WO2020105274A1 - スタティックミキサー - Google Patents
スタティックミキサーInfo
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- WO2020105274A1 WO2020105274A1 PCT/JP2019/037276 JP2019037276W WO2020105274A1 WO 2020105274 A1 WO2020105274 A1 WO 2020105274A1 JP 2019037276 W JP2019037276 W JP 2019037276W WO 2020105274 A1 WO2020105274 A1 WO 2020105274A1
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- passage
- mixing action
- action chamber
- ring
- connecting cylinder
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
- B01F25/40—Static mixers
Definitions
- the present invention relates to a static mixer which solves the problem of clogging of a flow path due to a long substance mixed in a fluid and has a low pressure loss.
- a mixing means is provided in the flow path to generate turbulence (turbulent flow such as vortex flow) in the flow path and make the fluid effective.
- a static mixer is widely known as a device for mechanically stirring and mixing, and its structure is also diverse.
- a static mixer for efficiently agitating a fluid a ring portion having a plurality of agitating projections is provided on the inner surface of the inflow pipe of the flow channel (Patent Document 1).
- Patent Document 1 there is known one in which a front propeller and a rear propeller are rotatably attached to a rotary shaft orifice plate in a pipe in a flow path to efficiently agitate a fluid.
- the former static mixer since the former static mixer has wings provided in the centripetal direction of the flow path, long dust particles contained in the fluid easily get caught in the protruding pieces, and the flow path gradually clogs over time. This may increase the internal pressure and make it difficult to flow.
- long dust is easily caught on the front propeller and the rear propeller rotatably provided on the orifice plate for the rotating shaft interposed in the pipe in the flow path, and the long object When is caught, there is a problem in that the internal pressure increases and the flow rate of the fluid flows decreases, making it difficult to flow.
- the aeration tank that is part of the standard activated sludge facility uses a diffuser pipe blower to generate a large amount of air to generate fine air bubbles. Since the power cost is enormous, in the sewage treatment plant which is a public facility, the power cost associated with the air generation requires a great electricity cost cost equivalent to 40% of the power cost of the entire facility.
- the sewage for treating sewage contains a lot of dust (hair and long string-like objects), and when a conventional static mixer is used to generate fine air bubbles for aeration, As described above, since the static mixer stirs the fluid, many stirring blades project in the centripetal direction in the flow path. Therefore, there is always a problem of "clogging" in which dust (hair or long string-like material) contained in flowing sewage is caught by the stirring blade or the propeller and the fluid flow is deteriorated. Therefore, the actual situation is that effective static mixers are not yet distributed in the trading market.
- the present invention provides a static mixer (hereinafter referred to as a mixer) arranged in a flow path even when hair or a long filamentous substance is mixed therein. It is an object to efficiently mix and mix fluids by improving efficiency of mixing fluids and reducing pressure loss by reducing internal power consumption, and reducing power consumption by reducing power consumption. It is a thing.
- the first ring 7 is provided, connecting the outlet pipe 6 above the body pipe 1 beneath the main body pipe 1 having a lid plate 5 and the bottom plate 2 at the bottom to the top, the cover plate In the central part of 5, the inlet pipe assembly 3 is inserted and fixed from the upper part to the lower part, and the connecting cylinder 4 having the collar-shaped annular protrusion 14 is attached to the downstream side thereof, and the collar-shaped annular protrusion is attached.
- 14 is provided on the upper portion of the connecting cylinder 4 and is configured to be located above the first ring 7, and the lower end portion of the connecting cylinder 4 is disposed above the upper end portion of the first ring 7.
- the first passage 11 is provided between the lower end of the connecting cylinder 4 and the first ring 7, and the flange-shaped annular convex portion 14 and the main body pipe having the same diameter as the inner diameter of the first ring 7 are formed.
- a second passage 12 is provided between the main pipe 1 and the bottom plate 2 and the first ring 7, and a first mixing action chamber 8 is provided between the main pipe 1 and the connecting cylinder 4.
- the second mixing action chamber 9 is communicated with the first passage 11, and the third mixing action chamber 10 is located above the second passage 12 and is surrounded by the main body pipe 1, the inlet pipe assembly 3, and the lid plate 5.
- the second mixing action chamber 9 are communicated with each other through the second passage 12, and the first mixing action chamber 8, the second mixing action chamber 9, and the second passage 12 are provided more than the first passage 11 and the second passage 12.
- the fluid introduced from the upper portion of the inlet pipe assembly 3 flows out from the lower end portion of the connecting cylinder 4, passes through the inside of the first ring 7 and It flows into the mixing action chamber 8 and collides with the bottom plate 2 and turns upside down, rises through the outer portion of the fluid flowing down from the lower end of the connecting cylinder 4, and passes through the first passage 11 to undergo the second mixing.
- a static mixer can be obtained in which fluid smoothly flows and pressure loss is small and stirring and mixing efficiency is high.
- the second invention is provided at a distance from the first ring 7 and a second ring 7a beneath the main body pipe 1 having a lid plate 5 and the bottom plate 2 at the bottom to the top, above the body pipe 1
- An outlet pipe 6 is connected to the inlet pipe assembly 3, which is fixed by being inserted from the upper part to the lower part in the central portion of the lid plate 5, and a first connecting cylinder 16 having an annular convex portion 16a on the downstream side thereof.
- the second connecting cylinder 17 having the annular convex portion 18 is connected, and the annular convex portion 16a is provided on the upper portion of the first connecting cylinder 16 and is located above the upper end portion of the first ring 7.
- the lower end of the first connecting cylinder 16 is located between the first ring 7 and the second ring 7a, the annular protrusion 18 is provided on the upper part of the second connecting cylinder 17, and
- the second ring 7a is configured to be located below the lower end of the second ring 7a and above the upper end of the first ring 7, and the lower end of the second connecting cylinder 17 is located above the upper end of the first ring 7.
- the inner diameters of the first and second rings 7 and 7a and the outer diameters of the annular protrusions 16a and 18 provided on the first and second connecting cylinders 16 and 17 formed in the upper portion are formed to have the same diameter, and the second connecting portion is formed.
- a first passage 22 is provided between the lower end of the cylinder 17 and the upper end of the first ring 7, and a second passage 23 is formed between the annular projection 18 of the second connecting cylinder 17 and the main body pipe 1.
- a third passage 26 is provided between the first connecting cylinder 16 and the second ring 7a, and a fourth passage is provided between the annular projection 16a of the first connecting cylinder 16 and the inlet pipe assembly 3 and the main body pipe 1. 28, respectively, and a first mixing action chamber 20 formed between the main body pipe 1, the bottom plate 2 and the first ring 7, and a second mixing action chamber provided on the outer periphery of the main body pipe 1 and the second connecting cylinder 17.
- the third mixing action chamber 25 is surrounded by the main body pipe 1, the annular convex portion 18 of the second connecting cylinder 17, the first connecting cylinder 16 and the second ring 7a.
- a fourth mixing action chamber 27 formed between the main body pipe 1 and the annular convex portion 16a of the first connecting cylinder 16 and the second ring 7a by communicating the second mixing action chamber 21 with the second passage 23.
- the third mixing action chamber 25 are communicated with each other through the third passage 26, and the fourth mixing action chamber 27 and the fourth passage 28 are communicated with each other, and the first passage 22 and the second passage 23 are communicated with each other.
- a static mixer configured such that the first mixing action chamber 20, the second mixing action chamber 21, the third mixing action chamber 25, and the fourth mixing action chamber 27 are wider than the third passage 26 and the fourth passage 28. And was introduced from the top of the inlet pipe assembly 3 The fluid flows down the first and second connecting cylinders 16 and 17, flows out from the lower end portion of the second connecting cylinder 17, passes through the inside of the first ring 7 into the first mixing chamber 20, and collides with the bottom plate 2. It is turned upside down, rises through the outer portion of the fluid flowing down from the lower end of the second connecting cylinder 17, flows into the second mixing action chamber 21 through the first passage 22, and is further connected to the first connecting cylinder.
- the second mixing action chamber 20 the second mixing action chamber 21, the third mixing action chamber 23, and the fourth mixing action chamber 27 configured to be wider than the passage 23, the third passage 26, and the fourth passage 28 are alternately arranged. It is characterized in that depressurization and pressurization are repeated by a pressure change received by the fluid as it passes to enhance stirring and mixing.
- the fluid since the fluid has an orifice effect due to a pressure change received when alternately passing through a plurality of narrow passages and a plurality of wide mixing action chambers, the fluid can be efficiently stirred and mixed to enhance the mixing effect. , It is possible to greatly reduce the pressure loss of the fluid. Therefore, when used in equipment for purifying a large amount of water or sewage, the power cost required for air generation can be greatly reduced, which is very economical.
