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JPWO2005077506A1 - ミキシングエレメント及びそれを使用した静止型流体混合器 - Google Patents

ミキシングエレメント及びそれを使用した静止型流体混合器 Download PDF

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JPWO2005077506A1
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Abstract

低コストで高混合攪拌効果を有し、大型化の容易なミキシングエレメント及びそれを使用した静止型流体混合器を提供する。また、高い処理能力を有する気液処理装置を提供する。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。

Description

本発明は１種類又は２種類以上の流体（液体，気体，固体又はこれらの混合物）を機械的可動部分を有しないで混合する静止型流体混合器に使用されるミキシングエレメントの改良に関する。
この種の静止型流体混合器は、混合，攪拌，抽出，蒸留，ガス吸収，溶解，放散，乳化，熱交換，分散，粉粒体混合等で使用されている。
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。
例えば、排ガス中のＨＣｌ，ＮＨ３，ＮＯｘ，ＳＯｘ，ＳｉＣｌ４，ＳｉＨＣｌ３，ＳｉＦ４，ＣＯ２，Ｈｇ，ダイオキシンなどの有害物質の気液接触による吸収塔方式の排ガス処理装置又は排ガス中のＳｉＯ２，媒塵などの微粒子や粉塵を捕集・回収する除塵装置，及び蒸留装置の充填物として使用されている。その他、排水の放散処理による有機塩素系化合物，アンモニア（ＮＨ４ ＋）等の除去・回収装置として使用されている。
従来のミキシングエレメント及びそれを使用した静止型流体混合器は、本発明者によって出願されているが、通路管内に２枚ないし４枚の右捻り又は左捻りの螺旋状の羽根体で構成され、また中心部に開口部を有し、右捻り羽根体と左捻りの羽根体との端縁同士はスペース部を介して直交して交互に配置されている。更に、羽根体の捻り角度は、９０°，１８０°，２７０°である。更に、この製造方法は、通路管の長手方向を複数個に分割し、この分割した通路管の内壁部に２枚ないし４枚の羽根体を接合する工程と、この通路管の分割面同士を接合してなる物質移動装置を製造している。（特開平５−１６８８８２号）
次に、筒状の通路管の内側に配設されて複数個の流体通路を形成する羽根体を有し、流体通路同士は開口部を介して連通しているミキシングエレメント。この製造方法は通路管と羽根体は別体で製造して、各々を接合してミキシングエレメントを製造している。ミキシングエレメントの捻り角度は９０°，１８０°，２７０°，３６０°である。（特開平７−２８４６４２号）又、ミキシングエレメントは、通路管内に配設された螺旋状の複数の羽根体から形成され、羽根体は通路管の中心部で欠落し、この欠落部に機械的強度を強くするために間欠的に内筒管を設置している。羽根体の回転角度は、９０°，１８０°，又は３０°，４５°，１３５°で構成されている。（特開２００１−１７０４７６号）
更に、ミキシングエレメント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。（特開２００１−１８７３１３号）に開示されている。
従来のミキシングエレメントは、流体が通流する通路管の内径が大きくなるにつれて、製作上の困難性から、開口部（中心部）の断面積つまり直径を拡大させる必要がある。そのために、流体が開口部を通流して、つまり短絡して、混合・攪拌効果が低下する欠点がある。又、混合・攪拌効果の低下を補うために、ミキシングエレメントを多数配置する必要があり、設備費が高価となる。
更に、大口径（内径１０００ｍｍ以上）のミキシングエレメントを製作する場合、製作が不可能となり、かつ混合・攪拌効率は大巾に低下する欠点がある。更に又、既設の蒸留塔内に充填物として配置することは、部材が大きいために不可能である。
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。
特開昭５８−１２８１３４号公報 特開平５−１６８８８２号公報 特開平７−８０２７９号公報 特開平７−２８４６４２号公報 特開２００１−１７０４７６号公報 特開２００１−１８７３１３号公報 欧州特許０６７８３２９号 米国特許５，６０５，４００号 米国特許６，４３１，５２８号 Ｓ．Ｊ．チェン，他「スタティック・ミキシング・ハンドブック」 総合化学研究所，１９７３年６月発行 松村輝一郎，森島 泰，他「静止型混合器−基礎と応用−」 日刊工業新聞社，１９８１年９月３０日発行
従来のミキシングエレメント及びそれを使用した静止型流体混合器は、ミキシングエレメントの直径が拡大するにつれて、混合・攪拌効率が低下するために、流体同士の混合・攪拌時間を多くする必要がある。そのために、設備費が高価になる。又、大口径になるにつれて製作・組立が難しくなり、金型費も高価になる。更に、既設の蒸留塔内に充填物としての使用は部材の大きさと性能面から不可能であった。又、大風量処理の既設の吸収塔内に充填物としての使用は前記同様に不可能であった。
更に、充填物を使用した蒸留塔においては、大きな気液接触界面積，高性能な液分配機能，低い圧力損失下での広い運転操作範囲が要求されている。（特開平７−０８０２７９号）焼却炉，船舶，発電所等から発生する排ガスの処理風量の大容量化にともない、排ガス処理装置に使用される吸収塔の高性能化，省スペース化，省エネルギー化，低価格化が要望されている。
上記の課題を解決するための本発明のミキシングエレメントは、流体が通流する筒状の通路管と、前記通路管内に右回転（時計方向）又は左回転（反時計方向）の螺旋状の第１羽根体を内設し、前記第１羽根体の軸心部に第１内筒管を配置し、前記第１内筒管内に右回転又は左回転の螺旋状の第２羽根体を内設し、前記第２羽根体の軸心部に第２内筒管を配置していることを特徴とする。本発明によれば混合効率の高性能化と製造の簡易性の向上と製造費の低価格なミキシングエレメントを提供する。また、大口径（１ｍ以上）の蒸留塔方式および吸収塔方式の気液接触装置に適用できるミキシングエレメントを提供する。
本発明のミキシングエレメントによれば、混合・攪拌効率の向上により気液接触時間は短縮される。また、製造は容易になることで製造費も低減される。さらに、大口径の蒸留塔、吸収塔の製作は簡易になる。
以下、本発明の実施例について、添付の図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施例に係る９０°右回転型ミキシングエレメントの斜視図，図２は第１実施例に係る９０°右回転型ミキシングエレメントの底面図，図３は第２実施例に係る９０°右回転型ミキシングエレメントの部分拡大斜視図，図４は本発明の第３の実施例に係る右回転型の第１羽根体と左回転型第２羽根体から成るミキシングエレメントの斜視図，図５は同様に第４の実施例に係る左回転型のミキシングエレメントの斜視図，図６は同様に第５の実施例に係る左回転型の第１羽根体と右回転型第２羽根体から成るミキシングエレメントの斜視図，図７は本発明の第１実施例に係る右回転型ミキシングエレメントの直径方向の断面を示す説明図，図８は同様に第６の実施例に係る１５°右回転型ミキシングエレメントの斜視図，図９は本発明の第６実施例の１５°右回転型ミキシングエレメントを４段配置したミキシングエレメントの斜視図，図１０は同様に第７実施例の３０°右回転型ミキシングエレメントを３段配置したミキシングエレメントの斜視図，図１１は同様に第８実施例の６０°右回転型ミキシングエレメントを３段配置したミキシングエレメントの斜視図，図１２は同様に第９実施例の９０°右回転型ミキシングエレメントを３段配置したミキシングエレメントの斜視図，図１３は本発明のミキシングエレメントを使用した第１実施例に係る静止型流体混合器の概略側断面図，図１４は本発明のミキシングエレメントを使用した第２実施例に係る静止型流体混合器の概略側部分断面図，図１５は同様に第３実施例に係る静止型流体混合器の概略側部分断面図，図１６は図１３で示した本発明の実施例に係る静止型流体混合器の概略縦断面斜視図，図１７は本発明の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実施例を示す概略部分縦断面図，図１８は同様に吸収塔方式気液接触装置に適用した場合の実施例を示す概略部分縦断面図である。
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。
同様に、第２羽根体６は第２内筒管８の外周面に一端部が接続され、第１内筒管５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第１内筒管５の内周面に接続されている。第２内筒管８は中心部が開口されているので、第２羽根体６は第２内筒管８の軸心部に存在せず、この部分が欠落している。これにより図１および図２に示すように、第２内筒管８の軸心部に羽根体が存在しない開口部９が形成されている。
羽根体３および６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１の内径に応じて約５°〜２７０°の範囲が好ましく、より好ましくには約１０°〜９０°である。また、内筒管の配置数は開口部９の直径が最小径、たとえば５０ｍｍ以下になるようにミキシングエレメント１の内径に応じて第３，第４，第５，第ｎ内筒管のように少なくとも１つ以上を適宜増減させて使用できる。同様に、羽根体も適宜使用できる。また、羽根体３および６の内設数は１２枚および６枚に限定されることなく適宜増減させて使用できる。
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。
第１内筒管１４および第２内筒管１８を多数の穿設孔１５および１９を有する多孔体で形成することで、ミキシングエレメント１０内の軸心方向（長手方向）を通流する流体の混合効果がより向上する。孔１５および１９の形状は三角状，四角状，楕円状，スリット状など必要に応じ適宜選択使用される。この孔１５および１９の開口率は約５％〜９５％の範囲で適宜選択使用される。
