CN102897890A - 高浓度氧处理水生成法、高浓度氧处理水以及生鲜海鲜的新鲜度保持处理法 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于在一定时间内良好地保持生鲜海鲜的色泽和新鲜度。本发明提供的高浓度氧处理水生成法包括:纯氧气供给工序,对1个大气压下的处理水供给纯氧气;以及高浓度氧处理水生成工序,通过在纯氧气供给工序中供给纯氧气,使处理水中的溶解氧含量增大到在总压力为1个大气压下氧分压为0.21个大气压时的空气饱和溶解氧在处理水中的溶解度的3倍以上、且在1个大气压的纯氧气在处理水中的溶解度以下的范围内,以生成高浓度氧处理水。
Description
技术领域
本发明涉及一种生成高浓度氧处理水的方法、高浓度氧处理水、以及利用高浓度氧处理水来保持生鲜海鲜的新鲜度的处理法。
背景技术
专利文献1公开了生鲜海鲜的新鲜度保持处理法的一种方式。即,专利文献1中公开了一种将盐分浓度为0.5~1.5重量%的氧纳米气泡水中的海鲜与氧纳米气泡水一同、或者从氧纳米气泡水中取出海鲜后,维持在0℃以下的技术。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本发明专利公开第2008-259456号公报
发明内容
上述技术存在不能够充分保持生鲜海鲜的色泽和新鲜度的缺陷。
因此,本发明的目的在于提供一种能够使生鲜海鲜的色泽和新鲜度良好地保持一定时间的高浓度氧处理水、其生成法以及生鲜海鲜的新鲜度保持处理法。
第1发明涉及一种高浓度氧处理水生成法,其特征在于,包括:纯氧气供给工序,对1个大气压下的处理水供给纯氧气;以及高浓度氧处理水生成工序,通过在纯氧气供给工序中供给纯氧气,使处理水中的溶解氧含量增大到在总压力为1个大气压下氧分压为0.21个大气压时的空气饱和溶解氧在处理水中的溶解度的3倍以上、且在1个大气压的纯氧气在处理水中的溶解度以下的范围内,以生成高浓度氧处理水。在此,处理水可以使用自来水、海水、添加适量碱水且盐分浓度为2.8%~4%的盐水等。纯氧气可以使用例如浓度为95%的氧气。
在该高浓度氧处理水生成法中,通过对1个大气压下的处理水供给纯氧气,生成高浓度氧处理水。此时,高浓度氧处理水生成法,通过使处理水中的溶解氧含量增大到在总压力为1个大气压下氧分压为0.21个大气压时的空气饱和溶解氧在处理水中的溶解度的3倍以上、且在1个大气压的纯氧气在处理水中的溶解度以下的范围内,以生成高浓度氧处理水。
第2发明涉及一种高浓度氧处理水,其特征在于,通过对1个大气压下的处理水供给纯氧气,使处理水中的溶解氧含量增大到在总压力为1个大气压下氧分压为0.21个大气压时的空气饱和溶解氧在处理水中的溶解度的3倍以上、且在1个大气压的纯氧气在处理水中的溶解度以下的范围内,以生成高浓度氧处理水。
在该高浓度氧处理水中,至少保持有在总压力为1个大气压下氧分压为0.21个大气压时的空气饱和溶解氧在处理水中的溶解度的3倍以上的溶解氧含量。
第3发明涉及一种生鲜海鲜的新鲜度保持处理法,其特征在于,通过对1个大气压下的处理水供给纯氧气,使处理水成为高浓度氧处理水;并且高浓度氧处理水通过使处理水中的溶解氧含量增大到在总压力为1个大气压下氧分压为0.21个大气压时的空气饱和溶解氧在处理水中的溶解度的3倍以上、且在1个大气压下的纯氧气在处理水中的溶解度以下的范围内而生成;使生鲜海鲜在高浓度氧处理水中浸渍处理规定时间。
在该生鲜海鲜的新鲜度保持处理法中,通过使生鲜海鲜在高浓度氧(高溶解氧)处理水中浸渍处理一定时间(例如15分钟~60分钟),在生鲜海鲜(特别是红色鱼肉)的肌肉中,作为肌肉色素的肌红蛋白(Mb)与氧气(O2)结合,生成呈鲜红色的氧合肌红蛋白(MbO2)。此时,(配位)结合在肌红蛋白(Mb)上的铁仍然为2价。因此,在与所述高浓度氧处理水的反应中,生鲜海鲜中生成的氧合肌红蛋白(MbO2)具有稳定功能。
即,在与溶解有高浓度氧的处理水的反应中,关于生鲜鱼类的肌肉中生成的氧合肌红蛋白(MbO2),由于由氧合肌红蛋白(MbO2)向高铁肌红蛋白(MetMb、metmyoglobin)的自动氧化(高铁化、褐变、结合在肌红蛋白上的铁由2价氧化为3价)被抑制,因此,能够大幅度地抑制鲜红色的退化。因此,能够使生鲜海鲜肉的色泽保持在外观上呈新鲜状态的鲜红色。
此时,高浓度氧处理水通过对1个大气压下的处理水供给纯氧气而生成,高浓度氧处理水通过使处理水中的溶解氧含量增大到在总压力为1个大气压下空气中的氧分压为0.21个大气压时的空气饱和溶解氧在处理水中的溶解度的3倍以上、且在1个大气压的纯氧气在处理水中的溶解度以下的范围内而生成。
因此,利用高浓度氧处理水处理的生鲜海鲜的肌肉中生成的氧合肌红蛋白(MbO2)长时间(例如72小时)稳定,使生鲜海鲜肉的色泽保持为鲜红色。其结果,延迟了氧合肌红蛋白(MbO2)氧化生成呈褐色的高铁肌红蛋白(MetMb)。也就是说,起到使在外观上色泽不好的高铁化延迟的高铁化延迟效果。另外,能够使生鲜海鲜的新鲜度指标K值长时间(例如72小时)保持在20%左右(高新鲜度)或以下。即,能够长时间维持生鲜海鲜的高新鲜度。
在第3发明中,其特征在于,将在高浓度氧处理水中浸渍处理规定时间的生鲜海鲜收纳在收纳袋中,并且对收纳袋内进行脱气密封,在该脱气密封状态下进行冷藏处理。
在该生鲜海鲜的新鲜度保持处理法中,通过在将利用高浓度氧处理水处理的生鲜海鲜密封在脱气后的收纳袋内的状态下进行冷藏(在生鲜海鲜不结冰程度的低温下冷却保存)处理,能够使生鲜海鲜肉的色泽和新鲜度良好地维持更长时间。即,能够长时间良好地确保生鲜海鲜的商品价值。
在第3发明中,其特征在于,纯氧气形成具有超微细气泡的气泡群,与处理水混合。在此,超微细气泡(以下,也称为纳米气泡)是指,外径由纳米(nm)级至几微米(μm)级的气泡。
在该生鲜海鲜的新鲜度保持处理法中,纳米气泡化的氧气(氧纳米气泡)具有不仅浸透到生鲜海鲜肉的表面,甚至渗透到肉内部的高浸透性,因此,即使在肉内部也容易生成如上所述的稳定的氧合肌红蛋白(MbO2)。因此,有利于保持生鲜海鲜肌肉的鲜红色。并且,能够良好地维持生鲜海鲜的新鲜度(较低地维持新鲜度指标K值)。
在第3发明中,其特征在于,处理水的温度设定在1℃~5℃的范围。
在该生鲜海鲜的新鲜度保持处理法中,通过对设定在1℃~5℃的低温度范围的溶解度大的处理水供给纯氧气,能够在短时间内得到高浓度氧处理水,能够提高生鲜海鲜的新鲜度保持处理作业的效率。
本发明能够达到以下的效果。即,在本发明中,能够廉价地得到高浓度氧处理水。而且,通过使生鲜海鲜在该高浓度氧处理水中浸渍处理一定时间,能够提高生鲜海鲜的显色性,能够在一定时间(例如72小时)内良好地维持其色泽和新鲜度。其结果,能够在一定时间内提高生鲜海鲜的美丽外观性,即生鲜海鲜的商品价值。
附图说明
图1是本发明第1实施方式的高浓度氧处理水生成装置的示意图;
图2是控制流程图;
图3是本发明第2实施方式的高浓度氧处理水生成装置的示意图;
图4是生鲜海鲜新鲜度保持处理法的说明图;
图5是对蒸馏水和空气进行混合处理时的气泡的粒度分布图;
图6是第1实施方式的气液混合处理部的主视图;
图7是图6的I-I线方向剖面仰视图;
图8是图6的II-II线方向剖面俯视图;
图9是第1实施方式的气液混合处理部的主视截面图;
图10是混合流路形成图形面的说明图;
图11是第1实施方式的气液混合处理部的混合流路的说明图;
图12是第2实施方式的气液混合处理部的主视截面图;
图13是第3实施方式的气液混合处理部的主视截面图;
图14是第3实施方式的气液混合处理部的混合流路的说明图;
图15是第4实施方式的气液混合处理部的主视截面图;
图16是第4实施方式的气液混合处理部的混合流路的说明图;
图17是第5实施方式的气液混合处理部的主视截面图;
图18是第6实施方式的气液混合处理部的主视截面图;
图19是第6实施方式的气液混合处理部具备的混合单元的主视截面分解图;
图20是第6实施方式的气液混合处理部具备的混合单元的分解立体图;
图21是第1、第2扩散部件的侧视图;
图22是第1、第2集合部件的侧视图;
图23是第7实施方式的气液混合处理部的主视截面图;
图24是第7实施方式的气液混合处理部具备的混合单元的主视截面分解图;
图25是第7实施方式的气液混合处理部具备的混合单元的分解立体图;
图26是第1、第2扩散部件的侧视图;
图27是集合部件的侧视图;
图28是具备第8实施方式的气液混合处理部的本发明的第3实施方式的高浓度氧处理水生成装置的说明图;
图29是第8实施方式的气液混合处理部的主视截面图;
图30是图29的III-III线方向截面图;
图31是第8实施方式的气液混合处理部具备的混合单元的主视截面分解图;
图32是图31的IV-IV线方向剖面图;
图33是第1、第2部件的侧视图;
图34是扩散混合流路的说明图。
符号说明
A 高浓度氧处理水生成装置
J 循环管
K 纯氧气供给部
M 气液混合处理部
P 压送泵
R 循环流路
S 处理水供给部
T 槽
V 压力调节阀
W 处理水
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施方式进行说明。
[第1实施方式的高浓度氧处理水生成装置的说明]
图1所示的A是本发明第1实施方式的高浓度氧处理水生成装置。该高浓度氧处理水生成装置A包括:循环流路R,其使流体循环;槽T,其设置于循环流路R的中途部,用于收纳处理水W;纯氧气供给部K,其连接于用于对从槽T流出的处理水W供给纯氧气的循环流路R的中途部;以及气液混合处理部M,其设置于循环流路R的中途部,用于通过对从纯氧气供给部K供给的纯氧气和处理水W的气液混合相施加剪切力,使纯氧气形成具有超微细气泡的气泡群后,与处理水W混合。处理水W为溶解纯氧气(例如95%浓度的氧气),形成高浓度氧处理水的溶剂,处理水W可以使用自来水、海水、盐水等。盐水为添加适量碱水且盐分浓度为2.8%~4%的盐水,例如,可适用3.5%左右的盐分浓度的盐水。
循环流路R通过使循环管J的基端部与收纳处理水W的槽T的底部连接,并从上表面将循环管J的前端部插入到槽T内的处理水W中而形成。在循环管J的中途部安装有压送泵P,在位于该压送泵P的吸入口附近(上游侧)的循环管J的中途部连接有供给纯氧气的纯氧气供给部K。
从纯氧气供给部K向处理水W中供给的纯氧气,能够利用喷射器效果从压送泵P的吸入侧被吸入到压送泵P内。此时,纯氧气的吸入量可以设定为流过循环管J的处理水W的循环流量的大约3%(STP;0℃、1个大气压)。另外,通过在位于压送泵P的吐出口附近(下游侧)的循环管J的中途部连接纯氧气供给部K,从纯氧气供给部K向循环管J中压送纯氧气,能够将纯氧气的供给量设定为大于上述纯氧气的吸入量的一定量。
在位于纯氧气供给部K的下游侧的循环管J的中途部,设置有作为流体混合部的气液混合处理部M。气液混合处理部M通过使处理水W和纯氧气的气液混合相在弯曲流路中流动,对形成由若干个水分子构成的分子簇(cluster)的处理水W施加强剪切力,形成处理水W的分子簇的大小更小的改质处理水,并且对改质处理水和纯氧气的气液混合相施加强剪切力,使纯氧气溶解于作为溶剂的改质处理水中,形成高浓度氧处理水。在此,气液混合处理部M能够利用低压力损失,实现高气体流速(流量),能够在短时间内使处理水W达到氧过饱和状态。
在高浓度氧处理水生成装置A中设置有能够随时向槽T内供给作为溶剂的处理水W的处理水供给部S。在循环管J的前端部安装有压力调节阀V。在循环管J中设置有位于气液混合处理部M的下游侧的热交换器H,通过热交换器H,使利用气液混合处理部M生成的高浓度氧处理水成为一定的低温(例如1℃~5℃),利用设置在其下游侧的回收部G回收一定低温的高浓度氧处理水。另外,在循环管J中设置有位于热交换器H的下游侧的三通阀Va,通过三通阀Va的转换操作,能够使高浓度氧处理水通过循环管J,在循环流路R内只循环一定次数(例如20次)或者一定时间(例如25分钟),另外,能够通过回收管Jb将高浓度氧处理水输送到回收部G。
在槽T中设置有溶解氧含量检测单元D,通过溶解氧含量检测单元D,检测槽T内的处理水W中的溶解氧含量(DO值)。另外,在槽T中设置有温度检测单元Ta,通过温度检测单元Ta检测槽T内的处理水W的温度。
在高浓度氧处理水生成装置A中设置有如图2所示的控制单元C。控制单元C具有个人电脑等的控制功能,在其输入侧接口连接有溶解氧含量检测单元D和温度检测单元Ta,另一方面,在其输出侧接口连接有处理水供给部S、纯氧气供给部K、压送泵P、热交换器H、压力调节阀V以及三通阀Va。另外,控制单元C分别接收溶解氧含量检测单元D和温度检测单元Ta的检测信息,根据该检测信息,分别对处理水供给部S、纯氧气供给部K、压送泵P、热交换器H、压力调节阀V以及三通阀Va发送控制信息,适当地控制这些部件的工作。
下面,对本实施方式的高浓度氧处理水生成法进行说明。即,高浓度氧处理水生成法包括纯氧气供给工序和高浓度氧处理水生成工序。另外,纯氧气供给工序为对1个大气压下的处理水W供给纯氧气的工序,在本实施方式中,从纯氧气供给部K向循环管J中压送纯氧气。另外,高浓度氧处理水生成工序是通过在纯氧气供给工序中供给纯氧气,以生成高浓度氧处理水的工序。
