(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
縦軸に設けられたインペラが被処理水に浸漬し回転することで前記被処理水を撹拌する縦軸型撹拌装置において、
一つの駆動源により、前記インペラの回転による撹拌、前記インペラの昇降を各々行い、
前記縦軸は、前記駆動源の回転駆動力が伝達される固定縦軸と、この固定縦軸に対して同期回転可能且つ上下方向移動可能とされると共に第一の螺合部を有する移動縦軸と、を具備し、
前記縦軸に対しては、前記第一の螺合部と螺合する第二の螺合部を有しこれらの螺合部の螺合により前記インペラを上下方向に支持する支持部材が設けられ、
前記インペラの回転による撹拌時には、前記第一、第二の螺合部の同期回転を可能とする一方で、前記インペラの昇降時には、前記支持部材の回転を拘束する手段を有し、
前記駆動源は、前記インペラの昇降時には、前記インペラの回転による撹拌時よりも、前記縦軸を遅く回転させることを特徴とする縦軸型撹拌装置。
【請求項２】
前記インペラの回転による撹拌時には、前記第一、第二の螺合部の同期回転を可能とする一方で、前記インペラの昇降時には、前記支持部材の回転を拘束する手段は、電磁ブレーキであることを特徴とする請求項１記載の縦軸型撹拌装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、縦軸型撹拌装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、縦軸型曝気装置として、上下方向に延在し下端に撹拌翼であるインペラを備えた縦軸と、この縦軸を回転駆動するインペラ回転用モータと、これらのインペラ回転用モータ、縦軸及びインペラを纏めて昇降させる昇降用モータと、を具備し、インペラを被処理水に浸漬させた状態で、インペラ回転用モータを駆動し縦軸及びインペラを回転させ、被処理水を曝気・撹拌する一方で、処理負荷の変動に応じて昇降用モータを駆動し、インペラ回転用モータ、縦軸及びインペラを纏めて昇降させ、インペラを所望の水深で駆動するようにした縦軸型曝気装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−２９０８８５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記装置にあっては、低コスト化が望まれている。
【０００４】
本発明は、このような課題を解決するために成されたものであり、低コスト化が図られる縦軸型曝気装置を始めとした縦軸型撹拌装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明による縦軸型撹拌装置は、縦軸に設けられたインペラが被処理水に浸漬し回転することで被処理水を撹拌する縦軸型撹拌装置において、一つの駆動源により、インペラの回転による撹拌、インペラの昇降を各々行い、縦軸は、駆動源の回転駆動力が伝達される固定縦軸と、この固定縦軸に対して同期回転可能且つ上下方向移動可能とされると共に第一の螺合部を有する移動縦軸と、を具備し、縦軸に対しては、第一の螺合部と螺合する第二の螺合部を有しこれらの螺合部の螺合によりインペラを上下方向に支持する支持部材が設けられ、インペラの回転による撹拌時には、第一、第二の螺合部の同期回転を可能とする一方で、インペラの昇降時には、支持部材の回転を拘束する手段を有し、駆動源は、インペラの昇降時には、インペラの回転による撹拌時よりも、縦軸を遅く回転させることを特徴としている。
【０００６】
このような縦軸型撹拌装置によれば、インペラの回転による撹拌、インペラの昇降の各々が、一つの駆動源により行われる。このため、駆動源が共通化され、低コスト化が図られる。
【０００９】
