(57)【要約】【課題】微細で且つ均一の大きさの気泡を生成できるなど、処理対象の流体により均一に混合処理を施すことができ、より圧力損失が小さい静止型流体混合装置を提供すること。【解決手段】対向配置された第１混合エレメント３０および第２混合エレメント４０を有する混合ユニット２４を備えている静止型流体混合器１１において、第２混合エレメント４０の、第１混合エレメント３０との対向面の大きさを、第１混合エレメント３０の、第２混合エレメント４０と対向する側の面の大きさよりも小さく形成し、流出口２４ａとして、前記第２混合エレメント４０の外周縁と前記第１混合エレメント３０との間に形成される隙間状の開口を形成すると共に、この開口を第１混合エレメント３０の外周縁よりも内側に位置させた。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向配置された第１混合エレメントと第２混合エレメントを有する混合ユニットを備えており、第１混合エレメントに、流体の流入口が貫通状態で形成されており、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が両混合エレメントの間に形成されており、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岐部と、分流された流体を合流させる複数の合流部とを備えるものであり、両混合エレメントの外周部に、前記混合流路を通過した流体の流出口を備えている静止型流体混合装置において、
前記第２混合エレメントの、前記第１混合エレメントとの対向面は、前記第１混合エレメントの、前記第２混合エレメントとの対向面より小さくなっており、
前記流出口は、前記第２混合エレメントの外周縁と前記第１混合エレメントとの間に形成される隙間状の開口であることを特徴とする静止型流体混合装置。
【請求項２】
前記流出口から流出した混合流体を前記第２混合エレメントの前記対向面の反対の裏面側に案内する案内部を備えており、
当該案内部を経て前記第２混合エレメントの前記裏面側に送られた混合流体を集合させて放出口に送る集合流路を備えており、当該集合流路に、流路断面積を安定させるガイド体を設けた請求項１に記載の静止型流体混合装置。
【請求項３】
前記ガイド体に接する状態で前記第２混合エレメントの裏面側に配置される排出側エレメントを備えると共に、当該排出側エレメントに、前記集合流路を通過した流体の放出口を形成した請求項２に記載の静止型流体混合装置。
【請求項４】
前記流出口から流出した混合流体を前記第２混合エレメントの前記対向面の反対の裏面側に案内する案内部を備えており、
当該案内部を経て前記第２混合エレメントの前記裏面側に送られた混合流体を集合させる集合流路を備えており、
当該集合流路に接する状態で前記第２混合エレメントの裏面側に配置される排出側エレメントを備えると共に、当該排出側エレメントに、前記集合流路を通過した流体の放出口を形成した請求項１に記載の静止型流体混合装置。
【請求項５】
前記排出側エレメントは、前記集合流路に面する表面に複数の凹部を備えるものである請求項３又は請求項４に記載の静止型流体混合装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の静止型流体混合装置の前記流入口に、気体と液体とが混合された状態の気液混合流体を供給する気液混合流体供給管が接続されてなる静止型気泡生成装置。
【請求項７】
混合される前記気体は、酸素である請求項６に記載の静止型気泡生成装置。
【請求項８】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の静止型流体混合装置の前記流入口に、改質対象液体を供給する液体供給管が接続されてなる静止型液体改質処理装置。
【請求項９】
請求項８に記載される前記改質対象液体は、水である静止型水改質処理装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の静止型流体混合装置の前記流入口に、タンパク質、糖質、糖タンパク質、脂質の少なくともいずれか一つの成分と水分とを含む水性流体を供給する水性流体供給管が接続されてなる静止型水性流体混合装置。
【請求項１１】
前記水性流体は、ローヤルゼリーを含むものである請求項１０に記載の静止型水性流体混合装置。
【請求項１２】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の静止型流体混合装置の前記流入口に、固体と液体とが混合された状態の固液混合流体を供給する固液混合流体供給管が接続されてなる静止型固液混合装置。
【請求項１３】
前記固液体混合流体は、フコイダンを含有する海藻類を含むものである請求項１２に記載の静止型固液混合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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種として、気液混合流体中に微細で均一な大きさの気泡を生成する静止型の気泡生成装置がある。
【特許文献１】特開平９−２７１４１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
この従来の静止型気泡生成装置は、圧力損失が大きいので、単位時間当たりの処理量を大きくすることが難しかった。たとえば、より高圧の気液混合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、シール部における流体漏れが生ずる。この点は、気泡生成器に限らず、静止型流体混合装置全般について同様のことがいえる。シール部から漏れた流体は、混合流路を通過しておらず微細化されていないので、このような流体が最終的に排出される流体に混ざると、気体などの微細化の対象が微細化されていない流体が含まれることとなり、微細で均一な気泡などの成分を含む流体を生成できなくなる。
【０００４】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、流体成分をより微細化できると共に均一な大きさに微細化でき、しかも、より圧力損失が小さい静止型流体混合装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、本発明は、以下のような静止型流体混合装置を提供する。
【０００６】
請求項１に記載の発明は、対向配置された第１混合エレメントおよび第２混合エレメントを有する混合ユニットを備えており、第１混合エレメントに、気液混合状態の流体の流入口が貫通状態で形成されており、対向配置された両混合エレメントの間に、前記流入口から流入した流体を両混合エレメント外周側に流す混合流路が形成されており、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岐部と、分流された流体を合流させる複数の合流部とを備えるものであり、両混合エレメントの外周部に、前記混合流路を通過した流体を流出させる流出口を備えている静止型流体混合装置において、前記第２混合エレメントの、前記第１混合エレメントとの対向面の大きさを、前記第１混合エレメントの、前記第２混合エレメントと対向する側の面の大きさよりも小さく形成し、前記流出口として、前記第２混合エレメントの外周縁と前記第１混合エレメントとの間に形成される隙間状の開口を形成すると共に、当該開口を前記第１混合エレメントの外周縁よりも内側に位置させたことを特徴とするものである。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の静止型流体混合装置であって、前記第２混合エレメントの前記対向面の反対面側に、前記流出口から流出した液体を集合させる集合流路を備えており、当該集合流路に、流路断面積を安定させるガイド体を設けたことを特徴とするものである。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項２記載の静止型流体混合装置であって、前記ガイド体に接する状態で前記第２混合エレメントの反対面側に配置される排出側エレメントを備えると共に、当該排出側エレメントに、前記集合流路を通過した流体の放出口を形成したことを特徴とするものである。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の静止型流体混合装置であって、前記流出口から流出した混合流体を前記第２混合エレメントの前記対向面の反対の裏面側に案内する案内部を備えており、当該案内部を経て前記第２混合エレメントの前記裏面側に送られた混合流体を集合させる集合流路を備えており、当該集合流路に接する状態で前記第２混合エレメントの裏面側に配置される排出側エレメントを備えると共に、当該排出側エレメントに、前記集合流路を通過した流体の放出口を形成したことを特徴とするものである。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、請求項３又は請求項４に記載の静止型流体混合装置であって、前記排出側エレメントは、前記集合流路に面する表面に凹凸を備えるものである。
【００１１】
請求項６に記載の発明は、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の静止型流体混合装置の前記流入口に、気体と液体とが混合された状態の気液混合流体を供給する気液混合流体供給管が接続されてなる静止型気泡生成装置である。