在高浓度氧处理水生成工序中,处理水W中的溶解氧含量(DO值)为在总压力为1个大气压下空气中的氧分压为0.21个大气压时,空气饱和溶解氧在处理水W中的溶解度的3倍以上。并且,处理水W的溶解氧含量(DO值)为1个大气压的纯氧气在处理水W中的溶解度以下。也就是说,增大处理水W的溶解氧含量,使处理水W中的溶解氧含量(DO值)控制在上述范围内,以生成高浓度氧处理水。换言之,使具有预先设定的一定溶解氧含量(DO值)的处理水W生成为高浓度氧处理水。
具体而言,例如,将在总压力为1个大气压下,处理水W的温度为5℃时空气中的氧分压为0.21个大气压时,空气饱和溶解氧在处理水W中的溶解度,即将溶解氧含量(DO值)假定为DO值=12.9g/m3时,将处理水中的溶解氧含量设定在其3倍值即DO值=38.7g/m3以上,以生成高浓度氧处理水。
另外,气体分压为0.1013MPa的纯氧在纯水中的溶解度(g/m3),如下述表1所示。该溶解度为记载在化学手册(日本化学会编)中的溶解度换算值。
表1
温度(℃) | 氧(g/m3) |
0 | 70.0 |
5 | 61.3 |
10 | 54.4 |
15 | 48.8 |
20 | 44.4 |
25 | 40.6 |
30 | 37.4 |
35 | 35.1 |
40 | 33.2 |
45 | 31.6 |
50 | 30.2 |
1个大气压的纯氧气在处理水W中的溶解度,在处理水W为海水或盐水时,由于盐析作用,其溶解度较纯水时略微下降。因此,可以以纯水为标准,通过一定的推算公式推算出纯氧气在海水或盐水中的的溶解度。另外,还可以预先实际测出处理水W的溶解度。总之,在处理水W的溶解度以下的范围内,使溶解氧含量(DO值)增大至一定值,以生成高浓度氧(高溶解氧)处理水。
此时,在高浓度氧处理水生成装置A中的溶解氧含量检测单元D检测出处理水W的溶解氧含量(DO值)的一定值时,将该检测信息由溶解氧含量检测单元D发送到控制单元C。控制单元C判断生成了高浓度氧(高溶解氧)处理水后,对纯氧气供给部K发送停止从纯氧气供给部K供给纯氧气的控制信息。并且,控制单元C向三通阀Va发送转换控制信息,通过回收管Jb向回收部G输送高浓度氧处理水。另外,在溶解氧含量检测单元D未检测出处理水W的溶解氧含量(DO值)的一定值时,控制单元C判断为未生成高浓度氧(高溶解氧)处理水,对三通阀Va不发送转换控制信息。即,保持循环流路R,使处理水W和纯氧气等循环,且通过气液混合处理部M进行混合处理的工序继续进行。此时,控制单元C根据检测处理水W的温度的温度检测单元Ta的检测结果,控制用于将处理水W保持在一定的低温(例如1℃~5℃)的热交换器H。其结果,高浓度氧处理水被保持在低温(例如1℃~5℃)。
该高浓度氧处理水能够通过具有上述结构的高浓度氧处理水生成装置A而生成,具体地,从纯氧气供给部K对处理水W供给纯氧气,使该处理水W和纯氧气通过循环流路R进行循环而生成,其中所述循环流路R利用在中途部设置有压送泵P和气液混合处理部M的循环管J与槽T而形成。
此时,气液混合处理部M使纯氧气溶解在处理水W中,形成高浓度氧处理水,对作为溶剂的处理水W施加强剪切力,形成处理水W的分子簇的大小更小的改质处理水。即,构成处理水W的水通常不以单一的分子存在,而是在形成由若干个水分子构成的分子簇的状态下,利用气液混合处理部M对水进行处理,由此能够得到分子簇的大小更小的改质处理水。分子簇的大小更小的改质处理水易溶解纯氧气。并且,气液混合处理部M使纯氧气形成直径为纳米级(1μm以下)的超微细气泡(氧纳米气泡),与作为溶剂的处理水W的接触面积变大,因此,使纯氧气在改质处理水中的溶解(高浓度氧处理水生成)速度高速化。即,由于对纯氧气的气泡(气泡)施加的压力与气泡的大小成反比,因此,随着气泡变成超微细(纳米)气泡,气泡内的压力也变大。因此,通过加压作用,作为纯氧纳米气泡内部的气体的氧有效地溶解于处理水W中。
使纯氧气于该改质处理水中而形成的高浓度氧处理水,向生鲜海鲜的肉片中的浸透力高。因此,高浓度氧处理水在生鲜海鲜肉中的浸透(扩散)距离变长(变深),相应地赋予生鲜海鲜肉的抗菌性和保存性也变强。并且,例如根据经验,使氧纳米气泡的数密度增大至菌数的千倍以上,以确保抗菌性。此时,可以通过循环管J使高浓度氧处理水在循环流路R内循环一定次数或者一定时间,从而在短时间内实现氧纳米气泡的数密度的增大。
即,通过气液混合处理部M制备的高浓度氧处理水,伴随有作为溶剂的处理水W的改质处理,因此,高浓度氧处理水在生鲜肉中的浸透性得以提高,通过浸泡后述的一定的浸泡时间,浸透距离变深,相应地赋予的保存性增大。另外,该高浓度氧处理水与肌红蛋白反应时,也就是说,高浓度氧处理水中的氧气(O2)与作为生鲜海鲜肌肉(特别是红色的鱼肉)的色素的肌红蛋白(Mb)结合时,生成呈鲜红色的氧合肌红蛋白(MbO2)。此时,(配位)结合在肌红蛋白(Mb)上的铁依然为2价。因此,在与所述的高浓度氧处理水的反应中,生鲜海鲜中生成的氧合肌红蛋白(MbO2)稳定存在(保持色泽和新鲜度)几十小时(例如72小时),在此期间,生鲜海鲜肉的高铁化(褐变)被抑制(延迟化)。另外,生鲜海鲜的外表面的色泽变好,美丽外观得以提高。因此,能够提高生鲜海鲜的商品价值。
在第1实施方式中,如上所述,通过气液混合处理部M使纯氧气溶解于处理水W中,生成高浓度氧处理水,但是,通过使处理水W在循环流路R中反复循环一定时间或一定次数以上,能够提高改质程度。在此,改质程度是指,以使若干个水分子利用水分子间的氢键相互结合而形成的分子簇(在缔合体(H2O)n的状态;)变小、即尽量使任意的水分子周围的相邻水分子的个数减少的方式进行改质处理的程度。
其结果,能够可靠地使处理水W的分子簇变小,并且能够增大纯氧气的溶解浓度。并且,根据气液混合处理部M,能够使纯氧气形成纳米级的超微细气泡,超微细化的纯氧气气泡(氧纳米气泡)容易溶解在处理水中。因此,能够使高浓度氧处理水的生成速度高速化,能够在短时间内生成大量的高浓度氧处理水。因此,能够实现高浓度氧处理水生成装置的小型化。另外,通过在循环流路R中使处理水W和纯氧气反复循环一定时间或者一定次数以上,能够增大氧纳米气泡的数密度,因此能够确保由氧纳米气泡带来的抗菌性。
另外,关于所述第1实施方式的高浓度氧处理水生成装置A,尽管与其基本结构相同,但是通过采用与其不同的后述的第1~第5实施方式中的任意一个气液混合处理部M,还能够形成作为变形例的高浓度氧处理水生成装置A。即,能够在循环管J的中途部并列设置将纯氧气变为例如50μm~100μm的氧微米气泡的第1气液混合处理部M、以及将纯氧气变为例如50nm~900nm的氧纳米气泡的第2气液混合处理部M,形成具有第1气液混合处理部M的循环流路R和具有第2气液混合处理部M的循环流路R,并且能够将流路自由切换到任意一个循环流路R。
通过上述结构,在作为变形例的高浓度氧处理水生成装置A中,通过第1、第2气液混合处理部M分两阶段生成高浓度氧处理水。即,作为前段工序,使处理水W和纯氧气通过能够确保比较高气体流量的第1气液混合处理部M,生成含有氧微米气泡的氧微米水,使处理水W快速达到氧过饱和状态。另外,作为后段工序,通过将流路从第1气液混合处理部M切换到第2气液混合处理部M,使氧微米水通过能够使纯氧气纳米气泡化的第2气液混合处理部M,将氧微米气泡变为氧纳米气泡,生成含有氧纳米气泡的氧纳米水。这样,在前段工序中使处理水W尽可能迅速地达到氧过饱和状态,生成高浓度氧处理水。然后,在后段工序中,在利用前段工序生成的高浓度氧处理水中积蓄氧纳米气泡。由此,能够在短时间内有效地生成积蓄有氧纳米气泡的高浓度氧处理水。
另外,如果不考虑生成效率和在生鲜海鲜中的浸透性等,也可以仅通过对处理水W供给纯氧气来生成本实施方式的高浓度氧处理水。例如,通过将纯氧气通过陶瓷制多孔体变为微细气泡并供给到处理水W中的所谓的气泡化,能够生成溶解有一定的高浓度氧的处理水W,即本实施方式的高浓度氧处理水。
[第2实施方式的高浓度氧处理水生成装置的说明]
图3为本发明第2实施方式的高浓度氧处理水生成装置A的示意图。如图3所示,该高浓度氧处理水生成装置A通过作为改质处理部的气液混合处理部M,预先对处理水W进行改质处理,形成改质处理水(改质处理工序),将该改质处理水供给到第1实施方式或者其它变形例的高浓度氧处理水生成装置A的槽T中。也就是说,将处理水W单独进行改质处理后,对改质处理水再次进行改质处理(分两阶段进行改质处理),并且与纯氧气进行气液混合处理,使纯氧气容易溶解于改质处理水中。
将作为改质处理部的气液混合处理部M的流入侧经由第1连通管1与处理水供给部S连接,将第2连通管2的基端部与气液混合处理部M的流出侧连接,在槽T内设置第2连通管2的前端部。也就是说,能够将通过气液混合处理部M进行改质处理后的改质处理水供给到槽T内。
另外,在位于靠作为改质处理部的气液混合处理部M的上游侧的第1连通管1的中途部分、和位于靠作为改质处理部的气液混合处理部M的下游侧的第2连通管2的中途部分之间,通过第1、第2三通阀3、4设置返回管5,通过返回管5能够使改质水适当地循环。即,根据需要,通过切换操作第1、第2三通阀3、4,利用设置于第2连通管2的中途部的压送泵P,使改质水循环地输送到气液混合处理部M,反复进行一定次数(例如10次)或一定时间(例如15分钟)的改质处理,由此能够提高改质程度。6为设置于第2连通管2的前端部的开关阀。另外,第1、第2三通阀3、4和开关阀6连接于控制单元C的输出侧接口,通过控制单元C进行适当控制。
根据上述结构,在第2实施方式的高浓度氧处理水生成装置A中,在改质处理工序中,通过预先将作为溶剂的处理水W通过作为改质处理部的气液混合处理部M进行改质处理,能够形成任意水分子周围的相邻水分子数变少、并且微细化的水粒子均匀分布的改质处理水。
下面,对利用通过上述第1、第2实施方式的高浓度氧处理水生成装置A生成的高浓度氧处理水来对生鲜海鲜进行新鲜度保持处理(加工)的方法(生鲜海鲜的新鲜度保持处理法)进行说明。
[生鲜海鲜的新鲜度保持处理法]
如图4所示,生鲜海鲜的新鲜度保持处理法包括:准备工序(a),准备作为实施新鲜度保持处理的生鲜海鲜的鲜鱼11;生鲜海鲜浸渍工序(b),将准备好的鲜鱼11浸渍在高浓度氧处理水13中;取出工序(c),从高浓度氧处理水13中将鲜鱼11取出;脱气工序(d),将取出的鲜鱼11收纳在容器14内并进行脱气;密封工序(e),将脱气后的鲜鱼11密封在容器14中;以及冷藏工序(f),将密封在容器14中的鲜鱼11冷藏。
在生鲜海鲜浸渍工序(b)中,在上表面开口的浸渍容器12内装满高浓度氧处理水13,将鲜鱼11浸渍在该处理水中(浸泡)。由此,能够使高浓度氧处理水13深层浸透到鲜鱼11的肉内部。在此,浸渍时间(浸泡时间)因生鲜鱼11的大小和种类而异,例如可以为15分种~60分钟,优选为20分钟~30分钟。
在脱气工序(d)中,将高浓度氧处理水13深层浸透到肉内部的鲜鱼11收纳在容器14内,并且对容器14内进行脱气,其后,在密封工序(e)中使容器14成为密封状态。此时,预先在容器14内收纳鲜鱼11,除去空气后真空密封容器14(vacuum seal)。在此,作为容器14,可以使用塑料制的袋子(塑料袋)。VP是真空泵,15是一端连接真空泵VP的吸引软管,吸引软管15的另一端连接容器14。
在冷藏工序(f)中,将容器14在冷藏库16内在一定温度下冷藏一定时间。在此,冷藏的一定温度为,能够在生鲜海鲜不结冰程度的低温下冷却保存即可,优选为0℃~4℃之间的温度。根据鲜鱼11所希望的新鲜度,冷藏的时间可以为72小时~96小时。
具有上述工序的生鲜海鲜的新鲜度保持处理法,能够使高浓度氧处理水13可靠地浸透到生鲜海鲜的鲜鱼11的表层,鲜鱼11的氧合肌红蛋白(MbO2)长时间(例如72小时)稳定,鲜鱼11的肉的色泽被保持为鲜红色。其结果,延迟了氧合肌红蛋白(MbO2)氧化生成呈褐色的高铁肌红蛋白(MetMb)。而且,不会减少鲜鱼11的肉的自然风味(商品价值),能够对保存性得到提高的鲜鱼进行加工。
另外,在密封工序(e)中密封处理的生鲜海鲜可以不在冷藏工序(f)中进行冷藏处理,而是通过冷冻工序,即通过在-18℃的普通的冷冻库温度下进行冷冻处理,使其色泽和新鲜度保持1~2个月。因此,对生鲜海鲜进行长距离输送或出口时,可以不进行冷藏处理,而是通过进行冷冻处理,避免生鲜海鲜商品价值的降低。
下面,将通过适用后述的第1实施方式的气液混合处理部M的第1实施方式的高浓度氧处理水生成装置A对作为处理水W的蒸馏水与作为气体的空气进行混合处理时的粒度分布实测例表示在图5中。此时,在循环、混合处理中,压送泵P的压力为1.2MPa,蒸馏水流量为3L/min,空气流量为0.2L/min,循环流路R内的循环时间为3分钟。作为测定器,使用英国NanoSight公司制备的LM10-HS。利用该测定器进行的测定法为示踪法(追踪法),测量者为日本カンタム·デザイン(株)。图5为将利用该测定器测定混合处理后的空气的气泡直径(nm)与气泡密度(个/毫升)的结果以粒度分布表示的图。由该测定结果可知,模径(mode diameter)为(最大频出粒径)为120nm,中值粒径(median diameter)(50%粒径)为121nm,气泡数密度为7.12×108个/毫升。
1个模径为120nm的气泡的体积
=(π/6)(120×10-9)3
=9.05×10-22m3
=9.05×10-16cm3
