JP6600065B1

JP6600065B1 - スタティックミキサー

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Publication number: JP6600065B1
Application number: JP2018217953A
Authority: JP
Inventors: 彦六杉浦
Original assignee: SINYU-GIKEN KABUSHIKIKAISHA
Current assignee: SINYU-GIKEN KABUSHIKIKAISHA
Priority date: 2018-11-21
Filing date: 2018-11-21
Publication date: 2019-10-30
Anticipated expiration: 2038-11-21
Also published as: JP2020081940A; WO2020105274A1

Abstract

【課題】液体中に混入した長尺状の物質による目詰まり問題を解決し、流体の撹拌混合と流体の流れを促進させるものである。【解決手段】蓋板５及び底板２を有した本体パイプ１の下方内部に第１リング７を設けて該本体パイプの上部に出口パイプ６を連結し、蓋板５の中央部に挿通して固定した入口パイプアセンブリ３の下流側に環状凸部１４を有した連結筒４を連結し、該連結筒の下部と第１リング７との間に第１通路１１を設け、第１リング７の内径と略同径に形成した環状凸部１４と本体パイプ１との間に第２通路１２を設け、本体パイプ１と底板２と第１リング７とで形成した第１混合作用室８と本体パイプ１と前記環状凸部１４とで形成した第２作用室９との間に第１通路１１を設け、前記第２混合作用室９と入口パイプアセンブリ３と連結筒４の環状凸部１４と蓋板５とで形成した第３混合作用室１０との間に第２通路１２を設けてある。【選択図】図１

Description

本発明は、流体中に混入した長尺物質により流路が詰まるという問題を解消させると共に圧力損失の低いスタティックミキサーに関する。

気体・液体、粉体などの流体を効率よく攪拌・混合させるため、流路中に混合手段を介装させることにより、流路中に乱れ（渦流などの乱流）を発生させて流体を効果的に撹拌・混合させる装置としてスタティックミキサーが広く知られ、その構造も多種多様である。特に、流体を効率よく攪拌するスタティックミキサーとして流路の流入管の内面に、撹拌用の複数の突起片を有したリング部を設けてあるもの（特許文献１）。さらには、流路中の配管内に回転軸用オリフィス板に前部プロペラ及び後部プロペラを回転可能に取付けて流体を効率的に攪拌するものが知られている（特許文献２）。

特開平４―４４８１４号義公報特開昭５２―１３００５８号公報

しかし、前者のスタテックミキサーは、流路の求心方向に向かって羽部を設けてあるため、流体に含まれる長尺状の塵は突起片に引っ掛かりやすく、経時的に流路が徐々につまることにより内部圧力が高まって流れにくくなる可能性がある。また、後者のスタティックミキサーは、流路中の配管内に介装された回転軸用オリフィス板に回転可能に設けた前部プロペラ及び後部プロペラに、長尺状の塵が引っ掛かりやすく、長尺物が引っ掛かるとると内部圧力が高まって流動する流量が減少して流れにくくなるという問題点を有している。

さらには、公共の水道設備あるいは下水道のような大量の水或いは下水を処理する設備において、標準活性汚泥設備の一部である曝気槽は、微細気泡を生成するための散気管送風機によって大量の空気を使うため、その動力費が膨大となることから公共施設である下水処理場において、空気生成に伴う動力費が全体設備の動力費の４０％に相当する大変な電気料金費を必要としている。

一方、汚水処理を行うための汚水には多くのゴミ（髪の毛や紐状の長尺物）が含まれており、曝気を行うための微細気泡を生成するために従来型のスタティックミキサーを使用すると、前記したごとく、スタティックミキサーは流体を攪拌するため流路内に多くの撹拌羽が求心方向に突出している。そのため、流動中の汚水に含まれるゴミ（髪の毛や紐状の長尺物）がこの撹拌羽やプロペラに引っ掛かり流体の流れが悪くなる「詰まり」の問題が常にある。そのため、取引市場においていまだ効率的なスタティックミキサーが流通されていないのが実情である。

そこで、本発明は、このような問題点を解決するために、流路中に配したスタティックミキサー（以下、ミキサーという。）は、内部に髪の毛や糸状の長尺状の物質が混入した場合でも内部構造物に引っ掛からなくすることにより、流体の混合効率を高めて圧力損失を低くし、消費電力を少なくすることにより動力費を軽減して流体を効率的に攪拌・混合することを課題とするものである。

第１の発明は、蓋板５及び底板２を有した本体パイプ１の下方内部に第１リング７を設け、該本体パイプの上方に出口パイプ６を連結し、前記蓋板５の中央部に挿通して固定した入口パイプアセンブリ３の下流側に環状凸部１４を有した連結筒４を取付け、該連結筒の下部と前記第１リング７との間に第１通路１１を設け、前記第１リング７の内径と略同径に形成した環状凸部１４と本体パイプ１との間に第２通路１２を設けてなり、本体パイプ１と底板２と第１リング７との間に形成した第１混合作用室８と、本体パイプ１と前記環状凸部１４との間に形成した第２混合作用室９とを第１通路１１で連通し、前記第２混合作用室９と、本体パイプ１と入口パイプアセンブリ３と連結筒４の環状凸部１４と蓋板５とで形成した第３混合作用室１０との間に第２通路１２を設けてなることを特徴とする。また、前記本体パイプ１の下方に取付けた底板２の内底面に、凹凸面を有した複数の凹部６０を同心円状に設け、前記入口パイプアセンブリの下部から流出する流体が該凹部上を通過するようにしたことを特徴とする。さらには、前記本体パイプ１の下方に取付けた底板２の内底面に、各一端を底板の表面と同一面にして一端から他端まで傾斜した複数の螺旋状傾斜板６２を、底板の中心部に夫々放射状に取付けたことを特徴とする。

