JP2020065978A - スタティックミキサーおよびそれを備えた鋼板の燃焼設備 - Google Patents

Abstract

【課題】従来に比べて混合能力の個体差が小さいスタティックミキサーと、それを備えた鋼板の燃焼設備を提供する。【解決手段】配管１５０の長手方向に複数挿入された第１混合要素２００，第２混合要素３００は、長手方向に対して平行に配置され、流体の流路となる開口部２１１を有する仕切り板２１０，３１０と、仕切り板２１０，３１０の第１面側と第２面側とに一枚ずつ設けられており、流体を堰き止め、流体が仕切り板２１０，３１０の開口部２１１を介して旋回するように長手方向に対して非平行に接合された２枚のプレート２２０，２３０，３２０，３３０と、を有し、隣接する仕切り板２１０，３１０同士が平行とならないように配管１５０に挿入され、仕切り板２１０，３１０は、プレート２２０，２３０，３２０，３３０に設けられている突起２２２を拘束する拘束部を有する。【選択図】 図３

Description

本発明は、管路に設置されるスタティックミキサーと、それを備えた鋼板の燃焼設備に関する。

気体、液体、流動固体等の二種以上の流体を効果的に混合するための混合素子及び該混合素子を内蔵した混合装置に関して、特許文献１には、円柱体を斜角αで切断した内径断面形状を２等分に分割して形成される三日月形状の２枚のプレートと、夾角αを有し、夾角を挾む一辺の長さが三日月状プレートの分割線の略半分である二等辺三角形状プレートとを形成し、三角形状プレートの夾角αを挾む各辺に三日月状プレートの分割線を対応させて直角に固定して三日月状プレート面を角度αで交叉させて成る混合素子が記載されている。

特開昭６２−２６９７３３号公報

連続焼鈍設備や連続亜鉛メッキ設備等で用いられている、鋼板を直接火炎で加熱するための鋼板の熱処理設備では、燃料ガスと空気とを予め混合した混合ガスをバーナに供給し、燃焼させている。

このような熱処理設備では、一台の燃焼設備に対して複数のバーナが設けられている。

これら複数のバーナへ供給される混合ガスは、燃料ガスと空気とが均一に混合されていることが望まれることから、供給源からバーナまでの間に可動部を有していない、複数の流体を混合するスタティックミキサーを設置している。

このようなスタティックミキサーの一例として、例えば上述した特許文献１に記載の技術がある。特許文献１に記載のスタティックミキサーでは、混合に必要な分散流を複数の混合素子で効率的に生じさせることができる。

特許文献１に記載のスタティックミキサーでは、２枚の三日月形状プレートと２枚の二等辺三角形状プレートとを溶接接合などで固定して作製した混合素子を配管内に複数設置することで製造している。

ここで、特許文献１に記載されたスタティックミキサーでは、混合素子を構成する三日月形状プレートと二等辺三角形状プレートとを溶接接合する際の位置決め、仮止めが難しい、との問題があり、作製された混合素子の形状に小さな個体差が生じていた。

このため、スタティックミキサーとして完成した際に、ミキサーの形状に個体差が少なからず生じてしまい、気体や流体などの混合能力に少なからずバラつきが生じることが明らかとなった。

特に、上述した鋼板の燃焼設備では、各バーナ、鋼板の表裏への分岐後の混合比のばらつきを小さくすることが望まれる。これに対し、スタティックミキサーに個体差が生じると供給される混合ガスの混合比にもバラつきが生じ、燃焼状態にもバラつきが生じてしまうことが明らかとなった。

本発明は、上述のような問題に鑑みてなされたものであって、従来に比べて混合能力の個体差が小さいスタティックミキサーと、それを備えた鋼板の燃焼設備を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、２以上の流体を混合するスタティックミキサーであって、配管と、前記配管の内側に長手方向に複数挿入された混合要素と、を備え、前記混合要素は、前記長手方向に対して平行に配置され、前記流体の流路となる開口部を有する仕切り板と、前記仕切り板の第１面側と第２面側とに一枚ずつ設けられており、前記流体を堰き止め、前記流体が前記仕切り板の前記開口部を介して旋回するように前記長手方向に対して非平行に接合された２枚のプレートと、を有し、隣接する前記混合要素の前記仕切り板同士が平行とならないように前記配管に挿入され、前記仕切り板は、前記プレートに設けられている突起を拘束する拘束部を有することを特徴とする。

