JP2013111556A - Static fluid mixing apparatus - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a static fluid mixing apparatus in which pressure drop in an assembly channel can be reduced, power consumption of a booster pump can be reduced and further which is made compact.SOLUTION: A mixing unit 12 is concentrically disposed in a casing body 11 and a terminal part of a diffusing mixing channel 60 is communicated with a starting end part of the assembly channel along an inner peripheral surface of the casing body 11 to form the static fluid mixing apparatus. A disc-like second diffusion element 40 is arranged to face a disc-like first diffusion element 30 at a central part of which a fluid entrance is formed. Thus the diffusing mixing channel 60 is formed between both diffusion elements and further a disc-like assembly element 50 at a central part of which a fluid exit is formed is arranged to face a rear surface side of the second diffusion element 40 and thus the assembly channel 70 is formed at the assembly element 50 to constitute the mixing unit 12. The assembly channel 70 is formed in a straight shape with the same width from a peripheral edge part toward the fluid exit of the central part.

Description

本発明は、流体を混合する静止型流体混合装置、具体的には、例えば、液体と液体、液体と気体、粉体と液体、を超微細化かつ均一化して混合する静止型流体混合装置に関する。   The present invention relates to a static fluid mixing apparatus that mixes fluids, and more specifically, to a static fluid mixing apparatus that mixes liquids and liquids, liquids and gases, powders and liquids in an ultrafine and uniform manner. .

静止型流体混合装置の一形態として、特許文献１に開示されたものがある。すなわち、特許文献１には、中央部に流体の流入口を形成した円板状の第１拡散エレメントに、円板状の第２拡散エレメントを対向させて配置するとともに、両拡散エレメントの間に中央部側の流入口から流入した流体を周縁部側に向けて半径方向に流動させて拡散・混合する拡散・混合流路を形成した拡散・混合ユニットと、中央部に流体の流出口を形成した円板状の第１集合エレメントに、円板状の第２集合エレメントを対向させて配置すると共に、両集合エレメントの間に周縁部側から流入した流体を中央部側に向けて半径方向に流動させて集合・混合する集合・混合流路を形成した集合・混合ユニットとを具備し、拡散・混合流路の終端部と集合・混合流路の始端部を接続した静止型流体混合装置が開示されている。   There exists what was disclosed by patent document 1 as one form of a static fluid mixing apparatus. That is, in Patent Document 1, a disk-shaped second diffusion element is disposed opposite to a disk-shaped first diffusion element in which a fluid inlet is formed at the center, and between the two diffusion elements. A diffusion / mixing unit that forms a diffusion / mixing channel that diffuses and mixes the fluid flowing in from the inlet on the center side in the radial direction toward the peripheral side, and a fluid outlet in the center The disc-shaped second collective element is arranged opposite to the disc-shaped first collective element, and the fluid flowing from the peripheral side between the two collective elements is radially directed toward the central portion side. A static fluid mixing apparatus comprising an assembly / mixing unit that forms an assembly / mixing channel that flows and collects and mixes, and that connects a terminal end of the diffusion / mixing channel and a start end of the assembly / mixing channel. It is disclosed.

そして、第１・第２拡散エレメントの対向面と第１・第２集合エレメントの対向面には適切な同一の深さと大きさの六角形の凹部群をハニカム構造に形成するとともに、対向する各エレメントを相互に連通するように位置を違えて配置して、拡散・混合流路と集合・混合流路において、流体が蛇行しながら合流と分流（分散）を繰り返しながら半径方向に流動するようにしている。   Then, hexagonal recesses having the same appropriate depth and size are formed on the opposing surfaces of the first and second diffusion elements and the opposing surfaces of the first and second assembly elements in the honeycomb structure, and each of the opposing surfaces The elements are arranged at different positions so as to communicate with each other, and in the diffusion / mixing channel and the collecting / mixing channel, the fluid flows in the radial direction while repeating the merging and splitting (dispersing) while meandering. ing.

特開平９−５２０３４JP-A-9-52034

ところが、特許文献１に開示された静止型流体混合装置は、中央部側の流入口から流入した流体を周縁部側に向けて半径方向に流動させて拡散・混合する拡散・混合流路と、周縁部側から流入した流体を中央部側に向けて半径方向に流動させて集合・混合する流路構造を同様に形成しているために、混合分散機能の高い拡散・混合流路と比べて，集合・混合側流路は分散数がはるかに少ないにもかかわらず拡散・混合流路と同程度の圧力損失が生じていた。そのため，拡散・混合側エレメントと集合・混合側エレメント全体の圧力損失をできるだけ削減して、静止型流体混合装置に流体を加圧して供給する加圧ポンプの電力消費量の低減さらには装置自体の小型化（ユニット数低減）が望まれていた。   However, the static fluid mixing device disclosed in Patent Document 1 is a diffusion / mixing flow path that diffuses and mixes the fluid flowing in from the inflow port on the center side in the radial direction toward the peripheral side, Compared to diffusion / mixing channels with high mixing / dispersion function because the flow channel structure that gathers and mixes the fluid flowing in from the peripheral side in the radial direction toward the center is formed in the same way. However, the collecting / mixing channel had a pressure loss comparable to that of the diffusion / mixing channel, although the number of dispersions was much smaller. Therefore, the pressure loss of the diffusion / mixing side element and the collective / mixing side element as a whole is reduced as much as possible to reduce the power consumption of the pressurizing pump that pressurizes and supplies the fluid to the static fluid mixing device. Miniaturization (reducing the number of units) has been desired.

そこで、本発明は、集合・混合流路における圧力損失を低減させて、加圧ポンプの電力消費量の低減さらには装置自体の小型化（ユニット数低減）を図ることができる静止型流体混合装置を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention reduces the pressure loss in the collecting / mixing flow path, thereby reducing the power consumption of the pressurizing pump and further downsizing the apparatus itself (reducing the number of units). The purpose is to provide.

請求項１記載の発明に係る静止型流体混合装置は、中央部側の流入口から流入した流体を周縁部側に向けて半径方向に流動させて拡散・混合する拡散・混合流路と、周縁部側から流入した流体を中央部側の流出口に向けて半径方向に流動させて集合させる集合流路とを有する混合ユニットを、ケーシング体内に同心円的に配設するとともに、ケーシング体の内周面に沿わせて拡散・混合流路の終端部と集合流路の始端部を連通させた静止型流体混合装置であって、混合ユニットは、中央部に流体の流入口を形成した円板状の第１拡散エレメントに、円板状の第２拡散エレメントを対面させて配置して、両拡散エレメントの間に拡散・混合流路を形成する一方、第２拡散エレメントの背面側に、中央部に流体の流出口を形成した円板状の集合エレメントを対面させて配置して、集合エレメントに集合流路を形成して構成し、集合流路は、周縁部から中央部の流出口に向けて直状かつ同一幅に形成したことを特徴とする。   The static fluid mixing apparatus according to the first aspect of the present invention includes a diffusion / mixing flow path that diffuses and mixes the fluid flowing in from the inflow port on the central portion side in the radial direction toward the peripheral portion, and the peripheral edge A mixing unit having a collecting flow path for collecting fluid flowing in from the section side in a radial direction toward the outlet on the center side and concentrically disposed in the casing body, A stationary fluid mixing device in which the end of the diffusion / mixing channel and the starting end of the collecting channel communicate with each other along the surface, and the mixing unit has a disk shape with a fluid inlet formed in the center. A disk-shaped second diffusion element is arranged facing the first diffusion element to form a diffusion / mixing channel between the two diffusion elements, while a central portion is formed on the back side of the second diffusion element. A disk-shaped assembly with a fluid outlet The assembly flow path is formed in the collective element, and the collective flow path is formed in a straight shape and with the same width from the peripheral edge toward the outlet in the center. To do.

