静的流体混合器及び静的流体混合器を用いた装置
【課題】流体の流れ方向の濃度分布や温度分布をムラなく均一化して混合する。
【解決手段】互いに対向するように形成されたジグザグ状の第一ジグザグ流路５および第二ジグザグ流路６と、第一ジグザグ流路５と第二ジグザグ流路６を流れ方向の複数個所で連通する複数の連通流路７ａ〜７ｈと、第一ジグザグ流路５の端部に設けられた流体入口部１，２と、第二ジグザグ流路６の端部に設けられた流体出口部３，４とを有する。
【解決手段】互いに対向するように形成されたジグザグ状の第一ジグザグ流路５および第二ジグザグ流路６と、第一ジグザグ流路５と第二ジグザグ流路６を流れ方向の複数個所で連通する複数の連通流路７ａ〜７ｈと、第一ジグザグ流路５の端部に設けられた流体入口部１，２と、第二ジグザグ流路６の端部に設けられた流体出口部３，４とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学工場、半導体製造分野、食品分野、医療分野、バイオ分野などの各種産業における流体輸送配管に用いられる静的流体混合器に関するものであり、特に流体の流れ方向の濃度分布や温度分布をムラなく均一化して混合させることのできる静的流体混合器及び静的流体混合器を用いた装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、配管内に装着して管内を流れる流体を均一に混合する方法として、図２１に示すように捻り羽根状のスタティックミキサーエレメント１５１を用いたものが一般的であった（例えば、特許文献１参照）。通常、スタティックミキサーエレメント１５１は、矩形板をその長手軸線周りに１８０度捻ったものを最小単位部材として、複数の最小単位部材を、捻り方向が交互に異なる方向になるように一体的に直列に結合した構造を有している。このスタティックミキサーエレメント１５１を管１５２内に配置し、管１５２の両端部にメールコネクター１５３を取り付け、フレアー１５５を装着して締付ナット１５４を締め付けることによりスタティックミキサーが形成される。このとき、スタティックミキサーエレメント１５１の外径が管１５２の内径にほぼ等しく設計されて、流体が効果的に撹拌されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２０５０６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記従来のスタティックミキサーを用いた流体の混合方法は、流れてくる流体を流れに沿って撹拌する構成であるため図２２（ａ）に示すように配管の径方向の濃度分布をムラなく均一化することはできるが、図２２（ｂ）に示すように軸方向（流れ方向）の濃度分布をムラなく均一化することはできない。そのため、例えばスタティックミキサーの上流側で水と薬液を混合させて流す時、薬液の混合比が一時的に増加した場合には流路内で部分的に濃度が濃くなった状態でスタティックミキサーを通過する。このとき、径方向で均一化されて水と薬液は撹拌されても、軸方向（流れ方向）においては流路内で部分的に濃度が濃くなった箇所はほとんど希釈されることなく濃くなった状態のまま下流側へ流れてしまう（図２２（ｂ）参照）。これにより、半導体洗浄装置、特に半導体ウェハの表面に直接薬液を塗布して各種の処理を行うような装置に接続された場合、濃度の異なる薬液が半導体ウエハの表面に塗布されて不良品の原因となる問題があった。
【０００５】
この軸方向（流れ方向）の濃度分布のムラを回避する方法としては、流路の途中でタンクを設置してタンク内に流体を一旦貯めてタンク内の濃度を均一化させた後で流体を流す方法（図示せず）などが挙げられる。しかしながら、タンクを設置するには広いスペースが必要となり装置が大きくなる問題や、タンクから再び流体を輸送するにはポンプ、配管などが必要となるため、使用する部材の点数が多くなるという問題や、配管ラインを施工するためのコストが発生するという問題があった。また、この方法ではタンク内で流体が滞留する。流体が滞留するとバクテリアの発生原因となり、タンク内で発生したバクテリアが配管ラインに流れ込み、半導体製造ラインにおいては半導体ウエハに付着して不良品の原因となる問題があった。
【０００６】
本発明の目的は、以上のような従来技術の問題点に鑑みなされたものであり、流体の流れ方向の濃度分布や温度分布をムラなく均一化して混合でき、コンパクトな構成の静的流体混合器及び静的流体混合器を用いた装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による静的流体混合器は、互いに対向するように形成されたジグザグ状の第一ジグザグ流路および第二ジグザグ流路と、第一ジグザグ流路と第二ジグザグ流路を流れ方向の複数個所で連通する複数の連通流路と、第一ジグザグ流路の端部に設けられた流体入口部と、第二ジグザグ流路の端部に設けられた流体出口部とを有することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明による静的流体混合器を用いた装置は、上述の静的流体混合器と、この静的流体混合器に複数の異種流体を合流して導く流路を形成する流路形成手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば以下のような効果が得られる。
（１）流路内で一時的に流体の濃度が濃くなったり薄くなったりした状態でも、流体の流れ方向の濃度分布をムラなく均一化して混合でき、濃度の安定した流体の供給が可能である。
（２）流路内で一時的に流体の温度が高くなったり低くなったりした状態でも、流体の流れ方向の温度分布をムラなく均一化して混合でき、温度の安定した流体の供給が可能である。
（３）静的流体混合器を小型化することができ、その設置スペースも必要最小限にすることができる。
（４）小口径サイズにおいて加工し易い形状であり、設置スペースに応じてある程度静的流体混合器の形状を合わせて形成することが可能である。
（５）本体部のジグザグ流路は螺旋のように軸線に対して斜めにならずに垂直に交わる平面状に形成されるため、例えば本体部を射出成形する際の成形及び金型の製造が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第一の実施形態に係る静的流体混合器の概略構成を示す斜視図である。
【図２】図１の静的流体混合器を用いて流体の濃度を測定する装置を示す図である。
【図３】図２の静的流体混合器の上流側の濃度を測定したグラフである。
【図４】図２の静的流体混合器の下流側の濃度を測定したグラフである。
【図５】第一の実施形態におけるジグザグ流路の異なる構造を示す縦断面図である。
【図６】本発明の第二の実施形態の静的流体混合器を示す分解斜視図である。
【図７】図６の静的流体混合器を示すＡ−Ａ縦断面図である。
【図８】第二の実施形態にスタティックミキサーエレメントを設置した構造を示す縦断面図である。
【図９】本発明の第三の実施形態の静的流体混合器を示す分解斜視図である。
【図１０】図９の静的流体混合器を示すＢ−Ｂ縦断面図である。
【図１１】本発明の第四の実施形態の静的流体混合器を示す分解斜視図である。
【図１２】図１１の静的流体混合器を示すＣ−Ｃ縦断面図である。
【図１３】本発明の第五の実施形態に係る静的流体混合器の概略構成を示す斜視図である。
【図１４】本発明の第六の実施形態の静的型流体混合器を示す縦断面図である。
【図１５】図１４の本体部の正面図及び背面図である。
【図１６】第六の実施形態におけるジグザグ流路の異なる構造を示す縦断面図である。
【図１７】本発明の第七の実施形態の静的型流体混合器を示す縦断面図である。
【図１８】本発明の第八の実施形態の静的型流体混合器を示す縦断面図である。
【図１９】本発明の実施形態に係る静的流体混合器を用いた装置の構成を示す図である。
【図２０】図１９の変形例を示す図である。
【図２１】従来のスタティックミキサーを示す縦断面図である。
【図２２】図２１のスタティックミキサーの流体の撹拌状態を示す模式図である。
【図２３】本発明の比較例としての分岐希釈装置を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について図面に示す実施例を参照して説明するが、本発明が本実施例に限定されないことは言うまでもない。
【００１２】
−第一の実施の形態−
以下、図１〜図５を参照して、本発明の第一の実施形態である静的流体混合器について説明する。図１は、第一の実施の形態に係る静的流体混合器の概略構成を示す斜視図である。この静的流体混合器は、異種流体を混合するための混合流路を有する。混合流路は、例えば例えばＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合樹脂）製のチューブにより形成される。なお、金属配管等、他の材質により混合流路を形成することもできる。
【００１３】
静的流体混合器は、互いに対向するように形成された第一ジグザグ流路５および第二ジグザグ流路６と、第一ジグザグ流路５と第二ジグザグ流路６を流れ方向の複数個所で連通する連通流路としての複数の分岐流路７ａ〜７ｈと、第一ジグザグ流路５の端部に接続された第一流路２と、第二ジグザグ流路６の端部に接続された第二流路４とを有する。第一流路２の一端部には流体入口１が設けられ、第一流路２と流体入口１は流体入口部を構成する。第二流路４の一端部には流体出口３が設けられ、第二流路４と流体出口３は流体出口部を構成する。
【００１４】
第一ジグザグ流路５と第二ジグザグ流路６は、互いに同一形状をなし、高さ方向（図のＺ方向）に一定距離だけ離間して平行に配設されている。すなわち、第一ジグザグ流路５と第二ジグザグ流路６は、それぞれ曲がり部５ａ，６ａを介して幅方向（図のＸ方向）一方から他方および幅方向他方から一方へと交互にジグザグ状に形成されて長手方向（図のＹ方向）、すなわちＸＹ面内に延設され、長手方向同一位置にある第一ジグザグ流路５の曲がり部５ａと第二ジグザグ流路６の曲がり部６ａは、互いに同一向きに形成されている。分岐流路７ａ〜７ｈは、それぞれ第一ジグザグ流路５および第二ジグザグ流路６に対して略垂直にかつ略直線状に設けられ、ジグザグ流路５，６の流路長さにわたり等間隔に配置されている。第一ジグザグ流路５の他端部（流体入口１の反対側）と第二ジグザグ流路６の他端部（流体出口３の反対側）は、分岐流路７ｈを介して接続されている。
【００１５】
次に、本発明の第一の実施形態である静的流体混合器の作用について説明する。
【００１６】
静的流体混合器の上流側で水と薬液を混合させ、一時的に薬液の濃度が濃くなった状態で流すと、流路内で部分的に濃度が濃くなって流れる薬液は、流体入口１から第一流路２に流入して第一ジグザグ流路５に流れる。部分的に濃度が濃くなって流れる薬液が第一ジグザグ流路５の分岐流路７ａの接続した箇所を流れた時点で、その一部が分岐流路７ａを流れて第二ジグザグ流路６を通って第二流路４から流体出口３へと流れる。残りの薬液は第一ジグザグ流路５の下流側へ流れて行き、また、部分的に濃度が濃くなって流れる残りの薬液が分岐流路７ｂの接続した箇所を流れた時点で、その一部が分岐流路７ｂを流れて第二ジグザグ流路６を通って第二流路４から流体出口３へと流れる。残りの薬液は第一ジグザグ流路５の下流側へ流れ、さらに、部分的に濃度が濃くなって流れる残りの薬液は、分岐流路７ｂを流れた薬液と同様に分岐流路７ｃの接続した箇所を流れた時点で、その一部が分岐流路７ｃを流れて第二ジグザグ流路６を通って第二流路４から流体出口３へと流れる。以下、分岐流路７ａ、７ｂ、７ｃと同様に部分的に濃度が濃くなって流れる残りの薬液は分岐流路７ｄ〜７ｈを流れて第二ジグザグ流路６を通って第二流路４から流体出口３へと流れる。
【００１７】
このとき、分岐流路７ａを流れる部分的に濃度が濃くなった薬液は、他の部分的に濃度が濃くなって流れる薬液よりも早く流体出口３から流出し、時間差で分岐流路７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅ、７ｆ、７ｇ、７ｈの順で部分的に濃度が濃くなって流れる薬液の一部ずつが流体出口３から流出する。つまり、流路内で部分的に濃度が濃くなって流れる薬液は静的流体混合器よって時間差で８に分割されて流れることとなり、濃度の濃くなっていない薬液と各々混ざり合うことで流体の流れ方向の濃度分布をムラなく均一化して混合することができる。このとき各々の分岐流路の内径が略同一であると、部分的に濃度が濃くなって流れる薬液はほぼ８等分に分割されるので、流体の流れ方向の濃度分布をムラなくより均一化して混合することができる。
【００１８】
なお、図１では、分岐流路７ａ〜７ｈを第一、第二ジグザグ流路５、６の端部から等間隔の距離毎に設けたが、各々の分岐流路７ａ〜７ｈを流れる流体に付与する時間差を調節するため、分岐流路７ａ〜７ｈが設けられる位置を自由に設定したり、第一、第二ジグザグ流路５、６を、第一流路２及び第二流路４に各々接続された一端部（分岐流路７ａ側）から他端部（分岐流路７ｈ側）に向かって流路断面積が漸次小さくなるように形成したりしても良い。分岐流路７ａ〜７ｈの数も特に限定されない。分岐流路７ａ〜７ｈの数を多く設ける方が、流体の流れ方向の濃度分布をムラなくより細かく均一化することができる。
【００１９】
ここで、部分的に濃度が濃くなって流れる薬液を静的流体混合器で分割して流体の流れ方向の濃度分布がムラなく均一化される作用について説明する。図２に示すように、２つの物質である純水と薬液が各々流れるラインの合流部の下流側に図１の静的流体混合器を配置したラインにおいて、図１の静的流体混合器の上流側と下流側に濃度計５７、５８を各々設置して、上流側から純水と薬液を混合して流す装置を作成し、純水と薬液を一定の比率で流している途中で瞬間的に薬液の濃度を濃くした状態（純水に対して薬液の比率を大きくする）にした後で、元の一定の比率に戻して濃度分布のムラを生じさせた時の上流側と下流側の濃度を測定すると図３及び図４のようになる。
【００２０】
図３は静的流体混合器の上流側に設置した濃度計５７により得られる特性を示す。横軸は経過時間、縦軸は濃度であり、ある一定時間に濃度が濃くなる場合には、図のようなピーク（ｈ１）が現れる。図４は静的流体混合器の下流側に設置した濃度計５８により得られる特性を示す。図では、濃度のピークが８個に分散されて、ピーク（ｈ２）の高さは約８分の１になっている。濃度のピーク間の間隔ｔ１は、流体が第一ジグザグ流路５内において分岐流路７ａの位置を通過してから分岐流路７ｂに至るまでの時間に対応しており、同様にｔ２は分岐流路７ｂから分岐流路７ｃまで、ｔ３は分岐流路７ｃから分岐流路７ｄまで、ｔ４は分岐流路７ｄから分岐流路７ｅまで、ｔ５は分岐流路７ｅから分岐流路７ｆまで、ｔ６は分岐流路７ｆから分岐流路７ｇまで、ｔ７は分岐流路７ｇから分岐流路７ｈに至るまでの時間に対応している。
【００２１】
このとき、第一ジグザグ流路５の各々の分岐流路７ａ〜７ｈに至るまでの長さを変えることで、ピーク（ｈ２）の出る間隔ｔ１〜ｔ７を変化させることができ、分岐流路７ａ〜７ｈの数をさらに増やすとピーク（ｈ２）の高さは上流側のピーク（ｈ１）に対して分岐流路の数で分割した程度の高さまで抑えることができる。なお、仮に静的流体混合器を設置しない場合、図３に示される濃度のピークは流体の流れによって若干低下することはあるが、ピーク（ｈ１）はほぼ変わらずに現れる。また、第一、第二ジグザグ流路５、６内では、ジグザグの流れ方向の変動と流体の分岐・合流により薬液が撹拌されるため、流れ方向と同時に径方向の混合も行われる。
【００２２】
なお、本実施形態では濃度分布のムラについて説明しているが、熱湯と冷水を混合した時の温度分布の流れ方向の均一化についても同様の効果を得ることができる。温度分布の均一化を目的として、給湯器などへの利用も可能となり、流路内で部分的に高温となった流体の温度の流れ方向の均一化を行うことでより温度を安定させ、熱湯が流れることによる火傷の発生を防止できる。また、廃液処理などにおいて、急激な濃度変化があると処理に支障をきたす場合や、ある一定以上の濃度を超えると不具合が発生する場合において、本実施形態の静的流体混合器を適用することで、流れ方向の濃度を均一化することができ、安定した排液処理が可能となる。
【００２３】
静的流体混合器を流れる流体は気体でも良い。例えば自動車の排気ガスの浄化において、エンジンのスタート時や加速時に急激に排ガス濃度が濃くなる場合、浄化のための触媒の負荷が大きくなって浄化能力が低下するおそれがあるが、排気ガスの配管ラインに本実施形態の静的流体混合器を適用することで、流れ方向の濃度を均一化することができ、常に安定した排気ガスの浄化を行うことができる。また、静的流体混合器の流路が分岐と合流を繰り返すことで、流れ方向だけでなく径方向にも混合が行われる。なお、本実施形態では、流体入口１、流体出口３をそれぞれ流体入口部、流体出口部として流体を流すようにしたが、流体を逆方向に流しても同様の効果を得ることができる。この場合には、流体出口３が流体入口部になり、流体入口１が流体出口部になる。
【００２４】
なお、静的流体混合器は図５に示すようにジグザグの折り返しを逆にして設けても良い。すなわち長手方向同一位置における第一ジグザグ流路１２と第二ジグザグ流路１３の曲がり部の向きを互いに逆向きにしても良い。図５では、このとき逆方向の折り返しにした第一ジグザグ流路１２と第二ジグザグ流路１３が各々の直線部分の流路が平行になるようにして一定間隔だけ離間して配置され、流体の流入する流体入口８と流体入口８に接続する第一流路９が第一ジグザグ流路１２の一端部と接続され、流体の流出する流体出口１０と流体出口１０に接続する第二流路１１が第二ジグザグ流路１３の一端部と接続されている。また、第一ジグザグ流路１２上には第二ジグザグ流路１３上の任意の位置に各々接続する複数の分岐流路１４が等間隔の距離毎に設けられている。第一ジグザグ流路１２と第二ジグザグ流路１３の他端部にも分岐流路１４が接続して設けられている。すなわち、複数の分岐流路１４は、第一ジグザグ流路１２上の異なる位置から各々分岐し、第二ジグザグ流路１３上の異なる位置において第二ジグザグ流路１３と各々接続している。
【００２５】
なお、図１，５において、複数の分岐流路７ａ〜７ｈ，１４は第一ジグザグ流路５，１２の軸線に対して偏芯した位置に各々接続されても良く、第二ジグザグ流路６，１３の軸線に対して偏芯した位置に各々接続されても良い。すなわち分岐流路７ａ〜７ｈ，１４の中央軸線（流路断面積の中心を通る軸線）の延長線が、第一ジグザグ流路５，１２の中央軸線に交差せず、第二ジグザグ流路６，１３の中央軸線にも交差しないように分岐流路７ａ〜７ｈ，１４を設けてもよい。このとき、薬液は第一、第二ジグザグ流路５，６，１２，１３の内壁に沿って渦を巻く流れを発生させ、第一、第二ジグザグ流路５，６，１２，１３内で薬液が撹拌されるので径方向の混合が行われる。また、流路内で渦を巻く流れを発生させることにより、流路内のデッドスペースをなくして流体の滞留を防止できる。
【００２６】
図２３は、本実施形態の比較例であり、軸方向（流れ方向）の濃度分布のムラを回避する他の方法を示す。図２３には、流路を分岐して流体の希釈を行う分岐希釈装置が示されている。この装置は、細管１６１の中を一定の速度で流れている試料溶液を分析する装置において、流れている試料を複数の流路に分岐する分岐部１６２を流路の途中に設けることにより試料溶液を分割し、各分岐流路の細管１６３、１６４の内径や長さを変化させて検出器１６５の手前の合流部１６６で再度合流させ、試料溶液が検出される時間差を利用して希釈する。
【００２７】
しかしながら、図２３の分岐希釈装置の技術を流体輸送配管に用いる場合、管路の途中で分岐された長さの異なる管路を設けて再び合流させる配管ラインを設ける必要がある。このため、軸方向（流れ方向）の濃度分布をムラなく流路内で均一化するには分岐した流路を多く設けなくてはならず、その場合には分岐した配管ラインを設けるスペースが大きくなってしまうという問題がある。また、このような配管ラインを施工するには部品点数が多く必要であり煩雑で時間がかかるという問題がある。この点、本実施の形態では、配管を設けるスペースを多く必要とせず、配管施行も容易で、短時間で配管施行を行うことができる。
