(57)【要約】【課題】圧力損失を低減させて、加圧ポンプの電力消費量の低減化を図ることができるとともに、混合処理済み流体の流出量の増大化（効率化）を図ることができる静止型流体混合装置を提供すること。【解決手段】扁平箱状に形成して上流側壁の中央部に流入口を形成した複数の拡散・混合ケースを同軸的に配置し、隣接する拡散・混合ケース同士の間には短幅筒状に形成して内部に集合流路を有する集合流路形成体を介設して、最下流側に位置する拡散・混合ケースの下流側壁には蓋状に形成して内部に終端集合流路を有するとともに、中央部に流出口を形成した終端集合流路形成体を連設して構成した。そして、各拡散・混合ケースの内部には、流入口から流入した複数の異なる流体を周縁部側に向けた半径方向に蛇行流動させる拡散・混合流路を形成して、拡散・混合流路を通して流体を拡散・混合可能となした。【選択図】図２
2014124541.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
扁平箱状に形成して上流側壁の中央部に流入口を形成した複数の拡散・混合ケースを同軸的に配置し、隣接する拡散・混合ケース同士の間には短幅筒状に形成して内部に集合流路を有する集合流路形成体を介設して、最下流側に位置する拡散・混合ケースの下流側壁には蓋状に形成して内部に終端集合流路を有するとともに、中央部に終端流出口を形成した終端集合流路形成体を連設して構成し、
各拡散・混合ケースの内部には、流入口から流入した複数の異なる流体を周縁部側に向けた半径方向に蛇行流動させる拡散・混合流路を形成して、拡散・混合流路を通して流体を拡散・混合可能となし、
各拡散・混合ケースの下流側壁の周縁部には連通孔を形成して、集合流路形成体内の集合流路を介して連通孔に下流側に隣接する拡散・混合ケースの流入口を連通させ、
最下流側に位置する拡散・混合ケースに形成した連通孔には、終端集合流路形成体内の終端集合流路を介して終端集合流路形成体の終端流出口を連通させた
ことを特徴とする静止型流体混合装置。
【請求項２】
各拡散・混合ケースは、リング板状に形成した上流側壁としての第１エレメントと円板状に形成した下流側壁としての第２エレメントの内面同士を対向させて配置し、両エレメントの周縁部間には筒状の周壁を介設して扁平箱状に形成し、
両エレメントの各対向面にはそれぞれ同一の深さと大きさを有する多数の凹部を中央部側から周縁部側に向けてリング状に配置して凹部群を形成するとともに、対向する凹部群の凹部同士は相互に連通するように位置を違えて配置して、対向する凹部間には流体が蛇行しながら合流と分流を繰り返しながら半径方向に流動する拡散・混合流路を形成し、
各拡散・混合ケースに形成した凹部の開口面の径は、漸次、下流側に配置された拡散・混合ケースの凹部の開口面の径を小径に形成した
ことを特徴とする請求項１記載の静止型流体混合装置。
【請求項３】
第１エレメントと第２エレメントとの間に第１エレメントよりも小径のリング板状に形成した中間エレメントを配置し、中間エレメントの少なくとも一側面には凹部群を形成するとともに、その凹部群と対向する第１エレメントないしは第２エレメントの凹部群との間に拡散・混合流路を形成して、
第１エレメントと第２エレメントとの間に複数の拡散・混合流路を層状に形成した
ことを特徴とする請求項１又は２記載の静止型流体混合装置。
【請求項４】
拡散・混合流路は、漸次、下流側に配置された拡散・混合ケース内の拡散・混合流路の層数を増大させて形成した
ことを特徴とする請求項３記載の静止型流体混合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体を混合する静止型流体混合装置、具体的には、例えば、液体と液体、液体と気体、粉体と液体、を微細化かつ均一化して混合する静止型流体混合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
静止型流体混合装置の一形態として、特許文献１に開示されたものがある。すなわち、特許文献１には、中央部に流体の流入口を形成した円板状の第１拡散エレメントに、円板状の第２拡散エレメントを対向させて配置するとともに、両拡散エレメントの間に中央部側の流入口から流入した流体を周縁部側に向けた半径方向に流動させて拡散・混合する拡散・混合流路を形成した拡散・混合ユニットと、中央部に流体の流出口を形成した円板状の第１集合エレメントに、円板状の第２集合エレメントを対向させて配置すると共に、両集合エレメントの間に周縁部側から流入した流体を中央部側に向けた半径方向に流動させて集合・混合する集合・混合流路を形成した集合・混合ユニットとを具備し、拡散・混合流路の終端部と集合・混合流路の始端部を接続した静止型流体混合装置が開示されている。
【０００３】
