(57)【要約】【課題】気体の混入量を極力小さくする固体物と液体との混合方法そして装置を提供することを課題とする。【解決手段】固形物Ｓと液体Ｌとを混合する混合装置１において、粉体、粒体、塊状体等の形状の固形物Ｓと液体Ｌとを含むと共に、気体Ａが混入した第１の混合物Ｍ１を形成する事前混合部２と、該事前混合部２において形成された上記第１の混合物Ｍ１を収容して該第１の混合物Ｍ１の滞留層を形成し、該滞留層の自由液面Ｊが大気圧又はそれ未満の圧力に曝されるように、一時的に滞留させる貯留容器３と、該貯留容器３と該貯留容器３の下方で連結管４を介して接続されて、該貯留容器３にて一時的に滞留した上記第１の混合物Ｍ１を収容し、上記第１の混合物中に没入して位置する攪拌翼５０で攪拌することにより、上記固形物と上記液体との第２の混合物を形成する攪拌容器５と、を備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固形物と液体との混合物の製造方法において、
粉体、粒体、塊状体等の形状の固形物と液体とを含むと共に、気体が混入した第１の混合物を形成する第１の工程と、
該第１の工程で形成された上記第１の混合物を貯留容器に一時的に滞留させて、第１の混合物の滞留層を形成し該滞留層の自由液面を大気圧又はそれ未満の圧力に曝して、その滞留の過程で上記第１の混合物に混入している上記気体の少なくとも一部を除去する第２の工程と、
該第２の工程で上記気体の少なくとも一部が除去された上記第１の混合物を攪拌して上記固形物と上記液体との第２の混合物を形成する第３の工程とを有することを特徴とする混合物の製造方法。
【請求項２】
第３の工程は、貯留容器と、該貯留容器の下方で、連結管を介して接続されている攪拌容器に、第１の混合物を収容させ、該攪拌容器へ降下収容された第１の混合物中に没入して位置する攪拌翼により攪拌して第２の混合物を形成することとする請求項１に記載の混合物の製造方法。
【請求項３】
第２の工程は、貯留容器に一時的に滞留している第１の混合物の鉛直線まわりでの自由な流動を規制する抵抗手段により、上記第１の混合物の渦流を低減させる渦流低減工程を有することとする請求項１又は２に記載の混合物の製造方法。
【請求項４】
渦流低減工程は、貯留容器で鉛直線方向に延びて設置された抵抗板により、上記第１の混合物の渦流を低減させる工程であることとする請求項３に記載の混合物の製造方法。
【請求項５】
第１ないし第３の工程に加え、貯留容器における第１の混合物の自由液面の液位の変化を防止又は抑制するように制御するレベル制御工程を有することとする請求項１ないし請求項４のいずれか一つに記載の混合物の製造方法。
【請求項６】
第１ないし第３の工程に加え、第２の混合物の注入先となる配管内を移動する流体の流量に基づき、第１の混合物に含まれる固形物の量と液体の量の少なくとも一方を制御する投入量制御工程と、攪拌容器から第２の混合物を引き出し、上記配管内に注入する注入工程とを有することとする請求項１ないし請求項５のいずれか一つに記載の混合物の製造方法。
【請求項７】
液体は海水又は淡水であり、固形物は上記液体又はその内容物に化学処理を施すための薬剤であることとする請求項１ないし請求項６のいずれか一つに記載の混合物の製造方法。
【請求項８】
液体は船舶のバラスト水タンクに貯蔵される又は貯蔵されていたバラスト水であり、固形物は上記バラスト水中の微生物を殺菌するための殺菌剤若しくはその原料又はその殺菌剤を処理するための薬剤若しくはその原料であることとする請求項６に記載の混合物の製造方法。
【請求項９】
固形物と液体とを混合する混合装置において、
粉体、粒体、塊状体等の形状の固形物と液体とを含むと共に、気体が混入した第１の混合物を形成する事前混合部と、
該事前混合部において形成された上記第１の混合物を収容して該第１の混合物の滞留層を形成し、該滞留層の自由液面が大気圧又はそれ未満の圧力に曝されるように、一時的に滞留させる貯留容器と、
該貯留容器と該貯留容器の下方で連結管を介して接続されて、該貯留容器にて一時的に滞留した上記第１の混合物を収容し、上記第１の混合物中に没入して位置する攪拌翼で攪拌することにより、上記固形物と上記液体との第２の混合物を形成する攪拌容器と、を備えることを特徴とする混合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉体、粒体、塊状体状等の形状の固形物と液体とを混合し攪拌することにより混合物を形成する際、その混合物における気体の混入量をより低減させることができる技術に関し、より詳しくは、固形物と液体とを混合した後、そこに混入している気体の少なくとも一部を予め除去し、引き続き攪拌することにより、気体の混入量をより低減させる又はより効果的に低減させることができる混合物の製造方法及び混合装置に関する。
【０００２】
本発明は、気体の混入量がより少ない混合物を高速且つ大量に製造する必要がある場面或いは気体の混入量をより低減しつつ固形物を液体に高速且つ大量に溶解させ、かつ液体での混合物の濃度を正確にする必要がある場面において、特に有益である。
【背景技術】
【０００３】
粉体、粒体、塊状体等の形状の固形物と液体との混合物における気体の混入量を低減させることができる技術として、固形物及び液体を共通の投入管に供給し、該投入管に連結された混合機において特殊形状の回転盤（ピンミル）により混合と攪拌とを行う装置が知られている（特許文献１）。特許文献１における回転盤は、円板状の回転部材と、該回転部材の一方の板面に立設されていて該回転部材の回転によって固形物と液体とを混合し攪拌する複数個のピン状の突起部分とを備えている。それ故、該回転盤を回転すれば、突起部分が固形物と液体と混合物に必要最小限の攪拌力を作用させて、液体を圧送により供給することにより生じる空気の巻き込み（いわゆる「泡噛み」）を極力少なくするようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１６８６６２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記の回転盤を使用するだけでは、固形物と液体とを混合し攪拌する際に該液体の供給が圧送により行われるため圧送時に混入した気体を十分に除去することができない。固形物と液体との混合物に気体が混入すると「泡噛み」の問題が生じることに加えて、該混合物をポンプ装置により配管を通じて搬送する際、気体の混入により固体物が「だま」として残っていて不均一な混合状態となっているために、この混合物の搬送に必要な動力や配管抵抗が変動するという問題が生じる。このような問題は、混合すべき固形物及び液体あるいはその一方がより多い場合や、より固形物と液体とを短時間で混合する場合、配管が細いまたは長い場合、或いは配管、曲部や異形部または計測機器、バルブ、タンク等が接続された不規則部分を備えている場合にはその部分において、より顕著になる。
【０００６】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、粉体、粒体、塊状体等の形状の固形物と液体とを混合し攪拌することにより混合物を形成する際、その混合物における気体の混入量をより低減させることができる方法及び装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下、本発明について説明するが、その説明中、使用される用語の意味又は解釈は、以下の通りである。
（１）「固形物」とは、液体中に分散、懸濁又は混合することが求められる固体又は固体状の物質をいい、その性状の典型例は粉体、粒体あるいは塊状体である。
