WO2024038813A1 - スタティックミキサー - Google Patents

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WO2024038813A1
WO2024038813A1 PCT/JP2023/029116 JP2023029116W WO2024038813A1 WO 2024038813 A1 WO2024038813 A1 WO 2024038813A1 JP 2023029116 W JP2023029116 W JP 2023029116W WO 2024038813 A1 WO2024038813 A1 WO 2024038813A1
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WO
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stirring
static mixer
convex portion
pipe
angle
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/029116
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English (en)
French (fr)
Inventor
弘明 開田
Original Assignee
株式会社大興製作所
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Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社大興製作所 filed Critical 株式会社大興製作所
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/40—Static mixers
    • B01F25/42—Static mixers in which the mixing is affected by moving the components jointly in changing directions, e.g. in tubes provided with baffles or obstructions
    • B01F25/43—Mixing tubes, e.g. wherein the material is moved in a radial or partly reversed direction
    • B01F25/433—Mixing tubes wherein the shape of the tube influences the mixing, e.g. mixing tubes with varying cross-section or provided with inwardly extending profiles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/40—Static mixers
    • B01F25/45—Mixers in which the materials to be mixed are pressed together through orifices or interstitial spaces, e.g. between beads
    • B01F25/451—Mixers in which the materials to be mixed are pressed together through orifices or interstitial spaces, e.g. between beads characterised by means for moving the materials to be mixed or the mixture
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F35/00—Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
    • B01F35/90—Heating or cooling systems
    • B01F35/94—Heating or cooling systems using radiation, e.g. microwaves or electromagnetic radiation

Definitions

  • the present invention relates to a static mixer.
  • Static mixers are used to stir and mix fluids.
  • a static mixer is a static mixing device without a driving part and can mix various fluids.
  • Conventional static mixers include, for example, those in which a rectangular plate is twisted by 180 degrees as described in JP-A-9-122465 (Patent Document 1), and those in JP-A-60-40198 (Patent Document 2).
  • An intermesh crisscross plate is fixed inside the conduit as a mixer element as described in .
  • the shape of the mixer element is complex, and the mixer element is manufactured separately from the pipe line and is incorporated and fixed inside the pipe line, making it difficult to integrate the mixer element with the pipe line. .
  • the static mixer according to the present invention includes a tube wall that constitutes a conduit for flowing fluid, and a stirring section formed on the tube wall.
  • the stirring portion includes a recess formed on the outer surface of the tube wall, and a convex portion formed inside the recess on the inner surface of the tube wall.
  • the convex portion has a linear apex, and the linear apex of the convex portion is at an angle ⁇ a greater than 0° and less than 90° clockwise with respect to the pipe axis of the conduit; It is arranged at an angle ⁇ b greater than 0° and smaller than 90° counterclockwise with respect to the pipe axis of the pipe.
  • the linear apex of the convex portion is formed within an angle ⁇ of less than 360° around the pipe axis.
  • the stirring section is configured integrally with the tube wall.
  • FIG. 1 It is (A) a perspective view, (B) a front view, and (C) a top view which make the whole static mixer of an 8th embodiment translucent and schematically show it.
  • They are (A) a perspective view schematically showing the entire static mixer in a semi-transparent manner, and (B) a front view of a ninth embodiment.
  • They are (A) a perspective view schematically showing the entire static mixer in a semi-transparent manner, and (B) a front view of the tenth embodiment.
  • They are (A) a perspective view and (B) a front view schematically showing the entire static mixer in a semi-transparent manner according to an eleventh embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram showing simulation results of flow velocity vectors in Example 3.
  • 7 is a diagram showing simulation results of flow velocity vectors in Example 4.
  • FIG. 7 is a diagram showing simulation results of flow velocity vectors in Example 5.
  • A A diagram showing the angle ⁇ a that the convex part of the first stirring part makes with the pipe axis
  • (B) A diagram showing the simulation results of the change in the maximum value of the flow velocity in the inner circumferential direction at the outlet due to ⁇ a.
  • It is. 2 is a diagram showing simulation results of (A) temperature distribution without air cooling and (B) temperature distribution with air cooling for the static mixer of Example 1.
  • the static mixer 1 includes a cylindrical tube wall 10 having an inlet 11 and an outlet 12, which constitute a cylindrical conduit through which a fluid F flows, and a cylindrical tube wall 10 on the tube wall 10.
  • a first stirring section is formed, and a second stirring section is formed on the tube wall 10 on the downstream side of the first stirring section.
  • the first stirring section includes a first recess 13a formed on the outer surface of the tube wall 10, and a first protrusion 14a formed inside the first recess 13a on the inner surface of the tube wall 10.
  • the second stirring section includes a second recess 13b formed on the outer surface of the tube wall 10, and a second protrusion 14b formed inside the second recess 13b on the inner surface of the tube wall 10. including.
  • the first stirring section is constituted by the first concave portion 13a and the first convex portion 14a
  • the second stirring portion is constituted by the second concave portion 13b and the second convex portion 14b.
  • the first stirring section and the second stirring section are constructed integrally with the tube wall 10.
  • the first recess 13a and the first protrusion 14a, and the second recess 13b and the second protrusion 14b are substantially similar, respectively. It is.
  • the first stirring part and the second stirring part are formed into the first recess by, for example, poking the pipe wall 10 from the outside during molding of the pipe wall 10. 13a and the first convex portion 13b can be formed at the same time, and the second concave portion 13b and the second convex portion 14b can be formed at the same time.
  • the first stirring section and the second stirring section may be formed by another method.
  • the first convex portion 14a and the second convex portion 14b each have a linear apex (also referred to as a ridgeline), more specifically, a linear apex.
  • the linear apex of the first convex portion 14a is disposed at an angle ⁇ a greater than 0° and smaller than 90° clockwise with respect to the pipe axis of the pipe, more preferably larger than 30° and smaller than 60°. They are arranged at an angle ⁇ a which is less than 0°.
  • the linear apex of the second convex portion 14b is arranged at an angle ⁇ b greater than 0° and smaller than 90° counterclockwise with respect to the pipe axis of the pipe, more preferably larger than 30°. They are arranged at an angle ⁇ b smaller than 60°.
  • the linear apex of the first convex portion 14a and the linear apex of the second convex portion 14b are each formed within a range of an angle ⁇ of less than 360° around the pipe axis.
  • the first stirring section and the second stirring section each have a length of less than one turn around the pipe axis around the pipe axis.
  • the linear tops of each first convex portion 14a and each second convex portion 14b are formed within a range of an angle ⁇ of 180° around the pipe axis.
  • the static mixer 1 includes a first stirring section including three first stirring sections (first recesses 13a and first protrusions 14a) along the fluid flow direction. and two rows of second stirring parts including two second stirring parts (second recesses 13b and second protrusions 14b) along the fluid flow direction.
  • the two rows of first stirring units are opposed to each other across the pipe axis.
  • the two rows of second stirring units also face each other across the pipe axis.
  • the rows of first stirring parts and the rows of second stirring parts are arranged alternately around the pipe axis.
  • the static mixer 1 includes a plurality of at least one of the first stirring section and the second stirring section. More preferably, the static mixer 1 includes a plurality of at least one of the first stirring section and the second stirring section along the fluid flow direction. More preferably, the static mixer 1 includes a plurality of rows including a plurality of at least one of the first stirring section and the second stirring section along the fluid flow direction.
  • the fluid F flows into the static mixer 1 from the inlet 11, the fluid F is first moved through the pipe by the second convex part 14b of the second stirring part in the embodiment of FIG. As you move forward, you will be prompted to rotate counterclockwise. The fluid F is then urged to rotate clockwise as it progresses through the conduit by the first protrusion 14a of the first stirring section. The fluid F is then urged to rotate counterclockwise as it progresses through the conduit by the second convex portion 14b of the second agitating portion. By repeating this process up to the outlet 12, the fluid F is stirred, and when the fluid F contains multiple components, the multiple components are mixed.
  • the traveling direction of the fluid F is frequently changed, the swirling direction of the fluid F is frequently changed, and the first stirring section and the second stirring section are Stirring can be further promoted compared to the case where the second stirring section has a length of one or more turns.
  • the first concave part and the first convex part, and the second concave part and the second convex part have substantially similar shapes, so that the conventional static mixer Compared to this, the temperature of the air outside the pipe wall 10 is easily transmitted to the fluid F in the pipe line. Furthermore, even when it is necessary to irradiate the fluid F with electromagnetic waves, the first concave portion and the first convex portion, and the second concave portion and the second convex portion have substantially similar shapes, so that the tube wall 10 can be irradiated with electromagnetic waves. Electromagnetic waves irradiated from the outside are easily delivered to the fluid F within the conduit.
  • the exterior of the tube wall 10 need not be air, but may be any suitable fluid as required. Further, the outside of the tube wall 10 may be in a vacuum if necessary.
  • ⁇ Second embodiment> Although the static mixer 2 is illustrated in FIG. 2, for the sake of explanation, a first mixer is arranged at an angle ⁇ a greater than 0° and smaller than 90° clockwise with respect to the pipe axis of the pipe line.
  • the stirring part is not shown, and only one of the second stirring parts arranged at an angle ⁇ b greater than 0° and smaller than 90° counterclockwise with respect to the pipe axis of the pipe line is shown. Illustrated.
  • the static mixer 2 of the second embodiment differs from the static mixer 1 of the first embodiment in the shapes of the first stirring section and the second stirring section.
  • the top of the second protrusion 23b formed inside the second recess 23a of the second stirring section is not linear but curved with the same curvature as the inner wall of the tube wall 20.
  • the top of the first protrusion formed inside the first concave portion of the first stirring portion is not linear but curved with the same curvature as the inner wall of the tube wall 20.
  • the static mixer 2 may include a plurality of first stirring sections and a plurality of second stirring sections. When a plurality of first stirring parts and second stirring parts are provided, they may be arranged in the same manner as in the first embodiment, or may be arranged differently.
  • the linear apex of the first convex portion (not shown) and the linear apex of the second convex portion 24b are each formed within a range of an angle ⁇ of less than 360° around the pipe axis. .
  • the first stirring section and the second stirring section each have a length of less than one turn around the pipe axis around the pipe axis.
  • the linear tops of each first convex portion (not shown) and each second convex portion 24b are formed within an angle ⁇ of 180° around the pipe axis. ing.
  • the fluid F flowing in from the inlet 21 is stirred by the first stirring section and the second stirring section. Since the tops of the first convex portion and the second convex portion are curved, it is possible to stir the fluid F while maintaining its velocity.
  • the static mixer 3 of the third embodiment includes a tube wall 30 having an inlet 31 and an outlet 32, which constitute a conduit for circulating the fluid F, and a tube wall 30 formed on the tube wall 30. and a second stirring section formed on the tube wall 30 on the downstream side of the first stirring section.
  • the first stirring section includes a first recess 33a formed on the outer surface of the tube wall 30, and a first protrusion 34a formed inside the first recess 33a on the inner surface of the tube wall 30.
  • the second stirring section includes a second recess 33b formed on the outer surface of the tube wall 30, and a second protrusion 34b formed inside the second recess 33b on the inner surface of the tube wall 30. including.
  • the first stirring section is constituted by the first concave portion 33a and the first convex portion 34a
  • the second stirring portion is constituted by the second concave portion 33b and the second convex portion 34b.
  • the first stirring section and the second stirring section are constructed integrally with the tube wall 30.
  • the first recess 33a and the first protrusion 34a, and the second recess 33b and the second protrusion 34b are substantially similar, respectively. It is.
  • the first stirring part and the second stirring part are formed into the first recess by, for example, poking the pipe wall 30 from the outside during molding of the pipe wall 30.