したがって、ミキサー内に流入した長尺状の物質が器機内において引っ掛かからないような構成にしたことにより、流体がスムースに流れ圧力損失が少なく撹拌混合効率の高いスタティックミキサーを得ることができる。

第２の発明は、蓋板５及び底板２を有した本体パイプ１の下方内面に第１リング７と第２リング７ａを間隔を有して取付けると共に本体パイプ１の上部に出口パイプ６を連結し、蓋板５の中央部に挿通して固定した入口パイプアセンブリ３の下流側に第１連結筒１６と第２連結筒１７を連結し、第１連結筒１６の環状凸部１６ａと、第1リング７及び第２リング７ａの内径とを略同径に形成してなり、本体パイプ１と底板２と第１リング７とで形成した第１混合作用室２０と、本体パイプ１に取付けた第１リング７と第２連結筒１７の環状凸部１８とで形成した第２混合作用室２１との間に第１通路２２を設け、第２連結筒１７の環状凸部１８と本体パイプ１に取付けた第２リング７ａとで形成した第３混合作用室２５と、第２リング７ａと第１連結筒１６の環状凸部１６ａとで形成した第４混合作用室２７との間に第３通路２６を設け、本体パイプ１と第２連結筒１７の環状凸部１８との間に第2通路２３を設け、本体パイプに設けた第２リング７ａと第１連結筒１６との間に第３通路２６を設け、第１連結筒１６の環状凸部１６ａと本体パイプ１との間に第４通路２８を設けてなることを特徴とする。また、前記本体パイプ１の下方に取付けた底板２内底面に、凹凸面を有した複数の凹部６０を同心円状に設け、前記入口パイプアセンブリの下部から流出する流体が該凹部上を通過するようにしたことを特徴とする。さらには、前記本体パイプ１の下方に取付けた底板２の内底面に、各一端を底板の表面と同一面にして一端から他端まで傾斜した複数の螺旋状傾斜板６２を、底板の中心部に夫々放射状に取付けたことを特徴とする

したがって、流体は、複数の狭い通路と複数の広い混合作用室を交互に通過する際に受ける圧力変化によってオリフィス効果が得られるため流体を効率よく撹拌・混合させて混合効果を高めることができるとともに、流体の圧力損失を大幅に減少させることを可能としている。そのため、大量の水或いは下水を浄化処理する設備に使用すると、空気生成に必要とする動力費を大幅に減少させることができるので大変経済的である。

第３の発明は、本体パイプ１の外周に環状通路３６を介して設けた長尺な外筒３０の底部に取付けた第２底板２ｂに出口パイプ６連結し、第２底板２ｂと底板２との間に下部通路３７を設け、外筒３０と本体パイプ１の上部に取付けた蓋板５の中央部に挿通して固定した入口パイプアセンブリ３の下流側に、環状凸部３３ａを有した連結筒３３を連結し、該連結筒の下部と、本体パイプ１に設けた第１リング７との間に第１通路３４を設け、本体パイプ１と、連結筒３３の環状凸部３３ａとの間に第２通路３５を設け、本体パイプ１の上方周面に設けた複数の小孔からなる第３通路３８を設けてなることを特徴とする。また、前記本体パイプ１の下方に取付けた底板２内底面に、凹凸面を有した複数の凹部６０を同心円状に設け、前記入口パイプアセンブリの下部から流出する流体が該凹部上を通過するようにしたことを特徴とする。さらには、前記本体パイプ１の下方に取付けた底板２の内底面に、各一端を底板の表面と同一面にして一端から他端まで傾斜した複数の螺旋状傾斜板６２を、底板２の中心部に夫々放射状に取付けたことを特徴とする。

したがって、本体パイプ１の外周に環状通路３６を介して長尺な外筒３０を取付けたことにより、流体は、複数の狭い通路と複数の広い混合作用室を交互に通過する際の圧力変化によってオリフィス効果が得られるため流体が効率よく撹拌・混合させて混合効果を高めることができる。

第４の発明は、蓋板５と底板２を有した本体パイプ１の上方に出口パイプ６を連結すると共に、前記蓋板５の中心部に挿通して本体パイプ１内に固定した入口パイプアセンブリ３の下流側に環状凸部４５ａを有した連結筒４５を連結し、該連結筒の環状凸部４５ａの下部周縁に設けた環状突出部４８と、本体パイプ１の下方内部に設けた第１リング７の上面との間に狭い第１通路４９および環状凸部４５ａの外周と本体パイプ１との間に狭い第２通路５２を設けてなることを特徴とする。また、前記本体パイプ１の下方に取付けた底板２内底面に、凹凸面を有した複数の凹部６０を同心円状に設け、前記入口パイプアセンブリの下部から流出する流体が該凹部上を通過するようにしたことを特徴とする。さらには、前記本体パイプ１の下方に取付けた底板２の内底面に、各一端を底板の表面と同一面にして一端から他端まで傾斜した複数の螺旋状傾斜板６２を、底板の中心部に夫々放射状に取付けたことを特徴とする。

