(57)【要約】【課題】高濃度かつ粒子の小さい炭酸水を生成可能であって、小型化できるガス混合装置を提供する。【解決手段】ガス混合装置１は、液体供給口４、排出口６、および液体供給口４近傍に位置するガス供給口５を備える。第１面１０Ａには軸方向Ｘへ延びる複数の第１絞り部１３が設けられ、その下流に環状壁１７が設けられる。環状壁１７の内部は空洞となって第２流路２２を形成し、環状壁１７の外側に第１絞り部１３と連通する第１流路１６が形成される。第１流路１６に第１壁部１８が設けられる。環状壁１７に第１流路１６と第２流路２２とを連通する第２絞り部２１が設けられ、第２流路２２の下流に第２壁部２３が設けられる。第２壁部２３の周囲に環状凹部２４が形成され、環状凹部２４の底部２４Ａに後室１２に連通する第３絞り部２５が設けられる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が流れるパイプ内に配置され、互いに直交する軸方向および径方向と、周方向とを有するガス混合装置であって、
液体供給口およびガス供給口と、前記液体供給口および前記ガス供給口の下流に位置し
供給された液体とガスとを物理的衝撃により混合する第１ミキシング部と、前記第１ミキシング部の下流に位置し混合された前記液体および前記ガスにさらに物理的衝撃を加えることによりガスの粒子を小さくする第２ミキシング部とを備え、
前記第１ミキシング部は、第１絞り部と、前記第１絞り部の下流に位置する第１流路と、前記第１流路の下流に位置し流体の流れ方向へ交差する方向へ延びる第１壁部とを備えるとともに、前記第１絞り部の流れ方向へ交差する方向における断面積が前記第１流路のそれよりも小さく、
前記第２ミキシング部は、前記第１流路の下流に位置する第２絞り部と、前記第２絞り部の下流に位置する第２流路と、前記第２流路の下流に位置し流体の流れ方向へ交差する方向へ延びる第２壁部とを備えるとともに、前記第２絞り部の流れ方向へ交差する方向における断面積が前記第２流路のそれよりも小さいことを特徴とするガス混合装置。
【請求項２】
前記第２ミキシング部の下流には、第３ミキシング部をさらに備え、
前記第３ミキシング部は、前記第２流路よりの下流に位置する第３絞り部と、前記第３絞り部の下流に位置する第３流路と、前記第３流路の下流に位置し流体の流れ方向へ交差する方向へ延びる第３壁部とを備えるとともに、前記第３絞り部の流れ方向へ交差する方向における断面積が前記第３流路のそれよりも小さいことを特徴とする請求項１記載のガス混合装置。
【請求項３】
前記第１ミキシング部の上流には、プレミキシング部をさらに備え、
前記プレミキシング部は、前記第１絞り部の前記径方向内側に設けられた凹部によって形成されることを特徴とする請求項１または２記載のガス混合装置。
【請求項４】
前記第１ミキシング部は、前記第１絞り部が、前記パイプの内周に沿って配置された複数の隔壁で画定されるとともに、前記第１流路が、前記軸方向へと延びる環状壁と前記パイプとの間に形成され、
前記第２ミキシング部は、前記第２絞り部が、前記環状壁に設けられることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のガス混合装置。
【請求項５】
前記隔壁は、前記軸方向に対して傾斜して設けられることを特徴とする請求項４記載のガス混合装置。
【請求項６】
前記第１ミキシング部および前記第２ミキシング部を収める筒状部を有するケーシングをさらに備え、
前記ケーシングは、前記パイプの内周に水密に配置されることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のガス混合装置。
【請求項７】
