(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１液体が流れる流れ経路中に第２液体を注入して混合する異種液体混合装置であって、
流れ経路の上流側から、第２直管部と、内径が下流側ほど拡大する拡径部と、第２直管部の内径よりも大きい内径の第３直管部とを順次有しており、
第２液体を第１液体中に注入する注入経路の先端の注入口が流れ経路内へ突入して開口し、
注入口は、流れ経路の軸方向において第３直管部内に対応した位置で且つ流れ経路の径方向において第２直管部の内面と第３直管部の内面との中間近傍位置で、開口していることを特徴とする異種液体混合装置。
【請求項２】
第１液体が流れる流れ経路中に第２液体を注入して混合する異種液体混合装置であって、
流れ経路の上流側から、第２直管部と、内径が下流側ほど拡大する拡径部と、第２直管部の内径よりも大きい内径の第３直管部とを順次有しており、
第２液体を第１液体中に注入する注入経路の先端の注入口が流れ経路内へ突入して開口し、
注入口は、流れ経路の軸方向において拡径部内に対応した位置で且つ流れ経路の径方向において第２直管部の内面と拡径部の内面の所定箇所との中間近傍位置で、開口しており、
拡径部の内面の所定箇所とは注入口から流れ経路の径方向における外方へ面した箇所であることを特徴とする異種液体混合装置。
【請求項３】
第２直管部の上流側に、第１直管部と、内径が下流側ほど縮小する縮径部とを順次有し、
第１直管部の内径が第２直管部の内径よりも大きいことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の異種液体混合装置。
【請求項４】
第２直管部と拡径部との境界部分に、径方向における段差が形成さ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１項に記載の異種液体混合装置。
【請求項５】
流れ経路の軸方向における第３直管部の上流端部から第３直管部の内径に相当する長さだけ下流側を下流限位置とすると、
注入経路の注入口は、流れ経路の軸方向において、第３直管部の上流端部から第３直管部の下流限位置までの領域内で開口していることを特徴とする請求項１に記載の異種液体混合装置。
【請求項６】
第２直管部の内径をｄとし、第３直管部の内径をＤとし、流れ経路の径方向における注入経路の注入口から第３直管部の内面までの寸法をＢとし、流れ経路の径方向における注入経路の注入口から第２直管部の内面までの寸法をＣとすると、
０．１×（Ｄ−ｄ）≦Ｂを満足し、且つ、０．１５×（Ｄ−ｄ）≦Ｃを満足する位置で注入口が開口していることを特徴とする請求項１に記載の異種液体混合装置。
【請求項７】
第２直管部の内径をｄとし、第３直管部の内径をＤとし、流れ経路の径方向における注入経路の注入口から拡径部の内面の所定箇所までの寸法をＢとし、流れ経路の径方向における注入経路の注入口から第２直管部の内面までの寸法をＣとすると、
０．１×（Ｄ−ｄ）≦Ｂを満足し、且つ、０．１５×（Ｄ−ｄ）≦Ｃを満足する位置で注入口が開口していることを特徴とする請求項２に記載の異種液体混合装置。
【請求項８】
第２液体は液体の凝集剤であり、
第１液体は凝集剤によって凝集される被凝集物を含む水であることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の異種液体混合装置。
【請求項９】
上記請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の異種液体混合装置を有する水処理設備であって、異種液体混合装置は固液分離装置の上流側に設けられ、
異種液体混合装置において混合された第１液体と第２液体との混合液が固液分離装置において固液分離されることを特徴とする水処理設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１液体の流れ経路中に第２液体を注入して混合する異種液体混合装置および異種液体混合装置を有する水処理設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の異種液体混合装置としては、例えば図１４に示すように、水１１０に洗剤１１１を混合して洗浄液１１２を生成する洗浄液生成器１０１がある。この洗浄液生成器１０１は、器体１０２と、流入口１０３から流出口１０４にわたって器体１０２内に形成された第１流路１０５と、第１流路１０５の途中に設けられ且つ流路断面積が最小となるベンチュリー部１０６と、ベンチュリー部１０６の周壁部１０７に開設された注入口１０８と、注入口１０８に連通する第２流路１０９とを有している。
