JP7843550B1

JP7843550B1 - 混合容器

Info

Publication number: JP7843550B1
Application number: JP2025013090A
Authority: JP
Inventors: 穂高向原; ロマンキルゼンブラト
Original assignee: Wota Corp
Current assignee: Wota Corp
Priority date: 2025-01-29
Filing date: 2025-01-29
Publication date: 2026-04-10
Anticipated expiration: 2045-01-29

Abstract

【課題】混合対象の混合効率を高めて濃度ムラを抑えることを可能とする。【解決手段】二以上の混合対象を混合させることが可能な内部空間と、該内部空間に二以上の混合対象を流入させる流入口と、該内部空間内の二以上の混合対象を排出する流出口とを有する容器本体と、容器本体の内部空間に設けられ、該内部空間から流出口に向けて流動する二以上の混合対象の流れを旋回流化させる旋回流生成部とを備え、旋回流生成部は、流出口の周囲を取り囲むよう設けられた複数の羽根部を有し、かつ、容器本体に対して回転不能に固定されている。【選択図】図１

Description

本発明は、混合容器に関する。

従来から、汚水等を浄化して再利用可能とする液体浄化システムが知られている。例えば、特許文献１には、震災等の災害発生時の緊急時に河川やプールの水に対して濾過処理及び殺菌処理を施し、これにより得られた純水に塩素水を注入することで、地方自治体が定めている水質検査項目の一つである残留塩素を基準範囲内にした飲料水とする浄水装置が開示されている。

特許文献１の浄水装置は、予め定めた塩素濃度の塩素水が貯留された塩素水貯留容器と、濾過水が流動する配管に塩素水貯留容器の塩素水を供給する電動ポンプと、電動ポンプを駆動させる制御部とを備えており、ユーザによる往復式手動ポンプのハンドル操作を検知した際に制御部により電動ポンプを駆動させ、濾過水に対して一定量の塩素水を供給するよう構成されている。

特開２０１８－１７６０８８号公報

しかしながら、特許文献１の浄水装置は、電動ポンプで圧送する塩素水を単純に濾過水に混合させるだけの構成であるため、濾過水と塩素水が完全に混ざり合わずに流動し、濃度ムラが生じるおそれがある。このような濃度ムラは、塩素濃度等の正確な測定を阻害する要因となり得るため、極力排除することが望まれる。

本発明は、混合対象の混合効率を高めて濃度ムラを抑えることが可能な混合容器に関する。

本発明の一例に係る混合容器は、二以上の混合対象を混合させることが可能な内部空間と、該内部空間に前記二以上の混合対象を流入させる流入口と、該内部空間内の前記二以上の混合対象を排出する流出口とを有する容器本体と、前記容器本体の前記内部空間に設けられ、該内部空間から前記流出口に向けて流動する前記二以上の混合対象の流れを旋回流化させる旋回流生成部とを備え、前記旋回流生成部は、前記流出口の周囲を取り囲むよう設けられた複数の羽根部を有しており、かつ、前記容器本体に対して回転不能に固定されている。

本発明の一例に係る混合容器において、前記流入口は、前記複数の羽根部よりも径方向外側に設けられていても良い。

本発明の一例に係る混合容器において、前記複数の羽根部は、前記容器本体の周方向に湾曲した形状を有していても良い。

本発明の混合容器によれば、混合対象の混合効率を高めて濃度ムラを抑えることが可能になる。

本実施形態に係る混合容器を示す斜視図である。図２のＡ－Ａ´線に沿う概略断面図である。本実施形態に係る混合容器を利用可能なシステムの一例を示す概略構成図である。

以下、本発明を実施するための好適な実施形態について、図面を用いて説明する。なお、以下の実施形態は、各請求項に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。また、本実施形態においては、各構成要素の縮尺や寸法が誇張されて示されている場合や、一部の構成要素が省略されている場合がある。

