(57)【要約】【課題】異なる種類の流体を効率よく混合させることができる流体混合器及び混合要素部材を提供する。【解決手段】異なる流体を混合させる流体混合器１において、前記流体混合器１は、ヘッド部２とホルダー部３と、を備え、前記ヘッド部２は、複数の入口部４ａ、４ｂ、４ｃと、この複数の入口部に連通する混合穴２１と、を有し、前記ホルダー部３は、前記混合孔２１と流路１１を介して連通する排出部１０と、前記流路１１の途中に異なる流体を混合させる混合部材９と、を有するように構成する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる流体を混合させる流体混合器であって、
前記流体混合器は、ヘッド部とホルダー部と、を備え、
前記ヘッド部は、複数の入口部と、この複数の入口部に連通する混合部と、を有し、
前記ホルダー部は、前記混合部と流路を介して連通する排出部と、前記流路の途中に異なる流体を混合させる混合部材と、を有していること
を特徴とする流体混合器。
【請求項２】
前記混合部は、前記混合部材の近傍に設けられていること
を特徴とする請求項１に記載の流体混合器。
【請求項３】
前記ヘッド部は、半球状に形成されていること
を特徴とする請求項１に記載の流体混合器。
【請求項４】
前記入口部には、自在継手部材が着脱可能に係合されていること
を特徴とする請求項１に記載の流体混合器。
【請求項５】
前記排出部には、自在継手部材が着脱可能に係合されていること
を特徴とする請求項１又は２に記載の流体混合器。
【請求項６】
前記混合部材は、同一構造からなる複数の混合要素部材を組み合わせることにより構成されていること
を特徴とする請求項１に記載の流体混合器。
【請求項７】
前記混合要素部材は、異なる流体を通過させる流路孔に螺旋形状を有する分割部が形成されていること
を特徴とする請求項６に記載の流体混合器。
【請求項８】
前記流路孔の直径は、０．５ｍｍ〜１０．０ｍｍの範囲であること
を特徴とする請求項７に記載の流体混合器。
【請求項９】
異なる流体を混合させる流体混合器に使用される混合部材を構成する混合要素部材であって、
前記混合要素部材は、流体を通過させる流路孔に螺旋形状を有する分割部を備えていること
を特徴とする混合要素部材。
【請求項１０】
前記混合要素部材は、同一構造を有する他の混合要素部材と嵌合するための凹凸部を備えていること
を特徴とする請求項９に記載の混合要素部材。
【請求項１１】
前記流路孔の直径は、０．５ｍｍ〜１０．０ｍｍの範囲であること
を特徴とする請求項９に記載の混合要素部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異なる種類の流体を混合、攪拌、乳化、分散、溶解、放散、化学反応操作させる流体混合器に関し、例えば、主剤と硬化剤のような流体を混合させる流体混合器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、異なる種類の流体をインラインで混合する静止型流体混合器としては、配管に相当する流路構造体（ケーシング）の内部に複数の混合要素体（混合エレメント）を配置したものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図１０は、従来の流体混合器の構成断面図を示す。  
この流体混合器１００における混合メカニズムとしては、流体を、蓋体１２１に形成された１本の流路からなる入口通路１２２からケーシング１２０内に流入させると、混合エレメント１０１の流路孔１０５からその内部に達し、連通する混合室１０８，１１３を通過して中心から外側に向かって放射状に流動する。ケーシング１２０の内周側に達した流体は、流通路１１５から下流側の混合エレメント１０１の流路孔１０５より混合室１０８，１１３へ入る。その後、順次複数の混合エレメントの内部を流動して、出口１２３より流出する構成となっている。
【０００４】
【特許文献１】再公表２０００−２４５０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の流体混合器１００では、異なる種類の流体を混合エレメント１０１により混合させる場合には、異なる種類の流体を予め混合させた状態で、入口１２２からケーシング１２０内に流入させる必要がある。このため、例えば、流体として硬化剤等のような速硬性を有するものを使用する場合には、蓋体１２１に形成された入口通路１２２を流動している間に、硬化剤等が硬化してしまい、混合エレメント１０１により混合させることができないという問題がある。
【０００６】
また、入口通路１２２内で流体が硬化してしまうことで、新たな流体を供給することができなくなり、流体混合器を使用することができなくなるという問題も生じる。
【０００７】
