エアーリフトポンプを有する攪拌装置
【課題】設備コストとランニングコストを著しく低減しながら、多量の水を効率よく撹拌しながら曝気する。簡単な構造としながら、耐久性があって故障を少なくする。
【解決手段】攪拌装置は、所定量の液体を蓄える攪拌槽１と、この攪拌槽１の液体を底部から吸入して上部に排出して攪拌するエアーリフトポンプ２とを備える。エアーリフトポンプ２は、攪拌槽１に、底部から液面に伸びるように配設されて下部に吸入口７を上部に吐出口６を開口している上昇管３と、この上昇管３の下部ないし中間に空気を供給する空気ポンプ４とを備えている。上昇管３は、互いに平行に配設してなる複数のサブ上昇管３０からなり、各々のサブ上昇管３０に空気ポンプ４から空気を供給して、各々のサブ上昇管３０でもって撹拌槽１の液体を上昇して撹拌している。
【解決手段】攪拌装置は、所定量の液体を蓄える攪拌槽１と、この攪拌槽１の液体を底部から吸入して上部に排出して攪拌するエアーリフトポンプ２とを備える。エアーリフトポンプ２は、攪拌槽１に、底部から液面に伸びるように配設されて下部に吸入口７を上部に吐出口６を開口している上昇管３と、この上昇管３の下部ないし中間に空気を供給する空気ポンプ４とを備えている。上昇管３は、互いに平行に配設してなる複数のサブ上昇管３０からなり、各々のサブ上昇管３０に空気ポンプ４から空気を供給して、各々のサブ上昇管３０でもって撹拌槽１の液体を上昇して撹拌している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エアーリフトポンプを備える攪拌装置に関し、とくに、上水場、下水処理場、ビル排水槽などの水を攪拌するのに最適な攪拌装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
下水処理場やビル排水槽は、汚水を一時的に蓄えて排水するために、汚水に含まれる汚泥や有機物が腐敗して、メチルメルカブタンや硫化水素などの悪臭物質を発生させる。この弊害を防止するために、東京都ではビル排水槽にあっては、「建築物における排水槽等の構造、維持管理等に関する指導要綱（ビルピット対策指導要綱）」が施行されている。この指導要綱に基づき、汚水の悪臭を防止する装置が開発されている。この用途に使用される攪拌装置として、水中モータでスクリューを回転し、上から汚水を吸入して水平方向に噴射する装置が使用される。さらに、この装置は、曝気して汚水に酸素を補給するために、加圧空気をスクリューの部分に供給して、空気と汚水とを攪拌して噴き出している。この攪拌装置は、水中モータを使用するので、設備コストが高くて耐用年数が短く、さらに、消費電力が大きいことからランニングコストも高くなる欠点がある。
【０００３】
汚水を攪拌しながら曝気する装置は開発されている（特許文献１参照）。この公報に記載される装置は、図１に示すように、水中に気泡を噴射して曝気しながら、気泡の上昇力で液体を上昇して攪拌するので、簡単な構造として設備コストを低減できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１０３７９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、図１に示す攪拌装置は、効率よく液体を攪拌できない欠点がある。とくに、撹拌できる流量が少なく、大きな水槽にあっては全体の液体を効率よく撹拌できない欠点がある。さらに、撹拌槽は、凝集剤などを添加して混合撹拌して汚泥などを凝集沈殿させる用途にも使用されるが、この用途にあっては、大量の水を効率よく撹拌して速やかに凝集させることが大切である。ところが、図１の撹拌装置では、大量の水を効率よく撹拌することが難しく、汚泥などを速やかに凝集沈殿できない欠点がある。
【０００６】
本発明は、さらに以上の欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、設備コストとランニングコストを著しく低減しながら、多量の水を効率よく撹拌しながら曝気できるエアーリフトポンプを備える攪拌装置を提供することにある。
また、本発明の他の大切な目的は、簡単な構造で故障部分がなく、耐久性があって故障を少なくできるエアーリフトポンプを備える攪拌装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００７】
本発明の攪拌装置は、所定量の液体を蓄える攪拌槽１と、この攪拌槽１の液体を底部から吸入して上部に排出して攪拌するエアーリフトポンプ２とを備える。エアーリフトポンプ２は、攪拌槽１に、底部から液面に伸びるように配設されて下部に吸入口７を上部に吐出口６を開口している上昇管３と、この上昇管３の下部ないし中間に空気を供給する空気ポンプ４とを備えている。上昇管３は、互いに平行に配設してなる複数のサブ上昇管３０からなり、各々のサブ上昇管３０に空気ポンプ４から空気を供給して、各々のサブ上昇管３０でもって撹拌槽１の液体を上昇して撹拌している。
【０００８】
以上の撹拌装置は、設備コストとランニングコストを著しく低減しながら、多量の水を効率よく撹拌しながら曝気できる特徴がある。それは、本発明の攪拌装置が、上昇管を複数のサブ上昇管として各々のサブ上昇管に空気を供給してサブ上昇管の液体を上昇させるからである。エアーリフトポンプは、上昇管に供給される空気で内部の液体の比重を小さくして上昇させる。ところが、流量を大きくするために上昇管を太くすると、上昇管の内部で空気が気泡となって浮上し、液体を一緒に上昇させる作用が低下する。すなわち、引用文献１の公報に記載するエアーリフトポンプと同じように、気泡のみが液中で浮上して液体を効率よく上昇させて撹拌できなくなる。以上の撹拌装置は、上昇管を複数のサブ上昇管で構成することで、１本のサブ上昇管を細くし、細いサブ上昇管に供給される空気で液体を効率よく上昇して撹拌する。ちなみに、内径を３００ｍｍ、長さを１０００ｍｍとする上昇管の下端に、５００Ｗのブロワーで空気を供給するエアーリフトポンプの流量が１０００リットル／分となるのに対し、内径を３００ｍｍとする上昇管の内部を図４に示すように４分割して４本のサブ上昇管３０とするエアーリフトポンプ２は、同じブロワーを使用して、流量が１５００リットル／分となって、１．５倍もの液体を上昇して撹拌できる。
【０００９】
さらに、以上の撹拌装置は、サブ上昇管の内部に供給された空気を液体と撹拌しながら上昇できるので、サブ上昇管を上昇する工程で効率よく曝気できる特徴も実現される。さらにまた、以上の撹拌装置は、水中モータ等のように複雑な部品を必要としない単なる筒体であるから、極めて簡単な構造で故障部分がなく、耐久性があって故障を少なくできる特徴も実現する。
【００１０】
さらにまた、以上の攪拌装置は、曝気するために大きなブロワーなどを使用する必要がなく、消費電力を小さくして騒音レベルを極めて低くできる特徴も実現する。また、以上の攪拌装置は、簡単な構造の上昇管と、これに空気を供給する空気ポンプでもって、攪拌槽の液体を効率よく攪拌しながら曝気できることから、エアーリフトポンプで効率よく液体を攪拌しながら、消費電力を少なくして、省エネルギーで経済的に運転できる。
【００１１】
本発明の攪拌装置は、上昇管３の内部に長手方向に伸びる区画壁３１を設けて、複数のサブ上昇管３０に分割することができる。
以上の撹拌装置は、簡単な構造で上昇管を複数のサブ上昇管として、効率よく液体を上昇して撹拌できる。
