WO2023243448A1 - 二次流れ形成装置、固液分離装置及び固液分離システム - Google Patents

二次流れ形成装置、固液分離装置及び固液分離システム Download PDF

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WO2023243448A1
WO2023243448A1 PCT/JP2023/020685 JP2023020685W WO2023243448A1 WO 2023243448 A1 WO2023243448 A1 WO 2023243448A1 JP 2023020685 W JP2023020685 W JP 2023020685W WO 2023243448 A1 WO2023243448 A1 WO 2023243448A1
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solid
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French (fr)
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諒介 池田
達也 山下
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IHI Corp
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IHI Corp
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D43/00—Separating particles from liquids, or liquids from solids, otherwise than by sedimentation or filtration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03B—SEPARATING SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS
    • B03B5/00—Washing granular, powdered or lumpy materials; Wet separating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15D—FLUID DYNAMICS, i.e. METHODS OR MEANS FOR INFLUENCING THE FLOW OF GASES OR LIQUIDS
    • F15D1/00—Influencing flow of fluids
    • F15D1/02—Influencing flow of fluids in pipes or conduits

Definitions

  • the present disclosure relates to a secondary flow forming device, a solid-liquid separation device, and a solid-liquid separation system.
  • solid-liquid separation techniques include centrifugation, membrane separation, sedimentation separation, and the like.
  • solid-liquid separation technology is also applied to microfluidic devices having microchannels whose cross-sectional sizes are defined on the scale of mm or ⁇ m.
  • Patent Document 1 discloses a technology related to a liquid sending device that sends liquid to a microchannel and performs solid-liquid separation by sedimentation.
  • a pattern is formed on the inner wall or partition of the microchannel to generate an upward flow in the vertical direction at the center of the cross section of the microchannel. This pattern generates a flow in the opposite direction to the displacement flow that occurs as the solid particles settle, thereby canceling out the displacement flow and, as a result, contributing to obtaining a stable sedimentation rate.
  • solid-liquid separation technology is also known that applies the tubular pinch effect, in which solid particles are concentrated at a specific position in a flow channel due to the lift or drag force that solid particles receive from the fluid and the inner wall of the flow channel.
  • the tubular pinch effect in which solid particles are concentrated at a specific position in a flow channel due to the lift or drag force that solid particles receive from the fluid and the inner wall of the flow channel.
  • a particle concentration region with a ring-shaped cross section is formed in the channel.
  • the tubular pinch effect affects the left and right ends of the channel in the span direction, there is a region in the center of the channel where the tubular pinch effect does not affect. It is possible. Therefore, it is conceivable to expand the range of the tubular pinch effect by forming a secondary flow in the cross-sectional direction in a channel having a rectangular cross-section.
  • Patent Document 1 Even if the patterns disclosed in Patent Document 1 are applied as obstacles, for example, these patterns are applied to a liquid feeding device that performs solid-liquid separation by sedimentation. Therefore, when performing solid-liquid separation using the tubular pinch effect, it is not always possible to generate the desired secondary flow.
  • an object of the present disclosure is to provide a secondary flow forming device, a solid-liquid separation device, and a solid-liquid separation system that stably form a secondary flow while simplifying the structure.
  • One aspect of the present disclosure is a secondary flow forming device that causes a fluid in which solid particles are dispersed to flow through a flow path to form a secondary flow in a cross-sectional direction in the fluid, the flow path portion having a flow path. and a plurality of baffles formed in the flow path, the flow path having a rectangular cross section with an aspect ratio of the flow path width divided by the flow path height ranging from 3 to 100.
  • the inner wall constituting the flow path includes a first wall and a second wall that face each other in a direction in which the height of the flow path is defined, and each of the plurality of baffle plates protrudes toward the first wall.
  • the extending direction of the baffle plate is parallel to the second wall and is inclined at a constant angle with respect to the extending direction of the flow path.
  • the height of the baffle plate may be half the height of the channel.
  • the height of the baffle plate is lower than half of the channel height
  • the inclination angle of the baffle plate is ⁇
  • the channel width is w
  • the channel height is h
  • the pitch related to the arrangement of the baffle plate is
  • the height of the baffle plate is higher than half of the channel height
  • the inclination angle of the baffle plate is ⁇
  • the channel width is w
  • the channel height is h
  • the pitch related to the arrangement of the baffle plate is
  • the width of the baffle plate be w p
  • the channel width be w
  • the channel height be h
  • the pitch related to the baffle plate arrangement be P i
  • the number of baffle plates in an arbitrary cross section be m.
  • the inclination angle of the baffle plate may be in a range of 1° or more and 45° or less. If the length of the baffle plate in the stretching direction is LP , the number of baffle plates installed is n, and the channel height is h, the following condition of equation (4) may be satisfied.
  • the inner wall constituting the flow path includes a third wall and a fourth wall that face each other in the direction in which the flow path width is defined, and the length component of the baffle plate along the direction of the flow path width is
  • the baffle plate may be shorter than the road width and may be in non-contact with the third wall and the fourth wall. Furthermore, the distance between the rearmost end of the baffle plate that is the most downstream among the plurality of baffle plates and the third or fourth wall to which the rearmost end is closest is 0, where w is the channel width. It may be in the range of .35w or more and 0.65w or less.
  • Another aspect of the present disclosure is a solid-liquid separator that separates solid particles from a fluid in which the solid particles are dispersed, and includes a secondary flow forming device that forms a secondary flow in a cross-sectional direction in the fluid.
  • the secondary flow forming device is the above-mentioned secondary flow forming device, and separates solid particles from the fluid while forming a secondary flow in the fluid.
  • the solid-liquid separator described above includes a fluid outlet portion having at least three outlet passages that communicate with the downstream side of the flow passage of the secondary flow forming device, and the at least three outlet passages are arranged in a direction in which the width of the passage is defined. may diverge from each other.
  • the inlet width of each of the two outlet channels located at both ends in the direction in which the channel width is defined is set to a size that is at least twice the channel height and 45% or less of the channel width. may be done.
  • a solid-liquid separation system includes a solid-liquid separation device that separates solid particles from a fluid in which the solid particles are dispersed, a storage tank that stores the fluid, and a solid-liquid separation device that separates the solid particles from the storage tank.
  • the solid-liquid separator includes a liquid sending section that sends fluid to the liquid sending section, and a control section that adjusts at least the flow rate or speed of the fluid by controlling the operation of the liquid sending section. be.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of a secondary flow forming device according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a partially cutaway sectional view of the flow path section corresponding to the II-II cross section in FIG.
  • FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the shape and arrangement of baffle plates.
  • FIG. 4 is a fluid image showing the behavior of solid particles in a fluid that has passed through a plurality of baffles.
  • FIG. 5 is a sectional view showing the configuration of a solid-liquid separator according to one embodiment.
  • FIG. 6A is a cross-sectional view showing the shape of a first example of a fluid outlet in a solid-liquid separator.
  • FIG. 6B is a cross-sectional view showing the shape of a second example of a fluid outlet in the solid-liquid separator.
  • FIG. 7A is a schematic diagram showing the configuration of a cell culture device according to one embodiment.
  • FIG. 7B is a schematic diagram showing the configuration of a precipitation apparatus according to one embodiment.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of a secondary flow forming device 1 according to an embodiment.
  • the secondary flow forming device 1 is used, for example, in a solid-liquid separation device that separates solid particles from a fluid in which the solid particles are dispersed.
  • the secondary flow forming device 1 generates a secondary flow in the cross-sectional direction in the fluid flowing through the flow path 7, and concentrates solid particles at a specific position within the flow path 7 by the tubular pinch effect. .
  • the fluid in which solid particles are dispersed refers to a liquid (particle dispersion) that includes a large number of solid particles.
  • solid-liquid separation is based on the premise that solid particles of various particle sizes are dispersed in the fluid, and basically, solid particles of a specific particle size are selected from among them. Separation of particles.
  • fine particles having a particle size in the range of 1 ⁇ m to 1 mm are assumed.
  • the secondary flow forming device 1 includes a flow path portion 2 as a block body having a flow path 7 through which fluid is introduced and circulated.
  • the flow path portion 2 may be a microfluidic device in which the cross section of the flow path 7 is defined on the scale of mm or ⁇ m.
  • the direction of fluid introduction (IN) into the flow path 7 and the direction of fluid discharge from the flow path 7 (OUT) are indicated by white arrows.
  • the flow path 7 extends linearly.
  • linear means that the extending direction of the flow path 7 is along the X direction in the figure, which is an example of one direction.
  • it is not limited to a strictly straight line, and some bending is allowed as long as the desired action on the fluid by the baffle plate 5, which will be explained in detail below, can be obtained.
  • the cross section of the flow path 7 is rectangular.
  • the rectangle referred to here is not a shape that is strictly interpreted geometrically, but allows for the existence of a slight bend in the sides themselves or a slight curved part in a continuous portion of the sides.
  • the cross section of the flow path 7 is a YZ cross section.
  • the long side of the flow path 7 in the cross section is along the Y direction, and is hereinafter defined as the flow path width w.
  • the short side of the flow path 7 in the cross section is along the Z direction, and is hereinafter defined as the flow path height h.
  • the channel height h is perpendicular to the channel width w on the cross section.
  • the Y direction may be expressed as the channel width direction
  • the Z direction may be expressed as the channel height direction.
  • the Z direction is assumed to be a direction parallel to the vertical direction, and the Z direction may be appropriately expressed as "up” or "down”.
  • the flow path section 2 is formed, for example, by overlapping two flat plates, the first flat plate 3 and the second flat plate 4, in the Z direction.
  • the lower second flat plate 4 has three inner walls defining the shape of the flow path 7, namely, a first side wall 4a, a second side wall 4b, and a bottom wall 4c, as grooves on the upper surface side facing the first flat plate 3.
  • the first side wall 4a and the second side wall 4b are side walls that face each other in the Y direction and correspond to the respective short sides in the cross section.
  • the first flat plate 3 on the upper stage is a so-called lid, and is joined to the second flat plate 4 so as to cover the flow path 7 with its lower surface.
  • the wall portion of the first flat plate 3 that faces the bottom wall 4c of the second flat plate 4 serves as the remaining inner wall that defines the shape of the flow path 7.
  • This is the upper wall 3a.
  • the top wall 3a and the bottom wall 4c are side walls that face each other in the Z direction and correspond to the respective long sides in the cross section.
  • the first flat plate 3 is drawn with a chain double-dashed line in order to clearly show the overall shape of the flow path 7.
  • the secondary flow forming device 1 has a plurality of baffle plates 5 in the flow path section 2.
  • the baffle plate 5 in this embodiment is a protrusion that protrudes from the bottom wall 4c of the second flat plate 4 toward the lower surface of the first flat plate 3.
  • the upper surface of the baffle plate 5 does not come into contact with the first flat plate 3.
  • the plurality of baffle plates 5 have the same shape and are arranged in the flow path 7 with a certain regularity as will be explained in detail below.
  • six baffle plates 5 are illustrated as a first plate 5a, a second plate 5b, a third plate 5c, a fourth plate 5d, a fifth plate 5e, and a sixth plate 5f.
  • FIG. 1 six baffle plates 5 are illustrated as a first plate 5a, a second plate 5b, a third plate 5c, a fourth plate 5d, a fifth plate 5e, and a sixth plate 5f.
  • the baffle plate 5 that intersects with the inlet or outlet of the secondary flow forming device 1 is, as a drawing example, a part that goes outward of the secondary flow forming device 1 from the intersecting position or the vicinity thereof. is represented by a shape that does not exist.
  • FIG. 2 is a sectional view of a part of the secondary flow forming device 1 cut along a plane perpendicular to the X direction, which is the extending direction of the flow path 7, corresponding to the II-II cross section in FIG.
  • FIG. 2 the state of the flow of the fluid flowing in the flow path 7 at the relevant cut plane is illustrated by vectors.
  • FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the shape of the baffle plates 5 and the arrangement relationship of the baffle plates 5, when the baffle plates 5 are viewed along the Z direction.
  • FIG. 3 is expressed as a partial cross-sectional view in which a part of the flow path portion 2 is cut along an arbitrary XY plane.
  • the baffle plate 5 is a rod-shaped portion whose extending direction is parallel to the bottom wall 4c along the XY plane and inclined at an inclination angle ⁇ with respect to the X direction. However, both ends of each baffle plate 5 may be cut out along the XZ plane. If the length of the baffle plate 5 in the stretching direction is the baffle plate length LP , then the length of the baffle plate 5 in the Y direction, which is the direction in which the channel width w is defined (hereinafter referred to as the "channel width direction"). The length component L Y is represented by L P sin ⁇ and is shorter than the channel width w. Further, the baffle plate 5 is not in contact with either the first side wall 4a or the second side wall 4b. In the flow path 7, n baffle plates 5 having such a shape are arranged along the X direction at equal intervals of a pitch P i .