そして、第１・第２拡散エレメントの対向面と第１・第２集合エレメントの対向面には適切な同一の深さと大きさの六角形の凹部群をハニカム構造に形成するとともに、対向する凹部同士を相互に連通するように位置を違えて配置して、拡散・混合流路と集合・混合流路において、流体が蛇行しながら合流と分流（分散）を繰り返しながら半径方向に流動するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−５２０３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、特許文献１に開示された静止型流体混合装置は、中央部側の流入口から流入した流体を周縁部側に向けて半径方向に流動させて拡散・混合する拡散・混合流路と、周縁部側から流入した流体を中央部側に向けて半径方向に流動させて集合・混合する流路構造を同様に形成しているために、混合分散機能の高い拡散・混合流路と比べて，集合・混合側流路は分散数がはるかに少ないにもかかわらず拡散・混合流路と同程度の圧力損失が生じていた。そのため、静止型流体混合装置に流体を加圧して供給する加圧ポンプの電力消費量の低減さらには処理済み流体の流出量の増大（効率化）が望まれていた。
【０００６】
そこで、本発明は、圧力損失を低減させて、加圧ポンプの電力消費量の低減化を図ることができるとともに、混合処理済み流体の流出量の増大化（効率化）を図ることができる静止型流体混合装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１記載の発明に係る静止型流体混合装置は、扁平箱状に形成して上流側壁の中央部に流入口を形成した複数の拡散・混合ケースを同軸的に配置し、隣接する拡散・混合ケース同士の間には短幅筒状に形成して内部に集合流路を有する集合流路形成体を介設して、最下流側に位置する拡散・混合ケースの下流側壁には蓋状に形成して内部に終端集合流路を有するとともに、中央部に終端流出口を形成した終端集合流路形成体を連設して構成し、各拡散・混合ケースの内部には、流入口から流入した複数の異なる流体を周縁部側に向けた半径方向に蛇行流動させる拡散・混合流路を形成して、拡散・混合流路を通して流体を拡散・混合可能となし、各拡散・混合ケースの下流側壁の周縁部には連通孔を形成して、集合流路形成体内の集合流路を介して連通孔に下流側に隣接する拡散・混合ケースの流入口を連通させ、最下流側に位置する拡散・混合ケースに形成した連通孔には、終端集合流路形成体内の終端集合流路を介して終端集合流路形成体の終端流出口を連通させたことを特徴とする。
【０００８】
かかる静止型流体混合装置では、例えば加圧ポンプにより最上流側の拡散・混合ケースに形成した流入口を通してこの拡散・混合ケース内に混合処理対象である複数の異なる流体を加圧状態にて流入させて、拡散・混合ケース内に形成した拡散・混合流路を通して流体を拡散・混合することができる。そして、拡散・混合された流体（混合流体）は拡散・混合ケースの下流側壁の周縁部に形成し連通孔から集合流路形成体内の集合流路を通して下流側に隣接する拡散・混合ケースの流入口に流入させることができる。最終的に、最下流側に位置する拡散・混合ケース内の拡散・混合流路を通して拡散・混合された流体（混合流体）は、拡散・混合ケースの連通孔から終端集合流路形成体の終端集合流路を通して終端流出口から流出される。
【０００９】
この際、集合流路は、隣接する拡散・混合ケースの対面する側壁同士と、その間に介在させた短幅筒状の集合流路形成体とにより扁平空間状に形成している。そのため、混合流体は、集合流路内を周縁部側から中央部側（集合流路形成体の半径方向）に向けて円滑に流動されて、集合流路内での圧力損失が低減される。その結果、静止型流体混合装置に流体を加圧して供給する加圧ポンプの電力消費量の低減を図ることができるとともに、混合処理済み流体の流出量（導出量）の増大化（効率化）を図ることができる。
【００１０】
そして、拡散・混合ケースは、集合流路形成体を介して所要個数だけ直列的に連通連結することで、所要個数の拡散・混合流路を配設することができる。そのため、複数の異なる流体は、各拡散・混合流路内にて合流と分流が繰り返されながら蛇行状に流動されて、堅実に混合される。その結果、混合流体の生成効率を向上させることができる。また、拡散・混合ケースの個数を増減させることで、混合処理済み流体の流出量（導出量）を適宜設定することができる。
【００１１】
