| 【発明の名称】 |
流体混合器 |
| 【発明者】 |
【氏名】竹内 勝次
【氏名】増田 佳文
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| 【要約】 |
【課題】この発明は、２種の流体を効率よく混合することができる流体混合器を提供することを課題とする。
【解決手段】第１の流通管１の外周部接線方向に連結された第１の導入管３から第１の流体を供給することにより第１の流通管１内で第１の流体の旋回流が発生する一方、第２の流通管２の外周部接線方向に連結された第２の導入管４から第２の流体を供給することにより第２の流通管２内で第２の流体の旋回流が発生し、それぞれ旋回しながら進んできた第１の流体と第２の流体が混合点Ｍで衝突して混合される。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 第１の流体と第２の流体を混合点で混合させる流体混合器において、第１の流体を混合点まで導く第１の流通管と、第２の流体を混合点まで導く第２の流通管と、第１の流通管に設けられ且つ第１の流体に旋回流を発生させる第１の旋回流発生手段と、第２の流通管に設けられ且つ第２の流体に旋回流を発生させる第２の旋回流発生手段とを備え、それぞれ旋回流を生じた第１の流体と第２の流体を混合点で混合させることを特徴とした流体混合器。
【請求項２】 第１及び第２の旋回流発生手段は、それぞれ第１及び第２の流通管に偏心方向から第１及び第２の流体を供給させるための第１及び第２の導入管からなる請求項１に記載の流体混合器。
【請求項３】 第１及び第２の旋回流発生手段は、それぞれ第１及び第２の流通管内に固定配置されたプロペラからなる請求項１に記載の流体混合器。
【請求項４】 第１及び第２の旋回流発生手段は、それぞれ第１及び第２の流通管内に固定配置された偏向板からなる請求項１に記載の流体混合器。
【請求項５】 第１及び第２の旋回流発生手段は、それぞれ第１及び第２の流通管内に固定配置された捻り板からなる請求項１に記載の流体混合器。
【請求項６】 第１及び第２の旋回流発生手段は、それぞれ第１及び第２の流通管内に固定配置された偏向多孔板からなる請求項１に記載の流体混合器。
【請求項７】 第１及び第２の旋回流発生手段は、それぞれ第１及び第２の流通管に設けられたコルゲート管部からなる請求項１に記載の流体混合器。
【請求項８】 第１及び第２の流通管は、混合点において互いに所定の角度で交差するように連結された請求項１〜７のいずれか一項に記載の流体混合器。
【請求項９】 第１及び第２の流通管は、混合点において互いに同一方向を向くように連結された請求項１〜７のいずれか一項に記載の流体混合器。
【請求項１０】 第１及び第２の流通管は、混合点において互いに反対方向を向くように連結された請求項１〜７のいずれか一項に記載の流体混合器。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、流体混合器に係り、特に２種の流体を均一に混合するための流体混合器に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば特開平９−２８７８８３号公報には、主流ガスが流通される混合槽にその外周部接線方向から従流ガスを噴出させて混合槽で旋回流を発生させ、この旋回流によって主流ガスと従流ガスとの混合を行う混合器が開示されている。この混合器によれば、主流ガスへの従流ガスの噴出により二次流れである旋回流を形成し、この旋回流を利用するため、単に主流ガスに従流ガスを供給する場合に比べて効率よく混合させることが可能となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従流ガスの噴出により形成された二次流れの利用だけでは、混合効率は未だ満足し得るものではなく、長い距離と時間を要しなければ十分に混合することができなかった。また、特開平１０−３３９３９６号公報には、主流体に混合用流体を供給した後にこれらを旋回させることにより混合する装置が開示されているが、この装置においても、十分に混合するためには、旋回させてから長い距離と時間を要するという問題点があった。
【０００４】この発明はこのような問題点を解消するためになされたもので、２種の流体を効率よく混合することができる流体混合器を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明に係る流体混合器は、第１の流体を混合点まで導く第１の流通管と、第２の流体を混合点まで導く第２の流通管と、第１の流通管に設けられ且つ第１の流体に旋回流を発生させる第１の旋回流発生手段と、第２の流通管に設けられ且つ第２の流体に旋回流を発生させる第２の旋回流発生手段とを備え、それぞれ旋回流を生じた第１の流体と第２の流体を混合点で混合させるようにしたものである。