  • the shape of the cross section perpendicular to the extending direction of the baffle plate 5 is approximately rectangular.
  • the height of the baffle plate 5 will be expressed as a baffle plate height hP
  • the width of the baffle plate 5 will be expressed as a baffle plate width wp , respectively.
  • the baffle plate height hP is set as follows, for example, based on the channel height h of the channel 7.
  • the flow velocity of the fluid flowing through the flow path 7 is defined as follows.
  • V 0 is the mainstream flow velocity of the fluid introduced into the flow path 7 along the X direction, which is the direction in which the flow path 7 extends.
  • V 1 is the first flow velocity in the direction along the stretching direction of the baffle plate 5 .
  • V 2 is the second flow velocity in the Y direction, which is the channel width direction, and is expressed by equation (5) using the mainstream velocity V 0 .
  • the baffle plate height hP is half the height of the flow path height h, that is, 0.5h, the plurality of baffle plates 5 most efficiently direct the secondary flow. can be generated.
  • equation (1) By substituting and rearranging equations (5) and (6) into equation (8), equation (1) already mentioned is derived.
  • the baffle height hP is lower than 0.5h
  • the baffle is The pitch P i related to the arrangement of the plates 5, the number n of baffle plates 5 installed, and the baffle plate height h P may be set.
  • equation (2) By substituting equation (5) and equation (6) into equation (9) and sorting it out, equation (2) already mentioned is derived.
  • the baffle plate height hP is higher than 0.5h
  • the baffle is The pitch P i related to the arrangement of the plates 5, the number n of baffle plates 5 installed, and the baffle plate height h P may be set.
  • the upper limit value of the baffle plate height h P is defined based on formula (2), and the lower limit value of the baffle plate height h P is determined based on formula (1). may be defined based on
  • the baffle width wp is determined, for example, based on the condition that in order to reduce the pressure loss within the flow path 7, it is desirable that the blockage rate of the cross section of the flow path 7 is 0.5 or less. It is set as follows. The cross section of the channel 7 assuming that the baffle plate 5 does not exist is expressed as (channel width w x channel height h). Therefore, if the number of baffle plates 5 in a certain cross section is m, in order to satisfy the condition that the blockage rate is 0.5 or less, the upper limit value of the baffle plate width w p can be determined using the equation (3) given above. Just set it so that it satisfies. On the other hand, it is desirable that the lower limit of the baffle plate width wp be set as small as possible.
  • the inclination angle ⁇ of the baffle plate 5 may be determined by determining a range defined by an upper limit value and a lower limit value based on equations (1) and (2), and may be set to a value included in the range. However, if the inclination angle ⁇ is too large, flow separation may occur, which may result in unintended secondary flow. On the other hand, from the viewpoint of similarly suppressing flow separation, it is desirable that the inclination angle ⁇ is as small as possible; however, if it is too small, the value of tan ⁇ becomes small, and as a result, the baffle plate 5 referred to in equation (1) etc. It may be necessary to set the pitch P i or the number n of baffle plates 5 to be large.
  • the inclination angle ⁇ is at least 1° or more. Therefore, the inclination angle ⁇ is preferably in the range of 1° or more and 45° or less, and more preferably 1° or more and 30° or less.
  • FIG. 4 is a fluid image showing the behavior of solid particles p in the fluid that has passed through the flow path 7. Note that the behavior of solid particles in the fluid while passing through the flow path 7 may also be similar to the behavior shown in FIG. 4 .
  • the fluid image shown in FIG. 4 is obtained by photographing the fluid flowing through a part of the flow path 7 along the Z direction.
  • the plurality of baffle plates 5 are arranged from the upstream side to the downstream side of the flow path 7 along the X direction.
  • the approximate position of the baffle plate 5 with respect to the position in the flow path 7 where the fluid image was acquired is shown by a two-dot chain line adjacent to the fluid image.
  • the solid particles p can be captured at least near the first side wall 4a or the second side wall 4b. Recognize.
  • the particle concentration at the inlet region RIN of the channel 7 was 0.55 vol%.
  • the particle concentration in the high concentration region R H where the solid particles p gathered on the outlet side of the flow path 7 was 1.33 vol %.
  • the particle concentration in the low concentration region R L with few solid particles p was 0.11 vol %.
  • the secondary flow forming device 1 moves the solid particles p not only in the vicinity of the first side wall 4a or the second side wall 4b but also in the flow path 7 as shown in FIG. It can also be trapped in the central region in the width direction of the channel.
  • the baffle plate length LP is a condition for trapping the solid particles p in the central region of the flow path 7 in the width direction of the flow path.
  • the solid particles p In order to trap the solid particles p in the central region in this way, it is necessary to produce a tubular pinch effect as an action of the plurality of baffles 5.
  • the solid particles p In other words, the solid particles p must move along the baffles 5 to some extent. It is necessary to flow the distance. This distance needs to be at least 100 times the channel height h. Therefore, it is only necessary to satisfy the conditions of the equation (4) above using the baffle plate length L P , the number n of baffle plates installed, and the channel height h.
  • the baffle plate 5 located on the most downstream side among the plurality of baffle plates 5 corresponds to the sixth plate 5f.
  • the rearmost end be located as close to the center of the channel 7 in the channel width direction as possible.
  • the distance e between the rearmost end of the baffle plate 5 that is the most downstream among the plurality of baffle plates 5 and the first side wall 4a or second side wall 4b to which the rearmost end is closest is determined by the flow path width. Assuming that w is in the range of 0.35w or more and 0.65w or less, it is desirable. Referring to FIG. 3, the distance e corresponds to the distance between the rearmost end of the baffle plate 5, which may correspond to the sixth plate 5f, and the first side wall 4a.
  • the secondary flow forming device 1 is configured to cause a fluid in which solid particles p are dispersed to flow through a channel 7 to form a secondary flow in the cross-sectional direction of the fluid, and includes a channel section having the channel 7. 2, and a plurality of baffle plates 5 formed in the flow path section 2.
  • the channel 7 has a rectangular cross section with an aspect ratio A R in the range of 3 to 100, which is the channel width w divided by the channel height h.
  • the inner walls forming the flow path 7 include a first wall and a second wall that face each other in the direction in which the flow path height h is defined.
  • Each of the plurality of baffle plates 5 is a rod-shaped portion arranged on the second wall so as to protrude toward the first wall.
  • the direction in which each baffle plate 5 extends is parallel to the second wall and is inclined at a constant angle with respect to the direction in which the flow path 7 extends.
  • the first wall corresponds to the upper wall 3a of the first flat plate 3 that constitutes a part of the flow path section 2, and the second wall constitutes another part of the flow path section 2. This corresponds to the bottom wall 4c of the second flat plate 4.
  • the flow path 7 is defined as having a rectangular cross section with an aspect ratio AR in the range of 3 to 100. This causes a tubular pinch effect on the fluid flowing in the flow path 7, and the solid particles p dispersed in the fluid are removed from at least the first side walls, which are inner walls facing each other in the width direction of the flow path. 4a or near the second side wall 4b.
  • the secondary flow forming device 1 is provided with a plurality of baffle plates 5, it is possible to form a secondary flow in the fluid flowing through the flow path 7.
  • a secondary flow occurs, the solid particles p dispersed in the fluid are subjected to a drag force induced by the secondary flow.
  • the separation efficiency can be improved compared to the case of separation.
  • the shape and arrangement of the plurality of baffle plates 5 defined as above it is possible to suppress an increase in the blockage rate of the flow path 7 and, as a result, suppress pressure loss in the flow path 7.
  • a secondary flow can be stably formed over a long distance in the main flow direction of the flow path 7.
  • the secondary flow forming device 1 since the plurality of baffle plates 5 are positioned as a so-called passive type secondary flow forming mechanism that does not utilize external power, the secondary flow forming device 1 as a whole can have a simple structure.
  • the secondary flow forming device 1 that stably forms a secondary flow while simplifying the structure.
  • the height hP of the baffle plate 5 may be half of the channel height h.
  • the plurality of baffle plates 5 can generate the secondary flow most efficiently.
  • the height hP of the baffle plate 5 may be lower than half of the channel height h.
  • the inclination angle of the baffle plate 5 is ⁇
  • the channel width is w
  • the channel height is h
  • the pitch related to the arrangement of the baffle plate 5 is P i
  • the number of baffle plates 5 installed is n.
  • the height of the baffle plate 5 is hP .
  • the pitch P i the number n of baffle plates 5 installed, and , the height hP of the baffle plate 5 may be set.
  • the dimensions of each part can be set assuming in advance that the flow rate of the secondary flow will decrease proportionally as the baffle plate height hP becomes lower. It is possible to suppress a decrease in the generation efficiency of the next flow.
  • the height hP of the baffle plate 5 may be higher than half of the channel height h.
  • the inclination angle of the baffle plate 5 is ⁇
  • the channel width is w
  • the channel height is h
  • the pitch related to the arrangement of the baffle plate 5 is P i
  • the number of baffle plates 5 installed is n.
  • the height of the baffle plate 5 is hP .
  • the pitch P i the number n of baffle plates 5 installed, and , the height hP of the baffle plate 5 may be set.
  • the flow rate of the secondary flow also decreases when the height h P of the baffle plate is higher than 0.5 h.
  • the dimensions of each part can be set assuming in advance that the flow rate of the secondary flow will decrease proportionally as the baffle plate height hP increases. It is possible to suppress a decrease in the generation efficiency of the next flow.
  • the width of the baffle plate 5 is w p
  • the flow path width is w
  • the flow path height is h
  • the pitch related to the arrangement of the baffle plate 5 is P i
  • the number of baffle plates 5 in an arbitrary cross section Let m be the height of the baffle plate 5, and let hP be the height of the baffle plate 5.
  • the upper limit value of the width wp of the baffle plate 5 may satisfy the condition of the above equation (3).
  • the condition that the blockage rate is 0.5 or less can be satisfied, and as a result, the pressure loss in the flow path 7 can be further reduced.
  • the inclination angle ⁇ of the baffle plate 5 may be in the range of 1° or more and 45° or less.
  • separation of the flow within the flow path 7 can be suppressed, and in turn, an increase in pressure loss within the flow path 7 can be suppressed.
  • the length of the baffle plate 5 in the stretching direction is LP
  • the number of installed baffle plates 5 is n
  • the height of the flow path is h
  • the solid particles p dispersed in the fluid can be simply captured in the vicinity of the first side wall 4a or the second side wall 4b, which are inner walls facing each other in the channel width direction. Instead, it can be captured in the central region of the flow path 7 in the width direction of the flow path.
  • the inner wall forming the flow path 7 includes a third wall and a fourth wall that face each other in the direction in which the flow path width w is defined.
  • the length component LY of the baffle plate 5 along the direction of the flow path width w is shorter than the flow path width w, and the baffle plate 5 is It may not be in contact with the wall.
  • the third wall corresponds to the first side wall 4a of the second flat plate 4 that constitutes a part of the flow path section 2
  • the fourth wall corresponds to the second side wall 4b of the second flat plate 4. Equivalent to.
  • the flow in the width direction of the flow path can more easily circulate in the cross section of the flow path 7, so that the secondary flow can be generated more stably over a long distance in the main flow direction of the flow path 7.
  • a flow can be formed.
  • the distance e between the rearmost end of the baffle plate 5 that is the most downstream among the plurality of baffle plates 5 and the third or fourth wall to which the rearmost end is closest may be in the range of 0.35w or more and 0.65w or less, where w is the channel width.
  • the solid particles p dispersed in the fluid can be simply captured in the vicinity of the first side wall 4a or the second side wall 4b, which are inner walls facing each other in the channel width direction. Instead, it can be captured in the central region of the flow path 7 in the width direction of the flow path.
  • the plurality of baffle plates 5 are provided on the bottom wall 4c of the second flat plate 4, and protrude from the bottom wall 4c toward the top wall 3a of the first flat plate 3. That is, the first wall corresponds to the top wall 3a, and the second wall corresponds to the bottom wall 4c.
  • the plurality of baffle plates 5 may be provided on the top wall 3a and protrude from the top wall 3a toward the bottom wall 4c. That is, the first wall may correspond to the bottom wall 4c, and the second wall may correspond to the top wall 3a.
  • the plurality of baffle plates 5 may be provided on both the top wall 3a and the bottom wall 4c so as to face each other without contacting each other.
  • the plurality of baffle plates 5 are arranged at a pitch P i of one value throughout the flow path 7 in the extending direction.
