JP2015205250A

JP2015205250A - 攪拌装置

Info

Publication number: JP2015205250A
Application number: JP2014088002A
Authority: JP
Inventors: 秀治白井; Hideji Shirai; 山下　耕司; Koji Yamashita; 耕司山下
Original assignee: Hitachi Zosen Corp
Current assignee: Hitachi Zosen Corp
Priority date: 2014-04-22
Filing date: 2014-04-22
Publication date: 2015-11-19
Also published as: TW201603879A; WO2015163239A1

Abstract

【課題】被処理液中の夾雑物が案内羽根に絡むことを抑制する。
【解決手段】攪拌装置では、処理槽に貯溜される被処理液中に、中心軸Ｊ１を中心とするドラフトチューブ３０が設けられる。ドラフトチューブ３０内には軸流インペラ４５が設けられ、中心軸Ｊ１を中心として回転することにより、ドラフトチューブ３０内において中心軸Ｊ１に沿う送液方向へと被処理液が送られる。ドラフトチューブ３０内では、軸流インペラ４５に対して送液方向の下流側に近接して、複数の案内羽根３２が設けられる。各案内羽根３２は、ドラフトチューブ３０の内周面から中心軸Ｊ１に向かって突出するとともに中心軸Ｊ１に沿う板状であり、片持ち状態にてドラフトチューブ３０に支持される。各案内羽根３２における送液方向の上流側のエッジ３３１が、中心軸Ｊ１に向かうに従って漸次送液方向の下流側に向かうことにより、被処理液中の夾雑物が案内羽根３２に絡むことが抑制される。
【選択図】図５

Description

本発明は、攪拌装置に関する。

近年、下水処理において、環境保全（特に、湖沼や閉鎖性の湾等における富栄養化対策）を目的として、被処理液中の窒素やリンの除去を行う高度処理が実施されている。当該高度処理では、被処理液に対して嫌気性の生物処理、および、好気性の生物処理が順次行われる。嫌気性の生物処理では、例えば特許文献１の攪拌装置が利用され、好気性の生物処理では、例えば特許文献２の攪拌装置が利用される。特許文献１および２の攪拌装置は、被処理液を貯溜する処理槽と、被処理液中に設けられるドラフトチューブと、ドラフトチューブ内において回転することにより被処理液を下方に送る軸流インペラと、ドラフトチューブ内において軸流インペラの下方に設けられる複数の案内羽根とを備える。特許文献２の攪拌装置では、ドラフトチューブ内へ空気を供給する空気供給部がさらに設けられる。

なお、特許文献３の攪拌装置では、シース内に置かれた３つの垂直プレートによって形成される反渦流手段が開示されている。

特許第４２００１８３号公報特許第４８７５７７７号公報特表２００１−５０７６２３号公報

ところで、特許文献１および２の攪拌装置では、ドラフトチューブ内にて周方向に取り付けられた複数の案内羽根が、軸流インペラのボスの下方に位置する１つの固定部（ハブ）に固定される。したがって、被処理液中に含まれる繊維状の夾雑物が、軸流インペラのボスと固定部との間に入り込んだり、案内羽根に絡まり易い。また、固定部を省略した特許文献３の攪拌装置においても、案内羽根である垂直プレートの上端に夾雑物が絡まり易い。さらに、被処理液中に含まれる夾雑物は、軸流インペラのインペラ羽根の根元に絡まることもある。

本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、案内羽根またはインペラ羽根の根元に夾雑物が絡むことを抑制することを目的としている。

