JP2011218342A - 液体内にガスを断続的に供給するガス供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ガス供給装置のダイアフラムを断続的な運転にもかかわらず効果的に亀裂傾向及び弱化から解放し、ガス供給装置の運転期間を明らかに延ばすことができる、ガス供給装置を提供する。
【解決手段】溝（１４）は角張ったエッジを有していない凹面状の窪みとして形成され、導入体（１２）の表面（２６）に、導入体の外周を円形状とは異ならせかつ円形状とは異なる導入体の展開した周長さがダイアフラム（１６）の内周と同じ大きさであるように導入体の外周を拡大する手段（２８，３０）が設けられており、ガス供給が遮断されている場合にダイアフラムの全内周は導入体に完全に接触することができるようにした。また、導入体の表面に、導入体の外周を円形状とは異ならせ、導入体の外周が溝を有していないとした場合にダイアフラムの内周と同じ大きさであるように、導入体の外周を拡大する手段（３２）が設けられているようにした。
【選択図】なし

Description

本発明は、請求項１及び６の上位概念部に記載の、ガスを断続的に液体内に供給するためのガス供給装置であって、導入しようとするガスの長手方向分配のために軸線方向に延びている下側の溝を有する少なくとも１つの管状の導入体を備え、液体内にガスを導入するためにパーフォレーションスリットを備えた穿孔された領域と、穿孔されていない少なくとも１つの領域とを有する、弾性的な材料から成るダイアフラムを備えている、ガスを断続的に液体内に供給するためのガス供給装置に関する。

請求項１，６の上位概念部に記載したガス供給装置は既にＥＰ１１２９７６８Ｂ１において公知であり、本願発明の起点とする。

公知のガス供給装置は、導入しようとするガスの長手方向分配のために軸線方向に延びている下側の溝を備えた管状の導入体を有している。導入体は弾性的な材料から成るダイアフラムによって取り囲まれている。ダイアフラムは液体内にガスを導入するためのパーフォレーションスリットを備えた穿孔された領域を有している。さらにダイアフラムは、導入体の軸線方向の溝が設けられている下側の部分に、穿孔されていない領域を有している。軸線方向の溝の領域にパーフォレーションを設けない目的は、カバーするダイアフラムを通じての、溝にわたって供給されるガスの直接的な流出を溝領域において防ぐためである。むしろ、環状のガス分配のための環状室を形成しつつ導入体からダイアフラムを持ち上げ、これによりパーフォレーションスリットへのガスの到達、ひいては比較的大きな面を介してのガスの流出を可能にする過圧を形成したい。

一般的には、ガス供給装置は汚水にガスを供給するために浄化設備において使用される。ガス供給装置は連続的ではなく、断続的に運転される。断続的なガス導入の理由は、特定の種類の汚水のための浄化設備における処理コンセプトである。処理コンセプトは、まずバクテリア、とりわけ好気性菌の、有機物質を分解する、つまり、有機物質を低分子量化合物、最終的には二酸化炭素、水、硝酸塩、硫酸塩に移行させる、という働きを利用することに基づいている。好気性菌を働かせるシステムにおけるそのための前提条件は、汚水内の活性汚泥の充分な空気混和である。次いで空気混和を中断し、嫌気性菌、つまり化学的に結合された酸素によって生かされひいては還元的に分解するバクテリアによる生物学的な汚水浄化の重要性が増す。

実践においては断続的な運転のため、ガスが液体若しくは汚水に導入されず、ダイアフラムはガスクッション（Ｇａｓｐｏｌｓｔｅｒ）によりダイアフラムの内面と導入体の外面との間においてもはや膨らまず、導入体とダイアフラムとの間にもはや環状室が存在しない休止中には、ダイアフラムのしわ形成が上側の領域に生じる。

ガス供給装置の遮断時、つまりガスが液体内に導入されない場合、導入体にダイアフラムが押し付けられるように液体の静圧がもたらされる。このことは常に均等に起こらないので、ダイアフラムの制御されていないしわ形成が、とりわけ有利にはパーフォレーションスリットの領域にもたらされる。この領域はつまりダイアフラムの穿孔されていない領域よりも剛性は若干低い。

しわ形成はまた、ダイアフラムが導入体の外周と比較して拡大代を有していることにより、つまりダイアフラムの周面が弛緩された状態において導入体の外周よりも大きいことにより促進される。ダイアフラムは抵抗なく簡単に導入体上を押し動かすことができるので、ダイアフラムの拡大代によりガス供給装置の組付けは簡略化されることになる。

