KR20150120965A - 유체혼합기 및 유체혼합기를 이용한 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 유체입구(5)와, 유체입구에 접속하는 제1 유로(1)와, 제1 유로에 접속하는 나선유로(2)와, 나선유로로부터 분기하는 복수의 분기유로(4)와, 복수의 분기유로가 각각 접속하는 제2 유로(3)와, 제1 유로와 제2 유로를 연통하는 연통유로(7)와, 제2 유로에 접속하는 유체출구(6)를 가지는 유체혼합기에 관한 것이다. 복수의 분기유로는, 나선유로의 흐름방향에 있어서의 서로 다른 위치로부터 각각 분기하고, 나선유로로부터 분기한 복수의 분기유로는, 제2 유로의 흐름방향에 있어서의 서로 다른 위치에 있어서 제2 유로와 각각 접속된다.

Description

유체혼합기 및 유체혼합기를 이용한 장치{Fluid Mixer And Device Using Fluid Mixer}

본 발명은, 화학공장, 반도체 제조분야, 식품분야, 의료분야, 바이오분야 등의 각종 산업에서의 유체수송배관에 사용되는 유체혼합기에 관한 것이고, 특히 유체의 흐름방향의 농도분포나 온도분포를 불균일 없이 균일화하여 혼합하여서 교반시킬 수 있는 유체혼합기 및 유체혼합기를 이용한 장치에 관한 것이다.

종래, 배관 내에 장착하여 관 내를 흐르는 유체를 균일하게 혼합하는 방법으로서, 도 13에 나타내는 바와 같이 비틀린 날개 형상의 스태틱 믹서 엘리먼트(101)를 이용한 것이 일반적이었다(예를 들어, 특허문헌 1을 참조). 통상적으로, 스태틱 믹서 엘리먼트(101)는, 직사각형판을 그 긴 축선둘레로 180도 비튼 것을 최소단위부재로 하여, 복수의 최소단위부재를 비틀림 방향이 번갈아가며 다른 방향이 되도록 일체적으로 직렬로 결합한 구조를 가지고 있다. 이러한 스태틱 믹서 엘리먼트(101)를 관(102) 내에 배치하고, 관(102)의 양단부에 메일커넥터(103)를 장착하며, 플레어(105)를 장착하여 조임너트(104)를 조임으로써 스태틱 믹서가 형성된다. 이때, 스태틱 믹서 엘리먼트(101)의 외부직경이 관(102)의 내부직경과 거의 같게 설계되어, 유체가 효과적으로 교반되도록 되어 있다.

선행기술문헌

(특허문헌)

특허문헌 1: 일본공개특허공보 2001-205062호

하지만, 상기 종래의 스태틱 믹서를 이용한 유체의 혼합방법은, 흘러 가는 유체를 흐름에 따라서 교반하는 구성이므로, 도 14에 나타내는 바와 같이, 배관의 직경방향(Dd)의 농도분포를 불균일 없이 균일화할 수 있는데, 도 15에 나타내는 바와 같이 축방향(흐름방향)(Fd)의 농도분포를 불균일 없이 균일화할 수 없다. 그 때문에, 예를 들어 스태틱 믹서의 상류측에서 물과 약액을 혼합시켜 흘려보낼 때, 약액의 혼합비가 일시적으로 증가한 경우에는 유로 내에서 부분적으로 약액의 농도가 진한 상태에서 스태틱 믹서를 통과한다. 이때, 직경방향(Dd)으로 균일화되도록 물과 약액은 교반되어도, 축방향(흐름방향)(Fd)에 있어서는 유로 내에서 부분적으로 농도가 진해진 부분은 거의 희석되지 않고 진한 상태 그대로 하류측으로 흘러가 버린다(도 15를 참조). 이에 따라, 반도체 세정장치, 특히 반도체 웨이퍼의 표면에 직접 약액을 도포하여 각종 처리를 행하는 장치에 접속된 경우, 농도가 다른 약액이 반도체 웨이퍼의 표면에 도포되어 불량품의 원인이 되는 문제가 있었다.

이러한 축방향(흐름방향)의 농도분포의 불균일을 회피하는 방법으로서는, 유로의 도중에 탱크를 설치하여 탱크 내에 유체를 일단 저장하여 탱크 내의 농도를 균일화시킨 후에 유체를 흘려보내는 방법(미도시) 등을 들 수 있다. 하지만, 탱크를 설치하는 데에는 넓은 공간이 필요해져 장치가 커지는 문제나, 탱크로부터 다시 유체를 수송하는 데에는 펌프, 배관 등이 필요해지므로, 사용하는 부재의 수가 많아진다는 문제나, 배관 라인을 시공하기 위한 비용이 발생한다는 문제가 있었다. 또한, 이러한 방법으로는 탱크 내에서 유체가 체류한다. 유체가 체류하면 박테리아의 발생 원인이 되며, 탱크 내에서 발생한 박테리아가 배관 라인에 흘러들어가, 반도체 제조 라인에서는 반도체 웨이퍼에 부착되어 불량품의 원인이 되는 문제가 있었다.

본 발명의 목적은, 이상과 같은 종래기술의 문제점에 감안하여 이루어진 것으로, 유체의 흐름방향의 농도분포나 온도분포를 불균일 없이 균일화하여 혼합하는 동시에 교반할 수 있는, 콤팩트한 구성의 유체혼합기를 제공하는 것이다.

제 1 항의 발명에 따르면, 유체입구와, 상기 유체입구에 접속하는 제1 유로와, 상기 제1 유로에 접속하는 나선유로와, 상기 나선유로로부터 분기하는 복수의 분기유로와, 상기 복수의 분기유로가 각각 접속하는 제2 유로와, 상기 제1 유로와 상기 제2 유로를 연통하는 연통유로와, 상기 제2 유로에 접속하는 유체출구를 가지고, 상기 복수의 분기유로는, 상기 나선유로의 흐름방향에 있어서의 서로 다른 위치로부터 각각 분기하며, 상기 나선유로로부터 분기한 상기 복수의 분기유로는, 상기 제2 유로의 흐름방향에 있어서의 서로 다른 위치에 있어서 상기 제2 유로와 각각 접속하는 것을 특징으로 하는 유체혼합기가 제공된다.

즉, 제 1 항의 발명에서는, 유체혼합기로부터 상류측을 흐르는 유로 내에서, 약액의 농도가 일시적으로 진해지거나 옅어진 상태에서도, 유체의 흐름방향의 농도분포를 불균일 없이 균일화하여 혼합할 수 있어, 농도가 안정된 유체의 공급이 가능하며, 각종 분야에 있어서의 약액농도의 변화에 따른 불량의 발생을 방지할 수 있다.

제 2 항의 발명에 따르면, 상기 제1 유로, 상기 제2 유로, 상기 연통유로 및 상기 분기유로가 각각 내부에 설치되는 동시에, 외주면에 상기 제1 유로와 상기 분기유로와 연통하는 나선홈이 형성된 본체부와, 상기 본체부의 외주면과 끼워 맞추어지며, 상기 나선홈과 함께 상기 나선유로를 형성하는 내주면을 가지는 케이스체를 구비하고, 상기 제1 유로, 상기 제2 유로 및 상기 연통유로는, 서로 같은 축 상에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 제 1 항에 기재된 유체혼합기가 제공된다.

즉, 제 2 항의 발명에서는, 제1 유로와 제2 유로와 연통유로가 같은 축 상에 배치되어 있으므로, 유체의 압력손실을 억제할 수 있어, 유체가 제1 유로로부터 연통유로를 거쳐 제2 유로에 원활하게 유입될 수 있다. 또한, 유체가 제1 유로로부터 연통유로를 거쳐 제2 유로에 원활하게 유입될 수 있으므로, 연통유로를 거쳐 제2 유로에 유입된 유체를 나선유로로부터 분기유로를 거쳐 제2 유로에 유입된 유체보다 빠르게, 유체출구로부터 배출할 수 있다. 그에 따라, 연통유로를 거쳐 제2 유로에 유입되는 유체가 유체혼합기로부터 배출되는 시간과, 나선유로로부터 분기유로를 거쳐 제2 유로에 유입되는 유체가 유체혼합기로부터 배출되는 시간과의 시간차를 크게 할 수 있어, 보다 효과적으로 흐름방향의 농도분포를 불균일 없이 균일화할 수 있다. 또한, 유체혼합기를 적은 부품수로 콤팩트하게 형성할 수 있다.

제 3 발명에 따르면, 상기 제2 유로, 상기 연통유로 및 상기 분기유로가 각각 내부에 설치되는 동시에, 상기 분기유로에 연통되어 외주면에 상기 연통유로측 끝면을 기점으로 한 나선홈이 형성된 본체부와, 일단부에 상기 제1 유로가 설치되는 동시에, 상기 본체부의 외주면과 끼워 맞추어지며, 상기 나선홈과 함께 상기 나선유로를 형성하는 내주면을 가지는 케이스체를 구비하고, 상기 제1 유로, 상기 제2 유로 및 상기 연통유로는, 서로 같은 축 상에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 제 1 항에 기재된 유체혼합기가 제공된다.

즉, 제 3 항의 발명에서는, 제1 유로를 흐르는 유체의 흐름방향을 크게 변화시키지 않고, 유체를 나선유로에 안내할 수 있으므로, 유체가 나선유로에 유입될 때의 압력손실을 억제할 수 있어, 유체를 제1 유로로부터 나선유로에 원활하게 유입시킬 수 있다. 그에 따라, 제1 유로를 흐르는 유체가 제1 유로와 같은 축 상에 배치된 연통유로에 치우쳐 유입되는 것을 방지할 수 있으므로, 제1 유로를 흐르는 유체를 연통유로에 유입되는 유체와 분기유로에 유입되는 유체로 균형적으로 나눌 수 있다.