【００１２】
本発明の攪拌装置は、区画壁３１の下端を、上昇管３の下端よりも上方に位置させて、上昇管３の下部に区画壁３１で区画されない集合部３３を設けることができる。
以上の撹拌装置は、複数のサブ上昇管を上昇管の全長よりも短くし、集合部を長くすることで、全長の長い上昇管を安価に製造できる。このため、深い撹拌槽に設置して、その底部から液面に効率よく液体を上昇して撹拌できる。また、上昇管の上部に設けている複数のサブ上昇管で上昇される液体が集合部の液体を吸入することで、深い撹拌槽の底部の液体を効率よく上昇して撹拌できる。
【００１３】
本発明の攪拌装置は、上昇管３が、空気ポンプ４に連結されて、上昇管３に空気を噴射する空気噴射管３５を備えて、この空気噴射管３５を上昇管３の集合部３３に設けて、空気噴射管３５から噴射される空気を、集合部３３から上昇させて各々のサブ上昇管３０に分岐して供給することができる。
以上の撹拌装置は、ひとつの空気噴射管から複数のサブ上昇管に空気を供給して、各々のサブ上昇管で効率よく液体を上昇して撹拌できる。このため、複数のサブ上昇管を備える構造としながら、上昇管の構造を極めて簡単にできる。
【００１４】
本発明の攪拌装置は、上昇管３の集合部３３に複数の空気噴射管３５を設けて、各々の空気噴射管３５から集合部３３に噴射される空気を、各々のサブ上昇管３０に供給することができる。
以上の撹拌装置は、複数の空気噴射管から複数のサブ上昇管に空気を供給するので、各々のサブ上昇管に理想的な状態で空気を供給して、サブ上昇管で効率よく液体を上昇して撹拌できる。
【００１５】
本発明の攪拌装置は、上昇管３の下部に、液体、粉体、気体のいずれか又はこれらを混合してなる被混合物を注入する注入器１２を連結して、この注入器１２から供給される被混合物を上昇管３の内部に上昇する液体に混合することができる。
以上の攪拌装置は、上昇管で液体を上昇させながら、ここに供給される被混合物を効率よく攪拌できる。すなわち、簡単な構造で攪拌と混合の両方を実現できる。
【００１６】
本発明の攪拌装置は、注入器１２を、空気ポンプ４と上昇管３とを連結してなる空気配管５の途中に連結することができる。
以上の攪拌装置は、空気配管を高速流動する空気のエジェクター効果を利用して、空気配管に被混合物を吸入し、さらに、空気配管から上昇管に被混合物を噴射することで、簡単な構造で効率よく被混合物を上昇管に供給して、均一に混合できる特徴がある。
【００１７】
本発明の攪拌装置は、攪拌槽１を、ビル排水槽２１と、上水道場の撹拌槽と、下水道場の撹拌槽のいずれかとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】従来の攪拌装置の断面図である。
【図２】本発明の一実施例にかかる攪拌装置の使用例を示す概略図である。
【図３】本発明の一実施例にかかる撹拌装置の概略構成図である。
【図４】図３に示すエアーリフトポンプの上昇管の分解斜視図である。
【図５】図３に示すエアーリフトポンプの上昇管の垂直断面図である。
【図６】図３に示すエアーリフトポンプの上昇管の水平断面図である。
【図７】エアーリフトポンプの上昇管の他の一例を示す分解斜視図である。
【図８】エアーリフトポンプの上昇管の他の一例を示す分解斜視図である。
【図９】エアーリフトポンプの上昇管の他の一例を示す垂直断面図である。
【図１０】図９に示すエアーリフトポンプの上昇管の水平断面図である。
【図１１】エアーリフトポンプの上昇管の他の一例を示す水平断面図である。
【図１２】エアーリフトポンプの上昇管の他の一例を示す垂直断面図である。
【図１３】エアーリフトポンプの上昇管の他の一例を示す分解斜視図である。
【図１４】図１３に示すエアーリフトポンプの上昇管の水平断面図である。
【図１５】エアーリフトポンプの上昇管の他の一例を示す分解斜視図である。
【図１６】図１５に示すエアーリフトポンプの上昇管の水平断面図である。
【図１７】エアーリフトポンプの上昇管の他の一例を示す水平断面図である。
【図１８】エアーリフトポンプの他の一例を示す概略構成図である。
【図１９】エアーリフトポンプの他の一例を示す概略構成図である。
【図２０】エアーリフトポンプの他の一例を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための攪拌装置を例示するものであって、本発明は攪拌装置を以下のものに特定しない。
【００２０】
さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【００２１】
図２と図３は、攪拌装置をビル排水槽２１の汚水を攪拌して曝気する装置に使用する具体例を示している。ただし、本発明の撹拌装置は、下水処理場や上水道場などに設けられる撹拌槽の水を効率よく撹拌するのにも利用できることから、その用途をビル排水槽には特定しない。本発明の攪拌装置は、撹拌槽に蓄えている液体を撹拌する全ての用途に使用できる。とくに、曝気しながら液体を撹拌する用途に最適である。
【００２２】
図２と図３の攪拌装置は、攪拌槽１をビル排水槽２１として、ビルピット２０の汚水を攪拌して曝気する。ビルピット２０であるビル排水槽２１は、攪拌装置で汚水を攪拌することで汚泥の堆積を防止し、さらに曝気することで、汚水に酸素を補給して好気性の微生物の作用で有機物を分解して硫化水素やメチルメルカブタンなどの悪臭成分の発生を防止する。ビルピット２０で発生する硫化水素などの悪臭成分は、マンホール２２から漏れて悪臭の原因となり、さらに、これが下水道２５に排水されると下水道２５を腐食する原因となる。下水道２５が腐食して穴があくと、道路が陥没する等の大きな弊害が発生する。このことから、ビルピット２０の汚水は、硫化水素などの悪臭成分の発生を防止することが大切である。
【００２３】
ビル排水槽２１は、図２に示すように、ここに蓄える汚水を排水ポンプ２３でもって公共ます２４から下水道２５に排水する。図３の攪拌槽１は、ビル排水槽２１の攪拌槽１に設けている上昇管３と、この上昇管３に空気を供給する空気ポンプ４からなるエアーリフトポンプ２を備えている。
【００２４】
エアーリフトポンプ２は、図３ないし図５に示すように、攪拌槽１の底部から、液体である汚水の液面に伸びるように配設している上昇管３と、この上昇管３の下部に空気を供給する空気ポンプ４とを備えている。エアーリフトポンプ２は、空気ポンプ４で上昇管３の下部に空気を供給する。空気が供給される上昇管３は、液体に混合される空気の気泡によって液体の比重を小さくして上昇させる。汚水は、上昇管３を上昇して攪拌槽１であるビル排水槽２１の内部で強制的に攪拌される。さらに、汚水は、無数の気泡に攪拌状態で接触して曝気されて、酸素が補給される。
【００２５】
上昇管３は、上下の両端部を開口しているパイプで、垂直に配置される。上昇管３は、垂直姿勢として最も効率よく汚水を上昇して攪拌できる。ただ、上昇管は傾斜して配置して汚水を上昇することもできるので、必ずしも垂直姿勢に配置する必要はない。上昇管は、下端を攪拌槽の底面から離して、攪拌槽の底部の液体を吸入する。
【００２６】
