JP6027788B2 - 気液混合装置 - Google Patents

Description

本発明は、生成した気泡と液体とを混合する気液混合装置に関する。

従来、気液混合装置は水質浄化や化学反応促進用、等として利用されており、例えば、図７に示される装置１が知られている（例えば、特許文献１参照）。
この図７に示される装置１は、外筒２と、この外筒２に比べて短い内筒３とを有し、内筒３は外筒２の上流側に収容されている。そして、外筒２の内筒３が配置されていない下流側内面には、複数の突起部４が設けられている。
また、内筒３は外筒２に比べて外径が小さく、外筒２と内筒３の間には隙間５が形成され、この隙間５に送風口６から気体が送られるようになっている。

図７の装置１はこのような構成を有するため、気体は送風口６から隙間５を通って、外筒２の下流側の内部空間Ｓに噴出され、複数の突起部４に当たって微細な気泡が生成される。これに対し、液体は内筒３の底側３ａから引き込まれて、下流側の内部空間Ｓに供給され、複数の突起部４により生成された微細な気泡と混ざり合って、外筒２の上から抜けるようになっている。このように、外筒２の下流側の内部空間Ｓは液体と気泡とが混ざる混合領域になって、これにより酸素の溶解効率を高めることができる。そして、液体は何の障害もない内筒３の内側を通って混合領域に円滑に供給され、さらに、液体と気体は同じ方向に向かって別経路で流れるため、液体の流れが気体の流れを邪魔するような流れとはならず、目詰まりがない優れた装置となっている。

再表２００８−１３９７２８号公報

ところで、図７の装置１は気流の剥離現象を利用して、微細な気泡を作り出している。すなわち、気流は速度を速めると、突起部４の周囲において速度の速い気流と遅い気流とに分かれる剥離現象が生じ、この剥離によって速い気流と遅い気流との気圧差により渦が生じ、これによって気泡が微細化される。このため、気泡を微細化するためには速い気流が必要である。
しかし、上記装置１では、隙間５は内筒３の外周面全周にあるため、気体は内筒３の外周面全体に行き渡って混合領域に供給される。このため、流体の状態や設置状況によっては、気流の速度を上げられず、気泡を微細化できない恐れがあった。
本願発明は、このような課題を解決するものであり、目詰まりを有効に防止しつつも、気流の速度を上げて、気泡の優れた微細化を図れる気液混合装置を提供することを目的とする。

上記課題は、中心軸に沿って貫通孔が形成された筒状の外筒及び内筒を有し、前記外筒は、その内面の下流側に複数の突起部を有し、前記内筒は、前記突起部が配置された領域よりも上流側において、前記内面から間隔を空けて前記外筒内に収容されるようにした気液混合装置であって、前記間隔からなる間隙空間には、気体を供給する送風口が臨んでいると共に、前記送風口よりも下流側に、前記間隔を塞ぐようにして前記外筒及び／又は前記内筒から突出した複数の凸部が配置され、前記凸部は、上流側の上流凸部と、この上流凸部に連続して下流側に形成された下流凸部とからなり、前記上流凸部と前記下流凸部とは一体的に形成され、前記上流凸部は、互いに隣接する複数の前記上流凸部どうしの距離が上流側から下流側に向うに従って狭くなるように形成されているのに対して、前記下流凸部は、互いに隣接する複数の前記下流凸部どうしの距離が上流側から下流側に向うに従って広がるように形成されており、前記突起部は、前記下流凸部よりも下流側に配置されている気液混合装置により解決される。

上記気液混合装置によれば、外筒及び内筒を有し、内筒は、外筒内面の突起部が配置された領域よりも上流側において、その内面から間隔を空けて外筒内に収容されており、その間隔からなる間隙空間には気体を供給する送風口が臨んでいる。このため、送風口から供給される気体は、内筒の外側である間隙空間を通って、外筒内の突起部がある下流側に送られる。また、この気体の下流側への流れに伴って、液体は、中心軸に沿って貫通孔が形成された筒状の内筒の内側に引き込まれて、外筒内の突起部がある下流側に送られる。
このようにして、気体と液体は共に外筒内の下流側に送られるが、そこには複数の突起部が設けられているため、気体は突起部に当たって微細化された気泡となり、液体と混ざり合う。すなわち、この外筒内の突起部がある領域は生成された気泡と液体とが混ざり合う混合領域となる。そして、液体は内筒の内側を、気体は内筒の外側を、それぞれ同じ方向に向かって別経路で混合領域に流れる。従って、駆動時において、液体が逆方向に流れて気体の経路（つまり間隙空間）に進入することもなく、目詰まりを防止できる。