したがって、流体は、複数の狭い通路と複数の広い混合作用室を交互に通過する際に、ミキサーから受ける圧力変化によってオリフィス効果が得られるため流体が効率よく撹拌・混合することにより、撹拌・混合効果が高めることができると共に、流体の圧力損失を大幅に減少させることを可能としている。

第１スタティックミキサーの断面図である。第１スタティックミキサーに取付けた連結筒の第１変形例を示した断面図である。第１スタティックミキサーに取付けた連結筒の第２変形例を示した断面図である。入口パイプアセンブリの変形例を示した断面図である。第２スタティックミキサーの断面図である。第２スタティックミキサーに取付けた第２連結筒の第１変形例を示した断面図である。第２スタティックミキサーに取付けた第２連結筒の第２変形例を示した断面図である。第３スタティックミキサーの断面図である。第４スタティックミキサーの断面図である。第４スタティクミキサーを構成する入口パイプアセンブリと連結筒の断面図である。図１０に示す連結筒の底面図である。第１〜４スタティックミキサーの底板の第１変形例を示した断面図である。図１２のＡ−Ａ線断面図である。第１〜４スタティックミキサーの底板の第２変形例を示した断面図である。図１４のＢ−Ｂ線断面図である。底板の第２変形例に示す螺旋状傾斜板に対して入口パイプアセンブリからの流体の流れ方向を示した説明図である。螺旋状傾斜板の拡大平面図である。図１７に示した螺旋状傾斜板の拡大正面図である。

第１スタティックミキサーＡの発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明すると、図１は第１スタティックミキサーの断面図、図２は第１スタティックミキサーに取付けた連結筒の第１変形例を示した断面図、図３は第１スタティックミキサーに取付けた連結筒の第２変形例を示した断面図、図４は入口パイプアセンブリの変形例を示した断面図である。第１スタティックミキサーＡは、全体を筒状に形成したパイプ本体１の下端底部に底板２を設け、上端に蓋板５を取付け、該蓋板の中央に設けた取付孔５ａに流体を本体パイプ１に流入させる入口パイプアセンブリ３を挿通して固定してある。

本体パイプ１の上方側面に設けた連結孔１ａに本体パイプ１内の流体を外部に流出させる出口パイプ６を連結し、入口パイプアセンブリ３の下流側には、入口パイプアセンブリ３の筒部３ａとほぼ同径な連結筒４を連結し、該連結筒の上端外周に鍔状の環状凸部１４を設けてある。この入口パイプアセンブリ３は、筒部３ａの下端に環状凸部１４を有した連結筒４を別体に形成したが、一体に形成してもよい。

本体パイプ１内に挿通して固定した入口パイプアセンブリ３の下方に位置する第１リング７を本体パイプ１に固定し、さらに、底板２及び蓋板５を有した本体パイプ１の下方内部に第１混合作用室８を形成し、第１リング７と入口パイプアセンブリ３をなす筒部３ａの下部に設けた連結筒４の上部で周方向に設けた鍔状の環状凸部１４とで、第２混合作用室９を形成してある。さらに、入口パイプアセンブリ３の下部に設けた連結筒４の環状凸部１４と、本体パイプ１に設けた蓋板５とで第３混合作用室１０を形成し、この第３混合作用室１０は出口パイプ６に連通してある。

第１混合作用室８と第２混合作用室９は、第１リング７と、本体パイプ１に取付けた蓋板５に固定した入口パイプアセンブリ３に連結した連結筒４の下部との間に設けた狭い第１通路１１で連通し、第２混合作用室９とその上方に位置した第３混合作用室１０は、本体パイプ１と環状凸部１４との間に設けた狭い第２通路１２で連通してある。

入口パイプアセンブリ３に連結した連結筒４の下部から流出する流体は、連結筒４の下部から第１リング７内を通って第１混合作用室８に流入し底板２に衝突して上方に反転し、該連結筒の下部から流下する流体の外側部分を通って上昇し、連結筒４の下部と第１リング７との間に設けた狭い第１通路１１を通って第２混合作用室９に流入する。この第２混合作用室９内に流入した流体は、連結筒４の外周に沿って上昇して環状凸部１４の下面に衝突して反転することにより渦巻流、衝突流などの乱流となって第１リング７の上面に衝突して効率的に攪拌混合する。

第２混合作用室９内で撹拌混合した流体は、本体パイプ１と入口パイプアセンブリ３の連結筒４の外周に沿って上昇し、環状凸部１４と本体パイプ１との間に設けた狭い第２通路１２を通って第３混合作用室１０に流入して蓋板５に衝突反転し、第３混合作用室１０内で撹乱混合された後、本体パイプ１に連結した出口パイプ６から流出する。このようにそれぞれ狭い第１、第２通路１１、１２とやや広い混合作用室８、９、１０を交互に通過する際に流体が受ける圧力変化によってオリフィス効果が得られ、流体は減圧と加圧を繰り返して撹拌混合を高めることができるものである。

