(57)【要約】【課題】分離しやすい液体、すなわち、水と油を混合して分離しにくい安定したエマルジョンとするにあたり、特に水分比率の高いエマルジョンをせいぞうするための液体混合装置を提供する。【解決手段】膨張弁とパイプ状ミキサーとを利用して複数の液体を混合、エマルジョン化する装置において、膨張管とニードル弁とからなり、絞りと膨張曲線を、内部を流れる混合液体が界面剥離とキャビテーションとを起こさない曲線に形成した膨張弁と、該膨張弁の出口に連続して接続され、その内部に羽根が設けられたパイプ状ミキサーとを具備したものであって、混合液体を均一に膨張、エマルジョン化することを特徴とする液体混合装置を構成する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
膨張弁とパイプ状ミキサーとを利用して複数の液体を混合、エマルジョン化する装置において、膨張管とニードル弁とからなり、絞りと膨張曲線を、内部を流れる混合液体が界面剥離とキャビテーションとを起こさない曲線に形成した膨張弁と、該膨張弁の出口に連続して接続され、その内部に羽根が設けられたパイプ状ミキサーとを具備したものであって、混合液体を均一に膨張、エマルジョン化することを特徴とする液体混合装置。
【請求項２】
前記膨張弁及びパイプ状ミキサーを通過中の混合液体に超音波振動を作用させる手段を具備した請求項１記載の液体混合装置。
【請求項３】
前記膨張弁が、その基端部にオイル、乳化剤用ミキサーにより事前混合された混合液用の入口パイプと、水用の入口パイプとを個別に具備した請求項１記載の液体混合装置。
【請求項４】
前記膨張弁を構成する膨張管が、薄い肉厚のものであり、弾性変形しやすい性質のもので構成されている請求項２記載の液体混合装置。
【請求項５】
前記パイプ状ミキサーの出口に連続して接続され整流板と、該整流板を覆うごとく設けた上部貯留タンクと、該上部貯留タンクの下流に設けられたサブタンクと、該サブタンクからの混合液体を受け取り、かつ、パイプ状ミキサーを包囲するごとく支持し、その外壁に振動板を介して超音波発振器が装着された処理タンクを具備した請求項１記載の液体混合装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、分離しやすい液体の混合に関するものでる。すなわち、水と油を混合して分離しにくい安定したエマルジョンとするにあたり、特に水分比率の高いエマルジョンを製造するための液体混合装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の液体混合装置には、次のようなものがある。膨張弁を利用して複数の液体を混合、エマルジョン化する装置において、膨張管とニードル弁からなる膨張弁の絞りと膨張曲線を、前記膨張弁を流れる混合液体が界面剥離とキャビテーションとを起こさない曲線に形成し、混合液体を均一に膨張、エマルジョン化することを特徴とする液体混合装置。前記混合液体に超音波を作用させた後に、少なくとも一端を固定し、振動できる弾力性管状ミキサーを通過させ、該ミキサーを振動させることにより混合液体を均一に分散する液体混合装置。前記混合液体に超音波を作用させた後に、少なくとも一端を固定し、振動できる弾力性管状ミキサーを通過させ、該ミキサーを振動させることにより混合液体を均一に分散する液体混合装置。（特許文献１参照。）。
【０００３】
特開平１０−２７７３７５号公報
【０００４】
以下、図７により従来の液体混合装置について説明する。膨張弁１０１の出口をタンク１０４に開口させる。このタンク１０４には、振動板１０５を介して超音波発振器１０６が取り付けられ、その上部には、整流板１１１が取り付けられている。ミキサー１０７は、タンク１０４の底板と整流板１１１とによって支持されている。
【０００５】
この装置において、被処理液は、界面剥離とキャビテーションとを起こさせずに徐々に均一に流れを広げ、エマルジョン化した状態でタンク１０４の底部に吹き込まれる。そこで問題なのは、この吹き込まれる段階において、タンク１０４の容量の関係からして、急激に流れが広げられることになり、被処理液が界面剥離とキャビテーションをと起こす危険が発生する。これは、エマルジョン化に悪影響を及ぼす。また、ミキサー１０７を備えているが、エマルジョン化をするにあたり、連続的な処理の一連の流れの一部の作用を単独にするだけであり、他の構成部材、例えば膨張弁１０１と関連して作用して相乗効果を奏するものではなかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような課題を解決しようとするもので、膨張弁膨張による徐々に均一に流れを広げた効果を持続しままパイプ状ミキサーで処理できる液体混合装置を提供し、また、膨張弁、パイプ状ミキサー、整流板、処理タンク等により被処理液をエマルジョン化するにあたり、エマルジョン化の状態が全体としてより一層むらのない安定したものとなる液体混合装置を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
