JP2003275622A

JP2003275622A - 主液及び副剤の混合装置

Info

Publication number: JP2003275622A
Application number: JP2002081875A
Authority: JP
Inventors: Takao Koyama; 恭男小山; Tadashi Hirai; 正平井
Original assignee: Kurashiki System Design Co Ltd
Current assignee: Kurashiki System Design Co Ltd
Priority date: 2002-03-22
Filing date: 2002-03-22
Publication date: 2003-09-30
Anticipated expiration: 2022-03-22
Also published as: JP4171235B2

Abstract

(57)【要約】【課題】主液に対して、気体、液体又は固体を問わ
ず、また数を問わずに副剤を混合できる混合装置を提供
する。【解決手段】主液及び副剤を供給する放出部２と、前
記主液及び副剤を混合して得られる気泡を噴射する混合
部４とからなり、放出部２は主液を放出する主液放出口
５と、混合部４に発生する負圧により吸引される副剤を
放出する副剤吸引口６とを混合部４に向けて設け、混合
部４は前記放出部２と、主液を衝突させて撹乱する周壁
面12及び噴射口13とに囲まれた混合空間11を形成し、前
記噴射口13は主液及び気泡が通過する網目状又は多孔性
面材から構成し、そして放出部２又は混合部４は気体取
込口10を設けた主液及び副剤の混合装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主液及び副剤を混
合して得られる気泡を噴射する主液及び副剤の混合装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】主液(液体)に副剤として気体を混合する
装置は、一般に気液混合装置として既に多くの提案が見
られる。具体的には、エンジンへ供給する混合気の生成
を担う気液混合装置(主液が燃料、気体が空気)や、浄化
槽や水槽等に対して空気を送り込む曝気装置(主液が
水、気体が空気)を例示できる。これらの先行技術とし
ては、特開06-226145号「気液混合装置」及び特開平11-
276935号「気液混合装置」等がある。

【０００３】特開06-226145号は、ノズル体に対して同
心、対向位置に錐状の衝突体を配設した構造で、排出口
と衝突体との小隙で生起するエジェクタ(エゼクタ又は
イジェクタ)作用により気体を吸い込むことでノズル体
から放出する液体と気体との混合を図る。また、特開平
11-276935号も、前記同様な構成である。このように、
従来の気液混合装置は、主液の流れを利用したエジェク
タ作用により副剤である空気を吸引する混合形態を利用
している。また、こうした気液混合装置が実現する気液
混合状態は、気体に対して主液が霧状態になっている
か、主液が気体を包含した発泡状態にある。

【０００４】ここで、副剤である気体に代えて、又は気
体と同時に液体や固体(粉粒体等、流動性のあるもの)を
用いること、例えば混合気に燃焼効率を改善する添加剤
を混ぜたり、曝気した水に水質改善剤を混ぜる場合が考
えられる。こうした気液混合装置の例としては、特開20
00-237266「浴槽用気泡発生装置」を挙げることができ
る。この先行技術は、発泡状態で噴射する水(湯)流に対
して芳香剤を添加するものであるが、主液である水(湯)
に対して混合する気体(空気)と並列に副剤としての芳香
剤を混合するのではなく、空気と共に同一経路から芳香
剤を供給する手段を採用している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】エジェクタ作用を利用
した吸引では、主液の経路又は管路の構造特定が必要
で、この主液の経路又は管路に対して気体の供給口を決
定しなければならず、こうした位置関係の設定が難しい
という問題がある。特に、気体に追加して副剤として薬
液等を主液に混合したい場合、気体と薬剤との吸引量に
差が生じやすく、良好な主液と薬剤との混合を図りにく
い欠点がある。この点、上記特開2000-237266は、気体
と共に芳香剤を供給することで問題を解決しているが、
混合する主液や副剤によっては、同一経路又は管路から
の供給が難しかったり、好ましくなかったりする。

【０００６】例えば、二液混合の消毒液の散布にあって
は、使用前に必要な二液を混合して消毒液を作り、これ
を適宜発泡状態で混合しながら散布する。二液に分離し
ているのは、保管時の取扱性や混合状態における経時的
な品質の劣化等を防ぐためである。しかし、上述のよう
な同一経路又は管路からの二液同時供給では、目的であ
る消毒作用が発揮できない程度に十分な混合は難しい。
そこで、主液に対して、気体、液体又は固体を問わず、
また数を問わずに副剤を混合できる混合装置を開発する
ため、検討した。

