(57)【要約】      （修正有）【課題】集合流路における圧力損失を低減させて、加圧ポンプの電力消費量の低減さらには小型化された静止型流体混合装置を提供する。【解決手段】混合ユニット１２を、ケーシング体１１内に同心円的に配設するとともに、ケーシング１１体の内周面に沿わせて拡散・混合流路６０の終端部と集合流路の始端部を連通させた静止型流体混合装置であって、混合ユニット１２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３０に、円板状の第２拡散エレメント４０を対面させて配置して、両拡散エレメントの間に拡散・混合流路６０を形成する一方、第２拡散エレメント４０の背面側に、中央部に流体の流出口を形成した円板状の集合エレメント５０を対面させて配置して、集合エレメント５０に集合流路７０を形成して構成し、集合流路７０は、周縁部から中央部の流出口に向けて直状かつ同一幅に形成した。【選択図】図１
2013111556.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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の流出口に向けて半径方向に流動させて集合させる集合流路とを有する混合ユニットを、ケーシング体内に同心円的に配設するとともに、ケーシング体の内周面に沿わせて拡散・混合流路の終端部と集合流路の始端部を連通させた静止型流体混合装置であって、
混合ユニットは、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面させて配置して、両拡散エレメントの間に拡散・混合流路を形成する一方、第２拡散エレメントの背面側に、中央部に流体の流出口を形成した円板状の集合エレメントを対面させて配置して、集合エレメントに集合流路を形成して構成し、
集合流路は、周縁部から中央部の流出口に向けて直状かつ同一幅に形成したことを特徴とする静止型流体混合装置。
【請求項２】
集合エレメントは、上流側半部を下流側半部よりも小径の円板状に形成して、上流側半部の外周部に拡散・混合流路と連通する円形リング状の連通用凹部を形成し、上流側半部には周縁部から中央部の流出口に向けて直状かつ同一幅の流路形成用凹部を形成して、流路形成用凹部の開口面を第２拡散エレメントの背面により閉塞することで、連通用凹部と連通する集合流路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】
流路形成用凹部は、上流側半部に十字状に配置して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。
【請求項４】
円筒状のケーシング体内に一つないしは複数の混合ユニットを同心円的に配設し、ケーシング体の両端部には側壁体を配設して、各側壁体の外側壁に接続体の基端部を係止するとともに、接続体の先端部をケーシング体の外周面に螺着して、隣接する各混合ユニットの流出口と流入口を連通させた状態にて両側壁体間にケーシング体を介して混合ユニットを挟持し、
上流側の側壁体の中央部に形成した導入口には、近接する混合ユニットの流入口を連通させる一方、下流側の側壁体の中央部に形成した導出口には、近接する混合ユニットの流出口を連通させたことを特徴とする請求項２又は３記載の静止型流体混合装置。
【請求項５】
流体としての液体と液体、液体と気体、ないしは粉体と液体の混合体を、上流側の側壁体の中央部に形成した導入口から導入させて、混合ユニットの拡散・混合流路と集合流路を通して流動させた後に、下流側の側壁体の中央部に形成した導出口から導出させるようにしたことを特徴とする請求項４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、を超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て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て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、対向する各エレメント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
