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JP2024117451A - Micromixers and micromixer elements - Google Patents

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JP2024117451A JP2023023563A JP2023023563A JP2024117451A JP 2024117451 A JP2024117451 A JP 2024117451A JP 2023023563 A JP2023023563 A JP 2023023563A JP 2023023563 A JP2023023563 A JP 2023023563A JP 2024117451 A JP2024117451 A JP 2024117451A
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micromixer
passage
mixing
passages
supply
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克敏 田中
敦 中嶋
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Shibaura Machine Co Ltd
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Shibaura Machine Co Ltd
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Abstract

【課題】多種多量の流体混合に対して設置スペースおよび製造コストを抑制できるマイクロミキサーおよびマイクロミキサーエレメントを提供する。【解決手段】本体ブロック10と、本体ブロック10に組み込まれるマイクロミキサーエレメント20とを有し、マイクロミキサーエレメント20には、第1流体が供給される第1分岐通路と第2流体が供給される第2分岐通路とが交互に配置された混合区画23,23Aが複数形成され、本体ブロック10には、混合区画23,23Aの外で第1分岐通路に連通する第1供給通路31,31Aと、混合区画23,23Aの外で第2分岐通路に連通する第2供給通路32、32Aと、混合区画23,23Aで第1分岐通路および第2分岐通路に連通するミキシング通路33,33Aとが形成され、第1供給通路31,31A、第2供給通路32,32A、およびミキシング通路33,33Aが、混合区画23,23Aごとに複数形成される。【選択図】図5[Problem] To provide a micromixer and a micromixer element that can reduce installation space and manufacturing costs when mixing a large amount of various fluids. [Solution] The micromixer element 20 has a main body block 10 and a micromixer element 20 incorporated in the main body block 10, the micromixer element 20 has a plurality of mixing sections 23, 23A in which a first branch passage to which a first fluid is supplied and a second branch passage to which a second fluid is supplied are arranged alternately, the main body block 10 has a first supply passage 31, 31A communicating with the first branch passage outside the mixing section 23, 23A, a second supply passage 32, 32A communicating with the second branch passage outside the mixing section 23, 23A, and a mixing passage 33, 33A communicating with the first branch passage and the second branch passage in the mixing section 23, 23A, and a plurality of first supply passages 31, 31A, second supply passages 32, 32A, and mixing passages 33, 33A are formed for each mixing section 23, 23A. [Selected figure] Figure 5

Description

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およびマイクロミキサーエレメントに関する。 The present invention relates to a micromixer and a micromixer element for precisely mixing multiple fluids.

複数の流体を精密に混合するために、エレメントに形成された交互溝により微細な交互層流を形成するマイクロミキサーが用いられている。
そして、交互溝のさらなる微少化および通路内面の平滑化の要望に対して、これを実現す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が、本願出願人により開発されている(特許文献1~3参照)。
In order to precisely mix a plurality of fluids, a micromixer is used which creates fine alternating laminar flows by means of alternating grooves formed in an element.
In response to the demand for further miniaturization of the alternating grooves and smoothing of the inner surfaces of the passages, the applicant of the present application has developed a micromixer, a micromixer element, and a manufacturing method thereof that realize this (see Patent Documents 1 to 3).

特許文献1では、エレメントが3枚の板材で構成され、各板材の上面に所定のピッチで多数の溝が形成されており、3枚の板材を重ね合わせることでエレメントの上面に微小かつ平滑な交互溝が得られる。
特許文献2では、各板材に形成する溝の形状を改めることで、2枚の板材でエレメントが構成され、構造および製造が簡素化されている。
特許文献3では、エレメントが分岐通路の方向に沿った多数の板材を積層して構成され、各板材の重ね合わせ面に凹部を形成しておくことで、積層した際に凹部により交互溝が構成される。
In Patent Document 1, the element is composed of three plate materials, and a number of grooves are formed at a predetermined pitch on the upper surface of each plate material, and by stacking the three plate materials together, tiny, smooth alternating grooves are obtained on the upper surface of the element.
In Patent Document 2, the shape of the grooves formed in each plate is modified so that the element is composed of two plates, thereby simplifying the structure and manufacturing.
In Patent Document 3, the element is constructed by stacking a large number of plate materials aligned in the direction of the branch passage, and recesses are formed on the overlapping surfaces of each plate material, so that alternating grooves are formed by the recesses when the plates are stacked.

特許第5864236号公報Patent No. 5864236 特許第6006969号公報Patent No. 6006969 特開2017-148796号公報JP 2017-148796 A

前述した特許文献1~3のマイクロミキサーおよびエレメントでは、混合するための流路が1系統であり、ミキサー本体には混合すべき2つの流体のポートおよび混合された流体のポートが各1個形成され、エレメントには上面に交互溝が1区画だけであった。
このため、多量の流体の混合や多種の流体の混合に利用する場合、多数のミキサー本体およびエレメントが必要になるとともに、各ポートに接続する配管も多数にわたり、設置スペースの増大や製造コストの増大をまねいていた。
In the micromixers and elements of Patent Documents 1 to 3 described above, there is one flow path for mixing, and the mixer body is formed with one port each for the two fluids to be mixed and the mixed fluid, and the element has only one section of alternating grooves on the upper surface.
For this reason, when mixing a large amount of fluid or a variety of fluids, a large number of mixer bodies and elements are required, and a large number of pipes are also required to connect to each port, resulting in an increase in installation space and manufacturing costs.

本発明の目的は、多種多量の流体混合に対して設置スペースおよび製造コストを抑制できるマイクロミキサーおよびマイクロミキサーエレメントを提供することにある。 The object of the present invention is to provide a micromixer and a micromixer element that can reduce installation space and manufacturing costs when mixing a large amount of a wide variety of fluids.

本発明のマイクロミキサーは、本体ブロックと、前記本体ブロックに組み込まれるマイクロミキサーエレメントとを有し、前記マイクロミキサーエレメントには、第1流体が供給される第1分岐通路と第2流体が供給される第2分岐通路とが交互に配置された混合区画が複数形成され、前記本体ブロックには、前記混合区画の外で前記第1分岐通路に連通する第1供給通路と、前記混合区画の外で前記第2分岐通路に連通する第2供給通路と、前記混合区画の前記第1分岐通路および前記第2分岐通路に連通するミキシング通路と、が形成され、前記第1供給通路、前記第2供給通路、および前記ミキシング通路が、前記混合区画ごとに複数形成されている。 The micromixer of the present invention has a main body block and a micromixer element incorporated in the main body block. The micromixer element has a plurality of mixing compartments in which a first branch passage to which a first fluid is supplied and a second branch passage to which a second fluid is supplied are arranged alternately. The main body block has a first supply passage communicating with the first branch passage outside the mixing compartment, a second supply passage communicating with the second branch passage outside the mixing compartment, and a mixing passage communicating with the first branch passage and the second branch passage of the mixing compartment. A plurality of the first supply passages, the second supply passages, and the mixing passages are formed for each mixing compartment.

このような本発明では、第1流体が本体ブロックの第1供給通路からマイクロミキサーエレメントの第1分岐通路に供給され、第2流体が本体ブロックの第2供給通路からマイクロミキサーエレメントの第2分岐通路に供給される。これらの流体は、第1分岐通路と第2分岐通路とが交互溝となる混合区画において微細な交互層流として混合され、本体ブロックのミキシング通路から取り出される。
本発明においては、このようなミキシング系統(第1分岐通路、第2分岐通路、混合区画)が、1つのマイクロミキサーに複数形成されるため、多量の流体の混合や多種の流体の混合に利用する場合でも、必要なマイクロミキサーの数を削減できる。併せて、マイクロミキサーの各ポートに接続する配管の数も削減でき、これにより設置スペースの増大や製造コストの増大を回避できる。
In the present invention, a first fluid is supplied from a first supply passage in the main body block to a first branch passage in the micromixer element, and a second fluid is supplied from a second supply passage in the main body block to a second branch passage in the micromixer element. These fluids are mixed as fine alternating laminar flows in a mixing section in which the first branch passage and the second branch passage form alternating grooves, and are taken out from a mixing passage in the main body block.
In the present invention, since a plurality of such mixing systems (first branch passage, second branch passage, mixing section) are formed in one micromixer, the number of micromixers required can be reduced even when used to mix a large amount of fluid or a variety of fluids. In addition, the number of pipes connected to each port of the micromixer can also be reduced, thereby avoiding an increase in installation space and manufacturing costs.

本発明のマイクロミキサーにおいて、複数の前記第1供給通路どうしを互いに連通する第1連通路と、複数の前記第2供給通路どうしを互いに連通する第2連通路と、複数の前記ミキシング通路どうしを互いに連通する第3連通路と、の少なくともいずれかを有することが好ましい。 In the micromixer of the present invention, it is preferable to have at least one of a first communication passage that connects the multiple first supply passages to each other, a second communication passage that connects the multiple second supply passages to each other, and a third communication passage that connects the multiple mixing passages to each other.