【００１２】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の静止型気泡生成装置であって、混合される前記気体が酸素であるものである。
【００１３】
請求項８に記載の発明は、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の静止型流体混合装置の前記流入口に、改質対象液体を供給する液体供給管が接続されてなる静止型液体改質処理装置である。
【００１４】
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載される静止型液体改質処理装置であって、前記改質対象液体が水であるものである。
【００１５】
請求項１０に記載の発明は、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の静止型流体混合装置の前記流入口に、タンパク質、糖質、糖タンパク質、脂質の少なくともいずれか一つの成分と水分とを含む水性流体を供給する水性流体供給管が接続されてなる静止型水性流体混合装置である。
【００１６】
請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載の静止型水性流体混合装置であって、前記水性流体がローヤルゼリーを含むものである。
【００１７】
請求項１２に記載の発明は、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の静止型流体混合装置の前記流入口に、固体と液体とが混合された状態の固液混合流体を供給する固液混合流体供給管が接続されてなる静止型固液混合装置である。
【００１８】
請求項１３に記載の発明は、請求項１２に記載の静止型固液混合装置であって、前記固液体混合流体がフコイダンを含有する海藻類を含むものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明では、流出口として、第２混合エレメントの外周縁と第１混合エレメントとの間に形成される隙間状の開口を形成している。つまり、第２混合エレメントの外周縁に沿って、第２混合エレメントの外周全周に亘る流出口が形成されている。そして、第２混合エレメントの対向面の大きさを第１混合エレメントの対向する側の面の大きさよりも小さく形成し、当該開口を第１混合エレメントの外周縁よりも内側に位置させている。つまり、流出口である開口は、両混合エレメントからなる混合ユニットの下流側の面すなわち前記流入口が形成されている面とは反対側の面に形成されている。このような構成にすると、両混合エレメント間の混合流路は、流出口を介して両混合エレメントの下流側の流路に直接連通することになり、また全周に流出口が存在するので流体圧力のばらつきが発生しにくくなり、結果として、流路抵抗が低下する。流路抵抗が低下すると、供給する流体の圧力を高圧にしなくても処理量を増大させることができ、シール部における流体漏れを防止しつつ、処理量を増大させることができる。
【００２０】
また、本発明に係る静止型流体混合装置では、圧力損失が低下する。圧力損失が低下すると、同じ量の処理流体を供給する際、ポンプなどの処理流体供給手段の出力を小さくすることができる。また、同じ出力を維持するのであれば、処理能力が増大する。また、圧力損失の低下も一因であると考えられるが、流体混合処理に伴い発生する騒音が小さくなり、静粛性が向上していると共に、振動が小さくなる。流体混合処理時の騒音や振動が小さくなれば、例えば病院など、静粛性等が要求されるような場所への設置が可能になる。また、圧力損失が小さくなったので、低圧で流体混合処理を行なうことができるようになり、パッキンなどのシール部材を使用する必要がなくなった。これにより、シール部材の交換などの作業が不要になり、メンテナンスが容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明に係る静止型流体混合装置の実施形態について詳細に説明する。
【００２２】
本発明に係る静止型流体混合装置は、対向配置された第１混合エレメントおよび第２混合エレメントを有する混合ユニットを備えており、第１混合エレメントに、気液混合状態の流体の流入口が貫通状態で形成されており、対向配置された両混合エレメントの間に、前記流入口から流入した流体を両混合エレメント外周側に流す混合流路が形成されており、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岐部と、分流された流体を合流させる複数の合流部とを備えるものであり、両混合エレメントの外周部に、前記混合流路を通過した流体を流出させる流出口を備えている静止型流体混合装置である。
【００２３】
このような静止型流体混合装置において、第２混合エレメントの第１混合エレメントとの対向面の大きさを、第１混合エレメントの第２混合エレメントと対向する側の面の大きさよりも小さく形成し、流出口として前記第２混合エレメントの外周縁と第１混合エレメントとの間に形成される隙間状の開口を形成し、これにより、当該開口を第１混合エレメントの外周縁よりも内側に位置させている。
【００２４】
このような構成にすると、混合流路を流出口を介して両混合エレメントの下流側の流路に直接連通させることができ、流路抵抗が低下する。流路抵抗が低下すると、供給する流体の圧力を高圧にしなくても処理量を増大させることができ、シール部における流体漏れを防止しつつ、処理量を増大させることができる。
【００２５】
このとき、第２混合エレメントの対向面とは反対の反対側面を、第１混合エレメントのうち第２混合エレメントよりも外側に広がる部分の下流側の面の位置と面一になる位置または第１混合エレメントの流入口側に位置させてもよい。このようにすると、混合流路を通過した流体を、流出口から、第２混合エレメントの反対側面に直交する真後ろの下流方向または下流方向であって第２混合エレメントの中央寄りの方向に放出させることができる。このように、真後ろまたは中央寄りの方向に流体を放出できれば、より流路抵抗が低下する。
【００２６】
そして、第１混合エレメントと第２混合エレメントからなる混合ユニットを、上流側から下流側に複数設置してもよい。混合ユニットを複数段にすると、流体の混合処理性能（たとえば混合処理対象物をより微細化する性能や、微細化の際により均一な大きさに微細化する性能）が向上する。処理対象物が気液混合流体中の気体であれば、より微細で均一の大きさの気泡を生成できる。このとき、上流側の混合ユニットの第２混合エレメントと、下流側の混合ユニットの第１混合エレメントとの間に、上流側の流出口から流出した液体を下流側の混合ユニットの流入口に案内する集合流路を確保する集合流路確保構造を設けてもよい。集合流路確保構造としては、たとえば、第２混合エレメントの反対側面に設けた突起や、第１混合エレメントのうち第２混合エレメントよりも外側に広がる部分の下流側の面に設けた突起を挙げることができる。このような突起を設けると、複数の混合ユニットを、上流側から下流側に並べて配置したときに、上流側の混合ユニットの第２混合エレメントの突起が下流側の混合ユニットの第１混合エレメントに当接することで、先に説明した集合流路が確保される。なお、第２混合エレメントの反対側面を、第１混合エレメントのうち第２混合エレメントよりも外側に広がる部分の下流側の面の位置よりも第１混合エレメントの流入口側に位置させた場合は、第１混合エレメントのうち第２混合エレメントよりも外側に広がる部分が上記突起として機能するので、上記突起をさらに設ける必要はない。
【００２７】
また、前記第２混合エレメントの前記対向面の反対面側に、前記流出口から流出した液体を集合させる集合流路を備え、この集合流路に、流路断面積を安定させるガイド体を設けてもよい。
【００２８】
第２混合エレメントの外周に全周に亘って形成された流出口から流出した流体を一旦集合させて１つの放出口から流出させるようにすると、集合流路は、流出口から放出口に向かって急速に流路断面積が小さくなる構造になる。流路断面積が急激に増減する構造は、流路抵抗が大きくなりやすく、また流体の圧力が局所的に高圧になりやすい。たとえば局所的高圧がシール部分など流体の漏れが生じやすい位置またはその近傍で生ずると、流体の漏れが生じやすくなる。この点、集合流路に、流路断面積を安定させるガイド体を設けると、流出口から放出口にかけて流路断面積が安定し、流路抵抗が増大することや局所的に流体圧力が高圧になることが防止される。
【００２９】
第２混合エレメントとこれに隣接して設置される板状の部材との間に集合流路が形成されているような構造の場合、ガイド体としては、例えば、上流側から下流側に向けて流路断面積を一定にできるように先すぼみ形状になっているものを挙げることができ、このような形状のガイド体を複数設ける構造を挙げることができる。
【００３０】
そして、ガイド体を第２混合エレメントに一体的に形成することもできる。第２混合エレメントとは別に、ガイド体を備えた部材を設置してもよいが、そのようにすると、静止型流体混合装置が大型化すると共に、構造が複雑になる。この点、第２混合エレメントにガイド体を形成すれば、部材が増えることがなく、静止型流体混合装置のコンパクト化を図ることができる。また、第２混合エレメントに突起形状のガイド体を設ける場合、このガイド体を、集合流路を確保するための突起としても用いることができるという利点がある。
