CN1864835A - 流体混合装置 - Google Patents

Abstract

一种流体混合装置，在流体(1)流动的圆筒形流路(11)的内部设有流路直径比流路(11)的内径小的内筒(13)，在内筒(13)内设有由放射状的4个叶片构成的固定旋转翼(15)，在内筒的与流体(1)流经旋转翼时产生的剥离区域相连的壁面外周，设有供给流体(2)的集管空间，在与上述剥离区域相连的内筒的壁面上设有连通上述剥离区域和上述集管空间的开口(16)。被供给集管空间的流体(2)，从开口流入流体(1)在流经旋转翼时沿着旋转翼的下游面形成的剥离区域并沿着旋转翼的叶片的方向分散，然后与受到旋转翼的旋转力的流体(1)旋转混合。由此可极力地抑制流体(1)的压力损失，能够在小的空间内将流体(1、2)均匀混合。

Description

流体混合装置

技术领域

本发明涉及将两种流体混合的装置，尤其涉及一种在使两种流体通过的同时将两者混合的流体混合装置。

背景技术

在内燃机中，在通过在排气中添加还原性气体来降低排气中的NOx的NOx降低装置、通过在内燃机的吸气中混合被再循环的排气来控制燃烧特性的EGR装置以及在使燃气轮机的燃料与空气混合的燃烧器等中，需要在使多种气体流过的同时将它们混合。例如，在柴油发动机中，由于在热效率高的高温燃烧时，不能避免产生NOx，因此，作为后处理，进行在排气中添加还原剂，通过还原反应将NOx分解的处理，但添加尿素水，通过尿素水的加水分解反应而生成氨，把该氨作为还原剂来降低NOx的方式称为尿素SCR(Selective Catalytic Reduction：选择还原)。并且，通过使混入了氨气的排气通过脱硝催化剂，即使在低温下也能够进行基于氨的脱硝反应(＝NOx的还原反应)。此时的脱硝反应，由于是通过NOx＝1mol和氨气＝1mol的反应生成氮和水，所以只要混合成使NOx与氨气的摩尔比成为1∶1即可。当氨气小于该比例时，与氨气的不足部分相应的部分的NOx不能被分解，使得NOx降低率下降。反之，在氨气过多的情况下，氨气不能在脱硝中使用，除了造成与过多供给的部分相应的尿素水被浪费，还需要进行为了使氨气不排出到外部的处理。

因此，在尿素SCR中，重要的是，添加与排气中的NOx相应的尿素水，使生成的氨气和NOx的比例成为1∶1混合，并且即使是局部浓度也要达到该比例。即，需要使所生成的氨气在排气中以均匀的浓度混合。

另外，作为相同的柴油发动机的NOx降低技术，有一种被称为EGR(＝Exhaust Gas Recircultion，排气再循环)的技术，其通过排气的一部分混合到吸气中，来提高燃烧时的惰性气体的比例，延缓燃烧速度，以抑制局部燃烧温度的上升，降低NOx产生量。在EGR中，要求在把排气混合到吸气中时，希望在吸气侧形成负压来吸入排气，以便即使排气的压力低也要使排气流向吸气侧，或者，使混合的排气浓度均匀，以便各个汽缸之间的排气混入比例均匀。

一般，作为将多种气体在流过的同时进行混合的技术，公知有利用回旋流(swirl flow)的技术，在专利文献1中公开了这样的技术，即，在燃气轮机的燃烧器中，使用旋转翼使空气旋转，通过从在该旋转翼的下游侧开口的燃料喷嘴来供给燃料，从而实现空气与燃料的混合。

[专利文献1]特开2002-174425号公报(第3页，图1)

上述燃气轮机的燃烧器虽然是利用由旋转翼生成的回旋流来实现空气与燃料的混合，但要混合成均匀的浓度，在供给了燃料后需要一定程度的空间。因此，为了实现流体混合装置的小型化，需要进一步促进混合的机构。

另外，对用于EGR的排气与吸气的混合装置，除了希望其以小的空间来均匀地混合排气和吸气以外，还希望其能够尽量减小吸气系统的压力损失来吸入排气。

同样，在尿素SCR中，也希望在以小的空间均匀地混合氨气和排气以及尽量减小排气的流路系统的压力损失的基础上，保持能够只吸入必要量的包含氨气的添加气体。

发明内容

本发明要解决的问题是，在把第1流体和第2流体一边使其流过一边进行混合时，在尽量减少第1流体的压力损失的基础上吸入必要量的第2流体，并且在小的空间内将第1、第2流体均匀混合。

为解决上述问题，本发明在第1流体流动的流路内固定配置了由多个叶片构成的旋转翼，由该旋转翼使上述第1流体在流路轴线的周围旋转，同时，在使第1流体旋转时向沿上述旋转翼的下游面形成的第1流体的剥离区域供给第2流体。

即，利用以下的流体混合装置来解决上述的问题，具体而言，本发明的流体混合装置，其一边使第1流体和第2流体通过，一边将两者混合；其具有：使第1流体流过的流路；由多个叶片构成的旋转翼，该叶片被放射状地固定配置在所述流路内，并对通过的所述第1流体赋予向流路轴线的周围旋转的方向的流动；和第2流体供给机构，其向在第1流体通过所述旋转翼时沿着所述旋转翼的下游面所形成的第1流体的剥离区域，供给第2流体。

旋转翼由多片叶片构成，其以流路的轴线为中心被放射状地配置在第1流体的流路内，并且至少半径方向的一方的端缘被固定在流路壁面上。该叶片具有相对第1流体的流动方向的迎角，通过把该叶片以轴旋转的形式配置，由各个叶片使第1流体的流线弯曲，使第1流体在整体上在其流路内产生螺旋状流动的旋转流。各个叶片采用板状的部件构成，由于具有迎角，所以第1流体在流经其一侧的面，即上游侧的面时，沿着叶片表面改变流向。此时，只要第1流体具有一定的速度，并且叶片的迎角超过了一定的值，则在第1流体推动的面的背面(下游面)处，第1流体不能沿着叶片表面流过，从而形成与叶片表面分离的流动。在形成了该分离的流动的区域(剥离区域)中，产生与主流反向的流动，从而形成大的涡流，其压力低于剥离区域以外的压力。由于该剥离区域分别发生在被放射状配置的多个叶片处，所以，可以使第2流体流入形成在各个叶片处的剥离区域内，使第1流体与第2流体合流，并使其混合。

根据上述的结构，在旋转翼的剥离区域中，由于第1流体的主流分离，使流体流停滞，所以流入到剥离区域中的第2流体不会立即流入第1流体中，而是保持第2流体的流入方向继续行进，向第1流体的流路的半径方向扩散。通过使第2流体向与第1流体的主流交叉的方向流入，可促进第2流体向横切第1流体的流动的方向扩散。并且，在旋转翼下游的剥离区域中，由于产生大的涡流，其也能够促进第1流体与第2流体的混合。