このような本発明では、本体ブロックおよびマイクロミキサーエレメントに複数のミキシング系統を設ける場合でも、本体ブロックの外面に形成されるポートの数を削減できる。例えば、複数の第1供給通路を互いに連通させることで、1つのポートで複数の第1供給通路に第1流体を供給でき、第2供給通路およびミキシング通路についても同様である。その結果、マイクロミキサーのポートの数を削減でき、各ポートに接続する配管の数も削減でき、これにより設置スペースの増大や製造コストの増大を回避できる。 In this invention, even when multiple mixing systems are provided in the main body block and the micromixer element, the number of ports formed on the outer surface of the main body block can be reduced. For example, by interconnecting multiple first supply passages, a single port can supply the first fluid to multiple first supply passages, and the same applies to the second supply passages and the mixing passages. As a result, the number of ports in the micromixer can be reduced, and the number of pipes connected to each port can also be reduced, thereby avoiding increases in installation space and manufacturing costs.

本発明のマイクロミキサーエレメントは、本体ブロックに組み込まれてマイクロミキサーを形成するマイクロミキサーエレメントであって、第1流体が供給される第1分岐通路と第2流体が供給される第2分岐通路とが交互に配置された混合区画が複数形成されている。
このような本発明のマイクロミキサーエレメントでは、前述した本発明のマイクロミキサーの本体ブロックに組み込むことで、前述した本発明のマイクロミキサーの効果を得ることができる。
The micromixer element of the present invention is a micromixer element that is incorporated into a main body block to form a micromixer, and has a plurality of mixing compartments in which first branch passages to which a first fluid is supplied and second branch passages to which a second fluid is supplied are alternately arranged.
By incorporating such a micromixer element of the present invention into the main body block of the micromixer of the present invention described above, the effects of the micromixer of the present invention described above can be obtained.

本発明のマイクロミキサーエレメントにおいて、一対の外面および各外面を接続する複数の側面を有する基材を有し、複数の前記混合区画が前記基材の異なる側面に形成され、
前記基材には、前記混合区画の外で前記第1分岐通路どうしを互いに連通する第1連通部と、前記混合区画の外で前記第2分岐通路どうしを互いに連通する第2連通部と、複数の前記混合区画どうしを互いに連通する第3連通部と、の少なくともいずれかを有することが好ましい。
In the micro-mixer element of the present invention, a substrate having a pair of outer surfaces and a plurality of side surfaces connecting each of the outer surfaces is provided, and a plurality of the mixing compartments are formed on different side surfaces of the substrate,
It is preferable that the base material has at least one of a first communication portion that connects the first branch passages to each other outside the mixing compartment, a second communication portion that connects the second branch passages to each other outside the mixing compartment, and a third communication portion that connects a plurality of the mixing compartments to each other.

このような本発明では、本体ブロックおよびマイクロミキサーエレメントに複数のミキシング系統を設ける場合でも、本体ブロックの外面に形成されるポートの数を削減できる。例えば、複数の混合区画に至る第1分岐通路どうしを互いに連通させることで、1つのポートで複数の混合区画の第1分岐通路に第1流体を供給でき、第2分岐通路および混合区画についても同様である。その結果、マイクロミキサーのポートの数を削減でき、各ポートに接続する配管の数も削減でき、これにより設置スペースの増大や製造コストの増大を回避できる。 In this invention, even when multiple mixing systems are provided in the main body block and the micromixer element, the number of ports formed on the outer surface of the main body block can be reduced. For example, by interconnecting the first branch passages leading to multiple mixing compartments, a single port can supply the first fluid to the first branch passages of multiple mixing compartments, and the same applies to the second branch passages and mixing compartments. As a result, the number of ports in the micromixer can be reduced, and the number of pipes connected to each port can also be reduced, thereby avoiding increases in installation space and manufacturing costs.

本発明によれば、多種多量の流体混合に対して設置スペースおよび製造コストを抑制できるマイクロミキサーおよびマイクロミキサーエレメントを提供できる。 The present invention provides a micromixer and a micromixer element that can reduce installation space and manufacturing costs when mixing a large amount of a wide variety of fluids.

本発明の第1実施形態のマイクロミキサーを示す斜視図。1 is a perspective view showing a micro mixer according to a first embodiment of the present invention; 前記第1実施形態のマイクロミキサーを示す他の角度から見た斜視図。FIG. 4 is a perspective view showing the micromixer of the first embodiment as viewed from another angle. 前記第1実施形態のマイクロミキサーの内部構造を示す縦断面図。FIG. 2 is a vertical cross-sectional view showing an internal structure of the micromixer of the first embodiment. 前記第1実施形態のマイクロミキサーの内部構造を示す他の部分の縦断面図。FIG. 4 is a vertical cross-sectional view of another portion showing the internal structure of the micromixer of the first embodiment. 前記第1実施形態のマイクロミキサーのエレメント部分を示す縦断面図。FIG. 2 is a vertical cross-sectional view showing an element portion of the micromixer according to the first embodiment. 前記第1実施形態のマイクロミキサーのエレメント部分を示す他の方向の縦断面図。FIG. 4 is a vertical cross-sectional view showing an element portion of the micromixer of the first embodiment in another direction. 前記第1実施形態のマイクロミキサーのエレメント部分を示す平断面図。FIG. 2 is a cross-sectional plan view showing an element portion of the micromixer according to the first embodiment. 前記第1実施形態のマイクロミキサーのエレメント部分を示す他の部分の平面図。FIG. 4 is a plan view showing another portion of the element portion of the micromixer according to the first embodiment. 前記第1実施形態のマイクロミキサーエレメントを示す斜視図。FIG. 2 is a perspective view showing the micro mixer element of the first embodiment. 前記第1実施形態のマイクロミキサーエレメントを示す拡大正面図。FIG. 2 is an enlarged front view showing the micro mixer element of the first embodiment. 前記第1実施形態のマイクロミキサーエレメントを示す拡大平面図。FIG. 2 is an enlarged plan view showing the micro mixer element of the first embodiment. 前記第1実施形態のマイクロミキサーエレメントを示す拡大断面図。FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing the micro-mixer element of the first embodiment. 前記第1実施形態のマイクロミキサーエレメントを示す拡大分解斜視図。FIG. 2 is an enlarged exploded perspective view showing the micro-mixer element of the first embodiment. 前記第1実施形態のマイクロミキサーエレメントの貫通溝の加工を示す断面図。FIG. 4 is a cross-sectional view showing processing of a through groove of the micromixer element of the first embodiment. 前記第1実施形態のマイクロミキサーエレメントの中途溝の加工を示す断面図。FIG. 4 is a cross-sectional view showing processing of a midway groove of the micro-mixer element of the first embodiment. 本発明の第2実施形態のマイクロミキサーのエレメント部分を示す縦断面図。FIG. 5 is a vertical cross-sectional view showing an element portion of a micromixer according to a second embodiment of the present invention. 前記第2実施形態のマイクロミキサーエレメントを示す斜視図。FIG. 5 is a perspective view showing the micro mixer element of the second embodiment. 本発明の第3実施形態のマイクロミキサーのエレメント部分を示す縦断面図。FIG. 11 is a vertical cross-sectional view showing an element portion of a micromixer according to a third embodiment of the present invention. 前記第3実施形態のマイクロミキサーのエレメント部分を示す他の方向の縦断面図。FIG. 11 is a vertical cross-sectional view showing an element portion of the micromixer according to the third embodiment in another direction. 前記第3実施形態のマイクロミキサーのエレメント部分を示す平断面図。FIG. 11 is a cross-sectional plan view showing an element portion of the micromixer according to the third embodiment. 前記第3実施形態のマイクロミキサーのエレメント部分を示す他の部分の平面図。FIG. 13 is a plan view showing another portion of the element portion of the micromixer according to the third embodiment. 本発明の第4実施形態のマイクロミキサーのエレメントを示す斜視図。FIG. 13 is a perspective view showing an element of a micromixer according to a fourth embodiment of the present invention. 本発明の他の実施形態のマイクロミキサーエレメントを示す模式図。FIG. 4 is a schematic diagram showing a micro-mixer element according to another embodiment of the present invention. 本発明のさらに他の実施形態のマイクロミキサーエレメントを示す模式図。FIG. 4 is a schematic diagram showing a micro-mixer element according to still another embodiment of the present invention.

〔第1実施形態〕
図1から図15には、本発明の第1実施形態が示されている。
このうち、図1から図4には、本実施形態のマイクロミキサーの本体ブロックの構成が示されている。図5から図8には、本実施形態のマイクロミキサーにおけるエレメントおよびその収容部分の構成が示されている。図9から図15には、本実施形態のマイクロミキサーエレメントが示されている。
First Embodiment
1 to 15 show a first embodiment of the present invention.
Among these, Fig. 1 to Fig. 4 show the configuration of the main body block of the micromixer of this embodiment. Fig. 5 to Fig. 8 show the configuration of the element and its housing part in the micromixer of this embodiment. Fig. 9 to Fig. 15 show the micromixer element of this embodiment.

図1から図4に示すように、本実施形態のマイクロミキサー1は、金属製の本体ブロック10を有する。
図1および図2に示すように、本体ブロック10は、上から第1ブロック11、第2ブロック12、第3ブロック13を積層したものである。各ブロックはハステロイあるいはステンレス鋼などの耐食性を有する金属材料あるいはセラミックス材料から削り出し等の加工により製造される。
As shown in FIGS. 1 to 4, the micromixer 1 of this embodiment has a main body block 10 made of metal.
1 and 2, the main body block 10 is formed by stacking, from the top, a first block 11, a second block 12, and a third block 13. Each block is manufactured by machining, for example, from a corrosion-resistant metal material such as Hastelloy or stainless steel, or a ceramic material.