図３ないし図５の上昇管３は、連結アーム１１を介して底プレート１０に下部を連結して、垂直姿勢に自立できる構造としている。底プレート１０は金属板で、上昇管３を攪拌槽１の内部で自立できる大きさと重さとしている。底プレート１０は、ビル排水槽２１のマンホール２２を通過できる大きさとしている。このエアーリフトポンプ２は、マンホール２２からビル排水槽２１に挿入して簡単に設置できる特徴がある。ただ、本発明の攪拌装置は、用途をビル排水槽の汚水攪拌と曝気には特定しないので、底プレートの大きさは、各々の用途に最適な大きさとすることができる。上昇管３は、連結アーム１１を介して底プレート１０の上面から離して配置して、下端を開口して吸入口７としている。
【００２７】
上昇管３は、互いに平行に配設している複数のサブ上昇管３０からなり、各々のサブ上昇管３０に空気ポンプ４から空気を供給して、各々のサブ上昇管３０で撹拌槽１の液体を上昇して撹拌する。図４ないし図６に示す上昇管３は、内部に長手方向に伸びる区画壁３１を設けて、複数のサブ上昇管３０に分割している。図の上昇管３は、断面形状を十字状とする区画壁３１を内部に固定して、４本のサブ上昇管３０に区画している。十字状の区画壁３１は、Ｌ字状の区画壁３１Ａをそのコーナー部で互いに直交するように、Ｌ金具３２で固定している。Ｌ金具３２は、Ｌ字状の区画壁３１Ａの上下にネジ止めや接着などの方法で固定されて、十字状の区画壁３１としている。十字状の区画壁３１は、上昇管３の内面に接着し、あるいはＬ金具などを介して固定されて、上昇管３を４本のサブ上昇管３０に区画している。
【００２８】
図５と図６の上昇管３は、十字状の区画壁３１を上昇管３の内面に固定して、上昇管３を４本のサブ上昇管３０に区画するが、上昇管は、内部に区画壁を設けて、３以下のサブ上昇管に区画し、あるいは５以上のサブ上昇管に区画することもできる。上昇管を２本のサブ上昇管に区画する区画壁は板状とし、３本のサブ上昇管３０に区画する区画壁３１は図７に示すように、３枚の板材３１Ｂを１２０度の角度に連結する形状とし、さらに、８本のサブ上昇管３０に区画する区画壁３１は、図８に示すように、８枚の板材３１Ｂを放射状に連結した構造とする。
【００２９】
図５に示す上昇管３は、区画壁３１の下端を上昇管３の下端よりも上方に位置して、上昇管３の下部に区画壁３１で区画されない集合部３３を設けて、集合部３３に吸入口７を設けている。さらに、この図の上昇管３は、集合部３３に空気を噴射するように空気噴射管３５を固定している。空気噴射管３５は、上向きに空気を噴射するように、先端部を上向きに湾曲している。この空気噴射管３５から集合部３３に噴射される空気は、集合部３３から各々のサブ上昇管３０に浮上して、各々のサブ上昇管３０の液体を上昇させる。
【００３０】
図４ないし図６に示す上昇管３は、集合部３３にひとつの空気噴射管３５を設けて、この空気噴射管３５から噴射される空気を各々のサブ上昇管３０に分配して供給している。この空気噴射管３５は、上昇管３の中央部に上向きに配設されて、上方に噴射する空気を各々のサブ上昇管３０に供給する。上昇管３は、図９ないし図１１に示すように、複数の空気噴射管３５を設けることもできる。図９と図１０の上昇管３は、ふたつの空気噴射管３５を設けて、これらの空気噴射管３５から噴射される空気を４本のサブ上昇管３０に分配して供給する。また、図１１の上昇管３は、各々のサブ上昇管３０の下方に空気噴射管３５を設けている。この空気噴射管３５は、各々のサブ上昇管３０に空気を供給する。
【００３１】
図１２に示す上昇管３は、サブ上昇管３０の全長を上昇管３に比較して短くして、集合部３３を上下に長くしている。この上昇管３は、上昇管３の中間であって、集合部３３に空気噴射管３５を連結して、空気噴射管３５を上昇管３の下端よりも相当に上部に配置している。この構造のエアーリフトポンプ２は、深い撹拌槽１に設置して、撹拌槽１の深い底から液体を吸入して上部に上昇するように撹拌しながら、空気ポンプ４の吐出圧力を低くできる。それは、空気ポンプ４の吐出圧力が、空気噴射管３５の連結位置、すなわち水深で特定されるからである。このエアーリフトポンプ２は、上昇管３の中間に連結している空気噴射管３５から噴射される空気をサブ上昇管３０に供給し、サブ上昇管３０が液体を上昇させることで、集合部３３の液体も上昇できる。
【００３２】
図１３の上昇管３は、複数のサブ上昇管３０を平行に束ねて上昇管３としている。この上昇管３は、図１４の上から見た水平断面図に示すように、各々のサブ上昇管３０に空気噴射管３５を連結している。図１５の上昇管３は、複数のサブ上昇管３０を束ねて、全てのサブ上昇管３０の下部を外筒３６に挿入して、外筒で集合部３３を設けている。この上昇管３は、図１６に示すように、集合部３３にひとつの空気噴射管３５を設け、あるいは、図１７に示すように、サブ上昇管３０の数よりも少ない数の空気噴射管３５を設けて、各々のサブ上昇管３０に空気を供給して、液体を上昇、撹拌することができる。
【００３３】
上昇管３は、上下方向から水平方向に湾曲する形状の吐出口６を設けている。この上昇管３は、図５に示すように、排水管用の継ぎ手８であるエルボを連結して、液体を水平方向に噴射する吐出口６を設けることができる。この吐出口６は、液面に排出する汚水を、垂直方向から水平方向に向けてスムーズに排出するので、汚水を水平方向に効率よく排出して撹拌できる。排水管用の継ぎ手８は、排出をスムーズに流すように、所定の曲率半径で湾曲する形状としている。この上昇管３は、図３に示すように、攪拌槽１であるビル排水槽２１の片側に設置されて、吸入する汚水を中央に向けて噴射して、全体を均一に攪拌する。
【００３４】
図８に示す上昇管３は、互いに異なる方向、図にあっては、互いに反対方向に向かって液体の汚水を排出する一対の吐出口６を設けている。この上昇管３は、対向する両側に向かって、水平方向に湾曲する分岐部８Ａを有する継ぎ手８を連結して、各々の吐出口６を設けている。この上昇管３は、吸入する液体の汚水を、互いに反対方向に向けて水平方向に排出して攪拌する。この上昇管３は、攪拌槽１の中央部に設置されて、全体の液体を効率よく攪拌する。
【００３５】
図５と図８の上昇管３は、上端を垂直方向から水平方向に湾曲して、吐出口６を水平方向に開口している。この上昇管３は、水平方向に湾曲する形状の継ぎ手８を連結して、吐出口６から空気と液体の両方を排出する。この上昇管３は、上端の吐出口６を液面レベルに配置して、効率よく液体を攪拌できる。それは、空気と液体とが同じ方向に排出されて、効率よく液体を排出して吐き出し流量を大きくできるからである。
【００３６】
図７と図９の上昇管３は、上端を空気抜き部９として開口している。この上昇管３は、水平方向に湾曲された分岐部８Ａを有して上端に空気抜き部９を開口してなる継ぎ手８を上端に連結しており、上昇する空気を空気抜き部９で排気しながら、空気と共に上昇する液体を分岐部８Ａの吐出口６から水平方向に向けて排出する。
【００３７】
さらに、図７に示す上昇管３は、上端に連結する継ぎ手８に、上下方向から水平方向に向かって９０度に折曲する分岐部８Ａを設けて吐出口６としている。この上昇管３は、空気と共に上昇する液体を水平方向に設けた分岐部８Ａに通過させて、吐出口６から排出する。また、図１３と図１５に示す上昇管３は、上下方向から水平方向に向かって９０度に折曲する継ぎ手８を上端に連結して吐出口６としている。これらの上昇管３は、継ぎ手８の上端を開口することなく閉塞して、水平方向に開口した吐出口６から空気と液体の両方を排出している。さらに、上昇管は、図示しないが、互いに異なる水平方向に折曲する一対の分岐部を有する継ぎ手を連結して吐出口を設けることもできる。この上昇管は、吸入する液体の汚水を、互いに反対方向に向けて水平方向に排出して攪拌する。
