JP4417290B2 - 攪拌機 - Google Patents

Description

本発明は、攪拌機に関し、特に、攪拌体の比重を変化させることにより昇降させて攪拌槽内に収容した汚水等の攪拌流体（液体）の攪拌を効率的に行う攪拌機であって、その比重を変化させる必要電力を固定側から攪拌体側に非接触にて給電するようにした攪拌機に関するものである。

従来、下水処理、工事用排水の処理等において、土砂、汚泥などの固形不純物が含まれた汚水等の流体を処理、例えば、汚泥水を処理する場合、この汚泥水（以下、「攪拌流体」という。）と、凝集剤、殺菌剤等の薬剤とを攪拌槽内に投入し、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。

ところで、攪拌機は、外部からの電気エネルギを給電用ケーブルを介して得てモータなどの駆動体を介し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の攪拌流体を循環するようにし、槽内全体を強制的に攪拌するようにしている。この場合、給電用ケーブルが攪拌機の回転によって攪拌機等に絡みつき、給電用ケーブルの断線等が発生して給電不能に陥ったり、攪拌羽根を損傷したりすることがある。

このため、攪拌機に必要電力を給電用ケーブルを用いることなく、攪拌動力となる必要電力を攪拌機内に備える蓄電式給電装置、及び駆動用モータなどを攪拌機内に配設している。このため、蓄電池（バッテリ）などの蓄電式給電装置による給電量は限界があるため、定期的に攪拌機の駆動を停止して充電しなければならず、攪拌機を長時間連続的に使用することができないという問題があった。

本発明は、上記従来の攪拌機の有する問題点に鑑み、比重を変化させることにより攪拌機を昇降させて攪拌槽内に収容した攪拌流体の攪拌を行うに必要な電力を、給電用ケーブルを用いることなく、固定側から攪拌機側に攪拌機の浮上時毎に非接触にて給電して長時間の駆動も可能とした攪拌機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の攪拌機は、比重変化により昇降しつつ攪拌槽内の攪拌流体を攪拌するようにした攪拌機であって、攪拌体内に攪拌槽内の攪拌流体を導入或いは吐出することで攪拌体の比重を変化させるポンプの駆動用電源を攪拌体内に備えた蓄電池にて構成し、かつ攪拌体の浮上時毎に固定側から非接触にて電力を給電できるように構成したことを特徴とする。

この場合において、攪拌体が攪拌槽内の攪拌流体中を昇降する際に受ける攪拌流体による抵抗にて回転するよう形成した回転駆動用の攪拌羽根を攪拌体外周部に突設して構成することができる。

また、攪拌体を、攪拌体内部への攪拌流体を給排可能としたタンク形とし、攪拌体内を貫通するガイド棒に導かれて昇降するようにすることができる。

また、攪拌体に固定側電極と非接触にて給電するようにした電極と、攪拌体の浮上時、攪拌体側及び固定側の両電極が上下に対峙させるように形成したストッパとを配設することができる。

また、ストッパを、攪拌体の回転方向に沿ったテーパ形に形成することができる。

また、攪拌体の昇降を導くガイド棒の下端に配設した係止具にて、攪拌体下面に形成した係止溝と掛止してガイド棒と共に攪拌槽内から攪拌体を引き上げ可能に形成することができる。

本発明の攪拌機によれば、比重変化により昇降しつつ攪拌槽内の攪拌流体を攪拌するようにした攪拌機であって、攪拌体内に攪拌槽内の攪拌流体を導入或いは吐出することで攪拌体の比重を変化させるポンプの駆動用電源を攪拌体内に備えた蓄電池にて構成し、かつ攪拌体の浮上時毎に固定側から非接触にて電力を給電できるように構成することにより、攪拌機の稼働時、昇降動作をする攪拌体は、浮上毎に攪拌体側と固定側のストッパにて定位置で停止できるので攪拌体側と固定側の両電極が上下に対峙して誘導電流により攪拌体内蔵の蓄電池にて給電充電できるため、長時間の攪拌機の稼働が可能となり、給電ケーブルなどが露出していないのでごみ等の絡みつきによる故障を未然に防止することができる。