제 4 항에 발명에 따르면, 상기 나선홈이, 상기 본체부의 외주면에 복수 설치되고, 각각의 나선홈이 둘레방향으로 서로 위상을 다르게 하여 형성되며, 복수의 나선홈 중 적어도 1개의 나선홈의 길이가 다른 나선홈의 길이보다 짧게 형성되는 동시에, 상기 길이가 짧은 나선홈이 그 종단에 있어서 다른 나선홈에 합류하고 있는 것을 특징으로 하는 제 2 항 또는 제 3 항에 기재된 유체혼합기가 제공된다.

즉, 제 4 항의 발명에서는, 나선홈의 수가 늘어남으로써, 나선홈의 측벽의 수가 늘어나므로, 본체부 외주면과 케이스체 내주면이 맞닿는 부분을 증가시킬 수 있어, 나선홈의 측벽의 파손 방지나 본체부를 케이스체에 안정적으로 배치할 수 있다. 특히, 케이스체에 본체부를 끼워 맞출 때, 본체부의 선단부분을 케이스체에 접촉시켜 위치 결정하는 경우에는 효과적이다. 또한, 나선유로의 수가 늘어남으로써, 나선유로마다 유로단면적이나 유로단면형상, 접속하는 분기유로의 수 등의 설계를 할 수 있으므로, 유체혼합기로서의 설계의 자유도가 향상된다. 또한, 복수의 나선유로를 합류시킴으로써, 다른 나선유로를 흐르고 있던 유체끼리를 충돌시킬 수 있어, 유체의 혼합을 촉진할 수 있다.

제 5 항의 발명에 따르면, 상기 나선홈의 폭이, 상기 유체입구측으로부터 상기 유체출구측을 향하여 서서히 넓어지도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 유체혼합기가 제공된다.

즉, 제 5 항의 발명에서는, 나선유로의 하류측의 유로단면적이 너무 작아지지 않도록 할 수 있다. 나선유로를 흐르는 유체는 하류에 가까워질수록 유량이 감소하므로, 나선유로의 하류측의 유로단면적이 너무 작아지지 않도록 함으로써, 나선유로를 흐르는 유체의 유속을 하류에 가까워질수록 억제할 수 있다. 그에 따라, 나선유로를 흐르는 유체가 분기유로에 도달할 때까지의 시간을 하류에 가까워질수록 느리게 하도록 제어할 수 있으므로, 각각의 분기유로를 거쳐 제2 유로에 유입된 유체가 유체혼합기로부터 배출될 때까지의 시간의 시간차를 크게 할 수 있어, 보다 효과적으로 흐름방향의 농도분포를 불균일 없이 균일화할 수 있다.

제 6 항의 발명에 따르면, 상기 제2 유로의 유로단면적이, 상기 유체입구측으로부터 상기 유체출구측을 향하여 서서히 커지도록 형성되는 동시에, 복수의 상기 분기유로가 상기 제2 유로에 합류하는 각각의 합류부에 있어서의 상기 제2 유로의 유로단면적이, 각각의 상기 합류부에 이를 때까지 상기 제2 유로에 합류한 상기 분기유로의 상기 합류부에 있어서의 유로단면적과 상기 연통유로의 유로단면적과의 합의 면적 이하인 것을 특징으로 하는 제 2 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 유체혼합기.

즉, 제 6 항의 발명에서는, 연통유로 및 분기유로로부터 제2 유로에 유입된 유체의 유속을 증가시킬 수 있으므로, 유체를 신속하게 유체혼합기로부터 배출할 수 있다. 따라서, 연통유로를 거쳐 제2 유로에 유입된 유체와, 각각의 분기유로를 거쳐 제 2 유로에 유입된 각각의 유체가, 유체혼합기로부터 배출될 때까지의 시간차를 크게 할 수 있어, 보다 효과적으로 흐름방향의 농도분포를 불균일 없이 균일화할 수 있다.

제 7 항의 발명에 따르면, 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 유체혼합기와, 상기 유체혼합기에 복수의 이종유체를 합류하여 안내하는 유로를 형성하는 유로형성수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 유체혼합기를 이용한 장치.

즉, 제 7 항의 발명에서는, 상술한 유체혼합기와 상기 유로형성수단을 구비함으로써, 다양한 이종유체를 혼합하는 장치를 형성할 수 있다.

제 1 항 내지 제 6 항에 기재된 발명에 따르면, 유체혼합기로부터 상류측을 흐르는 유로 내에서, 약액의 농도가 일시적으로 진해지거나 옅어진 경우에도, 유체의 흐름방향의 농도분포를 불균일 없이 균일화하여 혼합할 수 있어, 농도가 안정된 유체의 공급이 가능하고, 각종 분야에 있어서의 약액농도의 변화에 따른 불량의 발생을 방지할 수 있는 유체혼합기를 제공할 수 있다.

제 7 항에 기재된 발명에 따르면, 더욱이, 다양한 이종유체를 혼합하는 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 유체혼합기의 개략 구성을 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1의 유체혼합기를 이용하여 유체의 농도를 측정하는 장치를 나타내는 모식도이다.
도 3은 도 2의 유체혼합기의 상류측 농도를 측정한 그래프이다.
도 4는 도 2의 유체혼합기의 하류측 농도를 측정한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시형태에 따른 유체혼합기의 개략 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시형태에 따른 유체혼합기의 개략 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시형태에 있어서의 본체부를 나타내는 사시도이다.
도 8은 본 발명의 제4 실시형태에 따른 유체혼합기의 개략 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 9는 본 발명의 제4 실시형태에 있어서의 본체부를 나타내는 사시도이다.
도 10은 본 발명의 제4 실시형태의 변형예에 있어서의 본체부를 나타내는 사시도이다.
도 11은 본 발명의 유체혼합기를 이용한 장치의 실시형태를 나타내는 모식도이다.
도 12는 본 발명의 유체혼합기를 이용한 장치의 실시형태의 변형예를 나타내는 모식도이다.
도 13은 종래의 유체혼합기를 나타내는 종단면도이다.
도 14는 도 13의 스태틱 믹서의 유체의 교반상태를 나타내는 모식도이다.
도 15는 도 13의 스태틱 믹서의 유체의 교반상태를 나타내는 모식도이다.

이하, 본 발명의 실시형태에 대하여 도면에 나타내는 실시예를 참조하여 설명하는데, 본 발명이 본 실시형태로 한정되지 않는 것은 말할 필요도 없다.

-제1 실시형태-

이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 제1 실시형태인 유체혼합기에 대하여 설명한다. 도 1은, 제1 실시형태에 따른 유체혼합기의 개략 구성을 나타내는 사시도이다. 이러한 유체혼합기는, 이종유체를 혼합하기 위한 혼합유로(10)를 가진다. 혼합유로(10)는, 예를 들어 PFA(테트라플루오로에틸렌·퍼플루오로알킬비닐에테르 공중합수지)제의 튜브에 의하여 형성된다. 한편, 금속배관 등, 다른 재질에 의하여 혼합유로(10)를 형성할 수도 있다.

혼합유로(10)는, 유체가 유입되는 유체입구(5)와, 유체입구(5)가 일단부에 설치된 제1 유로(1)와, 유체가 유출되는 유체출구(6)와, 유체입구(5)의 반대측 단부에 유체출구(6)가 설치된 제2 유로(3)와, 제1 유로(1)와 제2 유로(3)를 최단거리로 연통하며, 이들보다 내부직경이 작게 되어 있는 연통유로(7)와, 제1 유로(1)와 제2 유로(3)와 연통유로(7)를 나선의 중심축으로 하여 이들 주위에 동심형상으로 설치되는 나선유로(2)와, 제2 유로(3)와 나선유로(2)를 복수의 장소에서 연통하는 복수의 분기유로(4a~4e)를 가진다.

제1 유로(1)와 제2 유로(3)와 연통유로(7)는, 같은 축 상에 배치된 직선형 유로이다. 나선유로(2)의 일단부에는 제1 유로(1)가 접속하고 있다. 나선유로(2)의 도중에는 제2 유로(3)에 각각 접속하는, 대략 직선형상, 즉 직선형상 혹은 거의 직선형상의 5개의 분기유로(4a~4e)가 설치되어 있다. 각 분기유로(4a~4e)는, 제2 유로(3)로부터 그 흐름방향에 대하여 대략 수직, 즉 수직 혹은 거의 수직으로 분기되며 연장 설치되고, 유체출구(6)측에서 가장 가까운 장소에 위치하는 분기유로(4e)는 나선유로(2)의 타단부에 접속하여 설치되어 있다. 즉, 복수의 분기유로(4a~4e)는, 나선유로(2)의 흐름방향에 있어서의 서로 다른 위치로부터 각각 분기하여, 제2 유로(3)의 흐름방향에 있어서의 서로 다른 위치에 있어서 제2 유로(3)와 각각 접속하고 있다.

다음으로, 본 발명의 제1 실시형태인 유체혼합기의 작용에 대하여 설명한다.

유체혼합기의 상류측에서 물과 약액을 혼합하고, 일시적으로 약액의 농도가 진한 상태로 흘려 보낼 때, 유로 내에서 부분적으로 농도가 진한 상태로 흐르는 약액은, 유체입구(5)로부터 제1 유로(1)에 유입되어 하류측으로 흘러 간다. 유체의 약액의 농도가 진한 부분이 제1 유로(1)의 연통유로(7)가 접속한 부분을 흐른 시점에서, 그 일부가 연통유로(7)를 흘러 제2 유로(3)를 통과하여 유체출구(6)로 흐른다. 여기에서, 연통유로(7)의 내부직경이 제1 유로(1)의 내부직경보다 작아지도록 형성하면, 제1 유로(1)로부터 흘러 온 유체를 연통유로(7)와 나선유로(2)에 균형적으로 나눌 수 있다.

