JP6115930B2 - 多段分割流路型混合器 - Google Patents
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Description
(1)流体Aと流体Bを混合する多段分割流路型のマイクロ混合器であって、
流体Aが混合器に流入した後に、均等な圧力損失を生じさせて複数の円管状流路に均等分割させる流体A分割部と、
流体A分割部の下流に、流体Bが混合器に流入した後に、均等な圧力損失を生じさせて円管状流路に均等分割させる流体B分割部と、
流体B分割部の下流に、流体A分割部の分割数と同じ数だけ設けられ、流体Aが内部流体、流体Bが外部流体となる円管状の二重管型混合器構造を構成する二重管型混合部と、
二重管型混合部の下流に、流体A分割部の分割数と同じ数だけ設けられ、それぞれの二重管型混合部出口を縮流させる個別縮流部、
を有することを特徴とした多段分割流路型混合器。
(2)多段分割流路型混合器の上記二重管型混合部−個別縮流部と、その下流配設された流路全体を一つの流路に縮流させる集合縮流部ないし任意の滞留混合時間を有する直管型滞留部と、その下流に配設された円管状流路に分割する分割混錬部1と、分割混錬部1と分割数が異なり、同軸状に円管状流路を有さず、分割混錬部1出口流体が隣り合う流体と相互混合して流出することができる位置に円管状流路を配置した分割混錬部2を有する、前記(1)に記載の多段分割流路型混合器。
(3)多段分割流路型混合器の上記二重管型混合部−個別縮流部と、その下流に、流路全体を一つの流路に縮流させる集合縮流部を有する、前記(1)に記載の多段分割流路型混合器。
(4)多段分割流路型混合器の上記二重管型混合部−個別縮流部と、その下流に、任意の滞留混合時間を保有する直管型滞留部を有する、前記(1)に記載の多段分割流路型混合器。
(5)多段分割流路型混合器の上記二重管型混合部−個別縮流部と、その下流配設された流路全体を一つの流路に縮流させる集合縮流部ないし任意の滞留混合時間を有する直管型滞留部の下流に、円管状流路に分割する分割混錬部1を有する、前記(1)に記載の多段分割流路型混合器。
(6)多段分割流路型混合器の下流に、上記集合縮流部、直管型滞留部、分割混錬部1、又は分割混錬部2が任意の組み合わせで任意の数設けられている、前記(1)から(5)のいずれかに記載の多段分割流路型混合器。
(7)流体A分割部、二重管混合部、個別縮流部、分割混錬部1、又は分割混錬部2の少なくとも一つの構成部材、もしくは複数の構成部材の流路において、流路内径が1mm以下のマイクロ流路であり、かつ全体の圧力損失が3MPa以下、あるいは1MPa以下となる分割数で分割されている、前記(1)から(6)に記載の多段分割流路型混合器。
(8)混合器が高温高圧環境で使用できるように、これらを保持するハウジングが外周に設けられている、前記(1)から(7)に記載の多段分割流路型混合器。
(9)流体A、流体Bが二酸化炭素、高粘性有機流体の何れかである、前記(1)から(8)に記載の多段分割流路型混合器。
(10)流体Aが二酸化炭素、流体Bが高粘性有機流体である、前記(9)に記載の多段分割流路型混合器。
本発明の多段分割流路型混合器は、例えば、図1〜3に示される構成部品の組み合わせから構成される構造体である。この構造体の基本構成について説明すると、当該構造体は、図1において、流体Aが混合器に流入した後に、均等な圧力損失を生じさせて複数の円管状流路に均等分割される流体A分割部と、流体A分割部の下流に、流体Bが混合器に流入した後に、均等な圧力損失を生じさせて円管状流路に均等分割される流体B分割部からなる第1層[部品1]と、流体B分割部の下流に、流体A分割部の分割数と同じ数だけ設けられ、流体Aが内部流体、流体Bが外部流体となる円管状の二重管型混合器構造を構成する二重管型混合部と、二重管型混合部の下流に、流体A分割部の分割数と同じ数だけ設けられ、それぞれの二重管型混合部出口を縮流させる個別縮流部からなる第2層[部品2]、を有することを特徴としている。
(1)層流条件で、低流量から高流量域で、迅速、かつ均一な流体混合を実現することを可能とする新しいマイクロミキサーとしての多段分割流路型混合器を提供することができる。
(2)本発明の多段分割流路型混合器により、高粘度流体同士、もしくは高粘度流体と低粘度流体を混合する場合にも、迅速、かつ均一な流体混合が可能となる。
