(57)【要約】【課題】ギャップ幅の増加を抑制しつつスケールアップを図ることができると共に、流体縮流部を構成する細孔に貫通させた芯棒の振動を抑制することができる流体混合器を提供すること。【解決手段】流体混合器１０は、一方向に延びる第１流路１１、及び第１流路と同方向に延びる第２流路１２と、第１流路及び第２流路の流体流出側に設けられ、第１流路を流通した第１流体と第２流路を流通した第２流体とが合流する流体合流部１０Ｂと、合流した第１流体及び第２流体が縮流する流体縮流部１０Ｃと、縮流した第１流体及び第２流体が流入する流体拡大部１０Ｄとを有する流体混合器であり、流体縮流部１０Ｃを形成するオリフィス部材４０の孔部４１に、周囲に環状の流体流路Ｇが形成されるように芯棒６０が挿通されており、該芯棒６０が、孔部４１を挟む両側において支持されている。【選択図】図４
2014091100.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方向に延びる第１流路、及び第１流路と同方向に延びる第２流路と、
第１流路及び第２流路の流体流出側に設けられ、第１流路を流通した第１流体と第２流路を流通した第２流体とが合流する流体合流部と、
合流した第１流体及び第２流体が縮流する流体縮流部と、
縮流した第１流体及び第２流体が流入する流体拡大部とを有する流体混合器であって、
流体縮流部を形成するオリフィス部材の孔部に、周囲に環状の流体流路が形成されるように芯棒が挿通されており、該芯棒が、前記孔部を挟む両側において支持されている、流体混合器。
【請求項２】
前記芯棒を、前記孔部を挟む両側において支持する上流側保持部材及び下流側保持部材を有し、上流側保持部材及び／又は下流側保持部材とオリフィス部材の孔部との間の距離を調整可能な機構を備えている、請求項１記載の流体混合器。
【請求項３】
前記上流側保持部材を間隔保持部材と共に挿入可能な上流側保持部材収容部を備え、上流側保持部材収容部に挿入する間隔保持部材の長さ及び／又は個数を変更することで、上流側保持部材とオリフィス部材の孔部との間の距離を調整可能である、請求項２記載の流体混合器。
【請求項４】
前記下流側保持部材を第２間隔保持部材と共に挿入可能な下流側保持部材収容部を備え、下流側保持部材収容部に挿入する第２間隔保持部材の長さ及び／又は個数を変更することで、下流側保持部材とオリフィス部材の孔部との間の距離を調整可能である、請求項２又は３記載の流体混合器。
【請求項５】
前記芯棒に、横断面の大きいヘッド部を設け、該ヘッド部が、前記オリフィス部材の孔部より上流側の芯棒保持部材に係止されるようになされている、請求項１〜３の何れか１項に記載の流体混合器。
【請求項６】
前記芯棒に張力を加える張力付加機構を備えている、請求項１〜５の何れか１項に記載の流体混合器。
【請求項７】
前記張力付加機構が、前記芯棒に設けたネジ部と該ネジ部に螺合するナットによる締め付け機構である、請求項６に記載の流体混合器。
【請求項８】
オリフィス部材の孔部より下流側における芯棒の支持位置は、該孔部から噴射された流体の乱流エネルギーが最大となる位置より下流側である、請求項１〜７の何れか１項に記載の流体混合器。
【請求項９】
請求項１〜８の何れか１項に記載の流体混合器を用いて、第１流体及び第２流体を混合する流体の混合方法。
【請求項１０】
請求項１〜８の何れか１項に記載の流体混合器を用いて、水相と油相とを混合して乳化物を製造する乳化物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２つの流体を混合するために用いられる流体混合器に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の流体を合流させて混合する流体混合器として、第１流路を流通した第１流体と第２流路を流通した第２流体とが合流する流体合流部と、合流した第１流体及び第２流体が縮流する流体縮流部と、縮流した第１流体及び第２流体が流入する流体拡大部とを有し、流体縮流部が、オリフィス部材の細孔によって形成されている流体混合器が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
また、特許文献２には、微細な流路幅の流路に液体を層流で流通させ、流体間で物質移動や化学反応を行う化学装置として、環形で薄片状の隙間からなる流路を、円管とその内部に挿入した円柱との間に形成したものが記載されている。この化学装置においては、円管や円柱を、流路の上流側で結合部材に嵌め込んで固定している。
【０００４】
また、液体混合器ではないが、特許文献３には、洗浄や塗装剥離等に適用されるノズルとして、下流端が開口したノズル本体の穴部内に、中子を挿入し、ノズル本体の穴部内に供給される液体流にキャビテーションを発生させると共にその液体流に乱流を発生させるようにしたキャビテーションノズルが記載されている。また、特許文献４にも、液体流の流速を増して液体ジェット流を形成するための一定断面積を持つオリフィス部に、棒状のキャビテーション促進部材を貫通させて配置することにより、キャビテーション気泡を積極的に発生させるようにした液中ジェット噴射用ノズルが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１４７９３２号公報
【特許文献２】特開２００７−１４４２８８号公報
【特許文献３】特開平１０−５７８４５号公報
【特許文献４】特開２０００−２５４５５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の液体混合器のように、複数の流体を合流させた後、オリフィス部材の細孔を通過させ、次いで断面積の大きい流体拡大部に流出させて混合させる技術を、流量の小さいラボスケール等から各種製品の製造に用いる流量の大きい実機スケール等にスケールアップする場合、単にオリフィス部材の細孔の断面積を大きくして流量を増やした場合には、ギャップ幅、即ち細孔の中心位置から外径までの距離も増大して、スケールアップ前と同様の混合状態が得られない恐れがある。
これに対して、オリフィス部材の細孔の中心位置に芯棒を配置し、該芯棒の周囲を流路とすれば、ギャップ幅の増大を抑制しつつ流量を増大させることが容易である。
しかし、芯棒の配置の仕方によっては、芯棒に振動が生じる等の不都合が生じた。
【０００７】
したがって本発明の課題は、ギャップ幅の増加を抑制しつつスケールアップを図ることができると共に、流体縮流部を構成する細孔に貫通させた芯棒の振動を抑制することのできる流体混合器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、一方向に延びる第１流路、及び第１流路と同方向に延びる第２流路と、第１流路及び第２流路の流体流出側に設けられ、第１流路を流通した第１流体と第２流路を流通した第２流体とが合流する流体合流部と、合流した第１流体及び第２流体が縮流する流体縮流部と、縮流した第１流体及び第２流体が流入する流体拡大部とを有する流体混合器であって、前記流体縮流部を形成するオリフィス部材の孔部に、周囲に環状の流体流路が形成されるように芯棒が挿通されており、該芯棒が、前記孔部を挟む両側において支持されている、流体混合器を提供するものである。
【０００９】
また、本発明は、前記の流体混合器を用いて、第１流体及び第２流体を混合する流体の混合方法を提供するものである。
また、本発明は、前記の流体混合器を用いて、水相と油相とを混合して乳化物を製造する乳化物の製造方法を提供するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の流体混合器によれば、ギャップ幅の増加を抑制しつつスケールアップを図ることができると共に、流体縮流部を構成する細孔に貫通させた芯棒の振動を抑制することができる。
【００１１】
本発明の流体の混合方法によれば、複数種類の流体を所望の状態に混合することができる。
本発明の乳化物の製造方法によれば、所望の状態に乳化した乳化物を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１（ａ）は、本発明の流体混合器の一実施形態を模式的に示す縦断面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）におけるａ−ａ線断面図である。
【図２】図２は、図１（ａ）におけるｂ−ｂ線拡大断面図である。
【図３】図３は、本発明の流体混合器を示す斜視図である。
【図４】図４は、図３におけるｃ−ｃ線断面図である。
【図５】図５は、図３に示す流体混合器におけるコア部材の縦断面図である。
【図６】図６は、図３に示す流体混合器におけるハウジング部材の縦断面図である。
【図７】図７は、図３に示す流体混合器におけるオリフィス部材の縦断面図である。
【図８】図８は、図３に示す流体混合器における芯棒の側面図である。
【図９】図９は、図３に示す流体混合器における上流側第１保持部材の斜視図である。
【図１０】図１０は、図３に示す流体混合器における上流側第２保持部材の斜視図である。
【図１１】図１１は、図３に示す流体混合器における下流側保持部材の斜視図である。
【図１２】図１２は、図４に示す流体混合器における芯棒の振動測定システムの構成を示す図である。
【図１３】図１３は、図４に示す流体混合器における乳化物製造システムの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下本発明を、その好ましい実施形態に基づき図面を参照しながら説明する。図１（ａ）及び（ｂ）には、本発明の流体混合器の一例としての流体混合器１０の混合のための要部が模式的に示されている。