また、攪拌体が攪拌槽内の攪拌流体中を昇降する際に受ける攪拌流体による抵抗にて回転するよう形成した回転駆動用の攪拌羽根を攪拌体外周部に突設して構成することにより、攪拌体がその比重変化にて昇降浮沈する際、攪拌流体による抵抗にて自転し、かつその回転方向も自動的に切り替えられるので、攪拌流体の攪拌が槽内全体にて効率的に行うことができる。

また、攪拌体を、攪拌体内部へ攪拌流体を給排可能としたタンク形とし、攪拌体内を貫通するガイド棒に導かれて昇降するようにすることにより、攪拌体を昇降させるための比重変化を、攪拌流体を給排水する簡易な方法で行うことができる。

また、攪拌体に固定側電極と非接触にて給電するようにした電極と、攪拌体の浮上時、攪拌体側及び固定側の両電極が上下に対峙させるように形成したストッパとを配設することにより、攪拌体が浮上するだけで攪拌体は定位置で停止するので、攪拌体側及び固定側の両電極が上下に対峙して誘導電流による攪拌体側への給電、充電が確実に行うことができる。

また、ストッパを、攪拌体の回転方向に沿ったテーパ形に形成することにより、攪拌体が回転しながら浮上し、定位置に達すると自動的に該ストッパにて位置決めが行われて停止するので、上下に対峙する両電極間による非接触による給電が、簡易に、かつ自動的に行うことができる。

また、攪拌体の昇降を導くガイド棒の下端に配設した係止具にて、攪拌体下面に形成した係止溝と掛止してガイド棒と共に攪拌槽内から攪拌体を引き上げ可能に形成することにより、メンテナンス時、機器の故障時などにおいて、攪拌体を攪拌槽外へ簡易に引き出すことができるので、攪拌槽内の攪拌流体を排出することなく簡易に、故障修理、点検などが行える。

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。

図１〜図５に、本発明の攪拌機の一実施例を示す。

下水処理、工事用排水等の処理において、土砂、汚泥などの固形不純物が含まれた汚泥水等の攪拌流体Ｗを、所要形状と内容積を有する攪拌槽１内に供給し、これに凝集剤、殺菌剤等の薬剤を投入し、該攪拌槽内にて攪拌機Ａを昇降させるようにして攪拌し、所要の凝集、殺菌などの処理を行うようにしている。

攪拌流体Ｗを収容した攪拌槽１内に配設する攪拌機Ａは、攪拌槽１内に、望ましくは攪拌槽１内中央部にほぼ垂直になるように配設したガイド棒が貫通するようにした内部が空洞の円筒タンク形の攪拌体２を、攪拌体内部の比重を変化させることでそれ自体でガイド棒に導かれて昇降（浮沈）するよう構成する。

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、矩形のほか、円形など、収容する攪拌流体Ｗの攪拌が効率的に行える形状を備え、図示省略したが必要に応じて該攪拌槽１内に攪拌する攪拌流体Ｗを供給する供給手段と、攪拌後の処理水を排水できるようにした排出手段とを備えて構成する。

この円筒タンク形の攪拌体２内には、攪拌流体Ｗを給排することで比重を変化させるようにするもので、これは特に限定されるものではないが、例えば、攪拌流体Ｗを給排するようにしたポンプ、排出口に接続された電磁弁、該ポンプ及び電磁弁に給電するための蓄電池（いずれも図示省略）を配設し、これにより攪拌槽内に収容した攪拌流体Ｗの一部を攪拌体２内に出し入れ、即ち攪拌流体Ｗをタンク形の攪拌体２内に吸引導入するようにして供給することで攪拌機Ａの比重を大として攪拌槽１内をその自重により自然と降下するように、また反対に攪拌体２内から攪拌流体Ｗを排出することで攪拌機Ａの比重を小となるようにして上昇動作（浮沈）を行うよう制御するようにする。

