JP2011067819A - ミキシングエレメントおよびそれを使用した静止型流体混合器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ミキシングエレメント1は、流体が通流する筒状の通路管2と、この通路管2内に内設された複数の螺旋状の多孔体から成る右回転型第1羽根体3を有し、この羽根体3の内側に筒状の第1内筒管5が配置され、この内筒管5内に複数の螺旋状の右回転型羽根体6を内設し、この羽根体6の軸心部に開口部9を形成している。そのミキシングエレメント1を少なくとも1つ以上使用して静止型流体混合器は形成されている。
【選択図】図1
Description
また、静止型流体混合器は、化学工業,紙パルプ工業,石油化学工業,製薬工業,半導体工業,光ファイバー製造工業,エネルギー産業,環境関連産業等の多くの分野で使用されている。
更に、ミキシングエレメントには、外筒管とこの外筒管内に設けられた羽根とこの羽根を外筒管に配設するために間欠的に内筒管が設けられている。(例えば、特許文献6参照)に開示されている。
更に又、小さな回転角度(たとえば約10°)でミキシングエレメントを製作,使用することで既設の蒸留塔内に充填物として配置することが可能となり、高性能化ともに生産能力が大きく向上する。
図1は本発明に係る第1実施例を示す90°右回転型(時計方向)ミキシングエレメントの斜視図,図2はこのミキシングエレメントの底面図である。ミキシングエレメント1は筒状の通路管2と、この通路管2内に内設された複数の螺旋状の右回転型第1羽根体3を有している。この第1羽根体3は多数の穿設孔4を有する多孔体で形成されている。この第1羽根体3の内側に筒状の第1内筒管5が配置されている。この第1内筒管5は第1羽根体3の接続部に軸心方向(長手方向)における必要な長さ分だけ設けられ、それ以外のところには配置されていない。この第1内筒管5内に複数の螺旋状の右回転型第2羽根体6を有し、この羽根体6は多数の穿設孔7を有する多孔体で形成されている。この第2羽根体6の内側に筒状の第2内筒管8を配置し、開口部9を形成している。この第2内筒管8は第2羽根体6の捩り応力に対して機械的強度を強くするために設置されている。この第2内筒管8は必要に応じて第2羽根体6の接続部に必要な長さ分だけ設けられ、それ以外のところには配置されていない。第1羽根体3は第1内筒管5の外周面に一端部が接続され、通路管2の内周面に向かうにつれて、時計方向(右回転)に螺旋状に捩られて他端部が通路管2の内周面に接続されている。
図3は本発明に係る第2実施例を示す90°右回転型ミキシングエレメントの部分拡大斜視図である。
図1および図2に示したミキシングエレメント1同様に、ミキシングエレメント10は筒状の通路管11と、この通路管11内に内設された複数の螺旋状の右回転型第1羽根体12を有している。この羽根体12は多数の穿設孔13を有する多孔体で形成されている。この羽根体12の内側に筒状の第1内筒管14が配置され、この内筒管14の外周部に羽根体12の一端部が接続されている。この内筒管14は多数の穿設孔15を有する多孔体で形成されている。この内筒管14内に複数の螺旋状の右回転型第2羽根体16を有し、この羽根体16は多数の穿設孔17を有する多孔体で形成されている。この羽根体16の内側に筒状の第2内筒管18が配置されている。この内筒管18は多数の穿設孔19を有する多孔体で形成されている。
図4は本発明に係る第3実施例を示すミキシングエレメントの斜視図である。ミキシングエレメント20は筒状の通路管21と、この通路管21内に内設された複数の螺旋状の右回転型第1羽根体22を有している。この羽根体22は多数の穿設孔23を有する多孔体で形成されている。この羽根体22の内側に筒状の第1内筒管24が配置されている。この内筒管24内に複数の螺旋状の左回転型第2羽根体25を有し、この羽根体25は多数の穿設孔26を有する多孔体で形成されている。この羽根体25の内側に筒状の第2内筒管27を配置し、開口部28を形成している。
