(57)【要約】【課題】複数の流体に対してせん断力を作用させつつ複数の流体を混合する流体混合装置において、複数の流体に作用するせん断力を柔軟に制御する。【解決手段】流体混合装置１００は、凹凸面を有する第１の混合エレメント２０と、凹凸面を有する第２の混合エレメント３０であって、第１の混合エレメント２０における凹凸面と第２の混合エレメント３０における凹凸面とが互いに対向するように配置された第２の混合エレメント３０と、第１の混合エレメント２０と第２の混合エレメント３０との間に形成される流路の形状を変更する流路形状可変機構としてのシャフト４０およびアクチュエーター５０と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の流体に対してせん断力を作用させつつ、前記複数の流体を混合する流体混合装置であって、
凹凸面を有する第１の混合エレメントと、
凹凸面を有する第２の混合エレメントであって、前記第１の混合エレメントにおける凹凸面と前記第２の混合エレメントにおける凹凸面とが互いに対向するように配置された第２の混合エレメントと、
前記複数の流体が流れる流路であって、前記第１の混合エレメントと前記第２の混合エレメントとの間に形成される前記流路の形状を変更する流路形状可変機構と、
を備える流体混合装置。
【請求項２】
請求項１記載の流体混合装置であって、
前記流路形状可変機構は、前記第１の混合エレメントと、前記第２の混合エレメントとの相対的な配置を変更することによって、前記流路の形状を変更する、
流体混合装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の流体混合装置であって、
前記流路形状可変機構は、前記第１の混合エレメントと前記第２の混合エレメントとのギャップを変更するギャップ変更部を備える、
流体混合装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の流体混合装置であって、
前記流路形状変更機構は、前記第１の混合エレメントと前記第２の混合エレメントとの対向面に対して垂直な中心軸を中心とする相対的な回転角度を変更する回転角度変更部を備える、
流体混合装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の流体混合装置であって、さらに、
前記第１の混合エレメントおよび前記第２の混合エレメントの少なくとも一方を、前記第１の混合エレメントと前記第２の混合エレメントとの対向面に対して垂直な中心軸を回転中心として、連続的に回転させる回転部を備える、
流体混合装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の流体混合装置であって、
前記第１の混合エレメントにおける凹凸面と、前記第２の混合エレメントにおける凹凸面とは、互いに嵌合可能な形状を有している、
流体混合装置。
【請求項７】
触媒ペーストの製造方法であって、
燃料電池の電極に用いられる触媒を担持した導電性粒子と、プロトン伝導性を有するアイオノマーとを、分散溶媒に分散させた分散液を用意する工程と、
プロトン伝導性を有するアイオノマーを含むゲルを用意する工程と、
前前記分散液および前記ゲルを複数の流体として、請求項１ないし６のいずれかに記載の流体混合装置に投入して、前記分散液と前記ゲルとを混合する工程と、
を備える製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の流体に対してせん断力を作用させつつ、複数の流体を混合する流体混合装置、および、燃料電池に用いられる触媒ペーストの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応によって発電する燃料電池がエネルギ源として注目されている。この燃料電池には、電解質膜として、固体高分子電解質膜を用いた固体高分子型燃料電池がある。そして、固体高分子型燃料電池では、一般に、電解質膜の両面に、それぞれ、電極（触媒層）を接合してなる膜電極接合体が用いられる。この膜電極接合体において、電極は、電解質膜の表面に、触媒ペーストを塗布して乾燥させることによって形成される。
【０００３】