【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，拡散・混合側エレメントと集合・混合側エレメント全体の圧力損失をできるだけ削減して、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装置自体の小型化（ユニット数低減）が望まれていた。
【０００６】
そこで、本発明は、集合・混合流路における圧力損失を低減させて、加圧ポンプの電力消費量の低減さらには装置自体の小型化（ユニット数低減）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、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の流出口に向けて半径方向に流動させて集合させる集合流路とを有する混合ユニットを、ケーシング体内に同心円的に配設するとともに、ケーシング体の内周面に沿わせて拡散・混合流路の終端部と集合流路の始端部を連通させた静止型流体混合装置であって、混合ユニットは、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面させて配置して、両拡散エレメントの間に拡散・混合流路を形成する一方、第２拡散エレメントの背面側に、中央部に流体の流出口を形成した円板状の集合エレメントを対面させて配置して、集合エレメントに集合流路を形成して構成し、集合流路は、周縁部から中央部の流出口に向けて直状かつ同一幅に形成したことを特徴とする。
【０００８】
かかる静止型流体混合装置では、集合流路を集合エレメントの周縁部から中央部の流出口に向けて直状かつ同一幅に形成しているため、拡散・混合流路を流動した流体を、集合流路を通して流出口に向けて直状に速やかに流動させることができる。そのため、集合流路においては流体の流線が大きく乱れことがなくなり、流体の圧力にばらつきが発生しにくくなる。その結果、流体圧力が均一化されて流路抵抗が低下する。流路抵抗が低下すると圧力損失が低減されて（圧力損失低減効果が得られて）、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る。圧力損失が低減されると、低圧で流体混合処理を行なうことができるようになって、シール部における流体漏れ防止を図るためのガスケット等のシール部材の使用が大幅に低減される。その結果、シール部材の交換などの作業が不要、ないしは大幅に削減されるため、静止型流体混合装置自体のメンテナンス作業の簡易化と迅速化を図ることができて、作業効率を向上させることができる。
【０００９】
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、集合エレメントは、上流側半部を下流側半部よりも小径の円板状に形成して、上流側半部の外周部に拡散・混合流路と連通する円形リング状の連通用凹部を形成し、上流側半部には周縁部から中央部の流出口に向けて直状かつ同一幅の流路形成用凹部を形成して、流路形成用凹部の開口面を第２拡散エレメントの背面により閉塞することで、連通用凹部と連通する集合流路を形成したことを特徴とする。
【００１０】
かかる静止型流体混合装置では、拡散・混合流路と連通する円形リング状の連通用凹部に集合流路を連通させて形成しているため、拡散・混合流路から集合流路への流体の流動が円滑になされる。
【００１１】
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２記載の静止型流体混合装置であって、流路形成用凹部は、上流側半部に十字状に配置して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、流路形成用凹部を上流側半部に十字状に配置して形成することで、集合流路を集合エレメントの円周廻りに均等に配置することができ、連通用凹部から最寄りの集合流路を通して流出口に流体を流出させることができる。
【００１３】
