(57)【要約】      （修正有）【課題】混合処理効率を良好に確保することができるとともに、圧力損失を大幅に低減させることが可能な静止型流体混合処装置を提供する。【解決手段】流入孔２４と連通する中心部から略同一平面上を放射線方向に直線状に伸延させて複数の分流流路ｒ１を形成すると共に、同分流流路ｒ１は流体を蛇行させながら流動させて、同流体にせん断力を加えるように形成し、上記分流流路ｒ１の終端部はリング状の連通流路ｒ３を介して板状空間となした集合流路ｒ２の周縁部である始端部に連通させて、上記集合流路ｒ２の始端部の周囲から流体を流入させると共に、同集合流路内を流出孔２５と連通する中心部である終端部に向けて平面状に緩やかに蛇行させて流動させることで、径方向のみならず周方向にも面的に均一化させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流入孔と連通する中心部から略同一平面上を放射線方向に直線状に伸延させて複数の分流流路を形成すると共に、同分流流路は流体を蛇行させながら流動させて、同流体にせん断力を加えるように形成し、
上記分流流路の終端部はリング状の連通流路を介して板状空間となした集合流路の周縁部である始端部に連通させて、
上記集合流路の始端部の周囲から流体を流入させると共に、同集合流路内を流出孔と連通する中心部である終端部に向けて平面状に緩やかに蛇行させて流動させることで、径方向のみならず周方向にも面的に均一化させるようにしたことを特徴とする静止型流体混合装置。
【請求項２】
分流流路と連通流路とを形成する一対の第１・第２分流流路形成体と、集合流路を形成する一対の第１・第２集合流路形成体とを、同軸的にかつ一体的に連結して、連通流路の終端部と集合流路の始端部とを連通させ、第１分流流路形成体の中心部に流入孔を形成する一方、第２集合流路形成体の中心部に流出孔を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】
一対の第１・第２集合流路形成体は、板状に形成した第１・第２集合流路形成本片の対向面にそれぞれリング状の越流突条片を突出状に形成すると共に径方向に間隔を開けて対向状態に配置して、一対の第１・第２集合流路形成体間に平面状に緩やかに蛇行する集合流路を形成したことを特徴とする請求項２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、流体を混合処理する静止型流体混合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、静止型流体混合装置の一形態として、流体の流入口を貫通状態に形成した第１混合エレメントに、第２混合エレメントを対向させて配置して、両混合エレメントの間に、前記流入口から両混合エレメントの間に流入した流体が流れる混合流路を形成すると共に、当該混合流路は、前記流入口から導入された流体を分流させる複数の分流部と、分流された流体を合流させる複数の合流部とを具備し、両混合エレメントの外周部には、前記混合流路を通過した流体の流出口を備えているものがある。
【０００３】
そして、流出口は、第２混合エレメントの外周部に多数の小径円形孔を円周方向に間隔を開けて穿設することにより形成している。また、第１混合エレメントと第２混合エレメントとの間には環状のシール部を介在させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】ＷＯ２００２／０７０１１７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、この従来の静止型流体混合装置は、混合流路を通過した流体が、第２混合エレメントの外周部に形成された流出口である多数の小径円形孔中に分流しながら流入することになり、各小径円形孔中を通過する際の流体の圧力が不均一となってばらつくために、その際の圧力損失が大きくなって、単位時間当たりの処理量を大きくすることが困難となっている。