JP2004176640A - 流体吸引混合装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】新しい原理に基づく流体の吸引混合装置を提案する。特に、不純物を多く含む流体中に流体、特に空気を効率よく、かつ細かい粒子径で供給しうる装置を提供する。
【解決手段】（１） 第１の流体中で回転しうる装置であって、
（２） 内部が中空であって、内部から表面に達する貫通孔が設けられている回転翼、
（３） および回転翼が取り付けられた中空軸とからなり、
（４） 第２の流体が中空軸を経由して該回転翼の内部に吸引、導かれ、
（５） 回転翼が回転することにより第２の流体が翼の貫通孔から第１の流体中に粒子状に流出、混合されるような構造であることを特徴とする、流体吸引混合装置。
【選択図】なし。
【解決手段】（１） 第１の流体中で回転しうる装置であって、
（２） 内部が中空であって、内部から表面に達する貫通孔が設けられている回転翼、
（３） および回転翼が取り付けられた中空軸とからなり、
（４） 第２の流体が中空軸を経由して該回転翼の内部に吸引、導かれ、
（５） 回転翼が回転することにより第２の流体が翼の貫通孔から第１の流体中に粒子状に流出、混合されるような構造であることを特徴とする、流体吸引混合装置。
【選択図】なし。
Description
【０００１】
【発明が属する分野】
本発明は２つ以上の流体の吸引混合装置に関する。更に詳しくは、本発明は、流体中を運動する翼の表面圧力が低圧になることを利用した２つ以上の流体、特に気液を吸引混合するための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
管内を流動する流体の流路を絞り、そこに高速流を噴出させると絞り部の圧力が低圧になり、外部から流体を吸引することができる。この原理を利用して気液を吸引混合する装置としてエジェクタという流体機械が知られている。また養魚水槽では圧縮空気によって空気泡を水中に連続的に供給することが行われている。
【０００３】
【従来技術の問題点】
しかし、第一の装置では管内に水を流す方法であるため、水に例えば藻のような不純物が多い場合は、管が詰まって使用できない恐れがある。第二の方法では細かい空気泡を供給することが困難である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記課題を解決することを目的とし、全く新しい原理に基づく流体の吸引混合装置を提案するものである。すなわち、本発明は不純物を多く含む流体中に流体、特に空気を効率よく供給しうる装置を提供することを目的としている。本発明の他の目的は細かい粒子径の第２の流体、特に空気泡を第１の流体中に供給する装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明は、
（１） 第１の流体中で回転しうる装置であって、
（２） 内部が中空であって、内部から表面に達する貫通孔が設けられている回転翼、
（３） および回転翼が取り付けられた中空軸とからなり、
（４） 第２の流体が中空軸を経由して該回転翼の内部に吸引、導かれ、
（５） 回転翼が回転することにより第２の流体が翼の貫通孔から第１の流体中に粒子状に流出、混合されるような構造であることを特徴とする、流体吸引混合装置である。
【０００６】
回転翼の負圧である片面または両面に孔が設けられていることが好ましい。
【０００７】
第１の流体が水で、第２の流体が空気であることが好ましい。
【０００８】
流体吸引混合装置はバブル発生装置であることが好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明につき詳しく説明する。
《吸引混合装置の基本構造》
本発明の装置の１実施例の概要を図１に示す。図１において、１は本発明の１実施態様の装置である。本発明の装置は、モーター２で回転可能な中空軸３、中空軸３に取りつけられた回転翼４とからなっている。
【００１０】
《中空軸の構造》
中空軸３は、下部に回転翼を取付けて撹拌するとともに、第２の流体を回転翼４に吸引する流体導入管としての役割ができるようになっている。中空軸３の上部は第２の流体を中空軸３に供給できるよう吸入口６が形成されている。別の態様では、図２に示したように第２の流体を吸入しやすいよう中空軸とともに回転する動圧ノズルからなる吸入口が設けられていてもよい。
【００１１】
《回転翼の構造》
図１において回転翼４は、第２の流体を内部に導入できるように中空構造になっている。回転翼４には更に、内部から表面に達する貫通孔５が設けられている。回転翼中空軸３から供給された第２の流体は回転翼表面に穿孔された貫通孔５から第１の流体中に供給される。
【００１２】
《貫通孔》
回転翼には図３に示したように、内部と表面とを貫通する小さい貫通孔が多数穿孔されている。図１において、第２の流体は翼の中空部から貫通孔を通って第１の流体中に粒子状に流出する。翼に形成された貫通孔の径、数により第１の流体に分散する第２の流体の粒子径、数を調整することができる。
