流体混合器
【課題】流体を迅速に混合させ、流体の混合により生成された粒子による流路の閉塞を回避した流体混合器を提供することを目的とする。
【解決手段】導入部と、導入部に挿入され、円柱部と円錐部とから成る円柱部材と、混合部とを備えた流体混合器において、導入部には、第１の流体が導入される第１の導入流路が設けられ、円柱部材には、第１の流体を円柱部材の全周方向に分配する第１の分配流路が設けられ、混合部には、少なくとも、第２の流体が導入される第２の導入流路と、円柱部材と同心円状であって、第１の流体と第２の流体が交互に配置されるように、第２の流体を分配する第２の分配流路と、円錐部と混合部との間の空間に設けられ、下流に向かうにつれて空間の重力方向と略垂直方向への断面積が大きく形成され、第２の分配流路からの第１及び第２の流体が混合される混合流路とが設けられる。
【解決手段】導入部と、導入部に挿入され、円柱部と円錐部とから成る円柱部材と、混合部とを備えた流体混合器において、導入部には、第１の流体が導入される第１の導入流路が設けられ、円柱部材には、第１の流体を円柱部材の全周方向に分配する第１の分配流路が設けられ、混合部には、少なくとも、第２の流体が導入される第２の導入流路と、円柱部材と同心円状であって、第１の流体と第２の流体が交互に配置されるように、第２の流体を分配する第２の分配流路と、円錐部と混合部との間の空間に設けられ、下流に向かうにつれて空間の重力方向と略垂直方向への断面積が大きく形成され、第２の分配流路からの第１及び第２の流体が混合される混合流路とが設けられる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体や気体などの流体の混合又は化学反応を、主に流路の幅が１mm未満のスケールで行う流体混合器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、化学合成や化学分析の分野において、混合・反応時間の短縮及び副反応抑制のために、微細加工技術を用いて製作された数十〜数百μｍの流路から成る流体混合器が使用されはじめている。このような流体混合器は、マイクロミキサ、又はマイクロリアクタと呼ばれる。
【０００３】
マイクロミキサは、流路の代表長さが短く、流体の慣性力と粘性力の比を表わす無次元数であるレイノルズ数が小さいため、流れは層流となる。したがって、多種類の流体を混合する場合、主に分子拡散によって混合が進む。そこで、流路の代表長さを小さくするほど拡散距離が短縮されて迅速な混合と、それに伴う高効率な化学反応が可能となる。
【０００４】
特開２００７−６９１３７号公報には、異なる２つの流体のノズルを円周上に複数配置して２流体が交互に流れる多層流を作り出し、下流である中心方向に流れるに従って、多層流の幅を減少させたマイクロリアクタが開示されている。
【０００５】
このような特性を生かし、マイクロリアクタによって流体同士の反応により、均質な粒子を生成する試みがなされている。
【０００６】
特開２００５−４６６５１号公報には、粒子を生じる反応液体とマイクロリアクタの内壁面の間に、反応に寄与しない流体を配置した構成が開示されている。
【０００７】
また、特表２００７−５２５３１９号公報では、反応液の導入流路と、合流・混合を行う部分の間に逆流防止弁を設けた構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−６９１３７号公報
【特許文献２】特開２００５−４６６５１号公報
【特許文献３】特表２００７−５２５３１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
マイクロリアクタで粒子を生成する目的は様々であるが、複数の流体を迅速に混合させることにより、粒子を生成させる反応の条件を均一に制御し、高品質な粒子を生成することは主な目的の１つである。
【００１０】
特開２００７−６９１３７号公報では、流体を混合させる流路を徐々に狭めることにより、迅速な混合を行っているが、流体を混合させる流路が徐々に狭まる部分で、生成された粒子が閉塞しやすいという課題がある。
【００１１】
特開２００５−４６６５１号公報では、生成された粒子の付着は抑止できるものの、反応に寄与しない流体を混合するため、均質な反応状態の制御が困難であるという課題がある。
【００１２】
また、特開２００５−４６６５１号公報，特表２００７−５２５３１９号公報では、流体を混合させる流路の代表長さや分割する形状・寸法を小さくすることにより、混合距離を小さくし、混合を行う構成である。このため、混合効率が流路の寸法に依存し、流路の寸法以上に混合速度を向上させることが困難という課題がある。
【００１３】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、流体を迅速に混合させ、流体の混合により生成された粒子による流路の閉塞を回避することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、上記目的を達成するために、導入部と、前記導入部に挿入され、円柱部と円錐部とから成る円柱部材と、前記導入部と前記円柱部材とを保持する混合部とを備え、少なくとも、第１及び第２の流体を混合する流体混合器において、前記第１の流体が導入される第１の導入流路と、前記第１の導入流路から導入された前記第１の流体を、前記円柱部材の全周方向に分配する第１の分配流路と、前記第２の流体が導入される第２の導入流路と、前記第２の導入流路から導入された前記第２の流体を、前記円柱部材と同心円状であって、前記第１の流体と前記第２の流体とが交互に配置されるように分配する第２の分配流路と、前記第１及び第２の分配流路からの前記第１及び第２の流体が合流する合流部と、前記円錐部と前記混合部との間の空間に設けられ、下流に向かうにつれて前記空間の重力方向と略垂直方向への断面積が大きく形成され、前記合流部からの前記第１及び第２の流体が混合される混合流路と、前記混合流路からの前記第１及び第２の流体を吐出する吐出流路とを備える。
【００１５】
また、導入部と、前記導入部に挿入され、円柱部と円錐部とから成る円柱部材と、前記導入部と前記円柱部材とを保持する混合部とを備え、少なくとも、第１及び第２の流体を混合する流体混合器において、前記第１の流体が導入される第１の導入流路と、前記第１の導入流路から導入された前記第１の流体を、前記円柱部材の全周方向に分配する第１の分配流路と、前記第２の流体が導入される第２の導入流路と、前記第２の導入流路から導入された前記第２の流体を、前記円柱部材と同心円状であって、前記第１の流体と前記第２の流体とが交互に配置されるように分配する第２の分配流路と、前記第１及び第２の分配流路からの前記第１及び第２の流体が合流する合流部と、前記円錐部と前記混合部との間の空間に設けられ、重力方向と略垂直方向への断面積が略同じ面積となるように形成され、前記合流部からの前記第１及び第２の流体が混合される混合流路と、前記混合流路からの前記第１及び第２の流体を吐出する吐出流路とを備える。
【００１６】
