TWI577441B - Liquid vortex mixer - Google Patents

Description

液體渦旋混合器

本發明係提供一種液體渦旋混合器，尤指座體之基座容置槽內為螺接有鎖固組件之螺接頭，並於螺接頭底面處之桿體上套接有混合裝置之二墊片，且二相鄰墊片間形成有縫隙，以供液體通過時壓力改變而噴出後形成超音速渦流狀態，並與氣體混合產生非常多的超細氣泡。

按，水是人類維持生存所不可或缺的物質，每人每日都需攝取一定的飲用水，但除了飲用水之外，家庭、食品加工業(如飲料、酒類、乳製品等)、服務業(如旅館、泳池、健身中心等)、醫療照顧業(如醫療設施、救護車等)等設備的殺菌與消毒也需要用水，而一般飲用水雖已由水廠以加氯的方式進行消毒，不過在水廠經由管路輸送的過程中，卻可能提供了微生物良好的生長環境而遭到污染，許多病原菌將會藉由水的散佈而引發疾病，若要享用純淨、健康、衛生的飲用水，通常需要再針對水中雜質及可能危害人體的污染物質進行處理。

再者，一般飲用水大多使用加熱設備進行殺菌，其雖可將飲用水經過15~20分鐘的煮沸過程後加熱至高溫，使飲用水中的細菌或微生物有效死滅，但此種方式需要使用額外的加熱能源，且因加熱溫度快速變化亦會造成設備熱漲冷縮，導致設備容易破裂，甚至是可能造成飲 用水污染，整體使用上也具有一定的危險性，而常溫殺菌的方式主要利用水中添加次氯酸納(俗稱為漂白水)消毒劑，以調製出預定濃度之抗菌液進行消毒使用，惟該消毒劑使用時需與冷水搭配稀釋，不僅調製不易並具有一定危險性，且該強烈的臭味與有毒物質(如三鹵甲烷、三氯甲烷等)對於人體皮膚、黏膜、呼吸道等具有刺激性而可能會危害健康，而使用後亦需要二次沖洗才能去除臭味和藥劑，以及鹽鹼殘留，並於排放時也需要使用吸收容器等中和排放水，否則將會污染環境，即為有待從事此行業者所亟欲研究改善之方向所在。

故，發明人有鑑於上述習用之問題與缺失，乃搜集相關資料經由多方的評估及考量，並利用從事於此行業之多年研發經驗不斷的試作與修改，始設計出此種液體渦旋混合器之發明專利誕生。

本發明之主要目的乃在於該座體所具之基座內部容置槽內壁面處為形成有內螺紋，並於容置槽底部中央處設有可與管路相連接之對接頭，而鎖固組件之螺接頭底面處為朝外延伸有穿入於容置槽中之桿體，且螺接頭周邊處形成有螺接於內螺紋上之外螺紋，再於桿體上形成有環形阻擋部及延伸出一軸柱，又軸柱上所套接混合裝置之二墊片表面上為分別環狀排列設有不同孔數之複數通孔，當液體為由對接頭處流入於二墊片之通孔內時，其墊片便會高速轉動產生出迴旋渦流，並使渦流通過二相鄰墊片相接面間所形成之縫隙處時壓力改變而噴出後形成超音速渦流之狀態，以供液體與渦流中之氣體混合在一起後產生非常多的超細氣泡，便可廣泛應用於清洗及淨化系統、食品加工、廢水處理、藥品製造或醫學美容等相 關的領域中，使液體中之超細氣泡可快速均勻的穿透於食物的毛細孔內進行清洗、去除農藥與有毒物質等，並具有穩定的滅菌、消毒及除臭作用，或者是可利用物理性的氣泡作介面活性以取代化學性的介面活性劑，且不會產生二次的化學物質，更具實用性與適用性之效果。

本發明之次要目的乃在於該鎖固組件之螺接頭中央處為設有貫通之螺孔，並於桿體上相對於軸柱之另側處設有螺接於螺孔中結合成為一體之螺柱，且螺孔頂部周緣處朝外形成有第一旋動部，再於桿體之螺柱端部上形成有第二旋動部，便可利用手工具對接於桿體之第二旋動部上帶動螺柱旋緊或放鬆於螺接頭之螺孔中之深度調整環形阻擋部抵靠於墊片上之接觸力量，並依液體的種類(如水、酒精或黏稠物等物質)精密微調二相鄰墊片相接面間之縫隙，而液體流速為取決於縫隙之大小，若是縫隙越小，液體通過縫隙處時之流速則越快。

