peripheral edge of the main plate, and the impeller has a cutting edge. Air is allowed to flow into the pump chamber from the air passage through the notch, and air is allowed to flow into the groove, and the air is allowed to flow into the pump chamber from the groove through the gap between the casing and the outer peripheral side end face of the main plate. It is With this configuration, air can flow into the pump chamber not only through the notch portion but also through the gap between the casing and the outer peripheral side end surface of the main plate portion. Therefore, it is possible to further improve the air suction amount (suction pressure) with respect to a predetermined amount of liquid flowing into the underwater aerator.
  • a chamfered portion is preferably provided at the outer peripheral end of the groove.
  • the chamfered portion can form the air flow path between the groove portion and the gap so as to gradually become smaller. Therefore, the chamfered portion can suppress abrupt changes in the size of the air flow path, thereby reducing pressure loss when air flows into the gap from the groove portion.
  • the depth of the groove is preferably 1/3 to 2/3 times the thickness of the main plate. According to this configuration, it is possible to prevent the strength of the main plate portion from decreasing due to the depth of the groove portion being larger than 2 ⁇ 3 times the thickness of the main plate portion. Moreover, it is possible to prevent the negative pressure generated by the groove from becoming too small due to the depth of the groove being less than 1 ⁇ 3 times the thickness of the main plate.
  • the underwater aerator preferably further includes a rotating shaft that supports an impeller, and the impeller has a boss portion that is coaxial with the rotating shaft and arranged on the inner peripheral side of the main plate portion. Further including, the inner peripheral end of the groove extends to the boss. With this configuration, the inner peripheral side end of the groove can be formed up to the boss, so that a large negative pressure can be generated by the groove when the impeller rotates. Therefore, it is possible to effectively allow air to flow in from the atmosphere through the ventilation path. Therefore, it is possible to further improve the air suction amount (suction pressure) with respect to a predetermined amount of liquid flowing into the underwater aerator.
  • the width of the groove is greater than the depth of the groove in the circumferential direction of the main plate.
  • connection port is formed in a circular shape on the inner peripheral side end surface of the casing, and the casing is arranged above the main plate portion so as to cover the main plate portion. It includes an annular portion facing the upper surface of the main plate portion, and an outer peripheral side portion of the groove portion is arranged at a position overlapping with the annular portion in a plan view, and an inner peripheral side portion of the groove portion is a connection port. are placed in overlapping positions.
  • the grooves are preferably curved in an arc shape when viewed from above.
  • the groove can be formed longer than when the groove is formed linearly, so that negative pressure can be generated in a wider range. can be done. Therefore, it is possible to further improve the air suction amount (suction pressure) with respect to a predetermined amount of liquid flowing into the underwater aerator.
  • FIG. 2 is a partially enlarged view of part A of FIG. 1;
  • FIG. 4 is a diagram showing a graph of the relationship between water depth and air content in Examples and Comparative Examples.
  • FIG. 4 is a diagram showing a table of the relationship between water depth and air amount in Examples and Comparative Examples. It is a top view of the impeller by the 1st modification. It is a top view of the impeller by the 2nd modification.
  • the underwater aerator 100 is installed on the bottom surface of a water storage area such as an aeration tank, and aerates the water storage area.
  • the submersible aerator 100 is set at a relatively deep part of the water storage area and is capable of performing deep tank aeration.
  • the submersible aerator 100 is configured to generate negative pressure in the pump chamber 20 by rotating the impeller 5 in the pump chamber (gas-liquid mixing chamber) 20 .
  • the submersible aerator 100 is configured to allow air to flow in from the atmosphere above the liquid surface of the aeration tank and liquid in the aeration tank to flow.
  • the submersible aerator 100 rotates the impeller 5 in the pump chamber 20 to mix the air and the liquid, and then discharge the air and the liquid (gas-liquid mixture) into the liquid in the aeration tank.
  • the gas-liquid mixture discharged from the underwater aerator 100 has a higher dissolved oxygen content than the liquid flowing into the underwater aerator 100 .
  • the underwater aerator 100 includes a ventilation chamber (housing) 1, a guide casing 2, and a suction cover 3.
  • the guide casing 2 is formed with a pump chamber 20 in which the impeller 5 is arranged.
  • the guide casing 2 is an example of the "casing" in the claims.
  • the underwater aerator 100 also includes a motor 4 including a rotating shaft (output shaft) 40 and an impeller 5 .
  • a ventilation path (air chamber) 10 through which air flows is provided above a pump chamber 20 in the ventilation chamber (casing) 1 . Further, the ventilation chamber 1 is provided with an air inlet 11 for allowing air to flow into the underwater aerator 100 at the upstream end of the ventilation path 10 .
  • a ventilation conduit P is connected to the air inlet 11 from above.
  • the aeration conduit P is connected to the air inlet 11 at one end on the downstream side and is arranged in the atmosphere above the liquid level of the aeration tank so that the other end on the upstream side allows the inflow of air.
  • a blower device (blower) for blowing air into the ventilation conduit P may be installed at the other end of the ventilation conduit P on the upstream side.
  • the guide casing 2 is directly attached to the ventilation chamber (housing) 1 from below.
  • the guide casing 2 is provided with a plurality of discharge passages 21 radially extending from a central pump chamber (gas-liquid mixing chamber) 20 in plan view.
  • the discharge path 21 is a path for flowing into the pump chamber 20 and discharging air and liquid (gas-liquid mixture) mixed in the pump chamber 20 into the liquid in the aeration tank.
  • the guide casing 2 includes an annular portion 22 on the upper portion of the guide casing 2 (ventilation chamber 1 side).
  • the annular portion 22 is arranged above the main plate portion 50 so as to cover the main plate portion 50 of the impeller 5 and faces the upper surface 50b of the main plate portion 50 from above.
  • the annular portion 22 is arranged with a slight gap from the upper surface 50b of the main plate portion 50 with the width direction being the vertical direction (see FIG. 5). As an example, the size of this gap is 0.5 mm.
  • connection port 22 a that connects the air passage (air chamber) 10 and the pump chamber 20 is provided in the guide casing 2 (annular portion 22 ).
  • the connection port 22a is a circular hole formed in the inner peripheral end surface of the guide casing 2 .
  • the circular connection port 22a is arranged inside the arc-shaped outer edge of the impeller 5 in plan view. Therefore, the connection port 22 a is arranged directly above the impeller 5 .
  • the center position of the connection port 22 a substantially coincides with the rotation center axis line ⁇ of the rotating shaft 40 .
  • the suction cover 3 is directly attached to the guide casing 2 from below.
  • the suction cover 3 is removed from the guide casing 2 when the impeller 5 is attached to and removed from the rotary shaft 40 .
  • a pump chamber 20 is arranged above the suction cover 3 .
  • a suction port 30 into which liquid flows is provided in the suction cover 3 below the pump chamber 20 .
  • the suction port 30 is a circular hole formed in the inner peripheral end surface of the suction cover 3 .
  • the suction port 30 is arranged directly below the impeller 5 .
