JP7307633B2

JP7307633B2 - 混合器

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Publication number: JP7307633B2
Application number: JP2019157854A
Authority: JP
Inventors: 寧藤島; 純明松尾
Original assignee: Nikkiso Co Ltd
Current assignee: Nikkiso Co Ltd
Priority date: 2019-08-30
Filing date: 2019-08-30
Publication date: 2023-07-12
Anticipated expiration: 2039-08-30
Also published as: JP2021035662A

Description

本発明は、混合器に関する。

従来、種類の異なる複数の液体を混合するための混合器が知られている。混合器の一使用例としては、血液浄化に用いられる透析液の調製が挙げられる（例えば、特許文献１参照）。透析液は、逆浸透膜（ＲＯ膜）で処理された水（以下、ＲＯ水という）と、透析液原液であるＡ原液およびＢ原液とを混合器で混合することによって得られる。特許文献１に開示される混合器は、ＲＯ水とＢ原液とを混合する上流側混合部と、ＲＯ水およびＢ原液の混合液とＡ原液とを混合する下流側混合部と、両者をつなぐ連結管とを備え、上流側混合部に複数の流入管が挿入され、下流側混合部に複数の流出管が挿入される構造を有していた。

また、混合器は、透析の分野に限らず化学品や医薬品、食品等の各種製品の製造において幅広く用いられている（例えば、特許文献２参照）。特許文献２に開示される混合器は、動力によって回転する軸に撹拌羽根を設けた構造を有していた。

特開２０１４－１８４０６５号特開２０１３－１１２６２９号

最終製品の調製や製造にかかるコストを低減するために、混合器自体や混合器が組み込まれる装置の構造の簡素化は常に求められる。本発明者らは、このような観点から鋭意検討を重ね、新規な構造を有する混合器に想到した。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的の１つは、新規な構造を有する混合器を提供することにある。

本発明のある態様は、複数種の液体を混合する混合器であって、配列された３つ以上の容器部と、隣り合う２つの容器部の内部空間どうしを連通する通路部と、を備える。容器部は、液体を混合器に流入させる入口配管が接続される始端容器部と、混合器から液体を流出させる出口配管が接続される終端容器部と、始端容器部と終端容器部との間に配置される中間容器部と、を含む。容器部の配列方向において容器部の一方の側に位置する通路部と当該容器部の他方の側に位置する通路部とは、配列方向から見てずれるように配置される。

上記態様において、容器部は、鉛直方向に積層され、始端容器部または終端容器部は最上段に配置されて、入口配管または出口配管を混合器内のガスを抜くためのガス抜き管として機能させてもよい。また、上記いずれかの態様において、始端容器部が有する入口配管との接続部は、配列方向から見た始端容器部の外形の幾何中心が入口配管の中心軸の延長線上に位置するように配置されてもよい。

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや、本発明の構成要素や表現を方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、新規な構造を有する混合器を提供することができる。

血液浄化装置の概略構成図である。混合器の斜視図である。図３（Ａ）は、混合器の底面図であり、図３（Ｂ）は、混合器の正面図であり、図３（Ｃ）は、混合器の右側面図である。第１液および第２液の流量の経時的な変化を示す図である。

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。各図面に示される同一又は同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図に示す各部の縮尺や形状は、説明を容易にするために便宜的に設定されており、特に言及がない限り限定的に解釈されるものではない。また、本明細書または請求項中に「第１」、「第２」等の用語が用いられる場合には、この用語はいかなる順序や重要度を表すものでもなく、ある構成と他の構成とを区別するためのものである。また、各図面において実施の形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。

まず、本実施の形態に係る混合器が組み込まれる装置の一例である血液浄化装置について説明する。図１は、血液浄化装置の概略構成図である。血液浄化装置１は、体外循環する患者の血液を浄化して透析治療するための装置である。血液浄化装置１は、血液回路６と、血液浄化器８と、透析液流路１４と、排液流路１６とを有する。

血液回路６は、患者の血液を体外循環させる回路であり、例えば可撓性を有するチューブ等で構成される。血液回路６には、血液の流れにおける上流側から下流側に向かって、血液ポンプ１０、血液浄化器８、気液分離器１２がこの順に設けられる。血液ポンプ１０によって、患者の体内から血液浄化器８に対して血液が送られる。血液浄化器８を通過した血液は、気液分離器１２によって気泡を除去された後に患者に戻される。

血液浄化器８は、例えば複数の中空糸膜が収容されたダイアライザである。中空糸膜は、血液を浄化するための血液浄化膜を構成する。血液浄化器８には、血液回路６と、透析液流路１４と、排液流路１６とが接続される。これにより、血液浄化器８内には、血液の流れと透析液の流れとが中空糸膜を挟んで形成される。中空糸膜は、外周面と内周面とを貫通する微小な孔を多数有し、中空糸膜を介して拡散や濾過の原理により、血液中の不純物等が透析液内に通過し、透析液中の所定成分が血液内に通過する。

