混合ミキサー及び混合設備
【課題】簡単な構成により流体の流入圧力を高めることなく、大きな塊の状態から順次より微細な塊の状態にまで迅速に混合できる。
【解決手段】２の透孔１１ａ等が開口する透孔プレート１１等と、十文字を形成する２のスリット２１ａ、２１ｂ等が貫通する溝プレート２１等とを交互に積層する。混合液は、２の透孔１１ａ等から、２のスリット２１ａ、２１ｂ等の一方の両端に流入して、このスリットの中央部で衝突し、十文字に交差する他方のスリットの両端に向かい、それぞれ次の透孔プレート１２等の２の透孔１２ａ等に流入する。２のスリット２１ａ、２１ｂ等の流路の断面積を、溝プレート２１等の後段側に向かって順次小さくして流速を順次増加させる。これにより大きな塊の混合状態から迅速に微細な塊の混合状態にすることができる。
【解決手段】２の透孔１１ａ等が開口する透孔プレート１１等と、十文字を形成する２のスリット２１ａ、２１ｂ等が貫通する溝プレート２１等とを交互に積層する。混合液は、２の透孔１１ａ等から、２のスリット２１ａ、２１ｂ等の一方の両端に流入して、このスリットの中央部で衝突し、十文字に交差する他方のスリットの両端に向かい、それぞれ次の透孔プレート１２等の２の透孔１２ａ等に流入する。２のスリット２１ａ、２１ｂ等の流路の断面積を、溝プレート２１等の後段側に向かって順次小さくして流速を順次増加させる。これにより大きな塊の混合状態から迅速に微細な塊の混合状態にすることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば空気と液体とを混合するミキサー及び設備に関し、特に空気と液体とを相互に衝突させて混合する混合ミキサー及び混合設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から気体と液体との混合、あるいは互いに異なる液体同士を混合するために、各種の混合手段が提案されている。代表的な混合手段としては、容器内においてインペラ等を回転させて混合する攪拌器があるが、流路内にオリフィスや邪魔板等を設けて乱流や衝突流を発生させ、これにより気体と液体とを、あるいは液体と液体とを混合するスタテック・ミキサーがある。このスタテック・ミキサーは、可動部を有していないため、磨耗粉等の異物の混入を防止し、混合を連続的に行なうことができる。
【０００３】
このスタテック・ミキサーの１タイプとして、気体と液体とを、あるいは相互に異なる液体を、より均一に混合するために、気体と液体との混合液や液体同士の混合液を、ポンプ等によって高圧に加圧し、２の小さな透孔に通して高速流を生じさせ、この２の高速流を相互に衝突させて混合する手段がある（例えば特許文献１参照。）。
【０００４】
すなわち特許文献１に記載の乳化装置は、２の透孔がそれぞれ軸方向に開口する２枚のライナーを重ね合わせたものであって、この２枚のライナーの重ね合わせ面には、この２の透孔を結ぶ溝が、それぞれ形成されている。なお２枚のライナーは、溝が互いに直交するように重ね合わせられる。
【０００５】
前側のライナーの２の透孔に、液体と液体とを予混合した高圧の混合液を導入すると、この２の透孔から流出した混合液は、後側のライナーの重ね合わせ面に衝突し、前側のライナーに形成した溝に沿って直角に曲げられ、次いでこの溝の中央部で相互に衝突する。この衝突した混合液は、この溝の中央部において直交する後側のライナーに形成した溝に沿って直角に曲げられ、この溝の両端部に衝突し、さらにこの溝の両端部で直角に曲げられて、この溝の両端部に開口する透孔に流入する。
【０００６】
すなわち液体と液体とを予混合した混合液は、重ね合わせた２枚のライナーを通過するときに、溝壁や相互に衝突することによって均一に混合され、微細に乳化した液が得られるとされている。
【０００７】
なお引用文献１に記載の乳化装置では、その添付図１に示してあるように、２枚のライナーに導入する前に、２の流体を、それぞれ供給ノズル部材２、３から、これと直交する溝５ａ、６ａに噴出させ、この２の溝内の流体を、互いに衝突させて予混合している。また予混合した流体は、１４００Ｋｇ／ｃｍ２（約１４００ＭＰａ）という極めて高い圧力に加圧されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第２７８８０１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで引用文献１に記載の乳化装置では、より均一に、かつ微細に混合させるためには、ライナーに形成した透孔や溝における流速を大きくして、衝突力を増大することが有効となる。ここで透孔や溝における流速を大きくするためには、透孔の径や溝の流路面積を小さくするか、流体の流入圧力を高くして流量を増すかの、いずれかが必要となる。
【００１０】
しかるに透孔や溝における流速を大きくするために、透孔の径や溝の流路面積を小さくする場合には、次の問題が生じる。すなわち気体及び液体、あるいは互いに異なる液体からなる２の流体を、連続的に混合する場合には、混合の最初の段階では、相互の流体が大きな塊の状態で混合し、混合が進むにしたがって、次第に小さな塊に分解されつつ、より均一に混合していく。したがって最初の段階から、透孔や溝の流路面積を小さくすると、２の流体のいずれかの一方の流体の大きな塊が、小面積の透孔や溝内を占めつつ通過して、より小さな塊に分解された混合状態のへの進行が困難になる場合が生じる。
【００１１】
このため最初の段階から、透孔の径や溝の流路面積を小さくする場合には、その前に、予め２の流体を十分小さな塊に分解した状態にまで混合しておく予混合手段が、別途必要となり、混合装置全体のサイズが大きくなると共に、構成部品の種類も増加する。
【００１２】
さらに予混合手段によって、十分小さな塊に分解した混合状態にするためには、予混合手段自体において、混合流体の流速を増加させる必要がある。しかるに予混合手段は、混合を最初に行なうものであるため、この予混合手段における流路面積を小さくすると、この２の流体のいずれかの一方の流体の大きな塊だけが、小面積の流路内を通過する場合が生じて、十分小さな塊への分解が困難になるという、上述したものと同様の問題が生じる。したがって予混合手段及び、その後流における混合手段において、混合流体の流速を増加するためには、流入圧力を高圧に加圧する必要がある。
【００１３】
しかるに流入圧力を高圧に加圧して流速を増大するためには、高圧のポンプが必要になると共に、管路や継手部分等を高圧に耐える構造にする必要がある。このため製造コスト及び管理コストが嵩むだけでなく、高度の安全性の確保が必要となる。
【００１４】
