JP5178587B2

JP5178587B2 - 昇降式インペラ

Info

Publication number: JP5178587B2
Application number: JP2009050668A
Authority: JP
Inventors: 雅之増田
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Environment Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Environment Co Ltd
Priority date: 2009-03-04
Filing date: 2009-03-04
Publication date: 2013-04-10
Anticipated expiration: 2029-03-04
Also published as: JP2010203351A

Description

本発明は、昇降式インペラに関する。

従来、縦軸に設けられたインペラが被処理水に浸漬し回転することで被処理水を撹拌する一方で、縦軸が昇降可能に構成された昇降式インペラが知られている。例えば、特許文献１に開示された装置では、インペラ回転用動力源とは別の縦軸昇降用動力源を有する昇降装置が設けられ、この昇降装置によりインペラ回転用動力源及び縦軸を昇降させてインペラの昇降を行っている。

特開平１１−２９０８８５号公報

しかしながら、特許文献１に開示された装置では、コストが高いという問題があった。

そこで、本発明の目的は、低コスト化が図られた昇降式インペラを提供することにある。

本発明の昇降式インペラは、縦軸に設けられたインペラが被処理水に浸漬し回転することで被処理水を撹拌する一方で、縦軸が昇降可能に構成された昇降式インペラにおいて、インペラを回転駆動させるための回転駆動力を生じる動力源と、動力源からの回転駆動力を縦軸に伝達し縦軸を回転させる回転駆動力伝達手段と、回転駆動力伝達手段により伝達される回転駆動力によって駆動され作動流体を供給可能とする作動流体供給手段と、作動流体供給手段により供給される作動流体によって、縦軸の昇降を可能とするシリンダと、を備え、インペラを回転駆動させるための回転駆動力を、縦軸を昇降させる動力としても用いることを特徴としている。

このような昇降式インペラでは、インペラを回転駆動させるための回転駆動力がインペラを昇降させる動力としても用いられるため、動力源は一つでよく、インペラ昇降用の動力源を別途設ける必要がない。このため、低コスト化を図ることができる。また、動力源にて生じた回転駆動力が回転駆動力伝達手段により伝達され、この回転駆動力により縦軸が回転される一方で、作動流体供給手段が駆動されて作動流体がシリンダに供給され、これにより、縦軸が昇降すると共にインペラが昇降する。このように、回転駆動力伝達手段により伝達される回転駆動力を利用してインペラを昇降させることができる。

また、上記作用を効果的に奏する構成としては、具体的には、回転駆動力伝達手段は複数段のギアを有する減速機であり、作動流体供給手段は、複数段のギアのうちいずれか一つのギアに対応するシャフトの回転駆動力によって駆動される構成が挙げられる。

また、より具体的には、作動流体はオイルであり、作動流体供給手段は容積型ポンプとすることができる。

更にまた、作動流体は回転駆動力伝達手段に用いられる潤滑油とすれば、別途新たにオイルを用いる必要がないため、低コスト化が図られる。

また、作動流体は空気であり、作動流体供給手段はコンプレッサとすることもできる。

本発明によれば、低コスト化が図られた昇降式インペラを提供することができる。

本発明の第一実施形態に係る昇降式インペラを示す正面構成図である。第二実施形態に係る昇降式インペラの要部を示す図である。第三実施形態に係る昇降式インペラの要部を示す図である。第四実施形態に係る昇降式インペラの要部を示す図である。第五実施形態に係る昇降式インペラの要部を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において同一要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

（第一実施形態）
図１は、本発明の第一実施形態に係る昇降式インペラ１０を示す正面構成図である。この昇降式インペラ１０は、縦軸１の下部に設けられたインペラ２が汚水等の被処理水Ｗに浸漬し回転することで被処理水Ｗを撹拌するものであり、例えば被処理水Ｗを循環水路で硝化及び脱窒処理するオキシデーションディッチに採用されている。

この昇降式インペラ１０は、縦軸１及びインペラ２を回転駆動させるための回転駆動力を生じる電動機（動力源）３と、電動機３からの回転駆動力を縦軸１に伝達し縦軸１を回転させる減速機（回転駆動力伝達手段）４と、減速機４の一部に連結され当該減速機４の上側に設けられたルーツポンプ（作動流体供給手段）５と、このルーツポンプ５に接続されて縦軸１の昇降を可能とするシリンダ６と、を備えている。

電動機３は、縦型を成して減速機４上に設置され、所定の速度（高速、低速、微速）での運転が可能とされている。この電動機３の出力軸は、減速機４の第１ピニオンシャフト４ｓにカップリングにより連結されており、これにより、電動機３にて生じた回転駆動力は減速機４へ伝達される。

