JP2020081986A - Liquid mixer - Google Patents

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JP2020081986A
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奥田 伸二
Shinji Okuda
伸二 奥田
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Okutec
Okutec Co Ltd
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Okutec
Okutec Co Ltd
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Abstract

To provide a liquid mixer which provides homogeneous and stable emulsion without using a surface-active agent.SOLUTION: A liquid mixer 10 includes a cylindrical first mixing chamber 111 which surrounds a first center shaft 112 and an injection part 120 which injects gas and mixed liquid including at least two kinds of liquid to the first mixing chamber. The injection part includes a cylindrical second mixing chamber 121 which surrounds a second center shaft 1200, a gas injection nozzle 122 which is connected to the second mixing chamber on the second center shaft and injects gas to the second mixing chamber along the second center shaft, at least one first mixed liquid injection nozzle 123 which is connected to the second mixing chamber on a cross-section orthogonal to the second center shaft and injects mixed liquid to the second mixing chamber along an inclination direction which intersects a radiation direction of the second center shaft and a second mixing liquid injection nozzle 125 which connects the second mixing chamber and the first mixing chamber and injects mixture of gas mixed in the second mixing chamber and mixed liquid to the first mixing chamber.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は,複数の液体(分散質および分散媒)を混合する気液せん断方式の液体混合装置に関する。本発明は,詳しくは,複数の液体の混合物の中にファインバブルを発生させて,前記複数の液体の間にせん断力を発生させることにより,安価にサブミクロンレベルまで微細化され,均質化されたエマルジョンを生成することができる液体混合装置に関する。 The present invention relates to a gas-liquid shearing type liquid mixing device for mixing a plurality of liquids (dispersoid and dispersion medium). More specifically, the present invention generates fine bubbles in a mixture of a plurality of liquids to generate a shearing force between the plurality of liquids, so that the fine bubbles can be inexpensively miniaturized to a submicron level and homogenized. Liquid mixing device capable of producing an improved emulsion.

エマルジョンは,バター,マヨネーズ,牛乳,アイスクリームなどの食品および飲料,医薬品や化粧品に使われるクリーム,アクリル絵具などのインクや塗料,接着剤,写真フィルムの感光層,アスファルト舗装のシール剤など,身近なものから工事用の材料まで種々多岐にわたる分野で活用されている。 Emulsions are familiar products such as butter, mayonnaise, milk, ice cream and other foods and drinks, creams used in pharmaceuticals and cosmetics, inks and paints such as acrylic paints, adhesives, photosensitive layers of photographic films, and sealants for asphalt paving. It is used in a wide variety of fields from raw materials to construction materials.

水と油のように,本来混ざり合うことのない複数の液体の一方が微粒子となり他方の中に分散した状態を乳化といい,乳化した液体をエマルジョンという。このようなエマルジョンは大きく2つに分類される。身近なものを例にして説明すると,牛乳やマヨネーズなどのように水中に油滴が分散した状態のエマルジョンをO/W (Oil in Water)型エマルジョン,逆に,バターやマーガリンなどのように油中に水滴が分散した状態のエマルジョンをW/O (Water in Oil)型エマルジョンという。 Like water and oil, one of a plurality of liquids that do not mix originally, becomes fine particles and is dispersed in the other is called emulsified, and the emulsified liquid is called emulsion. Such emulsions are roughly classified into two types. Taking familiar things as an example, an emulsion in which oil droplets are dispersed in water, such as milk and mayonnaise, is an O/W (Oil in Water) type emulsion, and conversely oil such as butter and margarine is used. An emulsion in which water droplets are dispersed is called a W/O (Water in Oil) emulsion.

本来混ざり合わない複数の液体に衝撃力,せん断力またはキャビテーション力などの物理的エネルギーを与えれば乳化するが,一般にエマルジョンは非常に不安定な状態にあり,放置すれば徐々に二層に分離してしまう。そこで,エマルジョンを安定化するために,乳化剤を添加する。乳化剤(例えば,界面活性剤)を入れることによって相反する水と油を均等に分散させることができるようになり,得られたエマルジョンが安定する。 Emulsification occurs when physical energies such as impact force, shearing force, or cavitation force are applied to multiple liquids that do not mix originally, but generally emulsions are in a very unstable state, and gradually separate into two layers if left unattended. Will end up. Therefore, an emulsifier is added to stabilize the emulsion. By adding an emulsifier (for example, a surfactant), it becomes possible to evenly disperse the water and the oil which are contradictory to each other, and the obtained emulsion is stabilized.

従来,特定の機能を持った油性物質を水に乳化分散させる場合には,油性物質の性質に応じて所要のHLB (Hydrophilic-Lipophilic Balance)値を有する乳化剤を選定し,乳化分散を行っていた。乳化剤として用いられる界面活性剤の所要HLB値は,O/W型エマルジョンを作る場合とW/O型エマルジョンを作る場合とのそれぞれに対しても使い分ける必要がある。それゆえ,適切な界面活性剤の組合せの決定には,非常に煩雑かつ多大な労力が必要である。ましてや,多種類の油性物質が混在している場合は,安定に乳化させることは殆ど不可能である。また,界面活性剤は,溶液本来の目的には必要がないものであり,溶液の機能を阻害する可能性もあり,化粧品に用いる場合,肌に対する刺激物にもなり得る。さらに,界面活性剤は,生分解性が低く,泡立ちの原因となるので,環境汚染などの深刻な問題となっている。 Conventionally, when an oily substance having a specific function is emulsified and dispersed in water, an emulsifier having a required HLB (Hydrophilic-Lipophilic Balance) value is selected according to the property of the oily substance and emulsified and dispersed. .. The required HLB value of the surfactant used as an emulsifier must be used properly for each of the case of making an O/W emulsion and the case of making a W/O emulsion. Therefore, determining the appropriate combination of surfactants is very cumbersome and requires a lot of labor. Furthermore, when many kinds of oily substances are mixed, stable emulsification is almost impossible. Further, the surfactant is not necessary for the original purpose of the solution and may interfere with the function of the solution. When used in cosmetics, the surfactant may be a stimulant to the skin. Furthermore, since surfactants have low biodegradability and cause foaming, they pose a serious problem such as environmental pollution.

そこで,乳化剤を添加しない乳化(またはエマルジョン化)技術が開発されてきた。例えば,特許文献1には,複数種類の流体を混合する流体混合器が開示され,この流体混合器は約10μm以下の粒子径のエマルションを生成する能力を有することが確認された。 Therefore, an emulsification (or emulsification) technology without adding an emulsifier has been developed. For example, Patent Document 1 discloses a fluid mixer for mixing a plurality of types of fluids, and it has been confirmed that this fluid mixer has an ability to generate an emulsion having a particle size of about 10 μm or less.

特許文献2には,気体の液体への均一な分散,溶解,可溶化,乳化,および液体の異種液体への均一な分散,溶解,可溶化,乳化を,大容量かつ短時間で行うことができる処理装置が開示され,乳白状態が半日程度保たれる軽油と水のエマルジョン燃料が得られることが確かめられた。 Patent Document 2 discloses that uniform dispersion, dissolution, solubilization, and emulsification of a gas in a liquid, and uniform dispersion, dissolution, solubilization, and emulsification of a liquid in a different liquid can be performed in a large volume and in a short time. It was confirmed that a processing device that can be used was disclosed, and that an emulsion fuel of light oil and water in which the milky state was maintained for about half a day was obtained.

特許文献3には,界面活性剤による化学的な作用の助けを借りることなく,スタティックミキサーによって燃料油成分中に水の粒子を均一に分散させるエマルジョン燃料の製造技術が開示されている。 Patent Document 3 discloses a technique for producing an emulsion fuel in which water particles are uniformly dispersed in a fuel oil component by a static mixer without the aid of a chemical action of a surfactant.

特許文献4には,乳化剤(界面活性剤)を使用することなく,分散安定性の優れたエマルションを提供する技術が開示され,超音波照射により調製したヘキサデカンと水からなる油中水滴型(W/O)エマルションに,界面不活性物質として,塩,水素結合性分子,アルコール類のいずれか一種類(例えば,塩化ナトリウム,塩化マグネシウム,尿素,ホルムアミド,エタノール,グリセリン)を添加することによって分散安定性を向上させる作用が確認されている。 Patent Document 4 discloses a technique for providing an emulsion having excellent dispersion stability without using an emulsifier (surfactant), which is a water-in-oil type (W in oil) composed of hexadecane and water prepared by ultrasonic irradiation. /O) Addition of one of salt, hydrogen-bonding molecule, and alcohols (eg sodium chloride, magnesium chloride, urea, formamide, ethanol, glycerin) as a surface-inert substance to stabilize dispersion It has been confirmed that the effect of improving the sex is improved.

特開2014-004534号公報JP-A-2014-004534 特許第5380545号明細書Patent No. 5380545 Specification 特開2009-203323号公報JP 2009-203323 JP 特開2016-165716号公報JP 2016-165716 JP

特許文献1の技術は,スタティックミキサーのように混合流体の1回の通過により混合する手法であり,得られたエマルジョンは,均質性や微細性,高濃度の乳化において十分なレベルではない。 The technique of Patent Document 1 is a method of mixing by a single passage of a mixed fluid like a static mixer, and the obtained emulsion is not at a sufficient level in terms of homogeneity, fineness and high-concentration emulsification.

特許文献2の実施例5の結果を見ると,気体を入れない乳化の方が良い結果を示すことが分かる。すなわち,この技術では,大きな気泡がポンプ内に入り,ポンプ効率を低下させてしまう課題があり,気体を用いた乳化に効果が出せていない。 From the results of Example 5 of Patent Document 2, it can be seen that the emulsification without gas shows better results. In other words, this technique has a problem that large bubbles enter the pump and reduce the pump efficiency, so that it is not effective in emulsification using gas.

特許文献3の装置で製造されるエマルジョン燃料は分散時間が数十秒程度であり,長時間安定なエマルジョンを提供することは想定していない。
特許文献4の技術は,乳化剤(界面活性剤)を使用しないものの,エマルジョンの分散安定性を向上するために,塩,水素結合性分子,アルコール類のいずれか一種類を添加する必要がある。
The emulsion fuel produced by the device of Patent Document 3 has a dispersion time of about several tens of seconds, and it is not supposed to provide a stable emulsion for a long time.
Although the technique of Patent Document 4 does not use an emulsifier (surfactant), it is necessary to add one of a salt, a hydrogen-bonding molecule, and an alcohol in order to improve the dispersion stability of the emulsion.

したがって,本発明は,上記課題を解決すべく,循環バッチ方式の気液せん断型流体混合方式に着目し,界面活性剤などの添加物を使うことなく,安価で乳化分散させることが可能な流体混合装置および,均質かつ安定なエマルジョンを提供することを主たる課題とする。 Therefore, in order to solve the above problems, the present invention focuses on a gas-liquid shear type fluid mixing system of a circulating batch system, and is a fluid that can be inexpensively emulsified and dispersed without using an additive such as a surfactant. The main issue is to provide a mixing device and a homogeneous and stable emulsion.

