JP2947770B2 - 水中への空気及び粉体供給撹拌装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水中へ空気及び粉
体供給撹拌装置に関し、更に詳細には停溜する水に空気
と粉体を供給撹拌する水中への空気及び粉体供給撹拌装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】人間の様々な活動が原因となり、有機物
などの栄養分を含む排水が自然水系に多量に流入するこ
とによって、池、湖沼や流れの緩慢な河川、排水路等に
引き起こされる富栄養化は、藻類や高等植物を有害まで
に成長させて、最終的には溶存酸素不足等の環境悪化を
招き、他の生物に大きな影響を及ぼす。また、藻類の中
には、アオコを構成する藻類のように独特の臭気により
周囲の環境に悪影響を与えるものもある。

【０００３】この様な富栄養化を引き起こす問題を解決
するための方法として、例えば、水に微生物製剤を投入
した後に曝気装置により水を曝気する方法や、空気に微
生物製剤を投入しながら曝気装置により水を曝気する方
法が既に提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、水に微
生物製剤を投入する方法では、投入する微生物製剤が乾
燥粉末の場合、微生物製剤をそのまま水に投入すると、
微生物製剤が水面に浮いてしまい水の浄化を行なわずに
系外に流出したり、微生物製剤が系内に留まっても水の
浄化に多くの時間を要する、という問題が生じていた。

【０００５】さらに、曝気の手段として、高圧ブロア
ー、コアコンプレッサ等と多孔性散板、多孔性散気管等
を組み合わせて直接気泡を水中に形成させる方法を使用
すると、停留している水の量が多い場合や停留している
水の深さが深い場合には、気泡があまねく水中に行き渡
らず曝気の効果を充分に得ることが出来ない、という問
題が生じていた。

【０００６】また、空気に微生物製剤を投入する方法で
は、空気と一緒に水中に放出された微生物製剤が水中で
拡散せず塊となって水の底部に沈下してしまい、水を浄
化するには多量の微生物製剤が必要となったり、また、
水の浄化に多くの時間を要する、という問題が生じてい
た。

【０００７】本発明は、このような従来技術の問題点に
鑑みてなされたものであり、停留する水の量や水の深さ
にかかわらず水を効率的に曝気するとともに、微生物製
剤を水中に効率的に拡散させることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するために、以下の手段を採用した。本発明は、中空の
固定軸と、この固定軸の外側に回動可能に設けられた回
転軸並びにこの回転軸に放射状に設けられた、開口部と
凹部を有する複数の羽根からなる羽根車とを備えた、水
中に空気と粉体を供給し、撹拌する装置であって、前記
固定軸は、この固定軸内部と外部とを貫通する１又は複
数の固定軸孔を有し、前記回転軸は、この回転軸内部と
外部とを貫通し、隣接する羽根と羽根との間に設けられ
た１又は複数の回転軸孔を有し、前記固定軸孔と前記回
転軸孔が連通したときに、固定軸の内部から回転軸孔を
通りこの回転軸孔外に至る流路が形成され、前記固定軸
孔は、装置の少なくとも一部を水中に設置し固定軸の内
部に空気と粉体との混合物を供給したときに、前記流路
を通って羽根の１つに前記混合物を滞留させることがで
きる位置に設けられ、前記羽根に混合物が滞留し、その
浮力によって回転軸が回動して粉体が空気とともに水中
に拡散され、かつ、前記回転軸孔が隣接する回転軸孔の
位置に移動する、水中への空気及び粉体供給撹拌装置で
ある。

【０００９】水中に空気と粉体の混合物を供給撹拌する
には、最初に、空気と粉体との混合物を固定軸の内部に
流入させる。そして、固定軸と回転軸との間の隙を介し
て固定軸孔と回転軸孔を連通し固定軸の内部から回転軸
孔を通って回転軸孔外に至る流路を形成する。

【００１０】そして、前記混合物を前記流路を介して水
中に放出した後、混合物中の空気と粉体の一部はその向
きを上方に変えて上昇移動しこの混合物を放出した回転
軸孔の近傍に設けられた羽根の凹部内に滞留する。一
方、混合物中の残りの粉体は回転軸孔の先端よりも外側
であって隣接する羽根と羽根との間の付近に滞留する。

【００１１】そして、凹部に滞留した混合物中の空気の
量が増加すると、滞留した空気の体積と同一の体積の水
の重さ分の浮力が発生する。そして、この浮力による回
転トルクが羽根車を駆動させるための駆動トルクよりも
大きくなった時に羽根車が回転する。