即ち、ミキシングエレメント20内に右回転(時計方向)の第1羽根体22と左回転(反時計方向)の第2羽根体25とを内設している。これにより、ミキシングエレメント20内を通流する右回転および左回転の流体はミキシングエレメント20内の直径方向における相反する渦流により強力なせん断応力が発生して、混合効率はより向上する。なお、内筒管24および内筒管27を多孔体で形成することで混合効率はさらに向上する。
図5は本発明に係る第4実施例を示す90°左回転型(反時計方向)ミキシングエレメントの斜視図である。ミキシングエレメント29は筒状の通路管30と、この通路管30内に内設された複数の螺旋状の左回転型第1羽根体31を有している。この第1羽根体31は多数の穿設孔32を有する多孔体で形成されている。この第1羽根体31の内側に筒状の第1内筒管33が配置されている。この第1内筒管33は第1羽根体31の接続部に軸心方向(長手方向)における必要な長さ分だけ設けられ、それ以外のところには配置されていない。この第1内筒管33内に複数の螺旋状の左回転型第2羽根体34を有し、この羽根体34は多数の穿設孔35を有する多孔体で形成されている。この第2羽根体34の内側に筒状の第2内筒管36を配置し、開口部37を形成している。前記同様に、この第2内筒管36は第2羽根体34の捩り応力に対して機械的強度を強くするために設置されている。この第2内筒管36は必要に応じて第2羽根体34の接続部に必要な長さ分だけ設けられ、それ以外のところには配置されていない。第1羽根体31は第1内筒管33の外周面に一端部が接続され、通路管30の内周面に向かうにつれて、反時計方向(左回転)に螺旋状に捩られて他端部が通路管30の内周面に接続されている。
前記同様に、羽根体31および34の回転角度(捩り角度)は90°に限定されることなくミキシングエレメント29の内径に応じて約5°〜180°の範囲が好ましく、より好ましくには約10°〜90°の範囲である。また、内筒管の配置数はミキシングエレメント29の内径に応じて、少なくとも1つ以上で適宜増減させて使用できる。また、羽根体31および34の内設数は12枚および6枚に限定されることなく製作可能な範囲で適宜増減させて使用される。
図6は本発明に係る第5実施例を示すミキシングエレメントの斜視図である。ミキシングエレメント38は筒状の通路管39とこの通路管39内に内設された複数の螺旋状の左回転型第1羽根体40を有している。この羽根体40は多数の穿設孔41を有する多孔体で形成されている。この羽根体40の内側に筒状の第1内筒管42が配置されている。この内筒管42内に複数の螺旋状の右回転型第2羽根体43を有し、多数の穿設孔44を有する多孔体で形成されている。この羽根体43の内側に筒状の第2内筒管45を配置し、開口部46を形成している。
図8は本発明に係る第6実施例を示す15°右回転型(時計方向)ミキシングエレメントの斜視図である。ミキシングエレメント54aは筒状の通路管55と、この通路管55内に内設された複数の螺旋状の右回転型第1羽根体56を有している。この羽根体56は多数の穿設孔57を有する多孔体で形成されている。この羽根体56の内側に筒状の第1内筒管58が配置されている。この内筒管58は第1羽根体56の接続部に軸心方向(長手方向)における必要な長さ分だけ設けられ、それ以外のところには配置されていない。この内筒管58内に複数の螺旋状の右回転型第2羽根体59を有し多数の穿設孔60を有する多孔体で形成されている。この羽根体59の内側に筒状の第2内筒管61を配置し、開口部62を形成している。この内筒管61は羽根体59の捩り応力に対して機械的強度を強くするために設置されている。この第2内筒管61は必要に応じて第2羽根体59の接続部に必要な長さ分だけ設けられ、それ以外のところには配置されていない。第1羽根体56は第1内筒管58の外周面に一端部が接続され、通路管55の内周面に向かうにつれて、約15°時計方向(右回転)に螺旋状に捩られて他端部が通路管55の内周面に接続されている。
