(57)【要約】【課題】集合・混合流路の流体の集合・混合機能を保持させたままで集合・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。【解決手段】集合・混合流路は、第１・第２集合エレメントの対向面にそれぞれ流体の流出口を中心とする同一円周上に同形・同大の多数の凹部を配列して形成するとともに、半径方向には周縁部側から中央部側に向けて凹部の開口面積を漸次縮小させて形成し、かつ、中央部側の凹部の最小開口面積を前記拡散エレメントの凹部の開口面積以上となした複数の凹部を配列して形成し、両集合エレメントの凹部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円周方向に位置ずれさせて配置した。【選択図】図１
2013091011.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
円板状の第１集合エレメントに、中央部に流体の流出口を形成した円板状の第２集合エレメントを対向させて配置するとともに、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・混合流路を形成して、
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混合ユニットを具備する静止型流体混合装置であって、
拡散・混合流路は、第１・第２拡散エレメントの対向面にそれぞれ同形・同大の多数の凹部を配列して形成して、各拡散エレメントの凹部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、
集合・混合流路は、第１・第２集合エレメントの対向面にそれぞれ流体の流出口を中心とする同一円周上に同形・同大の多数の凹部を配列して形成するとともに、半径方向には周縁部側から中央部側に向けて凹部の開口面積を漸次縮小させて形成し、かつ、中央部側の凹部の最小開口面積を前記拡散エレメントの凹部の開口面積以上となした凹部を複数の列状に配置して、両集合エレメントの凹部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円周方向に位置ずれさせて配置したことを特徴とする静止型流体混合装置。
【請求項２】
流体の流入口を中心とする同一円周上に配置した各拡散エレメントの凹部の数は、中心部側から周縁部側に向けて漸次増大させる一方、
流体の流出口を中心とする同一円周上に配置した各集合エレメントの凹部の数は、半径方向の各列において同一とな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】
連続相としての燃料油と分散相としての水との混合液に微量の空気を付加した流体を、請求項１又は２記載の静止型流体混合装置により混合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を特徴とするエマルション燃料生成装置。
【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・混合流路の流体の集合・混合機能を保持させたままで集合・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、円板状の第１集合エレメントに、中央部に流体の流出口を形成した円板状の第２集合エレメントを対向させて配置するとともに、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・混合流路を形成して、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混合ユニットを具備する静止型流体混合装置であって、拡散・混合流路は、第１・第２拡散エレメントの対向面にそれぞれ同形・同大の多数の凹部を配列して形成して、各拡散エレメントの凹部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、集合・混合流路は、第１・第２集合エレメントの対向面にそれぞれ流体の流出口を中心とする同一円周上に同形・同大の多数の凹部を配列して形成するとともに、半径方向には周縁部側から中央部側に向けて凹部の開口面積を漸次縮小させて形成し、かつ、中央部側の凹部の最小開口面積を前記拡散エレメントの凹部の開口面積以上となした複数の凹部を配列して形成し、両集合エレメントの凹部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円周方向に位置ずれさせて配置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、周縁部側の大きめの開口面積を有する凹部からスムーズに流入した流体が、漸次縮小された開口面積を有する凹部に流入して分流（分散）と合流を繰り返しながら中心部側に集合する。そのため、流体に作用するほぼ一様なせん断力により流体の微細化かつ均一化を図ることができるとともに、集合・混合流路における圧力損失を削減することができる。
【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、流体の流入口を中心とする同一円周上に配置した各拡散エレメントの凹部の数は、中心部側から周縁部側に向けて漸次増大させる一方、流体の流出口を中心とする同一円周上に配置した各集合エレメントの凹部の数は、半径方向の各列において同一とな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、各拡散エレメントの凹部の数は、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、流体が合流する凹部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される。そのため、拡散・混合流路においては流体にせん断力が作用して微細化される回数が流体の流動方向に沿って漸次増大する。
【００１１】
各集合エレメントの凹部の数は、半径方向の各列において同一となしているため、流体が合流する凹部の数は各列において同数であり、周縁部から中心部への流れに伴う各列における流体の分割（分散）・混合は無駄なく確実に行われる。そのため、集合・混合流路においては流体にほぼ一様なせん断力が作用して微細化される回数が流体の流動方向において一定に保たれるが、圧力損失を軽減することができる。