（２）「自由液面」とは、大気圧又はそれ未満の圧力に曝され、且つ、容器内壁面に接触していない液体又は液体と固形物の混合物の表面をいい、自由液面の鉛直方向における位置を自由液面の「液位」という。
（３）「満液状態」とは、自由液面が形成されない程度に液体又は液体と固形物の混合物が満ちている状態をいう。該液体は水に限定されない。満液状態のうち、該液体又は該混合物が流動している状態を「満流状態」という場合がある。
【０００８】
本発明の課題を解決するために、本発明の第１の形態は混合物の製造方法に関しており、この第１の形態では、粉体、粒体、塊状体等の形状の固形物と液体とを含むと共に、気体が混入した第１の混合物を形成する第１の工程と、該第１の工程で形成された上記第１の混合物を貯留容器に一時的に滞留させて、第１の混合物の滞留層を形成し該滞留層の自由液面を大気圧又はそれ未満の圧力に曝して、その滞留の過程で上記第１の混合物に混入している上記気体の少なくとも一部を除去する第２の工程と、該第２の工程で上記気体の少なくとも一部が除去された上記第１の混合物を攪拌して上記固形物と上記液体との第２の混合物を形成する第３の工程とを有することを特徴としている。
【０００９】
本発明の第２の形態では、第１の形態において、第３の工程は、貯留容器と、該貯留容器の下方で、連結管を介して接続されている攪拌容器に、第１の混合物を収容させ、該攪拌容器へ降下収容された第１の混合物中に没入して位置する攪拌翼により攪拌して第２の混合物を形成する。
【００１０】
本発明の第３の形態では、第１又は第２の形態において、第２の工程は、貯留容器に一時的に滞留している第１の混合物の鉛直線まわりでの自由な流動を規制する抵抗手段により、上記第１の混合物の渦流を低減させる渦流低減工程を有する。
【００１１】
本発明の第４の形態では、第３の形態において、渦流低減工程は、貯留容器で鉛直線方向に延びて設置された抵抗板により、上記第１の混合物の渦流を低減させる工程である。
【００１２】
本発明の第５の形態では、第１ないし第４のいずれか一つの形態において、第１ないし第３の工程に加え、貯留容器における第１の混合物の自由液面の液位の変化を防止又は抑制するように制御するレベル制御工程を有する。
【００１３】
本発明の第６の形態では、第１ないし第５のいずれか一つの形態において、第１ないし第３の工程に加え、第２の混合物の注入先となる配管内を移動する流体の流量に基づき、第１の混合物に含まれる固形物の量と液体の量の少なくとも一方を制御する投入量制御工程と、攪拌容器から第２の混合物を引き出し、上記配管内に注入する注入工程とを有する。
【００１４】
本発明の第７の形態では、第１ないし第６のいずれか一つの形態において、液体は海水又は淡水であり、固形物は上記液体又はその内容物に化学処理を施すための薬剤である。
【００１５】
本発明の第８の形態では、第６の形態において、液体は船舶のバラスト水タンクに貯蔵される又は貯蔵されていたバラスト水であり、固形物は上記バラスト水中の微生物を殺菌するための殺菌剤若しくはその原料又はその殺菌剤を処理するための薬剤若しくはその原料である。
【００１６】
本発明の第９の形態は混合装置に関しており、この第９の形態では、固形物と液体とを混合する装置において、粉体、粒体、塊状体等の形状の固形物と液体とを含むと共に、気体が混入した第１の混合物を形成する事前混合部と、該事前混合部において形成された上記第１の混合物を収容して該第１の混合物の滞留層を形成し、該滞留層の自由液面が大気圧又はそれ未満の圧力に曝されるように、一時的に滞留させる貯留容器と、該貯留容器と該貯留容器の下方で連結管を介して接続されて、該貯留容器にて一時的に滞留した上記第１の混合物を収容し、上記第１の混合物中に没入して位置する攪拌翼で攪拌することにより、上記固形物と上記液体との第２の混合物を形成する攪拌容器と、を備えることを特徴としている。
【００１７】
本発明の第１０の形態では、第９の形態に係る装置において、事前混合部が、混合投入管と、該混合投入管に固形物を投入する固形物投入手段と、上記混合投入管へ接線方向又は上記混合投入管の管軸周りに液体を投入する液体投入手段とを備えている。
【００１８】
本発明の第１１の形態では、第９又は第１０の形態において、貯留容器が、第１の混合物に生じる渦流を低減させる、鉛直方向に延びる抵抗板を備えている。
【００１９】
本発明の第１２の形態では、第９ないし第１１のいずれか一つの形態において、攪拌容器に第１の混合物を満液状態で収容させるとともに貯留容器における上記第１の混合物の自由液面の液位を一定に保持するように制御するレベル制御機構を備える。
【００２０】
本発明の第１３の形態では、第１２の形態において、レベル制御機構は、貯留容器における第１の混合物の自由液面の液位を計測するレベル計測手段と、攪拌容器にて形成された第２の混合物を引き出すポンプ装置とを備えており、上記レベル計測手段の出力に基づき上記ポンプ装置の動作を制御する機構である。
【００２１】
本発明の第１４の形態では、第９ないし第１３のいずれか一つの形態において、第２の混合物の注入先となる配管内を移動する流体の流量に基づき、事前混合部における固形物の投入量と液体の投入量の少なくとも一方を制御する投入量制御機構を備える。
【００２２】
本発明の第１５の形態では、第９ないし１１のいずれか一つの形態において、液体が海水又は淡水であり、上記固形物が海水若しくは淡水又はその内容物に化学処理を施すための薬剤である。
【００２３】
本発明の第１６の形態では、第１４の形態において、液体が船舶のバラスト水タンクに貯蔵される又は貯蔵されていたバラスト水であり、固形物が上記バラスト水中の微生物を殺菌するための殺菌剤若しくはその原料又はその殺菌剤を処理するための薬剤若しくはその原料である。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の混合物の製造方法及び装置によると、固形物と液体との混合物（第１の混合物）が貯留容器に一時的に滞留して滞留層を形成しているとき、該滞留層の自由液面が大気圧又はそれ未満の圧力に曝されるので、該混合物から該混合物中に混入している気体の少なくとも一部が放出され除去される。それ故、本発明によれば、当初の混合物（第１の混合物）に比べて気体の混入量が少ない混合物（第２の混合物）を製造することができ、換言すれば、固形物と液体とを混合し攪拌することにより混合物を形成する際、その混合物における気体の混入量をより低減させることができる。
【００２５】
本発明の各形態が奏する効果は、次のとおりである。
【００２６】
本発明の第１の形態によれば、固形物と液体との混合物が貯留容器にて一時的に滞留して滞留層を形成しているとき、該滞留層の自由液面が大気圧又はそれ未満の圧力に曝されるので、該第１の混合物から該混合物中に混入している気体の少なくとも一部が放出され除去される。
【００２７】
第１の形態で、第１の工程は、粉体、粒体、塊状体等の形状の固形物と液体とを含み、気体が混入した第１の混合物を形成する工程であれば、いかなる工程であってもよく、そのような工程である限り、液体に対して固形物を投入して混合させる工程であっても、固形物に対して液体を投入して混合させる工程であっても、固形物と液体とを別々に投入して混合させる工程であっても第１の工程に該当し、固形物と液体とを混合する過程で気体を積極的に混入させる工程であっても、気体が不可避的に混入してしまう工程であっても、第１の工程に該当する。
【００２８】
固形物は、それが液体とともに第１の混合物になったとき、該第１の混合物が貯留容器内で滞留層を形成して該滞留層に自由液面が形成させ得るものである限り、塊状であっても粒状であってもよい。しかし、第１の混合物や第２の混合物に組成物の分布の均一性が求められる場合には、固形物は粉体や粒径の小さな粒体であることが望ましい。    