また、この攪拌体２は、攪拌体本体の中央部に透孔２１を穿設し、この透孔２１内にガイド棒３を貫通するように形成する。このガイド棒３により、攪拌体２の上下方向（昇降方向）と回転方向以外の動きを拘束するが、これは攪拌槽１の上部に配設したガイド棒支持体４にて吊垂支持し、下端は攪拌槽１の内底部定位置に支持できるよう尖先３２とし、かつこの下端近傍にリング状の係止具３１を固定し、ガイド棒支持体４を介してガイド棒３を攪拌槽１より引き上げるとき、この係止具３１が攪拌体２の下面に形成した窪み２２に嵌合するように掛止して攪拌体２が共に引き上げられるようにする。

また、攪拌体２には、特に限定されるものではないが、例えば、頂面に非接触で給電するための電極５と、この電極が固定側に配設した固定側電極との位置が上下に対峙して一致するように規制するためのストッパ６とを配設する。
この電極及び固定側電極は共に防水処理が施され、該電極５とガイド棒支持体４の下面に配設した固定側電極５１との間に誘導電流が流れるように、攪拌体２が所定位置まで浮上したとき、上下に対峙するようにする。
また、ストッパ６は攪拌体側６１とガイド棒支持体側６２とにて対をなすもので、図２及び図３に示すように、共に攪拌体の回転方向に沿って螺旋形のテーパ形（楔形）に形成し、回転しつつ浮上する攪拌体側のストッパ６１が、ガイド棒支持体側のストッパ６２と互いに接触して定位置にて停止するようにする。

また、攪拌体２には、図１及び図３に示すように、攪拌体２の外周部に、特に限定されるものではないが、例えば、図示のように攪拌体上部外周部に放射方向に突設するように回転駆動力発生用の攪拌羽根７を突設して構成する。
これにより、攪拌体２がその内部への給水或いは内部からの排水により比重を変化させることにより攪拌体２が昇降する際、攪拌羽根７に攪拌流体の抵抗力を受けて攪拌体２を、時計方向の正回転、或いは反時計方向の逆回転させるようにする。

なお、攪拌体２の昇降動作と攪拌羽根７による回転動作とにより、攪拌槽１内を攪拌するが、この場合、攪拌羽根７の代わりに、攪拌体２の外周面に複数のノズル（図示省略）を放射方向に突設し、攪拌体２の内部から攪拌液体を排出する噴流にて攪拌するようにすることもできる。この攪拌液体の攪拌方法は限定されるものではない。
また、攪拌体２が浮上したとき、攪拌羽根７が攪拌槽１の水面位置にある場合、攪拌体２の回転により水面或いは水面近くに浮遊するスカムを、該攪拌羽根７の回転力にて破砕することができる。

次に、この攪拌機Ａの作用について説明する。
攪拌槽１内に所定量の攪拌流体Ｗを供給すると、攪拌体２は図１に示すように、攪拌槽１内の水面位置に浮上した状態となる。この状態では攪拌体側のストッパ６１が、ガイド棒支持体側のストッパ６２と互いに接触して攪拌体２は定位置にて停止し、かつ攪拌体側電極５とガイド棒支持体側の固定側電極５１とが上下に対峙して両電極５、５１間に誘導電流が流れ、非接触で給電され、内蔵の蓄電池に充電される。
そして、この浮上状態で攪拌体２内のポンプを蓄電池からの給電にて駆動、或いは電磁弁を解放することで、攪拌槽１内に攪拌流体Ｗの一部を導入するようになり、この攪拌体内に導入した流体ｗの量に応じて攪拌体内の空気ａは圧縮される。この攪拌体２内の空気を収縮することで、空気（気体）ａと流体ｗとの重量混入比率を変化させるものとなる。
これにより、攪拌流体の重量比が高くなり、平均比重が減少することで、攪拌体２の比重が重くなり、攪拌体２は攪拌槽１内をガイド棒３に沿って降下するようになる。この攪拌体２の降下時ポンプなどの稼働は蓄電池から必要な電力が供給される。なお、この際、攪拌体２の外周面に攪拌羽根７を突設している場合、攪拌体２の降下に伴って攪拌羽根７に攪拌流体の抵抗を受けるようになり、この流体抵抗にて反時計方向に攪拌体２が回転して攪拌体２内を攪拌するものとなる。

