JP5760205B2 - 混合方法、混合装置、及び混合流体 - Google Patents

Description

本発明は、混合方法、混合装置、及び混合流体に関するものであって、流体の混合、細分化、乳化等の処理をするための分野に利用される技術に係るものであり、特に流体の連続的な処理に関するものである。

流体をライン中で連続的に混合する装置として、ケーシング内でローターを回転させるポンプ式のものや容器内にエレメントを有する静止型のものが化学工業や食品工業の分野で広く使用されている。

特許文献１は、ポンプ式流体混合装置の例である。この流体混合装置では、ハウジングに取り付けられたステーターリングに対して、ローターリングを偏心して回転させることにより、ローターリングの内側及び外側の区画の体積を増減させてポンピング動作を起こさせ、ステーターリング及びローターリングが備えるチャンネルに流体を通過させることにより、流体を分散混合するものである。

特許文献２は、静止型流体混合装置の例である。この静止型混合装置は、中心に流通孔を穿設すると共に、一面に前面開放の多角形状の小室をハニカム状に多数配列して形成した大小２枚の円板を同心的に重合してなる複数の導流単位体からなる。大径円板の小室と小径円板の小室は互いの小室が対向する他の複数の小室に連通するように位置を違えて配列させ、これら複数の導流単位体を重ね合わせたものである。
当該流体混合装置では、流体は、導流単位体の各小室を移動する際に分散、反転、合流することにより混合されるとともに、さらに各小室における渦流、乱流、衝突等によって混合される。そして、導流単位体の中央部から外側へ又は外側から中央部へと放射状に再分散と集合を交互に繰り返して混合させるものである。

しかし、前記ポンプ式流体混合装置では、ローターリングを偏心して回転させるので装置が複雑になるという問題点がある。
また、ステーターリング及びローターリングが備えるチャンネルに流体の残留物や異物が付着して、洗浄作業に手間を要するというメンテナンス上の問題点がある。

また、前記静止型流体混合装置は、流体の流量が多いと装置全体の圧力損失が大きくなるので、流体を高圧で混合装置に送り込むために大きな動力が必要とされるという問題点がある。当該問題点を回避するために静止型混合装置を複数設置すると、全体のコストが高くなるという問題点がある。

特表２００１−５１８８４３号公報 特開昭５８−１３３８２２号公報

本発明は、前記に鑑みてなされたものであり、混合方法及び混合装置として、連続的に流体を混合し高い混合効果を有し、多くの流量の流体を混合することを可能なとすることを課題とする。

本発明は、前記課題を解決するため、以下の混合方法及び混合装置を提供する。

（１）混合方法
本発明に係る混合方法は、
ケーシング内に回動可能に配設された混合要素の回転により流体を混合する流体混合方法であって、前記ケーシングは吸込口と吐出口を有し、前記混合要素には回動中心軸に開口部を有する中空部を備え、該中空部には前記混合要素の外周部に通じる連通流路を設けた混合装置により、
前記吸込口から前記ケーシング内に流体を吸い込む工程と、
吸い込まれた流体を前記混合要素の開口部から中空部内に導く工程と、
前記中空部内に導かれた流体を前記混合要素の回転による遠心力により前記連通流路を経由して外周に導く工程とを有することにより、流体を混合させ前記吐出口より排出し、
前記混合要素の両端に前記中空部の開口部を備えることにより、該両開口部より前記中空部内に流入させることを特徴とする。
また、本発明に係る混合方法は、
ケーシング内に回動可能に配設された混合要素の回転により流体を混合する流体混合方法であって、前記ケーシングは吸込口と吐出口を有し、前記混合要素には回動中心軸に開口部を有する中空部を備え、該中空部には前記混合要素の外周部に通じる連通流路を設けた混合装置により、
前記吸込口から前記ケーシング内に流体を吸い込む工程と、
吸い込まれた流体を前記混合要素の開口部から中空部内に導く工程と、
前記中空部内に導かれた流体を前記混合要素の回転による遠心力により前記連通流路を経由して外周に導く工程とを有することにより、流体を混合させ前記吐出口より排出し、
前記混合要素の外周部から流出した流体の一部を混合要素内部へ循環させることを特徴とする。

前記混合方法において、前記混合要素の外周部に配設された羽根により、前記混合要素から流出した流体を付勢することが望ましい。また、前記連通流路は屈曲していることが望ましい。
前記混合要素は略円柱体の形状とすることができる。前記中空部は略円柱形状の孔とすることができる。

