JP2000153142A

JP2000153142A - 複数流体混合装置

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Publication number: JP2000153142A
Application number: JP10332372A
Authority: JP
Inventors: Hikoroku Sugiura; 彦六杉浦
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-11-24
Filing date: 1998-11-24
Publication date: 2000-06-06
Anticipated expiration: 2018-11-24
Also published as: JP4251695B2

Abstract

(57)【要約】【課題】小型で混合効率の高い複数流体混合装置を提
供する。【解決手段】液相・固相・気相のいずれかの複数流体
（ＦＬ１，ＦＬ２）を、合流部位（１１）で合流させて
複数流体混合流（ＦＬ３）となして圧送する流路（１
０）内の下流側部位に、スタテックミキサー（２０）を
収納する。さらに、上記流路（１０）のスタテックミキ
サー（２０）の下流側には、偏心位置に非円形の噴射口
（３１）を設けた噴射口付き衝突板（３０）を設けてな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水に空気を白濁状
態に混合する等の、複数の流体を混合させる複数流体混
合装置に関するものである。

【０００２】通常、液相のみからなる複数の流体は混ざ
り易い場合が多く、単に両者を同一容器内に注入（投
入）しただけで均一に混合することが多い。しかし、二
液を混合しようとしても、両者の比重が極端に相違する
場合や、水と油のように混合しにくい性状のものもあ
る。そして、混合しようとする流体が、水に空気を混合
するように、液相・気相・固相の異なる性状のものどう
しを混合しようとすると、なかなか混合しにくいもので
ある。

【０００３】そこで、従来、このように混合しにくい複
数の流体を混合するには、回転式の撹拌翼が一般的に使
用されている。しかし、この撹拌翼方式は混合効率が低
いので、比較的混合し易い流体どうしの混合に限定され
るという問題点を有している。

【０００４】また、上記攪拌翼による混合装置は、所定
の撹拌時間を確保する必要上から、通常比較的大型な攪
拌槽が必要で、流体搬送流路系内での攪拌が難しく、流
体の搬送路からその系外に設置した攪拌槽に一度流体を
流入させ、攪拌槽内で攪拌した後に再度搬送路に戻すこ
とが通常は必要で、装置が複雑で大型化し、攪拌翼を回
転する動力と、攪拌槽から搬送路に流体を戻すという目
的に使用される動力も必要となる等の問題点を有してい
る。

【０００５】また、流体の搬送路内に捻り翼を固定した
状態で内蔵し、搬送中の流体を旋回流となるように回転
させて攪拌するスタテックミキサーも従来提案されてい
る。しかし、この種の捻り翼方式のスタテックミキサー
は、混合効率を高めると意外と大きな圧力損失を伴うと
共に、なお、混合効率に十分満足できるものでないとい
う問題点を有している。すなわち、この捻り翼方式のス
タテックミキサーは流体を搬送中に旋回させて攪拌・混
合するものであるが、旋回流には遠心力が発生し、この
遠心力で混合流体に比重差が有ると、これらを分離する
ように作用し、流路の中心側に比重が小さい流体が外周
方向に比重の重い流体が集まろうとするので混合効率が
充分得られないものであるとされている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は上記
問題点に鑑みなされたもので、構成が簡易・小型で、混
合効率の高い複数流体混合装置を提供することを課題と
したものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するた
め、本発明は、液相・固相・気相のいずれかの複数流体
ＦＬ１，ＦＬ２を、合流部位１１で合流させて複数流体
混合流ＦＬ３となして圧送する流路１０内の下流側部位
に、スタテックミキサー２０を収納し、さらに、上記流
路１０のスタテックミキサー２０の下流側には、偏心位
置に非円形の噴射口３１を設けた噴射口付き衝突板３０
を設けてなる技術的手段を講じたものである。

【０００８】それ故、本発明複数流体混合装置は、合流
部位１１で合流した複数流体混合流ＦＬ３が、スタテッ
クミキサー２０で攪拌・混合されるのは従来と同じ作用
である。そして、スタテックミキサー２０で攪拌・混合
された流体は噴射口３１より流出するが、流体の一部は
噴射口３１より直接流出するが、該流体の多くは衝突板
３０に衝突した後、該噴射口３１より流出する。すなわ
ち、該噴射口３１よりの噴射の際に、噴射口３１より噴
射される直前に流れ方向を変えて渦流を発生して攪拌・
混合される作用を呈する。

【０００９】そして、上記噴射口３１は、噴射口付き衝
突板３０の偏心位置に設けられている上に、非円形とな
っているので、該噴射口３１より噴出された複数流体混
合流ＦＬ３は、噴射先方側でも非常に複雑な動き（均一
な放射方向への噴射とはならない。）をして、相互に衝
突し合ってさらに攪拌・混合される作用を呈するもので
ある。

【００１０】次に、「請求項２」の発明は、液相・固相
・気相のいずれかの複数流体ＦＬ１，ＦＬ２を、合流部
位１１で合流させて複数流体混合流ＦＬ３となして圧送
する流路１０内の下流側部位に、スタテックミキサー２
０を収納し、このスタテックミキサー２０を収納する部
位は流路断面積を狭窄しない拡径流路部１２となし、さ
らに、上記流路１０のスタテックミキサー２０の下流側
には、偏心位置に非円形の噴射口３１を設けた噴射口付
き衝突板３０を設けてなる技術的手段を講じたものであ
る。

【００１１】それ故、本発明は上記「請求項１」の作用
に加え、スタテックミキサー２０を収納する部位は流路
断面積を狭窄しない拡径流路部１２となしたので、スタ
テックミキサー２０部位での圧力損失を低減する作用を
呈するものである。

【００１２】次に、「請求項３」の発明は、液相・固相
・気相のいずれかの複数流体ＦＬ１，ＦＬ２を、合流部
位１１で合流させて複数流体混合流ＦＬ３となして圧送
する流路１０内の下流側部位に、スタテックミキサー２
０を収納し、さらに、上記流路１０のスタテックミキサ
ー２０の下流側には、偏心位置に非円形の噴射口３１を
設けた噴射口付き衝突板３０を設けて、該噴射口付き衝
突板３０より下流側は解放するか、流路径を流れ方向に
所定距離に渡って前記流路１０より拡径した拡径流路部
１３となした技術的手段を講じたものである。