ここで、気体は間隙空間を構成する内筒の外面全周に行き渡って混合領域に流れるため、設置状態などによっては、気流の速度を上げられない箇所がある。特に、目詰まりを防止するためには、内筒内の空間を大きくして液体を円滑に通すのが好ましく、このため、内筒は太管状とされている。そうすると、送風口から送られる気体は、内筒の大きな外面を通ることになり、気流の速度が遅くなる恐れがある。
しかしながら、本発明では、間隙空間には、送風口よりも下流側に、間隔を塞ぐようにして外筒及び／又は内筒から突出した複数の凸部が配置されており、この凸部の上流側の上流凸部は、上流側から下流側に向うに従って幅が広くなっている。そうすると、互いに隣接する複数の上流凸部どうしの距離は、上流側から下流側に向うに従って幅が狭くなっていく。従って、気体は上流から下流側に向うに従って気流の速度を速め、これにより、突起部に気体が勢いよく当たって剥離効果を効果的に発揮して、気体を有効に微細化できる。

また、突起部は、上流凸部に連続して下流側に形成された下流凸部よりも下流側に配置されているため、上流凸部により気体の通り道が最も狭くなった狭路と突起部との間には所定のスペースが設けられる。このため、狭路で速くなった気流が直に突起部に衝突して、狭路付近の気流を乱してしまい、気流の速度を落とすような事態を防止できる。
そして、下流凸部は下流側に向うに従って幅が狭くなっているため、互いに隣接する複数の下流凸部どうし間における気体の通路は、逆に下流側に向うに従って広がっていく。従って、下流凸部が狭路付近の気流を乱すことはないし、さらに、一部の気体は下流凸部に沿うように流れて、一旦狭まった気流を拡げることになる。このため、突起部が配置された混合領域の全体に、気体を行き渡らせるように導くことができる。従って、外筒の内面全周にわたって多数の突起部を配設して、多数の個所で微細化した気泡を生成できる。

また、好ましくは、前記内筒の下流側の端面は、互いに隣接する複数の前記凸部どうしの距離が最も狭まった狭路付近に配置されていることを特徴とする。
そうすると、狭路付近から下流側には内筒の外面（「外周側面」ともいう）は存在しないため、気流が粘性によって内筒の外面付近で速度を低下させる事態を有効に防止できる。このように、本構成では、上流凸部で一旦速くした流速を出来るだけ落とさないようにして、いかに混合領域全体に気体をめぐらせるかといった課題を達成できる。
なお、内筒の下流側の端面は、狭路付近よりも上流側に配置されてしまうと、複数の上流凸部どうしの間において、幅方向では空気の通路は狭まるが、厚み方向では空気の通路は広がって、気流を思うように速められないため、内筒の下流側の端面は狭路付近に配置されるのが好ましい。

また、好ましくは、前記下流凸部の幅方向の両端面は、その両端面の夫々の端面に沿って上昇してきた気体が合流するようにした傾斜面とされていることを特徴とする。したがって、気流が粘性によって下流凸部の幅方向の端面付近で速度を落としても、その気流が下流側で合流して、再び速度を速めることができる。

また、好ましくは、前記突起部は、互いに隣接する複数の前記凸部どうしの距離が最も狭まった狭路、及び、前記合流する位置に対応して配置されていることを特徴とし、これにより、速い気流を突起部に効果的に当てて、微細な気泡を生成することができる。

また、好ましくは、前記外筒と前記内筒とは着脱可能な別体とされ、前記複数の凸部は、前記内筒の外面に設けられており、前記外筒は、外部に露出した外筒本体と、その外筒本体の内側に設けられ、内面に前記突起部が配設されたリング状部とを有し、前記外筒本体と前記リング状部とは着脱可能な別体とされており、前記外筒本体に前記内筒及び前記リング状部を収容した際、前記リング状部の上流側端部と前記下流凸部の下流側端部とが当接するようになっていることを特徴とする。
そうすると、万が一メンテナンスが必要になった最悪の状態を想定した場合において、外筒と内筒は着脱可能な別体であるため、これを分解して、外筒と内筒との間隔からなる間隙空間に対するメンテナンスが容易となる。この際、複数の凸部は内筒の外面に設けられているため、凸部が外筒の内側に設けられているのに比べて、メンテナンスが容易である。
また、外筒を構成する外筒本体とリング状部も着脱可能な別体であるため、これを分解して、多数設けられた突起部を容易にメンテナンスできる。
そして、このように、各部位を別体としても、組み合わせた際、リング状部の上流側端部と下流凸部の下流側端部とが当接するようになっているため、互いに隣接する複数の凸部どうしの距離が最も狭まった狭路と突起部との間のスペースを確保して、狭路付近の気流の乱れを防止することができる。