7.12×108个纳米气泡的体积
=7.12×108×9.05×10-16
=6.44×10-7cm3
根据上述内容,在通过适用第1实施方式的气液混合部M的第1实施方式的高浓度氧处理水生成装置A生成的作为处理水W的纳米水中,存在约7亿个/毫升的模径为120nm的纳米气泡,其体积浓度不足1ppm。另外,在纳米水中共存有纳米气泡,纳米气泡的表面带有负电荷。也就是说,纳米气泡的表面被电子覆盖。因此,即使为氧纳米气泡,气泡表面也带负电荷,即使氧纳米气泡的体积浓度为不足1ppm的程度,只要菌数远少于纳米气泡数(例如为105CFU/mL),高浓度氧处理水就可以提供抗氧化环境。即,高浓度氧处理水对氧化还原电位(ORP)有影响(抑制ORP)。
其结果,浓度氧处理水能够保持高DO值,并且能够制造氧化性减少的(抗氧性)环境,能够有效地保持(保存)生鲜海鲜的新鲜度。此时,浓度氧处理水中的溶解氧浓度(DO值)为与总压力为1个大气压的空气(21%氧气,氧分压为0.21个大气压)接触时的饱和溶解氧浓度的3倍以上时,生鲜海鲜的氧合肌红蛋白稳定,能够长时间维持希望的鲜红色(氧合肌红蛋白的稳定作用)。并且,浓度氧气处理水具有抑菌、抗菌作用,能够提供低氧化性环境。
下面,结合附图,具体地说明气液混合处理部M的结构。
[第1实施方式的气液混合处理部M]
如图6~图11所示,在第1实施方式的气液混合处理部M中,使向一个方向(在本实施方式中为左右方向)延伸的上下一对横向长的矩形板状混合部件210、220以重合状态对置,在两个混合部件210、220之间形成在其延伸方向延伸的混合流路230。
另外,在混合部件210的左侧端部形成有流入侧连接部211。使流入侧连接部211的一端在混合部件210的左侧端面开口,并且使流入侧连接部211的另一端在混合部件210的左侧端部下表面开口。循环管J的流入侧可自由装卸地与在流入侧连接部211的一端形成的流入孔212连接。经由始端侧暂时停留空间240使混合流路230的始端部与流入侧连接部211的另一端连通。
另外,在混合部件210的右侧端部形成有流出侧连接部213。使流出侧连接部213的一端在混合部件210的右侧端面开口,并且使流出侧连接部213的另一端在混合部件210的右侧端部下表面开口。循环管J的流出侧可自由装卸地与在流出侧连接部213的一端形成的流出孔214连接。经由终端侧暂时停留空间250使混合流路230的终端部与流出侧连接部213的另一端连通。
如图10所示,混合流路230通过使由在混合部件210的下表面形成的多个凹部215构成的第1混合流路形成图形(pattern)面Pa、与由在混合部件220的上表面形成的多个凹部225构成的第2混合流路形成图形面Pb对置而形成。通过无空隙状态地形成多个开口形状为正六边形的凹部215、225,使各第1、第2混合流路形成图形面Pa、Pb形成为所谓的蜂巢状。并且,凹部215、225形成为同样形状、同等大小的六边形开口形状,通过以如图10所示的设置使其对置,形成使从流入孔212流入混合流路230的流体在混合流路230的延伸方向流动并分流的多个分流部、和使在分流部分流的流体在混合流路230的延伸方向流动并合流的多个合流部。
即,如图10中的点划线所示,第1混合流路形成图形面Pa通过在宽度方向分五列、且在左右延伸方向上交错状地设置多个混合部件210的凹部215而形成。另外,如图10中的实线所示,第2混合流路形成图形面Pb通过在宽度方向分六列、且在左右延伸方向上交错状地设置多个混合部件220的凹部225而形成。而且,两混合部件抵接,使混合部件220的凹部225的角部226位于混合部件210的凹部215的中心位置。以这样的状态抵接时,能够使流体(处理水W和纯氧气)在相互错位的混合部件210的凹部215与混合部件220的凹部225之间流动。角部226为3个凹部225的角部聚集的位置。另外,混合部件210的凹部215的角部216也位于混合部件220的凹部225的中心位置。角部216为3个凹部215的角部聚集的位置。此时,混合部件210的角部216起到上述分流部和合流部的作用。
因此,例如,考虑到流体从混合部件210的凹部215侧向混合部件220的凹部225侧流动时,流体被分流为两个流路。也就是说,位于在混合部件210的凹部215的中央位置的混合部件220的角部226,起到使流体分流的分流部的作用。与此相反,考虑到流体从混合部件220侧流入混合部件210侧时,从两个方向流动的流体向1个凹部215流入而合流。此时,位于混合部件220中央位置的角部226起到合流部的作用。
在混合流路230的始端部与形成于混合部件210的左侧部的流入侧连接部211之间形成始端侧暂时停留空间240。始端侧暂时停留空间240通过使在混合部件210的左侧部下表面形成的凹状的空间形成部241、与在混合部件220的左侧部上表面形成的凹状的空间形成部242在上下方向上对置而形成。并且,如图10所示,由两个空间形成部241、242形成的始端侧暂时停留空间240的前后方向的宽度W1与混合流路230的始端部的前后方向的宽度W2形成为大致相同的宽度,混合流路230的始端部与始端侧暂时停留空间240的大致整个宽度相连通。
另外,在混合流路230的终端部与形成于混合部件210的另一侧部的流出侧连接部213之间形成终端侧暂时停留空间250。终端侧暂时停留空间250通过使在混合部件210的右侧部下表面形成的凹状的空间形成部251、与在混合部件220的右侧部上表面形成的凹状的空间形成部252在上下方向上对置而形成。并且,由两个空间形成部251、252形成的终端侧暂时停留空间250的前后方向宽度W3与混合流路230的终端部的前后方向的宽度W4形成为大致相同的宽度,混合流路230的终端部与终端侧暂时停留空间250的大致整个宽度相连通。
260为在上侧的混合部件210的周围隔开间隔形成的多个上侧螺孔,261为在下侧的混合部件220的周围隔开间隔形成的多个下侧螺孔。各螺孔260、261在上下方向上沿轴线设置,通过在上下吻合的上、下侧螺孔260、261中旋紧螺丝262,能够在重合状态下简单且牢固地连接两个混合部件210、220。另外,通过卸下螺丝,能够将两个混合部件210、220的连接简单地解除,进行凹部215、225等的清洗作业。270为在混合部件220的上表面以包围多个凹部225和空间形成部242、252的周围的方式形成的O形环设置槽。271为设置于O形环设置槽270的O形环。通过O形环271能够良好地确保上、下层的混合部件210、220的密闭性。
这样,流入侧连接部211、始端侧暂时停留空间240、混合流路230、终端侧暂时停留空间250以及流出侧连接部213以串联状在以相互对置状态对置的两个混合部件210、220之间连通。而且,如图11所示,由流入侧连接部211的流入孔212供给的流体流入始端侧暂时停留空间240内,从始端侧暂时停留空间240在宽度方向大致均等地流入混合流路230,流过混合流路230内后,通过终端侧暂时停留空间250,从流出侧连接部213的流出孔214流出。此时,流体在混合流路230中反复进行分流与合流(分散与混合)的同时,在两个混合部件210、220的延伸方向上以弯曲状态流动。因此,作为流体,例如,液体和气体流入混合流路230后,气体被均匀地超微细化至气泡直径为亚微米级(纳米级)的同时,被均匀地分散在液体中。
[第2实施方式的气液混合处理部M]
第2实施方式的气液混合处理部M与第1实施方式的气液混合处理部M具有相同的基本结构,但是,如图12所示,不同点在于,在上下一对混合部件210、220之间夹着一片比混合部件210、220薄的板状的中间混合部件280,上述混合部件210、220、280为层叠状态。
即,中间混合部件280在与混合部件210的第1混合流路图形面Pa对置的上表面形成中间混合部件280的第2混合流路图形面Pb,另一方面,在与混合部件220的第2混合流路形成图形面Pb对置的下表面形成中间混合部件280的第1混合流路形成图形面Pa。在此,中间混合部件280的第1混合流路形成图形面Pa通过以与凹部215对置的状态设置多个与凹部215相同形状的凹部281而形成,另外,中间混合部件280的第2混合流路形成图形面Pb通过以与凹部225对置的状态设置多个与凹部225相同形状的凹部282而形成。
在中间混合部件280的左侧部形成有空间形成部243,空间形成部243在上下方向(厚度方向)上贯通,并且与混合部件210、220的空间形成部241、242匹配,由这些空间形成部241~243形成始端侧暂时停留空间240。在中间混合部件280的右侧部形成有空间形成部253,空间形成部253在上下方向(厚度方向)上贯通,并且与混合部件210、220的空间形成部251、252匹配,由这些空间形成部251~253形成终端侧暂时停留空间250。283是O形环设置槽,284是O形环。在中间混合部件280的周缘部也形成有与混合部件210、220的螺孔260、261吻合的螺孔(未图示),在这些螺孔中贯通状地旋紧螺丝262。
根据上述结构,在本实施方式的气液混合处理部M中,在混合部件210与中间混合部件280之间、以及在中间混合部件280与混合部件220之间分别形成有混合流路230,设置有两个上下平行的混合流路230。另外,从流入侧连接部211的流入孔212供给的流体流入始端侧暂时停留空间240内,从始端侧暂时停留空间240在宽度方向大致均等地并列流入各混合流路230。其结果,通过混合流路230,流体的超微细化和均匀化都得以高效地进行。另外,通过层叠多片所需要的中间混合部件280,能够设置所需要数量的混合流路230,能够提高流体的超微细化和均匀化作业的效率。
在作为中间混合部件280的一侧部的左侧部形成有上下方向(厚度方向)贯通的空间形成部243,将空间形成部243与混合部件210、220的空间形成部241、242匹配,形成始端侧暂时停留空间240。另一方面,在作为中间混合部件280的另一侧部的右侧部形成有在上下方向(厚度方向)贯通的空间形成部253,将空间形成部253与混合部件210、220的空间形成部251、252匹配,形成终端侧暂时停留空间250。另外,与在下层的混合部件220的O形环设置槽270内设置的O形环271同样,在中间混合部件280的O形环设置槽283内设置的O形环284,以包围沿各部件210、280、220的长度方向并列设置的始端侧暂时停留空间240和多个凹部215、225、281、282以及终端侧暂时停留空间250的外周的方式进行设置。因此,能够良好地确保各部件210、280、220间的密闭性。
另外,与始端侧暂时停留空间240连通的流入侧连接部211、以及与终端侧暂时停留空间250连通的流出侧连接部213形成于上层的混合部件210。因此,能够自由地更换中间混合部件280。也就是说,容易进行中间混合部件280和后述的中间混合部件290、291的更换、以及这些中间混合部件280、290、291的相互组合。此时,各部件间分别设置有O形环,因此能够良好地确保各部件间的密闭性。
[第2实施方式的气液混合处理部的特征]
作为静止型流体混合装置的第2实施方式的气液混合处理部的特征在于,在沿循环流路延伸的一对板状的混合部件之间夹着沿循环流路延伸的板状的中间混合部件,形成层叠状态,使由在上层的混合部件的下表面形成的多个凹部构成的第1混合流路形成图形面、与由在中间混合部件的上表面形成的多个凹部构成的第2混合流路形成图形面在凹部之间相互错位的状态下对置,形成混合流路;并且使由在中间混合部件的下表面形成的多个凹部构成的第2混合流路形成图形面、与由在下层的混合部件的上表面形成的多个凹部构成的第1混合流路形成图形面在凹部之间相互错位的状态下对置,形成混合流路;使形成于混合部件的一侧部的流入孔与各混合流路的始端部连通,另一方面,使形成于混合部件的另一侧部的流出孔与各混合流路的终端部连通,各混合流路具有使从所述流入孔流入的流体在混合流路的延伸方向流动并分流的多个分流部、和使在分流部分流的流体在混合流路的延伸方向流动并合流的多个合流部。
[第3实施方式的气液混合处理部M]
第3实施方式的气液混合处理部M与第1实施方式的气液混合处理部M的基本结构相同,但是,如图13和图14所示,不同点在于,在上下一对混合部件210、220之间夹着两片比这些混合部件210、220薄的板状的中间混合部件290、291,上述混合部件210、220、290、291为层叠状态。
即,如图14所示,中间混合部件290上形成有在厚度方向贯通的多个通孔292,通孔292与凹部225形成俯视看为相同形状的六角柱状空间,并且设置有多个通孔292,平面形状形成为与第2混合流路形成图形面Pb匹配的第3混合流路形成图形面Pc。由此,在中间混合部件290的上下表面上形成与混合部件210的第1混合流路形成图形面Pa对置的、用于形成混合流路230的第3混合流路形成图形面Pc。另外,中间混合部件291上形成有在其厚度方向贯通的多个通孔293,通孔293与凹部215形成俯视看为相同形状的六角柱状空间,并且设置有多个通孔293,平面形状形成为与第1混合流路形成图形面Pa匹配的第4混合流路形成图形面Pd。由此,在中间混合部件291的上下表面上形成与混合部件220的第2混合流路形成图形面Pb对置的、用于形成混合流路230的第4混合流路形成图形面Pd。