【００１３】それ故、本発明は、「請求項１」の作用に
加えて、衝突板３０より下流側は解放するか流路径を流
れ方向に所定距離に渡って前記流路１０より拡径した拡
径流路部１３となしたので、衝突板３０の噴射口３１よ
り噴出する複数流体混合流ＦＬ３は流路径の拡大によっ
て減圧され拡散微小化して分断される作用を呈すると共
に、噴射口３１が非円形であることとあいまって噴射方
向が複雑な方向となって噴射先端側でも噴射流体どうし
が衝突しあって攪拌・混合される作用を呈する。

【００１４】次に、「請求項４」の発明は、液相・固相
・気相のいずれかの複数流体ＦＬ１，ＦＬ２を、合流部
位１１で合流させて複数流体混合流ＦＬ３となして圧送
する流路１０内の下流側部位に、スタテックミキサー２
０を収納し、このスタテックミキサー２０を収納する部
位は流路断面積を狭窄しない第一の拡径流路部１２とな
し、さらに、上記流路１０のスタテックミキサー２０の
下流側には、偏心位置に非円形の噴射口３１を設けた噴
射口付き衝突板３０を設けて、該噴射口付き衝突板３０
より下流側は解放するか、流路径を流れ方向に所定距離
に渡って前記流路１０より拡径した第二の拡径流路部１
３となした技術的手段を講じたものである。

【００１５】それ故、本発明は、スタテックミキサー２
０を収納する部位は流路断面積を狭窄しない第一の拡径
流路部１２となしたことで、「請求項２」の作用を呈
し、さらに、衝突板３０より下流側は解放するか、流路
径を流れ方向に所定距離に渡って前記流路１０より拡径
した第二の拡径流路部１３となしたことで「請求項３」
の作用をも呈するものである。

【００１６】また、「請求項５」の発明は、液相・固相
・気相のいずれかの複数流体ＦＬ１，ＦＬ２を、合流部
位１１で合流させて複数流体混合流ＦＬ３となして圧送
する流路１０内に衝突板２１を流れ方向と直交方向に設
けて、この衝突板２１の周縁部位に上流側に向かう周壁
（２３）を突設してなるスタテックミキサー２０を収納
し、さらに、上記流路１０のスタテックミキサー２０の
下流側には、偏心位置に非円形の噴射口３１を設けた噴
射口付き衝突板３０を設けた技術的手段を講じたもので
ある。

【００１７】それ故、本発明は、流路１０内に衝突板２
１を設けたので、この衝突板２１は衝突した複数混合流
体ＦＬ３の衝突エネルギーで攪拌・混合を行う作用は少
なく、該衝突板２１は流れ方向を変換して、方向転換に
よって発生する渦流による撹拌・混合作用が主となり、
衝突板２１における圧力損失を低減する作用を呈するも
のであることが実験の結果認められた。

【００１８】また、「請求項６」の発明は、液相・固相
・気相のいずれかの複数流体ＦＬ１，ＦＬ２を、合流部
位１１で合流させて複数流体混合流ＦＬ３となして圧送
する流路１０内に衝突板２１を流れ方向と直交方向に設
けて、この衝突板２１の周縁部位に上流側に向かう周壁
２３を突設してなるスタテックミキサー２０を収納し、
上記スタテックミキサー２０の外周面との流路１０内周
面との間を閉塞するように連結した固定盤２２ａの偏心
位置に、非円形の噴射口３１，３１，３１・・・を設け
てなる技術的手段を講じたものである。

【００１９】それ故本発明は、固定盤２２ａの偏心位置
に、非円形の噴射口３１，３１，３１・・・を設けてな
るので、該固定盤２２ａが噴射口付き衝突板３０を兼ね
る作用を呈する。なお、この噴射口３１，３１，３１・
・・の開口総面積が流路１０の流路総面積より小さいと
それなりの圧力損失を伴うが、従来のスタテックミキサ
ー等の混合装置に比べては極端に攪拌・混合効率を向上
する作用を呈するものである。

【００２０】また、「請求項７」の発明は、液相・固相
・気相のいずれかの複数流体ＦＬ１，ＦＬ２を、合流部
位１１で合流させて複数流体混合流ＦＬ３となして圧送
する流路１０内に衝突板２１を流れ方向と直交方向に設
けて、この衝突板２１の周縁部位に上流側に向かう周壁
２３を突設してなるスタテックミキサー２０を収納し、
上記拡径流路部１２の下流側には、流路１０より縮径し
た下流側流路１０ａの上流端を延設筒部１０ｂとして延
設して、その先端部を流路１０内に機密を保って臨入さ
せるとともに、その先端を上記衝突板２１で密閉し、こ
の延設筒部１０ｂの先端に非円形の噴射口３１，３１，
３１・・・を設けてなる技術的手段を講じたものであ
る。

【００２１】それ故、本発明は、スタテックミキサー２
０で攪拌された複数流体混合流ＦＬ３は、その下流側で
延設筒部１０ｂの非形の噴射口３１，３１，３１・・・
を通過してさらに「請求項１」と同様に攪拌される作用
を呈する。なお、この噴射口３１，３１，３１・・・は
非円形とし、延設筒部１０ｂの中央ではなく先端に設け
て偏心させたことで「請求項１」と同じ作用を呈する。

【００２２】また、「請求項８」の発明は、液相・固相
・気相のいずれかの複数流体ＦＬ１，ＦＬ２を、合流部
位１１で合流させて複数流体混合流ＦＬ３となして圧送
する流路１０の下流側部位に拡径流路部１２を設け、上
記拡径流路部１２には、流路１０の内径に略一致する衝
突板２１を流れ方向と直交方向に設けて、この衝突板２
１の周縁部位に上流側に向かう周壁２３を突設してなる
スタテックミキサー２０を収納し、上記周壁２３の上流
端側または下流側端を、拡径流路部１２の拡径段面１２
ａまたは縮径段面１２ｂに、多少の間隙を有して近接さ
せてなる技術的手段を講じたものである。

