JP5224110B2 - パワーサチュレータ - Google Patents

Description

本発明は、動力源により連続駆動されるサチュレータであり、フロリデーションに供されるパワーサチュレータに関する。

従来よりフッ素がむし歯予防に役立つことが知られ、米国を始め多くの先進国では水道水に天然に含まれるフッ素を適正濃度となるように調整する手法（フロリデーション「Fluoridation」）が用いられている。

このフロリデーションによる水道水フッ化物イオン濃度の調整により口腔内健康に大きな効果を奏し、日本国内でもその普及が望まれている。

フロリデーションに用いられるサチュレータ（飽和装置）は、４％の理想的な飽和溶液を作り出す装置である。この装置により作られた飽和フッ化ナトリウム溶液は、小さなポンプによって浄水場設備に送られる。
かかる従来のサチュレータには、上昇方式 （アップフロー方式）、下降方式 （ダウンフロー方式 ）、心室方式 （ベンチュリ方式） の三種類がある。

しかし、装置の原理は、軟水がフッ化ナトリウム（ＮａＦ）を含む大きな槽を少しずつ通り抜けることで飽和したフッ化ナトリウム溶液を作るものであり、溶液の生成速度が極めて遅く、数千人規模の人口にしか対応できないものであった。

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解決しようとする問題点は、飽和溶液の生成速度が極めて遅い点である。

本発明は、飽和溶液の生成速度を向上するため、溶媒及び該溶媒に溶解させる物質の供給を受けて収容し攪拌部材の撹拌駆動により前記溶媒及び物質を撹拌する撹拌槽と、前記撹拌槽内の溶液を中間部の移行口から受け入れ且つ未溶解の物質を沈降させる分離槽と、前記撹拌槽及び分離槽の底部間に設けられ前記沈降した未溶解の物質を前記撹拌槽内底部側へ戻すための底部戻し口と、前記分離槽の上澄み液を回収する回収口とを備えたパワーサチュレータであって、前記分離槽は、前記撹拌槽の周囲を囲むように形成されたことを特徴とする。

本発明のサチュレータでは、溶媒及び該溶媒に溶解させる物質の供給を受けて収容し攪拌部材の撹拌駆動により前記溶媒及び物質を撹拌する撹拌槽と、前記撹拌槽内の溶液を中間部の移行口から受け入れ且つ未溶解の物質を沈降させる分離槽と、前記撹拌槽及び分離槽の底部間に設けられ前記沈降した未溶解の物質を前記撹拌槽内底部側へ戻すための底部戻し口と、前記分離槽の上澄み液を回収する回収口とを備えたパワーサチュレータであって、前記分離槽は、前記撹拌槽の周囲を囲むように形成された。

このため、撹拌槽内での撹拌による溶解促進と分離槽内での未溶解の物質の沈降促進とにより、上澄み液として生成される飽和溶液を取り出すことができる。

飽和したフッ化ナトリウム溶液の生成速度を向上するという目的を、撹拌部材を備えた撹拌槽と未溶解の物質と飽和溶液とを分離する分離槽とにより実現した。

［パワーサチュレータ］
図１は、本発明の実施例１に係るパワーサチュレータの概略構成図である。

図１のように、パワーサチュレータ１は、飽和フッ化ナトリウム溶液を生成するものであり、撹拌槽３、分離槽５、底部戻し口７、及び回収口９を備えている。

前記撹拌槽３及び分離槽５は、共通の底壁１１に内周壁１３及び外周壁１５を設けることで形成され、分離槽５が撹拌槽３の周囲を囲むようにして全体的に有底円筒状に形成されている。

撹拌槽３は、溶媒としての軟水及び溶媒に溶解させるべき物質としてのフッ化ナトリウムの粉末（乾燥フッ化ナトリウム）の連続的な供給を受けて収容し攪拌部材１７の撹拌駆動により軟水及び乾燥フッ化ナトリウムを撹拌するものである。

撹拌槽３への軟水及び乾燥フッ化ナトリウムの連続的な供給は、水供給装置１９及び自動フィーダ２１により行われる。

水供給装置１９は、水位差調節タンク２３及びソフトナー２５を備えている。水位差調節タンク２３には、水供給管２７及び連結管２９の一端が接続されている。水供給管２７の他端は撹拌槽３の上部に臨まされている。連結管２９の他端は、ソフトナー２５に接続されている。ソフトナー２５は、水道３１に接続されている。

従って、水道３１からの水道水をソフトナー２５により軟水化し、この軟水は、連結管２９を介し水位差調節タンク２３へ移送される。水位差調節タンク２３からは、水供給管２７を介し撹拌槽３の上部へ水位差を利用して一定速度で軟水を供給させることができる。

自動フィーダ２１には、粉末供給管３３の一端が接続され、粉末供給管３３の他端は撹拌槽３の上部に臨まされている。

従って、自動フィーダ２１に収容されているフッ化ナトリウムの粉末（乾燥フッ化ナトリウム）を、自動フィーダ２１の駆動により粉末供給管３３を介して撹拌槽３の上部へ一定速度で供給させることができる。

内周壁１３には、中間部に移行口３５が設けられている。移行口３５は、周方向一定間隔で設けられた小穴或いはスリットなどで構成されている。内周壁１３の内周側には、撹拌槽カバー３７が取り付けられ、移送路３８形成されている。この移送路３８により移行口３５が撹拌槽３の下部側に開口連通するように構成されている。

撹拌槽カバー３７の下端内周側には、端部カバー４０が間隔を空けて配置されている。端部カバー４０は、撹拌槽カバー３７或いは内周壁１３に図示しないブラケットを介して取り付けられている。この端部カバー４０は、撹拌槽３内の未溶解のフッ化ナトリウムが移送路３８側へ移動するのを抑制するためのものである。

内周壁１３には、上部に循環連通部３９が設けられている。循環連通部３９は、撹拌槽３の周方向所定間隔で複数設けられた小穴或いはスリットなどで構成されている。循環連通部３９により分離槽５から撹拌槽３へ未飽和フッ化ナトリウム溶液を含む上澄み液を循環させることができる。

前記底部戻し口７は、内周壁１３の下端に形成されている。底部戻し口７は、内周壁１３の下端に周方向所定間隔で複数設けられた切欠で構成されている。なお、底部戻し口７を、小穴或いはスリットなどで構成することもできる。底部戻し口７により、分離槽５内で沈降した未溶解のフッ化ナトリウムを撹拌槽３内底部側へ戻すことができる。

