WO2015059759A1 - 混合ノズル - Google Patents

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mixing chamber
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mixed
blade
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佐藤　義雄
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株式会社長野セラミックス
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Definitions

  • the present invention relates to a mixing nozzle capable of reliably mixing a plurality of materials and discharging a mixed material in a state in which the closeness between the materials is increased to the outside.
  • Patent Document 1 a configuration disclosed in Patent Document 1 is known as a configuration of an air spray gun (hereinafter referred to as a mixing nozzle) that can be discharged outside after mixing a plurality of coating materials.
  • a shaft having rotating blades and propellers attached to both ends is accommodated in a mixing nozzle, and the propeller is accommodated in a mixing chamber for mixing the paint and the catalyst, and air is supplied to the rotating blades.
  • the structure which rotates a shaft and a propeller by applying is disclosed. By adopting such a configuration, it is supposed that the paint and the catalyst can be discharged to the outside in a mixed state.
  • the present invention mixes a plurality of materials to be mixed by rotating the rotary blades so that the plurality of materials to be mixed can be sufficiently mixed and the closeness between the plurality of materials can be increased.
  • the mixing action of the materials to be mixed is increased, the closeness of the materials to be mixed is increased, and the mixing state is good It aims at proposing the structure of the mixing nozzle which can be made.
  • the present invention is a mixing nozzle that discharges a mixed material in a state in which a plurality of materials are mixed and the closeness between the materials is increased, and includes a mixing chamber having a material supply unit to which the plurality of materials are supplied, and a rotating chamber A rotary vane connected to a shaft and disposed in the mixing chamber so as to be rotatable about the rotation shaft; a drive source for rotationally driving the rotation shaft; A discharge chamber that is provided and has a discharge port at a tip thereof, and a spiral flow that is connected to the rotation shaft and rotatably disposed in the discharge chamber, and applies a spiral flow to the mixed material to discharge from the discharge port.
  • a required gap is formed between the tip of the blade body of the rotary blade and the inner surface of the mixing chamber, and the rotation of the rotary blade is formed on the surface of the rotary blade.
  • the strip for causing the walls collide the mixed material is disposed.
  • a plurality of materials mixed in the mixing chamber are positioned in a direction opposite to the discharge port by the rotation of the rotating blade provided with the belt-shaped body in the mixing chamber.
  • a mixed material By making it collide with the inner wall in the mixing chamber, mixing (adhesion) between the materials can be increased.
  • the residence time of the mixed material in the mixing chamber can be extended, and the mixed material can be sufficiently stirred and mixed by the rotating blades in the mixing chamber.
  • the mixed material can be discharged from the mixing nozzle. Note that increasing the closeness between the materials means that the contact surface area between the materials is large, and that the materials are miniaturized.
  • the mixing chambers are arranged in a plurality of rows, and the rotating blades sharing the rotating shaft are arranged in each mixing chamber, and the mixing chambers are connected by a material conveyance path. Preferably it is.
  • the mixed material can be mixed multiple times, so that the materials can be mixed more reliably. Further, according to the mixing nozzle having such a plurality of mixing chambers, for example, even materials that are difficult to mix, such as water and heavy oil, are adequately mixed with each other by performing sufficient stirring and mixing.
  • the liquid can be discharged from the discharge port in a mixed state.
  • An inner wall body is disposed in at least one of the second and subsequent mixing chambers of the plurality of mixing chambers, and an inner peripheral surface of the mixing chamber and an outer peripheral surface of the inner wall body
  • An additional gas supply unit is provided for communicating an annular space formed between the outer space and the outer space, and additionally supplying gas to the mixing chamber in which the inner wall body is disposed.
  • the mixed material in the second and subsequent mixing chambers by the action of promoting stirring by the additional gas supplied from the through holes that are uniformly disposed along the outer peripheral surface of the inner wall body.
  • the mixing efficiency can be further improved.
  • the material supply unit is disposed at a lower position of the mixing chamber.
  • This configuration allows gas to pass through the material when supplying the mixed material to the mixing chamber, so that a premixing action between the mixed materials can be obtained.
  • the rotating blade provided with the belt-like body in the mixing chamber rotates, so that the mixed material mixed in the mixing chamber is mixed in the mixing chamber located in the direction opposite to the discharge port.
  • mixing adheresion
  • the residence time of the mixed material in the mixing chamber can be extended, and the mixed material can be sufficiently stirred and mixed by the rotating blades in the mixing chamber.
  • the mixed material can be discharged from the mixing nozzle. Therefore, even mixed materials having low mixing properties can be discharged from the mixing nozzle in an appropriate mixed state.
  • FIG. 3A is a cross-sectional view of a blade base of a rotary blade
  • FIG. 3B is a plan view showing a cross-sectional position of the cross-sectional view.
  • FIG. 6A is a front view and FIG. 6B is a side view of a perforated diaphragm. It is a partially transparent front view which shows schematic structure of the mixing nozzle concerning 2nd Embodiment of this invention.
  • the mixing nozzle 10 includes a rotary blade 30 and a swirl flow imparting unit 40 connected to the rotary shaft 20, a rotary blade storage unit 50 that stores the rotary blade 30, and rotation. It has a discharge chamber 60 that is mounted in front of the blade accommodating portion 50 and accommodates the swirl flow imparting portion 40.
  • the mixing nozzle 10 according to the present embodiment includes a casing that includes two rotary blade accommodating portions 50 ⁇ / b> A and 50 ⁇ / b> B that are arranged in a line in the axial direction of the rotary shaft 20 and the discharge chamber 60.
  • the rotary blade housing part 50 and the discharge chamber 60 constituting the casing of the mixing nozzle 10 are detachably assembled by screwing.
  • the rotating blades 30 are accommodated in the two rotating blade accommodating portions 50A and 50B connected in series, and the concave portions 54A and the second mixing chamber 52B for forming the first mixing chamber 52A and the second mixing chamber 52B, respectively. 54B is formed.
  • the motor M side which is the rotational drive source of the rotary shaft 20 is the first mixing chamber 52A
  • the discharge chamber 60 side is the second mixing chamber 52B.