【００２３】それ故、本発明は、衝突板２１で複数流体
混合流ＦＬ３が攪拌され、やがて、該複数流体混合流Ｆ
Ｌ３の一部は拡径段面１２ａまたは縮径段面１２ｂに衝
突し、一部は周壁２３に沿って案内されて、さらに残部
は直接、該周壁２３と拡径段面１２ａまたは縮径段面１
２ｂとの間隙を通過することになり、この間隙より噴射
される場合は噴射方向を複雑に変化する作用を呈する。

【００２４】また、「請求項９」の発明は、液相・固相
・気相のいずれかの複数流体ＦＬ１，ＦＬ２を、合流部
位１１で合流させて複数流体混合流ＦＬ３となして圧送
する流路１０の下流側部位に拡径流路部１２を設け、上
記拡径流路部１２には、流路１０の内径に略一致する衝
突板２１を流れ方向と直交方向に設けて、この衝突板２
１の周縁部位に上流側に向かう周壁２３を突設してなる
スタテックミキサー２０を収納し、上記周壁２３の上流
端側または下流側端を、拡径流路部１２の拡径段面１２
ａまたは縮径段面１２ｂに接触させ、該拡径段面１２ａ
または縮径段面１２ｂの周壁２３の接触部位には局所的
に該周壁２３の内外を連通する凹部３１ａ，３１ａ，３
１ａ・・・を設けてなる技術的手段を講じたものであ
る。

【００２５】それ故、本発明は、上記スタテックミキサ
ー２０で混合された複数流体混合流ＦＬ３は、凹部３１
ａ，３１ａ，３１ａ・・・内を通過することで周壁２３
をくぐり抜けることになるが、「図１１」に示すように
局所的な凹部３１ａを周壁２３で二分するので、通常該
周壁２３の外側は非円形となり「請求項１」と同等の作
用を呈するものである。

【００２６】

【実施例】次に、本発明の実施例を、添付図面を参照し
て詳細に説明する。図中、１０が流路で、この流路１０
は、上流側に液相・固相・気相のいずれかの複数流体Ｆ
Ｌ１，ＦＬ２を、合流部位１１で合流させて複数流体混
合流ＦＬ３となして圧送するようになしてある。

【００２７】上記合流部位１１は、「図１」例では第一
流路１１ａと第二流路１１ｂとを一端側（下流端側）で
流路１０に合流させてなり、該第一流路１１ａと第二流
路１１ｂとに、夫々の流体ＦＬ１，ＦＬ２を供送する
（通常圧送する。）ようになしてある。なお、「図１」
例では、第一流路１１ａから空気を、第二流路１１ｂか
ら水を供送するようになしてあるが、二流体に限定され
るものではなく、図示しない第三流路等をさらに合流さ
せて、三流体以上を合流させてもよい。また、各流体Ｆ
Ｌ１，ＦＬ２は、粉体等の固相であっても、水のような
液体であっても、空気のような気相であっても無論差し
支えない。

【００２８】また、上記合流部位１１として「図２」例
は、インジェクター機構を利用したもので、流体ＦＬ２
（水）を第二流路１１ｂより流路径を順次狭窄したノズ
ル部１４より大径の流路１０内に圧送噴射し、このノズ
ル部１４の噴射先方近くに流体ＦＬ１（空気）を吸い込
む第一流路１１ａの連結口を連通してなり、ノズル部１
４よりの噴射に伴う減圧によって第一流路１１ａより該
流体ＦＬ１（空気）を吸いこみ合流させるようになした
従来公知なものである。なお、該合流部位１１は、複数
の流体を合流できるものであれば、図示例に限らず、従
来公知な種々のものが利用できることは無論である。

【００２９】そして、上記流路１０内の下流側部位に、
スタテックミキサー２０を収納して有る。スタテックミ
キサーとしては、駆動回転式の攪拌翼を必要としないも
ので、一般的には、捻り翼式のものと衝突板式のもの等
が利用できる。上記捻り翼式のものとしては、図示はし
ていないが、帯状の板を９０度または１８０度等の適宜
回転角度捻って捻り翼体となし、この捻り翼体を、その
長手方向を流れの方向に向けて、流路１０内に固定して
収納してなる従来公知なものである。そして、流路１０
内を圧送される複数流体混合流ＦＬ３は、この捻り翼体
の捻り面に沿って案内されて旋回流となり、攪拌・混合
されるものである。

【００３０】上記捻り翼式のスタテックミキサーは構成
が簡易であるので、流体移送路の系内で、搬送中の流体
を攪拌するのに汎用されている。しかし、この方式は流
路１０内に旋回流を発生させるので、液相と気相のよう
に比重差のある流体を混合しようとすると、前記したよ
うに旋回流によって発生する遠心力が気液等の比重差を
有する流体を分離するように作用し、混合効率を低下さ
せる原因となっている。

【００３１】そこで、本発明は、上記捻り翼式のスタテ
ックミキサーを使用することは無論差し支えないが、図
示の実施形態では衝突板式のスタテックミキサー２０を
使用している。すなわち、流路１０内に複数流体混合流
ＦＬ３が衝突する衝突板２１を設けて、複数流体混合流
ＦＬ３をこの衝突板２１に衝突させ、衝突による攪拌、
及び衝突後の流れ方向変更による渦流や乱流による攪拌
・混合を行うようになしてある。

【００３２】しかし、上記衝突板方式のスタテックミキ
サー２０は、従来圧力損失が高いのが問題点として指摘
されている。そこで、この圧力損失を可能な範囲で低減
すべく、図示の実施例では、流路１０に流路断面積を狭
窄しない拡径流路部１２を設け、この拡径部１２内に流
路１０以上の径を有する衝突板２１を複数流体混合流Ｆ
Ｌ３の流れが直交方向に衝突するように固定してある。
そして、この衝突板２１の周縁には流れの方向に向け周
壁２３を突設して、衝突した複数流体混合流ＦＬ３が向
流方向に方向転換されて案内されるようになしてある。

