(57)【要約】【課題】槽内全体を小動力、かつ高い効率で、しかも均一な攪拌が行えるようにした攪拌機を提供すること。【解決手段】槽１内の攪拌流体Ｗ中を浮力変化により上下しつつ回転可能とした攪拌体２であって、攪拌体２の内部に攪拌流体Ｗの一部を給排することで浮力を変化させる機構８及び攪拌羽根３を有する攪拌体２と、攪拌体２の上下方向と回転方向以外の動きを拘束するためのガイド棒４とより構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
槽内の攪拌流体中を浮力変化により上下しつつ回転可能とした攪拌体であって、攪拌体内部に攪拌流体の一部を給排することで浮力を変化させる機構及び攪拌羽根を有する攪拌体と、攪拌体の上下方向と回転方向以外の動きを拘束するためのガイド機構とより構成したことを特徴とする攪拌機。
【請求項２】
攪拌体内部の攪拌流体の給排出を、攪拌体の昇降位置を検知して攪拌体内部に設けた駆動エネルギー源によりポンプを駆動して行うように構成ことを特徴とする請求項１記載の攪拌機。
【請求項３】
攪拌体の昇降位置の検知を、攪拌体に突設したスイッチにて行うように構成ことを特徴とする請求項２記載の攪拌機。
【請求項４】
駆動エネルギー源を蓄電池としたことを特徴とする請求項１、２又は３記載の攪拌機。
【請求項５】
蓄電池への充電を、攪拌体の昇降時の回転力を利用して発電して行うように構成したことを特徴とする請求項４記載の攪拌機。
【請求項６】
攪拌体内部の攪拌流体を降下位置で排出することにより、槽内の攪拌流体を攪拌するように構成したことを特徴とする請求項１、２、３、４又は５記載の攪拌機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、攪拌機に関し、特に、攪拌体を攪拌槽内にて昇降させることで、高深度槽などにおいても小動力で、攪拌槽内の攪拌流体の均一攪拌を行うことができるようにした攪拌機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、下水処理、工事用排水の処理等においては、土砂、汚泥などの不純物が含まれた汚水等の流体を処理する場合、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。
【０００３】
ところで、攪拌機は、液体又は流体をモータなどの駆動体に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。
【０００４】
このため、この攪拌機における攪拌動力が大となり、商用電力がない箇所では使用することができず、また、高深度槽においては電力費が嵩み、ランニングコストが高くなるという問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記従来の攪拌機の有する問題点に鑑み、槽内全体を小動力、かつ高い効率で、しかも均一な攪拌が行えるようにした攪拌機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】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の攪拌機は、槽内の攪拌流体中を浮力変化により上下しつつ回転可能とした攪拌体であって、攪拌体内部に攪拌流体の一部を給排することで浮力を変化させる機構及び攪拌羽根を有する攪拌体と、攪拌体の上下方向と回転方向以外の動きを拘束するためのガイド機構とより構成したことを特徴とする。
【０００７】
この場合において、攪拌体内部の攪拌流体の給排出を、攪拌体の昇降位置を検知して攪拌体内部に設けた駆動エネルギー源によりポンプを駆動して行うように構成することができる。
【０００８】
また、攪拌体の昇降位置の検知を、攪拌体に突設したスイッチにて行うように構成することができる。
【０００９】
また、駆動エネルギー源を蓄電池とすることができる。
【００１０】
また、蓄電池への充電を、攪拌体の昇降時の回転力を利用して発電して行うように構成することができる。
【００１１】
また、攪拌体内部の攪拌流体を降下位置で排出することにより、槽内の攪拌流体を攪拌するように構成することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の攪拌機によれば、槽内の攪拌流体中を浮力変化により上下しつつ回転可能とした攪拌体であって、攪拌体内部に攪拌流体の一部を給排することで浮力を変化させる機構及び攪拌羽根を有する攪拌体と、攪拌体の上下方向と回転方向以外の動きを拘束するためのガイド機構とより構成しているから、攪拌体内への攪拌流体の給排にて攪拌体を回転させつつ、昇降させるので、エネルギー消費を少なくして槽内が均一に攪拌することができる。
【００１３】
また、攪拌体内部の攪拌流体の給排出を、攪拌体の昇降位置を検知して攪拌体内部に設けた駆動エネルギー源によりポンプを駆動して行うように構成することにより、外部から電力を供給することなく、攪拌槽内の流体攪拌が簡易に行うことができる。
【００１４】
また、攪拌体の昇降位置の検知を、攪拌体に突設したスイッチにて行うように構成することにより、攪拌体の昇降位置を検知が簡易で、かつ攪拌流体の給排出の切り替えも確実に行うことができる。
【００１５】
また、駆動エネルギー源を蓄電池とすることにより、必要電力の供給が簡易に行うことができる。
【００１６】