膨張弁とパイプ状ミキサーとを利用して複数の液体を混合、エマルジョン化する装置において、膨張管とニードル弁とからなり、絞りと膨張曲線を、内部を流れる混合液体が界面剥離とキャビテーションとを起こさない曲線に形成した膨張弁と、該膨張弁の出口に連続して接続され、その内部に羽根が設けられたパイプ状ミキサーとを具備したものであって、混合液体を均一に膨張、エマルジョン化することを特徴とする液体混合装置して第１の課題解決の手段としている。
【０００８】
また、前記膨張弁及びパイプ状ミキサーを通過中の混合液体に超音波振動を作用させる手段を具備した液体混合装置して第２の課題解決の手段としている。
【０００９】
更に、前記膨張弁が、その基端部にオイル、乳化剤用ミキサーにより事前混合された混合液用の入口パイプと、水用の入口パイプとを個別に具備した液体混合装置として第３の課題解決の手段としている。
【００１０】
更にまた、前記膨張弁を構成する膨張管が、薄い肉厚のものであり、弾性変形しやすい性質のもので構成されている液体混合装置として第４の課題解決の手段としている。
【００１１】
更に加えて、前記パイプ状ミキサーの出口に連続して接続され整流板と、該整流板を覆うごとく設けた上部貯留タンクと、該上部貯留タンクの下流に設けられたサブタンクと、該サブタンクからの混合液体を受け取り、かつパイプ状ミキサーを包囲するごとく支持し、その外壁に振動板を介して超音波発振器が装着された処理タンクを具備した液体混合装置として第５の課題解決の手段としている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例を図面に沿って説明する。
図１に示すように、膨張弁１は、ベンチュリー管と同じ構造の膨張管２とニードル弁３と微調整用つまみ４と微調整用つまみ４とを備えている。この膨張弁１の膨張管２の出口には、パイプ状ミキサー９が接続され、その内部には、羽根５が挿入された通過型ミキサーである。パイプ状ミキサー９の出口には、多数の孔の開いた整流板１０が設けられている。この整流板１０を覆うごとく上部地貯留タンク１１が設けられている。パイプ状ミキサー９を支持しこれを包囲するごとく、処理タンク６が設けられている。処理タンク６には、振動板７を介して超音波発振器８が装着されいる。
【００１３】
超音波発振器８は、出力１２００Ｗ、発振周波数３３ｋＨｚの仕様のものが好敵である。図面には、２個しか図示されていないが、超音波を効果的に印加するためには、その発生源を多数のものとして重畳させ、かつ、他方向から印加することが有効であるから、実施例では、１２個設けてもよい。振動板７の振動は、処理タンク６の内部に収容されているものを振動させるばかりでなく、処理タンク６に支持されているのパイプ状ミキサー９にも固体振動として伝達される。したがって、振動板の作用をより有効に利用することができる。その振動の作用については詳細に後述する。また、その他の構成部材の詳細についても後述する。
【００１４】
乳化剤用ミキサー１６の入口には、ポンプ１８を介してオイルタンク１２が、ポンプ２０を介して乳化剤タンク１３がそれぞれ接続されている。乳化剤用ミキサー１６の出口は、ポンプ１７を介して膨張弁１入口に接続されている。水タンク１４は、ポンプ１９を介して膨張弁１入口に接続されている。サブタンク１５は、上部地貯留タンク１１の出口に接続されて処理液を収容し、かつ、その出口は、処理タンク６に接続されて一旦収容した処理液を処理タンク６に供給している。さらに、処理タンク６には、最終処理されたエマルジョンを消費されるべき装置に供給する出口パイプ２１が接続されている。
【００１５】