  • the first mixing chamber 52A and the second mixing chamber 52B are communicated with each other by a transfer pipe 56 that is a material transfer path.
  • a material supply unit 53A to which a plurality of materials to be mixed (hereinafter simply referred to as mixed materials) are supplied.
  • mixed materials a plurality of materials to be mixed
  • heavy oil, water, and air are used as the mixed material.
  • the material supply part 53A is provided in three places of the lower part of the 1st mixing chamber 52A, and the mixed material to the 1st mixing chamber 52A is supplied for every material.
  • the mixed material supplied to the first mixing chamber 52A is stirred and mixed by the rotary blade 30 in the first mixing chamber 52A, and then the conveying pipe 56 passes through the discharge port 55A formed in the upper portion of the first mixing chamber 52A. Then, it is transferred to the second mixing chamber 52B.
  • the transfer pipe 56 is connected to a material supply unit 53B provided in the lower part of the second mixing chamber 52B.
  • an additional air supply unit 53C as an additional gas supply unit is disposed in an upper portion of the second mixing chamber 52B, which is a position facing the material supply unit 53B to which the transport pipe 56 is connected. Yes.
  • a cylindrical perforated inner wall body 70 as an inner wall body having through holes 72 and 74 is disposed in the internal space of the second mixing chamber 52B.
  • One through hole 72 has a diameter that is equal to the diameter of the material supply port 53B of the second mixing chamber 52B.
  • the diameter of the other through hole 74 is smaller than that of the one through hole 72.
  • the diameter dimension of the other through hole 74 is not particularly limited as long as gas can pass through, and the diameter dimension of the other through hole 74 is not particularly limited.
  • the rotary blade 30 in the second mixing chamber 52 ⁇ / b> B is accommodated in the inner space of the perforated inner wall body 70.
  • a plurality of projecting pieces 58 protruding toward the inside of the recess 54B along the inner peripheral surface of the recess 54B are disposed.
  • the perforated inner wall body 70 is accommodated in the second mixing chamber 52 ⁇ / b> B with the outer peripheral surface held by the projecting pieces 58.
  • the mixed material conveyed from the first mixing chamber 52A is positioned at the position of the through hole 72. Can be smoothly fed into the inner space of the perforated inner wall 70.
  • a gap 59 forming an annular space is formed between the perforated inner wall body 70 whose outer peripheral surface is held by the projecting piece 58 and the inner wall surface of the second mixing chamber 52B (the concave portion 54B forming the second mixing chamber 52B). It will also be formed.
  • the additional air supplied to the gap 59 from the additional air supply part 53C is on the side where the rotary blades 30 are accommodated from the through holes formed at equal intervals along the outer peripheral surface (gap 59) of the perforated inner wall body 70. It will be supplied to the space. In this way, by supplying additional air when mixing the mixed material in the second mixing chamber 52B, in addition to the mixing action by the rotary blade 30, a bubbling action by the additional air is added, and the mixing process of the mixed material is improved. Can be made.
  • the rotary shaft 20 that is inserted through the rotary blade housing 50 described above is connected to one end of a motor M that is a drive source for rotationally driving the rotary shaft 20.
  • a part of the motor M and the rotating shaft 20 are disposed outside the casing of the mixing nozzle 10.
  • Other portions of the rotary shaft 20 penetrate the first and second rotary blade accommodating portions 50 ⁇ / b> A and 50 ⁇ / b> B, respectively, and are accommodated in the internal space 62 of the discharge chamber 60.
  • the rotary blades 30 are fixed to the first mixing chamber 52 ⁇ / b> A and the second mixing chamber 52 ⁇ / b> B at an intermediate portion of the rotary shaft 20, and a swirl flow imparting unit 40 is attached to the other end of the rotary shaft 20.
  • Bearings 80 and O-rings 82 are respectively disposed at portions where the rotary shaft 20 and the first and second rotary blade accommodating portions 50A and 50B intersect.
  • the rotary blades 30 attached to the rotary shaft 20 are formed by fixing a plurality of blade bodies 34 to a blade base 32 attached to the rotary shaft 20 at equal intervals, as shown in FIGS. 1, 3A and 3B. ing.
  • the rotary shaft 20 is inserted into a shaft insertion hole 32A formed at the center of the blade base 32 as shown in FIGS. 1, 3A and 3B.
  • the blade base 32 is formed with a plurality of screw holes 32 ⁇ / b> B formed from the outer peripheral side surface toward the outer peripheral surface of the rotary shaft 20.
  • the rotary shaft 20 and the blade base 32 are integrated by screwing into the screw hole 32B.
  • blade fixing concave grooves 32C for fixing the blade body 34 are arranged at equal intervals in the circumferential direction.
  • the blade fixing concave groove 32 ⁇ / b> C is engraved so as to be parallel to the axis of the rotary shaft 20 inserted through the blade base 32.
  • eight blade bodies 34 are fixed in the blade fixing concave grooves 32C.
  • a known method for fixing the blade fixing concave groove 32 ⁇ / b> C of the blade base 32 and the blade body 34 a known method such as adhesion or welding can be used, and the method for fixing both is not particularly limited.
  • the blade body 34 is formed in a substantially flat rectangular plate having no curvature.
  • a flow in a direction different from the flow in the delivery direction given to the mixed material in the first and second mixing chambers 52A and 52B is applied to the main surface 34A (surface standing up from the blade base 32) of the blade body 34.
  • a band-like body 34B is formed for increasing the mixing degree of the mixed material in the first and second mixing chambers 52A and 52B.
  • a projecting body is provided as the belt-like body 34B, but a concave groove may be adopted as the belt-like body 34B.
  • 34B was disposed.
  • the strips 34B are parallel to each other.
  • the inclination angle of the strip 34B with respect to the end edge 34C in the longitudinal direction of the main surface 34A is set to 15 degrees.
  • a plurality of strips 34B formed in this way are arranged at a required interval in the short direction 34D of the main surface 34A.
  • the inclination angle of the strip 34B with respect to the longitudinal edge 34C of the main surface 34A is not limited to 15 degrees.
  • the mixed material in the first and second mixing chambers 52A and 52B is changed to the first and second mixing chambers 52A as the rotary blade 30 rotates.
