(57)【要約】【課題】  好適な混合性能を保持した状態で製造コストを削減するとともにメンテナンス性を向上することのできる混合装置を提供すること。【解決手段】  筒体の両端にそれぞれ流体が流通される流入口あるいは流出口が形成された蓋体が配設されたケーシング内に混合流路が形成され、圧力を掛けて前記流入口からケーシング内に流入された２つ以上の流体が前記混合流路を通過することにより混合されて前記流出口から流出される混合装置において、前記混合流路が、前記ケーシングの各蓋体との間にそれぞれ所定の間隙を設け、１枚あるいは流体の流れ方向に所定の間隔を隔てて平行に配置された２枚以上の混合板から構成されており、前記各混合板が、前記ケーシングの筒体の内径とほぼ同径に形成され、乱流発生機構を備えた複数の混合孔がそれぞれ所定の間隔を隔てて全面に穿設されていることを特徴とする。【選択図】      図１
2018114493.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒体の両端にそれぞれ流体が流通される流入口あるいは流出口が形成された蓋体が配設されたケーシング内に混合流路が形成され、圧力を掛けて前記流入口からケーシング内に流入された２つ以上の流体が前記混合流路を通過することにより混合されて前記流出口から流出される混合装置において、
前記混合流路が、
前記ケーシングの各蓋体との間にそれぞれ所定の間隙を設け、１枚あるいは流体の流れ方向に所定の間隔を隔てて平行に配置された２枚以上の混合板から構成されており、
前記各混合板が、
前記ケーシングの筒体の内径とほぼ同径に形成され、乱流発生機構を備えた複数の混合孔がそれぞれ所定の間隔を隔てて全面に穿設されていることを特徴とする混合装置。
【請求項２】
筒体の両端にそれぞれ流体が流通される流入口あるいは流出口が形成された蓋体が配設されたケーシング内に混合流路が形成され、圧力を掛けて前記流入口からケーシング内に流入された２つ以上の流体が前記混合流路を通過することにより混合されて前記流出口から流出される混合装置において、
前記混合流路が、
前記ケーシングの各蓋体との間にそれぞれ所定の間隙を設け、１枚あるいは流体の流れ方向に所定の間隔を隔てて平行に配置された２枚以上の混合板と前記各混合板のうちの最上流側に配置された混合板の上流側に所定の間隔を隔てて平行に配置された配置された第２混合板とから構成されており、
前記混合板が、
前記ケーシングの筒体の内径とほぼ同径に形成され、乱流発生機構を備えた複数の混合孔がそれぞれ所定の間隔を隔てて全面に穿設されており、
前記第２混合板が、
前記混合板と同径に形成され、厚さ方向に貫通する複数の流通孔が外周と同心状に配置された仮想円環上に等間隔に穿設されていることを特徴とする混合装置。
【請求項３】
筒体の両端にそれぞれ流体が流通される流入口あるいは流出口が形成された蓋体が配設されたケーシング内に混合流路が形成され、圧力を掛けて前記流入口からケーシング内に流入された２つ以上の流体が前記混合流路を通過することにより混合されて前記流出口から流出される混合装置において、
前記混合流路が、
前記ケーシングの各蓋体との間にそれぞれ所定の間隙を設け、流体の流れ方向に所定の間隔を隔てて平行に配置された２つ以上の混合ユニットから構成されており、
前記各混合ユニットが、
前記ケーシングの筒体の内径とほぼ同径に形成され、乱流発生機構を備えた複数の混合孔がそれぞれ所定の間隔を隔てて全面に穿設され、１枚あるいは流体の流れ方向に所定の間隔を隔てて平行に配置された２枚以上の混合板と、
前記混合板と同径に形成され、厚さ方向に貫通する複数の流通孔が外周と同心状に配置された仮想円環上に等間隔に穿設され、前記各混合板のうちの最上流側に配置された混合板の上流側に所定の間隔を隔てて平行に配置された第２混合板と、
前記各混合板および前記第２混合板よりも直径が小さく形成され、前記各混合板のうちの最下流側に配置された混合板の下流側に所定の間隔を隔てて配置された第３混合板
とから構成されていることを特徴とする混合装置。
【請求項４】
前記混合板の各混合孔が、流体の流れ方向における上流側から厚さ方向に穿設された上流側円形穴と、前記上流側円形穴よりも直径が小さく前記上流側円形穴と同心状に下流側から厚さ方向に穿設された下流側円形穴とが連通されて構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の混合装置。
【請求項５】
前記混合板の各混合孔の前記上流側円形穴の直径が６〜７ｍｍであり、前記下流側円形穴の直径が５ｍｍであることを特徴とする請求項４に記載の混合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の流体を細かく混合する混合装置に係り、特に、装置の構成を簡素化して製造コストを低減するとともに、メンテナンス性を向上させることのできる混合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、液体と液体、あるいは液体と気体といった複数の流体を微細かつ均一に混合する各種の混合装置が使用されている。