透析液流路１４は、血液浄化器８に透析液を供給する流路である。透析液流路１４には、ＲＯ装置（図示せず）からＲＯ水が供給される。ＲＯ装置は、逆浸透膜（ＲＯ膜）を用いてＲＯ水を製造する装置である。また、透析液流路１４には、Ａ原液流路１８およびＢ原液流路２０が接続される。

Ａ原液流路１８は、一端が透析液流路１４に接続され、他端がＡ原液タンク２２に接続される。Ａ原液タンク２２には、透析液原液であるＡ原液（Ａ剤）が貯留される。Ａ原液は、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、酢酸ナトリウム等の電解質成分、塩酸、酢酸等のｐＨ調整剤、およびグルコース等の糖を含む。Ａ原液流路１８には、Ａ原液注入ポンプ２４が設けられる。Ａ原液注入ポンプ２４は、例えば公知の定量ポンプで構成される。Ａ原液注入ポンプ２４の駆動によって、Ａ原液タンク２２に貯留されているＡ原液がＡ原液流路１８を介して透析液流路１４に供給される。

Ｂ原液流路２０は、一端が透析液流路１４に接続され、他端がＢ原液タンク２６に接続される。Ｂ原液流路２０は、Ａ原液流路１８よりも透析液流路１４の上流側に接続される。Ｂ原液タンク２６には、Ａ原液とは種類の異なる透析液原液であるＢ原液（Ｂ剤）が貯留される。Ｂ原液は、炭酸水素ナトリウム等を含む。Ｂ原液流路２０には、Ｂ原液注入ポンプ２８が設けられる。Ｂ原液注入ポンプ２８は、例えば公知の定量ポンプで構成される。Ｂ原液注入ポンプ２８によって、Ｂ原液タンク２６に貯留されているＢ原液がＢ原液流路２０を介して透析液流路１４に供給される。

透析液流路１４には、第１混合器１００ａおよび第２混合器１００ｂが設けられる。第１混合器１００ａおよび第２混合器１００ｂは、複数種の液体（流体）を混合する装置である。以下の説明において第１混合器１００ａと第２混合器１００ｂとを区別する必要がない場合、両者をまとめて混合器１００と称する。

第１混合器１００ａは、透析液流路１４におけるＢ原液流路２０の接続部より下流側であって、且つＡ原液流路１８の接続部よりも上流側に設けられる。Ｂ原液流路２０から透析液流路１４に供給されたＢ原液は、第１混合器１００ａによってＲＯ水と均一に混合される。また、第２混合器１００ｂは、透析液流路１４におけるＡ原液流路１８の接続部よりも下流側に設けられる。Ａ原液流路１８から透析液流路１４に供給されたＡ原液は、第２混合器１００ｂによってＢ原液およびＲＯ水の混合液と均一に混合される。これにより、透析液が調製される。

血液浄化装置１は、透析液流路１４および排液流路１６に跨がって設けられる複式ポンプ３０（定量ポンプ）を有する。複式ポンプ３０は、透析液流路１４における第２混合器１００ｂよりも下流側に接続される。複式ポンプ３０の駆動により、第１混合器１００ａにＲＯ水とＢ原液とが引き込まれ、第２混合器１００ｂにＢ原液およびＲＯ水の混合液とＡ原液とが引き込まれる。また、調製された透析液は、複式ポンプ３０を介して血液浄化器８に送り出される。

排液流路１６は、血液浄化器８での血液の浄化により発生する排液を排出する流路である。血液浄化器８で発生する排液は、排液流路１６を通って系外に排出される。複式ポンプ３０は、血液浄化器８に導入される透析液の量と、血液浄化器８から排出される排液の量とが等しくなるように動作する。また、排液流路１６には、複式ポンプ３０をバイパスするように除水流路３２が設けられる。除水流路３２には、除水ポンプ３４が設けられる。除水ポンプ３４が駆動すると、血液浄化器８に導入される透析液の量よりも血液浄化器８から排出される排液の量が多くなる。これにより、血液からの除水が行われる。

なお、図１に示す血液浄化装置１の構成はあくまでも一例であり、血液浄化装置１の構成は適宜変更することができる。また、本実施の形態に係る混合器１００は、血液浄化装置１に限らず、化学品、工業製品、医薬品、食品、バイオ製品等の各種製品の製造装置に組み込まれてもよい。