本発明の実施形態は,
(a) 第1の中心軸(112)を囲む筒状の第1混合室(111)と,気体と少なくとも2種類の液体を含む混合液とを前記第1混合室(111)に噴射する噴射部を備えており,
(b) 前記噴射部(120)は,
第2の中心軸(1200)を囲む筒状の第2混合室(121)と,
前記第2の中心軸(1200)上で前記第2混合室(121)に接続され,前記第2の中心軸(1200)に沿って前記第2混合室(121)に前記気体を噴射する気体噴射ノズル(122)と,
前記第2の中心軸(1200)に直交する断面上において前記第2混合室(121)に接続され,前記第2の中心軸(1200)の放射方向と交叉する斜め方向に沿って前記第2混合室(121)に前記混合液を噴射する少なくとも一つの第1の混合液噴射ノズル(123)と,
前記第2混合室(121)と前記第1混合室(111)を接続し,前記第2混合室(121)で混合された前記気体と前記混合液との混合物を前記第1混合室(111)に噴射する第2の混合液噴射ノズル(125)を備えている,
(c)ことを特徴とする気液せん断方式の液体混合装置である。
Embodiments of the present invention include
(A) Jetting for injecting a cylindrical first mixing chamber (111) surrounding the first central axis (112) and a mixed liquid containing gas and at least two kinds of liquids into the first mixing chamber (111) Section,
(B) The injection part (120) is
A cylindrical second mixing chamber (121) surrounding the second central axis (1200),
A gas connected to the second mixing chamber (121) on the second central axis (1200) and injecting the gas into the second mixing chamber (121) along the second central axis (1200). An injection nozzle (122),
It is connected to the second mixing chamber (121) on a cross section orthogonal to the second central axis (1200), and extends along the oblique direction intersecting the radial direction of the second central axis (1200). At least one first mixture injection nozzle (123) for injecting the mixture into the mixing chamber (121);
The second mixing chamber (121) is connected to the first mixing chamber (111), and the mixture of the gas and the mixed liquid mixed in the second mixing chamber (121) is mixed with the first mixing chamber (111). ) Is equipped with a second mixture injection nozzle (125),
(C) is a gas-liquid shearing type liquid mixing device.

このような構成を備えた本発明の実施形態に係る液体混合装置によれば,第2混合室において,気体噴射ノズルを介して第2混合室に気体が噴射される。また,第2混合室には,気体噴射ノズルの周囲から,第1の混合液噴射ノズルを介して2種類の液体を含む混合液が噴射される。このとき,混合液の噴射方向は第2の中心軸の放射方向と交叉する斜め方向である。したがって,第2の混合室には,そこに噴射される混合液によって,第2の中心軸を中心とする渦流が形成され,その渦流に気体が巻き込まれて気液せん断渦流が形成され,そこで2種類の液体が程よく混合される。そのため,本発明の実施形態に係る気液せん断方式の流体混合装置によれば,例えば水性液体(分散媒または分散質)と前記水性液体と非相溶性の疎水性液体(分散質または分散媒)からなる液体の混合物からなる,サブミクロンレベルの安定なエマルジョンを得ることができる。 According to the liquid mixing apparatus according to the embodiment of the present invention having such a configuration, in the second mixing chamber, gas is injected into the second mixing chamber via the gas injection nozzle. In addition, a mixed liquid containing two kinds of liquids is jetted into the second mixing chamber from around the gas jet nozzle via the first mixed liquid jet nozzle. At this time, the injection direction of the mixed liquid is an oblique direction intersecting with the radial direction of the second central axis. Therefore, in the second mixing chamber, a vortex flow centered on the second central axis is formed by the mixed liquid injected therein, and the gas is entrained in the vortex flow to form a gas-liquid shear vortex, where The two liquids mix reasonably well. Therefore, according to the gas-liquid shearing type fluid mixing apparatus according to the embodiment of the present invention, for example, an aqueous liquid (dispersion medium or dispersoid) and a hydrophobic liquid (dispersoid or dispersion medium) which is incompatible with the aqueous liquid. It is possible to obtain a stable emulsion of submicron level, which is composed of a mixture of liquids.

本発明において,エマルジョンを構成する水性液体は,水;および,水に相溶する有機溶媒と水との混合物よりなる群から選択されるが,人体や環境に対する負荷を考慮すると,水が好ましい。本発明において,エマルジョンを構成する疎水性液体は,防虫または殺虫効果を有する天然油性物質として,例えば,限定されないが,例えば,オールスパイス油,カユプテ油,桂皮油,シダー油,シトロネラ油,ゼラニウム油,ダイズ油,タイム油,丁子油,にんにく油,バジル油,ハッカ油,バーベナ油,ヒマシ油,ペパーミント油,松脂,ラベンダー油,レモングラス油,レモンユーカリ油,ローズマリー油などを挙げることができる。その他の天然油性物質として,亜麻仁油,オリーブ油,キリ油,ゴマ油,米ぬか油,コーン油,ナタネ油,パーム油,パーム核油,ピーナッツ油,ひまわり油,ヘーゼルナッツ油,紅花油,綿実油,ヤシ油などを挙げることができる。 In the present invention, the aqueous liquid constituting the emulsion is selected from the group consisting of water; and a mixture of water and an organic solvent compatible with water, but water is preferable in view of the load on the human body and the environment. In the present invention, the hydrophobic liquid constituting the emulsion is, for example, but not limited to, a natural oily substance having an insect repellent or insecticidal effect, for example, allspice oil, cajeput oil, cinnamon oil, cedar oil, citronella oil, geranium oil. , Soybean oil, thyme oil, clove oil, garlic oil, basil oil, peppermint oil, verbena oil, castor oil, peppermint oil, pine resin, lavender oil, lemongrass oil, lemon eucalyptus oil, rosemary oil, etc. .. Other natural oily substances include flaxseed oil, olive oil, tung oil, sesame oil, rice bran oil, corn oil, rapeseed oil, palm oil, palm kernel oil, peanut oil, sunflower oil, hazelnut oil, safflower oil, cottonseed oil, palm oil, etc. Can be mentioned.

本発明のエマルジョンには,上記防虫または殺虫効果を有する天然油性物質その他の天然油性物質と組み合わせて,天然物由来の防虫または殺虫効果を有する物質を使用することができ,限定されないが,例えば,カ,ゴキブリ,ダニ,ハエなどに対して防虫または殺虫効果を有する,除虫菊の胚珠から抽出されるピレスロイド;アブラムシ,コナジラミ,ヨコバイおよびアザミウマなどの吸汁口または穿孔口を持った昆虫に対して防虫または殺虫効果を有する,タバコ抽出物であるニコチン;昆虫に対して接触毒および消化中毒剤として作用する,ユリ科の植物サバジラから抽出されるサバジラ酸(チグリン酸);ダニなどの殺虫剤,殺魚剤,農薬として広く効果を有する,ロンコカルプス属やデリス属の植物(例えば,ドクフジ)から抽出されるロテノン;および,昆虫の幼虫の脱皮や羽化を妨げ,食欲減退させる,ニーム(学名アザディラクタ・インデカ(azadirachta indica))から抽出されるニーム油などを挙げることができる。 In the emulsion of the present invention, a substance having an insect repellent or insecticidal effect derived from a natural product can be used in combination with a natural oily substance or another natural oily substance having an insect repellent or insecticidal effect, and is not limited to, for example, Pyrethroids extracted from ovules of pyrethrum, which have an insecticidal or insecticidal effect on mosquitoes, cockroaches, mites, flies; insect repellent against insects with sucking or perforating mouths such as aphids, whiteflies, leafhoppers and thrips Nicotine, which is a tobacco extract, which has an insecticidal effect; Sabadiric acid (tiglic acid) extracted from mackerel of the lily family, which acts as a contact poison and a digestive poisoning agent against insects; insecticides such as mites and fish killing Rotenone extracted from plants of the genus Roncocalps and Delis (eg, Dokufuji), which has a wide range of effects as agents and pesticides; and Neem (scientific name Azadirachta indeca ( azadirachta indica)) and the neem oil extracted from it.

本発明により調製されるエマルジョンには,エマルジョンの安定性に悪影響を与えない限り,種々の添加剤を添加することができる。本発明において用いることができる添加剤は,ナトリウム,マグネシウム,リン,塩素,カリウム,カルシウム,クロム,マンガン,鉄,コバルト,銅,亜鉛,セレン,モリブデン,ヨウ素などからなる群から選択される1または複数の必須ミネラル;活性炭,シリカゲル,ゼオライト,二酸化ケイ素(メソポーラスシリカ),酸化アルミニウムなどからなる群から選択される1または複数の多孔質材料,などを含む。 Various additives can be added to the emulsion prepared according to the present invention as long as the stability of the emulsion is not adversely affected. The additive that can be used in the present invention is one selected from the group consisting of sodium, magnesium, phosphorus, chlorine, potassium, calcium, chromium, manganese, iron, cobalt, copper, zinc, selenium, molybdenum, iodine, or the like. A plurality of essential minerals; activated carbon, silica gel, zeolite, one or more porous materials selected from the group consisting of silicon dioxide (mesoporous silica), aluminum oxide, and the like.

しかしながら,本発明には,いわゆる水性液体(例えば,水)と疎水性液体(例えば,油)との界面における界面張力を低下させる機能を有する界面活性剤ならびにエマルジョンに添加しても界面張力を低下させる作用を有しないもののうち,塩,水素結合性分子,アルコール類のいずれか一種類(例えば,塩化ナトリウム,塩化マグネシウム,尿素,ホルムアミド,エタノール,グリセリンからなる群から選択される。)から選択される添加剤は使用しない。 However, in the present invention, the surfactant having a function of lowering the interfacial tension at the interface between the so-called aqueous liquid (for example, water) and the hydrophobic liquid (for example, oil) and the interfacial tension when it is added to the emulsion are also reduced. Among those that do not have a function of causing the action, it is selected from one of salts, hydrogen-bonding molecules, and alcohols (for example, selected from the group consisting of sodium chloride, magnesium chloride, urea, formamide, ethanol, and glycerin). No additives are used.

本発明において,気液せん断のために導入する気体として,空気,酸素,オゾン,窒素,アルゴン,水素などが挙げられ,用いる防虫または殺虫効果を有する物質の有効性に鑑み,適宜選択することができるが,簡便性の観点から,空気が好ましい。 In the present invention, the gas introduced for gas-liquid shearing may be air, oxygen, ozone, nitrogen, argon, hydrogen, etc., and may be appropriately selected in view of the effectiveness of the substance having an insect repellent or insecticidal effect to be used. However, air is preferable from the viewpoint of simplicity.

本明細書において用いられる用語の定義を以下に示す。
「流体」は,静止状態においてせん断応力が発生しない連続体の総称である。概略,固体でない連続体のことであり,物質の形態としては液体と気体およびプラズマが流体に該当する。
「エマルジョン」または「エマルション」は,分散質および分散媒が共に液体である分散系溶液のことである。乳濁液あるいは乳剤ともいう。分離している2つの液体をエマルジョンにすることを乳化といい,乳化する作用をもつ物質を乳化剤という。本発明においてはエマルジョンと呼称する。
「マイクロエマルジョン」は,エマルジョンに類似した2種の液体からなる一種の分散系であるが,直径が100 nm程度以下と小さく,ミセルにより構成され,熱力学的に安定で,また強い撹拌を要せず容易に形成されるものをいう。ミセルが小さいので可視光の散乱が少なく,透明または半透明に見えるのが特徴である。
「分散系」は,サイズが1 nmから1000 nm(1 um)程度の粒子が,気体,液体あるいは固体に浮遊あるいは懸濁している物質である。このように浮遊あるいは懸濁する現象を分散と呼ぶ。
「分散質と分散媒」は,分散系で浮遊懸濁している固体または液体粒子を分散質あるいは分散相であり,媒質の方を分散媒という。
The definitions of terms used in the present specification are shown below.
"Fluid" is a general term for a continuum that does not generate shear stress in a stationary state. In general, it is a continuous body that is not a solid, and liquids, gases, and plasmas correspond to fluids as the form of matter.
"Emulsion" or "emulsion" refers to a dispersion system solution in which both the dispersoid and the dispersion medium are liquids. Also called an emulsion or emulsion. Making two separated liquids into emulsions is called emulsification, and substances that have the function of emulsifying are called emulsifiers. In the present invention, it is called an emulsion.
A "microemulsion" is a kind of dispersion system consisting of two liquids similar to emulsions, but has a small diameter of about 100 nm or less, is composed of micelles, is thermodynamically stable, and requires strong stirring. It means that it can be easily formed. Since the micelles are small, there is little scattering of visible light, and the feature is that they appear transparent or translucent.
A "dispersion system" is a substance in which particles with a size of 1 nm to 1000 nm (1 um) are suspended or suspended in a gas, liquid, or solid. This phenomenon of floating or suspending is called dispersion.
"Dispersoid and dispersion medium" are solid or liquid particles suspended or suspended in a dispersion system as a dispersoid or dispersed phase, and the medium is called a dispersion medium.