請求項２記載の発明に係る静止型流体混合装置は、請求項１記載の静止型流体混合装置であって、各拡散・混合ケースは、リング板状に形成した上流側壁としての第１エレメントと円板状に形成した下流側壁としての第２エレメントの内面同士を対向させて配置し、両エレメントの周縁部間には筒状の周壁を介設して扁平箱状に形成し、両エレメントの各対向面にはそれぞれ同一の深さと大きさを有する多数の凹部を中央部側から周縁部側に向けてリング状に配置して凹部群を形成するとともに、対向する凹部群の凹部同士は相互に連通するように位置を違えて配置して、対向する凹部間には流体が蛇行しながら合流と分流を繰り返しながら半径方向に流動する拡散・混合流路を形成し、各拡散・混合ケースに形成した凹部群の凹部の開口面の径は、漸次、下流側に配置された拡散・混合ケースの凹部の開口面の径を小径に形成したことを特徴とする。
【００１２】
かかる静止型流体混合装置では、各拡散・混合ケースに形成した凹部群の凹部の開口面の径は、漸次、下流側に配置された拡散・混合ケースの凹部の開口面の径を小径に形成しているため、混合流体が凹部の開口面の径が小径に形成された下流側の凹部群間を蛇行しながら流動した際に受けるせん断力により分散相としての流体が漸次微細化される。
【００１３】
このように、分散相としての流体が漸次異なるせん断力を受けながら複数回にわたって微細化されるため、マイクロレベルないしはナノレベルへの微細化生成も堅実にかつ効率良く行うことができる。
【００１４】
請求項３記載の発明に係る静止型流体混合装置は、請求項１又は２記載の静止型流体混合装置であって、第１エレメントと第２エレメントとの間に第１エレメントよりも小径のリング板状に形成した中間エレメントを配置し、中間エレメントの少なくとも一側面には凹部群を形成するとともに、その凹部群と対向する第１エレメントないしは第２エレメントの凹部群との間に拡散・混合流路を形成して、第１エレメントと第２エレメントとの間に複数の拡散・混合流路を層状に形成したことを特徴とする。
【００１５】
かかる静止型流体混合装置では、第１エレメントと第２エレメントとの間に複数の拡散・混合流路を層状に形成しているため、複数層状に形成された拡散・混合流路内をそれぞれ蛇行しながら流動する際に受けるせん断力により分散相としての流体が多量に微細化される。そのため、マイクロレベルないしはナノレベルへの微細化生成が効率良くなされる。
【００１６】
請求項４記載の発明に係る静止型流体混合装置は、請求項３記載の静止型流体混合装置であって、拡散・混合流路は、漸次、下流側に配置された拡散・混合ケース内の拡散・混合流路の層数を増大させて形成したことを特徴とする。
【００１７】
かかる静止型流体混合装置では、漸次、拡散・混合ケース内の拡散・混合流路の凹部の径を小径となすとともに、拡散・混合流路の層数を増大させることができるため、分散相としての流体が下流側に流動される過程で段階的にかつ堅実に微細化される。そして、微細化された混合流体が多量に生成される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、次のような効果が生起される。すなわち、本発明では、圧力損失を低減させることができるため、静止型流体混合装置に流体を加圧して供給する加圧ポンプの電力消費量の低減を図ることができるとともに、混合処理済み流体の流出量（導出量）の増大化（効率化）を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る静止型流体混合装置を具備する混合流体生成装置の概念説明図。
【図２】静止型流体混合装置の分解説明図。
【図３】静止型流体混合装置の断面正面説明図。
【図４】第1拡散・混合ケースの分解説明図。
【図５】第1拡散・混合ケースの第２エレメントの底面視説明図。
【図６】第２拡散・混合ケースの分解説明図。
【図７】第２拡散・混合ケースの第２エレメントの底面視説明図。
【図８】第３拡散・混合ケースの分解説明図。
【図９】第３拡散・混合ケースの第２エレメントの底面視説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に、本発明に係る静止型流体混合装置について図面を参照しながら説明するが、その前に静止型流体混合装置を具備する混合流体生成装置について図面を参照しながら説明する。
【００２１】
［混合流体生成装置の説明］
図１に示すＡは混合流体を生成する混合流体生成装置であり、混合流体生成装置Ａは、本発明に係る静止型流体混合装置Ｍを具備している。本実施形態では、連続相としての流体として水や海水等の処理水Ｗを採用し、また、分散相としての流体として空気、酸素ガス、窒素ガス等の気体を採用した気液混合流体の生成について説明する。すなわち、混合流体生成装置Ａは、処理水Ｗを収容した上面開口箱型のタンクＴの底部に循環パイプＪの基端部を接続し、循環パイプＪの先端部をタンクＴ内の処理水Ｗ中に上面から挿入して流体を循環させる循環流路Ｃｙを形成している。循環パイプＪの中途部には気体供給パイプＫ１を介して気体供給部Ｋ２を連通連結するとともに、気体供給部Ｋ２の下流側に位置させて静止型流体混合装置Ｍを連通連結している。静止型流体混合装置Ｍは、気体供給部Ｋ２から供給された気体と処理水Ｗの気液混相にせん断力を作用させることで、気体を超微細な気泡を有する気泡群となして処理水Ｗと混合するように構成している。