另外，虽然可以针对每个叶片设置使第2流体流入的部位，但只能分散配置，不能向流入部位相互的中间部位供给第2流体。但是，通过利用旋转翼使第1流体形成旋转流，并使第2流体也螺旋状地流动，可促进向圆周方向的扩散。通过使所有这些效果同时产生作用，可成倍地促进第1流体与第2流体的混合。

并且，在旋转翼的剥离区域产生的负压能够作为用于吸入第2流体的驱动力使用，并且在从剥离区域流出时恢复压力，因此，不仅抑制了第1流体的压力损失，而且能够产生对第2流体的高吸引力。而且，通过增大用于形成旋转流的叶片相对主流的迎角，能够增大在剥离区域处产生的负压。由此，通过增大叶片的迎角，可提高对第2流体的吸引力。

作为使第2流体流入第1流体的流路中的方法，有从第1流体的流路的外侧，朝向中心轴流入的方法，和从中心轴侧朝向半径方向外周侧流入的方法这2种方法。在从第1流体的流路的外侧朝向中心轴流入的情况的第2流体供给机构，具有：成为第2流体的流入口的多个开口，其形成在第1流体的流路壁上的与所述剥离区域相连的位置；和空间(以下称为集管空间)，其形成为在第1流体的流路壁面的外侧向上述多个开口分配第2流体，并使第2流体从各个开口流入。通过利用第1流体的流路的壁面外侧面作为其壁面的一部分来设置用于分配该第2流体的集管空间，可减小在多个开口附近的第2流体的压力差和速度差，并且通过向各个开口均匀地分配第2流体，可促进第1流体与第2流体的均匀混合，并且可节省空间。

在使第2流体从第1流体的流路的中心朝向外侧流入的情况下，通过把第2流体的流路设置在第1流体的流路的中心，并且在第2流体的流路上设置开口来进行。在这种情况下的第2流体供给机构，具有：管状的第2流体流路，其被沿着所述第1流体的流路的流路轴线配置在轴方向上，并且使所述旋转翼的流路轴线侧端部紧密接合；和多个开口，其形成在该第2流体流路外壁面的与沿着旋转翼下游面所形成的剥离区域相连的位置上，使第2流体流入第1流体的流路内。第2流体流路兼用为向上述多个开口分散第2流体的集管空间。用于使第2流体流入第1流体的流路内的开口，即使为多个，但由于形成针对流入流路的第2流体的均匀的位置关系，所以容易均匀地向各个开口分配第2流体。

希望构成为通过使设有所述旋转翼的部位的针对第1流体的流路截面面积小于在设有所述旋转翼的部位上游的针对第1流体的流路截面面积，可提高第1流体的平均速度，从而相应地使第1流体的静压下降。

通过使第1流体的静压降低，可提高对于第2流体的吸引力。在为了混合第2流体而不具备鼓风机等有源供给装置的情况下，有时会造成第2流体达不到所需要的流量的情况，但通过进行减小设有旋转翼的部位的流路截面面积，使静压下降的设计，可产生用于使第2流体达到所需要的流量的吸引力。并且，在通过减小流路截面面积，增加流速来使静压下降的情况下，由于在吸入第2流体后通过增加流路截面面积，使流速下降，来恢复一定程度的压力，所以与阀等利用压力损失产生负压进行吸引的情况相比，可减少最终的压力损失，抑制能量的损失。

另外，在流体的混合装置中，在增加了第1流体的流量的情况下，多数情况也希望增加第2流体的流量，因此，在把第1流体的静压下降作为用于使第2流体流入的驱动力来使用的情况下，对应第1流体的流量增加，用于使第2流体流入的驱动力也增加，成为良好的状态。

并且，也可以具有多个内部安装了所述旋转翼的第1流体的流路，这些流路被排列配置在截面面积更大的流路内，并且各个流路的轴线与所述截面面积大的流路的轴线平行。在这些多个流路中，在分别把第1流体与第2流体合流后，使这个混合流体在上述大截面面积的流路中合流。

这样，可减小各个流路的流路直径。一般在流路内的混合中，存在着流路直径越小越可以减小同程度的混合所必要的流路长度的关系。其原因是，流动中的混合现象的本质是，流体向与主流正交的方向的扩散的推进，正交方向的到达距离如果变短，则流过其之间的主流方向的距离也变短。因此，通过分割第1流体的流路，减小基于旋转翼的混合流路的直径，可缩短混合所必要的流路长度，可实现混合装置的小型化。

另外，使第2流体流入第1流体中的开口，虽然是形成在与第1流体的剥离区域相连的流路壁面上，但该剥离区域根据后述的发明者的见解，可认为包含以下的区域。

即，假设与被放射状配置的叶片的放射方向正交的平面，并利用在第1流体的流路的轴线方向和与其正交的旋转方向的坐标来定义该平面，把叶片截面的轴线方向最下游且在旋转方向也是最下游的坐标设为点A”，把在轴线方向的坐标与该点A”相同且位于叶片截面的旋转方向的最上游的坐标设为点C，把线段A”C的中点设为点D，把被夹在表示叶片截面的上游面的曲线的相对点D而点对称的曲线、和表示叶片截面的下游面的曲线中间的、存在叶片的旋转方向坐标的范围内作为剥离区域。

(发明效果)

根据本发明，在一边使第1流体和第2流体流动，一边进行混合时，可极力抑制第1流体的压力损失，并且能够吸入必要量的第2流体，在小的空间内将第1、第2流体均匀地混合。

附图说明

图1是表示本发明的流体混合装置的实施方式1的立体图。

图2是图1所示的实施方式1的主视图和剖面图。

图3是表示图1所示的流体混合装置中的旋转翼附近的第1流体的流线的图以及表示剖面中的速度矢量和等压线的图。

图4是表示本发明的流体混合装置的实施方式2的立体图。

图5是图4所示的实施方式2的主视图和剖面图。

图6是表示本发明的流体混合装置的实施方式3的立体图。

图7是图6所示的实施方式3的主视图和剖面图。

图8是表示本发明的流体混合装置的实施方式4的立体图。

图9是图8所示的实施方式4的主视图和剖面图。

图10是表示本发明的流体混合装置的实施方式5的立体图。

图11是图10所示的实施方式5的主视图和剖面图。

图12是表示本发明的流体混合装置的实施方式6的立体图。

图13是图12所示的实施方式6的主视图和剖面图。

图14是表示本发明的流体混合装置的实施方式7的立体图。

图15是图14所示的实施方式7的主视图和剖面图。

图16是表示本发明的流体混合装置的实施方式8的立体图。

图17是图16所示的实施方式8的主视图和剖面图。

图18是表示在旋转翼中使用了平板的情况的剥离区域的第1例的图。

图19是表示在旋转翼中使用了平板的情况的剥离区域的第2例的图。

图20是表示在旋转翼中使用了平板的情况的剥离区域的第3例的图。

图21是表示在旋转翼中使用了平板的情况的剥离区域的第4例的图。

图22是表示在旋转翼中使用了朝向上游侧凸起的曲面板的情况的剥离区域的第1例的图。

图23是表示在旋转翼中使用了朝向上游侧凸起的曲面板的情况的剥离区域的第2例的图。

图24是表示在旋转翼中使用了朝向下游侧凸起的曲面板的情况的剥离区域的第1例的图。

图25是表示在旋转翼中使用了朝向下游侧凸起的曲面板的情况的剥离区域的第2例的图。

图中：1-流体1；2-流体2；3-混合流体；11-流体1和混合流体的流路；12-流体2的流路；13、19-内筒；14、20-分隔板；15、22、24-旋转翼；16-开口；21-导管；31-排气；32-分流气体；33-尿素水；40-主体；41-喷射装置；42-分流气体流路；43-加热器；44-加水分解催化剂。