【０００３】
尚、注入口１０８はベンチュリー部１０６の周壁部１０７から径方向における内側へ突出した突部１０７ａに形成されている。
【０００４】
水１１０は、流入口１０３から器体１０２内に流入し、第１流路１０５を流れる。また、洗剤１１１は第２流路１０９を通って注入口１０８から第１流路１０５に注入される。これにより、水１１０と洗剤１１１とが第１流路１０５において混合されて洗浄液１１２が生成され、洗浄液１１２が流出口１０４から器体１０２の外部に流出する。
【０００５】
この際、ベンチュリー部１０６において水１１０の流れが加速されるため、ベンチュリー部１０６の下流側において流速の高い流れが発生する。
【０００６】
尚、上記のような洗浄液生成器１０１は例えば下記特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１９−１３６６４８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら上記の従来形式では、注入口１０８をベンチュリー部１０６に設けているため、注入口１０８から第１流路１０５に注入された洗剤１１１は、ベンチュリー部１０６で加速された水１１０の流れに乗って短時間で一気に下流側へ流れ、洗剤１１１を第１流路１０５内で十分に攪拌することができないといった問題がある。
【０００９】
例えば、上記のような洗浄液生成器１０１を異種液体混合装置として用いて、懸濁物質を含む原水に凝集剤を注入して混合する場合、原水は、流入口１０３から器体１０２内に流入し、第１流路１０５を流れる。また、凝集剤は第２流路１０９を通って注入口１０８から第１流路１０５に注入される。
【００１０】
しかしながら、この場合においても、上記と同様に、注入口１０８から第１流路１０５に注入された凝集剤は、ベンチュリー部１０６で加速された原水の流れに乗って短時間で一気に下流側へ流れてしまうため、凝集剤を第１流路１０５内で十分に攪拌することができないといった問題がある。また、ベンチュリー部１０６の周壁部１０７に形成された突部１０７ａによって、注入口１０８の下流側に原水の滞留域が生じ、注入口１０８から注入された凝集剤が滞留域に面する周壁部１０７や注入口１０８に析出してしまうことがある。
【００１１】
本発明は、注入口から流れ経路内に注入された第２液体を流れ経路内で十分に攪拌して第１液体と混合することができる異種液体混合装置および水処理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】
【００１２】
上記目的を達成するために、本第１発明は、第１液体が流れる流れ経路中に第２液体を注入して混合する異種液体混合装置であって、
流れ経路の上流側から、第２直管部と、内径が下流側ほど拡大する拡径部と、第２直管部の内径よりも大きい内径の第３直管部とを順次有しており、
第２液体を第１液体中に注入する注入経路の先端の注入口が流れ経路内へ突入して開口し、
注入口は、流れ経路の軸方向において第３直管部内に対応した位置で且つ流れ経路の径方向において第２直管部の内面と第３直管部の内面との中間近傍位置で、開口しているものである。
【００１３】
これによると、第１液体は、第２直管部を通過して、拡径部で流路が拡大される。このため、拡径部の上流端部から下流の領域において、第１液体の流れが流れ経路の内面から剥離して、速度勾配が大きくなり、拡径部の内面および第３直管部の内面に沿って渦流が発生する。
【００１４】
この状態で、第２液体を注入経路の注入口から第３直管部内に注入することにより、第２液体は、拡径部内と第３直管部内とにわたって発生する渦流中に注入され、渦流によって十分に攪拌される。これにより、第２液体が拡径部内から第３直管部内において速やかに広範囲に拡散するため、第１液体と第２液体とが十分に且つ均一に混合される。
本第２発明は、第１液体が流れる流れ経路中に第２液体を注入して混合する異種液体混合装置であって、
流れ経路の上流側から、第２直管部と、内径が下流側ほど拡大する拡径部と、第２直管部の内径よりも大きい内径の第３直管部とを順次有しており、
第２液体を第１液体中に注入する注入経路の先端の注入口が流れ経路内へ突入して開口し、
