CN104168990A - 混合部件、使用混合部件的装置、流体混合方法以及流体物 - Google Patents

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Abstract

本发明能够良好地进行流体的混合，即使流体的流量多也能够进行良好的混合，能够适用于各种装置。本发明包括层叠有多个层叠元件(21a)的层叠体(2)，以及夹持层叠体(2)的第一板(3)和第二板(4)。层叠元件(21a)具有在厚度方向上贯通的多个第一贯通孔(22)，在层叠的层叠元件(21a)间使流体向径向流通。第一板(3)和第二板(4)堵塞在层叠体的层叠方向两端上的第一贯通孔(22)，保证上述流体的流通。流体通过穿行第一贯通孔(22)而从中流过，能够进行充分的混合。

Description

混合部件、使用混合部件的装置、流体混合方法以及流体物
技术领域
本发明涉及用于混合诸如液体、气体的流体的混合部件以及使用其的装置，更详细地，涉及能够适用于通过使流体流过以混合流体的静混合，通过在流体内旋转以混合流体的动混合以及促进伴随流体混合的反应等的混合部件及使用其的装置。
背景技术
作为混合流体的静混合装置，静混合器等被广泛使用。由于这种静混合装置通常不具有可动部件，因此在诸如化学工业和食品工业等需要在配管中混合流体的领域中被广泛使用。另一方面，作为静混合装置，在搅拌槽内的流体中配置搅拌翼使该搅拌翼旋转来混合的装置被广泛使用。
专利文献1是静止型流体混合装置的例子。该装置是在筒状的壳体主体中，将以预定间隔穿过多个孔部设置的多种圆盘型元件在元件的厚度方向依次组合安装，使用连接金属零件固定的装置。
在该流体混合装置中，通过依次组合多种元件进行由流体的分流和汇集而产生的静混合搅拌，并且，通过截面的扩大和缩小而产生的漩涡和散乱、剪切应力等进行混合搅拌。
但是，由于上述流体混合装置在从混合装置的入口到出口的方向和流体的分流和汇集的方向相同，因此静混合的效果小。通过孔部截面的扩大和缩小，提高流动阻力而增加混合效果，但是装置整体的压力损失只是增大。另外，由于孔部的形状是梯形并且具有收缩部，因此加工困难。
专利文献2是静止型流体混合装置的其他例子。该装置是设置了由第一混合中空铁心群和第二混合中空铁心群形成的混合部件体的装置，其中，第一混合中空铁心和第二混合中空铁心群在插入圆筒状的壳体中的圆筒内部分别具有多个中空铁心。
在该流体混合装置中，从入口流入的流体的直线前进道路被阻挡而改变方向，通过在互相连通的多个中空铁心间呈放射状地流动，来进行冲撞、分散、汇合、蜿蜒流动、涡流等分散混合流体。由于从混合装置的入口到出口的方向与流体的分流和汇集的方向不同，因此静混合效果高。
但是，由于上述流体混合装置的混合部件体只通过第一混合中空铁心群和第二混合中空铁心群形成，因此对于半径方向只能平面地、二维地进行流体的分散和汇合。另外，由于流体只在重叠的第一混合中空铁心群和第二混合中空铁心群之间交替地流动，不向第一混合中空铁心群和第二混合中空铁心群的重叠方向扩展，因此压力损失大。
专利文献3和专利文献4也是静止型流体混合装置的其他例子，都与专利文献2相同，混合装置中的各混合单元只由两个混合元件形成，对于半径方向只能平面地、二维地进行流体的分散或分流和汇合，压力损失大。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本国专利申请公开公报“特开2000-254469号”
专利文献2：日本国专利申请公开公报“特开平11-9980号”
专利文献3：日本国专利申请公开公报“特开2010-149120号”
专利文献4：美国专利第6568845号说明书
发明内容
发明所要解决的问题
本发明的主要目的在于，使得装置具有高混合效果，并且即使流体的流量多也能够混合。另外，本发明进一步的目的在于提供使用上述混合部件的有益装置。
解决问题所需手段
为了解决上述课题，本发明提供下述混合部件、混合装置、混合机、搅拌翼、反应装置、催化剂单元、流体混合方法因流体物。
本发明的第一混合部件，包括：层叠体，层叠有多个层叠元件；以及第一板和第二板，夹持所述层叠体相对配置，所述层叠元件具有多个第一贯通孔，所述第二板具有与所述层叠元件的至少一个第一贯通孔连通的开口部，在所述层叠元件中，将所述第一贯通孔的一部分或全部配置为连通以使得流体能够在与相邻的层叠元件的第一贯通孔之间沿着层叠元件的延伸方向流通，并具有使流体沿着所述层叠元件的层叠方向分流的流路。
上述“层叠元件的延伸方向”是指，相对层叠元件的层叠方向的垂直方向或大体垂直方向。下文也一样。
本发明的第二混合部件，包括：层叠体，层叠有多个层叠元件；以及第一板和第二板，夹持所述层叠体相对配置，并封闭与所述层叠体接触的面，所述层叠元件具有多个第一贯通孔，所述第二板具有与所述层叠元件的至少一个第一贯通孔连通的开口部，在所述层叠元件中，所述第一贯通孔间的间隔壁之中，沿着与所述层叠元件的延伸方向相交的方向延伸的间隔壁被配置为在相邻层叠元件相互间位置交错,第一贯通孔中的流体能够相对于相邻的层叠元件的第一贯通孔沿着层叠元件的延伸方向流通，并具有使流体沿着所述层叠元件的层叠方向分流的流路，设定所述开口部为流体的入口，所述层叠体的外周侧为流体的出口，或者，设定所述层叠体的外周侧为流体的入口，所述开口部为流体的出口。
本发明的第三混合部件，包括：层叠体，层叠有多个层叠元件；以及第一板和第二板，夹持所述层叠体相对配置，所述层叠元件具有多个第一贯通孔，所述第二板具有与所述层叠元件的至少一个第一贯通孔连通的开口部，在所述层叠元件中，将所述第一贯通孔的一部分或全部配置为连通以使得流体能够在与相邻的层叠元件的第一贯通孔之间沿着层叠元件的延伸方向流通，通过所述层叠元件的第一贯通孔和所述相邻的层叠元件的第一贯通孔重叠，流体在层叠元件的延伸方向被不均匀地分流。
本发明的第四混合部件，包括：层叠体，层叠有多个层叠元件；以及第一板和第二板，夹持所述层叠体相对配置，所述层叠元件具有多个第一贯通孔，所述层叠元件的第一贯通孔在所述层叠元件的延伸方向被配置为非线性形状，所述第二板具有与所述层叠元件的至少一个第一贯通孔连通的开口部，在所述层叠元件中，将所述第一贯通孔的一部分或全部配置为连通以使得流体能够在与相邻的层叠元件的第一贯通孔之间沿着层叠元件的延伸方向流通。
如果采用上述混合部件的结构，则层叠体由第一板和第二板夹持，构成层叠体的层叠元件的第一贯通孔由与第一板和第二板接触的部分关闭。而且，层叠元件的第一贯通孔被配置为流体在与相邻的层叠元件的第一贯通孔之间能够沿着层叠元件的延伸方向流通。因此，从第二板的开口部向层叠体中流入的流体和从层叠体的外周侧流入的流体在层叠元件的延伸方向朝外周侧或内周侧接连流过层叠元件的第一贯通孔。当进入第一贯通孔并流过时，流体被分流、反流、冲撞、汇合。在多处接连重复发生上述流动的结果是流体被混合。
上述流体的流通是在层级体中多次流过阶层构造的多个第一贯通孔的复杂过程，因此混合极为有效，良好。其结果是能够获得高混合效果。
而且，由于流体通过的部分层叠多个层叠元件，因此通过将3枚以上的层叠元件重叠，或者通过将构造设置为在一个层叠元件形成多层将流体向层叠元件的层叠方向分流的流路，当将向层叠元件的延伸方向延伸的流路设置为两层以上的阶层构造时，能够形成复杂的流动，获得高混合能力。另外，由于层叠元件向延伸方向的截面积增大，因此即使流体的流量多也能够混合。换言之，多个第一贯通孔成为阶层构造，由于将流体向层叠元件的层叠方向分流的流路使流体并非二维地、平面地，而是三维地、立体地扩展并流通，因此压力损失小。能够将大流量的流体在低压力损失下进行混合处理。
特别地，通过构成为上述第三混合部件、第四混合部件，由于能够使流体的流动产生多样的变化，因此能够将流体极为良好地混合。
本发明的混合装置，包括所述混合部件和具有容纳所述混合部件的入口和出口的壳体，在所述混合部件中的第一板具有比所述壳体的内侧形状小的外侧形状，在所述混合部件中的第二板具有与所述壳体的内侧形状大体相同的外侧形状，并且所述第二板的外侧面与所述壳体的内侧面大体内接。
如果采用上述构造，则由于通过混合部件具有的上述混合作用，将混合部件中流通的流体或使得在混合部件中流通的流体混合，因此称为能够有效混合的混合装置。另外，由于能够在壳体内部混合流体，因此能够作为内联静止型混合装置使用，从而能够连续地混合流体。
本发明的混合机，在壳体中具有所述混合部件，所述混合部件由被旋转驱动的旋转轴支承，通过旋转驱动所述混合部件，使从设置在所述壳体的端面的吸入口吸入的流体流入所述混合部件内部，并且从所述混合部件的外周部流出，然后从设置在所述壳体的排出口排出