【００２８】
−第二の実施の形態−
次に、図６〜図８を参照して、本発明の第二の実施形態である静的流体混合器について説明する。図６は、第二の実施の形態に係る静的流体混合器の概略構成を示す分解斜視図であり、図７は、図６のＡ−Ａ縦断面図である。第二の実施の形態では、本体部２１と、本体部２１の両面に取り付けられる一対の側板（第一側板２５，第二側板２８）とにより、図１と同様の混合流路が形成される。
【００２９】
本体部２１は、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）製であり、全体が略直方体形状とされている。本体部２１の両面には、それぞれジグザグ状の第一ジグザグ溝２２および第二ジグザグ溝２３が互いに平行に設けられている。第一ジグザグ溝２２と第二ジグザグ溝２３は、互いに同一形状であり、本体部２１の高さ方向（厚さ方向）中央の底板部２１ａを挟んで互いに対向するように平行に形成されている。すなわち各ジグザグ溝２２，２３の折り返し方向は、図１に示したのと同様、互いに同一である。本体部２１の底板部２１ａには、ジグザグ溝２２，２３に沿って等間隔に複数の貫通孔（連通孔２４）が開口されている。これら連通孔２４は、それぞれジグザグ溝２２，２３の底面に対して略垂直に、すなわち垂直もしくはほぼ垂直に設けられている。
【００３０】
第一側板２５および第二側板２８は、例えばＰＰ（ポリプロピレン）製であり、ジグザグ溝２２，２３を覆うように本体部２１の形状に合わせて略矩形状に形成されている。第一側板２５の表面には流体入口２６が設けられ、流体入口２６は、第一側板２５を貫通する第一流路２７に連通している。第二側板２８の表面には流体出口２９が設けられ、流体出口２９は、第二側板２８を貫通する第二流路３０に連通している。
【００３１】
第一側板２５および第二側板２８は、それぞれ本体部２１の表面に密着した状態で、例えばボルト・ナットにより固定されている。この固定状態では、第一流路２７の端部は第一ジグザグ溝２２の終端部中心軸上に面し、第二流路３０の端部は第二ジグザグ溝２３の終端部中心軸上に面している。本体部２１を第一側板２５及び第二側板２８で挟持したことにより、本体部２１の第一ジグザグ溝２２と第一側板２５との間に第一ジグザグ流路３１が形成され、本体部２１の第二ジグザグ溝２３と第二側板２８との間に第二ジグザグ流路３２が形成される。第一ジグザグ流路３１と第二ジグザグ流路３２は、各連通孔２４を介して連通している。第一ジグザグ流路３１の終端部は、第一流路２７を介して流体入口２６に連通し、底板部２１ａを挟んで第一ジグザグ流路３１の終端部の反対側に位置する第二ジグザグ流路３２の終端部は、第二流路３０を介して流体出口２９に連通している。
【００３２】
なお、第一側板２５及び第二側板２８は本体部２１と密着した状態で接合されているのであればどのような方法で接合されても良く、シール方法としてはＯリングを用いたり、第一側板２５及び第二側板２８の縁部に嵌合部を設け、この嵌合部に本体部２１を嵌合するようにしても良い。また、固定方法はボルト・ナット以外でもよく、例えば焼きばめや溶接や接着でも良い。
【００３３】
各連通孔２４は、各々の通路断面積が略同一に、すなわち同一もしくはほぼ同一に形成されることが望ましい。これにより各々の連通孔２４によって分割される流体の流量が各々一定で流れ、静的流体混合器に流入した流体は、連通孔２４の個数でほぼ等しく分割されて各々時間差をつけて合流して流れるようになり、濃度分布をムラなく均一化することができる。
【００３４】
第一ジグザグ流路３１を流れる流体は、各々の連通孔２４から流体が分割して流れることで圧損が発生し、第一ジグザグ流路３１の下流側の流速が低下するおそれがある。したがって、第一ジグザグ流路３１は、第一流路２７と接続した一端部側から流れ方向他端部側に向かって通路断面積が漸次小さくなるように形成されることが好ましい。このように第一ジグザグ流路３１の通路断面積を漸次小さくすることで、圧損が起こっても流体が一定の速度で流れるようになり、分割して流れる流体の時間差を安定させることができる。
【００３５】
同様に、第二ジグザグ流路３２は、第二流路３０と接続した一端部側から他端部側に向かって通路断面積が漸次小さくなるように形成されることが好ましい。これにより、第一ジグザグ流路３１から最初の連通孔２４を介して第二ジグザグ流路３２へと流れる流体をいち早く流体出口２９を介して流出させるとともに、第一ジグザグ流路３１の下流にいくに従い、連通孔２４を介して第二ジグザグ流路３２を流れる流体の流速を徐々に遅くさせ、流体の時間差をより明確にすることができる。なお、ジグザグ流路３１，３２の通路断面積を小さくするために、第一、第二ジグザグ溝２２、２３の幅を漸次狭くして形成したり、深さを漸次浅くして形成したり（図示せず）、これらの複合によってジグザグ溝２２，２３を形成しても良い。
【００３６】
図８に示すように、第二流路１５内にスタティックミキサエレメント１６を配置するようにしても良い。スタティックミキサエレメント１６は、流路軸心回りで所定角度ずつ交互に逆回りで捻られた複数の捻り板が直列に配置されてなり、これによりスタティックミキサエレメント１６が配置された第二流路１５を流体が通過すると、捻り板に沿って流体が交互に逆回転で撹拌されて径方向の混合が行われる。その結果、流体混合器の流れ方向と径方向の混合の効果にスタティックミキサエレメント１６の径方向の混合の効果が加わり、より均一に流体を混合できる。特に、流体に粘度があり、混合されにくい流体の混合には、好適である。
【００３７】
次に、本発明の第二の実施形態である静的流体混合器の作用について説明する。
【００３８】
静的流体混合器の上流側で水と薬液を混合させ、一時的に薬液の濃度が濃くなった状態で流すと、流路内で部分的に濃度が濃くなって流れる薬液は、流体入口２６から流入して第一流路２７を通って第一ジグザグ流路３１に流れる。第一ジグザグ流路３１を流れる部分的に濃度が濃くなって流れる薬液は、各々の分岐流路となる連通孔２４によって分割して流れ、部分的に濃度が濃くなって流れる薬液は、時間差で第二ジグザグ流路３２を流れて濃度の濃くなっていない薬液と各々混ざり合うことで流体の流れ方向に均一化して混合され、第二流路３０を通って流体出口２９から流出する。第二の実施形態の流路の構成は、第一の実施形態と同一であり、流体の流れ方向の濃度分布がムラなく均一化される作用は、第一の実施形態と同様なので、説明を省略する。
【００３９】
−第三の実施の形態−
次に、図９、図１０を参照して、本発明の第三の実施形態である静的流体混合器について説明する。図９は、第三の実施の形態に係る静的流体混合器の概略構成を示す分解斜視図であり、図１０は、図９のＢ−Ｂ縦断面図である。第三の実施の形態は、流体入口３８と流体出口４１の設置場所が第２の実施の形態と異なるだけで、他の構成は第２の実施の形態と同様である。
【００４０】
すなわち、ＰＴＦＥ製の本体部３３の一端面には第一ジグザグ溝３４が設けられ、本体部３３の他端面には第二ジグザグ溝３５が設けられている。第一ジグザグ溝３４と第二ジグザグ溝３５は板の両面に並列して設けられ、折り返し方向が同一で各々の直線部の流路が平行となるように形成されている。また、第一ジグザグ溝３４の底面には第二ジグザグ溝３５の底面に連通する複数の分岐流路となる連通孔３６が等間隔に設けられている。本体部３３の側面には流体入口３８及び流体出口４１が並設されている。流体入口３８は、本体部３３の側端部を貫通する第一流路３９に連通し、流体出口４１は、本体部３３の側端部を貫通するから第二流路４２に連通している。
【００４１】
ＰＰ製の第一側板３７及び第二側板４０は本体部３３と同一形状の板状に形成されている。第一側板３７及び第二側板４０は本体部の３３の両面に密着した状態で、ボルト・ナットにより固定されている。本体部３３を第一側板３７及び第二側板４０で挟持したことにより、本体部３３の第一ジグザグ溝３４と第一側板３７との間に第一ジグザグ流路４３が形成され、本体部３３の第二ジグザグ溝３５と第二側板４０との間に第二ジグザグ流路４４が形成される。第一ジグザグ流路４３と第二ジグザグ流路４４は、各連通孔３６を介して連通している。第一ジグザグ流路４３の終端部は、第一流路３９を介して流体入口３８に連通し、第一ジグザグ流路４３の終端部の反対側に位置する第二ジグザグ流路４４の終端部は、第二流路４２を介して流体出口４１に連通している。
【００４２】
次に、本発明の第三の実施形態である静的流体混合器の作用について説明する。
【００４３】
静的流体混合器の上流側で水と薬液を混合させ、一時的に薬液の濃度が濃くなった状態で流すと、流路内で部分的に濃度が濃くなって流れる薬液は、流体入口３８から流入し、第一流路３９を通って第一ジグザグ流路４３に流れる。第一ジグザグ流路４３を流れる部分的に濃度が濃くなって流れる薬液は、各々の分岐流路となる連通孔３６を介して分割して流れる。このため、部分的に濃度が濃くなって流れる薬液は、時間差で第二ジグザグ流路４４を流れて濃度の濃くなっていない薬液と各々混ざり合い、流体の流れ方向に均一化して混合される。混合後の流体は、第二流路４２を通って流体出口４１から流出する。第三の実施形態の流路の構成は、第二の実施形態と同じであり、流体の流れ方向の濃度分布がムラなく均一化される作用は、第二の実施形態と同様なので説明を省略する。
【００４４】
−第四の実施の形態−
次に、図１１、図１２を参照して、本発明の第四の実施形態である静的流体混合器について説明する。図１１は、第四の実施の形態に係る静的流体混合器の概略構成を示す分解斜視図であり、図１２は、図１１のＣ−Ｃ縦断面図である。第四の実施の形態は、本体部４５ではなく側板４９，５２の内側にジグザグ溝４６，４７を設ける点が第３の実施の形態と異なる。
【００４５】
第四の実施の形態の第一側板４９および第二側板５２はそれぞれＰＴＦＥ製である。第一側板４９の内面には第一ジグザグ溝４６が設けられ、第一側板４９の一側面には流体入口５０が設けられている。流体入口５０は、第一ジグザグ溝４６に面して第一側板４９の側端部を貫通する第一流路５１に連通している。同様に、第二側板５２の内面には第二ジグザグ溝４７が設けられ、第二側板５２の一側面には流体出口５３が設けられている。流体出口５３は、第二ジグザグ溝４７に面して第二側板５２の側端部を貫通する第二流路５４に連通している。なお、第一ジグザグ溝４６と第二ジグザグ溝４７は、向かい合わせたときに、折り返し方向が同一で各々の直線部の流路が平行になるように形成されている。
【００４６】
本体部４５はＰＰ製であり、板状に形成されている。本体部４５の両面には、第一側板４９及び第二側板５２が密着された状態で、ボルト・ナット（図示せず）により固定されている。本体部４５を第一側板４９及び第二側板５２で挟持したことにより、第一側板４９の第一ジグザグ溝４６と本体部４５との間に第一ジグザグ流路５５が形成され、第二側板５２の第二ジグザグ溝４７と本体部４５との間に第二ジグザグ流路５６が形成される。本体部４５には、第一ジグザグ流路５５と第二ジグザグ流路５６とに面する位置に、流路長さにわたり等間隔に複数の貫通孔（連通孔４８）が開口され、第一ジグザグ流路５５と第二ジグザグ流路５６は連通孔４８を介して連通している。
【００４７】
次に、本発明の第四の実施形態である静的流体混合器の作用について説明する。
【００４８】
静的流体混合器の上流側で水と薬液を混合させ、一時的に薬液の濃度が濃くなった状態で流すと、流路内で部分的に濃度が濃くなって流れる薬液は、流体入口５０から流入して第一流路を通って第一ジグザグ流路５５に流れる。第一ジグザグ流路５５を流れる部分的に濃度が濃くなって流れる薬液は各々の分岐流路となる連通孔４８によって分割して流れ、部分的に濃度が濃くなって流れる薬液は時間差で第二ジグザグ流路５６を流れて濃度の濃くなっていない薬液と各々混ざり合うことで流体の流れ方向に均一化して混合され、第二流路を通って流体出口５３から流出する。第四の実施形態の流体の流れ方向の濃度分布がムラなく均一化される作用は、第三の実施形態と同様なので説明を省略する。
【００４９】
本実施形態では、第一ジグザグ溝４６を第一側板４９に、第二ジグザグ溝４７を第二側板５２にそれぞれ形成し、これらに連通する連通孔４８を本体部４５に設けた。このため、連通孔４８の個数や配置を変えた本体部４５を交換することで、用途によって流体の流れ方向の均一化を変化させて調整することができる。なお、第二、第三、第四の実施形態では、ジグザグの折り返し方向を互いに同一方向として第一、第二ジグザグ流路を形成したが、ジグザグの折り返し方向を互いに反対方向としても良い。
【００５０】
第二、第三、第四の実施形態では、本体部の両側に正方形状の板を取り付けて第一、第二ジグザグ流路を形成したが、長方形や円形の板を用いても良く、本体部の断面形状も矩形状以外であってもよい。本体形状に合わせて例えば湾曲したジグザグ溝を形成しても良い。設置スペースに合わせて第一、第二ジグザグ流路を形成してもよく、これにより設置箇所の状況に柔軟に対応が可能である。ジグザグ溝は、小さいサイズでも切削加工し易い形状であるため、小口径のサイズでの製造が容易である。
【００５１】
−第五の実施の形態−
以下、図１３を参照して、本発明の第五の実施形態である静的流体混合器について説明する。図１３は、第五の実施の形態に係る静的流体混合器の概略構成を示す斜視図である。第五の実施の形態では、第一の実施の形態と同様、例えばチューブなどを配管接続することで静的流体混合器を構成する。
【００５２】
第五の実施の形態に係る静的流体混合器は、流体の流入する流体入口６１と、流体入口６１に接続する直線状の第一流路６２と、流体の流出する流体出口６３と、流体出口６３に接続し、第一流路６２と平行な直線状の第二流路６４と、第一流路６２の端部に接続された第一ジグザグ流路６５と、第二流路６４の端部に接続された第二ジグザグ流路６６とを有する。第一ジグザグ流路６５と第二ジグザグ流路６６は、それぞれ円筒を長手方向に縦割りにした半円筒状となるように円周方向にジグザグに長手方向に延設され、両者は円筒の軸線に対して対称に、互いに対向するように配置されている。
【００５３】
第一ジグザグ流路６５および第二ジグザグ流路６６には、互いに対向するジグザグ経路の周方向中央部において略直線状の複数の分岐流路６７ａ〜６７ｈが接続されている。これら分岐流路６７ａ〜６７ｈは、互いに平行に設けられ、第一ジグザグ流路６５と第二ジグザグ流路６６は、分岐流路６７ａ〜６７ｈを介して複数個所で連通している。第一ジグザグ流路６５の他端部には分岐流路６７ｈの一端部が接続され、分岐流路６７ｈの他端部は第二ジグザグ流路６６の他端部に接続されている。すなわち、複数の分岐流路６７ａ〜６７ｈは、第一ジグザグ流路６５上の異なる位置から各々分岐し、第二ジグザグ流路６６上の異なる位置において第二ジグザグ流路６６と各々接続している。
【００５４】
次に、本発明の第五の実施形態である静的流体混合器の作用について説明する。
【００５５】
静的流体混合器の上流側で水と薬液を混合させ、一時的に薬液の濃度が濃くなった状態で流すと、流路内で部分的に濃度が濃くなって流れる薬液は、流体入口６１から第一流路６２に流入して第一ジグザグ流路６５に流れる。部分的に濃度が濃くなって流れる薬液が第一ジグザグ流路６５の分岐流路６７ａの接続した箇所を流れた時点で、その一部が分岐流路６７ａを流れて第二ジグザグ流路６６を通って第二流路６４から流体出口６３へと流れる。残りの薬液は第一ジグザグ流路６５の下流側へ流れて行き、また、部分的に濃度が濃くなって流れる残りの薬液が分岐流路６７ｂの接続した箇所を流れた時点で、その一部が分岐流路６７ｂを流れて第二ジグザグ流路６６を通って第二流路６４から流体出口６３へと流れる。残りの薬液は第一ジグザグ流路６５の下流側へ流れて行き、さらに、部分的に濃度が濃くなって流れる残りの薬液は、分岐流路６７ｂを流れた薬液と同様に分岐流路６７ｃの接続した箇所を流れた時点で、その一部が分岐流路６７ｃを流れて第二ジグザグ流路６６を通って第二流路６４から流体出口６３へと流れる。以下、分岐流路６７ａ、６７ｂ、６７ｃと同様に部分的に濃度が濃くなって流れる残りの薬液は分岐流路６７ｄ、６７ｅ、６７ｆ、６７ｇ、６７ｈを流れて第二ジグザグ流路６６を通って第二流路６４から流体出口６３へと流れる。
【００５６】
このとき、分岐流路６７ａを流れる部分的に濃度が濃くなった薬液の一部は、他の部分的に濃度が濃くなって流れる薬液よりも早く流体出口６３から流出する。さらに部分的に濃度が濃くなった溶液の一部は、時間差で分岐流路６７ｂ、分岐流路６７ｃ、分岐流路６７ｄ、分岐流路６７ｅ、分岐流路６７ｆ、分岐流路６７ｇ、または分岐流路６７ｈのいずれかを通過し、部分的に濃度が濃くなって流れる薬液の一部ずつが流体出口６３から流出する。つまり、流路内で部分的に濃度が濃くなって流れる薬液は静的流体混合器よって時間差で８つに分割されて流れることとなり、濃度の濃くなっていない薬液と各々混ざり合うことで流体の流れ方向の濃度分布をムラなく均一化して混合することができる。このとき各々の分岐流路の内径が略同一だと、部分的に濃度の濃くなって流れる薬液はほぼ８等分に分割されるので、流体の流れ方向の濃度分布をムラなくより均一化して混合することができる。
【００５７】
なお、図１３では、分岐流路６７ａ〜６７ｈを円筒の軸線に沿って等間隔に設けたが、各々の分岐流路６７ａ〜６７ｈを流れる流体に付与する時間差を調節するため、接続される位置を自由に設定したり、第一ジグザグ流路６５を第一流路６２と接続した一端部から他端部に向かって通路断面積を漸次小さくなるように形成したり、同様に第二ジグザグ流路６６を第二流路６４と接続した一端部から他端部に向かって通路断面積を漸次小さくなるように形成しても良い。分岐流路６７ａ〜６７ｈの数も特に限定されない。分岐流路６７ａ〜６７ｈの数を多く設ける方が、流体の流れ方向の濃度分布をムラなくより細かく均一化することができる。
【００５８】
−第六の実施の形態−
次に、図１４〜図１６を参照して、本発明の第六の実施形態である静的流体混合器について説明する。第六の実施の形態では、本体部６８がＰＴＦＥ製であり、略円柱状、すなわち円柱状もしくはほぼ円柱状に形成されている。図１４は、第六の実施の形態に係る静的流体混合器の概略構成を示す縦断面図であり、図１５（ａ），（ｂ）はそれぞれ図１４の本体部の正面図および背面図である。
【００５９】
本体部６８の外周面には円筒を縦割りで半円筒部分に各々範囲を分け、その外周面の一方側に第一ジグザグ溝７３が設けられ、外周面の他方側に第二ジグザグ溝７４が設けられている。これら第一および第二ジグザグ溝７３，７４は、軸線に対して互いに対称になるように配置されている。本体部６８の中央部には、第一ジグザグ溝７３の底面から第二ジグザグ溝７４の底面にかけて複数の貫通孔（連通穴７５）が長手方向等間隔に開口されている。
【００６０】
筐体としての円筒体７６は例えばＰＰ製であり、略円筒形状を呈する。円筒体７６は、その内径が本体部６８の外径と略同径であり、焼きばめによって本体部６８の外周面にシールされた状態で嵌合固着されている。本体部６８に円筒体７６を嵌合させたことにより、本体部６８の第一ジグザグ溝７３と円筒体７６との間に第一ジグザグ流路７７が形成され、本体部６８の第二ジグザグ溝７４と円筒体７６との間に第二ジグザグ流路７８が形成される。
【００６１】
第一ジグザグ流路７７と第二ジグザグ流路７８は複数の連通孔７５を介して長手方向複数個所で互いに連通している。円筒体７６の外周面には流体入口６９及び流体出口７１が設けられている。流体入口６９は、円筒体７６を貫通する第一流路７０を介して第一ジグザグ流路７７の終端部に連結し、流体出口７１は、円筒体７６を貫通する第二流路７２を介して第二ジグザグ流路７８の終端部に連結している。