注入口は、流れ経路の軸方向において拡径部内に対応した位置で且つ流れ経路の径方向において第２直管部の内面と拡径部の内面の所定箇所との中間近傍位置で、開口しており、
拡径部の内面の所定箇所とは注入口から流れ経路の径方向における外方へ面した箇所であるものである。
これによると、第１液体は、第２直管部を通過して、拡径部で流路が拡大される。このため、拡径部の上流端部から下流の領域において、第１液体の流れが流れ経路の内面から剥離して、速度勾配が大きくなり、拡径部の内面および第３直管部の内面に沿って渦流が発生する。
この状態で、第２液体を注入経路の注入口から拡径部内に注入することにより、第２液体は、拡径部内と第３直管部内とにわたって発生する渦流中に注入され、渦流によって十分に攪拌される。これにより、第２液体が拡径部内から第３直管部内において速やかに広範囲に拡散するため、第１液体と第２液体とが十分に且つ均一に混合される。
【００１５】
本第３発明における異種液体混合装置は、第２直管部の上流側に、第１直管部と、内径が下流側ほど縮小する縮径部とを順次有し、
第１直管部の内径が第２直管部の内径よりも大きいものである。
【００１６】
これによると、第１液体は、第１直管部を流れ、縮径部を経て第２直管部を流れる際に加速され、拡径部で流路が拡大される。このように、第１直管部の内径を第２直管部の内径よりも大きくすることで、第１液体が流れ経路を流れる時の圧力損失を低く抑えることができる。
【００１７】
本第４発明における異種液体混合装置は、第２直管部と拡径部との境界部分に、径方向における段差が形成されているものである。
【００１８】
これによると、第２直管部と拡径部との境界部分に径方向における段差が形成されるため、第１液体の単位時間当りの流量が少なくても、拡径部の上流端部から下流の領域において、第１液体の流れが流れ経路の内面から剥離し易くなり、拡径部の内面および第３直管部の内面に沿って渦流が発生し易い。
【００１９】
これにより、第１液体の単位時間当りの流量が少なく、第２直管部から拡径部へ流れる際の第１液体の流速が低い場合であっても、渦流が確実に発生し、第２液体が第３直管部内において速やかに広範囲に拡散するため、第１液体と第２液体とが十分に且つ均一に混合される。
【００２０】
本第５発明における異種液体混合装置は、流れ経路の軸方向における第３直管部の上流端部から第３直管部の内径に相当する長さだけ下流側を下流限位置とすると、
注入経路の注入口は、流れ経路の軸方向において、第３直管部の上流端部から第３直管部の下流限位置までの領域内で開口しているものである。
【００２１】
これによると、第２液体を注入経路の注入口から第３直管部内に発生する渦流中に確実に注入することができる。
【００２２】
本第６発明における異種液体混合装置は、第２直管部の内径をｄとし、第３直管部の内径をＤとし、流れ経路の径方向における注入経路の注入口から第３直管部の内面までの寸法をＢとし、流れ経路の径方向における注入経路の注入口から第２直管部の内面までの寸法をＣとすると、
０．１×（Ｄ−ｄ）≦Ｂを満足し、且つ、０．１５×（Ｄ−ｄ）≦Ｃを満足する位置で注入口が開口しているものである。
【００２３】
これによると、第２液体を注入経路の注入口から第３直管部内に発生する渦流中に確実に注入することができる。
本第７発明における異種液体混合装置は、第２直管部の内径をｄとし、第３直管部の内径をＤとし、流れ経路の径方向における注入経路の注入口から拡径部の内面の所定箇所までの寸法をＢとし、流れ経路の径方向における注入経路の注入口から第２直管部の内面までの寸法をＣとすると、
０．１×（Ｄ−ｄ）≦Ｂを満足し、且つ、０．１５×（Ｄ−ｄ）≦Ｃを満足する位置で注入口が開口しているものである。
これによると、第２液体を注入経路の注入口から拡径部内に発生する渦流中に確実に注入することができる。
【００２４】
本第８発明における異種液体混合装置は、第２液体は液体の凝集剤であり、
第１液体は凝集剤によって凝集される被凝集物を含む水である。
【００２５】
これによると、凝集剤が拡径部内から第３直管部内において速やかに広範囲に拡散するため、水と凝集剤とが十分に且つ均一に混合され、水に含まれる被凝集物が凝集剤と速やかに反応して凝集が開始される。
【００２６】
本第９発明は、上記第１発明から第８発明のいずれか１項に記載の異種液体混合装置を有する水処理設備であって、異種液体混合装置は固液分離装置の上流側に設けられ、
