(57)【要約】【課題】複数の流体を旋回部と混合部によって混合することで、他の動力を必要とせず、単純な構造で、効率的に混合可能な流体混合装置の提供を図る。【解決手段】流体を旋回させる旋回部と、複数の流体を混合する混合部を備え、該旋回部と混合部は小孔を備えた仕切板で連通され、該旋回部は、第１の流体を流入する第１流体流入口と、該第１の流体に混合する第２の流体を流入する第２流体流入口を備え、該混合部は、該第１の流体と該第２の流体を混合した混合物を流出する流出口を備えて成る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を旋回させる旋回部と、複数の流体を混合する混合部を備え、
該旋回部と混合部は小孔を備えた仕切板で連通され、
該旋回部は、第１の流体を流入する第１流体流入口と、該第１の流体に混合する第２の流体を流入する第２流体流入口を備え、
該混合部は、該第１の流体と該第２の流体を混合した混合物を流出する流出口を備えて成ることを特徴とする流体混合装置。
【請求項２】
前記旋回部は、前記小孔と前記第２流体流入口とを結ぶ線である旋回軸線を軸とする略回転対称形状であることを特徴とする請求項１に記載の流体混合装置。
【請求項３】
前記第２流体流入口は、前記旋回軸線を軸とする円筒又は円錐状であって、先端部が前記旋回部内に突出していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の流体混合装置。
【請求項４】
前記第１流体流入口は、前記旋回軸線に対して略垂直であって、流入方向が前記旋回軸線と交差しない位置に備えられていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の流体混合装置。
【請求項５】
前記第１流体流入口は、前記旋回軸線に対して略水平であって、前記第２流体流入口の外周位置に備えられると共に、前記旋回部内に前記第１流体流入口から流入した第１の流体を旋回させる旋回経路が備えられていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の流体混合装置。
【請求項６】
前記流出口は、前記第２流体流入口と対向する面若しくは該対向する面近傍の周側面であって、前記旋回軸線上と異なる位置に備えられていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の流体混合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の流体を混合する技術に関し、詳しくは、流体の旋回流を発生させ、せん断することで微細化し、高濃度で溶解し、混合可能な装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より流体を混合する方法、特に液体に気体を高溶解率で混合する方法として、ノズルを用いて混合する方法や、中空糸状のフィルタを用いる方法や、容器内に羽根車を設ける方法、高圧タンクを用いる方法、液体を霧状にする方法等が知られている。
【０００３】
ノズルを用いる方法は、ノズルによって発生する高圧、高速の気体の流れを液体内に流入することで、混合するものである。混合にムラが生じやすく、これのみで十分な混合はできない。
【０００４】
中空糸状のフィルタを用いる方法は、中空糸内に気体を流入し、中空糸内の微小な穴を通して液体と混合するものであり、高い混合品位を保つことができる。しかし、フィルタのつまりが発生しやすく、長時間使用する場合には部品交換が必要であり、頻繁にメンテナンスを行う必要がある。
【０００５】
容器内に羽根車を設ける方法は、モータ等の動力が必要であるし、高圧タンクを用いる方法は、高圧を発生させるポンプが必要であるため、ランニングコストの増大を招いてしまう。
【０００６】
液体を霧状にする方法は、構造、工程が複雑であり、作業コストや装置コストの増大となってしまう。
【０００７】
以上の様に、従来の各技術手法には種々問題点があったため、他の動力を必要とせず、単純な構造で、効率的に、複数の流体を混合できる技術が求められていた。
【０００８】
かかる問題に対して、従来から様々な技術が提案されている。例えば、炭酸ガスをお湯に効率的に溶解させる技術（特許文献１参照）が提案され、公知技術となっている。より詳しくは、中空部を有する器体を設け、中空部内でお湯と炭酸ガスを旋回させて、浴槽内に微細気泡を噴出させる構造である。
【０００９】