【００６２】
なお、筐体としての円筒体７６は、本体部６８とシールした状態で嵌合されているのであればどのような方法で嵌合されても良く、シール方法としてはＯリングを用いたり、チューブなどの軟質部材からなる円筒体７６を用いて密着させても良い。焼きばめの他に、溶接や接着で接合しても良い。円筒体７６と本体部６８を、有底円筒状の円筒体を本体部６８に嵌合させ、キャップナットによって円筒体をシールリングで本体部６８の外周面にシールされた状態で固定しても良く、円筒体７６に本体部６８を螺合させても良い。
【００６３】
次に、本発明の第六の実施形態である静的流体混合器の作用について説明する。
【００６４】
静的流体混合器の上流側で水と薬液を混合させ、一時的に薬液の濃度が濃くなった状態で流すと、流路内で部分的に濃度が濃くなって流れる薬液は、流体入口６９から流入して第一流路７０から第一ジグザグ流路７７に流れる。第一ジグザグ流路７７を流れる部分的に濃度が濃くなった薬液は、各々の連通孔７５によって分割して流れ、部分的に濃度が濃くなって流れる薬液は、時間差で第二ジグザグ流路７８を流れて濃度の濃くなっていない薬液と各々混ざり合うことで流体の流れ方向に均一化して混合される。第六の実施形態の流体の流れ方向の濃度分布がムラなく均一化される作用は、第五の実施形態と同様なので説明を省略する。
【００６５】
本実施形態の静的流体混合器によれば、第一ジグザグ溝７３の底面から第二ジグザグ溝７４の底面に至る連通孔７５を容易に形成することができる。このため、連通孔７５の設置位置や設置する数を自由に設けることができ、流れの時間差を細かく均等に調節することができ、流体の流れ方向の濃度分布をムラなくより細かく均一化することができる。また、本実施形態の静的流体混合器は、流路の複雑さの割りに加工が比較的容易であり、部品点数も少ないので、容易に製造することができる。また、流路構造が小さくまとめられているため、静的流体混合器を小型化することができ、配管スペースを取らずに設置することができる。静的流体混合器を配管ラインに接続する際も、流体入口６９と流体出口７１に各々継手等で接続するだけで施工が完了するため、配管施工が容易であり、短時間で配管施工を行うことができる。
【００６６】
第六の実施形態における本体部６８を製造する場合、本体部６８は例えば射出成形によって形成される。本体部６８の第一ジグザグ溝７３及び第二ジグザグ溝７４は、例えば螺旋のように軸線に対して斜めに交わることが無く、軸線に対して垂直に交わる平面で形成される。このため、第一、第二ジグザグ溝７３、７４の折り返し部分のある面（図１５（ａ））とその反対側の面（図１５（ｂ））とで金型を割るように形成すれば、金型製作におけるキャビティ構造がシンプルとなり、金型製作が容易で、アンダーカットとなる部分も無く成形時に型抜きも容易に行うことができる。
【００６７】
ここで連通孔７５は、各々の通路断面積が略同一に形成されることが望ましい。これにより各々の連通孔７５によって分割される流体の流量が各々一定で流れ、静的流体混合器に流入した流体は、連通孔７５の個数でほぼ等しく分割されて各々時間差をつけて合流して流れるようになり、濃度分布をムラなく均一化することができる。
【００６８】
なお、第一ジグザグ流路８８を流れる流体は、各々の連通孔８６から流体が分割して流れることで圧損が発生して第一ジグザグ流路８８の下流側の流速が低下するおそれがある。したがって、図１６に示すように第一ジグザグ流路８８は、第一流路８１と接続した一端部側から流れ方向他端部側に向かって通路断面積が漸次小さくなるように形成されることが好ましい。このように第一ジグザグ流路８８の通路断面積が漸次小さくすることで、圧損が起こっても流体が一定の速度で流れるようになり、分割して流れる流体の時間差を安定させることができる。
【００６９】
同様に、第二ジグザグ流路８９は、第二流路８３と接続した一端部から他端部に向かって通路断面積が漸次小さくなるように形成されることが好ましい。これにより、第一ジグザグ流路８８から最初の連通孔８６を介して第二ジグザグ流路８９へと流れる流体をいち早く流体出口８２を介して流出させるとともに、第一ジグザグ流路８８の下流にいくに従い、連通孔８６を介して第二ジグザグ流路８９を流れる流体の流速を徐々に遅くさせ、流体の時間差をより明確にすることができる。
【００７０】
なお、図１６では、第一、第二ジグザグ溝８４、８５の底面位置を合わせた本体部７９として、本体部７９の外周面を流体入口８０及び流体出口８２のある一端部側から他端部側に向かって漸次縮径するように設け、この外周面形状に合わせた円筒体８７を嵌合して第一、第二ジグザグ流路８８、８９を形成したが、第一、第二ジグザグ流路８８、８９の通路断面積を第一流路８１、第二流路８３と各々接続した一端部から他端部に向かって漸次小さくする方法はこれに限らない。例えば第一、第二ジグザグ溝８４、８５の深さを漸次浅くしたり（図示せず）、ジグザグ溝の幅を漸次狭くしたり（図示せず）、これらを複合しても良い。
【００７１】
−第七の実施の形態−
次に、図１７を参照して、本発明の第七実施形態である静的流体混合器について説明する。図１７は、第七の実施の形態に係る静的流体混合器の概略構成を示す縦断面図であり、フェルール継手を用いた形状の静的流体混合器を示している。この流体混合器は、略円柱状の本体部９９と、本体部９９の周囲を覆う一対の円筒部材（第一円筒部９１，第二円筒部９２）とを有する。なお、第一、第二円筒部９１，９２は筐体を構成する。
【００７２】
本体部９９と円筒部材９１、９２は、例えばＳＵＳ３０４により構成されている。第一円筒部９１の一端部外周にはフランジ部９５が設けられ、他端部外周には軸対称の位置に突出して各々流体入口９７及び流体出口９８となる開口が設けられている。流体入口９７の外周及び流体出口９８の外周にはフェルール継手部９３、９４が各々設けられ、流体入口９７と第一円筒部９１内とを連通させる第一流路１０５、流体出口９８と第一円筒部９１内とを連通させる第二流路１０６が設けられている。第二円筒部９２は有底円筒状であり、開口した一端部外周にはフランジ部９６が設けられている。
【００７３】
本体部９９の外周面には、第六の実施の形態と同様、円筒を縦割りで半円筒部分に各々範囲を分けて第一ジグザグ溝１０２と第二ジグザグ溝１０３が設けられ、これらは軸線に対して対称になるように配置されている。第一ジグザグ溝１０２の底面には第二ジグザグ溝１０３に連通する複数の分岐流路となる連通孔１０４が等間隔の距離毎に設けられている。本体部９９の長手方向両端部は第一、第二円筒部９１、９２の内周面に合わせた形状とされ、本体部９９の外周は第一、第二円筒部９１、９２の内周と略同径である。
【００７４】
本体部９９は、第一、第二円筒部９１、９２のフランジ部９５、９６の開口部から嵌挿され、第一、第二円筒部９１，９２内に収容される。この状態で、各々のフランジ部９５、９６の端面間にガスケット１０１を挟持し、フランジ部９５、９６をクランプ１００で連結することにより、本体部９９が第一、第二円筒部９１，９２内に固定される。これにより第一、第二円筒部９１，９２と本体部９９の第一ジグザグ溝１０２の間に第一ジグザグ流路が形成され、第一、第二円筒部９１，９２と本体部９９の第二ジグザグ溝１０３の間に第二ジグザグ流路が形成される。このとき第一円筒部９１の第一流路１０５は、第一ジグザグ流路の端部に連通し、第二流路１０６は第二ジグザグ流路の端部に連通する。
【００７５】
なお、本実施形態のフランジ部９５、９６の接続はフェルール継手の接続方法と同様であり、フランジ部９５，９６にフェルール継手を用いても良い。図示した以外の形状に筐体を構成してもよく、その場合にも、フェルール継手を用いて組立容易に静的流体混合器を形成することができる。
【００７６】
次に第七の実施形態の作用について説明する。
【００７７】
静的流体混合器に流入した流体は、流体入口９７から本体部９９の第一ジグザグ溝１０２の形成する第一ジグザグ流路へ流入する。本体部９９内の流路を流れることで流体の流れ方向の濃度分布がムラなく均一化される作用は、第五の実施形態と同様なので説明を省略する。均一化した流体は第二ジグザグ溝１０３の形成する第二ジグザグ流路を通って流体出口９８から流出される。本実施形態の静的流体混合器は、分解及び組立が容易であり、フェルール継手部９３、９４によって配管ラインへの取り付け取り外しも容易である。このため、特に分解して部品を洗浄して組み立てる作業が頻繁に行われる食品分野において好適に使用できる。
【００７８】
−第八の実施の形態−
次に、図１８を参照して、本発明の第八の実施形態である流体混合器について説明する。図１８は、第八の実施の形態に係る流体混合器の概略構成を示す縦断面図である。第八の実施の形態は、ストレーナー形状の静的流体混合器であり、ボディ１１１とボディ１１１内に収容される本体部１２２とを有する。
【００７９】
ボディ１１１は、例えばＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）製であり、一端部が開口された分岐部を有するＴ型管状に形成されている。ボディ１１１の下部の分岐部に中空室１１２が設けられるとともに、中空室１１２の軸線上の壁に台座１１３が設けられ、中空室１１２の下方に開口部１１４が設けられている。ボディ１１１の両端面にはフランジ形状の流体入口１１５及び流体出口１１６が形成され、流体入口１１５と中空室１１２に各々連通する第一流路１１７と、流体出口１１６と中空室１１２に各々連通する第二流路１１８とを有している。ボディ１１１の端部には蓋体１１９が取り付けられる。
【００８０】
蓋体１１９は例えばＰＶＣ製であり、円板状に形成され、蓋体１１９の一端部外周には鍔部１２０が設けられている。蓋体１１９はキャップナット１２１によりボディ１１１に取り付けられる。キャップナット１２１は例えばＰＶＣ製であり、円筒状に形成されている。キャップナット１２１の一方の端部内周には、ボディ１１１の開口部１１４の外周に設けられた雄ネジ部に螺着される雌ネジ部が設けられ、もう一方の端部には、内周方向へ突出する内鍔部が設けられている。キャップナット１２１は、ボディ１１１の雄ネジ部に螺着され、キャップナット１２１の内鍔部が蓋体１１９の鍔部１２０の端面に当接する。これにより蓋体１１９が固定される。なお、ボディ１１１と蓋体１１９は筐体を形成する。
【００８１】
本体部１２２は例えばＰＶＣ製であり、略円柱状に形成されている。本体部１２２の周方向片側の外周面には第一ジグザグ溝１２３が設けられ、周方向反対側の外周面には第二ジグザグ溝１２４が設けられている。本体部１２２の中央には、各第一ジグザグ溝１２３の底面から各第二ジグザグ溝１２４の底面にかけて長手方向等間隔に連通孔１２５が設けられている。本体部１２２の外周はボディ１１１の中空室１１２の内周と略同径に形成されている。本体部１２２は、ボディ１１１の開口部１１４から中空室１１２に挿入されて中空室１１２に嵌合され、本体部１２２の長手方向一端部は台座１１３に当接している。
【００８２】
本体部１２２の長手方向他端部外周には環状溝が設けられ、環状溝にＯリングが収容されて、本体部１２２と開口部１１４の内周面とがＯリングによりシールされている。中空室１１２には、第一ジグザグ溝１２３により第一ジグザグ流路が形成され、第二ジグザグ溝１２４により第二ジグザグ流路が形成されている。第一ジグザグ流路と第二ジグザグ流路は複数の連通孔１２５を介して連通し、第一ジグザグ流路の端部はボディ１１１の第一流路１１７に、第二ジグザグ流路の端部はボディ１１１の第二流路１１８にそれぞれ連通している。
【００８３】
なお、蓋体１１９と本体部１２２を一体で設けても良い。また、キャップナット１２１を用いずに蓋体１１９に雌ねじ部を形成してボディ１１１に螺着しても良く、ボディ１１１の開口部１１４に雌ねじ部を設けて雄ねじ部を有する蓋体１１９を螺着しても良い。また、固定方法は、ボディ１１１と蓋体１１９とを固着できるのであれば螺着以外でもよく、バヨネットやフェルールやねじなど特に限定されない。
【００８４】
次に第八の実施形態の作用について説明する。
【００８５】
静的流体混合器に流入した流体は、ボディ１１１の流体入口１１５から第一流路１１７を通って本体部１２２外周の第一ジグザグ流路へ流入し、連通孔１２５を介して第二ジグザグ流路へと流れる。このとき、本体部１２２内の流路を流れることで流体の流れ方向の濃度分布がムラなく均一化されるが、この点は第二の実施形態と同様なので説明を省略する。均一化された流体は第二ジグザグ流路から第二流路１１８を通って流体出口１１６から流出される。本実施形態の静的流体混合器は、分解及び組立が容易であり、特に分解して部品を洗浄して組み立てる作業が頻繁に行われる食品分野において、好適に使用できる。
【００８６】
次に、図１９、図２０を参照して以上の静的流体混合器を用いた装置について説明する。
【００８７】
本発明の実施形態に係る静的流体混合器は、例えば流体の温度または濃度が経時的に変化するライン内に適用される。すなわち、例えばライン内にヒーターを設置し、このヒーターで加熱される時間軸に対する流体の温度にバラツキが生じることで流体の温度が経時的に変化するものや、槽内に浸した固形物を流体内へ溶出させて流すラインで溶出した濃度が経時的に変化するものなどに適用され、静的流体混合器内を用いることでラインの流体の温度または濃度を均一化することができる。なお、流体として流す物質は気体または流体であれば特に限定されない。
【００８８】
図１９は、本実施形態に係る静的流体混合器を用いた装置の一例を示す図である。図では、２つの物質が各々流れるライン１３１、１３２の合流部１３３の下流側に静的流体混合器１３６が配置されている。各物質はそれぞれポンプ１３４，１３５により供給される。このため、ポンプ１３４、１３５の脈動などにより、流体が合流したときの混合比率が経時的に変化することがあるが、静的流体混合器１３６により物質の混合比率が均一化されることで、時間軸に対して温度や濃度を一定にすることができる。なお、各ライン１３１，１３２に高温流体と低温流体をそれぞれ流した状態で、例えば高温流体が不均一に流れて時間軸に対する流体の温度にバラツキが生じる場合や、既定濃度の流体を他の流体と混合させたときに、混合流体の濃度が経時的に変化する場合などにも有効である。このときの流体は気体、液体、固体、粉体等のいずれでも良く、固体、粉体については、あらかじめ気体または液体と混合しても良い。なお、３つ以上の物質が流れるラインを合流させるように装置を構成し、３つ以上の物質が静的流体混合器によって混合されるようにしても良い。
【００８９】
図２０は、図１９の変形例を示す図である。図２０では、２つの物質が各々流れるライン１３７、１３８の合流部１３９の下流側に本実施形態に係る静的流体混合器１４０を配置するとともに、静的流体混合器１４０の下流側に他の物質が流れるライン１４１が合流する合流部１４２を設け、合流部１４２の下流側にも静的流体混合器１４３を配置している。これにより３つ以上の物質を同時に混合すると混合ムラが生じる場合に、最初に混合した２つの物質を均一化した後に他の物質を混合して均一化させることで効率よく混合ムラのない均一な混合を行うことができる。例えば水と油と界面活性剤とを混合する場合において、一度に全部を混ぜるとうまく混ざらずに混合ムラが生じるので、予め水と界面活性剤を混合した後で油と混合することによりムラなく均一に混合することができる。水と硫酸を混合して希釈した後、その混合物にアンモニアガスを混合してアンモニアガスを吸収させたり、水と硫酸を混合して希釈した後、その混合物に珪酸ソーダを混合してｐＨ調整させる場合にも、好適に用いることができる。なお、最初に３つ以上の物質を合流させても良く、途中で２つ以上の物質を合流させても良い。また、静的流体混合器を３つ以上直列に配置し、段階的に他の物質を混合するようにしても良い。
【００９０】
本装置によって混合される異種流体の組み合わせについてさらに説明する。図１９の装置において、一方の物質が流れるライン１３１には水、他方の物質の流れるライン１３２にはｐＨ調整剤、液体肥料、漂白剤、殺菌剤、界面活性剤または液体薬品のいずれかを流すようにしてもよい。
【００９１】
この場合、水は、純水、蒸留水、水道水、工業用水など混合させる物質の条件に合う水であれば特に限定されない。また水の温度も特に限定されず、温水や冷水であっても良い。ｐＨ調整剤は、混合する液体のｐＨ調整に用いられる酸、アルカリであれば良く、塩酸、硫酸、硝酸、フッ酸、カルボン酸、クエン酸、グルコン酸、コハク酸、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、水酸化ナトリウム水溶液などが挙げられる。液体肥料は、農業用の液状の肥料であれば良く、糞尿や化学肥料などが挙げられる。
【００９２】
漂白剤は化学物質の酸化、還元反応を利用して色素を分解するものであれば良く、次亜塩素酸ナトリウム、過炭酸ナトリウム、過酸化水素、オゾン水、二酸化チオ尿素、亜二チオン酸ナトリウムなどが挙げられる。殺菌剤は病原性あるいは有害性を有する微生物を殺すための薬剤であり、ヨードチンキ、ポビドンヨード、次亜塩素酸ナトリウム、クロル石灰、マーキュロクロム液、グルコン酸クロルヘキシジン、アクリノール、エタノール、イソプロパノール、過酸化水素水、塩化ベンザルコニウム、塩化セチルピリジニウム、クレゾール石鹸液、亜塩素酸ナトリウム、過酸化水素、次亜塩素酸ナトリウム、次亜塩素酸水、オゾン水などが挙げられる。
【００９３】
界面活性剤は分子内に水になじみやすい部分（親水基）と、油になじみやすい部分（親油基・疎水基）を持つ物質であり、脂肪酸ナトリウム、脂肪酸カリウム、モノアルキル硫酸塩、アルキルポリオキシエチレン硫酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、モノアルキルリン酸塩、アルキルトリメチルアンモニウム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム塩、アルキルベンジルジメチルアンモニウム塩、アルキルジメチルアミンオキシド、アルキルカルボキシベタイン、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、脂肪酸ソルビタンエステル アルキルポリグルコシド 脂肪酸ジエタノールアミド、アルキルモノグリセリルエーテル、アルファスルホ脂肪酸エステルナトリウム、直鎖アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、アルキル硫酸エステルナトリウム、アルキルエーテル硫酸エステルナトリウム、アルファオレフィンスルホン酸ナトリウム、アルキルスルホン酸ナトリウム、しょ糖脂肪酸エステルソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、脂肪酸アルカノールアミド、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、アルキルアミノ脂肪酸ナトリウム、アルキルベタイン、アルキルアミンオキシド、アルキルトリメチルアンモニウム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム塩などが挙げられる。
【００９４】
また、液体薬品の範疇に入るのであれば上記のカテゴリに入らない液体薬品を用いても良く、塩酸、硫酸、酢酸、硝酸、蟻酸、フッ酸、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウム、水酸化アンモニウム珪酸ソーダ、油などが挙げられる。なお、ここに挙げた液体薬品は上記のカテゴリに該当するものとして使用されることもある。また、一方の物質が流れるライン１３１に水、他方の物質の流れるライン１３２にお湯を流しても良く、水とお湯を混ぜて均一で一定の温度に混合させるようにしてもよい。
【００９５】