  • the second mixing chambers 52A and 52B can collide with the inner walls 52Aa and 52Ba in the opposite direction to the discharge ports 66. Thereby, the closeness (mixing degree) of the material in the 1st, 2nd mixing chamber 52A, 52B can be raised.
  • the residence time of the mixed material in the first or second mixing chamber 52A, 52B can be extended, and the stirring and mixing process by the turbulent flow generated by the rotation of the rotary blade 30 and the strip 34B is sufficient for the mixed material.
  • the mixing of the mixed material in the first or second mixing chamber 52A, 52B can be promoted.
  • flow-flow provision part 40 attached to the other end side of the rotating shaft 20 has the groove
  • the swirl flow imparting unit 40 is connected to the rotary shaft 20 so as to be able to rotate together.
  • the groove 44 is formed so as to extend from the bottom surface side of the cone 42 toward the top.
  • the cross-sectional shape of the groove 44 is not particularly limited, but a rectangular cross-section or an inverted triangular cross-sectional shape is advantageous because the processing cost for engraving the groove 44 is low.
  • the groove 44 is formed in a straight line extending from the bottom surface side of the cone body 42 toward the top, but on the side circumferential surface of the cone body 42 from the bottom surface side of the cone body 42 to the top. It can also arrange
  • the swirl flow imparting section 40 thus formed is accommodated in an internal space 62 of the discharge chamber 60 attached to the rotary blade accommodating section 50 as shown in FIG.
  • the internal space 62 is formed in a shape that matches the outer shape of the swirl flow imparting unit 40, and when the swirl flow imparting unit 40 is accommodated in the internal space 62, the outer surface of the swirl flow imparting unit 40 and the internal space 62 are arranged.
  • a gap 64 is formed as a mixed material passage between the inner surface and the inner surface.
  • an O-ring 82 and a perforated diaphragm 90 shown in FIGS. 6A and 6B are disposed on the joint surface between the rotary blade housing 50 and the discharge chamber 60.
  • the perforated diaphragm 90, the rotary blade accommodating portion 50, and the discharge chamber 60 are assembled so as to be disassembled by screwing.
  • the perforated diaphragm 90 is formed with screw holes 93 at equal intervals along the outer peripheral edge.
  • the perforated diaphragm 90 in this embodiment is formed of a stainless steel plate.
  • the mixed material supplied to the second mixing chamber 52 ⁇ / b> B is rotated by the rotation of the rotary blade 30 so that the inner space 62 of the discharge chamber 60. It functions as a flowable partition plate that prevents the material from being immediately conveyed to the inner space 62 and allows the mixed material to be gradually supplied to the internal space 62 of the discharge chamber 60.
  • the perforated diaphragm 90 in the present embodiment includes an insertion hole 91 through which the rotary shaft 20 is inserted, and a swirl flow imparting unit 40 that mixes the mixed material mixed in the second mixing chamber 52 ⁇ / b> B.
  • a plurality of through holes 92 are formed in order to gradually feed into the internal space 62 accommodated therein.
  • the through-hole 92 is arranged so as to have a spiral arrangement with the insertion hole 91 as a center and around the outer periphery of the insertion hole 91 and gradually away from the insertion hole 91.
  • the through holes 92 can be arranged in a matrix or a staggered arrangement.
  • the mixed material in the second mixing chamber 52B passes through the through hole 92.
  • a turbulent flow can be generated in the mixed material to add a mixing action.
  • the mixed material supplied to the internal space 62 of the discharge chamber 60 in this way is rotated by the swirl flow imparting unit 40 in the internal space 62 of the discharge chamber 60, so that the mixed material is mixed with the swirl flow imparting unit 40 and the internal space. Then, the ink is conveyed toward the discharge port 66 along the gap 64 with respect to 62. More specifically, the spiral flow is imparted to the mixed material conveyed toward the discharge port 66 by the rotational force of the swirl flow imparting unit 40 in which the grooves 44 are formed. Further, also in the discharge chamber 60, the mixed material can have a mixing action due to the rotation of the swirl flow imparting unit 40 in the gap 64 portion.
  • the heavy oil, water, and air that have been sufficiently mixed by the first and second mixing chambers 52A and 52B provided in the casing of the mixing nozzle 10 to increase the closeness of each other are in an appropriate mixed state. It can be made to discharge from the discharge port 66 with a spiral flow.
  • Such a mixing nozzle 10 can be suitably used as a fuel injection nozzle particularly in a combustion apparatus using emulsion fuel.
  • a treatment method for dissolving hydrogen molecules in water can be performed by passing water as a mixed material through a ceramic ball capable of eluting hydrogen molecules.
  • a ceramic ball capable of eluting hydrogen molecules.
  • metal magnesium powder is mixed so as to be dispersed in a sintered body of calcium sulfite.
  • FIG. 7 is a partially transparent front view showing a schematic configuration of the mixing nozzle according to the second embodiment.
  • the mixing nozzle 10 according to the present embodiment includes only the first mixing chamber 52A as a mixing chamber for mixing the material to be mixed, and the discharge chamber 60 is attached to the first mixing chamber 52A. It is characteristic that the housing is constructed.
  • the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in the first embodiment, and detailed description thereof is omitted here.
  • the mixing nozzle 10 includes a rotary blade 30 and a swirl flow imparting unit 40 connected to the rotary shaft 20, a rotary blade storage unit 50 that stores the rotary blade 30, and a rotary blade. It has a discharge chamber 60 that is mounted in front of the accommodating portion 50 and accommodates the swirling flow imparting portion 40.
  • a mixing nozzle 10 is configured with fewer parts than the mixing nozzle 10 of the first embodiment, and can be a space-saving and low-cost mixing nozzle 10.
  • the mixed material is supplied from the material supply unit 53A to the first mixing chamber 52A, and the stirring and mixing process is performed by the rotation of the rotary blade 30. Since the strip 34B is formed on the blade 34, the mixed material in the first mixing chamber 52A collides with the inner wall 52Aa on the side opposite to the discharge port 66 side with the rotation of the rotary blade 30, and the mixing property It is the same as in the previous embodiment that the retention time of the mixed material in the first mixing chamber 52A can be extended.