【００１４】
流体混合器１０は、流体流路部１０Ａと、その流体流出側に連続して設けられた流体合流部１０Ｂと、流体合流部１０Ｂの流体流出側に連続して設けられた流体縮流部１０Ｃと、流体縮流部１０Ｃの流体流出側に連続して設けられた流体拡大部１０Ｄを備えている。
【００１５】
流体流路部１０Ａは、一方向に延びる第１流路１１、及び第１流路と同方向に延びる第２流路１２を有している。第１流路１１及び第２流路１２それぞれには第１流体及び第２流体が流通する。第１流路１１及び第２流路１２は、図１（ｂ）に示すように、それらの断面形状が同心の位置に設けられていることが好ましい。第１流路１１は流体混合器１０の流体流入側に設けられた第１流体供給部（図示せず）に連通している。第２流路１２は、流体混合器１０の側面に設けられた第２流体供給部（図示せず）に連通している。
【００１６】
流体合流部１０Ｂは、第１流路１１を流通した第１流体と、第２流路１２を流通した第２流体とが合流する部位である。流体合流部１０Ｂは、その形状が特に限定されるものではなく、例えば、流体縮流部１０Ｃを形成する孔部４１に向かって収束するコーン形状のような先細り形状に形成されていても良いし、横断面形状が流体流動方向に沿って均一形状に形成されていてもよい。流体合流部１０Ｂは、第１流路１１の終端からオリフィス部材４０の孔部４１までの距離Ｌが例えば１ｍｍ以上２０ｍｍ以下であることが好ましい。
【００１７】
流体縮流部１０Ｃは、オリフィス部材４０の孔部４１からなり、流体合流部１０Ｂで合流した第１流体及び第２流体が縮流する部位である。図１及び図２に示すように、孔部４１には、芯棒６０が挿通されており、芯棒６０の周囲に、環状の流体流路Ｇが形成されている。芯棒６０は、孔部４１の横断面の中心位置を貫通するように配されている。芯棒６０は、流体流動方向における、オリフィス部材４０の孔部４１を挟む両側（図４中の左右両側）において、後述する保持部材７０Ａ，７０Ｂ及び７０Ｃによって支持されており、それにより、孔部４１の横断面の所定位置（好ましくは中心位置）を貫通した状態が安定的に維持される。芯棒６０は、断面円形であることが好ましく、芯棒６０の周囲に形成される環状の流体流路Ｇの幅（ギャップ幅）Ｗは、芯棒６０の周方向の全域に亘って均一であることが好ましい。
【００１８】
流体拡大部１０Ｄは、孔部４１の流体流出側に位置している。流体拡大部１０Ｄは、流路拡大域１４を有している。流路拡大域１４には、孔部４１を縮流した第１流体及び第２流体が流入する。なお、流路拡大域１４は流体混合器１０の流体流出側に設けられた流体排出部（図示せず）に連通している。
【００１９】
以上の構成を有する流体混合器１０の具体的な構造が図３〜図１１に示されている。これらの図から明らかなように、流体混合器１０は、複数の部品を組み付けて構成されている。かかる複数の部品は、コア部材２０、ハウジング部材３０、オリフィス部材４０、間隔保持部材５０、芯棒６０、上流側第１保持部材７０Ａ、上流側第２保持部材７０Ｂ、下流側保持部材７０Ｃ、第２間隔保持部材８０、第１のエンドキャップ９０及び第２のエンドキャップ９５を含んでいる。以下、これらの部材についてそれぞれ説明する。
【００２０】
コア部材２０は、図４及び図５に示すように、一方向に延びる柱状部２１を有している。柱状部２１は、柱状基部２１ａと柱状先端部２１ｂとを有している。流体混合器１０において、柱状基部２１ａは、流体流入側に位置しており、柱状先端部２１ｂは、流体流出側に位置している。柱状基部２１ａは、後述するハウジング部材３０の貫通孔３１と相補形状をなし、かつ該貫通孔３１と嵌合する。したがって、コア部材２０の柱状部２１が、ハウジング部材３０の貫通孔３１内に挿入された状態においては、柱状基部２１ａの外面と、貫通孔３１の内面との間に空間は形成されない。一方、柱状先端部２１ｂは、柱状基部２１ａよりも先端側に位置し、かつ柱状基部２１ａよりも細径になっている。したがって、コア部材２０の柱状部２１が、ハウジング部材３０の貫通孔３１内に挿入された状態においては、柱状先端部２１ｂの外面と、貫通孔３１の内面との間に空間が形成される。
【００２１】
柱状部２１の断面形状は特に限定されるものではなく、例えば円形、楕円形、星形、正多角形等であり得る。第２流体の流れの乱れを抑制する観点からは、柱状部２１の断面形状は円形であることが好ましい。
【００２２】
柱状部２１の柱状先端部２１ｂの先端域の形状は、第１流路１１を流通する第１流体と第２流路１２を流通する第２流体とを緩やかに合流させてそれらの流れの乱れを抑制する観点から、先細りのテーパー形状に形成されているか、又は凸の曲面状に形成されていることが好ましい。
【００２３】
コア部材２０は、流体流入側の内部に、後述する上流側第１保持部材７０Ａ、上流側第２保持部材７０Ｂ及び間隔保持部材５０が挿入支持される上流側保持部材収容部２３を備えている。上流側保持部材収容部２３は、上流側第１保持部材７０Ａ、上流側第２保持部材７０Ｂ及び間隔保持部材５０それぞれの外周面と相補形状の内周面を有している。
また、コア部材２０は、更に鍔部２２を有している。鍔部２２は、柱状部２１の柱状基部２１ａに連設されている。鍔部２２は、その断面形状が、柱状基部２１ａの断面形状よりも大きくなっている。鍔部２２は、その流体流入側に環状第１端面２２ａを有し、かつ流体流出側に環状第２端面２２ｂを有している。
【００２４】
そして、上流側保持部材収容部２３に、上流側第２保持部材７０Ｂ、間隔保持部材５０及び上流側第１保持部材７０Ａをこの順に挿入した状態におけるコア部材２０には、コア部材２０の全長に亘る第１流路１１が、コア部材２０の軸線方向に沿って形成される。第１流路１１の流体流出側の端部は、柱状先端部２１ｂの先端において開口しており、第１流路１１の流体流入側の端部は、第１上流側保持部材７０Ａの上流側開口部において開口している。コア部材２０の内部に形成される第１流路１１は、後述するエンドキャップ９０に形成された流体供給孔９１に連通しており、第１流体は、エンドキャップ９０の配管接続用凹陥部９１ａに着脱可能に取り付けられる配管（図示せず）及び流体供給孔９１を介して第１流路１１に供給される。
【００２５】
第１流路１１の断面形状は特に限定されるものではなく、例えば、円形、楕円形、星形、正多角形等であり得る。第１流路１１を流通する第１流体の流れの乱れを抑制する観点からは、第１流路１１の断面形状は円形であることが好ましい。また、第１流路１１は、その横断面形状が長さ方向に沿って同一形状であってもよく、あるいは異なる形状であってもよい。第１流路１１を流通する第１流体の流れの乱れを抑制する観点からは、第１流路１１の横断面形状は長さ方向の略全域に亘って同一形状であることが好ましい。第１流路１１の断面形状が円形である場合、その直径は、好ましくは２ｍｍ以上、更に好ましくは４ｍｍ以上であり、また、好ましくは３０ｍｍ以下、更に好ましくは１５ｍｍ以下であり、また、好ましくは２ｍｍ以上３０ｍｍ以下、更に好ましくは４ｍｍ以上１５ｍｍ以下である。
【００２６】
ハウジング部材３０は、図４及び図６に示すように、コア部材２０の柱状部２１との嵌合が可能な貫通孔３１を有している。貫通孔３１の横断面形状は長さ方向に沿って同一形状であってもよく、あるいは長さ方向に沿って連続的に又は段階的に拡径や縮径していてもよい。貫通孔３１の横断面形状は、先に述べたとおり、柱状部２１の柱状基部２１ａの横断面形状と相補形状になっている。更に、先に述べたとおり、柱状部２１の柱状先端部２１ｂは、柱状基部２１ａよりも細径になっているので、コア部材２０の柱状部２１が、ハウジング部材３０の貫通孔３１内に挿入された状態においては、柱状先端部２１ｂの外面と、貫通孔３１の内面との間に空間が形成される。この空間が、上述した第２流路１２となっている。第２流路１２の断面形状は、例えば図１（ｂ）に示すように円環状になっている。
【００２７】
なお、ハウジング部材３０は、流体混合器１０における位置決めの基本となる部材である。つまり、流体混合器１０を構成する各部品は、ハウジング部材３０からすべて基準（基軸）をとるように構成されている。
【００２８】
第２流路１２は、その長さ方向の全域において断面形状が同じであってもよく、あるいは流体流出側に向かうに連れ、連続的に又は段階的に断面形状が広くなっていてもよく、狭くなっていてもよい。連続的に又は段階的に断面形状が狭くなっている構成を採用すると、第２流路１２を流通する第２流体の流通が滑らかになるので好ましい。このような構成は、例えばコア部材２０の柱状先端部２１ｂの横断面形状をその長さ方向にわたって同一とし、かつハウジング部材３０の貫通孔３１を、その長さ方向に沿って連続的に又は段階的に縮径させればよい。
【００２９】
第２流路１２の流体流出側の端部域は、コア部材２０の柱状先端部２１ｂの先端域と、オリフィス部材４０における流体流入側に位置する第１凹陥部４５（図７参照）とで画定される。第２流路１２の流体流出側の端部域は、隙間δ（図１（ａ）参照）が流体流動方向で均一であることが好ましい。具体的には、隙間δが、好ましくは０．０５ｍｍ以上、更に好ましくは０．５ｍｍ以上であり、また、好ましくは１０ｍｍ以下、更に好ましくは５ｍｍ以下であり、また、好ましくは０．０５ｍｍ以上１０ｍｍ以下、更に好ましくは０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下である。
【００３０】
ハウジング部材３０は、その側面に配管接続用の凹陥部３９ａが形成されている。凹陥部３９ａの底部からは、貫通孔３１へ向かう液供給孔３９が穿設されている。液供給孔３９は、凹陥部３９ａの底面において開口しているとともに、貫通孔３１の内面においても開口している。液供給孔３９が貫通孔３１の内面において開口している位置は、コア部材２０の柱状部２１が、ハウジング部材３０の貫通孔３１内に挿入された状態において柱状先端部２１ｂが存在する位置になっている。この液供給孔３９を通じて、第２流体が、第２流路１２内へ供給される。