前記内周壁１３の下端に、ガイド壁４３が周回状に形成されている。このガイド壁４３は、端部カバー４０の下端に対応する位置まで延びている。ガイド壁４３により、底部戻し口７から撹拌槽３内へ戻る未溶解のフッ化ナトリウムを撹拌槽３の中心側へ案内し、底部戻し口７における乱流を抑制する。

前記撹拌部材１７は、撹拌駆動により軟水及び乾燥フッ化ナトリウムを撹拌すると共に撹拌槽３内に上昇流及び旋回流を形成する。このため、撹拌部材１７は、撹拌槽３の下部に備えられた主攪拌羽根４５を備えている。

主攪拌羽根４５は、上下を開放した中空の円筒部４７の回りに傾斜した側翼４９を備えたものである。円筒部４７の下縁は、前記端部カバー４０の上縁よりも若干上位に位置している。

この主攪拌羽根４５は、円筒部４７が撹拌槽３内の中心部に挿入された撹拌駆動軸５１に径方向のスポーク状部材により取り付けられ、回転駆動可能となっている。撹拌駆動軸５１は、電動モータ５３により駆動され、この駆動により回転する主攪拌羽根４５により撹拌槽３内に上昇流及び旋回流を形成する。

前記攪拌部材１７には、主攪拌羽根４５の下側に底部攪拌羽根５９が設けられている。底部攪拌羽根５９は、撹拌駆動軸５１の下端に取り付けられ、複数枚の螺旋状の羽根部６１により構成されている。底部攪拌羽根５９は、撹拌駆動軸５１の回転により未溶解のフッ化ナトリウムを前記底部戻し口７から撹拌槽３内底部側へ戻すための撹拌を行う。

前記分離槽５は、前記撹拌槽３内の過飽和フッ化ナトリウム溶液を含む溶液を中間部の移行口３５から受け入れ且つ未溶解のフッ化ナトリウムを沈降させるものである。分離槽５には、上部から下部に渡る中間周壁として２枚の内外中間周壁６３，６５が内外周壁１３，１５と同心状に設けられている。これら内外中間周壁６３，６５により分離槽５内が循環槽６７、予備静置槽６９、静置槽７１に分割されている。

内中間周壁６３は、循環槽６７及び予備静置槽６９を上下部で連通させ、その上端は、循環連通部３９よりも低く、内中間周壁６３の下端は、外中間周壁６５の下端よりも高く設定されている。

外中間周壁６５は、静置槽７１を前記循環槽６７側に下部で連通させ、その上端は、循環連通部３９よりも高く、外周壁１５と同程度に設定されている。

循環槽６７は、内中間周壁６３の内周側に配置され、静置槽７１は、外中間周壁６５の外周側に配置され、予備静置槽６９は、循環槽６７及び静置槽７１間に形成されている。

内外周壁１３，１５間の上端側には、循環槽６７、予備静置槽６９、及び静置槽７１の上部を覆う天板７２が設けられている。

前記分離槽５の底部に、傾斜ガイド部材７３が内外周壁１３，１５間で周回状に設けられている。傾斜ガイド部材７３は、前記撹拌槽３の底部側へ下降傾斜して分離槽５底部から未溶解のフッ化ナトリウムの移動をガイドするものである。傾斜ガイド部材７３と内周壁１３との間には、スペーサ７５が介設されている。スペーサ７５は、内周壁１３の外周面に沿って所定間隔で複数備えられている。傾斜ガイド部材７３の下端部７７は、底部戻し口７内に差し込まれ、撹拌槽３内の底部に臨んでいる。

前記回収口９は、外周壁１５に設けられ、分離槽５における静置槽７１の上澄み液を連続回収するものである。回収口９は、循環連通部３９よりも僅かに高い位置に形成されている。回収口９には、延長用のホース７９が取り付けられている。

［４％飽和フッ化ナトリウム溶液の連続生成］
図２は、パワーサチュレータ１の動作説明図である。

図２において、白抜き矢印は、水、破線矢印は、フッ化ナトリウム粒子、実線矢印は、フッ化ナトリウム溶液を示す。

図１，図２において、装置の始動に際し、撹拌槽３及び分離槽５に飽和フッ化ナトリウム溶液を満たす。なお、始動に際し、飽和フッ化ナトリウム溶液に代えて軟水を撹拌槽３及び分離槽５に満たし、軟水から開始することも可能である。

次いで、乾燥フッ化ナトリウム及び軟水を撹拌槽３の上部から供給する。

乾燥フッ化ナトリウムは、自動フィーダ２１の駆動により行われ、撹拌槽３に供給された乾燥フッ化ナトリウムは、撹拌槽３内底部側へ沈降する。このとき撹拌槽３内の液面は、乾燥フッ化ナトリウムの供給による粘度上昇で若干下降傾向となり、循環連通部３９の下縁よりも下がる。

軟水の供給は、水供給装置１９により行われる。水供給装置１９は、前記のように水道水を軟水化し、水位差を利用して一定速度で撹拌槽３の上部から供給される。水道水を軟水化するのは、硬水であると、カルシウムＣａ、マグネシウムＭｇがフッ化物イオン（Ｆ⁻）と結合し、濃度が下がるため、これを防止するためである。因みに、水道水が硬度５０ｐｐｍ以上のときは、軟水化する必要がある。

撹拌槽３において撹拌部材１７の電動モータ５３を始動させると、撹拌駆動軸５１を介して主攪拌羽根４５及び底部攪拌羽根５９が回転する。

この回転により主攪拌羽根４５が撹拌槽３内に上昇流及び旋回流を形成する。底部攪拌羽根５９は、中心部側が上昇流となる渦流を形成する。

従って、撹拌槽３内の過飽和フッ化ナトリウム溶液を含む溶液は、主攪拌羽根４５の回転により撹拌されると共に上昇流との衝突によりさらに撹拌される。

従って、供給された乾燥フッ化ナトリウム及び軟水は、既存の飽和フッ化ナトリウム溶液に混和すると共に、乾燥フッ化ナトリウムが次第に溶解する。この溶解により撹拌槽３では、飽和フッ化ナトリウム溶液が能動的に生成される。

