JP4685738B2 - 攪拌機 - Google Patents

Description

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かつ高い効率で、攪拌槽内の攪拌流体の均一な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。

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。

ところで、従来の攪拌機は、モータなどの駆動体にてスクリュー状の攪拌羽根を回転させ、これにより発生する水流を利用し、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。

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。

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。

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昇降を可能とした攪拌機であって、中空の攪拌体と、槽内に配設した収縮自在な液容器内に保持した流体を攪拌体に給排することで浮力を変化させる機構と、攪拌体の昇降を案内するガイド機構と、攪拌体の下部に設けた下面と周壁の一部が開口する蛇腹状の伸縮筒体とを備えたことを特徴とする。

この場合において、攪拌体内部の流体の給排出を、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。

また、攪拌体の昇降位置の検知を、水圧又は空気圧を検出する圧力センサにて行うように構成することができる。

また、攪拌体の昇降位置の検知を、攪拌体の上下部にそれぞれ突設され、槽の一部に当接することにより作動する押しボタンスイッチにて行うように構成することができる。

また、攪拌体に給排された流体の水面を検出する水面センサを設け、該水面センサで所定の水位を検出したときに流体の給排を停止するようにすることができる。

また、昇降により攪拌流体を攪拌する穴あき円板状の造流板を、攪拌体の周囲に設置することができる。

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昇降を可能とした攪拌機であって、中空の攪拌体と、槽内に配設した収縮自在な液容器内に保持した流体を攪拌体に給排することで浮力を変化させる機構と、攪拌体の昇降を案内するガイド機構とを備えることから、流体を給排して浮力を変化させる僅かなポンプ動力により、攪拌体を攪拌流体内で昇降させることができ、これにより、高深度槽でもエネルギー消費を少なくして槽内を均一に攪拌することができる。
また、液容器に保持した流体を、攪拌流体とは切り分けて攪拌槽に給排することから、攪拌流体を攪拌槽に取り込むことなく衛生的に攪拌を行うとともに、使用後の攪拌機のメンテナンスも容易に行うことができる。

そして、下面と周壁の一部が開口する蛇腹状の伸縮筒体を、攪拌体の下部に設けることにより、攪拌体が下降するとまず伸縮筒体の下端が着底し、伸縮筒体の下面が槽底部により閉塞されたその後も、攪拌体の上部が下降することにより伸縮筒体が圧縮されて縮み、伸縮筒体内部の攪拌流体がその下面の隙間や周壁の開口部から流出し、その噴流により槽底部に高い流速を発生させ、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。

また、攪拌体内部の流体の給排出を、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を簡易に行うことができる。

また、攪拌体の昇降位置の検知を、水圧又は空気圧を検出する圧力センサにて行うことにより、攪拌体の昇降位置の検知が簡易で、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。

また、攪拌体の昇降位置の検知を、攪拌体の上下部にそれぞれ突設され、槽の一部に当接することにより作動する押しボタンスイッチにて行うことにより、攪拌体の昇降位置の検知が簡易で、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。

また、攪拌体に給排された流体の水面を検出する水面センサを設け、該水面センサで所定の水位を検出したときに流体の給排を停止することにより、攪拌体内部の水面を検出して、攪拌体の浮力を予め設定した上限値と下限値にすることができる。

また、昇降により攪拌流体を攪拌する穴あき円板状の造流板を、攪拌体の周囲に設置することにより、攪拌体の昇降に伴い、穴あき円板の造流効果で攪拌流体を攪拌することができる。

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３に、本発明の攪拌機の一実施例を示す。

この攪拌機は、攪拌槽１内の攪拌流体中を浮力変化により昇降を可能としたものであり、中空の攪拌体２と、収縮自在な液容器３ａ、３ｂ内に保持した流体を攪拌体２に給排することで浮力を変化させる機構と、攪拌体２の昇降を案内するガイド機構とを備えている。
攪拌体２内部の流体の給排は、攪拌体２の昇降位置を検知して、攪拌体２内部に設けたバッテリや外部からの給電によりポンプＰ１、Ｐ２を駆動して行うようにしている。