【００３１】
コア部材２０の柱状部２１を、ハウジング部材３０の流体流入側から貫通孔３１内に挿入すると、ハウジング部材の流体流入側の端面３４と、コア部材２０の鍔部２２における流体流出側の端面２２ｂとが当接するようになっている。この当接によって、柱状部２１が貫通孔３１内に挿入される深さが規制される。その結果、流体混合器１０の組み立て及び分解を繰り返しても、柱状部２１が貫通孔３１内に挿入される挿入深さは毎回同じになる。
【００３２】
ハウジング部材３０の流体流出側には、図４に示すように、オリフィス部材４０、第２間隔保持部材８０及び下流側保持部材７０Ｃが収容される下流側収容部３３が凹設されている。下流側収容部３３の最奥部には、オリフィス部材４０が収容されるオリフィス部材収容部３５が形成されており、該オリフィス部材収容部３５の内面形状は、オリフィス部材４０と相補形状になっている。下流側収容部３３のオリフィス部材収容部３５より下流側に位置する下流側保持部材収容部３６の内面の形状は、第２間隔保持部材８０及び下流側保持部材７０Ｃの外周面形状と相補形状になっている。オリフィス部材収容部３５にオリフィス部材４０が嵌合されることで、第１流路１１の軸線と、オリフィス部材４０の孔部４１の中心位置とが位置合わせされるようになっている。また、下流側保持部材収容部３６に、下流側保持部材７０Ｃが嵌挿されることで、下流側保持部材７０Ｃに支持された芯棒６０の軸心と、オリフィス部材４０の孔部４１の中心位置とが位置合わせされるようになっている。
【００３３】
このような構成を有する結果、流体混合器１０の組み立て及び分解を繰り返しても、第１流路１１の中心位置と、オリフィス部材４０の孔部４１の中心位置と、芯棒６０の軸心位置とが毎回合わさる。また、これによって、第１流路１１の終端から孔部４１までの距離Ｌ（図１（ａ）参照）を組み付けのたびに同じに設定することができる。収容部３５の底面部とオリフィス部材４０との嵌合は、例えば隙間嵌めとすることができる。隙間嵌めとすることで、位置決めをするための基準ピンなどの機械部品を使用することなく、流体混合器１０を構成する最小限の部品で簡単に高精度な位置決めができ、かつハンマーなどの手動工具を使用せずに組み立てや分解作業が簡単に行えるという有利な効果が奏される。
【００３４】
オリフィス部材収容部３５は、その開口端、すなわち流体流出側に向かうに連れて拡径するように、該収容部３５の側壁３５ａが傾斜している。すなわちオリフィス部材収容部３５の側壁３５ａはテーパー形状になっている。一方、後述するオリフィス部材４０の側面４２は、オリフィス部材収容部３５の側壁３５ａの傾斜と同じ傾斜を有している。すなわち、オリフィス部材４０の側面４２もテーパー形状になっている。こうすることによって、オリフィス部材収容部３５に嵌合されたオリフィス部材４０の着脱性が増し、流体混合器１０の分解の作業性が向上する。
【００３５】
オリフィス部材収容部３５の側壁３５ａ及びオリフィス部材４０の側面４２をテーパー形状とすることに代えて、オリフィス部材収容部３５の側壁３５ａを、第１流路１１の軸線と平行に形成するとともに、オリフィス部材４０の側面４２を収容部３５の側壁３５ａと平行に形成してもよい。こうすることによって、オリフィス部材４０をオリフィス部材収容部３５内に収容配置するときの位置決めの精度を一層高めることができる。また、収容部３５の形状は、以上の各形状の他、各部品の嵌合方向軸を回転軸とする回転体の形状となるものを用いることもできる。例えば、回転放物形、半球形などが挙げられる。オリフィス部材４０、第２間隔保持部材８０及び下流側保持部材７０Ｃの外形も、これと同様にすることができる。
【００３６】
図４及び図６に示すように、ハウジング部材３０の流体流入側の端部には、第１のネジ山３７が形成されている。一方、ハウジング部材３０の流体流出側の端部には、第２のネジ山３８が形成されている。各ネジ山３７，３８は、第１エンドキャップ９０及び第２エンドキャップ９５と螺合するようになっている。
【００３７】
オリフィス部材４０は、図４及び図７に示すように扁平状のものであり、平面視してその中心部に孔部４１を有している。また、その側面４２がテーパー形状になっている。更に、オリフィス部材４０は、流体流入側に位置する第１の面４３と、流体流出側に位置する第２の面４４とを有している。オリフィス部材４０は、その第１の面４３側に、円錐形の第１凹陥部４５を有している。一方、オリフィス部材４０は、その第２の面４４側に、扁平な円柱形の第２凹陥部４６を有している。円錐形の第１凹陥部４５における底部、すなわち円錐の頂点部の位置は、孔部４１の位置と一致している。同様に、円柱形の第２凹陥部４６における底部、すなわち円柱の軸線の位置も、孔部４１の位置と一致している。つまり、孔部４１は、第１凹陥部４５における底部と、円柱形の第２凹陥部４６における底部とを連結するように形成されている。
【００３８】
第２凹陥部４６の形状は、以上の各形状の他、嵌合方向軸を回転軸とする回転体の形状となるものを用いることもできる。例えば截頭円錐形、回転放物形、半球形などが挙げられる。
【００３９】
オリフィス部材４０における第１の面４３側と、コア部材２０の柱状先端部２１ｂの先端域との間には、第１凹陥部４５を含む、上述した流体合流部１０Ｂが形成される。また、孔部４１によって、上述した流体縮流部１０Ｃが形成される。更に、オリフィス部材４０の流体流出側である第２の面４４側には、第２凹陥部４６を含む、上述した流体拡大部１０Ｄが形成される。
【００４０】
オリフィス部材４０の孔部４１は、その断面形状が特に限定されるものではなく、例えば円形、楕円形、星形、正多角形等であり得る。孔部４１は、その横断面形状が流体流動方向に沿って同一形状であってもよく、あるいは異なる形状であってもよい。合流した第１流体及び第２流体の流れの乱れを抑制する観点からは、孔部４１の断面形状は円形であることが好ましく、また長さ方向に沿って同一形状であることが好ましい。つまり、孔部４１内の流路は、その横断面形状が流体流動方向に沿って流体流入端から流体流出端まで均一であることが好ましい。
【００４１】
オリフィス部材４０の孔部４１は、その孔長さｌ（図１（ａ）参照）が、好ましくは０．１ｍｍ以上、更に好ましくは０．２ｍｍ以上であり、また、好ましくは５ｍｍ以下、更に好ましくは３ｍｍ以下であり、また、好ましくは０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下、更に好ましくは０．２ｍｍ以上３ｍｍ以下である。また孔部４１は、断面形状が円形である場合、その孔径ｄ１（図２参照）が、好ましくは１ｍｍ以上、更に好ましくは２ｍｍ以上であり、また、好ましくは１３．５ｍｍ以下、更に好ましくは７ｍｍ以下であり、また、好ましくは１ｍｍ以上１３．５ｍｍ以下、更に好ましくは２ｍｍ以上７ｍｍ以下である。また、孔部４１における芯棒６０の直径ｄ２（図２参照）は、好ましくは０．３ｍｍ以上、更に好ましくは１．３ｍｍ以上であり、また、好ましくは１２．８ｍｍ以下、更に好ましくは６．３ｍｍ以下であり、また、好ましくは０．３ｍｍ以上１２．８ｍｍ以下、更に好ましくは１．３ｍｍ以上６．３ｍｍ以下である。
孔部４１における芯棒６０の周囲に形成される細幅の環状の流体流路Ｇは、その断面積が、好ましくは０．７ｍｍ2以上、更に好ましくは１．８ｍｍ2以上であり、また、好ましくは１５ｍｍ2以下、更に好ましくは７．４ｍｍ2以下であり、また、好ましくは０．７ｍｍ2以上１５ｍｍ2以下、更に好ましくは１．８ｍｍ2以上７．４ｍｍ2以下である。
【００４２】
間隔保持部材５０は、外面形状が、上流側保持部材収容部２３の内面形状と相補形状を有し、上流側保持部材収容部２３内に、上流側第１保持部材７０Ａ及び上流側第２保持部材７０Ｂと共に嵌挿可能であると共に、上流側保持部材収容部２３に挿入する順序を任意に変更可能である。また、間隔保持部材５０として、流体流動方向の長さが同一又は異なる複数のものを用意しておき、それらを適宜の位置に挿入することで、芯棒をオリフィス部材の孔部４１より上流側（図４中左側）において支持する上流側保持部材（７０Ａ及び／又は７０Ｂ）とオリフィス部材の孔部４１との間の距離、特にオリフィス部材の孔部４１に近い方の上流側保持部材７０Ｂと該孔部４１との間の距離Ｌａを調整可能である。前記距離Ｌａは、好ましくは１０ｍｍ以上、更に好ましくは２０ｍｍ以上であり、また、好ましくは１００ｍｍ以下、更に好ましくは５０ｍｍ以下であり、また、好ましくは１０ｍｍ以上１００ｍｍ以下、更に好ましくは２０ｍｍ以上５０ｍｍ以下である。
【００４３】
芯棒６０は、図８に示すように、断面円形の棒状体からなり、断面形状が軸長方向に亘って均一な本体部６１の一端部に、流体流動方向に引き込まれることを防止するためのヘッド部６２、他端部に、ナット６４を螺合させるネジ部６３を有している。芯棒６０は、流体流動方向における、オリフィス部材の孔部４１を挟む両側において、保持部材７０Ａ，７０Ｂ及び７０Ｃに支持されるようになされており、それによって、孔部４１の横断面の所定位置（好ましくは中心位置）を貫通した状態が安定的に維持されるとともに、流体流動時における芯棒６０の振動が抑制される。
【００４４】