（２）混合装置
本発明に係る混合装置は、
外部から流体を吸込む吸込口と内部で混合された流体を外部に吐出する吐出口を有するケーシングと、
該ケーシング内に回動可能に保持され回動中心軸に開口部を備えた中空部を有する混合要素とを備え、
該混合要素は、前記中空部から該混合要素の外周部に連通する連通流路を備え、
前記混合要素の両端面に前記中空部の開口部が配設されていることを特徴とする。
また、本発明に係る混合装置は、
外部から流体を吸込む吸込口と内部で混合された流体を外部に吐出する吐出口を有するケーシングと、
該ケーシング内に回動可能に保持され回動中心軸に開口部を備えた中空部を有する混合要素とを備え、
該混合要素は、前記中空部から該混合要素の外周部に連通する連通流路を備え、
前記混合要素の外周部から流出した流体の一部を混合要素内部へ循環させる構成とすることを特徴とする。

前記混合装置において、前記混合要素の外周部に羽根が配設されていることが望ましい。また、前記混合要素の前記連通流路は屈曲していることが望ましい。
前記混合要素は略円柱体の形状とすることができる。前記中空部は略円柱形状の孔とすることができる。
また、前記混合要素を回転駆動する駆動手段を備えることが望ましい。
（３）混合流体
本発明に係る混合流体は、
前記混合装置若しくは前記混合方法により２以上の種類の流体を混合させて生成されたものである。
また、前記混合流体は、液体と気体により混合されているものでもよく、また、前記流体又は前記混合流体は、粒子を含むものでもよい。

以上のように、本発明によれば、連続的に流体を混合し高い混合効果を有し、多くの流量の流体を高度に混合することができる。

混合装置の実施形態１に係る混合装置の内部を流体が流れる様子を示した断面図である。 混合装置の実施形態１に係る混合要素の構成部品を示した斜視図である。 混合装置の実施形態１に係る混合要素の積層エレメントの重なり合いを示した平面図である。 混合装置の実施形態２に係る装置の内部を流体が流れる様子を示した断面図である。 混合装置の実施形態３に係る装置の内部を流体が流れる様子を示した断面図である。 混合装置の実施形態４に係る装置の内部を流体が流れる様子を示した断面図である。 図７（ａ）は、図７（ｂ）のI−I線に沿った断面図であり、図７（ｂ）は、混合装置１Ｅの内部を流体Ａが流れる様子を示した断面図である。 混合要素の変形例１に係る混合要素の構成部品を示した斜視図である。 混合要素の変形例２に係る混合要素の積層エレメントの重なり合いを示した平面図である。 積層エレメントにおける第１の貫通孔の変形例を示した模式図である。 混合システムの使用例１により本発明に係る混合装置を使用して流体を混合する構成図である。 混合システムの使用例２により本発明に係る混合装置を使用して流体を混合する構成図である。

（混合装置の実施形態１）
図１は、実施形態１による混合装置１Ａの内部を流体Ａが流れる様子を示した断面図である。図２は、この混合装置１Ａ中の混合要素５Ａの構成部品を示す斜視図であり、図３は、混合要素５Ａ中の積層エレメント２１ａが、隣接する積層エレメント２１ｂと積層したときの第１の貫通孔２２の重なりを示す平面図である。

図１に示すように、混合装置１Ａは、混合要素５Ａ、円筒状のケーシング５０、回転軸５３、及び駆動源としての電動モータ５４を備えている。電動モータ５４は、混合要素５Ａを回転駆動するものであり、本実施形態では、図示しない供給電源から電力が供給されて回転駆動される。回転軸５３は、電動モータ５４に連結された状態で、混合要素５Ａを支持するものである。ケーシング５０と回転軸５３との摺動部分には、内部の流体Ａが漏れないようにシール部材５５が配されている。
ケーシング５０はフランジ形状の入口ノズル５１及び出口ノズル５２を備えており、流体Ａが入口ノズル５１を経由して混合装置１Ａ内部に吸込まれ、出口ノズル５２から吐出される。

図２に示すように、混合要素５Ａは、外周が略円形状の２種類の積層エレメント２１ａ、２１ｂを交互に積層（ここでは各３枚づつ）した積層体２を、第１の板３及び第２の板４により、例えば、適宜な位置に配された４本のボルト１１及びナット１２の固定手段にて両側から挟持して形成される。

