JP5749463B2

JP5749463B2 - 混合撹拌装置

Info

Publication number: JP5749463B2
Application number: JP2010192931A
Authority: JP
Inventors: 賢一最上; 俊明中田
Original assignee: MG Grow Up Corp; Malufuku Suisan Co Ltd
Current assignee: MG Grow Up Corp; Malufuku Suisan Co Ltd
Priority date: 2009-12-11
Filing date: 2010-08-30
Publication date: 2015-07-15
Anticipated expiration: 2030-08-30
Also published as: JP2011140016A

Description

本発明は、複数種類の流体（例えば、気体と液体、液体と液体、ないしは、固体としての粒体や粉体等と液体）を混合・撹拌して混合体となすと共に、混合体を超微細化かつ均一化することができる混合撹拌装置に関する。かかる混合撹拌装置は、例えば、気体と液体を混合・撹拌した場合には、気体をマイクロレベル（数μｍ〜数百μｍ）ないしはサブマイクロレベル（１μｍ以下）の超微細な気泡となして、この気泡を液体中に混入させた気液混合体（気泡混じりの液体）として供給する超微細気泡発生装置としても使用することができる。

従来、微細気泡発生装置の一形態として、特許文献１に開示されているように、ターボ形ポンプのポンプ室内に配設した翼車の回転中心に向けて、空気導入パイプの先端開口部を開口させたものがある。そして、かかる微細気泡発生装置は、空気導入パイプの先端開口部から翼車に向けて空気を供給することで、供給された空気を翼車が吸い込むと共に、遠心方向へ強く押し出すようにしている。このようにして、空気が翼車により強く押し出される際に、その急激な圧力変化によって空気が微細化されて、液体内に微細な気泡となって均一に混合されるようにしている。

特許第２６４６４４２号公報

ところが、前記した微細気泡発生装置は、負圧の少ない翼車の回転中心に向けて空気を供給するために、翼車による空気の吸い込み効率が良くない。そのため、気泡発生（気泡生成）効率が低いという不具合がある。また、液体と共に圧送される際の急激な圧力変化で空気を微細化することによって、微細な気泡を形成するようにしているが、かかる微細気泡発生装置では、マイクロレベルないしはサブマイクロレベルの気泡は殆ど形成されない。そのため、適用可能な用途が制限されるという不具合がある。

そこで、本発明は、例えば、気体と液体を混合・撹拌する場合には、気体を殆どマイクロレベルないしはサブマイクロレベルに超微細化した気泡となして、適用可能な用途範囲の広い超微細気泡発生装置としても使用が可能な混合撹拌装置を提供することを解決すべき課題とするものである。

上記課題を解決するための手段として、本発明は次のように構成したことを特徴とする。

請求項１記載の発明に係る混合撹拌装置は、
電動機部にポンプ室部とその下流側に配置した流体撹拌部とを直列的に連動連結し、少なくともポンプ室部と流体撹拌部は液体中に配置して、ポンプ室部にはその液体を吸入して流体撹拌部側に吐出する吐出流路を形成し、流体撹拌部には吐出流路を通して上記液体以外に別の流体も流入させて、これらの液体と流体を流体撹拌部が混合・撹拌して混合体となすと共に、混合体は流体撹拌部から搬出されるようにした混合撹拌装置であって、
前記電動機部から伸延させた駆動軸に、所要個数の流体撹拌部と単数のポンプ室部とを串刺し状にかつ着脱自在に連動連結すると共に、所要個数の流体撹拌部は相互に着脱自在に重箱状に重ねて連通させて、最下段の流体撹拌部に前記ポンプ室部を着脱自在に重箱状に重ねて連通させ、
前記電動機部の下端面には板状の取付体を連結し、取付体にはその周方向に間隔をあけて複数の雌ネジ部を形成する一方、ポンプ室部から外方へ鍔状の係止片を突設し、係止片にはその周方向に間隔をあけて複数のボルト挿通孔を上下方向に貫通させて形成し、
各ボルト挿通孔には上下方向に伸延する取付ボルトを下方から挿通して、各取付ボルトの頭部を下方から係止片に係止させると共に、取付体に形成した各雌ネジ部に各取付ボルトの先端部に形成した雄ネジ部を螺着させて、各取付ボルトを介して流体撹拌部を電動機部とポンプ室部との間に挟持させることで、電動機部に流体撹拌部とポンプ室部を一体的に取り付け、
前記流体撹拌部は、上面開口の箱形に形成したケーシング体内に撹拌室を形成して、撹拌室内に一対の板状の撹拌体を対面状態に配設し、
前記ポンプ室部は、上面開口の箱形に形成したケーシング体内にポンプ室を形成して、ポンプ室内に羽根車を配設し
各撹拌体内に配設した一方の撹拌体の回転中心部と、ポンプ室部に配設した羽根車の回転中心部を、前記電動機部から伸延させた駆動軸に同軸的にかつ着脱自在に取り付けて、これら撹拌体と羽根車とを一体的に回転可能となし、
他方の撹拌体は、前記流体撹拌部のケーシング体の底部から上方へ膨出させて形成した筒状の支持部の上端部に固定して、
両撹拌体間には中央部から周縁部に向けて放射線方向に蛇行しながら伸延する撹拌流路を形成すると共に、他方の撹拌体の中央部には流入口を形成して、流入口を介して撹拌流路と撹拌室外となる支持部内とを連通させ、
前記流体撹拌部のケーシング体の上端周縁部には段付き嵌合用凹部を形成して、取付体の下面に下方へ膨出状に形成した段付き嵌合用凸部に段付き嵌合用凹部を下方から嵌合させて密着状態に接続し、
前記流体撹拌部のケーシング体の下部には、下段のケーシング体の上端周縁部に形成した段付き嵌合用凹部を下方から嵌合することで流体撹拌部のケーシング体同士を密着状態に接続し、
前記ポンプ室部のケーシング体の上端周縁部には段付き嵌合用凹部を形成して、最下段の流体撹拌部のケーシング体の下部に段付き嵌合用凹部を下方から嵌合することで流体撹拌部のケーシング体とポンプ室部のケーシング体同士を密着状態に接続したことを特徴とする。