  • 33a and the first convex portion 33b can be formed at the same time, and the second concave portion 33b and the second convex portion 34b can be formed at the same time.
  • the first stirring section and the second stirring section may be formed by another method.
  • the first convex portion 34a and the second convex portion 34b each have a linear apex, more specifically, a linear apex.
  • the linear top portion of the first convex portion 34a is disposed at an angle ⁇ a greater than 0° and smaller than 90° clockwise with respect to the pipe axis of the pipe, more preferably larger than 30° and smaller than 60°. They are arranged at an angle ⁇ a which is less than 0°.
  • the linear apex of the second convex portion 34b is arranged at an angle ⁇ b greater than 0° and smaller than 90° counterclockwise with respect to the pipe axis of the pipe, more preferably larger than 30°. They are arranged at an angle ⁇ b smaller than 60°.
  • the linear apex of the first convex portion 34a and the linear apex of the second convex portion 34b are each formed within a range of an angle ⁇ of less than 360° around the pipe axis.
  • the first stirring section and the second stirring section each have a length of less than one turn around the pipe axis around the pipe axis.
  • the linear tops of each of the first convex portions 34a and each of the second convex portions 34b are formed within an angle ⁇ of approximately 110° around the pipe axis.
  • the difference from the first embodiment is that in the third embodiment, the first stirring part (the first recess 33a and the first convex part 34a) and the second stirring part (the first convex part 34a) are arranged along the direction of fluid flow.
  • the second concave portions 33b and the second convex portions 34b) are arranged alternately.
  • the static mixer 3 has a first stirring part (a first recess 33a and a first protrusion 34a) and a second agitation part (a second recess 33b and a second protrusion) along the direction of fluid flow.
  • the static mixer 3 includes a plurality of at least one of the first stirring section and the second stirring section. More preferably, the static mixer 3 includes a plurality of at least one of the first stirring section and the second stirring section along the fluid flow direction. More preferably, the static mixer 3 includes a plurality of rows including a plurality of at least one of the first stirring section and the second stirring section along the fluid flow direction, and the static mixer 3 includes a plurality of rows including at least one of the first stirring section and the second stirring section. are arranged alternately.
  • an inner cylinder 35 is inserted into the inside of the pipe, so that the inlet 31 and the outlet 32 are formed to protrude from the pipe wall 30.
  • a fluid different from the fluid F may be circulated within the inner cylinder 35 in order to control the temperature, and an electromagnetic wave irradiation section for emitting electromagnetic waves toward the outside of the inner cylinder may be included.
  • the static mixer 4 of the fourth embodiment includes a plate-shaped pipe wall 40 having an inlet 41 and an outlet 42, which constitutes a pipe with a rectangular cross section through which the fluid F flows. , a first stirring section formed on the tube wall 40, and a second stirring section formed on the tube wall 40 upstream and downstream of the first stirring section.
  • the first stirring section includes a first recess 43a formed on the outer surface of the tube wall 40, and a first protrusion 44a formed inside the first recess 43a on the inner surface of the tube wall 40.
  • the second stirring section includes a second recess 43b formed on the outer surface of the tube wall 40, and a second protrusion 44b formed inside the second recess 43b on the inner surface of the tube wall 40.
  • the first stirring part is constituted by the first recess 43a and the first convex part 44a
  • the second stirring part is constituted by the second concave part 43b and the second convex part 44b.
  • the first stirring section and the second stirring section are constructed integrally with the tube wall 40.
  • the first recess 43a and the first protrusion 44a, and the second recess 43b and the second protrusion 44b are substantially similar, respectively. It is.
  • the first stirring part and the second stirring part are formed into the first recess by, for example, poking the pipe wall 40 from the outside during molding of the pipe wall 40.
  • 43a and the first convex portion 43b can be formed at the same time, and the second concave portion 43b and the second convex portion 44b can be formed at the same time.
  • the first stirring section and the second stirring section may be formed by another method.
  • the first convex portion 44a and the second convex portion 44b each have a linear apex, more specifically, a linear apex.
  • the linear apex of the first convex portion 44a is disposed at an angle ⁇ a greater than 0° and smaller than 90° clockwise with respect to the pipe axis of the pipe, more preferably larger than 30° and smaller than 60°. They are arranged at an angle ⁇ a which is less than 0°.
  • the linear apex of the second convex portion 44b is arranged at an angle ⁇ b greater than 0° and smaller than 90° counterclockwise with respect to the pipe axis of the pipe, more preferably larger than 30°. They are arranged at an angle ⁇ b smaller than 60°.
  • the linear apex of the first convex portion 44a and the linear apex of the second convex portion 44b are each formed within a range of an angle ⁇ of less than 360° around the pipe axis.
  • the first stirring section and the second stirring section each have a length of less than one turn around the pipe axis around the pipe axis.
  • the linear tops of the first convex portion 44a and each of the second convex portions 44b are formed within a range of an angle ⁇ of 180° around the pipe axis.
  • the difference from the first embodiment is that in the fourth embodiment, the first stirring part (the first recess 43a and the first convex part 44a) and the second stirring part (the first convex part 44a) are arranged along the fluid flow direction.
  • the second concave portions 43b and the second convex portions 44b) are arranged alternately.
  • the static mixer 4 includes a second stirring part (a second recess 43b and a second convex part 44b) and a first stirring part (a first recess 43a and a second convex part 44b) downstream of the second stirring part (a second recess 43b and a second convex part 44b) along the direction of fluid flow.
  • first convex portion 44a a first convex portion 44a
  • second stirring portion a second concave portion 43b and a second convex portion 44b
  • the two rows face each other across the pipe axis.
  • the first stirring section and the second stirring section may have different numbers and arrangements.
  • the static mixer 4 includes a plurality of at least one of the first stirring section and the second stirring section. More preferably, the static mixer 4 includes a plurality of at least one of the first stirring section and the second stirring section along the fluid flow direction. More preferably, the static mixer 4 includes a plurality of rows including a plurality of at least one of the first stirring section and the second stirring section along the fluid flow direction, are arranged alternately.
  • the static mixer 5 of the fifth embodiment includes a spiral pipe wall 50 having an inlet 51 and an outlet 52, forming a spiral pipe through which the fluid F flows; It includes a first stirring section and a second stirring section formed on the tube wall 50.
  • the first stirring section includes a first recess 53a formed on the outer surface of the tube wall 50, and a first protrusion 54a formed inside the first recess 53a on the inner surface of the tube wall 50.
  • the second stirring part includes a second recess 53b formed on the outer surface of the tube wall 50, and a second protrusion 54b formed on the inner surface of the tube wall 50 inside the second recess 53b.
  • the first stirring section is constituted by the first concave portion 53a and the first convex portion 54a
  • the second stirring portion is constituted by the second concave portion 53b and the second convex portion 54b.
  • the first stirring section and the second stirring section are constructed integrally with the tube wall 50.
  • the first recess 53a and the first protrusion 54a, and the second recess 53b and the second protrusion 54b are substantially similar, respectively. It is.
  • the first stirring part and the second stirring part are formed into the first recess by, for example, poking the pipe wall 50 from the outside during molding of the pipe wall 50.
  • 53a and the first convex portion 53b can be formed at the same time, and the second concave portion 53b and the second convex portion 54b can be formed at the same time.
  • the first stirring section and the second stirring section may be formed by another method.
  • the first convex portion 54a and the second convex portion 54b each have a linear apex, more specifically, a linear apex.
  • the linear apex of the first convex portion 54a is disposed at an angle ⁇ a greater than 0° and smaller than 90° clockwise with respect to the pipe axis of the pipe, more preferably larger than 30° and smaller than 60°. They are arranged at an angle ⁇ a which is less than 0°.
  • the linear apex of the second convex portion 54b is arranged at an angle ⁇ b greater than 0° and smaller than 90° counterclockwise with respect to the pipe axis of the pipe, more preferably larger than 30°. They are arranged at an angle ⁇ b smaller than 60°.
  • the linear apex of the first convex portion 54a and the linear apex of the second convex portion 54b are each formed within a range of an angle ⁇ of less than 360° around the pipe axis.
  • the first stirring section and the second stirring section each have a length of less than one turn around the pipe axis around the pipe axis.
  • the linear tops of the first convex portion 54a and each of the second convex portions 54b are formed within a range of an angle ⁇ of 180° around the pipe axis.
  • the first stirring part (the first recess 53a and the first convex part 54a) and the second stirring part (the first convex part 54a) are arranged along the fluid flow direction.
  • the second concave portions 53b and the second convex portions 54b) are arranged alternately. Note that the first stirring section and the second stirring section may have different numbers and arrangements.
  • the static mixer 5 includes a plurality of at least one of the first stirring section and the second stirring section. More preferably, the static mixer 5 includes a plurality of at least one of the first stirring section and the second stirring section along the fluid flow direction. More preferably, the static mixer 5 includes a plurality of rows in which at least one of the first stirring section and the second stirring section is included in plurality along the fluid flow direction, and the first stirring section and the second stirring section are arranged alternately.
  • the static mixer 6 of the sixth embodiment differs from the first embodiment in that it includes an outer cylinder 65 that covers the outside of the tube wall 10 of the static mixer 1 of the first embodiment.
  • the outer cylinder 65 may be, for example, an electromagnetic wave generation source such as a sheet-like infrared heater that can radiate electromagnetic waves toward the inside.
  • the static mixer 7 of the seventh embodiment includes an inner cylinder 75 inserted into the pipe wall 30 of the static mixer 3 of the third embodiment, and a reflective cover that covers the upper and lower ends of the pipe. 76 and an outer cylinder 77 that covers the outside of the tube wall 30, which is different from the third embodiment.
  • the inner cylinder 75 may be, for example, an electromagnetic wave generation source such as an infrared heater or an ultraviolet generation source that can radiate electromagnetic waves outward.
  • the reflective cover 76 and the outer cylinder 65 are connected to the inner cylinder 75.
  • the electromagnetic wave is made of a reflective material for reflecting the electromagnetic waves emitted by the electromagnetic waves and irradiating the fluid with the electromagnetic waves.
  • the reflective material aluminum may be used, for example, and an appropriate known reflective material is used depending on the electromagnetic waves irradiated to the fluid.
  • the static mixer 8 of the eighth embodiment has a recess 83 formed on the outer surface of a pipe wall 80 that constitutes a pipe path for flowing the fluid F from an inlet 81 to an outlet 82. It is provided with only a single agitation section consisting of a convex section 84 formed on the inner surface of the tube wall 80.
  • the convex portion 84 has a linear apex, and in this embodiment, the linear apex of the convex portion 84 makes an angle ⁇ a greater than 0° and less than 90° clockwise with respect to the pipe axis of the conduit. More preferably, they are arranged at an angle ⁇ a greater than 30° and smaller than 60°.
  • the linear top portion of the convex portion 84 is formed within a range of an angle ⁇ of less than 360° around the pipe axis.
  • the stirring portion (the recess 83 and the protrusion 84) has a length of less than one turn around the pipe axis.
  • the stirring part (the recessed part 83 and the raised part 84) is constructed integrally with the tube wall.
  • the linear top portion of the convex portion 83 is formed within a range of an angle ⁇ of 180° around the pipe axis.
  • the fluid F flows into the static mixer 8 from the inlet 81, the fluid F is rotated clockwise as it progresses through the conduit by the single protrusion 84 in the embodiment of FIG. be encouraged to do so.
  • the portion of the fluid F that has been turned under the influence of the convex portion 84 collides with other portions of the fluid F that have not passed through the convex portion 84, and together, the traveling direction is changed again.