第１の板３は、外周が円形状で、ボルト用穴１３及び流体Ａの流入する貫通孔４１を備えており、適宜な手段により回転軸５３と固定されている。第２の板４は、外周が円形状で、ボルト用穴１４とともに、中央部に流体Ａが流入する貫通孔４２を備えている。第１の板３及び第２の板４は、積層エレメント２１ａ，２１ｂと略同一の外径を有する。なお、ここで、積層エレメント２１ａ，２１ｂの外径とは、図３において外周部に切り欠きのない部分の直径Ｄｏをいう。

積層エレメント２１ａ，２１ｂは、円形の第１の貫通孔２２を複数有し、中央部に略円形の第２の貫通孔２３を有している。また、第１の板３及び第２の板４と同様に、ボルト用穴１５ａ，１５ｂを備えている。第２の貫通孔２３の内径は、第２の板４の貫通孔４２の内径と略同一であって、且つ略同心である。積層エレメント２１ａ，２１ｂが積層されることにより、第２の貫通孔２３は図１に示すように中空部２４を形成する。なお、ここで、第２の貫通孔２３の内径とは、図３において内周部に切り欠きのない部分の直径Ｄｉをいう。

図３に示すように、積層エレメント２１ａ，２１ｂにおいては、各々第１の貫通孔２２の形成パターンが異なる。すなわち、積層エレメント２１ａ，２１ｂにおいては、各々第１の貫通孔２２は同一ピッチの千鳥配列により配設されているが、積層エレメント２１ａと積層エレメント２１ｂの各々の第１の貫通孔２２は、ボルト用穴１５ａ，１５ｂを基準にずれて重なるように配設されている。
このようにすることにより、積層エレメント２１ａと２１ｂを交互に積層すれば、積層エレメント２１ａ，２１ｂの各々の第１の貫通孔２２は、互いに隣接する積層エレメント２１ａ，２１ｂの第１の貫通孔２２とその位置をずらせて、半径方向及び円周方向に部分的にずれて重なり合い、積層エレメント２１ａ，２１ｂの延在する方向に連通する。

一方、混合要素５Ａを形成する積層体２の積層方向両端部では、対向配置されている第１の板３及び第２の板４により、第１の貫通孔２２は積層方向に閉じている。そのため、第２の板４の貫通孔４２を経由して積層体２内部に流入した流体Ａは、積層体２両端部の第１の貫通孔２２から積層方向に流出することを妨げられ、積層体２内部を積層エレメント２１ａ，２１ｂの延在する方向へ確実に流通する。
一部の複数の第１の貫通孔２２ａ，２２ｂは、積層エレメント２１ａ，２１ｂの内周部に開いているので、流体Ａは、混合要素５Ａの積層体２内部に確実に流入させられる。また、一部の複数の第１の貫通孔２２ｃ，２２ｄは、積層エレメント２１ａ，２１ｂの外周部に開いているので、流体Ａは、混合要素５Ａ外周部から確実に流出させられる。
以上により、流体Ａは、混合要素５Ａの内周部から外周部へ、複数の第１の貫通孔２２を積層エレメント２１ａ，２１ｂの延在する方向に確実に流通し、混合される。

以上の混合要素５Ａを電動モータ５４により回転駆動させると、混合装置１Ａの入口ノズル５１から吸い込まれた流体Ａは、混合要素５Ａを形成する第１の板３の貫通孔４１及び第２の板４の貫通孔４２を経て中空部２４に流入する。次に流体Ａは、中空部２４の内周部に開く積層エレメント２１ａ，２１ｂの第１の貫通孔２２ａ，２２ｂを経て積層体２内部に流入する。
積層体２内部に流入した流体Ａは、遠心力の作用により半径方向外方に向けて付勢される。付勢された流体Ａは、積層体２内部の連通する第１の貫通孔２２を内周部から外周部に向かって放射状に流通し、外周部に開く第１の貫通孔２２ｃ，２２ｄを経て積層体２の外周部から外方へ流出される。流出された流体Ａは、出口ノズル５２を経て混合装置１Ａから吐出される。
混合要素５Ａから流出した流体Ａの一部は、第１の板３の貫通孔４１及び第２の板４の貫通孔４２を経て再度中空部２４に流入し、さらに積層体２内部に流入し、積層体２外周部から流出することにより、混合要素５Ａの積層体２内部を循環する。