(3)特に、高圧の超臨界二酸化炭素プロセスにおいて、高粘度の有機性流体中に、高圧二酸化炭素流体を、迅速、かつ均一に溶解させて、有機性流体の粘度を低下させることが可能となる。
(4)上記二酸化炭素の溶解により粘度が低下した有機性流体を、高圧環境から噴霧することで、成膜する、もしくは微粒子を製造する技術を提供することができる。
(5)本発明は、噴霧せずに、塗工して成膜することもできるため、これまで、何れの場合も、希釈溶媒を多く添加して粘度を低下させて実施していた製造プロセスを、低環境負荷プロセスに変革することができる。
本製作例では、本発明の多段分割流路型混合器を製作した例について説明する。図1〜3に、本発明の多段分割流路型混合器とその構成部品並びに二重管混合部と個別縮流部における流体の混合状態の詳細について示した。図2に示した構成部品1と2、部品3−aと3−bをこの順序で重層し、更に、部品4及び/又は部品5を重層して、図1〜2に示した多段分割流路型混合器を組み立てた。
Claims (9)
- 軸に沿って流れる流体Aにその外部から流体Bを与えて混合する多段分割流路型のマイクロ混合器であって、
流路を機械加工された部品ブロックを前記軸に沿って積層してなり、
前記流体Aの前記軸に沿った流路から均等な圧力損失を生じさせて、前記軸に沿った複数の円管状流路に均等分割させる流体A分割部と、
前記流体Bを前記円管状流路の側部に与えて均等な圧力損失を生じさせて、前記円管状流路のそれぞれの周囲に且つこれに沿って均等分割させる流体B分割部と、
それぞれの前記円管状流路の下流に、前記流体Aが内部流体、前記流体Bが外部流体となる二重管型混合部の前記軸に沿った流路径を縮小し縮流させる個別縮流部と、前記個別縮流部を前記軸に沿った一つの流路に縮流させる集合縮流部と、を有することを特徴とした多段分割流路型混合器。 - 第1の部品ブロックを貫通し前記流体Aの流れる貫通孔を延長するよう一端面に円管を与えるとともに、第2の部品ブロックを貫通する貫通孔の一端面近傍にはその径を大とした凹み部を与え、前記第1及び前記第2の部品ブロックを組み合わせて前記円管の突出端面を前記凹み部の内部に配置させ前記個別縮流部を与えることを特徴とする請求項1記載の多段分割流路型混合器。
- 互いに対向する、前記第1の部品ブロックの前記一端面及び前記第2の部品ブロックの前記一端面の間には間隙が設けられ、この空間の中心に向けて側部から前記流体Bを導く複数の円管が前記第2の部品ブロックに複数設けられていることを特徴とする請求項2記載の多段分割流路型混合器。
- 前記第1の部品ブロックの凸部及び前記第2の部品ブロックの凹部が嵌め合わされて、この間に前記間隙が形成されることを特徴とする請求項3記載の多段分割流路型混合器。
- 前記第2の部品ブロックの前記凹部内には凸部が設けられて、前記凹部側面に前記流体Bを導く複数の前記円管出口を対向させていることを特徴とする請求項4記載の多段分割流路型混合器。
- 流路全体を一つの流路に縮流させる集合縮流部を与える部品ブロックCと、任意の滞留混合時間を有する直管型滞留部を与える部品ブロックDと、所定数の円管状流路に分割する分割混錬部を与える部品ブロックEと、前記所定数とは異なる円管状流路に分割する分割混錬部を与える部品ブロックFと、を任意の数選択し前記軸に沿って任意の順番に積層してなり、
隣り合って積層された前記部品ブロックE及び前記部品ブロックFでは、互いの前記円管状流路を同軸上に有さないことを特徴とする請求項2から5のうちの1つに記載の多段分割流路型混合器。 - 前記部品ブロックE及び前記部品ブロックFの一面には凹みを与えられておりこの底部に前記円管状流路を与える貫通孔を有することを特徴とする請求項6記載の多段分割流路型混合器。
- 前記軸に沿った前記流路は、
流路内径が1mm以下のマイクロ流路を少なくとも一部に含み、かつ全体の圧力損失が3MPa以下となる分割数で分割されている、ことを特徴とする請求項1から7のうちの1つに記載の多段分割流路型混合器。 - 高温高圧環境で使用できるように、前記部品ブロックを保持するハウジングが外周に設けられていることを特徴とする請求項1から8のうちの1つに記載の多段分割流路型混合器。
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