前記ケーシングは、前記軸方向において分割可能な複数のケーシング部を備えることを特徴とする請求項６記載のガス混合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、液体とガスとを混合するためのガス混合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、水や温水等の液体に炭酸ガスを溶解させた炭酸水が、種々の目的で利用されている。炭酸水には、疲労回復や血行促進効果が認められ、医療や美容の分野で用いられることが多い。炭酸水は、例えば飲料用として用いることもできるし、浴槽等にためて入浴用として用いることもできるし、洗髪用に用いることもできる。炭酸水は、ガスの粒子が小さく、溶液中の濃度が高いほど、高い効果を期待することができる。
【０００３】
従来、液体とガスとを混合するためのガス混合装置が知られている。例えば、特許文献１では、容器内に加圧した温水を噴射するとともに、炭酸ガスボンベから炭酸ガスを供給することにより、温水と炭酸ガスとを混合させる装置が開示される。また、特許文献２では、浴槽の温水を循環させるとともに、循環の過程で炭酸ガスを温水に混合することにより、温水中の炭酸ガス濃度を高くする装置が開示される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０-１１９８１１号公報
【特許文献２】特開２００７-１３０５６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のガス混合装置において、高濃度かつ粒子の小さい炭酸水を得ようとすれば、装置が複雑かつ大型になってしまうという問題があった。
【０００６】
この発明は、高濃度かつ粒子の小さい炭酸水を生成可能であって、かつ、小型化することができるガス混合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】
この発明は、流体が流れるパイプ内に配置され、互いに直交する軸方向および径方向と、周方向とを有するガス混合装置であって、液体供給口およびガス供給口と、前記液体供給口および前記ガス供給口の下流に位置し供給された液体とガスとを物理的衝撃により混合する第１ミキシング部と、前記第１ミキシング部の下流に位置し混合された前記液体および前記ガスにさらに物理的衝撃を加えることによりガスの粒子を小さくする第２ミキシング部とを備え、前記第１ミキシング部は、第１絞り部と、前記第１絞り部の下流に位置する第１流路と、前記第１流路の下流に位置し流体の流れ方向へ交差する方向へ延びる第１壁部とを備えるとともに、前記第１絞り部の流れ方向へ交差する方向における断面積が前記第１流路のそれよりも小さく、前記第２ミキシング部は、前記第１流路の下流に位置する第２絞り部と、前記第２絞り部の下流に位置する第２流路と、前記第２流路の下流に位置し流体の流れ方向へ交差する方向へ延びる第２壁部とを備えるとともに、前記第２絞り部の流れ方向へ交差する方向における断面積が前記第２流路のそれよりも小さいことを特徴とする。
【０００８】
前記ガス混合装置において、前記第２ミキシング部の下流には、第３ミキシング部をさらに備え、前記第３ミキシング部は、前記第２流路よりの下流に位置する第３絞り部と、前記第３絞り部の下流に位置する第３流路と、前記第３流路の下流に位置し流体の流れ方向へ交差する方向へ延びる第３壁部とを備えるとともに、前記第３絞り部の流れ方向へ交差する方向における断面積が前記第３流路のそれよりも小さくてもよい。
【０００９】
前記ガス混合装置において、前記第２ミキシング部の下流には、第３ミキシング部をさらに備え、前記第３ミキシング部は、第２流路よりも径の小さい第３絞り部と、前記第３絞り部よりも径の大きい第３流路と、前記第３流路の下流に位置し前記軸方向へ交差する方向へ延びる第３壁部とを備えていてもよい。
【００１０】
前記ガス混合装置において、前記第１ミキシング部の上流には、プレミキシング部をさらに備え、前記プレミキシング部は、前記隔壁の前記径方向内側に設けられた凹部によって形成されてもよい。
【００１１】
前記ガス混合装置において、前記第１ミキシング部は、前記第１絞り部が、前記パイプの内周に沿って配置された複数の隔壁で画定されるとともに、前記第１流路が、前記軸方向へと延びる環状壁と前記パイプとの間に形成され、前記第２ミキシング部は、前記第２絞り部が、前記環状壁に設けられてもよい。
