(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
曝気用スクリューのスクリュー軸を水中モータのモータ軸に直結し、駆動するようにした曝気機用水中モータにおいて、スクリュー軸を二重管式とし、内軸をモータ軸と嵌合係止して共に回転するようにし、内軸と外軸との間に隙間を形成して、通気ダクトを形成し、該通気ダクトにより、水中モータのモータ軸のメカニカルシールを配設した位置よりも先端側に配設した外気が導入される吸気ボックスとスクリューの攪拌羽根側とを導通するようにするとともに、前記スクリュー軸が貫通する吸気ボックスの孔の内周面にラビリンスを一体に形成したことを特徴とする曝気機用水中モータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、曝気機用水中モータに関し、特に、１台で汚水の曝気、攪拌、スカム破砕を同時に行うことができる曝気機用水中モータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、水中に設置して使用される曝気機用水中モータＭは、図６に示すように、モータ軸２３をケーシング１に軸受３，３を介して回転可能に支持し、ケーシング１内、特に、水中モータＭの心臓部となるモータ回転子２１及びモータ固定子２２を備えたモータ室内及び軸受部に浸水しないように、接水側及び軸受側にメカニカルシール５，５を配設した構造としている。
【０００３】
そして、この水中モータＭは、水中モータＭを貫通する中空軸からなるモータ軸２３の一端から吸気し、他端のスクリュー７の先端から空気を水中に放出する構造となっている。
【０００４】
また、メカニカルシール５は、ケーシング側メイティングリングと回転軸側のシールリングがばねで押し付けられ、油槽内の潤滑油によって微少隙間で摺動し、油の流出と外部からの水の浸入を防止しているが、摺動面を通して微かな油漏又は水が浸入することがある。
この油の流出や水の混入により潤滑不良となり、メカニカルシール５の損傷及びモータ室への水の浸入による絶縁不良などの事故を発生することがあるので、これを早期に発見し、事故を未然に防止するために、上記のとおり、メカニカルシール５を配設した部屋を絶縁性の潤滑油を充填した油槽４とし、この油槽４内に電極式の浸水検知センサ８を取り付け、浸水検知センサ８の電極が油槽４内に浸入した水に浸った時、これを浸水検知センサ８の電極間の電気抵抗の変化により検知するようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の曝気機用水中モータにおいては、モータ軸２３の両端が水中に突出するため、モータ軸２３の両端を水密的にシールする必要があり、このために高価なメカニカルシールを採用し、かつ、モータ軸２３を構成する中空軸部に所定量の通気を行う必要があるため、同じ出力のモータに比べて軸径が大径となり、この大径のモータ軸２３をシールするために、大口径のメカニカルシールを必要とし、メカニカルシールが高価となり、また、構造が複雑になるという問題があった。
【０００６】
また、大口径のメカニカルシールを使用することにより、組立等においても手数を要し、メカニカルシール部での摺動によるエネルギ損失が大きくなり、さらには油の漏れ量が多くなり、これがため寿命が短くなるという問題があった。
【０００７】
本発明は、従来の曝気機用水中モータの有する問題点に鑑み、使用するメカニカルシール数を少なく、小口径にすることができるとともに、組立を簡易にして、確実にシールできる曝気機用水中モータを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の曝気機用水中モータは、曝気用スクリューのスクリュー軸を水中モータのモータ軸に直結し、駆動するようにした曝気機用水中モータにおいて、スクリュー軸を二重管式とし、内軸をモータ軸と嵌合係止して共に回転するようにし、内軸と外軸との間に隙間を形成して、通気ダクトを形成し、該通気ダクトにより、水中モータのモータ軸のメカニカルシールを配設した位置よりも先端側に配設した外気が導入される吸気ボックスとスクリューの攪拌羽根側とを導通するようにするとともに、前記スクリュー軸が貫通する吸気ボックスの孔の内周面にラビリンスを一体に形成したことを特徴とする。
【０００９】
この曝気機用水中モータは、スクリュー軸を二重管式とし、内軸をモータ軸と嵌合係止して共に回転するようにし、内軸と外軸との間に隙間を形成して、通気ダクトを形成し、該通気ダクトにより、水中モータのモータ軸のメカニカルシールを配設した位置よりも先端側に配設した外気が導入される吸気ボックスとスクリューの攪拌羽根側とを導通するようにするとともに、前記スクリュー軸が貫通する吸気ボックスの孔の内周面にラビリンスを一体に形成するようにしているので、曝気用スクリューに給気を行うためにモータ軸を中空に形成する必要がなく、モータ軸を小径にして小口径のメカニカルシールの使用を可能とすることができ、水中モータのモータ軸の出力側に外気が導入される吸気ボックスを配設したことにより、必要なメカニカルシールの個数を１個とすることができることと相俟って、組立を簡易にして、確実にシールを行うことができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の曝気機用水中モータの実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１１】