上流側第１保持部材７０Ａは、図９に示すように、断面円形の円筒状をなし、流体流動方向の後端側に、芯棒６０を所定位置に支持する芯棒保持部７１を有している。芯棒保持部７１は、コア部材２０の上述した上流側保持部材収容部２３と相補形状を有する外筒７２と、外筒７２の内部に３枚の支持片７３を介して連接された内筒７４とを有しており、内筒７４の中心に、芯棒６０の外形と相補形状を有し、芯棒６０を嵌挿可能な貫通孔７４ａを有する。そして、上流側保持部材収容部２３に嵌合させた状態の上流側第１保持部材７０Ａの貫通孔７４ａ内に芯棒６０を嵌挿させることで、芯棒６０を、第１流路１１の軸線の位置に安定的に支持が可能である。
【００４５】
上流側第１保持部材７０Ａは、芯棒６０の保持部７１より上流側に、芯棒６０のヘッド部を固定するためのヘッド部固定部７５を有している。ヘッド部固定部７５は、前述した外筒７２における保持部７１から前方に延出する部分と、該外筒７２の周端部に形成された一対の凹嵌部７６と、一対の凹嵌部７６に掛け渡すように嵌合されるヘッド押さえ部材７７とからなる。
【００４６】
上流側第２保持部材７０Ｂは、図１０に示すように、上流側第１保持部材７０Ａの芯棒保持部７１と同一の構成を有しており、上流側第１保持部材７０Ａと同様に、外筒７２、貫通孔７４ａを有し、支持片７３を介して外筒７２内に支持された内筒７４を有している。そして、上流側保持部材収容部２３に嵌合させた状態の上流側第２保持部材７０Ｂの貫通孔７４ａ内に芯棒６０を嵌挿させることで、芯棒６０を、第１流路１１の軸線の位置に安定的に支持が可能である。
【００４７】
下流側保持部材７０Ｃは、図１１に示すように、断面円形の円筒状をなし、その軸長方向の一端に芯棒保持部７１を有している。下流側保持部材７０Ｃの芯棒保持部７１も、外筒７２の外径及び内径が異なる以外は、上流側第１保持部材７０Ａの芯棒保持部７１と同様の構成を有しており、上流側第１保持部材７０Ａと同様に、外筒７２、貫通孔７４ａを有し、支持片７３を介して外筒７２内に支持された内筒７４を有している。下流側保持部材７０Ｃの外筒７２は、ハウジング部材３０の保持部材収容部３６と相補形状を有しており、保持部材収容部３６に嵌挿される。
【００４８】
下流側保持部材７０Ｃは、その軸長方向における芯棒保持部７１とは反対側にスペーサー部７８を有している。スペーサー部７８は、外筒７２における芯棒保持部７１から延出する部分からなり、外径及び内径が、芯棒保持部７１における外筒７２の外径及び内径と一致している。
【００４９】
上流側第１保持部材７０Ａ、上流側第２保持部材７０Ｂ及び下流側保持部材７０Ｃのそれぞれにおいて、内筒７４を支持する支持片７３は、内筒７４の周方向における複数箇所に設けることが好ましく、周方向に等間隔に複数設けることがより好ましい。図示例では、内筒７４の周囲に等間隔に３枚設けているが、これに代えて、内筒７４の周囲の１箇所又は２箇所に設けても良く、４箇所以上に設けてもよい。
【００５０】
間隔保持部材５０及び第２間隔保持部材８０は、それぞれ、断面円形の円筒状をなし、間隔保持部材５０は、外径及び内径が、上流側第１保持部材７０Ａ及び上流側第２保持部材７０Ｂそれぞれの外筒７２の外径及び内径と一致している。第２間隔保持部材８０は、外径及び内径が、下流側保持部材７０Ｃの外筒７２の外径及び内径と一致している。
【００５１】
第２間隔保持部材８０は、外面形状が、下流側保持部材収容部３６の内面形状と相補形状を有し、下流側保持部材収容部３６内に、下流側保持部材７０Ｃと共に嵌挿可能であると共に、下流側保持部材収容部３６に挿入する順序を任意に変更可能である。また、第２間隔保持部材８０として、流体流動方向の長さが同一又は異なる複数のものを用意しておき、それらを適宜の位置に挿入することで、オリフィス部材の孔部４１より下流側（図４中右側）において、下流側保持部材７０Ｃが芯棒６０を支持する位置Ｐ４とオリフィス部材の孔部４１との間の距離Ｌｂを調整可能である。
また、後述する下流側保持部材７０Ｃも、ハウジング部材３０の保持部材収容部３６に嵌挿させる際の向きを逆転可能であり、それによって、オリフィス部材の孔部４１から、下流側保持部材７０Ｃにより芯棒を支持する位置Ｐ４までの距離Ｌｂの長さを更に多様に変更することができる。例えば、そのように向きを逆転した場合、距離Ｌｂの長さの変更後は、図４に示すように、芯棒を支持する位置Ｐ４はＰ３となり、距離ＬｂはＬｄとなる。前記距離Ｌｂ及びＬｄは、好ましくは１５ｍｍ以上、更に好ましくは２０ｍｍ以上であり、また、好ましくは６０ｍｍ以下、更に好ましくは３５ｍｍ以下であり、また１５ｍｍ以上６０ｍｍ以下、特に２０ｍｍ以上３５ｍｍ以下とすることが好ましい。
【００５２】
第２間隔保持部材８０及び下流側保持部材７０Ｃは、それぞれの内部に相互に連通した貫通孔１４Ａを形成する。貫通孔１４Ａは、その一端が流体流入側において開口しているとともに、その他端が流体流出側においても開口している。この貫通孔１４Ａと、先に述べたオリフィス部材４０における円柱形の第２凹陥部４６とで、流体拡大部１０Ｄの流路拡大域１４（図１（ａ）参照）が形成される。流路拡大域１４は、第２エンドキャップ９５に形成された流体排出孔９６に連通しており、混合された流体は、第２エンドキャップ９５の配管接続用凹陥部９６ａに螺合等により着脱可能に取り付けられる配管（図示せず）及び流体排出孔９６を介して流体混合器１０の外部に排出される。
【００５３】
第１エンドキャップ９０は、図４に示すように、キャップ天面９２と、該キャップ天面９２から垂下する袴部９３とを有している。袴部９３の内面には、ハウジング部材３０の第１のネジ山３７と螺合するネジ山（図示せず）が形成されている。つまり、第１エンドキャップ９０は、ハウジング部材３０の流体流入側において、ハウジング部材３０と螺合するようになっている。
そして、図３及び図４に示すように、第１エンドキャップ９０をハウジング部材３０と螺合させることにより、ハウジング部材３０と、ハウジング部材３０の貫通孔３１内に柱状部２１が嵌合された状態のコア部材２０とが、第１エンドキャップ９０によって固定されると共に、コア部材２０の所定位置に、コア部材２０の２３内に嵌挿された、上流側第１保持部材７０Ａ、間隔保持部材５０及び上流側第２保持部材７０Ｂがそれぞれ固定される。
【００５４】
第２エンドキャップ９５は、図４に示すように、キャップ天面９７と、該キャップ天面９７から垂下する袴部９８とを有している。袴部９８の内面には、ハウジング部材３０の第２のネジ山３８と螺合するネジ山（図示せず）が形成されている。つまり、第２エンドキャップ９５は、ハウジング部材３０の流体流出側において、ハウジング部材３０と螺合するようになっている。
そして、図３及び図４に示すように、第２エンドキャップ９５をハウジング部材３０と螺合させることにより、ハウジング部材３０内の所定位置に、下流側収容部３３内に嵌挿された、オリフィス部材４０、第２間隔保持部材８０及び下流側保持部材７０Ｃがそれぞれ固定される。
また、このようにして、オリフィス部材４０の孔部４１を挟む両側において、上流側第１保持部材７０Ａ，上流側第２保持部材７０Ｂ及び下流側保持部材７０Ｃが固定されることによって、上流側第１保持部材７０Ａ側から、これらの保持部材の内筒７４の貫通孔７４ａの総てを貫通するように嵌挿させた芯棒６０が、孔部４１の横断面の所定位置（好ましくは中心位置）を貫通した状態に固定される。
【００５５】
以上の構成を有する各部品を組み付けて流体混合器１０を組み立てるときには、まずコア部材２０の柱状部２１を、ハウジング部材３０の貫通孔３１内に、流体流入側から挿入して、コア部材２０とハウジング部材３０とを嵌合させる。また、コア部材２０の上流側保持部材収容部２３内に、流体流入側から、上流側第２保持部材７０Ｂ、間隔保持部材５０及び上流側第１保持部材７０Ａをこの順に嵌挿し、更に芯棒６０を、これらの保持部材の内筒７４の貫通孔７４ａの総てを貫通するように嵌挿させ、ヘッド部押さえ部材７７を、上流側第１保持部材７１Ａの凹嵌部７６に嵌合させる。そして、この状態下に、ハウジング部材３０の流体流入側において、第１エンドキャップ９０をハウジング部材３０と螺合する。
次に、ハウジング部材３０の下流側収容部３３内に、流体流出側から、オリフィス部材４０、第２間隔保持部材８０及び下流側保持部材７０Ｃを、この順に挿入して、オリフィス部材４０をオリフィス部材収容部３５に嵌合させると共に、第２間隔保持部材８０及び下流側保持部材７０Ｃをそれぞれ保持部材収容部３６に嵌挿させる。また、芯棒６０に張力を付加する場合には、芯棒６０の端部のネジ部６３にナット６４を螺合させ、その螺合の程度を適宜に調節することで、芯棒６０に所望の張力を加える。この状態下に、ハウジング部材３０の流体流出側において、第２エンドキャップ９５をハウジング部材３０と螺合する。
【００５６】
本実施形態の流体混合器１０によれば、上流側第１保持部材７０Ａ、上流側第２保持部材７０Ｂ及び下流側保持部材７０Ｃによって、芯棒６０を、オリフィス部材４０の孔部４１を挟む両側において支持することによって、該芯棒６０が、オリフィス部材４０の孔部４１の横断面の所定位置（好ましくは中心位置）を貫通した状態が安定に維持されると共に、該孔部４１を貫通させた状態の芯棒６０の振動が抑制される。
また、芯棒６０が、流体流入側にヘッド部６２を有し、ヘッド部６２が上流側第１保持部材７０Ａの内筒７４の端部に当接する位置より下流側に移動することが規制されるため、芯棒６０が、流体流動方向に引き込まれることを確実に防止することができる。更に、ヘッド部押さえ部材７７によりヘッド部６２が、流体流動方向の上流側及び下流側の両方向への移動が防止されるため、芯棒６０の流体流動方向の振動を抑制することが可能となる。
【００５７】
芯棒６０に設けたネジ部６３にナット６４を螺合させて締め付けることにより、芯棒６０に張力を加える張力付加機構を備えるため、芯棒６０に張力を加えて、芯棒６０の振動を一層効果的に抑制することができると共に、芯棒６０に加える張力も適宜に調整することができる。
