JP2010012364A - マイクロミキサー - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第1流体が第1方向に指向した流れになるように案内する細溝部102aと太溝部102bとを連結して構成される第1区画溝102と、第1区画溝の太溝部内に、前記第1方向とは逆向きに指向した流れになるよう第2流体を案内する先端溝部103aを有し、第1区画溝内を流れる第1流体7と第2区画溝103内を流れる第2流体8とを向流で衝突させて得られる混合流体9を、前記第1方向と同じ向きに指向した流れに案内するとともに、前記混合流体の圧力を高める第3区画溝104と、第3区画溝と連通し、第3区画溝から吐出される混合流体9の流体圧力を下げ、これに伴って生じる渦流により混合流体の混合を促進させる混合促進空間105と、混合促進空間内の混合流体を所定の回収手段へ案内する案内部材106とを有することを特徴とする。
【選択図】図4
Description
(1)第1流体が第1方向に指向した流れになるように案内する第1案内部と、該第1案内部に拡大寸法で連結される第2案内部とを有する第1案内流路と、該第1案内流路の第2案内部内に、前記第1方向とは逆向きに指向した流れになるよう第2流体を案内する吐出部分を有し、該吐出部分が第1案内流路の第2案内部の流路スペースよりも狭い流路スペースをもつ第2案内流路と、第1案内流路の第2案内部と第2案内流路の吐出部分とで区画され、第1案内流路内を流れる第1流体と第2案内流路内を流れる第2流体とを向流で衝突させて得られる混合流体を、前記第1方向と同じ向きに指向した流れに案内するとともに、前記混合流体の圧力を高める第3案内流路と、該第3案内流路と連通し、前記第3案内流路から吐出される混合流体の流体圧力を下げ、これに伴って生じる渦流により混合流体の混合を促進させる混合促進空間と、該混合促進空間内の混合流体を所定の回収手段へ案内する第4案内流路とを有することを特徴とするマイクロミキサー。
特に、この発明は、第1案内流路内を流れる第1流体と第2案内流路内を流れる第2流体とを向流で衝突させることにより、得られる混合流体の混合効率を高めることができ、また、衝突して得られた混合流体を、第2案内流路の吐出部分の吐出口で前記第1方向と同じ向きに指向した流れに案内することにより乱流を形成させて混合効率をさらに高めることができると共に、第3案内流路内で、流路を狭める等の構成に伴って混合流体の圧力を高めることにより、混合流体中の分子拡散距離を極力短くして混合効率をさらに高めることができ、さらに、第3案内流路から吐出される混合流体を混合促進空間に流入させて流体圧力を下げ、これに伴って生じる渦流により混合流体の混合を促進させることができる結果、完全混合状態を形成しにくいような第1流体と第2流体とを混合する場合であっても、低流量(または低流速)であっても完全混合を容易に達成することができる。
図1および図2は、第1発明に従うマイクロミキサーの要部構成を示したものであって、図1は正面図、図2は分解図である。
第1発明に従うマイクロミキサーは、図1に示すように、第1管状部材2(細管部2aのサイズ:長さ10mm、外径1.5mm、内径0.14mm、太管部2bのサイズ:長さ35mm、外径1.6mm、内径0.48mm)、第2管状部材3(外管部10のサイズ:長さ35mm、外径1.6mm、内径0.48mm、内管部11のサイズ:長さ48.9mm、外径0.44mm、内径0.14mm)および第3管状部材6(サイズ:長さ50mm、外径1.6mm、内径0.48mm)の3本の管状部材からなるマイクロミキサーであり、第1流体7として、2%の硫酸水溶液を用い、第2流体として、1.60%KI水溶液、0.41%KIO3水溶液、3.34%H3BO3水溶液および0.80%NaOH水溶液を、体積比で、1:1:1:1の割合で混合した4種混合水溶液を用いた。なお、第3管状部材6には、紫外可視分光光度計に混合水溶液が直接流入するように構成した。第1管状部材2内を流れる第1流体7の流量は0.125〜0.5ml/minとし、第2管状部材3内を流れる第2流体8の流量は0.125〜0.5ml/minとし、第3管状部材6内を流れる混合流体9を構成する第1流体7と第2流体8の割合は、1:1とし、第3管状部材6内を流れる混合流体9の流量を0.25〜1.0ml/minの範囲内で変化させた。