【００３３】なお、上記衝突板２１は流体の流れ方向と
平行または所定の捻り角度を持たせた放射状の複数の連
結翼体２２，２２，２２・・・で、上記拡径流路部１２
内周面に連結固定されてなる。また、この連結翼体２
２，２２，２２・・・と衝突板２１と周壁２３とを設け
ても流路断面積はどの部位でも、流路１０の断面積より
大きく設定し、衝突による激しい乱流・渦流が発生して
も、圧力損失がいたずらに高くなることを最大限抑止で
きるようになしてある。

【００３４】すなわち、上記衝突板２１の詳細な作用を
「図５」で説明すると、複数流体混合流ＦＬ３は衝突板
２１に衝突した後、矢印Ｐ１に示す該衝突板２１に沿う
放射方向の流れとなり、次に、周壁２３の近くに達する
と、この周壁２３を乗り越えるために、その内周面に沿
って矢印Ｐ２の向流方向の流れとなり、流れ方向が一時
反転するもので、このように流れ方向を変換するとその
逆流部位では、順次上流方向から圧送されてくる流体と
すれ違って激しい乱流の発生が伴うものである。

【００３５】なお、上記衝突板２１は、図示例の平らな
円盤に代え、中心側が流れ方向（「図５」左側）に膨出
させる（図示せず）か、または、縦断面が略Ｗ字を９０
度回転した形状のように流れ方向と逆方向に中央部を膨
出した曲面形状（図示せず）とすることで、上記衝突板
２１と周壁２３とが一体化したものと見做すことも可能
である。

【００３６】また、「図５」図示例では、衝突板２１の
上流側面に多数の凹部２４，２４，２４・・・が設けら
れている。この凹部２４，２４，２４・・・は、さらに
乱流（渦流）を発生させるためのもので、例えば、半球
凹部形状（形状は特に限定されるものではない。）等と
なしておくことで、その内面に衝突した流れが、衝突部
位で小さな渦流を局所的に多数発生させて撹拌・混合効
率をさらに高めるものである。なお、この凹部２４は周
壁２３の表面や拡径流路部１２の内面等に設けてもよい
ものである。

【００３７】また、周壁２３を乗り越えた複数流体混合
流ＦＬ３は、「図５」の矢印Ｐ３に示すように、周壁２
３の外周面と拡径流路部１２の内周面との間を通り、衝
突板２１の裏側（下流側）において矢印Ｐ４で示すよう
に合流する。したがって、拡径流路部１２内では流れ方
向が複雑に変化して渦流・乱流・衝突流が発生して複数
流体（例えば、気液）が確実に攪拌・混合されるもので
あるが、該拡径流路部１２内は流路径が流路１０に対し
ていずれの部位でも狭窄されていないので、複数流体混
合流ＦＬ３の全量が衝突板２１に必ず衝突するとは限ら
ず、一部は矢印Ｐ３方向に流れて、圧力の損失を低減
し、複雑な乱流で攪拌・混合が行えるものである。

【００３８】なお、上記流路径を狭窄しないことを条件
に種々実験を行い好ましい結果を得たが、流路径を狭窄
した場合、上記衝突板２１と周壁２３を有したスタテッ
クミキサー２０は、意外にも混合効率が高いことが判明
した。１Ｋｇ／ｃｍ^２Ｇの圧力損失がある捻り翼式のス
タテックミキサーと、同じ圧力損失の衝突板２１と周壁
２３を有したスタテックミキサー２０とで、水に空気を
混入・攪拌して比較したところ、捻り翼式の場合は両者
の混合比率にかかわらず空気の半分程度が気泡として水
に混ざることが無く、攪拌したものを自然放置すると数
秒で気泡が浮上して分離してしまうのに対して、衝突板
２１と周壁２３を有したスタテックミキサー２０では空
気と水が混ざり３分間自然放置しても白濁状態を保持で
きる水が得られ、混合効率が高いことを確認できた。

【００３９】そして、本発明は、さらに、上記流路１０
のスタテックミキサー２０の下流側には、偏心位置に非
円形の噴射口３１を有した衝突板３０を設けてなる。こ
の、衝突板３０は、「図１」では流路１０の下流端を塞
ぐエンドプレート状態に設けられてなり、この衝突板３
０の偏心部位に非円形の噴射口３１を設けてなるが、該
流路１０の下流端側の流路径をノズル状に順次狭窄し
て、その先端に該衝突板３０を設けたり、逆に、該流路
１０の下流端側の流路径を順次拡径して、その先端に該
衝突板３０を設けてもよい。

【００４０】上記衝突板３０の噴射口３１は、「図３」
及び「図４」に示した例のごとく、衝突板３０の偏心し
た位置に適宜な非円形の噴射口３１を設ければよい。な
お、「図４」（Ａ）乃至（Ｆ）の、夫々の噴射口３１の
形状は例示であって、図示例には限定されるものではな
い。また、この噴射口３１は「図４」（Ｄ）に示すよう
に衝突板３０に複数箇所設けてもよい。なお、該噴射口
３１の一部は、「図４」（Ａ）乃至（Ｄ）に示すよう
に、一部が（比較的多くの部分が）流路１０の内周面に
一致するようになすと、噴射口３１より噴射される流体
の噴射方向がより複雑化するものである。

【００４１】衝突板２１に衝突して拡径流路部１２内で
攪拌・混合された複数流体混合流ＦＬ３の多くは、今度
は噴射口付き衝突板３０に衝突（一部は直接、噴射口３
１より流出こともある。）する。すると、噴射口付き衝
突板３０に衝突した流体は「図５」に示すように、該噴
射口付き衝突板３０の内面に沿って矢印Ｐ５の流れとな
り、この際に渦流が発生して再度、攪拌・混合される。
そして、噴射口付き噴射板３０の噴射口３１より噴射さ
れる複数流体混合流ＦＬ３は、噴射口３１が偏心して非
円形であるので、全てが均一な放射方向には噴射され
ず、一部は「図５」の矢印Ｐ６に示すような偏った方向
への噴射となり、噴射後にも複数流体混合流ＦＬ３どう
しが衝突して攪拌・混合されるものである。

