特開 2023-39663 スラグ流の発生装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023039663

(43)【公開日】2023-03-22

(54)【発明の名称】スラグ流の発生装置

(51)【国際特許分類】

   B01F 25/40 20220101AFI20230314BHJP

   B01F 23/40 20220101ALI20230314BHJP

【ＦＩ】

B01F5/00 D

B01F3/08 Z

B01F5/06

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021146897

(22)【出願日】2021-09-09

(71)【出願人】

【識別番号】515358023

【氏名又は名称】マックエンジニアリング株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003085

【氏名又は名称】弁理士法人森特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】小谷 研太朗

(72)【発明者】

【氏名】小谷 功

【テーマコード（参考）】

4G035

【Ｆターム（参考）】

4G035AB37

4G035AC01

4G035AC26

4G035AE13

(57)【要約】      （修正有）

【課題】液体を混合する装置から排出される流路内においてスラグ流を形成する装置を提供する。
【解決手段】第１の液体を流通させる第１流路と第２の液体を流通させる第２流路とを有する第１部材１１ａと、第１流路から排出された第１の液体と第２流路から排出された第２の液体とを混合するスリット孔１２１ａを有する第２部材１２ａと、スリット孔で混合された第１及び第２の液体を装置外に排出する第３流路１３１ａを備える第３部材１３ａとを備え、第１流路及び第２流路は、本流路と、本流路から交差する方向に延びる複数の支流路１１３ａ、１１６ａとを備えており、第１流路の支流路と第２流路の支流路とは、第１部材上では連通することなく、交互に配置される構成であり、スリット孔は、第１流路の支流路と第２流路の支流路とをスリット孔を介して連通させるように配置され、第３流路は、内径が徐々に小さくなるテーパー部を備えるスラグ流発生装置。
【選択図】図８

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の液体を流通させる少なくとも１本以上の第１流路と第２の液体を流通させる少なくとも１本以上の第２流路とを有する第１部材と、
第１流路から排出された第１の液体と第２流路から排出された第２の液体とを混合する少なくとも１本以上のスリット孔を有する第２部材と、
スリット孔で混合された第１の液体と第２の液体とを装置外に排出する第３流路を備える第３部材と、を備える装置であり、
第１流路及び第２流路は、一方向に延びる本流路と、本流路から分岐し、一方向に交差する方向に延びる複数の支流路とを備えており、
第１流路の支流路と第２流路の支流路とは、第１部材上では連通することなく、前記一方向に対して交互に配置される構成であり、
第２部材のスリット孔は、交互に配置された第１流路の支流路と第２流路の支流路とをスリット孔を介して連通させるように、前記一の方向に沿うように配置される構成であり、
第３部材の第３流路は、内径が徐々に小さくなるテーパー部を備え、テーパー部の内径が大きな部分が上流に配置され、テーパー部の内径が小さな部分が下流に配置される形状であるスラグ流の発生装置。

【請求項2】

第３部材には、テーパー部に連通する孔から構成される排出用の流路の接続部を備える請求項１に記載のスラグ流の発生装置。

【請求項3】

テーパー部の上流の端部における内径は、スリット孔を包含する大きさである請求項１又は２に記載のスラグ流の発生装置。

【請求項4】

第１流路、及び第２流路は、第１部材を貫通する孔であり、
第１部材に接面するように配置される第４部材によって、第１流路、及び第２流路を流通する液体の漏出が防止される構成とした請求項１ないし３のいずれかに記載のスラグ流の発生装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、スラグ流の発生装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、下から上に向かって順に、ベースプレート、分配プレート、合流プレート、及びトッププレートを積層して構成される混合装置が記載されている。図４に示されているように、ベースプレートには、２つの貫通孔が設けられている。図７に示されているように、一方の貫通孔からはＡ系統の液体が供給され、他方の貫通孔からはＢ系統の液体が供給される。Ａ系統の液体と、Ｂ系統の液体は、分配プレートに設けられた櫛歯形の複数の支流路に流入して、合流プレートに設けられた複数のスリット溝において合流する。この際にＡ系統の液体と、Ｂ系統の液体とが混合される。スリット溝において混合された液体は、トッププレートに設けられた貯留部と出口流路を介して、装置の外部へ排出される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第４２８６８９５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１の装置は、櫛歯型の流路と、スリット溝とを利用して、Ａ系統の液体とＢ系統の液体を混合するものであり、液体を効率よく混合することができる優れた装置である。