図2および図3に示すように、第3ブロック13および第2ブロック12は、第3ブロック13の底面から延びるボルト14により連結される。
図4に示されるように、第1ブロック11には上面のボルト孔15Aからボルト15が挿通され、このボルト15は第2ブロック12を貫通して第3ブロック13に螺合されている。
これらのボルト14,15により、第1ブロック11から第3ブロック13までが積層状態で一体化されている。
なお、第1ブロック11から第3ブロック13を積層する際に仮止めあるいは位置合わせを行うために、各ブロックには第3ブロック13の底面から第1ブロック11まで貫通する2本の挿通孔10Aが形成されている。
As shown in FIGS. 2 and 3 , the third block 13 and the second block 12 are connected by a bolt 14 extending from the bottom surface of the third block 13 .
As shown in FIG. 4 , a bolt 15 is inserted into the first block 11 through a bolt hole 15 A on the top surface thereof, and this bolt 15 passes through the second block 12 and is screwed into the third block 13 .
These bolts 14, 15 integrate the first block 11 to the third block 13 in a stacked state.
In addition, in order to temporarily fasten or align the first block 11 to the third block 13 when stacking them, two insertion holes 10A are formed in each block, which penetrate from the bottom surface of the third block 13 to the first block 11.

図5から図8に示すように、本実施形態のマイクロミキサー1は、本体ブロック10内に収容されたマイクロミキサーエレメント20を有する。
詳細は後述するが、マイクロミキサーエレメント20は、一対2枚の板材つまり第1板材21および第2板材22を重ね合わせたものである。
第2ブロック12には、マイクロミキサーエレメント20を収容するために、第2ブロック12の中央を貫通するスリット12Aが形成されている。
As shown in FIGS. 5 to 8, the micromixer 1 of this embodiment has a micromixer element 20 housed in a main body block 10.
Although details will be described later, the micro-mixer element 20 is made up of a pair of plates, that is, a first plate 21 and a second plate 22, which are stacked together.
The second block 12 has a slit 12 A penetrating the center thereof for accommodating the micro-mixer element 20 .

図5に示すように、第2ブロック12の上面(第1ブロック11と接合される面)には、扁平な凹部からなる第1供給通路31および第2供給通路32が形成されており、第2ブロック12の下面(第3ブロック13と接合される面)には、扁平な凹部からなる第1供給通路31Aおよび第2供給通路32Aが形成されている。
上面側の第1供給通路31は、スリット12A内に固定された第1板材21の上端縁(第1ブロック11に近い辺縁)に臨んでおり、上面側の第2供給通路32は、スリット12A内に固定された第2板材22の上端縁(第1ブロック11に近い辺縁)に臨んでいる。
下面側の第1供給通路31Aは、スリット12A内に固定された第1板材21の下端縁(第3ブロック13に近い辺縁)に臨んでおり、下面側の第2供給通路32Aは、スリット12A内に固定された第2板材22の下端縁(第3ブロック13に近い辺縁)に臨んでいる。
As shown in FIG. 5, a first supply passage 31 and a second supply passage 32 each consisting of a flat recess are formed on the upper surface of the second block 12 (the surface that is joined to the first block 11), and a first supply passage 31A and a second supply passage 32A each consisting of a flat recess are formed on the lower surface of the second block 12 (the surface that is joined to the third block 13).
The first supply passage 31 on the upper surface side faces the upper edge (the edge closer to the first block 11) of the first plate material 21 fixed within the slit 12A, and the second supply passage 32 on the upper surface side faces the upper edge (the edge closer to the first block 11) of the second plate material 22 fixed within the slit 12A.
The first supply passage 31A on the underside faces the lower edge (the edge closer to the third block 13) of the first plate material 21 fixed within the slit 12A, and the second supply passage 32A on the underside faces the lower edge (the edge closer to the third block 13) of the second plate material 22 fixed within the slit 12A.

図8に示すように、第1供給通路31および第2供給通路32は、それぞれ平面形状がマイクロミキサーエレメント20に臨む側が拡がった二等辺三角形状とされている。第1供給通路31Aおよび第2供給通路32Aも同様な平面形状とされている。
第2ブロック12には、第1供給通路31,31Aの二等辺三角形状の頂点部分どうしを連通する第1連通路31B、および、第2供給通路32,32Aの二等辺三角形状の頂点部分どうしを連通する第2連通路32Bが形成されている。
これらの第1連通路31Bおよび第2連通路32Bにより、第1供給通路31と第1供給通路31Aとが互いに連通されるとともに、第2供給通路32と第2供給通路32Aとが互いに連通されている。
8, the first supply passage 31 and the second supply passage 32 each have a planar shape of an isosceles triangle that is wider on the side facing the micromixer element 20. The first supply passage 31A and the second supply passage 32A also have a similar planar shape.
The second block 12 is formed with a first communication passage 31B that connects the apex portions of the isosceles triangle shapes of the first supply passages 31, 31A, and a second communication passage 32B that connects the apex portions of the isosceles triangle shapes of the second supply passages 32, 32A.
The first communication passage 31B and the second communication passage 32B allow the first supply passage 31 and the first supply passage 31A to communicate with each other, and also allow the second supply passage 32 and the second supply passage 32A to communicate with each other.

図5および図1に示すように、第1ブロック11には、前述した第1供給通路31および第2供給通路32の二等辺三角形状の頂点部分(第1連通路31Bおよび第2連通路32Bの開口に対向する位置)に連通する流入ポート16,17が形成されている。
流入ポート16は、第1ブロック11の上面に形成された傾斜部16Aに開口され、外部からの図示しない第1流体配管が接続され、これにより第1流体が第1供給通路31,31Aに供給される。
流入ポート17は、第1ブロック11の上面に形成された傾斜部17Aに開口され、外部からの図示しない第2流体配管が接続され、これにより第2流体が第2供給通路32,32Aに供給される。
As shown in Figures 5 and 1, the first block 11 is formed with inlet ports 16, 17 which communicate with the apex portions of the isosceles triangle shapes of the first supply passage 31 and the second supply passage 32 (positions facing the openings of the first communication passage 31B and the second communication passage 32B).
The inlet port 16 opens into an inclined portion 16A formed on the upper surface of the first block 11, and is connected to a first fluid piping (not shown) from the outside, thereby supplying the first fluid to the first supply passages 31, 31A.
The inlet port 17 opens into an inclined portion 17A formed on the upper surface of the first block 11, and is connected to a second fluid piping (not shown) from the outside, thereby supplying the second fluid to the second supply passages 32, 32A.

図5および図6に示すように、第1ブロック11の下面側には、マイクロミキサーエレメント20の第1板材21および第2板材22の互いに接合された部分に臨むミキシング通路33が形成されている。ミキシング通路33は、上方に向かって二等辺三角形状に縮小し、その頂点は第1ブロック11の上面中央に形成された流出ポート18に連通されている。
同様に、第3ブロック13の上面側には、マイクロミキサーエレメント20の第1板材21および第2板材22の互いに接合された部分に臨むミキシング通路33Aが形成されている。ミキシング通路33Aは、下方に向かって二等辺三角形状に縮小し、その頂点は第3ブロック13の上面中央に形成された流出ポート18Aに連通されている。
流出ポート18,18Aには、それぞれ外部からの図示しない混合液配管が接続され、これにより第1流体と第2流体との混合液が取り出される。
5 and 6, a mixing passage 33 is formed on the underside of the first block 11, facing the portion where the first plate material 21 and the second plate material 22 of the micromixer element 20 are joined together. The mixing passage 33 narrows in the shape of an isosceles triangle toward the top, and its apex is connected to the outlet port 18 formed in the center of the upper surface of the first block 11.
Similarly, a mixing passage 33A is formed on the upper surface side of the third block 13, facing the portion where the first plate material 21 and the second plate material 22 of the micro-mixer element 20 are joined together. The mixing passage 33A narrows downward in an isosceles triangular shape, and its apex is connected to an outlet port 18A formed in the center of the upper surface of the third block 13.
A mixed liquid pipe (not shown) is connected from the outside to each of the outlet ports 18 and 18A, and a mixed liquid of the first fluid and the second fluid is taken out through this.

図9から図13の各図に示すように、マイクロミキサーエレメント20は、第1板材21および第2板材22を重ね合わせたものである。
第1板材21および第2板材22は、それぞれ同じ幅、高さおよび厚さを有するセラミックス製の板材である。
これらの板材のセラミックス材料としては、アルミナ、SiC、ジルコニア等が利用できる。
As shown in each of FIGS. 9 to 13, the micro-mixer element 20 is formed by overlapping a first plate member 21 and a second plate member 22 .
The first plate member 21 and the second plate member 22 are ceramic plate members having the same width, height and thickness.
The ceramic material for these plates may be alumina, SiC, zirconia, or the like.