触媒ペーストは、例えば、触媒インクと、アイオノマーを含むゲルと、を混合することによって製造される。ここで、触媒インクは、触媒を担持した導電性粒子である触媒担持粒子と、プロトン伝導性を有するアイオノマーとを、分散溶媒に分散させた分散液である。この分散液（触媒インク）とゲルとの混合は、流体混合装置によって行われる。流体混合装置は、流体としての分散液とゲルに対してせん断力を作用させつつ、分散液とゲルとを混合する。そして、このような流体混合装置について、従来、種々の技術が提案されている（例えば、下記特許文献１，２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１０５００８号公報
【特許文献２】国際公開第２０００／２４５０２号パンフレット
【特許文献３】特開２０１１−３４６７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述した分散液とゲルとを混合して触媒インクを製造する際には、分散液およびゲルに作用するせん断力を柔軟に制御することが求められる。せん断力が弱い場合には、分散液とゲルとが十分に分散・混合されず、また、せん断力が強い場合には、ゲルが分解してしまい、電極形成時に、電極に過剰なひび割れが生じる。しかし、上記特許文献に記載された流体混合装置では、流体に作用するせん断力を柔軟に制御することができなかった。
【０００６】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、複数の流体に対してせん断力を作用させつつ複数の流体を混合する流体混合装置において、複数の流体に作用するせん断力を柔軟に制御することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００８】
［適用例１］
複数の流体に対してせん断力を作用させつつ、前記複数の流体を混合する流体混合装置であって、
凹凸面を有する第１の混合エレメントと、
凹凸面を有する第２の混合エレメントであって、前記第１の混合エレメントにおける凹凸面と前記第２の混合エレメントにおける凹凸面とが互いに対向するように配置された第２の混合エレメントと、
前記複数の流体が流れる流路であって、前記第１の混合エレメントと前記第２の混合エレメントとの間に形成される前記流路の形状を変更する流路形状可変機構と、
を備える流体混合装置。
【０００９】
流路混合装置において、複数の流体には、第１の混合エレメントと第２の混合エレメントとの間に形成される流路を通過するときに、せん断力が作用する。そして、このせん断力は、上記流路の形状によって変化する。
【００１０】
適用例１の流体混合装置では、流路形状可変機構によって、第１の混合エレメントと第２の混合エレメントとの間に形成される流路の形状を変更することができる。したがって、複数の流体に作用するせん断力を柔軟に制御することができる。
【００１１】
［適用例２］
適用例１記載の流体混合装置であって、
前記流路形状可変機構は、前記第１の混合エレメントと、前記第２の混合エレメントとの相対的な配置を変更することによって、前記流路の形状を変更する、
流体混合装置。
【００１２】
適用例２の流体混合装置では、第１の混合エレメントと、第２の混合エレメントとの相対的な配置を変更することによって、第１の混合エレメントと第２の混合エレメントとの間に形成される流路の形状を変更することができる。
【００１３】
［適用例３］
適用例１または２記載の流体混合装置であって、
前記流路形状可変機構は、前記第１の混合エレメントと前記第２の混合エレメントとのギャップを変更するギャップ変更部を備える、
流体混合装置。
【００１４】
適用例３の流体混合装置では、第１の混合エレメントと第２の混合エレメントとのギャップを変更することによって、第１の混合エレメントと第２の混合エレメントとの間に形成される流路の形状を変更することができる。
【００１５】
［適用例４］
適用例１ないし３のいずれかに記載の流体混合装置であって、
前記流路形状変更機構は、前記第１の混合エレメントと前記第２の混合エレメントとの対向面に対して垂直な中心軸を中心とする相対的な回転角度を変更する回転角度変更部を備える、
流体混合装置。
【００１６】
適用例４の流体混合装置では、第１の混合エレメントと第２の混合エレメントとの対向面に対して垂直な中心軸を中心とする相対的な回転角度を変更することによって、第１の混合エレメントと第２の混合エレメントとの間に形成される流路の形状を変更することができる。
