JPS601048B2 - 流体流路形成用管路構造体 - Google Patents

流体流路形成用管路構造体

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JPS601048B2
JPS601048B2 JP54053357A JP5335779A JPS601048B2 JP S601048 B2 JPS601048 B2 JP S601048B2 JP 54053357 A JP54053357 A JP 54053357A JP 5335779 A JP5335779 A JP 5335779A JP S601048 B2 JPS601048 B2 JP S601048B2
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fluid
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outlet
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泰 森島
幸男 太田
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/40Static mixers
    • B01F25/42Static mixers in which the mixing is affected by moving the components jointly in changing directions, e.g. in tubes provided with baffles or obstructions
    • B01F25/43Mixing tubes, e.g. wherein the material is moved in a radial or partly reversed direction
    • B01F25/432Mixing tubes, e.g. wherein the material is moved in a radial or partly reversed direction with means for dividing the material flow into separate sub-flows and for repositioning and recombining these sub-flows; Cross-mixing, e.g. conducting the outer layer of the material nearer to the axis of the tube or vice-versa
    • B01F25/4321Mixing tubes, e.g. wherein the material is moved in a radial or partly reversed direction with means for dividing the material flow into separate sub-flows and for repositioning and recombining these sub-flows; Cross-mixing, e.g. conducting the outer layer of the material nearer to the axis of the tube or vice-versa the subflows consisting of at least two flat layers which are recombined, e.g. using means having restriction or expansion zones

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、1つの流体流路をもつ形状変形部と、2つの
流体流路をもつ移動部とを含む管路構造体に流体を流し
、管路構造体の流体流路を通過する流体を多層に分割横
層して混合を促進させるようにした流体流路形成用管路
構造体に関する。
従来から可動部をもたない管路構造体の流体流路中を流
体が通過する過程において同種または2種以上の流体を
混合させる装置が多く提案されている。例えば、特公昭
39一437号公報には、管路構造体の長さ方向に1つ
の流体流路と、複数個の流体流路とを交互に配置し、複
数個に分割した流体を幅を一定に保って厚さ方向に分割
数分の1に圧縮したのち、厚さを一定に保ちつつ幅方向
に分割数倍に引き伸ばし、しかるのち、これらの分割さ
れた流体を互いに贋層して一体化することを繰り返すこ
とにより混合を促進させるようにした混合方法および装
置が示されている。
また特公昭38−19694号公報においても2個の正
方形断面から導入された流体をその厚さ方向に2倍に引
き伸ばして積層したのち、幅方向に1/2に圧縮して取
り出すことを繰り返すことにより混合を促進させる装置
が示されている。
しかし、上記した公知例に示されている従来技術はいず
れも分割と積層を繰り返しながら流体を混合させるもの
であるが、流体流路を流れる流体は圧縮、拡大を繰り返
す関係上、流体の流体流路内における流速が流体流路内