【０００３】
このような従来の混合装置の一例としては、複数の流体が流入される流入口あるいは流出される流出口が形成された１対の蓋体が各開口部にそれぞれ配設された円筒形状のケーシング内に、複数の流体が流通されることにより混合される混合流路が形成されている（特許文献１参照）。
【０００４】
また、前記混合流路は、前記ケーシング内における流体の流れ方向に複数の混合板を積層して構成されている。前記各混合板は、前記ケーシングの内径とほぼ同径に形成され、他の混合板とそれぞれ連通して前記ケーシングの中央に中空部を形成する貫通孔と、積層方向に隣接する他の混合板間において一部が連通するようにそれぞれ位置をずらして全面に配置された複数の流通孔とが穿設されている。さらに、前記各流通孔のうちの一部が前記貫通孔に連通あるいは外周縁側に解放されている。
【０００５】
そして、あらかじめ混合された複数の流体が圧力を掛けられて前記ケーシングの流入口から前記ケーシング内に流入されると、各混合板の各貫通孔および各流通孔において複数の流体が分散、合流、反転、乱流、渦流、衝突を繰り返し、微細かつ均一に混合されて、前記ケーシングの流出口から流出されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第５８８７６８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の混合装置は、装置の構造、特に混合流路の構造が複雑であり、製造コストがかかるとともにメンテナンスが煩雑になってしまうという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明は、好適な混合性能を保持した状態で製造コストを削減するとともにメンテナンス性を向上することのできる混合装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前述した目的を達成するため、本発明に係る混合装置の特徴は、筒体の両端にそれぞれ流体が流通される流入口あるいは流出口が形成された蓋体が配設されたケーシング内に混合流路が形成され、圧力を掛けて前記流入口からケーシング内に流入された２つ以上の流体が前記混合流路を通過することにより混合されて前記流出口から流出される混合装置において、前記混合流路が、前記ケーシングの各蓋体との間にそれぞれ所定の間隙を設け、１枚あるいは流体の流れ方向に所定の間隔を隔てて平行に配置された２枚以上の混合板から構成されており、前記各混合板が、前記ケーシングの筒体の内径とほぼ同径に形成され、乱流発生機構を備えた複数の混合孔がそれぞれ所定の間隔を隔てて全面に穿設されている点にある。
【００１０】
このような構成を採用したことにより、混合板の各混合孔を流通させることにより複数の流体を混合流路内において衝突、分散、合流などを繰り返えさせることができ、これにより複数の流体を微細に混合させることができる。
【００１１】
また、混合板の各混合孔に乱流発生機構を付与することにより、装置全体の構造を簡素化することができ、装置の製造コストを削減することができるとともにメンテナンス性を向上させることができる。
【００１２】
また、混合板の各混合孔を直径の異なる円形穴を同心状に穿設して連通させる構成としたことにより、簡素な構成により十分な縮流加速性能を保持させることができるとともに各混合孔の形成を容易にすることができ、混合板ないし混合装置の製造コストを削減することができるとともにメンテナンス性を向上することができる。
【００１３】
また、本発明に係る混合装置の他の特徴は、筒体の両端にそれぞれ流体が流通される流入口あるいは流出口が形成された蓋体が配設されたケーシング内に混合流路が形成され、圧力を掛けて前記流入口からケーシング内に流入された２つ以上の流体が前記混合流路を通過することにより混合されて前記流出口から流出される混合装置において、前記混合流路が、前記ケーシングの各蓋体との間にそれぞれ所定の間隙を設け、１枚あるいは流体の流れ方向に所定の間隔を隔てて平行に配置された２枚以上の混合板と前記各混合板のうちの最上流側に配置された混合板の上流側に所定の間隔を隔てて平行に配置された第２混合板とから構成されており、前記混合板が、前記ケーシングの筒体の内径とほぼ同径に形成され、乱流発生機構を備えた複数の混合孔がそれぞれ所定の間隔を隔てて全面に穿設されており、前記第２混合板が、前記混合板と同径に形成され、厚さ方向に貫通する複数の流通孔が外周と同心状に配置された仮想円環上に等間隔に穿設されている点にある。
【００１４】
このような構成を採用したことにより、混合板の各混合孔を流通させることにより複数の流体を混合流路内において衝突、分散、合流などを繰り返えさせることができ、これにより複数の流体を微細に混合させることができる。
【００１５】
さらに、流入口からケーシング内に流入された複数の流体が第２混合板の各流通孔により縮流加速され、流体の流れ方向における上流側の混合板との間において衝突、分散、合流などが繰り返され、各混合板における混合性能を向上させることができる。