図２において、第１実施例の入口パイプアセンブリ３の下部に連結した連結筒４ａは、筒部の下端を本体パイプ１の下方に設けた第１リング７より下方、即ち、本体パイプ１に設けた第１リング７と底板２とで形成した第１作用室８内に位置することにより、流体は第１リング７と連結筒４ａとの間の狭い第１通路１１で圧縮され圧力を高めて通過し、第１混合作用室８の上方に設けた第２混合作用室９に流入して圧力が減圧される。この第２混合作用室９からの流体は環状凸部１４と本体パイプ１との間に設けた第２通路１２を通って、上方に位置する第３混合作用室１０に進入して蓋板に衝突して反転した後、出口パイプ６から流出する。このように流路と混合作用室を交互に通過する際に流体が受ける圧力変化により、流体の攪拌混合の効率が高めることができる。

図３において、入口パイプアセンブリ３の下部に設けた連結筒４ｂの下部は図１に示すものより長尺に形成し、本体パイプ１の下方内部に設けた第１リング７の内径の中間位置に位置している。そのため、第１通路１１を通過する流体の絞り効果を高くすることができる。即ち、それぞれ狭い第１、２通路１１、１２を通過する際にそれぞれ圧力を受けた流体はより攪拌混合する。また、第１リング７と連結筒４ｂの上部に設けた環状凸部１４との間に設けた狭い第２通路１２を通過する際の液体は加圧されて圧力が高まり、ついで、やや広い第１、２混合作用室内に流入した際に流体の圧力は減圧し、環状凸部１４と蓋板５と本体パイプ１と入口パイプアセンブリ３の外周に形成した第３混合作用室１０に流入して撹拌混合した流体は、本体パイプ１に連結した出口パイプ６から流出する。

入口パイプアセンブリ３は、下部に設けた連結筒４（図１）や、連結筒４より長く形成した連結筒４ａ（図２）、また、連結筒４より長く、且つ、連結筒４ａより短く形成した連結筒４ｂ（図３）の下部を、第１リング７の中間部に位置させて、第１通路１１を通過する流体を圧力変化させることにより攪拌混合の効果を高めることができる。図４は、入口パイプアセンブリ３ｄの他の実施例を示したもので、筒部の中間位置に前記環状凸部１４の外径と同径に形成した環状リング７ｃを固定して入口パイプアセンブリ３ｄを簡便に構成してもよい。

第２スタティックミキサーＢの発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明すると、図５は第２スタティックミキサーの断面図、図６は第２スタティックミキサーに取付けた第２連結筒の変形例を示した断面図、図７は第２スタティックミキサーに取付けた第２連結筒の第２の変形例を示した断面図である。第２スタティックミキサーＢは、筒状に形成した本体パイプ１の底部に底板２を設けると共に上部に取付けた蓋板５の中央に設けた取付孔５ａに挿通して入口パイプアセンブリ３を固定し、本体パイプ１の下部、即ち、本体パイプ１の下方内面に設けた第１リング７と底板２とで形成した第１混合作用室２０の上方に、第１リング７と入口パイプアセンブリ３の第２連結筒１７の環状凸部１８とで本体パイプ１内に第２混合作用室２１を形成し、第１リング７と第２連結筒１７の下部との間に狭い第１通路２２を設け、本体パイプ１と第２連結筒１７の上部に設けた環状凸部１８とで狭い第２通路２３を形成してある。

本体パイプ１内の上方内面に設けた第２リング７ａと、第２連結筒１７の上部に設けた環状凸部１８とで本体パイプ内に第３混合作用室２５を形成し、第２リング７ａと第１連結筒１６の外周との間に狭い第３通路２６を形成してある。さらに、本体パイプ１内に設けた第２リング７ａと第１連結筒１６の上部に設けた環状凸部１６ａとで、第３混合作用室２５に連通する第４混合作用室２７を形成し、第１連結筒１６の環状凸部１６ａに連結した入口パイプアセンブリ３と本体パイプ１の内面との間に第４通路２８を形成してある。

入口パイプアセンブリ３の下部から流出する流体は、第２連結筒１７の下端から第１リング７を通って第１混合作用室２０に流入し、底板２に衝突して反転しながら狭い第１通路２２を通って第２混合作用室２１に流入し、さらに上昇して第２連結筒１７の環状凸部１８に衝突し反転して撹拌する

次いで、第２混合作用室２１から狭い第２通路２３を通って第２連結筒１７の環状凸部１８と第２リング７ａとで本体パイプ１内に形成した第３混合作用室２５に流入し、第２リング７ａの下面に衝突して反転した後に、第３通路２６を通って第１連結筒１６に設けた環状凸部１６ａと第２リング７ａとで本体パイプ１内に形成した第４混合作用室２７内に流入し、さらに本体パイプ１の上部に設けた第４通路２８を通って、該本体パイプに連通した出口パイプ６から流出する。このようにそれぞれ広い第１、第２、第３、第４混合作用室２０、２１、２５、２７を通過する際に圧力は減圧され、また、第１、第２、第３、第４通路２２、２３、２６、２８を通過する際に圧力は高まり、このように圧力変化を繰り返し受けることによりオリフィス効果が得られるため流体の撹拌混合率を高めることができる。