【００２９】
また、第１の混合物の自由液面を大気圧未満の圧力に曝すと、第１の混合物に混入している気体をより短時間でより多く除去することができる。しかし、そのためには自由液面上方の空間の圧力を大気圧以下にする気体吸引用のポンプ装置、配管などの付帯機構が必要になる。他方、該自由液面を大気圧に曝すと、気体吸引のための付帯機構は不要になりコスト増も回避できるが、第１の混合物に混入している気体を除去するにはより時間がかかる。それ故、第２の工程において、第１の混合物の自由液面を大気圧に曝すか、それ未満の圧力に曝すかは、要求されている仕様による。
【００３０】
また、第３の工程は、第２の工程において気体の少なくとも一部が除去された第１の混合物を攪拌する工程であり、その結果、形成されるものが第２の混合物である。第２の混合物は、その元となるものが、気体の少なくとも一部が除去された第１の混合物である以上、第１の混合物よりも気体の混入量が少なくなる。それ故、第３の工程は、第２の工程において気体の少なくとも一部が除去された第１の混合物を攪拌することにより形成される第２の混合物の気体の混入量が、該第１の混合物より少なくなる工程である限り、いかなる工程であってもよく、その攪拌の手法、種類等に制限はない。
【００３１】
本発明の第２の形態においては、第３の工程が、第２の工程において気体の少なくとも一部が除去された第１の混合物を、貯留容器と、該貯留容器の下方で、連結管を介して接続している攪拌容器に収容させる工程であるので、第１の混合物の降下移動が容易になることは言うまでもなく、第１の混合物が貯留容器から攪拌容器に移動する際に新たな気体を巻き込むことが少ない又は巻き込むことがない。特に、第１の混合物が貯留容器から攪拌容器に向かって満流状態で移動するように構成されている場合には、第１の混合物が貯留容器から攪拌容器に移動する際に新たな気体を巻き込むことがない。加えて、攪拌容器において第１の混合物の中に没入して位置した攪拌翼により攪拌するので、攪拌による気体の巻き込みが起こらない又はより少なくて済む。それ故、本発明の第２の形態によれば、第１の混合物よりも気体の混入量が少ない第２の混合物を確実に得ることができる。
【００３２】
第２の工程において、第１の混合物が貯留容器に一時的に滞留しているとき、その自由液面を大気圧又は大気圧未満の圧力に曝すことにより、混入している気体の少なくとも一部を除去する一方で、該自由液面に大きな変動が生じると該第１の混合物への気体の混入が起こり、気体除去の効果が低下し易くなる。例えば、該自由液面に渦流が生じたり、その液位が変化したりすると、該第１の混合物に気体の巻き込みが起こり易くなるので、気体の混入量が増加し易くなり、該自由液面を大気圧又は大気圧未満の圧力に曝す意味が薄れてしまう。
【００３３】
貯留容器において第１の混合物の自由液面に生じる渦流には、少なくとも、第１の混合物の貯留容器への収容方法に起因するもの（前者）と、第１の混合物の貯留容器から攪拌容器への移動方法に起因するもの（後者）がある。前者の典型例は、下方に延びる混合投入管を通じて固形物を貯留容器に収容させる際、該混合投入管へ接線方向又は該混合投入管の管軸周りに液体を投入することにより貯留容器に収容された第１の混合物の自由液面に生じる渦流であり、後者の典型例は、第１の混合物が貯留容器から攪拌容器へと移動する際、その移動の作用が上方に及んで第１の混合物の自由液面に生じる渦流である。攪拌容器に収容された第１の混合物を攪拌翼による攪拌の作用が貯留容器に収容された第１の混合物の自由液面に及んで、その自由液面に渦流を生じさせるケースもあり得るし、攪拌容器から第２の混合物を引き出す作用が貯留容器に収容された第１の混合物の自由液面に及んで、その自由液面に渦流を生じさせる原因ともなり得る。
【００３４】
貯留容器において第１の混合物の自由液面に生じる液位の変化には、少なくとも、該自由液面にその液位が変化するような何らかの力の作用に起因するもの（前者）と、貯留容器における第１の混合物の出量と入量とのアンバランスに起因するもの（後者）がある。前者の典型例は、該自由液面に生じる渦流である。渦流が生じると、該自由液面の一部がせり上がったり陥没したりして、その液位は上下に変動する。後者の典型例は、貯留容器から攪拌容器への第１の混合物の移動量を埋め合わすことができないほどに貯留容器における第１の混合物の投入量が少ない場合に生じる液位の低下や、逆に、貯留容器から攪拌容器への第１の混合物の移動量を埋め合わすには余りあるほどに貯留容器における第１の混合物の投入量が多い場合に生じる液位の上昇である。貯留容器から攪拌容器への第１の混合物の移動量は、攪拌容器からの第２の混合物の引き出し量にも関係し得るので、攪拌容器からの第２の混合物の引き出しの影響により、貯留容器における第１の混合物の自由液面の液位が変化する原因ともなり得る。
【００３５】
これに対して、本発明の第３の形態によれば、渦流低減工程において、該自由液面の渦流を低減させるので、自由液面での気体の巻き込みを抑制することができ、第２の工程における気体の除去の効果を維持することができる。なお、第１の混合が記貯留容器に一時的に滞留しているとき、その自由液面の渦流を低減させる手法の具体例は、本発明の第４の形態における、貯留容器に抵抗板を設けることである。
【００３６】
また、本発明の第５の形態によれば、レベル制御工程において、貯留容器における第１の混合物の自由液面の液位の変化を防止又は抑制するように或いはその液位を一定に保持するので、新たな気体の混入を極力避けることができ、第２の工程における気体の除去の効果を維持することができる。
【００３７】
本発明の第６の形態においては、第２の混合物の注入先となる配管内を移動する流体の流量に基づき、第１の混合物に含まれる固形物の量と液体の量の少なくとも一方が制御されるとともに、攪拌容器から第２の混合物が引き出され、該配管内の流体に注入される。それ故、本発明の第６の形態によれば、上記配管内を移動する流体の流量に適した第２の混合物を該配管内に注入することができる。このような効果は、例えば、第７の形態のように、液体が海水又は淡水であり、固形物が該液体又はその内容物に化学処理を施すための薬剤である場合、そして特に、第８の形態のように、液体が海水であり、固形物が海水中の微生物を殺菌するための殺菌剤又はその殺菌剤を処理するための薬剤であり、流体が、船舶のバラスト水タンクに貯蔵される又は貯蔵されていたバラスト水である場合において、該固形物が奏する薬効を適正に発揮させるために、有効である。
【００３８】
本発明の第９の形態によれば、第１の形態に係る混合物の製造方法を実行する混合装置を実現することができる。この第９の形態においては、貯留容器と混合容器とが連結管を介して接続しているので、第２の形態と同様に、第１の混合物の移動が容易になることは言うまでもなく、第１の混合物が貯留容器から攪拌容器に移動する際に新たな気体を巻き込むことが少ない又は巻き込むことがないので、第１の混合物よりも気体の混入量が少ない第２の混合物を確実に得ることができる。
【００３９】
本発明の第１０の形態においては、混合投入管を通じて固形物を貯留容器に収容させる際、該混合投入管へ接線方向又は該混合投入管の管軸周りに液体を投入するので、固形物と液体とを穏やかに混合させることができ、過剰な気体を巻き込むことがない。それ故、この第１０の形態によれば、第１の混合物を比較的穏やかに貯留容器に収容させることができ、第１の混合物における気体の混入量をより少なくすることができる。
【００４０】