そして、流体Ａが、積層体２内部の連通する第１の貫通孔２２を内周部から外周部に向かって略放射状に流動する際に、流体は、分散、合流、反転、乱流、渦流、衝突等を繰り返すので高度に混合される。
分散、合流、反転、乱流、渦流、衝突については概ね次のようである。すなわち、分散
とは、各第１の貫通孔２２から隣接する第１の貫通孔２２に流体Ａが流出する際の分散を、合流とは複数の第１の貫通孔２２から隣接する第１の貫通孔２２へ流体Ａが流れ込むことによる合流を、反転とは第１の貫通孔２２内部での流体Ａの反転をいう。また、乱流とは流体Ａの不規則な流れを、渦流は強い乱流に伴って発生する渦状の流れをいい、そして、それらの流れが衝突する。

混合要素５Ａの積層体２内部では、上面及び下面を他の積層エレメント２１ａ，２１ｂと接している積層エレメント２１ａ，２１ｂの第１の貫通孔２２からは、当該第１の貫通孔２２から上面及び下面の他の第１の貫通孔２２へ流出することにより流体Ａが分散される。また、当該第１の貫通孔２２へは上面及び下面の他の第１の貫通孔２２から流入することにより流体Ａが合流する。従って、混合効果が高く流体Ａは高度に混合される。
混合要素５Ａの回転数が高くなり、混合要素５Ａの積層体２内部を流れる流体Ａの流量が増大すると、乱流及び渦流の効果が大きくなって流体Ａの混合効果がより一層増大する。

また、混合要素５Ａは、積層エレメント２１ａ，２１ｂ、第１の板３及び第２の板４の各々に分解可能なので、積層エレメント２１ａ，２１ｂの第１の貫通孔２２に残存した残留物や異物の除去のような洗浄作業を容易にすることができる。
また、積層エレメント２１ａ，２１ｂ、第１の板３及び第２の板４を別々に製作することができるので、混合要素５Ａの製作が容易であり、且つ安価に製作することができる。

なお、本実施形態１では、ケーシング５０を円筒状としているが、これに限定されるものではない。また、積層エレメント２１ａ，２１ｂの外周形状を略円形状とし、第１の板３及び第２の板４の外周形状を円形状としているが、本発明は、これに限定されるものではなく、均等な機能を果たす他の形状を採用し得る。また、積層エレメント２１ａ，２１ｂの第１の貫通孔２２を円形としているが、後述する実施形態で示すように、本発明は、これに限定されるものではない。また、積層エレメント２１ａ，２１ｂの第２の貫通孔２３を略円形状とし、第２の板４の貫通孔４２を円形としているが、本発明は、これに限定されるものではなく、これらと同様な機能を果たす形状を採用し得る。また、積層エレメント２１ａ，２１ｂの第１の貫通孔２２のピッチを略同一としているが、本発明は、これに限定されるものではない。また、第１の貫通孔２２の大きさは全て同一でなくてもよく、例えば、内周部から外周部に向かうに従って大きくしてもよい。また、積層エレメント２１ａ，２１ｂは第２の貫通孔２３を中央部に、第２の板４は貫通孔４２を中央部に有し、略同一径、略同心であるが、本発明は、これらと同様な機能を果たす他の形状を採用し得るものであって、これに限定されるものではない。また、第１の板３への回転軸５３の取付けが困難な場合には、第１の板３に貫通孔４１を設けなくてもよい。

（混合装置１の実施形態２）
図４は、実施形態２による混合装置１Ｂの内部を流体Ａが流れる様子を示した断面図である。混合装置１Ｂが実施形態１による混合装置１Ａと異なるところは、入口ノズル５１内部に流体導入管５８が配されており、流体導入管５８の先端をケーシング５０内部に長さＬだけ突出させていることである。
また、第２の板４の貫通孔４２は、積層エレメント２１ａ，２１ｂの第２の貫通孔２３よりも小径に形成され、流体導入管５８の内径と略同径に設定されている。

