JPH0543406B2 - - Google Patents

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JPH0543406B2
JPH0543406B2 JP2067950A JP6795090A JPH0543406B2 JP H0543406 B2 JPH0543406 B2 JP H0543406B2 JP 2067950 A JP2067950 A JP 2067950A JP 6795090 A JP6795090 A JP 6795090A JP H0543406 B2 JPH0543406 B2 JP H0543406B2
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JP
Japan
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nozzle
liquid
gas
mixing chamber
negative pressure
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Masami Marusawa
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/30Injector mixers
    • B01F25/31Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows
    • B01F25/312Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows with Venturi elements; Details thereof
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/30Injector mixers
    • B01F25/32Injector mixers wherein the additional components are added in a by-pass of the main flow
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F2025/91Direction of flow or arrangement of feed and discharge openings
    • B01F2025/913Vortex flow, i.e. flow spiraling in a tangential direction and moving in an axial direction
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/20Mixing gases with liquids
    • B01F23/23Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は液体中に気体を混合させる気液混合装
置、特にその出力流量の増大に関する。
〔従来の技術〕
第7図はベンチユリ効果を利用した従来の気液
混合装置の縦断面図であり、1は圧力液体源(図
示せず)に接続されて圧力液体源から矢印2の方
向に液体の供給を受ける液体導入管であつて、そ
の先端は先細にテーパを付されていて絞り口3を
形成している。4は液体と混合すべき気体を吸入
する吸入ノズル、5は絞り口3から下流側に連続
して設けられた混合室であり、絞り口3から吐出
された液体は点線で示すように混合室5内へ発散
する。このように発散することにより、その周囲
の部分6が負圧となる。しかして吸入ノズル4は
このように負圧となる部分に開口しており、この
負圧によつて気体が混合室5内に吸引され、液体
と混合されるわけである。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来の気液混合装置は以上のように構成され、
圧力液体源からの液体を一旦絞るようになつてい
るため、出力流量が圧力液体源の供給能力より大
幅に低減し、圧力液体源の供給能力を見合つた出
力流量が得られない問題点があつた。
本発明は従来のもののかかる問題点を解決する
ためになされたもので、圧力液体源の供給能力を
十分に利用して出力流量を増大させうるようにし
た気液混合装置を提供することを目的とするもの
である。
〔課題を解決するための手段〕
前記目的を達成すために、本発明による気液混
合装置においては、圧力液体源からの液体を集束
流として吐出する第一のノズルと気体吸引のため
の第二のノズルとを有するエゼクタの下流端に前
記集束流を受けることにより負圧を形成する負圧
形成板を設け、更にこの負圧形成板から下流側へ
連続して第三のノズルを設けて前記負圧を強化
し、第三のノズルを内部へ突出させた混合室を設
け、この混合室には第三のノズルのノズル口を包
囲して先細にテーパを付された筒状体を設けると
