WO2018190298A1 - 攪拌容器および混合装置、並びに混合流体の製造方法 - Google Patents

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神野　浩
太郎 神野
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Definitions

  • the present invention relates to a stirring container, a mixing apparatus, and a method for producing a mixed fluid, and more particularly, to a stirring container for stirring a mixed fluid including a first fluid and a second fluid, and a mixing apparatus including such a stirring container.
  • the present invention relates to a mixed fluid manufacturing method using such a mixing apparatus.
  • Patent Document 1 a mixed fluid is formed by flowing a second fluid into a spiral flow path through which a first fluid flows to form a mixed fluid, and swirling the mixed fluid blown out of the spiral flow path in a cylindrical container.
  • a mixed fluid is formed by flowing a second fluid into a spiral flow path through which a first fluid flows to form a mixed fluid, and swirling the mixed fluid blown out of the spiral flow path in a cylindrical container.
  • the mixed fluid obtained by mixing the second fluid with the first fluid is agitated by swirling, but the first fluid and the second fluid are simply swirled by simply swirling the mixed fluid. There was a problem that and did not mix uniformly.
  • the present invention relates to a stirring container capable of stirring a mixed fluid obtained by mixing a first fluid with a second fluid so that the first fluid and the second fluid are more uniformly mixed, and such a stirring container. It is an object of the present invention to obtain a mixing apparatus using the above and a method for producing a mixed fluid using such a mixing apparatus.
  • the stirring container according to the present invention includes a cylindrical container main body for stirring the mixed fluid, and the flow area of the mixed fluid flowing from the upstream side to the downstream side while swirling in the container main body is closer to the downstream side.
  • a first fluid guide mechanism for guiding the mixed fluid so as to be limited to a region close to the inner wall of the main body, thereby achieving the above object.
  • the container main body has a fluid introduction part for introducing the mixed fluid into the container main body so that the mixed fluid swirls within the container main body.
  • the fluid introduction part has a second fluid guide mechanism for guiding the mixed fluid so that the mixed fluid to be introduced approaches the inner wall of the container body.
  • the first fluid guide mechanism has a conical body provided in the container main body so as to be located in the center of the container main body, and the conical body is a center of the container main body. It is preferable that the cross-sectional area of the cross section perpendicular to the axis is formed so as to increase toward the downstream side.
  • the second fluid guide mechanism has a conical body provided in the container main body so as to be disposed in the center of the container main body, and the conical body is a center of the container main body. It is preferable that the cross-sectional area of the cross section perpendicular to the axis is formed so as to become smaller toward the downstream side.
  • the fluid introducing portion is configured such that the mixed fluid is introduced into the container body from a tangential direction of an inner peripheral surface of the cylindrical container body.
  • the said container main body has a fluid discharge part for discharging
  • the mixed fluid preferably contains a liquid and a gas.
  • the container body has an exhaust port for discharging the gas separated from the mixed fluid.
  • a mixing apparatus includes a mixing unit that generates a mixed fluid including a first fluid and a second fluid, and a stirring unit that stirs the mixed fluid, and the stirring unit includes the above-described stirring of the present invention.
  • a container whereby the above object is achieved.
  • a mixed fluid manufacturing method is a method of manufacturing a mixed fluid using the above-described mixing device of the present invention, and supplying the first fluid and the second fluid to the mixing device; Mixing the first fluid and the second fluid with the mixing device, thereby achieving the object.
  • a stirring vessel capable of stirring a mixed fluid obtained by mixing the second fluid with the first fluid so that the first fluid and the second fluid are more uniformly mixed, and such A mixing apparatus using a stirring container and a method for producing a mixed fluid using such a mixing apparatus can be obtained.
  • FIG. 1 is a view for explaining a stirring vessel 100 according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 1 (a) shows an appearance of the stirring vessel 100
  • FIG. 1 (b) shows FIG.
  • the structure of the A1-A1 line cross section is shown.
  • 2 is a diagram for explaining the stirring container 100 shown in FIG. 1 in detail.
  • FIG. 2 (a) is an exploded view of the stirring container 100 shown in FIG. 1 (a)
  • FIG. FIG. 2C shows the structure of the fluid introduction part 110 shown in FIG. 2A viewed from the B2 direction and the C2 direction, respectively
  • FIG. 2D and FIG. 2 (a) shows the structure of the fluid discharge section 130 viewed from the D2 direction and the E2 direction
  • FIG. 3 is a view for explaining a method of using the stirring container 100 shown in FIG. 1, and shows a mixing apparatus 1000 using the stirring container 100.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the function of the stirring vessel 100 shown in FIG. 1.
  • FIG. 4 (a) shows a cross-sectional structure of the stirring vessel 100 and the mixer 200 included in the mixing device 1000, and
  • FIG. (B) shows the external appearance of the turbulent flow generation mechanism 1 of the mixer 200.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining a specific configuration example of the first fluid guide mechanism 102 used in the stirring vessel 100 shown in FIG. 1.
  • FIGS. 1 the first fluid guide mechanism 102 used in the stirring vessel 100 shown in FIG. 1.
  • FIG. 6 is a view for explaining a stirring vessel 100a according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 6 (a) shows a longitudinal section of the stirring vessel 100a, and FIG. )
  • FIG. 7 is a view for explaining the function of the stirring vessel 100a shown in FIG.
  • FIG. 8 is a view for explaining a stirring container 100b according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 8 (a) shows the appearance of the stirring container 100b
  • FIG. 2 shows a cross-sectional structure similar to FIG.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining the function of the stirring vessel 100b shown in FIG.
  • the stirring vessel according to the present invention is a cylindrical container for stirring the mixed fluid. And a first fluid guide for guiding the mixed fluid such that the flow area of the mixed fluid flowing from the upstream side to the downstream side while turning in the container body is limited to a region closer to the inner wall of the container body toward the downstream side. And a mechanism.
  • the cylindrical container main body may be anything as long as it forms a flow path through which the mixed fluid flows while swirling, and is not limited to a cylindrical body (a cylindrical body having a circular cross section), and has a polygonal cross section.
  • a cylindrical body, an inverted conical body, or an inverted hemispherical body may be used.
  • the shape of the fluid guide mechanism can be selected so that a desired turbulent flow or swirl flow velocity can be obtained. For example, it is possible to increase the flow velocity of the swirling flow compared to a cylindrical body or the like by using an inverted conical body or an inverted hemispherical body.
  • the specific shape of the first fluid guide mechanism is not limited, and the mixed fluid is guided so that the flow area of the mixed fluid flowing while turning toward the downstream side of the container body is limited to a region closer to the inner wall of the container body. Any shape can be used as long as it can be used.
  • the first fluid guide mechanism swirls the mixed fluid streak formed at the center of the swirling flow largely toward the inner wall side toward the downstream side compared to the upstream side. It may have a shape that can guide the mixed fluid to
  • the first fluid guide mechanism may be, for example, a cone having a cone shape, a truncated cone shape, a pyramid shape, a truncated pyramid shape, or a cylindrical shape in which a hemisphere is superimposed on the cylindrical body.
  • It may be a body, or may be a cylindrical body in which a plurality of cylindrical bodies, prismatic bodies or the like having different diameters are overlapped.
  • there is a cone-shaped cone that can smoothly turn the fluid around the circumference and can smoothly move the fluid from the center toward the outer circumference.
  • the mixed fluid only needs to include at least two fluids of the first fluid and the second fluid.
  • the mixed fluid may be a mixed fluid of a fluid including a liquid as the first fluid and a liquid of a different type from the liquid of the first fluid as the second fluid, or a fluid including a gas as the first fluid.
  • a fluid containing a different type of gas from the fluid containing the gas of the first fluid as the second fluid and the mixed fluid may be a liquid that is the first fluid and a fluid that is the second fluid It may be a mixed fluid with a certain gas.
  • the type of fluid to be mixed can be arbitrary.
  • the fluid when the fluid is a gas, it may be air, oxygen, carbon dioxide, or ozone gas.
  • the fluid when the fluid is a liquid, it may be water, oil, a solvent such as toluene or acetone, a chemical such as a flocculant, or sludge. It may be environmental water such as septic tank contaminated water containing solid matter.
  • the stirring container and the mixing device and the mixed fluid manufacturing method according to the present invention can achieve uniform mixing of the first fluid and the second fluid, and thus a fine bubble generating device that generates fine bubbles by mixing the liquid and the gas. It is particularly useful as a purification device that separates and separates contaminants from contaminated water by mixing septic tank contaminated water and a coagulant.
  • the mixed fluid will be described as a mixed fluid (gas-liquid GL) of water that is liquid as the first fluid and air that is gas as the second fluid, but the present invention is not limited thereto. Is easily understood.
  • FIG. 1 is a view for explaining a stirring vessel 100 according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 1 (a) shows an appearance of the stirring vessel 100
  • FIG. 1 (b) shows FIG. The structure of the A1-A1 line cross section is shown.
  • the stirring container 100 has a cylindrical container body 101 for stirring a mixed fluid, and a gas-liquid (mixed fluid) GL flow region that flows from the upstream side to the downstream side while turning in the container body 101.
  • a first fluid guide mechanism 102 that guides the mixed fluid so as to be limited to a region closer to the inner wall of the container body 101 toward the downstream side.
  • the first fluid guide mechanism 102 is a cone.
  • the container main body 101 discharges the gas-liquid GL from the container main body 101 and the fluid introduction part 110 for introducing the gas-liquid GL into the container main body 101 so that the gas-liquid GL rotates in the container main body 101.
  • the fluid discharge section 130 and the flow path section 120 provided between the fluid introduction section 110 and the fluid discharge section 130 are provided.
  • the fluid introduction part 110 is configured such that the gas-liquid GL is introduced into the container main body 101 from the tangential direction of the inner peripheral surface of the cylindrical container main body 101.
  • the fluid discharge unit 130 is configured such that the gas / liquid GL is discharged from the container body 101 along the tangential direction of the inner peripheral surface of the cylindrical container body 101.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining in detail the stirring vessel 100 shown in FIG. 1, FIG. 2 (a) is an exploded view of the stirring vessel 100, and FIG. 2 (b) and FIG. 2 (c) are respectively shown.
  • 2 (a) shows the structure of the fluid introduction part 110 viewed from the B2 direction and the C2 direction
  • FIG. 2 (d) and FIG. 2 (e) show the fluid discharge part 130 shown in FIG. 2 (a), respectively.