【００１２】
請求項３記載の発明に係るエマルション燃料生成装置は、連続相としての燃料油と分散相としての水との混合液に微量の空気を付加した流体を、請求項１又は２記載の静止型流体混合装置により混合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を特徴とする。
【００１３】
かかるエマルション燃料生成装置では、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。
【発明の効果】
【００１４】
本発明では、集合・混合流路の流体の集合・混合機能を保持させたままで集合・混合流路における圧力損失を低減させて、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）を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る静止型流体混合装置の正面断面説明図。
【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】第１・第２集合エレメントの側面説明図。
【図６】エマルション燃料生成装置の概念説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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と、ケーシング体１１内に同軸的に配列させて収容した複数組（本実施形態では五組）の混合ユニット１２と、混合ユニット１２に処理対象の流体Ｒを導入する導入口１５を中央部に有してケーシング体１１の左側端面に着脱自在に連結した左側端部壁体１３と、混合ユニット１２により処理された流体Ｒを導出する導出口１６を中央部に有してケーシング体１１の右側端面に着脱自在に連結した右側端部壁体１４とから構成している。ケーシング体１１の外周面左右側部には連結フランジ１７,１８を形成して、連結フランジ１７,１８に左・右側端部壁体１３,１４の周縁部をケーシング体１１の軸線方向に重合状態に面接させて、連結ボルト１９,１９により連結している。
【００１７】
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の対向面間にＯリング２６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（図１において矢印で示す）が上流側である左側の導入口１５側から下流側である右側の導出口１６に蛇行しながら流動するようにしている。
【００１８】
混合ユニット１２は、流体Ｒを拡散・混合する拡散・混合流路２７と、流体Ｒを集合・混合する集合・混合流路２８を有しており、拡散・混合流路２７の終端部と集合・混合流路２８の始端部を連通させて接続している。すなわち、拡散・混合流路２７は、図２に示すように、中央部に流体Ｒ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を対向させて配置するとともに、両拡散エレメント３０,４０の間に中央部側の流入口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・混合するように形成している。最左側に配置した第１拡散エレメント３０の中央部に形成した流入口３２は、左側端部壁体１３の中央部に形成した導入口１５に整合させて連通している。そして、拡散・混合流路２７は、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３５,４１を配列して形成して、各拡散エレメント３０,４０の凹部３５,４１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３５,４１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。
【００１９】
また、集合・混合流路２８は、図２に示すように、円板状の第１集合エレメント５０に、中央部に流体Ｒの流出口を形成した円板状の第２集合エレメント６０を対向させて配置するとともに、両集合エレメント５０,６０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・混合するように形成している。最右側に配置した第２集合エレメント６０の中央部に形成した流出口６２は、右側端部壁体１４の中央部に形成した導出口１６に整合させて連通している。そして、集合・混合流路２８は、第１・第２集合エレメント５０,６０の対向面にそれぞれ流体Ｒの流出口６２を中心とする同一円周上に同形・同大の多数の凹部５１,６５を配列して形成するとともに、半径方向には周縁部側から中央部側に向けて凹部５１,６５の開口面積を漸次縮小させて形成し、かつ、中央部側の凹部５１,６５の最小開口面積を前記拡散エレメント３０,４０の凹部３５,４１の開口面積以上となした複数の凹部５１,６５を配列して形成し、両集合エレメント５０,６０の凹部５１,６５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円周方向に位置ずれさせて配置している。流体の流出口６２を中心とする同一円周上に配置した各集合エレメント５０,６０の凹部５１,６５の数は、半径方向の各列において同一（本実施形態では１２個）となしている。
【００２０】
しかも、第１・第２集合エレメント５０,６０では、中心部側にリング状に配置した凹部５１,６５の第１列と、それよりも円周側にリング状に配置した凹部５１,６５の第２列と、さらにそれよりも円周側にリング状に配置した凹部５１,６５の第３列からなる３列の各列に同数個の凹部５１,６５を配置して形成している。そして、各列の凹部５１,６５の半径方向の幅は、略同一幅ないしは同一幅に形成するとともに、各列の凹部５１,６５の円周方向の幅は、第１列の凹部５１,６５の円周方向の幅を１とすると、第２列の凹部５１,６５の円周方向の幅は１.５、第３列の凹部５１,６５の円周方向の幅は２の割合で形成している。
【００２１】