【０００６】第１及び第２の旋回流発生手段は、それぞれ第１及び第２の流通管に偏心方向から第１及び第２の流体を供給させるための第１及び第２の導入管、それぞれ第１及び第２の流通管内に固定配置されたプロペラ、それぞれ第１及び第２の流通管内に固定配置された偏向板、それぞれ第１及び第２の流通管内に固定配置された捻り板、それぞれ第１及び第２の流通管内に固定配置された偏向多孔板、及びそれぞれ第１及び第２の流通管に設けられたコルゲート管部のうちのいずれかから構成することができる。また、第１及び第２の流通管は、混合点において互いに所定の角度で交差するように、あるいは互いに同一方向を向くように、または互いに反対方向を向くように連結することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１．図１（ａ）にこの発明の実施の形態１に係る流体混合器を示す。第１の流通管１と第２の流通管２とが互いに直角に連結されている。図１（ｂ）に示されるように、第１の流通管１には、その偏心方向から第１の流体を供給させるための第１の導入管３が接続されている。同様に、図１（ｃ）に示されるように、第２の流通管２には、その偏心方向から第２の流体を供給させるための第２の導入管４が接続されている。
【０００８】次に、この実施の形態１の動作について説明する。第１の流体が第１の導入管３を介して第１の流通管１に供給されると共に第２の流体が第２の導入管４を介して第２の流通管２に供給される。このとき、図１（ｂ）に示されるように、第１の導入管３が第１の流通管１の外周部接線方向に連結されているため、第１の流通管１内で第１の流体の旋回流が発生する。同様に、図１（ｃ）に示されるように、第２の導入管４が第２の流通管２の外周部接線方向に連結されているため、第２の流通管２内で第２の流体の旋回流が発生する。このようにして、それぞれ旋回しながら進んできた第１の流体と第２の流体が混合点Ｍで衝突することにより混合される。
【０００９】一般に、乱流中の渦の波数とエネルギー密度との間には、図２に示されるような関係があることが知られている。すなわち、エネルギー密度の大きい領域では渦の波数が少なく（渦の径は大きい）、エネルギー密度が小さくなるにつれて渦の波数が多くなり（渦の径は小さくなる）、ついには熱エネルギーとして逸散してしまう。
【００１０】ここで、第１の流通管１に濃度Ｃ１の流体を供給すると共に第２の流通管２に濃度Ｃ１より低い濃度Ｃ２の流体を供給してこれらの流体を混合点Ｍで衝突させ、混合点Ｍからの距離に対応する混合流体の濃度を測定すると、図３に示されるような結果が得られる。混合前の初期エネルギー密度の大きい流体を使用した場合が曲線Ｓ１、初期エネルギー密度の小さい流体を使用した場合が曲線Ｓ２で示されている。混合流体の濃度が濃度Ｃ１より低く且つ濃度Ｃ２より高い所定の値Ｃに達するまでの混合点Ｍからの距離は、初期エネルギー密度の大きい流体の場合にＬ１であるのに対して初期エネルギー密度の小さい流体の場合はＬ２（＞Ｌ１）となり、初期エネルギー密度の大きい流体の方がより短い距離で混合し得ることが分かる。
【００１１】この発明においては、第１の流体と第２の流体がそれぞれ旋回しながら、すなわち初期エネルギー密度の大きい状態で混合点Ｍにおいて衝突するので、短い距離で効率よく混合することができる。
【００１２】実施の形態２．図４（ａ）に実施の形態２に係る流体混合器を示す。この流体混合器は、図１に示した実施の形態１の流体混合器において、第１及び第２の導入管３及び４の代わりに第１及び第２の流通管１及び２の内部にそれぞれ図４（ｂ）及び（ｃ）に示されるようなプロペラ５及び６を固定配置したものである。プロペラ５及び６は、それぞれ偏向した翼を有しており、これらのプロペラ５及び６を通過することにより、それぞれ第１及び第２の流体の旋回流が発生する。その結果、実施の形態１と同様に、短い距離で効率よく混合することが可能となる。
【００１３】実施の形態３．図５（ａ）に実施の形態３に係る流体混合器を示す。この流体混合器は、図１に示した実施の形態１の流体混合器において、第１及び第２の導入管３及び４の代わりに第１及び第２の流通管１及び２の内部にそれぞれ図５（ｂ）及び（ｃ）に示されるような偏向板７及び８を固定配置したものである。偏向板７及び８は、それぞれ流体の流れに対して偏向させて取り付けられた扇形、長方形、三角形等の板からなり、これらの偏向板７及び８を通過することにより、それぞれ第１及び第２の流体の旋回流が発生する。その結果、実施の形態１と同様に、短い距離で効率よく混合することが可能となる。