【００５８】
また、本実施形態の流体混合器１０によれば、上述したように、各部材を上述したように組み付けることによって、流体混合器１０を構成することができるようにしたため、この流体混合器１０はメンテナンス性が極めて良好なものである。また、ボルト及びナットによる締結を行わずに、第１及び第２エンドキャップ９０，９５の螺合という簡単な操作によって各部品を組み付けることができるので、流体混合器１０の組み立て及び分解が極めて容易である。流体混合器１０の組み立て及び分解を繰り返しても、各部品の位置合わせを精度良く行うことができる。しかも、コア部材２０とハウジング部材３０とオリフィス部材４０との嵌合方向軸の両側から螺合を行うので、組み立て後に流体混合器１０にがたつきが生じることも効果的に防止される。
特に、コア部材２０とオリフィス部材４０とが、ハウジング部材３０を基軸（基準部品）として該ハウジング部材３０と嵌合するので、これらの部品の位置決めの精度を高くすることが容易である。
【００５９】
本実施形態の流体混合器１０は、以上の構成を有することに加え、コア部材２０の柱状部２１を、ハウジング部材３０の貫通孔３１へ挿入する挿入深さを調整する調整機構を更に具備していてもよい。例えば、コア部材２０の環状第２端面２２ｂ（図５参照）と、ハウジング部材３０の流体流入側の端面３４との間に、シムと呼ばれる薄板（図示せず）を介在させることで、柱状部２１の挿入の挿入深さを調整することができる。つまり、図１（ａ）に示す距離Ｌ及び隙間δの程度を調整することができる。この場合、薄板の厚みを増減させたり、薄板を介在させる枚数を増減させたりすることで、柱状部２１の挿入の挿入深さを調整することができる。薄板としては、例えば柱状部２１の柱状基部２１ａの断面よりも大きな開口部を有する円環状の薄板を用いることができる。
【００６０】
前記の調整機構の別の例として、コア部材２０の鍔部２２に、柱状部２１の延びる方向と同方向に延びる貫通ネジ孔を設けることができる。この貫通ネジ孔にネジ（例えば、いわゆるイモネジと呼ばれるセットスクリュー）を螺合しておく。そして、コア部材２０の鍔部２２におけるハウジング部材３０との対向面である環状第２端面２２ｂ（図５参照）からのネジの突出量を調整することで、コア部材２０の柱状部２１をハウジング部材３０の貫通孔３１へ挿入する挿入深さを調整可能にできる。
【００６１】
芯棒に張力を加える張力付加機構の別の例として、下流側保持部材７０Ｃの内筒７４の内面の流体流動方向の全体又は一部に雌ネジ部を形成し、該内筒７４に挿入される芯棒６０の外面に、その雌ネジ部に螺合する雄ネジ部を形成することもできる。その場合、芯棒６０の端面に、ドライバーの先端形状に対応する形状の凹部を形成し、該凹部にドライバーの先端を嵌合させて回転させることで、芯棒６０に所望の張力を与えることができる。
また、芯棒に張力を加える張力付加機構の更に別の例として、下流側保持部材７０Ｃの外筒７２に、下流側保持部材７０Ｃの軸長方向と平行に延びる貫通ネジ孔を設けることもできる。この貫通ネジ孔には、ネジ（例えば、いわゆるイモネジと呼ばれるセットスクリュー）を螺合しておく。そして、図４に示すように、下流側保持部材７０Ｃの内筒７４から突出する芯棒６０にナット６４を螺合させるか、前述した張力付加機構の別の例と同様に芯棒６０の端部を内筒７４に形成したネジ部と螺合させた状態において、下流側保持部材７０Ｃの外筒７２の第２間隔保持部材８０との対向面から突出するネジの突出量を調整することで、芯棒６０に所望の値の張力を与えることができる。
【００６２】
また、芯棒に張力を加える張力付加機構の更に別の例として、図８に示す芯棒６０を、流体流入側と流体流出側とを逆に使用し、ナット６４を螺合させる程度を、流体流入側において調整して、芯棒６０に所望の張力を与えることもできる。また、芯棒６０の両端にナット６４を螺合可能な構成とし、ナット６４を螺合させる程度を、流体流入側及び流体流出側の任意の側において調整して芯棒６０に加える張力を調整可能とすることもできる。また、ヘッド部６２を、ナット６４を螺合して形成することもできる。
【００６３】
流体混合器１０を構成する各部品は、例えば金属、セラミックス、ガラス、合成樹脂等で形成することができる。
【００６４】
本実施形態の流体混合器１０は、例えば分散相と連続相が均一に分散した乳化物を製造する混合装置などに適用される。
【００６５】
本実施形態の流体混合器１０に供給される流体としては、気相、液相、気液混合相、乳化相、固液混合相（スラリー）など流動性を保持する性状のものであればよく、それらのうちの２種の組み合わせ（同相の組み合わせも含む）を任意に選択できる。
【００６６】
本発明において、オリフィス部材の孔部より上流側における芯棒の支持位置は、該芯棒の支持位置とオリフィス部材の孔部との間の流体が層流となる位置であることが好ましい。例えば、上述した実施形態の流体混合器１０においては、上流側第１及び第２保持部材の内、第２保持部材を、コア部材の柱状先端部２１ｂの先端域までの範囲内において、第１流体が層流となる位置に配することが好ましい。斯かる位置に配することにより、第１流体と第２流体が合流する液体合流部１０Ｂから液体縮流部１０Ｃまでの範囲において、第１流体と第２流体を、噴流拡大部１０Ｄへ安定的に送液することができる。
【００６７】
また、本発明において、オリフィス部材の孔部より下流側における芯棒の支持位置は、該孔部から噴射された流体の乱流エネルギーが最大となる位置より下流側であることが好ましい。例えば、上述した実施形態の流体混合器１０においては、下流側保持部材を、オリフィス部材の孔部を始点として、流体流出側の端部から、流体流路Ｇの断面積からなる相当直径の１０倍以上下流側の位置に配することが好ましい。斯かる位置に配することにより、下流側保持部材が孔部４１から噴射された噴流の妨げとなることを抑制し、流体混合器１０の混合能力の低下を防止することができる。
【００６８】
本発明の流体の混合方法においては、例えば、前述した流体混合器１０を用いて、第１流体及び第２流体を混合する。第１流体及び第２流体は、前述の通り、気相、液相、気液混合相、乳化相、固液混合相（スラリー）など流動性を保持する性状のものであればよく、それらのうちの２種の組み合わせ（同相の組み合わせも含む）を任意に選択できる。
【００６９】
本発明の乳化物の製造方法においては、例えば、前述した液体混合器１０を用いて、水相と油相とを混合して乳化物を製造する。
製造する乳化物は、水相（Ｗ）を連続相、油相（Ｏ）を分散相とする水中油型（Ｏ／Ｗ型）の乳化物であっても良いし、油相（Ｏ）を連続相、水相（Ｗ）を分散相とする油中水型（Ｗ／Ｏ型）の乳化物であっても良い。
水相の成分は、水のみであっても良いし、水に水溶性の成分を溶解させた水溶液、水に微粒子、粉体等を分散させた分散液等であっても良い。また、油相の成分は、動物由来の油、植物由来の油若しくは化学合成油又はこれらに含まれる２以上の組み合わせのみであっても良いし、これらに油溶性の成分を溶解させた溶解液、これらに微粒子、粉体等を分散させた分散液等であっても良い。
また、乳化状態の安定化のために乳化剤（界面活性剤）を配合することも好ましい。これらは、混合前の水相に配合しておいても良いし、混合前の油相に配合しておいても良い。乳化剤として用いる界面活性剤は、カチオン界面活性剤、アニオン界面活性剤、ノニオン界面活性剤の何れでも良い。
水相、油相の構成成分あるいはそれらに含有させる成分は、乳化物の具体的用途等に応じて、その具体的用途に従来用いられている各種公知のものを任意に選択できる。
【００７０】
上述した液体混合器１０においては、第１流体を水相、第２流体を油相として、両者を混合させても良いし、第２流体を水相、第１流体を油相として、両者を混合させても良いが、前者が好ましい。
また、水相（Ｗ）と油相（Ｏ）の混合比率（質量基準）は、製造する乳化物の具体的用途等に応じて適宜に決定することができ、特に制限はないが、例えば、Ｗ：Ｏ＝１００：１〜１：１００とすることができる。
製造する乳化物が水中油型（Ｏ／Ｗ型）の場合、水相（Ｗ）と油相（Ｏ）の混合比率（質量基準）は、Ｗ：Ｏ＝１：１〜１００：１であることが好ましく、より好ましくは２：１〜５０：１である。
製造する乳化物が油中水型（Ｗ／Ｏ型）の場合、水相（Ｗ）と油相（Ｏ）の混合比率（質量基準）は、Ｗ：Ｏ＝１：１〜１：１００であることが好ましく、より好ましくは１：２〜１：５０である。
【００７１】
乳化物の具体的な製品への用途としては、フェイスケア製品、ボディケア製品等が挙げられるが、これらに限られるものではない。
乳化物であるフェイスケア製品としては、化粧用や日焼け止め用の化粧水や乳液、クリーム等が挙げられる。
乳化物であるボディケア製品としては、全身の保湿剤用や入浴剤用の乳液やクリーム等が挙げられる。
【００７２】
本発明の流体の混合方法及び乳化物の製造方法によれば、例えば、オリフィス部材の孔部に芯棒を挿通せずに小スケールで混合を行った後、第１流体及び第２流体の合計流量を増大させてスケールアップするに当たり、オリフィス部材の孔部に芯棒を挿通させて芯棒の周囲に形成されるギャップ幅を、小スケール時の孔部の半径に比してあまり大きくならないように抑制することで、小スケール（ラボスケール等）時に得られた好ましい流体の混合状態を、スケールアップしても容易に得ることができ、スケールアップしても、複数種類の流体を所望の状態に混合することができ、また、所望の状態に乳化した乳化物を得ることができる。