かかる静止型流体混合装置では、集合流路を集合エレメントの周縁部から中央部の流出口に向けて直状かつ同一幅に形成しているため、拡散・混合流路を流動した流体を、集合流路を通して流出口に向けて直状に速やかに流動させることができる。そのため、集合流路においては流体の流線が大きく乱れことがなくなり、流体の圧力にばらつきが発生しにくくなる。その結果、流体圧力が均一化されて流路抵抗が低下する。流路抵抗が低下すると圧力損失が低減されて（圧力損失低減効果が得られて）、供給する流体の圧力を高圧にしなくても処理量を増大させることができる。圧力損失が低減されると、低圧で流体混合処理を行なうことができるようになって、シール部における流体漏れ防止を図るためのガスケット等のシール部材の使用が大幅に低減される。その結果、シール部材の交換などの作業が不要、ないしは大幅に削減されるため、静止型流体混合装置自体のメンテナンス作業の簡易化と迅速化を図ることができて、作業効率を向上させることができる。   In such a static fluid mixing device, the collecting channel is formed in a straight shape and the same width from the peripheral edge of the collecting element toward the outlet of the central portion, so that the fluid flowing through the diffusion / mixing channel is collected. It can be made to flow promptly and straightly through the flow path toward the outlet. Therefore, the fluid flow lines are not greatly disturbed in the collective flow path, and variations in the fluid pressure are less likely to occur. As a result, the fluid pressure is made uniform and the flow path resistance is reduced. When the flow path resistance decreases, the pressure loss is reduced (the effect of reducing the pressure loss is obtained), and the processing amount can be increased without increasing the pressure of the fluid to be supplied. When the pressure loss is reduced, the fluid mixing process can be performed at a low pressure, and the use of a seal member such as a gasket for preventing fluid leakage at the seal portion is greatly reduced. As a result, work such as replacement of the seal member is unnecessary or greatly reduced, so that the maintenance work of the static fluid mixing device itself can be simplified and speeded up, and work efficiency can be improved. it can.

請求項２記載の発明に係る静止型流体混合装置は、請求項１記載の静止型流体混合装置であって、集合エレメントは、上流側半部を下流側半部よりも小径の円板状に形成して、上流側半部の外周部に拡散・混合流路と連通する円形リング状の連通用凹部を形成し、上流側半部には周縁部から中央部の流出口に向けて直状かつ同一幅の流路形成用凹部を形成して、流路形成用凹部の開口面を第２拡散エレメントの背面により閉塞することで、連通用凹部と連通する集合流路を形成したことを特徴とする。   A static fluid mixing apparatus according to a second aspect of the present invention is the static fluid mixing apparatus according to the first aspect, wherein the collecting element has a disk shape having a smaller diameter in the upstream half than in the downstream half. Form a circular ring-shaped communication recess that communicates with the diffusion / mixing flow channel on the outer periphery of the upstream half, and the upstream half is straight from the peripheral edge toward the center outlet In addition, a channel-forming recess having the same width is formed, and the opening surface of the channel-forming recess is closed by the back surface of the second diffusion element, thereby forming a collective channel that communicates with the communication recess. And

かかる静止型流体混合装置では、拡散・混合流路と連通する円形リング状の連通用凹部に集合流路を連通させて形成しているため、拡散・混合流路から集合流路への流体の流動が円滑になされる。   In such a static fluid mixing device, since the collecting channel is formed in communication with a circular ring-shaped communication recess that communicates with the diffusion / mixing channel, fluid from the diffusion / mixing channel to the collecting channel is formed. The flow is smooth.

請求項３記載の発明に係る静止型流体混合装置は、請求項２記載の静止型流体混合装置であって、流路形成用凹部は、上流側半部に十字状に配置して形成したことを特徴とする。   A static fluid mixing apparatus according to a third aspect of the invention is the static fluid mixing apparatus according to the second aspect, wherein the recess for forming the flow path is formed in a cross shape in the upstream half. It is characterized by.

かかる静止型流体混合装置では、流路形成用凹部を上流側半部に十字状に配置して形成することで、集合流路を集合エレメントの円周廻りに均等に配置することができ、連通用凹部から最寄りの集合流路を通して流出口に流体を流出させることができる。   In such a static fluid mixing apparatus, the flow path forming recesses are formed in a cross shape in the upstream half, so that the collective flow paths can be evenly arranged around the circumference of the collective element. The fluid can flow out from the common recess to the outlet through the nearest collecting channel.

請求項４記載の発明に係る静止型流体混合装置は、請求項２又は３記載の静止型流体混合装置であって、円筒状のケーシング体内に一つないしは複数の混合ユニットを同心円的に配設し、ケーシング体の両端部には側壁体を配設して、各側壁体の外側壁に接続体の基端部を係止するとともに、接続体の先端部をケーシング体の外周面に螺着して、隣接する各混合ユニットの流出口と流入口を連通させた状態にて両側壁体間にケーシング体を介して混合ユニットを挟持し、上流側の側壁体の中央部に形成した導入口には、近接する混合ユニットの流入口を連通させる一方、下流側の側壁体の中央部に形成した導出口には、近接する混合ユニットの流出口を連通させたことを特徴とする。   A static fluid mixing apparatus according to a fourth aspect of the invention is the static fluid mixing apparatus according to the second or third aspect, wherein one or a plurality of mixing units are concentrically arranged in a cylindrical casing. Side wall bodies are provided at both ends of the casing body, and the base end portion of the connection body is locked to the outer wall of each side wall body, and the distal end portion of the connection body is screwed to the outer peripheral surface of the casing body. The introduction is formed in the central part of the upstream side wall body by sandwiching the mixing unit through the casing body between both side wall bodies in a state where the outlet and inlet of each adjacent mixing unit are in communication with each other While the inlet of the adjacent mixing unit communicates with the outlet, the outlet of the adjacent mixing unit communicates with the outlet formed in the central portion of the downstream side wall body.

かかる静止型流体混合装置では、ケーシング体の外周面に螺着した接続体を工具なしに螺脱して取り外すことにより、ケーシング体内に配設した混合ユニットの挟持を簡単に解除することができる。そのため、混合ユニットをケーシング体から容易に取り出すことができて、混合ユニットのメンテナンス作業を楽に行うことができる。また、反対の手順を辿ることで静止型流体混合装置を工具なしに簡単に組み立てることができる。   In such a static fluid mixing device, the connecting unit screwed to the outer peripheral surface of the casing body is screwed out and removed without a tool, so that the holding of the mixing unit disposed in the casing body can be easily released. Therefore, the mixing unit can be easily taken out from the casing body, and the maintenance work of the mixing unit can be easily performed. Further, by following the opposite procedure, the static fluid mixing apparatus can be easily assembled without tools.

請求項５記載の発明に係る静止型流体混合装置は、請求項４記載の静止型流体混合装置であって、流体としての液体と液体、液体と気体、ないしは粉体と液体の混合体を、上流側の側壁体の中央部に形成した導入口から導入させて、混合ユニットの拡散・混合流路と集合流路を通して流動させた後に、下流側の側壁体の中央部に形成した導出口から導出させるようにしたことを特徴とする。   The static fluid mixing apparatus according to the invention described in claim 5 is the static fluid mixing apparatus according to claim 4, wherein a liquid and a liquid, a liquid and a gas, or a mixture of a powder and a liquid as a fluid, After being introduced from the inlet formed in the central part of the upstream side wall body and flowing through the diffusion / mixing channel and the collecting channel of the mixing unit, from the outlet port formed in the central part of the downstream side wall body It is characterized in that it is derived.

かかる静止型流体混合装置では、液体と液体、液体と気体、ないしは粉体と液体の混合体を、流体として上流側の側壁体の導入口から導入させて、混合ユニットの拡散・混合流路と集合流路を通して流動させた後に、下流側の側壁体の導出口から導出させることで、超微細化かつ均一化して混合することができる。   In such a static fluid mixing device, a mixture of liquid and liquid, liquid and gas, or powder and liquid is introduced as a fluid from the inlet of the upstream side wall body, and the diffusion / mixing flow path of the mixing unit After flowing through the collective flow path, the mixture is led out from the outlet of the downstream side wall body, so that the mixture can be made ultrafine and uniform.

本発明によれば、次のような効果が生起される。すなわち、本発明では、集合流路における圧力損失を低減させることができるため、静止型流体混合装置に流体を加圧して供給する加圧ポンプの電力消費量の低減さらには装置自体の小型化（ユニット数低減）を図ることができる。   According to the present invention, the following effects are produced. That is, in the present invention, the pressure loss in the collecting channel can be reduced, so that the power consumption of the pressurizing pump that pressurizes and supplies the fluid to the static fluid mixing device is reduced, and the device itself is downsized ( (Reducing the number of units).

本発明に係る静止型流体混合装置の断面正面説明図。Cross-sectional front explanatory drawing of the static type fluid mixing apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る静止型流体混合装置が具備する混合ユニットの正面断面分解説明図。The front cross-section exploded explanatory drawing of the mixing unit which the static type fluid mixing apparatus which concerns on this invention comprises. 本発明に係る静止型流体混合装置が具備する混合ユニットの分解斜視説明図。Exploded perspective view of a mixing unit provided in a static fluid mixing apparatus according to the present invention. 第１・第２拡散エレメントの側面説明図。Side surface explanatory drawing of a 1st, 2nd diffusion element. 集合エレメントの側面説明図。Side surface explanatory drawing of a collection element. 流体混合システムの概念説明図。The conceptual explanatory view of a fluid mixing system.