かかる混合撹拌装置では、吐出流路を通して流入された液体及びそれ以外の流体を、流体撹拌部で混合・撹拌して混合体となすと共に、その混合体を所要の場所に搬出させることができる。この際、流体撹拌部はポンプ室部の下流側に配置されているため、流体撹拌部には吐出流路を通して上記複数種類の流体が圧送される。そして、流体撹拌部に圧送された複数種類の流体は、流体撹拌部に円滑に流入されて、流体撹拌部で堅実に微細化されると共に、混合・撹拌される。その結果、混合・撹拌効率を良好に確保することができる。しかも、幅広い用途に適用可能な混合撹拌装置となすことができる。例えば、気体と液体を混合・撹拌する場合には、気体を殆どマイクロレベルないしはサブマイクロレベルに超微細化した気泡となして、かかる気泡混じりの液体を所要の場所に供給する超微細気泡発生装置となすことができる。この際、気体は吐出流路、すなわち、ポンプ室部の下流側かつ流体撹拌部の上流側の位置から取り込むようにしているため、気体によるポンプ室部への悪影響、例えば、エア噛みを回避することができる。また、ポンプ室部と流体撹拌部は電動機部に連動連結して一体化させているため、コンパクト化を図ることができると共に運搬性能を向上させることができる。
流体撹拌部の数を増減調節する際には、駆動軸に流体撹拌部を追加して取り付けるか、又は、駆動軸から流体撹拌部を取り外すことで、流体撹拌部の数を増減調節することができる。この際、最下段の流体撹拌部に重箱状に重ねて連通させているポンプ室部を駆動軸から取り外した後に、流体撹拌部の数を増減調節する。

そして、取付体の雌ネジ部に螺着した取付ボルトの先端部を取り外すことで流体撹拌部の挟持状態を解除することができる。従って、重箱状に重ねた流体撹拌部は駆動軸に着脱自在となすことができて、その数の増減調節作業も簡単に行うことができる。

しかも、取付体の雌ネジ部に螺着した取付ボルトの先端部を取り外すことで流体撹拌部の挟持状態を解除することができる。そして、駆動軸に串刺し状に連動連結している流体撹拌部とポンプ室部を、駆動軸に沿わせて下方へ摺動させることで、これらを駆動軸から取り外すことができる。また、反対の手順をたどることで流体撹拌部を挟持状態となすことができる。従って、重箱状に重ねた流体撹拌部は駆動軸に着脱自在となすことができて、その数の増減調節作業も簡単に行うことができる。

請求項２記載の発明に係る混合撹拌装置は、請求項１記載の発明に係る混合撹拌装置であって、
前記流体撹拌部は、上下方向に軸線を向けた筒状のケーシング体内に撹拌室を形成して、撹拌室内に一対の板状の撹拌体を対面状態に配設し、
前記ポンプ室部は、上下方向に軸線を向けた筒状のケーシング体内にポンプ室を形成して、ポンプ室内に羽根車を配設し
各撹拌体内に配設した一方の撹拌体の回転中心部と、ポンプ室部に配設した羽根車の回転中心部を、前記電動機部から伸延させた駆動軸に同軸的にかつ着脱自在に取り付けて、これら撹拌体と羽根車とを一体的に回転可能となし、
前記流体撹拌部のケーシング体には、その上端周縁部と下端周縁部にそれぞれ上部連結片と下部連結片を鍔状に張り出させて形成すると共に、
上部連結片は上面を平坦面に形成して、上面をケーシング体の上端面よりもやや下方に位置させて、上面とケーシング体の上端部外周面とで嵌合用凹部を形成する一方、
下部連結片は、内周縁部にケーシング体の上端周縁部が嵌入する嵌入用凹部を形成するとともに、外周縁部に嵌合用凹部に嵌合する嵌合用凸部を形成し、
上側のケーシング体に形成した下部連結片の嵌入用凹部に、下側のケーシング体の上端周縁部を嵌入させるとともに、上側のケーシング体に形成した下部連結片の嵌合用凸部に、下側のケーシング体に形成した上部連結片の嵌合用凹部を下方から嵌合させて、締付連結具により上・下部連結片を締め付けて締結することで、上・下側のケーシング体同士を一体的に連結し、
他方の撹拌体は、その下面にリング板状の支持体を重合状態に連設して、支持体の外周縁部を外側方へ張り出し状となして、支持体の外周縁部を、上側のケーシング体に形成した下部連結片の嵌入用凹部に配置し、嵌入用凹部に嵌入させた下側のケーシング体の上端周縁部を支持体の外周縁部の下面に当接させて、締付連結具により上・下部連結片を一体的に締結することで、支持体の外周縁部を上・下部連結片で挟持状態に固定し、
前記電動機部の下端面には板状の取付体を連結し、取付体から筒状の周壁形成片を垂下し、周壁形成片の内周面下端部に、ブッシュ支持片を介してブッシュを設けて、ブッシュで駆動軸の中途部を回動自在に受けて、周壁形成片の外周面下端部には下部連結片を鍔状に張り出させて形成し、
周壁形成片に形成した下部連結片には、内周縁部に最上段の前記流体撹拌部のケーシング体の上端周縁部が嵌入する嵌入用凹部を形成するとともに、外周縁部にケーシング体の嵌合用凹部に嵌合する嵌合用凸部を形成し、
周壁形成片に形成した下部連結片の嵌入用凹部に、最上段のケーシング体の上端周縁部を嵌入させるとともに、周壁形成片に形成した下部連結片の嵌合用凸部に、最上段のケーシング体に形成した上部連結片の嵌合用凹部を下方から嵌合させて、締付連結具により上・下部連結片を締結して、上・下側のケーシング同士を一体的に連結し、
前記ポンプ室部のケーシング体は、その上部外周面に上部連結片を鍔状に張り出させて形成し、上部連結片には上面を平坦面に形成して、上面をケーシング体の上端面よりもやや下方に位置させて、上面とケーシング体の上端部外周面とで嵌合用凹部を形成し、
最下段の前記流体撹拌部のケーシング体に形成した下部連結片の嵌入用凹部に、前記ポンプ室部のケーシング体の上端周縁部を嵌入させるとともに、最下段の前記流体撹拌部のケーシング体に形成した下部連結片の嵌合用凸部に、前記ポンプ室部のケーシング体に形成した上部連結片の嵌合用凹部を下方から嵌合させて、締付連結具により上・下部連結片を締結して、上・下側のケーシング体同士を一体的に連結するようにし、
締付連結具は、上・下部連結片の締め付けを解除することで、上・下側のケーシング体同士の連結を解除可能としたことを特徴とする。