流体導入管５８をケーシング５０内部に突出させることにより、混合要素５Ａの外周部から流出した流体Ａが再度混合要素５Ａに流入する部分の流路面積Ｓが小さくなるので、混合装置１Ａの場合と比較して、混合装置１Ｂ内部を循環する流体Ａの流量が少なくなる。従って、混合要素５Ａの回転数が同じ条件下では、混合装置１Ｂは、流体導入管５８がない混合装置１Ａと比較して流体Ａの混合効果は小さくなるが、より多くの流量の流体Ａを混合することができる。

混合装置に要求される流体Ａの混合の度合いがそれほど高くない場合には、本実施形態２が適している。また、流体導入管５８のケーシング５０内部への突出長さＬを変更することにより、混合装置１Ｂ内部を循環する流体Ａの流量を調節できるので、流体Ａの混合の度合いを調節することができる。
本混合装置の実施形態２に係る混合装置１Ｂのその他の構成及び作用効果は、上記実施形態１における混合装置１Ａと同様である。

（混合装置１の実施形態３）
図５は、実施形態３による混合装置１Ｃの内部を流体Ａが流れる様子を示した断面図である。混合装置１Ｃが実施形態１による混合装置１Ａと異なるところは、第２の板４が内部ノズル５６を備えることである。この内部ノズル５６は、第２の板４の貫通孔４２から連設されて、入口ノズル５１に連通されている。また、第２の板４の貫通孔４２は、積層エレメント２１ａ，２１ｂの第２の貫通孔２３よりも小径に形成されている。

内部ノズル５６を備えることにより、流体Ａは混合装置１Ｃ内部を循環しなくなるので、流体Ａの混合効果は小さくなるが、多くの流量の流体Ａを混合することができる。
流体Ａの混合の度合いが小さく、多くの流量を混合したい場合には本実施形態３が適している。なお、内部ノズル５６と入口ノズル５１の内周壁の摺動部分には、流体Ａが洩れないようにシール部材５７が配されている。
本混合装置の実施形態３に係る混合装置１Ｃのその他の構成及び作用効果は、上記実施形態１における混合装置１Ａと同様である。

（混合装置１の実施形態４）
図６は、実施形態４による混合装置１Dの内部を流体Ａが流れる様子を示した断面図である。混合装置１Dが実施形態１による混合装置１Ａと異なるところは、入口ノズル５１内部に気体導入ノズル２５が配されており、気体導入ノズル２５の先端を中空部２４内部に突出させていることである。

混合要素５Ａが回転すると、気体導入ノズル２５から供給された気体Ｇは、流体Ａとともに積層体２内部の連通する第１の貫通孔２２を内周部から外周部に向かって放射状に流通するので、流通する際の複雑な流動状態により微小気泡になる。そのため、この微小気泡と流体Ａの界面での静電摩擦によって生じる微小気泡の静電分極により、油と水のように溶け合わない混合系であっても混合することができる。
本混合装置の実施形態４に係る混合装置１Ｄのその他の構成及び作用効果は、上記実施形態１における混合装置１Ａと同様である。

（混合装置１の実施形態５）
図７は、実施形態５による混合装置１Ｅを示した図であって、図７（ａ）は、図７（ｂ）のI−I線に沿った断面図であり、図７（ｂ）は、実施形態５による混合装置１Ｅの内部を流体Ａが流れる様子を示した断面図である。

混合装置１Ｅが実施形態１による混合装置１Ａと異なるところは、第１の板３及び第２の板４の外周形状が積層エレメント２１の外周形状より大きく、積層体２の外周部であって、第１の板３及び第２の板４により形成される空間に、積層エレメント２１の積層方向に延びる羽根２６を配した（ここでは６枚）ことである。

混合要素５Ａが回転すると、積層体２の外周部から流出した流体Ａは、羽根２６により付勢されて混合要素５Ａから流出する。羽根２６の端部は第１の板３及び第２の板４により閉じられているので、積層体２の外周部から流出した流体Ａは、羽根２６により効率的に付勢される。以上により、混合装置１Ｅから吐出する流体Ａの圧力を高くすることができる。

なお、羽根２６は、第１の板３及び第２の板４により形成される空間に配設されているが、これに限定されるものではない。例えば、混合要素５Ａに他の円板を取り付けて羽根２６を固定してもよいし、第２の板４のように中央部に貫通孔を有し、当該貫通孔の内径が第１の板３及び第２の板４の外径と略同一である円板２枚の間に羽根２６を固定したものを、混合要素５Ａの外周部に配設してもよい。
また、羽根２６は積層エレメント２１が延在する方向に対して垂直方向に伸びるように配されているが、これに限定されるものではなく、発明の効果を奏する範囲で傾斜させられていてもよい。
また、図７（ｂ）の断面図において、羽根２６の形状は曲線状であるが、これに限定されるものではなく、直線状のものであってもよい。
本混合装置の実施形態５に係る混合装置１Ｅのその他の構成及び作用効果は、上記実施形態１における混合装置１Ａと同様である。

