JPH0463234B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 本発明は、２種類以上の液体を、適宜設定した
混合比率を一定に保つて搬送乃至混合均質化を効
果的に行える混合ポンプに関するものであり、特
に、この発明は２以上の貯蔵槽から供給される異
なつた液体を任意の混合比率を維持して極めて効
果的に混合し、混合物製品貯蔵槽に搬送すること
のできる混合ポンプに関するものである。 （従来の技術） 各種工業、とりわけ化学工業、石化燃料製造等
の分野において、２種類以上の液体を所定の混合
比率を正確に維持して混合することが要求される
場合が多いが、２種類以上の液体を容易に混合で
きないことがよくある。 例えば、低粘度の２種類の混和性の液体を混合
することは容易であるが、混合液体が次のような
性質に該当する場合は困難が伴う。 １ 混合する液体な粘性が高い。 ２ 混合する液体の温度差が大きい。 ３ 混合する液体が混和性でない。 混合する液体が互いに混和性を持つていても、
粘性が大きく、且つ大きい温度差を呈する場合の
混合は効果的に行うことはできない。混合をうま
く行うには強力な混合運動力をもつて複数の材料
成分をよく混和させるとよい。ところが、混合液
体が混和性を持つていなければ、所期のエマルジ
ヨン状態を得るには特殊な機能と運動性を有する
装置を用いる必要があり、こうした装置の適応性
がエマルジヨンと良否を決定することになる。 良好なエマルジヨンは長期間に亘つて安定した
混和状態を維持し、分離を起こさない。こうした
エマルジヨンの安定性は原料液と混合プロセスの
条件で左右され、不安定なエマルジヨンは乳化剤
を添加しない限り短時間のうちに分離する。 典型的なエマルジヨンとしては、燃料油、デイ
ゼル油等による油中水滴型エマルジヨンである。
このうちの燃料油による油中水エマルジヨンは界
面活性剤を含み、通常は安定した状態を維持で
き、好適な装置の混合運動の実行によつて数年に
亘つて安定した乳化状態を保つ。ところが、デイ
ゼル油の油中水エマルジヨンは至つて不安定で、
いかに効果的な装置をどのように駆使しても短時
間で分離してしまう。 また、例えば燃料油のように混和させる液体が
互いに不混和性である場合には、均質に混和させ
るために特殊な装置を付加する必要があつた。更
に、混合比率は、例えば１：10〜１：100のよう
に広範囲な設定条件に求められることがあり、こ
うした混合比を一定に保つことは困難であつた。 従来の混合方法としては、混合材料を適宜容器
に入れて混合させる方法と、計量ポンプ等のポン
プ類、ノズル、オリフイスを含む配管系を介して
連続的に混合材料を供給して混合する方法があつ
た。 （発明が解決しようとする問題点） ２種類以上の液体を混合するために夫々を所定
量だけ容器に入れて撹拌混合する方法は混合比率
を正確に設定できるが非連続的プロセスであるた
め非能率的である。一方、計量ポンプ、オリフイ
ス等による連続的混合プロセスは能率的である
が、混合比率を正確に保持することは困難で、不
安定である。 通常、混合物の生産量に拘りなく微視的な実効
混合状態及び均質性にはかなり厳しい要求が果た
されるものである。こうした要求を満足するため
に従来より技術的工夫がなされてきたが問題を解
決するためのほとんどの方法が煩雑で費用の嵩む
ものであつた。 一方、計量ポンプ等を含むポンプ類、流量調節
器、調節バルブ、混合器等により成る今日の優れ
た技術をプラント設備に適用し、しかも最新のデ
ータ技術を駆使して上記要求に応える試みがなさ
れてきているが、こうした今日的な技術も装置の
複雑さ、製造費の高騰化を招来し、動作時の機能
不全を煩雑に起こしていた。 本発明は上記した従来の問題点に鑑みてなされ
たものであり、非連続的プロセスと連続的プロセ