そこで本発明の目的は、簡単な構成により流体の圧力を過度に高めることなく、大きな塊の状態から順次、より微細な塊の状態にまで、迅速に混合できる混合ミキサー及び混合設備を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決すべく、本発明による混合ミキサーは、２の透孔を有する透孔プレートと、十文字に開口するスリットを有する溝プレートとを、交互に複数段積層したものであって、このスリットにおける流路の断面積を、この積層した最初の段から最後の段に向けて、順次小さくしてあることを特徴とする。すなわちこの混合ミキサーは、透孔プレートと溝プレートとを交互に複数段積層した積層構造を有し、この透孔プレートには、軸方向に貫通する２の透孔が開口し、この溝プレートには、軸方向に貫通すると共に、相互に直交して十文字を形成する２のスリットが開口している。
【００１６】
上記溝プレートを挟む前側の透孔プレートと後側の透孔プレートとは、それぞれの上記２の透孔を結ぶ直線が相互に直交するよう積層されており、この前側の透孔プレートの２の透孔は、それぞれこの溝プレートの２のスリットの一方の両端に連通している。この溝プレートの２のスリットの他方の両端は、それぞれこの後側の透孔プレートの２の透孔に連通している。上記積層構造の最初の段と最後の段とは、それぞれ上記透孔プレートで構成されており、上記溝プレートの２のスリットにおいて、これらのスリットを長手方向から見た断面の断面積は、上記積層構造の最初の段から最後の段に向けて、それぞれ順次小さくしてある。上記最初の段を構成する透孔プレートの２の透孔には、それぞれ異なる流体または異なる流体の混合液のいずれかが流入する。
【００１７】
上記最後の段を構成する透孔プレートの後側面には、円筒状の内部空間を有する混合チャンバを連設することが望ましい。すなわちこの混合ミキサーは、上述した最後の段を構成する透孔プレートの後側面に、円筒状の内部空間を有する混合チャンバが連設してあり、この円筒状の内部空間は、前側端において開口すると共に、後側端には、外部に連通する貫通孔が形成してある。上記最後の段を構成する透孔プレートの２の透孔の軸方向は、この透孔プレートの前側面を、この前側面に直交する方向から見た状態において、この２の透孔が開口する開口中心を結ぶ直線に直交する方向であって、相互に逆方向に向かって傾斜している。そして上記最後の段を構成する透孔プレートの２の透孔から、上記混合チャンバの円筒状の内部空間に、混合液がスパイラル状に噴出する。上記混合チャンバに、液体と気体との混合流体を流入させる場合には、この混合チャンバの内部空間の圧力は、大気圧より高くすることが望ましい。
【００１８】
上述した混合ミキサーによって、気体と液体とを混合する混合設備を構成することもできる。すなわちこの混合設備は、上記液体を圧送するポンプと、このポンプから圧送された液体に、この気体を合流させる合流装置と、この合流装置から流出する気液合流流体が流入する上記混合ミキサーと、この混合ミキサーから流出した気液混合液が流入する反応槽と、この反応槽に流入した気液混合液を上記ポンプに還流する還流経路とを備えている。そして上記合流装置から流出する気液合流流体は、上記混合ミキサーの最初の段を構成する透孔プレートの２の透孔に、それぞれ流入する。
【発明の効果】
【００１９】
溝プレートの十文字を形成するスリットの流路面積を、最初の段から最後の段に向けて順次小さくすることによって、構成を簡単にすると共に、より微細で均一な塊からなる混合液を、低圧力でかつ迅速に得ることができる。すなわち最初の段においては、大きな塊の状態の混合であるため、スリットの断面積を大きくすることにより、いずれかの１の流体だけの大きな塊が、スリットを占領して通過することを防止できる。また段を通過する毎に、順次小さな塊に分解されていくため、順次スリットの断面積も小さくすることができる。このため、その分スリットを通過する流速を大きくすることができるため、衝突力が順次増大し、より微細な塊の混合液の状態に、迅速に進めることができる。
【００２０】
例えば混合比が大きく異なる場合には、最初の段付近においては、混合比の大きい一方の流体だけが、十文字のスリットを占領しつつ通過する傾向となり、その段における混合が十分達成できなくなる。そこで最初の段付近においては、スリットの断面積を十分大きくしておけば、一方の流体だけが、十文字のスリットを占領しつつ通過することを回避できるため、その段における混合を促進することができる。また後段に進むほど、スリットの断面積を小さくすることができるため、スリットを通過する流速を次第に大きくすることが可能となる。このため最初の段への流入圧力を、過度に増加させることなく、より微細で均一な塊からなる混合液を実現することが可能となる。
【００２１】
各段において透孔の面積よりスリットの断面積を小さくすれば、各段における最大流速をスリットの断面積で決めることができる。この場合スリットは、溝プレートを貫通する細長い開口孔であるため、目標の断面積になるように、スリットを高精度かつ容易に形成することができる。
【００２２】
また透孔プレートと溝プレートとを、交互に複数段積層するように構成することによって、混合する流体の粘度等の特性、混合比、あるいは目標とする微細な塊のサイズ等に応じて、透孔プレートと溝プレートとの最適な積層段数を、容易に設定することができる。また複数段積層したものをボルト等によって固定することも可能となるため、組み立てと分解とが容易となる。このため透孔プレートと溝プレートとの、点検、修理、及び交換が、極めて容易になる。
【００２３】
最終段の透孔プレートの後端に混合チャンバを連接して、この透孔プレートから混合チャンバ内にスパイラル状に混合液を噴出させることによって、より均一で微細な塊の混合液を得ることができる。さらに気体と液体とを混合させる場合には、混合チャンバの内部空間の圧力を高くすることによって、液体への気体の許容溶解量が高い状態における滞留時間が長くなり、これによって、より多量の気体を液体に溶解させることができる。また混合チャンバ内にスパイラル状に気液混合流体を噴出させることによって、この混合チャンバの内部空間において、気体を液体に、より均一に溶解させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】混合ミキサーの横断面図である。
【図２】交互に積層する各透孔プレート及び各溝プレートの正面図である。
【図３】交互に積層する透孔プレート及び溝プレートの斜視図である。
【図４】交互に積層した透孔プレート及び溝プレートの拡大断面図である。
【図５】最終段の透孔プレートの拡大正面図及び側面図である。
【図６】混合設備の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１〜図５を参照しつつ、本発明による混合ミキサーの構成を説明する。さて図１に示すように、本発明による混合ミキサーは、透孔プレート１と溝プレート２とを、交互に複数段積層した積層構造３を有し、この積層構造は、図１において左側から順に、第１の透孔プレート１１、第１の溝プレート２１、第２の透孔プレート１２、第２の溝プレート２２、第３の透孔プレート１３、第３の溝プレート２３、及び第４の透孔プレート１４を備えている。また図１に示すように、積層構造３の最終段である第４の透孔プレート１４の後側面には、円筒状の内部空間４１を有する混合チャンバ４が連設してある。