具体实施方式

下面，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。在实施方式中，虽然是对一般的将流体混合的情况的例进行说明，但不言而喻，利用剥离区域进行混合的本发明，同样也适用于流体为液体的情况、气体的情况、包含微小液粒的气体的情况等。

<实施方式1>

图1是表示本发明的作为实施方式1的流体混合装置的立体图。图2是图1所示的流体混合装置的主视图和上述主视图的A-A线箭头方向的剖面图。图示的流体混合装置是用于在使第1流体(以下称为流体1)和第2流体(以下称为流体2)通过的同时将两者混合的装置，包括：流体1从其一侧的端部(图中的左侧)流入的圆筒状流路11；内筒13，其外径小于上述流路11的内径，其一侧的端部，直径被逐渐扩大到与流路11的内径一致，从而形成为喇叭形状的圆筒状，并且把上述被扩大了直径的端部作为上游侧而被同心状地固定在上述流路11的内部；环状的分隔板14，其被安装在内筒13的圆筒部外周面与流路11的内周面之间，将两者之间的空间分隔成上游侧和下游侧；流路12，其本身为管路，通过在上述分隔板14与上述内筒13的扩径侧端部之间的流路11的壁面上设置开口而构成连接，用于供给流体2；被固定安装在上述内筒13内的旋转翼15；开口16，其在上述内筒13的壁面的上述分隔板14上游的上游侧，在圆周方向上的4个部位分散形成，将内筒13的壁面内外连通。内筒13的被扩径的端部外周缘被密封固定在流路11的内周面上。

流路12，通过流路11的壁面的开口，与在内筒13的外周侧由分隔板14和扩径部分隔的圆环状集管空间连通，该集管空间，通过形成在上述内筒13的壁面上的4个开口16，与内筒13内侧的流体1的流路连通。由流路12、流路11的壁面的开口和上述集管空间，构成向后述的剥离区域供给第2流体的第2流体供给机构。

混合部包括内筒13、分隔板14以及被固定的旋转翼15，在混合部形成的混合流体3从出口侧(图中的左侧)流出。

流入到流路11中的流体1，利用在混合部形成的负压，经过开口16将从流路12流入集管空间的流体2吸引并混合，在形成混合流体3后流向下游侧。上述开口16，被形成在与沿着旋转翼15的叶片的下游面而形成的剥离区域相连的位置的内筒13的壁面上，流体2，从开口16流入到内筒13的内侧，与流体1合流。

如图2的主视图所示，旋转翼15，由以内筒13的中心轴为中心向半径方向延伸的、被十字状配置的4片叶片构成，在中心轴侧叶片相互连接，叶片的半径方向外周侧端缘，被固定在内筒13的内周面上。

在本实施方式中，虽然说明的是由4片叶片构成的旋转翼，但是叶片数量只要大于等于2片，几片都可以。另外，在本实施方式中所使用的4片叶片，可以通过把一张金属板切割成规定的形状，然后按照叶片的倾斜角度进行扭曲来一体地制成。

如图1所示，旋转翼15的叶片，被配置成相对流体1的流入方向，即，内筒的轴线方向各自倾斜，并具有一定的迎角的状态。如图2的主视图所示，十字状的4片分别形成倾斜状态，从而使其中的位于图中上侧的叶片具有使流体1的流动向左侧弯曲的作用，左侧的叶片具有使流体1的流动向下侧弯曲的作用，下侧的叶片具有使流体1的流动向右侧弯曲的作用，右侧的叶片具有使流体1的流动向上侧弯曲的作用。通过使这些作用相对内筒13的中心轴朝向同一旋转方向，使流入到内筒13内的流体1通过固定的旋转翼15而进行旋转。图2的主视图的表示流体1的箭头，出示了其旋转状态。在本实施方式中，通过使基于各个叶片使流体弯曲的作用，全部朝向图中的反时针方向，而成为描绘左螺旋方向的螺旋流向，但通过将全部叶片的倾斜倒置，可形成顺时针方向的旋转，由于在本质上为相同，所以可获得同样的混合性能。

流体1的流动，在与旋转翼15碰撞后成为向内筒13的轴线的周围旋转的方向的流动，但此时沿着旋转翼15的各个叶片的下游面产生流体的剥离区域。由于该剥离区域对应每个叶片而产生，所以设置在该剥离区域中的开口16也对应每个叶片而设置。因此，如图2的主视图所示，流体2，从4处流入内筒13的内侧。此时，内筒13外周面与流路12之间的圆环状空间，具有作为分配流体2的集管空间的功能，并且，被设计成能够向4处的开口16均匀地分配流体2。具体是，使流路的截面面积足够大，以使流体2在集管空间内的流速，即圆周方向的流速没有大的增加。另外，通过减小开口16的开口面积，虽然会增加喷出时的压力损失，但也能够相对减小造成不均匀的要因的效果，从而在开口之间实现了均匀的流量分配。不过，由于为了使流体2流入而增加了压力损失，所以需要根据系统的优先事项来灵活运用这种情况。

如图2的剖面图所示，内筒13，通过把被扩径的端部的外周缘接合并安装在流路11的内周面上，内筒13的流路截面面积比上游侧、下游侧的流路11的截面面积小。因此，流体1通过从流路11流入内筒13，由于流路的截面面积变小而在内筒13内的流速增加。由于稳定状态下的流速增加，是压力能量被转换成速度能量所致，所以，流速的增加会导致静压的下降。该静压一旦下降，则在加上了基于由叶片所产生的剥离的负压的负压的作用下，流体2被吸引，从集管空间经过开口16流入流体1所流经的空间，即内筒13内部。

图3表示本实施方式中的流体在内筒13内的流线、速度矢量、压力分布。图3上侧的图表示流体1的流线，中央的图表示截面的位置，左下的图表示其A’-A’线剖面中的流体1的平面内速度矢量，右下的图以等压线表示A’-A’线剖面中的静压的分布。该流线、速度矢量、压力分布是基于数值计算的流动解析的结果，表示特别抽出的旋转翼周边的流体的流动动。图3中的流体1的流向与图2的剖面图相同。

