JP2010029828A - 撹拌機 - Google Patents

Abstract

【課題】水処理施設に使用する製品重量が軽く、しかも維持管理が容易な撹拌機を提供する。
【解決手段】水処理施設で使用される撹拌機１の主軸１０と、主軸１０に接続されるアーム２０と、アーム２０に接続される撹拌翼３０とに、カーボン繊維が繊維体積率３０乃至６０％の中の少なくとも５乃至２０％含有されているカーボン繊維入りガラス繊維強化プラスチックを使用した。また、主軸１０とアーム２０との接合部１１であって、主軸１０の内部に補強材１２を内設すると共に、前記撹拌翼３０の断面形状をコの字形とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、水処理施設で使用される撹拌機に関する。

水処理施設においては、混和池において投入された凝集剤及び滅菌剤・酸化剤・アルカリ剤等を拡散させ、濁質を微小なフロックに凝集させるための急速撹拌機（ミキサ）と、凝集剤により生成されたフロックを大きく成長させるため緩やかに撹拌する緩速撹拌機（フロキュレータ）と、２種類の撹拌機が使用されている（下記特許文献１参照）。従来、これらの撹拌機を構成している部品は、緩速撹拌機の撹拌翼が合成木材で成形されている以外、鉄若しくはステンレスによって成形されていた。しかし、凝集剤や薬品等の腐食性により鉄やステンレスに錆が発生し、また合成木材は耐光性が悪く紫外線による劣化が生じ、そのため製造時及び設置した後は定期的に塗装する必要が生じ、維持管理に多大な労力を要するとの不具合があった。

また、水処理施設に使用される撹拌機は、大型設備で一品一様なので設置する場所にて部品を組み立て製品とする必要があるが、鉄やステンレスは比重が大きいので部品重量及び製品重量が重く、輸送、搬入・搬出、据付工事に大きなコスト、労力、エネルギーが掛るとの不具合があった。

更に、横型の緩速撹拌機では、組立後の製品重量が重いため軸受部に掛る荷重が大きく軸受材の摩耗が早いとの不具合があった。

尚、材質として比重の小さいアルミニウムを使用することも検討されるが、加工が難しく、耐腐食性が悪く、しかも強度・曲げ剛性共に低いので耐久性が劣り、コストも高いので代替する材質として妥当でなかった。また、従来のガラス繊維強化プラスチックは、鉄やステンレスよりも強度・耐腐食性は優っていたが、回転作用を有する部品に使用するには曲げ剛性が充分でないと考えられ、採用されていなかった。

特開２００８−６８２３２

本発明は上述の不具合点を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、耐腐食性・耐光性等に優れて維持管理が容易で、しかも製品としての重量を軽くすることができる撹拌機を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明の請求項１に係る撹拌機は、水処理施設で使用される主軸と、前記主軸に接続されるアームと、前記アームに接続される撹拌翼とを備える撹拌機において、前記主軸・前記アーム・前記撹拌翼の中の少なくともいずれか一にカーボン繊維入りガラス繊維強化プラスチックを使用したことを特徴とするものである。

また、本発明の請求項２に係る撹拌機は、水処理施設で使用される主軸と、前記主軸に接続される撹拌翼とを備える撹拌機において、前記主軸・前記撹拌翼の中の少なくともいずれかにカーボン繊維入りガラス繊維強化プラスチックを使用したことを特徴とするものである。

また、本発明の請求項３に係る撹拌機は、請求項１に記載の撹拌機であって、前記アームと接続される前記主軸の接合部の内部に補強材を内設したことを特徴とするものである。

また、本発明の請求項４に係る撹拌機は、請求項１乃至３のいずれかに記載の撹拌機であって、前記撹拌翼の断面形状がコの字形であることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項５に係る撹拌機は、請求項１乃至４のいずれかに記載の撹拌機であって、前記カーボン繊維入りガラス繊維強化プラスチックは、カーボン繊維が繊維体積率３０乃至６０％の中の少なくとも５乃至２０％含有されていることを特徴とするものである。

上記構成を備えた本発明の撹拌機は、主軸、アームが備えてある場合にはアーム、及び撹拌翼の中の少なくともいずれか一に使用されているカーボン繊維入りガラス繊維強化プラスチックが、従来品に使用されている鉄・ステンレス若しくは合成木材に比較して強度が高く、曲げ剛性も鉄・ステンレスに対して優れ合成木材に対しても劣らないので、個々の部品の耐久性が向上し製品寿命を延長することができる。更に、カーボン繊維入りガラス繊維強化プラスチックは、鉄・ステンレスに比較し比重が小さいので、部品及び製品の重量を大幅に軽減することができ、輸送、搬入・搬出、据付工事を容易に行うことができると共に、据付工事に掛るコストを低減することができる。また、横型の緩速撹拌機では製品重量が軽減されるので、軸受部に係る荷重が低減し軸受材の交換間隔を延長することができ、維持管理を容易にすることができる。