【００１３】
《回転翼の断面形状》
回転翼４の断面形状は図４に示したような飛行機の翼に類似の形状とする。翼の断面は図４−ａのように片面のみを飛行機の翼に類似の形状としてもよいし、図４−ｂのように両面を飛行機の翼に類似の形状としてもよい。回転翼の機械的性能の面からは図４−ｂのような両面を飛行機の翼に類似の形状とすることが最も好ましい。回転翼の形状の他の態様を図５〜９に示す。図５は翼の山が両面に形成されている態様を、図６は翼の片面にのみ山が形成され、ａは２枚とも上面にある態様を、ｂは２枚とも下面にある態様を、図７は１枚は上面に他の１枚は下面にある態様を示す。図８と図９とは翼が直立している態様を示す。上記実施態様では翼の数が２枚のもののみ示したが、翼の数は多数であっても一向に差し支えない。
【００１４】
《第１の流体》
本発明における第１の流体とは、図１で７として示した本発明の装置により第２の流体を分散させるための流体である。第１の流体としては、各種流体を使用することが可能であるが、好ましくは粘性の低い液体、例えば貯水槽、池等の水、海水等の各種成分を含んだ水、有機溶剤、無機溶剤等を挙げることができる。特に好ましい第１の流体は、水である。
【００１５】
《第２の流体》
本発明における第２の流体とは、図１で８として示した本発明の装置により第１の流体７中に細かい粒子として分散する流体である。第２の流体としては、各種流体を使用することが可能であるが、好ましくは気体、特に好ましくは空気、酸素を挙げることができる。
【００１６】
《吸引混合原理》
本発明の装置により第１の流体と第２の流体とが混合するのは、翼を第１の流体中で回転させることにより、表面に山が形成された翼表面では圧力低下を生じ、減圧状態になる。このため、外部から吸引され翼内部に充満している第２の流体が吸い出され、貫通孔を通って第１の流体中に分散することに基づいている。
【００１７】
《回転速度》
翼の回転速度が増加する程翼表面の圧力低下が増して第２の流体の分散量が増加するが、回転速度には構造物の強度やモーター動力の面から限界がある。
【００１８】
《効率》
本発明の吸引混合装置では全消費動力のうち回転に要する動力はわずかであり、大部分のエネルギーは第２の流体の第１の流体への分散に要するエネルギーとして消費されるため、効率がよいという特徴がある。
【００１９】
《混合状態》
第２の流体の粒子径の調整は、貫通孔の径、第１流体の圧力等により調整することができる。
【００２０】
【発明の効果】
本発明の吸引混合装置によれば、第１の流体中に第２の流体を効率よく分散することができる。また、本発明の吸引混合装置は不純物を多く含む第１の流体、特に水中に、第２の流体、特に空気を効率よく供給することができる。また、第２の流体、特に空気を細かい粒子径の泡として第１の流体、特に水中に供給する装置を提供することができる。
【００２１】
《用途》
本発明の装置は上記のように気体を高効率で大量に水中に分散供給できるため、例えば養殖池あるいは養殖槽等のエアレーション、海でのエアレーション、好気性または嫌気性菌等の培養装置、酸化反応装置での空気供給装置等の用途に用いることができる。
【００２２】
【実施例】
次に実施例を挙げて本発明につき更に詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例になんら制約されるものではない。なお、本発明の実施例における各測定数値は次のようにして求めた。
吸引量（ｍ３／ｍｉｎ）：流量計により求めた。
駆動力（ｋｗ）：電力計あるいはトルクメータにより測定した。
【００２３】
【実施例１】
《使用装置》
図１の装置を用いた。
中空軸の外径： ５０ｍｍ
中空軸の長さ：５００ｍｍ
翼弦長 ：１００ｍｍ
回転翼幅 ：２００ｍｍ
回転翼の形状：図５の形状
穿孔場所 ：回転翼の両面
【００２４】
《条件と測定結果》
流体１：水
流体２：空気
回転翼の回転速度：１２００ｒｐｍ
回転翼の位置（水深）：５００ｍｍ
結果を表１に示す。
【００２５】
【表１】
【００２６】
【実施例２〜４】
流体１と流体２の種類を表１に示したように変更する以外は実施例１と同様に行った。結果を表１に示す。
【００２７】
【実施例５〜８】
実施例１において、形状が図６−ａで、上面のみ穿孔されている翼を用いる以外は実施例１〜４と同様に行った。結果を表２に示す。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の装置の１実施例を示した概要図である。
【図２】図２は本発明の装置における中空軸の上部に設けられる吸入口の１実施態様を示した概略図である。
【図３】図３は本発明の装置の回転翼の１実施例を示した写真である。
【図４】図４は本発明の装置における翼の断面形状を示した模式図である。
【図５】図５は本発明の装置における回転翼の１実施例を示した概略図である。
