JP3751308B1 - Mixer and mixing apparatus using the same - Google Patents
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Abstract
【課題】液体に対して気体のみならず、液体、特に粘度の高い液体や、固体までも混合することが可能な混合機およびこれを用いた混合装置の提供。
【解決手段】略円筒状の中空部を有する容器10と、この容器10内に渦流を発生させる方向に液体を導入する液体導入口12と、容器10内に発生させる渦流の旋回軸上に設けられた吐出口14と、容器10内の吐出口14の近傍に凝集剤43を供給するノズル15とを有し、液体導入口12から第1室20内へ導入された水40aは、円筒状部20bの壁面に沿って導入されることにより、第1室20内を旋回し、渦流41を発生させる。このとき、吐出口14では、この渦流41によってその旋回軸に負圧部分が形成され、その旋回軸に吸引力が発生する。ここで、第2室30内へ突き出すように配置されたノズル15から、渦流41の中心軸の負圧によって凝集剤43が吸い込まれ、渦流によって攪拌、混合される。
【選択図】 図7
The present invention provides a mixer capable of mixing not only a gas but also a liquid, in particular, a highly viscous liquid or a solid, and a mixing apparatus using the mixer.
A container 10 having a substantially cylindrical hollow portion, a liquid inlet 12 for introducing a liquid in a direction in which the vortex flow is generated in the container 10, and a swirl axis of the vortex flow generated in the container 10 are provided. The discharge port 14 and the nozzle 15 for supplying the flocculant 43 in the vicinity of the discharge port 14 in the container 10, and the water 40 a introduced into the first chamber 20 from the liquid inlet 12 is cylindrical. By being introduced along the wall surface of the portion 20b, the inside of the first chamber 20 is swirled to generate a vortex 41. At this time, in the discharge port 14, a negative pressure portion is formed on the swivel axis by the vortex 41, and a suction force is generated on the swivel axis. Here, the flocculant 43 is sucked from the nozzle 15 arranged so as to protrude into the second chamber 30 by the negative pressure of the central axis of the vortex 41 and stirred and mixed by the vortex.
[Selection] Figure 7
Description
本発明は、液体に対して液体、気体または固体を混合する混合機およびこれを用いた混合装置に関する。 The present invention relates to a mixer for mixing a liquid, gas, or solid with a liquid, and a mixing apparatus using the mixer.
近年、水槽、プール、河川、湖沼、ダム等の水の浄化や水中の溶存酸素量の増加を目的として、水中に微細な気泡を溶解させる微細気泡発生装置が研究、開発されている。微細気泡発生装置には様々な方式のものがあり、例えば、微細孔から加圧した空気を吹き出すことによって水中に微細気泡を溶解させるもの、回転羽根により水中の気泡を細分化して溶解させるものや、容器内に渦流を発生させ、その軸方向に形成された負圧軸により気体を吸引し、気液噴出孔で剪断することにより微細気泡を発生させるもの(例えば、特許文献1,2参照。)等が知られている。
In recent years, for the purpose of purifying water in aquariums, pools, rivers, lakes, dams, etc. and increasing the amount of dissolved oxygen in water, fine bubble generating devices that dissolve fine bubbles in water have been researched and developed. There are various types of microbubble generators, such as those that dissolve fine bubbles in water by blowing out pressurized air from micropores, those that subdivide and dissolve bubbles in water with rotating blades, In this method, a vortex is generated in a container, a gas is sucked by a negative pressure shaft formed in the axial direction thereof, and a fine bubble is generated by shearing at a gas-liquid jet hole (see, for example,
特許文献1に記載の微細気泡発生装置は、円錐管の内壁内周面の一部にその接線方向に加圧液体導入口が開設され、また円錐管底部の中央部に気体導入孔が開設され、さらに円錐管の頂部付近に旋回気液導出口が設けられたものである。この微細気泡発生装置では、円錐管内に加圧液体導入口から水を圧送することにより、その内部に旋回流が発生し、円錐管軸上に負圧部分が形成される。この負圧によって、円錐管底部の気体導入孔から気体が吸い込まれ、圧力が最も低い管軸上を気体が通過することにより、細い旋回気体空洞部が形成される。気体導入孔から吸い込まれた気体は液体と分離されたまま旋回気液導出口に到達し、旋回気液導出口から噴出される。このとき、旋回気体導出口での周囲の水との旋回速度差によって、糸状の気体空洞部が連続的に安定して切断され、その結果として大量の微細気泡が旋回気体導出口付近で発生し、液体中へ放出される。
In the fine bubble generating device described in
特許文献2に記載の微細気泡発生器は、後部側から前端部に向かって収束する略円錐台形状の中空部を有する器体の前端部に気液噴出孔が穿設され、また後部側の接線方向に気液導入孔が開口され、さらにこの器体の後部側に配設された内部ノズルの後端部に内部ノズル部気体自吸孔が穿設されたものである。この微細気泡発生器の動作原理は、基本的に特許文献1に記載のものと同じであるが、特許文献2には、器体の外側の気液噴出孔付近の流体には、負圧軸により気液噴出孔から器体内へ侵入しようとする力が働くので、気液噴出孔から流出する液体はこの侵入しようとする液体(負圧液)と押し合い、負圧液を避けるように流出し、負圧液と液体との境界部分で剪断されることにより多量の微細気泡となって噴出することが記載されている。
In the fine bubble generator described in
特許文献1,2に記載の装置は、液体に微細気泡(気体)を溶解させるものであり、液体に溶解する気体は、渦流の軸上に形成される負圧軸を通じて気液噴出孔付近まで通過させている。確かに、液体に気体を溶解させることだけを目的とするならば、特許文献1,2に記載の装置でも可能であるが、さらにこの液体に粘度の高い液体や固体を溶解させることはできない。