남은 약액은 나선유로(2)로 흘러가, 나선유로(2)의 분기유로(4a)가 접속되어 있는 부분을 흐른 시점에서, 그 일부가 분기유로(4a)를 흘러 제2 유로(3)를 통과하여 유체출구(6)로 흐른다. 남은 약액은 나선유로(2)의 하류측으로 흘러가, 더욱이 부분적으로 농도가 진한 상태로 흐르는 남은 약액이 분기유로(4b)가 접속한 부분을 흐른 시점에서, 그 일부가 분기유로(4b)를 흘러 제2 유로(3)를 통과하여 유체출구(6)로 흐른다. 남은 약액은 나선유로(2)의 하류측으로 흘러가, 더욱이 부분적으로 농도가 진한 상태로 흐르는 남은 약액은, 분기유로(4b)를 흐른 약액과 마찬가지로 분기유로(4c)가 접속한 부분을 흐른 시점에서, 그 일부가 분기유로(4c)를 흘러 제2 유로(3)를 통과하여 유체출구(6)로 흐른다. 이하, 분기유로(4a, 4b, 4c)와 마찬가지로 남은 부분적으로 농도가 진한 상태로 흐르는 남은 약액은 분기유로(4d, 4e)를 흘러 제2 유로(3)를 통과하여 유체출구(6)로 흘러간다.

이때, 연통유로(7)를 흐르는 부분적으로 농도가 진한 상태의 약액의 일부는, 유체입구(5)로부터 유체출구(6)까지의 유로의 길이가 가장 짧기 때문에, 분기유로(4)를 흐르는 부분적으로 농도가 진한 상태의 약액보다 빠르게 유체출구(6)로부터 유출된다. 또한, 분기유로(4a)를 흐르는 부분적으로 농도가 진한 상태의 약액의 일부는, 유체입구(5)로부터 유체출구(6)까지의 유로의 길이가 분기유로(4)를 포함하는 유로 중에서 가장 짧기 때문에, 다른 분기유로(4)를 포함하는 유로를 흐르는 부분적으로 농도가 진한 상태의 약액보다 빠르게 유체출구(6)로부터 유출되고, 시간차를 가지고 분기유로(4b), 분기유로(4c), 분기유로(4d), 분기유로(4e)의 순서로 농도가 진한 상태의 약액의 일부의 각각이 유체출구(6)로부터 유출되어 간다. 즉, 유로 내에서 부분적으로 농도가 진한 상태로 흐르고 있는 약액은 유체혼합기에 의하여 시간차를 가지고 6개로 분할되어 흐르게 되어, 농도가 진하게 되어 있지 않은 약액과 각각 혼합됨으로써 유체의 흐름방향의 농도분포를 불균일 없이 균일화하여 혼합할 수 있다.

한편, 도 1에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에서는, 분기유로(4a~4e)는 제2 유로(3)의 축선에 따라 등간격의 위치가 되도록 설치되어 있는데, 각각의 분기유로(4a~4e)를 흐르는 유체에 부여하는 시간차를 조절하므로, 접속되는 위치를 자유롭게 설정할 수 있다. 또한, 분기유로(4a~4e)의 내부직경이 동일해지도록 형성되어 있는데, 본 실시형태에서는 분기유로(4a~4e)를 흐르는 유체의 유량을 조절하므로, 분기유로(4)마다 내부직경을 자유롭게 설정할 수 있다. 마찬가지로, 분기유로(4)의 수나 길이, 분기유로(4)와 제2 유로(3)와의 각도 등에 대하여도 자유롭게 설정할 수 있다.

여기에서, 부분적으로 농도가 진한 상태로 흐르는 약액을 유체혼합기에서 유체를 분할하고, 유체의 흐름방향의 농도분포가 불균일 없이 균일화되는 작용에 대하여 설명한다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 2개의 물질인 순수한 물과 약액이 각각 흐르는 라인의 합류부의 하류측에 도 1의 유체혼합기를 배치시킨 라인에 있어서, 도 1의 유체혼합기의 상류측과 하류측에 농도계(8, 9)를 각각 설치하고, 상류측에서 물과 약액을 혼합하여 흐르는 장치를 작성하며, 물과 약액을 일정한 비율로 흐르고 있는 도중에 일시적으로 약액의 농도를 진하게 한 상태(물에 대하여 약액의 비율을 크게 함)로 한 후에, 원래의 일정한 비율로 흐르게 하여 농도분포의 불균일을 발생시킨다. 이때의 상류측과 하류측의 농도를 측정하면 도 3 및 도 4와 같이 된다.

도 3은 유체혼합기의 상류측에 설치한 농도계(8)에 의하여 얻어지는 특성을 나타낸다. 여기에서 가로축은 경과시간, 세로축은 농도이다. 어느 일정시간에 농도가 진해지는 경우에서는, 도 3에 나타나는 바와 같은 피크(h1)가 나타나게 된다. 도 4는 유체혼합기의 하류측에 설치한 농도계(9)에 의하여 얻어지는 특성을 나타낸다. 도 4를 참조하면, 농도의 피크가 6개로 분산되고, 피크(h2)의 높이는 피크(h1)의 약 6분의 1로 되어 있다. 농도의 피크 사이의 간격(t1)은 유체가 제1 유로(1) 내에 있어서 연통유로(7)의 위치를 통과하고나서 제2 유로(3) 내의 분기유로(4a)의 위치에 이를 때까지의 시간에 대응하고 있다. 농도의 피크 사이의 간격(t2)은, 유체가 나선유로(2) 내에 있어서 분기유로(4a)의 위치를 통과하고나서 분기유로(4b)에 이를 때까지의 시간에서 제2 유로(3) 내에 있어서 분기유로(4a)의 위치를 통과하고나서 분기유로(4b)에 이를 때까지의 시간을 뺀 시간에 대응하고 있으며, t2와 마찬가지로 t3은, 유체가 나선유로(2) 내에 있어서 분기유로(4b)의 위치를 통과하고나서 분기유로(4c)에 이를 때까지의 시간에서 제2 유로(3) 내에 있어서 분기유로(4b)의 위치를 통과하고나서 분기유로(4c)에 이를 때까지의 시간을 뺀 시간, t4는, 유체가 나선유로(2) 내에 있어서 분기유로(4c)의 위치를 통과하고나서 분기유로(4d)에 이를 때까지의 시간에서 제2 유로(3) 내에 있어서 분기유로(4c)의 위치를 통과하고나서 분기유로(4d)에 이를 때까지의 시간을 뺀 시간, t5는, 유체가 나선유로(2) 내에 있어서 분기유로(4d)의 위치를 통과하고나서 분기유로(4e)에 이를 때까지의 시간에서 제2 유로(3) 내에 있어서 분기유로(4d)의 위치를 통과하고나서 분기유로(4e)에 이를 때까지의 시간을 뺀 시간에 대응하고 있다.

이때, 연통유로(7)에 이를 때까지의 시간의 길이와 나선유로(2)의 각각의 분기유로(4a~4e)에 이를 때까지의 시간의 길이를 변경함으로써 피크(h2)가 나오는 간격(t1~t5)을 변화시킬 수 있다. 또한, 분기유로(4a~4e)의 수를 늘리면 피크(h2)의 높이는 상류측의 피크(h1)에 대하여 연통유로(7)와 분기유로(4)를 합한 수로 분할한 정도의 높이까지 억제할 수 있다. 여기에서, 간격(t1~t5)이 짧으면 복수의 피크(h2)가 겹치고, 겹친 피크(h2)는 합성되어 큰 피크가 되므로, 피크(h2)를 작게 하기 위하여는 간격(t1~t5)을 넓힐 필요가 있다. 간격(t1~t5)을 넓게 하여, 피크(h2)가 겹치지 않도록 하기 위하여는, 연통유로(7)와 분기유로(4a~4e)에 의하여 나뉘어진 약액이 유체혼합기로부터 배출되는 시간의 시간차를 크게 할 필요가 있다. 시간차를 크게 하기 위하여는, 연통유로(7)와 분기유로(4a) 사이의 거리나 분기유로(4a~4e) 사이의 거리를 넓게 하는 방법이나, 제1 유로(1), 나선유로(2), 제2 유로(3), 분기유로(4)의 각종 유로의 유로형상이나 유로단면적 등을 변화시켜 각종 유로를 흐르는 유속을 변화시키는 방법(특히, 나선유로(2)를 흐르는 약액의 유속은 느리게 하고, 제2 유로(3)를 흐르는 약액의 유속은 빠르게 하는 방법)이 있다. 한편, 만약 유체혼합기를 설치하지 않은 경우, 도 3에 나타나는 농도의 피크는 유체의 흐름에 따라서 약간 저하되는 경우는 있지만, 피크(h1)는 거의 변화하지 않고 흐르게 된다.

제1 실시형태에 있어서는, 유체입구(5)를 유체가 유입되는 입구, 유체출구(6)를 유체가 유출되는 출구로 하여 유체입구(5)에서 유체출구(6)로 유체를 흐르게 하도록 하였는데, 유체를 역방향으로 흐르게 하여도 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 이 경우에는, 유체출구(6)는 유체가 유입되는 입구가 되고, 유체입구(5)는 유체가 유출되는 출구가 된다.

한편, 본 실시형태에서는 농도분포의 불균일에 대하여 설명하고 있는데, 열탕과 냉수를 혼합하였을 때의 온도분포의 흐름방향의 균일화에 대하여도 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 온도분포의 균일화를 목적으로 하여, 급탕기 등으로의 이용도 가능해지며, 유로 내에서 부분적으로 고온이 된 유체의 온도의 흐름방향의 균일화를 행함으로써 보다 온도를 안정시켜, 열탕이 흐르는 것에 의한 화상을 방지할 수 있다.

