(57)【要約】【課題】  ２流体（液体および気体）を流量変動が起こる状況下で一定比率で混合する場合、主流体の流量を検出しながら第２の流体の流量を電気制御を用いて制御する必要があり、使用環境や価格など様々な問題を抱えている。【解決手段】主流体の流路に可変絞り部を設け、主流体の流量変化により絞り前後の圧力差が変化しないように自動的に絞り部の開口面積が調整されるように動く特殊な移動板を使用して、その移動板の移動量に連動して第２の流体の供給管路開口面積を変化させる方法を用いて、主流体の流量と第２の流体の流量比率を一定に保つ方法を提案している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの流体を一定の比率で混合する方法において、主流体が流入する空間が仕切り部材により２つに分割されており、その２つの空間が主流体の出口側に連通する流路を別々に有し、主流体の流量に応じて前記仕切り部材が移動し、該仕切り部材に連結されたシャフトが仕切り部材の移動に連動して移動する移動量に応じて第２の流体の通過する流路の開口比が変化することにより、主流体と第２の流体の流量比をほぼ一定に保つことを特徴とする流体の定比率混合方法
【請求項２】
１つの空間が仕切り部材により２つに分割されており、該空間の１方に主流体の入口があり、前記仕切り部材を前記空間の出口部方向に弾性体により押し付けることにより、該空間の出口部を前記仕切り部材、あるいは、前記仕切り部材に設けられたテーパー状の突起部がほぼ塞いでおり、主流体が前記空間に流入すると前記仕切り部が押し上げられ、出口部が僅かに開いて主流体が出口から流出し、さらに主流体の流量が増加することにより、該空間の出口部の開口面積が増える方向に前記仕切り部材がさらに押し上げられるように移動し、また、前記２つの空間のもう１方の空間が前記仕切り部材の動きを阻害しないように、前記主流体の出口部下流と連通し、該２つ目の空間の圧力が主流体の出口部下流の圧力と同一に保たれており、該仕切り部材の動きにより、仕切り部材に連結されたシャフトが移動することにより、第２の流体の流路断面積を変化させて、主流体と第２の流体の流量比をほぼ一定に保つことを特徴とする請求項１記載の流体の定比率混合方法
【請求項３】
前記主流体の流量がなくなると、第２の流体の流路を完全に閉じ、第２の流体の流量も零となることを特徴とする請求項１および２記載の流体の定比率混合方法
【請求項４】
仕切り部材の中央に穴を有し、該穴に仕切り部材の片側に該仕切り部材の面と垂直方向にシャフトを有し、前記仕切り部材を収納し、該仕切り部材により仕切り部材の両側に空間のできるケースを有し、前記仕切り部材のシャフトがある側の空間には前記シャフトと同軸で前記仕切り部材と逆方向に穴７を有し、該穴７は前記仕切り部材が穴７の方向に押し付けられた時、仕切り部材により穴７がほぼ閉鎖できる径であり、該穴７の途中に、穴７と垂直方向でケースの外部に連通する主流体の排水管路１１を有し、さらに穴７には前記排水管路１１よりも穴７の先端方向に位置するところに、ケースの外部に連通するもう一つの管路である第２の流体の供給管路１２を有し、さらに、前記穴７の底にはさらに穴７と同軸で穴７よりも径の小さい穴９を有し、該穴９はケースの外部に連通し、該穴９は第２の流体の下流側管路に接続され、前記シャフトと前記穴７の間には、穴７に設けられた２つの管路である主流体の供給管路１１と第２の流体の供給管路の中間位置に前記穴７の流路を液蜜に区分するシール部材を有し、さらに、シャフトの先端には根元は前記穴９より大きく、先端に向かってテーパー状に断面積が減少し穴９よりも細くなる形状を有し、さらに前記ケースには前記仕切り部材のシャフトのある面とケースで囲まれる前記空間に外部と連通する別の管路を有し、該管路は前記主流体の供給側管路に接続され、また、前記仕切り部材にシャフトの無い側の空間には前記仕切り部材と該ケースにより作られた空間から前記主流体の排水管路１１に連通する管路を有し、さらに仕切り部材をシャフトのある方向に押し付けるバネなどの弾性体を有し、前記第２の流体の下流側管路が前記主流体の供給側管路あるいは排水管路１１に接続されていることを特徴とする流体の定比率混合装置
