JP4817928B2

JP4817928B2 - 羽根車および水中ミキサ

Info

Publication number: JP4817928B2
Application number: JP2006096332A
Authority: JP
Inventors: 剛久渡部
Original assignee: Shinmaywa Industries Ltd
Current assignee: Shinmaywa Industries Ltd
Priority date: 2006-03-31
Filing date: 2006-03-31
Publication date: 2011-11-16
Anticipated expiration: 2026-03-31
Also published as: JP2007268394A

Description

本発明は、羽根車および当該羽根車を備えた水中ミキサに関するものである。

従来から、例えば、下水処理場や貯水場等に貯留されている汚水を浄化すること等を目的として、その貯留水を水中ミキサで攪拌することが行われている。一般に、この種の水中ミキサは水中モータを備え、この水中モータの出力軸の先端部に、羽根車が取り付けられている。そして、水中ミキサは、汚水中に設置され、上記羽根車を回転させることによって、汚水中に旋回流を発生させるようになっている。

ところで、回転機械の羽根車として、羽根の前縁の一部または全部に段差部を設けた羽根車が開示されている（例えば、特許文献１参照）。この羽根車によれば、当該羽根車の回転中に上記段差部によって渦流が生じ、羽根面上の流れを乱流化することができる。これにより、羽根面上の境界層剥離を防止することが可能となり、流れの剥離に起因する効率の低下を抑制することができる。
特開２０００−３０３９９６号公報

しかしながら、上述した特許文献１に記載の羽根車は、送風機用の羽根車である。そのため、上記羽根車を汚水の攪拌等に利用しようとすると、以下に説明するような問題が発生する。すなわち、汚水の中には固形物や繊維物等の異物が含まれていることがあり、羽根の前縁に段差部が形成されていると、このような異物が段差部に引っ掛かるおそれがある。異物が段差部に引っ掛かると、羽根車の効率が低下し、場合によっては、異物によって水中ミキサが破損してしまうおそれがある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、羽根表面における境界層剥離を抑制しつつ異物の引っ掛かりを抑制した羽根車、および、当該羽根車を備えた水中ミキサを提供することを目的とする。

本発明に係る羽根車は、異物を含んだ汚水を攪拌または搬送する羽根車である。

前記羽根車は、段差部が形成された前縁を有する羽根を備え、前記前縁は、前記段差部を構成する複数の前縁部を有し、前記各前縁部は、当該前縁部の両端部のうち、羽根先端側の端部が他方の端部に対して前記羽根の回転方向と逆側に位置するように形成されている。

上記羽根車によれば、羽根の前縁に段差部が形成されているため、羽根面上の流れを乱流化させることができ、これにより、境界層剥離を抑制することができる。また、前記段差部は異物を羽根の先端側に導くように形成されているので、羽根に異物が引っ掛かりそうになったとしても、その異物を羽根の前縁に沿って先端側に好適に逃がすことができる。そのため、異物の引っ掛かりを抑制することができる。したがって、羽根表面における境界層剥離を抑制するだけでなく、異物の引っ掛かりをも抑制することができる。

前記羽根車において、互いに谷部を形成するように隣り合う一組の前縁部のうち、羽根先端から遠い方の前縁部は、羽根先端に近い方の前端部よりも短くてもよい。

このことにより、異物を羽根の先端側に導きやすい羽根車を得ることができる。

前記段差部は、前記羽根の前縁に沿って連続的に複数形成されていることが好ましい。

これにより、羽根表面における境界層剥離の抑制と異物の引っ掛かりの抑制とを、より高度に達成することができる。

上記羽根車において、前記羽根の前縁の全体にわたって前記段差部が形成されていることが望ましい。

本発明に係る水中ミキサは、前記羽根車と、前記羽根車を駆動する水中モータとを備えたものである。

これにより、高性能の水中ミキサを得ることができる。

前記水中ミキサは、非循環式の汚水処理槽に設置されるものであってもよい。

非循環式の汚水処理槽では、循環式の汚水処理槽と異なり、羽根車に対して不規則な方向から水が流入するので、境界層剥離が発生しやすくなる。また、異物が引っ掛かりやすくなる。しかし、上述したように、上記羽根車では、羽根の前縁に上記段差部が形成されているため、羽根面上の流れを乱流化させることができ、これにより、境界層剥離を抑制することができる。また、上記段差部によって、異物の引っ掛かりを抑制することができる。したがって、上記水中ミキサによれば、上述の効果をより強く享受することができる。

