JP4667540B2 - 螺旋式流体混合器及び螺旋式流体混合器を用いた装置 - Google Patents

Description

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螺旋式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螺旋式流体混合器及び螺旋式流体混合器を用いた装置に関するものである。

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１２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８１を用いたものが一般的であった（例えば、特開２００１−２０５０６２号公報参照）。通常、スタティックミキサーエレメント８１は、矩形板をその長手軸線を基線にして１８０°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８１を管８２内に配置し、管８２の両端部にメールコネクター８３を取り付け、フレアー８５を装着して締付ナット８４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８１の外径が管８２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。

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１３（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１３（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１３（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。

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。

軸方向（流れ方向）の濃度分布のムラを回避する他の方法としては、図１４に示すように流路を分岐して流体の希釈を行う分岐希釈装置があった（例えば、特開平８−１４６００８号公報参照）。この装置は、細管９１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９２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９３、９４の内径や長さを変化させて検出器９５の手前の合流部９６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ものであった。

特開２００１−２０５０６２号公報 特開平８−１４６００８号公報

しかしながら、図１４の従来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った。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った。

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、コンパクトで配管施工が容易な螺旋式流体混合器及び螺旋式流体混合器を用いた装置を提供することである。

上記課題を解決するための本発明の構成を説明すると、螺旋式流体混合器は、流体入口と、該流体入口に接続する第一流路と、該第一流路に接続する第一螺旋流路と、該第一螺旋流路から分岐する複数の分岐流路と、該複数の分岐流路が各々接続する第二螺旋流路と、該第二螺旋流路に接続する第二流路と、該第二流路に接続する流体出口と、を具備し、前記複数の分岐流路は、前記第一螺旋流路の異なる位置から各々分岐し、前記第二螺旋流路の異なる位置において前記第二螺旋流路と各々接続することを第１の特徴とする。

螺旋式流体混合器は、第一螺旋溝及び第二螺旋溝が外周に形成され、複数の連通孔が該第一螺旋溝と該第二螺旋溝とを各々連通するように形成された本体部と、該本体部外周面と嵌合する筐体と、を具備し、該本体部又は該筐体に、該第一螺旋溝の一端部に接続する前記第一流路及び該第二螺旋溝の一端部に接続する前記第二流路が形成され、該本体部端面又は該筐体外周に、前記第一流路と接続する前記流体入口及び前記第二流路と接続する前記流体出口が配置され、前記第一螺旋溝及び前記筐体内周面により前記第一螺旋流路が、前記第二螺旋溝及び前記筐体内周面により前記第二螺旋流路が形成され、前記連通孔が前記分岐流路となることを第２の特徴とする。

螺旋式流体混合器は、前記第一螺旋流路が、前記第一流路に接続した一端部から他端部に向かって流路断面積が漸次小さくなるように形成されてなることを第３の特徴とする。

螺旋式流体混合器は、矩形部材をその長手軸線を基線にして１８０°以上捻られた形状を有する捻り羽根板と、該捻り羽根板側面と嵌合する筐体と、を具備し、前記捻り羽根板及び前記筐体内周面により前記第一螺旋流路及び前記第二螺旋流路が各々形成され、前記捻り羽根板に前記第一螺旋流路と前記第二螺旋流路とを各々連通するように複数の連通孔が形成され、前記第一螺旋流路の一端部に接続する前記第一流路及び前記第二螺旋流路の一端部に接続する前記第二流路が形成され、前記筐体外周に前記第一流路と接続する前記流体入口及び前記第二流路と接続する前記流体出口が配置され、前記連通孔が前記分岐流路となることを第４の特徴とする。