この技術によって、他の動力を必要とせず、単純な構造で、複数の流体であるお湯と炭酸ガスを混合することができる。しかしながら、中空部から噴出された炭酸ガスとお湯は、部分的に混合されるものの、器体から流出直後は混合が不充分であるため、全体としては不均一であり、また、浴槽での循環を前提としているため、浴槽側に充分な水位（器体より上位置に水面がある状態）がないと、高品位に均一な状態の混合とはならない。そのため、問題の解決には未だ至っていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００５−２８８０５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記問題点に鑑み、複数の流体を旋回部と混合部によって混合することで、他の動力を必要とせず、単純な構造で、効率的に混合可能な流体混合装置を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明に係る流体混合装置は、流体を旋回させる旋回部と、複数の流体を混合する混合部を備え、該旋回部と混合部は小孔を備えた仕切板で連通され、該旋回部は、第１の流体を流入する第１流体流入口と、該第１の流体に混合する第２の流体を流入する第２流体流入口を備え、該混合部は、該第１の流体と該第２の流体を混合した混合物を流出する流出口を備えた構成となっている。
【００１３】
また、本発明に係る流体混合装置は、前記旋回部が、前記小孔と前記第２流体流入口とを結ぶ線である旋回軸線を軸とする略回転対称形状である構成を採る。
【００１４】
さらに、本発明に係る流体混合装置は、前記第２流体流入口が、前記旋回軸線を軸とする円筒又は円錐状であって、先端部が前記旋回部内に突出している構成を採用する。
【００１５】
またさらに、本発明に係る流体混合装置は、前記第１流体流入口が、前記旋回軸線に対して略垂直であって、流入方向が前記旋回軸線と交差しない位置に備えられている構成となっている。
【００１６】
さらにまた、本発明に係る流体混合装置は、前記第１流体流入口は、前記旋回軸線に対して略水平であって、前記第２流体流入口の外周位置に備えられると共に、前記旋回部内に前記第１流体流入口から流入した第１の流体を旋回させる旋回経路が備えられている構成となっている。
【００１７】
そしてまた、本発明に係る流体混合装置は、前記流出口が、前記第２流体流入口と対向する面若しくは該対向する面近傍の周側面であって、前記旋回軸線上と異なる位置に備えられている構成を採用し得る。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る流体混合装置によれば、他の動力を必要とせず、単純な構造で、効率的に、複数の流体を混合することが可能であり、作業コスト、装置コストを低減させるという優れた効果を発揮するものである。
【００１９】
また、本発明に係る流体混合装置によれば、構造的に内部の抵抗が少ないことから、圧力損失が生じにくいため、流入させる流体の圧力を無用に高める必要がなく、設備コストを低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る流体混合装置を示す全体斜視図及び断面図である。（実施例１）
【図２】本発明に係る流体混合装置を示す四面図である。
【図３】本発明に係る流体混合装置の使用工程を示す模式図である。
【図４】本発明に係る流体混合装置の他の実施形態を示す全体斜視図及び断面図である。（実施例２）
【図５】本発明に係る流体混合装置の第２流体流入口の形状を示す模式図と断面図である。（実施例３）
【図６】本発明に係る流体混合装置の小孔の形状を示す模式図と断面図である。（実施例４）
【図７】本発明に係る流体混合装置の他の実施例の全体斜視図である。（実施例５）
【図８】本発明に係る流体混合装置の使用例を示す説明図である。（実施例６）
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明に係る流体混合装置は、複数の流体を旋回部と混合部によって混合することで、他の動力を必要とせず、単純な構造で、効率的に混合可能としたことを最大の特徴とする。
以下、本発明に係る流体混合装置の実施形態を、図面に基づいて説明する。
【００２２】
なお、本発明に係る流体混合装置の全体形状及び各部の形状は、下記に示される実施例に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内、即ち、同一の作用効果を発揮できる形状や寸法等の範囲内で適宜変更することができるものである。
【実施例１】
【００２３】
図１から図３に従って、本発明に係る流体混合装置の第一の実施例を説明する。
図１乃至図２は、本実施例に係る流体混合装置１を示しており、図１（ａ）は全体斜視図、図１（ｂ）は断面図、図２（ａ）は平面図、図２（ｂ）は正面図、図２（ｃ）は左側面図、図２（ｄ）は右側面図である。また、図３は、本実施例に係る流体混合装置１の使用工程を示す模式図であり、（ａ）は第１の流体Ａの流入工程、（ｂ）は第２の流体Ｂの流入工程、（ｃ）は混合流体Ｃの流出工程を示している。