共に第三のノズルに対向して吐出口を設け、更に
前記エゼクタをバイパスして圧力液体源を前記筒
状体の長さの範囲内の位置で前記混合室に接続す
るバイパス路を設けたものである。
〔作用〕
以上のように構成された気液混合装置において
は、負圧形成板と第三のノズルとによつて形成さ
れる負圧によつて気体がエゼクタ内に吸引され、
エゼクタと第三のノズルのノズル口の中で気液が
混合される。そして、混合室内の先細の筒状体の
軸方向長さの範囲でバイパス路を開口させ第三の
ノズルに対向して吐出口を設けることにより、バ
イパス路から出た液体は第三のノズルから吐出さ
れる気液混合体と同じ方向の速度成分をもつて前
記吐出口へ向つて流れるための第三のノズルから
の気液混合体の吐出を助成すると共に前記吐出口
にいたる間に混合室で第三のノズルからの気液混
合体と均質に混合される。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を第1図乃至第4図を
参照して説明する。
第1図は本発明の一実施例による気液混合装置
の部分縦断面図、第2図は第1図の気液混合装置
の主要部の縦断面図、第3図は第2図における負
圧形成板の正面図、第4図は第1図の線−に
沿つた断面図である。
図において、7は圧力液体源(図示せず)に開
閉弁8を介して接続されて圧力液体源から矢印9
の方向に液体の供給を受ける液体導入管、10は
液体導入管7に連続して設けられたエゼクタであ
り、このエゼクタは液体導入管7に導入された液
体を絞るように先細にテーパを付された絞り部1
01と、この絞り部101に連続して形成され絞
り部101で絞られた液体流を高速流11として
吐出する均一直径の集束流形成部102とからな
る第一のノズル10Aを有する。エゼクタ10は
更に液体と混合すべき気体を吸引する第二のノズ
ル10Bを有し、この第二のノズル10Bは気体
供給源(図示せず)に接続されており、かつ矢印
12方向の気体流のみを通す逆止弁103が設け
られている。なお、104はエゼクタ10の内部
空間である。
13は第一のノズル10Aに対向してエゼクタ
10の下流端に設けられた負圧形成板であつて、
この負圧形成板13には第一のノズル10Aと同
心状に位置しかつ液体集速流11の直径より小さ
い直径の中心穴131とその周辺に円周方向に等
間隔を置いて分散して設けられた複数の周辺穴1
32とを有する。
14は負圧形成板13から下流側へ連続して設
けられた第三のノズルであつて、その中心にノズ
ル口141が形成されており、かつ外周面142
は先細にテーパを付されている。そして、本実施
例においては、負圧形成板13はノズル口141
の上流端に嵌合保持されている。
15は第三のノズル14を内部に突出させた混
合室であつて、第三のノズル14に対向して、最
終的に得られた気液混合装置を吐出する吐出口1
51を有する。吐出口151の面積は液体導入管
7の断面積と同程度の大きさとなされ、この吐出
口151は、図示はしないが開閉弁を備えた吐出
導管に接続されている。
16はエゼクタ10をバイパスして圧力液体源
を混合室15に接続するバイパス路であつて、そ
の入口161は液体導入管7に接続され、出口1
62は第三のノズル13のテーパ状の外周面14
2の軸方向長さの範囲内において混合室15に開
口している。そして、このバイパス路16の出口
162は第4図に示すように第三のノズル14の
軸線に対して偏心した方向(第三のノズル14に
対して接線方向)に開口している。なお、17は
バイパス路16に設けられた流量調整弁である。
次に動作について説明する。なお、動作開始時
には、エゼクタ10の内部空間104、第三のノ
ズル14のノズル口141および混合室15内に
は液体が充満しているものとする。
この状態で前記の吐出導管に設けられた開閉弁
と液体導入管7の開閉弁8とを開放すると、圧力
液体源からの液体は第1図に矢印18で示すよう
にエゼクタ10内に流入して第一のノズル10A
によつて集速流11として高速度でエゼクタ10
の内部空間104に吐出される。この内部空間1
04、ノズル口141および混合室15内に充満
していた液体は自重による流出力と集束流11の
吐出圧とにより、集束流11による供給量以上の
量が吐出導管を経て外部に流出し、一方外部から
はこれとは逆の経路で内部空間104内に空気が
流入する。これにより、内部空間104、ノズル
口141および混合室15内の、吐出口151の
底部より上方の部分の液体が全て外部からの空気
と入れ替る。
この状態で集束流11が負圧形成板13に衝突
し続けるわけであるが、負圧形成板13の中心穴
131の直径は液体集束流11の直径より小さい
ので、液体集束流11の中心部は矢印21(第2
図)で示すように中心穴131を通過して第三の
ノズル14のノズル口141内に吐出されるが、
中心部より外側の部分は中心穴131の周辺部に
おいて矢印19で示すように後方外方に向けて高
速で反射されて霧状となる。このように液体が後
方外方に向けて高速で反射されることにより、こ