以上、本発明によれば、目詰まりを有効に防止しつつも、気流の速度を上げて気泡の優れた微細化を図れる気液混合装置を提供することができる。

本発明の気液混合装置の好ましい実施形態を示す概略斜視図。 図１の気液混合装置の平面図。 図１の気液混合装置の底面図。 図２のＡ−Ｂ−Ｃ組合せ断面図。 図４の送風口付近の凸部とこれに隣接する突起部付近の概念図。 図１の気液混合装置の分解斜視図。 従来の気液混合装置の概略図。

以下に、本発明の好ましい実施形態を、図面を参照して詳しく説明する。
尚、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
図１は、本発明の気液混合装置１０の好ましい実施形態を示す概略斜視図、図２はその平面図、図３はその底面図、図４は図２のＡ−Ｂ−Ｃ組合せ断面図である。なお、図１では、理解の便宜のため、外筒の一部を切り欠いて図示しているが、外筒の外周側面に切り欠きは存在しない。

これら図の気液混合装置（以下、「本装置」という）１０は、例えば、汚泥法の曝気ノズル、各種接触担体充填槽用の曝気ノズル、中和反応用の撹拌装置、等として、処理槽の液中に入れて使用され、気体を微細化して酸素を液中に溶解させると共に、処理槽内の攪拌が可能であり、気液混合循環装置、散気管、等とも呼ばれる。なお、本装置１０は、図１に示すように、混合した気体と液体の吐き出し口となる吐出口が上となるように設置され、図１及び図４の上側が下流側、下側が上流側となる。

〔本装置の概要〕
先ず、本装置１０の概要について、図１及び図４を参照しながら説明する。
本装置１０は、図４に示すように、中心軸Ｂ−Ｂに沿って貫通孔が形成され、全体が略筒状とされた外筒１１及び内筒１２を有している。
内筒１２は、外筒１１に比べて短く、かつ小さな外径とされ、外筒１１内の上流側に、外筒１１の内面１１ｂから所定の間隔Ｗ１を空けて収容されている。この間隔Ｗ１はブロワー等の気体供給装置（不図示）から送られてきた気体の通路の間隔となる。そして、この外筒１１の内面１１ｂと内筒１２の外面１２ａとの間隔Ｗ１は小さく、本実施形態の間隔Ｗ１は約５ｍｍとされている。このようにして、間隔Ｗ１は隙間ともいえる間隙空間Ｓ１となって、ここを通る気体の流速を速めるようにしている。

外筒１１内の下流側には内筒１２が配置されておらず、気体と液体とが混ざり合う混合領域Ｓ２となっており、ブロワー等の気体供給装置から送られてきた気体は、狭い間隙空間Ｓ１を通って、その上の混合領域Ｓ２に噴出するようになっている。
これに対して、内筒１２に囲まれた内側空間は液体が通過する液体通路Ｓ３であって、混合領域Ｓ２と空間的に繋がっている。そして、間隙空間Ｓ１を通過する気体の上昇力により、液体が内筒１２の上流側の開口部２５ａから引き込まれ、液体通路Ｓ３と下流側の開口部２５ｂを通って、混合領域Ｓ２に進入することになる。
このようにして、気体は内筒１２の外側である間隙空間Ｓ１を通って混合領域Ｓ２に、液体は内筒１２の内側である液体通路Ｓ３を通って混合領域Ｓ２に、それぞれ同じ方向（図４の上側）に向かって進入し、混合領域Ｓ２で混ざり合うことになる。そして、混合領域Ｓ２で混ざり合った気体と液体は、下流側の開口部２０ｂから吐出される。