図２は、膨張弁１の詳細図である。その基端部には、オイルと乳化剤との混合液用の入口パイプ２３と水用の入口パイプ２４が開口している。また、ベンチュリ管と同じ構造の膨張管２とニードル弁３を備えている。この膨張管２は、入側、出側、共にゆるやかな曲線になっており、その間に最小断面積に絞られた喉部２５が形成されている。つまり、管の断面を一旦絞り込み再び広げた形状とされている。液体に触れる面は鏡面に仕上げてある。ニードル弁３も同様に仕上げてある。膨張管２とニードル弁３の曲線は違っている。したがって、ニードル弁３と膨張管２の間隙はニードル弁３の出し入れにより微調整ができる。その出し入れは、ニードル弁３の基部にネジ部２２が設けられ、微調整用つまみ４を回転させることにより達成される。両者を、ゆるやかな曲線に仕上げてある理由は、膨張管２を通過する混合流体が界面剥離を起こさないためである。エマルジョン化において重要なのは、粒子径の均一化である。不均一性はエマルジョンの分離を促進する。キャビテーションによる気泡の発生はエマルジョンにとっては悪影響となるから、気泡を作らないようにするためでもある。膨張弁１において被処理液は、流動状態ではあるが、界面剥離を起こさず、キャビテーションが発生しない状態で超音波を印加されることになり、粒子径の均一化されたエマルジョン化の促進をはかることができる。
【００１６】
図３、図４、図５及び図６は、パイプ状ミキサー９の詳細図である。図３のものは、羽根５が、一枚で構成されたものを示す。図４のものは、羽根５が、流れの方向に沿って一列に配置された複数枚のもので構成されたものを示す。図５のものは、羽根５が、流れの方向に沿って複数列に配置された複数枚のもので構成されたものを示す。図６のものは、羽根５が、管壁に植設られた多数本の棒状体のもので構成されたものを示す。羽根の形状については、キャビテーションによる気泡の発生はエマルジョンにとっては悪影響となるので、急激な流れの変化をしない形状のものを選択すればよく、前記した以外の周知技術のものから適当に選択することも可能である。
【００１７】
パイプ状ミキサー９は、処理タンク６の上下の板状部材に固定されており、振動板７の超音波振動が、該板状部材を介して固体振動としてパイプ状ミキサー９に伝達される。パイプ状ミキサー９は、薄い肉厚のものであり、弾性変形しやすいもであり、伝達された超音波振動を内部を流動状態で通過する被処理液に効率的に伝達することができるものである。
【００１８】
整流板１０は、多数の孔の開いたものであり、パイプ状ミキサー９からの被処理液の流れを静流状態に安定させすると同時に被処理液をさらに均一な状態とするものである。上部地貯留タンク１１は、整流板１０の後方の流れを安定状態とするものである。サブタンク１５は、１００ｌ程度の容量が適当である。
【００１９】
本発明の液体混合装置の作用を処理順序に従って説明する。被処理液は、容積割合でオイル１に対して、水１〜１．５及び乳化剤０．００３の割合で混合される。オイルは、一般的には重油、軽油又はガソリン等の燃料油であるが、それ以外のもの、例えば、サラダオイル等のエマルジョン化を必要とするものであればよい。
【００２０】
オイルタンク１２と乳化剤タンク１３とから供給されたオイルと乳化剤とがオイル、乳化剤用ミキサー１６により事前混合された後、混合液用の入口パイプ２３から膨張弁１の基端部に供給され、水タンク１４からの水も水用の入口パイプ２４から膨張弁１の基端部に供給される。オイル、乳化剤及び水からなる被処理液は、滑らかに膨張管２を流れる。絞られながら最小断面積に絞られた喉部２５を通過した後、徐々に膨張しながら膨張管２を過ぎる。被処理液は、徐々に膨張している段階において超音波を印加を受けることによりエマルジョン化が効果的に行なわれる。膨張管２及びニードル弁３が、ゆるやかな曲線に仕上げられているので、この間において、界面剥離を起こさず、キャビテーションによる気泡の発生がない。被処理液は、膨張管２を過ぎると直ぐにパイプ状ミキサー９にそのままの状態で吹き込まれ、膨張による効果を持続したままパイプ状ミキサー９で処理されることとなる。被処理液は、該パイプ状ミキサー９を通過中に羽根５により繰り返しカットされることによりエマルジョン化が均一に行われる。さらに、パイプ状ミキサー９も超音波振動をしており弾性変形しやすいもであるから、伝達された超音波振動を内部を流動状態で通過する被処理液に効率的に伝達することとなり、均一なエマルジョン化の効果がさらに相乗的なものとなる。また、被処理液は、膨張弁１とパイプ状ミキサー９とを通過中に静止状態でなく、流動状態で超音波振動を受けるため、より効果的にエマルジョン化が促進される。
【００２１】
被処理液は、パイプ状ミキサー９を通過した直後に整流板１０を通過することにより、静流状態にされ、乱流の発生をすることなく安定状態となる。さらに、被処理液は、サブタンク１５を通過の後、処理タンク６に供給されることによって、他方向からの超音波を比較的長時間に渡って印加されることにより、エマルジョン化の状態が全体としてより一層むらのない安定したものとなる。