【００１７】
［適用例５］
適用例１ないし４記載の流体混合装置であって、さらに、
前記第１の混合エレメントおよび前記第２の混合エレメントの少なくとも一方を、前記第１の混合エレメントと前記第２の混合エレメントとの対向面に対して垂直な中心軸を回転中心として、連続的に回転させる回転部を備える、
流体混合装置。
【００１８】
適用例５流体混合装置では、第１の混合エレメントおよび第２の混合エレメントの少なくとも一方を、第１の混合エレメントと第２の混合エレメントとの対向面に対して垂直な中心軸を回転中心として連続的に回転させることによって、回転させない場合よりも、複数の流体の混合状態を均一化することができる。
【００１９】
［適用例６］
適用例１ないし５のいずれかに記載の流体混合装置であって、
前記第１の混合エレメントにおける凹凸面と、前記第２の混合エレメントにおける凹凸面とは、互いに嵌合可能な形状を有している、
流体混合装置。
【００２０】
［適用例７］
触媒ペーストの製造方法であって、
燃料電池の電極に用いられる触媒を担持した導電性粒子と、プロトン伝導性を有するアイオノマーとを、分散溶媒に分散させた分散液を用意する工程と、
プロトン伝導性を有するアイオノマーを含むゲルを用意する工程と、
前前記分散液および前記ゲルを複数の流体として、適用例１ないし６のいずれかに記載の流体混合装置に投入して、前記分散液と前記ゲルとを混合する工程と、
を備える製造方法。
【００２１】
適用例７の製造方法では、分散液およびゲルに作用するせん断力を柔軟に制御することができる。したがって、ゲルを分解させることなく、分散液とゲルとを分散・混合することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】燃料電池の電極を形成するための触媒ペーストの製造工程を示す説明図である。
【図２】本発明の第１実施例としての流体混合装置１００の概略構成を示す説明図である。
【図３】流体混合装置１００における流路の形状を示す説明図である。
【図４】第１の混合エレメント２０と第２の混合エレメント３０とを重ねて、中心軸方向から見た第１の混合エレメント２０および第２の混合エレメント３０を示す説明図である。
【図５】本発明の第２実施例としての流体混合装置１００Ａの概略構成を示す説明図である。
【図６】第１の混合エレメント２０Ａと第２の混合エレメント３０Ａとを重ねて、中心軸方向から見た第１の混合エレメント２０Ａおよび第２の混合エレメント３０Ａを示す説明図である。
【図７】流体混合装置１００Ａにおける流路の形状を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について、実施例に基づき説明する。
Ａ．触媒ペーストの製造工程：
図１は、燃料電池の電極を形成するための触媒ペーストの製造工程を示す説明図である。まず、触媒インクとゲルとを用意する（ステップＳ１００）。
【００２４】
本実施例では、触媒インクは、燃料電池の電極に用いられる触媒を担持した導電性粒子を、超音波分散機を用いて、水およびアイオノマー分散溶液に分散させることによって作製される。本実施例では、触媒として、白金を用いるものとした。また、導電性粒子として、カーボンブラックを用いるものとした。また、アイオノマーとして、パーフルオロカーボンスルホン酸ポリマーを用いるものとした。なお、このアイオノマーのイオン交換当量（ＥＷ；Equivalent Weight）は、ＥＷ＝６００〜９００であるものとした。本実施例では、白金を担持したカーボンブラック（白金担持カーボン）の粒径が１０（μｍ）以下になるまで分散させるものとした。この触媒インクは、［課題を解決するための手段］における分散液に相当する。
【００２５】
また、本実施例では、ゲルは、上記アイオノマー分散溶液と、水、エタノール、プロパノールとの混合液を、７０〜１２０（℃）に加温し、攪拌してゲル化することによって作製される。本実施例では、ゲルの動的粘弾性が２１０（Ｐａ）（歪み１％）になるまで攪拌するものとした。
【００２６】
次に、触媒インクとゲルとを流体混合装置に投入して、触媒インクとゲルとを混合する（ステップＳ１１０）。この流体混合装置については、後から詳しく説明する。
【００２７】