【0005】

複数の液体を混合する際には、スラグ流が利用される。スラグ流は、液体を搬送する流路内を、親水性の液体からなるスラグと疎水性の液体とからなるスラグとが交互に流れる。スラグ内には循環流が形成されるとされており、これによってスラグ内で液体の混合効率が上昇する利点がある。また、循環流によりスラグを構成する液体の界面において物質の移動が促進されて反応効率が上昇する利点がある。また、スラグのサイズは小さいため、スラグ流を回収すると、短時間で親水性の液と疎水性の液に分離するという利点がある。

【0006】

特許文献１の装置は、櫛歯型の複数の流路とスリット溝とを利用することによって、効率よく流体を混合できる。本発明者らが検討したところ、特許文献１の装置では、櫛歯型の流路と、スリットとを利用して混合し、その後、トッププレートに設けた出口流路に連結した流路から液体を排出する際に、スラグ流が形成されにくかった。貯留部は、断面形状が扁平であり、上側から見ると複数の細幅かつ長方形の流路が左右に延びる形状である。当該貯留部と出口流路とは、出口経路よりも径の小さい円筒状の孔により連通する。前記円筒状の孔と前記貯留部とが接続する部分は、ほぼ直角に折れ曲がる形状となっている。この形状により、スラグ流が形成されにくくなったものと推測される。

【0007】

本発明は、本流路と本流路から分岐する複数の支流路と、スリット孔とを利用して、液体を混合する装置において、装置から排出される混合液を搬送する流路内において、スラグ流が形成されやすい装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

第１の液体を流通させる少なくとも１本以上の第１流路と第２の液体を流通させる少なくとも１本以上の第２流路とを有する第１部材と、第１流路から排出された第１の液体と第２流路から排出された第２の液体とを混合する少なくとも１本以上のスリット孔を有する第２部材と、スリット孔で混合された第１の液体と第２の液体とを装置外に排出する第３流路を備える第３部材と、を備える装置であり、第１流路及び第２流路は、一方向に延びる本流路と、本流路から分岐し、一方向に交差する方向に延びる複数の支流路とを備えており、第１流路の支流路と第２流路の支流路とは、第１部材上では連通することなく、前記一方向に対して交互に配置される構成であり、第２部材のスリット孔は、交互に配置された第１流路の支流路と第２流路の支流路とをスリット孔を介して連通させるように、前記一の方向に沿うように配置される構成であり、第３部材の第３流路は、内径が徐々に小さくなるテーパー部を備える略円錐状の空間を備えており、テーパー部の内径が大きな部分が上流に配置され、テーパー部の内径が小さな部分が下流に配置される形状であるスラグ流の発生装置により、上記の課題を解決する。

【0009】

本発明者らが検討したところ、第３部材の第３流路の形状を、内径が徐々に小さくなるテーパー部を備える略円錐状の空間とし、テーパー部の内径が大きな部分が上流に配置され、テーパー部の内径が小さな部分が下流に配置される形状とすることにより、第３部材に接続される混合液を排出するための流路内において、スラグ流が極めて発生しやすくなることを発見した。

【0010】

上記のスラグ流の発生装置において、第３部材は、テーパー部に連通する孔から構成される排出用の流路の接続部を備える構成とすることが好ましい。

【0011】

上記のスラグ流の発生装置において、テーパー部の上流の端部における内径は、スリット孔を包含する大きさとすることが好ましい。このようにすることにより、スリット孔から流出した混合液の流れがテーパー部の端部により妨げられず、よりスラグ流が形成されやすくなる。

【0012】

上記のスラグ流の発生装置において、第１流路、及び第２流路は、第１部材を貫通する孔であり、第１部材に接面するように配置される第４部材によって、第１流路、及び第２流路を流通する液体の漏出が防止される構成とすることができる。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、本流路と本流路から分岐する複数の支流路と、スリット孔とを利用して、液体を混合する装置において、装置から排出される混合液を搬送する流路内において、スラグ流を形成させる装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】第１実施形態に係るスラグ流の発生装置を示す分解斜視図である。

【図2】第１実施形態に係るスラグ流の発生装置を構成する第１部材の平面図である。

【図3】図２において二点鎖線で囲んだ部分の拡大図である。

【図4】図２において二点鎖線で囲んだ部分の裏面を示す底面図である。

【図5】第１実施形態に係るスラグ流の発生装置を構成する第２部材の平面図である。

【図6】図５において二点鎖線で囲んだ部分の拡大図である。

【図7】第１実施形態に係るスラグ流の発生装置の平面図である。

【図8】図３のＡＡ部でスラグ流の発生装置を切断した断面図である。

【図9】第２実施形態に係るスラグ流の発生装置において、図３に対応する図面であり、第１部材の構成を示す拡大平面図である。

【図10】第２実施形態に係るスラグ流の発生装置において、図６に対応する図面であり、第２部材の構成を示す拡大平面図である。

【図11】第３実施形態に係るスラグ流の発生装置の断面を示す図である。

【図12】第４実施形態に係るスラグ流の発生装置において、図４に対応する図面であり、第２部材の構成を示す拡大平面図である。

【図13】比較例１に係るスラグ流の発生装置の断面を示す図である。

【図14】第１実施形態のスラグ流発生装置を使用して形成されたスラグ流を示す写真である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明のスラグ流の発生装置の実施形態について説明する。以下に示す各実施形態は、本発明の限られた例に過ぎず、本発明の技術的範囲は例示した実施形態に限定されるものではない。