また、一方の物質が流れるライン１３１に第一の液体薬品、他方の物質の流れるライン１３２に第二の液体薬品または金属を流し、これらを流体混合器１３６で混合させるようにしても良い。ここで、第一、第二液体薬品は混ぜることが可能である液体薬品であれば良く、上記の液体薬品やそれ以外の液体薬品でも良い。例えばフォトレジストとシンナーなどが挙げられる。また、液体薬品は化粧品であっても良い。化粧品は、洗顔料、クレンジング、化粧水、美容液、乳液、クリーム、ジェルといった肌質自体を整えることを目的とする基礎化粧品や、口臭、体臭、あせも、ただれ、脱毛などの防止、育毛又は除毛、ねずみや害虫駆除などの医薬部外品に当たる薬用化粧品などが挙げられる。
【００９６】
金属は主に有機金属化合物であり、微小な粒状、粉体または有機溶剤等に溶解させた液体で使用される。有機金属化合物は、クロロ（エトキシカルボニルメチル）亜鉛のような有機亜鉛化合物、ジメチル銅リチウムのような有機銅化合物、グリニャール試薬、ヨウ化メチルマグネシウム、ジエチルマグネシウムのような有機マグネシウム化合物、n-ブチルリチウムのような有機リチウム化合物、金属カルボニル、カルベン錯体、フェロセンをはじめとするメタロセンなどの有機金属化合物、パラフィンオイルに溶解させた単元素や多元素混合標準液などが挙げられる。また、ケイ素、ヒ素、ホウ素などの半金属の化合物やアルミニウムのような卑金属も含まれる。有機金属化合物は石油化学製品の製造や有機重合体の製造において触媒として好適に使用される。
【００９７】
また、一方の物質が流れるライン１３１に廃液、他方の物質の流れるライン１３２にｐＨ調整剤または凝集剤を流し、これらを流体混合器１３６で混合させるようにしても良い。ｐＨ調整剤は上記のｐＨ調整剤が用いられ、凝集剤は廃液の凝集を行うことができるものなら特に限定されず、硫酸アルミニウム、ポリ硫酸第二鉄、ポリ塩化アルミニウム、ポリシリカ鉄、硫酸カルシウム、塩化第二鉄、消石灰などが挙げられる。微生物は廃液の発酵や分解を促すものであれば良く、カビ、酵母など菌類や、バクテリアなどの細菌類などが挙げられる。
【００９８】
また、一方の物質が流れるライン１３１に第一の石油類、他方の物質の流れるライン１３２に第二の石油類、添加剤、または水を流し、これらを静的流体混合器１３６で混合させるようにしても良い。ここで第一、第二の石油類とは、炭化水素を主成分として他に少量の硫黄、酸素、窒素などさまざまな物質を含む液状の油のことであり、ナフサ（ガソリン）、灯油、軽油、重油、潤滑油、アスファルトなどが挙げられる。ここで言う添加剤は石油類の品質向上や保持のために添加されるものを指し、潤滑油添加剤として洗浄分散剤、酸化防止剤、粘度指数向上剤・流動点降下剤、油性向上剤・極圧添加剤、摩耗防止剤、防錆・防食剤など、グリース添加剤として構造安定剤、充填剤など、燃料油添加剤などが挙げられる。ここで言う水は、純水、蒸留水、水道水、工業用水など混合させる物質の条件に合う水であれば特に限定されない。また水の温度も特に限定されず、温水や冷水であっても良い。
【００９９】
また、一方の物質が流れるライン１３１に第一の樹脂、他方の物質の流れるライン１３２に第二の樹脂、溶剤、硬化剤、着色剤を流し、これらを静的流体混合器１３６で混合させるようにしても良い。ここで言う樹脂とは、溶融樹脂、液体樹脂などの接着剤の主成分、塗料の塗膜形成成分のことである。溶融樹脂は射出成形や押し出し成形可能な樹脂なら特に限定されず、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、ＡＢＳ樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド、ナイロン、ポリアセタール、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトンなどが挙げられる。
【０１００】
液体樹脂などの接着剤の主成分はアクリル樹脂系接着剤、α-オレフィン系接着剤、ウレタン樹脂系接着剤、エーテル系セルロース、エチレン-酢酸ビニル樹脂接着剤、エポキシ樹脂系接着剤、塩化ビニル樹脂溶剤系接着剤、クロロプレンゴム系接着剤、酢酸ビニル樹脂系接着剤、シアノアクリレート系接着剤、シリコーン系接着剤、水性高分子-イソシアネート系接着剤、スチレン-ブタジエンゴム溶液系接着剤、スチレン-ブタジエンゴム系ラテックス接着剤、ニトリルゴム系接着剤、ニトロセルロース接着剤、反応性ホットメルト接着剤、フェノール樹脂系接着剤、変成シリコーン系接着剤、ポリアミド樹脂ホットメルト接着剤、ポリイミド系接着剤、ポリウレタン樹脂ホットメルト接着剤、ポリオレフィン樹脂ホットメルト接着剤、ポリ酢酸ビニル樹脂溶液系接着剤、ポリスチレン樹脂溶剤系接着剤、ポリビニルアルコール系接着剤、ポリビニルピロリドン樹脂系接着剤、ポリビニルブチラール樹脂系接着剤、ポリベンズイミダソール接着剤、ポリメタクリレート樹脂溶液系接着剤、メラミン樹脂系接着剤、ユリア樹脂系接着剤、レゾルシノール系接着剤などが挙げられる。塗料の塗膜形成成分としては、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂などが挙げられる。
【０１０１】
溶剤としてはヘキサン、ベンゼン、トルエン、ジエチルエーテル、クロロホルム、酢酸エチル、テトラヒドロフラン、塩化メチレン、アセトン、アセトニトリル、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリドン、エタノール、メタノールなどが挙げられる。硬化剤としてはポリアミン、酸無水物、アミン類、過酸化物、サッカリンなどが挙げられる。着色剤としては、亜鉛華、鉛白、リトポン、二酸化チタン、沈降性硫酸バリウム、バライト粉、鉛丹、酸化鉄赤、黄鉛、亜鉛黄、ウルトラマリン青、フェロシアン化鉄カリ、カーボンブラックなどの顔料が挙げられる。
【０１０２】
ここで上記樹脂が溶融樹脂の場合、成形機や押出機から静的流体混合器１３６に溶融樹脂を流す装置を形成しても良い。例えば成形機の場合は、成形機のノズルと金型の間に静的流体混合器１３６を配置して射出成形を行えばよく、押出機の場合は、押出機とダイの間に静的流体混合器１３６を配置して押出成形を行えばよい。この場合、樹脂内の温度を均一化させ樹脂の粘土を安定させて厚みムラや内部応力の発生を抑えることができ、色ムラをなくすことができる。
【０１０３】
また、一方の物質が流れるライン１３１に第一の食品原料、他方の物質の流れるライン１３２に第二の食品原料、食品添加剤、調味料、不燃性ガス等を流し、これらを静的流体混合器１３６で混合させるようにしても良い。
【０１０４】
第一、第二の食品原料とは配管内を流動可能な飲料または食品であれば良く、日本酒、焼酎、ビール、ウイスキー、ワイン、ウォッカなどのアルコール飲料、牛乳、ヨーグルト、バター、クリーム、チーズ、練乳、乳脂などの乳製品、ジュース、お茶、コーヒー、豆乳、水などの飲料、出汁、味噌汁、コンソメスープ、コーンスープ、豚骨スープなどの飲料食品、その他にもゼリー、こんにゃく、プリン、チョコレート、アイスクリーム、キャンディ、豆腐、練り製品、解き卵、ゼラチンなどの各種食品原料などが挙げられる。また流動可能なら個体や粉体でも良く、小麦粉、片栗粉、強力粉、薄力粉、そば粉、粉ミルク、コーヒー、ココアなどの粉原料や、果肉、ワカメ、ゴマ、青海苔、削り節、パン粉、細かく刻む又はすりおろした食品などの小さい固形食品などが挙げられる。
【０１０５】
食品添加剤は、黒糖、三温糖、果糖、麦芽糖、蜂蜜、糖蜜、メープルシロップ、水飴、エリスリトール、トレハロース、マルチトール、パラチノース、キシリトール、ソルビトール、ソーマチン、サッカリンナトリウム、サイクラミン酸、ズルチン、アスパルテーム、アセスルファムカリウム、スクラロース、ネオテームなどの甘味料、カラメル色素、クチナシ色素、アントシアニン色素、アナトー色素、パプリカ色素、紅花色素、紅麹色素、フラボノイド色素、コチニール色素、アマランス、エリスロシン、アルラレッドＡＣ、ニューコクシン、フロキシン、ローズベンガル、アシッドレッド、タートラジン、サンセットイエローＦＣＦ、ファストグリーンＦＣＦ、ブリリアントブルーＦＣＦ、インジゴカルミンなどの着色料、安息香酸ナトリウム、ε-ポリリジン、しらこたん白抽出物（プロタミン）、ソルビン酸カリウム、ナトリウム、デヒドロ酢酸ナトリウム、ツヤプリシン（ヒノキチオール）などの保存料、アスコルビン酸、トコフェロール、ジブチルヒドロキシトルエン、ブチルヒドロキシアニソール、エリソルビン酸ナトリウム、亜硫酸ナトリウム、二酸化硫黄、クロロゲン酸、カテキンなどの酸化防止剤、香料などが挙げられる。
【０１０６】
調味料は、醤油、ソース、酢、油、ラー油、味噌、ケチャップ、マヨネーズ、ドレッシング、みりんなどの液体のものや、砂糖、塩、胡椒、山椒、粉唐辛子などの粉体のものなどが挙げられる。微生物は食品の発酵や分解を促すものであり、キノコ、カビ、酵母など菌類や、バクテリアなどの細菌類である。菌類としては各種キノコや麹カビ菌などが挙げられ、細菌類として例えばビフィズス菌、乳酸菌、納豆菌などが挙げられる。不燃性ガスとしては炭酸ガスなどが挙げられ、例えば麦汁と炭酸ガスとを混合させてビールを生成するなどに用いられる。
【０１０７】
また、一方の物質が流れるライン１３１に空気、他方の物質の流れるライン１３２に可燃性ガスを流し、これらを静的流体混合器１３６で混合させるようにしても良い。可燃性ガスとしては、メタン、エタン、プロパン、ブタン、ペンタン、アセチレン、水素、一酸化炭素、アンモニア、ジメチルエーテルなどが挙げられる。
【０１０８】
また、一方の物質が流れるライン１３１に第一の不燃性ガス、他方の物質の流れるライン１３２に第二の不燃性ガスまたは蒸気を流し、これらを静的流体混合器１３６で混合させるようにしても良い。不燃性ガスとしては、窒素、酸素、二酸化炭素、アルゴンガス、ヘリウムガス、硫化水素ガス、亜硫酸ガス、硫黄酸化物ガスなどが挙げられる。また、上記の他の組み合わせとして、一方の物質が流れるライン１３１に水、液体薬品、食品原料、他方の物質の流れるライン１３２に空気、不燃性ガス、蒸気を流し、これらを静的流体混合器１３６で混合させるようにしても良い。
【０１０９】
また、一方の物質が流れるライン１３１に第一の合成中間体、他方の物質が流れるライン１３２に第二の合成中間体、添加剤、液体薬品または金属等を流し、これらを静的流体混合器１３６で混合させるようにしても良い。第一、第二の合成中間体とは、目標化合物までの多段階の合成経路の中で現れる合成が途中の段階の化合物のことを言い、複数の薬品を混合させた合成途中のものや、樹脂の精製途中のものや医薬中間体などが挙げられる。
【０１１０】
なお、以上の異種流体を図２０の装置を用いて混合させるようにしても良い。また、図１９、図２０の静的流体混合器を用いた装置において、合流する前の物質の流れる各々のラインにヒーターまたは気化器を設けても良く、静的流体混合器の下流側に熱交換器を設けても良い。さらに、合流する前の一方の物質の流れるラインに計測器を配置し、計測器で計測されたパラメーターに応じて他方の物質の流れるラインのポンプの出力を調整する制御部を設けても良く、他方の物質の流れるラインに制御弁を配置し、計測器のパラメーターに応じて制御弁の開度を調整する制御弁を設けても良い。このとき、計測器は必要な流体のパラメーターを計測できれば流量計、流速計、濃度計、ｐＨ測定器でも良い。また、ラインの合流部の下流側の流路にスタティックミキサーを設置しても良い。この場合、静的流体混合器で流路の軸方向の均一化を行い、スタティックミキサーで流路の径方向均一化を行うので、より均一な流体の混合を行うことができる。
【０１１１】
以上の静的流体混合器における本体部２１、６８、９９、１２２、第一側板２５、第二側板２８、円筒体７６、第一、第二円筒部９１、９２、ボディ１１１、蓋体１１９、キャップナット１２１等の各部品の材質は、樹脂製であればポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリエチレンなどいずれでも良い。特に流体に腐食性流体を用いる場合は、ポリテトラフルオロエチレン、ポリビニリデンフルオロライド、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合樹脂などのフッ素樹脂であることが好ましく、フッ素樹脂製であれば腐食性流体に用いることができ、また腐食性ガスが透過しても配管部材の腐食の心配がなくなるため好適である。本体部２１、第一側板２５、第二側板２８、ボディ１１１を透明または半透明な材質で形成しても良く、この場合には流体の混合の状態を目視で確認できるため好適である。また、静的流体混合器に流す物質によっては各部品の材質は鉄、銅、銅合金、真鍮、アルミニウム、ステンレス、チタンなどの金属や合金であっても良い。
【０１１２】
上記実施の形態では、分岐流路７ａ〜７ｈ，１４，６７ａ〜６７ｈや連通孔２４，３６，４８，７５，８６，１０４，１２５により第一ジグザグ流路と第二ジグザグ流路を流れ方向の複数個所で連通するようにしたが、連通流路の構成は上述したものに限らない。例えば複数の連通流路を各部で異なった形状（例えば断面積の異なる形状）としたり、連通流路の配置されるピッチを長手方向で変更するようにしてもよい。上記実施の形態（例えば図１）では、第一ジグザグ流路５の端部に流体入口１および第一流路２を設け、第二ジグザグ流路６の端部に流体出口３および第二流路４を設けたが、流体入口部および流体出口部の構成は上述したものに限らない。ジグザグ流路の端部に直接、流体入口や流体出口を設けてもよい。図１９では、ライン１３１，１３２と合流部１３３により、図２０では、ライン１３７，１３８，１４１と合流部１３９，１４２により、それぞれ複数の異種流体を合流して導く流路を形成したが、流路形成手段はこれに限らない。
【０１１３】
なお、上記第一の実施の形態〜第八の実施の形態を任意に組み合わせて静的流体混合器を構成してもよい。すなわち、本発明の特徴、機能を実現できる限り、本発明は実施の形態の静的流体混合器に限定されない。
【符号の説明】
【０１１４】
１ 流体入口
２ 第一流路
３ 流体出口
４ 第二流路
５ 第一ジグザグ流路
６ 第二ジグザグ流路
７ａ〜７ｈ 分岐流路
１６ スタティックミキサーエレメント
２１、３３、４５ 本体部
２２、３４、４６ 第一ジグザグ溝
２３、３５、４７ 第二ジグザグ溝
２４、３６、４８ 連通孔
２５、３７、４９ 第一側板
２６、３８、５０ 流体入口
２７、３９、５１ 第一流路
２８、４０、５２ 第二側板
２９、４１、５３ 流体出口
３０、４２、５４ 第二流路
３１、４３、５５ 第一ジグザグ流路
３２、４４、５６ 第二ジグザグ流路
６１ 流体入口
６２ 第一流路
６３ 流体出口
６４ 第二流路
６５ 第一ジグザグ流路
６６ 第二ジグザグ流路
６７ａ〜６７ｈ 分岐流路
６８ 本体部
６９ 流体入口
７０ 第一流路
７１ 流体出口
７２ 第二流路
７３ 第一ジグザグ溝
７４ 第二ジグザグ溝
７５ 連通孔
７６ 円筒体
７７ 第一ジグザグ流路
７８ 第二ジグザグ流路
１３７，１３８，１４１ ライン
１３３，１３９，１４２ 合流部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学工場、半導体製造分野、食品分野、医療分野、バイオ分野などの各種産業における流体輸送配管に用いられる静的流体混合器に関するものであり、特に流体の流れ方向の濃度分布や温度分布をムラなく均一化して混合させることのできる静的流体混合器及び静的流体混合器を用いた装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、配管内に装着して管内を流れる流体を均一に混合する方法として、図２１に示すように捻り羽根状のスタティックミキサーエレメント１５１を用いたものが一般的であった（例えば、特許文献１参照）。通常、スタティックミキサーエレメント１５１は、矩形板をその長手軸線周りに１８０度捻ったものを最小単位部材として、複数の最小単位部材を、捻り方向が交互に異なる方向になるように一体的に直列に結合した構造を有している。このスタティックミキサーエレメント１５１を管１５２内に配置し、管１５２の両端部にメールコネクター１５３を取り付け、フレアー１５５を装着して締付ナット１５４を締め付けることによりスタティックミキサーが形成される。このとき、スタティックミキサーエレメント１５１の外径が管１５２の内径にほぼ等しく設計されて、流体が効果的に撹拌されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２０５０６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記従来のスタティックミキサーを用いた流体の混合方法は、流れてくる流体を流れに沿って撹拌する構成であるため図２２（ａ）に示すように配管の径方向の濃度分布をムラなく均一化することはできるが、図２２（ｂ）に示すように軸方向（流れ方向）の濃度分布をムラなく均一化することはできない。そのため、例えばスタティックミキサーの上流側で水と薬液を混合させて流す時、薬液の混合比が一時的に増加した場合には流路内で部分的に濃度が濃くなった状態でスタティックミキサーを通過する。このとき、径方向で均一化されて水と薬液は撹拌されても、軸方向（流れ方向）においては流路内で部分的に濃度が濃くなった箇所はほとんど希釈されることなく濃くなった状態のまま下流側へ流れてしまう（図２２（ｂ）参照）。これにより、半導体洗浄装置、特に半導体ウェハの表面に直接薬液を塗布して各種の処理を行うような装置に接続された場合、濃度の異なる薬液が半導体ウエハの表面に塗布されて不良品の原因となる問題があった。
【０００５】
この軸方向（流れ方向）の濃度分布のムラを回避する方法としては、流路の途中でタンクを設置してタンク内に流体を一旦貯めてタンク内の濃度を均一化させた後で流体を流す方法（図示せず）などが挙げられる。しかしながら、タンクを設置するには広いスペースが必要となり装置が大きくなる問題や、タンクから再び流体を輸送するにはポンプ、配管などが必要となるため、使用する部材の点数が多くなるという問題や、配管ラインを施工するためのコストが発生するという問題があった。また、この方法ではタンク内で流体が滞留する。流体が滞留するとバクテリアの発生原因となり、タンク内で発生したバクテリアが配管ラインに流れ込み、半導体製造ラインにおいては半導体ウエハに付着して不良品の原因となる問題があった。
【０００６】
本発明の目的は、以上のような従来技術の問題点に鑑みなされたものであり、流体の流れ方向の濃度分布や温度分布をムラなく均一化して混合でき、コンパクトな構成の静的流体混合器及び静的流体混合器を用いた装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による静的流体混合器は、互いに対向するように形成されたジグザグ状の第一ジグザグ流路および第二ジグザグ流路と、第一ジグザグ流路と第二ジグザグ流路を流れ方向の複数個所で連通する複数の連通流路と、第一ジグザグ流路の端部に設けられた流体入口部と、第二ジグザグ流路の端部に設けられた流体出口部とを有することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明による静的流体混合器を用いた装置は、上述の静的流体混合器と、この静的流体混合器に複数の異種流体を合流して導く流路を形成する流路形成手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば以下のような効果が得られる。
（１）流路内で一時的に流体の濃度が濃くなったり薄くなったりした状態でも、流体の流れ方向の濃度分布をムラなく均一化して混合でき、濃度の安定した流体の供給が可能である。
（２）流路内で一時的に流体の温度が高くなったり低くなったりした状態でも、流体の流れ方向の温度分布をムラなく均一化して混合でき、温度の安定した流体の供給が可能である。