在表示流线的图(以下称为流线图)中，内筒13上游侧的流线，表示缩流的状态。由于图面近前侧的叶片使流体的流动向上侧弯曲，图面里侧的叶片把流体的流动向下侧弯曲，因此，如果同时观察近前侧和里侧的流线，则形成交叉。基于这种理解来观察流线，则可明白通过穿过旋转翼可使流体1的流动成为旋转。

由于叶片和开口16被轴对称配置，所以，下面，着重对位于内筒13中央的图面近前侧的叶片进行说明。由于流入的流体遇到利用平板形成的叶片的朝向左上的面，所以越向叶片的后缘行进，在流线图中流线与叶片的距离越缩短。另一方面，在其背侧的面(下游面)，流体的流动未被弯曲成叶片的角度，所以越向叶片的后端行进，流线与叶片的距离越远。如这种情况，要沿着固体表面流过，必须使流线弯曲，然而，实际上由于不能弯曲到位而形成与表面分离的现象，这种现象被称为剥离。对于这种状态，如果参照表示速度矢量的图(以下称为速度矢量图)，则更容易理解。

在速度矢量图中，抽出位于A’-A’剖面中的流体的速度矢量中的剖面成分，利用矢量的大小表示速度的大小，利用箭头的方向表示流体的流动的方向。剥离区域由于是流动脱离的区域，所以速度大幅降低，而且，流动方向也与主流不同，因而在剥离区域整体形成一个涡流。根据等压线也可以推测出该涡流。

在利用等压线表示静压的分布的图(以下称为压力分布图)中，作为整体，静压从上游侧向下游侧逐渐降低。但在局部上与其相反的，是叶片的前端的上游面和剥离区域。叶片前端的上游面，由于受到流体流动的冲击，动压被转换成静压，从而使静压上升。在叶片的下游面上，可观察到有静压的最下点。压力的极低点表示在其周围形成有涡流，可以理解为由于形成基于剥离的涡流，所以产生了压力的极低点。因此，剥离区域成为负压。

流动的剥离是由于流体的弯曲不到位而产生，其原因是由于流体具有惯性力所致。因此，惯性力越强，越容易产生剥离。在剥离的形成中，除了与相对流入的流体1的叶片角度以外，还与流体1的流速和粘度等有关，一般是把被称为雷诺数的流体的惯性力与粘性力之比作为指标，来评价剥离形成的有无或区域的大小等变化。在流线图中，利用虚线17表示了本实施方式中的大致的剥离区域。

开口16，虽然最好集中形成在剥离区域17的内侧位置上，但由于制造上的原因，即使突出到剥离区域的外侧，只要包含剥离区域，就没有问题。虽然通过圆孔加工可容易地形成开口16，但是只要把开口16集中到剥离区域内并且获得尽可能大的开口面积，则形成沿着虚线17的形状的开口，也可达到良好的效果。上述的开口与叶片的关系，与具有4片的各个叶片相同。

另外，通过使流体2流向内筒13内的流入口成为剥离区域，可防止流体2在进入内筒13内侧时立刻被流体1推动而流动，从而能够使流体2容易地扩散到内筒13的中心部。如果在流体2的向内筒13内的流入口不是剥离区域的情况时，则流体2难于横切流体1的流动而到达内筒13的中心附近，由此形成流体2只流经内筒13内的外周侧。在这种情况下，由于流体2要到达内筒13的中心附近，需要通过对流扩散和分子扩散，所以，流体2到达内筒13的中心附近要耗费时间，因此，为了达到均匀混合的目的，结果势必使装置大型化。

流体2，在利用剥离区域实现了在内筒13的半径方向上的扩散后，随着形成在流体1中的旋转流继续向周围方向扩散。如上述那样，通过同时利用剥离区域和旋转，在流路截面上进行2维扩散，促进混合，从而在小的空间内达到均匀的浓度分布。

如上所述，根据本实施方式，在把第1流体和第2流体一边使其流动一边混合时，能够在尽量抑制了第1流体的压力损失的基础上，只吸入必要量的第2流体，从而能够在小的空间内将第1、第2流体均匀地混合。

<实施方式2>

图4是表示本发明的实施方式2的流体混合装置的立体图，图5的左侧表示该装置的主视图，图5的右侧表示主视图的B-B线箭头方向的剖面图。对于具有与实施方式1相同功能的部件和对象，标记相同的符号并省略说明。

实施方式2与上述实施方式1的不同之处是，流路11内部被与其轴线正交的平板18和分隔板20所分隔，和在这些板上连接有4个内筒19。平板18，在流路12的连接位置上游的上游侧分隔流路11，并具有4个开口。分隔板20，在流路12的连接位置下游的下游侧分隔流路11，同样具有4个开口。平板18的4个开口具有相同的大小，并被均等地分散配置在周方向上，并且通过使内筒19的上游侧开口的被扩径的端部嵌入而形成连接固定。在分隔板20的开口内，嵌入内筒19的圆筒部的外径。因此，平板18的各个开口的中心和4个内筒19的轴线以及分隔板20的各个开口的中心分别在同一直线上，这些轴线与流路11的轴线平行。即，在更大直径的流路11中，内装有多个轴线相互平行的并作为流体1的流路的内筒19。

在4个内筒19中，与上述内筒13同样，分别内装有旋转翼15，并设有开口16。流入到流路11内的流体1，分流流入4个内筒19，被分流的4个流体的流动形成并行的关系。在本实施方式中，是以采用4个内筒19的情况为例进行说明，但也可以具有任意数量的内筒19。流体2从流路12流入由平板18和分隔板20所夹持的空间，即集管空间内，然后从分别设在4个内筒19上的多个开口16流入各个内筒19内，与流体1混合。在内筒19中混合的流体从内筒19流出，在流路11的大的空间内扩散。而且，与在其它内筒19并行流过而形成的混合流体合流，形成进一步混合的混合流体3，从混合装置流出。

被安装在内筒19上的旋转翼15和开口16，与实施方式1的情况相同，4个旋转翼15都是使流体1向左螺旋方向旋转。在使用了由4片叶片构成的旋转翼的情况下，在一个内筒19上设有4个开口16，在4个内筒上一共有16个开口16。为了将流体2均匀地分配给这16个开口16，由平板18、分隔板20所夹持的空间发挥作为集管空间的作用，使流体2如图5的主视图所示那样进行分流。

在图5的右侧的剖面图中，对下侧的内筒进行剖面表示，对上侧的内筒表示从外部观察的状态。在从内筒的外侧观察时，在内筒19上，只在4个部位形成了孔，流体2被吸入该孔内。当流体2进入到内筒19的内侧后，由于该处是基于旋转翼15的剥离区域，所以能够到达中心附近，实现基于旋转的混合。

