(57)【要約】      （修正有）【課題】混合後において、時間が経過した混合液が其々の源液に戻らない改質方法の提供。【解決手段】処理液（Ｉ）貯留槽１と、処理液（ＩＩ）貯留槽２と、攪拌混合槽３と、混合改質機４及び改質液貯留槽５で構成され、前記の其々の槽１、２、３、５と、混合改質機４の底部に圧電素子による超音波発生装置７を具備したことを特徴とする、二流体以上の液体を混合改質する超音波混合改質設備。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理液（Ｉ）貯留槽と処理液（ＩＩ）貯留槽と攪拌混合槽と混合改質機及び改質液貯留槽で構成され、其々の槽と混合改質機の底部に圧電素子による超音波発生装置を具備し、二液流体以上で乱流混合の影響を受けながら、処理液中の多くの化合物の改質が進行する超音波混合改質方法並びに其の設備に関するものである。
特に、本発明の超音波発生装置は、複数個の振動子を多段に配置する構成で、電極皮膜（セラミック）を施した圧電素子の両面を電極とし、コイルのインダクタンスとコンデンサーで発信周波数を決定し、固有する共振周波数信号を信号増幅器で、圧電素子に適合した数百Ｗ〜千Ｗの出力に合わせた後、交流電源を印加すると圧電素子は正電位で伸び負電位で縮み振動を起こす。
前記の其々の槽は、貯留中の液に発生した超音波の電気エネルギーを音圧による機械エネルギーに変換して、振動子面を垂直に通過する処理液にキャビティーションを起し、前記液体内に微細な気泡を生じさせると、前記液体に微細振動が発生しクラッシュすることで微細液滴となる。
更に、混合改質機は、前記液体の入口部に乱流を形成させる金網の格子を設け、この格子の下流域に等方性に近い格子乱流場を形成せしめ、注入された前記流体を均等に縮流させるために中心部に攪拌羽軸を設け、混合液に超音波領域振動を振動子先端より、２０〜４０（ｋＨｚ／Ｓｅｃ）の圧電素子よって発生した、電気エネルギーを機械エネルギーに変換させ、この振動子に対して垂直に通過する混合液は、キャビティーションを起しナノレベルにクラッシュされる。従って、縮流された前記混合液中の多数の化合物は微細で安定した改質を促進し、長時間経過した前記改質液は、完全に変化しない超音波混合改質方法と其の設備。
【請求項２】
前記の超音波混合改質方法と其の設備において、其々の槽に超音波発生装置を用いた請求項１に記載の超音波混合改質方法と其の設備。
【請求項３】
前記の超音波混合改質方法と其の設備において、混合改質機の混合液入口側に乱流格子を用いた請求項１に記載の超音波混合改質方法と其の設備。
【請求項４】
前記の超音波混合改質方法と其の設備において、混合改質機本体の中心部に攪拌羽軸を設けた請求項１に記載の超音波混合改質方法と其の設備。
【発明の詳細な説明】
【発明に属する技術分野】
【０００１】  本発明は、超音波混合改質方法及び設備に関するもので、特に本発明は、二流体以上で乱流混合の影響を受け改質し、長時間経過した前記改質液は、完全に変化しないように、希釈混合液に超音波領域振動を振動子先端より電気エネルギーを発生させ、このエネルギーを音圧の機械エネルギーに変換し、前記混合液にキャビティーションを起し、ナノレベルまでにクラッシュすると供に縮流された前記混合液の多くの化合物は前記混合液に解けてイオンの解離反応よって、超微細液滴となり安定した改質を促進する技術を提供するものである。
【背景技術】
【０００２】  一般的に二流体以上の液体の混合は、単に其々の液体の比例積算によって行われているため、大量の希釈液を必要とする。例えば、塩素濃度２００ｐｐｍのポリ塩化ビフェニール油と重油を混合して、混合油中の塩素濃度０．５ｐｐｍの混合油を作った場合の前記希釈油は１００倍の量が必要となるばかりか、混合液は、時間の経過とともに混合前の其々の比例配分に分離し、混合目的を達成できない。