図１〜図５は、本発明の曝気機用水中モータを適用した水中曝気機の一実施例を示す。
この水中曝気機Ｂに用いられている水中モータＭは、ケーシング１をＬ字形に屈曲したドラフトチューブＤに取り付けて一体とし、中実のモータ軸２４の先端に取り付けたスクリュー７を、ドラフトチューブＤ内に突出し、かつスクリュー７側のモータ軸２４の先端に、通気管９を接続した吸気ボックス６を取り付けるようにしている。
【００１２】
この場合において、水中モータＭは、筒状のケーシング１の両端部に蓋１１，１２を取り付けてケーシング１内を水密とし、内部にモータ固定子２１を取り付けるとともに、モータ軸２４にモータ回転子２２を取り付けて構成し、さらに、このモータ軸２４の先端に直接、中空状のスクリュー軸７１を直結し、スクリュー軸７１の先端外周部に螺旋状その他の曝気に適した形状を有する攪拌羽根を一体に取り付けてスクリュー７を構成するようにしている。
【００１３】
ドラフトチューブＤは、上端をラッパ状に拡開した吸込口Ｄａとし、スクリュー羽根の長軸方向に開口した吹出口Ｄｂを形成し、スクリュー７の回動にて吸込口Ｄａより汚水又は水面に浮遊するスカムと共に汚水をドラフトチューブＤ内に吸い込み、スクリュー７にて攪拌するとともに、スカムを破砕して吹出口Ｄｂより汚水中に放出するものである。
このとき、スクリュー７の攪拌作用によって、通気ダクト７２を介して、吸気ボックス６から空気を吸引し、吸気した空気と汚水を混合するようにして、汚水の曝気を行うようにしている。
【００１４】
そして、この水中曝気機Ｂは、下水等の処理槽、処理池だけでなく、河川、湖沼等の水域内に設置し、水中の有機物質を好気性分解等により除去し、水質の浄化を図る手段として採用されるものである。
【００１５】
なお、水中モータＭは、本実施例においては、図１〜図２に示すように、電動式のものを示すが、油圧式のものを排除するものではない。
【００１６】
モータ軸２４を、円滑に回転させるために、蓋１１，１２に軸受３，３を介して回転可能に支持すえうとともに、一方の蓋１１には密閉された油槽４を形成し、この油槽４内に絶縁性の潤滑油を漏油しないように充填する。
そして、この油槽４内には、モータ軸２４の外周部にメカニカルシール５を配設する。このメカニカルシール５は、従来と同じ構造のものを使用することができ、これにより、モータ室内への浸水を防止するようにする。
なお、他方の蓋１２は、密閉式とし、軸受３を介してモータ軸２４を回転可能に支持するが、モータ軸２４の基端は、蓋１２より外部に突出しないようにする。
【００１７】
また、蓋１１には、その油槽４内に電極８１，８１が突出するように電極式の浸水検知センサ８を取り付ける。
【００１８】
この浸水検知センサ８の２本の電極８１，８１は、所定の間隔、例えば、本実施例においては、１０ｍｍ程度の間隔をあけて平行に突設されるとともに、電極８１の外周部を高吸水性ポリマー８２で覆い、電極８１が直接油槽４内の潤滑油に浸らないようにする。
この高吸水性ポリマー８２は、水分のみを吸収する性質を有する合成樹脂であればその材質は限定されない。
【００１９】
また、この高吸水性ポリマー８２の外周面を、必要に応じて、金網、パンチングメタル等の網体８３でさらに覆うことが好ましい。
これにより、高吸水性ポリマー８２の外表面を、高速回転により生じる潤滑油の攪拌流による破壊等から保護することができる。
【００２０】
なお、この浸水検知センサ８を油槽内に取り付ける場合、浸水をより確実に検知するために、油槽の低部位置に取り付けるのが望ましい。
また、浸水検知センサ８には、検出信号を伝達するコードが接続され、水中モータＭの外部へ導かれる。
【００２１】
蓋１１の外側には、中空状とした吸気ボックス６を配設する。
この吸気ボックス６は、蓋１１の外側面に沿って配設するため、蓋１１より突出するモータ軸２４の端部が吸気ボックス６内に突出するようにするとともに、この吸気ボックス６に通気管９を接続するようにする。
また、吸気ボックス６には、モータ軸２４の延長位置にスクリュー軸７１が貫通する孔６１を形成するが、この孔６１の内周面にラビリンス６２を一体に形成するようにする。
【００２２】
スクリュー７は、スクリュー軸７１と一体に形成され、かつ、スクリュー軸７１を二重管式とし、内軸７１ａをモータ軸２４と嵌合係止して共に回転するようにスプライン状に形成し、内軸７１ａと外軸７１ｂとの間に隙間を形成して、通気ダクト７２を軸方向に形成し、この通気ダクト７２を介して吸気ボックス６とスクリュー７側とを導通するようにする。