また、蓄電池への充電を攪拌体の昇降時の回転力を利用して発電して行うように構成することにより、電力が外部から供給することができない箇所においても攪拌作業を確実に行うことができる。
【００１７】
また、攪拌体内部の攪拌流体を降下位置で排出することにより、槽内の攪拌流体を攪拌するように構成することにより、攪拌されにくい槽底部の攪拌流体の攪拌を確実に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
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。
【実施例１】
【００１９】
図１〜図３に、本発明の攪拌機の第１実施例を示す。
この攪拌機は、汚水、その他の液体、流体Ｗ（以下、「攪拌流体Ｗ」と言う。）を導入した攪拌槽１内に、該攪拌槽内の攪拌流体Ｗの一部を出し入れ、すなわち、給排可能とした攪拌体２を、攪拌槽１内で昇降可能に配設し、かつ攪拌体２の内部に攪拌流体の一部を給排することで浮力を変化させる機構、具体的には、ポンプ８等を配設して、攪拌体２内への攪拌流体Ｗの給排制御にて攪拌体２を昇降させることで、高深度槽においても小動力で、攪拌槽内の攪拌流体Ｗの均一攪拌を効率的に、確実に行えるように構成する。
【００２０】
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、矩形等、攪拌流体Ｗの攪拌が行える形状を備え、攪拌槽１内に攪拌する攪拌流体Ｗを供給し、攪拌した後の処理水を排水できるように構成するとともに、上部に攪拌体支持枠７を配設し、かつ該攪拌体支持枠７にガイド機構としてのガイド棒４を鉛直に吊り下げるためのガイド棒支持具５を取り付ける。
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。
【００２１】
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上下に貫通するようにした透孔２１を形成したリング状、或いはドーナツ形に形成し、この攪拌体本体の外周面に複数、特に限定されるものではないが、図示の実施例では４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が昇降動作をする際、攪拌羽根３が液体の抵抗力により攪拌体２を回転させながら上昇又は下降するようにするが、この攪拌羽根３の大きさ、形状、数は、攪拌槽の大きさに対応したものとする。
また、この攪拌体２は、密閉式であるが、攪拌槽内の攪拌流体の一部を攪拌体内部に吸引、排出を行うための給排口２２を形成するとともに、該給排口２２を介して攪拌槽内攪拌流体の一部を吸引又は排出を行うように、給排口２２に接続するようにして攪拌体２内にポンプ８を配設する。
【００２２】
攪拌体２内には、ポンプ８を駆動するために必要な駆動エネルギー源、例えば、蓄電池９を配設してポンプ８の駆動に必要な電力を供給することができるように電気的に配線する。
さらに、図示省略したが、攪拌体２内に発電機器を備え、攪拌体の昇降時回転する動力を利用して発電し、蓄電池に充電するようにすることも可能である。
また、攪拌体２内を多層構造とし、攪拌体２内に配設する機器等を、各層に適宜分けて配設することができる。例えば、攪拌体２内を２層構造とした場合、上層に機器を配設し、下層に空気ａと攪拌流体ｗとが給排されるようにする。この場合、上層と下層とは、チューブを介して接続し、このチューブを使って電気配線等を行うようにする。
また、ポンプ８の駆動は、前記電気的に配線した回路に、押しボタンスイッチ６を備えて行うもので、この押しボタンスイッチ６は、攪拌体２の上面と下面にそれぞれ突出するようにして配置し、これにより攪拌体２が攪拌槽１内を上昇して上部の攪拌体支持枠７等に接触することで上部の押しボタンスイッチ６が操作されるように、また、槽底部まで降下した場合には攪拌体２の下部の押しボタンスイッチ６が槽底面と接触して操作されるようにする。なお、この電気回路にはポンプ８の回転方向を切り替える切り替えスイッチを配設して、上下の押しボタンスイッチ６にてポンプ８の回転方向を切り替えるようにすることも可能である。
【００２３】
リング状をした攪拌体２の透孔２１内にはガイド棒４を貫通する。このガイド棒４は、図１に示すように、攪拌体支持枠７のガイド棒支持具５より鉛直に吊り下げるようにして配設するか、又は攪拌槽１内底面と攪拌体支持枠７間に掛け渡すようにして鉛直に固定する。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４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する。
【００２４】
次に、この攪拌機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８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攪拌流体ｗの量に応じて攪拌体２内のシート１０で区切られた空気室の空気ａは圧縮され、収縮することで、空気（気体）ａと攪拌流体ｗとの重量混入比率を変化させる。
これにより、攪拌流体の重量が高くなり、攪拌体２の浮力が小さくなり、攪拌体２はガイド棒４に沿って攪拌槽１内を降下するようになる。この際、攪拌体２の攪拌羽根３に抵抗を受けて、図３（Ｂ）に示すように、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を攪拌するものとなる。