スの長所を合わせもつたもので、広い範囲の混合
比率のうちの任意の一定の比率を極めて正確に維
持して混合し、所定の貯蔵槽に効果的に、且つ、
高い信頼性をもつて送給することがでると共に、
混合比率を容易に調整でき、しかも構造が簡単で
安価な製造が可能である、２種類以上の液体の混
合ポンプを提供することを目的とする。 （問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明による混合
ポンプは、水と油などの混合しにくい２種類以上
の液体を混合させる混合ポンプであつて、 往復ピストンにより画される第１ポンプ室と圧
力降下部材を設けた第２ポンプ室とを設け、 第１ポンプ室に接続され、前記ピストンの往復
運動の第２の運動ストロークに伴つて第１の液体
の貯蔵槽から第１の液体を第１ポンプ室に供給す
る第１配管と、 第１ポンプ室と第２ポンプ室とを連通させ、ピ
ストンの往復運動の第１の運動ストロークにより
第１ポンプ室の第１の液体を圧力降下部材を介し
て第２ポンプ室に流入させる第２配管と、 前記第１の運動ストロークに従つて前記第１ポ
ンプ室の第１の液体の一部を前記第１の液体の貯
蔵槽に戻すバイパス管及び該バイパス管の調節弁
と、 第２ポンプ室に接続され、ピストンの前記第１
の運動ストロークに伴つて第２の液体の貯蔵槽か
ら第２の液体を第２ポンプ室に供給すると同時
に、第２の液体と、前記第２配管を経て第２ポン
プ室に流入する第１の液体とを第２ポンプ室で混
合させる第３配管と、 第２ポンプ室に接続され、ピストンの第２の運
動ストロークに伴つて第２ポンプ室内で圧力降下
部材を介して混合された第１及び第２の混合液体
を排出させる第４配管とから成ることを特徴とす
る。 （作用） 往復ポンプの第１の運動ストロークで、第１ポ
ンプ室に送り込まれている第１の液体を圧力降下
部材を内設した第２ポンプ室に第２配管を介して
送り込むと同時に、第３配管を介して第２の液体
が第２ポンプ室に送り込まれ、第２ポンプ室内で
第１及び第２の液体の混合体がつくられる。この
とき第１の液体は圧力降下部材を通過している。 往復ピストンの第２の運動ストロークで、上記
混合液体は圧力降下部材を通過して第４配管によ
り混合体貯蔵槽に排出される。一方、第１ポンプ
室の内容積が大きくなるため、第１の液体が第１
配管を介してここに流れ込む。 上記工程は、ピストンの往復運動によつて繰り
返し行われるが、第１、第２の液体の流れは各配
管に設けた逆止弁の作用により逆流することはな
い。従つて、ピストンの一定の往復運動によつて
第１、第２ポンプ室の内容積の変化は常に一定に
保たれているため、定量の第１、第２の液体が各
ポンプ室に流入し、一定の混合率の液体を安定し
た状態で継続して作り出すことができる。また、
第１ポンプ室に至る第１配管の逆止弁に対して流
動調節弁を有するバイパス管を設けることで、上
記混合体の混合比率を０〜100％の範囲で任意に
変えることができる。 （実施例） 第１図及び第２図は本発明の第１実施例の概略
構成を示すものである。 図中、１は往復ポンプである。ポンプ１はピス
トン２によつて第１ポンプ室と第２ポンプ室
を画している。ピストン２はロツド３によつて一
定のストロークで往復駆動されるものとする。 Ｐ１は第１の液体Ｖ１を貯蔵した貯蔵槽４から
上記第１ポンプ室に接続した第１配管である。
この第１配管Ｐ１には貯蔵槽４から第１ポンプ室
に至る方向のみに液体の通過を許す逆止弁７を
設けている。また、この逆止弁７に並列してバイ
パス管を設けると共に、このバイパス管に上記第
１ポンプ室から貯蔵槽４に戻される液体Ｖ１の
流量を制御する装置たる流量調節弁６を配してい
る。この流量制御装置としては、上記調節弁に代
えて圧力制御弁あるいはオリフイスやノズルを採
用してもよい。 Ｐ２は逆止弁８を有する、第１ポンプ室から
