特許ウォッチ

公開番号2025028712
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-03
出願番号2023133698
出願日2023-08-18
発明の名称渦流式流体混合器
出願人旭有機材株式会社
代理人個人,個人
主分類B01F 25/10 20220101AFI20250221BHJP(物理的または化学的方法または装置一般)
要約【課題】異なる種類の流体を混合させるインライン式の流体混合器において、流体が内部に滞留する部位を生じさせないようにする。
【解決手段】渦流式流体混合器11は、筒形状の周側壁13とその両端に設けられ互いと対向する第1の端壁15及び第2の端壁17とによって規定される渦室25と、周側壁13に開口する入口流路19と、第1の端壁15に開口する出口流路21と、出口流路21の中間部に接続され、出口流路21を流れる流体に添加流体を添加させる少なくとも一つの添加流路23とを備える。出口流路21は、第1の端壁15の概略中心を通るように設けられ、渦室25は、入口流路19を介して流入した流体が渦室25内で旋回流を生じ、旋回流を生じながら出口流路21から流出するように構成されている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
概略円筒形状の周側壁と該周側壁の両端に設けられ互いと対向する第１の端壁及び第２の端壁とによって規定される渦室と、
入口流路中心軸線に沿って延び且つ前記周側壁に開口する入口流路と、
出口流路中心軸線に沿って延び且つ前記第１の端壁に開口する出口流路と、
前記出口流路の中間部に接続され、前記出口流路を流れる流体に添加流体を添加させる少なくとも一つの添加流路と、
を備え、
前記出口流路は、前記出口流路中心軸線が前記第１の端壁の概略中心を通るように設けられ、前記渦室は、前記入口流路を介して流入した流体が前記渦室内で渦状の旋回流を生じ、旋回流を生じながら前記出口流路から流出するように構成されており、前記添加流路から添加された添加流体が旋回流の作用で前記出口流路内の流体と攪拌されて混合されることを特徴とする渦流式流体混合器。
続きを表示（約 770 文字）【請求項２】
前記添加流路は、前記出口流路内に旋回流が生じている領域において前記出口流路に接続される、請求項１に記載の渦流式流体混合器。
【請求項３】
前記入口流路は、前記入口流路中心軸線が前記第１の端壁の中心と前記第２の端壁の中心とを結ぶ渦室中心軸線から離れた位置を通るように設けられている、請求項２に記載の渦流式流体混合器。
【請求項４】
前記入口流路は、流体が前記入口流路から前記周側壁に対して接線方向に流入するように設けられている、請求項３に記載の渦流式流体混合器。
【請求項５】
前記出口流路の長さは前記出口流路の直径の７．５倍以上である、請求項１に記載の渦流式流体混合器。
【請求項６】
前記添加流路は、前記添加流路の中心軸線が前記出口流路の上流端から前記出口流路中心軸線の方向に前記出口流路の直径の８倍以内の距離に配置されるように設けられる、請求項１に記載の渦流式流体混合器。
【請求項７】
前記添加流路は、前記添加流路の中心軸線が前記出口流路の上流端から前記出口流路中心軸線の方向に前記出口流路の直径の４倍以内の距離に配置されるように設けられる、請求項６に記載の渦流式流体混合器。
【請求項８】
前記第２の端壁がダイヤフラムによって構成されている、請求項１に記載の渦流式流体混合器。
【請求項９】
前記ダイヤフラムが、前記第１の端壁に対して接近離反するように駆動部によって移動される、請求項８に記載の渦流式流体混合器。
【請求項１０】
前記渦流式流体混合器が前記添加流路から前記出口流路に添加される添加流体の流量を調整するための流量調整弁をさらに備える、請求項１に記載の渦流式流体混合器。

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使用され、渦流を用いて２種以上の流体を混合する渦流式流体混合器に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