【００２４】
流体混合装置１は、複数の流体を流入させ、流体混合装置１内で混合し、混合流体を流出する装置である。流体混合装置１は、主に旋回部１００と混合部３００とから成り、該旋回部１００と混合部３００とが仕切板２００により仕切られた構成となっている。
【００２５】
尚、流体混合装置１において混合する流体としては、気体であれば、例えば、炭酸ガスや水素ガス、オゾンガス、窒素ガス、空気等が考えられ、液体であれば、例えば、水や溶剤、燃料等が考えられる。
【００２６】
旋回部１００は、第１の流体Ａと第２の流体Ｂを流入させ、旋回部１００内で旋回させ、混合の前段階の処理を行う部分である。旋回部１００は、旋回軸線を軸とする略回転対称形状の容器であり、樽型や円錐型などが考え得るが、旋回効率を考慮すると、図示の様に円筒状であることが望ましい。円筒状（略回転対称形状）とするのは、流体を旋回部１００内でスムーズに旋回させるためである。円筒の軸線は、後述する仕切板２００に備えられた小孔２１０と第２流体流入口１２０とを結ぶ線であって、旋回の回転軸である旋回軸線と一致する。円筒の周部分には、第１の流体Ａを流入するための第１流体流入口１１０が設けられており、円筒の一方の端面には、第２の流体Ｂを流入するための第２流体流入口１２０が設けられている。
【００２７】
旋回部１００と混合部３００との間は、仕切板２００によって仕切られており、該仕切板２００の中央には、小孔２１０が備えられている。第１流体流入口１１０は、旋回部１００の周部分であり、且つ、周の接線方向に第１の流体Ａの流入の流れを導くよう、管の軸方向が円筒の軸線からずれるように設置されている（図２（ｃ）及び（ｄ））。かかる形態とすることで、第１の流体Ａは、旋回部１００内で旋回する。そうすると、旋回部１００内の円筒の軸線付近の圧力が下がり、第２の流体Ｂを円筒の軸線付近にスムーズに送ることができる。
【００２８】
また、第１流体流入口１１０の管の軸方向は、円筒の軸方向に対して概ね垂直となっている（図２（ｂ））。旋回部１００内での流体の旋回方向に合わせるためである。また、旋回部１００における第１流体流入口１１０の位置は、仕切板２００に近い位置に設置されている。小孔２１０付近での旋回の速度を高めるためである。第２流体流入口１２０の管の軸線は、円筒の軸線及び旋回軸線と一致しており、第２流体流入口１２０の管形状は、その先端部が旋回部１００の内部まで突出した形状となっている（図１（ｂ））。その理由は、旋回動作において、旋回の軸付近に、より効率的に第２の流体Ｂを送り込むためである。
【００２９】
仕切板２００は、旋回部１００と混合部３００を仕切る仕切板であり、中央に小孔２１０が備えられ、該小孔２１０の中心は、旋回部１００の旋回軸線上にある。小孔２１０は、旋回部１００で旋回している第１の流体Ａ、第２の流体Ｂを混合部３００内に一気に送りこむ孔である。小孔２１０の効果は、旋回部１００の流体が小さな孔を抜ける際に旋回速度が最大になり、混合部３００に送られ、第１の流体Ａと第２の流体Ｂの混合を促進させるためのものである。そのため、その効果が発揮されるのであれば、小孔２１０の径について特に限定はなく、また、形状についても単なる丸孔や円錐状、テーパー状など、特に限定するものではない。
尚、この小孔２１０は、通称「オリフィス」ともいう。
【００３０】
混合部３００は、第１の流体Ａと第２の流体Ｂを十分混合させるためのものである。混合部３００は、流体をスムーズに旋回させるべく、前記旋回部１００と同様に円筒状（略回転対称形状）である。混合部３００の円筒の一方の端面若しくは該端面近傍の周側面には、混合流体Ｃを流出させるための流出口３１０が配置されている。また、混合部３００の円筒の他方の端面には、仕切板２００が配置され、旋回部１００と仕切られている。
【００３１】
流出口３１０は、円筒の軸線に対して異なる位置に配置させている（図２（ｃ））。第１の流体Ａと第２の流体Ｂは、仕切板２００の小孔２１０から混合部３００内に混合しながら入るが、流出口３１０を円筒の軸線上に配置すると充分に混合されていない流体がそのまま流出口３１０から流出してしまう可能性がある。流出口３１０を円筒の軸線上からずらすことで、混合部３００内で旋回しながら充分に混合された流体が流出口３１０から流出できるようになる。
【００３２】
尚、図示されてはいないが、混合部３００内に更に仕切板２００を追加配置して、該混合部３００を複数に分割構成させる態様も可能である。かかる態様は、構造的に内部の抵抗が少なく、圧力損失が生じにくいことから可能な構成となる。かかる態様を採用することで、前段の混合部３００で流体同士が混合不充分な状態であったとしても、後段の混合部３００にて再度混合が為されるため、充分に混合された流体を流出することが可能となる。