- FIG. 1 is a sectional view of the first static mixer
- FIG. 2 is a first modification of a connecting cylinder attached to the first static mixer
- FIG. 3 is a sectional view showing a second modification of the connecting cylinder attached to the first static mixer
- FIG. 4 is a sectional view showing a modification of the inlet pipe assembly.
- a bottom plate 2 is provided at a lower portion of a pipe main body 1 which is formed into a tubular shape as a whole
- a lid plate 5 is attached to an upper portion thereof
- a mounting hole 5a provided at the center of the lid plate faces downward from the upper portion.
- the inlet pipe assembly 3 for allowing the fluid to flow into the main body pipe 1 is inserted and fixed.
- An outlet pipe 6 for allowing the fluid in the main body pipe 1 to flow out is connected to a connection hole 1a provided on the upper side surface of the main body pipe 1, and a tubular portion 3a of the inlet pipe assembly 3 is provided on the downstream side of the inlet pipe assembly 3.
- the connecting cylinders 4 having substantially the same diameter are connected to each other, and the collar-shaped annular convex portion 14 is provided on the upper part of the connecting cylinders.
- the connecting cylinder 4 having the collar-shaped annular convex portion 14 at the lower portion of the cylindrical portion 3a is formed separately, but it may be integrally formed.
- the first ring 7 located below the inlet pipe assembly 3 inserted and fixed in the main body pipe 1 is fixed to the main body pipe 1, and further below the main body pipe 1 having the bottom plate 2 and the lid plate 5.
- a first mixing action chamber 8 is formed inside the ring 7 and the bottom plate 2, and a collar provided circumferentially at an upper portion of a connecting cylinder 4 provided at a lower portion of a tubular portion 3 a forming the inlet pipe assembly 3 with the first ring 7.
- the second mixing action chamber 9 is formed by the annular convex portion 14 having a circular shape.
- annular convex portion 14 of the connecting cylinder 4 provided in the lower portion of the inlet pipe assembly 3 and the lid plate 5 provided in the main body pipe 1 form a third mixing action chamber 10, and the third mixing action chamber 10 is It communicates with the outlet pipe 6.
- the first mixing action chamber 8 and the second mixing action chamber 9 are provided between the first ring 7 and the lower part of the connecting cylinder 4 connected to the inlet pipe assembly 3 fixed to the cover plate 5 attached to the main body pipe 1.
- the second mixing action chamber 9 and the third mixing action chamber 10 located above the second mixing action chamber 9 communicate with each other through the narrow first passage 11 and the narrow second passage 12 provided between the main body pipe 1 and the annular convex portion 14. It is in communication.
- the fluid that has flowed in from the upper portion of the inlet pipe assembly 3 flows out from the lower end portion of the connecting pipe 4 that is connected to the inlet pipe assembly, passes through the first ring 7 from the lower end portion of the connecting pipe 4, and the first mixing action chamber 8 Flow into the bottom plate 2, collide with the bottom plate 2 and reverse upward, rise through the outer portion of the fluid flowing down from the lower part of the connecting cylinder, and narrow between the lower end of the connecting cylinder 4 and the first ring 7. It flows into the second mixing action chamber 9 through the first passage 11.
- the fluid that has flowed into the second mixing action chamber 9 rises along the outer periphery of the connecting cylinder 4 and collides against the lower surface of the flange-shaped annular convex portion 14 and is inverted to cause a spiral flow, a collision flow, or the like. It becomes a turbulent flow and collides with the upper surface of the first ring 7 to efficiently stir and mix.
- the fluid agitated and mixed in the second mixing action chamber 9 rises along the outer periphery of the connecting pipe 4 of the main body pipe 1 and the inlet pipe assembly 3, and is narrowed between the annular convex portion 14 and the main body pipe 1. It flows into the third mixing action chamber 10 through the two passages 12, collides against the lid plate 5 and reverses, is disturbed and mixed in the third mixing action chamber 10, and then flows out from the outlet pipe 6 connected to the main body pipe 1.
- the first passage 11 and the second passage 12 are narrow respectively, and the first mixing action chamber 8, the second mixing action chamber 9 and the third mixing action chamber are configured to be wider than the first passage and the second passage.
- the orifice effect is obtained by the pressure change that the fluid receives by alternately passing through 10, and the fluid can repeat stirring under reduced pressure and pressure to enhance stirring and mixing. ..
- the connecting pipe 4a connected to the lower portion of the inlet pipe assembly 3 of the first embodiment is provided below the first ring 7 provided at the lower end of the tubular portion below the main pipe 1, that is, at the main pipe 1.
- the fluid is compressed in the narrow first passage 11 between the first ring 7 and the connecting cylinder 4a to increase the pressure.
- the second mixing action chamber 9 provided above the first mixing action chamber 8 to reduce the pressure.
- the fluid from the second mixing action chamber 9 passes through the second passage 12 provided between the annular convex portion 14 and the main body pipe 1, enters the third mixing action chamber 10 located above, and enters the lid plate 5. After colliding with and reversing, it flows out from the outlet pipe 6. In this way, the pressure change exerted on the fluid when alternately passing through the flow path and the mixing action chamber can improve the efficiency of stirring and mixing the fluid.
- the lower portion of the connecting cylinder 4b provided in the lower portion of the inlet pipe assembly 3 is formed to be longer than that shown in FIG. 1, and is located in the middle of the inner diameter of the first ring 7 provided in the lower inside of the main body pipe 1. is doing. Therefore, the throttling effect of the fluid passing through the first passage 11 can be enhanced. That is, the fluids that have been respectively pressurized when passing through the narrow first passage 11 and the second passage 12 are more agitated and mixed.
- the liquid passes through the narrow second passage 12 provided between the first ring 7 and the collar-shaped annular convex portion 14 provided on the upper portion of the connecting cylinder 4b, the liquid is pressurized to increase the pressure, and then, When the fluid flows into the slightly wider first mixing action chamber 8 and second mixing action chamber 9, the pressure of the fluid is reduced and formed on the outer periphery of the annular convex portion 14, the lid plate 5, the main body pipe 1, and the inlet pipe assembly 3. The fluid that has flowed into the third mixing action chamber 10 and has been agitated and mixed flows out from the outlet pipe 6 that is connected to the main body pipe 1.
- the inlet pipe assembly 3 is formed at a lower part thereof with a connecting cylinder 4 (FIG. 1), a connecting cylinder 4a formed longer than the connecting cylinder 4 (FIG. 2), and is formed longer than the connecting cylinder 4 and shorter than the connecting cylinder 4a.
- a connecting cylinder 4 FIG. 1
- a connecting cylinder 4a formed longer than the connecting cylinder 4 (FIG. 2)
- FIG. 4a shows another embodiment of the inlet pipe assembly, in which an annular ring 7c having the same diameter as the outer diameter of the annular convex portion 14 is fixed at an intermediate position of the tubular portion 55 to fix the inlet pipe assembly 3d. May be simply configured.
- FIG. 5 shows a sectional view of the second static mixer
- FIG. 6 shows a modification of the second connecting cylinder attached to the second static mixer
- FIG. 7 is a sectional view showing a second modification of the second connecting cylinder attached to the second static mixer.
- the second static mixer B is an inlet pipe assembly in which a bottom plate 2 is provided at a lower portion of a main body pipe 1 formed in a tubular shape, and a bottom plate 2 is provided at the center of a lid plate 5 attached to an upper portion of the pipe.
- a first mixing action chamber 20 is provided below the main body pipe 1 between the first ring 7 and the bottom plate 2, and the first ring 7 and the second connecting cylinder of the inlet pipe assembly 3 are provided above the first mixing action chamber.
- a second mixing action chamber 21 is formed in the main body pipe 1 with the annular convex portion 17 of 17, and a narrow first passage 22 is provided between the first ring 7 and the lower portion of the second connecting cylinder 17, A narrow second passage 23 is formed by the annular convex portion 18 provided on the upper portion of the second connecting cylinder 17.
- a third mixing action chamber 25 is formed in the main body pipe 1 between the second ring 7a provided on the upper inner surface of the main body pipe 1 and the annular convex portion 18 provided on the upper part of the second connecting cylinder 17.
- a narrow third passage 26 is formed between the second ring 7a and the outer periphery of the first connecting cylinder 16.
- the second ring 7a provided in the main body pipe 1 and the annular convex portion 16a provided at the upper portion of the first connecting cylinder 16 form the fourth mixing action chamber 27 communicating with the third mixing action chamber 25,
- a fourth passage 28 is formed between the inlet pipe assembly 3 connected to the annular convex portion 16 a of the first connecting cylinder 16 and the inner surface of the main body pipe 1.
- the fluid flowing out from the lower part of the inlet pipe assembly 3 flows into the first mixing action chamber 20 from the lower end of the second connecting cylinder 17 through the first ring 7, collides with the bottom plate 2 and reverses to form a narrow first passage. It flows into the 2nd mixing action chamber 21 through 22, and rises further, collides with the annular convex part 18 of the 2nd connection cylinder 17, inverts, and stirs.