減速機４は、第１ギア４ａ，第２ギア４ｂ，４ｃ、第３ギア４ｄ，４ｅ、及び第４ギア４ｆによって３段減速を行う減速機であり、第１ギア４ａは第１ピニオンシャフト４ｓに、第２ギア４ｂ，４ｃは第２ピニオンシャフト４ｐに，第３ギア４ｄ，４ｅは第３ピニオンシャフト４ｑに，第４ギア４ｆは縦軸１のそれぞれに取り付けられている。ここで、縦軸１は、例えばスプライン構造等により、第４ギア４ｆと共に回転可能且つ当該第４ギア４ｆに対して上下方向に移動可能に係合されている。減速機４では、この３段減速のギアによって出力軸の回転速度を段階的に減速しながら電動機３で生じた回転駆動力を縦軸１に伝達し、縦軸１を所定の速度にて回転させる。また、減速機４内には、潤滑油としての潤滑オイルＸが充填されている。

ルーツポンプ５は、容積型ポンプであり、そのケーシング内にある２個のロータ５ａ，５ａが互いに反対方向に同期回転して流体を送り出すことにより、所定流量にて流体を圧送可能とされている。また、ルーツポンプ５の駆動軸は、減速機４の第３ピニオンシャフト４ｑに連結されており、第３ギア４ｄと同期回転可能とされている。この構成により、ルーツポンプ５は、減速機４により伝達される回転駆動力を利用して駆動される。なお、図１においては、ルーツポンプ５の構造を説明するために、ロータ５ａの回転軸を駆動軸と同軸ではなく垂直に表した模式図としている。

このルーツポンプ５は、減速機４内とシリンダ６内とを結ぶ作動流体供給ラインＬ１上に設けられており、ロータ５ａ，５ａの駆動により、減速機４に用いられる潤滑オイルＸを減速機４内から吸い込み、所定の流量及び圧力にてシリンダ６内へ供給する。このように、ルーツポンプ５は潤滑オイルＸを作動流体としてシリンダ６内へ供給可能な構成とされている。

この供給ラインＬ１は、ルーツポンプ５より下流側で分岐され、一方のラインは上昇時供給ラインＬ１ａとしてシリンダ６の下部へ接続され、他方のラインは下降時供給ラインＬ１ｂとしてシリンダ６の上部へ接続されている。そして、これらのラインＬ１ａ，Ｌ１ｂには、供給側上昇切替弁Ｖ１，供給側下降切替弁Ｖ２が各々設けられている。

シリンダ６は、上下方向に延びる円筒形状を成しており、縦軸１の上部に設けられた円板状のピストン１ａを上下方向に移動可能に収容している。このピストン１ａは、縦軸１に対して回転可能且つ上下方向に移動不能に連結されており、シリンダ６内に水密に接触した状態で上下方向に移動する。そして、このピストン１ａの上下方向の移動に伴い、縦軸１が昇降される。これによって、昇降式インペラ１０においては、ルーツポンプ５により供給される潤滑オイルＸによって、縦軸１の昇降が可能とされている。

また、シリンダ６には、その上部２箇所において上昇時排出ラインＬ２ａが接続され、下部２箇所において下降時排出ラインＬ２ｂが接続されている。このそれぞれ２箇所の接続位置は、ピストン１ａが最上位置（図１の実線）及び最下位置（図１の下側の仮想線）に位置している状態において、ピストン１ａより上側及びピストン１ａより下側に各々対応する位置とされている。また、ラインＬ２ａ，Ｌ２ｂには、排出側上昇切替弁Ｖ３、排出側下降切替弁Ｖ４が各々設けられている。これらのラインＬ２ａ，Ｌ２ｂは、１本の排出ラインＬ２となって減速機４の下部内に接続されている。

このような構成を有する昇降式インペラ１０によれば、好気状態形成時にあっては、供給側上昇切替弁Ｖ１及び排出側上昇切替弁Ｖ３が開とされると共に、供給側下降切替弁Ｖ２及び排出側下降切替弁Ｖ４が閉とされる。この状態において、電動機３にて生じた回転駆動力が減速機４により伝達され、この回転駆動力により縦軸１が回転されると共にルーツポンプ５が駆動されて潤滑オイルＸが供給ラインＬ１を通してシリンダ６に供給される。

シリンダ６に供給された潤滑オイルＸは、上昇時供給ラインＬ１ａを通じてピストン１ａの下側に流入してピストン１ａを押し上げると共に、ピストン１ａの上側にあった潤滑オイルＸは上昇時排出ラインＬ２ａより排出される。このようにして、縦軸１は、曝気・撹拌を最適に行う図１に実線で示す位置まで上昇する。

また、嫌気状態形成時にあっては、供給側下降切替弁Ｖ２及び排出側下降切替弁Ｖ４が開とされると共に、供給側上昇切替弁Ｖ１及び排出側上昇切替弁Ｖ３が閉とされる。この状態において、上記好気状態形成時と同様、縦軸１が回転されると共に潤滑オイルＸが供給ラインＬ１を通してシリンダ６に供給される。

