(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気の給排気により膨張及び収縮可能な浮き袋を取り付けた錘部材に攪拌羽根を設けてなり、前記浮き袋の膨張によりその浮力によって前記錘部材と共に浮上し、前記浮き袋の収縮により前記錘部材の自重によって沈降することにより、前記攪拌羽根によって液体を攪拌するようにした水中攪拌機であって、
前記錘部材は筒状に形成されており、
前記浮き袋は、金属又は合成樹脂材からなる網目状部材、格子状部材或いは多孔部材により内部が該浮き袋の膨張時の形状と同一形状に形成されたかご内に収容され、前記かごが前記錘部材に挿入されて該錘部材の上端開口部周縁に固定されていることを特徴とする水中攪拌機。
【請求項２】
前記攪拌羽根は、沈降動作時の液体の抵抗により側方へ張り出してその抵抗を増加させる拡開位置と浮上動作時の液体の抵抗により閉じてその抵抗を減少させる収納位置との間を揺動可能に設けられていることを特徴とする請求項１記載の水中攪拌機。
【請求項３】
請求項１又は２記載の水中攪拌機の浮き袋に可撓性パイプを介して地上に設置される給排気手段を接続し、該可撓性パイプを通して給排気手段により前記浮き袋に対して空気の給排気を行うようにしたことを特徴とする攪拌装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は水中攪拌機及び撹拌装置に関し、詳しくは、空気の給排気により液体を広範囲に攪拌することのできる構造簡単な水中攪拌機及びこれを用いた撹拌装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
水処理装置、汚水処理装置、汚水浄化装置等において、被処理水に凝集剤を添加して撹拌処理を行うために撹拌機が用いられている。
【０００３】
このような撹拌機としては、例えば被処理水が貯留された水槽や貯留タンク上にモータ等の駆動手段を設置し、該駆動手段から水槽や貯留タンク内の被処理水中に延在させた駆動軸の先端に撹拌翼を設け、該撹拌翼を駆動手段により回転駆動させることにより、水槽や貯留タンク内の被処理水に上昇流若しくは下降流を作り出して被処理水を撹拌するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような撹拌機では、水槽や貯留タンク上に設置される駆動手段を保持するために、堅牢な固定台を設ける必要がある。また、一般に水槽や貯留タンク上には、被処理水を槽内に供給したり処理水を槽外に排出するための各種配管類が設けられるが、水槽や貯留タンク上に駆動手段を設けると、これら配管類の配設位置に制約を受けてしまい、配管設計の自由度を大きく損ねてしまう問題がある。
【０００５】
一方、同じく被処理水を撹拌するために、駆動系を含めた撹拌機自体を被処理水中に設置し、それを被処理水中で駆動させることにより撹拌翼を回転させて撹拌を行うようにした水中撹拌機も知られている。このような水中撹拌機によれば、駆動手段を水槽や貯留タンク上に設置する場合に見られる上記問題は生じないが、水中設置する関係上、厳重な水密構造が要求され、その分コストアップにつながる問題がある。
【０００６】
また、両者に共通する問題として、いずれも被処理水中に存在する撹拌翼が常に一定の位置において回転動作するだけであるため、水槽や貯留タンク内の被処理水を広範囲に満遍なく撹拌させることが困難であり、特に、撹拌翼を低速で回転させることにより被処理水をゆっくりとした動作で撹拌させる緩速撹拌を行う場合には、被処理水を均一に攪拌することができず、撹拌効率が極めて悪い問題がある。
【０００７】
本発明は、このような従来事情に鑑みてなされたものであり、被処理水の攪拌効率が高く、簡素な構造で安価な水中攪拌機及びこれを用いた攪拌装置を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、空気の給排気により膨張及び収縮可能な浮き袋を取り付けた錘部材に攪拌羽根を設けてなり、前記浮き袋の膨張によりその浮力によって前記錘部材と共に浮上し、前記浮き袋の収縮により前記錘部材の自重によって沈降することにより、前記攪拌羽根によって液体を攪拌するようにした水中攪拌機であって、