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。
同様に、第２羽根体３４は第２内筒管３６の外周面に一端部が接続され、第１内筒管３３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第１内筒管３３の内周面に接続されている。第２内筒管３６は中心部が開口されているので、第２羽根体３４は第２内筒管３６の軸心部に存在せず、この部分が欠落している。
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。
前記同様に、即ち、ミキシングエレメント３８内に左回転（反時計方向）の羽根体４０と右回転（時計方向）の羽根体４３とを内設している。これにより、ミキシングエレメント３８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３８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４２および内筒管４５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７は、本発明に係るミキシングエレメントにおける通路管と内筒管との直径における寸法（長さ）に関する説明図である。ミキシングエレメント４７は、前記図１，２，３で説明したごとく、通路管４８，第１羽根体４９，第１内筒管５０，第２羽根体５１，第２内筒管５２で構成され、開口部５３を形成している。ミキシングエレメント４７における通路管と内筒管との直径の寸法比率は、通路管４８の直径をφＤ，内筒管５０の直径をφｄとすると、φｄはφＤの約１％〜９５％の範囲が好ましい。より好ましくは１０％〜６０％の範囲である。また、開口部５３の直径は小口径たとえば５０ｍｍ以下が好ましく、第１内筒管５０の直径φｄの約５％〜５０％の範囲である。より好ましくは約１０％〜３０％の範囲である。なお、通路管と内筒管との寸法比率は通路管の寸法に応じて適宜選択使用される。また、第１内筒管，第２内筒管に限定されることなく、内筒管は、例えば第３，第４，第５内筒管そして第ｎ内筒管と順次通路管の中心部に向けて配置し、同様に羽根体を配置して適宜選択使用される。
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。
同様に、第２羽根体５９は第２内筒管６１の外周面に一端部が接続され、第１内筒管５８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第１内筒管５８の内周面に接続されている。第２内筒管６１は中心部が開口されているので、第２羽根体５９は第２内筒管６１の軸心部に存在せず、この部分が欠落している。これにより、第２内筒管６１の軸心部に羽根体が存在しない開口部６２が形成されている。ミキシングエレメント５４ｂ，５４ｃ，５４ｄは、ミキシングエレメント５４ａと前記同様に形成されている。
ミキシングエレメント５４は、第１羽根体５６および第２羽根体５９の回転角度を約１５°にすることで、羽根体５６および５９の設置数を容易に増やすことが可能となり、混合効率はより向上する。また、大口径（直径１０００ｍｍ以上）の製作が簡易になり、製造費も安価になる。さらに、既存の蒸留塔，吸収塔内に配置が可能となり、現場および塔内での組立、据付工事が容易にできるようになる。ミキシングエレメント５４の製造方法は通路管５５，羽根体５６および５９，内筒管５８および６１は各々別体で製造される。通路管５５および内筒管５８，６１は長手方向で少なくとも２つ以上に分割した複数の部材で製作して、この分割した複数の部材を接続させて筒状の通路管５５および内筒管５８，６１を形成してもよい。同様に羽根体５６，５９も２つ以上に分割し、この分割した複数の部材を接続させて螺旋状の羽根体５６，５９を形成してもよい。なお、通路管５５，内筒管５８，６１および羽根体５６，５９は、各々溶接，接着および溶着，係止などの手段により接続されることで容易にミキシングエレメント５４が製造される。
図９に示すミキシングエレメント６３は前記１５°右回転型ミキシングエレメント５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄを４段配置して羽根体５６の回転角度（捩り角度）が約６０°に成るように接続されている。即ち隣接する第１羽根体５６同士を接合することで、１５°＋１５°＋１５°＋１５°＝６０°になる羽根体を有するミキシングエレメント６３が形成される。
このようにミキシングエレメント５４を必要段数配置することで約１８０°，約２７０°，約３６０°など任意の回転角度を有するミキシングエレメントを容易に製造できる。
なお、隣接する羽根体５６の端縁同士を所定位置で接合することに限定されることなく任意の位置に配置して使用してもよい。また、ミキシングエレメントは右回転型羽根体のみに限定されることなく、図３，図４，図５，図６で示したミキシングエレメント１０，２０，２９，３８を形成する羽根体の回転方向の組合せは必要に応じて適宜選択使用される。
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。
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。
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。
図１３は本発明のミキシングエレメントを使用した第１実施例に係る静止型流体混合器の概略側断面図である。筒状の静止型流体混合器９１は筒状のケーシング９２内に右回転型ミキシングエレメント９３と左回転型ミキシングエレメント９４を、ミキシングエレメント９３，９４の直径と同径のスペーサ９５を介して交互に配置して形成されている。また、右回転型第２羽根体９８は右回転型第１羽根体９６の全長に亘って配置されている。更に、ミキシングエレメント９３および９４は図１および図５に示した第１内筒管９７および第２内筒管９９を各々配置して形成している。開口部１００は小口径（直径５０ｍｍ以下）に形成することが好ましい。なお、この筒状のスペーサ９５を配置しないでミキシングエレメント９３，９４を交互にケーシング９２内に配置して静止型流体混合器を形成してもよい。また、ミキシングエレメント９３，９４の端縁同士を接合して静止型流体混合器を形成してもよい。
前記の如く構成された静止型流体混合器９１内を２種の流体ＦＡ，ＦＢが通流する間に流体の一部は螺旋状に羽根体の回転角度に沿って回転し、時計方向の旋回流となり、一部は羽根体の穿設孔を通流して剪断され、また一部は内筒管の穿設孔を通流して剪断されて流体は合流し、さらに反転、分割される。このように回転、通過、剪断、合流、反転、分割が繰り返されて、２種類の流体ＦＡ，ＦＢが混合される。
図１４は本発明のミキシングエレメントを使用した第２実施例に係る静止型流体混合器の概略側部分断面図である。筒状の静止型流体混合器１０１は筒状のケーシング１０２内に右回転型ミキシングエレメント１０３と同一直径を有する筒状のスペーサ１１０を配置して形成されている。このミキシングエレメント１０３内に内設されている右回転型第１羽根体１０４は図１３に示したミキシングエレメント９３と同様であるが、右回転型第２羽根体１０６は第１内筒管１０５の軸心方向（長手方向）の長さの必要な部分に空間部１０９を介して配置し、開口部１０８を有してミキシングエレメント１０３を形成している。このように第１内筒管１０５内に第２羽根体１０６が欠落した空間部１０９を形成することで流体の径方向での合流の効果により、混合効率がより向上する。
図１５は、本発明のミキシングエレメントを使用した第３実施例に係る静止型流体混合器の概略側部分断面図である。筒状の静止型流体混合器１１１は筒状のケーシング１１２内に右回転型ミキシングエレメント１１３と同一直径を有する筒状のスペーサ１２０を配置して形成されている。このミキシングエレメント１１３内に内設されている右回転型第１羽根体１１４は図１３に示したミキシングエレメント９３と同様であるが、第１内筒管１１５内に内設されている第２羽根体１１６は左回転型で形成されている。また、図１４に示したミキシングエレメント１０３と同様に左回転型第２羽根体１１６は空間部１１９を介して配置してミキシングエレメント１１３を形成している。更に、図１３同様に第２内筒管１１７、開口部１１８を形成している。
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１６は、図１３で示した本発明の実施例に係る静止型流体混合器の軸心方向（長手方向）の概略縦断面斜視図である。筒状の静止型流体混合器１２１は筒状の右回転型ミキシングエレメント１２２と筒状の左回転型ミキシングエレメント１２３とは筒状のスペーサ１２４を介して交互に配置して形成されている。
右回転型ミキシングエレメント１２２は筒状の通路管１２５と、この通路管１２５内に内設された複数の螺旋状の右回転型第１羽根体１２６を有している。この羽根体１２６は多数の穿設孔１２７を有する多孔体で形成されている。この羽根体１２６の内側（中心部）に筒状の穿設孔を有する第１内筒管１２８が第１羽根体１２６の全長に亘って配置されている。この内筒管１２８内に複数の螺旋状の右回転型第２羽根体１２９を有し、多数の穿設孔１３０を有する多孔体で形成されている。この羽根体１２９の内側（中心部）に筒状の第２内筒管１３１を配置し、開口部１３３を形成している。この内筒管１３１は第１内筒管１２８同様に多数の穿設孔１３２を有して形成されている。ミキシングエレメント１２２と同一直径を有する筒状のスペーサ１２４の一端部はミキシングエレメント１２２の端縁部と接合されている。このスペーサ１２４の軸心方向（長手方向）での長さは、ミキシングエレメント１２２の全長に対して０．１倍から１０倍の範囲が好ましい。なお、スペーサ１２４の全長はこの範囲に限定されることなく適宜選択使用できる。