たとえば、より高圧の流体を供給することで処理量を大きくすることが考えられるが、供給する流体を高圧にすると、第１混合エレメントと第２混合エレメントとの間に介設しているシール部において流体漏れが生じるという不具合がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）請求項１記載の本発明に係る静止型流体混合装置は、流入孔と連通する中心部から略同一平面上を放射線方向に直線状に伸延させて複数の分流流路を形成すると共に、同分流流路は流体を蛇行させながら流動させて、同流体にせん断力を加えるように形成し、上記分流流路の終端部はリング状の連通流路を介して板状空間となした集合流路の周縁部である始端部に連通させて、上記集合流路の始端部の周囲から流体を流入させると共に、同集合流路内を流出孔と連通する中心部である終端部に向けて平面状に緩やかに蛇行させて流動させることで、径方向のみならず周方向にも面的に均一化させるようにしたことを特徴とする。
（２）請求項２記載の本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、分流流路と連通流路とを形成する一対の第１・第２分流流路形成体と、集合流路を形成する一対の第１・第２集合流路形成体とを、同軸的にかつ一体的に連結して、連通流路の終端部と集合流路の始端部とを連通させ、第１分流流路形成体の中心部に流入孔を形成する一方、第２集合流路形成体の中心部に流出孔を形成したことを特徴とする。
（３）請求項３記載の本発明に係る静止型流体混合装置は、請求項２記載の静止型流体混合装置であって、一対の第１・第２集合流路形成体は、板状に形成した第１・第２集合流路形成本片の対向面にそれぞれリング状の越流突条片を突出状に形成すると共に径方向に間隔を開けて対向状態に配置して、一対の第１・第２集合流路形成体間に平面状に緩やかに蛇行する集合流路を形成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明では、中心部から略同一平面上を放射線方向に直線状に伸延する複数の分流流路を設けて、各分流流路中を蛇行させながら流動させることで流体にせん断力を加えて、流体を超微細化かつ均一化することができる。そして、分流流路の終端部をリング状の連通流路を介して板状空間となした集合流路の周縁部である始端部に連通させ、分流流路から流出した流体をリング状の連通流路を介して集合流路の始端部の周囲から略均等に流入させると共に、集合流路内を中心部である終端部に向けて平面状に緩やかに蛇行させて流動させることで、径方向のみならず周方向にも面的に均一化させることができる。そのため、流体を超微細化かつ均一化する混合処理効率を良好に確保することができる。しかも、圧力損失を大幅に低減させることができて、低圧で流体混合処理を行なうことができる。その結果、パッキンなどのシール部材を使用する必要がなくなり、シール部材の交換などの作業が不要になって、メンテナンスが容易になる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明に係る静止型流体混合装置の側面断面説明図。
【図２】同静止型流体混合装置のエレメントの分解斜視説明図。
【図３】同静止型流体混合装置のエレメントの側面断面説明図。
【図４】第１分流流路形成体の背面図。
【図５】第２分流流路形成体の正面図。
【図６】第１集合流路形成体の背面図。
【図７】第２集合流路形成体の正面図。
【０００９】
本発明に係る流体撹拌部の正面断面説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明を実施するための形態は、以下の通りである。
【００１１】
静止型流体混合装置Ｍについて、図１〜図７を参照しながら説明する。ここで、図１は静止型流体混合装置Ｍの側面断面説明図、図２は同静止型流体混合装置Ｍのエレメントの分解斜視説明図、図３は同静止型流体混合装置Ｍのエレメントの側面断面説明図、図４は第１分流流路形成体２８の背面図、図５は第２分流流路形成体２９の正面図、図７は第１集合流路形成体３０の背面図、及び、図７は第２集合流路形成体３１の正面図である。
【００１２】