図６は、前記第２連結筒の第１変形例を示したもので、入口パイプアセンブリ３の下部に第１連結筒１６を介して連結した第２連結筒１７ａは、筒部を長尺に形成してあり、その下端位置は第１リング７の位置より下方の第１混合作用室２０内に突出させてある。即ち、第２連結筒１７ａの下部から流出する流体は、第１混合作用室２０に流入し底板２に衝突して反転し、第１リング７と第２連結筒１７ａの外周との間に設けた狭い第１通路２２を通る際に流体が加圧されて圧力を高めながら第２混合作用室２１に流入して減圧される。次いで、流体は第２連結筒１７ａの上部に設けた環状凸部１８の下面に衝突して反転した後、第２連結筒１７ａの環状凸部１８と本体パイプ１内の間に設けた狭い第２通路２３を通って第３混合作用室２５内に流入する。第３混合作用室２５内に流入した流体は、第２リング７ａの下面に衝突して反転して上昇し、第２リング７ａと第１連結筒１６の外周との間に設けた狭い第３通路２６を通って、第４混合作用室２７に流入し、その後、第４通路２８を通って出口パイプ６から流出する。このように流体は、反転、衝突、加圧、減圧を繰り返しながら効率的な撹拌混合をさせることができる。

図７は、第２連結筒の第２変形例を示したもので、入口パイプアセンブリ３の下部に第１連結筒１６を介して連結した第２連結筒１７ｂの下端位置は図６に示したものに比べて短かく形成し、第１リング７の中間部に位置している。即ち、第２連結筒１７ｂの出口を第１リング７の中間に位置することにより、流体は第１リング７を通って第１作用室２０に流入し、底板２に衝突して反転して第１リング７と第２連結筒１７ｂの下端との間に設けた狭い第１通路２２を通る際に流体の圧力が高められ、次いで、第２作用室２１に流入すると圧力が減圧され、第２連結筒１７ｂの環状凸部１８と本体パイプ１内の間に設けた狭い第２通路２３を通って再度圧力を高めた流体は第３作用室２５内に流入して圧力が減退しながら上昇する。

さらに流体は、第２リング７ａの下面に衝突して反転しながら狭い第３通路２６で加圧されながら通って第４混合作用室２７に流入して減圧する。この第４混合作用室２７に流入した流体は、第１連結筒１６の環状凸部１６ａの下面に衝突して反転しながら上昇して第４通路２８を通って出口パイプ６から外部に流出する。このように流体は、狭い通路と広い作用室内を繰り返し通過する際の圧力変化を受けることにより攪拌効果が高めることができる。

第３スタティクミキサーＣの発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明すると、図８は第３スタティクミキサーの断面図である。第３スタティックミキサーＣは、筒状に形成した本体パイプ１内に設けた第１リング７と底面に設けた底板２とで本体パイプ内の下方に第１混合作用室４０を設け、本体パイプ１の上部と本体パイプ１の外周に設置した外筒３０の上部に蓋板５を取付けると共に、外筒３０の下部に取付けた第２底板２ｂの中心に設けた取付口３１に出口パイプ６を取付けてある。

蓋板５の中央部に設けた取付口５ａに入口パイプアセンブリ３を挿通し固定し、本体パイプ１の下方内面に固定した第１リング７の上方に、入口パイプアセンブリ３の下端を位置させ、第１リング７と、入口パイプアセンブリ３の下流側に連結した連結筒３３の下部との間に狭い第１通路３４を設けてある。第１リング７と底板２を有した本体パイプ１内の下部に第１混合作用室４０を設け、該第１リングと連結筒３３の環状凸部３３ａとで本体パイプ内に第２混合作用室４１を形成し、前記環状凸部３３ａと蓋板５とで本体パイプ１内に第３混合作用室４２を設けてある。

入口パイプアセンブリ３の下部に連結した連結筒３３の環状凸部３３ａと、本体パイプ１との間に狭い第２通路３５を形成し、本体パイプ１と外筒３０との間に環状の連通路３６を設け、前記本体パイプ１の上方周面に、前記外筒３０の連通路３６に連通する複数の小孔からなる第３通路３８を設け、第２底板２ｂと本体パイプ１の下部に取付けた底板２との間には前記連通路３６に連通する下部通路３７を設けてある。

本体パイプ１に挿通して固定した入口パイプアセンブリ３の下部から流入した流体は、第１リング７を通って本体パイプ１の下部に設けた第１混合作用室４０に流入し、底板２に衝突して反転しながら上昇し、第１リング７と入口パイプアセンブリ３の下部に設けた連結筒３３の下部との間に設けた第１通路３４を通って第２混合作用室４１に流入する。本体パイプ１と連結筒３３に沿って上昇した流体は、環状凸部３３ａに衝突して反転して攪拌混合し、さらに、環状凸部３３ａと本体パイプ１との間に設けた狭い第２通路３５を通って、本体パイプ１内に環状凸部３３ａと蓋板５とで形成した第３混合作用室４２に流入する。さらに流体は、第３混合作用室４２の上方に設けた複数の第３通路３８を通って本体パイプ１の外部の外筒３０内の連通路３６を通り、さらに、下部通路３７を通って底板２ｂに連結した出口パイプ６から外方に流出する。このように流体が狭い通路と広い混合作用室を交互に通過する際に受ける圧力変化と流体の衝突により攪拌混合を一段と高めることができる。