【００１６】
また、混合板の各混合孔に乱流発生機構を付与するとともに、第２混合板の各流通孔を第２混合板の外周と同心状の仮想円環上に等間隔に穿設する構成としたことにより、装置全体の構造を簡素化することができ、装置の製造コストを削減することができるとともにメンテナンス性を向上させることができる。
【００１７】
また、本発明に係る混合装置の他の特徴は、筒体の両端にそれぞれ流体が流通される流入口あるいは流出口が形成された蓋体が配設されたケーシング内に混合流路が形成され、圧力を掛けて前記流入口からケーシング内に流入された２つ以上の流体が前記混合流路を通過することにより混合されて前記流出口から流出される混合装置において、前記混合流路が、前記ケーシングの各蓋体との間にそれぞれ所定の間隙を設け、流体の流れ方向に所定の間隔を隔てて平行に配置された２つ以上の混合ユニットから構成されており、前記各混合ユニットが、前記ケーシングの筒体の内径とほぼ同径に形成され、乱流発生機構を備えた複数の混合孔がそれぞれ所定の間隔を隔てて全面に穿設され、１枚あるいは流体の流れ方向に所定の間隔を隔てて平行に配置された２枚以上の混合板と、前記混合板と同径に形成され、厚さ方向に貫通する複数の流通孔が外周と同心状に配置された仮想円環上に等間隔に穿設され、前記各混合板のうちの最上流側に配置された混合板の上流側に所定の間隔を隔てて平行に配置された第２混合板と、前記各混合板および前記第２混合板よりも直径が小さく形成され、前記各混合板のうちの最下流側に配置された混合板の下流側に所定の間隔を隔てて配置された第３混合板とから構成されている点にある。
【００１８】
このような構成を採用したことにより、混合板の各混合孔を流通させることにより複数の流体を混合流路内において衝突、分散、合流などを繰り返えさせることができ、これにより複数の流体を微細に混合させることができる。
【００１９】
また、流入口からケーシング内に流入された複数の流体が第２混合板の各流通孔により縮流加速され、第２混合板と流体の流れ方向における最上流側の混合板との間において衝突、分散、合流などが繰り返され、各混合板における混合性能を向上させることができる。
【００２０】
さらに、流体の流れ方向における最下流側の混合板の各混合孔を流通して混合された流体が第３混合板に衝突して第３混合板の外周側へ迂回され、第３混合板の外周とケーシングの内周面との間の隙間を流通することによってさらに加速されたのち第３混合板と下流側の蓋体との間で衝突することにより、各混合板により混合された流体をより微細に混合させることができる。
【００２１】
また、混合板の各混合孔に乱流発生機構を付与する構成とし、第２混合板の各流通孔を第２混合板の外周と同心状の仮想円環上に等間隔に穿設する構成とし、さらに、第３混合板を混合板および第２混合板よりも直径を小さく形成する構成としたことにより、装置全体の構造を簡素化することができ、装置の製造コストを削減することができるとともにメンテナンス性を向上させることができる。
【００２２】
また、本発明に係る混合装置の他の特徴は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の混合装置において、前記混合板の各混合孔が、流体の流れ方向における上流側から厚さ方向に穿設された上流側円形穴と、前記上流側円形穴よりも直径が小さく前記上流側円形穴と同心状に下流側から厚さ方向に穿設された下流側円形穴とが連通されて構成されている点にある。
【００２３】
このような構成を採用したことにより、各混合孔を流通される複数の流体が各混合孔の直径の異なる上流側円形穴と下流側円形穴において縮流加速され、混合流路内において衝突、分散、合流などが繰り返され、これにより複数の流体を微細に混合させることができる。
【００２４】
また、簡素な構成により十分な縮流加速性能を保持させることができ、混合板ないし混合装置の製造コストを削減することができるとともにメンテナンス性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の混合装置によれば、好適な混合性能を保持した状態で製造コストを削減するとともにメンテナンス性を向上することのできる混合装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係る混合装置の第１実施形態を示す概略断面図
【図２】第１実施形態における混合板の概略正面図
【図３】混合板の各混合孔の１実施形態を示す縦断面図
【図４】混合板を支持する軸受体を示す概略断面図
【図５】本発明に係る混合装置の第２実施形態を示す概略断面図
【図６】第２実施形態における第２混合板の概略正面図
【図７】第２混合板の各流通孔の他の形態を示す縦断面図
【図８】本発明に係る混合装置の第３実施形態を示す概略断面図
【図９】本第３実施形態における第３混合板の概略正面図
【図１０】本発明の更に他の実施形態を示す概略断面図