異種液体混合装置において混合された第１液体と第２液体との混合液が固液分離装置において固液分離されるものである。
【発明の効果】
【００２７】
以上のように本発明によると、第２液体は、注入経路の注入口から第３直管部内の渦流中又は拡径部内の渦流中に注入され、渦流によって十分に攪拌される。このため、第２液体が拡径部内から第３直管部内において速やかに広範囲に拡散するため、第１液体と第２液体とが十分に且つ均一に混合される。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１の実施の形態における水処理設備の模式図である。
【図２】同、水処理設備に備えられたラインミキサーの断面図である。
【図３】同、ラインミキサーの一部拡大断面図である。
【図４】同、ラインミキサーの内部の流れを示す断面図であり、試験品Ｓ２を用いた場合を示す。
【図５】同、ラインミキサーの内部の流れを示す断面図であり、試験品Ｓ１を用いた場合を示す。
【図６】同、ラインミキサーの内部の流れを示す断面図であり、試験品Ｓ３を用いた場合を示す。
【図７】同、ラインミキサーの内部の流れを示す断面図であり、試験品Ｓ４を用いた場合を示す。
【図８】本発明の第２の実施の形態におけるラインミキサーの断面図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態におけるラインミキサーの断面図である。
【図１０】本発明の第４の実施の形態におけるラインミキサーの一部拡大断面図である。
【図１１】本発明の第５の実施の形態におけるラインミキサーの一部拡大断面図である。
【図１２】本発明の第６の実施の形態におけるラインミキサーの一部拡大断面図である。
【図１３】同、ラインミキサーの内部の流れを示す一部拡大断面図である。
【図１４】従来のラインミキサーの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明における実施の形態を、図面を参照して説明する。
【００３０】
（第１の実施の形態）
第１の実施の形態では、図１に示すように、１は浄水等の水処理設備であって、上流側から下流側にわたって、原水２（第１液体の一例）を貯留する原水貯留槽３と、ラインミキサー４（異種液体混合装置の一例）と、凝集混和装置５と、膜分離装置６（固液分離装置の一例）と、原水２を膜分離装置６で膜ろ過により固液分離することによって得られた処理水７を回収する処理水槽８とを有している。
【００３１】
これら原水貯留槽３とラインミキサー４と凝集混和装置５と膜分離装置６と処理水槽８とはそれぞれ配管路１１〜１４を介して接続されている。
【００３２】
図２に示すように、ラインミキサー４は、原水２が流れる流れ経路２０中に液体の凝集剤１６（第２液体の一例）を注入して混合する異種液体混合装置の一例であって、管状の本体２１と、本体２１の両端に設けられたフランジ２２，２３とを有している。
【００３３】
このうち、入口側のフランジ２２は配管路１１に設けられたフランジ１７に接合され、出口側のフランジ２３は配管路１２に設けられたフランジ１８に接合されている。尚、原水２は凝集剤１６によって凝集される懸濁物質（被凝集物の一例）を含んでいる。また、凝集剤１６は例えばポリ塩化アルミニウム等を溶解した液体である。
【００３４】
流れ経路２０は、本体２１内に形成されており、上流側端部に入口２５を有し、下流側端部に出口２６を有している。
【００３５】
また、本体２１は、流れ経路２０の上流側から、第１直管部３０と、第１直管部３０よりも内径が下流側ほど次第に縮小する縮径部３１と、縮径部３１の下流端部の内径と等しい第２直管部３２と、第２直管部３２の下流端部よりも内径が下流側ほど次第に拡大する拡径部３３と、拡径部３３の下流端部の内径と等しい第３直管部３４とを順次有している。
【００３６】
第３直管部３４の内径Ｄは第２直管部３２の内径ｄよりも大きく、内径Ｄと内径ｄとの比率は約１．５：１〜３：１の範囲に設定されている。また、第１直管部３０の内径Ｄ´は、第２直管部３２の内径ｄよりも大きく、第３直管部３４の内径Ｄと同じである。
【００３７】
また、拡径部３３は第２直管部３２の下流端部からなだらかなスロープを描いて拡大しており、流れ経路２０の軸心５０に対する拡径部３３の傾斜角度αは３０°〜５０°の範囲に設定されている。
【００３８】