  • the center position of the suction port 30 substantially coincides with the rotation center axis line ⁇ of the rotating shaft 40 .
  • the rotary shaft 40 rotatably supports the impeller 5 .
  • the impeller 5 is attached to the lower end of the rotating shaft 40 with a fixing member F.
  • the fixing member F is, for example, a bolt.
  • the fixing member F is arranged inside the boss portion 52 of the impeller 5 .
  • the rotation direction (RO direction) of the rotating shaft 40 is the clockwise direction (RO direction) in plan view.
  • the motor 4 has a stator and a rotor that rotatably supports the rotating shaft 40 .
  • the motor 4 is configured to rotationally drive the impeller 5 via a rotating shaft 40 to which the impeller 5 is attached.
  • an oil chamber 6 in which a mechanical seal 6a is installed along the rotating shaft 40 is provided.
  • the mechanical seal 6a has a function of preventing (suppressing) the liquid in the pump chamber 20 (ventilation path 10) from flowing into the motor 4 side.
  • the impeller 5 shown in FIGS. 2 to 4 has the function of inflowing liquid and air into the underwater aerator 100 .
  • the impeller 5 also has a function of mixing liquid and air inside the underwater aerator 100 . That is, the impeller 5 has the function of generating a gas-liquid mixture.
  • the impeller 5 also has a function of discharging the mixed liquid and air (gas-liquid mixture) into the liquid outside the underwater aerator 100 .
  • the impeller 5 includes a main plate portion (shroud) 50 arranged to cover the connection port 22a between the air passage 10 and the pump chamber 20, and a plurality of ( 5) vanes 51 and bosses 52 .
  • the main plate portion 50 extends in the horizontal direction and is generally formed in a disk shape with the vertical direction as the thickness direction.
  • the plurality of blade portions 51 are arranged at equal angular intervals in the circumferential direction (R direction) of the impeller 5 .
  • the blade portion 51 is formed of a U-shaped curved surface and a flat surface arranged at the lower end of the U-shaped curved surface when viewed from below.
  • the boss portion 52 protrudes upward from the upper surface 50b of the main plate portion 50.
  • the boss portion 52 is arranged coaxially with the rotating shaft 40 and on the inner peripheral side of the main plate portion 50 .
  • the boss portion 52 is formed in a hollow columnar shape with an open bottom side.
  • the fixing member F for attaching the impeller 5 to the rotating shaft 40 is arranged inside the boss portion 52 as described above.
  • the main plate portion 50 is provided with a plurality (five) of notch portions 53 and a plurality (five) of groove portions 54 .
  • the plurality of cutouts 53 are arranged at equal angular intervals in the circumferential direction of the impeller 5 .
  • the plurality of grooves 54 are arranged at equal angular intervals in the circumferential direction of the impeller 5 .
  • the plurality of notches 53 and the plurality of grooves 54 are alternately arranged in the circumferential direction of the impeller 5 .
  • the notch portion 53 communicates the air passage 10 and the pump chamber 20 .
  • the notch portion 53 cuts the main plate portion 50 in a U shape in plan view (as seen from below).
  • the cutout portion 53 extends linearly in the radial direction of the blade portion 51 .
  • a portion of the notch portion 53 is arranged inside the blade portion 51 .
  • the cutout portion 53 is connected to the pump chamber 20 at the outer peripheral end surface of the blade portion 51 .
  • An inner peripheral side end portion 53 a of the notch portion 53 extends to the boss portion 52 .
  • An inner peripheral side end portion 53a of the notch portion 53 is formed in a semicircular shape in plan view.
  • the groove portion 54 is formed in a concave shape recessed from the upper surface 50b of the main plate portion 50 toward the lower surface 50a of the main plate portion 50 .
  • the groove portion 54 extends from the inner peripheral side to the outer peripheral side of the main plate portion 50 .
  • An inner peripheral side end portion 54 a of the groove portion 54 extends to the boss portion 52 .
  • An inner peripheral side end portion 54a of the groove portion 54 is formed in a semicircular shape in plan view.
  • An outer peripheral end portion 54 b of the groove portion 54 extends to an outer peripheral end surface 50 c of the main plate portion 50 .
  • a chamfered portion 54c is provided at an outer peripheral end portion 54b of the groove portion 54 .
  • the chamfered portion 54c is a so-called C chamfer. Note that the chamfered portion may be of other chamfered shape such as R chamfered shape.
  • the groove portion 54 is curved in an arc shape in plan view. Specifically, the groove portion 54 has a rotation axis that is larger in the portion between the inner peripheral side end portion 54a and the outer peripheral side end portion 54b than the inner peripheral side end portion 54a and the outer peripheral side end portion 54b of the groove portion 54 in plan view. It is curved so as to be positioned on the side of the rotation direction (RO direction) of 40 .
  • the width L1 of the groove portion 54 shown in FIG. 4 is substantially constant. Moreover, in the circumferential direction of the impeller 5, the width L1 of the groove portion 54 is larger than the depth L2 (see FIG. 5) of the groove portion 54 (L1>L2). As a more specific example, in the circumferential direction of the impeller 5, the width L1 of the groove portion 54 is substantially equal to the width L10 of the notch portion 53 (L1 ⁇ L10).
  • the outer peripheral side portion of the groove portion 54 is arranged at a position overlapping the annular portion 22 of the guide casing 2, and the inner peripheral side portion of the groove portion 54 is arranged at a position overlapping with the connection port 22a. That is, the underwater aerator 100 is configured to allow air to flow into the pump chamber 20 from a position directly above the impeller 5 on the inner peripheral side of the impeller 5 .
  • the impeller 5 allows air to flow into the pump chamber 20 from the air passage 10 through the notch portion 53 and air from the air passage 10 to the groove portion 54, so that the guide casing 2 and the main plate portion 50 are connected. Air is allowed to flow into the pump chamber 20 from the groove portion 54 through a gap C (see FIG. 5) with the outer peripheral side end face 50c of the groove portion 54. As shown in FIG.
  • the impeller 5 rotates, a negative pressure is generated inside the groove 54 and air flows into the inside of the groove 54 from the air passage 10 . Then, the air that has flowed inside the groove portion 54 flows into the pump chamber 20 through the gap C. As shown in FIG. As an example, the size of this gap C is 0.5 mm.
  • the submersible aerator 100 allows air to flow into the pump chamber 20 from the air passage 10 via the notch 53 and the gap C, it is arranged so that the air flows into the pump chamber only from the notch. Compared to the case where the impeller is formed without providing the groove, the amount of air can be increased with respect to the amount of liquid to be flowed into the underwater aerator 100 . Therefore, the underwater aerator 100 can effectively take in air. Therefore, the underwater aerator 100 can effectively increase the amount of dissolved oxygen in the air and liquid (gas-liquid mixture) discharged into the liquid in the aeration tank.
  • the main plate portion 50 of the impeller 5 includes the notch portion 53 that communicates the air passage 10 and the pump chamber 20, and the cutout portion 53 that is recessed from the upper surface 50b of the main plate portion 50 toward the lower surface 50a. , and a concave groove portion 54 extending from the inner peripheral side to the outer peripheral side of the main plate portion 50 .