また、外筒１１の混合領域Ｓ２に露出した内面１１ｂには、複数の突起部３０が満遍なく配置されている。これにより、外筒１１の内面１１ｂを沿うようにして、間隙空間Ｓ１を上昇してきた空気は複数の突起部３０に当たって分岐すると共に剥離効果を発揮し、微細化した気泡が生成される。したがって、混合領域Ｓ２においては、微細化した気泡が液体中に溶融することになって、高い酸素溶解効率を実現できる。

〔外筒１１等について〕
次に、外筒１１等について説明する。
外筒１１は、液中で使用されるため、錆難いポリプロピレン等の樹脂やステンレス等の金属で形成されるのが好ましい。本実施形態の外筒１１は、中心軸（図４のＢ−Ｂ）に沿った貫通孔２０の横断面の面積が大きく、その上流側が内筒１２の収容空間となり、下流側が混合領域Ｓ２となる。

外筒１１の内筒１２が配置された領域であって、その上流側には、図４に示すように、周側面１１ａの厚み方向に貫通した送風口１６が間隙空間Ｓ１に臨んで開口している。この送風口１６は、間隙空間Ｓ１に空気を供給するための孔であり、外筒１１の周側面１１ａから突出した管状部材２２の内側空間と繋がっている。管状部材２２の端部には螺旋状の溝２２ａがあり、この溝２２ａに管ＰＰ等をねじ込むことで、本装置１０はブロワー等の気体供給機器に対して着脱可能になっている。なお、送風口１６の開口面積は、約３ｃｍ^２であり、気体供給機器から送風口１６に送られる気体の流量は、本実施形態では毎秒約１５０リットルとされている。

外筒１１の内面１１ｂの下流側（つまり混合領域Ｓ２）には、上述のように複数の突起部３０が配置されており、この突起部３０について詳細に説明する。
突起部３０は、効率よく微細化した気泡を発生させるため、正対視が滴形状、又はアーモンド形状とされている。すなわち、図１の一点鎖線で囲った突起部３０の拡大図に示されるように、正対視において、突起部３０は、上流側３０ｂが丸みを帯びて大きく湾曲しているのに対して、下流側３０ａは鋭角な先細り形状とされ、上流側３０ｂと下流側３０ａとの接点３０ｃには屈曲点が形成されている。なお、図１の外筒１１を切り欠くことで視認可能とされている突起部３０（一点鎖線で囲った図の対象になった突起部３０）は、図１の外筒１１の手前の内面から突出した突起部であって、宙に浮いた状態で図示している。
このようにして、突起部３０の上流側３０ｂに衝突した気流は２つに分岐し、さらに、下流側に向いながら、突起部３０の下流側３０ａの壁面に沿って速度が低下した気流ＡＲ１と、速度の低下があまり見られない気流ＡＲ２とに分かれ易くなる（即ち、剥離現象が生じ易くなる）。従って、この２つの気流ＡＲ１と気流ＡＲ２との気圧差により、微細化した気泡が生成され易くなる。
また、各突起部３０は、図４に示すように、中心軸Ｂ−Ｂに向って突出しており、その突出した長さＬ１は、間隙空間Ｓ１を通過してきた気体が有効に（上記剥離現象が有効に生じるように）衝突するまでの長さとされ、図の場合、約１１ｍｍとされている。

また、複数の突起部３０は、外筒１１の内面１１ｂの周方向に位相をずらすようにして、上下方向に段分けされている。図４では、複数の突起部３０は、上流側の突起部３０−１と、下流側の突起部３０−３と、突起部３０−１と突起部３０−３との間の中段の突起部３０−２とに段分けされている。そして、中段の突起部３０−２は、その下の互いに隣接する２つの上流側の突起部３０−１，３０−１どうしの間に、下流側の突起部３０−３は、その下の互いに隣接する２つの中段の突起部３０−２，３０−２どうしの間に、夫々配置されている。
なお、各段の複数の突起部３０は周方向に等間隔に配置され、本実施形態では、上述の間隔Ｗ１や長さＬ１、気流の速度、内面１１ｂの周方向の長さ、及び後述する凸部５０との関係を総合的に判断して、各段に６個ずつ配設されている。

〔内筒１２等について〕
次に、内筒１２等について説明する。
内筒１２は外筒１１と同様の材料で形成され、全体が略円筒状である。特に内筒１２の内面１２ｂは、上下方向のいずれの横断面形状も半径ｒが略同じ円形状とされ、この内面１２ｂにより囲まれてなる液体通路Ｓ３は真っ直ぐな通路とされている。
また、内筒１２の内側には液体の流れを邪魔するような突起物はなく、内面１２ｂの半径でもある液体通路Ｓ３の半径ｒは、図の場合、約２５ｍｍと大きく形成され、太管状とされている。
このようにして、液体通路Ｓ３には大量の液体が円滑に通過するようになっている。