更に、カーボン繊維入りガラス繊維強化プラスチックは、酸化作用が強い凝集剤や薬品等が混和した水に常時接触していても錆が発生せず耐光性も良いので、カーボン繊維入りガラス繊維強化プラスチックを使用した撹拌機は、製造時及び設置した後であっても塗装する必要がなく維持管理を容易にすることができる。

また、主軸にカーボン繊維入りガラス繊維強化プラスチックが使用されている場合、アームと接続される主軸の接合部の内部に補強材を内設すると、応力が集中する接合部の耐久性が向上し、製品寿命を延長することができる。

また、撹拌翼にカーボン繊維入りガラス繊維強化プラスチックが使用されている場合、撹拌翼の断面形状をコの字形とすると、曲げ剛性を従来品と同等に確保しつつ撹拌翼の厚さを従来品より薄くすることができる。

また、カーボン繊維が繊維体積率３０乃至６０％の中の少なくとも５乃至２０％含有されているカーボン繊維入りガラス繊維強化プラスチックを使用すると、比重が１．８で鉄に対し１／４．４になるので、主軸、アームが備えてある場合にはアーム、及び撹拌翼の全てにカーボン繊維入りガラス繊維強化プラスチックを使用すると、製品重量を撹拌翼が合成木材で成形されている以外鉄若しくはステンレスで成形されている緩速撹拌機に対し約４０％低減でき、全て鉄若しくはステンレスで成形されている急速撹拌機に対し約７０％低減できる。

以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示して説明する。ただし、この発明の範囲は、特に限定的記載がない限り、この実施の形態に記載されている内容に限定する趣旨のものではない。

第１実施形態：
本発明の第１実施形態に係る撹拌機は、混和池で形成したフロックを、相互に衝突を繰り返させて集塊させるための横型の緩速撹拌機（横軸フロキュレータ）であって、図１は、説明図であり、図２は、図１のＡの部分拡大図であり、図３は、図１のＢ―Ｂの位置で切断した断面図である。

本発明に係る横型の緩速撹拌機１は、主軸１０と、アーム２０と、撹拌翼３０とを備えている。

主軸１０は、筒状であって軸受部４０により支持され回転するようになっている。図２に示す通り、主軸１０の内部であって、後述するアーム２０との接合部１１には鉄製の補強材１２が内設されている。従って、Ｌ字型結合部４２を介して主軸１０とアーム２０とを結合させるため螺子４１でＬ字型結合部４２と主軸１０を結合させる場合に、螺子４１が補強材１２と螺合するようになっている。主軸１０の材質は、カーボン繊維入りガラス繊維強化プラスチックであって、通常使用されるガラス繊維を含む繊維で補強された繊維体積率が３０乃至６０％のガラス繊維強化プラスチックの繊維部分の一部をカーボン繊維に置き換えたもので、カーボン繊維が繊維体積率３０乃至６０％の中の少なくとも５乃至２０％含有されているものである。

アーム２０は、後述する撹拌翼３０が結合される部材であって、長手方向に対し直角断面形状が矩形であって、主軸１０の回転により撹拌翼３０と共に回転するようになっている。アーム２０の材質は、主軸１０と同じでカーボン繊維入りガラス繊維強化プラスチックである。

図３に示す通り、撹拌翼３０は、主軸１０の回転でアーム２０と共に回転してフロックを成長させる機能を有するので、回転方向Ｘに対し広い面積を有するように形成されており、板厚を薄くしたときでも水の圧力に抗しうるように長手方向に対し直角断面形状がコの字形状をしている。撹拌翼３０の材質は、主軸１０と同じでカーボン繊維入りガラス繊維強化プラスチックである。

上記構成の横型の緩速撹拌機１は、図５乃至図８に示す通り、主軸１０、アーム２０及び撹拌翼３０の材質がすべて同じ材質であって、カーボン繊維が繊維体積率３０乃至６０％の中の少なくとも５乃至２０％含有されているカーボン繊維入りガラス繊維強化プラスチックで成形されているので、従来品の撹拌翼が合成木材で成形され、主軸及びアームが鉄若しくはステンレスで成形されている緩速撹拌機と比較し、緩速撹拌機１の製品重量を約４０％低減することが可能となる。従って、輸送、搬入・搬出、据付工事を容易に行うことができると共に、据付工事に掛るコストの低減が可能になる。また、軸受部４０に係る荷重を低減することができ軸受部４０の部材の交換間隔を１．５倍に延長することができ、維持管理を容易にすることが可能となる。

更に、カーボン繊維入りガラス繊維強化プラスチック製としたので錆が発生せず、耐光性も良好であるので、耐腐食性向上のため主軸１０、アーム２０及び撹拌翼３０への塗装が不要となり、維持管理を容易にすることが可能となる。

また、アーム２０と接続される主軸１０の接合部１１の内部に補強材１２が内設されているので、Ｌ字型結合部４２を主軸１０に結合させるときに、Ｌ字型結合部４２を螺子４１で補強材１２と螺合結合させることができ、応力が集中する接合部１１に亀裂が生じる等の不具合が発生するのを防止し、製品寿命を延長することが可能となる。