- the pressure is reduced when passing through each of the first mixing action chamber 20, the second mixing action chamber 21, the third mixing action chamber 25, and the fourth mixing action chamber 27 which are wide, and the first passage 22 and The pressure rises when passing through each of the second passage 23, the third passage 26, and the fourth passage 28, and the orifice effect is obtained by repeatedly receiving the pressure change in this way, so that the fluid mixing ratio can be increased. ..
- FIG. 6 shows a first modified example of the second connecting cylinder, in which the second connecting cylinder 17a connected to the lower portion of the inlet pipe assembly 3 via the first connecting cylinder 16 has a long cylindrical portion. It is formed, and its lower end position is projected into the first mixing action chamber 20 below the position of the first ring 7. That is, the fluid flowing out from the lower part of the second connecting cylinder 17a flows into the first mixing action chamber 20, collides with the bottom plate 2 and is inverted, and is provided between the first ring 7 and the outer periphery of the second connecting cylinder 17a. While passing through the narrow first passage 22, the fluid is pressurized and flows into the second mixing action chamber 21 while increasing the pressure and is depressurized.
- the fluid collides with the lower surface of the annular convex portion 18 provided on the upper portion of the second connecting cylinder 17a and is inverted, and then the narrow first portion provided between the annular convex portion 18 of the second connecting cylinder 17a and the main body pipe 1 is provided. It flows into the third mixing action chamber 25 through the second passage 23.
- the fluid that has flowed into the third mixing action chamber 25 collides with the lower surface of the second ring 7a, inverts, and rises, and the third narrow space provided between the second ring 7a and the outer periphery of the first connecting cylinder 16 is provided. It flows into the fourth mixing action chamber 27 through the passage 26, and then flows out of the outlet pipe 6 through the fourth passage 28. In this way, the fluid can be efficiently stirred and mixed while repeating inversion, collision, pressurization, and depressurization.
- FIG. 7 shows a second modification of the second connecting cylinder, and the lower end position of the second connecting cylinder 17b connected to the lower portion of the inlet pipe assembly 3 via the first connecting cylinder 16 is shown in FIG. It is formed shorter than that of the first ring, and is located in the middle of the first ring 7. That is, by arranging the outlet of the second connecting cylinder 17b in the middle of the first ring 7, the fluid flows into the first working chamber 20 through the first ring 7, collides with the bottom plate 2 and is inverted to the first position.
- the pressure of the fluid is increased when passing through the narrow first passage 22 provided between the first ring 7 and the lower end of the second connecting cylinder 17b, and then, when the fluid flows into the second working chamber 21, the pressure is reduced, and The fluid whose pressure has been increased again through the narrow second passage 23 provided between the annular convex portion 18 of the connecting cylinder 17b and the main body pipe 1 flows into the third working chamber 25 and rises while the pressure decreases. ..
- the fluid collides with the lower surface of the second ring 7a and is inverted while being pressurized in the narrow third passage 26, passes through the fourth mixing action chamber 27, and is depressurized.
- the fluid that has flowed into the fourth mixing action chamber 27 collides with the lower surface of the annular convex portion 16 a of the first connection cylinder 16 and rises while reversing and flows out of the outlet pipe 6 through the fourth passage 28. ..
- the fluid is subjected to the pressure change when repeatedly passing through the narrow passage and the wide action chamber, so that the stirring effect can be enhanced.
- FIG. 8 is a sectional view of the third static mixer.
- the third static mixer C includes a first ring 7 provided in a tubular main body pipe 1 and a bottom plate 2 provided on the bottom surface to provide a first mixing action chamber 40 in the lower portion of the main body pipe 1.
- the lid plate 5 is mounted on the upper part of the outer cylinder 30 and the upper part of the outer cylinder 30 installed on the outer circumference of the main body pipe 1, and the outlet pipe 6 is mounted on the mounting opening 31 provided at the center of the second bottom plate 2b mounted on the lower part of the outer cylinder 30. There is.
- the inlet pipe assembly 3 is inserted and fixed in a mounting port 5a provided in the central portion of the lid plate 5, and the lower end of the inlet pipe assembly 3 is positioned above the first ring 7 fixed to the lower inner surface of the main body pipe 1,
- a narrow first passage 34 is provided between the first ring 7 and the lower portion of the connecting cylinder 33 connected to the downstream side of the inlet pipe assembly 3.
- a first mixing action chamber 40 is provided in the lower portion of the main body pipe 1 having the first ring 7 and the bottom plate 2, and the first mixing action chamber 40 is provided in the main body pipe by the first ring and the annular convex portion 33a of the connecting cylinder 33. 41 is formed, and the third mixing action chamber 42 is provided in the main body pipe 1 by the annular convex portion 33a and the lid plate 5.
- a narrow second passage 35 is formed between the main body pipe 1 and the annular convex portion 33a of the connecting pipe 33 connected to the lower portion of the inlet pipe assembly 3, and an annular communication passage is formed between the main body pipe 1 and the outer cylinder 30.
- 36 is provided, and a third passage 38 formed of a plurality of small holes communicating with the communication passage 36 of the outer cylinder 30 is provided on the upper peripheral surface of the main body pipe 1 and is attached to the second bottom plate 2 b and the lower portion of the main body pipe 1.
- a lower passage 37 communicating with the communicating passage 36 is provided between the lower plate 37 and the bottom plate 2.
- the fluid that has risen along the main body pipe 1 and the connecting tube 33 collides with the annular convex portion 33a and is inverted and stirred and mixed, and further, a narrow second passage provided between the annular convex portion 33a and the main body pipe 1.
- the stirring and mixing can be further enhanced by the collision of the fluid and the pressure which the fluid receives when it alternately passes through the narrow passage and the wide mixing action chamber.
- FIG. 9 is a cross-sectional view of the fourth static mixer
- FIG. 10 is an inlet pipe assembly and a connecting tube which constitute the fourth static mixer
- 11 is a bottom view of the connecting cylinder shown in FIG.
- a bottom plate 2 is attached to a lower portion of a tubular pipe body 1
- a lid plate 5 is attached to an upper portion thereof
- an inlet 5a is provided in a central portion of the lid plate 5 from an upper portion to a lower portion.
- the pipe assembly 3 is inserted and fixed, the connecting pipe 45 formed to have the same diameter as the inlet pipe assembly is connected to the lower part of the inlet pipe assembly, and the collar-shaped annular convex portion 45a is provided on the outer periphery of the upper part of the connecting pipe.
- a projecting portion 48 is formed on the outer peripheral edge of the lower surface of the annular convex portion 45a.
- the protruding portion 48 is located slightly above the first ring 7, a narrow first passage 49 is provided between the first ring 7 and the lower end of the protruding portion 48, and an annular convex portion provided on the connecting cylinder 45 is further provided.
- a narrow second passage 52 is continuously provided between the outer periphery of 45a and the main body pipe 1, and the first passage 49 is formed narrower than the second passage 52.
- the fluid flowing from the inlet pipe assembly 3 flows into the first mixing action chamber 50 provided below the first ring 7 attached to the main body pipe 1, collides with the bottom plate 2, and is inverted. Then, the fluid collides with the annular concave groove 47 provided on the lower surface of the annular convex portion 45a and is reversed, and a very narrow first gap between the first ring 7 and the protruding portion 48 provided on the outer peripheral lower surface of the annular convex portion 45a. After passing through one passage 49 and further passing through a narrow second passage 52 between the main body pipe 1 and the annular convex portion 45a, the mixture flows into the second mixing action chamber 51 in the main body pipe 1 to be stirred and mixed. It flows out from the outlet pipe 6.
- the extremely narrow first passage 49 and the narrow second passage 52 are provided adjacent to each other, and further, the first mixing action chamber 50 and the second mixing action chamber 51 located above and below the first passage 49 are provided, so that the flow can be improved.
- a large pressure change occurs in the fluid to be stirred, and the stirring effect of the fluid can be enhanced even with a small and compact structure.
- the first, second, third, fourth static mixers A, B, C, and D are provided internally with a slightly wider mixing action chamber and a narrower flow path alternately, so that a liquid, a gas, and a liquid can be obtained.
- a liquid, a gas, and a liquid can be obtained.
- a static mixer is accompanied by pressure loss due to mixing of fluids, so it is necessary to press-in an additive (for example, air) for mixing on the upstream side of the mixer with a compressor or the like.
- an additive for example, air
- the ejector's air is self-contained, so it does not require a compressor because it is air-pressurized, making it a convenient device for carrying around.
- the fluid stirred and mixed by the first, second, third and fourth static mixers A, B, C and D of the present invention is a so-called nano bubble, which is a fluid in which very fine bubbles are mixed.
- Nanobubbles are ultrafine bubbles generated by stirring, mixing, and separating a liquid and a gas. For example, when the bubble of a general size of the microbubble is 10 ⁇ m, the bubble size of the nanobubble is 200 to 700 nm. It is formed into a size.