如果采用上述构造，则从壳体的吸入孔吸入的流体流入旋转驱动的混合部件内部。流入内部的流体一边通过混合部件具有的上述混合作用混合在一起，一边从混合部件外周部流出，并从壳体的排出口排出。由于旋转驱动混合部件，因此在混合机内部混合从吸入口吸入的流体，由于能够提升压力从排出口排出，因此混合效果进一步提高。如果使用上述构造，则能够在配管线路中连续地混合流体。
本发明的搅拌翼，其特征在于，混合部件由被旋转驱动的旋转轴支承。
如果采用上述构造，则当在搅拌槽中旋转上述搅拌翼时，离心力作用于混合部件内部的流体，流体一边流过连通的第一贯通孔一边被混合，搅拌槽内部的流体通过混合部件的旋转被吸入混合部件中，搅拌槽内部的流体从在层叠体的内部打开的第一贯通孔吸入并混合在一起。
现有的叶片翼和圆盘涡轮翼只能主要在翼附近的小空间中给予流体混合能量，但是如果采用上述构造，则通过增大占据搅拌槽的混合部件的体积比例，与现有搅拌翼相比能够在非常大的空间中给予流体混合能量。因此，能够有效地利用搅拌槽的空间，从而能够有效地混合流体。
本发明的反应装置，其特征在于，在具有入口和出口的容器内部使流体反应，所述容器内部具有所述混合部件，在所述混合部件中的第一板具有比所述容器的内侧形状小的外侧形状，在所述混合部件中的第二板具有与所述容器的内侧形状大体相同的外侧形状，并且所述第二板的外侧面与所述容器的内侧面大体内接。
如果采用上述构造，则进入容器中的流体与其他流体一起向混合部件供给，在混合部件中通过上述混合部件的混合作用被混合。由于第一板具有比容器内侧形状小的外侧形状，因此使流体从层叠体周边的空间确实地流出或流入。由于第二板的外侧面与容器内侧面大体内接，因此使流入从第二板的开口部确实地流入层叠体内部或流出。由于促进反应原料和反应生成物的混合，因此能够提高反应效率。
如果增加构成层叠体的层叠元件的层叠枚数，或将层叠元件的延伸方向的流路设置为两层以上的阶层构造，则可以流动的流体的流量增多，能够在短时间内反应更多的流体。
本发明的反应装置，其特征在于，在具有入口和出口的容器内部使流体反应，所述容器内部配置有至少两层以上的催化剂层，在至少一个催化剂层之间配置有混合一种或两种以上流体的如权利要求1至10中的任一项所述的混合部件，在所述混合部件中的第一板具有比所述容器的内侧形状小的外侧形状，在所述混合部件中的第二板具有与所述容器的内侧形状大体相同的外侧形状，并且所述第二板的外侧面与所述容器的内侧面大体内接。
如果采用上述构造，则进入容器中的流体与其他流体一起向混合部件和催化剂层供给，在混合部件中通过上述混合部件的混合作用被混合。通过将第一板和第二板设定为上述尺寸，如上所述，由于流体必然在混合部件的层叠体中流通，因此能够确实地进行混合。
由于根据混合部件的混合充分，并且能够如上所述极为有效地进行，因此能够提高在催化剂层的流体的反应率。
本发明的催化剂单元，具有所述混合部件，所述混合部件的所述层叠元件具有催化剂功能。
如果采用上述构造，则将在催化剂单元中流通的流体混合，并且具有催化剂功能的层叠元件促进反应。
本发明的流体混合方法，使流体在多个分别具有延伸面且相互重叠的层叠元件之间沿所述层叠元件的延伸面流动，并通过层叠方向分流步骤和延伸方向分流步骤对所述流体进行分流，其中，所述层叠方向分流步骤将所述流体沿着所述层叠元件的层叠方向分流，所述延伸方向分流步骤将所述流体沿着所述层叠元件的延伸面方向分流。
上述“延伸面”是指在层叠元件的延伸方向扩展的面。本发明中的“延伸面”除了平面状之外，还包含曲面状或圆锥状等立体形状的面。
本发明的流体物，通过上述流体混合方法进行混合。
发明效果
如果采用本发明，则具有高混合效果，即使流体的流量多也能够混合。另外，能够提供混合装置和反应装置等有益的装置，从而能够获得混合程度高的流体。
附图说明
图1是混合部件的分解立体图。
图2是构成混合部件的层叠元件的平面图。
图3是显示混合部件中的流体的流动状态的平面图和截面图。
图4是混合部件的分解立体图。
图5是示出图4的层叠元件的重叠的平面图。
图6构成混合部件的层叠元件的平面图。
图7是表示在混合部件中流动的流体的流动状态的计算机解析结果。
图8是显示混合部件中的流体的流动状态的截面图。
图9是示出流体在混合部件流动的情况的截面图和层叠元件的立体图。
图10层叠元件的立体图。
图11是层叠的层叠元件的重要部分的立体图和显示流体的流动状态的截面图。
图12是层叠状态的层叠元件的平面图。
图13是层叠元件的立体图。
图14是构成混合部件的层叠元件的平面图。
图15是构成混合部件的层叠元件的平面图。
图16是构成混合部件的层叠元件的立体图和显示混合部件中的流体的流动状态的截面图。
图17是构成混合部件的层叠元件的立体图和显示混合部件中的流体的流动状态的截面图。
图18是构成混合部件的层叠元件的立体图和显示其截面形状的扩大图。
图19是显示混合部件中的流体的流动状态的截面图。
图20是构成混合部件的层叠元件的立体图和显示其截面形状的部分截面立体图。
图21是显示混合部件中的流动状态的概念图。
图22是显示构成混合部件的层叠元件的截面形状的部分截面立体图。
图23是构成混合部件的层叠元件的立体图及其截面图。
图24是混合装置的截面图。
图25是混合装置的截面图。
图26是混合机的截面图。
图27是显示混合机的混合部件部分的分解立体图。
图28是混合机的截面图。
图29搅拌翼的分解立体图。
图30是搅拌翼的使用状态的截面图。
图31是搅拌翼的分解立体图。
图32是搅拌翼的使用状态的截面图。
图33是搅拌翼的使用状态的截面图。
图34是显示搅拌翼的混合部件部分的截面图。
图35是混合系统的结构图。
图36是反应装置的截面图。
图37是反应装置的截面图。
图38是显示反应装置的混合元件部分的截面图。
图39是催化剂单元的分解立体图。
具体实施方式
(混合部件的实施方式1)
图1是显示根据混合部件1的实施方式1的混合部件1a的构成部件的立体图。图2(a)是显示该构成混合部件1a的两种层叠元件21a、21b以及这些层叠元件21a、21b的层叠状态的平面图，图3是示出流体A在混合部件1a内部流动的情况的平面图和截面图。
如图1和图2所示，混合部件1a的构造为，使用第一板3和第二板4例如通过配置在适当位置的4根螺栓11和螺母12的固定装置从层叠方向的两侧夹持层叠体2，其中，将多枚(这里是3枚)由圆板构成的两种层叠元件21a、21b交替地层叠而构成层叠体2。层叠元件21a、21b与第一板3和第二板4可以互相分离，混合部件1a能够分解。
第一板3是具有螺栓用的孔13而不具有其他孔的圆板。第二板4具有螺栓用的孔14，并且具有流体A流入或流出至中央部的圆形开口部41。第一板3和第二板4具有与层叠元件21a、21b大体相同的外径。第一板3的外形形状比第二板4的开口部41大。
两种层叠元件21a、21b分别具有在厚度方向上贯通的第一贯通孔22。即，沿着向层叠元件21a、21b的延伸方向延伸的延伸面设置有多个第一贯通孔。另外，在中央部具有近似圆形的第二贯通孔23。第二贯通孔23的内径与第二板4的开口部的内径大体相同，并且大体上同心。通过将层叠元件21a、21b层叠，第二贯通孔23形成中空部24。
各第一贯通孔22在平面上看是近似矩形，以上述第二贯通孔23的中心为中心同心圆状地配置。第一贯通孔22的配置呈交错状，在两种层叠元件21a、21b中，使第一贯通孔22的排列方式本身不同。
也就是说，层叠元件21a、21b的各个第一贯通孔22在半径方向和圆周方向上部分地交错重叠，在层叠元件21a、21b的延伸方向上连通。换言之，第一贯通孔22间的间隔壁之中，向与层叠元件21a、21b的延伸方向相交的方向延伸的间隔壁被配置为在相邻的层叠元件相互间位置交错，使流体能够朝向层叠元件21a、21b的延伸方向顺序流过相邻的层叠元件21a、21b的第一贯通孔22并流通。
如图2所示，在一个层叠元件21a中，虽然沿内周面配置的第一贯通孔22未被开放，但是另一方面，在层叠元件21b中，内周面的第一贯通孔22开放。另外，第一贯通孔22间的尺寸和间距是越向半径方向外侧越大。另外，在层叠元件21a、21b的重叠状态下，第一贯通孔22相互重叠部分的面积在圆周方向相等。
上述层叠元件21a、21b层叠为层叠体2。
通过在层叠体2的层叠方向的两端部相对设置的第一板3和第二板4，如图3(b)所示，层叠体2两端部的层叠元件21a、21b的第一贯通孔22向层叠方向关闭。即，被堵塞。因此，阻挡层叠体2内部的流体A从层叠体2两端部的层叠元件21a的第一贯通孔22向层叠方向流出，如图3(a)所示，层叠体2内部的流体A经过层叠体2内部确实地沿着层叠元件21a、21b的延伸方向流通。