【００３１】
また、ガイド体に接する状態で第２混合エレメントの反対面側に配置される排出側エレメントを備えると共に、当該排出側エレメントに、前記集合流路を通過した流体の放出口を形成する構造にしてもよい。
【００３２】
このような構造にすると、第２混合エレメントと排出側エレメントの間の位置に集合流を形成することができる。排出側エレメントを用いない構造では、集合流路は、混合ユニット側の第２混合エレメントやガイド体が設けられた部材と、これに隣接して配置される他の構造部材との間に形成されることになる。例えば、複数の混合ユニットを用いる場合について、一例を挙げると、上流側の第２混合エレメントと下流側の第１混合エレメントの間に形成される例を挙げることができる。このように、別構造の部材の間に集合流路を形成する構成では、集合流路の断面積などにばらつきが生じやすい。ばらつきが生ずると、流路抵抗が増大したり、局所的に流体圧力が高圧になったりしやすい。この点、第２混合エレメントと排出側エレメントの間の位置に集合流を形成することができれば、集合流路の形状が安定し、流路抵抗の増大や局所的に流体圧力が高圧になるようなことが防止される。
【００３３】
また、前記排出側エレメントは、前記集合流路に面する表面に凹凸を備えるものでもよい。
【００３４】
集合流路に面する表面に凹凸を備える排出側エレメントを用いれば、流出口から放出口までの流路のうち、排出側エレメントの表面が面している流路を流体が通過するとき、凹凸の存在によって流体中に、局所的高圧部分や局所的低圧部分が生じる。そして、このような流体中では、局所的に低圧部分（たとえば真空部分などの負圧部分）が生じるときに、いわゆる発泡現象が生じて液体中に気体が生じたり、微小な気泡が膨張（破裂）したり、生じた気体（気泡）が崩壊（消滅）したりするといったいわゆるキャビテーションと称される現象が生ずる。そして、このようなキャビテーションが起こるときに生ずる力によって、混合対象物の微細化が行われ、流体混合が促進される。
【００３５】
なお、先に説明したように、流体の漏れが生じやすい位置またはその近傍で局所的に流体高圧部分が生ずると、流体の漏れが生じやすくなるので、その意味では局所的高圧部分が生ずることは好ましくない。ただし、上記のように、集合流路に面する表面に凹凸を備える排出側エレメントを用いれば、流出口から放出口までの流路のうち、排出側エレメントの表面が面する部分の流路でのみ、流体中に局所的高圧部分や局所的低圧部分を生じさせることができる。そして、その他の部分、たとえば流出口の近傍など流体の漏れが生じやすい領域では、流路断面積の安定化により局所的高圧部分の発生が防止される状態が維持される。したがって、流体の漏れが生じやすくなることは防止されている。
【００３６】
また、前記のように集合流路にガイド体を設けることなく、当該集合流路に接する状態で前記第２混合エレメントの裏面側に配置される排出側エレメントを備える構造とすることもできる。このように、ガイド体を設けない構造では、静止型流体混合装置の構造簡易化と低コスト化を図ることができる。
【００３７】
ところで、静止型流体混合装置では、単位時間当たりの処理量を増大させていくと、本発明に係る静止型流体混合装置に供給した被処理流体が、処理されることで高温になることがある。したがって、被処理流体の温度を処理の前後で一定にしたい場合や、処理後に所定温度の被処理流体を得たい場合などに、不都合な場合があった。この点、処理後に排出口から排出される被処理流体の温度制御を行う温度制御手段を備えれば、被処理流体を冷却したり、所望温度の被処理流体が得られるようにしたりすることができ、好ましい。
【００３８】
温度制御手段としては、たとえば、混合ユニットの外周に、冷却水などの温度制御用の流体を流通させることができる冷却用のジャケットを配置する構造を挙げることができる。このような構造にすると、被処理流体の処理中にジャケットに温度制御用の流体を流通させることで、被処理流体を冷却でき、あるいは所定温度に制御することができる。
【００３９】
また、静止型流体混合装置の前記流入口に、気体と液体とが混合された状態の気液混合流体を供給する気液混合流体供給管を接続することで、静止型流体混合装置を静止型気泡生成装置として用いることができる。
【００４０】
たとえば、所定の液体に、混合気体として空気や酸素を混合させてもよい。電解水、アルカリイオン水または酸性水と、空気などの気体との気液混合流体を処理すると、微細な気泡を含有した電解水、アルカリイオン水または酸性水を製造することができる。これらの水は、たとえば、洗浄水として高い機能を有するものであり、洗浄水として好適である。
【００４１】
そして、本発明に係る静止型気泡生成装置によれば、気液混合流体を処理することによって、ナノバブルとも称される極めて微細な気泡を生成できる。このような微細な気泡を含む水は、洗浄水として機能する。したがって、本発明に係る静止型気泡生成装置は、このような洗浄水を製造する装置としても好適である。
【００４２】
また、本発明係る静止型気泡生成装置で処理した気泡含有水は、汚泥水浄化用水として好適であり、また、疲労した生体に接触させあるいは補給水分として補給することにより疲労回復させるための水として好適である。生体表面に接触させる方法としては、種々の方法が考えられるが、例えば、入浴時の浴槽水として用いる方法を挙げることができる。
【００４３】
また、本発明係る静止型気泡生成装置で処理した気泡含有水は、浴槽、貯水槽、プールなどに一定期間貯水された水の浄化用に用いられる浄化用水としても好適である。
【００４４】
また、本発明に係る静止型気泡生成装置で処理した水は、植物などの食品の洗浄殺菌用水としても好適である。より具体的に説明すると、例えば、野菜、果物、農作物、食品などの洗浄殺菌に好適である。
【００４５】
また、本発明に係る静止型気泡生成装置によれば、平均粒径が５００ｎｍ以下の気泡を被処理流体中に生成でき、そして平均粒径が５０ｎｍ以下の気泡を被処理流体中に生成できる。そして、静止型気泡生成装置に供給する気液混合流体の気体としてオゾン含有ガスを用いれば、オゾン含有水溶液などを製造できる。また、流体中に塩分を含有させてもよい。
【００４６】
また、静止型流体混合装置の前記流入口に、改質対象液体を供給する液体供給管を接続することで、静止型流体混合装置を静止型液体改質処理装置として用いることができる。改質対象液体としては、たとえば水など、種々の液体を挙げることができる。
【００４７】
本発明に係る静止型液体改質処理装置によれば、改質対象液体に対して混合処理を施すことで、液体を改質することができる。たとえば、水は、通常、単一の分子で存在しているのではなく、多数の分子からなるクラスタを形成しているところ、静止型液体改質処理装置で水を処理すると、クラスタの大きさがより小さい改質水を得ることができる。クラスタの大きさがより小さい改質水は、たとえば、水溶性の物質を溶解させる際に溶解性が向上し、消化管においてより吸収されやすくなったり、体内の細胞内に取り込まれやすくなったりするなど浸透性が向上する。
【００４８】
また、静止型流体混合装置の前記流入口に、タンパク質、アミノ酸、糖質、糖タンパク質、脂質の少なくともいずれか一つの成分と水分とを含む水性流体を供給する水性流体供給管を接続することで、静止型流体混合装置を静止型水性流体混合装置として用いることができる。静止型水性流体混合装置としては、たとえば、水とローヤルゼリーを含む液体など、水とタンパク質、アミノ酸、糖質、糖タンパク質、脂質の少なくともいずれか一つの成分を含む種々の流体を挙げることができる。
【００４９】
本発明に係る静止型水性流体混合装置によれば、混合対象の流体に対して混合処理を施すことによって流体を均一に混合させることができ、いわゆる乳化させることができる。これにより、クリーム状や乳液状の混合物を製造することができる。たとえば、混合対象物が水とローヤルゼリーの混合物である場合、この混合物を静止型水性流体混合装置で処理すると、ローヤルゼリー中に含まれる糖タンパク質などの高分子成分が微細化され、乳化された混合対象物が得られる。
【００５０】
また、静止型流体混合装置の前記流入口に、固体と液体とが混合された状態の固液混合流体を供給する固液混合流体供給管を接続することで、静止型流体混合装置を静止型固液混合装置として用いることができる。固液体混合流体としては、たとえば、フコイダンを含有する褐藻などの海藻類を固形物として含む固液体混合流体や、アルギン酸を含む昆布、ひじきあるいはモズクなどの褐藻などの海藻類を固形物として含む固液体混合流体や、β−グルカンを含むきのこ類を固形物として含む固液体混合流体や、ジンセノサイドを含む高麗人参や田七人参を固形物として含む固液体混合流体や、アリインおよび／またはアリシンを含むにんにくを固形物として含む固液体混合流体や、イソフラボンを含む大豆を固形物として含む固液体混合流体や、ジンゲロールを含む生姜を固形物として含む固液体混合流体や、アロインを含むアロエを固形物として含む固液体混合流体や、クルクミンを含むウコンを固形物として含む固液体混合流体や、その他の野菜や果物を固形物として含む固液体混合流体や、粉末などの微粒子と水とからなる固液体混合流体など、種々の流体を挙げることができる。このような固液体混合流体を静止型固液混合装置で処理すると、フコイダンなどの上記成分を効率よく抽出することができる。
【００５１】