【００１２】
前記ガス混合装置において、前記隔壁は、前記軸方向へ対して傾斜して設けられてもよい。
【００１３】
前記第１ミキシング部および前記第２ミキシング部を収める筒状部を有するケーシングをさらに備え、前記ケーシングは、前記パイプの内周に水密に配置されてもよい。
【００１４】
前記ケーシングは、前記軸方向において分割可能な複数のケーシング部を備えてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
この発明に係るガス混合装置によれば、第１壁部および第２壁部によって液体とガスとを物理的衝撃によって混合することができるので、装置全体を小型化することができる。さらに、第１絞り部および第２絞り部を設けることによって、それらの下流では流速を速くすることができ、第１壁部および第２壁部へ衝突したときの衝撃を大きくすることができ、ガスの粒子をより小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】この発明の第１の実施形態に係るガス混合装置の斜視図。
【図２】図１のガス混合装置をパイプに取付けた状態における断面図。
【図３】図２のＩＩＩ-ＩＩＩ線断面図。
【図４】図２のＩＶ-ＩＶ線断面図。
【図５】図２のＶ−Ｖ線断面図。
【図６】この発明の第２の実施形態に係るガス混合装置を示したものであって、ケーシングを分割したものの断面図。
【図７】この発明の第３の実施形態に係るガス混合装置の第１ケーシング部の正面図。
【図８】図７の側面図。
【図９】図８のＩＸ−ＩＸ線断面図。
【図１０】この発明の第４の実施形態に係るガス混合装置の第１ケーシング部の正面図。
【図１１】図１０の側面図。
【図１２】図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線断面図。
【図１３】この発明の第５の実施形態に係るガス混合装置の第３ケーシング部の正面図。
【図１４】図１３の側面図。
【図１５】図１４のＸＶ−ＸＶ線断面図。
【図１６】この発明の第６の実施形態に係るガス混合装置の第３ケーシング部の斜視図。
【図１７】図１６の上流側から見た図。
【図１８】図１６の下流側から見た図。
【図１９】図１６のＸＩＸ−ＸＩＸ線断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（第１の実施形態）
図１〜５は、この発明の第１の実施形態を示す。図１および図２を参照すれば、ガス混合装置１は、互いに直交する軸方向Ｘおよび径方向Ｙと、軸方向Ｘを中心とする周方向Ｚと、軸方向Ｘへ延びる中心線２を有する。ガス混合装置１は、水道管等のパイプ３の内部に設けられる。パイプ３において、上流から下流へと水や温水等の液体が流れる。
【００１８】
ガス混合装置１は、上流に位置する液体供給口４および下流に位置する排出口６を備え、液体供給口４近傍には炭酸ガス等のガスが供給されるガス供給口５を備える。液体供給口４は中心線２上に設けられ、下流へ向かって液体が供給される。ガス供給口５は、液体供給口４よりも下流に位置し、パイプ３の外周面からその内側へとガスが供給される。液体およびガスは、図示しないポンプ等を介して高圧供給される。
【００１９】
ガス混合装置１は、パイプ３の内周面に沿って延びる筒状部を有するケーシング１０を備える。ケーシング１０は、パイプ３の内周面に対して水密に保持されるようにその形状および寸法が決定される。この実施形態では、パイプ３は円筒形を有し、ケーシング１０は、上流に位置する第１面１０Ａと、下流に位置する第２面１０Ｂと、周面１０Ｃとを有し、全体的にみると第１面１０Ａおよび第２面１０Ｂを上下面とする円柱形である。パイプ３の内径よりもケーシング１０の外径の方がわずかに小さく、パイプ３の内周面とケーシング１０の周面１０Ｃとが互いに密着するような寸法関係にしている。なお、ケーシング１０とパイプ３との水密性を維持するためこれらの間にＯリングなどのパッキン材を別途使用することもできる。
【００２０】