从内筒19流出的混合流体，虽然被扩散在流路11的空间内，但此时形成在内筒19内的旋转流还将暂时残留。如图5的主视图所示，在4个内筒19内，分别形成向反时针方向的旋转，从内筒19流出的流体通过合流，使其流动形成相互干扰。首先，即使在内筒19内，如果连续位于流路11的管壁附近侧，即连续要流出流路11时的外侧的部位之间的旋转的朝向，则形成反时针方向的大的旋转。在图5的主视图的表示了混合流体3的旋转方向的点划线箭头中的流路11的壁附近的箭头表示该旋转，从内筒19流出后的外周侧的流动，成为随着反时针方向的旋转的流动。另一方面，即使在内筒19内，流路11的中心轴侧的流动，如果从中心轴方向看去，则形成顺时针方向旋转，在其流出到流路11中被合成后，形成在中心轴附近的顺时针旋转的流动。图5的主视图的表示了混合流体3的旋转方向的点划线箭头中的位于中心轴附近的箭头，表示这种流动。通过使在中心侧和外侧的旋转方向不同，使得在其中间产生大的剪切作用，从而有助于流体的混合。

如上所述，根据本实施方式，也可以获得与上述实施方式1同样的效果，特别是在流体的流动量大的情况下具有良好的效果。

<实施方式3>

图6表示本发明的实施方式3的流体混合装置的立体图，图7的左侧表示该装置的主视图，图7的右侧表示主视图中的C-C线的箭头方向的剖面图。以下，对于具有与上述实施方式相同功能的部件，标注相同的符号并省略说明。

本实施方式与上述实施方式1的不同之处是，旋转翼15被直接接合在流路11的内周面上，不设置内筒13；和作为流体2的流入口的开口16被设置在流路11的壁面上，作为用于向4个开口16分配流体2的集管空间，设有由环状导管21覆盖流路11的壁面外周的双重管。

开口16与旋转翼15的位置关系，与实施方式1中的旋转翼15与开口16的位置关系相同，开口16，被形成在接近流体1在流经旋转翼15时所形成的剥离区域的流路11的壁面上。在如本实施方式这样不使用内筒13的情况下，由于流体1的流路截面面积不被缩小，所以可降低流体1的压力损失。

另外，旋转翼15与实施方式1不同，其被配置成在把流路12置于正上方的情况下的主视图中呈45度倾斜(不是十字状，而是X字状)。这样，在流路12的正下方没有了开口16，从而可防止大量的流体2只流入流路12正下方的开口的现象。另外，由于即使是距流路12最远的开口，通过向圆周方向流经135度即可到达，所以与实施方式1的需要流经180度的情况相比，拉近了距离，从而可减小对远处的开口的流体2的流量分配减少的可能性。因此，通过将旋转翼15倾斜45度配置，使流体2的分配更均匀，有助于流体1与流体2的均匀混合。另外，这种配置也可适用于实施方式1。并且，在旋转翼15的叶片片数为3片或6片等的4片以外的情况下，也可以以同样的方式应用，可以本着不在流路12的正下方配置开口，或者避免在距流路12最远的位置形成开口16等原则，实现均匀地分配。

如上所述，根据本实施方式，也可以获得与上述实施方式1同样的效果，特别是具有使流体2的分配更均匀，均匀混合流体1和流体2的效果，以及降低流体1的压力损失的效果。

<实施方式4>

图8表示本发明的实施方式4的流体混合装置的立体图，图9的左侧表示该装置的主视图，图9的右侧表示主视图中的D-D线箭头方向的剖面图。以下，对于具有与上述实施方式相同功能的部件，标注相同的符号，并省略说明。

本实施方式与上述实施方式3的不同之处是，在本实施方式中，旋转翼22的叶片不是平板，而是具有曲率；和在中心轴侧不接合叶片，而把各个叶片独立地结合在流路11的内周面上；以及叶片片数为6片。

旋转翼22的叶片的曲率为，向与产生剥离的一侧相反方向凸出。如果给予其相反的曲率，则形成使流动减缓的弯曲，作为叶片，形成可抑制剥离的形状。在本实施方式中，通过加大前端的迎角，使得容易产生剥离，而将之后的叶片弯曲成返回流体1的流入时的方向，这样来减弱旋转力。关于流体1与流体2的流量比，在希望流体2的流量更大的情况下，希望使在叶片处产生的剥离区域更大。因此，虽然增加相对流体1的流入的叶片的迎角是有效的，但如果增大迎角，则旋转加强，使得流体1的压力损失增大。

为了在不增加流体1的压力损失的情况下增大剥离区域，希望增加叶片的迎角而对旋转不会产生大的加强作用，为了能够实现，改变上游侧的叶片的迎角和出口侧的流入角度。即，不是像把叶片的上游侧前端的迎角保持为平板的情况那样，在下游侧翼端也维持平板状态，而是通过使叶片具有曲率，并使角度返回到流体1的流入时的方向，使得对流体1不产生大的旋转作用。通过这样地扩大由叶片产生的剥离区域，还能够增大开口16的口径，从而即使增加流体2的流量，也不会增加压力损失。另外，对于增加了叶片数量的情况，通过增加开口的数量、增加合计开口面积，也可以降低随着流体2的流入的压力损失。

另外，通过在中心周侧互相不接合旋转翼22的叶片，在流路11的中心部没有了障碍物，从而可降低流体1的压力损失。

如上所述，根据本实施方式，也可以获得与上述实施方式1相同的效果，特别是具有：即使增加流体2的流量，也可以不增加压力损失，从而具有可降低随着流体2的流入的压力损失和流体1的压力损失等的效果。

<实施方式5>

图10表示本发明的实施方式5的流体混合装置的立体图，图11的左侧表示该装置的主视图，图11的右侧表示主视图中的E-E线箭头方向的剖面图。

本实施方式是与上述各个实施方式同样地一边使流体1和流体2通过，一边将其混合的装置，其包括：流入流体1的圆筒状流路11；管状的第2流体的流动路(以下称为流路23)，其沿着流路轴线同心配置在流路11内，与流路11形成双重管状，用于流入流体2；旋转翼24，其由被十字形放射状地配置在流路23的外周面与流路11的内周面之间的4个叶片构成；和4个开口16，其被设置在流路23的壁面上的与旋转翼24处产生的流体1的剥离区域连续的位置上，并连通流路23的内外。流路23与贯通流路11的壁面而配置的向流路23供给流体2的管路(未图示)连接。

旋转翼24，其中心轴侧端缘与流路23的外周面紧密接合，其半径方向外周侧端缘与流路11内周面相连。另外，流路23在比开口16更远离旋转翼的一侧被半球形的盖部件封闭，并且从此处到下游侧不设置该流路23。由流体1和流体2在下游侧通过混合而形成的混合流体3，流入流路11中的不存在流路23的空间内。