（混合要素５の変形例１）
図８は、混合装置１に使用される混合要素５の変形例１に係る混合要素５Ｂの構成部品を示す斜視図である。図９は、混合要素５Ｂ中の積層エレメント２１が隣接する積層エレメント２１と積層したときの第１の貫通孔２２の重なりを示す平面図である。

本変形例１による混合要素５Ｂが実施形態１の混合要素５Ａと異なるところは、第１の貫通孔２２の内径及びピッチが略同一の形成パターンを有する積層エレメント２１を複数枚（ここでは６枚）積層し、かつ、図９に示すように、複数の第１の貫通孔２２の一部は、互いに隣接する積層エレメント２１の第１の貫通孔２２とその位置をずらせて、部分的に重なり合うように配置され、積層エレメント２１の延在する方向に連通することである。
混合要素５Ａと同様に、一部の複数の第１の貫通孔２２ａ，２２ｂは、積層エレメント２１の内周部に開き、一部の複数の第１の貫通孔２２ｃ，２２ｄは、積層エレメント２１の外周部に開いている。

本変形例１では、積層エレメント２１として略環状の板を製作する際に、一定の厚みを有する金属板、例えばパンチングメタル等を打ち抜き加工により製作することができるので、混合要素５Ａを、さらに安価に製作することができ、従って、混合装置１を安価に製作することができる。
本混合要素の変形例１に係る混合要素５Ｂのその他の構成及び作用効果は、上記実施形態１における混合装置１Ａにおける混合要素５Ａと同様である。
なお、この変形例１の積層エレメント２１において、図２、図３に示した積層エレメント２１ａ，２１ｂと同様に、ボルト用穴１５の周辺には第１の貫通孔２２を形成しないようにしてもよい。

（混合要素５の変形例２）
本発明に係る混合装置１に使用される混合要素５は、上記混合要素５Ａ又は５Ｂに限定されず、種々の変更を施すことが可能である。
例えば、積層エレメント２１，２１ａ，２１ｂの第１の貫通孔２２は、円形に限らず図１０（ａ）〜（ｄ）に示すように、正四角形、三角形、六角形、長方形等の多角形形状としてもよい。第１の貫通孔２２を多角形形状とすることで、積層エレメント２１の開口率が大きくなって混合要素５の流動抵抗を小さくすることができるので、回転数が同じ条件下でもより多くの流量の流体Ａを混合することができる。

また、積層エレメント２１，２１ａ，２１ｂを光触媒を担持したものとすることもできる。これによれば、各積層エレメント２１，２１ａ，２１ｂに付着した流体Ａの残留物や異物を光触媒の作用によって短時間に分解することができるので、混合装置１の運転終了後の洗浄等のメンテナンス作業が容易になる。

（混合装置の使用例１）
図１１は、混合装置１により流体を混合するための混合システムの使用例１に係る構成図である。本使用例１では、流体は連続的に混合装置１により混合されて送り出される。

配管６２及び配管６４からバルブ６３及びバルブ６５を介してそれぞれ流体Ｂ及び流体Ｃが貯液槽６０に送られる。貯液槽６０には、流体Ｂ及び流体Ｃをある程度均一に攪拌しておくために攪拌羽根６１が配設されている。貯液槽６０の下部にはノズル６６が配設され、バルブ６７を介して混合装置１の入口ノズル５１と接続されている。混合装置１の出口ノズル５２はバルブ６８を介して送出しライン６９に接続されている。送出しライン６９からは貯液槽６０への循環ライン７３が分岐している。循環ライン７３には、循環流量を制御するためのバルブ７０が配設されている。

本使用例１において流体Ｂ及び流体Ｃの混合処理を行うには、貯液槽６０に流体Ｂ及び流体Ｃを収容して攪拌羽根６１によりある程度均一に攪拌しておく。そして、電動モータ５４を駆動させて混合要素５を回転させると、回転に伴うポンプ作用により入口ノズル５１から流体Ｂ及び流体Ｃが吸い込まれる。

