JP5958965B2 - 液中撹拌装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば反応タンク内に貯留されている有機物や無機物を含んだ汚水等の液体を撹拌するのに用いられて好適な液中撹拌装置に関するものである。

この種の液中撹拌装置は、反応タンクの上部に設置される駆動装置と、この駆動装置に上端側がカップリングを介して接続される回転軸と、この回転軸の下端側に取り付けられて反応タンク内の液体に浸漬される撹拌羽根とを備え、駆動装置からの回転動力をカップリングおよび回転軸を介して撹拌羽根に伝達することにより、反応タンク内の液体を撹拌するように構成されている。

この液中撹拌装置は、下水高度処理等に好適に用いられるものであり、下水中の汚泥物質の処理を担う活性汚泥が沈降して、処理能力が低下することを防ぐために、所定の撹拌性能（反応タンク底部流速が０．１ｍ／ｓｅｃ以上になるような撹拌能力）が必要である。
少ない敷地面積でより多くの下水を処理するために、反応タンクの水深を深くする（１０ｍ程度）場合がある。このような反応タンクに関しても、液中撹拌装置は上記の撹拌性能を満足する必要がある。

従来の液中撹拌装置は、主に以下の通りに大別される。
（１）撹拌羽根を反応タンク水面近くに設置する型式Ａの液中撹拌装置。
（２）撹拌羽根を反応タンク底部に設置する型式Ｂの液中撹拌装置。
（３）撹拌羽根を反応タンク底部に設置し、更に反応タンク底部に回転軸を支持するための軸受を設ける型式Ｃの液中撹拌装置。
（４）撹拌羽根を反応タンク底部に設置し、更に回転軸を支持するための軸受をタンク内の液体の液面よりも上側に設ける型式Ｄの液中撹拌装置（特許文献１参照）。

特許第４６０２２４１号公報

しかしながら、上記各型式の液中撹拌装置では、以下のような問題点がある。

すなわち、上記型式Ａの液中撹拌装置では、撹拌羽根と反応タンク底部との距離が長いため、反応タンクの底部を撹拌するために必要な動力が大きくなりやすい。
上記型式Ｂの液中撹拌装置では、反応タンク底部に撹拌羽根を設けるため、撹拌動力は比較的小さいが、回転軸が長いため、撹拌羽根の回転による回転軸の振れや駆動装置にかかる荷重が大きく、必要強度を確保するために装置全体が大型化しやすい。
上記型式Ｃの液中撹拌装置では、反応タンク底部に設置した軸受により、撹拌羽根の回転による回転軸の振れや駆動装置にかかる荷重は軽減されるが、軸受が反応タンク内の液体（汚水）中に設置されているため、異物の噛み込み等によるトラブルがあり、またグリース潤滑による軸受の保護が困難であることから、軸受の交換頻度は高くなりがちである。なお、軸受交換時には、反応タンク内の水を抜かなければならず、下水の処理プロセスに与える影響が大きい。
上記型式Ｄの液中撹拌装置では、軸受が反応タンク内の液体の液面よりも上側に設けられているので、異物の噛み込み等によるトラブルは防ぐことができるが、反応タンク内のような湿潤環境にて使用する場合、結露等により生じた水滴が軸受内部に浸入して保護剤であるグリースの劣化、次いで摺動部の錆の発生や磨耗を引き起こすため、軸受の定期的な交換が必要である。軸受交換時に反応タンク内の水を抜くことは不要であるが、軸受交換時に吊上装置を使用して、回転軸を反応タンク外に取り出す必要がある。しかし、撹拌装置は屋内に設置されていることが多く、吊上装置の設置されている高さ・位置の制約等により作業が煩雑である。

本発明は、前述のような問題点に鑑みてなされたもので、回転軸の振れや駆動装置にかかる荷重を抑えることができるとともに、軸受の交換頻度を最小限とし、かつ軸受交換を容易に行うことができる液中撹拌装置を提供することを目的とするものである。