図1は,本発明の実施形態に係る液体混合装置の概略構成を示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing a schematic configuration of a liquid mixing apparatus according to an embodiment of the present invention. 図1に示す液体混合装置に組み込まれた実施形態1に係る第1混合ブロックの断面図である。It is sectional drawing of the 1st mixing block which concerns on Embodiment 1 incorporated in the liquid mixing apparatus shown in FIG. 図2に示す第1混合ブロックに組み込まれた外筒ブロックの平面図(図3(a))と断面図(図3(b))である。FIG. 3 is a plan view (FIG. 3A) and a sectional view (FIG. 3B) of the outer cylinder block incorporated in the first mixing block shown in FIG. 2. 図2に示す第1混合ブロックに組み込まれた液体/気体導入ブロックの平面図(図4(a)),断面図(図4(b)),底面図(図4(c))である。FIG. 4 is a plan view (FIG. 4A), a sectional view (FIG. 4B), and a bottom view (FIG. 4C) of the liquid/gas introduction block incorporated in the first mixing block shown in FIG. 2. 図2に示す第1混合ブロックに組み込まれた支持ブロックの平面図(図4(a)),断面図(図4(b)),底面図(図4(c))である。FIG. 4 is a plan view (FIG. 4A), a sectional view (FIG. 4B), and a bottom view (FIG. 4C) of the support block incorporated in the first mixing block shown in FIG. 2. 図2に示す第1混合ブロックに組み込まれた気体導入ブロックの平面図(図3(a))と断面図(図3(b))である。FIG. 3 is a plan view (FIG. 3A) and a sectional view (FIG. 3B) of a gas introduction block incorporated in the first mixing block shown in FIG. 2. 図2に示す第1混合ブロックに組み込まれた渦流形成ブロックの断面図(図7(a),図7(b)),及びその他の形態の渦流形成ブロックの断面図(図7(c)〜(e))である。Sectional views of the vortex flow forming block incorporated in the first mixing block shown in FIG. 2 (FIGS. 7(a) and 7(b)), and sectional views of other forms of the vortex flow forming block (FIG. 7(c) to FIG. (E)). 図2に示す第1混合ブロックに組み込まれた上段内筒ブロックの断面図(図8(a))と底面図(図8(b))である。It is sectional drawing (FIG.8(a)) and bottom view (FIG.8(b)) of the upper stage inner cylinder block incorporated in the 1st mixing block shown in FIG. 図2に示す第1混合ブロックに組み込まれた断面調整ブロックの断面図(図9(a))と底面図(図9(b))である。FIG. 9 is a cross-sectional view (FIG. 9A) and a bottom view (FIG. 9B) of the cross-section adjusting block incorporated in the first mixing block shown in FIG. 2. 実施形態2に係る第2混合ブロックの平面図(図10(a)),側面図(図10(b)),断面図(図10(c))である。FIG. 10 is a plan view (FIG. 10A), a side view (FIG. 10B), and a sectional view (FIG. 10C) of the second mixed block according to the second embodiment. 実施形態2に係る第2混合ブロックに組み込まれた中空円筒状ブロックの平面図(図11(a)),側面図(図11(b)),断面図(図11(c))である。It is a top view (FIG. 11(a)), a side view (FIG. 11(b)), and a sectional view (FIG. 11(c)) of the hollow cylindrical block incorporated in the second mixing block according to the second embodiment. 実施形態2に係る第2混合ブロックに組み込まれた液体/気体流路ブロックの平面図(図12(a)),側面図(図12(b)),断面図(図12(c))である。FIG. 12 is a plan view (FIG. 12( a )), a side view (FIG. 12( b )), and a sectional view (FIG. 12( c )) of the liquid/gas flow path block incorporated in the second mixing block according to the second embodiment. is there. 実施形態2に係る第2混合ブロックに組み込まれた液体噴射ノズルブロックの平面図(図13(a)),側面図(図13(b)),断面図(図13(c))である。13A is a plan view (FIG. 13A), a side view (FIG. 13B), and a sectional view (FIG. 13C) of a liquid jet nozzle block incorporated in a second mixing block according to the second embodiment. 実施形態2に係る第2混合ブロックに組み込まれた気体噴射ノズルブロックの平面図(図14(a))と断面図(図14(b))である。14A and 14B are a plan view (FIG. 14A) and a sectional view (FIG. 14B) of the gas injection nozzle block incorporated in the second mixing block according to the second embodiment. 実施形態2に係る第2混合ブロックに組み込まれた上段セクションの平面図(図15(a)),側面図(図15(b)),断面図(図15(c))である。15A is a plan view (FIG. 15A), a side view (FIG. 15B), and a sectional view (FIG. 15C) of the upper section incorporated in the second mixing block according to the second embodiment.

以下,添付図面を参照して本発明に係る液体混合装置の実施形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of a liquid mixing apparatus according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

[実施形態1]
図1は,実施形態1の液体混合装置10を示す。液体混合装置10は,概略,混合ユニット100と,ポンプユニット200と,液体移送ユニット300,気体吸入ユニット400を有する。
[Embodiment 1]
FIG. 1 shows a liquid mixing apparatus 10 according to the first embodiment. The liquid mixing apparatus 10 roughly has a mixing unit 100, a pump unit 200, a liquid transfer unit 300, and a gas suction unit 400.

[混合ユニット]
混合ユニット100は,以下に説明する複数のブロック(第1混合ブロック110,第2混合ブロック(噴射部)120,上段流路ブロック130,下段流路ブロック140等)を組み合わせて構成される。
[Mixing unit]
The mixing unit 100 is configured by combining a plurality of blocks (a first mixing block 110, a second mixing block (injection section) 120, an upper flow channel block 130, a lower flow channel block 140, etc.) described below.

第1混合ブロック110は,後述するように2つの液体を混合するための第1混合室111を有する。第1混合室111は,図の上下方向に伸びる中心軸(第1中心軸)112を中心とする円筒内面113を有する。 The 1st mixing block 110 has the 1st mixing chamber 111 for mixing two liquids so that it may mention later. The first mixing chamber 111 has a cylindrical inner surface 113 centered on a central axis (first central axis) 112 extending in the vertical direction in the figure.

第1混合室111の上部は蓋114で覆われている。蓋114は,圧力調整弁115を備えている。第1混合ブロック110の底部には,中心軸112に沿って容器底部を上下方向に貫通する円形穴116が形成されている。円形穴116の表面には内ねじ117(図2参照)が形成されている。円形孔116は,後述する第2混合ブロック120を収容する第2混合ブロック収容室(縦穴132)の一部を形成している。 The upper part of the first mixing chamber 111 is covered with a lid 114. The lid 114 includes a pressure adjusting valve 115. A circular hole 116 is formed at the bottom of the first mixing block 110 so as to vertically pass through the bottom of the container along the central axis 112. An inner screw 117 (see FIG. 2) is formed on the surface of the circular hole 116. The circular hole 116 forms a part of a second mixing block storage chamber (vertical hole 132) that stores a second mixing block 120 described later.

第1混合ブロック110の底部にはまた,中心軸112から水平方向に所定距離だけ離れた位置に,該底部を貫通する液体回収路118が形成されている。実施形態では,第1混合ブロック110の底面は,円形穴116の上端開口縁から径方向外側に向かって次第に高くなる逆円錐台形の傾斜底面119によって構成されている。 At the bottom of the first mixing block 110, a liquid recovery passage 118 penetrating the bottom is formed at a position horizontally separated from the central axis 112 by a predetermined distance. In the embodiment, the bottom surface of the first mixing block 110 is formed by an inverted frustoconical inclined bottom surface 119 that gradually increases from the upper opening edge of the circular hole 116 toward the outside in the radial direction.

第1混合ブロック110は上段流路ブロック130に支持されている。上段流路ブロック130は,容器底部の円形穴116の直下にこれに隣接して,円形穴116と実質的に同じ横断面を有する所定深さの円形穴131が形成されており,この円形穴131が第1混合ブロック110の円形穴116と共に一つの大きな縦穴132を形成している。縦穴132は,後述する第2混合ブロック120を収容する第2混合ブロック収容室を形成している。 The first mixing block 110 is supported by the upper flow path block 130. The upper flow path block 130 has a circular hole 131 of a predetermined depth, which has substantially the same cross section as the circular hole 116 and is formed immediately adjacent to the circular hole 116 at the bottom of the container. 131 forms one large vertical hole 132 with the circular hole 116 of the first mixing block 110. The vertical hole 132 forms a second mixing block accommodating chamber for accommodating a second mixing block 120 described later.

上段流路ブロック130はまた,円形穴131の底面から上段流路ブロック130の下面に伸びる液体供給路(液体供給穴)133と,円形穴131の内周円筒面を貫通して略水平方向に伸びる気体供給路(気体供給穴)134と,第1混合ブロック110の液体回収路118の直下にこれに隣接して該液体回収路118と実質的に同じ横断面を有する液体回収路135が形成されている。 The upper flow path block 130 also penetrates the liquid supply path (liquid supply hole) 133 extending from the bottom surface of the circular hole 131 to the lower surface of the upper flow path block 130, and the inner peripheral cylindrical surface of the circular hole 131 in a substantially horizontal direction. An extending gas supply path (gas supply hole) 134 and a liquid recovery path 135 having a cross section substantially the same as the liquid recovery path 118 are formed immediately below and adjacent to the liquid recovery path 118 of the first mixing block 110. Has been done.

上段流路ブロック130は下段流路ブロック140に支持されている。下段流路ブロック140には,上段流路ブロック130の液体供給路(液体供給穴)133の直下にこれに隣接して,液体供給路(液体供給穴)133と実質的に同じ横断面を有する液体供給路(液体供給穴)141が形成されている。 The upper flow path block 130 is supported by the lower flow path block 140. The lower flow path block 140 has a cross section that is substantially the same as the liquid supply path (liquid supply hole) 133 immediately below and adjacent to the liquid supply path (liquid supply hole) 133 of the upper flow path block 130. A liquid supply path (liquid supply hole) 141 is formed.

上述のように,第1混合ブロック110の液体回収路118と上段流路ブロック130の液体回収路135が一つの液体回収路を形成している。また,上段流路ブロック130の液体供給路133と下段流路ブロック140の液体供給路141が一つの液体供給路を形成している。 As described above, the liquid recovery passage 118 of the first mixing block 110 and the liquid recovery passage 135 of the upper flow passage block 130 form one liquid recovery passage. Further, the liquid supply passage 133 of the upper flow passage block 130 and the liquid supply passage 141 of the lower flow passage block 140 form one liquid supply passage.

上述した縦穴132には第2混合ブロック120が収容される。図2に示すように,実施形態において第2混合ブロック120は,図の上下方向に伸びる中心軸(第2中心軸)1200に沿って配置された8つのサブブロック(外筒ブロック1210,液体/気体導入ブロック1220,支持ブロック1230,気体導入ブロック1240,渦流形成ブロック1250,下段内筒ブロック1260,上段内筒ブロック1270,断面調整ブロック(断面調整部)1280)によって構成されている。中心軸1200は,第2混合ブロック120を縦穴132に収容した状態で,第1混合ブロック110の中心軸(第1中心軸)112に一致する。 The second mixing block 120 is accommodated in the vertical hole 132 described above. As shown in FIG. 2, in the embodiment, the second mixing block 120 includes eight sub blocks (outer cylinder block 1210, liquid/liquid/block 1210) arranged along a central axis (second central axis) 1200 extending in the vertical direction of the figure. The gas introduction block 1220, the support block 1230, the gas introduction block 1240, the vortex flow forming block 1250, the lower inner cylinder block 1260, the upper inner cylinder block 1270, and the cross-section adjustment block (cross-section adjustment unit 1280) are included. The central axis 1200 coincides with the central axis (first central axis) 112 of the first mixing block 110 when the second mixing block 120 is accommodated in the vertical hole 132.