【００３３】
次に、図３に沿って、流体の混合過程を説明する。図３（ａ）にあるように、まず、第１の流体Ａを第１流体流入口１１０から旋回部１００内に流入させる。第１流体流入口１１０は、旋回部１００の周の接線方向に第１の流体Ａが流入するように配置されているので、第１の流体Ａは、旋回部１００内で矢印で示すように旋回流を発生させる。混合部３００内は、小孔２１０を介して流入する第１の流体Ａによって満たされる。
【００３４】
次に、図３（ｂ）に示すように、第２流体流入口１２０から第２の流体Ｂを流入させる。旋回部１００内は、第１の流体Ａで満たされ、第１の流体Ａによって旋回流が発生している。そのため、旋回軸線付近には圧力の低い部分が形成させる。気圧の低い部分は、旋回流の軸に沿って発生することから、細長い渦巻状であり、所謂トルネード（第２の流体の通り道Ｔ）となる。第２流体流入口１２０から流入する第２の流体Ｂは、トルネードに沿って、旋回部１００内に入っていく。そのため、旋回流の軸付近に広く第２の流体Ｂを流入することができる。また、第２の流体Ｂの管部分が旋回部１００の内部に入っていることから、第２の流体の通り道Ｔ内に第２の流体Ｂをスムーズに流入させることができる。
旋回流が発生していない状態であれば、第２の流体Ｂは、旋回部１００内にスムーズに入ることができず、第２流体流入口１２０付近に滞留してしまうことになる。
【００３５】
次に、図３（ｃ）に示すように、混合部３００で流体の混合が行われる。旋回部１００内で旋回流を発生させている第１の流体Ａと、旋回流の軸付近（第２の流体の通り道Ｔ）である低圧部分に分布する第２の流体Ｂが、小孔２１０を介して混合部３００内に入る。小孔２１０は径が小さく狭いことから、第１の流体Ａと第２の流体Ｂは旋回速度を増しながら小孔２１０を通過する。そのため、第２の流体Ｂが混合部３００に入ると、第２の流体がせん断され、細分化される。これにより、細分化された第２の流体Ｂは、第１の流体Ａに容易に溶け込むことができる。第２の流体Ｂが気体であれば、１ｍｍ以下のマイクロバブルとなり、気体を水等に溶け込ませることができる。尚、混合部３００では、旋回部１００における旋回流の余力を受け、旋回部１００と同様に旋回流が発生する。これが、第１の流体Ａと第２の流体Ｂの更なる混合に効果を発揮する。
【００３６】
混合流体Ｃを流出させる流出口３１０の位置は、旋回流の軸方向とはずれていることから、混合流体Ｃは、混合部３００内を旋回しつつ更に混合される。その後、流出口３１０から流出される。
【００３７】
このように、本実施例に係る流体混合装置１によれば、低圧から高圧まで対応でき、気体を簡単に流入することが可能で、しかも詰まりにくい構造を有し、複数の流体を高効率で混合することが可能な装置である。したがって、複数の流体を混合する作業において、他の動力を必要とせず、単純な構造で、効率的に、作業することが可能であり、作業コスト、装置コストを低減させるという優れた効果を発揮するものである。
【００３８】
また、構造的に内部の抵抗が少ないことから、圧力損失が生じにくいため、流入させる流体の圧力を無用に高める必要がなく、設備コストを低減させることができるものである。
【００３９】
さらに、第１流体流入口１１０の管の軸と流出口３１０の管の軸を直交させることによって、脈動を抑え、混合部３００への停留を長くすることができる。
【００４０】
またさらに、第２の流体Ｂとして炭酸ガスを用いれば容易に高効率な溶解が可能であり、第１の流体Ａとして水を用いれば、高濃度の炭酸水又はお湯であれば炭酸泉を生成することが可能である。純度の高い水と水素ガスを用いれば水素が溶解した水素水を容易に生成できる。また、オゾンや塩素、次亜塩素を用いればそれらの殺菌作用を有した殺菌水、空気であれば、旋回流のせん断により、マイクロバブル水の生成が可能であることから、河川や湖沼等の水質改善装置として応用することも可能である。さらに、液体に燃料を用いれば、空気や水と混合してエマルジョン化させるといった展開も期待できる。このように、液体に気体を溶け込ませ、その気体の性質を付加した液体を生成することが可能である。
【００４１】
さらにまた、容器を金属等で耐圧性および耐久性を持たせ、高出力なポンプで液体を流入させれば、気液の接触を高めることが可能で、より高効率な溶解混合を期待できる。そしてまた、例えば、浴槽にお湯を張り、低圧なポンプを用いて炭酸ガスを流入させながら循環させれば、徐々に濃度を上げることが可能で、最終的には溶解度限度付近までの高濃度の炭酸泉を生成することが可能である。
【実施例２】
【００４２】
本発明に係る流体混合装置の第二の実施例について、図４を用いて説明する。上記実施例１と同様の部分は省略する。
図４は、本実施例に係る流体混合装置１を示しており、（ａ）は全体斜視図、（ｂ）は断面図である。