在中间混合部件290、291的左侧部分别形成有相互匹配的空间形成部244、245,空间形成部244、245在上下方向(厚度方向)上贯通,并且与混合部件210、220的空间形成部241、242匹配,通过这些空间形成部241、242、244、245形成始端侧暂时停留空间240。在中间混合部件290、291的右侧部分别形成有相互匹配的空间形成部254、255,空间形成部254、255在上下方向(厚度方向)上贯通,并且与混合部件210、220的空间形成部251、252匹配,通过这些空间形成部251、252、254、255形成终端侧暂时停留空间250。294、295是O形环设置槽,296、297是O形环。在中间混合部件290、291的周缘部也形成有与混合部件210、220的螺孔260、261吻合的螺孔(未图示),在这些螺孔中贯通状地旋紧螺丝。
这样,在本实施方式的气液混合处理部M中,如图14所示,在混合部件210与中间混合部件290之间、在中间混合部件290、291彼此之间、在中间混合部件291与混合部件220之间、以及在通过了中间混合部件290、291的混合部件210、220彼此之间分别形成有混合流路230。另外,该混合流路230为不清楚流体在哪个部件间流动的不规则弯曲流路。其结果,流过该混合流路230的流体形成交错流、脉动流而弯曲。在此,交错流为流体摩擦各混合部件210、220、290、291的凹部215、225或通孔292、293的面的同时流动的流体。另外,脉动流为流路截面积周期或不定期变化的流体。
因此,例如,液体和气体作为流体流入混合流路230时,反复形成交错流、脉动流,在流体中产生局部高压部分和局部低压部分。在这样的流体中产生局部低压部分(例如真空部分等的负压部分)时,发生产生所谓的发泡现象、在液体中产生气体、微小气泡膨胀(破裂)或所产生的气体(气泡)破裂(消失)等的被称为所谓的气穴的现象。通过发生上述气穴现象时产生的力,进行气体的微细化,促进流体的混合(在本实施方式中为气液混合)。其结果,能够更有效地提高流体的超微细化和均匀化作业。
[第3实施方式的气液混合处理部的特征]
作为静止型流体混合装置的第3实施方式的气液混合处理部的特征在于,在沿循环流路延伸的一对板状的混合部件之间夹着两片沿循环流路延伸的板状的中间混合部件,形成层叠状态,使由在上层的混合部件的下表面形成的多个凹部构成的第1混合流路形成图形面、与由在上层的中间混合部件形成的在其厚度方向上贯通的多个通孔构成的上表面的第3混合流路形成图形面在凹部和通孔错位的状态下对置,形成混合流路,并且,使上层的中间混合部件的下表面的第3混合流路形成图形面、与由在下层的中间混合部件形成的在其厚度方向上贯通的多个通孔构成的上表面的第4混合流路形成图形面在通孔之间错位的状态下对置,形成混合流路,并且,使下层的中间混合部件的下表面的第4混合流路形成图形面、与由在下层的混合部件的上表面形成的多个凹部构成的第2混合流路形成图形面在通孔和凹部错位的状态下对置,形成混合流路,这些混合流路并列延伸,并且通过通孔互相连通。
[第4实施方式的气液混合处理部M]
第4实施方式的气液混合处理部M与第1实施方式的气液混合处理部M的基本结构相同,但是,如图15和图16所示,不同点在于,在上下一对混合部件210、220之间夹着一片比这些混合部件210、220薄的板状的中间混合部件290,上述混合部件210、220、290为层叠状态。在此,在混合部件220的上表面,代替第2混合流路形成图形面Pb,形成第1混合流路形成图形面Pa。
即,如图16所示,在具有第1混合流路形成图形面Pa的混合部件210与具有第1混合流路形成图形面Pa的混合部件220之间,夹着在上下表面具有第3混合流路形成图形面Pc的中间混合部件290,使第1混合流路形成图形面Pa与第3混合流路形成图形面Pc对置。
这样,在本实施方式的气液混合处理部M中,如图16所示,在混合部件210与中间混合部件290之间、在中间混合部件290与混合部件220之间、以及在通过了中间混合部件290的混合部件210、220彼此之间分别形成有混合流路230。另外,该混合流路230为不清楚流体在哪个部件间流动的不规则弯曲流路。其结果,流过该混合流路230的流体形成交错流、脉动流而弯曲。另外,从流入侧连接部211的流入孔212供给的流体流入始端侧暂时停留空间240内,从始端侧暂时停留空间240在宽度方向大致均等地并列流入各混合流路230。其结果,通过混合流路230,流体的超微细化和均匀化都得以高效率地进行。
[第4实施方式的气液混合处理部的特征]
作为静止型流体混合装置的第4实施方式的气液混合处理部的特征在于,在沿循环流路延伸的一对板状的混合部件之间夹着沿循环流路延伸的板状的中间混合部件,形成层叠状态,使由在上层的混合部件的下表面形成的多个凹部构成的第1混合流路形成图形面、与由在中间混合部件形成的在其厚度方向上贯通的多个通孔构成的上表面的第3混合流路形成图形面在凹部和通孔错位的状态下对置,形成混合流路,并且,使中间混合部件的下表面的第3混合流路形成图形面、与由在下层的混合部件的上表面形成的多个凹部构成的第1混合流路形成图形面在通孔和凹部错位的状态下对置,形成混合流路,两个混合流路并列延伸,并且通过通孔互相连通。
[第5实施方式的气液混合处理部M]
第5实施方式的气液混合处理部M与第3实施方式的气液混合处理部M的基本结构相同,但是,如图17所示,不同点在于,在上下一对混合部件210、220之间夹着比这些混合部件210、220薄的板状的中间混合部件280、290、291,上述混合部件210、220、280、290、291为层叠状态。
即,本实施方式的气液混合处理部M通过将具有第1混合流路形成图形面Pa的混合部件210、具有第3混合流路形成图形面Pc的中间混合部件290、具有第4混合流路形成图形面Pd的中间混合部件291、在上下表面上具有第2混合流路形成图形面Pb和第1混合流路形成图形面Pa的中间混合部件280、具有第3混合流路形成图形面Pc的中间混合部件290、具有第4混合流路形成图形面Pd的中间混合部件291以及具有第2混合流路形成图形面Pb的混合部件220层叠而构成。始端侧暂时停留空间240由空间形成部241、244、245、243、244、245、242形成。终端侧暂时停留空间250由空间形成部251、254、255、253、254、255、252形成。
通过上述结构,能够分两个流路并列形成第3实施方式的气液混合处理部M的混合流路230。另外,根据需要,通过增加夹在混合部件210、220之间的中间混合部件280、290、291的数量,能够并列形成多个流路。其结果,通过混合流路230,流体的超微细化和均匀化都得以高效地进行。
在以上所述的第1实施方式~第5实施方式的气液混合处理部M中,在始端侧暂时停留空间240和终端侧暂时停留空间250之间形成一个混合流路30,或者并列形成多个混合流路30,能够使流体大致均等地流入混合流路230,因此能够减少压力损失。另外,作为变形例,还可以适当改变上述第2实施方式~第5实施方式的中间混合部件280、290、291的厚度和通孔292、293的直径。由此,能够有效地改变流体的超微细化和均匀化的效率。
作为一对混合部件210、220之间的连接单元,不限于本实施方式的螺丝,还可以适当使用其变形例。例如,可以利用夹式带环(clampband)这样的部件夹持体(未图示),通过夹持两个混合部件210、220来密封混合流路230的周围,另外,还可以通过解除对两个混合部件210、220的夹持来打开混合流路230。另外,还可以将混合部件210和混合部件220的一个长度侧边缘部之间以双扇门状轴连接,另一长度侧边缘部之间可自由连接并自由解除地连接。根据上述变形例的连接单元,能够可靠地进行用于在重合状态下连接混合部件210、220的连接作业,并且能够简单地进行用于使混合部件210、220成为开放状态的连接解除作业。因此,所述双扇门结构适用于需要频繁进行混合流路230的清洗作业的情况。
[第6实施方式的气液混合处理部M]
如图18所示,第6实施方式的气液混合处理部M包括:向一个方向(在本实施方式中为左右方向)延伸形成的圆筒状的壳体111;收纳在壳体111内的同轴排列的多组(在本实施方式中为五组)混合单元112;在中央部具有将处理对象的流体导入到混合单元112的导入口115、并且可自由装卸地与壳体111的左侧端面连接的左侧端部壁体113;以及在中央部具有将通过混合单元112处理的流体导出的导出口116、并且可自由装卸地与壳体111的右侧端面连接的右侧端部壁体114。在壳体111的外周面左右侧部形成有连接凸缘117、118,使左、右侧端部壁体113、114的周缘部在壳体111的轴线方向以重合状态与连接凸缘117、118面接触,通过连接螺栓119、119连接。
如图18所示,气液混合处理部M在壳体111内收纳有同轴且串联排列的五组混合单元112,在各混合单元112的对置面之间夹设置有O形环126。此时,壳体111的内周面和各混合单元112的外周面为无间隙的紧密接触状态。根据上述结构,流体在设置在壳体111内的混合单元112内从作为上游侧的左侧的导入口115侧弯曲流向作为下游侧的右侧的导出口16(在图18中以箭头表示)。
混合单元112具有使流体扩散并混合的扩散混合流路127、和使流体集合并混合的集合混合流路128,使连接扩散混合流路127的终端部与集合混合流路128的始端部连通并连接。即,如图19所示,扩散混合流路127通过使圆板状的第2扩散部件140与在中央部形成有流体的流入口132的圆板状的第1扩散部件130相对设置,并且使从中央部侧的流入口132流入的流体向周缘部侧在半径方向上在两个扩散部件130、140之间流动,进行扩散并混合而形成。使在设置在最左侧的第1扩散部件130的中央部形成的流入口132与在左侧端部壁体113的中央部形成的导入口115匹配并连通。
而且,扩散混合流路127在第1、第2扩散部件130、140的对置面分别排列形成有同样形状、同等大小的多个凹部135、141,使各扩散部件130、140的凹部135、141的开口面彼此相对地面接触,并且以互相连通的方式使之错位设置。在以流体的流入口为中心的同一圆周上设置的各扩散部件130、140的凹部135、141的数量,从中心部侧向周缘部侧逐渐增多,在作为流动方向的半径方向上使分流数(分散数)增多。
另外,如图19所示,集合混合流路28通过使在中央部形成有流体的流出口的圆板状的第2集合部件160与圆板状的第1集合部件150相对设置,并且使从周缘部侧流入的流体向中央部侧在半径方向上在两个集合部件150、160之间流动,进行集合并混合而形成。使在设置在最右侧的第2集合部件160的中央部形成的流出口62与在右侧端部壁体114的中央部形成的导出口116匹配并连通。
另外,集合混合流路128在第1、第2集合部件150、160的对置面在以流体的流出口162为中心的同一圆周上分别排列形成有同样形状形、同等大小的多个凹部151、165,并且在半径方向上从周缘部侧向中央部侧凹部151、165的开口面积逐渐缩小,且使中央部侧的凹部151、165的最小开口面积为所述扩散部件130、140的凹部135、141的开口面积以上,使两个集合部件150、160的凹部151、165的开口面彼此相对地面接触,并且以相互连通的方式使之在圆周方向上错位设置。在以流体的流出口162为中心的同一圆周上设置的各集合部件150、160的凹部151、165的数量,在半径方向的各列中相同(在本实施方式中为12个)。
并且,在第1、第2集合部件150、160中,在由在中心部侧环状设置的凹部151、165的第1列,在比第1列靠圆周侧环状设置的凹部151、165的第2列,以及在比第2列靠圆周侧环状设置的凹部151、165的第3列构成的3列的各列中,设置有相同数量的凹部151、165。另外,各列的凹部151、165的半径方向的宽度形成为大致相同的宽度或相同的宽度,并且以第1列的凹部151、165的圆周方向的宽度为1时,第2列的凹部151、165的圆周方向的宽度为1.5,第3列的凹部151、165的圆周方向的宽度为2的比例形成各列的凹部151、165的圆周方向的宽度。
根据上述结构,在混合单元112中,第1、第2扩散部件130、140的凹部135、141的数量,从中心部侧向周缘部侧逐渐增大,因此,流体合流的凹部135、141的数量越靠近周缘部侧越多,并且,与其成比例,被分流(分散)为多个流路。因此,在扩散混合流路127中,对流体施加剪切力而进行微细化的次数,沿流体的流动方向(向周缘部侧的半径方向)逐渐增多。
另外,在第1、第2集合部件150、160中,从周缘部侧的具有较大的开口面积的第3列的凹部151、165顺利地流入的流体,依次流入具有逐渐缩小的开口面积的第2列的凹部151、165以及第1列的凹部151、165,反复进行分流(分散)和合流的同时,在中心部侧集合。因此,通过对流体施加大致相同的剪切力,能够实现流体的微细化和均一化,并且能够减少集合混合流路128中的压力损失。并且,各集合部件150、160的凹部151、165的数量,在半径方向的各列中相同,因此,流体合流的凹部151、165的数量在各列中相同,伴随从周缘部向中心部流动,各列中的流体的分割(分散)被可靠地进行。因此,在集合混合流路128中,对流体施加基本相同的剪切力,能够在流体的流动方向稳定地确保微细化的次数,减少压力损失。