さらに、前記導入部には前記第１の導入流路が設けられ、前記円柱部材には前記第１の分配流路が設けられ、前記混合部には前記第２の導入流路，前記合流部，前記混合流路及び前記吐出流路が設けられる。
【００１７】
さらに、前記第２の分配流路は、前記第１の流体の幅と前記第２の流体の幅の長さが略同じとなるように、前記第２の流体を分配する。
【００１８】
さらに、前記第２の分配流路は、前記第１の流体の幅の数と前記第２の流体の幅の数が同数となるように、前記第２の流体を分配する。
【００１９】
さらに、前記合流部での重力方向と略直交方向への断面積と前記吐出流路の断面積は、略等しくなる。
【００２０】
さらに、前記円柱部材には、前記第１の流体が流れる第１の供給流路が設けられ、前記第１の供給流路が設けられた部分の前記円柱部材の径の長さは、前記第１の分配流路が設けられた部分の前記円柱部材の径の長さよりも長くする。
【００２１】
さらに、前記導入部と前記混合部との間に設けられた導入部プレートを備え、前記混合部には、第３の流体が導入される第３の導入流路と、前記第３の導入流路から導入された前記第３の流体を、前記円柱部材と同心円状であり、前記第２の分配流路で前記第２の流体を分配する位置よりも前記円柱部材の中心から離れた位置であり、前記第１の流体，前記第２の流体，前記第３の流体の順に配置されるように分配する第３の分配流路が設けられる。
【００２２】
さらに、前記第２の分配流路及び前記第３の分配流路は、前記第１の流体の幅，前記第２の流体の幅及び前記第３の流体の幅の長さが略同じとなるように、前記第２の流体及び前記第３の流体を分配する。
【００２３】
さらに、前記第２の分配流路及び前記第３の分配流路は、前記第１の流体の幅の数，前記第２の流体の幅の数及び前記第３の流体の幅の数が同数となるように、前記第２の流体及び前記第３の流体を分配する。
【００２４】
また、導入部と、前記導入部に挿入され、円柱部と円錐部とから成る円柱部材と、前記導入部と前記円柱部材とを保持する混合部とを備え、少なくとも、第１及び第２の流体を混合する流体混合器において、前記導入部には、前記第１の流体が導入される第１の導入流路が設けられ、前記円柱部材には、前記導入された前記第１の流体を前記円柱部材の全周方向に分配する第１の分配流路が設けられ、前記混合部には、前記第２の流体が導入される第２の導入流路と、前記円柱部材と同心円状であって、前記第１の流体と前記第２の流体が交互に配置されるように、前記第２の流体を分配する第２の分配流路と、前記第１及び第２の流体が合流する合流部と、前記円錐部と前記混合部との間の空間に設けられ、下流に向かうにつれて前記空間の重力方向と略垂直方向への断面積が大きく形成され、前記合流部からの前記第１及び第２の流体が混合される混合流路と、前記混合された前記第１及び第２の流体を吐出する吐出流路とが設けられる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、流体を迅速に混合させるとともに、流体の混合により生成された粒子による流路の閉塞を回避することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】実施例１の流体混合器の断面図である。
【図２】実施例１の流体混合器の分解図である。
【図３】実施例１の流体混合器の別方向からの分解図である。
【図４】図１の点線部で囲まれた部分の拡大図である。
【図５】図４の断面線に示す断面図である。
【図６】実施例２の流体混合器の断面図である。
【図７】実施例３の流体混合器の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
実施例１について、図１〜図５を用いて説明する。図１は、実施例１の流体混合器の断面図である。図２は、実施例１の流体混合器の分解図である。図３は、実施例１の流体混合器の別の角度から見た分解図である。
【００２８】
実施例１の流体混合器は、少なくとも、導入部１、導入部１に挿入され、円柱部５１と円錐部５２とから成る円柱部材２、導入部１と円柱部材２を保持する混合部３の３つの部材を備える。導入部１には、第１の導入流路４及び第２の供給流路５が形成されている。円柱部材２には、第１の分配流路６が形成されている。混合部３には、第２の導入流路７、第２の分配流路８及び容器などに混合された流体を吐出する吐出流路９が形成されている。第１の分配流路６及び第２の分配流路８には、Ｏリング１２，１３が設けられている。
【００２９】
円柱部材２の下端は、円錐状の突起になっている。図４に、図１の点線部の拡大図を示す。
【００３０】
第１の分配流路６は、円柱部材２の当該部分の軸径を小さく形成することで、導入部１との間に生じる円状の隙間により形成される。また、第１の分配流路６より上部の円柱部材２の軸径は、導入部１の内径と略同じである。また、第１の分配流路６より下部の円柱部材２の軸径は、上部と軸の中心が同じであって、上部の軸径に比べ僅かに小さくなっている。さらに、導入部１の内部に形成された円筒の径は、上部と下部で略同じ長さである。したがって、導入部１と円柱部材２の円柱部分との間に、円柱部材２の径の差異により、第１の分配流路６から円環状の第１の供給流路１０が形成される。即ち、第１の流体が流れる部分の円柱部材２の径の長さは、第１の分配流路６が設けられた部分の円柱部材２の径の長さよりも長く、第１の分配流路が設けられた部分から重力方向とは反対方向への円柱部材２の径の長さよりも短く形成されている。また、円柱部材２には、第１の供給流路１０が設けられ、この第１の供給流路１０が設けられた部分の円柱部材２の径の長さは、第１の分配流路６が設けられた部分の円柱部材２の径の長さよりも長く形成される。この構造により、第１の供給流路１０を数十〜数百μｍの均等な薄さの円環状の流路とすることが可能となり、円周全体で均等な流れ場とすることができる。
【００３１】
混合部３には、円柱部材２の円錐部よりも円錐角の小さい円錐溝が形成されている。また、混合部３には、円柱部材２との間に混合流路１１が形成されている。
【００３２】
円柱部材２の上部は、円柱押さえ１４，押さえ固定ネジ１５，支持部材１６によって固定されている。
【００３３】
続いて、実施例１による混合・反応の過程を説明する。
【００３４】
第１の導入流路４から導入された第１の流体は、第１の分配流路６で円柱部材２の全周に分配され、第１の供給流路１０を通過する。同様に、第２の導入流路７から導入された第２の流体は、第２の分配流路８で円柱部材２の全周と同心円状に分配され、第２の供給流路５を通過して、合流部４０で第１の流体と合流した後、混合流路１１に導入される。
【００３５】
図５は、図４で示した混合流路１１周辺の断面図における、鉛直方向のＡ−Ａ′断面，Ｂ−Ｂ′断面，Ｃ−Ｃ′断面の各々を示す図である。
【００３６】