  • the length of the stirring part (concave part 83 and convex part 84) is less than one turn, the traveling direction of the fluid F is frequently changed, the swirling direction of the fluid F is frequently changed, and the length of the stirring part is less than one turn. Agitation can be promoted more than in the case where the length is longer.
  • the concave portions 83 and the convex portions 84 have substantially similar shapes, so that the temperature of the air outside the pipe wall 80 is easily transmitted to the fluid F in the pipe line, compared to a conventional static mixer. . Furthermore, even when it is necessary to irradiate the fluid F with electromagnetic waves, since the concave portions 83 and the convex portions 84 have substantially similar shapes, the electromagnetic waves irradiated from the outside of the pipe wall 80 are delivered to the fluid F in the pipe line. easy to be
  • the exterior of tube wall 80 need not be air, but may be any suitable fluid as desired. Further, the outside of the tube wall 80 may be vacuumed if necessary.
  • the static mixer 8a of the ninth embodiment includes a plurality of stirring sections, more specifically, two stirring sections in this embodiment.
  • the two stirring parts are arranged at opposite positions with the pipe axis interposed therebetween.
  • Each stirring section includes a recess 83 and a projection 84.
  • the linear top of the convex part 84 makes an angle ⁇ b greater than 0° and smaller than 90° counterclockwise with respect to the pipe axis of the pipe line in this embodiment. More preferably, they are arranged at an angle ⁇ b greater than 30° and smaller than 60°. That is, the two stirring parts urge the fluid to rotate counterclockwise as it progresses through the conduit.
  • the linear top portion of the convex portion 84 is formed within a range of an angle ⁇ of less than 360° around the pipe axis.
  • each stirring part (the recessed part 83 and the convex part 84) has a length of less than one turn around the pipe axis.
  • the linear apex of each convex portion 84 is formed within an angle ⁇ of 180° around the pipe axis.
  • the static mixer 8b of the tenth embodiment includes a plurality of stirring sections, more specifically, four stirring sections in this embodiment.
  • the four stirring parts are arranged at intervals of 90° around the pipe axis.
  • Each stirring section includes a recess 83 and a projection 84.
  • the linear apex of the convex part 84 in this embodiment makes an angle ⁇ a greater than 0° and smaller than 90° clockwise with respect to the pipe axis of the pipe line. more preferably at an angle ⁇ a greater than 30° and less than 60°. That is, the four stirring parts urge the fluid to rotate clockwise as it progresses through the conduit.
  • the linear top portion of the convex portion 84 is formed within a range of an angle ⁇ of less than 360° around the pipe axis.
  • each stirring part (the recessed part 83 and the convex part 84) has a length of less than one turn around the pipe axis.
  • the linear apex of each convex portion 84 is formed within a range of an angle ⁇ of 90° around the pipe axis.
  • an inner cylinder 85 is inserted into the pipe, and therefore the inlet 81 and the outlet 82 are formed to protrude from the pipe wall 80.
  • a fluid different from the fluid F may be circulated within the inner cylinder 85 in order to control the temperature, and an electromagnetic wave irradiation section for emitting electromagnetic waves toward the outside of the inner cylinder may be included.
  • the static mixer 8c of the eleventh embodiment includes a plurality of stirring sections, more specifically, seven stirring sections in this embodiment.
  • the seven stirring parts are arranged at intervals of 90° around the central axis of the spiral.
  • Each stirring section includes a recess 83 and a projection 84.
  • the linear top of the convex part 84 makes an angle ⁇ b greater than 0° and smaller than 90° counterclockwise with respect to the pipe axis of the pipe line. More preferably, they are arranged at an angle ⁇ b greater than 30° and smaller than 60°. That is, the seven stirring parts urge the fluid to rotate counterclockwise as it progresses through the conduit.
  • the linear top portion of the convex portion 84 is formed within a range of an angle ⁇ of less than 360° around the pipe axis.
  • each stirring part (the recessed part 83 and the convex part 84) has a length of less than one turn around the pipe axis.
  • the linear apex of each convex portion 84 is formed within an angle ⁇ of 180° around the pipe axis.
  • the stirring part (the recessed part 83 and the raised part 84) is constructed integrally with the tube wall.
  • the static mixer 8c has a conduit formed in a spiral shape, like the static mixer 5 of the fifth embodiment.
  • the static mixer 1a of the twelfth embodiment includes a plurality of stirring sections, more specifically, eight stirring sections in this embodiment.
  • the static mixer 1a is the same as the first embodiment except that all eight stirring parts have the same shape and orientation as the first recess 13a and first protrusion 14a of the first embodiment.
  • the linear tops of all the first convex portions 14a are arranged at an angle ⁇ a greater than 0° and smaller than 90° clockwise with respect to the pipe axis of the pipe, preferably , are arranged at an angle ⁇ a greater than 30° and smaller than 60°.
  • the static mixer 1b of the thirteenth embodiment includes a plurality of stirring sections, more specifically, eight stirring sections in this embodiment.
  • each stirring part has the same shape and orientation as the first stirring part constituted by the first recess 13a and the first convex part 14a of the first embodiment, or the second recess 13b. It has the same shape and orientation as the second agitation section constituted by the second convex portion 14b and the second convex portion 14b.
  • first stirring parts and second stirring parts are arranged alternately along the direction of fluid flow.
  • the linear top of the first convex portion 14a is disposed at an angle ⁇ a greater than 0° and smaller than 90° clockwise with respect to the pipe axis of the pipe, and preferably at an angle of 30°.
  • the angle ⁇ a is greater than 60° and smaller than 60°.
  • the linear apex of the second convex portion 14b is disposed at an angle ⁇ b greater than 0° and smaller than 90° clockwise with respect to the pipe axis of the pipe, preferably larger than 30°. They are arranged at an angle ⁇ b smaller than 60°.
  • the present invention can be summarized as follows.
  • the static mixer according to the present invention includes a tube wall that constitutes a conduit for circulating a fluid, and a stirring section formed on the tube wall.
  • the stirring portion includes a recess formed on the outer surface of the tube wall, and a convex portion formed inside the recess on the inner surface of the tube wall.
  • the convex portion has a linear apex, and the linear apex of the convex portion is at an angle ⁇ a greater than 0° and less than 90° clockwise with respect to the pipe axis of the conduit; It is arranged at an angle ⁇ b greater than 0° and smaller than 90° counterclockwise with respect to the pipe axis of the pipe.
  • the linear apex of the convex portion is formed within an angle ⁇ of less than 360° around the pipe axis.
  • the stirring section is configured integrally with the tube wall.
  • the static mixer according to the present invention includes a plurality of stirring sections, and the plurality of stirring sections include a first stirring section and a second stirring section formed upstream or downstream of the first stirring section. and a stirring section.
  • the first stirring section includes a first recess formed on the outer surface of the tube wall, and a first protrusion formed inside the first recess on the inner surface of the tube wall.
  • the second stirring section includes a second recess formed on the outer surface of the tube wall, and a second protrusion formed inside the second recess on the inner surface of the tube wall.
  • the first convex portion and the second convex portion each have a linear apex.
  • the linear top portion of the first convex portion is disposed at an angle ⁇ a greater than 0° and smaller than 90° clockwise with respect to the pipe axis of the pipe line.
  • the linear top of the second convex portion is arranged at an angle ⁇ b greater than 0° and smaller than 90° counterclockwise with respect to the pipe axis of the pipe.
  • the linear apex of the first convex portion and the linear apex of the second convex portion are each formed within a range of an angle ⁇ of less than 360° about the pipe axis.
  • the first stirring section and the second stirring section are constructed integrally with the tube wall.
  • the static mixer according to the present invention includes a plurality of at least one of the first stirring section and the second stirring section, and the first stirring section and the second stirring section are arranged along the direction in which the fluid flows. Preferably, they are arranged alternately.
  • the linear apex of the convex portion is at an angle ⁇ a greater than 30° and smaller than 60° clockwise with respect to the pipe axis of the pipe, or Preferably, the tube is disposed at an angle ⁇ b greater than 30° and smaller than 60° counterclockwise with respect to the pipe axis of the pipe.
  • the linear top of the first convex portion makes an angle ⁇ a greater than 30° and smaller than 60° clockwise with respect to the pipe axis of the pipe.
  • the linear apex of the second convex portion is arranged at an angle ⁇ b greater than 30° and smaller than 60° counterclockwise with respect to the pipe axis of the pipe.
  • the tube wall is preferably formed of a material that transmits electromagnetic waves.
  • the tube wall is preferably formed of glass.
  • the static mixer according to the present invention preferably includes an outer cylinder that covers the recess from the outside, and the outer cylinder is configured to emit electromagnetic waves toward the inside of the outer cylinder.
  • the static mixer according to the present invention preferably includes an inner cylinder inserted into the pipe, and the inner cylinder is configured to emit electromagnetic waves toward the outside of the inner cylinder.
  • the static mixer according to the present invention preferably includes an outer cylinder that covers the recess from the outside, and the outer cylinder is configured to reflect electromagnetic waves.
  • Example 1 The static mixer 1 of the first embodiment shown in FIG. 1 as Example 1 and the static mixer 8 of the eighth embodiment shown in FIG. 8 as Example 2 were configured as follows, and a steady state analysis was performed in a fluid analysis simulation. , the flow velocity vector and streamlines were observed.
  • the tube wall 10 of the static mixer 1 was made of quartz glass with a wall thickness of 1.5 mm, and had an outer diameter of 20 mm, an inner diameter of 17 mm, and a tube length of 123 mm.
  • the first stirring part and the second stirring part each have a height of about 8.5 mm (approximately 1/2 of the inner diameter), a top angle of about 60°, and a first protrusion 14a.
  • the angle ⁇ a formed by the second convex portion 14b with respect to the pipe axis is 45° clockwise, and the angle ⁇ b formed by the second convex portion 14b with respect to the pipe axis is 45° counterclockwise.
  • the interval between the first stirring parts was 20 mm, and the interval between the second stirring parts was also 20 mm.
  • the tube 80 of the static mixer 8 was made of quartz glass and had an outer diameter of 24 mm, an inner diameter of 20 mm, and a tube length of 100 mm.
  • the height of the convex part is approximately 10 mm (approximately 1/2 of the inner diameter)
  • the angle of the top of the convex part is approximately 60°
  • the angle ⁇ b that the convex part makes with respect to the pipe axis is counterclockwise. It was configured so that the rotation angle was 45°.
  • the tube 901 was made of quartz glass and had an outer diameter of 24 mm, an inner diameter of 20 mm, and a length of 100 mm. No stirring section was provided.
  • water was used as the fluid F, with a flow rate of 0.1 m/s at the inlet 11 and natural outflow at the outlet 12.
  • Water had a density of 997 (kg/m 3 ) and a viscosity of 0.0009015 (Pa ⁇ s).
  • Figure 15 shows the simulation results of the flow velocity vector.
  • P indicates a flow velocity vector viewed from the outlet side
  • I indicates a flow velocity vector viewed diagonally from above.
  • FIG. 16 shows the results of the streamline simulation.
  • the fluid advances in the static mixer 1 of the first embodiment (Example 1) and the static mixer 8 of the eighth embodiment (Example 2), after the fluid exceeds the convex portion, the fluid advances. The direction is bent, and at the outlet, part of the flow velocity vector has a component in the inner circumferential direction.
  • the traveling direction of the fluid is not bent, the flow velocity vector is basically concentrated in the axial direction of the flow path, and there is no component in the inner circumferential direction.
  • Example 3 The static mixer 3 of the third embodiment shown in FIG. 3 was configured as follows, and the flow velocity vector was observed by simulation as in Example 1.