次に、触媒インクとゲルとの混合物を乳化する（ステップＳ１２０）。本実施例では、流体混合装置によって混合された触媒インクとゲルとの混合物を、フィルミックスと呼ばれる高速攪拌機によって、ペースト状になるまで攪拌するものとした。
【００２８】
そして、このペースト状の混合物を減圧環境下に置き、脱泡する（ステップＳ１３０）。以上の製造工程によって、触媒ペーストは製造される。この触媒ペーストを、例えば、電解質膜の表面に塗布して乾燥させることによって、燃料電池に用いられる膜電極接合体が製造される。
【００２９】
Ｂ．流体混合装置（第１実施例）：
図２は、本発明の第１実施例としての流体混合装置１００の概略構成を示す説明図である。この流体混合装置１００は、複数の流体としての上述した触媒インクおよびゲルに対してせん断力を作用させつつ、触媒インクとゲルとを混合するための装置である。
【００３０】
図２（ａ）に示したように、本実施例の流体混合装置１００は、流体導入口１２および流体排出口１４を有するケーシング１０と、ケーシング１０内に設けられた複数組の第１の混合エレメント２０および第２の混合エレメント３０と、各第２の混合エレメント３０に接続されたシャフト４０と、シャフト４０を駆動するアクチュエーター５０と、を備えている。ケーシング１０は、略円筒形状を有している。また、第１の混合エレメント２０、および、第２の混合エレメント３０は、それぞれ、略円盤形状を有している。ケーシング１０の内径と第１の混合エレメント２０の直径とは、ほぼ等しい。また、第２の混合エレメント３０の直径は、第１の混合エレメント２０の直径よりも小さい。なお、図２では、図示の都合上、２組の第１の混合エレメント２０および第２の混合エレメント３０が描かれているが、流体混合装置１００は、実際には、３組以上の第１の混合エレメント２０および第２の混合エレメント３０を備えている。
【００３１】
第１の混合エレメント２０、および、第２の混合エレメント３０は、それぞれ、凹凸面を有している。また、第１の混合エレメント２０、および、第２の混合エレメント３０は、各凹凸面が互いに対向するように配置されている。そして、第１の混合エレメント２０と第２の混合エレメント３０との間には、流体（触媒インクおよびゲル）が流れる流路が形成される。流体には、第１の混合エレメント２０と第２の混合エレメント３０との間に形成される流路を通過するときに、せん断力が作用する。
【００３２】
なお、第１の混合エレメント２０の凹凸面には、例えば、図２（ｂ）に示したように、４回対称のパターンを有する凸部２２が形成されている。また、第１の混合エレメント２０の中心には、流体が貫通する貫通孔２４が形成されている。また、第２の混合エレメント３０の凹凸面にも、図２（ｃ）に示したように、第１の混合エレメント２０と同じパターンを有する凸部３２が形成されている。第２の混合エレメント３０の中心には、シャフト４０が接続されている。なお、第１の混合エレメント２０における凸部２２、および、第２の混合エレメント３０における凸部３２のパターンは、それぞれ、適宜、変更可能である。
【００３３】
アクチュエーター５０は、シャフト４０を、シャフト４０の軸方向に移動させることができる。シャフト４０の軸方向に移動させることによって、後述するように、第１の混合エレメント２０と第２の混合エレメント３０とのギャップを変更することができる。また、アクチュエーター５０は、シャフト４０の回転角度を変更することができる。シャフト４０の回転角度を変更することによって、後述するように、第１の混合エレメント２０と第２の混合エレメント３０との対向面に対して垂直な中心軸を中心とする相対的な回転角度を変更することができる。また、アクチュエーター５０は、シャフト４０を連続的に回転させることもできる。アクチュエーター５０、および、シャフト４０は、［課題を解決するための手段］における流路形状可変機構、ギャップ変更部、回転角度変更部、回転部に相当する。
【００３４】