以下に、本発明に係る静止型流体混合装置の実施形態について図面を参照しながら説明する。
［静止型流体混合装置］
図１に示す１０は本発明に係る静止型流体混合装置であり、静止型流体混合装置１０は、一方向（本実施形態では左右方向）に伸延する円筒状に形成したケーシング体１１内に、一組ないしは複数組（本実施形態では五組）の混合ユニット１２を同心円的に配設している。ケーシング体１１の両端部には左・右側壁体１３,１４を配設して、各側壁体１３,１４の外側周縁部に左・右接続体１５,１６の基端部１５ａ,１６ａを係止するとともに、左・右接続体１５,１６の先端部１５ｂ,１６ｂをケーシング体１１の外周面に螺着して、隣接する各混合ユニット１２の流出口６２と流入口３２を連通させた状態にて、両側壁体１３,１４間にケーシング体１１内にて同軸的に配列した混合ユニット１２を挟持している。上流側の側壁体１３の中央部には導入口１７を形成して、導入口１７には近接する混合ユニット１２の流入口３２を整合させて連通させる一方、下流側の側壁体１４の中央部には導出口１８を形成して、導出口１８には近接する混合ユニット１２の流出口６２を整合させて連通させている。 Hereinafter, embodiments of a static fluid mixing apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[Static fluid mixing device]
1 is a static fluid mixing apparatus 10 according to the present invention. The static fluid mixing apparatus 10 is formed in a casing body 11 formed in a cylindrical shape extending in one direction (left and right direction in the present embodiment). One or a plurality of (in this embodiment, five) mixing units 12 are concentrically arranged. Left and right wall bodies 13 and 14 are disposed at both ends of the casing body 11, and base end portions 15 a and 16 a of the left and right connection bodies 15 and 16 are engaged with outer peripheral edges of the side wall bodies 13 and 14. In addition, the front end portions 15b and 16b of the left and right connecting bodies 15 and 16 are screwed to the outer peripheral surface of the casing body 11 so that the outlets 62 and the inlets 32 of the adjacent mixing units 12 communicate with each other. The mixing units 12 arranged coaxially in the casing body 11 are sandwiched between the side wall bodies 13 and 14. An inlet 17 is formed in the central portion of the upstream side wall 13, and the inlet 32 of the mixing unit 12 adjacent to the inlet 17 is aligned and communicated with the central portion of the downstream side wall 14. The outlet 18 is formed, and the outlet 62 of the mixing unit 12 adjacent to the outlet 18 is aligned and communicated with the outlet 18.

左・右側壁体１３,１４は、ケーシング体１１の内径よりもやや大径の円板状に形成し、内側半部にケーシング体１１への内嵌部１３ａ,１４ａを形成する一方、外側半部の周縁部に左・右接続体１５,１６の基端部１５ａ,１６ａを係止する段付き凹条の係止用凹部１３ｂ,１４ｂを形成している。上流側の側壁体１３の中央部に形成した導入口１７には上流側連通連結体１９を連通連結する一方、下流側の側壁体１４の中央部に形成した導出口１８には下流側連通連結体２０を連通連結している。   The left and right wall bodies 13 and 14 are formed in a disk shape having a diameter slightly larger than the inner diameter of the casing body 11, and the inner half portions are formed with internal fitting portions 13 a and 14 a to the casing body 11, while the outer half portions are formed. At the peripheral edge of each part, stepped recess locking recesses 13b and 14b for locking the base end portions 15a and 16a of the left and right connecting bodies 15 and 16 are formed. An upstream communication connecting body 19 is connected to the introduction port 17 formed in the central portion of the upstream side wall body 13, while a downstream communication connection is connected to the outlet port 18 formed in the central portion of the downstream side wall body 14. The body 20 is connected in communication.

左・右接続体１５,１６は相互に左右対称に形成している。すなわち、左・右接続体１５,１６はリング板状に形成した基端部１５ａ,１６ａと、基端部１５ａ,１６ａの外周縁部に連設した円筒状の先端部１５ｂ,１６ｂとから一体成形して、先端部１５ｂ,１６ｂの内周面に雌ネジ部１５ｃ,１６ｃを形成している。ケーシング体１１の左右側端部には段付き凹部１１ａ,１１ｂを形成するとともに、段付き凹部１１ａ,１１ｂの外周面に雌ネジ部１５ｃ,１６ｃを螺着する雄ネジ部１１ｃ,１１ｄを形成している。   The left and right connectors 15, 16 are formed symmetrically with each other. That is, the left and right connecting bodies 15 and 16 are integrally formed from base end portions 15a and 16a formed in a ring plate shape and cylindrical front end portions 15b and 16b connected to outer peripheral edge portions of the base end portions 15a and 16a. Molded to form female screw portions 15c and 16c on the inner peripheral surfaces of the tip portions 15b and 16b. Stepped recesses 11a and 11b are formed at the left and right ends of the casing body 11, and male screw portions 11c and 11d are formed on the outer peripheral surfaces of the stepped recesses 11a and 11b. ing.

混合ユニット１２は、中央部に処理対象である流体Ｒ（図１において矢印で示す）の流入口３２を形成した円板状の第１拡散エレメント３０に、円板状の第２拡散エレメント４０を対面させて配置して、両拡散エレメント３０,４０の間に拡散・混合流路６０を形成する一方、第２拡散エレメント４０の背面側に、中央部に流体Ｒの流出口６２を形成した円板状の集合エレメント５０を対面させて配置して、集合エレメント５０に集合流路７０を形成して構成している。   The mixing unit 12 includes a disk-shaped second diffusion element 40 on a disk-shaped first diffusion element 30 in which an inlet 32 for a fluid R (indicated by an arrow in FIG. 1) to be processed is formed at the center. A circular / circular flow path 60 is formed between the diffusion elements 30 and 40 while facing each other to form a diffusion / mixing flow path 60, while an outlet 62 for the fluid R is formed in the center on the back side of the second diffusion element 40. The plate-like collective elements 50 are arranged facing each other, and the collective flow paths 70 are formed in the collective elements 50.

すなわち、混合ユニット１２は、中央部側の流入口３２から流入した流体Ｒを周縁部側に向けて半径方向に流動させて拡散・混合する拡散・混合流路６０と、周縁部側から流入した流体Ｒを中央部側の流出口６２に向けて半径方向に流動させて集合させる集合流路７０とを備えており、ケーシング体１１の内周面に沿わせて拡散・混合流路６０の終端部と集合流路７０の始端部を連通させている。   That is, the mixing unit 12 flows from the peripheral portion side by the diffusion / mixing flow path 60 that diffuses and mixes the fluid R flowing in from the inflow port 32 on the central portion side in the radial direction toward the peripheral portion side. And a collecting channel 70 that causes the fluid R to flow in the radial direction toward the outlet 62 on the central portion side and collect the fluid R, and terminates the diffusion / mixing channel 60 along the inner peripheral surface of the casing body 11. And the start end of the collecting channel 70 are communicated with each other.

集合エレメント５０は、図２及び図３に示すように、上流側半部５２を下流側半部５３よりも小径の円板状に形成して、上流側半部５２の外周部に拡散・混合流路６０と連通する円形リング状の連通用凹部５４を形成し、上流側半部５２には周縁部から中央部の流出口６２に向けて直状かつ同一幅の流路形成用凹部５５を形成して、流路形成用凹部５５の開口面を第２拡散エレメント４０の背面により閉塞することで、連通用凹部５４と連通する集合流路７０を形成している。流路形成用凹部５５は、上流側半部５２に側面視で十字状に配置している。つまり、円周方向に９０度の間隔をあけて形成している。その結果、本実施形態では、流路形成用凹部５５の開口面が第２拡散エレメント４０の背面により閉塞されて形成される集合流路７０は、周縁部から中央部の流出口６２に向けて直状かつ同一幅の流路が十字状に形成されている。ここで、集合エレメント５０の半径方向と直交する流路形成用凹部５５の流路幅Ｗは、流出口６２の半径ｒと下記の関係を有している。

As shown in FIGS. 2 and 3, the collecting element 50 is formed by forming the upstream half 52 in a disk shape having a smaller diameter than the downstream half 53, and diffusing and mixing the outer half of the upstream half 52. A circular ring-shaped communication concave portion 54 that communicates with the flow path 60 is formed, and a flow path forming concave portion 55 that is straight and has the same width from the peripheral edge portion toward the central outlet port 62 is formed in the upstream half portion 52. By forming and closing the opening surface of the flow path forming recess 55 with the back surface of the second diffusion element 40, the collective flow path 70 communicating with the communication recess 54 is formed. The flow path forming recess 55 is arranged in a cross shape in the upstream half 52 in a side view. That is, they are formed at intervals of 90 degrees in the circumferential direction. As a result, in this embodiment, the collective flow path 70 formed by closing the opening surface of the flow path forming recess 55 with the back surface of the second diffusion element 40 is directed from the peripheral edge toward the outlet 62 in the center. A straight channel with the same width is formed in a cross shape. Here, the flow path width W of the flow path forming recess 55 orthogonal to the radial direction of the collective element 50 has the following relationship with the radius r of the outlet 62.