  • the tube wall 30 was made of quartz glass with a wall thickness of 2 mm, and had an outer diameter of 44 mm, an inner diameter of 20 mm, and a tube length of 204 mm.
  • the inner cylinder 35 was made of quartz glass with a wall thickness of 2 mm, and had an outer diameter of 20 mm, an inner diameter of 16 mm, and a tube length of 204 mm.
  • the first stirring part and the second stirring part each have a height of about 10 mm, a top angle of about 60°, and an angle ⁇ a that the first protrusion 34a makes with respect to the pipe axis. is 45° clockwise, and the angle ⁇ b formed by the second convex portion 34b with respect to the pipe axis is 45° counterclockwise. In the direction of fluid flow, the interval between the first stirring section and the second stirring section was 45 mm.
  • the branch pipes of the inlet 31 and the outlet 32 had an outer diameter of 14 mm and an inner diameter of 10 mm.
  • Water was used as the fluid F, with a flow rate of 1.2 m/s at the inlet 31 and natural outflow at the outlet 32.
  • Figure 17 shows the results of the flow velocity vector simulation. As in Example 1, it can be seen that after the fluid passes over the convex portion, the traveling direction of the fluid is bent, and at the outlet, part of the flow velocity vector has a component in the inner circumferential direction.
  • Example 4 The static mixer 4 of the fourth embodiment shown in FIG. 4 was configured as follows, and the flow velocity vector was observed by simulation as in Example 1.
  • the pipe wall 40 was made of 50 mm x 25 mm quartz glass, and the cross section of the pipe was 2 mm x 2 mm.
  • the height of each convex part is approximately 1 mm
  • the angle of the convex part is approximately 60°
  • the angle ⁇ a that the first convex part 34a makes with respect to the pipe axis is clockwise.
  • the angle ⁇ b that the second convex portion 34b makes with respect to the pipe axis is 45° counterclockwise.
  • the interval between the first stirring section and the second stirring section was 6 mm.
  • Water was used as the fluid F, with a flow rate of 0.1 m/s at the inlet 41 and natural outflow at the outlet 42.
  • Figure 18 shows the simulation results of the flow velocity vector. As in Example 1, it can be seen that the traveling direction of the fluid is bent after the fluid exceeds the convex portion.
  • Example 5 The static mixer 5 of the fifth embodiment shown in FIG. 5 was configured as follows, and the flow velocity vector was observed by simulation as in Example 1.
  • the tube wall 50 was made of quartz glass with a wall thickness of 1.5 mm, and the cross section of the tube was 13 mm in outer diameter, 20 mm in helical pitch, and 2 turns.
  • the height of each convex part is approximately 5 mm
  • the angle of the convex part is approximately 60°
  • the angle ⁇ a that the first convex part 34a makes with respect to the pipe axis is clockwise.
  • the angle ⁇ b that the second convex portion 34b makes with respect to the pipe axis is 45° counterclockwise.
  • the first stirring section and the second stirring section were formed only from the outside of the conduit at a pitch of 45° per turn.
  • Water was used as the fluid F, with a flow rate of 0.1 m/s at the inlet 51 and natural outflow at the outlet 52.
  • Figure 19 shows the simulation results of the flow velocity vector. As in Example 1, it can be seen that after the fluid passes over the convex portion, the traveling direction of the fluid is bent, and at the outlet, part of the flow velocity vector has a component in the inner circumferential direction.
  • Water and air were used as fluids. Water has a density of 997 (kg/m 3 ) and a viscosity of 0.0009015 (Pa ⁇ s), and air has a density of 1.144 (kg/m 3 ) and a viscosity of 1.816 ⁇ 10 ⁇ 5 ( Pa ⁇ s).
  • Water was used as fluid F.
  • the specific heat of water is 4181 (J/kg/deg)
  • the thermal conductivity is 0.61 (W/m/deg)
  • the density and viscosity are as described above for the test on the angle between the top of the convex part and the pipe axis. is the same as the value given.
  • the fluid F had a temperature of 100° C. and a flow rate of 0.01 m/s at the inlet 11, and naturally flowed out at the outlet 12.
  • the external boundary condition was natural convection.
  • the external boundary condition was forced convection with a wind speed of 10 m/s.
  • the pipe material was quartz glass, and the thermal conductivity was 1.38 (W/m/deg).
  • the length of the conduit was 120 mm, the outer diameter was 20 mm, and the inner diameter was 17 mm, and five pairs of convex portions facing each other were provided in the axial direction of the flow path to serve as static mixers.
  • the height of the convex portion was approximately 1/2 of the inner diameter, approximately 8.5 mm.
  • Figure 21 shows a temperature distribution diagram obtained by simulation. It was found that in the static mixer 1 of Example 1, the temperature of the internal fluid was effectively reduced.
  • 1, 1a, 1b, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 8a, 8b, 8c Static mixer 10, 20, 30, 40, 50, 80: Pipe wall 83: Concave portion 84: Convex portion 13a , 23a, 33a, 43a, 53a: first recess 13b, 23b, 33b, 43b, 53b: second recess 14a, 24a, 34a, 44a, 54a: first projection 14b, 24b, 34b, 44b, 54b: Second convex portion 35, 75, 85: Inner cylinder

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Abstract