-제2 실시형태-

다음으로, 도 5를 참조하여, 본 발명의 제2 실시형태인 유체혼합기에 대하여 설명한다. 도 5는, 제2 실시형태에 따른 유체혼합기의 개략 구성을 나타내는 종단면도이다. 제2 실시형태에서는, 대략 원주형상, 즉 원주형상 혹은 거의 원주형상의 본체부(20)와, 본체부(20)의 외주면에 끼워 맞추는 원통체(21)에 의하여, 혼합유로를 가지는 유체혼합기가 형성된다.

본체부(20)는, 예를 들어 PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌)제이다. 제2 실시형태에서는, 본체부(20)는 원주형상으로 형성되고, 본체부(20)의 일단측에 유체입구(15)와 유체입구(15)에 접속된 제1 유로(11)가 설치되며, 타단측에 유체출구(16)와 유체출구(16)에 접속된 제2 유로(13)가 설치되고, 제1 유로(11)와 제2 유로(13)는 연통유로(17)에 의하여 최단거리로 연통되어 있다. 제1 유로(11), 제2 유로(13) 및 연통유로(17)는 본체부(20)의 중심축 위치에 직선형상으로 배치되어 있다. 본체부(20)의 외주면에는 나선홈(18)이 설치되어 있고, 나선홈(18)의 일단부에는 제1 유로(11)가 접속되어 있으며, 제2 유로(13)의 내주면과 나선홈(18)의 바닥면을 각각 연통하는 복수의 분기유로(14)가 되는 연통구멍(19)이 설치되어 있다. 또한, 유체출구(16)측으로부터 가장 가까운 장소에 위치하는 연통구멍(19)은 나선홈(18)의 타단부에 연통되어 있다.

제2 실시형태에서는, 원통체(21)는 PFA 튜브제이고, 유체혼합기의 케이스체가 된다. 원통체(21)는 대략 원통형으로 형성되고, 원통체(21)의 내부직경은 본체부(20)의 외부직경과 대략 같은 직경으로 형성되어 있으며, 본체부(20)와 튜브인 원통체(21)를 수축 끼워 맞춤함으로써 본체부(20)의 외주면에 밀봉된 상태로 끼워 맞추고 있다. 본체부(20)에 원통체(21)를 끼워 맞춤으로써, 본체부(20)의 나선홈(18)과 원통체(21)의 내주면에서 나선유로(12)가 형성된다.

한편, 케이스체인 원통체(21)는 튜브와 같은 연질의 부재 이외에도 경질의 부재로 형성하여도 좋다. 케이스체의 형상은 원통체 이외에도 직육면체 등의 형상의 통형상체여도 좋다. 또한, 원통체(21)와 본체부(20)는 밀봉한 상태로 끼워 맞추어져 있는 것이면 어떠한 방법으로 끼워 맞추어도 좋고, 수직 끼워 맞춤 이외에도 용접이나 접착도 좋다.

다음으로, 본 발명의 제2 실시형태인 유체혼합기의 작용에 대하여 설명한다.

유체혼합기의 상류측에서 물과 약액을 혼합하고, 일시적으로 약액의 농도가 진한 상태로 흘려보냈을 때, 유로 내에서 부분적으로 농도가 진한 상태로 흐르는 약액은, 유체입구(15)로부터 제1 유로(11)로 유입되어 하류측으로 흘러간다. 유체의 약액의 농도가 진한 부분이 제1 유로(11)의 연통유로(17)와 접속한 부분을 흐른 시점에서, 유체의 약액의 농도가 진한 부분의 일부가 연통유로(17)를 흘러 제2 유로(13)에 흘러간다. 이때, 연통유로(17)가 제1 유로(11)와 제2 유로(13)와 같은 축 상에 형성되어 있으므로, 압력손실을 억제할 수 있어, 약액이 제1 유로(11)에서 연통유로(17)를 거쳐 제2 유로(13)에 원활하게 유입될 수 있다. 연통유로(17)에 유입된 약액은 나선유로(12)에 유입된 약액보다 빠르게 제2 유로(13)에 유입되고, 유체출구(16)를 통과하여 유체혼합기로부터 배출된다. 따라서, 연통유로(17)를 거쳐 제2 유로(13)에 유입되는 유체가 유체혼합기로부터 배출되는 시간과, 나선유로(12)로부터 분기유로(14)를 거쳐 제2 유로(13)에 유입되는 유체가 유체혼합기로부터 배출되는 시간의 시간차를 발생시킬 수 있어, 효과적으로 흐름방향의 농도분포를 불균일 없이 균일화할 수 있다. 또한, 연통유로(17)의 내부직경이 제1 유로(11)의 내부직경보다 작으므로, 연통유로(17)에 유입되는 약액과 나선유로(12)에 유입되는 약액을 균형적으로 나눌 수 있다.

제1 유로(11)를 흐르는 약액의 일부는 연통유로(17)로 흘러가고, 남은 약액은 나선유로(12)로 흘러간다. 나선유로(12)를 흐르는 부분적으로 농도가 진한 약액은, 각각의 분기유로(14)에 의하여 나누어지며, 각각의 분기유로(14)를 통하여 제2 유로(13)로 흘러간다. 부분적으로 농도가 진한 상태의 약액은, 연통유로(17)와 각각의 분기유로(14)를 통과하여 시간차를 따라서 제2 유로(13)로 흘러가, 농도가 진하게 되어 있지 않은 약액과 각각 혼합함으로써 유체의 흐름방향의 농도분포를 불균일 없이 균일화할 수 있다. 제2 실시형태의 유체의 흐름방향의 농도분포가 불균일 없이 균일화되는 작용은 제1 실시형태와 마찬가지이므로 설명을 생략한다.

본 실시형태의 유체혼합기는 유로의 복잡함에 비하여 가공이 비교적 용이하고, 부품수도 적으므로, 쉽게 제조할 수 있다. 또한, 유로구조가 작게 정리되어 있으므로 유체혼합기를 소형화할 수 있어, 배관 공간을 차지하지 않고 설치할 수 있다. 또한, 유체혼합기를 배관 라인에 접속할 때에도 유체입구(15)와 유체출구(16)에 각각 이음매 등으로 접속하는 것만으로 시공이 완료되므로, 배관시공을 쉽게 단시간에 할 수 있다.

-제3 실시형태-

이하, 도 6 내지 7을 참조하여, 본 발명의 제3 실시형태인 유체혼합기에 대하여 설명한다. 도 6은, 제3 실시형태에 따른 유체혼합기의 개략 구성을 나타내는 종단면도이다. 도 7은 제3 실시형태에 있어서의 본체부를 나타내는 사시도이다. 제3 실시형태가 제2 실시형태와 다른 점은, 주로 나선홈(38)의 형상이다. 즉, 제3 실시형태에서는, 본체부(40)의 외주면에, 본체부(40)의 일단면을 기점으로 하여 타단부를 향하여 나선홈(38)이 형성되어 있다. 한편, 이하에서는 제2 실시형태와의 상이점을 주로 설명한다.

본체부(40)는, 예를 들어 PVC(폴리염화비닐)제이다. 제3 실시형태에서는, 본체부(40)는 원주형상으로 형성되고, 본체부(40)의 일단면에 개구(37o)와, 그 개구(37o)에 접속된 연통유로(37)가 형성되어 있다. 또한, 본체부(40)의 타단면에는 개구(40o)와, 일단에서 타단에 걸쳐서 유로단면적이 점차 커지고 있는, 그 개구(40o)에 접속된 제2 유로(33)가 형성되어 있다. 분기유로(34a~34e)가 제2 유로(33)에 합류하는 제2 유로(33)의 합류부(44a~44e)에서의 각각의 유로단면적은, 각각의 합류부(44a~44e)에 이를 때까지 제2 유로(33)에 합류한 합류부(44)에서의 분기유로(34a~34e)의 유로단면적의 총합과 연통유로(37)의 유로단면적과의 합과 대략 동일해지도록 형성되어 있다. 예를 들어, 제2 유로(33)의 합류부(44e)에서의 유로단면적은 합류부(44a~44d)에서의 분기유로(34a~34d)의 유로단면적의 총합과 연통유로(37)의 유로단면적과의 합과 대략 동일해지도록 형성되어 있다. 본체부(40)의 외주면에는, 일단면을 기점으로 하여 타단부를 향하여 나선홈(38)이 형성되어 있다. 나선홈(38)은 타단면에는 도달하지 않도록 형성되고, 나선홈(38)의 종단은 본체부(40)의 길이방향과 직교하는 방향으로 형성되어 있으며, 나선홈(38)의 최하류측의 홈폭은 종단을 향하여 좁아지고 있다. 나선홈(38)의 깊이는 일단에서 타단을 향하여 서서히 얕아지도록 형성되고, 나선홈(38)의 폭은 일단에서 타단을 향하여 서서히 넓어지도록 형성되어 있다. 나선홈(38)의 바닥면에는, 나선홈(38)과 제2 유로(33)를 각각 연통하는 복수의 분기유로(34)가 되는 연통구멍(39)이 설치되어 있다.

원통체(41)는, 예를 들어 PVC제이다. 제3 실시형태에서는, 원통체(41)는 원통형으로 형성되어 있고, 원통체(41)의 내부직경은 본체부(40)의 외부직경과 대략 같은 직경으로 형성되며, 원통체(41)의 중심축과 본체부(40)의 중심축은 동일하다. 원통체(41)의 양단부에는, 유체혼합기와 외부 배관을 접속하기 위한 원통형으로 형성된 이음매(42a, 42b)가 지수(止水)부재를 통하여 맞닿고, 캡너트(43)에 의하여 밀봉된 상태로 고정되어 있다. 유체혼합기의 케이스체는 원통체(41)와 이음매(42a, 42b)와 캡너트(43)로 구성되어 있다. 원통체(41)의 일단면에 접속된 이음매(42a)의 개구가 유체입구(35)가 되고, 이음매(42a)의 개구로부터 원통체(41)의 일단부에 걸친 유로가 제1 유로(31)가 된다. 또한, 원통체(41)의 타단면에 접속된 이음매(42b)의 개구가 유체출구(36)가 되며, 이음매(42b)에 형성된 유로는 제2 유로(33)의 일부가 된다. 제3 실시형태에 있어서, 본체부(40)의 다른 구성은 제2 실시형태와 마찬가지이므로 설명을 생략한다.