左回転型ミキシングエレメント１２３の一端部はスペーサ１２４の他端部に接合されている。この左回転型ミキシングエレメント１２３は、前記右回転型ミキシングエレメント１２２同様に、詳細な説明は省略するが、筒状の通路管１３４と、この通路管１３４内に内設された複数の螺旋状の左回転型第１羽根体１３５を有している。この羽根体１３５は多数の穿設孔１３６を有する多孔体で形成されている。この羽根体１３５の内側（中心部）に図３同様に穿設孔を有する筒状の第１内筒管１３７が第１羽根体１３５の全長に亘って配置されている。この内筒管１３７内に複数の螺旋状の左回転型第２羽根体１３８を有し、多数の穿設孔を有する多孔体で形成されている。この羽根体１３８の内側（中心部）に筒状の第２内筒管を配置し開口部１３３を形成している。この内筒管は第１内筒管１３７同様に多数の穿設孔を有して形成されている。この左回転型ミキシングエレメント１２３の他端部は前記同様のスペーサ１２４を接合し、さらに、このスペーサを介して前記同様の右回転型ミキシングエレメント１２２を接合して、静止型流体混合器１２１を形成している。この静止型流体混合器１２１は２体のミキシングエレメント１２２と１体のミキシングエレメント１２３で構成されているが、これに限定されることなく、少なくとも１つ以上のミキシングエレメントを使用して静止型流体混合器を形成してもよい。ミキシングエレメントの配置数、回転角度、回転方向および羽根体の配置数は用途に応じて適宜選択使用される。
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実施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。
このように構成された蒸留塔１３９においては蒸留塔１３９内を上昇する気体（ＦＡ）と下降する液体（ＦＢ）とは、ミキシングエレメント１４１内を向流で通流して、気体と液体とが攪拌混合され、気液が十分に接触する。この蒸留塔１３９をフラッシュ蒸留および水蒸気蒸留などに適用することで、液体中の異種物質の分離，精製および回収ができる。
本発明によるミキシングエレメントを蒸留塔の充填物として使用することで、蒸留塔内ガス速度を従来充填物の１．５〜５倍の範囲のガス速度での処理が可能となり、設備費が安価になる。また、気液接触効率の向上により塔高も低くなり、低い圧力損失での運転が可能となり、供給スチーム量も低減する。さらに、運転操作範囲が広いので運転管理も容易になる。さらにまた、既存の蒸留塔の充填物との交換により、生産能力が容易に向上する。充填物の交換工事もマンホールを介して容易に作業可能となる。さらに、従来の静止型混合器を使用した蒸留塔と比較して、ミキシングエレメントの開口部の直径を最小（たとえば５０ｍｍ以下）にすることが可能となり、気液接触効率がより向上し、またミキシングエレメントの製造が容易になり、狭い蒸留塔内での製作および据付が可能となる。さらに、大口径（１ｍ以上）の蒸留塔の製作が安易になり、大容量の処理が可能となる。
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実施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。
このように構成された吸収塔１４４においては吸収塔１４４内を下降する気体（ＦＡ）と液体（ＦＢ）とは、ミキシングエレメント１４６内を並流で通流して、気体と液体とが攪拌混合され、気液が十分に接触する。この吸収塔１４４をガス吸収，ガス冷却，除塵操作に適用することで、気体中の異種物質の分離，精製，回収および除害ができる。
本発明によるミキシングエレメントを吸収塔の充填物として適用することで、吸収塔内ガス速度を従来充填物の１．５〜１０倍の範囲のガス速度での処理が可能となり、設備費が安価になる。また、気液接触効率の向上により塔高も低く、塔径も小さくなり、低い圧力損失での運転が可能となり、省スペースおよび省エネルギーとなる。さらに、運転操作範囲が広いので運転管理も容易になる。さらにまた、既存の吸収塔の充填物との交換により、生産能力が容易に向上する。充填物の交換工事もマンホールを介して容易に作業可能となる。さらに、従来の静止型混合器を使用した吸収塔と比較して、ミキシングエレメントの開口部の直径を最小にすることが可能となることで、気液接触効率が向上し、また大口径（１ｍ以上）ミキシングエレメントの製造が容易になる。さらに、大口径（１ｍ以上）の吸収塔が容易に製造可能となり、大風量（３００００ｍ３／Ｈｒ以上）を処理する吸収塔は安価になる。
本発明の実施例に係る９０°右回転型ミキシングエレメントの斜視図である。 同じくミキシングエレメントの底面図である。 同じくミキシングエレメントの部分拡大斜視図である。 本発明の実施例に係る右回転型第１羽根体と左回転型第２羽根体とから成るミキシングエレメントの斜視図である。 本発明の実施例に係る９０°左回転型ミキシングエレメントの斜視図である。 同じく左回転型第１羽根体と右回転型第２羽根体とから成るミキシングエレメントの斜視図である。 本発明の実施例に係る右回転型ミキシングエレメントの断面を示す説明図である。 本発明の実施例に係る１５°右回転型ミキシングエレメントの斜視図である。 本発明の実施例に係る１５°右回転型羽根体から成るミキシングエレメントを４段配置したミキシングエレメントの斜視図である。 同じく３０°右回転型ミキシングエレメントを３段配置したミキシングエレメントの斜視図である。 同じく６０°右回転型ミキシングエレメントを３段配置したミキシングエレメントの斜視図である。 同じく９０°右回転型ミキシングエレメントを３段配置したミキシングエレメントの斜視図である。 本発明の実施例に係るミキシングエレメントを使用した静止型流体混合器の概略側断面図である。 同じく静止型流体混合器の概略側部分断面図である。 同じく静止型混合器の概略側部分断面図である。 本発明に係る静止型流体混合器の概略縦断面斜視図である。 本発明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実施例を示す概略部分縦断面図である。 同じく吸収塔方式気液接触装置に適用した場合の実施例を示す概略部分縦断面図である。
符号の説明
１，１０，２０，２９，３８，４７，５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄ，６３，６４，６４ａ，６４ｂ，６４ｃ，７３，７３ａ，７３ｂ，７３ｃ，８２，８２ａ，８２ｂ，８２ｃ，９３，９４，１０３，１１３，１２２，１２３，１４１ａ，１４１ｂ，１４１ｃ，１４１ｄ，１４６ａ，１４６ｂ，１４６ｃ，１４６ｄ
： ミキシングエレメント
２，１１，２１，３０，３９，４８，５５，６５，７４，８３，１２５，１３４
： 通路管
３，１２，２２，４９，５６，６６，７５，８４，９６，１０４，１１４，１２６
： 右回転型第１羽根体
６，１６，４３，５１，５９，６９，７８，８７，９８，１０６，１２９
： 右回転型第２羽根体
３１，４０，１３５ ： 左回転型第１羽根体
２５，３４，１１６，１３８ ： 左回転型第２羽根体
５，１４，２４，３３，４２，５０，５８，６８，７７，８６，９７，１０５，１１５，１２８，１３７ ： 第１内筒管
８，１８，２７，３６，４５，５２，６１，７１，８０，８９，９９，１０７，１１７，１３１ ： 第２内筒管
４，７，１３，１５，１７，１９，２３，２６，３２，３５，４１，４４，５７，６０，６７，７０，７６，７９，８５，８８，１２７，１３０，
１３２，１３６ ： 孔
９，２８，３７，４６，５３，６２，７２，８１，９０，１００，１０８，１１８，１３３ ： 開口部
９１，１０１，１１１，１２１ ： 静止型流体混合器
９２，１０２，１１２，１４０，１４５ ： ケーシング
９５，１１０，１２０，１２４ ： スペーサ
１０９，１１９ ： 空間部
１３９ ： 蒸留塔
１４４ ： 吸収塔
１４２，１４７ ： 支持具
１４３，１４８ ： マンホール
【発明の名称】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
【０００１】
［技術分野］
本発明は１種類又は２種類以上の流体（液体，気体，固体又はこれらの混合物）を機械的可動部分を有しないで混合する静止型流体混合器に使用されるミキシングエレメントの改良に関する。
この種の静止型流体混合器は、混合，攪拌，抽出，蒸留，ガス吸収，溶解，放散，乳化，熱交換，分散，粉粒体混合等で使用されている。
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。
例えば、排ガス中のＨｃｌ，ＮＨ３，ＮＯｘ，ＳＯｘ，Ｓｉｃｌ４，ＳｉＨｃｌ３，ＳｉＦ４，ＣＯ２，Ｈｇ，ダイオキシンなどの有害物質の気液接触による吸収塔方式の排ガス処理装置又は排ガス中のＳｉＯ２，媒麈などの微粒子や粉塵を捕集・回収する除塵装置，及び蒸留装置の充填物として使用されている。その他、排水の放散処理による有機塩素系化合物，アンモニア（ＮＨ４ ＋）等の除去・回収装置として使用されている。
［背景技術］
従来のミキシングエレメント及びそれを使用した静止型流体混合器は、本発明者によって出願されているが、通路管内に２枚ないし４枚の右捻り又は左捻りの螺旋状の羽根体で構成されている。そして、静止型流体混合器は中心部に開口部を有し、右捻り羽根体と左捻りの羽根体との端縁同士がスペース部を介して直交して交互に配置されている。この羽根体の捻り角度は、９０°，１８０°，２７０°である。更に、この静止型流体混合器の製造方法は、通路管の長手方向を複数個に分割し、この分割した通路管の内壁部に２枚ないし４枚の羽根体を接合する工程と、この通路管の分割面同士を接合する工程を含んでいる（例えば、特開平５−１６８８８２号公報を参照）。次に、筒状の通路管の内側に配設されて複数個の流体通路を形成する羽根体を有し、流体通路同士は開口部を介して連通しているミキシングエレメントの製造方法について説明する。このミキシングエレメントは、通路管と羽根体は別体で製造され、各々が接合されて製造される。ミキシングエレメントの捻り角度は９０°，１８０°，２７０°，３６０°である（例えば、特開平７−２８４６４２号公報を参照。）。又、ミキシングエレメントは、通路管内に配設さ
【０００２】
