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MICROMIXER, MICROMIXER ELEMENT, AND METHOD FOR PRODUCTION OF THE ELEMENT

Patent code P130010063
File No. E104P04
Posted date Nov 21, 2013
Application number P2012-098962
Publication number P2013-226482A
Patent number P6006969
Date of filing Apr 24, 2012
Date of publication of application Nov 7, 2013
Date of registration Sep 16, 2016
Inventor
  • (In Japanese)田中 克敏
  • (In Japanese)中嶋 敦
  • (In Japanese)角山 寛規
Applicant
  • (In Japanese)東芝機械株式会社
  • (In Japanese)国立研究開発法人科学技術振興機構
Title MICROMIXER, MICROMIXER ELEMENT, AND METHOD FOR PRODUCTION OF THE ELEMENT
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a micromixer capable of further miniaturizing a branched channel and capable of smoothing the channel, and to provide a micromixer element and a method for production of the element.
SOLUTION: A micromixer element 20 is incorporated in a micromixer and forms the alternately disposed branched channels. In the first and second plate materials 21 and 22, the penetration slots 21B and 22B continuing from the surfaces 21D and 22D to the rear faces 21E and 22E and having a prescribed depth, and the halfway slots 21C and 22C continuing from the surfaces 21D and 22D to the halfway position toward the rear faces 21E and 22E, are alternately formed on the main end faces 21A and 22A, respectively. The first and second plate materials 21 and 22 are superimposed in such a state that respective surfaces 21D and 22D are opposed to each other. Besides, the penetration slots 21B and 22B of the first and second plate materials 21 and 22 communicate with the halfway slots 22C and 21C of the second and first plate materials 22 and 21, respectively.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

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。

Field of industrial application (In Japanese)

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。

Scope of claims (In Japanese)
【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。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2012098962thum.jpg
State of application right Registered
Reference ( R and D project ) ERATO NAKAJIMA Designer Nanocluster Assembly AREA
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