パイプ３には、ケーシング１０を収容する拡径部３１を備える。拡径部３１は、液体供給口４および排出口６よりも径方向Ｙにおける寸法が大きい。また、拡径部３１の軸方向Ｘにおける寸法はケーシング１０の軸方向Ｘにおける寸法よりも大きい。したがって、拡径部３１において、液体供給口４と第１面１０Ａとの間には前室１１が形成され、排出口６と第２面１０Ｂとの間には後室１２が形成される。液体供給口４およびガス供給口５は前室１１へと連通し、液体およびガスは前室１１へと供給される。
【００２１】
ケーシング１０の第１面１０Ａには軸方向Ｘへ延びる複数の第１絞り部１３が設けられる。図３を併せて参照すれば、第１絞り部１３は、周方向Ｚへ離間して配置された複数の隔壁１４によって画定されるとともに、周面１０Ｃに沿って弧を描き、中心線２に対して対称に設けられる。隔壁１４は、軸方向Ｘに対してほぼ平行に延び、第１絞り部１３も軸方向Ｘに対してほぼ平行に延びる。第１絞り部１３の流体の流れ方向に交差する方向における断面積、ここでは径方向Ｙにおける断面積は、パイプ３およびケーシング１０の内径、すなわち径方向Ｙにおける寸法よりもそれぞれ小さい。第１面１０Ａにおいて、第１絞り部１３の内側には、凹部１５が設けられる。凹部１５は、その底部１５Ａにおいて閉じられている。
【００２２】
図２および図４を参照すれば、複数の第１絞り部１３は、その下流において第１流路１６に連通する。第１流路１６は、周方向Ｚにおいて環状を有する、いわゆるドーナツ形状であり、ケーシング１０の周面１０Ｃとその径方向Ｙ内側に位置する環状壁１７によって画定される。第１流路１６の流れ方向に交差する方向における断面積、ここでは径方向Ｙにおける断面積は、第１絞り部１３のそれよりも大きい。第１流路１６の第２面１０Ｂ側端部には、第１壁部１８が設けられる。第１壁部１８は、軸方向Ｘに直交して設けられ、第１流路１６の端部を閉鎖する。なお、第１壁部１８は、軸方向Ｘに直交することが必須の要件ではなく、軸方向Ｘへ交差する方向へ延びればよい。しかし、軸方向Ｘに直交するか、または、ほぼ直交する角度で交差することが望ましい。
【００２３】
環状壁１７は、中心線２に沿って延びる円筒形を有し、その内部は空洞となって第２流路２２を形成する。環状壁１７には、これを径方向Ｙに貫通する第２絞り部２１が設けられる。すなわち、第１流路１６と第２流路２２とを第２絞り部２１によって連通する。より具体的には、第２絞り部２１は、環状壁１７に設けられた貫通孔によって形成され、環状壁１７の周方向Ｚへ離間して複数設けられる。第２絞り部２１は、環状壁１７の軸方向Ｘにおける中点よりも第１面１０Ａ側に位置することが望ましく、また、複数の第２絞り部２１は、中心線２に対称に設けられることが望ましい。
【００２４】
環状壁１７の内側には、軸方向Ｘへ延びる第２流路２２が形成される。第２流路２２の流れ方向に交差する方向における断面積、ここでは径方向Ｙにおける断面積は、第２絞り部２１の流れ方向に交差する方向における断面積、ここでは軸方向Ｘにおける断面積よりも大きい。
【００２５】
図２および図５を参照すれば、第２流路２２の下流に第２壁部２３が設けられる。第２壁部２３は、流体の流れ方向に交差する方向、すなわち径方向Ｙへ延びるとともに、環状壁１７とは軸方向Ｘへ離間して設けられる。より詳細には、第２壁部２３は、軸方向Ｘに直交して設けられる。なお、第２壁部２３は、軸方向Ｘに直交することが必須の要件ではなく、軸方向Ｘへ交差する方向へ延びればよい。しかし、軸方向Ｘに直交するか、または、ほぼ直交する角度で交差することが望ましい。第２壁部２３の径方向Ｙにおける寸法は、第２流路２２と同じか、それよりも大きくなるようにしている。
【００２６】