本発明の第１１の形態によれば、貯留容器において生じる第１の混合物の渦流を抵抗板により低減させることができるので、渦流による気体の巻き込みを抑制することができ、貯留容器にて第１の混合物を大気圧又は大気圧未満の圧力に曝すことによる気体の除去の効果を維持することができる。なお、第１０の形態においては、混合投入管を通じて固形物を貯留容器に収容させる際、該投混合入管へ接線方向又は該混合投入管の管軸周りに液体を投入するので、渦流が形成され易く、このような場合において、第１１の形態は、より好ましく、より有効となる。
【００４１】
本発明の第１２の形態によれば、第５の形態に係る混合物の製造方法を実行する混合装置を実現することができる。この場合、特に第１の混合物を攪拌容器に満液状態で収容させるので、第１の混合物を攪拌容器において攪拌する際に新たな気体の混入を抑制又は防止することができる。なお、本発明の第１２の形態におけるレベル制御機構は、貯留容器における第１の混合物の自由液面の液位を計測するレベル計測手段の出力に基づき、攪拌容器において形成された第２の混合物を引き出すポンプ装置の動作を制御する構成の第１３の形態により具体的に実現することができる。
【００４２】
本発明の第１４ないし第１６の形態によれば、それぞれ、第６ないし第８の形態に係る混合物の製造方法を実行する混合装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る混合物の製造方法の説明図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の変形例に係る混合物の製造方法の説明図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る混合装置の概要構成図である。
【図４】図３装置における混合投入管と液体投入管を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）におけるｚ−ｚ断面図である。
【図５】は本発明の第２実施形態の変形例に係る混合装置の変形例を示す概要構成図である。
【図６】図３装置そして図５装置における貯留容器とその内壁に設けられた抵抗板を示し、（ａ）は横断面図、（ｂ）は側面図である。
【図７】本発明の第３そして第４の実施形態に係る混合装置の概要構成図である。
【図８】混合装置の貯留容器が船舶に設置された場合の姿勢を示し、（ａ）は船舶の揺動がローリングの場合、（ｂ）は船舶の揺動がピッチングの場合を示している。
【図９】本発明の第５の実施形態の概要構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
以下、本発明の実施形態に係る混合物の製造方法及び混合装置について、添付図面を参照して説明する。なお、各図において同じ部分又は相当若しくは共通する部分にはこれと同じ符号を付し、その説明を省略する。なお、本発明は、図面に記載された実施形態には限定されない。
【００４５】
[第１の実施形態] 混合物の製造方法  （図３及び図７  混合装置参照）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る混合物の製造方法の説明図である。この製造方法は、粉体、粒体、塊状体等の形状の固形物Ｓと液体Ｌとを含むと共に、気体Ａが混入した第１の混合物Ｍ１（Ｍ１ａ）を形成する第１の工程（Ｓ１）と、該第１の工程（Ｓ１）で形成された上記第１の混合物を貯留容器３に一時的に滞留させて、第１の混合物Ｍ１（Ｍ１ａ）の滞留層を形成し該滞留層の自由液面Ｊを大気圧又はそれ未満の圧力に曝して、その滞留の過程で上記第１の混合物Ｍ１に混入している上記気体Ａの少なくとも一部を除去する第２の工程（Ｓ２）と、該第２の工程で上記気体の少なくとも一部が除去された上記第１の混合物（Ｍ１（Ｍ１ｂ）を攪拌して上記固形物と上記液体との第２の混合物Ｍ２を形成する第３の工程（Ｓ３）とを有する。
【００４６】
この本発明の製造方法において、貯留容器３に滞留している第１の混合物Ｍ１の自由液面Ｊを大気圧に曝すには、貯留容器３の上部３ａに開口部を設けて大気に開放したり、貯留容器３の上部３ａに一端が接続された通排気管３０の他端を大気に開放すればよい。また、貯留容器３に滞留している第１の混合物Ｍ１の自由液面Ｊを大気圧未満の圧力に曝すには、通排気管３０の一端に貯留容器３を接続し、その他端にポンプ３１を設置して、該ポンプ３１により貯留容器３内を減圧すればよい。その後、ポンプ３１の作動は、第１の混合物Ｍ１の自由液面Ｊを大気圧未満の圧力に曝す必要があるとき、換言すれば、気体Ａを単なる大気開放よりは積極的に又はより多く抜き出す必要があるときに行えば足りる。
【００４７】
この製造方法は、本発明の第１の形態に対応していて、第１の形態について説明したような作用効果を奏する。すなわち、この製造方法を実行すれば、第１の混合物Ｍ１が貯留容器３にて滞留層を形成して一時的に滞留しているとき、その自由液面Ｊが大気圧又はそれ未満の圧力に曝されるので、該第１の混合物Ｍ１から該第１の混合物Ｍ１に混入している気体Ａの少なくとも一部が除去され、故に当初の混合物（第１の混合物Ｍ１）に比べて気体の混入量が少ない混合物（第２の混合物Ｍ２）を製造することができ、換言すれば、固形物Ｓと液体Ｌとを混合し攪拌することにより混合物Ｍ２を形成する際、その混合物Ｍ２における気体Ａの混入量をより低減させる。
【００４８】
図２は、本発明の第１の実施形態における変形例に係る混合物の製造方法の説明図である。
【００４９】
＜第１の変形例＞
第１の変形例では、図１のもとに説明した本発明の第１の実施形態に係る製造方法において、第３の工程は、貯留容器３と、該貯留容器３の下方で、連結管４を介して接続されている攪拌容器５に、第１の混合物Ｍ１（Ｍ１ｂ）を収容させ、該攪拌容器５へ降下収容された第１の混合物Ｍ１（Ｍ１ｂ）中に没入して位置する攪拌翼５０により攪拌して第２の混合物Ｍ２を形成する。この第１の変形例は、本発明の第２の形態に対応していて、第１の形態にて説明したような作用効果を奏する。
【００５０】
＜第２の変形例＞
第２の変形例では、図１のもとに説明した本発明の第１の実施形態に係る製造方法において、第２の工程（Ｓ２）は、貯留容器に一時的に滞留している第１の混合物Ｍ１の鉛直線まわりでの自由な流動を規制する抵抗手段により、上記第１の混合物Ｍ１の渦流を低減させる渦流低減工程（Ｓ２ａ）を有する（図２参照）。この第２の変形例は、本発明の第３の形態に対応していて、第３の形態にて説明したような作用効果を奏する。
【００５１】
＜第３の変形例＞
第３の変形例では、渦流低減工程（Ｓ２ａ）は、上記貯留容器３で鉛直線方向に延びて設置された抵抗板Ｂにより、上記第１の混合物Ｍ１の渦流を低減させる工程である（図２参照）。この第３の変形例は、本発明の第４の形態に対応していて、第４の形態にて説明したような作用効果を奏する。
【００５２】
＜第４の変形例＞
第４の変形例では、第１ないし第３の工程（Ｓ１〜Ｓ３）に加え、貯留容器３における第１の混合物Ｍ１の自由液面の液位の変化を防止又は抑制するように制御するレベル制御工程Ｓ６を有する（図２参照）。この第４の変形例は、本発明の第５の形態に対応しており、第５の形態にて説明したような作用効果を奏する。
【００５３】
＜第５の変形例＞
第５の変形例では、第１ないし第３の工程（Ｓ１〜Ｓ３）に加え、第２の混合物Ｍ２の注入先となる配管８内を移動する流体Ｆの流量に基づき、第１の混合物Ｍ１に含まれる固形物Ｓの量と液体Ｌの量の少なくとも一方を制御する投入量制御工程（Ｓ４）と、攪拌容器５から第２の混合物Ｍ２を引き出し、上記配管８内に注入する注入工程（Ｓ５）とを有する（図２参照）。この第５の変形例は、本発明の第６の形態に対応しており、第６の形態にて説明したような作用効果を奏する。