因此，使得流体A在混合部件1a内部从内周部向外周部，或者相反从外周部向内周部流通。通过上述过程，将多个第一贯通孔22间连通以使得流体A能够沿着层叠元件21a、21b的延伸方向流通。
在上述的混合部件1a中，例如，当流体A通过适当的压送装置经由第二板4的开口部41流入中空部24时，流体A从向中空部24的内周面打开的层叠元件21a、21b的第一贯通孔22流入层叠体2内部。接着，流体A流过与上述第一贯通孔22连通的其他第一贯通孔22，然后流过与该其他第一贯通孔22连通的第一贯通孔22。最终，流体A经由向层叠体22的外周面打开的层叠元件21a、21b的第一贯通孔22从层叠体2内部流出。
如上所述，层叠体2内部的流体A经过层叠体2内部连通的第一贯通孔22从内周部向外周部呈大体放射状地流动。
流体A通过的流路在层叠元件21a、21b的层叠方向具有多层(图3(b)的例子中是2层)，由于具有在层叠元件21a、21b的层叠方向分割流体A的多个流路，因此在流体A流过第一贯通孔22时，如图3(a)、图3(b)所示，流体A被在层叠元件21a、21b的层叠方向分流，分流后汇合。也就是说，流体A的流动不仅是向半径方向的二维的、平面的分流与汇合，还进行向层叠元件21a、21b的层叠方向扩展的分流与汇合。
而且，在上述流动时，流体A通过重复分散、汇合、反流、湍流、冲撞等被高度混合。
由于层叠元件21a、21b的各第一贯通孔22呈交错状排列，因此当流体从该第一贯通孔22向顶面和底面的其他第一贯通孔22流出时，易于使流动分流或汇合，从而有效地混合流体。
也可以与上述相反，使流体A从层叠元件21a、21b的层叠体2的外周部流入，从内周部流出。
中空部24相对于第一贯通孔22具有足够的尺寸，构成中空部24的各层叠元件21a、21b的第二贯通孔23具有与其大体相同的内径并且大体同心。因此，流体A流过中空部24时的流动阻力比在层叠体2内部流动时的流动阻力小，压力损失也小。因此，即使在层叠元件21a、21b的层叠枚数多的情况下，不论层叠方向的位置，流体A也能大体均匀地到达各层叠元件21a、21b的内周部，在层叠体2内部从内周部向外周部大体均匀地流动。
由于具有中空部24，因此与没有中空部24的情况相比，流体易于进入混合部件1a，也易于使其向第一贯通孔22流通。同样地，使得从混合部件1a的外周侧进入并通过第一贯通孔22的流体不停滞地顺利流出。
另外，在混合部件1a内部，在顶面与底面和其他层叠元件21a、21b接触的层叠元件21a、21b的第一贯通孔22中，由于从该第一贯通孔22向顶面和底面的其他第一贯通孔22流出，因此流体A通过顶面和底面的其他第一贯通孔22分流。另外，由于从顶面和底面的其他第一贯通孔22向该第一贯通孔22流入，因此来自顶面和底面的其他第一贯通孔22的流体A汇合。因此，混合效果好，流体A被高度混合。
特别地，当流量增大，流动状态向湍流转换时，湍流和涡流的效果增强，伴随上述分散和汇合的流体的混合效果进一步提高。即使在流量小而流动状态是层流的情况下，由于流体也在顶面和底面分散、汇合，因此被高度混合。
另外，由于通过能够装卸的第一板3和第二板4堵塞在层叠体2的层叠方向的两端面上的第一贯通孔22，因此能够分别制作各部件。例如通过对具有一定厚度的金属板进行冲孔加工等打孔，能够在短时间内大量地制作层叠元件21a、21b。因此，混合部件1a的制作容易并且便宜。
另外，由于层叠元件21a、21b、第一板3以及第二板4能够各自分解，因此能够容易地进行将残留在层叠元件21a、21b的第一贯通孔22的残留物或异物去除的洗净作业。由于第一贯通孔22是在厚度方向上贯通的孔，因此易于将各个角落都彻底地进行洗净。
由于层叠元件21a、21b、第一板3以及第二板4具有简单的结构，因此即使使用陶瓷等材料也能够制作。因此，混合部件1a也能够应用于需要耐蚀性和耐热性的用途。
而且，如果以适当的状态保持第一板3和第二板4，则混合部件1a能够以自由的状态应用于各种部位。因此，能够将混合部件1a应用于各种装置，从而能够广泛地有效利用高混合能力。
(混合部件的实施方式2)
图4是显示根据混合部件1的实施方式2的混合部件1b的构成部件的立体图，图5是显示层叠元件21c与该层叠元件21c在层叠方向相邻的层叠元件21c的层叠状态下第一贯通孔22的重叠的平面图。在图5中，为了明确地表示第一贯通孔22之间的重叠，将第一贯通孔22重叠的部分全涂黑。
根据该实施方式2的混合部件1b与实施方式1的混合部件1a的不同点，是第一贯通孔22形成为在平面上看是圆形，以及具有比3枚多的6枚层叠元件21c。各第一贯通孔22的内径和间距大体相同。如图5所示，多个第一贯通孔22的一部分被配置为使互相相邻的层叠元件21a的第一贯通孔22与该位置错开并部分地重合，将在第一贯通孔22形成的空间在层叠元件21a的延伸方向上连通。
多个第一贯通孔22之中内周边向层叠元件21a的内周面打开，外周边向层叠元件21a的外周面打开。
采用如混合部件1b的构造，通过适当的压送装置流入混合部件1b的流体A经由第二板4的开口部41和在层叠元件21c的内周面开放的第一贯通孔22流入层叠体2内部。而且，通过一边放射状地经过层叠体2内部流通，一边经过与层叠元件21c连通的第一贯通孔22流通，流体A被高度混合。
特别地，由于具有多于3枚的层叠元件21c，因此向层叠元件21c的延伸方向延伸的流路多于两层。因此，能够在层叠方向获得多条将流体在层叠元件21c的层叠方向分流的流路，在层叠元件21c的层叠方向上的更广的范围下三维地进行流体的分流汇合。其结果是能够获得更高的混合效果。另外，也能够使压力损失减小。
在该实施方式2的混合部件1b中的其他构造和作用效果与上述实施方式1的混合部件1a相同。
(混合部件的实施方式3)
图6是显示两种层叠元件21a、21b以及这些层叠元件21a、21b的层叠状态的平面图。
该实施方式3的层叠元件21a、21b与实施方式2的层叠元件21a、21b的不同点，是在两种层叠元件21a、21b的层叠状态下，某个第一贯通孔22的重叠部分的面积和与该部分相邻的其他重叠部分的面积在圆周方向上不相等。
为了实现上述构造，两种层叠元件21a、21b的构造为，第一贯通孔22间的间隔壁之中，向半径方向延伸的间隔壁25a的位置被配置为相对穿过层叠元件21a、21b的中心连结螺栓孔26之间的假想直线呈不同的角度。
即使采用具有上述层叠元件21a、21b的混合部件，也能形成上述的高度混合，但是在这种情况下，特别地，流过第一贯通孔22的流体在圆周方向不均匀地分流。其结果是能够进一步提高混合效率。
图7是第一贯通孔22的重合部分的面积在圆周方向不相等时(实施方式3的结构)的、计算机解析流体的流动状态的结果。如图7所示，可知如果不相等则流体的流动变得多样。
在该实施方式3的混合部件中的其他构造和作用效果与上述实施方式1的混合部件1a相同。
(混合部件的实施方式4)
图8是示出流体A在根据实施方式4的混合部件1a的内部流动的情况的截面图。
如图8所示，该混合部件1a和根据实施方式1的混合部件1a的不同点，是层叠元件21a、21b互相重叠，比起形成在第一贯通孔22的重叠部分的流路的、在层叠元件21a、21b的延伸方向的宽度，与该流路的上游侧接触的上述第一贯通孔间的间隔壁25b在层叠方向的厚度大。在图8的例子中，特别地，使流路的宽度比间隔壁25b的厚度的一半还小，更详细地，比四分之一还小。
当如上述构成混合部件1a时，在流体A沿着层叠元件21a、21b的延伸方向流动的情况下，与上述相同地，分别沿着层叠元件21a、21b的层叠方向和沿着向延伸方向延伸的延伸面的方向一边分流一边流动，但是由于层叠元件21a的第一贯通孔22向与该层叠元件21a相邻的层叠元件21b的第一贯通孔22流入时的流路狭窄，因此能够向流体施加剪切力，其结果是能够提高流体的混合程度。
在将流路的宽度形成为比间隔壁25b的厚度的四分之一还小的情况下，当通过流路从一个第一贯通孔22向另一个贯通孔22流入时，由于流速分别增大至两倍以上，因此能够进一步增加提高流体混合程度的效果。
在该实施方式4的混合部件1a中的其他构造和作用效果与上述实施方式1的混合部件1a相同。
(混合部件的实施方式5)
图9(a)是示出流体A在根据实施方式4的混合部件1c的内部流动的情况的截面图，图9(b)是显示在该混合部件1c中的层叠元件21d的立体图。