図５に示すように、第１の流体と第２の流体の合流直後である断面Ａ−Ａ′においては、第２の供給流路５を分割する数だけ第１の流体と第２の流体が円周上に交互に配置される。拡散による混合時間は、拡散方向の代表長さである流体間距離１７で決まる。このため、図５の断面Ｂ−Ｂ′，断面Ｃ−Ｃ′に示すように、混合流路１１内の流体間距離１９，２１を減少させることによって、混合時間を短縮することが可能となる。なお、拡散混合時間は、距離の二乗に比例するため、流体間距離が１／２になれば、混合時間はおよそ１／４と考えることができる。混合時間を１／１０程度以上短縮させるためには、吐出流路９の直径を、第１の供給流路１０と第２の供給流路５との合流部分の円柱部材２の円周の直径に対して、約１／３（混合時間１／９）以下にすることが望ましい。さらに、図４に示すように、混合流路１１の第１の供給流路１０と第２の供給流路５との合流部分から吐出流路９までの混合流路１１の断面積を徐々に広げるように形成することが望ましい。または、図示はしていないが、第１の供給流路１０と第２の供給流路５との合流部分から吐出流路９までの混合流路１１の断面積をほぼ等しく形成することが望ましい。この構造により、混合流路１１の各々の位置での平均流速は、徐々に低下する又は、略一定となるため、スムーズな流れとなり、混合流路１１の閉塞を起しづらくなる。
【００３７】
閉塞の原因としては、混合流路１１内で流れる流体が粒子を含む、又は、粒子を生じつつある場合において、混合流路１１内の最小寸法部分が問題となる。実施例１では、断面Ａ−Ａ′の最小寸法部分１８に対して、下流に移動するにつれて断面Ｂ−Ｂ′では断面Ｂ−Ｂ′の最小寸法部分２０に拡大し、断面Ｃ−Ｃ′ではさらに吐出流路９の直径に拡大する。即ち、混合流路１１の第１の供給流路１０と第２の供給流路５との合流部分から吐出流路９にかけて、断面Ａ−Ａ′の最小寸法部分１８，断面Ｂ−Ｂ′の最小寸法部分２０及び吐出流路９の直径である断面Ｃ−Ｃ′の最小寸法部分２２が徐々に拡大するように形成されている。この構造により、混合後の狭窄部位がなく、固形粒子による閉塞を抑止することが可能となる。
【００３８】
前述した迅速な混合効果を得るためには、図５の断面Ａ−Ａ′に示すように、合流直後の第１及び第２の流体の配置を円周上に均等に形成することが重要となる。第１の流体と第２の流体が導入される流量等に影響を受けずに、上記した配置とするためには、混合流路１１の合流部の断面Ａ−Ａ′の最小寸法部分（導入部１と円柱部材２との間の距離）１８が、第２の供給流路５の流路幅と同等又はそれ以下とし、円周上に渡って断面Ａ−Ａ′の最小寸法部分１８を略均等な幅にする。さらに、前述したように、混合時間をさらに短縮して、混合流路１１での流れをスムーズにするために、第１の供給流路１０と第２の供給流路５との合流部分の円柱部材２の円周直径が、吐出流路９よりも大きな直径をもちつつ、混合流路１１の断面積を一定、又は徐々に広げるように形成する。このためには、断面Ａ−Ａ′の最小寸法部分１８は、円柱部材２の円周の直径に対して、出来るだけ小さくする必要がある。これを容易に実現するために、実施例１に示したように、導入部１の内径と円柱部材２の外径との差で隙間を形成する方法を適用する。この方法を適用することにより、導入部１の内径と円柱部材２の外径との差が大きく、導入部１の中心軸と円柱部材２の中心軸とが一致した円環状流路を精度良く形成することができる。また、このように、円環状流路を形成することにより、第１の導入流路４の表面積を増やすことができるため、流体の温度制御の効率を向上させることが可能となる。
【００３９】
また、粒子を生成する反応では、長時間運転させることにより、徐々に混合流路１１の内壁面に粒子が蓄積する場合がある。このような場合において、混合流路１１が閉塞する可能性は、流体を供給する時の送液する圧力等を監視することで検知可能ではある。しかし、実施例１によれば、円柱部材２は、円柱押さえ１４，押さえ固定ネジ１５を開放操作することによって、容易に取り外せるため、混合流路１１を開放することが可能となる。このため、混合流路１１の状態を確認する作業を容易にするとともに、混合流路１１のメンテナンスを容易にすることが可能となる。
【００４０】
上記した構造を形成する材質として、各種金属、特に耐食性の高いステンレスや耐食性ニッケル合金，ガラスなどの結晶性の材料，フッ素樹脂やポリエーテルケトンなどのプラスチックなどを、目的の原料液の性質，腐食性や、反応の発熱性などに応じ選択することが出来る。
【００４１】
以上記載した実施例１によれば、極薄い環状流路の２つの流体の合流部において、円周方向に２つの流体が交互に配置された多層流を形成できる。この多層流は、円錐状の流路を流れる際に円周の長さが縮小するため、拡散混合の代表長さが縮小し、高い混合性能が得られる。また、この時、円錐状の流路の最小間隔である内面と外面の距離は徐々に離れるため狭窄部分がなく、生成粒子による閉塞を抑制することができる。
【００４２】
また、混合の前段階で均一な薄膜様の円環流れを形成し、流路の表面積を大きくすることで、温度制御性が高まる。また、狭い流路を均一に流れることで、合流部前後で局所的な逆流やよどみ部を生じず、閉塞を防止する。
【００４３】
また、混合流路は、流路の内面を形成する円筒部材を上流側にはずすことで、容易に混合流路の内部の確認，洗浄が可能となる。
【００４４】
これらの効果によって、効率的に高品質な粒子合成を行うことが可能となる。
【００４５】
実施例２について、図６を用いて説明する。図６は、実施例２の流体混合器の断面図である。
【００４６】
実施例２の流体混合器は、実施例１の流体混合器の導入部１と混合部３との間に、導入部プレート２３を追加した構造である。
【００４７】
導入部１には、第１の導入流路４，第２の導入流路２４，第２の分配流路２５及び第２の供給流路５が形成されている。円柱部材２には、第１の分配流路６が形成されている。導入部プレート２３には、第３の供給流路２６が形成されている。混合部３には、導入部プレート２３の追加に伴い、第３の導入流路２７，第３の分配流路２８及び吐出流路９が形成されている。また、混合部３に設けられた第３の分配流路２８は、第３の導入流路２７から導入された第３の流体を、第１の流体，第２の流体，第３の流体の順に配置されるように分配する。このために、第３の分配流路は、円柱部材２と同心円状であり、第２の分配流路２５で第２の流体を分配する位置よりも円柱部材２の中心から離れた位置に設けられる。
【００４８】
導入部１及び導入部プレート２３には、円柱部材２の第１の分配流路６より上側と同等の直径を持つ円孔（図示せず）が形成されている。導入部プレート２３に形成された円孔は、位置決めピン等（図示せず）を用いて、中心軸を円柱部材２の中心軸にあわせて固定されている。第２の分配流路２５及び第３の分配流路２８は、第１の流体の幅，第２の流体の幅及び第３の流体の幅の長さが略同じとなるように、第２の流体及び第３の流体を分配する。また、第２の分配流路２５及び第３の分配流路２８は、第１の流体の幅の数，第２の流体の幅の数及び第３の流体の幅の数が同数となるように、第２の流体及び第３の流体を分配する。
【００４９】
実施例２によれば、第１，第２及び第３の流体を合流部５０で混合させる場合において、３つの流体を均等に円周上に配置し、混合流路１１を用いて円周の中心方向に縮小することにより、迅速な混合を行うことが可能となる。
【００５０】
実施例３について、図７を用いて説明する。図７は、実施例３の流体混合器の断面図である。
【００５１】