かかる混合撹拌装置では、締付連結具により上・下部連結片を締め付けて上・下側のケーシング体同士を一体的に連結し、また、締付連結具による上・下部連結片の締め付けを解除することで、上・下側のケーシング体同士の連結を解除することができるため、重箱状に重ねた流体撹拌部は駆動軸に着脱自在となすことができて、その数の増減調節作業も簡単に行うことができる。

本発明は、次のような効果を奏する。すなわち、混合撹拌装置として幅広い用途に適用可能とすることができる。ここで、本発明に係る混合撹拌装置を適用可能な用途としては、例えば、窒素置換による処理水中の脱酸素処理（溶存酸素量の低減化処理）、農業用水等中の溶存酸素量の増大化処理、水溶性肥料等の溶解処理、汚水や廃液の浄化処理、有機不純物の腐敗防止処理、水生動物の飼育、水耕栽培がある。また、例えば、気体と液体を混合・撹拌する場合には、気体を殆どマイクロレベルないしはサブマイクロレベルに超微細化した気泡となして、適用可能な用途範囲の広い超微細気泡発生装置としても使用が可能となる。

本発明に係る撹拌装置（第１実施形態）としての超微細気泡発生装置の一部切欠説明図。図１のI-I線方向視の断面底面説明図。図１のII-II線方向視の断面平面説明図。図１のIII-III線方向視の断面平面説明図。可動側撹拌体の底面説明図。固定側撹拌体の平面説明図。両撹拌体の基本形態を示す底面説明図。図７のIV-IV線断面説明図。本発明に係る撹拌装置（第２実施形態）としての超微細気泡発生装置の一部切欠説明図。超微細気泡発生装置の中途部の断面側面説明図。超微細気泡発生装置の下部の断面側面説明図。図９のV-V線方向視の断面平面説明図。図９のVI-VI線方向視の断面底面説明図。図９のVII-VII線方向視の断面底面説明図。両撹拌体の基本形態を示す底面説明図。

本発明を実施するための形態は、以下の通りである。
〔第１実施形態〕
図１に示すＡは本発明に係る混合撹拌装置としての第１実施形態の超微細気泡発生装置であり、Ｂは貯液部である。貯液部Ｂには水等の液体Ｃを貯留させて、液体Ｃ中に超微細気泡発生装置Ａを配置している。Ｄは貯液部Ｂの底面部である。なお、貯液部Ｂは処理対象となる液体Ｃを人工的に貯留しているタンク等に限らず、処理対象となる液体Ｃが自然に貯留されている湖等も含むものである。

超微細気泡発生装置Ａは、図１に示すように、電動機部１の下端部に流体撹拌部２０を連動連結し、流体撹拌部２０の下端部にポンプ室部６０を連動連結して一体的に構成している。ここで、電動機部１により駆動されるポンプ室部６０は非容積式であるターボ形ポンプを構成しており、本実施形態では、電動機部１とポンプ室部６０は一体的に液体Ｃ中に配置して使用することが可能な構成としている。

このように構成した超微細気泡発生装置Ａを処理対象となる液体Ｃ中に配置して、ポンプ室部６０により液体Ｃを吸入すると共に、流体撹拌部２０側に吐出する。この際、ポンプ室部６０の下流側でかつ流体撹拌部２０の上流側において、別の流体（本実施形態では気体Ｅ）が吸入されるようにして、複数種類の流体（本実施形態では液体Ｃと気体Ｅ）が流体撹拌部２０に向けて圧送されるようにしている。そして、流体撹拌部２０に圧送された液体Ｃと気体Ｅは、流体撹拌部２０で混合・撹拌される。その結果、気体Ｅが超微細化かつ均一化された混合体（本実施形態では超微細気泡混じりの液体）が生成されると共に、混合体は所要の場所に搬出されるようにしている。

以下に、超微細気泡発生装置Ａの構成を、図１〜図８を参照しながら、より具体的に説明する。

電動機部１は、図１に示すように、電動機ケース２の下端面部３から上下方向に軸線を向けた駆動軸４を下方へ向けて伸延させている。５は電気ケーブルである。電動機ケース２の下端面部３には板状の取付体１０を連結ボルト１１により連結している。取付体１０には、上下方向に伸延する複数本（本実施形態では４本）の取付ボルト１２を介して流体撹拌部２０とポンプ室部６０とを一体的に取り付けている。１７は取付体１０に接続した搬出ホースである。搬出ホース１７は、後述する撹拌室２２に連通させて、混合体を搬出するようにしている。１８は取付体１０を介して液体Ｃ中に超微細気泡発生装置Ａを支持するためのステーである。１９は取付ボルトである。

流体撹拌部２０は、図１及び図２に示すように、ケーシング体２１内に撹拌室２２を形成して、撹拌室２２内に一方の撹拌体としての可動側撹拌体２３と他方の撹拌体としての固定側撹拌体２４を配設している。流体撹拌部２０は、所要個数（本実施形態では２個）を駆動軸４に串刺し状に配置すると共に、相互に重箱状に重ねて連通させている。

ケーシング体２１は、図１に示すように、上下方向に軸線を向けた円筒状の周壁形成片２５と、周壁形成片２５の下端に張設した円板状の底部形成片２６とから上面開口の箱形に形成している。

周壁形成片２５の上端周縁部には、図１に示すように、段付き嵌合用凹部２７を形成している。段付き嵌合用凹部２７は、取付体１０の下面に下方へ膨出状に形成した段付き嵌合用凸部１３にＯリング（不図示）を介して下方から嵌合することで密着状態に接続している。底部形成片２６の中央部寄り位置には上方へ膨出する支持部２８を形成している。

支持部２８は、図１,図２及び図８に示すように、上下方向に軸線を向けた円筒状の支持片２９と、支持片２９の上端内周面に内方へ張り出し状に形成した板状の上面片３０とから形成している。上面片３０上には円板状の支持本片３１を連結ボルト３２により重合状態に連結している。支持本片３１の外径は固定側撹拌体２４の外径と略同一に形成している。３３,３４は上面片３０と支持本片３１にそれぞれ形成した連通孔であり、連通孔３３,３４は躯動軸４を挿通する挿通孔としても機能している。