The devices described in
なぜなら、粘度の高い液体や固体を加圧液体導入口から容器内の接線方向に導入しても効果的な渦流を発生させることは不可能であるし、渦流の軸上に気体導入孔から導入しても粘度の高い液体や固体を細い負圧軸を通じて気液噴出孔付近まで通過させることは不可能だからである。 This is because it is impossible to generate an effective vortex even if a viscous liquid or solid is introduced from the pressurized liquid inlet in the tangential direction in the container, and it is introduced from the gas inlet hole on the axis of the vortex This is because it is impossible to pass a liquid or solid having a high viscosity through the thin negative pressure shaft to the vicinity of the gas-liquid jet hole.
本発明は、液体に対して気体のみならず、液体、特に粘度の高い液体や、固体までも混合することが可能な混合機およびこれを用いた混合装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a mixer capable of mixing not only a gas but also a liquid, in particular, a highly viscous liquid or a solid, and a mixing apparatus using the mixer.
渦流の軸上に気体が吸引されることについて鋭意研究を重ねた結果、通常、液体が吐出される吐出口から逆に物質を吸引させて混合するという発想には至らないが、本発明者は、この逆転の発想により、液体の吐出口から物質を吸引することができれば、液体にこの物質を混合しうることを見出し、本発明をなすに至った。 As a result of intensive research on the gas being sucked on the axis of the vortex, the inventor usually does not lead to the idea of sucking and mixing the substance from the discharge port from which the liquid is discharged, Based on the idea of this reversal, if the substance can be sucked from the liquid discharge port, it has been found that the substance can be mixed with the liquid, and the present invention has been made.
本発明の混合機は、略円筒状の中空部を有する容器と、この容器内に渦流を発生させる方向に液体を導入する液体導入口と、容器内に発生させる渦流の旋回軸上に設けられた吐出口と、容器内の吐出口の近傍に被混合物を供給するノズルとを有するものである。 The mixer of the present invention is provided on a container having a substantially cylindrical hollow portion, a liquid inlet for introducing liquid in a direction in which vortex is generated in the container, and a swirl axis of vortex generated in the container. And a nozzle for supplying the mixture to the vicinity of the discharge port in the container.
本発明の混合機によれば、液体導入口から容器内に液体を導入することにより渦流が発生し、吐出口から吐出される。このとき、吐出口では、吐出される液体の渦流によってその旋回軸(中心軸)に負圧部分が形成され、その旋回軸に吸引力が発生する。ここで、本発明の混合機には、この液体の渦流が放出される容器内の吐出口の近傍に被混合物を供給するノズルを備えるので、このノズルから供給される被混合物が渦流の中心軸の負圧によって吸い込まれ、渦流によって攪拌されることにより、液体と混合される。 According to the mixer of the present invention, a vortex is generated by introducing the liquid into the container from the liquid inlet, and is discharged from the outlet. At this time, at the discharge port, a negative pressure portion is formed on the swivel axis (center axis) by the vortex flow of the discharged liquid, and a suction force is generated on the swivel axis. Here, the mixer of the present invention is provided with a nozzle for supplying the mixture in the vicinity of the discharge port in the container from which the liquid vortex is discharged, so that the mixture supplied from the nozzle is the central axis of the vortex. The liquid is sucked by the negative pressure of the liquid and mixed with the liquid by being stirred by the vortex.
ここで、ノズルから供給される被混合物は、容器内の吐出口の近傍に供給され、この吐出口近傍において吐出される液体に混合され、液体とともに放出されるので容器内に滞留することはない。また、このノズルから供給される被混合物は、容器内で発生させる渦流や負圧部分に影響を与えないので、ノズルの口径は小さくする必要がない。そのため、ノズルから供給する被混合物としては、気体はもちろん、液体、特に粘度の高い液体や、固体でも良く、この供給する被混合物によってノズルや容器内が目詰まりすることはない。 Here, the mixture supplied from the nozzle is supplied in the vicinity of the discharge port in the container, mixed with the liquid discharged in the vicinity of the discharge port, and discharged together with the liquid, so that it does not stay in the container. . In addition, the mixture to be supplied from the nozzle does not affect the vortex generated in the container and the negative pressure portion, so that it is not necessary to reduce the nozzle diameter. Therefore, the mixture to be supplied from the nozzle may be a gas, as well as a liquid, particularly a liquid having a high viscosity, or a solid, and the nozzle or the container is not clogged by the supplied mixture.