【００２６】
なお透孔プレート１、溝プレート２、及び混合チャンバ４は、２本の位置決めピン５、５によって位置決めされ、前後を前フランジ６と後フランジ７とで挟持されている。また前フランジ６と後フランジ７とは、４本の貫通ボルト８によって、透孔プレート１と溝プレート２と混合チャンバ４とを、軸方向に固定している。
【００２７】
図２に、上述した積層構造３を分解して前側から順に並べた、第１の透孔プレート１１〜第４の透孔プレート１４、及び第１の溝プレート２１〜第３の溝プレート２３と、この積層構造の後端に連接する混合チャンバ４とを示す。第１の透孔プレート１１〜第４の透孔プレート１４には、それぞれ軸方向に貫通する２の透孔１１ａ〜１４ａが開口し、第１の溝プレート２１〜第３の溝プレート２３には、それぞれ軸方向に貫通すると共に、相互に直交して十文字を形成する２のスリット２１ａ〜２３ａ、２１ｂ〜２３ｂが開口している。また第１の透孔プレート１１〜第４の透孔プレート１４、第１の溝プレート２１〜第３の溝プレート２３、及び混合チャンバ４の前端には、２本の位置決めピン５、５が嵌合する位置決め穴１１ｃ〜１４ｃ、２１ｃ〜２３ｃ、４２が設けてある。
【００２８】
さて図３に示すように、第１の溝プレート２１を前後から挟む、第１の透孔プレート１１と第２の透孔プレート１２とは、この第１の透孔プレートに設けた２の透孔１１ａ、１１ａを結ぶ直線と、この第２の透孔プレートに設けた２の透孔１２ａ、１２ａを結ぶ直線とが、相互に直交するよう積層されている。
【００２９】
図４に、上述した第１の透孔プレート１１、第１の溝プレート２１、及び第２の透孔プレート１２を積層したときの断面を示す。すなわち第１の透孔プレート１１の２の透孔１１ａ、１１ａは、それぞれ第１の溝プレート２１の２のスリットのうち、一方のスリット２１ｂの両端に連通し、この第１の溝プレートの他方のスリット２１ａの両端は、それぞれ第２の透孔プレート１２の２の透孔１２ａ、１２ａに連通している。なお第２の透孔プレート１２、第２の溝プレート２２、及び第３の透孔プレート１３も、同様の配置に積層してある。また第３の透孔プレート１３、第３の溝プレート２３、及び第４の透孔プレート１４も、同様の配置に積層してある。
【００３０】
図５の上図に、積層構造３の最後の段を構成する第４の透孔プレート１４を、この透孔プレートの前側面を、この前側面に直交する方向から見た形状を示す。第４の透孔プレート１４に設けた２の透孔１４ａ、１４ａの軸方向は、この２の透孔が開口する開口中心を結ぶ直線に直交する方向、すなわち図４の上図において矢印線で示すように、上下方向に、相互に逆方向に向かって傾斜している。なお図５の下図に、図５の上図において左側に位置する透孔１４ａの中心線を含む面で切断したときの断面Ａ−Ａを示す。この図５の下図からも明らかなように、第４の透孔プレート１４に設けた２の透孔１４ａ、１４ａの軸方向は、相互に逆方向に向かって傾斜している。
【００３１】
さて図１に示すように、第４の透孔プレート１４の後側面に連設した混合チャンバ４は、円筒状の内部空間４１を有し、この円筒状の内部空間は、後側端に向かって内径が順次小さくなるように、例えば横断面が半楕円形状となっている。そして内部空間４１の後側端には、外部に連通する貫通孔４２が形成してある。また円筒状の内部空間４１の前側端は、開口しており、その直径は、この開口が第４の透孔プレート１４に設けた２の透孔１４ａ、１４ａを塞がない寸法にしてある。
【００３２】
積層構造３の前側端に当接する前フランジ６の中央部には、予混合した流体が流入する流入管６２が連設してあり、この流入管から流入した流体は、この前フランジの後面に形成した溝６１を経由して、この溝の両端部から、それぞれ第１の透孔プレート１１の２の透孔１１ａ、１１ａに流入する。また積層構造３の後側端に当接する後フランジ７の中央部には、流出口７１が開口しており、この流出口には、微細な塊の混合状態になった流体が、混合チャンバ４の後側端に開口する貫通孔４２を経由して流出する流出管７２が連設してある。
【００３３】
第１の溝プレート２１〜第３の溝プレート２３に形成した、相互に十文字に交差する２のスリット２１ａ、２１ｂ〜２３ａ、２３ｂは、これらのスリットを長手方向から見た断面、例えば図４において矩形で示すスリット２１ａの断面の断面積は、この第１の溝プレート、第２の溝プレート、及び第３の溝プレートの順に、順次小さく形成されている。このため前後を透孔プレートで挟持されて、混合液の流路となる２のスリットの流路面積は、それぞれ第１の溝プレート２１、第２の溝プレート２２、及び第３の溝プレート２３の順に順次小さくなり、流速が順次大きくなる。
【００３４】
なお上述した構成部品は、全てステンレス製であるが、混合液が油等であって錆にくい場合には、鋼材や銅合金等を使用してもよい。また透孔プレート１１等の透孔１１ａ等は、ドリルによって容易に加工することができる。また溝プレート２１等のスリット２１ａ、２１ｂ等は、ドリル加工、ミーリング加工、レーザー加工、あるいは放電加工等によって、容易に正確な寸法形状に加工することができる。
【００３５】
次に図１〜図５を参照しつつ、上述した混合ミキサーの作用を説明する。すなわち図１において、例えば液体である水に、エジェクタ等によって、気体である空気を混入した予混合液を、ポンプ等で加圧し、流入管６２と前側フランジ６内に形成した溝６１とを経由して、第１の透孔プレート１１に設けた２の透孔１１ａ、１１ａに、それぞれ流入させる。
【００３６】
第１の透孔プレート１１の２の透孔１１ａ、１１ａに、それぞれ流入した予混合液は、図３及び図４に示すように、第１の溝プレート２１に形成したスリット２１ｂ内に、その両端からそれぞれ流入し、第２の透孔プレート１２の前側面に衝突して直角に曲がり、このスリットの中央部に向かう。なお第１の溝プレート２１に形成したスリット２１ａ、２１ｂの流路の断面積は、第１の透孔プレート１１の２の透孔１１ａの面積より小さくしてある。このため混合液の流速は、スリット２１ｂを通過するときに増大する。
【００３７】
スリット２１ｂ内に流入した予混合液は、その両端から中央部に向かい、このスリットの中央部で相互に衝突して、この中央部で十文字に交差するスリット２１ａ内に、方向を直角に変えつつ流入する。そしてスリット２１ａに流入した混合液は、その両端から、第２の透孔プレート１２の２の透孔１２ａ、１２ａに、それぞれ方向を直角に変えつつ流入する。このように混合液は、第１の溝プレート２１のスリット２１ａ、２１ｂを通過するときに、流速を増加しつつ、方向を直角に変え、かつ相互に衝突することによって、混入した空気の塊が分解され、より微細な空気の塊が、より均一に混合した状態になる。
【００３８】
第２の透孔プレート１２の２の透孔１２ａ、１２ａに流入した混合液は、順次同様な過程によって、第２の溝プレート２２のスリット２２ａ、２２ｂ、第３の透孔プレート１３の透孔１３ａ、１３ａ、第３の溝プレート２３のスリット２３ｂ、２３ａ、及び第４の透孔プレート１４の透孔１４ａ、１４ａを通過する。上述したように、第２の溝プレート２２のスリット２２ａ、２２ｂ、及び第３の溝プレート２３のスリット２３ａ、２３ｂは、第１の溝プレート２１のスリット２１ａ、２１ｂより、順次流路の断面積が小さくしてあるため、これらのスリットを通過する混合液の流速が順次増大し、空気の塊がより微細になり、より均一に混合した状態になる。