れた螺旋状の複数の羽根体から形成され、羽根体は通路管の中心部で欠落し、この欠落部に機械的強度を強くするために間欠的に内筒管を設置している。羽根体の回転角度は、９０°，ｌ８０°，又は３０°，４５°，１３５°で構成されている（例えば、特開２００１−１７０４７６号公報を参照。）
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、特開２００１−１８７３１３号公報を参照。）。
従来のミキシングエレメントは、流体が通流する通路管の内径が大きくなるにつれて、製作上の困難性から、開口部（中心部）の断面積つまり直径を拡大させる必要がある。そのために、流体が開口部を通流して、つまり短絡して、混合・攪拌効果が低下する欠点がある。又、混合・攪拌効果の低下を補うために、ミキシングエレメントを多数配置する必要があり、設備費が高価となる。
更に、大口径（内径１０００ｍｍ以上）のミキシングエレメントを製作する場合、製作が不可能となり、かつ混合・攪拌効率は大巾に低下する欠点がある。更に又、既設の蒸留塔内に充填物として配置することは、部材が大きいために不可能である。
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。
［特許文献１］ 特開昭５８−１２８１３４号公報
［特許文献２］ 特開平５−１６８８８２号公報
［特許文献３］ 特開平７−８０２７９号公報
［特許文献４］ 特開平７−２８４６４２号公報
［特許文献５］ 特開２００１−１７０４７６号公報
［特許文献６］ 特開２００１−１８７３１３号公報
［特許文献７］ 欧州特許０６７８３２９号
［特許文献８］ 米国特許５，６０５，４００号
［特許文献９］ 米国特許６，４３１，５２８号
［非特許文献１］Ｓ．Ｊ．チェン，他「スタティック・ミキシング・ハンドブック」総合化学研究所，１９７３年６月発行
［非特許文献２］松村輝一郎，森島 泰，他「静止型混合器−基礎と応用−」日刊工業新聞社，１９８１年９月３０日発行
【０００３】
［発明の開示］
［発明が解決しようとする課題］
従来のミキシングエレメント及びそれを使用した静止型流体混合器は、ミキシングエレメントの直径が拡大するにつれて、混合・攪拌効率が低下するために、流体同士の混合・攪拌時間を多くする必要がある。そのために、設備費が高価になる。又、大口径になるにつれて製作・組立が難しくなり、金型費も高価になる。更に、既設の蒸留塔内に充填物としての使用することは部材の大きさと性能面から不可能であった。又、大風量処理の既設の吸収塔内に充填物としての使用は前記同様に不可能であった。
更に、充填物を使用した蒸留塔においては、大きな気液接触界面積，高性能な液分配機能，低い圧力損失下での広い運転操作範囲が要求されている（例えば、特開平７−０８０２７９号公報を参照。）。焼却炉，船舶，発電所等から発生する排ガスの処理風量の大容量化にともない、排ガス処理装置に使用される吸収塔の高性能化，省スペース化，省エネルギー化，低価格化が要望されている。
［課題を解決するための手段］
上記の課題を解決するための本発明のミキシングエレメントは、流体が通流する筒状の通路管と、前記通路管内に右回転（時計方向）又は左回転（反時計方向）の螺旋状の第１羽根体を内設し、前記第１羽根体の軸心部に第１内筒管を配置し、前記第１内筒管内に右回転又は左回転の螺旋状の第２羽根体を内設し、前記第２羽根体の軸心部に第２内筒管を配置していることを特徴とする。本発明によれば混合効率の高性能化と製造の簡易性の向上と製造費の低価格なミキシングエレメントを提供する。また、大口径（１ｍ以上）の蒸留塔方式および吸収塔方式の気液接触装置に適用できるミキシングエレメントを提供する。
［発明の効果］
本発明のミキシングエレメントによれば、混合・攪拌効率の向上により気液接触時間は短縮される。また、製造は容易になることで製造費も低減される。さらに、大口径の蒸留塔、吸収塔の製作は簡易になる。
［図面の簡単な説明］
図１は、本発明の実施例に係る９０°右回転型ミキシングエレメントの斜視図である。
図２は、同じくミキシングエレメントの底面図である。
図３は、同じくミキシングエレメントの部分拡大斜視図である。
図４は、本発明の実施例に係る右回転型第１羽根体と左回転型第２羽根体とから成るミキシングエレメントの斜視図である。
図５は、本発明の実施例に係る９０°左回転型ミキシングエレメントの斜視図である。
図６は、同じく左回転型第１羽根体と右回転型第２羽根体とから成るミキシングエレメントの斜視図である。
図７は、本発明の実施例に係る右回転型ミキシングの断面を示す説明図である。
図８は、本発明の実施例に係る１５°右回転型ミキシングエレメントの斜視図である。
図９は、本発明の実施例に係る１５°右回転型羽根体から成るミキシングエレメントを４段配置したミキシングエレメントの斜視図である。
図１０は、同じく３０°右回転型ミキシングエレメントを３段配置したミキシングエレメントの斜視図である。
図１１は、同じく６０°右回転型ミキシングエレメントを３段配置したミキシングエレメントの斜視図である。
図１２は、同じく９０°右回転型ミキシングエレメントを３段配置したミキシングエレメントの斜視図である。
図１３は、本発明の実施例に係るミキシングエレメントを使用した静止型流体混合器の概略側断面図である。
図１４は、同じく静止型流体混合器の概略側部分断面図である。
図１５は、同じく静止型混合器の概略側部分断面図である。
図１６は、本発明に係る静止型流体混合器の概略縦断面斜視図である。
図１７は、本発明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。
図１８は、同じく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。
［引用符号の説明］
１，１０，２０，２９，３８，４７，５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄ，６３，６４，６４ａ，６４ｂ，６４ｃ，７３，７３ａ，７３ｂ，７３ｃ，８２，８２ａ，８２ｂ，８２ｃ，９３，９４，１０３，１１３，１２２，１２３，１４１ａ，１４１ｂ，１４１ｃ，１４１ｄ，１４６ａ，１４６ｂ，１４６ｃ，１４６ｄ： ミキシングエレメント
２，１１，２１，３０，３９，４８，５５，６５，７４，８３，１２５，１３４： 通路管
３，１２，２２，４９，５６，６６，７５，８４，９６，１０４，１１４，１２６： 右回転型第１羽根体
６，１６，４３，５１，５９，６９，７８，８７，９８，１０６，１２９： 右回転型第２羽根体
３１，４０，１３５： 左回転型第１羽根体
２５，３４，１１６，１３８： 左回転型第２羽根体
５，１４，２４，３３，４２，５０，５８，６８，７７，８６，９７，１０５，１１５，１２８，１３７： 第１内筒管
８，１８，２７，３６，４５，５２，６１，７１，８０，８９，９９，１０７，１１７，１３１： 第２内筒管
４，７，１３，１５，１７，１９，２３，２６，３２，３５，４１，４４，５７，６０，６７，７０，７６，７９，８５，８８，１２７，１３０，１３２，１３６： 孔
９，２８，３７，４６，５３，６２，７２，８１，９０，１００，１０８，１１８，１３３： 開口部
９１，１０１，１１１，１２１： 静止型流体混合器
９２，１０２，１１２，１４０，１４５： ケーシング
９５，１１０，１２０，１２４： スペーサ
１０９，１１９： 空間部
１３９： 蒸留塔
１４４： 吸収塔
１４２，１４７： 支持具
１４３，１４８： マンホール
［発明を実施するための最良の形態］
以下、本発明の実施例について、添付の図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施例に係る９０°右回転型ミキシングエレメントの斜視図，図２は第１実施例に係る９０°右回転型ミキシングエレメントの底面図，図３は第２実施例に係る９０°右回転型ミキシングエレメントの部分拡大斜視図，図４は本発明の第３の
【０００４】
実施例に係る右回転型の第１羽根体と左回転型第２羽根体から成るミキシングエレメントの斜視図，図５は同様に第４の実施例に係る左回転型のミキシングエレメントの斜視図，図６は同様に第５の実施例に係る左回転型の第１羽根体と右回転型第２羽根体から成るミキシングエレメントの斜視図，図７は本発明の第１実施例に係る右回転型ミキシングエレメントの直径方向の断面を示す説明図，図８は同様に第６の実施例に係る１５°右回転型ミキシングエレメントの斜視図，図９は本発明の第６実施例の１５°右回転型ミキシングエレメントを４段配置したミキシングエレメントの斜視図，図１０は同様に第７実施例の３０°右回転型ミキシングエレメントを３段配置したミキシングエレメントの斜視図，図１１は同様に第８実施例の６０°右回転型ミキシングエレメントを３段配置したミキシングエレメントの斜視図，図１２は同様に第９実施例の９０°右回転型ミキシングエレメントを３段配置したミキシングエレメントの斜視図，図１３は本発明のミキシングエレメントを使用した第１実施例に係る静止型流体混合器の概略側断面図，図１４は本発明のミキシングエレメントを使用した第２実施例に係る静止型流体混合器の概略側部分断面図，図１５は同様に第３実施例に係る静止型流体混合器の概略側部分断面図，図１６は図１３で示した本発明の実施例に係る静止型流体混合器の概略縦断面斜視図，図１７は本発明の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，図１８は同様に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側断面図である。
［実施例１］
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
【００１１】
９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。