【００１２】次に、混合物を放出した回転軸孔に隣接す
る回転軸孔が固定軸の固定軸孔の外側に回転移動して固
定軸孔と回転軸孔を連通させ、混合物がこの回転軸孔か
ら水中に放出される。そして、羽根の凹部に空気が滞留
し浮力がさらに増加して、羽根車は回転速度を増加させ
ながら回転する。

【００１３】これと同時に、羽根車の回転により水に循
環流が生じ、この循環流により水中に滞留する粉体が水
中内を拡散する。また、羽根の凹部内に滞留する空気と
粉体は羽根車の回転移動により水中内に放出され、空気
内の酸素が水中に溶解して水中の溶剤酸素量を増加させ
る。そして、この溶剤酸素量が増加した水と水中内に放
出された粉体が循環流により水中内に拡がる。

【００１４】次に、前述と同様にして、隣接する回転軸
孔に混合物が流入して羽根の凹部に空気が滞留して浮力
を発生させ、羽根車は連続して回転する。そして、空気
中の酸素が水中に溶解するとともに、粉体が水中内をさ
らに拡散する。

【００１５】固定軸の外側には羽根車が回動可能に設け
られているとともに、この固定軸の内部に空気と粉体の
混合物を流入させることができれば、固定軸の形状は問
わない。固定軸は、例えば、円筒状を例示することがで
きる。

【００１６】また、固定軸の外側と羽根車との間には、
羽根車が固定軸の回りを回転することが出来るように隙
間を設けることが好ましい。固定軸孔は、例えば、装置
全体を水中に設置した場合、固定軸の側壁に設けられ固
定軸の軸線よりも下方であって軸線方向と平行な部位に
一定の離間寸法を有して配置された１又は２以上の供給
孔からなり、この供給孔は縦長の長円形状をなしている
ものを例示することができる。

【００１７】羽根車は回転軸と羽根からなり、羽根に空
気が供給されて浮力が発生しこの浮力により羽根車を回
転させ、また、水中内に混合物を供給撹拌する機能を有
すればその形状は問わない。羽根車の羽根の枚数は水中
への空気及び粉体の供給量を考慮して、例えば、３枚か
ら１２枚程度にすることが好ましい。

【００１８】回転軸は、例えば、円筒状をなし軸線方向
に貫通する貫通孔を有し、回転軸の周壁には回転軸の軸
線方向と平行な部位に一定の離間寸法を有して配置され
た回転軸孔が１又は複数設けられ、この回転軸孔は周方
向に一定の間隔を有して放射状に設けられているものを
例示することができる。

【００１９】回転軸孔は羽根車が回転して固定軸孔を形
成した位置に回転軸孔を回転移動させたときに各回転軸
孔は各固定軸孔に連通する位置に配置されていることが
好ましい。

【００２０】固定軸孔の先端の開口は回転軸孔の先端の
開口よりも大きな開口面積を有することが好ましい。こ
れは、固定軸孔と回転軸孔とを連通させて固定軸の内部
から回転軸孔を通ってこの回転軸孔外に至る流路が形成
される時間を確保して羽根の凹部に多くの混合物を供給
するためである。

【００２１】また、固定軸孔の先端の開口と回転軸孔の
先端の開口は、羽根車が回転して固定軸孔を形成した位
置に回転軸孔を回転移動させたときに各回転軸孔は各固
定軸孔に連通するものであれば、各開口の形状は問わな
い。従って、固定軸孔の先端の開口と回転軸孔の先端の
開口は同一の形状の他、異なる形状にすることができ
る。また、各開口は一方の開口が他方の開口を包含する
場合の他、一方の開口が他方の開口の一部のみを包含す
るように形成されていてもよい。

【００２２】羽根は開口部と凹部を有し、混合物を内部
に滞留することができれがその形状は問わない。羽根
は、例えば、羽根車の回転方向を先端に有頂円弧状をな
し、後端部に大きな開口部を有して内部に凹部が形成さ
れているものを例示することができる。

【００２３】また、羽根の内部は多数の区画された小室
を設け、この小室は開口を有することが好ましい。回転
軸孔から放出された混合物中の空気を効率的に羽根の内
部に滞留させるとともに、この滞留した空気を水中に放
出して小泡にし空気中の酸素を効率的に溶解させるため
である。

【００２４】粉体は、水の浄化に役立つ機能を有するも
のであればその種類は問わない。例えば、水中の栄養分
を資化する微生物や水浄化に有効な微生物を必要に応じ
て人工培養しこれを含有する製剤を例示することができ
る。また、粉体は塊となって短時間に沈降したり、水面
に浮遊すると撹拌され難いので、水中に滞留できるもの
が好ましい。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る水中への空気
及び粉体供給撹拌装置の実施の形態を、図１から図３に
基づいて説明する。