螺旋式流体混合器は、前記連通孔の各々の開口面積が略同一に形成されてなることを第５の特徴とする。
前記筐体にフェルール継手部が設けられたことを第６の特徴とする。
前記筐体が２つ以上の部材で形成され、該部材に各々フランジ部が設けられ、該フランジ部をクランプで固定したことを第７の特徴とする。
前記筐体が２つの円筒部からなり、該円筒部の一端部外周にフランジ部と、他端部が縮径された縮径部とが設けられ、２つの該円筒部の該フランジ部側開口部に前記本体部を嵌挿して、各々の該フランジ部をクランプで固定したことを第８の特徴とする。
前記筐体が、下部に開口された中空室が設けられ、該中空室に入口流路と出口流路が各々連通されたボディと、該中空室の開口を閉塞する蓋体とからなり、前記本体部が、該筐体の中空室に嵌合して配置されたことを第９の特徴とする。
流れる物質の温度または濃度が経時的に変化するラインにおいて、前記螺旋式流体混合器によって該物質の温度または濃度を均一化することを第１０の特徴とする。
前記物質が、気体または液体であることを第１１の特徴とする。
少なくとも２つの物質の混合比率が経時的に変化するラインにおいて、前記螺旋式流体混合器によって該物質の混合比率を均一化することを第１２の特徴とする。
少なくとも２つの物質が各々流れるラインの合流部の下流側に前記螺旋式流体混合器が配置されてなることを第１３の特徴とする。
前記物質が、気体、液体、固体、粉体のいずれかであることを第１４の特徴とする。
前記物質が、少なくとも水と、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であることを第１５の特徴とする。
前記物質が、少なくとも第一の液体薬品と、第二の液体薬品または金属であることを第１６の特徴とする。
前記物質が、少なくとも廃液と、ｐＨ調整剤、凝集剤または微生物であることを第１７の特徴とする。
前記物質が、少なくとも第一の石油類と、第二の石油類、添加剤または水であることを第１８の特徴とする。
前記物質が、少なくとも接着剤と、硬化剤であることを第１９の特徴とする。
前記物質が、少なくとも第一の樹脂と、第二の樹脂、溶剤、硬化剤または着色剤のいずれかであることを第２０の特徴とする。
前記物質が、少なくとも第一の食品原料と、第二の食品原料、食品添加剤、調味料、微生物または不燃性ガスのいずれかであることを第２１の特徴とする。
前記物質が、少なくとも空気と、可燃性ガスであることを第２２の特徴とする。
前記物質が、少なくとも第一の不燃性ガスと、第二の不燃性ガスまたは蒸気であることを第２３の特徴とする。
前記物質が、少なくとも水、液体薬品または食品原料のいずれかと、空気、不燃性ガスまたは蒸気のいずれかであることを第２４の特徴とする。
前記物質が、第一の合成中間体と、第二の合成中間体、添加剤、液体薬品または金属のいずれかであることを第２５の特徴とする。

本発明の螺旋式流体混合器の本体部１１、円筒体１５、捻り羽根板３１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（以下、ＰＰと記す）、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（以下、ＰＴＦＥと記す）、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。また、本体部または筐体を形成する部材を透明または半透明な部材で用いても良く、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、螺旋式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、ステンレスなどの金属であっても良い。

本発明は以上のような構造をしており、以下の優れた効果が得られる。
（１）流路内で一時的に薬液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、濃度の安定した薬液の供給が可能であり、各種分野における薬液濃度の変化による不良の発生を防止できる。
（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り、給湯器などにおいて温度をより安定させると共に火傷などを防止できる。
（３）螺旋式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）配管施工が容易で短時間で行うことができる。
以下、添付図面と本発明の好適な実施形態の記載から、本発明を一層十分に理解できるであろう。

図１は、本発明の第一の実施形態の螺旋式流体混合器を示す配管流路の模式図である。
図２は、図１の螺旋式流体混合器を用いて流体の濃度を測定する装置を示す模式図である。
図３は、図２の螺旋式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は、図２の螺旋式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は、本発明の第二の実施形態の螺旋式流体混合器を示す縦断面図である。
図６は、第二の実施形態における螺旋流路の異なる構造を示す縦断面図である。
図７は、本発明の第三の実施形態の螺旋式流体混合器を示す配管流路の模式図である。
図８は、本発明の第四の実施形態の螺旋式流体混合器を示す縦断面図である。
図９は、本発明の第五の実施形態の螺旋式流体混合器を示す縦断面図である。
図１０は、本発明の螺旋式流体混合器を用いた装置の実施形態を示す模式図である。
図１１は、本発明の螺旋式流体混合器を用いた装置の他の実施形態を示す模式図である。
図１２は、従来のスタティックミキサーを示す縦断面図である。
図１３は、図１２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１４は、従来の分岐希釈装置を示す縦断面図である。

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。
以下、図１を参照して、本発明の第一の実施形態である螺旋式流体混合器について説明する。

螺旋式流体混合器は、流体の流入する流体入口１と流体入口１に接続する第一流路２と、流体の流出する流体出口３と流体出口３に接続する第二流路４が設けられ、第一流路２に接続された第一螺旋流路５と第二流路４に接続された第二螺旋流路６が各々の螺旋の中心が同一軸線上になるように一定間隔を開けて配置されている。第一螺旋流路５上には第二螺旋流路６上の任意の位置に各々接続する分岐流路７ａ〜７ｅが等間隔の距離毎に設けられている。また第一螺旋流路５と第二螺旋流路６の第一、第二流路２、４に接続されない端部には分岐流路７ｅが接続して設けられている。この複数の分岐流路７ａ〜７ｅは、第一螺旋流路５上の異なる位置から各々分岐し、第二螺旋流路６上の異なる位置において第二螺旋流路６と各々接続している。本実施形態は例えばチューブなどによって配管接続されたものである。

次に、本発明の第一の実施形態である螺旋式流体混合器の作用について説明する。

螺旋式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した時、流路内で部分的に濃度が濃くなって流れている薬液は、流体入口１から第一流路２に流入して第一螺旋流路５に流れていく。濃度が濃くなった薬液の部分が第一螺旋流路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を流れて第二螺旋流路６を通って第二流路４から流体出口３へと流れる。残りの薬液は第一螺旋流路５の下流側へ流れて行き、また、濃度が濃くなった残りの薬液の部分が分岐流路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を流れて第二螺旋流路６を通って第二流路４から流体出口３へと流れる。残りの薬液は第一螺旋流路５の下流側へ流れて行き、さらに、濃度が濃くなった残りの薬液の部分は、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を流れて第二螺旋流路６を通って第二流路４から流体出口３へと流れる。以下、７ａ、７ｂ、７ｃと同様に濃度が濃くなった残りの薬液の部分は７ｄ、７ｅを流れて第二螺旋流路６を通って第二流路４から流体出口３へと流れていく。