図3に示すように,外筒ブロック1210は,縦穴(第2混合ブロック収容室)132の内径とほぼ同じ外径を有する下段筒部分1211と,縦穴132よりも大きな外径を有する上段筒部分1212を有する。図示するように,下段筒部分1211と上段筒部分1212は,一つの材料で一体的に形成されている。実施形態において,上段筒部分1212の外周面は正六角形のナット面1213としてある。上段筒部分1212の内周面には,その上端から所定深さまで内ねじ1214が形成されている。下段筒部分1211の円筒外周面上部には外ねじ1215が形成されており,下段筒部分1211の円筒外周面下部には小径円筒面を形成することによって,上下方向に幅の広い環状溝(マニホールド)1216が形成されている。環状溝(マニホールド)1216の下部には,周方向に一定の間隔をあけて複数の気体供給穴1217が形成されている。下段筒部分1211の下端には径方向内側に向かって突出した環状フランジ1218が形成されており,この環状フランジ1218の内側に液体供給穴1219が形成されている。 As shown in FIG. 3, the outer cylinder block 1210 includes a lower cylinder part 1211 having an outer diameter substantially the same as the inner diameter of the vertical hole (second mixing block housing chamber) 132, and an upper cylinder part having an outer diameter larger than that of the vertical hole 132. 1212. As shown, the lower tube portion 1211 and the upper tube portion 1212 are integrally formed of one material. In the embodiment, the outer peripheral surface of the upper cylindrical portion 1212 is a regular hexagonal nut surface 1213. An inner thread 1214 is formed on the inner peripheral surface of the upper cylindrical portion 1212 from its upper end to a predetermined depth. An outer thread 1215 is formed on the upper part of the outer peripheral surface of the lower cylindrical portion 1211 and a small diameter cylindrical surface is formed on the lower part of the outer peripheral surface of the lower cylindrical part 1211. ) 1216 is formed. A plurality of gas supply holes 1217 are formed in the lower part of the annular groove (manifold) 1216 at regular intervals in the circumferential direction. An annular flange 1218 that projects inward in the radial direction is formed at the lower end of the lower tubular portion 1211, and a liquid supply hole 1219 is formed inside this annular flange 1218.

図4に示すように,液体/気体導入ブロック1220は円形板部1221を有する。円形板部1221は,中心軸(液体/気体導入ブロック1220が他のブロックと組み合わされた状態で第2中心軸1200に一致する。)に沿って上方に伸びる筒部1222が一体的に形成されている。円形筒部1222には,中心軸に沿って,円形筒部1222の上端面から円形板部1221の中段まで伸びる中央穴1223が形成されている。中央穴1223の内面には内ねじ1224が形成されている。円形板部1221の外周側面には環状溝(マニホールド)1225が形成されている。また,円形板部1221の内部には,環状溝1225と中央穴1223を連通する複数(実施形態では4つ)の気体供給路1226が周方向に一定の間隔をあけて形成されている。さらに,円形板部1221には,隣接する気体供給路1226の間に,円形板部1221の上面と下面を貫通する複数の液体供給路1227が形成されている。 As shown in FIG. 4, the liquid/gas introduction block 1220 has a circular plate portion 1221. The circular plate portion 1221 is integrally formed with a cylindrical portion 1222 extending upward along a central axis (which corresponds to the second central axis 1200 when the liquid/gas introducing block 1220 is combined with another block). ing. The circular cylindrical portion 1222 is formed with a central hole 1223 extending from the upper end surface of the circular cylindrical portion 1222 to the middle stage of the circular plate portion 1221 along the central axis. An inner screw 1224 is formed on the inner surface of the central hole 1223. An annular groove (manifold) 1225 is formed on the outer peripheral side surface of the circular plate portion 1221. Further, inside the circular plate portion 1221, a plurality of (four in the embodiment) gas supply passages 1226 that communicate the annular groove 1225 and the central hole 1223 are formed at regular intervals in the circumferential direction. Further, in the circular plate portion 1221, a plurality of liquid supply passages 1227 penetrating the upper surface and the lower surface of the circular plate portion 1221 are formed between the adjacent gas supply passages 1226.

図5に示すように,支持ブロック1230は,全体が中空円筒体からなり,上端外周角部には,中心軸(支持ブロック1230が他のブロックと組み合わされた状態で第2中心軸1200に一致する。)を中心とする環状の段部1231が形成されている。支持ブロック1230はまた,中心軸に沿って支持ブロック1230を貫通する気体供給穴1232を有する。実施形態では,空気供給穴1232は,下段穴部分1233,中段穴部分1234,上段穴部分1235を有する。下段穴部分1233の内径は,液体/気体導入ブロック1220における円形筒部1222の外径とほぼ等しい。したがって,支持ブロック1230は,下段穴部分1233に液体/気体導入ブロック1220の円形筒部1222を嵌め合わせることによって両者を隙間無く組み合わせることができる。中段穴部分1234の内径は,液体/気体導入ブロック1220における円形筒部1222の内径よりも僅かに大きく形成されており,後に説明する気体導入ブロック1240の外ねじが中段穴部分1234を貫通して液体/気体導入ブロック1220における内ねじ1224に嵌め合わせることができるようになっている。上段穴部分1235の内径は,中段穴部分1234の内径よりも更に大きく,後に説明する気体導入ブロック1240の頭部が挿入されるようになっている。 As shown in FIG. 5, the support block 1230 is entirely formed of a hollow cylinder, and has a central axis at the upper outer peripheral corner portion (matches the second central axis 1200 when the support block 1230 is combined with other blocks). A ring-shaped step 1231 centering on (1) is formed. The support block 1230 also has a gas supply hole 1232 extending through the support block 1230 along the central axis. In the embodiment, the air supply hole 1232 has a lower hole portion 1233, a middle hole portion 1234, and an upper hole portion 1235. The inner diameter of the lower hole portion 1233 is substantially equal to the outer diameter of the circular cylindrical portion 1222 in the liquid/gas introduction block 1220. Therefore, the support block 1230 can be assembled without any gap by fitting the circular tube portion 1222 of the liquid/gas introduction block 1220 into the lower hole portion 1233. The inner diameter of the middle hole portion 1234 is formed slightly larger than the inner diameter of the circular cylindrical portion 1222 of the liquid/gas introduction block 1220, and the outer screw of the gas introduction block 1240 described later penetrates the middle hole portion 1234. The internal thread 1224 of the liquid/gas introduction block 1220 can be fitted. The inner diameter of the upper hole portion 1235 is larger than the inner diameter of the middle hole portion 1234, and the head of the gas introduction block 1240 described later is inserted therein.

図6に示すように,気体導入ブロック1240は,いわゆるセットボルトで構成されており,中心軸(気体導入ブロック1240が他のブロックと組み合わされた状態で第2中心軸1200に一致する。)に沿って伸びる,上段大径筒部1241と,下段小径筒部1242と,上段大径筒部1241と下段小径筒部1242を貫通する気体供給穴1243を有する。実施形態において,上段大径筒部1241の外周面は円筒面によって形成されており,下段小径筒部1242の外周面には外ねじ1244が形成されている。一方,気体供給穴1243の一部で,上段大径筒部1241に位置する部分は,六角形の内ナット面1245で形成されている。 As shown in FIG. 6, the gas introduction block 1240 is composed of a so-called set bolt and is aligned with the central axis (matches the second central axis 1200 when the gas introduction block 1240 is combined with other blocks). It has an upper-stage large-diameter cylinder portion 1241, a lower-stage small-diameter cylinder portion 1242, and a gas supply hole 1243 that penetrates the upper-stage large-diameter cylinder portion 1241 and the lower-stage small-diameter cylinder portion 1242. In the embodiment, the outer peripheral surface of the upper-stage large-diameter cylindrical portion 1241 is formed by a cylindrical surface, and the outer screw 1244 is formed on the outer-circumferential surface of the lower-stage small-diameter cylindrical portion 1242. On the other hand, a part of the gas supply hole 1243, which is located in the upper large-diameter cylindrical portion 1241, is formed by a hexagonal inner nut surface 1245.

図7に示すように,渦流形成ブロック1250は略円形のリングからなる。図2に示すように,渦流形成ブロック1250は,その外径が支持ブロック1230の外径にほぼ等しく,その肉厚(径方向の厚み)が支持ブロック1230における環状段部1231の幅とほぼ同じである。図7に戻り,渦流形成ブロック1250は,少なくとも一つの液体噴射穴1251を有する。図示するように,液体噴射穴1251は,中心軸(渦流形成ブロック1250が他のブロックと組み合わされた状態で第2中心軸1200に一致する。)に直交する水平面に沿って,中心軸の放射方向と交叉する方向であって,渦流形成ブロック1250の内周面の接線方向に伸びており,特に液体噴射穴1251の外側縁が渦流形成ブロック1250の内周接線に一致している。 As shown in FIG. 7, the vortex flow forming block 1250 includes a substantially circular ring. As shown in FIG. 2, the vortex flow forming block 1250 has an outer diameter substantially equal to the outer diameter of the support block 1230, and its wall thickness (radial thickness) is substantially the same as the width of the annular step 1231 in the support block 1230. Is. Returning to FIG. 7, the vortex flow forming block 1250 has at least one liquid injection hole 1251. As shown in the drawing, the liquid injection hole 1251 is radiated from the central axis along a horizontal plane orthogonal to the central axis (which coincides with the second central axis 1200 when the vortex flow forming block 1250 is combined with another block). It extends in the tangential direction of the inner peripheral surface of the vortex flow forming block 1250, and the outer edge of the liquid injection hole 1251 coincides with the inner peripheral tangent line of the vortex flow forming block 1250.

渦流形成ブロック1250における液体噴射穴1251は少なくとも一つ有ればよい。したがって,渦流形成ブロック1250は,図7(b)〜図7(d)に示すように複数の液体噴射穴を備えていてもよい。 At least one liquid ejection hole 1251 in the vortex flow forming block 1250 may be provided. Therefore, the vortex flow forming block 1250 may include a plurality of liquid ejection holes as shown in FIGS. 7B to 7D.

図2に示すように,下段円筒ブロック1260は,中空円筒体からなり,外径は外筒ブロック1210の円筒内面の内径とほぼ等しく,内径は渦流形成ブロック1250の内径とほぼ等しい。 As shown in FIG. 2, the lower cylindrical block 1260 is formed of a hollow cylindrical body, the outer diameter of which is substantially equal to the inner diameter of the inner surface of the cylinder of the outer cylindrical block 1210, and the inner diameter of which is substantially equal to the inner diameter of the vortex flow forming block 1250.