  • air can flow into the pump chamber 20 via the notch 53, and negative pressure can be generated by the groove 54 when the impeller 5 rotates.
  • the air can be effectively made to flow into the air passage 10 from the . That is, the shape of the impeller 5, which is the groove portion 54, can improve the air intake amount (suction pressure). Therefore, it is possible to improve (increase) the air suction amount (suction pressure) with respect to a predetermined amount of liquid flowing into the underwater aerator 100 .
  • a plurality of grooves 54 are provided at predetermined intervals in the circumferential direction of the impeller 5 .
  • negative pressure can be generated at a plurality of locations of the impeller 5 by the plurality of grooves 54, so that the negative pressure generated at the plurality of locations allows air from the atmosphere to flow into the ventilation passage 10 more effectively. . Therefore, the air suction amount (suction pressure) with respect to a predetermined amount of liquid flowing into the underwater aerator 100 can be further improved.
  • a plurality of cutout portions 53 and groove portions 54 are provided, and the plurality of cutout portions 53 and the plurality of groove portions 54 are arranged alternately in the circumferential direction of the impeller 5. ing.
  • the notch portions 53 and the groove portions 54 are alternately arranged in the circumferential direction of the impeller 5, so that the air flows into the pump chamber 20 in a well-balanced manner in the circumferential direction of the impeller 5, and the negative pressure is generated in a well-balanced manner. can be generated. Therefore, in the circumferential direction of the impeller 5, it is possible to prevent a biased force from acting on the impeller 5, so that the impeller 5 can be efficiently rotated.
  • the present embodiment further includes the guide casing 2 in which the pump chamber 20 is formed.
  • the car 5 allows air to flow into the pump chamber 20 from the air passage 10 through the notch 53 and also to the groove 54 to close the gap C between the guide casing 2 and the outer peripheral end face 50c of the main plate 50. It is configured to allow air to flow into the pump chamber 20 from the groove portion 54 through the groove portion 54 . This allows air to flow into the pump chamber 20 not only through the cutout portion 53 but also through the gap C between the guide casing 2 and the outer peripheral end surface 50 c of the main plate portion 50 . Therefore, it is possible to further improve the air suction amount (suction pressure) with respect to a predetermined amount of liquid flowing into the underwater aerator 100 .
  • the outer peripheral edge 54b of the groove 54 is provided with the chamfered portion 54c.
  • the chamfered portion 54c can form an air flow path between the groove portion 54 and the gap C so as to gradually become smaller. Therefore, since the chamfered portion 54c can suppress a sudden change in the size of the air flow path, the pressure loss when the air flows into the gap C from the groove portion 54 can be reduced.
  • the depth L2 of the groove portion 54 is 1 ⁇ 3 times or more and 2 ⁇ 3 times or less the thickness L3 of the main plate portion 50 . Accordingly, it is possible to prevent the strength of the main plate portion 50 from decreasing due to the depth L2 of the groove portion 54 being larger than 2 ⁇ 3 times the thickness L3 of the main plate portion 50 . Moreover, it is possible to prevent the negative pressure generated by the groove 54 from becoming too small due to the depth L2 of the groove 54 being less than 1 ⁇ 3 times the thickness L3 of the main plate 50 .
  • the rotating shaft 40 that supports the impeller 5 is further provided. Further including a portion 52 , the inner peripheral end 54 a of the groove 54 extends to the boss portion 52 . As a result, the inner peripheral side end portion 54a of the groove portion 54 can be formed up to the boss portion 52, so that a large negative pressure can be generated by the groove portion 54 when the impeller 5 rotates. Therefore, it is possible to effectively allow air to flow into the air passage 10 from the atmosphere. Therefore, the air suction amount (suction pressure) with respect to a predetermined amount of liquid flowing into the underwater aerator 100 can be further improved.
  • the width L1 of the groove portion 54 is greater than the depth L2 of the groove portion 54 in the circumferential direction of the main plate portion 50 .
  • the width of the groove portion 54 forming the opening on the side into which the air flows can be made relatively large, so that the air can flow into the groove portion 54 efficiently.
  • connection port 22a is formed in a circular shape on the inner peripheral side end surface of the guide casing 2, and the guide casing 2 is arranged above the main plate portion 50 so as to cover the main plate portion 50.
  • the guide casing 2 is arranged above the main plate portion 50 so as to cover the main plate portion 50.
  • the portion is arranged at a position overlapping the connection port 22a.
  • the groove portion 54 is curved in an arc shape in plan view.
  • the groove 54 can be formed longer than in the case of forming the groove in a straight line, so that negative pressure can be generated in a wider range. . Therefore, the air suction amount (suction pressure) with respect to a predetermined amount of liquid flowing into the underwater aerator 100 can be further improved.
  • the installation water depth of the underwater aerator described in the above embodiment is changed in the range of 1.5 [m] to 4.0 [m], and the entrance portion of the ventilation pipe placed in the atmosphere
  • the output value to the motor was set to 0.75 [kW]
  • the drive frequency of the motor was set to 60 [Hz].
  • the impeller of the underwater aerator of the embodiment is provided with both grooves and notches.
  • the installation water depth of the underwater aerator having an impeller with a shape different from that of the above example was changed in the range of 1.5 [m] to 4.0 [m].
  • the amount of air entering from the inlet portion of the installed vent conduit was measured.
  • the operating conditions of the underwater aerator of the comparative example are the same as those of the above example.
  • the underwater aerator of the comparative example has the same configuration as the underwater aerator of the example except for the impeller.
  • the impeller of the submerged aerator of the comparative example is not provided with grooves.
  • the impeller of the submerged aerator of the comparative example has the same shape as the impeller of the submerged aerator of the example, except that the groove is not provided.
  • the air volume of the example was larger than that of the comparative example at any installation water depth. Specifically, at an installation water depth of 1.5 [m], the air volume of the example was 10.9 [Sm 3 /h], and the air volume of the comparative example was 8.8 [Sm 3 /h]. At the installation water depth of 2.0 [m], the air amount of the example was 10.6 [Sm 3 /h], and the air amount of the comparative example was 8.6 [Sm 3 /h]. At the installation water depth of 2.5 [m], the air amount of the example was 8.9 [Sm 3 /h], and the air amount of the comparative example was 8.2 [Sm 3 /h].
  • the air amount of the example was 7.6 [Sm 3 /h]
  • the air amount of the comparative example was 6.6 [Sm 3 /h].
  • the air amount of the example was 6.5 [Sm 3 /h]
  • the air amount of the comparative example was 4.8 [Sm 3 /h].
  • the air volume of the example was 5.4 [Sm 3 /h]
  • the air volume of the comparative example was 3.8 [Sm 3 /h].
  • the present invention is not limited to this.
  • the present invention for example, like the impeller 205 shown in FIG.
  • the groove portion 254 may be curved so that the portion between 54b is located on the side opposite to the rotation direction (RO direction) of the rotating shaft 40 . That is, the groove portion 254 may be curved in the opposite direction to the embodiment.