撹拌室２２の軸線位置、すなわち、周壁形成片２５の軸線位置は、図２に示すように、駆動軸４の軸線位置に対して一定幅だけ偏倚させている。本実施形態では、固定側撹拌体２４の外径の略６分の１の幅だけ偏倚させている。

駆動軸４の中途部には、図１に示すように、円板状の可動側撹拌体２３の回転中心部を取り付けている。そして、可動側撹拌体２３を駆動軸４と一体的に回転可能となしている。可動側撹拌体２３の直下方位置には、図８に示すように、一定間隙ｔ（例えば、１mm前後）を開けて円板状の固定側撹拌体２４を対面状態に配設している。固定側撹拌体２４の中央部には流入口３５を形成すると共に、両撹拌体２３,２４間に中央部の流入口３５から放射線方向に形成される撹拌流路３６を形成している。そして、撹拌室２２内において、両撹拌体２３,２４により液体Ｃと気体Ｅが混合・撹拌されて、混合体としての超微細気泡混じりの液体が生成されるようにしている。

可動側撹拌体２３と固定側撹拌体２４について、図５〜図８を参照しながらより具体的に説明する。

可動側撹拌体２３は、図５に示すように、一定肉厚の円板状に形成した可動側本体４０の下面において、中央部４１と一定幅の外周部４２を除いて、半径方向及び円周方向に底面視六角形の流路形成用凹部４３を整然と密に形成してハニカム形状となしている。

ここで、図８に示すように、可動側本体４０の中央部４１は、流路形成用凹部４３の下面と面一となす一方、外周部４２は、流路形成用凹部４３の上面と面一となしている。そして、可動側本体４０の上面中心位置には駆動軸挿通孔４４を形成すると共に、同可動側本体４０の上面に筒状連結片４５を上記駆動軸挿通孔４４と連通させて一体に連設している。４６は筒状連結片４５の中途部に横断貫通状に形成したボルト孔、４７は固定ボルトであり、駆動軸４の中途部に筒状連結片４５を嵌合させた状態で、ボルト孔４６に固定ボルト４７を螺着させることで駆動軸４に筒状連結片４５を締め付け固定している。

固定側撹拌体２４は、図６に示すように、上記した可動側本体４０と略同形、すなわち、略同一肉厚、略同一外径に形成した固定側本体５０の中央部に流入部としての流入口３５を上下方向に貫通させて開口し、固定側本体５０の上面において、一定幅の外周部５２を除いて、半径方向及び円周方向に底面視六角形の流路形成用凹部５３を整然と密に形成してハニカム形状となしている。なお、流路形成用凹部４３,５３の形状は底面視六角形に限られるものではない。例えば、半円球凹状に形成することもできる。

そして、固定側撹拌体２４は、図８に示すように、支持部２８に設けた支持本片３１上に、連結ボルト５５により重合状態に連結している。固定側撹拌体２４の流入口３５は、連通孔３３,３４と符合させている（図２参照）。

両撹拌体２３,２４に形成した流路形成用凹部４３,５３同士は、図７に示すように、基本形態として、位置ずれさせた状態で対面させている。すなわち、隣接する三つの流路形成用凹部４３の中心部を、対面する一つの流路形成用凹部５３の中心部に位置させると共に、隣接する三つの流路形成用凹部５３の中心部を、対面する一つの流路形成用凹部４３の中心部に位置させて、両流路形成用凹部４３,５３間にて、被撹拌物である液体Ｃと気体Ｅが、一つの流路形成用凹部４３（５３）から対面する二つの流路形成用凹部５３（４３）に分流（分散）し、また、二つの流路形成用凹部４３（５３）から対面する一つの流路形成用凹部５３（４３）に合流（集合）するように、蛇行しながら放射線方向に流動する撹拌流路３６を形成している。

そして、可動側撹拌体２３の外周部４２と、固定側撹拌体２４の外周部５２との間に、流出部として外周縁の全周にわたって開口する流出口３８を形成している。混合・撹拌された混合体は流出口３８から流出される。

かかる基本形態を有する両撹拌体２３,２４において、図７及び図８に示すように、可動側撹拌体２３は固定側撹拌体２４との間に一定間隙ｔを保った状態で駆動軸４と一体に回転方向Ｘ（平面視で時計廻り）に回転される。

そのため、被撹拌物である液体Ｃと気体Ｅは、遠心力により中心側の流入口３５から外周縁側の流出口３８に向けて撹拌流路３６中を上下方向に蛇行しながら分流（分散）と合流（集合）を繰り返すことで放射線方向に流動されて、周縁部に形成した流出口３８から流出される。

ここで、蛇行方向に流動される気体Ｅと液体Ｃは、蛇行方向にせん断作用を受けると共に、可動側撹拌体２３の回転方向Ｘには切断作用を受ける。その結果、液体Ｃと気体Ｅは、蛇行方向と回転方向Ｘの合力方向にせん断作用と切断作用を受けながら流動されることで混合・撹拌されて、液体Ｃ中における気体Ｅの超微細化と均一化が堅実に実現される。

また、可動側撹拌体２３と固定側撹拌体２４とが軸芯廻りに相対変位するため、流路形成用凹部４３と流路形成用凹部５３とが対向して連通する面積が周期的に変化する。つまり、一つの流路形成用凹部４３（５３）から対面する二つの流路形成用凹部５３（４３）に分流（分散）し、また、二つの流路形成用凹部４３（５３）から対面する一つの流路形成用凹部５３（４３）に合流（集合）する際の連通面積が周期的に変化する。そのため、被撹拌物である液体Ｃと気体Ｅが脈流を繰り返し形成することになる。脈流は、流路断面積が周期的に変化する流れである。そして、脈流が繰り返し形成されると、流体中に、局所的高圧部分や局所的低圧部分が生じる。このような流体中では、局所的に低圧部分（例えば真空部分などの負圧部分）が生じるときに、いわゆる発泡現象が生じて液体中に気体が生じたり、微小な気泡が膨張（破裂）したり、生じた気体（気泡）が崩壊（消滅）したりするといったいわゆるキャビテーションと称される現象が生ずる。このようなキャビテーション現象が生起されるときに生ずる力によって、気体の微細化が行われ、流体混合が促進される。