図8に示すように,上段円筒ブロック1270は,中空円筒体からなり,中心軸(上段円筒ブロック1270が他のブロックと組み合わされた状態で第2中心軸1200に一致する。)に沿って下から上に順番に配置された,下段円筒部分1271と,中段円筒部分1272と,上段円筒部分1273を有する。図2に示すように,下段円筒部分1271は,外筒ブロック1210の上段筒部分1212に形成された内ねじ1241に噛み合う外ねじ1274を有する。下段円筒部分1271と中段円筒部分1272の内径は,下段円筒ブロック1260の内径とほぼ等しい。中段円筒ブロック1272の内側上端部分は,下から上に向かって円錐台状に広がるテーパ面1275が形成されている。上段円筒部分1276は,中段円筒部分1272の外側上端部分から上方に伸びる薄肉円筒壁1276を有する。薄肉円筒壁1276の内周面には内ねじ1277が形成されている。また,薄肉円筒壁1276の下部(中段円筒部分1272と連結部近傍)には,内周面と外周面を貫通する噴射ノズル(混合物噴射穴)1278が,周方向に一定の間隔をあけて形成されている。実施形態では,噴射ノズル1278は周方向に細長い開口によって形成されている(図2参照)。 As shown in FIG. 8, the upper cylindrical block 1270 is made of a hollow cylindrical body, and extends downward along the central axis (which coincides with the second central axis 1200 when the upper cylindrical block 1270 is combined with other blocks). A lower cylindrical portion 1271, an intermediate cylindrical portion 1272, and an upper cylindrical portion 1273, which are arranged in this order from top to bottom. As shown in FIG. 2, the lower cylindrical portion 1271 has an outer screw 1274 that meshes with an inner screw 1241 formed on the upper cylindrical portion 1212 of the outer cylindrical block 1210. The inner diameters of the lower cylindrical portion 1271 and the middle cylindrical portion 1272 are substantially equal to the inner diameter of the lower cylindrical block 1260. A taper surface 1275 is formed on the inner upper end portion of the middle cylindrical block 1272 so as to spread like a truncated cone from bottom to top. The upper cylindrical portion 1276 has a thin cylindrical wall 1276 extending upward from the outer upper end portion of the middle cylindrical portion 1272. An inner screw 1277 is formed on the inner peripheral surface of the thin cylindrical wall 1276. In addition, injection nozzles (mixture injection holes) 1278 penetrating the inner peripheral surface and the outer peripheral surface are formed in the lower portion of the thin-walled cylindrical wall 1276 (in the vicinity of the intermediate cylindrical portion 1272 and the connecting portion) at regular intervals in the circumferential direction. Has been done. In the embodiment, the injection nozzle 1278 is formed by an elongated opening in the circumferential direction (see FIG. 2).

図9に示すように,断面調整ブロック1280は,中実円筒体からなる。断面調整ブロック1280の外周円筒面には,上段円筒ブロック1270の薄肉円筒壁1276に形成された内ねじ1277に噛み合う外ねじ1281が形成されている。断面調整ブロック1280の底面は,上段円筒ブロック1270の逆テーパ面1275とほぼ同じテーパ角を有する円錐台形状のテーパ面1282を備えている。したがって,図2に示すように,断面調整ブロック1280の外ねじ1281を上段円筒ブロック1270の内ねじ1277に噛み合わせることによって,上段円筒ブロック1270のテーパ面1275と断面調整ブロック1280のテーパ面1282との間に,上方に向かって放射状に広がる混合液供給路1283が形成される。 As shown in FIG. 9, the cross-section adjustment block 1280 is made of a solid cylindrical body. An outer screw 1281 that meshes with an inner screw 1277 formed on the thin cylindrical wall 1276 of the upper cylindrical block 1270 is formed on the outer peripheral cylindrical surface of the cross-section adjusting block 1280. The bottom surface of the cross-section adjustment block 1280 is provided with a truncated conical tapered surface 1282 having a taper angle substantially the same as the inverse tapered surface 1275 of the upper cylindrical block 1270. Therefore, as shown in FIG. 2, by engaging the outer screw 1281 of the cross-section adjustment block 1280 with the inner screw 1277 of the upper cylinder block 1270, the taper surface 1275 of the upper cylinder block 1270 and the taper surface 1282 of the cross-section adjustment block 1280 are formed. A mixed liquid supply passage 1283 that radially spreads upward is formed therebetween.

このような構成を備えた8つのブロックを組み合わせる場合,まず外筒ブロック1210の下段筒部分1211の底に液体/気体導入ブロック1220を配置する。この状態で,液体/気体導入ブロック1220の環状溝(マニホールド)1225が外筒ブロック1210の気体供給穴1217を介してその外側の環状溝(マニホールド)1216に接続される。 In the case of combining the eight blocks having such a configuration, first, the liquid/gas introduction block 1220 is arranged at the bottom of the lower cylinder portion 1211 of the outer cylinder block 1210. In this state, the annular groove (manifold) 1225 of the liquid/gas introduction block 1220 is connected to the outer annular groove (manifold) 1216 of the outer cylinder block 1210 via the gas supply hole 1217.

次に,液体/気体導入ブロック1220の円形筒部1222の上に支持ブロック1230を配置する。その後,支持ブロック1230の中段穴部分1234と下段穴部分1233に気体導入ブロック1240の下段小径筒部1242を挿入し,該下段小径筒部1242の外ねじ1244を液体/気体導入ブロック1220の内ねじ1224に噛み合わせ,気体導入ブロック1240の上段大径筒部1241と液体/気体導入ブロック1220の円形筒部1222の間に支持ブロック1230を保持する。この状態で,支持ブロック1230の環状段部1231に渦流形成ブロック1250を配置する。 Next, the support block 1230 is placed on the circular cylindrical portion 1222 of the liquid/gas introduction block 1220. After that, the lower small diameter cylindrical portion 1242 of the gas introduction block 1240 is inserted into the middle hole portion 1234 and the lower hole portion 1233 of the support block 1230, and the outer screw 1244 of the lower small diameter cylinder portion 1242 is screwed into the inner screw of the liquid/gas introduction block 1220. The support block 1230 is held between the upper large-diameter cylinder portion 1241 of the gas introduction block 1240 and the circular cylinder portion 1222 of the liquid/gas introduction block 1220 by engaging with the 1224. In this state, the vortex flow forming block 1250 is arranged on the annular step 1231 of the support block 1230.

続いて,下段内筒ブロック1260を渦流形成ブロック1250の上に配置する。また,上段内筒ブロック1270の外ねじ1274を外筒ブロック1210の内ねじ1214に噛み合わせ,これにより,上段内筒ブロック1270と外筒ブロック1210の環状フランジ1218との間に,液体/気体導入ブロック1220,支持ブロック1230,渦流形成ブロック1250,及び下段内筒ブロック1270を固定する。 Subsequently, the lower inner cylinder block 1260 is placed on the vortex flow forming block 1250. Further, the outer screw 1274 of the upper inner cylinder block 1270 is engaged with the inner screw 1214 of the outer cylinder block 1210, whereby the liquid/gas introduction is performed between the upper inner cylinder block 1270 and the annular flange 1218 of the outer cylinder block 1210. The block 1220, the support block 1230, the vortex flow forming block 1250, and the lower inner cylinder block 1270 are fixed.

最後に,上段内筒ブロック1270の内ねじ1277に断面調整ブロック1280の外ねじ1281を噛み合わせる。このとき,上段内筒ブロック127の回転量を調整することによって,上端内筒ブロック1270のテーパ面1275と断面調整ブロック1280のテーパ面1282との間に形成される混合液供給路1283(図2参照)の断面を調整できる。 Finally, the outer screw 1281 of the cross-section adjusting block 1280 is engaged with the inner screw 1277 of the upper inner cylinder block 1270. At this time, by adjusting the rotation amount of the upper inner cylinder block 127, the mixed liquid supply passage 1283 (FIG. 2) formed between the tapered surface 1275 of the upper inner cylinder block 1270 and the tapered surface 1282 of the cross-section adjustment block 1280 (see FIG. 2). You can adjust the cross section.

以上のように複数の小ブロックを組み合わせて構成された第2混合ブロック120は,第1混合ブロック110と上段流路ブロック130の縦穴132に挿入される。このとき,縦穴132の上部を形成している第1混合ブロック110の円形穴116の内面に形成された内ねじ117に,第2混合ブロック120の外筒ブロック1210に形成された外ねじ1215が噛み合わされ,これによって第2混合ブロック120が第1混合ブロック110に固定される。 The second mixing block 120 configured by combining a plurality of small blocks as described above is inserted into the vertical holes 132 of the first mixing block 110 and the upper flow path block 130. At this time, the inner screw 117 formed on the inner surface of the circular hole 116 of the first mixing block 110 forming the upper part of the vertical hole 132 is attached to the outer screw 1215 formed on the outer cylinder block 1210 of the second mixing block 120. The second mixing block 120 is fixed to the first mixing block 110 by being engaged with each other.

この状態で,図2に示すように,第2混合ブロック120の内部に,中心軸に沿って上下方向に伸びる断面円形の第2混合室121が形成される。図示するように,第2混合室121は,第2混合室121の底面に気体噴射ノズル122(気体導入ブロック1240の気体供給穴1243)を有し,第2混合室121の下端内周面に第1の混合液噴射ノズル123(渦流形成ブロック1250の液体噴射穴1251)を有し,第2混合室121の上端に逆円錐台状の混合液供給路124(上段内筒ブロック1260と断面調整ブロック1280の間に形成された混合液供給路(環状流路)1284)を有し,そして,混合液供給路124の末端に複数の第2の混合液噴射ノズル125(上段内筒ブロック1270の噴射ノズル1278)を有する。 In this state, as shown in FIG. 2, a second mixing chamber 121 having a circular cross section extending vertically along the central axis is formed inside the second mixing block 120. As shown in the drawing, the second mixing chamber 121 has a gas injection nozzle 122 (gas supply hole 1243 of the gas introduction block 1240) on the bottom surface of the second mixing chamber 121, and a lower inner peripheral surface of the second mixing chamber 121. The first mixed liquid injection nozzle 123 (the liquid injection hole 1251 of the vortex flow forming block 1250) is provided, and the inverted truncated conical mixed liquid supply path 124 (the upper inner cylinder block 1260 and the cross-section adjustment) is provided at the upper end of the second mixing chamber 121. The mixed liquid supply passage (annular flow passage) 1284 formed between the blocks 1280 is provided, and a plurality of second mixed liquid injection nozzles 125 (of the upper inner cylinder block 1270) are provided at the end of the mixed liquid supply passage 124. It has an injection nozzle 1278).

支持ブロック1230及び渦流形成ブロック1250の外側で外筒ブロック1210の内側には液体供給路126が形成される。液体供給路126は,その一端(下端)が液体/気体導入ブロック1220の液体供給路1227,上段流路ブロック140の液体供給路133,下段流路ブロック140の液体供給路141を介して液体供給管301に接続され,その他端(上端)が第1の混合液噴射ノズル123(渦流形成ブロック1250の液体噴射穴1251)に接続される。 A liquid supply path 126 is formed outside the support block 1230 and the vortex flow forming block 1250 and inside the outer cylinder block 1210. The liquid supply path 126 has one end (lower end) supplied through the liquid supply path 1227 of the liquid/gas introduction block 1220, the liquid supply path 133 of the upper flow path block 140, and the liquid supply path 141 of the lower flow path block 140. It is connected to the pipe 301, and the other end (upper end) is connected to the first mixed liquid injection nozzle 123 (the liquid injection hole 1251 of the vortex flow forming block 1250).

また,上段流路ブロック130の気体供給路134は,外筒ブロック1210の環状溝1216と気体供給穴1217,液体/気体導入ブロック1220の気体供給路1226,気体導入ブロック1240の気体供給穴1243を介して気体噴射ノズル122に接続される。 Further, the gas supply path 134 of the upper flow path block 130 includes the annular groove 1216 and the gas supply hole 1217 of the outer cylinder block 1210, the gas supply path 1226 of the liquid/gas introduction block 1220, and the gas supply hole 1243 of the gas introduction block 1240. It is connected to the gas injection nozzle 122 through.

[ポンプユニット]
図2に示すように,ポンプユニット200はポンプ201を有する。ポンプ201は,非容積式ポンプ,容積式ポンプ,特殊型ポンプのいずれであってもよい。非容積式ポンプはまた,遠心ポンプ(渦巻きポンプ,ディフューザポンプ),斜流ポンプ(渦巻きポンプ,ディフューザポンプ),軸流ポンプのいずれであってもよい。
[Pumping unit]
As shown in FIG. 2, the pump unit 200 has a pump 201. The pump 201 may be a non-volumetric pump, a volumetric pump, or a special type pump. The non-volumetric pump may also be a centrifugal pump (spiral pump, diffuser pump), mixed flow pump (vortex pump, diffuser pump), or axial flow pump.