  • FIG. 2 (f) and FIG. 2 (g) show the structures of the F2-F2 line cross section and the G2-G2 line cross section of FIG. 2 (a), respectively.
  • the fluid introduction part 110 has an upper housing 111 for introducing the gas-liquid GL.
  • the upper housing 111 includes a cylindrical member 111a and a circular flat plate member 111b attached to form one upper surface of the upper housing 111 at one end of the cylindrical member 111a.
  • a fluid introduction pipe 113 made of a cylindrical body is attached to the outer peripheral surface of the cylindrical member 111a so as to follow the tangential direction.
  • a gas exhaust port 114 for exhausting excess gas (air) that could not be mixed with the liquid accumulated in the upper casing 111 is attached to the peripheral portion of the flat plate member 111b.
  • a piping (not shown) such as a vinyl tube or a rubber tube is connected to the gas exhaust port 114.
  • a flange 112 is attached to the other end of the cylindrical member 111a, and a bolt insertion hole 112b for inserting the fixing bolt 122a is formed in the flange 112.
  • the members (the cylindrical member 111a, the flat plate member 111b, the flange 112, the fluid introduction pipe 113, and the gas exhaust port 114) constituting the fluid introduction unit 110 can be made of any material.
  • a metal member such as iron or stainless steel, a resin member, or other material such as ceramic may be used as long as it has required characteristics such as rigidity against pressure of mixed fluid and ease of processing. It may be.
  • the flow path unit 120 includes an intermediate casing 121 that forms a flow path for allowing the gas-liquid GL to pass while turning.
  • the intermediate casing 121 is configured by a cylindrical member (hereinafter also referred to as a cylindrical member 121), and a flange 122 and a flange 123 are attached to both ends of the cylindrical member 121.
  • the flange 122 is formed with a bolt insertion hole 122b for inserting the fixing bolt 122a
  • the flange 123 is formed with a bolt insertion hole 123b for inserting the fixing bolt 123a.
  • the flange 122 of the cylindrical member 121 is joined to the flange 112 of the upper casing 111 by a fixing bolt 122a and a fixing nut 112a.
  • the cylindrical member 121 constituting the flow path portion 120 may be made of any material, but may be a metal material such as iron or stainless steel within a range having required characteristics such as workability. It may be a resin material such as acrylic or glass. As one preferred embodiment, by using a transparent member (for example, acrylic or glass), it is possible to visually recognize the stirring state of the mixed fluid inside the container.
  • the flange 122 and the flange 123 can be made of the same material as the members constituting the fluid introduction part 110.
  • the cylindrical member 121 and the flanges 122 and 123 can be coupled by any coupling means. For example, adhesion by an adhesive, welding by welding, or fastening by a bolt or the like may be used.
  • the fluid discharge unit 130 includes a lower housing 131 for discharging the gas / liquid GL.
  • the lower housing 131 includes a cylindrical member 131a and a circular flat plate member 131b attached to one end of the cylindrical member 131a so as to form a bottom surface portion of the lower housing 131.
  • a cone (hereinafter also referred to as a cone 102) that is the first fluid guide mechanism 102 is attached to the bottom surface portion of the lower housing 131.
  • the cone 102 is provided in the container main body 101 so as to be located in the center of the container main body 101 and on the downstream side of the container main body 101.
  • the cone 102 has a vertex just above the substantially center of the bottom surface.
  • the vertical cross-section is a cone having an isosceles triangle shape, and the cross-sectional area of the cross-section perpendicular to the central axis of the container body 101 is arranged so as to increase toward the downstream side.
  • the cone 102 can be of any material. For example, it may be a metal member such as iron or stainless steel, or may be a resin or ceramic material other than metal.
  • a fluid discharge pipe 133 is formed in the cylindrical member 131a and / or the flat plate member 131b. The fluid discharge pipe 133 can be formed at any position of the cylindrical member 131a and / or the flat plate member 131b as long as the mixed fluid flowing in the flow path portion can be discharged to the outside.
  • one or more may be provided on the outer peripheral surface of the cylindrical member 131a, or one or more may be provided on the bottom surface of the flat plate member 131b.
  • the fluid discharge pipe 133 is formed on the outer peripheral surface of the cylindrical member 131a so as to be along the tangential direction in that the mixed fluid swirling in the flow path portion can be smoothly discharged to the outside. preferable.
  • a flange 132 is joined to the other end of the cylindrical member 131a, and a bolt insertion hole 132b for inserting the fixing bolt 123a is formed in the flange 132.
  • the flange 132 of the cylindrical member 131a is fastened to the flange 123 of the intermediate casing 121 by a fixing bolt 123a and a fixing nut 132a.
  • the flange 132 of the cylindrical member 131a and the flange 123 of the intermediate housing 121 can be coupled by any coupling means. Adhesion with an adhesive may be used, or welding by welding may be used.
  • the members (cylindrical member 131a, flat plate member 131b, flange 132, fluid discharge pipe 133) constituting the fluid discharge unit 130 can be made of any material as with the fluid introduction unit.
  • the stirring container 100 may have a gantry 140 on which the container main body 101 is placed.
  • the gantry 140 includes a fixing plate 141 for fixing the container body 101 and leg portions 142 attached to the fixing plate 141.
  • FIG. 3 is a view for explaining a method of using the stirring container 100 shown in FIG. 1 and shows a mixing apparatus 1000 using the stirring container 100.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the function of the stirring vessel 100 shown in FIG. 1.
  • FIG. 4 (a) shows a cross-sectional structure of the stirring vessel 100 and the mixer 200 included in the mixing device 1000, and
  • FIG. (B) shows the external appearance of the turbulent flow generation mechanism 1 of the mixer 200.
  • the mixer shown in FIGS. 4A and 4B is a particularly preferable embodiment in the present invention, and the mixer is not limited to this.
  • the liquid L and the gas G are mixed more uniformly with the mixed fluid GL supplied from the mixer 200 that mixes the liquid L and the gas G to generate the mixed fluid GL. Used to agitate to fit.
  • the mixer 200 used together with the stirring container 100 in the mixing apparatus 1000 using the stirring container 100 will be briefly described with reference to FIGS.
  • Mixer 200 As the mixer 200, a known mixer capable of mixing the first fluid and the second fluid can be used. As a preferred embodiment of the present invention, a control device is used for the agitation by turbulent flow and the supply amount of the second fluid supplied to the first fluid, which are specifically illustrated in FIGS. Although the mixer which can be automatically adjusted without being described is described, the present invention is not limited to this.
  • the mixer 200 includes a mixed fluid generation unit 200a that mixes the liquid L and the gas G to generate the gas-liquid GL, and an agitation mechanism 200b that further agitates the gas-liquid GL generated by the mixed fluid generation unit 200a. ing.
  • the mixed fluid generating unit 200a is mounted on the gantry 210, and further, the stirring mechanism 200b is mounted on the mixed fluid generating unit 200a.
  • the gantry 210 includes a support flange 212 that supports the mixed fluid generation unit 200 a and a gantry leg 211 that extends downward from the support flange 212.
  • a liquid introduction pipe 221 is attached to the support flange 212 via a liquid introduction joint 212a.
  • the mixed fluid generating unit 200a includes a swirl flow generating unit 10a that generates a swirl flow of the liquid L that is the first fluid, a swirl flow developing unit 20a that develops a swirl flow of the generated liquid L, and a swirl of the developed liquid L.
  • a swirl flow acceleration unit 30a that accelerates the swirl speed of the flow.
  • the mixed fluid generation unit 200 a includes an outer cylindrical body 11, an inner cylindrical body 12 disposed inside the outer cylindrical body 11, and an inner flange 12 b attached to the lower end surface of the inner cylindrical body 12. is doing.
  • the central axis of the outer cylindrical body 11 substantially coincides with the central axis of the inner cylindrical body 12.
  • a turning guide member 13 for turning the liquid L (first fluid) introduced into the outer cylindrical body 11 is attached to the inner flange 12b.
  • the turning guide member 13 includes a blade flange 13a attached to the inner flange 12b and a blade body 13b fixed to the blade flange 13a.
  • positioned becomes the turning flow generation
  • a region between the outer cylindrical body 11 and the inner cylindrical body 12 is a flow path through which the liquid L (first fluid) introduced into the outer cylindrical body 11 passes.
  • the liquid L (first fluid) passing through the flow path enters the inner cylindrical body 12 from the side wall opening 12a formed on the side wall of the inner cylindrical body 12, the liquid L (first fluid) While the rotation of the swirling flow is reversed, the flow velocity of the swirling flow of the liquid (first fluid) is increased.
  • positioned becomes the rotational flow development part 20a.
  • a cylindrical body 14 having an outer diameter truncated cone shape is disposed at the upper end of the inner cylindrical body 12, and the swirling flow of the liquid L that has entered the inner cylindrical body 12 is the cylindrical shape.
  • the turning speed of the swirling flow is accelerated at once.
  • region in the cylindrical body 14 becomes the swirl
  • a large centrifugal force acts on the liquid L (first fluid) accelerated by the swirl flow accelerating unit 30a, so that the central portion of the cylindrical body 14 has a negative pressure.
  • gas (air) G which is the second fluid
  • gas (air) G is supplied to the substantially central portion of the cylindrical body 14 via a second fluid introduction pipe 32 described later, and the liquid L and the gas (air) G are supplied.
  • the supply amount of the second fluid (gas G) is adjusted.
  • a control device is unnecessary, which is preferable in that it can contribute to cost reduction of the device.
  • the supply amount of the second fluid (gas G) also changes simultaneously with the negative pressure that changes with the flow rate change of the first fluid. ) Can automatically follow the flow rate of the first fluid.
  • a device that requires power such as a pump or a compressor for supplying the gas (air) G that is the second fluid is unnecessary, which is preferable in that it can contribute to cost reduction of the device.
  • the present invention is not limited to this, and the gas (air) G as the second fluid may be forcibly supplied using a pump or the like.
  • the gas-liquid GL containing bubbles is generated.
  • the stirring mechanism 200b has a flow path GLp for flowing the gas-liquid GL.
  • the flow path GLp includes an upstream flow path part GLp2, an intermediate flow path part GLp3, and a downstream flow path part GLp1.
  • the upstream flow path part GLp2 includes a turbulent flow generation part 20b that generates a turbulent flow of the gas-liquid GL by disturbing the flow of the gas-liquid GL that is generated in the bubble miniaturization part 200a and flows through the flow path GLp. It is out.
