JP2010069476A - 液体混合装置 - Google Patents

Abstract

【課題】構造が簡単で製作しやすい上に、混合効率が著しく高い液体混合装置、特に次亜塩素酸水溶液の調製に用いた場合、非常に高い殺菌力の薬液を生成し得る簡単な構造の液体混合装置を提供する。
【解決手段】天板と底板を有する直立円筒体からなる本体、その中に同軸状に配置して収納され、天板を貫通して上端付近において天板に液密的に結合された、側面に複数の導通孔を有する有底円筒体からなる液体排出筒及び上記底板にたがいに等間隔で対称の位置に付設された３個以上の液体噴出管から構成され、上記３個以上の液体噴出管は、液体容器の中心軸に対し、それぞれ偏位した状態で付設された液体混合装置とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、２種以上の異なった液体を混合する場合や、高濃度の溶液を水で希釈する場合などに、混合液を効率よく形成させるための液体混合装置に関するものである。

一般消費者に安全な食品を提供するためには、食材やその製造、加工に用いられる装置、器具を殺菌消毒しなければならないが、この殺菌消毒用の薬剤としては、安価に入手可能であり、取り扱いが容易であることから、通常次亜塩素酸ナトリウム水溶液が用いられている。

ところで、この次亜塩素酸水溶液は、次亜塩素酸例えば次亜塩素酸ナトリウムとｐＨ調整剤例えば塩酸とを混合することにより製造されるが、この際、有毒な塩素ガスを発生する上に、生成する次亜塩素酸水溶液は、不安定で十分な濃度を維持することができないという欠点がある。

したがって、製造に際しては、塩素ガスの発生を抑制し、かつ安定化するため、ｐＨを弱酸性に調節し、かつ有効塩素濃度を特定の範囲内に調整して行うことが必要とされ、これまでに、給水管を流れる水道水、井戸水などに、生成する次亜塩素酸水溶液のｐＨが３〜８、残留塩素濃度が１〜１０００ｐｐｍに保持されるように、次亜塩素酸ナトリウム水溶液と酸水溶液の添加量を調整して混合する方法（特許文献１参照）、給水管路を流れる水に次亜塩素酸塩とｐＨ調整剤とを添加する方法において、次亜塩素酸塩添加とｐＨ調整剤添加との間に水のｐＨ測定を行い、そのｐＨ値に応じて次亜塩素酸塩とｐＨ調整剤との添加量の少なくとも一方を増減する方法（特許文献２参照）などが知られている。