【００４３】
実施例１では、第１流体流入口１１０について、旋回軸線に対して略垂直であって、流入方向が旋回軸線と交差しない位置に備えられている例を説明した。
本実施例では、かかる第１流体流入口１１０について、旋回軸線に対して略水平であって、第２流体流入口１２０の外側（外周位置）に備えられている。
【００４４】
第１流体流入口１１０について、旋回軸線に対して略垂直ではなく略水平とすることで、そのままでは旋回部１００内で第１の流体Ａによる旋回流が発生しないこととなる。したがって、旋回部１００内には、螺旋状の旋回経路１３０が備えられる。該旋回経路１３０は、突出した第２流体流入口１２０の周囲を周回する様に螺旋状に備えられる。
【００４５】
かかる態様を採用することにより、第１流体流入口１１０から流入した第１の流体Ａは、螺旋状の旋回経路１３０を通過することで強制的に旋回させられ、その状態で旋回部１００内に放出されることで、旋回部１００内での旋回流が発生することとなる。
【実施例３】
【００４６】
本発明に係る流体混合装置の第三の実施例について、図５を用いて説明する。上記実施例１と同様の部分は省略する。
図５は、本実施例に係る流体混合装置１の第２流体流入口の形状を示す模式図と断面図であり、（ａ）は実施例１における第２流体流入口１２０の形状の模式図と断面図、（ｂ）及び（ｃ）は夫々円錐型及び円柱型の第２流体流入口１２０の模式図と断面図である。
【００４７】
実施例１において、図５（ａ）に示すように、第２流体流入口１２０の管部を旋回部１００の内部に突出させる構造によって、第１の流体Ａの旋回流の流れを阻害すること無く、第２流体流入口１２０から第２の流体Ｂを流入させることができる。しかしながら、第２流体流入口１２０の出口付近の圧力は、旋回部１００の内部に突出した第２流体流入口１２０の管部付近の圧力の変動の影響を受けてしまう。そのため、圧力の変動によって、第２の流体Ｂの流入量が不安定となる場合があった。
【００４８】
そこで、旋回部１００の内部に突出した第２流体流入口１２０の管部付近の圧力の影響を軽減するために、該第２流体流入口１２０の形状を図５（ｂ）に示すように円錐型としたり、図５（ｃ）に示すように円筒状とすることが考え得る。このような構造とすることによって、内部圧力の変動は、第２流体流入口１２０の出口に集中しない。そのため、第２の流体Ｂを流入させる際の旋回部１００の内部圧力の影響を抑え、第２の流体Ｂの流入をよりスムーズにすることができる。
【００４９】
このように、第２流体流入口１２０の形状を変えることで、より高効率に混合を行うことができる。
【実施例４】
【００５０】
本発明に係る流体混合装置の第四の実施例について、図６を用いて説明する。上記実施例１と同様の部分は省略する。
図６は、本実施例に係る流体混合装置１の小孔２１０の形状を示す模式図と断面図であり、（ａ）は小孔２１０がテーパー状、（ｂ）は小孔２１０が階段状のテーパー状、（ｃ）は小孔２１０がベンチュリー管形状である。
実施例１において、小孔２１０は、単なる孔の例を説明したが、形状を変えることでより、混合の効果を高めることができる。
【００５１】
図６（ａ）及び（ｂ）のような小孔２１０の流入側で広く、流出側で狭い形状とすることで、旋回部１００から混合部３００に移動する第１の流体Ａ、第２の流体Ｂが、テーパー構造によって小孔２１０の狭い孔で旋回速度が高まり、その後、せん断、細分化をより効果的に進めることができる。
【００５２】
図６（ｃ）のように、ベンチュリー管形状である場合は、小孔２１０の流入側で広く、中央が狭く、流出側で広い形状であるので、小孔２１０への流入がスムーズとなり、且つ、中央部で流速が上がり、流出側で、せん断、細分化をより効果的に進めることができる。
【００５３】
このように、小孔２１０の形状を変えることで、より高効率に混合を行うことができる。
【実施例５】
【００５４】
本発明に係る流体混合装置の第五の実施例について、図７を用いて説明する。上記実施例１と同様の部分は省略する。
図７は、本実施例に係る流体混合装置１の第四の実施例の全体斜視図であり、（ａ）は流体混合装置１を直列的に接続した例を示し（ｂ）は流体混合装置１を直列的に接続し、第２の流体Ｂを複数とした例を示し、（ｃ）は流体混合装置１を並列的に接続した例を示し、（ｄ）は流体混合装置１を並列的に接続し、第２の流体Ｂを複数とした例を示している。
実施例１において、流体混合装置１を単独で使用する例を説明したが、流体混合装置１を複数用いることで、さらに効果的に流体の混合を行うことができる。
【００５５】
流体混合装置１を直列に接続する例を、図７（ａ）に示す。流体混合装置１ａの流出口３１０を、接続管４００ａを介して流体混合装置１ｂの第１流体流入口１１０に接続する。さらに、流体混合装置１ｂの流出口３１０を、接続管４００ｂを介して流体混合装置１ｃの第１流体流入口１１０に接続する。流体混合装置１ｂ、流体混合装置１ｃの第２流体流入口１２０は、閉じておく。