ダイアフラムは拡大代のため、必然的にしわ形成に繋がる、いわゆる「余分な材料」を有している。ガス供給装置の遮断時、余分な材料はしわにより収容される。

ダイアフラムのしわ形成は、しわによりダイアフラムの材料は屈曲し、ダイアフラムの材料内に内部応力が形成されるので基本的に欠点として見なされ得る。その結果として、材料はしわの個所において脆弱になる。このことはガス供給装置のスイッチの度重なるオン・オフによる長期の運転期間後に、ダイアフラムがしわの個所において裂けるか若しくは破けることに繋がる。ガス供給ユニットはもはや使用可能ではなく、ガス供給ユニットを液体から取り去り、損壊したダイアフラムを新たなダイアフラムに交換する必要がある。

公知のガス供給装置においてダイアフラムの耐用期間は、パーフォレーションスリットがないことによりほとんど弱化されていないダイアフラムの領域において、制御されたしわ形成が強制されることで、亀裂傾向の減少により延長される。この目的のために、公知のガス供給装置においては、軸線方向に延びている溝に相対する領域に次のような手段、つまり、ガス供給が遮断されている場合にダイアフラムのしわを、軸線方向に延びている溝に相対する、パーフォレーションスリットが設けられていない領域に強制する手段が設けられている。

確かにこのように構成されたガス供給装置は、ダイアフラムの耐用期間の実質的な延長を達成することはできたが、制御されたしわ形成によっても基本的には、ダイアフラムはしわの個所において材料の弱化のため比較的長い時間の後に裂ける、ということを避けることはできない。結果として繰り返されるそれぞれのしわ形成は材料の亀裂形成及び弱化に繋がる。

ＥＰ１１２９７６８Ｂ１

本発明の目的は、ガス供給装置のダイアフラムを断続的な運転にもかかわらず効果的に亀裂発生傾向及び弱化から解放し、ガス供給装置の運転期間を明らかに延ばすことができる、ガス供給装置を提供することである。

上記目的を達成するために本発明に係るガス供給装置は、ガスを断続的に液体内に供給するためのガス供給装置であって、導入しようとするガスの長手方向分配のために軸線方向に延びている下側の溝を有する少なくとも１つの管状の導入体を備え、液体内にガスを導入するためにパーフォレーションスリットを備えた穿孔された領域と、穿孔されていない少なくとも１つの領域とを有する、弾性的な材料から成るダイアフラムを備えている、ガスを断続的に液体内に供給するためのガス供給装置において、溝は角張ったエッジを有していない凹面状の窪みとして形成されており、導入体の表面に、導入体の外周を円形状とは異ならせ、かつ、導入体の外周を、円形状とは異なる導入体の展開した周長さがダイアフラムの内周と同じ大きさであるように拡大する手段が設けられており、ガス供給が遮断されている場合にダイアフラムの全内周が導入体に完全に接触することができるようになっている。

好ましくは、手段は、導入体の表面に少なくとも１つの凸面状の突出部及び／又は少なくとも１つの凹面状の窪みが設けられていることにより形成されている。

好ましくは、凸面状の突出部は溝に対して直径上で導入体の上側の部分に設けられており、かつ、軸線方向に延在している。

好ましくは、凹面状の窪みは溝に対して直径上で導入体の上側の部分に設けられており、かつ、軸線方向に延在している。

好ましくは、ダイアフラムは凸面状の突出部又は凹面状の窪みが設けられている個所に、穿孔されていない領域を有している。

また上記目的を達成するために本発明に係るガス供給装置は、ガスを断続的に液体内に供給するためのガス供給装置であって、導入しようとするガスの長手方向分配のために軸線方向に延びている下側の溝を有する少なくとも１つの管状の導入体を備え、液体内にガスを導入するためのパーフォレーションスリットを備えた穿孔された領域と、穿孔されていない少なくとも１つの領域とを有する、弾性的な材料から成るダイアフラムを備えている、ガスを断続的に液体内に供給するためのガス供給装置において、導入体の表面に、導入体の外周を円形状とは異ならせ、導入体の外周が溝を有していないとした場合にダイアフラムの内周と同じ大きさであるように、導入体の外周を拡大する手段が設けられているようになっている。

好ましくは、手段は凸面状の突出部により形成されており、凸面状の突出部は導入体の上側の部分において、下側の溝に向かい合って設けられており、かつ、軸線方向に延在している。

好ましくは、手段は前記凹面状の窪みにより形成されており、凹面状の窪みは導入体の上側の部分において、下側の溝に向かい合って設けられており、かつ、軸線方向に延在している。