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２又は３記載の静止型流体混合装置であって、円筒状のケーシング体内に一つないしは複数の混合ユニットを同心円的に配設し、ケーシング体の両端部には側壁体を配設して、各側壁体の外側壁に接続体の基端部を係止するとともに、接続体の先端部をケーシング体の外周面に螺着して、隣接する各混合ユニットの流出口と流入口を連通させた状態にて両側壁体間にケーシング体を介して混合ユニットを挟持し、上流側の側壁体の中央部に形成した導入口には、近接する混合ユニットの流入口を連通させる一方、下流側の側壁体の中央部に形成した導出口には、近接する混合ユニットの流出口を連通させたことを特徴とする。
【００１４】
かかる静止型流体混合装置では、ケーシング体の外周面に螺着した接続体を工具なしに螺脱して取り外すことにより、ケーシング体内に配設した混合ユニットの挟持を簡単に解除することができる。そのため、混合ユニットをケーシング体から容易に取り出すことができて、混合ユニットのメンテナンス作業を楽に行うことができる。また、反対の手順を辿ることで静止型流体混合装置を工具なしに簡単に組み立てることができる。
【００１５】
請求項５記載の発明に係る静止型流体混合装置は、請求項４記載の静止型流体混合装置であって、流体としての液体と液体、液体と気体、ないしは粉体と液体の混合体を、上流側の側壁体の中央部に形成した導入口から導入させて、混合ユニットの拡散・混合流路と集合流路を通して流動させた後に、下流側の側壁体の中央部に形成した導出口から導出させるようにしたことを特徴とする。
【００１６】
かかる静止型流体混合装置では、液体と液体、液体と気体、ないしは粉体と液体の混合体を、流体として上流側の側壁体の導入口から導入させて、混合ユニットの拡散・混合流路と集合流路を通して流動させた後に、下流側の側壁体の導出口から導出させることで、超微細化かつ均一化して混合することができる。
【発明の効果】
【００１７】
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、集合流路における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さらには装置自体の小型化（ユニット数低減）を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る静止型流体混合装置の断面正面説明図。
【図２】本発明に係る静止型流体混合装置が具備する混合ユニットの正面断面分解説明図。
【図３】本発明に係る静止型流体混合装置が具備する混合ユニットの分解斜視説明図。
【図４】第１・第２拡散エレメントの側面説明図。
【図５】集合エレメントの側面説明図。
【図６】流体混合システムの概念説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、本発明に係る静止型流体混合装置の実施形態について図面を参照しながら説明する。
［静止型流体混合装置］
図１に示す１０は本発明に係る静止型流体混合装置であり、静止型流体混合装置１０は、一方向（本実施形態では左右方向）に伸延する円筒状に形成したケーシング体１１内に、一組ないしは複数組（本実施形態では五組）の混合ユニット１２を同心円的に配設している。ケーシング体１１の両端部には左・右側壁体１３,１４を配設して、各側壁体１３,１４の外側周縁部に左・右接続体１５,１６の基端部１５ａ,１６ａを係止するとともに、左・右接続体１５,１６の先端部１５ｂ,１６ｂをケーシング体１１の外周面に螺着して、隣接する各混合ユニット１２の流出口６２と流入口３２を連通させた状態にて、両側壁体１３,１４間にケーシング体１１内にて同軸的に配列した混合ユニット１２を挟持している。上流側の側壁体１３の中央部には導入口１７を形成して、導入口１７には近接する混合ユニット１２の流入口３２を整合させて連通させる一方、下流側の側壁体１４の中央部には導出口１８を形成して、導出口１８には近接する混合ユニット１２の流出口６２を整合させて連通させている。
【００２０】
左・右側壁体１３,１４は、ケーシング体１１の内径よりもやや大径の円板状に形成し、内側半部にケーシング体１１への内嵌部１３ａ,１４ａを形成する一方、外側半部の周縁部に左・右接続体１５,１６の基端部１５ａ,１６ａを係止する段付き凹条の係止用凹部１３ｂ,１４ｂを形成している。上流側の側壁体１３の中央部に形成した導入口１７には上流側連通連結体１９を連通連結する一方、下流側の側壁体１４の中央部に形成した導出口１８には下流側連通連結体２０を連通連結している。