また、容器は、液体導入口が設けられた第1室と、吐出口が設けられた第2室とから構成され、第1室と第2室とが連通孔により接続されたものとすることが望ましい。この構成によれば、第1室内で発生した渦流は第2室に入り、吐出口へ向かって真っ直ぐに進行しようとする。このとき、第2室内の吐出口と連通孔とを結ぶ面(以下、「境界面」と称す。)よりも外側の空間内の液体は、境界面の渦流の流れによって第2室内で攪拌される。ここで、ノズルから第2室内に供給される被混合物は、境界面に衝突した際に剪断されるとともに、境界面よりも外側の空間内の液体内に浸入し、さらに攪拌、混合される。この混合物は、さらに境界面によって剪断されながら、吐出口から排出される。また、ノズルから供給される被混合物は、第2室内に供給され、第1室には直接供給されなくなるので、より第1室内に浸入しにくくなるとともに、第1室内での渦流形成に影響を及ぼしにくくなる。 The container is composed of a first chamber provided with a liquid introduction port and a second chamber provided with a discharge port, and the first chamber and the second chamber are connected by a communication hole. Is desirable. According to this configuration, the vortex generated in the first chamber enters the second chamber and tends to travel straight toward the discharge port. At this time, the liquid in the space outside the surface connecting the discharge port and the communication hole in the second chamber (hereinafter referred to as “boundary surface”) is agitated in the second chamber by the flow of the vortex flow on the boundary surface. The Here, the mixture to be supplied from the nozzle into the second chamber is sheared when it collides with the boundary surface, enters the liquid in the space outside the boundary surface, and is further stirred and mixed. The mixture is discharged from the discharge port while being further sheared by the boundary surface. In addition, since the mixture to be supplied from the nozzle is supplied to the second chamber and is not directly supplied to the first chamber, it becomes more difficult to enter the first chamber and affects the formation of vortex flow in the first chamber. It becomes hard to affect.
また、本発明の混合機は、容器内に発生させる渦流の旋回軸上に向かって気体を導入する気体導入口を有する構成とすることができる。前述のように、渦流の旋回軸上には吸引力が発生しており、この旋回軸上に気体導入口から気体を導入すると、この気体は吸引され、渦流により液体に攪拌、混合されながら、吐出口側へ移動していく。このとき、液体と気体との比重差によって、液体には遠心力が働き、気体には向心力が働くので、渦流の旋回軸上にさらに強い負圧部分が形成される。これにより、渦流の旋回軸上への吸引力が増すとともに、旋回軸上に集まった気体が圧縮気体となって旋回軸上を通過し、吐出口から勢いを増して噴出される。 Moreover, the mixer of this invention can be set as the structure which has a gas inlet which introduce | transduces gas toward the swirl axis of the vortex | eddy_current generated in a container. As described above, a suction force is generated on the swirling axis of the vortex, and when the gas is introduced from the gas inlet onto the swirling axis, the gas is sucked and stirred and mixed with the liquid by the vortex. Move to the discharge port side. At this time, due to the specific gravity difference between the liquid and the gas, centrifugal force acts on the liquid and centripetal force acts on the gas, so that a stronger negative pressure portion is formed on the swirling axis of the vortex. As a result, the suction force of the vortex flow on the swirling shaft increases, and the gas collected on the swirling shaft becomes compressed gas and passes on the swirling shaft, and is ejected with increased momentum from the discharge port.
また、気体導入口から吸い込まれた気体は、渦流の中心軸の負圧によって吐出口から容器内に浸入しようとする液体と押し合い、その境界部分で剪断されることにより、多量の微細気泡を含む気液混合物となり、周囲の液体中へ放出される。また、本発明の混合機では、この気液混合物が放出される容器内の吐出口の近傍に被混合物を供給するノズルを備えるので、このノズルから供給される被混合物が渦流の中心軸の負圧によって吸い込まれ、前記境界部分に到達して剪断されることにより、前記気液混合物と混合される。 In addition, the gas sucked from the gas introduction port is pressed against the liquid to enter the container from the discharge port by the negative pressure of the central axis of the vortex, and is sheared at the boundary portion, thereby containing a large amount of fine bubbles. It becomes a gas-liquid mixture and is released into the surrounding liquid. Further, the mixer of the present invention includes a nozzle that supplies the mixture in the vicinity of the discharge port in the container from which the gas-liquid mixture is discharged, so that the mixture supplied from the nozzle is negative on the central axis of the vortex flow. It is sucked in by pressure and reaches the boundary portion and is sheared to be mixed with the gas-liquid mixture.