図10は本発明に係る第7実施例を示す30°右回転型(時計方向)ミキシングエレメントの斜視図である。図8で示したミキシングエレメント同様に、ミキシングエレメント64は筒状の通路管65と、この通路管65内に内設された複数の螺旋状の右回転型第1羽根体66を有している。この第1羽根体66は多数の穿設孔67を有する多孔体で形成されている。この第1羽根体66の内側に筒状の第1内筒管68が配置されている。この内筒管68は羽根体66の接続部に軸心方向(長手方向)における必要な長さ分だけ設けられ、それ以外のところには配置されていない。この内筒管68内に複数の螺旋状の右回転型第2羽根体69を有し多数の穿設孔70を有する多孔体で形成されている。この羽根体69の内側に筒状の第2内筒管71を配置し、開口部72を形成している。この内筒管71は羽根体69の捩り応力に対して機械的強度を強くするために設置されている。この内筒管71は必要に応じて羽根体69の接続部に必要な長さ分だけ設けられ、それ以外のところには配置されていない。
図10に示すミキシングエレメント64は約30°右回転型ミキシングエレメント64a,64b,64cを3段配置して羽根体66の回転角度が約90°に成るように接続されている。図9に示すミキシングエレメント63同様に30°+30°+30°=90°に成る羽根体を有するミキシングエレメント64が形成される。
図11は本発明に係る第8実施例を示す60°右回転型(時計方向)ミキシングエレメントの斜視図である。ミキシングエレメント73は筒状の通路管74と、この通路管74内に内設された複数の螺旋状の右回転型第1羽根体75を有している。この羽根体75は多数の穿設孔76を有する多孔体で形成されている。この羽根体75の内側に筒状の第1内筒管77が配置されている。この内筒管77は羽根体75の接続部に軸心方向(長手方向)における必要な長さ分だけ設けられ、それ以外のところには配置されていない。この内筒管77内に複数の螺旋状の右回転型第2羽根体78を有し多数の穿設孔79を有する多孔体で形成されている。この羽根体78の内側に筒状の第2内筒管80を配置し、開口部81を形成している。この内筒管80は羽根体78の捩り応力に対して機械的強度を強くするために設置されている。この内筒管80は必要に応じて第2羽根体78の接続部に必要な長さ分だけ設けられ、それ以外のところには配置されていない。
図11に示すミキシングエレメント73は約60°右回転型ミキシングエレメント73a,73b,73cを3段配置して羽根体75の回転角度が約180°に成るように接続されている。図9に示すミキシングエレメント63同様に60°+60°+60°=180°に成る羽根体を有するミキシングエレメント73が形成される。
図12は本発明に係る第9実施例を示す90°右回転型(時計方向)ミキシングエレメントの斜視図である。ミキシングエレメント82は筒状の通路管83と、この通路管83内に内設された複数の螺旋状の右回転型第1羽根体84を有している。この羽根体84は多数の穿設孔85を有する多孔体で形成されている。この羽根体84の内側に筒状の第1内筒管86が配置されている。この内筒管86は羽根体84の接続部に軸心方向(長手方向)における必要な長さ分だけ設けられ、それ以外のところには配置されていない。この内筒管86内に複数の螺旋状の右回転型第2羽根体87を有し多数の穿設孔88を有する多孔体で形成されている。この羽根体87の内側に筒状の第2内筒管89を配置し、開口部90を形成している。この内筒管89は羽根体87の捩り応力に対して機械的強度を強くするために設置されている。この内筒管89は必要に応じて羽根体87の接続部に必要な長さ分だけ設けられ、それ以外のところには配置されていない。以下は図8で示したミキシングエレメントと同様であるので詳細な説明は省略する。
図12に示すミキシングエレメント82は約90°右回転型ミキシングエレメント82a,82b,82cを3段配置して羽根体84の回転角度が約270°に成るように接続されている。図9に示すミキシングエレメント63同様に90°+90°+90°=270°に成る羽根体を有するミキシングエレメント82が形成される。
このように構成された静止型流体混合器111は右回転と左回転の旋回流の発生により混合効率は更に向上する。
図17は本発明の実施例に係るミキシングエレメントを蒸留塔方式気液接触装置に適用した場合の応用例を示す概略部分縦断面図である。蒸留塔139は筒状のケーシング140と、このケーシング140内にミキシングエレメント141a,141b,141c,141dを配置して形成されている。このミキシングエレメント141a,141b,141c,141dはケーシング140内に内設されたミキシングエレメント支持具142により、所定位置に係止されている。マンホール143はケーシング140内にミキシングエレメントの部材、作業者が搬出入可能な構造および寸法で形成されている。