の反射された液体の外側の部分105が強力な負
圧状態になる。また、ノズル口(141の後部外
周部分143の空気は部分105の負圧により部
分105に流入するし、中心穴131を通り抜け
た集束流11は矢印21で示すように拡がるた
め、部分143も負圧になる。部分143および
部分105の負圧はエゼクタ10の内部空間10
4内にひろがり、第二のノズル10Bを通して内
部空間104内に気体が吸引されて前記部分10
5に向つて流れる。
このように部分105に向つて流れる気体の一
部はその途上で、矢印19の方向に反射された霧
状の液体と接触して気液混合が生じ、この反射さ
れた液体流に乗つて後方へ戻ろうとし、また矢印
19の方向に反射された霧状の液体流を通り抜け
て一旦は部分105に到達した気体もやはりこの
反射された液体流に乗つて矢印19の方向に戻ろ
うとし、この間にも気液混合が生じる。更に、負
圧形成板13の中心穴131を通過した液体の一
部もその外周の部分143が負圧であるため周囲
に飛散し、この飛散した霧状の液体は矢印20で
示すように負圧形成板13の周辺穴132を通し
て部分105へ流入し、この間、気体と接触して
気液混合される。また内部空間104内に吸入さ
れた気体の一部は集束流11自身とも接触して集
束流11中に混合される。以上のようにしてエゼ
クタ10の内部空間104の集束流11の周囲の
空間で混合された気液混合体は集束流11に乗つ
て第三のノズル14へ吐出される。
流量調整弁17を開放することにより、液体導
入管7に流入した液体の残部は矢印22で示すよ
うにバイパス路16に流入し、その出口162か
ら混合室15内に流入するが、このように流入し
た液体は、出口162第三のノズル14の外周面
142の軸方向長さの範囲で開口していること、
外周面142が先細となるようにテーパを付され
ていること、混合室15の吐出口151第三のノ
ズル14に対向して設けられていること、更に
は、バイパス路16の出口162が第三のノズル
14の軸線に対して偏心した方向、つまり第三の
ノズル14の外周面142に対して接線方向に液
体を指向させるように開口していることのため
に、バイパス路16の出口162から混合室15
内に流入した液体は第1図に矢印23で示すよう
に第三のノズル14からの気液混合体と同じ方向
の速度成分および円周方向の速度成分をもつて渦
流となり、混合室15の吐出口151へ向けて流
れる。しかして、第三のノズル14からの気液混
合体の吐出は、かかる渦流によつて助成され部分
143での負圧形成が促進される。更に、かかる
渦流の中心部の圧力は低くなろうとするので、渦
流液(バイパスした液)は中心部へ向かおうと
し、第三のノズル14からの気液混合体と均質に
混合されて吐出口151から吐出される。なお、
バイパス路16の出口162を第三のノズル14
の外周面142の軸方向の長さの範囲内で開口さ
せるのは、バイパスした液体の軸方向の速度を大
きくすると共に、第三のノズル14のノズル口1
42から吐出された気液混合体の吐出を阻害し、
上述した負圧形成を阻害することがないようにす
るためである。
以上のようにして、本発明によれば、エゼクタ
10を通る液量よりバイパス路16を通して流れ
る液体の量だけ多い均質な気液混合体が得られ、
圧力液体源の液体供給能力を十分に利用できるわ
けである。この点に関し、流量調整弁17の機能
を説明すれば、これを全開にすれば、混合室15
の吐出口151の面積が液体導入管7の断面積と
同程度の大きさであることと相俟つて液体圧力源
の供給能力と同じ出力流量を得ることができる。
流量調整弁17を絞れば、それだけ液体のバイパ
ス量は減るが、濃度の高い気液混合体を得ること
ができるわけで、流量調整弁17を設けておくこ
とにより、そのようなことも可能となるわけであ
る。しかし流量調整弁17は必ずしも必要とする
わけではなく、省略しても良い。
なお、気液混合体の出力流量を増大させるには
第7図の従来のもので得られた気液混合体を貯槽
に集め、この貯槽にホースを使用するなどして未
混合の液体を供給して撹拌することも考えられ
が、それでは圧力液体源を別途ホースに接続する
手段や撹拌装置等を必要とするため高価になるば
かりでなく、均質な気液混合が困難であるため、
実用上採用できない。また、第7図の従来のもの
において、混合室5の外周面を先端に向けて先細
のテーパ状にし、更に、本発明と同様の混合室1
5内にこのテーパ状の外周面を突出させて、その
外周面に本発明と同様にしてバイパス液流を吐出
させることも考えられるが、このようにすれば、
バイパス流の分だけ絞り口3を通る流量と圧力が
減少し、絞り口3において十分なベンチユリ効果
が得られないので、この方法も採用できない。こ
の点、本発明においては、液体を高速の集束流1
1とし、これを負圧形成板13に衝突させ、高速
で反射させることにより、強制的に負圧を形成す
るようにしているので、バイパス路16を設けて
液体の一部をバイパスさせても負圧形成が損われ
ることはない。
なお、前記実施例では、バイパス路16の出口
