JP2005125223A - 上下水混合装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
吸込口から続く上下パイプに異物が詰まった場合でも、インペラを逆転させることでこれを吐き出させることができる上下水混合装置を提供する。
【解決手段】
上部パイプと下部パイプとをケーシングを介在させて接合し、ケーシング内に吐出ポンプとしてインペラを収容するとともに、その外周を吐出口に形成し、インペラを駆動して上下パイプの上下端の吸込口から吸い込んだ上水及び下水を混合して吐出口から吐出する上下水混合装置において、ケーシング内のインペラを廃するとともに、ケーシングの上下の上下パイプ内に、上下の吸込口から吸い込んだ水を各々ケーシングに送り込むインペラをそれぞれ設けたことを特徴とする上下水混合装置。
【選択図】
図１

Description

本発明は、水が対流することなく澱んでいる水域、例えば、ダム湖、湖沼、内湾等の閉鎖性水域、或いは大型のタンクや貯槽において、上層水（上水）と下層水（下水）とを混合、拡散、対流させる上下水混合装置に関するものである。

閉鎖性水域等では、特に夏場には、上水は太陽光によって温められて密度（比重）が低くなるが、ある水深より深くなると、温められる度合いが低く、密度が高いままに保たれ、上下水は自然には混合しない。このような上下水が混合しない状態を成層状態と呼ぶが、水域の水が成層状態になると、水の対流や拡散は起こらず、又、閉鎖性水域では他からの水の流入や他への水の流出も少ないことから、上層から中層ではアオコや赤潮が発生し、下層では沈澱した有機物を分解するために酸素が消費されて貧酸素状態を呈してヘドロや硫化水素が発生する。

これを解決するには、上水と下水を強制的に混合してやればよいのであり、この目的の下に、本出願人は、上部に吸込口を有する上部パイプと下部に吸込口を有する下部パイプとを、間に外周に吐出口を形成したケーシングを介在させて接続するとともに、このケーシングにそれぞれ上下の吸込口から吸い込んだ水を吐出口に吐出する二つのインペラを収容したものを提案している（特許文献１）。

これにおいて、上下の吸込口から吸い込まれて吐出口から吐出される混合水の密度を、当該吐出口の水位における水の密度に一致させておくと、吐出口から吐出された混合水は上昇も下降もせずに遠くまで延びるものとなり（これを密度流という）、拡散性において優れるものとなる。そこで、上記した先行例では、上下のインペラの回転数を変えることで、吐出口の位置における水の密度に合わせるようにしている。
特願２００２−２４８６１０号公報

ところが、上記した先行例における上下のインペラは、いずれも、ケーシングに収容された単なる遠心ポンプであるから、逆転させたとしても、水が逆流するものではなかった。従って、上下部パイプに物が詰まったような場合、水を逆流させてその吸込口から吐き出すようなことはできなかった。このため、上下部パイプを引き上げて閉塞物を除去する等、大変な作業を強いられていた。本発明は、このような課題を解決するものであり、インペラを上下パイプ中に軸流ポンプとして収容することで、これを逆転させると、水流が逆向きになるようにして、異物の除去等を容易ならしめたものである。

本発明は、請求項１に記載した、上部パイプと下部パイプとをケーシングを介在させて接合し、ケーシング内に吐出ポンプとしてインペラを収容するとともに、その外周を吐出口に形成し、インペラを駆動して上下パイプの上下端の吸込口から吸い込んだ上水及び下水を混合して吐出口から吐出する上下水混合装置において、ケーシング内のインペラを廃するとともに、ケーシングの上下の上下パイプ内に、上下の吸込口から吸い込んだ水を各々ケーシングに送り込むインペラをそれぞれ設けたことを特徴とする上下水混合装置を提供したものである。

又、本発明は、上記した手段において、請求項２に記載した、上部パイプに取り付けられた電動機で駆動される駆動軸がケーシングを通過して設けられており、この駆動軸によって各インペラが駆動される手段、請求項３に記載した、ケーシングは上下に仕切られており、それぞれに吐出口に向けて誘導路が形成されている手段、請求項４に記載した、各インペラの羽根がそのピッチを遠隔的に制御できる可変ピッチ式である手段、請求項５に記載した、各インペラの羽根が固定ピッチ式であり、駆動軸が個別の電動機で駆動される内外二重式になっていて各々の回転数が制御できる手段、請求項６に記載した、吐出口がケーシングの周囲に特定の角度範囲で設けられている手段をそれぞれ提供する。

