特開 2022-175816 水槽の撹拌方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022175816

(43)【公開日】2022-11-25

(54)【発明の名称】水槽の撹拌方法

(51)【国際特許分類】

   B01F 27/61 20220101AFI20221117BHJP

   B01F 27/80 20220101ALI20221117BHJP

【ＦＩ】

B01F7/02 A

B01F7/16 B

B01F7/16 J

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021082525

(22)【出願日】2021-05-14

(71)【出願人】

【識別番号】000002358

【氏名又は名称】新明和工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001427

【氏名又は名称】弁理士法人前田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】渡部 剛久

(72)【発明者】

【氏名】眞島 薫

【テーマコード（参考）】

4G078

【Ｆターム（参考）】

4G078AA02

4G078BA03

4G078CA12

4G078CA23

4G078DA01

(57)【要約】

【課題】特定の形状を有する水槽内の水を、効率的に撹拌する。
【解決手段】水槽は、向かい合う第１側壁９１と第２側壁９２、向かい合う第３側壁９３と第４側壁９４、及び、底壁９５を有し、第１側壁及び第２側壁の長さＬと水深Ｄとの比が所定比となるような水深の深い水槽である。撹拌方法は、水中撹拌機（水中ミキサ１）を、第３側壁の近傍の位置の水面近くにおいて、第３側壁から離れる方向の斜め下向きに水を吐出する向きで設置し、水中撹拌機の運転に伴い、水槽内を第１側壁から第２側壁の方を向いて、第１側壁と第２側壁とが対向する方向に沿って見た場合に、第３側壁の近傍の水面近くから、底壁、第４側壁、及び水面に沿うように水が流れて、第３側壁の近傍の水面近くに戻る水流を発生させることによって、水槽内の水を撹拌する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

矩形の水槽内の水を撹拌する方法であって、
前記水槽は、向かい合う第１側壁と第２側壁、向かい合う第３側壁と第４側壁、及び、底壁を有し、前記第１側壁及び前記第２側壁の長さと水深との比が所定比となるような水深の深い水槽であり、
水中撹拌機を、前記第３側壁の近傍の位置の水面近くにおいて、前記第３側壁から離れる方向の斜め下向きに水を吐出する向きで設置し、
前記水中撹拌機の運転に伴い、前記水槽内を前記第１側壁から前記第２側壁の方を向いて、前記第１側壁と前記第２側壁とが対向する方向に沿って見た場合に、前記第３側壁の近傍の水面近くから、前記底壁、前記第４側壁、及び水面に沿うように水が流れて、前記第３側壁の近傍の水面近くに戻る水流を発生させることによって、前記水槽内の水を撹拌する、
撹拌方法。

【請求項2】

請求項１に記載の撹拌方法において、
前記第１側壁及び前記第２側壁の長さＬと水深Ｄとの比Ｌ／Ｄは、０．８～２．０である、
撹拌方法。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の撹拌方法において、
前記第１側壁の長さをＬとした場合に、
前記水中撹拌機は、前記第３側壁からＬ／４の範囲に設置されている、
撹拌方法。

【請求項4】

請求項１～３のいずれか１項に記載の撹拌方法において、
前記水中撹拌機は、鉛直下向きに対して、５～３０°の角度範囲で設置されている、
撹拌方法。

【請求項5】

請求項１～４のいずれか１項に記載の撹拌方法において、
前記水中撹拌機は、前記水面から１．５ｍの深さの範囲に設置されている、
撹拌方法。

【請求項6】

請求項１～５のいずれか１項に記載の撹拌方法において、
前記第１側壁の長さＬと前記第３側壁の長さＷの比Ｌ／Ｗは、１．５～５．０であり、
前記水中撹拌機は、前記水槽内に一台、設置されている、
撹拌方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

ここに開示する技術は、水槽の撹拌方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、撹拌機を使って、平面視で矩形状の水槽内の水を撹拌する技術が記載されている。具体的に特許文献１では、水中撹拌機を、水槽の一側壁の近傍かつ、底壁の近くにおいて、底面に沿って水を吐出する水平向きの姿勢で設置している。特許文献１に記載されている水中撹拌機はまた、鉛直軸を中心とした首振り機構を有している。