の断面積によって変動することに起因して部分的に2液
間の境界線が変動し、均一な厚さをもった積層流を作る
ことはできない。
一方、上記の公知例とは異なり断面円形の流体流路内に
複数個のねじれ羽根を互に羽根の端が接触するようにし
て配列した静止型混合器が特公昭44−829ぴ号公報
によって知られている。
この混合器は、流体流路の断面積が全長にわたって一定
であるから流体流路内の流体の流速はほぼ一定であるが
、ねじれ羽根によって混合を促進させるために、混合さ
れた流体の厚さは中央部が厚く、端部が薄くなるという
欠陥を有している。上記したいずれの混合器においても
均一な厚さの流体を多層に積層するような用途、例えば
2種またはそれ以上の性質の異るポリマを厚さ方向また
は幅方向に多層に横層したフィルムを得る場合などに用
いる混合器としては十分でない。
本発明の目的は、上記のごとき従来技術の欠陥を除去し
、複数の性質の異る流体を多層に均一な厚さに積層でき
る新規な流体流路形成用管路構造体を提供せんとするも
のである。
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、第一の管路構造体に、該管路構造体の一端に
入口を有し、他端に出口を有する第一の流体流路が形成
され、該第一の流体流路の前記入口における形状は、長
手の平行四辺形であり、該第一の流体流路の前記出口に
おける形状は、前記長手の平行四辺形の長手方向に対し
、実質的に直角な方向の長手の平行四辺形であり、前記
入口と出口との間の前記第一の流体流路の断面形状は、
平行四辺形であり、かつ入口から出口へ向うに従って前
記入口の平行四辺形の面積と実質的に同じ面積を維持し
つつ前記入口の平行四辺形から前記出口の平行四辺形に
連なる関係に変形してなる第一の流体流路形成用管路構
造体と、第二の管路構造体に、該管路構造体の一端に隣
接する2つの入口を有し、他端に隣接する2つの出口を
有する2つのそれぞれ独立した第二の流体出口を有する
2つのそれぞれ独立した第二の流体流路が形成され、該
第二の流体流路の前記隣接する2つの入口全体の形状は
、前記第一の流体流路の出口の平行四辺形形状に実質的
に一致しており、該第二の流体流路の前記隣接する2つ
の出口全体の形状は、前記第一の流体流路の入口の平行
四辺形形状に実質的に一致しており、前記隣接する2つ
の入口と隣接する2つの出口との間の前記2つの第二の
流体流路の断面形状は、それぞれ入口から出口に向って
、それぞれ実質的に同じ形状に維持され、かつ、それぞ
れの断面積の和が前記第一の流体流路の断面積に実質的
に一致しており、前記2つの第二の流体流路の中心は、
該第二の流体流路の前記隣接する2つの入口の中心と前
記隣接する2つの出口の中心とを結ぶ線に対して直角方
向に互に対称となる関係に位置してなる第二の流体流路
形成用管路構造体とからなり、かつ、前記第一の流体流
路の出口端と前記第二の入口端とにおいて、両替路構造
体が一体化されてなる流体流路形成用管路構造体である
本発明を図面に示す実施例に基づいてさらに詳しく説明
する。
第1図は、特公昭39−437号公報に示された公知の
混合器の混合機構を説明するモデル図である。
第1図aに示すごとく正方形断面をもつ流体流路1にA
,B2種の流体が供給される。
次に第1図bに示すごとく流体流路1に続いて2つの流
体流路2,3に壁4を介して2つの部分にわけられる。
2つの部分にわけられた流体A,Bを夫々A,,A2,
B,,&として示す。
流体流路2,3は壁4を介して互に隔離されており、夫
々幅は一定で厚さ方向に順次圧縮されるとともに流体流
路2は上方に、流体流路3は下方に移動させられた流体
流路2′,3′に送られ、第1図cの状態となる。
次に流体流路2′,3′に続いて流体流路2″,3″は
壁5を介して隔離され、かつ、厚さを一定にし幅方向に
2倍拡大されており、ここに到達した流体は第1図dの
状態となる。
この状態においては、第1図a示す状態に〈らべ流体の
厚さが1′2となり、2層に積層された状態となってい
る。流体は、流体流路2″,3″を出て合流し、完全な
積層状態となり、これで一単位が完了する。さらに一単
位の混合器を流体が通過すると4層の積層となり流体の
個々の層の厚さは第1図aの1′4の厚さとなる。第1
図に示す混合過程において、第1図bの状態に対して第
1図cの状態は流体流路の面積は1′2に縞少され、第
1図cの状態に対し第1図dの状態においては2倍の面
積に拡大されており、この混合器の中を通過する流体は
増速、減速を繰り返しつつ移動することになるため流体
の流線が乱れる結果、流体A,Bの境界線に乱れを生じ
、長さ方向、幅方向に均一な厚さを保った流体の積層体
を作ることができないという欠陥を有している。
第2図は、第1の管路構造体と第2の管路構造体とが一
体化された本発明に係る流体流路形成用管路構造体の混
合機構を説明する図である。
そして第2図において、a,bは第1の管路構造体にお
ける混合機構を説明する図であり、c〜fは第2の管路
構造体における混合機構を説明する図である。今、第2
図aに示すように1個の縦長の平行四辺形の流体流路1
に2種の流体A,Bを供給する。
流体流路1は、第2図bに示すように、上記縦長の平行