このとき、分岐流路７ａを流れる濃度が濃くなった薬液の一部は、他の濃度が濃くなった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、分岐流路７ｃ、分岐流路７ｄ、分岐流路７ｅの順で濃度が濃くなった薬液の一部ずつが流体出口３から流出していく。つまり、流路内で部分的に濃度が濃くなって流れている薬液は螺旋式流体混合器よって時間差で５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、濃度の濃くなった薬液の部分はほぼ５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。

なお、図１の本実施形態では分岐流路７ａ〜７ｅは第一、第二螺旋流路５、６の螺旋の軸線に対して等間隔の距離毎に設けられているが、各々の分岐流路７ａ〜７ｅ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、第二螺旋流路５、６が、第一流路２及び第二流路４に各々接続された一端部から他端部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〜７ｅの数も特に限定されない。分岐流路７ａ〜７ｅの数は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。

ここで、濃度の濃くなった薬液の部分を螺旋式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の螺旋式流体混合器を配置させたラインにおいて、図１の螺旋式流体混合器の上流側と下流側に濃度計１００、１０１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、元の一定の比率で流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。

図３は螺旋式流体混合器の上流側に設置した濃度計１００のグラフを示すが、ここで横軸は経過時間、縦軸は濃度であり、ある一定時間に濃度が濃くなるような場合では、図のようなピーク（ｈ１）が現れることとなる。図４は螺旋式流体混合器の下流側に設置した濃度計１０１のグラフを示すが、濃度のピークが５つに分散されて、ピーク（ｈ２）の高さは約５分の１になっている。濃度のピーク間の間隔ｔ１は、流体が第一螺旋流路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に至るまでの時間に対応している。このとき、第一螺旋流路５の各々の分岐流路７ａ〜７ｅ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〜ｔ９を変化させることができ、分岐流路７ａ〜７ｅ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、仮に螺旋式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）はほぼ変わらずに流れることになる。

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防止を行うことができる。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、この配管ラインに本発明の螺旋式流体混合器を用いることで流れ方向の濃度の均一化を行うことができ、安定した排液処理を行うことができる。また、流れる流体は気体でも良く、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の低下が考えられるが、排気ガスの配管ラインに本発明の螺旋式流体混合器を用いることで流れ方向の濃度の均一化を行うことができ、常に安定した排ガス浄化を行うことができる。また、螺旋式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はなく、径方向に対しても混合が行われる。本発明においては作用の説明の便宜上、流体入口と流体出口と記載しているが、流体を逆方向に流しても同様の効果を得ることができ、この場合には流体出口は流体が流入する入口になり、流体入口は流体が流出する出口になる。

次に、図５を参照して、本発明の第二の実施形態である螺旋式流体混合器について説明する。

ＰＴＦＥ製の本体部１１は円柱状に形成されている。本体部１１の外周面には第一螺旋溝１２と第二螺旋溝１３が並列して設けられており、第一螺旋溝１２の各溝の間に第二螺旋溝１３が、第二螺旋溝１３の各溝の間に第一螺旋溝１２が配置されている。第一螺旋溝１２底面には第二螺旋溝１３に連通する複数の分岐流路となる連通孔１４が等間隔の距離毎に設けられている。

ＰＰ製の筐体となる円筒体１５は略円筒形に形成され、円筒体１５内径は本体部１１外径と略同径に形成されており、本体部１１と焼きばめによって本体部１１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１１に円筒体１５を嵌合させたことにより、本体部１１の第一螺旋溝１２と円筒体１５内周面とで第一螺旋流路１６が、本体部１１の第二螺旋溝１３と円筒体１５内周面とで第二螺旋流路１７が形成される。円筒体１５の外周面には流体入口１８及び流体出口１９が設けられ、流体入口１８と本体部１１の第一螺旋溝１２の一端部とに接続する第一流路２０が、流体出口１９と本体部１１の第二螺旋溝１３の一端部とに接続する第二流路２１が設けられている。

なお、筐体である円筒体１５は本体部１１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せても良く、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１５を用いても密着させても良い。また、焼きばめの他にも溶接や接着でも良い。また円筒体１５と本体部１１の固定方法は、有底円筒状の円筒体を本体部１１に嵌合させて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１１外周面にシールされた状態で固定させても良く（図示せず）、円筒体１５に本体部１１を螺合させても良い（図示せず）。