凝集剤１６を原水２中に注入する注入管３７（注入経路の一例）が本体２１に接続されている。注入管３７の先端の注入口３８は、流れ経路２０の軸方向Ｌにおいて第３直管部３４内に面した位置にあり、且つ、流れ経路２０の径方向Ｒにおいて第２直管部３２の内面と第３直管部３４の内面との中間近傍位置で開口している。
【００３９】
尚、注入口３８から第３直管部３４内への凝集剤１６の注入方向は流れ経路２０の軸心５０に対して直角となる方向である。
【００４０】
図３に示すように、上記径方向Ｒにおける注入管３７の注入口３８から第３直管部３４の内面までの寸法をＢとし、上記径方向Ｒにおける注入管３７の注入口３８から第２直管部３２の内面までの寸法をＣとすると、上記第２直管部３２の内面と第３直管部３４の内面との中間近傍位置とは以下の関係式［１］［２］を同時に満足する位置である。
０．１×（Ｄ−ｄ）≦Ｂ・・・関係式［１］
０．１５×（Ｄ−ｄ）≦Ｃ・・・関係式［２］
また、注入管３７の注入口３８は拡径部３３の直後の位置で開口している。ここで、軸方向Ｌにおける第３直管部３４の上流端部３４ａから第３直管部３４の内径Ｄに相当する長さだけ下流側を下流限位置Ｅとすると、上記拡径部３３の直後の位置とは、軸方向Ｌにおいて、第３直管部３４の上流端部３４ａから下流限位置Ｅまでの領域Ｆ内にある位置と定義される。
【００４１】
図１に示すように、ラインミキサー４の下流側に設けられた凝集混和装置５は、ラインミキサー４によって混合された原水２と凝集剤１６との混合液４０中に凝集フロックを形成して粗大化させるための装置であり、上下方向に蛇行した蛇行流路を有している。尚、凝集混和装置５の代わりに、緩速撹拌機を備えた凝集槽を用いてもよく、或いは凝集混和装置５を省略してもよい。
【００４２】
また、凝集混和装置５の下流側に設けられた膜分離装置６は、ラインミキサー４によって混合された原水２と凝集剤１６との混合液４０を膜ろ過して固液分離するものである。
【００４３】
以下、上記構成における作用を説明する。
【００４４】
図１に示すように、原水２は原水貯留槽３からラインミキサー４に供給され、ラインミキサー４において原水２と凝集剤１６とが混合されて混合液４０となり、この混合液４０が凝集混和装置５に供給されて、混合液４０中に凝集フロックが形成されて粗大化する。その後、混合液４０は凝集混和装置５から膜分離装置６に供給されて固液分離され、膜分離装置６で得られた処理水７が処理水槽８に回収される。
【００４５】
このような一連の水処理において、原水２と凝集剤１６とはラインミキサー４で以下のように混合され攪拌される。
【００４６】
原水貯留槽３からラインミキサー４に供給された原水２は、ラインミキサー４の入口２５から流れ経路２０に流れ込み、流れ経路２０を流れた後、出口２６から流れ出る。このとき、原水２は、第１直管部３０を流れた後、縮径部３１を経て第２直管部３２を流れる際に加速され、拡径部３３で漸拡される。このため、図４に示すように、拡径部３３の上流端部から下流の領域において、原水２の流れが流れ経路２０の内面から剥離して、速度勾配が大きくなり、拡径部３３の内面および第３直管部３４の内面に沿って渦流４５が発生する。
【００４７】
尚、点４６は拡径部３３の上流端部において原水２の流れが剥離する剥離点を示している。また、第２直管部３２の下流側の中央部には、原水２が上流側から下流側へ速い流速で流れる本流４７が形成されており、渦流４５は本流４７の周囲に発生する。
【００４８】
この状態で、凝集剤１６を注入管３７の注入口３８から第３直管部３４内に注入することにより、凝集剤１６は、第３直管部３４内の渦流４５中に注入され、渦流４５によって注入口３８の上流側にも逆流する。これにより、凝集剤１６が拡径部３３から第３直管部３４の全体にわたり分散されて供給され、攪拌がより促進されるため、原水２と凝集剤１６とが第３直管部３４内において十分に且つ均一に混合され、原水２に含まれる懸濁物質（被凝集物）が凝集剤１６と速やかに反応して凝集が開始され、ラインミキサー４の下流側において、凝集フロックが形成される。
【００４９】
これにより、凝集剤１６が注入口３８の下流側において第３直管部３４内に析出するのを防止することができ、第３直管部３４が析出した凝集剤１６で閉塞されるといった不具合の発生を防ぐことができる。
【００５０】
