JPS5933014B2 - 流体部位の変換素子 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は流体部位の変換素子に関する。

特に小型で複雑な構造を有する流体部位の交換素子に有
用な流体部位の変換素子の構造に関するものである。本
発明は、いわゆる静止型管内混合器を形成する素子とし
て好ましく用いられる。

すなわち本発明に係る素子を１個で、あるいは複数個を
連続して、または間隔を置いて連接することにより流体
の静止型管内混合器を形成することができる。

従来から複雑な通路や空間を組合せ、これらの中を流体
を通過させ、流体を処理する構造のものは種々ある。

例えば特公昭４４−８２９０号公報に示されている如き
静止型管内混合器は第１図に示す如く、中空管１の内部
に平板を右方向に捩つた隔壁をなす羽根２ａと左方向に
捩つた隔壁をなす羽根２ｂを交互に直列に端面が互に交
差するように配置されている。

この混合器は通常中空管１と左右のねじれ羽根を別々に
製作し、これらの部材を中空管の中に嵌装したのち、羽
根を中空管内に固定するように組立てられ、完成品とな
る。このようにしてこの静止型混合器には、羽根２ａが
位置する部分に第一の流体部位の変換素子が、つづいて
、羽根２ｂが位置する部分に第二の流体部位の変換素子
が形成される。この第一の流体部位の変換素子には、上
述の通り、外周に中空管１が位置し、その内部に中空管
１への内壁に接して、１８００捩られた板状体からなる
隔壁が位置しているため、第１図において左から右方向
にみると、中空管１の中央に垂直に羽根２ａの左端部が
存在し、左右の２つの流体通路に区分され、中空管１内
を右方向に進むにつれて、隔壁は徐々に捩られているた
め、それに応じて２つの流体通路は、隔壁にそつて捩ら
れ、ついに、羽根２ａの右端部に至るに及んで、流体通
路は、先の羽根２ａの左端部における左右の位置関係が
逆になつた状態で終るのである。従つて、この第一の流
体部位の変換素子を２つの流体が隔壁を介して移動すれ
ば、第一の流体部位の変換素子の入口において他方の流
体に対し左側に位置していた一方の流体流は、出口にお
いて、他方の流体に対し右側に位置する関係に部位が変
換されるのである。一方、前記第二の流体部位の変換素
子についても同様な流体部位の交換がなされるのである
が、この第二の流体部位の変換素子にあつては、第１図
において、左から右方向に見ると、中空管１の中央に水
平に羽根２ｂの左端部が存在し、上下の２つの流体通路
に区分され、中空管１内を右方向に進むにつれて、隔壁
にそつて捩られ、ついに、羽根２ｂの左端部に至るに及
んで、流体通路は、先の羽根２ｂの左端部における上下
の位置関係が逆になつた状態で終つているのである。こ
こで、第一の流体部位の変換素子と第二の流体部位の変
換素子を連続してみると、当初左側通路に流入するＸ流
体と右側通路に流入するＹ流体とは、第一の流体部位の
変換素子の終り部分において、その位置関係が左右入れ
代つてＸ流体が右側にＹ流体が左側に位置する関係にな
り、次いで、これらｘ流体、Ｙ流体は、第二の流体部位
の変換素子に入るに当つて、羽根２ｂの端部で、それぞ
れが上下の通路に分けられ、第二の流体部位の変換素子
のそれぞれの通路には、一組のＸＹ流体と他の一組のＸ
Ｙ流体とが流れ、第二の流体部位の変換素子の終りの部
分において、これら二組の流体流は、その位置関係が上
下逆になつた状態となるのである。しかし、このような
流体部位の変換素子は、中空管１の直径が１０ｍｍ程度
またぱそれ以上であれば、各部材の製作、組立も容易で
あるが、中空管の直径がそれ未満、特に５ｍ１Ｌ以下と
なると各部材の製作は勿論、組立作業も極めて困難とな
る。更に複雑な構造をもつものにおいては更に困難とな
る。本発明の目的は上記の如き従来技術の欠陥を改善し
、それ自体が複雑な構造をもち、あるいは小型であるが
故に製作が困難であつた流体部位の交換素子、あるいは
これらを用いた静止型管内混合器を提供することにある
。