四辺形(第2図a)の長手方向に対し、実質的に直角な
方向の長手の平行四辺形、つまり、第2図aの平行四辺
形を900回転させた横長の平行四辺形に変形されてい
るが、第2図aの流体流路1と第2図bの流体流路1の
断面積は一定に保たれている。すなわち、第1の管路構
造体の流体流路1は、第2図aから第2図bに移る過程
において、断面形状は連続的に変るが、その断面積は実
質的に変化しないように構成されている。
このように第1の管路構造体の流体流路1が断面積を実
質的に一定に保ちつつ、その断面形状が連続的に変化し
ている部分を本発明においては、形状変形部といつ。次
に第1の管路構造体の1つの流体流路1は、この第1の
管路構造体と一体化された第2の管路構造体において、
壁4を介して形状、断面積の等しい2つの流体流路2,
3にわけられる。
今、この2つの流体流路2,3を有する第2の管路構造
体の中心をMとし、2つに分割された個々の流体流路2
,3の中心を夫々K,1とする。
これらの関係を図示すると第2図cの状態となる。次に
流体流路2はそのままの断面形状、断面積を保ちつつ中
心Kを上方に移動され中心がK′の位置をとる流体流路
2′となる。一方、流体流路3はそのままの断面形状、
断面積を保ちつつ中心1を1′に移し流体流路3′を形
成して第2図dの状態となる。
このように第2図cから第2図dの状態に移る過程にお
いて2つの流体流路2′,3′の中心は常に第2の管路
構造体の中心Mを対称点とする点対称の関係を保持して
いる。したがって、両流体流路の長さ、両流体流路の第
2の管路構造体中心からの隔りも常に等しくなっている
。さらに、流体流路2′は右方に移動して中心をK″の
位置とする流体流路2″を形成するとともに上記の点対
称関係を保ちながら流体流路3′の中心Lは左方に移動
して中心をL″の位置に移した流体流路3″を形成する
そして、2つの流体流路2″,3″は、結果的に流体流
路1が壁5によって切断された切断線と平行な方向に積
重ねられた状態となる。この状態を図示したのが第2図
eである。第2図fは流体流路2″,3″を出た流体が
積層され、次の1つの流体流路1に到達した状態を示す
以上説明したとおり、第2の管路構造体の流体流路にお
ける混合機構を示す第2図c〜第2図fにおいて、流体
はただ位置をかえるのみであるから、本発明においてか
かる作用をなす部分を移動部という。次に、第3図aは
、第2図aの状態から第2図bの状態に変形させる過程
の構成を説明する図である。
第3図aは第2図aの状態にある流体流路l(実線)か
ら第2図bの状態の流体流路1(点線)に移る途中の断
面変化の一態様を示すものである。
今、実線で示す流体流路断面形状をOPQRの平行四辺
形で示し、点線で示す断面形状を夫々0′,P′,Q′
,R′の平行四辺形で示す。
今、夫々に対応する点00′,PP′,QQ′およびR
R′が直線で変化し、途中の断面形状がこの直線部に内
接する四平形で、夫々の辺○P,PQ,QR,およびR
Oに平行なop,pq,qr,およびroの辺をもつも
のとなる場合には四辺形opqrが正方形となったとき
最大値をとり、平行四辺形OPQRの面積の1.125
倍となる。この程度の断面積の変化は、第1図に示す混
合器の2倍にくらべ極めて小さく、実質的に変化がない
ものとみることができるし、装置の製作も極めて容易と
なる。さらに精密な装置を得ようとすれば第3図bのご
とく、直線00′,PP′,QQ′およびRR′を内部
に凸状の直角双曲線とすれば全く断面積の変化のない流
体流路とすることができる。さらに00′,PP′,Q
QおよびRR′を結ぶ曲線を任意に選ぶことにより断面
積が最小値または最大値をとるように変化させることが
できる。
本発明に係る流体流路管路構造体において、第1の管路
構造体の流体流路1の出入口(第2図aおよび第2図b
の断面形状は辺の長さが2;1の平行四辺形、流体流路
2,2′,2″および3,3′,3″は正方形とするの
が最もよい。このようにすると最も断面積の小さな装置
とすることができるが、本発明はこれに限定されるもの
ではない。第4図は本発明に係る流体流路形成用管路構
造体の一例を示すもので、第4図aは正面図、第4図b
は側面図、第4図cは平面図を夫々示す。
実際の使用に際しては一体化された第1、および、第2
の管路構造体を含む管路構造体をいくつも直列に接続し
て用いる。第5図a〜第5図gはそれぞれ、第4図にお
けるD−D、E−E、F−F、G−G、日一日、1−1
、およびJ−J断面を示す。
次に第5図と第2図との対応、、すなわち、本発明に係
る流体流路形成管路構造体の各部構造(断面で示す)と
、この各部分がなす流体の移動、変形作用との対応を示
すと次のとおりである。
すなわち、第5図aおよび第5図gと第2図d、第5図
bと第2図e・・・(以下移動部)、第5図cと第2図
aおよびf、第5図eと第2図b…(以上形状変形部)
、および、第5図fと第2図c・・・(以上移動部)が
夫々対応する。
第6図は本発明に係る流体流路形成用管路構造体を、分
割した2つの部材で構成した例を示す斜視図である。
第6図において流体流路形成用管路構造体は2つの部材
8a,8bよりなっている。
この2つの部村において、部村8aのU,V,W,Xを