【００２２】
タンクＴの下流側に位置する循環パイプＪの中途部には吸込ポンプＰａと吐出ポンプＰｂとを直列的に隣接させて配設している。そして、上流側に配置した吸込ポンプＰａの吐出口と下流側に配置した吐出ポンプＰｂの吸込口との間に位置する循環パイプＪの部分に気体供給パイプＫ１を介して気体供給部Ｋ２を接続している。ここで、吸込ポンプＰａの吐出圧は吐出ポンプＰｂの吸込圧以下に設定している。Ｖ１は気体供給パイプＫ１の中途部に設けた気体供給量調整弁、Ｖ２は循環パイプＪの先端部に取り付けた圧力調整弁、Ｖ３は三方切替弁である。Ｒｃは混合流体を回収する回収部であり、回収部Ｒｃは三方切替弁Ｖ３を介して静止型流体混合装置Ｍの直下流側に位置する循環パイプＪの中途部に接続している。ＷｋはタンクＴ内に溶媒である処理水Ｗを随時供給可能とした処理水供給部である。
【００２３】
このように構成して、吸込ポンプＰａと吐出ポンプＰｂを協働させることで、それらの間に配設した気体供給部Ｋ２から供給される気体が、吸込ポンプＰａの吐出口からの吐出圧を受けるとともに、吐出ポンプＰｂの吸込口からの吸引圧（エジェクタ効果）を受けて、円滑かつ安定して吸入されるようにしている。その結果、処理水Ｗに混入される気体の量を一定に確保することができる。また、本実施形態では処理水Ｗと気体との混合流体の生成能力を確保したまま消費電力が小さい吸込ポンプＰａと吐出ポンプＰｂを組み合わせて協働使用することができるので、混合流体生成装置Ａの製造コストやランニングコストを低減させることができる。また、生成された混合流体は三方切替弁Ｖ３を切替操作することで循環パイプＪから回収部Ｒｃに回収することができる。したがって、混合流体は循環パイプＪ中に所定回数ないしは所定時間循環させた後に回収部Ｒｃから回収することも、また、静止型流体混合装置Ｍに１回通過させる（１パス）だけで回収部Ｒｃから回収することもできる。
【００２４】
例えば、処理水Ｗと窒素ガスを循環流路Ｃｙ中に循環させる作業を一定時間行うことにより、処理水Ｗに溶存している酸素を放出させるとともに、窒素ガスを処理水Ｗ中に溶解させて処理水Ｗを混合流体としての窒素水となすことができる。静止型流体混合装置Ｍによれば、例えば、１ｔの処理水ＷのＤＯ値（溶存酸素量）を１分以内に１ｍｇ／Ｌ以下となすことができる。
【００２５】
［静止型流体混合装置の説明］
静止型流体混合装置Ｍについて、図２〜図９を参照しながら説明する。静止型流体混合装置Ｍは、図２及び図３に示すように、扁平箱状に形成した複数（本実施形態では３個）の第１〜第３拡散・混合ケース１０,２０,３０を同軸的に配置している。そして、隣接する第１・第２拡散・混合ケース１０,２０同士の間と第２・第３拡散・混合ケース２０,３０に短幅筒状に形成して内部に第１・第２集合流路ｆ１,ｆ２を有する第１・第２集合流路形成体４０,５０を介設している。また、最下流側に位置する第３拡散・混合ケース３０の下流側壁には、蓋状に形成した終端集合流路形成体６０を連設している。７０は循環パイプＪの上流側接続端部であり、上流側接続端部７０は第１拡散・混合ケース１０の後述する流入口１８に接続している。７１は上流側接続端部７０の先端周縁部に連設した上流側接続用鍔体である。７２は循環パイプＪの下流側接続端部であり、下流側接続端部７２は終端集合流路形成体６０の後述する終端流出口６３に接続している。７３は下流側接続端部７２の基端周縁部に連設した下流側接続用鍔体である。
【００２６】
静止型流体混合装置Ｍは、アクリル樹脂等の合成樹脂により各パーツ（構成部材）、つまり、第１〜第３拡散・混合ケース１０,２０,３０と第１・第２集合流路形成体４０,５０と終端集合流路形成体６０と上流側接続用鍔体７１を有する上流側接続端部７０と下流側接続用鍔体７３を有する下流側接続端部７２をそれぞれ形成して、これらを接着剤により一体的に接着することで一体的に構成することができる。また、ステンレス鋼等の合金により各パーツを形成して、これらをビス止めにより一体的に組み付けることで一体的に構成するもできる。
【００２７】
各拡散・混合ケース１０,２０,３０は、リング板状に形成した上流側壁としての第１エレメント１１,２１,３１と、円板状に形成した下流側壁としての第２エレメント１２,２２,３２の内面同士を対向させて配置して、両エレメント１１,１２,２１,２２,３１,３２の周縁部間にはそれぞれ筒状の周壁１３,２３,３３を介設して扁平箱状に形成している。各拡散・混合ケース１０,２０,３０の上流側壁である第１エレメント１１,２１,３１の中央部には、円形の流入口１８,２８,３８を形成している。各拡散・混合ケース１０,２０,３０の下流側壁である第２エレメント１２,２２,３２の周縁部には、その周縁部に沿わせて小径円径口である多数の連通孔１９,２９,３９を一定の間隔をあけて形成している。