図１３は本発明のミキシングエレメントを使用した第１実施例に係る右回転型ミキシングエレメントと第４実施例に係る左回転型ミキシングエレメントを、スペーサを介して縦列に接続した静止型流体混合器の概略側断面図である。筒状の静止型流体混合器９１は筒状のケーシング９２内に右回転型ミキシングエレメント９３と左回転型ミキシングエレメント９４を、ミキシングエレメント９３，９４の直径と同径のスペーサ９５を介して交互に配置して形成されている。また、右回転型第２羽根体９８は右回転型第１羽根体９６の全長に亘って配置されている。更に、ミキシングエレメント９３および９４は図１および図５に示した第１内筒管９７および第２内筒管９９を各々配置して形成している。開口部１００は小口径（直径５０ｍｍ以下）に形成することが好ましい。なお、この筒状のスペーサ９５を配置しないでミキシングエレメント９３，９４を交互にケーシング９２内に配置して静止型流体混合器を形成してもよい。また、ミキシングエレメント９３，９４の端縁同士を接合して静止型流体混合器を形成してもよい。
前記の如く構成された静止型流体混合器９１内を２種の流体ＦＡ，ＦＢが通流する間に流体の一部は螺旋状に羽根体の回転角度に沿って回転し、時計方向の旋回流となり、一部は羽根体の穿設孔を通流して剪断され、また一部は内筒管の穿設孔を通流して剪断されて流体は合流し、さらに反転、分割される。このように回転、通過、剪断、合流、反転、分割が繰り返されて、２種類の流体ＦＡ，ＦＢが混合される。
図１４は本発明のミキシングエレメントを使用した図３に示す第２実施例に係る静止型流体混合器の概略側部分断面図である。筒状の静止型流体混合器１０１は筒状のケーシング１０２内に右回転型ミキシングエレメント１０３と同一直径を有する筒状のスペーサ１１０を配置して形成されている。このミキシングエレメント１０３内に内設されている右回転型第１羽根体１０４は図１３に示したミキシングエレメント９３と同様であるが、右回転型第２羽根体１０６は第１内筒管１０５の軸心方向（長手方向）の長さの必要な部分に空間部１０９を介して配置し、第２内筒管１０７及び開口部１０８を有してミキシング
【００１２】
エレメント１０３を形成している。このように第１内筒管１０５内に第２羽根体１０６が欠落した空間部１０９を形成することで流体の径方向での合流の効果により、混合効率がより向上する。
図１５は、本発明のミキシングエレメントを使用した図４に示す第３実施例に係る静止型流体混合器の概略側部分断面図である。筒状の静止型流体混合器１１１は筒状のケーシング１１２内に右回転型ミキシングエレメント１１３と同一直径を有する筒状のスペーサ１２０を配置して形成されている。このミキシングエレメント１１３内に内設されている右回転型第１羽根体１１４は図１３に示したミキシングエレメント９３と同様であるが、第１内筒管１１５内に内設されている第２羽根体１１６は左回転型で形成されている。また、図１４に示したミキシングエレメント１０３と同様に左回転型第２羽根体１１６は空間部１１９を介して配置してミキシングエレメント１１３を形成している。更に、図１３同様に第２内筒管１１７、開口部１１８を形成している。
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１６は、図１３で示した本発明の実施例に係る静止型流体混合器の軸心方向（長手方向）の概略縦断面斜視図である。筒状の静止型流体混合器１２１は筒状の右回転型ミキシングエレメント１２２と筒状の左回転型ミキシングエレメント１２３とは筒状のスペーサ１２４を介して交互に配置して形成されている。
右回転型ミキシングエレメント１２２は筒状の通路管１２５と、この通路管１２５内に内設された複数の螺旋状の右回転型第１羽根体１２６を有している。この羽根体１２６は多数の穿設孔１２７を有する多孔体で形成されている。この羽根体１２６の内側（中心部）に筒状の穿設孔を有する第１内筒管１２８が第１羽根体１２６の全長に亘って配置されている。この内筒管１２８内に複数の螺旋状の右回転型第２羽根体１２９を有し、多数の穿設孔１３０を有する多孔体で形成されている。この羽根体１２９の内側（中心部）に筒状の第２内筒管１３１を配置し、開口部１３３を形成している。この内筒管１３１は第１内筒管１２８同様に多数の穿設孔１３２を有して形成されている。ミキシングエレメント１２２と同一直径を有する筒状のスペーサ１２４の一端部はミキシングエレメント１２２の端縁部と接合されている。このスペーサ１２４の軸心方向（長手方向）での長さは、ミキシングエレメント１２２の全長に対して０．１倍から１０倍の範囲が好ましい。なお、スペーサ１２４の全長はこの範囲に限定されることなく適宜選択使用できる。
左回転型ミキシングエレメント１２３の一端部はスペーサ１２４の他端部に接合
【００１３】
されている。この左回転型ミキシングエレメント１２３は、前記右回転型ミキシングエレメント１２２同様に、詳細な説明は省略するが、筒状の通路管１３４と、この通路管１３４内に内設された複数の螺旋状の左回転型第１羽根体１３５を有している。この羽根体１３５は多数の穿設孔１３６を有する多孔体で形成されている。この羽根体１３５の内側（中心部）に図３同様に穿設孔を有する筒状の第１内筒管１３７が第１羽根体１３５の全長に亘って配置されている。この内筒管１３７内に複数の螺旋状の左回転型第２羽根体１３８を有し、多数の穿設孔を有する多孔体で形成されている。この羽根体１３８の内側（中心部）に筒状の第２内筒管を配置し開口部１３３を形成している。この内筒管は第１内筒管１３７同様に多数の穿設孔を有して形成されている。この左回転型ミキシングエレメント１２３の他端部は前記同様のスペーサ１２４を接合し、さらに、このスペーサを介して前記同様の右回転型ミキシングエレメント１２２を接合して、静止型流体混合器１２１を形成している。この静止型流体混合器１２１は２体のミキシングエレメント１２２と１体のミキシングエレメント１２３で構成されているが、これに限定されることなく、少なくとも１つ以上のミキシングエレメントを使用して静止型流体混合器を形成してもよい。ミキシングエレメントの配置数、回転角度、回転方向および羽根体の配置数は用途に応じて適宜選択使用される。
（応用例１）
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。
このように構成された蒸留塔１３９においては蒸留塔１３９内を上昇する気体（ＦＡ）と下降する液体（ＦＢ）とは、ミキシングエレメント１４１内を向流で通流して、気体と液体とが攪拌混合され、気液が十分に接触する。この蒸留塔１３９をフラッシュ蒸留および水蒸気蒸留などに適用することで、液体中の異種物質の分離，精製および回収ができる。
本発明によるミキシングエレメントを蒸留塔の充填物として使用することで、蒸留塔内ガス速度を従来充填物の１．５〜５倍の範囲のガス速度での処理が可能となり、設備費が安価になる。また、気液接触効率の向上により塔高も低くなり、低い圧力損
【００１４】
失での運転が可能となり、供給スチーム量も低減する。さらに、運転操作範囲が広いので運転管理も容易になる。さらにまた、既存の蒸留塔の充填物との交換により、生産能力が容易に向上する。充填物の交換工事もマンホールを介して容易に作業可能となる。さらに、従来の静止型混合器を使用した蒸留塔と比較して、ミキシングエレメントの開口部の直径を最小（たとえば５０ｍｍ以下）にすることが可能となり、気液接触効率がより向上し、またミキシングエレメントの製造が容易になり、狭い蒸留塔内での製作および据付が可能となる。さらに、大口径（１ｍ以上）の蒸留塔の製作が安易になり、大容量の処理が可能となる。
（応用例２）
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。
このように構成された吸収塔１４４においては吸収塔１４４内を下降する気体（ＦＡ）と液体（ＦＢ）とは、ミキシングエレメント１４６内を並流で通流して、気体と液体とが攪拌混合され、気液が十分に接触する。この吸収塔１４４をガス吸収，ガス冷却，除塵操作に適用することで、気体中の異種物質の分離，精製，回収および除害ができる。
本発明によるミキシングエレメントを吸収塔の充填物として適用することで、吸収塔内ガス速度を従来充填物の１．５〜１０倍の範囲のガス速度での処理が可能となり、設備費が安価になる。また、気液接触効率の向上により塔高も低く、塔径も小さくなり、低い圧力損失での運転が可能となり、省スペースおよび省エネルギーとなる。さらに、運転操作範囲が広いので運転管理も容易になる。さらにまた、既存の吸収塔の充填物との交換により、生産能力が容易に向上する。充填物の交換工事もマンホールを介して容易に作業可能となる。さらに、従来の静止型混合器を使用した吸収塔と比較して、ミキシングエレメントの開口部の直径を最小にすることが可能となることで、気液接触効率が向上し、また大口径（１ｍ以上）ミキシングエレメントの製造が容易になる。さらに、大口径（１ｍ以上）の吸収塔が容易に製造可能となり、大風量（３００００ｍ３／Ｈｒ以上）を処理する吸収塔は安価になる。
本発明は１種類又は２種類以上の流体（液体，気体，固体又はこれらの混合物）を機械的可動部分を有しないで混合する静止型流体混合器に使用されるミキシングエレメントの改良に関する。
この種の静止型流体混合器は、混合，攪拌，抽出，蒸留，ガス吸収，溶解，放散，乳化，熱交換，分散，粉粒体混合等で使用されている。
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。
例えば、排ガス中のＨｃｌ，ＮＨ３，ＮＯｘ，ＳＯｘ，Ｓｉｃｌ４，ＳｉＨｃｌ３，ＳｉＦ４，ＣＯ２，Ｈｇ，ダイオキシンなどの有害物質の気液接触による吸収塔方式の排ガス処理装置又は排ガス中のＳｉＯ２，媒塵などの微粒子や粉塵を捕集・回収する除塵装置，及び蒸留装置の充填物として使用されている。その他、排水の放散処理による有機塩素系化合物，アンモニア（ＮＨ４ ＋）等の除去・回収装置として使用されている。
従来のミキシングエレメント及びそれを使用した静止型流体混合器は、本発明者によって出願されているが、通路管内に２枚ないし４枚の右捻り又は左捻りの螺旋状の羽根体で構成されている。そして、静止型流体混合器は中心部に開口部を有し、右捻り羽根体と左捻りの羽根体との端縁同士がスペース部を介して直交して交互に配置されている。この羽根体の捻り角度は、９０°，１８０°，２７０°である。更に、この静止型流体混合器の製造方法は、通路管の長手方向を複数個に分割し、この分割した通路管の内壁部に２枚ないし４枚の羽根体を接合する工程と、この通路管の分割面同士を接合する工程を含んでいる。（例えば、特許文献２参照）