【００３９】
さて第４の透孔プレート１４の透孔１４ａ、１４ａの軸方向は、図５において説明したように、互いに逆方向に向かって傾斜しているため、混合液は、混合チャンバ４の円筒状の内部空間４１内に、スパイラル状に流出する。したがって混合液は、円筒状の内部空間４１内において、渦巻き状に攪拌され、微細な空気の塊が、より均一に混合した状態となると共に、この内部空間内において、空気の液体への溶解が促進される。そして円筒状の内部空間４１内に流入した混合液は、この内部空間の後側端に開口する貫通孔４２、後側フランジ７に設けた流出口７１、及び流出管７２を経由して外部に流出する。
【００４０】
ところで流出管７２から流出する気液混合流体の圧力は、通常大気圧に開放される。しかるに貫通孔４２の直径を、小さく形成すれば、内部空間４１内の圧力は、この貫通孔の外側に連通する流出管７２内の圧力、すなわち大気圧より高く保持できる。ここで内部空間４１内の圧力を高くすれば、液体に対する空気の許容溶解量は、大気圧のときより増大する。
【００４１】
なお第１の透孔プレート１１の２の透孔１１ａ、１１ａ等、第１の溝プレート２１の２のスリット２１ａ、２１ｂ等の断面積は、混合する流体の特性や混合比、あるいは目標とする混合液の最終特性等に応じて、それぞれ適正な値に設定する。
【００４２】
図６に、上述した気体を液体に混合して溶解させる混合ミキサーを備えた、混合設備の１例を示す。すなわちこの混合設備は、有害物質であるチオ硫酸アンモニウムと亜硫酸アンモニウムとを含む汚水に、空気を混合して溶解させ、このチオ硫酸アンモニウムと亜硫酸アンモニウムとを、無毒の硫酸アンモニウムに化学変化させる設備であって、より多量の空気を汚水に溶解させることによって、無毒化までの時間を短縮するものである。
【００４３】
すなわちこの混合設備は、有害物質を含む水または混合液を圧送する電動ポンプＡと、この電動ポンプから圧送された水または混合液に、この空気を合流させるエジェクタＢと、このエジェクタから流出する気液合流流体が流入する混合ミキサーＣと、この混合ミキサーから流出した気液混合液が流入する反応槽Ｄと、この反応槽に流入した気液混合液を電動ポンプＡに還流する還流経路Ｅとを備えている。なお電動ポンプＡとエジェクタＢとの間の経路には、順に水または混合液の流量を調整する流量調整バルブＦ、及び水または混合液の流量を計測する流量計Ｇ、及びこのエジェクタの流入圧力を計測する圧力計Ｈが設けてある。またエジェクタＢに空気を圧入する経路には、順に空気圧縮機Ｉ、減圧バルブＪ、空気の流量を計測する流量計Ｋ、及び空気の流量を調整する流量調整バルブＬが設けてある。
【００４４】
この混合設備において、反応槽Ｄ内に収納された有害物質を含む水または気液混合液は、電動ポンプＡによって、エジェクタＢに圧送される。また空気圧縮機Ｉによって、外気がエジェクタＢに圧送され、このエジェクタにおいて、水または気液混合液に空気が合流する。エジェクタＢから流出した気液合流液は、上述した混合ミキサーＣに流入し、空気が微細な塊に分解されると共に、大気圧より高い混合チャンバの内部空間を、減速しつつ、ある程度時間を掛けて通過する。したがって反応槽Ｄから汲み揚げられた汚水は、混合チャンバの内部空間において、より多量の空気が溶解した状態の下で、ある程度時間を掛けて通過する間に、ほぼ無毒化されて、反応槽Ｄ内に還流する。このため反応槽Ｄ内の汚水を、短時間に無毒化することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
簡単な構成により流体の圧力を高めることなく、大きな塊の状態から順次、より微細な塊の状態にまで迅速に混合できるため、気体と液体、または異なる液体同士の混合に関する産業に広く利用することができる。
【符号の説明】
【００４６】
１ 透孔プレート
１１〜１４ 第１の透孔プレート〜第４の透孔プレート
１１ａ〜１４ａ 透孔
１１ｃ〜１４ｃ 位置決め穴
２ 溝プレート
２１〜２３ 第１の溝プレート〜第３の溝プレート
２１ａ〜２３ａ スリット
２１ｂ〜２３ｂ スリット
２１ｃ〜２３ｃ 位置決め穴
３ 積層構造
４ 混合チャンバ
４１ 円筒状の内部空間
４２ 貫通孔
５ 位置決めピン
６ 前フランジ
７ 後フランジ
Ａ 電動ポンプ（ポンプ）
Ｂ エジェク
Ｃ 混合ミキサー
Ｄ 反応槽
Ｅ 還流経路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば空気と液体とを混合するミキサー及び設備に関し、特に空気と液体とを相互に衝突させて混合する混合ミキサー及び混合設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から気体と液体との混合、あるいは互いに異なる液体同士を混合するために、各種の混合手段が提案されている。代表的な混合手段としては、容器内においてインペラ等を回転させて混合する攪拌器があるが、流路内にオリフィスや邪魔板等を設けて乱流や衝突流を発生させ、これにより気体と液体とを、あるいは液体と液体とを混合するスタテック・ミキサーがある。このスタテック・ミキサーは、可動部を有していないため、磨耗粉等の異物の混入を防止し、混合を連続的に行なうことができる。
【０００３】
このスタテック・ミキサーの１タイプとして、気体と液体とを、あるいは相互に異なる液体を、より均一に混合するために、気体と液体との混合液や液体同士の混合液を、ポンプ等によって高圧に加圧し、２の小さな透孔に通して高速流を生じさせ、この２の高速流を相互に衝突させて混合する手段がある（例えば特許文献１参照。）。
【０００４】
すなわち特許文献１に記載の乳化装置は、２の透孔がそれぞれ軸方向に開口する２枚のライナーを重ね合わせたものであって、この２枚のライナーの重ね合わせ面には、この２の透孔を結ぶ溝が、それぞれ形成されている。なお２枚のライナーは、溝が互いに直交するように重ね合わせられる。
【０００５】
前側のライナーの２の透孔に、液体と液体とを予混合した高圧の混合液を導入すると、この２の透孔から流出した混合液は、後側のライナーの重ね合わせ面に衝突し、前側のライナーに形成した溝に沿って直角に曲げられ、次いでこの溝の中央部で相互に衝突する。この衝突した混合液は、この溝の中央部において直交する後側のライナーに形成した溝に沿って直角に曲げられ、この溝の両端部に衝突し、さらにこの溝の両端部で直角に曲げられて、この溝の両端部に開口する透孔に流入する。
【０００６】
すなわち液体と液体とを予混合した混合液は、重ね合わせた２枚のライナーを通過するときに、溝壁や相互に衝突することによって均一に混合され、微細に乳化した液が得られるとされている。
【０００７】