旋转翼24与上述各个实施方式同样，使流入的流体1旋转，并且在叶片的背侧(下游面侧)形成剥离区域。流经流路23的流体2，从开口16流入该剥离区域。流体2通过流入剥离区域，不会立即被流体1推动而流动，而是向横切流体1的流动方向，即流路11的半径方向分散，从中心侧到达流路11的内周壁附近。然后，在流体1的旋转作用下进一步向圆周方向扩散，由此促进流体1和流体2的混合。

根据本实施方式，也可以获得与实施方式1同样的效果，特别是由于在装置的外周部没有附着部件，所以具有能够安装在狭窄的地方的效果。

<实施方式6>

图12表示本发明的实施方式6的流体混合装置的立体图，图13的左侧是该装置的主视图，图13的右侧是主视图中的G-G线箭头方向的剖面图。本实施方式与上述实施方式1的不同之处是，通过在流路12的相反侧的流路11的壁面上形成开口而连接流路25，并且设有2片分离壁26，该2片分离壁26把上述圆环状集管空间分隔成与上述流路12连接的区域和与上述流路25连接的区域。在各个区域中设有相同数量的上述开口16。关于其它的构成，由于与上述实施方式1相同，所以标注相同的符号并省略说明。

本实施方式通过上述的构成，能够在流体1、流体2的基础上再混合另外一种流体4。在混合三种以上的流体时，也可以通过把实施方式1～4的流体混合装置串联配置，来顺序地混合其它种类的流体，并且也可以共用内筒13，串联配置旋转翼15，在每个旋转翼混合其它种类的气体。本实施方式在希望装置更小型化的情况下具有良好的效果。

在本实施方式中，在被内筒13和分隔板14夹在中间的发挥集管的作用的圆环状集管空间内，导入流体2的流路12与导入流体4的流路25连接。这样，旋转翼15虽然只有1级，但能够同时在流体1中混合两种流体，即，合计混合3种流体。另外，通过在集管空间内设置分离壁26，可防止流体2流入流路25，或流体4流入流路12。

根据本实施方式，也可以获得与实施方式1同样的效果，特别是具有能够在小的空间内混合3种流体的效果。

另外，在实施方式1至6的任意一个中，都是通过使流体1产生负压，来作为流体2的供给驱动源，但通过对流体2(投入流体)加压，也可以获得同样的效果。这样，可降低流体1的负压产生量，减少压力损失。

<实施方式7>

图14表示本发明的流体混合装置的实施方式7的尿素水添加装置的立体图，图15的左侧是该装置的主视图，图15的右侧表示主视图中的F-F线箭头方向的剖面图。图示的尿素水添加装置被使用在尿素SCR系统中，该SCR系统用于对柴油发动机的排气中所包含的NOx进行分解处理。

图示的尿素水添加装置包括：圆筒状主体40，其在长度方向的中间部分具有直径被缩小到某一值的部分(以下称为缩径部)；平板18，其被安装在上述缩径部的上游端(图中的左端)，与主体40的长度方向正交，并堵塞主体40的横截面；分隔板20，其被安装在上述缩径部的下游端(图中的右端)，与上述平板18平行，且堵塞主体40的横截面；在上述平板18上，在圆周方向均匀分散配置的4个相同大小的开口18a；4个开口20a，其在分隔板20上，以将上述开口18a的中心沿与主体40的轴线平行的下游侧延长的线与上述分隔板20相交的点为中心而形成；在开口18a内嵌入被扩径的端部，把圆筒部嵌入开口20a而被固定的4个内筒19；由被固定在各个内筒19内部的4片叶片构成的旋转翼15；开口16，其形成在各个内筒19的壁面上的与上述叶片各自的下游面侧所形成的剥离区域相连接的位置上；尿素供给管45，其下游端与形成在主体40的上述缩径部壁面上的开口40a连接；喷射装置41，其被安装在尿素供给管45的上游端，用于向尿素供给管45内喷射尿素水；分流气体流路42，其把尿素供给管45的由喷射装置41形成喷雾34的位置与形成在上述平板18上的开口18b连接，并将平板18的上游侧区域与尿素供给管45连通；加热器43，其被安装在尿素供给管45的与上述分流气体流路42的连接位置下游的下游侧部分上；和加水分解催化剂44，其被安装在尿素供给管45的与上述开口40a连接的部分内。内筒19的被扩径的端部外周面，与开口18a的内周面紧密接合固定，内筒19的圆筒部外周面，与开口20a的内周面紧密接合固定。

在本实施方式的尿素SCR系统中，尿素水33从喷射装置41被喷射出，该尿素水通过加热器43的加热而汽化。汽化的尿素水通过加水分解催化剂44而发生基于尿素和水的分解反应，从而生成氨气35。该氨气35通过本实施方式的流体混合装置与排气31混合。以使被均匀地混合了氨气35的排气36通过SCR催化剂(选择还原催化剂：未图示)，氨气将NOx还原成氮气，从而可降低排气中的NOx。

另外，在把尿素水汽化时，如果存在作为介质的气体则容易汽化，所以在分流气体流路42中分流排气31的一部分，把其作为分流气体32送入尿素供给管45，作为介质使用。如果使用其它的例来说明该介质的作用，则在只有水的空间中，为了产生1个气压的水蒸气需要100度以上的温度，但与只要在1个气压的空气中，在常温下也产生水的汽化的情况相同，尿素水由于在周围存在分流气体32，所以也容易汽化。

在本实施方式中，在作为流体1的排气31中混合作为流体2的氨气35。在主体40中，从图中的左端送入排气31，该排气31的大部分被分流到与平板18的开口18a连接的4个内筒19内，而排气31的一部分流入在平板18上具有成为入口的开口18b的分流气体流路42内，形成分流气体32。流入到分流气体流路42内的分流气体32，被供给到尿素供给管45的上游端，在这里接受利用喷射装置41的尿素水33的喷射。

向分流气体32中喷射尿素水33的喷射装置41，接受被加压成5个气压程度的尿素水33的供给，对于尿素水33起到作为开闭阀的作用，通过调节开阀时间来控制流量，通过出口的微小喷口，向从分流气体流路42流入尿素供给管45的上游端的分流气体32中喷出尿素水33。通过该喷出，使尿素水33生成微粒化的喷雾34。尿素水33通过形成微粒化而使表面面积飞跃性地增加，变得容易汽化。由于发动机排气通常是100度以上的高温，所以由分流气体32部分地补充尿素水33在汽化时所需要的潜热，从而生成汽化气体。但是，如果只使用分流气体32的潜热使尿素水33汽化，则汽化气体的温度降低，不容易产生加水分解反应，因此，最好通过加热器43进行加热。

在该汽化气体成为300度左右的情况下，由于还存在水蒸气，所以自然产生尿素的加水分解反应。但是，由于时常有达不到这样高的温度的情况，所以把该汽化气体在尿素供给管45中导入加水分解催化剂44，使用加水分解催化剂44，促进在低温下的加水分解反应。通过加水分解反应使尿素成为氨和二氧化碳，这里，只着重说明被使用在NOx的还原剂中的氨气。通过加水分解催化剂44而生成的氨气35，从加水分解催化剂44中释放出来，充满在由平板18、分隔板20以及内筒19的外周面和主体40的缩径部内周面所包围的集管空间，并通过内筒19壁面上的合计为16个开口16，流入内筒19内部的旋转翼15下游侧的剥离区域。