実施例３の流体混合器は、実施例１の構造と比較した場合、混合流路３１の形状が異なる。実施例３では、第１及び第２の流体が合流部４０で合流した直後から吐出流路９までの混合流路３１は、混合流路３１の水平方向（重力方向に対して略垂直方向）の断面積が略等しくなるように形成されている。
【００５２】
実施例３の構造により、混合流路３１の各断面の平均流速はどの位置でも等しくなるため、混合流路３１によどみ部分が発生したり、局所的に混合された流体の力が集中する可能性が低くなる。このため、流体同士の反応が安定して、生成される粒子が一定の大きさになりやすくなる。さらに、生成された粒子が、混合流路１１，吐出流路９に付着して、これらの流路を閉塞させてしまうことも抑止することが可能となる。また、実施例２の流体混合器に適用しても同様の効果があることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００５３】
１ 導入部
２ 円柱部材
３ 混合部
４ 第１の導入流路
５ 第２の供給流路
６ 第１の分配流路
７，２４ 第２の導入流路
８，２５ 第２の分配流路
９ 吐出流路
１０ 第１の供給流路
１１ 混合流路
１２，１３，２９，３０ Ｏリング
１４ 円柱押さえ
１５ 押さえ固定ネジ
１６ 支持部材
１７，１９，２１ 多層流を形成する二液の流体間距離
１８ 断面Ａ−Ａ′の最小寸法部分
２０ 断面Ｂ−Ｂ′の最小寸法部分
２２ 断面Ｃ−Ｃ′の最小寸法部分
２３ 導入部プレート
２６ 第３の供給流路
２７ 第３の導入流路
２８ 第３の分配流路
３１ 混合流路
４０，５０ 合流部
５１ 円柱部
５２ 円錐部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体や気体などの流体の混合又は化学反応を、主に流路の幅が１mm未満のスケールで行う流体混合器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、化学合成や化学分析の分野において、混合・反応時間の短縮及び副反応抑制のために、微細加工技術を用いて製作された数十〜数百μｍの流路から成る流体混合器が使用されはじめている。このような流体混合器は、マイクロミキサ、又はマイクロリアクタと呼ばれる。
【０００３】
マイクロミキサは、流路の代表長さが短く、流体の慣性力と粘性力の比を表わす無次元数であるレイノルズ数が小さいため、流れは層流となる。したがって、多種類の流体を混合する場合、主に分子拡散によって混合が進む。そこで、流路の代表長さを小さくするほど拡散距離が短縮されて迅速な混合と、それに伴う高効率な化学反応が可能となる。
【０００４】
特開２００７−６９１３７号公報には、異なる２つの流体のノズルを円周上に複数配置して２流体が交互に流れる多層流を作り出し、下流である中心方向に流れるに従って、多層流の幅を減少させたマイクロリアクタが開示されている。
【０００５】
このような特性を生かし、マイクロリアクタによって流体同士の反応により、均質な粒子を生成する試みがなされている。
【０００６】
特開２００５−４６６５１号公報には、粒子を生じる反応液体とマイクロリアクタの内壁面の間に、反応に寄与しない流体を配置した構成が開示されている。
【０００７】
また、特表２００７−５２５３１９号公報では、反応液の導入流路と、合流・混合を行う部分の間に逆流防止弁を設けた構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−６９１３７号公報
【特許文献２】特開２００５−４６６５１号公報
【特許文献３】特表２００７−５２５３１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
マイクロリアクタで粒子を生成する目的は様々であるが、複数の流体を迅速に混合させることにより、粒子を生成させる反応の条件を均一に制御し、高品質な粒子を生成することは主な目的の１つである。
【００１０】
特開２００７−６９１３７号公報では、流体を混合させる流路を徐々に狭めることにより、迅速な混合を行っているが、流体を混合させる流路が徐々に狭まる部分で、生成された粒子が閉塞しやすいという課題がある。
【００１１】
特開２００５−４６６５１号公報では、生成された粒子の付着は抑止できるものの、反応に寄与しない流体を混合するため、均質な反応状態の制御が困難であるという課題がある。
【００１２】
また、特開２００５−４６６５１号公報，特表２００７−５２５３１９号公報では、流体を混合させる流路の代表長さや分割する形状・寸法を小さくすることにより、混合距離を小さくし、混合を行う構成である。このため、混合効率が流路の寸法に依存し、流路の寸法以上に混合速度を向上させることが困難という課題がある。
【００１３】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、流体を迅速に混合させ、流体の混合により生成された粒子による流路の閉塞を回避することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、上記目的を達成するために、導入部と、前記導入部に挿入され、円柱部と円錐部とから成る円柱部材と、前記導入部と前記円柱部材とを保持する混合部とを備え、少なくとも、第１及び第２の流体を混合する流体混合器において、前記第１の流体が導入される第１の導入流路と、前記第１の導入流路から導入された前記第１の流体を、前記円柱部材の全周方向に分配する第１の分配流路と、前記第２の流体が導入される第２の導入流路と、前記第２の導入流路から導入された前記第２の流体を、前記円柱部材と同心円状であって、前記第１の流体と前記第２の流体とが交互に配置されるように分配する第２の分配流路と、前記第１及び第２の分配流路からの前記第１及び第２の流体が合流する合流部と、前記円錐部と前記混合部との間の空間に設けられ、下流に向かうにつれて前記空間の重力方向と略垂直方向への断面積が大きく形成され、前記合流部からの前記第１及び第２の流体が混合される混合流路と、前記混合流路からの前記第１及び第２の流体を吐出する吐出流路とを備える。
【００１５】
また、導入部と、前記導入部に挿入され、円柱部と円錐部とから成る円柱部材と、前記導入部と前記円柱部材とを保持する混合部とを備え、少なくとも、第１及び第２の流体を混合する流体混合器において、前記第１の流体が導入される第１の導入流路と、前記第１の導入流路から導入された前記第１の流体を、前記円柱部材の全周方向に分配する第１の分配流路と、前記第２の流体が導入される第２の導入流路と、前記第２の導入流路から導入された前記第２の流体を、前記円柱部材と同心円状であって、前記第１の流体と前記第２の流体とが交互に配置されるように分配する第２の分配流路と、前記第１及び第２の分配流路からの前記第１及び第２の流体が合流する合流部と、前記円錐部と前記混合部との間の空間に設けられ、重力方向と略垂直方向への断面積が略同じ面積となるように形成され、前記合流部からの前記第１及び第２の流体が混合される混合流路と、前記混合流路からの前記第１及び第２の流体を吐出する吐出流路とを備える。