  • the plurality of baffle plates 5 are arranged at pitches P i of a plurality of values throughout the extending direction of the flow path 7, that is, the values of the pitches P i are changed in the middle of the arrangement. It may be something that is done. However, if the value of the pitch P i is too small, the viscous resistance will increase, so it is desirable that the value of the pitch P i be set larger than the channel height h.
  • the plurality of baffle plates 5 are provided at the center of the channel width w of the channel 7. That is, in the channel width direction, the distance from the baffle plate 5 to the first side wall 4a and the distance from the baffle plate 5 to the second side wall 4b are the same.
  • the plurality of baffle plates 5 may be provided closer to the first side wall 4a than the second side wall 4b in the channel width direction, or conversely, the baffle plates 5 may be provided closer to the first side wall 4a than the second side wall 4b. It may be provided so as to be closer to the second side wall 4b than the side.
  • the flow path portion 2 is constituted by a combination of two flat plates, the first flat plate 3 and the second flat plate 4, is illustrated.
  • the flow path portion 2 may be integrally formed, for example, by using three-dimensional metal additive manufacturing technology.
  • Solid-liquid separator Next, a solid-liquid separation device using the secondary flow forming device 1 will be explained.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the solid-liquid separator 10 according to one embodiment.
  • the overall configuration of the solid-liquid separation device 10 is drawn in accordance with the cross-sectional view of FIG. 3 used in the explanation regarding the secondary flow forming device 1.
  • the solid-liquid separator 10 separates solid particles from a fluid in which solid particles are dispersed based on a desired standard, and leads out each fluid containing solid particles sorted based on the standard.
  • the criterion here is, for example, the particle diameter of solid particles.
  • the solid-liquid separation device 10 includes the secondary flow forming device 1 described above, a fluid introduction section 11, and a fluid outlet section 12.
  • the fluid introduction section 11 is connected to the upstream side of the secondary flow forming device 1, and introduces fluid into the flow path 7 in accordance with the fluid introduction direction ("IN" in FIG. 1).
  • the fluid introduction part 11 is, for example, a block body having a flow path 11a in accordance with the shape of the upstream side of the secondary flow forming device 1.
  • the fluid introduction part 11 may be a part that is integrated with the secondary flow forming device 1 in advance.
  • the fluid introduction section 11 may be manufactured separately from the secondary flow forming device 1 and then connected to the secondary flow forming device 1.
  • the flow path 11a has a first inlet 11b that serves as a fluid introduction side, and a first outlet 11c that serves as a fluid outlet side.
  • the first introduction port 11b communicates with a supply mechanism (not shown) that supplies fluid to the fluid introduction section 11.
  • the number of first inlet ports 11b installed is one in this embodiment, but is not limited to this, and a plurality of first inlet ports 11b may be provided so as to individually introduce fluid into the same channel 11a from a plurality of supply mechanisms. Good too. That is, in the fluid introduction section 11, there is at least one first introduction port 11b.
  • the first outlet 11c communicates with the second inlet 8a, which is the fluid inlet side of the flow path 7 of the secondary flow forming device 1. That is, the cross section of the flow path 11a at least at the first outlet 11c connected to the second inlet 8a has the same shape as the cross section of the flow path 7 of the secondary flow forming device 1.
  • the fluid derivation unit 12 is connected to the downstream side of the secondary flow forming device 1, and after introducing the fluid from the flow path 7 in accordance with the fluid discharge direction (“OUT” in FIG. 1), the fluid is distributed to a plurality of portions and discharged to the outside. It is derived as follows.
  • the fluid lead-out section 12 is, for example, a block body having at least three lead-out passages, matching the shape of the downstream side of the secondary flow forming device 1 .
  • the fluid outlet portion 12 may be a portion integrated with the secondary flow forming device 1 in advance, as shown in FIG. 5 . Alternatively, the fluid outlet portion 12 may be manufactured separately from the secondary flow forming device 1 and then connected to the secondary flow forming device 1.
  • the fluid derivation section 12 at least three derivation paths are set in advance for each fluid containing solid particles distributed in the flow path 7 of the secondary flow forming device 1.
  • the solid particles p dispersed in the fluid are located near the first side wall 4a or the second side wall 4b, which are inner walls facing each other in the width direction of the flow path 7.
  • the third introduction port 12d which communicates with the second outlet port 8b on the fluid outlet side of the flow path 7, branches into at least three outlet paths in the width direction of the flow path.
  • the fluid lead-out section 12 has three lead-out paths: a first lead-out path 12a, a second lead-out path 12b, and a third lead-out path 12c.
  • FIG. 6A is an enlarged cross-sectional view of the fluid outlet portion 12, which is partially extracted from the cross-sectional view of the solid-liquid separator 10 shown in FIG.
  • the cross-sectional shapes of the first lead-out path 12a, the second lead-out path 12b, and the third lead-out path 12c are each rectangular, and regarding the shape of the opening of each part, the length along the Y direction is defined as ⁇ opening''. "width" and the length along the Z direction is "opening height.”
  • the first outlet path 12a is a flow path intended to flow a fluid containing solid particles captured near the first side wall 4a in the flow path 7 of the secondary flow forming device 1.
  • the opening on the fluid introduction side of the first outlet path 12a is the first branch port 12h, and faces the third introduction port 12d.
  • the opening on the fluid outlet side of the first outlet path 12a is the first outlet 12e.
  • the second outlet path 12b is a flow path intended to flow a fluid containing solid particles captured near the second side wall 4b in the flow path 7 of the secondary flow forming device 1.
  • the opening on the fluid introduction side of the second outlet path 12b is the second branch port 12i, and faces the third introduction port 12d.
  • the opening on the fluid outlet side of the second outlet path 12b is the third outlet 12g.
  • the central region in the channel width direction in the channel 7 of the secondary flow forming device 1 is a region shown as a low concentration region R L in FIG.
  • This flow path is designed to flow a fluid with a small content of particles p.
  • the central region in the channel width direction of the channel 7 is a region shown as a high concentration region R H in FIG.
  • This is a flow path designed to allow fluid to flow through it.
  • the opening on the fluid introduction side of the third outlet path 12c is the third branch port 12j, and faces the third introduction port 12d.
  • the opening on the fluid outlet side of the third outlet path 12c is the second outlet 12f.
  • the entire cross section of the third inlet 12d has the same shape as the cross section of the flow path 7 of the secondary flow forming device 1.
  • the first branch port 12h, the second branch port 12i, and the third branch port 12j are arranged along the Y direction in the figure corresponding to the flow path width direction.
  • the branch port 12j and the second branch port 12i are arranged in this order.
  • the opening width hereinafter referred to as "inlet width”
  • the entrance width w1 of the first branch port 12h and the second branch port 12i is the same, and A case where the width is larger than the entrance width of the three-branch port 12j is illustrated.
  • each of the first outlet path 12a, the second outlet path 12b, and the third outlet path 12c is the same as the channel height h of the channel 7 as a whole.
  • the first discharge port 12e, the second discharge port 12f, and the third discharge port 12g are also lined up in that order along the Y direction.
  • FIG. 6A illustrates a case where the opening width and opening height of each of the first discharge port 12e, the second discharge port 12f, and the third discharge port 12g are the same.
  • the solid-liquid separator 10 may include a fluid outlet section 22 as a second example having four outlet paths instead of the fluid outlet section 12 as the first example.
  • FIG. 6B is an enlarged cross-sectional view of the fluid outlet portion 22 drawn corresponding to FIG. 6A.
  • the fluid lead-out section 22 has four lead-out paths: a first lead-out path 22a, a second lead-out path 22b, a third lead-out path 22c, and a fourth lead-out path 22d.
  • the first outlet path 22a is a flow path designed to flow a fluid containing solid particles captured near the first side wall 4a in the flow path 7 of the secondary flow forming device 1.
  • the opening on the fluid introduction side of the first outlet path 22a is the first branch port 22j, and faces the third introduction port 22e.
  • the opening on the fluid outlet side of the first outlet path 22a is the first outlet 22f.
  • the second outlet path 22b may be a flow path intended to flow a fluid containing solid particles captured in the central region in the width direction of the flow path in the flow path 7 of the secondary flow forming device 1.
  • the second outlet path 22b may be a flow path intended to flow a fluid with a low content of solid particles p in the low concentration region RL .
  • the opening on the fluid introduction side of the second outlet path 22b is the second branch port 22m, and faces the third introduction port 22e.
  • the opening on the fluid outlet side of the second outlet path 22b is the second outlet 22g.
  • the third outlet path 22c is a flow path assumed to be similar to the second outlet path 22b.
  • the opening on the fluid introduction side of the third outlet path 22c is the third branch port 22n, and faces the third introduction port 22e.
  • the opening on the fluid outlet side of the third outlet path 22c is the third outlet 22h.
  • the fourth outlet path 22d is a flow path designed to flow a fluid containing solid particles captured near the second side wall 4b in the flow path 7 of the secondary flow forming device 1.
  • the opening on the fluid introduction side of the fourth outlet path 22d is the fourth branch port 22k, and faces the third introduction port 22e.
  • the opening on the fluid outlet side of the fourth outlet path 22d is the fourth outlet 22i.
  • the entire cross section of the third inlet 22e has the same shape as the cross section of the flow path 7 of the secondary flow forming device 1.
  • the first branch port 22j, the second branch port 22m, the third branch port 22n, and the fourth branch port 22k are arranged in that order along the Y direction in the figure corresponding to the channel width direction. line up.
  • the inlet width w2 of the first branch port 22j and the fourth branch port 22k in the third introduction port 22e is the same and wider than the inlet widths of the second branch port 22m and the third branch port 22n.
  • the example shows a large case.
  • each of the first outlet path 22a, the second outlet path 22b, the third outlet path 22c, and the fourth outlet path 22d is the same as the channel height h of the channel 7 as a whole.
  • the first discharge port 22f, the second discharge port 22g, the third discharge port 22h, and the fourth discharge port 22i are also lined up in that order along the Y direction.
  • FIG. 6B illustrates a case where the opening width and opening height of each of the first discharge port 22f, the second discharge port 22g, the third discharge port 22h, and the fourth discharge port 22i are the same.
  • the solid-liquid separation device 10 may include an intermediate flow path portion 13 between the secondary flow forming device 1 and the fluid outlet portion 12.
  • the intermediate flow path portion 13 is a block body provided to match the shape of the flow path portion 2 of the secondary flow forming device 1.
  • the intermediate flow path section 13 is not provided with a portion like the baffle plate 5 that the flow path section 2 has. Note that, as shown in FIG. 5, the intermediate flow path portion 13 may be a portion integrated with the secondary flow forming device 1 in advance. Alternatively, the intermediate flow path portion 13 may be manufactured separately from the secondary flow forming device 1 and then connected to the secondary flow forming device 1.
  • the intermediate flow path section 13 has a flow path 13a whose cross section is the same as the cross section of the flow path 7 of the secondary flow forming device 1.
  • the flow path 13a has a fourth inlet 13b that serves as a fluid introduction side, and a fourth outlet 13c that serves as a fluid outlet side.
  • the fourth inlet 13b communicates with the second outlet 8b on the side of the secondary flow forming device 1
  • the fourth outlet 13c communicates with the fluid outlet 12. It communicates with the third inlet 12d on the side. That is, the second outlet port 8b on the side of the secondary flow forming device 1 and the third inlet port 12d on the side of the fluid outlet section 12 communicate with each other via the channel 13a of the intermediate channel section 13.
  • the solid-liquid separator 10 includes the intermediate flow path section 13
  • the fluid that has passed through the flow path 7 of the secondary flow forming device 1 is prevented from tubular pinch in the flow path 13a of the intermediate flow path section 13. effect can be produced. Thereby, there is a possibility that the separation efficiency can be improved more than when using the secondary flow forming device 1 alone.
  • the solid-liquid separator 10 separates solid particles from a fluid in which solid particles are dispersed, and includes a secondary flow forming device that forms a secondary flow in the cross-sectional direction of the fluid.
  • the secondary flow forming device is the above-mentioned secondary flow forming device 1, which separates solid particles from the fluid while forming a secondary flow in the fluid.
  • this solid-liquid separator 10 since it is equipped with the above-mentioned secondary flow forming device 1, it is possible to form a secondary flow stably while simplifying the structure. Separation efficiency can be improved by widening the range.
  • the solid-liquid separation device 10 may include a fluid outlet portion having at least three outlet paths communicating with the downstream side of the flow path 7 of the secondary flow forming device 1.
  • the at least three lead-out paths may diverge from each other in the direction in which the channel width w is defined.
  • the at least three lead-out paths correspond to the first lead-out path 12a, the second lead-out path 12b, and the third lead-out path 12c.