本発明の目的は、上記のような問題点を考慮し、異なる種類の流体を効率よく混合させることができる流体混合器及び混合要素部材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、上記のような目的を達成するためになされたものであり、この目的は、下記（１）〜（１１）の発明によって達成される。
【０００９】
（１）異なる流体を混合させる流体混合器であって、
前記流体混合器は、ヘッド部とホルダー部と、を備え、
前記ヘッド部は、複数の入口部と、この複数の入口部に連通する混合部と、を有し、
前記ホルダー部は、前記混合部と流路を介して連通する排出部と、前記流路の途中に異なる流体を混合させる混合部材と、を有していること
を特徴とする流体混合器。
【００１０】
（２）前記混合部は、前記混合部材の近傍に設けられていること
を特徴とする上記（１）に記載の流体混合器。
【００１１】
（３）前記ヘッド部は、半球状に形成されていること
を特徴とする上記（１）に記載の流体混合器。
【００１２】
（４）前記入口部には、自在継手部材が着脱可能に係合されていること
を特徴とする上記（１）に記載の流体混合器。
【００１３】
（５）前記排出部には、自在継手部材が着脱可能に係合されていること
を特徴とする上記（１）又は（２）に記載の流体混合器。
【００１４】
（６）前記混合部材は、同一構造からなる複数の混合要素部材を組み合わせることにより構成されていること
を特徴とする上記（１）に記載の流体混合器。
【００１５】
（７）前記混合要素部材は、異なる流体を通過させる流路孔に螺旋形状を有する分割部が形成されていること
を特徴とする上記（６）に記載の流体混合器。
【００１６】
（８）前記流路孔の直径は、０．５ｍｍ〜１０．０ｍｍの範囲であること
を特徴とする上記（７）に記載の流体混合器。
【００１７】
（９）異なる流体を混合させる流体混合器に使用される混合部材を構成する混合要素部材であって、
前記混合要素部材は、流体を通過させる流路孔に螺旋形状を有する分割部を備えていること
を特徴とする混合要素部材。
【００１８】
（１０）前記混合要素部材は、同一構造を有する他の混合要素部材と嵌合するための凹凸部を備えていること
を特徴とする上記（９）に記載の混合要素部材。
【００１９】
(１１)前記流路孔の直径は、０．５ｍｍ〜１０．０ｍｍの範囲であること
を特徴とする上記（９）に記載の混合要素部材。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る流体混合器によれば、異なる種類の流体を、別々の流路を使用して混合部材に供給するので、流体が流路内で硬化することがなくなり、効率よく混合することができる。
【００２１】
本発明に係る混合要素部材によれば、分割部により異なる種類の流体を効率よく混合するので、混合部材を通過する流体の混合率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明に係る流体混合器を実施するための一実施の形態について、図面を参照して説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。また、本発明に係る混合要素部材については、流体混合器と併せて説明する。
【００２３】
図１は、本発明の一実施の形態に係る流体混合器の斜視図を示したものである。
図１に示すように、本実施の形態に係る流体混合器１は、ヘッド部２と、ホルダー部３とから構成されている。
【００２４】
ヘッド部２は、立体の台形状部材の斜面を、底面と垂直の方向に切断した形状を有している。ヘッド部２には、上面２ａと、底面２ｂと、上面２ａと底面２ｂの中心切断線を挟んで対向する位置に側面２ｃ、２ｄと、が形成されている。
【００２５】
上面２ａの中央部には、入口穴４ｂが形成されている。また、上面２ａを挟んで連接する両側面２ｃには、入口穴４ａ（図示せず）、４ｃがそれぞれ形成されている。また、底面２ｂには、凹部２ｅが設けられ、係合部１３が形成されている。
【００２６】
ホルダー部３は、延出した円筒状の胴体部３ｂを有しており、頭部３ａが、ヘッド部２の凹部２ｅに嵌め込まれている。また、胴体部３ｂの先端部には、排出穴５０が形成されている。
【００２７】
ヘッド部２とホルダー部３とは、止めネジ１４により、互いに係合されている。
【００２８】
図２は、図１に示した流体混合器１の分解斜視図である。図２において、図１と対応する部分には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００２９】
図２に示すように、ヘッド部２の底面２ｂには、ホルダー部３と係合するための凹部２ｅが形成されている。
【００３０】
また、ホルダー部３は、立方体状の頭部３ａと、頭部３ａの中心部から延出するように一体成形された円筒状の胴体部３ｂと、から構成されている。頭部３ａの中心部には、後述する混合エレメントを挿入するための嵌合穴１２が形成されており、頭部３ａの四隅には、ネジ孔２３が貫通するように形成されている。