- mixer In order to confirm the performance of the first, second, third, fourth static mixers A, B, C, D (hereinafter referred to as mixer) of the present invention, carbon dioxide was added to room temperature water in an amount corresponding to the saturation concentration.
- 980 ppm was measured during the operation of the present mixer (double type) one-pass (mixer passage time within 0.1 seconds).
- the saturated concentration is about 1500 ppm according to Henry's law, but it was proved that good mixing performance was obtained because such an excellent value was obtained without applying pressure for dissolution.
- Became For example, when applied to a chemical factory, it has various uses such as wastewater treatment and chemical reaction, and a great energy saving effect can be expected. ..
- our in-house conventional mixer required a residence time of 30 to 120 minutes in the chemical reaction tower under conventional reactions, but the reaction can be completed almost instantly, so extra chemicals are added. It does not need to be used, and the great effect of energy saving is achieved in many examples. As a result, almost 30% to 40% of the basic unit of chemicals has been achieved in almost all the actual results, but the mixer of the present invention is comparable in performance to the conventional type, and moreover, pressure loss is higher. Since it is small, combined with the reduction effect of power cost, the future economic effect can be expected dramatically. ..
- HFM1 HEM pressure loss measurement data
- 1-stage type showing pressure loss data
- the pressure loss ( ⁇ P) is kept lower than that of the conventional method of our company, so it is sent to the mixer for users who are performing large flow processing. As a result, the power cost of the pump can be significantly reduced, making it possible to provide an optimal device.
- the average pressure of the mixer according to the present invention is reduced by about 20% in comparison with the pressure loss of the conventional conventional mixer.
- the mixer of the present invention of the applicant is generally 5 to 20 kPa, while the mixers of other companies are generally around 200 kPa. Is.
- the pressure loss is low and they are mixed well
- the possibility of being adopted not only for the large flow rate processing but also in many fields which have not been the target until now is increased.
Abstract
【課題】 液体中に混入した長尺状の物質による目詰まり問題を解決し、流体の撹拌混合と流体の流れを促進させるものである。 【解決手段】 蓋板５及び底板２を有した本体パイプ１の下方内部に第１リング７を設けて該本体パイプの上部に出口パイプ６を連結し、蓋板５の中央部に挿通して固定した入口パイプアセンブリ３の下流側に鍔状の環状凸部１４を有した連結筒４を連結し、該連結筒の下部と第１リング７との間に第１通路１１を設け、第１リング７の内径と略同径に形成した鍔状の環状凸部１４と本体パイプ１との間に第２通路１２を設け、本体パイプ１と底板２と第１リング７とで形成した第１混合作用室８と本体パイプ１と前記鍔状の環状凸部１４とで形成した第２混合作用室９との間に第１通路１１を設け、前記第２混合作用室９と入口パイプアセンブリ３と連結筒４の鍔状の環状凸部１４と蓋板５とで形成した第３混合作用室１０との間に第２通路１２を設けてある。
Description
本発明は、流体中に混入した長尺物質により流路が詰まるという問題を解消させると共に圧力損失の低いスタティックミキサーに関する。
気体・液体、粉体などの流体を効率よく攪拌・混合させるため、流路中に混合手段を介装させることにより、流路中に乱れ（渦流などの乱流）を発生させて流体を効果的に撹拌・混合させる装置としてスタティックミキサーが広く知られ、その構造も多種多様である。特に、流体を効率よく攪拌するスタティックミキサーとして流路の流入管の内面に、撹拌用の複数の突起片を有したリング部を設けてあるもの（特許文献１）。さらには、流路中の配管内に回転軸用オリフィス板に前部プロペラ及び後部プロペラを回転可能に取付けて流体を効率的に攪拌するものが知られている（特許文献２）。
しかし、前者のスタテックミキサーは、流路の求心方向に向かって羽部を設けてあるため、流体に含まれる長尺状の塵は突起片に引っ掛かりやすく、経時的に流路が徐々につまることにより内部圧力が高まって流れにくくなる可能性がある。また、後者のスタティックミキサーは、流路中の配管内に介装された回転軸用オリフィス板に回転可能に設けた前部プロペラ及び後部プロペラに、長尺状の塵が引っ掛かりやすく、長尺物が引っ掛かるとると内部圧力が高まって流動する流量が減少して流れにくくなるという問題点を有している。
さらには、公共の水道設備あるいは下水道のような大量の水或いは下水を処理する設備において、標準活性汚泥設備の一部である曝気槽は、微細気泡を生成するための散気管送風機によって大量の空気を使うため、その動力費が膨大となることから公共施設である下水処理場において、空気生成に伴う動力費が全体設備の動力費の４０％に相当する大変な電気料金費を必要としている。
一方、汚水処理を行うための汚水には多くのゴミ（髪の毛や紐状の長尺物）が含まれており、曝気を行うための微細気泡を生成するために従来型のスタティックミキサーを使用すると、前記したごとく、スタティックミキサーは流体を攪拌するため流路内に多くの撹拌羽が求心方向に突出している。そのため、流動中の汚水に含まれるゴミ（髪の毛や紐状の長尺物）がこの撹拌羽やプロペラに引っ掛かり流体の流れが悪くなる「詰まり」の問題が常にある。そのため、取引市場においていまだ効率的なスタティックミキサーが流通されていないのが実情である。
そこで、本発明は、このような問題点を解決するために、流路中に配したスタティックミキサー（以下、ミキサーという。）は、内部に髪の毛や糸状の長尺状の物質が混入した場合でも内部構造物に引っ掛からなくすることにより、流体の混合効率を高めて圧力損失を低くし、消費電力を少なくすることにより動力費を軽減して流体を効率的に攪拌・混合することを課題とするものである。