【0003】

特許文献２にも、撹拌機を使って、平面視で矩形状の水槽内の水を撹拌する技術が記載されている。具体的に特許文献２では、撹拌機を、水槽の一側壁の近傍かつ、水面の近くにおいて、真下に向かって水を吐出する姿勢で設置している。特許文献２に記載されている水槽には、撹拌機の真下の底壁に、反射板を設置しており、この反射板が、撹拌機からの下向流を、水平流に変換する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第４０７５３３２号公報

【特許文献2】特許第４７１６０３９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に記載された技術は、撹拌機が首振り機構を備えており、その構成が複雑である。また、特許文献２に記載された技術は、反射板を水槽内に設置しなければならない。

【0006】

ここで、図５は、従来における撹拌機の設置例を示している。図５に示される水槽９０は、向かい合う第１側壁９０１及び第２側壁９０２と、向かい合う第３側壁９０３及び第４側壁９０４と、底壁９０５とを備え、Ｘ方向の長さが比較的長くてＹ方向の幅が比較的短くかつ、水深（Ｚ方向の深さ）が比較的深い形状を有する矩形の水槽９０である。

【0007】

従来において、水中に浸漬される水中撹拌機は、特許文献１にも記載されているように、回転軸が水平方向に伸びるように配設される。水槽９０内の水面近くと、底壁近くとのそれぞれにおいて十分に水を撹拌させようとすると、図５に例示するように、４台の水中撹拌機１０が必要である。つまり、第３側壁９０３と第１側壁９０１との角部の近傍において、水面近くと、底壁９０５近くとのそれぞれに１台ずつ、水中撹拌機１０が設置され、第４側壁９０４と第２側壁９０２との角部の近傍において、水面近くと、底壁９０５近くとのそれぞれに１台ずつ、水中撹拌機１０が設置される。第３側壁９０３と第１側壁９０１との角部の近傍に設置された２台の水中撹拌機１０は、平面視で、第２側壁９０２の方に向かって斜めに水を吐出する向きで設置され、第４側壁９０４と第２側壁９０２との角部の近傍に設置された２台の水中撹拌機１０は、平面視で、第１側壁９０１の方に向かって斜めに水を吐出する向きで設置される。これにより、４台の水中撹拌機１０それぞれから水が吐出されることにより、図５に矢印で例示するような水流が水槽９０内に生じて、水槽９０内の全体が撹拌できる。しかしながら、この撹拌構成は、多数の水中撹拌機１０が必要であり、経済的でない。

【0008】

ここに開示する技術は、特定の形状を有する水槽内の水を、効率的に撹拌する。

【課題を解決するための手段】

【0009】

具体的に、ここに開示する技術は、矩形の水槽内の水を撹拌する方法に係る。ここで、前記水槽は、向かい合う第１側壁と第２側壁、向かい合う第３側壁と第４側壁、及び、底壁を有し、前記第１側壁及び前記第２側壁の長さと水深との比が所定比となるような水深の深い水槽である。そして、この撹拌方法は、
水中撹拌機を、前記第３側壁の近傍の位置の水面近くにおいて、前記第３側壁から離れる方向の斜め下向きに水を吐出する向きで設置し、
前記水中撹拌機の運転に伴い、前記水槽内を前記第１側壁から前記第２側壁の方を向いて、前記第１側壁と前記第２側壁とが対向する方向に沿って見た場合に、前記第３側壁の近傍の水面近くから、前記底壁、前記第４側壁、及び水面に沿うように水が流れて、前記第３側壁の近傍の水面近くに戻る水流を発生させることによって、前記水槽内の水を撹拌する。

【0010】

本願発明者らの検討によると、水中撹拌機を、第３側壁の近傍の位置の水面近くにおいて、第３側壁から離れる方向の斜め下向きに水を吐出する向きで設置すれば、水中撹拌機の運転に伴い、第３側壁の近傍の水面近くから、底壁、第４側壁及び水面に沿うように水が流れて、第３側壁の近傍の水面近くに戻る水流が発生することがわかった。つまり、水中撹拌機を斜め下向きに設置するという、従来は行われていなかった新たな設置態様を採用することにより、１台の水中撹拌機によって、水面近くと底壁近くとの両方を撹拌できる。この撹拌方法によると、従来に比べて、水槽に設置する水中撹拌機の台数を減らすことができる。

【0011】

また、水中撹拌機を、水面近くに設置するため、水中撹拌機を底壁近くに設置させる場合に必要な設備が省略できる。また、特許文献２に記載されているような、水流の向きを変える設備も不要である。