以下,更具体地说明各混合单元112的结构。即,各混合单元112均具有相同的结构,如图20所示,包括:相对设置的两片板状(大致为圆板形状)的部件(具体而言为圆板形状的第1、第2扩散部件130、140)、以及与相对设置的两片板状(大致为圆板形状)的部件(具体而言为圆板状的第1、第2集合部件150,160)。
在形成各混合单元112的上游侧半部的两片第1、第2扩散部件130、140中,流体的流入口132以贯通状态形成于设置于导入口115侧(上游侧)的第1扩散部件130的圆板状的部件主体131的中央部。另外,在部件主体131的外周缘部,在全周上形成有向下游侧突出的厚壁的周壁部133,由部件主体131和周壁部133形成具有圆形开口的朝向下游侧的凹陷部134,在凹陷部134内形成有圆板状的空间。
如图21所示,在部件主体131的下游侧面,以无间隙的状态形成有多个开口形状为正六边形的凹部135。多个凹部135被形成为所谓的蜂巢状。136为将第2扩散部件140螺丝固定于第1扩散部件130时使用的螺丝用穿通孔。
如图19~图21所示,在两片扩散部件130、140中,设置在导出口116侧(下游侧)的第2扩散部件140的直径小于第1扩散部件130的直径。另外,第2扩散部件140的直径小于第1扩散部件130的凹陷部134的直径,第2扩散部件140以对置状态嵌入设置在凹陷部134中。
另外,在第2扩散部件140的与第1扩散部件130相对的面上,即在面向导入口115侧的上游侧面(与第1扩散部件130相对的面)上,与第1扩散部件130的部件主体131同样,以无间隙的状态形成有多个开口形状为正六边形的凹部141。另外,146是将第2混合部件140螺丝固定于第1扩散部件130时使用的螺丝用穿通孔。
另外,两个扩散部件130、140以如图19和图20所示的设置被组装。具体而言,在第1扩散部件130的凹陷部134内,以对置状态设置第2扩散部件140。此时,确定第2扩散部件140的方向,使第1扩散部件130的下游侧面的蜂巢状的多个凹部135的开口面、与第2扩散部件140的上游侧面的蜂巢状的多个凹部141的开口面以相对状态抵接(参照图20)。在此状态下,将第1扩散部件130的穿通孔136与第2扩散部件140的穿通孔146的位置匹配,由螺丝172进行螺丝固定而组装。
如图19所示,第2扩散部件140的直径小于第1扩散部件130的凹陷部134的直径。但直径的差异微乎甚微。
因此,组装两个扩散部件130、140后,在第1扩散部件130的周壁部133的内周面138与第2扩散部件140的外周端面143之间,作为环状流出路173形成有沿第2扩散部件140的外周端面的全周上的环状的间隙,位于环状流出路173的下游侧的终端开口部为扩散混合流路127的终端部,面向下游侧环状地开口。
另外,供给到第1扩散部件130的流入口132的流体,通过扩散混合流路127(参照图18)后,从该扩散混合流路127的终端部被放出。环状流出路173的流出宽度t1在全周上大致为固定间隔(大致为均等宽度),例如,形成为第2扩散部件140的半径的二十分之一左右的宽度(参照图21)。
这样,位于第2扩散部件140的外周的全周的环状流出路173的终端开口部形成为大致相等宽度时,能够使流体在全周上大致均等地流出,因此不易产生从终端开口部流出的流体的压力的不均匀,防止了由于混合单元112的外周部的位置引起的流体的流出量的不均衡。如果防止了流出量的不均衡,则流路的阻力降低,另外,能够防止局部产生流体的压力变为高压的地方。
另外,在本实施方式中,环状流出路173的大小,即间隙的流出宽度t1在全周上大致均等。由此能够更可靠地降低流路阻力,防止产生局部的高压区域,特别是在环状流出路173附近产生局部的高压区域。
在此,对在各扩散部件130、140的抵接侧的面上形成的蜂巢状的多个凹部135、141的相互关系进行说明。
如图21所示,两个扩散部件130、140的凹部135、141形成为同等大小,同样形状。这些抵接面以第2扩散部件140的凹部141的角部149位于第1扩散部件130的凹部135的中心位置的状态抵接。
以这样的状态抵接时,流体可以在第1扩散部件130凹部135和第2扩散部件140的凹部141之间流动。另外,角部149为3个凹部141的角部聚集的位置。
因此,例如,流体从第1扩散部件130的凹部135侧流向第2扩散部件140的凹部141侧时,流体被分流(分散)为2个流路。
也就是说,位于第1扩散部件130的凹部135的中央位置的第2扩散部件140的角部149,起到将流体分流的分流部的作用。与此相反,流体从第2扩散部件140侧流向第1扩散部件130侧时,从两个方向流过来的流体流入到一个凹部135而合流。在此情形下,位于第2扩散部件140的中央位置的角部149起到合流部的作用。
另外,第1扩散部件130的凹部135的角部139位于第2扩散部件140的凹部141的中心位置。在此情形下,第1扩散部件130的角部139起到上述的分流部或合流部的作用。
这样,扩散混合流路127形成为,从中央的流入口132向两个扩散部件130、140(壳体11)的轴线方向供给的流体,在相互以相对状态相对设置的两个扩散部件130、140之间,一边反复进行分流和合流(分散和混合),一边向两个扩散部件130、140的放射线方向(与轴线方向垂直的半径方向)以弯曲状态流动(参照图18)。
在流体流过该扩散混合流路127的过程中,对流体实施混合处理。然后,通过了扩散混合流路127的流体,之后从在混合单元112的背面侧外周部向下游侧环状地开口的环状流出路173的终端开口部,流入混合单元112的下游侧半部。
在形成各混合单元112的下游侧半部的两片第1、第2集合部件150、160中,在设置在导出口116侧(下游侧)的第2集合部件160中,流体的流出口162以贯通状态形成于圆板状的部件主体161的中央部。另外,在部件主体161的外周缘部,在全周上形成有向上游侧突出的厚壁的周壁部163,由部件主体161与周壁部163形成具有圆形开口的朝向上游侧的凹陷部164,在凹陷部164内形成有圆板状的空间。
如图21所示,在部件主体161的下游侧面,以无间隙的状态形成有多个开口形状为变形六边形、即设置在圆周方向侧的对置边远短于其他的四边的大致为四边形状(大致为菱形)的凹部165。166为将第2集合部件160螺丝固定于第1扩散部件130时使用的螺丝用螺孔。
如图19、图20以及图22所示,在两片集合部件150、160中,设置在导入口115侧(上游侧)的第1集合部件150的直径小于第2集合部件160的直径。另外,第1集合部件150的直径小于第2集合部件160的凹陷部164的直径,第1集合部件150以对置状态嵌入设置在凹陷部164中。
另外,在第1集合部件150的与第2集合部件160相对的面上,即在面向导出口116侧的下游侧面,与第2集合部件160的部件主体161同样,以无间隙的状态形成有多个开口形状为变形六边形的凹部151。另外,156为将第1集合部件150螺丝固定于第1扩散部件130时使用的螺丝用穿通孔。
另外,两个集合部件50、60,如图19以及图20所示的设置被组装。即,在第2集合部件160的凹陷部164内,以对置状态设置第1集合部件150。此时,确定第2集合部件160的方向,使第2集合部件160的上游侧面的多个凹部165的开口面、与第1集合部件150下游侧面152的多个凹部151的开口面在相对状态下,以凹部151、165在以流出口162为中心的圆周方向上位于相互错位一半的位置的方式抵接(参照图20)。在此状态下,将第1集合部件150的穿通孔156与第2集合部件160的螺孔166的位置匹配,由螺丝172进行螺丝固定而组装。
如图22所示,第1集合部件150的直径小于第2集合部件160的凹陷部164的直径。但直径的差异微乎其微。因此,组装两个集合部件150、160后,在第2集合部件160的周壁部163的内周面168与第1集合部件150的外周端面之间,作为环状流入路174形成有沿第1集合部件150的外周端面的全周上的环状的间隙,位于环状流入路174的上游侧的始端开口部为集合混合流路128的始端部,面向上游侧环状地开口。
另外,供给到第2集合部件160的环状流入路174的流体,通过集合混合流路128(参照图18)后,从该集合混合流路128的始端部被放出。环状流入路174的流入宽度t2为在全周上大致为固定间隔(大致为均等宽度),例如,形成为第2集合部件160的半径的二十分之一左右的宽度(参照图20)。环状流入路174的流入宽度t2与环状流出路173的流出宽度t1相同。
这样,位于第2集合部件160的外周的全周的环状流入路174的始端部形成为大致相等宽度时,能够使流体在全周上大致均等地流入,因此不易产生从始端部流入的流体的压力的不均匀,防止了由于混合单元112的外周部的位置引起的流体的流入量的不均匀。若防止了流入量的不均衡,则流路的阻力下降,另外,能够防止局部产生流体的压力变为高压的地方。
另外,在本实施方式中,环状流入路174的大小,即间隙的流入宽度t2在全周上大致均等。因此,能够更可靠地降低流路阻力,防止产生局部的高压区域,特别是在环状流入路174附近产生局部的高压区域。
并且,集合混合流路128形成为,从环状流入路174流入两个集合部件150、160的周缘部的流体,在圆周方向上使凹部151、165彼此错位一半且相互以对置状态相对设置的两个集合部件150、160之间,一边反复进行分流和合流(分散和混合),一边向两个集合部件150、160的中心部且向与轴线方向垂直的半径方向以弯曲状态流动(参照图18),在流体流过该集合混合流路128的过程中,对流体实施混合处理。然后,通过了集合混合流路128的流体,从在混合单元112的背面侧中心部开口的流出口162,流出到混合单元112的外部。
在此,对在各集合部件150、160的抵接侧的面上形成的多个凹部151、165的相互关系进行说明。
如图20所示,关于两个集合部件150、160的凹部151、165,在同一列上的凹部151、165形成为同样形状、同等大小,并且从周缘部侧向中心部侧逐渐缩小,这些抵接面以第1集合部件150的凹部151的角部159位于第2集合部件160的凹部165的中心位置的状态抵接。
以这样的状态抵接时,能够使流体在第1集合部件150的凹部151和第2集合部件160的凹部165之间流动。另外,角部169为4个凹部151的角部聚集的位置。
因此,例如,流体从第1集合部件150的凹部151侧流向第2集合部件160的凹部165侧时,流体被分流(分散)为3个流路。
也就是说,位于第1集合部件150的凹部151的中央位置的第2集合部件160的角部169,起到使流体分流的分流部的作用。与此相反,流体从第2集合部件160侧向第1集合部件150侧流动时,从3个方向流过来的流体流入到一个凹部151而合流。在此情形下,位于第2集合部件160的中央位置的角部169起到合流部的作用。
另外,第1集合部件150的凹部151的角部159位于第2集合部件160的凹部165的中心位置。在此情形下,第1集合部件150的角部159起到上述分流部和合流部的作用。
这样,扩散混合流路127形成为,从环状流入路174流入的流体,在相互以相对状态相对设置的两个集合部件150、160之间,一边反复进行分流和合流(分散和混合),一边向两个集合部件150、160的放射线方向(与轴线方向垂直的半径方向)以弯曲状态流动(参照图1)。
并且,使在全周上向下游侧环状地开口的环状流出路173的终端部、与在全周上向上游侧环状地开口的环状流入路174的始端部,在匹配状态下接近并对置而形成,因此能够大幅度地减少向环状流出路173→环状流入路174→集合混合流路128流动的流体的压力损失,能够可靠地避免流体从作为密封部的O形环126漏出。
[第6实施方式气液混合处理部的特征]
作为静止型流体混合装置的第6实施方式的气液混合处理部具有以下的结构特征。即,气液混合处理部具有混合单元,该混合单元在中央部形成有流体的流入口的圆板状的第1扩散部件上相对设置圆板状的第2扩散部件,并且形成使从中央部侧的流入口流入的流体在两个扩散部件之间向周缘部侧向半径方向流动并进行扩散、混合的扩散混合流路;在圆板状的第1集合部件上相对设置在中央部形成有流体的流出口的圆板状的第2集合部件,并且形成使从周缘部侧流入的流体在两个集合部件之间向中央部侧向半径方向流动并进行集合、混合的集合混合流路;并且,该混合单元连接扩散混合流路的终端部和集合混合流路的始端部,其特征在于,在扩散混合流路中,在第1、第2扩散部件的对置面分别并列形成有多个同样形状、同等大小的凹部,使各扩散部件的凹部的开口面彼此相对地面接触,并且以相互连通的方式使之相互错位设置;在集合混合流路中,在第1、第2集合部件的对置面,在以流体的流出口为中心的同一圆周上,分别并列形成有多个同样形状、同等大小的凹部,并且在半径方向上从周缘部侧向中央部侧凹部的开口面积逐渐缩小,并且,多列状地设置中央部侧的凹部的最小开口面积为所述扩散部件的凹部的开口面积以上的凹部,使两个集合部件的凹部的开口面彼此相对地面接触,并且以相互连通的方式使之在圆周方向上错位设置。