また、連通孔には、気体導入口に向かって液体導入口よりも気体導入口に近い位置まで延ばして設けられた連通管が接続された構成とすることが望ましい。これにより、液体導入口から供給される液体が、この連通管の周りを回転することで乱れの少ない渦流が形成され、気体導入口から導入される気体はこの乱れの少ない渦流の中心の負圧部分を通過して前記境界部分に到達するようになる。 Further, it is desirable that the communication hole is connected to a communication pipe that extends toward the gas introduction port to a position closer to the gas introduction port than the liquid introduction port. As a result, the liquid supplied from the liquid inlet rotates around the communication pipe to form a less turbulent vortex, and the gas introduced from the gas inlet has a negative pressure at the center of the less turbulent vortex. It passes through the part and reaches the boundary part.
なお、この連通管は、第1室の容積を二分する面の手前の位置までの長さとするのが望ましい。この長さであれば、液体導入口から供給される液体が、形成された渦流に与える影響を少なくするとともに、形成された渦流が、気体導入口から導入された気体とともに滑らかに連通管内へと流入する。一方で、この長さよりも長くなると、形成された渦流が連通管内へと滑らかに流入することができなくなり、気体導入口から導入された気体と衝突するようになるので、うまく気体が吐出口まで通過できなくなる。 In addition, it is desirable that the communication pipe has a length up to a position in front of a surface that bisects the volume of the first chamber. With this length, the liquid supplied from the liquid inlet reduces the influence on the formed vortex, and the formed vortex flows smoothly into the communication pipe together with the gas introduced from the gas inlet. Inflow. On the other hand, if the length is longer than this length, the formed vortex cannot smoothly flow into the communication pipe and collides with the gas introduced from the gas inlet. Cannot pass.
また、液体導入口は第2室に近い位置に設けられ、第1室と第2室との間の壁面は中空部に向かって突起した曲面状に形成された構成とすることが望ましい。液体導入口を第2室に近い位置に設けることによって、第1室内の連通管の端面と液体導入口との距離が最も長くなる。これにより、液体導入口から供給される液体を連通管の周りでさらに長い距離回転させ、より乱れの少ない渦流を形成することができる反面、液体導入口が第1室の端の方に寄ることで第1室内の全体に渡って渦流を形成することが難しくなる。そこで、第1室と第2室との間の壁面を、中空部に向かって突起した曲面状に形成することにより、液体導入口から導入された液体が、この中空部に向かって突起した曲面に衝突して第1室の反対側の壁面に向かって流れるようにし、第1室内の全体に渡って渦流を形成しやすくすることができる。 In addition, it is desirable that the liquid inlet is provided at a position close to the second chamber, and the wall surface between the first chamber and the second chamber is formed in a curved shape protruding toward the hollow portion. By providing the liquid inlet at a position close to the second chamber, the distance between the end surface of the communication pipe in the first chamber and the liquid inlet is the longest. As a result, the liquid supplied from the liquid inlet can be rotated a longer distance around the communication pipe to form a less turbulent vortex, while the liquid inlet is closer to the end of the first chamber. Thus, it becomes difficult to form a vortex flow throughout the first chamber. Therefore, by forming the wall surface between the first chamber and the second chamber into a curved shape protruding toward the hollow portion, the curved surface in which the liquid introduced from the liquid introduction port protrudes toward the hollow portion. Can be made to flow toward the wall surface on the opposite side of the first chamber, and a vortex can be easily formed over the entire first chamber.
本発明の混合装置は、上記混合機と、液体を液体導入口へ送出するポンプとを有するものである。この混合装置によれば、ポンプにより液体を吸引して液体導入口へ送出し、液体導入口から容器内に液体を導入して上記渦流を発生させることができる。また、気体導入口へ導入される気体の量またはノズルから供給される被混合物の量をそれぞれ調整するバルブを有する構成とすることにより、気体の量または混合物の量をそれぞれ調整し、液体中への気体の溶解量または混合物の混合量を調整することができる。 The mixing apparatus of the present invention includes the above mixer and a pump that delivers liquid to the liquid inlet. According to this mixing apparatus, the liquid can be sucked by the pump and sent to the liquid inlet, and the liquid can be introduced into the container from the liquid inlet to generate the vortex. Moreover, by setting it as the structure which has a valve which each adjusts the quantity of the gas introduce | transduced into a gas inlet, or the quantity of the mixture supplied from a nozzle, respectively, the quantity of gas or the quantity of a mixture is adjusted, and it enters into a liquid. The amount of dissolved gas or the amount of mixture of the mixture can be adjusted.