ちなみに、飽和濃度４％理論値の３倍以上のフッ化ナトリウムが存在すると飽和溶液の生成が可能となる。

新たに供給された乾燥フッ化ナトリウム及び軟水により撹拌槽３内の増加分は、撹拌槽カバー３７の下端から移送路３８を上昇し、移行口３５から循環槽６７に至る。

循環槽６７内では、未溶解のフッ化ナトリウムが沈降すると共に未飽和を含む溶液が循環連通部３９から撹拌槽３内へ戻される。

撹拌槽３内へ戻された未飽和を含む溶液は、撹拌槽３内で再度撹拌作用を受け、撹拌槽３内の溶液が移行口３５を通り再度循環槽６７内へ移行する。撹拌槽３及び循環槽６７間の溶液の循環を経て、循環槽６７から予備静置槽６９へ過飽和フッ化ナトリウム溶液が次第に移行する。

予備静置槽６９内においては、多少の未溶解のフッ化ナトリウムが沈降し、未飽和フッ化ナトリウム溶液が上昇し上澄みとなる。予備静置槽６９内の上澄みは、循環槽６７側へ移動し、循環連通部３９から撹拌槽３内へ戻される。

さらに、過飽和フッ化ナトリウム溶液が予備静置槽６９から静置槽７１側へ移行し、静置槽７１での上澄み液として４％飽和フッ化ナトリウム溶液（４％ＮaＦ）に純化させることができる。

この４％飽和フッ化ナトリウム溶液は、静置槽７１の回収口９からホース ７９を介して連続的に取り出され、浄水場設備に送られる。

分離槽５内底部へ沈降した未溶解のフッ化ナトリウムは、傾斜ガイド部材７３の傾斜により下降ガイドされ、底部戻し口７を通り撹拌槽３内へ戻される。このとき、底部攪拌羽根５９の回転で形成される渦流により未溶解のフッ化ナトリウムが分離槽５内から撹拌槽３内へ積極的に引き込まれ、且つ渦流の上昇力により撹拌槽３内上部側へ移動し、前記撹拌により再度混和される。

［実施例の効果］
本発明実施例のサチュレータ１では、水及び乾燥フッ化ナトリウムの連続的な供給を受けて収容し主攪拌羽根４５及び底部攪拌羽根５９の撹拌駆動により水及び乾燥フッ化ナトリウムを撹拌する撹拌槽３と、前記撹拌槽３内の過飽和フッ化ナトリウム溶液を含む溶液を中間部の移行口３５から受け入れ且つ未溶解のフッ化ナトリウムを沈降させる循環槽６７及び予備静置槽６９、静置槽７１と、前記撹拌槽３及び循環槽６７、予備静置槽６９、静置槽７１の底部間に設けられ前記沈降した未溶解のフッ化ナトリウムを撹拌槽３内底部側へ戻すための底部戻し口７と、前記静置槽７１の上澄み液を連続回収する回収口９とを備えた。

このため、撹拌槽３内での撹拌による溶解促進と循環槽６７及び予備静置槽６９、静置槽７１内での未溶解のフッ化ナトリウムの沈降促進とにより、上澄み液として連続生成される４％飽和フッ化ナトリウム溶液を大量且つ連続的に取り出すことができる。

このため、従来数千人規模でしか対応できなかった人口を、数千人〜数万人、さらには数十万人規模にまで拡大することができ、フロリデーションによる水道水フッ化物濃度の調整を大規模に実施させることができる。

さらに、中性のフッ化ナトリウム（ＮaＦ）を用いるため、安全管理が比較的容易で、より厳密な水道水基準にも容易に対応でき、我国水道水事業に、より適したシステムの提供ができる。

分離槽５は、撹拌槽３の周囲を囲むように形成された。このため、分離槽５及び撹拌槽３間での溶液の循環を容易且つ円滑に行わせることができる。

攪拌部材１７は、撹拌駆動により前記撹拌槽３内に上下流及び旋回流を形成する。このため、軟水及び乾燥フッ化ナトリウムの混和を確実に行わせることができる。

撹拌部材１７は、前記撹拌槽３の下部に備えられ、側翼４９を付属させた主撹拌羽根４５と底部攪拌羽根５９とからなり、前記撹拌槽３内に挿入された電動モータ５３により駆動される撹拌駆動軸５１に取り付けられた。

このため、電動モータ５３の回転制御により主撹拌羽根４５及び底部攪拌羽根５９の回転を適切に制御し、撹拌槽３内での混和をより的確に行わせることができる。

撹拌槽３の内面に、前記移行口３５を撹拌槽３の下部側に連通開口させるための撹拌槽カバー３７を設けた。

このため、撹拌槽３の下部側から循環槽６７側へ混和の進んだ溶液を移行させることができる。

撹拌槽３及び分離槽５間に、循環連通部３９を設けて分離槽５の上部に浮上する未飽和溶液と飽和フッ化ナトリウム溶液の一部を撹拌槽３へ循環させる。このため、分離槽５で未溶解のフッ化ナトリウムを沈降分離させ、分離槽５内の未飽和フッ化ナトリウム溶液を循環連通部３９から撹拌槽３へ一部循環させることができ、４％飽和フッ化ナトリウム溶液（４％ＮaＦ）に純化させることが容易となる。

分離槽５の上部から下部に渡る内外中間周壁６３，６５を設け該分離槽５内を下部側が連通する内外の循環槽６７、予備静置槽６９、静置槽７１に分割した。

このため、循環槽６７で未溶解のフッ化ナトリウムを沈降分離させ、循環槽６７内の上澄み液を循環連通部３９から撹拌槽３へ循環させることができ、飽和に近づいた過飽和フッ化ナトリウム溶液を予備静置槽６９、静置槽７１へと順次移行させることができる。従って、４％飽和フッ化ナトリウム溶液（４％ＮaＦ）に純化させることが確実且つ容易となる。

分離槽５の底部に、前記撹拌槽３の底部側へ下降傾斜して未溶解のフッ化ナトリウムの移動をガイドする傾斜ガイド部材７３を設けた。

このため、未溶解のフッ化ナトリウムを撹拌槽３へ確実に戻し、溶解を促進させることができる。

攪拌部材１７は、前記未溶解のフッ化ナトリウムを前記底部戻し口７から撹拌槽３内底部側へ戻し、また撹拌槽３中央底部に集まるフッ化ナトリウムを上昇撹拌するための底部撹拌羽根５９を備えた。