また、駆動源の回転駆動力は、固定縦軸、移動縦軸を介してインペラに伝達され当該インペラが回転する。ここで、撹拌時にあっては、移動縦軸及びこれに螺合する支持部材が同期回転し、インペラの回転による撹拌が行われる。また、昇降時にあっては、支持部材の回転が拘束され、移動縦軸の第一の螺合部及び支持部材の第二の螺合部の螺合に従い、回転する移動縦軸が固定縦軸及び支持部材に対して昇降する。
ここで、インペラの回転による撹拌時には、第一、第二の螺合部の同期回転を可能とする一方で、インペラの昇降時には、支持部材の回転を拘束する手段は、電磁ブレーキである構成が挙げられる。
【発明の効果】
【００１０】
このように本発明によれば、縦軸型撹拌装置の低コスト化を図ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明による縦軸型撹拌装置の好適な実施形態について図１及び図２を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る縦軸型曝気装置を示す正面構成図、図２は、図１のII-II矢視図であり、本実施形態の縦軸型曝気装置は、例えば汚水等の被処理水を循環水路で硝化、脱窒するオキシデーションディッチに採用されているものである。
【００１２】
図１に示すように、縦軸型曝気装置１００は概略、駆動源（電動機）１と、上下方向に延在すると共に下部にインペラ２を備え駆動源１の回転駆動力が伝達される縦軸３と、この縦軸３を支持し昇降可能とする昇降装置４と、を具備し、インペラ２が被処理水Ｗに浸漬し回転することで当該被処理水Ｗを撹拌するものである。
【００１３】
駆動源１は、縦型を成してケーシング５上に設置され、所定の速度（高速、低速、微速）での運転が可能とされている。そして、この駆動源１の出力軸１ａに対して、継手６を介し縦軸３の上部が固定されている。継手６は、縦軸３に対して駆動源１の回転駆動力を伝達し縦軸３の荷重は支持しない。なお、継手６に代えて後述の固定縦軸３Ｘの上部を直接出力軸１ａに固定しても良い。
【００１４】
縦軸３は二重軸構造とされ、中空円筒状を成し駆動源１の回転駆動力が伝達される固定縦軸３Ｘと、この固定縦軸３Ｘに内挿された円柱状の移動縦軸３Ｙと、を備える。
【００１５】
固定縦軸３Ｘは、その上下部位置が、ケーシング５に装着された上下軸受７，７によって、回転自在且つ上下方向（軸線方向）に移動不能に支持されている。すなわち、軸受７は、固定縦軸３Ｘの荷重を支持する。
【００１６】
移動縦軸３Ｙは、その上部外周面に、キー３ａを備え、このキー３ａが、固定縦軸３Ｘの内周面に上下方向に沿って設けられた摺動溝（不図示）に摺動可能に進入した状態とされている。すなわち、移動縦軸３Ｙは、固定縦軸３Ｘに対して同期回転可能且つ上下方向移動可能とされている。
【００１７】
また、移動縦軸３Ｙの上下方向中程の外周面には、雄螺子（第一の螺合部）３ｂが上下方向に延びるように形成されている。そして、この移動縦軸３Ｙの下端に、上記インペラ２が設けられている。
【００１８】
昇降装置４は、移動縦軸３Ｙの回転を許容すると共に当該移動縦軸３Ｙを必要に応じて昇降させるもので、概略、リフトナット４Ｘと、このリフトナット４Ｘの回転を許容又は拘束するための電磁ブレーキ４Ｙと、を備える。
【００１９】
リフトナット４Ｘは、円筒状に構成され、その内周面に、移動縦軸３Ｙの雄螺子３ｂに螺合する雌螺子（第二の螺合部）４ｂを有している。このリフトナット４Ｘは、その上下部位置が、ケーシング５に装着された上下軸受８，８によって、回転自在且つ上下方向に移動不能に支持されている。
【００２０】
すなわち、リフトナット４Ｘは，螺合部３ｂ，４ｂの螺合により移動縦軸３Ｙを上下方向に支持する支持部材として機能し、軸受８は、リフトナット４Ｘを介して移動縦軸３Ｙ及びインペラ２の荷重を支持する。
【００２１】