【図６】図６は本発明の装置における回転翼の１実施例を示した概略図である。
【図７】図７は本発明の装置における回転翼の１実施例を示した概略図である。
【図８】図８は本発明の装置における回転翼の１実施例を示した概略図である。
【図９】図９は本発明の装置における回転翼の１実施例を示した概略図である。
【発明が属する分野】
本発明は２つ以上の流体の吸引混合装置に関する。更に詳しくは、本発明は、流体中を運動する翼の表面圧力が低圧になることを利用した２つ以上の流体、特に気液を吸引混合するための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
管内を流動する流体の流路を絞り、そこに高速流を噴出させると絞り部の圧力が低圧になり、外部から流体を吸引することができる。この原理を利用して気液を吸引混合する装置としてエジェクタという流体機械が知られている。また養魚水槽では圧縮空気によって空気泡を水中に連続的に供給することが行われている。
【０００３】
【従来技術の問題点】
しかし、第一の装置では管内に水を流す方法であるため、水に例えば藻のような不純物が多い場合は、管が詰まって使用できない恐れがある。第二の方法では細かい空気泡を供給することが困難である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記課題を解決することを目的とし、全く新しい原理に基づく流体の吸引混合装置を提案するものである。すなわち、本発明は不純物を多く含む流体中に流体、特に空気を効率よく供給しうる装置を提供することを目的としている。本発明の他の目的は細かい粒子径の第２の流体、特に空気泡を第１の流体中に供給する装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明は、
（１） 第１の流体中で回転しうる装置であって、
（２） 内部が中空であって、内部から表面に達する貫通孔が設けられている回転翼、
（３） および回転翼が取り付けられた中空軸とからなり、
（４） 第２の流体が中空軸を経由して該回転翼の内部に吸引、導かれ、
（５） 回転翼が回転することにより第２の流体が翼の貫通孔から第１の流体中に粒子状に流出、混合されるような構造であることを特徴とする、流体吸引混合装置である。
【０００６】
回転翼の負圧である片面または両面に孔が設けられていることが好ましい。
【０００７】
第１の流体が水で、第２の流体が空気であることが好ましい。
【０００８】
流体吸引混合装置はバブル発生装置であることが好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明につき詳しく説明する。
《吸引混合装置の基本構造》
本発明の装置の１実施例の概要を図１に示す。図１において、１は本発明の１実施態様の装置である。本発明の装置は、モーター２で回転可能な中空軸３、中空軸３に取りつけられた回転翼４とからなっている。
【００１０】
《中空軸の構造》
中空軸３は、下部に回転翼を取付けて撹拌するとともに、第２の流体を回転翼４に吸引する流体導入管としての役割ができるようになっている。中空軸３の上部は第２の流体を中空軸３に供給できるよう吸入口６が形成されている。別の態様では、図２に示したように第２の流体を吸入しやすいよう中空軸とともに回転する動圧ノズルからなる吸入口が設けられていてもよい。
【００１１】
《回転翼の構造》
図１において回転翼４は、第２の流体を内部に導入できるように中空構造になっている。回転翼４には更に、内部から表面に達する貫通孔５が設けられている。回転翼中空軸３から供給された第２の流体は回転翼表面に穿孔された貫通孔５から第１の流体中に供給される。
【００１２】
《貫通孔》
回転翼には図３に示したように、内部と表面とを貫通する小さい貫通孔が多数穿孔されている。図１において、第２の流体は翼の中空部から貫通孔を通って第１の流体中に粒子状に流出する。翼に形成された貫通孔の径、数により第１の流体に分散する第２の流体の粒子径、数を調整することができる。
【００１３】
《回転翼の断面形状》
回転翼４の断面形状は図４に示したような飛行機の翼に類似の形状とする。翼の断面は図４−ａのように片面のみを飛行機の翼に類似の形状としてもよいし、図４−ｂのように両面を飛行機の翼に類似の形状としてもよい。回転翼の機械的性能の面からは図４−ｂのような両面を飛行機の翼に類似の形状とすることが最も好ましい。回転翼の形状の他の態様を図５〜９に示す。図５は翼の山が両面に形成されている態様を、図６は翼の片面にのみ山が形成され、ａは２枚とも上面にある態様を、ｂは２枚とも下面にある態様を、図７は１枚は上面に他の１枚は下面にある態様を示す。図８と図９とは翼が直立している態様を示す。上記実施態様では翼の数が２枚のもののみ示したが、翼の数は多数であっても一向に差し支えない。
【００１４】
《第１の流体》