すなわち、静止型流体混合装置Ｍは、図１に示すように、両端が開口している円筒形状のケーシング体２０内に単数ないしは複数（本実施形態では５組）の混合ユニット２１を着脱自在に収容し、ケーシング体２０の前・後端面に前・後部規制体２２,２３を着脱自在に取り付けている。そして、前・後部規制体２２,２３の中央部はケーシング体２０の軸線上に配置して、前部規制体２２の中央部に流入部としての流入口２４を開口する一方、後部規制体２３の中央部に流出部としての流出口２５を開口している。２０ａ,２０ｂはケーシング体２０の両端開口部に形成したフランジ、２２ａは前部規制体２２の周縁部に形成した前部規制体フランジ、２３ａは後部規制体２３の周縁部に形成した後部規制体フランジ、２６,２７はフランジ同士を連結する連結ボルトである。
【００１３】
このようにして、流入口２４から流入された単数種類ないしは複数種類の流体（例えば、液体及び／又は気体、液体及び液体、気体及び気体）が５個の混合ユニット２１中を順次流動して混合処理され、流出口２５から流出されるようにしている。ここで、流出口２５に接続した流出流路である流出管（図示せず）と、流入口２４に接続した流入流路である流入管（図示せず）との間に、三方弁（図示せず）を介して戻り流路である戻り管（図示せず）を介設することで、流体を所望回数ないしは所望時間だけ静止型流体混合装置Ｍ内を通して循環させることができるようにして、所望の混合処理効果を得ることができる。
【００１４】
混合ユニット２１は、図１〜図７に示すように、分流流路ｒ１を形成する一対の第１・第２分流流路形成体２８,２９と、集合流路ｒ２を形成する一対の第１・第２集合流路形成体３０,３１とを、一体的連結用ボルト３２,３２により同軸的にかつ一体的に連結している。
【００１５】
第１分流流路形成体２８は、図２〜図４に示すように、円板状に形成した第１分流流路形成本片３３の周縁部に短幅円筒状の周壁片３４を下流側（流出口側）に突出状に形成して、キャップ状に形成している。そして、第１分流流路形成本片３３の内面と周壁片３４の内周面とで円板状の収容空間３５を形成すると共に、同収容空間３５内に上記第２分流流路形成体２９と第１・第２集合流路形成体３０,３１を収容して、周壁片３４の端面と第２集合流路形成体３１の背面は面一状態となしている。第１分流流路形成本片３３の中央部には軸線方向に開口する流入孔３６を形成している。第１分流流路形成本片３３の内面側には流入孔３６から円周側に向けて放射状に伸延する複数（本実施形態では８条）の第１分流流路形成凹部３３ａを円周方向に等間隔に形成している。第１分流流路形成本片３３の内面は第１分流流路形成凹部３３ａを除いて扁平な当接面３３ｂとなしている。ケーシング体２０内に混合ユニット２１を収容した状態では、ケーシング体２０の内周面に周壁片３４の外周面を隙間のない密着状態に面接させている。第１分流流路形成本片３３の外面は扁平な当接面３３ｅとなして、前記した前部規制体２２の内面に密着状に面接させている。３７はボルト挿通孔である。
【００１６】
第２分流流路形成体２９は、図２,図３及び図５に示すように、第２分流流路形成本片３８を第１分流流路形成本片３３よりもやや小径の円板状に形成している。そして、第２分流流路形成本片３８の周端面３８ｂと上記周壁片３４の内周面３４ａとの間に、ケーシング体２０の軸線方向視で、略均等幅でリング状の連通流路ｒ３を形成している。また、連通流路ｒ３は上流側から下流側に拡径状に形成して、分流流路ｒ１の終端部と集合流路ｒ２の始端部とを連通している。第２分流流路形成本片３８の第１分流流路形成本片３３と対向する面側には、中央部から縁周側に向けて放射状に伸延する複数（本実施形態では８条）の第２分流流路形成凹部３８ａを円周方向に等間隔に形成している。第２分流流路形成本片３８の内面は第２分流流路形成凹部３８ａを除いて扁平な当接面３８ｃとなしている。３９はボルト孔である。
【００１７】