なお引用文献１に記載の乳化装置では、その添付図１に示してあるように、２枚のライナーに導入する前に、２の流体を、それぞれ供給ノズル部材２、３から、これと直交する溝５ａ、６ａに噴出させ、この２の溝内の流体を、互いに衝突させて予混合している。また予混合した流体は、１４００Ｋｇ／ｃｍ２（約１４００ＭＰａ）という極めて高い圧力に加圧されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第２７８８０１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで引用文献１に記載の乳化装置では、より均一に、かつ微細に混合させるためには、ライナーに形成した透孔や溝における流速を大きくして、衝突力を増大することが有効となる。ここで透孔や溝における流速を大きくするためには、透孔の径や溝の流路面積を小さくするか、流体の流入圧力を高くして流量を増すかの、いずれかが必要となる。
【００１０】
しかるに透孔や溝における流速を大きくするために、透孔の径や溝の流路面積を小さくする場合には、次の問題が生じる。すなわち気体及び液体、あるいは互いに異なる液体からなる２の流体を、連続的に混合する場合には、混合の最初の段階では、相互の流体が大きな塊の状態で混合し、混合が進むにしたがって、次第に小さな塊に分解されつつ、より均一に混合していく。したがって最初の段階から、透孔や溝の流路面積を小さくすると、２の流体のいずれかの一方の流体の大きな塊が、小面積の透孔や溝内を占めつつ通過して、より小さな塊に分解された混合状態のへの進行が困難になる場合が生じる。
【００１１】
このため最初の段階から、透孔の径や溝の流路面積を小さくする場合には、その前に、予め２の流体を十分小さな塊に分解した状態にまで混合しておく予混合手段が、別途必要となり、混合装置全体のサイズが大きくなると共に、構成部品の種類も増加する。
【００１２】
さらに予混合手段によって、十分小さな塊に分解した混合状態にするためには、予混合手段自体において、混合流体の流速を増加させる必要がある。しかるに予混合手段は、混合を最初に行なうものであるため、この予混合手段における流路面積を小さくすると、この２の流体のいずれかの一方の流体の大きな塊だけが、小面積の流路内を通過する場合が生じて、十分小さな塊への分解が困難になるという、上述したものと同様の問題が生じる。したがって予混合手段及び、その後流における混合手段において、混合流体の流速を増加するためには、流入圧力を高圧に加圧する必要がある。
【００１３】
しかるに流入圧力を高圧に加圧して流速を増大するためには、高圧のポンプが必要になると共に、管路や継手部分等を高圧に耐える構造にする必要がある。このため製造コスト及び管理コストが嵩むだけでなく、高度の安全性の確保が必要となる。
【００１４】
そこで本発明の目的は、簡単な構成により流体の圧力を過度に高めることなく、大きな塊の状態から順次、より微細な塊の状態にまで、迅速に混合できる混合ミキサー及び混合設備を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決すべく、本発明による混合ミキサーは、２の透孔を有する透孔プレートと、十文字に開口するスリットを有する溝プレートとを、交互に複数段積層したものであって、このスリットにおける流路の断面積を、この積層した最初の段から最後の段に向けて、順次小さくしてあることを特徴とする。すなわちこの混合ミキサーは、透孔プレートと溝プレートとを交互に複数段積層した積層構造を有し、この透孔プレートには、軸方向に貫通する２の透孔が開口し、この溝プレートには、軸方向に貫通すると共に、相互に直交して十文字を形成する２のスリットが開口している。
【００１６】
上記溝プレートを挟む前側の透孔プレートと後側の透孔プレートとは、それぞれの上記２の透孔を結ぶ直線が相互に直交するよう積層されており、この前側の透孔プレートの２の透孔は、それぞれこの溝プレートの２のスリットの一方の両端に連通している。この溝プレートの２のスリットの他方の両端は、それぞれこの後側の透孔プレートの２の透孔に連通している。上記積層構造の最初の段と最後の段とは、それぞれ上記透孔プレートで構成されており、上記溝プレートの２のスリットにおいて、これらのスリットを長手方向から見た断面の断面積は、上記積層構造の最初の段から最後の段に向けて、それぞれ順次小さくしてある。上記最初の段を構成する透孔プレートの２の透孔には、それぞれ異なる流体または異なる流体の混合液のいずれかが流入する。
【００１７】
上記最後の段を構成する透孔プレートの後側面には、円筒状の内部空間を有する混合チャンバを連設することが望ましい。すなわちこの混合ミキサーは、上述した最後の段を構成する透孔プレートの後側面に、円筒状の内部空間を有する混合チャンバが連設してあり、この円筒状の内部空間は、前側端において開口すると共に、後側端には、外部に連通する貫通孔が形成してある。上記最後の段を構成する透孔プレートの２の透孔の軸方向は、この透孔プレートの前側面を、この前側面に直交する方向から見た状態において、この２の透孔が開口する開口中心を結ぶ直線に直交する方向であって、相互に逆方向に向かって傾斜している。そして上記最後の段を構成する透孔プレートの２の透孔から、上記混合チャンバの円筒状の内部空間に、混合液がスパイラル状に噴出する。上記混合チャンバに、液体と気体との混合流体を流入させる場合には、この混合チャンバの内部空間の圧力は、大気圧より高くすることが望ましい。
【００１８】
上述した混合ミキサーによって、気体と液体とを混合する混合設備を構成することもできる。すなわちこの混合設備は、上記液体を圧送するポンプと、このポンプから圧送された液体に、この気体を合流させる合流装置と、この合流装置から流出する気液合流流体が流入する上記混合ミキサーと、この混合ミキサーから流出した気液混合液が流入する反応槽と、この反応槽に流入した気液混合液を上記ポンプに還流する還流経路とを備えている。そして上記合流装置から流出する気液合流流体は、上記混合ミキサーの最初の段を構成する透孔プレートの２の透孔に、それぞれ流入する。
【発明の効果】
【００１９】
溝プレートの十文字を形成するスリットの流路面積を、最初の段から最後の段に向けて順次小さくすることによって、構成を簡単にすると共に、より微細で均一な塊からなる混合液を、低圧力でかつ迅速に得ることができる。すなわち最初の段においては、大きな塊の状態の混合であるため、スリットの断面積を大きくすることにより、いずれかの１の流体だけの大きな塊が、スリットを占領して通過することを防止できる。また段を通過する毎に、順次小さな塊に分解されていくため、順次スリットの断面積も小さくすることができる。このため、その分スリットを通過する流速を大きくすることができるため、衝突力が順次増大し、より微細な塊の混合液の状態に、迅速に進めることができる。
【００２０】