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３５,４１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３５,４１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２７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。
【００２２】
また、第１・第２集合エレメント５０,６０では、周縁部側の大きめの開口面積を有する第３列の凹部５１,６５からスムーズに流入した流体Ｒが、漸次縮小された開口面積を有する第２列の凹部５１,６５さらには第１列の凹部５１,６５に順次流入して分流（分散）と合流を繰り返しながら中心部側に集合する。そのため、流体Ｒに作用するほぼ一様のせん断力により流体Ｒの微細化かつ均一化を図ることができるとともに、集合・混合流路２８における圧力損失を削減することができる。しかも、各集合エレメント５０,６０の凹部５１,６５の数は、半径方向の各列において同一となしているため、流体Ｒが合流する凹部５１,６５の数は各列において同数であり、周縁部から中心部への流れに伴う各列における流体Ｒの分割（分散）は無駄なく確実に行われる。そのため、集合・混合流路２８においては流体Ｒにほぼ一様にせん断力が作用して微細化される回数が流体Ｒの流動方向において一定に保たれるが、圧力損失を軽減することができる。
【００２３】
以下に、各混合ユニット１２の構成をより具体的に説明する。すなわち、各混合ユニット１２は、いずれも同様の構造であり、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集合エレメント５０，６０とを備えている。
【００２４】
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１５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。そして、エレメント本体３１の外周縁部には、全周に亘って肉厚の周壁部３３が下流側に突出状に形成されて、エレメント本体３１と周壁部３３とにより、下流側に向けて円形の開口を有する凹み部３４が形成され、凹み部３４内に円板状の空間が形成されている。
【００２５】
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。なお、符号「３６」は、第１拡散エレメント３０に第２拡散エレメント４０をネジ留めにより固定する際に用いられるネジ用の挿通孔である。
【００２６】
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１６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。そして、第２拡散エレメント４０の直径は、第１拡散エレメント３０の凹み部３４の直径よりも小径であり、凹み部３４に第２拡散エレメント４０が対面状態に嵌入されて配置される。
【００２７】
また、第２拡散エレメント４０の、第１拡散エレメント３０との対向面、すなわち導入口１５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４１が隙間のない状態で複数形成されている。なお、符号「４６」は、第１拡散エレメント３０に第２混合エレメント４０をネジ留めにより固定する際に用いられるネジ用の挿通孔である。
【００２８】
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の凹み部３４内に、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４１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の挿通孔３６と、第２拡散エレメント４０の挿通孔４６の位置を整合させてネジ７２でネジ止めして組み付ける。
【００２９】
図２に示すように、第２拡散エレメント４０の直径は、第１拡散エレメント３０の凹み部３４の直径よりも小径に形成されている。ただし直径の違いは僅かである。
【００３０】
従って、両拡散エレメント３０，４０を組み付けると、第１拡散エレメント３０の周壁部３３の内周面３８と第２拡散エレメント４０の外周端面４３との間に、第２拡散エレメント４０の外周端面に沿って全周に亘りリング状の間隙が環状流出路７３として形成され、環状流出路７３の下流側に位置する終端開口部が拡散・混合流路２７の終端部であり、下流側に向けてリング状に開口されている。
【００３１】
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２７（図１参照）を通過した後、この拡散・混合流路２７の終端部から放出される。環状流出路７３の流出幅ｔ１は、全周にわたって略一定間隔（略均等幅）に形成されており、例えば、第２拡散エレメント４０の半径の２０分の１前後の幅で形成される（図４参照）。
【００３２】
このように、第２拡散エレメント４０の外周に全周に亘る環状流出路７３の終端開口部を略均等幅に形成すると、全周に亘って流体Ｒを略均等に流出させることができるため、終端開口部から流出される流体Ｒの圧力にばらつきが発生しにくくなり、混合ユニット１２の外周部の位置によって流体Ｒの流出量に偏りが生ずるような不具合が防止される。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Ｒの圧力が高圧になる場所が生ずることが防止される。
【００３３】
また、本実施形態では、環状流出路７３の大きさ、すなわち間隙の流出幅ｔ１が全周に亘って略均等になっている。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て、局所的高圧領域の発生、特に環状流出路７３近傍における局所的高圧領域の発生を防止できる。
【００３４】
ここで、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３５,４１の相互関係について説明する。
【００３５】
図４に示すように、両拡散エレメント３０,４０の凹部３５,４１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４１の角部４９が位置する状態で当接している。
【００３６】