そして、このような方法を行うための装置としては、原水給水管路と、この給水管路の原水への次亜塩素酸ナトリウム添加手段と酸添加手段を有し、原水給水管路の原水に次亜塩素酸ナトリウム水溶液と酸性水溶液を添加して所定のｐＨ値及び残留塩素濃度の殺菌水を生成する装置において、原水給水管路に流量検出装置を有するとともに、流量検出装置の出力信号に応じて前記次亜塩素酸ナトリウム水溶液と酸性水溶液の添加量を調整する制御装置を具備した殺菌水製造装置（特許文献３参照）、酸水溶液希釈部が、外殻筒と、該外殻筒内に同軸に挿入された内殻筒とを備え、該内殻筒が周面に複数個の孔を有し、酸水溶液と水を該内殻筒の孔を通って、該内殻筒と該外殻筒との間の空間内に放出するようにした殺菌水の連続生成装置（特許文献４参照）、原水を給水する給水管路の下流で、管路が必要に応じて２つ以上に分岐し、少なくとも一方の管路に前記次亜塩素酸ナトリウム水溶液を添加する第一の添加部を有し、残る管路の少なくとも１つに前記酸性水溶液を添加する第二の添加部を有し、第一の添加部及び前記第二の添加部の下流においてそれぞれの管路は合流するように結合され、該管路の結合部の下流に前記次亜塩素酸ナトリウム水溶液と酸性水溶液とを混合撹拌する混合撹拌部を有し、前記第一の添加部及び前記第二の添加部が前記混合撹拌部よりも垂直方向上部であって上流に位置し、前記原水の供給管路の分岐部又は分岐部下流の管路の一部が前記第一の添加部及び第二の添加部よりも垂直方向において上部であって上流に位置させた殺菌水製造装置（特許文献５参照）、原水を給水する給水管路と、次亜塩素酸ナトリウム水溶液を添加する添加ノズルと、酸性水溶液を添加する添加ノズルと、製造された殺菌水を排出する吐出管路とが接続された希釈混合ユニットを有し、該希釈混合ユニットは上下を板状体で封止した筒体から構成され、前記原水の給水管路と前記次亜塩素酸ナトリウム水溶液添加ノズルと前記酸性水溶液添加ノズルとは上側の板状体に結合され、前記原水の給水管路から供給された原水は前記希釈混合ユニットの内側に構成される分岐通路により２つ以上の通路に分岐され、少なくとも一方の通路内に位置するように前記次亜塩素酸ナトリウム水溶液添加ノズルが配され、残る通路の内の少なくとも１つには酸性水溶液添加ノズルが結合され、前記希釈混合ユニットを構成する筒体内には、次亜塩素酸ナトリウム水溶液を添加したアルカリ水を流す第一の管体と、前記酸性水溶液を添加した酸性水を流す第二の管体と、前記アルカリ水と前記酸性水とが混合された殺菌水をこの希釈混合ユニットから排出する第三の管体とが設けられ、前記次亜塩素酸ナトリウム添加ノズルが前記第一の管体に接続され、前記酸性水溶液添加ノズルが前記第二の管体に接続され、前記第一の管体及び前記第二の管体には前記希釈混合ユニットの下側の板状体の近傍に前記アリカリ水および前記酸性水を前記希釈混合ユニットの内部に放出する通水口又は溝が設けられ、前記第三の管体には前記希釈混合ユニットの上側の板状体の近傍に製造された殺菌水を該第三の管体内に導入する通水口又は溝が設けられた殺菌水製造装置（特許文献６参照）、次亜塩素酸塩水溶液と水で希釈した酸を混合し、次亜塩素酸含有の水溶液である殺菌液を製造する装置において、その装置が静止型混合器を含むことを特徴とする次亜塩素酸を含有した殺菌液の製造装置（特許文献７参照）、塩素系水溶液と水に混合させて製造する殺菌水の製造装置であって、水流の一部に前記酸水溶液を混入させて希釈酸水溶液を作る第一の流路と前記水流の残りに前記塩素系水溶液を混入させて希釈塩素系水溶液を作る第二の流路とを備える混入器と、前記第一の流路及び前記第二の流路の下流に配置され、前記第一の流路からの前記希釈酸水溶液と前記第二の流路からの前記希釈塩素系水溶液とを混合させる混合器とを含む殺菌水製造装置（特許文献８参照）、少なくとも２個所の液体吸引口と、作動流体の供給口及び排出口を有するアスピレータを備え、前記作動流体を前記供給口から供給すると共に前記排出口から排出することにより、前記液体の吸引流量を調整する機構を有する液体希釈混合装置（特許文献９参照）などが提案されている。

しかしながら、これらの装置は、構造が複雑な上に、混合効率の点でも不十分であり、実用に供するには必ずしも満足し得るものとはいえない。

特開平１１−１８８０８３号公報（特許請求の範囲その他） 特開２００１−３００５４６号公報（特許請求の範囲その他） 特開平１１−１８８０８３号公報（特許請求の範囲その他） 特開２００２−２４１２０９号公報（特許請求の範囲その他） 特開２００２−３１６１６９号公報（特許請求の範囲その他） 特開２００３−１６４８８３号公報（特許請求の範囲その他） 特開２００３−１７００２９号公報（特許請求の範囲その他） 特開２００３−３２６２７７号公報（特許請求の範囲その他） 国際公開第０４／０２２２０８号パンフレット（特許請求の範囲その他）

本発明は、構造が簡単で製作しやすい上に、混合効率が著しく高い液体混合装置、特に次亜塩素酸水溶液の調製に用いた場合、非常に高い殺菌力の薬液を生成し得る簡単な構造の液体混合装置を提供することを目的とするものである。

本発明者らは、液体の混合装置、特に殺菌水例えば次亜塩素酸水溶液を連続的に供給するための装置について、種々研究を重ねた結果、混合容器を円筒状に形成し、液体を導入する際、容器中心線に向けて偏位した方向の噴射流を形成し得る３個以上の液体噴出口を底面に設けることにより、その目的を達成し得ることを見出し、この知見に基づいて本発明をなすに至った。

すなわち、本発明は、天板と底板を有する直立円筒体からなる本体、その中に同軸状に配置して収納され、天板を貫通して上端付近において天板に液密的に結合された、側面に複数の導通孔を有する有底円筒体からなる液体排出筒及び上記底板にたがいに等間隔で対称の位置に付設された３個以上の液体噴出管から構成され、上記３個以上の液体噴出管は、液体容器の中心軸に対し、それぞれ偏位した状態で付設されていることを特徴とする液体混合装置を提供するものである。