このため、未溶解のフッ化ナトリウムを撹拌槽３へより確実に戻し、溶解をより促進させることができる。

図３〜図１０は、本発明の実施例２に係り、図３は、パワーサチュレータの概略構成図、図４は、撹拌羽根の配置を示す拡大図、図５は、撹拌羽根を中心として示す図４のＶ部の拡大図、図６は、撹拌羽根を示す断面図、図７は、攪拌羽根を示す平面図、図８は、短絡路の配置を示す拡大図、図９は、短絡路を示す図８のＩＸ部の拡大図、図１０は、パワーサチュレータの動作説明図である。

なお、基本的な構成は図１と同様であり、同一又は対応する構成部分には同符号又は同符号にＡを付し、重複した説明は省略する。

図３のように、本実施例２のパワーサチュレータ１Ａでは、撹拌槽３の底壁１１にガイド山部８１を設けると共に、撹拌部材１７Ａの構造を変更し、且つ移送路３８の途中、及び循環槽６７の下部に、短絡路８３，８５を設けた。

図３のように、前記ガイド山部８１は、裁頭円錐形状に形成され、中心が撹拌部材１７Ａの回転中心と一致するように形成されている。

図４〜図７のように、前記撹拌部材１７Ａは、主撹拌羽根４５Ａ及び副攪拌羽根５９Ａを備えている。主撹拌羽根４５Ａ及び副攪拌羽根５９Ａは、螺旋状のスクリュウで構成されている。撹拌駆動軸５１の下端に内円筒部４７Ａａが取り付けられ、内円筒部４７Ａａに主攪拌羽根４５Ａと副攪拌羽根５９Ａとが取り付けられている。

主攪拌羽根４５Ａの外周には、外円筒部４７Ａｂが取り付けられ、外円筒部４７Ａｂには、リング部８７が設けられている。

図８，図９のように、前記短絡路８３，８５は、それぞれ周方向に所定間隔複数取り付けられている。短絡路８３，８５は、屈曲したパイプで形成されている。

図１０のように、パワーサチュレータ１Ａの基本的な動作は、図２のパワーサチュレータ１の動作と同様である。

一方、本実施例２では、底部戻し口７から撹拌槽３内に戻された未溶解のフッ化ナトリウムは、主撹拌羽根４５Ａの回転による旋回上昇流によりガイド山部８１にガイドされつつ円滑に引き上げられ、主撹拌羽根４５Ａの回転により撹拌されると共に、主撹拌羽根４５Ａを過ぎて上昇すると副攪拌羽根５９Ａにより撹拌される。

撹拌部材１７Ａは、主撹拌羽根４５Ａによる撹拌と、副攪拌羽根５９Ａによる上部側の撹拌とを行わせることができる。従って、主撹拌羽根４５Ａ及び副攪拌羽根５９Ａにより、より効率の良い撹拌を行わせることができる。

撹拌部材１７Ａの回転時には、リング部８７が一体に回転し、回転のぶれを規制してより確実な撹拌を行わせることができる。

移送路３８を上昇する溶液中の未溶解粒子は、短絡路８３近辺で下降し始める。この未溶解粒子は、短絡路８３から循環路６７側へ移行させることができる。このため、未溶解粒子を循環路６７の下部側から底部戻し口７を介し撹拌槽３内へ円滑に戻すことができる。

循環槽６７の下方では、底部戻し口７から撹拌槽３内への引き込み力により乱流が起ころうとする。この乱流は、静置槽７１側の溶液に影響を及ぼし、静置槽７１内のフッ化ナトリウム溶液の濃度を薄める恐れがある。

この場合、底部戻し口７から撹拌槽３内への引き込み力が作用したとき、短絡路８５を介し循環槽６７下部から予備静置槽６９への溶液の移動を可能とし、循環槽６７下部側での乱流が予備静置槽６９まで波及することを抑制又は防止することができる。

従って、本実施例２でも、実施例１と同様な作用効果を奏することができる。また、本実施例では、主撹拌羽根４５Ａ及び副攪拌羽根５９Ａによる、より効率の良い撹拌、短絡路８３を介した未溶解粒子の円滑な移動、短絡路８５による乱流の抑制又は防止により、より効率よく４％飽和フッ化ナトリウム溶液の生成を行わせることができる。

図１１〜図１４は、本発明の実施例３に係り、図１１は、パワーサチュレータの概略構成図、図１２は、底部戻し口カバーの斜視図、図１３は、底部戻し口カバーの断面図、図１４は、パワーサチュレータの動作説明図である。

なお、基本的な構成は実施例２と同様であり、同一又は対応する構成部分には同符号又は同符号にＢを付し、或いは同符号のＡをＢに代えて説明し、重複した説明は省略する。

図１１のように、本実施例３のパワーサチュレータ１Ｂでは、内外中間周壁６３，６５Ｂ間に、補助中間壁８９を配置し、循環槽６７の及び静置槽７１間に、予備静置槽として内外の上方移動予備静置槽６９Ｂａ及び下方移動予備静置槽６９Ｂｂを形成した。

上方移動予備静置槽６９Ｂａの下部側は、前記循環槽６７の下部側に連通され、下方移動予備静置槽６９Ｂｂの上部側は、上方移動予備静置槽６９Ｂａの上部側に連通されている。下方移動予備静置槽６９Ｂｂの下部側は、静置槽７１の下部側に連通されている。

補助中間壁８９の下部８９ａは、内周側へ若干下降傾斜するように形成され、下降する未溶解のフッ化ナトリウム粒子を底部戻し口７側へガイドする構成となっている。

外中間周壁６５Ｂは、下端部が傾斜ガイド部材７３に近接するように形成され、下部側に開口６５Ｂａが設けられている。

本実施例３では、実施例２の短絡路８３，８５及びガイド壁４３は、形成していない。

本実施例３では、実施例２のガイド山部８１に代えて、撹拌槽３の底部に、前記未溶解の物質であるフッ化ナトリウム粒子を前記底部戻し口７から撹拌槽３内へ旋回上昇ガイドしつつ戻すための底部戻し口カバー９１を設けた。底部戻し口カバー９１は、底壁１１に対して隙間を有して配置されている。