다음으로, 본 발명의 제3 실시형태인 유체혼합기의 작용에 대하여 설명한다.

유로 내에서 흐름방향으로 부분적으로 농도가 진한 상태로 흐르는 약액은, 유체입구(35)로부터 제1 유로(31)에 유입되어 하류측으로 흘러간다. 약액이 하류측으로 흐르면, 제1 유로(31)를 흐르는 약액은 연통유로(37)에 유입되는 약액과, 나선유로(32)에 유입되는 약액으로 나뉘고, 나뉘어진 약액은 각각의 유로로 흘러간다. 연통유로(37)를 흐르는 약액은 제2 유로(33)에 유입되고, 나선유로(32)에 유입된 약액보다 빠르며, 유체출구(36)로부터 배출된다. 이때, 연통유로(37)로부터 제2 유로(33)를 거쳐 유체출구(36)로 이어지는 유로는, 같은 축 상에 배치됨으로써 압력손실이 억제되고, 유체입구(35)로부터 유체출구(36)까지를 최단거리로 접속하고 있다. 그 때문에, 연통유로(37)로부터 제2 유로(33)를 거쳐 유체출구(36)에 이어지는 유로를 흐르는 약액은 유체혼합기로부터 신속하게 배출된다.

연통유로(37)에 유입된 약액 이외의 약액은 나선유로(32)에 유입된다. 이때, 나선홈(38)이 본체부(40)의 일단면을 기점으로 하여 형성되어 있고, 제1 유로(31)를 흐르는 약액의 흐름방향을 크게 변화시키지 않고, 약액을 나선유로(32)로 안내할 수 있으므로, 약액이 나선유로(32)에 유입될 때의 압력손실을 억제할 수 있어, 약액을 원활하게 제1 유로(31)로부터 나선유로(32)에 유입시킬 수 있다.

나선유로(32)에 유입된 약액은, 분기유로(34)가 되는 연통구멍(39)에 도달할 때마다 약액이 나선유로(32)와 분기유로(34)로 나뉘면서, 하류측으로 흘러간다. 이때, 나선유로(32)의 홈 폭은 하류측을 향하여 서서히 넓어지도록 형성되어 있으므로, 나선홈(38)의 유로단면적의 저하를 억제할 수 있어, 나선유로(32)를 흐르는 약액의 유속을 억제할 수 있다. 또한, 나선유로(32)를 흐르는 약액은 분기유로(34)가 접속된 부분을 통과할 때마다 조금씩 분기유로(34)에 유입되므로, 나선유로(32)를 흐르는 약액의 유량은 하류측에 가까워질수록 감소한다. 즉, 하류측에 가까워질수록 유량이 감소하는 약액이 하류측에 가까워질수록 홈 폭이 넓어지는 나선홈(38)을 통과함으로써, 나선유로(32)를 흐르는 약액의 유속은 분기유로(34)가 접속된 부분을 통과할 때마다 감소한다. 따라서, 나선유로(32)를 통과하는 약액이 각각의 분기유로(34)를 거쳐 제2 유로(33)에 유입되는 시간과, 각각의 연통유로(37)로부터 제2 유로(33)에 유입되는 시간에 시간차가 발생한다.

연통유로(37) 및 각 분기유로(34)로부터 제2 유로(33)에 유입된 약액은 하류측으로 더욱 흘러가서 유체출구(36)로 흐른다. 이때, 제2 유로(33)의 유로단면적은 유체입구(35)측에서 유체출구(36)측을 향하여 유로단면적이 크게 되어 있으므로, 제2 유로(33)로의 약액의 유입량이 증가하여도 압력손실을 억제할 수 있어, 제2 유로(33)를 흐르는 약액은 유체출구(36)를 향하여 원활하게 흘러간다. 제2 유로(33)의 유로단면적은 복수의 분기유로(34)가 제2 유로(33)에 합류하는 각각의 합류부(44)에서의 제2 유로(33)의 유로단면적이, 각각의 합류부(44)에 이를 때까지 제2 유로(33)에 합류한 분기유로(34)의 합류부(44)에서의 유로단면적의 총합과 연통유로(37)의 유로단면적과의 합과 거의 동일해지도록 형성되어 있다. 따라서, 연통유로(37) 및 분기유로(34)로부터 제2 유로(33)에 유입된 약액은 유속을 증가시킬 수 있어, 제2 유로(33)를 흐르는 약액은 유체출구(36)를 향하여 원활하게 흘러간다. 제3 실시형태에 있어서, 유체의 흐름방향의 농도분포가 불균일 없이 균일화되는 작용은 제1 실시형태 및 제2 실시형태와 마찬가지이므로 설명을 생략한다.

제3 실시형태에서는, 제2 유로(33)에 유입되기 전의 약액(특히, 나선유로(32)를 흐르는 약액)의 유속을 억제하여, 약액이 각각의 분기유로(34)에 도달하는 시간을 느리게 하고 있다. 그 한편으로, 제2 유로(33)에 유입된 후의 약액의 유속을 증가시킴으로써, 연통유로(37) 및 분기유로(34)를 거쳐 제2 유로(33)에 유입된 약액이 유체출구(36)로부터 배출되는 시간을 빠르게 하고 있다. 이에 따라, 연통유로(37) 및 분기유로(34)에 의하여 나뉘어진 약액이 유체혼합기로부터 배출될 때까지의 시간의 시간차를 보다 크게 할 수 있어, 보다 효과적으로 흐름방향의 농도분포를 불균일 없이 균일화할 수 있다.

-제4 실시형태-

이하, 도 8 내지 9를 참조하여, 본 발명의 제4 실시형태인 유체혼합기에 대하여 설명한다. 도 8은 제4 실시형태에 따른 유체혼합기의 개략 구성을 나타내는 종단면도이다. 도 9는 제4 실시형태에 있어서의 본체부를 나타내는 사시도이다. 제4 실시형태가 제3 실시형태와 다른 점은, 주로 나선홈(38)의 형상이다. 즉, 제4 실시형태에서는, 본체부(40)의 외주면에 복수의 나선홈(38)이 형성되어 있다. 한편, 도 6 내지 7과 동일한 작용을 나타내는 부분에는 동일한 부호를 붙이고, 이하에서는, 제3 실시형태와의 상이점을 주로 설명한다.

본체부(40)는, 예를 들어 PVC제이다. 본체부(40)의 외주면에는, 일단면을 기점으로 하여 타단부를 향하는 나선홈(38)이 복수 형성되어 있다. 복수의, 구체적으로는 제4 실시형태에서는 2개의 나선홈(38)이 서로 둘레방향으로 위상을 다르게 하여, 즉 본체부(40)의 길이방향으로 일정 간격을 두고 이들의 위치를 서로 다르게 함으로써, 서로 다르게 배치되도록 형성되어 있다. 복수의 나선홈(38) 중, 한쪽 나선홈(38a)은 본체부(40)의 타단부까지 형성되고, 다른 쪽 나선홈(38b)은 나선홈(38b)의 길이가 한쪽 나선홈(38a)의 길이보다 짧아지도록 형성되어 있다. 나선홈(38b)은 본체부(40)의 외주면의 절반 정도에 걸쳐 형성되고, 나선홈(38b)은 나선홈(38b)의 종단에 있어서 나선홈(38a)과 합류하고 있다. 나선홈(38b)의 길이는 나선홈(38a)의 길이보다 짧아지도록 형성되어 있으면 좋고, 도 10에 있어서 도시되어 있는 제4 실시형태의 변형예에서의 본체부와 같이, 나선홈(38b)을 타단부에 가까운 위치까지 연장시키도록 형성하여도 좋으며, 특별히 한정되지 않는다. 나선홈(38)을 복수 형성함으로써, 원통체(41)와 본체부(40)의 맞닿음면을 증가시킬 수 있어, 나선홈(38)의 측벽의 파손을 방지할 수 있다. 특히, 본체부(40)의 일단부를 원통체(41)에 맞닿게 하여 본체부(40)를 원통체(41)에 끼워 맞추어 조립할 때에 효과적이다. 제4 실시형태에서는, 복수의 나선홈(38)이 동일한 형상을 하고 있는데, 홈 폭이나 깊이, 바닥면의 형상, 연통구멍(39)의 수 등을 서로 다르게 하도록 하여도 좋으며, 특별히 한정되지 않는다. 복수의 나선홈(38)의 형상을 서로 다른 형상으로 함으로써, 각각의 나선홈(38)을 흐르는 약액의 유속 등을 조정하여도 좋다. 제4 실시형태에 있어서, 본체부(40)의 다른 구성 및 원통체(41) 등의 본체부(40) 이외의 구성 요소는, 제3 실시형태와 마찬가지이므로 설명을 생략한다.

다음으로, 본 발명의 제4 실시형태인 유체혼합기의 작용에 대하여 설명한다.

유로 내에서 부분적으로 농도가 진한 상태로 흐르는 약액은, 유체입구(35)에서 제1 유로(31)에 유입되어 하류측으로 흘러간다. 약액이 하류측으로 흘러가면, 약액의 일부는 연통유로(37)로 흘러가고, 남은 약액은 나선유로(32)로 흘러간다. 이때, 나선유로(32)가 복수 형성되어 있고, 복수의 나선유로(32)가 도중에 합류함으로써, 각각의 나선유로(32)를 흐르고 있던 약액이 충돌하므로, 약액의 직경방향의 농도분포에 대하여도 혼합을 촉진할 수 있다. 제4 실시형태에 있어서, 약액의 흐름방향의 농도분포가 불균일 없이 균일화되는 작용이나, 연통유로(37)나 분기유로(34)에 의하여 나뉘어진 약액이 유체출구(36)로부터 배출되는 시간차를 크게 하는 작용은 상술한 실시형태와 마찬가지이므로 설명을 생략한다.

