JP4417291B2 - 攪拌機 - Google Patents

Description

本発明は、攪拌機に関し、特に、汚水等の攪拌流体（液体）を攪拌する羽根を備えた攪拌体の比重を変化させることにより昇降させ、攪拌体をその昇降に応じてその回転方向を切り替えて回転させて攪拌槽内の攪拌を効率的に、均一に行うとともに、攪拌槽の内底部における汚泥等固形物の沈殿堆積を防止することができるようにした攪拌機に関するものである。

従来、下水処理、工事用排水の処理等において、土砂、汚泥などの固形不純物が含まれた汚水等の流体（攪拌流体）を処理、例えば、汚泥水を処理する場合、この汚泥水に凝集剤、殺菌剤等の薬剤を、汚泥水を供給した攪拌槽内に投入し、攪拌機により攪拌して、所要の凝集、殺菌などの処理を行うようにしている。

ところで、攪拌機は、外部からのエネルギーを得てモータなどの駆動体を介して攪拌羽根を回転させ、これにより発生する水流を利用して槽内の攪拌流体を循環するようにして槽内全体を強制的に攪拌するようにしている。

このため、この攪拌機における攪拌動力が大となるため、外部から商用電力を給電しているのでその電力費が嵩むとともに、また高深度槽においてはさらに電力費が嵩むようになり、ランニングコストが高くなり、さらには商用電力が無い箇所では攪拌機を使用することができないという問題があった。
また、攪拌機における攪拌羽根は、通常１種のみ突設するように配設しているため、槽内における攪拌流体の緩速攪拌時において、比較的比重の重い固形物の汚泥などが槽内定部に沈殿し、堆積するという問題があった。

本発明は、上記従来の攪拌機の有する問題点に鑑み、攪拌槽の内底部に汚泥が沈殿堆積するのを防止し、槽内全体を高い効率で、均一な攪拌が小動力で行えるようにした攪拌機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の攪拌機は、攪拌槽内の攪拌流体中を自らの比重変化により昇降しつつ回転するようにした攪拌機であって、攪拌体の外周部に攪拌槽内の攪拌流体中を昇降する際に受ける攪拌流体の流体抵抗にて回転するようにした回転駆動攪拌羽根と、攪拌体の回転により攪拌流体を攪拌するようにした底部攪拌羽根とを突設するように構成したことを特徴とする。

この場合において、攪拌体の外周部に突設する回転駆動攪拌羽根を攪拌体の上部位置に、底部攪拌羽根を下部位置に配設することができる。

また、攪拌体を、内部へ流体を給排可能としたタンク形とし、攪拌体内を貫通するガイド棒に導かれて昇降するようにすることができる。

本発明の攪拌機によれば、攪拌槽内の攪拌流体中を自らの比重変化により昇降しつつ回転するようにした攪拌機であって、攪拌体の外周部に攪拌槽内の攪拌流体中を昇降する際に受ける攪拌流体の流体抵抗にて回転するようにした回転駆動攪拌羽根と、攪拌体の回転により攪拌流体を攪拌するようにした底部攪拌羽根とを突設するように構成することにより、攪拌体の比重を変化させることにより自転しつつ昇降する際、その回転方向も自動的に切り替えられるので、攪拌流体の攪拌が槽内全体にて高い効率にて均一に行え、かつ攪拌槽の内底部も降下して回転する底部攪拌羽根にて攪拌されるので攪拌槽の内底部に汚泥が沈殿堆積するのを防止し、しかも小動力で行うことができる。

また、攪拌体の外周部に突設する回転駆動攪拌羽根を攪拌体の上部位置に、底部攪拌羽根を下部位置に配設することにより、回転駆動攪拌羽根が水面位置に浮上したとき、水面或いは水面付近に浮遊するスカムを該羽根にて破砕することができる。

攪拌体を、内部へ流体を給排可能としたタンク形とし、攪拌体内を貫通するガイド棒に導かれて昇降するようにすることにより、攪拌体を昇降させるための比重変化を、攪拌流体を給排水する簡易な方法で行うことができる。

以下、本発明の攪拌機の実施の形態を、図面に基づいて説明する。

図１〜図２に、本発明の攪拌機の一実施例を示す。

一般に、下水処理、工事用排水等の処理において、土砂、汚泥などの固形不純物が含まれた汚泥水等（以下、「攪拌流体Ｗ」という。）を処理する場合、汚泥水を供給した攪拌槽内に凝集剤、殺菌剤等の薬剤を投入し、該攪拌槽内に配設した攪拌機Ａを駆動することにより攪拌流体Ｗを攪拌して、所要の凝集、殺菌などの処理を行うようにしている。