【００２６】〔第１の実施の形態〕本発明に係る第１の
実施の形態の水中への空気及び粉体供給撹拌装置１（以
下、「装置１」と記す。）は、図１,図２に示すよう
に、装置１全体が水Ｗ中に設置されており、固定軸３と
羽根車５を備えている。

【００２７】固定軸３は図示しない固定物に接続されて
固定されている。固定軸３は円柱状をなしその内部に軸
Ｉ方向に貫通する貫通孔７を有している。固定軸３の側
壁にはこの固定軸３の軸線Ｉよりも下方であってこの軸
線Ｉ方向と平行な部位に一定の離間寸法を有して配置さ
れた固定軸孔９が１４ヶ設けられている。尚、固定軸孔
９の数は水中への空気及び粉体の供給撹拌能力に基づい
て任意に変更することができる。

【００２８】固定軸孔９は縦長の長円形状をなしてい
る。固定軸３の両端部には外側に張り出したフランジ部
１３が設けられており、このフランジ部１３には空気Ａ
と粉体Ｐの混合物１５を圧縮して供給するコンプレッサ
（図示せず）に連結された連通管１７が接続されてい
る。

【００２９】固定軸３の外側には小さな隙間１９を介し
て羽根車５が回転可能に設けられている。羽根車５は、
図１,図２に示すように、回転軸２１とこの回転軸２１
の外側に放射状に設けられた８枚の羽根２３ａ,２３ｂ,
２３ｃ,２３ｄ,２３ｅ,３ｆ,２３ｇ,２３ｈとを有して
いる。

【００３０】回転軸２１はその軸線Ｉ方向に貫通する貫
通孔２５を有し、この回転軸２１の周壁には回転軸２１
の軸線Ｉ方向と垂直な部位に一定の離間寸法を有して配
置された回転軸孔２７が１４ケ設けられている。これら
の回転軸孔２７の集合体２９は周方向に一定の間隔を有
して放射状に８つ設けられている。以下、各回転軸孔２
７の集合体２９を２９ａ,２９ｂ,２９ｃ,２９ｄ,２９
ｅ,２９ｆ,２９ｇ,２９ｈと記す。

【００３１】回転軸２１の両端部には軸受を嵌合するた
めの嵌合穴３１が設けられ、この嵌合穴３１には前記軸
受となる玉軸受３３が嵌合されている。この玉軸受３３
の外側には玉軸受３３や回転軸２１の内部に水Ｗの進入
を阻止するためのシール材３５が装着されている。

【００３２】このシール材３５の外側にはシール材３５
と玉軸受３３の移動を防止するための移動防止板３７が
設けられており、この移動防止板３７は回転軸２１の側
部に図示しないボルトにより固定されている。

【００３３】回転軸２１に設けられた羽根２３ａ,２３
ｂ,２３ｃ,２３ｄ,２３ｅ,３ｆ,２３ｇ,２３ｈは羽根車
５の回転方向を先端に有頂円弧状をなし、その後端部に
大きな開口（開口部）を有して内部に空間部（凹部）４
３が形成されている。隣接する羽根２３と羽根２３との
間には前記回転軸孔２９が開口している。

【００３４】次に、第１の実施の形態における水中への
空気及び粉体供給撹拌装置１の羽根車５が停止した状態
から回転して混合物１５が水Ｗ中に供給拡散する作用を
説明する。尚、図２は、回転軸孔２９ｅと固定軸孔９が
連通した時の状態を示している。

【００３５】最初に、空気Ａと粉体Ｐとの混合物１５を
図示しないコンプレッサにより圧縮して連通管１７内に
放出する。尚、連通管１７内に混合物１５を供給するに
は、固定軸３のフランジ部１３に接続された連通管１７
の一方若しくは他方の連通管１７を介して供給したり又
は両方の供給連通管１７を介して供給してもよい。

【００３６】混合物１５は連通管１７内を通って固定軸
３の貫通孔７に流入し、一部の混合物１５は多数の固定
軸孔９と、固定軸３の外側と回転軸３との間の小さな隙
間１９を通って固定軸孔９の近くにある回転軸孔２９ｆ
に流入し、この回転軸孔２９ｆを通って水Ｗ中に放出さ
れる。