如图9(a)和图9(b)所示，该混合部件1c与根据实施方式1的混合部件1a的不同点是，多个层叠元件21d不在中央部设置第二贯通孔23，而全部具有第一贯通孔22，而且在外周部具有第一贯通孔22不开放的框部27(参照图9(b))。另外，各第一贯通孔22形成为四边形(参照图9(b))。而且，第一板3的外周形状比层叠元件21d的直径小，以使得与该第一板3重合的层叠元件21d的外周部分的第一贯通孔22开放(参照图9(a))。
即使将混合部件1c设置为上述构造，通过适当的压送装置流入混合部件1c的流体A也经由第二板4的开口部41流入层叠体2内部。进入层叠体2内部的流体经过层叠体2内部放射状地流通，并经过与层叠元件21d连通的第一贯通孔22流通。由于此时的流动在层叠元件21d的延伸方向进行，而且流体A也一边向层叠元件21d的层叠方向扩散一边重复分流和汇合，因此被高度混合。最终地，流体A经由第一贯通孔22流出，该第一贯通孔22在配置于层叠体2一端的第一板3的外周部打开。
这样，如果使用根据实施方式5的混合部件1c，则由于在整个层叠元件21d都形成第一贯通孔22，从而不需要在中央部设置第二贯通孔23，因此制作容易。
在本实施方式5的混合部件1c中的其他构造和作用效果与上述实施方式1的混合部件1a相同。
本发明的混合部件不限于上述各实施方式1至实施方式4，可以进行各种变形。
(混合部件的变形例1)
例如，如图10(a)至图10(d)所示，层叠元件21的第一贯通孔22不限于圆形和矩形，也可以是正四边形、三角形、六角形、长方形等多边形形状。通过将第一贯通孔22设置为矩形或多边形，由于层叠元件21的开口率增大，因此能够使得混合部件1的流动阻力减小。另外，将层叠元件21a的第一贯通孔22的间距设置为大体相同，但是本发明并不限于此。另外，如层叠元件21a、21b，也可以将第一贯通孔22的尺寸和间距设置为越从内周部朝向外周部越大。
另外，将层叠元件21的外周形状设置为近似圆形，并将第一板3和第二板4的外周形状设置为圆形，但是本发明并不限于此，可以使用实现相同功能的其他形状。另外，将层叠元件21的第二贯通孔23设置为近似圆形，将第二板4的开口部41设置为圆形，但是本发明并不限于此，可以使用实现相同功能的其他形状。另外，层叠元件21在中央部具有第二贯通孔23，第二板4在中央部具有开口部41，两者直径大体相同且大体同心，但是本发明并不限于此，可以使用实现相同功能的其他形状。
另外，使用在相同位置配置有多个第一贯通孔22的相同形状的层叠元件21，也可以形成错开该位置配置以使得多个第一贯通孔22在半径方向和圆周方向部分地重叠的混合部件1。
另外，也可以使用内径和外径不同的两种层叠元件，并设置构造为开放内周部和外周部的第一贯通孔22。
(混合部件的变形例2)
图11(a)是将两种层叠元件21a、21b各1枚层叠后的状态下的重要部分的立体图，图11(b)是显示在该层叠元件21a、21b内流动的流体A的状态的截面图。
这些层叠元件21a、21b即使层叠枚数是2也具有两层以上的在层叠方向排列的流路。
也就是说，各层叠元件21a、21b的第一贯通孔22间的间隔壁之中，在向与层叠元件21a、21b的延伸方向相交的方向延伸的间隔壁25b形成比向层叠元件21a、21b的半径方向延伸的间隔壁25a的高度低的缺口部25c。而且在层叠枚数是2的情况下，各层叠元件21a、21b中没有缺口部25c的一边朝向重叠的面侧层叠。
各层叠元件21a、21b的第一贯通孔22的形状，也就是间隔壁的形状与图1、图2、图3示出的混合部件的实施方式1的情况相同。另外，在附图中，上侧绘出的层叠元件21b的第一贯通孔22之中内周边向内周打开，下侧绘出的层叠元件21a的第一贯通孔22之中外周边向外周打开。因此，向与层叠元件21a、21b的延伸方向相交的方向，也就是向圆周方向延伸的间隔壁25b在层叠的层叠元件21a、21b间向圆周方向偏移。
也就是说，向圆周方向延伸的间隔壁25b在圆周方向的位置和层叠方向的位置以位置不同的状态存在。换言之，重叠的两种层叠元件21a、21b分别是这样的结构，即具有将流体向层叠元件21a、21b的层叠方向分流的流路。因此，将流体向层叠元件21a、21b的层叠方向分流的流路不是如图3(b)所示在层叠方向形成一条，而是如图10(b)所示能够形成两条。
由于是上述结构，因此即使层叠的层叠元件21a、21b的枚数少，也可以将流体A流动的流路形成两层以上的阶层结构，能够获得高混合能力。
在图11(a)、图11(b)中，示出了在所有向与层叠元件21a、21b的延伸方向相交的方向延伸的间隔壁25b形成隔缺口部25c的例子，但是也可以部分地、间隔地形成缺口部25c。另外，也可以层叠以使得在重叠的层叠元件21a、21b中的缺口部25c成为和向与层叠元件21a、21b的延伸方向相交的方向延伸的间隔壁25b接触的状态。在这种情况下，能够形成至少一条将流体在层叠元件21a、21b的层叠方向分流的流路。而且，也可以将3枚以上的上述层叠元件21a、21b重叠。
(混合部件的变形例3)
图12是将两种层叠元件21a、21b层叠后的状态的平面图。
该层叠元件21a、21b在近似矩形的第一贯通孔22的角部形成有圆角部22a。
在上述具有圆角部22a的情况下，流体在角部不易滞留。其结果是抑制流体在层叠元件中停滞，以使得有助于良好的混合，并能够彻底地进行洗净。
(混合部件的变形例4)
能够将层叠元件21、第一板3以及第二板4等设置为各种形状的单元结构。在这种情况下，即使是大型的混合部件1也能容易地制作。
如图13(a)、图13(b)所示，当层叠元件21是环形时，能够设置为使用扇形形状单元体21z的单元结构。另外，如图13(c)所示，当层叠元件21是四边形时，能够设置为使用矩形形状单元体21z的单元结构。
(混合部件的变形例5)
如图14、图15所示，也可以将层叠元件21的第一贯通孔22在层叠元件21的延伸方向上配置为非线性。
图14是显示两种层叠元件21e、21f以及这些层叠元件21e、21f的层叠状态的平面图。
如图14所示，第一贯通孔22从层叠元件21e、21f的中央侧向外周被配置为非直线的状态。具体而言，第一贯通孔22之间的间隔壁之中，从中央部朝向外周的连续的间隔壁25d呈向一个方向弯曲的曲线状，更详细说是近似渐开线状延伸。“近似渐开线状”是指包含渐开线状的意思。
除了间隔壁25d，还具有间隔壁25e，该间隔壁25e延伸以使得与间隔壁25d大体正交地接触，并连接间隔壁25d间。
上述间隔壁25d、25e的配置为，使其在两种层叠元件21e、21f间不同，间隔壁之中向与上述层叠元件21e、21f的延伸方向相交的方向延伸的间隔壁，也就是间隔壁25d、25e的位置在相邻的层叠元件21e、21f相互间偏移，使流体沿着层叠元件21e、21f的延伸方向顺序流过相邻的层叠元件21e、21f的第一贯通孔22而流通。
通过如上述非线性地配置第一贯通孔，能够使得流体的路程比直线状配置时的路程长。也就是说，由于能够增加流过第一贯通孔22的次数，因此能够使混合良好。
即使在层叠元件21e、21f小的情况下，增长路程，也能获得高混合效果，因此能够使混合部件小型化。
对于非线性方式，能够采用例如曲线的曲率朝向层叠元件的延伸方向增大的曲线等适当的方式。除了在层叠元件21e、21f的延伸方向上沿相同方向以大体相同的曲线状或渐开线状每隔预定间隔配置第一贯通孔22之外，配置的间隔也可以不相等。
图15是显示两种层叠元件21e、21f因这些层叠元件21e、21f的层叠状态的平面图。
图15显示的层叠元件21e、21f的形状是，第一贯通孔22间的间隔壁之中，从中央部朝向外周的连续的间隔壁25d以向一个方向侧弯曲的近似渐开线状地延伸，这些间隔壁25d间由向圆周方向延伸的间隔壁25e联接。向圆周方向延伸的间隔壁25e形成为以层叠元件的中心点为圆心的同心圆状。
在上述层叠元件21e、21f中，不但能够实现上述良好的混合，而且特别地，当使混合部件强烈地旋转进行混合时，由于能够有效地向流体传递旋转力，因此能够提高混合效果。
(混合部件的变形例6)
在上述层叠元件21中的第一贯通孔22间的间隔壁也可以是在截面方向观看为方形以外的形状。
图16(a)是将两种层叠元件21g、21h层叠后的状态的立体图，图16(b)是示出流体在该层叠元件21g、21h中流动时的状态的说明图。
如图16(a)所示，层叠元件21g、21h向半径方向延伸的间隔壁25f和向圆周方向延伸的间隔壁25e的截面形状是竖长的近似椭圆形。上述“近似椭圆形”是指包括椭圆形的意思。
流体在具有上述形状的间隔壁25e、25f的层叠元件21g、21h中的流动与上述混合部件的实施方式1等相同，但是与间隔壁的端面是直上直下的状态相比，由于流体冲撞时的冲击减小，因此能够保持流体流动的通畅。这样的流动适合于处理酵母等的发酵处理等。