部材8bのu,v,w,xの点と合せると1つの流体流
路形成用管路構造体が形成される。第6図から明らかな
ごとく、各部材は直線、平面で構成されており、その加
工も極めて容易である。
これらの都村はいずれも断面正方形の都材を加工したも
のであり、これら8a,8bの都材を断面正方形の孔を
もつ角筒の中に配列すれば容易に組立てられ、分解清掃
も容易である。以上述べたごとく本発明に係る流体流路
形成用管路構造体は次の特徴を有するものである。
まず、本発明に係る流体流路形成用管路構造体は、流体
が通過する流体流路の断面積はどこでも実質的に等しく
、2つの流体流路をもつ部分も単に位置を変えるのみで
断面積および形状に変化はない。したがって、流体流路
形成用管路構造体の流体流路を通過する流体の流速は実
質的に一定であるからこの流体流路形成用管路構造体の
流体流路を通過する流体の流線の乱れはなく、上記の操
作を繰り返すことにより幾層にも分割積層した均一厚さ
の流体積層体が常に得られるものである。また、構造も
、一体化された第1および第2の管路構造体を含む管路
構造体を任意に組合せた構造とすることができ、かつ、
直線を主体とした流体流路とすることができるので工作
が極めて容易であり、しかも、精密加工ができる。直線
を主体とした構造であるから任意の部分で分割した2以
上の部材を細合せて構成することができるから保守、点
検、清掃に極めて便利である。本発明に係る装置は種々
な分野に適用可能であるが、特に2種の性質の異るポリ
マーのフィルムを幅方向、厚さ方向のいずれにも多層積
層して製造する場合に適している。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来例の混合機構を説明するモデル図、第2図
は本発明に係る流体流路形成用管路構造体の混合機構を
説明するモデル図、第3図は本発明に係る装置の断面変
化の状態を示すモデル図、第4図は本発明に係る流体流
路形成用管路構造体の一例を示すもので第4図aは正面
図、第4図bは側面図、第4図cは平面図、第5図は第
4図に示す各部の断面図、および第6図は本発明に係る
流体流路形成用管路構造体を分割した2つの部材で構成
した例を示す斜視図である。 図面中の符号の説明 A,B…流体層、1,2,2′,
2″,3,3′,3″・・・流体流路、4,5・・・壁
。 ゲr図 才2図 才3図 才4図 オタ図 矛5図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 (イ) 第一の管路構造体に、該管路構造体の一端
    に入口を有し、他端に出口を有する第一の流体流路が形
    成され、(ロ) 該第一の流体流路の前記入口における
    形状は、長手の平行四辺形であり、(ハ) 該第一の流
    体流路の前記出口における形状は、前記長手の平行四辺
    形の長手方向に対し、実質的に直角な方向の長手の平行
    四辺形であり、(ニ) 前記入口と出口との間の前記第
    一の流体流路の断面形状は、平行四辺形であり、かつ入
    口から出口へ向うに従って前記入口の平行四辺形の面積
    と実質的に同じ面積を維持しつつ前記入口の平行四辺形
    から前記出口の平行四辺形に連なる関係に変形してなる
    第一の流体流路形成用管路構造体と、(ホ) 第二の管
    路構造体に、該管路構造体の一端に隣接する2つの入口
    を有し、他端に隣接する2つの出口を有する2つのそれ
    ぞれ独立した第二の流体流路が形成され、(ヘ) 該第
    二の流体流路の前記隣接する2つの入口全体の形状は、
    前記第一の流体流路の出口の平行四辺形形状に実質的に
    一致しており、(ト) 該第二の流体流路の前記隣接す
    る2つの出口全体の形状は、前記第一の流体流路の入口
    の平行四辺形形状には実質的に一致しており、(チ)
    前記隣接する2つの入口と隣接する2つの出口との間の
    前記2つの第二の流体流路の断面形状は、それぞれ口か
    ら出口に向って、それぞれ実質的に同じ形状に維持され
    、かつ、それぞれの断面積の和が前記第一の流体流路の
    断面積に実質的に一致しており、(リ) 前記2つの第
    二の流体流路の中心は、該第二の流体流路の前記隣接す
    る2つの入口の中心と前記隣接する2つの出口の中心と
    を結ぶ線に対して直角方向に互に対称となる関係に位置
    してなる第二の流体流路形成用管路構造体とからなり、
    (ヌ) かつ、前記第一の流体流路の出口端と前記第二
    の流体流路の入口端とにおいて、両管路構造体が一体化
    されてなる流体流路形成用管路構造体。
JP54053357A 1979-05-02 1979-05-02 流体流路形成用管路構造体 Expired JPS601048B2 (ja)

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JPH02280415A (ja) * 1989-03-17 1990-11-16 John Fluke Mfg Co Inc 周波数変換器

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