【０００７】

【課題を解決するための手段】検討の結果開発したもの
が、主液及び副剤を供給する放出部と、前記主液及び副
剤を混合して得られる気泡を噴射する混合部とからな
り、放出部は主液を放出する主液放出口と、混合部に発
生する負圧により吸引される副剤を放出する副剤吸引口
とを混合部に向けて設け、混合部は前記放出部と、主液
を衝突させて撹乱する周壁面及び噴射口とに囲まれた混
合空間を形成し、前記噴射口は主液及び気泡が通過する
網目状又は多孔性面材から構成し、そして放出部又は混
合部は気体取込口を設けた主液及び副剤の混合装置であ
る。主液は液体であるが、副剤は気体、液体又は固体で
も構わない。また、主液、気体又は副剤の数は単数又は
複数いずれでもよい。以下では、単数の主液、気体及び
副剤(液体)の場合を例に挙げ、説明する。

【０００８】本発明は、混合部の混合空間に気泡の移動
により、副剤吸引口に対する負圧を発生させ、この負圧
によって副剤を確実に吸引して主液との混合を図る。ま
ず、主液放出口から混合空間へ向けて放出した主液は、
周壁面に衝突、撹乱する。このとき、撹乱した主液は気
体取込口から気体を取り込み、気泡を発生させる。混合
部の混合空間は放出部、周壁面及び噴射口で囲まれてい
るため、やがて気泡が充満するが、気泡は主液の流れに
押されて噴射口から排出されると、排出された気泡分だ
け混合空間に間隙が生じる。この間隙が負圧を引き起こ
し、副剤や気体の吸引力を発生する。ここで、気泡は最
終的に混合部の噴射口から排出するが、気泡を混合空間
に充満させるために、気泡の排出に対して一定の抵抗が
あることが好ましい。本発明では、前記要求に該当する
噴射口として、主液及び気泡が通過する網目状又は多孔
性面材(金網やパンチングメタル等)を挙げている。これ
ら網目状又は多孔性面材は、噴射口を通過する気泡を分
断して微細化する働きも有している。

【０００９】これから、特に副剤吸引口を塞ぐまでには
至らないが極力近接するほどに気泡を生成するほか、こ
の副剤吸引口近傍の気泡を移動させて噴射口から排出す
ると、副剤吸引口に対する負圧の働きが確実になり、副
剤が十分に吸引されるようになる。気体取込口について
も、前記副剤吸引口と同様に気泡の移動に伴う負圧によ
り、より多くの気体を取り込み、気泡の発生を促進でき
る。負圧を形成する間隙に対しては、こうした気体の取
り込みを増加させることで気泡を逐次補給できる。ま
た、副剤に界面活性剤等、形成した気泡の維持を助ける
働きを有するものを用いれば、気泡が移動する間の消滅
を防止しやすくなり、本発明の吸引作用を発揮しやすく
できる。ここで、主液の放出経路又は管路と副剤吸引口
との位置関係によっては、エジェクタ作用によっても副
剤は吸引されるが、この場合でも前記気泡の移動に伴う
負圧の発生が副剤又は気体吸引の主たる作用となる。

【００１０】具体的には、(a)放出部は放出方向を規制
する断面錐台の中実な方向規制部を中心として内周側に
主液放出口、外周側に副剤吸引口を設け、混合部は前記
方向規制部の錐台表面接線方向を包含する混合空間を形
成し、この混合空間の放出部対面位置に外界への噴射口
を設けた構成を例示できる。また、(b)放出部は放出方
向を規制する断面錐台の中空な方向規制部のこの錐台表
面に沿った外周側に主液放出口、この主液放出口に囲ま
れた内側に副剤吸引口を設け、混合部は前記方向規制部
の錐台表面接線方向を包含する混合空間を形成し、この
混合空間の放出部対面位置に外界への噴射口を設けた構
成でもよい。これらの構成では、方向規制部の錐台表面
に沿って主液が錐台状に放出するので、この主液放出口
に近接して副剤吸引口を設ければ、主液の放出によるエ
ジェクタ作用でも副剤を吸引させることができる。