【０００３】  従って、例え同種類の塩素濃度の異なる混合油で在っても時間の経過に伴い其々の混合前の濃度を示すことから、単に其々の液体の比例積算では、物質変化しない安定した希釈混合は極めて困難である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  本発明は、前記の問題点を解決し、二流体以上の液状流体を比例積算混合し、其の後に於いて物質変化が発生しない液状流体を連続的に作り出す前記混合改質方法及び設備を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】  本発明に用いる超音波振動の発生原理は、圧電素子による超音波振領域の振動（２０〜４０ｋＨｚ／Ｓｅｃ）を発生させるために、電極被膜（セラミック）を施した圧電素子の両面を電極として用いたコイルのインダクタンスとコンデンサーとで発信周波数を決定した後、信号増幅器で圧電素子に適合した数百Ｗ〜千Ｗの出力に合わせて、交流電源を印加すると圧電素子は、正電位で伸び、負電位で縮み、振動を起こす。この振動を出力端の振動子の先端に伝達し超音波が伝送される。一方、反復する振動エネルギーを保持するために保持端振動子を設けてある。出力端に発生した超音波の電気エネルギーを音圧の機械エネに変換して用いるが、振動子面に対し垂直に通過する異種液体の混合液にキャビティーションを起すことで、前記混合液内に音圧の周波数に比例した微細な気泡が生じて前記液全体をクラッシュすると供に前記混合液中の多くの化合物は、前記混合液に解けるとイオン解離反応を促進して超微細液滴となる。【０００６】  超微細液滴は、音圧の周波数によって液滴サイズが異なり、例えば２０ｋＨｚ／Ｓｅｃの液滴サイズに対し４０ｋＨｚ／Ｓｅｃの液滴サイズは１／２となる特性を有する。【０００７】  超音波の周波数の異なった音圧エネルギーを数段階で連続的に行うと比重の異なった異種液体であっても均一で安定した混合状態を維持でき、更に電荷を帯びた多くの化合物は、前記混合液に解けるとイオン解離によって、液滴サイズが微細に成れば成るほど均一で安定した混合状態を維持できるため、混合後の前記処理液は長時間経過しても分離しない特性を有する。【０００８】  混合液内の物質変化を防止するために、更に前記混合改質機を設け、処理液入口部に乱流を形成させる金網の格子を設け、この格子の下流域に等方性に近い格子の乱流場を形成せしめ、注入された複数の流体を均等に縮流させるために中心部に攪拌羽軸を設け、混合液に超音波領域振動を振動子先端から発生した電気エネルギーを音圧の機械エネルギーに変換し、この攪拌羽軸と平行に通過する前記混合液は、キャビティーションを起しナノレベルまでにクラッシュされるので、縮流された前記混合液の多くの化合物は超微細で安定した改質を促進して、物質変化を阻止する。【０００９】  従って、前記特性を生かした超音波振動の組み合わせによって、混合後の液状流体の物質変化を阻止できる技術を提供するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】は、超音波振動子に関する基本原理図を示す。
【図２】は、図１における基本原理図のＡ−Ａ矢視図を示す。
【図３】は、本発明に関する超音波混合改質機本体の概念的な横断面図を示す。
【図４】は、図３におけるＢ−Ｂ矢視立面図を示す。
【図５】は、図３におけるＣ−Ｃ矢視立面図を示す。
【図６】は、図３におけるＤ−Ｄ矢視立面図を示す。
【図７】は、本発明に関する超音波混合改質設備の概念的な系統図を示す。
【記号の説明】
【００１１】１・・・処理液（Ｉ）貯留槽
２・・・処理液（ＩＩ）貯留槽
３・・・攪拌混合槽
４・・・混合改質機
４−１・・混合改質機本体ケーシング
４−２・・振動板取付座
４−３・・据付用脚
５・・・改質液貯留槽
６・・・振動子本体
６−Ａ・・出力端振動子
６−Ｂ・・圧電素子
６−Ｃ・・保持端振動子
７・・・超音波発生装置
８・・・振動子保護箱
９・・・レベルスイッチ
１０・・・混合用攪拌機
１１−１・・処理液（Ｉ）送液注入ポンプ
１１−２・・処理液（ＩＩ）送液ポンプ
１１−３・・処理液（Ｉ）送液注入ポンプ
１１−４・・処理液（ＩＩ）送液ポンプ
１１−５・・混合液注入ポンプ（入口側）
１１−６・・改質液注入ポンプ（出口側）
１１−７・・改質液送液ポンプ
１２・・・振動板
１３・・・クッション用パッキン
１４・・・振動板固定用パッキン
１５・・・振動板固定用パッキン押板
１６・・・振動板固定用パッキン押板固定用ボルト
１７・・・振動子保護箱取付ボルト
１８・・・攪拌羽根軸
１９−１・・混合液注入側貯留槽
１９−２・・混合液入口管（Ｉ）
１９−３・・混合液入口管（ＩＩ）
２０−１・・混合液出口側貯留槽
２０−２・・混合液出口管
２１−１・・フエルトリング受座付蓋（Ｉ）
２１−２・・固定軸側取付座