これらの第1板材21および第2板材22は、各々の第1ブロック11側の端面21A,22Aおよび第3ブロック13側の端面21F,22Fを有し、各々の端面21A,22A,21F,22Fにはそれぞれ貫通溝21B,22Bおよび中途溝21C,22Cが交互に形成されている。
貫通溝21B,22Bは、第1板材21および第2板材22の表面21D,22Dから裏面21E,22Eまで連続する所定深さの溝である。
中途溝21C,22Cは、第1板材21および第2板材22の表面21D,22Dから裏面21E,22Eに向けた中途位置まで連続した溝である。
これらの貫通溝21B,22Bおよび中途溝21C,22Cは、第1板材21および第2板材22を各々の表面21D,22Dを向かい合わせた状態で重ね合わせることにより、対向するものどうしが互いに接続される。これにより、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に連通される。
These first plate materials 21 and second plate materials 22 each have an end face 21A, 22A on the first block 11 side and an end face 21F, 22F on the third block 13 side, and through grooves 21B, 22B and mid-way grooves 21C, 22C are alternately formed in each end face 21A, 22A, 21F, 22F, respectively.
The through grooves 21B, 22B are grooves of a predetermined depth that continue from the front surfaces 21D, 22D of the first plate member 21 and the second plate member 22 to the rear surfaces 21E, 22E.
The midway grooves 21C, 22C are grooves that continue from the front surfaces 21D, 22D of the first plate material 21 and the second plate material 22 to midway positions toward the rear surfaces 21E, 22E.
These through grooves 21B, 22B and midway grooves 21C, 22C are connected to each other by overlapping the first plate material 21 and the second plate material 22 with their respective surfaces 21D, 22D facing each other. As a result, the through groove 21B of the first plate material 21 is connected to the midway groove 22C of the second plate material 22, and the through groove 22B of the second plate material 22 is connected to the midway groove 21C of the first plate material 21.

図10および図11に示すように、第1板材21および第2板材22において、貫通溝21B,22Bどうしは互いに同じ溝ピッチで形成されている。一方、貫通溝21B,22Bと中途溝21C,22Cとの間は前述した貫通溝21B,22Bどうしのピッチの半分の溝ピッチで形成されている。
第1板材21および第2板材22の貫通溝21B,22Bの溝幅および溝深さは、全体として一様に形成され、中途溝21C,22Cの表面21D,22Dにおける溝幅および溝深さも貫通溝21B,22Bと同じ溝幅および溝深さで形成されている。これらの溝深さは第1供給通路31および第2供給通路32の深さと略同じかやや浅くされている。
10 and 11, the through grooves 21B, 22B are formed at the same groove pitch in the first plate material 21 and the second plate material 22. On the other hand, the groove pitch between the through grooves 21B, 22B and the intermediate grooves 21C, 22C is formed at half the pitch between the through grooves 21B, 22B.
The groove width and groove depth of the through grooves 21B, 22B of the first plate 21 and the second plate 22 are uniform as a whole, and the groove width and groove depth of the intermediate grooves 21C, 22C on the surfaces 21D, 22D are also formed to be the same as those of the through grooves 21B, 22B. These groove depths are approximately the same as or slightly shallower than the depths of the first supply passage 31 and the second supply passage 32.

第1板材21および第2板材22の貫通溝21B,22Bおよび中途溝21C,22Cは、それぞれ第1供給通路31、第2供給通路32、ミキシング通路33の幅(図10および図11で横方向)の範囲内に複数が配列されている。
第1板材21および第2板材22の中途溝21C,22Cは、それぞれミキシング通路33の厚み(図11で縦方向)よりやや大きい範囲まで延びるように、表面21D,22Dから裏面21E,22Eに向けての長さを設定されている。
第1板材21および第2板材22の端面21A,22Aにおいては、貫通溝21B,22Bおよび中途溝21C,22Cにより交互溝が形成され、貫通溝21B,22Bおよび中途溝21C,22Cが交互溝となっている領域が混合区画23とされている。
The through grooves 21B, 22B and intermediate grooves 21C, 22C of the first plate material 21 and the second plate material 22 are arranged in multiple numbers within the width (horizontal direction in Figures 10 and 11) of the first supply passage 31, the second supply passage 32, and the mixing passage 33, respectively.
The intermediate grooves 21C, 22C of the first plate material 21 and the second plate material 22 are each set in length from the front surface 21D, 22D to the back surface 21E, 22E so that they extend to a range slightly greater than the thickness of the mixing passage 33 (the vertical direction in Figure 11).
On the end faces 21A, 22A of the first plate material 21 and the second plate material 22, alternating grooves are formed by the through grooves 21B, 22B and the intermediate grooves 21C, 22C, and the area where the through grooves 21B, 22B and the intermediate grooves 21C, 22C form alternating grooves is defined as a mixing section 23.

図10および図11には、第1板材21および第2板材22の端面21A,22Aにおける貫通溝21B,22Bおよび中途溝21C,22Cについて説明したが、第1板材21および第2板材22の端面21F,22Fにおける貫通溝21B,22Bおよび中途溝21C,22Cも同様に構成され、それぞれ第1供給通路31A、第2供給通路32A、ミキシング通路33Aの幅の範囲内に複数が配列されて交互溝を形成し、これにより混合区画23Aが形成されている(図12参照)。 Figures 10 and 11 explain the through grooves 21B, 22B and intermediate grooves 21C, 22C on the end faces 21A, 22A of the first plate material 21 and the second plate material 22, but the through grooves 21B, 22B and intermediate grooves 21C, 22C on the end faces 21F, 22F of the first plate material 21 and the second plate material 22 are similarly configured, and multiple grooves are arranged within the width range of the first supply passage 31A, the second supply passage 32A, and the mixing passage 33A to form alternating grooves, thereby forming the mixing section 23A (see Figure 12).

図12および図13に示すように、第1板材21および第2板材22を重ね合わせた状態では、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に連通される。
前述した通り、貫通溝21B、22Bは、その溝深さは表面21D,22Dから裏面21E,22Eに至る全長にわたって一定である。そして、貫通溝21B,22B内の空間は、端面21A,22A,21F,22F、表面21D,22Dおよび裏面21E,22Eでそれぞれ外部と連通されている。
As shown in Figures 12 and 13, when the first plate material 21 and the second plate material 22 are stacked together, the through groove 21B of the first plate material 21 is connected to the mid-groove 22C of the second plate material 22, and the through groove 22B of the second plate material 22 is connected to the mid-groove 21C of the first plate material 21.
As described above, the depth of the through grooves 21B, 22B is constant over the entire length from the front surface 21D, 22D to the back surface 21E, 22E. The space within the through grooves 21B, 22B communicates with the outside at the end faces 21A, 22A, 21F, 22F, the front surface 21D, 22D, and the back surface 21E, 22E, respectively.

一方、中途溝21C,22Cは、表面21D,22D側での溝深さが貫通溝21B、22Bと同じである。しかし、中途溝21C,22Cは底面が傾斜され、溝深さは表面21D,22Dから裏面21E,22Eに向けて徐々に浅くなっている。そして、中途溝21C,22Cの裏面21E,22Eに近い側の端部では、深さがゼロつまり端面21A,22A,21F,22F,と同じ高さとされている。これにより、中途溝21C,22C内の空間は、端面21A,22A,21F,22F,および表面21D,22Dでそれぞれ外部と連通されている。 Meanwhile, the midway grooves 21C, 22C have the same groove depth on the surface 21D, 22D side as the through grooves 21B, 22B. However, the bottom surface of the midway grooves 21C, 22C is inclined, and the groove depth gradually becomes shallower from the surface 21D, 22D toward the back surface 21E, 22E. And, at the end of the midway grooves 21C, 22C closer to the back surface 21E, 22E, the depth is zero, that is, the same height as the end surface 21A, 22A, 21F, 22F. As a result, the space inside the midway grooves 21C, 22C is connected to the outside at the end surface 21A, 22A, 21F, 22F and the surface 21D, 22D, respectively.

このような貫通溝21Bおよび中途溝22Cにより、第1供給通路31,31Aから貫通溝21Bにより分岐され、それぞれ中途溝22Cからミキシング通路33,33Aへと連通する第1分岐通路が形成される。
また、貫通溝22Bおよび中途溝21Cにより、第2供給通路32,32Aから貫通溝22Bにより分岐され、それぞれ中途溝21Cからミキシング通路33,33Aへと連通する第2分岐通路が形成される。
従って、混合区画23,23Aにおいては、このような第1分岐通路(貫通溝21Bおよび中途溝22C)および第2分岐通路(貫通溝22Bおよび中途溝21C)が、端面21A,22A,21F,22F,において互いに交互に配置されることで、ミキシング通路33内において従来のマイクロミキサーと同様に流体の交互層流を形成することができる。
The through groove 21B and the intermediate groove 22C form first branch passages that are branched off from the first supply passages 31, 31A by the through groove 21B and communicate with the intermediate groove 22C and the mixing passages 33, 33A, respectively.
Further, the through groove 22B and the intermediate groove 21C form second branch passages which are branched from the second supply passages 32, 32A by the through groove 22B and communicate with the intermediate groove 21C and the mixing passages 33, 33A, respectively.
Therefore, in the mixing sections 23, 23A, such first branch passages (through groove 21B and midway groove 22C) and second branch passages (through groove 22B and midway groove 21C) are arranged alternately with each other on the end faces 21A, 22A, 21F, 22F, so that an alternating laminar flow of fluid can be formed in the mixing passage 33 in the same manner as in a conventional micromixer.