請求項１に記載の発明は、攪拌装置であって、被処理液を貯溜する処理槽と、前記被処理液中に設けられ、所定の中心軸を中心とする筒状のドラフトチューブと、前記ドラフトチューブ内に設けられるシャフトに取り付けられ、前記シャフトの回転により前記中心軸を中心として回転することにより、前記ドラフトチューブ内において前記中心軸に沿う送液方向へと前記被処理液を送る軸流インペラと、それぞれが前記ドラフトチューブの内周面から前記中心軸に向かって突出するとともに前記中心軸に沿う板状であり、前記軸流インペラに対して前記送液方向の上流側または／および下流側にて近接しつつ周方向に配列される複数の案内羽根とを備え、前記複数の案内羽根のそれぞれが、片持ち状態にて前記ドラフトチューブに支持され、前記複数の案内羽根のそれぞれにおける前記送液方向の上流側のエッジが、前記中心軸に向かうに従って漸次前記送液方向の下流側に向かう。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の攪拌装置であって、前記軸流インペラのボス部における前記送液方向の下流側の端部に設けられるボスキャップをさらに備え、前記ボスキャップが、前記中心軸に垂直な断面が円形であり、前記断面の直径が前記送液方向の下流側に向かうに従って漸次減少する先端部を有する。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の攪拌装置であって、前記複数の案内羽根が、前記軸流インペラに対して前記送液方向の下流側に配置され、前記複数の案内羽根のそれぞれにおける前記上流側のエッジの少なくとも一部が、径方向において前記ボスキャップの前記先端部に対向する。

請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の攪拌装置であって、前記軸流インペラが、前記中心軸を中心とする筒状であり前記シャフトに取り付けられるボス部と、前記ボス部の外周面に設けられ、前記周方向に配列される複数のインペラ羽根とを備え、前記中心軸に沿って見た場合において、前記複数のインペラ羽根のそれぞれにおける回転方向前側のエッジが、前記外周面近傍において前記外周面の接線方向におよそ沿う。

請求項５に記載の発明は、攪拌装置であって、被処理液を貯溜する処理槽と、前記被処理液中に設けられ、所定の中心軸を中心とする筒状のドラフトチューブと、前記ドラフトチューブ内に設けられるシャフトに取り付けられ、前記シャフトの回転により前記中心軸を中心として回転することにより、前記ドラフトチューブ内において前記中心軸に沿う送液方向へと前記被処理液を送る軸流インペラと、それぞれが前記ドラフトチューブの内周面から前記中心軸に向かって突出するとともに前記中心軸に沿う板状であり、前記軸流インペラに対して前記送液方向の上流側または／および下流側にて近接しつつ周方向に配列される複数の案内羽根とを備え、前記軸流インペラが、前記中心軸を中心とする筒状であり、前記シャフトに取り付けられるボス部と、前記ボス部の外周面に設けられ、前記周方向に配列される複数のインペラ羽根とを備え、前記中心軸に沿って見た場合において、前記複数のインペラ羽根のそれぞれにおける回転方向前側のエッジが、前記外周面近傍において前記外周面の接線方向におよそ沿う。

請求項１ないし４の発明では、被処理液中の夾雑物が案内羽根に絡むことを抑制することができ、請求項４および５の発明では、軸流インペラの複数のインペラ羽根の根元に夾雑物が絡むことを抑制することができる。

攪拌装置の構成を示す図である。保持ユニットおよびドラフトチューブを示す図である。保持ユニットを示す平面図である。ドラフトチューブを示す平面図である。ドラフトチューブの呑み口周辺部位を示す図である。攪拌ユニットを示す図である。攪拌ユニットおよび保持ユニットを示す平面図である。軸流インペラを示す平面図である。軸流インペラおよび複数の案内羽根を示す斜視図である。軸流インペラおよび複数の案内羽根を示す平面図である。比較例の攪拌装置の一部を示す斜視図である。比較例の攪拌装置の一部を示す平面図である。比較例の攪拌装置における軸流インペラを示す平面図である。攪拌装置の他の例を示す図である。案内羽根の他の例を示す図である。

図１は、本発明の一の実施の形態に係る攪拌装置１００の構成を示す図である。図１の攪拌装置１００は、処理槽ＴＫ内に貯溜された汚水等の被処理液を攪拌するものであり、例えば、嫌気性の生物処理に利用される。攪拌装置１００は、保持ユニット２０と、攪拌ユニット４０と、ドラフトチューブ３０とを備える。保持ユニット２０は、攪拌ユニット４０およびドラフトチューブ３０を保持する。

図２は保持ユニット２０およびドラフトチューブ３０を示す図である。保持ユニット２０は、架台２１と、支持部２２とを備える。架台２１は、処理槽ＴＫに設けられた上部開口を閉塞するように、処理槽ＴＫの上面に固定される。図３に示すように、架台２１は、攪拌ユニット４０が挿入される開口部２１ａを有する。図２に示すように、架台２１にはドラフトチューブ３０を保持するための既述の支持部２２が固定される。支持部２２は、処理槽ＴＫ内に配置される４本の支柱を有し、当該４本の支柱は、鉛直方向に沿って見た場合に、正方形の４個の頂点の位置にそれぞれ配置される。