【００２１】
左・右接続体１５,１６は相互に左右対称に形成している。すなわち、左・右接続体１５,１６はリング板状に形成した基端部１５ａ,１６ａと、基端部１５ａ,１６ａの外周縁部に連設した円筒状の先端部１５ｂ,１６ｂとから一体成形して、先端部１５ｂ,１６ｂの内周面に雌ネジ部１５ｃ,１６ｃを形成している。ケーシング体１１の左右側端部には段付き凹部１１ａ,１１ｂを形成するとともに、段付き凹部１１ａ,１１ｂの外周面に雌ネジ部１５ｃ,１６ｃを螺着する雄ネジ部１１ｃ,１１ｄを形成している。
【００２２】
混合ユニット１２は、中央部に処理対象である流体Ｒ（図１において矢印で示す）の流入口３２を形成した円板状の第１拡散エレメント３０に、円板状の第２拡散エレメント４０を対面させて配置して、両拡散エレメント３０,４０の間に拡散・混合流路６０を形成する一方、第２拡散エレメント４０の背面側に、中央部に流体Ｒの流出口６２を形成した円板状の集合エレメント５０を対面させて配置して、集合エレメント５０に集合流路７０を形成して構成している。
【００２３】
すなわち、混合ユニット１２は、中央部側の流入口３２から流入した流体Ｒ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６０と、周縁部側から流入した流体Ｒを中央部側の流出口６２に向けて半径方向に流動させて集合させる集合流路７０とを備えており、ケーシング体１１の内周面に沿わせて拡散・混合流路６０の終端部と集合流路７０の始端部を連通させている。
【００２４】
集合エレメント５０は、図２及び図３に示すように、上流側半部５２を下流側半部５３よりも小径の円板状に形成して、上流側半部５２の外周部に拡散・混合流路６０と連通する円形リング状の連通用凹部５４を形成し、上流側半部５２には周縁部から中央部の流出口６２に向けて直状かつ同一幅の流路形成用凹部５５を形成して、流路形成用凹部５５の開口面を第２拡散エレメント４０の背面により閉塞することで、連通用凹部５４と連通する集合流路７０を形成している。流路形成用凹部５５は、上流側半部５２に側面視で十字状に配置している。つまり、円周方向に９０度の間隔をあけて形成している。その結果、本実施形態では、流路形成用凹部５５の開口面が第２拡散エレメント４０の背面により閉塞されて形成される集合流路７０は、周縁部から中央部の流出口６２に向けて直状かつ同一幅の流路が十字状に形成されている。ここで、集合エレメント５０の半径方向と直交する流路形成用凹部５５の流路幅Ｗは、流出口６２の半径ｒと下記の関係を有している。
【数１】
2013111556.tif 000003
【００２５】
このような関係を保つことにより、集合流路７０の流路幅Ｗを可及的に広く形成するとともに、隣接する集合流路７０を流動する流体Ｒが相互に干渉することなく流出口６２に速やかに流入するようにしている。
【００２６】
７９はＯリングであり、Ｏリング７９はケーシング体１１内において、左側壁体１３と混合ユニット１２との間、混合ユニット１２,１２同士の間、混合ユニット１２と右側壁体１４との間にそれぞれ配設してシール部を形成している。
【００２７】
このように構成して、静止型流体混合装置１０では、集合流路７０を集合エレメント５０の周縁部から中央部の流出口６２に向けて直状かつ同一幅に形成しているため、拡散・混合流路６０を流動した流体Ｒを、集合流路７０を通して流出口６２に向けて直状に速やかに流動させることができる。そのため、集合流路７０においては流体Ｒの流線が大きく乱れことがなくなり、流体Ｒの圧力にばらつきが発生しにくくなる。その結果、流体圧力が均一化されて流路抵抗が低下する。流路抵抗が低下すると圧力損失が低減されて（圧力損失低減効果が得られて）、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る。圧力損失が低減されると、低圧で流体混合処理を行なうことができるようになって、シール部材としてのＯリング７９を配設したシール部における流体漏れ防止を図るためのＯリング７９の使用が大幅に低減される。その結果、シール部材の交換などの作業が不要、ないしは大幅に削減されるため、静止型流体混合装置自体のメンテナンス作業の簡易化と迅速化を図ることができて、作業効率を向上させることができる。