本発明によれば、従来に比べて混合能力の個体差が小さいスタティックミキサーを提供することができる。上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施例の説明により明らかにされる。

本発明の実施例１の鋼板の燃焼設備の概要を示す図である。 実施例１の鋼板の燃焼設備に用いられているスタティックミキサーの概略断面図である。 実施例１のスタティックミキサーに用いられている混合要素の概略構成を示す図である。 実施例１のスタティックミキサーに用いられている第１混合要素の概略構成を示す図である。 実施例１の第１混合要素を図４中の矢印方向から見たときの様子を示す図である。 実施例１のスタティックミキサーに用いられている第２混合要素の概略構成を示す図である。 実施例１の第２混合要素を図６中の矢印方向から見たときの様子を示す図である。 実施例１の混合要素に用いられている仕切り板の概要を示す図である。 実施例１の混合要素に用いられているプレートの概要を示す図である。 実施例１の混合要素による混合の過程の一例を示す概略図である。 実施例１の混合要素による混合の過程の一例を示す概略図である。 実施例１の混合要素による混合の過程の一例を示す概略図である。 本発明の実施例２のスタティックミキサーに用いられている仕切り板の概要を示す図である。 本発明の実施例３のスタティックミキサーに用いられている混合要素の概略構成を示す図である。 実施例３の混合要素に用いられているプレートの概要を示す図である。

以下に本発明のスタティックミキサーおよびそれを備えた鋼板の燃焼設備の実施例を、図面を用いて説明する。

＜実施例１＞
本発明のスタティックミキサーおよびそれを備えた鋼板の燃焼設備の実施例１について図１乃至図１２を用いて説明する。

最初に、本実施例の鋼板の燃焼設備の概略構成について図１を用いて説明する。図１は鋼板の燃焼設備の構成の概略図である。

図１において、鋼板５を加熱する鋼板の燃焼設備１は、空気供給ライン１０、空気流量調節弁１２、空気流量計１４、燃料ガス供給ライン２０、燃料流量調節弁２２、燃料流量計２４、空気燃料流量制御装置３０、スタティックミキサー１００，１００’、混合ガス供給ライン４０，４０’、複数のバランス調節弁４５、複数のバーナ５０等を備えている。

図１に示すような鋼板の燃焼設備１では、空気供給ライン１０に接続された空気供給源（図示省略）から空気を供給する。供給する空気の流量は、空気供給ライン１０上に設けられた空気流量計１４で計測した流量と設定した流量との差分を空気燃料流量制御装置３０によって演算し、空気流量調節弁１２の開度を制御することによって行う。

また、燃料ガス供給ライン２０に接続された燃料ガス供給源（図示省略）から燃料ガスを供給する。燃料ガスが可燃性ガスであり、例えばプロパンなどである。供給する燃料ガスの流量は、燃料ガス供給ライン２０上に設けられた燃料流量計２４で計測した流量と設定した流量との差分を空気燃料流量制御装置３０によって演算し、燃料流量調節弁２２の開度を制御することによって行う。

流量が調節された空気と燃料ガスとが二台のスタティックミキサー１００，１００’に流入し、スタティックミキサー１００，１００’内で均一に混合された後、混合ガス供給ライン４０，４０’に流入する。混合ガスは混合ガス供給ライン４０において鋼板裏面加熱用の各々のバーナ５０に分岐，供給され、バーナ５０で燃焼する。また、混合ガスは混合ガス供給ライン４０’において鋼板表面加熱用の各々のバーナ５０’に分岐，供給され、バーナ５０’で燃焼する。各々のバーナ５０，５０’への混合ガスの供給量は各々のバーナ５０，５０’の上流側に設けられた各々のバランス調節弁４５の開度を調節することで行う。

スタティックミキサー１００，１００’や、バーナ５０，５０’は、１つの鋼板の燃焼設備１に対して複数設けられており、鋼板５の表面側と裏面側、あるいは鋼板５の端部と中央部等、を加熱するために複数設けられている。

そのため、スタティックミキサー１００，１００’を通過した後の混合ガス中における空気と燃料ガスとの混合比が均一でないと、バーナ５０，５０’毎に供給される混合ガスの混合比にむらが生じ、バーナ５０，５０’の燃焼状態、すなわち鋼板の加熱状態にむらが生じてしまうことから、極力均一であることが望まれる。