攪拌槽１は、例えば、図３に示すように、所要の内容積を有する直方体や立方体など、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４１を配設し、かつ該攪拌体支持枠４１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４２を取り付ける。
ガイド棒４は、攪拌体２の昇降以外の動作を拘束し、攪拌体２が攪拌槽１内で円滑に昇降できるようにしている。

攪拌体２は、図１に示すように、中央部に上下に貫通する透孔２１を形成した、中空リング状の伸縮性のない密閉性の円筒容器からなる。
攪拌体２の周囲には、昇降により攪拌流体Ｗを攪拌する穴あき円板状の造流板５が設置されている。
造流板５は、その円板に放射状に丸穴５１をあけており、攪拌体２の上昇下降に伴い、円板及び丸穴５１の造流効果で攪拌流体Ｗを攪拌する。

また、攪拌体２には、本実施例では、攪拌体２に水等の流体の供給を行う伸縮自在の給液容器３ａと、攪拌体２から流体の排出を行う伸縮自在の排液容器３ｂとが接続されている。
これら給液容器３ａと排液容器３ｂは、攪拌体２の外部に独立して設けられており、攪拌流体Ｗとは分離した状態で、各々がポンプＰ１、Ｐ２を介設した管路３１によって攪拌体２に接続されている。
なお、本実施例では、給液容器３ａと排液容器３ｂならびに２台のポンプＰ１、Ｐ２を設けるようにしているが、給液容器３ａと排液容器３ｂを１つに統合し、１台のポンプを正逆回転させて対応することも可能である。

攪拌体２は、水圧又は空気圧を検出する圧力センサ６を備え、攪拌体２の昇降位置の検知をこの圧力センサ６により行っている。
この圧力センサ６は、水圧又は水面上の空気圧を検出して、その数値から攪拌体２が水面近くに位置する場合は、給液容器３ａのポンプＰ２を動作させる。
また、水圧から攪拌体２が水底に位置する場合は、排液容器３ｂのポンプＰ１を動作させる。

また、攪拌体２は、その上下部にそれぞれ突設され、かつ槽の一部に当接することにより作動する押しボタンスイッチ７を備え、圧力センサ６が故障したときなどに、攪拌体２の昇降位置の検知をこれらの押しボタンスイッチ７により行うことができる。
なお、押しボタンスイッチ７は、攪拌体２の上面と下面にそれぞれ突出するように配置し、これにより、攪拌体２が攪拌槽１内を上昇して上部のガイド棒支持具４２等に接触することで上部の押しボタンスイッチ７が操作されるようにする。
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７が、槽底面と直接又は伸縮筒体の一部等を介して間接的に接触して操作されるようにする。

さらに、攪拌体２の内部には、攪拌体２に給排された流体の水面を検出する水面センサ８が設けられている。
水面センサ８は、２本の水面センサ８ａ、８ｂで所定の水位を検出したときに、攪拌体２の浮力を予め設定した上限値又は下限値と判断する。
そして、圧力センサ６をトリガーとして動作しているポンプＰ１又はＰ２を止めて、流体の給排を停止するようにしている。
なお、浮力の上限値は、攪拌体２が充分な浮上速度が得られる比重とし、浮力の下限値は、攪拌体２が充分な降下速度が得られる比重としている。

攪拌体２の下部には、攪拌体２の給排とは無関係に、下面と周壁下部の一部が開口する蛇腹状の伸縮筒体９が設けられている。
この伸縮筒体９は、攪拌体２が下降するとまず伸縮筒体９の下端が着底し、伸縮筒体９の下面が槽底部により閉塞されたその後も、攪拌体２の上部が下降することにより伸縮筒体９が圧縮されて縮む。
これにより、図２に示すように、伸縮筒体９内部の攪拌流体Ｗがその下面の隙間や周壁の開口部９１から流出し、その噴流により槽底部に高い流速を発生させ、攪拌されにくい槽底部の攪拌流体Ｗの攪拌を確実に行うことができる。