続いて、混合器１００の構造について詳細に説明する。第１混合器１００ａおよび第２混合器１００ｂは同一の構造を有するため、以下では第１混合器１００ａの構造を混合器１００の構造として説明し、第２混合器１００ｂについては説明を省略する。図２は、混合器１００の斜視図である。図３（Ａ）は、混合器１００の底面図であり、図３（Ｂ）は、混合器１００の正面図であり、図３（Ｃ）は、混合器１００の右側面図である。図２では、理解を容易にするために、混合器１００の内部を透視して示している。

混合器１００は、所定方向に配列された３つ以上の容器部１０２を備える。本実施の形態では、複数の容器部１０２は、鉛直方向Ｚに積層されている。以下では適宜、容器部１０２の「配列」および「配列方向」を「積層」および「積層方向」という。各容器部１０２は、中空構造であり、液体が流れる内部空間Ｒを有する。各内部空間Ｒの容積は、混合器１００に流入する液体の流量に応じて、適宜調整される。

また、混合器１００は、隣り合う２つの容器部１０２の内部空間Ｒどうしを連通する通路部１０６を備える。本実施の形態の混合器１００は、隣り合う２つの容器部１０２を連結する板状の連結部１０４を有する。連結部１０４には、連結部１０４を鉛直方向Ｚに貫通するとともに隣り合う２つの容器部１０２の内部空間Ｒに至る貫通孔が設けられる。通路部１０６は、この貫通孔で構成される。

つまり、混合器１００は、３つ以上の容器部１０２と２つ以上の連結部１０４とが交互に積層された構造を有する。本実施の形態の容器部１０２は円筒状であり、連結部１０４は円盤状である。したがって、混合器１００は、全体が円筒状である。なお、連結部１０４は、２つの容器部１０２の上面と下面とが積層された構造と捉えることもできる。

本実施の形態の混合器１００は、第１容器部１０２ａ、第２容器部１０２ｂ、第３容器部１０２ｃおよび第４容器部１０２ｄの４つの容器部１０２を有する。また、混合器１００は、第１連結部１０４ａ、第２連結部１０４ｂおよび第３連結部１０４ｃの３つの連結部１０４を有する。第１容器部１０２ａ、第１連結部１０４ａ、第２容器部１０２ｂ、第２連結部１０４ｂ、第３容器部１０２ｃ、第３連結部１０４ｃおよび第４容器部１０２ｄは、下からこの順に積層されている。したがって、第１連結部１０４ａは第１容器部１０２ａと第２容器部１０２ｂとの間に配置されて両者を連結し、第２連結部１０４ｂは第２容器部１０２ｂと第３容器部１０２ｃとの間に配置されて両者を連結し、第３連結部１０４ｃは第３容器部１０２ｃと第４容器部１０２ｄとの間に配置されて両者を連結する。

複数の容器部１０２には、液体を混合器１００に流入させる入口配管３６が接続される始端容器部１０２Ｓと、混合器１００から液体を流出させる出口配管３８が接続される終端容器部１０２Ｅと、始端容器部１０２Ｓと終端容器部１０２Ｅとの間に配置される中間容器部１０２Ｍとが含まれる。なお、入口配管３６および出口配管３８は、混合器１００の一部と解釈する場合もあり得る。本実施の形態では、第１容器部１０２ａに入口配管３６が接続され、第４容器部１０２ｄに出口配管３８が接続されている。したがって、第１容器部１０２ａが始端容器部１０２Ｓであり、第４容器部１０２ｄが終端容器部１０２Ｅであり、第２容器部１０２ｂおよび第３容器部１０２ｃが中間容器部１０２Ｍである。

混合器１００の内部には、各容器部１０２の内部空間Ｒが通路部１０６で連通されることで、第１容器部１０２ａから第４容器部１０２ｄにかけて延びる液体流路が形成される。液体流路は、各容器部１０２の内部空間Ｒと、これらの内部空間Ｒを連通する通路部１０６とで構成される。

入口配管３６は、第１容器部１０２ａの内部空間Ｒに連通される。入口配管３６には第１液が流れる。また、入口配管３６には、第２液流路３７が接続される。したがって、第１容器部１０２ａ（始端容器部１０２Ｓ）の内部空間Ｒには、第１液と、第２液とが流れ込む。