【0012】

従って、前記の撹拌方法は、経済的に、水槽内の水を撹拌できる。

【0013】

ここで、第１側壁、第２側壁、第３側壁、及び、第４側壁を有する矩形の水槽は、これら第１側壁、第２側壁、第３側壁、及び、第４側壁のそれぞれが、一つの平面によって構成されることに限定されない。例えば、何れかの側面が、段差を有していてもよい。

【0014】

前記第１側壁及び前記第２側壁の長さＬと水深Ｄとの比Ｌ／Ｄは、０．８～２．０である、としてもよい。

【0015】

前述した構成は、水深が深い水槽において、少ない水中撹拌機によって、水を効率的に撹拌することに適している。

【0016】

前記第１側壁の長さをＬとした場合に、
前記水中撹拌機は、前記第３側壁からＬ／４の範囲に設置されている、としてもよい。

【0017】

水中撹拌機が、第３側壁から離れると、水中撹拌機と第３側壁との間において、水が撹拌されにくい。水中撹拌機は第３側壁に近いことが好ましい。

【0018】

前記水中撹拌機は、鉛直下向きに対して、５～３０°の角度範囲で設置されている、としてもよい。

【0019】

水中撹拌機を、鉛直下向きに水を吐出するように設置すると、底壁に沿って第３側壁から第４側壁へと向かう方向の水流が発生しにくくなる。水中撹拌機は、鉛直下向きに対して、５～３０°の角度範囲で設置させることによって、第３側壁の近傍の水面近くから、底壁、第４側壁、及び水面に沿うような水流を、効果的に発生させることができる。

【0020】

前記水中撹拌機は、前記水面から１．５ｍの深さの範囲に設置されている、としてもよい。

【0021】

水中撹拌機が水面から離れると、水中撹拌機と水面との間において、水が撹拌されにくい。水中撹拌機は水面に近いことが好ましい。

【0022】

前記第１側壁の長さＬと前記第３側壁の長さＷの比Ｌ／Ｗは、１．５～５．０であり、
前記水中撹拌機は、前記水槽内に一台、設置されている、としてもよい。

【0023】

第３側壁の長さが短い、つまり、幅の狭い水槽においては、水中撹拌機を、前記の通りに設置することによって、１台の水中撹拌機によって、水槽の全体について、水を撹拌することができる。従って、水槽の撹拌設備の経済性が大幅に向上する。

【発明の効果】

【0024】

以上説明したように、前記の撹拌方法によると、水槽内の水を効率的に撹拌できる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】図１は、水中ミキサを例示する図である。

【図2】図２は、水槽に対する水中ミキサの設置例を示す図である。

【図3】図３は、別の形状の水槽に対する水中ミキサの設置例を示す図である。

【図4】図４は、水槽の変形例を示す図である。

【図5】図５は、従来における、水中ミキサの設置例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

以下、撹拌方法の実施形態について、図面を参照しながら説明する。ここで説明する撹拌方法は例示である。

【0027】

図１は、水中撹拌機としての水中ミキサ１を示している。水中ミキサ１は、水槽、例えば下水処理場、各種工場等での貯水場、池湖水、濠、養魚場等内に設置され、水槽内の水を撹拌する。

【0028】

水中ミキサ１は、水中ミキサ本体２と、フレーム３と、を備えている。水中ミキサ本体２とフレーム３とは、別体であり、例えばボルト・ナットを含む締結部材を利用して、一体化される。フレーム３は、水中ミキサ本体２に対して、脱着可能に取り付けられる。

【0029】

水中ミキサ本体２は、従来の水中ミキサと同じ構造を有している。つまり、水中ミキサ本体２は、羽根車２１と、羽根車２１を回転させるモータを収容するケーシング２２と、を備えている。羽根車２１は、モータの回転軸の先端に取り付けられている。羽根車２１は、モータの回転軸の方向に沿う方向に、水を吐出する。尚、符号２３は案内板であり、案内板２３は、羽根車２１の周囲を囲むように配設されている。尚、符号２４は、ケーシング２２に接続されたケーブルであり、ケーブル２４は、モータに給電等を行う。