【００３７】次に、水Ｗ中内に放出された混合物１５の
空気Ａと粉体の一部はその向きを変えて上方に移動し混
合物１５を放出した回転軸孔２９ｆの近傍に配置された
羽根２３ｆの開口４１を通り羽根２３ｆの頂部周辺の空
間部４３に滞留する。一方、残りの粉体Ｐは水Ｗ中に放
出された後、羽根２３ｅと羽根２３ｆとの間の付近に滞
留する。

【００３８】そして、空間部４３に滞留する空気Ａの量
が増加すると、滞留した空気Ａの体積と同一の体積の水
Ｗの重さ分の浮力が発生する。そして、この浮力による
回転トルクが羽根車５を駆動させるための駆動トルクよ
りも大きくなった時に羽根車５が矢印Ｙの方向（時計方
向）に回転する。

【００３９】次に、図２に示すように、前記混合物１５
を放出した回転軸孔２９ｆに隣接し且つこの回転軸孔２
９ｆから反時計方向側の回転軸孔２９ｅが固定軸３の固
定軸孔９の外側に回転移動して固定軸孔９と回転軸孔２
９ｅを連通させ、混合物１５がこの回転軸孔２９ｅから
水Ｗ中に放出する。そして、羽根２３ｅの空間部４３に
空気Ａと粉体Ｐの一部が滞留して浮力がさらに増加し、
羽根車５は回転速度を増加させながら回転する。

【００４０】これと同時に、羽根車５の回転により水Ｗ
は矢印Ｘが示す方向の循環流を生じ、この循環流により
水Ｗ中に放出された粉体Ｐは水Ｗ中内に拡散する。ま
た、羽根２３ｅ,２３ｆの空間部４３内に滞留した空気
Ａと粉体Ｐの一部は羽根車５の回転移動により水Ｗ中内
に放出され、空気Ａ内の酸素が水Ｗ中に溶解して水Ｗ中
の溶剤酸素量を増加さる。そして、この溶剤酸素量が増
加した水Ｗと粉体Ｐが循環流により水中内に拡がる。

【００４１】次に、以下同様にして、隣接する回転軸孔
２９に混合物１５が流入して羽根２３の空間部４３に空
気Ａと粉体Ｐの一部が滞留して浮力を発生させ羽根車が
連続して回転し、空気中の酸素が水Ｗ中に溶解するとと
もに、粉体Ｐが水Ｗ中内をさらに拡散する。

【００４２】従って、水Ｗを効率良く曝気するととも
に、粉体Ｐを水Ｗ中内に効率良く拡散させることができ
る。

【００４３】〔第２の実施の形態〕次に、本発明に係る
第２の実施の形態の水中への空気及び粉体供給撹拌装置
を図３を用いて説明する。

【００４４】本発明に係る第２の実施の形態の水中への
空気及び粉体供給撹拌装置４５は、羽根２３の空間部４
３に多数の区画された小室４７を有している点で、この
小室４７を空間部４３に有しない第１の実施の形態の水
中への空気及び粉体供給撹拌装置１と相違する。その他
の点については第１の実施の形態の水中への空気及び粉
体供給撹拌装置１と同様なので、同一態様部分について
は同一符号を附してその説明を省略する。

【００４５】羽根２３はその空間部４３に矩形状に区画
された小室４７を複数有しており、各小室４７は羽根２
３の回転方向と反対の方向に開口を有している。空間部
４３に小室４７を複数設けることにより、羽根車５が回
転して小室４７内に滞留した空気Ａを水Ｗ中に放出する
と、小室４７から放出された空気Ａは小泡となり空気Ａ
内の酸素が水Ｗと接触し易くなるので、酸素が水中に融
解し易くなる。従って、曝気の効率をより向上させるこ
とができる。

【００４６】

【発明の効果】 以上説明したように、請求項１に記載
の本発明によれば、中空の固定軸と、この固定軸の外側
に回動可能に設けられた回転軸並びにこの回転軸に放射
状に設けられた、開口部と凹部を有する複数の羽根から
なる羽根車とを備えた、水中に空気と粉体を供給し、撹
拌する装置であって、固定軸は、この固定軸内部と外部
とを貫通する１又は複数の固定軸孔を有し、回転軸は、
この回転軸内部と外部とを貫通し、隣接する羽根と羽根
との間に設けられた１又は複数の回転軸孔を有し、固定
軸孔と回転軸孔が連通したときに、固定軸の内部から回
転軸孔を通りこの回転軸孔外に至る流路が形成され、固
定軸孔は、装置の少なくとも一部を水中に設置し固定軸
の内部に空気と粉体との混合物を供給したときに、流路
を通って羽根の１つに混合物を滞留させることができる
位置に設けられ、羽根に混合物が滞留し、その浮力によ
って回転軸が回動して粉体が空気とともに水中に拡散さ
れ、かつ、回転軸孔が隣接する回転軸孔の位置に移動す
ることにより、水中内を効率よく曝気するとともに、粉
体を水中内に効率よく拡散するこことができる。