請求項１に記載の発明において、軸線方向に延在している溝は、鋭角の角張ったエッジを有していないように凹面状の窪みとして構成されている。さらに導入体の表面には、導入体の外周を円形状とは異ならせ、これにより導入体の外周を拡大する手段が設けられており、これにより円形状とは異なる導入体の展開した周長さがダイアフラムの内周と同じ大きさであり、ダイアフラムはガス供給が遮断されている場合にダイアフラムの内周全体によって導入体に完全に接触することができる。

本発明により新たに、ガス供給装置の遮断時若しくはガス供給の中断時にダイアフラムがもはやしわを形成しない、ということが達成される。導入体の外周はダイアフラムの内周に一致するので、余分な材料を含めてダイアフラム全体は静圧に基づき導入体に完全に接触することができ、とりわけ溝の領域においても接触することができ、しわはもたらされない。これによりダイアフラムの不都合な亀裂形成若しくは弱化は回避される。これによりダイアフラムひいてはガス供給装置の耐用期間は決定的に延びる。

導入体の外周を拡大する手段は本発明の有利な構成によれば、導入体の表面に少なくとも１つの凸面状の突出部及び／又は少なくとも１つの凹面状の窪みが設けられていることにより形成されている。

静圧の作用下において、ダイアフラムの余分な材料は凸面状の突出部及び／又は凹面状の窪みにおいて、しわ形成なく導入体の表面に接触するためにスペースを充分に獲得する。さらに本発明において溝は、鋭角の角張ったエッジを有するのではなく、凹面状の形状を有しているように形成されているので、ダイアフラムは溝の領域においても導入体に完全に接触していて、しわが生じることはない。結局、ダイアフラムの余分な材料はガス供給の遮断時に、溝及び凸面状の突出部及び／又は凹面状の窪みにより完全に収容され、ダイアフラムは導入体の全ての個所においてダイアフラムの表面にしわ形成なく接触する。

本発明の有利な構成によれば、導入体の上側の部分において凸面状の突出部が溝に対して直径上に配置されていて、軸線方向に延在している。

ガス供給の遮断後に静圧が導入体の下側の領域において、上側の領域よりも僅かに大きいという考察が、導入体の上側における凸面状の突出部の配置の根底にある。したがってガス供給の遮断後にダイアフラムはまず下側において導入体に接触し、次いで次第にさらに上側に向かって接触する。ダイアフラムが上側の領域においてまさに凸面状の突出部に当たるので、導入体におけるダイアフラムの確実かつ均一な接触がいかなるしわ形成もなくもたらされる。下側の軸線方向の溝が凹面状の窪みの形式に基づき構成されているので、ダイアフラムはまず溝の表面に接触し、次いで凸面状の突出部に接触する。

本発明の別の有利な構成は、凹面状の窪みが導入体の上側の部分において溝に対して直径上に設けられており、軸線方向に延在している、ようになっている。この配置の根底には同様に前記考察がある。

本発明のさらに別の有利な構成によれば、ダイアフラムは凸面状の突出部又は凹面状の窪みが設けられている個所に穿孔されていない領域を有しているようになっている。

本発明において、ダイアフラムはガス供給の遮断後に完全にしわがない状態に維持されるので、ダイアフラム（下側の軸線方向の溝の領域を除いて）を完全に穿孔し、パーフォレーションスリットをダイアフラムに設けるという可能性が存在する。これにより液体内へのガスの供給を高めることができる。

さらに上記本発明の目的は、請求項６によれば、導入体の表面に、導入体の外周を円形状とは異ならせ、導入体の外周が溝を有していないとした場合にダイアフラムの内周と同じ大きさであるように、導入体の外周を拡大する手段が設けられていることにより達成される。

この解決手段は、軸線方向に延在する公知の、鋭いエッジ及び角を持った溝を変更せずに維持することができる、という利点がある。つまり、ダイアフラムはガス供給の遮断時、静圧にもかかわらず溝内に押圧されずに、ダイアフラムの円形状は溝の領域においても維持され、とりわけ溝が存在しないかのように、つまり導入体が溝の個所においてさらに円形状に延在するかのように維持される。

本発明に設けられている、導入体の外周を導入体が溝を有していないとした場合に、導入体の外周がダイアフラムの内周と同じ大きさの程度にまで拡大する手段により、ガス供給が遮断された場合に、ダイアフラムの余分な材料は存在しないので、ダイアフラムは溝内に押し込まれることもない。

第１の解決手段のように、本発明の有利な改良形においても、既述の手段は凸面状の突出部により形成されているようになっている。凸面状の突出部は下側の溝に相対して導入体の上側の部分に設けられており、かつ、軸線方向に延在している。