【００５４】
既述した本発明の第１の実施形態及びその変形例に係る製造方法において、液体Ｌが海水又は淡水であり、固形物Ｓが液体Ｌ又はその内容物に化学処理を施すための薬剤である場合（本発明の第７の形態）、特に液体Ｌが海水であり、固形物Ｓが海水中の微生物を殺菌するための殺菌剤又はその殺菌剤を処理するための薬剤であり、流体Ｆが、船舶のバラスト水タンクに貯蔵される又は貯蔵されていたバラスト水である場合（本発明の第８の形態）には、該固形物Ｓが奏する薬効を効果的に発揮させることができる。
【００５５】
[第２の実施形態] 混合装置
図３は、本発明の第２の実施形態に係る混合装置１の概要構成図である。
【００５６】
本実施形態の混合装置１は、粉体、粒体、塊状体等の形状の固形物Ｓと液体Ｌとを含むと共に、気体Ａが混入した第１の混合物Ｍ１（Ｍ１ａ）を形成する事前混合部２と、該事前混合部２において形成された上記第１の混合物Ｍ１（Ｍ１ａ）を収容して該第１の混合物Ｍ１（Ｍ１ａ）の滞留層を形成し、該滞留層の自由液面Ｊが大気圧又はそれ未満の圧力に曝されるように、一時的に滞留させる貯留容器３と、該貯留容器３と該貯留容器３の下方で連結管４を介して接続されて、該貯留容器３にて一時的に滞留した上記第１の混合物Ｍ１（Ｍ１ｂ）を収容し、上記第１の混合物Ｍ１中に没入して位置する攪拌翼５０で攪拌することにより、上記固形物Ｓと上記液体Ｌとの第２の混合物Ｍ２を形成する攪拌容器５と、を備える。
【００５７】
上記固形物Ｓは、上記事前混合部２の上方に設けられた固形物収容部２２から上記事前混合部２へ落下投入される。
【００５８】
上記事前混合部２は、上記固形物収容部２２と貯留容器３との間に配置しており、混合投入管２１を備えている。混合投入管２１は、固形物収容部２２と貯留容器３との間で液体投入管２５が接続されている。
【００５９】
上記混合投入管２１の上方に位置して設けられた固形物収容部２２は、固形物Ｓを収容しており、該固形物Ｓは混合投入管２１に接続された固形物投入調整手段２３により該混合投入管２１に投入される。固形物投入調整手段２３は、混合投入管２１への固形物Ｓの投入と不投入及びその投入量を調整する手段であり、駆動装置２４により駆動される。固形物投入調整手段２３は、固形物Ｓの投入頻度や大きさ（例えば粒度）を調整する機能を有する手段であってもよい。
【００６０】
図４は、事前混合部２の要部の側面図（図４（ａ））及び横断面図（図４（ｂ））であり、図４（ａ）中のｚ−ｚ断面が図４（ｂ）に相当する。図４に示すように、液体投入管２５は、液体Ｌを流入させる配管であり、混合投入管２１の管軸周りの内壁に沿って又は接線方向に混合投入管２１内に液体Ｌが投入されるように、混合投入管２１に取り付けられている（図４（ｂ）参照）。その結果、液体Ｌは低抵抗のもとに流入する。固形物投入調整手段２３により投入された固形物Ｓと液体投入管２５を通じて流入された液体Ｌとは、互いに混合して第１の混合物Ｍ１ａとなり、混合投入管２１を通じて貯留容器３内に降下移動する（図４（ａ）参照）。
【００６１】
固形物Ｓや液体Ｌ、特に前者の固形物Ｓには、通常、気体Ａが混入している。このため、事前混合部２において形成される第１の混合物Ｍ１ａは、気体Ａが混入したものとなる。
【００６２】
貯留容器３は、事前混合部２において形成された第１の混合物Ｍ１（Ｍ１ａ）を滞留層をなすようにして収容する容器であり、第１の混合物Ｍ１ａの上記滞留層の自由液面Ｊが大気圧又はそれ未満の圧力に曝されるように第１の混合物Ｍ１ａを収容し、一時的に滞留させる。
【００６３】
貯留容器３の上部３ａには、通排気管３０の一端が接続されている（図３参照）。該通排気管３０の他端は大気に開放され又はポンプ（図３には図示されず）と接続されているので、貯留容器３に収容されている第１の混合物Ｍ１の自由液面Ｊは大気圧又はそれ未満の圧力に曝される。したがって、第１の混合物Ｍ１に混入している気体Ａは、第１の混合物Ｍ１が貯留容器３に一時的に滞留している過程で、第１の混合物Ｍ１中を浮上して自由液面から抜け易くなり、滞留時間の経過に伴い、気体Ａの混入量が当初の第１の混合物Ｍ１ａより少ない第１の混合物Ｍ１ｂとなる。
【００６４】
貯留容器３には、そこに収容されている第１の混合物Ｍ１の自由液面Ｊの液位を計測するためのレベル計測手段６０が取り付けられている。レベル計測手段６０は、その典型例が第１の混合物Ｍ１に浮かぶ液位検出用浮子６１の位置を計測する手段であるが、これに限定されない。レベル計測手段６０により計測された自由液面Ｊの液位は、制御装置７（後述）に伝達される。
【００６５】
第１の混合物Ｍ１ｂは、貯留容器３の底部３ｂに一端が接続され他端が攪拌容器５に接続されている連結管４を通じて、攪拌容器５内へ降下移動する。
【００６６】
攪拌容器５は、内部に攪拌翼５０を備えている。該攪拌翼５０は、駆動伝達手段５２を介して伝達される駆動装置５１の駆動力により回転され、第１の混合物Ｍ１ｂを攪拌容器５内で攪拌する。攪拌翼５０は、その典型例がピンミルであるが、これに限定されない。
【００６７】
連結管４を通じて攪拌容器５内に降下移動してくる第１の混合物Ｍ１ｂは、攪拌翼５０の回転中心又はその近傍に向けて投入され、攪拌翼５０により攪拌され、第２の混合物Ｍ２として、攪拌翼５０の回転面外周の攪拌容器５に取り付けられた送出用配管５３を通
って攪拌容器５外へ搬出される。
【００６８】
図３に示す混合装置１は、混合投入管２１、貯留容器３、連結管４及び攪拌容器５が上から順に概ね略鉛直方向に沿って配置されて構成されているが、この方向に沿って配置されて構成される必要はない。たとえば、混合投入管２１は非鉛直方向に沿って傾斜又は湾曲していてもよい。
【００６９】
図５は、本発明の第２の実施形態の変形例に係る混合装置１の概要構成図である。図５に示す混合装置１は、連結管４や送出用配管５３が曲管である点を除き、図３に示す形態と同じである。図５に示すように、混合装置１は、図３の場合と同様に、混合投入管２１、貯留容器３、連結管４及び攪拌容器５が上から順に配置されているが、略鉛直方向に沿って配置されている必要はない。
【００７０】
貯留容器３内で第１の混合物Ｍ１ａから気体Ａがどの程度抜けるか（すなわち、第１の混合物Ｍ１ｂにおける気体Ａの混入量がどの程度少なくなるか）は、貯留容器３に収容されている第１の混合物Ｍ１ａが曝される圧力に依存する。それ故、第２の混合物Ｍ２における気体Ａの混入量をより減らすためには該圧力をより低下させるとよい。
【００７１】
第２の混合物Ｍ２における気体Ａの混入量をより減らすための別の方法は、貯留容器３に収容されている第１の混合物Ｍ１の自由液面Ｊを乱さず、より安定させることである。この自由液面Ｊが乱れると又は不安定であると、第１の混合物Ｍと自由液面上の外気との接触頻度がより増えるので、気体Ａの第１の混合物Ｍ１における混入量がより増える傾向を生じる（この場合の気体Ａは固形物Ｓや液体Ｌに混入している気体と同一であるとは限らない）。
【００７２】
貯留容器３に収容されている第１の混合物Ｍ１の自由液面Ｊを乱したり、不安定にさせる原因は、例えば、混合投入管２１への固形物Ｓ及び液体Ｌあるいはその一方の不適切な投入（過多若しくは過少な投入）又はその投入量の変動、攪拌容器５外への第２の混合物Ｍ２の不適切な搬出（過多若しくは過少な搬出）又はその搬出量の変動、貯留容器３内で生じる第１の混合物Ｍ１の渦流などにある。該渦流は、第１の混合物Ｍ１ａの貯留容器３内への投入及び第１の混合物Ｍ１ｂの貯留容器３外への搬出、あるいは投入と搬入のいずれか一方に起因して生じる。尤も、攪拌容器５内における攪拌翼５０による攪拌、攪拌容器５外への第２の混合物Ｍ２の送出などのような貯留容器３より下流における混合物の挙動は、第１の混合物Ｍ１ｂの貯留容器３外への搬出により直接的に影響し、そして間接的には第１の混合物Ｍ１ａの貯留容器３内への投入によっても影響するので、上記渦流は、これらの挙動に起因して生じる場合もある。