本發明之另一目的乃在於該鎖固組件之螺接頭表面上為設有至少一個連通於容置槽處之出口通道，並於出口通道內壁面處具有圓弧狀之複數槽孔，且各二相鄰之槽孔內側處形成有凸部，再由槽孔內壁面處向外剖設有貫通延伸至外螺紋處之切口，便可藉由出口通道之結構設計具有最大的出口，以避免液體經由出口通道處流出時受到阻擋而使氣泡間相互碰撞被截成較大體積，並確保氣泡的品質與完整度。

1‧‧‧座體

11‧‧‧基座

111‧‧‧容置槽

1111‧‧‧抵止面

1112‧‧‧凸緣

112‧‧‧內螺紋

12‧‧‧對接頭

121‧‧‧入口通道

122‧‧‧外螺紋

2‧‧‧鎖固組件

21‧‧‧螺接頭

211‧‧‧外螺紋

212‧‧‧出口通道

2121‧‧‧槽孔

2122‧‧‧凸部

2123‧‧‧切口

213‧‧‧螺孔

214‧‧‧第一旋動部

22‧‧‧桿體

221‧‧‧環形阻擋部

2211‧‧‧抵持面

2212‧‧‧環狀凹槽

222‧‧‧軸柱

223‧‧‧螺柱

224‧‧‧第二旋動部

3‧‧‧混合裝置

31‧‧‧墊片

311‧‧‧軸孔

3111‧‧‧第一環槽

3112‧‧‧第二環槽

312‧‧‧通孔

313‧‧‧環凸部

3131‧‧‧靠合面

4‧‧‧管路

41‧‧‧接口

411‧‧‧內螺紋

5‧‧‧液體

51‧‧‧渦流

52‧‧‧氣泡

第一圖 係為本發明之立體外觀圖。

第二圖 係為本發明之立體分解圖。

第三圖 係為本發明另一視角之立體分解圖。

第四圖 係為本發明之側視剖面圖。

第五圖 係為本發明較佳實施例之動作示意圖。

第六圖 係為本發明第五圖之局部放大圖。

為達成上述目的及功效，本發明所採用之技術手段及其構造，茲繪圖就本發明之較佳實施例詳加說明其構造與功能如下，俾利完全瞭解。

請參閱第一、二、三、四圖所示，係分別為本發明之立體外觀圖、立體分解圖、另一視角之立體分解圖及側視剖面圖，由圖中可清楚看出，本發明為包括有座體1、鎖固組件2及混合裝置3，故就本案之主要構件及特徵詳述如后，其中：該座體1為具有一基座11，並於基座11內部形成有上方處具開口之凹陷狀容置槽111，且容置槽111內壁面處形成有內螺紋112，而基座11之容置槽111底部中央處為朝外延伸設有一中空之對接頭12，並於對接頭12之中空內部形成有連通於容置槽111處之入口通道121，且對接頭12周邊處形成有外螺紋122；另，基座11之容置槽111底部相鄰於對接頭12之橫向表面為形成有一平整狀之抵止面1111，並於抵止面1111相鄰於對接頭12入口通道121周緣處形成有凸緣1112。

該鎖固組件2為包括有一螺接頭21及位於螺接頭21底面中央處所向下延伸出之桿體22，並於螺接頭21周邊處亦形成有外螺 紋211，且螺接頭21表面上位於桿體22周圍處設有至少一個出口通道212，又螺接頭21之出口通道212內壁面處分別具有相互連接之圓弧狀複數槽孔2121，並於各二相鄰之槽孔2121內側處皆形成有凸部2122，再由槽孔2121內壁面處向外剖設有貫通延伸至外螺紋211處之切口2123，而桿體22一側處為形成有一較大外徑之環形阻擋部221，並由環形阻擋部221中央處向下延伸出一軸柱222，且環形阻擋部221相鄰於軸柱222之橫向表面形成有平整狀之抵持面2211，再於抵持面2211上凹設有一環狀凹槽2212。