다음으로, 도 11, 도 12를 참조하여 상술한 유체혼합기를 이용한 장치에 대하여 설명한다.

본 발명의 실시형태에 따른 유체혼합기는, 예를 들어 유체의 온도 또는 농도가 시간의 흐름에 따라서 변화하는 라인 내에 적용된다. 즉, 본 발명의 실시형태에 따른 유체혼합기는, 예를 들어 라인 내에 히터를 설치하여 이 히터에서 가열되는 액체로서, 시간축에 대한 유체의 온도에 편차가 발생함으로써 유체의 온도가 시간의 흐름에 따라서 변화하는 유체나, 수조 내에 침지한 고형물을 유체 내로 용출시켜 흘려보내는 라인에서 용출한, 농도가 시간의 흐름에 따라서 변화하는 유체 등에 적용되며, 유체혼합기를 이용함으로써 라인의 유체의 온도 또는 농도를 균일화할 수 있다. 한편, 유체혼합기에 유체로서 흘려보내는 물질은 기체 또는 유체라면 특별히 한정되지 않는다.

도 11은, 본 발명에 따른 유체혼합기를 이용한 장치의 일례를 나타내는 도면이다. 도면에서는, 2개의 물질이 각각 흐르는 라인(71, 72)의 합류부(73)의 하류측에 본 발명에 따른 유체혼합기(76)가 배치되어 있다. 각 물질은 각각 펌프(74, 75)에 의하여 공급된다. 이 때문에, 펌프(74, 75)의 맥동 등에 의하여, 유체가 합류하였을 때의 혼합비율이 시간의 흐름에 따라서 변화하는 경우가 있는데, 유체혼합기(76)에 의하여 물질의 혼합비율이 균일화됨으로써, 시간축에 대하여 온도나 농도를 일정하게 할 수 있다. 한편, 각 라인(71, 72)에 고온유체 및 저온유체를 각각 흐르게 한 상태에서, 예를 들어 고온유체가 불균일하게 흘러 시간축에 대한 유체의 온도에 편차가 발생하는 경우나, 이미 정해진 농도의 유체를 다른 유체와 혼합시켰을 때에 혼합유체의 농도가 시간의 흐름에 따라서 변화하는 경우 등에도 유효하다. 이때의 유체는 기체, 액체, 고체, 분체 등의 어느 것이어도 좋으며, 고체, 분체에 대하여는, 사전에 기체 또는 액체와 혼합하여 두어도 좋다. 한편, 3개 이상의 물질이 흐르는 라인을 합류시키도록 장치를 구성하여, 3개 이상의 물질이 유체혼합기에 의하여 혼합되도록 하여도 좋다.

도 12는, 도 11의 장치의 변형예를 나타내는 도면이다. 도 12에서는, 2개의 물질이 각각 흐르는 라인(77, 78)의 합류부(79)의 하류측에 본 발명에 따른 유체혼합기(80)를 배치하는 동시에, 유체혼합기(80)의 하류측에 다른 물질이 흐르는 라인(81)이 합류하는 합류부(82)를 설치하고, 합류부(82)의 하류측에도 본 발명에 따른 유체혼합기(83)를 배치하고 있다. 이에 따라, 3개 이상의 물질을 동시에 혼합하면 혼합 불균일이 발생하는 경우, 최초로 혼합한 2개의 물질을 균일하게 혼합한 후에 다른 물질을 혼합하여 균일하게 혼합시킴으로써, 효율적으로 혼합 불균일이 없는 균일한 혼합을 행할 수 있다. 예를 들어, 물과 기름과 계면활성제를 혼합하는 경우에 있어서, 한번에 이들 전부를 혼합하면 잘 혼합되지 않고 혼합 불균일이 발생하므로, 미리 물과 계면활성제를 혼합한 후, 그 혼합물과 기름을 혼합함으로써 불균일 없이 균일하게 혼합할 수 있다. 물과 황산을 혼합하여 희석한 후에 그 혼합물에 암모니아 가스를 혼합하여 암모니아 가스를 흡수시키거나, 물과 황산을 혼합하여 희석한 후에 그 혼합물에 규산소다를 혼합하여 pH조정시키거나 하는 경우에도, 적절하게 이용할 수 있다. 한편, 최초로 3개 이상의 물질을 합류시켜도 좋고, 도중에 2개 이상의 물질을 합류시켜도 좋다. 또한, 유체혼합기를 3개 이상 직렬로 배치하고, 단계적으로 다른 물질을 혼합하도록 하여도 좋다.

본 장치에 의하여 혼합되는 이종유체의 조합에 대하여 더욱 설명한다. 도 11의 장치에 있어서, 한쪽의 물질이 흐르는 라인(71)에는 물을, 다른 쪽의 물질이 흐르는 라인(72)에는 pH 조정제, 액체비료, 표백제, 살균제, 계면활성제 또는 액체약품 중 어느 하나를 흐르도록 하여도 좋다.

이러한 경우, 물은, 순수한 물, 증류수, 수돗물, 공업용수 등, 혼합시키는 물질의 조건에 맞는 물이면 특별히 한정되지 않는다. 또한, 물의 온도도 특별히 한정되지 않으며, 온수 또는 냉수여도 좋다. pH 조정제는, 혼합하는 액체의 pH조정에 이용되는 산 또는 알칼리이면 좋으며, 염산, 황산, 질산, 불산, 카복실산, 구연산, 글루콘산, 숙신산, 탄산칼륨, 탄산수소나트륨, 수산화나트륨 수용액 등을 들 수 있다. 액체비료는, 공업용 액상 비료이면 좋으며, 분뇨나 화학비료 등을 들 수 있다.

표백제는, 화학물질의 산화 또는 환원반응을 이용하여 색소를 분해하는 것이면 좋고, 차아염소산 나트륨, 과탄산 나트륨, 과산화수소, 오존수, 이산화티오요소, 아이티온산나트륨 등을 들 수 있다. 살균제는, 병원성 또는 유해성을 가지는 미생물을 죽이기 위한 약제이며, 요오드팅크, 포비돈요오드, 차아염소산나트륨, 클로르 석회, 머큐로크롬액, 글루콘산 클로르헥시딘, 아크리놀, 에탄올, 이소프로판올, 과산화수소수, 염화벤잘코늄, 염화세틸피리디늄, 크레졸비누액, 아염소산나트륨, 과산화수소, 차아염소산나트륨, 차아염소산수, 오존수 등을 들 수 있다.

계면활성제는, 분자 내에 물에 풀어지기 쉬운 부분(친수기)과, 기름에 풀어지기 쉬운 부분(친유기·소수기)을 가지는 물질이고, 지방산나트륨, 지방산칼륨, 모노알킬황산염, 알킬폴리옥시에틸렌황산염, 알킬벤젠술폰산염, 모노알킬인산염, 알킬트리메틸암모늄염, 디알킬디메틸암모늄염, 알킬벤질디메틸암모늄염, 알킬디메틸아민옥사이드, 알킬카르복시베타인, 폴리옥시에틸렌알킬에테르, 지방산소르비탄에스테르, 알킬폴리글루코사이드, 지방산디에탄올아미드, 알킬모노글리세릴에테르, 알파술포지방산에스테르나트륨, 직쇄알킬벤젠술폰산나트륨, 알킬황산에스테르나트륨, 알킬에테르황산에스테르나트륨, 알파올레핀술폰산나트륨, 알킬술폰산나트륨, 자당지방산에스테르소르비탄지방산에스테르, 폴리옥시에틸렌소르비탄지방산에스테르, 지방산알카놀아미드, 폴리옥시에틸렌알킬에테르, 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르, 알킬아미노지방산나트륨, 알킬베타인, 알킬아민옥사이드, 알킬트리메틸암모늄염, 디알킬디메틸암모늄염 등을 들 수 있다.

또한, 액체약품의 범주에 들어가는 것이라면 상기 카테고리에 들어가지 않는 액체약품을 이용하여도 좋고, 염산, 황산, 초산, 질산, 개미산, 불산, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화칼슘, 수산화바륨, 수산화암모늄, 규산소다, 기름 등을 들 수 있다. 한편, 여기에 언급한 액체약품은 상기 카테고리에 해당하는 것으로서 사용되는 경우도 있다. 또한, 한쪽의 물질이 흐르는 라인(71)에 찬물을, 다른 쪽의 물질이 흐르는 라인(72)에 뜨거운 물을 흐르게 하여도 좋으며, 찬물과 뜨거운 물을 혼합하여 균일하고 일정한 온도로 혼합시키도록 하여도 좋다.

그리고, 한쪽의 물질이 흐르는 라인(71)에 제1 액체약품을, 다른 쪽의 물질이 흐르는 라인(72)에 제2 액체약품 또는 금속을 흐르게 하고, 이들을 유체혼합기(76)로 혼합시키도록 하여도 좋다. 여기에서, 제1 및 제2 액체약품은 혼합하는 것이 가능한 액체약품이면 좋고, 상기 액체약품 또는 그 이외의 액체약품이어도 좋다. 액체약품에는, 예를 들어 포토레지스트, 시너 등을 들 수 있다. 또한, 약체약품은 화장품이어도 좋다. 화장품은, 세안료, 클렌징, 화장수, 미용액, 유액, 크림 및 젤 등 피부결 자체를 정돈하는 것을 목적으로 하는 기초화장품이나, 구취, 체취, 땀띠, 진무름, 탈모 등의 방지, 육모 또는 제모, 쥐나 해충구제 등의 의약부외품에 해당하는 약용화장품 등을 들 수 있다.