【００３８】
以上の上昇管３は、上部の吐出口６を、ほぼ９０度に湾曲または折曲する形状としているが、上昇管は、吐出口を必ずしも９０度に湾曲または折曲する必要はなく、９０度よりも小さい角度に湾曲または折曲し、あるいは９０度よりも大きな角度に湾曲または折曲することができる。上部の吐出口を湾曲または折曲する上昇管は、たとえば３０度よりも大きく９０度よりも小さい角度に湾曲または折曲して、液体を水平方向に排出して攪拌できる。
【００３９】
上昇管３は、下部に、空気配管５を介して空気ポンプ４を連結している。空気ポンプ４から供給される加圧された空気は、空気配管５を介して上昇管３に供給される。上昇管３に供給される空気は、無数の気泡となって上昇管３内に噴射されて、上昇管３内の液体の比重を小さくして上昇させる。空気ポンプ４は、上昇管３の底部に加圧空気を供給できるポンプで、ダイアフラム式ポンプが使用される。空気ポンプ４は、上昇管３の下部に、高い圧力に空気を加圧して供給する。水深が１ｍで水圧は１０ｋＰａとなるので、最大水深を１ｍとする攪拌槽１は、１０ｋＰａよりも高圧の空気を上昇管３に供給して、上昇管３に液体を上昇できる。たとえば、消費電力を５０Ｗとするダイアフラム式ポンプは、吐出圧力を１１ｋＰａ、空気の流量を約５０リットル／分とするので、このダイアフラム式ポンプを使用して、最大水深を１ｍとするビル排水槽２１の汚水を効率よく攪拌し、さらに曝気も同時にできる。ただ、空気ポンプには、ブロアやコンプレッサを使用することもできる。ブロアは、供給する空気の流量が多くできる特徴がある。また、コンプレッサは、吐出圧力を高くできるので、最大水深が深い撹拌槽に好適に使用できる。
【００４０】
空気ポンプ４は、攪拌槽１の水深が深くなるにしたがって、吐出圧力を高くして、上昇管３に空気を気泡の状態で噴射できる。したがって、空気ポンプ４の吐出圧力は、攪拌槽１の水深により最適値に設定される。また、エアーリフトポンプ２は、空気ポンプ４の吐出流量を多くし、また、上昇管３の内径を大きくして、上昇する液体の流量を大きくできる。したがって、上昇管３の内径と空気ポンプ４の吐出流量と吐出圧力は、用途に最適なように設定される。
【００４１】
さらに、攪拌装置は、被混合物を注入器で上昇管３に供給して、液体に被混合物を混合することができる。被混合物は、液体、粉体、気体のいずれか又はこれらを混合したものである。図１８に示す攪拌装置は、上昇管３に注入器１２を連結して、液状の被混合物を上昇管３の底部に供給している。注入器１２は、液状の被混合物を吸入して上昇管３に吸入する供給ポンプ１３である。供給ポンプ１３から上昇管３に供給される被混合物は、上昇管３を上昇する過程で液体と強制的に攪拌されて効率よく混合される。この注入器１２は、上昇管３の底部に上向きにノズル１４を設けて、このノズル１４を供給ポンプ１３に連結している。この注入器１２は、ノズル１４から上向きに被混合物を噴射して、上昇管３で液体に混合している。
【００４２】
注入器１２は、図１９に示すように、空気配管５の途中に液状の被混合物を供給することもできる。この注入器１２は、供給ポンプ１３に連結している供給ホース１５を空気配管５の途中に連結して、被混合物を空気配管５に供給する。この攪拌装置は、上昇管３に供給される空気に被混合物を添加しているので、空気と被混合物とが一緒に上昇管３に供給され、上昇管３で被混合物が液体に混合される。以上の注入器１２は、液状の被混合物を上昇管３に供給するものであるが、同じ構造で気体の被混合物も上昇管に供給して、液体に混合して溶解させることができる。
【００４３】
図２０の攪拌装置は、粉状の被混合物を液体に混合するもので、粉状の被混合物を上昇管３に供給する注入器１２を備える。この注入器１２は、空気配管５の途中に、粉体タンク１６に連結している供給管１７を連結している。この注入器１２は、空気配管５を高速流動して圧力が低下する空気のエジェクター作用で粉体の被混合物を吸入し、吸入した粉体の被混合物を、空気を搬送気体として上昇管３に供給する。この注入器１２は、被混合物を強制的に上昇管３に供給するポンプなどを使用しないで、被混合物を液体に混合できる。ただ、粉体の被混合物を強制的に上昇管に供給して、液体に混合することもできる。液体に混合された粉状の被混合物は、液体に溶解され、あるいは溶解されることなく均一に分散される。
【符号の説明】
【００４４】
１…攪拌槽
２…エアーリフトポンプ
３…上昇管
４…空気ポンプ
５…空気配管
６…吐出口
７…吸入口
８…継ぎ手 ８Ａ…分岐部
９…空気抜き部
１０…底プレート
１１…連結アーム
１２…注入器
１３…供給ポンプ
１４…ノズル
１５…供給ホース
１６…粉体タンク
１７…供給管
２０…ビルピット
２１…ビル排水槽
２２…マンホール
２３…排水ポンプ
２４…公共ます
２５…下水道
３０…サブ上昇管
３１…区画壁 ３１Ａ…Ｌ字状の区画壁
３１Ｂ…板材
３２…Ｌ金具
３３…集合部
３５…空気噴射管
３６…外筒
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エアーリフトポンプを備える攪拌装置に関し、とくに、上水場、下水処理場、ビル排水槽などの水を攪拌するのに最適な攪拌装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
下水処理場やビル排水槽は、汚水を一時的に蓄えて排水するために、汚水に含まれる汚泥や有機物が腐敗して、メチルメルカブタンや硫化水素などの悪臭物質を発生させる。この弊害を防止するために、東京都ではビル排水槽にあっては、「建築物における排水槽等の構造、維持管理等に関する指導要綱（ビルピット対策指導要綱）」が施行されている。この指導要綱に基づき、汚水の悪臭を防止する装置が開発されている。この用途に使用される攪拌装置として、水中モータでスクリューを回転し、上から汚水を吸入して水平方向に噴射する装置が使用される。さらに、この装置は、曝気して汚水に酸素を補給するために、加圧空気をスクリューの部分に供給して、空気と汚水とを攪拌して噴き出している。この攪拌装置は、水中モータを使用するので、設備コストが高くて耐用年数が短く、さらに、消費電力が大きいことからランニングコストも高くなる欠点がある。
【０００３】
汚水を攪拌しながら曝気する装置は開発されている（特許文献１参照）。この公報に記載される装置は、図１に示すように、水中に気泡を噴射して曝気しながら、気泡の上昇力で液体を上昇して攪拌するので、簡単な構造として設備コストを低減できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１０３７９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、図１に示す攪拌装置は、効率よく液体を攪拌できない欠点がある。とくに、撹拌できる流量が少なく、大きな水槽にあっては全体の液体を効率よく撹拌できない欠点がある。さらに、撹拌槽は、凝集剤などを添加して混合撹拌して汚泥などを凝集沈殿させる用途にも使用されるが、この用途にあっては、大量の水を効率よく撹拌して速やかに凝集させることが大切である。ところが、図１の撹拌装置では、大量の水を効率よく撹拌することが難しく、汚泥などを速やかに凝集沈殿できない欠点がある。
【０００６】