在该气液混合处理部中,从周缘部侧的具有较大的开口面积的凹部顺利地流入的流体,流入具有逐渐缩小的开口面积的凹部,反复进行分流(分散)和合流的同时,在中心部侧集合。因此,通过对流体施加大致相同的剪切力,能够实现流体的微细化和均匀化,并且能够减少集合混合流路中的压力损失。
上述第6实施方式的气液混合处理部具有以下结构特征。即,气液混合处理部的特征在于,在以流体的流入口为中心的同一圆周上设置的各扩散部件的凹部的数量,从中心部侧向周缘部侧逐渐增大,另一方面,在以流体的流出口为中心的同一圆周上设置的各集合部件的凹部的数量,在半径方向的各列中相同。
在该气液混合处理部中,各扩散部件的凹部的数量,从中心部侧向周缘部侧逐渐增大,因此流体合流的凹部的数量越靠近周缘部侧越多,并且与其成比例,被分流为多个流路。因此,在扩散混合流路中,对流体施加剪切力而进行微细化的次数,沿流体的流动方向逐渐增多。
各集合部件的凹部的数量,在半径方向的各列中相同,因此流体合流的凹部的数量在各列中相同,伴随从周缘部向中心部流动,各列中的流体的分割(分散)和混合被可靠地进行。因此,在集合混合流路中,对流体施加基本一样的剪切力,能够在流体的流动方向稳定地确保微细化的次数,减少压力损失。
[第7实施方式的气液混合处理部M]
如图23所示,第7实施方式的气液混合处理部M在向一个方向(在本实施方式中为左右方向)延伸形成的圆筒状的壳体311内,一组或多组(在本实施方式中为五组)的混合单元312设置为同心圆。在壳体311的两个端部设置有左、右侧壁体313、314,在各侧壁体313、314的外侧周缘部卡合有左、右连接体315、316的基端部315a、316a,并且将左、右连接体315、316的前端部315b、316b旋紧于壳体311的外周面,在使相邻的各混合单元312的流出口362和流入口332连通的状态下,在两个侧壁体313、314之间在壳体311内,夹持同轴排列的混合单元312。在上游侧的侧壁体313的中央部形成有导入口317,使与导入口317接近的混合单元312的流入口332与导入口317匹配并连通,另一方面,在下游侧的侧壁体314的中央部形成有导出口318,使与导出口318接近的混合单元12的流出口362与导出口318匹配并连通。
左、右侧壁体313、314形成为较壳体311的内径稍大的圆板状,在内侧半部形成有在向壳体311的嵌入部313a、314a,另一方面,在外侧半部的周缘部形成有卡合左、右连接体315、316的基端部315a、316a的带阶梯凹条的卡合用凹部313b、314b。使上游侧连通连接体319与在上游侧的侧壁体313的中央部形成的导入口317连通连接,另一方面,使下游侧连通连接体320与在下游侧的侧壁体314的中央部形成的导出口318连通连接。
左右相互对称形成有左、右连接体315、316。即,左、右连接体315、316由形成为环板状的基端部315a、316a、与连接设置在基端部315a、316a的外周缘部的圆筒状的前端部315b、316b形成为一体,在前端部315b、316b的内周面形成有雌螺纹部315c、316c。在壳体311的左右侧端部形成有带阶梯凹部311a、311b,并且,在带阶梯凹部311a、311b的外周面形成有将雌螺纹部315c、316c旋紧的雄螺纹部311c、311d。
混合单元312的构造为,使圆板状的第2扩散部件340与在中央部形成有作为处理对象的流体R(在图23中以箭头表示)的流入口332的圆板状的第1扩散部件330相对设置,在两个扩散部件330、340之间形成扩散混合流路360,另一方面,使在中央部形成有流体R的流出口362的圆板状的集合部件350与第2扩散部件340的背面侧相对设置,在集合部件350中形成集合流路370。
即,混合单元312包括:使从中央部侧的流入口332流入的流体R向周缘部侧在半径方向流动的扩散并混合的扩散混合流路360;以及使从周缘部侧流入的流体R向中央部侧的流出口362在半径方向流动而集合的集合流路370,沿壳体311的内周面使扩散混合流路360的终端部和集合流路370的始端部相连通。
如图24和图25所示,集合部件350形成为使上游侧半部352的半径小于下游侧半部353的圆板状,在上游侧半部352的外周部形成有与扩散混合流路360连通的圆形环状的连通用凹部354,在上游侧半部352上形成有从周缘部向中央部的流出口362的直线状且相同宽度的流路形成用凹部355,通过以第2扩散部件340的背面来闭塞流路形成用凹部55的开口面,形成与连通用凹部354连通的集合流路370。从侧面看,流路形成用凹部355十字状地设置于上游侧半部352。也就是说,在圆周方向上间隔90度形成。其结果,在本实施方式中,流路形成用凹部355的开口面被第2扩散部件340的背面闭塞而形成的集合流路370,十字状地形成有从周缘部向中央部的流出口362的直线状且相同宽度的流路。在此,与集合部件350的半径方向垂直的流路形成用凹部355的流路宽度W5与流出口362的半径r具有下述关系。
数学式1
通过保持这样的关系,尽可能使集合流路370的流路宽度W5较宽,并且,在相邻的集合流路370中流动的流体R相不干涉地迅速地流入流出口362。
379为O形环,O形环379在壳体11内分别设置在左侧壁体313与混合单元312之间,混合单元312、312之间,混合单元312和右侧壁体314之间,形成密封部。
根据上述结构,在静止型流体混合装置310中,从集合部件350的周缘部向中央部的流出口362以直线状且以同一宽度形成有集合流路370,因此,能够使在扩散混合流路360中流动的流体R通过集合流路370向流出口362以直线状迅速地流动。因此,在集合流路370中流体R的流线不会产生较大的混乱,不易发生流体R的压力的不均匀。其结果,流体的压力均匀,流路的阻力减少。如果减少流路阻力,则压力损失减少(获得压力损失减少的效果),即使不使供给的流体的压力变为高压,也能够增大处理量。如果减少压力损失,则在低压下也能够对流体进行混合处理,能够大幅度减少为防止设置有作为密封部件的O形环379的密封部中的流体泄露的O形环379的使用。其结果,能够大幅度减少或不需要更换密封部件等的作业,因此,能够使静止型流体混合装置本身的维护作业简单化、迅速化,提高作业效率。
由于将与扩散混合流路360连通的圆形环状的连通用凹部354与集合流路370连通,因此,流体R能够顺利地从扩散混合流路360向集合流路370流动。另外,通过在上游侧半部52上十字状设置流路形成用凹部355,能够使集合流路370均等地设置在集合部件350的圆周周围,能够使流体R从连通用凹部354通过最近的集合流路370向流出口362流出。
在形成于壳体311的两个端部的带阶梯凹部311a、311b的外周面形成有雄螺纹部311c、311d,在左、右连接体315、316的前端部315b、316b的内周面形成有雌螺纹部315c、316c,在雄螺纹部311c、311d旋紧雌螺纹部315c、316c的左、右连接体315、316,无需工具可被旋松卸下,因此能够简单地解除设置在壳体311内的混合单元312的夹持。因此,能够简单地从壳体311将混合单元312取出,轻松地进行混合单元312的维护作业。另外,可以以相反的顺序,无需工具简单地组装气液混合处理部M。
下面具体说明气液混合处理部M的结构。如图23所示,气液混合处理部M在壳体311内收纳有同轴且串联排列的五组混合单元12,在各混合单元312的周缘部间设置有O形环379。此时,壳体311的内周面和各混合单元312的外周面为无间隙的紧密接触状态。根据上述结构,在壳体311内设置的混合单元312内流体R从作为上游侧的左侧的导入口317侧弯曲地流向作为下游侧的右侧的导出口318。
如图24~图26所示,扩散混合流路360在第1、第2扩散部件330、340的对置面分别并列形成有同样形状、同等大小的多个凹部335、345,使各扩散部件330、340的凹部335、345的开口面彼此相对地面接触,并且以互相连通的方式使之错位设置。在以流体R的流入口332为中心的同一圆周上设置的各扩散部件330、340的凹部335、345的数量,从中心部侧向周缘部侧逐渐增多,在作为流动方向的半径方向上使分流数(分散数)增大。
另外,如图24、图25以及图27所示,集合流路370通过使在中央部形成有流体R的流出口362的圆板状的集合部件350与圆板状的第2扩散部件340相对设置,并且使从周缘部侧流入的流体R在两个部件340、350之间向中央部侧在半径方向上流动而集合。使在设置在最右侧的集合部件350的中央部形成的流出口362与在右侧壁体314的中央部形成的导出口318匹配并连通。
根据上述结构,在混合单元312中,第1、第2扩散部件330、340的凹部335、345的数量,从中心部侧向周缘部侧逐渐增多,因此,流体R合流的凹部335、345的数量越靠近周缘部侧越多,并且,与此成比例,被分流(分散)为多个流路。因此,在扩散混合流路360中,对流体R施加剪切力而进行微细化的次数,沿流体R的流动方向(向周缘部侧的半径方向)逐渐增多。各混合单元312都具有同样的结构,如图24以及图25所示,包括:相对设置的两片板状(大致为圆板形状)的部件(具体地为圆板形状的第1、第2扩散部件330、340)、以及相对设置的板状(大致为圆板形状)的部件(具体地为圆板形状的集合部件350)。
在形成各混合单元312的上游侧半部的两片第1、第2扩散部件330、340中,流体R的流入口332以贯通状态形成于设置于导入口317侧(上游侧)的第1扩散部件330的圆板状的部件主体331的中央部。
如图23所示,在部件主体331的下游侧面,以无间隙的状态形成有多个开口形状为正六边形的凹部335。多个凹部335被形成为所谓的蜂巢状。334为第1扩散部件330的销插入用凹部。336为在第1扩散部件330的中央部设置的第1旋紧部,337为将第1旋紧部336支撑于流入口332中的中央的支撑片。
如图24~图26所示,在两片扩散部件330、340中,设置在导出口318侧(下游侧)的第2扩散部件340的直径小于第1扩散部件330的直径。第2扩散部件340的部件主体341的与第1扩散部件330相对的面上,即在面向导入口317侧的上游侧面(与第1扩散部件330相对的面)上,与第1扩散部件330的部件主体331同样,以无间隙的状态形成有多个开口形状为正六边形的凹部345。
342为在第2扩散部件340的中央部形成的第2旋紧部,使第2旋紧部42与第1扩散部件30的第1旋紧部336吻合,通过连接螺栓343使第1扩散部件330与第2扩散部件340在对置状态下重合并连接。346是在第2扩散部件340上形成的销穿通孔,347是穿通销穿通孔346的定位销,将定位销347的前端部插入第1扩散部件330的销插入用凹部334,确定第1扩散部件330和第2扩散部件340的位置,使其对置。
另外,两个扩散部件330、340以如图24以及图25所示的设置被组装。具体而言,使第1扩散部件330与第2扩散部件340以对置状态设置。此时,确定第2扩散部件340的方向,使第1扩散部件330的下游侧面的蜂巢状的多个凹部335的开口面、与第2扩散部件340的上游侧面的蜂巢状的多个凹部345的开口面以相对状态抵接(参照图3)。在此状态下,将穿通第2扩散部件340的销穿通孔346的定位销347的前端部插入第1扩散部件330的销插入用凹部334,进行组装。
因此,组装两个扩散部件330、340后,在两个扩散部件330、340之间形成的扩散混合流路360的终端部,面向外周环状地开口。另外,供给到第1扩散部件330的流入口332的流体R,通过扩散混合流路360(参照图1)后,从该扩散混合流路360的终端部被放出。
在此,对在由定位销347定位的各扩散部件330、340的抵接侧的面上形成的蜂巢状的多个凹部335、345的相互关系进行说明。即,如图26所示,两个扩散部件330、340的凹部335、345形成为同样形状,同等大小,这些抵接面以第2扩散部件340的凹部345的角部349位于第1扩散部件330的凹部335的中心位置的状态抵接。
以这样的状态抵接时,能够使流体在第1扩散部件330的凹部335与第2扩散部件340的凹部345之间流动。另外,角部349为3个凹部345的角部聚集的位置。
因此,例如,流体R从第1扩散部件330的凹部335侧流向第2扩散部件340的凹部345侧时,流体R被分流(分散)为2个流路。
也就是说,位于第1扩散部件330的凹部335的中央位置的第2扩散部件340的角部349,起到将流体R分流的分流部的作用。与此相反,流体R从第2扩散部件340侧流向第1扩散部件330侧时,从两个方向流过来的流体R流入到一个凹部335而合流。在此情形下,位于第2扩散部件340的中央位置的角部349起到合流部的作用。
另外,第1扩散部件330的凹部335的角部339位于第2扩散部件340的凹部345的中心位置。在此情形下,第1扩散部件30的角部339起到上述的分流部或合流部的作用。
这样,扩散混合流路360形成为,从中央的流入口332向两个扩散部件330、340(壳体11)的轴线方向供给的流体R,在相互以相对状态相对设置的两个扩散部件330、340之间,一边反复进行分流和合流(分散和混合),一边向两个扩散部件330、340的放射线方向(与轴线方向垂直的半径方向)以弯曲状态流动(参照图1)。