この内筒１２は、外筒１１と上流側端部において着脱可能に接続されている。具体的には、内筒１２の上流側端部には、水平方向に張り出した鍔状部１４が形成されており、この鍔状部１４と外筒１１に連続した孔が形成され、その孔にピンやネジ等の接続部材４９が挿入されて、接続されるようになっている。
本実施形態の鍔状部１４は、図１及び図３に示すように、一部が切り欠き状部１４ａとされている。図３の網掛けは、理解の便宜のために図示したもので、鍔状部１４の切り欠き状部１４ａから露出した開口部２０ａを表しており、この塞がれていない開口部２０ａは、図４に示す間隙空間Ｓ１と繋がっている。なお、図３の切り欠き状部１４ａは、等間隔に３箇所とされているが、本発明はこれに限られるものではない。

以上の鍔状部１４により、図４に示す間隙空間Ｓ１の間隔Ｗ１は保持され（図の間隔W１はいずれの箇所も同様）、さらに、本装置１０に空気が供給される駆動状態において、液体が間隙空間Ｓ１に侵入することを有効に防止している。すなわち、本装置１０の駆動時においては、狭い間隙空間Ｓ１内の圧力は高まっているため、鍔状部材１４で塞がれていない一部の開口部２０ａから液体が間隙空間Ｓ１内に進入することはない。また、本装置１０が駆動していない状態で、汚泥等が上の開口部２０ｂ及び混合領域Ｓ２を通って間隙空間Ｓ１に進入してきた際、塞がれていない開口部２０ａ（つまり切り欠き状部１４ａ）から、その汚泥等を除去できる。

ここで、図１及び図４に示すように、間隙空間Ｓ１には、送風口１６よりも下流側に、間隔Ｗ１を塞ぐようにして外筒１１及び／又は内筒１２から突出した複数の凸部５０が配置されている。図の場合、内筒１２から外筒１１の内面１１ｂに向かって、複数の凸部５０が突出している。この凸部５０については、図１及び図４を適宜参照しながら図５を中心に説明する。
図５は、送風口１６付近の凸部５０とこの凸部５０に隣接する突起部３０付近の概念図である。なお、図５では、突起部３０だけを残すようにして（宙に浮かして）、外筒１１の外周側面を縦半分に切断して図示している。また、外筒１１の構成要素であるリング状部６３（図６参照）を省略して図示している。
図の凸部５０は内筒１２の下流側端部付近の４箇所に等間隔に配設されている。この凸部の主面５０ａは、外筒１１の内面１１ｂの形状に対応した曲面であると共に、凸部５０の厚み（突出幅）Ｄを間隔Ｗ１と同様にして、内面１１ｂに接触するようになっている。これにより、内筒１２は、凸部５０、及び図４に示す上流側端部の鍔状部１４の双方によって位置決めされて、間隙空間Ｓ１の間隔Ｗ１を保持している。

そして、各凸部５０は、上流側の上流凸部５１と、この上流凸部５１に連続して下流側に形成された下流凸部５２とからなり、上流凸部５１は、上流側から下流側に向うに従って幅Ｗ２が除々に広くなっているのに対して、下流凸部５２は、上流側から下流側に向うに従って幅Ｗ３が除々に狭くなっている。なお、ここにいう上流と下流は相対的な関係である。また、上流凸部５１と下流凸部５２とは一体的に形成されている。
図の凸部５０は、正対視が、略ダイヤ形状又は菱形状の上端を水平方向に切断して平坦面５０ｃを有するような形状とされている。
具体的には、上流凸部５１の幅方向（本実施形態の主面５０は内面１１ｂに対応した曲面であるため、周方向とも言う）の両端面５１ａ，５１ａは、ともに水平方向に対する角度θ１が約５０度なるように傾斜している。また、下流凸部５２の幅方向（本実施形態の主面５０は内面１１ｂに対応した曲面であるため、周方向とも言う）の両端面５２ａ，５２ａは、ともに水平方向に対する角度θ２が約５５度なるように傾斜している。