本発明における第１の流体とは、図１で７として示した本発明の装置により第２の流体を分散させるための流体である。第１の流体としては、各種流体を使用することが可能であるが、好ましくは粘性の低い液体、例えば貯水槽、池等の水、海水等の各種成分を含んだ水、有機溶剤、無機溶剤等を挙げることができる。特に好ましい第１の流体は、水である。
【００１５】
《第２の流体》
本発明における第２の流体とは、図１で８として示した本発明の装置により第１の流体７中に細かい粒子として分散する流体である。第２の流体としては、各種流体を使用することが可能であるが、好ましくは気体、特に好ましくは空気、酸素を挙げることができる。
【００１６】
《吸引混合原理》
本発明の装置により第１の流体と第２の流体とが混合するのは、翼を第１の流体中で回転させることにより、表面に山が形成された翼表面では圧力低下を生じ、減圧状態になる。このため、外部から吸引され翼内部に充満している第２の流体が吸い出され、貫通孔を通って第１の流体中に分散することに基づいている。
【００１７】
《回転速度》
翼の回転速度が増加する程翼表面の圧力低下が増して第２の流体の分散量が増加するが、回転速度には構造物の強度やモーター動力の面から限界がある。
【００１８】
《効率》
本発明の吸引混合装置では全消費動力のうち回転に要する動力はわずかであり、大部分のエネルギーは第２の流体の第１の流体への分散に要するエネルギーとして消費されるため、効率がよいという特徴がある。
【００１９】
《混合状態》
第２の流体の粒子径の調整は、貫通孔の径、第１流体の圧力等により調整することができる。
【００２０】
【発明の効果】
本発明の吸引混合装置によれば、第１の流体中に第２の流体を効率よく分散することができる。また、本発明の吸引混合装置は不純物を多く含む第１の流体、特に水中に、第２の流体、特に空気を効率よく供給することができる。また、第２の流体、特に空気を細かい粒子径の泡として第１の流体、特に水中に供給する装置を提供することができる。
【００２１】
《用途》
本発明の装置は上記のように気体を高効率で大量に水中に分散供給できるため、例えば養殖池あるいは養殖槽等のエアレーション、海でのエアレーション、好気性または嫌気性菌等の培養装置、酸化反応装置での空気供給装置等の用途に用いることができる。
【００２２】
【実施例】
次に実施例を挙げて本発明につき更に詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例になんら制約されるものではない。なお、本発明の実施例における各測定数値は次のようにして求めた。
吸引量（ｍ３／ｍｉｎ）：流量計により求めた。
駆動力（ｋｗ）：電力計あるいはトルクメータにより測定した。
【００２３】
【実施例１】
《使用装置》
図１の装置を用いた。
中空軸の外径： ５０ｍｍ
中空軸の長さ：５００ｍｍ
翼弦長 ：１００ｍｍ
回転翼幅 ：２００ｍｍ
回転翼の形状：図５の形状
穿孔場所 ：回転翼の両面
【００２４】
《条件と測定結果》
流体１：水
流体２：空気
回転翼の回転速度：１２００ｒｐｍ
回転翼の位置（水深）：５００ｍｍ
結果を表１に示す。
【００２５】
【表１】
【実施例２〜４】
流体１と流体２の種類を表１に示したように変更する以外は実施例１と同様に行った。結果を表１に示す。
【００２７】
【実施例５〜８】
実施例１において、形状が図６−ａで、上面のみ穿孔されている翼を用いる以外は実施例１〜４と同様に行った。結果を表２に示す。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の装置の１実施例を示した概要図である。
【図２】図２は本発明の装置における中空軸の上部に設けられる吸入口の１実施態様を示した概略図である。
【図３】図３は本発明の装置の回転翼の１実施例を示した写真である。
【図４】図４は本発明の装置における翼の断面形状を示した模式図である。
【図５】図５は本発明の装置における回転翼の１実施例を示した概略図である。
【図６】図６は本発明の装置における回転翼の１実施例を示した概略図である。
【図７】図７は本発明の装置における回転翼の１実施例を示した概略図である。
【図８】図８は本発明の装置における回転翼の１実施例を示した概略図である。
【図９】図９は本発明の装置における回転翼の１実施例を示した概略図である。
Claims (4)
- （１） 第１の流体中で回転しうる装置であって、
（２） 内部が中空であって、内部から表面に達する貫通孔が設けられている回転翼、
（３） および回転翼が取り付けられた中空軸とからなり、
（４） 第２の流体が中空軸を経由して該回転翼の内部に吸引、導かれ、
（５） 回転翼が回転することにより第２の流体が翼の貫通孔から第１の流体中に粒子状に流出、混合されるような構造であることを特徴とする、流体吸引混合装置。 - 回転翼の負圧面である片面または両面に孔が設けられていることを特徴とする請求項１記載の、流体吸引混合装置。