【００２８】
拡散・混合流路６０と連通する円形リング状の連通用凹部５４に集合流路７０を連通させて形成しているため、拡散・混合流路６０から集合流路７０への流体Ｒの流動が円滑になされる。そして、流路形成用凹部５５を上流側半部５２に十字状に配置して形成することで、集合流路７０を集合エレメント５０の円周廻りに均等に配置することができ、連通用凹部５４から最寄りの集合流路７０を通して流出口６２に流体Ｒを流出させることができる。
【００２９】
ケーシング体１１の両端部に形成した段付き凹部１１ａ,１１ｂの外周面には雄ネジ部１１ｃ,１１ｄを形成し、左・右接続体１５,１６の先端部１５ｂ,１６ｂの内周面には雌ネジ部１５ｃ,１６ｃを形成して、雄ネジ部１１ｃ,１１ｄに雌ネジ部１５ｃ,１６ｃを螺着した左・右接続体１５,１６は、工具なしに螺脱して取り外すことにより、ケーシング体１１内に配設した混合ユニット１２の挟持を簡単に解除することができる。そのため、混合ユニット１２をケーシング体１１から容易に取り出すことができて、混合ユニット１２のメンテナンス作業を楽に行うことができる。また、反対の手順を辿ることで静止型流体混合装置１０を工具なしに簡単に組み立てることができる。
【００３０】
次に、静止型流体混合装置１０の構成をより具体的に説明する。静止型流体混合装置１０は、図１に示すように、ケーシング体１１内に五組の混合ユニット１２を同軸的にかつ直列的に配列させて収容して、各混合ユニット１２の周縁部間にＯリング７９を介設している。この際、ケーシング体１１の内周面と各混合ユニット１２の外周面とは、隙間のない密着状態となしている。このように構成して、ケーシング体１１内に配設した混合ユニット１２内を流体Ｒが上流側である左側の導入口１７側から下流側である右側の導出口１８に蛇行しながら流動するようにしている。
【００３１】
拡散・混合流路６０は、図２〜図４に示すように、第１・第２拡散エレメント３０,４０の対向面にそれぞれ同形・同大の多数の凹部３５,４５を配列して形成して、各拡散エレメント３０,４０の凹部３５,４５の開口面を突き合わせ状に面接触させるとともに、相互に連通するように位置を違えて配置している。流体Ｒの流入口３２を中心とする同一円周上に配置した各拡散エレメント３０,４０の凹部３５,４５の数は、中心部側から周縁部側に向けて漸次増大させて、流動方向である半径方向に分流数（分散数）を増大させている。
【００３２】
また、集合流路７０は、図２,図３及び図５に示すように、円板状の第２拡散エレメント４０に、中央部に流体Ｒの流出口６２を形成した円板状の集合エレメント５０を対向させて配置するとともに、両エレメント４０,５０の間に周縁部側から流入した流体Ｒを中央部側に向けて半径方向に流動させて集合させるように形成している。最右側に配置した集合エレメント５０の中央部に形成した流出口６２は、右側壁体１４の中央部に形成した導出口１８に整合させて連通している。
【００３３】
このように構成して、混合ユニット１２では、第１・第２拡散エレメント３０,４０の凹部３５,４５の数は、中心部側から周縁部側に向けて漸次増大させているため、流体Ｒが合流する凹部３５,４５の数は周縁部側ほど増大するとともに、それに比例して数多く分流（分散）される。そのため、拡散・混合流路６０においては流体Ｒにせん断力が作用して微細化される回数が流体Ｒの流動方向（周縁部側に向かう半径方向）に沿って漸次増大するようにしている。
【００３４】
各混合ユニット１２は、いずれも同様の構造であり、図２及び図３に示すように、対向配置された２枚の板状（略円板形状）の部材、より具体的には円板形状の第１・第２拡散エレメント３０，４０と、対向配置された板状（略円板形状）の部材、より具体的には円板形状の集合エレメント５０とを備えている。
【００３５】
各混合ユニット１２の上流側半部を形成する２枚の第１・第２拡散エレメント３０，４０のうち、導入口１７側（上流側）に配置される第１拡散エレメント３０は、円板状のエレメント本体３１の中央部に、流体Ｒの流入口３２が貫通状態で形成されている。
【００３６】