ガス供給されている場合における本発明の第１の実施の形態に係るガスの断続的な供給のためのガス供給装置の横断面図である。 ガス供給が遮断されている図１の横断面図である。 ガス供給されている場合における本発明の第２の実施の形態に係るガスの断続的な供給のためのガス供給装置の横断面図である。 ガス供給が遮断されている図３記載の横断面図である。 ガス供給されている場合における本発明のさらに別の実施の形態に係るガスの断続的な供給のためのガス供給装置の横断面図である。 ガス供給が遮断されている図５記載の横断面図である。

以下に、本発明の実施の形態を図面を参照にして詳細に説明する。

図１には、導入体１２と、導入体１２を囲むダイアフラム１６とから成るガス供給装置１０が記載されている。ダイアフラム１６はパーフォレーションスリット２２を備えた側方の穿孔された領域１８，２０と、穿孔されておらずパーフォレーションスリット２２を有していない他の領域２４とを有している。

下側の領域２４は導入体１２における軸線方向に延在する溝１４をカバーする。溝１４は導入したいガスの長手方向分配のために働く。下側の領域２４にパーフォレーションがない理由は、カバーするダイアフラム１６により、溝１４を介して供給されるガスの直接的な流出を溝１４の下側の領域において防ぐことにある。むしろ、ダイアフラム１６の比較的大きな面を介したガスの流出を可能にするために、環状のガス分配のための環状室を形成しつつダイアフラム１６を導入体１２から持ち上げ、これにより全パーフォレーションスリット２２へのガスの到達可能にする過圧を形成したい。

図１に示されているように、溝１４は鋭角の角張ったエッジを有していないように構成されている。むしろ溝１４は丸味を備えた導入体１２の表面２６の一種の凹面状の窪みである。

下側の溝１４に相対して、導入体１２の表面２６の上側には凸面状の突出部２８が設けられている。これにより導入体１２の外周はこの個所において円形状とは異なることになる。凸面状の突出部２８及び凹面状の窪み１４として形成された溝１４を考慮して、導入体１２の外周は通常の円形状に比べて拡大される。円形状とは異なる導入体１２のいわゆる展開した周長さはダイアフラム１６の内周とまさに同じ大きさである。

凸面状の突出部２８と凹面状の溝１４の作用は、図２から見て取ることができる。図２はガス供給が遮断された場合のガス供給装置１０を示している。ガス供給装置１０を取り囲む液体（図示せず）の静圧に基づき、ダイアフラム１６は導入体１２に対して押圧される。導入体１２の外周が凸面状の突出部２８により、かつ、凹面状の窪み１４を考慮して導入体の外周若しくは展開された周長さが、ダイアフラム１６の内周と同じ大きさにまで意図的に拡大されているので、ダイアフラム１６は全ての領域においてしわが形成されることなく、しわが形成されないように導入体１２に完全に接触している。ダイアフラム１６が導入体１２に接触していると、パーフォレーションスリット２２は閉鎖されている。

冒頭で述べたダイアフラムの「余分な材料」は、余分な材料がしわにより収容される公知のガス供給装置とは異なり、凹面状の溝１４と凸面状の突出部２８とによって有利に収容される。本発明においてダイアフラム１６はダイアフラム１６の全周にわたってしわをもはや形成しないので、ダイアフラムの材料はどの個所でも屈折しない。これによりダイアフラム１６の寿命は決定的に延びる。

図３に記載の実施の形態において、導入体１２の外周を拡大するための手段は凹面状の窪み３０により形成されている。凹面状の窪み３０は下側の凹面状の溝１４に対して導入体１２の上側に設けられている。凹面状の窪み３０により導入体１２の外周若しくは展開した周長さは、パーフォレーションスリット２２が閉鎖されている場合、ダイアフラム１６の内周と同じ大きさにまで拡大される。したがって、図４の記載によれば、ダイアフラム１６はガス供給が遮断された場合、しわが形成されることなく完全に導入体１２に接触する。

図５に記載の本発明の別の実施の形態において、溝１４は公知の導入体のように角張ったエッジを備えて、凹面状の窪みとしてではなく構成されている。溝１４に対して導入体の上側の領域には凸面状の突出部３２が設けられている。凸面状の突出部３２により導入体１２の外周はこの個所において円形状から逸らされ、導入体の外周は拡大する。この拡大は、導入体１２の外周が、導入体１２が溝１４を有さずかつ溝１４の領域における導入体１２が円形状を維持しているという仮定の下、パーフォレーションスリットが閉鎖されている場合のダイアフラムの内周と同じ大きさである、という寸法において行われる。