  • the intermediate flow path part GLp3 is a connecting part 30b that connects the downstream flow path part GLp1 and the upstream flow path part GLp2.
  • the downstream channel portion GLp1 is a fluid storage portion 10b that temporarily stores the gas-liquid GL discharged from the intermediate channel portion GLp3.
  • Each of the turbulent flow generation unit 20b and the fluid storage unit 10b has a cylindrical body S disposed between a pair of opposing flanges Fr, and the pair of flanges are fixed by a known means.
  • the turbulent flow generation unit 20b can take any generation mechanism capable of generating a turbulent flow.
  • a piston mechanism or a swirl flow generating mechanism such as a blade may be used.
  • the turbulent flow generation mechanism 1 that generates a turbulent flow of gas-liquid GL by repeatedly applying a force to pull back to the flow path part GLp2.
  • the turbulent flow generation mechanism 1 sprays a baffle plate 1a that is a flat disk and a gas-liquid GL that is a spiral swirl flow on the baffle plate 1a, as shown in FIG. 4B. And a swirl flow discharge nozzle 1c.
  • the baffle plate 1a is a thin flat disk.
  • the material of the baffle plate 1a can be any material.
  • it may be a plastic or a metal such as aluminum or iron (stainless).
  • the swirl flow generation unit 10a of the mixed fluid generation unit 200a When the liquid L (first fluid) pumped by a pumping unit (not shown) is introduced into the mixed fluid generation unit 200a of the mixer 200 through the liquid introduction pipe 221, the swirl flow generation unit 10a of the mixed fluid generation unit 200a. Then, the introduced liquid L is guided to turn. Furthermore, the swirling flow of the liquid L generated in the swirling flow generating unit 10a reaches the swirling flow developing unit 20a of the mixed fluid generating unit 200a, and develops into a swirling flow in which the strength of swirling of the liquid is increased in the swirling flow developing unit 20a. To do.
  • the swirling flow of the liquid L developed in this manner is pushed up from the swirling flow developing portion 20a by the inflow pressure of the liquid L and reaches the cylindrical body 14 having a truncated cone shape.
  • the swirling speed of the swirling flow of the liquid L that has reached the cylindrical body 14 increases at a stretch due to the truncated cone structure having a smaller radius toward the upper side of the cylindrical body 14, and a large centrifugal force acts on the swirling liquid L. To do.
  • the central part of the cylindrical body 14 becomes a negative pressure by the action of this centrifugal force.
  • the gas (air) G as the second fluid is automatically introduced into the substantially central portion of the cylindrical body 14 through the fluid introduction pipe 32 and the like.
  • the gas G introduced into the substantially central portion of the cylindrical body 14 is mixed with the liquid L swirling in the cylindrical body 14, and the liquid (gas-liquid) GL containing the gas G is swirled while the cylindrical body 14 is swung. It is blown out from the swirling flow discharge nozzle 1c at the tip into the cylindrical body Sy of the turbulent flow generation unit 20b.
  • the baffle plate 1a disposed on the swirling flow discharge nozzle 1c is lifted by the momentum of the gas-liquid GL blown while swirling, and further the cylindrical body 14 of the swirling flow acceleration unit 30a and the cylindrical body of the turbulent flow generating unit 20b.
  • the lift of the baffle plate 1a is restricted by the negative pressure generated inside the Sy (internal negative pressure), and the baffle plate 1a has a balance between the force of the gas and liquid introduced above and the force of the gas and liquid blown out. It will vibrate.
  • the baffle plate 1a rotates in the rotation direction of the swirl flow by the frictional force between the swirl flow and the baffle plate 1a.
  • the baffle plate 1a rotates while swinging (resonant operation) so that the other side rises when one side of the baffle plate 1a is lowered.
  • the gas-liquid GL flowing in one connecting pipe 31 advances to the fluid storage part 10b while vibrating back and forth, and the turbulent flow generating part 20b on the upstream side of the connecting pipe 31 and In the fluid reservoir 10b on the downstream side of the connecting pipe 31, a turbulent flow of the gas / liquid GL occurs.
  • the gas-liquid GL is further stirred by the generation of the turbulent flow, and the bubbles contained in the gas-liquid GL are further miniaturized. Further, since the bubbles are miniaturized, the liquid L and the gas G in the gas-liquid GL are more reliably mixed.
  • the communication pipe 31 is disposed at the same distance from the central axis of the first container and spaced from each other, the position where the baffle plate 1a is lifted and pulled down by the swinging and rotating motion of the baffle body 1a. Sequentially move in the circumferential direction. As a result, the position of the communication pipe 31 where the turbulent flow is generated also moves sequentially, and the gas-liquid GL in the vicinity of the position of the communication pipe 31 where the turbulent flow is further stirred by the turbulent flow. The refinement of the bubbles contained in the liquid GL will be promoted. Further, since the bubbles are miniaturized, the liquid L and the gas G in the gas-liquid GL are more reliably mixed.
  • the gas-liquid GL containing the mixed fine bubbles is supplied from the mixer 200 to the stirring container 100 through the fluid discharge joint 202a and the fluid discharge pipe 222 from the fluid reservoir 10b.
  • the gas-liquid GL When the gas-liquid GL is supplied to the upper casing 111 of the container body 101 of the stirring container 100, the gas-liquid GL is introduced into the upper casing 111 from the tangential direction of the cylindrical member 111a. Then, the swirl
  • the present invention is not limited to this, and any swirl Flow generating means can be used.
  • the swirl flow may be generated by a swirling fan that can rotate on the flat plate member 111b or a spiral swirling fan that does not rotate.
  • the gas-liquid GL flowing while turning in the intermediate casing 121 gathers the light-liquid GL having a low specific gravity at the center side of the intermediate casing 121 by the action of centrifugal force, and the gas-liquid GL having a high specific gravity is It gathers on the inner wall side of 121.
  • the gas / liquid GL having a low specific gravity has a large ratio of the number of large bubbles to the total number of bubbles included in a unit volume
  • the gas / liquid GL having a high specific gravity is a total bubble included in the unit volume. The ratio of the number of large bubbles to the number of is small.
  • the gas-liquid GL In the gas-liquid GL with a low specific gravity gathered on the center side of the intermediate casing 121, when the bubbles are combined and the buoyancy acting on the bubbles becomes larger than the force of the gas-liquid GL flowing to the downstream side, the gas-liquid GL In reverse to the flow, the bubbles reach the upper casing 111. The bubbles that have reached the upper casing 111 in this manner are discharged as excess air from the gas exhaust port 114 to the outside of the container body 101.
  • the gas-liquid GL When the gas-liquid GL reaches the vicinity of the lower casing 131 while turning, the gas-liquid GL flows toward the downstream side of the gas-liquid (mixed fluid) GL due to the conical body 102 disposed in the lower casing 131. It is guided so as to be limited to a region closer to the inner wall of the container body 101. Thereby, the gas-liquid (mixed fluid) GL having a small density that flows in the vicinity of the center of the intermediate casing 121 moves from the center toward the inner wall as it flows downstream.
  • the high-density gas-liquid (mixed fluid) GL flowing through the portion close to the inner wall of the intermediate casing 121 is mixed while passing through the lower casing 131 from the lower end of the intermediate casing 121 and further stirred. It becomes.
  • the gas-liquid GL which is a mixed fluid of the liquid L and the gas G, is mixed more uniformly.
  • the gas-liquid (mixed fluid) GL stirred so as to be mixed more uniformly is discharged from the stirring container 100 to the outside of the stirring container 100 through the fluid discharge pipe 133.
  • the cylindrical container body 101 for stirring the gas-liquid GL, and the flow area of the gas-liquid GL flowing from the upstream side to the downstream side while turning inside the container body 101 is closer to the downstream side.
  • the first fluid guide mechanism 102 that guides the gas-liquid GL so as to be restricted to a region closer to the inner wall of the container body 101 is provided, the gas-liquid GL that is a mixed fluid of the liquid L and the gas G is swirled. As a result, the gas liquid GL having a low density and the gas liquid GL having a high density can be agitated so that they are more uniformly mixed. it can.
  • the specific structure used as the first fluid guide mechanism 100 is not limited to the cone described in the first embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining a specific configuration example of the first fluid guide mechanism 102 used in the stirring vessel 100 shown in FIG. 1.
  • FIG. 5 (e) to FIG. 5 (h) show the cross-sectional structures of the configurations shown in FIG. 5 (a) to FIG. 5 (d). .
  • FIG. 5A shows a conical body in which the hypotenuse of the cone has a concave curve
  • FIG. 5B shows a conical body in which the hypotenuse of the cone has a convex curve
  • c) is a cylindrical body in which hemispheres having the same diameter as the cylindrical body are stacked on the cylindrical body
  • FIG. 5D is a cylindrical body in which three cylindrical bodies having different diameters are stacked.
  • the cross-sectional structure of the first fluid guide mechanism 102 shown in FIGS. 5 (e) to 5 (h) is a hollow body
  • the present invention is not limited to this and may be a solid body. When it is a hollow body, it is possible to reduce the weight of the apparatus.
  • the present invention is not limited to this.
  • the fluid guide mechanism can be of any arrangement, number and size so that the desired turbulence occurs.
  • the fluid guide mechanism may be arranged at a position other than the center of the swirling flow, or may be provided in several (for example, two to three) instead of one.
  • FIG. 6 is a view for explaining a stirring vessel 100a according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 6 (a) shows the structure of a longitudinal section of the stirring vessel 100a, and FIG. The structure of the cross section similar to FIG.2 (f) of the part 110a is shown.
  • the mixed fluid (gas-liquid GL) introduced into the container main body 101 is also supplied to the fluid introduction part 110 of the container main body 101 of the first embodiment.
  • a second fluid guide mechanism 102a that guides the gas-liquid GL so as to approach the inner wall of the gas is provided.
  • a cone is used for the second fluid guide mechanism 102a as shown in FIG.
  • the cone 102 a is provided in the container main body 101 so as to be located in the center of the container main body 101 and on the upstream side of the container main body 101.
  • the fluid introduction part 110a has an upper casing 111 for introducing the gas-liquid GL, similar to the fluid introduction part 110 constituting the container main body 101 of the first embodiment.
  • the upper housing 111 includes a cylindrical member 111a and a circular flat plate member 111b attached to form one upper surface of the upper housing 111 at one end of the cylindrical member 111a.
  • a cone body hereinafter also referred to as a cone body 102a
  • the second fluid guide mechanism 102a is attached.