（３）静的流体混合器を小型化することができ、その設置スペースも必要最小限にすることができる。
（４）小口径サイズにおいて加工し易い形状であり、設置スペースに応じてある程度静的流体混合器の形状を合わせて形成することが可能である。
（５）本体部のジグザグ流路は螺旋のように軸線に対して斜めにならずに垂直に交わる平面状に形成されるため、例えば本体部を射出成形する際の成形及び金型の製造が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第一の実施形態に係る静的流体混合器の概略構成を示す斜視図である。
【図２】図１の静的流体混合器を用いて流体の濃度を測定する装置を示す図である。
【図３】図２の静的流体混合器の上流側の濃度を測定したグラフである。
【図４】図２の静的流体混合器の下流側の濃度を測定したグラフである。
【図５】第一の実施形態におけるジグザグ流路の異なる構造を示す縦断面図である。
【図６】本発明の第二の実施形態の静的流体混合器を示す分解斜視図である。
【図７】図６の静的流体混合器を示すＡ−Ａ縦断面図である。
【図８】第二の実施形態にスタティックミキサーエレメントを設置した構造を示す縦断面図である。
【図９】本発明の第三の実施形態の静的流体混合器を示す分解斜視図である。
【図１０】図９の静的流体混合器を示すＢ−Ｂ縦断面図である。
【図１１】本発明の第四の実施形態の静的流体混合器を示す分解斜視図である。
【図１２】図１１の静的流体混合器を示すＣ−Ｃ縦断面図である。
【図１３】本発明の第五の実施形態に係る静的流体混合器の概略構成を示す斜視図である。
【図１４】本発明の第六の実施形態の静的型流体混合器を示す縦断面図である。
【図１５】図１４の本体部の正面図及び背面図である。
【図１６】第六の実施形態におけるジグザグ流路の異なる構造を示す縦断面図である。
【図１７】本発明の第七の実施形態の静的型流体混合器を示す縦断面図である。
【図１８】本発明の第八の実施形態の静的型流体混合器を示す縦断面図である。
【図１９】本発明の実施形態に係る静的流体混合器を用いた装置の構成を示す図である。
【図２０】図１９の変形例を示す図である。
【図２１】従来のスタティックミキサーを示す縦断面図である。
【図２２】図２１のスタティックミキサーの流体の撹拌状態を示す模式図である。
【図２３】本発明の比較例としての分岐希釈装置を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について図面に示す実施例を参照して説明するが、本発明が本実施例に限定されないことは言うまでもない。
【００１２】
−第一の実施の形態−
以下、図１〜図５を参照して、本発明の第一の実施形態である静的流体混合器について説明する。図１は、第一の実施の形態に係る静的流体混合器の概略構成を示す斜視図である。この静的流体混合器は、異種流体を混合するための混合流路を有する。混合流路は、例えば例えばＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合樹脂）製のチューブにより形成される。なお、金属配管等、他の材質により混合流路を形成することもできる。
【００１３】
静的流体混合器は、互いに対向するように形成された第一ジグザグ流路５および第二ジグザグ流路６と、第一ジグザグ流路５と第二ジグザグ流路６を流れ方向の複数個所で連通する連通流路としての複数の分岐流路７ａ〜７ｈと、第一ジグザグ流路５の端部に接続された第一流路２と、第二ジグザグ流路６の端部に接続された第二流路４とを有する。第一流路２の一端部には流体入口１が設けられ、第一流路２と流体入口１は流体入口部を構成する。第二流路４の一端部には流体出口３が設けられ、第二流路４と流体出口３は流体出口部を構成する。
【００１４】
第一ジグザグ流路５と第二ジグザグ流路６は、互いに同一形状をなし、高さ方向（図のＺ方向）に一定距離だけ離間して平行に配設されている。すなわち、第一ジグザグ流路５と第二ジグザグ流路６は、それぞれ曲がり部５ａ，６ａを介して幅方向（図のＸ方向）一方から他方および幅方向他方から一方へと交互にジグザグ状に形成されて長手方向（図のＹ方向）、すなわちＸＹ面内に延設され、長手方向同一位置にある第一ジグザグ流路５の曲がり部５ａと第二ジグザグ流路６の曲がり部６ａは、互いに同一向きに形成されている。分岐流路７ａ〜７ｈは、それぞれ第一ジグザグ流路５および第二ジグザグ流路６に対して略垂直にかつ略直線状に設けられ、ジグザグ流路５，６の流路長さにわたり等間隔に配置されている。第一ジグザグ流路５の他端部（流体入口１の反対側）と第二ジグザグ流路６の他端部（流体出口３の反対側）は、分岐流路７ｈを介して接続されている。
【００１５】
次に、本発明の第一の実施形態である静的流体混合器の作用について説明する。
【００１６】
静的流体混合器の上流側で水と薬液を混合させ、一時的に薬液の濃度が濃くなった状態で流すと、流路内で部分的に濃度が濃くなって流れる薬液は、流体入口１から第一流路２に流入して第一ジグザグ流路５に流れる。部分的に濃度が濃くなって流れる薬液が第一ジグザグ流路５の分岐流路７ａの接続した箇所を流れた時点で、その一部が分岐流路７ａを流れて第二ジグザグ流路６を通って第二流路４から流体出口３へと流れる。残りの薬液は第一ジグザグ流路５の下流側へ流れて行き、また、部分的に濃度が濃くなって流れる残りの薬液が分岐流路７ｂの接続した箇所を流れた時点で、その一部が分岐流路７ｂを流れて第二ジグザグ流路６を通って第二流路４から流体出口３へと流れる。残りの薬液は第一ジグザグ流路５の下流側へ流れ、さらに、部分的に濃度が濃くなって流れる残りの薬液は、分岐流路７ｂを流れた薬液と同様に分岐流路７ｃの接続した箇所を流れた時点で、その一部が分岐流路７ｃを流れて第二ジグザグ流路６を通って第二流路４から流体出口３へと流れる。以下、分岐流路７ａ、７ｂ、７ｃと同様に部分的に濃度が濃くなって流れる残りの薬液は分岐流路７ｄ〜７ｈを流れて第二ジグザグ流路６を通って第二流路４から流体出口３へと流れる。
【００１７】
このとき、分岐流路７ａを流れる部分的に濃度が濃くなった薬液は、他の部分的に濃度が濃くなって流れる薬液よりも早く流体出口３から流出し、時間差で分岐流路７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅ、７ｆ、７ｇ、７ｈの順で部分的に濃度が濃くなって流れる薬液の一部ずつが流体出口３から流出する。つまり、流路内で部分的に濃度が濃くなって流れる薬液は静的流体混合器よって時間差で８に分割されて流れることとなり、濃度の濃くなっていない薬液と各々混ざり合うことで流体の流れ方向の濃度分布をムラなく均一化して混合することができる。このとき各々の分岐流路の内径が略同一であると、部分的に濃度が濃くなって流れる薬液はほぼ８等分に分割されるので、流体の流れ方向の濃度分布をムラなくより均一化して混合することができる。
【００１８】
なお、図１では、分岐流路７ａ〜７ｈを第一、第二ジグザグ流路５、６の端部から等間隔の距離毎に設けたが、各々の分岐流路７ａ〜７ｈを流れる流体に付与する時間差を調節するため、分岐流路７ａ〜７ｈが設けられる位置を自由に設定したり、第一、第二ジグザグ流路５、６を、第一流路２及び第二流路４に各々接続された一端部（分岐流路７ａ側）から他端部（分岐流路７ｈ側）に向かって流路断面積が漸次小さくなるように形成したりしても良い。分岐流路７ａ〜７ｈの数も特に限定されない。分岐流路７ａ〜７ｈの数を多く設ける方が、流体の流れ方向の濃度分布をムラなくより細かく均一化することができる。
【００１９】
ここで、部分的に濃度が濃くなって流れる薬液を静的流体混合器で分割して流体の流れ方向の濃度分布がムラなく均一化される作用について説明する。図２に示すように、２つの物質である純水と薬液が各々流れるラインの合流部の下流側に図１の静的流体混合器を配置したラインにおいて、図１の静的流体混合器の上流側と下流側に濃度計５７、５８を各々設置して、上流側から純水と薬液を混合して流す装置を作成し、純水と薬液を一定の比率で流している途中で瞬間的に薬液の濃度を濃くした状態（純水に対して薬液の比率を大きくする）にした後で、元の一定の比率に戻して濃度分布のムラを生じさせた時の上流側と下流側の濃度を測定すると図３及び図４のようになる。
【００２０】
図３は静的流体混合器の上流側に設置した濃度計５７により得られる特性を示す。横軸は経過時間、縦軸は濃度であり、ある一定時間に濃度が濃くなる場合には、図のようなピーク（ｈ１）が現れる。図４は静的流体混合器の下流側に設置した濃度計５８により得られる特性を示す。図では、濃度のピークが８個に分散されて、ピーク（ｈ２）の高さは約８分の１になっている。濃度のピーク間の間隔ｔ１は、流体が第一ジグザグ流路５内において分岐流路７ａの位置を通過してから分岐流路７ｂに至るまでの時間に対応しており、同様にｔ２は分岐流路７ｂから分岐流路７ｃまで、ｔ３は分岐流路７ｃから分岐流路７ｄまで、ｔ４は分岐流路７ｄから分岐流路７ｅまで、ｔ５は分岐流路７ｅから分岐流路７ｆまで、ｔ６は分岐流路７ｆから分岐流路７ｇまで、ｔ７は分岐流路７ｇから分岐流路７ｈに至るまでの時間に対応している。
【００２１】
このとき、第一ジグザグ流路５の各々の分岐流路７ａ〜７ｈに至るまでの長さを変えることで、ピーク（ｈ２）の出る間隔ｔ１〜ｔ７を変化させることができ、分岐流路７ａ〜７ｈの数をさらに増やすとピーク（ｈ２）の高さは上流側のピーク（ｈ１）に対して分岐流路の数で分割した程度の高さまで抑えることができる。なお、仮に静的流体混合器を設置しない場合、図３に示される濃度のピークは流体の流れによって若干低下することはあるが、ピーク（ｈ１）はほぼ変わらずに現れる。また、第一、第二ジグザグ流路５、６内では、ジグザグの流れ方向の変動と流体の分岐・合流により薬液が撹拌されるため、流れ方向と同時に径方向の混合も行われる。
【００２２】
なお、本実施形態では濃度分布のムラについて説明しているが、熱湯と冷水を混合した時の温度分布の流れ方向の均一化についても同様の効果を得ることができる。温度分布の均一化を目的として、給湯器などへの利用も可能となり、流路内で部分的に高温となった流体の温度の流れ方向の均一化を行うことでより温度を安定させ、熱湯が流れることによる火傷の発生を防止できる。また、廃液処理などにおいて、急激な濃度変化があると処理に支障をきたす場合や、ある一定以上の濃度を超えると不具合が発生する場合において、本実施形態の静的流体混合器を適用することで、流れ方向の濃度を均一化することができ、安定した排液処理が可能となる。
【００２３】
静的流体混合器を流れる流体は気体でも良い。例えば自動車の排気ガスの浄化において、エンジンのスタート時や加速時に急激に排ガス濃度が濃くなる場合、浄化のための触媒の負荷が大きくなって浄化能力が低下するおそれがあるが、排気ガスの配管ラインに本実施形態の静的流体混合器を適用することで、流れ方向の濃度を均一化することができ、常に安定した排気ガスの浄化を行うことができる。また、静的流体混合器の流路が分岐と合流を繰り返すことで、流れ方向だけでなく径方向にも混合が行われる。なお、本実施形態では、流体入口１、流体出口３をそれぞれ流体入口部、流体出口部として流体を流すようにしたが、流体を逆方向に流しても同様の効果を得ることができる。この場合には、流体出口３が流体入口部になり、流体入口１が流体出口部になる。
【００２４】
なお、静的流体混合器は図５に示すようにジグザグの折り返しを逆にして設けても良い。すなわち長手方向同一位置における第一ジグザグ流路１２と第二ジグザグ流路１３の曲がり部の向きを互いに逆向きにしても良い。図５では、このとき逆方向の折り返しにした第一ジグザグ流路１２と第二ジグザグ流路１３が各々の直線部分の流路が平行になるようにして一定間隔だけ離間して配置され、流体の流入する流体入口８と流体入口８に接続する第一流路９が第一ジグザグ流路１２の一端部と接続され、流体の流出する流体出口１０と流体出口１０に接続する第二流路１１が第二ジグザグ流路１３の一端部と接続されている。また、第一ジグザグ流路１２上には第二ジグザグ流路１３上の任意の位置に各々接続する複数の分岐流路１４が等間隔の距離毎に設けられている。第一ジグザグ流路１２と第二ジグザグ流路１３の他端部にも分岐流路１４が接続して設けられている。すなわち、複数の分岐流路１４は、第一ジグザグ流路１２上の異なる位置から各々分岐し、第二ジグザグ流路１３上の異なる位置において第二ジグザグ流路１３と各々接続している。
【００２５】
なお、図１，５において、複数の分岐流路７ａ〜７ｈ，１４は第一ジグザグ流路５，１２の軸線に対して偏芯した位置に各々接続されても良く、第二ジグザグ流路６，１３の軸線に対して偏芯した位置に各々接続されても良い。すなわち分岐流路７ａ〜７ｈ，１４の中央軸線（流路断面積の中心を通る軸線）の延長線が、第一ジグザグ流路５，１２の中央軸線に交差せず、第二ジグザグ流路６，１３の中央軸線にも交差しないように分岐流路７ａ〜７ｈ，１４を設けてもよい。このとき、薬液は第一、第二ジグザグ流路５，６，１２，１３の内壁に沿って渦を巻く流れを発生させ、第一、第二ジグザグ流路５，６，１２，１３内で薬液が撹拌されるので径方向の混合が行われる。また、流路内で渦を巻く流れを発生させることにより、流路内のデッドスペースをなくして流体の滞留を防止できる。
【００２６】
図２３は、本実施形態の比較例であり、軸方向（流れ方向）の濃度分布のムラを回避する他の方法を示す。図２３には、流路を分岐して流体の希釈を行う分岐希釈装置が示されている。この装置は、細管１６１の中を一定の速度で流れている試料溶液を分析する装置において、流れている試料を複数の流路に分岐する分岐部１６２を流路の途中に設けることにより試料溶液を分割し、各分岐流路の細管１６３、１６４の内径や長さを変化させて検出器１６５の手前の合流部１６６で再度合流させ、試料溶液が検出される時間差を利用して希釈する。
【００２７】
しかしながら、図２３の分岐希釈装置の技術を流体輸送配管に用いる場合、管路の途中で分岐された長さの異なる管路を設けて再び合流させる配管ラインを設ける必要がある。このため、軸方向（流れ方向）の濃度分布をムラなく流路内で均一化するには分岐した流路を多く設けなくてはならず、その場合には分岐した配管ラインを設けるスペースが大きくなってしまうという問題がある。また、このような配管ラインを施工するには部品点数が多く必要であり煩雑で時間がかかるという問題がある。この点、本実施の形態では、配管を設けるスペースを多く必要とせず、配管施行も容易で、短時間で配管施行を行うことができる。
【００２８】
−第二の実施の形態−
次に、図６〜図８を参照して、本発明の第二の実施形態である静的流体混合器について説明する。図６は、第二の実施の形態に係る静的流体混合器の概略構成を示す分解斜視図であり、図７は、図６のＡ−Ａ縦断面図である。第二の実施の形態では、本体部２１と、本体部２１の両面に取り付けられる一対の側板（第一側板２５，第二側板２８）とにより、図１と同様の混合流路が形成される。
【００２９】
本体部２１は、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）製であり、全体が略直方体形状とされている。本体部２１の両面には、それぞれジグザグ状の第一ジグザグ溝２２および第二ジグザグ溝２３が互いに平行に設けられている。第一ジグザグ溝２２と第二ジグザグ溝２３は、互いに同一形状であり、本体部２１の高さ方向（厚さ方向）中央の底板部２１ａを挟んで互いに対向するように平行に形成されている。すなわち各ジグザグ溝２２，２３の折り返し方向は、図１に示したのと同様、互いに同一である。本体部２１の底板部２１ａには、ジグザグ溝２２，２３に沿って等間隔に複数の貫通孔（連通孔２４）が開口されている。これら連通孔２４は、それぞれジグザグ溝２２，２３の底面に対して略垂直に、すなわち垂直もしくはほぼ垂直に設けられている。
【００３０】
第一側板２５および第二側板２８は、例えばＰＰ（ポリプロピレン）製であり、ジグザグ溝２２，２３を覆うように本体部２１の形状に合わせて略矩形状に形成されている。第一側板２５の表面には流体入口２６が設けられ、流体入口２６は、第一側板２５を貫通する第一流路２７に連通している。第二側板２８の表面には流体出口２９が設けられ、流体出口２９は、第二側板２８を貫通する第二流路３０に連通している。
【００３１】
第一側板２５および第二側板２８は、それぞれ本体部２１の表面に密着した状態で、例えばボルト・ナットにより固定されている。この固定状態では、第一流路２７の端部は第一ジグザグ溝２２の終端部中心軸上に面し、第二流路３０の端部は第二ジグザグ溝２３の終端部中心軸上に面している。本体部２１を第一側板２５及び第二側板２８で挟持したことにより、本体部２１の第一ジグザグ溝２２と第一側板２５との間に第一ジグザグ流路３１が形成され、本体部２１の第二ジグザグ溝２３と第二側板２８との間に第二ジグザグ流路３２が形成される。第一ジグザグ流路３１と第二ジグザグ流路３２は、各連通孔２４を介して連通している。第一ジグザグ流路３１の終端部は、第一流路２７を介して流体入口２６に連通し、底板部２１ａを挟んで第一ジグザグ流路３１の終端部の反対側に位置する第二ジグザグ流路３２の終端部は、第二流路３０を介して流体出口２９に連通している。
【００３２】
なお、第一側板２５及び第二側板２８は本体部２１と密着した状態で接合されているのであればどのような方法で接合されても良く、シール方法としてはＯリングを用いたり、第一側板２５及び第二側板２８の縁部に嵌合部を設け、この嵌合部に本体部２１を嵌合するようにしても良い。また、固定方法はボルト・ナット以外でもよく、例えば焼きばめや溶接や接着でも良い。
【００３３】
各連通孔２４は、各々の通路断面積が略同一に、すなわち同一もしくはほぼ同一に形成されることが望ましい。これにより各々の連通孔２４によって分割される流体の流量が各々一定で流れ、静的流体混合器に流入した流体は、連通孔２４の個数でほぼ等しく分割されて各々時間差をつけて合流して流れるようになり、濃度分布をムラなく均一化することができる。
【００３４】
第一ジグザグ流路３１を流れる流体は、各々の連通孔２４から流体が分割して流れることで圧損が発生し、第一ジグザグ流路３１の下流側の流速が低下するおそれがある。したがって、第一ジグザグ流路３１は、第一流路２７と接続した一端部側から流れ方向他端部側に向かって通路断面積が漸次小さくなるように形成されることが好ましい。このように第一ジグザグ流路３１の通路断面積を漸次小さくすることで、圧損が起こっても流体が一定の速度で流れるようになり、分割して流れる流体の時間差を安定させることができる。
【００３５】
同様に、第二ジグザグ流路３２は、第二流路３０と接続した一端部側から他端部側に向かって通路断面積が漸次小さくなるように形成されることが好ましい。これにより、第一ジグザグ流路３１から最初の連通孔２４を介して第二ジグザグ流路３２へと流れる流体をいち早く流体出口２９を介して流出させるとともに、第一ジグザグ流路３１の下流にいくに従い、連通孔２４を介して第二ジグザグ流路３２を流れる流体の流速を徐々に遅くさせ、流体の時間差をより明確にすることができる。なお、ジグザグ流路３１，３２の通路断面積を小さくするために、第一、第二ジグザグ溝２２、２３の幅を漸次狭くして形成したり、深さを漸次浅くして形成したり（図示せず）、これらの複合によってジグザグ溝２２，２３を形成しても良い。
【００３６】
図８に示すように、第二流路１５内にスタティックミキサエレメント１６を配置するようにしても良い。スタティックミキサエレメント１６は、流路軸心回りで所定角度ずつ交互に逆回りで捻られた複数の捻り板が直列に配置されてなり、これによりスタティックミキサエレメント１６が配置された第二流路１５を流体が通過すると、捻り板に沿って流体が交互に逆回転で撹拌されて径方向の混合が行われる。その結果、流体混合器の流れ方向と径方向の混合の効果にスタティックミキサエレメント１６の径方向の混合の効果が加わり、より均一に流体を混合できる。特に、流体に粘度があり、混合されにくい流体の混合には、好適である。