【図１１】実施例１および２に基づいて性能試験結果を上流側円形穴の直径が６ｍｍと７ｍｍとで相違する混合板を比較して示し、（ａ）は溶存酸素量の計測値の時間経過を示し、（ｂ）はその変化特性グラフである。
【図１２】実施例３および４に基づいて性能試験結果を上流側円形穴の直径が６ｍｍと７ｍｍとで相違する混合板を比較して示し、（ａ）は溶存酸素量の計測値の時間経過を示し、（ｂ）はその変化特性グラフである。
【図１３】実施例５および６に基づいて性能試験結果を上流側円形穴の直径が６ｍｍと７ｍｍとで相違する混合板を比較して示し、（ａ）は溶存酸素量の計測値の時間経過を示し、（ｂ）はその変化特性グラフである。
【図１４】実施例７および８に基づいて性能試験結果を上流側円形穴の直径が６ｍｍと７ｍｍとで相違する混合板を比較して示し、（ａ）は溶存酸素量の計測値の時間経過を示し、（ｂ）はその変化特性グラフである。
【図１５】実施例９および１０に基づいて性能試験結果を上流側円形穴の直径が６ｍｍと７ｍｍとで相違する混合板を比較して示し、（ａ）は溶存酸素量の計測値の時間経過を示し、（ｂ）はその変化特性グラフである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明に係る混合装置を図面に示す各実施形態により説明する。
【００２８】
（第１実施形態）
【００２９】
第１実施形態を図１〜４によって説明する。
【００３０】
本第１実施形態の混合装置１は、図１に示すように、筒体３の両開口部３ａ，３ｂにそれぞれ複数の流体を流入させる流入口５ａあるいは混合された流体を流出させる流出口６ａが形成された１対の蓋体５，６が配設されて構成されるケーシング２内に、流入された複数の流体を混合する混合流路１０が形成されて構成されている。
【００３１】
前記筒体３は、本実施形態においては略円筒形状に形成されているとともに両開口部３ａ，３ｂの端縁にそれぞれ円盤状に側方に張り出すフランジ部４が一体に形成されている。これらフランジ部４には、それぞれ前記各蓋体５，６を固定するためのボルト（図示せず）が挿通される複数のボルト挿通孔（図示せず）が穿設されている。この筒体３としては断面四角形等の他の形状としてもよい。
【００３２】
前記各蓋体５，６は、本実施形態においてはそれぞれ略円盤状に形成されており、中央には前記筒体３に対してそれぞれ外側に立設され前記筒体３内に連通する円筒形状の流入口５ａあるいは流出口６ａが形成され、周縁にはそれぞれ前記筒体３の各フランジ部４に穿設された各ボルト挿通孔にそれぞれ対応してボルトが挿通されて前記筒体３と固定される複数のボルト挿通孔（図示せず）が穿設されている。
【００３３】
そして、好ましくは、前記筒体３の各フランジ部４と前記各蓋体５，６との間にゴムシール（図示せず）を介在させ、各ボルト挿通孔にそれぞれボルトを挿通して締結することにより密閉封止されている。
【００３４】
前記混合流路１０は、前記筒体３内において前記各蓋体５，６との間に所定の間隙を設け、本実施形態においては前記筒体３内における流体の流れ方向にそれぞれ所定の間隔を隔てて平行に配置された４枚の混合板１１をもって形成されている。
【００３５】
本第１実施形態における各混合板１１は、図１および図２に示すように、前記筒体３の内径とほぼ同径に形成されており、中心には軸１６に挿通される挿通孔１２が穿設されるとともに、円盤の全面には流体を流通して混合する乱流発生機構を備えた複数の混合孔１３（図３参照）がそれぞれ所定の間隔を隔てて穿設されている。
【００３６】
４枚の混合板１１の上下流側にはそれぞれ任意の固定手段（図示せず）により前記筒体３の内周面に固定された１対の軸受体１５（図４参照）が配設されており、各軸受体１５の中心部の軸受部１５ａ間に支軸１６が掛け渡されている。そして、前記筒体３の中央に流体の流れ方向に渡って支持された支軸１６に各混合板１１の挿通孔１２を挿通するとともに各混合板１１間にリング状のスペーサ１４を介在させて所定の間隔を隔てて４枚の混合板１１が平行に配置されている。
【００３７】
前記各混合孔１３は、本実施形態においては、図３に示すように、図示左方に示す流体の流れ方向における上流側から厚さ方向に穿設された円形状の上流側円形穴１３ａと、図示右方に示す流体の流れ方向における下流側から厚さ方向に前記上流側円形穴１３ａと同心状に穿設された円形状の下流側円形穴１３ｂとが連通されて構成されており、前記下流側円形穴１３ｂの内径は前記上流側円形穴１３ａの内径よりも小さく形成されている。
【００３８】
各混合孔１３は、混合すべき複数の流体の特性、目的とする混合状態に応じて種々に変形するとよい。
【００３９】
例えば、上流側円形穴１３ａの厚さ方向の幅（長さ）を下流側円形穴１３ｂの厚さ方向の幅（長さ）より大きくしたり、その逆とするとよい。図３の例においては長さを同一にしている。また、上流側円形穴１３ａおよび下流側円形穴の内周面の双方またはいずれか一方にねじ山を形成したり、当該ねじ山のピッチを異ならせたりするとよい。
【００４０】