また、連続焼鈍設備や連続亜鉛メッキ設備等では、図１に示すような鋼板の燃焼設備１が、鋼板５の端部用、中央部用等と鋼板５の幅方向に複数設けられていたり、鋼板５の進行方向にも加熱量に応じて複数設けられていたりする。従って、スタティックミキサー１００，１００’についても、連続焼鈍設備等の中で複数設けられることになる。

ここで、鋼板５の表面側と裏面側とでスタティックミキサー１００，１００’による混合ガスの混合比にむらが生じると、鋼板５の加熱状態が表面側と裏面側とで所定の要求を満たさない箇所と満たす箇所とが生じかねず、不良の発生源になる恐れがある。

従って、スタティックミキサー１００，１００’には、個体差が生じることなく、燃料ガスと空気との混合比を安定して均一にすることが求められる。

次いで、本実施例のスタティックミキサーの概要について図２以降を用いて説明する。最初にスタティックミキサー１００の構成について図２を用いて説明する。図２はスタティックミキサーの概略断面構成を示す図である。

なお、本実施例では、スタティックミキサー１００’はスタティックミキサー１００と同じ形状であるため、図２では代表してスタティックミキサー１００を示している。

図２に示すように、本実施例のスタティックミキサー１００は、配管１５０、フランジ１５４、第１混合要素２００、第２混合要素３００、から構成される。

配管１５０は円筒状の管である。

フランジ１５４は、前後の配管のフランジ１６０とボルト１７０およびナット１７２を介して接続するための部材である。

第１混合要素２００は、配管１５０内を流れる燃料ガスと空気とを混合するための部材であり、図２では配管内周面１５２側に合計で３つ挿入されている。

第２混合要素３００も、第１混合要素２００と同様に、配管１５０内を流れる燃料ガスと空気とを混合するための部材であり、図２では配管内周面１５２側に合計で３つ挿入されている。

次に、スタティックミキサー１００に用いられている混合要素の概略について図３を用いて説明する。図３は第１混合要素と第２混合要素とを接続した状態を示す図である。

第１混合要素２００，第２混合要素３００は、隣接する第１混合要素２００，第２混合要素３００の仕切り板２１０，３１０同士が、配管１５０にガスと空気が流入する方向から見て平行とならないように配管１５０に挿入されているものであり、所定の角度（０°より大きく１８０°より小さい）を有する。図２および図３に示すように、本実施例では隣接する第１混合要素２００，第２混合要素３００の仕切り板２１０，３１０同士が直交するように配管１５０に挿入されている。

また、図３に示すように、流体を堰き止めて旋回させる向きが異なるように、第２混合要素３００におけるプレート３２０，３３０の仕切り板３１０に対する接合の向きは、第１混合要素２００におけるプレート２２０，２３０の仕切り板２１０に対する接合の向きと異なる向きとなっている。

その上で、本実施例では、図２および図３に示すように、第１混合要素２００と第２混合要素３００は、流体を堰き止めて旋回させる向きが異なるように、同じ種類の第１混合要素２００，第２混合要素３００が連続することなく配管１５０に挿入されている。すなわち、図３に示す第１混合要素２００と第２混合要素３００とを組み合わせた素子が合計で３つ配管１５０内に挿入されている。

次に、混合要素のうち、第１混合要素２００の概略構成について図４および図５を用いて説明する。図４は第１混合要素２００の概略構成を示す図、図５は第１混合要素２００を図４中の矢印方向から見たときの様子を示す図である。

第１混合要素２００は、図４に示すように、配管１５０の長手方向、すなわち配管１５０の中心軸方向（流体の流れ方向）に対して平行に配置された一枚の仕切り板２１０と、２枚のプレート２２０，２３０とから構成される。

仕切り板２１０は、配管１５０と同材質の板であり、流体の流路となる２箇所の開口部２１１、切り欠き２１２Ａ，２１２Ｂ、突起部２１４，２１６を有している。

プレート２２０，２３０は、仕切り板２１０や配管１５０と同材質の板で構成される。

これらプレート２２０，２３０は、本実施例では、プレート２２０，２３０に設けられている突起２２２（図９参照）が仕切り板２１０に設けられている拘束部により拘束されることで接合されている。拘束部については図８を用いて後述する。