本発明は上記の目的を達成するため次の構成からなるも
のである。

すなわち、２つの独立した第一の孔と第２の孔とからな
る一組の孔が設けられた第一の薄肉板状体と、該第一の
薄肉板状体に積層したとき、前記第一の孔にのみ連通す
る関係を維持して第一の孔が、また、前記第二の孔にの
み連通する関係を維持して第二の孔が、前記第一の薄肉
板状体のそれぞれの孔の位置に対して位相をずらせて設
けられた第二の薄肉板状体とからなり、これら第一の薄
肉板状体と第二の薄肉板状体との関係を有する薄肉板状
体が複数枚積層された積層体からなり、各薄肉板状体の
第一の孔および第二の孔が該積層体の一端から他端へと
それぞれ独立して連通してなる流体部位の変換素子であ
る。

更に本発明を図面に示す実施例に基づいて詳しく説明す
る。

第２図は本発明に用いられる分割板状素子の形状を図示
したものである。

第２図において分割板状素子３は円形の薄肉板状体の中
央に有線状の隔壁構成要素Ａを介して通路となる半円状
の孔４ａ，４ｂが設けられている。

小さな円形の孔５ａ，５ｂは位置決め孔である。第２図
ａ、に対して第２図ｂ、第２図ｃは隔壁構成要素Ａを夫
々４５第９０ｂ位相をずらせたものを示す。第２図には
、００、４５０、９００と位相をずらせたものを代表と
して示したが、０位と４５との間、および、４５てと９
０がとの間には、隔壁構成要素Ａの位相が、極めて小間
隔で相違した多数の分割板状素子３が用意される。

そして後に組み立てられる際に隣り合つて接合される分
割板状素子３は、それぞれの分割板状素子３の半円状の
孔４ａは、これら半円状孔４ａ同士のみと連通し合い、
また、半円状の孔４ｂは、これら半円状の孔４ｂ同士の
みと連通し合う関係に隔壁構成要素Ａの位相が選択され
、よつて、これら多数の分割板状素子をその厚さ方向に
積層、組み立てることにより、一つの流体部位の変換素
子が完成され、この素子における流体通路４ａ，４ｂは
、この素子の入口から出口までの間に、他方の流体通路
と開口交絡することはなく、丁度、第１図に示した第一
の流体部位の変換素子、あるいは、第二の流体部位の変
換素子（多少流体通路が分割板状素子の厚さ分だけ段々
がつくことはあるが）と実質的に同様な流体部位の変換
素子が得られるのである。実際には半円形状の孔４ａ，
４ｂの直径が２ｍｍで、板厚０．２５ｍＴｆＬステンレ
ス薄板のものを１５ずつ位相をずらせて２５枚積層した
ものを製作するのに、薄肉板状体の孔あけはエツチング
法によつた。第３図は第２図に示した如き分割板状素子
３を多数積層して得られた本発明に係る流体部位の変換
素子の断面図を示す。

第３図に示す流体部位の変換素子６は２つの通路７ａ，
７ｂが夫々実線および点線のように分割板状素子３の孔
の重心をら線状に配列された構造となつて連続的につら
なつており、両方の通路７ａ，７ｂは隔壁構成要素Ａか
らなる隔壁８を介して互に隔離されている。

第３図に示した如き素子において、右方向に位相をずら
せたもの、左方向に位相をずらせたものを交互に接続す
るか、多数枚の分割板状素子で前記した隔壁８の右ねじ
れ、左ねじれを同時に形成させることにより、第１図に
示したものと同様の形態をもつ静止型管内混合器とする
ことができる。

次に分割板状部材の孔の形状、大きさ数と該素子の厚さ
の関係について説明する。第４図は第２図とは異なる態
様の分割板状素子を例示したものである。

第４図には夫々四辺形の薄肉板状体に第４図ａは円形の
孔が橋かけ部９によつて２つに分離された２つの孔４ａ
，４ｂを設けた分割板状素子を示している。同様に第４
図ｂは三角の孔が橋かけ部９によつて２つの三角形に近
い形状の孔４ａ，４ｂに分離されたような形をしており
、第４図ｃは四角形状の孔４に突起１０を有する形状の
ものである。これらの図において今孔の２点間の最大距
離を相当直径Ｄとして示している。