第１容器部１０２ａの内部空間Ｒに流入した液体は、第１連結部１０４ａを貫通する通路部１０６を介して第２容器部１０２ｂ（中間容器部１０２Ｍ）の内部空間Ｒに流入する。第２容器部１０２ｂの内部空間Ｒに流入した液体は、第２連結部１０４ｂを貫通する通路部１０６を介して第３容器部１０２ｃ（中間容器部１０２Ｍ）の内部空間Ｒに流入する。第３容器部１０２ｃの内部空間Ｒに流入した液体は、第３連結部１０４ｃを貫通する通路部１０６を介して第４容器部１０２ｄ（終端容器部１０２Ｅ）の内部空間Ｒに流入する。出口配管３８は、第４容器部１０２ｄの内部空間Ｒに連通される。したがって、第４容器部１０２ｄの内部空間Ｒに流入した液体は、出口配管３８に流入して混合器１００の下流側に送られる。

容器部１０２の積層方向（本実施の形態では鉛直方向Ｚ）において容器部１０２の一方の側に位置する通路部１０６と当該容器部１０２の他方の側に位置する通路部１０６とは、積層方向から見てずれるように配置される。つまり、１つの容器部１０２を積層方向に挟んで隣り合う２つの連結部１０４において、一方の連結部１０４を貫通する通路部１０６と他方の連結部１０４を貫通する通路部１０６とは、水平方向の位置がずれている。

より具体的には、第２容器部１０２ｂを挟んで並ぶ、第１連結部１０４ａに設けられる１つの通路部１０６と第２連結部１０４ｂに設けられる４つの通路部１０６とは、鉛直方向Ｚから見てずれている。また、第３容器部１０２ｃを挟んで並ぶ、第２連結部１０４ｂに設けられる４つの通路部１０６と、第３連結部１０４ｃに設けられる１つの通路部１０６とは、鉛直方向Ｚから見てずれている。前記「ずれる」とは、一方の連結部１０４を貫通する個々の通路部１０６の全体と、他方の連結部１０４を貫通する個々の通路部１０６の全体とが、積層方向から見て重ならないことを意味する。

隣り合う連結部１０４において通路部１０６の水平方向の位置をずらすことで、各容器部１０２内の液体は、水平方向にずれながら下流側の容器部１０２に流入する。つまり、混合器１００内の液体流路を第１容器部１０２ａから第４容器部１０２ｄにかけて蛇行させることができる。液体流路を蛇行させることで、混合器１００に流入した液体を混合器１００を通過させる過程で攪拌することができる。これにより、混合器１００によって複数種の液体を均一に混合することができる。

第１連結部１０４ａには、混合器１００の中心軸Ｃ１と交わる位置に通路部１０６が設けられる。より具体的には、鉛直方向Ｚから見て通路部１０６は円形であり、通路部１０６はその中心が中心軸Ｃ１と一致するように配置される。第２連結部１０４ｂには、混合器１００の周縁部に４つの通路部１０６が設けられる。４つの通路部１０６は、第２連結部１０４ｂの周方向に均等に配置されている。第３連結部１０４ｃには、第１連結部１０４ａと同様に、混合器１００の中心軸Ｃ１と交わる位置に通路部１０６が設けられる。

したがって、第１容器部１０２ａは、上面（天面）における水平方向の中央に１つの通路部１０６が接続される。第２容器部１０２ｂは、下面（底面）における水平方向の中央に１つの通路部１０６が接続され、上面における水平方向の周縁に４つの通路部１０６が接続される。第３容器部１０２ｃは、下面における水平方向の周縁に４つの通路部１０６が接続され、上面における水平方向の中央に１つの通路部１０６が接続される。第４容器部１０２ｄは、下面における水平方向の中央に１つの通路部１０６が接続される。

混合器１００内での液体の主な流れは、以下の通りである。すなわち、入口配管３６から第１容器部１０２ａに流入した液体は、第１容器部１０２ａ内に広がった後、上面中央に位置する通路部１０６から第２容器部１０２ｂに流入する。第２容器部１０２ｂに流入した液体は、下面中央に位置する通路部１０６から第２容器部１０２ｂの周縁部に広がり、上面周縁に位置する通路部１０６から第３容器部１０２ｃに流入する。第３容器部１０２ｃに流入した液体は、下面周縁に位置する通路部１０６から第３容器部１０２ｃの中央部に集まり、上面中央に位置する通路部１０６から第４容器部１０２ｄに流入する。第４容器部１０２ｄに流入した液体は、下面中央に位置する通路部１０６から第４容器部１０２ｄ内に広がり、出口配管３８から混合器１００の外部に送出される。

第２連結部１０４ｂに設けられる各通路部１０６の面積（鉛直方向Ｚから見た開口面積、あるいは流路断面積）は、第１連結部１０４ａおよび第３連結部１０４ｃのそれぞれに設けられる通路部１０６の面積よりも小さく設定される。これにより、第１連結部１０４ａおよび第３連結部１０４ｃのそれぞれにおける通路部１０６の総面積と、第２連結部１０４ｂにおける通路部１０６の総面積との差を小さくすることができる。この結果、第２連結部１０４ｂの通路部１０６における流体の合計圧力損失を第１連結部１０４ａや第３連結部１０４ｃの通路部１０６における圧力損失と同程度に抑えながら、混合器１００の混合性能の向上を図ることができる。