  • the cone 102a is a cone whose apex is located right above the center of the bottom surface and has an isosceles triangle shape, and the cross-sectional area of the cross section perpendicular to the central axis of the container body 101 becomes smaller toward the downstream side. Is arranged.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the function of the stirring vessel 100a shown in FIG. 6 (a).
  • the gas / liquid GL is generated by the mixer 200 in the same manner as the mixing apparatus 1000 described in the first embodiment, and the generated gas / liquid GL is supplied to the stirring vessel 100a.
  • the conical body that is the second fluid guide mechanism 102a is provided in the central part near the fluid introduction part, the fluid is provided in the upper casing 111 of the container body 101 of the agitation container 100a.
  • the flow area of the gas-liquid GL supplied from the introduction part 110 cannot flow to the central part, and is limited to an area close to the inner wall surface of the cylindrical member 111a of the upper casing 111. Therefore, the speed at which the gas-liquid GL turns in the cylindrical member 111a of the upper casing 111 is increased.
  • the turning speed of the gas-liquid GL flowing downstream while swirling in the container body 101 is increased, and the gas-liquid GL having a large specific gravity and the gas having a small specific gravity by the conical body 102 which is the first fluid guide mechanism on the downstream side.
  • the gas-liquid GL containing the liquid GL can be stirred more vigorously, and the mixed fluid can be mixed more uniformly.
  • FIG. 8 is a view for explaining a stirring container 100b according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 8 (a) shows a longitudinal section of the stirring container 100b
  • FIG. 8 (b) shows a fluid introduction part 110b.
  • the structure of the cross section similar to FIG.2 (f) is shown.
  • the stirring vessel 100b according to the third embodiment is different from the second fluid guide mechanism 102a in the stirring vessel 200 according to the second embodiment in the structure of the second fluid guide mechanism 102a in place of the second fluid guide mechanism 102a provided in the container body 101.
  • the other fluid guide mechanism 102b is provided, and other configurations are the same as those in the stirring vessel 200 of the second embodiment.
  • the fluid introduction part 110b has the upper housing
  • the upper housing 111 includes a cylindrical member 111a and a circular flat plate member 111b attached to form one upper surface of the upper housing 111 at one end of the cylindrical member 111a.
  • a cone body hereinafter also referred to as a cone body 102b
  • the second fluid guide mechanism 102b is attached.
  • the cone 102b is a cone whose apex is located right above the center of the bottom surface and has an isosceles triangle shape, so that the cross-sectional area of the cross section perpendicular to the central axis of the container body 101 becomes smaller toward the downstream side. Is arranged.
  • the cone 102b has a fluid insertion hole 102b1 formed at the apex.
  • a fluid supply pipe 115 for supplying a fluid into the hollow cone 102b is attached to the flat plate member 111b constituting the upper surface portion of the upper housing 111.
  • the fluid introduction part 110b of the container main body 101 causes the gas G to pass through the fluid supply pipe 115 formed on the upper surface part of the upper casing 111 and the second fluid guide mechanism 102b. It is configured to be supplied to the inside of a certain cone and further introduced into the intermediate casing 121 constituting the flow path portion 120 of the container body 101 through the fluid insertion hole 102b1 formed at the tip of the cone 102b. Has been.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining the function of the stirring vessel 100b shown in FIG.
  • a fluid supply pipe 115 for supplying a fluid into the hollow cone 102b is attached to the upper surface portion of the upper casing 111 of the stirring vessel 100b, and a fluid is provided at the tip of the cone 102b. Since the insertion hole 102b1 is formed, a third fluid such as gas or liquid can be introduced into the flow path portion 120 of the container body 101.
  • a third fluid (gas or liquid) for reacting the gas-liquid GL supplied from the fluid introduction tube 113 to the container main body 101 is supplied to the container main body 101 through the cone 102b provided in the upper casing 111. can do.
  • the mixed fluid stirred in the stirring container 100b that is, the mixed fluid supplied from the fluid introduction pipe 113 to the container main body 101b is a gas-liquid GL obtained by mixing the gas G and the liquid L.
  • the mixed fluid stirred in the stirring vessel 100b may be a mixed liquid in which different liquids are mixed.
  • the present invention relates to a mixed fluid obtained by mixing a first fluid with a second fluid in a field of a stirring vessel, a mixing device, and a mixed fluid manufacturing method, and the first fluid and the second fluid are more uniformly mixed.