第１の発明は、上部に蓋板５および下部に底板２を有した本体パイプ１の下方内部に第１リング７を設け、該本体パイプ１の上方に出口パイプ６を連結し、前記蓋板５の中央部において、上部から下部に向かって挿通して固定した入口パイプアセンブリ３と、その下流側に鍔状の環状凸部１４を有した連結筒４を取付け、前記鍔状の環状凸部１４は、連結筒４の上部に設けられ、かつ、前記第１リング７の上部に位置するように構成され、該連結筒４の下端部が前記第１リング７の上端部よりも上部に構成され、該連結筒４の下端部と前記第１リング７との間に第１通路１１を設け、前記第１リング７の内径と同径に形成した前記鍔状の環状凸部１４と本体パイプ１との間に第２通路１２を設け、本体パイプ１と底板２と第１リング７との間に形成した第１混合作用室８と、本体パイプ１と前記連結筒４の外周に設けた第２混合作用室９とを前記第１通路１１で連通させ、前記第２通路１２の上部であって、本体パイプ１と入口パイプアセンブリ３と蓋板５で囲まれた第３混合作用室１０と、第２混合作用室９とを前記第２通路１２で連通させ、前記第１通路１１、および前記第２通路１２よりも前記第１混合作用室８、第２混合作用室９、及び第３混合作用室１０が広くなるように構成したスタティックミキサーであって、入口パイプアセンブリ３の上部から導入された流体が連結筒４の下端部から流出し、第１リング７内を通って第１混合作用室８に流入して底板２に衝突して上方に反転し、該連結筒４の下端部から流下する流体の外側部分を通って上昇し、前記第１通路１１を通って第２混合作用室９に流入し、さらに連結筒４の外周に沿って上昇して前記鍔状の環状凸部１４の下面に衝突して攪拌混合し、さらに前記第２通路１２を通って第３混合作用室１０に流入して蓋板５に衝突反転して第３混合作用室１０内で撹拌混合した後、出口パイプ６から流出することで、流体が前記第１通路１１、及び前記第２通路１２と、第１通路１１、及び前記第２通路１２よりも広くなるように構成した第１混合作用室８、第２混合作用室９、第３混合作用室１０を交互に通過するようにし、流体が受ける圧力変化によって減圧と加圧を繰り返して攪拌混合を高めることを特徴とする。
したがって、ミキサー内に流入した長尺状の物質が器機内において引っ掛かからないような構成にしたことにより、流体がスムースに流れ圧力損失が少なく撹拌混合効率の高いスタティックミキサーを得ることができる。
第２の発明は、上部に蓋板５および下部に底板２を有した本体パイプ１の下方内部に第１リング７と第２リング７ａとを間隔を有して設け、該本体パイプ１の上方に出口パイプ６を連結し、前記蓋板５の中央部において、上部から下部に向かって挿通して固定した入口パイプアセンブリ３と、その下流側に環状凸部１６ａを有した第１連結筒１６、同じく環状凸部１８を有した第２連結筒１７を連結し、前記環状凸部１６ａは、第１連結筒１６の上部に設けられ、かつ、前記第１リング７の上端部よりも上方に位置し、第１連結筒１６の下端部は、前記第１リング７と第２リング７ａとの中間に位置し、前記環状凸部１８は、第２連結筒１７の上部に設けられ、かつ、前記第２リング７ａの下端部よりも下方で第１リング７の上端部よりも上方に位置するように構成され、該第２連結筒１７の下端部は前記第１リング７の上端部よりも上部に構成され、前記第１、２リング７、７ａの内径と、第１、２連結筒１６、１７に設けた環状凸部１６ａ、１８の外径を同径に形成して前記第２連結筒１７の下端部と前記第１リング７の上端部との間に第１通路２２を設け、前記第２連結筒１７の環状凸部１８と本体パイプ１との間に第２通路２３を形成し、前記第１連結筒１６と第２リング７ａとの間に第３通路２６を設け、第１連結筒１６の環状凸部１６ａ及び入口パイプアセンブリ３と本体パイプ１との間に第４通路２８をそれぞれ設け、本体パイプ１と底板２と第１リング７との間に形成した第１混合作用室２０と、本体パイプ１と前記第２連結筒１７の外周に設けた第２混合作用室２１とを前記第１通路２２で連通させ、前記本体パイプ１と第２連結筒１７の環状凸部１８と第１連結筒１６と第２リング７ａで囲まれた第３混合作用室２５と、前記第２混合作用室２１とを前記第２通路２３で連通させ、前記本体パイプ１と第１連結筒１６の環状凸部１６ａと第２リング７ａとの間に形成した第４混合作用室２７と第３混合作用室２５とを前記第３通路２６で連通させ、かつ、該第４混合作用室２７と前記第４通路２８とをそれぞれ連通し、前記第１通路２２、前記第２通路２３、前記第３通路２６及び第４通路２８よりも前記第１混合作用室２０、第２混合作用室２１、第３混合作用室２５及び第４混合作用室２７が広くなるように構成したスタティックミキサーであって、入口パイプアセンブリ３の上部から導入された流体が第１、２連結筒１６、１７を流下し、第２連結筒１７の下端部から流出し、第１リング７内を通って第１混合室２０に流入して底板２に衝突して上方に反転し、該第２連結筒１７の下端部から流下する流体の外側部分を通って上昇し、前記第１通路２２を通って第２混合作用室２１に流入し、さらに第１連結筒１７の外周に沿って上昇して前記環状凸部１８の下面に衝突して攪拌混合し、さらに流体は、前記第２通路２３を通って第３混合作用室２５に流入して上昇し、第２リング７ａの下面に衝突反転して攪拌混合され第３通路２６から第４混合作用室２７に流入して上昇し、第１連結筒１６の環状凸部１６ａの下面に衝突反転して撹拌混合した後、第４通路２８を通って出口パイプ６から流出することで、流体が前記第１通路２２、第２通路２３、第３通路２６及び第４通路２８と、第１通路２２、第２通路２３、第３通路２６及び第４通路２８よりも広くなるように構成した第１混合作用室２０、第２混合作用室２１、第３混合作用室２３、第４混合作用室２７を交互に通過することによって流体が受ける圧力変化で減圧と加圧を繰り返して攪拌混合を高めることを特徴とする。
したがって、流体は、複数の狭い通路と複数の広い混合作用室を交互に通過する際に受ける圧力変化によってオリフィス効果が得られるため流体を効率よく撹拌・混合させて混合効果を高めることができるとともに、流体の圧力損失を大幅に減少させることを可能としている。そのため、大量の水或いは下水を浄化処理する設備に使用すると、空気生成に必要とする動力費を大幅に減少させることができるので大変経済的である。
第１スタティックミキサーＡの発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明すると、図１は第１スタティックミキサーの断面図、図２は第１スタティックミキサーに取付けた連結筒の第１変形例を示した断面図、図３は第１スタティックミキサーに取付けた連結筒の第２変形例を示した断面図、図４は入口パイプアセンブリの変形例を示した断面図である。第１スタティックミキサーＡは、全体を筒状に形成したパイプ本体１の下部に底板２を設け、上部に蓋板５を取付け、該蓋板の中央に設けた取付孔５ａに上部から下部に向かって流体を本体パイプ１に流入させる入口パイプアセンブリ３を挿通して固定してある。
本体パイプ１の上方側面に設けた連結孔１ａに本体パイプ１内の流体を外部に流出させる出口パイプ６を連結し、入口パイプアセンブリ３の下流側には、入口パイプアセンブリ３の筒部３ａとほぼ同径な連結筒４を連結し、該連結筒の上部に鍔状の環状凸部１４を設けてある。この入口パイプアセンブリ３は、筒部３ａの下部に鍔状の環状凸部１４を有した連結筒４を別体に形成したが、一体に形成してもよい。
本体パイプ１内に挿通して固定した入口パイプアセンブリ３の下方に位置する第１リング７を本体パイプ１に固定し、さらに、底板２及び蓋板５を有した本体パイプ１の下方で第１リング７と底板２との内部に第１混合作用室８を形成し、第１リング７と入口パイプアセンブリ３をなす筒部３ａの下部に設けた連結筒４の上部で周方向に設けた鍔状の環状凸部１４とで、第２混合作用室９を形成してある。さらに、入口パイプアセンブリ３の下部に設けた連結筒４の環状凸部１４と、本体パイプ１に設けた蓋板５とで第３混合作用室１０を形成し、この第３混合作用室１０は出口パイプ６に連通してある。
第１混合作用室８と第２混合作用室９は、第１リング７と、本体パイプ１に取付けた蓋板５に固定した入口パイプアセンブリ３に連結した連結筒４の下部との間に設けた狭い第１通路１１で連通し、第２混合作用室９とその上方に位置した第３混合作用室１０は、本体パイプ１と環状凸部１４との間に設けた狭い第２通路１２で連通してある。
入口パイプアセンブリ３の上部から流入した流体は、該入口パイプアセンブリに連結した連結筒４の下端部から流出し、連結筒４の下端部から第１リング７内を通って第１混合作用室８に流入し底板２に衝突して上方に反転し、該連結筒の下部から流下する流体の外側部分を通って上昇し、連結筒４の下端部と第１リング７との間に設けた狭い第１通路１１を通って第２混合作用室９に流入する。この第２混合作用室９内に流入した流体は、連結筒４の外周に沿って上昇して前記鍔状の環状凸部１４の下面に衝突して反転することにより渦巻流、衝突流などの乱流となって第１リング７の上面に衝突して効率的に攪拌混合する。
第２混合作用室９内で撹拌混合した流体は、本体パイプ１と入口パイプアセンブリ３の連結筒４の外周に沿って上昇し、環状凸部１４と本体パイプ１との間に設けた狭い第２通路１２を通って第３混合作用室１０に流入して蓋板５に衝突反転し、第３混合作用室１０内で撹乱混合した後、本体パイプ１に連結した出口パイプ６から流出する。このようにそれぞれ狭い第１通路１１、第２通路１２と、該第１通路及び第２通路より広くなるように構成した第１混合作用室８、第２混合作用室９および第３混合作用室１０を交互に通過するようにして流体が受ける圧力変化によってオリフィス効果が得られ、流体は減圧と加圧を繰り返して撹拌混合を高めることができるものである。