【請求項５】
前記仕切り部材のシャフトのある側にシャフトと同軸で円錐状の突起部を有し、前記仕切り部材が前記穴７の方向に押し付けられた時、仕切り部材に設けられた円錐状の突起部により穴７がほぼ閉鎖されることを特徴とする請求項４記載の流体の定比率混合装置
【請求項６】
板状の弾性体で中央に穴を有し、該穴に弾性体片側に該弾性体の面と垂直方向にシャフトを有し、前記弾性体を液密に挟む、かつ、該弾性体の両側にそれぞれ空間を有する２つのケースを有し、前記弾性体のシャフトがある側のケース１には前記シャフトと同軸で前記弾性体と逆方向に穴７を有し、該穴７は前記板状の弾性体が該穴７の方向に押し付けられた時、板状の弾性体により穴７がほぼ閉鎖できる径であり、該穴７の途中に、穴７と垂直方向でケース１の外部に連通する主流体の排水管路１１を有し、さらに穴７には前記排水管路１１よりも穴７の先端方向に位置するところに、ケース１の外部に連通するもう一つの管路である第２の流体の供給管路１２を有し、さらに、前記穴７の底にはさらに穴７と同軸で穴７よりも径の小さい穴９を有し、該穴９はケース１の外部に連通し、該穴９は第２の流体の下流側管路に接続され、前記シャフトと前記穴７の間には、穴７に設けられた２つの管路である主流体の供給管路１１と第２の流体の供給管路の中間位置に前記穴７の流路を液蜜に区分するシール部材を有し、さらに、シャフトの先端には根元は前記穴９より大きく、先端に向かってテーパー状に断面積が減少し穴９よりも細くなる形状を有し、さらに前記ケース１には前記弾性体とケース１で囲まれる前記空間に外部と連通する別の管路を有し、該管路は前記主流体の供給側管路に接続され、また、前記板状の弾性体にシャフトの無い側のケース２には前記弾性体と該ケース２により作られた空間から前記主流体の排水管路１１に連通する管路を有し、さらに前記板状の弾性体の弾性により板状の弾性体をシャフトのある方向に押し付ける構造とするか、板状の弾性体をシャフトのある方向に押し付けるためのバネを有し、前記第２の流体の下流側管路が前記主流体の供給側管路あるいは排水管路１１に接続されていることを特徴とする流体の定比率混合装置
【請求項７】
前記板状の弾性体のシャフトのある側にシャフトと同軸で円錐状の突起部を有し、前記弾性体が前記穴７の方向に押し付けられた時、板状の弾性体に設けられた円錐状の突起部により穴７がほぼ閉鎖されることを特徴とする請求項６記載の流体の定比率混合装置
【請求項８】
前記仕切り部材および板状の弾性体のシャフトのない側の空間と前記主流体の排水管路１１を連通する連通管の代わりに、前記シャフトのない側の空間と穴７を連通する連通路を前記シャフト内部に設けることを特徴とする請求項４から７に記載の流体の定比率混合装置
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、２つの流体（液体、気体）を一定の割合で混合する技術に関するものである。【０００２】  特に、薬剤の希釈など、一定の割合で２つの液体を希釈混合するための技術や、水やお湯などの液体に気体（酸素、水素、炭酸ガスなど）を一定の割合で溶かすための技術に関するものである。【０００３】  さらに、基本流体に第２の流体を混合する際に、基本流体の流量が変化しても、２流体の混合比率がほぼ一定になるように第２の流体の流量を機械的に制御し、電気的な制御を使わないで行なう技術に関するものである。【０００４】  実質的には、本発明は、水に炭酸ガスを一定比率で混合して、ｐＨ値の調整を行なう技術や、お湯に炭酸ガスを一定量溶かして高濃度炭酸泉を作るための技術に関するものである。【０００５】  さらには、水に殺菌剤などを一定量混合し、希釈殺菌水を生成する技術や、水に酸素や水素を一定量溶かして、高濃度酸素水および水素水を作る技術に関するものでもある。
【背景技術】