  • the present invention is useful as an apparatus capable of obtaining a stirring vessel capable of stirring so as to fit, a mixing apparatus using such a stirring container, and a method for producing a mixed fluid using such a mixing apparatus.

Abstract

第１流体に第２流体を混合して得られる混合流体を、第１流体と第２流体とがより均一に混ざり合うように攪拌することができる攪拌容器およびこのような攪拌容器を用いた混合装置、およびこのような混合装置を用いた混合流体の製造方法を得ること。 攪拌容器１００は、混合流体を攪拌するための筒状の容器本体１０１と、容器本体内を旋回しながら上流側から下流側に流れる混合流体の流域が下流側ほどより容器本体の内壁に近い領域に制限されるように混合流体をガイドする流体ガイド機構１０２とを備えている。

Description

攪拌容器および混合装置、並びに混合流体の製造方法
　本発明は、攪拌容器および混合装置、並びに混合流体の製造方法に関し、特に、第１流体と第２流体とを含む混合流体を攪拌するための攪拌容器およびこのような攪拌容器を備えた混合装置、並びに、このような混合装置を用いた混合流体の製造方法に関するものである。
　従来から第１流体と第２流体とを少なくとも含む流体を混合する種々の混合装置がある。例えば、特許文献１には、第１流体が流れるらせん流路に第２流体を流し込んで混合流体を形成し、らせん流路から吹き出された混合流体を筒状容器内で旋回させることにより混合流体を攪拌するようにした混合装置が開示されている。
実公昭６１-９７号公報
　上記従来の混合装置では、第１流体に第２流体を混合して得られた混合流体を旋回させることにより攪拌しているが、混合流体を単に旋回させるだけでは、第１流体と第２流体とが均一に混ざり合わないという問題があった。
　本発明は、第１流体に第２流体を混合して得られる混合流体を、第１流体と第２流体とがより均一に混ざり合うように攪拌することができる攪拌容器およびこのような攪拌容器を用いた混合装置、およびこのような混合装置を用いた混合流体の製造方法を得ることを目的とする。
　本発明に係る攪拌容器は、混合流体を攪拌するための筒状の容器本体と、前記容器本体内を旋回しながら上流側から下流側に流れる前記混合流体の流域が下流側ほど、より前記容器本体の内壁に近い領域に制限されるように前記混合流体をガイドする第１の流体ガイド機構とを備え、そのことにより上記目的が達成される。
　本発明においては、前記容器本体は、前記容器本体内で前記混合流体が旋回するように前記混合流体を前記容器本体に導入するための流体導入部を有することが好ましい。
　本発明においては、前記流体導入部は、導入される前記混合流体が前記容器本体の内壁に近づくように前記混合流体をガイドする第２の流体ガイド機構を有することが好ましい。
　本発明においては、前記第１の流体ガイド機構は、前記容器本体の中央に位置するように前記容器本体内に設けられた錐状体を有し、前記錐状体は、前記容器本体の中心軸に垂直な断面の断面積が下流側ほど大きくなるように形成されていることが好ましい。
　本発明においては、前記第２の流体ガイド機構は、前記容器本体の中央に配置するように前記容器本体内に設けられた錐状体を有し、前記錐状体は、前記容器本体の中心軸に垂直な断面の断面積が下流側ほど小さくなるように形成されていることが好ましい。
　本発明においては、前記流体導入部は、前記筒状の容器本体の内周面の接線方向から前記混合流体が前記容器本体内に導入されるように構成されていることが好ましい。
　本発明においては、前記容器本体は、前記容器本体から前記混合流体を排出するための流体排出部を有し、前記流体排出部は、前記筒状の容器本体の内周面の接線方向に沿って前記混合流体が前記容器本体から排出されるように構成されていることが好ましい。
　本発明においては、前記混合流体は、液体と気体とを含むことが好ましい。
　本発明においては、前記容器本体は、前記混合流体から分離された気体を排出する排気口を有することが好ましい。
　本発明に係る混合装置は、第１流体と第２流体とを含む混合流体を生成する混合部と、該混合流体を攪拌する攪拌部とを備え、該攪拌部は、上述した本発明の攪拌容器であり、そのことにより上記目的が達成される。
　本発明に係る混合流体の製造方法は、上述した本発明の混合装置を用いて混合流体を製造する方法であって、該第１流体および該第２流体を該混合装置に供給することと、該混合装置により該第１流体と該第２流体とを混合することとを含み、そのことにより上記目的が達成される。
　本発明によれば、第１流体に第２流体を混合して得られる混合流体を、第１流体と第２流体とがより均一に混ざり合うように攪拌することができる攪拌容器およびこのような攪拌容器を用いた混合装置、およびこのような混合装置を用いた混合流体の製造方法を得ることができる。
図１は、本発明の実施形態１による攪拌容器１００を説明するための図であり、図１（ａ）は、攪拌容器１００の外観を示し、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ１－Ａ１線断面の構造を示す。 図２は、図１に示す攪拌容器１００を詳しく説明するための図であり、図２（ａ）は、図１（ａ）に示す攪拌容器１００を分解して示し、図２（ｂ）および図２（ｃ）はそれぞれ、図２（ａ）に示す流体導入部１１０をＢ２方向およびＣ２方向から見た構造を示し、図２（ｄ）および図２（ｅ）はそれぞれ、図２（ａ）に示す流体排出部１３０をＤ２方向およびＥ２方向から見た構造を示し、図２（ｆ）および図２（ｇ）はそれぞれ、図２（ａ）のＦ２－Ｆ２線断面およびＧ２－Ｇ２線断面の構造を示す。 図３は、図１に示す攪拌容器１００の使用方法を説明するための図であり、攪拌容器１００を用いた混合装置１０００を示している。 図４は、図１に示す攪拌容器１００の機能を説明するための図であり、図４（ａ）は、混合装置１０００に含まれる攪拌容器１００および混合機２００の断面構造を示し、図４（ｂ）は、混合機２００の乱流発生機構１の外観を示す。 図５は、図１に示す攪拌容器１００で用いられる第１の流体ガイド機構１０２の具体的な構成例を説明するための図であり、図５（ａ）～図５（ｄ）は、第１の流体ガイド機構１０２として用いられる具体的な中空体の外観を示し、図５（ｅ）～図５（ｈ）は、図５（ａ）～図５（ｄ）に示す中空体の断面構造を示す。 図６は、本発明の実施形態２による攪拌容器１００ａを説明するための図であり、図６（ａ）は、攪拌容器１００ａの縦断面を示し、図６（ｂ）は、図６（ａ）の図２（ｆ）と同様の断面構造を示す。 図７は、図６に示す攪拌容器１００ａの機能を説明するための図である。 図８は、本発明の実施形態３による攪拌容器１００ｂを説明するための図であり、図８（ａ）は、攪拌容器１００ｂの外観を示し、図８（ｂ）は、図８（ａ）の図２（ｆ）と同様の断面構造を示す。 図９は、図８に示す攪拌容器１００ｂの機能を説明するための図である。
　以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
　本発明に係る攪拌容器は、混合流体を単に容器内で旋回させるだけでは、混合流体に含まれる異なる流体が均一に混ざらないという課題を解決するために、混合流体を攪拌するための筒状の容器本体と、容器本体内を旋回しながら上流側から下流側に流れる混合流体の流域が下流側ほどより容器本体の内壁に近い領域に制限されるように混合流体をガイドする第１の流体ガイド機構とを備えたものである。
　従って、筒状の容器本体は、混合流体が旋回しながら流れる流路を形成するものであればどのようなものでもよく、円筒体（断面が円形の筒体）にかぎらず、断面が多角形の筒体でもよいし、逆円錐状体でもよいし、逆半球状体であってもよい。容器本体の形状を変更することで、乱流の形態や旋回流の流速を変化させることができる。所望の乱流や旋回流の流速を得られるように流体ガイド機構の形状を選択し得る。例えば、逆円錐状体や逆半球状体にすることにより、円筒体などに比べて旋回流の流速を速めることが可能である。
　また、第１の流体ガイド機構の具体的形状は限定されず、容器本体の下流側ほど旋回しながら流れる混合流体の流域が容器本体の内壁により近い領域に制限されるように混合流体をガイドすることができる形状であればどのようなものでもよい。１つの実施形態においては、第１の流体ガイド機構は、旋回流の中心部に形成される、密度の小さい混合流体の筋を、上流側と比較して下流側ほど内壁側に向けて大きく旋回させるように混合流体をガイドすることができる形状を有し得る。第１の流体ガイド機構は、例えば、円錐形状、円錐台形状、角錐形状、角錐台形状などを有する錐状体であってもよいし、筒状体の上に半球体を重ね合わせた筒状体であってもよいし、直径の異なる複数の円柱体、角柱体などを重ね合わせた筒状体であってもよい。１つの好ましい実施形態として、流体を円滑に円周周りに旋回可能であり、かつ中心部から外周に向けて円滑に流体を移動させることが可能な円錐形状の錐状体が挙げられる。
　以下の実施形態では、第１の流体ガイド機構には、円錐形状の錐状体（円錐体）を用いたものとして説明する。
　また、混合流体は、少なくとも第１流体と第２の流体との２つの流体を含むものであればよい。例えば、混合流体は、第１流体として液体を含む流体と、第２流体として第１流体の液体とは異なる種類の液体との混合流体であってもよいし、第１流体として気体を含む流体と、第２流体として第１流体の気体を含む流体とは異なる種類の気体を含む流体とする混合であってもよく、さらに、混合流体は、第１流体である液体と、第２流体である気体との混合流体であってもよい。
　さらに混合する流体の種類は任意であり得る。例えば、流体が気体の場合、空気であってもよいし、酸素であってもよいし、炭酸ガスであってもよいし、オゾンガスであってもよい。例えば、流体が液体の場合、水であってもよいし、油であってもよいし、トルエン、アセトンなどの溶剤であってもよいし、凝集剤などの薬液であってもよいし、汚泥などの固形物を含んだ浄化槽汚染水などの環境水であってもよい。
　本発明の攪拌容器および混合装置、並びに混合流体の製造方法は、第１流体と第２流体との均一な混合を達成できるため、液体と気体との混合により微細気泡を発生する微細気泡発生装置や、浄化槽汚染水と凝集剤との混合により汚染水から汚染物質を分離・分別させる浄化装置として、特に有用である。
　以下の実施形態では、混合流体は、第１流体として液体である水と、第２流体として気体である空気との混合流体（気液ＧＬ）として説明するが、本発明がこれに限定されないことは容易に理解される。
　（実施形態１）
　図１は、本発明の実施形態１による攪拌容器１００を説明するための図であり、図１（ａ）は、攪拌容器１００の外観を示し、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ１－Ａ１線断面の構造を示す。
　この実施形態１による攪拌容器１００は、混合流体を攪拌するための筒状の容器本体１０１と、容器本体１０１内を旋回しながら上流側から下流側に流れる気液（混合流体）ＧＬの流域が下流側ほど、より容器本体１０１の内壁に近い領域に制限されるように混合流体をガイドする第１の流体ガイド機構１０２とを備えている。図１に示す実施形態においては、第１の流体ガイド機構１０２は、円錐体である。
　〔容器本体１０１〕