第２壁部２３の周囲には環状凹部２４が形成される。環状凹部２４は、ケーシング１０の周面１０Ｃに沿って、いわゆるドーナツ形状となるように設けられ、その底部２４Ａには、後室１２に連通する第３絞り部２５が設けられる。第３絞り部２５は周方向Ｚへ離間して複数設けられるとともに、周面１０Ｃに沿って弧を描き、中心線２に対して対称に設けられる。第３絞り部２５の流れ方向に交差する方向における断面積、ここでは径方向Ｙにおける断面積は、後室１２のそれよりも小さい。後室１２は、排出口６に連通する。後室１２において、パイプ３の拡径部３１と拡径部３１よりも径の小さい排出口６との間に段部３２が形成される。この実施形態において後室１２が第３流路を構成し、段部３２が第３壁部を構成する。第３壁部として機能する段部３２は、軸方向Ｘに直交してまたはほぼ直交する角度で交差することが望ましい。しかし、第３壁部は、軸方向Ｘに直交することが必須の要件ではなく、軸方向Ｘへ交差する方向へ延びればよい。
【００２７】
上記のような構成のガス混合装置１において、水や温水などの液体は、液体供給口４を介して前室１１へと供給されるとともに、炭酸ガスなどのガスは、ガス供給口５を介して前室１１へと供給される。例えば液体は約０．２〜０．４５ＭＰａで供給され、ガスは約０．３〜０．５ＭＰａで供給される。このように前室１１に液体が供給されることによって、その流れに沿ってガスも流れる。すなわち、液体はガスを含む混合流体として下流へと流れる。
【００２８】
混合流体の多くは、凹部１５へと流入し、その底部１５Ａへ衝突する。この時、液体とガスとが混合されるとともに、物理的な衝突によりガスの粒子が微細化される。少なくとも、凹部１５によってこの発明のプレミキシング部を構成する。
【００２９】
凹部１５の底部１５Ａへ衝突した混合流体は、凹部１５から第１絞り部１３へと流入する。第１絞り部１３の下流には第１流路１６が設けられ、第１流路１６には第１壁部１８が設けられているから、混合流体は第１壁部１８へと衝突する。第１流路１６の流れ方向における断面積は、第１絞り部１３のそれよりも大きいから、第１絞り部１３を通過した混合流体は第１流路１６において流速が速くなり、第１壁部１８に衝突したときの衝撃を大きくすることができる。すなわち、液体とガスとをさらに混合することができ、ガスの微細化を促進することができる。少なくとも、第１絞り部１３、第１流路１６および第１壁部１８によって、この発明の第１ミキシング部を構成する。
【００３０】
第１壁部１８に衝突した混合流体は、第２絞り部２１を介して第２流路２２へと流入する。第２絞り部２１は、中心線２に対称に設けられるので、互いに対向する位置の第２絞り部２１から吐出された混合流体が第２流路２２において衝突し混合される。第２流路２２の混合流体は、その下流に位置する第２壁部２３に衝突し、さらに混合される。第２流路２２の流れ方向における断面積は、第２絞り部２１のそれよりも大きいから、第２絞り部２１を通過した混合流体は、第２流路２２においてその速度が速くなる。したがって、対向する第２絞り部２１からの吐出における衝撃、および、第２壁部２３に衝突したときの衝撃をそれぞれ大きくして、さらに、液体とガスとを混合することができ、ガスの微細化をより一層促進することができる。特に第２絞り部２１の通過直後において混合流体の
流速が速くなっていると考えられるから、この部分における混合流体同士の衝撃を大きくすることができる。少なくとも、この第２絞り部２１、第２流路２２および第２壁部２３によって、この発明の第２ミキシング部を構成する。
【００３１】
第２壁部２３に衝突した混合流体は、第３絞り部２５を介して後室１２へと流入し、段部３２に衝突する。後室１２の流れ方向における断面積は、第３絞り部２５のそれよりも大きいから、第３絞り部２５を通過した混合流体は、後室１２においてその速度が速くなり、段部３２に衝突したときの衝撃を大きくすることができる。すなわち、後室１２は第３流路として機能し、段部３２は第３壁部として機能する。このように段部３２に混合流体を衝突させることができるので、液体とガスとをさらに混合することができガスの微細化を図ることができる。この実施形態において、第３絞り部２５、後室１２によって構成される第３流路、および段部３２によって構成される第３壁部によって、この発明の第３ミキシング部を構成する。
【００３２】