【００７３】
上記第１の混合物Ｍ１の自由液面の乱れを抑制し安定させるには、固体物Ｓや液体Ｌの混合投入管２１への投入量そして第２の混合物Ｍ２の攪拌容器５外へ搬出量を適切化すると共に、貯留容器３の内壁面に抵抗板Ｂ等を設け、該貯留容器３内に収容されている第１の混合物Ｍ１の自由な流れを阻止することが有効である。図６は、貯留容器３の内壁に取り付けられた抵抗板Ｂの説明図である。図６において、抵抗板Ｂは周方向の複数位置で半径内方に突出し鉛直方向に延びる板として形成されている。貯留容器３の内壁面に抵抗板Ｂを取り付ければ、その作用により第１の混合物Ｍ１の渦流の発生や成長を防止又は抑制することができ、ひいては第１の混合物Ｍ１の自由液面Ｊを乱さず、より安定させることができる。それ故、第２の混合物Ｍ２における気体Ａの混入量を減らすためには、貯留容器３の内壁に抵抗板Ｂを取り付けることが望ましい。  
【００７４】
なお、抵抗板Ｂは、図６に示すように、貯留容器３の鉛直方向に延びる縦板部材が典型例であるが、最終的に第１の混合物Ｍ１の自由液面Ｊを乱さず、より安定させる効果を奏するのであれば、いかなる形状、寸法、材質、取り付け方式等であってもよい。
【００７５】
[第３の実施形態] 混合物の製造方法の実行時と混合装置の運転時の制御
以下においては、図７を参照しながら、本発明に係る混合物の製造方法の実行時と混合装置の運転時における制御について説明する。ここで、既述部位（事項）の説明はその符号を付すことで省略する。図７は、混合装置１で形成された第２の混合物を、流体Ｆが流通する配管８内の該流体Ｆへ注入することができるように、混合装置１が配管８と接続されている例を図示しており、以下において、上記第２の混合物を流体Ｆへ注入せずに混合装置を制御する一般的場合と、第２の混合物を流体へ注入しかつその状態下で混合装置を制御する注入制御の場合とについて説明する。
【００７６】
＜配管を流通する流体に第２の混合物を注入しない一般的な場合＞
混合装置１は、制御装置７に接続されていて制御されるようになっており、また、第２の混合物の流体へ注入可能に、流体Ｆが流通する配管８に接続されている。
【００７７】
図７において、液体Ｌを混合投入管２１へ投入する液体投入管２５には、上流側から、インバータ２６ａ付きのポンプ２６、制御バルブ２７、流量計２８が順に接続されている。流量計２８は、その流量検出信号ｄを制御装置７へ送り、該制御装置７が流量制御指令信号ｂ，ｃをインバータ２６ａ、制御バルブ２７へそれぞれ発し、液体Ｌの投入量を制御する。また固体物Ｓを投入する固形物投入調整手段２３の駆動装置２４は、インバータ２４ａを有していて、該インバータ２４ａが制御装置７から投入量制御指令信号ａを受けて、投入量が制御されるようになっている。さらには、貯留容器３の上部に設けられた通排気管３０には、好ましい形態として、インバータ３１ａ付きのポンプ３１が接続されていて、該インバータ３１ａが制御装置７からの指令信号ｆを受けて、ポンプ３１を制御して貯留容器３内の圧力を大気圧以下とし、その圧力の調整を行う。
【００７８】
貯留容器３の上部に設けられているレベル計測手段６０は、その液面検出信号ｅを制御装置７へ伝達するよう該制御装置７に接続されている。
【００７９】
また、攪拌容器５内の攪拌翼５０を駆動する駆動装置（モータ）５１はインバータ５１ａを有し、制御手段７からの攪拌指令信号ｇを受けて、その攪拌程度を調整するようになっている。
【００８０】
さらに、攪拌容器５に接続されて第２の混合物Ｍ２を送出する送出用配管５３には、インバータ５４ａ付ポンプ５４が接続されていて、該インバータ５４ａが制御装置７から送出指令信号ｈを受けて、その送出量を制御するようになっている。
【００８１】
さらには、この送出用配管５３が接続され流量計８０が取り付けられている配管８には、流体Ｆが流通しており、その流量は流量計８０からの流量検出信号ｉにより制御装置７へ伝達される。
【００８２】
上記配管８には、該配管８が送出用配管５３と接合する混合位置Ｎよりも下流側に混合促進手段１１が、好ましい例として、設けられている。
【００８３】
制御装置７は、少なくとも次の（目標１．）ないし（目標４．）に掲げる少なくとも一つの目標を達成するために、場合によっては次の（目標５．）そして（目標６．）の少なくとも一方に掲げる事項を達成するために制御を行う。
【００８４】
（目標１．）：  貯留容器３内に投入される第１の混合物Ｍ１の量の変化を防止又は抑制するように、より具体的には、この混合物Ｍ１の量が一定になるように又はこの量の変動がより小さくなるようにする。
【００８５】
（目標２．）：  貯留容器３内に投入される第１の混合物Ｍ１における固形物Ｓと液体Ｌとの混合比の変化を防止又は抑制するように、より具体的には、この混合比が一定になるように又は該混合比の変動がより小さくなるようにする。
【００８６】
（目標３．）：  送出用配管５３から送出される第２の混合物Ｍ２の量の変化を防止又は抑制するように、より具体的には、この混合物Ｍ２の量が一定になるように又はこの量の変動がより少なくなるようにする。
【００８７】
（目標４．）：  貯留容器３内の第１の混合物Ｍ１の自由液面Ｊの液位の変化を防止又は抑制するように、より具体的には、この自由液面の液位が一定になるように又は該液位の変動がより小さくなるようにする。
【００８８】
（目標５．）：  送出用配管５３から送出される第２の混合物Ｍ２における固形物Ｓと液体Ｌとの混合の均質性の変化を防止又は抑制するように、より具体的には、この混合均質性が一定になるように又は該混合均質性の変動がより小さくなるようにする。
【００８９】
（目標６．）：  送出用配管５３から送出される第２の混合物Ｍ２における気体Ａの混入量がより少なくなるようにする。
【００９０】
上記（目標１．）ないし（目標６．）を達成するためには、制御装置７は、少なくとも流量検出信号ｄ及び液面検出信号ｅを受けて、これらの信号に基づき所定の演算を行い必要な制御信号を発し、以下の（ア）ないし（カ）の制御を行う。
【００９１】
（ア）投入量制御指令信号ａをインバータ２４ａに送り、駆動装置２４の、ひいては固形物投入調整手段２３の動作、したがって固形物Ｓの投入・不投入及び投入量（場合によっては投入頻度や大きさ）を制御する。
【００９２】
（イ）流量制御指令信号ｂをインバータ２６ａに送り、ポンプ２６の動作、ひいては液体Ｌの流量を制御する。
【００９３】
（ウ）流量制御指令信号ｃを制御バルブ２７に送りその開閉又はその程度、ひいては液体Ｌの流量を制御する。
【００９４】
（エ）攪拌指令信号ｇをインバータ５１ａに送り、駆動モータ５１、ひいては攪拌翼５０の動作、従って第１の混合物Ｍ１ｂの攪拌の程度を制御する。
【００９５】
（オ）送出指令信号ｈをインバータ５４ａに送り、ポンプ５４の動作、ひいては第２の混合物Ｍ２の送出量を制御する。
【００９６】
（カ）ポンプ３１が設置されているときは、指令信号ｆをインバータ３１ａに送り、ポンプ３１をインバータ制御する。
【００９７】
上記（目標１．）そして（目標２．）の少なくとも一方を達成するために制御装置７が主に制御する対象は、第１の混合物Ｍ１の投入量を制御する機構であり、これを構成する投入量制御機構９は、少なくとも、駆動装置２４並びにポンプ２６そして制御バルブ２７の少なくとも一方から構成されており、さらいは、これらに流量計２８を含む機構として定義することもできる。
【００９８】