　ここで、容器本体１０１は、容器本体１０１内で気液ＧＬが旋回するように気液ＧＬを容器本体１０１に導入するための流体導入部１１０と、容器本体１０１から気液ＧＬを排出するための流体排出部１３０と、流体導入部１１０と流体排出部１３０との間に設けられた流路部１２０とを有している。流体導入部１１０は、筒状の容器本体１０１の内周面の接線方向から気液ＧＬが容器本体１０１内に導入されるように構成されている。流体排出部１３０は、筒状の容器本体１０１の内周面の接線方向に沿って気液ＧＬが容器本体１０１から排出されるように構成されている。
　図２は、図１に示す攪拌容器１００を詳しく説明するための図であり、図２（ａ）は、攪拌容器１００を分解して示し、図２（ｂ）および図２（ｃ）はそれぞれ、図２（ａ）に示す流体導入部１１０をＢ２方向およびＣ２方向から見た構造を示し、図２（ｄ）および図２（ｅ）はそれぞれ、図２（ａ）に示す流体排出部１３０をＤ２方向およびＥ２方向から見た構造を示し、図２（ｆ）および図２（ｇ）はそれぞれ、図２（ａ）のＦ２－Ｆ２線断面およびＧ２－Ｇ２線断面の構造を示す。
　〔流体導入部１１０〕
　流体導入部１１０は、気液ＧＬを導入するための上部筐体１１１を有する。上部筐体１１１は、円筒部材１１１ａと、円筒部材１１１ａの一端に上部筐体１１１の上面部を形成するように取り付けられた円形の平板部材１１１ｂとを有する。円筒部材１１１ａの外周面には接線方向に沿うように円筒体からなる流体導入管１１３が取り付けられている。平板部材１１１ｂの周縁部には、上部筐体１１１内に溜まった液体と混合しきれなかった余剰の気体（空気）を排気するための気体排気口１１４が取り付けられている。気体排気口１１４にはビニール管やゴム管などの配管（図示せず）が接続される。円筒部材１１１ａの他端にはフランジ１１２が取り付けられており、フランジ１１２には固定ボルト１２２ａを挿入するためのボルト挿入穴１１２ｂが形成されている。ここで、流体導入部１１０を構成する部材（円筒部材１１１ａ、平板部材１１１ｂ、フランジ１１２、流体導入管１１３、気体排気口１１４）は、任意の材料から構成され得るが、例えば、耐水性や流れる混合流体の圧力に対する剛性および加工容易性など求められる特性を有する範囲で、鉄やステンレスなどの金属製の部材であってもよいし、樹脂部材であってもよいし、セラミックなどのその他の材料であってもよい。
　〔流路部１２０〕
　流路部１２０は、気液ＧＬを旋回させながら通過させるための流路を形成する中間筐体１２１を有する。中間筐体１２１は円筒部材（以下、円筒部材１２１ともいう。）で構成されており、この円筒部材１２１の両端にはフランジ１２２およびフランジ１２３が取り付けられている。フランジ１２２には固定ボルト１２２ａを挿入するためのボルト挿入穴１２２ｂが形成されており、フランジ１２３には固定ボルト１２３ａを挿入するためのボルト挿入穴１２３ｂが形成されている。円筒部材１２１のフランジ１２２は、固定ボルト１２２ａと固定ナット１１２ａとにより上部筐体１１１のフランジ１１２に接合される。
　ここで、流路部１２０を構成する円筒部材１２１は、任意の材料から構成され得るが、例えば、加工容易性など求められる特性を有する範囲で、鉄やステンレスなどの金属材料であってもよいし、アクリルなどの樹脂製材料であってもよいし、ガラスなどであってもよい。一つの好ましい実施形態として、透明な部材（例えば、アクリルやガラスなど）を用いることにより、容器内部での混合流体の攪拌状態を視認することが可能となる。
　フランジ１２２およびフランジ１２３は、流体導入部１１０を構成する部材と同様の材料から構成され得る。円筒部材１２１とフランジ１２２および１２３とは、任意の結合手段で結合し得る。例えば、接着剤による接着であってもよいし、溶接による溶着であってもよいし、ボルトなどによる締結であってもよい。
　〔流体排出部１３０〕
　流体排出部１３０は、気液ＧＬを排出するための下部筐体１３１を有する。下部筐体１３１は、円筒部材１３１ａと、円筒部材１３１ａの一端に下部筐体１３１の底面部を形成するように取り付けられた円形の平板部材１３１ｂとを有する。下部筐体１３１の底面部上には、第１の流体ガイド機構１０２である円錐体（以下、円錐体１０２ともいう。）が取り付けられている。この円錐体１０２は、容器本体１０１の中央であって容器本体１０１の下流側に位置するように容器本体１０１内に設けられており、円錐体１０２は、底面の略中心の真上に頂点が位置する縦断面が二等辺三角形形状である円錐体であり、容器本体１０１の中心軸に垂直な断面の断面積が下流側ほど大きくなるように配置されている。この円錐体１０２は、任意の材質であり得る。例えば、鉄やステンレスなどの金属製の部材であってもよいし、金属以外の樹脂やセラミックなどの材料であってもよい。　さらに、円筒部材１３１ａおよび／または平板部材１３１ｂには、流体排出管１３３が形成される。流体排出管１３３は流路部内を流れる混合流体を外部に排出できる範囲で、円筒部材１３１ａおよび／または平板部材１３１ｂの任意の位置に形成し得る。例えば、円筒部材１３１ａの外周面に１つもしくは複数設けてもよいし、平板部材１３１ｂの底面に１つもしくは複数設けてもよい。流路部内で旋回している混合流体を円滑に外部に排出できる点で、図２に示すように、流体排出管１３３は、円筒部材１３１ａの外周面に接線方向に沿うように形成するのが好ましい。
　本発明の１つの実施形態において、円筒部材１３１ａの他端にはフランジ１３２が接合されており、フランジ１３２には固定ボルト１２３ａを挿入するためのボルト挿入穴１３２ｂが形成されている。円筒部材１３１ａのフランジ１３２は、固定ボルト１２３ａと固定ナット１３２ａとにより中間筐体１２１のフランジ１２３に締結される。しかし、本発明はこれに限定されない。円筒部材１３１ａのフランジ１３２と中間筐体１２１のフランジ１２３とは、任意の結合手段で結合し得る。接着剤による接着であってもよいし、溶接による溶着であってもよい。
　ここで、流体排出部１３０を構成する部材（円筒部材１３１ａ、平板部材１３１ｂ、フランジ１３２、流体排出管１３３）は、流体導入部と同様に任意の材料であり得る。
　さらに、攪拌容器１００は、容器本体１０１を載置するための架台１４０を有していてもよい。架台１４０は、容器本体１０１を固定するための固定板１４１と、固定板１４１に取り付けられた脚部１４２とを有する。
　次に、図１に示す攪拌容器１００の使用方法を説明する。
　図３は、図１に示す攪拌容器１００の使用方法を説明するための図であり、攪拌容器１００を用いた混合装置１０００を示している。図４は、図１に示す攪拌容器１００の機能を説明するための図であり、図４（ａ）は、混合装置１０００に含まれる攪拌容器１００および混合機２００の断面構造を示し、図４（ｂ）は、混合機２００の乱流発生機構１の外観を示す。図４（ａ）および（ｂ）に示す混合機は本発明において特に好ましい具体例であり、混合機はこれに限定されないことに留意されたい。
　例えば、実施形態１の攪拌容器１００は、液体Ｌと気体Ｇとを混合して混合流体ＧＬを生成する混合機２００から供給される混合流体ＧＬを、液体Ｌと気体Ｇとがより均一に混ざり合うように攪拌するのに用いられる。
　攪拌容器１００を用いた混合装置１０００において攪拌容器１００とともに用いられる混合機２００について、図３および図４を用いて簡単に説明する。
　〔混合機２００〕
　混合機２００は、第１流体と第２流体とを混合することができる公知の混合機を用いることができる。本発明の好ましい実施形態として、図４（ａ）および（ｂ）において具体的に図示した、乱流による攪拌および第１流体に対して供給される第２流体の供給量を、制御装置を用いることなく自動で調整可能な混合機について説明するが、本発明はこれに限定されない。
　混合機２００は、液体Ｌと気体Ｇとを混合して気液ＧＬを生成する混合流体生成部２００ａと、混合流体生成部２００ａで生成された気液ＧＬをさらに攪拌する攪拌機構２００ｂとを備えている。
　ここで、混合流体生成部２００ａは架台２１０上に取り付けられ、さらに、混合流体生成部２００ａ上には攪拌機構２００ｂが取り付けられている。架台２１０は、混合流体生成部２００ａを支持する支持フランジ２１２と、支持フランジ２１２から下方に延びる架台脚部２１１とを有している。支持フランジ２１２には液体導入継手２１２ａを介して液体導入管２２１が取り付けられている。
　〔混合流体生成部２００ａ〕
　混合流体生成部２００ａは、第１流体である液体Ｌの旋回流を発生させる旋回流発生部１０ａと、発生した液体Ｌの旋回流を発達させる旋回流発達部２０ａと、発達した液体Ｌの旋回流の旋回速度を加速する旋回流加速部３０ａとを有する。
　混合流体生成部２００ａは、外側筒状体１１と、外側筒状体１１の内側に配置された内側筒状体１２と、内側筒状体１２の下端面に取り付けられた内側フランジ１２ｂとを有している。ここで、外側筒状体１１の中心軸は内側筒状体１２の中心軸と略一致している。
　内側フランジ１２ｂには、外側筒状体１１内に導入された液体Ｌ（第１流体）を旋回させるための旋回ガイド部材１３が取り付けられている。旋回ガイド部材１３は、図４（ａ）に示すように、内側フランジ１２ｂに取付けられた羽根フランジ１３ａと、羽根フランジ１３ａに固定された羽根体１３ｂとを有する。外側筒状体１１内の旋回ガイド部材１３が配置された領域が旋回流発生部１０ａとなっている。
　混合流体生成部２００ａでは、外側筒状体１１と内側筒状体１２との間の領域は、外側筒状体１１内に導入された液体Ｌ（第１流体）が通過する流路となっており、この流路を通過する液体Ｌ（第１流体）が、内側筒状体１２の側壁に形成された側壁開口１２ａから内側筒状体１２内に入り込むと、液体Ｌ（第１流体）の旋回流の回転が逆転するとともに、液体（第１流体）の旋回流の流速が高められるようになっている。外側筒状体１１内の内側筒状体１２が配置された領域が、旋回流発達部２０ａとなっている。
　混合流体生成部２００ａでは、内側筒状体１２の上端には外径円錐台形状の筒状体１４が配置されており、内側筒状体１２内に入り込んだ液体Ｌの旋回流がこの筒状体１４内に入り込むと、旋回流の旋回速度が一気に加速されるようになっている。筒状体１４内の領域が旋回流加速部３０ａとなっている。旋回流加速部３０ａで加速された液体Ｌ（第１流体）には大きな遠心力が作用することにより、筒状体１４の中心部は負圧となる。この負圧の力によって、第２流体である気体（空気）Ｇが後述する第２流体導入管３２を介して筒状体１４の略中心部に供給され、液体Ｌと気体（空気）Ｇが混合される。このように負圧を利用すること（自給式）によって第１流体である液体Ｌと混合する第２流体である気体Ｇを供給する方法では、第２流体（気体Ｇ）の供給量を調整する制御装置が不要となり、装置のコスト削減に貢献できる点で好ましい。このように負圧を利用することにより、第１流体の流量変化に伴って変化する負圧に伴って第２流体（気体Ｇ）の供給量も同時に変化するため、気体Ｇの供給量（増減）を第１流体の流量に自動追従させることができる。
　また、第２流体である気体（空気）Ｇを供給するためのポンプやコンプレッサーなどの動力が必要な装置が不要となり、装置のコスト削減に貢献することができる点で好ましい。しかし、本発明はこれに限定されず、ポンプなどを用いて強制的に第２流体である気体（空気）Ｇを供給するようにしてもよい。
　混合流体生成部２００ａで液体Ｌと気体（空気）Ｇとが混合されることにより、気泡を含む気液ＧＬが生成される。
　〔攪拌部２００ｂ〕
　攪拌機構２００ｂは、図３および図４に示すように、気液ＧＬを流すための流路ＧＬｐを有する。流路ＧＬｐは、上流側流路部ＧＬｐ２と中間流路部ＧＬｐ３と下流側流路部ＧＬｐ１を含む。ここで、上流側流路部ＧＬｐ２は、気泡微細化部２００ａで生成されて流路ＧＬｐを流れる気液ＧＬの流れを乱して気液ＧＬの乱流を発生させる乱流発生部２０ｂを含んでいる。中間流路部ＧＬｐ３は、下流側流路部ＧＬｐ１と上流側流路部ＧＬｐ２とを連結する連結部３０ｂである。下流側流路部ＧＬｐ１は、中間流路部ＧＬｐ３から吐出される気液ＧＬを一時的に溜める流体貯留部１０ｂとなっている。なお、乱流発生部２０ｂおよび流体貯留部１０ｂはそれぞれ、筒状体Ｓを対向する一対のフランジＦｒの間に配置し、一対のフランジを公知の手段で固定している。