次に、本発明の第二の実施形態である螺旋式流体混合器の作用について説明する。

螺旋式流体混合器の上流側から水と薬液を混合させて流しており、一時的に薬液の濃度が濃くなった状態で流した時、流路内で部分的に濃度が濃くなって流れている薬液は、流体入口１８から流入して第一流路２０を通って第一螺旋流路１６に流れて行く。第一螺旋流路１６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１４によって分割して流れ、部分的に濃度が濃くなった薬液は時間差で第二螺旋流路１７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２１を通って流体出口１９から流出することができる。第二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一の実施形態と同様なので説明を省略する。

本実施形態の螺旋式流体混合器は、第一螺旋溝１２底面と第二螺旋溝１３底面とを各々連通する連通孔１４を容易に形成することができるため、連通孔１４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、特に第一、第二螺旋溝１２、１３の螺旋の巻き数を多くして第一、第二螺旋流路１６、１７を長く形成することで、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、本実施形態の螺旋式流体混合器は流路の複雑さのわりに加工が比較的容易であり、部品点数も少ないことから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螺旋式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。また、螺旋式流体混合器を配管ラインに接続する際も流体入口１８と流体出口１９に各々継手等で接続するだけで施工が完了するため、配管施工が容易で短時間で行うことができる。

ここで連通孔１４は、各々の流路断面積が略同一に形成されることが望ましい。これは各々の連通孔１４によって分割される流体の流量が各々一定で流れるため、螺旋式流体混合器に流入した流体は連通孔１４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ために濃度分布をムラなく均一化することができるため好適である。また、本実施形態では流体入口１８及び流体出口１９は円筒体１５外周面に設けられているが、円筒体１５に設けずに本体部１１の端面に設けられても良い。

また、図６に示すように第一螺旋流路２２が、第一流路２４と接続した一端部から他端部に向かって流路断面積が漸次小さくなるように形成することが望ましい。これは、第一螺旋流路２２を流れる流体は各々の連通孔２６から流体が分割して流れることで圧損が発生して第一螺旋流路２２の下流側の流速が低下し易いため、第一螺旋流路２２の流路断面積を漸次小さくして圧損が起こっても流体の流れが一定の速度で流れるようにして、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ため好適である。また、第二螺旋流路２３が、第二流路２５と接続した一端部から他端部に向かって流路断面積が漸次小さくなるように形成することが望ましい。これは、第一螺旋流路２２から連通孔２６を通って第二螺旋流路２３に流入した流体は、各々の連通孔２６から流体が分割して流れることで圧損が発生して第一螺旋流路２２の下流側の流速が低下した状態で流入するため、圧損された状態に応じて第二螺旋流路２３の流路断面積を漸次小さくすることで流体の流れが一定の速度で流れるようにして、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ため好適である。なお、第一、第二螺旋流路２２、２３の流路断面積を小さくする方法は、図６のような本体部２７の外周面が漸次縮径するように設けて、この外周面形状に合わせた円筒体２８を嵌合して第一、第二螺旋流路２２、２３を形成しても良く、このほかにも螺旋溝の深さを漸次浅くして形成したり（図示せず）螺旋溝の幅を漸次狭くして形成したり（図示せず）、これらの複合によって形成しても良い。

次に、図７を参照して、本発明の第三の実施形態である螺旋式流体混合器について説明する。

ＰＰ製の捻り羽根板３１は、矩形部材をその長手軸線を基線にして５回転ほどさせて捻られて形成されている。捻り羽根板３１には等間隔の距離毎に連通孔３３が設けられている。また、捻り羽根板３１は一端部を基体３２に固定されて設けられている。

ＰＰ製の筐体となる円筒体３４は有底円筒状に形成され、円筒体３４内径は捻り羽根板３１外径と略同径に形成されている。円筒体３４の外周面には流体入口３５及び流体出口３６が設けられ、流体入口３５に接続する第一流路３７と流体出口３６に接続する第二流路３８が設けられている。円筒体３４は捻り羽根板３１とは焼きばめによって捻り羽根板３１外周面にシールされた状態で嵌合固着されている。また、基体３２に接続されていない側の捻り羽根板３１端部と円筒体３４底面との間には分岐流路の一つとなる隙間が設けられている。捻り羽根板３１に円筒体３４を嵌合させたことにより、第一流路３７に連通する側の捻り羽根板３１表面と円筒体３４内周面とで第一螺旋流路３９が、第二流路３８に連通する側の捻り羽根板３１表面と円筒体３４内周面とで第二螺旋流路４０が形成される。このとき捻り羽根板３１の連通孔３３が分岐流路となる。

なお、円筒体３４は捻り羽根板３１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せても良く、第二の実施形態に記載されたバリエーションなどが挙げられる。また、捻り羽根板３１は矩形部材をその長手軸線を基線にして１８０°以上捻られた形状を有していれば良く、矩形部材を捻って成形せずに捻り羽根板３１の形状を射出成形や切削加工によって成形しても良い。矩形部材を捻って成形する場合は、加熱変形やプレス加工などで成形しても良い。捻り羽根板３１の捻りの回転の数は、矩形部材をその長手軸線基線にして１８０°以上捻って回転された形状であれば良く、１８０°以上捻ることで円筒体３４と螺旋流路が形成される。この回転の数を多く形成することで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。