本発明に係る静止型固液混合装置によれば、混合対象の流体に対して混合処理を施すことによって、固体粒子などの固体成分および水などの液体成分を微細化して両者を均一に混合させることができ、分散させることができる。
【００５２】
次に、本発明に係る静止型流体混合装置のより具体的な実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００５３】
まず、第１実施形態の静止型流体混合装置について、図面を用いて詳細に説明する。
【００５４】
図１に示すように、第１実施形態の静止型流体混合装置１０は、処理対象の流体について混合処理を施す流体混合器１１と、当該流体混合器１１に処理流体を供給給する第１ポンプ１２と、第１ポンプ１２を用いて流体混合器１１の流体導入口１１ａに流体を供給する流体供給管１３と、流体混合器１１の流体排出口１１ｂに接続された流体排出管１４とを備えており、第１ポンプ１２で供給した流体について流体混合器１１で混合処理を施すことができるようになっている。そして、混合処理が施された流体を流体排出管１４から排出できるようになっている。
【００５５】
また、静止型流体混合装置１０の流体供給管１３には第１三方弁１３ａが取り付けられており、流体排出管１４には第２三方弁１４ａが取り付けられている。そして、第１三方弁１３ａと第２三方弁１４ａを接続する流体戻り管１５が取り付けられており、この流体戻り管には、第２三方弁１４ａで回収した流体を第１三方弁１３ａの位置に戻すように供給するための第２ポンプ１６が設置されている。したがって、第２ポンプ１６が設置された戻り管１５を使用することによって、同じ流体を繰り返し流体混合器１１に供給することができるようになっている。
【００５６】
図２に示すように、流体混合器１１は、両端が開口している円筒形状のケーシング本体２１を有する。ケーシング本体２１の両端の各開口部にはフランジ２１ａ，２１ｂが形成されており、各フランジ２１ａ，２１ｂにケーシング本体２１の蓋体２２，２３が着脱自在に取り付けられている。各蓋体２２，２３には、静止型流体混合装置１０の被処理流体（以下、単に流体と称することがある）の出入口である開口２２ａ，２３ａが形成されている。本実施形態では、図１において左側に位置する蓋体２２の開口を流体導入口２２ａとして用い、右側に位置する蓋体２３の開口を流体排出口２３ａとして用いている。
【００５７】
そして、ケーシング本体２１内には、流体に混合処理を施す混合ユニット２４が複数組（本実施形態では５組）隙間のない状態で収容されている。
【００５８】
図３に示されるように、各混合ユニット２４は、いずれも同様の構造であり、対向配置された２枚の盤状（略円盤形状）の部材、より具体的には円盤形状の混合エレメント３０，４０を備えている。２枚の混合エレメント３０，４０のうち、流体導入口側（上流側）に配置される第１混合エレメント３０は、その中央部に、流体Ｒ（図２等において矢印で示す）の流入口３１が貫通状態で形成されている。また、第１混合エレメント３０の流体排出口側に向けられる下流側面（第２混合エレメントと対向する側の面）３０ａは、中央に、円形の開口を有する凹み部３２が形成されており、凹み部３２の部分は肉薄になっている。そして、凹み部を取り囲むように、第１混合エレメントの外周に全周に亘って肉厚部３３が形成されている。
【００５９】
図４に示されるように、第１混合エレメント３０の凹み部３２の底部３２ａには、開口形状が正六角形の凹部３４が隙間のない状態で複数形成されている。いわゆるハニカム状に多数の凹部が形成されている。なお、符号「３５」は、第１混合エレメント３０に第２混合エレメント４０をねじ留めにより固定する際に用いられるねじ用の挿通孔である。
【００６０】
図３および図５に示されるように、２枚の混合エレメントのうち、流体排出口側（下流側）に配置される第２混合エレメント４０は、第１混合エレメント３０よりも小径である。そして、第２混合エレメント４０の直径は、第１混合エレメント３０の凹み部３２の直径よりも小径であり、凹み部３２に第２混合エレメント４０が入るようになっている。また、第２混合エレメント４０の、第１混合エレメント３０との対向面、すなわち流体導入口２２ａ側に向けられる上流側面（第１混合エレメントと対向する面）４０ａには、第１混合エレメント３０の底部３２ａと同様に、開口形状が正六角形の凹部４１が隙間のない状態で複数形成されている。そして、上流側面とは反対の下流側面４０ｂの面には、３つの突起４２が形成されている。なお、符号「４３」は、第１混合エレメント３０に第２混合エレメント４０をねじ留めにより固定する際に用いられる雌ねじが形成されたねじ穴である。
【００６１】
そして、両混合ユニット３０，４０は、図６および図７に示されるような配置で組み付けられる。具体的に説明すると、第１混合エレメント３０の凹み部３２に、第２混合エレメント４０を位置させる。このとき、第１混合エレメント３０の下流側面３０ａのハニカム状の多数の凹部３４の開口面と、第２混合エレメント４０の上流側面４０ａのハニカム状の多数の凹部４１の開口面とが当接するように、第２混合エレメント４０の向きを定める（図７参照）。第２混合エレメント４０をこの向きに向けると、突起４２が形成された面が外から見える状態になる（図６参照）。この状態で、第１混合エレメント３０の挿通孔３５と、第２混合エレメント４０のねじ穴４３の位置を合わせてねじ４４でねじ止めして組み付ける。
【００６２】
図６に示されるように、第２混合エレメント４０の直径は、第１混合エレメント３０の凹み部３２の直径よりも小径になっている。ただし直径の違いは僅かである。したがって、両混合エレメント３０，４０を組み付けると、第２混合エレメント４０の外周に、外周縁に沿って全周に亘り隙間２４ａが形成される。この隙間２４ａは、流体の流出口である。そして、第１混合エレメント３０の流入口３１に供給された流体は、後述する混合流路２５（図１参照）を通過した後、この流出口２４ａから放出される。
【００６３】
このように、第２混合エレメント４０の外周に全周に亘る流出口２４ａを形成すると、全周に亘って流体を流出させることができるので、混合ユニット２４の外周部の位置によって流体の流出量に偏りが生ずるようなことが防止される。流出量の偏りが防止されれば、流路抵抗が低下し、また局所的に流体の圧力が高圧になる場所が生ずることが防止される。また、本実施形態では、流出口２４ａの大きさ、すなわち隙間の幅が全周に亘って均等になっている。これにより、より確実に流路抵抗を低下させることができ、局所的高圧領域の発生、特に流出口２４ａ近傍における局所的高圧領域の発生を防止できる。
【００６４】
また、各混合エレメント３０，４０の当接側の面に形成されるハニカム状の多数の凹部３４，４１の相互関係について説明する。
【００６５】
図８に示されるように、両混合エレメント３０，４０の当接面は、第１混合エレメントの凹部３４の中心位置に、第２混合エレメント４０の凹部４１の角部４１ａが位置する状態で当接している。このような状態で当接させると、第１混合エレメント３０の凹部３４と第２混合エレメント４０の凹部４１との間で流体を流すことができる。また、角部４１ａは３つの凹部４１の角部４１ａが集まっている位置である。したがって、例えば、第１混合エレメント３０の凹部３４側から第２混合エレメント４０の凹部４１側に流体が流れる場合を考えると、流体は、３つの流路に分流されることになる。つまり、第１混合エレメント３０の凹部３４の中央位置に位置された第２混合エレメント４０の角部４１ａは、流体を分流する分岐部として機能する。逆に、第２混合エレメント４０側から第１混合エレメント３０側に流体が流れる場合を考えると、３方から流れてきた流体が１つの凹部３４に流れ込むことで合流することになる。この場合、第２混合エレメント４０の中央位置に位置された角部４１ａは、合流部として機能する。
【００６６】
また、第２混合エレメント４０の凹部４１の中心位置にも、第１混合エレメント３０の凹部３４の角部３４ａが位置する。この場合は、第１混合エレメント３０の角部３４ａが上述した分岐部や合流部として機能する。
【００６７】
このように、相互に対向配置された両混合エレメント３０，４０の間には、中央の流入口から供給された流体が分流と合流を繰り返しながら流れる混合流路２５（図２参照）が形成されている。この混合流路２５を流れる過程で、流体に混合処理が施される。そして、混合流路２５を通過した流体は、その後、混合ユニット２４の外周部の流出口２４ａから混合ユニット２４の外部に流出する。
【００６８】
図２に示されるように、本実施形態の流体混合器１１では、ケーシング本体２１内に５つの混合ユニット２４が設置されている。複数の混合ユニット２４を設置すると、上流側に位置する混合ユニット２４の第２混合エレメント４０の突起４２が下流側に位置する設置された混合ユニット２４の第１混合エレメント３０の上流側面３０ｂに当接する。これにより、隣接して配置される混合ユニット２４の間に空間が確保され、流出口２４ａから流出した流体を下流側の混合ユニット２４の流入口３１に流す集合流路２６が確保される。
【００６９】
なお、最も下流側に配置された混合ユニット２４の第２混合エレメント４０の突起４２は、ケーシング本体２１の下流側の蓋体２３に当接する。これにより、最下流側の混合ユニット２４の流出口２４ａから流出した流体をケーシングの流体排出口２３ａに流す集合流路２６が確保される。
【００７０】