管路と撹拌要素が一体で構成され、かつ、管路内の流体に管壁の外から影響を与えやすいスタティックミキサーを提供する。スタティックミキサー１は、流体Ｆを流通させるための管路を構成する管壁１０と、管壁１０上に形成される撹拌部とを備える。撹拌部は、管壁１０の外面上に形成された凹部１３ａ，１３ｂと、管壁１０の内面上において、凹部１３ａ，１３ｂの内側に形成された凸部１４ａ，１４ｂとを含む。凸部１３ａ，１３ｂはそれぞれ線状の頂部を有する。凸部１４ａの線状の頂部は、管路１０の管路軸に対して時計回りに０°より大きく９０°より小さい角度θａをなして配置される。凸部１４ｂの線状の頂部は、管路の管路軸に対して反時計回りに０°より大きく９０°より小さい角度θｂをなして配置される。凸部１４ａ，１４ｂの線状の頂部は、管路軸を中心に３６０°未満の角度αの範囲に形成されている。撹拌部は管壁１０と一体に構成されている。

Description

スタティックミキサー
　本発明はスタティックミキサーに関する。
　流体を撹拌・混合するためにスタティックミキサーが使用されている。スタティックミキサーは駆動部のない静的混合装置であり、様々な流体を混合することができる。
　従来のスタティックミキサーでは、例えば特開平９－１２２４６５号公報（特許文献１）に記載されているように長方形の板を１８０°ねじったものや、特開昭６０－４０１９８号公報（特許文献２）に記載されているようにインターメッシュ十字交差プレートをミキサーエレメントとして管路内部に固定している。
特開平９－１２２４６５号公報 特開昭６０－４０１９８号公報
　しかしながら、従来のスタティックミキサーでは、ミキサーエレメントの形状が複雑であり、ミキサーエレメントを管路と別に作製して管路内部に組み込み、固定しており、管路とミキサーエレメントを一体化することが難しい。
　また、従来のスタティックミキサーは、混合のみに用いられるものであり、管路内の流体の温度を制御したり、管路内の流体を殺菌するというような、付加機能は考えられていなかった。このような付加機能を与えるためには、管路内の流体に管外部から熱を与えたり、電磁波を照射するなどして影響を与える必要がある。
　そこでこの発明の目的は、管路と撹拌要素が一体で構成され、かつ、管路内の流体に管壁の外から影響を与えやすいスタティックミキサーを提供することである。
　本発明に従ったスタティックミキサーは、流体を流通させるための管路を構成する管壁と、管壁上に形成される撹拌部とを備える。撹拌部は、前記管壁の外面上に形成された凹部と、前記管壁の内面上において、前記凹部の内側に形成された凸部とを含む。前記凸部は線状の頂部を有し、前記凸部の前記線状の頂部は、前記管路の管路軸に対して時計回りに０°より大きく９０°より小さい角度θａ、または、前記管路の管路軸に対して反時計回りに０°より大きく９０°より小さい角度θｂをなして配置される。前記凸部の前記線状の頂部は、前記管路軸を中心に３６０°未満の角度αの範囲に形成される。前記撹拌部は前記管壁と一体に構成されている。
　このようにすることにより、管路と撹拌要素が一体で構成され、かつ、管路内の流体に管壁の外から影響を与えやすいスタティックミキサーを提供することができる。
第１実施形態のスタティックミキサーの全体を半透明にして模式的に示す（Ａ）斜視図、（Ｂ）断面斜視図、（Ｃ）正面図、（Ｄ）側面図、（Ｅ）平面図である。 第２実施形態のスタティックミキサーの全体を半透明にして模式的に示す（Ａ）斜視図、（Ｂ）正面図、（Ｃ）側面図、（Ｄ）平面図である。 第３実施形態のスタティックミキサーの全体を半透明にして模式的に示す（Ａ）斜視図、（Ｂ）断面斜視図、（Ｃ）正面図、（Ｄ）側面図、（Ｅ）平面図である。 第４実施形態のスタティックミキサーの全体を半透明にして模式的に示す（Ａ）斜視図、（Ｂ）平面図、（Ｃ）側面断面図である。 第５実施形態のスタティックミキサーの全体を半透明にして模式的に示す（Ａ）斜視図、（Ｂ）正面図、（Ｃ）側面図である。 第６実施形態のスタティックミキサーの全体を半透明にして模式的に示す（Ａ）斜視図、（Ｂ）構成分品を分解して示す図である。 第７実施形態のスタティックミキサーの全体を半透明にして模式的に示す（Ａ）斜視図、（Ｂ）構成分品を分解して示す図である。 第８実施形態のスタティックミキサーの全体を半透明にして模式的に示す（Ａ）斜視図、（Ｂ）正面図、（Ｃ）平面図である。 第９実施形態のスタティックミキサーの（Ａ）全体を半透明にして模式的に示す斜視図、（Ｂ）正面図である。 第１０実施形態のスタティックミキサーの（Ａ）全体を半透明にして模式的に示す斜視図、（Ｂ）正面図である。 第１１実施形態のスタティックミキサーの（Ａ）全体を半透明にして模式的に示す斜視図、（Ｂ）正面図である。 第１２実施形態のスタティックミキサーの（Ａ）全体を半透明にして模式的に示す斜視図、（Ｂ）正面図である。 第１３実施形態のスタティックミキサーの（Ａ）全体を半透明にして模式的に示す斜視図、（Ｂ）正面図である。 比較例の管の全体を半透明にして模式的に示す図である。 （Ａ）実施例１のスタティックミキサーと（Ｂ）実施例２のスタティックミキサーと（Ｃ）比較例の筒のそれぞれについて、流速ベクトルのシミュレーション結果を上面から見た図（Ｐ）と斜め上方向から見た図（Ｉ）である。 （Ａ）実施例１のスタティックミキサーと（Ｂ）実施例２のスタティックミキサーと（Ｃ）比較例の筒のそれぞれについて、流線のシミュレーション結果を示す図である。 実施例３の流速ベクトルのシミュレーション結果を示す図である。 実施例４の流速ベクトルのシミュレーション結果を示す図である。 実施例５の流速ベクトルのシミュレーション結果を示す図である。 （Ａ）第１の撹拌部の凸部が管路軸に対してなす角θａを示す図と、（Ｂ）θａによる流出口における内周方向の流速の最大値の変化のシミュレーション結果を示す図である。 実施例１のスタティックミキサーについて、（Ａ）空冷しない場合の温度分布と（Ｂ）空冷した場合の温度分布のシミュレーション結果を示す図である。
　以下、本発明の振動流路装置について具体例を交えながら詳細に説明する。なお、本発明は以下に示される実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で各種の変更が可能である。
　＜第１実施形態＞
　図１に示すように、スタティックミキサー１は、流体Ｆを流通させるための円筒状の管路を構成する、流入口１１と流出口１２を有する円筒状の管壁１０と、管壁１０上に形成される第１の撹拌部と、管壁１０上において第１の撹拌部の下流側に形成される第２の撹拌部とを備える。第１の撹拌部は、管壁１０の外面上に形成された第１の凹部１３ａと、管壁１０の内面上において、第１の凹部１３ａの内側に形成された第１の凸部１４ａとを含む。第２の撹拌部は、管壁１０の外面上に形成された第２の凹部１３ｂと、管壁１０の内面上において、第２の凹部１３ｂの内側に形成された第２の凸部１４ｂとを含む。言い換えれば、第１の撹拌部は第１の凹部１３ａと第１の凸部１４ａによって構成され、第２の撹拌部は第２の凹部１３ｂと第２の凸部１４ｂによって構成されている。
　第１の撹拌部と第２の撹拌部は管壁１０と一体に構成されている。この実施形態においては、第１の撹拌部と第２の撹拌部においては、第１の凹部１３ａと第１の凸部１４ａ、第２の凹部１３ｂと第２の凸部１４ｂがそれぞれ略相似形である。一例としてスタティックミキサー１がガラスで形成されている場合、第１の撹拌部と第２の撹拌部は、例えば、管壁１０の成型中に管壁１０を外側から突くことによって、第１の凹部１３ａと第１の凸部１３ｂを同時に形成することができ、第２の凹部１３ｂと第２の凸部１４ｂを同時に形成することができる。第１の撹拌部と第２の撹拌部は別の方法によって形成されてもよい。
　第１の凸部１４ａと第２の凸部１４ｂはそれぞれ線状の頂部（稜線ともいう）、より具体的には、直線状の頂部を有する。第１の凸部１４ａの線状の頂部は、管路の管路軸に対して時計回りに０°より大きく９０°より小さい角度θａをなして配置され、より好ましくは、３０°より大きく６０°より小さい角度θａをなして配置される。第２の凸部１４ｂの線状の頂部は、管路の管路軸に対して反時計回りに０°より大きく９０°より小さい角度θｂをなして配置され、より好ましくは、３０°より大きく６０°より小さい角度θｂをなして配置される。
　第１の凸部１４ａの線状の頂部と、第２の凸部１４ｂの線状の頂部は、それぞれ、管路軸を中心に３６０°未満の角度αの範囲に形成されている。言い換えると、第１の撹拌部と第２の撹拌部は、それぞれ、管路軸を中心にした管路の周において１巻き未満の長さを有する。この実施形態においては、各第１の凸部１４ａと各第２の凸部１４ｂの線状の頂部は、管路軸を中心に１８０°の角度αの範囲に形成されている。
　図１に示す第１実施形態においては、スタティックミキサー１は、第１の撹拌部（第１の凹部１３ａと第１の凸部１４ａ）を流体の流れる方向に沿って３つ含む第１の撹拌部の列を２列備え、第２の撹拌部（第２の凹部１３ｂと第２の凸部１４ｂ）を流体の流れる方向に沿って２つ含む第２の撹拌部の列を２列備える。第１の撹拌部の２つの列は、管路軸を挟んで対向している。第２の撹拌部の２つの列も、管路軸を挟んで対向している。管路軸を中心にして、第１の撹拌部の列と第２の撹拌部の列は交互に配置されている。
　このように、スタティックミキサー１は第１の撹拌部と第２の撹拌部の少なくとも一方を複数備えることが好ましい。より好ましくは、スタティックミキサー１は、第１の撹拌部と第２の撹拌部の少なくとも一方を、流体の流れる方向に沿って複数備える。より好ましくは、スタティックミキサー１は、第１の撹拌部と第２の撹拌部の少なくとも一方が流体の流れる方向に沿って複数含まれる列を複数備える。
　このようにすることにより、流体Ｆが流入口１１からスタティックミキサー１内に流入すると、流体Ｆは、図１の実施形態では、まず第２の撹拌部の第２の凸部１４ｂによって、管路を進むにつれて反時計回りに回転するように促される。流体Ｆは次に第１の撹拌部の第１の凸部１４ａによって、管路を進むにつれて時計回りに回転するように促される。流体Ｆは次にまた第２の撹拌部の第２の凸部１４ｂによって、管路を進むにつれて反時計回りに回転するように促される。これを流出口１２まで繰り返すことによって、流体Ｆが撹拌され、流体Ｆが複数の成分を含むときは複数の成分が混合される。
　第１の撹拌部と第２の撹拌部が１巻未満の長さであるので、流体Ｆの進行方向が頻繁に変更され、流体Ｆの旋回方向が頻繁に変更され、第１の撹拌部と第２の撹拌部が１巻以上の長さを有する場合と比較してより撹拌を促すことができる。
　さらに、第１の撹拌部と第２の撹拌部においては、第１の凹部と第１の凸部、第２の凹部と第２の凸部がそれぞれ略相似形であるので、従来のスタティックミキサーと比較して、管壁１０の外部の空気の温度が管路内の流体Ｆに伝達されやすい。また、流体Ｆに電磁波を照射する必要がある場合にも、第１の凹部と第１の凸部、第２の凹部と第２の凸部がそれぞれ略相似形であるので、管壁１０の外側から照射された電磁波が管路内の流体Ｆに送達されやすい。管壁１０の外部は空気である必要はなく、必要に応じて適切な流体であってよい。また、管壁１０の外部は必要に応じて真空であってもよい。
　以上のように、管路と撹拌要素が一体で構成され、かつ、管路内の流体Ｆに管壁１０の外から影響を与えやすいスタティックミキサー１を提供することができる。
　＜第２実施形態＞
　図２には、スタティックミキサー２が図示されているが、説明のため、管路の管路軸に対して時計回りに０°より大きく９０°より小さい角度θａをなして配置される第１の撹拌部は図示されておらず、管路の管路軸に対して反時計回りに０°より大きく９０°より小さい角度θｂをなして配置される第２の撹拌部のうちの１つのみを図示している。第２実施形態のスタティックミキサー２が第１実施形態のスタティックミキサー１と異なる点は、第１の撹拌部と第２の撹拌部の形状である。第２の撹拌部の第２の凹部２３ａの内側に形成された第２の凸部２３ｂの頂部は、直線状ではなく、管壁２０の内壁と同じ曲率の曲線状である。図示されていないが第１の撹拌部も同様に、第１の凹部の内側に形成された第１の凸部の頂部は、直線状ではなく、管壁２０の内壁と同じ曲率の曲線状である。スタティックミキサー２は、複数の第１の撹拌部と第２の撹拌部を備えてもよい。複数の第１の撹拌部と第２の撹拌部を備える場合、第１実施形態と同様に配置されてもよく、別の配置であってもよい。