- 第１の流体が水で、第２の流体が空気であることを特徴とする請求項１〜２記載の流体吸引混合装置。
- 流体吸引混合装置がバブル発生装置である請求項３記載の流体吸引混合装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002344610A JP2004176640A (ja) | 2002-11-27 | 2002-11-27 | 流体吸引混合装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002344610A JP2004176640A (ja) | 2002-11-27 | 2002-11-27 | 流体吸引混合装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004176640A true JP2004176640A (ja) | 2004-06-24 |
Family
ID=32706039
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002344610A Pending JP2004176640A (ja) | 2002-11-27 | 2002-11-27 | 流体吸引混合装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004176640A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007237153A (ja) * | 2006-03-06 | 2007-09-20 | Npo Machinami Ikuseikai | 空気混入攪拌技術 |
| JP2007253083A (ja) * | 2006-03-23 | 2007-10-04 | Ebara Corp | 攪拌曝気装置、汚水処理場 |
| JP2011041896A (ja) * | 2009-08-20 | 2011-03-03 | Ihi Corp | 撹拌槽 |
| JP2011173076A (ja) * | 2010-02-25 | 2011-09-08 | Hokkaido Univ | 回転翼式気泡発生装置 |
| CN101412007B (zh) * | 2007-10-17 | 2012-08-22 | 中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所 | 充气式叶轮 |
| JP2012529363A (ja) * | 2009-06-08 | 2012-11-22 | エカト・リュール・ウント・ミッシュテヒニック・ゲー．エム．ベー．ハー | 攪拌機構 |
| JP5886929B1 (ja) * | 2014-10-23 | 2016-03-16 | 佐竹化学機械工業株式会社 | 撹拌装置 |
| JP2019535496A (ja) * | 2016-11-09 | 2019-12-12 | ペプシコ・インク | 炭酸飲料メーカ、方法、及びシステム |
| CN112354426A (zh) * | 2020-10-21 | 2021-02-12 | 武汉木兰山水生态农业发展有限公司 | 一种复合微生物菌剂的混合方法 |
-
2002
- 2002-11-27 JP JP2002344610A patent/JP2004176640A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2011173076A (ja) * | 2010-02-25 | 2011-09-08 | Hokkaido Univ | 回転翼式気泡発生装置 |
| JP5886929B1 (ja) * | 2014-10-23 | 2016-03-16 | 佐竹化学機械工業株式会社 | 撹拌装置 |
| JP2016083592A (ja) * | 2014-10-23 | 2016-05-19 | 佐竹化学機械工業株式会社 | 撹拌装置 |
| JP2019535496A (ja) * | 2016-11-09 | 2019-12-12 | ペプシコ・インク | 炭酸飲料メーカ、方法、及びシステム |
| JP7177049B2 (ja) | 2016-11-09 | 2022-11-22 | ペプシコ・インク | 炭酸飲料メーカ、方法、及びシステム |
| US11524268B2 (en) | 2016-11-09 | 2022-12-13 | Pepsico, Inc. | Carbonated beverage makers, methods, and systems |
| CN112354426A (zh) * | 2020-10-21 | 2021-02-12 | 武汉木兰山水生态农业发展有限公司 | 一种复合微生物菌剂的混合方法 |
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