在层叠元件21中的第一贯通孔22间的间隔壁也可以是在截面方向观看具有倒角部的截面形状。
图17(a)是将两种层叠元件21g、21h层叠后的状态的立体图，图17(b)是示出流体在该层叠元件21g、21h中流动时的状态的说明图。
如图17(a)所示，层叠元件21g、21h向半径方向延伸的间隔壁25f和向圆周方向延伸的间隔壁25e的截面形状是上方宽度小下方宽度大的三角形。因此，与层叠元件21g、21h的延伸方向相对的面越向上方，就越向使间隔壁25e、25f的厚度减薄的方向倾斜。该倾斜部分是倒角部28，形成倾斜面29。
由于具有倒角部28，因此流体在具有上述形状的间隔壁25e、25f的层叠元件21g、21h中的流动与间隔壁的端面是直上直下的状态相比，流体冲撞时的冲击减小。因此，能够保持流体流动的通畅。
图18(a)是将两种层叠元件21g、21h层叠后的状态的立体图，图18(b)是显示层叠元件21g、21h的截面形状的立体图。另外，图19(a)是示出流体在层叠元件21g、21h中流动时的状态的说明图。
如图18(a)所示，层叠元件21g、21h向半径方向延伸的间隔壁25f和向圆周方向延伸的间隔壁25e的截面形状是上下左右具有角的近似菱形。上述“近似菱形”是指包括菱形的意思。
因此，与层叠元件21g、21h的延伸方向相对的面越向上方或者越向下方，就越向使间隔壁25e、25f的厚度减薄的方向倾斜。该倾斜部分是倒角部28，形成倾斜面29。
如图19(a)所示，由于具有倒角部28，因此流体在具有上述形状的间隔壁25f、25e的层叠元件21g、21h中的流动与间隔壁的端面是直上直下的状态相比，由于流体冲撞时的冲击减小，因此能够保持流体流动的通畅。
另外，通过适当设定倾斜面29的角度，使得能够调整·控制流体的流动方向。
如图19(a)、(b)所示，通过使上下倾斜面29的角度具有差异，使得流体的上下方向(层叠方向)上的流动中能够产生强弱，从而使得全体的流动具有变化。例如，如果考虑能够更加良好地进行混合的方向等，适当设定倾斜面29的角度和间隔壁25e、25f间的间隔等，则能够实现期望的混合。
除了适当设定间隔壁25e、25f的截面形状来控制流体的流动方向，也可以使具有上述例子截面形状的间隔壁25e、25f倾斜或扭转。
图20(a)是将两种层叠元件21g、21h层叠后的状态的立体图，图20(b)是显示层叠元件21g、21h的截面形状的立体图。
如图20(a)、图20(b)所示，在层叠元件21g、21h中沿半径方向延伸的间隔壁25f和沿圆周方向延伸的间隔壁25e的截面形状的截面形状是近似椭圆形，并且向圆周方向延伸的间隔壁25e以越向上方越向外周扩展的方式倾斜，向半径方向延伸的间隔壁f向左右方向中的一个倾斜。
具有上述形状的间隔壁25e、25f的层叠元件21g、21h中的流体通过伴随与层叠元件21g、21h的相对移动在间隔壁25e、25f之间产生阻力差异而具有定向性。利用向圆周方向倾斜的、向半径方向延伸的间隔壁25f，流体易于向沿着间隔壁25e的圆周方向流动，因此能够获得如图21中概念性描绘的螺旋状的流动。通过将间隔壁25f向圆周方向的倾斜相对于图20(a)、图20(b)的层叠元件25e、25f颠倒左右方向，能够使螺旋状的流动与图21的方向相反。
在间隔壁25e、25f的截面形状是菱形的情况下，使间隔壁之中从层叠元件的中央部朝向外周的间隔壁与其他间隔壁具有相对于流体的阻力差，也能够获得如上所述的螺旋状的流动。
图22是显示将两种层叠元件21g、21h层叠后状态的截面形状的立体图。
如图22所示，在层叠元件21g、21h中的第一贯通孔22间的间隔壁25e、25f具有上端以及/或者下端宽度小的倾斜面29，间隔壁之中从层叠元件的中央部朝向外周的、向半径方向延伸的间隔壁25f的倾斜面29的倾斜角度，比其他向圆周方向延伸的间隔壁25e的截面形状的倾斜面的倾斜角度平缓。
具有上述形状的间隔壁25e、25f的层叠元件21g、21h中的流体沿着半径方向的流动比沿着圆周方向的流动急促，由于比起圆周方向的间隔壁25e部分，流体沿着半径方向的流动受到阻力更大，因此能够产生螺旋状的流动。
(混合部件的变形例7)
由于层叠元件21能够形成上述多种截面形状，因此在必要的情况下，也可以重叠多个部件。
图23(a)是将两种层叠元件21g、21h层叠后的状态的立体图，图23(b)是其纵截面图。
如图23(a)所示，层叠元件21g、21h包括间隔壁25e、25f，该间隔壁25e、25f具有截面近似菱形的轮廓。如图23(b)所示，间隔壁25e、25f通过堆叠宽度尺寸不同的多枚板部件而构成。各板部件通过粘接或焊接等适当的方法固定。
当如上所述将多个板部件层叠时，能够自由地获得具有通过按压等无法形成的各种形态的截面形状的层叠元件21g、21h。
图23(a)、图23(b)示出的间隔壁25e、25f是具有阶梯式高低差的形态，但是如果切掉板部件的角，则也可以作为具有倾斜面的间隔壁。
(混合装置的实施方式1)
图24是示出根据混合装置5的实施方式的流体A在混合装置5a内部流动的情况的截面图。
如图24所示，根据本实施方式的混合装置5a在具有凸缘53的圆筒状壳体50装卸自如地安装有外周圆板状的凸缘54，该凸缘54具有入口51和出口52。壳体50的内部配置有4个重叠了多枚(这里是3枚)层叠元件21的层叠体2，该层叠元件21由上述圆板构成。
壳体50的入口51侧配置有在中央部具有开口部41并具有与壳体50的内径大体相同的外径的第二板4上，第二板4的底面配置有层叠元件21的第一层叠体2a。第一层叠体2a的底面配置有具有与层叠元件21的外径大体相同的外径的第一板3。接着顺序配置有第二层叠体2b、第二板4、第三层叠体2c、第一板3、第四层叠体2d、第二板4。
在图24示出的混合装置5a中，也可以通过诸如螺栓和螺帽的固定装置将混合部件1固定在壳体50中。
层叠元件21与混合部件1的实施方式的混合部件1a、1b相同，具有多个第一贯通孔22，并在中央部具有近似圆形的第二贯通孔23。层叠元件21的第二贯通孔23的内径和第二板4的开口部41的内径大体相同，并且大体同圆心。通过将层叠元件21层叠，使得第二贯通孔23构成中空状的空间部，也就是第一中空部24a、第二中空部24b、第三中空部24c以及第四中空部24d。各个中空部24a至24d是对应各个层叠体2a至2d的中空部。
壳体50的内周部和第一层叠体2a以及第二层叠体2b的外周部之间形成第一环状空间部55a，并且，壳体50的内周部和第三层叠体2c以及第四层叠体2d的外周部之间形成第二环状空间部55b。
另外，在各层叠体2a至2d的内部，多个第一贯通孔22的一部分在层叠元件21的延伸方向连通，另外，一部分在层叠元件21的内周面和外周面打开。
通过在各层叠体2a至2d的两端部相对配置的第一板3和第二板4，各层叠体2a至2d的两端部的第一贯通孔22在层叠方向上关闭。因此，阻挡层叠体2内部的流体从各层叠体2a至2d的两端部的第一贯通孔22沿着层叠方向流出，层叠体2内部的流体在层叠体2a至2d内部确实地沿着层叠元件21的延伸方向流通。
在具有上述构造的混合装置5a中，例如当流体A通过适当的压送装置从入口51流出时，流体A流入第一中空部24a。接着，流体A从在第一中空部24a的内周面打开的第一贯通孔22流入第一层叠体2a内部，经过连通的第一贯通孔22沿着外周方向流通。接着，流体A从在第一层叠体2a的外周面打开的第一贯通孔22流出，流入第一环状空间部55a。
接着，流体A从在第二层叠体2b的外周面打开的第一贯通孔22流入第二层叠体2b内部，并经过连通的第一贯通孔22向内周方向流通。而且，流体A从在第二中空部24b的内周面打开的第一贯通孔22流出，流入第二中空部24b。
之后，流体A经由第三中空部24c→第三层叠体2c→第二环状空间部55b→第四层叠体2d→第四中空部24d从出口52流出。
如上所述，流体A一边在各层叠体2a至2d的内部从内周部向外周面，或者从外周部向内周部蜿蜒流动，一边通过在连通的第一贯通孔22中流通而被高度混合。由此，从混合装置5a的入口51流入的流体A被高度混合并从出口52流出。
当采用该混合装置5a时，通过在各层叠体2a至2d的两端部相对配置的第一板3和第二板4，能够将流体A在层叠体2的内部流动的方向从内周部向外周部，或者相反从外周部向内周部改变。这样，由于流体A经过更多连通的第一贯通孔22流通，因此能够进一步提高流体A的混合度。