このようにして、ボルト挿通孔３７とボルト孔３９を符合させて一体的連結用ボルト３２を挿通することで、第１分流流路形成本片３３と第２分流流路形成本片３８とを対向状態にて連結すると、第１分流流路形成本片３３の当接面３３ｂと第２分流流路形成本片３８の当接面３８ｃとが面接触すると共に、第１分流流路形成本片３３の８本の第１分流流路形成凹部３３ａと第２分流流路形成本片３８の８本の第２分流流路形成凹部３８ａとが整合して８本の分流流路ｒ１が形成される（図１参照）。
【００１８】
分流流路ｒ１を形成する一方の第１分流流路形成凹部３３ａは、図４に示すように、流入孔３６側の基端部から周縁部側の先端部に向けて流路断面積を漸次縮小させて形成している。Ｗ１は第１分流流路形成凹部３３ａの基端幅、Ｗ２は第１分流流路形成凹部３３ａの先端幅であり、基端幅Ｗ１＞先端幅Ｗ２となしている。分流流路ｒ１を形成する他方の第２分流流路形成凹部３８ａも同様に形成している。図２〜図４に示すように、第１分流流路形成凹部３３ａ内には四角形板状に形成した第１蛇行流路形成片３３ｃを仕切り状に配設すると共に、同第１蛇行流路形成片３３ｃの先端部を第１分流流路形成本片３３側から第２分流流路形成本片３８側に向けて突出させている。また、図２,図３及び図５に示すように、第２分流流路形成凹部３８ａ内には四角形板状に形成した第２蛇行流路形成片３８ｄを仕切り状に配設すると共に、同第２蛇行流路形成片３８ｄの先端部を第２分流流路形成本片３８側から第１分流流路形成本片３３側に向けて突出させている。そして、図１に示すように、これら蛇行流路形成片３３ｃ,３８ｄは第１・第２分流流路形成凹部３３ａ,３８ａの伸延方向に間隔を開けて交互に配置している。
【００１９】
このようにして、流入孔３６から流入した流体は、各蛇行流路形成片３３ｃ,３８ｃを越流しながら折り返し状に流動して、周縁部側に蛇行状態に流動するようにしている。そして、流体は蛇行流動中に混合処理されるようにしている。
【００２０】
また、図３に示すように、第１蛇行流路形成片３３ｃは第１分流流路形成凹部３３ａ内から突出させて、同第１蛇行流路形成片３３ｃ内をその伸延方向に多数個に区画すると共に、先端の越流縁部３３ｄを第２分流流路形成凹部３８ａ内まで伸延させて配置している。第２蛇行流路形成片３８ｄは第２分流流路形成本片３８内から突出させて、同第２分流流路形成本片３８内をその伸延方向に多数個に区画すると共に、先端の越流縁部３８ｅを第１分流流路形成凹部３３ａ内まで伸延させて配置している。そして、各蛇行流路形成片３３ｃ,３８ｄは互い違い（交互）に略等間隔で配置している。
【００２１】
このように、各蛇行流路形成片３３ｃ,３８ｄは互い違い（交互）に配置すると共に、各蛇行流路形成片３３ｃ,３８ｄの越流縁部３３ｄ,３８ｅを相互に対向する分流流路形成凹部３３ａ,３８ａ内まで伸延させることで、混合ユニット２１の軸線方向に往復して放射線方向に伸延する蛇行流路（図１参照）を形成することができると共に、この蛇行流路の振幅を大きく形成することができる。その結果、流体にせん断力が作用する蛇行流路の流路長を可及的に長く形成することができて、混合する流体の超微細化（１μｍ未満のナノレベル）かつ均一化を効率良く行うことができる。
【００２２】
また、第１集合流路形成体３０は、図１〜図３及び図６に示すように、薄肉円板状の第１集合流路形成本片３０ａを前記第２分流流路形成本片３８の外径と略同一径に形成している。第２分流流路形成本片３８の背面は扁平な当接面３８ｆとなす一方、同当接面３８ｆと対向する第１集合流路形成本片３０ａの面も扁平な当接面３０ｂとなして、両当接面３８ｆ,３０ｂを面接触させている。第１集合流路形成本片３０ａの背面は扁平な対向面３０ｃとなすと共に、同対向面３０ｃにリング状の越流突条片３０ｄを第１集合流路形成本片３０ａの中心点と同心的に下流側へ突出させて一体成形している。４０はボルト孔である。
【００２３】