【００４２】なお、該噴射口付き衝突板３０より下流側
は解放するか、前記流路１０と同じ流路を連結してもよ
く、「図６」例では、流路１０の延設部位内に流体の流
れ方向に複数段に該噴射口付き衝突板３０，３０を設け
たものである。

【００４３】次に、「請求項２」の発明は、液相・固相
・気相のいずれかの複数流体ＦＬ１，ＦＬ２を、合流部
位１１で合流させて複数流体混合流ＦＬ３となして圧送
する流路１０内の下流側部位に、スタテックミキサー２
０を収納してあるのは「請求項１」と同じである。

【００４４】そして、本発明は、上記スタテックミキサ
ー２０を収納する部位は流路断面積を狭窄しない拡径流
路部１２となしている。本発明において、この拡径流路
部１２を設けた理由は前記したように圧力損失を低減さ
せることを目的とするもので、前記はしていないがスタ
テックミキサー２０が図示しない捻り翼方式の場合も、
該捻り翼を収納して流路径が減少する分以上を拡径する
ことで、攪拌効率は多少低下するも、圧力損失は大幅に
低減できるものである。

【００４５】さらに、上記流路１０のスタテックミキサ
ー２０の下流側には、偏心位置に非円形の噴射口３１を
設けた噴射口付き衝突板３０を設けてなるは「請求項
１」と同じである。

【００４６】次に、「請求項３」の発明は、液相・固相
・気相のいずれかの複数流体ＦＬ１，ＦＬ２を、合流部
位１１で合流させて複数流体混合流ＦＬ３となして圧送
する流路１０内の下流側部位に、スタテックミキサー２
０を収納するのは「請求項１」と同じである。

【００４７】そして、本発明は、上記流路１０のスタテ
ックミキサー２０の下流側には、偏心位置に非円形の噴
射口３１を設けた噴射口付き衝突板３０を設けて、該噴
射口付き衝突板３０より下流側は解放するか、流路径を
流れ方向に所定距離に渡って前記流路１０より拡径した
拡径流路部１３となしている。

【００４８】すなわち、「図１」および「図５」例が、
噴射口付き衝突板３０より下流側を解放した例で、この
場合、混合された流体は衝突板３０より使用場所または
貯蔵場所に噴射される。また、「図６」例は噴射口付き
衝突板３０より下流側を、流路径を流れ方向に所定距離
に渡って前記流路１０より拡径した拡径流路部１３とな
したもので、該流路１０の下流端は適宜場所まで延設さ
れる。なお、この噴射口付き衝突板３０は「図６」およ
び「図７」図示例のように所定の距離を隔てて複数段設
けてもよい。また、「図７」例は、拡径部１３内に噴射
口付き衝突板３０を設けたもので、この場合圧力損失は
低減でき、流路１０と同じ面積以上の噴射口３１を有し
た衝突板３０を設けることも可能となるものである。

【００４９】上記噴射口付き衝突板３０より下流側は解
放するか、流路径を流れ方向に所定距離に渡って前記流
路１０より拡径すると、衝突板３０より噴射される噴射
先端側は減圧されることになる。すると、噴射された例
えば気液混合流体は拡散微小化して分断される作用を呈
すると共に、噴射口３１が非円形であることとあいまっ
て噴射方向が複雑な方向となって噴射先端側でも噴射流
体が衝突して攪拌・混合されることになる。なお、前記
「図６」例では噴射後の大きな攪拌・混合が期待でき、
「図７」例は攪拌・混合は多少効率が低くなるも圧力損
失の低減が期待できるものである。

【００５０】次に「請求項４」の発明は、液相・固相・
気相のいずれかの複数流体ＦＬ１，ＦＬ２を、合流部位
１１で合流させて複数流体混合流ＦＬ３となして圧送す
る流路１０内の下流側部位に、スタテックミキサー２０
を収納するのは「請求項１」と同じである。

【００５１】そして、上記スタテックミキサー２０を収
納する部位は流路断面積を狭窄しない第一の拡径流路部
１２となしてあるのは「請求項２」と同じである。

【００５２】さらに、上記流路１０のスタテックミキサ
ー２０の下流側には、偏心位置に非円形の噴射口３１を
設けた噴射口付き衝突板３０を設けて、該噴射口付き衝
突板３０より下流側は解放するか、流路径を流れ方向に
所定距離に渡って前記流路１０より拡径した第二の拡径
流路部１３となしてあるのは「請求項３」と同じであ
る。

【００５３】したがって、本発明は「請求項１」乃至
「請求項３」の全ての作用を呈し、圧力損失が少なく、
効率的な混合が行えるものである。

【００５４】次に「請求項５」の発明は、液相・固相・
気相のいずれかの複数流体ＦＬ１，ＦＬ２を、合流部位
１１で合流させて複数流体混合流ＦＬ３となして圧送す
る流路１０内に衝突板２１を流れ方向と直交方向に設け
て、この衝突板２１の周縁部位に上流側に向かう周壁２
３を突設してなるスタテックミキサー２０を収納してあ
る。

【００５５】すなわち、本発明はスタテックミキサー２
０に、前記した図示例の衝突板２１の周縁部位に上流側
に向かう周壁２３を突設してなる衝突板式のものを使用
したものである。この種、衝突板式のスタテックミキサ
ー２０は前記したように、圧力損失は無駄に大きくなら
ず、混合効率が高いものである。

【００５６】さらに、上記流路１０のスタテックミキサ
ー２０の下流側には、偏心位置に非円形の噴射口３１を
設けた噴射口付き衝突板３０を設けてある。なお、上記
衝突板２１の周縁部位に上流側に向かう周壁２３を突設
してなるスタテックミキサー２０は、前記した拡径流路
部１２内に収納すると、さらに、圧力損失が低減する
が、上記噴射口付き衝突板３０部位での圧力損失を考慮
して、全体的に最も圧力損失が少なくなるように該拡径
流路部１２を採用するか否かを選定すればよいものであ
る。