另外，即使在混合装置5a中混合部件1a、1b也相同，各中空部24a至24d对于第一贯通孔22具有足够的尺寸，构成中空部24的各层叠元件22的第二贯通孔23具有大体相同的内径，并且大体同心。因此，在各中空部24a至24d中流动时的流动阻力比其在各层叠体2a至2d内部流动时的流动阻力小，压力损失也小。因此，即使在层叠元件21的层叠枚数多的情况下，流体A也与层叠方向的位置无关，均匀地到达各层叠元件21的内周部，在各层叠体2a至2d内部从内周部向外周部，或者相反从外周部向内周部大体均匀地流动。
对于流体从各环状空间部55a、55b向层叠体2b、2d内部的流入，与上述各中空部24a至24d相同。
而且，当采用该混合装置5a时，由于能够在具有入口51和出口52的壳体50的内部混合流体A，因此能够作为内联静止型混合装置使用，从而能够连续地混合流体A。
另外，通过将层叠元件21、第一板3和第二板4的外周形状设定为圆形，能够使得壳体50为圆筒形状，从而能够提高壳体50的耐压。因此，能够在高压条件下混合流体A。
另外，对于混合部件1a、1b，也可以如混合部件1c，使用未设置第二贯通孔23的层叠元件22。
本发明的混合装置5与混合部件的变形例相同不限于上述混合装置的实施方式，可以在本发明的范围内变形并实施。
(混合装置的实施方式2)
图25(a)、图25(b)是在流体流动的管体56内具有混合部件1的混合装置5b的截面图。图25(a)显示直线状的混合装置5b，图25(b)显示弯曲形状的混合装置5b。
哪一种混合装置5b都在与配管57连接的管体56中具有不向管体56的长度方向突出的混合部件1。也就是说，混合部件的第一板3形成为与层叠体2的外周的尺寸相同，第二板4形成为与管体56的凸缘56a的尺寸对应。第二板4的开口部41与层叠体2的中空部24的尺寸相同。
为了将混合部件1固定在管体56，将混合部件1的第一板3插入管体56的内部，将第二板4接合在凸缘56a的外侧面。
如图所示可以在管体56的两端具有混合部件1，也可以只在一端具有混合部件1。另外，也可以在管体56的长度方向的中间部具有混合部件1。
在上述构造的混合装置5b中，由于是混合部件1不向管体56的长度方向突出的构造，因此可以相对已经设置的配管57安装并使用。因此，能够在适合的配管系统中混合流体，也易于维护。
如上所述，由于混合部件1的混合效果高，因此能够进行充分的混合，并且不需要另外的混合装置，能够节省空间。
除上述例子之外，也可以如下构成本发明的混合装置5。
层叠元件21、第一板3以及第二板4的外周形状不限于圆形。这是因为即使外周形状不是圆形，在实施发明方面也没有任何障碍。
被混合的流体不限于气体和液体，也可以是诸如液体和粉状体的固体混合物。
作为用途，除了使流体浓度均匀之外，例如也可以应用于混合温度不同的同一种流体使之成为均匀温度的用途。
另外，由于不需要大的空间，而且能够在管路中设置，因此可以将混合部件1或者混合装置5应用在例如柴油汽车的排气管道等受限于设置空间的场所。
(混合机的实施方式1)
图26是示出流体A在根据混合机6的实施方式2的混合机6a内部流动的情况的截面图。
如图26所示，混合机6a具有混合部件1、圆筒状的壳体50、旋转轴58以及作为驱动源的电动马达59。电动马达59旋转驱动混合部件1，在本实施方式中，从未示出的供给电源供给电路被旋转驱动。在与电动马达59联接的状态下，旋转轴58支承混合部件1。壳体50和旋转轴58的滑动部分配置有密封部件50a以防止内部流体A漏出。
壳体50具有凸缘形状的入口51和出口52，流体A从入口51被吸入混合机6a内部，从出口52排出。
如图27所示，混合部件1具有与上述旋转轴58连接的轴部32。轴部32设置在第一板3的中心，在该轴部32的周围形成有开口部31。该开口部31与第二板4的开口部41相同，是流体流过的部分。混合部件1的构造与上述相同。
当通过电动马达59旋转驱动混合部件1时，从混合机6a的入口51被吸入的流体A经由形成混合部件1的第一板3的开口部31和第二板4的开口部41流入中空部24。接着，流体A经过在中空部24的内周部打开的层叠元件21的第一贯通孔22流入层叠体2内部。
通过离心力的作用向半径方向外侧对流入层叠部2内部的流体A施力。被施力的流体A经过与层叠体2内部连通的第一贯通孔22从内周部向外周部放射状地流通，经过在外周部打开的第一贯通孔22从层叠体2的外周部向外侧流出。流出的流体A经过出口52从混合机6a排出。
从混合部件1流出的流体A的一部分经由第一板3的开口部31和第二板4的开口部41再次流入中空部24，进而流入层叠体2内部，通过从层叠体2外周部流出使得在混合部件1的层叠体2内部循环。
而且，当流体A经过与层叠体2内部连通的第一贯通孔22从内周部向外周部呈大体放射状地流动时，由于流体重复分散、汇合、反流、湍流、涡流、冲撞等而被高度混合。
另外，在该实施方式1中，将壳体50设置为圆筒状，但是并不限于此。另外，也可以不设置第一板3的开口部31。
另外，在所要求的混合度低时，也可以如通常的离心管将混合部件1和入口51的间隔缩短，从而减少在混合机6a内部循环的流体A的流量。
(混合机的实施方式2)
图28是示出根据混合机6的实施方式2的混合机6b的图。图28(a)是沿图28(b)的I-I线截取的截面图，图28(b)是示出流体A在混合机6b的内部流动的情况的截面图。
混合机6b与根据实施方式1的混合机6a的不同点，是第一板3和第二板4的外周形状比层叠元件21的外周形状大，在层叠体2的外周部，即由第一板3和第二板4形成的空间配置了向层叠元件21的层叠方向延伸的叶片15(这里是6枚)。
当混合部件1旋转时，从层叠体2的外周部流出的流体A受到叶片15的施力从混合部件1流出。由于叶片15的端部由第一板3和第二板4闭合，因此通过叶片15更有效地对从层叠体2的外周部流出的流体A施力，从而能够提高从混合机6b排出的流体A的压力。
如果将混合部件1的层叠元件设置为如图15所示的层叠元件21e、21f，则流体A被更有效地混合，被更有效地施力。
另外，叶片15被配置在由第一板3和第二板4形成的空间中，但是并不限于此，例如也可以在混合部件1安装其他圆板固定叶片15。另外，将叶片15配置为相对层叠元件21延伸的方向在垂直方向延伸，但是并不限于此，在取得发明效果的范围内也可以使其倾斜。另外，适当设定叶片15的形状。
该混合机6的实施方式2的混合机6a的其他构造和作用效果与上述实施方式中的混合机6a相同。
(搅拌翼的实施方式)
图29是显示根据搅拌翼7的实施方式的搅拌翼7a的构成部件的立体图。图30示出在搅拌槽63内部设置了搅拌翼7a的搅拌装置60中，流体A在搅拌翼7a和搅拌槽63内部循环的情况的截面图。
如图29所示，搅拌翼7a具有混合部件1，该混合部件1的构造为，使用配置在适当位置的4根螺栓11和螺母12的紧固部件，通过第一板3和第二板4从两侧夹持层叠了多个大体圆板状的层叠元件21的层叠体2。
第一板3是具有螺栓用孔13和流体A流入的4个开口部31的圆板，安装有旋转轴62。第二板4具有螺栓用孔14和流体A流入中央部的圆形开口部41。第一板3和第二板4具有与层叠元件21大体相同的外径。
层叠元件21具有多个第一贯通孔22，并具有在搅拌槽63中循环的流体A流入中央部的近似圆形的第二贯通孔23。层叠元件21的第二贯通孔23的内径和第二板4的开口部41的内径大体相同，并且大体同心。通过将层叠元件21层叠，第二贯通孔23形成中空部24。
上述搅拌翼7a的混合部件1的其他构造与混合部件的实施方式中的混合部件1a、1b相同。
如图30所示，当通过由供给电源(未示出)供给电力的驱动马达61旋转驱动搅拌翼7a，也就是安装在旋转轴62的混合部件1时，通过离心力的作用对混合部件1的层叠体2内部的流体A向半径方向外侧施力。被施力的流体A经过与层叠体2内部连通的第一贯通孔22从内周部向外周部呈大体放射状流通，从在外周面打开的第一贯通孔22向外侧排出。
另一方面，搅拌槽63内的流体A经由混合部件1的下端部的第二板4的开口部41和上端部的第一板3的4个开口部31被吸入层叠体2内部的中空部24。被吸入的流体A经由在中空部24打开的第一贯通孔22流入层叠体2内部。而且，通过离心力的作用对被吸入的流体A向半径方向外侧施力，从在外周面打开的第一贯通孔22向外侧排出，该离心力由混合部件1的旋转动作产生。
而且，当流体A在与层叠体2内部从内周部向外周部呈大体放射状流通时，由于经过连通的第一贯通孔22流通而被高度混合。
由于能够从搅拌翼7a的上部和下部吸入流体并混合，因此可以期待有效的混合。
如果采用该搅拌翼7a，则通过增加层叠元件21的层叠枚数，与流体流通的混合部件1内部连通的第一贯通孔22增多，因此能够缩短在搅拌槽63中的流体混合时间。
本发明的搅拌翼7不限于上述的构造。
(搅拌翼的变形例)