【0016】

［第１実施形態］
第１実施形態に係るスラグ流の発生装置１ａを、図１ないし図８に示す。本実施形態のスラグ流の発生装置１ａは、第１の液体を流通させる１本の第１流路１１１ａと第２の液体を流通させる２本の第２流路１１４ａとを有する第１部材１１ａと、第１流路１１１ａから排出された第１の液体と第２流路１１４ａから排出された第２の液体とを混合する２本のスリット孔１２１ａとを有する第２部材１２ａと、スリット孔１２１ａで混合された第１の液体と第２の液体とを装置外に排出する第３流路１３１ａを備える第３部材１３ａと、を備える。スラグ流の発生装置１ａでは、第２流路１１４ａの本数は、第１流路１１１ａの本数に１を加えた本数とされる。

【0017】

第１流路１１１ａは、図２及び図３に示したように、一方向に延びる本流路１１２ａと、本流路１１２ａから分岐し、一方向に交差する方向に延びる複数の支流路１１３ａとを備える。同様に、第２流路１１４ａは、一方向に延びる本流路１１５ａと、本流路１１５ａから分岐し、一方向に交差する方向に延びる複数の支流路１１６ａとを備える。第１流路１１１ａの支流路１１３ａの長さは、本流路１１２ａの長さに比して短い形状である。同様に、第２流路１１４ａの支流路１１６ａの長さは、本流路１１５ａの長さに比して短い形状である。第１流路１１１ａの本流路１１２ａと第２流路１１４ａの本流路１１５ａとは、長手方向に延在する部分が、互いに対向するように、平行に配置される。第１流路１１１ａの支流路１１３ａと第２流路１１４ａの支流路１１６ａとは、第１部材１１ａ上では連通することなく、前記一方向に対して交互に配置される構成である。

【0018】

第１流路１１１ａの本流路１１２ａ、第１流路１１１ａの支流路１１３ａ、第２流路１１４ａの本流路１１５ａ、及び第２流路１１４ａの支流路１１６ａは、それぞれ、第１部材１１ａを貫通するスリット状の孔から構成される。第１流路１１１ａの本流路１１２ａの基端部には、第１部材１１aを貫通する円形の孔１１７ａと、第１部材１１ａの一方の面に設けられた凹穴１１８ａとが配される。凹穴１１８ａと円形の孔１１７ａと本流路１１２ａと支流路１１３ａとは、連通している。凹穴１１８ａの一端部は、円形の孔１１７ａと連通する。凹穴１１８ａの他端部は円弧状の形状とされている。凹穴１１８ａと円形の孔１１７ａには、本流路１１２ａに流入する前の液体が一時的に溜める第１の液溜８１ａを構成する。この液溜により、液圧の変化や流量の変化が、緩和されて、本流路内における液圧や流量が変化しにくくなっている。

【0019】

同様に、第２流路１１４ａの本流路１１５ａの基端部には、第１部材１１ａを貫通する円形の孔１１９ａと、第１部材１１ａの一方の面に設けられた凹穴１２０ａとが配される。円形の孔１１９ａと凹穴１２０ａとによって、第２の液溜８２ａが構成される。凹穴１２０ａと円形の孔１１９ａと本流路１１６ａと支流路１１５ａとは、連通している。

【0020】

第１の液溜８１ａと第２の液溜８２ａとは、互いに対向するように、第１部材１１ａに配置される。第１の液溜８１ａから延びる第１流路１１１ａの本流路１１２ａと、第２の液溜８２ａから延びる第２流路１１４ａの本流路１１５ａとは、互いに交差せず、また連通もせず、互いの長辺が向かい合うように配置される。第１流路１１１ａは、その長辺の両側に支流路１１３ａを設けている。第２流路１１４ａは、その長辺の一方にのみ支流路１１６ａを設けている。片側のみに支流路を設けた本流路については、本流路の容積が、以下のようになるようにしている。「片側のみに支流路を設けた本流路１本の容積＝両側に支流路を設けた本流路１本の容積×片側にのみ支流路を設けた本流路１本における支流路の総数÷両側に支流路を設けた本流路１本における支流路の総数」。図３の例では、片側のみに支流路１１６ａを設けた本流路１１５ａの容積は、両側に支流路１１３ａを設けた本流路１１２ａの容積の１/２にしている。このように構成することで、第１流路１１１ａと第２流路１１４ａとから供給される液の混合比の調節と計算とが容易になるようにしている。