次に、筒状の通路管の内側に配設されて複数個の流体通路を形成する羽根体を有し、流体通路同士は開口部を介して連通しているミキシングエレメントの製造方法について説明する。このミキシングエレメントは、通路管と羽根体は別体で製造され、各々が接合されて製造される。ミキシングエレメントの捻り角度は９０°，１８０°，２７０°，３６０°である（特許文献４参照）。又、ミキシングエレメントは、通路管内に配設された螺旋状の複数の羽根体から形成され、羽根体は通路管の中心部で欠落し、この欠落部に機械的強度を強くするために間欠的に内筒管を設置している。羽根体の回転角度は、９０°，１８０°，又は３０°，４５°，１３５°で構成されている（例えば、特許文献５参照）。
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。
従来のミキシングエレメントは、流体が通流する通路管の内径が大きくなるにつれて、製作上の困難性から、開口部（中心部）の断面積つまり直径を拡大させる必要がある。そのために、流体が開口部を通流して、つまり短絡して、混合・攪拌効果が低下する欠点がある。又、混合・攪拌効果の低下を補うために、ミキシングエレメントを多数配置する必要があり、設備費が高価となる。
更に、大口径（内径１０００ｍｍ以上）のミキシングエレメントを製作する場合、製作が不可能となり、かつ混合・攪拌効率は大巾に低下する欠点がある。更に又、既設の蒸留塔内に充填物として配置することは、部材が大きいために不可能である。
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。
特開昭５８−１２８１３４号公報 特開平５−１６８８８２号公報 特開平７−８０２７９号公報 特開平７−２８４６４２号公報 特開２００１−１７０４７６号公報 特開２００１−１８７３１３号公報 欧州特許０６７８３２９号 米国特許５，６０５，４００号 米国特許６，４３１，５２８号 Ｓ．Ｊ．チェン，他「スタティック・ミキシング・ハンドブック」総合化学研究所，１９７３年６月発行 松村輝一郎，森島 泰，他「静止型混合器−基礎と応用−」日刊工業新聞社，１９８１年９月３０日発行
従来のミキシングエレメント及びそれを使用した静止型流体混合器は、ミキシングエレメントの直径が拡大するにつれて、混合・攪拌効率が低下するために、流体同士の混合・攪拌時間を多くする必要がある。そのために、設備費が高価になる。又、大口径になるにつれて製作・組立が難しくなり、金型費も高価になる。更に、既設の蒸留塔内に充填物としての使用することは部材の大きさと性能面から不可能であった。又、大風量処理の既設の吸収塔内に充填物としての使用は前記同様に不可能であった。
更に、充填物を使用した蒸留塔においては、大きな気液接触界面積，高性能な液分配機能，低い圧力損失下での広い運転操作範囲が要求されている（例えば、特許文献３参照）。焼却炉，船舶，発電所等から発生する排ガスの処理風量の大容量化にともない、排ガス処理装置に使用される吸収塔の高性能化，省スペース化，省エネルギー化，低価格化が要望されている。
上記の課題を解決するための本発明のミキシングエレメントは、流体が通流する筒状の通路管と、前記通路管内に右回転（時計方向）又は左回転（反時計方向）の螺旋状の第１羽根体を内設し、前記第１羽根体の軸心部に第１内筒管を配置し、前記第１内筒管内に右回転又は左回転の螺旋状の第２羽根体を内設し、前記第２羽根体の軸心部に第２内筒管を配置していることを特徴とする。本発明によれば混合効率の高性能化と製造の簡易性の向上と製造費の低価格なミキシングエレメントを提供する。また、大口径（１ｍ以上）の蒸留塔方式および吸収塔方式の気液接触装置に適用できるミキシングエレメントを提供する。
本発明のミキシングエレメントによれば、混合・攪拌効率の向上により気液接触時間は短縮される。また、製造は容易になることで製造費も低減される。さらに、大口径の蒸留塔、吸収塔の製作は簡易になる。
以下、本発明の実施例について、添付の図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施例に係る９０°右回転型ミキシングエレメントの斜視図，図２は第１実施例に係る９０°右回転型ミキシングエレメントの底面図，図３は第２実施例に係る９０°右回転型ミキシングエレメントの部分拡大斜視図，図４は本発明の第３の実施例に係る右回転型の第１羽根体と左回転型第２羽根体から成るミキシングエレメントの斜視図，図５は同様に第４の実施例に係る左回転型のミキシングエレメントの斜視図，図６は同様に第５の実施例に係る左回転型の第１羽根体と右回転型第２羽根体から成るミキシングエレメントの斜視図，図７は本発明の第１実施例に係る右回転型ミキシングエレメントの直径方向の断面を示す説明図，図８は同様に第６の実施例に係る１５°右回転型ミキシングエレメントの斜視図，図９は本発明の第６実施例の１５°右回転型ミキシングエレメントを４段配置したミキシングエレメントの斜視図，図１０は同様に第７実施例の３０°右回転型ミキシングエレメントを３段配置したミキシングエレメントの斜視図，図１１は同様に第８実施例の６０°右回転型ミキシングエレメントを３段配置したミキシングエレメントの斜視図，図１２は同様に第９実施例の９０°右回転型ミキシングエレメントを３段配置したミキシングエレメントの斜視図，図１３は本発明のミキシングエレメントを使用した第１実施例に係る静止型流体混合器の概略側断面図，図１４は本発明のミキシングエレメントを使用した第２実施例に係る静止型流体混合器の概略側部分断面図，図１５は同様に第３実施例に係る静止型流体混合器の概略側部分断面図，図１６は図１３で示した本発明の実施例に係る静止型流体混合器の概略縦断面斜視図，図１７は本発明の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，図１８は同様に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側断面図である。
（実施例１）
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。
同様に、第２羽根体６は第２内筒管８の外周面に一端部が接続され、第１内筒管５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第１内筒管５の内周面に接続されている。第２内筒管８は中心部が開口されているので、第２羽根体６は第２内筒管８の軸心部に存在せず、この部分が欠落している。これにより図１および図２に示すように、第２内筒管８の軸心部に羽根体が存在しない開口部９が形成されている。
羽根体３および６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１の内径に応じて約５°〜２７０°の範囲が好ましく、より好ましくには約１０°〜９０°である。また、内筒管の配置数は開口部９の直径が最小径、たとえば５０ｍｍ以下になるようにミキシングエレメント１の内径に応じて第３，第４，第５，第ｎ内筒管のように少なくとも１つ以上を適宜増減させて使用できる。同様に、羽根体も適宜使用できる。また、羽根体３および６の内設数は１２枚および６枚に限定されることなく適宜増減させて使用できる。
（実施例２）
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。
第１内筒管１４および第２内筒管１８を多数の穿設孔１５および１９を有する多孔体で形成することで、ミキシングエレメント１０内の軸心方向（長手方向）を通流する流体の混合効果がより向上する。孔１５および１９の形状は三角状，四角状，楕円状，スリット状など必要に応じ適宜選択使用される。この孔１５および１９の開口率は約５％〜９５％の範囲で適宜選択使用される。
（実施例３）
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。
（実施例４）
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。
同様に、第２羽根体３４は第２内筒管３６の外周面に一端部が接続され、第１内筒管３３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第１内筒管３３の内周面に接続されている。第２内筒管３６は中心部が開口されているので、第２羽根体３４は第２内筒管３６の軸心部に存在せず、この部分が欠落している。
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。
（実施例５）
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。
前記同様に、即ち、ミキシングエレメント３８内に左回転（反時計方向）の羽根体４０と右回転（時計方向）の羽根体４３とを内設している。これにより、ミキシングエレメント３８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３８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４２および内筒管４５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７は、本発明に係るミキシングエレメントにおける通路管と内筒管との直径における寸法（長さ）に関する説明図である。ミキシングエレメント４７は、前記図１，２，３で説明したごとく、通路管４８，第１羽根体４９，第１内筒管５０，第２羽根体５１，第２内筒管５２で構成され、開口部５３を形成している。ミキシングエレメント４７における通路管と内筒管との直径の寸法比率は、通路管４８の直径をφＤ，内筒管５０の直径をφｄとすると、φｄはφＤの約１％〜９５％の範囲が好ましい。より好ましくは１０％〜６０％の範囲である。また、開口部５３の直径は小口径たとえば５０ｍｍ以下が好ましく、第１内筒管５０の直径φｄの約５％〜５０％の範囲である。より好ましくは約１０％〜３０％の範囲である。なお、通路管と内筒管との寸法比率は通路管の寸法に応じて適宜選択使用される。また、第１内筒管，第２内筒管に限定されることなく、内筒管は、例えば第３，第４，第５内筒管そして第ｎ内筒管と順次通路管の中心部に向けて配置し、同様に羽根体を配置して適宜選択使用される。