なお、本第１実施形態においては、混合流路１０を４枚の混合板１１により構成しているが、任意の枚数に設定することができ、枚数を増やすことにより流体の混合精度を高くすることができる。
【００４１】
また、前記ケーシング２の筒体３内に、流体の流れ方向に延在する支軸１６が前記筒体３の中央に配置されて配設されるとともに、前記各混合板１１の中央に前記支軸１６を挿通する挿通孔１２が穿設され、前記各混合板１１間にそれぞれ所定の厚さに形成されたリング状のスペーサ１４を介在させ、前記各混合板１１の挿通孔１２および前記各スペーサ１４に前記支軸１６を挿通して前記各混合板１１が前記筒体３内に支持されているので、装置全体をシンプルな構成とすることができ、分解組立も容易となる。
【００４２】
また、前記支軸１６が、前記ケーシング２の各蓋体５、６との間に所定の間隙を設けて前記筒体３の内周面に着脱自在に配設された１対の軸受体１５に保持されており、前記各軸受体１５は、前記筒体３の内径とほぼ同径に形成され、ほぼ全面に渡って流体を流通させる開口１５ｂが形成されるとともに前記支軸１６の端部を保持する軸受部１５が形成されているので、より一層装置全体をシンプルな構成とすることができ、分解組立も容易となる。
【００４３】
つぎに、本第１実施形態の混合装置１の作用について説明する。
【００４４】
図１において左側の蓋体５の流入口５ａより複数の流体をポンプ等の圧送装置（図示せず）によって圧送流入させる。複数の流体はケーシング２の筒体３内を圧送される間に、本第１実施形態においては４枚の混合板１１の各混合孔１３を流通される。そして、複数の流体が各混合孔１３の直径の異なる上流側円形穴１３ａと下流側円形穴１３ｂにおいて縮流加速されるとともに、複数の混合板１１間および各混合孔１３において衝突、分散、合流などが繰り返され、複数の流体は微細に混合される。
【００４５】
また、混合板１１の各混合孔１３を直径の異なる円形穴１３ａ、１３ｂを同心状に穿設して連通させる構成としたことにより、簡素な構成により十分な縮流加速性能を保持させることができるとともに各混合孔１３の形成を容易にすることができ、混合板１１ないし混合装置１の製造コストを削減することができるとともにメンテナンス性を向上することができる。
【００４６】
複数の流体としては、液体、気体のいずれであってもよく、例えば、海水と酸素とするとよい。この場合、酸素発生装置により発生される高濃度の酸素と海水とをポンプによって同時に本第１実施形態の混合装置１の一方の蓋体５の流入口５ａに圧送すると、他方の蓋体６の流出口６ａより高精細に混合された高濃度酸素入りの海水が得られる。この場合には、酸素はナノバブル状とされる。
【００４７】
（第２実施形態）
【００４８】
つぎに、本発明に係る混合装置の第２実施形態について図５〜７によって説明する。なお、本第１実施形態と同構成の箇所については同一の符号を付し、詳細な説明については省略する。
【００４９】
本第２実施形態の混合装置２１は、図５に示すように、筒体３の両開口部３ａ，３ｂにそれぞれ複数の流体を流入させる流入口５ａあるいは混合された流体を流出させる流出口６ａが形成された１対の蓋体５，６が配設されて構成されるケーシング２内に、流入された複数の流体を混合する混合流路３０が形成されて構成されている。
【００５０】
前記混合流路３０は、前記筒体３内において前記各蓋体５，６との間に所定の間隙を設け、本実施形態においては前記筒体３内における流体の流れ方向にそれぞれ所定の間隔を隔てて平行に配置された４枚の混合板１１と、流体の流れ方向における最上流側に配置された混合板１１の上流側に所定の間隔を隔てて平行に配置された第２混合板３１とから構成されている。
【００５１】
本第２実施形態における第２混合板３１は、図６に示すように、前記混合板１１と同径に形成されており、前記支軸１６を挿通させる挿通孔３３が中央に穿設されるとともに、外周と同心状の仮想円環上に円形状に形成された複数の流通孔３２が所定の間隔を隔てて等分に配置して穿設されている。
【００５２】
流通孔３２の他の形態としては、図７に示すように、上流側から下流側にかけて直径が小さくなるテーパ状に形成するとよい。このような構成により流体をより縮流加速させることができる。
【００５３】
なお、本第２実施形態において前記混合流路３０は平行に配置された４枚の混合板１１と最上流側に配置された混合板１１の上流側に平行に配置された１枚の第２混合板３１とから構成されているが、混合板１１は任意の枚数でよい。
【００５４】
つぎに、本第２実施形態の混合装置１の作用について説明する。
【００５５】
本第２実施形態においては、第１実施形態と同様に、混合板１１の各混合孔１３を流通される複数の流体が各混合孔１３の直径の異なる上流側円形穴１３ａと下流側円形穴１３ｂにおいて縮流加速されるとともに、複数の混合板１１間および各混合孔１３において衝突、分散、合流などが繰り返され、複数の流体を微細に混合させることができる。
【００５６】
さらに、流入口５ａからケーシング２内に流入された複数の流体が第２混合板３１の各流通孔３２により縮流加速され、流体の流れ方向における上流側の混合板１１との間において衝突、分散、合流などが繰り返され、各混合板１１における混合性能を向上させることができる。