このような関係を保つことにより、集合流路７０の流路幅Ｗを可及的に広く形成するとともに、隣接する集合流路７０を流動する流体Ｒが相互に干渉することなく流出口６２に速やかに流入するようにしている。   By maintaining such a relationship, the flow path width W of the collective flow path 70 is formed as wide as possible, and the fluid R flowing through the adjacent collective flow paths 70 does not interfere with each other to the outlet 62. It tries to flow in quickly.

７９はＯリングであり、Ｏリング７９はケーシング体１１内において、左側壁体１３と混合ユニット１２との間、混合ユニット１２,１２同士の間、混合ユニット１２と右側壁体１４との間にそれぞれ配設してシール部を形成している。   79 is an O-ring, and the O-ring 79 is provided in the casing body 11 between the left side wall 13 and the mixing unit 12, between the mixing units 12, 12, and between the mixing unit 12 and the right side wall 14. Each is arranged to form a seal portion.

このように構成して、静止型流体混合装置１０では、集合流路７０を集合エレメント５０の周縁部から中央部の流出口６２に向けて直状かつ同一幅に形成しているため、拡散・混合流路６０を流動した流体Ｒを、集合流路７０を通して流出口６２に向けて直状に速やかに流動させることができる。そのため、集合流路７０においては流体Ｒの流線が大きく乱れことがなくなり、流体Ｒの圧力にばらつきが発生しにくくなる。その結果、流体圧力が均一化されて流路抵抗が低下する。流路抵抗が低下すると圧力損失が低減されて（圧力損失低減効果が得られて）、供給する流体の圧力を高圧にしなくても処理量を増大させることができる。圧力損失が低減されると、低圧で流体混合処理を行なうことができるようになって、シール部材としてのＯリング７９を配設したシール部における流体漏れ防止を図るためのＯリング７９の使用が大幅に低減される。その結果、シール部材の交換などの作業が不要、ないしは大幅に削減されるため、静止型流体混合装置自体のメンテナンス作業の簡易化と迅速化を図ることができて、作業効率を向上させることができる。   In the static fluid mixing apparatus 10 configured as described above, the collecting flow path 70 is formed in a straight shape and the same width from the peripheral edge portion of the collecting element 50 toward the outlet port 62 in the central portion. The fluid R that has flowed through the mixing channel 60 can be quickly flowed straight toward the outlet 62 through the collecting channel 70. Therefore, the flow line of the fluid R is not greatly disturbed in the collective flow path 70, and variations in the pressure of the fluid R are less likely to occur. As a result, the fluid pressure is made uniform and the flow path resistance is reduced. When the flow path resistance decreases, the pressure loss is reduced (the effect of reducing the pressure loss is obtained), and the processing amount can be increased without increasing the pressure of the fluid to be supplied. When the pressure loss is reduced, the fluid mixing process can be performed at a low pressure, and the use of the O-ring 79 to prevent fluid leakage at the seal portion provided with the O-ring 79 as a seal member is used. It is greatly reduced. As a result, work such as replacement of the seal member is unnecessary or greatly reduced, so that the maintenance work of the static fluid mixing device itself can be simplified and speeded up, and work efficiency can be improved. it can.

拡散・混合流路６０と連通する円形リング状の連通用凹部５４に集合流路７０を連通させて形成しているため、拡散・混合流路６０から集合流路７０への流体Ｒの流動が円滑になされる。そして、流路形成用凹部５５を上流側半部５２に十字状に配置して形成することで、集合流路７０を集合エレメント５０の円周廻りに均等に配置することができ、連通用凹部５４から最寄りの集合流路７０を通して流出口６２に流体Ｒを流出させることができる。   Since the collective flow path 70 is formed in communication with the circular ring-shaped communication recess 54 communicating with the diffusion / mixing flow path 60, the flow of the fluid R from the diffusion / mixing flow path 60 to the collective flow path 70 is prevented. It is made smoothly. Then, by forming the flow path forming recess 55 in the upstream half 52 in a cross shape, the collective flow path 70 can be evenly arranged around the circumference of the collective element 50, and the communication recess The fluid R can flow out from the flow outlet 54 through the nearest collecting channel 70 to the outlet 62.

ケーシング体１１の両端部に形成した段付き凹部１１ａ,１１ｂの外周面には雄ネジ部１１ｃ,１１ｄを形成し、左・右接続体１５,１６の先端部１５ｂ,１６ｂの内周面には雌ネジ部１５ｃ,１６ｃを形成して、雄ネジ部１１ｃ,１１ｄに雌ネジ部１５ｃ,１６ｃを螺着した左・右接続体１５,１６は、工具なしに螺脱して取り外すことにより、ケーシング体１１内に配設した混合ユニット１２の挟持を簡単に解除することができる。そのため、混合ユニット１２をケーシング体１１から容易に取り出すことができて、混合ユニット１２のメンテナンス作業を楽に行うことができる。また、反対の手順を辿ることで静止型流体混合装置１０を工具なしに簡単に組み立てることができる。   Male threaded portions 11c and 11d are formed on the outer peripheral surfaces of the stepped recesses 11a and 11b formed at both ends of the casing body 11, and the inner peripheral surfaces of the front end portions 15b and 16b of the left and right connecting bodies 15 and 16 are formed. The left and right connecting bodies 15 and 16 in which the female screw portions 15c and 16c are formed and the female screw portions 15c and 16c are screwed to the male screw portions 11c and 11d are screwed out and removed without using a tool. It is possible to easily release the mixing unit 12 disposed in the vehicle 11. Therefore, the mixing unit 12 can be easily taken out from the casing body 11, and the maintenance work of the mixing unit 12 can be easily performed. Moreover, the static fluid mixing apparatus 10 can be easily assembled without tools by following the reverse procedure.

次に、静止型流体混合装置１０の構成をより具体的に説明する。静止型流体混合装置１０は、図１に示すように、ケーシング体１１内に五組の混合ユニット１２を同軸的にかつ直列的に配列させて収容して、各混合ユニット１２の周縁部間にＯリング７９を介設している。この際、ケーシング体１１の内周面と各混合ユニット１２の外周面とは、隙間のない密着状態となしている。このように構成して、ケーシング体１１内に配設した混合ユニット１２内を流体Ｒが上流側である左側の導入口１７側から下流側である右側の導出口１８に蛇行しながら流動するようにしている。   Next, the configuration of the static fluid mixing apparatus 10 will be described more specifically. As shown in FIG. 1, the static fluid mixing apparatus 10 accommodates five sets of mixing units 12 in a casing body 11 arranged coaxially and in series, and between the peripheral portions of the mixing units 12. An O-ring 79 is interposed. At this time, the inner peripheral surface of the casing body 11 and the outer peripheral surface of each mixing unit 12 are in close contact with no gap. With this configuration, the fluid R flows in the mixing unit 12 disposed in the casing body 11 while meandering from the left inlet port 17 on the upstream side to the right outlet port 18 on the downstream side. I have to.

拡散・混合流路６０は、図２〜図４に示すように、第１・第２拡散エレメント３０,４０の対向面にそれぞれ同形・同大の多数の凹部３５,４５を配列して形成して、各拡散エレメント３０,４０の凹部３５,４５の開口面を突き合わせ状に面接触させるとともに、相互に連通するように位置を違えて配置している。流体Ｒの流入口３２を中心とする同一円周上に配置した各拡散エレメント３０,４０の凹部３５,４５の数は、中心部側から周縁部側に向けて漸次増大させて、流動方向である半径方向に分流数（分散数）を増大させている。   As shown in FIGS. 2 to 4, the diffusion / mixing channel 60 is formed by arranging a large number of concave portions 35, 45 of the same shape and size on the opposing surfaces of the first and second diffusion elements 30, 40, respectively. In addition, the opening surfaces of the recesses 35 and 45 of the diffusion elements 30 and 40 are brought into contact with each other in abutting manner, and are arranged at different positions so as to communicate with each other. The number of the concave portions 35 and 45 of each diffusion element 30 and 40 arranged on the same circumference centering on the inlet 32 of the fluid R is gradually increased from the central portion side toward the peripheral portion side in the flow direction. The diversion number (dispersion number) is increased in a certain radial direction.

