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公開番号2024042883
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-03-29
出願番号2022147802
出願日2022-09-16
発明の名称流体混合器
出願人株式会社神鋼環境ソリューション
代理人個人,個人
主分類B01F 25/42 20220101AFI20240322BHJP(物理的または化学的方法または装置一般)
要約【課題】第1流体と第2流体とを効率よく混合する。
【解決手段】流体混合器30は流路形成体を備え、これに混合流路40が形成される。混合流路40は、主流路と第2流体導入流路42とを含む。主流路は、第1流体導入部41と、合流折返し部43と、混合部44と、を含み、前記混合部44は混合流体導出部46aを含む。前記第1流体導入部41は、第1流体が第1導入方向に沿って合流折返し部43内に導入されることを許容する。合流折返し部43は、第1流体が第2流体とともに折り返して混合流体導出部46aに流れることを許容する。第2流体導入流路42は、第1流体導入部41及び混合流体導出部46aのそれぞれの流路長よりも小さい流路長を有し、第2流体を第1導入方向と逆向きの第2導入方向に沿って合流折返し部43に導入して第1流体に合流させる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
第１流体を流しながら当該第１流体に第２流体を導入して当該第１流体と当該第２流体とを互いに混合するための流体混合器であって、
少なくとも一つの混合流路が形成された流路形成体を備え、
前記少なくとも一つの混合流路は、主流路と第２流体導入流路とを含み、
前記主流路は、第１流体導入部と、合流折返し部と、混合部と、を含み、当該混合部は混合流体導出部を含み、前記第１流体導入部は、前記第１流体が第１導入方向に沿って前記合流折返し部内に導入されることを許容するように前記合流折返し部とつながり、前記合流折返し部は、前記第１流体導入部を通じて前記合流折返し部に導入される前記第１流体が前記第２流体導入流路を通じて前記合流折返し部に導入される前記第２流体とともに折り返して前記混合流体導出部に流れることを許容し、前記混合部は、前記合流折返し部に導入された前記第１流体及び前記第２流体が互いに混合されながら混合流体として流れることを許容するように形成され、前記混合流体導出部は、前記第１流体及び前記第２流体が前記合流折返し部から前記第１導入方向と逆向きの導出方向に流出することを許容するように当該合流折返し部につながり、
前記第２流体導入流路は、前記主流路の前記第１流体導入部及び前記混合流体導出部のそれぞれの流路長よりも小さい流路長を有し、前記第２流体を前記第１導入方向と逆向きの第２導入方向に沿って前記合流折返し部に導入して前記第１流体と合流させるように前記合流折返し部と連通する、流体混合器。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
請求項１に記載の流体混合器であって、前記第２流体導入流路は、前記第１流体導入部から導入される前記第１流体と前記第２流体とを互いに衝突させるように前記合流折返し部とつながる、流体混合器。
【請求項３】
請求項２に記載の流体混合器であって、前記第２導入方向に沿う方向に見て前記第２流体導入流路の出口の少なくとも一部が前記第１流体導入部の出口と重なっている、流体混合器。
【請求項４】
請求項３に記載の流体混合器であって、前記第２導入方向に沿う方向に見て前記第２流体導入流路の出口の全部が前記第１流体導入部の出口と重なっている、流体混合器。
【請求項５】
請求項２に記載の流体混合器であって、前記第２流体導入流路は、前記主流路の前記第１流体導入部及び前記混合流体導出部のそれぞれの流路断面積よりも小さい流路断面積を有する、流体混合器。
【請求項６】
請求項１に記載の流体混合器であって、前記第１導入方向、前記導出方向及び前記第２導入方向は、共通の混合流路面に対してそれぞれ平行である、流体混合器。
【請求項７】
請求項６に記載の流体混合器であって、前記少なくとも一つの混合流路が複数の混合流路を含み、当該複数の混合流路が前記混合流路面と直交する配列方向に沿って配列されている、流体混合器。
【請求項８】
請求項６に記載の流体混合器であって、前記混合部は、前記混合流路面に沿って前記混合流体を往復させながら当該混合流体における前記第１流体と前記第２流体との混合を進行させるように形成されている、流体混合器。
【請求項９】
請求項８に記載の流体混合器であって、前記混合部は、前記混合流体が往復する方向である往復方向の一方の側に配置された複数の第１折返し部と前記往復方向の他方の側に配置された少なくとも一つの第２折返し部とを含み、前記複数の第１折返し部及び前記少なくとも一つの第２折返し部のそれぞれにおいて前記混合流体を折返しさせるように形成されるとともに、前記少なくとも一つの第２折返し部が前記合流折返し部とともに前記往復方向と直交する折返し部配列方向に沿って配列され、前記複数の第１折返し部が前記往復方向において前記合流折返し部及び前記少なくとも一つの第２折返し部と反対の側で前記折返し部配列方向に沿って配列されている、流体混合器。
【請求項１０】
請求項９に記載の流体混合器であって、前記流路形成体は、前記主流路のうちの少なくとも往復流路部が形成された本体部と、前記第２流体導入流路が形成された導入側閉止部材と、を含み、前記往復流路部は、前記複数の第１折返し部と前記合流折返し部及び前記少なくとも一つの第２折返し部との間で前記混合流体を前記往復方向に往復させる部分であり、前記本体部は、前記複数の混合流路のそれぞれの前記合流折返し部及び前記少なくとも一つの第２折返し部を画定する折返し面を含み、前記導入側閉止部材は前記折返し面を閉止して前記複数の混合流路を成立させるように前記本体部に着脱可能に装着される、流体混合器。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１流体に第２流体を導入して両者を混合するための流体混合器に関する。