また、注入管３７の注入口３８は、流れ経路２０の軸方向Ｌにおいて、拡径部３３の直後の位置で開口しているとともに、流れ経路２０の径方向Ｒにおいて、第２直管部３２の内面と第３直管部３４の内面との中間近傍位置すなわち先述した関係式［１］［２］を同時に満足する位置で開口しているため、凝集剤１６を注入口３８から第３直管部３４内に発生する渦流４５中に確実に注入することができる。
【００５１】
例えば、第３直管部３４の内径Ｄを２５ｍｍ、第２直管部３２の内径ｄを１３ｍｍとすると、上記関係式［１］に基づいて注入管３７の注入口３８から第３直管部３４の内面までの寸法Ｂは１．２ｍｍ以上に設定され、且つ、上記関係式［２］に基づいて注入口３８から第２直管部３２の内面までの寸法Ｃは１．８ｍｍ以上に設定されている。
【００５２】
下記表１は、内径Ｄを２５ｍｍ、内径ｄを１３ｍｍとし、寸法Ｂを１ｍｍ、３ｍｍ、６ｍｍ、１２．５ｍｍの４段階に設定した時のラインミキサー４の下流側に流出される混合液４０中の総粒子数および第３直管部３４における凝集剤１６の析出の有無を調べた実験結果を示している。
【表１】
0006895571.tif 000002
尚、上記総粒子数とは、原水２と凝集剤１６との混合液４０中に含まれる微小粒子（０．１〜０．４μｍの粒子）の総数であり、基準となる一定の総粒子数をＮ個と表示している。ラインミキサー４内で原水２と凝集剤１６とが十分に且つ均一に混合されると、ラインミキサー４の下流側において、混合液４０中の微小粒子が多数集合して粗大化するため、混合液４０中に含まれる微小粒子の総粒子数が減少する。従って、総粒子数が少ないほど、凝集剤１６が十分に攪拌混合され、凝集効果が高いことを意味している。
【００５３】
上記表１によると、寸法Ｂを３ｍｍに設定した試験品Ｓ２の場合、寸法Ｃは３ｍｍとなり、上記関係式［１］［２］（すなわち、１．２ｍｍ≦Ｂで、且つ、１．８ｍｍ≦Ｃ）を同時に満たすため、総粒子数が少なく、凝集剤１６が析出せず、凝集効果が高い。この場合、図４に示すように、凝集剤１６は、注入口３８から渦流４５の中心部分に注入されるため、渦流４５によって注入口３８の上流側および下流側へ速やかに拡散する。これにより、原水２と凝集剤１６とが十分に且つ均一に混合される
また、寸法Ｂを１ｍｍに設定した試験品Ｓ１の場合、寸法Ｃは５ｍｍとなり、上記関係式［１］［２］（すなわち、１．２ｍｍ≦Ｂで、且つ、１．８ｍｍ≦Ｃ）を同時に満たさないため、注入された凝集剤１６が原水２と十分に攪拌混合されず、総粒子数が多く検出されていることから、凝集効果が低いことがわかる。さらに、未反応の凝集剤１６が注入口３８の下流域に析出する現象も確認された。この場合、図５に示すように、凝集剤１６は注入口３８から第３直管部３４の内面付近（近傍）に注入されるが、第３直管部３４の内面付近における原水２の流速は非常に遅いので、凝集剤１６の多くは、注入口３８の周囲に滞留したまま、拡散し難い。
【００５４】
また、寸法Ｂを６ｍｍに設定した試験品Ｓ３の場合、寸法Ｃは０ｍｍとなり、上記関係式［１］［２］（すなわち、１．２ｍｍ≦Ｂで、且つ、１．８ｍｍ≦Ｃ）を同時に満たさないため、注入された凝集剤１６が原水２と十分に攪拌混合されず、総粒子数が多く検出されていることから、凝集効果が低いことがわかる。さらに、未反応の凝集剤１６が注入口３８の下流域に析出する現象も確認された。この場合、図６に示すように、凝集剤１６は渦流４５の上流側から下流側へ向かう流れに注入されるため、凝集剤１６の多くが、注入後、直ちに原水２の本流４７に合流して注入口３８の下流側へ流れてしまい、注入口３８の上流側へ拡散し難い。
【００５５】
さらに、寸法Ｂを１２．５ｍｍに設定した試験品Ｓ４の場合、寸法Ｃは−６．５ｍｍとなり、上記関係式［１］［２］（すなわち、１．２ｍｍ≦Ｂで、且つ、１．８ｍｍ≦Ｃ）を同時に満たさないため、注入された凝集剤１６が原水２と十分に攪拌混合されず、総粒子数が多く検出されていることから、凝集効果が低いことがわかる。さらに、未反応の凝集剤１６が注入口３８の下流域に析出する現象も確認された。この場合、図７に示すように、注入口３８から第３直管部３４内に注入された凝集剤１６の多くは、主に、第３直管部３４内の渦流４５ではなく、流速の速い本流４７に注入されるため、第３直管部３４内で十分に攪拌される間も無く、本流４７に乗って短時間のうちに一気に下流側へ流されてしまう。これにより、ラインミキサー４の下流側において混合液４０中に形成される凝集フロックの数が少なくなり、多くの微小粒子が混合液４０中に残ったままになるため、総粒子数が極端に多くなる。