また、集合流路７０は、図２,図３及び図５に示すように、円板状の第２拡散エレメント４０に、中央部に流体Ｒの流出口６２を形成した円板状の集合エレメント５０を対向させて配置するとともに、両エレメント４０,５０の間に周縁部側から流入した流体Ｒを中央部側に向けて半径方向に流動させて集合させるように形成している。最右側に配置した集合エレメント５０の中央部に形成した流出口６２は、右側壁体１４の中央部に形成した導出口１８に整合させて連通している。   Further, as shown in FIGS. 2, 3 and 5, the collecting flow path 70 is a disk-shaped collecting element in which an outlet 62 for the fluid R is formed at the center of the disk-shaped second diffusion element 40. 50 are arranged so as to oppose each other, and the fluid R flowing in from the peripheral portion side is made to flow between the elements 40 and 50 in the radial direction toward the central portion side to be gathered. The outflow port 62 formed at the central portion of the collective element 50 disposed on the rightmost side is in communication with the outlet port 18 formed at the central portion of the right side wall body 14.

このように構成して、混合ユニット１２では、第１・第２拡散エレメント３０,４０の凹部３５,４５の数は、中心部側から周縁部側に向けて漸次増大させているため、流体Ｒが合流する凹部３５,４５の数は周縁部側ほど増大するとともに、それに比例して数多く分流（分散）される。そのため、拡散・混合流路６０においては流体Ｒにせん断力が作用して微細化される回数が流体Ｒの流動方向（周縁部側に向かう半径方向）に沿って漸次増大するようにしている。   With this configuration, in the mixing unit 12, the number of the concave portions 35 and 45 of the first and second diffusion elements 30 and 40 is gradually increased from the central portion side toward the peripheral portion side. The number of the concave portions 35 and 45 where the water flows merges increases toward the peripheral edge side, and is distributed (distributed) in proportion to that. For this reason, in the diffusion / mixing flow channel 60, the number of times that the shearing force acts on the fluid R to be refined gradually increases along the flow direction of the fluid R (radial direction toward the peripheral edge side).

各混合ユニット１２は、いずれも同様の構造であり、図２及び図３に示すように、対向配置された２枚の板状（略円板形状）の部材、より具体的には円板形状の第１・第２拡散エレメント３０，４０と、対向配置された板状（略円板形状）の部材、より具体的には円板形状の集合エレメント５０とを備えている。   Each mixing unit 12 has the same structure, and as shown in FIGS. 2 and 3, two plate-like (substantially disc-shaped) members arranged opposite to each other, more specifically, a disc-like shape. The first and second diffusing elements 30 and 40 and plate-like (substantially disc-shaped) members arranged opposite to each other, more specifically, disc-shaped collective elements 50 are provided.

各混合ユニット１２の上流側半部を形成する２枚の第１・第２拡散エレメント３０，４０のうち、導入口１７側（上流側）に配置される第１拡散エレメント３０は、円板状のエレメント本体３１の中央部に、流体Ｒの流入口３２が貫通状態で形成されている。   Of the two first and second diffusion elements 30 and 40 that form the upstream half of each mixing unit 12, the first diffusion element 30 disposed on the introduction port 17 side (upstream side) is disc-shaped. An inflow port 32 of the fluid R is formed in the center of the element main body 31 in a penetrating state.

図４に示すように、エレメント本体３１の下流側面には、開口形状が正六角形の凹部３５が隙間のない状態で複数形成されている。いわゆるハニカム状に多数の凹部３５が形成されている。３４は第１拡散エレメント３０のピン挿入用凹部である。３６は第１拡散エレメント３０の中央部に配設した第１螺着部、３７は第１螺着部３６を流入口３２中の中央に支持する３片の支持片である。   As shown in FIG. 4, a plurality of concave portions 35 having a regular hexagonal opening shape are formed on the downstream side surface of the element body 31 with no gap. A large number of recesses 35 are formed in a so-called honeycomb shape. Reference numeral 34 denotes a pin insertion recess of the first diffusion element 30. Reference numeral 36 denotes a first screwed portion disposed at the center of the first diffusion element 30, and 37 denotes a three-piece support piece that supports the first screwed portion 36 at the center in the inflow port 32.

図２〜図４に示すように、２枚の拡散エレメント３０,４０のうち、導出口１８側（下流側）に配置される第２拡散エレメント４０は、第１拡散エレメント３０よりも小径である。第２拡散エレメント４０のエレメント本体４１の第１拡散エレメント３０との対向面、すなわち導入口１７側に向けられる上流側面（第１拡散エレメント３０と対向する面）には、第１拡散エレメント３０のエレメント本体３１と同様に、開口形状が正六角形の凹部４５が隙間のない状態で複数形成されている。   As shown in FIGS. 2 to 4, the second diffusion element 40 disposed on the outlet 18 side (downstream side) of the two diffusion elements 30 and 40 has a smaller diameter than the first diffusion element 30. . A surface of the element body 41 of the second diffusion element 40 facing the first diffusion element 30, that is, an upstream side surface facing the introduction port 17 (a surface facing the first diffusion element 30), Similar to the element main body 31, a plurality of concave portions 45 having a regular hexagonal opening shape are formed with no gap.

４２は第２拡散エレメント４０の中央部に形成した第２螺着部であり、第２螺着部４２と第１拡散エレメント３０の第１螺着部３６とを符合させて、連結ボルト４３により第１拡散エレメント３０と第２拡散エレメント４０とを対面状態に重合させて連結している。４６は第２拡散エレメント４０に形成したピン挿通孔、４７はピン挿通孔４６に挿通した位置決めピンであり、位置決めピン４７の先端部を第１拡散エレメント３０のピン挿入用凹部３４に挿入して第１拡散エレメント３０と第２拡散エレメント４０を位置決めして対面させている。   Reference numeral 42 denotes a second threaded portion formed at the center of the second diffusion element 40. The second threaded portion 42 and the first threaded portion 36 of the first diffusion element 30 are aligned with each other by a connecting bolt 43. The first diffusing element 30 and the second diffusing element 40 are polymerized and connected in a facing state. 46 is a pin insertion hole formed in the second diffusion element 40, 47 is a positioning pin inserted into the pin insertion hole 46, and the tip of the positioning pin 47 is inserted into the pin insertion recess 34 of the first diffusion element 30. The first diffusion element 30 and the second diffusion element 40 are positioned and face each other.

そして、両拡散エレメント３０，４０は、図２および図３に示すような配置で組み付けられる。具体的に説明すると、第１拡散エレメント３０と第２拡散エレメント４０を対面状態に配置する。このとき、第１拡散エレメント３０の下流側面のハニカム状の多数の凹部３５の開口面と、第２拡散エレメント４０の上流側面のハニカム状の多数の凹部４５の開口面とが対面状態に当接するように、第２拡散エレメント４０の向きを定める（図３参照）。この状態で、第１拡散エレメント３０のピン挿入用凹部３４に、第２拡散エレメント４０のピン挿通孔４６に挿通した位置決めピン４７の先端部を挿入して組み付ける。   Both diffusion elements 30 and 40 are assembled in an arrangement as shown in FIGS. More specifically, the first diffusion element 30 and the second diffusion element 40 are arranged in a face-to-face state. At this time, the opening surfaces of the many honeycomb-shaped concave portions 35 on the downstream side surface of the first diffusion element 30 and the opening surfaces of the many honeycomb-shaped concave portions 45 on the upstream side surface of the second diffusion element 40 are in contact with each other. In this manner, the orientation of the second diffusion element 40 is determined (see FIG. 3). In this state, the tip end portion of the positioning pin 47 inserted into the pin insertion hole 46 of the second diffusion element 40 is inserted into the pin insertion recess 34 of the first diffusion element 30 and assembled.