  • the groove 354 may be formed so as to extend linearly in the radial direction of the impeller 305 .
  • the groove may be formed so as to extend linearly in a direction inclined with respect to the radial direction of the impeller.
  • each of the grooves and notches may be provided in numbers different from five.
  • the width of the groove is not limited to the configuration described in the above embodiment, and the width of the groove may be changed to a width different from that in the above embodiment.
  • the depth of the groove is not limited to the configuration described in the above embodiment, and the depth of the groove may be changed to a depth different from that in the above embodiment.
  • the present invention is not limited to this.
  • the blade portion and the notch portion may be formed separately.

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Abstract

この水中曝気装置は、ポンプ室の上方側に設けられ、空気が流入する通気路と、ポンプ室の下方側に設けられ、液体が流入する吸込口と、通気路から空気を流入させるとともに、吸込口から液体を流入させる羽根車と、空気および液体を外部に排出する排出路と、を備える。羽根車は、通気路とポンプ室との接続口を覆う主板部と、主板部の吸込口側の下面から下方に突出する羽根部とを含み、主板部には、通気路とポンプ室とを連通する切り欠き部と、下面に向けて主板部の上面から窪むとともに、主板部の内周側から外周側に延びる凹状の溝部とが設けられている。

Description

水中曝気装置
　本発明は、水中曝気装置に関する。
　従来、水中曝気装置が知られている。このような水中曝気装置は、たとえば、特公昭５６－１１０８０号公報に開示されている。
　上記特公昭５６－１１０８０号公報には、大気中から空気を吸引するための空気吸引用インペラと、液体を吸い込むための揚水用インペラと、１つの回転軸を介して空気吸引用インペラおよび揚水用インペラを駆動させるモータとを備えた曝気装置が開示されている。この曝気装置は、内部において液体と空気とを混合して外部の液体中に排出するように構成されている。
特公昭５６－１１０８０号公報
　ここで、上記特公昭５６－１１０８０号公報には明記されていないが、従来より水中曝気装置の分野では、より効率的に曝気を行うために、流入させる所定の液体量に対する羽根車による空気の吸込量（吸い込み圧）を向上させることが望まれている。しかしながら、上記特許特公昭５６－１１０８０号公報では、流入させる所定の液体量に対する羽根車による空気の吸込量（吸い込み圧）を向上させることが考慮されていない。
　この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、流入させる所定の液体量に対する空気の吸込量（吸い込み圧）を向上させることが可能な水中曝気装置を提供することである。
　上記目的を達成するために、この発明の一の局面における水中曝気装置は、ポンプ室の上方側に設けられ、空気が流入する通気路と、ポンプ室の下方側に設けられ、液体が流入する吸込口と、ポンプ室に配置され、回転により通気路から空気を流入させるとともに、吸込口から液体を流入させる羽根車と、ポンプ室に流入した空気および液体を外部に排出する排出路と、を備え、羽根車は、通気路とポンプ室との接続口を覆うように配置される主板部と、主板部の吸込口側の下面から下方に突出する羽根部とを含み、主板部には、通気路とポンプ室とを連通する切り欠き部と、下面に向けて主板部の上面から窪むとともに、主板部の内周側から外周側に延びる凹状の溝部とが設けられている。
　この発明の一の局面による水中曝気装置では、上記のように、羽根車の主板部に、通気路とポンプ室とを連通する切り欠き部と、下面に向けて主板部の上面から窪むとともに、主板部の内周側から外周側に延びる凹状の溝部とを設ける。これによって、切り欠き部を介してポンプ室に空気を流入させることができることに加えて、羽根車の回転時に溝部によって負圧を発生させることができるので、この負圧により大気中から通気路に効果的に空気を流入させることができる。すなわち、溝部という羽根車の形状によって空気の吸込量（吸い込み圧）を向上させることができる。したがって、水中曝気装置に流入させる所定の液体量に対する空気の吸込量（吸い込み圧）を向上（増大）させることができる。
　上記一の局面による水中曝気装置において、好ましくは、溝部は、羽根車の周方向に所定の間隔で複数設けられている。このように構成すれば、複数の溝部によって羽根車の複数箇所で負圧を発生させることができるので、複数箇所で発生した負圧により大気中から通気路により効果的に空気を流入させることができる。したがって、水中曝気装置に流入させる所定の液体量に対する空気の吸込量（吸い込み圧）をより向上させることができる。
　上記一の局面による水中曝気装置において、好ましくは、切り欠き部および溝部の各々は、複数設けられ、複数の切り欠き部および複数の溝部は、羽根車の周方向において、交互に配置されている。このように構成すれば、羽根車の周方向に切り欠き部および溝部が交互に配置されるので、羽根車の周方向において、バランスよくポンプ室に空気を流入させるとともに、バランスよく負圧を発生させることができる。したがって、羽根車の周方向において、羽根車に対して片寄った力が作用することを抑制することができるので、羽根車を効率的に回転させることができる。
　上記一の局面による水中曝気装置において、好ましくは、ポンプ室が内側に形成されるケーシングをさらに備え、溝部の外周側端部は、主板部の外周側端面まで延びており、羽根車は、切り欠き部を介して通気路からポンプ室に空気を流入させるとともに、溝部に空気を流入させてケーシングと主板部の外周側端面との隙間を介して溝部からポンプ室に空気を流入させるように構成されている。このように構成すれば、切り欠き部に加えて、ケーシングと主板部の外周側端面との隙間を介して空気をポンプ室に流入させることができる。このため、水中曝気装置に流入させる所定の液体量に対する空気の吸込量（吸い込み圧）をより向上させることができる。
