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マイクロミキサー、マイクロミキサーエレメントおよびその製造方法

国内特許コード P130010063
整理番号 E104P04
掲載日 2013年11月21日
出願番号 特願2012-098962
公開番号 特開2013-226482
登録番号 特許第6006969号
出願日 平成24年4月24日(2012.4.24)
公開日 平成25年11月7日(2013.11.7)
登録日 平成28年9月16日(2016.9.16)
発明者
  • 田中 克敏
  • 中嶋 敦
  • 角山 寛規
出願人
  • 東芝機械株式会社
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
発明の名称 マイクロミキサー、マイクロミキサーエレメントおよびその製造方法
発明の概要 【課題】分岐通路をさらに微少化できかつ通路を平滑にできるマイクロミキサー、マイクロミキサーエレメントおよびその製造方法を提供すること。
【解決手段】マイクロミキサーに組み込まれて交互配置された分岐通路を形成するマイクロミキサーエレメント20であって、第1板材21および第2板材22は、それぞ主端面21A,22Aに表面21D,22Dから裏面21E,22Eまで連続する所定深さの貫通溝21B,22Bと、表面21D,22Dから裏面21E,22Eに向けた中途位置まで連続した中途溝21C,22Cとが交互に形成され、第1板材21および第2板材22は各々の表面21D,22Dを向かい合わせて重ねられ、第1板材21の貫通溝21Bは第2板材22の中途溝22Cに連通され、第2板材22の貫通溝22Bは第1板材21の中途溝21Cに連通されている。
【選択図】図13
従来技術、競合技術の概要


従来、複数の流体とくに液体を混合するために、攪拌や振動を用いる各種のミキサーが知られている。このような攪拌や振動を用いるミキサーでは、機械的な動作が必要であるうえ、混合された流体にムラが生じることがある。
このような混合ムラが避けられるミキサーとして、微細な交互層流を形成するマイクロミキサーが開発されている。



特許文献1には、このような交互層流を形成するマイクロミキサーの一例が示されている。
特許文献1の構成では、隔壁でキャビティを2つに仕切るとともに、隔壁をジグザグ形状として微細な幅で枝分かれした分岐通路を形成し、これらの分岐通路が交互に2つのキャビティ部分の何れかの側に連通するように構成する。2つのキャビティ部分にそれぞれA液およびB液を注入すると、各液はそれぞれ分岐通路に流入し、これらの分岐通路を横断するように配置されたミキシング通路へとA液およびB液が流出する。各分岐通路は、A液およびB液が交互に並んでいるため、ミキシング通路へと流出する微細な流れはA液およびB液が交互に層流を形成することになる。



このような微細な分岐通路が交互配置されたマイクロミキサーは、多様な液体の精密混合に利用されており、なかでもドイツ国IMM社製のものが知られている(特許文献2,3参照)。



前述したマイクロミキサーの製造にあたっては、ベース材料の表面に切削を行ってキャビティを形成し、その際に交互に分岐通路を形成するジグザグ状の隔壁を削り残すことで、これらを一体に形成することがなされている。
特に、マイクロミキサーでは、分岐通路の通路幅が細くなるほど、ミキシング通路に流出する液体の交互層流を細密とすることができ、混合速度あるいは混合精度を高くすることができるため、放電加工による微細な切削が行われている。
このような放電加工による分岐通路の最小幅は40μmまで実用化されており、その際の溝深さは300μm程度とされている。

産業上の利用分野


本発明は、複数の流体を精密に混合するためのマイクロミキサー、マイクロミキサーエレメントおよびその製造方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
マイクロミキサーに組み込まれて交互配置された分岐通路を形成するマイクロミキサーエレメントであって、
それぞれ表面、裏面および主端面を備えた第1板材および第2板材を有し、
前記第1板材および前記第2板材は、それぞれ前記主端面に前記表面から前記裏面まで連続する所定深さの貫通溝と、前記表面から前記裏面に向けた中途位置まで連続した中途溝とが交互に形成され、
前記第1板材および前記第2板材は各々の前記表面を向かい合わせて重ねられ、前記第1板材の前記貫通溝から連続した通路が、前記第2板材の前記中途溝によって閉鎖されることで終端を形成され、前記第2板材の前記貫通溝から連続した通路が、前記第1板材の前記中途溝によって閉鎖されることで終端を形成されていることを特徴とするマイクロミキサーエレメント。

【請求項2】
請求項1に記載したマイクロミキサーエレメントにおいて、
前記第1板材の前記貫通溝、前記第1板材の前記中途溝、前記第2板材の貫通溝および前記第2板材の中途溝は、互いに同じ溝幅および同じ溝深さに形成されていることを特徴とするマイクロミキサーエレメント。

【請求項3】
請求項1または請求項2に記載したマイクロミキサーエレメントにおいて、
前記第2板材は前記第1板材と同じものであることを特徴とするマイクロミキサーエレメント。

【請求項4】
マイクロミキサーに組み込まれて交互配置された分岐通路を形成するマイクロミキサーエレメントの製造方法であって、
それぞれ表面、裏面および主端面を備えた第1板材および第2板材に対して、前記主端面に、前記表面から前記裏面まで連続する所定深さの貫通溝と、前記表面から前記裏面に向けた中途位置まで連続した中途溝とが交互に形成する工程と、
前記第1板材および前記第2板材を互いに向かい合わせに重ね、前記第1板材の前記貫通溝から連続した通路を、前記第2板材の前記中途溝によって閉鎖して終端を形成し、前記第2板材の前記貫通溝から連続した通路を、前記第1板材の前記中途溝によって閉鎖して終端を形成する工程と、を有することを特徴とするマイクロミキサーエレメントの製造方法。

【請求項5】
請求項4に記載したマイクロミキサーエレメントの製造方法において、前記貫通溝および前記中途溝を形成する工程では、第1板材および第2板材の主端面に、円盤状砥石で切込みを入れて前記貫通溝および前記中途溝を形成することを特徴とするマイクロミキサーエレメントの製造方法。

【請求項6】
請求項1から請求項3の何れかに記載したマイクロミキサーエレメントを収容する本体ブロックを有し、
前記本体ブロックには、前記マイクロミキサーエレメントを収容するエレメント収容部と、前記マイクロミキサーエレメントの前記第1板材の前記裏面の前記貫通溝に面して配置された第1流入通路と、前記マイクロミキサーエレメントの前記第2板材の前記裏面の前記貫通溝に面して配置された第2流入通路と、前記マイクロミキサーエレメントの前記第1板材および前記第2板材の各々の前記主端面の前記中途溝に面して配置されたミキシング通路と、を有することを特徴とするマイクロミキサー。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2012098962thum.jpg
出願権利状態 登録
参考情報 (研究プロジェクト等) ERATO 中嶋ナノクラスター集積制御 領域
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