プレミキシング部、第１ミキシング部、第２ミキシング部、および第３ミキシング部を通過した混合流体は、排出口６を介してガス混合装置１から排出される。排出口６は、水道の蛇口等に接続することができ、蛇口を開けると、混合流体が出てくるようにすることもできる。このようなガス混合装置１から排出された混合流体は、ガスの気泡が小さく、ガスを含む液体による高い効能を期待することができ、飲料水や、風呂の湯、シャワーなどに好適に用いることができる。
【００３３】
（第２の実施形態）
図６は、ガス混合装置１の第２の実施形態を示したものである。第１の実施形態と同様の構成要素については、第１の実施形態と同じ符号を用い、その詳細な説明を省略する。
【００３４】
第２の実施形態は、ケーシング１０を軸方向Ｘにおいて複数のユニットに分割した点に特徴を有する。すなわち、第１の実施形態においてケーシング１０は軸方向Ｘへ連続して形成されていたが、第２の実施形態では、軸方向Ｘにおいて、分割可能にされている。具体的には、第１ケーシング部１０１，第２ケーシング部１０２，第３ケーシング部１０３を組み合わせることによってケーシング１０を構成する。
【００３５】
第１ケーシング部１０１は、第１面１０Ａ、第１絞り部１３、隔壁１４および凹部１５を備えるとともに、凹部１５の底部１５Ａから突出する嵌合凸部１０４を備える。
【００３６】
第２ケーシング部１０２は、第１流路１６、環状壁１７、第１壁部１８、第２絞り部２１および第２流路２２を備えるとともに、第１ケーシング部１０１と対向する面に嵌合凹部１０５を備える。嵌合凸部１０４と嵌合凹部１０５とを嵌合させることによって、第１ケーシング部１０１と第２ケーシング部１０２とを連結することができる。
【００３７】
第３ケーシング部１０３は、第２壁部２３、環状凹部２４、第３絞り部２５および第２面１０Ｂを備える。第２ケーシング部１０２と第３ケーシング部１０３とは、Ｏリング１１１を介して互いに水密に連結される。
【００３８】
ケーシング１０を複数に分割することによって、例えば鋳型によって鋳造する際に造りやすくすることができる。ケーシング１０の分割数、分割位置等は適宜変更可能である。また、第１ケーシング部１０１および第２ケーシング部１０２の間にもＯリングを介在させるようにしてもよい。
【００３９】
（第３の実施形態）
図７〜９は第３の実施形態を示したものである。この第３の実施形態は、第２の実施形態における第１ケーシング部１０１の他の例を示したものである。第１ケーシング部１０１以外の構成は第２の実施形態と同様である。第３の実施形態において、周面１０Ｃから中心線２へと延びる複数の板状の隔壁１４が、軸方向Ｘに対して傾斜して設けられる。より詳細には、中心線２に対してらせんを描いて配置される。これら隔壁１４の周方向Ｚの間には、それぞれ第１絞り部１３が形成される。
【００４０】
このような実施形態によれば、第１ケーシング部１０１に供給された流体は、第１絞り部１３を通過する際、隔壁１４によって渦を巻くようにして下流へと流れる。このように渦流を生じることによって、第１絞り部１３を通過する際の液体とガスとの混合を促進することができる。
【００４１】
この実施形態において、ケーシング１０は分割された第２実施形態のものを用い説明したが、ケーシング１０が分割されていない第１実施例の一体型のものに、第３の実施形態における構成要素を組み合わせてもよい。隔壁１４の枚数、傾斜角度は、例えば流体の速度や圧力等によって適宜変更可能である。なお、この実施形態では、隔壁１４は８枚設けられる。
【００４２】
（第４の実施形態）
図１０〜１２は、第４の実施形態を示したものである。この第４の実施形態は、第２の実施形態における第１ケーシング部１０１の他の例を示したものである。第１ケーシング部１０１以外の構成は第２の実施形態と同様である。第４の実施形態において、第３の実施形態と同様に、周面１０Ｃから中心線２へと延びる複数の板状の隔壁１４が、軸方向Ｘに対して傾斜して設けられる。より詳細には、中心線２に対してらせんを描いて配置される。これら隔壁１４の周方向Ｚの間には、それぞれ第１絞り部１３が形成される。
【００４３】