このリフトナット４Ｘに対しては、同軸に、大歯車９が固定されると共に、この大歯車９に噛み合うように小歯車１０が設けられている。この小歯車１０の軸１０ａは、その上下部位置が、ケーシング５に装着された上下軸受１１，１１によって、回転自在且つ上下方向に移動不能に支持されている。
【００２２】
そして、小歯車１０の軸１０ａに対して、上記電磁ブレーキ４Ｙが作用するように設けられている。この電磁ブレーキ４Ｙは、インペラ２の回転による撹拌時にはオフとされて軸１０ａの回転を許容し、インペラ２の昇降時にはオンとされて軸１０ａの回転を拘束する。
【００２３】
なお、ケーシング５は、図２に示すように、移動縦軸３Ｙ、リフトナット４Ｘ、大歯車９等と同軸に配設されると共に、これら及び小歯車１０を収容する大型円筒形状に構成されている。
【００２４】
このような構成を有する縦軸型曝気装置１００によれば、嫌気状態形成時又は好気状態形成時の何れの場合であっても、先ず、電磁ブレーキ４Ｙがオンとされて軸１０ａの回転が拘束され、これにより、小歯車１０、大歯車９、リフトナット４Ｘの回転が拘束され、この状態で、駆動源１が駆動され縦軸３（固定縦軸３Ｘ及び移動縦軸３Ｙ）が回転する。
【００２５】
このように雌螺子４ｂを有するリフトナット４Ｘの回転が拘束された状態（回り止めされた状態）で、雌螺子４ｂに螺合する雄螺子３ｂを備えた移動縦軸３Ｙが回転するため、移動縦軸３Ｙ及びインペラ２の昇降が可能とされる。
【００２６】
そして、嫌気状態形成時にあっては、インペラ２が水没するように移動縦軸３Ｙが昇降される（図１の仮想線参照）。
【００２７】
一方、好気状態形成時にあっては、インペラ２が標準位置に位置するように移動縦軸３Ｙが昇降される（図１の実線参照）。
【００２８】
このような移動縦軸３Ｙの昇降時には、駆動源１により縦軸３は微速で回転される。これは、移動縦軸３Ｙの昇降時に、高速や低速で微速より速く回転すると、固定縦軸３Ｘに同期回転可能に連結されると共に上下方向に摺動するキー３ａに対する面圧が高くなり、リフトナット４Ｘの雌螺子４ｂに作用する力が大きくなってしまうからである。そして、本実施形態のように、移動縦軸３Ｙの昇降時に、縦軸３を微速で回転すると、キー３ａに対する面圧が低くなって、リフトナット４Ｘの雌螺子４ｂに作用する力が小さくなり、その結果、リフトナット４Ｘ等の剛性を低くでき、安価となって一層低コスト化が図られる。
【００２９】
そして、上述したように、インペラ２が所定位置に昇降すると、運転を行うべく、電磁ブレーキ４Ｙがオフとされ軸１０ａの拘束が解除されてリフトナット４Ｘの回転が許容される状態（拘束解除状態）とされ、この状態で、駆動源１が駆動され縦軸３が回転し、移動縦軸３Ｙ及びこれに螺合するリフトナット４Ｘがとも回りし同期回転する。
【００３０】
ここで、嫌気状態形成時にあっては、縦軸３は低速で回転され、インペラ２の回転による脱窒に必要な無酸素・撹拌が行われる。
【００３１】
一方、好気状態形成時にあっては、縦軸３は高速で回転され、インペラ２の回転による硝化に必要な曝気・撹拌が行われる。
【００３２】
なお、移動縦軸３Ｙの昇降の上下限は、近接スイッチ（不図示）、或いは、リミットスイッチ等で検出され、その上下動が制御される。
【００３３】
このように、本実施形態においては、インペラ２の回転による撹拌、インペラ２の昇降の各々が、一つの駆動源１により行われるため、駆動源が共通化され、機械設備及び電気設備の両者の低コスト化が図られている。
【００３４】
また、駆動源１は、昇降にあたって、インペラ２及び移動縦軸３Ｙを昇降させる動力を有していれば良いため、特開平１１−２９０８８５号に記載の装置に比して、動力の低減も図られている。
【００３５】
図３は、本発明の他の実施形態に係る縦軸型曝気装置を示す図であり、図２に対応する図である。この図３に示す縦軸型曝気装置２００が先の縦軸型曝気装置１００と違う点は、ケーシング５に代えて、移動縦軸３Ｙ、リフトナット４Ｘ、大歯車９等と同軸に配設されると共に大歯車９の外径に接近する内径を有する大円筒形状部１５ａと、小歯車１０等と同軸に配設されると共に小歯車１０の外径に接近する内径を有する小円筒形状部１５ｂと、を連設して備えた瓢箪筒形状のケーシング１５を用いた点である。