底部戻し口カバー９１は、図１２，図１３のように、リング部９３を備え、このリング部９３は、内周壁１３下部に嵌合固定されている。リング部９３の下部に、整流部９５を備え、その上側に底部固定翼９７を備えている。

整流部９５は、底部戻し口７から引き込まれた未溶解のフッ化ナトリウム粒子を旋回方向へ整流しながら内周側へガイドするものである。この整流部９５は、複数の整流板９９で構成され、整流板９９は、内周側へ下降傾斜するように周方向へ連設されている。各整流板９９間には、三角形状の開口１０１が形成され、撹拌部材１７Ｂの旋回方向へ指向している。

底部固定翼９７は、整流部９５でガイドされた未溶解のフッ化ナトリウム粒子を旋回上昇ガイドするものである。この底部固定翼９７は、リング部９３の内周に周方向複数取り付けられ、中央に固定筒１０３を備えている。この各底部固定翼９７は、整流板９９の開口１０１からリング部９３内へ移行したフッ化ナトリウム粒子を旋回且つ上方へガイドする。

パワーサチュレータ１Ｂの動作は、図１４のようになっている。図１４において、波線の破線矢印は、未飽和フッ化ナトリウム溶液、細線で挟まれた太線矢印は、過飽和フッ化ナトリウム溶液を示す。
本実施例３においても、基本的には、実施例１、実施例２と同様な作用効果を奏することができる。

一方、本実施例３において、飽和フッ化ナトリウム溶液は、循環槽６７から上方移動予備静置槽６９Ｂａを上昇し、下方移動予備静置槽６９Ｂｂを下降して開口６５Ｂａから静置槽７１へ移行する。

この結果、底部戻し口７における乱流をより確実に抑制し、静置機能を強化することができた。

なお、未溶解のフッ化ナトリウム粒子の沈降は、破線のように底部戻し口７側へ向かって行われる。

底部戻し口７から撹拌槽３内へ引き込まれたフッ化ナトリウム粒子は、整流部９５により開口１０１から整流されつつリング部９３内へ移行し、各底部固定翼９７により、旋回且つ上方へガイドされる。

この結果、底部戻し口７においてフッ化ナトリウム粒子が撹拌槽３から循環槽６７側へ逆流することを効率よく押さえることができた。

また、底部固定翼９７により未溶解のフッ化ナトリウム粒子を底部戻し口７を介して循環槽６７側から撹拌槽３へ引き込む力を強化できた。

さらに、底部固定翼９７により撹拌槽３底部における溶液が上方に広がる渦を作ることになり、撹拌槽３から移送路３８を通って循環槽６７へ移行するより安定した溶液の流れを作ることができた。

図１５、図１６は、本発明の実施例４に係り、図１５は、パワーサチュレータの概略構成図、図１６は、パワーサチュレータの動作説明図である。

なお、基本的な構成は実施例３と同様であり、同一又は対応する構成部分には同符号又は同符号にＣを付し、或いは同符号のＢをＣに代えて説明し、重複した説明は省略する。

図１５のように、本実施例４のパワーサチュレータ１Ｃでは、底壁１１Ｃに低部１１Ｃａを形成して撹拌槽３の下部に集積凹部３ａを形成した。底部戻し口カバー９１Ｃの固定筒１０３Ｃは、下端が延長され、この下端が集積凹部３ａ内に臨まされている。

従って、底部戻し口７から撹拌槽３内へ引き込まれたフッ化ナトリウム粒子は、実施例３と同様に整流部９５Ｃにより開口１０１（図２，図１３参照）から整流されつつリング部９３内へ移行し、各底部固定翼９７により、旋回且つ上方へガイドされる。

底部戻し口カバー９１Ｃにおいて上方へガイドされなかったフッ化ナトリウム粒子は、図１６のように、一端、集積凹部３ａ内に集積される。

傾斜ガイド部材７３の上部には、多数の小孔を有する斜面カバー７４が隙間をもって周回状に併設されている。

分離槽５から攪拌槽３へ引き込まれる力は、この傾斜ガイド部材７３及び斜面カバー７４間の隙間において作用し、上部への波及が抑制される。

一方、分離槽５底部に沈降した未溶解フッ化ナトリウム粒子は、斜面カバー７４の小孔を通過し、斜面ガイド部材７３と斜面カバー７４との間の隙間を通り、底部戻し口７から攪拌槽３へスムーズに引き込まれることとなり、分離槽５底部での乱流を封ずることができる。

従って、本実施例においても、実施例３と同様な効果を奏することができ、且つ集積凹部３aを設けたことにより、整流部９５Ｃでのフッ化ナトリウム粒子の集積と上方向への旋回運動がスムーズに行われ、循環槽６７から攪拌槽３へ引き込む力がいっそう強化され、攪拌槽３底部における過飽和度をより容易に高めることができた。また、斜面カバー７４を形成することにより分離槽５底部での乱流を確実に封ずることができた。

図１７、図１８は、本発明の実施例５に係り、図１７は、パワーサチュレータの概略構成図、図１８は、パワーサチュレータの動作説明図である。

なお、基本的な構成は実施例４と同様であり、同一又は対応する構成部分には同符号又は同符号にＤを付し、或いは同符号のＣをＤに代えて説明し、重複した説明は省略する。

図１７，図１８のように、本実施例５のパワーサチュレータ１Ｄでは、分離槽５の上部から下部側に渡る中間周壁６３を設け、該分離槽５内を内外の循環槽６７、静置槽７１に分割した。中間周壁６３の下部６３ａ側は、下側へ末広がりのテーパー形状に形成されている。

なお、本実施例では、内周壁１３に前記循環連通部３９に相当するものは形成されていない。このため、撹拌槽３及び分離槽５間に水位差がない状態でも、分離槽５から撹拌槽３へ溶液が逆流するのを防止できる。撹拌槽３及び分離槽５間で前者側が低くなる水位差ができ易くなる。

自動フィーダ２１の粉末供給管３３を、循環槽６７の上部に接続している。したがって、溶媒である軟水は、水供給管２７のメータリング・ポンプ２７ａの駆動で撹拌槽３へ連続的に供給されるが、物質であるフッ化ナトリウムの粉末（粒子）は、循環槽６７へ供給される構成となっている。