前記錘部材は筒状に形成されており、
前記浮き袋は、金属又は合成樹脂材からなる網目状部材、格子状部材或いは多孔部材により内部が該浮き袋の膨張時の形状と同一形状に形成されたかご内に収容され、前記かごが前記錘部材に挿入されて該錘部材の上端開口部周縁に固定されていることを特徴とする水中攪拌機である。
【０００９】
請求項２記載の発明は、前記攪拌羽根は、沈降動作時の液体の抵抗により側方へ張り出してその抵抗を増加させる拡開位置と浮上動作時の液体の抵抗により閉じてその抵抗を減少させる収納位置との間を揺動可能に設けられていることを特徴とする請求項１記載の水中攪拌機である。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の水中攪拌機の浮き袋に可撓性パイプを介して地上に設置される給排気手段を接続し、該可撓性パイプを通して給排気手段により上記浮き袋に対して空気の給排気を行うようにしたことを特徴とする攪拌装置である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る水中撹拌機を示す一部破断する側面図、図２はその平面図である。
【００１２】
水中攪拌機Ａは、錘部材１、浮き袋２、錘部材１に取り付けられた撹拌羽根３を有して構成されている。
【００１３】
錘部材１は、耐蝕性に優れた金属、例えばステンレス等により筒状に形成されており、水中に投入した際に自重により沈降する重量物からなる。また、金属表面に耐薬・耐蝕性に優れた合成樹脂を被覆して耐薬・耐蝕性を付与するようにしてもよい。なお、図示例では円筒状のものを示しているが、後述する浮き袋２及び撹拌羽根３が取り付け可能であれば、筒状に限らずその形状は任意である。
【００１４】
錘部材１の下端開口部周縁１１には緩衝部材１２が全周に亘って設けられており、錘部材１が沈降して、万一、水槽底部等へ衝突した際の衝撃を緩和し得るようになっている。
【００１５】
浮き袋２は、耐薬・耐水ゴム、ポリエチレン繊維等により膨張時に略球状となる袋状に形成されており、金属又は合成樹脂材等からなる網目状部材、格子状部材或いは表面に多数の開孔を形成した多孔部材等により内部が浮き袋２の膨張時の形状と略同一形状に形成されたかご２１内に収容されており、該かご２１が円筒状の錘部材１の上側開口部から挿入され、その上端開口部周縁１３にボルトナット１４等の適宜の固定具によって固定されることにより錘部材１に取り付けられており、これによって浮き袋２が膨張した際の浮力を錘部材１に及ぼし得るようにしている。
【００１６】
なお、この浮き袋２が取り付けられた錘部材１は、浮き袋２の膨張時に発生する浮力によって共に浮上し得る程度の重量を有するように設計されており、従って、浮き袋１の膨張時には錘部材１も共に浮上動作し、浮き袋２の収縮時に錘部材１の自重により沈降動作するようになっている。
【００１７】
また、１５は水中攪拌機Ａを水中に係留して浮上及び沈降動作時の挙動を安定させるための保持ロープを係止するアイボルトであり、錘部材１の上端開口部周縁１３に適宜数設けられている。
【００１８】
かご部材２１の頂部にはエアー継ぎ手２２を介して可撓性パイプ２３が接続されており、該可撓性パイプ２３を介して図示しない給排気手段（後述する）により浮き袋２内への空気の供給を行うことにより浮き袋２を膨張させ、浮き袋２内の排気を行うことにより収縮させるようになっている。なお、２４はエアー継ぎ手２２を覆って保護する耐薬、耐水ゴム等からなる保護カバーである。
【００１９】
撹拌羽根３は、金属板又は合成樹脂板により略平板状に形成されており、錘部材１の外周面に略等間隔に多数取り付けられている。
【００２０】
これら攪拌羽根３は、図示するように、蝶番３１を用いて図１における上下方向に回動可能となるように取り付けられていることが好ましい。即ち、各撹拌羽根３を取り付けている蝶番３１には該撹拌羽根３の回動範囲を規制するストッパ３２が設けられており、撹拌羽根３が蝶番３１を支軸として回動して錘部材１の側方へ最も張り出した位置で該撹拌羽根３の下面側を支持してそれ以上の回動を規制するようになっている。これにより各撹拌羽根３は、錘部材１の側方へ張り出してその下面がストッパ３２に当接し、それ以上の回動が規制された状態となる拡開位置（図１の実線位置）と、蝶番３１を支軸として上方へ回動し、錘部材１の外周面に当接状に収納される収納位置（図１の破線位置）との間で揺動可能とされる。