【００５７】
また、混合板１１の各混合孔１３を直径の異なる円形穴１３ａ、１３ｂを同心状に穿設して連通させる構成とするとともに、第２混合板３１の各流通孔３２を第２混合板３１の外周と同心状の仮想円環上に等間隔に穿設する構成としたことにより、簡素な構成により十分な縮流加速性能を保持させることができるとともに各混合孔１３および各流通孔３２の形成を容易にすることができ、各混合板１１、３１ないし混合装置１の製造コストを削減することができるとともにメンテナンス性を向上することができる。
【００５８】
（第３実施形態）
【００５９】
つぎに、本発明に係る混合装置の第３実施形態について図８および９により説明する。なお、本第１実施形態ならびに本第２実施形態と同構成の箇所については同一の符号を付し、詳細な説明については省略する。
【００６０】
本第３実施形態の混合装置４１は、図８および９に示すように、筒体３の両開口部３ａ，３ｂにそれぞれ複数の流体を流入させる流入口５ａあるいは混合された流体を流出させる流出口６ａが形成された１対の蓋体５，６が配設されて構成されるケーシング２内に、流入された複数の流体を混合する混合流路５０が形成されて構成されている。
【００６１】
前記混合流路５０は、前記筒体３内において前記各蓋体５，６との間に所定の間隙を設け、前記筒体３内における流体の流れ方向に連続して配置された少なくとも２つ（本実施形態においては４つ）の混合ユニット５１から構成されている。前記各混合ユニット５１は、本実施形態においては前記筒体３内における流体の流れ方向にそれぞれ所定の間隔を隔てて平行に配置された４枚の混合板１１と、流体の流れ方向における最上流側に配置された混合板１１の上流側に所定の間隔を隔てて平行に配置された第２混合板３１と、流体の流れ方向における最下流側に配置された混合板１１の下流側に所定の間隔を隔てて平行に配置された第３混合板５２とから構成されている。
【００６２】
前記第３混合板５２は、図９に示すように、前記混合板１１および前記第２混合板３１よりも小径に形成されて前記筒体３の内周面との間に僅かな間隙を設けるようになっており、中央に前記支軸１６を挿通させる挿通孔５３が穿設されている。
【００６３】
つぎに、本第３実施形態の混合装置１の作用について説明する。
【００６４】
本第３実施形態においては、第１実施形態と同様に、混合板１１の各混合孔１３を流通される複数の流体が各混合孔１３の直径の異なる上流側円形穴１３ａと下流側円形穴１３ｂにおいて縮流加速されるとともに、複数の混合板１１間および各混合孔１３において衝突、分散、合流などが繰り返され、複数の流体を微細に混合させることができる。
【００６５】
また、本第２実施形態と同様に、流入口５ａからケーシング２内に流入された複数の流体が第２混合板３１の各流通孔３２により縮流加速され、第２混合板３１と流体の流れ方向における最上流側の混合板１１との間において衝突、分散、合流などが繰り返され、各混合板１１、３１における混合性能を向上させることができる。
【００６６】
さらに、流体の流れ方向における最下流側の混合板１１の各混合孔１３を流通して混合された流体が第３混合板５２に衝突して第３混合板５２の外周側へ迂回され、第３混合板５２の外周とケーシング２の筒体３の内周面との間の隙間を流通することによってさらに加速されたのち第３混合板５２と下流側の混合ユニット５１の第２混合板３１若しくは蓋体６との間で衝突することにより、各混合板１１、３１、５２により混合された流体をより微細に混合させることができる。
【００６７】
また、混合板１１の各混合孔１３を直径の異なる円形穴１３ａ、１３ｂを同心状に穿設して連通させる構成とし、第２混合板３１の各流通孔３２を第２混合板３１の外周と同心状の仮想円環上に等間隔に穿設する構成とし、さらに、第３混合板５２を混合板１１および第２混合板３１よりも直径を小さく形成する構成としたことにより、簡素な構成により十分な縮流加速性能を保持させることができるとともに各混合孔１３および各流通孔３２の形成を容易にすることができ、各混合板１１、３１、５２ないし混合装置１、２１、４１の製造コストを削減することができるとともにメンテナンス性を向上することができる。
【００６８】
本発明においては、前記各構成を種々に変更するとよい。
【００６９】
例えば、図１０に示すように、図８の第３実施形態における各軸受体１５のみを更に大径に形成して、筒体３の内周に配置した円筒状のスペーサ６０ａ、６０ｂ、６０ｃを介して狭持して固定するようにしてもよい。これにより装置の分解組立が更に容易となる。
【００７０】
また、混合孔１３に付与される乱流発生機構としては、混合孔を流通する２種類以上の流体に乱流を発生させて混合させる機能を備えるものであれば、どのような構成のものでも採用することができる。例えば、混合孔１３の長手方向の途中に段差を設けないで、内面にねじ山を形成したり、セレーションを形成したりしてもよい。
【００７１】