例えば混合比が大きく異なる場合には、最初の段付近においては、混合比の大きい一方の流体だけが、十文字のスリットを占領しつつ通過する傾向となり、その段における混合が十分達成できなくなる。そこで最初の段付近においては、スリットの断面積を十分大きくしておけば、一方の流体だけが、十文字のスリットを占領しつつ通過することを回避できるため、その段における混合を促進することができる。また後段に進むほど、スリットの断面積を小さくすることができるため、スリットを通過する流速を次第に大きくすることが可能となる。このため最初の段への流入圧力を、過度に増加させることなく、より微細で均一な塊からなる混合液を実現することが可能となる。
【００２１】
各段において透孔の面積よりスリットの断面積を小さくすれば、各段における最大流速をスリットの断面積で決めることができる。この場合スリットは、溝プレートを貫通する細長い開口孔であるため、目標の断面積になるように、スリットを高精度かつ容易に形成することができる。
【００２２】
また透孔プレートと溝プレートとを、交互に複数段積層するように構成することによって、混合する流体の粘度等の特性、混合比、あるいは目標とする微細な塊のサイズ等に応じて、透孔プレートと溝プレートとの最適な積層段数を、容易に設定することができる。また複数段積層したものをボルト等によって固定することも可能となるため、組み立てと分解とが容易となる。このため透孔プレートと溝プレートとの、点検、修理、及び交換が、極めて容易になる。
【００２３】
最終段の透孔プレートの後端に混合チャンバを連接して、この透孔プレートから混合チャンバ内にスパイラル状に混合液を噴出させることによって、より均一で微細な塊の混合液を得ることができる。さらに気体と液体とを混合させる場合には、混合チャンバの内部空間の圧力を高くすることによって、液体への気体の許容溶解量が高い状態における滞留時間が長くなり、これによって、より多量の気体を液体に溶解させることができる。また混合チャンバ内にスパイラル状に気液混合流体を噴出させることによって、この混合チャンバの内部空間において、気体を液体に、より均一に溶解させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】混合ミキサーの横断面図である。
【図２】交互に積層する各透孔プレート及び各溝プレートの正面図である。
【図３】交互に積層する透孔プレート及び溝プレートの斜視図である。
【図４】交互に積層した透孔プレート及び溝プレートの拡大断面図である。
【図５】最終段の透孔プレートの拡大正面図及び側面図である。
【図６】混合設備の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１〜図５を参照しつつ、本発明による混合ミキサーの構成を説明する。さて図１に示すように、本発明による混合ミキサーは、透孔プレート１と溝プレート２とを、交互に複数段積層した積層構造３を有し、この積層構造は、図１において左側から順に、第１の透孔プレート１１、第１の溝プレート２１、第２の透孔プレート１２、第２の溝プレート２２、第３の透孔プレート１３、第３の溝プレート２３、及び第４の透孔プレート１４を備えている。また図１に示すように、積層構造３の最終段である第４の透孔プレート１４の後側面には、円筒状の内部空間４１を有する混合チャンバ４が連設してある。
【００２６】
なお透孔プレート１、溝プレート２、及び混合チャンバ４は、２本の位置決めピン５、５によって位置決めされ、前後を前フランジ６と後フランジ７とで挟持されている。また前フランジ６と後フランジ７とは、４本の貫通ボルト８によって、透孔プレート１と溝プレート２と混合チャンバ４とを、軸方向に固定している。
【００２７】
図２に、上述した積層構造３を分解して前側から順に並べた、第１の透孔プレート１１〜第４の透孔プレート１４、及び第１の溝プレート２１〜第３の溝プレート２３と、この積層構造の後端に連接する混合チャンバ４とを示す。第１の透孔プレート１１〜第４の透孔プレート１４には、それぞれ軸方向に貫通する２の透孔１１ａ〜１４ａが開口し、第１の溝プレート２１〜第３の溝プレート２３には、それぞれ軸方向に貫通すると共に、相互に直交して十文字を形成する２のスリット２１ａ〜２３ａ、２１ｂ〜２３ｂが開口している。また第１の透孔プレート１１〜第４の透孔プレート１４、第１の溝プレート２１〜第３の溝プレート２３、及び混合チャンバ４の前端には、２本の位置決めピン５、５が嵌合する位置決め穴１１ｃ〜１４ｃ、２１ｃ〜２３ｃ、４２が設けてある。
【００２８】
さて図３に示すように、第１の溝プレート２１を前後から挟む、第１の透孔プレート１１と第２の透孔プレート１２とは、この第１の透孔プレートに設けた２の透孔１１ａ、１１ａを結ぶ直線と、この第２の透孔プレートに設けた２の透孔１２ａ、１２ａを結ぶ直線とが、相互に直交するよう積層されている。
【００２９】
図４に、上述した第１の透孔プレート１１、第１の溝プレート２１、及び第２の透孔プレート１２を積層したときの断面を示す。すなわち第１の透孔プレート１１の２の透孔１１ａ、１１ａは、それぞれ第１の溝プレート２１の２のスリットのうち、一方のスリット２１ｂの両端に連通し、この第１の溝プレートの他方のスリット２１ａの両端は、それぞれ第２の透孔プレート１２の２の透孔１２ａ、１２ａに連通している。なお第２の透孔プレート１２、第２の溝プレート２２、及び第３の透孔プレート１３も、同様の配置に積層してある。また第３の透孔プレート１３、第３の溝プレート２３、及び第４の透孔プレート１４も、同様の配置に積層してある。
【００３０】
図５の上図に、積層構造３の最後の段を構成する第４の透孔プレート１４を、この透孔プレートの前側面を、この前側面に直交する方向から見た形状を示す。第４の透孔プレート１４に設けた２の透孔１４ａ、１４ａの軸方向は、この２の透孔が開口する開口中心を結ぶ直線に直交する方向、すなわち図４の上図において矢印線で示すように、上下方向に、相互に逆方向に向かって傾斜している。なお図５の下図に、図５の上図において左側に位置する透孔１４ａの中心線を含む面で切断したときの断面Ａ−Ａを示す。この図５の下図からも明らかなように、第４の透孔プレート１４に設けた２の透孔１４ａ、１４ａの軸方向は、相互に逆方向に向かって傾斜している。
【００３１】
さて図１に示すように、第４の透孔プレート１４の後側面に連設した混合チャンバ４は、円筒状の内部空間４１を有し、この円筒状の内部空間は、後側端に向かって内径が順次小さくなるように、例えば横断面が半楕円形状となっている。そして内部空間４１の後側端には、外部に連通する貫通孔４２が形成してある。また円筒状の内部空間４１の前側端は、開口しており、その直径は、この開口が第４の透孔プレート１４に設けた２の透孔１４ａ、１４ａを塞がない寸法にしてある。
【００３２】
積層構造３の前側端に当接する前フランジ６の中央部には、予混合した流体が流入する流入管６２が連設してあり、この流入管から流入した流体は、この前フランジの後面に形成した溝６１を経由して、この溝の両端部から、それぞれ第１の透孔プレート１１の２の透孔１１ａ、１１ａに流入する。また積層構造３の後側端に当接する後フランジ７の中央部には、流出口７１が開口しており、この流出口には、微細な塊の混合状態になった流体が、混合チャンバ４の後側端に開口する貫通孔４２を経由して流出する流出管７２が連設してある。