  • the at least three outlet paths include a first outlet path 22a, a second outlet path 22b, a third outlet path 22c, and a fourth outlet path. This corresponds to the road 22d.
  • the fluid outlet section 12 and the like separate solid particles according to a desired standard in accordance with each position where solid particles are captured in the channel width direction in the channel 7 of the secondary flow forming device 1.
  • Each fluid containing solid particles can be introduced into a desired outlet path.
  • the inlet width of each of the two outlet channels located at both ends in the direction in which the channel width w is defined is at least twice the channel height h, and The dimensions may be set within a range of 45% or less.
  • the entrance width here corresponds to the entrance width w1 of each of the first branch port 12h and the second branch port 12i, and according to the example of FIG. This corresponds to the entrance width w2 of each of the fourth branch ports 22k.
  • the fluid containing the high concentration region RH and the fluid containing the low concentration region RL can be further separated. It can be efficiently branched and derived.
  • the fluid introduction section 11, the fluid outlet section 12, or the intermediate flow path section 13 may each be configured by a combination of two flat plates, similarly to the flow path section 2 of the secondary flow forming device 1.
  • the solid-liquid separation device 10 including the secondary flow forming device 1, the fluid introduction section 11, the fluid outlet section 12, and the intermediate flow path section 13 is integrally formed. may be done. By shaping the solid-liquid separator 10 in this manner, the solid-liquid separator 10 can be mass-produced at low cost.
  • FIGS. 7A and 7B are schematic diagrams showing a configuration example of a solid-liquid separation system including the solid-liquid separation device 10 described above.
  • FIG. 7A is a diagram showing a cell culture device (an animal cell continuous culture device) 100 as an example of the solid-liquid separation system according to the present embodiment.
  • a culture solution is assumed to be the fluid in which solid particles are dispersed.
  • the cell culture device 100 includes a culture tank 102 as a storage tank that stores a culture medium, and a pump 106a as a liquid feeding unit that sends the culture solution from the culture tank 102 to the solid-liquid separation device 10.
  • the culture medium is supplied to the culture tank 102 via a culture medium addition pipe 104 that includes a first supply valve 104a.
  • the culture tank 102 is equipped with a stirrer 102a and is used to culture a medium.
  • the culture solution in the culture tank 102 is supplied to the solid-liquid separation device 10 via a culture solution supply pipe 106 connected to a pump 106a.
  • the solid-liquid separator 10 is capable of separating the culture solution introduced into the channel 7 into a concentrated liquid as a fluid containing a high concentration region RH and a clarified liquid as a fluid containing a low concentration region RL . can.
  • the clear liquid is recovered as is.
  • the concentrated liquid is returned to the culture tank 102 via a concentrated liquid return pipe 108 that includes a second supply valve 108a.
  • the cell culture device 100 includes a control unit 110 that adjusts at least the flow rate or speed of the culture solution by controlling at least the operation of the pump 106a.
  • the control unit 110 may also control the operation of the stirrer 102a, the opening/closing operation of the first supply valve 104a or the second supply valve 108a, and the like.
  • FIG. 7B is a diagram showing a precipitation apparatus 200 as an example of the solid-liquid separation system according to the present embodiment.
  • the fluid in which the solid particles p are dispersed is assumed to be a fluid containing crystallized large-diameter particles and small-diameter particles.
  • the precipitation apparatus 200 is separated by a precipitation tank 202 as a storage tank for storing a precipitation liquid, a pump 206a as a liquid feeding section that sends fluid from the precipitation tank 202 to the solid-liquid separation apparatus 10, and a solid-liquid separation apparatus 10. It includes a separation membrane 207a that extracts only large-diameter particles from the concentrated liquid.
  • the precipitation liquid is supplied to the precipitation tank 202 via a precipitation liquid addition pipe 204 that includes a first supply valve 204a.
  • the precipitation tank 202 is equipped with a stirrer 202a to promote precipitation.
  • the fluid in the precipitation tank 202 is supplied to the solid-liquid separator 10 via a fluid supply pipe 206 connected to a pump 206a.
  • the solid-liquid separator 10 can separate the fluid introduced into the flow path 7 into a concentrated liquid mainly containing large-diameter particles and a clear liquid mainly containing small-diameter particles.
  • the concentrated liquid is sent to the separation membrane 207a via the concentrated liquid supply piping 207.
  • the large diameter particles extracted from the concentrate by the separation membrane 207a are recovered as they are.
  • the precipitation apparatus 200 also includes a control unit 210 that adjusts at least the flow rate or speed of the fluid by controlling at least the operation of the pump 206a.
  • the control unit 210 may also control the operation of the stirrer 202a, the opening/closing operation of the first supply valve 204a or the second supply valve 209a, and the like.
  • the solid-liquid separation system includes a solid-liquid separation device that separates solid particles from a fluid in which the solid particles are dispersed.
  • the solid-liquid separation system includes a storage tank that stores fluid, a liquid sending unit that sends the fluid from the storage tank to the solid-liquid separator, and at least a flow rate or speed of the fluid by controlling the operation of the liquid sending unit. and a control section that adjusts the.
  • the solid-liquid separator is the solid-liquid separator 10 described above.