図１は、本発明の３個の液体噴出管を有する例の側面図、図２は下面図であって、本発明の液体混合装置は、天板２と底板３を有する直立円筒体からなる本体１と、その中に収納された有底円筒体からなる液体排出筒４から構成され、この液体排出筒の側面には、複数の導通孔５，…が穿設されている。
この液体排出筒４は、その底部６が、本体１の底板３から離れた位置に配置され、直立円筒体１の天板２を貫通し、その上端付近において、天板２と液密的に結合している。

上記の本体１は、上下方向の中間部分において径が縮小され、２段構造になっている。これによって、液体排出筒４の外壁に衝突して反跳した液流の上昇が円滑に行われる。また、液体排出筒４の上部は、若干径が太い取り付け部材８により、本体１の天板２に穿設された取り付け穴９に螺合により取り付けられている。

本体１は、全長と径との比が１０：２ないし１０：４、好ましくは１０：２．５ないし１０：３．５の範囲になるサイズに形成され、中間の縮小部の長さは、全長の５分の１ないし６分の１程度、縮小部の径は本体の径の７０〜８０％程度である。

また、本体１の内部に配設される液体排出筒４は、全長と径との比が１０：１ないし１０：１．５の範囲になるようなサイズにするのが好ましい。この液体排出筒４の側面には複数の導通孔５，…が穿設されているが、この位置は、たがいに対向した位置にするのが好ましい。

本発明の液体混合装置においては、本体底板３に、正三角形の各頂点の位置に、３個の液体噴出管１０，１１，１２を、その液体噴出管１０，１１，１２のそれぞれが、本体１の上下方向中心軸に対し、偏位した状態すなわち、ずれた方向に付設されている点に特徴がある。

この液体噴出管１０，１１，１２は、通常たがいに同一のサイズのものを用いるのが有利であるが、所望ならば異なったサイズにすることもできる。このものは、長さと径との比が２：１ないし３：２の円筒体に形成され、本体１の底板３に螺合により取り付けられている。
これらの液体噴出管１０，１１，１２は、それぞれ本体１の中心軸に対し、１０〜３０°、好ましくは１５〜２５°程度偏った方向に向けて取り付けることが必要である。

すなわち、この液体噴出管１０，１１，１２のそれぞれの軸は、その軸中心線の延長が本体１の中心軸変差することのないように、ずれた方向に向いて取り付けられている。
そして、このように構成されたことにより、各液体噴出管から噴出する液体は、渦巻流を形成しながら、液体排出筒４の外壁７に衝突反射して上昇し、天板２に衝突して反転した環流を形成し、混合された液流となって、液体排出筒４の壁面に穿設された導通孔５，…を通って、上方から外部に排出される。

図４は、本発明の４個の液体噴出管を有する例の側面図、図５は下面図である。
この液体混合装置は、天板２と底板３を有する直立円筒体からなる本体１と、その中に収納された有底円筒体からなる液体排出筒４から構成され、この液体排出筒４の側面には、複数の導通孔５，…が穿設されている。
この液体排出筒４の構造及びその他の部品の構造、結合状態は、３個の液体噴出管１０，１１，１２を有する場合と同様である。

この図４において、４個の液体噴出管１０，１１，１２，１３は、噴出流を均一にするために、正方形の各頂点の位置に付設するのが好ましい。
同様に５個の液体噴出管を付設する場合は、正五角形の各頂点の位置に、また６個の液体噴出管を付設する場合は、正六角形の各頂点の位置に、それぞれ付設するのが好ましい。
しかしながら、噴出流に差を設けようとする場合は、流体噴出管の位置を必ずしも対称にする必要はないし、各液体噴出管の距離を等しくする必要もない。

本発明の液体混合装置の材質としては、耐食性、耐圧性の材料であれば、特に制限はない。このようなものとしては、耐食性金属、例えばステンレス鋼、耐食性、高強度プラスチック、例えばポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリプロピレン、ポリカーボネートなどがある。

図３は、３個の液体噴出管を有する本発明の液体混合装置における液体の流れ状態を示す説明図である。
この図に示されているように、給水ポンプ（図示せず）により送られる液体混合物は、分岐管により三方に分れ、それぞれ３個の液体噴出管１０，１１，１２を介して容器１の底部から容器内に流入し、矢印ａに従って、先ず液体排出筒４の外壁に衝突して反射流ｂとなって、次に容器の内壁付近まで到達し、次いで上昇流ｃとなって容器の天板２に至り、ここで反転して下降流ｄとなって液体排出筒４の外壁７に沿って下降し、液体排出筒４の壁面に穿設された複数の導通孔５，…を通って液体排出筒４の内側を上昇流ｅとなって上昇し、排出口よりｆとして排出される。