従って、両拡散エレメント３０，４０を組み付けると、両拡散エレメント３０，４０間に形成される拡散・混合流路６０の終端部が外周に向けてリング状に開口されている。そして、第１拡散エレメント３０の流入口３２に供給された流体Ｒは、拡散・混合流路６０（図１参照）を通過した後、この拡散・混合流路６０の終端部から放出される。   Therefore, when both diffusion elements 30 and 40 are assembled, the end portion of the diffusion / mixing flow path 60 formed between the both diffusion elements 30 and 40 is opened in a ring shape toward the outer periphery. Then, the fluid R supplied to the inlet 32 of the first diffusion element 30 passes through the diffusion / mixing channel 60 (see FIG. 1), and is then discharged from the end portion of the diffusion / mixing channel 60.

ここで、位置決めピン４７により位置決めされて、各拡散エレメント３０,４０の当接側の面に形成されるハニカム状の多数の凹部３５,４５の相互関係について説明する。すなわち、図４に示すように、両拡散エレメント３０,４０の凹部３５,４５は同形・同大に形成して、これらの当接面は、第１拡散エレメント３０の凹部３５の中心位置に、第２拡散エレメント４０の凹部４５の角部４９が位置する状態で当接している。   Here, a description will be given of the interrelationship between a large number of honeycomb-shaped concave portions 35 and 45 that are positioned by the positioning pins 47 and formed on the contact-side surfaces of the diffusion elements 30 and 40. That is, as shown in FIG. 4, the recesses 35 and 45 of both diffusion elements 30 and 40 are formed in the same shape and size, and these contact surfaces are located at the center position of the recess 35 of the first diffusion element 30. The second diffusion element 40 is in contact with the corner portion 49 of the concave portion 45 in a position.

このような状態で当接させると、第１拡散エレメント３０の凹部３５と第２拡散エレメント４０の凹部４５との間で流体Ｒを流動させることができる。また、角部４９は３つの凹部４５の角部が集まっている位置である。   When abutting in such a state, the fluid R can flow between the recess 35 of the first diffusion element 30 and the recess 45 of the second diffusion element 40. The corner 49 is a position where the corners of the three recesses 45 are gathered.

従って、例えば、第１拡散エレメント３０の凹部３５側から第２拡散エレメント４０の凹部４５側に流体Ｒが流れる場合を考えると、流体Ｒは、２つの流路に分流（分散）されることになる。   Therefore, for example, when the case where the fluid R flows from the concave portion 35 side of the first diffusion element 30 to the concave portion 45 side of the second diffusion element 40 is considered, the fluid R is divided (distributed) into two flow paths. Become.

つまり、第１拡散エレメント３０の凹部３５の中央位置に位置された第２拡散エレメント４０の角部４９は、流体Ｒを分流する分流部として機能する。逆に、第２拡散エレメント４０側から第１拡散エレメント３０側に流体Ｒが流れる場合を考えると、２方から流れてきた流体Ｒが１つの凹部３５に流れ込むことで合流することになる。この場合、第２拡散エレメント４０の中央位置に位置された角部４９は、合流部として機能する。   That is, the corner portion 49 of the second diffusion element 40 positioned at the center position of the concave portion 35 of the first diffusion element 30 functions as a diversion portion that diverts the fluid R. On the contrary, when the case where the fluid R flows from the second diffusion element 40 side to the first diffusion element 30 side is considered, the fluid R flowing from the two directions flows into one concave portion 35 to be joined. In this case, the corner portion 49 located at the center position of the second diffusion element 40 functions as a merging portion.

また、第２拡散エレメント４０の凹部４５の中心位置にも、第１拡散エレメント３０の凹部３５の角部３９が位置する。この場合は、第１拡散エレメント３０の角部３９が上述した分流部や合流部として機能する。   The corner 39 of the recess 35 of the first diffusion element 30 is also located at the center position of the recess 45 of the second diffusion element 40. In this case, the corner portion 39 of the first diffusion element 30 functions as the above-described diversion portion or merging portion.

このように、相互に対向状態に対面配置された両拡散エレメント３０，４０の間には、中央の流入口３２から両拡散エレメント３０，４０（ケーシング体１１）の軸線方向に供給された流体Ｒが、分流と合流（分散と混合）を繰り返しながら両拡散エレメント３０，４０の放射線方向（軸線方向と直交する半径方向）に蛇行状態にて流動する拡散・混合流路６０（図１参照）が形成されている。   As described above, the fluid R supplied in the axial direction of the diffusion elements 30 and 40 (casing body 11) from the central inflow port 32 between the diffusion elements 30 and 40 facing each other in a facing state. However, a diffusion / mixing flow path 60 (see FIG. 1) that flows in a meandering manner in the radiation direction (radial direction orthogonal to the axial direction) of both diffusion elements 30 and 40 while repeating the diversion and merging (dispersion and mixing). Is formed.

この拡散・混合流路６０を流体Ｒが流動する過程で、流体Ｒに混合処理が施される。そして、拡散・混合流路６０を通過した流体Ｒは、その後、連通用凹部５４を通して集合エレメント５０の集合流路７０に流入される。各混合ユニット１２の下流側を形成する集合エレメント５０には、円板状の中央部に流体Ｒの流出口６２が貫通状態で形成されている。   In the process in which the fluid R flows through the diffusion / mixing channel 60, the fluid R is mixed. The fluid R that has passed through the diffusion / mixing channel 60 then flows into the collecting channel 70 of the collecting element 50 through the communication recess 54. In the collective element 50 that forms the downstream side of each mixing unit 12, an outlet 62 for the fluid R is formed in a penetrating state at the center of the disk.

図１に示すように、左・右側壁体１３,１４の内周縁部と、第１拡散エレメント３０の上流側（左側）の外周縁部と、第１拡散エレメント３０と同径状に形成した集合エレメント５０の下流側（右側）の外周縁部には、それぞれテーパー面部１３ｃ,１４ｃ,３８,４８を形成して、隣接して対向するテーパー面部とケーシング体１１の内周面とによりＯリング７９を配置するためのＯリング配置空間７８を形成している。
［流体混合システム］
流体Ｒとしての液体と液体、液体と気体、ないしは粉体と液体の混合体は、上流側の側壁体１３の中央部に形成した導入口１７から導入させて、混合ユニット１２の拡散・混合流路６０と集合流路７０を通して流動させた後に、下流側の側壁体１４の中央部に形成した導出口１８から導出させるようにしている。 As shown in FIG. 1, the inner peripheral edge portions of the left and right side wall bodies 13, 14, the outer peripheral edge portion on the upstream side (left side) of the first diffusion element 30, and the same diameter as the first diffusion element 30 are formed. Tapered surface portions 13c, 14c, 38, and 48 are formed on the outer peripheral edge portion on the downstream side (right side) of the collective element 50, and an O-ring is formed by the adjacent tapered surface portions and the inner peripheral surface of the casing body 11. An O-ring arrangement space 78 for arranging 79 is formed.
[Fluid mixing system]
A liquid-liquid, a liquid-gas, or a powder-liquid mixture as the fluid R is introduced from an introduction port 17 formed at the center of the side wall body 13 on the upstream side, and diffused / mixed flow of the mixing unit 12. After flowing through the channel 60 and the collective flow channel 70, the fluid is led out from the outlet 18 formed in the central portion of the downstream side wall body 14.

このように構成して、液体と液体、液体と気体、ないしは粉体と液体の混合体を、流体Ｒとして上流側の側壁体１３の導入口１７から導入させて、混合ユニット１２の拡散・混合流路６０と集合流路７０を通して流動させた後に、下流側の側壁体１４の導出口１８から導出させることで、超微細化かつ均一化して混合することができる。
（エマルション燃料生成装置）
流体混合システムの一形態であるエマルション燃料を生成するエマルション燃料生成装置８０を図６に示す。エマルション燃料生成装置８０は、前記した静止型流体混合装置１０を具備して構成している。すなわち、エマルション燃料生成装置８０は、静止型流体混合装置１０の導入口１７に上流側連通連結体１９を介して流体Ｒを導入する導入管９０を接続する一方、導出口１８に流体Ｒを導出する導出管９１を接続している。導入管９０には導入用ポンプＰ１を設けて、導入用ポンプＰ１により導入口１７を通して流体Ｒを静止型流体混合装置１０に圧送するようにしている。そして、導入用ポンプＰ１により導入管９０を通して異なる複数種類の流体Ｒ（例えば、液体と気体）を静止型流体混合装置１０に圧送して導入し、静止型流体混合装置１０により流体Ｒを混合処理して、混合処理が施された流体Ｒを導出管９１を通して導出可能としている。 With this configuration, a mixture of liquid and liquid, liquid and gas, or powder and liquid is introduced from the inlet 17 of the side wall body 13 on the upstream side as the fluid R, and the diffusion / mixing of the mixing unit 12 is performed. After flowing through the flow channel 60 and the collective flow channel 70, the flow can be led out from the outlet 18 of the downstream side wall body 14, so that ultrafine and uniform mixing can be performed.
(Emulsion fuel generator)
FIG. 6 shows an emulsion fuel generation device 80 that generates emulsion fuel that is one form of the fluid mixing system. The emulsion fuel generation device 80 includes the static fluid mixing device 10 described above. That is, the emulsion fuel generation device 80 connects the introduction pipe 90 that introduces the fluid R to the introduction port 17 of the stationary fluid mixing device 10 via the upstream communication connector 19, while deriving the fluid R to the outlet port 18. The outlet pipe 91 to be connected is connected. The introduction pipe 90 is provided with an introduction pump P1, and the introduction pump P1 pumps the fluid R through the introduction port 17 to the stationary fluid mixing apparatus 10. A plurality of different types of fluids R (for example, liquid and gas) are pumped and introduced to the stationary fluid mixing device 10 through the introduction pipe 90 by the introduction pump P1, and the fluid R is mixed by the stationary fluid mixing device 10. Thus, the fluid R subjected to the mixing process can be led out through the lead-out pipe 91.