再者，螺接頭21與桿體22較佳實施為可利用螺接結合的方式組裝成為一體，但於實際應用時，亦可利用機械加工(如車床或銑床等)的方式直接一體成型出螺接頭21與桿體22，若是本發明以螺接結合的方式為說明時，其係於螺接頭21中央處設有貫通之螺孔213，並於桿體22上相對於軸柱222之另側處設有螺接於螺孔213中結合成為一體之螺柱223，而螺接頭21之螺孔213頂部周緣處為朝外形成有凸出之第一旋動部214，並於桿體22之螺柱223端部上形成有較小尺寸之第二旋動部224，且第二旋動部224為位於螺接頭21之螺孔213外側處，又第一旋動部214為呈一矩形、六角形、多邊形凸柱或其它各種型式，且第二旋動部224亦可為呈一十字、內六角凹槽、矩形凸柱或其它各種型式，以供使用者可利用手工具(如螺絲起子或扳手等)對接於第一旋動部214上帶動螺接頭21快速鎖轉，或者是可利用第二旋動部224帶動桿體22之螺柱223調整螺接於螺接頭21之螺孔213中之深度。

該混合裝置3為具有至少二個相互疊合之墊片31，其墊片31中央處形成有一軸孔311，並於二相鄰之墊片31表面上位於軸孔311周圍處分別環狀排列設有不同孔數之複數通孔312，且各二相鄰之墊片31相接面上位於通孔312周緣處分別進一步凹設有相對應之第一環槽3111，又混合裝置3上方處之墊片31表面上位於通孔312周緣處凹設有第二環槽3112，而混合裝置3下方處其中一墊片31之軸孔311底部周緣處則朝外形成有環凸部313，並於環凸部313相鄰於墊片31處之橫向表面形成有平整狀之靠合面3131。

然而，上述混合裝置3之墊片31較佳實施為由聚四氟乙烯(PTFE，通稱為鐵氟龍)所製成，但於實際應用時，亦可利用不銹鋼、乙烯丙烯橡膠(EPDM)或其他具有耐腐蝕性、耐高低溫性、自潤滑性之彈性材質所製成，以避免墊片31受到酸鹼腐蝕或產生老化而影響整體使用壽命，並於混合裝置3之各二相鄰墊片31相接面間形成有一縫隙D(如第六圖所示)，且該縫隙D可為20~50μm，舉凡運用本發明說明書及圖式內容所為之簡易修飾及等效結構變化，均應同理包含於本發明之專利範圍內，合予陳明。

當本發明於組裝時，係先將混合裝置3之二墊片31相互疊合形成抵貼狀態，並將墊片31之軸孔311活動套接於鎖固組件2桿體22之軸柱222上，且待混合裝置3上方處之墊片31抵靠於環形阻擋部221之抵持面2211上，以及墊片31之第二環槽3112對應於環形阻擋部221之環狀凹槽2212處，便可將鎖固組件2已套接有複數墊片31之桿體22向下穿入於座體1基座11之容置槽111中， 並使混合裝置3下方處墊片31之環凸部313伸入於對接頭12之入口通道121中，且可透過環凸部313之靠合面3131抵靠於容置槽111底部之凸緣1112上，以減少墊片31與容置槽111之抵止面1111間所形成之接觸面積與摩擦阻力，而後便可旋動於螺接頭21使其外螺紋211螺接於容置槽111之內螺紋112上，再利用手工具對接於第一旋動部214上帶動螺接頭21快速鎖轉，並連帶將桿體22之環形阻擋部221抵靠於墊片31上形成阻擋定位，亦可藉由手工具對接於桿體22之第二旋動部224上，並利用螺柱223螺接於螺接頭21之螺孔213中之深度精密微調二相鄰墊片31相接面間所形成之縫隙D，便可完成本發明整體之組裝。

請搭配參閱第五、六圖所示，係分別為本發明較佳實施例之動作示意圖及第五圖之局部放大圖，由圖中可清楚看出，本發明之液體渦旋混合器為應用於臭氧水離子清洗及淨化系統上僅為一種較佳之可行實施例說明而已，亦可依實際需求應用於食品加工、廢水處理(如工業、醫療、環境等)、藥品製造或醫學美容等相關的領域中，便可將座體1之對接頭12連接於供水設備或輸送系統中管路4端部之接口41，並由對接頭12之外螺紋122螺接於接口41之內螺紋411上利用鎖接固定的方式結合成為一體。