　この場合、好ましくは、溝部の外周側端部には、面取り部が設けられている。このように構成すれば、面取り部により、溝部と隙間との間で、空気流路を徐々に小さくなるように形成することができる。したがって、面取り部により、空気流路の大きさの急な変化を抑制することができるので、溝部から隙間に空気が流入する際における圧力損失を、低減することができる。
　上記一の局面による水中曝気装置において、好ましくは、溝部の深さは、主板部の厚みの１／３倍以上２／３倍以下の大きさである。このように構成すれば、溝部の深さが主板部の厚みの２／３倍よりも大きくなることに起因して、主板部の強度が低下することを抑制することができる。また、溝部の深さが主板部の厚みの１／３倍未満となることに起因して、溝部により発生する負圧が小さくなりすぎることを抑制することができる。
　上記一の局面による水中曝気装置において、好ましくは、羽根車を支持する回転軸をさらに備え、羽根車は、回転軸と同軸上で、かつ、主板部の内周側に配置されるボス部をさらに含み、溝部の内周側端部は、ボス部まで延びている。このように構成すれば、ボス部まで溝部の内周側端部を形成することができるので、羽根車の回転時に溝部によって大きな負圧を発生させることができる。このため、大気中から通気路により効果的に空気を流入させることができる。したがって、水中曝気装置に流入させる所定の液体量に対する空気の吸込量（吸い込み圧）をより向上させることができる。
　上記一の局面による水中曝気装置において、好ましくは、主板部の周方向において、溝部の幅は、溝部の深さよりも大きい。このように構成すれば、空気が流入する側の開口を形成する溝部の幅を、比較的大きくすることができるので、効率的に溝部内に空気を流入させることができる。
　上記ポンプ室が内側に形成されるケーシングを備える構成において、好ましくは、接続口は、ケーシングの内周側の端面に円形状に形成され、ケーシングは、主板部を覆うように主板部の上方に配置され、主板部の上面と対向する円環状の環状部を含み、平面視において、溝部の外周側部分は、環状部と重なる位置に配置されるとともに、溝部の内周側部分は、接続口と重なる位置に配置されている。このように構成すれば、溝部全体の上方から溝部内に空気を流入させるのではなく、環状部から外れた羽根車の内周側の主板部の直上から、溝部内に空気を流入させることができる。したがって、溝部内に内周側から外周側に向かう空気の流れを発生させることができるので、羽根車（溝部）の外周側の端部を介して、溝部からポンプ室に効率的に空気を流入させることができる。
　上記一の局面による水中曝気装置において、好ましくは、溝部は、平面視において、弧状に湾曲している。このように構成すれば、溝部を弧状に湾曲させることによって、溝部を直線状に形成する場合と比較して、溝部をより長く形成することができるので、より大きな範囲で負圧を発生させることができる。したがって、水中曝気装置に流入させる所定の液体量に対する空気の吸込量（吸い込み圧）をより向上させることができる。
　本発明によれば、上記のように、流入させる所定の液体量に対する空気の吸込量（吸い込み圧）を向上させることができる。
実施形態による水中曝気装置の全体構成を示した断面図である。 実施形態による水中曝気装置の羽根車を上方側から示した斜視図である。 実施形態による水中曝気装置の羽根車を下方側から示した斜視図である。 実施形態による水中曝気装置の羽根車の平面図である。 図１のＡ部の部分拡大図である。 実施例および比較例における水深と空気量との関係のグラフを示した図である。 実施例および比較例における水深と空気量の関係の表を示した図である。 第１変形例による羽根車の平面図である。 第２変形例による羽根車の平面図である。
　以下、実施形態を図面に基づいて説明する。
［実施形態］
（水中曝気装置の構成）
　図１～図５を参照して、水中曝気装置１００の実施形態について説明する。なお、各図では、上方をＺ１方向により示し、下方をＺ２方向により示す。また、羽根車５の周方向をＲ方向により示す。
　図１に示すように、水中曝気装置１００は、曝気槽などの貯水領域の底面に設置され、貯水領域の曝気を行う装置である。水中曝気装置１００は、貯水領域の比較的深部に設定され、深槽曝気を行うことが可能である。
　水中曝気装置１００は、ポンプ室（気液混合室）２０において羽根車５を回転させることにより、ポンプ室２０内に負圧を発生させるように構成されている。その結果、水中曝気装置１００は、曝気槽の液面上の大気中から空気を流入させるとともに、曝気槽内の液体を流入させるように構成されている。そして、水中曝気装置１００は、ポンプ室２０において羽根車５を回転させることより、空気および液体を混合させた後、空気および液体（気液混合体）を曝気槽内の液体中に排出するように構成されている。なお、水中曝気装置１００から排出される気液混合体は、水中曝気装置１００に流入する液体よりも溶存酸素量が大きくなる。
　水中曝気装置１００は、通気室（筐体）１と、ガイドケーシング２と、サクションカバー３とを備えている。ガイドケーシング２は、内側に羽根車５が配置されるポンプ室２０が形成されている。なお、ガイドケーシング２は、請求の範囲の「ケーシング」の一例である。
　また、水中曝気装置１００は、回転軸（出力軸）４０を含むモータ４と、羽根車５とを備えている。
（水中曝気装置の「通気室」の構成）
　通気室（筐体）１には、ポンプ室２０の上方側に、空気が流入する通気路（空気室）１０が設けられている。また、通気室１には、通気路１０の上流側の端部に、空気を水中曝気装置１００の内部に流入させる空気流入口１１が設けられている。空気流入口１１には、上方側から通気導管Ｐが接続されている。通気導管Ｐは、下流側の一端が空気流入口１１に接続され、上流側の他端が空気を流入させることが可能なように曝気槽の液面上の大気中に配置されている。なお、通気導管Ｐの上流側の他端には、通気導管Ｐ内に空気を送り込むブロワ装置（送風機）が設置されてもよい。
（水中曝気装置の「ガイドケーシング」の構成）
　ガイドケーシング２は、通気室（筐体）１に対して下方側から直接取り付けられている。ガイドケーシング２には、平面視で、中央のポンプ室（気液混合室）２０から放射状に延びる複数の排出路２１が設けられている。排出路２１は、ポンプ室２０に流入して、ポンプ室２０において混合された空気および液体（気液混合体）を曝気槽内の液体中に排出するための経路である。
　また、ガイドケーシング２は、ガイドケーシング２の上部（通気室１側）に環状部２２を含んでいる。環状部２２は、羽根車５の主板部５０を覆うように主板部５０の上方に配置され、主板部５０の上面５０ｂに上方から対向している。環状部２２は、主板部５０の上面５０ｂと上下方向を幅方向とする僅かな隙間を隔てて配置されている（図５参照）。一例ではあるが、この隙間の大きさは、０．５ｍｍである。
　また、ガイドケーシング２（環状部２２）には、通気路（空気室）１０と、ポンプ室２０とを接続する接続口２２ａが設けられている。接続口２２ａは、ガイドケーシング２の内周側端面に円形状に形成された穴である。なお、円形状の接続口２２ａは、平面視で、羽根車５の円弧状の外縁よりも内側に配置されている。したがって、接続口２２ａは、羽根車５の直上に配置されている。接続口２２ａの中心位置は、回転軸４０の回転中心軸線αと略一致している。
（水中曝気装置の「サクションカバー」の構成）