另一方面，经过开口18a而流入到4个内筒19的排气31，通过旋转翼15而旋转。在本实施方式中，虽然是使用4个内筒，但也可以如实施方式1那样使用1个或任意个进行实施。同样，关于旋转翼15，虽然也是使用4片叶片，但也可以使用任意片叶片进行实施。通过使排气31撞击该旋转翼15，在各个叶片的下游面侧产生剥离区域，利用该剥离区域的负压，如上述那样供给氨气35。

由于在生成该氨气35时需要使用从排气31分流的分流气体32，所以，与氨气35一同还向剥离区域流入分流气体32。本来，为了使排气31通过其它流路而在同一部位合流，需要使基于双方流路的压降相同。否则，压力不平衡，不能形成稳定的状态。因此，实际中，把分流气体32和流过内筒19的排气31的流量配比，调节成能够使压力达到平衡的流量配比。

在本装置中，在分流气体流路42中，具有弯曲部、基于尿素水33的添加的流量增加、通过催化剂等因素，与使排气31直接流入内筒19的一侧相比，导致压力下降的因素多。在这样的条件下，为了将相对排气31的分流气体32的流量比设定为适当的值，需要大幅增加使排气31直接流入内筒19一侧的压力下降。在该压力下降之后，如果压力不恢复，则压力下降将全部变为压力损失，从而导致能量损失。为了减少该压力损失，可采用通过使内筒19的合计流路截面面积小于其上游的主体40的流路截面面积来降低静压、和利用基于旋转翼的剥离来生成负压的措施。因为这些压力下降能够通过使速度能量再次转换为压力能量，来恢复到一定程度的压力。

流入到旋转翼15下游侧的剥离区域内的氨气35，在内筒19内首先向沿着叶片的方向分散，进而通过与排气31一同旋转流动，促进排气与氨气的混合，从而成为混合气体36。并行流过4个内筒19的混合气体36，通过被再次释放到主体40的空间内进行合流。此时，内筒内的旋转流也形成合体，并且在主体40的外周侧和中心侧形成方向相反的旋转，促进进一步的混合，使氨气以均匀的浓度分散到排气内。通过使分散了该氨气的混合气体36流过SCR催化剂(未图示)，将排气中NOx还原，可大幅降低NOx的排出量。

<实施方式8>

图16表示本发明的流体混合装置的实施方式8的尿素水添加装置的立体图，图17的左侧表示该装置的主视图，图17的右侧表示主视图中的H-H线箭头方向的剖面。图示的尿素水添加装置与实施方式7同样，被使用在用于对柴油发动机的排气中所包含NOx进行分解处理的尿素SCR系统中。

图示的尿素水添加装置包括：作为第1流体的流路的圆筒状主体40，其在长度方向的中间部分具有直径被缩小到一定值的缩径部；作为管状的第2流体流路的流路46，其贯通主体40的缩径部壁面，并且把封闭的前端部，在主体40的缩径部中，与主体40同心状地沿着第1流体的流路轴线配置成双重管状；旋转翼49，其由6片平板叶片构成，该6片平板被放射状地配置在流路46的外周面与主体40的缩径部内周面之间；6个开口16，其被设置在流路46的壁面上的与旋转翼49的各个叶片产生的剥离区域连接的位置；和对流路46的位于主体40的外部的部分进行加热的加热器43。

旋转翼49的半径方向中心侧端部，与流路46的外周面紧密接合，流路46的设有上述开口16的前端部分，被形成为直径比其它部分的直径大、为向6个开口16分散供给被供给到流路46中的第2流体的集管空间。

在本实施方式的尿素SCR系统中，向流路46供给混合了尿素水和空气的两层流体47，通过利用加热器43的加热，使两层流体47中的尿素水汽化，然后使混杂有空气、汽化气体和未汽化的尿素水的流体48在图示的尿素水添加装置中与排气31混合。然后使通过混合而生成的混合排气36通过SCR催化剂(未图示)，由此使氨将NOx还原成氮气，从而能够降低排气中的NOx。

根据本实施方式，也可以获得与实施方式7同样的效果，特别是具有能够以少量的部件构成尿素SCR系统的效果。

<实施方式9>

当流体1遇到旋转翼时，形成在旋转翼下游面侧的剥离区域的范围，根据旋转翼的形状、迎角等而变化。发明者等，通过根据使用计算机的数值计算进行流体的流动解析，对实际的剥离区域成为什么样的范围进行了验证。

图18表示在使用了平板状旋转翼的情况下的剥离区域的第1例，并表示在作为旋转翼而配置了相对流体的流动，迎角为30度的平板的情况下的剥离区域的求得结果。图中的左上是表示旋转翼的配置的主视图，右上是左上的图中J-J线箭头方向的剖视图。中央的图和下图与上述图3的速度矢量图相同，在位于J’-J’剖面中的流体的速度矢量中，只抽出剖面成分，利用箭头的大小来表示速度的大小，利用箭头的方向表示流体的流动的方向。中央的图表示流速为1m/s的情况，下图表示流速为10m/s的情况。以下，在图19～图25中，各个图中的中央的图和下图，是相同条件的图。

在中央的图中，假设一个与被放射状配置的叶片的放射方向正交的平面，并利用在第1流体的流路的轴线方向和与其正交的旋转方向上的坐标来定义该平面，把叶片截面的轴线方向最下游且在旋转方向也是最下游的坐标设为点A”，把在轴线方向的坐标与该点A”相同且位于叶片截面的旋转方向的最上游的坐标设为点C，把线段A”C的中点设为点D，可认为在剥离区域中包含被夹在表示叶片截面的上游面的曲线的、相对点D的点对称的曲线和叶片截面的下游面的曲线中间的、存在叶片的旋转方向坐标的范围内。

另外，也可以进行如下的定义。在平板的下游侧(图中的右侧)，如实线所示，求出从表示平板的下游面的线段的下游端A向与流路轴线正交方向延伸的第1直线、与从表示平板的下游面的线段的上游端B平行于流路轴线延伸的第2直线的交点C，并求出从表示平板的上游面的线段的下游端A’平行于流路轴线延伸的第3直线、与上述第1直线的焦点A”，设线段A”C的中点为点D。

如果相对表示平板的上游面的线段，画出对点D的点对称的线，并把该线与上述第2、第3直线的交点设为点C’、点E，则可以认为剥离区域包含：由参照速度矢量的大小、方向按顺序连接点A、A’、B、C’、E的线所包围的区域(区域A’ABC’E)。以下，把区域A’ABC’E称为由表示旋转翼的上游面的线段和相对该线段的点对称的线段所形成的区域。