［混合容器の全体構成］
本実施形態に係る混合容器１は、図１及び図２に示すように、二以上の混合対象を混合させる容器本体１０と、容器本体１０から流出する混合対象の流れを旋回流化させる旋回流生成部２０とを備えている。

混合対象としては、気体、液体及び固体（粉体）である。混合の一例としては、例えば、（１）液体と液体の混合、（２）液体と気体の混合、（３）液体と固体の混合、（４）気体と気体の混合等が例示されるが、これらに限定されるものではない。また、一相又は二相の混合に限定されず、三相以上を混合させても良い。

［容器本体の構成］
容器本体１０は、底面部１０ａと、底面部１０ａの周縁から上方に向けて延びる筒状の周壁部１０ｂと、周壁部１０ｂの上端を閉塞する天面部１０ｃとを有しており、これら底面部１０ａ、周壁部１０ｂ及び天面部１０ｃにより、二以上の混合対象を混合させることが可能な内部空間が規定されている。本実施形態において、周壁部１０ｂは、円筒状（断面円形状）に形成されているが、これに限定されず、種々の断面形状を採用可能である。また、本実施形態において、底面部１０ａ及び天面部２０ｃは、周壁部１０ｂに対して着脱することが可能な別部材であるが、これに限定されるものではない。

容器本体１０は、内部空間内に第１の被混合物（例えば、塩素水）を流入させるための第１流入口１２と、内部空間内に第２の被混合物（例えば、浄化された処理水）を流入させるための第２流入口１３と、内部空間内の二以上の混合対象（例えば、塩素が添加された処理水）を排出する流出口１４とを有している。なお、流入口１２，１３は、一か所にのみ形成される構成であっても良いし、三か所以上形成される構成であっても良い。また、流出口１４は、二か所以上形成される構成であっても良い。

第１流入口１２は、容器本体１０に向けて第１の被混合物を供給する第１供給機構６（例えば、後述する塩素水タンク。図３参照）と直接又は間接的に接続されている。第２流入口１３は、容器本体１０に向けて第２の被混合物を供給する第２供給機構（例えば、後述する水処理機構３。図３参照）と直接又は間接的に接続されている。流出口１４は、混合物の被供給先（例えば、後述する処理水貯留槽５。図３参照）と直接又は間接的に接続されている。

第１流入口１２は、天面部１０ｃに設けられており、例えば、第１供給機構６と容器本体１０とを繋ぐチューブ等の接続部材（図示せず）を接続可能に構成されている。本実施形態において、第１流入口１２は、天面部１０ｃの上面から上方に向けて延出する接続部１２ａ（図１参照）と、天面部１０ｃの下面から下方（内部空間内）に向けて延出する滴下部１２ｂ（図２参照）とを有している。

接続部１２ａは、天面部１０ｃの上面に立設された円筒状の突起であり、チューブ等の接続部材（図示せず）を接続しやすいよう、その上端に先細り状の傾斜部が形成されている。また、滴下部１２ｂは、天面部１０ｃの下面に立設された円筒状の突起であり、滴下される第１の被混合物の量を正確に調整できるよう、その下端に先細り状の傾斜部（図示せず）が形成されている。接続部１２ａ及び滴下部１２ｂは、接続部１２ａの上端から滴下部１２ｂの下端に亘って天面部１０ｃを介して貫通する流路を有しており、第１供給機構６から供給された第１の被混合物を容器本体１０の内部空間に流入させるよう構成されている。

第１流入口１２は、内部空間の径方向中心Ｃよりも外周側に位置している。具体的には、第１流入口１２は、旋回流生成部２０の後述する複数の羽根部２２ａ～２２ｃよりも径方向外側に設けられている。本実施形態に係る容器本体１０は、このような構成を備えることにより、第１流入口１２の滴下部１２ｂから内部空間内に導入された第１の被混合物が旋回流生成部２０によって旋回流化され、図２に示すように、流出口１４に向かって螺旋状に流動するよう構成されている。