前記目的を達成するために、本発明による液中撹拌装置は、
液体を貯留するタンクの上部に設置される駆動装置と、この駆動装置に上端側が回転動力伝達可能に接続される回転軸と、この回転軸の下端側に取り付けられて前記タンク内の液体に浸漬される撹拌羽根とを備え、前記駆動装置からの回転動力を前記回転軸を介して前記撹拌羽根に伝達することにより、前記タンク内の液体を撹拌するように構成される液中撹拌装置において、
前記回転軸の中間部を回転可能に支持する軸受としてのボールベアリングを前記タンク内の液体の液面よりも上側に配し、
前記ボールベアリングを保持するガイドを前記タンクの上部から前記回転軸に沿って垂設し、
前記ガイドの上部にグリース給油口を設けるとともに、このグリース給油口から給油されたグリースを前記ボールベアリングへと導くグリース給油管を前記ガイドに配管し、
前記回転軸にストッパを設けるとともに、前記ガイドにストッパ受けを設け、軸受交換時に前記ストッパを前記ストッパ受けに引っ掛けることにより、前記ガイドに対し前記回転軸が所定の高さ位置で支持される構造とすることを特徴とするものである（第１発明）。

本発明において、前記ボールベアリングの下方に、そのボールベアリングから排出されるグリースを受け止めて貯留するグリース受けが設けられるのが好ましい（第２発明）。

本発明において、前記ボールベアリングの上方に、そのボールベアリングに向かって落下する液滴の浸入を防ぐ防滴カバーが設けられるのが好ましい（第３発明）。

本発明において、前記ガイドには、前記ボールベアリングにアクセス可能な開口が設けられるのが好ましい（第４発明）。なお、かかる開口に開閉可能な蓋を設置しておき、非メンテナンス時にガイド内部を汚れ等から保護する構造としてもよい。

第１発明においては、回転軸の中間部が軸受によって回転可能に支持される。この軸受は、タンクの上部から回転軸に沿って垂設されるガイドによって保持される。したがって、水深の深いタンクに対応させるために回転軸が長くなったとしても、回転軸の振れや駆動装置にかかる荷重を抑えることができる。
また、軸受として耐磨耗性の高いボールベアリングが採用され、かつそのボールベアリングをタンク内の液体（汚水）の液面よりも上側に配置することで液体中の異物の噛み込みを防ぐようにされている。これにより、長期の使用に耐え得るものとなる。
また、ガイドの上部にグリース給油口が設けられるとともに、このグリース給油口から給油されたグリースをボールベアリングへと導くグリース給油管がそのガイドに配管される。これにより、タンク上部から容易に定期的なグリースの補給が可能となり、グリースの補給によってボールベアリングから古いグリースが排出され、ボールベアリング内は新鮮なグリースで満たされ、摺動部は錆の発生や磨耗等から保護されることになる。したがって、軸受の交換頻度を最小限とすることができる。
なお、吊上装置等を用いたガイドの所定の操作により、軸受交換を容易に行うことができる。
さらに、第１発明においては、ボールベアリングの交換時にストッパ受けにストッパが引っ掛けられることによって、回転軸や撹拌羽根が所定の高さ位置でガイドに支持される。これにより、ボールベアリングの交換時に回転軸を反応タンク外に取り外すことがないため、吊上装置の設置されている高さ・位置の制約等がある屋内においても、軸受を容易に交換することができる。

第２発明においては、ボールベアリングの下方に、そのボールベアリングから排出されるグリースを受け止めて貯留するグリース受けが設けられる。これにより、ボールベアリングから排出されたグリースがタンク内部に落下するのを確実に防ぐことができる。

第３発明においては、ボールベアリングの上方に、そのボールベアリングに向かって落下する液滴の浸入を防ぐ防滴カバーが設けられる。これにより、例えば結露した水分が回転軸を伝わり、ボールベアリング内部に浸入するのを確実に防ぐことができ、湿潤環境においてもグリースの劣化を最小限に止めることができる。