この静止型流体混合装置１０を用いて流体に混合処理を施す場合について説明する。ここでは、静止型流体混合装置１０を気液混合流体に混合処理を施す静止型気泡発生装置として用いる場合を例に説明する。
【００７１】
静止型流体混合装置１０を静止型気泡発生装置として用いる場合、静止型流体混合装置１０の流体導入口１１ａに接続されている流体供給管１３として、気体と液体とが混合された状態の気液混合流体を供給する気液混合流体供給管を接続する。ここでは、水と空気の気液混合流体を供給する場合について説明する。
【００７２】
まず、図１に示した第１ポンプ１２を作動させて、処理対象の流体を流体混合器１１の流体導入口１１ａに供給する。
【００７３】
すると、図２に示されるように、流体混合器１１に供給された流体は、ケーシング内の最も上流側に配置された第１混合ユニット２４の第１混合エレメント３０の流入口３１に流入され、第１混合ユニット２４の混合流路２５に送られる。
【００７４】
混合流路２５に送られた流体は、ここで分流と合流を繰り返しつつ、混合ユニット２４の外周側に形成された流出口２４ａに流れる。つまり、分流と合流を繰り返す過程で蛇行しながら流動するので、概略的には、円盤形状の混合ユニット２４の中心から外周側に放射状に広がる方向に流動しつつ、分流と合流を繰り返し、その過程で流体に混合処理が施され、流体内に微細かつ均一な大きさの気泡が生成される。
【００７５】
第１混合ユニット２４の流出口２４ａから流出した流体は、第１混合ユニット２４と、その下流に配置された第２混合ユニット２４との間の集合流路２６を流れて、第２混合ユニット２４の流入口３１に送られる。なお、各混合ユニット２４における流体の流れは、いずれも、第１混合ユニット２４における流体の流れと同様であるので、その説明については省略するが、混合ユニット２４を複数設置して、分流と合流を繰り返すことによって、より確実に流体混合処理が施され、より微細で均一な大きさの気泡を流体内に生成することができるようになる。
【００７６】
また、次のようにしてもよい。図１において、流体混合器１１の流体排出口１１ｂから排出された流体が戻り管１５に流れ込むように、第２三方弁１４ａの開閉状態を操作すると共に、戻り管１５の流体が流体供給管１３に流れ込むように第１三方弁１３ａの開閉状態を操作する。そして、第２ポンプ１６を作動させて流体を循環的に流体混合器１１に送り込むようにする。このようにすると、さらに確実に流体混合処理が施され、さらに微細で均一な大きさの気泡を流体内に生成することができる。そして、必要に応じた時間、循環させた後、三方弁１３ａ，１４ａを操作して、処理流体を流体排出管１４から排出させる。このようにすることで、より確実な流体混合処理を施すことができ、より微細かつ均一な大きさの気泡を流体中に生成できる。
【００７７】
ここで、分流総数は、各混合エレメント３０，４０に形成した凹部３４，４１の数と、流体混合器１１のケーシング本体２１内に設置された混合ユニット２４の数と、流体混合器１１に何回循環させるかという繰り返し回数とによって決定される。例えば、凹部３４，４１が平面視六角形状の開口を有するものであれば、凹部の数が６室、12室、18室（計36室)の３列状の第１室形成体30と、室数が３室、９室、15室（計27室)の３列状の第２室形成体31とを重合させた場合では、合計した分流総数は数千回にも達することになる。なお、ここでいう分流総数とは、第１混合エレメント３０と第２混合エレメント４０の間に形成された混合流路２５の分岐部において分流される数のことである。
【００７８】
次に、第２実施形態の静止型流体混合装置１０Ａについて説明する。
【００７９】
第２実施形態の静止型流体混合装置１０Ａの流体混合器１１Ａは、第１実施形態の混合ユニット２４と異なり、混合ユニット２４Ａの流出口２４ａから流出した流体が流れる集合流路２６にガイド体５１を備えている（図１１参照）。なお、上記第１実施形態の静止型流体混合装置１０と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００８０】
図９に示されるように、この実施形態の流体混合器１１Ａの混合ユニット２４Ａは、第１混合エレメント３０と、第２混合エレメント４０に加えて、集合流路２６の流路断面積を安定させる部材であるガイド体５１を備えた整流エレメント５０を備えている。
【００８１】
これらのうち、第２混合エレメント４０は、第１実施形態のものとは異なり、突起４２を備えていない。つまり、第２混合エレメント４０の流体排出口側に向けられる下流側面４０ｂは平面になっている。これ以外の点は、第１実施形態の第２混合エレメント４０と同じである。また、図１０において、符号「４５」は、第１混合エレメント３０に第２混合エレメント４０をねじ留めにより固定する際に用いられるねじ用の挿通孔である。
【００８２】
図１１に示されるように、整流エレメント５０は、第２混合エレメント４０と同径の円盤形状の部材であり、ケーシング本体２１内に設置する状態で第２混合エレメント４０側に向けられる上流側面５０ａは平面になっている。そして、流体排出口２３ａ側に向けられる下流側面５０ｂに、突起状のガイド体５１が形成されている。
【００８３】
ガイド体５１は、外周側（基端側）から中心（先端側）に向けて先すぼみ形状の部材であり、本実施形態の整流エレメント５０には、都合８つのガイド体が形成されている。そして、ガイド体５１は、隣接するガイド体５１の相対向する側面が相互に平行になるように形成されている。したがって、隣接するガイド体５１の間に形成される溝部５２は、その幅が一定になっている。なお、符号「５３」は、第１混合エレメント３０および第２混合エレメント４０に整流エレメント５０をねじ留めによって固定する際に用いられる雌ねじが形成されたねじ穴である。
【００８４】
このような整流エレメント５０を備える混合ユニット２４Ａは、図９に示されるように組み付けられる。まず、第１実施形態と同様に、第１混合エレメント３０に第２混合エレメント４０を組み込み、第２混合エレメント４０に重ね合わせるように、整流エレメント５０を配置する（図１０および図１２参照）。このとき、外側に向けられた第２混合エレメント４０の平面状の下流側面４０ｂと、整流エレメント５０の平面状態の上流側面５０ａとを当接させる。すると、整流エレメント５０のガイド体５１が形成された面が外側に向けられる。この状態で、各混合エレメント３０，４０の挿通孔３５，４５と、整流エレメント５０のねじ穴５３の位置を合わせてねじ５４止めして組み付ける。
【００８５】
また、図９に示されるように、第２実施形態の流体混合器１１Ａでは、ケーシング本体２１内に５つの混合ユニット２４Ａが設置されている。複数の混合ユニット２４Ａを設置すると、上流側に位置する混合ユニット２４Ａの整流エレメント５０のガイド体５１が下流側に位置する混合ユニット２４Ａの第１混合エレメント３０の上流側面３０ｂに当接する。これにより、隣接して配置される混合ユニット２４Ａの間に空間が確保され、流出口２４ａから流出した流体を下流側の混合ユニット２４Ａの流入口３１に流す集合流路２６が確保される。
【００８６】
しかも、図９および図１１に示されるように、整流エレメント５０において、相互に隣接するガイド体５１の間に形成されている溝部５２は、上述したように、その幅寸法が一定になっている。したがって、ガイド体５１を第１混合エレメント３０に当接させたときに、溝部５２と第１混合エレメント３０との間に形成される集合流路２６は、流路断面積が一定になる。ガイド体５１の間に形成されている溝部５２は、いずれも一定幅になっているので、溝部５２が形成されている区間については、集合流路２６の流路断面積は一定になっている。また、ガイド体５１は、流体の流れを整流するものでもある。ガイド体５１を設けることで流体がスムーズに流れる。
【００８７】
このようなガイド体５１がなければ、集合流路２６は、外周側ほど流路断面積が大きく、中心に近づくに連れて急激に流路断面積が狭くなる。流路断面積が急激に増減する構造は、流路抵抗の原因になったり、局所的に流体が高圧になる部分を生じさせる原因になったりする。流路抵抗が大きくなると、流体の圧力がより高圧になると共に流量が低下したりする。また、局所的に高圧の場所が生ずるとそこから流体の漏れが生じたりする。この点、本実施形態の流体混合器１１Ａでは、ガイド体５１が設けられているので、集合流路２６における流路断面積が安定している。流路断面積が安定すると、流路抵抗が低下し、あるいは局所的に流体の圧力が高圧になる場所が生ずるようなことが防止される。
【００８８】
また、ここまで説明した第２実施形態では、第２混合エレメント４０とは別体の整流エレメント５０にガイド体５１を形成しているが、図１３に示されるように、第２混合エレメント４０Ａにガイド体５１を形成するようにしてもよい。この場合、整流エレメントが不要になり、流体混合器１１の小型化を図ることができる。そして、部品点数が減少するので、組み付け作業が容易になる。本実施形態の流体混合器１１Ａのように流路が比較的狭い装置では、メンテナンスを行なう機会が少なくなく、分解・組立て作業など、メンテナンスが容易であることは重要である。また、第２混合エレメント４０Ａに備えたガイド体５１は、第１実施形態の突起４２としても用いることができる。したがって、ガイド体５１とは別に突起を設ける必要がないという利点もある。
【００８９】