　ここで、乱流発生部２０ｂは、乱流を発生させることが可能な任意の発生機構を取り得る。例えば、ピストン機構であってもよいし、羽根などの旋回流生成機構であってもよい。
　好ましい実施形態において、図４（ａ）に示すように、流路ＧＬｐ３内を通過する気液ＧＬに対して、気液ＧＬを下流側流路部ＧＬｐ１に押し出す力と、気液ＧＬを上流側流路部ＧＬｐ２に引き戻す力とを繰り返し印加することにより気液ＧＬの乱流を発生させる乱流発生機構１である。好ましい実施形態において、乱流発生機構１は、図４（ｂ）に示すように、平板状の円板であるバッフル板１ａと、バッフル板１ａにらせん状の旋回流である気液ＧＬを吹き付ける旋回流吐出ノズル１ｃとを含む。さらに、バッフル板１ａの移動範囲を一定範囲内に規制するバッフル規制体１ｂを有していてもよい。
　バッフル板１ａは、厚さの薄い平板状の円板である。バッフル板１ａの材質は任意の材質であり得る。例えば、プラスチックであってもよいし、アルミや鉄（ステンレス）などの金属であってもよい。
　次に混合装置１０００の動作について説明する。
　圧送部（図示せず）によって圧送された液体Ｌ（第１流体）が液体導入管２２１を通して混合機２００の混合流体生成部２００ａに導入されると、混合流体生成部２００ａの旋回流発生部１０ａでは、導入された液体Ｌが旋回するようにガイドされる。さらに、旋回流発生部１０ａで発生した液体Ｌの旋回流は、混合流体生成部２００ａの旋回流発達部２０ａに至り、旋回流発達部２０ａで液体の旋回の強さが増大した旋回流に発達する。
　このように発達した液体Ｌの旋回流は、液体Ｌの流入圧により旋回流発達部２０ａから押し上げられて円錐台形状の筒状体１４に到達する。筒状体１４に到達した液体Ｌの旋回流の旋回速度は、筒状体１４の上側ほど半径が小さくなった円錐台構造によって一気に増大することとなり、旋回する液体Ｌには大きな遠心力が作用する。
　この遠心力の作用により、筒状体１４の中心部は負圧となる。この負圧の力によって、第２流体である気体（空気）Ｇが自動的に流体導入管３２などを介して筒状体１４の略中心部に導入される。
　この筒状体１４の略中心部に導入された気体Ｇは、筒状体１４内を旋回する液体Ｌと混合され、気体Ｇを含む液体（気液）ＧＬが旋回しながら筒状体１４の先端の旋回流吐出ノズル１ｃから乱流発生部２０ｂの円筒体Ｓｙ内に吹き出される。
　旋回しながら吹き出された気液ＧＬの勢いにより、旋回流吐出ノズル１ｃ上に配置されていたバッフル板１ａが浮き上がり、さらに、旋回流加速部３０ａの円筒体１４および乱流発生部２０ｂの円筒体Ｓｙの内部で生じている負圧（内部負圧）によりバッフル板１ａの浮き上がりが規制され、バッフル板１ａはその上側に導入される気液の勢いと吹き出される気液の勢いとのバランスによって振動することとなる。
　さらに、バッフル板１ａの下面には、旋回流吐出ノズル１ｃからの旋回流が吹き付けられるので、旋回流とバッフル板１ａとの摩擦力によりバッフル板１ａが旋回流の回転方向に回転することとなる。
　その結果、バッフル板１ａは、バッフル板１ａの片側が下がるともう片側が上がるような揺動（共振動作）をしながら回転することとなる。
　このバッフル板１ａの揺動の動きにより、１つの連結管３１内を流れる気液ＧＬは前後に振動しながら流体貯留部１０ｂに進むこととなり、連結管３１の上流側の乱流発生部２０ｂ及び連結管３１の下流側の流体貯留部１０ｂでは気液ＧＬの乱流が発生することとなる。この乱流の発生により気液ＧＬはさらに攪拌され、気液ＧＬ内に含まれる気泡は更に微細化が促進されることとなる。また、気泡が微細化されるために気液ＧＬ内の液体Ｌと気体Ｇとの混合がより確実に行われる。また、連通管３１は第１容器の中心軸から同一距離に、互いに間隔を空けて配置しているので、バッフル体１ａの揺動および回転運動によりバッフル板１ａの持ち上げられる位置および引き下ろされる位置が順次周方向に移動する。これに伴い、乱流が発生する連通管３１の位置も順次移動していくことになり、乱流が発生する連通管３１の位置近傍にある気液ＧＬは、乱流により更に攪拌され、気液ＧＬに含まれる気泡の微細化が促進されることとなる。また、気泡が微細化されるために気液ＧＬ内の液体Ｌと気体Ｇとの混合がより確実に行われる。
　混合された微細気泡を含む気液ＧＬは、流体貯留部１０ｂから流体吐出接手２０２ａおよび流体吐出管２２２を介して混合機２００から攪拌容器１００に供給する。
　気液ＧＬを攪拌容器１００の容器本体１０１の上部筐体１１１に供給するとき、気液ＧＬは、上部筐体１１１にはその円筒部材１１１ａの接線方向から導入することとなり、上部筐体１１１内では気液ＧＬの旋回流Ｆ１が発生する。これにより、気液ＧＬは旋回しながら中間筐体１２１を通過して下部筐体１３１へ流れる。図１に示す実施形態において、気液ＧＬを円筒部材１１１ａの接線方向から導入することにより、気液にＧＬに旋回流を発生させているが、本発明はこれに限定されず、任意の旋回流発生手段を用いることができる。例えば、平板部材１１１ｂに回転可能な旋回ファンもしくは回転しないらせん状の旋回ファンによって旋回流を発生させてもよい。
　このように中間筐体１２１内を旋回しながら流れる気液ＧＬは、遠心力の作用により比重の軽い気液ＧＬが中間筐体１２１の中央側に集まり、比重の重い気液ＧＬが中間筐体１２１の内壁側に集まる。ここで、比重の軽い気液ＧＬは、単位体積当たりに含まれる全気泡の数に対する大きな気泡の数の割合が大きいものであり、比重の重い気液ＧＬは、単位体積当たりに含まれる全気泡の数に対する大きな気泡の数の割合が小さいものである。中間筐体１２１の中央側に集まった比重の軽い気液ＧＬでは、気泡が合体して、気液ＧＬの流れが気泡を下流側へ流す力よりも気泡に働く浮力が大きくなると、気液ＧＬの流れとは逆行して気泡は上部筐体１１１に達することとなる。このように上部筐体１１１に達した気泡は余剰空気として気体排気口１１４から容器本体１０１の外部へ排出される。
　気体排気口１１４を設けることにより、気液（混合流体）ＧＬに攪拌しきれなかった余剰の気体が自動的に排出されることから、混合機２００に第１流体である液体Ｌと混合するための気体Ｇの供給量を制御する制御装置を不要とすることが可能となる。これにより、混合装置のコスト削減の効果をえることが可能となる。
　気液ＧＬが旋回しながら下部筐体１３１の近傍まで到達すると、気液ＧＬは、下部筐体１３１内に配置されている円錐体１０２により、気液（混合流体）ＧＬの流域が下流側ほどより容器本体１０１の内壁に近い領域に制限されるようにガイドされる。これにより、中間筐体１２１の中心付近を流れる密度の小さい気液（混合流体）ＧＬは、下流側に流れるほど中心部から内壁側へと移動していく。それにより中間筐体１２１の内壁に近い部分を流れる密度の大きい気液（混合流体）ＧＬとが中間筐体１２１の下端部から下部筐体１３１を通過する間で混ざり合い、さらに攪拌されることとなる。
　これにより、液体Ｌと気体Ｇとの混合流体である気液ＧＬがより均一に混ざり合うこととなる。このようにより均一に混ざるように攪拌された気液（混合流体）ＧＬが攪拌容器１００から流体排出管１３３を介して攪拌容器１００の外部に排出されることとなる。　このように、本実施形態１では、気液ＧＬを攪拌するための筒状の容器本体１０１と、容器本体１０１内を旋回しながら上流側から下流側に流れる気液ＧＬの流域が下流側ほどより容器本体１０１の内壁に近い領域に制限されるように気液ＧＬをガイドする第１の流体ガイド機構１０２とを備えたので、液体Ｌと気体Ｇとの混合流体である気液ＧＬを旋回させながら徐々に容器本体１０１の内壁に近い領域に寄せ集めることができ、これにより密度の小さい気液ＧＬと密度の大きい気液ＧＬとを、これらがより均一に混ざり合うように攪拌することができる。
　なお、第１の流体ガイド機構１００として用いられる具体的な構造体は、実施形態１で説明した円錐体に限定されるものではない。
　図５は、図１に示す攪拌容器１００で用いられる第１の流体ガイド機構１０２の具体的な構成例を説明するための図であり、図５（ａ）～図５（ｄ）は、第１の流体ガイド機構１０２として用いられる具体的な構成の外観を示し、図５（ｅ）～図５（ｈ）は、図５（ａ）～図５（ｄ）に示す構成の断面構造を示す。
　図５（ａ）は、円錐体の斜辺を凹状の曲線とした円錐状体であり、図５（ｂ）は、円錐体の斜辺を凸状の曲線とした円錐状体であり、図５（ｃ）は、円筒体の上に円筒体と直径が同じ半球体を重ねた円筒状体であり、図５（ｄ）は、直径の異なる円筒体を３つ重ね合わせた円筒状体である。図５（ｅ）～図５（ｈ）に示す第１の流体ガイド機構１０２の断面構造は、中空体であるが、本発明はこれに限定されず、中実体であってもよい。中空体であると装置の軽量化を図ることが可能となる。
　本発明の実施形態において、流体ガイド機構（第１の流体ガイド機構および第２の流体ガイド機構）は容器１０１の軸の略中央に一つ設ける場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。所望の乱流が生じるように、流体ガイド機構は任意の配置、個数および大きさであり得る。例えば、所望の乱流が生じる限り、流体ガイド機構は旋回流の中心部ではない位置に配置してもよいし、一つではなく数個（例えば、２～３個）設けてもよい。
　（実施形態２）
　図６は、本発明の実施形態２による攪拌容器１００ａを説明するための図であり、図６（ａ）は、攪拌容器１００ａの縦断面の構造を示し、図６（ｂ）は、流体導入部１１０ａの図２（ｆ）と同様の断面の構造を示す。
　実施形態２の攪拌容器１００ａは、実施形態１の攪拌容器１００において、実施形態１の容器本体１０１の流体導入部１１０にも、容器本体１０１に導入される混合流体（気液ＧＬ）が容器本体の内壁に近づくように気液ＧＬをガイドする第２の流体ガイド機構１０２ａを設けたものである。ここで、第２の流体ガイド機構１０２ａには、図６に示すように円錐体が用いられている。この円錐体１０２ａは、容器本体１０１の中央であって容器本体１０１の上流側に位置するように容器本体１０１内に設けられている。
　この実施形態２の攪拌容器１００ａのその他の構成は、実施形態１の攪拌容器１００と同一である。
　〔流体導入部１１０ａ〕
　流体導入部１１０ａは、実施形態１の容器本体１０１を構成する流体導入部１１０と同様、気液ＧＬを導入するための上部筐体１１１を有する。上部筐体１１１は、円筒部材１１１ａと、円筒部材１１１ａの一端に上部筐体１１１の上面部を形成するように取り付けられた円形の平板部材１１１ｂとを有する。この上部筐体１１１の上面部の内面上には、第２の流体ガイド機構１０２ａである円錐体（以下、円錐体１０２ａともいう。）が取り付けられている。円錐体１０２ａは、底面の中心の真上に頂点が位置する縦断面が二等辺三角形形状である円錐体であり、容器本体１０１の中心軸に垂直な断面の断面積が下流側ほど小さくなるように配置されている。
　この実施形態２の流体導入部１１０ａのその他の構成は、実施形態１の流体導入部１１０におけるものと同一である。
　図７は、図６（ａ）に示す攪拌容器１００ａの機能を説明するための図である。
　図７に示す攪拌容器１００ａは、図４に示す混合装置１０００における攪拌容器１００に代えて用いるものである。
　この混合装置１０００では、実施形態１で説明した混合装置１０００と同様に混合機２００で気液ＧＬが生成され、生成された気液ＧＬが攪拌容器１００ａに供給される。
　この実施形態２の攪拌容器１００ａでは、第２の流体ガイド機構１０２ａである円錐体が流体導入部近傍の中央部に設けられているため、攪拌容器１００ａの容器本体１０１の上部筐体１１１に流体導入部１１０から供給された気液ＧＬの流域は、中央部に流れることができず、上部筐体１１１の円筒部材１１１ａの内壁面に近い領域に制限されることとなる。そのため、気液ＧＬが上部筐体１１１の円筒部材１１１ａ内で旋回する速度が大きくなる。このため、容器本体１０１で旋回しながら下流側に流れる気液ＧＬの旋回速度を高めて、下流側の第１の流体ガイド機構である円錐体１０２による比重の大きい気液ＧＬと比重の小さい気液ＧＬとを含む気液ＧＬの攪拌をより勢いよく行うことができ、より均一に混合流体を混合することが可能となる。