【００５６】
上記第１の実施の形態では、径方向Ｒにおける注入口３８の位置を、上記関係式［１］［２］が同時に満足する位置に設定しているが、好ましくは寸法Ｂと寸法Ｃとが等しくなる位置に設定してもよい。
【００５７】
（第２の実施の形態）
先述した第１の実施の形態では、図２に示すように、注入管３７は径方向Ｒにおいて第３直管部３４の軸心５０を横切っていないが、第２の実施の形態では、図８に示すように、注入管３７は径方向Ｒにおいて第３直管部３４の軸心５０を直角に横切っている。この場合、寸法Ｂは、注入管３７の注入口３８から、径方向Ｒにおいて注入口３８に対向する第３直管部３４の内面までの寸法になる。
【００５８】
これによると、先述した第１の実施の形態と同様の作用および効果が得られる。
【００５９】
（第３の実施の形態）
先述した第１および第２の実施の形態ではそれぞれ、図２および図８に示すように注入管３７は本体２１の第３直管部３４に接続されているが、第３直管部３４以外の箇所に接続してもよい。例えば、第３の実施の形態では、図９に示すように、Ｌ形状に屈曲した注入管３７が拡径部３３に接続され、注入管３７の先端部が拡径部３３の内面から下流側に延びて、注入口３８が第３直管部３４内に到達している。
【００６０】
この場合、寸法Ｂは、流れ経路２０の径方向Ｒにおける注入口３８の中心から第３直管部３４の内面までの寸法になる。また、寸法Ｃは、流れ経路２０の径方向Ｒにおける注入口３８の中心から第２直管部３２の内面までの寸法になる。
【００６１】
これによると、先述した第１の実施の形態と同様の作用および効果が得られる。
【００６２】
（第４の実施の形態）
第４の実施の形態では、図１０に示すように、第２直管部３２と拡径部３３との境界部分に、径方向Ｒにおける段差５３が全周にわたり形成されている。この段差５３は、第２直管部３２の内面から径方向Ｒにおける外向きに拡大して形成され、拡径部３３の内面に繋がっている。
【００６３】
これによると、原水２の単位時間当りの流量が少なくても、原水２の流れが段差５３の形成箇所において流れ経路２０の内面から剥離し易くなり、拡径部３３の内面および第３直管部３４の内面に沿って渦流４５が発生し易い。
【００６４】
これにより、原水２の単位時間当りの流量が少なく、第２直管部３２から拡径部３３へ流れる際の原水２の流速が低い場合であっても、渦流４５が確実に発生し、凝集剤１６が第３直管部３４内において速やかに広範囲に拡散するため、原水２と凝集剤１６とが十分に且つ均一に混合される。
【００６５】
（第５の実施の形態）
第５の実施の形態では、図１１に示すように、第２直管部３２と拡径部３３との境界部分に、径方向Ｒにおける段差５５が全周にわたり形成されている。この段差５５は、第２直管部３２の内面から径方向Ｒにおける内向きに突出して形成され、拡径部３３の内面に繋がっている。
【００６６】
これによると、先述した第４の実施の形態と同様の作用および効果が得られる。
【００６７】
尚、先述した第２および第３の実施の形態で示したような注入管３７を、上記第４および第５の実施の形態に適用してもよい。
【００６８】
（第６の実施の形態）
上記各実施の形態では、注入管３７の注入口３８は第３直管部３４内にあるが、以下に説明する第６の実施の形態では、図１２に示すように、注入口３８は拡径部３３内にある。すなわち、注入口３８は、流れ経路２０の軸方向Ｌにおいて拡径部３３内に面した位置にあり、且つ、流れ経路２０の径方向Ｒにおいて第２直管部３２の内面と拡径部３３の内面との中間近傍位置で開口している。
【００６９】
尚、注入口３８から拡径部３３内への凝集剤１６の注入方向は流れ経路２０の軸心５０に対して直角となる方向である。
【００７０】
上記径方向Ｒにおける注入口３８から拡径部３３の内面までの寸法をＢとし、上記径方向Ｒにおける注入口３８から第２直管部３２の内面までの寸法をＣとすると、上記第２直管部３２の内面と拡径部３３の内面との中間近傍位置とは以下の関係式［１］［２］を同時に満足する位置である。
０．１×（Ｄ−ｄ）≦Ｂ・・・関係式［１］
０．１５×（Ｄ−ｄ）≦Ｃ・・・関係式［２］
以下、上記構成における作用を説明する。
【００７１】