本発明が以上の手段をとることにより、則ち、ケーシングの上下の上下部パイプ内に、上下の吸込口から吸い込んだ水をそれぞれケーシングに送り込むインペラを設けたことにより、インペラは軸流ポンプとして働くから、インペラを逆転させれば、水は吐出口から吸込口の方へと逆流する。従って、上下パイプに異物が噛み込まれたようなときにも、この方法で異物を除去できることになる。

更に、上部パイプに取り付けられた電動機で駆動される駆動軸がケーシングを通過して設けられており、この駆動軸によって各インペラが駆動されるとすれば、駆動軸は一本で足りる等、構造が簡単であるし、ケーシングは上下に仕切られており、それぞれに吐出口に向けて誘導路が形成されておれば、吐出効率が高まる。更に、インペラの羽根がそのピッチを遠隔的に制御できる可変ピッチ式であれば、ピッチを変更することで回転数は一定のままで上下水の混合率を任意的に変更できる。尚、ピッチは固定式であってもよく、その場合は、駆動軸を個別の電動機で駆動される内外二重式にしてそれぞれの回転数を制御することで、混合率を変更できる。この他、吐出口がケーシングの周囲に特定の角度範囲で設けられておれば、密度流をその方向に流すことが可能になる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一例を示す混合装置の一部断面側面図、図２はその要部の断面図であるが、この混合装置は、水面に浮くフロート１に上部パイプ２を取り付け、上部パイプ２に下部パイプ３を継ぎ足して水中に立てらせたものである。これにおいて、上下部パイプ２、３の上下端は、それぞれベルマウス形状としており、上部パイプ２の上端を上部吸込口４、下部パイプ３の下端を下部吸込口５としている。

又、上部パイプ２の下端と下部パイプ３の上端のそれぞれベルマウス形状を突き合わせてここをケーシング６としている。そして、ケーシング６に近い側の上部パイプ２と下部パイプ３の中にはインペラ７、８を設けている。このインペラ７、８は、ボス７ａ、８ａの外周にブレード７ｂ、８ｂが所定の角度（ピッチ）捩じられて突出しているものであり、フロート１に設けられる電動機９の出力軸に連結する駆動軸１０をボス７ａ、８ａに内挿して駆動するものである。

この場合、下方のインペラ８のブレード（羽根）８ｂの捩じり方向は、上方のインペラ７のそれ７ｂと逆にしてある。従って、電動機９を駆動してインペラ７、８を回転させると、上部パイプ２の上部吸込口４と下部パイプ３の下部吸込口５から吸い込まれたそれぞれ当該水位の水は、ケーシング６に送られ、ここで混合されてその外周に形成された吐出口１１から吐出される。

ケーシング６は、上記したように、ベルマウス体１２ａ、１２ｂを二つ合わせたような形状をしているが、本例の場合、外周にスペーサ１３を介してやや離して取り付けている（この間隔が吐出口１１を形成する）。そして、それぞれのベルマウス体１２ａ、１２ｂに対して外周（吐出口１１）より小さい範囲で底板１４ａ、１４ｂの上に断面が山形をしたマウンド１５ａ、１５ｂを立設したものを取り付けている。

更に、マウンド１５ａ、１５ｂの表面から案内板１６ａ、１６ｂを放射状に出してその先端をベルマウス体１２ａ、１２ｂの室壁に当て、マウンド１５ａ、１５ｂと室壁との間の空間を誘導路１７ａ、１７ｂとしている。上下部パイプ２、３を通る水が吐出口１１から吐出されるについては、９０°方向を変える必要があるから、これをスムーズに行うようにしたものである。この場合、案内板１６ａ、１６ｂを水の流れに沿った渦巻き条にすることもある。尚、ケーシング６に導かれた水は、底板１４ａ、１４ｂ（マウンド１５ａ、１５ｂ）を離れて吐出口１１に至る間に混合される。

この他、底板１４ａ、１４ｂやマウンド１５ａ、１５ｂは、駆動軸１０の軸受構造を兼ねているし、上下部パイプ２、３とベルマウス形状体とは別体とし、これを継手構造１８で結合している（もちろん、一体構造としてもよい）。又、上下部パイプ２、３には吊り上げるためのワイヤやフックを掛ける孔１９も設けられている。

次に、以上の上下水混合装置で上下水を混合する場合について説明する。まず、上下水を混合させたい閉鎖水域にこの混合装置を設置する。そして、電動機９を駆動すると、それぞれのインペラ７、８が回転するから、上部吸込口４からは上水を、下部吸込口５からは下水をそれぞれ吸い込み、ケーシング６で混合して吐出口１１から吐出させる。このとき、上下水の混合割合による密度は、ケーシング６が設けられる水位の水の密度と等しいのが好ましいから、各インペラ７、８のブレード７ａ、８ａのピッチ（送水量に対応）をこの割合になるように調整しておくことになる。