【0021】

第２部材１２ａには、図５ないし図８に示したように、第２部材１２ａを貫通するようにスリット孔１２１ａが設けられる。スリット孔１２１ａは、図３及び図４において一点鎖線でスリット孔１２１ａを示したように、交互に配置された第１流路１１１ａの支流路１１３ａと第２流路１１４ａの支流路１１６ａとをスリット孔１２１ａを介して連通させるように、前記一の方向に沿うように配置される。スリット孔１２１ａの本数は、以下のようにすることが好ましい。すなわち、第１流路１１１ａ（本流路１１２ａ）の一方の長辺から対向する本流路１１５ａに向かって分岐する支流路１１３ａの群と、前記第１流路１１１ａ（本流路１１２ａ）に対して対向する第２流路１１４ａ（本流路１１５ａ）の一方の長辺から前記本流路１１２ａに向かって分岐する支流路１１６ａの群とを１組の支流路としたときに、スリット１２ａの本数は、支流路の組数と同数以上にすることが好ましい。図３の例では、一点鎖線で示されるスリットの本数は２であり、支流路の組数も２である。スリット孔１２１ａの長さは、図３に示したように、１組の支流路が設けられる領域の長さと同等以上とされている。この構成によれば、全ての支流路から流出する液体をスリット孔に円滑に流入させて、スラグ流を形成することができる。スリット孔１２１ａの幅方向の長さは、対向する本流路１１２ａ及び１１５ａの間隔よりも小さく構成し、スリット孔１２１ａと本流路１１２ａ及び１１５ａとが連通しないように構成されている。

【0022】

第３部材１３ａは、図７及び図８に示したように、内径が徐々に小さくなるテーパー部１３２ａを有する略円錐状の空間を有する第３流路１３１ａを備える。テーパー部１３２ａは、テーパー部１３２ａの内径が大きな部分は上流に配置され、テーパー部１３２ａの内径が小さな部分は下流に配置される形状である。具体的には、後述する比較的に小径の貫通孔を除いた形状は、円錐台形状とされる。後述するように、スラグ流の発生装置１ａに導入された液体は、スリット孔１２１ａから排出され、テーパー部１３２ａへと流入する。図８の例では、第３部材１３ａの下端部に配されたテーパー部１３２ａの開口部１３３ａが上流に位置し、テーパー部１３２ａの上端部に配された液体の排出用の開口部１３４ａが下流に位置する。テーパー部１３２ａは、表面に凹凸のない円滑な傾斜面で構成される。

【0023】

図８に示したように、テーパー部１３２ａの上流の端部における開口部１３３ａの内径は、スリット孔１２１ａを全て包含する大きさとされる。テーパー部１３２ａは、円筒状の貫通孔１３５ａに連通しており、貫通孔１３５ａは、円筒形の貫通孔からなる排出用の流路９７の接続部１３６ａに連通する。貫通孔１３５ａは、テーパー部１３２ａの下流部と同一の内径を有する形状である。

【0024】

テーパー部１３２ａを有する略円錐状の空間は、貫通孔１３６ａよりも内径が比較的に小さい円筒状の貫通孔１３５ａにより連通する。テーパー部１３２ａを有する略円錐状の空間は、内面に角がなく、スリット孔１２１ａから流出した混合液において乱流を生じさせにくい。これにより、液体の排出用の流路９７において、スラグ流が生じやすくなる。また、テーパー部１３２ａを有する略円錐状の空間と、比較的に内径が小さい円筒状の貫通孔１３５ａとの角度の変化は、テーパー部１３２ａの斜辺により、比較的に小さくなるように、抑えられている。これによって、乱流がより生じにくくなり、液体の排出用の流路９７において、スラグ流がより生じやすくなる。なお、貫通孔１３５ａの内径は、スリット孔１２１ａの長手方向の長さよりも小さい。

【0025】

液体の排出用の流路９７の端部には、フェラルと呼ばれる弾性樹脂で構成された貫通孔を有するシーリング部９２と、螺子部９３１と摘み部９３２とを有し、貫通孔を備える操作部９３とが嵌められている。シーリング部９２は、下流に向かって外径が小さくなる第１テーパー部を有する形状である。操作部９３は、シーリング部９２よりも下流側に配置され、貫通孔の下端部の内面には下流に向かって外径が小さくなる第２テーパー部を備える。前記摘み部９３２は、螺子部９３１よりも径の大きな円筒状の部分として構成される。