【００３３】
第１の溝プレート２１〜第３の溝プレート２３に形成した、相互に十文字に交差する２のスリット２１ａ、２１ｂ〜２３ａ、２３ｂは、これらのスリットを長手方向から見た断面、例えば図４において矩形で示すスリット２１ａの断面の断面積は、この第１の溝プレート、第２の溝プレート、及び第３の溝プレートの順に、順次小さく形成されている。このため前後を透孔プレートで挟持されて、混合液の流路となる２のスリットの流路面積は、それぞれ第１の溝プレート２１、第２の溝プレート２２、及び第３の溝プレート２３の順に順次小さくなり、流速が順次大きくなる。
【００３４】
なお上述した構成部品は、全てステンレス製であるが、混合液が油等であって錆にくい場合には、鋼材や銅合金等を使用してもよい。また透孔プレート１１等の透孔１１ａ等は、ドリルによって容易に加工することができる。また溝プレート２１等のスリット２１ａ、２１ｂ等は、ドリル加工、ミーリング加工、レーザー加工、あるいは放電加工等によって、容易に正確な寸法形状に加工することができる。
【００３５】
次に図１〜図５を参照しつつ、上述した混合ミキサーの作用を説明する。すなわち図１において、例えば液体である水に、エジェクタ等によって、気体である空気を混入した予混合液を、ポンプ等で加圧し、流入管６２と前側フランジ６内に形成した溝６１とを経由して、第１の透孔プレート１１に設けた２の透孔１１ａ、１１ａに、それぞれ流入させる。
【００３６】
第１の透孔プレート１１の２の透孔１１ａ、１１ａに、それぞれ流入した予混合液は、図３及び図４に示すように、第１の溝プレート２１に形成したスリット２１ｂ内に、その両端からそれぞれ流入し、第２の透孔プレート１２の前側面に衝突して直角に曲がり、このスリットの中央部に向かう。なお第１の溝プレート２１に形成したスリット２１ａ、２１ｂの流路の断面積は、第１の透孔プレート１１の２の透孔１１ａの面積より小さくしてある。このため混合液の流速は、スリット２１ｂを通過するときに増大する。
【００３７】
スリット２１ｂ内に流入した予混合液は、その両端から中央部に向かい、このスリットの中央部で相互に衝突して、この中央部で十文字に交差するスリット２１ａ内に、方向を直角に変えつつ流入する。そしてスリット２１ａに流入した混合液は、その両端から、第２の透孔プレート１２の２の透孔１２ａ、１２ａに、それぞれ方向を直角に変えつつ流入する。このように混合液は、第１の溝プレート２１のスリット２１ａ、２１ｂを通過するときに、流速を増加しつつ、方向を直角に変え、かつ相互に衝突することによって、混入した空気の塊が分解され、より微細な空気の塊が、より均一に混合した状態になる。
【００３８】
第２の透孔プレート１２の２の透孔１２ａ、１２ａに流入した混合液は、順次同様な過程によって、第２の溝プレート２２のスリット２２ａ、２２ｂ、第３の透孔プレート１３の透孔１３ａ、１３ａ、第３の溝プレート２３のスリット２３ｂ、２３ａ、及び第４の透孔プレート１４の透孔１４ａ、１４ａを通過する。上述したように、第２の溝プレート２２のスリット２２ａ、２２ｂ、及び第３の溝プレート２３のスリット２３ａ、２３ｂは、第１の溝プレート２１のスリット２１ａ、２１ｂより、順次流路の断面積が小さくしてあるため、これらのスリットを通過する混合液の流速が順次増大し、空気の塊がより微細になり、より均一に混合した状態になる。
【００３９】
さて第４の透孔プレート１４の透孔１４ａ、１４ａの軸方向は、図５において説明したように、互いに逆方向に向かって傾斜しているため、混合液は、混合チャンバ４の円筒状の内部空間４１内に、スパイラル状に流出する。したがって混合液は、円筒状の内部空間４１内において、渦巻き状に攪拌され、微細な空気の塊が、より均一に混合した状態となると共に、この内部空間内において、空気の液体への溶解が促進される。そして円筒状の内部空間４１内に流入した混合液は、この内部空間の後側端に開口する貫通孔４２、後側フランジ７に設けた流出口７１、及び流出管７２を経由して外部に流出する。
【００４０】
ところで流出管７２から流出する気液混合流体の圧力は、通常大気圧に開放される。しかるに貫通孔４２の直径を、小さく形成すれば、内部空間４１内の圧力は、この貫通孔の外側に連通する流出管７２内の圧力、すなわち大気圧より高く保持できる。ここで内部空間４１内の圧力を高くすれば、液体に対する空気の許容溶解量は、大気圧のときより増大する。
【００４１】
なお第１の透孔プレート１１の２の透孔１１ａ、１１ａ等、第１の溝プレート２１の２のスリット２１ａ、２１ｂ等の断面積は、混合する流体の特性や混合比、あるいは目標とする混合液の最終特性等に応じて、それぞれ適正な値に設定する。
【００４２】
図６に、上述した気体を液体に混合して溶解させる混合ミキサーを備えた、混合設備の１例を示す。すなわちこの混合設備は、有害物質であるチオ硫酸アンモニウムと亜硫酸アンモニウムとを含む汚水に、空気を混合して溶解させ、このチオ硫酸アンモニウムと亜硫酸アンモニウムとを、無毒の硫酸アンモニウムに化学変化させる設備であって、より多量の空気を汚水に溶解させることによって、無毒化までの時間を短縮するものである。
【００４３】
すなわちこの混合設備は、有害物質を含む水または混合液を圧送する電動ポンプＡと、この電動ポンプから圧送された水または混合液に、この空気を合流させるエジェクタＢと、このエジェクタから流出する気液合流流体が流入する混合ミキサーＣと、この混合ミキサーから流出した気液混合液が流入する反応槽Ｄと、この反応槽に流入した気液混合液を電動ポンプＡに還流する還流経路Ｅとを備えている。なお電動ポンプＡとエジェクタＢとの間の経路には、順に水または混合液の流量を調整する流量調整バルブＦ、及び水または混合液の流量を計測する流量計Ｇ、及びこのエジェクタの流入圧力を計測する圧力計Ｈが設けてある。またエジェクタＢに空気を圧入する経路には、順に空気圧縮機Ｉ、減圧バルブＪ、空気の流量を計測する流量計Ｋ、及び空気の流量を調整する流量調整バルブＬが設けてある。
【００４４】
この混合設備において、反応槽Ｄ内に収納された有害物質を含む水または気液混合液は、電動ポンプＡによって、エジェクタＢに圧送される。また空気圧縮機Ｉによって、外気がエジェクタＢに圧送され、このエジェクタにおいて、水または気液混合液に空気が合流する。エジェクタＢから流出した気液合流液は、上述した混合ミキサーＣに流入し、空気が微細な塊に分解されると共に、大気圧より高い混合チャンバの内部空間を、減速しつつ、ある程度時間を掛けて通過する。したがって反応槽Ｄから汲み揚げられた汚水は、混合チャンバの内部空間において、より多量の空気が溶解した状態の下で、ある程度時間を掛けて通過する間に、ほぼ無毒化されて、反応槽Ｄ内に還流する。このため反応槽Ｄ内の汚水を、短時間に無毒化することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