當本發明於使用時，可將管路4中之液體5先由過濾器進行淨化之前置處理，以濾除或減少液體5中泥沙、懸浮物、微小顆粒或其它雜質的含量，並利用泵浦進行加壓使液體5經由對接頭12之入口通道121快速流入於混合裝置3之墊片31處，且因各墊片31上具有不同 孔數之通孔312，可使液體5通過二相鄰墊片31上之通孔312時形成相互對正或錯位狀態，同時藉由液體5推動於墊片31以鎖固組件2之桿體22作為軸心高速轉動，並連帶使通孔312通過之液體5受到不規則的擾動而產生出迴旋區域之渦流51。

當液體5中之渦流51流入於各二相鄰之墊片31相接面間之第一環槽3111內時，便會高速撞擊於第一環槽3111內壁面上產生震盪，以供液體5(如水)中之離子積(氫離子濃度與氫氧根濃度的乘積)亦將隨之大幅上升而形成分解力強之亞臨界水，再由二相鄰墊片31相接面間所形成之縫隙處，以及墊片31與桿體22之環形阻擋部221間快速的流出至容置槽111內，而渦流51通過縫隙處時壓力便會改變且噴出後形成超音速渦流之狀態，並使渦流51中之氣體(如臭氧)通過時瞬間膨脹，且氣體受到分壓的作用下便會爆開，以供液體5與渦流51中之氣體混合在一起後產生非常多的微米到奈米級(如400nm)之超細氣泡52，亦可藉由螺接頭21之各出口通道212處結構設計為具有最大的出口，以避免因液體5經由出口通道212處流出時受到阻擋而使氣泡52間相互碰撞被截成較大體積，並確保氣泡52的品質與完整度，且該液體5及其氣泡52經由容置槽111處流出於座體1外部後便可直接輸出使用，或是可連接於外部設備上輸出使用。

而使用者亦可利用手工具對接於鎖固組件2桿體22之第二旋動部224上，並帶動螺柱223旋緊或放鬆於螺接頭21之螺孔213中之深度調整環形阻擋部221抵靠於墊片31上之接觸力量，便可依液體5的種類(如水、酒精或黏稠物等物質)來精密微調二相鄰墊片3 1相接面間所形成之縫隙D，而液體5通過縫隙D處之流速為取決於二相鄰墊片31間之縫隙D大小及其鬆緊度，若是縫隙D越小，則液體5通過時之流速越快，且因二墊片31為由彈性材質所製成，使液體5通過縫隙D處時墊片31便會撐開呈一彈性變形狀態。

是以，本發明為針對該座體1之基座11內部容置槽111內壁面處為形成有內螺紋112，並於容置槽111底部中央處設有對接頭12，而鎖固組件2之螺接頭21底面處朝外延伸有穿入於容置槽111中之桿體22，且螺接頭21周邊處形成有螺接於內螺紋112上之外螺紋211，再於桿體22上形成有環形阻擋部221及軸柱222，又軸柱222上所套接混合裝置3之二墊片31表面上為分別環狀排列設有不同孔數之複數通孔312，並於二相鄰之墊片31相接面間形成有一縫隙為其保護重點，當管路4中之液體5為由對接頭12處流入於二墊片31之通孔312內時，其墊片31便會高速轉動產生出迴旋渦流51，並使渦通過二相鄰墊片31間之縫隙D處時壓力改變而噴出後形成超音速渦流狀態，以供液體5與渦流51中之氣體混合在一起產生非常多的超細氣泡52，此種氣泡52為可快速均勻穿透於食物的毛細孔內進行清洗，並具有穩定的滅菌、消毒及除臭作用，或者是可利用物理性氣泡52作介面活性以取代化學性介面活性劑，更具實用性與適用性之效果。

上述詳細說明為針對本發明一種較佳之可行實施例說明而已，惟該實施例並非用以限定本發明之申請專利範圍，凡其它未脫離本發明所揭示之技藝精神下所完成之均等變化與修飾變更，均應包含於本發明所涵蓋之專利範圍中。

綜上所述，本發明上述之液體渦旋混合器於使用時為確實能達到其功效及目的，故本發明誠為一實用性優異之發明，實符合發明專利之申請要件，爰依法提出申請，盼 審委早日賜准本案，以保障發明人之辛苦發明，倘若鈞局有任何稽疑，請不吝來函指示，發明人定當竭力配合，實感德便。