なお、第２実施形態の静止型流体混合装置１０Ａを用いて気泡を生成する方法自体は、第１実施形態の静止型流体混合装置１０を用いて気泡を生成する場合と同様であるので、ここではその説明を省略する。次に説明する第３実施形態についても同様である。
【００９０】
次に、第３実施形態の静止型流体混合成装置１０Ｂについて説明する。なお、上記第２実施形態の静止型流体混合成装置１０Ａと同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００９１】
第３実施形態の静止型流体混合装置１０Ｂの流体混合器１１Ｂは、第２実施形態の流体混合器１１Ａと異なり、ケーシング本体２１内に設置された混合ユニットの構成部材として、整流エレメント５０に対向配置される排出側エレメント６０を備えている。
【００９２】
具体的に説明すると、図１５に示されるように、第３実施形態の流体混合器１１Ｂの混合ユニット２４Ｂは、第２実施形態の第１混合エレメント３０と、第２混合エレメント４０と、整流エレメント５０に加えて、排出側エレメント６０を備えている。
【００９３】
なお、第１および第２混合エレメント３０，４０は、第２実施形態のものと同一である。また、図１５に示されるように、本実施形態の整流エレメント５０は、第２実施形態のねじ穴５３に替えて、ねじ留めに用いられる挿通孔５５を備えている。この点以外は、第２実施形態の整流エレメント５０と同様である。
【００９４】
図１５に示されるように、排出側エレメント６０は、流体流入口側に向けられた上流側面（整流エレメントと対向する側の面）６０ａの中央に、開口形状が円形である凹み部６１を備えている。この凹み部６１の直径は、整流エレメント５０の直径より大きくなっており、この凹み部６１に整流エレメント５０を配置できるようになっている。また、排出側エレメント６０の凹み部６１の底部には、開口形状が正六角形の凹部６２が隙間のない状態で複数形成されている（図１７参照）。いわゆるハニカム状に多数の凹部６２が形成されている。
【００９５】
また、排出側エレメント６０には、その中央部に、流体放出口６３が貫通状態で形成されている。なお、図１５および図１７において、符号「６４」は、第１混合エレメント３０等に排出側エレメント６０をねじ留めにより固定する際に用いられるねじ穴を示すものであり、符号「６６」は、排出側エレメント６０の上流側面６０ａや下流側面６０ｂに形成された環形状の溝に装着されたパッキンを示すものである。
【００９６】
そして、混合ユニット２４Ｂは、図１４から図１６に示される状態に組み付けられる。第１混合エレメント３０と、第２混合エレメント４０と、整流エレメント５０との組み付け状態は上記実施形態と同様であるので、その説明を省略する。ここでは、整流エレメント５０と排出側エレメント６０の組み合わせについて説明する。図１５に示されるように、整流エレメント５０の直径は、排出側エレメント６０の凹み部６１の直径よりも小径であり、整流エレメント５０は、排出側エレメント６０の凹み部６１に位置される。また、排出側エレメント６０の上流側面６０ａのハニカム状の多数の凹部６２の開口面と、整流エレメント５０の下流側面５０ｂのガイド体５１の上面５１ａとが当接するように、排出側エレメント６０の向きを定める。この状態で、第１混合エレメント３０の挿通孔３５と、第２混合エレメント４０のねじ穴４３と、整流エレメント５０の挿通孔５５と、排出側エレメント６０のねじ穴６４の位置を合わせてねじ５４でねじ止めして組み付ける。
【００９７】
なお、先に説明したように、整流エレメント５０の直径は、排出側エレメント６０の凹み部６１の直径より小径であるが、直径の違いは僅かである。両エレメント５０，６０を組み付けると、整流エレメント５０の外周に、全周に亘る環状で隙間状の開口６５（図１４参照）が形成される。この開口は、整流エレメント５０と排出側エレメント６０の間に形成される集合流路２６への入口（以下、符号「６５」を付す）である。
【００９８】
また、図１４に示されるように、整流エレメント５０の直径は、第２混合エレメント４０の直径と同一である。そして、整流エレメント５０の流体導入口２２ａ側に向けられた上流側面５０ａと、排出側エレメント６０の上流側面（肉厚部の外面）６０ａとは面一になっている。したがって、隙間状の開口である集合流路２６への入口６５は、流出口２４ａに対向する位置に配置される。つまり、第２混合エレメント４０の外周縁に形成された流出口２４ａから流出した流体は、直接、隙間状の入口６５から整流エレメント５０と排出側エレメント６０の間に流れ込む。
【００９９】
このような構造にすると、流体の流路の途中に、流体が滞留しやすいいわゆるデッドスペースが無くなる。デッドスペースがあると、そのスペースに流体が滞留してしまい、流体混合処理品質（たとえば、生成する気泡の大きさなどの品質）にばらつきが生じやすくなる。この点、本実施形態では、デッドスペースが最小限になっているので、このような不具合の発生が最小限に抑制され、流体により均一な混合処理を施すことができ、より均一な大きさの気泡を生成できる。
【０１００】
先に説明したように、整流エレメント５０と排出側エレメント６０の間には、集合流路２６（図１４参照）が形成されており、流体は、入口６５から集合流路２６に流れ込むようになっている。流体は、集合流路２６を通って流体放出口６３（図１５参照）へと流れ、次の混合ユニット２４Ｂの流入口３１に流れ込んだり、ケーシングの蓋体２３の流体排出口２３ａから排出されたりする。
【０１０１】
集合流路２６では、流体は、整流エレメント５０の外周側から中心側に向けて流れる。整流エレメント５０の外周側には、ガイド体５１が形成されており、隣接するガイド体５１の間には溝部５２が形成されている。溝部５２の幅寸法は一定になっており、溝部５２と排出側エレメント６０の凹み部６１の底面６１ａとに囲まれた流路断面積は一定になっている。このように、流路断面積が安定していると、流路抵抗や圧力が安定し、流体の流通が安定する。
【０１０２】
ところで、図１７に示されるように、排出側エレメント６０の凹み部６１の底面６１ａには、いわゆるハニカム形状の凹部６２が多数形成されている。整流エレメント５０のガイド体５１の上面５１ａは平面であるので、排出側エレメント６０側の当接面にハニカム形状の凹部（凹凸形状）があっても、流体が分流されたり、合流されたりすることはない。ところが、排出側エレメント６０の凹み部６１の底面６１ａに凹部６２があると、集合流路２６内であって凹部６２の開口の近傍を流れる流体に対して、剪断力による混合効果や、機械的なキャビテーション等による混合効果を与えることができる。
【０１０３】
たとえば、集合流路２６に面する表面に複数の凹部６２を備える排出側エレメント６０を用いると、集合流路２６内であって凹部６２の開口の近傍を流れる流体中に、局所的高圧部分や局所的低圧部分を生じさせることができる。そして、このような流体中で、局所的低圧部分（たとえば真空部分などの負圧部分）が生じるときに、いわゆる発泡現象が生じて液体中に気体が生じたり、微小な気泡が膨張（破裂）したり、生じた気体（気泡）が崩壊（消滅）したりする、いわゆるキャビテーションと称される現象が生ずる。そして、このようなキャビテーションが起こるときに生ずる力によって、混合対象物の微細化が行われ、流体混合が促進される。
【０１０４】
ただし、上記のように、集合流路２６に面する表面に凹部６２を備える排出側エレメント６０を用いれば、排出側エレメント６０の凹部６２の開口が面するところでのみ、流体中に局所的高圧部分や局所的低圧部分を生じさせることができる。そして、その他の部分、たとえば流出口２４ａやこれに対向配置された入口６５（図１４参照）の近傍など流体の漏れが生じやすい領域では、流路断面積が安定化されており、局所的高圧部分の発生が防止される状態が維持される。したがって、流体の漏れが生じやすくなることは防止されている。
【０１０５】
なお、排出側エレメント６０としては、凹み部６１の底面６１ａに凹部が形成された物に限られるものではなく、種々の形態のものを用いることができる。例えば、凹み部６１の底面６１ａが平面であるものでもよい。
【０１０６】
次に、第４実施形態の静止型流体混合成装置１０Ｃについて説明する。なお、上記第３実施形態の静止型流体混合成装置１０Ｂと同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１０７】
第４実施形態の静止型流体混合装置１０Ｃの流体混合器１１Ｃは、第３実施形態の流体混合器１１Ｂと異なり、ケーシング本体２１内に設置された混合ユニットの構成部材として、整流エレメント５０を設けていない。
【０１０８】
具体的に説明すると、図１９に示されるように、第４実施形態の流体混合器１１Ｃの混合ユニット２４Ｃは、第３実施形態の第１混合エレメント３０と、第２混合エレメント４０と、整流エレメント５０に代えて設けた一対のスペーサー８０，８０と、排出側エレメント６０を備えている。
【０１０９】
ここで、スペーサー８０は、両端に開口端を有する筒状に形成して、同スペーサー８０の筒長の大きさにより、第２混合エレメント４０と排出側エレメント６０との間隔、すなわち、両エレメント４０，６０間に形成される集合流路２６の流路幅Ｗ（図１８参照）を適宜設定することができるようにしており、かかる集合流路２６の流路幅Ｗの変更は、適切な筒長を有するスペーサー８０に付け替えることにより行うことができる。
【０１１０】
そして、混合ユニット２４Ｃは、図１８から図２０に示される状態に組み付けられる。