【００５７】次に「請求項６」の発明は、液相・固相・
気相のいずれかの複数流体ＦＬ１，ＦＬ２を、合流部位
１１で合流させて複数流体混合流ＦＬ３となして圧送す
る流路１０内に衝突板２１を流れ方向と直交方向に設
け、この衝突板２１の周縁部位に上流側に向かう周壁２
３を突設してなるスタテックミキサー２０を収納してあ
るのは「請求項５」と略同じである。

【００５８】但し、上記スタテックミキサー２０は、図
示例では第一の拡径流路部１２内に収納しているが、本
発明では図示例に限定されるものではなく、後記する噴
射口３１，３１，３１・・・部位での圧力損失に応じ
て、流路１０の拡径しない部位、または縮径した部位に
収納してもよいものである。

【００５９】そして、上記スタテックミキサー２０の外
周面との流路１０内周面との間を閉塞するように連結し
た固定盤２２ａの偏心位置に、非円形の噴射口３１，３
１，３１・・・を設けてなる。すなわち、「図８」の固
定盤２２ａ，２２ａは、前記した連結翼体２２，２２，
２２・・・とは異なり、内周をスタテックミキサー２０
の周壁２３の外周に連結し、外周を流路１０の内周面に
連結するリング盤形状となしてある。

【００６０】したがって、上記固定盤２２ａ，２２ａは
流路１０を閉塞することになるので、この固定盤２２
ａ，２２ａには内周側または外周側に偏った位置に三日
月形状などの非円形の噴射口３１，３１，３１・・・を
設けてなる。なお、この固定盤２２ａは、「図８」例で
は一対使用して、一方はその外周側に噴射口３１，３
１，３１・・・を設け、他方はその内周側に噴射口３
１，３１，３１・・・を設けてなるが、一枚または三枚
以上の該固定盤２２ａを使用してもよい。

【００６１】すなわち、本発明は「請求項５」の噴射口
３１を前記固定盤２２ａに設けて構成を簡略化したもの
である。そして、上記噴射口３１，３１，３１・・・の
開口総面積を種々変更して実験したところ、この部位で
流路径が狭窄されて生ずる圧力損失は無論相応に有る
も、圧力損失を補う混合効率の向上が確認でき、敢え
て、流路径を拡径した拡径流路部１２内にスタテックミ
キサー２０を収納しなくても充分実用的なものであっ
た。

【００６２】次に「請求項７」の発明は、液相・固相・
気相のいずれかの複数流体ＦＬ１，ＦＬ２を、合流部位
１１で合流させて複数流体混合流ＦＬ３となして圧送す
る流路１０内衝突板２１を流れ方向と直交方向に設け
て、この衝突板２１の周縁部位に上流側に向かう周壁２
３を突設してなるスタテックミキサー２０を収納してな
るのは上記「請求項６」と同じである。

【００６３】そして、上記拡径流路部１２の下流側に
は、流路１０より縮径した下流側流路１０ａの上流端を
延設筒部１０ｂとして延設して、その先端部を流路１０
内に気密を保って臨入させるとともに、その先端を上記
衝突板２１で密閉し、この延設筒部１０ｂの先端に非円
形の噴射口３１，３１，３１・・・を設けてなる。

【００６４】すなわち、本発明は噴射口３１を延設筒部
１０ｂに設けて、構成を簡略化したものである。なお、
「図９」例では、流路１０に拡径流路部１２を設け、こ
の拡径流路部１２内に前記スタテックミキサー２０を収
納してある。そして、この拡径流路部１２の下流端は、
エンドプレート１２ｃで塞ぎ、拡径流路部１２より縮径
した（ここでは、拡径流路部１２を設けているので、こ
の拡径流路部１２より縮径すればよいが、この拡径流路
部１２が無い場合は流路１０より縮径する。）下流側流
路１０ａの上流側端部の延設筒部１０ｂを、このエンド
プレート１２ｃを、気密を保って挿通して、その先端を
上記衝突板２１に密着固定して、該延設筒部１０ｂの先
端をこの衝突板２１で密閉してある。

【００６５】したがって、上記衝突板２１とエンドプレ
ート１２ｃの間隙が流路の一部となり、スタテックミキ
サー２０で攪拌・混合した流体は該衝突板２１とエンド
プレート１２ｃの間隙を求心方向に流れる。したがっ
て、この流路に対して、延設筒部１０ｂの先端（「図
９」の左端で、同図の衝突板２１とエンドプレート１２
ｃとの中央ではない。）は偏心位置となるので、ここに
非円形の噴射口３１，３１，３１・・・を設けることで
構成を簡易化できるものである。

【００６６】また、「請求項８」の発明は、液相・固相
・気相のいずれかの複数流体ＦＬ１，ＦＬ２を、合流部
位１１で合流させて複数流体混合流ＦＬ３となして圧送
する流路１０内の下流側部位に、段状に拡径した第一の
拡径流路部１２を設け、上記第一の拡径流路部１２に
は、流路１０の内径に略一致する衝突板２１を流れ方向
と直交方向に設けて、この衝突板２１の周縁部位に上流
側に向かう周壁２３を突設してなるスタテックミキサー
２０を収納してある。

【００６７】上記拡径流路部１２は、流路１０を部分的
に拡径すればよく、図示例では、流路１０を段面１２
ａ，１２ｂ部位で段状に拡径・縮径してあるが、この拡
径流路部１２の両側の段面１２ａ，１２ｂは、流路１０
を順次拡径または縮径するテーパー面となしてもよいも
のである。また、上記スタテックミキサー２０は、衝突
板２１の周縁部位に上流側に向かう周壁２３を突設した
前述のものを使用すればよいものである。

【００６８】そして、上記周壁２３の上流端側または下
流側端を、拡径流路部１２の拡径段面１２ａまたは縮径
段面１２ｂに、多少の間隙を有して近接させてなる。
「図１０」例では、上記周壁２３の上流端を拡径流路部
１２の拡径段面１２ａに多少の間隔（実施例としては
０．２ｍｍ〜数ｍｍ）を有して近接させてあるが、該周
壁２３を衝突板２１より下流側にも「図１０」に破線で
示すように突出させて、その下流端を縮径段面１２ｂに
多少の間隔を有して近接してもよいものである。