如图31示出的搅拌翼7b，也可以将搅拌翼7的旋转轴62设置在混合部件1的前端侧，即设置在第二板4上。在上述构造的搅拌翼7b中，比起搅拌槽下部的流体，能够吸入更多搅拌槽上部的流体。
如图32示出的搅拌翼7c，也可以不在混合部件1的第一板3形成开口部而设置为关闭的状态。也就是说，关闭存在于液面附近位置的第一板。
在上述构造中，由于旋转时流体只从下方流入，因此能够将在搅拌槽63内沉淀的粒子等卷起并混合。另外，搅拌槽63中的流体A的液面不易起伏。适合在搅拌希望防止气泡混入的涂料等流体时使用。
如图33所示，搅拌翼7d也可以在旋转轴62具有多个混合部件1。在各混合部件1之间设置适当的间隔。
在上述构造的搅拌翼7d中，由于具有多个混合部件1，因此能够从各混合部件1的上部和下部吸入流体。因此，即使搅拌槽63深也能够搅拌。
图34是显示搅拌翼7的混合部件1部分的截面图。该混合部件1不是将旋转轴62直接设置在第一板3而构成搅拌翼7，而是由设置在旋转轴62前端的固定板62a和与该固定板62a相对的辅助板62b构成搅拌翼7，其中，该辅助板62b与固定板62a夹持混合部件1并由螺栓11和螺母12固定。
与固定板62a和辅助板62b中的层叠元件21的第二贯通孔23对应的位置形成有开口部62c。同样地，与第一板3和第二板4中的层叠元件21的第二贯通孔23对应的位置也形成有开口部41、31。
在如上述构成的搅拌翼7中，第一板3和第二板4关闭层叠体2的层叠方向两端的第一贯通孔22，由于形成一个单元，因此如果是具有固定板62a和辅助板62b的一种旋转轴62，则能够获得与尺寸和构造不同的混合部件1对应的搅拌翼7。
(混合系统的实施方式)
图35是用于通过混合机6混合流体的混合系统的实施方式的构成图。在该使用例中，流体通过混合机6被连续地混合并送出。
流体B和流体C分别从配管77a、77b经由阀78a、78b被送入储液槽80。储液槽80中，配置搅拌翼81以用于事先在某种程度上均匀地搅拌将流体B和流体C。储液槽80的下部配置有喷嘴86，经由阀87与混合机6的入口51连接。混合机6的出口52经由阀88与送出管路89连接。向储液槽80的循环管路85从送出管路89分支。循环管路85设置有用于控制循环流量的阀84。
为了在该使用例中进行流体B和流体C的混合处理，将流体B和流体C容纳在储液槽80中通过搅拌翼81事先在某种程度上均匀地搅拌流体B和流体C。然后，当驱动电动马达74使混合部件1旋转时，通过伴随旋转的泵作用从入口51吸入流体B和流体C。
在混合机6内部，被吸入的流体B和流体C由于经过与形成混合部件1的层叠体2内部连通的第一贯通孔22从内周部向外周部呈放射状地流通而被混合。混合的流体B和流体C从混合机6的出口52排出，由流量控制器82和流量控制阀83控制，经由送出管路89向系统外送出。
向储液槽80的循环管路85从送出管路89分支，将从混合机6排出的流体B和流体C的一部分送回储液槽80。通过如上述设置循环管路85，使得流体B和流体C再次从储液槽80向混合机6供给而重复混合，因此能够提高流体B和流体C的混合度并向系统外送出。
通过调节设置在混合机6的出口52的出口泵88的开度，使得能够调节在混合机6内部的混合部件1的层叠体2内部循环的流体的流量，因此能够调节从混合机6流出的流体B、流体C的混合程度。
另外，通过调节位于循环管路85的阀84的开度，使得能够调节在包含储液槽80和混合机6的循环系中循环的流体的流量，因此同样能够调节流体B、流体C的混合程度。在这些情况下，也可以将阀88和阀84设置为自动控制阀。
(反应装置的实施方式1)
图36是示出根据反应装置9的实施方式的反应装置9a的内部构造和流体在其内部流动的情况的截面图。
由于图36示出的反应装置9a的构造与图24示出的上述混合装置5a的构造相同，因此标记相同的符号并省略其详细说明。
在该反应装置9a中，当使要反应的多种流体从入口51流入时，流体接连经过各层叠体2a至2d内部和各环状空间55a、55b流通并向出口流动。当通过各层叠体2a至2d和各环状空间55a、55b时，流体如上所述被高度混合。
也就是说，作为反应原料的流体良好地混合在一起。因此，能够促进反应，从而更快地获得期望的反应生成物。由于流体在反应装置9a内部流通期间进行流体的混合，因此反应原料的混合自不必说，也能良好地进行反应生成物的混合。
(反应装置的实施方式2)
图37是示出根据反应装置9的实施方式的流体D和流体E在反应装置9b内部流动的情况的截面图。图38(a)和图38(b)是示出流体D和流体E在配置在反应装置9b中的混合部件1d至1f内部的流动的情况的截面图。
在反应装置9b中，在具有入口91和出口92的近似圆筒状的容器90a内部配置有催化剂层93a至93d，各催化剂层93a至93d配置有混合部件1d至1f和供给冷却气体用喷嘴94a至94c。
另外，在该实施方式中，反应装置9b适于作为不均匀系的发热反应的甲醇合成反应器，例如，从入口91供给被预热的高温原料气体(流体D)，并从供给冷却气体用喷嘴94a至94c供给未预热的低温原料气体(流体E1至E3)。
混合部件1d至1f使用适当的固定装置通过第一板3和第二板4夹持层叠了多个近似圆形的层叠元件21的层叠体2，并进一步提高预定的固定装置固定在容器90a内部。
第一板3是圆形的板，第一板3的外径与层叠元件21的外径大体相同。第二板4是具有开口部41的圆形板，开口部41的内径与层叠元件21的第二贯通孔23的内径大体相同，外径与容器90a的内径大体相同，流体D、流体E从该开口部41流入大体中央部。形成混合部件1d至1f的层叠元件21的第一贯通孔22的重叠与上述混合部件1a、1b、1c相同。
在上述混合部件1d至1f中，例如在混合部件1d中，通过适当的压送装置从反应装置9的入口91流入并通过第一催化剂层93a的高温流体D1与从冷却气体用喷嘴94a供给的流体E1一起经由第二板4的开口部41流入中空部24e。流入的流体D1和流体E1从与中空部24e连通的层叠元件21的第一贯通孔22流入层叠体2e内部，重复在连通的第一贯通孔22之间流入和流出而被混合。混合的流体D1和流体E1经由与层叠体2e的外侧空间部95a连通的层叠元件21的第一贯通孔22从层叠体2e内部流出。
如上所述，当流体D1和流体E1经过与层叠体2e内部连通的第一贯通孔从内周部向外周部流通时，通过重复分散、汇合、反流、湍流、涡流、冲撞等而被高度混合。而且，通过向下游的催化剂层93b供给高度混合的流体D1和流体E1，在催化剂层93b中的反应率提高。
采用混合部件1e也同样，流体D2和流体E2被高度混合。
另一方面，对于混合部件1f，与混合部件1d和1e相反，在层叠体2g的上部配置第一板3，下部配置第二板4。即使是如上述形成的混合部件1g，流体D3、流体E3也经由与层叠体2g的外侧空间部95c连通的层叠元件21的第一贯通孔22流入层叠体2g内部，从与中空部24g连通的层叠元件21的第一贯通孔22流出，被高度混合。
这样，在该实施方式中，混合部件1在气体的流动方向上也可以按第二板4→层叠体2→第一板3的顺序层叠，也可以相反按第一板3→层叠体2→第二板4的顺序层叠(参照图37、图38(a)(b))。
另外，易于任意选择层叠元件21的层叠枚数，从而改变混合部件1d至1f的压力损失。例如，由于流体D3是流体D1加上流体E1和流体E2，因此流入混合部件1f的流体流量比流入混合部件1d的流体流量多。在这种情况下，设置混合部件1f的层叠元件21的层叠枚数比混合部件1d的层叠枚数多，从而减小混合部件1f产生的压力损失是容易的。
(催化剂单元的实施方式)
图39是根据催化剂单元的实施方式的催化剂单元8的分解立体图。
催化剂单元8的构造与上述混合部件1a至1f相同，不同点是层叠元件21具有催化剂功能这一点。
也就是说，形成催化剂单元8的层叠元件21或者由具有催化剂作用的物质形成，或者在表面具有催化剂层。根据希望的反应适当选择催化剂的种类。
在上述形成的催化剂单元8中，当流体接连流过催化剂单元8中的第一贯通孔22时，促进反应原料和反应生成物的混合。由于通过促进反应原料的混合也促进反应，因此能够快速进行希望的反应。
应当理解，上述公开的所有实施方式仅为示例而非限制性。本发明的范围并非上述实施方式而由权利要求示出，也包括与权利要求的等同和在范围内的所有修改和变形。
例如。示出了具有两种层叠元件并将其交替重叠使用的例子，但是也可以具有3种以上的元件。另外，除了将每一种顺序层叠之外，也可以不规则地重叠。
另外，在本实施例中，考虑并叙述了主要以液体和气体作为流体的混合和反应，在本发明中的“流体”并不限于此，包含由气体、含有水汽的液体、粉状体等固体的至少两种以上组成的多相流。另外，液体也可以是高粘性液体、低粘性液体、牛顿液体、非牛顿液体等各种流体。