【００１６】
さらに、前記導入部には前記第１の導入流路が設けられ、前記円柱部材には前記第１の分配流路が設けられ、前記混合部には前記第２の導入流路，前記合流部，前記混合流路及び前記吐出流路が設けられる。
【００１７】
さらに、前記第２の分配流路は、前記第１の流体の幅と前記第２の流体の幅の長さが略同じとなるように、前記第２の流体を分配する。
【００１８】
さらに、前記第２の分配流路は、前記第１の流体の幅の数と前記第２の流体の幅の数が同数となるように、前記第２の流体を分配する。
【００１９】
さらに、前記合流部での重力方向と略直交方向への断面積と前記吐出流路の断面積は、略等しくなる。
【００２０】
さらに、前記円柱部材には、前記第１の流体が流れる第１の供給流路が設けられ、前記第１の供給流路が設けられた部分の前記円柱部材の径の長さは、前記第１の分配流路が設けられた部分の前記円柱部材の径の長さよりも長くする。
【００２１】
さらに、前記導入部と前記混合部との間に設けられた導入部プレートを備え、前記混合部には、第３の流体が導入される第３の導入流路と、前記第３の導入流路から導入された前記第３の流体を、前記円柱部材と同心円状であり、前記第２の分配流路で前記第２の流体を分配する位置よりも前記円柱部材の中心から離れた位置であり、前記第１の流体，前記第２の流体，前記第３の流体の順に配置されるように分配する第３の分配流路が設けられる。
【００２２】
さらに、前記第２の分配流路及び前記第３の分配流路は、前記第１の流体の幅，前記第２の流体の幅及び前記第３の流体の幅の長さが略同じとなるように、前記第２の流体及び前記第３の流体を分配する。
【００２３】
さらに、前記第２の分配流路及び前記第３の分配流路は、前記第１の流体の幅の数，前記第２の流体の幅の数及び前記第３の流体の幅の数が同数となるように、前記第２の流体及び前記第３の流体を分配する。
【００２４】
また、導入部と、前記導入部に挿入され、円柱部と円錐部とから成る円柱部材と、前記導入部と前記円柱部材とを保持する混合部とを備え、少なくとも、第１及び第２の流体を混合する流体混合器において、前記導入部には、前記第１の流体が導入される第１の導入流路が設けられ、前記円柱部材には、前記導入された前記第１の流体を前記円柱部材の全周方向に分配する第１の分配流路が設けられ、前記混合部には、前記第２の流体が導入される第２の導入流路と、前記円柱部材と同心円状であって、前記第１の流体と前記第２の流体が交互に配置されるように、前記第２の流体を分配する第２の分配流路と、前記第１及び第２の流体が合流する合流部と、前記円錐部と前記混合部との間の空間に設けられ、下流に向かうにつれて前記空間の重力方向と略垂直方向への断面積が大きく形成され、前記合流部からの前記第１及び第２の流体が混合される混合流路と、前記混合された前記第１及び第２の流体を吐出する吐出流路とが設けられる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、流体を迅速に混合させるとともに、流体の混合により生成された粒子による流路の閉塞を回避することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】実施例１の流体混合器の断面図である。
【図２】実施例１の流体混合器の分解図である。
【図３】実施例１の流体混合器の別方向からの分解図である。
【図４】図１の点線部で囲まれた部分の拡大図である。
【図５】図４の断面線に示す断面図である。
【図６】実施例２の流体混合器の断面図である。
【図７】実施例３の流体混合器の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
実施例１について、図１〜図５を用いて説明する。図１は、実施例１の流体混合器の断面図である。図２は、実施例１の流体混合器の分解図である。図３は、実施例１の流体混合器の別の角度から見た分解図である。
【００２８】
実施例１の流体混合器は、少なくとも、導入部１、導入部１に挿入され、円柱部５１と円錐部５２とから成る円柱部材２、導入部１と円柱部材２を保持する混合部３の３つの部材を備える。導入部１には、第１の導入流路４及び第２の供給流路５が形成されている。円柱部材２には、第１の分配流路６が形成されている。混合部３には、第２の導入流路７、第２の分配流路８及び容器などに混合された流体を吐出する吐出流路９が形成されている。第１の分配流路６及び第２の分配流路８には、Ｏリング１２，１３が設けられている。
【００２９】
円柱部材２の下端は、円錐状の突起になっている。図４に、図１の点線部の拡大図を示す。
【００３０】
第１の分配流路６は、円柱部材２の当該部分の軸径を小さく形成することで、導入部１との間に生じる円状の隙間により形成される。また、第１の分配流路６より上部の円柱部材２の軸径は、導入部１の内径と略同じである。また、第１の分配流路６より下部の円柱部材２の軸径は、上部と軸の中心が同じであって、上部の軸径に比べ僅かに小さくなっている。さらに、導入部１の内部に形成された円筒の径は、上部と下部で略同じ長さである。したがって、導入部１と円柱部材２の円柱部分との間に、円柱部材２の径の差異により、第１の分配流路６から円環状の第１の供給流路１０が形成される。即ち、第１の流体が流れる部分の円柱部材２の径の長さは、第１の分配流路６が設けられた部分の円柱部材２の径の長さよりも長く、第１の分配流路が設けられた部分から重力方向とは反対方向への円柱部材２の径の長さよりも短く形成されている。また、円柱部材２には、第１の供給流路１０が設けられ、この第１の供給流路１０が設けられた部分の円柱部材２の径の長さは、第１の分配流路６が設けられた部分の円柱部材２の径の長さよりも長く形成される。この構造により、第１の供給流路１０を数十〜数百μｍの均等な薄さの円環状の流路とすることが可能となり、円周全体で均等な流れ場とすることができる。
【００３１】
混合部３には、円柱部材２の円錐部よりも円錐角の小さい円錐溝が形成されている。また、混合部３には、円柱部材２との間に混合流路１１が形成されている。
【００３２】
円柱部材２の上部は、円柱押さえ１４，押さえ固定ネジ１５，支持部材１６によって固定されている。
【００３３】
続いて、実施例１による混合・反応の過程を説明する。
【００３４】
第１の導入流路４から導入された第１の流体は、第１の分配流路６で円柱部材２の全周に分配され、第１の供給流路１０を通過する。同様に、第２の導入流路７から導入された第２の流体は、第２の分配流路８で円柱部材２の全周と同心円状に分配され、第２の供給流路５を通過して、合流部４０で第１の流体と合流した後、混合流路１１に導入される。
【００３５】
図５は、図４で示した混合流路１１周辺の断面図における、鉛直方向のＡ−Ａ′断面，Ｂ−Ｂ′断面，Ｃ−Ｃ′断面の各々を示す図である。
【００３６】