第２流入口１３は、底面部１０ａに形成されており、例えば、第２供給機構（例えば、後述する水処理機構３）と容器本体１０とを繋ぐ接続部材（例えば、後述する配管４）を接続可能に構成されている。第２流入口１３は、内部空間の径方向中心Ｃよりも外周側に位置している。具体的には、第２流入口１３は、旋回流生成部２０の後述する複数の羽根部２２ａ～２２ｃよりも径方向外側に設けられている。本実施形態に係る容器本体１０は、このような構成を備えることにより、第２流入口１３から内部空間内に導入された第２の被混合物が旋回流生成部２０によって旋回流化され、第１流入口１２から内部空間内に導入された第１の被混合物と激しく混ざり合いながら、図２に示すように、流出口１４に向かって螺旋状に流動するよう構成されている。

流出口１４は、旋回流生成部２０の後述する複数の羽根部２２ａ～２２ｃよりも径方向内側に設けられている。具体的には、流出口１４は、その開口中心が内部空間の径方向中心Ｃ上に位置するよう、底面部１０ａの中心に形成されている。底面部１０ａは、流出口１４に向けて先細りとなるすり鉢状のテーパ面であっても良いし、平坦面であっても良い。

［旋回流生成部の構成］
旋回流生成部２０は、図１及び図２に示すように、容器本体１０の内部空間に設けられ、該内部空間から流出口１４に向けて流動する混合物の流れを旋回流化させるよう構成されている。

旋回流生成部２０は、容器本体１０の流出口１４の周囲を取り囲むよう設けられた複数の羽根部２２ａ～２２ｃを有している。本実施形態では、羽根部２２ａ～２２ｃは、３つ設けられているが、これに限定されず、羽根部の数は任意に変更可能である。

複数の羽根部２２ａ～２２ｃは、それぞれ、容器本体１０の周方向に湾曲した形状を有している。具体的には、複数の羽根部２２ａ～２２ｃは、それぞれ、容器本体１０の径方向外側に向けて凸となる円弧状に形成されている。なお、複数の羽根部２２ａ～２２ｃは、それぞれ同じ曲率半径及び周長を有する同形同大の円弧であっても良いし、曲率半径及び／又は周長が異なる円弧であっても良い。

複数の羽根部２２ａ～２２ｃは、容器本体１０の周方向に所定の位相をずらして配置されており、本実施形態では、１２０°の間隔をおいて配置されている。なお、複数の羽根部２２ａ～２２ｃの間隔は、等間隔であっても良いし、異なる間隔であっても良い。

複数の羽根部２２ａ～２２ｃは、それぞれ、延在方向の一端部２４が、延在方向の他端部２８よりも容器本体１０の径方向中心Ｃ寄りに位置するよう設けられている。また、複数の羽根部２２ａ～２２ｃは、それぞれ、延在方向の一端部２４が、隣接する一の羽根部２２ａ～２２ｃの内周面２６と対向し、かつ、延在方向の他端部２８が、隣接する他の羽根部２２ａ～２２ｃの一端部２４よりも径方向外側に位置するよう設けられている。換言すれば、複数の羽根部２２ａ～２２ｃは、それぞれ、延在方向の一端部２４が、隣接する一の羽根部２２ａ～２２ｃの他端部２８と径方向内側に所定の間隔をおいて重なり合っており、延在方向の他端部２８が、隣接する他の羽根部２２ａ～２２ｃの一端部２４と径方向外側に所定の間隔をおいて重なり合っている。