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４１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４１の角部が集まっている位置である。
【００３７】
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４１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。
【００３８】
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。
【００３９】
また、第２拡散エレメント４０の凹部４１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。
【００４０】
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２７（図１参照）が形成されている。
【００４１】
この拡散・混合流路２７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２７を通過した流体Ｒは、その後、混合ユニット１２の背面側外周部に下流側に向けてリング状に開口した環状流出路７３の終端開口部から混合ユニット１２の下流側半部に流入される。
【００４２】
各混合ユニット１２の下流側半部を形成する２枚の第１・第２集合エレメント５０，６０のうち、導出口１６側（下流側）に配置される第２集合エレメント６０は、円板状のエレメント本体６１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。そして、エレメント本体６１の外周縁部には、全周に亘って肉厚の周壁部６３が上流側に突出状に形成されて、エレメント本体６１と周壁部６３とにより、上流側に向けて円形の開口を有する凹み部６４が形成され、凹み部６４内に円板状の空間が形成されている。
【００４３】
図５に示すように、エレメント本体６１の下流側面には、開口形状が変形六角形、つまり、円周方向側に配置された対向辺を他の四辺よりも極端に短く形成して略四角形状（略ひし形状）に形成した凹部６５が隙間のない状態で多数形成されている。なお、符号「６６」は、第１拡散エレメント３０に第２集合エレメント６０をネジ留めにより固定する際に用いられるネジ用のネジ孔である。
【００４４】
図２、図３および図５に示すように、２枚の集合エレメント５０,６０のうち、導入口１５側（上流側）に配置される第１集合エレメント５０は、第２集合エレメント６０よりも小径である。そして、第１集合エレメント５０の直径は、第２集合エレメント６０の凹み部６４の直径よりも小径であり、凹み部６４に第１集合エレメント５０が対面状態に嵌入されて配置される。
【００４５】
また、第１集合エレメント５０の、第２集合エレメント６０との対向面、すなわち導出口１６側に向けられる下流側面には、第２集合エレメント６０のエレメント本体６１と同様に、開口形状が変形六角形の凹部５１が隙間のない状態で複数形成されている。なお、符号「５６」は、第１拡散エレメント３０に第１集合エレメント５０をネジ留めにより固定する際に用いられるネジ用の挿通孔である。
【００４６】
そして、両集合エレメント５０，６０は、図２および図３に示すような配置で組み付けられる。すなわち、第２集合エレメント６０の凹み部６４内に、第１集合エレメント５０を対面状態に配置する。このとき、第２集合エレメント６０の上流側面の多数の凹部６５の開口面と、第１集合エレメント５０の下流側面５２の多数の凹部５１の開口面とが対面状態で、流出口６２を中心とする円周方向に凹部５１,６５が相互に半分だけ位置ずれして当接するように、第２集合エレメント６０の向きを定める（図３参照）。この状態で、第１集合エレメント５０の挿通孔５６と、第２集合エレメント６０のネジ孔６６の位置を整合させてネジ７２でネジ止めして組み付ける。
【００４７】
図５に示すように、第１集合エレメント５０の直径は、第２集合エレメント６０の凹み部６４の直径よりも小径に形成されている。ただし直径の違いは僅かである。従って、両集合エレメント５０，６０を組み付けると、第２集合エレメント６０の周壁部６３の内周面６８と第１集合エレメント５０の外周端面との間に、第１集合エレメント５０の外周端面に沿って全周に亘りリング状の間隙が環状流入路７４として形成され、環状流入路７４の上流側に位置する始端開口部が集合・混合流路２８の始端部であり、上流側に向けてリング状に開口される。
【００４８】
そして、第２集合エレメント６０の環状流入路７４に供給された流体Ｒは、集合・混合流路２８（図１参照）を通過した後、この集合・混合流路２８の始端部から放出される。環状流入路７４の流入幅ｔ２は、全周にわたって略一定間隔（略均等幅）に形成されており、例えば、第２集合エレメント６０の半径の２０分の１前後の幅で形成される（図５参照）。環状流入路７４の流入幅ｔ２は環状流出路７３の流出幅ｔ１と同一幅に形成している。
【００４９】
このように、第２集合エレメント６０の外周に全周に亘る環状流入路７４の始端部を略均等幅に形成すると、全周に亘って流体Ｒを略均等に流入させることができるため、始端部から流入される流体Ｒの圧力にばらつきが発生しにくくなり、混合ユニット１２の外周部の位置によって流体Ｒの流入量に偏りが生ずるような不具合が防止される。流入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Ｒの圧力が高圧になる場所が生ずることが防止される。
【００５０】
そして、本実施形態では、環状流入路７４の大きさ、すなわち間隙の流入幅ｔ２が全周に亘って略均等になっている。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て、局所的高圧領域の発生、特に環状流入路７４近傍における局所的高圧領域の発生を防止できる。
【００５１】
しかも、相互に円周方向に凹部５１,６５の半分だけ位置ずれさせて対向状態に対面配置された両集合エレメント５０，６０の間には、環状流入路７４から両集合エレメント５０，６０の周縁部に流入した流体Ｒが、分流と合流（分散と混合）を繰り返しながら両集合エレメント５０，６０の中心部に向かって軸線方向と直交する半径方向に蛇行状態にて流動する集合・混合流路２８（図１参照）が形成されており、この集合・混合流路２８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、集合・混合流路２８を通過した流体Ｒは、その後、混合ユニット１２の背面側中心部に開口した流出口６２から混合ユニット１２の外部に流出される。