【０００６】  従来から、２流体を混合する場合は、それぞれの流体の流量を一定に保ちながら混合するか、主流体の流量を流量センサーなどで検出しながら、その流量に合わせて第２の流体の送り量を制御する方法が一般的に行なわれている。【０００７】  前者の場合は、それぞれの流体を一定の流量に制御する定流量制御が必要で、汎用性に欠けるところがある。後者においては、流量センサーやコントロール機器など高価な部品が必要である。【０００８】  実際には、主流体の流量を一定に保つことは現実的ではなく、常に変動すると考えるべきであり、必然的にその流量を検出しながら制御を駆使して第２の流体の流量を調整しているのが実態である。【０００９】  また、２流体を混合した流体を蛇口や手動バルブなどで開閉したり、流量を調整して使用する場合も、主流体の流量が変動する為、その流量に合わせて第２の流体の流量を調整している場合が多く見受けられる。
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】  上記のように、主流体の流量が変動する場合において、流量センサーや電気的な制御装置を用いると、必然的に装置コストが上がり、廉価な物を作ることが難しい。
【００１１】  また、高温な場所や湿度の高い場所、さらには水がかかるような環境においては、電気制御部の結露防止や、電気制御部に水が掛かることを避けなければならず、設置環境が限定され、また、それらを防ぐ構造にする場合は、さらにコストアップの要因となる。
【００１２】  したがって、電気的な制御部を持たずに機械的に自動調整できる方法や装置が望まれている。これにより、設置環境を選ばず、使用用途を広げることができ、さらに、電気制御部がないために、故障の発生率も大幅に抑えることができる。
【課題を解決するための手段】
【００１３】  本発明においては、主流体の流路に可変絞り部を設け、主流体の流量変化により絞り前後の圧力差が変化しないように自動的に絞り部の開口面積が調整されるように動く特殊な移動板を使用して、その移動板の移動量に連動して第２の流体の供給管路開口面積を変化させる方法を用いて、主流体の流量と第２の流体の流量比率を一定に保つ方法を提案している。
【００１４】  つまり、主流体の流量が少ない場合は、前記移動板の移動量が少なく、したがって、第２の流体の供給管路開口面積も小さく、第２の流体の流量も少ない。主流体の流量が増えると、絞り部の開口面積が小さいままだと圧力差が大きくなる為、圧力差を増加させないように絞り部の断面積を自動的に増やす機構を用いている。
【００１５】  絞り部の断面積を増やす際に移動板の移動量が増える為、その結果第２の流体の供給管路開口面積が増えて第２の流体の流量も増える。これによって、主流体の流量増加に応じて、第２の流体の流量も自動的に増加する。くわしい原理については、発明の実施の形態において説明する。
【００１６】  さらに、前記可変絞りは主流体の流量がなくなると、絞り部の開口面積を零にするとともに、第２の流体の供給管路開口面積も零にするようになされている。したがって、主流体が止まると、第２の流体も止り、少しでも主流体が流れると、第２の流体もその流量に応じて流れるようになっている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】  図１および２は本発明の代表的な実施例を示す。ケース１とケース２の間にゴムなどの弾性体でできた移動板３を挟みこんで固定している。移動板３には円錐状の突起部４があり、その中央にシャフト６が固定されている。移動板３の突起部４はバネ５によりケース１に設けられた穴７の入口に押し付けられている。【００１８】  その時、シャフト６の先端のテーパー部８は穴９の入口を完全に塞いだ状態になっている。このとき、管路１０は主流体の供給管路で、管路１１は、主流体の排出管路である。また、管路１２は第２の流体の供給管路で、管路１３は第２の流体の排出管路である。【００１９】  また、シャフト６には主流体と第２の流体を隔てる為にシール部材１４が設けられている。さらに、ケース２と移動板３でできた空間１５と穴７はシャフト６に設けられた連通管１６により連通している。【００２０】  また、第２の流体の排出管路１３は主流体の排出管路１１に接続されている。ここで、第２の流体の排出管路１３は主流体の供給管路１０に接続されていても良いし、別のタンク（図示せず）に主流体の排出管路１１と第２の流体の排出管路１３がそれぞれ別々に接続されていて、タンクの中で混合されてもかまわない。