  • the mixed materials that are sufficiently mixed in the first mixing chamber 52 ⁇ / b> A and have a close contact with each other are passed through the through-holes 92 of the perforated diaphragm 90 and sent out to the discharge chamber 60.
  • the mixed material sent to the internal space 62 of the discharge chamber 60 is given a spiral flow by the rotation of the swirl flow applying unit 40 using the gap 64 formed by the internal space 62 and the swirl flow applying unit 40 as a transport path. After being sent to the top side of the swirl flow imparting unit 40, it is discharged from the discharge port 66.
  • a mixed material used for such a mixing nozzle 10 it can be mixed more easily than the mixed material used in the first embodiment, such as waste oil of edible oil, water and air (the viscosity of the material is low). It is convenient when mixing the mixed materials.
  • the present invention has been described above in detail based on implementation failure, the present invention is not limited to the above-described embodiment.
  • the embodiment in which the protrusion or the recess is formed as the strip 34B on the main surface 34A of the blade body 34 is shown, but the embodiment is not limited thereto.
  • a plurality of blade bodies 34 having a curved surface shape are fixed to the blade base 32, thereby forming a discontinuous band-shaped body due to the tip of the blade body 34 on the surface of the rotary blade 30. It is also possible to adopt a form to do.
  • first mixing chamber 52A and the second mixing chamber 52A are arranged on the surface of the rotary blade 30 as a continuous or discontinuous band, and are positioned in the opposite direction to the discharge port 66 when the rotary blade 30 rotates.
  • the specific shape is not particularly limited as long as the mixed material can collide with the inner walls 52Aa and 52Ba of the chamber 52B.
  • the application destination of the mixing nozzle 10 according to the present invention is limited to this application example. Is not to be done. If it is the objective to discharge the mixed material which mixed multiple types of material, the mixing nozzle 10 concerning this invention can be applied suitably.
  • the flow of the mixed material in the first mixing chamber 52 ⁇ / b> A, the second mixing chamber 52 ⁇ / b> B, and the internal space 62 of the discharge chamber 60 may be adopted.
  • the perforated diaphragm 90 is disposed between the internal space 62 of the discharge chamber 60 and the immediately preceding mixing chamber (the first mixing chamber 52A or the second mixing chamber 52B).
  • the configuration of the hole diaphragm 90 can be omitted.
  • a discharge port communicating with the internal space 62 of the discharge chamber 60 is formed in the upper wall surface thickness of the mixing chamber (the first mixing chamber 52A or the second mixing chamber 52B) immediately before the internal space 62 of the discharge chamber 60. That's fine.