第４スタティクミキサーＤの発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明すると、図９は第４スタティクミキサーの断面図、図１０は第４スタティクミキサーを構成する入口パイプアセンブリと連結筒の断面図、図１１は図１０に示す連結筒の底面図である。第４スタティックミキサーＤは、筒状のパイプ本体１の下端に底板２を取付け、上端に蓋板５を取付け、該蓋板５の中央部に設けた取付孔５ａに入口パイプアセンブリ３を挿通して固定し、該入口パイプアセンブリの下部で該入口パイプアセンブリと同径に形成した連結筒４５を連結し、該連結筒の上部外周に鍔状の環状凸部４５ａを設け、この環状凸部４５ａの下面で外周縁部に突出部４８を形成してある。この突出部４８は、第１リング７のやや上方に位置し、第１リング７と突出部４８の下端との間に狭い第１通路４９を設け、さらに、連結筒４５に設けた環状凸部４５ａの外周と本体パイプ１との間に狭い第２通路５２を続けて設け、第１通路４９は第２通路５２より狭く形成してある。

したがって、入口パイプアセンブリ３から流入した流体は、本体パイプ１に取付けた第１リング７の下方に設けた第１混合作用室５０に流入して底板２に衝突して反転する。ついで、流体は環状凸部４５ａの下面に設けた環状凹溝４７に衝突して反転し、第１リング７と環状凸部４５ａの外周下面に設けた突出部４８との間の極く狭い第１通路４９を通り、さらに、本体パイプ１と環状凸部４５ａとの間に狭い第２通路５２を連続して通って本体パイプ１内の第２混合作用室５０に流入して撹拌混合して出口パイプ６から流出する。このように、極く狭い通路４９と狭い第２通路５２を隣接して設け、さらに、その上下に位置する第１作用室５０および第２混合作用室５１を設けたことより、流動する流体に大きな圧力変化が生じ、小型でコンパクトな構成でも流体の撹拌効果が高めることができる。

図１２は、本発明の第１、２、３、４スタテックミキサーＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄを構成する本体パイプ１に取付けた底板２の第２実施例を示すもので、本体パイプ１を水平に切った状態を示した平面図であり、底板２の表面の任意箇所に本体パイプ１の中心から周方向に少なくとも１以上任意形状をした複数の段差からなる凹部６０を設けてある。したがって、本体パイプ１から第１混合作用室２０に流入する流体は、図１３に示すように、表面に凹部６０を設けた部分と、底板２の平坦な部分との段差を利用し、底板２に衝突する流体の流れを乱して撹拌混合させることができる。図中、ｔは凹部６０の深さを表したものである。

図１４は、本発明の第１、２、３、４スタテックミキサーＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄを構成する本体パイプ１に取付けた底板２の第３実施例を示すもので、本体パイプ１を水平に切った状態を示した平面図で、本体パイプ１の中心部から放射方向に複数の螺旋状傾斜板６２を配置し、この螺旋状傾斜板６２は図１７に示すように、平面から見ると弧状に形成してある。即ち、図１５に示すように、内底面に衝突した流体は、螺旋状傾斜板６２に当たって矢印で示した流路で流動可能に底板上に突出して設置してある。図中、ｔは螺旋状傾斜板の高さを示している。

この螺旋状傾斜板６２は、図１６に示す如く、底板２の中心部から放射状に位置させた螺旋状傾斜板６２の一端は、図１８に示すように底板２の表面と同一に形成し、入口パイプアセンブリ３から流入する流体が、内底面に当たると旋回しながら上昇するように傾斜して弧状に形成してある。即ち、第１混合作用室２０において、底板２に沿って流体が旋回する場合、たとえ細長い糸状物質が流体に混入していても、螺旋状傾斜板６２の一端部は底板の表面と平坦に形成してあるため引っ掛かることなく流体とともに流動させることができるため、糸状の長尺物が引っ掛かって詰まることはない。即ち、長尺物質が螺旋状傾斜板６２の間に進入した場合でも、放射状に複数の螺旋状傾斜板６２を設けてあるので、その上面に設けた傾斜面に沿って上方に案内されて流動するため、糸状の長尺物は詰まることがない。

前記第１、２、３、４スタティックミキサーＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、それぞれ内部にやや広い混合作用室と幅の狭い流路を交互に配して設けたことにより、液体と気体、液体と液体とが混合する際に、流体同士の衝突や圧縮と拡張（気体の場合）を交互に繰り返すため、圧力損失が小さくて撹拌混合効率を向上させると共に、流体中に混入した長尺糸状混合物の詰まりを防止することができるのでスタティックミキサーとしての信頼性を高めることができる。

通常、スタティックミキサーは流体の混合により圧損が伴うため、ミキサー上流側において混合の為の添加物（例えば空気）をコンプレッサー等で圧入する必要があるが、該ミキサーは圧損が大幅に少ないため、エジェクターと組み合わせて使用することができ、しかもエジェクターの空気は自給式となるので空気圧入のためコンプレサーは不要となり、持ち運びする場合に便利な装置となる。

本発明の第１、２、３、４スタティックミキサーＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄにより攪拌混合された流体は、いわゆるナノバブルといわれるもので、非常に微細な泡が混在した流体である。ナノバブルとは、液体と気体とを撹拌、混合、分離させて生成した超微細気泡で、例えば、マイクロバブルの一般的サイズの泡を１０μｍとした場合、前記ナノバブルの泡のサイズは２００〜７００ｎｍの大きさに形成したものをいう。