上記（目標３．）を達成するために制御装置７が主に制御する対象は、第２の混合物Ｍ２の排出量を制御する機構あり、これを構成する排出量制御機構１０は、少なくとも、ポンプ５４から構成されており、あるいは、ポンプ５４及び駆動モータ５１から構成されている機構として定義することもできる。
【００９９】
上記（目標４．）を達成するために制御装置７が主に制御する対象は、第１の混合物Ｍ１の自由液面のレベルを制御する機構であり、これを構成するレベル制御機構６は、少なくとも、上記投入量制御機構９及び排出量制御機構１０から構成されており、さらには、これらにレベル計測手段６０を含む機構として定義することもできる。
【０１００】
上記（目標５．）を達成するために制御装置７が主に制御する対象は、攪拌翼５０を駆動する駆動モータ５１である。固形物Ｓや液体Ｌの投入の仕方が第２の混合物Ｍ２の均質性に影響する場合には、制御装置７により、駆動モータ５１に加えて投入量制御機構９を制御するように構成することができる。
【０１０１】
上記（目標６．）を達成するために制御装置７が主に制御する対象は、貯留容器３内の圧力を大気圧以下に減圧するポンプ３１である。
【０１０２】
このような制御装置７により制御される混合装置１において、例えば、固形物Ｓと液体Ｌとを所定の比率で混合する必要がある場合、気体Ａの混入量が多いと、固形物Ｓと液体Ｌとの混合比率にばらつきが生じ、所定の比率になるように混合することや均質に混合することが難しくなる場合がある。このことは、所定の混合比率にすることで薬効が生じる薬剤の調合（本発明の第７、８、１５及び１６の各形態参照）において大きな短所となる。この意味から、上記（目標２．）、（目標５．）及び（目標６．）のうち少なくとも二つの目標は同時に達成する必要に迫られるケースがある。この例に限らず、上記（目標１．）ないし（目標６．）のうち少なくとも二つの目標を同時に達成する必要がある場合には、制御装置７は、それらの目的を達成するために必要な所定の演算を行い、必要な制御信号を生成し、投入量制御機構９、レベル制御機構６、排出量制御機構１０等の制御対象を制御する。
【０１０３】
＜配管を流通する流体に第２の混合物を投入する場合＞
本発明に係る混合物の製造方法の実行又は混合装置の運転により得られる第２の混合物Ｍ２を、配管８を流通する流体Ｆに注入する場合に該当する典型例は、該流体Ｆが海水又は淡水であり、固形物Ｓが流体Ｆ又はその内容物に化学処理を施すための薬剤である場合（本発明の第７及び第１５の各形態参照）であり、特に、流体Ｆが船舶のバラスト水タンクに貯蔵される又は貯蔵されていたバラスト水であり、固形物Ｓが上記バラスト水中の微生物を殺菌するための殺菌剤若しくはその原料又はその殺菌剤を処理するための薬剤若しくはその原料である場合、さらには、殺菌後の殺菌剤を含んでいるバラスト水を船外に排出するに先立ちこのバラスト水中の殺菌剤を分解するための分解剤である場合である（本発明の第８及び第１６の各形態参照）。以下は、この典型例における制御についての説明である。
【０１０４】
混合装置１外にある配管８内を流通する流体Ｆに第２の混合物Ｍ２を混合位置Ｎにおいて混合する場合には、混合位置Ｎの上流に流体Ｆの流量を計測する流量計８０を設け、該流量計８０による計測値としての流量検出信号ｉを制御装置７に送るようにする。
【０１０５】
上記混合位置Ｎの下流において流体Ｆに混合した第２の混合物Ｍ２の濃度を濃度計（図示せず）により計測する場合には、その計測値を制御装置７に送るようにしてもよい。
【０１０６】
なお、混合位置Ｎの下流において流体Ｆへの第２の混合物Ｍ２の混合を促進させるための混合促進手段１１を設けるのが好ましい。混合促進手段１１は、その典型例がベンチュリ管であるが、これに限定されない。混合位置Ｎの下流において流体Ｆに混合した第２の混合物Ｍ２の濃度を計測する濃度計を設ける場合には、該濃度計を混合促進手段１１の設置位置よりも下流位置に設置するのが望ましい。
【０１０７】
制御装置７は、流体Ｆに混合した第２の混合物Ｍ２の濃度の変化を防止又は抑制するように、より具体的には該濃度が一定になるように又は該濃度の変動がより小さくなるように、少なくとも流量検出信号ｉの計測値に基づき所定の演算を行い必要な制御信号を生成し、少なくとも、送出指令信号ｈをインバータ５４ａに送り、既述の排出量制御機構１０（特にポンプ５４）の動作、ひいては第２の混合物Ｍ２の流体Ｆへの送出量を制御する。その際、同時に、上記（目標１．）ないし（目標６．）のうちの少なくとも一つの目標を達成する必要があるときは、併せて投入量制御機構９、レベル制御機構６、駆動モータ５１及びポンプ３１のうちの少なくとも一つを制御する。
【０１０８】
例えば、上記固形物Ｓが液体Ｆ又はその内容物に化学処理を施すための薬剤である場合に、流体Ｆ中に混合した第２の混合物Ｍ２が経時により気体を発生することがあるときには、第２の混合物Ｍ２中の気体の混入量が予想外に増え、配管８の下流において問題を起こす可能性が高くなることがある。また、流体Ｆ中に混合した第２の混合物Ｍ２が経時により危険物質（塩素ガスなど）を発生するときには、第２の混合物Ｍ２中の気体Ａの混入量が多いと、その危険物質が気体Ａ中に移って、気体Ａがキャリアとなって危険物質を拡散させるような事態が起こりうる。このようなときは、第１の混合物Ｍ１中に気体Ａの混入量を当初から極力低減しておく必要があり、流体Ｆに混合した第２の混合物Ｍ２の濃度の変化を防止又は抑制するように目標と上記（目標６．）を同時に達成する必要がある。そのような場合であっても、制御装置７は、それらの目標を達成するために必要が所定の演算を行い、必要が制御信号を生成し、少なくともポンプ３１及び排出量制御機構１０といった制御対象を制御する。
【０１０９】
なお、上記の説明において、信号ａ〜ｉは、いずれも、信号伝達の方式は無線方式であっても有線方式で伝達されてもよい。
【０１１０】
[第４の実施形態] 船舶搭載式のバラスト水処理装置における薬剤溶解装置
流体Ｆが船舶のバラスト水タンクに貯蔵される又は貯蔵されていたバラスト水であり、固形物Ｓが上記バラスト水中の微生物を殺菌するための殺菌剤若しくはその原料又はその殺菌剤を処理するための薬剤若しくはその原料である場合において、混合装置１を該船舶に搭載するときは、当該混合装置１を、船舶搭載式のバラスト水処理装置における薬剤溶解装置と位置付けることができる。
【０１１１】
ここで、船舶搭載式のバラスト水処理装置では、バラスト水処理装置とバラストタンクとの間の配管が長くなり、曲部や異形部或いは計測機器、バルブ、タンク等が接続された不規則部分（単純な直管部分でない部分）も多くなるので、配管内を流通するバラスト水（海水）に混入している気体が局所に偏在して、搬送抵抗や搬送動力の変動の原因となる。また、特にバラスト水中に殺菌剤等を投入すると、そこから塩素ガス又は塩素系物質に代表される危険物質ガスが発生することがあり、バラスト水中に混入している気体がその危険物質のキャリアとなって拡散させるような事態も起こりうる。これに対して、本発明によれば、殺菌剤等と海水との混合物における気体の混入量を低下させることができるので、上記のような問題の発生を極力抑制することができる。
【０１１２】
また、混合装置１を船舶搭載式のバラスト水処理装置における薬剤溶解装置と位置付ける場合、その貯留容器３は一定の設計条件を充足することが求められる。つまり、国際海事機関(ＩＭＯ)が決議した「バラスト水管理システムの承認に関するガイドライン(Ｇ８)」によると、船舶の揺動においてピッチ角が７．５度、ロール角が２２．５度であっても第１の混合物Ｍ１が貯留容器３から流出しないように該貯留容器３を設計することが求められる。
【０１１３】