以上のように、本発明によれば、羽根表面における境界層剥離を抑制しつつ異物の引っ掛かりを抑制することができる羽根車を提供することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、実施形態に係る水中ミキサ１０が汚水処理槽１００に設置されている様子を模式的に示す斜視図である。本実施形態に係る水中ミキサ１０は、汚水処理槽１００に固定された固定支柱３０に取り付けられている。この水中ミキサ１０は、軸流式の水中ミキサである。ただし、本発明に係る水中ミキサは、軸流式の水中ミキサ１０に限定される訳ではない。固定支柱３０は、汚水処理槽１００の水面から突出して上方に延びている。なお、本実施形態の汚水処理槽１００は、矩形状の水槽である。また、この汚水処理槽１００は、内部の流れが一様ではない非循環式の水槽である。

図２は、水中ミキサ１０の設置状態を詳細に示す斜視図である。図２に示すように、固定支柱３０は、汚水処理槽１００の側壁面Ｐ１および底面Ｐ２に固定され、かつ、水面Ｗから突出して上方に延びている。水中ミキサ１０は、この固定支柱３０に取付固定された状態で使用される。具体的には、水中ミキサ１０の支持部６を固定支柱３０に係合させ、さらに、支持プレート９をチェーン３１で吊り下げた状態とする。

水中ミキサ１０には、電力ケーブル８が接続されている。電力ケーブル８は、チェーン３１に沿って配設されている。水中ミキサ１０は、羽根車２０と、図示しない水中モータとを備えており、電力ケーブル８を通じて当該モータに電力が供給される。これにより、羽根車２０が回転する。羽根車２０が回転すると、羽根車２０の後方の水が前方へ搬送され、汚水中に旋回流が発生する。これにより、汚水処理槽１００内の汚水が攪拌され、汚水処理が行われる。

次に、水中ミキサ１０の構成を説明する。図３は水中ミキサ１０の平面図であり、図４は水中ミキサの側面図であり、図５は水中ミキサ１０の正面図である。図３、図４に示すように、水中ミキサ１０は、内部にモータ（図示せず）を有する本体部２と、この本体部２における上記モータの出力軸に回転一体に設けられている羽根車２０とを備えている。羽根車２０は、例えば、ステンレス鋼等によって形成される。

本体部２を形成するケーシング５の後部には、支持部６が固着されている。支持部６は、平面視コ字状に形成されており、対向した状態で後方に延びる一対の支持板６ａ、６ａを有している。支持部６は固定支柱３０（図２参照）と昇降自在に係合するように形成されており、支持板６ａ、６ａの間に固定支柱３０が嵌め込まれる。

また、ケーシング５における支持部６の近傍には、ケーシング５の内外を連通するポート７が、ケーシング５と一体的に形成されている。このポート７には、本体部２が備える上記モータに電力を供給するための電力ケーブル８が接続されている。このポート７の連通口は、ケーシング５の内部への浸水を防止する目的で、水密状にシールされている。

また、ケーシング５の外周面には、上方に延びる支持プレート９（図２も参照）が固着されている。この支持プレート９には、チェーン３１（図２参照）の一端が接続される。チェーン３１の他端は、固定支柱３０の上部等に固定される。これにより、本体部２をチェーン３１により吊り下げた状態で支持することができる。

図５に示すように、羽根車２０は、前方（図５の紙面表側）に向かって小径となる略半球形状のボス部２１と、ボス部２１と接合された複数の羽根２２とを備えている。本実施形態では、羽根２２は２枚設けられている。ただし、羽根２２の枚数は特に限定される訳ではない。羽根２２におけるボス部２１側の基端部２２ａは、ボス部２１の外周面と同じ径の円弧形状を有している。羽根２２は、基端部２２ａにて、ボス部２１の外周面に接合されている。また、２枚の羽根２２は、ボス部２１の周方向に等間隔をあけて配置されている。