【００１１】気泡は、混合空間をほどに生成するが、好
ましくは副剤吸引口を塞ぐまでには至らないが極力近接
するほどに気泡を生成することが望ましい。このとき、
混合空間は主液を錐台状のカーテンとして内外に区画さ
れるため、気泡の主たる生成範囲と副剤吸引口との位置
関係が前記錐台状のカーテンの内外に区画されると、気
泡が副剤吸引口に及びにくくなり、吸引力が向上しにく
い。そこで、主液放出口は主液の放出方向に沿った仕切
を主液放出口を塞いで錐台表面に取り付けるとよい。主
液放出口を塞いで錐台表面に取り付けた仕切は、前記錐
台状のカーテンを分断してカーテン内外の連通領域を形
成することにより、仮に気泡の主たる生成範囲と副剤吸
引口との位置関係がカーテンの内外に区画されていて
も、気泡が副剤吸引口に及ぶようにできる。

【００１２】また、本発明では混合空間に程の気泡を発
生させることが重要であるから、特に主液と気体又は副
剤とを混合、撹拌して気泡を生成する混合空間に、気泡
生成を助ける構造的な補助があると好ましい。この気泡
生成の補助としては、混合空間は主液の放出方向延長線
にあたる周壁面又は噴射口に該主液の拡散部を設ける例
を示すことができる。拡散部の例としては、周壁面に形
成する滑らかでない段差や条溝(凸条又は凹溝)等や、噴
射口を構成する網目状又は多孔性面材や、周壁面又は噴
射口に別途取り付けた障害物がある。これら拡散部は、
あくまで主液の撹乱又は散乱して気泡の取込みを促進す
る働きを発揮するものであり、主液の放出を完全に遮断
するものではない。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図を用いて説明する。図１は断面錐台の中実な方向規制
部１を放出部２に設けた本発明の混合装置の一例を示す
断面図、図２は図１中Ａ矢視部拡大断面図、図３は錐台
表面に仕切３を取り付けた例の図２相当断面図であり、
図４は仕切３を設けた方向規制部１の底面図である。本
例に示す混合装置では、主液として水、副剤として洗浄
液を想定し、空気を取り込みながら気泡を噴射口から排
出(噴射)する場合について説明する。

【００１４】本例の混合装置は、図１及び図２に見られ
るように、水(主液)及び洗浄液(副剤)を供給する放出部
２と、前記水及び洗浄液を混合して得られる気泡を噴射
する混合部４とからなる。放出部２は、放出方向を規制
する断面錐台の方向規制部１を中心として、水を放出す
る主液放出口５を内周側に、混合部４に発生する負圧に
より吸引される洗浄液を放出する副剤吸引口６を外周側
に、それぞれ混合部４に向けて開口して設けている。水
は図１又は図２中右方向に延びる主液供給路７から、洗
浄液は放出部２上部に備え付けた副剤タンク８より延び
る副剤供給路９からそれぞれ供給される。

【００１５】ここで、副剤吸引口６は、方向規制部１の
錐台表面に沿って放出される水により塞がれないよう
に、錐台表面接線に主液放出口５の幅を足した範囲より
外側に開口することが望ましい。気体取込口10も前記同
様の理由により、錐台表面接線に主液放出口５の幅を足
した範囲より外側に開口している。ここで、主液放出口
５がエジェクタ作用を発揮する構造であれば、この水の
放出により、少なからず洗浄液及び空気が混合空間11へ
と引込まれることになり、これが後述の気泡の生成を増
長することになる。

【００１６】混合部４は、前記方向規制部１の錐台表面
接線方向を包含する椀型断面形状の混合空間11を形成し
ている。この混合空間11は、上記放出部２と、放出され
た水を衝突させて撹乱する周壁面12と、放出部２対面位
置に設けた噴射口13とに囲まれた領域である。周壁面12
は、密な素材(本例では合成樹脂製の筒体)で構成し、噴
射口13は水及び気泡が通過する網目状面材である金属メ
ッシュから構成している。これから、混合空間11から移
動する気泡は逐次噴射口13から排出(噴射)されることに
なる。