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Abstract

　混合室内において、混合対象となる複数の材料を確実に混合させることが可能な混合ノズルの構造を提案することを目的とする。　混合材料を吐出する混合ノズル（１０）であって、複数の材料を供給する材料供給部（５３Ａ）を有する混合室（５２Ａ，５２Ｂ）、回転駆動源Ｍを有する回転軸（２０）に連結され混合室（５２Ａ，５２Ｂ）に配設された回転羽根（３０）、混合室（５２Ａ，５２Ｂ）の先方に設けられ先端に吐出口（６６）を有する吐出室（６０）、回転軸（２０）に連結され吐出室（６０）内に回転可能に配置され、混合材料に螺旋流を付与して吐出させる螺旋流付与部（４０）を有し、回転羽根（３０）の羽根体（３４）の先端部と混合室（５２Ｂ）の内表面との間に隙間（５９）が形成され、回転羽根（３０）の表面に回転羽根（３０）の回転に伴って、混合室（５２Ａ，５２Ｂ）内の混合材料を吐出口（６６）とは逆方向の壁（５２Ａａ，５２Ｂａ）に衝突させるための帯状体（３４Ｂ）が配設されている。

Description

混合ノズル
　本願発明は、複数の材料を確実に混合させ、互いの材料どうしの密接度を高めた状態の混合材料を外部に吐出することが可能な混合ノズルに関する。
　従来、複数の塗料材料を混合させた後に外部に吐出することが可能なエアースプレーガン（以下、混合ノズルという）の構成として、特許文献１に開示されているような構成が知られている。
　具体的には、両端に回転羽根とプロペラが取り付けられたシャフトが、混合ノズル内に収容されていると共に、プロペラが塗料と触媒を混合させるための混合室内に収容されていて、回転羽根にエアーを当てることによりシャフトおよびプロペラを回転させる構成が開示されている。このような構成を採用することにより、塗料と触媒を混合させた状態で外部に吐出することが可能になるとされている。
公開特許公報　特開平９－３２７６４０号
　特許文献１に開示されている混合ノズルの構成においては、混合室内でプロペラを回転させることで混合対象となる複数の材料として塗料と触媒を混合させている方式が採用されているが、混合室内におけるプロペラの回転方向によっては、塗料と触媒の混合体には混合室から送り出される方向の力が付与されてしまうことがある。このような状態においては、塗料と触媒が混合室内で十分に混合されることなく混合室から送り出され、不十分な混合状態で吐出口から吐出されてしまうおそれがあるといった混合ノズルにおいて致命的ともいえる課題がある。
　そこで、本願発明は、混合対象となる複数の材料を十分に混合し、複数の材料どうしの密接度を高めることができるように、回転羽根の回転によって混合対象となる複数の材料に対し、混合室の内壁に混合対象となる材料を積極的に衝突させることで、混合対象となる複数の材料どうしの混合作用を高め、混合対象となる複数の材料どうしの密接度を高め、良好な混合状態にすることが可能な混合ノズルの構造を提案することを目的としている。
問題を解決するための手段
　本願発明は、複数の材料を混合させ、材料どうしの密接度を高めた状態の混合材料を吐出する混合ノズルであって、前記複数の材料が供給される材料供給部を有する混合室と、回転軸に連結され、前記混合室に前記回転軸を中心に回転可能に配設された回転羽根と、前記回転軸を回転駆動する駆動源と、前記混合室の先方に前記混合室と連通して設けられ、先端に吐出口を有する吐出室と、前記回転軸に連結されると共に、前記吐出室内に回転可能に配置され、前記混合材料に螺旋流を付与して前記吐出口から吐出させる螺旋流付与部とを有し、前記回転羽根の羽根体の先端部と前記混合室の内表面との間には所要の隙間が形成されていて、前記回転羽根の表面には、前記回転羽根の回転に伴って前記混合室内において前記吐出口とは逆方向の壁に前記混合材料を衝突させるための帯状体が配設されていることを特徴とする。
　この構成によれば、混合室内で帯状体が設けられた回転羽根が回転することによって、混合室内で混合された複数の材料（以下、混合材料という）を、吐出口とは逆方向に位置する混合室内の内壁に衝突させることで、材料どうしの混合（密接度）を高めることができる。また、混合室内における混合材料の滞留時間を延ばすことも可能になり、混合材料は混合室内において回転羽根による十分な撹拌混合処理を受けることができ、互いの材料どうしの密接度が高い混合状態で混合材料を混合ノズルから吐出させることができる。
　なお、材料どうしの密接度を高めるとは、材料どうしの接触表面積が多いことであり、互いに微細化された状態であることを指している。
　また、前記混合室は複数連列していると共に、各々の混合室内には前記回転軸を共有する前記回転羽根がそれぞれ配設されていて、前記混合室どうしは、材料搬送路により連結されていることが好ましい。
　この構成により、混合材料を複数回にわたって混合処理することができるため、材料の混合をさらに確実に行うことができる。また、このような複数の混合室を有する混合ノズルによれば、たとえば、水と重油のような混合が困難とされている材料どうしであっても、十分な撹拌混合を施すことにより互いを適切に混合させた状態で吐出口から吐出させることができる。
　また、前記複数の混合室における２室目以降の混合室のうち少なくとも一つの混合室には内壁体が配設されていると共に、前記混合室の内周面と前記内壁体の外周面との間に形成された環状空間と外部空間とを連通し、前記内壁体が配設された混合室に気体を追加供給するための追加気体供給部が設けられていて、前記内壁体の外周面には壁体厚さ方向に貫通する複数の貫通孔が穿設されていて、当該貫通孔を介して前記追加気体供給部から追加供給された空気が前記混合室に供給可能に形成されていることが好ましい。
　この構成により、２室目以降の混合室において、内壁体の外周面に沿って均等に配設された貫通孔から供給された追加気体による撹拌促進作用により２室目以降の混合室における混合材料の混合効率をさらに向上させることができる。
　また、前記材料供給部は前記混合室の下側位置に配設されていることが好ましい。
　この構成により、混合室に混合材料を供給する際に、材料内を気体が通過することが可能になるため、混合材料どうしの事前混合作用を得ることができる。
　本願発明の混合ノズルの構成によれば、混合室内で帯状体が設けられた回転羽根が回転することによって、混合室内で混合された混合材料を、吐出口とは逆方向に位置する混合室内の内壁に衝突させることで、材料どうしの混合（密接度）を高めることができる。また、混合室内における混合材料の滞留時間を延ばすことも可能になり、混合材料は混合室内において回転羽根による十分な撹拌混合処理を受けることができ、互いの材料どうしの密接度が高い混合状態で混合材料を混合ノズルから吐出させることができる。したがって、混合性の低い混合材料どうしであっても適切な混合状態で混合ノズルから吐出させることが可能になる。