附图标记的说明
1、1a、1b、1c、1d、1e、1f       混合部件
2、2a、2b、2c、2d               层叠体
3                               第一板
4                               第二板
5、5a                           混合装置
6、6a、6b                       混合机
7、7a、7b、7c、7d                搅拌翼
8                                催化剂单元
9、9a、9b                       反应装置
21a、21b、21c、21d、21e、21f、21g、21h   层叠元件
22                      (层叠元件的)第一贯通孔
23                      (层叠元件的)第二贯通孔
24、24a、24b、24c、24d         中空部
25a、25b、25c、25d、25e、25f   间隔壁
28                              倒角部
29                              倾斜面
31                      (第一板的)开口部
41                        (第二板的)开口部
A、B、C、D、E             流体

Claims (18)

1.一种混合部件，包括：
层叠体，层叠有多个层叠元件；以及
第一板和第二板，夹持所述层叠体相对配置，
所述层叠元件具有多个第一贯通孔，
所述第二板具有与所述层叠元件的至少一个第一贯通孔连通的开口部，
在所述层叠元件中，将所述第一贯通孔的一部分或全部配置为连通以使得流体能够在与相邻的层叠元件的第一贯通孔之间沿着层叠元件的延伸方向流通，并具有使流体沿着所述层叠元件的层叠方向分流的流路。
2.一种混合部件，包括：
层叠体，层叠有多个层叠元件；以及
第一板和第二板，夹持所述层叠体相对配置，并封闭与所述层叠体接触的面，
所述层叠元件具有多个第一贯通孔，
所述第二板具有与所述层叠元件的至少一个第一贯通孔连通的开口部，
在所述层叠元件中，所述第一贯通孔间的间隔壁之中，沿着与所述层叠元件的延伸方向相交的方向延伸的间隔壁被配置为在相邻层叠元件相互间位置交错,第一贯通孔中的流体能够相对于相邻的层叠元件的第一贯通孔沿着层叠元件的延伸方向流通，并具有使流体沿着所述层叠元件的层叠方向分流的流路，
设定所述开口部为流体的入口，所述层叠体的外周侧为流体的出口，或者，设定所述层叠体的外周侧为流体的入口，所述开口部为流体的出口。
3.一种混合部件，其特征在于，包括：
层叠体，层叠有多个层叠元件；以及
第一板和第二板，夹持所述层叠体相对配置，
所述层叠元件具有多个第一贯通孔，
所述第二板具有与所述层叠元件的至少一个第一贯通孔连通的开口部，
在所述层叠元件中，将所述第一贯通孔的一部分或全部配置为连通以使得流体能够在与相邻的层叠元件的第一贯通孔之间沿着层叠元件的延伸方向流通，
通过所述层叠元件的第一贯通孔和所述相邻的层叠元件的第一贯通孔重叠，流体在层叠元件的延伸方向被不均匀地分流。
4.一种混合部件，其特征在于，包括：
层叠体，层叠有多个层叠元件；以及
第一板和第二板，夹持所述层叠体相对配置，
所述层叠元件具有多个第一贯通孔，
所述层叠元件的第一贯通孔在所述层叠元件的延伸方向被配置为非线性形状，
所述第二板具有与所述层叠元件的至少一个第一贯通孔连通的开口部，
在所述层叠元件中，将所述第一贯通孔的一部分或全部配置为连通以使得流体能够在与相邻的层叠元件的第一贯通孔之间沿着层叠元件的延伸方向流通。
5.如权利要求1至4中的任一项所述的混合部件，所述层叠部件互相重叠，所述第一贯通孔之间的重叠部分形成的流路在层叠元件的延伸方向的宽度比与所述流路的上游侧接触的、所述第一贯通孔间的间隔壁在层叠方向的厚度的四分之一更窄。
6.一种混合部件，其特征在于，包括：
层叠体，层叠有多个层叠元件；以及
第一板和第二板，夹持所述层叠体相对配置，
所述层叠元件具有多个第一贯通孔，
所述第二板具有与所述层叠元件的至少一个第一贯通孔连通的开口部，
在所述层叠元件中，将所述第一贯通孔的一部分或全部配置为连通以使得流体能够在与相邻的层叠元件的第一贯通孔之间沿着层叠元件的延伸方向流通，
在所述层叠元件中的第一贯通孔间的间隔壁形成为在截面方向观看是近似椭圆形。
7.一种混合部件，其特征在于，包括：
层叠体，层叠有多个层叠元件；以及
第一板和第二板，夹持所述层叠体相对配置，
所述层叠元件具有多个第一贯通孔，
所述第二板具有与所述层叠元件的至少一个第一贯通孔连通的开口部，
在所述层叠元件中，将所述第一贯通孔的一部分或全部配置为连通以使得流体能够在与相邻的层叠元件的第一贯通孔之间沿着层叠元件的延伸方向流通，
在所述层叠元件中的第一贯通孔间的间隔壁形成为在截面方向观看是具有倒角部的截面形状。
8.一种混合部件，其特征在于，包括：
层叠体，层叠有多个层叠元件；以及
第一板和第二板，夹持所述层叠体相对配置，
所述层叠元件具有多个第一贯通孔，
所述第二板具有与所述层叠元件的至少一个第一贯通孔连通的开口部，
在所述层叠元件中，将所述第一贯通孔的一部分或全部配置为连通以使得流体能够在与相邻的层叠元件的第一贯通孔之间沿着层叠元件的延伸方向流通，
所述层叠元件具有比第一贯通孔大的第二贯通孔，并且所述第二贯通孔被配置为在层叠方向连通从而在所述层叠体形成中空部，
所述第二板的开口部经由所述中空部与所述层叠元件的至少一个第一贯通孔连通。
9.如权利要求1至8中的任一项所述的混合部件，其特征在于，
在所述层叠元件中的第一贯通孔间的间隔壁的上端以及/或者下端具有宽度小的倾斜面，所述间隔壁之中从层叠元件的中央部朝向外周的间隔壁的倾斜面的倾斜角度比其他间隔壁的截面形状的倾斜面的倾斜角度平缓。
10.如权利要求1至8中的任一项所述的混合部件，其特征在于，
所述多个层叠元件是层叠有多枚板的层叠构造。
11.一种混合装置，包括：
如权利要求1至10中的任一项所述的混合部件；以及
壳体，具有容纳所述混合部件的入口和出口，
在所述混合部件中的第一板具有比所述壳体的内侧形状小的外侧形状，
在所述混合部件中的第二板具有与所述壳体的内侧形状大体相同的外侧形状，并且所述第二板的外侧面与所述壳体的内侧面大体内接。
12.一种混合机，
在壳体中具有如权利要求1至10中的任一项所述的混合部件，
所述混合部件由被旋转驱动的旋转轴支承，
通过旋转驱动所述混合部件，使从设置在所述壳体的端面的吸入口吸入的流体流入所述混合部件内部，并且从所述混合部件的外周部流出，然后从设置在所述壳体的排出口排出。
13.一种搅拌翼，其特征在于，
如权利要求1至10中的任一项所述的混合部件由被旋转驱动的旋转轴支承。
14.一种反应装置，其特征在于，
在具有入口和出口的容器内部使流体反应，
所述容器内部具有如权利要求1至10中的任一项所述的混合部件，
在所述混合部件中的第一板具有比所述容器的内侧形状小的外侧形状，
在所述混合部件中的第二板具有与所述容器的内侧形状大体相同的外侧形状，并且所述第二板的外侧面与所述容器的内侧面大体内接。
15.一种反应装置，其特征在于，
在具有入口和出口的容器内部使流体反应，
所述容器内部配置有至少两层以上的催化剂层，
在至少一个催化剂层之间配置有混合一种或两种以上流体的如权利要求1至10中的任一项所述的混合部件，
在所述混合部件中的第一板具有比所述容器的内侧形状小的外侧形状，
在所述混合部件中的第二板具有与所述容器的内侧形状大体相同的外侧形状，并且所述第二板的外侧面与所述容器的内侧面大体内接。
16.一种催化剂单元，
具有如权利要求1至10中的任一项所述的混合部件，
所述混合部件的所述层叠元件具有催化剂功能。
17.一种流体混合方法，
使流体在多个分别具有延伸面且相互重叠的层叠元件之间沿所述层叠元件的延伸面流动，并通过层叠方向分流步骤和延伸方向分流步骤对所述流体进行分流，其中，所述层叠方向分流步骤将所述流体沿着所述层叠元件的层叠方向分流，所述延伸方向分流步骤将所述流体沿着所述层叠元件的延伸面方向分流。
18.一种流体物，
通过权利要求17所述的流体混合方法进行混合。
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