【００５６】
流体混合装置１ａの第１流体流入口１１０に第１の流体Ａを流入し、第２流体流入口１２０に第２の流体Ｂを流入する。流体混合装置１の効果によって、流体混合装置１ａの流出口３１０から混合流体Ｃが流出する。混合流体Ｃを接続管４００ａを介して流体混合装置１ｂの第１流体流入口１１０に流入させることで、流体混合装置１ｂ内で、さらに混合がなされて、第１の流体Ａと第２の流体Ｂの混合率が高まる。さらに、流体混合装置１ｃについて同等の動作を行うことによって、さらに、第１の流体Ａと第２の流体Ｂの混合率を高めることができる。
本発明に係る流体混合装置１の構造は、圧力損失が小さいため、このような直列的構成を容易に行うことができる。
【００５７】
このように、流体混合装置１を直列に接続して使用することによって、混合しにくい流体についても、より混合率を高めることができる。また、混合率を限界まで高めることができる。
【００５８】
図７（ｂ）に示すように、流体混合装置１を直列に接続することによって、他の効果を高めることもできる。図７（ｂ）の流体混合装置１の構成、接続方法は図７（ａ）と同じである。違いは、流体混合装置１ｂ、流体混合装置１ｃの第２流体流入口１２０から第２の流体Ｂ２、第２の流体Ｂ３を流入することである。
【００５９】
流体混合装置１ａで、第１の流体Ａと第２の流体Ｂ１を混合し、流体混合装置１ｂにて、さらに第２の流体Ｂ２を混合し、流体混合装置１ｃにおいて、さらに第２の流体Ｂ３を混合する。この構成を用いることによって、第１の流体Ａに対して、複数の流体を混合することができる。
本発明に係る流体混合装置１の構造は圧力損失が小さいため、このような直列的構成を容易に行うことができる。
【００６０】
図７（ｃ）のように、流体混合装置１を並列に接続することによって、他の効果を高めることもできる。流体混合装置１ａ、流体混合装置１ｂ、流体混合装置１ｃに対して、それぞれの第１流体流入口１１０に対して接続管４２０を経由して、第１の流体Ａが流入される。それぞれの第２流体流入口１２０に対して接続管４３０を経由して第２の流体Ｂが流入される。それぞれの流出口３１０は、接続管４１０を経由して合流する。この構成を用いることによって、大量の混合を行うことができる。
【００６１】
図７（ｄ）のように、流体混合装置１を並列に接続することによって、他の効果を高めることもできる。流体混合装置１ａ、流体混合装置１ｂに対して、それぞれの第１流体流入口１１０に対して接続管４２０を経由して、第１の流体Ａが流入される。それぞれの流出口３１０は、接続管４１０を経由して合流する。この構成は、図７（ｃ）と同様である。流体混合装置１ａの第２流体流入口１２０には第２の流体Ｂ１を流入させ、流体混合装置１ｂには第２の流体Ｂ２を流入させる。この構成を用いることによって、第１の流体Ａに対して複数の流体の混合を行うことができる。
【実施例６】
【００６２】
本発明に係る流体混合装置の第六の実施例について、図８を用いて説明する。上記実施例１と同様の部分は省略する。
図８は、本発明に係る流体混合装置１の使用例を示す説明図である。
実施例１において、複数の流体の混合の方法を説明したが、その中で有効な使用方法の１つとして、炭酸泉製造装置の例を説明する。
【００６３】
炭酸泉製造装置５００は、浴槽６００に取り付けられ、浴槽６００のお湯の炭酸濃度を上げ、お湯を炭酸泉とする装置である。
炭酸泉製造装置５００は、流体混合装置１、循環ポンプ５３０、バルブ５１０、逆止弁５２０、ボンベ５４０と浴槽６００内の循環口６１０からなる。浴槽６００内のお湯は、循環口６１０から取り込まれ、循環ポンプ５３０によって加圧され、流体混合装置１の第１流体流入口１１０から流体混合装置１の旋回部１００に流入する。混合される炭酸ガスは、ボンベ５４０からバルブ５１０、逆止弁５２０を経由して、流体混合装置１の第２流体流入口１２０に流入する。流体混合装置１内で、お湯と炭酸ガスが混合され、混合された炭酸泉が流体混合装置１の流出口３１０から混合流体Ｃとして流出する。混合流体Ｃである炭酸泉は、循環口６１０から、浴槽６００内に流出される。
【００６４】
以上、このように循環させることによって、徐々に炭酸の濃度を上げることができ、最終的に溶解度の限界まで高濃度の炭酸泉を生成することができる。
この構造によって、他の動力等を用いることなく、効率的に、浴槽６００のお湯を炭酸泉に変えることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明に係る流体混合装置は、単純な構造であって、複数の流体を混合する際に他の動力を必要とせず、圧力損失も無く効率的に混合可能であり、気液混合や液液混合など、複数の流体を混合するあらゆる場面で利用することができるものである。したがって、本発明の産業上の利用可能性は大きいものと思料する。