この流体混合装置１００において、触媒インクおよびゲルは、流体導入口１２から導入される。流体導入口１２から導入された触媒インクおよびゲルは、第１の混合エレメント２０における貫通孔２４を通って、第１の混合エレメント２０と第２の混合エレメント３０との間に形成された流路に流入する。そして、第１の混合エレメント２０と第２の混合エレメント３０との間に形成された流路に流入した触媒インクおよびゲルは、第１の混合エレメント２０および第２の混合エレメント３０の中心から外側に向かって通過する。このとき、触媒インクおよびゲルには、第１の混合エレメント２０における凸部２２、および、第２の混合エレメント３０における凸部３２によって、せん断力が作用しつつ、触媒インクとゲルとが混合される。そして、触媒インクおよびゲルは、ケーシング１０と第２の混合エレメント３０の周側面部との間を通って、次段の第１の混合エレメント２０における貫通孔２４から第１の混合エレメント２０と第２の混合エレメント３０との間に形成された流路に流入する。これが複数回繰り返された後、触媒インクとゲルとの混合物は、流体排出口１４から排出される。
【００３５】
図３は、流体混合装置１００における流路の形状を示す説明図である。図３（ａ）に、第１の混合エレメント２０と第２の混合エレメント３０とのギャップが５（ｍｍ）である場合の流路の形状を示した。また、図３（ｂ）に、第１の混合エレメント２０と第２の混合エレメント３０とのギャップが１（ｍｍ）である場合の流路の形状を示した。また、図３（ｃ）に、第１の混合エレメント２０と第２の混合エレメント３０とのギャップが０（ｍｍ）である場合の流路の形状を示した。なお、本実施例では、第１の混合エレメント２０と第２の混合エレメント３０とのギャップは、第１の混合エレメント２０における凸部２２と第２の混合エレメント３０における凸部３２とのギャップである。
【００３６】
図３から、アクチュエーター５０が、シャフト４０および第２の混合エレメント３０を、シャフト４０の軸方向に移動させることによって、第１の混合エレメント２０と第２の混合エレメント３０とのギャップを変更し、第１の混合エレメント２０と第２の混合エレメント３０との間に形成される流路の形状を変更することができることが分かる。第１の混合エレメント２０と第２の混合エレメント３０とのギャップが狭いほど、触媒インクおよびゲルに作用するせん断力は大きくなる。なお、図３（ｃ）に、第１の混合エレメント２０と第２の混合エレメント３０とのギャップが０（ｍｍ）である状態を示したが、この場合であっても、アクチュエーター５０が、シャフト４０を連続的に回転させることによって、第１の混合エレメント２０と第２の混合エレメント３０との間には、間欠的に流路が形成され、触媒インクおよびゲルは、第１の混合エレメント２０と第２の混合エレメント３０との間を通過することができる。
【００３７】
図４は、第１の混合エレメント２０と第２の混合エレメント３０とを重ねて、中心軸方向から見た第１の混合エレメント２０および第２の混合エレメント３０を示す説明図である。図４（ａ）に、第１の混合エレメント２０と第２の混合エレメント３０との対向面に対して垂直な中心軸を中心とする相対的な回転角度（以下、「第１の混合エレメント２０と第２の混合エレメント３０との回転角度」とも言う）が０度である状態、すなわち、第１の混合エレメント２０における凸部２２と、第２の混合エレメント３０における凸部３２とが完全に向かい合っている状態を示した。また、図４（ｂ）に、第１の混合エレメント２０と第２の混合エレメント３０との回転角度が４５度である状態を示した。図４から、第１の混合エレメント２０と第２の混合エレメント３０との回転角度を変更することによって、第１の混合エレメントと第２の混合エレメントとの間に形成される流路の形状を変更することができることが分かる。
【００３８】
以上説明した第１実施例の流体混合装置１００では、シャフト４０および第２の混合エレメント３０を、シャフト４０の軸方向に移動させることによって、第１の混合エレメント２０と第２の混合エレメント３０とのギャップを変更し、第１の混合エレメントと第２の混合エレメントとの間に形成される流路の形状を変更することができる。また、第１の混合エレメント２０と第２の混合エレメント３０との回転角度を変更することによって、第１の混合エレメントと第２の混合エレメントとの間に形成される流路の形状を変更することができる。したがって、複数の流体（触媒インクおよびゲル）に作用するせん断力を柔軟に制御することができる。そして、ゲルを分解させることなく、触媒インクとゲルとを分散・混合することができる。
【００３９】
また、第１実施例の流体混合装置１００では、シャフト４０および第２の混合エレメント３０を連続的に回転させることによって、回転させない場合よりも、触媒インクとゲルとの混合状態を均一化することができる。