図18は本発明の実施例に係るミキシングエレメントを吸収塔方式気液接触装置に適用した場合の応用例を示す概略部分縦断面図である。吸収塔144は筒状のケーシング145と、このケーシング145内にミキシングエレメント146a,146b,146c,146dを配置して形成されている。このミキシングエレメント146a,146b,146c,146dはケーシング145内に内設されたミキシングエレメント支持具147により、所定位置に係止されている。マンホール148はケーシング145内にミキシングエレメントの部材の搬出入および、作業者の出入が可能な構造および寸法で形成されている。
Claims (9)
- 流体が通流する筒状の通路管と、
前記通路管内に内設された右回転又は左回転の螺旋状の第1羽根体と、
前記第1羽根体の軸心部に配置された第1内筒管と、
前記第1内筒管内に内設された右回転又は左回転の螺旋状の第2羽根体と、
前記第2羽根体の軸心部に配置された第2内筒管とを備え、
前記第1羽根体及び前記第2羽根体は、多孔体で形成され、
前記第1羽根体及び前記第2羽根体の前記通路管の軸心方向における長さは、異なって
いる
ことを特徴とするミキシングエレメント。 - 前記第1内筒管の直径が前記通路管の直径の10〜60%であることを特徴とする請求項1に記載のミキシングエレメント。
- 前記第2内筒管の直径が前記第1内筒管の直径の10〜30%であることを特徴とする請求項1又は2に記載のミキシングエレメント。
- 前記第1羽根体及び前記第2羽根体の開口率が5〜95%である請求項1〜3のいずれか1項に記載のミキシングエレメント。
- 前記第1内筒管は前記第1羽根体の軸心方向の一部分に配置されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のミキシングエレメント。
- 流体が通流する筒状の通路管と、前記通路管内に内設された右回転又は左回転の螺旋状の第1羽根体と、前記第1羽根体の軸心部に配置された第1内筒管と、前記第1内筒管内に内設された右回転又は左回転の螺旋状の第2羽根体と、前記第2羽根体の軸心部に配置された第2内筒管とを備え、前記第1羽根体及び前記第2羽根体は、多孔体で形成され、前記第1羽根体及び前記第2羽根体の前記通路管の軸心方向における長さは、異なって
いるミキシングエレメントを、少なくとも1つ以上備えることを特徴とする静止型流体混合器。 - 筒状のケーシング内に右回転及び左回転の前記ミキシングエレメントを、スペーサを介して交互に配置したことを特徴とする請求項6に記載の静止型流体混合器。
- 流体が通流する筒状の通路管と、前記通路管内に内設された右回転又は左回転の螺旋状の第1羽根体と、前記第1羽根体の軸心部に配置された第1内筒管と、前記第1内筒管内に内設された右回転又は左回転の螺旋状の第2羽根体と、前記第2羽根体の軸心部に配置された第2内筒管とを備え、前記第1羽根体及び前記第2羽根体は、多孔体で形成され、前記第1羽根体及び前記第2羽根体の前記通路管の軸心方向における長さは、異なって
いるミキシングエレメントが、向流で流体が通流する蒸留塔方式気液接触装置内に少なくとも1つ以上配置されていることを特徴とする気液接触装置。 - 流体が通流する筒状の通路管と、前記通路管内に内設された右回転又は左回転の螺旋状の第1羽根体と、前記第1羽根体の軸心部に配置された第1内筒管と、前記第1内筒管内に内設された右回転又は左回転の螺旋状の第2羽根体と、前記第2羽根体の軸心部に配置された第2内筒管とを備え、前記第1羽根体及び前記第2羽根体は、多孔体で形成され、前記第1羽根体及び前記第2羽根体の前記通路管の軸心方向における長さは、異なって
いるミキシングエレメントが、並流で液体が通流する蒸留塔方式気液接触装置内に少なくとも1つ以上配置されていることを特徴とする気液接触装置。
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