具体的には、第１の羽根部２２ａは、延在方向の一端部２４が、順方向に隣接する第２の羽根部２２ｂの内周面２６と対向し、かつ、延在方向の他端部２８が、逆方向に隣接する第３の羽根部２２ｃの一端部２４よりも径方向外側に位置している。
また、第２の羽根部２２ｂは、延在方向の一端部２４が、順方向に隣接する第３の羽根部２２ｃの内周面２６と対向し、かつ、延在方向の他端部２８が、逆方向に隣接する第１の羽根部２２ａの一端部２４よりも径方向外側に位置している。
さらに、第３の羽根部２２ｃは、延在方向の一端部２４が、順方向に隣接する第１の羽根部２２ａの内周面２６と対向し、かつ、延在方向の他端部２８が、逆方向に隣接する第２の羽根部２２ｂの一端部２４よりも径方向外側に位置している。

複数の羽根部２２ａ～２２ｃは、互いに上記のような位置関係で配置されることにより、各羽根部２２ａ～２２ｃの外周面に沿って流動する混合物を隣接する他の羽根部の内周面２６に誘導し、内周面２６に沿って流動させることで旋回流化させ、二以上の被混合物を激しく混ぜ合わせながら流出口１４に誘導することが可能に構成されている。

複数の羽根部２２ａ～２２ｃは、容器本体１０に対して回転不能に固定されている。本実施形態において、複数の羽根部２２ａ～２２ｃは、容器本体１０の底面部１０ａから上方に向けて延出した平板状の壁部であり、底面部１０ａと一体として構成されている。なお、複数の羽根部２２ａ～２２ｃは、容器本体１０の底面部１０ａと一体として成形されても良いし、別部材として成形された後に底面部１０ａに固着されても良い。

［混合容器の用途］
本実施形態に係る混合容器１は、例えば、原水に対して液体処理を施すことで処理水を生成する液体処理システム等に好適に用いることが可能である。このような液体処理システムとしては、例えば図３に示すように、原水を貯留する原水貯留槽２と、原水貯留槽２から供給される原水に対して水処理を行い浄化させる水処理機構３と、水処理機構３から供給される処理水を貯留する処理水貯留槽５とを備える設備が例示される。

原水貯留槽２としては、例えば、排水等の量や流れを調整するための排水調整槽が例示される。また、水処理機構３としては、例えば、微生物により原水に対して浄化処理を施す生物処理槽や、処理水の不純物含有率を所望の基準まで低下させるためのフィルタ機構や、処理水を脱色する脱色機構等が例示される。フィルタ機構としては、例えば、逆浸透膜（ＲＯ膜）、限外ろ過膜（ＵＦ膜）及び精密ろ過膜（ＭＦ膜）等を用いることが可能である。脱色機構としては、例えば、オゾン発生装置及び活性炭フィルタ等を用いることが可能である。さらに、処理水貯留槽５としては、浄化された処理水を貯留し、需要家等に向けて供給するための浄化水貯留槽が例示される。ただし、各槽の用途はこれらに限定されるものではない。

本実施形態に係る混合容器１は、例えば、水処理機構３によって浄化された処理水に塩素等の薬品を添加することで処理水を消毒する消毒機構の一部として利用することが可能である。換言すれば、本実施形態に係る混合容器１は、塩素等の薬品を一定量添加するための添加装置として利用可能である。

具体的には、本実施形態に係る混合容器１は、容器本体１０の第１流入口１２を塩素水タンク等の第１供給機構６に接続し、容器本体１０の第２流入口１３を水処理機構３等の第２供給機構から延びる配管４に接続し、容器本体１０の流出口１４を処理水貯留槽５に向けて延びる配管７に接続した状態で使用することが可能である。なお、本実施形態に係る混合容器１の設置位置は、これに限定されず、任意に変更可能である。

第１供給機構６から容器本体１０への第１の被混合物（例えば、塩素水）の添加は、第１の混合物を微量ずつ高精度に送り出すことが可能なポンプにより行われても良い。また、その添加量は、配管７、処理水貯留槽５又はこれよりも下流に設けられたセンサ類（例えば、残留塩素濃度計）等の測定結果に基づくフィードバック制御により制御されても良い。ただし、これに限定されるものではなく、第１供給機構６から容器本体１０への第１の被混合物の添加は、種々の制御乃至原理により実行することが可能である。