【００２５】
この場合、タイマーによりポンプ８は停止するが、攪拌体２は浮力が減少しているので回転しながら下降する。
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押しボタンスイッチ６が押されて該スイッチ６がオンとなる。このように攪拌体２が槽底部へ到達すると、スイッチの作用で、攪拌体２内の攪拌流体ｗを排出するポンプ８が作動し始め、攪拌流体ｗを攪拌槽１内に排出する。このとき、攪拌流体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を攪拌するものとなる。
この攪拌流体ｗを排出するためのポンプ８の駆動は、タイマーで予め設定した時間が経過すると停止する。
【００２６】
この攪拌体２内の攪拌流体ｗの排出で、攪拌体２内のシート１０で区切られた空気室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の浮力が変化、すなわち、浮力が大きくなる。この攪拌体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内の攪拌流体ｗの排出が終了するとポンプ８は停止するが、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。
【００２７】
また、攪拌体２が上昇して予め定めた定位置まで上昇すると、上部側の押しボタンスイッチ６がオンされるようになり、攪拌体２の位置を検出し、ポンプ８のタイマーが作動するまで駆動されると、再び攪拌槽１内の攪拌流体Ｗが給排口２２から攪拌体２内に吸引して、攪拌体２の浮力が小さくなり、攪拌体２はガイド棒４に沿って攪拌槽１内を再び降下するようになる。
この動作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。
そして、上記のとおり、攪拌体２内の空気室で圧縮された空気ａが、攪拌流体ｗ内に溶けて、気体が除々に減少することを抑制するために、図２に示すように、攪拌体内の気液界面にはシート１０を配設するようにしている。
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。
なお、攪拌体２内のシート１０で区切られた空気室は、本実施例において示した構造のほか、風船のように閉塞された空気室として構成することもできる。
【実施例２】
【００２８】
また、図４〜図５に、本発明の攪拌機の第２実施例を示す。
この攪拌機は、攪拌体２内の蓄電池９へ外部から電気エネルギーを供給するようにしたもので、これは攪拌槽外部に配設した発電装置、特に限定されるものではないが、例えば、太陽光発電機器１２或いは／又は風力発電装置１３よりの発電をコンバータ１１などを介して攪拌体内の蓄電池９へ給電して充電するようにしたものである。
【００２９】
なお、図４〜図５において、攪拌体２の給排口２ｈを天面に配置し、この給排口２ｈを閉じるための弁２５を攪拌体内に突設した弁支持片２３に、ばね２６を介して昇降可能に支持し、この弁２５を弁操作具４１にて開閉するようにする。
また、この弁２５が正確にばね圧にて昇降するように弁ガイド２４を弁支持片２３に突設する。図面において弁２５に突設したパッキンで、給排口２ｈを弁にて確実に閉じるようにする。
【００３０】
なお、本実施例の攪拌機の作用は第１実施例のものと同じである。
【００３１】
以上、本発明の攪拌機について、複数の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、各実施例に記載した構成を適宜組み合わせる等、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。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明の攪拌機は、攪拌体内に攪拌流体の一部を給排することで攪拌体の浮力を変化させて、攪拌体の攪拌槽内流体中を上下移動することにより攪拌体を回転させて槽内流体の攪拌を行う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。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の攪拌機の第１実施例を示す一部破断した外観斜視図である。
【図２】攪拌体の構造を示す断面図である。
【図３】原理説明図で、（Ａ）は攪拌体の上昇時を、（Ｂ）は下降時をそれぞれ示す。
【図４】本発明の攪拌機の第１実施例を示す一部破断した外観斜視図である。
【図５】バルブを閉じた状態の断面説明図である。
【符号の説明】
【００３４】
１    攪拌槽
２    攪拌体
３    攪拌羽根
４    ガイド棒（ガイド機構）
５    ガイド棒支持具
６    スイッチ
７    ガイド棒支持用枠体
８    ポンプ
９    蓄電池
１０  シート
ａ    空気
Ｗ    攪拌流体
ｗ    攪拌体内の攪拌流体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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