複数の凸部５０は以上のように構成されており、このため、互いに隣接する上流凸部５１，５１どうしの距離Ｗ４は上流から下流側に向うに従って除々に狭くなる。従って、互いに隣接する上流凸部５１，５１どうしに挟まれた気流ＡＲ３は上流から下流側に向うに従って速度を速め、これにより、距離Ｗ４の間に対応した突起部３０α（特に、互いに隣接する複数の凸部５１，５１どうしの距離が最も狭まった狭路ＮＲに対向する突起部３０α）に勢いよく当たって、図１の一点鎖線で囲った図に示すように効果的に剥離効果を発揮して、微細化した気泡を生成できる。

なお、突起部３０は、下流凸部５２の下流側端部（本実施形態では平坦面５０ｃ）よりさらに下流側に配置され、狭路ＮＲと突起部３０との間には所定の距離Ｌ２が設けられている。本実施形態の距離Ｌ２は約１６ｍｍに設定している。このため、狭路ＮＲの直ぐ上に突起部が配置されることで、速くなった気流が直に突起部に衝突し、狭路ＮＲ付近の気流を乱してしまって、気流の速度が落ちるというような事態を有効に防止している。

また、狭路ＮＲを通り抜けた気流ＡＲ３の一部は、粘性により下流凸部５２の端面５２ａに沿って上昇する気流ＡＲ４となる。そうすると、下流凸部５２の端面５２ａは、上流側から下流側に向うに従って下流凸部５２の幅Ｗ３が除々に狭くなるように傾斜しているため、この傾斜した端面５２ａに沿って、気流ＡＲ４は幅方向（本実施形態では周方向）に拡がって、距離Ｗ４の間に対応していない突起部３０βにも有効に気流ＡＲ４を当てることができる。
さらに、図の下流凸部５２の幅方向の両端面５２ａ，５２ａは、その夫々に沿って上昇してきた気流ＡＲ４，ＡＲ４が合流するようにした傾斜面とされている。したがって、気流ＡＲ４が粘性によって端面５２ａ付近で速度を落としても、２つの気流ＡＲ４，ＡＲ４が下流側で合流して、再び速度を速める。そして、この２つの気流ＡＲ４，ＡＲ４が合流する位置に対応して（図の場合、当該合流する位置に）突起部３０βが配置され、これにより、合流後の速くなった気流を突起部３０βに当てて、微細な気泡を生成することができる。
なお、図５では、下流凸部５２の上端部を水平な平坦面５０ｃとしているが、本発明はこのような形状に限られず、正対視が略三角形状となるように形成し、この際、その略三角形状の下流側の頂点を突起部３０βに対応させるようにするとよい。

さらに、内筒１２の下流側の端面（図の凸部５０を除く筒状部の上端面）１２ｃは、狭路ＮＲ付近に配置されるのが好ましい（換言すれば、下流凸部５２は、内筒１２の端面１２ｃより下流側に突出させた突出部とするのが好ましい）。これにより、距離Ｌ２の範囲内において、狭路ＮＲ付近から下流側には下流凸部５２だけが存在し、内筒１２の外面１２ａは存在しないため、気流が粘性によって内筒１１の外面１２ａ付近で速度を低下させる事態を有効に防止できる。
なお、この端面１２ｃは、上下方向（図５のＹ方向）について、狭路ＮＲ付近よりも上流側に配置するのは好ましくない。狭路ＮＲ付近よりも上流側に配置すると、互いに隣接する複数の上流凸部５１，５１どうしの間において、幅方向（図５のＸ方向）を考慮すると空気の通路は狭まるが、厚み方向（図５のＺ方向）では空気の通路は広がって、流速を思うように強められないからである。

また、図５に示すように、複数の凸部５０により形成された各狭路ＮＲに（本実施形態では図６に示すように凸部５０は４つであるため、４箇所の狭路ＮＲの夫々に）、送風口１６からの気流が有効に行き渡るようにするため、送風口１６に隣接する２つの上流凸部５１，５１の間であって、内筒１２の外面１２ａに、突出部２７が設けられている。この突出部２７は、図５の二点鎖線で囲った突出部２７付近の拡大図に示すように、上下方向の高さｈ１に比べて幅Ｗ５が大きく形成され、両脇に気体の通過するスペースＳ５が確保されている。また、先端面２７ａが外筒１１の内面１１ｂに当接するように厚みＤ２を有している。