【００３１】
図３は、本実施形態で使用するヘッド部２を底面２ｂ側から見た場合の平面図である。
【００３２】
図３に示すように、凹部２ｅは、ホルダー部３の頭部３ａの形状に合致するように正方形状を有するように形成されている。凹部２ｅの中心には、混合部５としての半球状の混合穴２１が形成されている。混合穴２１の中心部には、ヘッド部２の上面２ａに形成された入口穴４ｂと連通する流路６ｂが成形されている。また、流路６ｂの側方には、両側面２ｃに形成された入口穴４ａ、４ｃと連通する流路６ａ、６ｃが成形されている。また、凹部２ｅの４隅には、止めネジ１４の先端部が挿入されるためのネジ穴２２が形成されている。
【００３３】
図４は、本実施形態で使用するホルダー部を頭部３ａ側から見た場合の平面図である。
【００３４】
図４に示すように、ホルダー部３の頭部３ａは正方形状に構成されており、中央部には、後述する混合エレメントを挿入するための嵌合穴１２が形成されている。嵌合穴１２の底部の中央には、流路１１が形成されている。また、頭部３ａの４隅には、止めネジ１４を挿入するための直孔２４が形成されている。
【００３５】
ヘッド部２とホルダー部３とは、ホルダー部３の頭部３ａをヘッド部２の凹部２ｅに嵌めあわされた状態で、止めネジ１４によって係合されている。また、ヘッド部２とホルダー部３は、フッ素樹脂により構成されている。
【００３６】
図５は、本発明の第１の実施形態に係る流体混合器１の斜視断面図である。
図５において、図１と対応する部分には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３７】
図５に示すように、ヘッド部２の底面２ｄに形成された凹部２ｅには、混合部である混合穴２１が形成されている。なお、本実施形態では、混合穴２１の容積が１ｃｃとなるように構成されている。
【００３８】
また、ヘッド部２には、混合穴２１と、入口穴４ａ、４ｂ、４ｃとを連通するように、流路６ａ、６ｂ、６ｃが形成されている。なお、本実施形態では、各流路６ａ、６ｂ、６ｃの直径は、２．０ｍｍとなるように構成されている。
【００３９】
各入口穴４ａ、４ｂ、４ｃの内部には、後述する自在継手部材を係合するための溝部が形成されており、入口穴４ａ、４ｂ、４ｃの底部には、流路６ａ、６ｂ、６ｃが連通されている。
【００４０】
また、ホルダー部３の内部には、混合部材９を嵌合するための嵌合穴１２が形成されている。嵌合穴１２には、同一形状を有する混合エレメント３０が、複数個挿入され、混合部材９が構成されている。すなわち、ホルダー部３には、混合部材９が内蔵されている。嵌合部材９の内部には、流体が通過する流路９ａが形成されている。
【００４１】
ホルダー部３の胴体部３ｂには、流路９ａ及び排出穴１０と連通するような流路１１が形成されている。また、排出穴１０の内部には、後述する自在継手部材と係合するための溝部１０ａが形成されている。
【００４２】
図６は、本実施形態の流体混合器で使用する混合部材を構成する混合要素部材の斜視図である。
【００４３】
図６に示すように、混合要素部材としての混合エレメント３０は、円盤状に構成されており、円盤の外周に沿うようにして、複数の溝が形成されており、凹凸部３３が構成されている。本実施形態の混合エレメント３０によれば、複数の溝により構成された凹凸部３３によって、他の同一形状を有する混合エレメントと簡単に嵌合させることができるので、混合部材９を容易に製造することができる。また、必要に応じて、混合エレメントの数を増減させることにより、混合部材９の大きさを適宜調整することができる。
【００４４】
混合エレメント３０の中心には、流体を通過させる流路孔３１が形成されている。また、流路孔３１には、螺旋形状を有する２枚の羽根体によって構成された分割部３２が形成されている。なお、流路孔３１の直径は、０．５ｍｍ〜５．０ｍｍの範囲で形成されることが望ましいが、本実施形態では、流路孔の直径が２．８ｍｍであって、その内容積が約０．０２ｍｌとなるように構成されている。また、混合エレメント３０は、フッ素樹脂により構成されている。
【００４５】
このように、同一形状を有する混合エレメント３０を複数個嵌合させることにより構成された混合部材９の中心には、各混合エレメントが有する流路孔３１によって、流体を通過させる流路９ａが形成されている。また、本実施形態の混合エレメント３０によれば、流路孔３１に分割部３２を設けることで、層流域おける軸方向の流体せん断力を強くすることができ、異なる種類の流体の混合効率を向上させることができる。
【００４６】
以上述べたように、本実施形態の流体混合器１では、ヘッド部２の入口穴４ａ、４ｂ、４ｃとホルダー部３の排出穴１０とは、流路６ａ，６ｂ、６ｃ、混合部５、流路９ａ、及び流路１１を介して、連通するように構成されている。
【００４７】