図６にはガス供給が遮断された場合のガス供給装置１０が示されている。見て判るように、ダイアフラム１６はしわ形成なく導入体１２に接触しており、とりわけ下側の領域１４の領域においても接触している。ガス供給が遮断された場合、余分な材料をダイアフラム１６は有していないので、ダイアフラム１６は溝１４内に押し込まれない。

図３，４に記載の実施の形態によれば、図５，６の凸面状の突出部３２の代わりに凹面状の窪みを設けることもできる。

公知のガス供給装置とは異なり、本発明においては全ての措置は導入体１２の構成及び形態に限定される。ダイアフラム１６に変更は必要ない。

１０ ガス供給装置、 １２ 導入体、 １４ 溝、 １６ ダイアフラム、 １８ 領域（穿孔されている）、 ２０ 領域（穿孔されている）、 ２２ パーフォレーションスリット、 ２４ 領域（穿孔されていない）、 ２６ 表面、 ２８ 凸面状の突出部、 ３０ 凹面状の窪み、 ３２ 凸面状の突出部

Claims (8)

1. ガスを断続的に液体内に供給するためのガス供給装置（１０）であって、導入しようとするガスの長手方向分配のために軸線方向に延びている下側の溝（１４）を有する少なくとも１つの管状の導入体（１２）を備え、液体内にガスを導入するためにパーフォレーションスリット（２２）を備えた穿孔された領域（１８，２０）と、穿孔されていない少なくとも１つの領域（２４）とを有する、弾性的な材料から成るダイアフラム（１６）を備えている、ガスを断続的に液体内に供給するためのガス供給装置において、
   溝（１４）は角張ったエッジを有していない凹面状の窪みとして形成されており、導入体（１２）の表面（２６）に、導入体（１２）の外周を円形状とは異ならせ、かつ、円形状とは異なる導入体（１２）の展開した周長さがダイアフラム（１６）の内周と同じ大きさであるように導入体（１２）の外周を拡大する手段（２８，３０）が設けられており、ガス供給が遮断されている場合にダイアフラム（１６）の全内周は導入体（１２）に完全に接触することができることを特徴とする、ガスを断続的に液体内に供給するためのガス供給装置。
2. 前記手段は、導入体（１２）の表面（２６）に少なくとも１つの凸面状の突出部（２８）及び／又は少なくとも１つの凹面状の窪み（３０）が設けられてい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記載のガス供給装置。
3. 凸面状の突出部（２８）は溝（１４）に対して直径上で導入体（１２）の上側の部分に設けられており、かつ、軸線方向に延在していることを特徴とする、請求項２記載のガス供給装置。
4. 凹面状の窪み（３０）は溝（１４）に対して直径上で導入体（１２）の上側の部分に設けられており、かつ、軸線方向に延在していることを特徴とする、請求項２記載のガス供給装置。
5. ダイアフラム（１６）は凸面状の突出部（２８）又は凹面状の窪み（３０）が設けられている個所に、穿孔されていない領域（２４）を有していることを特徴とする、請求項２記載のガス供給装置。
6. ガスを断続的に液体内に供給するためのガス供給装置（１０）であって、導入しようとするガスの長手方向分配のために軸線方向に延びている下側の溝（１４）を有する少なくとも１つの管状の導入体（１２）を備え、液体内にガスを導入するためのパーフォレーションスリット（２２）を備えた穿孔された領域（１８，２０）と、穿孔されていない少なくとも１つの領域（２４）とを有する、弾性的な材料から成るダイアフラム（１６）を備えている、ガスを断続的に液体内に供給するためのガス供給装置において、
   導入体（１２）の表面（２６）に、導入体（１２）の外周を円形状とは異ならせ、かつ、導入体（１２）の外周が溝（１４）を有していないとした場合にダイアフラム（１６）の内周と同じ大きさであるように、導入体（１２）の外周を拡大する手段（３２）が設けられていることを特徴とする、ガスを断続的に液体内に供給するためのガス供給装置。
7. 前記手段は凸面状の突出部（３２）により形成されており、該凸面状の突出部（３２）は導入体（１２）の上側の部分において、下側の溝（１４）に向かい合って設けられており、かつ、軸線方向に延在していることを特徴とする、請求項６記載のガス供給装置。
8. 前記手段は前記凹面状の窪みにより形成されており、該凹面状の窪みは導入体（１２）の上側の部分において、下側の溝（１４）に向かい合って設けられており、かつ、軸線方向に延在していることを特徴とする、請求項６記載のガス供給装置。

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