また、支持部２２の各支柱は、上部支柱２２ａと下部支柱２２ｂとを有し、両者は被処理液の水位Ｗｍａｘよりも上方においてフランジ継ぎ手等を用いて接続される。したがって、上部支柱２２ａは処理槽ＴＫの大気中に位置し、下部支柱２２ｂの大部分は被処理液中に位置する。また、２つの上部支柱２２ａの各組合せ（ただし、上記正方形の対角に配置される組合せを除く。）は筋かい等の補強材２２Ｘにより接続されており、この補強材２２Ｘにより支持部２２全体の剛性が高まり、制振性能の向上を図ることができる。一方、下部支柱２２ｂには、ドラフトチューブ３０上端の呑み口周辺の吸い込み流れを妨げないように筋かいによる補強は行われない。

上部支柱２２ａには、後述の第２軸受け５２を支持する軸受け支持部２５が取り付けられる。また、下部支柱２２ｂの側面にはドラフトチューブ３０上端の呑み口周辺の吸い込み流れを整流するための整流板２３が配置される。整流板２３は、鉛直方向（Ｚ方向）に延びるとともに、４本の支柱の対角線上において放射状に形成されている。整流板２３は、ドラフトチューブ３０が水平平面上にて振動したときに流動抵抗体としても作用し、支持部２２の振動を減衰させる。

図４はドラフトチューブ３０を上部から見た図であり、図５はドラフトチューブ３０の呑み口周辺部位を示す図である。図２および図４に示すように、ドラフトチューブ３０は、所定の中心軸Ｊ１を中心とする筒状であり、下部支柱２２ｂに取り付けられて処理槽ＴＫ内の被処理液中に設けられる。実際には、ドラフトチューブ３０が、処理槽ＴＫの攪拌が最適となる位置に配置されるように、上述の保持ユニット２０が処理槽ＴＫの所定の場所に位置決めされる。

ドラフトチューブ３０では、上方から下方に向かって（後述の送液方向の上流側から下流側に沿って）順に第１円錐部３０ａ、第１円筒部３０ｂ、第２円錐部３０ｃ、第２円筒部３０ｄが設けられる。図５に示すように、第１円筒部３０ｂ内には、攪拌ユニット４０の軸流インペラ４５が配置される。軸流インペラ４５の回転により、被処理液が第１円錐部３０ａの上端からドラフトチューブ３０内に流入し、第２円筒部３０ｄ（図２参照）の下端から排出される。このように、ドラフトチューブ３０内では、攪拌ユニット４０により被処理液の下向きの流れが形成される。以下の説明では、図２中の（−Ｚ）方向を「送液方向」と呼ぶ。

第１円錐部３０ａは、上端から下端に向かって内径が漸次小さくなる略円錐形状を有する。これにより、第１円錐部３０ａの上部からドラフトチューブ３０内に被処理液が流入する際、入口損失を小さくして吸い込み流れを効率良く軸流インペラ４５に導くことができる。第１円筒部３０ｂは略一定の内径を有し、既述のように、内部に軸流インペラ４５が収容される。また、第１円筒部３０ｂ内には、複数の（本実施の形態では、４個の）案内羽根３２が設けられる。案内羽根３２の詳細については後述する。

第２円錐部３０ｃは、第１円筒部３０ｂに連通し、上端から下端に向かって内径が漸次大きくなる略円錐形状を有する。第２円錐部３０ｃはディフューザ部として機能するものである。第２円筒部３０ｄは、略一定の内径を有し、ドラフトチューブ３０内の被処理液を処理槽ＴＫの底部に向けて排出する開口が下端に形成される。