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センサー等の作用にて攪拌体２内の流体ｗを排出する排出ポンプが蓄電池から給電されて作動し始め、流体ｗを攪拌槽１内に排出する。
このとき、流体ｗの排出する噴流を用いて、さらに攪拌槽内及び槽底部の攪拌流体Ｗを攪拌するものとなる。
なお、この流体ｗを排出するためのポンプの駆動は、予めタイマーで予め設定した時間が経過すると停止するようにすることもできる。

この攪拌体２内の流体ｗの排出で、攪拌体２内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の比重が変化、即ち比重が軽くなる。このため攪拌体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ガイド棒３に沿って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内の流体ｗの排出が終了するとポンプは停止し、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。

また、攪拌体２がガイド棒３に沿って上昇して予め定めた水面の定位置まで上昇し、攪拌羽根７が水面位置にあるとき、攪拌体２の回転により水面或いは水面近くに浮遊するスカムを、該攪拌羽根７にて破砕する。
このように攪拌体２の昇降動作の切り替えと、回転方向の切り替え作用と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の昇降動作及び／又は回転によって攪拌流体を攪拌羽根７にて攪拌し、槽内全体を高い効率で均一攪拌することができる。

以上、本発明の攪拌機について、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、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。

本発明の攪拌機は、比重変化により昇降しつつ攪拌槽内の攪拌流体を攪拌するようにした攪拌機で、攪拌体内に攪拌槽内の攪拌流体を導入或いは吐出することで攪拌体の比重を変化させるポンプの駆動用電源を攪拌体内に備えた蓄電池にて構成し、かつ攪拌体の浮上時毎に固定側から非接触にて電力を給電できるようにする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。

本発明の攪拌機の一実施例を示す正面縦断面図である。 攪拌体上部付近の外観斜視図である。 攪拌体上部付近の側面図である。 攪拌体の外観斜視図である。 攪拌体引き上げ時の説明図である。

符号の説明

１ 攪拌槽
２ 攪拌体
３ ガイド棒
４ ガイド棒支持体
５ 攪拌体側電極
５１ ガイド棒支持体側の固定側電極
６１ 攪拌体側のストッパ
６２ ガイド棒支持体側のストッパ
７ 攪拌羽根
Ａ 攪拌機
ａ 空気
Ｗ 攪拌流体
ｗ 攪拌体内の流体

Claims (6)

1. 比重変化により昇降しつつ攪拌槽内の攪拌流体を攪拌するようにした攪拌機であって、攪拌体内に攪拌槽内の攪拌流体を導入或いは吐出することで攪拌体の比重を変化させるポンプの駆動用電源を攪拌体内に備えた蓄電池にて構成し、かつ攪拌体の浮上時毎に固定側から非接触にて電力を給電できるように構成したことを特徴とする攪拌機。
2. 攪拌体が攪拌槽内の攪拌流体中を昇降する際に受ける攪拌流体による抵抗にて回転するうよう形成した回転駆動用の攪拌羽根を攪拌体外周部に突設して構成したことを特徴とする請求項１記載の攪拌機。
3. 攪拌体を、攪拌体内部への攪拌流体を給排可能としたタンク形とし、攪拌体内を貫通するガイド棒に導かれて昇降するようにしたことを特徴とする請求項１又は２記載の攪拌機。
4. 攪拌体に固定側電極と非接触にて給電するようにした電極と、攪拌体の浮上時、攪拌体側及び固定側の両電極が上下に対峙させるように形成したストッパとを配設したことを特徴とする請求項１、２又は３記載の攪拌機。
5. ストッパを、攪拌体の回転方向に沿ったテーパ形に形成したことを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の攪拌機。
6. 攪拌体の昇降を導くガイド棒の下端に配設した係止具にて、攪拌体下面に形成した係止溝と掛止してガイド棒と共に攪拌槽内から攪拌体を引き上げ可能に形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。

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