　第１の凸部（図示しない）の線状の頂部と、第２の凸部２４ｂの線状の頂部は、それぞれ、管路軸を中心に３６０°未満の角度αの範囲に形成されている。言い換えると、第１の撹拌部と第２の撹拌部は、それぞれ、管路軸を中心にした管路の周において１巻き未満の長さを有する。図２に示す実施形態においては、各第１の凸部（図示しない）と各第２の凸部２４ｂの線状の頂部は、管路軸を中心に１８０°の角度αの範囲に形成されている。
　スタティックミキサー２においても、第１実施形態と同様に、流入口２１から流入した流体Ｆは、第１の撹拌部と第２の撹拌部によって撹拌される。第１の凸部と第２の凸部の頂部が曲線状であることによって、流体Ｆの速度を保ちながら撹拌させることができる。
　第２実施形態のスタティックミキサー２のその他の構成と効果は第１実施形態と同様である。
　＜第３実施形態＞
　図３に示すように、第３実施形態のスタティックミキサー３は、流体Ｆを流通させるための管路を構成する、流入口３１と流出口３２を有する管壁３０と、管壁３０上に形成される第１の撹拌部と、管壁３０上において第１の撹拌部の下流側に形成される第２の撹拌部とを備える。第１の撹拌部は、管壁３０の外面上に形成された第１の凹部３３ａと、管壁３０の内面上において、第１の凹部３３ａの内側に形成された第１の凸部３４ａとを含む。第２の撹拌部は、管壁３０の外面上に形成された第２の凹部３３ｂと、管壁３０の内面上において、第２の凹部３３ｂの内側に形成された第２の凸部３４ｂとを含む。言い換えれば、第１の撹拌部は第１の凹部３３ａと第１の凸部３４ａによって構成され、第２の撹拌部は第２の凹部３３ｂと第２の凸部３４ｂによって構成されている。
　第１の撹拌部と第２の撹拌部は管壁３０と一体に構成されている。この実施形態においては、第１の撹拌部と第２の撹拌部においては、第１の凹部３３ａと第１の凸部３４ａ、第２の凹部３３ｂと第２の凸部３４ｂがそれぞれ略相似形である。一例としてスタティックミキサー３がガラスで形成されている場合、第１の撹拌部と第２の撹拌部は、例えば、管壁３０の成型中に管壁３０を外側から突くことによって、第１の凹部３３ａと第１の凸部３３ｂを同時に形成することができ、第２の凹部３３ｂと第２の凸部３４ｂを同時に形成することができる。第１の撹拌部と第２の撹拌部は別の方法によって形成されてもよい。
　第１の凸部３４ａと第２の凸部３４ｂはそれぞれ線状の頂部、より具体的には、直線状の頂部を有する。第１の凸部３４ａの線状の頂部は、管路の管路軸に対して時計回りに０°より大きく９０°より小さい角度θａをなして配置され、より好ましくは、３０°より大きく６０°より小さい角度θａをなして配置される。第２の凸部３４ｂの線状の頂部は、管路の管路軸に対して反時計回りに０°より大きく９０°より小さい角度θｂをなして配置され、より好ましくは、３０°より大きく６０°より小さい角度θｂをなして配置される。
　第１の凸部３４ａの線状の頂部と、第２の凸部３４ｂの線状の頂部は、それぞれ、管路軸を中心に３６０°未満の角度αの範囲に形成されている。言い換えると、第１の撹拌部と第２の撹拌部は、それぞれ、管路軸を中心にした管路の周において１巻き未満の長さを有する。この実施形態においては、各第１の凸部３４ａと各第２の凸部３４ｂの線状の頂部は、管路軸を中心に約１１０°の角度αの範囲に形成されている。
　第１実施形態と異なる点として、第３実施形態では、流体の流れる方向に沿って、第１の撹拌部（第１の凹部３３ａと第１の凸部３４ａ）と第２の撹拌部（第２の凹部３３ｂと第２の凸部３４ｂ）が交互に配置されている。スタティックミキサー３は、流体の流れる方向に沿って、第１の撹拌部（第１の凹部３３ａと第１の凸部３４ａ）と第２の撹拌部（第２の凹部３３ｂと第２の凸部３４ｂ）の組が交互に２組配置された列を４列、備えている。４つの列は、管路軸を中心にして、９０°間隔で配置されている。
　このように、スタティックミキサー３は第１の撹拌部と第２の撹拌部の少なくとも一方を複数備えることが好ましい。より好ましくは、スタティックミキサー３は、第１の撹拌部と第２の撹拌部の少なくとも一方を、流体の流れる方向に沿って複数備える。より好ましくは、スタティックミキサー３は、第１の撹拌部と第２の撹拌部の少なくとも一方が流体の流れる方向に沿って複数含まれる列を複数備え、第１の撹拌部と第２の撹拌部は交互に配置されている。
　また、第１実施形態と異なる点として、第３実施形態では、管路の内部に内筒３５が挿入されており、そのため、流入口３１と流出口３２は管壁３０から突出して形成されている。内筒３５内には、例えば、温度を制御するために流体Ｆとは異なる流体を流通させてもよく、内筒の外部に向かって電磁波を発するための電磁波照射部を含めてもよい。
　第３実施形態のスタティックミキサー３のその他の構成と効果は第１実施形態と同様である。
　＜第４実施形態＞
　図４に示すように、第４実施形態のスタティックミキサー４は、流体Ｆを流通させるための断面四角形状の管路を構成する、流入口４１と流出口４２を有する板状の管壁４０と、管壁４０上に形成される第１の撹拌部と、管壁４０上において第１の撹拌部の上流側と下流側に形成される第２の撹拌部とを備える。第１の撹拌部は、管壁４０の外面上に形成された第１の凹部４３ａと、管壁４０の内面上において、第１の凹部４３ａの内側に形成された第１の凸部４４ａとを含む。第２の撹拌部は、管壁４０の外面上に形成された第２の凹部４３ｂと、管壁４０の内面上において、第２の凹部４３ｂの内側に形成された第２の凸部４４ｂとを含む。言い換えれば、第１の撹拌部は第１の凹部４３ａと第１の凸部４４ａによって構成され、第２の撹拌部は第２の凹部４３ｂと第２の凸部４４ｂによって構成されている。
　第１の撹拌部と第２の撹拌部は管壁４０と一体に構成されている。この実施形態においては、第１の撹拌部と第２の撹拌部においては、第１の凹部４３ａと第１の凸部４４ａ、第２の凹部４３ｂと第２の凸部４４ｂがそれぞれ略相似形である。一例としてスタティックミキサー４がガラスで形成されている場合、第１の撹拌部と第２の撹拌部は、例えば、管壁４０の成型中に管壁４０を外側から突くことによって、第１の凹部４３ａと第１の凸部４３ｂを同時に形成することができ、第２の凹部４３ｂと第２の凸部４４ｂを同時に形成することができる。第１の撹拌部と第２の撹拌部は別の方法によって形成されてもよい。
　第１の凸部４４ａと第２の凸部４４ｂはそれぞれ線状の頂部、より具体的には、直線状の頂部を有する。第１の凸部４４ａの線状の頂部は、管路の管路軸に対して時計回りに０°より大きく９０°より小さい角度θａをなして配置され、より好ましくは、３０°より大きく６０°より小さい角度θａをなして配置される。第２の凸部４４ｂの線状の頂部は、管路の管路軸に対して反時計回りに０°より大きく９０°より小さい角度θｂをなして配置され、より好ましくは、３０°より大きく６０°より小さい角度θｂをなして配置される。
　第１の凸部４４ａの線状の頂部と、第２の凸部４４ｂの線状の頂部は、それぞれ、管路軸を中心に３６０°未満の角度αの範囲に形成されている。言い換えると、第１の撹拌部と第２の撹拌部は、それぞれ、管路軸を中心にした管路の周において１巻き未満の長さを有する。この実施形態においては、第１の凸部４４ａと各第２の凸部４４ｂの線状の頂部は、管路軸を中心に１８０°の角度αの範囲に形成されている。
　第１実施形態と異なる点として、第４実施形態では、流体の流れる方向に沿って、第１の撹拌部（第１の凹部４３ａと第１の凸部４４ａ）と第２の撹拌部（第２の凹部４３ｂと第２の凸部４４ｂ）が交互に配置されている。スタティックミキサー４は、流体の流れる方向に沿って、第２の撹拌部（第２の凹部４３ｂと第２の凸部４４ｂ）、その下流側に第１の撹拌部（第１の凹部４３ａと第１の凸部４４ａ）、さらにその下流側に第２の撹拌部（第２の凹部４３ｂと第２の凸部４４ｂ）が配置された列を２列、備えている。２つの列は、管路軸を挟んで対向している。なお、第１の撹拌部と第２の撹拌部は別の数と配置であってもよい。
　このように、スタティックミキサー４は第１の撹拌部と第２の撹拌部の少なくとも一方を複数備えることが好ましい。より好ましくは、スタティックミキサー４は、第１の撹拌部と第２の撹拌部の少なくとも一方を、流体の流れる方向に沿って複数備える。より好ましくは、スタティックミキサー４は、第１の撹拌部と第２の撹拌部の少なくとも一方が流体の流れる方向に沿って複数含まれる列を複数備え、第１の撹拌部と第２の撹拌部は交互に配置されている。
　第４実施形態のスタティックミキサー４のその他の構成と効果は第１実施形態と同様である。
　＜第５実施形態＞
　図５に示すように、第５実施形態のスタティックミキサー５は、流体Ｆを流通させるためのらせん状の管路を構成する、流入口５１と流出口５２を有するらせん状の管壁５０と、管壁５０上に形成される第１の撹拌部と第２の撹拌部とを備える。第１の撹拌部は、管壁５０の外面上に形成された第１の凹部５３ａと、管壁５０の内面上において、第１の凹部５３ａの内側に形成された第１の凸部５４ａとを含む。第２の撹拌部は、管壁５０の外面上に形成された第２の凹部５３ｂと、管壁５０の内面上において、第２の凹部５３ｂの内側に形成された第２の凸部５４ｂとを含む。言い換えれば、第１の撹拌部は第１の凹部５３ａと第１の凸部５４ａによって構成され、第２の撹拌部は第２の凹部５３ｂと第２の凸部５４ｂによって構成されている。
　第１の撹拌部と第２の撹拌部は管壁５０と一体に構成されている。この実施形態においては、第１の撹拌部と第２の撹拌部においては、第１の凹部５３ａと第１の凸部５４ａ、第２の凹部５３ｂと第２の凸部５４ｂがそれぞれ略相似形である。一例としてスタティックミキサー５がガラスで形成されている場合、第１の撹拌部と第２の撹拌部は、例えば、管壁５０の成型中に管壁５０を外側から突くことによって、第１の凹部５３ａと第１の凸部５３ｂを同時に形成することができ、第２の凹部５３ｂと第２の凸部５４ｂを同時に形成することができる。第１の撹拌部と第２の撹拌部は別の方法によって形成されてもよい。
　第１の凸部５４ａと第２の凸部５４ｂはそれぞれ線状の頂部、より具体的には、直線状の頂部を有する。第１の凸部５４ａの線状の頂部は、管路の管路軸に対して時計回りに０°より大きく９０°より小さい角度θａをなして配置され、より好ましくは、３０°より大きく６０°より小さい角度θａをなして配置される。第２の凸部５４ｂの線状の頂部は、管路の管路軸に対して反時計回りに０°より大きく９０°より小さい角度θｂをなして配置され、より好ましくは、３０°より大きく６０°より小さい角度θｂをなして配置される。
　第１の凸部５４ａの線状の頂部と、第２の凸部５４ｂの線状の頂部は、それぞれ、管路軸を中心に３６０°未満の角度αの範囲に形成されている。言い換えると、第１の撹拌部と第２の撹拌部は、それぞれ、管路軸を中心にした管路の周において１巻き未満の長さを有する。この実施形態においては、第１の凸部５４ａと各第２の凸部５４ｂの線状の頂部は、管路軸を中心に１８０°の角度αの範囲に形成されている。
　第１実施形態と異なる点として、第５実施形態では、流体の流れる方向に沿って、第１の撹拌部（第１の凹部５３ａと第１の凸部５４ａ）と第２の撹拌部（第２の凹部５３ｂと第２の凸部５４ｂ）が交互に配置されている。なお、第１の撹拌部と第２の撹拌部は別の数と配置であってもよい。
　このように、スタティックミキサー５は第１の撹拌部と第２の撹拌部の少なくとも一方を複数備えることが好ましい。より好ましくは、スタティックミキサー５は、第１の撹拌部と第２の撹拌部の少なくとも一方を、流体の流れる方向に沿って複数備える。より好ましくは、スタティックミキサー５は、第１の撹拌部と第２の撹拌部の少なくとも一方が流体の流れる方向に沿って複数含まれる列を複数備え、第１の撹拌部と第２の撹拌部は交互に配置されている。
　第５実施形態のスタティックミキサー５のその他の構成と効果は第１実施形態と同様である。
　＜第６実施形態＞
　図６に示すように、第６実施形態のスタティックミキサー６は、第１実施形態のスタティックミキサー１の管壁１０の外側を覆う外筒６５を備える点で第１実施形態と異なる。外筒６５は、例えば、電磁波を内部に向かって照射することが可能なシート状赤外線ヒータなどの電磁波発生源であってもよい。