フッ化ナトリウムの粉末を撹拌槽３側に供給すると、投入時サラサラしていたフッ化ナトリウムの粉末が長時間の稼働に伴い、ねばついた性状となり傾斜ガイド部材７３上で固まる傾向があった。このような状態がさらに続くと循環回収の効率が低下する。

そこで、循環槽６７からフッ化ナトリウムの粉末を投入したところ、サラサラした性状のまま、傾斜ガイド部材７３表面を移動し、傾斜ガイド部材７３の清掃さえ行わせることができた。常に新しいフッ化ナトリウムの粉末を循環槽６７から投入するので、傾斜ガイド部材７３は常に清掃される状態となり、長期の稼働が可能となる。

前記撹拌槽３の内面と攪拌槽カバー３７との間には、周回形状の移行遅延カバー１０５ａ，１０５ｂが設けられている。この移行遅延カバー１０５ａ，１０５ｂは、撹拌槽３内から分離槽５の循環槽６７への未溶解のフッ化ナトリウムの移行を遅延ガイドするものである。

この移行遅延カバー１０５ａ，１０５ｂの遅延ガイドにより、高い過飽和状態にある粒子は沈降し、移送路３８内を上昇移行しづらく、移送路３８内での回収、撹拌槽３側への循環が効率よく行われる。

前記循環槽６７には、循環誘導カバー１０７が周回状に設けられ、移行口３５から循環誘導カバー１０７の上部側にかけて粒子誘導スロープ１０８が設けられている。粒子誘導スロープ１０８は、内周壁１３の外面を湾曲しながら半周し、たすき掛け状に一対設けられている。なお、図面では、たすき掛け状の一方のみ示している。

循環誘導カバー１０７は、供給された未溶解のフッ化ナトリウムの沈降を遅延ガイドするものである。

これら循環誘導カバー１０７及び粒子誘導スロープ１０８により、循環槽６７に投入されたフッ化ナトリウムの粉末を循環槽６７内全体に均一に分布させることができる。

前記静置槽７１には、静置誘導カバー１０９ａ，１０９ｂが周回状に設けられている。この静置誘導カバー１０９ａ，１０９ｂは、循環槽６７から移行した溶液の静置を促進させるものである。

この静置誘導カバー１０９ａ，１０９ｂによる溶液の静置促進により、静置槽７１での上澄み液として４％飽和フッ化ナトリウム溶液（４％ＮaＦ）に確実に純化させることができる。

前記撹拌槽３の内面と攪拌槽カバー３７の下端との間には、整流リング１１１が設けられている。この整流リング１１１は、外側のコイル１１１ａと内心側のスクリュウ状のリボン１１１ｂとからなっている。

図１９は、コイルの一部省略拡大平面図、図２０は、リボンの一部省略拡大平面図である。前記撹拌駆動軸５１Ｄの回転が時計回りであるところ、図１９のように、外側のコイル１１１ａの巻き方向は反時計回り、図２０のように、内心側のリボン１１１ｂのねじれ方向は時計回りとなっている。

この撹拌駆動軸５１Ｄの回転方向とコイル１１１ａの巻き方向及びリボン１１１ｂのねじれ方向との関係により、移送路３８内での粒子の沈降及び攪拌槽３内での上昇渦を的確に形成することができる。

なお、撹拌駆動軸５１Ｄの回転方向を反時計回りに設定するときは、外側のコイル１１１ａの巻き方向を時計回り、内心側のリボン１１１ｂのねじれ方向を反時計回りとするのがよい。

前記整流リング１１１の存在により、攪拌槽３底部における活発な回転攪拌の動きを生かした上で、その動きが移送路３８へ直接伝わることがないようにした。また移送路３８の直下、すなわち整流リング１１１の内部では、過飽和度の高い状態を作ることができた。

こうして、整流リング１１１を通り抜けてきた溶液は飽和溶液により近いものとなり、また高い過飽和状態にある粒子は沈降し、移送路３８内を上昇移行しづらく、移送路３８内での回収、撹拌槽３側への循環が効率よく行われる。

前記撹拌槽３の上部側内周面に、分散リング１１３が周回状に設けられている。この分散リング１１３は、集中供給された軟水を周方向に分散させるものであり、断面が細い樋状に形成されている。

水供給管２７により注水されると分散リング１１３に受け入れられ、分散リング１１３の毛細管現象により直ちに周囲均一に分布する。水供給管２７により注水が継続されると分散リング１１３の全周で均等に溢れ、撹拌槽３上部に分散供給される。

この分散供給により、撹拌槽３の液面上部における結晶化が全体的に防止又は抑制することができる。

前記攪拌部材１７Ｄは、撹拌駆動軸５１Ｄに主撹拌羽根４５Ｄａ，４５Ｄｂと副撹拌羽根５９Ｄと回転ポンプ１１５が取り付けられたものである。

図２１は、撹拌駆動軸と主撹拌羽根及び副撹拌羽根との関係を示す要部拡大斜視図である。

撹拌駆動軸５１Ｄは、中空に形成されて内部を溶液が上昇可能であり、前記撹拌槽３の中心部に上下に沿って配置されている。撹拌駆動軸５１Ｄの下端部には、図２１のように、切欠５１Ｄａが形成され、溶液を取り込み易いようにしている。

主撹拌羽根４５Ｄａ，４５Ｄｂは、同一形状に形成され、図２１において主撹拌羽根４５Ｄａを代表して説明すると、主撹拌羽根４５Ｄａは、複数枚の羽根部４５Ｄａａの外周を円筒部４５Ｄａｂで覆ったものである。これら主撹拌羽根４５Ｄａ，４５Ｄｂは、撹拌駆動軸５１Ｄと共に回転しながら溶液を撹拌駆動軸５１Ｄに沿って上昇させ、撹拌槽３内に対流を作る。

副撹拌羽根５９Ｄは、主撹拌羽根４５Ｄａ，４５Ｄｂによる上昇流に対向しこれに衝突させる下降流を形成する。この上昇流及び下降流の衝突によって、一方向の対流に比較すると攪拌効率の向上を図ることができる。