ポンプ201はポンプケーシング202を有する。ポンプケーシング202は,吸入口203と,吐出口204と,これら吸入口203と吐出口204を接続するポンプ流路205を備えている。ポンプ流路205は,吸入口203から液体を吸引するとともに吐出口204から液体を排出する駆動部206を備えている。例えば,渦巻きポンプの場合,駆動部は羽根車(インペラ)で,この羽根車はポンプケーシングの外部に設けられたモータ207に駆動連結されている。 The pump 201 has a pump casing 202. The pump casing 202 includes a suction port 203, a discharge port 204, and a pump channel 205 connecting the suction port 203 and the discharge port 204. The pump flow path 205 includes a drive unit 206 that sucks the liquid from the suction port 203 and discharges the liquid from the discharge port 204. For example, in the case of a centrifugal pump, the drive unit is an impeller, and this impeller is drivingly connected to a motor 207 provided outside the pump casing.

実施形態において,ポンプ流路205の最下位置に,液体抽出口208が設けてある。 In the embodiment, the liquid extraction port 208 is provided at the lowest position of the pump channel 205.

[液体移送ユニット]
液体移送ユニット300は,液体供給管301と液体回収管302を有する。液体供給管301は,液体供給流路141とポンプ吐出口204を接続している。液体回収管302は,液体回収路135とポンプ吸入口203を接続している。実施形態において,液体供給管301は,ポンプ吐出口204から液体供給流路141まで水平に伸びている又は登り勾配で伸びている。また,液体回収管302は,液体回収路135からポンプ吸入口203までまで水平に伸びている又は下り勾配で伸びている。
[Liquid transfer unit]
The liquid transfer unit 300 has a liquid supply pipe 301 and a liquid recovery pipe 302. The liquid supply pipe 301 connects the liquid supply channel 141 and the pump discharge port 204. The liquid recovery pipe 302 connects the liquid recovery passage 135 and the pump suction port 203. In the embodiment, the liquid supply pipe 301 extends horizontally from the pump discharge port 204 to the liquid supply flow path 141, or extends at an ascending slope. The liquid recovery pipe 302 extends horizontally from the liquid recovery path 135 to the pump suction port 203 or has a downward slope.

[気体吸入ユニット]
気体吸入ユニット400は気体吸入管401を有する。気体吸入管401は,一端が上段流路ブロック130の気体供給路134に接続されており,他端の気体吸込口402が大気に開放され,または,適当な気体ボンベ(図示せず)に接続されている。気体吸入管401は,他端(気体吸入口402)から一端に向かって順番に,流量調整弁403,流量センサ404,逆止弁405を備えている。
[Gas suction unit]
The gas suction unit 400 has a gas suction pipe 401. The gas suction pipe 401 has one end connected to the gas supply path 134 of the upper flow path block 130, and the gas suction port 402 at the other end opened to the atmosphere, or connected to an appropriate gas cylinder (not shown). Has been done. The gas suction pipe 401 includes a flow rate adjusting valve 403, a flow rate sensor 404, and a check valve 405 in order from the other end (gas suction port 402) toward one end.

[動作]
以上の構成を備えた液体混合装置10を使い,水性液体(分散媒)中に疎水性液体(分散質)を分散してエマルジョンを得る乳化処理について説明する。
[motion]
An emulsification process for obtaining an emulsion by dispersing a hydrophobic liquid (dispersoid) in an aqueous liquid (dispersion medium) using the liquid mixing device 10 having the above configuration will be described.

乳化処理では,水性液体と疎水性液体を所定の割合で混合した混合液500を第1混合室111に収容し,ポンプ201を駆動する。これにより,第1混合室111内の混合液500は,第1混合ブロック110の傾斜底面119に形成された液体回収路(出口)118から,液体回収路155及び液体回収管302を通り,ポンプ吸入口203に到達するまでの液体回収管302を経て,ポンプ流路205に吸い込まれる。 In the emulsification process, the mixed liquid 500 in which the aqueous liquid and the hydrophobic liquid are mixed at a predetermined ratio is stored in the first mixing chamber 111, and the pump 201 is driven. As a result, the mixed liquid 500 in the first mixing chamber 111 passes from the liquid recovery passage (outlet) 118 formed on the inclined bottom surface 119 of the first mixing block 110, passes through the liquid recovery passage 155 and the liquid recovery pipe 302, and is pumped. It is sucked into the pump flow path 205 through the liquid recovery pipe 302 until it reaches the suction port 203.

ポンプ201の内部に吸引された混合液500は,ポンプ流路205を通り,吐出口204から吐出される。 The mixed liquid 500 sucked into the pump 201 passes through the pump flow path 205 and is discharged from the discharge port 204.

ポンプ吐出口204から吐出した混合液は,ポンプ吐出口204から,液体供給管301,さらに液体供給路141,133,1227,126,第1の混合液噴射ノズル123を介して,第2混合室121の底部に噴射される。上述のように,第1の混合液噴射ノズル123は,第2混合室121の円筒内面の接線方向に伸びているため,第1の混合液噴射ノズル123から噴射された液体は,第2混合室121の円筒内周面に沿って螺旋状の渦流を発生し,そこに強いせん断場を形成する。一方,気体吸入ユニット400から供給される空気は,気体供給路134,環状溝1216,気体供給穴1217,環状溝1225,気体供給路1226,1243を介して,気体噴射ノズル122から第2混合室121の底部中央に噴射される。気体噴射ノズル122から噴射された気体は,第2混合室121の中で渦流に取り込まれる。その結果,吸引された気体が微細化され,マイクロバブル又はウルトラファインバブル(両者を含めて「ファインバブル」という。)を含む混合液が生成される。また,ファインバブルの存在下で混合液は強いせん断作用を受け,疎水性液体が水性液体中に分散する。 The mixed liquid discharged from the pump discharge port 204 passes through the pump discharge port 204, the liquid supply pipe 301, the liquid supply paths 141, 133, 1227, 126, and the first mixed liquid injection nozzle 123, and then the second mixing chamber. It is injected at the bottom of 121. As described above, since the first mixed solution injection nozzle 123 extends in the tangential direction of the inner surface of the cylinder of the second mixing chamber 121, the liquid injected from the first mixed solution injection nozzle 123 is not mixed with the second mixed solution. A spiral vortex flow is generated along the inner peripheral surface of the cylinder of the chamber 121, and a strong shear field is formed there. On the other hand, the air supplied from the gas suction unit 400 passes through the gas supply path 134, the annular groove 1216, the gas supply hole 1217, the annular groove 1225, the gas supply paths 1226 and 1243 from the gas injection nozzle 122 to the second mixing chamber. It is injected at the bottom center of 121. The gas jetted from the gas jet nozzle 122 is taken into the vortex in the second mixing chamber 121. As a result, the sucked gas is miniaturized, and a mixed liquid containing micro bubbles or ultra fine bubbles (both of which are called “fine bubbles”) is generated. Further, in the presence of fine bubbles, the mixed liquid undergoes a strong shearing action, and the hydrophobic liquid disperses in the aqueous liquid.

このようにしてファインバブルを含む混合液は,第2混合室121の逆円錐台状の混合液供給路1284を介して,第2の混合液噴射ノズル125から第1混合室111に噴射される。第1混合室111に噴射された混合液は,第2混合室121で与えられた螺旋運動がそのまま維持された状態で,螺旋流となって第1混合室111を上昇する。したがって,第1混合室111に噴射された混合液は,ファインバブルの存在下で再びせん断作用を受ける。その結果,疎水性液体が水性液体中に均一に更に分散される。 In this way, the mixed liquid containing fine bubbles is injected from the second mixed liquid injection nozzle 125 into the first mixing chamber 111 via the inverted frustoconical mixed liquid supply passage 1284 of the second mixing chamber 121. .. The mixed liquid injected into the first mixing chamber 111 rises in the first mixing chamber 111 as a spiral flow in a state where the spiral motion given in the second mixing chamber 121 is maintained as it is. Therefore, the mixed liquid injected into the first mixing chamber 111 is subjected to the shearing action again in the presence of fine bubbles. As a result, the hydrophobic liquid is more evenly dispersed in the aqueous liquid.

図1に示すように,第1混合室111に噴射された混合液500は,紡錘状に広がる噴射領域501を上昇する。このとき,比較的大きなバブルは,浮力の影響を受けて第1混合室111を上方に移動して水面に達する。一方,混合液500に含まれるファインバブルは,第1混合室111内に形成される混合液500の下降流(旋回流)に乗って下降し,容器底部の傾斜底面119の液体回収路118に取り出される。 As shown in FIG. 1, the mixed liquid 500 injected into the first mixing chamber 111 rises in the injection region 501 spreading in a spindle shape. At this time, the relatively large bubbles move upward in the first mixing chamber 111 due to the influence of buoyancy and reach the water surface. On the other hand, the fine bubbles contained in the mixed liquid 500 descend on the downward flow (swirl flow) of the mixed liquid 500 formed in the first mixing chamber 111, and enter the liquid recovery passage 118 of the inclined bottom surface 119 at the bottom of the container. Taken out.

その後,混合液500は,液体回収路118,135から液体回収管302を通り,吸入口203からポンプ201内の流路205に入り,ポンプ201内で回転する駆動部(例えば羽根車)206によって再び強いせん断作用を受け,疎水性液体が更に水性液体中に分散する。 After that, the mixed liquid 500 passes through the liquid recovery pipes 302 from the liquid recovery paths 118 and 135, enters the flow path 205 in the pump 201 from the suction port 203, and is driven by a drive unit (for example, an impeller) 206 rotating in the pump 201. The hydrophobic liquid is further dispersed in the aqueous liquid due to the strong shearing action again.

このように,上述した実施形態の液体混合装置によれば,ファインバブルの存在下で,疎水性液体が水性液体中に均一に分散される。特に,上述した実施形態では,第2混合室121でせん断作用(一次せん断)を受けた混合液が第1混合室111で再びせん断作用(第2せん断)を受ける。また,ポンプ201の中で更にせん断作用(三次せん断)を受ける。したがって,疎水性液体が水性液体中に均一に分散する。 As described above, according to the liquid mixing apparatus of the above-described embodiment, the hydrophobic liquid is uniformly dispersed in the aqueous liquid in the presence of fine bubbles. In particular, in the above-described embodiment, the mixed liquid subjected to the shearing action (primary shearing) in the second mixing chamber 121 is subjected to the shearing action (second shearing) again in the first mixing chamber 111. Further, the pump 201 is further subjected to shearing action (third shearing). Therefore, the hydrophobic liquid is uniformly dispersed in the aqueous liquid.

以上のようにして水性液体中に疎水性液体が均一に分散された混合液は,ポンプ201の液体抽出口208から抽出される。図1に示すように,液体抽出口208は,液体混合装置10の最下位置に設けてあるので,液体抽出口208を開くと,液体混合装置10の各部に存在する混合液がすべて液体抽出口208に集まる。したがって,その後の分解洗浄が容易に行える。 The mixed liquid in which the hydrophobic liquid is uniformly dispersed in the aqueous liquid as described above is extracted from the liquid extraction port 208 of the pump 201. As shown in FIG. 1, since the liquid extraction port 208 is provided at the lowest position of the liquid mixing device 10, when the liquid extraction port 208 is opened, all the mixed liquids existing in each part of the liquid mixing device 10 are extracted. Gather at mouth 208. Therefore, subsequent disassembly and cleaning can be performed easily.

[実施形態2]
図10は,実施形態2の第2混合ブロック220を示す。
[Embodiment 2]
FIG. 10 shows a second mixing block 220 according to the second embodiment.

第2混合ブロック220は,概略,上段セクション2201,中段セクション2202,下段セクション2203の3つのセクションに分けられる。 The second mixing block 220 is roughly divided into three sections, an upper section 2201, a middle section 2202, and a lower section 2203.