本発明の液体混合装置を用いると、例えば次亜塩素酸濃度５０ｐｐｍ、ｐＨ６に設定した場合、従来方法において次亜塩素酸濃度を２００ｐｐｍ用いた場合に比べ、同等又はそれ以上の殺効果を示すので、薬液コストを約７０％削除できる上に、強力なミキシングにより、処理条件は安定に維持され、塩素臭はほとんど感知されないという効果を奏する。

本発明の液体混合装置の１例の側面図である。 図１の下面図である。 本発明の液体混合装置における液体の流れ状態を示す説明図である。 本発明の図１とは別例の側面図である。 図４の下面図である。 本発明の液体混合装置を用いた場合と用いない場合における残留塩素濃度のバラツキを示したグラフである。

次に、実施例により本発明の最良の実施の形態を説明するが、この例によってなんら限定されるものではない。

本体の径１０００ｍｍ、高さ１１０５ｍｍの本発明の液体混合装置を用いて、次亜塩素酸を有効成分とする殺菌剤を製造した。すなわち、原水に対し、次亜塩素酸ナトリウムの１２％水溶液を、濃度３０〜１００ｐｐｍになる割合で薬注ポンプで供給し、これにｐＨ調整剤例えばクエン酸、酢酸を添加し、ｐＨを５．８〜８．０に調整しながら、本発明の液体混合装置の３個の液体噴出管を介して本発明の液体混合装置内に導入した。
この際の処理水量範囲としては、毎分１０〜１００リットルを用いた。これよりも少ない量では精度低下を生じる。この流量制御は、電磁流量計による流量測定と、それに対応して作動する分周回路付き薬注ポンプにより行われる。
また、この間、連続的にｐＨ電極によりｐＨ測定が行われ、ｐＨが設定加減すなわち５．８以下になると、供給ポンプは自動的に停止するようにして制御した。
このようにして、連続的な原水、例えば水道水、井戸水の殺菌を行うことができた。
なお、この際の周囲温度は０〜４０℃、周囲湿度は４０〜９０％とし、結露を生じない条件で行った。

また、上記の本発明の液体処理装置を用いた場合と用いない場合における殺菌水の残留塩素濃度のバラツキを確認した。試験方法としては、次亜塩素酸ナトリウムの１２％水溶液を、残留塩素濃度が所定の濃度となるように薬注ポンプで供給し、これにｐＨ調整剤、例えば、クエン酸、酢酸を添加し、ｐＨを５．８〜８．０に調整した。この際の処理水量は毎分１４．５リットルとした。その後、得られた殺菌水を本発明の液体混合装置に導入した場合と、導入しなかった場合について、残留塩素濃度を測定した。なお、次亜塩素酸濃度は一定時間経過ごとに第１水準から第５水準まで変化させ、各水準ごとに測定した。
図６は本発明の液体混合装置を用いた場合と用いない場合における残留塩素濃度の経時変化を示したグラフであり、表１は図６の結果を各水準ごとにまとめたものである。図６および表１より、本発明の液体混合装置を用いることによって、各水準において残留塩素濃度の振れ幅を小さく抑えることができることが確かめられた。これにより、本発明の液体混合装置は優れた攪拌効果を有していることがわかる。

本発明の液体混合装置は、特にｐＨ調整次亜塩素酸による殺菌水供給装置として有用である。

１ 本体
２ 天板
３ 底板
４ 液体排出筒
５ 導通孔
６ 底部
７ 外壁
８ 取り付け部材
９ 取り付け穴
１０，１１，１２，１３ 液体噴出管

Claims (3)

1. 天板と底板を有する直立円筒体からなる本体、その中に同軸状に配置して収納され、天板を貫通して上端付近において天板に液密的に結合された、側面に複数の導通孔を有する有底円筒体からなる液体排出筒及び上記底板にたがいに等間隔で対称の位置に付設された３個以上の液体噴出管から構成され、上記３個以上の液体噴出管は、液体容器の中心軸に対し、それぞれ偏位した状態で付設されていることを特徴とする液体混合装置。
2. 液体排出筒における導通孔がそれぞれ側面の対向位置に穿孔された複数の対からなっている請求項１記載の液体混合装置。
3. ３個以上の液体噴出管が本体の中心軸に対し１０〜３０°の範囲の角度で偏位して取り付けられている請求項１又は２記載の液体混合装置。