続きを表示（約 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、互いに異なる第１流体と第２流体とを効率よく混合するための手段として、混合流路が形成された混合器が知られている。前記混合流路は、前記第１流体に前記第２流体が合流して両流体が互いに混合されることを可能にするように形成され、これにより、当該第１及び第２流体が効率良く混合されることを可能にする。
【０００３】
例えば特許文献１には、第１原料液体と第２原料液体とを混合して両者の間で化学反応を生じさせるための反応器が開示されている。当該反応器は、互いに積層される複数の反応流路基板を備え、当該複数の反応流路基板のそれぞれには、複数の第１反応溝、複数の第２反応溝及び複数の貫通孔が形成されている。前記複数の第１反応溝は、各反応流路基板の一方の面（表側面）に形成され、各第１反応溝を前記第１原料液体が流れることを許容する。前記複数の第２反応溝は各反応流路基板の他方の面（裏側面）に形成され、各第２反応溝を前記第２原料液体が流れることを許容する。前記複数の貫通孔は、前記第１反応溝の途中部分と前記第２反応溝の終端とを相互に連通するように各反応流路基板を板厚方向に貫通し、前記第１反応溝を流れる前記第１原料流体に前記第２反応溝から前記貫通孔を通じて前記第２原料流体が合流することを許容する。このようにして互いに合流した前記第１及び第２原料流体は前記貫通孔よりも下流側の領域で前記第１反応溝内を流れ、これにより互いに混合されて化学反応を起こす。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１５－２１１９４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記流体混合器では、前記反応流路基板の板厚方向について互いに異なる位置に前記第１反応溝及び前記第２反応溝を設けて両反応溝を並行させる必要があり、このことは、当該板厚方向についての流体混合器全体の寸法を大きくする。また、前記第２反応溝の終端に貫通穴が設けられていて、当該終端に突き当たった第２流体が前記第１及び第２反応溝と直交する方向に前記貫通穴に流入することにより第１流体への合流が許容されるため、前記第２流体が前記第１流体との合流に至るまでの流れ及び流路の構造が複雑である。特に、前記第２反応溝の終端で第２流体の向きが大きく変わることは、大きな流路抵抗を生じさせ、目詰まりを生じさせ易く、さらに、当該目詰まりが生じた場合のメンテナンスも容易でない。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑み、簡素かつコンパクトな構造で第１流体と第２流体とを効率よく混合することが可能な流体混合器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
提供されるのは、第１流体を流しながら当該第１流体に第２流体を導入して当該第１流体と当該第２流体とを互いに混合するための流体混合器である。当該流体混合器は、少なくとも一つの混合流路が形成された流路形成体を備える。前記少なくとも一つの混合流路は、主流路と第２流体導入流路とを含む。前記主流路は、第１流体導入部と、合流折返し部と、混合部と、を含み、前記混合部は混合流体導出部を含む。前記第１流体導入部は、前記第１流体が第１導入方向に沿って前記合流折返し部内に導入されることを許容するように前記合流折返し部とつながる。前記合流折返し部は、前記第１流体導入部を通じて前記合流折返し部に導入される前記第１流体が前記第２流体導入流路を通じて前記合流折返し部に導入される前記第２流体とともに折り返して前記混合流体導出部に流れることを許容する。前記混合部は、前記合流折返し部に導入された前記第１流体及び前記第２流体が互いに混合されながら混合流体として流れることを許容するように形成される。前記混合流体導出部は、前記第１流体及び前記第２流体が前記合流折返し部から前記第１導入方向と逆向きの導出方向に流出することを許容するように当該合流折返し部につながる。前記第２流体導入流路は、前記第１流体導入部及び前記混合流体導出部のそれぞれの流路長よりも小さい流路長を有し、前記第２流体を前記第１導入方向と逆向きの第２導入方向に沿って前記合流折返し部に導入して前記第１流体と合流させるように前記合流折返し部とつながる。
【０００８】
このように、前記第２流体導入流路は、前記主流路において第１流体が折り返す部分である前記合流折返し部に第２流体を導入するものであるので、大きな流路長及び複雑な形状を有する必要がない。従って、当該第２流体導入流路における第２流体の流路抵抗を抑えて混合効率を高めることが可能である。また、前記第２流体導入流路は、前記第１流体導入部の前記第１導入方向と反対の第２導入方向に第２流体を導入するものであるため、当該第１流体導入部と当該第２流体導入流路とを略同一平面上に配列することが可能であり、このことは前記流路形成体のコンパクト化を可能にする。
【０００９】
ここにおいて、「前記第２流体を前記第１導入方向と逆向きの第２導入方向に沿って前記合流折返し部に導入」するとは、前記第１導入方向と前記第２導入方向とが完全に１８０°異なるものに限定する趣旨ではなく、前記合流折返し部に対して前記第１流体導入部と反対の側から第２流体を導入することが可能な程度まで当該第１及び第２導入方向に差（好ましくは１３５°以上の角度）が与えられていればよい。
【００１０】
前記第２流体導入流路は、前記第１流体導入部から導入される第１流体と第２流体とを互いに衝突させるように前記合流折返し部とつながることが、好ましい。このことは、第１及び第２流体を高い相対速度（互いに逆向きの速度）で互いに衝突させることを可能にし、これにより、前記第１及び第２流体が高い効率で互いに混合されながら前記混合部を流れることを可能にする。
（【００１１】以降は省略されています）

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