  • this solid-liquid separation system since it includes the solid-liquid separation device 10 described above, it is possible to form a secondary flow stably while simplifying the structure, thereby improving separation efficiency or processing. It is possible to easily obtain the desired resolution while maintaining the amount.
  • the solid-liquid separation system according to this embodiment is not limited to the cell culture device 100 or the precipitation device 200 as described above.
  • the solid-liquid separation system according to the present embodiment converts solid particles dispersed in a fluid into cells or cell aggregates dispersed in a suspension, and extracts cells or cell aggregates from the suspension according to size. It may also be a cell screening device that sorts cells.
  • the solid-liquid separation system according to the present embodiment is a microorganism screening device that classifies solid particles dispersed in a fluid as microorganisms dispersed in a suspension from a suspension according to size. It may be.

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Abstract

二次流れ形成装置（１）は、固体粒子が分散された流体を流路（７）に流通させて、流体に横断面方向の二次流れを形成するものであって、流路（７）を有する流路部（２）と、流路部（２）に形成される複数の邪魔板（５）とを備える。流路（７）は、流路幅（ｗ）を流路高さ（ｈ）で除したアスペクト比（ＡＲ）が３から１００までの範囲にある矩形の横断面を有する。流路（７）を構成する内壁は、流路高さ（ｈ）が規定される方向で互いに対向する第１壁としての上壁（３ａ）と第２壁としての底壁（４ｃ）とを含む。複数の邪魔板（５）は、それぞれ、第１壁に向かって突出するように第２壁に配置される棒状部である。邪魔板（５）の延伸方向は、第２壁と平行で、かつ、流路（７）の延伸方向に対して一定の傾斜角で傾いた方向である。

Description

二次流れ形成装置、固液分離装置及び固液分離システム
　本開示は、二次流れ形成装置、固液分離装置及び固液分離システムに関する。
　従来、工業や医学等の各種分野では、製造又は分析処理等において、流体中に分散している固体粒子を所望の条件で分離する技術が利用されている。代表的な固液分離技術としては、遠心分離、膜分離、沈降分離などが挙げられる。また、固液分離技術は、断面の大きさがｍｍ又はμｍのスケールで規定される微小流路を有するマイクロ流体デバイスにも応用されている。
　特許文献１は、微小流路に送液し、沈降により固液分離を行う送液装置に関する技術を開示している。この送液装置では、微小流路の内壁又は隔壁に、微小流路の断面の中央部において鉛直方向に対して上向きの流れを発生させるパターンが形成されている。このパターンは、固体粒子の沈降に伴って発生する置換流とは逆向きとなる流れを発生させることで、置換流を打ち消し、その結果、安定した沈降速度を得るのに寄与する。
　一方、固体粒子が流体及び流路の内壁から受ける揚力又は抗力により固体粒子を流路内の特定の位置に集中させるチューブラ・ピンチ効果（Tubular pinch effect）を応用した固液分離技術も知られている。例えば、横断面が円形状である流路では、チューブラ・ピンチ効果が発生すると、流路内にリング状の断面となる粒子集中領域が形成される。ところが、横断面が矩形状である流路では、流路のスパン方向での左右端部近傍でチューブラ・ピンチ効果が及ぶものの、スパン方向での中央では、チューブラ・ピンチ効果が及ばない領域が発生し得る。そこで、横断面が矩形状である流路において、横断面方向の二次流れを形成することで、チューブラ・ピンチ効果が及ぶ範囲を広げることも考えられる。
特開２０１１－６７７８５号公報
　しかしながら、チューブラ・ピンチ効果を応用した固液分離技術において、流路の主流方向の長い距離に渡って安定的に二次流れを形成させることは容易ではない。例えば、外部動力を利用して二次流れを発生させようとすると、固液分離装置の構造又は操作が複雑化し得る。一方、外部動力を利用せずに、例えば、流路中に複数の支柱等の障害物を設け、障害物に起因した後流渦を二次流れとして利用することも考えられる。しかしながら、障害物の形状によっては、流路の閉塞率を高め、結果として、流路での圧力損失を高めることもあり得る。また、障害物として、例えば、特許文献１に開示されているパターンを応用したとしても、これらのパターンは、沈降により固液分離を行う送液装置に適用されるものである。したがって、チューブラ・ピンチ効果を応用した固液分離に際して、必ずしも所望の二次流れを生じさせるとは限らない。
　そこで、本開示は、構造を単純化しつつ、安定的に二次流れを形成させる二次流れ形成装置、固液分離装置及び固液分離システムを提供することを目的とする。
　本開示の一態様は、固体粒子が分散された流体を流路に流通させて、流体に横断面方向の二次流れを形成する二次流れ形成装置であって、流路を有する流路部と、流路部に形成される複数の邪魔板と、を備え、流路は、流路幅を流路高さで除したアスペクト比が３から１００までの範囲にある矩形の横断面を有し、流路を構成する内壁は、流路高さが規定される方向で互いに対向する第１壁と第２壁とを含み、複数の邪魔板は、それぞれ、第１壁に向かって突出するように第２壁に配置される棒状部であり、邪魔板の延伸方向は、第２壁と平行で、かつ、流路の延伸方向に対して一定の傾斜角で傾いた方向である。
　上記の二次流れ形成装置では、邪魔板の高さは、流路高さの半分であってもよい。又は、邪魔板の高さは、流路高さの半分よりも低く、邪魔板の傾斜角をθとし、流路幅をｗとし、流路高さをｈとし、邪魔板の配列に係るピッチをＰｉとし、邪魔板の設置数をｎとし、邪魔板の高さをｈＰとすると、任意の流路幅及び流路高さを有する流路に対して、以下の式（１）の条件を満たすように、ピッチ、邪魔板の設置数、及び、邪魔板の高さが設定されてもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　又は、邪魔板の高さは、流路高さの半分よりも高く、邪魔板の傾斜角をθとし、流路幅をｗとし、流路高さをｈとし、邪魔板の配列に係るピッチをＰｉとし、邪魔板の設置数をｎとし、邪魔板の高さをｈＰとすると、任意の流路幅及び流路高さを有する流路に対して、以下の式（２）の条件を満たすように、ピッチ、邪魔板の設置数、及び、邪魔板の高さが設定されてもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　また、邪魔板の幅をｗｐとし、流路幅をｗとし、流路高さをｈとし、邪魔板の配列に係るピッチをＰｉとし、任意の横断面における邪魔板の数をｍとし、邪魔板の高さをｈＰとすると、邪魔板の幅の上限値は、以下の式（３）条件を満たしてもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
　また、邪魔板の傾斜角は、１°以上、４５°以下の範囲にあってもよい。邪魔板の延伸方向での長さをＬＰとし、邪魔板の設置数をｎとし、流路高さをｈとすると、以下の式（４）条件を満たしてもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
　また、流路を構成する内壁は、流路幅が規定される方向で互いに対向する第３壁と第４壁とを含み、流路幅の方向に沿った邪魔板の長さ成分は、流路幅よりも短く、邪魔板は、第３壁及び第４壁とは非接触であってもよい。更に、複数の邪魔板のうち最も下流側にある邪魔板の最後端と、当該最後端が最も近接する第３壁又は第４壁との間の距離は、流路幅をｗとすると、０．３５ｗ以上、０．６５ｗ以下の範囲にあってもよい。
　また、本開示の他の態様は、固体粒子が分散された流体から固体粒子を分離させる固液分離装置であって、流体に横断面方向の二次流れを形成する二次流れ形成装置を備え、二次流れ形成装置は、上記の二次流れ形成装置であり、流体に二次流れを形成しつつ、流体から固体粒子を分離する。
　上記の固液分離装置は、二次流れ形成装置の流路の下流側と連通する少なくとも三つの導出路を有する流体導出部を備え、少なくとも三つの導出路は、流路幅が規定される方向で互いに分岐してもよい。また、流路幅が規定される方向での両端に位置する二つの導出路の各々の入口幅は、流路高さの２倍以上、流路幅の４５％以下の範囲にある寸法に設定されてもよい。
　更に、本開示の他の態様に係る固液分離システムは、固体粒子が分散された流体から固体粒子を分離させる固液分離装置と、流体を貯留する貯留槽と、貯留槽から固液分離装置に流体を送る送液部と、少なくとも、送液部の動作を制御することで流体の少なくとも流量又は速度を調整させる制御部と、を備え、固液分離装置は、上記の固液分離装置である。
　本開示によれば、構造を単純化しつつ、安定的に二次流れを形成させる二次流れ形成装置、固液分離装置及び固液分離システムを提供することができる。
図１は、一実施形態に係る二次流れ形成装置の構成を示す斜視図である。 図２は、図１のII－II断面に対応した、流路部の一部を切断した断面図である。 図３は、邪魔板の形状及び配置関係を説明するための概略図である。 図４は、複数の邪魔板を通過した流体中の固体粒子の挙動を示す流体画像である。 図５は、一実施形態に係る固液分離装置の構成を示す断面図である。 図６Ａは、固液分離装置における流体導出部の第１例の形状を示す断面図である。 図６Ｂは、固液分離装置における流体導出部の第２例の形状を示す断面図である。 図７Ａは、一実施形態に係る細胞培養装置の構成を示す概略図である。 図７Ｂは、一実施形態に係る析出装置の構成を示す概略図である。
　以下、いくつかの例示的な実施形態について図面を参照して説明する。ここで、各実施形態に示す寸法、材料、その他、具体的な数値等は例示にすぎず、特に断る場合を除き、本開示を限定するものではない。また、実質的に同一の機能及び構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、本開示に直接関係のない要素については図示を省略する。
　（二次流れ形成装置）
　図１は、一実施形態に係る二次流れ形成装置１の構成を示す斜視図である。二次流れ形成装置１は、例えば、固体粒子が分散された流体から固体粒子を分離させる固液分離装置に用いられる。二次流れ形成装置１は、流路７を流通している流体に横断面方向の二次流れを発生させつつ、チューブラ・ピンチ効果により、固体粒子を流路７内の特定の位置に集中させる。
　固体粒子が分散された流体とは、広義として、多数の固体粒子を包含する液体（粒子分散液）をいう。本実施形態において、固液分離とは、流体には様々な粒子径（粒子サイズ）の固体粒子が予め分散していることを前提として、基本的には、その中から特定の粒子径の固体粒子を分離することをいう。二次流れ形成装置１が流通対象又は分離対象とする固体粒子としては、例えば、粒子径が１μｍから１ｍｍまでの範囲にある微粒子が想定される。
　二次流れ形成装置１は、流体が導入されて流通する流路７を有するブロック体としての流路部２を備える。流路部２は、流路７の横断面がｍｍ又はμｍのスケールで規定されるようなマイクロ流体デバイスであってもよい。なお、図１では、流路７への流体の導入方向（ＩＮ）と、流路７からの流体の排出方向（ＯＵＴ）とが、白抜きの矢印で表記されている。
　流路７は、直線状に延伸する。ここで、直線状とは、流路７の延伸方向が、一方向の例である図中のＸ方向に沿っていることをいう。ただし、厳密に一直線であることには限定されず、以下で詳説する邪魔板５による流体への作用が所望のとおり得られるという限度の上で、若干の曲がりを許容する。
　また、流路７の横断面は、矩形である。ここでいう矩形は、幾何学的に厳密に解釈される形状ではなく、辺自体での若干の曲がり、又は、辺同士の連続部分での若干の曲部の存在を許容する。流路７の延伸方向がＸ方向に沿っているとすると、流路７の横断面は、ＹＺ断面である。この場合、流路７の横断面での長辺は、Ｙ方向に沿っており、以下、流路幅ｗと定義する。一方、流路７の横断面での短辺は、Ｚ方向に沿っており、以下、流路高さｈと定義する。つまり、流路高さｈは、横断面上では流路幅ｗに対して垂直である。以下、Ｙ方向を流路幅方向と、Ｚ方向を流路高さ方向と、それぞれ表現する場合がある。また、以下、Ｚ方向は、鉛直方向と平行な方向であるものとし、このＺ方向に沿って、適宜「上」又は「下」と表現する場合がある。本実施形態では、流路幅ｗの寸法値は、流路高さｈの寸法値よりも大きく、具体的には、流路幅ｗを流路高さｈで除したアスペクト比ＡＲ（ＡＲ＝ｗ／ｈ）は、３から１００までの範囲にある。
　流路部２は、例えば、第１平板３と第２平板４との二つの平板をＺ方向で重ね合わせることで形成される。下段の第２平板４は、第１平板３と対向する上面側に、溝部として、流路７の形状を規定する三つの内壁、すなわち、第１側壁４ａ、第２側壁４ｂ及び底壁４ｃを有する。第１側壁４ａと第２側壁４ｂとは、互いにＹ方向で対向し、横断面でのそれぞれの短辺側に相当する側壁である。一方、上段の第１平板３は、いわゆる蓋体であり、流路７を下面で覆うように第２平板４に接合される。第１平板３が第２平板４に接合されたとき、第１平板３において、第２平板４の底壁４ｃと対向する壁部が、流路７の形状を規定する残りの一つの内壁としての上壁３ａである。上壁３ａと底壁４ｃとは、互いにＺ方向で対向し、横断面でのそれぞれの長辺側に相当する側壁である。なお、図１では、流路７の形状を全体的に明示させるために、第１平板３が二点鎖線で描画されている。