また、鉛直方向Ｚから見た各通路部１０６の面積は、鉛直方向Ｚから見た各容器部１０２の面積よりも小さい。通路部１０６の面積を小さくするほど、液体流路の蛇行をきつくすることができる。このため、混合器１００の混合性能を高める観点からは、通路部１０６の面積は小さい方が好ましい。一方で、通路部１０６の面積が小さくなると、液体が混合器１００を通過する際の圧力損失が増大する。圧力損失が増大すると、液体を循環させるためにより強力なポンプが必要となるためコスト増につながり得る。また、混合器１００が組み込まれる装置のエネルギー効率が低下し得る。このため、装置全体のコストを低減する観点からは、通路部１０６の面積は大きい方が好ましい。したがって、通路部１０６の面積は、混合器１００の混合性能と圧力損失とのバランスを考慮して設定される。

また、第１連結部１０４ａを貫通する通路部１０６の面積を所定程度まで小さくすることで、先行して第１容器部１０２ａに流入した液体の一部を、後発の液体が第１容器部１０２ａに流入するときまで第１容器部１０２ａに残しておくことができる。これにより、先発の液体の一部と後発の液体とを第１容器部１０２ａ内で混合することができる。同様に、第２連結部１０４ｂを貫通する通路部１０６の面積を所定程度まで小さくすることで、先発の液体の一部と後発の液体とを第２容器部１０２ｂ内で混合することができる。同様に、第３連結部１０４ｃを貫通する通路部１０６の面積を所定程度まで小さくすることで、先発の液体の一部と後発の液体とを第３容器部１０２ｃ内で混合することができる。通路部１０６の面積は、先発の液体を各容器部に残留させる量、混合器１００の混合性能および圧力損失等を考慮して、設計者による実験やシミュレーションに基づき適宜設定することが可能である。

混合器１００が血液浄化装置１に組み込まれる場合、入口配管３６および出口配管３８は、透析液流路１４の一部を構成する。また、混合器１００が第１混合器１００ａである場合、入口配管３６には第１液としてＲＯ水が流れる。また、第２液流路３７は、Ｂ原液流路２０に該当し、第２液としてＢ原液が流れる。混合器１００が第２混合器１００ｂである場合、入口配管３６には第１液として第１混合器１００ａで調製されたＲＯ水およびＢ原液の混合液が流れる。また、第２液流路３７は、Ａ原液流路１８に該当し、第２液としてＡ原液が流れる。また、これらの場合、第２液流路３７にはＢ原液注入ポンプ２８またはＡ原液注入ポンプ２４が設けられ、出口配管３８には複式ポンプ３０が設けられる。

Ａ原液注入ポンプ２４、Ｂ原液注入ポンプ２８および複式ポンプ３０はそれぞれ、周期的に液体の送出と停止とを繰り返す。このため、図４に示すように、混合器１００に流入する第１液および第２液の流量は、それぞれ周期的に変化する。図４は、第１液および第２液の流量の経時的な変化を示す図である。例えば、第１液はＲＯ水であり、第２液はＢ原液である。あるいは、第１液はＲＯ水およびＢ原液の混合液であり、第２液はＡ原液である。

各ポンプが異なる周期で液体の送出と停止とを繰り返す場合、第１液および第２液の混合器１００への流入状態は、以下の４つの状態に分けられる。つまり、第１液および第２液の両方が混合器１００に流入する状態（ｉ）と、第１液のみが混合器１００に流入する状態（ｉｉ）と、第１液および第２液の両方が混合器１００に流入しない状態（ｉｉｉ）と、第２液のみが混合器１００に流入する状態（ｉｖ）である。したがって、混合器１００に流入する液体における第１液および第２液の比率は経時的に変化する。

第１液と第２液とが常に一定量で流入することを前提としている従来のスタティックミキサーでは、状態（ｉｉ）～（ｉｖ）のときに第１液と第２液とを均等に混合することができなかった。これに対し、本実施の形態の混合器１００によれば、先発の液体の一部と後発の液体とを第１容器部１０２ａ内で混合することができる。つまり、混合器１００は、第１液と第２液との比率が異なる液体どうしを混合することができる。よって、より均質な透析液を調製することができる。