２２−１・・フエルトリング受座付蓋（ＩＩ）
２２−２・・自由軸側取付座
２３・・・乱流発生用格子
２４・・・乱流格子固定用パッキン
２５・・・本体ケーシング及び貯留槽固定用パッキン
２６・・・ボルト＆ナット
２７・・・液漏防止用フエルトリング
２８・・・フエルトリング押
２９・・・フエルトリング押用固定ボルト
３０・・・固定側軸受
３１・・・自由側軸受
３２・・・軸受上蓋固定用ボルト
３３・・・軸受固定用ボルト＆ナット
３４・・・駆動用鎖車
３５・・・攪拌羽根軸キー
３６・・・止  板
３７・・・止板固定用ボルト
ａ・・・処理液（Ｉ）
ｂ・・・処理液（ＩＩ）
ｃ・・・混合液
Ｃ・・・コンデンサー
Ｉ・・・交流電源
Ｌ・・・コイル
Ｐｓ・・・信号増幅器
【発明を実施するための形態】
【００１２】  以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳説する。
【００１３】  本発明の超音波混合改質設備は、処理液（Ｉ）貯留槽１と処理液（ＩＩ）貯留槽２と攪拌混合槽３と混合改質機４及び改質液貯留槽５で構成されているが、其々の槽と、混合改質機の底部に圧電素子による超音波発生装置７を具備している。
図１は、本発明に係わる振動子本体６の圧電素子による超音波領域振動の発生原理を示す図であり、図２は、図１のＡ−Ａ矢視側面図である。同出力の振動子本体６を複数個で１組の構成とし、電極皮膜（セラミック）を施した圧電素子６−Ｂの両面を電極として用いコイルＬのインダクタンスとコンデンサーＣで発信周波数を決定して、固有する共振周波数信号を信号増幅器Ｐｓで圧電素子に適合した数百Ｗ〜千Ｗの出力に合せた後、交流電源Ｉを印加する超音波発生装置７を具備している。圧電素子６−Ｂは、正電位で伸び、負電位で縮み、振動を起こす。
圧電素子６−Ｂで発生した振動を出力端振動子６−Ａの先端に伝達して超音波振動が伝送されるが、一方、反復する振動エネルギーを保持するために保持端振動子６−Ｃを設ける。
【００１４】  出力端６−Ａに発生した振動エネルギーは、振動板１２を経由して処理液に伝達し、キャビティーションを起こしてクラッシュ現象が発生する。
【００１５】  この混合液ｃには、電荷により多量のマイナス電荷が内包し、前記混合液ｃ中の多くの化合物には、プラス電荷が帯電していている。
【００１６】  この超音波混合改質設備によって、プラス電荷が帯電している多くの化合物はナノレベルにまでクラッシュされると供に、前記混合液ｃに解けるとイオン解離分解反応を促進して、前記混合改質液ｄの物質変化を阻止する。
【００１７】  混合改質機本体ケーシング４−１と振動子本体６と混合液注入側貯留槽１９−１と混合液出口側貯留槽２０−１と乱流発生用格子２３と攪拌羽根軸１８と固定軸側取付座２１−２と自由軸側取付座２２−２で本体を構成する。
【００１８】  前記の本体ケーシング４−１は、円筒形で中心に対し垂直の位置に振動板取付座４−２を設け、クッション用パッキン１３を介し、更に振動板１２の反対面に振動板１２を固定する振動板固定用パッキン１４を介して、振動板１２を振動板取付座４−２に固定用ボルト１６で固定する。
【００１９】  更に振動板取付座４−２に超音波振動子保護箱８を超音波振動子保護箱取付ボル１７で固定する。尚、据付用脚４−３を前記本体ケーシング４−１に具備する。
【００２０】  円筒形の混合液注入貯留槽１９−１の下部に処理液（Ｉ）ａ注入口管１９−２と対向面に処理液（ＩＩ）ｂ注入口管１９−３を具備し、乱流発生格子固定用パッキン２４と、乱流発生用格子２３を挟んで、前記本体ケーシング４−１に本体ケーシング用及び貯留槽固定用パッキン２５を介し、ボルト＆ナツト２６で固定する。
【００２１】  円筒形の混合液注入貯留槽１９−１に液漏防止用フェルトリング２７を充填し、フェルトリング押２８をフェルトリング押固定用ボルト２９でフェルトリング受座付蓋２１−１に固定した後、前記の本体ケーシング及び貯留槽固定用パッキン２５を介し、ボルト＆ナツト２６で固定する。
【００２２】  攪拌羽根軸１８は、フェルトリング受座付蓋（ＩＩ）２２−１を本体ケーシング４−１に取り付ける前に挿入する。
【００２３】  次にフェルトリング受座付蓋（Ｉ）２１−１に設けた固定軸側取付座２１−２に固定軸受３０を軸受上蓋固定用ボルトボルト３２で固定し、固定軸側取付座２１−２に軸受固定用ボルト＆ナット３３で固定後、攪拌羽根１８の先端に駆動用鎖車３４を攪拌羽根軸キ３５止板３６止板固定用ボルト３７を介して固定する。