これにより、第１混合要素２００の組み立て時のプレート２２０，２３０の仕切り板２１０に対する位置決めや、仮止めが従来に比べて容易になる、との効果が得られる。従って、作製される混合素子の形状に個体差が生じることが従来に比べて抑制され、スタティックミキサーとして完成した際の個体差も従来に比べて小さくでき、気体や流体などの混合能力のバラつきを抑制できる。

また、プレート２２０，２３０は、仕切り板２１０の第１面側と第２面側とに一枚ずつ設けられ、拘束部により接合されている。プレート２２０，２３０は、仕切り板２１０と配管１５０内周面とで形成される流路を流れる流体を堰き止め、流体が仕切り板２１０の開口部２１１を介して反対の面側に旋回するように流れ方向（配管１５０の入口から出口に向かう方向）に対して非平行に配置されている。

プレート２２０は、図５中、仕切り板２１０の左側上方側から右側下方側に向けて傾いた状態で接合されている。プレート２３０は、図５中、仕切り板２１０の左側下方側から右側上方側に向けて傾いた状態で接合されている。

次に、混合要素のうち、第２混合要素３００の概略構成について図６および図７を用いて説明する。図６は第２混合要素３００の概略構成を示す図、図５は第２混合要素３００を図６中の矢印方向から見たときの様子を示す図である。

第２混合要素３００も、第１混合要素２００と同様に、図６に示すように、配管１５０の長手方向（配管１５０の中心軸方向であり、流体の流れ方向）に対して平行に配置された一枚の仕切り板３１０と、２枚のプレート３２０，３３０とから構成される。

仕切り板３１０は、配管１５０と同材質の板であり、流体の流路となる２箇所の開口部３１１、切り欠き３１２Ａ，３１２Ｂ、突起部３１４，３１６を有している。

プレート３２０，３３０は、仕切り板３１０や配管１５０と同材質の板で構成される。

これらプレート３２０，３３０も、プレート３２０，３３０に設けられている突起が仕切り板３１０に設けられている拘束部により拘束されることで接合されている。

また、プレート３２０，３３０は、仕切り板３１０の第１面側と第２面側とに一枚ずつ設けられ、拘束部により接合されている。プレート３２０，３３０は、仕切り板３１０と配管１５０内周面とで形成される流路を流れる流体を堰き止め、流体が仕切り板３１０の開口部３１１を介して反対の面側に旋回するように流れ方向に対して非平行に設けられている。

このうち、プレート３２０は、第１混合要素２００のプレート２２０とは異なり、図７中、仕切り板３１０の左側下方側から右側上方側に向けて傾いた状態で接合されている。プレート３３０も、第１混合要素２００のプレート２３０とは異なり、図７中、仕切り板３１０の左側上方側から右側下方側に向けて傾いた状態で接合されている。

次に、図８を用いて混合要素に用いられている仕切り板の概要について説明する。図８は混合要素に用いられている仕切り板の概要を示す図である。

なお、本実施例では、第２混合要素３００に用いられている仕切り板３１０は第１混合要素２００に用いられている仕切り板２１０と同じ形状であるため、図８では代表して第１混合要素２００に用いられている仕切り板２１０を示している。

図８に示す仕切り板２１０のうち、突起部２１４Ａ，２１４Ｂ，２１４Ｃ，２１４Ｄ，２１６Ａ，２１６Ｂ，２１６Ｃ，２１６Ｄは、プレート２２０に設けられている突起２２２を挟み込むことでプレート２２０を拘束する拘束部として機能する。

具体的には、仕切り板２１０とプレート２２０とを位置決めする際、突起部２１４Ａ，２１４Ｂ，２１４Ｃ，２１４Ｄ，２１６Ａ，２１６Ｂ，２１６Ｃ，２１６Ｄは、プレート２２０が仕切り板２１０上を配管１５０の軸方向にスライドすることを防止すると共に、プレート２２０が仕切り板２１０上を配管１５０の径方向にスライドすることを防止する。

突起部２１６Ａと突起部２１６Ｄとの間には、図８に示すように斜線で示す補強部２１７Ａを設けてもよい。補強部２１７Ａは、仕切り板２１０がプレート２２０，２３０と接触する破線の交点において対頂角となる部分を含む。これにより仕切り板２１０が中央で破損することを防止できる。同様に、突起部２１６Ｂと２１６Ｃとの間には、斜線で示す補強部２１７Ｂを設けてもよい。