図11に示すように,中段セクション2202は,中空円筒状ブロック2210を有する。中空円筒状ブロック2210の内部には,第2混合ブロック220の中心軸2204に沿って上下方向に伸びる貫通穴2211が形成されている。貫通穴2210の中段は,横断面が円形の第2混合室2212である。貫通穴2210の上段と下段はそれぞれ,第2混合室2212よりも大径の上段連結室2213と下段連結室2214である。上段連結室2213と下段連結室2214の内周円筒面にはそれぞれ,上段内ねじ2215と下段内ねじ2216が形成されている。中空円筒状ブロック2210の外周面には,上段の六角形ナット面2217と下段の外ねじ2218が形成されている。 As shown in FIG. 11, the middle section 2202 has a hollow cylindrical block 2210. Inside the hollow cylindrical block 2210, a through hole 2211 extending vertically is formed along the central axis 2204 of the second mixing block 220. The middle stage of the through hole 2210 is a second mixing chamber 2212 having a circular cross section. The upper stage and the lower stage of the through hole 2210 are an upper stage connecting chamber 2213 and a lower stage connecting chamber 2214 having a diameter larger than that of the second mixing chamber 2212, respectively. An upper inner screw 2215 and a lower inner screw 2216 are formed on the inner peripheral cylindrical surfaces of the upper connecting chamber 2213 and the lower connecting chamber 2214, respectively. On the outer peripheral surface of the hollow cylindrical block 2210, an upper hexagonal nut surface 2217 and a lower outer screw 2218 are formed.

図10に示すように,下段セクション2203は,3つのブロック,すなわち,液体/気体流路ブロック2220,混合液噴射ノズルブロック(渦流形成ブロック)2230,気体噴射ノズルブロック2240を有する。 As shown in FIG. 10, the lower section 2203 has three blocks, namely, a liquid/gas flow path block 2220, a mixed liquid injection nozzle block (vortex flow formation block) 2230, and a gas injection nozzle block 2240.

図12に示すように,液体/気体流路ブロック2220は,略円筒形の材料で構成されている。液体/気体流路ブロック2220の内部には,上下方向の中心軸に沿って,液体/気体流路ブロック2220の上端面から下方に伸びる円筒形の部屋2221と,部屋2221の底から液体/気体流路ブロック2220の下端面まで伸びる複数の穴が形成されている。複数の穴は,中心軸に沿って伸びる円筒形の気体供給路2222と,気体供給路2222の外側に配置されて中心軸と平行に伸びる複数の液体供給路2223が含まれる。気体供給路2222の内周面には内ねじ2224が形成されている。液体/気体流路ブロック2220の外周面には,液体/気体流路ブロック2220の上部に外ねじ2225が形成されている。外ねじ2225は,中空円筒状ブロック2210の下段内ねじ2216に噛み合うことができる大きさと形状を有する。 As shown in FIG. 12, the liquid/gas flow path block 2220 is made of a substantially cylindrical material. Inside the liquid/gas flow path block 2220, a cylindrical chamber 2221 extending downward from the upper end surface of the liquid/gas flow path block 2220 along the vertical central axis, and a liquid/gas from the bottom of the room 2221 A plurality of holes extending to the lower end surface of the flow path block 2220 are formed. The plurality of holes include a cylindrical gas supply passage 2222 extending along the central axis and a plurality of liquid supply passages 2223 arranged outside the gas supplying passage 2222 and extending parallel to the central axis. An inner screw 2224 is formed on the inner peripheral surface of the gas supply passage 2222. On the outer peripheral surface of the liquid/gas flow path block 2220, an external screw 2225 is formed on the liquid/gas flow path block 2220. The outer screw 2225 has a size and shape capable of engaging with the lower inner screw 2216 of the hollow cylindrical block 2210.

図13に示すように,液体噴射ブロック2230は,略円盤状又は略円筒状の材料で形成されている。液体噴射ブロック2230の内部には,上下方向の中心軸に沿って,液体噴射ブロック2230の上面から下面に伸びる円筒状の貫通穴2231が形成されている。貫通穴2231は,上段部分2232と下段部分2233を有し,上段部分2232の内径が下段部分2233の内径よりも大きく,両者の境界には段部2234が形成されている。液体噴射ブロック2230の上端面には,複数の溝からなる混合液噴射ノズル2235が形成されている。各混合液噴射ノズル2235は,中心軸からの放射方向に対して斜めに向けられている。実施形態では,混合液噴射ノズル2235は,貫通穴上段部分2232の円筒内面の接線に沿って伸びている。 As shown in FIG. 13, the liquid jet block 2230 is made of a substantially disc-shaped or substantially cylindrical material. Inside the liquid ejecting block 2230, a cylindrical through hole 2231 extending from the upper surface to the lower surface of the liquid ejecting block 2230 is formed along the central axis in the vertical direction. The through hole 2231 has an upper portion 2232 and a lower portion 2233, the inner diameter of the upper portion 2232 is larger than the inner diameter of the lower portion 2233, and a step portion 2234 is formed at the boundary between the two. On the upper end surface of the liquid jet block 2230, a mixed liquid jet nozzle 2235 including a plurality of grooves is formed. Each mixed solution injection nozzle 2235 is oriented obliquely with respect to the radial direction from the central axis. In the embodiment, the mixed liquid injection nozzle 2235 extends along the tangent line to the inner surface of the cylinder of the through hole upper step portion 2232.

図14に示すように,気体噴射ノズルブロック2240は,実施形態1の気体導入ブロック1240と同じである。したがって,詳細な説明は省略する。 As shown in FIG. 14, the gas injection nozzle block 2240 is the same as the gas introduction block 1240 of the first embodiment. Therefore, detailed description is omitted.

図15に示すように,上段セクション2201は,4つのブロック,すなわち,下段流路形成ブロック2250,上段流路形成ブロック2260,調整ブロック2270,固定ブロック2280を有する。 As shown in FIG. 15, the upper section 2201 has four blocks, that is, a lower flow path forming block 2250, an upper flow path forming block 2260, an adjusting block 2270, and a fixed block 2280.

下段流路形成ブロック2250は略円筒状の材料で形成されている。下段流路形成ブロック2250の内部には,中心軸に沿って下段流路形成ブロック2250の上端面から下方に伸びる上段流路2251と下端面から上方に伸びる下段流路2252が形成されている。上段流路2251と下段流路2252は,それらの間に形成された中段壁2253によって分けられている。中段壁2253は,中心軸の周りに,周方向に等間隔に,上段流路2251と下段流路2252を接続する4つの中段流路2254が形成されている。中段壁2253はまた,中心軸に沿って伸びるねじ穴(内ねじ)2255を有する。上段流路2251の上部は上方に向かって斜め外側に逆円錐台状に伸びるテーパ面2256が形成されている。一方,下段流路形成ブロック2250外周下部には外ねじ2257が形成されている。外ねじ2257は,中空円筒状ブロック2210の下段内ねじ2215(図11)に噛み合うことができる大きさと形状を有する。 The lower flow path forming block 2250 is made of a substantially cylindrical material. Inside the lower flow path forming block 2250, an upper flow path 2251 extending downward from the upper end surface of the lower flow path forming block 2250 and a lower flow path 2252 extending upward from the lower end surface are formed along the central axis. The upper flow passage 2251 and the lower flow passage 2252 are separated by an intermediate wall 2253 formed between them. The middle wall 2253 is formed with four middle passages 2254 that connect the upper passage 2251 and the lower passage 2252 around the central axis at equal intervals in the circumferential direction. The middle wall 2253 also has a threaded hole (internal thread) 2255 extending along the central axis. A taper surface 2256 is formed on the upper part of the upper channel 2251 so as to extend obliquely outward and upward in an inverted truncated cone shape. On the other hand, an outer screw 2257 is formed on the lower portion of the outer periphery of the lower flow path forming block 2250. The outer screw 2257 has a size and shape capable of engaging with the lower inner screw 2215 (FIG. 11) of the hollow cylindrical block 2210.

上段流路ブロック2260は,略中空円筒状の材料で形成されている。上段流路ブロック2260は,中心軸に沿って伸び,上段流路ブロック2260を上下方向に貫通する貫通穴2261を有する。貫通穴2261の上部には内ねじ2262が形成されている。上段流路ブロック2260の下面には,下から上に向かって斜め外側に逆円錐台状に伸びるテーパ面2263が形成されている。上段流路ブロック2260のテーパ面2263は,下段流路形成ブロック2250のテーパ面2256と同じ又は実質的に同じテーパ角を有する。上段流路ブロック2260はまた,上部円筒部分の外周面から内周面に向かって径方向に伸びるねじ穴(内ねじ)2264が形成されている。 The upper flow path block 2260 is made of a substantially hollow cylindrical material. The upper flow path block 2260 has a through hole 2261 extending along the central axis and penetrating the upper flow path block 2260 in the vertical direction. An internal screw 2262 is formed on the top of the through hole 2261. A taper surface 2263 is formed on the lower surface of the upper flow path block 2260 so as to extend obliquely outward from the bottom to the top in an inverted truncated cone shape. The tapered surface 2263 of the upper flow path block 2260 has the same or substantially the same taper angle as the tapered surface 2256 of the lower flow path formation block 2250. The upper flow path block 2260 is also formed with a screw hole (inner screw) 2264 extending radially from the outer peripheral surface of the upper cylindrical portion toward the inner peripheral surface.

調整ブロック2270は,円筒状のピンで形成されており,大径の上段部分2271と小径の下段部分2272を有する。上段部分2271の上部には外ねじ2273が形成されており,下段部分2272には外ねじ2274が形成されている。上段部分2271の外ねじ2273は,上段流路ブロック2260の内ねじ2262に噛み合うことができる大きさと形状を有する。下段部分2272の外ねじ2274は,下段流路ブロック2250のねじ穴(内ねじ)2255に噛み合うことができる大きさと形状を有する。 The adjustment block 2270 is formed by a cylindrical pin, and has a large diameter upper step portion 2271 and a small diameter lower step portion 2272. An outer screw 2273 is formed on the upper portion 2271 and an outer screw 2274 is formed on the lower portion 2272. The external thread 2273 of the upper stage portion 2271 has a size and shape that can mesh with the internal thread 2262 of the upper flow path block 2260. The outer screw 2274 of the lower portion 2272 has a size and shape that can engage with the screw hole (inner screw) 2255 of the lower flow path block 2250.

固定ブロック2280は円柱状のねじ部材2281である。ねじ部材2281は外周面に外ねじ2282を有する。外ねじ2282は,上段流路ブロック2260のねじ穴(内ねじ)2264に噛み合うことができる大きさと形状を有する。 The fixed block 2280 is a cylindrical screw member 2281. The screw member 2281 has an external thread 2282 on the outer peripheral surface. The outer screw 2282 has a size and shape capable of engaging with the screw hole (inner screw) 2264 of the upper flow path block 2260.

以上の構成からなる実施形態2の第2混合ブロック220を組み立てる場合,例えば,上述した複数のブロックからなる上段セクション2201と下段セクション2203をそれぞれ組み合わせる。 When assembling the second mixing block 220 according to the second embodiment having the above-described configuration, for example, the upper section 2201 and the lower section 2203 each including the plurality of blocks described above are combined.

下段セクション2203は,液体/気体流路ブロック2220の上に混合液噴射ノズルブロック2230を載せ,その状態で気体噴射ノズルブロック2240の外ねじ2244を液体/気体流路ブロック2220の内ねじ2224に噛み合わせることによって,液体/気体流路ブロック2220と混合液噴射ノズルブロック2230を液体/気体流路ブロック2220に固定する。このようにして組み合わされた下段セクション2203は,液体/気体流路ブロック2220の外ねじ2225を中段セクション2202の下段内ねじ2216に噛み合わせることによって,中段セクション2202に固定される。 In the lower section 2203, the mixed liquid injection nozzle block 2230 is placed on the liquid/gas flow passage block 2220, and in this state, the external screw 2244 of the gas injection nozzle block 2240 is engaged with the internal screw 2224 of the liquid/gas flow passage block 2220. The liquid/gas flow path block 2220 and the mixed liquid injection nozzle block 2230 are fixed to the liquid/gas flow path block 2220 by combining them. The lower section 2203 thus assembled is fixed to the middle section 2202 by engaging the outer screw 2225 of the liquid/gas flow path block 2220 with the lower inner screw 2216 of the middle section 2202.