【００１７】水(主液)は、主液放出口５から放出された
後、方向規制部１の錐台表面に沿って進み、混合部４の
混合空間11を形成する周壁面12に衝突し、散乱する。本
例では、前記水の散乱を促すため、水の放出方向延長線
にあたる周壁面12及び噴射口13の境界に段差(拡散部)14
を設けている。この水の散乱により、気体取込口10から
導かれる空気が水と混合され、気泡が生成される。

【００１８】上記水の放出、散乱による気泡の生成は、
水が放出される限り続けられるので、結果として混合空
間11は気泡で満たされる。本例の場合、副剤として用い
た洗浄液(主として界面活性剤)が前記気泡の生成にも寄
与し、生成された気泡の消滅時間(気泡が消滅するまで
の時間)が長いので、混合空間11を気泡で満たすことは
比較的容易である。こうして、混合空間11を満たした気
泡は、副剤吸引口６及び気体取込口10に近接する。

【００１９】水は、混合空間11の周壁面12や段差14に衝
突し、散乱するが、放出方向の流れを失わず、大部分を
噴射口13から排出(噴射)する。このとき、水の残余は混
合空間11内の対流を形成して気泡を循環させ、前記大部
分の水の流れに気泡を乗せ、噴射口13から気泡を逐次排
出する。こうして、混合空間11を満たしていた気泡の一
部が排出されることで、排出された気泡が占めていた空
間には、周囲との相対的な関係で負圧を発生させる。気
泡の排出が噴射口13付近でなされても、発生した負圧が
周囲の気泡を引き込むことで、負圧の発生は混合空間11
の周辺(発生した気泡領域の外縁)に及ぶ。こうして、混
合空間11の周辺にある副剤吸引口６及び気体取込口10に
対して負圧が発生し、この負圧が副剤吸引口６から洗浄
液(副剤)を吸引し、また気体取込口10から空気を取り込
むことになる。

【００２０】上記気泡の移動に伴う負圧の発生は、混合
空間11が空気や水で満たされている場合にも起こりう
る。ところが、混合空間11が空気で満たされている場
合、水の放出による空気の移動は少なく、当然発生する
負圧も小さくなる。対して、混合空間11が水で満たされ
ている場合、水の放出による混合空間11内の水の移動も
多く、発生する負圧は大きくなる。しかし、本発明のよ
うな混合装置を空気中で使用する限り、混合空間11を水
で満たすことは難しく、実際には混合装置を水中で使用
する場合のほかは考えにくい。そこで、本発明は、混合
空間11を満たす空気を気泡に置き換えて水の放出による
移動を容易にし、水中に準じた大きな負圧の発生を可能
にするわけである。

【００２１】こうして、混合空間11に発生した負圧を利
用して洗浄液(副剤)を吸引し、水(主液)と混合する。こ
の際、気泡を生成するための水の散乱がより混合を促進
し、本例の場合副剤が洗浄液であることから、効率のよ
い気泡の生成を実現する。しかし、上述の説明から分か
るように、負圧は気泡の移動によって発生するため、副
剤吸引口６に対して気泡が近接していなければ、副剤吸
引口６に負圧が働きにくく、洗浄液を十分に吸引し得な
い。

【００２２】本例のように、放出方向を規制する断面錐
台の中実な方向規制部１を中心として内周側に主液放出
口５、外周側に副剤吸引口６を設けた場合、放出された
水が形成する傘(以下水の傘Ｗと呼ぶ)の中に気泡の多く
は生成され、副剤吸引口６近傍にまで気泡が達しない虞
れがある。そこで、図３及び図４に見られるように、水
の放出方向に沿った仕切３を主液放出口５を塞いで錐台
表面に取り付けるとよい。主液放出口５から放出される
水は仕切３で区画され、放出した水の傘Ｗに隙間を形成
することになる。水の傘Ｗ内に生成された気泡は、前記
隙間を通じて副剤吸引口６又は気体取込口10に及ぶこと
ができる。