(1)略円筒状の中空部を有する容器と、この容器内に渦流を発生させる方向に液体を導入する液体導入口と、容器内に発生させる渦流の旋回軸上に設けられた吐出口と、容器内の吐出口の近傍に被混合物を供給するノズルとを有する混合機によれば、被混合物として粘度の高い液体や固体をノズルから供給してもこのノズルや容器内を目詰まりさせることなく、液体導入口から導入される液体に混合することが可能となり、液体に対して気体はもちろん、液体や、固体までも混合することが可能となる。 (1) A container having a substantially cylindrical hollow part, a liquid introduction port for introducing a liquid in a direction in which a vortex flow is generated in the container, and a discharge port provided on a swirling axis of the vortex flow generated in the container According to the mixer having the nozzle for supplying the mixture to the vicinity of the discharge port in the container, even if a liquid or solid having a high viscosity is supplied from the nozzle as the mixture, the nozzle or the container is clogged. However, it is possible to mix with the liquid introduced from the liquid inlet, and it is possible to mix not only gas but also liquid or solid with respect to the liquid.
(2)容器は、液体導入口が設けられた第1室と、吐出口が設けられた第2室とから構成され、第1室と第2室とが連通孔により接続された構成とすることで、第2室内の吐出口と連通孔とを結ぶ境界面よりも外側の空間内の液体は、境界面の渦流の流れによって第2室内で攪拌され、ノズルから第2室内に供給される被混合物が、境界面に衝突した際に剪断されるとともに、境界面よりも外側の空間内の液体内に浸入し、さらに攪拌、混合される。この混合物は、さらに境界面によって剪断されながら、吐出口から排出される。また、ノズルから供給される被混合物が、第1室内に浸入しにくくなるとともに、第1室内での渦流形成に影響を及ぼしにくくなる。 (2) The container is composed of a first chamber provided with a liquid introduction port and a second chamber provided with a discharge port, and the first chamber and the second chamber are connected by a communication hole. Thus, the liquid in the space outside the boundary surface connecting the discharge port and the communication hole in the second chamber is agitated in the second chamber by the flow of the vortex flow on the boundary surface, and supplied from the nozzle to the second chamber. The mixed material is sheared when it collides with the boundary surface, enters the liquid in the space outside the boundary surface, and is further stirred and mixed. The mixture is discharged from the discharge port while being further sheared by the boundary surface. In addition, the mixture supplied from the nozzle is less likely to enter the first chamber, and the vortex formation in the first chamber is less likely to be affected.
(3)容器内に発生させる渦流の旋回軸上に向かって気体を導入する気体導入口を有することにより、渦流の旋回軸上への吸引力が増すとともに、旋回軸上に集まった気体が圧縮気体となって旋回軸上を通過し、吐出口から勢いを増して噴出される。また、気体導入口から吸い込まれた気体は、渦流の中心軸の負圧によって吐出口から容器内に浸入しようとする液体と押し合い、その境界部分で剪断されることにより、多量の微細気泡を含む気液混合物となり、周囲の液体中へ放出される。また、本発明の混合機では、この気液混合物が放出される容器内の吐出口の近傍に被混合物を供給するノズルを備えるので、このノズルから供給される被混合物が渦流の中心軸の負圧によって吸い込まれ、前記境界部分に到達して剪断されることにより、前記気液混合物と混合される。 (3) By having a gas introduction port for introducing gas toward the swirl axis of the vortex generated in the container, the suction force of the vortex flow on the swirl axis increases and the gas collected on the swirl axis is compressed. The gas passes through the swivel axis and is ejected from the discharge port with increased momentum. In addition, the gas sucked from the gas introduction port is pressed against the liquid to enter the container from the discharge port by the negative pressure of the central axis of the vortex, and is sheared at the boundary portion, thereby containing a large amount of fine bubbles. It becomes a gas-liquid mixture and is released into the surrounding liquid. Further, the mixer of the present invention includes a nozzle that supplies the mixture in the vicinity of the discharge port in the container from which the gas-liquid mixture is discharged, so that the mixture supplied from the nozzle is negative on the central axis of the vortex flow. It is sucked in by pressure and reaches the boundary portion and is sheared to be mixed with the gas-liquid mixture.
(4)連通孔には、気体導入口に向かって液体導入口よりも気体導入口に近い位置まで延ばして設けられた連通管が接続された構成とすることで、乱れの少ない渦流を形成することができ、より効率良く気体導入口から導入される気体を渦流の中心の負圧部分を通過して境界部分に到達させ、混合物を生成することが可能となる。 (4) The communication hole is connected to a communication pipe provided extending to a position closer to the gas introduction port than the liquid introduction port toward the gas introduction port, thereby forming a vortex with less turbulence. Thus, the gas introduced from the gas inlet can be made to pass through the negative pressure portion at the center of the vortex and reach the boundary portion, thereby generating a mixture.