ところで、船舶のプロペラでは、そのブレードの角度（ピッチ）を遠隔的に変えられる可変ピッチプロペラがあり、その構造は周知である。そこで、これをそれぞれのインペラ７、８に適用することも可能である。そうすると、駆動軸１０の回転は一定にしても、上下部パイプ２、３の送水量を各々変化させることができ、上下水の混合割合を任意に変更できることになる。

尚、各インペラ７，８は、そのブレードの角度が固定した固定ピッチ式のものであってもよい。図示は省略するが、この場合は、駆動軸１０を内外二重式にするとともに、各々の駆動軸１０を個別の電動機９で駆動するようにし、それぞれの駆動軸１０の回転数を制御すればよい。これによると、各駆動軸１０を反対方向にも回転できるので、ブレードの捩じり方向は同じであってもよい。

一般的な場合、吐出水の密度は、吐出口１１の水深の水の密度と同じになるようにしておく。こうすると、吐出水はその水深で密度流となるから、広範囲の拡散及び対流を生じさせる。一方、吐出水の密度が吐出口１１の水位の水の密度と異なる場合、当該拡散流は、一旦、自己の密度と等しい密度の水位まで上昇又は下降し、その後、その水位の密度流となって水平方向に拡散する。

従って、上下水の混合割合、即ち、吐出流の密度を変更できるということは、拡散流が進行して行く水位（吐出口）を任意に設定し、吐出水の混合割合を当該水位における密度流にできることも意味する。拡散流が進行する水位の水は混合効果も高いことから、任意の水位の水の混合を図ることが可能になる。更に、吐出口１１をケーシング６の３６０°全方位ではなく、特定の角度範囲に設定しておくと、その方向に向けて拡散させることもできる。

ところで、稼働中、流木やゴミが流れ着いて吸込口４、５、特に、上部吸込口４から吸い込まれ、これがインペラ７、８を詰まらせることがある。このような場合、従来であれば、上下部パイプ２、３を引き上げて除去していたが、本発明では、インペラ７、８を逆転させて吸込口４、５へ逆流させ、そこから吐き出すようなことも可能である。この点で、その修復作業がきわめて容易になる。

以上は、本発明を閉鎖水域における上下水の混合、対流に利用したものであるが、この他に、槽又はタンクに溜められた液体を攪拌、対流させるのにも適用できる。これらであっても、上下水を混合させる必要があるから、そのようなときには、本発明の混合装置を設置すればよい。具体的には、下水処理用の反応層における攪拌、酒類の醸造タンクにおける攪拌といったものがある。

本発明の一例を示す上下水混合装置の一部断面側面図である。 本発明の一例を示す上下水混合装置の要部の一部断面図である。

符号の説明

１ フロート
２ 上部パイプ
３ 下部パイプ
４ 上部吸込口
５ 下部吸込口
６ ケーシング
７ インペラ
８ インペラ
９ 電動機
１０駆動軸
１１吐出口

Claims (6)

1. 上部パイプと下部パイプとをケーシングを介在させて接合し、ケーシング内に吐出ポンプとしてインペラを収容するとともに、その外周を吐出口に形成し、インペラを駆動して上下パイプの上下端の吸込口から吸い込んだ上水及び下水を混合して吐出口から吐出する上下水混合装置において、ケーシング内のインペラを廃するとともに、ケーシングの上下の上下パイプ内に、上下の吸込口から吸い込んだ水を各々ケーシングに送り込むインペラをそれぞれ設けたことを特徴とする上下水混合装置。
2. 上部パイプに取り付けられた電動機で駆動される駆動軸がケーシングを通過して設けられており、この駆動軸によって各インペラが駆動される請求項１の上下水混合装置。
3. ケーシングは上下に仕切られており、それぞれに吐出口に向けて誘導路が形成されている請求項１又は２の上下水混合装置。
4. 各インペラの羽根がそのピッチを遠隔的に制御できる可変ピッチ式である請求項１〜３いずれかの上下水混合装置。
5. 各インペラの羽根が固定ピッチ式であり、駆動軸が個別の電動機で駆動される内外二重式になっていて各々の回転数が制御できるものである請求項１〜３いずれかの上下水混合装置。
6. 吐出口がケーシングの周囲に特定の角度範囲で設けられている請求項１〜５いずれかの上下水混合装置。