また、撹拌翼３０の断面形状をコの字形としたので、従来形状より撹拌翼３０の厚さを低減することが可能となると共に、撹拌翼３０の形状を幅１００ｍｍ、フランジ部２５ｍｍ、板厚６ｍｍとした場合であっても撹拌翼３０の曲げ剛性を合成木材で成形されている従来品と同程度に確保することが可能となる。

第２実施形態：
本発明の第２実施形態に係る撹拌機は、混和池に凝集剤及び滅菌剤・酸化剤・アルカリ剤等の薬品を添加し、これらを急速かつ均一に混和するための急速撹拌機（ミキサ）であって、第１実施形態とは異なりアームがなく、構成が異なる部分について主に以下説明する。

本発明に係る急速撹拌機１は、図４に示す通り、主軸１０と、撹拌翼３０とを備えている。

主軸１０は、円柱状であって、カーボン繊維入りガラス繊維強化プラスチックで成形されている。

撹拌翼３０は、主軸１０の末端に結合している円盤部３１と円盤部３１の周縁に付設されている羽根部３２より形成されていて、材質は、主軸１０と同じカーボン繊維入りガラス繊維強化プラスチックである。

上記構成の急速撹拌機１は、図９乃至図１１に示す通り、主軸１０及び撹拌翼３０の材質がすべて同じ材質であって、カーボン繊維が繊維体積率３０乃至６０％の中の少なくとも５乃至２０％含有されているカーボン繊維入りガラス繊維強化プラスチックで成形されているので、主軸及び撹拌翼が鉄若しくはステンレスで成形されている従来品に比較して、急速撹拌機１の製品重量を約７０％低減することが可能となる。従って、輸送、搬入・搬出、据付工事を容易に行うことができ、据付工事に掛るコストの低減が可能となる。

更に、カーボン繊維入りガラス繊維強化プラスチックとしたので錆が発生しないため、耐腐食性向上のため主軸１０及び撹拌翼３０への塗装が不要となり、維持管理を容易にすることが可能となる。

尚、上記実施形態１及び２においては、主軸１０、アーム２０が備えてある場合にはアーム２０、撹拌翼３０を全てカーボン繊維入りガラス繊維強化プラスチックで成形した場合を説明した。しかし、主軸１０だけをカーボン繊維入りガラス繊維強化プラスチックにした場合には、主軸１０の重量を５５％低減することが可能となり、アーム２０だけをカーボン繊維入りガラス繊維強化プラスチックにした場合には、アーム２０の重量を４０％低減することが可能となる。また、緩速撹拌機において、撹拌翼３０だけをカーボン繊維入りガラス繊維強化プラスチックにした場合、合成木材で成形されている従来品に対し重量を低減することはできないが、塗装が不要となり維持管理を容易とすることが可能となる。

本発明の第１実施形態に係る緩速撹拌機の概略説明図である。 図１のＡの位置での拡大断面図である。 図１のＢ―Ｂの位置で切断した断面図である。 本発明の第２実施形態に係る急速撹拌機の概略説明図である。 本発明に係る緩速撹拌機の性能比較表である。 本発明に係る緩速撹拌機の部品である主軸の性能比較表である。 本発明に係る緩速撹拌機の部品であるアームの性能比較表である。 本発明に係る緩速撹拌機の部品である撹拌翼の性能比較表である。 本発明に係る急速撹拌機の性能比較表である。 本発明に係る急速撹拌機の部品である主軸の性能比較表である。 本発明に係る急速撹拌機の部品である撹拌翼の性能比較表である。

符号の説明

１ 撹拌機
１０ 主軸
１１ 接合部
１２ 補強材
２０ アーム
３０ 撹拌翼
３１ 円盤部
３２ 羽根部
４０ 軸受部
４１ 螺子
４２ Ｌ字型結合部

Claims (5)

1. 水処理施設で使用される主軸と、前記主軸に接続されるアームと、前記アームに接続される撹拌翼とを備える撹拌機において、
   前記主軸・前記アーム・前記撹拌翼の中の少なくともいずれか一にカーボン繊維入りガラス繊維強化プラスチックを使用したことを特徴とする撹拌機。
2. 水処理施設で使用される主軸と、前記主軸に接続される撹拌翼とを備える撹拌機において、
   前記主軸・前記撹拌翼の中の少なくともいずれかにカーボン繊維入りガラス繊維強化プラスチックを使用したことを特徴とする撹拌機。
3. 前記アームと接続される前記主軸の接合部の内部に補強材を内設したことを特徴とする請求項１に記載の撹拌機。
4. 前記撹拌翼の断面形状がコの字形であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかにに記載の撹拌機。
5. 前記カーボン繊維入りガラス繊維強化プラスチックは、カーボン繊維が繊維体積率３０乃至６０％の中の少なくとも５乃至２０％含有されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の撹拌機。
   

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