(5)液体導入口は第2室に近い位置に設けられ、第1室と第2室との間の壁面は中空部に向かって突起した曲面状に形成された構成により、液体導入口から供給される液体を連通管の周りでさらに長い距離回転させ、より乱れの少ない渦流を形成可能にするとともに、液体導入口から導入された液体が、この中空部に向かって突起した曲面に衝突して第1室の反対側の壁面に向かって流れるようにし、第1室内の全体に渡って渦流を形成しやすくすることができる。 (5) The liquid introduction port is provided at a position close to the second chamber, and the wall surface between the first chamber and the second chamber is formed in a curved shape protruding toward the hollow portion. The supplied liquid can be rotated around the communication pipe for a longer distance to form a less turbulent vortex, and the liquid introduced from the liquid inlet collides with the curved surface protruding toward the hollow portion. Thus, it can be made to flow toward the wall surface on the opposite side of the first chamber, and a vortex can be easily formed over the entire first chamber.
図1は本発明の実施の形態における混合装置の正面図、図2は左側面図、図3は平面図である。
図1に示すように、本発明の実施の形態における混合装置1は、後述する混合機2と、混合機2へ液体を吸引して送出する液中ポンプ3と、液中ポンプ3により吸引する液体中の固体粒を分離するストレーナ4とを備える。
1 is a front view of a mixing apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a left side view, and FIG. 3 is a plan view.
As shown in FIG. 1, a
図4は混合機2の正面図、図5は図4のA−A断面図、図6は背面図である。
混合機2は、略円筒状の中空部11を有する容器10と、この容器10内に液体を導入する液体導入口12と、容器10内に気体を導入する気体導入口13と、容器10の気体導入口13と対向する位置に設けられた吐出口14と、容器10内の吐出口14の近傍に被混合物を供給するノズル15とを有する。
4 is a front view of the
The
容器10は、気体導入口13側の第1室20と、吐出口14側の第2室30とに分かれている。第1室20と第2室30とは、連通孔16により接続されている。第1室20は、半球状部20aと、円筒状部20bと、半球状部20cとから構成されている。第2室30は、第1室20の半球状部20cの外側の面30aと、半球の天井(頂点)部分を切断して開口した形状の筒状部30bとから構成されている。吐出口14は、この筒状部30bの切断された開口部分である。
The
円筒状部20bと半球状部20cとの間には円盤状の隔壁21が設けられている。半球状部20aには、気体導入口13が形成された配管としての中空のソケット22が設けられている。ソケット22には、気体が供給される配管5が接続される。また、円筒状部20bには、液体導入口12が形成された配管としての中空の長ニップル23が設けられている。長ニップル23には、液中ポンプ3により送出される液体が供給される配管6が接続される。長ニップル23は、この配管6から供給される液体が、第1室20内に液体導入口12から円筒状部20bの壁面に沿って導入される方向、すなわち円筒状部20bの断面円の接線方向に設けられている。なお、液体導入口12は、隔壁21よりも気体導入口13に近い側であって第2室30に近い位置に設けられている。また、図示例では、液体導入口12は、隔壁21に隣接して設けられている。
A disc-shaped
また、連通孔16が形成されている第1室20の気体導入口13と対向する位置には、隔壁21および半球状部20cを貫通する連通管としての中空のパイプ24が設けられている。パイプ24は、連通孔16から気体導入口13に向かって液体導入口12よりも気体導入口13に近い位置まで延ばして設けられている。なお、連通孔16とパイプ24の中空部の径は同じである。吐出口14の径は連通孔16よりも大きく、気体導入口13の径は連通孔16よりも小さい。また、パイプ24は、第1室20の容積を二分する面よりも連通孔16側の手前の位置までの長さとしている。
Further, a
ノズル15は、容器10の外壁に設けられたノズル受けボス17によって吐出口14近傍に固定されている。ノズル15の先端15aの開口径は連通孔16よりも小さく、気体導入口13とほぼ同じである。このノズル15の先端15aは第2室30内に突き出した状態に配置されている。ノズル15には、被混合物が供給される配管7が接続される。
The
上記構成の混合装置1の動作について以下に説明する。図7は混合機2内の流体の状態を示す図4のA−A断面図である。
The operation of the
本発明の混合装置1は、例えば、厨房排水のオイルトラップ内に沈め、オイルトラップの浄化装置として使用する。このとき、液体導入口12から導入される液体は、オイルトラップ内の水である。また、この場合、例えば、気体導入口13の配管5には気体としてのオゾンを、ノズル15の配管7には被混合物としての凝集剤をそれぞれ供給する。
For example, the