【0026】

前記接続部１３６ａは、円筒の内面に螺子溝が設けられた構成である。ユーザーは、前記操作部９３の摘み部９３２を手指で摘まみ、螺子部９３１を前記接続部１３６ａの螺子溝に螺合させる。前記操作部９３の第２テーパー部が、前記シーリング部９２の第１テーパー部に接面して、操作部９３が下降する方向に加わる力を、前記流路９７を径方向に向かって内側に締め付ける力に変換する。これにより、排出用の流路９７をテーパー部１３２ａに連通させ、かつ液密な状態で、排出用の流路９７の端部を第３部材１３ａに対して固定する。

【0027】

排出用の流路９７は、流路の内面が疎水性又は親水性のものを使用することができる。例えば、ＰＴＦＥ、ＰＦＡなどのフッ素樹脂などを含む可撓性の素材、ガラスなどの硬質の素材で構成された管を使用することができる。排出用の流路は、硬質の素材で構成してもよいが、可撓性を有する素材で構成すれば、装置１ａの取り回しがよくなるので好ましい。

【0028】

本実施形態のスラグ流の発生装置１ａは、第１の液体を流通させる第４流路１４１ａと、第２の液体を流通させる第５流路１４２ａとを有する第４部材１４ａを備える。第４流路１４１ａは、第１部材１１ａに設けられた第１流路１１１ａと連通する。第５流路１４２ａは、第１部材１１ａに設けられた第２流路１１４ａと連通する。第４部材１４ａには、第４流路１４１ａと連通する注入用の流路の接続部１４３ａと、第５流路１４２ａと連通する注入用の流路の接続部１４４ａとが設けられている。前記接続部１４３ａ及び１４４ａには、注入用の流路が接続される。接続部１４３ａ及び１４４ａは、円筒形状の孔から構成され、内周面に螺子溝が配される形状である。注入用の流路の末端に設けられた螺子部を、前記螺子溝に螺合させることで、注入用の流路を接続する。前記操作部９３と同様の構成により、注入用の流路を接続してもよい。注入用の流路には、シリンジポンプなどの小型のポンプにより、混合又は化学反応を生じさせるべき所望の液体が供給される。

【0029】

第４流路１４１ａ、及び第５流路１４２ａは、第４部材１４ａの側面と第４部材１４ａの上面に開口部が設けられており、側面の開口部と上面の開口部とを連結する屈曲した部分を有する形状である。第４部材１４ａの側面から液体をスラグ流の発生装置１ａの内部に注入する構成となっている。このため、第４部材１４ａの底面が、例えば、実験台に接するようにスラグ流の発生装置１ａを実験台に置いた状態で、スラグ流の発生装置１ａを使用することができる。

【0030】

本実施形態のスラグ流の発生装置１ａでは、上記の第１部材１１ａの上に、第２部材１２ａが第１部材１１ａに接するように積層される。第２部材１２ａの上に、第３部材１３ａが第２部材に接するように積層される。上記の第１部材１１ａの下には、第４部材１４ａが第１部材１１ａと接するように積層される。これにより、第５流路１４２ａと第２流路１１４ａとが連通し、第４流路１４１ａと第１流路１１１ａとが連通し、第１流路１１１ａと第２流路１１４ａとスリット孔１２１ａとが連通し、スリット孔１２１ａと第３流路１３１ａとが連通する。

【0031】

第１部材１１ａ、第２部材１２ａ、第３部材１３ａ、及び第４部材１４ａは、図１に示したように、それぞれの部材に設けられた貫通孔に雄螺子９１を挿通して、雄螺子９１と第４部材１４ａに設けられた雌螺子とを螺合することにより、積層された状態で固定される。図１の例では、各部材を重ね合わせる際に、各部材の位置を定めやすくするために、位置決め用の棒状の部材１０２が複数本設けられている。当該部材１０２は、第１部材１１ａ、第２部材１２ａ、第３部材１３ａ、及び第４部材１４ａに設けられた貫通孔又は凹穴に挿通される。