【００２１】
このように攪拌羽根３が拡開位置と収納位置との間を揺動することで、水中攪拌機Ａの浮上動作又は沈降動作のいずれかの動作時（図１の態様では浮上動作時）において、拡開した攪拌羽根３によって被処理水を攪拌することができ、水中攪拌機Ａの浮上及び沈降動作の繰り返しによって被処理水に上昇流又は下降流を作り出すことができる。
【００２２】
かかる水中攪拌機Ａを用いた攪拌装置１００は、図３に示すように、上記水中攪拌機Ａと該水中攪拌機Ａの浮き袋２に給排気を行なう給排気手段ＢであるコンプレッサＢ１及び該コンプレッサＢ１の駆動を制御するコントローラＢ２を有して構成されている。コンプレッサＢ１及びコントローラＢ２は地上に設置されており、被処理水が貯留された水槽４内に水没されて保持ロープ５によって上下方向への移動が可能となるように係留されている水中攪拌機ＡとコンプレッサＢ１とは可撓性パイプ２３によって接続されている。
【００２３】
なお、コンプレッサＢ１には、図４に示すように、複数台の水中攪拌機Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４…を可撓性パイプ２３によって給排気可能に接続し、この１組のコンプレッサＢ１及びコントローラＢ２で複数台の水中攪拌機Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４…を同時に駆動制御するようにしてもよい。このとき各水中攪拌機Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４…は、一つの水槽若しくは貯留タンクに複数台設置されることで、その水槽若しくは貯留タンク内の被処理水の攪拌を２台以上の水中攪拌機が同時に受け持つようにしてもよい。
【００２４】
次に、本発明に係る水中攪拌機Ａ及び該水中攪拌機Ａを用いた攪拌装置１００の作用について図３を用いて説明すると、水槽４中に錘部材１の自重により水槽４底部付近に沈降待機している水中攪拌機Ａの浮き袋２内へ、コントローラＢの制御によりコンプレッサＢ１によって可撓性パイプ２３を介して空気が供給されると、浮き袋２の膨張により浮力が発生し、水中攪拌機Ａは保持ロープ５に保持されることによって水中で略垂直体位を保ちながら浮上動作を開始する。この浮上動作により各撹拌羽根３は、被処理水の抵抗を受けて蝶番３１を支軸として側方へ回動し、やがてその下面がストッパ３２に当接して拡開位置に止まる。この状態で更に浮上動作することにより、拡開した撹拌羽根３によって水槽４中の被処理水を下から上へと徐々に撹拌していく。
【００２５】
水中攪拌機Ａが被処理水の水面近くまで浮上すると、次いで、コントローラＢの制御により浮き袋２内の空気を可撓性パイプ２３を介して排出させる。これにより浮き袋２は収縮し、水中攪拌機Ａは浮力を失って沈降動作を開始する。この沈降動作により、拡開位置にあった各撹拌羽根３は、液体の抵抗を受けて蝶番３１を支軸として上方へ回動し、錘部材１の外周面に当接して液体の抵抗を受けないように収納される。これにより錘部材１は水槽４底部付近の沈降待機位置まで速やかに沈降し、次の浮上動作に備える。
【００２６】
以後、同様にして浮上及び沈降動作が繰り返されることにより、水槽４内の被処理水に矢印で示す上昇流が作り出され、被処理水全体が均一に攪拌される。
【００２７】
以上のように、本発明に係る水中攪拌機Ａは、浮き袋２の浮力と錘部材１の自重を利用した緩慢な動作をなすため、水槽４中の被処理水を緩速攪拌する場合に非常に適している。しかも、水中攪拌機Ａはの動作中は被処理水中の一点に止まることなく、水槽４の底部付近から水面近くまでの間を移動することにより被処理水の攪拌を行なうため、被処理水全体を均一に攪拌することができ、攪拌効率に極めて優れている。
【００２８】
また、水中攪拌機Ａには、従来の水中攪拌機に設けられているモータのような電気的駆動部は存在しないため、構造が簡素化されると共に、比較的軽量であり、稼動音も極めて静粛であるという利点もある。