液中ポンプ3を運転すると、オイルトラップ内の水はストレーナ4を介して吸引され、配管6および長ニップル23を経て液体導入口12から容器10の第1室20内へと導入される。図7に示すように、第1室20内へ導入された水40aは、液体導入口12から円筒状部20bの壁面に沿って導入されることにより、第1室20内を旋回し、渦流41を発生させる。このとき、吐出口14では、この渦流41によってその旋回軸(中心軸)に負圧部分が形成され、その旋回軸に吸引力が発生する。ここで、第2室30内へ突き出すように配置されたノズル15からは、渦流41の中心軸の負圧によって凝集剤43が吸い込まれ、渦流によって攪拌され、混合される。
When the submerged
また、この渦流41の中心軸の負圧によって気体導入口13からはオゾン42が吸い込まれる。吸い込まれたオゾン42は、渦流41の水40aによって攪拌されるとともに、第1室20からパイプ24内へ流入し、連通孔16から第2室30、吐出口14へと移動していく。このとき、液体である水40aと気体であるオゾン42との比重差によって、水40aには遠心力が働き、オゾン42には向心力が働くので、渦流41の旋回軸上にさらに強い負圧部分が形成される。これにより、渦流41の旋回軸上への吸引力が増すとともに、旋回軸上に集まったオゾン42が圧縮気体となって旋回軸上を通過し、吐出口14から勢いを増して噴出される。
Further,
また、このとき、オゾン42および水40aは、広い第1室20から狭いパイプ24内へ旋回しながら流入する際に、旋回速度が速くなるとともに圧力が高くなる。一方、第2室30では、渦流41の中心軸の負圧によって周囲の水40bが吐出口14から第2室30内に浸入しようとする力が働き、連通孔16から第2室30へと流入しようとするオゾン42および水40aと押し合う状態となる。
At this time, when the
連通孔16から第2室30へと流入しようとするオゾン42および水40aは、この負圧によって吸い込まれる水40bを避けるようにして吐出口14から流出する。また、渦流41の中心軸に集まったオゾン42は、水40aと水40bとの境界部分で剪断されることにより多量の微細気泡となって水40aと混合され、混合物44となって吐出口14から噴出する。
The
さらにこのとき、第2室30内へ突き出すように配置されたノズル15からは、渦流41の中心軸の負圧によって凝集剤43が吸い込まれ、同じく水40aと水40bとの境界部分に到達する。これにより、凝集剤43も剪断され、オゾン42とともに混合物44に混合されて吐出口14から噴出する。この混合物44は、オゾン42と凝集剤43との両方を含むので、オイルトラップ内のヘドロを高度に分解し、また凝集分離することができる。
Further, at this time, the
また、上記のように本実施形態における混合装置1では、凝集剤43がノズル15から第2室30内の吐出口14の近傍に供給され、水40aと水40bとの境界部分で混合物44に混合されて放出されるので、容器10内に滞留することはない。そのため、凝集剤43が容器10内へ入ることがなく、容器10内で凝集反応を起こして目詰まりさせることがない。
Further, as described above, in the
また、容器10が、第1室20と第2室30とに分けられ、連通孔16により接続されているので、第1室20内で発生した渦流41は第2室30に入った際、吐出口14へ向かって真っ直ぐに進行しようとする。このとき、第2室30内の吐出口14と連通孔16とを結ぶ境界面よりも外側の空間内の水40cは、この境界面の渦流の流れによって第2室30内で攪拌される。ここで、ノズル15から第2室30内に供給される凝集剤43は、境界面に衝突した際に剪断されるとともに、境界面よりも外側の空間内の水40c内に浸入し、さらに攪拌、混合されるようになる。また、ノズル15から供給される凝集剤43は、第2室30内に供給され、第1室20には直接供給されなくなっているので、凝集剤43は、より第1室20内に浸入しにくく、また、第1室20内での渦流41の形成に影響を及ぼしにくい。
Further, since the
また、連通孔16には、気体導入口13に向かって液体導入口12よりも気体導入口13に近い位置まで延ばして設けられたパイプ24が接続されているので、液体導入口12から供給される水40aが、このパイプ24の周りを回転することで乱れの少ない渦流41が形成され、気体導入口13から導入されるオゾン42はこの乱れの少ない渦流41の中心の負圧部分を通過して水40aと水40bとの境界部分に到達するようになる。また、このパイプ24は、第1室20の容積を二分する面の手前の位置までの長さとしているので、液体導入口12から供給される水40aが、形成された渦流41に与える影響を少なくするとともに、形成された渦流41が、気体導入口13から導入されたオゾン42とともに滑らかにパイプ24内へと流入する。
In addition, the
また、この混合装置1には、配管5の途中に気体導入口13へ導入されるオゾン42の量を調整するバルブ8を備え、配管7の途中にノズル15から供給される凝集剤43の量をそれぞれ調整するバルブ9を備える構成とすることができる。これらのバルブ8,9により、気体導入口13へ導入されるオゾン42の量およびノズル15へ導入される凝集剤43の量をそれぞれ調整し、液体導入口12から導入する水40a中へのオゾン42の溶解量および凝集剤43の混合量を調整することが可能となる。
Further, the
ところで、上記実施形態においては、隔壁21を円形で平たい平板である円盤状としたが、この隔壁21を図8に示すように第1室20の中空部11へ向かって突起した曲面状の隔壁25とすることが望ましい。このとき、液体導入口12は第1室20内で最も第2室側に近い位置に設ける。これにより、液体導入口12から導入された水40aは、図9に示すように、この隔壁25の壁面に衝突して第1室20の反対側の半球状部20aの壁面に向かって流れるようになり、第1室20内の全体に渡って渦流41が形成されるようになる。