混合装置１内部では、吸い込まれた流体Ｂ及び流体Ｃが、混合要素５を形成する積層体２内部の連通する第１の貫通孔２２を内周部から外周部に向かって放射状に流通することにより混合される。混合された流体Ｂ及び流体Ｃは、混合装置１の出口ノズル５２から吐出させられ、流量コントローラー７１及び流量制御バルブ７２により制御されて、送り出しライン６９を介して系外へ送り出される。
送出しライン６９からは貯液槽６０への循環ライン７３が分岐していて、混合装置１から吐出された流体の一部は貯液槽６０に送り返される。このように循環ライン７３を配設することにより、流体Ｂ及び流体Ｃは再度貯液槽６０から混合装置１に供給されて繰り返し混合されるので、流体Ｂ及び流体Ｃの混合度を高くして系外へ送り出すことができる。

なお、混合装置１Ａや混合装置１Ｂのように混合装置内部で流体が循環する機能を有する場合には、混合装置１出口に配設された出口バルブ６８の開度を調節することにより、混合装置１内部の混合要素５の積層体２内部を循環する流体の流量を調節できるので、混合装置１による流体Ｂ及び流体Ｃの混合の度合いを調節することができる。
また、循環ライン７３にあるバルブ７０の開度を調節することにより貯液槽６０と混合装置１を含む循環系を循環する流体の流量を調節することができるので、やはり流体Ｂ及び流体Ｃの混合の度合いを調節することができる。これらの場合において、バルブ６８やバルブ７０を自動制御バルブとしてもよい。

（混合装置１の使用例２）
図１２は、混合装置１により流体を混合する混合システムの使用例２に係る構成図である。使用例２が使用例１と異なるのは、貯液槽６０内に収容された流体を混合装置１により混合した後にすべて貯液槽６０に送り返して流体を混合することである。

貯液槽６０には流体Ｄ及び流体Ｅが収容されており、流体Ｄ及び流体Ｅをある程度均一に攪拌しておくために攪拌羽根６１が配設されている。貯液槽６０の下部にはノズル６６が配設され、バルブ６７を介して混合装置１の入口ノズル５１と接続されている。混合装置１の出口ノズル５２はバルブ６８を介して循環ライン７３の一端に接続され、循環ライン７３の他端は貯液槽６０の上部に開放されているので、混合装置１により混合された流体Ｄ及びＥはすべて貯液槽６０へ送り返される。

本使用例２において流体Ｄ及び流体Ｅの混合処理を行うには、貯液槽６０に流体Ｄ及び流体Ｅを収容して攪拌羽根６１によりある程度均一に攪拌しておく。そして、電動モータ５４を駆動させて混合要素５を回転させると、回転に伴うポンプ作用により入口ノズル５１から流体Ｄ及び流体Ｅが吸い込まれる。

混合装置１内部では、吸い込まれた流体Ｄ及び流体Ｅが、混合要素５を形成する積層体２内部の連通する第１の貫通孔２２を内周部から外周部に向かって放射状に流通することにより混合される。混合された流体Ｄ及び流体Ｅは、混合装置１の出口ノズル５２から吐出させられ、循環ライン７３により貯液槽６０に送り返され、再び混合装置１に吸い込まれる。このようにして流体Ｄ及び流体Ｅは、混合装置１を繰り返して何度も通過するので高度に混合される。

（その他）
積層エレメント２１，２１ａ，２１ｂ、第１の板３及び第２の板４は簡単な構造であるので、セラミックス等の材料によっても製作することが容易である。従って、耐腐食性が必要とされる用途にも混合装置１を使用することができる。
特に、混合装置１Ｄのように混合装置に気体を導入する場合には、キャビテーションにより積層エレメント２１，２１ａ，２１ｂが腐食する可能性があるので、これらをセラミックス製とすることにより耐キャビテーション性を増加させることができる。

上記各実施形態は液体と液体の混合だけでなく、例えば液体中に溶解性の粒子を溶解させたり、液体中に微粒子を分散させるような液体と固体の処理にも使用することができる。また、液体と液体の混合においても、液体は２種類に限定されるものではなく、３種類以上の液体を混合するものであってもよい。あるいは、温度の異なる同じ種類の液体を混合するものであってもよい。

以上に開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考慮されるべきである。本発明の範囲は、以上の実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての修正や変形を含むものである。