第三の実施形態は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。第二の実施形態と同様に連通孔３３は、各々の流路断面積が略同一に形成されることが望ましい。本実施形態の捻り羽根板３１は製造方法が容易で短時間で製作でき、製造コストを安価に抑えることができる。また、捻り羽根板３１の捻りの回転数を変えた捻り羽根板３１を形成することも容易であるため、捻り羽根板３１と円筒体３４を組み立て分解可能に設けておくことで、捻りの回転数と連通孔３３を変化させた捻り羽根板３１を交換可能となり、混合する流体の状態に応じて適切な流体の混合を行うことができるので好適である。

次に、図８を参照して、本発明の第四の実施形態であるフェルールを用いた形状の螺旋式流体混合器について説明する。

ＳＵＳ３０４製の第一、第二円筒部１１１、１１２は、第一円筒部１１１の一端部外周にはフランジ部１１３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１１７及び流体出口１１８となる開口が設けられている。流体入口１１７の外周及び流体出口１１８の外周にはフェルール継手部１１４、１１５が各々設けられ、流体入口１１７と第一円筒部１１１内部とを連通させる第一流路１２５、流体出口１１８と第一円筒部１１１内部とを連通させる第二流路１２６が設けられている。第二円筒部１１２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１１６が設けられている。

ＳＵＳ３０４製の本体部１１９は円柱状に形成されている。本体部１１９の外周面には第一螺旋溝１２２と第二螺旋溝１２３が並列して設けられており、第一螺旋溝１２２の各溝の間に第二螺旋溝１２３が、第二螺旋溝１２３の各溝の間に第一螺旋溝１２２が配置されている。第一螺旋溝１２２底面には第二螺旋溝１２３に連通する複数の分岐流路となる連通孔１２４が等間隔の距離毎に設けられている。本体部１１９の両端部は第一、第二円筒部１１１、１１２の内周面に合わせた形状に形成され、外周は第一、第二円筒部１１１、１１２の内周と略同径に形成されている。本体部１１９は第一、第二円筒部１１１、１１２のフランジ部１１３、１１６の開口部に嵌挿される。各々のフランジ部１１３、１１６端面間でガスケット１２１を挟持させて、フランジ部１１３、１１６をクランプ１２０で固定している。第一円筒部１１１の第一流路１２５は本体部１１９の第一螺旋溝１２２の形成する第一螺旋流路の端部に連通し、第二流路１２６は本体部１１９の第二螺旋溝１２３の形成する第二螺旋流路の端部に連通する。このとき、第一、第二円筒部１１１、１１２が筐体を形成する。

なお、本実施形態のフランジ部１１３、１１７の接続はフェルール継手の接続方法と同様であり、フェルール継手を用いても良い。本実施形態の形状以外でもフェルール継手を用いて組立容易に螺旋式流体混合器を形成しても良い。例えば、円筒状の筐体の両端部にフェルール継手部を設けた筐体に本体部を嵌合させた構成にしても良い。また、本体部の形状を第三の実施形態の形状にしても良い（図示せず）。

次に第四の実施形態の作用について説明する。

螺旋流体混合器に流入した流体は、流体入口１１７から本体部１１９の第一螺旋溝１２２の形成する第一螺旋流路へ流入する。本体部１１９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一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螺旋溝１２３の形成する第二螺旋流路を通って流体出口１１８から流出される。このとき、本実施形態の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１１４、１１５によって配管ラインへの取り付け取り外しが容易となり、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。

次に、図９を参照して、本発明の第五の実施形態であるストレーナー形状の螺旋式流体混合器について説明する。

図において、１３１はポリ塩化ビニル（以下、ＰＶＣと記す）製のボディでありＴ型管状に形成され、ボディ１３１の下部に中空室１３２が設けられ、中空室１３２の軸線上の壁に台座１３３と、中空室１３２から下方へ開口する開口部１３４を有している。ボディ１３１両端面にはフランジ状の流体入口１３５及び第流体出口１３６が形成され、流体入口１３５と中空室１３２に各々連通する第一流路１３７と、流体出口１３６と中空室１３２に各々連通する第二流路１３８とを有している。

ＰＶＣ製の蓋体１３９は円板状に形成され、一端部外周には鍔部１４０が設けられている。

ＰＶＣ製のキャップナット１４１は円筒状に形成され、一方の端部内周にボディ１３１の開口部１３４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ており、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１４１は、蓋体１３９の鍔部１４０端面に内鍔部が当接し、ボディ１３１の雄ネジ部に螺着することで、蓋体１３９を固定し、このボディ１３１と蓋体１３９とで筐体を形成する。なお、蓋体１３９と後記本体部１４２は一体で設けても良い。また、キャップナット１４１を用いずに蓋体１３９に雌ねじ部を形成してボディ１３１に螺着しても良く、ボディ１３１の開口部１３４に雌ねじ部を設けて雄ねじ部を有する蓋体１３９を螺着しても良い。また、固定方法も螺着以外でもボディ１３１と蓋体１３９とを固着できるのであればバヨネットやフェルールやねじなど特に限定されない。