第４発明においては、ボールベアリングにアクセス可能な開口がガイドに設けられる。これにより、ボールベアリングの交換時にガイド側面からの作業が可能となり、作業工程の簡素化を図ることができる。

本発明の一実施形態に係る液中撹拌装置の正面図 図１におけるＡ−Ａ線断面図（ａ）、Ｂ−Ｂ線断面図（ｂ）およびＣ−Ｃ線断面図（ｃ） 軸受交換作業工程説明図（１） 軸受交換作業工程説明図（２） 軸受交換作業工程説明図（３） 軸受交換作業工程説明図（４） ガイドの構造例の説明図

次に、本発明による液中撹拌装置の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１には、本発明の一実施形態に係る液中撹拌装置の正面図が示され、図２には、図１におけるＡ−Ａ線断面図（ａ）、Ｂ−Ｂ線断面図（ｂ）およびＣ−Ｃ線断面図（ｃ）がそれぞれ示されている。
液中撹拌装置１は、下水高度処理施設における反応タンク２の内部に貯留される汚水等の液体３を撹拌するものであり、反応タンク２の上面部に架台４を介して設置されている。

この液中撹拌装置１は、例えば減速機付き電動モータ等からなる駆動装置５と、この駆動装置５に上端側がカップリング６を介して回転動力伝達可能に接続される回転軸７と、この回転軸７の下端側に取り付けられて反応タンク２内の液体３に浸漬される撹拌羽根８とを備え、駆動装置５からの回転動力をカップリング６および回転軸７を介して撹拌羽根８に伝達することにより、反応タンク２内の液体３を撹拌するように構成されている。

架台４に組み付けられて駆動装置５の支持部材も兼ねるガイド９は、反応タンク２の上部から回転軸７に沿ってその回転軸７を包み込むように垂直に垂れ下がるように設けられるものであって、前側面部が全開放された断面コの字形の中空角柱状部材で構成されている。こうして、ガイド９の前側面部が全開放されてボールベアリング１１にアクセス可能な開口２２が設けられることにより、後述するボールベアリング１１の交換時にその開口２２からの作業が可能となり、作業工程の簡素化を図ることができる。

ガイド９の下部には、反応タンク２内における液体３の液面よりも上側に所定距離だけ離れた高さ位置に配される軸受取付プレート１０が固着されている。この軸受取付プレート１０上には、軸受装置としてのボールベアリング１１が設置されている。

ガイド９の上部には、グリースを給油するためのグリース給油口１２が設けられ、このグリース給油口１２とボールベアリング１１とがグリース給油管１３を介して接続され、グリース給油口１２から給油されたグリースがグリース給油管１３を通してボールベアリング１１に供給されるようになっている。

ガイド９の内部には、ボールベアリング１１の上方に配されて、そのボールベアリング１１に向かって落下する液滴（水滴）を受け止めることができる傘状部材からなる防滴カバー１４が組み付けられている。これにより、結露した水分が回転軸７を伝わり、軸受装置２１内のボールベアリング１１に浸入するのを確実に防ぐことができ、湿潤環境においてもグリースの劣化を最小限に止めることができる。

ガイド９の内部には、ボールベアリング１１から落下するグリースを受け止めることができる皿状部材からなるグリース受け１５が組み込まれている。これにより、ボールベアリング１１から排出されたグリースが反応タンク２内部に落下するのを確実に防ぐことができる。

回転軸７において、ボールベアリング１１によって支承される部位と撹拌羽根８が取り付けられる部位との間の所定位置には、回転軸７の左右両側に張り出すストッパ１６，１６が設けられている。これらストッパ１６，１６を受け止める皿状のストッパ受け１７，１７がガイド９の下部に設けられている。