図８は、貯留容器が充足すべき設計条件についての説明図であり、（ａ）は船舶の揺動がローリング（船舶幅方向揺動）の場合、（ｂ）は船舶の揺動がピッチング（船舶長さ方向揺動）の場合についての説明図である。貯留容器の深さ方向軸と、ローリング揺動軸又はピッチング揺動軸とが一致している場合である。符号は下記のとおりである。
Ｈr・・・・・・貯留容器の高さ
Ｄr・・・・・・貯留容器の船舶幅方向幅
Ｄp・・・・・・貯留容器の船舶長さ方向幅
Ｋr・・・・・・ロール角（最大22.5度）
Ｊr[0]・・・・ ロール角が０のときの自由液面
Ｊr[Ｋｒ]・・・ロール角がＫrのときの自由液面
ｈr[０]・・・・ロール角が０のときの自由液面の貯留容器の胴部下底部からの高さ
ｈr[Ｋｒ]・・・ロール角がＫrのときの自由液面の貯留容器の胴部下底部からの高さ
Ｋp・・・・・・ピッチ角（最大7.5度）
Ｊp[0]・・・・ ピッチ角が０のときの自由液面
Ｊp[Ｋp]・・・ ピッチ角がＫpのときの自由液面
ｈp[０]・・・・ピッチ角が０のときの自由液面の貯留容器の胴部下底部からの高さ
ｈp[Ｋp]・・・ ピッチ角がＫpのときの自由液面の貯留容器の胴部下底部からの高さ
【０１１４】
船舶の揺動においてピッチ角Ｋpが７．５度、ロール角Ｋｒが２２．５度であっても第１の混合物Ｍ１が貯留容器３から流出しないようにするため、貯留容器の充足すべき設計条件は、次の二式を同時に満足することである。
Ｈr−ｈr[０]＞１／２・Ｄr・tan22.5°
Ｈp−ｈp[０]＞１／２・Ｄp・tan7.5°
【０１１５】
貯留容器の深さ方向軸と、船舶のローリング揺動軸又はピッチング揺動軸とが一致している場合には、上記のような設計条件となるが、貯留容器の深さ方向軸と、船舶のローリング揺動軸又はピッチング揺動軸とが一致していない場合には、貯留容器の充足すべき設計条件は、次の二式を同時に満足することである。
Ｈr−ｈr[０]＞Ｄr・tan22.5°
Ｈp−ｈp[０]＞Ｄp・tan7.5°
【０１１６】
さらに，船舶の揺動においてピッチ角Ｋpが７．５度，ロール角Ｋｒが２２．５度であっても，第１の混合物が貯留容器の内壁に接触せずに貯留容器の自由液面に落下するように，混合投入管の配置位置と，貯留容器内の自由液面の高さを適切に定める必要が有る。これは貯留容器の内壁に第１の混合物が接触し、未溶解の薬剤が内壁に付着することを防ぐためである。未溶解の薬剤が内壁に付着すると、付着した未溶解の薬剤が凝集、固着して内壁の腐食原因となったり、付着した分だけ薬剤量が不足し薬剤濃度の定量性が損なわれるなど問題が生じる。
【０１１７】
また、貯留容器への第１の混合物Ｍ１の投入は、貯留容器内に第１の混合物Ｍ１の自由液面が形成されている状態から行うように、固形物Ｓや液体Ｌの投入の手順を、制御装置７により、投入量制御機構９を制御して行うことが好ましい。      
【０１１８】
[第５の実施形態] 汚濁水域浄化装置における薬剤溶解装置
図９に示される本実施形態では、例えば、植物プランクトンによって汚濁した水域を効果的に浄化するための汚濁水域浄化装置に浄化用の殺菌薬剤を溶解して供給する薬剤溶解装置として本発明装置が用いられる場合を示している。
【０１１９】
図９は、植物プランクトンによって汚濁した湖沼、堀、池等の水域Ｐの水を揚水し、濾過、殺菌処理した水を水域Ｐに戻す汚濁水域浄化装置を示している。
【０１２０】
本実施形態では、湖沼、堀、池等の水域Ｐの水を揚水ポンプ９１により揚水し、揚水された水９８を濾過装置９２により濾布・濾材を用いて濾過を行い、比較的大きい植物プランクトンを除去した後、濾過水９９に殺菌剤（固形物Ｓ）を投入し、濾過後においても残留する比較的小さい植物プランクトンを殺菌する。そのために、本発明に係る混合装置９５を用いて、濾過水９９の一部（液体Ｌ）と、殺菌薬剤（固形物Ｓ）とを混合して、第２の混合物Ｍ２を作成する。しかる後、殺菌処理槽９３において、濾過水９９の残部に第２の混合物Ｍ２を投入することにより、濾過水９９に残留する植物プランクトン等の微生物を殺菌する。この殺菌処理を施した処理水１００を水域Ｐに戻し、水域Ｐに設けた攪拌機９７により処理水を水域Ｐ全体に拡散し、好ましくは循環的に以上の処理を繰り返すことにより、水域Ｐを浄化する。
【０１２１】
本発明に係る混合装置を汚濁水域浄化装置の薬剤溶解装置として用いることにより、殺菌薬剤と濾過水の一部とを混合し混合物を形成し、混合物を濾過水の残部に投入し殺菌処理を施す際、その混合物における気体の混入量を低減させることができ、殺菌薬剤が奏する薬効を適正に発揮させることができるという効果を得ることができる。
【符号の説明】
【０１２２】
Ｓ１  第１の工程                  Ｓ２  第２の工程
Ｓ２ａ  渦流低減工程              Ｓ３  第３の工程
Ｓ４  投入量制御工程              Ｓ５  注入工程
Ｓ６  レベル制御工程              Ｓ  固形物
Ｌ  液体                          Ｆ  流体
Ｂ  抵抗板                        Ｊ  自由液面  
Ｍ１  第１の混合物                Ｍ１ａ  貯留容器に貯留される前の第１の混合物
Ｍ１ｂ  貯留容器に貯留された後の第１の混合物  
Ｍ２  第２の混合物                ａ〜ｉ  信号
１  混合装置                      ２  事前混合部
３  貯留容器                      ３ａ  貯留容器の上部
３ｂ  貯留容器の底部              ４  連結管
５  攪拌容器                      ６  レベル制御機構
７  制御装置                      ８  配管
９  投入量制御機構                １０  排出量制御機構
１１  混合促進手段                ２１  混合投入管
２２  固形物収容部                ２３  固形物投入調整手段
２４  （投入量調整手段２３の）駆動装置  
２４ａ  インバータ                ２５  液体投入管
２６  ポンプ                      ２６ａ  インバータ
２７  制御バルブ                  ２８  流量計
３０  通排気管                    ３１  ポンプ
３１ａ  インバータ                ５０  攪拌翼
５１  駆動モータ                  ５１ａ  インバータ
５２  駆動力伝達手段              ５３  送出用配管
５４  ポンプ                      ５４ａ  インバータ
６０  レベル計測手段              ６１  液位検出用浮子
８０  流量計                      ９１  揚水ポンプ
９２  濾過装置                    ９３  殺菌処理槽
９５  混合装置                    ９７  撹拌機
９８  揚水した水                  ９９  濾過水
１００  処理水                    Ｐ  水域
【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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【図８】
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【図９】
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