【００２３】図５は断面錐台の中空な方向規制部15を放
出部に設けた本発明の混合装置の一例を示す断面図、図
６は図５中Ｂ矢視部拡大断面図であり、図７〜９は噴射
口13から拡散部となる鍋ビス16(図７)、三角コーン17
(図８)又は球頭突起18(図９)を立設した例を示す部分断
面図である。本発明は、主液放出口５から放出した水
(主液)を散乱させて取り込む空気を核とした気泡を生成
し、この気泡の移動に伴う負圧を混合部４に発生させて
副剤を混合部４へ吸引する混合装置である。よって、前
記原理を達成する構造であれば、上記例示の構成に限ら
ず、例えば図５に示すように、主液放出口５と副剤吸引
口６との位置関係を逆にすることもできる。

【００２４】本例では、図５及び図６に見られるよう
に、副剤吸引口６は副剤タンク８から真直ぐ放出部２へ
と垂下する副剤供給路９端として設けてある。主液放出
口５は、前記副剤吸引口６を囲むように配してあり、断
面錐台の中空な方向規制部15の錐台表面に沿って混合部
４の混合空間11に向けて傘状に水を放出する。そして、
水は金属メッシュを張設した噴射口13に衝突し、散乱さ
れることで気泡を生成する。気体取込口10は方向規制部
15の錐台表面に開口しており、放出された水が空気を直
接取り込むようにしている。

【００２５】気泡は、水の傘Ｗの内外に生成され、混合
部４の混合空間11を満たすように増殖し、特に水の傘Ｗ
内に生成された気泡が副剤吸引口６近傍にまで達する。
こうして混合空間11を満たす程に生成された気泡は、上
述同様、順次噴射口13から排出されるので、副剤吸引口
６近傍にまで達した気泡の移動により、副剤吸引口６に
対して負圧が発生することになる。そして、この負圧に
より洗浄液(副剤)を混合空間11へ吸引し、水との混合を
図る。このように、本例では、副剤吸引口６を含む水の
傘Ｗ内で気泡が発生するため、上記例示のように水の傘
Ｗに隙間を形成するような仕切を錐台表面に設けなくて
もよい利点がある。

【００２６】本例の場合、副剤吸引口６に至る気泡は、
水の傘Ｗ内で上方に向かって伸びるため、上記例示(図
１以下参照)に比べて急速に副剤吸引口６に接近する。
本発明では、混合空間11を満たす気泡の移動により発生
する負圧を利用して洗浄液(副剤)を吸引するわけである
が、気泡が副剤吸引口６を塞ぐような事態に陥ると、か
えって気泡が副剤吸引口６に吸着して移動を妨げられ、
副剤吸引口６近傍での負圧の発生を妨げることになりか
ねない。そこで、例えば図７〜図９に見られるように、
副剤吸引口６に接近する拡散部として鍋ビス16(図７)、
三角コーン17(図８)又は球頭突起18(図９)を噴射口13か
ら立設するとよい。各例(図７〜図９)における噴射口13
は、各拡散部の支持基礎としてパンチングメタルを利用
している。このパンチングメタル自体も、放水を跳ね返
し、拡散部として機能する。

【００２７】鍋ビス16(図７)、三角コーン17(図８)又は
球頭突起18(図９)は、放出された水を衝突させて散乱さ
せる働きを有するほか、水の傘Ｗ内で上方、すなわち副
剤吸引口６へ向けて気泡が成長することを妨げ、気泡が
副剤吸引口６に接触する可能性を低減する。また、副剤
吸引口６近傍で水を散乱させることで気泡を散らした
り、消滅させることで、副剤吸引口６近傍への気泡の接
近を抑制する働きもある。このような拡散部16,17,18
は、例示のように噴射口13から立設するほか、混合空間
11の周壁面12から突設してもよい。

【００２８】

【発明の効果】本発明は、エジェクタ作用のみでは十分
に吸引力を発揮して混合できない主液と副剤との混合を
効率よく実現できる混合装置を提供する。基本的に、生
成する気泡の移動に基づく負圧を利用した吸引力を利用
し、副剤として気体、液体又は固体(流動性のある粉流
体等)の種類及び数を問わずに主液と混合することがで
きる。従来も、多数の薬剤等を混合する装置はあった
が、本発明の混合装置は、主液の供給以外に動力を要せ
ずに、また主液と異なる経路から副剤を主液に供給して
混合する点に特徴がある。