導出管９１の中途部と、導入管９０の導入用ポンプＰ１よりも下流側に位置する中途部との間には、導出側三方弁９２と導入側三方弁９３とを介して流体戻し管９４を介設している。流体戻し管９４の中途部には戻し用ポンプＰ２を設けている。各ポンプＰ１,Ｐ２としては、気液混合移送が可能なポンプ、すなわち、気液混合流体であるエマルション燃料を圧送する際にも、安定した吐出圧力及び吐出流量を確保することができるポンプ（例えば、株式会社ニクニ製の「気液移送ポンプ」）を使用することができる。   A fluid return pipe 94 is interposed between the middle part of the outlet pipe 91 and the middle part of the inlet pipe 90 located downstream of the introduction pump P <b> 1 via the outlet-side three-way valve 92 and the inlet-side three-way valve 93. Is installed. A return pump P <b> 2 is provided in the middle of the fluid return pipe 94. Each of the pumps P1 and P2 is a pump capable of gas-liquid mixture transfer, that is, a pump that can ensure a stable discharge pressure and discharge flow rate even when emulsion fuel that is a gas-liquid mixed fluid is pumped (for example, , "Gas-liquid transfer pump" manufactured by Nikuni Co., Ltd.) can be used.

このように構成して、エマルション燃料生成装置８０では、導出側三方弁９２と導入側三方弁９３を適宜切り替えて、流体Ｒを導入管９０→静止型流体混合装置１０→導出管９１→導出側三方弁９２→流体戻し管９４→導入側三方弁９３→導入管９０を通して循環させる循環回路を形成可能としている。この際、循環回数ないしは循環時間を所望に設定することで、流体成分を超微細化（ナノレベルから数μｍレベルまで）することができるとともに、均一な大きさに微細化することができる。   With this configuration, in the emulsion fuel generation device 80, the outlet side three-way valve 92 and the inlet side three-way valve 93 are switched as appropriate, and the fluid R is introduced into the inlet pipe 90 → static fluid mixer 10 → outlet pipe 91 → outlet side. A circulation circuit that circulates through the three-way valve 92 → the fluid return pipe 94 → the introduction-side three-way valve 93 → the introduction pipe 90 can be formed. At this time, by setting the number of circulations or the circulation time as desired, the fluid component can be made ultrafine (from nano level to several μm level) and can be miniaturized to a uniform size.

混合処理対象となる流体Ｒは、液体と液体、液体と気体、粉体と液体の組み合わせが考えられるが、ここでは液体である連続相としての燃料油及び分散相としての水と、気体である微量の空気を混合処理して、微細な気泡混じりのエマルション燃料を生成することができる。燃料油と水の混合比を調整することにより、適正な燃焼条件下で内燃機関を燃焼させる燃料として使用することができる。また、燃料油としては、ガソリン、航空タービン用燃料油（ジェット機燃料油）、灯油、軽油、ガスタービン用燃料油、重油などがあるが、本実施形態は、特に重油の改質に有効なものであり、廃油であっても改質して、有効利用可能な改質廃油となすことができる。さらに、難燃性の廃油を燃料油として用いた場合でも、本実施形態に係るＷ／Ｏ型のエマルション燃料とすることで安定的に燃焼させることができる。また、空気は導入管９０に吸気管８１を連通連結し、吸気管８１から外気をエジェクタ効果（導入管９０中の圧力と吸気管中の圧力との圧力差を利用した吸引効果）によりを取り入れ可能としている。８２は吸気管８１の中途部に取り付けた流量調整弁である。   The fluid R to be mixed may be a combination of liquid and liquid, liquid and gas, and powder and liquid. Here, the liquid R is fuel oil as a continuous phase, which is a liquid, water as a dispersed phase, and gas. A minute amount of air can be mixed to produce an emulsion fuel containing fine bubbles. By adjusting the mixing ratio of the fuel oil and water, it can be used as a fuel for burning the internal combustion engine under appropriate combustion conditions. The fuel oil includes gasoline, aviation turbine fuel oil (jet fuel oil), kerosene, light oil, gas turbine fuel oil, and heavy oil. This embodiment is particularly effective for reforming heavy oil. Even if it is waste oil, it can be reformed to obtain a modified waste oil that can be used effectively. Furthermore, even when flame-retardant waste oil is used as fuel oil, it can be stably burned by using the W / O emulsion fuel according to the present embodiment. In addition, the intake pipe 81 is connected to the introduction pipe 90 in communication with the air, and the outside air is taken from the intake pipe 81 by an ejector effect (a suction effect using a pressure difference between the pressure in the introduction pipe 90 and the pressure in the intake pipe). It is possible. Reference numeral 82 denotes a flow rate adjusting valve attached in the middle of the intake pipe 81.

ここで、エマルション燃料を製造するに際して、混合される燃料油と水の体積比は、燃料油：水＝６〜９：４〜１である。燃料油としてＡ重油を用いる場合は、好ましくは、燃料油：水＝８：２、燃料油としてＣ重油を用いる場合は、好ましくは、燃料油：水＝8.5：1.5、燃料油として廃油を用いる場合は、好ましくは、廃油：水＝９：１の体積比で混合することにより、エマルション燃料を生成することができる。気体である微量の空気は、例えば、吸気管８１から吸気される外気の量を、燃料油と水の混合液の体積（所定流量）の０.１％〜３％、好ましくは１％前後（0.7％〜1.2％）に流量調整弁８２により設定して、燃料油と水の混合液に混合されるようにすることで、気泡混じりのエマルション燃料を生成することができる。   Here, when producing the emulsion fuel, the volume ratio of the fuel oil and water to be mixed is fuel oil: water = 6-9: 4-1. When using fuel oil A as fuel oil, preferably fuel oil: water = 8: 2, and when using fuel oil C, preferably fuel oil: water = 8.5: 1.5, and using waste oil as fuel oil In this case, the emulsion fuel can be preferably produced by mixing at a volume ratio of waste oil: water = 9: 1. The minute amount of air, which is a gas, is, for example, the amount of outside air sucked from the intake pipe 81 is set to 0.1% to 3%, preferably around 1% of the volume (predetermined flow rate) of the mixed liquid of fuel oil and water ( By setting the flow rate adjustment valve 82 to 0.7% to 1.2% so as to be mixed with the mixture of fuel oil and water, an emulsion fuel mixed with bubbles can be generated.

このように構成して、エマルション燃料生成装置８０では、導入管９０を通して流体Ｒとしての燃料油と水と微量の空気を静止型流体混合装置１０の導入口１７に導入して、静止型流体混合装置１０により流体Ｒを混合処理する。この際、流体Ｒは循環回路２５を通して所望の回数ないしは時間だけ循環させて混合処理することができる。そして、混合処理終了後、つまり、気泡混じりのエマルション燃料が生成された後は、導出側三方弁９２を切替操作して、導出管９１の終端部から回収することができる。   With this configuration, the emulsion fuel generation device 80 introduces fuel oil, water, and a small amount of air as the fluid R into the introduction port 17 of the static fluid mixing device 10 through the introduction pipe 90, and static fluid mixing. The fluid R is mixed by the apparatus 10. At this time, the fluid R can be circulated through the circulation circuit 25 for a desired number of times or time to be mixed. After the mixing process is completed, that is, after the bubble-mixed emulsion fuel is generated, the outlet side three-way valve 92 can be switched and recovered from the terminal portion of the outlet pipe 91.