在流体R流过该扩散混合流路360的过程中,对流体R实施混合处理。另外,通过了扩散混合流路360的流体R,之后通过连通用凹部354流入集合部件350的集合流路370。在形成各混合单元312的下游侧的集合部件350中,在圆板状的中央部以贯通状态形成流体R的流出口362。
如图23所示,在左、右侧壁体313、314的内周缘部、第1扩散部件330的上游侧(左侧)的外周缘部、以及与第1扩散部件330以同径状形成的集合部件350的下游侧(右侧)的外周缘部,分别形成锥面部313c、314c、338、348,由相邻并相对的锥面部和壳体11的内周面形成用于设置O形环379的O形环设置空间378。
[第7实施方式的气液混合处理部的特征]
作为静止型流体混合装置的第7实施方式的气液混合处理部具有以下结构特征。即,在静止型流体混合装置中,气液混合处理部将具有使从中央部侧的流入口流入的流体向周缘部侧在半径方向流动进行扩散混合的扩散混合流路、和使从周缘部侧流入的流体向中央部侧的流出口在半径方向流动并集合的集合流路的混合单元在壳体内设置为同心圆,并且沿壳体的内周面使扩散混合流路的终端部和集合流路的始端部连通,其特征在于,混合单元在中央部形成有流体的流入口的圆板状的第1扩散部件上相对设置圆板状的第2扩散部件,在两个扩散部件之间形成扩散混合流路,另一方面,在第2扩散部件的背面侧相对设置在中央部形成有流体的流出口的圆板状的集合部件,在集合部件中形成集合流路,集合流路从周缘部向中央部的流出口直线状且相同宽度地被形成。
在该气液混合处理部中,从集合部件的周缘部向中央部的流出口以直线状且相同宽度地形成集合流路,因此,在扩散混合流路中流动的流体能够通过集合流路以直线状迅速地流向流出口。因此,在集合流路中,流体的流线不会发生大的混乱,不易产生流体的压力的不均匀。其结果,流体压力均匀,流路阻力下降。如果流路阻力下降,则压力损失减少(得到压力损失降低的效果),即使不使供给的流体的压力变为高压,也能够增大处理量。如果降低压力损失,则能够在低压下进行流体的混合处理,能够大幅度减少为防止密封部的流体泄露的垫圈等密封部件的使用。其结果,能够大幅度减少或不需要进行密封部件的更换等的作业,因此,能够使静止型流体混合装置自身的维修作业简易化和迅速化,提高作业效率。
上述第7实施方式的气液混合处理部还具有以下的结构特征。即,其特征在于,集合部件形成为使上游侧半部的半径小于下游侧半部的圆板状,在上游侧半部的外周部形成有与扩散混合流路连通的圆形环状的连通用凹部,在上游侧半部上形成有从周缘部向中央部的流出口的直线状且相同宽度的流路形成用凹部,通过用第2扩散部件的背面来闭塞流路形成用凹部的开口面,形成与连通用凹部连通的集合流路。
在该气液混合处理部中,使集合流路与与扩散混合流路连通的圆形环状的连通用凹部连通,因此,流体能够顺利地从扩散混合流路向集合流路流动。
上述的第7实施方式的气液混合处理部还具有以下的结构特征。即,其特征在于,流路形成用凹部十字状地设置在上游侧半部。
在该气液混合处理部中,通过使流路形成用凹部十字状地设置在上游侧半部,能够使集合流路均等地设置在集合部件的圆周周围,能够使流体从连通用凹部通过最近的集合流路向流出口流出。
上述的第7实施方式的气液混合处理部还具有以下的结构特征。即,其特征在于,在圆筒状的壳体内将一个或多个混合单元设置为同心圆,在壳体的两个端部设置有侧壁体,在各侧壁体的外侧壁卡合有连接体的基端部,并且将连接体的前端部旋紧于壳体的外周面,在使相邻的各混合单元的流出口和流入口连通的状态下,在两个侧壁体间借由壳体夹持混合单元,在上游侧的侧壁体的中央部形成的导入口连通相邻的混合单元的流入口,另一方面,在下游侧侧壁体的中央部形成的导出口连通接近的混合单元的流出口。
在该气液混合处理部中,通过无需工具旋松卸下在壳体的外周面旋紧的连接体,能够简单地解除在壳体内设置的混合单元的夹持。因此,能够简单地将混合单元从壳体取出,轻松地进行混合单元的维护作业。另外,可以以相反的顺序,无需工具简单地组装静止型流体混合装置。
上述的第7实施方式的气液混合处理部还具有以下的结构特征。即,其特征在于,使作为流体的液体与液体、液体与气体、或者粉体与液体的混合体,从在上游侧的侧壁体的中央部形成的导入口导入,通过混合单元的扩散混合流路和集合流路流动后,从在下游侧的侧壁体的中央部形成的导出口导出。
在该气液混合处理部中,通过将液体和液体、液体和气体、或粉体和液体的混合体作为流体,从上游侧的侧壁体的导入口导入,通过混合单元的扩散混合流路和集合流路流动后,从下游侧的侧壁体的导出口导出,能够使混合体超微细化并均匀地混合。
[第3实施方式的高浓度氧处理水生成装置的说明]
图28所示的A为本发明第3实施方式的高浓度氧处理水生成装置。该高浓度氧处理水生成装置A具有作为第8实施方式的静止型流体混合装置的气液混合处理部M。即,高浓度氧处理水生成装置A在上表面开口的容器491内收纳有作为液体的处理水W,在处理水W中设置有气液混合处理部M,通过连接体450使吐出侧管492的前端部与气液混合处理部M的一侧端开口部连通连接。吐出侧管492的基端部与压送泵P的吐出口Pt连接。吸入侧管493的前端部与压送泵P的吸入口Pk连通连接,将吸入侧管493的基端部设置在处理水W中。
另外,在接近压送泵P的吐出口Pt的吐出侧管492的部分,通过气体供给管494连接气体供给部495。气体供给部495在本实施方式中为能够供给作为气体的纯氧气(例如95%浓度的氧气气体)的纯氧气供给部。另外,通过从气体供给部495向吐出侧管492中压送纯氧气,将纯氧气的供给量设定为一定量。496为在气体供给管494的中途部设置的气体供给量调节阀。另外,气体供给部495连接与压送泵P的吸入口Pk接近的吸入侧管493的部分,从气体供给部495向处理水W中供给的纯氧气还能够通过喷射器效果从压送泵P的吸入侧被吸入到压送泵P内。
气液混合处理部M通过使处理水W与纯氧气的气液混合相在弯曲流路中流动,对形成由若干个水分子构成的分子簇的处理水W施加强剪切力,形成处理水W的分子簇的大小更小的改质处理水,并且对改质处理水和纯氧气的气液混合相施加强剪切力,使纯氧气溶解于作为溶剂的改质处理水中,形成高浓度氧处理水。在此,气液混合处理部M能够利用低压力损失,实现高气体流速(流量),能够在短时间内使处理水W达到氧过饱和状态。
在吸入侧管493的中途部设置有热交换器H,通过热交换器H,将利用气液混合处理部M生成的高浓度氧处理水成为一定的低温(例如1℃~5℃)。通过回收管497将回收部G与容器491连接,由回收部G回收一定低温度的高浓度氧处理水。
根据上述结构,在高浓度氧处理水生成装置A中,通过使压送泵P工作,通过吸入侧管493吸入处理水W,并且通过吐出侧管492将处理水W和纯氧气压送至气液混合处理部M的支撑外壳主体411内。压送到支撑外壳主体411内的处理水W和纯氧气,从各导出口412通过支撑突起部413,流入形成于混合单元420的中央部的流入口432,通过扩散混合流路480向周缘部侧在半径方向流动,由此纯氧气被超微细化并均匀化,与处理水W混合后,从混合单元420的周缘部的流出口464向外部流出。也就是说,流出到容器491内。由此,通过由吸入侧管493、压送泵P、吐出侧管492、气液混合处理部M和容器491形成的循环流路,使处理水W在一定时间内循环,从而将收纳在容器491内的处理水W通过气液混合处理部M变为高浓度氧处理水。
[第8实施方式的气液混合处理部M]
图29所示的M为本实施方式的气液混合处理部,如图29~图34所示,气液混合处理部M包括:能够与压送作为混合处理对象的多个不同的流体R的压送泵P的吐出口Pt(以上参照图35)连通连接的中空的单元支撑外壳410、以及与单元支撑外壳410连通连接的混合单元420。混合单元420在通过在中央部形成的流体R的流入口432与单元支撑外壳410连通连接的板状的第1部件430上,相对设置有板状的第2部件440。在两个部件430、440之间形成有使从流入口432流入的流体R向周缘部侧在半径方向流动并扩散、混合的扩散混合流路480,在作为扩散混合流路480的终端部的两个部件430、440的周缘部形成有使混合流体向外部流出的流出口464。
单元支撑外壳410,在直线状延伸形成为圆筒状的支撑外壳主体411的周面上形成有多个导出口412,在导出口412的周围突出设置有轴长短的圆筒状的支撑突起部413,在导出口412与流入口432连通的状态下,在支撑突起部413上安装混合单元420。
在圆筒状的单元支撑外壳410的周壁上在轴线方向和圆周方向上隔开间隔形成有多个导出口412(在本实施方式中,在轴线方向上为5个,在圆周方向上4个),各导出口412在同一圆周上设置有4个导出孔412a。另外,在各导出口412的周围,从支撑外壳主体411的外周面向外部(支撑外壳主体411的半径方向)突出设置有支撑突起部413。
在支撑外壳主体411的位于支撑突起部413的中心部(轴芯部)的部分设置有作为安装部的雌螺纹部414,在雌螺纹部414上能旋紧作为安装工具的螺栓等雄螺纹部415。用于穿通雄螺纹部415的第1穿通孔433和第2穿通孔443在轴线方向上贯通形成于混合单元420的第1部件430和第2部件440的各中央部。
在支撑突起部413的端面413a上沿其周缘形成有凹条槽416,在凹条槽416内收纳有由弹性材料形成的作为密封体(垫圈)的O形环417。而且,通过O形环417使混合单元420的第2部件440与支撑突起部413的端面413a面接触,使第1部件430在重合状态下与第2部件440相对,使第1穿通孔433和第2穿通孔443吻合,使雄螺纹部415穿通两个第1、第2穿通孔433、443,通过将雄螺纹部415的前端部旋紧于雌螺纹部414,在支撑突起部413上组装混合单元420。
支撑外壳主体411在一侧端开口部可自由拆卸地连通连接有连接体450,并且在另一侧端开口部可自由拆卸地连接有闭塞体460,闭塞另一侧端开口部。在连接体450与闭塞体460之间设置有围绕并保护支撑外壳主体411的外周的保护体470。
支撑外壳主体411在一侧端部(本实施方式中,在图1中为上端部)的外周面形成有一侧端雄螺纹部418,并且在另一侧端部(本实施方式中,在图29中为下端部)的外周面形成有另一侧端雄螺纹部419。
连接体450形成为圆筒状,在一侧端部形成有连接片451,并且在另一侧端部的内周面形成有带阶梯凹部452,在带阶梯凹部452的内周面形成有连接体雌螺纹部453。连接片451可直接自由拆卸地与压送泵P的吐出口Pt连通连接,另外,可自由拆卸地连通连接基端部与压送泵P的吐出口Pt连接的吐出侧管492(参照图35)的前端部。
闭塞体460将圆筒状的周壁461与位于周壁461的另一侧端缘部呈闭塞状的端壁462连接设置成盖状,在周壁461的内周面形成有闭塞体雌螺纹部463。
另外,在一侧端雄螺纹部418可自由拆卸地旋紧连接有连接体450的连接体雌螺纹部453。另外,在另一侧端雄螺纹部419可自由拆卸地旋紧连接有盖状形成的闭塞体460的闭塞体雌螺纹部63。
如图29以及图30所示,保护体470包括:圆形环板状的一对的一侧壁体471及另一侧壁体472;以及设置在两个侧壁体471、472的周缘部之间的网体473。
两个侧壁体471、472轴对称,在支撑外壳主体411的轴线方向相对设置。各侧壁体471、472通过分别使外部侧壁片474、475和内部侧壁片476、477重合而形成。外部侧壁片474、475包括:内径与支撑外壳主体411的外径为大致相同形状、并且具有一定的半径宽度的圆形环板状的外部侧壁主片474a、475a;以及从外部侧壁主片474a、475a的内周缘部和外周缘部相互向相对方向延伸而形成的内、外周凸缘片474b、474c、475b、475c。内部侧壁片476、477包括:形成为圆形环状的内部侧壁主片476a、477a;以及从内部侧壁主片476a、477a的外周缘部相互向相对方向延伸而形成的外周凸缘片476c、477c。
外部侧壁主片474a的内周凸缘片474b夹持在连接体450的另一侧端面和在支撑外壳主体411的一侧端部设置的4个支撑突起部413的外周面之间。外部侧壁主片475a的内周凸缘片475b夹持在闭塞体460的一侧端面和在支撑外壳主体411的另一侧端部设置的4个支撑突起部413的外周面之间。
网体473在支撑外壳主体411的外周,从其外周面间隔一定宽度,并且沿其外周面延伸形成为圆筒状。另外,网体473的两个端缘部夹持在外部侧壁片474、475的外周凸缘片474b、475b的内周面和内部侧壁片476、477的外周凸缘片476c、477c的外周面之间。
通过从支撑外壳主体411上拆卸连接体450或闭塞体460,能够从支撑外壳主体411上卸下具有上述结构的保护体470。
本实施方式的气液混合处理部M具有上述结构,根据该气液混合处理部M,产生下述的作用效果。即,将单元支撑外壳410与压送作为混合处理对象的多个不同的流体的压送泵P的吐出口Pt连通连接,从压送泵P的吐出口Pt吐出多个不同的流体R时,多个不同的流体R通过单元支撑外壳410被压送至混合单元420内。另外,混合单元420在相对设置的第1、第2部件430、440之间形成有扩散混合流路480,扩散混合流路480使从流入口432流入的流体R向周缘部侧在半径方向流动并扩散混合,其结果,生成混合流体。另外,生成的混合流体从在作为扩散混合流路的终端部的两个部件430、440的周缘部形成的流出口464向外部流出。此时,多个不同的流体通过扩散混合流路480后从流出口464向外部流出,因此能够减少压力损失。因此,能够减少对流体加压、并将其供给到气液混合处理部M的压送泵P的耗电量,并且能够实现混合处理完毕的流体的流出量的增大化(效率化)。