本実施形態では、図１に示すように、上記のように形成したケーシング体２１の下部に、Ｏリングを介して、同様に形成したケーシング体２１の段付き嵌合用凹部２７を下方から嵌合することで二つの流体撹拌部２０,２０を密着状態に接続している。

ポンプ室部６０は、図１,図３及び図４に示すように、ケーシング体６１内にポンプ室６２を形成している。ポンプ室６２内には羽根車（インペラー）６３を配設すると共に、羽根車６３の中心部は駆動軸４の下端部に取り付けている。

ケーシング体６１は、図１に示すように、上下方向に軸線を向けた円筒状の周壁形成片６４を、円板状の底部形成片６５上に載置して、上面開口の箱形に形成している。ここで、周壁形成片６４の下端部は底部形成片６５の周縁部に形成した溝部８１に着脱自在に嵌合させている。周壁形成片６４の上端周縁部には段付き嵌合用凹部６６を形成している。８５は底部形成片６５の下面周縁部に一体成形した筒状の支持脚片である。８６は支持脚片８５の周壁に形成した複数の流入開口部であり、各流入開口部８６を通して貯液部Ｂ内の液体Ｃが吸入口７０内に吸入されるようにしている。

段付き嵌合用凹部６６は、図１に示すように、最下段に位置するケーシング体２１の下部に、Ｏリング（不図示）を介して下方から嵌合することで密着状態に接続するようにしている。底部形成片６５の中央部寄り位置には駆動軸４の下端部を受ける軸受け部６７を下方へ膨出させて設けている。

羽根車６３は、図１,図３及び図４に示すように、底部形成片６５上にて駆動軸４と一体的に回転するように配置して、軸受け部６７よりも上方に配置している。軸受け部６７は上下方向に軸線を向けた円筒状の周壁形成片６８と、周壁形成片６８の下端に張設した円板状の軸受け形成片６９とから形成している。周壁形成片６８には円周方向に間隔を開けて複数の吸入口７０を形成している。そして、羽根車６３の回転により吸入口７０を通してポンプ室６２内に流体を吸入する吸入流路７１が形成されるようにしている。軸受け形成片６９には枢支用凹部を形成して、枢支用凹部に配置したベアリング７２に駆動軸４の下端部を枢支している。

底部形成片６５上には、図１及び図４に示すように、旋回流案内体７３を一体成形している。旋回流案内体７３は、羽根車６３の回転により旋回される流体を旋回方向に案内する案内側面８２を有しており、案内側面８２は案内方向に湾曲させて形成している。そして、旋回流案内体７３に沿って旋回流路７４が形成されるようにしている。旋回流案内体７３上には吐出流路形成体７５を配設している。

吐出流路形成体７５は、図１及び図３に示すように、羽根車６３の直上方を遮蔽する円板状の遮蔽片７６と、遮蔽片７６を最下段に位置するケーシング体２１の底部形成片２６に垂下状に取り付ける４つの取付片７７とから形成している。そして、遮蔽片７６と底部形成片２６との間に、駆動軸４側かつ駆動軸４に沿った上方側に流動する吐出流路７８が形成されるようにしている。７９はビスである。

ここで、吸入流路７１の下流端に旋回流路７４の上流端が連通し、旋回流路７４の下流端に吐出流路７８の上流端が連通して、吐出流路７８の下流端が最下段に位置する流体撹拌部２０の連通孔３３,３４に連通し、連通孔３３,３４が撹拌流路３６に連通する。そして、連通流路８０を介して、二段目の流体撹拌部２０の連通孔３３,３４に連通し、連通孔３３,３４が撹拌流路３６に連通して、最終的に搬出ホース１７に連通する一連の連続流路が形成されるようにしている。かかる連続流路における二箇所の撹拌流路３６で混合・撹拌が堅実になされるようにしている。

図１,図３及び図４において、８７は支持脚片８５の上部から外方へ突設した鍔状の係止片である。係止片８７には上下方向に貫通するボルト挿通孔８９を円周方向に間隔を開けて四つ形成している。各ボルト挿通孔８９にはそれぞれ取付ボルト１２を下方から挿通して、各取付ボルト１２の頭部を下方から係止片８７に係止させて、取付体１０に形成した雌ネジ部１４に取付ボルト１２の先端部に形成した雄ネジ部１５を螺着させることで、二つの流体撹拌部２０,２０を電動機部１とポンプ室部６０との間に挟持している。８８は補強片である。

このようにして、超微細気泡発生装置Ａは、取付体１０の雌ネジ部１４に螺着した取付ボルト１２の先端部を取り外すことで流体撹拌部２０,２０の挟持状態を解除することができる。そして、駆動軸４に串刺し状に連動連結している流体撹拌部２０とポンプ室部６０を、駆動軸４に沿わせて下方へ摺動させることで、これらを駆動軸４から取り外すことができる。また、反対の手順をたどることで流体撹拌部２０,２０を挟持状態となすことができる。従って、重箱状に重ねた流体撹拌部２０は駆動軸４に着脱自在となすことができて、その数の増減調節作業も簡単に行うことができる。

図１及び図３において、９０はパイプ状の流体供給部であり、ケーシング体６１に先端側供給体９１を内方へ突出状に取り付け、先端側供給体９１の基端部に基端側供給体９２を連通連結して、同基端側供給体９２を周壁形成片２５に沿わせて配管している。なお、本実施形態では流体供給部９０からケーシング体２１内に窒素や酸素や空気等の気体Ｅを所要量だけ供給するようにしている。

このようにして、ポンプ室部６０からの吐出圧と可動側撹拌体２３の回転による吸入圧とにより、液体Ｃと気体Ｅは流入口３５から吸入される。そして、撹拌流路３６内に流入すると共に放射線方向及び回転方向Ｘに流動することで混合・撹拌されて、撹拌流路３６の終端部である流出口３８から混合体として撹拌室２２内に流出される。撹拌室２２内に流出された混合体は、搬出ホース１７を通して所要の場所に搬出される。この際、気体Ｅはポンプ室部６０の下流側から供給されるようにしているため、気体Ｅがポンプ室部６０の羽根車６３等に悪影響を及ぼすのを回避することができる。