次に、この攪拌機の動作について説明する。
攪拌槽１内に攪拌流体Ｗを供給し、例えば、攪拌体２内のポンプＰ２を駆動することで、攪拌槽１内に給液容器３ａの流体を吸引することとなり、この攪拌体２内に吸引した流体の量に応じて攪拌体２内の空気は圧縮され、空気と流体との重量混入比率を変化させる。
これにより、攪拌体２の比重が大きくなり、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の降下に伴い、造流板５の穴あき円板の造流効果で攪拌流体Ｗを攪拌することができる。

この場合、流体が規定量供給されると、水面センサ８ａが上昇した水面を検出することによりポンプＰ２は停止するが、攪拌体２は浮力が減少しているので、そのまま無動力で降下し続ける。
そして、攪拌体２が槽底部へ到達すると、図２に示すように、まず伸縮筒体９の下端が着底し、伸縮筒体９の下面が槽底部により閉塞されたその後も、攪拌体２の上部が下降することにより伸縮筒体９が圧縮されて縮む。
これにより、伸縮筒体９内部の攪拌流体Ｗが、伸縮筒体９下面の隙間や周壁の開口部９１から流出し、その噴流により槽底部に高い流速を発生させ、攪拌されにくい槽底部の攪拌流体Ｗの攪拌を確実に行うことができる。

また、攪拌体２が槽底部に到達すると、圧力センサ６が水底の水圧を検出して、その水圧から攪拌体２が水底に位置することを検知し、排液容器３ｂのポンプＰ１を動作させる。
この場合、流体が規定量排出されると、水面センサ８ｂが下降した水面を検出することによりポンプＰ１は停止するが、攪拌体２は浮力が増大しているのでそのまま無動力で上昇し続ける。
この際、攪拌体２の上昇に伴い、造流板５の穴あき円板の造流効果で攪拌流体Ｗを再び攪拌することができる。

また、攪拌体２が上昇して、予め定めた定位置まで到達すると、圧力センサ６が水面又は水面上の圧力を検出して、その圧力から攪拌体２が水面に位置することを検知し、給液容器３ａのポンプＰ２を動作させる。
そして、攪拌体に規定量の流体を供給し、浮力を減少させて、再び槽底部へと降下させる。
以後、このような昇降動作が繰り返され、槽内の攪拌流体Ｗは、小動力かつ高い効率で、しかも均一に攪拌される。

かくして、本実施例の攪拌機は、槽内の攪拌流体Ｗ中を浮力変化により昇降を可能とした攪拌機であって、中空の攪拌体２と、収縮自在な液容器内に保持した流体を攪拌体２に給排することで浮力を変化させる機構と、攪拌体２の昇降を案内するガイド機構とを備えることから、流体を給排して浮力を変化させる僅かなポンプ動力により、攪拌体２を攪拌流体Ｗ内で昇降させることができ、これにより、高深度槽でもエネルギー消費を少なくして槽内を均一に攪拌することができる。
また、液容器３ａ、３ｂに保持した流体を、攪拌流体Ｗとは切り分けて攪拌槽１に給排することから、攪拌流体Ｗを攪拌槽１に取り込むことなく衛生的に攪拌を行うとともに、使用後の攪拌機のメンテナンスも容易に行うことができる。

この場合、攪拌体２内部の流体の給排出を、攪拌体２の昇降位置を検知して攪拌体２内部に設けた駆動エネルギー源によりポンプＰ１、Ｐ２を駆動して行うことにより、外部から電力を供給することなく、攪拌槽１内の流体攪拌を簡易に行うことができる。