在表示流速为10m/s的情况的下图中，也可以认为剥离区域包含与上图同样的范围。

图19表示在使用了平板状旋转翼的情况下的剥离区域的第2例，并表示在作为旋转翼而配置了相对流体的流动，迎角为60度的平板的情况下的剥离区域的求得结果。在该情况下，也可以认为剥离区域包含按照与图18中同样的步骤求出的范围。

图20表示在使用了平板状旋转翼的情况下的剥离区域的第3例，并表示在作为旋转翼而配置了相对流体的流动，迎角为15度的平板的情况下的剥离区域的求得结果。在该情况下，也可以认为剥离区域包含参照速度矢量的大小、方向，由表示旋转翼的上游面的线段和相对该线段点对称的线段所形成的区域。

图21表示在使用了平板状旋转翼的情况下的剥离区域的第4例，并表示在作为旋转翼而配置了相对流体的流动，迎角为15度的平板的情况下的剥离区域的求得结果。在该例中使用了比图20所示的平板厚的平板。在该情况下，如图21的中央的图中实线所示那样，也可以认为剥离区域包含参照速度矢量的大小、方向，由表示旋转翼的上游面的线段和相对该线段点对称的线段所形成的区域。

图22是表示在使用了朝上游侧凸出的曲面板状旋转翼的情况下的剥离区域的第1例的图。在该情况下，如图22的中央的图中实线所示那样，也可以认为剥离区域包含参照速度矢量的大小、方向，由表示旋转翼的上游面的线段和相对该线段点对称的线段所形成的区域。

图23是表示在使用了朝上游侧凸出的曲面板状旋转翼的情况下的剥离区域的第2例的图。在该例中，与图22所示的曲面板相比，增大了曲率和迎角，但在该情况下，如图23的中央的图中实线所示那样，也可以认为剥离区域包含参照速度矢量的大小、方向，由表示旋转翼的上游面的线段和相对该线段点对称的线段所形成的区域。

图24是表示在使用了朝下游侧凸出的曲面板状旋转翼的情况下的剥离区域的第1例的图。在该情况下，如图24的中央的图中实线所示那样，也可以认为剥离区域包含参照速度矢量的大小、方向，由表示旋转翼的上游面的线段和相对该线段点对称的线段所形成的区域。

图25是表示在使用了朝下游侧凸出的曲面板状旋转翼的情况下的剥离区域的第2例的图。在该例中，由于把曲面板的上游缘和下游缘的角作成圆角，所以与图24所示的曲面板相比，曲率大而迎角小。在该情况下，如图25的中央的图中实线所示那样，也可以认为剥离区域包含参照速度矢量的大小、方向，由表示旋转翼的上游面的线段和相对该线段点对称的线段所形成的区域。

如图18～图25所示，根据针对作为旋转翼而使用了迎角不同的平面板、向下游侧凸出的曲面板、向上游侧凸出的曲面板等的情况，进行计算的结果，可以认为剥离区域包含由表示旋转翼的上游面的线段和相对该线段点对称的线段所形成的区域。

即，假设一个与被放射状配置的叶片的放射方向正交的平面，并利用在第1流体的流路的轴线方向和与其正交的旋转方向上的坐标来定义该平面，把叶片截面的轴线方向最下游且在旋转方向也是最下游的坐标设为点A”，把在轴线方向的坐标与该点A”相同，且位于叶片截面的旋转方向的最上游的坐标设为点C，把线段A”C的中点设为点D，如果参照速度矢量的大小、方向，则可认为在本发明的剥离区域中，包含被夹在表示叶片截面的上游面的曲线的相对点D点对称的曲线、和表示叶片截面的下游面的曲线中间、存在叶片的旋转方向坐标的范围。如果构成旋转翼的叶片的厚度比叶片的宽度小，则也可以认为剥离区域为四边形ABC’E。

本发明的流体混合装置，可应用在用于降低发动机排气的NOx尿素水添加装置、把发动机排气吸入吸气中进行混合的EGR装置、通过把气体燃料与空气混合来产生燃烧的燃烧器、以及对于在燃料电池中，在将烃类气体改质而生成氢时所产生的一氧化碳中，通过混合空气而使其氧化，由此来减少一氧化碳的改质器等中。一般在基于多种气体的化学反应中，均匀的浓度有利于实现所期望的反应，因此，对于一边使气体流过一边进行混合的装置，能够促进混合并能够实现装置的小型化的本发明，可应用在各种化学反应处理中。

Claims (6)

1.一种流体混合装置，其一边使第1流体和第2流体通过，一边将两者混合，其特征在于，具有：

使第1流体流过的流路；

由多个叶片构成的旋转翼，该叶片被放射状地固定配置在所述流路内，并对通过的所述第1流体赋予向流路轴线的周围旋转的方向的流动；和

第2流体供给机构，其向在第1流体通过所述旋转翼时沿着所述旋转翼的下游面所形成的第1流体的剥离区域，供给第2流体。

2.根据权利要求1所述的流体混合装置，其特征在于，所述第2流体供给机构具有：多个开口，其形成在第1流体的流路壁上的与所述第1流体的剥离区域相连的位置上，并且连通流路壁的内外；集管空间，其形成为把形成有所述多个开口的第1流体的流路壁的外周面作为内壁面的一部分，并覆盖所述多个开口；和向该集管空间供给第2流体的管路。

3.根据权利要求1所述的流体混合装置，其特征在于，所述第2流体供给机构具有：管状的第2流体流路，其被沿着所述第1流体的流路的流路轴线配置，并且使所述旋转翼的流路轴线侧端部与外周面紧密接合；多个开口，其形成在与第2流体的流路的流路壁的所述第1流体的剥离区域相连的的位置上，并且连通流路壁的内外；和管路，其被配置成贯通所述第1流体的流路壁，与所述第2流体流路连接，并供给第2流体。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的流体混合装置，其特征在于，设有所述旋转翼的部位的针对第1流体的流路截面面积，小于在设有旋转翼的部位上游的针对第1流体的流路截面面积。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的流体混合装置，其特征在于，具有多个内部安装了所述旋转翼的第1流体的流路，这些流路被排列配置在截面面积更大的流路内，并且各个流路的轴线与所述截面面积大的流路的轴线平行。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的流体混合装置，其特征在于，假设与被放射状配置的叶片的放射方向正交的平面，并利用在第1流体的流路的轴线方向和与其正交的旋转方向的坐标来定义该平面，把叶片截面的轴线方向最下游且在旋转方向也是最下游的坐标设为点A”，把在轴线方向的坐标与该点A”相同且位于叶片截面的旋转方向的最上游的坐标设为点C，把线段A”C的中点设为点D，把被夹在表示叶片截面的上游面的曲线的相对点D而点对称的曲线、和表示叶片截面的下游面的曲线中间的、存在叶片的旋转方向坐标的范围内作为剥离区域。

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