【００４０】
Ｃ．流体混合装置（第２実施例）：
図５は、本発明の第２実施例としての流体混合装置１００Ａの概略構成を示す説明図である。この流体混合装置１００Ａは、複数の流体としての上述した触媒インクおよびゲルに対してせん断力を作用させつつ、触媒インクとゲルとを混合するための装置である。
【００４１】
第２実施例の流体混合装置１００Ａは、第１実施例の流体混合装置１００における第１の混合エレメント２０、および、第２の混合エレメント３０の代わりに、第１の混合エレメント２０Ａ、および、第２の混合エレメント３０Ａを備えている。また、第２実施例の流体混合装置１００Ａは、第１実施例の流体混合装置１００におけるアクチュエーター５０の代わりに、アクチュエーター５０Ａを備えている。これ以外の構成は、第１実施例の流体混合装置１００と同じである。
【００４２】
第１の混合エレメント２０Ａ、および、第２の混合エレメント３０Ａは、それぞれ、第１実施例における第１の混合エレメント２０、および、第２の混合エレメント３０と同様に、略円盤形状を有している。そして、ケーシング１０の内径と第１の混合エレメント２０Ａの直径とは、ほぼ等しい。また、第２の混合エレメント３０Ａの直径は、第１の混合エレメント２０Ａの直径よりも小さい。また、アクチュエーター５０Ａは、第１実施例におけるアクチュエーター５０と同様に、シャフト４０を、シャフト４０の軸方向に移動させることができる。ただし、アクチュエーター５０Ａは、第１実施例におけるアクチュエーター５０とは異なり、シャフト４０を回転させることはできない。
【００４３】
また、第２実施例の流体混合装置１００Ａにおいても、第１実施例における第１の混合エレメント２０、および、第２の混合エレメント３０と同様に、第１の混合エレメント２０Ａ、および、第２の混合エレメント３０Ａは、それぞれ、凹凸面を有している。ただし、第２実施例では、第１の混合エレメント２０Ａの凹凸面に形成された凸部２２Ａの形状が、第１実施例における第１の混合エレメント２０Ａの凹凸面に形成された凸部２２の形状と異なっている。また、第２の混合エレメント３０Ａの凹凸面に形成された凸部３２Ａの形状が、第１実施例における第２の混合エレメント３０の凹凸面に形成された凸部３２の形状と異なっている。具体的には、第１の混合エレメント２０Ａの凹凸面には、図５（ｂ）に示したように、複数の四角柱状の凸部２２Ａが形成されている。また、第２の混合エレメント３０Ａの凹凸面には、図５（ｃ）に示したように、複数の四角柱状の凸部３２Ａが形成されている。そして、第１の混合エレメント２０Ａにおける複数の凸部２２Ａと、第２の混合エレメント３０Ａにおける複数の凸部３２Ａとは、互いに嵌合可能に配置されている。なお、本実施例では、第１の混合エレメント２０Ａにおける凸部２２Ａの高さと、第２の混合エレメント３０Ａにおける凸部３２Ａの高さとは、同じであるものとした。第１の混合エレメント２０Ａにおける複数の凸部２２、および、第２の混合エレメント３０Ａにおける複数の凸部３２の形状は、互いに嵌合可能であればよく、適宜、変更可能である。
【００４４】
図６は、第１の混合エレメント２０Ａと第２の混合エレメント３０Ａとを重ねて、中心軸方向から見た第１の混合エレメント２０Ａおよび第２の混合エレメント３０Ａを示す説明図である。図６から、第２の混合エレメント３０Ａにおける複数の凸部３２Ａと、第２の混合エレメント３０Ａにおける複数の凸部３２Ａとが、互いに嵌合可能に配置されていることが分かる。
【００４５】
図７は、流体混合装置１００Ａにおける流路の形状を示す説明図である。図７（ａ）に、第１の混合エレメント２０Ａと第２の混合エレメント３０Ａとのギャップが５（ｍｍ）である場合の流路の形状を示した。また、図７（ｂ）に、第１の混合エレメント２０Ａと第２の混合エレメント３０Ａとのギャップが１（ｍｍ）である場合の流路の形状を示した。また、図７（ｃ）に、第１の混合エレメント２０Ａと第２の混合エレメント３０Ａとのギャップが０（ｍｍ）である場合の流路の形状を示した。なお、本実施例では、第１の混合エレメント２０Ａと第２の混合エレメント３０Ａとのギャップは、第１の混合エレメント２０Ａにおける凹部の底部（凸部２２Ａの根元部）と第２の混合エレメント３０における凸部３２Ａとのギャップである。
【００４６】