本願発明の第１実施形態にかかる混合ノズルの概略構成を示す一部透視正面図である。 有孔内壁体の斜視図である。 回転羽根の羽根台の断面図図３Ａおよび断面図の断面位置を示す平面図図３Ｂである。 回転羽根の羽根を示す構成図である。 旋回流付与部および吐出室の構成図である。 有孔ダイヤフラムの正面図図６Ａおよび側面図図６Ｂである。 本願発明の第２実施形態にかかる混合ノズルの概略構成を示す一部透視正面図である。
　以下、本願発明の混合ノズルについて実施形態に基づいて説明する。
（第１実施形態）
　本実施の形態にかかる混合ノズル１０は、図１に示すように、回転軸２０に連結された回転羽根３０および旋回流付与部４０と、回転羽根３０を収容する回転羽根収容部５０と、回転羽根収容部５０の前方に装着され、旋回流付与部４０を収容する吐出室６０と、を有している。本実施形態における混合ノズル１０は、回転軸２０の軸線方向に連列している２つの回転羽根収容部５０Ａ，５０Ｂと、吐出室６０により筐体が構成されている。
　混合ノズル１０の筐体を構成する回転羽根収容部５０と吐出室６０は、ネジ留めにより着脱自在に組み立てられている。図１に示すように、連列する２つの回転羽根収容部５０Ａ，５０Ｂにはそれぞれ回転羽根３０が収容されると共に、第１混合室５２Ａおよび第２混合室５２Ｂを形成するための凹部５４Ａ，５４Ｂが形成されている。本実施形態においては、回転軸２０の回転駆動源であるモータＭ側が第１混合室５２Ａであり、吐出室６０側が第２混合室５２Ｂとなっている。第１混合室５２Ａと第２混合室５２Ｂとは材料搬送路である搬送パイプ５６により連通されている。
　第１混合室５２Ａの下面には、混合対象となる複数の材料（以下、単に混合材料という）が供給される材料供給部５３Ａが形成されている。本実施形態においては、混合材料として重油、水、空気を用いた。なお、図示しないが材料供給部５３Ａは、第１混合室５２Ａの下側部分の３箇所に設けられていて、第１混合室５２Ａへの混合材料は材料毎に供給されることになる。このように材料供給部５３Ａを第１混合室５２Ａの下側部分に配設することで、混合材料は第１混合室５２に供給される際に、気体（空気）を液体（重油および水）内で上昇させることによる撹拌効果を得ることができるのである。
　第１混合室５２Ａに供給された混合材料は、第１混合室５２Ａ内において回転羽根３０により撹拌混合処理された後、第１混合室５２Ａの上部に形成された排出口５５Ａから搬送パイプ５６を経由して第２混合室５２Ｂに搬送される。搬送パイプ５６は、第２混合室５２Ｂの下側部分に設けられた材料供給部５３Ｂに連結されている。第２混合室５２Ｂには、搬送パイプ５６が連結される材料供給部５３Ｂと向かい合う位置である第２混合室５２Ｂの上側部分に、追加気体供給部としての追加空気供給部５３Ｃが配設されている。
　第２混合室５２Ｂの内部空間には、図２に示すように、貫通孔７２，７４を有する内壁体としての円筒状の有孔内壁体７０が配設されている。一方の貫通孔７２の径寸法は第２混合室５２Ｂの材料供給口５３Ｂの径寸法と等しい径寸法に形成されている。他方の貫通孔７４の径寸法は、一方の貫通孔７２の径寸法より小径寸法に形成されている。他方の貫通孔７４の径寸法は、気体が通過することができればよく、他方の貫通孔７４の径寸法は特に限定されるものではない。第２混合室５２Ｂにおける回転羽根３０は、有孔内壁体７０の内側空間に収容されている。
　第２混合室５２Ｂの凹部５４Ｂには、凹部５４Ｂの内周面に沿って凹部５４Ｂの内側に向って突出する突片５８が複数本配設されている。有孔内壁体７０は突片５８により外周面が保持された状態で第２混合室５２Ｂ内に収容されている。このとき、有孔内壁体７０は貫通孔７２の位置を材料供給口５３Ｂの位置に位置合わせした状態で保持されているので、第１混合室５２Ａから搬送された混合材料は貫通孔７２の位置から有孔内壁体７０の内側空間にスムーズに送り出すことができる。また、突片５８により外周面が保持された有孔内壁体７０と第２混合室５２Ｂ（第２混合室５２Ｂを形成する凹部５４Ｂ）の内壁面との間には環状空間をなす隙間５９が形成されることにもなる。
　追加空気供給部５３Ｃから隙間５９に供給された追加空気は、有孔内壁体７０の外周面（隙間５９）に沿って均等間隔に形成された貫通孔から回転羽根３０が収容されている側の空間に供給されることになる。このように第２混合室５２Ｂにおいて混合材料を混合させる際に追加空気を供給することにより、回転羽根３０による混合作用に加えて、追加空気によるバブリング作用が付加され、混合材料の混合処理を向上させることができる。
　以上に説明した回転羽根収容部５０を挿通する回転軸２０は、一端には回転軸２０を回転駆動させるための駆動源であるモータMが連結されている。モータMと回転軸２０の一部は、混合ノズル１０の筐体の外部に配設されている。回転軸２０の他の部位は、第１および第２の回転羽根収容部５０Ａ，５０Ｂをそれぞれ貫通し、吐出室６０の内部空間６２に収容されている。回転軸２０の中間部分には第１混合室５２Ａおよび第２混合室５２Ｂの位置に回転羽根３０がそれぞれ固定され、回転軸２０の他端部には旋回流付与部４０が取り付けられている。回転軸２０と第１および第２回転羽根収容部５０Ａ，５０Ｂとが交差する部分には、ベアリング８０およびＯ―リング８２がそれぞれ配設されている。
　回転軸２０に取り付けられる回転羽根３０は、図１，図３Ａおよび図３Ｂに示すように回転軸２０に取り付けられた羽根台３２に複数枚の羽根体３４を均等間隔に固定することにより形成されている。回転軸２０は、図１，図３Ａおよび図３Ｂに示すように羽根台３２の中央に形成された軸挿通孔３２Ａに挿通されている。羽根台３２には外周側面から回転軸２０の外周面に向かって形成された複数のネジ孔３２Ｂが形成されている。回転軸２０と羽根台３２はネジ孔３２Ｂにネジ留めすることによって一体化される。
　羽根台３２の外周面には羽根体３４を固定するための羽根固定用凹溝３２Ｃが周方向に均等間隔をあけて配設されている。羽根固定用凹溝３２Ｃは、羽根台３２に挿通される回転軸２０の軸線と平行となるように刻設されている。本実施形態においては、８枚の羽根体３４を羽根固定用凹溝３２Ｃに固定した。羽根台３２の羽根固定用凹溝３２Ｃと羽根体３４との固定方法は、接着や溶接等公知の方法を用いることができ、両者の固定方法は特に限定されるものではない。