図２において、第１実施例の入口パイプアセンブリ３の下部に連結した連結筒４ａは、筒部の下端を本体パイプ１の下方に設けた第１リング７より下方、即ち、本体パイプ１に設けた第１リング７と底板２とで形成した第１混合作用室８内に位置することにより、流体は第１リング７と連結筒４ａとの間の狭い第１通路１１で圧縮され圧力を高めて通過し、第１混合作用室８の上方に設けた第２混合作用室９に流入して圧力が減圧される。この第２混合作用室９からの流体は環状凸部１４と本体パイプ１との間に設けた第２通路１２を通って、上方に位置する第３混合作用室１０に進入して蓋板５に衝突して反転した後、出口パイプ６から流出する。このように流路と混合作用室を交互に通過する際に流体が受ける圧力変化により、流体の攪拌混合の効率が高めることができる。
図３において、入口パイプアセンブリ３の下部に設けた連結筒４ｂの下部は図１に示すものより長尺に形成し、本体パイプ１の下方内部に設けた第１リング７の内径の中間に位置している。そのため、第１通路１１を通過する流体の絞り効果を高くすることができる。即ち、それぞれ狭い第１通路１１、第２通路１２を通過する際にそれぞれ圧力を受けた流体はより攪拌混合する。また、第１リング７と連結筒４ｂの上部に設けた鍔状の環状凸部１４との間に設けた狭い第２通路１２を通過する際の液体は加圧されて圧力が高まり、ついで、やや広い第１混合作用室８、第２混合作用室９内に流入した際に流体の圧力は減圧し、環状凸部１４と蓋板５と本体パイプ１と入口パイプアセンブリ３の外周に形成した第３混合作用室１０に流入して撹拌混合した流体は、本体パイプ１に連結した出口パイプ６から流出する。
入口パイプアセンブリ３は、下部に設けた連結筒４（図１）や、連結筒４より長く形成した連結筒４ａ（図２）、また、連結筒４より長く、且つ、連結筒４ａより短く形成した連結筒４ｂ（図３）の下部を、第１リング７の中間部に位置させて、第１通路１１を通過する流体を圧力変化させることにより攪拌混合の効果を高めることができる。図４は、入口パイプアセンブリの他の実施例を示したもので、筒部５５の中間位置に前記環状凸部１４の外径と同径に形成した環状リング７ｃを固定して入口パイプアセンブリ３ｄを簡便に構成してもよい。
第２スタティックミキサーＢの発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明すると、図５は第２スタティックミキサーの断面図、図６は第２スタティックミキサーに取付けた第２連結筒の変形例を示した断面図、図７は第２スタティックミキサーに取付けた第２連結筒の第２の変形例を示した断面図である。第２スタティックミキサーＢは、筒状に形成した本体パイプ１の下部に底板２を設けると共に上部に取付けた蓋板５の中央に設けた取付孔５ａに上部から下部に向かって挿通する入口パイプアセンブリ３を固定し、本体パイプ１の下部、即ち、本体パイプ１の下流側の内面に第１リング７と本体パイプ１内の上方内面に設けた第２リング７ａとを間隔を設けて形成し、前記本体パイプ１の下部で第１リング７と底板２との間に第１混合作用室２０を設け、該第１混合作用室の上方に第１リング７と入口パイプアセンブリ３の第２連結筒１７の環状凸部１８とで本体パイプ１内に第２混合作用室２１を形成し、第１リング７と第２連結筒１７の下部との間に狭い第１通路２２を設け、本体パイプ１と第２連結筒１７の上部に設けた環状凸部１８とで狭い第２通路２３を形成してある。
さらに、本体パイプ１内の上方内面に設けた第２リング７ａと、第２連結筒１７の上部に設けた環状凸部１８との間で本体パイプ１内に第３混合作用室２５を形成し、第２リング７ａと第１連結筒１６の外周との間に狭い第３通路２６を形成してある。さらに、本体パイプ１内に設けた第２リング７ａと第１連結筒１６の上部に設けた環状凸部１６ａとで、第３混合作用室２５に連通する第４混合作用室２７を形成し、第１連結筒１６の環状凸部１６ａに連結した入口パイプアセンブリ３と本体パイプ１の内面との間に第４通路２８を形成してある。
入口パイプアセンブリ３の下部から流出する流体は、第２連結筒１７の下端から第１リング７を通って第１混合作用室２０に流入し、底板２に衝突して反転しながら狭い第１通路２２を通って第２混合作用室２１に流入し、さらに上昇して第２連結筒１７の環状凸部１８に衝突し反転して撹拌する。
次いで、第２混合作用室２１から狭い第２通路２３を通って第２連結筒１７の環状凸部１８と第２リング７ａとで本体パイプ１内に形成した第３混合作用室２５に流入し、第２リング７ａの下面に衝突して反転した後に、第３通路２６を通って第１連結筒１６に設けた環状凸部１６ａと第２リング７ａとで本体パイプ１内に形成した第４混合作用室２７内に流入し、さらに流体は本体パイプ１の上部に設けた第４通路２８を通って、該本体パイプに連通した出口パイプ６から流出する。このようにそれぞれ広い第１混合作用室２０、第２混合作用室２１、第３混合作用室２５および第４混合作用室２７をそれぞれ通過する際に圧力は減圧され、また、第１通路２２、第２通路２３、第３通路２６および第４通路２８をそれぞれ通過する際に圧力は高まり、このように圧力変化を繰り返し受けることによりオリフィス効果が得られるため流体の撹拌混合率を高めることができる。
図６は、前記第２連結筒の第１変形例を示したもので、入口パイプアセンブリ３の下部に第１連結筒１６を介して連結した第２連結筒１７ａは、筒部を長尺に形成してあり、その下端位置は第１リング７の位置より下方の第１混合作用室２０内に突出させてある。即ち、第２連結筒１７ａの下部から流出する流体は、第１混合作用室２０に流入し底板２に衝突して反転し、第１リング７と第２連結筒１７ａの外周との間に設けた狭い第１通路２２を通る際に流体が加圧されて圧力を高めながら第２混合作用室２１に流入して減圧される。次いで、流体は第２連結筒１７ａの上部に設けた環状凸部１８の下面に衝突して反転した後、第２連結筒１７ａの環状凸部１８と本体パイプ１内の間に設けた狭い第２通路２３を通って第３混合作用室２５内に流入する。第３混合作用室２５内に流入した流体は、第２リング７ａの下面に衝突して反転して上昇し、第２リング７ａと第１連結筒１６の外周との間に設けた狭い第３通路２６を通って、第４混合作用室２７に流入し、その後、第４通路２８を通って出口パイプ６から流出する。このように流体は、反転、衝突、加圧、減圧を繰り返しながら効率的な撹拌混合をさせることができる。
図７は、第２連結筒の第２変形例を示したもので、入口パイプアセンブリ３の下部に第１連結筒１６を介して連結した第２連結筒１７ｂの下端位置は図６に示したものに比べて短かく形成し、第１リング７の中間部に位置している。即ち、第２連結筒１７ｂの出口を第１リング７の中間に位置することにより、流体は第１リング７を通って第１作用室２０に流入し、底板２に衝突して反転して第１リング７と第２連結筒１７ｂの下端との間に設けた狭い第１通路２２を通る際に流体の圧力が高められ、次いで、第２作用室２１に流入すると圧力が減圧され、第２連結筒１７ｂの環状凸部１８と本体パイプ１内の間に設けた狭い第２通路２３を通って再度圧力を高めた流体は第３作用室２５内に流入して圧力が減退しながら上昇する。
さらに流体は、第２リング７ａの下面に衝突して反転しながら狭い第３通路２６で加圧されながら通って第４混合作用室２７に流入して減圧する。この第４混合作用室２７に流入した流体は、第１連結筒１６の環状凸部１６ａの下面に衝突して反転しながら上昇して第４通路２８を通って出口パイプ６から外部に流出する。このように流体は、狭い通路と広い作用室内を繰り返し通過する際の圧力変化を受けることにより攪拌効果が高めることができる。
第３スタティクミキサーＣの発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明すると、図８は第３スタティクミキサーの断面図である。第３スタティックミキサーＣは、筒状に形成した本体パイプ１内に設けた第１リング７と底面に設けた底板２とで本体パイプ内の下方に第１混合作用室４０を設け、本体パイプ１の上部と本体パイプ１の外周に設置した外筒３０の上部に蓋板５を取付けると共に、外筒３０の下部に取付けた第２底板２ｂの中心に設けた取付口３１に出口パイプ６を取付けてある。
蓋板５の中央部に設けた取付口５ａに入口パイプアセンブリ３を挿通し固定し、本体パイプ１の下方内面に固定した第１リング７の上方に、入口パイプアセンブリ３の下端を位置させ、第１リング７と、入口パイプアセンブリ３の下流側に連結した連結筒３３の下部との間に狭い第１通路３４を設けてある。第１リング７と底板２を有した本体パイプ１内の下部に第１混合作用室４０を設け、該第１リングと連結筒３３の環状凸部３３ａとで本体パイプ内に第２混合作用室４１を形成し、前記環状凸部３３ａと蓋板５とで本体パイプ１内に第３混合作用室４２を設けてある。
入口パイプアセンブリ３の下部に連結した連結筒３３の環状凸部３３ａと、本体パイプ１との間に狭い第２通路３５を形成し、本体パイプ１と外筒３０との間に環状の連通路３６を設け、前記本体パイプ１の上方周面に、前記外筒３０の連通路３６に連通する複数の小孔からなる第３通路３８を設け、第２底板２ｂと本体パイプ１の下部に取付けた底板２との間には前記連通路３６に連通する下部通路３７を設けてある。