第２ポンプ室に至る第２配管である。第１の液
体Ｖ１が第２ポンプ室に流入する箇所にオリフ
イス又はノズル等の圧力降下部材１２を設けてい
る。第２配管Ｐ２は第１ポンプ室に直接に接続
してもよいが、図示の実施例のように第１配管Ｐ
１から分岐させてもよい。 Ｐ３は第２の液体Ｖ２の貯蔵層５から逆止弁９
を介して第２ポンプ室に至る第３配管である。
第２ポンプ室から混和液Ｖ１＋Ｖ２の排出用の
第４配管Ｐ４に至る直前にもう１つオリフイス又
はノズル等の圧力降下部材１３を設けている。 Ｐ４は第２ポンプ室から逆止弁１０を介して
適宜混合液貯蔵槽に接続される第４配管である。 上記構成の実施例の作用について説明する。第
１図はピストン２およびロツド３を矢印方向（図
中左方）に移動させる第１ストロークの状態を示
しており、この第１ストロークにより第１ポンプ
室の内部の液体（第１の液体Ｖ１）は一部をバ
イパス管の調節弁６を介して貯蔵槽４に戻しなが
らも、第２配管Ｐ２を介して第２ポンプ室に送
られる。この第１ストロークで第２ポンプ室は
容積を増やすため第１の液体Ｖ１を吸入するが、
第１の液体Ｖ１が調節弁６から逃げる量及び第１
ストローク時におけるロツド３のストローク長の
変化に対応する第１ポンプ室内の容積変化の分
量だけ第２の液体Ｖ２が。貯蔵槽５から第３配管
Ｐ３を介して第２ポンプ室に流れ込む。従つ
て、第２ポンプ室では第１及び第２の液体の混
合液Ｖ１＋Ｖ２がつくられる。このとき、ロツド
３のストローク長を任意に変化させることが可能
であるため、これに対応する第１ポンプ室内の
容量の変化と、上記調節弁６により、容易かつ精
確な混合割合が設定できる。 第１図に示すように供給すべき第１の液体が第
２ポンプ室に流入する箇所にオリフイス、ノズ
ル等の圧力降下部材１２を設けているので、この
圧力降下は、オリフイス、ノズル等の圧力降下部
材１２の抵抗とピストンの作動速度との関係で決
定される。ポンプ室の圧力が200バールにセツト
させていれば、夫々の目的に適合する圧力降下を
得ることは容易である。 第１の液体は、このオリフイス、ノズル等の圧
力降下部材１２を通過することによつて微粒化す
るため、第１及び第２の液体が非混和性を示して
も第２ポンプ室に流入すると良好な混和状態を
呈することになる。しかし、ここでも混和状態が
不十分であることが想定される場合、混和液Ｖ１
＋Ｖ２の排出用の第４配管に至る直前にもう１つ
オリフイス、ノズル等の圧力降下部材１３を設け
る。 上記オリフイス、ノズル等の圧力降下部材１
２，１３はこの他、たとえば、透孔グリツドが採
用できる。 この実施例の構成により混和性の乏しい複数材
料の混合が効果的に行える。 第２図の第２実施例は前記第１実施例を改変し
たもので、補助混合容器２０を付加している。こ
の補助混合容器２０は上記実施例における第２ポ
ンプ室を、前室ａと後室ｂに分割したもの
で、作用効果に大差ない。つまり、第２ポンプ室
の前室ａの第１の液体Ｖ１流入側にオリフイ
ス、ノズル等の圧力降下部材１２を配置し、同後
室ｂの混合液排出側にもう１つのオリフイス、
ノズル等の圧力降下部材１３を配置している。こ
こでは前室ａ及び後室ｂ間に逆止弁１４を設
けている。 第２図は上記第１ストロークが完了してピスト
ン２が逆方向に移動する第２ストローク（矢印、
図中右方向）を示す。この第２ストロークでは、
第１配管Ｐ１を介して第１ポンプ室に第１の液
体Ｖ１の流入を許すと同時に第２ポンプ室内の混
合液Ｖ１＋Ｖ２が第４配管Ｐ４を介して排出され
る。 上記第１及び第２ストロークを繰り返し行うこ
とで一定の混合率の混合液を継続して送り出すこ
とができる。 なお、本実施例では、流体として液体を用いて
説明したが、本発明では他の流体、例えば気体に
も適用でき、気体と気体或いは気体と液体の混合