【0032】

第４部材１４ａと第１部材１１ａとの間、第１部材１１ａと第２部材１２ａとの間、第２部材１２ａと第３部材１３ａとの間には、それぞれ、環状の弾性材から構成されるシール材が配される。第４部材１４ａと第１部材１１ａとの間に配されるシール材９４は、第４流路１４１ａ、第５流路１４２ａ、第１流路１１１ａ、貫通孔１１７ａ、凹穴１１８ａ、第２流路１１４ａ、貫通孔１１９ａ、及び凹穴１２０ａ、それぞれの開口部の全てを、その円周内に包含するように配置される。第１部材１１ａと第２部材１２ａとの間に配されるシール材９５は、スリット孔１２１ａ、第１流路１１１ａ、貫通孔１１７ａ、第２流路１１４ａ、及び貫通孔１１９ａ、それぞれの開口部の全てを、その円周内に包含するように配置される。第２部材１２ａと第３部材１３ａとの間に配されるシール材９６は、スリット孔１２１ａ、及び第３流路１３１ａの開口部１３３ａ、それぞれの開口部の全てを、その円周内に包含するように配置される。このようにすることにより、スリット孔１２１ａから流出した混合液の流れがテーパー部１３２ａの端部の角によって妨げられず、液密な状態で、よりスラグ流が形成されやすくなる。第４部材１４ａの上面、第１部材１１ａの上面、及び第３部材１３ａの下面には、各シール材を納める凹溝が形成されている。

【0033】

本実施形態のスラグ流の発生装置１ａでは、第４流路１４１ａに流入した第１の液体は、第１流路１１１ａの本流路１１２ａ及び複数の支流路１１３ａを経て、スリット孔１２１ａから流出する。第５流路１４２ａに流入した第２の液体は、第２流路１１４ａの本流路１１５ａ及び複数の支流路１１６ａを経て、スリット孔１２１ａから流出する。第１流路１１１ａの支流路１１３ａと第２流路１１４ａの支流路１１６ａとは、スリット孔１２１ａが延びる一の方向に交互に配置されている。詳細な機構は不明であるが、第１流路１１１ａの支流路１１３ａからスリット孔１２１ａに第１の液体が流出し、第２流路１１４ａの支流路１１６ａからスリット孔１２１ａに第２の液体が流出する過程で、スラグ流が形成されると推測される。第３の流路１３１ａの内部は、テーパー面となっているため、形成されるスラグ流が破壊されることなく、そのまま、排出用の流路へと流入すると推測される。

【0034】

上述の通り、スラグ流においては、スラグ内に循環流が形成される。このため、第１の液体内、又は第２の液体内に所望の物質を複数添加しておけば、スラグ内で複数の物質を効率よく混合することができる。また、上述の通り、スラグ流においては、スラグを構成する液体の界面において物質の移動が促進される。例えば、第１の液体及び第２の液体のうち一方の液体に含まれる物質を、他方の液体に効率的に移動させることができる。これを利用して、所望の物質を抽出することができる。

【0035】

［第２実施系体］
第２実施形態に係るスラグ流の発生装置１ｂは、図９及び図１０に示したように、第１部材の構成と、第２部材の構成とが、第１実施形態に係るスラグ流の発生装置１ａとは、異なる。その他の点では、第２実施形態に係るスラグ流の発生装置１ｂの構成は、第１実施形態に係るスラグ流の発生装置１ａの構成と同様である。第１実施形態に係る装置と、第２実施形態に係る装置とで共通する構成については、図面において同じ符号を使用する（後述する第３実施形態、比較例１についても同様である）。

【0036】

図９に示したように、本実施形態の第１部材１１ｂは、計２本の第１流路１１１ｂと、計３本の第２流路１１４ｂとを備える。そして、第１の液溜８１ｂには、２本の第１流路１１１ｂの基端部が連通する。第２の液溜８２ｂには、３本の第２流路１１４ｂの基端部が連通する。第１の液溜８１ｂ、及び第２の液溜ｂの構成は、第１実施形態に係るスラグ流の発生装置１ａの第１の液溜８１ａ、及び第２の液溜８２ａの構成と、基本的に同様の構成であり、図９に記載の通り、円形の孔１１７ｂ及び１１９ｂの数と、凹穴１１８ｂ及び１２０ｂの容量が異なる。

【0037】

第２部材１２ｂは、図１０に示したように、スリット孔１２１ｂの本数が４本である。図９に示したように、支流路１１６ｂの組数も４である。なお、支流路１１３ｂ、１１６ｂの本数は、本流路１１２ｂ、１１５ｂ一本につき、４本である。

【0038】

本実施形態の装置では、第１流路１１１ｂ、第２流路１１４ｂ、及びスリット孔１２１ｂの長さが、第１実施形態の装置に比して、長く構成されている。テーパー部１３２ａを有する略円錐状の空間内に、スリット孔１２１ｂは包含される。スリット孔１２１ｂによって、スリット孔１２１ｂから流出した混合液は、排出用の流路９７に導かれるため、乱流が生じにくく、スラグ流が発生しやすい状態とされる。