ここで、所望の状態とは、例えば、小スケール（ラボスケール等）時に得た好ましい分散状態であり、例えば、第１流体と第２流体とが液滴を残さずに完全に混合した状態（非乳化状態）、水中油型に乳化した状態、油中水型に乳化した状態等であり、特に乳化物の場合のより具体的な例としては、液滴の分散の均一性が高い状態、特定範囲の粒径の液滴の存在割合が高い状態、特定範囲の粒径の液滴の存在比率が特定の範囲にある状態、一定の粒径以上の液滴が存在しない状態等を挙げることができる。
【００７３】
なお、小スケールとスケールアップ後のスケール（便宜上、大スケールともいう）とは、両者を対比した相対的なもので、第１及び第２流体の合計流量等の倍率等に特に制限はないが、第１及び第２流体が共に液体である場合の一例を挙げるとすれば、流体混合器に対する両液体の合計供給量を、スケールアップ前の小スケールでは、１ｋｇ／ｈｒ以上５ｋｇ／ｈｒ以下とするのに対し、スケールアップ後の大スケールでは、２０ｋｇ／ｈｒ以上２０００ｋｇ／ｈｒ以下とする。スケールアップに関して、液体の合計供給量の倍率としては、例えば４倍以上２０００倍以下とする。
また、スケールアップの前後で、流体の混合割合等の条件は同じでも異なっても良い。芯棒を用いること、特に振動を抑制するように用いることで、流体の混合割合が異なる場合であっても、スケールアップ前後の混合性能の差を小さくすることができる。
【００７４】
以上、本発明をその好ましい実施形態に基づき説明したが、本発明は前記の実施形態に制限されず、当業者の技術常識の範囲内で前記の実施形態以外の種々の変更形態を構成してもよい。
例えば、芯棒６０は、全長に亘って直径が均一な棒状体であって、横断面が増大したヘッド部６２及び／又はネジ部６３を有しないものであっても良い。また、ヘッド部６２を有する一方、軸長方向のどこにもネジ部を有しないものであっても良い。
【００７５】
上述した実施形態に関し、さらに以下の流体混合器、流体の混合方法及び乳化物の製造方法を開示する。
【００７６】
＜１＞  一方向に延びる第１流路、及び第１流路と同方向に延びる第２流路と、
第１流路及び第２流路の流体流出側に設けられ、第１流路を流通した第１流体と第２流路を流通した第２流体とが合流する流体合流部と、
合流した第１流体及び第２流体が縮流する流体縮流部と、
縮流した第１流体及び第２流体が流入する流体拡大部とを有する流体混合器であって、
流体縮流部を形成するオリフィス部材の孔部に、周囲に環状の流体流路が形成されるように芯棒が挿通されており、該芯棒が、前記孔部を挟む両側において支持されている、流体混合器。
【００７７】
＜２＞  前記第１流路及び前記第２流路は、それらの断面形状が同心の位置に設けられている前記＜１＞記載の流体混合器。
＜３＞  前記流体合流部は、その形状が、前記流体縮流部を形成する孔部に向かって収束するコーン形状のような先細り形状に形成されているか、横断面形状が流体流動方向に沿って均一形状に形成されている前記＜１＞又は＜２＞記載の流体混合器。
＜４＞  前記流体合流部は、前記第１流路の終端から前記オリフィス部材の孔部までの距離が１ｍｍ以上２０ｍｍ以下である前記＜１＞〜＜３＞の何れか１に記載の流体混合器。
＜５＞  前記芯棒は、前記孔部の横断面の中心位置を貫通するように配されている前記＜１＞〜＜４＞の何れか１に記載の流体混合器。
＜６＞  前記芯棒は、断面円形であり、該芯棒の周囲に形成される環状の前記流体流路の幅（ギャップ幅）は、該芯棒の周方向の全域に亘って均一である前記＜１＞〜＜５＞の何れか１に記載の流体混合器。
＜７＞  前記流体混合器は、複数の部品を組み付けて構成されており、かかる複数の部品は、コア部材、ハウジング部材、オリフィス部材、間隔保持部材、芯棒、上流側第１保持部材、上流側第２保持部材、下流側保持部材、第２間隔保持部材、第１のエンドキャップ及び第２のエンドキャップを含んでいる前記＜１＞〜＜６＞の何れか１に記載の流体混合器。
＜８＞  前記コア部材は一方向に延びる柱状部を有しており、該柱状部の断面形状は、円形である前記＜７＞記載の流体混合器。
＜９＞  前記柱状部の柱状先端部の先端域の形状は、先細りのテーパー形状に形成されているか、又は凸の曲面状に形成されている前記＜８＞記載の流体混合器。
＜１０＞  前記上流側保持部材収容部に、前記上流側第２保持部材、前記間隔保持部材及び前記上流側第１保持部材をこの順に挿入した状態における前記コア部材には、該コア部材の全長に亘る前記第１流路が、該コア部材の軸線方向に沿って形成される前記＜７＞〜＜９＞の何れか１に記載の流体混合器。
【００７８】
＜１１＞  前記第１流路の断面形状は円形である前記＜１＞〜＜１０＞の何れか１に記載の流体混合器。
＜１２＞  前記第１流路の横断面形状は長さ方向の略全域に亘って同一形状である前記＜１＞〜＜１１＞の何れか１に記載の流体混合器。
＜１３＞  前記第１流路の断面形状が円形であり、その直径が好ましくは２ｍｍ以上、更に好ましくは４ｍｍ以上であり、また、好ましくは３０ｍｍ以下、更に好ましくは１５ｍｍ以下であり、また、好ましくは２ｍｍ以上３０ｍｍ以下、更に好ましくは４ｍｍ以上１５ｍｍ以下である前記＜１＞〜＜１２＞の何れか１に記載の流体混合器。
＜１４＞  前記ハウジング部材は、前記コア部材の柱状部との嵌合が可能な貫通孔を有しており、該貫通孔の横断面形状は長さ方向に沿って同一形状であるか、あるいは長さ方向に沿って連続的に又は段階的に拡径や縮径している前記＜７＞〜＜９＞の何れか１に記載の流体混合器。
＜１５＞  前記第２流路の断面形状は、円環状になっている前記＜１＞〜＜１４＞の何れか１に記載の流体混合器。
＜１６＞  前記第２流路の流体流出側の端部域は、隙間δが流体流動方向で均一である前記＜１＞〜＜１５＞の何れか１に記載の流体混合器。
＜１７＞  前記隙間δが、好ましくは０．０５ｍｍ以上、更に好ましくは０．５ｍｍ以上であり、また、好ましくは１０ｍｍ以下、更に好ましくは５ｍｍ以下であり、また、好ましくは０．０５ｍｍ以上１０ｍｍ以下、更に好ましくは０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下である前記＜１６＞記載の流体混合器。
＜１８＞  前記ハウジング部材の流体流出側には、下流側収容部が凹設されており、
前記下流側収容部の最奥部には、前記オリフィス部材が収容されるオリフィス部材収容部が形成されており、
前記オリフィス部材収容部に前記オリフィス部材が嵌合されることで、前記第１流路の軸線と、前記オリフィス部材の孔部の中心位置とが位置合わせされるようになっている前記＜７＞記載の流体混合器。
＜１９＞  前記下流側保持部材を第２間隔保持部材と共に挿入可能な下流側保持部材収容部を備え、
前記前記下流側保持部材収容部に、前記下流側保持部材が嵌挿されることで、該下流側保持部材に支持された前記芯棒の軸心と、前記オリフィス部材の孔部の中心位置とが位置合わせされるようになっている前記＜７＞記載の流体混合器。
【００７９】
＜２０＞  前記オリフィス部材の孔部内の流路は、その横断面形状が流体流動方向に沿って流体流入端から流体流出端まで均一である前記＜１＞〜＜１９＞の何れか１に記載の流体混合器。
＜２１＞  前記オリフィス部材の孔部は、その孔長さが、好ましくは０．１ｍｍ以上、更に好ましくは０．２ｍｍ以上であり、また、好ましくは５ｍｍ以下、更に好ましくは３ｍｍ以下であり、また、好ましくは０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下、更に好ましくは０．２ｍｍ以上３ｍｍ以下である前記＜１＞〜＜２０＞の何れか１に記載の流体混合器。
＜２２＞  前記オリフィス部材の孔部は、断面形状が円形である場合、その孔径が、好ましくは１ｍｍ以上、更に好ましくは２ｍｍ以上であり、また、好ましくは１３．５ｍｍ以下、更に好ましくは７ｍｍ以下であり、また、好ましくは１ｍｍ以上１３．５ｍｍ以下、更に好ましくは２ｍｍ以上７ｍｍ以下である前記＜１＞〜＜２１＞の何れか１に記載の流体混合器。
＜２３＞  前記オリフィス部材の孔部における前記芯棒の直径が、好ましくは０．３ｍｍ以上、更に好ましくは１．３ｍｍ以上であり、また、好ましくは１２．８ｍｍ以下、更に好ましくは６．３ｍｍ以下であり、また、好ましくは０．３ｍｍ以上１２．８ｍｍ以下、更に好ましくは１．３ｍｍ以上６．３ｍｍ以下である前記＜１＞〜＜２２＞の何れか１に記載の流体混合器。
＜２４＞  前記オリフィス部材の孔部における前記芯棒の周囲に形成される細幅の環状の流体流路は、その断面積が、好ましくは０．７ｍｍ2以上、更に好ましくは１．８ｍｍ2以上であり、また、好ましくは１５ｍｍ2以下、更に好ましくは７．４ｍｍ2以下であり、また、好ましくは０．７ｍｍ2以上１５ｍｍ2以下、更に好ましくは１．８ｍｍ2以上７．４ｍｍ2以下である前記＜１＞〜＜２３＞の何れか１に記載の流体混合器。
＜２５＞  前記芯棒を、前記孔部を挟む両側において支持する上流側保持部材及び下流側保持部材を有し、上流側保持部材及び／又は下流側保持部材とオリフィス部材の孔部との間の距離を調整可能な機構を備えている、前記＜１＞〜＜２４＞の何れか１に記載の流体混合器。
＜２６＞  前記上流側保持部材を間隔保持部材と共に挿入可能な上流側保持部材収容部を備え、上流側保持部材収容部に挿入する間隔保持部材の長さ及び／又は個数を変更することで、上流側保持部材とオリフィス部材の孔部との間の距離Ｌａを調整可能である、前記＜２５＞記載の流体混合器。
＜２７＞  前記上流側保持部材とオリフィス部材の孔部との間の距離、特にオリフィス部材の孔部に近い方の上流側保持部材と該孔部との間の距離が、好ましくは１０ｍｍ以上、更に好ましくは２０ｍｍ以上であり、また、好ましくは１００ｍｍ以下、更に好ましくは５０ｍｍ以下であり、また、好ましくは１０ｍｍ以上１００ｍｍ以下、更に好ましくは２０ｍｍ以上５０ｍｍ以下である前記＜２５＞又は＜２６＞記載の流体混合器。