も可能である。 またピストン２の駆動力は水圧、空気圧、電力
等を用いることができる。以上のように様々な液
体の良好なエマルジヨンを得ることができ、その
混合比率も０〜100％の適宜範囲に設定すること
ができる。 重油燃焼装置に用いられる重油燃料に適度の水
を均質に混合させることで、不完全燃焼を抑制し
燃料効率が向上する。燃料油中に乳化する水滴が
粗くなつたり、或いは、燃料油の均質化が低下す
るほど、燃焼を良好にするのに多量の水を加える
必要がある。効率の良くない燃料装置では10〜20
％の加水が必要となる。効率の良い装置では５％
に加水率を下げることが可能であるが、均質化が
十分になされない場合は時として問題が起生す
る。 以下は本発明による混合ホンプの実験データで
ある。尚、作用装置では圧力ジエツトバーナであ
り、油負荷毎時550Kg、超重質油（80℃で77cs）、
過剰空気量2.3％酸素の燃焼条件で第１表のデー
タが得られた。

【表】 以下に示す第２表は第１表に示した実験結果を
分かり易くするために集計したものである。

【表】 以上の実験結果から明らかなように、均質化圧
力降下の効果は燃焼排ガス中の煤塵の低下を促進
し、これは加水率によつて変化する。また、均質
化圧力降下の効果が十分に働いている範囲におい
て加水率を減少させても、満足にいく均質化がな
されることが立証できた。つまり、このことは、
加水率１％当り0.08％の燃焼損失を招来させ、加
水の量を減少させることで損失の低下を改善する
ことができることを意味してる。 （発明の効果） 本発明によれば、少ない作動エネルギーで極め
て正確な混合率を維持して、任意の２種類の液体
を適宜混合することができると共に、装置構成が
小型で簡易なため、耐久性に富み設置スペースを
とらず、かつ安価に製造できる。また、オリフイ
ス又はノズル等の圧力降下手段を設けたことで、
混和性の悪い複数の液体を効果的に混合させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の１実施例の概略構
成を示す説明図である。 １……往復ポンプ、２……往復ピストン、６…
…流量調節弁、１２，１３……圧力降下部材、
……第１ポンプ室、……第２ポンプ室、Ｐ１…
…第１配管、Ｐ２……第２配管、Ｐ３……第３配
管、Ｐ４……第４配管、Ｖ１……第１の流体、Ｖ
２……第２の流体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 水と油などの混合しにくい２種類以上の液体
   を混合させる混合ポンプであつて、 往復ピストンにより画される第１ポンプ室と圧
   力降下部材を設けた第２ポンプ室とを設け、 第１ポンプ室に接続され、前記ピストンの往復
   運動の第２の運動ストロークに伴つて第１の液体
   の貯蔵槽から第１の液体を第１ポンプ室に供給す
   る第１配管と、 第１ポンプ室と第２ポンプ室とを連通させ、ピ
   ストンの往復運動の第１の運動ストロークにより
   第１ポンプ室の第１の液体を圧力降下部材を介し
   て第２ポンプ室に流入させる第２配管と、 前記第１の運動ストロークに従つて前記第１ポ
   ンプ室の第１の液体の一部を前記第１の液体の貯
   蔵槽に戻すバイパス管及び該バイパス管の調節弁
   と、 第２ポンプ室に接続され、ピストンの前記第１
   の運動ストロークに伴つて第２の液体の貯蔵槽か
   ら第２の液体を第２ポンプ室に供給すると同時
   に、第２の液体と、前記第２配管を経て第２ポン
   プ室に流入する第１の液体とを第２ポンプ室で混
   合させる第３配管と、 第２ポンプ室に接続され、ピストンの第２の運
   動ストロークに伴つて第２ポンプ室内で圧力降下
   部材を介して混合された第１及び第２の混合液体
   を排出させる第４配管とから成る混合ポンプ。