本実施形態は以上のように構成され、複数の凸部５０、内筒１２の端面１２ｃの位置、突出部２７、狭路ＮＲから距離Ｌ２をおいた突起部３０の配置により、気体の流速を速くしつつ、混合領域Ｓ２の全周に気流をめぐらせるようにした。
さらに、本実施形態では、外筒１１と内筒１２を分解可能にして、最悪の状態を想定したメンテナンスを可能にしている。
以下、この分解機能について、図４を適宜参照しながら、図６を中心に説明する。

〔本装置１０の分解機能〕
図６は本装置１０の分解斜視図である。なお、図６では、理解の便宜のため、後述するリング状部６３の外面６３ｃの一部を切り欠いて側面の断面を見せている。
図６に示すように、外筒１１と内筒１２とは着脱可能な別体とされ、さらに、外筒１１も複数の部材を組み合わせることで形成されるようになっている。
先ず、外筒１１の構成について説明する。
外筒１１は、外部に露出した外筒本体６１とリング状部６３とからなっている。
外筒本体６１は、その内面６１ａに、上下方向に沿った長いレール部１９を有している。また、外筒本体６１の上端部（設置されると下流側端部となる）６１ｂであって内面６１ａには、図４に示すように、下向きの段部５５が全周にわたって形成されている。

図６のリング状部６３は、外筒本体６１の内側に収容可能であり、収容された際、外面６３ｃが外筒本体６１の内面６１ａに当接するようになっている。
このようなリング状部６３の内面６３ａ（この内面６３ａが図４の外筒１１の内面１１ｂとなる）には、上述した複数の突起部３０が形成されている。このリング状部６３は複数個からなり、本実施形態の場合、３つのリング状部６３が用いられ、それらを外筒本体６１内に収容すると、図４に示すように、下流側のリング状部６３−１、上流側のリング状部６３−３、及びこのリング状部６３−１とリング状部６３−３との間の中段のリング状部６３−２となる。
また、図６のリング状部６３の外面６３ｃには、その上端部６３ｂに上向きの段部５６が全周にわたって形成されると共に、上下方向に沿って溝４４が形成されている。
また、リング状部６３の内面６３ａの下端部６３ｄには、下向きの段部７０が形成されている。

本実施形態の外筒本体６１とリング状部６３は以上のように構成され、３つのリング状部６３を、溝４４とレール部１９とが係止するようにして、外筒本体６１の下側の開口部２０ａから順々に入れると、リング状部６３の周方向の回転を防止して配置できる。これにより、図４に示すように、外筒１１の内面１１ｂの周方向に位相をずらすようにして、上下方向に段分けされた突起部３０−１，３０−２，３０−３が形成される。
また、図４に示すように、外筒本体６１の下向きの段部５５と、下流側のリング状部６３−１の上向きの段部５６とが突きあって、リング状部６３−１は外筒本体６１の上から抜けないようになっている。
また、図４に示すように、リング状部６３−１の下端部と、その下のリング状部６３−２の上端部とは、段部５６，７０が形成されることで、ぐらつかないように接している。

次に、外筒１１と内筒１２の着脱構造、等について説明する。
内筒１２は、上述した構成からなっており、図６に示すように、その外面１２ａから複数の凸部５０が突出すると共に、下端部（設置の際は上流側端部）に鍔状部１４を有している。この鍔状部１４には、上下方向に沿った溝１４ｂが形成されている。また、鍔状部１４にはその張り出し方向に沿って孔１４ｃが開いている。
これに対して、外筒本体６１の内面６１ａには、上述のように上下方向に沿った細長いレール部１９が設けられている。このレール部１９は、送風口１６の反対側に形成されている。また、外筒本体６１の下端部には、厚み方向に貫通した貫通孔２８が形成されている。

そこで、上述のように、外筒本体６１の下側の開口部２０ａから複数のリング状部６３を順々に入れた後、内筒１２を、溝１４ｂとレール部１９とが係止するようにして、同じように続いて入れる。これにより、内筒１２は周方向の回転が防止されて、図４に示すように凸部５０と突起部３０との良好な配置関係が決められる。また、図６のレール部１９は、送風口１６から最も遠い２つの（図６の手前と右側の）凸部５０，５０どうしの間を上下方向に通ることになる。なお、レール部１９は狭路ＮＲを塞ぐ程大きなものではなく、却って送風口１６から最も遠い狭路ＮＲの気流を速められる。
そして、図４に示すように、ピンやネジ等の接続部材４９を、外筒本体の貫通孔２８（図６参照）から鍔状部１４の孔１４ｃ（図６参照）に連続して挿入して、図４のように内筒１２を固定する。
そうすると、図４に示すように、下流凸部５２の下流側端部（平坦面）５０ｃが、リング状部６３−３の上流側端部（図６の下端部）６３ｄに当接して、リング状部６３−３を支持し、これにより図５に示す狭路ＮＲと突起部３０との距離Ｌ２を保つことができる。