シリンダ６に供給された潤滑オイルＸは、下降時供給ラインＬ１ｂを通じてピストン１ａの上側に流入してピストン１ａを押し下げると共に、ピストン１ａの下側にあった潤滑オイルＸは下降時排出ラインＬ２ｂより排出される。このようにして、縦軸１は、無酸素・撹拌を最適に行う図１に仮想線で示す位置まで下降し、被処理水Ｗ中に浸漬する。なお、この縦軸１の昇降時には、電動機３は低速又は微速で運転される。

縦軸１の昇降が完了し、インペラ２が好気状態形成位置に位置している場合には、電動機３は高速にて運転され、インペラ２の回転によって硝化に必要な曝気・撹拌が行われる。また、潤滑オイルＸは、上昇時供給ラインＬ１ａから上昇時排出ラインＬ２ａへとシリンダ６内を流れ続けることにより、ピストン１ａの位置を最上位置に維持する。

一方、インペラ２が嫌気状態形成位置に位置している場合には、電動機３は低速にて運転され、インペラ２の回転によって脱窒に必要な無酸素・撹拌が行われる。また、潤滑オイルＸは、下降時供給ラインＬ１ｂから下降時排出ラインＬ２ｂへとシリンダ６内を流れ続ける。

このように、本実施形態の昇降式インペラ１０によれば、インペラ２を回転駆動させるための回転駆動力がインペラ２を昇降させる動力としても用いられるため、動力源は一つでよく、インペラ昇降用の動力源を別途設ける必要がない。このため、低コスト化が図られている。

また、本実施形態の昇降式インペラ１０によれば、減速機４に用いられる潤滑オイルＸを利用しているため、別途新たにオイルを用いる必要がなく、低コスト化が図られる。

さらに、本実施形態の昇降式インペラ１０では、インペラ昇降用の動力源を設ける必要がないため、構造をシンプルにできる。

（第二実施形態）
図２は、第二実施形態に係る昇降式インペラの要部を示す図である。図２に示す昇降式インペラ２０が先の昇降式インペラ１０と違う点は、作動流体として潤滑オイルＸに代えてシリンダオイルを別途用い、そのシリンダオイルを貯留するオイル貯留タンク７を設けた点である。これに伴い、ラインＬ２は、減速機４内ではなくルーツポンプ５に接続され、この途中に貯留タンク７が設けられている。

このような昇降式インペラ２０によれば、昇降式インペラ１０における動作と同様の動作によってシリンダ６周りの切替弁Ｖ１〜Ｖ４が開閉され、オイル貯留タンク７内のシリンダオイルがルーツポンプ５によってシリンダ６に供給されることにより、縦軸１が昇降される。

（第三実施形態）
図３は、第三実施形態に係る昇降式インペラの要部を示す図である。図３に示す昇降式インペラ３０が第二実施形態の昇降式インペラ２０と違う点は、供給ラインＬ１から分岐しオイル貯留タンク７に接続されるオイル循環ラインＬ３を設けた点である。そして、このオイル循環ラインＬ３には、オイル循環弁Ｖ５が設けられている。

このような昇降式インペラ３０によれば、縦軸１の昇降時、昇降式インペラ２０における動作と同様の動作によってシリンダ６周りの切替弁Ｖ１〜Ｖ４が開閉され、またオイル循環弁Ｖ５は閉とされ、オイル貯留タンク７内のシリンダオイルがルーツポンプ５によってシリンダ６に供給されることにより、縦軸１が昇降される。

そして、縦軸１の昇降が完了し、インペラ２が所定位置に到達すると、切替弁Ｖ１〜Ｖ４はすべて閉とされ、オイル循環弁Ｖ５のみが開とされる。これにより、シリンダ６内にシリンダオイルが充填されたままとなり、ピストン１ａの位置が維持される。一方、ルーツポンプ５の駆動に伴いシリンダオイルは、ルーツポンプ５、オイル循環ラインＬ３、オイル貯留タンク７を循環する。

（第四実施形態）
図４は、第四実施形態に係る昇降式インペラの要部を示す図である。図４に示す昇降式インペラ４０が第三実施形態の昇降式インペラ３０と違う点は、作動流体としてシリンダオイルに代えて空気を用い、空気をシリンダ６へ供給するためのコンプレッサ８とコンプレッサ８からの空気を圧縮貯留する圧力タンク９とを設けた点である。これに伴い、コンプレッサ８からの空気を圧力タンク９へ供給する空気供給ラインＬ４には空気貯留弁Ｖ６が設けられ、空気供給ラインＬ４から分岐した逃しラインＬ５には逃し弁Ｖ７が設けられている。更に、圧力タンク９と上昇時供給ラインＬ１ａ，下降時供給ラインＬ１ｂとを接続する供給ラインＬ１には、空気供給弁Ｖ８が設けられている。また、上昇時排出ラインＬ２ａ及び下降時排出ラインＬ２ｂは、大気開放とされている。