本発明の第１、２、３、４スタティックミキサーＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ（以下、ミキサーという）の性能を確認するため、常温水に炭酸ガスを飽和濃度に対応した量を添加して炭酸水製造試験を行ったところ、本ミキサー（２連式）ワンパス（ミキサー通過時間０．１秒以内）運転で９８０ｐｐｍが測定された。この温度領域においてはヘンリーの法則から飽和濃度は約１５００ｐｐｍであるが、溶解のための加圧などを施さずにこのような優れた数値を得られたことは良好な混合性能が得られた証明となった。例えば、化学工場に適用した場合、排水処理、化学反応など様々な用途があり、多大な省エネ効果が期待できる。

自社従来式ミキサーでは、化学反応でいえば、従来の反応下において、化学反応タワーの滞留時間を３０分~１２０分程度を要していたものが、ほぼ瞬間で反応終結できるため余計な薬品を使用しなくて済み、省エネの絶大な効果を多数の実例でなしている。その効果は、ほぼ全ての実績において薬品原単位の約３０~４０％カットを実現してきているが、本発明のミキサーは従来式と性能上は遜色ないものとなっており、しかも圧力損失がより少ないため動力費の削減効果を合わせると、今後の経済効果を飛躍的に期待できる。

長尺物フリーで使用できるミキサーとはいっても、混合性能に問題があってはその価値がないため、本発明のミキサー（仮称：ＨＦＭ）との圧損測定データと、すでに市販されて十分な実績（１０００台以上）のある自社製ミキサーとの圧損比較データと性能比較テストを実施した。性能テストにおいては，炭酸ガスの水に対する溶存度において比較テストを実施したので、以下にテスト結果を示す。

１）ＨＥＭの圧損測定データ

ＨＦＭ１；１段式であって圧損データを示したものである。
ＨＦＭ２：２段式であって圧損データを示したものである。

２）ＨＦＭ１と自社従来式ミキサー（略称ＳＳ．Ｍ１）によるＣＯ２溶存比較テスト
尚、テスト判定に採用した炭酸水濃度測定器は、炭酸泉温浴施設向けに市販されている簡易型炭酸水濃度測定器（商品名：フリフリ）を採用した。

このテストの結果から、自社従来品のミキサー（ＳＳ．Ｍ１）とその混合性能において
ほぼ同等の結果が出たことが確認できた。

また、自社従来式と構造上の比較では多少複雑になるが、圧力損失（△Ｐ）は自社従来式より低く抑えられているので、大流量処理を行っているユーザーにとってはミキサーに送液するためポンプの動力費を大幅に抑えられるため最適な装置を提供することが可能となった。

前記した表から理解されるように、自社の従来品ミキサーとの圧損比較において、本発明に係るミキサーは平均で約２０％ほど少なくなっている。市販品の従来型のミキサーは出願人が知る限り本発明のミキサーとの圧損を比較した場合、出願人の本発明のミキサーが５〜２０ｋＰａに対して、他社のミキサーは少なくとも２００ｋＰａ前後が一般的である。このように、「圧損が低くてよく混ざる」のであれば、大流量処理用に限らず、今まで対象にならなかった多くの分野で採用される可能性が高まるものである。

１本体パイプ
２底板
３入口パイプアセンブリ
４連結筒
５蓋板
６出口パイプ
７第１リング
８第１混合作用室
９第２混合作用室
１０第３混合作用室
１１第１通路
１２第２通路
１４環状凸部
１６第１連結筒
１６ａ環状凸部
１７第２連結筒
１８環状凸部
２０第１混合作用室
２１第２混合作用室
２２第１通路
２３第２通路
２５第３混合作用室
２６第３通路
２７第４混合作用室
２８第４通路
３０外筒
３１取付口
３３連結筒
３３ａ環状凸部
３４第１通路
３５第２通路
３６連通路
３７下部連通路
３８第３通路
４０第１混合作用室
４１第２混合作用室
４５連結筒
４５ａ環状凸部
４７環状凹部
４８突出部
４９第１通路
５０第１混合作用室
５１第２混合作用室
５２第２通路
５５長尺パイプ
６０凹部
６２螺旋状傾斜板
Ａ第１スタティクミキサー
Ｂ第２スタティクミキサー
Ｃ第３スタティクミキサー
Ｄ第４スタティクミキサー