図６は攪拌ユニット４０を示す図である。攪拌ユニット４０は、基台４１と、回転駆動部４２と、駆動軸４４と、軸流インペラ４５とを備える。基台４１は、架台２１の開口部２１ａ（図３参照）よりも大きい略矩形状の平坦面を有しており、図７に示すように、攪拌ユニット４０の基台４１が保持ユニット２０の架台２１に保持される。図６に示すように、回転駆動部４２は、モータ４２ａと、減速機４２ｂとを備え、モータ４２ａおよび減速機４２ｂは、基台４１に固定される。攪拌ユニット４０では、モータ４２ａおよび減速機４２ｂにより回転の開始・停止および回転数が制御される。

図１に示すように、駆動軸４４は、回転駆動部４２から処理槽ＴＫ内へ向かって延びるシャフトであり、回転駆動部４２の駆動により回転する。軸流インペラ４５は駆動軸４４の先端に取り付けられ、駆動軸４４と共にドラフトチューブ３０内に配置される。既述のように、軸流インペラ４５が、駆動軸４４の回転により中心軸Ｊ１を中心として回転することにより、ドラフトチューブ３０内において、中心軸Ｊ１に沿う送液方向へと被処理液が送られる。これにより、処理槽ＴＫ内の被処理液が循環する。軸流インペラ４５の詳細については後述する。

攪拌ユニット４０は、支持筒５０と、第１軸受け５１と、第２軸受け５２とをさらに備える。支持筒５０は一端側が基台４１に固定される。支持筒５０の内部には駆動軸４４が貫通しており、支持筒５０の先端（下端）から突出する。第１軸受け５１は、駆動軸４４の回転駆動部４２側を回転可能に保持し、支持筒５０の内部において基台４１側に収容される。第２軸受け５２は支持筒５０の先端に取り付けられ、駆動軸４４のおよそ中央のＺ方向の高さ位置を回転可能に保持する。

図８は、軸流インペラ４５を示す平面図である。軸流インペラ４５は、ボス部４５１と、複数の（図８では、３個の）インペラ羽根４５２とを備える。ボス部４５１は、中心軸Ｊ１を中心とする筒状であり、駆動軸４４に取り付けられる。複数のインペラ羽根４５２は、ボス部４５１の外周面に設けられ、中心軸Ｊ１を中心とする周方向に等角度間隔にて配列される。本実施の形態では、図８の軸流インペラ４５は、符号Ｒ１を付す矢印にて示すように、中心軸Ｊ１を中心として時計回りに回転する。中心軸Ｊ１に沿って見た場合に、各インペラ羽根４５２における回転方向Ｒ１の前側のエッジ４５３（以下、「前側エッジ４５３」と呼ぶ。）がボス部４５１の外周面と接続する位置における当該外周面の接線方向と前側エッジ４５３とがなす角度Ｂ１は、好ましくは１３５度以上かつ１８０度以下である。この場合に、前側エッジ４５３は、ボス部４５１の外周面近傍において当該外周面の接線方向におよそ沿うものと捉えることができる。

また、軸流インペラ４５は、スキュー角Ｓ１が比較的大きいハイスキュー型のプロペラである。ここで、スキュー角Ｓ１は、プロペラ軸中心（中心軸Ｊ１）と羽根幅中心線（図８中にて破線にて示す。）の羽根先端点とを結ぶ直線と、プロペラ軸中心から羽根幅中心線へ引いた接線とがなす角度である。軸流インペラ４５におけるスキュー角Ｓ１は、好ましくは４０度以上（より好ましくは、４５度以上）であり、これにより、後述するように、被処理液中の繊維状の夾雑物が軸流インペラ４５に絡まることなく、前側エッジ４５３に沿って外周側へと案内され易くなる。また、スキュー角Ｓ１は、好ましくは９０度以下であり、これにより、インペラ羽根４５２の製造が困難となることが防止される。

図９は、軸流インペラ４５および複数の案内羽根３２を示す斜視図であり、ドラフトチューブ３０を透過して見た様子を示している。図９に示すように、軸流インペラ４５のボス部４５１における送液方向の下流側の端部には、ボスキャップ４６が設けられる。ボスキャップ４６は、いわゆる砲弾形状である。ボスキャップ４６の上部は中心軸Ｊ１を中心とする円柱状であり、当該上部の外径はボス部４５１の外径とほぼ等しい。ボスキャップ４６の下部は、頂点が下側に位置する略円錐状の先端部４６１である。すなわち、先端部４６１の中心軸Ｊ１に垂直な断面は円形であり、当該断面の直径は、送液方向の下流側に向かうに従って漸次減少する。攪拌装置１００では、ボスキャップ４６を設けることにより、軸流インペラ４５のボス部後方に発生してエネルギー損失の原因となるハブ渦を抑制することが可能となる。