隔壁１４には、複数の小孔１０６が設けられる。小孔１０６は隔壁１４を軸方向Ｘへ貫通する。また、周方向Ｚにおいて隣接する小孔１０６は、中心線２からの寸法が互いに異なるようにしている。すなわち、同心円状に位置しないように配置される。
【００４４】
上記のように小孔１０６を設けることによって、小孔１０６を介して流体を下流へと供給することができ、第１ケーシング部１０１の上流における過剰な圧力上昇を防止することができる。すなわち、隔壁１４をらせん状にし、かつ、その枚数を増やすことによって、第１絞り部１３からの吐出量が減少し、過剰な圧力上昇が懸念される場合があるが、そのような場合に小孔１０６を設けることによってこの懸念を払拭することができる。
【００４５】
この実施形態において、ケーシング１０は分割された第２実施形態のものを用い説明したが、ケーシング１０が分割されていない第１実施例で示した一体型のものにこの構成要素を組み合わせてもよい。隔壁１４の枚数、傾斜角度は、例えば流体の速度や圧力等によって適宜変更可能である。なお、この実施形態では、隔壁１４は２０枚設けられる。
【００４６】
（第５の実施形態）
図１３〜１５は、第５の実施形態を示したものである。この第５の実施形態は、第２の実施形態における第３ケーシング部１０３の他の例を示したものである。第３ケーシング部１０３以外の構成は第２の実施形態と同様である。第５の実施形態において、パイプ３の内周において径方向Ｙへ延びる第２壁部２３と、第２壁部２３とほぼ平行して配置される第３壁部１０７とを備える。第２壁部２３および第３壁部１０７は、パイプ３の内周とほぼ同形同大の円形であって、パイプ３の内周に水密に接触するとともに、軸方向Ｘへ延びる連結部材１０８によって互いに連結される。
【００４７】
第２壁部２３には、複数の小孔によって第３絞り部２５が形成される。第３絞り部２５を通過した混合流体は、第３壁部１０７との間でさらに物理的衝突を繰り返すとともに、撹拌され、より一層液体とガスとが混合される。この実施形態において、第２壁部２３と第３壁部１０７との間に第３流路１０９が形成される。第３壁部１０７には、複数の小孔１１０が形成される。第３流路１０９の混合流体は、小孔１１０を介して排出口６から排出される。小孔１１０通過することによって、混合流体の液体とガスとがさらに混合され、ガスの細粒化が促進される。
【００４８】
第２壁部２３に設けられた第３絞り部２５と、第３壁部１０７に設けられた小孔１１０とは、その位置が軸方向Ｘにおいて互いに重ならないようにずらして配置される。具体的には、軸方向Ｘにおける第３絞り部２５と小孔１１０との位置は、中心線２に対して周方向Ｚに約３０°ずらして配置される。このように配置されることによって、第３絞り部２５からの流体が直接小孔１１０に導かれるリスクを減らすことができる。すなわち、第３絞り部２５を通過した流体を第３壁部１０７に衝突させることができる。
【００４９】
（第６の実施形態）
図１６〜１９は、第６の実施形態を示したものである。この第６の実施形態は、第５の実施形態における第３ケーシング部１０３の他の例を示したものである。第５の実施形態と同様の構成要素については、第５の実施形態と同じ符号を用い、その詳細な説明を省略する。第６の実施形態において、第２壁部２３と、第２壁部２３とほぼ平行して配置される第３壁部１０７とを備える。第２壁部２３および第３壁部１０７は、パイプ３の内周とほぼ同形同大の円形であって、パイプ３の内周に水密に接触するとともに、軸方向Ｘへ延びる連結部材１０８によって互いに連結される。第２壁部２３と第３壁部１０７との間に第３流路１０９が形成される。
【００５０】
第２壁部２３には、複数の小孔によって第３絞り部２５が形成される。第３絞り部２５は第２壁部２３の上流面２３Ａにおける直径が、下流面２３Ｂにおける直径よりも大きい。この実施形態において第３絞り部２５は、上流面２３Ａから下流面２３Ｂに向かってその径が小さくなる円錐部２５Ａと、円錐部２５Ａから下流面２３Ｂに延びるとともに、その径がほぼ一定の円柱部２５Ｂとを備える。第３絞り部２５の上流面２３Ａの直径を大きくすることによって、流体を第３絞り部２５に流入しやすくすることができ、流体が逆流するのを低減することができる。