【００２１】  次に原理について説明する。図１は、主流体の流量が零の状態であり、突起部４が穴６をほぼ塞いでいる状態であり、テーパー部８も穴９を完全に塞いでおり、第２の流体も流れない状態に保たれている。【００２２】  ここで、テーパー部８が穴９を完全に塞いでいる状態で突起部４が穴７の入口を完全に塞いでいることが望ましいが、必ずしも、突起部４が穴７の入口を完全に塞いでいる必要はない。また、突起部４やテーパー部８が弾性体であっても良いし、穴７の入口や穴９の入口が弾性体であってもかまわない。【００２３】  この状態は、主流体の供給管路１０の上流か、主流体の排出管路１１の下流でバルブや蛇口を閉している為、空間１７と穴７に連通している空間１５の圧力が同一になり、バネ５の力により移動板３が下に押し下げられている状態である。ちなみに、空間１５の圧力はシャフト６に設けられた連通管１６により常に穴７の圧力と同一である。【００２４】  ここで、主流体を止めているバルブや蛇口を開けると、空間１７の方が空間１５（穴７内部）より圧力が高くなり、移動板３を押し上げて主流体が流れ始める。これにより、テーパー部８が穴９から離れて、第２の流体も流れ始める。このとき、蛇口やバルブの開度を大きくして、主流体の流量を増やすと空間１７と空間１５の圧力差を一定に保とうとして移動板３がさらに上昇し、テーパー部８がさらに上昇する為、穴９とテーパー部８の隙間が大きくなり、第２の流体の流量も増加する。【００２５】  逆に、主流体の流量を減らすと、移動板３が下降して、テーパー部８と穴９の隙間が減少して、第２の流体の流量も減少する。このように、主流体の流量を変えると自動的に第２の流体の流量も変化するのである。ここで、第２の流体の変化量はシャフト６先端のテーパー部８の角度で調整する。【００２６】  次に図３および４に本発明の第２の実施例を示す。これは、第１の実施例において空間１５と穴７を繋いでいた連通管１６の代わりに、主流体の排出���路１１と空間１５を連通管１８で繋いだ物である。この場合も、実施例１と同様の働きをする。【００２７】  次に図５および６を用いて、第３の実施例を説明する。これは、移動板３の代わりに移動板１９を用いており、突起部４がないものである。さらに、バネ５をなくし、移動板９の弾力性により移動板１９を穴７の入口に押し付けている物である。【００２８】  この場合、突起部４がない為、主流体の流量が増えても、移動板１９の移動量が小く、流量の微小な変化には追従できず、大まかな調整を行なう場合に適してきる。ただし、バネ５を用いず、移動板の弾性を利用する方法は、図１から４に示した前記の実施例にも適応できる。【００２９】  次に、図７から１０を用いて、さらに別の実施例を説明する。これは、移動板２０および２１が空間１５と１７を完全に分離せずに、外周で僅かにつながって状態の物である。この場合、供給管路１０から空間１７に供給された主流体は、移動板２０および２１の外周を通って、空間１５に僅かに流れ込むが、その量が微小であれば動作的には大きな問題にはならない。【００３０】  図７および８に示した実施例は、図１〜４に示した実施例と同様に、移動板２０に突起部４が設けられているものであり、図９および１０に示した実施例は、図５および６に示した物と同様に、移動板２１に突起部４がないものである。【００３１】  ここで、先にも述べたように、テーパー部８が穴９を完全に塞いでいる状態で、突起部４や移動板１９、２１が穴７の入口を完全に塞いでいることが望ましいが、必ずしも、突起部４や移動板１９、２１が穴７の入口を完全に塞いでいる必要はない。また、突起部４やテーパー部８が弾性体であっても良いし、穴７の入口や穴９の入口が弾性体であってもかまわない。【００３２】  さらに図１１に示すように、シャフト６の先端に径が太くなったフランジ部２２があり、穴９の入口が傾斜を持ち、シャフト６が穴９の入口に押し付けられた時に、フランジ部２２の外周が穴９の入口の傾斜部に当り、第２の流体の圧力がフランジ部２２の上面に加わることにより、フランジ部２２が穴９の入口の傾斜部に強く押し付けられることにより、穴９の入口が完全に塞がれるようにすると、主流体の流量が零になった時に、第２の流体の漏れが発生することがなく、さらに良い。