（実施例６）
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。
同様に、第２羽根体５９は第２内筒管６１の外周面に一端部が接続され、第１内筒管５８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第１内筒管５８の内周面に接続されている。第２内筒管６１は中心部が開口されているので、第２羽根体５９は第２内筒管６１の軸心部に存在せず、この部分が欠落している。これにより、第２内筒管６１の軸心部に羽根体が存在しない開口部６２が形成されている。ミキシングエレメント５４ｂ，５４ｃ，５４ｄは、ミキシングエレメント５４ａと前記同様に形成されている。
ミキシングエレメント５４は、第１羽根体５６および第２羽根体５９の回転角度を約１５°にすることで、羽根体５６および５９の設置数を容易に増やすことが可能となり、混合効率はより向上する。また、大口径（直径１０００ｍｍ以上）の製作が簡易になり、製造費も安価になる。さらに、既存の蒸留塔，吸収塔内に配置が可能となり、現場および塔内での組立、据付工事が容易にできるようになる。ミキシングエレメント５４の製造方法は通路管５５，羽根体５６および５９，内筒管５８および６１は各々別体で製造される。通路管５５および内筒管５８，６１は長手方向で少なくとも２つ以上に分割した複数の部材で製作して、この分割した複数の部材を接続させて筒状の通路管５５および内筒管５８，６１を形成してもよい。同様に羽根体５６，５９も２つ以上に分割し、この分割した複数の部材を接続させて螺旋状の羽根体５６，５９を形成してもよい。なお、通路管５５，内筒管５８，６１および羽根体５６，５９は、各々溶接，接着および溶着，係止などの手段により接続されることで容易にミキシングエレメント５４が製造される。
図９に示すミキシングエレメント６３は前記１５°右回転型ミキシングエレメント５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄを４段配置して羽根体５６の回転角度（捩り角度）が約６０°に成るように接続されている。即ち隣接する第１羽根体５６同士を接合することで、１５°＋１５°＋１５°＋１５°＝６０°になる羽根体を有するミキシングエレメント６３が形成される。
このようにミキシングエレメント５４を必要段数配置することで約１８０°，約２７０°，約３６０°など任意の回転角度を有するミキシングエレメントを容易に製造できる。
なお、隣接する羽根体５６の端縁同士を所定位置で接合することに限定されることなく任意の位置に配置して使用してもよい。また、ミキシングエレメントは右回転型羽根体のみに限定されることなく、図３，図４，図５，図６で示したミキシングエレメント１０，２０，２９，３８を形成する羽根体の回転方向の組合せは必要に応じて適宜選択使用される。
（実施例７）
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。
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。
（実施例８）
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。
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。
（実施例９）
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。
図１３は本発明のミキシングエレメントを使用した第１実施例に係る右回転型ミキシングエレメントと第４実施例に係る左回転型ミキシングエレメントを、スペーサを介して縦列に接続した静止型流体混合器の概略側断面図である。筒状の静止型流体混合器９１は筒状のケーシング９２内に右回転型ミキシングエレメント９３と左回転型ミキシングエレメント９４を、ミキシングエレメント９３，９４の直径と同径のスペーサ９５を介して交互に配置して形成されている。また、右回転型第２羽根体９８は右回転型第１羽根体９６の全長に亘って配置されている。更に、ミキシングエレメント９３および９４は図１および図５に示した第１内筒管９７および第２内筒管９９を各々配置して形成している。開口部１００は小口径（直径５０ｍｍ以下）に形成することが好ましい。なお、この筒状のスペーサ９５を配置しないでミキシングエレメント９３，９４を交互にケーシング９２内に配置して静止型流体混合器を形成してもよい。また、ミキシングエレメント９３，９４の端縁同士を接合して静止型流体混合器を形成してもよい。
前記の如く構成された静止型流体混合器９１内を２種の流体ＦＡ，ＦＢが通流する間に流体の一部は螺旋状に羽根体の回転角度に沿って回転し、時計方向の旋回流となり、一部は羽根体の穿設孔を通流して剪断され、また一部は内筒管の穿設孔を通流して剪断されて流体は合流し、さらに反転、分割される。このように回転、通過、剪断、合流、反転、分割が繰り返されて、２種類の流体ＦＡ，ＦＢが混合される。
図１４は本発明のミキシングエレメントを使用した図３に示す第２実施例に係る静止型流体混合器の概略側部分断面図である。筒状の静止型流体混合器１０１は筒状のケーシング１０２内に右回転型ミキシングエレメント１０３と同一直径を有する筒状のスペーサ１１０を配置して形成されている。このミキシングエレメント１０３内に内設されている右回転型第１羽根体１０４は図１３に示したミキシングエレメント９３と同様であるが、右回転型第２羽根体１０６は第１内筒管１０５の軸心方向（長手方向）の長さの必要な部分に空間部１０９を介して配置し、第２内筒管１０７及び開口部１０８を有してミキシングエレメント１０３を形成している。このように第１内筒管１０５内に第２羽根体１０６が欠落した空間部１０９を形成することで流体の径方向での合流の効果により、混合効率がより向上する。
図１５は、本発明のミキシングエレメントを使用した図４に示す第３実施例に係る静止型流体混合器の概略側部分断面図である。筒状の静止型流体混合器１１１は筒状のケーシング１１２内に右回転型ミキシングエレメント１１３と同一直径を有する筒状のスペーサ１２０を配置して形成されている。このミキシングエレメント１１３内に内設されている右回転型第１羽根体１１４は図１３に示したミキシングエレメント９３と同様であるが、第１内筒管１１５内に内設されている第２羽根体１１６は左回転型で形成されている。また、図１４に示したミキシングエレメント１０３と同様に左回転型第２羽根体１１６は空間部１１９を介して配置してミキシングエレメント１１３を形成している。更に、図１３同様に第２内筒管１１７、開口部１１８を形成している。
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１６は、図１３で示した本発明の実施例に係る静止型流体混合器の軸心方向（長手方向）の概略縦断面斜視図である。筒状の静止型流体混合器１２１は筒状の右回転型ミキシングエレメント１２２と筒状の左回転型ミキシングエレメント１２３とは筒状のスペーサ１２４を介して交互に配置して形成されている。
右回転型ミキシングエレメント１２２は筒状の通路管１２５と、この通路管１２５内に内設された複数の螺旋状の右回転型第１羽根体１２６を有している。この羽根体１２６は多数の穿設孔１２７を有する多孔体で形成されている。この羽根体１２６の内側（中心部）に筒状の穿設孔を有する第１内筒管１２８が第１羽根体１２６の全長に亘って配置されている。この内筒管１２８内に複数の螺旋状の右回転型第２羽根体１２９を有し、多数の穿設孔１３０を有する多孔体で形成されている。この羽根体１２９の内側（中心部）に筒状の第２内筒管１３１を配置し、開口部１３３を形成している。この内筒管１３１は第１内筒管１２８同様に多数の穿設孔１３２を有して形成されている。ミキシングエレメント１２２と同一直径を有する筒状のスペーサ１２４の一端部はミキシングエレメント１２２の端縁部と接合されている。このスペーサ１２４の軸心方向（長手方向）での長さは、ミキシングエレメント１２２の全長に対して０．１倍から１０倍の範囲が好ましい。なお、スペーサ１２４の全長はこの範囲に限定されることなく適宜選択使用できる。
左回転型ミキシングエレメント１２３の一端部はスペーサ１２４の他端部に接合されている。この左回転型ミキシングエレメント１２３は、前記右回転型ミキシングエレメント１２２同様に、詳細な説明は省略するが、筒状の通路管１３４と、この通路管１３４内に内設された複数の螺旋状の左回転型第１羽根体１３５を有している。この羽根体１３５は多数の穿設孔１３６を有する多孔体で形成されている。この羽根体１３５の内側（中心部）に図３同様に穿設孔を有する筒状の第１内筒管１３７が第１羽根体１３５の全長に亘って配置されている。この内筒管１３７内に複数の螺旋状の左回転型第２羽根体１３８を有し、多数の穿設孔を有する多孔体で形成されている。この羽根体１３８の内側（中心部）に筒状の第２内筒管を配置し開口部１３３を形成している。この内筒管は第１内筒管１３７同様に多数の穿設孔を有して形成されている。この左回転型ミキシングエレメント１２３の他端部は前記同様のスペーサ１２４を接合し、さらに、このスペーサを介して前記同様の右回転型ミキシングエレメント１２２を接合して、静止型流体混合器１２１を形成している。この静止型流体混合器１２１は２体のミキシングエレメント１２２と１体のミキシングエレメント１２３で構成されているが、これに限定されることなく、少なくとも１つ以上のミキシングエレメントを使用して静止型流体混合器を形成してもよい。ミキシングエレメントの配置数、回転角度、回転方向および羽根体の配置数は用途に応じて適宜選択使用される。
（応用例１）
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。
このように構成された蒸留塔１３９においては蒸留塔１３９内を上昇する気体（ＦＡ）と下降する液体（ＦＢ）とは、ミキシングエレメント１４１内を向流で通流して、気体と液体とが攪拌混合され、気液が十分に接触する。この蒸留塔１３９をフラッシュ蒸留および水蒸気蒸留などに適用することで、液体中の異種物質の分離，精製および回収ができる。