図１３に示すように、凝集剤１６を注入口３８から拡径部３３内に注入することにより、凝集剤１６は、拡径部３３内と第３直管部３４内とにわたって発生する渦流４５中に注入され、渦流４５によって十分に攪拌される。これにより、凝集剤１６が拡径部３３内から第３直管部３４内において速やかに広範囲に拡散するため、原水２と凝集剤１６とが第３直管部３４内において十分に且つ均一に混合され、原水２に含まれる懸濁物質が凝集剤１６と速やかに反応して凝集が開始され、ラインミキサー４の下流側において、凝集フロックが形成される。
【００７２】
また、注入口３８は、流れ経路２０の径方向Ｒにおいて、第２直管部３２の内面と拡径部３３の内面との中間近傍位置すなわち先述した関係式［１］［２］を同時に満足する位置で開口しているため、凝集剤１６を注入口３８から拡径部３３内に発生する渦流４５中に確実に注入することができる。
【００７３】
上記各実施の形態では、ラインミキサー４を製作する際、樹脂等で一体成型してもよく、或いは、一般的なレジューサーを２個組み合わせる等、複数の配管部材を組み合わせて製作してもよい。例えば、第１直管部３０と縮径部３１と第２直管部３２と拡径部３３との途中或いは境界部にフランジ等を設け、これら第１直管部３０と縮径部３１と第２直管部３２と拡径部３３とを分割可能な構造としてもよい。
【００７４】
上記各実施の形態では、図３に示すように、拡径部３３の下流端部の内径と第３直管部３４の内径Ｄとは等しいが、拡径部３３の下流端部の内径と第３直管部３４の内径Ｄとが若干異なっていてもよい。また、図２に示すように、第１直管部３０の内径Ｄ´と第３直管部３４の内径Ｄとは等しいが、第１直管部３０の内径Ｄ´と第３直管部３４の内径Ｄとが若干異なっていてもよい。
【００７５】
上記各実施の形態では、図１に示すように固液分離装置の一例として膜分離装置６を用いたが、固液分離装置の別の例として、砂ろ過池や沈殿池を用いてもよい。
【００７６】
上記各実施の形態では、図２に示すように、ラインミキサー４は第２直管部３２の上流側に第１直管部３０と縮径部３１とを有しているが、渦流４５を第３直管部３４内および拡径部３３内に発生させるだけの流速が第２直管部３２内で得られれば、第１直管部３０と縮径部３１とを備えていないラインミキサー４であってもよい。この場合、原水貯留槽３やヘッダー管等の配管路１１に第２直管部３２を接続する構造を有していてもよい。
【００７７】
上記各実施の形態では、図１に示すように、ラインミキサー４の用途として、浄水等の水処理設備１において、凝集剤１６を注入して混合する例を挙げたが、下水処理設備において、汚泥の濃縮脱水前に汚泥に凝集剤１６を注入して混合するのに用いることも可能であり、また、産業廃水処理設備において、処理対象液に凝集剤１６や反応薬液、洗浄液、消毒液等を注入して混合するのに用いることもできる。
【符号の説明】
【００７８】
１        水処理設備
２        原水（第１液体）
４        ラインミキサー（異種液体混合装置）
６        膜分離装置（固液分離装置）
１６      凝集剤（第２液体）
２０      流れ経路
３０      第１直管部
３１      縮径部
３２      第２直管部
３３      拡径部
３４      第３直管部
３７      注入管（注入経路）
３８      注入口
４０      混合液
５３，５５  段差
Ａ        拡径部の長さ
Ｂ        注入口から第３直管部の内面までの寸法
Ｄ        第３直管部の内径
Ｌ        軸方向
Ｒ        径方向
ｄ        第２直管部の内径
【要約】
【課題】注入口から流れ経路内に注入された第２液体を流れ経路内で十分に攪拌して第１液体と混合することができる異種液体混合装置を提供する。
【解決手段】第１液体２が流れる流れ経路２０中に第２液体１６を注入して混合する異種液体混合装置４であって、流れ経路２０の上流側から、第２直管部３２と、内径が下流側ほど拡大する拡径部３３と、第２直管部３２の内径よりも大きい内径の第３直管部３４とを順次有しており、第２液体１６を第１液体２中に注入する注入経路３７の注入口３８が、流れ経路２０の軸方向Ｌにおいて第３直管部３４内に対応した位置にあり、且つ、流れ経路２０の径方向Ｒにおいて第２直管部３２の内面と第３直管部３４の内面との中間近傍位置で開口している。
【選択図】図２【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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