攪拌槽１内に攪拌流体Ｗを貯留するようにした攪拌槽１内に配設する攪拌機Ａは、攪拌槽１内に、望ましくは攪拌槽１内中央部にほぼ垂直になるように配設したガイド棒に導かれ、かつ内部の比重を変化させることでそれ自体で昇降するよう構成した内部が空洞の円筒タンク形の攪拌体２と、この攪拌体２の外周部の上部位置と下部位置にそれぞれ放射方向に突設した２種の攪拌羽根、即ち回転駆動力発生用の回転駆動攪拌羽根３と攪拌用の底部攪拌羽根４とを突設して構成する。
この攪拌体２は、図１〜図２に示すように、攪拌体本体の中央部に透孔２１を穿設し、この透孔２１内にガイド棒５を貫通するように形成する。このガイド棒５により、攪拌体２の上下方向（昇降方向）と回転方向以外の動きを拘束するが、これは攪拌槽１の上部に配設したガイド棒支持枠体６にて吊垂、その他の方法で支持するようにする。

攪拌体２の比重を変化させる方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、攪拌槽１内に貯留した攪拌流体Ｗの一部を攪拌体２内に出し入れ、即ち攪拌流体Ｗをタンク形の攪拌体２内に吸引するようにして供給することで攪拌機Ａの比重を大として攪拌槽１内をその自重により自然と降下するように、また反対に攪拌体２内から攪拌流体Ｗを排出することで攪拌機Ａの比重を小となるようにして上昇動作を行うよう制御する。

なお、この攪拌体内への攪拌流体Ｗの給排制御は、特に限定されるものではないが、例えば、ポンプと電磁弁（いずれも図示省略）との組み合わせにより行うことができる。
このように、攪拌流体Ｗの給排制御にて攪拌体２の比重を変化させて昇降するようにすることで、高深度槽においても小動力で、攪拌流体Ｗの均一攪拌を効率的に、確実に行えるようにすることができる。

この攪拌槽１は、特に限定されるものではないが、例えば、図１に示すように、所要の内容積を有する立方体、矩形のほか、円形など、貯留する攪拌流体Ｗの攪拌が行える形状を備え、図示省略したが必要に応じて該攪拌槽１内に攪拌する攪拌流体Ｗを供給し、かつ攪拌後の処理水を排水できるように構成するとともに、攪拌槽１の上部に攪拌体２を貫通したガイド棒５を支持するためのガイド棒支持枠６を配設し、かつ該ガイド棒支持枠６に、攪拌機Ａを昇降可能に支持するためのガイド棒５を鉛直に吊り下げ、或いは支持できるようにする。

これにより、攪拌体２が攪拌槽１内で昇降する際、このガイド棒５にて攪拌体２の上下移動の際の平面位置範囲が拘束されつつガイドされ、円滑に昇降できるようにし、かつ攪拌体２の昇降時、予め定めた定位置にて停止するように、電気回路にポンプの回転方向を切り替える切り替えスイッチ（いずれも図示省略）を配設して構成する。
なお、この攪拌槽１の上面は開口しているが、密閉式とすることも可能である。

また、攪拌体本体の外周面に突設する回転駆動力発生用の回転駆動攪拌羽根３は、図２に示すように、複数枚、特に限定されるものではないが、図示の実施例では６枚の攪拌羽根３を、ほぼ等間隔で放射方向に突設するようにして設け、これにより攪拌体２がその内部への給水或いは内部からの排水により比重を変化させることにより昇降動作をする際、各攪拌羽根３に液体の抵抗力を受けて攪拌体２を、時計方向の正回転、或いは反時計方向の逆回転させるような形状に形成するようにするが、この回転駆動攪拌羽根３の大きさ、形状、数は、攪拌槽の大きさ等に対応したものとする。

また、槽底部攪拌用の底部攪拌羽根４は、攪拌体２の回転により攪拌槽１内の攪拌流体Ｗ、特に底部攪拌羽根４の外周部位の攪拌流体Ｗを攪拌するような形状に形成する。この底部攪拌羽根４も回転駆動攪拌羽根３と同様にほぼ等間隔で複数枚、図示の実施例では６枚を放射方向に突設するが、その形状としては、攪拌体２が昇降時に回転する際にも、昇降動作の抵抗を最小限になるようにするとともに、該羽根周囲付近の攪拌流体Ｗを攪拌するようにして定める。
例えば、攪拌体２の下降動作時、回転駆動攪拌羽根３により該攪拌体２が時計回りに回転する際、底部攪拌羽根４によりその外周方向の水流を発生させて攪拌流体Ｗを攪拌するようにする。そして、攪拌体２が最下降位置に達したとき、図１の鎖線で示すように、底部攪拌羽根４は攪拌槽の内底部位置にあって該内底部に沈殿する汚泥分を攪拌するようにする。また、反対に攪拌体２の上昇動作時、回転駆動攪拌羽根３により該攪拌体２が反時計回りに回転する際、底部攪拌羽根４によりその内向きの水流を発生させて攪拌流体Ｗを攪拌するようにする。このようにして底部攪拌羽根４により微生物との接触を促進させるようにする。

さらに、攪拌体２の最上昇位置にあっては、回転駆動攪拌羽根３は攪拌槽１の水面位置にあり、この状態での攪拌体２の回転により水面或いは水面近くに浮遊するスカムを、該回転駆動攪拌羽根３の回転力にて破砕することができる。