【００３６】
このような縦軸型曝気装置２００によれば、縦軸型曝気装置１００に比して、ケーシングが小さくされ、軽量・小型とされて、一層低コスト化が図られる。
【００３７】
図４は、本発明のさらに他の実施形態に係る縦軸型曝気装置の要部を示す正面構成図である。この図４に示す縦軸型曝気装置３００にあっては、図１に示した駆動源１のその出力軸１ａに対して同期回転可能とされ回転力が伝達される縦軸５０が上下方向に延在するように設けられると共に、この縦軸５０の外周面に、雄螺子（第一の螺合部）５０ｂが設けられている。
【００３８】
また、上下方向に延在する軸体５１が配置され、この軸体５１の下端部にインペラ２が設けられると共に、この軸体５１の上端から軸線方向下方に向かう途中位置までの範囲に、縦軸５０の雄螺子５０ｂに螺合する雌螺子（第二の螺合部）５１ｂが設けられ、これらの螺合部５０ｂ，５１ｂの螺合により縦軸５０に対してインペラ２が上下方向に支持されている。すなわち、軸体５１は、上記螺合部５０ｂ，５１ｂの螺合によりインペラ２を上下方向に支持する支持部材として機能する。また、この軸体５１の外周面には、軸線方向に延びるキー溝５１ａが設けられている。
【００３９】
一方、ケーシング５には、当該ケーシング５に支持されて軸体５１が挿入される円環状の電磁ブレーキ５２が設けられている。この電磁ブレーキ５２は、軸心側に向かって進退可能に構成され上記軸体５１のキー溝５１ａに進入可能なキー５２ａを有している。
【００４０】
そして、本実施形態においては、インペラ２の回転による撹拌時には、キー５２ａが後退し軸体５１の回転が許容されることで、縦軸５０及び軸体５１がとも回りして螺合部５０ｂ，５１ｂが同期回転し、一方、インペラ２の昇降時には、キー５２ａが前進してキー溝５１ａに進入し軸体５１の回転が拘束されることで、縦軸５０の回転に応じて軸体５１が上下動することになる。
【００４１】
このように構成された縦軸型曝気装置３００にあっても、先の縦軸型曝気装置と同様な効果を得ることができる。
【００４２】
以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、上記実施形態においては、特に好ましいとして、オキシデーションディッチに用い、曝気・撹拌、無酸素・撹拌の両方を行う縦軸型曝気装置に対する適用を述べているが、曝気・撹拌又は無酸素・撹拌の何れか一方のみを行う縦軸型撹拌装置に対して適用可能である。また、水位変動がある場合の縦軸型撹拌装置に対しても適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一実施形態に係る縦軸型曝気装置を示す正面構成図である。
【図２】図１のII-II矢視図である。
【図３】本発明の他の実施形態に係る縦軸型曝気装置を示す図であり、図２に対応する図である。
【図４】本発明のさらに他の実施形態に係る縦軸型曝気装置の要部を示す正面構成図である。
【符号の説明】
【００４４】
１…駆動源、２…インペラ、３，５０…縦軸、３ｂ，５０ｂ…雄螺子（第一の螺合部）、３Ｘ…固定縦軸、３Ｙ…移動縦軸、４…昇降装置、４ｂ，５１ｂ…雌螺子（第二の螺合部）、４Ｘ…リフトナット（支持部材）、４Ｙ，５２…電磁ブレーキ、９…大歯車、１０…小歯車、５１…軸体（支持部材）、１００，２００，３００…縦軸型曝気装置（縦軸型撹拌装置）、Ｗ…被処理水。
【図１】
0004732427.tif 000002
【図２】
0004732427.tif 000003
【図３】
0004732427.tif 000004
【図４】
0004732427.tif 000005