【００６９】上記周壁２３の端部と拡径段面１２ａまた
は縮径段面１２ｂとの間隙は、前述した偏心位置に設け
た非円形の噴射口３１に代わるものである。この間隙の
間を複数混合流体ＦＬ３が通過することで、撹拌・混合
が行えるもので、衝突板２１に衝突して周壁２３に案内
されて方向を転換した複数混合流体ＦＬ３に対して、こ
の間隙は偏心位置の開口に相当する。そして、この間隙
は細いスリット状であるので非円形開口に相当するもの
である。

【００７０】また、「請求項９」の発明は、液相・固相
・気相のいずれかの複数流体ＦＬ１，ＦＬ２を、合流部
位１１で合流させて複数流体混合流ＦＬ３となして圧送
する流路１０の下流側部位に拡径流路部１２を設け、上
記拡径流路部１２には、流路１０の内径に略一致する衝
突板２１を流れ方向と直交方向に設けて、この衝突板２
１の周縁部位に上流側に向かう周壁２３を突設してなる
スタテックミキサー２０を収納してあるのは「請求項
８」と同じである。

【００７１】そして、上記周壁２３の上流端側または下
流側端を、拡径流路部１２の拡径段面１２ａまたは縮径
段面１２ｂに接触させ、該拡径段面１２ａまたは縮径段
面１２ｂの周壁２３の接触部位には局所的に該周壁２３
の内外を連通する凹部３１ａ，３１ａ，３１ａ・・・を
設けてなる。

【００７２】「請求項８」で、間隙が偏心位置に設けた
非円形の噴射口３１に相当するとしたが、この間隙は流
路径に対して非常に小さく設定することが、混合・撹拌
を効率的に行う上で望ましく、その寸法精度も厳格に設
定することが必要であった。しかし、小さな間隙を寸法
精度よく設定することは、意外と困難で、本発明は容易
にこの間隙を設定できるようになしたもので、さらに
は、偏心位置に設けた非円形の噴射口３１の機能をより
有効に引き出すようになしたものである。

【００７３】そこで、本発明では上記拡径段面１２ａま
たは縮径段面１２ｂの周壁２３の接触部位には、「図１
１」及び「図１２」に示すように、局所的に該周壁２３
の内外を連通する凹部３１ａ，３１ａ，３１ａ・・・を
設け、複数混合流体ＦＬ３はこの凹部３１ａ内を流過し
て周壁２３の端部をくぐり抜けるようになしてある。

【００７４】上記凹部３１ａは、「図１１」「図１２」
例では平面円形で所定の深さとなしてある。そして、こ
の凹部３１ａの径は周壁２３の肉厚よりも大きく設定
し、その位置は拡径段面１２ａまたは縮径段面１２ｂに
周壁２３端部を接触させた際に平面から見ると、該周壁
２３の内外両側に凹部３１ａの一部が突出するようにな
してある。したがって、この凹部３１ａの大きさ、深さ
を設定すれば微小な間隙をも容易に設定できるものであ
る。なお、「図１１」からも明らかなように、周壁２３
の外側に突出する凹部３１ａの部位は三日月形となり、
まさしく非円形となって撹拌効率を向上させるものであ
る。

【００７５】

【発明の効果】本発明は上記のごときであるので、複数
流体混合流ＦＬ３は、先ず、スタテックミキサー２０で
攪拌・混合され、次いで、噴射口付き衝突板の内面部で
攪拌・混合され、さらに、噴射口３１より噴射された直
後にも噴射流体どうしの衝突で攪拌・混合され、効率的
な混合ができる複数流体混合装置を提供できるものであ
る。

【００７６】また、本発明は、駆動機構部が無いので、
装置が簡易で耐久性が大きく、コンパクトに構成でき、
攪拌翼を回転する動力は不要であるので流体移送路に手
軽に介装できる複数流体混合装置を提供できるものであ
る。

【００７７】なお、「請求項２」ないし「請求項４」の
各発明では、圧力損失を極力低く抑えているので、小さ
な動力で確実な攪拌・混合が効率的に行える複数流体混
合装置を提供できるものである。

【００７８】そして、「請求項５」ないし「請求項９」
の各発明は噴射口を簡易に製造できる複数流体混合装置
を提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明複数流体混合装置の一実施例を示す縦断
面図である。