図４に示すように、エレメント本体３１の下流側面には、開口形状が正六角形の凹部３５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３５が形成されている。３４は第１拡散エレメント３０のピン挿入用凹部である。３６は第１拡散エレメント３０の中央部に配設した第１螺着部、３７は第１螺着部３６を流入口３２中の中央に支持する３片の支持片である。
【００３７】
図２〜図４に示すように、２枚の拡散エレメント３０,４０のうち、導出口１８側（下流側）に配置される第２拡散エレメント４０は、第１拡散エレメント３０よりも小径である。第２拡散エレメント４０のエレメント本体４１の第１拡散エレメント３０との対向面、すなわち導入口１７側に向けられる上流側面（第１拡散エレメント３０と対向する面）には、第１拡散エレメント３０のエレメント本体３１と同様に、開口形状が正六角形の凹部４５が隙間のない状態で複数形成されている。
【００３８】
４２は第２拡散エレメント４０の中央部に形成した第２螺着部であり、第２螺着部４２と第１拡散エレメント３０の第１螺着部３６とを符合させて、連結ボルト４３により第１拡散エレメント３０と第２拡散エレメント４０とを対面状態に重合させて連結している。４６は第２拡散エレメント４０に形成したピン挿通孔、４７はピン挿通孔４６に挿通した位置決めピンであり、位置決めピン４７の先端部を第１拡散エレメント３０のピン挿入用凹部３４に挿入して第１拡散エレメント３０と第２拡散エレメント４０を位置決めして対面させている。
【００３９】
そして、両拡散エレメント３０，４０は、図２および図３に示すような配置で組み付けられる。具体的に説明すると、第１拡散エレメント３０と第２拡散エレメント４０を対面状態に配置する。このとき、第１拡散エレメント３０の下流側面のハニカム状の多数の凹部３５の開口面と、第２拡散エレメント４０の上流側面のハニカム状の多数の凹部４５の開口面とが対面状態に当接するように、第２拡散エレメント４０の向きを定める（図３参照）。この状態で、第１拡散エレメント３０のピン挿入用凹部３４に、第２拡散エレメント４０のピン挿通孔４６に挿通した位置決めピン４７の先端部を挿入して組み付ける。
【００４０】
従って、両拡散エレメント３０，４０を組み付けると、両拡散エレメント３０，４０間に形成される拡散・混合流路６０の終端部が外周に向けてリング状に開口されている。そして、第１拡散エレメント３０の流入口３２に供給された流体Ｒは、拡散・混合流路６０（図１参照）を通過した後、この拡散・混合流路６０の終端部から放出される。
【００４１】
ここで、位置決めピン４７により位置決めされて、各拡散エレメント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３５,４５の相互関係について説明する。すなわち、図４に示すように、両拡散エレメント３０,４０の凹部３５,４５は同形・同大に形成して、これらの当接面は、第１拡散エレメント３０の凹部３５の中心位置に、第２拡散エレメント４０の凹部４５の角部４９が位置する状態で当接している。
【００４２】
このような状態で当接させると、第１拡散エレメント３０の凹部３５と第２拡散エレメント４０の凹部４５との間で流体Ｒを流動させることができる。また、角部４９は３つの凹部４５の角部が集まっている位置である。
【００４３】
従って、例えば、第１拡散エレメント３０の凹部３５側から第２拡散エレメント４０の凹部４５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。
【００４４】
つまり、第１拡散エレメント３０の凹部３５の中央位置に位置された第２拡散エレメント４０の角部４９は、流体Ｒを分流する分流部として機能する。逆に、第２拡散エレメント４０側から第１拡散エレメント３０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３５に流れ込むことで合流することになる。この場合、第２拡散エレメント４０の中央位置に位置された角部４９は、合流部として機能する。
【００４５】
また、第２拡散エレメント４０の凹部４５の中心位置にも、第１拡散エレメント３０の凹部３５の角部３９が位置する。この場合は、第１拡散エレメント３０の角部３９が上述した分流部や合流部として機能する。
【００４６】