另外,使作为连续相的作为流体的液体和作为分散相的作为流体的气体变为混合流体时,从压送泵P的吸入口Pk(参照图7)吸入所生成的混合流体,通过再次进行所需次数的使所述混合流体在混合单元420的扩散混合流路480中流动的循环流动,能够使分散相的气体变为微细(微米级或纳米级)的液滴。
由于在导出口412的周围突出设置的支撑突起部413上安装有混合单元420,因此,能够通过压送泵P,使压送到单元支撑外壳410内的多个不同的流体通过导出口412→流入口432→扩散混合流路480→流出口464向外部流出,能够可靠地减少压力损失。此时,流体在扩散混合流路480内扩散的同时被混合,因此,作为分散相的气体变为微细且均匀的液滴。
由于能够在单元支撑外壳410上安装多个混合单元420,因此能够通过各混合单元420同时生成混合流体。因此,能够可靠地实现混合处理完毕的流体的流出量的增大化(效率化)。
由于能够通过雄螺纹部415将混合单元420安装在单元支撑外壳410的雌螺纹部414上,因此,在进行维护作业时,能够利用安装工具简单地从安装部卸下混合单元,能够良好地确保维护的作业性。
由于在支撑突起部413的端面上形成的凹条槽416内收纳有O形环417,通过O形环417,在支撑突起部413上安装混合单元420,因此,能够以简单的结构良好地确保支撑突起部413和混合单元420的密封性。因此,能够降低压力损失,并且能够可靠地生成混合流体,提高混合流体的生成效率。
[混合单元420的结构的更具体的说明]
下面更具体地说明混合单元420的结构。即,混合单元420使圆板状的第2部件440与在中央部形成有作为处理对象的流体R(在图34中以箭头表示)的流入口432的圆板状的第1部件430相对设置,形成使从中央部侧的流入口432流入的流体R在两个部件430、440之间向周缘部侧在半径方向流动并扩散、混合的扩散混合流路480。
如图34所示,扩散混合流路480在第1、第2部件430、440的对置面分别并列形成有同样形状、同等大小的多个凹部435、445。各部件430、440的凹部435、445的开口面彼此相对地面接触,并且以相互连通的方式使之相互错位设置。在以流体R的流入口432为中心的同一圆周上设置的各部件430、440的凹部435、445的数量,从中心部侧向周缘部侧逐渐增多,在作为流动方向的半径方向上使分流数(分散数)增大。在两个部件430、440之间在周缘部侧形成流出口464。
根据上述结构,在混合单元420中,第1、第2部件430、440的凹部435、445的数量,从中心部侧向周缘部侧逐渐增大,因此,流体R的合流凹部435、445数量越靠近周缘部侧越多,并且与此成比例,被分流(分散)成多个流路。因此,在扩散混合流路480中,对流体R施加剪切力进行微细化的次数,沿流体R的流动方向(面向周缘部侧的半径方向)逐渐增多。
各混合单元420都具有同样的结构,如图31以及图33所示,包括:相对设置的两片板状(大致为圆板形状)的部件,具体的讲为圆板形状的第1、第2部件430、440。
在形成各混合单元420的两片第1、第2部件430、440中,流体R的流入口432以贯通状态形成于在导出口412侧设置的第1部件430的圆板状的部件主体431的中央部。
如图33所示,在部件主体431的下游侧面,以无间隙的状态形成有多个开口形状为正六边形的凹部435。多个凹部435被形成为所谓的蜂巢状。434为第1部件430的销插入用凹部。436为在第1部件430的中央部设置的第1穿通部,在第1穿通部436形成有第1穿通孔433。437为将第1穿通部436支撑于流入口432中的中央的3片支撑片。
如图30~图32所示,第2部件440的直径大致与第1部件430的直径相同。在第2部件440的部件主体441的与第1部件430的相对的面上,与第1部件430的部件主体431同样,以无间隙的状态形成有多个开口形状为正六边形的凹部445。446为在第2部件440上形成的销穿通孔,447为穿通销穿通孔446的定位销,将定位销447的前端部插入第1部件430的销插入用凹部434,决定第1部件430和第2部件440的位置,使其对置。
另外,两个部件430、440以如图34所示的设置被组装。具体而言,以对置状态设置第1部件430与第2部件440。此时,确定第2部件440的方向,使第1部件430的下游侧面的蜂巢状的多个凹部435的开口面与第2部件440的上游侧面的蜂巢状的多个凹部445的开口面以相对状态抵接(参照图31)。在此状态下,将穿通第2部件440的销穿通孔446的定位销447的前端部插入第1部件430的销插入用凹部434,进行组装。
因此,组装两个部件430、440后,在两个部件430、440之间形成的扩散混合流路480的终端部,向外周环状地开口。而且,供给到第1部件430的流入口432的流体R,通过扩散混合流路480(参照图34)后,从该扩散混合流路480的终端部被放出。
在此,对在由定位销447定位的各部件430、440的抵接侧的面上形成的蜂巢状的多个凹部435、445的相互关系进行说明。即,如图32所示,两个部件430、440的凹部435、445形成为同样形状,同等大小,这些抵接面以第2部件440的凹部445的角部449位于第1部件430的凹部435的中心位置的状态抵接。
以这样的状态将第1部件430与第2部件440抵接时,能够使流体R在第1部件430的凹部435与第2部件440的凹部445之间流动。另外,角部449为3个凹部445的角部聚集的位置。
因此,例如,流体R从第1部件430的凹部435侧流向第2部件440的凹部445侧时,流体R被分流(分散)为两个流路。
也就是说,位于第1部件430的凹部435的中央位置的第2部件440的角部449,起到将流体R分流的分流部的作用。与此相反,流体R从第2部件440侧流向第1部件430侧时,从两个方向流过来的流体R流入到一个凹部435而合流。在此情形下,位于第2部件440的中央位置的角部449起到合流部的作用。
另外,第1部件430的凹部435的角部439位于第2部件440的凹部445的中心位置。在此情形下,第1部件430的角部439起到上述分流部和合流部的作用。
这样,扩散混合流路480形成为,从中央的流入口432向两个部件430、440的轴线方向供给的流体R,在相互以相对状态相对设置的两个部件430、440之间,一边反复进行分流和合流(分散和混合),一边向两个部件430、440的放射线方向(与轴线方向垂直的半径方向)以弯曲状态流动(参照图34)。在流体R流过该扩散混合流路480的过程中,对流体R实施混合处理。
[流体混合系统]
流体混合系统构成为,将作为流体R的液体与液体、液体与气体、或粉体和液体的混合体,从支撑外壳主体411的一侧端开口部压送到另一侧端开口部被闭塞的支撑外壳主体411内。另外,混合体从各导出口412通过支撑突起部413流入在混合单元420的中央部形成的流入口432,通过扩散混合流路480向周缘部侧在半径方向流动后,从混合单元420的周缘部的流出口464向外部流出。
根据上述结构,使作为流体R的液体与液体、液体与气体、或粉体与液体的混合体流过多个混合单元420的扩散混合流路480,并且从流出口464流出到外部,由此能够超微细化(从纳米级到几μm级)且均匀化地进行混合。另外,纳米级为不满1μm的级别。亚微米级0.1μm~1μm的级别。
[第8实施方式的气液混合处理部的特征]
作为静止型流体混合装置的第8实施方式的气液混合处理部具有以下的结构特征。即,气液混合处理部的特征在于,包括:能够与压送作为混合处理对象的多个不同的流体的压送泵的吐出口连通连接的中空的单元支撑外壳、以及与单元支撑外壳连通连接的混合单元,混合单元通过在中央部形成的流体的流入口使板状的第2部件与与单元支撑外壳连通连接的板状的第1部件相对设置,形成使从流入口流入的流体在两个部件之间向周缘部侧在半径方向流动并扩散、混合的扩散混合流路,在作为扩散混合流路的终端部的两个部件的周缘部形成使混合流体向外部流出的流出口。
在该气液混合处理部中,将单元支撑外壳与在压送作为混合处理对象的多个不同的流体的压送泵的吐出口连通连接,从压送泵的吐出口吐出多个不同的流体时,多个不同的流体通过单元支撑外壳被压送到混合单元内。而且,混合单元在相对设置的部件之间形成扩散混合流路,扩散混合流路使从流入口流入的流体向周缘部侧在半径方向流动并扩散、混合,其结果,生成混合流体。另外,所生成的混合流体从在作为扩散混合流路的终端部的两个部件的周缘部形成的流出口向外部流出。此时,多个不同的流体通过扩散混合流路后从流出口流出到外部,因此能够减少压力损失。因此,能够减少对流体加压、并将其供给到气液混合处理部的加压泵的耗电量,并且能够实现混合处理完毕的流体的流出量的增大化(效率化)。
另外,将作为连续相的作为流体的液体和作为分散相的作为流体的液体形成混合流体时,使所生成的混合流体从压送泵的吸入口吸入,再次进行所需次数的使所述混合流体在混合单元的扩散混合流路中流动的循环流动,能够使分散相的液体变为微细(微米级或纳米级)的液滴。
上述的第8实施方式的气液混合处理部还具有以下的结构特征。即,其特征在于,在所述单元支撑外壳上形成有导出口,在导出口的周围突出设置有支撑突起部,在使导出口和所述流入口连通的状态下,将所述混合单元安装于支撑突起部。
在该气液混合处理部中,由于在导出口的周围突出设置的支撑突起部安装有混合单元,因此,能够通过压送泵,使压送到单元支撑外壳内的多个不同的流体通过导出口→流入口→扩散混合流路→流出口向外部流出,能够可靠地减少压力损失。此时,流体在扩散混合流路内扩散的同时被混合,因此,作为分散相的液体变为微细且均匀的液滴。
上述第8实施方式的气液混合处理部还具有以下的结构特征。即,其特征在于,所述单元支撑外壳形成为筒状,在单元支撑外壳的周壁在轴线方向和圆周方向隔开间隔形成有多个导出口,并且在各导出口的周围突出设置有支撑突起部,在使导出口和所述流入口连通的状态下将所述混合单元安装于各支撑突起部。
在该气液混合处理部中,由于能够在在单元支撑外壳上安装多个混合单元,因此,能够通过各混合单元同时生成混合流体。因此,能够可靠地实现混合处理完毕的流体的流出量的增大化(效率化)。
上述第8实施方式的气液混合处理部还具有以下的结构特征。即,其特征在于,在所述支撑突起部内设置有与所述单元支撑外壳连接设置的安装部,利用安装工具将所述混合单元安装于安装部。
在该气液混合处理部中,由于利用安装工具将混合单元安装于单元支撑外壳的安装部,因此,在进行维护作业时,能够利用安装工具简单地从安装部将混合单元拆卸下,能够良好地确保维护的作业性。
上述的第8实施方式的气液混合处理部还具有以下的结构特征。即,其特征在于,在所述支撑突起部的端面沿着其周缘形成有凹条槽,在凹条槽内收纳有密封体,通过密封体将所述混合单元安装于支撑突起部。
在该气液混合处理部中,由于在支撑突起部的端面形成的凹条槽内收纳有密封体,通过密封体将混合单元安装于支撑突起部,因此,能够以简单的结构良好地确保支撑突起部和混合单元的密封性。因此,能够减少压力损失,并且能够可靠地生成混合流体,提高混合流体的生成效率。
Claims (6)
1.一种高浓度氧处理水生成法,其特征在于,包括:
纯氧气供给工序,对1个大气压下的处理水供给纯氧气;以及
高浓度氧处理水生成工序,通过在纯氧气供给工序中供给纯氧气,使处理水中的溶解氧含量增大到在总压力为1个大气压下氧分压为0.21个大气压时的空气饱和溶解氧在处理水中的溶解度的3倍以上、且在1个大气压的纯氧气在处理水中的溶解度以下的范围内,以生成高浓度氧处理水。
2.一种高浓度氧处理水,其特征在于,通过对1个大气压下的处理水供给纯氧气,使处理水中的溶解氧含量增大到在总压力为1个大气压下氧分压为0.21个大气压时的空气饱和溶解氧在处理水中的溶解度的3倍以上、且在1个大气压的纯氧气在处理水中的溶解度以下的范围内,以生成高浓度氧处理水。
3.一种生鲜海鲜的新鲜度保持处理法,其特征在于,
通过对1个大气压下的处理水供给纯氧气,使处理水成为高浓度氧处理水;
并且,高浓度氧处理水通过使处理水中的溶解氧含量增大到在总压力为1个大气压下氧分压为0.21个大气压时的空气饱和溶解氧在处理水中的溶解度的3倍以上、且在1个大气压的纯氧气在处理水中的溶解度以下的范围内而生成;
使生鲜海鲜在高浓度氧处理水中浸渍处理规定时间。
4.根据权利要求3所述的生鲜海鲜的新鲜度保持处理法,其特征在于,将在高浓度氧处理水中浸渍处理规定时间的生鲜海鲜收纳在收纳袋中,并且对收纳袋内进行脱气密封,在该脱气密封状态下进行冷藏处理。
5.根据权利要求3或4所述的生鲜海鲜的新鲜度保持处理法,其特征在于,纯氧气形成具有超微细气泡的气泡群,与处理水混合。
6.根据权利要求3~5中任意一项所述的生鲜海鲜的新鲜度保持处理法,其特征在于,处理水的温度设定在1℃~5℃的范围。
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