前述した第1分岐通路および第2分岐通路は、それぞれ反対側の第1板材21または第2板材22に形成されている中途溝21C,22Cによって閉鎖されることで、終端を形成される。このため、第1板材21および第2板材22のいずれにおいても、端面21A,22Aに溝を形成する際に端部として微細な立体形状を形成する必要がない。
具体的に、貫通溝21B,22Bおよび中途溝21C,22Cを加工する際には、円盤状砥石を利用することができる。
The above-mentioned first branch passage and second branch passage have their ends closed by midway grooves 21C, 22C formed in the opposite first plate material 21 or second plate material 22. For this reason, in both the first plate material 21 and the second plate material 22, it is not necessary to form a fine three-dimensional shape as the end when forming the grooves in the end faces 21A, 22A.
Specifically, a disc-shaped grindstone can be used to machine the through grooves 21B, 22B and the intermediate grooves 21C, 22C.

図14に示すように、例えば、第1板材21または第2板材22の端面21A,22Aから垂直に、数十ミリ以上の半径の円盤状砥石9を用いて切込みを入れれば、表面21D,22Dから裏面21E,22Eにかけて一定の深さの溝が形成される。従って、これを貫通溝21B,22Bとすることができる。 As shown in FIG. 14, for example, by making a cut perpendicularly from the end face 21A, 22A of the first plate material 21 or the second plate material 22 using a disk-shaped grindstone 9 with a radius of several tens of millimeters or more, a groove of a certain depth is formed from the front surface 21D, 22D to the back surface 21E, 22E. This can therefore be the through groove 21B, 22B.

図15に示すように、例えば、第1板材21または第2板材22において、端面21A,22Aと表面21D,22Dとが交差する辺の稜線から斜めに、数十ミリ以上の半径の円盤状砥石9を用いて切込みを入れれば、端面21A,22Aと表面21D,22Dとにわたって底面が傾斜した溝を形成することができる。従って、これを中途溝21C,22Cとすることができる。 As shown in FIG. 15, for example, in the first plate material 21 or the second plate material 22, by making a cut obliquely from the ridge of the side where the end face 21A, 22A and the surface 21D, 22D intersect using a disk-shaped grindstone 9 with a radius of several tens of millimeters or more, a groove with a sloping bottom can be formed from the end face 21A, 22A to the surface 21D, 22D. This can be called the mid-way groove 21C, 22C.

このような加工で得られる中途溝21C,22Cにより、第1分岐通路および第2分岐通路の終端となるべきミクロンオーダーの立ち上がりを形成することができる。
また、このような円盤状砥石の利用により、第1板材21および第2板材22に対して加工される貫通溝21B,22Bおよび中途溝21C,22Cの溝幅を15μm程度まで微細化し、内面の表面粗さを0.14μmRz程度まで平滑化することができる。
The intermediate grooves 21C, 22C obtained by such machining can form rising portions on the order of microns that are to serve as the ends of the first and second branch passages.
In addition, by using such a disc-shaped grinding wheel, the groove width of the through grooves 21B, 22B and the intermediate grooves 21C, 22C machined into the first plate material 21 and the second plate material 22 can be refined to approximately 15 μm, and the surface roughness of the inner surface can be smoothed to approximately 0.14 μm Rz.

このような本実施形態によれば、次のような効果が得られる。
本実施形態のマイクロミキサー1では、第1流体が本体ブロック10の第1供給通路31,31Aから第1分岐通路(貫通溝21Bおよび中途溝22C)に供給され、第2流体が本体ブロック10の第2供給通路32,32Aから第2分岐通路(貫通溝22Bおよび中途溝21C)に供給される。これらの流体は、第1分岐通路と第2分岐通路とが交互溝となる混合区画23において微細な交互層流として混合され、本体ブロック10のミキシング通路33,33Aから取り出すことができる。
本実施形態においては、このようなミキシング系統(第1分岐通路、第2分岐通路、混合区画23,23A)が、1つのマイクロミキサー1に複数形成されるため、多量の流体の混合や多種の流体の混合に利用する場合でも、必要なマイクロミキサー1およびマイクロミキサーエレメント20の数を削減できる。併せて、マイクロミキサー1の各ポートに接続する配管の数も削減でき、これにより設置スペースの増大や製造コストの増大を回避できる。
According to this embodiment, the following effects can be obtained.
In the micromixer 1 of this embodiment, a first fluid is supplied from the first supply passages 31, 31A of the main body block 10 to the first branch passage (through groove 21B and midway groove 22C), and a second fluid is supplied from the second supply passages 32, 32A of the main body block 10 to the second branch passage (through groove 22B and midway groove 21C). These fluids are mixed as fine alternating laminar flows in the mixing section 23 where the first branch passage and the second branch passage form alternating grooves, and can be taken out from the mixing passages 33, 33A of the main body block 10.
In this embodiment, such mixing systems (first branch passage, second branch passage, mixing sections 23, 23A) are formed in a plurality of parts in one micromixer 1, so that even when used to mix a large amount of fluid or a variety of fluids, the number of micromixers 1 and micromixer elements 20 required can be reduced. In addition, the number of pipes connected to each port of the micromixer 1 can also be reduced, thereby avoiding an increase in installation space and manufacturing costs.

本実施形態のマイクロミキサー1は、複数の第1供給通路どうしを互いに連通する第1連通路31Bと、複数の第2供給通路どうしを互いに連通する第2連通路32Bと、を有する。このため、本体ブロック10およびマイクロミキサーエレメント20に複数のミキシング系統を設ける場合でも、本体ブロック10の外面に形成されるポートの数を削減できる。
すなわち、第1連通路31Bで第1供給通路31,31Aを相互連通させることで、1つの流入ポート16で複数の第1供給通路31,31Aに第1流体を供給でき、第2連通路32Bで第2供給通路32,32Aを相互連通させることで、1つの流入ポート17で複数の第2供給通路32,32Aにそれぞれ第2流体を供給できる。
その結果、マイクロミキサー1のポートの数を削減でき、各ポートに接続する配管の数も削減でき、これにより設置スペースの増大や製造コストの増大を回避できる。
The micromixer 1 of this embodiment has a first communication passage 31B that connects the multiple first supply passages to each other and a second communication passage 32B that connects the multiple second supply passages to each other. Therefore, even when multiple mixing systems are provided in the main body block 10 and the micromixer element 20, the number of ports formed on the outer surface of the main body block 10 can be reduced.
In other words, by interconnecting the first supply passages 31, 31A through the first communication passage 31B, a first fluid can be supplied to multiple first supply passages 31, 31A through a single inlet port 16, and by interconnecting the second supply passages 32, 32A through the second communication passage 32B, a second fluid can be supplied to each of multiple second supply passages 32, 32A through a single inlet port 17.
As a result, the number of ports of the micro mixer 1 can be reduced, and the number of pipes connected to each port can also be reduced, thereby making it possible to avoid an increase in installation space and manufacturing costs.

〔第2実施形態〕
図16および図17には、本発明の第2実施形態が示されている。
本実施形態は、基本的な構成が前述した第1実施形態と共通である。従って、共通の構成については重複する説明を省略し、以下には相違する構成について説明する。
前述した第1実施形態では、第2ブロック12に第1供給通路31,31Aを連通する第1連通路31B、および第2供給通路32,32Aを連通する第2連通路32Bを設け、流入ポート16から供給された第1流体を第1供給通路31から第1供給通路31Aまで導入するとともに、流入ポート17から供給された第2流体を第2供給通路32から第2供給通路32Aまで導入していた。
Second Embodiment
16 and 17 show a second embodiment of the present invention.
This embodiment has a basic configuration in common with the first embodiment described above, so a duplicated description of the common configuration will be omitted and only the different configuration will be described below.
In the first embodiment described above, the second block 12 is provided with a first communication passage 31B connecting the first supply passages 31, 31A, and a second communication passage 32B connecting the second supply passages 32, 32A, and the first fluid supplied from the inlet port 16 is introduced from the first supply passage 31 to the first supply passage 31A, and the second fluid supplied from the inlet port 17 is introduced from the second supply passage 32 to the second supply passage 32A.

図16において、本実施形態のマイクロミキサー1Sでは、本体ブロック10Sの中間部が第2ブロック12Sとされ、そのスリット12Aにマイクロミキサーエレメント20Sが収容されている。
第2ブロック12Sは、第1実施形態の第1連通路31Bおよび第2連通路32Bがなく、第1供給通路31,31Aの相互連通および第2供給通路32,32Aの相互連通は第2ブロック12Sにおいて得られていない。
一方、マイクロミキサーエレメント20Sには、スリット12Aに収容された際に第1供給通路31,31Aを相互連通させる第1連通部21Gおよび第2供給通路32,32Aを相互連通させる第2連通部22Gが形成されている。
In FIG. 16, in a micro mixer 1S of this embodiment, the middle part of a main body block 10S is made into a second block 12S, and a micro mixer element 20S is housed in a slit 12A thereof.
The second block 12S does not have the first communication passage 31B and the second communication passage 32B of the first embodiment, and therefore the mutual communication between the first supply passages 31, 31A and the mutual communication between the second supply passages 32, 32A is not obtained in the second block 12S.
On the other hand, the micro mixer element 20S is formed with a first communication portion 21G that interconnects the first supply passages 31, 31A when accommodated in the slit 12A, and a second communication portion 22G that interconnects the second supply passages 32, 32A.