【００２８】
複数の異なる流体Ｒを混合して生成された混合流体（本実施形態では処理水Ｗと気体の気液混合流体）Ｒｍは、下流側接続端部７２を介して循環パイプＪの下流側に導出されるようにしている。循環パイプＪ内に導出された混合流体Ｒｍは、１パスで生成された後に、三方切替弁Ｖ３を切替操作することで循環パイプＪから回収部Ｒｃに回収することができる。また、循環パイプＪを所定回数循環させて分散相のより微細化を実現した後に、三方切替弁Ｖ３を切替操作することで循環パイプＪから回収部Ｒｃに回収することもできる。
【００２９】
（第１拡散・混合ケースの説明）
第１拡散・混合ケース１０について、図４及び図５を参照しながら具体的に説明する。すなわち、第１拡散・混合ケース１０は、第１・第２エレメント１１,１２の各対向面にそれぞれ同一の深さと大きさ（開口面形状）を有する多数の凹部１６，１７を略円形リング状の仮想線に沿わせて配置するとともに、中央部側から周縁部側（周壁１３側）に向けて複数列（本実施形態では３列）を配列することにより凹部群１４,１５を形成（本実施形態では一体成形）している。そして、対向する凹部群１４,１５の凹部１６,１７同士は、相互に連通するように位置を違えて配置している。
【００３０】
上記のように形成した両凹部群１４,１５の対向する凹部１６,１７間には、流体Ｒが蛇行しながら合流と分流を繰り返しながら半径方向に流動する第１拡散・混合流路Ｆ１を形成している。つまり、第１拡散・混合ケース１０の内部には、流入口１８から流入した複数の異なる流体Ｒを周縁部側に向けた半径方向に蛇行流動させる第１拡散・混合流路Ｆ１を形成して、第１拡散・混合流路Ｆ１を通して流体Ｒを拡散・混合可能となしている。
【００３１】
第２・第３拡散・混合ケース２０,３０は、前記した第１拡散・混合ケース１０と基本的構造を同じくしているが、漸次、下流側に配置された拡散・混合ケース２０,３０内設けた第２・第３拡散・混合流路Ｆ２,Ｆ３の層数を増大させて形成している点で異なる。つまり、本実施形態では、図３に示すように、第１拡散・混合ケース１０の第１拡散・混合流路Ｆ１を１層形成し、第２拡散・混合ケース２０の第２拡散・混合流路Ｆ２を２層形成し、第３拡散・混合ケース３０の第３拡散・混合流路Ｆ３を４層形成している。
【００３２】
（第２拡散・混合ケースの説明）
第２拡散・混合ケース２０について、図６及び図７を参照しながら具体的に説明する。すなわち、第２拡散・混合ケース２０は、第１・第２エレメント２１,２２の各対向面にそれぞれ同一の深さと大きさ（開口面形状）を有する多数の凹部２６，２７を略六角形リング状の仮想線に沿わせて配置するとともに、中央部側から周縁部側（周壁２３側）に向けて複数列（本実施形態では４列）を配列することにより凹部群２４,２５を形成（本実施形態では一体成形）している。そして、対向する凹部群２４,２５間には第１・第２中間エレメント８１,８２を配置している。
【００３３】
第１・第２中間エレメント８１,８２は第１エレメント２１よりも小径のリング板状に形成して、第１・第２中間エレメント８１,８２の各一側面に凹部群８４,８５を形成している。本実施形態では、第１中間エレメント８１の上面に凹部群８４を突出状に一体成形し、また、第２中間エレメント８２の下面に凹部群８５を垂下状に一体成形している。凹部群８４は凹部２６と同形状に形成した凹部８６を凹部群２４と同様に配列して形成している一方、凹部群８５は凹部２７と同形状に形成した凹部８７を凹部群２４と同様に配列して形成している。そして、対向する凹部群８４,２５の凹部８６,２７同士は、相互に連通するように位置を違えて配置して、その間に第２拡散・混合流路Ｆ２を形成している。一方、対向する凹部群２４,８５の凹部２６,８７同士は、相互に連通するように位置を違えて配置して、その間に第２拡散・混合流路Ｆ２を形成している。なお、第１・第２中間エレメント８１,８２は一体成形して、その上下面に凹部群８４,８５を一体成形することもできる。
【００３４】
このように、第２拡散・混合ケース２０では、流体Ｒが蛇行しながら合流と分流を繰り返しながら半径方向に流動する第２拡散・混合流路Ｆ２を２層に形成している。つまり、第２拡散・混合ケース２０の内部には、流入口２８から流入した複数の異なる流体Ｒ（ないしは混合流体Ｒｍ）が周縁部側に向けた半径方向に蛇行流動される第２拡散・混合流路Ｆ２を２層に形成して、両第２拡散・混合流路Ｆ２,Ｆ２を通して流体Ｒ（ないしは混合流体Ｒｍ）を並列状に拡散・混合可能となしている。
【００３５】
（第３拡散・混合ケースの説明）