【００５２】
ここで、各集合エレメント５０,６０の当接側の面に形成される多数の凹部５１,６５の相互関係について説明する。
【００５３】
図５に示すように、両集合エレメント５０,６０の凹部５１,６５は同一列上の凹部５１,６５については同形・同大に形成し、かつ、周縁部側から中心部側に向けて漸次縮小させて形成し、これらの当接面は、第２集合エレメント６０の凹部６５の中心位置に、第１集合エレメント５０の凹部５１の角部５９が位置する状態で当接している。
【００５４】
このような状態で当接させると、第１集合エレメント５０の凹部５１と第２集合エレメント６０の凹部６５との間で流体Ｒを流動させることができる。また、角部６９は４つの凹部５１の角部が集まっている位置である。
【００５５】
従って、例えば、第１集合エレメント５０の凹部５１側から第２集合エレメント６０の凹部６５側に流体Ｒが流れる場合を考えると、流体Ｒは、３つの流路に分流（分散）されることになる。
【００５６】
つまり、第１集合エレメント５０の凹部５１の中央位置に位置された第２集合エレメント６０の角部６９は、流体Ｒを分流する分流部として機能する。逆に、第２集合エレメント６０側から第１集合エレメント５０側に流体Ｒが流れる場合を考えると、３方から流れてきた流体Ｒが１つの凹部５１に流れ込むことで合流することになる。この場合、第２集合エレメント６０の中央位置に位置された角部６９は、合流部として機能する。
【００５７】
また、第２集合エレメント６０の凹部６５の中心位置にも、第１集合エレメント５０の凹部５１の角部５９が位置する。この場合は、第１集合エレメント５０の角部５９が上述した分流部や合流部として機能する。
【００５８】
このように、相互に対向状態に対面配置された両集合エレメント５０，６０の間には、環状流入路７４から流入された流体Ｒが、分流と合流（分散と混合）を繰り返しながら両集合エレメント５０，６０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２７（図１参照）が形成されている。
【００５９】
さらには、全周にわたって下流側に向けてリング状に開口する環状流出路７３の終端部と、全周にわたって上流側に向けてリング状に開口する環状流入路７４の始端部とは、整合状態にて近接・対面して形成されるため、環状流出路７３→環状流入路７４→集合・混合流路２８へと流動する流体Ｒの圧力損失を大幅に低下させることができて、シール部であるＯリング２６からの流体漏れを堅実に回避することができる。
［エマルション燃料生成装置］
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は、図６に示すように、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１５に流体Ｒを導入する導入管２０を接続する一方、導出口１６に流体Ｒを導出する導出管２１を接続している。導入管２０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１５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２０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を混合処理可能としており、混合処理が施された流体Ｒは導出管２１を通して導出可能としている。
【００６０】
導出管２１の中途部と導入管２０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２２と導入側三方弁２３とを介して流体戻し管２４を介設している。流体戻し管２４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。
【００６１】
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２２と導入側三方弁２３を適宜切り替えて、流体Ｒを導入管２０→静止型流体混合装置１０→導出管２１→導出側三方弁２２→流体戻し管２４→導入側三方弁２３→導入管２０を通して循環させる循環回路２５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。
【００６２】
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２０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２０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。
【００６３】
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。
【００６４】
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２０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１５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２２を切替操作して、導出管２１の終端部から回収することができる。
【００６５】
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。
【００６６】
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】
【００６７】
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  第１集合エレメント
６０  第２集合エレメント
【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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