次に、ボールベアリング１１の交換作業の手順について、図３〜図６を用いて以下に説明する。

図３（ａ）に示されるように、吊上装置１８を使用し、ガイド９を引き上げ、治具１９で固定する。また、治具２０を使用し、カップリング６以下の部品を固定しておく。
次いで、吊上装置１８を使用し、駆動装置５を取り外す（図３（ｂ）参照）。
次いで、吊上装置１８を使用し、ボールベアリング１１が反応タンク２の上方にでるまで、ガイド９を吊り上げた後、軸受プレート１０からボールベアリング１１を取り外す。ガイド９は治具２１を使用して固定しておく（図３（ｃ）参照）。

以下の要領でストッパ１６とストッパ受け１７とを使用して、回転軸７をガイド９に保持し、カップリング６、ボールベアリング１１を回転軸７から取り外す。
すなわち、図４（ａ）〜（ｂ），（ａ´）〜（ｂ´）に示されるように、回転軸７の回転操作（９０°回転）により、左右のストッパ受け１７，１７の間の隙間と、左右のストッパ１６，１６とを平面視で重なるように位置を合わせる。次いで、図４（ｂ）〜（ｃ），（ｂ´）〜（ｃ´）に示されるように、回転軸７を引き上げて、左右のストッパ受け１７，１７の間の隙間を通して左右のストッパ１６，１６をそれらストッパ受け１７，１７よりも高い所に位置させたら、回転軸７の引上げ操作を止め、平面視で左右のストッパ１６，１６が左右のストッパ受け１７，１７の上に重なるように回転軸７を回転操作し、その後、回転軸７を下して、左右のストッパ受け１７，１７に左右のストッパ１６，１６を引っ掛ける。
こうして、ボールベアリング１１の交換の際に、上記のようにストッパ受け１７，１７にストッパ１６，１６が引っ掛けられることによって、回転軸７や撹拌羽根８が所定の高さ位置でガイド９に支持されることにより、回転軸７を反応タンク２外に取り外すことがないため、吊上装置１８の設置されている高さ・位置の制約等がある屋内においても、ボールベアリング１１を容易に交換することができる。

次いで、図５（ａ）〜（ｂ）に示されるように、新品のボールベアリング１１を回転軸７に挿入し、駆動装置５を取り付ける。
その後、図６（ａ）に示されるように、吊上装置１８を使用して軸受取付プレート１０が反応タンク２の上方にでてくるまでガイド９を吊り上げ、同図（ｂ）に示されるように、ボールベアリング１１を軸受取付プレート１０に取り付ける。このとき、ガイド９は治具２１を使用して固定しておく。
そして、図６（ｃ）に示されるように、ガイド９を降ろし、架台４に取り付ける。

以上に述べたような液中撹拌装置１においては、回転軸７の中間部がボールベアリング１１によって回転可能に支持される。このボールベアリング１１は、反応タンク２の上部から回転軸７に沿って垂設されるガイド９によって保持される。したがって、水深の深い反応タンク２に対応させるために回転軸７が長くなったとしても、回転軸７の振れや駆動装置５にかかる荷重を抑えることができる。
また、軸受として耐磨耗性の高いボールベアリング１１が採用され、かつそのボールベアリング１１を反応タンク２内の液体（汚水）３の液面よりも上側に配置することで液体３中の異物の噛み込みを防ぐようにされている。これにより、長期の使用に耐え得るものとなる。
また、ガイド９の上部にグリース給油口１２が設けられるとともに、このグリース給油口１２から給油されたグリースをボールベアリング１１へと導くグリース給油管１３がそのガイド９に配管される。これにより、反応タンク２の上部から容易に定期的なグリースの補給が可能となり、グリースの補給によってボールベアリング１１から古いグリースが排出され、ボールベアリング１１内は新鮮なグリースで満たされ、摺動部は錆の発生や磨耗等から保護されることになる。したがって、軸受の交換頻度を最小限とすることができる。
なお、軸受交換の際には、吊上装置１８等を用いて図３〜図６に示される作業の実施により、ボールベアリング１１を容易に交換することができる。

以上、本発明の液中撹拌装置について、一実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記実施形態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。