また、本実施の形態の第４容器部１０２ｄ（終端容器部１０２Ｅ）は、最上段に配置される。したがって、出口配管３８は、最上段に位置する容器部１０２に接続される。これにより、出口配管３８を混合器１００内のガスを抜くためのガス抜き管として機能させることができる。例えば、混合器１００を初めて使用する際に、入口配管３６から混合器１００にＲＯ水等の液体を流入させることで、各容器部１０２の内部空間Ｒに溜まっている空気を出口配管３８から追い出すことができる。

出口配管３８は、第４容器部１０２ｄの側面に接続される。これにより、第４容器部１０２ｄの上面に出口配管３８を接続する場合に比べて、第３連結部１０４ｃの通路部１０６から出口配管３８に直線的に向かう液体の量、つまり第４容器部１０２ｄ内での混合が十分なされずに出口配管３８に流入する短絡流の量を低減することができる。したがって、混合器１００の混合性能を高めることができる。

また、出口配管３８の第４容器部１０２ｄへの接続位置、言い換えれば第４容器部１０２ｄが有する出口配管３８との接続部１０７の位置は、第４容器部１０２ｄに接続される出口配管３８の端部の上端が第４容器部１０２ｄの上面に可能な限り近い位置とされる。例えば、出口配管３８は、当該上端が第４容器部１０２ｄの上面とほぼ面一となるように接続される。これにより、混合器１００内のガスをより円滑に、且つより確実に出口配管３８から排出させることができる。

入口配管３６は、最下段に位置する第１容器部１０２ａの側面に接続される。また、入口配管３６の第１容器部１０２ａへの接続位置、言い換えれば第１容器部１０２ａが有する入口配管３６との接続部１０８の位置は、第１容器部１０２ａに接続される入口配管３６の端部の下端が第１容器部１０２ａの下面に可能な限り近い位置とされる。例えば、入口配管３６は、当該下端が第１容器部１０２ａの下面とほぼ面一となるように接続される。これにより、第１容器部１０２ａの内部空間Ｒのより広い範囲を第１液と第２液との混合に利用することができる。したがって、混合器１００の混合性能を高めることができる。

また、本実施の形態では、第１容器部１０２ａ（始端容器部１０２Ｓ）が有する接続部１０８は、容器部１０２の積層方向から見た始端容器部１０２Ｓの外形の幾何中心が入口配管３６の中心軸Ｃ２の延長線上に位置するように配置される。本実施の形態では、積層方向から見た第１容器部１０２ａの幾何中心は、混合器１００の中心軸Ｃ１と一致する。したがって、入口配管３６の中心軸Ｃ２の延長線は、混合器１００の中心軸Ｃ１と交わる。

入口配管３６の中心軸Ｃ２の延長線と始端容器部１０２Ｓの幾何中心とが重ならないように接続部１０８を配置すると、第１容器部１０２ａの内部空間Ｒに旋回流が発生する。これにより、混合器１００の混合性能は高まるが、一方で混合器１００の圧力損失が極めて大きくなってしまう。これに対し、入口配管３６の中心軸Ｃ２の延長線と始端容器部１０２Ｓの幾何中心とが重なるように接続部１０８を配置することで、旋回流の発生を抑制して、混合器１００の圧力損失が過大になることを抑制することができる。

また、出口配管３８の終端容器部１０２Ｅへの接続位置は、入口配管３６と同様である。つまり、終端容器部１０２Ｅ（第４容器部１０２ｄ）における出口配管３８との接続部１０７は、積層方向から見た終端容器部１０２Ｅの外形の幾何中心が出口配管３８の中心軸の延長線上に位置するように配置される。

本実施の形態の混合器１００は、中空構造を有する円柱状の容器本体、言い換えれば両端が閉塞した円筒状の容器本体と、容器本体の内部空間を分割する複数の仕切り板とで構成されると捉えることもできる。鉛直方向Ｚに並ぶ仕切り板によって、容器本体の内部空間が複数のセクションに区画される。容器本体の両端に位置するセクションは、容器本体の側壁と、容器本体の底板または天板と、仕切り板とで区画される。容器本体の中間に位置するセクションは、容器本体の側壁と、２枚の仕切り板とで区画される。

各セクションは、第１容器部１０２ａ～第４容器部１０２ｄの各内部空間Ｒを構成する。また、各仕切り板は、第１連結部１０４ａ～第３連結部１０４ｃを構成する。各仕切り板には、板の２つの主表面が並ぶ方向で板を貫通する貫通孔を有し、この貫通孔が通路部１０６を構成する。また、連結部１０４の一方の主表面は、当該主表面側の容器部１０２の天面または底面を構成し、連結部１０４の他方の主表面は、当該主表面側の容器部１０２の底面または天面を構成する。