羽根２２の前縁２２ｂには、段差形状を有する段差部２２ｃが形成されている。本実施形態においては、段差部２２ｃは、前縁２２ｂの全体にわたって複数形成されている。また、これら複数の段差部２２ｃは、連続的に形成されている。

図７に示すように、各段差部２２ｃは、互いに交差する方向に延びかつ互いに隣り合う第１前縁部２２ｄと第２前縁部２２ｅとを備えている。第２前縁部２２ｅは、第１前縁部２２ｄよりも長くなっている。

図６および図７に示すように、羽根２２の回転中心Ｃｏと各前縁部２２ｄ，２２ｅの任意の点Ａｏ，Ｂｏとを結ぶ基準線Ａ，Ｂと、当該点Ａｏ，Ｂｏから羽根２２の先端側に延長した延長線Ｃ，Ｄとを考えると、基準線Ａ，Ｂと延長線Ｃ，Ｄとのなす角は、それぞれいわゆる後退角となる。すなわち、延長線Ｃ，Ｄは、基準線Ａ，Ｂよりも、羽根２２の回転方向と逆側（図７の右下側）に位置している。なお、延長線Ｃ，Ｄが基準線Ａ，Ｂよりも羽根２２の回転方向側に位置する場合には、それらのなす角はいわゆる前進角となる。本実施形態では、第１前縁部２２ｄの方が第２前縁部２２ｅよりも後退角が大きくなっている。

このように、本実施形態に係る羽根車２０では、羽根２２の前縁２２ｂに段差部２２ｃが形成されているので、羽根２２に向かって流れてきた汚水を当該段差部２２ｃによって乱流化させることができ、羽根２２の表面における流れの剥離を抑制することができる。さらに、段差部２２ｃは、後退角を有する第１前縁部２２ｄおよび第２前縁部２２ｅが隣り合うことによって形成されている。そのため、汚水に含まれる異物が羽根２２の前縁２２ｂに引っ掛かりそうになった場合でも、羽根２２の回転に伴って、当該異物は羽根２２の前縁２２ｂに沿って羽根２２の先端部２２ｆ側に移動しやすい（図６の矢印Ｆ_１参照）。したがって、異物は羽根２２から逃げやすくなるので、羽根２２に対する異物の引っ掛かりが抑制される。

なお、段差部２２ｃの具体的形状は、上記のものに限定される訳ではない。例えば、図１２に示すように、段差部２２ｃは、後退角を有する３つの前縁部、すなわち、第１前縁部２２ｄ、第２前縁部２２ｅ、および第３前縁部２２ｇを備えていてもよい。なお、図１２において、基準線Ｂ′は、羽根２２の回転中心と第３前縁部２２ｇの任意の点とを結ぶ直線であり、延長線Ｄ′は、当該点から羽根２２の先端側に延長した線である。

以上説明したように、本実施形態に係る羽根車２０によれば、羽根２２の前縁２２ｂに段差形状を有する段差部２２ｃが形成されている。そのため、回転中に羽根面上の流れを乱流化させることができ、これにより、羽根面上における境界層剥離を抑制することができる。また、段差部２２ｃの全体にわたって後退角が形成されているため、羽根車２０の回転中に、汚水中の異物を羽根２２の先端部２２ｆに向かって好適に逃がすことができる。その結果、羽根２２の前縁２２ｂに段差部２２ｃを設けているにも拘わらず、羽根２２の前縁２２ｂに異物が引っ掛かり難くなる。したがって、水中ミキサ１０の性能の向上を図ることができる。また、水中ミキサ１０の破損を防止することができる。さらに、運転時における振動の発生を抑制することができる。

また、本実施形態では、段差部２２ｃは第１前縁部２２ｄと第２前縁部２２ｅとによって形成されており、第１前縁部２２ｄは第２前縁部２２ｅよりも短く、第１前縁部２２ｄの方が第２前縁部２２ｅよりも後退角が大きい。これにより、異物を逃がしやすい好適な形状の羽根２２を得ることができる。