　また、二次流れ形成装置１は、流路部２に複数の邪魔板５を有する。本実施形態における邪魔板５は、第２平板４の底壁４ｃから第１平板３の下面に向けて突出する突出部である。邪魔板５の上面は、第１平板３とは接触しない。複数の邪魔板５は、互いに同一形状で、以下で詳説するような一定の規則性をもって流路７内に配置される。図１では、第１板５ａ、第２板５ｂ、第３板５ｃ、第４板５ｄ、第５板５ｅ及び第６板５ｆで表される六つの邪魔板５が例示されている。なお、図１では、二次流れ形成装置１の入口又は出口と交差する邪魔板５は、描画上の例示として、当該交差位置又はその近傍から二次流れ形成装置１の外方に向かう一部位が存在しない形状で表されている。
　図２は、図１中のII－II断面に対応し、流路７の延伸方向であるＸ方向に対して垂直な面で二次流れ形成装置１の一部を切断した断面図である。図２では、流路７内を流通する流体の当該切断面における流れの様子がベクトルで例示されている。図３は、複数の邪魔板５をＺ方向に沿って見た、邪魔板５の形状及び複数の邪魔板５の配置関係を説明するための概略図である。図３は、流路部２の一部が任意のＸＹ平面で切断された一部断面図として表現されている。
　邪魔板５は、ＸＹ平面に沿った底壁４ｃと平行で、かつ、Ｘ方向に対して傾斜角θで傾いた方向を延伸方向とする棒状部である。ただし、各々の邪魔板５の両先端部は、ＸＺ平面に沿って切り欠かれていてもよい。邪魔板５の延伸方向での長さを邪魔板長さＬＰとすると、流路幅ｗが規定される方向（以下「流路幅方向」という。）であるＹ方向での邪魔板５の長さ成分ＬＹは、ＬＰｓｉｎθで表され、流路幅ｗよりも短い。また、邪魔板５は、第１側壁４ａ及び第２側壁４ｂのいずれとも非接触である。流路７では、このような形状を有するｎ個の邪魔板５が、ピッチＰｉの等間隔で、Ｘ方向に沿って配列されている。
　邪魔板５の延伸方向に対して垂直となる断面の形状は、おおよそ矩形である。以下、邪魔板５の断面に関して、邪魔板５の高さを邪魔板高さｈＰと、邪魔板５の幅を邪魔板幅ｗｐと、それぞれ表記する。
　邪魔板高さｈＰは、例えば、流路７の流路高さｈを基準として、以下のように設定される。まず、流路７を流通する流体に関する流速を、次のように規定する。Ｖ０は、流路７の延伸方向であるＸ方向に沿って流路７に導入される流体の主流流速である。Ｖ１は、邪魔板５の延伸方向に沿った方向での第１流速である。Ｖ２は、流路幅方向であるＹ方向での第２流速であり、主流速度Ｖ０を用いて、式（５）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
　また、複数の邪魔板５が設けられている区間を流体の主流が通過する時間ｔは、式（６）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
　更に、流体中に分散されている固体粒子を少なくとも第１側壁４ａ又は第２側壁４ｂの近傍に捕捉させるためには、複数の邪魔板５が設けられている区間を流体の主流が通過する間に、流路幅方向の流れが流路７の横断面を少なくとも一周する必要がある。したがって、式（７）が成り立つ。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
　ここで、第一に、邪魔板高さｈＰが、流路高さｈの半分の高さ、すなわち、０．５ｈであるとき、複数の邪魔板５は、最も効率的に二次流れを生成することができる。
　第二に、邪魔板高さｈＰが０．５ｈよりも低いときには、二次流れの流量が少なくなる。したがって、邪魔板高さｈＰが低くなるに従って二次流れの流量が比例的に少なくなることを想定して、流路幅方向の流れが流路７の横断面を少なくとも一周するという上記の条件は、少なくとも（０．５ｈ／ｈＰ）周するという条件に変更されてもよい。この場合、式（７）は、式（８）に修正される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
　式（８）に式（５）及び式（６）を代入して整理すると、既出の式（１）が導かれる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000013
　したがって、邪魔板高さｈＰが０．５ｈよりも低いときには、任意の流路幅ｗ及び流路高さｈを有する流路７に対して、式（１）の条件を満たすように、邪魔板５の配列に係るピッチＰｉ、邪魔板５の設置数ｎ及び邪魔板高さｈＰが設定されればよい。
　第三に、邪魔板高さｈＰが０．５ｈよりも高いときも、二次流れの流量が少なくなる。したがって、邪魔板高さｈＰが高くなるに従って二次流れの流量が比例的に少なくなることを想定して、流路幅方向の流れが流路７の横断面を少なくとも一周するという上記の条件は、少なくとも（０．５ｈ／（ｈ－ｈＰ））周するという条件に変更されてもよい。この場合、式（７）は、式（９）に修正される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000014
　式（９）に式（５）及び式（６）を代入して整理すると、既出の式（２）が導かれる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000015
　したがって、邪魔板高さｈＰが０．５ｈよりも高いときには、任意の流路幅ｗ及び流路高さｈを有する流路７に対して、式（２）の条件を満たすように、邪魔板５の配列に係るピッチＰｉ、邪魔板５の設置数ｎ及び邪魔板高さｈＰが設定されればよい。
　つまり、複数の邪魔板５が採用される場合の邪魔板高さｈＰの上限値は、式（２）に基づいて規定され、邪魔板高さｈＰの下限値は、式（１）に基づいて規定され得る。
　また、邪魔板幅ｗｐは、例えば、流路７内での圧力損失を低減させるためには流路７の横断面の閉塞率を０．５以下とすることが望ましいという条件に基づいて、以下のように設定される。邪魔板５が存在しないと仮定した場合の流路７の横断面は、（流路幅ｗ×流路高さｈ）で表される。そこで、ある横断面における邪魔板５の数をｍ個とすると、閉塞率が０．５以下であるという条件を満たすためには、邪魔板幅ｗｐの上限値を、既出の式（３）を満たすように設定すればよい。一方、邪魔板幅ｗｐの下限値は、可能な限り小さく設定されることが望ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000016
　更に、邪魔板５の傾斜角θは、式（１）及び式（２）に基づいた上限値及び下限値で規定される範囲を決定し、当該範囲に含まれる値に設定されてもよい。ただし、傾斜角θが大きすぎる場合、流れの剥離が起こり、二次流れが意図しないものとなることも考えられる。一方、傾斜角θは、同様に流れの剥離を抑える観点では、極力小さい方が望ましいが、小さすぎる場合、ｔａｎθの値が小さくなり、その結果、式（１）等で参照する邪魔板５の配列に係るピッチＰｉ又は邪魔板５の設置数ｎを大きく設定する必要が生じ得る。これは、流路７内での圧力損失上昇の観点から望ましくないので、傾斜角θは少なくとも１°以上であることが望ましい。そこで、傾斜角θは、１°以上、４５°以下の範囲にあることが望ましく、更には、１°以上、３０°以下であることがより望ましい。
　二次流れ形成装置１が複数の邪魔板５を採用することで、図２に示す流路７内での各位置におけるベクトルの向く方向から明らかなように、流路７を流通する流体には、横断面方向での二次流れが生じていることがわかる。比較例として、複数の邪魔板５に代えて、複数の円柱を採用する場合、二次流れは、円柱の直後では強く生じるものの、下流側に向かうにつれて徐々に減衰する。これに対して、複数の邪魔板５を採用する場合には、二次流れが減衰しにくい。
　図４は、流路７を通過した流体中の固体粒子ｐの挙動を示す流体画像である。なお、流路７を通過している間の流体中の固体粒子の挙動についても、図４に示す挙動と類似したものとなり得る。図４に示す流体画像は、流路７の一部を流通する流体をＺ方向に沿って撮影することで得られたものである。ここで、複数の邪魔板５は、Ｘ方向に沿って流路７の上流側から下流側に向けて配置されている。なお、図４では、流体画像が取得された流路７中の位置に対する邪魔板５の概略位置が、流体画像に隣接して二点鎖線で示されている。
　図４に示すように、固体粒子ｐが分散されている流体が流路７を流通することで、固体粒子ｐは、少なくとも、第１側壁４ａ又は第２側壁４ｂの近傍に捕捉されることがわかる。一例として、図４に示す流体画像が得られたとき、流路７の入口領域ＲＩＮでの粒子濃度は、０．５５ｖｏｌ％であった。これに対して、流路７の出口側において、固体粒子ｐが集まってきた高濃度領域ＲＨでの粒子濃度は、１．３３ｖｏｌ％であった。一方、流路７の出口側において、固体粒子ｐが少ない低濃度領域ＲＬでの粒子濃度は、０．１１ｖｏｌ％であった。
　一方、二次流れ形成装置１は、複数の邪魔板５を採用することで、固体粒子ｐを、第１側壁４ａ又は第２側壁４ｂの近傍のみならず、図４に示すように流路７の流路幅方向の中央領域にも捕捉させることができる。
　ここで、流路７の流路幅方向の中央領域に固体粒子ｐを捕捉させる条件として、邪魔板長さＬＰに着目する。このように中央領域に固体粒子ｐを捕捉させるためには、複数の邪魔板５による作用としてチューブラ・ピンチ効果を生じさせる必要があり、つまり、固体粒子ｐが邪魔板５に沿って、ある程度の距離を流れる必要がある。そして、この距離は、少なくとも、流路高さｈの１００倍以上となる必要がある。そこで、邪魔板長さＬＰ、邪魔板の設置数ｎ、及び、流路高さｈを用いた既出の式（４）の条件が満たされればよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000017
　更に、流路７の流路幅方向の中央領域に固体粒子ｐを捕捉させる条件として、複数の邪魔板５のうち最も下流側にある邪魔板５の最後端の位置に着目する。図２を参照すると、複数の邪魔板５のうち最も下流側にある邪魔板５は、第６板５ｆに相当する。複数の邪魔板５によって流路７の流路幅方向の中央領域に捕捉した固体粒子ｐを、その状態のまま流路７の下流にまで導くためには、最も下流側にある邪魔板５の最後端が可能な限り流路７の流路幅方向の中央に近い位置にあることが望ましい。そこで、複数の邪魔板５のうち最も下流側にある邪魔板５の最後端と、当該最後端が最も近接する第１側壁４ａ又は第２側壁４ｂとの間の距離ｅは、流路幅をｗとすると、０．３５ｗ以上、０．６５ｗ以下の範囲にあることが望ましい。図３を参照すると、距離ｅは、第６板５ｆに相当し得る邪魔板５の最後端と、第１側壁４ａとの間の距離に相当する。
　次に、二次流れ形成装置１の効果について説明する。
　二次流れ形成装置１は、固体粒子ｐが分散された流体を流路７に流通させて、流体に横断面方向の二次流れを形成するものであって、流路７を有する流路部２と、流路部２に形成される複数の邪魔板５とを備える。流路７は、流路幅ｗを流路高さｈで除したアスペクト比ＡＲが３から１００までの範囲にある矩形の横断面を有する。流路７を構成する内壁は、流路高さｈが規定される方向で互いに対向する第１壁と第２壁とを含む。複数の邪魔板５は、それぞれ、第１壁に向かって突出するように第２壁に配置される棒状部である。各々の邪魔板５の延伸方向は、第２壁と平行で、かつ、流路７の延伸方向に対して一定の傾斜角で傾いた方向である。
　ここで、上記例示では、第１壁は、流路部２の一部を構成する第１平板３の上壁３ａに相当し、第２壁は、流路部２の他の一部を構成する第２平板４の底壁４ｃに相当する。
　まず、二次流れ形成装置１では、流路７が、アスペクト比ＡＲが３から１００までの範囲にある矩形の横断面を有するものとして規定される。これにより、流路７内を流通する流体に対してチューブラ・ピンチ効果を生じさせ、流体中に分散されている固体粒子ｐを、少なくとも、流路幅方向で互いに対向する内壁である第１側壁４ａ又は第２側壁４ｂの近傍に捕捉させることができる。
　また、二次流れ形成装置１では、複数の邪魔板５が設けられるので、流路７を流通する流体に二次流れを形成させることができる。このような二次流れが生じることにより、流体に分散されている固体粒子ｐは、二次流れに誘起された抗力を受けるので、例えば、単に流体の主流が誘起する揚力のみで固体粒子ｐを分離させる場合よりも、分離効率を向上させることができる。そして、特に上記のように規定された複数の邪魔板５の形状及び配置によれば、流路７の閉塞率の増加を抑え、結果として流路７での圧力損失を抑えることができるので、流路７の主流方向の長い距離に渡って安定的に二次流れを形成させることができる。
　更に、複数の邪魔板５は、外部動力を利用しない、いわゆるパッシブ型の二次流れ形成機構と位置付けられるので、二次流れ形成装置１全体としても単純な構造となり得る。
　以上のように、本実施形態によれば、構造を単純化しつつ、安定的に二次流れを形成させる二次流れ形成装置１を提供することができる。
　また、二次流れ形成装置１では、邪魔板５の高さｈＰは、流路高さｈの半分であってもよい。
　この二次流れ形成装置１によれば、流路７での圧力損失を抑える観点から、複数の邪魔板５が最も効率的に二次流れを生成することができる。
　また、二次流れ形成装置１では、邪魔板５の高さｈＰは、流路高さｈの半分よりも低くてもよい。ここで、邪魔板５の傾斜角をθとし、流路幅をｗとし、流路高さをｈとし、邪魔板５の配列に係るピッチをＰｉとし、邪魔板５の設置数をｎとし、邪魔板５の高さをｈＰとする。この場合、任意の流路幅ｗ及び流路高さｈを有する流路７に対して、上記の式（１）の条件を満たすように、ピッチＰｉ、邪魔板５の設置数ｎ、及び、邪魔板５の高さｈＰが設定されてもよい。
　上記のとおり、邪魔板の高さｈＰが０．５ｈよりも低いときには、二次流れの流量が少なくなる。この二次流れ形成装置１によれば、邪魔板高さｈＰが低くなるに従って二次流れの流量が比例的に少なくなることを予め想定して各部の寸法を設定することができるので、二次流れの生成効率の低下を抑えることができる。