　羽根体３４は、図４に示すように、湾曲のない略平坦な矩形板に形成されている。羽根体３４の主面（羽根台３２から起立している面）３４Ａには、第１，第２混合室５２Ａ，５２Ｂ内において混合材料に付与されている送り出し方向の流れとは異なる方向の流れを生じさせることにより、第１，第２混合室５２Ａ，５２Ｂ内における混合材料の混合度を高めるための帯状体３４Ｂが形成されている。ここでは帯状体３４Ｂとして突状体を配設したが、帯状体３４Ｂとして凹溝を採用することも可能である。
　本実施形態においては、回転軸２０の軸線方向に対して（主面３４Ａの長手方向の端縁３４Ｃに対して）帯状体３４Ｂを傾斜させた状態で、所要間隔をあけて複数本の帯状体３４Ｂを配設した。帯状体３４Ｂどうしは互いに平行である。ここでは、図４に示すように、主面３４Ａの長手方向の端縁３４Ｃに対する帯状体３４Ｂの傾斜角度を１５度とした。このようにして形成された帯状体３４Ｂは、主面３４Ａの短手方向３４Ｄ方向に所要間隔をあけて複数本配設されている。なお、主面３４Ａの長手方向の端縁３４Ｃに対する帯状体３４Ｂの傾斜角度は１５度に限定されるものではない。
　このような帯状体３４Ｂが形成された羽根体３４を有する回転羽根３０を採用することにより、回転羽根３０の回転に伴って第１，第２混合室５２Ａ，５２Ｂ内の混合材料を第１，第２混合室５２Ａ，５２Ｂにおける吐出口６６とは逆方向にある内壁５２Ａａ，５２Ｂａに衝突させることができる。これにより第１，第２混合室５２Ａ，５２Ｂ内における材料の密接度（混合度）を高めることができる。さらには、第１または第２混合室５２Ａ，５２Ｂ内における混合材料の滞留時間を延ばすことができ、回転羽根３０の回転および帯状体３４Ｂにより生じる乱流による撹拌混合処理を混合材料に対して十分に行うことができ、第１または第２混合室５２Ａ，５２Ｂにおける混合材料の混合を促進させることができる。
　回転軸２０の他端側に取り付けられる旋回流付与部４０は、図５に示すように、円錐体４２と円錐体４２の側周面に形成された溝４４を有している。円錐体４２の底面に回転軸２０を差し込むことによって旋回流付与部４０は回転軸２０と共回り可能に連結されている。また、溝４４は、円錐体４２の底面側から頂上に向けて延伸する配置で形成されている。
　溝４４の断面形状は特に限定されるものではないが、矩形断面や逆三角形断面形状であれば、溝４４を刻設する際の加工コストが安価であり好都合である。なお、図５では溝４４を円錐体４２の底面側から頂上に向けて延設した直線状に形成しているが、円錐体４２の底面側から頂上に向けて円錐体４２の側周面に沿って周回する螺旋状に配設することもできる（図７参照）。直線状に形成した溝４４の両端位置は、円錐体４２の周方向位置が互いにずれていてもよいし、円錐体４２の母線方向に最短距離となるように設けてもよい。
　このようにして形成された旋回流付与部４０は、図１に示すように回転羽根収容部５０に取り付けられた吐出室６０の内部空間６２に収容されている。この内部空間６２は旋回流付与部４０の外形形状に合わせた形状に形成されていて、内部空間６２に旋回流付与部４０を収容した際に、旋回流付与部４０の外表面と内部空間６２の内表面との間に混合材料の通路としての隙間６４が形成されている。
　本実施形態では回転羽根収容部５０と吐出室６０との接合面にＯ―リング８２と図６Ａおよび図６Ｂに示す有孔ダイヤフラム９０が配設されている。有孔ダイヤフラム９０と、回転羽根収容部５０および吐出室６０は、ネジ留めにより分解可能に組み立てられている。有孔ダイヤフラム９０には外周縁に沿って均等間隔にネジ孔９３が穿設されている。
　本実施形態における有孔ダイヤフラム９０はステンレススチール板により形成されている、有孔ダイヤフラム９０は、第２混合室５２Ｂに供給された混合材料が、回転羽根３０の回転により吐出室６０の内部空間６２に直ちに搬送されることを防止し、かつ、徐々に吐出室６０の内部空間６２に混合材料の供給を可能にする流通可能な仕切板として機能する。
　図６Ａおよび図６Ｂに示すように本実施形態における有孔ダイヤフラム９０には、回転軸２０を挿通する挿通孔９１と、第２混合室５２Ｂ内で混合された混合材料を旋回流付与部４０が収容されている内部空間６２に徐々に送り出すための貫通孔９２が複数穿設されている。本実施形態においては、挿通孔９１を中心として、挿通孔９１の外周に沿って周回すると共に挿通孔９１から徐々に外方に離反する渦巻状配置となるように貫通孔９２を配設したが、貫通孔９２はマトリクス状配列や千鳥配列にすることもできる。
　このような貫通孔９２が穿設された有孔ダイヤフラム９０を回転羽根収容部５０と吐出室６０との間に配設することで、第２混合室５２Ｂ内の混合材料が貫通孔９２を通過することで徐々に吐出室６０に送り出しする際に、混合材料に乱流を生じさせて混合作用を追加付与させることができる。
　このようにして吐出室６０の内部空間６２に供給された混合材料は、吐出室６０の内部空間６２内で旋回流付与部４０が回転することにより、混合材料が旋回流付与部４０と内部空間６２との隙間６４部分に沿って吐出口６６に向って搬送されることになる。より詳細には、吐出口６６に向って搬送される混合材料には、溝４４が刻設された旋回流付与部４０の回転力によって、螺旋流が付与されることになる。また、吐出室６０内においても、混合材料には、隙間６４部分において旋回流付与部４０が回転することによる混合作用を得ることもできる。
　このようにして混合ノズル１０の筐体内に設けられた第１，第２混合室５２Ａ，５２Ｂにより十分に混合処理され、互いの密接度が高められた重油と水と空気は適切な混合状態で螺旋流を伴って吐出口６６から吐出させることができる。このような混合ノズル１０は、特にエマルジョン燃料を用いた燃焼装置における燃料噴射ノズルとして好適に使用することができる。
　このようなエマルジョン燃料を用いた燃焼装置においては、混合材料の水に水素分子を溶存させた水素溶存水を用いれば、燃料の一部に水を混合させたことによる燃焼カロリーの低減を補充することができるためさらに好都合である。水に水素分子を溶存させるための処理方法としては、水素分子を溶出させることが可能なセラミックボールに混合材料としての水を通過させることにより行うことができる。
　このようなセラミックボールの具体例としては、金属マグネシウム粉が亜硫酸カルシウムの焼結体中に分散するように混入させた構成を採用することが好ましい。より詳細には、特開２０１１－２６６３６０号公報の記載内容を参照されたい。
（第２実施形態）
　図７は、第２実施形態にかかる混合ノズルの概略構成を示す一部透視正面図である。本実施形態にかかる混合ノズル１０は、混合対象材料を混合する混合室として第１混合室５２Ａのみを有し、第１混合室５２Ａに吐出室６０が取り付けられていることにより、混合ノズル１０の筐体が構成されている点が特徴的である。本実施形態においては、第１実施形態と同様の構成部分については第１実施形態と同一の番号を付すことにより、ここでの詳細な説明は省略する。