上記のように構成した超微細気泡発生装置Ａにおいて、次のような構造を適宜組み合わせて適用することもできる。

対面状態に配設した可動側撹拌体２３と固定側撹拌体２４は、少なくともいずれか一方を対面方向に進退位置調節自在となして、対面する一定間隙ｔを調節可能とする。そして、液体Ｃと混合・撹拌する対象である気体Ｅや固体の種類に応じて、一定間隙ｔを適応させることで適切な超微細化と均一化を実現することができる。例えば、図８に示す筒状連結片４５の駆動軸４への上下方向の取付位置を固定ボルト４７を介して調節することで、可動側撹拌体２３を固定側撹拌体２４に対して進退位置調節することができる。

また、固定側撹拌体２４は、支持本片３１に連結することなく、可動側撹拌体２３に前記した基本形態にて連結ビス等により連結することで、両方の撹拌体を一体的に回転可能とすることもできる。この場合、液体Ｃと気体Ｅは遠心力により撹拌流路３６に沿って上下方向に蛇行しながら放射線方向に流動される。この際、液体Ｃと気体Ｅはせん断作用を受けながら流動される。なお、一体的に回転する両撹拌体２３,２４は、複数の撹拌室２２を前記駆動軸４の軸線方向に連続させて形成した場合にも適用することができる。従って、例えば、上段（下流側）の撹拌室２２内には可動側撹拌体２３と固定側撹拌体２４を配置して可動側撹拌体２３だけを回転させる一方、下段（上流側）の撹拌室２２内には一体的に回転する両撹拌体２３,２４を配置することもできる。この場合、下段の撹拌室２２内で一体的に回転する両撹拌体２３,２４により気体Ｅを微細化すると共に、上段の撹拌室２２内で可動側撹拌体２３だけが回転する両撹拌体２３,２４により気体Ｅをさらに撹拌して超微細化することができる。また、上・下段の撹拌室２２内にそれぞれ一体的に回転する両撹拌体２３,２４を配置することもできる。

また、撹拌室２２内には、上下方向に伸延する邪魔板（図示せず）を配置して、邪魔板を流出口３８から流出されて旋回流となる混合体に作用させることで、混合体を上下方向にも流動する乱流となすこともできる。この場合、混合体の均一化（均質化）が向上する。

〔第２実施形態〕
図９〜図１５は、第２実施形態としての超微細気泡発生装置Ａであり、前記した第１実施形態と基本構造を同じくしているが、上・下側のケーシング体２１,２１同士の連結構造と固定側撹拌体２４の固定構造において大きく異なる。

すなわち、ケーシング体２１は、図１０に示すように、上下方向に軸線を向けた円筒状の周壁形成片２５の上端周縁部と下端周縁部にそれぞれ上部連結片１００と下部連結片１１０を鍔状に張り出させて形成している。上部連結片１００は上面１０１を平坦面に形成して、上面１０１を周壁形成片２５の上端面１０２よりもやや下方に位置させている。そして、上面１０１と周壁形成片２５の上端部外周面とで嵌合用凹部２７を形成している。上面１０１の内周縁部にはＯリング嵌入用溝１０３を形成して、Ｏリング嵌入用溝１０３内にＯリング１０４を嵌入させている。下部連結片１１０は、内周縁部に周壁形成片２５の上端周縁部１０５が嵌入する嵌入用凹部１１１を形成するとともに、外周縁部に嵌合用凹部２７に嵌合する嵌合用凸部１１２を形成している。最上段のケーシング体２１には搬出ホース１７を接続するための接続孔部１８８を設けている。

このようにして、上・下側のケーシング体２１,２１同士を連結する際には、上側のケーシング体２１に形成した下部連結片１１０の嵌入用凹部１１１に、下側のケーシング体２１に形成した周壁形成片２５の上端周縁部１０５を嵌入させるとともに、上側のケーシング体２１に形成した下部連結片１１０の嵌合用凸部１１２に、下側のケーシング体２１に形成した上部連結片１００の嵌合用凹部２７を下方から嵌合させる。そして、かかる状態にて、締付連結具（いわゆる、クランプバンド）２００により上・下部連結片１００,１１０を締め付けて（締結して）上・下側のケーシング体２１,２１同士を一体的に連結する。また、締付連結具２００による上・下部連結片１００,１１０の締め付けを解除することで、上・下側のケーシング体２１,２１同士の連結を解除することができる。

固定側撹拌体２４は、図１０及び図１１に示すように、固定側本体５０の下面にリング板状の支持体１２０を重合状態に連設して、支持体１２０の外周縁部１２１を外側方へ張り出し状（鍔状）となしている。そして、支持体１２０の外周縁部１２１は、上側のケーシング体２１に形成した下部連結片１１０の嵌入用凹部１１１に配置し、嵌入用凹部１１１に嵌入させた下側のケーシング体２１に形成した周壁形成片２５の上端周縁部１０５を支持体１２０の外周縁部１２１の下面に当接させて、締付連結具２００により上・下部連結片１００,１１０を一体的に締結することで、支持体１２０の外周縁部１２１を上・下部連結片１００,１１０で挟持状態に固定する。

このように、支持体１２０は上・下側のケーシング体２１,２１間に挟持されて一体的に締結される。また、ケーシング体２１,２１同士の締結を解除することで、同時に支持体１２０も取り外すことができる。したがって、洗浄作業やメンテナンス作業をする際の分解・組立作業を簡単かつ迅速にできる。

第２実施形態の駆動軸４は、図９に示すように、電動機部１の出力軸６に連動連結している。すなわち、電動機ケース２の下端面部３から出力軸６を下方へ突出させ、出力軸６の下端部に連動連結体１３０を介して上下方向に伸延させて形成した駆動軸４の上端部を着脱自在に連結している。１３１は駆動軸支持体であり、駆動軸支持体１３１は、電動機ケース２の下端面部３と取付体１０との間に介設して、駆動軸４の上部を上下方向の軸線廻りに回動自在に支持している。取付体１０の中央部には駆動軸４を挿通する挿通孔１３２を形成している。１４０は取付体１０に垂設した上部中途軸受け部である。中途軸受け部１４０は、取付体１０から円筒状の周壁形成片１４１を垂下し、周壁形成片１４１の内周面下端部に、図１０にも示すように、ブッシュ支持片１４２を介してブッシュ１４３を設けて、ブッシュ１４３で駆動軸４の中途部を回動自在に受けている。周壁形成片１４１の外周面下端部には下部連結片１４４を鍔状に張り出させて形成している。下部連結片１４４は、内周縁部にケーシング体２１に形成した周壁形成片２５の上端周縁部１０５が嵌入する嵌入用凹部１４５を形成するとともに、外周縁部にケーシング体２１の嵌合用凹部２７に嵌合する嵌合用凸部１４６を形成している。