【００４７】また、固定軸孔は複数形成され、各々は固
定軸の軸線方向と平行に配置されており、回転軸孔は固
定軸孔と同数形成され、羽根車が回転して固定軸孔が形
成された位置に回転軸孔が回転移動したときに各回転軸
孔は各固定軸孔に連通する位置に配置する場合には、固
定軸孔と回転軸孔が連通したときに固定軸の内部から各
固定軸孔を介して各回転軸孔に至る流路が形成されるの
で、水中に放出される混合物の流量を増加させることが
できる。

【００４８】また、固定軸孔の先端の開口が回転軸孔の
先端の開口よりも大きな開口面積を有する場合には、回
転する羽根車の回転速度が速くなっても、固定軸孔と回
転軸孔とを連通させて固定軸の内部から回転軸孔に至る
流路が形成される時間を十分に確保して羽根に多くの混
合物を供給することができる。

【００４９】さらに、羽根の内部に複数の区画された小
室を設け、この小室は開口を有する場合には、曝気の効
率をより向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施の形態における水中への
粉体供給撹拌装置の縦断面図である。

【図２】 本発明の第１の実施の形態における水中への
粉体供給撹拌装置の側面図である。

【図３】 本発明の第２の実施の形態における水中への
粉体供給撹拌装置の縦断面図である。

【符号の説明】

１,４５ 水中への粉体供給撹拌装置 ３ 固定軸 ５ 羽根車 ７ 貫通孔（中空） ９ 固定軸孔 １５ 混合物 ２１ 回転軸 ２３,２３ａ,２３ｂ,２３ｃ,２３ｄ,２３ｅ,３ｆ,２３
ｇ,２３ｈ 羽根 ２７ 回転軸孔 ４１ 開口（開口部） ４３ 空間部（凹部） ４７ 小室 Ａ 空気 Ｐ 粉体 Ｗ 水

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 水谷 達郎 東京都墨田区堤通１丁目19番９号日本電 気精器株式会社内 (56)参考文献 実公 昭59−27848（ＪＰ，Ｙ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B01F 7/00 - 7/32 B01F 3/00 - 3/22

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中空の固定軸と、この固定軸の外側に回
   動可能に設けられた回転軸並びにこの回転軸に放射状に
   設けられた、開口部と凹部を有する複数の羽根からなる
   羽根車とを備えた、水中に空気と粉体を供給し、撹拌す
   る装置であって、 前記固定軸は、この固定軸内部と外部とを貫通する１又
   は複数の固定軸孔を有し、前記回転軸は、この回転軸内
   部と外部とを貫通し、隣接する羽根と羽根との間に設け
   られた１又は複数の回転軸孔を有し、前記固定軸孔と前
   記回転軸孔が連通したときに、固定軸の内部から回転軸
   孔を通りこの回転軸孔外に至る流路が形成され、 前記固定軸孔は、装置の少なくとも一部を水中に設置し
   固定軸の内部に空気と粉体との混合物を供給したとき
   に、前記流路を通って羽根の１つに前記混合物を滞留さ
   せることができる位置に設けられ、 前記羽根に混合物が滞留し、その浮力によって回転軸が
   回動して粉体が空気とともに水中に拡散され、かつ、前
   記回転軸孔が隣接する回転軸孔の位置に移動する、水中
   への空気及び粉体供給撹拌装置。
2. 【請求項２】 前記固定軸孔は複数形成され、各々は前
   記固定軸の軸線方向と平行に配置されており、前記回転
   軸孔は前記固定軸孔と同数形成され、前記羽根車が回転
   して固定軸孔が形成された位置に回転軸孔が回転移動し
   たときに各回転軸孔は各固定軸孔に連通する位置に配置
   されていることを特徴とする請求項１に記載の水中への
   空気及び粉体供給撹拌装置。
3. 【請求項３】 前記固定軸孔の先端の開口は前記回転軸
   孔の先端の開口よりも大きな開口面積を有することを特
   徴とする請求項１又は２に記載の水中への空気及び粉体
   供給撹拌装置。
4. 【請求項４】 前記羽根の凹部には複数の区画された小
   室が設けられ、この小室は開口を有していることを特徴
   とする請求項１から３のいずれかに記載の水中への空気
   及び粉体供給撹拌装置。