【００２９】また、各例示の図示から分かるように、本
発明の混合装置は、主液供給路端に取り付けるノズルと
して装置構成ができるほど、構造が簡素かつ小型であ
り、適用範囲が広くなる利点がある。構造が簡素である
ということは、軽量化も可能であり、例えば二液混合の
消毒液の散布装置のノズル端に本発明の混合装置を利用
することも可能である。この場合、本発明の混合装置で
は、混合物を気泡として噴射するため、二液混合後、改
めて発泡機構又は発泡装置を用いる必要がない利点もあ
る。このように、本発明は単なる主液と副剤との混合を
図るだけでなく、混合物を気泡(発泡状態)として噴射で
きる効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】断面錐台の中実な方向規制部を放出部に設けた
本発明の混合装置の一例を示す断面図である。

【図２】図１中Ａ矢視部拡大断面図である。

【図３】錐台表面に仕切を取り付けた例の図２相当断面
図である。

【図４】仕切を設けた方向規制部の底面図である。

【図５】断面錐台の中空な方向規制部を放出部に設けた
本発明の混合装置の一例を示す断面図である。

【図６】図５中Ｂ矢視部拡大断面図である。

【図７】噴射口から拡散部となる鍋ビスを立設した例を
示す部分断面図である。

【図８】噴射口から拡散部となる三角コーンを立設した
例を示す部分断面図である。

【図９】噴射口から拡散部となる球頭突起を立設した例
を示す部分断面図である。

【符号の説明】

１断面錐台の中実な方向規制部２放出部３仕切４混合部５主液放出口６副剤吸引口７主液供給路８副剤タンク９副剤供給路 10 気体取込口 11 混合空間 12 周壁面 13 噴射口 14 段差(拡散部) 15 断面錐台の中空な方向規制部 16 拡散部となる鍋ビス 17 拡散部となる三角コーン 18 拡散部となる球頭突起Ｗ水の傘

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ０１Ｆ 5/04 Ｂ０１Ｆ 5/04 15/02 15/02 ＡＢ０５Ｂ 7/04 Ｂ０５Ｂ 7/04 Ｆターム(参考） 2B104 CB41 EB20 4C074 LL07 NN07 NN08 QQ21 4F033 AA13 BA01 BA02 BA03 BA05 DA03 EA01 JA02 LA09 NA01 4G035 AB20 AB30 AC15 AC23 AC55 AE13 4G037 AA01 EA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】主液及び副剤を供給する放出部と、前記
主液及び副剤を混合して得られる気泡を噴射する混合部
とからなり、放出部は主液を放出する主液放出口と、混
合部に発生する負圧により吸引される副剤を放出する副
剤吸引口とを混合部に向けて設け、混合部は前記放出部
と、主液を衝突させて撹乱する周壁面と、噴射口とに囲
まれた混合空間を形成し、前記噴射口は主液及び気泡が
通過する網目状又は多孔性面材から構成し、そして放出
部又は混合部は気体取込口を設けてなる主液及び副剤の
混合装置。
【請求項２】放出部は放出方向を規制する断面錐台の
中実な方向規制部を中心として内周側に主液放出口、外
周側に副剤吸引口を設け、混合部は前記方向規制部の錐
台表面接線方向を包含する混合空間を形成し、該混合空
間の放出部対面位置に外界への噴射口を設けてなる請求
項１記載の主液及び副剤の混合装置。
【請求項３】放出部は放出方向を規制する断面錐台の
中空な方向規制部の該錐台表面に沿った外周側に主液放
出口、該主液放出口に囲まれた内側に副剤吸引口を設
け、混合部は前記方向規制部の錐台表面接線方向を包含
する混合空間を形成し、該混合空間の放出部対面位置に
外界への噴射口を設けてなる請求項１記載の主液及び副
剤の混合装置。
【請求項４】主液放出口は主液の放出方向に沿った仕
切を主液放出口を塞いで錐台表面に取り付けてなる請求
項１又は２記載の主液及び副剤の混合装置。
【請求項５】混合空間は主液の放出方向延長線にあた
る周壁面又は噴射口に該主液の拡散部を設けてなる請求
項１又は２記載の主液及び副剤の混合装置。