　第６実施形態のスタティックミキサー６のその他の構成と効果は第１実施形態と同様である。
　＜第７実施形態＞
　図７に示すように、第７実施形態のスタティックミキサー７は、第３実施形態のスタティックミキサー３の管壁３０の内部に挿入される内筒７５と、管路の上端と下端を覆う反射カバー７６と、管壁３０の外側を覆う外筒７７を備える点で第３実施形態と異なる。内筒７５は、例えば、電磁波を外側に向かって照射することが可能な赤外線ヒータや紫外線発生源などの電磁波発生源であってよく、この場合、反射カバー７６と外筒６５は、内筒７５が発した電磁波を反射させて流体に照射させるための反射材によって構成されていることが好ましい。反射材としては、例えばアルミニウムが用いられてもよく、流体に照射する電磁波に応じて適切な公知の反射材が用いられる。
　第７実施形態のスタティックミキサー７のその他の構成と効果は第３実施形態と同様である。
　＜第８実施形態＞
　図８に示すように、第８実施形態のスタティックミキサー８は、流体Ｆを流入口８１から流出口８２まで流通させるための管路を構成する管壁８０の外面上に形成される凹部８３と管壁８０の内面上に形成される凸部８４から構成される単一の撹拌部のみを備える。凸部８４は線状の頂部を有し、凸部８４の線状の頂部は、この実施形態においては、管路の管路軸に対して時計回りに０°より大きく９０°より小さい角度θａをなして配置され、より好ましくは、３０°より大きく６０°より小さい角度θａをなして配置されている。凸部８４の線状の頂部は、管路軸を中心に３６０°未満の角度αの範囲に形成されている。言い換えると、撹拌部（凹部８３と凸部８４）は、管路軸を中心にした管路の周において１巻き未満の長さを有する。撹拌部（凹部８３と凸部８４）は管壁と一体に構成されている。この実施形態においては、凸部８３の線状の頂部は、管路軸を中心に１８０°の角度αの範囲に形成されている。
　このようにすることにより、流体Ｆが流入口８１からスタティックミキサー８内に流入すると、流体Ｆは、図８の実施形態では、単一の凸部８４によって、管路を進むにつれて時計回りに回転するように促される。流体Ｆのうち凸部８４の影響を受けて旋回された部分は、凸部８４を通過していない流体Ｆの他の部分とぶつかり、一体となって、進行方向がまた変更される。
　撹拌部（凹部８３と凸部８４）が１巻未満の長さであるので、流体Ｆの進行方向が頻繁に変更され、流体Ｆの旋回方向が頻繁に変更され、撹拌部が１巻以上の長さを有する場合と比較してより撹拌を促すことができる。
　さらに、撹拌部においては凹部８３と凸部８４がそれぞれ略相似形であるので、従来のスタティックミキサーと比較して、管壁８０の外部の空気の温度が管路内の流体Ｆに伝達されやすい。また、流体Ｆに電磁波を照射する必要がある場合にも、凹部８３と凸部８４がそれぞれ略相似形であるので、管壁８０の外側から照射された電磁波が管路内の流体Ｆに送達されやすい。管壁８０の外部は空気である必要はなく、必要に応じて適切な流体であってよい。また、管壁８０の外部は必要に応じて真空であってもよい。
　以上のように、管路と撹拌要素が一体で構成され、かつ、管路内の流体Ｆに管壁８０の外から影響を与えやすいスタティックミキサー８を提供することができる。
　＜第９実施形態＞
　図９に示すように、第９実施形態のスタティックミキサー８ａは、複数の撹拌部、より具体的には、この実施形態では２つの撹拌部を備える。２つの撹拌部は管路軸を挟んで対向する位置に配置されている。それぞれの撹拌部は凹部８３と凸部８４を含む。２つの撹拌部のいずれにおいても、凸部８４の線状の頂部は、この実施形態においては、管路の管路軸に対して反時計回りに０°より大きく９０°より小さい角度θｂをなして配置され、より好ましくは、３０°より大きく６０°より小さい角度θｂをなして配置されている。すなわち、２つの撹拌部によって、流体は管路を進むにつれて反時計回りに回転するように促される。凸部８４の線状の頂部は、管路軸を中心に３６０°未満の角度αの範囲に形成されている。言い換えると、それぞれの撹拌部（凹部８３と凸部８４）は、管路軸を中心にした管路の周において１巻き未満の長さを有する。この実施形態においては、各凸部８４の線状の頂部は、管路軸を中心に１８０°の角度αの範囲に形成されている。
　第９実施形態のスタティックミキサー８ａのその他の構成と効果は第８実施形態と同様である。
　＜第１０実施形態＞
　図１０に示すように、第１０実施形態のスタティックミキサー８ｂは、複数の撹拌部、より具体的には、この実施形態では４つの撹拌部を備える。４つの撹拌部は管路軸の周りに９０°ずつずらして配置されている。それぞれの撹拌部は凹部８３と凸部８４を含む。４つの撹拌部のいずれにおいても、凸部８４の線状の頂部は、この実施形態においては、管路の管路軸に対して時計回りに０°より大きく９０°より小さい角度θａをなして配置され、より好ましくは、３０°より大きく６０°より小さい角度θａをなして配置されている。すなわち、４つの撹拌部によって、流体は管路を進むにつれて時計回りに回転するように促される。凸部８４の線状の頂部は、管路軸を中心に３６０°未満の角度αの範囲に形成されている。言い換えると、それぞれの撹拌部（凹部８３と凸部８４）は、管路軸を中心にした管路の周において１巻き未満の長さを有する。この実施形態においては、各凸部８４の線状の頂部は、管路軸を中心に９０°の角度αの範囲に形成されている。
　スタティックミキサー８ｂは、第３実施形態のスタティックミキサー３のように、管路の内部に内筒８５が挿入されており、そのため、流入口８１と流出口８２は管壁８０から突出して形成されている。内筒８５内には、例えば、温度を制御するために流体Ｆとは異なる流体を流通させてもよく、内筒の外部に向かって電磁波を発するための電磁波照射部を含めてもよい。
　第１０実施形態のスタティックミキサー８ｂのその他の構成と効果は第８実施形態と同様である。
　＜第１１実施形態＞
　図１１に示すように、第１１実施形態のスタティックミキサー８ｃは、複数の撹拌部、より具体的には、この実施形態では７つの撹拌部を備える。７つの撹拌部はらせんの中心軸の周りに９０°ずつずらして配置されている。それぞれの撹拌部は凹部８３と凸部８４を含む。４つの撹拌部のいずれにおいても、凸部８４の線状の頂部は、この実施形態においては、管路の管路軸に対して反時計回りに０°より大きく９０°より小さい角度θｂをなして配置され、より好ましくは、３０°より大きく６０°より小さい角度θｂをなして配置されている。すなわち、７つの撹拌部によって、流体は管路を進むにつれて反時計回りに回転するように促される。凸部８４の線状の頂部は、管路軸を中心に３６０°未満の角度αの範囲に形成されている。言い換えると、それぞれの撹拌部（凹部８３と凸部８４）は、管路軸を中心にした管路の周において１巻き未満の長さを有する。この実施形態においては、各凸部８４の線状の頂部は、管路軸を中心に１８０°の角度αの範囲に形成されている。撹拌部（凹部８３と凸部８４）は管壁と一体に構成されている。
　スタティックミキサー８ｃは、第５実施形態のスタティックミキサー５のように、管路がらせん状に形成されている。
　第１１実施形態のスタティックミキサー８ｃのその他の構成と効果は第８実施形態と同様である。
　＜第１２実施形態＞
　図１２に示すように、第１２実施形態のスタティックミキサー１ａは、複数の撹拌部、より具体的には、この実施形態では８つの撹拌部を備える。スタティックミキサー１ａでは、８つの撹拌部がいずれも、第１実施形態の第１の凹部１３ａと第１の凸部１４ａと同じ形状と向きである点以外は第１実施形態と同じである。
　スタティックミキサー１ａでは、すべての第１の凸部１４ａの線状の頂部が、管路の管路軸に対して時計回りに０°より大きく９０°より小さい角度θａをなして配置され、好ましくは、３０°より大きく６０°より小さい角度θａをなして配置される。このようにすることにより、管路内の流体Ｆを、管路を進むにつれて正回転（時計回り）に撹拌することができる。
　＜第１３実施形態＞
　図１３に示すように、第１３実施形態のスタティックミキサー１ｂは、複数の撹拌部、より具体的には、この実施形態では８つの撹拌部を備える。スタティックミキサー１ｂでは、それぞれの撹拌部は、第１実施形態の第１の凹部１３ａと第１の凸部１４ａによって構成される第１の撹拌部と同じ形状と向き、または、第２の凹部１３ｂと第２の凸部１４ｂによって構成される第２の撹拌部と同じ形状と向きである。スタティックミキサー１ｂでは、第１実施形態と異なり、流体の流れる方向に沿って、第１の撹拌部と第２の撹拌部が交互に配置されている。
　スタティックミキサー１ｂでは、第１の凸部１４ａの線状の頂部が、管路の管路軸に対して時計回りに０°より大きく９０°より小さい角度θａをなして配置され、好ましくは、３０°より大きく６０°より小さい角度θａをなして配置される。また、第２の凸部１４ｂの線状の頂部が、管路の管路軸に対して時計回りに０°より大きく９０°より小さい角度θｂをなして配置され、好ましくは、３０°より大きく６０°より小さい角度θｂをなして配置される。このようにすることにより、管路内の流体Ｆを、管路を進むにつれて、交互に、反時計回りと時計回りに撹拌することができる。
　本発明を要約すると以下の通りである。
　（１）本発明に従ったスタティックミキサーは、流体を流通させるための管路を構成する管壁と、管壁上に形成される撹拌部とを備える。撹拌部は、前記管壁の外面上に形成された凹部と、前記管壁の内面上において、前記凹部の内側に形成された凸部とを含む。前記凸部は線状の頂部を有し、前記凸部の前記線状の頂部は、前記管路の管路軸に対して時計回りに０°より大きく９０°より小さい角度θａ、または、前記管路の管路軸に対して反時計回りに０°より大きく９０°より小さい角度θｂをなして配置される。前記凸部の前記線状の頂部は、前記管路軸を中心に３６０°未満の角度αの範囲に形成される。前記撹拌部は前記管壁と一体に構成されている。
　（２）本発明に従ったスタティックミキサーは、複数の撹拌部を備え、複数の撹拌部は、第１の撹拌部と、第１の撹拌部の上流側または下流側に形成される第２の撹拌部とを含む。第１の撹拌部は、管壁の外面上に形成された第１の凹部と、管壁の内面上において、第１の凹部の内側に形成された第１の凸部とを含む。第２の撹拌部は、管壁の外面上に形成された第２の凹部と、管壁の内面上において、第２の凹部の内側に形成された第２の凸部とを含む。第１の凸部と第２の凸部はそれぞれ線状の頂部を有する。第１の凸部の線状の頂部は、管路の管路軸に対して時計回りに０°より大きく９０°より小さい角度θａをなして配置される。第２の凸部の線状の頂部は、管路の管路軸に対して反時計回りに０°より大きく９０°より小さい角度θｂをなして配置される。第１の凸部の線状の頂部と、第２の凸部の線状の頂部は、それぞれ、管路軸を中心に３６０°未満の角度αの範囲に形成されている。第１の撹拌部と第２の撹拌部は管壁と一体に構成されている。
　（３）本発明に従ったスタティックミキサーは、第１の撹拌部と第２の撹拌部の少なくとも一方を複数備え、第１の撹拌部と第２の撹拌部は流体が流通する方向に沿って交互に配置されていることが好ましい。
　（４）本発明に従ったスタティックミキサーにおいては、前記凸部の前記線状の頂部は、前記管路の管路軸に対して時計回りに３０°より大きく６０°より小さい角度θａ、または、前記管路の管路軸に対して反時計回りに３０°より大きく６０°より小さい角度θｂをなして配置されていることが好ましい。
　（５）本発明に従ったスタティックミキサーにおいては、第１の凸部の線状の頂部は、管路の管路軸に対して時計回りに３０°より大きく６０°より小さい角度θａをなして配置され、第２の凸部の線状の頂部は、管路の管路軸に対して反時計回りに３０°より大きく６０°より小さい角度θｂをなして配置されていることが好ましい。
　（６）本発明に従ったスタティックミキサーにおいては、管壁は電磁波を透過させる材質によって形成されていることが好ましい。
　（７）本発明に従ったスタティックミキサーにおいては、管壁はガラスによって形成されていることが好ましい。
　（８）本発明に従ったスタティックミキサーは、凹部を外側から覆う外筒を備え、外筒は外筒の内部に向かって電磁波を発するように構成されていることが好ましい。
　（９）本発明に従ったスタティックミキサーは、管路の内部に挿入される内筒を備え、内筒は内筒の外部に向かって電磁波を発するように構成されていることが好ましい。