図５に示すように、第１の流体と第２の流体の合流直後である断面Ａ−Ａ′においては、第２の供給流路５を分割する数だけ第１の流体と第２の流体が円周上に交互に配置される。拡散による混合時間は、拡散方向の代表長さである流体間距離１７で決まる。このため、図５の断面Ｂ−Ｂ′，断面Ｃ−Ｃ′に示すように、混合流路１１内の流体間距離１９，２１を減少させることによって、混合時間を短縮することが可能となる。なお、拡散混合時間は、距離の二乗に比例するため、流体間距離が１／２になれば、混合時間はおよそ１／４と考えることができる。混合時間を１／１０程度以上短縮させるためには、吐出流路９の直径を、第１の供給流路１０と第２の供給流路５との合流部分の円柱部材２の円周の直径に対して、約１／３（混合時間１／９）以下にすることが望ましい。さらに、図４に示すように、混合流路１１の第１の供給流路１０と第２の供給流路５との合流部分から吐出流路９までの混合流路１１の断面積を徐々に広げるように形成することが望ましい。または、図示はしていないが、第１の供給流路１０と第２の供給流路５との合流部分から吐出流路９までの混合流路１１の断面積をほぼ等しく形成することが望ましい。この構造により、混合流路１１の各々の位置での平均流速は、徐々に低下する又は、略一定となるため、スムーズな流れとなり、混合流路１１の閉塞を起しづらくなる。
【００３７】
閉塞の原因としては、混合流路１１内で流れる流体が粒子を含む、又は、粒子を生じつつある場合において、混合流路１１内の最小寸法部分が問題となる。実施例１では、断面Ａ−Ａ′の最小寸法部分１８に対して、下流に移動するにつれて断面Ｂ−Ｂ′では断面Ｂ−Ｂ′の最小寸法部分２０に拡大し、断面Ｃ−Ｃ′ではさらに吐出流路９の直径に拡大する。即ち、混合流路１１の第１の供給流路１０と第２の供給流路５との合流部分から吐出流路９にかけて、断面Ａ−Ａ′の最小寸法部分１８，断面Ｂ−Ｂ′の最小寸法部分２０及び吐出流路９の直径である断面Ｃ−Ｃ′の最小寸法部分２２が徐々に拡大するように形成されている。この構造により、混合後の狭窄部位がなく、固形粒子による閉塞を抑止することが可能となる。
【００３８】
前述した迅速な混合効果を得るためには、図５の断面Ａ−Ａ′に示すように、合流直後の第１及び第２の流体の配置を円周上に均等に形成することが重要となる。第１の流体と第２の流体が導入される流量等に影響を受けずに、上記した配置とするためには、混合流路１１の合流部の断面Ａ−Ａ′の最小寸法部分（導入部１と円柱部材２との間の距離）１８が、第２の供給流路５の流路幅と同等又はそれ以下とし、円周上に渡って断面Ａ−Ａ′の最小寸法部分１８を略均等な幅にする。さらに、前述したように、混合時間をさらに短縮して、混合流路１１での流れをスムーズにするために、第１の供給流路１０と第２の供給流路５との合流部分の円柱部材２の円周直径が、吐出流路９よりも大きな直径をもちつつ、混合流路１１の断面積を一定、又は徐々に広げるように形成する。このためには、断面Ａ−Ａ′の最小寸法部分１８は、円柱部材２の円周の直径に対して、出来るだけ小さくする必要がある。これを容易に実現するために、実施例１に示したように、導入部１の内径と円柱部材２の外径との差で隙間を形成する方法を適用する。この方法を適用することにより、導入部１の内径と円柱部材２の外径との差が大きく、導入部１の中心軸と円柱部材２の中心軸とが一致した円環状流路を精度良く形成することができる。また、このように、円環状流路を形成することにより、第１の導入流路４の表面積を増やすことができるため、流体の温度制御の効率を向上させることが可能となる。
【００３９】
また、粒子を生成する反応では、長時間運転させることにより、徐々に混合流路１１の内壁面に粒子が蓄積する場合がある。このような場合において、混合流路１１が閉塞する可能性は、流体を供給する時の送液する圧力等を監視することで検知可能ではある。しかし、実施例１によれば、円柱部材２は、円柱押さえ１４，押さえ固定ネジ１５を開放操作することによって、容易に取り外せるため、混合流路１１を開放することが可能となる。このため、混合流路１１の状態を確認する作業を容易にするとともに、混合流路１１のメンテナンスを容易にすることが可能となる。
【００４０】
上記した構造を形成する材質として、各種金属、特に耐食性の高いステンレスや耐食性ニッケル合金，ガラスなどの結晶性の材料，フッ素樹脂やポリエーテルケトンなどのプラスチックなどを、目的の原料液の性質，腐食性や、反応の発熱性などに応じ選択することが出来る。
【００４１】
以上記載した実施例１によれば、極薄い環状流路の２つの流体の合流部において、円周方向に２つの流体が交互に配置された多層流を形成できる。この多層流は、円錐状の流路を流れる際に円周の長さが縮小するため、拡散混合の代表長さが縮小し、高い混合性能が得られる。また、この時、円錐状の流路の最小間隔である内面と外面の距離は徐々に離れるため狭窄部分がなく、生成粒子による閉塞を抑制することができる。
【００４２】
また、混合の前段階で均一な薄膜様の円環流れを形成し、流路の表面積を大きくすることで、温度制御性が高まる。また、狭い流路を均一に流れることで、合流部前後で局所的な逆流やよどみ部を生じず、閉塞を防止する。
【００４３】
また、混合流路は、流路の内面を形成する円筒部材を上流側にはずすことで、容易に混合流路の内部の確認，洗浄が可能となる。
【００４４】
これらの効果によって、効率的に高品質な粒子合成を行うことが可能となる。
【００４５】
実施例２について、図６を用いて説明する。図６は、実施例２の流体混合器の断面図である。
【００４６】
実施例２の流体混合器は、実施例１の流体混合器の導入部１と混合部３との間に、導入部プレート２３を追加した構造である。
【００４７】
導入部１には、第１の導入流路４，第２の導入流路２４，第２の分配流路２５及び第２の供給流路５が形成されている。円柱部材２には、第１の分配流路６が形成されている。導入部プレート２３には、第３の供給流路２６が形成されている。混合部３には、導入部プレート２３の追加に伴い、第３の導入流路２７，第３の分配流路２８及び吐出流路９が形成されている。また、混合部３に設けられた第３の分配流路２８は、第３の導入流路２７から導入された第３の流体を、第１の流体，第２の流体，第３の流体の順に配置されるように分配する。このために、第３の分配流路は、円柱部材２と同心円状であり、第２の分配流路２５で第２の流体を分配する位置よりも円柱部材２の中心から離れた位置に設けられる。
【００４８】
導入部１及び導入部プレート２３には、円柱部材２の第１の分配流路６より上側と同等の直径を持つ円孔（図示せず）が形成されている。導入部プレート２３に形成された円孔は、位置決めピン等（図示せず）を用いて、中心軸を円柱部材２の中心軸にあわせて固定されている。第２の分配流路２５及び第３の分配流路２８は、第１の流体の幅，第２の流体の幅及び第３の流体の幅の長さが略同じとなるように、第２の流体及び第３の流体を分配する。また、第２の分配流路２５及び第３の分配流路２８は、第１の流体の幅の数，第２の流体の幅の数及び第３の流体の幅の数が同数となるように、第２の流体及び第３の流体を分配する。
【００４９】
実施例２によれば、第１，第２及び第３の流体を合流部５０で混合させる場合において、３つの流体を均等に円周上に配置し、混合流路１１を用いて円周の中心方向に縮小することにより、迅速な混合を行うことが可能となる。
【００５０】