【0030】

フレーム３は、水中ミキサ本体２と、後述するスライダ４１との間に介在して、水中ミキサ本体２をスライダ４１に対して取り付ける。フレーム３を介してスライダ４１に取り付けられた水中ミキサ本体２は、水を斜め下向きに吐出する姿勢で、水槽９内に浸漬される。具体的に、水中ミキサ本体２の取付角度θ、つまり、鉛直下向きに対する、モータの回転軸の角度は、５～３０°の範囲に設定される（図２参照）。

【0031】

尚、フレーム３は、係止部３４を有しており、係止部３４には、吊り下げチェーン２６が係止する。吊り下げチェーン２６は、フレーム３を介して、水中ミキサ本体２を吊り下げる。図１において、吊り下げチェーン２６は、簡略して描かれている。

【0032】

尚、ここに開示する撹拌方法に適用可能な水中撹拌機は、図１の構成に限定されない。様々な構成の水中撹拌機を、ここに開示する撹拌方法に適用可能である。

【0033】

次に、水中ミキサ１の水槽９内への設置について図２を参照しながら説明する。水槽９は、第１側壁９１、第２側壁９２、第３側壁９３、第４側壁９４及び底壁９５を備えている。第１側壁９１と第２側壁９２とは、Ｙ方向に向かい合っている。第３側壁９３と第４側壁９４とは、Ｘ方向に向かい合っている。

【0034】

水槽９は、Ｘ方向に細長くかつ、水深が深い。より具体的に、図例の水槽９において、Ｘ方向の長さＬ、Ｙ方向の幅Ｗ、Ｚ方向の深さＤの関係は、１０：３：８である。この形状の水槽９に対して、水中ミキサ１は、１台のみ設置される。

【0035】

水槽９内には、昇降ガイド５１が予め設置されている。昇降ガイド５１は、第３側壁９３の近傍であって、Ｙ方向に対して、第３側壁９３の中央部に設置されている。昇降ガイド５１は、横断面四角形の角パイプであって、鉛直方向に伸びている。後述するように、水中ミキサ１は、水槽９の水面近くに設置されるため、昇降ガイド５１の下端は、水面近くに位置している。水槽９の底壁９５の近くまで昇降ガイド５１を延ばす必要がなく、設置性、及び、経済性に優れている。

【0036】

昇降ガイド５１には、スライダ４１が取り付けられている。スライダ４１は、昇降ガイド５１に沿って上下方向に往復移動する。前述したように、水中ミキサ本体２は、フレーム３を介してスライダ４１に取り付けられている。

【0037】

昇降ガイド５１が第３側壁９３の近傍に設置されているため、水中ミキサ本体２もまた、第３側壁９３の近傍に設置されている。水中ミキサ本体２は、Ｘ方向について、第３側壁９３からＬ／４の範囲（但しＬは、Ｘ方向の水槽長さ）に設置される。

【0038】

尚、従来において、水中ミキサ本体を、真下に向けて水槽内に設置する場合、当該水中ミキサ本体は、水槽の中央に設置することが一般的である。

【0039】

水中ミキサ本体２は、水面近くに設置される。より具体的に、水中ミキサ本体２は、水面から１．５ｍの深さの範囲に設置されている。尚、水槽９の深さＤは、例えば８ｍである。

【0040】

水中ミキサ１が運転すると、図２の矢印で示すように、第３側壁９３の近傍の水面近くから、斜め下方に水が吐出されるから、底壁９５、第４側壁９４、水面に沿うように水が流れる。そうして、第３側壁９３の近傍の水面近くに戻るような循環水流が発生する。水深の深い水槽９において、一台の水中ミキサ１のみによって、水面近くと、底壁９５近くとの両方において水流が発生する。この撹拌方法によると、水槽９内の水を、効率的に撹拌することができる。

【0041】

図５に示す従来例では、例えば出力７５０Ｗの水中撹拌機１０（つまり、水中ミキサ）が４台必要であったところ、図２に示す実施例では、同一形状の水槽９に対して、例えば出力１．５ｋＷの水中ミキサ１が１台で、水槽９の全体を撹拌できる。この撹拌設備は、経済的である。

【0042】

水中ミキサ１は、水面近くに設置することが好ましい。水中ミキサ１を水面から離して設置すると、水中ミキサ１と水面との間の水が撹拌されにくくなる。水中ミキサ１は、水の吸い込みに支障がでない限度において、水面近くに設置することが好ましい。