　（１０）本発明に従ったスタティックミキサーは、凹部を外側から覆う外筒を備え、外筒は電磁波を反射するように構成されていることが好ましい。
　本発明に係るスタティックミキサーの具体的な製造例及び試験結果を示して、より詳細に説明する。
　＜実施例１，２＞
　実施例１として図１に示す第１実施形態のスタティックミキサー１と実施例２として図８に示す第８実施形態のスタティックミキサー８を次のように構成し、流体解析シミュレーションで、定常解析を行い、流速ベクトルと流線を観察した。
　実施例１として、スタティックミキサー１の管壁１０は、肉厚１．５ｍｍの石英ガラスを用いて、外径φ２０ｍｍ、内径φ１７ｍｍ、管長さ１２３ｍｍとした。第１の撹拌部と第２の撹拌部は、各凸部の高さが約８．５ｍｍ（内径の約１／２）、凸部の頂部の角度が約６０°、第１の凸部１４ａが管路軸に対してなす角度θａは時計回りに４５°、第２の凸部１４ｂが管路軸に対してなす角度θｂは反時計回りに４５°であるように構成した。流体が流れる方向において、第１の撹拌部の間隔は２０ｍｍ、第２の撹拌部の間隔も２０ｍｍとした。
　実施例２として、スタティックミキサー８の管８０は、石英ガラスを用いて、外径φ２４ｍｍ、内径φ２０ｍｍ、管長さ１００ｍｍとした。単一の撹拌部として、凸部の高さが約１０ｍｍ（内径の約１／２）、凸部の頂部の角度が約６０°、凸部が管路軸に対してなす角度θｂは反時計回りに４５°となるように構成した。
　比較のために、図１４に示す比較例の管９０１を作製した。管９０１は、石英ガラスを用いて、外径φ２４ｍｍ、内径φ２０ｍｍ、管長さ１００ｍｍとした。撹拌部は設けなかった。
　実施例１，２と比較例のいずれにおいても、流体Ｆとしては水を用いて、流入口１１では流速０．１ｍ／ｓ、流出口１２では自然流出とした。水は、密度を９９７（ｋｇ／ｍ３）、粘度を０．０００９０１５（Ｐａ・ｓ）とした。
　図１５に流速ベクトルのシミュレーションの結果を示す。Ｐは流出口側から見た流速ベクトル、Ｉは斜め上方向から見た流速ベクトルを示す。図１６に流線のシミュレーションの結果を示す。図１５，１６からわかるように、第１実施形態のスタティックミキサー１（実施例１）と第８実施形態のスタティックミキサー８（実施例２）では、流体が凸部を超えた後、流体の進行方向が曲げられ、流出口においては、流速ベクトルの一部が内周方向の成分を持っている。一方、比較例の管９０１では、流体の進行方向が曲げられることがなく、流速ベクトルは基本的に流路軸方向に集中しており、内周方向の成分がない。
　＜実施例３＞
　図３に示す第３実施形態のスタティックミキサー３を次のように構成し、実施例１と同様にシミュレーションによって流速ベクトルを観察した。
　管壁３０は、肉厚２ｍｍの石英ガラスを用いて、外径φ４４ｍｍ、内径φ２０ｍｍ、管長さ２０４ｍｍとした。内筒３５は、肉厚２ｍｍの石英ガラスを用いて、外径φ２０ｍｍ、内径φ１６ｍｍ、管長さ２０４ｍｍとした。第１の撹拌部と第２の撹拌部は、各凸部の高さが約１０ｍｍ、凸部の頂部の角度が約６０°、第１の凸部３４ａが管路軸に対してなす角度θａは時計回りに４５°、第２の凸部３４ｂが管路軸に対してなす角度θｂは反時計回りに４５°であるように構成した。流体が流れる方向において、第１の撹拌部と第２の撹拌部の間隔は４５ｍｍとした。流入口３１と流出口３２の枝管は外径φ１４ｍｍ、内径φ１０ｍｍとした。
　流体Ｆとしては水を用いて、流入口３１では流速１．２ｍ／ｓ、流出口３２では自然流出とした。
　流速ベクトルのシミュレーションの結果を図１７に示す。実施例１同様、流体が凸部を超えた後、流体の進行方向が曲げられ、流出口においては、流速ベクトルの一部が内周方向の成分を持っていることがわかる。
　＜実施例４＞
　図４に示す第４実施形態のスタティックミキサー４を次のように構成し、実施例１と同様にシミュレーションによって流速ベクトルを観察した。
　管壁４０は、５０ｍｍ×２５ｍｍの石英ガラスを用いて、管路の断面は２ｍｍ×２ｍｍとした。第１の撹拌部と第２の撹拌部は、各凸部の高さが約１ｍｍ、凸部の角度が約６０°、第１の凸部３４ａが管路軸に対してなす角度θａは時計回りに４５°、第２の凸部３４ｂが管路軸に対してなす角度θｂは反時計回りに４５°であるように構成した。流体が流れる方向において、第１の撹拌部と第２の撹拌部の間隔は６ｍｍとした。
　流体Ｆとしては水を用いて、流入口４１では流速０．１ｍ／ｓ、流出口４２では自然流出とした。
　流速ベクトルのシミュレーションの結果を図１８に示す。実施例１同様、流体が凸部を超えた後、流体の進行方向が曲げられていることがわかる。
　＜実施例５＞
　図５に示す第５実施形態のスタティックミキサー５を次のように構成し、実施例１と同様にシミュレーションによって流速ベクトルを観察した。
　管壁５０は、肉厚１．５ｍｍの石英ガラスを用いて、管路の断面は外径１３ｍｍ、ヘリカルピッチ２０ｍｍ、巻き数２とした。第１の撹拌部と第２の撹拌部は、各凸部の高さが約５ｍｍ、凸部の角度が約６０°、第１の凸部３４ａが管路軸に対してなす角度θａは時計回りに４５°、第２の凸部３４ｂが管路軸に対してなす角度θｂは反時計回りに４５°であるように構成した。第１の撹拌部と第２の撹拌部は１巻につき４５°のピッチの位置に、管路の外側からのみ形成された。
　流体Ｆとしては水を用いて、流入口５１では流速０．１ｍ／ｓ、流出口５２では自然流出とした。
　流速ベクトルのシミュレーションの結果を図１９に示す。実施例１同様、流体が凸部を超えた後、流体の進行方向が曲げられ、流出口においては、流速ベクトルの一部が内周方向の成分を持っていることがわかる。
　＜凸部の頂部と管路軸のなす角について＞
　試験のため、単一の撹拌部を有する実施例２のスタティックミキサー８を用いて、凸部が管路軸に対してなす角度を変えて、流出口における内周方向の流速の最大値をシミュレーションによって調べた。モデルは図８と同一で、管路軸に対する凸部の直線状の頂部（稜線とも言う）の角度θａ（°）を変化させた。図中管路の下側が流入口で、その流速は０．１ｍ／ｓ、図中管路の上側が流出口で、そこでは自然流出と設定している。流体としては水と空気を用いた。水は、密度を９９７（ｋｇ／ｍ３）、粘度を０．０００９０１５（Ｐａ・ｓ）とし、空気は、密度を１．１４４（ｋｇ／ｍ３）、粘度を１．８１６×１０－５（Ｐａ・ｓ）とした。
　図２０に示すように、管路軸に対する凸部の直線状の頂部の角度が３０°より大きく６０°より小さいときに特に旋回作用を大きく受けることがわかった。
　＜空冷の影響について＞
　実施例１（第１実施形態）のスタティックミキサー１の管壁１０の外側を空冷しない場合（図２０の（Ａ））と空冷した場合（図２０の（Ｂ））を流体と熱伝導の連成解析のシミュレーションで、定常解析を行い、流体の温度を比較観察した。
　流体Ｆとしては水を用いた。水の比熱は４１８１（Ｊ／ｋｇ／ｄｅｇ）、熱伝導率を０．６１（Ｗ／ｍ／ｄｅｇ）とし、密度と粘度は、凸部の頂部と管路軸のなす角についての試験について上述した値と同一である。流体Ｆは、流入口１１では温度１００℃、流速０．０１ｍ／ｓとし、流出口１２では自然流出とした。空冷なしの場合、外部境界条件は自然対流とした。空冷ありの場合、外部境界条件は風速１０ｍ／ｓの強制対流とした。管路材は石英ガラスとしており、熱伝導率を１．３８（Ｗ／ｍ／ｄｅｇ）とした。管路の長さは１２０ｍｍ、外径２０ｍｍ、内径１７ｍｍであり、これにスタティックミキサーとなる凸部を、向かい合う凸部の対が、流路軸方向に５つ設けられたものである。凸部の高さは、内径の略１／２、およそ８．５ｍｍとした。
　図２１にシミュレーションによって得られた温度分布図を示す。実施例１のスタティックミキサー１では、内部の流体の温度が効果的に低下することがわかった。
　以上に開示された実施の形態と実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考慮されるべきである。本発明の範囲は、以上の説明ではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変形を含むものである。
　１，１ａ，１ｂ，２，３，４，５，６，７，８，８ａ，８ｂ，８ｃ：スタティックミキサー
　１０，２０，３０，４０，５０，８０：管壁
　８３：凹部
　８４：凸部
　１３ａ，２３ａ，３３ａ，４３ａ，５３ａ：第１の凹部
　１３ｂ，２３ｂ，３３ｂ，４３ｂ，５３ｂ：第２の凹部
　１４ａ，２４ａ，３４ａ，４４ａ，５４ａ：第１の凸部
　１４ｂ，２４ｂ，３４ｂ，４４ｂ，５４ｂ：第２の凸部
　３５，７５，８５：内筒

 

Claims (10)

  1. 　流体を流通させるための管路を構成する管壁と、
    　前記管壁上に形成される撹拌部とを備え、
    　前記撹拌部は、前記管壁の外面上に形成された凹部と、前記管壁の内面上において、前記凹部の内側に形成された凸部とを含み、
    　前記凸部は線状の頂部を有し、
    　前記凸部の前記線状の頂部は、前記管路の管路軸に対して時計回りに０°より大きく９０°より小さい角度θａ、または、前記管路の管路軸に対して反時計回りに０°より大きく９０°より小さい角度θｂをなして配置され、
    　前記凸部の前記線状の頂部は、前記管路軸を中心に３６０°未満の角度αの範囲に形成され、
    　前記撹拌部は前記管壁と一体に構成されている、スタティックミキサー。
  2. 　複数の前記撹拌部を備え、
    　前記複数の撹拌部は、第１の撹拌部と、前記第１の撹拌部の上流側または下流側に形成される第２の撹拌部とを含み、
    　前記第１の撹拌部は、前記管壁の外面上に形成された第１の凹部と、前記管壁の内面上において、前記第１の凹部の内側に形成された第１の凸部とを含み、
    　前記第２の撹拌部は、前記管壁の外面上に形成された第２の凹部と、前記管壁の内面上において、前記第２の凹部の内側に形成された第２の凸部とを含み、
    　前記第１の凸部と前記第２の凸部はそれぞれ線状の頂部を有し、
    　前記第１の凸部の前記線状の頂部は、前記管路の管路軸に対して時計回りに０°より大きく９０°より小さい角度θａをなして配置され、
    　前記第２の凸部の前記線状の頂部は、前記管路の管路軸に対して反時計回りに０°より大きく９０°より小さい角度θｂをなして配置され、
    　前記第１の凸部の前記線状の頂部と、前記第２の凸部の前記線状の頂部は、それぞれ、前記管路軸を中心に３６０°未満の角度αの範囲に形成され、
    　前記第１の撹拌部と前記第２の撹拌部は前記管壁と一体に構成されている、請求項１に記載のスタティックミキサー。
  3. 　前記第１の撹拌部と前記第２の撹拌部の少なくとも一方を複数備え、
    　前記第１の撹拌部と前記第２の撹拌部は流体が流通する方向に沿って交互に配置されている、請求項２に記載のスタティックミキサー。
  4. 　前記凸部の前記線状の頂部は、前記管路の管路軸に対して時計回りに３０°より大きく６０°より小さい角度θａ、または、前記管路の管路軸に対して反時計回りに３０°より大きく６０°より小さい角度θｂをなして配置されている、請求項１に記載のスタティックミキサー。
  5. 　前記第１の凸部の前記線状の頂部は、前記管路の管路軸に対して時計回りに３０°より大きく６０°より小さい角度θａをなして配置され、
    　前記第２の凸部の前記線状の頂部は、前記管路の管路軸に対して反時計回りに３０°より大きく６０°より小さい角度θｂをなして配置されている、請求項２に記載のスタティックミキサー。
  6. 　前記管壁は電磁波を透過させる材質によって形成されている、請求項１に記載のスタティックミキサー。
  7. 　前記管壁はガラスによって形成されている、請求項１に記載のスタティックミキサー。
  8. 　前記凹部を外側から覆う外筒を備え、
    　前記外筒は前記外筒の内部に向かって電磁波を発するように構成されている、請求項１に記載のスタティックミキサー。
  9. 　前記管路の内部に挿入される内筒を備え、
    　前記内筒は前記内筒の外部に向かって電磁波を発するように構成されている、請求項１に記載のスタティックミキサー。
  10. 　前記凹部を外側から覆う外筒を備え、
    　前記外筒は電磁波を反射するように構成されている、請求項１に記載のスタティックミキサー。

     
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