このような構造を有する混合器１００は、例えば以下のようにして作製することができる。まず、有底筒状の複数の容器ユニット、具体的には第１～第４容器ユニットが用意される。第１容器ユニットは、混合器１００の下面と、第１容器部１０２ａの側面とに対応する。第２容器ユニットは、第１連結部１０４ａと、第２容器部１０２ｂの側面とに対応する。第３容器ユニットは、第２連結部１０４ｂと、第３容器部１０２ｃの側面とに対応する。第４容器ユニットは、第３連結部１０４ｃと、第４容器部１０２ｄの側面とに対応する。混合器１００の上面に対応する蓋部材も用意される。

第２～第４容器ユニットの底面には、通路部１０６に対応する貫通孔が設けられる。また、第１容器ユニットの側面には、入口配管３６が接続される開口、つまり接続部１０８が設けられる。第４容器ユニットの側面には、出口配管３８が接続される開口、つまり接続部１０７が設けられる。そして、第１容器ユニットの上に第２容器ユニットが積層され、接着等により固定される。同様に、第２容器ユニットの上に第３容器ユニットが、第３容器ユニットの上に第４容器ユニットがそれぞれ積層されて固定される。さらに、第４容器ユニットの上面の開口に蓋部材が嵌め合わされ、接着等により固定される。以上の工程により、混合器１００を作製することができる。

以上説明したように、本実施の形態に係る混合器１００は、積層された３つ以上の容器部１０２と、隣り合う２つの容器部１０２の内部空間Ｒどうしを連通する通路部１０６とを備える。容器部１０２は、液体を混合器１００に流入させる入口配管３６が接続される始端容器部１０２Ｓと、混合器１００から液体を流出させる出口配管３８が接続される終端容器部１０２Ｅと、始端容器部１０２Ｓと終端容器部１０２Ｅとの間に配置される中間容器部１０２Ｍとを含む。容器部１０２の積層方向において容器部１０２の一方の側に位置する通路部１０６と当該容器部１０２の他方の側に位置する通路部１０６とは、積層方向から見てずれるように配置される。

上流側混合部と、下流側混合部と、両者をつなぐ連結管とを備え、上流側混合部に複数の流入管が挿入され、下流側混合部に複数の流出管が挿入された構造を有する従来の混合器では、混合器の上流ラインには複数の流入管に接続される分岐構造を、混合器の下流ラインには複数の流出管に接続される分岐構造を、それぞれ設ける必要があった。このため、混合器を組み込んだ装置の構造が複雑であった。

一方、本実施の形態の混合器１００では、入口配管３６および出口配管３８に分岐構造を設ける必要がない。このため、混合器１００が組み込まれる血液浄化装置１の構造の簡素化を図ることができる。また、従来の混合器に比べて部品点数を減らすことができる。また、混合器１００は、筒状の容器内に複数枚の仕切り板が設けられただけの簡単な構造である。よって、混合器１００自体の構造の簡素化を図ることができる。また、混合器１００ひいては血液浄化装置１の設計コストも低減することができる。これにより、最終製品の調製にかかるコストを低減することができる。

また、本実施の形態の混合器１００は、従来の混合器に比べて外形がシンプルであるため、混合器１００自体の寸法を小さくすることが容易である。また、上述した従来の混合器では、２つの混合部をつなぐ連結管の径を流入管や流出管の径よりも大きくする必要があったため、混合器自体ひいては透析液供給装置の容積が大きくなってしまうという課題があった。一方、本実施の形態の混合器１００によれば、第１混合器１００ａと第２混合器１００ｂとをつなぐ配管（第１混合器１００ａに対する出口配管３８、第２混合器１００ｂに対する入口配管３６に相当）の径を他の配管の径と同程度に設定することができる。これにより、血液浄化装置１の容積を小さくすることができる。血液浄化装置１の容積を小さくすることで、血液浄化装置１を洗浄する際に使用される洗浄液の量を減らすことができ、血液浄化装置１の維持コストを低減することができる。なお、混合器１００が血液浄化装置１以外の装置に組み込まれる場合にも、同様の効果を得ることができる。

また、動力によって回転する軸に撹拌羽根を設けた構造を有する従来の混合器は、混合器自体の構造が複雑であった。これに対し、本実施の形態の混合器１００は、撹拌羽根やこれを旋回させる駆動機構を有しないため、混合器１００自体の構造を大幅に簡素化することができる。

また、本実施の形態の混合器１００では、通路部１０６の大きさを調整することで、混合器１００の混合性能の向上を優先して圧力損失の所定程度の増大を許容したり、圧力損失の低減を優先して混合性能の所定程度の低下を許容したりといった設計変更を容易に実現することができる。また、通路部１０６の大きさを調整することで、先行して容器部１０２に流入した液体の一部を、後発の液体が流入するまでこの容器部１０２に残しておくことができる。これにより、先発の液体の一部と後発の液体とを容器部１０２内で混合することができる。よって、本実施の形態の混合器１００によれば、流量が経時的に変動する複数種の液体をより均一に混合することができる。