【0039】

第１流路、又は第２流路の本数は、特に限定されず、単位時間当たり流路を流れる液量、すなわち流量に応じて、適宜定めることができる。支流路の数も、特に限定されず、求められる流量に応じて、適宜定めることができる。

【0040】

上記の実施形態に係るスラグ流の発生装置１ａ、１ｂでは、第１部材、第２部材、第３部材、及び第４部材は、四角のうちの一つが斜めに角取された、直方体として構成される。そのうち、第１部材１１ａ及び第２部材については、厚みの薄い板状である。角取部９７を設けることによって、第１部材１１ａ、第２部材、第３部材、及び第４部材１４を積層する際に、表裏面の取り違えや嵌め間違いを防ぐことができる。

【0041】

上記の実施形態に係るスラグ流の発生装置１ａ、１ｂでは、第１部材１１ａ、１１ｂに設けられる第１流路１１１ａ、１１１ｂと第２流路１１４ａ、１１４ｂと、第２部材１２ａ、１２ｂに設けられたスリット孔１２１ａ、１２１ｂとを貫通孔で構成している。そして、第４部材１４ａを第１部材１１ａの下面に積層することで、第４部材１４ａの上面が第１部材１１ａの下面に接した状態となり、第１流路１１１ａ、１１１ｂと第２流路１１４ａ、１１４ｂから液体が漏出しないように閉じた構成としている。このような構成では、第１流路１１１ａ、１１１ｂと、第２流路１１４ａ、１１４ｂと、スリット孔１２１ａ、１２１ｂとを、例えば、ワイヤを利用した放電加工により、成形することができる。このような加工方法によれば、第１流路、第２流路、及びスリット孔の寸法を微細化して、スラグ流の発生装置を小規模化することができる。

【0042】

［第３実施形態］
上記の実施形態に係るスラグ流の発生装置１ａ、１ｂは、図１１に示したように、第４部材１４ａを備えるが、第４部材１４ａは省略し、第３部材に設けられた第１流路１１１ａ及び１１１ｂと、第２流路１１４ａ及び１１４ｂとを、スリット状の貫通孔ではなく、底部を有する凹溝としたスラグ流の発生装置１ｃとしてもよい。すなわち、本流路と支流路１１３ｃ及び１１６ｃを、底部を有する凹溝とすることにより、第３部材から装置内に注入した液が漏れ出すことがなくなる。これにより、スラグ流の発生装置を構成する部材の数を減らして、スラグ流の発生装置１ｃの組み立て又は分解を簡素化することができるし、軽量化を図ることができる。

【0043】

［第４実施形態］
第４実施形態に係るスラグ流の発生装置１ｄは、第１部材の構成のみが、第２実施形態に係るスラグ流の発生装置１ｂとは、異なる。その他の点では、第４実施形態に係るスラグ流の発生装置１ｄの構成は、第２実施形態に係るスラグ流の発生装置１ｂの構成と同様である。第４実施形態に係る装置と、第２実施形態に係る装置とで共通する構成については、図面において同じ符号を使用する

【0044】

第４実施形態に係るスラグ流の発生装置１ｄは、図１２に示したように、第１流路１１１ｄ（本流路１１２ｄ）の片側に一方向に沿って、複数本の支流路１１２ａを一組にして配置した構成である。同様に、第２流路１１４ｄ（本流路１１５ｄ）の片側に一方向に沿って、複数本の支流路１１６ｄを一組にして配置した構成である。対向する本流路１１２ｄ及び１１６ｄにおいて、一組の支流路１１３ｄと一組の支流路１１６ｄとが、前記一方向に沿って交互に配置される。「第１流路の支流路と第２流路の支流路とは、第１部材上では連通することなく、前記一方向に対して交互に配置される構成」には、一組の支流路と対向する本流路から分岐する一組の支流路とが、前記一方向に沿って交互に配置される構成が含まれるものとする。

【0045】

［変形例］

【0046】

第１部材、第２部材、第３部材、又は第４部材は、直方体状に限定されず、円柱状、立方体状など任意の形状にすることができる。

【0047】

第１部材、又は第２部材は、厚みの薄い板状に限定されず、反応時間、滞留時間を長くとる目的で、厚みを大きく構成してもよい。

【0048】

図８に示したように、テーパー部の傾斜角度θは、２～４５°とすることが好ましく、２～１０°とすることがより好ましく、２～６°とすることがさらに好ましい。上記の傾斜角度θは、円筒形の貫通孔の円筒内面から延在する鉛直線を基準とする。

【0049】

第１部材、第２部材、第３部材、及び第４部材は、装置内に流入させる液体に応じて、構成素材を適宜変更することができる。例えば、耐食性に優れた金属、合成樹脂、ガラス、セラミクスなどで構成することができる。そのような金属としては、ハステロイ（登録商標）の名で知られるニッケル合金、ステンレス鋼などが挙げられる。