そして、この通気ダクト７２を介して、スクリュー７を回転することにより、スクリュー７の先端水域に発生する負圧によって、通気管９、吸気ボックス６を経て大気を吸引するようにするが、通気ダクト７２は、十分な量の大気が吸引できるようにその断面積を設定するようにする。
【００２３】
このように、この水中曝気機Ｂは、水中モータＭを駆動することにより、モータ軸２４及びスクリュー軸７１を介してスクリュー７を回転し、スクリュー７の先端水域に発生する負圧によって、通気管９、吸気ボックス６及び通気ダクト７２を介して大気を吸引し、スクリュー７の先端から水中へ放出する。
このとき、水中へ放出された空気は、微細に破砕され、汚水と混合され、曝気が行われる。
【００２４】
そして、水中モータＭの運転中は、吸気ボックス６内は若干負圧となるが、通気が水域側へ行われているので、汚水が吸気ボックス６内に浸入することはない。
また、水中モータＭのケーシング１内は、ケーシング１と密閉される蓋１２と、メカニカルシール５を内蔵した蓋１１とにより水密的に封止されているので、汚水が浸入することがない。
また、モータ軸２４として中実のものを採用しているから、中空式に比べてモータ軸２４を小径にして小口径のメカニカルシール５の使用を可能とすることができ、摩擦抵抗を小さくして、部品の消耗を少なくすることができる。
【００２５】
また、油槽４内に取り付けた浸水検知センサ８の電極８１，８１を、高吸水性ポリマー８２で、その外周部を覆う構造としているので、水中モータＭの運転中において、浸水した水が高速で回転する潤滑油中に拡散されてエマルジョン状態となっても、潤滑油のエマルジョン状態で混合されている水分のみを高吸水性ポリマー８２にて吸着することができる。
これにより、浸水量が数％程度の僅かであっても、高吸水性ポリマー８２に覆われた電極８１，８１間の電気抵抗値が、０〜１００ＫΩと減少し、電極間隔を１０ｍｍ程度に設定した浸水検知センサ８によって浸水を検知することができる。
【００２６】
また、浸水検知センサ８の電極８１，８１を、高吸水性ポリマー８２で覆い、さらに、その外周部を網体８３で覆う構造とすることにより、水中モータＭの駆動にてモータ軸２４、メカニカルシール５が高速で回転し、これに追従して油槽４内に充填された潤滑油が回転し、流速が生じて電極８１，８１を覆った高吸水性ポリマー８２に流体圧が加わっても、破壊等から保護することができる。
なお、網体８３は多くの孔を有しているので、水分はこの孔より高吸水性ポリマー８２内へ浸透し、浸水を検出することができる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明の曝気機用水中モータによれば、スクリュー軸を二重管式とし、内軸をモータ軸と嵌合係止して共に回転するようにし、内軸と外軸との間に隙間を形成して、通気ダクトを形成し、該通気ダクトにより、水中モータのモータ軸のメカニカルシールを配設した位置よりも先端側に配設した外気が導入される吸気ボックスとスクリューの攪拌羽根側とを導通するようにするとともに、前記スクリュー軸が貫通する吸気ボックスの孔の内周面にラビリンスを一体に形成するようにしているので、曝気用スクリューに給気を行うためにモータ軸を中空に形成する必要がなく、モータ軸を小径にして小口径のメカニカルシールの使用を可能とすることができ、水中モータのモータ軸の出力側に外気が導入される吸気ボックスを配設したことにより、必要なメカニカルシールの個数を１個とすることができることと相俟って、組立を簡易にして、確実にシールを行うことができ、曝気機用水中モータの製造コストを低廉にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の曝気機用水中モータを適用した水中曝気機の一実施例を示す断面図である。
【図２】  同要部の拡大断面図である。
【図３】  同縦断面図である。
【図４】  浸水検知センサを示し、（Ａ）は取付状態を示す説明図、（Ｂ）は浸水検知センサの正面図である。
【図５】  同検出回路図である。
【図６】  従来の曝気機用水中モータを用いた水中曝気機の断面図である。
【符号の説明】
Ｂ    水中曝気機
Ｍ    水中モータ
Ｄ    ドラフトチューブ
１    ケーシング
１１，１２  蓋
２４  モータ軸
３    軸受
４    油槽
５    メカニカルシール
６    吸気ボックス
７    スクリュー
７１  スクリュー軸
７２  通気ダクト
７１ａ  内軸
７１ｂ  外軸
８    浸水検知センサ
【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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