162を第三のノズル14の外周面142の軸線
に対して偏心した方向に開口させている、第5図
に示すように前記軸線に向けて開口させても良
い。この場合、バイパスされた液体は混合室15
内において第4図のものにおけるような渦流とは
ならないが、バイパス路16の出口162が第三
のノズル14の外周面142の軸方向長さの範囲
で開口していること、外周面142が先細となる
ようにテーパを付されていること、並びに混合室
15の吐出口151が第三のノズル14に対向し
て設けられていることのために、第三のノズル1
4の軸方向の速度成分を有し、従つて、第三のノ
ズル14からの気液混合体の吐出を助成するもの
であることには変わりはない。
また、前記実施例では第三のノズル14の外周
面142自身を先細のテーパ状の筒状体とした
が、この外周面142をテーパ状とする代りに、
第6図に示すようにノズル口142を包囲して、
先細のテーパを付された筒状体24を別設しても
良い。要は、ノズル口142を包囲して先細にテ
ーパを付された筒状体があれば良いということで
ある。かかる筒状体は、第三のノズル14から吐
出される気液混合体に対するバイパス液流の吐出
助成作用およびこの気液混合体とバイパス液流と
の混合を円周方向に均等化するために、ノズル口
142と同心状にするのが好ましい。
次に、第1図の実施例の一用途を説明する。な
お、第1図において、25は銀の塊体であつて、
吐出口151に隣接して混合室15に内部に突出
して嵌着されている。この実施例において、液体
導入管7より第一のノズル10Aに水を流入さ
せ、第二のノズル10Bを通してオゾンO3を吸
引すると、前述した気液混合作用により、混合室
15内にはオゾン含有水が吐出され、かつ生成さ
れる。このとき前記銀の塊体25とオゾンとが接
触して下記反応を生じ、酸化銀3Ag2Oと活性酸
素O-とを含有す殺菌水を容易に製造することが
できる。
6Ag+2O3→3Ag2O2→Ag2O+30- 〔発明の効果〕 以上のように、本発明によれば、気液混合を損
うことなく、圧力液体源の供給能力を十分に利用
して出力流量を増大させることができる効果が奏
される。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例による気液混合装置
の部分縦断面図、第2図は第1図の気液混合装置
の主要部の縦断面図、第3図は第2図における負
圧形成板の正面図、第4図は第1図の線−に
沿つた断面図、第5図はバイパス路の出口部の変
形例を示す、第4図と同様の断面図、第6図は先
細のテーパを付された筒状体の変形例を示す、第
三のノズルの部分の縦断面図、第7図は従来の気
液混合装置の縦断面図である。 図において、10はエゼクタ、10Aは第一の
ノズル、10Bは第二のノズル、11は集束流、
13は負圧形成板、131は中心穴、132は周
辺穴、14は第三のノズル、141はノズル口、
142,24は筒状体、15は混合室、151は
吐出口、16はバイパス路、162は出口であ
る、なお、各図中、同一符号は同一部または相当
部を示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 圧力液体源に接続され、この圧力液体源から
    の液体を集束流として吐出する第一のノズルと気
    体を吸引する第二のノズルとを有するエゼクタ、
    前記第一のノズルに対向して前記エゼクタの下流
    端に設けられ、前記第一のノズルと同心状に位置
    してその第一のノズルから吐出された液体集束流
    の直径より小さい直径を有する中心穴とこの中心
    穴の周辺に円周方向に分散して設けられた複数の
    周辺穴とを有する負圧形成板、この負圧形成板か
    ら下流側へ連続して設けられた第三のノズル、こ
    の第三のノズルを内部へ突出させかつこの第三の
    ノズルから吐出される気液混合体を受け入れると
    共に前記第三のノズルに対向して気液混合体を吐
    出する吐出口を有する混合室、前記エゼクタをバ
    イパスして圧力液体源を前記混合室に接続するバ
    イパス路、および前記第三のノズルのノズル口を
    包囲して前記混合室内に設けられ、前記吐出口に
    向けて先細にテーパを付された筒状体を備え、前
    記バイパス路の出口は前記筒状体の軸方向長さの
    範囲内で前記混合室へ開口させたことを特徴とす
    る気液混合装置。 2 バイパス路の出口を筒状体の軸線に対して偏
    心した方向に開口させたことを特徴とする気液混
    合装置。 3 筒状体が第三のノズルからなることを特徴と
    する請求項1記載の気液混合装置。 4 バイパス路に流量調整弁を設けたことを特徴
    とする請求項1記載の気液混合装置。
JP2067950A 1990-03-16 1990-03-16 気液混合装置 Granted JPH03267135A (ja)

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