금속은 주로 유기금속화합물이고, 미소한 입자형상체 또는 분체를 유기용제 등에 용해시킨 액체가 사용된다. 유기금속화합물은, 클로로(에톡시카보닐메틸)아연과 같은 유기아연화합물, 디메틸구리리튬과 같은 유기구리화합물, 그리냐르 시약, 요오드화메틸마그네슘, 디에틸마그네슘과 같은 유기마그네슘화합물, n-부틸리튬과 같은 유기리튬화합물, 금속카보닐, 카르벤착체, 페로센을 비롯한 메탈로센 등의 유기금속화합물, 파라핀 오일에 용해시킨 단원소나 다원소 혼합표준액 등을 들 수 있다. 또한, 규소, 비소, 붕소 등의 반금속의 화합물이나 알루미늄과 같은 비금속(卑金屬)도 포함된다. 유기금속화합물은, 석유화학제품의 제조나 유기중합체의 제조 등에 있어서 촉매로서 적합하게 사용된다.

또한, 한쪽의 물질이 흐르는 라인(71)에 폐액을, 다른 쪽의 물질이 흐르는 라인(72)에 pH 조정제 또는 응집제를 흐르게 하고, 이들을 유체혼합기(76)로 혼합시키도록 하여도 좋다. pH 조정제에는, 예를 들어 상기의 pH 조정제가 사용되고, 응집제는, 폐액의 응집을 행할 수 있는 것이라면 특별히 한정되지 않으며, 황산알루미늄, 폴리황산제이철, 폴리염화알루미늄, 폴리실리카철, 황산칼슘, 염화제이철, 소석회 등을 들 수 있다. 미생물은, 폐액의 발효나 분해를 촉진하는 것이라면 좋으며, 곰팡이 및 효모 등의 균류나, 박테리아 등의 세균류 등을 들 수 있다.

또한, 한쪽의 물질이 흐르는 라인(71)에 제1 석유류를, 다른 쪽의 물질이 흐르는 라인(72)에 제2 석유류, 첨가제 또는 물을 흐르게 하고, 이들을 유체혼합기(76)로 혼합시키도록 하여도 좋다. 여기에서, 제1 및 제2 석유류란, 탄화수소를 주성분으로 하여 그 밖에 소량의 유황, 산소, 질소 등의 다양한 물질을 포함하는 액상의 기름을 말하며, 나프타(가솔린), 등유, 경유, 중유, 윤활유, 아스팔트 등을 들 수 있다. 여기에서 말하는 첨가제는 석유류의 품질향상이나 유지를 위하여 첨가되는 것을 가리키고, 윤활유 첨가제로서 세정분산제, 산화방지제, 점도지수향상제·유동점강하제, 유성향상제·극압첨가제, 마모방지제, 방청·방식제 등, 그리스 첨가제로서 구조안정제, 충전제 등, 연료유첨가제 등을 들 수 있다. 여기에서 말하는 물은, 순수한 물, 증류수, 수돗물, 공업용수 등, 혼합시키는 물질의 조건에 맞는 물이라면 특별히 한정되지 않는다. 또한, 물의 온도도 특별히 한정되지 않으며, 온수 또는 냉수여도 좋다.

그리고, 한쪽의 물질이 흐르는 라인(71)에 제1 수지를, 다른 쪽의 물질이 흐르는 라인(72)에 제2 수지, 용제, 경화제 또는 착색제를 흐르게 하고, 이들을 유체혼합기(76)로 혼합시키도록 하여도 좋다. 여기에서 말하는 수지란, 용융수지, 액체수지 등의 접착제의 주성분 또는 도료의 도장막 형성성분을 말한다. 용융수지는, 사출성형 또는 압출성형 가능한 수지라면 특별히 한정되지 않으며, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리염화비닐, 폴리스틸렌, 테트라플루오로에틸렌·퍼플루오로알킬비닐에테르공중합체, ABS수지, 아크릴수지, 폴리아미드, 나일론, 폴리아세탈, 폴리카보네이트, 변성폴리패닐렌에테르, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리페닐렌설파이드, 폴리에테르에테르케톤 등을 들 수 있다.

액체수지 등의 접착제의 주성분으로는, 아크릴수지계 접착제, α-올레핀계 접착제, 우레탄수지계 접착제, 에테르계 셀룰로오스, 에틸렌-초산비닐수지 접착제, 에폭시수지계 접착제, 염화비닐수지용제계 접착제, 클로로프렌고무계 접착제, 초산비닐수지계 접착제, 시아노아크릴레이트계 접착제, 실리콘계 접착제, 수성고분자-이소시아네이트계 접착제, 스틸렌-부타디엔고무용액계 접착제, 스틸렌-부타디엔고무계 라텍스 접착제, 니트릴고무계 접착제, 니트로셀룰로오스 접착제, 반응성 핫멜트 접착제, 페놀수지계 접착제, 변성실리콘계 접착제, 폴리아미드수지 핫멜트 접착제, 폴리이미드계 접착제, 폴리우레탄수지 핫멜트 접착제, 폴리올레핀수지 핫멜트 접착제, 폴리초산비닐수지용액계 접착제, 폴리스틸렌수지용제계 접착제, 폴리비닐알코올계 접착제, 폴리비닐피롤리돈수지계 접착제, 폴리비닐부티랄수지계 접착제, 폴리벤즈이미다졸 접착제, 폴리메타크릴레이트수지용액계 접착제, 멜라민수지계 접착제, 우레아수지계 접착제, 레조르시놀계 접착제 등을 들 수 있다. 도료의 도장막 형성성분으로서는, 아크릴 수지, 우레탄 수지, 멜라민 수지 등을 들 수 있다.

용제로서는, 헥산, 벤젠, 톨루엔, 디에틸에테르, 클로로포름, 초산에틸, 테트라히드로푸란, 염화메틸렌, 아세톤, 아세트니트릴, 디메틸술폭시드, 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드, N-메틸피롤리돈, 에탄올, 메탄올 등을 들 수 있다. 경화제로서는 폴리아민, 산무수물, 아민류, 과산화물, 사카린 등을 들 수 있다. 착색제로서는, 아연화, 연백, 리토폰, 이산화티탄, 침강성 황산바륨, 바라이트 분말, 연단, 산화철적, 황연, 아연황, 울트라마린블루, 페로시안화철칼륨, 카본블랙 등의 안료를 들 수 있다.

여기에서 상기 수지가 용융수지인 경우, 성형기 또는 압출기로부터 유체혼합기(76)에 용융수지를 흘려보내는 장치를 형성하여도 좋다. 예를 들어, 성형기인 경우에는, 성형기의 노즐과 금형 사이에 유체혼합기(76)를 배치하여 사출성형을 하면 좋으며, 압출기인 경우에는, 압출기와 대 사이에 유체혼합기(76)를 배치하여 압출성형을 하면 좋다. 이러한 경우, 수지 내의 온도를 균일화시켜 수지의 점도를 안정시켜서 두께 불균일이나 내부응력 등의 발생을 억제할 수 있고, 더욱이는 색상 불균일을 없앨 수 있다.

또한, 한쪽의 물질이 흐르는 라인(71)에 제1 식품원료를, 다른 쪽의 물질이 흐르는 라인(72)에 제2 식품원료, 식품첨가제, 조미료, 불연성가스 등을 흘려보내고, 이들을 유체혼합기(76)로 혼합시키도록 하여도 좋다.

제1 및 제2 식품원료는 배관 내를 유동 가능한 음료 또는 식품이면 좋으며, 일본술, 소주, 맥주, 위스키, 와인, 보드카 등의 알코올 음료, 우유, 요구르트, 버터, 크림, 치즈, 연유, 유지 등의 유제품, 쥬스, 차, 커피, 두유, 물 등의 음료, 맛국물, 된장국, 콘소메스프, 콘스프, 사골스프 등의 음료식품, 그 밖에도 젤리, 곤약, 푸딩, 초콜릿, 아이스크림, 캔디, 두부, 반죽 제품, 풀어 놓은 계란, 젤라틴 등의 각종 식품원료 등을 들 수 있다. 또한, 유동가능하다면 고체나 분체 등이어도 좋으며, 밀가루, 녹말가루, 강력분, 박력분, 메밀가루, 가루밀크, 커피, 코코아 등의 가루원료나, 과육, 미역, 참깨, 파래, 가다랑어포, 빵가루, 얇게 저미거나 갈아낸 식품 등의 작은 고형식품 등을 들 수 있다.

식품첨가제는, 흑당, 삼온당, 과당, 맥아당, 봉밀, 당밀, 메이플시럽, 조청, 에리트리톨, 트레할로오스, 말티톨, 팔라티노오스, 자일리톨, 소르비톨, 소마틴, 사카린나트륨, 시클람산, 둘친, 아스파르테임, 아세설팜칼륨, 수크랄로스, 네오탐 등의 감미료, 캐러멜색소, 치자나무색소, 안토시아닌색소, 아나토색소, 파프리카색소, 홍화색소, 홍국색소, 플라보노이드색소, 코치닐색소, 아마란스, 에리트로신, 알루라 레드 AC, 뉴콕신, 플록신, 로즈벤갈, 아시드 레드, 타트러진, 선셋 옐로 FCF, 퍼스트그린 FCF, 브릴리언트 블루 FCF, 인디고 카민 등의 착색료, 안식향산나트륨, ε-폴리리신, 연어이리단백 추출물(프로타민), 소르빈산칼륨, 나트륨, 데히드로초산나트륨, 투야플리신(히노키티올) 등의 보존료, 아스코르빈산, 토코페롤, 디부틸히드록시톨루엔, 부틸히드록시아니솔, 에리소르빈산나트륨, 아황산나트륨, 이산화유황, 클로로겐산, 카테킨 등의 산화방지제나, 향료 등을 들 수 있다.