【００３３】  このとき、フランジ部２２や穴９の入口の傾斜面が弾性体であるとさらに良い。また、フランジ部２２はシャフト６と別部品でシャフト６に装着するように取り付けられていても良い。さらにフランジ部２２の下面が穴９の入口の傾斜と同じ傾斜か、若干少ない傾斜を有していても良い。【００３４】  また、図５〜１０においては、空間１５と穴７はシャフト６に設けられた連通管１６で連通されているが、図３および４に示すように、連通管１８によって連通されていても良い。【００３５】  次に、本発明の実際の使用例を説明する。第１の使用例は、お湯に炭酸ガスを溶かして、高濃度炭酸泉を生成する物である。高濃度炭酸泉はお湯に飽和濃度の炭酸ガスを溶かす為、お湯の量に対して炭酸ガスが少ないと濃度が足らなくなるし、必要以上に炭酸ガスを混合すると溶けきらないガスはお湯と共に排出されて危険である。そこで、お湯の量に合わ���た炭酸ガスの供給が不可欠で、本発明による方法を用いることで解決する。【００３６】  第２の使用例は、水に次亜塩素酸ソーダや亜塩素酸ソーダを適量混合して希釈殺菌水を作る場合である。この場合、次亜塩素酸ソーダや亜塩素酸ソーダの濃度を一定にする為に、水の流量に合わせて混合量を調整する必要があり、その調整に本発明の方法が有効である。さらに、この混合された殺菌水のｐＨを調整するのに、炭酸ガスを混合する方法があるが、この炭酸ガスを水の流量に合わせて供給する場合にも利用できる。【００３７】    その他、水に酸素ガスを溶かして高濃度酸素水を作る場合や、水素ガスを溶かして高濃度酸素水を作る場合などにも応用できる。さらには、水と熱いお湯を混ぜて、流量に左右されずに任意の温度のお湯を作る場合などにも応用でき、利用範囲は非常に広い。
【発明の効果】
【００３８】  本発明により、液体と液体、液体と気体、気体と気体など２つの流体を流量変動に関係なく、さらに電気制御を用いずに一定混合比率で混合できるようになり、使用場所を選ない、廉価な商品を作ることができる。
【００３９】  また、主流体の吐出を止めると、第２の流体の供給も自動的に停止でき、安全かつ使いやすい製品を作ることができる。さらに、主流体の吐出を止める際に、吐水出口先端（先止め）でも、主流体の供給元（元止め）でも、どちらも可能であり、使い勝手が非常に良い。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の代表的な実施例の断面図を示す（主流体停止時）
【図２】本発明の代表的な実施例の断面図を示す（主流体吐水時）
【図３】本発明の第２の実施例の断面図を示す（主流体停止時）
【図４】本発明の第２の実施例の断面図を示す（主流体吐水時）
【図５】本発明の第３の実施例の断面図を示す（主流体停止時）
【図６】本発明の第３の実施例の断面図を示す（主流体吐水時）
【図７】本発明の別の実施例の断面図を示す（主流体停止時）
【図８】本発明の別の実施例の断面図を示す（主流体吐水時）
【図９】本発明のさらに別の実施例の断面図を示す（主流体停止時）
【図１０】本発明のさらに別の実施例の断面図を示す（主流体吐水時）
【図１１】第２の流体の流量調整部の別の実施例を示す
【符号の説明】
【００４１】１  ケース、  ２  ケース、  ３  移動板
４  突起部、  ５  バネ、  ６  シャフト
７  穴    ８  テーパー部、  ９  穴、  １０  主流体の供給管路
１１  主流体の排出管路、  １２  第２の流体の供給管路
１３  第２の流体の排出管路、  １４  シール部材
１５  空間、  １６  連通管、  １７  空間、  １８  連通管
１９  移動板、  ２０  移動板、  ２１  移動板、  ２２  フランジ部
【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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