　（実施形態３）
　図８は、本発明の実施形態３による攪拌容器１００ｂを説明するための図であり、図８（ａ）は、攪拌容器１００ｂの縦断面を示し、図８（ｂ）は、流体導入部１１０ｂの図２（ｆ）と同様の断面の構造を示す。
　実施形態３の攪拌容器１００ｂは、実施形態２の攪拌容器２００において、容器本体１０１に設けられている第２の流体ガイド機構１０２ａに代えて、第２の流体ガイド機構１０２ａとは構造が異なる第２の流体ガイド機構１０２ｂを備えたものであり、その他の構成は、実施形態２の攪拌容器２００におけるものと同一である。
　〔流体導入部１１０ｂ〕
　流体導入部１１０ｂは、実施形態１の容器本体１０１を構成する流体導入部１１０と同様、気液ＧＬを導入するための上部筐体１１１を有する。上部筐体１１１は、円筒部材１１１ａと、円筒部材１１１ａの一端に上部筐体１１１の上面部を形成するように取り付けられた円形の平板部材１１１ｂとを有する。この上部筐体１１１の上面部の内面上には、第２の流体ガイド機構１０２ｂである円錐体（以下、円錐体１０２ｂともいう。）が取り付けられている。円錐体１０２ｂは、底面の中心の真上に頂点が位置する縦断面が二等辺三角形形状である円錐体であり、容器本体１０１の中心軸に垂直な断面の断面積が下流側ほど小さくなるように配置されている。円錐体１０２ｂは、頂点部分に流体挿通穴１０２ｂ１が形成されている。さらに、上部筐体１１１の上面部を構成する平板部材１１１ｂには、中空の円錐体１０２ｂ内へ流体を供給するための流体供給管１１５が取り付けられている。
　この実施形態３の攪拌容器１００ｂでは、容器本体１０１の流体導入部１１０ｂは、上部筐体１１１の上面部に形成された流体供給管１１５を介して気体Ｇが、第２の流体ガイド機構１０２ｂである円錐体の内部に供給され、さらに、円錐体１０２ｂの先端部に形成された流体挿通穴１０２ｂ１を介して容器本体１０１の流路部１２０を構成する中間筐体１２１に導入されるように構成されている。
　図９は、図７に示す攪拌容器１００ｂの機能を説明するための図である。
　この実施形態３の流体導入部１１０ｂのその他の構成は、実施形態２の流体導入部１１０ａにおけるものと同一である。
　実施形態３においては、攪拌容器１００ｂの上部筐体１１１の上面部に中空の円錐体１０２ｂ内へ流体を供給するための流体供給管１１５が取り付けられ、さらに、円錐体１０２ｂの先端部には流体挿通穴１０２ｂ１が形成されているので、容器本体１０１の流路部１２０に気体や液体などの第３流体を導入することができる。
　例えば、流体導入管１１３から容器本体１０１に供給された気液ＧＬを反応させるための第３流体（気体や液体）を、上部筐体１１１に設けられている円錐体１０２ｂを通して容器本体１０１に供給することができる。
　なお、実施形態３では、攪拌容器１００ｂで攪拌する混合流体、つまり、流体導入管１１３から容器本体１０１ｂに供給される混合流体は、気体Ｇと液体Ｌとを混合した気液ＧＬである場合を示したが、攪拌容器１００ｂで攪拌する混合流体は、異なる液体を混合した混合液でもよい。
　以上のように、本発明の好ましい実施形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。
　本発明は、攪拌容器および混合装置、並びに混合流体の製造方法の分野において、第１流体を第２流体に混合して得られる混合流体を、第１流体と第２流体とがより均一に混ざり合うように攪拌することができる攪拌容器およびこのような攪拌容器を用いた混合装置、およびこのような混合装置を用いた混合流体の製造方法を得ることができるものとして有用である。
　１００　攪拌容器
　１０１　容器本体
　１０２　第１の流体ガイド機構
　１０２ａ　第２の流体ガイド機構
　１１０　流体導入部
　１２０　流路部
　１３０　流体排出部
　２００　混合機
　２００ａ　流体混合部
　２００ｂ　攪拌機構
　１０００　混合装置
　Ｇ　気体
　ＧＬ　気液
　Ｌ　液体

Claims (12)

  1. 　混合流体を攪拌するための筒状の容器本体と、
    　前記容器本体内を旋回しながら上流側から下流側に流れる前記混合流体の流域が下流側ほど、より前記容器本体の内壁に近い領域に制限されるように前記混合流体をガイドする第１の流体ガイド機構と
    　を備えた、攪拌容器。
  2. 　前記容器本体は、
    　前記容器本体内で前記混合流体が旋回するように前記混合流体を前記容器本体に導入するための流体導入部を有する、請求項１に記載の攪拌容器。
  3. 　前記流体導入部は、導入される前記混合流体が前記容器本体の内壁に近づくように前記混合流体をガイドする第２の流体ガイド機構を有する、請求項２に記載の攪拌容器。
  4. 　前記第１の流体ガイド機構は、前記容器本体の中央に位置するように前記容器本体内に設けられた錐状体を有し、前記錐状体は、前記容器本体の中心軸に垂直な断面の断面積が下流側ほど大きくなるように形成されている、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の攪拌容器。
  5. 　前記第２の流体ガイド機構は、前記容器本体の中央に配置するように前記容器本体内に設けられた錐状体を有し、前記錐状体は、前記容器本体の中心軸に垂直な断面の断面積が下流側ほど小さくなるように形成されている、請求項３に記載の攪拌容器。
  6. 　前記流体導入部は、前記筒状の容器本体の内周面の接線方向から前記混合流体が前記容器本体内に導入されるように構成されている、請求項２、請求項３、請求項５、および請求項２に従属する請求項４のいずれか一項に記載の攪拌容器。
  7. 　前記容器本体は、前記容器本体から前記混合流体を排出するための流体排出部を有し、
    　前記流体排出部は、前記筒状の容器本体の内周面の接線方向に沿って前記混合流体が前記容器本体から排出されるように構成されている、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の攪拌容器。
  8. 　前記混合流体は、液体と気体とを含む気液である、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の攪拌容器。
  9. 　前記容器本体は、前記気液から分離された、および／または前記液体に混合されなかった余剰気体を排出する排気口を有する、請求項８に記載の攪拌容器。
  10. 　第１流体と第２流体とを含む混合流体を生成する混合部と、
    　該混合流体を攪拌する攪拌部と
    　を備え、
    　該攪拌部は、請求項１～請求項９のいずれか一項に記載の攪拌容器である、混合装置。
  11. 　請求項１～請求項９に記載の攪拌容器を用いて混合流体を製造する方法であって、
    　前記第１流体と前記第２流体とが混合された流体を該攪拌容器に供給することと、
    　該攪拌容器により該流体を攪拌することと
    を含む、製造方法。
  12. 　請求項１０に記載の混合装置を用いて混合流体を製造する方法であって、
    　前記第１流体および前記第２流体を該混合装置に供給することと、
    　該混合装置により該第１流体と該第２流体とを混合することと、
    　該混合された流体を前記攪拌装置に供給することと、
    　該混合された流体を該攪拌装置によって攪拌し、該混合流体を生成することと
    を含む、製造方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6889957B1 (ja) * 2020-11-02 2021-06-18 オオノ開發株式会社 微細気泡発生装置

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4933260A (ja) * 1972-07-26 1974-03-27
JPS6351927A (ja) * 1986-08-21 1988-03-05 C T Takahashi Kk 流体の連続混合用ミキサ−
US6019497A (en) * 1995-04-20 2000-02-01 Valtion Teknillinen Tutkimuskeskus Mixing
JP2004130180A (ja) * 2002-10-09 2004-04-30 Toa Harbor Works Co Ltd 気泡製造方法およびその装置
JP2006181400A (ja) * 2004-12-24 2006-07-13 Okumura Corp 濁水処理装置
JP2008237996A (ja) * 2007-03-26 2008-10-09 Nakata Coating Co Ltd 微細気泡発生装置及びそれを用いた洗浄装置、シャワリング装置、生簀
JP2009082903A (ja) * 2007-09-16 2009-04-23 Sgk Kk マイクロバブル生成装置。
WO2013047393A1 (ja) * 2011-09-27 2013-04-04 旭有機材工業株式会社 流体混合器
JP2014113553A (ja) * 2012-12-11 2014-06-26 Ricoh Co Ltd 微細気泡発生ノズル
JP2016097329A (ja) * 2014-11-19 2016-05-30 有限会社神野工業 微細気泡発生装置

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4933260A (ja) * 1972-07-26 1974-03-27
JPS6351927A (ja) * 1986-08-21 1988-03-05 C T Takahashi Kk 流体の連続混合用ミキサ−
US6019497A (en) * 1995-04-20 2000-02-01 Valtion Teknillinen Tutkimuskeskus Mixing
JP2004130180A (ja) * 2002-10-09 2004-04-30 Toa Harbor Works Co Ltd 気泡製造方法およびその装置
JP2006181400A (ja) * 2004-12-24 2006-07-13 Okumura Corp 濁水処理装置
JP2008237996A (ja) * 2007-03-26 2008-10-09 Nakata Coating Co Ltd 微細気泡発生装置及びそれを用いた洗浄装置、シャワリング装置、生簀
JP2009082903A (ja) * 2007-09-16 2009-04-23 Sgk Kk マイクロバブル生成装置。
WO2013047393A1 (ja) * 2011-09-27 2013-04-04 旭有機材工業株式会社 流体混合器
JP2014113553A (ja) * 2012-12-11 2014-06-26 Ricoh Co Ltd 微細気泡発生ノズル
JP2016097329A (ja) * 2014-11-19 2016-05-30 有限会社神野工業 微細気泡発生装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6889957B1 (ja) * 2020-11-02 2021-06-18 オオノ開發株式会社 微細気泡発生装置
WO2022092221A1 (ja) * 2020-11-02 2022-05-05 オオノ開發株式会社 微細気泡発生装置

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