回転ポンプ１１５は、ケース１１５ａ内部に放射方向の複数枚の羽根１１５ｂが設けられ、ケース１１５ａの底部外周側に吐出口１１５ｃが設けられたものである。

この回転ポンプ１１５は撹拌駆動軸５１Ｄと共に回転し、羽根１１５ｂの回転による遠心力でケース１１５ａ内部の溶液が外周側へ移動し、吐出口１１５ｃから撹拌槽３の下方へ向けて吐出放射される。この吐出によりケース１１５ａ内部の圧力が低下し、撹拌駆動軸５１Ｄの下端から溶液が引き込まれ、上昇してケース１１５ａ内部側へ移動する。

すなわち、回転ポンプ１１５，主撹拌羽根４５Ｄａ，４５Ｄｂ，副撹拌羽根５９Ｄにより撹拌槽３内に溶液の対流が形成されると共に撹拌を促進させることができる。

特に、攪拌槽３の最下部に近いところ（撹拌駆動軸５１Ｄの最下端）から最上部側まで未溶解の粒子を持ち上げる対流を生じさせるから、攪拌槽３内の攪拌の効率を高めることができる。

前記撹拌槽３の底部には、テーパー筒形状の延長カバー１１７が設けられ、延長カバー１１７には、複数の孔１１７ａが設けられている。この延長カバー１１７は、前記分離槽５から底部戻し口７を経て撹拌槽３内へ戻された溶液を前記撹拌駆動軸５１Ｄの下部側へガイドするものであり、底蓋１１９により内周壁１３に支持されている。

底蓋１１９上面には、堤部１１９ａが渦巻き形状に形成されている。

ここで、底蓋１１９の内側空間において、回転ポンプ１１５及び主撹拌羽根４５Ｄａ，４５Ｄｂにより中央上方に引き上げられる力が働いている。一方、フッ化ナトリウムの粒子には、周辺に放散する方向の遠心力と下方に沈澱する方向の重力が働いている。

このことより、沈澱粒子の回収循環を効率よく行うためには、中央上方へ引き上げる力を生かしたまま、遠心力と重力による動きを抑制することが必要となる。

遠心力による粒子の放散は底蓋１１９によって止められ、また底蓋１１９に付属している堤部１１９ａとテーパ形状の延長カバー１１７（孔１１７ａ付き）によって下方への沈降が抑制される。よって、沈澱粒子を回収循環する機能を強化することができる。

さらに、延長カバー１１７の下端が末広がりで、それを上から取り囲むように傾斜ガイド部材７３の下端部７７Ｄが突出傾斜しているので、低部１１Ｄａ側から傾斜ガイド部材７３方向への吹き出しを防止又は抑制することができる。

その他本実施例においても、実施例４と同様な作用効果を奏することができる。

図２２は、変形例の粒子誘導スロープ１０８を設けたパワーサチュレータの概略構成図である。

この図２２のパワーサチュレータ１Ｄの粒子誘導スロープ１０８は、図１７のたすき掛けに対し、移行口３５から循環誘導カバー１０７にかけて内周壁１３の外面に螺旋状に設けられたものである。粒子誘導スロープ１０８の螺旋の巻き方向は、撹拌駆動軸５１Ｄの回転方向となっており、移行口３５から循環誘導カバー１０７上へ粒子をより誘導し易くしている。
［その他］
循環槽６７、予備静置槽６９、静置槽７１は、分離槽５内を内外周壁６３，６５により分割形成するものに限らず、撹拌槽の外周に循環槽を形成し、循環槽の外周に予備静置槽を形成し、予備静置槽の外周に静置槽を形成する構造にすることもできる。

予備静置槽６９を省略することもできる。

撹拌部材１７は、撹拌槽３内でフッ化ナトリウムを溶解させることができれば良く、攪拌羽根の形状は任意である。また、撹拌混和ができるもので有れば、上下一対配置しても良い。

撹拌部材による撹拌槽３内の溶液の流れを、対流状態に設定することもできる。

溶媒及び該溶媒に溶解させる物質として、水及びフッ化ナトリウム以外のものも適用することができる。

移行遅延カバー１０５、循環誘導カバー１０７、静置誘導カバー１０９、整流リング１１１、分散リング１１３は、実施例１〜４に設けることもできる。

フッ化ナトリウムの粉末を循環槽６７へ供給する構成は、実施例１〜４に適用することもできる。

パワーサチュレータの概略構成図である（実施例１）。 パワーサチュレータの動作を示す説明図である（実施例１）。 パワーサチュレータの概略構成図である（実施例２）。 撹拌羽根の配置を示す拡大図である（実施例２）。 撹拌羽根を中心として示す図４のＶ部の拡大図である（実施例２）。 撹拌羽根を示す断面図である（実施例２）。 攪拌羽根を示す平面図である（実施例２）。 短絡路の配置を示す拡大図である（実施例２）。 短絡路を示す図８のＩＸ部の拡大図である（実施例２）。 パワーサチュレータの動作説明図である（実施例２）。 パワーサチュレータの概略構成図である（実施例３）。 底部戻し口カバーの斜視図である（実施例３）。 底部戻し口カバーの断面図である（実施例３）。 パワーサチュレータの動作説明図である（実施例３）。 パワーサチュレータの概略構成図である（実施例４）。 パワーサチュレータの動作説明図である（実施例４）。 パワーサチュレータの概略構成図である。（実施例５） パワーサチュレータの動作説明図である。（実施例５） コイルの一部省略拡大平面図である。（実施例５） リボンの一部省略拡大平面図である。（実施例５） 撹拌駆動軸と主撹拌羽根及び副撹拌羽根との関係を示す要部拡大斜視図である。（実施例５） 変形例に係る粒子誘導スロープを設けたパワーサチュレータの概略構成図である。（実施例５）

符号の説明

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ パワーサチュレータ
３ 撹拌槽
５ 分離槽
７ 底部戻し口
９ 回収口
１７，１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ，１７Ｄ 撹拌部材
４５，４５Ａ，４５Ｂ，４５Ｃ，４５Ｄａ，４５Ｄｂ 主撹拌羽根
５１ 撹拌駆動軸
５３ 電動モータ
５９ 底部攪拌羽根
５９Ａ，５９Ｂ，５９Ｃ，５９Ｄ 副攪拌羽根
６３ 内中間周壁
６５ 外中間周壁
６７ 循環槽
６９ 予備静置槽
６９Ｂａ，６９Ｃａ 上方移動予備静置槽
６９Ｂｂ，６９Ｃｂ 下方移動予備静置槽
７１ 静置槽
７３ 傾斜ガイド部材
７４ 斜面カバー
８９ 補助中間壁
９１，９１Ｃ 底部戻し口カバー
１０５ 移行遅延カバー
１０７ 循環誘導カバー
１０９ 静置誘導カバー
１１１ 整流リング
１１３ 分散リング
１１５ 回転ポンプ
１１７ 延長カバー