【００３７】
次に、本発明の第二の実施形態である静的流体混合器の作用について説明する。
【００３８】
静的流体混合器の上流側で水と薬液を混合させ、一時的に薬液の濃度が濃くなった状態で流すと、流路内で部分的に濃度が濃くなって流れる薬液は、流体入口２６から流入して第一流路２７を通って第一ジグザグ流路３１に流れる。第一ジグザグ流路３１を流れる部分的に濃度が濃くなって流れる薬液は、各々の分岐流路となる連通孔２４によって分割して流れ、部分的に濃度が濃くなって流れる薬液は、時間差で第二ジグザグ流路３２を流れて濃度の濃くなっていない薬液と各々混ざり合うことで流体の流れ方向に均一化して混合され、第二流路３０を通って流体出口２９から流出する。第二の実施形態の流路の構成は、第一の実施形態と同一であり、流体の流れ方向の濃度分布がムラなく均一化される作用は、第一の実施形態と同様なので、説明を省略する。
【００３９】
−第三の実施の形態−
次に、図９、図１０を参照して、本発明の第三の実施形態である静的流体混合器について説明する。図９は、第三の実施の形態に係る静的流体混合器の概略構成を示す分解斜視図であり、図１０は、図９のＢ−Ｂ縦断面図である。第三の実施の形態は、流体入口３８と流体出口４１の設置場所が第２の実施の形態と異なるだけで、他の構成は第２の実施の形態と同様である。
【００４０】
すなわち、ＰＴＦＥ製の本体部３３の一端面には第一ジグザグ溝３４が設けられ、本体部３３の他端面には第二ジグザグ溝３５が設けられている。第一ジグザグ溝３４と第二ジグザグ溝３５は板の両面に並列して設けられ、折り返し方向が同一で各々の直線部の流路が平行となるように形成されている。また、第一ジグザグ溝３４の底面には第二ジグザグ溝３５の底面に連通する複数の分岐流路となる連通孔３６が等間隔に設けられている。本体部３３の側面には流体入口３８及び流体出口４１が並設されている。流体入口３８は、本体部３３の側端部を貫通する第一流路３９に連通し、流体出口４１は、本体部３３の側端部を貫通するから第二流路４２に連通している。
【００４１】
ＰＰ製の第一側板３７及び第二側板４０は本体部３３と同一形状の板状に形成されている。第一側板３７及び第二側板４０は本体部の３３の両面に密着した状態で、ボルト・ナットにより固定されている。本体部３３を第一側板３７及び第二側板４０で挟持したことにより、本体部３３の第一ジグザグ溝３４と第一側板３７との間に第一ジグザグ流路４３が形成され、本体部３３の第二ジグザグ溝３５と第二側板４０との間に第二ジグザグ流路４４が形成される。第一ジグザグ流路４３と第二ジグザグ流路４４は、各連通孔３６を介して連通している。第一ジグザグ流路４３の終端部は、第一流路３９を介して流体入口３８に連通し、第一ジグザグ流路４３の終端部の反対側に位置する第二ジグザグ流路４４の終端部は、第二流路４２を介して流体出口４１に連通している。
【００４２】
次に、本発明の第三の実施形態である静的流体混合器の作用について説明する。
【００４３】
静的流体混合器の上流側で水と薬液を混合させ、一時的に薬液の濃度が濃くなった状態で流すと、流路内で部分的に濃度が濃くなって流れる薬液は、流体入口３８から流入し、第一流路３９を通って第一ジグザグ流路４３に流れる。第一ジグザグ流路４３を流れる部分的に濃度が濃くなって流れる薬液は、各々の分岐流路となる連通孔３６を介して分割して流れる。このため、部分的に濃度が濃くなって流れる薬液は、時間差で第二ジグザグ流路４４を流れて濃度の濃くなっていない薬液と各々混ざり合い、流体の流れ方向に均一化して混合される。混合後の流体は、第二流路４２を通って流体出口４１から流出する。第三の実施形態の流路の構成は、第二の実施形態と同じであり、流体の流れ方向の濃度分布がムラなく均一化される作用は、第二の実施形態と同様なので説明を省略する。
【００４４】
−第四の実施の形態−
次に、図１１、図１２を参照して、本発明の第四の実施形態である静的流体混合器について説明する。図１１は、第四の実施の形態に係る静的流体混合器の概略構成を示す分解斜視図であり、図１２は、図１１のＣ−Ｃ縦断面図である。第四の実施の形態は、本体部４５ではなく側板４９，５２の内側にジグザグ溝４６，４７を設ける点が第３の実施の形態と異なる。
【００４５】
第四の実施の形態の第一側板４９および第二側板５２はそれぞれＰＴＦＥ製である。第一側板４９の内面には第一ジグザグ溝４６が設けられ、第一側板４９の一側面には流体入口５０が設けられている。流体入口５０は、第一ジグザグ溝４６に面して第一側板４９の側端部を貫通する第一流路５１に連通している。同様に、第二側板５２の内面には第二ジグザグ溝４７が設けられ、第二側板５２の一側面には流体出口５３が設けられている。流体出口５３は、第二ジグザグ溝４７に面して第二側板５２の側端部を貫通する第二流路５４に連通している。なお、第一ジグザグ溝４６と第二ジグザグ溝４７は、向かい合わせたときに、折り返し方向が同一で各々の直線部の流路が平行になるように形成されている。
【００４６】
本体部４５はＰＰ製であり、板状に形成されている。本体部４５の両面には、第一側板４９及び第二側板５２が密着された状態で、ボルト・ナット（図示せず）により固定されている。本体部４５を第一側板４９及び第二側板５２で挟持したことにより、第一側板４９の第一ジグザグ溝４６と本体部４５との間に第一ジグザグ流路５５が形成され、第二側板５２の第二ジグザグ溝４７と本体部４５との間に第二ジグザグ流路５６が形成される。本体部４５には、第一ジグザグ流路５５と第二ジグザグ流路５６とに面する位置に、流路長さにわたり等間隔に複数の貫通孔（連通孔４８）が開口され、第一ジグザグ流路５５と第二ジグザグ流路５６は連通孔４８を介して連通している。
【００４７】
次に、本発明の第四の実施形態である静的流体混合器の作用について説明する。
【００４８】
静的流体混合器の上流側で水と薬液を混合させ、一時的に薬液の濃度が濃くなった状態で流すと、流路内で部分的に濃度が濃くなって流れる薬液は、流体入口５０から流入して第一流路を通って第一ジグザグ流路５５に流れる。第一ジグザグ流路５５を流れる部分的に濃度が濃くなって流れる薬液は各々の分岐流路となる連通孔４８によって分割して流れ、部分的に濃度が濃くなって流れる薬液は時間差で第二ジグザグ流路５６を流れて濃度の濃くなっていない薬液と各々混ざり合うことで流体の流れ方向に均一化して混合され、第二流路を通って流体出口５３から流出する。第四の実施形態の流体の流れ方向の濃度分布がムラなく均一化される作用は、第三の実施形態と同様なので説明を省略する。
【００４９】
本実施形態では、第一ジグザグ溝４６を第一側板４９に、第二ジグザグ溝４７を第二側板５２にそれぞれ形成し、これらに連通する連通孔４８を本体部４５に設けた。このため、連通孔４８の個数や配置を変えた本体部４５を交換することで、用途によって流体の流れ方向の均一化を変化させて調整することができる。なお、第二、第三、第四の実施形態では、ジグザグの折り返し方向を互いに同一方向として第一、第二ジグザグ流路を形成したが、ジグザグの折り返し方向を互いに反対方向としても良い。
【００５０】
第二、第三、第四の実施形態では、本体部の両側に正方形状の板を取り付けて第一、第二ジグザグ流路を形成したが、長方形や円形の板を用いても良く、本体部の断面形状も矩形状以外であってもよい。本体形状に合わせて例えば湾曲したジグザグ溝を形成しても良い。設置スペースに合わせて第一、第二ジグザグ流路を形成してもよく、これにより設置箇所の状況に柔軟に対応が可能である。ジグザグ溝は、小さいサイズでも切削加工し易い形状であるため、小口径のサイズでの製造が容易である。
【００５１】
−第五の実施の形態−
以下、図１３を参照して、本発明の第五の実施形態である静的流体混合器について説明する。図１３は、第五の実施の形態に係る静的流体混合器の概略構成を示す斜視図である。第五の実施の形態では、第一の実施の形態と同様、例えばチューブなどを配管接続することで静的流体混合器を構成する。
【００５２】
第五の実施の形態に係る静的流体混合器は、流体の流入する流体入口６１と、流体入口６１に接続する直線状の第一流路６２と、流体の流出する流体出口６３と、流体出口６３に接続し、第一流路６２と平行な直線状の第二流路６４と、第一流路６２の端部に接続された第一ジグザグ流路６５と、第二流路６４の端部に接続された第二ジグザグ流路６６とを有する。第一ジグザグ流路６５と第二ジグザグ流路６６は、それぞれ円筒を長手方向に縦割りにした半円筒状となるように円周方向にジグザグに長手方向に延設され、両者は円筒の軸線に対して対称に、互いに対向するように配置されている。
【００５３】
第一ジグザグ流路６５および第二ジグザグ流路６６には、互いに対向するジグザグ経路の周方向中央部において略直線状の複数の分岐流路６７ａ〜６７ｈが接続されている。これら分岐流路６７ａ〜６７ｈは、互いに平行に設けられ、第一ジグザグ流路６５と第二ジグザグ流路６６は、分岐流路６７ａ〜６７ｈを介して複数個所で連通している。第一ジグザグ流路６５の他端部には分岐流路６７ｈの一端部が接続され、分岐流路６７ｈの他端部は第二ジグザグ流路６６の他端部に接続されている。すなわち、複数の分岐流路６７ａ〜６７ｈは、第一ジグザグ流路６５上の異なる位置から各々分岐し、第二ジグザグ流路６６上の異なる位置において第二ジグザグ流路６６と各々接続している。
【００５４】
次に、本発明の第五の実施形態である静的流体混合器の作用について説明する。
【００５５】
静的流体混合器の上流側で水と薬液を混合させ、一時的に薬液の濃度が濃くなった状態で流すと、流路内で部分的に濃度が濃くなって流れる薬液は、流体入口６１から第一流路６２に流入して第一ジグザグ流路６５に流れる。部分的に濃度が濃くなって流れる薬液が第一ジグザグ流路６５の分岐流路６７ａの接続した箇所を流れた時点で、その一部が分岐流路６７ａを流れて第二ジグザグ流路６６を通って第二流路６４から流体出口６３へと流れる。残りの薬液は第一ジグザグ流路６５の下流側へ流れて行き、また、部分的に濃度が濃くなって流れる残りの薬液が分岐流路６７ｂの接続した箇所を流れた時点で、その一部が分岐流路６７ｂを流れて第二ジグザグ流路６６を通って第二流路６４から流体出口６３へと流れる。残りの薬液は第一ジグザグ流路６５の下流側へ流れて行き、さらに、部分的に濃度が濃くなって流れる残りの薬液は、分岐流路６７ｂを流れた薬液と同様に分岐流路６７ｃの接続した箇所を流れた時点で、その一部が分岐流路６７ｃを流れて第二ジグザグ流路６６を通って第二流路６４から流体出口６３へと流れる。以下、分岐流路６７ａ、６７ｂ、６７ｃと同様に部分的に濃度が濃くなって流れる残りの薬液は分岐流路６７ｄ、６７ｅ、６７ｆ、６７ｇ、６７ｈを流れて第二ジグザグ流路６６を通って第二流路６４から流体出口６３へと流れる。
【００５６】
このとき、分岐流路６７ａを流れる部分的に濃度が濃くなった薬液の一部は、他の部分的に濃度が濃くなって流れる薬液よりも早く流体出口６３から流出する。さらに部分的に濃度が濃くなった溶液の一部は、時間差で分岐流路６７ｂ、分岐流路６７ｃ、分岐流路６７ｄ、分岐流路６７ｅ、分岐流路６７ｆ、分岐流路６７ｇ、または分岐流路６７ｈのいずれかを通過し、部分的に濃度が濃くなって流れる薬液の一部ずつが流体出口６３から流出する。つまり、流路内で部分的に濃度が濃くなって流れる薬液は静的流体混合器よって時間差で８つに分割されて流れることとなり、濃度の濃くなっていない薬液と各々混ざり合うことで流体の流れ方向の濃度分布をムラなく均一化して混合することができる。このとき各々の分岐流路の内径が略同一だと、部分的に濃度の濃くなって流れる薬液はほぼ８等分に分割されるので、流体の流れ方向の濃度分布をムラなくより均一化して混合することができる。
【００５７】
なお、図１３では、分岐流路６７ａ〜６７ｈを円筒の軸線に沿って等間隔に設けたが、各々の分岐流路６７ａ〜６７ｈを流れる流体に付与する時間差を調節するため、接続される位置を自由に設定したり、第一ジグザグ流路６５を第一流路６２と接続した一端部から他端部に向かって通路断面積を漸次小さくなるように形成したり、同様に第二ジグザグ流路６６を第二流路６４と接続した一端部から他端部に向かって通路断面積を漸次小さくなるように形成しても良い。分岐流路６７ａ〜６７ｈの数も特に限定されない。分岐流路６７ａ〜６７ｈの数を多く設ける方が、流体の流れ方向の濃度分布をムラなくより細かく均一化することができる。
【００５８】
−第六の実施の形態−
次に、図１４〜図１６を参照して、本発明の第六の実施形態である静的流体混合器について説明する。第六の実施の形態では、本体部６８がＰＴＦＥ製であり、略円柱状、すなわち円柱状もしくはほぼ円柱状に形成されている。図１４は、第六の実施の形態に係る静的流体混合器の概略構成を示す縦断面図であり、図１５（ａ），（ｂ）はそれぞれ図１４の本体部の正面図および背面図である。
【００５９】
本体部６８の外周面には円筒を縦割りで半円筒部分に各々範囲を分け、その外周面の一方側に第一ジグザグ溝７３が設けられ、外周面の他方側に第二ジグザグ溝７４が設けられている。これら第一および第二ジグザグ溝７３，７４は、軸線に対して互いに対称になるように配置されている。本体部６８の中央部には、第一ジグザグ溝７３の底面から第二ジグザグ溝７４の底面にかけて複数の貫通孔（連通穴７５）が長手方向等間隔に開口されている。
【００６０】
筐体としての円筒体７６は例えばＰＰ製であり、略円筒形状を呈する。円筒体７６は、その内径が本体部６８の外径と略同径であり、焼きばめによって本体部６８の外周面にシールされた状態で嵌合固着されている。本体部６８に円筒体７６を嵌合させたことにより、本体部６８の第一ジグザグ溝７３と円筒体７６との間に第一ジグザグ流路７７が形成され、本体部６８の第二ジグザグ溝７４と円筒体７６との間に第二ジグザグ流路７８が形成される。
【００６１】
第一ジグザグ流路７７と第二ジグザグ流路７８は複数の連通孔７５を介して長手方向複数個所で互いに連通している。円筒体７６の外周面には流体入口６９及び流体出口７１が設けられている。流体入口６９は、円筒体７６を貫通する第一流路７０を介して第一ジグザグ流路７７の終端部に連結し、流体出口７１は、円筒体７６を貫通する第二流路７２を介して第二ジグザグ流路７８の終端部に連結している。
【００６２】
なお、筐体としての円筒体７６は、本体部６８とシールした状態で嵌合されているのであればどのような方法で嵌合されても良く、シール方法としてはＯリングを用いたり、チューブなどの軟質部材からなる円筒体７６を用いて密着させても良い。焼きばめの他に、溶接や接着で接合しても良い。円筒体７６と本体部６８を、有底円筒状の円筒体を本体部６８に嵌合させ、キャップナットによって円筒体をシールリングで本体部６８の外周面にシールされた状態で固定しても良く、円筒体７６に本体部６８を螺合させても良い。
【００６３】
次に、本発明の第六の実施形態である静的流体混合器の作用について説明する。
【００６４】
静的流体混合器の上流側で水と薬液を混合させ、一時的に薬液の濃度が濃くなった状態で流すと、流路内で部分的に濃度が濃くなって流れる薬液は、流体入口６９から流入して第一流路７０から第一ジグザグ流路７７に流れる。第一ジグザグ流路７７を流れる部分的に濃度が濃くなった薬液は、各々の連通孔７５によって分割して流れ、部分的に濃度が濃くなって流れる薬液は、時間差で第二ジグザグ流路７８を流れて濃度の濃くなっていない薬液と各々混ざり合うことで流体の流れ方向に均一化して混合される。第六の実施形態の流体の流れ方向の濃度分布がムラなく均一化される作用は、第五の実施形態と同様なので説明を省略する。
【００６５】
本実施形態の静的流体混合器によれば、第一ジグザグ溝７３の底面から第二ジグザグ溝７４の底面に至る連通孔７５を容易に形成することができる。このため、連通孔７５の設置位置や設置する数を自由に設けることができ、流れの時間差を細かく均等に調節することができ、流体の流れ方向の濃度分布をムラなくより細かく均一化することができる。また、本実施形態の静的流体混合器は、流路の複雑さの割りに加工が比較的容易であり、部品点数も少ないので、容易に製造することができる。また、流路構造が小さくまとめられているため、静的流体混合器を小型化することができ、配管スペースを取らずに設置することができる。静的流体混合器を配管ラインに接続する際も、流体入口６９と流体出口７１に各々継手等で接続するだけで施工が完了するため、配管施工が容易であり、短時間で配管施工を行うことができる。
【００６６】
第六の実施形態における本体部６８を製造する場合、本体部６８は例えば射出成形によって形成される。本体部６８の第一ジグザグ溝７３及び第二ジグザグ溝７４は、例えば螺旋のように軸線に対して斜めに交わることが無く、軸線に対して垂直に交わる平面で形成される。このため、第一、第二ジグザグ溝７３、７４の折り返し部分のある面（図１５（ａ））とその反対側の面（図１５（ｂ））とで金型を割るように形成すれば、金型製作におけるキャビティ構造がシンプルとなり、金型製作が容易で、アンダーカットとなる部分も無く成形時に型抜きも容易に行うことができる。
【００６７】
ここで連通孔７５は、各々の通路断面積が略同一に形成されることが望ましい。これにより各々の連通孔７５によって分割される流体の流量が各々一定で流れ、静的流体混合器に流入した流体は、連通孔７５の個数でほぼ等しく分割されて各々時間差をつけて合流して流れるようになり、濃度分布をムラなく均一化することができる。
【００６８】
なお、第一ジグザグ流路８８を流れる流体は、各々の連通孔８６から流体が分割して流れることで圧損が発生して第一ジグザグ流路８８の下流側の流速が低下するおそれがある。したがって、図１６に示すように第一ジグザグ流路８８は、第一流路８１と接続した一端部側から流れ方向他端部側に向かって通路断面積が漸次小さくなるように形成されることが好ましい。このように第一ジグザグ流路８８の通路断面積が漸次小さくすることで、圧損が起こっても流体が一定の速度で流れるようになり、分割して流れる流体の時間差を安定させることができる。
【００６９】
同様に、第二ジグザグ流路８９は、第二流路８３と接続した一端部から他端部に向かって通路断面積が漸次小さくなるように形成されることが好ましい。これにより、第一ジグザグ流路８８から最初の連通孔８６を介して第二ジグザグ流路８９へと流れる流体をいち早く流体出口８２を介して流出させるとともに、第一ジグザグ流路８８の下流にいくに従い、連通孔８６を介して第二ジグザグ流路８９を流れる流体の流速を徐々に遅くさせ、流体の時間差をより明確にすることができる。
【００７０】
なお、図１６では、第一、第二ジグザグ溝８４、８５の底面位置を合わせた本体部７９として、本体部７９の外周面を流体入口８０及び流体出口８２のある一端部側から他端部側に向かって漸次縮径するように設け、この外周面形状に合わせた円筒体８７を嵌合して第一、第二ジグザグ流路８８、８９を形成したが、第一、第二ジグザグ流路８８、８９の通路断面積を第一流路８１、第二流路８３と各々接続した一端部から他端部に向かって漸次小さくする方法はこれに限らない。例えば第一、第二ジグザグ溝８４、８５の深さを漸次浅くしたり（図示せず）、ジグザグ溝の幅を漸次狭くしたり（図示せず）、これらを複合しても良い。
【００７１】
−第七の実施の形態−
次に、図１７を参照して、本発明の第七実施形態である静的流体混合器について説明する。図１７は、第七の実施の形態に係る静的流体混合器の概略構成を示す縦断面図であり、フェルール継手を用いた形状の静的流体混合器を示している。この流体混合器は、略円柱状の本体部９９と、本体部９９の周囲を覆う一対の円筒部材（第一円筒部９１，第二円筒部９２）とを有する。なお、第一、第二円筒部９１，９２は筐体を構成する。
【００７２】