　また、二次流れ形成装置１では、邪魔板５の高さｈＰは、流路高さｈの半分よりも高くてもよい。ここで、邪魔板５の傾斜角をθとし、流路幅をｗとし、流路高さをｈとし、邪魔板５の配列に係るピッチをＰｉとし、邪魔板５の設置数をｎとし、邪魔板５の高さをｈＰとする。この場合、任意の流路幅ｗ及び流路高さｈを有する流路７に対して、上記の式（２）の条件を満たすように、ピッチＰｉ、邪魔板５の設置数ｎ、及び、邪魔板５の高さｈＰが設定されてもよい。
　上記のとおり、邪魔板の高さｈＰが０．５ｈよりも高いときにも、二次流れの流量が少なくなる。この二次流れ形成装置１によれば、邪魔板高さｈＰが高くなるに従って二次流れの流量が比例的に少なくなることを予め想定して各部の寸法を設定することができるので、二次流れの生成効率の低下を抑えることができる。
　また、邪魔板５の幅をｗｐとし、流路幅をｗとし、流路高さをｈとし、邪魔板５の配列に係るピッチをＰｉとし、任意の横断面における邪魔板５の数をｍとし、邪魔板５の高さをｈＰとする。この場合、二次流れ形成装置１では、邪魔板５の幅ｗｐの上限値は、上記の式（３）の条件を満たしてもよい。
　この二次流れ形成装置１によれば、閉塞率が０．５以下であるという条件を満たすことができるので、結果として、流路７内での圧力損失をより低減させることができる。
　また、二次流れ形成装置１では、邪魔板５の傾斜角θは、１°以上、４５°以下の範囲にあってもよい。
　この二次流れ形成装置１によれば、流路７内での流れの剥離を抑え、ひいては、流路７内での圧力損失の上昇を抑えることができる。
　また、二次流れ形成装置１では、邪魔板５の延伸方向での長さをＬＰとし、邪魔板５の設置数をｎとし、流路高さをｈとすると、上記の式（４）の条件を満たしてもよい。
　この二次流れ形成装置１によれば、流体中に分散されている固体粒子ｐを、流路幅方向で互いに対向する内壁である第１側壁４ａ又は第２側壁４ｂの近傍に捕捉させるだけでなく、流路７の流路幅方向の中央領域に捕捉させることができる。
　また、流路７を構成する内壁は、流路幅ｗが規定される方向で互いに対向する第３壁と第４壁とを含む。この場合、二次流れ形成装置１では、流路幅ｗの方向に沿った邪魔板５の長さ成分ＬＹは、流路幅ｗよりも短く、邪魔板５は、第３壁及び第４壁とは非接触であってもよい。
　ここで、上記例示では、第３壁は、流路部２の一部を構成する第２平板４の第１側壁４ａに相当し、第４壁は、第２平板４の第２側壁４ｂに相当する。
　この二次流れ形成装置１によれば、流路幅方向の流れが流路７の横断面で周回しやすくなるため、流路７の主流方向の長い距離に渡って、より安定的に二次流れを形成させることができる。
　また、二次流れ形成装置１では、複数の邪魔板５のうち最も下流側にある邪魔板５の最後端と、当該最後端が最も近接する第３壁又は第４壁との間の距離ｅは、流路幅をｗとすると、０．３５ｗ以上、０．６５ｗ以下の範囲にあってもよい。
　この二次流れ形成装置１によれば、流体中に分散されている固体粒子ｐを、流路幅方向で互いに対向する内壁である第１側壁４ａ又は第２側壁４ｂの近傍に捕捉させるだけでなく、流路７の流路幅方向の中央領域に捕捉させることができる。
　なお、上記の例では、複数の邪魔板５が、第２平板４の底壁４ｃに設けられ、底壁４ｃから第１平板３の上壁３ａに向けて突出する。つまり、第１壁が上壁３ａに相当し、第２壁が底壁４ｃに相当する。これに対して、複数の邪魔板５は、上壁３ａに設けられ、上壁３ａから底壁４ｃに向けて突出するものであってもよい。つまり、第１壁が底壁４ｃに相当し、第２壁が上壁３ａに相当してもよい。又は、複数の邪魔板５は、上壁３ａと底壁４ｃとの双方に、互いに非接触で対向するように設けられるものであってもよい。
　また、上記の例では、流路７の延伸方向の全体に渡って、複数の邪魔板５が一つの値のピッチＰｉで配列されている。これに対して、複数の邪魔板５は、流路７の延伸方向の全体に渡って、複数の値のピッチＰｉで配列される、すなわち、途中でピッチＰｉの値が変更されて配列されるものであってもよい。ただし、ピッチＰｉの値が小さすぎる場合、粘性抵抗が大きくなるため、ピッチＰｉの値は、流路高さｈよりも大きく設定されることが望ましい。
　また、上記の例では、複数の邪魔板５が、流路７の流路幅ｗの中央部に設けられている。つまり、流路幅方向において、邪魔板５から第１側壁４ａまでの距離と、邪魔板５から第２側壁４ｂまでの距離とは、同一である。これに対して、複数の邪魔板５は、流路幅方向において、第２側壁４ｂの側よりも第１側壁４ａの側に寄るように設けられてもよいし、反対に、第１側壁４ａの側よりも第２側壁４ｂの側に寄るように設けられてもよい。
　更に、上記の例では、流路部２が第１平板３と第２平板４との二つの平板の組み合わせで構成される場合を例示した。これに対して、例えば、三次元金属積層造形技術を利用することで、流路部２が一体的に形成されてもよい。流路部２がこのように造形されることで、流路部２ひいては二次流れ形成装置１を低コストで大量生産することができる。
　（固液分離装置）
　次に、二次流れ形成装置１を用いた固液分離装置について説明する。
　図５は、一実施形態に係る固液分離装置１０の構成を示す概略断面図である。図５では、固液分離装置１０の全体構成が、二次流れ形成装置１に関する説明で用いられた図３の断面図に合わせて描画されている。
　固液分離装置１０は、固体粒子が分散された流体から所望の基準で固体粒子を分離し、当該基準で振り分けられた固体粒子を含む各々の流体を外部に導出する。ここでいう基準は、例えば、固体粒子の粒子径である。固液分離装置１０は、上記説明した二次流れ形成装置１と、流体導入部１１と、流体導出部１２とを備える。
　流体導入部１１は、二次流れ形成装置１の上流側に接続され、流体の導入方向（図１中の「ＩＮ」）に合わせて流路７へ流体を導入させる。流体導入部１１は、例えば、二次流れ形成装置１の上流側の形状に合わせて、流路１１ａを有するブロック体である。なお、流体導入部１１は、図５に示すように、二次流れ形成装置１と予め一体化された部分であってもよい。又は、流体導入部１１は、二次流れ形成装置１とは別体として製造され、その後、二次流れ形成装置１に接続されるものであってもよい。
　流路１１ａは、流体の導入側となる第１導入口１１ｂと、流体の導出側となる第１導出口１１ｃとを有する。第１導入口１１ｂは、流体を流体導入部１１に供給する不図示の供給機構と連通する。第１導入口１１ｂの設置数は、本実施形態では一つであるが、これに限定されず、複数の供給機構から個別に流体を同一の流路１１ａに導入させるように、複数存在してもよい。すなわち、流体導入部１１では、第１導入口１１ｂは、少なくとも一つある。一方、第１導出口１１ｃは、二次流れ形成装置１の流路７における流体の導入側となる第２導入口８ａと連通する。すなわち、流路１１ａのうち、少なくとも、第２導入口８ａに接続される第１導出口１１ｃでの横断面は、二次流れ形成装置１の流路７の横断面と同一形状である。
　流体導出部１２は、二次流れ形成装置１の下流側に接続され、流体の排出方向（図１中の「ＯＵＴ」）に合わせて流路７から流体を導入した後、複数に振り分けて外部に導出する。流体導出部１２は、例えば、二次流れ形成装置１の下流側の形状に合わせつつ、少なくとも三つの導出路を有するブロック体である。なお、流体導出部１２は、図５に示すように、二次流れ形成装置１と予め一体化された部分であってもよい。又は、流体導出部１２は、二次流れ形成装置１とは別体として製造され、その後、二次流れ形成装置１に接続されるものであってもよい。
　流体導出部１２において、少なくとも三つの導出路は、二次流れ形成装置１の流路７で振り分けられた固体粒子を含む各々の流体ごとに予め設定される。ここで、二次流れ形成装置１では、流体中に分散されている固体粒子ｐが、流路７の流路幅方向で互いに対向する内壁である第１側壁４ａ又は第２側壁４ｂの近傍に捕捉されるとともに、流路幅方向の中央領域にも捕捉され得る場合を例示した。そこで、流体導出部１２では、流路７における流体の導出側となる第２導出口８ｂと連通する第３導入口１２ｄから、流路幅方向に、少なくとも三つの導出路に分岐する。図５の例示では、流体導出部１２は、第１導出路１２ａ、第２導出路１２ｂ及び第３導出路１２ｃの三つの導出路を有する。
　図６Ａは、図５に示す固液分離装置１０の断面図から一部抽出した流体導出部１２の拡大断面図である。以下、第１導出路１２ａ、第２導出路１２ｂ及び第３導出路１２ｃの横断面の形状は、それぞれ矩形であるものとし、各部の開口の形状に関して、Ｙ方向に沿った長さを「開口幅」と表記し、Ｚ方向に沿った長さを「開口高さ」と表記する。
　第１導出路１２ａは、二次流れ形成装置１の流路７において第１側壁４ａの近傍に捕捉された固体粒子を含む流体を流通させることを想定した流路である。第１導出路１２ａの流体の導入側の開口は、第１分岐口１２ｈであり、第３導入口１２ｄに面する。第１導出路１２ａの流体の導出側の開口は、第１排出口１２ｅである。
　第２導出路１２ｂは、二次流れ形成装置１の流路７において第２側壁４ｂの近傍に捕捉された固体粒子を含む流体を流通させることを想定した流路である。第２導出路１２ｂの流体の導入側の開口は、第２分岐口１２ｉであり、第３導入口１２ｄに面する。第２導出路１２ｂの流体の導出側の開口は、第３排出口１２ｇである。
　第３導出路１２ｃは、二次流れ形成装置１の流路７において流路幅方向の中央領域が、図４において低濃度領域ＲＬとして示されているような領域である場合には、固体粒子ｐの含有量が少ない流体を流通させることを想定した流路である。又は、第３導出路１２ｃは、流路７において流路幅方向の中央領域が、図４において高濃度領域ＲＨとして示されているような領域である場合には、捕捉された固体粒子を含む流体を流通させることを想定した流路である。第３導出路１２ｃの流体の導入側の開口は、第３分岐口１２ｊであり、第３導入口１２ｄに面する。第３導出路１２ｃの流体の導出側の開口は、第２排出口１２ｆである。
　流体導出部１２において、第３導入口１２ｄ全体の横断面は、二次流れ形成装置１の流路７の横断面と同一形状である。第３導入口１２ｄでは、第１分岐口１２ｈ、第２分岐口１２ｉ及び第３分岐口１２ｊは、流路幅方向に対応する図中のＹ方向に沿って、第１分岐口１２ｈ、第３分岐口１２ｊ及び第２分岐口１２ｉの順に並ぶ。図６Ａでは、第３導入口１２ｄにおける開口幅（以下「入口幅」と表記する。）について、第１分岐口１２ｈと第２分岐口１２ｉとの入口幅ｗ１は、互いに同一で、かつ、第３分岐口１２ｊの入口幅よりも大きい場合を例示している。ただし、第１導出路１２ａ、第２導出路１２ｂ及び第３導出路１２ｃの各々の開口高さは、全体として、流路７の流路高さｈと同一である。一方、第１排出口１２ｅ、第２排出口１２ｆ及び第３排出口１２ｇも、Ｙ方向に沿って、当該順に並ぶ。図６Ａでは、第１排出口１２ｅ、第２排出口１２ｆ及び第３排出口１２ｇの各々の開口幅及び開口高さが互いに同一となる場合を例示している。
　ここで、固液分離装置１０は、第１例としての流体導出部１２に代えて、四つの導出路を有する第２例としての流体導出部２２を備えるものとしてもよい。
　図６Ｂは、図６Ａに対応して描画された、流体導出部２２の拡大断面図である。流体導出部２２は、第１導出路２２ａ、第２導出路２２ｂ、第３導出路２２ｃ及び第４導出路２２ｄの四つの導出路を有する。
　第１導出路２２ａは、二次流れ形成装置１の流路７において第１側壁４ａの近傍に捕捉された固体粒子を含む流体を流通させることを想定した流路である。第１導出路２２ａの流体の導入側の開口は、第１分岐口２２ｊであり、第３導入口２２ｅに面する。第１導出路２２ａの流体の導出側の開口は、第１排出口２２ｆである。
　第２導出路２２ｂは、二次流れ形成装置１の流路７において流路幅方向の中央領域に捕捉された固体粒子を含む流体を流通させることを想定した流路であってもよい。又は、第２導出路２２ｂは、低濃度領域ＲＬにある、固体粒子ｐの含有量が少ない流体を流通させることを想定した流路であってもよい。第２導出路２２ｂの流体の導入側の開口は、第２分岐口２２ｍであり、第３導入口２２ｅに面する。第２導出路２２ｂの流体の導出側の開口は、第２排出口２２ｇである。
　第３導出路２２ｃは、第２導出路２２ｂと同様に想定された流路である。第３導出路２２ｃの流体の導入側の開口は、第３分岐口２２ｎであり、第３導入口２２ｅに面する。第３導出路２２ｃの流体の導出側の開口は、第３排出口２２ｈである。
　第４導出路２２ｄは、二次流れ形成装置１の流路７において第２側壁４ｂの近傍に捕捉された固体粒子を含む流体を流通させることを想定した流路である。第４導出路２２ｄの流体の導入側の開口は、第４分岐口２２ｋであり、第３導入口２２ｅに面する。第４導出路２２ｄの流体の導出側の開口は、第４排出口２２ｉである。
　流体導出部２２において、第３導入口２２ｅ全体の横断面は、二次流れ形成装置１の流路７の横断面と同一形状である。第３導入口２２ｅでは、第１分岐口２２ｊ、第２分岐口２２ｍ、第３分岐口２２ｎ及び第４分岐口２２ｋは、流路幅方向に対応する図中のＹ方向に沿って、当該順に並ぶ。図６Ｂでは、第３導入口２２ｅにおける第１分岐口２２ｊと第４分岐口２２ｋとの入口幅ｗ２は、互いに同一で、かつ、第２分岐口２２ｍ及び第３分岐口２２ｎの入口幅よりも大きい場合を例示している。ただし、第１導出路２２ａ、第２導出路２２ｂ、第３導出路２２ｃ及び第４導出路２２ｄの各々の開口高さは、全体として、流路７の流路高さｈと同一である。一方、第１排出口２２ｆ、第２排出口２２ｇ、第３排出口２２ｈ及び第４排出口２２ｉも、Ｙ方向に沿って、当該順に並ぶ。図６Ｂでは、第１排出口２２ｆ、第２排出口２２ｇ、第３排出口２２ｈ及び第４排出口２２ｉの各々の開口幅及び開口高さが互いに同一となる場合を例示している。
　図６Ｂに示すような流体導出部２２によれば、導出路を四つ備えることで、第３導入口２２ｅでの横断面の各位置に合わせて、所望の基準ごとに振り分けられた固体粒子を含む各々の流体を、より厳密に分岐させて導出することができる。
　また、固液分離装置１０は、二次流れ形成装置１と流体導出部１２との間に、中間流路部１３を備えてもよい。中間流路部１３は、二次流れ形成装置１の流路部２の形状に合わせて設けられたブロック体である。ただし、中間流路部１３には、流路部２が有する邪魔板５のような部位は設けられていない。なお、中間流路部１３は、図５に示すように、二次流れ形成装置１と予め一体化された部分であってもよい。又は、中間流路部１３は、二次流れ形成装置１とは別体として製造され、その後、二次流れ形成装置１に接続されるものであってもよい。