＜２８＞  前記下流側保持部材を第２間隔保持部材と共に挿入可能な下流側保持部材収容部を備え、下流側保持部材収容部に挿入する第２間隔保持部材の長さ及び／又は個数を変更することで、下流側保持部材とオリフィス部材の孔部との間の距離を調整可能である、前記＜２５＞〜＜２７＞の何れか１に記載の流体混合器。
＜２９＞  前記下流側保持部材も、前記下流側保持部材収容部に嵌挿させる際の向きを逆転可能であり、それによって、オリフィス部材の孔部から、該下流側保持部材により前記芯棒を支持する位置までの距離の長さを変更することができる前記＜２８＞記載の流体混合器。
＜３０＞  前記距離が、好ましくは１５ｍｍ以上、更に好ましくは２０ｍｍ以上であり、また、好ましくは６０ｍｍ以下、更に好ましくは３５ｍｍ以下であり、また、好ましくは１５ｍｍ以上６０ｍｍ以下、更に好ましくは２０ｍｍ以上３５ｍｍ以下である前記＜２９＞記載の流体混合器。
【００８０】
＜３１＞  前記芯棒に、横断面の大きいヘッド部を設け、該ヘッド部が、前記オリフィス部材の孔部より上流側の芯棒保持部材に係止されるようになされている、前記＜１＞〜＜２７＞の何れか１に記載の流体混合器。
＜３２＞  前記芯棒に張力を加える張力付加機構を備えている、前記＜１＞〜＜３１＞の何れか１に記載の流体混合器。
＜３３＞  前記張力付加機構が、前記芯棒に設けたネジ部と該ネジ部に螺合するナットによる締め付け機構である、前記＜３３＞記載の流体混合器。
＜３４＞  オリフィス部材の孔部より上流側における芯棒の支持位置は、該芯棒の支持位置とオリフィス部材の孔部との間の流体が層流となる位置である、前記＜１＞〜＜３３＞の何れか１に記載の流体混合器。
＜３５＞  前記流体混合器は、第２間隔保持部材を有し、該第２保持部材は、前記コア部材の柱状先端部の先端域までの範囲内において、流体が層流となる位置に配される、前記＜３４＞記載の流体混合器。
＜３６＞  オリフィス部材の孔部より下流側における芯棒の支持位置は、該孔部から噴射された流体の乱流エネルギーが最大となる位置より下流側である、前記＜１＞〜＜３５＞の何れか１に記載の流体混合器。
【００８１】
＜３７＞  前記＜１＞〜＜３６＞の何れか１に記載の流体混合器を用いて、第１流体及び第２流体を混合する流体の混合方法。
【００８２】
＜３８＞  第１流体及び第２流体は、気相、液相、気液混合相、乳化相、固液混合相（スラリー）など流動性を保持する性状のものであり、それらのうちの２種の組み合わせ（同相の組み合わせも含む）を任意に組み合わせて用いる、前記＜３７＞記載の流体の混合方法。
＜３９＞  オリフィス部材の孔部に芯棒を挿通せずに小スケールで混合を行った後、第１流体及び第２流体の合計流量を増大させてスケールアップするに当たり、オリフィス部材の孔部に芯棒を挿通させて芯棒の周囲に形成されるギャップの幅を、小スケール時の孔部の半径に比してあまり大きくならないように抑制する、前記＜３７＞又は＜３８＞記載の流体の混合方法。
＜４０＞  第１及び第２流体が共に液体である場合、前記流体混合器に対する両液体の合計供給量を、スケールアップ前の小スケールでは、１ｋｇ／ｈｒ以上５ｋｇ／ｈｒ以下とするのに対し、スケールアップ後の大スケールでは、２０ｋｇ／ｈｒ以上２０００ｋｇ／ｈｒ以下とし、
スケールアップに関して、液体の合計供給量の倍率として、４倍以上２０００倍以下とする、前記＜３９＞記載の流体の混合方法。
【００８３】
＜４１＞  前記＜１＞〜＜３６＞の何れか１に記載の流体混合器を用いて、水相と油相とを混合して乳化物を製造する乳化物の製造方法。
【００８４】
＜４２＞  水相（Ｗ）を連続相、油相（Ｏ）を分散相とする水中油型（Ｏ／Ｗ型）の乳化物を製造する、前記＜４１＞記載の乳化物の製造方法。
＜４３＞  水相（Ｗ）と油相（Ｏ）の混合比率（質量基準）を、Ｗ：Ｏ＝１００：１〜１：１００とする、前記＜４１＞記載の乳化物の製造方法。
＜４４＞  製造する乳化物が水中油型（Ｏ／Ｗ型）の場合、水相（Ｗ）と油相（Ｏ）の混合比率（質量基準）は、Ｗ：Ｏ＝１：１〜１００：１であることが好ましく、より好ましくは２：１〜５０：１である、前記＜４１＞〜＜４３＞のいずれか１記載の乳化物の製造方法。
【実施例】
【００８５】
次に、実施例及び比較例に基づいて本発明を更に具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例及び比較例によって何ら限定されるものではない。
〔実施例１〜１２及び比較例１〜２〕
先ず、芯棒６０の支持位置、個数や張力を変更又は調整することにおける、振動の状況について実験を行った。
図４に示す構成の流体混合器１０を構成すると共に、エンドキャップ９０に取り付けた配管から第１流体として、水道水を供給すると共に、ハウジング３０の側面に取り付けた配管から第２流体として水道水を供給し、その際の芯棒６０に生じる振動の程度を計測した。図１２に示すように、第１流体及び第２流体の水道水は、１か所の水道栓から１本の配管で接続し、流体混合器１０の直前で第１流体と第２流体の配管に分岐し、流体混合器１０へ接続を行った。また分岐する直前の配管には、ＳＭＣ社製の圧力計（Ｇ４６）を取り付けた。
流体混合器１０へ第１流体及び第２流体とする水道水を供給した際の圧力は０．３７ＭＰａであり、圧力計によって圧力の振れが無い状態であることを目視で確認した。
第１流体及び第２流体の合計流量については、図１２に示すように、流体混合器１０から流体排出された流量を測定した結果、１５６ｋｇ／ｈｒであった。また排出された水道水を１０００ｍｌのディスポカップで受け取り、水道水の温度を計測したところ、水温は２２℃であった。
【００８６】
流体混合器１０の合流部を図１（ｃ）に示すが、第１流路の外面となるコア部材２０の孔径ｄ５は９ｍｍ、第１流路の内面となる芯棒６０の直径ｄ２は１．３ｍｍとした。第２流体の外面となるハウジング部材３０の孔径ｄ３は２５ｍｍ、第２流路の内面となるコア部材２０の直径ｄ４は２０ｍｍとした。コア部材２０の柱状先端部２１ｂの先端角度θ１は１２０°、オリフィス部材４０の第１凹陥部４５の角度θ２は１２０°とし、コア部材２０の柱状先端部２１ｂの先端域と、オリフィス部材４０における流体流入側に位置する第１凹陥部４５とで画定される隙間δを１．２５ｍｍとした。またオリフィス部材４０の孔部を図２に示すが、孔部４１の孔径ｄ１は２ｍｍ、孔部４１における芯棒６０の直径ｄ２は１．３ｍｍ、ギャップ幅Ｗは０．３５ｍｍ、芯棒６０の周囲の環状の流体流路Ｇの断面積は１．８１ｍｍ2とした。
【００８７】
芯棒６０の振動は、図４中のＳ１，Ｓ２の位置に、ハウジング３０の周方向に９０度異なる位置から２つのセンサーを挿入し、２つのセンサーにより芯棒６０の軸長方向と直交する２方向の変位量を計測した。実施例１〜１２については、図３のように装置内の流路方向が水平となるように設置した。比較例１及び２については、第１エンドキャップ９０に形成された流体供給孔９１を上方側に、第２エンドキャップ９５に形成された流体排出孔９６を下方側に向け、装置内の流路方向が鉛直方向となるように設置した。
センシングには、センサーヘッドとして、キーエンス社製の渦電流式変位センサー（ＡＨ−３０３Ａ）、キーエンス社製のアンプユニット（ＡＳ−４２１Ａ）、インターフェースユニット及び計測ユニットとして、キーエンス社製のデータ収集システム（ＮＲ−５００、ＮＲ−ＨＡ０８）を用い、センシング速度を２ＫＨｚとして行った。
【００８８】
実施例２〜５、及び７〜１０には、芯棒６０の端部のネジ部６３にナット６４を螺合させ、表１に示す張力を加えた。ネジ部６３とナット６４の螺合方法は、東日製作所製のトルクゲージ（１２００ＡＴＧ）を用い、トルク法で行った。またトルク法による張力の計算式は次のようにした。
Ｔ＝ネジ締付けトルク（Ｎ・ｍ）（表１参照）
Ｋ＝トルク係数（０．２）
Ｆ＝張力（Ｎ）
ｄ＝ネジの呼び径（ｍｍ）（ネジの呼びＭ１．２）
以上から計算式は
Ｔ＝Ｋ×Ｆ×ｄより、Ｆ＝（Ｔ×１０００）÷（Ｋ×ｄ）となる。
これにより、実施例５に示すネジ締め付けトルク０．０４Ｎ・ｍの場合は、
Ｆ＝（０．０４×１０００）÷（０．２×１．２）
Ｆ＝１６６（Ｎ）となる。
他のネジ締付けトルクにおける張力についても、先述と同様に計算した。
【００８９】
〔実施例１〜５〕
表１に示すように実施例１〜５においては、上流側第１保持部材７０Ａ、上流側第２保持部材７０Ｂ及び下流側保持部材７０Ｃを、図４に示す通りの位置Ｐ１、Ｐ２及びＰ４に固定した。芯棒６０を支持する上流側保持部材７０Ｂとオリフィス部材の孔部４１との間の距離Ｌａを４０ｍｍ、該孔部４１と下流側保持部材７０Ｃとの距離Ｌｂを５４ｍｍ、芯棒６０を支持する上流側保持部材７０Ａと該孔部４１との間の距離Ｌｃを９７ｍｍとした。また、実施例１においては、芯棒６０に張力を付加せず、実施例２〜５においては、表１に示す張力を付加した。
【００９０】
〔実施例６〜１０〕
実施例６〜１０においては、上流側第１保持部材７０Ａ及び下流側保持部材７０Ｃを、実施例１と同様に、図４に示す通りの位置Ｐ１及びＰ４に固定する一方、上流側第２保持部材７０Ｂを無くして、その代わりに長さの長い間隔保持部材５０を配した。芯棒６０を支持する上流側保持部材７０Ａとオリフィス部材の孔部４１との間の距離Ｌｃを９７ｍｍ、該孔部４１と下流側保持部材７０Ｃとの距離Ｌｂを５４ｍｍとした。また、実施例６においては、芯棒６０に張力を付加せず、実施例７〜１０においては、表１に示す張力を付加した。
【００９１】
〔実施例１１〕
実施例１１においては、上流側第１保持部材７０Ａ、上流側第２保持部材７０Ｂを、実施例１と同様に、図４に示す通りの位置Ｐ１及びＰ２に固定する一方、下流側保持部材７０Ｃの挿入方向を逆にして、下流側保持部材７０Ｃによる芯棒６０の支持位置を、図４中のＰ３で示す位置とし、距離Ｌｄを３４ｍｍとした。