図５および図９に示すように、ボスキャップ４６の周囲には、既述の複数の案内羽根３２が配置される。複数の案内羽根３２は、中心軸Ｊ１方向において互いに同じ位置に配置され、中心軸Ｊ１を中心とする周方向に等角度間隔（ここでは、９０度間隔）にて配列される。各案内羽根３２の上端は、複数のインペラ羽根４５２の下端よりも僅かに下方、すなわち、送液方向の下流側に位置する。このように、複数の案内羽根３２は、軸流インペラ４５に対して送液方向の下流側にて近接する。

図１０は、軸流インペラ４５および複数の案内羽根３２を示す平面図である。図９および図１０に示すように、各案内羽根３２は、ドラフトチューブ３０の内周面から中心軸Ｊ１に向かって突出するとともに中心軸Ｊ１におよそ沿う板状である。案内羽根３２は、片持ち状態にてドラフトチューブ３０に支持され、攪拌装置１００におけるドラフトチューブ３０以外の構成要素には接しない。案内羽根３２は、例えば溶接にてドラフトチューブ３０の内周面に固定される。中心軸Ｊ１を中心とする円筒面にて案内羽根３２を切断した断面（図９参照）において、案内羽根３２における送液方向の上流側の部位３３（以下、「上部３３」という。）は、送液方向の上流側に向かうに従って回転方向Ｒ１の逆向きへと向かうように湾曲する。

図５に示すように、各案内羽根３２の上部３３において、ドラフトチューブ３０の内周面と非接触であるエッジ３３１（すなわち、案内羽根３２における送液方向の上流側のエッジであり、以下、「上流側エッジ３３１」という。）は、当該内周面から中心軸Ｊ１に向かうに従って漸次送液方向の下流側に向かう。換言すると、上流側エッジ３３１には、ドラフトチューブ３０の内周面の法線方向（径方向）に対して、送液方向の下流側に傾斜する後退角Ａ１が設けられる。本実施の形態では、上流側エッジ３３１は略円弧状に湾曲し、案内羽根３２の上部３３は、なで肩形状と捉えることもできる。案内羽根３２の上流側エッジ３３１に着目すると、当該エッジ３３１の法線方向は、送液方向の下流側に向かうに従って、鉛直方向上方から漸次中心軸Ｊ１に向かう。また、各案内羽根３２の上流側エッジ３３１の一部は、中心軸Ｊ１を中心とする径方向においてボスキャップ４６の先端部４６１に対向する（互いに向かい合う）。換言すると、案内羽根３２において、湾曲する上流側エッジ３３１が存在する中心軸Ｊ１のＺ方向の範囲と、ボスキャップ４６の先端部４６１が存在する中心軸Ｊ１のＺ方向の範囲とが部分的に重なる。

複数の案内羽根３２のそれぞれにおける送液方向の下流側のエッジ３４１（以下、「下流側エッジ３４１」という。）は、中心軸Ｊ１に向かうに従って送液方向の上流側に向かう。本実施の形態では、下流側エッジ３４１は直線状であるが、曲線状であってもよい。各案内羽根３２では、上流側エッジ３３１と下流側エッジ３４１との間において、中心軸Ｊ１に平行なエッジが設けられ、このエッジの位置において、中心軸Ｊ１に垂直な方向における案内羽根３２の幅が最大となる。既述のように、上流側エッジ３３１の一部は径方向においてボスキャップ４６の先端部４６１に対向する。したがって、案内羽根３２において幅が最大となる部位は、ボスキャップ４６において直径が最大となる部位（先端部４６１よりも上方の円柱状の部位）と径方向に対向しない。これにより、複数の案内羽根３２を軸流インペラ４５に近接させつつ、複数の案内羽根３２とボスキャップ４６との間において、ある程度の隙間が確保される。