【符号の説明】
【００６６】
１    流体混合装置
１００    旋回部
１１０    第１流体流入口
１２０    第２流体流入口
１３０    旋回経路
２００    仕切板
２１０    小孔
３００    混合部
３１０    流出口
４００    接続管
４１０    接続管
４２０    接続管
４３０    接続管
５００    炭酸泉製造装置
５１０    バルブ
５２０    逆止弁
５３０    循環ポンプ
５４０    ボンベ
６００    浴槽
６１０    循環口
Ａ    第１の流体
Ｂ  第２の流体
Ｃ  混合流体
Ｔ  第２の流体の通り道
【図１】
2017225948.tif 000003
【図２】
2017225948.tif 000004
【図３】
2017225948.tif 000005
【図４】
2017225948.tif 000006
【図５】
2017225948.tif 000007
【図６】
2017225948.tif 000008
【図７】
2017225948.tif 000009
【図８】
2017225948.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成28年10月11日(2016.10.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を旋回させる旋回部と、複数の流体を混合する混合部を備え、
該旋回部と混合部は小孔を備えた仕切板で連通され、
該旋回部は、第１の流体を流入する一の第１流体流入口と、該第１の流体に混合する第２の流体を流入する一の第２流体流入口を備え、
該第１流体流入口は、小孔と第２流体流入口とを結ぶ線である旋回軸線に対して略垂直であって、流入方向が該旋回軸線と交差しない仕切板に近い位置に備えられ、
該混合部は、該第１の流体と該第２の流体を混合した混合物を流出する一の流出口を備え、
該流出口は、第２流体流入口と対向する面若しくは該対向する面近傍の周側面であって、旋回軸線上と異なる位置に備えられて成ることを特徴とする流体混合装置。
【請求項２】
流体を旋回させる旋回部と、複数の流体を混合する混合部を備え、
該旋回部と混合部は小孔を備えた仕切板で連通され、
該旋回部は、第１の流体を流入する一の第１流体流入口と、該第１の流体に混合する第２の流体を流入する一の第２流体流入口を備え、
該第１流体流入口は、小孔と第２流体流入口とを結ぶ線である旋回軸線に対して略水平であって、該第２流体流入口の外周位置に備えられると共に、旋回部内に第１流体流入口から流入した第１の流体を旋回させる旋回経路が備えられ、
該混合部は、該第１の流体と該第２の流体を混合した混合物を流出する一の流出口を備え、
該流出口は、第２流体流入口と対向する面若しくは該対向する面近傍の周側面であって、旋回軸線上と異なる位置に備えられて成ることを特徴とする流体混合装置。
【請求項３】
前記旋回部は、前記旋回軸線を軸とする略回転対称形状であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の流体混合装置。
【請求項４】
前記第２流体流入口は、前記旋回軸線を軸とする円筒又は円錐状であって、先端部が前記旋回部内に突出していることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の流体混合装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
旋回部１００は、第１の流体Ａと第２の流体Ｂを流入させ、旋回部１００内で旋回させ、混合の前段階の処理を行う部分である。旋回部１００は、旋回軸線を軸とする略回転対称形状の容器であり、樽型や円錐型などが考え得るが、旋回効率を考慮すると、図示の様に円筒状であることが望ましい。円筒状（略回転対称形状）とするのは、流体を旋回部１００内でスムーズに旋回させるためである。円筒の軸線は、後述する仕切板２００に備えられた小孔２１０と第２流体流入口１２０とを結ぶ線であって、旋回の回転軸である旋回軸線と一致する。円筒の周部分には、第１の流体Ａを流入するための第１流体流入口１１０が一つ設けられており、円筒の一方の端面には、第２の流体Ｂを流入するための第２流体流入口１２０が一つ設けられている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