Claims (18)

1. 溶媒及び該溶媒に溶解させる物質の供給を受けて収容し攪拌部材の撹拌駆動により前記溶媒及び物質を撹拌する撹拌槽と、
   前記撹拌槽内の溶液を中間部の移行口から受け入れ且つ未溶解の物質を沈降させる分離槽と、
   前記撹拌槽及び分離槽の底部間に設けられ前記沈降した未溶解の物質を前記撹拌槽内底部側へ戻すための底部戻し口と、
   前記分離槽の上澄み液を回収する回収口と、
   を備えたパワーサチュレータであって、
   前記分離槽は、前記撹拌槽の周囲を囲むように形成された、
   ことを特徴とするパワーサチュレータ。
2. 請求項１記載のパワーサチュレータであって、
   前記攪拌部材は、前記撹拌駆動により前記撹拌槽内に上下流及び旋回流を形成する、
   ことを特徴とするパワーサチュレータ。
3. 請求項２記載のパワーサチュレータであって、
   前記撹拌部材は、前記撹拌槽の下部に備えられ上昇流及び旋回流を形成する攪拌羽根を備えた、
   ことを特徴とするパワーサチュレータ。
4. 請求項３記載のパワーサチュレータであって、
   前記攪拌羽根は、前記撹拌槽内に上部から挿入され撹拌槽外の電動モータにより駆動される撹拌駆動軸に取り付けられた、
   ことを特徴とするパワーサチュレータ。
5. 請求項１〜４の何れか1項に記載のパワーサチュレータであって、
   前記撹拌槽の内面に、前記移行口を撹拌槽の下部側に連通開口させるための撹拌槽カバーを設けた、
   ことを特徴とするパワーサチュレータ。
6. 請求項１〜５の何れか1項に記載のパワーサチュレータであって、
   前記分離槽の上部から下部に渡る中間周壁を設け該分離槽内を少なくとも下部側が連通する内外の循環槽及び静置槽に分割する、
   ことを特徴とするパワーサチュレータ。
7. 請求項６記載のパワーサチュレータであって、
   前記中間周壁は、前記循環槽及び静置槽を上下部で連通させる内中間周壁と前記静置槽を前記循環槽側に下部で連通させる外中間周壁とからなり、
   前記循環槽を、前記内中間周壁の内周側に配置すると共に、前記静置槽を、前記外中間周壁の外周側に配置し、
   前記循環槽及び静置槽間に、予備静置槽を設けた、
   ことを特徴とするパワーサチュレータ。
8. 請求項７記載のパワーサチュレータであって、
   前記内外中間周壁間に、補助中間壁を配置して前記予備静置槽を内外の上方移動予備静置槽及び下方移動予備静置槽とし、
   前記上方移動予備静置槽の下部側を、前記循環槽の下部側に連通させ、
   前記下方移動予備静置槽の上部側を上方移動予備静置槽の上部側に連通させると共に同下部を静置槽の下部側に連通させた、
   ことを特徴とするパワーサチュレータ。
9. 請求項１〜８の何れか1項に記載のパワーサチュレータであって、
   前記分離槽の底部に、前記撹拌槽の底部側へ下降傾斜して未溶解の物質の移動をガイドする傾斜ガイド部材を設けた、
   ことを特徴とするパワーサチュレータ。
10. 請求項１〜９の何れか1項に記載のパワーサチュレータであって、
    前記攪拌部材は、前記未溶解の物質を前記底部戻し口から撹拌槽内底部側へ戻すための撹拌を行う底部撹拌羽根を備えた、
    ことを特徴とするパワーサチュレータ。
11. 請求項１〜１０の何れか1項に記載のパワーサチュレータであって、
    前記溶媒及び物質を、前記撹拌槽に連続的に供給し、
    前記回収口から前記分離槽の上澄み液を連続的に回収する、
    ことを特徴とするパワーサチュレータ。
12. 請求項６記載のパワーサチュレータであって、
    前記溶媒を、前記撹拌槽に連続的に供給すると共に、前記物質を、前記循環槽に供給し、
    前記回収口から前記分離槽の上澄み液を連続的に回収する、
    ことを特徴とするパワーサチュレータ。
13. 請求項５記載のパワーサチュレータであって、
    前記撹拌槽の内面と攪拌槽カバーとの間に、撹拌槽内から分離槽への未溶解の物質の移行を遅延ガイドする移行遅延カバーを設けた、
    ことを特徴とするパワーサチュレータ。
14. 請求項１２又は１３記載のパワーサチュレータであって、
    前記循環槽に、前記供給された物質の沈降を遅延ガイドする循環誘導カバーを設けた、
    ことを特徴とするパワーサチュレータ。
15. 請求項１２〜１４の何れか1項に記載のパワーサチュレータであって、
    前記静置槽に、循環槽から移行した溶液の静置を促進させる静置誘導カバーを設けた、
    ことを特徴とするパワーサチュレータ。
16. 請求項１２記載のパワーサチュレータであって、
    前記撹拌槽の上部側内面に、集中供給された溶媒を周方向に分散させる分散リングを設けた、
    ことを特徴とするパワーサチュレータ。
17. 請求項１記載のパワーサチュレータであって、
    前記攪拌部材は、前記撹拌槽の中心部に上下に沿って配置された中空の撹拌駆動軸と、この撹拌駆動軸の上部側に取り付けられ撹拌駆動軸の下端から吸い込ませた前記溶媒及び物質を前記撹拌槽の上部側へ吐き出す回転ポンプと、前記撹拌駆動軸の下部側に取り付けられ上昇流を形成する主撹拌羽根と、前記撹拌駆動軸の上部側に取り付けられ前記上昇流に衝突させる下降流を形成する副撹拌羽根とを備えた、
    ことを特徴とするパワーサチュレータ。
18. 請求項１〜１７の何れか1項に記載のパワーサチュレータであって、
    前記溶媒は、軟水であり、
    前記物質は、フッ化ナトリウムである、
    ことを特徴とするパワーサチュレータ。

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