実施例３について、図７を用いて説明する。図７は、実施例３の流体混合器の断面図である。
【００５１】
実施例３の流体混合器は、実施例１の構造と比較した場合、混合流路３１の形状が異なる。実施例３では、第１及び第２の流体が合流部４０で合流した直後から吐出流路９までの混合流路３１は、混合流路３１の水平方向（重力方向に対して略垂直方向）の断面積が略等しくなるように形成されている。
【００５２】
実施例３の構造により、混合流路３１の各断面の平均流速はどの位置でも等しくなるため、混合流路３１によどみ部分が発生したり、局所的に混合された流体の力が集中する可能性が低くなる。このため、流体同士の反応が安定して、生成される粒子が一定の大きさになりやすくなる。さらに、生成された粒子が、混合流路１１，吐出流路９に付着して、これらの流路を閉塞させてしまうことも抑止することが可能となる。また、実施例２の流体混合器に適用しても同様の効果があることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００５３】
１ 導入部
２ 円柱部材
３ 混合部
４ 第１の導入流路
５ 第２の供給流路
６ 第１の分配流路
７，２４ 第２の導入流路
８，２５ 第２の分配流路
９ 吐出流路
１０ 第１の供給流路
１１ 混合流路
１２，１３，２９，３０ Ｏリング
１４ 円柱押さえ
１５ 押さえ固定ネジ
１６ 支持部材
１７，１９，２１ 多層流を形成する二液の流体間距離
１８ 断面Ａ−Ａ′の最小寸法部分
２０ 断面Ｂ−Ｂ′の最小寸法部分
２２ 断面Ｃ−Ｃ′の最小寸法部分
２３ 導入部プレート
２６ 第３の供給流路
２７ 第３の導入流路
２８ 第３の分配流路
３１ 混合流路
４０，５０ 合流部
５１ 円柱部
５２ 円錐部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導入部と、前記導入部に挿入され、円柱部と円錐部とから成る円柱部材と、前記導入部と前記円柱部材とを保持する混合部とを備え、少なくとも、第１及び第２の流体を混合する流体混合器において、
前記第１の流体が導入される第１の導入流路と、
前記第１の導入流路から導入された前記第１の流体を、前記円柱部材の全周方向に分配する第１の分配流路と、
前記第２の流体が導入される第２の導入流路と、
前記第２の導入流路から導入された前記第２の流体を、前記円柱部材と同心円状であって、前記第１の流体と前記第２の流体とが交互に配置されるように分配する第２の分配流路と、
前記第１及び第２の分配流路からの前記第１及び第２の流体が合流する合流部と、
前記円錐部と前記混合部との間の空間に設けられ、下流に向かうにつれて前記空間の重力方向と略垂直方向への断面積が大きく形成され、前記合流部からの前記第１及び第２の流体が混合される混合流路と、
前記混合流路からの前記第１及び第２の流体を吐出する吐出流路とを備えたことを特徴とする流体混合器。
【請求項２】
導入部と、前記導入部に挿入され、円柱部と円錐部とから成る円柱部材と、前記導入部と前記円柱部材とを保持する混合部とを備え、少なくとも、第１及び第２の流体を混合する流体混合器において、
前記第１の流体が導入される第１の導入流路と、
前記第１の導入流路から導入された前記第１の流体を、前記円柱部材の全周方向に分配する第１の分配流路と、
前記第２の流体が導入される第２の導入流路と、
前記第２の導入流路から導入された前記第２の流体を、前記円柱部材と同心円状であって、前記第１の流体と前記第２の流体とが交互に配置されるように分配する第２の分配流路と、
前記第１及び第２の分配流路からの前記第１及び第２の流体が合流する合流部と、
前記円錐部と前記混合部との間の空間に設けられ、重力方向と略垂直方向への断面積が略同じ面積となるように形成され、前記合流部からの前記第１及び第２の流体が混合される混合流路と、
前記混合流路からの前記第１及び第２の流体を吐出する吐出流路とを備えたことを特徴とする流体混合器。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の流体混合器において、
前記導入部には前記第１の導入流路が設けられ、前記円柱部材には前記第１の分配流路が設けられ、前記混合部には前記第２の導入流路，前記合流部，前記混合流路及び前記吐出流路が設けられたことを特徴とする流体混合器。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の流体混合器において、
前記第２の分配流路は、前記第１の流体の幅と前記第２の流体の幅の長さが略同じとなるように、前記第２の流体を分配することを特徴とする流体混合器。
【請求項５】
請求項４に記載の流体混合器において、
前記第２の分配流路は、前記第１の流体の幅の数と前記第２の流体の幅の数が同数となるように、前記第２の流体を分配することを特徴とする流体混合器。
【請求項６】
請求項１又は２に記載の流体混合器において、
前記合流部での重力方向と略直交方向への断面積と前記吐出流路の断面積は、略等しいことを特徴とする流体混合器。
【請求項７】
請求項３に記載の流体混合器において、
前記円柱部材には、前記第１の流体が流れる第１の供給流路が設けられ、
前記第１の供給流路が設けられた部分の前記円柱部材の径の長さは、前記第１の分配流路が設けられた部分の前記円柱部材の径の長さよりも長いことを特徴とする流体混合器。
【請求項８】
請求項３に記載の流体混合器において、
前記導入部と前記混合部との間に設けられた導入部プレートを備え、
前記混合部には、第３の流体が導入される第３の導入流路と、前記第３の導入流路から導入された前記第３の流体を、前記円柱部材と同心円状であり、前記第２の分配流路で前記第２の流体を分配する位置よりも前記円柱部材の中心から離れた位置であり、前記第１の流体，前記第２の流体，前記第３の流体の順に配置されるように分配する第３の分配流路が設けられたことを特徴とする流体混合器。
【請求項９】
請求項８に記載の流体混合器において、
前記第２の分配流路及び前記第３の分配流路は、前記第１の流体の幅，前記第２の流体の幅及び前記第３の流体の幅の長さが略同じとなるように、前記第２の流体及び前記第３の流体を分配することを特徴とする流体混合器。
【請求項１０】
請求項９に記載の流体混合器において、
前記第２の分配流路及び前記第３の分配流路は、前記第１の流体の幅の数，前記第２の流体の幅の数及び前記第３の流体の幅の数が同数となるように、前記第２の流体及び前記第３の流体を分配することを特徴とする流体混合器。
【請求項１１】
導入部と、前記導入部に挿入され、円柱部と円錐部とから成る円柱部材と、前記導入部と前記円柱部材とを保持する混合部とを備え、少なくとも、第１及び第２の流体を混合する流体混合器において、
前記導入部には、前記第１の流体が導入される第１の導入流路が設けられ、
前記円柱部材には、前記導入された前記第１の流体を前記円柱部材の全周方向に分配する第１の分配流路が設けられ、