ＰＶＣ製の本体部１４２は円柱状に形成されている。本体部１４２の外周面には第一螺旋溝１４３と第二螺旋溝１４４が並列して設けられており、第一螺旋溝１４３の各溝の間に第二螺旋溝１４４が、第二螺旋溝１４３の各溝の間に第一螺旋溝１４４が配置されている。第一螺旋溝１４３底面には第二螺旋溝１４４に連通する複数の分岐流路となる連通孔１４５が等間隔の距離毎に設けられている。本体部１４２の外周はボディ１３１の中空室１３２の内周と略同径に形成されており、本体部１４２の一方の端部外周には開口部１３４内周面とシールされるＯリングを有する環状溝が設けられている。本体部１４２はボディ１３１の開口部１３４から中空室１３２に嵌合され、挿入した本体部１４２の端部を台座１３３に当接させて本体部１４２の第一螺旋溝１４３が形成する第一螺旋流路の端部がボディ１３１の第一流路１３７に連通し、第一螺旋溝１４４が形成する第二螺旋流路の端部がボディ１３１の第二流路１３８に連通している。

次に第六の実施形態の作用について説明する。

螺旋式流体混合器に流入した流体は、ボディ１３１の流体入口１３５から第一流路１３７を通って本体部１４２の第一螺旋溝１４３の形成する第一螺旋流路へ流入する。本体部１４２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二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螺旋溝１４４の形成する第二螺旋流路から第二流路１３８を通って流体出口１３６から流出される。このとき、本実施形態の螺旋式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。

次に、本発明の螺旋式流体混合器を用いた装置について説明する。

本発明の螺旋式流体混合器を用いた装置として、まず流れる物質の温度または濃度が経時的に変化するライン内に螺旋式流体混合器が設置された装置がある。これは例えばライン内にヒーターが設置されており、該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れる流体の温度が経時的に変化している場合（図示せず）や、槽内に浸した固形物を流体内へ溶け出させて流体を流すラインで溶け出した濃度が経時的に変化している場合（図示せず）などにおいて、螺旋式流体混合器内を流れることで流体の温度または濃度を均一化することができる。このときに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。

また、図１４に示すように２つの物質が各々流れるライン６０、６１の合流部６２の下流側に本発明の螺旋式流体混合器を配置させた装置がある。この装置は例えば２つの物質を供給するポンプ６３、６４が脈動するなどで合流したときの混合比率が経時的に変化する場合や、高温の流体と低温の流体がそれぞれ合流するラインにおいて高温の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ことで流れる流体の温度が経時的に変化している場合や、既定濃度の流体を無垢の流体と混合させるラインにおいて、混合流体の濃度が経時的に変化している場合などに流体混合器６５によって物質の混合比率を均一化す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。このときの流体として流す物体は気体、液体、固体、粉体のいずれかであれば良く、固体、粉体はライン内を流れることができる必要があり、あらかじめ気体または液体と混合されているものでも良い。なお、３つ以上の物質が流れるラインを合流させた装置にして３つ以上の物質が螺旋式流体混合器によって混合されるようにしても良い。

また、図１５に示すように２つの物質が各々流れるライン６６、６７の合流部６８の下流側に本発明の螺旋式流体混合器６９を配置させ、螺旋式流体混合器６９の下流側に他の物質が流れるライン７０が合流する合流部７１の下流側に他の螺旋式流体混合器７２を配置させた装置でも良い。これは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などにおいて、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ものである。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、あらかじ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したり、水と硫酸を混合して希釈した後、その混合物とアンモニアガスを混合させ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、その混合物と珪酸ソーダを混合してｐＨ調整させるなど好適に混合を行うことができる。なお、最初に３つ以上の物質を流して合流させても良く、途中で２つ以上の物質を合流させても良い。また、同様に螺旋式流体混合器を３つ以上連結させて段階的に他の物質を混合させるようにしても良い。

次に本装置によって混合させる物質の組み合わせの実施形態について説明する。

図１４の装置において、一方の物質が流れるライン６０には水、他方の物質の流れるライン６１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ことで螺旋式流体混合器６５を用いた装置によって混合されて均一化される。

このときの水は、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。

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。

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。

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６０には水、他方の物質の流れるライン６１にも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となるように混合される。

また、一方の物質が流れるライン６０には第一の液体薬品、他方の物質の流れるライン６１には第二の液体薬品または金属を流すことで流体混合器６５を用いた装置によって混合されても良い。ここで混合される第一、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。

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。

また、一方の物質が流れるライン６０には廃液、他方の物質の流れるライン６１にはｐＨ調整剤または凝集剤を流すことで流体混合器６５を用いた装置によって混合されても良い。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。

また、一方の物質が流れるライン６０には第一の石油類、他方の物質の流れるライン６１には第二の石油類、添加剤、または水を流すことで螺旋式流体混合器６５を用いた装置によって混合されても良い。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。