図17において、マイクロミキサーエレメント20Sは、前述した第1実施形態と同様に、第1板材21および第2板材22を重ね合わせて形成され、各々の第1ブロック11側の端面21A,22Aおよび第3ブロック13側の端面21F,22Fには、第1分岐通路(貫通溝21Bおよび中途溝22C)および第2分岐通路(貫通溝22Bおよび中途溝21C)による交互溝が形成され、これらにより混合区画23,23Aが形成されている。 In FIG. 17, the micromixer element 20S is formed by overlapping a first plate material 21 and a second plate material 22, as in the first embodiment described above, and alternating grooves are formed on the end faces 21A, 22A on the first block 11 side and the end faces 21F, 22F on the third block 13 side of each plate material 20S, consisting of a first branch passage (through groove 21B and midway groove 22C) and a second branch passage (through groove 22B and midway groove 21C), forming mixing sections 23, 23A.

本実施形態のマイクロミキサーエレメント20Sにおいては、第1板材21および第2板材22の裏面21E,22E(重ね合わせた際にマイクロミキサーエレメント20Sの外側となる面)に、端面21A,22Aから端面21F,22Fまで連続する凹部が形成されている。第1分岐通路(貫通溝21Bおよび中途溝22C)および第2分岐通路(貫通溝22Bおよび中途溝21C)は、それぞれ裏面21E,22E側の端部がこの凹部内に開口されている。
ここで、マイクロミキサーエレメント20Sをスリット12Aに収容した際には、凹部がスリット12Aの内側面で覆われて偏平な通路となり、第1供給通路31,31Aおよび各々に連通する第1分岐通路(貫通溝21Bおよび中途溝22C)の相互連通が得られるとともに、第2供給通路32,32Aおよび各々に連通する第2分岐通路(貫通溝22Bおよび中途溝21C)の相互連通が得られる。
従って、マイクロミキサーエレメント20Sにおいては、裏面21E,22Eに形成された凹部により、第1連通部21Gおよび第2連通部22Gが形成される。
In the micromixer element 20S of this embodiment, recesses continuing from the end faces 21A, 22A to the end faces 21F, 22F are formed on the back faces 21E, 22E (the faces that become the outer sides of the micromixer element 20S when overlapped) of the first plate material 21 and the second plate material 22. The ends of the first branch passage (the through groove 21B and the midway groove 22C) and the second branch passage (the through groove 22B and the midway groove 21C) on the back faces 21E, 22E side are opened into these recesses.
Here, when the micromixer element 20S is accommodated in the slit 12A, the recess is covered by the inner surface of the slit 12A to form a flat passage, thereby obtaining mutual communication between the first supply passages 31, 31A and the first branch passages (through groove 21B and midway groove 22C) communicating with each of them, and mutual communication between the second supply passages 32, 32A and the second branch passages (through groove 22B and midway groove 21C) communicating with each of them.
Therefore, in the micro-mixer element 20S, the first communicating portion 21G and the second communicating portion 22G are formed by the recesses formed in the rear surfaces 21E and 22E.

すなわち、本実施形態のマイクロミキサーエレメント20Sは、一対の外面(裏面21E,22E)および各外面を接続する複数の側面(端面21A,22Aおよび端面21F,22F)を有する基材(第1板材21および第2板材22)を有し、複数の混合区画23,23Aが基材の異なる側面(端面21A,22Aおよび端面21F,22F)に形成され、基材には、混合区画23,23Aの外で第1分岐通路どうしを互いに連通する第1連通部21Gと、混合区画23,23Aの外で第2分岐通路どうしを互いに連通する第2連通部22Gと、が形成される。 That is, the micromixer element 20S of this embodiment has a base material (first plate material 21 and second plate material 22) having a pair of outer surfaces (rear surfaces 21E, 22E) and a plurality of side surfaces (end surfaces 21A, 22A and end surfaces 21F, 22F) connecting the respective outer surfaces, a plurality of mixing compartments 23, 23A are formed on different side surfaces (end surfaces 21A, 22A and end surfaces 21F, 22F) of the base material, and the base material is formed with a first communication portion 21G that connects the first branch passages to each other outside the mixing compartments 23, 23A, and a second communication portion 22G that connects the second branch passages to each other outside the mixing compartments 23, 23A.

このような本実施形態では、第1連通部21Gで第1供給通路31,31Aを相互連通させることで、1つの流入ポート16で複数の第1供給通路31,31Aに第1流体を供給でき、第2連通部22Gで第2供給通路32,32Aを相互連通させることで、1つの流入ポート17で複数の第2供給通路32,32Aにそれぞれ第2流体を供給できる。
その結果、マイクロミキサー1Sのポートの数を削減でき、各ポートに接続する配管の数も削減でき、これにより設置スペースの増大や製造コストの増大を回避できる。
In this embodiment, by interconnecting the first supply passages 31, 31A at the first communicating portion 21G, a first fluid can be supplied to multiple first supply passages 31, 31A through a single inlet port 16, and by interconnecting the second supply passages 32, 32A at the second communicating portion 22G, a second fluid can be supplied to each of multiple second supply passages 32, 32A through a single inlet port 17.
As a result, the number of ports of the micro mixer 1S can be reduced, and the number of pipes connected to each port can also be reduced, thereby making it possible to avoid an increase in installation space and manufacturing costs.

〔第3実施形態〕
図18ないし図21には、本発明の第3実施形態が示されている。
本実施形態は、基本的な構成が前述した第1実施形態と共通である。従って、共通の構成については重複する説明を省略し、以下には相違する構成について説明する。
前述した第1実施形態では、マイクロミキサー1の第2ブロック12に、第1連通路31Bおよび第2連通路32Bが形成されていた(図5~図8参照)。
すなわち、第1実施形態では、第2ブロック12の流入ポート16と対向する位置に、第1供給通路31,31Aを連通する貫通孔状の第1連通路31Bが形成され、第2ブロック12の流入ポート17と対向する位置に、第2供給通路32,32Aを連通する貫通孔状の第2連通路32Bが形成されていた。
これに対し、本実施形態では、第2ブロック12の中央を貫通するスリット12Aの内側面に断面半円形の溝状の第1連通路31Cおよび第2連通路32Cが形成されている。
Third Embodiment
18 to 21 show a third embodiment of the present invention.
This embodiment has a basic configuration in common with the first embodiment described above, so a duplicated description of the common configuration will be omitted and only the different configuration will be described below.
In the first embodiment described above, the first communication passage 31B and the second communication passage 32B are formed in the second block 12 of the micromixer 1 (see FIGS. 5 to 8).
That is, in the first embodiment, a first communicating passage 31B in the form of a through hole that connects the first supply passages 31, 31A is formed at a position facing the inlet port 16 of the second block 12, and a second communicating passage 32B in the form of a through hole that connects the second supply passages 32, 32A is formed at a position facing the inlet port 17 of the second block 12.
In contrast to this, in this embodiment, a first communication passage 31C and a second communication passage 32C are formed in the inner surface of a slit 12A that penetrates the center of the second block 12, and are groove-like and have a semicircular cross section.

第1連通路31Cは、スリット12Aの内側面のうち、第1板材21に対向する面に形成されている。第1連通路31Cは、第1供給通路31,31Aのスリット12Aへ連通する部分の両端内側に一対に形成され、スリット12Aに第1板材21を収容した際には一対の第1連通路31Cが混合区画23,23Aを挟むように配置されている。
第2連通路32Cは、スリット12Aの内側面のうち、第2板材22に対向する面に形成されている。第2連通路32Cは、第2供給通路32,32Aのスリット12Aへ連通する部分の両端内側に一対に形成され、スリット12Aに第2板材22を収容した際には一対の第2連通路32Cが混合区画23,23Aを挟むように配置されている。
このような本実施形態においても、スリット12Aの内側に形成された第1連通路31Cにより第1供給通路31,31Aが連通され、同じく第2連通路32Cにより第2供給通路32,32Aが連通され、これらにより前述した第1実施形態と同様な効果を得ることができる。
The first communication passages 31C are formed on the inner surface of the slit 12A that faces the first plate material 21. The first communication passages 31C are formed in a pair on the inner sides of both ends of the portion of the first supply passages 31, 31A that communicates with the slit 12A, and are arranged so as to sandwich the mixing sections 23, 23A when the first plate material 21 is accommodated in the slit 12A.
The second communication passages 32C are formed on the inner surface of the slit 12A that faces the second plate material 22. The second communication passages 32C are formed in a pair on the inner side of both ends of the portion of the second supply passages 32, 32A that communicates with the slit 12A, and are arranged so as to sandwich the mixing sections 23, 23A when the second plate material 22 is accommodated in the slit 12A.
In this embodiment as well, the first supply passages 31, 31A are connected by the first communication passage 31C formed inside the slit 12A, and the second supply passages 32, 32A are connected by the second communication passage 32C, thereby achieving the same effects as in the first embodiment described above.