本発明は、さらに以上の欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、設備コストとランニングコストを著しく低減しながら、多量の水を効率よく撹拌しながら曝気できるエアーリフトポンプを備える攪拌装置を提供することにある。
また、本発明の他の大切な目的は、簡単な構造で故障部分がなく、耐久性があって故障を少なくできるエアーリフトポンプを備える攪拌装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００７】
本発明の攪拌装置は、所定量の液体を蓄える攪拌槽１と、この攪拌槽１の液体を底部から吸入して上部に排出して攪拌するエアーリフトポンプ２とを備える。エアーリフトポンプ２は、攪拌槽１に、底部から液面に伸びるように配設されて下部に吸入口７を上部に吐出口６を開口している上昇管３と、この上昇管３の下部ないし中間に空気を供給する空気ポンプ４とを備えている。上昇管３は、互いに平行に配設してなる複数のサブ上昇管３０からなり、各々のサブ上昇管３０に空気ポンプ４から空気を供給して、各々のサブ上昇管３０でもって撹拌槽１の液体を上昇して撹拌している。
【０００８】
以上の撹拌装置は、設備コストとランニングコストを著しく低減しながら、多量の水を効率よく撹拌しながら曝気できる特徴がある。それは、本発明の攪拌装置が、上昇管を複数のサブ上昇管として各々のサブ上昇管に空気を供給してサブ上昇管の液体を上昇させるからである。エアーリフトポンプは、上昇管に供給される空気で内部の液体の比重を小さくして上昇させる。ところが、流量を大きくするために上昇管を太くすると、上昇管の内部で空気が気泡となって浮上し、液体を一緒に上昇させる作用が低下する。すなわち、引用文献１の公報に記載するエアーリフトポンプと同じように、気泡のみが液中で浮上して液体を効率よく上昇させて撹拌できなくなる。以上の撹拌装置は、上昇管を複数のサブ上昇管で構成することで、１本のサブ上昇管を細くし、細いサブ上昇管に供給される空気で液体を効率よく上昇して撹拌する。ちなみに、内径を３００ｍｍ、長さを１０００ｍｍとする上昇管の下端に、５００Ｗのブロワーで空気を供給するエアーリフトポンプの流量が１０００リットル／分となるのに対し、内径を３００ｍｍとする上昇管の内部を図４に示すように４分割して４本のサブ上昇管３０とするエアーリフトポンプ２は、同じブロワーを使用して、流量が１５００リットル／分となって、１．５倍もの液体を上昇して撹拌できる。
【０００９】
さらに、以上の撹拌装置は、サブ上昇管の内部に供給された空気を液体と撹拌しながら上昇できるので、サブ上昇管を上昇する工程で効率よく曝気できる特徴も実現される。さらにまた、以上の撹拌装置は、水中モータ等のように複雑な部品を必要としない単なる筒体であるから、極めて簡単な構造で故障部分がなく、耐久性があって故障を少なくできる特徴も実現する。
【００１０】
さらにまた、以上の攪拌装置は、曝気するために大きなブロワーなどを使用する必要がなく、消費電力を小さくして騒音レベルを極めて低くできる特徴も実現する。また、以上の攪拌装置は、簡単な構造の上昇管と、これに空気を供給する空気ポンプでもって、攪拌槽の液体を効率よく攪拌しながら曝気できることから、エアーリフトポンプで効率よく液体を攪拌しながら、消費電力を少なくして、省エネルギーで経済的に運転できる。
【００１１】
本発明の攪拌装置は、上昇管３の内部に長手方向に伸びる区画壁３１を設けて、複数のサブ上昇管３０に分割することができる。
以上の撹拌装置は、簡単な構造で上昇管を複数のサブ上昇管として、効率よく液体を上昇して撹拌できる。
【００１２】
本発明の攪拌装置は、区画壁３１の下端を、上昇管３の下端よりも上方に位置させて、上昇管３の下部に区画壁３１で区画されない集合部３３を設けることができる。
以上の撹拌装置は、複数のサブ上昇管を上昇管の全長よりも短くし、集合部を長くすることで、全長の長い上昇管を安価に製造できる。このため、深い撹拌槽に設置して、その底部から液面に効率よく液体を上昇して撹拌できる。また、上昇管の上部に設けている複数のサブ上昇管で上昇される液体が集合部の液体を吸入することで、深い撹拌槽の底部の液体を効率よく上昇して撹拌できる。
【００１３】
本発明の攪拌装置は、上昇管３が、空気ポンプ４に連結されて、上昇管３に空気を噴射する空気噴射管３５を備えて、この空気噴射管３５を上昇管３の集合部３３に設けて、空気噴射管３５から噴射される空気を、集合部３３から上昇させて各々のサブ上昇管３０に分岐して供給することができる。
以上の撹拌装置は、ひとつの空気噴射管から複数のサブ上昇管に空気を供給して、各々のサブ上昇管で効率よく液体を上昇して撹拌できる。このため、複数のサブ上昇管を備える構造としながら、上昇管の構造を極めて簡単にできる。
【００１４】
本発明の攪拌装置は、上昇管３の集合部３３に複数の空気噴射管３５を設けて、各々の空気噴射管３５から集合部３３に噴射される空気を、各々のサブ上昇管３０に供給することができる。
以上の撹拌装置は、複数の空気噴射管から複数のサブ上昇管に空気を供給するので、各々のサブ上昇管に理想的な状態で空気を供給して、サブ上昇管で効率よく液体を上昇して撹拌できる。
【００１５】
本発明の攪拌装置は、上昇管３の下部に、液体、粉体、気体のいずれか又はこれらを混合してなる被混合物を注入する注入器１２を連結して、この注入器１２から供給される被混合物を上昇管３の内部に上昇する液体に混合することができる。
以上の攪拌装置は、上昇管で液体を上昇させながら、ここに供給される被混合物を効率よく攪拌できる。すなわち、簡単な構造で攪拌と混合の両方を実現できる。
【００１６】
本発明の攪拌装置は、注入器１２を、空気ポンプ４と上昇管３とを連結してなる空気配管５の途中に連結することができる。
以上の攪拌装置は、空気配管を高速流動する空気のエジェクター効果を利用して、空気配管に被混合物を吸入し、さらに、空気配管から上昇管に被混合物を噴射することで、簡単な構造で効率よく被混合物を上昇管に供給して、均一に混合できる特徴がある。
【００１７】
本発明の攪拌装置は、攪拌槽１を、ビル排水槽２１と、上水道場の撹拌槽と、下水道場の撹拌槽のいずれかとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】従来の攪拌装置の断面図である。
【図２】本発明の一実施例にかかる攪拌装置の使用例を示す概略図である。
【図３】本発明の一実施例にかかる撹拌装置の概略構成図である。
【図４】図３に示すエアーリフトポンプの上昇管の分解斜視図である。
【図５】図３に示すエアーリフトポンプの上昇管の垂直断面図である。
【図６】図３に示すエアーリフトポンプの上昇管の水平断面図である。
【図７】エアーリフトポンプの上昇管の他の一例を示す分解斜視図である。
【図８】エアーリフトポンプの上昇管の他の一例を示す分解斜視図である。
【図９】エアーリフトポンプの上昇管の他の一例を示す垂直断面図である。
【図１０】図９に示すエアーリフトポンプの上昇管の水平断面図である。
【図１１】エアーリフトポンプの上昇管の他の一例を示す水平断面図である。
【図１２】エアーリフトポンプの上昇管の他の一例を示す垂直断面図である。
【図１３】エアーリフトポンプの上昇管の他の一例を示す分解斜視図である。
【図１４】図１３に示すエアーリフトポンプの上昇管の水平断面図である。
【図１５】エアーリフトポンプの上昇管の他の一例を示す分解斜視図である。
【図１６】図１５に示すエアーリフトポンプの上昇管の水平断面図である。