【００１４】実施の形態４．図６（ａ）に実施の形態４に係る流体混合器を示す。この流体混合器は、図１に示した実施の形態１の流体混合器において、第１及び第２の導入管３及び４の代わりに、図６（ｂ）及び（ｃ）に示されるように、第１及び第２の流通管１及び２の内部にそれぞれ捻り板９及び１０を固定配置したものである。捻り板９及び１０は、それぞれ平板を捻って形成したもので、これらの捻り板９及び１０を通過することにより、それぞれ第１及び第２の流体の旋回流が発生する。その結果、実施の形態１と同様に、短い距離で効率よく混合することが可能となる。
【００１５】実施の形態５．図７（ａ）に実施の形態５に係る流体混合器を示す。この流体混合器は、図１に示した実施の形態１の流体混合器において、第１及び第２の導入管３及び４の代わりに第１及び第２の流通管１及び２の内部にそれぞれ図７（ｂ）及び（ｃ）に示されるような偏向多孔板１１及び１２を固定配置したものである。偏向多孔板１１及び１２は、それぞれ厚板に斜めに多数の流通孔１３及び１４を形成したもので、これらの偏向多孔板１１及び１２の流通孔１３及び１４を通過することにより、それぞれ第１及び第２の流体の旋回流が発生する。その結果、実施の形態１と同様に、短い距離で効率よく混合することが可能となる。
【００１６】実施の形態６．図８に実施の形態６に係る流体混合器を示す。この流体混合器は、図１に示した実施の形態１の流体混合器において、第１及び第２の導入管３及び４の代わりに第１及び第２の流通管１及び２にそれぞれコルゲート管部１５及び１６を設けたものである。コルゲート管部１５及び１６は、それぞれ管内が捻られたもので、これらのコルゲート管部１５及び１６を通過することにより、それぞれ第１及び第２の流体の旋回流が発生する。その結果、実施の形態１と同様に、短い距離で効率よく混合することが可能となる。
【００１７】実施の形態７．上記の実施の形態１〜６においては、第１の流通管１と第２の流通管２とが互いに直角に連結されていたが、図９に示されるように、第１の流通管１７内の流体の流れに対して第２の流通管１８の先端部１９が同一方向を向くように第１の流通管１７と第２の流通管１８とを連結してもよい。この場合にも、第１の流通管１７内を旋回しつつ進んできた第１の流体と第２の流通管１８内を旋回しつつ進んできた第２の流体とが混合点で衝突して混合される。
【００１８】実施の形態８．上記の実施の形態１〜６においては、第１の流通管１と第２の流通管２とが互いに直角に連結されていたが、図１０に示されるように、第１の流通管１７内の流体の流れに対して第２の流通管１８の先端部１９が反対方向を向くように第１の流通管１７と第２の流通管１８とを連結してもよい。この場合にも、第１の流通管１７内を旋回しつつ進んできた第１の流体と第２の流通管１８内を旋回しつつ進んできた第２の流体とが混合点で衝突して混合される。
【００１９】また、第１の流通管と第２の流通管とを、直角でも同一方向でも反対方向でもなく、互いに鋭角あるいは鈍角の所定の角度で交差するように連結することもできる。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば、第１の流通管に設けられた第１の旋回流発生手段で第１の流体に旋回流を発生させると共に第２の流通管に設けられた第２の旋回流発生手段で第２の流体に旋回流を発生させ、この状態で第１の流体と第２の流体を混合点で混合させるようにしたので、短い距離及び短い時間で効率よく混合することが可能となる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００６２０８
【氏名又は名称】三菱重工業株式会社
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| 【出願日】 |
平成１３年６月６日（２００１．６．６） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００５７８７４
【弁理士】
【氏名又は名称】曾我 道照 （外６名）
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| 【公開番号】 |
特開２００２−３６１０５６（Ｐ２００２−３６１０５６Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１４年１２月１７日（２００２．１２．１７） |
| 【出願番号】 |
特願２００１−１７１０５９（Ｐ２００１−１７１０５９） |
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