なお、攪拌体２内には、ポンプ（図示省略）と駆動エネルギー源とを備え、タンク状攪拌体２内への給排水により攪拌体２の比重を変化させるためのポンプを駆動エネルギー源、例えば、蓄電池（図示省略）より必要な電力の供給を受けて駆動するようにする。

次に、この攪拌機Ａの作用について説明する。
攪拌槽１内に攪拌流体Ｗを供給し、攪拌体２内のポンプを駆動することで、このポンプの回転方向により、例えば、正回転することで攪拌槽１内に攪拌流体Ｗの一部を吸引することとなり、この攪拌体内に吸引した流体ｗの量に応じて攪拌体内の空気ａは圧縮される。この攪拌体２内の空気を収縮することで、空気（気体）ａと流体ｗとの重量混入比率を変化させる。
これにより、攪拌流体の重量比が高くなり、平均比重が減少することで、攪拌体２の比重が重くなり、攪拌体２は攪拌槽１内を自転しながらガイド棒５に沿って降下するようになる。この際、攪拌体２の回転駆動攪拌羽根３に抵抗を受けて、反時計方向に攪拌体２が回転して攪拌体２内の攪拌流体Ｗを底部攪拌羽根４にて攪拌するものとなる。

そして、攪拌体２が槽底部へ到達した際、攪拌体下部に設けられたスイッチの作用にて攪拌体２内の流体ｗを排出するポンプが作動し始め、流体ｗを攪拌槽１内に排出する。このとき、流体ｗの排出する噴流を用いて、さらに攪拌槽底部の攪拌流体Ｗを底部攪拌羽根４にて攪拌するものとなる。
なお、この流体ｗを排出するためのポンプの駆動は、予めタイマーで予め設定した時間が経過すると停止するようにする。

この攪拌体２内の流体ｗの排出で、攪拌体２内で圧縮収縮されていた空気ａは再び膨張するようになり、攪拌体２の比重が変化、即ち比重が軽くなる。このため攪拌体２の浮力が大きくなり、攪拌体２に浮力が作用するようになって攪拌体２は攪拌槽１内を、時計方向に回転しつつガイド棒５に沿って上昇するようになる。そして攪拌体２の上昇途中であっても、この攪拌体２内の流体ｗの排出が終了するとポンプは停止し、攪拌体２の上昇は継続され、無動力で回転しつつ上昇するものとなる。

また、攪拌体２がガイド棒５に沿って上昇して予め定めた定位置まで上昇し、回転駆動攪拌羽根３が水面位置にあるとき、攪拌体２の回転により水面或いは水面近くに浮遊するスカムを、該回転駆動攪拌羽根３にて破砕する。
この攪拌体２の昇降動作の切り替えと、回転方向の切り替え作用とを繰り返すことにより、攪拌体２の上昇中と下降中とにおいて、攪拌体２の回転によって攪拌流体を底部攪拌羽根４にて攪拌し、槽内全体を高い効率で均一攪拌することができる。
また、攪拌体２の位置、特にその上端位置と下端位置とを、例えば、センサー等にて検出して攪拌体内の攪拌流体の給排出を行うようにすることもできる。

以上、本発明の攪拌機について、実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。

本発明の攪拌機は、攪拌体の比重を変化させることにより攪拌槽内流体中を昇降させるとともに、その昇降方向により攪拌体に配設した回転駆動攪拌羽根にて時計、反時計方向に回転方向を切り替えつつ、かつ底部攪拌羽根にて攪拌流体を攪拌し、槽内全体を高い効率で均一攪拌するという特性を有していることから、下水処理場の反応槽（嫌気槽又は無酸素槽）の攪拌の用途に好適に用いることができるほか、例えば、ダム湖の攪拌、化学反応槽の攪拌、槽底部状況のセンシングマシン（槽底でセンシングしたデータを液上部で人が確認する）の用途にも用いることができる。

本発明の攪拌機の一実施例を示す正面縦断面図である。 攪拌体の拡大外観斜視図である。

符号の説明

１ 攪拌槽
２ 攪拌体
３ 回転駆動攪拌羽根
４ 底部攪拌羽根
５ ガイド棒
６ ガイド棒支持枠体
Ａ 攪拌機
ａ 空気
Ｗ 攪拌流体
ｗ 攪拌体内の流体

Claims (3)

1. 攪拌槽内の攪拌流体中を自らの比重変化により昇降しつつ回転するようにした攪拌機であって、攪拌体の外周部に攪拌槽内の攪拌流体中を昇降する際に受ける攪拌流体の流体抵抗にて回転するようにした回転駆動攪拌羽根と、攪拌体の回転により攪拌流体を攪拌するようにした底部攪拌羽根とを突設するように構成したことを特徴とする攪拌機。
2. 攪拌体の外周部に突設する回転駆動攪拌羽根を攪拌体の上部位置に、底部攪拌羽根を下部位置に配設したことを特徴とする請求項１記載の攪拌機。
3. 攪拌体を、内部へ流体を給排可能としたタンク形とし、攪拌体内を貫通するガイド棒に導かれて昇降するようにしたことを特徴とする請求項１又は２記載の攪拌機。

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