このように橋かけ部９や突起をもつ孔は複雑な形状をし
ており、これらの形状をした孔を、しかも孔の長手方向
に屈曲や、湾曲して加工することは困難であるが、これ
らの形状の孔を薄肉板状体に加工するのは比較的容易で
あり、これらの薄肉板状体に孔あけされた分割板状素子
の位相をずらせて積層することもまた容易である。この
位相をずらせて積層する場合、分割板状素子の厚さｔの
大きさをどのように選ぶかは重要である。ｔが小さけれ
ば位相のずれを小さくできかつ複雑な構造のものを滑ら
かな形状に製作し得るが、積層すべき分割板状素子の数
がふえるという欠陥がある。しかしｔを大きくすると分
割板状素子の積層すべき数は少なくてすむが通路の形状
が階段状の不規則なものとなり、通路を流れる流体の流
動抵抗が大きくなり、かつ流？の淵れ本大艙〈なる一今
積層される分割滴壮去子の位相差をＴａｎθで示すとθ
−６００が限度となろう。このとき長さの位相のずれを
ｌとするとｔく０．８７１となる。一方１は橋かけ部９
または突起１０の最大幅よりも大きくすることはできな
い。一方１は相当直径Ｄとの関係において余り大きくは
とれず、ｌ〈−Ｄとするのが好ましい。従つてｔ≦０．
４Ｄとすることが好ましい。これら１、Ｔ．Ｄの関係は
上記の範囲内で合目的に選択して用いることができる。
第５図は第３図とは異なる態様のものを示す。

第５図は管１の中に２本のねじれた断面円形の通路７ａ
，７ｂがあり、この２本通路が共通の空間１１に開口し
た形状の流体部位の変換素子である。この構造の変換素
子は第６図ａ−ｊに示す分割板状素子を厚さ方向に重ね
合せて積層して製作することができる。この場合空間１
１を構成する部分は相隣つて同一形状の孔をもつ板状部
材が隣接しているが、通路７ａ，７ｂの部分を構成する
板状体に設けられる孔は、それぞれ独立した２つの孔で
あり、斯様な板状体を多数積層し、組み立てて第５図の
通路７ａ，７ｂ部分を形成するには、第６図の各図ｃ−
ｇの間に、２枚の板状体３を積層したとき、それぞれの
板状体３の孔４ａが、これらの孔４ａ同士のみ連通し、
また孔４ｂがこれらの孔４ｂ同士のみが連通する関係に
位相をずらせて孔４ａ，４ｂが設けられた多数の板状体
３が用意され、これらを順序良く積層組み立て、孔４ａ
の連続が、実質的に第５図の通路７ａを、また、孔４ｂ
の連続が、実質的に第５図の通路７ｂを形成することに
なる。上記第６図の実施例においてはＡ，ｂの分割板状
素子を合せた１枚の板状素子とすることもできる。

したがつてすべてが均等の厚さからなる板状素子でなく
とも良いことは明らかであるし、材質も必ずしも同一の
ものからなる必要もない。

複雑な部分をうすくし、単純なものは厚くすることもで
きる。また本発明に用いる分割板状素子の厚さはプレス
またはエツチング可能な厚さであれば良い。

現在の技術において、プレスは２０７１Ｌｍ以下、エツ
チング加工は数Ｍｍ以下であれば可能である。また用い
る材質はエツジング可能な金属、ガラス等の無機材料、
プレス成形後焼成して得られるセラミツク、熱町塑性、
熱硬化性の樹脂、これらを含む複合材等をその用途に応
じて用いることができる。本発明は上記の如き構成を有
するので、複雑な構造をもつ流体部位の変換素子を、任
意の材質を用いて容易に製作できる。

特に小型で複雑な構造のものに適用すると特に有利であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来公知の静止型管内混合器を示す一部断面の
正面図である。 第２図は本発明に用いる分割状素子を例示した平面図で
ある。第３図は本発明に係る流体部位の変換素子を示す
断面図である。第４図は他の分割板状素子の形状を示す
平面図である。第５図は第３図とは異なる態様の流体部
位の変換素子を示す斜視図である。第６図は第５図の流
体部位の変換素子を製作するのに用いる分割板状素子の
形状を示す図である。１：中空管、２：羽根、３：分割
板状素子、４：孔、５：位置決め孔、６：流体部位の変
換素子、７：通路、８：隔壁、９：橋かけ部、１０：突
起。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ２つの独立した第一の孔と第２の孔とからなる一組
   の孔が設けられた第一の薄肉板状体と、該第一の薄肉板
   状体に積層したとき、前記第一の孔にのみ連通する関係
   を維持して第一の孔が、また、前記第二の孔にのみ連通
   する関係を維持して第二の孔が、前記第一の薄肉板状体
   のそれぞれの孔の位置に対して位相をずらせて設けられ
   た第二の薄肉板状体とからなり、これら第一の薄肉板状
   体と第二の薄肉板状体との関係を有する薄肉板状体が複
   数枚積層された積層体からなり、各薄肉板状体の第一の
   孔および第二の孔が該積層体の一端から他端へとそれぞ
   れ独立して連通してなる流体部位の交換素子。