By the way, in the said embodiment, although the
なお、上記実施形態においては、長ニップル23を円筒状部20bの側壁面に対して垂直に設けているが、傾斜を付けて設けることも可能である。このように傾斜を付けることによって形成される渦流41の状態が変化するので、この傾斜角を調整することで渦流41を最適なものとすることが可能である。なお、ソケット22、パイプ24およびノズル15については図示例のように一直線上に配置することが望ましく、気体導入口13から導入されるオゾン42が真っ直ぐに連通孔16まで到達し、凝集剤43はこれに対向して真っ直ぐに供給されるようにするのが良い。
In the above-described embodiment, the
また、本実施形態における混合装置1は、図に示すように容器10内のいずれにも目詰まりする部分がなく、単純な構造であることから、オイルトラップの浄化装置として使用する他、食品添加物との混合装置、着色または脱色装置、液肥等の混合装置、石灰その他の灰の混合(液化)装置、鉄分の反応槽、プールの浄化装置(次亜塩素物の混合装置)、上水道の殺菌剤の混合装置、沈殿槽、水槽(生け簀)、海の養殖魚槽の気体溶解装置、菌の培養装置等として使用することが可能である。また、混合装置1の使用電力は、液中ポンプ3の動作分だけで良いので、小型の液中ポンプ3であれば太陽光発電装置と組み合わせて電源不要とすることも可能である。
In addition, the
気体導入口13の配管5に供給する気体としては、空気、オゾン、その他の反応ガス等を使用できる。また、ノズル15の配管7に供給する被混合物は、前述のように容器10内に滞留することがないので、気体、液体、固体を問わないが、例えば、粉体、油、菌、酵素、肥料、塩、調味料、色素、塗料、洗剤、食料、香料、灰、栄養素、殺虫剤その他の薬剤等を使用できる。
As the gas supplied to the
本発明の混合機および混合装置は、液体に対して液体、気体または固体を混合するものとして有用である。特に、混合機内にノズルから供給する被混合物が滞留することがなく、ノズルの口径を小さくする必要がないので、例えば、粉体、油、菌、酵素、肥料、塩、調味料、色素、塗料、洗剤、食料、香料、灰、栄養素、殺虫剤その他の薬剤等の粘度の高い液体や固体等を混合するものとして好適である。 The mixer and the mixing apparatus of the present invention are useful for mixing a liquid, a gas, or a solid with a liquid. In particular, since the mixture to be supplied from the nozzle does not stay in the mixer and it is not necessary to reduce the nozzle diameter, for example, powder, oil, fungus, enzyme, fertilizer, salt, seasoning, pigment, paint , Detergents, foods, fragrances, ash, nutrients, insecticides and other drugs, etc., which are suitable for mixing highly viscous liquids and solids.
1 混合装置
2 混合機
3 液中ポンプ
4 ストレーナ
5,6,7 配管
8,9 バルブ
10 容器
11 中空部
12 液体導入口
13 気体導入口
14 吐出口
15 ノズル
15a 先端
16 連通孔
20 第1室
20a,20c 半球状部
20b 円筒状部
21,25 隔壁
22 ソケット
23 長ニップル
24 パイプ
30 第2室
30b 筒状部
41 渦流
42 オゾン
43 凝集剤
44 混合物
DESCRIPTION OF
Claims (7)
この容器内に渦流を発生させる方向に液体を導入する液体導入口と、
前記容器内に発生させる渦流の旋回軸上に設けられた吐出口とを有し、
前記容器は、前記液体導入口が設けられた第1室と、前記吐出口が設けられた第2室とから構成され、前記第1室と第2室とが連通孔により接続され、
さらに、前記容器の第2室内の吐出口の近傍であって前記渦流の旋回軸上に被混合物を供給するノズルと
を有する混合機。 A container having a substantially cylindrical hollow portion;
A liquid inlet for introducing liquid in a direction to generate vortex flow in the container;
And a discharge port provided on the pivot axis of the vortex to be generated in the container,
The container is composed of a first chamber provided with the liquid introduction port and a second chamber provided with the discharge port, and the first chamber and the second chamber are connected by a communication hole,
Furthermore, mixers having a nozzle supplying a mixture onto pivot axis of the vortex flow in the vicinity of the discharge port in the second chamber of the container.
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