このように、相互に対向状態に対面配置された両拡散エレメント３０，４０の間には、中央の流入口３２から両拡散エレメント３０，４０（ケーシング体１１）の軸線方向に供給された流体Ｒが、分流と合流（分散と混合）を繰り返しながら両拡散エレメント３０，４０の放射線方向（軸線方向と直交する半径方向）に蛇行状態にて流動する拡散・混合流路６０（図１参照）が形成されている。
【００４７】
この拡散・混合流路６０を流体Ｒが流動する過程で、流体Ｒに混合処理が施される。そして、拡散・混合流路６０を通過した流体Ｒは、その後、連通用凹部５４を通して集合エレメント５０の集合流路７０に流入される。各混合ユニット１２の下流側を形成する集合エレメント５０には、円板状の中央部に流体Ｒの流出口６２が貫通状態で形成されている。
【００４８】
図１に示すように、左・右側壁体１３,１４の内周縁部と、第１拡散エレメント３０の上流側（左側）の外周縁部と、第１拡散エレメント３０と同径状に形成した集合エレメント５０の下流側（右側）の外周縁部には、それぞれテーパー面部１３ｃ,１４ｃ,３８,４８を形成して、隣接して対向するテーパー面部とケーシング体１１の内周面とによりＯリング７９を配置するためのＯリング配置空間７８を形成している。
［流体混合システム］
流体Ｒとしての液体と液体、液体と気体、ないしは粉体と液体の混合体は、上流側の側壁体１３の中央部に形成した導入口１７から導入させて、混合ユニット１２の拡散・混合流路６０と集合流路７０を通して流動させた後に、下流側の側壁体１４の中央部に形成した導出口１８から導出させるようにしている。
【００４９】
このように構成して、液体と液体、液体と気体、ないしは粉体と液体の混合体を、流体Ｒとして上流側の側壁体１３の導入口１７から導入させて、混合ユニット１２の拡散・混合流路６０と集合流路７０を通して流動させた後に、下流側の側壁体１４の導出口１８から導出させることで、超微細化かつ均一化して混合することができる。
（エマルション燃料生成装置）
流体混合システムの一形態であるエマルション燃料を生成するエマルション燃料生成装置８０を図６に示す。エマルション燃料生成装置８０は、前記した静止型流体混合装置１０を具備して構成している。すなわち、エマルション燃料生成装置８０は、静止型流体混合装置１０の導入口１７に上流側連通連結体１９を介して流体Ｒを導入する導入管９０を接続する一方、導出口１８に流体Ｒを導出する導出管９１を接続している。導入管９０には導入用ポンプＰ１を設けて、導入用ポンプＰ１により導入口１７を通して流体Ｒを静止型流体混合装置１０に圧送するようにしている。そして、導入用ポンプＰ１により導入管９０を通して異なる複数種類の流体Ｒ（例えば、液体と気体）を静止型流体混合装置１０に圧送して導入し、静止型流体混合装置１０により流体Ｒを混合処理して、混合処理が施された流体Ｒを導出管９１を通して導出可能としている。
【００５０】
導出管９１の中途部と、導入管９０の導入用ポンプＰ１よりも下流側に位置する中途部との間には、導出側三方弁９２と導入側三方弁９３とを介して流体戻し管９４を介設している。流体戻し管９４の中途部には戻し用ポンプＰ２を設けている。各ポンプＰ１,Ｐ２としては、気液混合移送が可能なポンプ、すなわち、気液混合流体であるエマルション燃料を圧送する際にも、安定した吐出圧力及び吐出流量を確保することができるポンプ（例えば、株式会社ニクニ製の「気液移送ポンプ」）を使用することができる。
【００５１】
このように構成して、エマルション燃料生成装置８０では、導出側三方弁９２と導入側三方弁９３を適宜切り替えて、流体Ｒを導入管９０→静止型流体混合装置１０→導出管９１→導出側三方弁９２→流体戻し管９４→導入側三方弁９３→導入管９０を通して循環させる循環回路を形成可能としている。この際、循環回数ないしは循環時間を所望に設定することで、流体成分を超微細化（ナノレベルから数μｍレベルまで）することができるとともに、均一な大きさに微細化することができる。
【００５２】