前記混合部には、前記第２の流体が導入される第２の導入流路と、前記円柱部材と同心円状であって、前記第１の流体と前記第２の流体が交互に配置されるように、前記第２の流体を分配する第２の分配流路と、前記第１及び第２の流体が合流する合流部と、前記円錐部と前記混合部との間の空間に設けられ、下流に向かうにつれて前記空間の重力方向と略垂直方向への断面積が大きく形成され、前記合流部からの前記第１及び第２の流体が混合される混合流路と、前記混合された前記第１及び第２の流体を吐出する吐出流路とが設けられたことを特徴とする流体混合器。
【請求項１】
導入部と、前記導入部に挿入され、円柱部と円錐部とから成る円柱部材と、前記導入部と前記円柱部材とを保持する混合部とを備え、少なくとも、第１及び第２の流体を混合する流体混合器において、
前記第１の流体が導入される第１の導入流路と、
前記第１の導入流路から導入された前記第１の流体を、前記円柱部材の全周方向に分配する第１の分配流路と、
前記第２の流体が導入される第２の導入流路と、
前記第２の導入流路から導入された前記第２の流体を、前記円柱部材と同心円状であって、前記第１の流体と前記第２の流体とが交互に配置されるように分配する第２の分配流路と、
前記第１及び第２の分配流路からの前記第１及び第２の流体が合流する合流部と、
前記円錐部と前記混合部との間の空間に設けられ、下流に向かうにつれて前記空間の重力方向と略垂直方向への断面積が大きく形成され、前記合流部からの前記第１及び第２の流体が混合される混合流路と、
前記混合流路からの前記第１及び第２の流体を吐出する吐出流路とを備えたことを特徴とする流体混合器。
【請求項２】
導入部と、前記導入部に挿入され、円柱部と円錐部とから成る円柱部材と、前記導入部と前記円柱部材とを保持する混合部とを備え、少なくとも、第１及び第２の流体を混合する流体混合器において、
前記第１の流体が導入される第１の導入流路と、
前記第１の導入流路から導入された前記第１の流体を、前記円柱部材の全周方向に分配する第１の分配流路と、
前記第２の流体が導入される第２の導入流路と、
前記第２の導入流路から導入された前記第２の流体を、前記円柱部材と同心円状であって、前記第１の流体と前記第２の流体とが交互に配置されるように分配する第２の分配流路と、
前記第１及び第２の分配流路からの前記第１及び第２の流体が合流する合流部と、
前記円錐部と前記混合部との間の空間に設けられ、重力方向と略垂直方向への断面積が略同じ面積となるように形成され、前記合流部からの前記第１及び第２の流体が混合される混合流路と、
前記混合流路からの前記第１及び第２の流体を吐出する吐出流路とを備えたことを特徴とする流体混合器。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の流体混合器において、
前記導入部には前記第１の導入流路が設けられ、前記円柱部材には前記第１の分配流路が設けられ、前記混合部には前記第２の導入流路，前記合流部，前記混合流路及び前記吐出流路が設けられたことを特徴とする流体混合器。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の流体混合器において、
前記第２の分配流路は、前記第１の流体の幅と前記第２の流体の幅の長さが略同じとなるように、前記第２の流体を分配することを特徴とする流体混合器。
【請求項５】
請求項４に記載の流体混合器において、
前記第２の分配流路は、前記第１の流体の幅の数と前記第２の流体の幅の数が同数となるように、前記第２の流体を分配することを特徴とする流体混合器。
【請求項６】
請求項１又は２に記載の流体混合器において、
前記合流部での重力方向と略直交方向への断面積と前記吐出流路の断面積は、略等しいことを特徴とする流体混合器。
【請求項７】
請求項３に記載の流体混合器において、
前記円柱部材には、前記第１の流体が流れる第１の供給流路が設けられ、
前記第１の供給流路が設けられた部分の前記円柱部材の径の長さは、前記第１の分配流路が設けられた部分の前記円柱部材の径の長さよりも長いことを特徴とする流体混合器。
【請求項８】
請求項３に記載の流体混合器において、
前記導入部と前記混合部との間に設けられた導入部プレートを備え、
前記混合部には、第３の流体が導入される第３の導入流路と、前記第３の導入流路から導入された前記第３の流体を、前記円柱部材と同心円状であり、前記第２の分配流路で前記第２の流体を分配する位置よりも前記円柱部材の中心から離れた位置であり、前記第１の流体，前記第２の流体，前記第３の流体の順に配置されるように分配する第３の分配流路が設けられたことを特徴とする流体混合器。
【請求項９】
請求項８に記載の流体混合器において、
前記第２の分配流路及び前記第３の分配流路は、前記第１の流体の幅，前記第２の流体の幅及び前記第３の流体の幅の長さが略同じとなるように、前記第２の流体及び前記第３の流体を分配することを特徴とする流体混合器。
【請求項１０】
請求項９に記載の流体混合器において、
前記第２の分配流路及び前記第３の分配流路は、前記第１の流体の幅の数，前記第２の流体の幅の数及び前記第３の流体の幅の数が同数となるように、前記第２の流体及び前記第３の流体を分配することを特徴とする流体混合器。
【請求項１１】
導入部と、前記導入部に挿入され、円柱部と円錐部とから成る円柱部材と、前記導入部と前記円柱部材とを保持する混合部とを備え、少なくとも、第１及び第２の流体を混合する流体混合器において、
前記導入部には、前記第１の流体が導入される第１の導入流路が設けられ、
前記円柱部材には、前記導入された前記第１の流体を前記円柱部材の全周方向に分配する第１の分配流路が設けられ、
前記混合部には、前記第２の流体が導入される第２の導入流路と、前記円柱部材と同心円状であって、前記第１の流体と前記第２の流体が交互に配置されるように、前記第２の流体を分配する第２の分配流路と、前記第１及び第２の流体が合流する合流部と、前記円錐部と前記混合部との間の空間に設けられ、下流に向かうにつれて前記空間の重力方向と略垂直方向への断面積が大きく形成され、前記合流部からの前記第１及び第２の流体が混合される混合流路と、前記混合された前記第１及び第２の流体を吐出する吐出流路とが設けられたことを特徴とする流体混合器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−２４７０７１（Ｐ２０１０−２４７０７１Ａ）
【公開日】平成２２年１１月４日（２０１０．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−９９５１４（Ｐ２００９−９９５１４）
【出願日】平成２１年４月１６日（２００９．４．１６）
【出願人】（０００００５４５２）株式会社日立プラントテクノロジー (1,767)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月４日（２０１０．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月１６日（２００９．４．１６）
【出願人】（０００００５４５２）株式会社日立プラントテクノロジー (1,767)
【Ｆターム（参考）】
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