Claims

上部に蓋板５および下部に底板２を有した本体パイプ１の下方内部に第１リング７を設け、該本体パイプ１の上方に出口パイプ６を連結し、前記蓋板５の中央部において、上部から下部に向かって挿通して固定した入口パイプアセンブリ３と、その下流側に鍔状の環状凸部１４を有した連結筒４を取付け、前記鍔状の環状凸部１４は、連結筒４の上部に設けられ、かつ、前記第１リング７の上部に位置するように構成され、該連結筒４の下端部が前記第１リング７の上端部よりも上部に構成され、該連結筒４の下端部と前記第１リング７との間に第１通路１１を設け、前記第１リング７の内径と同径に形成した前記鍔状の環状凸部１４と本体パイプ１との間に第２通路１２を設け、本体パイプ１と底板２と第１リング７との間に形成した第１混合作用室８と、本体パイプ１と前記連結筒４の外周に設けた第２混合作用室９とを前記第１通路１１で連通させ、前記第２通路１２の上部であって、本体パイプ１と入口アセンブリ３と蓋板５で囲まれた第３混合作用室１０と、第２混合作用室９とを前記第２通路１２で連通させ、前記第１通路１１、および前記第２通路１２よりも前記第１混合作用室８、第２混合作用室９、及び第３混合作用室１０が広くなるように構成したスタティックミキサーであって、入口パイプアセンブリ３の上部から導入された流体が連結筒４の下端部から流出し、第１リング７内を通って第１混合作用室８に流入して底板２に衝突して上方に反転し、該連結筒４の下端部から流下する流体の外側部分を通って上昇し、前記第１通路１１を通って第２混合作用室９に流入し、さらに連結筒４の外周に沿って上昇して前記鍔状の環状凸部１４の下面に衝突して攪拌混合し、さらに前記第２通路１２を通って第３混合作用室１０に流入して蓋板５に衝突反転して第３混合作用室１０内で撹拌混合した後、出口パイプ６から流出することで、流体が前記第１通路１１、及び前記第２通路１２と、第１通路１１、及び前記第２通路１２よりも広くなるように構成した第１混合作用室８、第２混合作用室９、第３混合作用室１０を交互に通過するようにし、流体が受ける圧力変化によって減圧と加圧を繰り返して攪拌混合を高めることを特徴とするスタティックミキサー。
上部に蓋板５および下部に底板２を有した本体パイプ１の下方内部に第１リング７と第２リング７ａとを間隔を有して設け、該本体パイプ１の上方に出口パイプ６を連結し、前記蓋板５の中央部において、上部から下部に向かって挿通して固定した入口パイプアセンブリ３と、その下流側に環状凸部１６ａを有した第１連結筒１６、同じく環状凸部１８を有した第２連結筒１７を連結し、前記環状凸部１６ａは、第１連結筒１６の上部に設けられ、かつ、前記第１リング７の上部よりも上方に位置し、第１連結筒１６の下部は、前記第１リング７と第２リング７ａとの中間に位置し、前記環状凸部１８は、第２連結筒１７の上部に設けられ、かつ、前記第２リング７ａの下部よりも下方で第１リング７の上部よりも上方に位置するように構成され、該第２連結筒１７の下端部は前記第１リング７の上端部よりも上部に構成され、前記第１、２リング７、７ａの内径と、第１、２連結筒１６、１７に設けた環状凸部１６ａ、１８の外径を同径に形成して前記第２連結筒１７の下端部と前記第１リング７の上端部との間に第１通路２２を設け、前記第２連結筒１７の環状凸部１８と本体パイプ１との間に第２通路２３を形成し、前記第１連結筒１６と第２リング７ａとの間に第３通路２６を設け、第１連結筒１６の環状凸部１６ａ及び入口パイプアセンブリ３と本体パイプ１との間に第４通路２８をそれぞれ設け、本体パイプ１と底板２と第１リング７との間に形成した第１混合作用室２０と、本体パイプ１と前記第２連結筒１７の外周に設けた第２混合作用室２１とを前記第１通路２２で連通させ、前記本体パイプ１と第２連結筒１７の環状凸部１８と第１連結筒１６と第２リング７ａで囲まれた第３混合作用室２５と、前記第２混合作用室２１とを前記第２通路２３で連通させ、前記本体パイプ１と第１連結筒１６の環状凸部１６ａと第２リング７ａとの間に形成した第４混合作用室２７と第３混合作用室２５とを前記第３通路２６で連通させ、かつ、該第４混合作用室２７と前記第４通路２８とをそれぞれ連通し、前記第１通路２２、前記第２通路２３、前記第３通路２６及び第４通路２８よりも前記第１混合作用室２０、第２混合作用室２１、第３混合作用室２５及び第４混合作用室２７が広くなるように構成したスタティックミキサーであって、入口パイプアセンブリ３の上部から導入された流体が第１、２連結筒１６、１７を流下し、第２連結筒１７の下端部から流出し、第１リング７内を通って第１混合作用室２０に流入して底板２に衝突して上方に反転し、該第２連結筒１７の下端部から流下する流体の外側部分を通って上昇し、前記第１通路２２を通って第２混合作用室２１に流入し、さらに第１連結筒１７の外周に沿って上昇して前記環状凸部１８の下面に衝突して攪拌混合し、さらに流体は、前記第２通路２３を通って第３混合作用室２５に流入して上昇し、第２リング７ａの下面に衝突反転して攪拌混合され第３通路２６から第４混合作用室２７に流入して上昇し、第１連結筒１６の環状凸部１６ａの下面に衝突反転して撹拌混合した後、第４通路２８を通って出口パイプ６から流出することで、流体が前記第１通路２２、第２通路２３、第３通路２６及び第４通路２８と、第１通路２２、第２通路２３、第３通路２６及び第４通路２８よりも広くなるように構成した第１混合作用室２０、第２混合作用室２１、第３混合作用室２５、第４混合作用室２７を交互に通過することによって流体が受ける圧力変化で減圧と加圧を繰り返して攪拌混合を高めることを特徴とするスタティックミキサー。