【実施例0050】

以下、本発明の実施例を挙げて、具体的に説明する。以下に示す実施例は、一例にすぎず、本発明の技術的範囲はこれに限定されるものではない。

【0051】

［実施例１］
上記のスラグ流の発生装置１ａの使用例について、以下、説明する。以下の使用例では、上記の第１実施形態に係るスラグ流の発生装置１ａを使用して、第４流路１４１ａから疎水性の液体としてドデカンを供給し、第５流路１４２ａから親水性の液体として水を供給する。なお、第４流路１４１ａから親水性の液体を供給し、第５流路１４２ａから疎水性の液体を供給するように変更してもよい。

【0052】

注入用の流路の接続部１４３ａに接続されたシリンジポンプとＰＴＦＥ製のチューブを介して、第４流路１４１ａにドデカン液を供給した。注入用の流路の接続部１４４ａに接続されたシリンジポンプとＥＦＦＥ製のチューブを介して、第５流路１４２ａに水を供給した。ドデカン液と水との混合比率は１：１である。第４流路に流入したドデカン液は第１流路１１１ａの本流路１１２ａ及び支流路１１３ａを経てスリット孔１２１ａへと流出する。第５流路１４２ａに流入した水は第２流路１１４ａの本流路１１５ａ及び支流路１１６ａを経てスリット孔１２１ａへ流出する。スリット孔１２１ａで、水とドデカン液とは混合されて、テーパー部１３２ａを経て、排出用の流路の接続部１３６ａに固定された、ＰＴＦＥ製のチューブ（流路９７）へと流入する。ＰＴＦＥのチューブの端部は、三角フラスコの口に差し込まれており、混合液は三角フラスコ内に排出される。

【0053】

図１４に示したように、実施例１のスラグ流の発生装置１ａによれば、スラグ流の発生装置１ａに接続された排出用のチューブにおいて、水とドデカン液とによるスラグ流が形成されていることが確認された。

【0054】

［比較例１］
比較のために、図１３に示した構成を有するスラグ流の発生装置１ｅを使用して、水とドデカン液とを混合する実験を行った。比較例１に係るスラグ流の発生装置１ｄは、図１３の断面図に示したように、第３部材１３ｅの構成のみが上記の第１実施形態に係るスラグ流の発生装置１ａとは異なる。第１実施形態に係るスラグ流の発生装置１ａでは、スリット孔１２１ａから流出した混合液は、テーパー部１３２ａを有する第３流路１３１ａに流入する構成としたが、比較例１に係るスラグ流の発生装置１ｅでは、スリット孔１２１ａから流出した混合液は、貯留部１３２ｅに流入し、貯留部１３２ｅと円筒形の貫通孔１３５ｅとを連結する比較的に小径の円筒状の孔を経て、円筒形の貫通孔１３５ｅに連通する排出用の流路の接続部１３６ａに接続された、ＰＴＦＥ製のチューブを経て三角フラスコ内へ排出される。貯留部１３２ｅは、非円錐状であり、断面形状が扁平であり、上側から見ると複数の細幅かつ方形の流路が左右に延びる形状である。貯留部１３２ｄと前記小径の円筒状の孔とがなす角度は、９０°に近い形状である。なお、比較例１のスラグ流の発生装置１ｅの構成は、上記の点を除いて、第１実施形態に係るスラグ流の発生装置と同様である。

【0055】

比較例１のスラグ流の発生装置１ｄでは、スラグ流の発生装置１ｄに接続された排出用のチューブにおいて、スラグ流が形成されにくかった。すなわち、スラグ流の油滴と水滴との間隔があいたり、油滴と水滴の間隔が不均一になったり、油滴と水滴との界面が不明瞭になったりすることがあった。

【0056】

以上のように、本発明のスラグ流の発生装置は、スラグ流の形成に適した装置であることがわかる。

【符号の説明】

【0057】

１１ａ 第１部材
１１１ａ 第１流路
１１４ａ 第２流路
１２１ａ スリット孔
１２ａ 第２部材
１１２ａ 本流路
１１３ａ 支流路
１１５ａ 本流路
１１６ａ 支流路
１３１ａ 第３流路
１３ａ 第３部材
１３２ａ テーパー部
９１ 排出用の流路
１３６ａ 接続部
１１ｂ 第１部材
１１１ｂ 第１流路
１１４ｂ 第２流路
１２１ｂ スリット孔
１２ｂ 第２部材
１１２ｂ 本流路
１１３ｂ 支流路
１１５ｂ 本流路
１１６ｂ 支流路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】