【００５１】
第２壁部２３には、第２壁部２３から上流側へと軸方向Ｘへ起立するスペーサ２６がさらに設けられる。スペーサ２６は、第２壁部２３の周縁からほぼ垂直に、パイプ３の内周に沿って設けられる。スペーサ２６を設けることによって、第２ケーシング部１０２との間を一定寸法離間することができ、この離間部分で流体を十分に撹拌することができる。また、第２ケーシング部１０２との離間部分を設けることによって、第２壁部２３に衝突した流体が第２ケーシング部１０２内へと逆流するのを抑制することができる。
【００５２】
第３壁部１０７には、複数の小孔１１０が形成される。小孔１１０は、その直径がほぼ一定である。第２壁部２３に設けられた第３絞り部２５と、第３壁部１０７に設けられた小孔１１０とは、その位置が軸方向Ｘにおいて互いに重ならないようにずらして配置される。具体的には、軸方向Ｘにおける第３絞り部２５と小孔１１０との位置は、中心線２に対して周方向Ｚに約３０°ずらして配置される。このように配置されることによって、第３絞り部２５からの流体が直接小孔１１０に導かれるリスクを減らすことができる。すなわち、第３絞り部２５を通過した流体を第３壁部１０７に衝突させることができる。また、小孔１１０においても、第３絞り部２５と同様に、その径が下流に向かって小さくなるようにしてもよい。
【００５３】
第２〜第５の実施形態における第１ケーシング部１０１，第２ケーシング部１０２，および第３ケーシング部１０３の組み合わせは適宜変更可能である。また、組み合わせた各構成において、ケーシング１０が分割されていない一体型のものとすることもできる。各構成要素をケーシング１０内に収めることによって、各構成要素を各々パイプ３内に取付ける場合に比べて、その取付を容易にすることができる。
【００５４】
この発明の各実施形態において、第１ミキシング部および第２ミキシング部を同一のケーシング１０内に収めることによって、装置全体の小型化を図ることができる。さらには、プレミキシング部および第３ミキシング部も同一のケーシング１０内に収めることによって、装置の大型化を回避し、小型化した装置を維持することができる。なお、ケーシング１０は、必須の構成要素ではなく、これがないものであってもよい。その場合には、プレミキシング部、第１ミキシング部、第２ミキシング部、第３ミキシング部等を、それぞれ個別にパイプ３内に水密に配置する。
【００５５】
第１絞り部１３、第２絞り部２１、第１流路１６、第２流路２２および第３絞り部２５等の寸法は、全体の寸法や、液体およびガスの圧力等によって適宜変更可能である。また、第１絞り部１３、第２絞り部２１、および第３絞り部２５は、複数設けることとしているが、これに限定されるものではなく、それぞれ１つ設けられていてもよい。ガス混合装置の各構成要素においては、合成樹脂や金属を用いることができるほか、この発明の技術分野における通常の材質を制限なく用いることができるものであり、列挙したものに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００５６】
１    ガス混合装置
３    パイプ
４    液体供給口
５    ガス供給口
１０    ケーシング
１３    第１絞り部
１４    隔壁
１５    凹部
１６    第１流路
１７    環状壁
１８    第１壁部
２１    第２絞り部
２２    第２流路
２３    第２壁部
２５    第３絞り部
１０１    第１ケーシング部（ケーシング部）
１０２    第２ケーシング部（ケーシング部）
１０３    第３ケーシング部（ケーシング部）
Ｘ    軸方向
Ｙ    径方向
Ｚ    周方向
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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