【0043】

また、水中ミキサ１は、第３側壁９３の近くに設置することが好ましい。水中ミキサ１を第３側壁９３から離れた位置に設置すると、水中ミキサ１と第３側壁９３との間の水が撹拌されにくくなるためである。前述したように、水中ミキサ本体２は、Ｘ方向について、第３側壁９３からＬ／４の範囲に設置することが好ましい。

【0044】

ここで、この撹拌方法が適用できる水槽９の形状について説明をすると、Ｘ方向の長さＬと水深Ｄとの比Ｌ／Ｄは、０．８～２．０であることが好ましい。つまり、この撹拌方法は、水深の深い水槽９について、一台の水中ミキサ１によって、水面近くと、底壁９５近くとの両方において水流を効率的に発生させることができる。

【0045】

Ｘ方向の長さＬとＹ方向の幅Ｗの比Ｌ／Ｗが１．５～５．０である場合、当該水槽９には、水中ミキサ１を１台設置すれば、水槽９の全体を撹拌できる。例えば図３に示すように、Ｙ方向の幅Ｗが広い水槽９６には、複数台の水中ミキサ１を設置してもよい。複数台の水中ミキサ１は全て、第３側壁９３の近傍に設置されている。尚、図３では図示を省略するが、各水中ミキサ１は、図２の下図に示すように、水面の近傍において、斜め下向きに設置されている。こうすることで、幅の広い水槽９６も最小限の台数の水中ミキサ１によって、効率的に撹拌することができる。尚、図例では、３台の水中ミキサ１を設置しているが、例えば水中ミキサ１の設置台数を、２台に減らしてもよい。

【0046】

また、この撹拌方法が適用できる、矩形の水槽は、図２又は図３に例示するように、各側壁が一つの平面によって構成されることに限定されない。例えば何れかの側面が、段差を有していてもよい。図４（ａ）は、第２側壁９２が、Ｘ方向の中間部に段差９２１を有している。この形状の水槽９７もまた、ここでいう矩形の水槽に含まれる。図４（ａ）に示すように、段差９２１の長さ（つまり、Ｙ方向の長さ）Ｗ’が、Ｙ方向の幅Ｗに対して短い場合（例えばＷ／３以下である場合）、水中ミキサ１は、１台のみ設置すればよい。

【0047】

図４（ｂ）に例示する水槽９８のように、段差９２２の長さＷ’が長くなれば、複数台の水中ミキサ１を設置すればよい。

【0048】

また、図４（ｃ）に例示する、段差９４１を有する水槽９９のように、水槽９９の長さＬに対して、Ｌ／４以下となる範囲で第４側壁９４の一部分を、Ｘ方向に延長した形状の水槽９９も、矩形の水槽に含まれ、この水槽９９に対しても、水中ミキサ１は、１台のみ設置すればよい。

【0049】

また、図４の段差は第３側壁９３の側に有していてもよく、段差による複数の第３側壁９３の近傍に水中ミキサ１を設置してもよい。

【0050】

また、図２の上図、図３、及び図４の各図に示す水中ミキサ１は、水槽を上から見た場合に、その回転軸が矩形の水槽の第１又は第２側面９１、９２に平行で、第３又は第４側面９３、９４に直交するように設置されているが、水中ミキサ１の設置は、これに制限されない。水槽を上から見た場合に、水中ミキサ１の回転軸が矩形の水槽の側面に対して傾いて設置することは除外されない。例えば、水中ミキサ１の運転によって発生する水流が、水中ミキサ１に対向する第４側壁９４にまで、十分に到達する限りにおいて、水中ミキサ１の回転軸が第１側壁９１又は第２側壁９２の方を向くように、水中ミキサ１を傾けて設置してもよい。また、水中ミキサ１を傾けて設置する場合、水中ミキサ１は、第１側壁９１と第２側壁９２との中間位置に設置することに限られない。水中ミキサ１は、第１側壁９１と第２側壁９２との中間位置よりも、第１側壁９１寄りの位置、又は、第２側壁９２寄りの位置に設置してもよい。

【符号の説明】

【0051】

１ 水中ミキサ（水中撹拌機）
９ 水槽
９１ 第１側壁
９２ 第２側壁
９３ 第３側壁
９４ 第４側壁
９５ 底壁
９６ 水槽
９７ 水槽
９８ 水槽
９９ 水槽

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】