　本実施形態にかかる混合ノズル１０は、図７に示すように、回転軸２０に連結された回転羽根３０および旋回流付与部４０と、回転羽根３０を収容する回転羽根収容部５０と、回転羽根収容部５０の前方に装着され、旋回流付与部４０を収容する吐出室６０とを有している。このような混合ノズル１０は、第１実施形態の混合ノズル１０に比較して少ない部品により構成され省スペース・低コストの混合ノズル１０とすることができる。
　第１混合室５２Ａには材料供給部５３Ａから混合材料が供給され、回転羽根３０の回転により、撹拌混合処理がなされる。羽根体３４には帯状体３４Ｂが形成されているので、回転羽根３０の回転に伴い、第１混合室５２Ａ内における混合材料が吐出口６６側とは反対側の内壁５２Ａａに衝突し、混合性を高めていること、第１混合室５２Ａ内における混合材料の滞留時間を延ばすことができるのは、先の実施形態と同様である。第１混合室５２Ａにおいて十分に混合処理された互いの材料どうしの密接度が高められた混合材料は有孔ダイヤフラム９０の貫通孔９２を通過して吐出室６０に送り出される。
　吐出室６０の内部空間６２に送り出された混合材料は、内部空間６２と旋回流付与部４０とにより形成された隙間６４を搬送経路として、旋回流付与部４０の回転により螺旋流が付与されながら旋回流付与部４０の頂上側に送り出された後、吐出口６６から吐出されることになる。
　このような混合ノズル１０に用いる混合材料としては、食用油の廃油と水と空気のように、第１実施形態で用いた混合材料よりも容易に混合することができる（材料の粘性が低い）混合材料を混合させる際に好都合である。
　以上に実施懈怠に基づいて本願発明を詳細に説明したが、本願発明は以上に示した実施形態に限定されるものではない。例えば、以上に説明した実施形態においては、羽根体３４の主面３４Ａに帯状体３４Ｂとして突部または凹部を形成した実施形態を示したが、これらに限定されるものではない。他の帯状体の構成としては、湾曲面形状とした複数枚の羽根体３４を羽根台３２に固定することにより、回転羽根３０の表面に羽根体３４の先端部による不連続な帯状体を形成する形態を採用することもできる。さらには、羽根台３２の表面に固定した羽根体３４の構成に代えて、羽根台３２に連続な螺旋溝を形成した形態を採用することもできる。要は、回転羽根３０の表面に連続的または不連続な帯状体として配設され、回転羽根３０が回転した際に、吐出口６６とは逆方向に位置する第１混合室５２Ａ，第２混合室５２Ｂの内壁５２Ａａ、５２Ｂａに、混合材料を衝突させることができれば、具体的な形状は特に限定されるものではない。
　また、以上の実施形態においては、混合ノズル１０をエマルジョン燃料を用いた燃焼装置における吐出ノズルへの適用例を示しているが、本願発明にかかる混合ノズル１０の適用先は、この適用例に限定されるものではない。複数種類の材料を混合した混合材料を吐出させる目的であれば、本願発明にかかる混合ノズル１０を好適に適用することができる。
　さらには、回転羽根収容部５０および吐出室６０の少なくとも一方に加熱ヒータを内蔵させることにより、第１混合室５２A、第２混合室５２B内および吐出室６０の内部空間６２内における混合材料の流動性を向上させ、混合効率を向上させる構成を採用してもよい。
　また、以上の実施形態においては吐出室６０の内部空間６２と直前の混合室（第１混合室５２Ａまたは第２混合室５２Ｂ）との間に有孔ダイヤフラム９０を配設しているが、有孔ダイヤフラム９０の構成は省略することもできる。この場合、吐出室６０の内部空間６２の直前の混合室（第１混合室５２Ａまたは第２混合室５２Ｂ）の上部壁面厚さ内に吐出室６０の内部空間６２に連通する排出口を形成すればよい。
　さらには、以上に説明した第１実施形態および第２実施形態と、変形例を適宜組み合わせた構成例を採用することも可能である。
１０　混合ノズル，２０　回転軸，３０　回転羽根，３２　羽根台，３４　羽根体，３４Ｂ　帯状体，
４０　旋回流付与部，４２　円錐体，４４　凹溝，５０Ａ　第１回転羽根収容部，５０Ｂ　第２回転羽根収容部，
５２Ａ　第１混合室，　５２Ｂ　第２混合室，５２Ａａ，５２Ｂａ　内壁，５３Ａ，５３Ｂ　材料供給部，
５３Ｃ　追加空気供給部，５４Ａ　凹部，５４Ｂ　凹部，５５Ａ　排出口，５６　搬送パイプ，５８　突片，５９　隙間，
６０　吐出室，６２　内部空間，６４　隙間，６６　吐出口，７０　有孔内壁体，７２，７４　貫通孔，
８０　ベアリング　８２　Ｏ－リング　９０　有孔ダイヤフラム，９２　貫通孔，Ｍ　モータ

Claims (4)

  1. 　複数の材料を混合させ、材料どうしの密接度を高めた状態の混合材料を吐出する混合ノズルであって、
    　前記複数の材料が供給される材料供給部を有する混合室と、
    　回転軸に連結され、前記混合室に前記回転軸を中心に回転可能に配設された回転羽根と、
    　前記回転軸を回転駆動する駆動源と、
    　前記混合室の先方に前記混合室と連通して設けられ、先端に吐出口を有する吐出室と、
    　前記回転軸に連結されると共に、前記吐出室内に回転可能に配置され、前記混合材料に螺旋流を付与して前記吐出口から吐出させる螺旋流付与部とを有し、
    　前記回転羽根の羽根体の先端部と前記混合室の内表面との間には所要の隙間が形成されていて、
    　前記回転羽根の表面には、前記回転羽根の回転に伴って前記混合室内において前記吐出口とは逆方向の壁に前記混合材料を衝突させるための帯状体が配設されていることを特徴とする混合ノズル。
  2. 　前記混合室は複数連列していると共に、各々の混合室内には前記回転軸を共有する前記回転羽根がそれぞれ配設されていて、
    　前記混合室どうしは、材料搬送路により連結されていることを特徴とする請求項１記載の混合ノズル。
  3. 　前記複数の混合室における２室目以降の混合室のうち少なくとも一つの混合室には内壁体が配設されていると共に、前記混合室の内周面と前記内壁体の外周面との間に形成された環状空間と外部空間とを連通し、前記内壁体が配設された混合室に気体を追加供給するための追加気体供給部が設けられていて、
    　前記内壁体の外周面には壁体厚さ方向に貫通する複数の貫通孔が穿設されていて、当該貫通孔を介して前記追加気体供給部から追加供給された空気が前記混合室に供給可能に形成されていることを特徴とする請求項２記載の混合ノズル。
  4. 　前記材料供給部は前記混合室の下側位置に配設されていることを特徴とする請求項１～３のうちのいずれか一項に記載の混合ノズル。
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