　サクションカバー３は、ガイドケーシング２に対して下方側から直接取り付けられている。サクションカバー３は、回転軸４０に対する羽根車５の取り付け作業および取り外し作業の際に、ガイドケーシング２から取り外される。サクションカバー３の上方には、ポンプ室２０が配置されている。サクションカバー３には、ポンプ室２０の下方側に、液体が流入する吸込口３０が設けられている。吸込口３０は、サクションカバー３の内周側端面に円形状に形成された穴である。吸込口３０は、羽根車５の直下に配置されている。吸込口３０の中心位置は、回転軸４０の回転中心軸線αと略一致している。
（水中曝気装置の「回転軸を含むモータ」の構成）
　回転軸４０は、羽根車５を回転可能に支持している。詳細には、回転軸４０の下端には、固定部材Ｆにより羽根車５が取り付けられている。固定部材Ｆとは、たとえば、ボルトなどである。なお、固定部材Ｆは、羽根車５のボス部５２の内側に配置されている。回転軸４０の回転方向（ＲＯ方向）は、平面視で時計回り方向（ＲＯ方向）である。モータ４は、固定子と、回転軸４０を回転可能に支持する回転子とを有している。モータ４は、羽根車５が取り付けられた回転軸４０を介して、羽根車５を回転駆動させるように構成されている。
　モータ４と、ポンプ室２０（通気路１０）との間には、回転軸４０に沿ってメカニカルシール６ａが設置されたオイル室６が設けられている。メカニカルシール６ａは、ポンプ室２０（通気路１０）の液体がモータ４側に流入するのを防止（抑制）する機能を有している。
（水中曝気装置の「羽根車」の構成）
　図２～図４に示す羽根車５は、水中曝気装置１００の内部に液体および空気を流入させる機能を有している。また、羽根車５は、水中曝気装置１００の内部で、液体および空気を混合する機能を有している。すなわち、羽根車５は、気液混合体を生成する機能を有している。また、羽根車５は、混合した液体および空気（気液混合体）を水中曝気装置１００の外部の液体中に排出する機能を有している。
　羽根車５は、通気路１０とポンプ室２０との接続口２２ａを覆うように配置される主板部（シュラウド）５０と、主板部５０の吸込口３０側の下面５０ａから下方に突出する複数（５つ）の羽根部（ベーン）５１と、ボス部５２とを含んでいる。
　主板部５０は、水平方向に延びるとともに、概して上下方向を厚み方向とする円板状に形成されている。複数の羽根部５１は、羽根車５の周方向（Ｒ方向）において、等角度間隔で配置されている。羽根部５１は、下方から見て、Ｕ字状の湾曲面と、Ｕ字状の湾曲面の下端に配置された平坦面とにより形成されている。
　ボス部５２は、主板部５０の上面５０ｂから上方に突出している。ボス部５２は、回転軸４０と同軸上で、かつ、主板部５０の内周側に配置されている。ボス部５２は、下方側が開口した中空の円柱状に形成されている。ボス部５２の内側には、上記の通り、回転軸４０に羽根車５を取り付ける固定部材Ｆが配置されている。
　ここで、主板部５０には、複数（５つ）の切り欠き部５３と、複数（５つ）の溝部５４とが設けられている。
　複数の切り欠き部５３は、羽根車５の周方向において、等角度間隔で配置されている。また、複数の溝部５４は、羽根車５の周方向において、等角度間隔で配置されている。複数の切り欠き部５３および複数の溝部５４は、羽根車５の周方向において、交互に配置されている。
（主板部の「切り欠き部」の構成）
　切り欠き部５３は、通気路１０とポンプ室２０とを連通している。切り欠き部５３は、平面視で（下方から見て）、主板部５０をＵ字状に切り欠いている。切り欠き部５３は、羽根部５１の半径方向に直線状に延びている。切り欠き部５３の一部は、羽根部５１の内側に配置されている。切り欠き部５３は、羽根部５１の外周側の端面において、ポンプ室２０に接続されている。切り欠き部５３の内周側端部５３ａは、ボス部５２まで延びている。切り欠き部５３の内周側端部５３ａは、平面視で半円状に形成されている。
（主板部の「溝部」の構成）
　溝部５４は、主板部５０の下面５０ａに向けて主板部５０の上面５０ｂから窪む凹状に形成されている。溝部５４は、主板部５０の内周側から外周側に延びている。
　溝部５４の内周側端部５４ａは、ボス部５２まで延びている。溝部５４の内周側端部５４ａは、平面視で半円状に形成されている。溝部５４の外周側端部５４ｂは、主板部５０の外周側端面５０ｃまで延びている。溝部５４の外周側端部５４ｂには、面取り部５４ｃが設けられている。面取り部５４ｃは、いわゆるＣ面取りである。なお、面取り部を、Ｒ面取りなどの他の面取り形状としてもよい。
　溝部５４は、平面視で、弧状に湾曲している。詳細には、溝部５４は、平面視で、溝部５４の内周側端部５４ａおよび外周側端部５４ｂよりも、内周側端部５４ａおよび外周側端部５４ｂの間の部分がより回転軸４０の回転方向（ＲＯ方向）側に位置するように湾曲している。
　一例ではあるが、羽根車５の周方向（Ｒ方向）において、図４に示す溝部５４の幅Ｌ１は、略一定である。また、羽根車５の周方向において、溝部５４の幅Ｌ１は、溝部５４の深さＬ２（図５参照）よりも大きい（Ｌ１＞Ｌ２）。より具体的な一例として、羽根車５の周方向において、溝部５４の幅Ｌ１は、切り欠き部５３の幅Ｌ１０と略等しい（Ｌ１≒Ｌ１０）。
　また、一例ではあるが、図５に示す溝部５４の深さＬ２は、主板部５０の厚みＬ３の１／３倍以上２／３倍以下の大きさである（Ｌ３×１／３≦Ｌ２≦Ｌ３×２／３）。
　平面視において、溝部５４の外周側部分は、ガイドケーシング２の環状部２２と重なる位置に配置されるとともに、溝部５４の内周側部分は、接続口２２ａと重なる位置に配置されている。すなわち、水中曝気装置１００は、羽根車５の内周側の羽根車５の直上位置から空気をポンプ室２０に流入させるように構成されている。
　羽根車５が回転した際に、通気路１０からポンプ室２０に空気が流入する経路には２つある。詳細には、羽根車５は、切り欠き部５３を介して通気路１０からポンプ室２０に空気を流入させるとともに、通気路１０から溝部５４に空気を流入させて、ガイドケーシング２と主板部５０の外周側端面５０ｃとの隙間Ｃ（図５参照）を介して溝部５４からポンプ室２０に空気を流入させるように構成されている。
　隙間Ｃを介する空気の流入の詳細として、羽根車５が回転することにより、溝部５４の内側には負圧が発生して、通気路１０から溝部５４の内側に空気が流入する。そして、溝部５４の内側に流入した空気は、隙間Ｃを介してポンプ室２０に流入する。一例ではあるが、この隙間Ｃの大きさは、０．５ｍｍである。
　水中曝気装置１００は、切り欠き部５３および隙間Ｃを介して、通気路１０からポンプ室２０に空気を流入させることが可能であるため、切り欠き部のみからポンプ室に空気が流入するように溝部を設けずに羽根車を形成した場合よりも、水中曝気装置１００の流入させる液体量に対する空気量を大きくすることができる。したがって、水中曝気装置１００は、効果的に空気を取り込むことが可能である。このため、水中曝気装置１００は、曝気槽内の液体中に排出する空気および液体（気液混合体）の溶存酸素量を効果的に大きくすることが可能である。
（実施形態の効果）
　本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