　中間流路部１３は、横断面が二次流れ形成装置１の流路７の横断面と同一である流路１３ａを有する。流路１３ａは、流体の導入側となる第４導入口１３ｂと、流体の導出側となる第４導出口１３ｃとを有する。固液分離装置１０が中間流路部１３を備える場合、第４導入口１３ｂは、二次流れ形成装置１側の第２導出口８ｂと連通し、第４導出口１３ｃは、流体導出部１２側の第３導入口１２ｄと連通する。すなわち、二次流れ形成装置１側の第２導出口８ｂと、流体導出部１２側の第３導入口１２ｄとは、中間流路部１３の流路１３ａを介して連通することになる。
　固液分離装置１０は、中間流路部１３を備えることで、二次流れ形成装置１の流路７を通過した流体に対して、引き続き中間流路部１３の流路１３ａにおいてもチューブラ・ピンチ効果を生じさせることができる。これにより、二次流れ形成装置１単体を用いる場合よりも分離効率を向上させることができる可能性がある。
　次に、固液分離装置１０の効果について説明する。
　固液分離装置１０は、固体粒子が分散された流体から固体粒子を分離させるものであって、流体に横断面方向の二次流れを形成する二次流れ形成装置を備える。二次流れ形成装置は、上記の二次流れ形成装置１であり、流体に二次流れを形成しつつ、流体から固体粒子を分離する。
　この固液分離装置１０によれば、上記の二次流れ形成装置１を備えるので、構造を単純化しつつ、安定的に二次流れを形成させることができ、ひいては、チューブラ・ピンチ効果が及ぶ範囲を広げることで分離効率を向上させることができる。
　また、固液分離装置１０は、二次流れ形成装置１の流路７の下流側と連通する少なくとも三つの導出路を有する流体導出部を備えてもよい。少なくとも三つの導出路は、流路幅ｗが規定される方向で互いに分岐してもよい。
　ここで、流体導出部が、図６Ａに例示した流体導出部１２である場合には、少なくとも三つの導出路は、第１導出路１２ａ、第２導出路１２ｂ及び第３導出路１２ｃに相当する。又は、流体導出部が、図６Ｂに例示した流体導出部２２である場合には、少なくとも三つの導出路は、第１導出路２２ａ、第２導出路２２ｂ、第３導出路２２ｃ及び第４導出路２２ｄに相当する。
　この固液分離装置１０によれば、流体導出部１２等は、二次流れ形成装置１の流路７において流路幅方向で固体粒子が捕捉される各位置に合わせて、所望の基準で分離された固体粒子を含む各々の流体を所望の導出路に導入させることができる。
　また、固液分離装置１０では、流路幅ｗが規定される方向での両端に位置する二つの導出路の各々の入口幅は、流路高さｈの２倍以上、流路幅ｗの４５％以下の範囲にある寸法に設定されてもよい。
　ここでいう入口幅は、図６Ａの例示によれば、第１分岐口１２ｈ及び第２分岐口１２ｉの各々の入口幅ｗ１に相当し、図６Ｂの例示によれば、第１分岐口２２ｊ及び第４分岐口２２ｋの各々の入口幅ｗ２に相当する。
　この固液分離装置１０によれば、二次流れ形成装置１の流路７を流通してきた流体のうち、高濃度領域ＲＨを含む流体と、低濃度領域ＲＬを含む流体とを、より効率的に分岐させ、導出させることができる。
　なお、流体導入部１１、流体導出部１２又は中間流路部１３は、二次流れ形成装置１の流路部２と同様に、それぞれ、二つの平板の組み合わせで構成されてもよい。一方、例えば、三次元金属積層造形技術を利用することで、二次流れ形成装置１、流体導入部１１、流体導出部１２及び中間流路部１３を含む固液分離装置１０が一体的に形成されてもよい。固液分離装置１０がこのように造形されることで、固液分離装置１０を低コストで大量生産することができる。
　（固液分離システム）
　次に、固液分離装置１０を用いた固液分離システムについて説明する。
　図７Ａ及び図７Ｂは、上記の固液分離装置１０を備える固液分離システムの構成例を示す概略図である。
　図７Ａは、本実施形態に係る固液分離システムの一例としての細胞培養装置（動物細胞連続培養装置）１００を示す図である。細胞培養装置１００では、固体粒子が分散されている流体として培養液が想定されている。細胞培養装置１００は、培地を貯留する貯留槽としての培養槽１０２と、培養液を培養槽１０２から固液分離装置１０に送る送液部としてのポンプ１０６ａとを備える。培地は、第１供給バルブ１０４ａを備える培地追加配管１０４を介して培養槽１０２に供給される。培養槽１０２は、撹拌器１０２ａを備え、培地を培養する。培養槽１０２内の培養液は、ポンプ１０６ａに接続された培養液供給配管１０６を介して固液分離装置１０に供給される。固液分離装置１０は、流路７に導入された培養液を、高濃度領域ＲＨを含む流体としての濃縮液と、低濃度領域ＲＬを含む流体としての清澄液とに分離することができる。清澄液は、そのまま回収される。一方、濃縮液は、第２供給バルブ１０８ａを備える濃縮液返送配管１０８を介して培養槽１０２に戻される。また、細胞培養装置１００は、少なくとも、ポンプ１０６ａの動作を制御することで培養液の少なくとも流量又は速度を調整させる制御部１１０を備える。制御部１１０は、その他、撹拌器１０２ａの動作や、第１供給バルブ１０４ａ又は第２供給バルブ１０８ａの開閉動作などを制御してもよい。
　図７Ｂは、本実施形態に係る固液分離システムの一例としての析出装置２００を示す図である。析出装置２００では、固体粒子ｐが分散されている流体として、結晶化した大径粒子や小径粒子を含む流体が想定されている。析出装置２００は、析出液を貯留する貯留槽としての析出槽２０２と、流体を析出槽２０２から固液分離装置１０に送る送液部としてのポンプ２０６ａと、固液分離装置１０により分離された濃縮液から大径粒子のみを抜き出す分離膜２０７ａとを備える。析出液は、第１供給バルブ２０４ａを備える析出液追加配管２０４を介して析出槽２０２に供給される。析出槽２０２は、撹拌器２０２ａを備え、析出を促す。析出槽２０２内の流体は、ポンプ２０６ａに接続された流体供給配管２０６を介して固液分離装置１０に供給される。固液分離装置１０は、流路７に導入された流体を、主に大径粒子を含有する濃縮液と、主に小径粒子を含有する清澄液とに分離することができる。濃縮液は、濃縮液供給配管２０７を介して分離膜２０７ａに送られる。分離膜２０７ａによって濃縮液から抜き出された大径粒子は、そのまま回収される。その後、大径粒子が抜き出された流体は、清澄液として、第２供給バルブ２０９ａを備える清澄液返送配管２０９を介して析出槽２０２に戻される。一方、固液分離装置１０で分離された清澄液は、バイパス配管２０８を介して直接的に清澄液返送配管２０９に送られ、析出槽２０２に戻される。また、析出装置２００は、少なくとも、ポンプ２０６ａの動作を制御することで流体の少なくとも流量又は速度を調整させる制御部２１０を備える。制御部２１０は、その他、撹拌器２０２ａの動作や、第１供給バルブ２０４ａ又は第２供給バルブ２０９ａの開閉動作などを制御してもよい。
　次に、細胞培養装置１００や析出装置２００のような本実施形態に係る固液分離システムの効果について説明する。
　固液分離システムは、固体粒子が分散された流体から固体粒子を分離させる固液分離装置を備える。また、固液分離システムは、流体を貯留する貯留槽と、貯留槽から固液分離装置に流体を送る送液部と、少なくとも、送液部の動作を制御することで流体の少なくとも流量又は速度を調整させる制御部とを備える。ここで、固液分離装置は、上記の固液分離装置１０である。
　この固液分離システムによれば、上記の固液分離装置１０を備えるので、構造を単純化しつつ、安定的に二次流れを形成させることができ、ひいては、分離効率を向上させ、又は、処理量を維持しつつ、所望の分解能を得やすくすることができる。
　なお、本実施形態に係る固液分離システムは、上記のような細胞培養装置１００又は析出装置２００に限られない。例えば、本実施形態に係る固液分離システムは、流体に分散されている固体粒子を、懸濁液中に分散されている細胞又は細胞塊として、懸濁液から細胞又は細胞塊を大きさごとに選別する細胞スクリーニング装置であってもよい。又は、本実施形態に係る固液分離システムは、流体に分散されている固体粒子を、懸濁液中に分散されている微生物として、懸濁液から微生物を大きさごとに選別する微生物スクリーニング装置であってもよい。
　いくつかの実施形態を説明したが、上記開示内容に基づいて実施形態の修正又は変形をすることが可能である。上記の実施形態のすべての構成要素、及び請求の範囲に記載されたすべての特徴は、それらが互いに矛盾しない限り、個々に抜き出して組み合わせてもよい。
　本出願は、２０２２年６月１３日に出願された日本国特許願第２０２２－０９５１６２に基づく優先権を主張しており、この出願の全内容が参照により本明細書に組み込まれる。
　１　　二次流れ形成装置
　２　　流路部
　３ａ　　上壁
　４ａ　　第１側壁
　４ｂ　　第２側壁
　４ｃ　　底壁
　５　　邪魔板
　５ａ　　第１板
　５ｂ　　第２板
　５ｃ　　第３板
　５ｄ　　第４板
　５ｅ　　第５板
　７　　流路
　１０　　固液分離装置
　１２，２２　　流体導出部
　１２ａ，２２ａ　　第１導出路
　１２ｂ，２２ｂ　　第２導出路
　１２ｃ，２２ｃ　　第３導出路
　２２ｄ　　第４導出路
　１００　　細胞培養装置
　１０２　　培養槽
　１０６ａ　ポンプ
　１１０　　制御部
　２００　　析出装置
　２０２　　析出槽
　２０６ａ　ポンプ
　２１０　　制御部

Claims (13)

  1. 　固体粒子が分散された流体を流路に流通させて、前記流体に横断面方向の二次流れを形成する二次流れ形成装置であって、
    　前記流路を有する流路部と、
    　前記流路部に形成される複数の邪魔板と、を備え、
    　前記流路は、流路幅を流路高さで除したアスペクト比が３から１００までの範囲にある矩形の横断面を有し、
    　前記流路を構成する内壁は、前記流路高さが規定される方向で互いに対向する第１壁と第２壁とを含み、
    　複数の前記邪魔板は、それぞれ、前記第１壁に向かって突出するように前記第２壁に配置される棒状部であり、
    　前記邪魔板の延伸方向は、前記第２壁と平行で、かつ、前記流路の延伸方向に対して一定の傾斜角で傾いた方向である、二次流れ形成装置。
  2. 　前記邪魔板の高さは、前記流路高さの半分である、請求項１に記載の二次流れ形成装置。
  3. 　前記邪魔板の高さは、前記流路高さの半分よりも低く、
    　前記邪魔板の前記傾斜角をθとし、前記流路幅をｗとし、前記流路高さをｈとし、前記邪魔板の配列に係るピッチをＰｉとし、前記邪魔板の設置数をｎとし、前記邪魔板の前記高さをｈＰとすると、
    　任意の前記流路幅及び前記流路高さを有する前記流路に対して、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
     の条件を満たすように、前記ピッチ、前記邪魔板の前記設置数、及び、前記邪魔板の前記高さが設定される、請求項１に記載の二次流れ形成装置。
  4. 　前記邪魔板の高さは、前記流路高さの半分よりも高く、
    　前記邪魔板の前記傾斜角をθとし、前記流路幅をｗとし、前記流路高さをｈとし、前記邪魔板の配列に係るピッチをＰｉとし、前記邪魔板の設置数をｎとし、前記邪魔板の前記高さをｈＰとすると、
    　任意の前記流路幅及び前記流路高さを有する前記流路に対して、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
     の条件を満たすように、前記ピッチ、前記邪魔板の前記設置数、及び、前記邪魔板の前記高さが設定される、請求項１に記載の二次流れ形成装置。
  5. 　前記邪魔板の幅をｗｐとし、前記流路幅をｗとし、前記流路高さをｈとし、前記邪魔板の配列に係るピッチをＰｉとし、任意の前記横断面における前記邪魔板の数をｍとし、前記邪魔板の高さをｈＰとすると、
    　前記邪魔板の前記幅の上限値は、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
     の条件を満たす、請求項１に記載の二次流れ形成装置。
  6. 　前記邪魔板の前記傾斜角は、１°以上、４５°以下の範囲にある、請求項１に記載の二次流れ形成装置。
  7. 　前記邪魔板の前記延伸方向での長さをＬＰとし、前記邪魔板の設置数をｎとし、前記流路高さをｈとすると、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
     の条件を満たす、請求項１に記載の二次流れ形成装置。
  8. 　前記流路を構成する内壁は、前記流路幅が規定される方向で互いに対向する第３壁と第４壁とを含み、
    　前記流路幅の方向に沿った前記邪魔板の長さ成分は、前記流路幅よりも短く、
    　前記邪魔板は、前記第３壁及び前記第４壁とは非接触である、請求項１に記載の二次流れ形成装置。
  9. 　複数の前記邪魔板のうち最も下流側にある前記邪魔板の最後端と、当該最後端が最も近接する前記第３壁又は前記第４壁との間の距離は、前記流路幅をｗとすると、０．３５ｗ以上、０．６５ｗ以下の範囲にある、請求項８に記載の二次流れ形成装置。
  10. 　固体粒子が分散された流体から前記固体粒子を分離させる固液分離装置であって、
    　前記流体に横断面方向の二次流れを形成する二次流れ形成装置を備え、
    　前記二次流れ形成装置は、請求項１に記載の二次流れ形成装置であり、前記流体に前記二次流れを形成しつつ、前記流体から前記固体粒子を分離する、固液分離装置。
  11. 　前記二次流れ形成装置の前記流路の下流側と連通する少なくとも三つの導出路を有する流体導出部を備え、
    　少なくとも三つの前記導出路は、前記流路幅が規定される方向で互いに分岐する、請求項１０に記載の固液分離装置。
  12. 　前記流路幅が規定される方向での両端に位置する二つの前記導出路の各々の入口幅は、前記流路高さの２倍以上、前記流路幅の４５％以下の範囲にある寸法に設定される、請求項１１に記載の固液分離装置。
  13. 　固体粒子が分散された流体から前記固体粒子を分離させる固液分離装置と、
    　流体を貯留する貯留槽と、
    　前記貯留槽から前記固液分離装置に流体を送る送液部と、
    　少なくとも、前記送液部の動作を制御することで流体の少なくとも流量又は速度を調整させる制御部と、を備え、
    　前記固液分離装置は、請求項１０に記載の固液分離装置である、固液分離システム。
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