〔実施例１２〕
実施例１２においては、上流側第１保持部材７０Ａ及び下流側保持部材７０Ｃによる芯棒６０の支持位置を、図４に示す通りの位置Ｐ１及びＰ３の位置とする一方、上流側第２保持部材を無くして、その代わりに長さの長い間隔保持部材５０を配した。
【００９２】
〔比較例１〕
芯棒６０を、図４に示す位置Ｐ１の位置で、上流側第１保持部材７０Ａのみにより支持させ、オリフィス部材の孔部４１より下流側での芯棒の支持は行わなかった。
〔比較例２〕
芯棒６０を、図４に示す位置Ｐ１及びＰ２の位置で、上流側第１保持部材７０Ａ及び上流側第２保持部材７０Ｂにより支持させ、オリフィス部材の孔部４１より下流側での芯棒の支持は行わなかった。
【００９３】
実施例１〜１２及び比較例１〜２において、測定した芯棒の最大振幅を表１に示した。表１に示す最大振幅は、位置Ｓ１及び位置Ｓ２に配置した２つのセンサーにより芯棒６０の軸長方向と直交する２方向のそれぞれの最大振幅（ｍｍ）である。最大振幅が小さい場合は、芯棒６０は所定の位置付近に存在するため、ギャップ幅Ｗの変位量は小さく、振動が小さいことが判る。一方最大振幅が大きい場合、芯棒６０は所定の位置から瞬間的に大きく離れた位置に存在するため、ギャップ幅Ｗの変位量は大きく、振動が大きいことが判る。また、表１に、下記基準により評価した評価結果を合わせて示した。評価については、２つのセンサーのそれぞれの最大振幅を比較し、大きい方の値について評価した結果を示した。
評価結果：
ａ：２つのセンサーの最大振幅が、０．０５ｍｍ未満
ｂ：２つのセンサーの最大振幅が、０．０５ｍｍ以上０．１０ｍｍ未満
ｃ：２つのセンサーの最大振幅が、０．１０ｍｍ以上０．２０ｍｍ未満
ｄ：２つのセンサーの最大振幅が、０．２０ｍｍ以上
【００９４】
表１に示す最大振幅の結果から明らかなように、オリフィス部材の孔部４１を挟む両側で芯棒を支持した本発明の実施例においては、片側（上流側）のみで支持した比較例に比較して、芯棒の振動が顕著に抑制された。
更に、実施例１と実施例２〜５との比較、及び実施例６と実施例７〜１０との比較から、芯棒に張力を加えることにより、芯棒の振動が一層顕著に抑制されることが判る。
【００９５】
【表１】
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【００９６】
〔実施例１３〜１５及び比較例３〕
次に、芯棒６０の支持位置、個数や張力を変更又は調整することにおける、混合性能への影響について実験を行った。
図４に示す構成の流体混合器１０を構成すると共に、図１３に示すように、
エンドキャップ９０に取り付けた配管から第１流体として、水相原料を供給すると共に、ハウジング部材３０の側面に取り付けた配管から第２流体として油相原料を供給した。この時の、第１流体と第２流体の混合によって生成された乳化物の平均粒子径を測定し、芯棒の支持位置、個数や張力と平均粒子径の大きさの関係を検証した。また、ここで示す平均粒子径の大きさについては、流体混合器１０によって混合された乳化物の平均粒子径を比較した場合、平均粒子径が小さいと混合性能は高く、平均粒子径が大きいと混合性能は低くなる。
表２に実験に用いた第１流体と第２流体の原料組成を示し、図４に示す構成の流体混合器を構成すると共に、図１３に示す設備構成で実験を行った。第１流体が接続する配管の上流側から、原料タンク（容量１００Ｌ）、タクミナ社製のダイヤフラムポンプ（ＰＬ−０８０）、キーエンス社製の流量センサー（ＦＤ−ＳＳ２０Ａ）と圧力計（ＡＰ−Ｖ８０）、第２流体が接続する配管の上流側から、原料タンク（容量７０Ｌ）、タクミナ社製のダイヤフラム式ポンプ（ＰＬ−０３０）、キーエンス社製の流量センサー（ＦＤ−ＳＳ２Ａ）と圧力計（ＡＰ−Ｖ８０）を接続し、混合時の流量及び圧力の計測を行った。流量及び圧力の計測では、インターフェースユニット及び計測ユニットとして、キーエンス社製のデータ収集システム（ＮＲ−５００、ＮＲ−ＨＡ０８）を用いた。
流体混合器１０で混合された乳化物は、図４で示された流体排出孔９６に取り付けた配管から外部に排出されたものを採取し、後述する乳化物の希釈調整を行った後、堀場製作所社製の動的光散乱式粒子径分布測定装置（ＳＺ−１００）で測定した。
【００９７】
流体混合器１０の合流部を図１（ｃ）及び図２に示すが、第１流路の外面となるコア部材２０の孔径ｄ５は９ｍｍ、第１流路の内面となる芯棒６０の直径ｄ２は１．３ｍｍとした。第２流体の外面となるハウジング部材３０の孔径ｄ３は２５ｍｍ、第２流路の内面となるコア部材２０の直径ｄ４は２０ｍｍとした。コア部材２０の柱状先端部２１ｂの先端角度θ１は１２０°、オリフィス部材４０の第１凹陥部４５の角度θ２は１２０°とし、コア部材２０の柱状先端部２１ｂと、オリフィス部材４０における流体流入側に位置する第１凹陥部４５とで画定される隙間δを１．２５ｍｍとした。また孔部４１の孔径ｄ１は２．９８ｍｍ、孔部４１における芯棒６０の直径ｄ２は１．３ｍｍ、ギャップ幅Ｗは０．８４ｍｍ、芯棒の周囲の環状の流体流路Ｇの断面積は５．６５ｍｍ2とした。
【００９８】
図４に示す流体混合器１０へ接続される第１流体の流量は３６０ｋｇ／ｈｒ、第２流体の流量は４０ｋｇ／ｈｒ、孔部４１と芯棒６０との間を流れる流量は４００ｋｇ／ｈｒとした。その時の第１流体及び第２流体の平均圧力は、共に０．４ＭＰａであった。
乳化物の採取は、送液を開始してから０．４ＭＰａに達した後、図４の流体排出孔９６を介して流体混合器１０から外部に排出した乳化物を、５００ｍｌのディスポカップで受け取った。その後、乳化物を５０ｍｌのスクリュー管に移し、イオン交換水で２０倍に希釈調整してから、動的光散乱式粒子径分布測定装置（ＳＺ−１００）で、水相成分中の油相成分の散乱光強度基準の算術平均径を測定した。なお、平均粒子径は、前記希釈調整した乳化物を９回測定した算術平均径の平均値である（以下、実施例１３〜１５及び比較例３でも同様）。
【００９９】
〔実施例１３〜１４〕
表３に示すように実施例１３及び１４においては、上流側第１保持部材７０Ａ及び下流側保持部材７０Ｃを、図４に示す通りの位置Ｐ１及びＰ４に固定する一方、上流側第２保持部材７０Ｂを無くして、その代わりに長さの長い間隔保持部材５０を配した。芯棒６０を支持する上流側保持部材７０Ａとオリフィス部材の孔部４１との間の距離Ｌｃを９６ｍｍ、該孔部４１と下流側保持部材７０Ｃとの距離Ｌｂを５４ｍｍとした。また、実施例１３においては、芯棒６０に張力を付加せず、実施例１４においては、表３に示す張力を付加した。
【０１００】
〔実施例１５〕
実施例１５においては、上流側第１保持部材７０Ａ、上流側第２保持部材７０Ｂ及び下流側保持部材７０Ｃを、図４に示す通りの位置Ｐ１、Ｐ２及びＰ４に固定した。芯棒６０を支持する上流側保持部材７０Ｂとオリフィス部材の孔部４１との間の距離Ｌａを４０ｍｍ、該孔部４１と下流側保持部材７０Ｃとの距離Ｌｂを５４ｍｍ、芯棒６０を支持する上流側保持部材７０Ａと該孔部４１との間の距離Ｌｃを９７ｍｍとした。また、実施例１５においては、表３に示す張力を付加した。
【０１０１】
〔比較例３〕
芯棒６０を図４に示す位置Ｐ１及びＰ２で、上流側第１保持部材７０Ａ及び上流側第２保持部材７０Ｂにより支持させ、オリフィス部材の孔部４１より下流側での芯棒の支持は行わなかった。
【０１０２】
実施例１３〜１５及び比較例３において、測定した乳化物の平均粒子径の結果（Ｎ＝９）を表３に示した。
表３に示す平均粒子径の結果から明らかなように、オリフィス部材４０の孔部４１を挟む両側で芯棒を支持することで、片側（上流側）のみで支持した比較例に比較して、乳化物の平均粒子径が一層顕著に小さくなった。更に、実施例１３と実施例１４との比較から、芯棒６０に張力を加え、芯棒の振動を抑制することで、乳化物の平均粒子径が小さくなり、混合性能が高まったことが判る。また更に、実施例１４と実施例１５との比較から、芯棒６０を支持する上流側保持部材７０Ｂを増設し、孔部４１との距離を狭めることで、乳化物の平均粒子径が小さくなり、混合性能が高まったことが判る。また、表３に、下記基準により評価した評価結果を合わせて示した。
評価結果：
Ａ：平均粒子径が、３００ｎｍ未満
Ｂ：平均粒子径が、３００ｎｍ以上
【０１０３】
【表２】
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【０１０４】
【表３】
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【符号の説明】
【０１０５】
１０  流体混合器
１０Ａ  流体流路部
１０Ｂ  流体合流部
１０Ｃ  流体縮流部
１０Ｄ  流体拡大部
１１  第１流路
１２  第２流路
２０  コア部材
２１  柱状部
２１ａ  柱状基部
２１ｂ  柱状先端部
２２  鍔部
２３  上流側保持部材収容部
３０  ハウジング部材
３１  貫通孔
３３  下流側収容部
３５  オリフィス部材収容部
３６  下流側保持部材収容部
４０  オリフィス部材
４１  孔部
５０  間隔保持部材
６０  芯棒
７０Ａ  上流側第１保持部材（保持部材）
７０Ｂ  上流側第２保持部材（保持部材）
７０Ｃ  下流側保持部材（保持部材）
７２  外筒
７３  支持片
７４  内筒
７４ａ  貫通孔
８０  第２間隔保持部材
９０  第１のエンドキャップ
９５  第２のエンドキャップ
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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