第３拡散・混合ケース３０について、図８及び図９を参照しながら具体的に説明する。すなわち、第３拡散・混合ケース３０は、第１・第２エレメント３１,３２の各対向面にそれぞれ同一の深さと大きさ（開口面形状）を有する多数の凹部３６，３７を略六角形リング状の仮想線に沿わせて配置するとともに、中央部側から周縁部側（周壁３３側）に向けて複数列（本実施形態では４列）を配列することにより凹部群３４,３５を形成（本実施形態では一体成形）している。そして、対向する凹部群３４,３５間には第１・第２中間エレメント９１,９２を配置している。
【００３６】
第１・第２中間エレメント９１,９２は第１エレメント３１よりも小径のリング板状に形成して、第１・第２中間エレメント９１,９２の各一側面に凹部群９４,９５を形成している。本実施形態では、第１中間エレメント９１の上面に凹部群９４を突出状に一体成形し、また、第２中間エレメント９２の下面に凹部群９５を垂下状に一体成形している。凹部群９４は凹部３６と同形状に形成した凹部９６を凹部群３４と同様に配列して形成している一方、凹部群９５は凹部３７と同形状に形成した凹部９７を凹部群３４と同様に配列して形成している。
【００３７】
そして、対向する凹部群９４,３５の凹部９６,３７同士は、相互に連通するように位置を違えて配置して、その間に第３拡散・混合流路Ｆ３を形成している。また、対向する凹部群９５,３４の凹部９７,３８同士は、相互に連通するように位置を違えて配置して、その間に第３拡散・混合流路Ｆ３を形成している。また、凹部群９４と凹部群９５との間に第３拡散・混合流路Ｆ３を形成している。このように、第３拡散・混合流路Ｆ３を４層に形成している。なお、第１・第２中間エレメント９１,９２は一体成形して、その上下面に凹部群９４,９５を一体成形することもできる。
【００３８】
このように、第３拡散・混合ケース３０では、流体Ｒが蛇行しながら合流と分流を繰り返しながら半径方向に流動する第３拡散・混合流路Ｆ３を４層に形成している。つまり、第３拡散・混合ケース３０の内部には、流入口３８から流入した複数の異なる流体Ｒ（ないしは混合流体Ｒｍ）が周縁部側に向けた半径方向に蛇行流動される第３拡散・混合流路Ｆ３を４層に形成して、各第３拡散・混合流路Ｆ３を通して流体Ｒ（ないしは混合流体Ｒｍ）を並列状に拡散・混合可能となしている。
【００３９】
（集合流路形成体の説明）
第１拡散・混合ケース１０と第２拡散・混合ケース２０の間に介設した第１集合流路形成体４０は、図３に示すように、第１拡散・混合ケース１０の周壁１３と同径の短幅筒状に形成するとともに、周壁１３よりもやや短幅に形成している。そして、第１集合流路形成体４０と第１拡散・混合ケース１０の第２エレメント１２と第２拡散・混合ケース２０の第１エレメント２１とにより扁平円板状の空間を形成して、この空間を第１集合流路ｆ１となしている。また、第１集合流路形成体４０内の第１集合流路ｆ１を介して連通孔１９に下流側に隣接する第２拡散・混合ケース２０の流入口２８を連通させている。
【００４０】
第２拡散・混合ケース２０と第３拡散・混合ケース３０の間に介設した第２集合流路形成体５０は、図３に示すように、第２拡散・混合ケース２０の周壁２３と同径の短幅筒状に形成するとともに、周壁２３よりもやや短幅に形成している。そして、第２集合流路形成体５０と第２拡散・混合ケース２０の第２エレメント２２と第３拡散・混合ケース３０の第１エレメント３１とにより扁平円板状の空間を形成して、この空間を第２集合流路ｆ２となしている。また、第２集合流路形成体５０内の第２集合流路ｆ２を介して連通孔２９に下流側に隣接する第３拡散・混合ケース３０の流入口３８を連通させている。なお、本実施形態では第２集合流路形成体５０と第１集合流路形成体４０を同一形状（共通形状）に形成している。
【００４１】
最下流側に位置する第３拡散・混合ケース３０に連設した終端集合流路形成体６０は、図３に示すように、周壁６１と、周壁６１の下流側端面に張設した下流側端壁６２とから形成している。そして、周壁６１は第３拡散・混合ケース３０の周壁３３と同径の短幅筒状に形成するとともに、周壁３３よりもやや短幅に形成している。なお、本実施形態では周壁６１を第１第・２集合流路形成体４０,５０と同一形状（共通形状）に形成している。下流側端壁６２は中央部に終端流出口６３を有する円形リング板状に形成している。本実施形態では終端流出口６３と流出口１８,２８,３８を同径の円形状に形成している。第３拡散・混合ケース３０に形成した連通孔３９には、終端集合流路形成体６０内の終端集合流路ｆ３を介して終端流出口６３を連通させている。
【００４２】
（より具体的な構成の説明）