図１１および図１２は、比較例の攪拌装置の一部を示す図であり、図９および図１０にそれぞれ対応する図である。比較例の攪拌装置は、複数の案内羽根９１と、１つの固定部（ハブ）９３と、１つの軸流インペラ９４とを備える。固定部９３は、いわゆる砲弾形状であり、複数の案内羽根９１が中心軸Ｊ１近傍にて固定部９３に接続される。各案内羽根９１の上部は、中心軸Ｊ１に垂直なエッジ９２１を有し、当該エッジ９２１はドラフトチューブ９０の内周面から固定部９３まで連続する。また、軸流インペラ９４は、固定部９３および複数の案内羽根９１の上方に配置され、軸流インペラ９４のボス部９４１と固定部９３との間には微小な間隙が設けられる。

図１３は、比較例の攪拌装置における軸流インペラ９４を示す平面図である。図１３に示すように中心軸Ｊ１に沿って＋Ｚ側（鉛直上方）から見た場合に、各インペラ羽根９４２における回転方向Ｒ１の前側のエッジ９４３がボス部９４１の外周面と接続する位置における当該外周面の接線方向と当該エッジ９４３とがなす角度Ｂ２は１３５度未満であり、図８の軸流インペラ４５の角度Ｂ１よりも大幅に小さい。また、インペラ羽根９４２のスキュー角Ｓ２も、図８の軸流インペラ４５のスキュー角Ｓ１よりも大幅に小さい。

比較例の攪拌装置では、軸流インペラ９４のボス部９４１と固定部９３との間の間隙の圧力が周囲よりも低くなるため、被処理液に混ざっている繊維状の夾雑物が当該間隙に入り込み易い。当該間隙には、夾雑物が継続的に入り込んで停留するため、夾雑物が塊となる。その結果、軸流インペラ９４の回転に対する負荷が増大するとともに、駆動軸の振動が発生して、装置が破損する可能性がある。また、中心軸Ｊ１に垂直に延びる案内羽根９１の上部のエッジ９２１にて繊維状の夾雑物がくの字に折れ曲がって引っ掛かり易く、積み重なった当該夾雑物がインペラ羽根９４２に接触して、負荷が増大することもある。さらに、ボス部９４１の外周面に対して立ち上がっているインペラ羽根９４２の根元にも夾雑物が絡み易く、この場合も、軸流インペラ９４の回転の負荷が増大する。

これに対し、図５の攪拌装置１００では、複数の案内羽根３２のそれぞれが、片持ち状態にてドラフトチューブ３０に支持され、比較例の攪拌装置における固定部９３が省略される。これにより、比較例の攪拌装置のように、ボス部９４１と固定部９３との間の間隙に停留する夾雑物により軸流インペラの回転に支障が生じることがなくなる。また、複数の案内羽根３２のそれぞれにおける上流側エッジ３３１が、中心軸Ｊ１に向かうに従って漸次送液方向の下流側に向かうことにより、繊維状の夾雑物が上流側エッジ３３１に沿って移動し易くなり、案内羽根３２に夾雑物が絡むことを抑制することができる。その結果、案内羽根３２に絡む夾雑物により、軸流インペラ４５の回転に支障が生じることを防止することができる。

さらに、各案内羽根３２における上流側エッジ３３１の一部が、径方向においてボスキャップ４６の先端部４６１に対向することにより、ボスキャップ４６と複数の案内羽根３２との間の一定の隙間を確保することができる。その結果、仮に、被処理液中に比較的大きい固形状の異物が混ざっている場合でも、当該固形物がボスキャップ４６と案内羽根３２との間に引っ掛かって軸流インペラ４５の回転に支障が生じることを防止することができる。

攪拌装置１００では、中心軸Ｊ１に沿って見た場合において、各インペラ羽根４５２における回転方向前側のエッジ４５３が、ボス部４５１の外周面近傍において当該外周面の接線方向におよそ沿う。これにより、複数のインペラ羽根４５２の根元に繊維状の夾雑物が絡むことを抑制することができ、インペラ羽根４５２に絡む夾雑物により、軸流インペラ４５の回転に支障が生じることを防止することができる。また、インペラ羽根４５２のスキュー角Ｓ１が比較的大きいことにより、繊維状の夾雑物が前側エッジ４５３に沿って外周側に移動し易くなり、インペラ羽根４５２の根元以外においても、夾雑物が絡むことを抑制することができる。