【００２２】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば次のような効果が得られる。請求項１の発明においては、処理液が、滑らかに膨張管２を流れ、絞られながら最小断面積に絞られた喉部２５を通過した後、徐々に膨張しながら膨張管２を過ぎるから、被処理液が、徐々に膨張している段階において超音波を印加を受けることによりエマルジョン化が効果的におこなわれる。そして、膨張管２及びニードル弁３が、ゆるやかな曲線に仕上げられているので、この間において、界面剥離を起こさず、キャビテーションによる気泡の発生がない。さらに、被処理液が、膨張管２を過ぎると直ぐにパイプ状ミキサー９にそのままの状態で吹き込まれ、膨張による効果を持続しままパイプ状ミキサー９で処理されることとなる。さらにまた、被処理液が、該パイプ状ミキサー９を通過中に羽根５により繰り返しカットされることによりエマルジョン化が均一に行われる。加えて、被処理液が、膨張弁１とパイプ状ミキサー９とを通過中に静止状態でなく、流動状態で超音波振動を受けるため、均一なエマルジョン化の効果がさらに相乗的なものとなる。
【００２３】
請求項２の発明においては、超音波振動を作用させる手段をさらに具備したものであるから、請求項１の発明におけるものに加えて、混合作用をより効果的に達成することができる。
【００２４】
請求項３の発明においては、オイル、乳化剤用ミキサーにより事前混合された混合液用の入口パイプと、水用の入口パイプとを個別に具備したあるから、請求項１の発明におけるものに加えて、事前に必要としていたミキサーの一部を省略することができ、装置をより簡略化して効率的なものとすることができる。
【００２５】
請求項４の発明においては、薄い肉厚のものであり、弾性変形しやすい性質のもので構成されているから、膨張管に伝達された超音波振動を内部を流動状態で通過する被処理液に効率的に伝達することができる効果がある。 、
【００２６】
請求項５の発明においては、請求項１の発明におけるものに加えて、被処理液が、パイプ状ミキサー９を通過した直後に整流板１０を通過することにより、静流状態にされ、乱流の発生をすることなく安定状態となり、さらに、サブタンク１５を通過の後、処理タンク６に供給されることによって、他方向からの超音波を比較的長時間に渡って印加されることにより、エマルジョン化の状態が全体としてより一層むらのない安定したものとなる
【００２７】
請求項１乃至請求項５の発明を利用することにより、長期間分離しない安定なエマルジョン燃料を大量に製造できる。ジーゼルエンジンの燃料にすると、燃費を改善できるばかりでなく、排ガス中のＣＯ，ＮＯＸ濃度を大幅に削減できる。ボイラーの燃料として使用する燃焼効率が増加する。
【００２８】
前記したエマルジョン燃料の製造ばかりでなく、サラダオイル等のエマルジョン化、乳液状の化粧水の製造、薬品やエマルジョン食品の製造においても効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る液体混合装置の全体概念図である。
【図２】本発明に係る膨張弁の詳細図である。
【図３】本発明に係るパイプ状ミキサーの詳細図である。
【図４】本発明に係る他のパイプ状ミキサーの詳細図である。
【図５】本発明に係る他のパイプ状ミキサーの詳細図である
【図６】本発明に係る更にパイプ状ミキサーの詳細図である。
【図７】従来例の図である。
【符号の説明】
１      膨張弁
２      膨張管
３      ニードル弁
４      微調整用つまみ
５      羽根
６      処理タンク
７      振動板
８      超音波発振器
９      パイプ状ミキサー
１０    整流板
１１    上部貯留タンク
１２    オイルタンク
１３    乳化剤タンク
１４    水タンク
１５    サブタンク
１６    オイル、乳化剤用ミキサー
１７，１８，１９，２０  ポンプ
２１    出口パイプ
２２    ネジ部
２３    オイルと乳化剤との混合液用の入口パイプ
２４    水用の入口パイプ
２５    喉部
１０１  膨張弁
１０２  膨張管
１０３  ニードル弁
１０４  タンク
１０５  振動板
１０６  超音波発振器
１０７  ミキサー（スターチングミキサ）
１０８  ポンプ
１０９  ミキサー（オイル、乳化剤、水）
１１０  ミキサー（オイル、乳化剤）
１１１  整流板
【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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