混合処理対象となる流体Ｒは、液体と液体、液体と気体、粉体と液体の組み合わせが考えられるが、ここでは液体である連続相としての燃料油及び分散相としての水と、気体である微量の空気を混合処理して、微細な気泡混じりのエマルション燃料を生成することができる。燃料油と水の混合比を調整することにより、適正な燃焼条件下で内燃機関を燃焼させる燃料として使用することができる。また、燃料油としては、ガソリン、航空タービン用燃料油（ジェット機燃料油）、灯油、軽油、ガスタービン用燃料油、重油などがあるが、本実施形態は、特に重油の改質に有効なものであり、廃油であっても改質して、有効利用可能な改質廃油となすことができる。さらに、難燃性の廃油を燃料油として用いた場合でも、本実施形態に係るＷ／Ｏ型のエマルション燃料とすることで安定的に燃焼させることができる。また、空気は導入管９０に吸気管８１を連通連結し、吸気管８１から外気をエジェクタ効果（導入管９０中の圧力と吸気管中の圧力との圧力差を利用した吸引効果）によりを取り入れ可能としている。８２は吸気管８１の中途部に取り付けた流量調整弁である。
【００５３】
ここで、エマルション燃料を製造するに際して、混合される燃料油と水の体積比は、燃料油：水＝６〜９：４〜１である。燃料油としてＡ重油を用いる場合は、好ましくは、燃料油：水＝８：２、燃料油としてＣ重油を用いる場合は、好ましくは、燃料油：水＝8.5：1.5、燃料油として廃油を用いる場合は、好ましくは、廃油：水＝９：１の体積比で混合することにより、エマルション燃料を生成することができる。気体である微量の空気は、例えば、吸気管８１から吸気される外気の量を、燃料油と水の混合液の体積（所定流量）の０.１％〜３％、好ましくは１％前後（0.7％〜1.2％）に流量調整弁８２により設定して、燃料油と水の混合液に混合されるようにすることで、気泡混じりのエマルション燃料を生成することができる。
【００５４】
このように構成して、エマルション燃料生成装置８０では、導入管９０を通して流体Ｒとしての燃料油と水と微量の空気を静止型流体混合装置１０の導入口１７に導入して、静止型流体混合装置１０により流体Ｒを混合処理する。この際、流体Ｒは循環回路２５を通して所望の回数ないしは時間だけ循環させて混合処理することができる。そして、混合処理終了後、つまり、気泡混じりのエマルション燃料が生成された後は、導出側三方弁９２を切替操作して、導出管９１の終端部から回収することができる。
【００５５】
連続相としての燃料油と、分散相としての水と、微量の空気とを静止型流体混合装置１０により微細化して混合することにより、浮力が減少した微細な気泡混じりのエマルション燃料を生成することができる。この際、浮力が減少した微細な気泡は、疎水性であるため、水滴の表面には付着せずに、燃料油中に分散して、気−液界面の面積（燃焼表面積）を増加させるとともに静電分極により表面活性（界面活性剤のような機能）を発揮して、微細化した水滴の合一を防止して、水滴をエマルション燃料中で安定化させることができる。その結果、かかるエマルション燃料では水滴径の分散が均一化して、かかるエマルション燃料を例えば燃焼装置で燃焼させると、良好な燃焼効率を確保することができて、すすや黒煙が発生するという不具合を解消することができる。
【００５６】
ここで、微量の空気の直径をナノレベルないしはサブミクロンレベルの超微細な気泡となした場合には、直径がナノレベルないしはサブミクロンレベルの超微細な気泡混じりのエマルション燃料となすことができる。この場合、超微細な気泡によるより一層の気−液界面の面積（燃焼表面積）増加、及び、静電分極による表面活性（界面活性剤のような機能）の増大を図ることができて、微細化した水滴の合一を防止して、水滴をエマルション燃料中でより一層安定化させることができる。その結果、良好な燃焼効率をより一層向上させることができる。なお、ナノレベルとは、１μｍ未満のレベルをいう。サブミクロンレベルとは、０．１μｍ〜１μｍのレベルをいう。
【符号の説明】
【００５７】
１０  静止型流体混合装置
１１  ケーシング体
１２  混合ユニット
１３  左側端部壁体
１４  右側端部壁体
３０  第１拡散エレメント
４０  第２拡散エレメント
５０  集合エレメント
【図１】
2013111556.tif 000004
【図２】
2013111556.tif 000005
【図３】
2013111556.tif 000006
【図４】
2013111556.tif 000007
【図５】
2013111556.tif 000008
【図６】
2013111556.tif 000009