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ 混合装置
２ 積層体
３ 第１の板
４ 第２の板
５，５Ａ，５Ｂ 混合要素
２１，２１ａ，２１ｂ 積層エレメント
２２，２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ 第１の貫通孔
２３ 第２の貫通孔
２４ 中空部
２５ 気体導入ノズル
２６ 羽根
４１ 第１の板３の貫通孔
４２ 第２の板４の貫通孔
５０ ケーシング
５１ 入口ノズル（吸込口）
５２ 出口ノズル（吐出口）
５８ 流体導入管（混合要素を循環する流量の制御手段）
７０ バルブ（循環経路の間の流量制御手段）
７３ 循環ライン（循環経路）
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ 流体

Claims (13)

1. ケーシング内に回動可能に配設された混合要素の回転により流体を混合する流体混合方法であって、前記ケーシングは吸込口と吐出口を有し、前記混合要素には回動中心軸に開口部を有する中空部を備え、該中空部には前記混合要素の外周部に通じる連通流路を設けた混合装置により、
   前記吸込口から前記ケーシング内に流体を吸い込む工程と、
   吸い込まれた流体を前記混合要素の開口部から中空部内に導く工程と、
   前記中空部内に導かれた流体を前記混合要素の回転による遠心力により前記連通流路を経由して外周に導く工程とを有することにより、流体を混合させ前記吐出口より排出し、
   前記混合要素の両端に前記中空部の開口部を備えることにより、該両開口部より前記中空部内に流入させることを特徴とする混合方法。
2. ケーシング内に回動可能に配設された混合要素の回転により流体を混合する流体混合方法であって、前記ケーシングは吸込口と吐出口を有し、前記混合要素には回動中心軸に開口部を有する中空部を備え、該中空部には前記混合要素の外周部に通じる連通流路を設けた混合装置により、
   前記吸込口から前記ケーシング内に流体を吸い込む工程と、
   吸い込まれた流体を前記混合要素の開口部から中空部内に導く工程と、
   前記中空部内に導かれた流体を前記混合要素の回転による遠心力により前記連通流路を経由して外周に導く工程とを有することにより、流体を混合させ前記吐出口より排出し、
   前記混合要素の外周部から流出した流体の一部を混合要素内部へ循環させることを特徴とする混合方法。
3. 請求項１又は２に記載の混合方法において、前記混合要素の外周部に配設された羽根により、前記混合要素から流出した流体を付勢することを特徴とする混合方法。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の混合方法において、前記連通流路は屈曲していることを特徴とする混合方法。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の混合方法において、前記混合要素は略円柱体の形
   状を有することを特徴とする混合方法。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の混合方法において、前記中空部は略円柱形状の孔であることを特徴とする混合方法。
7. 外部から流体を吸込む吸込口と内部で混合された流体を外部に吐出する吐出口を有するケーシングと、
   該ケーシング内に回動可能に保持され回動中心軸に開口部を備えた中空部を有する混合要素とを備え、
   該混合要素は、前記中空部から該混合要素の外周部に連通する連通流路を備え、
   前記混合要素の両端面に前記中空部の開口部が配設されていることを特徴とする混合装置。
8. 外部から流体を吸込む吸込口と内部で混合された流体を外部に吐出する吐出口を有するケーシングと、
   該ケーシング内に回動可能に保持され回動中心軸に開口部を備えた中空部を有する混合要素とを備え、
   該混合要素は、前記中空部から該混合要素の外周部に連通する連通流路を備え、
   前記混合要素の外周部から流出した流体の一部を混合要素内部へ循環させる構成とすることを特徴とする混合装置。
9. 請求項７又は８に記載の混合装置において、前記混合要素の外周部に羽根が配設されていることを特徴とする混合装置。
10. 請求項７〜９のいずれか１項に記載の混合装置において、前記混合要素の前記連通流路は屈曲していることを特徴とする混合装置。
11. 請求項７〜１０のいずれか１項に記載の混合装置において、前記混合要素は略円柱体の形状を有することを特徴とする混合装置。
12. 請求項７〜１１のいずれか１項に記載の混合装置において、前記中空部は略円柱形状の孔であることを特徴とする混合装置。
13. 請求項７〜１２のいずれか１項に記載の混合装置において、前記混合要素を回転駆動する駆動手段を備えたことを特徴とする混合装置。
    
    

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