本体パイプ１に挿通して固定した入口パイプアセンブリ３の下部から流入した流体は、第１リング７を通って本体パイプ１の下部に設けた第１混合作用室４０に流入し、底板２に衝突して反転しながら上昇し、第１リング７と入口パイプアセンブリ３の下部に設けた連結筒３３の下部との間に設けた第１通路３４を通って第２混合作用室４１に流入する。本体パイプ１と連結筒３３に沿って上昇した流体は、環状凸部３３ａに衝突して反転して攪拌混合し、さらに、環状凸部３３ａと本体パイプ１との間に設けた狭い第２通路３５を通って、本体パイプ１内に環状凸部３３ａと蓋板５とで形成した第３混合作用室４２に流入する。さらに流体は、第３混合作用室４２の上方に設けた複数の第３通路３８を通って本体パイプ１の外部の外筒３０内の連通路３６を通り、さらに、下部通路３７を通って底板２ｂに連結した出口パイプ６から外方に流出する。このように流体が狭い通路と広い混合作用室を交互に通過する際に受ける圧力変化と流体の衝突により攪拌混合を一段と高めることができる。
第４スタティクミキサーＤの発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明すると、図９は第４スタティクミキサーの断面図、図１０は第４スタティクミキサーを構成する入口パイプアセンブリと連結筒の断面図、図１１は図１０に示す連結筒の底面図である。第４スタティックミキサーＤは、筒状のパイプ本体１の下部に底板２を取付け、上部に蓋板５を取付け、該蓋板５の中央部に設けた取付孔５ａに上部から下部に向かって入口パイプアセンブリ３を挿通して固定し、該入口パイプアセンブリの下部で該入口パイプアセンブリと同径に形成した連結筒４５を連結し、該連結筒の上部外周に鍔状の環状凸部４５ａを設け、この環状凸部４５ａの下面で外周縁部に突出部４８を形成してある。この突出部４８は、第１リング７のやや上方に位置し、第１リング７と突出部４８の下端との間に狭い第１通路４９を設け、さらに、連結筒４５に設けた環状凸部４５ａの外周と本体パイプ１との間に狭い第２通路５２を続けて設け、第１通路４９は第２通路５２より狭く形成してある。
したがって、入口パイプアセンブリ３から流入した流体は、本体パイプ１に取付けた第１リング７の下方に設けた第１混合作用室５０に流入して底板２に衝突して反転する。ついで、流体は環状凸部４５ａの下面に設けた環状凹溝４７に衝突して反転し、第１リング７と環状凸部４５ａの外周下面に設けた突出部４８との間の極く狭い第１通路４９を通り、さらに、本体パイプ１と環状凸部４５ａとの間に狭い第２通路５２を連続して通って本体パイプ１内の第２混合作用室５１に流入して撹拌混合して出口パイプ６から流出する。このように、極く狭い第１通路４９と狭い第２通路５２を隣接して設け、さらに、その上下に位置する第１混合作用室５０および第２混合作用室５１を設けたことより、流動する流体に大きな圧力変化が生じ、小型でコンパクトな構成でも流体の撹拌効果が高めることができる。
前記第１、２、３、４スタティックミキサーＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、それぞれ内部にやや広い混合作用室と幅の狭い流路を交互に配して設けたことにより、液体と気体、液体と液体とが混合する際に、流体同士の衝突や圧縮と拡張（気体の場合）を交互に繰り返すため、圧力損失が小さくて撹拌混合効率を向上させると共に、流体中に混入した長尺糸状混合物の詰まりを防止することができるのでスタティックミキサーとしての信頼性を高めることができる。
通常、スタティックミキサーは流体の混合により圧損が伴うため、ミキサー上流側において混合の為の添加物（例えば空気）をコンプレッサー等で圧入する必要があるが、該ミキサーは圧損が大幅に少ないため、エジェクターと組み合わせて使用することができ、しかもエジェクターの空気は自給式となるので空気圧入のためコンプレサーは不要となり、持ち運びする場合に便利な装置となる。
本発明の第１、２、３、４スタティックミキサーＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄにより攪拌混合された流体は、いわゆるナノバブルといわれるもので、非常に微細な泡が混在した流体である。ナノバブルとは、液体と気体とを撹拌、混合、分離させて生成した超微細気泡で、例えば、マイクロバブルの一般的サイズの泡を１０μｍとした場合、前記ナノバブルの泡のサイズは２００～７００ｎｍの大きさに形成したものをいう。
本発明の第１、２、３、４スタティックミキサーＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ（以下、ミキサーという）の性能を確認するため、常温水に炭酸ガスを飽和濃度に対応した量を添加して炭酸水製造試験を行ったところ、本ミキサー（２連式）ワンパス（ミキサー通過時間０．１秒以内）運転で９８０ｐｐｍが測定された。この温度領域においてはヘンリーの法則から飽和濃度は約１５００ｐｐｍであるが、溶解のための加圧などを施さずにこのような優れた数値を得られたことは良好な混合性能が得られた証明となった。例えば、化学工場に適用した場合、排水処理、化学反応など様々な用途があり、多大な省エネ効果が期待できる。
自社従来式ミキサーでは、化学反応でいえば、従来の反応下において、化学反応タワーの滞留時間を３０分~１２０分程度を要していたものが、ほぼ瞬間で反応終結できるため余計な薬品を使用しなくて済み、省エネの絶大な効果を多数の実例でなしている。その効果は、ほぼ全ての実績において薬品原単位の約３０~４０％カットを実現してきているが、本発明のミキサーは従来式と性能上は遜色ないものとなっており、しかも圧力損失がより少ないため動力費の削減効果を合わせると、今後の経済効果を飛躍的に期待できる。
長尺物フリーで使用できるミキサーとはいっても、混合性能に問題があってはその価値がないため、本発明のミキサー（仮称：ＨＦＭ）との圧損測定データと、すでに市販されて十分な実績（１０００台以上）のある自社製ミキサーとの圧損比較データと性能比較テストを実施した。性能テストにおいては，炭酸ガスの水に対する溶存度において比較テストを実施したので、以下にテスト結果を示す。
１）ＨＥＭの圧損測定データ
ＨＦＭ１；１段式であって圧損データを示すものでＢで示したものである。
ＨＦＭ２：２段式であって圧損データを示すものでＡで示したものである。
ＨＦＭ１；１段式であって圧損データを示すものでＢで示したものである。
ＨＦＭ２：２段式であって圧損データを示すものでＡで示したものである。
２）ＨＦＭ１と自社従来式ミキサー（略称ＳＳ．Ｍ１）によるＣＯ２溶存比較テスト
尚、テスト判定に採用した炭酸水濃度測定器は、炭酸泉温浴施設向けに市販されている簡易型炭酸水濃度測定器（商品名：フリフリ）を採用した。
このテストの結果から、自社従来品のミキサー（ＳＳ．Ｍ１）とその混合性能において
ほぼ同等の結果が出たことが確認できた。
尚、テスト判定に採用した炭酸水濃度測定器は、炭酸泉温浴施設向けに市販されている簡易型炭酸水濃度測定器（商品名：フリフリ）を採用した。
このテストの結果から、自社従来品のミキサー（ＳＳ．Ｍ１）とその混合性能において
ほぼ同等の結果が出たことが確認できた。
また、自社従来式と構造上の比較では多少複雑になるが、圧力損失（△Ｐ）は自社従来式より低く抑えられているので、大流量処理を行っているユーザーにとってはミキサーに送液するためポンプの動力費を大幅に抑えられるため最適な装置を提供することが可能となった。
前記した表から理解されるように、自社の従来品ミキサーとの圧損比較において、本発明に係るミキサーは平均で約２０％ほど少なくなっている。市販品の従来型のミキサーは出願人が知る限り本発明のミキサーとの圧損を比較した場合、出願人の本発明のミキサーが５～２０ｋＰａに対して、他社のミキサーは少なくとも２００ｋＰａ前後が一般的である。このように、「圧損が低くてよく混ざる」のであれば、大流量処理用に限らず、今まで対象にならなかった多くの分野で採用される可能性が高まるものである。
１ 本体パイプ
２ 底板
３ 入口パイプアセンブリ
４ 連結筒
５ 蓋板
６ 出口パイプ
７ 第１リング
７ａ 第２リング
８ 第１混合作用室
９ 第２混合作用室
１０ 第３混合作用室
１１ 第１通路
１２ 第２通路
１４ 環状凸部
１６ 第１連結筒
１６ａ 環状凸部
１７ 第２連結筒
１８ 環状凸部
２０ 第１混合作用室
２１ 第２混合作用室
２２ 第１通路
２３ 第２通路
２５ 第３混合作用室
２６ 第３通路
２７ 第４混合作用室
２８ 第４通路
３０ 外筒
３１ 取付口
３３ 連結筒
３３ａ 環状凸部
３４ 第１通路
３５ 第２通路
３６ 連通路
３７ 下部連通路
３８ 第３通路
４０ 第１混合作用室
４１ 第２混合作用室
４５ 連結筒
４５ａ 環状凸部
４７ 環状凹部
４８ 突出部
４９ 第１通路
５０ 第１混合作用室
５１ 第２混合作用室
５２ 第２通路
５５ 長尺パイプ
Ａ 第１スタティクミキサー
Ｂ 第２スタティクミキサー
Ｃ 第３スタティクミキサー
Ｄ 第４スタティクミキサー
２ 底板
３ 入口パイプアセンブリ
４ 連結筒
５ 蓋板
６ 出口パイプ
７ 第１リング
７ａ 第２リング
８ 第１混合作用室
９ 第２混合作用室
１０ 第３混合作用室
１１ 第１通路
１２ 第２通路
１４ 環状凸部
１６ 第１連結筒
１６ａ 環状凸部
１７ 第２連結筒
１８ 環状凸部
２０ 第１混合作用室
２１ 第２混合作用室
２２ 第１通路
２３ 第２通路
２５ 第３混合作用室
２６ 第３通路
２７ 第４混合作用室
２８ 第４通路
３０ 外筒
３１ 取付口
３３ 連結筒
３３ａ 環状凸部
３４ 第１通路
３５ 第２通路
３６ 連通路
３７ 下部連通路
３８ 第３通路
４０ 第１混合作用室
４１ 第２混合作用室
４５ 連結筒
４５ａ 環状凸部
４７ 環状凹部
４８ 突出部