第１〜第３拡散・混合ケース１０,２０,３０内に形成した凹部群１４,１５,２４,２５（８４,８５）,３４,３５（９４,９５）の凹部１６,１７,２６,２７（８６,８７）,３６,３７（９６,９７）の開口面の径は、漸次、下流側に配置された各拡散・混合ケース１０,２０,３０の凹部１６,１７,２６,２７（８６,８７）,３６,３７（９６,９７）の開口面の径を小径に形成するとともに、凹部の深さも短幅に形成している。すなわち、凹部１６,１７の開口面の内径よりも凹部２６,２７（８６,８７）の開口面の内径を小径に形成し、かつ、凹部２６,２７の開口面の内径よりも凹部３６,３７（９６,９７）の開口面の内径を小径に形成している。そして、凹部１６,１７の深さよりも凹部２６,２７（８６,８７）の深さを短幅に形成し、かつ、凹部２６,２７の開口面の径よりも凹部３６,３７（９６,９７）の深さを短幅に形成している。
【００４３】
このように構成して、流体Ｒないしは混合流体Ｒｍが凹部１６,１７，２６,２７（８６,８７）,３６,３７（９６,９７）の開口面の内径が小径に形成された凹部群１４,１５,２４,２５（８４,８５）,３４,３５（９４,９５）間を蛇行しながら流動した際には、流動時に受けるせん断力により分散相としての流体Ｒが漸次微細化される。この際、分散相としての流体Ｒは、上流側から下流側に流動する間に、各拡散・混合ケース１０,２０,３０内において、漸次、異なるせん断力を受けながら複数回にわたって微細化されるため、マイクロレベルないしはナノレベルへの微細化生成も堅実にかつ効率良くなされる。
【００４４】
次に、第１〜第３拡散・混合流路Ｆ１,Ｆ２,Ｆ３を形成する凹部群１４,１５,２４,２５,３４,３５,８１,８２,９４,９５の構成をより具体的に説明する。すなわち、第１拡散・混合ケース１０において、凹部群１４は、第１エレメント１１の上面に開口形状が（平面視）正六角形で有底筒状の凹部１６を、流入口１８を中心とする円周方向にわたって隙間のない状態で半径方向に複数列（本実施形態では３列）隣接させて凸状に一体成形し、凹部１６を下方に向けて開口させている。いわゆるハニカム状に多数の凹部１６が形成されて、凹部16内には正六角柱状の空間が形成されている。そして、凹部群１４は、一側半部と他側半部とが線対称となるように、凹部１６を整然と配置して形成している。
【００４５】
また、凹部群１５は第２エレメント１２の下面に開口形状が（平面視）正六角形で有底筒状の凹部１７を、円周方向にわたって隙間のない状態で半径方向に複数列（本実施形態では３列）隣接させて凸状に一体成形し、凹部１７を下方に向けて開口させている。いわゆるハニカム状に多数の凹部１７が形成が形成されて、凹部1７内には正六角柱状の空間が形成されている。そして、凹部群１５は、一側半部と他側半部とが線対称となるように、凹部１７を整然と配置して形成している。
【００４６】
凹部群１４を形成する凹部１６と凹部群１５を形成する凹部１７同士は、対向させて配置するとともに相互に連通するように位置を違えて配置している。つまり、凹部１６（１７）の中心位置に、凹部１７（１６）の角部１７ａ（１６ａ）が位置する状態で当接している。したがって、例えば、第１エレメント１１の凹部１６側から第２エレメント１２の凹部１７側に流体Ｒが流れる場合を考えると、流体Ｒは、２つの流路に分流（分散）されることになる。すなわち、第１エレメント１１の凹部１６の中央位置に位置された第２エレメント１２の角部１７ａは、流体Ｒを分流する分流部として機能する。逆に、第２エレメント１２側から第１エレメント１１側に流体Ｒが流れる場合を考えると、２方から流れてきた流体Ｒが１つの凹部１６に流れ込むことで合流することになる。この場合、第２エレメント１２の凹部１７の中央位置に位置された第１エレメント１１の角部１６ａは、合流部として機能する。
【００４７】
同様に、第２拡散・混合ケース２０において、第１エレメント２１の凹部群２４と第２中間エレメント８２の凹部群８５を対面させて配置するとともに、第１中間エレメント８１の凹部群８４と第２エレメント２２の凹部群２５を対面させて配置している。そして、凹部２６（８７）の中心位置に、凹部８７（２６）の角部８７ａ（２６ａ）が位置する状態で当接して、分流部ないしは混合部として機能するようにしている。また、凹部２７（８６）の中心位置に、凹部８６（２７）の角部８６ａ（２７ａ）が位置する状態で当接して、分流部ないしは混合部として機能するようにしている。ここで、各凹部２６,２７,８６,８７は、同一の深さと大きさ（開口面形状）を有する正六角形の有底筒状に形成されて、各凹部３６,３７,９６,９７内には正六角柱状の空間が形成されている。
【００４８】