【００２４】  前記本体ケーシング４−１の混合液出口側に混合液出口側貯留槽２０−１の上部に混合液出口管２０−２を複数個具備した混合液出口側貯留槽２０−１を、本体ケーシング４−１に本体ケーシング及び貯留槽固定用パッキン２５を介し、ボルト＆ナツト２６で固定する。
【００２５】  液漏防止用フェルトリング２７を充填し、フェルトリング押２８をボルト２９でフェルトリング受座付蓋（ＩＩ）２２−１に固定した後、本体ケーシング及び貯留槽固定用パッキン２５を介し、混合液出口側貯留槽２０−１にボルト＆ナツト２６で固定する。
【００２６】  フェルトリング受座付蓋（ＩＩ）２２−１に設けた自由軸受取付座２２−２に自由軸受３１を軸受上蓋固定用ボルト３２で固定し、固定軸側取付座２１−２に軸受固定用ボルト＆ナット３３で固定する。
【００２７】  混合改質する処理液（Ｉ）ａは、処理液（Ｉ）貯留槽１に処理液（Ｉ）注入ポンプ１１−１によってレベルスイッチ９の上限及び下限の設定位置で自動コントロールされ一次貯留される。一方、処理液（ＩＩ）ｂは、処理液（ＩＩ）貯留槽２に処理液（ＩＩ）注入ポンプ１１−３によってレベルスイッチ９の上限及び下限の設定位置で自動コントロールされ一次貯留されるが、前記ａ液と前記ｂ液は、其々の送液注入ポンプ１１−２と１１−４で攪拌機１０付攪拌混合槽３に、レベルスイッチ９の上限及び下限の設定位置で自動コントロールされ攪拌混合され一次貯留する。
【００２８】  一次貯留された混合液ｃは、攪拌混合槽３の下部に設けた混合液ｃ出口から注入ポンプ１１−５を介して、混合攪拌機４の混合液入口管（Ｉ）１９−２と（ＩＩ）１９−３に流体連結し、更に、混合攪拌機４の混合液出口管と注入ポンプ１１−６を介して、改質液貯留槽５に流体連結し、レベルスイッチ９の上限及び下限の設定位置で自動コントロールされ一次貯留し、必要に応じて前記槽５下部から改質液ｄを改質液送液ポンプ１１−７で系外に搬出する。
【００２９】  其々の槽１〜５と混合攪拌機４の底部に具備した超音波振動子６と超音波発生装置７の振動子先端（負荷）より、２０〜４０（ｋＨｚ／Ｓｅｃ）の振動を発生させキャビティーションを起こし、混合液中の多くの化合物は、ナノレベルにクラッシされると、供に前記前記混合液に解けるとイオン解離分解反応を促進して超微細液滴となり、前記混合液ｄの物質変化を阻止し、均一で安定した混合状態を維持できるため、混合後の前記液体は長時間が経過しても完全に分離しない。
【発明の効果】
【００３０】  以上説明したように、本発明による二液流体以上で乱流の影響を受けながら希釈混合した液体の物質変化の進行を阻止する方法及び其の設備は、其々の貯留槽毎に超音波［２０〜４０（ｋＨｚ／Ｓｅｃ）］発生装置を具備しており、超音波領域振動の電気エネルギーを音圧の機械エネルギーに変換し、前記発生装置の振動子面に対し垂直に通過する異種液体或いは同種液体の混合液にキャピティーションを起すと、前記液内に音圧の周波数に比例した微細な気泡が生じて、前記液全体をクラッシュすると供に前記混合液中の多くの化合物は、前記混合液に解けるとイオン解離反応を促進して超微細液滴となり、前記混合液の物質変化を阻止し、均一で安定した混合状態を維持できるため、混合後の前記液体は長時間が経過しても分離しにくくなる。
【００３１】  更に、前記混合液の物質変化を阻止するために超音波［２０〜４０（ｋＨｚ／Ｓｅｃ）］発生装置を具備した超音波混合改質機を設け、前記混合液入口部に乱流を形成する金網の格子を設け、この格子の下流域に等方性に近い格子の乱流場を形成せしめ、注入された前記混合液を均等に縮流させるために中心に攪拌羽軸を設け、この攪拌羽軸と平行に通過する前記混合液にキャビティーションを起し、ナノレベルまでクラッシュすると前記混合液は時間が経過しても完全に分離しなくなる。
【００３２】  従って、前記超音波特性を生かした超音波振動の組み合わせによって、希釈混合後の前記混合液の物質変化を阻止できる技術と、其の設備を提供するものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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