このようにして、中途軸受け部１４０にケーシング体２１を連結する際には、周壁形成片１４１に形成した下部連結片１４４の嵌入用凹部１４５に、ケーシング体２１に形成した周壁形成片２５の上端周縁部１０５を嵌入させるとともに、周壁形成片１４１に形成した下部連結片１４４の嵌合用凸部１４６に、ケーシング体２１に形成した上部連結片１００の嵌合用凹部２７を下方から嵌合させる。そして、かかる嵌合状態にて、締付連結具２００により上・下部連結片１００,１４４を締結して、上・下側のケーシング２１同士を一体的に連結する。

駆動軸４の中途部である可動側撹拌体２３を取り付ける位置には、段付き小径部１４９〜１５３を形成している。五段に形成した段付き小径部１４９〜１５３は順次下方に向かって小径段となるように形成して、各可動側撹拌体２３とインペラー１５４を位置決めできるようにしている。すなわち、図１０及び図１１に示すように、各可動側撹拌体２３の筒状連結片４５の駆動軸挿通孔４４の内径は、各段付き小径部１４９〜１５３の外径に整合させて、上方への摺動を規制している。そして、上方への摺動を規制された各段付き小径部１４９〜１５２の位置にて筒状連結片４５に形成したボルト孔４６を介して固定ボルト４７により固定することで、駆動軸４に可動側撹拌体２３を連動連結する。また、インペラー１５４の中央部に形成した筒状連結片１５５を段付き小径部１５３で位置決めし、筒状連結片１５５に形成したボルト孔１５６を介して固定ボルト１５７により固定することで、駆動軸４に羽根車（インペラー）１５４を連動連結する。

ポンプ室部６０は、図１１及び図１４に示すように、ケーシング体６１内にポンプ室６２を形成している。ポンプ室６２内には羽根車（インペラー）１５４を配設すると共に、羽根車１５４の中心部は駆動軸４の下端部に取り付けている。

ケーシング体６１は、図１１に示すように、上下方向に軸線を向けた円筒状の周壁形成片１６０の上部外周面に上部連結片１７０を鍔状に張り出させて形成している。上部連結片１７０は上面１７１を平坦面に形成して、上面１７１を周壁形成片１６０の上端面よりもやや下方に位置させている。そして、上面１７１と周壁形成片１６０の上端部外周面とで嵌合用凹部１７２を形成している。上面１７１の内周縁部にはＯリング嵌入用溝１７４を形成して、Ｏリング嵌入用溝１７４内にＯリング１７３を嵌入させている。

このようにして、最下段のケーシング体２１とケーシング体６１を連結する際には、ケーシング体２１に形成した下部連結片１１０の嵌入用凹部１１１に、下ケーシング体６１に形成した周壁形成片１６０の上端周縁部１６１を嵌入させるとともに、ケーシング体２１に形成した下部連結片１１０の嵌合用凸部１１２に、ケーシング体６１に形成した上部連結片１７０の嵌合用凹部１７２を下方から嵌合させる。そして、かかる状態にて、締付連結具２００により上・下部連結片１７０,１１０を締結して、上・下側のケーシング体２１,６１同士を一体的に連結する。

図１１及び図１５に示すように、ケーシング体６１の内周面下部には下端軸受け部１８０を取り付けている。下端軸受け部１８０は、周壁形成片１６０の内周面に重合状態に取り付ける円筒状の取付片１８１と、取付片１８１の上面に連設したリング板状の軸受け周縁部１８２と、軸受け周縁部１８２の中央部に支持片１８３を介して取り付けた軸受け中心部１８４とから形成している。そして、軸受け中心部１８４により駆動軸４の下端部を軸受けしている。１８５は軸受け周縁部１８２と軸受け中心部１８４との間に支持片１８３を介して形成される吸入口である。１８６は周壁形成片１６０と取付片１８１とを着脱自在に連結するビスである。１８７は流体供給部９０を取り付けるための取付孔部である。

なお、本実施形態では、混合撹拌装置としての超微細気泡発生装置Ａについて説明したが、流体供給部９０から混合撹拌対象となる気体に代えて液体ないしは粒体や粉体等の固体を適宜供給することで、所要の混合撹拌装置として適用することもできる。