また、ヘッド部２に形成された混合部５は、混合部材９の近傍に位置するように構成されている。具体的には、本実施形態の混合穴２１は、混合部材９を構成する複数の混合エレメント３０のうち、最上部に位置するエレメントが有する流路孔３１の近傍に位置するように設けられている。
【００４８】
次に、本実施形態の流体混合器１の作用について説明する。
【００４９】
まず、流体であるエポキシ樹脂を入口穴４ａへ、流体である硬化剤を入口穴４ｃへ同時に注入する。エポキシ樹脂は、流路６ａを通って混合穴２１へ到達する。硬化剤も、流路６ｃを通って混合穴２１へ到達する。エポキシ樹脂と硬化剤は、混合穴２１で混合された後、混合部材９に形成された流路９ａへ流入する。流路９ａに流入されたエポキシ樹脂と硬化剤との混合流体は、さらに各混合エレメント３０に設けられた螺旋状の羽根体により、分割、位置移動、重ね合わせ、せん断等されて、さらに混合する。混合部材９により混合された混合流体は、流路１１を通って、排出穴１０から外部へ排出される。なお、エポキシ樹脂の換わりに、ウレタン樹脂やアクリル樹脂を用いてもよい。
【００５０】
また、入口穴４ｂから洗浄液を注入するようにしてもよい。洗浄液を注入することにより、エポキシ樹脂と硬化剤との混合流体が混合穴２１で硬化してしまう前に、洗い流すことができる。
【００５１】
なお、流体としては、エポキシ樹脂や硬化剤のような液体状のものだけではなく、気体や粉状体を適用することができる。また、異なる種類の流体としては、互いに性質の異なる液体・液体の組み合わせだけではなく、液体・気体、液体・粉状体のような組み合わせのものも含む。
【００５２】
本実施形態の流体混合器１によれば、いわゆる攪拌動力を用いることなく、流体の速度分布を均一に保つことができ、均質に流体を混合させることができる。また、本実施形態の流体混合器１によれば、従来の流体混合器で生じていたいわゆるリボン状、スジ状の混合形態の発生を少なくすることができる。
【００５３】
本実施形態の流体混合器によれば、ヘッド部２に複数の流路を形成し、その流路に夫々異なる流体を供給するので、正確な量の流体を供給することができる。また、別々に流路を形成することで、混合させる異なる種類の流体の速度等を別々に調整することができる。したがって、例えば、硬化しやすい硬化剤の注入速度を速くすることにより、へッド部２内で、流体が硬化してしまうことを防止することができる。
【００５４】
また、異なる流路により、混合穴２１の直前まで、別々に流体を搬送することができるので、ヘッド部内における流体が混合している状態の距離を短くすることができる。これにより、攪拌部材９へ到達する前に、ヘッド部２内で流体が硬化してしまうようなことを防止することができる。
【００５５】
また、本実施形態の流体混合器１によれば、混合穴２１を混合部材９の直前に配置することにより、異なる流体を混合させた直後に、すぐに混合部材９で混合することができるので、均質な混合流体を得ることができる。また、混合穴２１の容積を１ｃｃ程度とすることにより、混合穴２１における流体の滞留時間を短くして、混合穴２１の内部で流体が硬化が生じてしまうことを防止することができる。また、エポキシ樹脂の供給量に対して硬化剤の供給量を減らすことにより、混合穴２１で硬化が生じることを防止することができる。
【００５６】
また、本実施形態の流体混合器では、流体混合器の内部において流体が接する部分（接液部）は、すべてフッ素樹脂となるように構成されている。また、混合される流体がすべて流体混合器１の内部で混合されるように構成されているので、浮遊物質等が混入して、流体が汚染されることを防止できる。
【００５７】
次に、図７を用いて、本発明に係る流体混合器の他の実施形態について説明する。
なお、図７において、図１と対応する部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【００５８】
図７に示すように、本実施形態の流体混合器１では、ヘッド部２の入口穴４ａ〜４ｃに、自在継手部材である逆止弁１７が挿入されている。逆止弁１７は、逆止弁に形成された溝部と、入口穴４に形成された溝部とを係合させることにより、ヘッド部２に取り付けられている。逆止弁１７の材質は、ボディーはＰＣＴＦＥ、ＰＦＡ等のフッ素系樹脂で構成されており、弁体は、バイトンで構成されている。この逆止弁１７に、チューブを差し込んでねじ込みにより固定し、特定の流体を流体混合器１の内部へ注入する。また、逆止弁１７を調整することにより、流体混合器へ注入する流体の供給量を調整することができる。なお、逆止弁の材質として、パーフロ製のものを用いてもよい。また、逆止弁の換わりに、オリフィス部材として流量計、流量調整板を設けるようにしてもよい。
【００５９】