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分野において、管内を流れる流体を混合する方法としては、例えば特許文献１に開示されているような捩じり羽根状のスタティックミキサーエレメントを管内に装着したスタティックミキサーを用いるのが一般的である。通常、スタティックミキサーエレメントは、長方形板を長手軸線周りに１８０度捩じったものを最小単位部材として、複数の最小単位部材を直列に結合した構造を有している。典型的なスタティックミキサーでは、長方形板を１８０度だけ右回転方向へ捩じった形状である右エレメントの端部（捩じり軸方向の端部）と長方形板を１８０度だけ左回転方向へ捩じった形状である左エレメントの端部（捩じり軸方向の端部）とが流体の流れ方向の複数の箇所において互いに直交するように接合された状態で管内に設置されている。このような構成によって、管内を流通する流体が一つのエレメントを通過するごとに二分割されると共に、流体がエレメントの捩じれ面に沿って流れることで、管中央部から管壁部への転換の作用、流れの捩じり方向の反転の作用を与えられて攪拌され、流体が配管の径方向に均一に混合される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
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】
特許文献１に記載されているようなスタティックミキサーでは、管内にスタティックミキサーエレメントが着脱可能に挿入されて、配置されているだけであり、管壁とエレメントの外周部との隙間が存在する。このような隙間には、流体が滞留しやすくなる。また、攪拌のためにスタティックミキサーエレメントの形状を複雑にすると、滞留部を生じやすくなる。このような流体の滞留は、流体の劣化の原因や、スラリーの固化の原因となる。特に、半導体の製造に用いられる場合など、薬液の混合にスタティックミキサーが使用される場合、薬液の滞留は、薬液の劣化を招き、劣化した薬液の半導体ウエハへの塗布は不良品の原因となる。また、スラリーの混合のためにスタティックミキサーを使用する場合、スラリーの固化はメンテナンスの頻度の増加を招く。
【０００５】
よって、本発明の目的は、従来技術に存する問題を解決して、異なる種類の流体を混合させるインライン式の流体混合器において、流体が内部に滞留する部位を生じさせないようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記目的に鑑み、概略円筒形状の周側壁と該周側壁の両端に設けられ互いと対向する第１の端壁及び第２の端壁とによって規定される渦室と、入口流路中心軸線に沿って延び且つ前記周側壁に開口する入口流路と、出口流路中心軸線に沿って延び且つ前記第１の端壁に開口する出口流路と、前記出口流路の中間部に接続され、前記出口流路を流れる流体に添加流体を添加させる少なくとも一つの添加流路とを備え、前記出口流路は、前記出口流路中心軸線が前記第１の端壁の概略中心を通るように設けられ、前記渦室は、前記入口流路を介して流入した流体が前記渦室内で渦状の旋回流を生じ、旋回流を生じながら前記出口流路から流出するように構成されており、前記添加流路から添加された添加流体が旋回流の作用で前記出口流路内の流体と攪拌されて混合されるようにした渦流式流体混合器を提供する。
【０００７】
上記渦流式流体混合器では、円筒形状の周側壁とその両端に設けられた互いに対向する第１の端壁及び第２の端壁とによって渦室が規定され、入口流路が渦室の周側壁に開口すると共に、出口流路が第１の端壁に開口している。また、出口流路中心軸線が第１の端壁の概略中心を通るように出口流路が設けられており、流体が入口流路から渦室内に流入すると渦室内で渦状の旋回流を生じるようになっている。さらに、渦室が円筒形状の周側壁を有し、出口流路中心軸線が第１の端壁の概略中心を通るように設けられているので、渦室内の流体が旋回流を生じながら出口流路から流出する。したがって、出口流路内にも旋回流が生じる。この出口流路の旋回流に添加流体が添加流路から添加されるので、添加流体が旋回流の作用で出口流路の流体と攪拌され、混合される。
【０００８】
上記渦流式流体混合器では、前記添加流路は、前記出口流路内に旋回流が生じている領域において前記出口流路に接続されることが好ましい。
【０００９】
前記入口流路は、前記入口流路中心軸線が前記第１の端壁の中心と前記第２の端壁の中心とを結ぶ渦室中心軸線から離れた位置を通るように設けられていることが好ましく、流体が前記入口流路から前記周側壁に対して接線方向に流入するように設けられていることがさらに好ましい。
【００１０】
また、前記出口流路の長さは前記出口流路の直径の７．５倍以上であることが好ましい。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許