すなわち、第１混合エレメント３０と、第２混合エレメント４０と、排出側エレメント６０との組み付け状態は、前記第３実施形態と同様であり、第１混合エレメント３０の挿通孔３５，３５と、第２混合エレメント４０のねじ穴４３，４３と、一対のスペーサー８０，８０の開口端と、排出側エレメント６０のねじ穴６４，６４の位置を符合させて、ねじ５４，５４でねじ止めして組み付ける。
【０１１１】
なお、上記のように第２混合エレメント４０と排出側エレメント６０の間にスペーサー８０，８０を介在させて組み付けると、両エレメント４０，６０間の外周に、全周に亘る環状で隙間状の開口６５（図１８参照）が形成される。この開口は、第２混合エレメント４０と排出側エレメント６０の間に形成される集合流路２６への入口（以下、符号「６５」を付す）である。
【０１１２】
また、図１８に示されるように、隙間状の開口である集合流路２６への入口６５は、流出口２４ａに対向する位置に配置される。つまり、第２混合エレメント４０の外周縁に形成された流出口２４ａから流出した流体は、直接、隙間状の入口６５から第２混合エレメント４０と排出側エレメント６０の間に形成される集合流路２６に流れ込む。
【０１１３】
このような構造にすると、流体の流路の途中に、流体が滞留しやすいいわゆるデッドスペースが無くなる。デッドスペースがあると、そのスペースに流体が滞留してしまい、流体混合処理品質（たとえば、生成する気泡の大きさなどの品質）にばらつきが生じやすくなる。この点、本実施形態では、デッドスペースが最小限になっているので、このような不具合の発生が最小限に抑制され、流体により均一な混合処理を施すことができ、より均一な大きさの気泡を生成できる。しかも、かかる静止型流体混合装置１１Ｃでは、前記した第３実施形態に比べて構造の簡易化と低コスト化を図ることができる。
【０１１４】
先に説明したように、第２混合エレメント４０と排出側エレメント６０の間には、集合流路２６（図１８参照）が形成されており、流体は、入口６５から集合流路２６に流れ込むようになっている。集合流路２６では、流体は、第２混合エレメント４０の背面に沿って、その外周側から中心側に向けて流れ、流体放出口６３（図１８参照）へと流れ、次の混合ユニット２４Ｂの流入口３１に流れ込んだり、ケーシングの蓋体２３の流体排出口２３ａから排出されたりする。
【０１１５】
この際、集合流路２６に面する表面に複数の凹部６２を備える排出側エレメント６０を用いるため、集合流路２６内であって凹部６２の開口の近傍を流れる流体中に、局所的高圧部分や局所的低圧部分を生じさせることができる。そして、このような流体中で、局所的低圧部分（たとえば真空部分などの負圧部分）が生じるときに、いわゆる発泡現象が生じて液体中に気体が生じたり、微小な気泡が膨張（破裂）したり、生じた気体（気泡）が崩壊（消滅）したりする、いわゆるキャビテーションと称される現象が生ずる。そして、このようなキャビテーションが起こるときに生ずる力によって、混合対象物の微細化が行われ、流体混合が促進される。
【０１１６】
次に、本実施形態の静止型流体混合装置の性能について評価した結果を説明する。
【０１１７】
ここでは、静止型流体混合装置を静止型気泡生成装置として用い、当該静止型気泡生成装置で処理された気泡含有水に含まれる気泡の大きさを測定し、気泡の大きさに基づいて静止型流体混合装置の性能を評価した。
【０１１８】
実施例１
本実施例で用いた静止型気泡生成装置は、基本的構成が第３実施形態の静止型気泡生成装置と共通するものであった。具体的には、本実施例で用いた静止型気泡生成装置は、第３実施形態の静止型気泡生成装置と異なり、ケーシング本体内に８組の混合ユニットを備えるものであった。これ以外の構成は第３実施形態と同様であった。なお、混合ユニットは、直径が１０７ｍｍであり、材質はステンレスであった。
【０１１９】
このような静止型気泡生成装置を動作させて、実施例１の評価に用いる気泡含有水を得た。このとき、静止型気泡生成装置に供給した気液混合流体は水と空気とからなるものであり、水は一般の水道水であり、水温は１４℃であった。そして、混合流体における空気の容積比率（大気圧状態）は約３％であった。なお、供給された気液混合流体が流体混合装置を通過する回数は１回であった。また、気液混合流体の供給圧力は１．０ＭＰａであった。このとき、流体混合装置の処理量は毎分約２０リットルであり、流体混合装置の流体排出口における水の吐出圧力は約０．４ＭＰａであった。そして、動作開始から３０秒経過したときに、流体吐出口から排出された処理水を評価用の水として採取した。
【０１２０】
比較例１
本比較例で用いた従来の静止型気泡生成装置は、図２１に示される流体混合器１１１を備えるものであった。この流体混合器１１１は、特許文献１に記載されている装置で用いている流体混合装置と同様の構成である。つまり、この流体混合器１１１の混合ユニット１２４は、概略的には、その中心から外周に向けて放射状に流体を流す混合流路と、外周に流れた流体を再び中心に向けて流す集合流路を備えており、両流路がハニカム形状の凹凸を有する当接面を当接させることで形成された流路になっている。そして、流体混合器１１１の構成は、混合ユニットの流路の状態が異なること以外については、実施例１の流体混合装置と同様であった。
【０１２１】
このような従来の静止型気泡生成装置を作動させて、比較例１の評価に用いる気泡含有水を得た。このとき、気液混合流体の供給圧力は１．０ＭＰａであり、また吐出圧力も約０．４ＭＰａと実施例１とほぼ同じであったが、流体混合装置の処理量は毎分約１５リットルと少なかった。これら以外の条件は、実施例１と同じであった。そして、実施例１と同様、動作開始から３０秒経過したときに、流体吐出口から排出された処理水を評価用の水として採取した。
【０１２２】
このようにして採取した処理水に含有される気泡の大きさを、レーザ回折式粒度分布測定装置（ＳＡＬＤ−２０００Ａ、株式会社島津製作所製）を用いて測定した。その測定結果を図２２に示す。
【０１２３】
図２２（ａ）のグラフに示されるように、実施例１では、処理水に含有される気泡のほとんどが１μｍ以下の気泡粒径であった。そして、気泡のほとんどは気泡粒径が０．５μｍから１．０μｍのものであり、気泡粒径が均一になっていた。
【０１２４】
これに対し、図２２（ｂ）に示されるように、比較例１では、気泡のほとんどが３０μｍ以上であった。そして、気泡粒径は、３０μｍから１００μｍの間に分布しており、気泡粒径にばらつきがあった。
【０１２５】
このような測定結果より、本実施形態の静止型気泡生成装置は、極めて微粒の気泡を生成することができるという優れた性能を有しており、しかも気泡粒径が均一な気泡を生成できるという優れた性能を有することがわかった。また、これにより、本実施形態の静止型流体混合装置は、極めて優れた流体混合能力を備えていることがわかった。
【０１２６】
ここまで、静止型流体混合装置について、いくつかの実施形態を説明したが、上記形態に限られず、種々の改変をすることができる。
【０１２７】
たとえば、上記各実施形態の静止型流体混合装置では、凹部３４，４１の開口の形状は、正六角形の開口であったが、これに限られるものではなく、例えば、正三角形などの三角形や、正四角形などの四角形や、正八角形などの八角形などの形状でもよい。
【０１２８】
また、上記実施形態で用いられている静止型流体混合装置のうち、シール用のパッキンを備えているのは、第３実施形態や第４実施形態の流体混合器１１Ｂ，１１Ｃであるが、第１実施形態や第２実施形態の静止型流体混合器１１，１１Ａにシール部材を設置してもよい。シール部材を設置すると、よりシール性が向上し、流体漏れなどの発生がより確実に防止される。
【０１２９】
また、上記実施形態のうち、いわゆるデッドスペースを最小限にしているのは、図１４に示した第３実施形態や第４実施形態の流体混合器１１Ｂ，１１Ｃであるが、第１実施形態や第２実施形態の流体混合器１１，１１Ａにおいても、できるだけデッドスペースをなくす構造にしてもよい。たとえば、第１混合エレメントの肉厚部３３の厚さをさらに厚くするなどして、当該肉厚部３の下流側面（流体排出口側の面）を、下流側に配置される別の混合ユニット２４の第１混合エレメントの上流側面（流体導入口側の面）に当接させるような構造を挙げることができる。
【０１３０】
また、図２３に示されるように、混合ユニット２４を構成するエレメントのうち、処理流体に接する部分の角部を丸みをつけた滑らかな面にしてもよい。例えば、図２３の部分拡大図に示すように、第１混合エレメント３０の凹み部３２に形成した凹部３４の開口端の角部を丸みをつけた滑らかにしてもよい。また、処理流体に接する部分の隅部を、丸みをつけた滑らかな面にしてもよい。例えば、図２３の部分拡大図に示すように、第１混合エレメント３０の凹み部３２に形成した凹部３４の底面の隅部に丸みをつけた滑らかにしてもよい。このように丸みをつけて滑らかにすると、流路抵抗が減少し、単位時間当たりの処理量を増大させることができる。また、隅部に丸みをつけることで、デッドスペースが減少し、流体をより均一に混合することができ、流体混合処理性能を向上させることができる。たとえば、より均一の大きさの気泡を生成できるようになるなど、生成される気泡の大きさなどについてのばらつきをより小さくすることができる。なお、図２３の流体混合器１１Ｄは、第１実施形態の流体混合器１１を改変したものであるが、第２実施形態や第３実施形態や第４実施形態の流体混合器１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃを同様に改変しても良い。