上記の実施形態においては、ガイド９として、図７（ａ）（ａ´）に示されるように、一側面部（本例では前側面部）が全開放されることでボールベアリング１１にアクセス可能な開口２２が形成された中空角柱状部材から構成される例を示したが、これに限定されるものではない。図７（ａ）（ａ´）に示されるガイド９に代えて、同図（ｂ）（ｂ´）〜（ｆ）（ｆ´）に示されるガイド９Ｂ〜９Ｆを採用してもよい。
ここで、図７（ｂ）（ｂ´）に示されるガイド９Ｂは、一側面部（本例では前側面部）が一部開放されることで開口２２が形成された中空角柱状部材から構成されている。
図７（ｃ）（ｃ´）に示されるガイド９Ｃは、対向する一対の側面部（本例では前側面部と後側面部）が全開放されることで一対の開口２２，２２が形成された中空角柱状部材から構成されている。
図７（ｄ）（ｄ´）に示されるガイド９Ｄは、円周面の一部が開放されることで開口２２が形成された円筒状部材から構成されている。
図７（ｅ）（ｅ´）に示されるガイド９Ｅは、アングル状部材を四隅に配置することで四方向に開口２２，２２，２２，２２が形成された枠状構造体から構成されている。
図７（ｆ）（ｆ´）に示されるガイド９Ｆは、上記ガイド９Ｅに所要の平板２３が補強材として設けられたものである。
なお、上記の開口２２に開閉可能な蓋を設置しておき、非メンテナンス時にガイド９，９Ｂ〜９Ｆの内部を汚れ等から保護する構造としてもよい。

本発明の液中撹拌装置は、回転軸の振れや駆動装置にかかる荷重を抑えることができるとともに、軸受の交換頻度を最小限とし、かつ軸受交換を容易に行うことができるという特性を有していることから、下水高度処理における反応タンク内の汚水等の撹拌の用途に好適に用いることができる。

１ 液中撹拌装置
２ 反応タンク
５ 駆動装置
７ 回転軸
８ 撹拌羽根
９ ガイド
１１ ボールベアリング
１２ グリース給油口
１３ グリース給油管
１４ 防滴カバー
１５ グリース受け
１６ ストッパ
１７ ストッパ受け

Claims (4)

1. 液体を貯留するタンクの上部に設置される駆動装置と、この駆動装置に上端側が回転動力伝達可能に接続される回転軸と、この回転軸の下端側に取り付けられて前記タンク内の液体に浸漬される撹拌羽根とを備え、前記駆動装置からの回転動力を前記回転軸を介して前記撹拌羽根に伝達することにより、前記タンク内の液体を撹拌するように構成される液中撹拌装置において、
   前記回転軸の中間部を回転可能に支持する軸受としてのボールベアリングを前記タンク内の液体の液面よりも上側に配し、
   前記ボールベアリングを保持するガイドを前記タンクの上部から前記回転軸に沿って垂設し、
   前記ガイドの上部にグリース給油口を設けるとともに、このグリース給油口から給油されたグリースを前記ボールベアリングへと導くグリース給油管を前記ガイドに配管し、
   前記回転軸にストッパを設けるとともに、前記ガイドにストッパ受けを設け、軸受交換時に前記ストッパを前記ストッパ受けに引っ掛けることにより、前記ガイドに対し前記回転軸が所定の高さ位置で支持される構造とすることを特徴とする液中撹拌装置。
2. 前記ボールベアリングの下方に、そのボールベアリングから排出されるグリースを受け止めて貯留するグリース受けが設けられる請求項１に記載の液中撹拌装置。
3. 前記ボールベアリングの上方に、そのボールベアリングに向かって落下する液滴の浸入を防ぐ防滴カバーが設けられる請求項１または２に記載の液中撹拌装置。
4. 前記ガイドには、前記ボールベアリングにアクセス可能な開口が設けられる請求項１〜３のいずれかに記載の液中撹拌装置。

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