〔第4実施形態〕
図22には、本発明の第4実施形態が示されている。
本実施形態は、基本的な構成が前述した第2実施形態と共通である。従って、共通の構成については重複する説明を省略し、以下には相違する構成について説明する。
前述した第2実施形態では、マイクロミキサーエレメント20Sの側面に形成された凹部により第1連通部21Gおよび第2連通部22Gが形成されていた(図16~図17参照)。
すなわち、第2実施形態では、第1板材21の裏面21Eおよび第2板材22の裏面22Eにそれぞれ混合区画23,23Aの全幅におよぶ凹部が形成されており、マイクロミキサーエレメント20Sとしてスリット12Aに収容した際には各面の凹部により第1連通部21Gおよび第2連通部22Gが形成されていた。
これに対し、本実施形態では、第1板材21の裏面21Eおよび第2板材22の裏面22Eには、凹部に代えて混合区画23,23Aの両側に一対の第1連通部21Hおよび第2連通部22Hが形成されている。
一対の第1連通部21Hおよび第2連通部22Hは、それぞれ断面半円形の溝状とされ、各々の両端は第1板材21および第2板材22の上下面に開いている。
このような本実施形態においても、マイクロミキサーエレメント20Sの側面に形成された溝状の第1連通部21Gにより第1供給通路31,31Aが連通され、同じく第2連通部22Gにより第2供給通路32,32Aが連通され、これらにより前述した第2実施形態と同様な効果を得ることができる。
Fourth Embodiment
A fourth embodiment of the present invention is shown in FIG.
This embodiment has a basic configuration in common with the second embodiment described above, so a duplicated description of the common configuration will be omitted and only the different configuration will be described below.
In the second embodiment described above, the first communication portion 21G and the second communication portion 22G are formed by recesses formed on the side surface of the micro-mixer element 20S (see FIGS. 16 and 17).
That is, in the second embodiment, recesses spanning the entire width of the mixing sections 23, 23A are formed on the back surface 21E of the first plate material 21 and the back surface 22E of the second plate material 22, respectively, and when the micromixer element 20S is accommodated in the slit 12A, the recesses on each surface form the first communicating portion 21G and the second communicating portion 22G.
In contrast, in this embodiment, a pair of first communicating portions 21H and second communicating portions 22H are formed on both sides of the mixing sections 23, 23A on the rear surface 21E of the first plate material 21 and the rear surface 22E of the second plate material 22 instead of recesses.
The pair of first and second communication portions 21H and 22H are each formed in a groove shape having a semicircular cross section, and both ends thereof are open to the upper and lower surfaces of the first plate member 21 and the second plate member 22.
In this embodiment as well, the first supply passages 31, 31A are connected by a groove-shaped first communication portion 21G formed on the side surface of the micro-mixer element 20S, and the second supply passages 32, 32A are connected by a second communication portion 22G, thereby providing the same effects as in the second embodiment described above.

〔他の実施形態〕
なお、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形等は本発明に含まれるものである。
前述した第1実施形態ないし第4実施形態のマイクロミキサー1,1Sでは、それぞれマイクロミキサーエレメント20,20Sに2つの混合区画23,23Aを形成していた。
すなわち、図23(A)に示すマイクロミキサー1Dのように、マイクロミキサーエレメント20Dの対向する2面(端面21A,22Aおよび端面21F,22F)にそれぞれ混合区画23,23Aを形成し、マイクロミキサー1Dには混合区画23,23Aに連通する第1供給通路31,31Aおよび第2供給通路32,32Aを設け、各々を第1連通路31Bおよび第2連通路32B(または第1連通路31Cおよび第2連通路32C、第1連通部21G,21Hおよび第2連通部22G,22H)で相互連通させていた。
これに対し、図23(B)に示すマイクロミキサー1Eのように、マイクロミキサーエレメント20Eの隣接する2面に混合区画23,23Bを設けてもよい。マイクロミキサー1Eにおいては、混合区画23,23Bに連通する第1供給通路31および第2供給通路32はL字状の第1連通路31Eおよび第2連通路32Eで相互連通させることができる。
さらに、図23(C)に示すマイクロミキサー1Fのように、マイクロミキサーエレメント20Fの4面に混合区画23,23A,23B,23Cを設けてもよい。マイクロミキサー1Fにおいては、4面の第1供給通路31および第2供給通路32に対して十字状の第1連通路31Fおよび第2連通路32Fを形成し、相互連通させることができる。
Other Embodiments
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and modifications within the scope of the present invention are included in the present invention.
In the micromixers 1 and 1S of the first to fourth embodiments described above, the two mixing compartments 23 and 23A are formed in the micromixer elements 20 and 20S, respectively.
That is, as in the micromixer 1D shown in FIG. 23(A), mixing sections 23, 23A are formed on two opposing faces (end faces 21A, 22A and end faces 21F, 22F) of a micromixer element 20D, and the micromixer 1D is provided with first supply passages 31, 31A and second supply passages 32, 32A communicating with the mixing sections 23, 23A, which are interconnected by a first communication passage 31B and a second communication passage 32B (or a first communication passage 31C and a second communication passage 32C, a first communication portion 21G, 21H and a second communication portion 22G, 22H).
23(B), mixing compartments 23, 23B may be provided on two adjacent surfaces of a micromixer element 20E. In the micromixer 1E, the first supply passage 31 and the second supply passage 32 communicating with the mixing compartments 23, 23B can be mutually communicated by L-shaped first communication passage 31E and second communication passage 32E.
23(C), mixing sections 23, 23A, 23B, and 23C may be provided on the four faces of a micromixer element 20F. In the micromixer 1F, a cross-shaped first communication passage 31F and a second communication passage 32F can be formed for the first supply passages 31 and the second supply passages 32 on the four faces, and the first and second communication passages 31F and 32F can be connected to each other.

前述した第1実施形態および第2実施形態では、それぞれマイクロミキサーエレメント20,20Sの対向する2面(端面21A,22Aおよび端面21F,22F)に、それぞれ1つの混合区画23,23Aを形成していた。これに対し、各面に複数の混合区画23,23Aを形成してもよい。
すなわち、図24(A)に示すマイクロミキサー1Jのように、マイクロミキサーエレメント20Jの上面側に複数の混合区画23を配列し、下面側に複数の混合区画23Aを配列してもよい。マイクロミキサー1Jには混合区画23,23Aに対応した複数の第1供給通路31,31Aおよび第2供給通路32,32Aを設け、各々を第1連通路31Jおよび第2連通路32Jで相互連通させることができる。
さらに、図24(B)に示すマイクロミキサー1Kのように、マイクロミキサーエレメント20Kの上面側および下面側にそれぞれ複数の混合区画23,23Aを配列し、各々に対応する第1供給通路31,31Aおよび第2供給通路32,32A、第1連通路31Jおよび第2連通路32Jを設けるとともに、複数の第1連通路31Jおよび第2連通路32Jを交差連通路31K,32Kで相互に連通させてもよい。これにより、流入ポート16,17をさらに集約化することができる。
In the first and second embodiments described above, one mixing section 23, 23A is formed on each of the two opposing faces (end faces 21A, 22A and end faces 21F, 22F) of the micro-mixer elements 20, 20S, respectively. However, a plurality of mixing sections 23, 23A may be formed on each face.
24(A), a plurality of mixing compartments 23 may be arranged on the upper surface side of a micromixer element 20J, and a plurality of mixing compartments 23A may be arranged on the lower surface side. The micromixer 1J may be provided with a plurality of first supply passages 31, 31A and second supply passages 32, 32A corresponding to the mixing compartments 23, 23A, and each of them may be interconnected via a first communication passage 31J and a second communication passage 32J.
24(B), a plurality of mixing sections 23, 23A may be arranged on the upper and lower sides of a micromixer element 20K, and corresponding first supply passages 31, 31A and second supply passages 32, 32A, first communication passages 31J and second communication passages 32J may be provided, and the plurality of first communication passages 31J and second communication passages 32J may be mutually communicated by cross communication passages 31K, 32K. This allows the inflow ports 16, 17 to be further consolidated.

前記実施形態においては、第1流体を供給する第1供給通路31,31Aを相互連通させるために第1連通路31B,31C、第1連通部21G,21Hを設け、第2流体を供給する第2供給通路32,32Aを相互に連通させるために第2連通路32B,32C、第2連通部22G,22Hを設けたが、さらにミキシング通路33,33Aを相互連通させる別の連通路を設けてもよく、流出ポート18,18Aをいずれか一方に集約できる。 In the above embodiment, the first communication passages 31B, 31C and the first communication portions 21G, 21H are provided to interconnect the first supply passages 31, 31A that supply the first fluid, and the second communication passages 32B, 32C and the second communication portions 22G, 22H are provided to interconnect the second supply passages 32, 32A that supply the second fluid, but a separate communication passage may be provided to interconnect the mixing passages 33, 33A, and the outflow ports 18, 18A may be consolidated into one of them.

前記実施形態のマイクロミキサーエレメント20における第1板材21および第2板材22の材質、寸法は任意であり、適用する機器、適用する流体などに応じて適宜選択すればよい。
同様に、マイクロミキサーエレメント20における第1板材21および第2板材22に形成される貫通溝21B,22Bおよび中途溝21C,22Cの溝ピッチ、溝幅および溝深さも任意であり、適用する機器、適用する流体などに応じて適宜選択すればよい。
The material and dimensions of the first plate material 21 and the second plate material 22 in the micro-mixer element 20 of the embodiment are arbitrary and may be appropriately selected depending on the device to which the element is applied, the fluid to which the element is applied, and the like.
Similarly, the groove pitch, groove width and groove depth of the through grooves 21B, 22B and the intermediate grooves 21C, 22C formed in the first plate material 21 and the second plate material 22 in the micromixer element 20 are also arbitrary and may be selected appropriately depending on the equipment to be applied, the fluid to be applied, etc.