本装置１０は以上のように構成され、外筒１１と内筒１２は着脱可能な別体であるため、これを分解して、狭い間隙空間Ｓ１に対するメンテナンスが容易となる。また、外筒本体６１とリング状部６３も着脱可能な別体であるため、これを分解して、多数設けられた突起部３０を容易にメンテナンスできる。そして、このように各部位を別体としても、狭路ＮＲと突起部３０との間のスペースを確保して、狭路ＮＲ付近の気流の乱れを防止することができる。

ところで、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明は様々な修正と変更が可能であり、特許請求の範囲に記載された範囲で種々の変形が可能である。
例えば、凸部５０は、本実施形態では内筒１２から突出しているが、外筒１１から突出した凸部としてもよく、或いは、外筒１１と内筒１２の両方から突出してもよい。
また、突起部３０は、上述した実施形態に限られるものではなく、気体や液体の性質、気液混合装置の大きさなどに合わせて、適宜、数や配置などを設定し、その形状も、キノコ状、略半球状、略円柱状、略角柱状、略円錐状、略角錐状等であってもよい。
また、本実施形態では万が一のことを想定して、メンテンスを容易にするため、図６に示す各部材６１，６３，１２を分離可能としたが、本発明は各部材６１，６３，１２を一体的に形成してもよい。

１０・・・気液混合装置、１１・・・外筒、１２・・・内筒、１６・・・送風口、３０・・・突起部、５０・・・凸部、５１・・・上流凸部、５２・・・下流凸部、Ｓ１・・・間隙空間、ＮＲ・・・狭路

Claims (5)

1. 中心軸に沿って貫通孔が形成された筒状の外筒及び内筒を有し、前記外筒は、その内面の下流側に複数の突起部を有し、前記内筒は、前記突起部が配置された領域よりも上流側において、前記内面から間隔を空けて前記外筒内に収容されるようにした気液混合装置であって、
   前記間隔からなる間隙空間には、気体を供給する送風口が臨んでいると共に、前記送風口よりも下流側に、前記間隔を塞ぐようにして前記外筒及び／又は前記内筒から突出した複数の凸部が配置され、
   前記凸部は、上流側の上流凸部と、この上流凸部に連続して下流側に形成された下流凸部とからなり、
   前記上流凸部と前記下流凸部とは一体的に形成され、
   前記上流凸部は、互いに隣接する複数の前記上流凸部どうしの距離が上流側から下流側に向うに従って狭くなるように形成されているのに対して、前記下流凸部は、互いに隣接する複数の前記下流凸部どうしの距離が上流側から下流側に向うに従って広がるように形成されており、
   前記突起部は、前記下流凸部よりも下流側に配置されている
   ことを特徴とする気液混合装置。
2. 前記内筒の下流側の端面は、互いに隣接する複数の前記凸部どうしの距離が最も狭まった狭路付近に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の気液混合装置。
3. 前記下流凸部の幅方向の両端面は、その両端面の夫々の端面に沿って上昇してきた気体が合流するようにした傾斜面とされていることを特徴とする請求項１又は２に記載の気液混合装置。
4. 前記突起部は、互いに隣接する複数の前記凸部どうしの距離が最も狭まった狭路、及び、前記合流する位置に対応して配置されていることを特徴とする請求項３に記載の気液混合装置。
5. 前記外筒と前記内筒とは着脱可能な別体とされ、
   前記複数の凸部は、前記内筒の外面に設けられており、
   前記外筒は、外部に露出した外筒本体と、その外筒本体の内側に設けられ、内面に前記突起部が配設されたリング状部とを有し、前記外筒本体と前記リング状部とは着脱可能な別体とされており、
   前記外筒本体に前記内筒及び前記リング状部を収容した際、前記リング状部の上流側端部と前記下流凸部の下流側端部とが当接するようになっている
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の気液混合装置。

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