混合部３００は、第１の流体Ａと第２の流体Ｂを十分混合させるためのものである。混合部３００は、流体をスムーズに旋回させるべく、前記旋回部１００と同様に円筒状（略回転対称形状）である。混合部３００の円筒の一方の端面若しくは該端面近傍の周側面には、混合流体Ｃを流出させるための流出口３１０が一つ配置されている。また、混合部３００の円筒の他方の端面には、仕切板２００が配置され、旋回部１００と仕切られている。
【手続補正書】
【提出日】平成28年11月29日(2016.11.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
流体を旋回させる旋回部と、複数の流体を混合する混合部を備え、
該旋回部と混合部は小孔を備えた仕切板で連通され、
該旋回部は、第１の流体を流入する一の第１流体流入口と、該第１の流体に混合する第２の流体を流入する一の第２流体流入口を備え、
該第１流体流入口は、小孔と第２流体流入口とを結ぶ線である旋回軸線に対して略垂直であって、流入方向が該旋回軸線と交差せず且つ第２流体流入口よりも仕切板に近い位置に備えられ、
該混合部は、該第１の流体と該第２の流体を混合した混合物を流出する一の流出口を備え、
該流出口は、第２流体流入口と対向する面であって、前記旋回軸線上と異なる位置に備えられて成ることを特徴とする流体混合装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２】
流体を旋回させる旋回部と、複数の流体を混合する混合部を備え、
該旋回部と混合部は小孔を備えた仕切板で連通され、
該旋回部は、第１の流体を流入する一の第１流体流入口と、該第１の流体に混合する第２の流体を流入する一の第２流体流入口を備え、
該第１流体流入口は、小孔と第２流体流入口とを結ぶ線である旋回軸線に対して略水平であって、該第２流体流入口の外周位置に備えられると共に、旋回部内に第１流体流入口から流入した第１の流体を旋回させる旋回経路が備えられ、
該混合部は、該第１の流体と該第２の流体を混合した混合物を流出する一の流出口を備え、
該流出口は、第２流体流入口と対向する面であって、前記旋回軸線上と異なる位置に備えられて成ることを特徴とする流体混合装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
またさらに、本発明に係る流体混合装置は、前記第１流体流入口が、前記旋回軸線に対して略垂直であって、流入方向が該旋回軸線と交差せず且つ第２流体流入口よりも仕切板に近い位置に備えられている構成となっている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
そしてまた、本発明に係る流体混合装置は、前記流出口が、前記第２流体流入口と対向する面であって、前記旋回軸線上と異なる位置に備えられている構成を採用し得る。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
また、第１流体流入口１１０の管の軸方向は、円筒の軸方向に対して概ね垂直となっている（図２（ｂ））。旋回部１００内での流体の旋回方向に合わせるためである。また、旋回部１００における第１流体流入口１１０の位置は、第２流体流入口１２０よりも仕切板２００に近い位置に設置されている。小孔２１０付近での旋回の速度を高めるためである。第２流体流入口１２０の管の軸線は、円筒の軸線及び旋回軸線と一致しており、第２流体流入口１２０の管形状は、その先端部が旋回部１００の内部まで突出した形状となっている（図１（ｂ））。その理由は、旋回動作において、旋回の軸付近に、より効率的に第２の流体Ｂを送り込むためである。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
混合部３００は、第１の流体Ａと第２の流体Ｂを十分混合させるためのものである。混合部３００は、流体をスムーズに旋回させるべく、前記旋回部１００と同様に円筒状（略回転対称形状）である。混合部３００の円筒の一方の端面には、混合流体Ｃを流出させるための流出口３１０が一つ配置されている。また、混合部３００の円筒の他方の端面には、仕切板２００が配置され、旋回部１００と仕切られている。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５４】
本発明に係る流体混合装置の第五の実施例について、図７を用いて説明する。上記実施例１と同様の部分は省略する。
図７は、第五の実施例に係る流体混合装置１の全体斜視図であり、（ａ）は流体混合装置１を直列的に接続した例を示し、（ｂ）は流体混合装置１を直列的に接続し、第２の流体Ｂを複数とした例を示し、（ｃ）は流体混合装置１を並列的に接続した例を示し、（ｄ）は流体混合装置１を並列的に接続し、第２の流体Ｂを複数とした例を示している。
実施例１において、流体混合装置１を単独で使用する例を説明したが、流体混合装置１を複数用いることで、さらに効果的に流体の混合を行うことができる。