1‧‧‧座體

11‧‧‧基座

111‧‧‧容置槽

1111‧‧‧抵止面

112‧‧‧內螺紋

12‧‧‧對接頭

122‧‧‧外螺紋

2‧‧‧鎖固組件

21‧‧‧螺接頭

211‧‧‧外螺紋

212‧‧‧出口通道

2121‧‧‧槽孔

2122‧‧‧凸部

2123‧‧‧切口

213‧‧‧螺孔

214‧‧‧第一旋動部

22‧‧‧桿體

221‧‧‧環形阻擋部

222‧‧‧軸柱

223‧‧‧螺柱

224‧‧‧第二旋動部

3‧‧‧混合裝置

31‧‧‧墊片

311‧‧‧軸孔

3111‧‧‧第一環槽

3112‧‧‧第二環槽

312‧‧‧通孔

Claims (10)

1. 一種液體渦旋混合器，係包括有座體、鎖固組件及混合裝置，其中：該座體為具有基座，並於基座內部形成有容置槽，且容置槽內壁面處形成有內螺紋，又容置槽底部中央處為朝外延伸設有可與預設管路相連接之對接頭，並於對接頭之中空內部形成有可供預設管路中液體流入容置槽內之入口通道；該鎖固組件為包括有螺接頭及位於螺接頭底面處所朝外延伸穿入於容置槽中之桿體，並於螺接頭周邊處形成有螺接於內螺紋上之外螺紋，且螺接頭表面上位於桿體周圍處設有至少一個連通於容置槽處而可供預設液體流出座體外部之出口通道，而桿體上為形成有環形阻擋部，並由環形阻擋部中央處朝入口通道方向延伸出一軸柱；該混合裝置為具有至少二個相互疊合之墊片，其墊片中央處形成有套接於軸柱上之軸孔，並由其中一墊片抵靠於環形阻擋部上，且另一墊片抵靠於容置槽相鄰於對接頭之入口通道處，又二相鄰之墊片表面上位於軸孔周圍處分別環狀排列設有不同孔數而可供預設液體通過時墊片高速轉動產生出渦流之複數通孔，且各二相鄰之墊片相接面間形成有可供預設液體通過時壓力改變而噴出後形成超音速渦流狀態，並與渦流中的氣體混合產生超細氣泡之縫隙。
2. 如申請專利範圍第1項所述之液體渦旋混合器，其中該座體之容置槽底部為形成有平整狀之抵止面，並於混合裝置另一墊片之軸孔底部周緣處朝外形成有伸入於對接頭的入口通道中之環凸部，且環凸部相鄰於墊片處之橫向表面形成有抵靠於抵止面上之靠合面。
3. 如申請專利範圍第2項所述之液體渦旋混合器，其中該基座之抵止面相鄰於對接頭入口通道周緣處為形成有可供墊片靠合面抵持接觸於其上之凸緣。
4. 如申請專利範圍第1項所述之液體渦旋混合器，其中該鎖固組件之螺接頭出口通道內壁面處為具有圓弧狀之複數槽孔，並於各二相鄰之槽孔內側處皆形成有凸部，再由槽孔內壁面處向外剖設有貫通延伸至外螺紋處之切口。
5. 如申請專利範圍第1項所述之液體渦旋混合器，其中該鎖固組件之螺接頭中央處為設有螺孔，並於桿體上相對於軸柱之另側處設有螺接於螺孔中結合成為一體之螺柱。
6. 如申請專利範圍第5項所述之液體渦旋混合器，其中該螺接頭之螺孔頂部周緣處為朝外形成有凸出之第一旋動部，並於桿體之螺柱端部上形成有較小尺寸且位於螺孔外側處之第二旋動部。
7. 如申請專利範圍第1項所述之液體渦旋混合器，其中該鎖固組件之桿體環形阻擋部相鄰於軸柱處之橫向表面為形成有可供墊片抵靠於其上之抵持面，並於抵持面上凹設有一環狀凹槽，且墊片表面上位於通孔周緣處凹設有對應於環狀凹槽處之第二環槽。
8. 如申請專利範圍第1項所述之液體渦旋混合器，其中該混合裝置各二相鄰之墊片相接面上位於通孔周緣處為分別凹設有相對應而可供預設液體流入於其內時產生高速震盪之第一環槽。
9. 如申請專利範圍第1項所述之液體渦旋混合器，其中該混合裝置各二相鄰墊片間所形成之縫隙為20~50μm。
10. 如申請專利範圍第1項所述之液體渦旋混合器，其中該混合裝置之墊片為由鐵氟龍、不銹鋼或乙烯丙烯橡膠之彈性材質所製成。