本体部９９と円筒部材９１、９２は、例えばＳＵＳ３０４により構成されている。第一円筒部９１の一端部外周にはフランジ部９５が設けられ、他端部外周には軸対称の位置に突出して各々流体入口９７及び流体出口９８となる開口が設けられている。流体入口９７の外周及び流体出口９８の外周にはフェルール継手部９３、９４が各々設けられ、流体入口９７と第一円筒部９１内とを連通させる第一流路１０５、流体出口９８と第一円筒部９１内とを連通させる第二流路１０６が設けられている。第二円筒部９２は有底円筒状であり、開口した一端部外周にはフランジ部９６が設けられている。
【００７３】
本体部９９の外周面には、第六の実施の形態と同様、円筒を縦割りで半円筒部分に各々範囲を分けて第一ジグザグ溝１０２と第二ジグザグ溝１０３が設けられ、これらは軸線に対して対称になるように配置されている。第一ジグザグ溝１０２の底面には第二ジグザグ溝１０３に連通する複数の分岐流路となる連通孔１０４が等間隔の距離毎に設けられている。本体部９９の長手方向両端部は第一、第二円筒部９１、９２の内周面に合わせた形状とされ、本体部９９の外周は第一、第二円筒部９１、９２の内周と略同径である。
【００７４】
本体部９９は、第一、第二円筒部９１、９２のフランジ部９５、９６の開口部から嵌挿され、第一、第二円筒部９１，９２内に収容される。この状態で、各々のフランジ部９５、９６の端面間にガスケット１０１を挟持し、フランジ部９５、９６をクランプ１００で連結することにより、本体部９９が第一、第二円筒部９１，９２内に固定される。これにより第一、第二円筒部９１，９２と本体部９９の第一ジグザグ溝１０２の間に第一ジグザグ流路が形成され、第一、第二円筒部９１，９２と本体部９９の第二ジグザグ溝１０３の間に第二ジグザグ流路が形成される。このとき第一円筒部９１の第一流路１０５は、第一ジグザグ流路の端部に連通し、第二流路１０６は第二ジグザグ流路の端部に連通する。
【００７５】
なお、本実施形態のフランジ部９５、９６の接続はフェルール継手の接続方法と同様であり、フランジ部９５，９６にフェルール継手を用いても良い。図示した以外の形状に筐体を構成してもよく、その場合にも、フェルール継手を用いて組立容易に静的流体混合器を形成することができる。
【００７６】
次に第七の実施形態の作用について説明する。
【００７７】
静的流体混合器に流入した流体は、流体入口９７から本体部９９の第一ジグザグ溝１０２の形成する第一ジグザグ流路へ流入する。本体部９９内の流路を流れることで流体の流れ方向の濃度分布がムラなく均一化される作用は、第五の実施形態と同様なので説明を省略する。均一化した流体は第二ジグザグ溝１０３の形成する第二ジグザグ流路を通って流体出口９８から流出される。本実施形態の静的流体混合器は、分解及び組立が容易であり、フェルール継手部９３、９４によって配管ラインへの取り付け取り外しも容易である。このため、特に分解して部品を洗浄して組み立てる作業が頻繁に行われる食品分野において好適に使用できる。
【００７８】
−第八の実施の形態−
次に、図１８を参照して、本発明の第八の実施形態である流体混合器について説明する。図１８は、第八の実施の形態に係る流体混合器の概略構成を示す縦断面図である。第八の実施の形態は、ストレーナー形状の静的流体混合器であり、ボディ１１１とボディ１１１内に収容される本体部１２２とを有する。
【００７９】
ボディ１１１は、例えばＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）製であり、一端部が開口された分岐部を有するＴ型管状に形成されている。ボディ１１１の下部の分岐部に中空室１１２が設けられるとともに、中空室１１２の軸線上の壁に台座１１３が設けられ、中空室１１２の下方に開口部１１４が設けられている。ボディ１１１の両端面にはフランジ形状の流体入口１１５及び流体出口１１６が形成され、流体入口１１５と中空室１１２に各々連通する第一流路１１７と、流体出口１１６と中空室１１２に各々連通する第二流路１１８とを有している。ボディ１１１の端部には蓋体１１９が取り付けられる。
【００８０】
蓋体１１９は例えばＰＶＣ製であり、円板状に形成され、蓋体１１９の一端部外周には鍔部１２０が設けられている。蓋体１１９はキャップナット１２１によりボディ１１１に取り付けられる。キャップナット１２１は例えばＰＶＣ製であり、円筒状に形成されている。キャップナット１２１の一方の端部内周には、ボディ１１１の開口部１１４の外周に設けられた雄ネジ部に螺着される雌ネジ部が設けられ、もう一方の端部には、内周方向へ突出する内鍔部が設けられている。キャップナット１２１は、ボディ１１１の雄ネジ部に螺着され、キャップナット１２１の内鍔部が蓋体１１９の鍔部１２０の端面に当接する。これにより蓋体１１９が固定される。なお、ボディ１１１と蓋体１１９は筐体を形成する。
【００８１】
本体部１２２は例えばＰＶＣ製であり、略円柱状に形成されている。本体部１２２の周方向片側の外周面には第一ジグザグ溝１２３が設けられ、周方向反対側の外周面には第二ジグザグ溝１２４が設けられている。本体部１２２の中央には、各第一ジグザグ溝１２３の底面から各第二ジグザグ溝１２４の底面にかけて長手方向等間隔に連通孔１２５が設けられている。本体部１２２の外周はボディ１１１の中空室１１２の内周と略同径に形成されている。本体部１２２は、ボディ１１１の開口部１１４から中空室１１２に挿入されて中空室１１２に嵌合され、本体部１２２の長手方向一端部は台座１１３に当接している。
【００８２】
本体部１２２の長手方向他端部外周には環状溝が設けられ、環状溝にＯリングが収容されて、本体部１２２と開口部１１４の内周面とがＯリングによりシールされている。中空室１１２には、第一ジグザグ溝１２３により第一ジグザグ流路が形成され、第二ジグザグ溝１２４により第二ジグザグ流路が形成されている。第一ジグザグ流路と第二ジグザグ流路は複数の連通孔１２５を介して連通し、第一ジグザグ流路の端部はボディ１１１の第一流路１１７に、第二ジグザグ流路の端部はボディ１１１の第二流路１１８にそれぞれ連通している。
【００８３】
なお、蓋体１１９と本体部１２２を一体で設けても良い。また、キャップナット１２１を用いずに蓋体１１９に雌ねじ部を形成してボディ１１１に螺着しても良く、ボディ１１１の開口部１１４に雌ねじ部を設けて雄ねじ部を有する蓋体１１９を螺着しても良い。また、固定方法は、ボディ１１１と蓋体１１９とを固着できるのであれば螺着以外でもよく、バヨネットやフェルールやねじなど特に限定されない。
【００８４】
次に第八の実施形態の作用について説明する。
【００８５】
静的流体混合器に流入した流体は、ボディ１１１の流体入口１１５から第一流路１１７を通って本体部１２２外周の第一ジグザグ流路へ流入し、連通孔１２５を介して第二ジグザグ流路へと流れる。このとき、本体部１２２内の流路を流れることで流体の流れ方向の濃度分布がムラなく均一化されるが、この点は第二の実施形態と同様なので説明を省略する。均一化された流体は第二ジグザグ流路から第二流路１１８を通って流体出口１１６から流出される。本実施形態の静的流体混合器は、分解及び組立が容易であり、特に分解して部品を洗浄して組み立てる作業が頻繁に行われる食品分野において、好適に使用できる。
【００８６】
次に、図１９、図２０を参照して以上の静的流体混合器を用いた装置について説明する。
【００８７】
本発明の実施形態に係る静的流体混合器は、例えば流体の温度または濃度が経時的に変化するライン内に適用される。すなわち、例えばライン内にヒーターを設置し、このヒーターで加熱される時間軸に対する流体の温度にバラツキが生じることで流体の温度が経時的に変化するものや、槽内に浸した固形物を流体内へ溶出させて流すラインで溶出した濃度が経時的に変化するものなどに適用され、静的流体混合器内を用いることでラインの流体の温度または濃度を均一化することができる。なお、流体として流す物質は気体または流体であれば特に限定されない。
【００８８】
図１９は、本実施形態に係る静的流体混合器を用いた装置の一例を示す図である。図では、２つの物質が各々流れるライン１３１、１３２の合流部１３３の下流側に静的流体混合器１３６が配置されている。各物質はそれぞれポンプ１３４，１３５により供給される。このため、ポンプ１３４、１３５の脈動などにより、流体が合流したときの混合比率が経時的に変化することがあるが、静的流体混合器１３６により物質の混合比率が均一化されることで、時間軸に対して温度や濃度を一定にすることができる。なお、各ライン１３１，１３２に高温流体と低温流体をそれぞれ流した状態で、例えば高温流体が不均一に流れて時間軸に対する流体の温度にバラツキが生じる場合や、既定濃度の流体を他の流体と混合させたときに、混合流体の濃度が経時的に変化する場合などにも有効である。このときの流体は気体、液体、固体、粉体等のいずれでも良く、固体、粉体については、あらかじめ気体または液体と混合しても良い。なお、３つ以上の物質が流れるラインを合流させるように装置を構成し、３つ以上の物質が静的流体混合器によって混合されるようにしても良い。
【００８９】
図２０は、図１９の変形例を示す図である。図２０では、２つの物質が各々流れるライン１３７、１３８の合流部１３９の下流側に本実施形態に係る静的流体混合器１４０を配置するとともに、静的流体混合器１４０の下流側に他の物質が流れるライン１４１が合流する合流部１４２を設け、合流部１４２の下流側にも静的流体混合器１４３を配置している。これにより３つ以上の物質を同時に混合すると混合ムラが生じる場合に、最初に混合した２つの物質を均一化した後に他の物質を混合して均一化させることで効率よく混合ムラのない均一な混合を行うことができる。例えば水と油と界面活性剤とを混合する場合において、一度に全部を混ぜるとうまく混ざらずに混合ムラが生じるので、予め水と界面活性剤を混合した後で油と混合することによりムラなく均一に混合することができる。水と硫酸を混合して希釈した後、その混合物にアンモニアガスを混合してアンモニアガスを吸収させたり、水と硫酸を混合して希釈した後、その混合物に珪酸ソーダを混合してｐＨ調整させる場合にも、好適に用いることができる。なお、最初に３つ以上の物質を合流させても良く、途中で２つ以上の物質を合流させても良い。また、静的流体混合器を３つ以上直列に配置し、段階的に他の物質を混合するようにしても良い。
【００９０】
本装置によって混合される異種流体の組み合わせについてさらに説明する。図１９の装置において、一方の物質が流れるライン１３１には水、他方の物質の流れるライン１３２にはｐＨ調整剤、液体肥料、漂白剤、殺菌剤、界面活性剤または液体薬品のいずれかを流すようにしてもよい。
【００９１】
この場合、水は、純水、蒸留水、水道水、工業用水など混合させる物質の条件に合う水であれば特に限定されない。また水の温度も特に限定されず、温水や冷水であっても良い。ｐＨ調整剤は、混合する液体のｐＨ調整に用いられる酸、アルカリであれば良く、塩酸、硫酸、硝酸、フッ酸、カルボン酸、クエン酸、グルコン酸、コハク酸、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、水酸化ナトリウム水溶液などが挙げられる。液体肥料は、農業用の液状の肥料であれば良く、糞尿や化学肥料などが挙げられる。
【００９２】
漂白剤は化学物質の酸化、還元反応を利用して色素を分解するものであれば良く、次亜塩素酸ナトリウム、過炭酸ナトリウム、過酸化水素、オゾン水、二酸化チオ尿素、亜二チオン酸ナトリウムなどが挙げられる。殺菌剤は病原性あるいは有害性を有する微生物を殺すための薬剤であり、ヨードチンキ、ポビドンヨード、次亜塩素酸ナトリウム、クロル石灰、マーキュロクロム液、グルコン酸クロルヘキシジン、アクリノール、エタノール、イソプロパノール、過酸化水素水、塩化ベンザルコニウム、塩化セチルピリジニウム、クレゾール石鹸液、亜塩素酸ナトリウム、過酸化水素、次亜塩素酸ナトリウム、次亜塩素酸水、オゾン水などが挙げられる。
【００９３】
界面活性剤は分子内に水になじみやすい部分（親水基）と、油になじみやすい部分（親油基・疎水基）を持つ物質であり、脂肪酸ナトリウム、脂肪酸カリウム、モノアルキル硫酸塩、アルキルポリオキシエチレン硫酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、モノアルキルリン酸塩、アルキルトリメチルアンモニウム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム塩、アルキルベンジルジメチルアンモニウム塩、アルキルジメチルアミンオキシド、アルキルカルボキシベタイン、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、脂肪酸ソルビタンエステル アルキルポリグルコシド 脂肪酸ジエタノールアミド、アルキルモノグリセリルエーテル、アルファスルホ脂肪酸エステルナトリウム、直鎖アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、アルキル硫酸エステルナトリウム、アルキルエーテル硫酸エステルナトリウム、アルファオレフィンスルホン酸ナトリウム、アルキルスルホン酸ナトリウム、しょ糖脂肪酸エステルソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、脂肪酸アルカノールアミド、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、アルキルアミノ脂肪酸ナトリウム、アルキルベタイン、アルキルアミンオキシド、アルキルトリメチルアンモニウム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム塩などが挙げられる。
【００９４】
また、液体薬品の範疇に入るのであれば上記のカテゴリに入らない液体薬品を用いても良く、塩酸、硫酸、酢酸、硝酸、蟻酸、フッ酸、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウム、水酸化アンモニウム珪酸ソーダ、油などが挙げられる。なお、ここに挙げた液体薬品は上記のカテゴリに該当するものとして使用されることもある。また、一方の物質が流れるライン１３１に水、他方の物質の流れるライン１３２にお湯を流しても良く、水とお湯を混ぜて均一で一定の温度に混合させるようにしてもよい。
【００９５】
また、一方の物質が流れるライン１３１に第一の液体薬品、他方の物質の流れるライン１３２に第二の液体薬品または金属を流し、これらを流体混合器１３６で混合させるようにしても良い。ここで、第一、第二液体薬品は混ぜることが可能である液体薬品であれば良く、上記の液体薬品やそれ以外の液体薬品でも良い。例えばフォトレジストとシンナーなどが挙げられる。また、液体薬品は化粧品であっても良い。化粧品は、洗顔料、クレンジング、化粧水、美容液、乳液、クリーム、ジェルといった肌質自体を整えることを目的とする基礎化粧品や、口臭、体臭、あせも、ただれ、脱毛などの防止、育毛又は除毛、ねずみや害虫駆除などの医薬部外品に当たる薬用化粧品などが挙げられる。
【００９６】
金属は主に有機金属化合物であり、微小な粒状、粉体または有機溶剤等に溶解させた液体で使用される。有機金属化合物は、クロロ（エトキシカルボニルメチル）亜鉛のような有機亜鉛化合物、ジメチル銅リチウムのような有機銅化合物、グリニャール試薬、ヨウ化メチルマグネシウム、ジエチルマグネシウムのような有機マグネシウム化合物、n-ブチルリチウムのような有機リチウム化合物、金属カルボニル、カルベン錯体、フェロセンをはじめとするメタロセンなどの有機金属化合物、パラフィンオイルに溶解させた単元素や多元素混合標準液などが挙げられる。また、ケイ素、ヒ素、ホウ素などの半金属の化合物やアルミニウムのような卑金属も含まれる。有機金属化合物は石油化学製品の製造や有機重合体の製造において触媒として好適に使用される。
【００９７】
また、一方の物質が流れるライン１３１に廃液、他方の物質の流れるライン１３２にｐＨ調整剤または凝集剤を流し、これらを流体混合器１３６で混合させるようにしても良い。ｐＨ調整剤は上記のｐＨ調整剤が用いられ、凝集剤は廃液の凝集を行うことができるものなら特に限定されず、硫酸アルミニウム、ポリ硫酸第二鉄、ポリ塩化アルミニウム、ポリシリカ鉄、硫酸カルシウム、塩化第二鉄、消石灰などが挙げられる。微生物は廃液の発酵や分解を促すものであれば良く、カビ、酵母など菌類や、バクテリアなどの細菌類などが挙げられる。
【００９８】
また、一方の物質が流れるライン１３１に第一の石油類、他方の物質の流れるライン１３２に第二の石油類、添加剤、または水を流し、これらを静的流体混合器１３６で混合させるようにしても良い。ここで第一、第二の石油類とは、炭化水素を主成分として他に少量の硫黄、酸素、窒素などさまざまな物質を含む液状の油のことであり、ナフサ（ガソリン）、灯油、軽油、重油、潤滑油、アスファルトなどが挙げられる。ここで言う添加剤は石油類の品質向上や保持のために添加されるものを指し、潤滑油添加剤として洗浄分散剤、酸化防止剤、粘度指数向上剤・流動点降下剤、油性向上剤・極圧添加剤、摩耗防止剤、防錆・防食剤など、グリース添加剤として構造安定剤、充填剤など、燃料油添加剤などが挙げられる。ここで言う水は、純水、蒸留水、水道水、工業用水など混合させる物質の条件に合う水であれば特に限定されない。また水の温度も特に限定されず、温水や冷水であっても良い。
【００９９】
また、一方の物質が流れるライン１３１に第一の樹脂、他方の物質の流れるライン１３２に第二の樹脂、溶剤、硬化剤、着色剤を流し、これらを静的流体混合器１３６で混合させるようにしても良い。ここで言う樹脂とは、溶融樹脂、液体樹脂などの接着剤の主成分、塗料の塗膜形成成分のことである。溶融樹脂は射出成形や押し出し成形可能な樹脂なら特に限定されず、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、ＡＢＳ樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド、ナイロン、ポリアセタール、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトンなどが挙げられる。
【０１００】
液体樹脂などの接着剤の主成分はアクリル樹脂系接着剤、α-オレフィン系接着剤、ウレタン樹脂系接着剤、エーテル系セルロース、エチレン-酢酸ビニル樹脂接着剤、エポキシ樹脂系接着剤、塩化ビニル樹脂溶剤系接着剤、クロロプレンゴム系接着剤、酢酸ビニル樹脂系接着剤、シアノアクリレート系接着剤、シリコーン系接着剤、水性高分子-イソシアネート系接着剤、スチレン-ブタジエンゴム溶液系接着剤、スチレン-ブタジエンゴム系ラテックス接着剤、ニトリルゴム系接着剤、ニトロセルロース接着剤、反応性ホットメルト接着剤、フェノール樹脂系接着剤、変成シリコーン系接着剤、ポリアミド樹脂ホットメルト接着剤、ポリイミド系接着剤、ポリウレタン樹脂ホットメルト接着剤、ポリオレフィン樹脂ホットメルト接着剤、ポリ酢酸ビニル樹脂溶液系接着剤、ポリスチレン樹脂溶剤系接着剤、ポリビニルアルコール系接着剤、ポリビニルピロリドン樹脂系接着剤、ポリビニルブチラール樹脂系接着剤、ポリベンズイミダソール接着剤、ポリメタクリレート樹脂溶液系接着剤、メラミン樹脂系接着剤、ユリア樹脂系接着剤、レゾルシノール系接着剤などが挙げられる。塗料の塗膜形成成分としては、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂などが挙げられる。
【０１０１】
溶剤としてはヘキサン、ベンゼン、トルエン、ジエチルエーテル、クロロホルム、酢酸エチル、テトラヒドロフラン、塩化メチレン、アセトン、アセトニトリル、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリドン、エタノール、メタノールなどが挙げられる。硬化剤としてはポリアミン、酸無水物、アミン類、過酸化物、サッカリンなどが挙げられる。着色剤としては、亜鉛華、鉛白、リトポン、二酸化チタン、沈降性硫酸バリウム、バライト粉、鉛丹、酸化鉄赤、黄鉛、亜鉛黄、ウルトラマリン青、フェロシアン化鉄カリ、カーボンブラックなどの顔料が挙げられる。