本実施形態に係る混合容器１が用いられる液体処理システムとしては、例えば、需要家から排出される生活排水、汚水、雨水、表流水及び地下水等の種々の原水に対して浄化処理を施し、トイレ洗浄、お風呂、シャワー、洗濯及び食器洗い等に使用可能な生活用水や飲用可能な飲用水等の処理水に再生する目的等に用いられる液体処理システムが挙げられる。

また、本実施形態に係る混合容器１が用いられる液体処理システムは、建造物や移動体に組み込まれるシステムであっても良い。建造物としては、例えば、上水・下水設備が行き届かない山間部等に建設される住居、別荘、山小屋、仮設住宅及び移動型住宅等が例示されるが、これらに限定されるものではない。また、移動体としては、例えば、自動車、列車、船舶、航空機及びトレーラーハウス等が例示されるが、これらに限定されるものではない。さらに、本実施形態に係る混合容器１が用いられる液体処理システムは、建造物や移動体から独立したシステムであっても良い。例えば、野外のイベント会場、工事現場、キャンプ場及び災害避難所等の所定の場所に運搬して使用可能な可搬性を備えるシステムであっても良い。

［本実施形態に係る混合容器の利点］
本実施形態に係る混合容器１は、二以上の混合対象を混合させることが可能な内部空間と、該内部空間に二以上の混合対象を流入させる流入口１２，１３と、該内部空間内の二以上の混合対象を排出する流出口１４とを有する容器本体１０と、容器本体１０の内部空間に設けられ、該内部空間から流出口１４に向けて流動する二以上の混合対象の流れを旋回流化させる旋回流生成部２０とを備え、旋回流生成部２０は、流出口１４の周囲を取り囲むよう設けられた複数の羽根部２２ａ～２２ｃを有しており、かつ、容器本体１０に対して回転不能に固定されている。

このような構成を備えることにより、本実施形態に係る混合容器１は、二以上の混合対象の自重等による流れを利用して旋回流化させ、二以上の混合対象の流れを旋回流の状態で激しく混ぜ合わせた上で下流側に供給することが可能となるため、混合対象の混合効率を高めて濃度ムラを抑えることが可能であるという利点がある。

また、本実施形態に係る混合容器１において、流入口１２，１３は、複数の羽根部２２ａ～２２ｃよりも径方向外側に設けられている。このような構成を備えることにより、本実施形態に係る混合容器１は、容器本体１０内に流入された二以上の混合対象を漏れなく旋回流化させ、より確実に混ぜ合わせた状態で流出口１４から流出させることができるという利点がある。

さらに、本実施形態に係る混合容器１は、複数の羽根部２２ａ～２２ｃは、容器本体１０の周方向に湾曲した形状を有している。このような構成を備えることにより、本実施形態に係る混合容器１は、二以上の混合対象の流れをより強い旋回流とすることが可能となるため、濃度ムラをより一層抑えることが可能であるという利点がある。

さらに、本実施形態に係る混合容器１は、複数の羽根部２２ａ～２２ｃは、それぞれ、延在方向の一端部２４が、隣接する一の羽根部２２ａ～２２ｃの内周面２６と対向し、かつ、延在方向の他端部２８が、隣接する他の羽根部２２ａ～２２ｃの一端部２４よりも径方向外側に位置するよう設けられている。このような構成を備えることにより、本実施形態に係る混合容器１は、羽根部２２ａ～２２ｃの外周面に沿って流動する二以上の混合対象が隣接する他の羽根部２２ａ～２２ｃの内周面２６に誘導され、内周面２６に沿って旋回流化されて流出口１４に誘導されるため、短い流動長であっても強い旋回流を生み出すことができるという利点がある。また、本実施形態に係る混合容器１は、短い流動長で強い旋回流を生み出すことが可能であるため、容器本体１０、延いては混合容器１全体を小型化することができるという利点がある。