【図１７】エアーリフトポンプの上昇管の他の一例を示す水平断面図である。
【図１８】エアーリフトポンプの他の一例を示す概略構成図である。
【図１９】エアーリフトポンプの他の一例を示す概略構成図である。
【図２０】エアーリフトポンプの他の一例を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための攪拌装置を例示するものであって、本発明は攪拌装置を以下のものに特定しない。
【００２０】
さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【００２１】
図２と図３は、攪拌装置をビル排水槽２１の汚水を攪拌して曝気する装置に使用する具体例を示している。ただし、本発明の撹拌装置は、下水処理場や上水道場などに設けられる撹拌槽の水を効率よく撹拌するのにも利用できることから、その用途をビル排水槽には特定しない。本発明の攪拌装置は、撹拌槽に蓄えている液体を撹拌する全ての用途に使用できる。とくに、曝気しながら液体を撹拌する用途に最適である。
【００２２】
図２と図３の攪拌装置は、攪拌槽１をビル排水槽２１として、ビルピット２０の汚水を攪拌して曝気する。ビルピット２０であるビル排水槽２１は、攪拌装置で汚水を攪拌することで汚泥の堆積を防止し、さらに曝気することで、汚水に酸素を補給して好気性の微生物の作用で有機物を分解して硫化水素やメチルメルカブタンなどの悪臭成分の発生を防止する。ビルピット２０で発生する硫化水素などの悪臭成分は、マンホール２２から漏れて悪臭の原因となり、さらに、これが下水道２５に排水されると下水道２５を腐食する原因となる。下水道２５が腐食して穴があくと、道路が陥没する等の大きな弊害が発生する。このことから、ビルピット２０の汚水は、硫化水素などの悪臭成分の発生を防止することが大切である。
【００２３】
ビル排水槽２１は、図２に示すように、ここに蓄える汚水を排水ポンプ２３でもって公共ます２４から下水道２５に排水する。図３の攪拌槽１は、ビル排水槽２１の攪拌槽１に設けている上昇管３と、この上昇管３に空気を供給する空気ポンプ４からなるエアーリフトポンプ２を備えている。
【００２４】
エアーリフトポンプ２は、図３ないし図５に示すように、攪拌槽１の底部から、液体である汚水の液面に伸びるように配設している上昇管３と、この上昇管３の下部に空気を供給する空気ポンプ４とを備えている。エアーリフトポンプ２は、空気ポンプ４で上昇管３の下部に空気を供給する。空気が供給される上昇管３は、液体に混合される空気の気泡によって液体の比重を小さくして上昇させる。汚水は、上昇管３を上昇して攪拌槽１であるビル排水槽２１の内部で強制的に攪拌される。さらに、汚水は、無数の気泡に攪拌状態で接触して曝気されて、酸素が補給される。
【００２５】
上昇管３は、上下の両端部を開口しているパイプで、垂直に配置される。上昇管３は、垂直姿勢として最も効率よく汚水を上昇して攪拌できる。ただ、上昇管は傾斜して配置して汚水を上昇することもできるので、必ずしも垂直姿勢に配置する必要はない。上昇管は、下端を攪拌槽の底面から離して、攪拌槽の底部の液体を吸入する。
【００２６】
図３ないし図５の上昇管３は、連結アーム１１を介して底プレート１０に下部を連結して、垂直姿勢に自立できる構造としている。底プレート１０は金属板で、上昇管３を攪拌槽１の内部で自立できる大きさと重さとしている。底プレート１０は、ビル排水槽２１のマンホール２２を通過できる大きさとしている。このエアーリフトポンプ２は、マンホール２２からビル排水槽２１に挿入して簡単に設置できる特徴がある。ただ、本発明の攪拌装置は、用途をビル排水槽の汚水攪拌と曝気には特定しないので、底プレートの大きさは、各々の用途に最適な大きさとすることができる。上昇管３は、連結アーム１１を介して底プレート１０の上面から離して配置して、下端を開口して吸入口７としている。
【００２７】
上昇管３は、互いに平行に配設している複数のサブ上昇管３０からなり、各々のサブ上昇管３０に空気ポンプ４から空気を供給して、各々のサブ上昇管３０で撹拌槽１の液体を上昇して撹拌する。図４ないし図６に示す上昇管３は、内部に長手方向に伸びる区画壁３１を設けて、複数のサブ上昇管３０に分割している。図の上昇管３は、断面形状を十字状とする区画壁３１を内部に固定して、４本のサブ上昇管３０に区画している。十字状の区画壁３１は、Ｌ字状の区画壁３１Ａをそのコーナー部で互いに直交するように、Ｌ金具３２で固定している。Ｌ金具３２は、Ｌ字状の区画壁３１Ａの上下にネジ止めや接着などの方法で固定されて、十字状の区画壁３１としている。十字状の区画壁３１は、上昇管３の内面に接着し、あるいはＬ金具などを介して固定されて、上昇管３を４本のサブ上昇管３０に区画している。
【００２８】
図５と図６の上昇管３は、十字状の区画壁３１を上昇管３の内面に固定して、上昇管３を４本のサブ上昇管３０に区画するが、上昇管は、内部に区画壁を設けて、３以下のサブ上昇管に区画し、あるいは５以上のサブ上昇管に区画することもできる。上昇管を２本のサブ上昇管に区画する区画壁は板状とし、３本のサブ上昇管３０に区画する区画壁３１は図７に示すように、３枚の板材３１Ｂを１２０度の角度に連結する形状とし、さらに、８本のサブ上昇管３０に区画する区画壁３１は、図８に示すように、８枚の板材３１Ｂを放射状に連結した構造とする。
【００２９】
図５に示す上昇管３は、区画壁３１の下端を上昇管３の下端よりも上方に位置して、上昇管３の下部に区画壁３１で区画されない集合部３３を設けて、集合部３３に吸入口７を設けている。さらに、この図の上昇管３は、集合部３３に空気を噴射するように空気噴射管３５を固定している。空気噴射管３５は、上向きに空気を噴射するように、先端部を上向きに湾曲している。この空気噴射管３５から集合部３３に噴射される空気は、集合部３３から各々のサブ上昇管３０に浮上して、各々のサブ上昇管３０の液体を上昇させる。
【００３０】
図４ないし図６に示す上昇管３は、集合部３３にひとつの空気噴射管３５を設けて、この空気噴射管３５から噴射される空気を各々のサブ上昇管３０に分配して供給している。この空気噴射管３５は、上昇管３の中央部に上向きに配設されて、上方に噴射する空気を各々のサブ上昇管３０に供給する。上昇管３は、図９ないし図１１に示すように、複数の空気噴射管３５を設けることもできる。図９と図１０の上昇管３は、ふたつの空気噴射管３５を設けて、これらの空気噴射管３５から噴射される空気を４本のサブ上昇管３０に分配して供給する。また、図１１の上昇管３は、各々のサブ上昇管３０の下方に空気噴射管３５を設けている。この空気噴射管３５は、各々のサブ上昇管３０に空気を供給する。
【００３１】
図１２に示す上昇管３は、サブ上昇管３０の全長を上昇管３に比較して短くして、集合部３３を上下に長くしている。この上昇管３は、上昇管３の中間であって、集合部３３に空気噴射管３５を連結して、空気噴射管３５を上昇管３の下端よりも相当に上部に配置している。この構造のエアーリフトポンプ２は、深い撹拌槽１に設置して、撹拌槽１の深い底から液体を吸入して上部に上昇するように撹拌しながら、空気ポンプ４の吐出圧力を低くできる。それは、空気ポンプ４の吐出圧力が、空気噴射管３５の連結位置、すなわち水深で特定されるからである。このエアーリフトポンプ２は、上昇管３の中間に連結している空気噴射管３５から噴射される空気をサブ上昇管３０に供給し、サブ上昇管３０が液体を上昇させることで、集合部３３の液体も上昇できる。