【０１０２】
ここで上記樹脂が溶融樹脂の場合、成形機や押出機から静的流体混合器１３６に溶融樹脂を流す装置を形成しても良い。例えば成形機の場合は、成形機のノズルと金型の間に静的流体混合器１３６を配置して射出成形を行えばよく、押出機の場合は、押出機とダイの間に静的流体混合器１３６を配置して押出成形を行えばよい。この場合、樹脂内の温度を均一化させ樹脂の粘土を安定させて厚みムラや内部応力の発生を抑えることができ、色ムラをなくすことができる。
【０１０３】
また、一方の物質が流れるライン１３１に第一の食品原料、他方の物質の流れるライン１３２に第二の食品原料、食品添加剤、調味料、不燃性ガス等を流し、これらを静的流体混合器１３６で混合させるようにしても良い。
【０１０４】
第一、第二の食品原料とは配管内を流動可能な飲料または食品であれば良く、日本酒、焼酎、ビール、ウイスキー、ワイン、ウォッカなどのアルコール飲料、牛乳、ヨーグルト、バター、クリーム、チーズ、練乳、乳脂などの乳製品、ジュース、お茶、コーヒー、豆乳、水などの飲料、出汁、味噌汁、コンソメスープ、コーンスープ、豚骨スープなどの飲料食品、その他にもゼリー、こんにゃく、プリン、チョコレート、アイスクリーム、キャンディ、豆腐、練り製品、解き卵、ゼラチンなどの各種食品原料などが挙げられる。また流動可能なら個体や粉体でも良く、小麦粉、片栗粉、強力粉、薄力粉、そば粉、粉ミルク、コーヒー、ココアなどの粉原料や、果肉、ワカメ、ゴマ、青海苔、削り節、パン粉、細かく刻む又はすりおろした食品などの小さい固形食品などが挙げられる。
【０１０５】
食品添加剤は、黒糖、三温糖、果糖、麦芽糖、蜂蜜、糖蜜、メープルシロップ、水飴、エリスリトール、トレハロース、マルチトール、パラチノース、キシリトール、ソルビトール、ソーマチン、サッカリンナトリウム、サイクラミン酸、ズルチン、アスパルテーム、アセスルファムカリウム、スクラロース、ネオテームなどの甘味料、カラメル色素、クチナシ色素、アントシアニン色素、アナトー色素、パプリカ色素、紅花色素、紅麹色素、フラボノイド色素、コチニール色素、アマランス、エリスロシン、アルラレッドＡＣ、ニューコクシン、フロキシン、ローズベンガル、アシッドレッド、タートラジン、サンセットイエローＦＣＦ、ファストグリーンＦＣＦ、ブリリアントブルーＦＣＦ、インジゴカルミンなどの着色料、安息香酸ナトリウム、ε-ポリリジン、しらこたん白抽出物（プロタミン）、ソルビン酸カリウム、ナトリウム、デヒドロ酢酸ナトリウム、ツヤプリシン（ヒノキチオール）などの保存料、アスコルビン酸、トコフェロール、ジブチルヒドロキシトルエン、ブチルヒドロキシアニソール、エリソルビン酸ナトリウム、亜硫酸ナトリウム、二酸化硫黄、クロロゲン酸、カテキンなどの酸化防止剤、香料などが挙げられる。
【０１０６】
調味料は、醤油、ソース、酢、油、ラー油、味噌、ケチャップ、マヨネーズ、ドレッシング、みりんなどの液体のものや、砂糖、塩、胡椒、山椒、粉唐辛子などの粉体のものなどが挙げられる。微生物は食品の発酵や分解を促すものであり、キノコ、カビ、酵母など菌類や、バクテリアなどの細菌類である。菌類としては各種キノコや麹カビ菌などが挙げられ、細菌類として例えばビフィズス菌、乳酸菌、納豆菌などが挙げられる。不燃性ガスとしては炭酸ガスなどが挙げられ、例えば麦汁と炭酸ガスとを混合させてビールを生成するなどに用いられる。
【０１０７】
また、一方の物質が流れるライン１３１に空気、他方の物質の流れるライン１３２に可燃性ガスを流し、これらを静的流体混合器１３６で混合させるようにしても良い。可燃性ガスとしては、メタン、エタン、プロパン、ブタン、ペンタン、アセチレン、水素、一酸化炭素、アンモニア、ジメチルエーテルなどが挙げられる。
【０１０８】
また、一方の物質が流れるライン１３１に第一の不燃性ガス、他方の物質の流れるライン１３２に第二の不燃性ガスまたは蒸気を流し、これらを静的流体混合器１３６で混合させるようにしても良い。不燃性ガスとしては、窒素、酸素、二酸化炭素、アルゴンガス、ヘリウムガス、硫化水素ガス、亜硫酸ガス、硫黄酸化物ガスなどが挙げられる。また、上記の他の組み合わせとして、一方の物質が流れるライン１３１に水、液体薬品、食品原料、他方の物質の流れるライン１３２に空気、不燃性ガス、蒸気を流し、これらを静的流体混合器１３６で混合させるようにしても良い。
【０１０９】
また、一方の物質が流れるライン１３１に第一の合成中間体、他方の物質が流れるライン１３２に第二の合成中間体、添加剤、液体薬品または金属等を流し、これらを静的流体混合器１３６で混合させるようにしても良い。第一、第二の合成中間体とは、目標化合物までの多段階の合成経路の中で現れる合成が途中の段階の化合物のことを言い、複数の薬品を混合させた合成途中のものや、樹脂の精製途中のものや医薬中間体などが挙げられる。
【０１１０】
なお、以上の異種流体を図２０の装置を用いて混合させるようにしても良い。また、図１９、図２０の静的流体混合器を用いた装置において、合流する前の物質の流れる各々のラインにヒーターまたは気化器を設けても良く、静的流体混合器の下流側に熱交換器を設けても良い。さらに、合流する前の一方の物質の流れるラインに計測器を配置し、計測器で計測されたパラメーターに応じて他方の物質の流れるラインのポンプの出力を調整する制御部を設けても良く、他方の物質の流れるラインに制御弁を配置し、計測器のパラメーターに応じて制御弁の開度を調整する制御弁を設けても良い。このとき、計測器は必要な流体のパラメーターを計測できれば流量計、流速計、濃度計、ｐＨ測定器でも良い。また、ラインの合流部の下流側の流路にスタティックミキサーを設置しても良い。この場合、静的流体混合器で流路の軸方向の均一化を行い、スタティックミキサーで流路の径方向均一化を行うので、より均一な流体の混合を行うことができる。
【０１１１】
以上の静的流体混合器における本体部２１、６８、９９、１２２、第一側板２５、第二側板２８、円筒体７６、第一、第二円筒部９１、９２、ボディ１１１、蓋体１１９、キャップナット１２１等の各部品の材質は、樹脂製であればポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリエチレンなどいずれでも良い。特に流体に腐食性流体を用いる場合は、ポリテトラフルオロエチレン、ポリビニリデンフルオロライド、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合樹脂などのフッ素樹脂であることが好ましく、フッ素樹脂製であれば腐食性流体に用いることができ、また腐食性ガスが透過しても配管部材の腐食の心配がなくなるため好適である。本体部２１、第一側板２５、第二側板２８、ボディ１１１を透明または半透明な材質で形成しても良く、この場合には流体の混合の状態を目視で確認できるため好適である。また、静的流体混合器に流す物質によっては各部品の材質は鉄、銅、銅合金、真鍮、アルミニウム、ステンレス、チタンなどの金属や合金であっても良い。
【０１１２】
上記実施の形態では、分岐流路７ａ〜７ｈ，１４，６７ａ〜６７ｈや連通孔２４，３６，４８，７５，８６，１０４，１２５により第一ジグザグ流路と第二ジグザグ流路を流れ方向の複数個所で連通するようにしたが、連通流路の構成は上述したものに限らない。例えば複数の連通流路を各部で異なった形状（例えば断面積の異なる形状）としたり、連通流路の配置されるピッチを長手方向で変更するようにしてもよい。上記実施の形態（例えば図１）では、第一ジグザグ流路５の端部に流体入口１および第一流路２を設け、第二ジグザグ流路６の端部に流体出口３および第二流路４を設けたが、流体入口部および流体出口部の構成は上述したものに限らない。ジグザグ流路の端部に直接、流体入口や流体出口を設けてもよい。図１９では、ライン１３１，１３２と合流部１３３により、図２０では、ライン１３７，１３８，１４１と合流部１３９，１４２により、それぞれ複数の異種流体を合流して導く流路を形成したが、流路形成手段はこれに限らない。
【０１１３】
なお、上記第一の実施の形態〜第八の実施の形態を任意に組み合わせて静的流体混合器を構成してもよい。すなわち、本発明の特徴、機能を実現できる限り、本発明は実施の形態の静的流体混合器に限定されない。
【符号の説明】
【０１１４】
１ 流体入口
２ 第一流路
３ 流体出口
４ 第二流路
５ 第一ジグザグ流路
６ 第二ジグザグ流路
７ａ〜７ｈ 分岐流路
１６ スタティックミキサーエレメント
２１、３３、４５ 本体部
２２、３４、４６ 第一ジグザグ溝
２３、３５、４７ 第二ジグザグ溝
２４、３６、４８ 連通孔
２５、３７、４９ 第一側板
２６、３８、５０ 流体入口
２７、３９、５１ 第一流路
２８、４０、５２ 第二側板
２９、４１、５３ 流体出口
３０、４２、５４ 第二流路
３１、４３、５５ 第一ジグザグ流路
３２、４４、５６ 第二ジグザグ流路
６１ 流体入口
６２ 第一流路
６３ 流体出口
６４ 第二流路
６５ 第一ジグザグ流路
６６ 第二ジグザグ流路
６７ａ〜６７ｈ 分岐流路
６８ 本体部
６９ 流体入口
７０ 第一流路
７１ 流体出口
７２ 第二流路
７３ 第一ジグザグ溝
７４ 第二ジグザグ溝
７５ 連通孔
７６ 円筒体
７７ 第一ジグザグ流路
７８ 第二ジグザグ流路
１３７，１３８，１４１ ライン
１３３，１３９，１４２ 合流部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向するように形成されたジグザグ状の第一ジグザグ流路および第二ジグザグ流路と、
前記第一ジグザグ流路と前記第二ジグザグ流路を流れ方向の複数個所で連通する複数の連通流路と、
前記第一ジグザグ流路の端部に設けられた流体入口部と、
前記第二ジグザグ流路の端部に設けられた流体出口部とを有することを特徴とする静的流体混合器。
【請求項２】
前記第一ジグザグ流路および前記第二ジグザグ流路は、それぞれ曲がり部を介して幅方向一方から他方および幅方向他方から一方へと交互にジグザグ状に形成され、
前記第一ジグザグ流路の曲がり部、およびこの第一ジグザグ流路の曲がり部と長手方向同一位置にある前記第二ジグザグ流路の曲がり部は、互いに同一向きまたは反対向きに形成されていることを特徴とする請求項１に記載の静的流体混合器。
【請求項３】
前記流体入口部および前記流体出口部は、それぞれ前記第一ジグザグ流路および第二ジグザグ流路の長手方向一端部側に設けられ、
前記第一ジグザグ流路および前記第二ジグザグ流路の流路断面積は、長手方向一端部側から他端部側にかけて徐々に小さくされていることを特徴とする請求項１または２に記載の静的流体混合器。
【請求項４】
前記複数の連通流路の流路断面積は、互いに略同一であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の流体混合器。
【請求項５】
本体部と、
該本体部の両面にそれぞれ取り付けられる第一側板および第二側板とを有し、
前記第一ジグザグ流路は、前記本体部と前記第一側板との間に形成され、
前記第二ジグザグ流路は、前記本体部と前記第二側板との間に形成され、
さらに前記連通流路は、前記本体部を貫通して形成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の静的流体混合器。
【請求項６】
前記流体入口部は、前記第一側板を貫通して設けられ、前記流体出口部は、前記第二側板を貫通して設けられていることを特徴とする請求項５に記載の静的流体混合器。
【請求項７】
前記流体入口部および前記流体出口部は、それぞれ前記本体部の側端部を貫通して設けられていることを特徴とする請求項５に記載の静的流体混合器。
【請求項８】
前記第一ジグザグ流路は、前記本体部の表面または前記第一側板の表面に設けられたジグザグ状の溝により形成され、
前記第二ジグザグ流路は、前記本体部の表面または前記第二側板の表面に設けられたジグザグ状の溝により形成されることを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の静的流体混合器。
【請求項９】
略円柱状の本体部と、
前記本体部の外周に嵌合される筐体とを有し、
前記第１ジグザグ流路は、前記本体部の外周面の周方向一方側に設けられたジグザグ状の溝と前記筐体との間に形成され、
前記第二ジグザグ流路は、前記本体部の外周面の周方向他方側に設けられたジグザグ状の溝と前記筐体との間に形成され、
さらに前記連通流路は、前記本体部を貫通して形成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の静的流体混合器。
【請求項１０】
前記筐体の端部にフェルール継手部が設けられていることを特徴とする請求項９に記載の静的流体混合器。
【請求項１１】
前記筐体は、フランジ部を介して長手方向に連結される一対の有底円筒部材からなり、
前記本体部は、前記一対の有底円筒部材の内側に収容され、前記一対の有底円筒部材の前記フランジ部同士が連結されることにより固定されることを特徴とする請求項９または１０に記載の静的流体混合器。
【請求項１２】
前記筐体は、
一端部が開口された分岐部を有するボディと、
前記分岐部の開口を閉塞する蓋体とを有し、
前記分岐部は、中空室を形成するとともに、この中空室を介して前記ボディ内に入口流路と出口流路が形成され、前記本体部は、前記ボディの中空室に嵌合して配置されることを特徴とする請求項９または１０に記載の静的流体混合器。
【請求項１３】
前記第一ジグザグ流路、前記第二ジグザグ流路、前記流体入口部および前記流体出口部の少なくともいずれかに、スタティックミキサエレメントが配置されていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の静的流体混合器。
【請求項１４】
前記スタティックミキサエレメントは、流路軸心回りで所定角度ずつ交互に逆回りで捻られた複数の捻り板が直列に連結されてなることを特徴とする請求項１３に記載の静的流体混合器。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の静的流体混合器と、
この静的流体混合器に複数の異種流体を合流して導く流路を形成する流路形成手段とを備えることを特徴とする静的流体混合器を用いた装置。
【請求項１】
互いに対向するように形成されたジグザグ状の第一ジグザグ流路および第二ジグザグ流路と、
前記第一ジグザグ流路と前記第二ジグザグ流路を流れ方向の複数個所で連通する複数の連通流路と、
前記第一ジグザグ流路の端部に設けられた流体入口部と、
前記第二ジグザグ流路の端部に設けられた流体出口部とを有することを特徴とする静的流体混合器。
【請求項２】
前記第一ジグザグ流路および前記第二ジグザグ流路は、それぞれ曲がり部を介して幅方向一方から他方および幅方向他方から一方へと交互にジグザグ状に形成され、
前記第一ジグザグ流路の曲がり部、およびこの第一ジグザグ流路の曲がり部と長手方向同一位置にある前記第二ジグザグ流路の曲がり部は、互いに同一向きまたは反対向きに形成されていることを特徴とする請求項１に記載の静的流体混合器。
【請求項３】
前記流体入口部および前記流体出口部は、それぞれ前記第一ジグザグ流路および第二ジグザグ流路の長手方向一端部側に設けられ、
前記第一ジグザグ流路および前記第二ジグザグ流路の流路断面積は、長手方向一端部側から他端部側にかけて徐々に小さくされていることを特徴とする請求項１または２に記載の静的流体混合器。
【請求項４】
前記複数の連通流路の流路断面積は、互いに略同一であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の流体混合器。
【請求項５】
本体部と、
該本体部の両面にそれぞれ取り付けられる第一側板および第二側板とを有し、
前記第一ジグザグ流路は、前記本体部と前記第一側板との間に形成され、
前記第二ジグザグ流路は、前記本体部と前記第二側板との間に形成され、
さらに前記連通流路は、前記本体部を貫通して形成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の静的流体混合器。
【請求項６】
前記流体入口部は、前記第一側板を貫通して設けられ、前記流体出口部は、前記第二側板を貫通して設けられていることを特徴とする請求項５に記載の静的流体混合器。
【請求項７】
前記流体入口部および前記流体出口部は、それぞれ前記本体部の側端部を貫通して設けられていることを特徴とする請求項５に記載の静的流体混合器。
【請求項８】
前記第一ジグザグ流路は、前記本体部の表面または前記第一側板の表面に設けられたジグザグ状の溝により形成され、
前記第二ジグザグ流路は、前記本体部の表面または前記第二側板の表面に設けられたジグザグ状の溝により形成されることを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の静的流体混合器。
【請求項９】
略円柱状の本体部と、
前記本体部の外周に嵌合される筐体とを有し、
前記第１ジグザグ流路は、前記本体部の外周面の周方向一方側に設けられたジグザグ状の溝と前記筐体との間に形成され、
前記第二ジグザグ流路は、前記本体部の外周面の周方向他方側に設けられたジグザグ状の溝と前記筐体との間に形成され、
さらに前記連通流路は、前記本体部を貫通して形成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の静的流体混合器。
【請求項１０】
前記筐体の端部にフェルール継手部が設けられていることを特徴とする請求項９に記載の静的流体混合器。
【請求項１１】
前記筐体は、フランジ部を介して長手方向に連結される一対の有底円筒部材からなり、
前記本体部は、前記一対の有底円筒部材の内側に収容され、前記一対の有底円筒部材の前記フランジ部同士が連結されることにより固定されることを特徴とする請求項９または１０に記載の静的流体混合器。
【請求項１２】
前記筐体は、
一端部が開口された分岐部を有するボディと、
前記分岐部の開口を閉塞する蓋体とを有し、
前記分岐部は、中空室を形成するとともに、この中空室を介して前記ボディ内に入口流路と出口流路が形成され、前記本体部は、前記ボディの中空室に嵌合して配置されることを特徴とする請求項９または１０に記載の静的流体混合器。
【請求項１３】
前記第一ジグザグ流路、前記第二ジグザグ流路、前記流体入口部および前記流体出口部の少なくともいずれかに、スタティックミキサエレメントが配置されていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の静的流体混合器。
【請求項１４】
前記スタティックミキサエレメントは、流路軸心回りで所定角度ずつ交互に逆回りで捻られた複数の捻り板が直列に連結されてなることを特徴とする請求項１３に記載の静的流体混合器。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の静的流体混合器と、
この静的流体混合器に複数の異種流体を合流して導く流路を形成する流路形成手段とを備えることを特徴とする静的流体混合器を用いた装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【公開番号】特開２０１１−１０４４８３（Ｐ２０１１−１０４４８３Ａ）
【公開日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２６０１９１（Ｐ２００９−２６０１９１）
【出願日】平成２１年１１月１３日（２００９．１１．１３）
【出願人】（０００１１７１０２）旭有機材工業株式会社 (235)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月１３日（２００９．１１．１３）
【出願人】（０００１１７１０２）旭有機材工業株式会社 (235)
【Ｆターム（参考）】
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