また、前記混合板１１の各混合孔１３が、上流側円形穴１３ａの直径が６．０ｍｍに形成されているとともに、下流側円形穴１３ｂの直径が５．０ｍｍに形成されているとよい。
【００７２】
このような構成を採用したことにより、各混合孔１３を流通する複数の流体を超微細に混合させるための好適な縮流加速を得ることができる。
【００７３】
また、前記混合板１１の各混合孔１３が、上流側円形穴１３ａの前記混合板１１の厚さ方向における幅が、前記下流側円形穴の幅よりも広く若しくは狭く形成されていることにより、各混合孔１３を流通する流体の縮流加速性能を向上させることができる。
【００７４】
また、前記混合板１１の各混合孔１３の上流側円形穴１３ａの内周面に周方向に周回するねじ山が突設されており、前記ねじ山の高さが前記上流側円形穴１３ａの直径と前記下流側円形穴１３ｂの直径の差の半分未満とするとよい。
【００７５】
このような構成を採用したことにより、ねじ山による撹乱作用によって混合精度を向上させることができる。
【００７６】
また、前記混合板１１の各混合孔１３の下流側円形穴１３ｂの内周面に周方向に周回するねじ山が突設されており、前記ねじ山の高さが前記上流側円形穴１３ａの直径と前記下流側円形穴１３ｂの直径の差の半分未満とするとよい。
【００７７】
このような構成を採用したことにより、ねじ山による撹乱作用によって混合精度を向上させることができる。
【００７８】
また、前記混合板１１の各混合孔１３の上流側円形穴１３ａおよび前記下流側円形穴１３ｂの内周面にそれぞれ周方向に周回するねじ山が突設されており、前記各ねじ山の高さが前記上流側円形穴１３ａの直径と前記下流側円形穴１３ｂの直径の差の半分未満とするとよい。
【００７９】
このような構成を採用したことにより、ねじ山による撹乱作用によって混合精度を向上させることができる。
【００８０】
また、前記第２混合板３１の各流通孔３２の下流側の直径が、前記混合板１１の各混合孔１３の上流側円形穴１３ａの直径よりも大径とするとよい。
【００８１】
このような構成を採用したことにより、各流通孔３２と上流側円形穴１３ａとの間における流体の流路の膨縮を形成することができ、流体の混合精度を向上させることができる。
【００８２】
また、前記第２混合板３１の各流通孔３２の上流側の直径が、それぞれ前記第２混合板３１の直径の１１％程度とするとよい。
【００８３】
このような構成を採用したことにより、流体を加速させることができる。
【００８４】
また、本発明に係る各混合装置１、２１、４１を用いて流体処理システムを形成する場合には、例えば流体の１つとして高純度の気体を供給する気体発生装置と、前記混合装置および前記気体発生装置に接続され、前記気体発生装置により発生された気体とともに流体の１つとしての液体を圧力を掛けて前記混合装置に供給するポンプとを備えるとよい。
【００８５】
次に、本発明の混合装置の実施例について説明する。
【００８６】
本実施例においては、一種類のケーシング２に対して、２種類の混合板１１ａ、１１ｂ、１種類の第２混合板３１および１種類の第３混合板５１を種々に組み合わせて内蔵することによって形成されている。
【００８７】
ケーシング２は、基本的には図１に示す形状に形成されており、筒体３の内径が１４０ｍｍ、長さが３８０ｍｍであり、蓋体５の流入口５ａおよび蓋体６の流出口６ａの内径がそれぞれ３８ｍｍである。
【００８８】
混合板１１ａは、基本的には図２および図３に示す形状に形成されており、円盤の厚さが１０ｍｍ、外径が１３９ｍｍ、挿通孔１２の内径が１５ｍｍ、合計２３４個の混合孔１３の上流側円形穴１３ａの内径が６ｍｍ（Ｍ６のねじ山（正逆のいずれでもよい）が形成されている）、下流側円形穴１３ｂの内径が５ｍｍである。
【００８９】
混合板１１ｂは、混合板１１ａの混合孔１３の上流側円形穴１３ａの内径が７ｍｍ（ｍ７のねじ山（正逆のいずれでもよい）が形成されている）の他は混合板１１ａと同一である。
【００９０】
第２混合板３１は、基本的には図６および図７に示す形状に形成されており、円盤の厚さが１０ｍｍ、外径が１３９ｍｍ、挿通孔３２の内径が１５ｍｍ、合計６個の流通孔３２のテーパ状の上流側の内径が２０ｍｍ、下流側の内径が１４ｍｍである。
【００９１】
第３混合板５２は、基本的には図９に示す形状に形成されており、円盤の厚さが１０ｍｍ、外径が１３０ｍｍ、挿通孔５３の内径が１５ｍｍである。
【００９２】
混合板１１ａ、１１ｂ、第２混合板３１および第３混合板５２を組み立てて混合流路１０、３０、５０とするための軸１６は、直径１５ｍｍおよび長さ３５０ｍｍであり、軸受体１５は、基本的には図４に示す形状に形成されており、厚さが１０ｍｍ、外径が１４０ｍｍであり、スペーサ１４は、厚さが２ｍｍ、外径が２５ｍｍである。
【００９３】
混合流路の実施例１〜１０における混合板１１ａ、１１ｂ、第２混合板３１および第３混合板５１の組み合わせを次の通りとした。
実施例１：順向の混合板１１ａの８枚直列配置
実施例２：順向の混合板１１ｂの８枚直列配置
実施例３：逆向の混合板１１ａの８枚直列配置（逆向は上下流の逆転である）