また、一方の物質が流れるライン６０には第一の樹脂、他方の物質の流れるライン６１には第二の樹脂、溶剤、硬化剤、着色剤を流すことで流体混合器６５を用いた装置によって混合されても良い。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。

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。

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。

ここで上記樹脂が溶融樹脂の場合、成形機や押出機から螺旋式流体混合器６５に溶融樹脂を流す装置を形成しても良く（図示せず）、例えば成形機の場合は成形機のノズルと金型の間に螺旋式流体混合器６５を配置させて射出成形を行ったり、押出機の場合は押出機とダイの間に流体混合器６５を配置させて押出成形を行う。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。

また、一方の物質が流れるライン６０には第一の食品原料、他方の物質の流れるライン６１には第二の食品原料、食品添加剤、調味料、不燃性ガスを流すことで螺旋式流体混合器６５を用いた装置によって混合されても良い。

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。

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。

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。

また、一方の物質が流れるライン６０には空気、他方の物質の流れるライン６１には可燃性ガスを流すことで螺旋式流体混合器６５を用いた装置によって混合されても良い。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。

また、一方の物質が流れるライン６０には第一の不燃性ガス、他方の物質の流れるライン６１には第二の不燃性ガスまたは蒸気を流すことで螺旋式流体混合器６５を用いた装置によって混合されても良い。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６０には水、液体薬品、食品原料、他方の物質の流れるラインには空気、不燃性ガス、蒸気を流すことで螺旋式流体混合器６５を用いた装置によって混合されても良い。

また、一方の物質が流れるライン６０には第一の合成中間体、他方の物質が流れるライン６１には第二の合成中間体、添加剤、液体薬品または金属を流すことで螺旋式流体混合器６５を用いた装置によって混合されても良い。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。

なお、上記の図１４の螺旋式流体混合器を用いた装置で混合させる物質の組み合わせは、さらに図１５の装置などを用いて各々組み合わせても良い。また、図１４、図１５の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（図示せず）、螺旋式流体混合器の下流側に熱交換器を設けても良い（図示せず）。また、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有しても良く（図示せず）、他方の物質の流れるラインに制御弁を設置して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有しても良い（図示せず）。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く、螺旋式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。

なお、本発明について特定の実施形態に基づいて詳述しているが、当業者であれば、本発明の請求の範囲および思想から逸脱することなく、様々の変更、修正等が可能である。

１ 流体入口
２ 第一流路
３ 流体出口
４ 第二流路
５ 第一螺旋流路
６ 第二螺旋流路
７ａ〜７ｅ 分岐流路
１１ 本体部
１２ 第一螺旋溝
１３ 第二螺旋溝
１４ 連通孔
１５ 円筒体
１６ 第一螺旋流路
１７ 第二螺旋流路
１８ 流体入口
１９ 流体出口
２０ 第一流路
２１ 第二流路
２２ 第一螺旋流路
２３ 第二螺旋流路
２４ 第一流路
２５ 第二流路
２６ 連通孔
２７ 本体部
２８ 円筒体
３１ 捻り羽根板
３２ 基体
３３ 連通孔
３４ 円筒体
３５ 流体入口
３６ 流体出口
３７ 第一流路
３８ 第二流路
３９ 第一螺旋流路
４０ 第二螺旋流路

Claims (25)