【００３２】
図１３の上昇管３は、複数のサブ上昇管３０を平行に束ねて上昇管３としている。この上昇管３は、図１４の上から見た水平断面図に示すように、各々のサブ上昇管３０に空気噴射管３５を連結している。図１５の上昇管３は、複数のサブ上昇管３０を束ねて、全てのサブ上昇管３０の下部を外筒３６に挿入して、外筒で集合部３３を設けている。この上昇管３は、図１６に示すように、集合部３３にひとつの空気噴射管３５を設け、あるいは、図１７に示すように、サブ上昇管３０の数よりも少ない数の空気噴射管３５を設けて、各々のサブ上昇管３０に空気を供給して、液体を上昇、撹拌することができる。
【００３３】
上昇管３は、上下方向から水平方向に湾曲する形状の吐出口６を設けている。この上昇管３は、図５に示すように、排水管用の継ぎ手８であるエルボを連結して、液体を水平方向に噴射する吐出口６を設けることができる。この吐出口６は、液面に排出する汚水を、垂直方向から水平方向に向けてスムーズに排出するので、汚水を水平方向に効率よく排出して撹拌できる。排水管用の継ぎ手８は、排出をスムーズに流すように、所定の曲率半径で湾曲する形状としている。この上昇管３は、図３に示すように、攪拌槽１であるビル排水槽２１の片側に設置されて、吸入する汚水を中央に向けて噴射して、全体を均一に攪拌する。
【００３４】
図８に示す上昇管３は、互いに異なる方向、図にあっては、互いに反対方向に向かって液体の汚水を排出する一対の吐出口６を設けている。この上昇管３は、対向する両側に向かって、水平方向に湾曲する分岐部８Ａを有する継ぎ手８を連結して、各々の吐出口６を設けている。この上昇管３は、吸入する液体の汚水を、互いに反対方向に向けて水平方向に排出して攪拌する。この上昇管３は、攪拌槽１の中央部に設置されて、全体の液体を効率よく攪拌する。
【００３５】
図５と図８の上昇管３は、上端を垂直方向から水平方向に湾曲して、吐出口６を水平方向に開口している。この上昇管３は、水平方向に湾曲する形状の継ぎ手８を連結して、吐出口６から空気と液体の両方を排出する。この上昇管３は、上端の吐出口６を液面レベルに配置して、効率よく液体を攪拌できる。それは、空気と液体とが同じ方向に排出されて、効率よく液体を排出して吐き出し流量を大きくできるからである。
【００３６】
図７と図９の上昇管３は、上端を空気抜き部９として開口している。この上昇管３は、水平方向に湾曲された分岐部８Ａを有して上端に空気抜き部９を開口してなる継ぎ手８を上端に連結しており、上昇する空気を空気抜き部９で排気しながら、空気と共に上昇する液体を分岐部８Ａの吐出口６から水平方向に向けて排出する。
【００３７】
さらに、図７に示す上昇管３は、上端に連結する継ぎ手８に、上下方向から水平方向に向かって９０度に折曲する分岐部８Ａを設けて吐出口６としている。この上昇管３は、空気と共に上昇する液体を水平方向に設けた分岐部８Ａに通過させて、吐出口６から排出する。また、図１３と図１５に示す上昇管３は、上下方向から水平方向に向かって９０度に折曲する継ぎ手８を上端に連結して吐出口６としている。これらの上昇管３は、継ぎ手８の上端を開口することなく閉塞して、水平方向に開口した吐出口６から空気と液体の両方を排出している。さらに、上昇管は、図示しないが、互いに異なる水平方向に折曲する一対の分岐部を有する継ぎ手を連結して吐出口を設けることもできる。この上昇管は、吸入する液体の汚水を、互いに反対方向に向けて水平方向に排出して攪拌する。
【００３８】
以上の上昇管３は、上部の吐出口６を、ほぼ９０度に湾曲または折曲する形状としているが、上昇管は、吐出口を必ずしも９０度に湾曲または折曲する必要はなく、９０度よりも小さい角度に湾曲または折曲し、あるいは９０度よりも大きな角度に湾曲または折曲することができる。上部の吐出口を湾曲または折曲する上昇管は、たとえば３０度よりも大きく９０度よりも小さい角度に湾曲または折曲して、液体を水平方向に排出して攪拌できる。
【００３９】
上昇管３は、下部に、空気配管５を介して空気ポンプ４を連結している。空気ポンプ４から供給される加圧された空気は、空気配管５を介して上昇管３に供給される。上昇管３に供給される空気は、無数の気泡となって上昇管３内に噴射されて、上昇管３内の液体の比重を小さくして上昇させる。空気ポンプ４は、上昇管３の底部に加圧空気を供給できるポンプで、ダイアフラム式ポンプが使用される。空気ポンプ４は、上昇管３の下部に、高い圧力に空気を加圧して供給する。水深が１ｍで水圧は１０ｋＰａとなるので、最大水深を１ｍとする攪拌槽１は、１０ｋＰａよりも高圧の空気を上昇管３に供給して、上昇管３に液体を上昇できる。たとえば、消費電力を５０Ｗとするダイアフラム式ポンプは、吐出圧力を１１ｋＰａ、空気の流量を約５０リットル／分とするので、このダイアフラム式ポンプを使用して、最大水深を１ｍとするビル排水槽２１の汚水を効率よく攪拌し、さらに曝気も同時にできる。ただ、空気ポンプには、ブロアやコンプレッサを使用することもできる。ブロアは、供給する空気の流量が多くできる特徴がある。また、コンプレッサは、吐出圧力を高くできるので、最大水深が深い撹拌槽に好適に使用できる。
【００４０】
空気ポンプ４は、攪拌槽１の水深が深くなるにしたがって、吐出圧力を高くして、上昇管３に空気を気泡の状態で噴射できる。したがって、空気ポンプ４の吐出圧力は、攪拌槽１の水深により最適値に設定される。また、エアーリフトポンプ２は、空気ポンプ４の吐出流量を多くし、また、上昇管３の内径を大きくして、上昇する液体の流量を大きくできる。したがって、上昇管３の内径と空気ポンプ４の吐出流量と吐出圧力は、用途に最適なように設定される。
【００４１】
さらに、攪拌装置は、被混合物を注入器で上昇管３に供給して、液体に被混合物を混合することができる。被混合物は、液体、粉体、気体のいずれか又はこれらを混合したものである。図１８に示す攪拌装置は、上昇管３に注入器１２を連結して、液状の被混合物を上昇管３の底部に供給している。注入器１２は、液状の被混合物を吸入して上昇管３に吸入する供給ポンプ１３である。供給ポンプ１３から上昇管３に供給される被混合物は、上昇管３を上昇する過程で液体と強制的に攪拌されて効率よく混合される。この注入器１２は、上昇管３の底部に上向きにノズル１４を設けて、このノズル１４を供給ポンプ１３に連結している。この注入器１２は、ノズル１４から上向きに被混合物を噴射して、上昇管３で液体に混合している。
【００４２】
注入器１２は、図１９に示すように、空気配管５の途中に液状の被混合物を供給することもできる。この注入器１２は、供給ポンプ１３に連結している供給ホース１５を空気配管５の途中に連結して、被混合物を空気配管５に供給する。この攪拌装置は、上昇管３に供給される空気に被混合物を添加しているので、空気と被混合物とが一緒に上昇管３に供給され、上昇管３で被混合物が液体に混合される。以上の注入器１２は、液状の被混合物を上昇管３に供給するものであるが、同じ構造で気体の被混合物も上昇管に供給して、液体に混合して溶解させることができる。
【００４３】