【００２９】
更に、本発明に係る攪拌装置１００は、給排気手段Ｂによる給排気によって水中攪拌機Ａによる攪拌動作が可能であるため、ランニングコスト（電力費）も低く抑えられる上に、水中攪拌機Ａと地上設置される給排気手段ＢのコンプレッサＢ１とは、可撓性パイプ２３を介して接続するだけでよいため、各水中攪拌機Ａに対して電気配線を敷設する必要がなく、大掛かりな電気工事を必要としない利点がある。また、例えば、図５に示すように、上面が被蓋されている貯留タンク６内に水中攪拌機Ａを設置した場合でも、従来のように、貯留タンク６上に攪拌機設置のための堅牢な固定台を設ける必要がなく、配管設計の自由度が向上すると共に設備コストも大幅に削減できるようになる。
【００３０】
以上説明した水中攪拌機Ａは、浮上動作時に各攪拌羽根３が拡開位置となって被処理水の攪拌を行なうように、蝶番３１のストッパ３２が攪拌羽根３の下面に当接してその回動を規制するようにしているが、図６に示すように、ストッパ３２を、撹拌羽根３が蝶番３１を支軸として回動して錘部材１の側方へ最も張り出した位置で該攪拌羽根３の上面を支持してその回動を規制するように設けてもよい。これにより各撹拌羽根３は、錘部材１の側方へ張り出してストッパ３２に当接し、それ以上の回動が規制された状態となる拡開位置と、蝶番３１を支軸として下方へ回動し、錘部材１の外周面に当接状に収納される収納位置との間で揺動可能となる。
【００３１】
従って、浮き袋２の膨張により浮上動作すると、各撹拌羽根３は被処理水の抵抗を受けて蝶番３１を支軸として下方へ回動し、錘部材１の外周面に当接して液体の抵抗を受けないように収納される。これにより錘部材１は速やかに浮上する。また、浮き袋２の収縮により沈降動作すると、各撹拌羽根３は被処理水の抵抗を受けて蝶番３１を支軸として側方へ回動し、やがてその上面がストッパ３２に当接して拡開位置に止まる。この状態で更に沈降動作することにより、拡開した撹拌羽根３によって被処理水を撹拌することになり、上記態様とは逆の動作により攪拌を行なう。
【００３２】
この態様では、水中攪拌機Ａの沈降動作時に攪拌羽根３が拡開するため、水中攪拌機Ａが水槽４や貯留タンク６の底部に勢いよく衝突する虞れがなく、また、水中攪拌機Ａが保持ロープ５により係留されている場合には、保持ロープ５への負荷も軽減される。
【００３３】
なお、図示しないが、略平板状の板材によって形成される撹拌羽根３に代えて、撹拌羽根自体を空気袋によって形成することも可能である。すなわち、給排気手段Ｂから空気が供給されることにより膨張した際に錘部材１の側方へ張り出すように形成された空気袋をその外周に取り付け、該空気袋を膨張させることにより側方へ張り出させて撹拌羽根として機能するようにし、また、空気袋を収縮させることにより抵抗を減らすようにする。このとき、膨張した空気袋自体が浮き袋の役目をなすため、必ずしも浮き袋２を設けなくてもよい。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、被処理水の攪拌効率が高く、簡素な構造で安価な水中攪拌機及びこれを用いた攪拌装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】水中撹拌機の一部破断する側面図
【図２】水中攪拌機の平面図
【図３】攪拌装置の構成を示す説明図
【図４】攪拌装置の他の構成を示す説明図
【図５】水中攪拌機を貯留タンクに用いた場合を示す側面図
【図６】攪拌羽根の他の態様を示す部分側面図
【符号の説明】
Ａ：水中攪拌機
Ｂ：給排気手段
Ｂ１：コンプレッサ
Ｂ２：コントローラ
１：錘部材
２：浮き袋
３：攪拌羽根
４：水槽
５：保持ロープ
６：貯留タンク
２３：可撓性パイプ
１００：攪拌装置
【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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【図６】
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