【０１３１】
また、図２４に示されるように、流体混合器１１Ｅに温度制御ユニット７０を設置してもよい。温度制御ユニット７０は、流体混合器１１Ｅのケーシング本体２１の外周を覆うジャケット部７１と、当該ジャケット部７１内に温度制御用の流体（ここでは水）を供給する図示しない給水ポンプに接続された給水管７２と、ジャケット部７１から水を排出するための排水管７３とを備えている。ジャケット部７１は、半円筒形状の分割ジャケット体７１ａ，７１ａを組み合わせてなるものであり、着脱自在にケーシング本体２１に取り付けられるようになっている。そして、ジャケット部７１のケーシング本体２１との接触部にはパッキン７４が取り付けられており、温度制御用の水が漏れないようになっている。
【０１３２】
このような温度制御ユニット７０が設置されていれば、流体混合処理対象の流体（たとえば気泡生成処理対象である気液混合流体）の温度上昇を防止したいときには、ジャケットに冷却水を供給することで、簡単に処理流体の温度上昇を防止できる。なお、図２４の流体混合装置１０Ｄは、第１実施形態の流体混合器１１を改変したものであるが、他の実施形態の流体混合器１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄを同様に改変しても良い。
【０１３３】
また、図２４に示される温度制御ユニットは、冷却水などの冷媒を用いて冷却等の温度制御を行なうものであるが、このような方法に限られず、たとえば、ケーシングに放熱用のフィンを設ける方法など、種々の方法を挙げることができる。
【０１３４】
また、静止型流体混合装置の前記流入口に、改質対象液体を供給する液体供給管を接続することで、静止型流体混合装置を静止型液体改質処理装置として用いることができる。改質対象液体としては、たとえば水など、種々の液体を挙げることができる。
【０１３５】
静止型液体改質処理装置によれば、改質対象液体に対して混合処理を施すことで、液体を改質することができる。たとえば、水は、通常、単一の分子で存在しているのではなく、多数の分子からなるクラスタを形成しているところ、静止型液体改質処理装置で水を処理すると、クラスタの大きさがより小さい改質水を得ることができる。クラスタの大きさがより小さい改質水は、たとえば、水溶性の物質を溶解させる際に溶解性が向上し、消化管においてより吸収されやすくなったり、体内の細胞内に取り込まれやすくなったりするなど浸透性が向上する。
【０１３６】
また、静止型流体混合装置の前記流入口に、タンパク質、アミノ酸、糖質、糖タンパク質、脂質の少なくともいずれか一つの成分と水分とを含む水性流体を供給する水性流体供給管を接続することで、静止型流体混合装置を静止型水性流体混合装置として用いることができる。静止型水性流体混合装置としては、たとえば、水とローヤルゼリーを含む液体など、水とタンパク質、アミノ酸、糖質、糖タンパク質、脂質の少なくともいずれか一つの成分を含む種々の流体を挙げることができる。
【０１３７】
静止型水性流体混合装置によれば、混合対象の流体に対して混合処理を施すことによって流体を均一に混合させることができ、いわゆる乳化させることができる。これにより、クリーム状や乳液状の混合物を製造することができる。たとえば、混合対象物が水とローヤルゼリーの混合物である場合、この混合物を静止型水性流体混合装置で処理すると、ローヤルゼリー中に含まれる糖タンパク質などの高分子成分が微細化され、乳化された混合対象物が得られる。
【０１３８】
また、静止型流体混合装置の前記流入口に、固体と液体とが混合された状態の固液混合流体を供給する固液混合流体供給管を接続することで、静止型流体混合装置を静止型固液混合装置として用いることができる。固液体混合流体としては、たとえば、フコイダンを含有する褐藻などの海藻類を固形物として含む固液体混合流体や、アルギン酸を含む昆布、ひじきあるいはモズクなどの褐藻などの海藻類を固形物として含む固液体混合流体や、β−グルカンを含むきのこ類を固形物として含む固液体混合流体や、ジンセノサイドを含む高麗人参や田七人参を固形物として含む固液体混合流体や、アリインおよび／またはアリシンを含むにんにくを固形物として含む固液体混合流体や、イソフラボンを含む大豆を固形物として含む固液体混合流体や、ジンゲロールを含む生姜を固形物として含む固液体混合流体や、アロインを含むアロエを固形物として含む固液体混合流体や、クルクミンを含むウコンを固形物として含む固液体混合流体や、その他の野菜や果物を固形物として含む固液体混合流体や、粉末などの微粒子と水とからなる固液体混合流体など、種々の流体を挙げることができる。
【０１３９】
静止型固液混合装置によれば、混合対象の流体に対して混合処理を施すことによって、固体粒子などの固体成分および水などの液体成分を微細化して両者を均一に混合させることができ、分散させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１４０】
【図１】第１実施形態の静止型気泡生成装置の構成を示す構成図である。
【図２】第１実施形態の流体混合装置を示す正断面図である。
【図３】第１実施形態の流体混合装置の混合ユニットを示す分解正断面図である。
【図４】（ａ）は、第１実施形態の混合ユニットの第１混合エレメントを示す右側面図であり、（ｂ）は、左側面図である。
【図５】（ａ）は、第１実施形態の混合ユニットの第２混合エレメントを示す左側面図であり、（ｂ）は、右側面図である。
【図６】第１実施形態の混合ユニットを示す斜視図である。
【図７】第１実施形態の混合ユニットの組み付け状態を示す分解斜視図である。
【図８】第１実施形態の各混合エレメントに形成された凹部の当接状態を示す模式図である。
【図９】第２実施形態の流体混合装置を示す正断面図である。
【図１０】第２実施形態の流体混合装置の混合ユニットを示す分解正断面図である。
【図１１】（ａ）は、第２実施形態の混合ユニットの整流エレメントを示す右側面図であり、（ｂ）は、左側面図である。
【図１２】第２実施形態の混合ユニットの組み付け状態を示す分解斜視図である。
【図１３】（ａ）は、第２実施形態についての改変した第２混合エレメントを示す左側面図であり、（ｂ）は、正面図を横に倒した状態のものであり、（ｃ）は、右側面図である。
【図１４】第３実施形態の流体混合装置を示す正断面図である。
【図１５】第３実施形態の流体混合装置の混合ユニットを示す分解正断面図である。
【図１６】第３実施形態の混合ユニットの組み付け状態を示す分解斜視図である。
【図１７】（ａ）は、第３実施形態の混合ユニットの排出側エレメントを示す左側面図であり、（ｂ）は、右側面図である。
【図１８】第４実施形態の流体混合装置を示す正断面図である。
【図１９】第４実施形態の流体混合装置の混合ユニットを示す分解正断面図である。
【図２０】第４実施形態の混合ユニットの組み付け状態を示す分解斜視図である。
【図２１】比較例１で用いた静止型気泡生成装置の流体混合装置を示す正断面図である。
【図２２】（ａ）は、実施例１の処理水中に含有される気泡の大きさの測定結果を示すグラフであり、（ｂ）は、比較例１の処理水中に含有される気泡の大きさの測定結果を示すグラフである。
【図２３】第１実施形態の流体混合装置の改変例を示す正断面図である。
【図２４】第１実施形態の流体混合装置の別の改変例を示す正断面図である。
【符号の説明】
【０１４１】
１０  静止型流体混合装置
２４  混合ユニット
２４ａ  隙間状の開口（流出口）
２５  混合流路
２６  集合流路
３０  第１混合エレメント
３１  流入口
４０  第２混合エレメント
３４ａ，４１ａ  角部（分岐部、合流部）
５１  ガイド体
６０  排出側エレメント
６３  放出口
８０  スペーサー
【図１】
2008105008.tif 000003
【図２】
2008105008.tif 000004
【図３】
2008105008.tif 000005
【図４】
2008105008.tif 000006
【図５】
2008105008.tif 000007
【図６】
2008105008.tif 000008
【図７】
2008105008.tif 000009
【図８】
2008105008.tif 000010
【図９】
2008105008.tif 000011
【図１０】
2008105008.tif 000012
【図１１】
2008105008.tif 000013
【図１２】
2008105008.tif 000014
【図１３】
2008105008.tif 000015
【図１４】
2008105008.tif 000016
【図１５】
2008105008.tif 000017
【図１６】
2008105008.tif 000018
【図１７】
2008105008.tif 000019
【図１８】
2008105008.tif 000020
【図１９】
2008105008.tif 000021
【図２０】
2008105008.tif 000022
【図２１】
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【図２２】
2008105008.tif 000024
【図２３】
2008105008.tif 000025
【図２４】
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