簡単な構成により流体の圧力を高めることなく、大きな塊の状態から順次、より微細な塊の状態にまで迅速に混合できるため、気体と液体、または異なる液体同士の混合に関する産業に広く利用することができる。
【符号の説明】
【００４６】
１ 透孔プレート
１１〜１４ 第１の透孔プレート〜第４の透孔プレート
１１ａ〜１４ａ 透孔
１１ｃ〜１４ｃ 位置決め穴
２ 溝プレート
２１〜２３ 第１の溝プレート〜第３の溝プレート
２１ａ〜２３ａ スリット
２１ｂ〜２３ｂ スリット
２１ｃ〜２３ｃ 位置決め穴
３ 積層構造
４ 混合チャンバ
４１ 円筒状の内部空間
４２ 貫通孔
５ 位置決めピン
６ 前フランジ
７ 後フランジ
Ａ 電動ポンプ（ポンプ）
Ｂ エジェク
Ｃ 混合ミキサー
Ｄ 反応槽
Ｅ 還流経路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透孔プレートと溝プレートとを交互に複数段積層した積層構造を有し、
上記透孔プレートには、軸方向に貫通する２の透孔が開口し、
上記溝プレートには、軸方向に貫通すると共に、相互に直交して十文字を
形成する２のスリットが開口し、
上記溝プレートを挟む前側の透孔プレートと後側の透孔プレートとは、それぞれの上記２の透孔を結ぶ直線が相互に直交するよう積層されており、
上記前側の透孔プレートの２の透孔は、それぞれ上記溝プレートの２のスリットの一方の両端に連通し、
上記溝プレートの２のスリットの他方の両端は、それぞれ上記後側の透孔プレートの２の透孔に連通しており、
上記積層構造の最初の段と最後の段とは、それぞれ上記透孔プレートで構成され、
上記溝プレートの２のスリットにおいて、これらのスリットを長手方向から見た断面の断面積は、上記積層構造の最初の段から最後の段に向けて、それぞれ順次小さくしてあり、
上記最初の段を構成する透孔プレートの２の透孔には、それぞれ異なる流体または異なる流体の混合液のいずれかが流入する
ことを特徴とする混合ミキサー。
【請求項２】
請求項１において、上記最後の段を構成する透孔プレートの後側面には、円筒状の内部空間を有する混合チャンバが連設してあり、
上記円筒状の内部空間は、前側端において開口すると共に、後側端には、外部に連通する貫通孔が形成してあり、
上記最後の段を構成する透孔プレートの２の透孔の軸方向は、この透孔プレートの前側面を、この前側面に直交する方向から見た状態において、この２の透孔が開口する開口中心を結ぶ直線に直交する方向であって、相互に逆方向に向かって傾斜しており、
上記最後の段を構成する透孔プレートの２の透孔から、上記混合チャンバの円筒状の内部空間に、混合液がスパイラル状に噴出する
ことを特徴とする混合ミキサー。
【請求項３】
請求項２において、上記混合チャンバには、液体と気体との混合流体が流入し、
上記混合チャンバの内部空間の圧力は、大気圧より高くしてある
ことを特徴とする混合ミキサー。
【請求項４】
請求項３に記載した混合ミキサーによって、気体と液体とを混合する混合設備であって、
上記液体を圧送するポンプと、このポンプから圧送された液体に、この気体を合流させる合流装置と、この合流装置から流出する気液合流流体が流入する上記混合ミキサーと、この混合ミキサーから流出した気液混合液が流入する反応槽と、この反応槽に流入した気液混合液を上記ポンプに還流する還流経路とを備え、
上記合流装置から流出する気液合流流体は、上記混合ミキサーの最初の段を構成する透孔プレートの２の透孔に、それぞれ流入する
ことを特徴とする混合設備。
【請求項１】
透孔プレートと溝プレートとを交互に複数段積層した積層構造を有し、
上記透孔プレートには、軸方向に貫通する２の透孔が開口し、
上記溝プレートには、軸方向に貫通すると共に、相互に直交して十文字を
形成する２のスリットが開口し、
上記溝プレートを挟む前側の透孔プレートと後側の透孔プレートとは、それぞれの上記２の透孔を結ぶ直線が相互に直交するよう積層されており、
上記前側の透孔プレートの２の透孔は、それぞれ上記溝プレートの２のスリットの一方の両端に連通し、
上記溝プレートの２のスリットの他方の両端は、それぞれ上記後側の透孔プレートの２の透孔に連通しており、
上記積層構造の最初の段と最後の段とは、それぞれ上記透孔プレートで構成され、
上記溝プレートの２のスリットにおいて、これらのスリットを長手方向から見た断面の断面積は、上記積層構造の最初の段から最後の段に向けて、それぞれ順次小さくしてあり、
上記最初の段を構成する透孔プレートの２の透孔には、それぞれ異なる流体または異なる流体の混合液のいずれかが流入する
ことを特徴とする混合ミキサー。
【請求項２】
請求項１において、上記最後の段を構成する透孔プレートの後側面には、円筒状の内部空間を有する混合チャンバが連設してあり、
上記円筒状の内部空間は、前側端において開口すると共に、後側端には、外部に連通する貫通孔が形成してあり、
上記最後の段を構成する透孔プレートの２の透孔の軸方向は、この透孔プレートの前側面を、この前側面に直交する方向から見た状態において、この２の透孔が開口する開口中心を結ぶ直線に直交する方向であって、相互に逆方向に向かって傾斜しており、
上記最後の段を構成する透孔プレートの２の透孔から、上記混合チャンバの円筒状の内部空間に、混合液がスパイラル状に噴出する
ことを特徴とする混合ミキサー。
【請求項３】
請求項２において、上記混合チャンバには、液体と気体との混合流体が流入し、
上記混合チャンバの内部空間の圧力は、大気圧より高くしてある
ことを特徴とする混合ミキサー。
【請求項４】
請求項３に記載した混合ミキサーによって、気体と液体とを混合する混合設備であって、
上記液体を圧送するポンプと、このポンプから圧送された液体に、この気体を合流させる合流装置と、この合流装置から流出する気液合流流体が流入する上記混合ミキサーと、この混合ミキサーから流出した気液混合液が流入する反応槽と、この反応槽に流入した気液混合液を上記ポンプに還流する還流経路とを備え、
上記合流装置から流出する気液合流流体は、上記混合ミキサーの最初の段を構成する透孔プレートの２の透孔に、それぞれ流入する
ことを特徴とする混合設備。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−３１１２９（Ｐ２０１１−３１１２９Ａ）
【公開日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１７７４８９（Ｐ２００９−１７７４８９）
【出願日】平成２１年７月３０日（２００９．７．３０）
【出願人】（５９３１８２９２３）丸和バイオケミカル株式会社 (25)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月３０日（２００９．７．３０）
【出願人】（５９３１８２９２３）丸和バイオケミカル株式会社 (25)
【Ｆターム（参考）】
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