［変形例］
本発明に係る混合容器は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想を逸脱しない範囲内において種々の改変を行なうことができる。

上述した実施形態において、容器本体１０は、内部空間内に二以上の混合対象を流入させるための流入口１２，１３を有し、流入口１２，１３は、複数の羽根部２２ａ～２２ｃよりも径方向外側に設けられるものとして説明したが、これに限定されるものではない。例えば、容器本体１０が予め二以上の混合対象の一方又は双方が封入された容器である場合には、容器本体１０は第１流入口１２及び第２流入口１３の一方又は双方を有さなくても良い。また、第１流入口１２及び第２流入口１３の一方又は双方が、複数の羽根部２２ａ～２２ｃよりも径方向内側に設けられても良い。さらに、第１流入口１２は、底面部１０ａや周壁部１０ｂに設けられても良いし、複数設けられても良い。また、第２流入口１３は、天面部１０ｃや周壁部１０ｂに設けられても良いし、複数設けられても良い。

上述した実施形態において、複数の羽根部２２ａ～２２ｃは、それぞれ、延在方向の一端部２４が、隣接する一の羽根部２２ａ～２２ｃの内周面２６と対向し、かつ、延在方向の他端部２８が、隣接する他の羽根部２２ａ～２２ｃの一端部２４よりも径方向外側に位置するよう設けられるものとして説明したが、これに限定されるものではない。羽根部２２ａ～２２ｃの一端部２４は、隣接する一の羽根部２２ａ～２２ｃの内周面２６と対向しなくても良いし、複数の羽根部２２ａ～２２ｃの他端部２８は、隣接する他の羽根部２２ａ～２２ｃの一端部２４よりも径方向外側に位置していなくても良い。

上記のような変形例が本発明の範囲に含まれることは、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１：混合容器
２：原水貯留槽
３：水処理機構
４，７：配管
５：処理水貯留槽
６：液体供給機構
１０：容器本体
１０ａ：底面部
１０ｂ：周壁部
１０ｃ：天面部
１２：第１流入口
１２ａ：接続部
１２ｂ：滴下部
１３ :第２流入口
１４：流出口
２０：旋回流生成部
２０ｃ：天面部
２２ａ～２２ｃ：羽根部
２４：一端部
２６：内周面
２８：他端部
Ｃ：径方向中心

Claims

二以上の混合対象を混合させることが可能な内部空間と、該内部空間に前記二以上の混合対象をそれぞれ流入させる二以上の流入口と、該内部空間内の前記二以上の混合対象を排出する流出口とを有する容器本体を備え、
前記流入口は、前記内部空間に第１の混合対象を流入させる第１流入口と、該内部空間に第２の混合対象を流入させる第２流入口とを含み、
前記第１流入口及び前記第２流入口のいずれか一方は、前記容器本体の底面部に形成され、
前記第１流入口及び前記第２流入口のいずれか他方は、前記容器本体の前記底面部以外の部位に形成されており、
前記容器本体の前記内部空間には、該内部空間から前記流出口に向けて流動する前記二以上の混合対象の流れを旋回流化させる旋回流生成部が設けられ、
前記旋回流生成部は、前記流出口の周囲を取り囲むよう設けられた複数の羽根部を有しており、かつ、前記容器本体に対して回転不能に固定され、
前記第１流入口及び前記第２流入口は、前記複数の羽根部よりも径方向外側に設けられている
混合容器。
前記第１流入口は、前記内部空間に被混合物を流入させるよう構成され、前記第２流入口は、該内部空間に処理水を流入させるよう構成されており、
前記内部空間内において前記処理水と前記被混合物とを混合することにより、該処理水に対して該被混合物を添加するよう構成されている
請求項１に記載の混合容器。
前記複数の羽根部は、前記容器本体の周方向に湾曲した形状を有している
請求項１又は２に記載の混合容器。