また、本実施の形態の混合器１００では、容器部１０２が鉛直方向Ｚに積層される。そして、出口配管３８が接続される第４容器部１０２ｄを最上段に配置することで、出口配管３８を混合器１００内のガスを抜くためのガス抜き管として機能させている。これにより、ガス抜き管を別途設ける場合に比べて、混合器１００の構造を簡素化することができる。

また、本実施の形態の混合器１００において、始端容器部１０２Ｓが有する入口配管３６との接続部１０８は、容器部１０２の積層方向から見た始端容器部１０２Ｓの外形の幾何中心が入口配管３６の中心軸Ｃ２の延長線上に位置するように配置される。これにより、混合器１００の圧力損失が過大になることを抑制することができる。

以上、本発明の実施の形態について詳細に説明した。前述した実施の形態は、本発明を実施するにあたっての具体例を示したものにすぎない。実施の形態の内容は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、請求の範囲に規定された発明の思想を逸脱しない範囲において、構成要素の変更、追加、削除等の多くの設計変更が可能である。設計変更が加えられた新たな実施の形態は、組み合わされる実施の形態および変形それぞれの効果をあわせもつ。前述の実施の形態では、このような設計変更が可能な内容に関して、「本実施の形態の」、「本実施の形態では」等の表記を付して強調しているが、そのような表記のない内容でも設計変更が許容される。以上の構成要素の任意の組み合わせも、本発明の態様として有効である。

（変形例１）
実施の形態では、板状の連結部１０４を貫通する貫通孔によって通路部１０６が構成されているが、通路部１０６の構造はその限りでない。例えば、通路部１０６は、管材で構成されてもよい。この場合、各容器部１０２は隣りの容器部１０２側を向く壁面に開口を有し、この開口に管材が連結されることで通路部１０６が設けられる。

（変形例２）
中間容器部１０２Ｍの数は２つに限定されず、１つあるいは３つ以上であってもよい。中間容器部１０２Ｍの数は、要求される混合性能と圧力損失とのバランスを考慮して、適宜設定することができる。

（変形例３）
各連結部１０４に設けられる通路部１０６の数は、適宜設定することができる。例えば、全ての連結部１０４に１つの通路部１０６が設けられ、各通路部１０６が互いに水平方向にずれるように、例えば千鳥状に、配置されてもよい。

（変形例４）
実施の形態では、入口配管３６が最下段の第１容器部１０２ａに接続され、出口配管３８が最上段の第４容器部１０２ｄに接続されているが、各配管の接続位置は逆であってもよい。つまり、入口配管３６が最上段の第４容器部１０２ｄに接続され、出口配管３８が最下段の第１容器部１０２ａに接続されてもよい。この場合、入口配管３６をガス抜き管として機能させることができる。

３６入口配管、３８出口配管、１００混合器、１０２容器部、１０２ａ第１容器部、１０２ｂ第２容器部、１０２ｃ第３容器部、１０２ｄ第４容器部、１０２Ｅ終端容器部、１０２Ｍ中間容器部、１０２Ｓ始端容器部、１０４連結部、１０４ａ第１連結部、１０４ｂ第２連結部、１０４ｃ第３連結部、１０６通路部、１０８接続部。

Claims

複数種の液体を混合する混合器であって、
配列された３つ以上の容器部と、
隣り合う２つの容器部の内部空間どうしを連通する通路部と、を備え、
前記容器部は、前記液体を前記混合器に流入させる入口配管が接続される始端容器部と、前記混合器から前記液体を流出させる出口配管が接続される終端容器部と、前記始端容器部と前記終端容器部との間に配置される中間容器部と、を含み、
前記中間容器部における前記始端容器部の側に位置する前記通路部と当該中間容器部における前記終端容器部の側に位置する前記通路部とは、前記容器部の配列方向から見てずれるように配置され、
前記出口配管は、前記配列方向と交わる方向から前記終端容器部に接続されることを特徴とする混合器。
前記容器部は、鉛直方向に積層され、
前記始端容器部または前記終端容器部は最上段に配置されて、前記入口配管または前記出口配管を混合器内のガスを抜くためのガス抜き管として機能させる請求項１に記載の混合器。
前記入口配管は、前記配列方向と交わる方向から前記始端容器部に接続され、
前記始端容器部が有する前記入口配管との接続部は、前記配列方向から見た前記始端容器部の外形の幾何中心が前記入口配管の中心軸の延長線上に位置するように配置される請求項１または２に記載の混合器。