上記攪拌装置１００では様々な変形が可能である。

上記攪拌装置１００における軸流インペラ４５および複数の案内羽根３２は、被処理液中に空気を吹き込んで酸素を溶解させることにより、好気性の生物処理を行う攪拌装置（曝気攪拌装置とも呼ばれる。）にて利用されてよい。図１４は、このような攪拌装置の一例を示す図である。図１４の攪拌装置１００ａのドラフトチューブ３１は、流入部３１ａと、処理部３１ｂと、流出部３１ｃとを有し、内部に軸流インペラ４５が配置される。軸流インペラ４５の回転により、被処理液が流入部３１ａの上端からドラフトチューブ３１内に流入し、流出部３１ｃの下端から排出される。処理部３１ｂの内周面には、複数の案内羽根３２が設けられる。

流出部３１ｃの上端部は、処理部３１ｂの下端部の周囲を囲み、両者の間にて周方向に延びるスリットが吐出口３９０として形成される。処理部３１ｂの周囲には、エアチャンバ３９１が設けられ、流出部３１ｃの上端は、エアチャンバ３９１に接続される。エアチャンバ３９１には、外部の送風機からの空気が供給管３９２を介して供給される。エアチャンバ３９１内の空気は、吐出口３９０からドラフトチューブ３１内に吐出される。図１４の攪拌装置１００ａにおいても、案内羽根３２やインペラ羽根４５２の根元に繊維状の夾雑物が絡むことが抑制される。なお、攪拌装置１００ａでは、空気以外の気体がドラフトチューブ３１内に吐出されてよい。また、攪拌装置の設計によっては、ドラフトチューブ３１内にリング状の散気管が設けられ、当該散気管から被処理液中に空気が供給されてよい。

上記実施の形態では、各案内羽根３２の上流側エッジ３３１は曲線状であるが、中心軸Ｊ１に向かうに従って漸次送液方向の下流側に向かうのであるならば、上流側エッジ３３１は直線状であってもよい。この場合でも、案内羽根３２に繊維状の夾雑物が絡むことを抑制することができる。また、図１５に示すように、案内羽根３２の上流側エッジ３３１が、ドラフトチューブ３０の内周面近傍において当該内周面におよそ沿うように湾曲する湾曲部３３２を有してもよい。これにより、当該内周面近傍において案内羽根３２に夾雑物が絡むことがさらに抑制される。

上記実施の形態では、案内羽根３２における上流側エッジ３３１の一部のみが径方向においてボスキャップ４６の先端部４６１と対向するが、上流側エッジ３３１の全体が先端部４６１と対向してもよい。すなわち、攪拌装置１００，１００ａでは、上流側エッジ３３１の少なくとも一部が、径方向においてボスキャップ４６の先端部４６１と対向することが好ましい。

攪拌装置１００，１００ａでは、複数の案内羽根３２が軸流インペラ４５に対して送液方向の上流側に配置されてよく、また、送液方向の上流側および下流側の双方に配置されてもよい。すなわち、攪拌装置では、複数の案内羽根３２は、軸流インペラ４５に対して送液方向の上流側または／および下流側にて近接して設けられていればよい。

図１１の攪拌装置において、固定部９３が省略されるとともに、上流側エッジ３３１が中心軸Ｊ１に向かうに従って漸次送液方向の下流側に向かう案内羽根３２が、案内羽根９１に代えて用いられてよい。この場合、当該攪拌装置において、案内羽根３２に繊維状の夾雑物が絡むことを抑制することができる。同様に、図１１の攪拌装置において、インペラ羽根４５２の前側エッジ４５３がボス部４５１の外周面近傍において当該外周面の接線方向におよそ沿う軸流インペラ４５が、軸流インペラ９４に代えて用いられてよい。この場合、当該攪拌装置において、複数のインペラ羽根４５２の根元に夾雑物が絡むことを抑制することができる。

上記攪拌装置１００，１００ａでは、ドラフトチューブ３０，３１の中心軸Ｊ１が鉛直方向（重力方向）に平行に配置されるが、上記中心軸Ｊ１は鉛直方向に対して傾斜してもよく、攪拌装置の設計によっては、上記中心軸Ｊ１が水平方向に平行であってもよい。また、ドラフトチューブ３０，３１の形状は、中心軸Ｊ１を中心とする筒状である限り、適宜変更されてよい。