図７から、アクチュエーター５０Ａが、シャフト４０および第２の混合エレメント３０Ａを、シャフト４０の軸方向に移動させることによって、第１の混合エレメント２０Ａと第２の混合エレメント３０Ａとのギャップを変更し、第１の混合エレメント２０Ａと第２の混合エレメント３０Ａとの間に形成される流路の形状を変更することができることが分かる。第１の混合エレメント２０Ａと第２の混合エレメント３０Ａとのギャップが狭いほど、触媒インクおよびゲルに作用するせん断力は大きくなる。
【００４７】
以上説明した第２実施例の流体混合装置１００Ａによっても、第１実施例の流体混合装置１００と同様に、シャフト４０および第２の混合エレメント３０Ａを、シャフト４０の軸方向に移動させることによって、第１の混合エレメント２０Ａと第２の混合エレメント３０Ａとのギャップを変更し、第１の混合エレメント２０Ａと第２の混合エレメント３０Ａとの間に形成される流路の形状を変更することができる。したがって、複数の流体（触媒インクおよびゲル）に作用するせん断力を柔軟に制御することができる。
【００４８】
Ｄ．変形例：
以上、本発明のいくつかの実施の形態について説明したが、本発明はこのような実施の形態になんら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々なる態様での実施が可能である。例えば、以下のような変形が可能である。
【００４９】
Ｄ１．変形例１：
上記実施例の流体混合装置１００，１００Ａでは、シャフト４０および第２の混合エレメント３０，３０Ａを、シャフト４０の軸方向に移動させることによって、第１の混合エレメント２０，２０Ａと、第２の混合エレメント３０，３０Ａとのギャップを変更するものとしたが、本発明は、これに限られない。第１の混合エレメント２０，２０Ａと、第２の混合エレメント３０，３０Ａとの少なくとも一方を移動させることによって、第１の混合エレメント２０，２０Ａと、第２の混合エレメント３０，３０Ａとのギャップを変更するようにすればよい。
【００５０】
Ｄ２．変形例２：
上記第１実施例の流体混合装置１００では、シャフト４０を回転させることによって、第１の混合エレメント２０と第２の混合エレメント３０との回転角度を変更可能としたが、本発明は、これに限られない。第１の混合エレメント２０と、第２の混合エレメント３０との少なくとも一方を回転させることによって、第１の混合エレメント２０と、第２の混合エレメント３０との回転角度を変更するようにすればよい。
【００５１】
Ｄ３．変形例３：
第１実施例の流体混合装置１００において、アクチュエーター５０は、シャフト４０を、シャフト４０の軸方向に移動させることも、回転させることもできるものとしたが、いずれか一方ができないものとしてもよい。
【００５２】
Ｄ４．変形例４：
上記実施例の流体混合装置１００，１００Ａでは、第１の混合エレメント２０，２０Ａと、第２の混合エレメント３０，３０Ａとのギャップを変更したり、第１の混合エレメント２０と第２の混合エレメント３０との回転角度を変更したりすることによって、流体が流れる流路の形状を変更するものとしたが、本発明は、これに限られない。例えば、流体混合装置１００が、第１の混合エレメント２０における凸部２２や、第２の混合エレメント３０における凸部３２の形状を変更可能な可変機構を備えるようにしてもよい。また、第１の混合エレメント２０と第２の混合エレメント３０との間に、他のエレメントを挿入したり、抜き出したりすることによって、流体が流れる流路の形状を変更可能な可変機構を備えるようにしてもよい。
【００５３】
Ｄ５．変形例５：
上記実施例では、流体混合装置１００，１００Ａは、複数の流体としての触媒インクとゲルとを混合する流体混合装置であるものとしたが、他の複数の流体を混合する流体混合装置としてもよい。
【符号の説明】
【００５４】
１００，１００Ａ…流体混合装置
１０…ケーシング
１２…流体導入口
１４…流体排出口
２０，２０Ａ…第１の混合エレメント
２２，２２Ａ…凸部
２４…貫通孔
３０，３０Ａ…第２の混合エレメント
３２，３２Ａ…凸部
４０…シャフト
５０，５０Ａ…アクチュエーター
【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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