第２集合流路形成体３１は、図１〜図３及び図７に示すように、薄肉円板状の第２集合流路形成本片３１ａを前記周壁片３４の内径と略同一径に形成している。ここで、第２集合流路形成本片３１ａの周端面は周壁片３４の内周面に密着して周壁片３４の開口端面を密閉することで集合流路ｒ３から流体が漏れないようにしている。第１集合流路形成本片３０ａの対向面３０ｃと対向する第２集合流路形成本片３１ａの面も扁平な対向面３１ｃとなすと共に、同対向面３１ｃにリング状の越流突条片３１ｄを第２集合流路形成本片３１ａの中心点と同心的に上流側へ突出させて一体成形している。越流突条片３１ｄは越流突条片３０ｄよりも大径に形成して、同越流突条片３０ｄの外周側にあって半径方向に間隔を開けて対向状態に配置している。３１ｅは越流突条片３１ｄの先端縁部から第１集合流路形成本片３０ａの対向面３０ｃ側に突出させて形成した対向間隔保持片である。第２集合流路形成本片３１ａの背面は扁平な当接面３１ｆとなして、第１分流流路形成本片３３の当接面３３ｅないしは後部規制体２３の内面に密着状に面接させている。４１は第２集合流路形成本片３１ａの中央部に形成した流出孔、４２は内周面に雌ネジを形成した筒状の螺着兼間隔保持用ボス部である。
【００２４】
そして、ボルト孔４０と螺着兼間隔保持用ボス部４２を符合させて、第１集合流路形成体３０と第２集合流路形成体３１を対向させると共に、第１集合流路形成本片３０ａの対向面３０ｃに第２集合流路形成体３１の対向間隔保持片３１ｅと螺着兼間隔保持用ボス部４２の各先端面を当接させることで、図１に示すように、集合流路ｒ２が形成されている。しかも、集合流路ｒ２は、リング状の連通流路ｒ３の終端部にその始端部が連通する一方、流出孔４１にその終端部が連通している。ここで、集合流路ｒ２は、周縁側であるリング状の連通流路ｒ３から流出した流体を、中心部側である流出孔４１に向かって集合状態に流動させると共に、その途中で混合ユニット２１の軸線方向に対向させて配置した越流突条片３０ｄ,３１ｄを越流させて蛇行状に流動させるようにしている。
【００２５】
従って、８本の分流流路ｒ１をそれぞれ蛇行しながら流通することで混合処理された流体は、各分流流路ｒ１の終端部からリング状の連通流路ｒ３の始端部、そして、連通流路ｒ３の終端部から集合流路ｒ２の始端部に均等に圧送され、同均等状態を保ちながら全周に亘って集合流路ｒ２の始端部から中心側の終端部に向けて蛇行しながら流動される。その結果、集合流路ｒ２における圧力損失を低減させながら混合均一性を向上させることができる。
【００２６】
また、静止型流体混合装置Ｍは、図１に示すように、流入口２４には最上流側に配置した混合ユニット２１の流入孔３６が連通し、上流側の混合ユニット２１の流出孔４１とそれに隣接する下流側の混合ユニット２１の流入孔３６が連通し、最下流側に配置した混合ユニット２１の流出孔４１に流出口２５が連通する。そして、各混合ユニット２１内では分流流路ｒ１と連通流路ｒ３と集合流路ｒ２が連通して、これらの流路ｒ１,ｒ３,ｒ２を流体が通過する間に超微細にかつ均一に混合処理される。
【００２７】
本実施形態では、混合ユニット２１内に中心部から略同一平面上を放射線方向に直線状に伸延する複数の分流流路ｒ１を設けて、各分流流路ｒ１中を蛇行させながら流動させることで流体にせん断力を加えて、流体を超微細化かつ均一化することができる。そして、分流流路ｒ１の終端部をリング状の連通流路ｒ３を介して略円板状空間となした集合流路ｒ２の周縁部である始端部に連通させ、分流流路ｒ１から流出した流体をリング状の連通流路ｒ３を介して集合流路ｒ２の始端部である周囲から略均等に流入させると共に、集合流路ｒ２内を中心部である終端部に向けて平面状に緩やかに蛇行させて流動させることで、径方向のみならず周方向にも面的に均一化させることができる。そのため、流体を超微細化かつ均一化する混合処理効率を良好に確保することができる。
【符号の説明】
【００２８】
Ｍ  静止型流体混合装置
ｒ１  分流流路
ｒ２  集合流路
ｒ３  連通流路
２０  ケーシング体
２１  混合ユニット
２２  前・後部規制体
２３  後部規制体
２８  第１分流流路形成体
２９  第２分流流路形成体
３０  第１集合流路形成体
３１  第２集合流路形成体
【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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