　本実施形態では、上記のように、羽根車５の主板部５０に、通気路１０とポンプ室２０とを連通する切り欠き部５３と、下面５０ａに向けて主板部５０の上面５０ｂから窪むとともに、主板部５０の内周側から外周側に延びる凹状の溝部５４とを設ける。これによって、切り欠き部５３を介してポンプ室２０に空気を流入させることができることに加えて、羽根車５の回転時に溝部５４によって負圧を発生させることができるので、この負圧により大気中から通気路１０に効果的に空気を流入させることができる。すなわち、溝部５４という羽根車５の形状によって空気の吸込量（吸い込み圧）を向上させることができる。したがって、水中曝気装置１００に流入させる所定の液体量に対する空気の吸込量（吸い込み圧）を向上（増大）させることができる。
　本実施形態では、上記のように、溝部５４は、羽根車５の周方向に所定の間隔で複数設けられている。これによって、複数の溝部５４によって羽根車５の複数箇所で負圧を発生させることができるので、複数箇所で発生した負圧により大気中から通気路１０により効果的に空気を流入させることができる。したがって、水中曝気装置１００に流入させる所定の液体量に対する空気の吸込量（吸い込み圧）をより向上させることができる。
　本実施形態では、上記のように、切り欠き部５３および溝部５４の各々は、複数設けられ、複数の切り欠き部５３および複数の溝部５４は、羽根車５の周方向において、交互に配置されている。これによって、羽根車５の周方向に切り欠き部５３および溝部５４が交互に配置されるので、羽根車５の周方向において、バランスよくポンプ室２０に空気を流入させるとともに、バランスよく負圧を発生させることができる。したがって、羽根車５の周方向において、羽根車５に対して片寄った力が作用することを抑制することができるので、羽根車５を効率的に回転させることができる。
　本実施形態では、上記のように、ポンプ室２０が内側に形成されるガイドケーシング２をさらに備え、溝部５４の外周側端部５４ｂは、主板部５０の外周側端面５０ｃまで延びており、羽根車５は、切り欠き部５３を介して通気路１０からポンプ室２０に空気を流入させるとともに、溝部５４に空気を流入させてガイドケーシング２と主板部５０の外周側端面５０ｃとの隙間Ｃを介して溝部５４からポンプ室２０に空気を流入させるように構成されている。これによって、切り欠き部５３に加えて、ガイドケーシング２と主板部５０の外周側端面５０ｃとの隙間Ｃを介して空気をポンプ室２０に流入させることができる。このため、水中曝気装置１００に流入させる所定の液体量に対する空気の吸込量（吸い込み圧）をより向上させることができる。
　本実施形態では、上記のように、溝部５４の外周側端部５４ｂには、面取り部５４ｃが設けられている。これによって、面取り部５４ｃにより、溝部５４と隙間Ｃとの間で、空気流路を徐々に小さくなるように形成することができる。したがって、面取り部５４ｃにより、空気流路の大きさの急な変化を抑制することができるので、溝部５４から隙間Ｃに空気が流入する際における圧力損失を、低減することができる。
　本実施形態では、上記のように、溝部５４の深さＬ２は、主板部５０の厚みＬ３の１／３倍以上２／３倍以下の大きさである。これによって、溝部５４の深さＬ２が主板部５０の厚みＬ３の２／３倍よりも大きくなることに起因して、主板部５０の強度が低下することを抑制することができる。また、溝部５４の深さＬ２が主板部５０の厚みＬ３の１／３倍未満となることに起因して、溝部５４により発生する負圧が小さくなりすぎることを抑制することができる。
　本実施形態では、上記のように、羽根車５を支持する回転軸４０をさらに備え、羽根車５は、回転軸４０と同軸上で、かつ、主板部５０の内周側に配置されるボス部５２をさらに含み、溝部５４の内周側端部５４ａは、ボス部５２まで延びている。これによって、ボス部５２まで溝部５４の内周側端部５４ａを形成することができるので、羽根車５の回転時に溝部５４によって大きな負圧を発生させることができる。このため、大気中から通気路１０により効果的に空気を流入させることができる。したがって、水中曝気装置１００に流入させる所定の液体量に対する空気の吸込量（吸い込み圧）をより向上させることができる。
　本実施形態では、上記のように、主板部５０の周方向において、溝部５４の幅Ｌ１は、溝部５４の深さＬ２よりも大きい。これによって、空気が流入する側の開口を形成する溝部５４の幅を、比較的大きくすることができるので、効率的に溝部５４内に空気を流入させることができる。
　本実施形態では、上記のように、接続口２２ａは、ガイドケーシング２の内周側の端面に円形状に形成され、ガイドケーシング２は、主板部５０を覆うように主板部５０の上方に配置され、主板部５０の上面５０ｂと対向する円環状の環状部２２を含み、平面視において、溝部５４の外周側部分は、環状部２２と重なる位置に配置されるとともに、溝部５４の内周側部分は、接続口２２ａと重なる位置に配置されている。これによって、溝部５４全体の上方から溝部５４内に空気を流入させるのではなく、環状部２２から外れた羽根車５の内周側の主板部５０の直上から、溝部５４内に空気を流入させることができる。したがって、溝部５４内に内周側から外周側に向かう空気の流れを発生させることができるので、羽根車５（溝部５４）の外周側の端部を介して、溝部５４からポンプ室２０に効率的に空気を流入させることができる。
　本実施形態では、上記のように、溝部５４は、平面視において、弧状に湾曲している。これによって、溝部５４を弧状に湾曲させることによって、溝部を直線状に形成する場合と比較して、溝部５４をより長く形成することができるので、より大きな範囲で負圧を発生させることができる。したがって、水中曝気装置１００に流入させる所定の液体量に対する空気の吸込量（吸い込み圧）をより向上させることができる。
［実施例］
　次に、図６および図７を参照して、実施例について説明する。
　実施例では、上記実施形態で説明した水中曝気装置の設置水深を、１．５[ｍ]～４．０[ｍ]の範囲で変化させていき、大気中に配置される通気導管の入り口部分から流入する空気量[Ｓｍ３／ｈ]（空気の吸込量）を測定した。なお、実施例の水中曝気装置の運転条件として、モータへの出力値を０．７５[ｋＷ]、モータの駆動周波数を６０[Ｈｚ]に設定した。上記説明した通り、実施例の水中曝気装置の羽根車には、溝部および切り欠き部の両方が設けられている。
　また、比較例として、上記実施例とは異なる形状の羽根車を有する水中曝気装置の設置水深を、１．５[ｍ]～４．０[ｍ]の範囲で変化させていき、大気中に配置される通気導管の入り口部分から流入する空気量を測定した。比較例の水中曝気装置の運転条件は、上記実施例と同様である。また、比較例の水中曝気装置は、羽根車を除いて、実施例の水中曝気装置と同様の構成を備えている。
　比較例の水中曝気装置の羽根車には、溝部が設けられていない。比較例の水中曝気装置の羽根車は、溝部が設けられていない点を除いて、実施例の水中曝気装置の羽根車と同様の形状を有している。
〈測定結果〉