攪拌装置１００，１００ａは、下廃水、し尿等を含む被処理液の処理に特に適しているが、他の被処理液の攪拌処理に利用されてもよい。

上記実施の形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わされてよい。

３０，３１ドラフトチューブ
３２案内羽根
４４駆動軸
４５軸流インペラ
４６ボスキャップ
１００，１００ａ攪拌装置
３３１（案内羽根の）上流側エッジ
４５１ボス部
４５２インペラ羽根
４５３（インペラ羽根の）前側エッジ
４６１先端部
Ｊ１中心軸
Ｒ１回転方向
ＴＫ処理槽

Claims

攪拌装置であって、
被処理液を貯溜する処理槽と、
前記被処理液中に設けられ、所定の中心軸を中心とする筒状のドラフトチューブと、
前記ドラフトチューブ内に設けられるシャフトに取り付けられ、前記シャフトの回転により前記中心軸を中心として回転することにより、前記ドラフトチューブ内において前記中心軸に沿う送液方向へと前記被処理液を送る軸流インペラと、
それぞれが前記ドラフトチューブの内周面から前記中心軸に向かって突出するとともに前記中心軸に沿う板状であり、前記軸流インペラに対して前記送液方向の上流側または／および下流側にて近接しつつ周方向に配列される複数の案内羽根と、
を備え、
前記複数の案内羽根のそれぞれが、片持ち状態にて前記ドラフトチューブに支持され、
前記複数の案内羽根のそれぞれにおける前記送液方向の上流側のエッジが、前記中心軸に向かうに従って漸次前記送液方向の下流側に向かうことを特徴とする攪拌装置。
請求項１に記載の攪拌装置であって、
前記軸流インペラのボス部における前記送液方向の下流側の端部に設けられるボスキャップをさらに備え、
前記ボスキャップが、前記中心軸に垂直な断面が円形であり、前記断面の直径が前記送液方向の下流側に向かうに従って漸次減少する先端部を有することを特徴とする攪拌装置。
請求項２に記載の攪拌装置であって、
前記複数の案内羽根が、前記軸流インペラに対して前記送液方向の下流側に配置され、
前記複数の案内羽根のそれぞれにおける前記上流側のエッジの少なくとも一部が、径方向において前記ボスキャップの前記先端部に対向することを特徴とする攪拌装置。
請求項１ないし３のいずれかに記載の攪拌装置であって、
前記軸流インペラが、
前記中心軸を中心とする筒状であり前記シャフトに取り付けられるボス部と、
前記ボス部の外周面に設けられ、前記周方向に配列される複数のインペラ羽根と、
を備え、
前記中心軸に沿って見た場合において、前記複数のインペラ羽根のそれぞれにおける回転方向前側のエッジが、前記外周面近傍において前記外周面の接線方向におよそ沿うことを特徴とする攪拌装置。
攪拌装置であって、
被処理液を貯溜する処理槽と、
前記被処理液中に設けられ、所定の中心軸を中心とする筒状のドラフトチューブと、
前記ドラフトチューブ内に設けられるシャフトに取り付けられ、前記シャフトの回転により前記中心軸を中心として回転することにより、前記ドラフトチューブ内において前記中心軸に沿う送液方向へと前記被処理液を送る軸流インペラと、
それぞれが前記ドラフトチューブの内周面から前記中心軸に向かって突出するとともに前記中心軸に沿う板状であり、前記軸流インペラに対して前記送液方向の上流側または／および下流側にて近接しつつ周方向に配列される複数の案内羽根と、
を備え、
前記軸流インペラが、
前記中心軸を中心とする筒状であり、前記シャフトに取り付けられるボス部と、
前記ボス部の外周面に設けられ、前記周方向に配列される複数のインペラ羽根と、
を備え、
前記中心軸に沿って見た場合において、前記複数のインペラ羽根のそれぞれにおける回転方向前側のエッジが、前記外周面近傍において前記外周面の接線方向におよそ沿うことを特徴とする攪拌装置。