実施例４：逆向の混合板１１ｂの８枚直列配置
実施例５：順向の混合板１１ａの４枚直列配置
実施例６：順向の混合板１１ｂの４枚直列配置
実施例７：順向と逆向交互の混合板１１ａの８枚直列配置
実施例８：順向と逆向交互の混合板１１ｂの８枚直列配置
実施例９：順向の混合板１１ａを用いた図８の混合ユニット２組直列配置
実施例１０：順向の混合板１１ｂを用いた図８の混合ユニット２組直列配置
【００９４】
前記各実施例１〜１０の混合装置を前記流体処理システムに配置して性能試験を実行した。
【００９５】
具体的には、ポンプによって流体の１つとしての真水を３５０リットル／分で各実施例の混合装置に対して圧力を掛けて５００リットル容量の水槽より循環供給するとともに、気体発生装置より他の流体の１つとして高純度の酸素を４リットル／分で真水とともに混合装置に供給し、混合装置より送出された水槽内の真水の溶存酸素量（Ｄ．Ｏ．）（ｍｇ／リットル）を溶存酸素計によって計測した。
【００９６】
性能試験結果を上流側円形穴１３ａの直径が６ｍｍと７ｍｍとで相違する混合板１１ａと１１ｂとを比較して図１１〜図１５に示す。図１１〜図１５の（ａ）は溶存酸素量の計測値の時間経過を示し、（ｂ）はその変化特性グラフである。
【００９７】
性能試験結果によれば、上流側円形穴１３ａの直径が６ｍｍの混合板１１ａを用いた実施例１、３、５、７の混合装置の溶存酸素の発生速度（約４５ｍｇ／リットルに到達する時間）より、上流側円形穴１３ａの直径が７ｍｍの混合板１１ｂを用いた実施例２、４、６、８の混合装置の溶存酸素の発生速度（約４５ｍｇ／リットルに到達する時間）がそれぞれ２〜４分早い関係であった。これは上流側円形穴１３ａと下流側円形穴１３ｂとの差が大きい混合板１１ｂによる流体の縮小率が大きいことによる装置全体の防縮率が高いことに起因していると考えられる。
【００９８】
性能試験結果によれば、上流側円形穴１３ａの直径が６ｍｍの混合板１１ａを用いた実施例１、３、５、７の混合装置の溶存酸素の発生速度（発生効率）は、約４５ｍｇ／リットルに到達する時間の早さより判断すると、以下の関係であった。
実施例１：約９分＜実施例３：約１２分＜実施例５≒実施例７：約１４〜１５分
これより混合板１１ａの配置枚数が多い程溶存酸素の発生速度が早く、順向きの方が逆向きよりも溶存酸素の発生速度が早い傾向にある。
【００９９】
性能試験結果によれば、上流側円形穴１３ａの直径が７ｍｍの混合板１１ｂを用いた実施例２、４、６、８の混合装置の溶存酸素の発生速度（発生効率）は、全部の実施例においてほぼ同一の早い溶存酸素の発生速度であった。また、実施例９、１０に示すように混合板１１ａ、１１ｂの他に第２混合板３１および第３混合板５１を用いた混合ユニットとすると、混合板１１ａ、１１ｂのみを用いた場合より混合装置の溶存酸素の発生速度が早いことがわかった。
【０１００】
溶存酸素量が約４５ｍｇ／リットルに到達した水槽内の真水を目視すると透明であり、レーザポインタによって赤色レーザ光を真水に照射すると赤色レーザ光が目しされたので、溶存酸素はナノバブル化してブラウン運動をしているものと認められた。更に、水槽内の真水の状態は実験後１〜２週間経過しても変化しないことによっても、溶存酸素はナノバブル化してブラウン運動をしているものと認められた。
【０１０１】
以上の実施例より前記混合板１１の各混合孔１３の上流側円形穴１３ａの直径が６．０〜７／０ｍｍに形成されているとともに、下流側円形穴１３ｂの直径が５．０ｍｍに形成されているとよい。
【０１０２】
なお、本発明は、前述した実施の形態および実施例等に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【０１０３】
１、２１、４１  混合装置
２  ケーシング
３  筒体
５、６  蓋体
１０、３０、５０  混合流路
１１、１１ａ、１１ｂ  混合板
１３  混合孔
１３ａ  上流側円形穴
１３ｂ  下流側円形穴
３１  第２混合板
３２  流通孔
５１  混合ユニット
５２  第３混合板
【図１】
2018114493.tif 000003
【図２】
2018114493.tif 000004
【図３】
2018114493.tif 000005
【図４】
2018114493.tif 000006
【図５】
2018114493.tif 000007
【図６】
2018114493.tif 000008
【図７】
2018114493.tif 000009
【図８】
2018114493.tif 000010
【図９】
2018114493.tif 000011
【図１０】
2018114493.tif 000012
【図１１】
2018114493.tif 000013
【図１２】
2018114493.tif 000014
【図１３】
2018114493.tif 000015
【図１４】
2018114493.tif 000016
【図１５】
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