　図６および図７に示すように、いずれの設置水深でも、実施例の方が比較例よりも空気量が大きくなった。詳細には、設置水深１．５[ｍ]では、実施例の空気量が１０．９[Ｓｍ３／ｈ]となり、比較例の空気量が８．８[Ｓｍ３／ｈ]となった。設置水深２．０[ｍ]では、実施例の空気量が１０．６[Ｓｍ３／ｈ]がとなり、比較例の空気量が８．６[Ｓｍ３／ｈ]となった。設置水深２．５[ｍ]では、実施例の空気量が８．９[Ｓｍ３／ｈ]がとなり、比較例の空気量が８．２[Ｓｍ３／ｈ]となった。設置水深３．０[ｍ]では、実施例の空気量が７．６[Ｓｍ３／ｈ]がとなり、比較例の空気量が６．６[Ｓｍ３／ｈ]となった。設置水深３．５[ｍ]では、実施例の空気量が６．５[Ｓｍ３／ｈ]がとなり、比較例の空気量が４．８[Ｓｍ３／ｈ]となった。設置水深４．０[ｍ]では、実施例の空気量が５．４[Ｓｍ３／ｈ]がとなり、比較例の空気量が３．８[Ｓｍ３／ｈ]となった。
　上記の実施例および比較例の測定結果により、羽根車に対して切り欠き部に加えて溝部を設けることによって、流入する空気量が大きくなることが確認できた。また、設置水深が大きくなる程、実施例および比較例のいずれにおいても空気量が小さくなるが、実施例の方が比較例よりもより深い設置水深で、よりたくさんの空気を流入させることが可能であることが確認できた。また、設置水深２．５[ｍ]以上において、設置水深が大きくなる程、比較例の空気量に対する実施例の空気量の増加割合［％］が、大きくなっていく傾向があることがわかった。
［変形例］
　なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく請求の範囲によって示され、さらに請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。
　たとえば、上記実施形態では、平面視で、溝部の内周側端部および外周側端部よりも、内周側端部および外周側端部の間の部分がより回転軸の回転方向（ＲＯ方向）側に位置するように、溝部を湾曲させた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、たとえば、図８に示す羽根車２０５のように、平面視で、溝部２５４の内周側端部５４ａおよび外周側端部５４ｂよりも、内周側端部５４ａおよび外周側端部５４ｂの間の部分がより回転軸４０の回転方向（ＲＯ方向）側とは逆側に位置するように、溝部２５４を湾曲させてもよい。すなわち、実施形態とは逆側に、溝部２５４を湾曲させてもよい。
　また、図９に示す羽根車３０５のように、溝部３５４を、羽根車３０５の半径方向に、直線状に延びるように形成してもよい。なお、図示しないが、溝部を、羽根車の半径方向に対して傾斜する方向に、直線状に延びるように形成してもよい。
　また、上記実施形態では、溝部および切り欠き部の各々を、５つ設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、溝部および切り欠き部の各々を、５つとは異なる数だけ設けてもよい。
　また、溝部の幅は、上記実施形態において説明した構成に限られず、溝部の幅を上記実施形態とは異なる幅に変更してもよい。
　また、溝部の深さは、上記実施形態において説明した構成に限られず、溝部の深さを上記実施形態とは異なる深さに変更してもよい。
　また、上記実施形態では、複数の切り欠き部および複数の溝部を、交互に配置した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、複数の切り欠き部および複数の溝部を、交互に配置しなくてもよい。
　また、上記実施形態では、羽根部の内側に切り欠き部を形成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、羽根部と切り欠き部とを別々に形成してもよい。
　２　ガイドケーシング（ケーシング）
　５、２０５、３０５　羽根車
　１０　通気路
　２０　ポンプ室
　２１　排出路
　２２　環状部
　２２ａ　接続口
　３０　吸込口
　４０　回転軸
　５０　主板部
　５０ａ　（主板部の）下面
　５０ｂ　（主板部の）上面
　５０ｃ　（主板部の）外周側端面
　５１　羽根部
　５２　ボス部
　５３　切り欠き部
　５４、２５４、３５４　溝部
　５４ａ　（溝部の）内周側端部
　５４ｂ　（溝部の）外周側端部
　５４ｃ　面取り部
　１００　水中曝気装置
　Ｃ　隙間
　Ｌ１　溝部の幅
　Ｌ２　溝部の深さ
　Ｌ３　主板部の厚み

Claims (10)

  1. 　ポンプ室の上方側に設けられ、空気が流入する通気路と、
    　前記ポンプ室の下方側に設けられ、液体が流入する吸込口と、
    　前記ポンプ室に配置され、回転により前記通気路から空気を流入させるとともに、前記吸込口から液体を流入させる羽根車と、
    　前記ポンプ室に流入した空気および液体を外部に排出する排出路と、を備え、
    　前記羽根車は、前記通気路と前記ポンプ室との接続口を覆うように配置される主板部と、前記主板部の前記吸込口側の下面から下方に突出する羽根部とを含み、
    　前記主板部には、前記通気路と前記ポンプ室とを連通する切り欠き部と、前記下面に向けて前記主板部の上面から窪むとともに、前記主板部の内周側から外周側に延びる凹状の溝部とが設けられている、水中曝気装置。
  2. 　前記溝部は、前記羽根車の周方向に所定の間隔で複数設けられている、請求項１に記載の水中曝気装置。
  3. 　前記切り欠き部および前記溝部の各々は、複数設けられ、
    　複数の前記切り欠き部および複数の前記溝部は、前記羽根車の周方向において、交互に配置されている、請求項１または２に記載の水中曝気装置。
  4. 　前記ポンプ室が内側に形成されるケーシングをさらに備え、
    　前記溝部の外周側端部は、前記主板部の外周側端面まで延びており、
    　前記羽根車は、前記切り欠き部を介して前記通気路から前記ポンプ室に空気を流入させるとともに、前記溝部に空気を流入させて前記ケーシングと前記主板部の前記外周側端面との隙間を介して前記溝部から前記ポンプ室に空気を流入させるように構成されている、請求項１～３のいずれか１項に記載の水中曝気装置。
  5. 　前記溝部の前記外周側端部には、面取り部が設けられている、請求項４に記載の水中曝気装置。
  6. 　前記溝部の深さは、前記主板部の厚みの１／３倍以上２／３倍以下の大きさである、請求項１～５のいずれか１項に記載の水中曝気装置。
  7. 　前記羽根車を支持する回転軸をさらに備え、
    　前記羽根車は、前記回転軸と同軸上で、かつ、前記主板部の内周側に配置されるボス部をさらに含み、
    　前記溝部の内周側端部は、前記ボス部まで延びている、請求項１～６のいずれか１項に記載の水中曝気装置。
  8. 　前記主板部の周方向において、前記溝部の幅は、前記溝部の深さよりも大きい、請求項１～７のいずれか１項に記載の水中曝気装置。
  9. 　前記接続口は、前記ケーシングの内周側の端面に円形状に形成され、
    　前記ケーシングは、前記主板部を覆うように前記主板部の上方に配置され、前記主板部の前記上面と対向する円環状の環状部を含み、
    　平面視において、前記溝部の外周側部分は、前記環状部と重なる位置に配置されるとともに、前記溝部の内周側部分は、前記接続口と重なる位置に配置されている、請求項４または５に記載の水中曝気装置。
  10. 　前記溝部は、平面視において、弧状に湾曲している、請求項１～９のいずれか１項に記載の水中曝気装置。
    　
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