上段セクション2201は,例えば,下段流路形成ブロック2250の中央ねじ穴2255に調整ブロック2270の下段外ねじ2274を噛み合わせる。次に,上段流路形成ブロック2260の貫通穴2261にその下端から調整ブロック2270を差し込み,上段流路形成ブロック2260の内ねじ2262に調整ブロック2270の上段外ねじ2273を噛み合わせ,下段流路形成ブロック2250に対する上段流路形成ブロック2260の高さを調整し,両ブロック2250,2260のテーパ面2256,2263の間の隙間(混合液噴射ノズル2205(図10参照))を調整する。隙間調整後,固定ブロック2280を上段流路形成ブロック2260のねじ穴2264に噛み合わせ,その先端を調整ブロック2270の外周面に当てることによって,調整ブロック2270の高さを固定する。なお,隙間の調整は,第2混合ブロック220の組立後に行ってもよい。このようにして組み合わされた上段セクション2201は,下段流路形成ブロック2260の外ねじ2257を中段セクション2202の上段内ねじ2215に噛み合わせることによって,中段セクション2202に固定される。 The upper section 2201 meshes the lower external thread 2274 of the adjusting block 2270 with the central screw hole 2255 of the lower flow path forming block 2250, for example. Next, the adjusting block 2270 is inserted from the lower end into the through hole 2261 of the upper flow passage forming block 2260, and the inner screw 2262 of the upper flow passage forming block 2260 is engaged with the upper outer screw 2273 of the adjusting block 2270 to form the lower flow passage. The height of the upper flow path forming block 2260 with respect to the block 2250 is adjusted, and the gap (the mixed liquid injection nozzle 2205 (see FIG. 10)) between the tapered surfaces 2256 and 2263 of both blocks 2250 and 2260 is adjusted. After adjusting the clearance, the fixing block 2280 is engaged with the screw hole 2264 of the upper flow path forming block 2260, and its tip is brought into contact with the outer peripheral surface of the adjusting block 2270 to fix the height of the adjusting block 2270. The adjustment of the gap may be performed after the second mixing block 220 is assembled. The upper section 2201 combined in this way is fixed to the middle section 2202 by engaging the outer thread 2257 of the lower flow path forming block 2260 with the upper inner thread 2215 of the middle section 2202.

このようにして組み合わされた第2混合ブロック220は,実施形態1と同様に,第1混合ブロックの底部に形成された第2混合ブロック収容室(図示せず)に装着されて固定される。このとき,中段セクション2211の外周面に形成されている外ねじ2218を対応する内ねじ(実施形態1の内ねじ117に対応する内ねじ)に噛み合わせて,第2混合ブロック220を第1混合ブロックに固定する。また,第2混合ブロック220の下端の気体供給路2222と液体供給路2223と対応する気体供給路と液体供給路に接続する。 The second mixing block 220 thus combined is mounted and fixed in a second mixing block storage chamber (not shown) formed at the bottom of the first mixing block, as in the first embodiment. At this time, the outer screw 2218 formed on the outer peripheral surface of the middle section 2211 is engaged with the corresponding inner screw (the inner screw corresponding to the inner screw 117 of the first embodiment) to cause the second mixing block 220 to undergo the first mixing. Fix to the block. Further, the gas supply path 2222 and the liquid supply path 2223 at the lower end of the second mixing block 220 are connected to the corresponding gas supply path and liquid supply path.

水性液体(分散媒)中に疎水性液体(分散質)を分散してエマルジョンを得る場合,これらの混合液は液体供給路2223を介して液体噴射ブロック2223の混合液噴射ノズル2235から,第2混合室2212に噴射される。上述のように,混合液噴射ノズル2235は,第2混合室2212の円筒内面の接線方向に伸びているため,混合液噴射ノズル2223から噴射された液体は,第2混合室2212の円筒内周面に沿って螺旋状の渦流を発生し,そこに強いせん断場を形成する。一方,気体供給路2222から第2混合室2212の中央に噴射され,第2混合室2212の中で混合液の渦流に取り込まれる。その結果,吸引された気体が微細化され,マイクロバブル又はウルトラファインバブルを含む混合液が生成される。また,ファインバブルの存在下で混合液は強いせん断作用を受け,疎水性液体が水性液体中に分散する。 When a hydrophobic liquid (dispersoid) is dispersed in an aqueous liquid (dispersion medium) to obtain an emulsion, these mixed liquids are discharged from a mixed liquid injection nozzle 2235 of a liquid injection block 2223 through a liquid supply passage 2223 to a second liquid injection nozzle 2235. It is injected into the mixing chamber 2212. As described above, since the mixed liquid injection nozzle 2235 extends in the tangential direction of the inner surface of the cylinder of the second mixing chamber 2212, the liquid ejected from the mixed liquid injection nozzle 2223 will not penetrate the inner circumference of the cylinder of the second mixing chamber 2212. A spiral vortex flow is generated along the surface and a strong shear field is formed there. On the other hand, it is injected from the gas supply path 2222 to the center of the second mixing chamber 2212, and is taken into the vortex of the mixed liquid in the second mixing chamber 2212. As a result, the sucked gas is atomized, and a mixed liquid containing micro bubbles or ultra fine bubbles is generated. Further, in the presence of fine bubbles, the mixed liquid undergoes a strong shearing action, and the hydrophobic liquid is dispersed in the aqueous liquid.

ファインバブルを含む混合液は,第2混合室2212の逆円錐台状の混合液噴射ノズル2205を介して第1混合室に噴射される。第1混合室に噴射された混合液は,第2混合室2212で与えられた螺旋運動がそのまま維持された状態で,螺旋流となって第1混合室を上昇する。したがって,第1混合室に噴射された混合液は,ファインバブルの存在下で再びせん断作用を受ける。その結果,疎水性液体が水性液体中に均一に更に分散される。 The mixed liquid containing fine bubbles is injected into the first mixing chamber through the inverted truncated cone-shaped mixed liquid injection nozzle 2205 of the second mixing chamber 2212. The mixed liquid injected into the first mixing chamber rises in the first mixing chamber as a spiral flow in a state where the spiral motion given in the second mixing chamber 2212 is maintained as it is. Therefore, the mixed liquid injected into the first mixing chamber is subjected to the shearing action again in the presence of fine bubbles. As a result, the hydrophobic liquid is more evenly dispersed in the aqueous liquid.

また,実施形態2によれば,第2混合ブロックの混合液噴射ノズルの大きさが簡単に調整できるという利点がある。そのため,水性液体(分散媒)に対する疎水性液体(分散質)の分散状態を容易に調整できる。 Further, according to the second embodiment, there is an advantage that the size of the mixed solution injection nozzle of the second mixing block can be easily adjusted. Therefore, the dispersion state of the hydrophobic liquid (dispersoid) in the aqueous liquid (dispersion medium) can be easily adjusted.

10:液体混合装置
100:混合ユニット
110:第1混合ブロック
120:第2混合ブロック(噴射部)
111:第1混合室
112:第1中心軸
121:第2混合室
123:第1の混合液噴射ノズル
125:第2の混合液噴射ノズル
1280:断面調整ブロック(断面調整部)
1200:中心軸
10: Liquid mixing device 100: Mixing unit 110: First mixing block 120: Second mixing block (injection section)
111: 1st mixing chamber 112: 1st center axis 121: 2nd mixing chamber 123: 1st mixed-solution injection nozzle 125: 2nd mixed-solution injection nozzle 1280: Section adjustment block (section adjustment part)
1200: central axis

Claims (5)

(a) 第1の中心軸(112)を囲む筒状の第1混合室(111)と,気体と少なくとも2種類の液体を含む混合液とを前記第1混合室(111)に噴射する噴射部を備えており,
(b) 前記噴射部(120)は,
第2の中心軸(1200)を囲む筒状の第2混合室(121)と,
前記第2の中心軸(1200)上で前記第2混合室(121)に接続され,前記第2の中心軸(1200)に沿って前記第2混合室(121)に前記気体を噴射する気体噴射ノズル(122)と,
前記第2の中心軸(1200)に直交する断面上において前記第2混合室(121)に接続され,前記第2の中心軸(1200)の放射方向と交叉する斜め方向に沿って前記第2混合室(121)に前記混合液を噴射する少なくとも一つの第1の混合液噴射ノズル(123)と,
前記第2混合室(121)と前記第1混合室(111)を接続し,前記第2混合室(121)で混合された前記気体と前記混合液との混合物を前記第1混合室(111)に噴射する第2の混合液噴射ノズル(125)を備えている,
(c)ことを特徴とする液体混合装置。
(A) Jetting for injecting a cylindrical first mixing chamber (111) surrounding the first central axis (112) and a mixed liquid containing gas and at least two kinds of liquids into the first mixing chamber (111) Section,
(B) The injection part (120) is
A cylindrical second mixing chamber (121) surrounding the second central axis (1200),
A gas connected to the second mixing chamber (121) on the second central axis (1200) and injecting the gas into the second mixing chamber (121) along the second central axis (1200). An injection nozzle (122),
It is connected to the second mixing chamber (121) on a cross section orthogonal to the second central axis (1200), and extends along the oblique direction intersecting the radial direction of the second central axis (1200). At least one first mixture injection nozzle (123) for injecting the mixture into the mixing chamber (121);
The second mixing chamber (121) is connected to the first mixing chamber (111), and the mixture of the gas and the mixed liquid mixed in the second mixing chamber (121) is mixed with the first mixing chamber (111). ) Is equipped with a second mixture injection nozzle (125),
(C) A liquid mixing device.
前記第1の混合液噴射ノズル(123)は前記第2混合室(121)を形成する円筒状内面の接線に沿って伸びていることを特徴とする請求項1に記載の液体混合装置。 The liquid mixing apparatus according to claim 1, wherein the first mixed liquid injection nozzle (123) extends along a tangent line of a cylindrical inner surface forming the second mixing chamber (121). 前記噴射部(120)は,
前記第2混合室(121)と前記第2の混合液噴射ノズル(125)とを接続する環状流路(1284)と,
前記第2の中心軸(1200)を中心とする円筒面上において前記環状流路の断面を調整する断面調整部(1280)を備えていることを特徴とする請求項1又は2に記載の液体混合装置。
The injection part (120) is
An annular flow path (1284) connecting the second mixing chamber (121) and the second mixed solution injection nozzle (125);
The liquid according to claim 1 or 2, further comprising a cross-section adjusting portion (1280) that adjusts a cross-section of the annular flow path on a cylindrical surface centered on the second central axis (1200). Mixing device.
前記第1の中心軸(112)と前記第2の中心軸(1200)が同一直線上に配置されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の液体混合装置。 The liquid mixing apparatus according to claim 1, wherein the first central axis (112) and the second central axis (1200) are arranged on the same straight line. 前記第1混合室(111)から前記混合液を回収する回収路(118)と,
前記回収路(118)で回収された前記混合液を前記第1の混合液噴射ノズル(123)に供給する混合液供給路(133)を備えたことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の液体混合装置。
A recovery path (118) for recovering the mixed liquid from the first mixing chamber (111),
5. The mixed liquid supply passage (133) for supplying the mixed liquid recovered in the recovery passage (118) to the first mixed liquid injection nozzle (123), according to any one of claims 1 to 4. The liquid mixing device as described in 1.
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JP7125181B1 (en) * 2022-01-17 2022-08-24 株式会社Okutec Liquid mixing device
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