連続相としての燃料油と、分散相としての水と、微量の空気とを静止型流体混合装置１０により微細化して混合することにより、浮力が減少した微細な気泡混じりのエマルション燃料を生成することができる。この際、浮力が減少した微細な気泡は、疎水性であるため、水滴の表面には付着せずに、燃料油中に分散して、気−液界面の面積（燃焼表面積）を増加させるとともに静電分極により表面活性（界面活性剤のような機能）を発揮して、微細化した水滴の合一を防止して、水滴をエマルション燃料中で安定化させることができる。その結果、かかるエマルション燃料では水滴径の分散が均一化して、かかるエマルション燃料を例えば燃焼装置で燃焼させると、良好な燃焼効率を確保することができて、すすや黒煙が発生するという不具合を解消することができる。   Producing a fine bubble-mixed emulsion fuel with reduced buoyancy by finely mixing a fuel oil as a continuous phase, water as a dispersed phase, and a minute amount of air with a static fluid mixing device 10 Can do. At this time, since the fine bubbles with reduced buoyancy are hydrophobic, they do not adhere to the surface of the water droplets and are dispersed in the fuel oil, increasing the area of the gas-liquid interface (combustion surface area). The surface activity (function like a surfactant) is exhibited by electrostatic polarization, and coalescence of the fine water droplets can be prevented and the water droplets can be stabilized in the emulsion fuel. As a result, with such an emulsion fuel, the dispersion of the water droplet diameter is made uniform, and when such an emulsion fuel is burned in, for example, a combustion device, good combustion efficiency can be ensured and soot and black smoke are generated. Can be resolved.

ここで、微量の空気の直径をナノレベルないしはサブミクロンレベルの超微細な気泡となした場合には、直径がナノレベルないしはサブミクロンレベルの超微細な気泡混じりのエマルション燃料となすことができる。この場合、超微細な気泡によるより一層の気−液界面の面積（燃焼表面積）増加、及び、静電分極による表面活性（界面活性剤のような機能）の増大を図ることができて、微細化した水滴の合一を防止して、水滴をエマルション燃料中でより一層安定化させることができる。その結果、良好な燃焼効率をより一層向上させることができる。なお、ナノレベルとは、１μｍ未満のレベルをいう。サブミクロンレベルとは、０．１μｍ〜１μｍのレベルをいう。   Here, when the diameter of a minute amount of air is made into ultrafine bubbles at the nano-level or sub-micron level, it can be made into an emulsion fuel mixed with ultra-fine bubbles at the nano-level or sub-micron level. In this case, the area of the gas-liquid interface (burning surface area) can be further increased by ultrafine bubbles, and the surface activity (function like a surfactant) can be increased by electrostatic polarization. It is possible to prevent coalescence of the formed water droplets and to further stabilize the water droplets in the emulsion fuel. As a result, good combustion efficiency can be further improved. The nano level means a level of less than 1 μm. The submicron level refers to a level of 0.1 μm to 1 μm.

１０ 静止型流体混合装置
１１ ケーシング体
１２ 混合ユニット
１３ 左側端部壁体
１４ 右側端部壁体
３０ 第１拡散エレメント
４０ 第２拡散エレメント
５０ 集合エレメント DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Static type fluid mixing apparatus 11 Casing body 12 Mixing unit 13 Left end wall 14 Right end wall 30 First diffusion element 40 Second diffusion element 50 Collecting element

Claims (5)

中央部側の流入口から流入した流体を周縁部側に向けて半径方向に流動させて拡散・混合する拡散・混合流路と、周縁部側から流入した流体を中央部側の流出口に向けて半径方向に流動させて集合させる集合流路とを有する混合ユニットを、ケーシング体内に同心円的に配設するとともに、ケーシング体の内周面に沿わせて拡散・混合流路の終端部と集合流路の始端部を連通させた静止型流体混合装置であって、
混合ユニットは、中央部に流体の流入口を形成した円板状の第１拡散エレメントに、円板状の第２拡散エレメントを対面させて配置して、両拡散エレメントの間に拡散・混合流路を形成する一方、第２拡散エレメントの背面側に、中央部に流体の流出口を形成した円板状の集合エレメントを対面させて配置して、集合エレメントに集合流路を形成して構成し、
集合流路は、周縁部から中央部の流出口に向けて直状かつ同一幅に形成したことを特徴とする静止型流体混合装置。 Diffusion / mixing flow path that diffuses and mixes the fluid flowing in from the inlet on the central side in the radial direction toward the peripheral side, and the fluid flowing in from the peripheral side toward the outlet on the central side A mixing unit having a collecting flow path that is caused to flow and gather in a radial direction is arranged concentrically in the casing body, and gathers at the end portion of the diffusion / mixing flow path along the inner peripheral surface of the casing body. A static fluid mixing device in which the start end of the flow path is communicated,
In the mixing unit, a disk-shaped second diffusion element is disposed facing a disk-shaped first diffusion element in which a fluid inlet is formed in the center, and a diffusion / mixing flow is interposed between both diffusion elements. On the back side of the second diffusion element, a disk-like collective element with a fluid outlet formed in the center is placed facing the back side of the second diffusion element, and a collective flow path is formed in the collective element And
The assembly type fluid mixing device is characterized in that the collecting channel is formed in a straight shape and the same width from the peripheral edge toward the outlet in the center. 集合エレメントは、上流側半部を下流側半部よりも小径の円板状に形成して、上流側半部の外周部に拡散・混合流路と連通する円形リング状の連通用凹部を形成し、上流側半部には周縁部から中央部の流出口に向けて直状かつ同一幅の流路形成用凹部を形成して、流路形成用凹部の開口面を第２拡散エレメントの背面により閉塞することで、連通用凹部と連通する集合流路を形成したことを特徴とする請求項１記載の静止型流体混合装置。   The collecting element is formed in a circular ring-shaped concavity that communicates with the diffusion / mixing channel in the outer peripheral part of the upstream half part by forming the upstream half part into a disk shape smaller in diameter than the downstream half part. In the upstream half, a channel-forming recess having a straight shape and the same width is formed from the peripheral edge to the center outlet, and the opening surface of the channel-forming recess is formed on the back surface of the second diffusion element. The stationary fluid mixing device according to claim 1, wherein a collecting flow path communicating with the communication concave portion is formed by being closed by the step. 流路形成用凹部は、上流側半部に十字状に配置して形成したことを特徴とする請求項２記載の静止型流体混合装置。   3. A static fluid mixing apparatus according to claim 2, wherein the flow path forming recess is formed in a cross shape in the upstream half. 円筒状のケーシング体内に一つないしは複数の混合ユニットを同心円的に配設し、ケーシング体の両端部には側壁体を配設して、各側壁体の外側壁に接続体の基端部を係止するとともに、接続体の先端部をケーシング体の外周面に螺着して、隣接する各混合ユニットの流出口と流入口を連通させた状態にて両側壁体間にケーシング体を介して混合ユニットを挟持し、
上流側の側壁体の中央部に形成した導入口には、近接する混合ユニットの流入口を連通させる一方、下流側の側壁体の中央部に形成した導出口には、近接する混合ユニットの流出口を連通させたことを特徴とする請求項２又は３記載の静止型流体混合装置。 One or a plurality of mixing units are concentrically disposed in a cylindrical casing body, side wall bodies are disposed at both ends of the casing body, and the base end portion of the connection body is disposed on the outer wall of each side wall body. In addition, the front end of the connecting body is screwed onto the outer peripheral surface of the casing body, and the outlet and inlet of each adjacent mixing unit are communicated with each other through the casing body between the side walls. Hold the mixing unit,
The inlet formed in the central part of the upstream side wall communicates with the inlet of the adjacent mixing unit, while the outlet formed in the central part of the downstream side wall is connected to the outlet of the adjacent mixing unit. 4. The static fluid mixing apparatus according to claim 2, wherein the outlet is in communication. 流体としての液体と液体、液体と気体、ないしは粉体と液体の混合体を、上流側の側壁体の中央部に形成した導入口から導入させて、混合ユニットの拡散・混合流路と集合流路を通して流動させた後に、下流側の側壁体の中央部に形成した導出口から導出させるようにしたことを特徴とする請求項４記載の静止型流体混合装置。   Liquid and liquid as a fluid, or a mixture of liquid and gas, or powder and liquid are introduced from the inlet formed in the center of the upstream side wall body, and the diffusion / mixing flow path and collective flow of the mixing unit 5. The static fluid mixing apparatus according to claim 4, wherein after flowing through the passage, the fluid is led out from a lead-out port formed in a central portion of the downstream side wall body.

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