同様に、第３拡散・混合ケース３０において、第１エレメント３１の凹部群３４と第２中間エレメント９２の凹部群９５を対面させて配置し、また、第１中間エレメント９１の凹部群９４と第２中間エレメント９２の凹部群９５を対面させて配置し、また、第１中間エレメント９１の凹部群９４と第２エレメント３２の凹部群３５を対面させて配置している。そして、凹部３６（９７）の中心位置に、凹部９７（３６）の角部９７ａ（３６ａ）が位置する状態で当接して、分流部ないしは混合部として機能するようにしている。また、凹部９６（９７）の中心位置に、凹部９７（９６）の角部９７ａ（９６ａ）が位置する状態で当接して、分流部ないしは混合部として機能するようにしている。また、凹部９６（３７）の中心位置に、凹部３７（９６）の角部３７ａ（９６ａ）が位置する状態で当接して、分流部ないしは混合部として機能するようにしている。ここで、各凹部３６,３７,９６,９７は、同一の深さと大きさ（開口面形状）を有する正六角形の有底筒状に形成されて、各凹部３６,３７,９６,９７内には正六角柱状の空間が形成されている。
【００４９】
なお、本実施形態では凹部の開口面形状を正六角形となしているが、凹部の開口面形状は何らこの形状に限られるものではなく、円形、正四角形、正八角形等に形成することもできる。
【００５０】
（作用効果の説明）
上記のように構成した本実施形態に係る静止型流体混合装置Ｍでは、例えば加圧ポンプである吐出ポンプＰｂにより流入口１８を通して第１拡散・混合ケース１０内に混合処理対象である複数の異なる流体Ｒを加圧状態にて導入し、第１拡散・混合ケース１０内に形成した第１拡散・混合流路Ｆ１中、第２拡散・混合ケース２０内に形成した第２拡散・混合流路Ｆ２中、及び、第３拡散・混合ケース３０内に形成した第３拡散・混合流路Ｆ３中に複数の異なる流体Ｒを順次流動させることで、複数の異なる流体Ｒを混合して、混合された混合流体Ｒｍを終端流出口６３から循環パイプＪの下流側に導出することができる。
【００５１】
そして、流体Ｒは、凹部群１４と凹部群１５との間に形成されている第１拡散・混合流路Ｆ１中を流動する際に、凹部１６,１７間にて合流と分流を繰り返して蛇行流動する。また、凹部群８４と凹部群２５との間に形成されている第２拡散・混合流路Ｆ２中、及び、凹部群８５と凹部群２４との間に形成されている第２拡散・混合流路Ｆ２中を流動する際に、凹部２６,８７間、凹部８６,２７間にて合流と分流を繰り返して蛇行流動する。また、凹部群９４と凹部群３５との間に形成されている第３拡散・混合流路Ｆ３中、及び、凹部群９５と凹部群３４との間に形成されている第３拡散・混合流路Ｆ３中、及び、凹部群９４と凹部群９５との間に形成されている第３拡散・混合流路Ｆ３中を流動する際に、凹部３６,９７間、凹部９６,９７間及び凹部９６,３７間にて合流と分流を繰り返して蛇行流動する。かかる蛇行流動時には分散相としての流体Ｒがせん断力を受けて均一に微細化された混合流体Ｒｍが生成される。
【００５２】
この際、第１拡散・混合流路Ｆ１と第２拡散・混合流路Ｆ２とを接続する第１集合流路ｆ１、第２拡散・混合流路Ｆ２と第３拡散・混合流路Ｆ３とを接続する第２集合流路ｆ２、及び、第３拡散・混合流路Ｆ３に接続する終端集合流路ｆ３では、混合流体Ｒｍが周縁部側から中心部側へ何の障害もなく直状に円滑に流動されるため、集合流路内での圧力損失が低減される。その結果、静止型流体混合装置Ｍに流体Ｒを加圧して供給する吐出ポンプＰｂの電力消費量の低減を図ることができるとともに、混合処理済み流体Ｒｍの流出量（導出量）の増大化（効率化）を図ることができる。そして、各集合流路ｆ１,ｆ２,ｆ３において混合流体Ｒｍ流動が整流化されるため、各流入口１８,２８,３８への流入ないしは終端流出口６３への流出が円滑になされて、その点からも圧力損失を軽減することができる。
【００５３】
第１〜第３拡散・混合ケース１０,２０,３０は、第１・第２集合流路形成体４０,５０を介して所要個数だけ直列的に連通連結することで、所要個数の第１〜第３拡散・混合流路Ｆ１,Ｆ２,Ｆ３を配設することができる。つまり、形態の異なる第１〜第３拡散・混合ケース１０,２０,３０の内、一つないしは二つの異なる形態を所要個数だけ第１・第２集合流路形成体４０,５０を介して連通連結することで、多種多様の組み合わせ形態を採用することができる。このように、静止型流体混合装置Ｍを第１〜第３拡散・混合ケース１０,２０,３０の多種多様の組み合わせ形態となすことができるため、混合流体Ｒｍの生成効率を向上させることができるとともに、混合処理済み流体Ｒｍの流出量（導出量）を適宜設定することができる。
【符号の説明】
【００５４】
Ａ  混合流体生成装置
Ｍ  静止型流体混合装置
Ｃｙ  循環流路
Ｊ  循環パイプ
Ｋ１  気体供給パイプ
Ｋ２  気体供給部
Ｒ  流体
Ｒｍ  混合流体
Ｗ  処理水
１０,２０,３０  第１〜第３拡散・混合ケース
１１,２１,３１  第１エレメント
１２,２２,３２  第２エレメント
１３,２３,３３  周壁
１８,２８,３８  流入口
１９,２９,３９  連通孔
【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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