Ａ超微細気泡発生装置
Ｂ貯液部
Ｃ液体
Ｄ底面部
Ｅ気体
ｔ一定間隙
Ｘ回転方向
１電動機部
２０流体撹拌部
２３可動側撹拌体
２４固定側撹拌体
６０ポンプ室部

Claims

電動機部にポンプ室部とその下流側に配置した流体撹拌部とを直列的に連動連結し、少なくともポンプ室部と流体撹拌部は液体中に配置して、ポンプ室部にはその液体を吸入して流体撹拌部側に吐出する吐出流路を形成し、流体撹拌部には吐出流路を通して上記液体以外に別の流体も流入させて、これらの液体と流体を流体撹拌部が混合・撹拌して混合体となすと共に、混合体は流体撹拌部から搬出されるようにした混合撹拌装置であって、
前記電動機部から伸延させた駆動軸に、所要個数の流体撹拌部と単数のポンプ室部とを串刺し状にかつ着脱自在に連動連結すると共に、所要個数の流体撹拌部は相互に着脱自在に重箱状に重ねて連通させて、最下段の流体撹拌部に前記ポンプ室部を着脱自在に重箱状に重ねて連通させ、
前記電動機部の下端面には板状の取付体を連結し、取付体にはその周方向に間隔をあけて複数の雌ネジ部を形成する一方、ポンプ室部から外方へ鍔状の係止片を突設し、係止片にはその周方向に間隔をあけて複数のボルト挿通孔を上下方向に貫通させて形成し、
各ボルト挿通孔には上下方向に伸延する取付ボルトを下方から挿通して、各取付ボルトの頭部を下方から係止片に係止させると共に、取付体に形成した各雌ネジ部に各取付ボルトの先端部に形成した雄ネジ部を螺着させて、各取付ボルトを介して流体撹拌部を電動機部とポンプ室部との間に挟持させることで、電動機部に流体撹拌部とポンプ室部を一体的に取り付け、
前記流体撹拌部は、上面開口の箱形に形成したケーシング体内に撹拌室を形成して、撹拌室内に一対の板状の撹拌体を対面状態に配設し、
前記ポンプ室部は、上面開口の箱形に形成したケーシング体内にポンプ室を形成して、ポンプ室内に羽根車を配設し
各撹拌体内に配設した一方の撹拌体の回転中心部と、ポンプ室部に配設した羽根車の回転中心部を、前記電動機部から伸延させた駆動軸に同軸的にかつ着脱自在に取り付けて、これら撹拌体と羽根車とを一体的に回転可能となし、
他方の撹拌体は、前記流体撹拌部のケーシング体の底部から上方へ膨出させて形成した筒状の支持部の上端部に固定して、
両撹拌体間には中央部から周縁部に向けて放射線方向に蛇行しながら伸延する撹拌流路を形成すると共に、他方の撹拌体の中央部には流入口を形成して、流入口を介して撹拌流路と撹拌室外となる支持部内とを連通させ、
前記流体撹拌部のケーシング体の上端周縁部には段付き嵌合用凹部を形成して、取付体の下面に下方へ膨出状に形成した段付き嵌合用凸部に段付き嵌合用凹部を下方から嵌合させて密着状態に接続し、
前記流体撹拌部のケーシング体の下部には、下段のケーシング体の上端周縁部に形成した段付き嵌合用凹部を下方から嵌合することで流体撹拌部のケーシング体同士を密着状態に接続し、
前記ポンプ室部のケーシング体の上端周縁部には段付き嵌合用凹部を形成して、最下段の流体撹拌部のケーシング体の下部に段付き嵌合用凹部を下方から嵌合することで流体撹拌部のケーシング体とポンプ室部のケーシング体同士を密着状態に接続したことを特徴とする混合撹拌装置。
前記流体撹拌部は、上下方向に軸線を向けた筒状のケーシング体内に撹拌室を形成して、撹拌室内に一対の板状の撹拌体を対面状態に配設し、
前記ポンプ室部は、上下方向に軸線を向けた筒状のケーシング体内にポンプ室を形成して、ポンプ室内に羽根車を配設し
各撹拌体内に配設した一方の撹拌体の回転中心部と、ポンプ室部に配設した羽根車の回転中心部を、前記電動機部から伸延させた駆動軸に同軸的にかつ着脱自在に取り付けて、これら撹拌体と羽根車とを一体的に回転可能となし、
前記流体撹拌部のケーシング体には、その上端周縁部と下端周縁部にそれぞれ上部連結片と下部連結片を鍔状に張り出させて形成すると共に、
上部連結片は上面を平坦面に形成して、上面をケーシング体の上端面よりもやや下方に位置させて、上面とケーシング体の上端部外周面とで嵌合用凹部を形成する一方、
下部連結片は、内周縁部にケーシング体の上端周縁部が嵌入する嵌入用凹部を形成するとともに、外周縁部に嵌合用凹部に嵌合する嵌合用凸部を形成し、
上側のケーシング体に形成した下部連結片の嵌入用凹部に、下側のケーシング体の上端周縁部を嵌入させるとともに、上側のケーシング体に形成した下部連結片の嵌合用凸部に、下側のケーシング体に形成した上部連結片の嵌合用凹部を下方から嵌合させて、締付連結具により上・下部連結片を締め付けて締結することで、上・下側のケーシング体同士を一体的に連結し、
他方の撹拌体は、その下面にリング板状の支持体を重合状態に連設して、支持体の外周縁部を外側方へ張り出し状となして、支持体の外周縁部を、上側のケーシング体に形成した下部連結片の嵌入用凹部に配置し、嵌入用凹部に嵌入させた下側のケーシング体の上端周縁部を支持体の外周縁部の下面に当接させて、締付連結具により上・下部連結片を一体的に締結することで、支持体の外周縁部を上・下部連結片で挟持状態に固定し、
前記電動機部の下端面には板状の取付体を連結し、取付体から筒状の周壁形成片を垂下し、周壁形成片の内周面下端部に、ブッシュ支持片を介してブッシュを設けて、ブッシュで駆動軸の中途部を回動自在に受けて、周壁形成片の外周面下端部には下部連結片を鍔状に張り出させて形成し、
周壁形成片に形成した下部連結片には、内周縁部に最上段の前記流体撹拌部のケーシング体の上端周縁部が嵌入する嵌入用凹部を形成するとともに、外周縁部にケーシング体の嵌合用凹部に嵌合する嵌合用凸部を形成し、
周壁形成片に形成した下部連結片の嵌入用凹部に、最上段のケーシング体の上端周縁部を嵌入させるとともに、周壁形成片に形成した下部連結片の嵌合用凸部に、最上段のケーシング体に形成した上部連結片の嵌合用凹部を下方から嵌合させて、締付連結具により上・下部連結片を締結して、上・下側のケーシング同士を一体的に連結し、
前記ポンプ室部のケーシング体は、その上部外周面に上部連結片を鍔状に張り出させて形成し、上部連結片には上面を平坦面に形成して、上面をケーシング体の上端面よりもやや下方に位置させて、上面とケーシング体の上端部外周面とで嵌合用凹部を形成し、
最下段の前記流体撹拌部のケーシング体に形成した下部連結片の嵌入用凹部に、前記ポンプ室部のケーシング体の上端周縁部を嵌入させるとともに、最下段の前記流体撹拌部のケーシング体に形成した下部連結片の嵌合用凸部に、前記ポンプ室部のケーシング体に形成した上部連結片の嵌合用凹部を下方から嵌合させて、締付連結具により上・下部連結片を締結して、上・下側のケーシング体同士を一体的に連結するようにし、
締付連結具は、上・下部連結片の締め付けを解除することで、上・下側のケーシング体同士の連結を解除可能としたことを特徴とする請求項１記載の混合撹拌装置。