このような昇降式インペラ４０によれば、縦軸１の昇降に先立ち、逃し弁Ｖ７及び空気供給弁Ｖ８が閉とされ、空気貯留弁Ｖ６のみが開とされた状態で電動機３が駆動され、減速機４の回転駆動力が利用されてコンプレッサ８が駆動され、これによって圧力タンク９内に所定の圧力に達するまで空気が供給される。その後、空気貯留弁Ｖ６は閉、空気供給弁Ｖ８は開とされると共に昇降式インペラ３０における動作と同様の動作によってシリンダ６周りの切替弁Ｖ１〜Ｖ４が開閉され、圧力タンク９内の圧縮空気がシリンダ６に供給されることにより、縦軸１が昇降される。この際、逃し弁Ｖ７は開とされてコンプレッサ８から送り出される空気は逃しラインＬ５から放出される。

そして、縦軸１の昇降が完了し、インペラ２が所定位置に到達すると、切替弁Ｖ１〜Ｖ４及び空気供給弁Ｖ８は閉とされる。これにより、シリンダ６内に空気が充填されたままとなり、ピストン１ａの位置が維持される。そして、空気貯留弁Ｖ６のみが開とされて、コンプレッサ８の駆動によって圧力タンク９内に所定の圧力に達するまで空気が流入し、次の昇降動作に備える。なお、昇降式インペラ４０によれば、圧力タンク９内に空気が圧縮貯留されていれば、電動機３が運転されているか否かに関わらず縦軸１の昇降が可能となる。

（第五実施形態）
図５は、第五実施形態に係る昇降式インペラの要部を示す図である。図５に示す昇降式インペラ５０が第四実施形態の昇降式インペラ４０と違う点は、圧力タンク９及びラインＬ４，Ｌ５を無くすと共に、供給ラインＬ１をコンプレッサ８に接続した点である。このような昇降式インペラ５０によれば、昇降式インペラ４０における動作と同様の動作によってシリンダ６周りの切替弁Ｖ１〜Ｖ４が開閉され、コンプレッサ８によって空気がシリンダ６に供給されることにより、縦軸１が昇降される。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、ルーツポンプ５やコンプレッサ８は第３ピニオンシャフト４ｑに連結されることとしたが、これ以外のシャフトに連結されていてもよい。また、上記実施形態では作動流体供給手段としてルーツポンプ５やコンプレッサ８を用いることとしたが、作動流体がオイルである場合に一軸ネジポンプ等を用いてもよく、空気である場合にルーツポンプ等を用いてもよい。

１…縦軸、２…インペラ、３…電動機（動力源）、４…減速機（回転駆動力伝達手段）、４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅ，４ｆ…ギア、４ｓ，４ｐ，４ｑ…ピニオンシャフト（シャフト）、５…ルーツポンプ（作動流体供給手段）、６…シリンダ、８…コンプレッサ（作動流体供給手段）、１０，２０，３０，４０，５０…昇降式インペラ、Ｗ…被処理水、Ｘ…潤滑オイル（潤滑油）。

Claims

縦軸に設けられたインペラが被処理水に浸漬し回転することで前記被処理水を撹拌する一方で、前記縦軸が昇降可能に構成された昇降式インペラにおいて、
前記インペラを回転駆動させるための回転駆動力を生じる動力源と、
前記動力源からの回転駆動力を前記縦軸に伝達し前記縦軸を回転させる回転駆動力伝達手段と、
前記回転駆動力伝達手段により伝達される回転駆動力によって駆動され作動流体を供給可能とする作動流体供給手段と、
前記作動流体供給手段により供給される前記作動流体によって、前記縦軸の昇降を可能とするシリンダと、を備え、
前記インペラを回転駆動させるための回転駆動力を、前記縦軸を昇降させる動力としても用いることを特徴とする昇降式インペラ。
前記回転駆動力伝達手段は複数段のギアを有する減速機であり、
前記作動流体供給手段は、前記複数段のギアのうちいずれか一つのギアに対応するシャフトの回転駆動力によって駆動されることを特徴とする請求項１記載の昇降式インペラ。
前記作動流体はオイルであり、
前記作動流体供給手段は容積型ポンプであることを特徴とする請求項１又は２記載の昇降式インペラ。
前記作動流体は前記回転駆動力伝達手段に用いられる潤滑油であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載の昇降式インペラ。
前記作動流体は空気であり、
前記作動流体供給手段はコンプレッサであることを特徴とする請求項１又は２記載の昇降式インペラ。