【図２】本発明装置に使用される合流部の他の実施例縦
断面図である。

【図３】「図１」の右側面図である。

【図４】本発明装置に使用される種々の衝突板の正面図
である。

【図５】作用を説明する要部縦断面図である。

【図６】本発明複数流体混合装置の他の実施例を示す縦
断面図である。

【図７】本発明複数流体混合装置のさらに別の実施例を
示す縦断面図である。

【図８】別の実施形態の縦断面図である。

【図９】さらに別の実施形態の縦断面図である。

【図１０】さらに別の実施形態の縦断面図である。

【図１１】さらに別の実施形態の縦断面図である。

【図１２】「図１１」のＡ−Ａ線断面図である。

【符号の説明】

１０流路１０ａ下流側流路１０ｂ延設筒部１１合流部位１２拡径流路部１２ａ拡径段面１２ｂ縮径段面１３拡径流路部２０スタテックミキサー２１衝突板２２周縁壁部２２ａ固定盤２３周壁３０噴射口付き衝突板３１噴射口３１ａ凹部ＦＬ１複数流体ＦＬ２複数流体ＦＬ３複数混合流体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液相・固相・気相のいずれかの複数流体
（ＦＬ１，ＦＬ２）を、合流部位（１１）で合流させて
複数流体混合流（ＦＬ３）となして圧送する流路（１
０）内の下流側部位に、スタテックミキサー（２０）を
収納し、さらに、上記流路（１０）のスタテックミキサー（２
０）の下流側には、偏心位置に非円形の噴射口（３１）
を設けた噴射口付き衝突板（３０）を設けてなる複数流
体混合装置。
【請求項２】液相・固相・気相のいずれかの複数流体
（ＦＬ１，ＦＬ２）を、合流部位（１１）で合流させて
複数流体混合流（ＦＬ３）となして圧送する流路（１
０）内の下流側部位に、スタテックミキサー（２０）を
収納し、このスタテックミキサー（２０）を収納する部
位は流路断面積を狭窄しない拡径流路部（１２）とな
し、さらに、上記流路（１０）のスタテックミキサー（２
０）の下流側には、偏心位置に非円形の噴射口（３１）
を設けた噴射口付き衝突板（３０）を設けてなる複数流
体混合装置。
【請求項３】液相・固相・気相のいずれかの複数流体
（ＦＬ１，ＦＬ２）を、合流部位（１１）で合流させて
複数流体混合流（ＦＬ３）となして圧送する流路（１
０）内の下流側部位に、スタテックミキサー（２０）を
収納し、さらに、上記流路（１０）のスタテックミキサー（２
０）の下流側には、偏心位置に非円形の噴射口（３１）
を設けた噴射口付き衝突板（３０）を設けて、該噴射口
付き衝突板（３０）より下流側は解放するか、流路径を
流れ方向に所定距離に渡って前記流路（１０）より拡径
した拡径流路部（１３）となした複数流体混合装置。
【請求項４】液相・固相・気相のいずれかの複数流体
（ＦＬ１，ＦＬ２）を、合流部位（１１）で合流させて
複数流体混合流（ＦＬ３）となして圧送する流路（１
０）内の下流側部位に、スタテックミキサー（２０）を
収納し、このスタテックミキサー（２０）を収納する部
位は流路断面積を狭窄しない第一の拡径流路部（１２）
となし、さらに、上記流路（１０）のスタテックミキサー（２
０）の下流側には、偏心位置に非円形の噴射口（３１）
を設けた噴射口付き衝突板（３０）を設けて、該噴射口
付き衝突板（３０）より下流側は解放するか、流路径を
流れ方向に所定距離に渡って前記流路（１０）より拡径
した第二の拡径流路部（１３）となした複数流体混合装
置。
【請求項５】液相・固相・気相のいずれかの複数流体
（ＦＬ１，ＦＬ２）を、合流部位（１１）で合流させて
複数流体混合流（ＦＬ３）となして圧送する流路（１
０）内に衝突板（２１）を流れ方向と直交方向に設け
て、この衝突板（２１）の周縁部位に上流側に向かう周
壁（２３）を突設してなるスタテックミキサー（２０）
を収納し、さらに、上記流路（１０）のスタテックミキサー（２
０）の下流側には、偏心位置に非円形の噴射口（３１）
を設けた噴射口付き衝突板（３０）を設けた複数流体混
合装置。
【請求項６】液相・固相・気相のいずれかの複数流体
（ＦＬ１，ＦＬ２）を、合流部位（１１）で合流させて
複数流体混合流（ＦＬ３）となして圧送する流路（１
０）内に衝突板（２１）を流れ方向と直交方向に設け
て、この衝突板（２１）の周縁部位に上流側に向かう周
壁（２３）を突設してなるスタテックミキサー（２０）
を収納し、上記スタテックミキサー（２０）の外周面との流路（１
０）内周面との間を閉塞するように連結した固定盤（２
２ａ）の偏心位置に、非円形の噴射口（３１，３１，３
１・・・）を設けてなる複数流体混合装置。
【請求項７】液相・固相・気相のいずれかの複数流体
（ＦＬ１，ＦＬ２）を、合流部位（１１）で合流させて
複数流体混合流（ＦＬ３）となして圧送する流路（１
０）内に衝突板（２１）を流れ方向と直交方向に設け
て、この衝突板（２１）の周縁部位に上流側に向かう周
壁（２３）を突設してなるスタテックミキサー（２０）
を収納し、上記拡径流路部（１２）の下流側には、流路（１０）よ
り縮径した下流側流路（１０ａ）の上流端を延設筒部
（１０ｂ）として延設して、その先端部を流路（１０）
内に機密を保って臨入させるとともに、その先端を上記
衝突板（２１）で密閉し、この延設筒部（１０ｂ）の先
端に非円形の噴射口（３１，３１，３１・・・）を設け
てなる複数流体混合装置。
【請求項８】液相・固相・気相のいずれかの複数流体
（ＦＬ１，ＦＬ２）を、合流部位（１１）で合流させて
複数流体混合流（ＦＬ３）となして圧送する流路（１
０）の下流側部位に拡径流路部（１２）を設け、上記拡径流路部（１２）には、流路（１０）の内径に略
一致する衝突板（２１）を流れ方向と直交方向に設け
て、この衝突板（２１）の周縁部位に上流側に向かう周
壁（２３）を突設してなるスタテックミキサー（２０）
を収納し、上記周壁（２３）の上流端側または下流側端を、拡径流
路部（１２）の拡径段面（１２ａ）または縮径段面（１
２ｂ）に、多少の間隙を有して近接させてなる複数流体
混合装置。
【請求項９】液相・固相・気相のいずれかの複数流体
（ＦＬ１，ＦＬ２）を、合流部位（１１）で合流させて
複数流体混合流（ＦＬ３）となして圧送する流路（１
０）の下流側部位に拡径流路部（１２）を設け、上記拡径流路部（１２）には、流路（１０）の内径に略
一致する衝突板（２１）を流れ方向と直交方向に設け
て、この衝突板（２１）の周縁部位に上流側に向かう周
壁（２３）を突設してなるスタテックミキサー（２０）
を収納し、上記周壁（２３）の上流端側または下流側端を、拡径流
路部（１２）の拡径段面（１２ａ）または縮径段面（１
２ｂ）に接触させ、該拡径段面（１２ａ）または縮径段
面（１２ｂ）の周壁（２３）の接触部位には局所的に該
周壁（２３）の内外を連通する凹部（３１ａ，３１ａ，
３１ａ・・・）を設けてなる複数流体混合装置。