조미료는, 간장, 소스, 식초, 기름, 고추기름, 된장, 케첩, 마요네즈, 드레싱, 미림 등의 액체나, 설탕, 소금, 후추, 산초, 고춧가루 등의 분체 등을 들 수 있다. 미생물은, 식품의 발효나 분해를 촉진하는 것으로, 버섯, 곰팡이, 효모 등 균류나, 박테리아 등의 세균류이다. 균류로서는 각종 버섯이나 누룩곰팡이균 등을 들 수 있으며, 세균류로서, 예를 들어 비피더스균, 유산균, 낫토균 등을 들 수 있다. 불연성가스로서는 탄산가스 등을 들 수 있으며, 예를 들어 맥즙과 탄산가스를 혼합시켜 맥주를 생성하는 것 등에 사용된다.

또한, 한쪽의 물질이 흐르는 라인(71)에 공기를, 다른 쪽의 물질이 흐르는 라인(72)에 가연성가스를 흘려보내고, 이들을 유체혼합기(76)로 혼합시키도록 하여도 좋다. 가연성가스로서는, 메탄, 에탄, 프로판, 부탄, 펜탄, 아세틸렌, 수소, 일산화탄소, 암모니아, 디메틸에테르 등을 들 수 있다.

그리고, 한쪽의 물질이 흐르는 라인(71)에 제1 불연성가스를, 다른 쪽의 물질이 흐르는 라인(72)에 제2 불연성가스 또는 증기를 흐르게 하고, 이들을 유체혼합기(76)로 혼합시키도록 하여도 좋다. 불연성가스로는, 질소, 산소, 이산화탄소, 아르곤가스, 헬륨가스, 황화수소가스, 아황산가스, 유황산화물가스 등을 들 수 있다. 또한, 상기 이외의 조합으로서, 한쪽의 물질이 흐르는 라인(71)에 물, 액체약품 또는 식품원료를, 다른 쪽의 물질이 흐르는 라인(72)에 공기, 불연성가스 또는 증기를 흐르게 하고, 이들을 유체혼합기(76)로 혼합시키도록 하여도 좋다.

또한, 한쪽의 물질이 흐르는 라인(71)에 제1 합성중간체를, 다른 쪽의 물질이 흐르는 라인(72)에 제2 합성중간체, 첨가제, 액체약품 또는 금속 등을 흐르게 하고, 이들을 유체혼합기(76)로 혼합시키도록 하여도 좋다. 제1 및 제2 합성중간체란, 목표화합물까지의 다단계의 합성경로 중에서 나타나는, 합성이 도중 단계인 화합물을 말한다. 제1 및 제2 합성중간체에는, 복수의 약품을 혼합시킨 합성도중의 것, 수지의 정제 도중의 것, 또는 의약중간체 등을 들 수 있다.

한편, 상술한 이종유체를 도 12의 장치를 이용하여 혼합시키도록 하여도 좋다. 그리고, 도 11 또는 도 12의 유체혼합기를 이용한 장치에 있어서, 유체가 합류하기 전의 물질이 흐르는 각각의 라인에 히터 또는 기화기를 설치하여도 좋으며, 유체혼합기의 하류측에 열교환기를 설치하여도 좋다. 더욱이, 유체가 합류하기 전의 한쪽의 물질이 흐르는 라인에 계측기를 배치하고, 그 계측기로 계축된 파라미터에 따라서 다른 쪽의 물질이 흐르는 라인의 펌프 출력을 조정하는 제어부를 설치하여도 좋으며, 다른 쪽의 물질이 흐르는 라인에 제어밸브를 배치하여, 계측기의 파라미터에 따라서 제어밸브의 개구도를 조정하는 제어밸브를 설치하여도 좋다. 이때 계측기는, 필요한 유체의 파라미터를 계측할 수 있는 것이라면, 유량계, 유속계, 농도계 또는 pH측정기여도 좋다. 또한, 라인의 합류부 하류측의 유로에 스태틱 믹서를 설치하여도 좋다. 이러한 경우, 유체혼합기로 유로의 축방향의 혼합 균일화를 행하고, 그 후에, 예를 들어 본 명세서의 모두에서 제시한 바와 같은 스태틱 믹서로 유로의 직경방향의 혼합 균일화를 행하므로, 보다 균일한 유체의 혼합을 행할 수 있다.

본 발명에 따른 유체혼합기의 본체부(20, 40), 원통체(21, 41) 등의 각 부품의 재질은, 수지제라면 PVC, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 등의 어느 것이어도 좋다. 특히, 유체에 부식성 유체를 이용하는 경우에는, PTFE, PFA, 폴리비닐리덴플루오로라이드 등의 불소수지인 것이 바람직하고, 불소수지제라면 부식성 유체에 이용할 수 있으며, 또한 부식성가스가 투과하여도 배관부재의 부식의 걱정이 없어지므로 적합하다. 본체부 또는 케이스체를 형성하는 부재 또는 부재의 일부를 투명 또는 반투명한 재질로 형성하여도 좋으며, 이 경우에는 유체의 혼합 상태를 눈으로 확인할 수 있으므로 적합하다. 그리고, 유체혼합기에 흐르는 물질에 따라서는, 각 부품의 재질은 철, 구리, 구리합금, 놋쇠, 알루미늄, 스테인리스, 티탄 등의 금속 또는 합금이어도 좋다.

상기 실시형태에서는, 나선유로(2, 12, 32)를 고리형상으로 하였는데, 메인유로의 주위를 둘러싸도록 설치되는 것이라면, 다른 형상(예를 들어, 직사각형상)이어도 좋다. 또한, 상기 실시형태에서는, 본체부(20, 40)의 외주면에 나선홈(18, 38)을 설치하도록 하였는데, 본체부(20, 40)와 원통체(21, 41) 사이에 나선유로(12, 32)를 형성하는 것이라면, 다른 부재(예를 들어, 원통체(21, 41)의 내주면)에 나선홈(18, 38)을 설치하여도 좋다. 또는, 본체부(20, 40)와 원통체(21, 41) 사이에, 구멍이 개구된 통형상의 나선형상부재를 개재하도록 하여도 좋다.

한편, 상기 제1 실시형태 내지 제4 실시형태를 임의로 조합하여 유체혼합기를 구성하여도 좋다. 즉, 본 발명의 특징 및 기능을 실현할 수 있다면, 본 발명은 실시형태의 유체혼합기로 한정되지 않는다.

1, 11, 31: 제1 유로
2, 12, 32: 나선유로
3, 13, 33: 제2 유로
4, 14, 34: 분기유로
5, 15, 35: 유체입구
6, 16, 36: 유체출구
7, 17, 37: 연통유로
20, 40: 본체부
21, 41: 원통체

Claims (7)

1. 유체입구와, 상기 유체입구에 접속하는 제1 유로와, 상기 제1 유로에 접속하는 나선유로와, 상기 나선유로로부터 분기하는 복수의 분기유로와, 상기 복수의 분기유로가 각각 접속하는 제2 유로와, 상기 제1 유로와 상기 제2 유로를 연통하는 연통유로와, 상기 제2 유로에 접속하는 유체출구를 가지고,
   상기 복수의 분기유로는, 상기 나선유로의 흐름방향에 있어서의 서로 다른 위치로부터 각각 분기하며, 상기 나선유로로부터 분기한 상기 복수의 분기유로는, 상기 제2 유로의 흐름방향에 있어서의 서로 다른 위치에 있어서 상기 제2 유로와 각각 접속하는 것을 특징으로 하는 유체혼합기.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1 유로, 상기 제2 유로, 상기 연통유로 및 상기 분기유로가 각각 내부에 설치되는 동시에, 외주면에 상기 제1 유로와 상기 분기유로와 연통하는 나선홈이 형성된 본체부와,
   상기 본체부의 외주면과 끼워 맞추어지고, 상기 나선홈과 함께 상기 나선유로를 형성하는 내주면을 가지는 케이스체를 구비하며,
   상기 제1 유로, 상기 제2 유로 및 상기 연통유로는, 서로 같은 축 상에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 유체혼합기.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 제2 유로, 상기 연통유로 및 상기 분기유로가 각각 내부에 설치되는 동시에, 상기 분기유로에 연통되고, 외주면에 상기 연통유로측의 끝면을 기점으로 한 나선홈이 형성된 본체부와,
   일단부에 상기 제1 유로가 설치되는 동시에, 상기 본체부의 외주면과 끼워 맞추어지며, 상기 나선홈과 함께 상기 나선유로를 형성하는 내주면을 가지는 케이스체를 구비하고,
   상기 제1 유로, 상기 제2 유로 및 상기 연통유로는, 서로 같은 축 상에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 유체혼합기.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
   상기 나선홈이, 상기 본체부의 외주면에 복수 설치되고,
   각각의 나선홈이 둘레방향으로 서로 위상을 다르게 하여 형성되며,
   복수의 나선홈 중 적어도 1개의 나선홈의 길이가 다른 나선홈의 길이보다 짧게 형성되는 동시에, 상기 길이가 짧은 나선홈이 그 종단에 있어서 다른 나선홈에 합류하고 있는 것을 특징으로 하는 유체혼합기.
5. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 나선홈의 폭이, 상기 유체입구측으로부터 상기 유체출구측을 향하여 서서히 넓어지도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유체혼합기.
6. 제 2 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제2 유로의 유로단면적이, 상기 유체입구측으로부터 상기 유체출구측을 향하여 서서히 커지도록 형성되는 동시에,
   복수의 상기 분기유로가 상기 제2 유로에 합류하는 각각의 합류부에 있어서의 상기 제2 유로의 유로단면적이, 각각의 상기 합류부에 이를 때까지 상기 제2 유로에 합류한 상기 분기유로의 상기 합류부에 있어서의 유로단면적과 상기 연통유로의 유로단면적과의 합의 면적 이하인 것을 특징으로 하는 유체혼합기.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 유체혼합기와, 상기 유체혼합기에 복수의 이종유체를 합류하여 안내하는 유로를 형성하는 유로형성수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 유체혼합기를 이용한 장치.

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