前記実施形態では、貫通溝21B,22Bおよび中途溝21C,22Cを同じ溝幅および溝深さとしたが、これらを異なる寸法としてもよい。但し、揃えておくことで、第1分岐通路および第2分岐通路としての内面の連続性を確保できる。
なお、第1分岐通路を構成する貫通溝21Bおよび中途溝22Cと、第2分岐通路を構成する貫通溝22Bおよび中途溝21Cの溝幅および深さに差をつけることで、第1分岐通路および第2分岐通路からそれぞれ混合される第1流体および第2流体の混合比率を変化させることができる。例えば、同じ圧力のもとで、第1分岐通路の溝幅を第2分岐通路の2倍とすることで、第1流体が2/3で第2流体が1/3となるように混合する等の設定も可能である。
In the above embodiment, the through grooves 21B, 22B and the intermediate grooves 21C, 22C have the same groove width and groove depth, but they may have different dimensions. However, by making them the same, the continuity of the inner surfaces of the first branch passage and the second branch passage can be ensured.
In addition, by making a difference in groove width and depth between the through groove 21B and the intermediate groove 22C constituting the first branch passage and the through groove 22B and the intermediate groove 21C constituting the second branch passage, it is possible to change the mixing ratio of the first fluid and the second fluid mixed from the first branch passage and the second branch passage, respectively. For example, by making the groove width of the first branch passage twice that of the second branch passage under the same pressure, it is possible to set the first fluid to be mixed at 2/3 and the second fluid to be mixed at 1/3.

前記実施形態においては、2枚の板材(第1板材21および第2板材22)でマイクロミキサーエレメント20を構成し、各板材に円盤状砥石9を用いて貫通溝21B,22Bおよび中途溝21C,22Cを形成し、これにより第1供給通路31,31Aおよび第2供給通路32,32Aを形成した。これに対し、前述した特許文献1に開示されるように、マイクロミキサーエレメント20を3枚の板材で構成し、各板材の上面に所定のピッチで多数の溝を形成し、3枚の板材を重ね合わせることでエレメントの上面に微小かつ平滑な交互溝が得られるようにしてもよい。
さらに、前述した特許文献3に開示されるように、マイクロミキサーエレメント20を分岐通路の方向に沿った多数の板材を積層して構成し、各板材の重ね合わせ面に凹部を形成しておくことで、積層した際に凹部により交互溝が構成されるようにしてもよい。
In the above embodiment, the micromixer element 20 is made up of two plate materials (first plate material 21 and second plate material 22), and the through grooves 21B, 22B and the intermediate grooves 21C, 22C are formed in each plate material using a disc-shaped grindstone 9, thereby forming the first supply passages 31, 31A and the second supply passages 32, 32A. In contrast, as disclosed in the above-mentioned Patent Document 1, the micromixer element 20 may be made up of three plate materials, a large number of grooves are formed at a predetermined pitch on the upper surface of each plate material, and the three plate materials are stacked together to obtain minute and smooth alternating grooves on the upper surface of the element.
Furthermore, as disclosed in the above-mentioned Patent Document 3, the micromixer element 20 may be constructed by stacking a number of plate materials aligned in the direction of the branch passages, and recesses may be formed on the overlapping surfaces of each plate material, so that the recesses form alternating grooves when the plates are stacked.

前記実施形態のマイクロミキサー1における第1ブロック11、第2ブロック12、第3ブロック13の材質、寸法も任意であり、適用する機器、適用する流体などに応じて適宜選択すればよい。
マイクロミキサー1の本体ブロック10は、3つのブロック11~13による構成に限らず、例えば第2ブロック12と第3ブロック13を一体化し、その上面にスリット12Aを加工してマイクロミキサーエレメント20を収容してもよい。あるいは内部構成によっては、さらに多数のブロックに分割してもよい。
The materials and dimensions of the first block 11, the second block 12, and the third block 13 in the micromixer 1 of the embodiment may be arbitrarily selected depending on the device to which the micromixer is applied, the fluid to which the micromixer is applied, and the like.
The main body block 10 of the micro mixer 1 is not limited to the configuration of the three blocks 11 to 13, but may be, for example, a second block 12 and a third block 13 integrated together, with a slit 12A machined in the upper surface thereof to accommodate the micro mixer element 20. Alternatively, depending on the internal configuration, it may be further divided into a number of blocks.

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およびマイクロミキサーエレメントに利用できる。 The present invention can be used in micromixers and micromixer elements for precisely mixing multiple fluids.

1,1D,1E,1F,1J,1K,1S…マイクロミキサー、10,10S…本体ブロック、10A…挿通孔、11…第1ブロック、12,12S…第2ブロック、12A…スリット、13…第3ブロック、14,15…ボルト、15A…ボルト孔、16,17…流入ポート、16A,17A…傾斜部、18,18A…流出ポート、20,20D,20E,20F,20J,20K,20S…マイクロミキサーエレメント、21…第1板材、21A,21F,22A,22F…端面、21B,22B…貫通溝、21C,22C…中途溝、21D,22D…表面、21E,22E…裏面、21G,21H…第1連通部、22…第2板材、22G,22H…第2連通部、23,23A,23B,23C…混合区画、31,31A…第1供給通路、31B,31C,31E,31F,31J…第1連通路、31K,32K…交差連通路、32,32A…第2供給通路、32B,32C,31E,31F,31J…第2連通路、33,33A…ミキシング通路、9…円盤状砥石。 1, 1D, 1E, 1F, 1J, 1K, 1S...Micro mixer, 10, 10S...Main body block, 10A...Through hole, 11...First block, 12, 12S...Second block, 12A...Slit, 13...Third block, 14, 15...Bolt, 15A...Bolt hole, 16, 17...Inlet port, 16A, 17A...Inclined portion, 18, 18A...Outlet port, 20, 20D, 20E, 20F, 20J, 20K, 20S...Micro mixer element, 21...First plate material, 21A, 21F, 22A, 22F...End surface, 2 1B, 22B...through groove, 21C, 22C...midway groove, 21D, 22D...front surface, 21E, 22E...rear surface, 21G, 21H...first communication portion, 22...second plate material, 22G, 22H...second communication portion, 23, 23A, 23B, 23C...mixing section, 31, 31A...first supply passage, 31B, 31C, 31E, 31F, 31J...first communication passage, 31K, 32K...cross communication passage, 32, 32A...second supply passage, 32B, 32C, 31E, 31F, 31J...second communication passage, 33, 33A...mixing passage, 9...disc-shaped grinding wheel.

Claims (4)

本体ブロックと、前記本体ブロックに組み込まれるマイクロミキサーエレメントとを有し、
前記マイクロミキサーエレメントには、第1流体が供給される第1分岐通路と第2流体が供給される第2分岐通路とが交互に配置された混合区画が複数形成され、
前記本体ブロックには、前記混合区画の外で前記第1分岐通路に連通する第1供給通路と、前記混合区画の外で前記第2分岐通路に連通する第2供給通路と、前記混合区画で前記第1分岐通路および前記第2分岐通路に連通するミキシング通路と、が形成され、
前記第1供給通路、前記第2供給通路、および前記ミキシング通路が、前記混合区画ごとに複数形成されているマイクロミキサー。
A main body block and a micro mixer element incorporated in the main body block,
The micromixer element is provided with a plurality of mixing sections in which a first branch passage to which a first fluid is supplied and a second branch passage to which a second fluid is supplied are alternately arranged,
The main body block is formed with a first supply passage communicating with the first branch passage outside the mixing section, a second supply passage communicating with the second branch passage outside the mixing section, and a mixing passage communicating with the first branch passage and the second branch passage in the mixing section,
A micromixer in which a plurality of the first supply passages, a plurality of the second supply passages, and a plurality of the mixing passages are formed for each mixing section.
請求項1に記載のマイクロミキサーにおいて、
複数の前記第1供給通路どうしを互いに連通する第1連通路と、複数の前記第2供給通路どうしを互いに連通する第2連通路と、複数の前記ミキシング通路どうしを互いに連通する第3連通路と、の少なくともいずれかを有するマイクロミキサー。
The micro mixer according to claim 1,
a micro mixer including at least one of a first communication passage that connects the plurality of first supply passages to each other, a second communication passage that connects the plurality of second supply passages to each other, and a third communication passage that connects the plurality of mixing passages to each other.
本体ブロックに組み込まれてマイクロミキサーを形成するマイクロミキサーエレメントであって、
第1流体が供給される第1分岐通路と第2流体が供給される第2分岐通路とが交互に配置された混合区画が複数形成されているマイクロミキサーエレメント。
A micro-mixer element that is incorporated into a body block to form a micro-mixer,
A micromixer element is provided with a plurality of mixing compartments, each of which has a first branch passage to which a first fluid is supplied and a second branch passage to which a second fluid is supplied, arranged alternately.
請求項3に記載のマイクロミキサーエレメントにおいて、
一対の外面および各外面を接続する複数の側面を有する基材を有し、
複数の前記混合区画が前記基材の異なる側面に形成され、
前記基材には、前記混合区画の外で前記第1分岐通路どうしを互いに連通する第1連通部と、前記混合区画の外で前記第2分岐通路どうしを互いに連通する第2連通部と、複数の前記混合区画どうしを互いに連通する第3連通部と、の少なくともいずれかを有するマイクロミキサーエレメント。
The micro-mixer element according to claim 3,
a substrate having a pair of outer surfaces and a plurality of side surfaces connecting the outer surfaces;
A plurality of said mixing zones are formed on different sides of said substrate;
The base material is a micromixer element having at least one of a first communication portion that communicates the first branch passages with each other outside the mixing compartment, a second communication portion that communicates the second branch passages with each other outside the mixing compartment, and a third communication portion that communicates the plurality of mixing compartments with each other.
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