また、攪拌体２の昇降位置の検知を、水圧又は空気圧を検出する圧力センサ６にて行うことにより、攪拌体２の昇降位置の検知が簡易で、かつ攪拌流体Ｗの給排出の切り替えも確実に行うことができる。

また、攪拌体２の昇降位置の検知を、攪拌体２の上下部にそれぞれ突設され、槽の一部に当接することにより作動する押しボタンスイッチ７にて行うことにより、攪拌体２の昇降位置の検知が簡易で、かつ攪拌流体Ｗの給排出の切り替えも確実に行うことができる。

また、下面と周壁の一部が開口する蛇腹状の伸縮筒体９を、攪拌体２の下部に設けることにより、攪拌体２が下降するとまず伸縮筒体９の下端が着底し、伸縮筒体９の下面が槽底部により閉塞されたその後も、攪拌体２の上部が下降することにより伸縮筒体９が圧縮されて縮み、伸縮筒体９内部の攪拌流体Ｗがその下面の隙間や周壁の開口部９１から流出し、その噴流により槽底部に高い流速を発生させ、攪拌されにくい槽底部の攪拌流体Ｗの攪拌を確実に行うことができる。

また、攪拌体２に給排された流体の水面を検出する水面センサ８ａ、８ｂを設け、該水面センサ８ａ、８ｂで所定の水位を検出したときに流体の給排を停止することにより、攪拌体２内部の水面を検出して、攪拌体２の浮力を予め設定した上限値と下限値にすることができる。

また、昇降により攪拌流体Ｗを攪拌する穴あき円板状の造流板５を、攪拌体２の周囲に設置することにより、攪拌体２の昇降に伴い、穴あき円板の造流効果で攪拌流体Ｗを攪拌することができる。

以上、本発明の攪拌機について、そ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など、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。

本発明の攪拌機は、攪拌体内に流体を給排することにより、攪拌体の浮力を変化させて昇降させ、槽内攪拌流体の攪拌を行うという特性を有していることから、例えば、下水処理、閉鎖性水域、あるいは流体の食品の攪拌機として好適に用いることができる。

本発明の攪拌機の一実施例を示すガイド棒を省略した断面図である。 同攪拌機が着底した状態を示す部分断面図である。 同攪拌機と攪拌槽を示す一部を破断した斜視図である。

１ 攪拌槽
２ 攪拌体
２１ 透孔
３ａ 給液容器
３ｂ 排液容器
３１ 管路
４ ガイド棒（ガイド機構）
４１ 攪拌体支持枠
４２ ガイド棒支持具
５ 造流板
５１ 丸穴
６ 圧力センサ
７ 押しボタンスイッチ
８ 水面センサ
９ 伸縮筒体
９１ 開口部
Ｐ ポンプ
Ｗ 攪拌流体

Claims (6)

1. 槽内の攪拌流体中を浮力変化により昇降を可能とした攪拌機であって、中空の攪拌体と、槽内に配設した収縮自在な液容器内に保持した流体を攪拌体に給排することで浮力を変化させる機構と、攪拌体の昇降を案内するガイド機構と、攪拌体の下部に設けた下面と周壁の一部が開口する蛇腹状の伸縮筒体とを備えたことを特徴とする攪拌機。
2. 攪拌体内部の流体の給排を、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したことを特徴とする請求項１記載の攪拌機。
3. 攪拌体の昇降位置の検知を、水圧又は空気圧を検出する圧力センサにて行うように構成したことを特徴とする請求項１又は２記載の攪拌機。
4. 攪拌体の昇降位置の検知を、攪拌体の上下部にそれぞれ突設され、槽の一部に当接することにより作動する押しボタンスイッチにて行うように構成したことを特徴とする請求項１又は２記載の攪拌機。
5. 攪拌体に給排された流体の水面を検出する水面センサを設け、該水面センサで所定の水位を検出したときに流体の給排を停止するように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. 昇降により攪拌流体を攪拌する穴あき円板状の造流板を、攪拌体の周囲に設置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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