1. 流体入口と、該流体入口に接続する第一流路と、該第一流路に接続する第一螺旋流路と、該第一螺旋流路から分岐する複数の分岐流路と、該複数の分岐流路が各々接続する第二螺旋流路と、該第二螺旋流路に接続する第二流路と、該第二流路に接続する流体出口と、を具備し、
   前記複数の分岐流路は、前記第一螺旋流路の異なる位置から各々分岐し、前記第二螺旋流路の異なる位置において前記第二螺旋流路と各々接続することを特徴とする螺旋式流体混合器。
2. 第一螺旋溝及び第二螺旋溝が外周に形成され、複数の連通孔が該第一螺旋溝と該第二螺旋溝とを各々連通するように形成された本体部と、
   該本体部外周面と嵌合する筐体と、を具備し、
   該本体部又は該筐体に、該第一螺旋溝の一端部に接続する前記第一流路及び該第二螺旋溝の一端部に接続する前記第二流路が形成され、
   該本体部端面又は該筐体外周に、前記第一流路と接続する前記流体入口及び前記第二流路と接続する前記流体出口が配置され、
   前記第一螺旋溝及び前記筐体内周面により前記第一螺旋流路が、前記第二螺旋溝及び前記筐体内周面により前記第二螺旋流路が形成され、前記連通孔が前記分岐流路となることを特徴とする請求項１に記載の螺旋式流体混合器。
3. 前記第一螺旋流路が、前記第一流路に接続した一端部から他端部に向かって流路断面積が漸次小さくなるように形成されてなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の螺旋式流体混合器。
4. 矩形部材をその長手軸線を基線にして１８０°以上捻られた形状を有する捻り羽根板と、該捻り羽根板側面と嵌合する筐体と、を具備し、
   前記捻り羽根板及び前記筐体内周面により前記第一螺旋流路及び前記第二螺旋流路が各々形成され、前記捻り羽根板に前記第一螺旋流路と前記第二螺旋流路とを各々連通するように複数の連通孔が形成され、前記第一螺旋流路の一端部に接続する前記第一流路及び前記第二螺旋流路の一端部に接続する前記第二流路が形成され、
   前記筐体外周に前記第一流路と接続する前記流体入口及び前記第二流路と接続する前記流体出口が配置され、前記連通孔が前記分岐流路となることを特徴とする請求項１に記載の螺旋式流体混合器。
5. 前記連通孔の各々の開口面積が略同一に形成されてなることを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれか１項に記載の螺旋式流体混合器。
6. 前記筐体にフェルール継手部が設けられたことを特徴とする請求項２乃至請求項５のいずれか１項に記載の流体混合器。
7. 前記筐体が２つ以上の部材で形成され、該部材に各々フランジ部が設けられ、該フランジ部をクランプで固定したことを特徴とする請求項２乃至請求項６のいずれか１項に記載の流体混合器。
8. 前記筐体が２つの円筒部からなり、
   該円筒部の一端部外周にフランジ部と、他端部が縮径された縮径部とが設けられ、
   ２つの該円筒部の該フランジ部側開口部に前記本体部を嵌挿して、各々の該フランジ部をクランプで固定したことを特徴とする請求項７記載の螺旋式流体混合器。
9. 前記筐体が、下部に開口された中空室が設けられ、該中空室に入口流路と出口流路が各々連通されたボディと、該中空室の開口を閉塞する蓋体とからなり、
   前記本体部が、該筐体の中空室に嵌合して配置されたことを特徴とする請求項２乃至請求項５のいずれか１項に記載の螺旋式流体混合器。
10. 流れる物質の温度または濃度が経時的に変化するラインにおいて、請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の螺旋式流体混合器によって該物質の温度または濃度を均一化することを特徴とする螺旋式流体混合器を用いた装置。
11. 前記物質が、気体または液体であることを特徴とする請求項１０記載の螺旋式流体混合器を用いた装置。
12. 少なくとも２つの物質の混合比率が経時的に変化するラインにおいて、請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の螺旋式流体混合器によって該物質の混合比率を均一化することを特徴とする螺旋式流体混合器を用いた装置。
13. 少なくとも２つの物質が各々流れるラインの合流部の下流側に前記螺旋式流体混合器が配置されてなることを特徴とする請求項１２記載の螺旋式流体混合器を用いた装置。
14. 前記物質が、気体、液体、固体、粉体のいずれかであることを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載の螺旋式流体混合器を用いた装置。
15. 前記物質が、少なくとも水と、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であることを特徴とする請求項１１または請求項１４に記載の螺旋式流体混合器を用いた装置。
16. 前記物質が、少なくとも第一の液体薬品と、第二の液体薬品または金属であることを特徴とする請求項１１または請求項１４に記載の螺旋式流体混合器を用いた装置。
17. 前記物質が、少なくとも廃液と、ｐＨ調整剤、凝集剤または微生物であることを特徴とする請求項１１または請求項１４に記載の螺旋式流体混合器を用いた装置。
18. 前記物質が、少なくとも第一の石油類と、第二の石油類、添加剤または水であることを特徴とする請求項１１または請求項１４に記載の螺旋式流体混合器を用いた装置。
19. 前記物質が、少なくとも接着剤と、硬化剤であることを特徴とする請求項１１または請求項１４に記載の螺旋式流体混合器を用いた装置。
20. 前記物質が、少なくとも第一の樹脂と、第二の樹脂、溶剤、硬化剤または着色剤のいずれかであることを特徴とする請求項１１または請求項１４に記載の螺旋式流体混合器を用いた装置。
21. 前記物質が、少なくとも第一の食品原料と、第二の食品原料、食品添加剤、調味料、微生物または不燃性ガスのいずれかであることを特徴とする請求項１１または請求項１４に記載の螺旋式流体混合器を用いた装置。
22. 前記物質が、少なくとも空気と、可燃性ガスであることを特徴とする請求項１１または請求項１４に記載の螺旋式流体混合器を用いた装置。
23. 前記物質が、少なくとも第一の不燃性ガスと、第二の不燃性ガスまたは蒸気であることを特徴とする請求項１１または請求項１４に記載の螺旋式流体混合器を用いた装置。
24. 前記物質が、少なくとも水、液体薬品または食品原料のいずれかと、空気、不燃性ガスまたは蒸気のいずれかであることを特徴とする請求項１１または請求項１４に記載の螺旋式流体混合器を用いた装置。
25. 前記物質が、第一の合成中間体と、第二の合成中間体、添加剤、液体薬品または金属のいずれかであることを特徴とする請求項１１または請求項１４に記載の螺旋式流体混合器を用いた装置。

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