ホルダー部３の排出穴１０には、自在継手部材であるコネクタ１８が挿入されている。コネクタ１８は、コネクタに形成された溝部と、排出穴１０に形成された溝部１０ａとを係合させることにより、ホルダー部３に取り付けられている。コネクタ１８は、フッ素樹脂で構成されており、優れた耐薬品性を有している。コネクタ１８には、簡単な操作によりチューブを差し込んで固定することができ、流体混合器で混合された流体を所定の場所へ供給することができる。また、コネクタの径を変更することにより、様々な径のチューブを接続することができる。
【００６０】
なお、チューブを自在継手部材に固定する手段は、本実施形態に限られるものではなく、例えば、注射針のようなものを自在継手部材に設け、針に刺すようにしてチューブを固定してもよい。
【００６１】
次に、図８を用いて、本発明に係る流体混合器の他の実施形態について説明する。
なお、図８において、図１と対応する部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【００６２】
図８に示すように、図１の流体混合器と異なる点は、ヘッド部２の上面２ａには、入口穴が形成されておらず、両側面２ｃに入口穴４ａ、４ｃが形成されているのみである。また、ヘッド部３には、排出穴１０が形成されておらず、先端部にはテーパ３ｃが形成されている。
【００６３】
次に、図９を用いて、本発明に係る流体混合器の他の実施形態について説明する。
なお、図９において、図１と対応する部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【００６４】
図９に示すように、図１の流体混合器と異なる点は、ヘッド部２が半球状に形成されていることである。ヘッド部２には、入口穴４が５箇所に形成されており、５種類の流体を同時に供給することができるように構成されている。このようにヘッド部２を半球状に構成することにより、頭頂部を中心位置として、容易に複数の入口穴を等間隔で形成することができる。なお、本実施形態では、ヘッド部に形成される入口穴は５個としたが、入口穴の数は、これに限定されるものではなく、３個形成するようにしてもよいし、７個形成するようにしてもよい。
【００６５】
また、ヘッド部２は、半球状に限られるものではなく、例えば、頭頂部を中心とする点対称形状を有するものであればよい。さらに、点対称形状のヘッド部を複数の平面を有する多角形状体とし、その平面に入口穴を形成するようにしてもよい。
【００６６】
なお、本発明の流体混合器は、上述の各形態に限定されるものではなく、その他材料、構成等において本発明の構成を逸脱しない範囲において種々の変形、変更が可能であることはいうまでもない。特に、流体混合器を構成するヘッド部やホルダー部の形状や材質は、上述した実施の形態に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の一実施形態に係る流体混合器の斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る流体混合器の分解斜視図である。
【図３】本実施形態で使用するヘッド部を底面側から見た平面図である
【図４】本実施形態で使用するホルダー部を頭部側から見た平面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る流体混合器の斜視断面図である。
【図６】本実施形態の流体混合器で使用する混合部材を構成する混合要素部材の斜視図である。
【図７】本発明の他の実施形態に係る流体混合器の斜視図である。
【図８】本発明の他の実施形態に係る流体混合器の斜視図である。
【図９】本発明の他の実施形態に係る流体混合器の斜視図である。
【図１０】従来の流体混合器を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６８】
１・・流体混合器、２・・ヘッド部、２ａ・・上面、２ｂ・・底面、２ｃ、２ｄ・・側面、２ｅ・・凹部、３・・ホルダー部、３ａ・・頭部、３ｂ・・胴体部、４ａ〜４ｃ・・入口穴、５・・混合部、６・・流路、９・・混合部材、９ａ・・流路、１０・・排出穴、１０ａ・・溝部、１１・・流路、１２・・嵌合穴、１３・・係合部、１４・・止めネジ、１７・・逆止弁、１８・・コネクタ、２１・・混合孔、２４・・直孔、３０・・混合エレメント、３１・・流路孔、３２・・分割部、３３・・凹凸部
【図１】
2008114151.tif 000003
【図２】
2008114151.tif 000004
【図３】
2008114151.tif 000005
【図４】
2008114151.tif 000006
【図５】
2008114151.tif 000007
【図６】
2008114151.tif 000008
【図７】
2008114151.tif 000009
【図８】
2008114151.tif 000010
【図９】
2008114151.tif 000011
【図１０】
2008114151.tif 000012