また、本実施形態に係る羽根車２０によれば、羽根２２の前縁２２ｂの全体にわたって上記段差部２２ｃが形成されている。したがって、羽根２２の全体にわたって、境界層剥離を好適に抑制することができ、また、異物の引っ掛かりを抑制することができる。また、上記段差部２２ｃは、羽根２２の前縁２２ｂに沿って連続的に形成されている。したがって、境界層剥離の抑制および異物の引っ掛かりの抑制の効果を、満遍なく享受することができる。

また、本実施形態に係る水中ミキサ１０は、非循環式の汚水処理槽１００に設置されている。循環式の汚水処理槽と異なり、非循環式の汚水処理槽１００では、羽根車２０に対して種々の方向（図３の矢印Ｆ_２，Ｆ_３，Ｆ_４参照）から水が流入し、その流入方向によっては、境界層剥離が発生しやすくなる。また、種々の方向から異物が流入するので、異物の引っ掛かりが生じやすくなる。しかし、本実施形態では、上述のように境界層剥離および異物の引っ掛かりを抑制することができるので、非循環式の汚水処理槽１００に設置された場合であっても、好適に利用することができる。

なお、本実施形態においては、羽根２２の前縁２２ｂに複数の段差部２２ｃが形成されている場合について説明したが、段差部２２ｃの数は、特に限定されない。例えば、図８に示すように、羽根２２の前縁２２ｂに段差部２２ｃが１つだけ形成されていてもよい。なお、段差部２２ｃは、図８に示すように、前縁２２ｂの略中央部分に形成されていることが望ましい。

また、本実施形態においては、羽根２２の前縁２２ｂの全体にわたって段差部２２ｃが形成されている場合について説明したが、本発明において、段差部２２ｃが形成される位置および範囲は特に限定されない。例えば、図９に示すように、段差部２２ｃは、羽根２２の基端部２２ａの近傍にのみ形成されていてもよいし、図１０に示すように、羽根２２の先端部２２ｆの近傍にのみ形成されていてもよい。

なお、本実施形態においては、水中ミキサ１０は、非循環式の水槽（汚水処理槽１００）に設置されていたが、図１１に示すような循環式の水槽（汚水処理槽等）２００に設置されてもよいことは勿論である。

また、本発明に係る水中ミキサ１０は、軸流式の水中ミキサであるが、これに限定されず、斜流式の水中ミキサであってもよい。

以上説明したように、本発明は、羽根車および水中ミキサについて有用である。

実施形態に係る水中ミキサが汚水処理槽に設置されている様子を模式的に示す斜視図である。水中ミキサの設置状態を詳細に示す斜視図である。水中ミキサの平面図である。水中ミキサの側面図である。水中ミキサの正面図である。羽根車の正面図である。羽根車における段差部が形成されている部分の拡大図である。変形例に係る羽根車の正面図である。変形例に係る羽根車の正面図である。変形例に係る羽根車の正面図である。循環式の水槽の一例を示す斜視図である。羽根車における段差部が形成されている部分の拡大図である。

符号の説明

１０水中ミキサ
２０羽根車
２１ボス部
２２羽根
２２ａ基端部
２２ｂ前縁
２２ｃ段差部
２２ｄ第１前縁部
２２ｅ第２前縁部
２２ｆ先端部
３０固定支柱
３１チェーン
１００、２００汚水処理槽

Claims

異物を含んだ汚水を攪拌または搬送する羽根車であって、
段差部が形成された前縁を有する羽根を備え、
前記前縁は、前記段差部を構成する複数の前縁部を有し、
前記各前縁部は、当該前縁部の両端部のうち、羽根先端側の端部が他方の端部に対して前記羽根の回転方向と逆側に位置するように形成されている、羽根車。
互いに谷部を形成するように隣り合う一組の前縁部のうち、羽根先端から遠い方の前縁部は、羽根先端に近い方の前端部よりも短い、請求項１に記載の羽根車。
前記段差部は、前記羽根の前縁に沿って連続的に複数形成されている、請求項１または２に記載の羽根車。
前記羽根の前縁の全体にわたって前記段差部が形成されている、請求項１〜３のいずれか一つに記載の羽根車。
請求項１〜４のいずれか一つに記載の羽根車と、前記羽根車を駆動する水中モータと、を備えた水中ミキサ。
非循環式の汚水処理槽に設置される請求項５に記載の水中ミキサ。