４９ 第１通路
５０ 第１混合作用室
５１ 第２混合作用室
５２ 第２通路
５５ 長尺パイプ
Ａ 第１スタティクミキサー
Ｂ 第２スタティクミキサー
Ｃ 第３スタティクミキサー
Ｄ 第４スタティクミキサー
Claims (2)
- 上部に蓋板（５）および下部に底板（２）を有した本体パイプ（１）の下方内部に第１リング（７）を設け、該本体パイプの上方に出口パイプ（６）を連結し、前記蓋板（５）の中央部において、上部から下部に向かって挿通して固定した入口パイプアセンブリ（３）と、その下流側に鍔状の環状凸部（１４）を有した連結筒（４）を取付け、前記鍔状の環状凸部（１４）は、連結筒（４）の上部に設けられ、かつ、前記第１リング（７）の上部に位置するように構成され、該連結筒（４）の下端部が前記第１リング（７）の上端部よりも上部に構成され、該連結筒（４）の下端部と前記第１リング（７）との間に第１通路（１１）を設け、前記第１リング（７）の内径と同径に形成した前記鍔状の環状凸部（１４）と本体パイプ（１）との間に第２通路（１２）を設け、本体パイプ（１）と底板（２）と第１リング（７）との間に形成した第１混合作用室（８）と、本体パイプ（１）と前記連結筒（４）の外周に設けた第２混合作用室（９）とを前記第１通路（１１）で連通させ、前記第２通路（１２）の上部であって、本体パイプ（１）と入口パイプアセンブリ（３）と蓋板（５）で囲まれた第３混合作用室（１０）と、第２混合作用室（９）とを前記第２通路（１２）で連通させ、前記第１通路（１１）、および前記第２通路（１２）よりも前記第１混合作用室（８）、第２混合作用室（９）、及び第３混合作用室（１０）が広くなるように構成したスタティックミキサーであって、入口パイプアセンブリ（３）の上部から導入された流体が連結筒（４）の下端部から流出し、第１リング（７）内を通って第１混合作用室（８）に流入して底板（２）に衝突して上方に反転し、該連結筒（４）の下端部から流下する流体の外側部分を通って上昇し、前記第１通路（１１）を通って第２混合作用室（９）に流入し、さらに連結筒（４）の外周に沿って上昇して前記鍔状の環状凸部（１４）の下面に衝突して攪拌混合し、さらに前記第２通路（１２）を通って第３混合作用室（１０）に流入して蓋板（５）に衝突反転して第３混合作用室（１０）内で撹拌混合した後、出口パイプ（６）から流出することで、流体が前記第１通路（１１）、及び第２通路（１２）と、前記第１通路（１１）、及び第２通路（１２）よりも広くなるように構成した第１混合作用室（８）、第２混合作用室（９）、第３混合作用室（１０）を交互に通過するようにし、流体が受ける圧力変化によって減圧と加圧を繰り返して攪拌混合を高めることを特徴とするスタティックミキサー。
- 上部に蓋板（５）および下部に底板（２）を有した本体パイプ（１）の下方内部に第１リング（７）と第２リング（７ａ）とを間隔を有して設け、該本体パイプ（１）の上方に出口パイプ（６）を連結し、前記蓋板（５）の中央部において、上部から下部に向かって挿通して固定した入口パイプアセンブリ（３）と、その下流側に環状凸部（１６ａ）を有した第１連結筒（１６）、同じく環状凸部（１８）を有した第２連結筒（１７）を連結し、前記環状凸部（１６ａ）は、第１連結筒（１６）の上部に設けられ、かつ、前記第１リング（７）の上端部よりも上方に位置し、第１連結筒（１６）の下端部は、前記第１リング（７）と第２リング（７ａ）との中間に位置し、前記環状凸部（１８）は、第２連結筒（１７）の上部に設けられ、かつ、前記第２リング（７ａ）の下端部よりも下方で第１リング（７）の上端部よりも上方に位置するように構成され、該第２連結筒（１７）の下端部は前記第１リング（７）の上端部よりも上部に構成され、前記第１、２リング（７、７ａ）の内径と、第１、２連結筒（１６、１７）に設けた環状凸部（１６ａ、１８）の外径を同径に形成して前記第２連結筒（１７）の下端部と前記第１リング（７）の上端部との間に第１通路（２２）を設け、前記第２連結筒（１７）の環状凸部（１８）と本体パイプ（１）との間に第２通路（２３）を形成し、前記第１連結筒（１６）と第２リング（７ａ）との間に第３通路（２６）を設け、第１連結筒（１６）の環状凸部（１６ａ）及び入口パイプアセンブリ（３）と本体パイプ（１）との間に第４通路（２８）をそれぞれ設け、本体パイプ（１）と底板（２）と第１リング（７）との間に形成した第１混合作用室（２０）と、本体パイプ（１）と前記第２連結筒（１７）の外周に設けた第２混合作用室（２１）とを前記第１通路（２２）で連通させ、前記本体パイプ（１）と第２連結筒（１７）の環状凸部（１８）と第１連結筒（１６）と第２リング（７ａ）で囲まれた第３混合作用室（２５）と、前記第２混合作用室（２１）とを前記第２通路（２３）で連通させ、前記本体パイプ（１）と第１連結筒（１６）の環状凸部（１６ａ）と第２リング（７ａ）との間に形成した第４混合作用室（２７）と第３混合作用室（２５）とを前記第３通路（２６）で連通させ、かつ、該第４混合作用室（２７）と前記第４通路（２８）とをそれぞれ連通し、前記第１通路（２２）、前記第２通路（２３）、前記第３通路（２６）及び第４通路（２８）よりも前記第１混合作用室（２０）、第２混合作用室（２１）、第３混合作用室（２５）及び第４混合作用室（２７）が広くなるように構成したスタティックミキサーであって、入口パイプアセンブリ（３）の上部から導入された流体が第１、２連結筒（１６、１７）を流下し、第２連結筒（１７）の下端部から流出し、第１リング（７）内を通って第１混合室（２０）に流入して底板（２）に衝突して上方に反転し、該第２連結筒（１７）の下端部から流下する流体の外側部分を通って上昇し、前記第１通路（２２）を通って第２混合作用室（２１）に流入し、さらに第１連結筒（１７）の外周に沿って上昇して前記環状凸部（１８）の下面に衝突して攪拌混合し、さらに流体は、前記第２通路（２３）を通って第３混合作用室（２５）に流入して上昇し、第２リング（７ａ）の下面に衝突反転して攪拌混合され第３通路（２６）から第４混合作用室（２７）に流入して上昇し、第１連結筒（１６）の環状凸部（１６ａ）の下面に衝突反転して撹拌混合した後、第４通路（２８）を通って出口パイプ（６）から流出することで、流体が前記第１通路（２２）、第２通路（２３）、第３通路（２６）及び第４通路（２８）と、第１通路（２２）、第２通路（２３）、第３通路（２６）及び第４通路（２８）よりも広くなるように構成した第１混合作用室（２０）、第２混合作用室（２１）、第３混合作用室（２３）、第４混合作用室（２７）を交互に通過することによって流体が受ける圧力変化で減圧と加圧を繰り返して攪拌混合を高めることを特徴とするスタティックミキサー。
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| JP2018217953A JP6600065B1 (ja) | 2018-11-21 | 2018-11-21 | スタティックミキサー |
| JP2018-217953 | 2018-11-21 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2020105274A1 true WO2020105274A1 (ja) | 2020-05-28 |
Family
ID=68383349
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2019/037276 WO2020105274A1 (ja) | 2018-11-21 | 2019-09-24 | スタティックミキサー |
Country Status (2)
| Country | Link |
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| JP (1) | JP6600065B1 (ja) |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN113842833A (zh) * | 2021-11-16 | 2021-12-28 | 葛绍根 | 一种无动力动态可变扩散器 |
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- 2018-11-21 JP JP2018217953A patent/JP6600065B1/ja active Active
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2019
- 2019-09-24 WO PCT/JP2019/037276 patent/WO2020105274A1/ja active Application Filing
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| CN113842833A (zh) * | 2021-11-16 | 2021-12-28 | 葛绍根 | 一种无动力动态可变扩散器 |
| CN113842833B (zh) * | 2021-11-16 | 2024-01-19 | 葛绍根 | 一种无动力动态可变扩散器 |
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| JP2020081940A (ja) | 2020-06-04 |
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