図２０の攪拌装置は、粉状の被混合物を液体に混合するもので、粉状の被混合物を上昇管３に供給する注入器１２を備える。この注入器１２は、空気配管５の途中に、粉体タンク１６に連結している供給管１７を連結している。この注入器１２は、空気配管５を高速流動して圧力が低下する空気のエジェクター作用で粉体の被混合物を吸入し、吸入した粉体の被混合物を、空気を搬送気体として上昇管３に供給する。この注入器１２は、被混合物を強制的に上昇管３に供給するポンプなどを使用しないで、被混合物を液体に混合できる。ただ、粉体の被混合物を強制的に上昇管に供給して、液体に混合することもできる。液体に混合された粉状の被混合物は、液体に溶解され、あるいは溶解されることなく均一に分散される。
【符号の説明】
【００４４】
１…攪拌槽
２…エアーリフトポンプ
３…上昇管
４…空気ポンプ
５…空気配管
６…吐出口
７…吸入口
８…継ぎ手 ８Ａ…分岐部
９…空気抜き部
１０…底プレート
１１…連結アーム
１２…注入器
１３…供給ポンプ
１４…ノズル
１５…供給ホース
１６…粉体タンク
１７…供給管
２０…ビルピット
２１…ビル排水槽
２２…マンホール
２３…排水ポンプ
２４…公共ます
２５…下水道
３０…サブ上昇管
３１…区画壁 ３１Ａ…Ｌ字状の区画壁
３１Ｂ…板材
３２…Ｌ金具
３３…集合部
３５…空気噴射管
３６…外筒
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定量の液体を蓄える攪拌槽(1)と、この攪拌槽(1)の液体を底部から吸入して上部に排出して攪拌するエアーリフトポンプ(2)とを備える攪拌装置であって、
前記エアーリフトポンプ(2)が、攪拌槽(1)に底部から液面に伸びるように配設されて下部に吸入口(7)を上部に吐出口(6)を開口している上昇管(3)と、この上昇管(3)の下部ないし中間に空気を供給する空気ポンプ(4)とを備えており、
前記上昇管(3)が、互いに平行に配設してなる複数のサブ上昇管(30)からなり、各々のサブ上昇管(30)に前記空気ポンプ(4)から空気が供給されて、各々のサブ上昇管(30)でもって撹拌槽(1)の液体を上昇して撹拌するようにしてなるエアーリフトポンプを備える撹拌装置。
【請求項２】
前記上昇管(3)が、内部に長手方向に伸びる区画壁(31)を設けて、複数のサブ上昇管(30)に分割してなる請求項１に記載されるエアーリフトポンプを備える撹拌装置。
【請求項３】
前記区画壁(31)の下端が、前記上昇管(3)の下端よりも上方に位置して、上昇管(3)の下部に区画壁(31)で区画されない集合部(33)を設けてなる請求項２に記載されるエアーリフトポンプを備える撹拌装置。
【請求項４】
前記上昇管(3)が、前記空気ポンプ(4)に連結されて、上昇管(3)に空気を噴射する空気噴射管(35)を備え、この空気噴射管(35)が前記上昇管(3)の集合部(33)に設けられて、空気噴射管(35)から噴射される空気が、集合部(33)から上昇して各々のサブ上昇管(30)に分岐して供給されるようにしてなる請求項３に記載されるエアーリフトポンプを備える撹拌装置。
【請求項５】
前記上昇管(3)の集合部(33)に複数の空気噴射管(35)が設けられ、各々の空気噴射管(35)から前記集合部(33)に噴射される空気が、各々のサブ上昇管(30)に供給されるようにしてなる請求項４に記載されるエアーリフトポンプを備える撹拌装置。
【請求項６】
前記上昇管(3)の下部に、液体、粉体、気体のいずれか又はこれらを混合してなる被混合物を注入する注入器(12)を連結しており、この注入器(12)から供給される被混合物を上昇管(3)の内部に上昇する液体に混合するようにしてなる請求項１ないし５のいずれかに記載されるエアーリフトポンプを備える攪拌装置。
【請求項７】
前記注入器(12)が、空気ポンプ(4)と前記上昇管(3)とを連結してなる空気配管(5)の途中に連結されてなる請求項６に記載されるエアーリフトポンプを備える攪拌装置。
【請求項８】
前記攪拌槽(1)が、ビル排水槽(21)と、上水道場の撹拌槽と、下水道場の撹拌槽のいずれかである請求項１ないし７のいずれかに記載されるエアーリフトポンプを備える攪拌装置。
【請求項１】
所定量の液体を蓄える攪拌槽(1)と、この攪拌槽(1)の液体を底部から吸入して上部に排出して攪拌するエアーリフトポンプ(2)とを備える攪拌装置であって、
前記エアーリフトポンプ(2)が、攪拌槽(1)に底部から液面に伸びるように配設されて下部に吸入口(7)を上部に吐出口(6)を開口している上昇管(3)と、この上昇管(3)の下部ないし中間に空気を供給する空気ポンプ(4)とを備えており、
前記上昇管(3)が、互いに平行に配設してなる複数のサブ上昇管(30)からなり、各々のサブ上昇管(30)に前記空気ポンプ(4)から空気が供給されて、各々のサブ上昇管(30)でもって撹拌槽(1)の液体を上昇して撹拌するようにしてなるエアーリフトポンプを備える撹拌装置。
【請求項２】
前記上昇管(3)が、内部に長手方向に伸びる区画壁(31)を設けて、複数のサブ上昇管(30)に分割してなる請求項１に記載されるエアーリフトポンプを備える撹拌装置。
【請求項３】
前記区画壁(31)の下端が、前記上昇管(3)の下端よりも上方に位置して、上昇管(3)の下部に区画壁(31)で区画されない集合部(33)を設けてなる請求項２に記載されるエアーリフトポンプを備える撹拌装置。
【請求項４】
前記上昇管(3)が、前記空気ポンプ(4)に連結されて、上昇管(3)に空気を噴射する空気噴射管(35)を備え、この空気噴射管(35)が前記上昇管(3)の集合部(33)に設けられて、空気噴射管(35)から噴射される空気が、集合部(33)から上昇して各々のサブ上昇管(30)に分岐して供給されるようにしてなる請求項３に記載されるエアーリフトポンプを備える撹拌装置。
【請求項５】
前記上昇管(3)の集合部(33)に複数の空気噴射管(35)が設けられ、各々の空気噴射管(35)から前記集合部(33)に噴射される空気が、各々のサブ上昇管(30)に供給されるようにしてなる請求項４に記載されるエアーリフトポンプを備える撹拌装置。
【請求項６】
前記上昇管(3)の下部に、液体、粉体、気体のいずれか又はこれらを混合してなる被混合物を注入する注入器(12)を連結しており、この注入器(12)から供給される被混合物を上昇管(3)の内部に上昇する液体に混合するようにしてなる請求項１ないし５のいずれかに記載されるエアーリフトポンプを備える攪拌装置。
【請求項７】
前記注入器(12)が、空気ポンプ(4)と前記上昇管(3)とを連結してなる空気配管(5)の途中に連結されてなる請求項６に記載されるエアーリフトポンプを備える攪拌装置。
【請求項８】
前記攪拌槽(1)が、ビル排水槽(21)と、上水道場の撹拌槽と、下水道場の撹拌槽のいずれかである請求項１ないし７のいずれかに記載されるエアーリフトポンプを備える攪拌装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２０１１−６２６１４（Ｐ２０１１−６２６１４Ａ）
【公開日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２１３８１０（Ｐ２００９−２１３８１０）
【出願日】平成２１年９月１５日（２００９．９．１５）
【出願人】（３０８０２１４８６）株式会社 米崎 (7)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月１５日（２００９．９．１５）
【出願人】（３０８０２１４８６）株式会社 米崎 (7)
【Ｆターム（参考）】
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