本発明によるミキシングエレメントを蒸留塔の充填物として使用することで、蒸留塔内ガス速度を従来充填物の１．５〜５倍の範囲のガス速度での処理が可能となり、設備費が安価になる。また、気液接触効率の向上により塔高も低くなり、低い圧力損失での運転が可能となり、供給スチーム量も低減する。さらに、運転操作範囲が広いので運転管理も容易になる。さらにまた、既存の蒸留塔の充填物との交換により、生産能力が容易に向上する。充填物の交換工事もマンホールを介して容易に作業可能となる。さらに、従来の静止型混合器を使用した蒸留塔と比較して、ミキシングエレメントの開口部の直径を最小（たとえば５０ｍｍ以下）にすることが可能となり、気液接触効率がより向上し、またミキシングエレメントの製造が容易になり、狭い蒸留塔内での製作および据付が可能となる。さらに、大口径（１ｍ以上）の蒸留塔の製作が安易になり、大容量の処理が可能となる。
（応用例２）
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。
このように構成された吸収塔１４４においては吸収塔１４４内を下降する気体（ＦＡ）と液体（ＦＢ）とは、ミキシングエレメント１４６内を並流で通流して、気体と液体とが攪拌混合され、気液が十分に接触する。この吸収塔１４４をガス吸収，ガス冷却，除塵操作に適用することで、気体中の異種物質の分離，精製，回収および除害ができる。
本発明によるミキシングエレメントを吸収塔の充填物として適用することで、吸収塔内ガス速度を従来充填物の１．５〜１０倍の範囲のガス速度での処理が可能となり、設備費が安価になる。また、気液接触効率の向上により塔高も低く、塔径も小さくなり、低い圧力損失での運転が可能となり、省スペースおよび省エネルギーとなる。さらに、運転操作範囲が広いので運転管理も容易になる。さらにまた、既存の吸収塔の充填物との交換により、生産能力が容易に向上する。充填物の交換工事もマンホールを介して容易に作業可能となる。さらに、従来の静止型混合器を使用した吸収塔と比較して、ミキシングエレメントの開口部の直径を最小にすることが可能となることで、気液接触効率が向上し、また大口径（１ｍ以上）ミキシングエレメントの製造が容易になる。さらに、大口径（１ｍ以上）の吸収塔が容易に製造可能となり、大風量（３００００ｍ３／Ｈｒ以上）を処理する吸収塔は安価になる。
本発明の実施例に係る９０°右回転型ミキシングエレメントの斜視図である。 同じくミキシングエレメントの底面図である。 同じくミキシングエレメントの部分拡大斜視図である。 本発明の実施例に係る右回転型第１羽根体と左回転型第２羽根体とから成るミキシングエレメントの斜視図である。 本発明の実施例に係る９０°左回転型ミキシングエレメントの斜視図である。 同じく左回転型第１羽根体と右回転型第２羽根体とから成るミキシングエレメントの斜視図である。 本発明の実施例に係る右回転型ミキシングの断面を示す説明図である。 本発明の実施例に係る１５°右回転型ミキシングエレメントの斜視図である。 本発明の実施例に係る１５°右回転型羽根体から成るミキシングエレメントを４段配置したミキシングエレメントの斜視図である。 同じく３０°右回転型ミキシングエレメントを３段配置したミキシングエレメントの斜視図である。 同じく６０°右回転型ミキシングエレメントを３段配置したミキシングエレメントの斜視図である。 同じく９０°右回転型ミキシングエレメントを３段配置したミキシングエレメントの斜視図である。 本発明の実施例に係るミキシングエレメントを使用した静止型流体混合器の概略側断面図である。 同じく静止型流体混合器の概略側部分断面図である。 同じく静止型混合器の概略側部分断面図である。 本発明に係る静止型流体混合器の概略縦断面斜視図である。 本発明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。 同じく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。
符号の説明
１，１０，２０，２９，３８，４７，５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄ，６３，６４，６４ａ，６４ｂ，６４ｃ，７３，７３ａ，７３ｂ，７３ｃ，８２，８２ａ，８２ｂ，８２ｃ，９３，９４，１０３，１１３，１２２，１２３，１４１ａ，１４１ｂ，１４１ｃ，１４１ｄ，１４６ａ，１４６ｂ，１４６ｃ，１４６ｄ・・・ミキシングエレメント、２，１１，２１，３０，３９，４８，５５，６５，７４，８３，１２５，１３４・・・通路管、３，１２，２２，４９，５６，６６，７５，８４，９６，１０４，１１４，１２６・・・ 右回転型第１羽根体、６，１６，４３，５１，５９，６９，７８，８７，９８，１０６，１２９・・・右回転型第２羽根体、３１，４０，１３５・・・左回転型第１羽根体、２５，３４，１１６，１３８・・・左回転型第２羽根体、５，１４，２４，３３，４２，５０，５８，６８，７７，８６，９７，１０５，１１５，１２８，１３７・・・第１内筒管、８，１８，２７，３６，４５，５２，６１，７１，８０，８９，９９，１０７，１１７，１３１・・・第２内筒管、４，７，１３，１５，１７，１９，２３，２６，３２，３５，４１，４４，５７，６０，６７，７０，７６，７９，８５，８８，１２７，１３０，１３２，１３６・・・孔、９，２８，３７，４６，５３，６２，７２，８１，９０，１００，１０８，１１８，１３３・・・開口部、９１，１０１，１１１，１２１・・・静止型流体混合器、９２，１０２，１１２，１４０，１４５・・・ケーシング、９５，１１０，１２０，１２４・・・スペーサ、１０９，１１９・・・空間部、１３９・・・蒸留塔、１４４・・・吸収塔、１４２，１４７・・・支持具、１４３，１４８・・・マンホール

Claims (21)

  1. 流体が通流する筒状の通路管と、前記通路管内に右回転（時計方向）又は左回転（反時計方向）の螺旋状の第１羽根体を内設し、前記第１羽根体の軸心部に第１内筒管を配置し、前記第１内筒管内に右回転又は左回転の螺旋状の第２羽根体を内設し、前記第２羽根体の軸心部に第２内筒管を配置したことを特徴とするミキシングエレメント。
  2. 前記第１羽根体は多孔体または多孔質体で形成していることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のミキシングエレメント。
  3. 前記第１羽根体の回転角度は約５°〜約２７０°であることを特徴とする請求の範囲第１項乃至２項のいずれか１項に記載のミキシングエレメント。
  4. 前記第１内筒管は多孔体または多孔質体で形成していることを特徴とする請求の範囲第１項乃至３項のいずれか１項に記載のミキシングエレメント。
  5. 前記第１内筒管は前記第１羽根体の軸心方向の全長に亘って又は一部分に配置していることを特徴とする請求の範囲第１項乃至４項のいずれか１項に記載のミキシングエレメント。
  6. 前記第２羽根体は多孔体または多孔質体で形成していることを特徴とする請求の範囲第１項乃至５項のいずれか１項に記載のミキシングエレメント。
  7. 前記第２羽根体の回転角度は約５°〜２７０°であることを特徴とする請求の範囲第１項乃至６項のいずれか１項に記載のミキシングエレメント。
  8. 前記第２内筒管は多孔体または多孔質体で形成していることを特徴とする請求の範囲第１項乃至７項のいずれか１項に記載のミキシングエレメント。
  9. 前記第２内筒管は前記第２羽根体の軸心方向の全長に亘って又は一部分に配置していることを特徴とする請求項１乃至８項のいずれか１項に記載のミキシングエレメント。
  10. 前記第２内筒管の軸心部に開口部を有していることを特徴とする請求の範囲第１項乃至９項のいずれか１項に記載のミキシングエレメント。
  11. 前記のミキシングエレメントは右回転型第１羽根体と左回転型第２羽根体で形成していることを特徴とする請求の範囲第１項乃至１０項のいずれか１項に記載のミキシングエレメント。
  12. 前記のミキシングエレメントは左回転型第１羽根体と右回転型第２羽根体で形成していることを特徴とする請求の範囲第１項乃至１０項のいずれか１項に記載のミキシングエレメント。
  13. 前記ミキシングエレメントは、約１５°の右回転又は左回転の前記ミキシングエレメントを４体接合して約６０°の回転角度を有することを特徴とする請求の範囲第１項乃至１２項のいずれか１項に記載のミキシングエレメント。
  14. 前記ミキシングエレメントは、約３０°の右回転又は左回転の前記ミキシングエレメントを３体接合して約９０°の回転角度を有することを特徴とする請求の範囲第１項乃至１２項のいずれか１項に記載のミキシングエレメント。
  15. 前記ミキシングエレメントは、約６０°の右回転又は左回転の前記ミキシングエレメントを３体接合して約１８０°の回転角度を有することを特徴とする請求の範囲第１項乃至１２項のいずれか１項に記載のミキシングエレメント。
  16. 前記ミキシングエレメントは、約９０°の右回転又は左回転の前記ミキシングエレメントを３体接合して約２７０°の回転角度を有することを特徴とする請求の範囲第１項乃至１２項のいずれか１項に記載のミキシングエレメント。
  17. 前記ミキシングエレメント内に少なくとも１つ以上の前記内筒管を配置したことを特徴とする請求の範囲第１項乃至１６項のいずれか１項に記載のミキシングエレメント。
  18. 少なくとも１つ以上の前記ミキシングエレメントを配置したことを特徴とする静止型流体混合器。
  19. 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ーを介して交互に配置したことを特徴とする静止型流体混合器。
  20. 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つ以上の前記ミキシングエレメントを配置したことを特徴とする気液接触装置。
  21. 並流で液体が通流する吸収塔方式気液接触装置内に少なくとも１つ以上の前記ミキシングエレメントを配置したことを特徴とする気液接触装置。
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