比較のため、図6に示すように、第1管状部材202と第2管状部材203とを対向させて設け、第1管状部材202内を通る第1流体7と、第2管状部材203内を通る第2流体8とを対流で衝突させて混合流体とした後、この混合流体9は、第1環状空間や混合促進空間を経ることなく、直接、第3管状部材206を通って排出されることを除いて実施例と同じ構成のマイクロミキサー201を試作し、混合特性を評価したのでその評価結果を図7に示す。なお、図7に示す比較例1は、第1管状部材202および第2管状部材203のサイズをともに、長さ35mm、外径1.6mmおよび内径0.48mmとし、第3管状部材206のサイズを長さ50mm、外径1.6mmおよび内径0.48mmとした。比較例2は、第1管状部材202および第2管状部材203のサイズをともに、長さ35mm、外径1.6mmおよび内径0.14mmとし、第3管状部材206のサイズを長さ50mm、外径1.6mmおよび内径0.48mmとした。
2 第1管状部材
3 第2管状部材
4 第1環状空間
5 混合促進空間
6 第3管状部材
7 第1流体
8 第2流体
10 外管部
11 内管部
12 連結部
13 第2管状部材の流入口
14 第2管状部材の吐出口
15 ブロック状部材
16、17、18 シール材
19、20、21 ボルトねじ
22、23、24 ブロック状部材のねじ切り穴
102 第1区画溝
103 第2区画溝
104 第3区画溝
105 混合促進空間
106 案内部材
107 第1板状部材
108 底壁
109 第1溝壁
110 第2溝壁
111 第2板状部材
112、113 板状部材
Claims (3)
- 第1流体が第1方向に指向した流れになるように案内する第1案内部と、該第1案内部に拡大寸法で連結される第2案内部とを有する第1案内流路と、
該第1案内流路の第2案内部内に、前記第1方向とは逆向きに指向した流れになるよう第2流体を案内する吐出部分を有し、該吐出部分が第1案内流路の第2案内部の流路スペースよりも狭い流路スペースをもつ第2案内流路と、
第1案内流路の第2案内部と第2案内流路の吐出部分とで区画され、第1案内流路内を流れる第1流体と第2案内流路内を流れる第2流体とを向流で衝突させて得られる混合流体を、前記第1方向と同じ向きに指向した流れに案内するとともに、前記混合流体の圧力を高める第3案内流路と、
該第3案内流路と連通し、前記第3案内流路から吐出される混合流体の流体圧力を下げ、これに伴って生じる渦流により混合流体の混合を促進させる混合促進空間と、
該混合促進空間内の混合流体を所定の回収手段へ案内する第4案内流路と
を有することを特徴とするマイクロミキサー。 - 前記マイクロミキサーは、第1〜第4案内流路を少なくとも3本の管状部材を連結して形成してなるマイクロミキサーであり、
第1案内流路が、第1案内部である細管部と、第2案内部である太管部とを連結してなる第1管状部材であり、
第2案内流路が、前記第1管状部材の太管部に挿入された管状先端部をもつ第2管状部材であり、
第3案内流路が、前記第1管状部材の太管部と前記第2管状部材の管状先端部とで区画された第1環状空間であり、
混合促進空間が、第2案内流路の流入口と吐出口の間に位置するブロック状部材内に形成された圧力緩和空間であり、そして、
第4案内流路が、第3管状部材である請求項1記載のマイクロミキサー。 - 前記マイクロミキサーは、少なくとも2枚の板状部材の積層体からなるマイクロミキサーであり、
第1案内流路が、第1板状部材に底壁と第1溝壁とで区画形成され、第1案内部である細溝部と、第2案内部である太溝部とを連結してなる第1区画溝であり、
第2案内流路が、前記第1板状部材に、前記第1区画溝の太溝部内に第2溝壁で区画形成された先端溝部をもつ第2区画溝であり、
第3案内流路が、前記第1区画溝の太溝部と前記第2区画溝の先端溝部とで区画された第3区画溝であり、
混合促進空間が、前記第1板状部材の第3区画溝から吐出する混合流体の流入が可能な位置に、前記第1板状部材とともに重ね合わされた第2板状部材に形成された圧力緩和空間であり、
第4案内流路が、前記第2板状部材から流出する混合流体を所定の回収手段へ案内する案内部材である請求項1記載のマイクロミキサー。
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