開口部２１１は、混合ガスの流路となる部分であり、本実施例では三角形形状としている。なお、仕切り板２１０の開口部２１１は三角形形状である場合に限られず、任意の形状とすることができ、またその開口面積についても任意に定めることができる。なお、開口面積が大きいほど流量を確保でき、圧損を低減することができる。

また、流体の流れ方向の上流側の辺と下流側の辺とに設けられている切り欠き２１２Ａ，２１２Ｂは、隣接する第２混合要素３００の仕切り板３１０の切り欠き３１２Ａ，３１２Ｂと嵌め合いとなる部分である。

直線部２１８は、配管１５０の配管内周面１５２に接触する部分である。特に本実施例では、隣接する第２混合要素３００の仕切り板３１０と切り欠き２１２Ａ，２１２Ｂによって嵌め合い構造となるときに、配管１５０の内周側の周方向４か所で配管１５０の内周面に接触することで第１混合要素２００を強固に配管１５０内に固定する部分となる。

次に、図９を用いて混合要素に用いられているプレートの概要について説明する。図９は混合要素に用いられているプレートの概要を示す図である。

なお、本実施例では、第１混合要素２００に用いられているプレート２２０，２３０や第２混合要素３００に用いられているプレート３２０，３３０はすべて同じ形状であるため、図９では代表して第１混合要素２００に用いられているプレート２２０を示している。

図９に示すプレート２２０は、半楕円形状の一枚の板であり、曲線部２２８、長軸に相当する部分に２つの突起２２２、長軸の中心側の凹部２２４と、長軸の外周側の２つの凹部２２６を有している。

曲線部２２８は、配管１５０の配管内周面１５２に接触する部分である。

２つの突起２２２は、仕切り板２１０の突起部２１４Ａ，２１４Ｂ，２１４Ｃ，２１４Ｄ，２１６Ａ，２１６Ｂ，２１６Ｃ，２１６Ｄに挟み込まれる部分であり、これにより仕切り板２１０に対してプレート２２０が接合・固定される。

なお、プレート２２０の突起２２２は、図３等に示すように仕切り板２１０の表面から突出する部分となるが、この突起２２２部分の面積が少ないほど混合ガス流の流れを妨げずに圧損を低減できる、との効果が得られる。これに対し、突起２２２部分の面積が多いほど突起２２２部分に衝突する混合ガスの量が増えて燃料ガスと空気との混合が促進される、との効果が得られる。従って、プレート２２０の突起２２２は、これら２つの反する効果のバランスから適切なサイズに設定することが望ましい。

図９に戻り、凹部２２４は、突起２２２が仕切り板２１０の突起部２１４Ａ，２１４Ｂ，２１４Ｃ，２１４Ｄ，２１６Ａ，２１６Ｂ，２１６Ｃ，２１６Ｄによって拘束される際に突起部２１６Ａ，２１６Ｂ，２１６Ｃ，２１６Ｄを受け止める部分である。

凹部２２６は、突起２２２が仕切り板２１０の突起部２１４Ａ，２１４Ｂ，２１４Ｃ，２１４Ｄ，２１６Ａ，２１６Ｂ，２１６Ｃ，２１６Ｄによって拘束される際に突起部２１４Ａ，２１４Ｂ，２１４Ｃ，２１４Ｄを受け止める部分である。

なお、仕切り板２１０に対してプレート２２０やプレート２３０が、突起部２１４，２１６、突起２２２により拘束される場合について説明したが、突起部２１４，２１６、突起２２２により拘束されるとともに溶接されることで接合されても構わない。このように溶接することにより、プレート２２０，２３０が仕切り板２１０に強固に固定されることで振動を抑制できる、との効果が得られることから、溶接を行うことが望ましい。

次に、図１０乃至図１２を用いて本実施例のスタティックミキサー１００による燃料ガスと空気との混合の様子について説明する。図１０，図１１，図１２は混合要素による混合の過程の一例を示す概略図である。

図１０に示すように、スタティックミキサー１００の配管１５０内に流入した燃料ガスと空気との混合ガスは、最初の第１混合要素２００の仕切り板２１０により分割される。

その後、図１１に示すように、第１混合要素２００の仕切り板２１０で２分割された混合ガスのうち、流れＡ側の燃料ガスは、プレート２２０に衝突して仕切り板２１０の開口部２１１を介して仕切り板２１０の反対側に流れることにより旋回する。また、流れＢ側の燃料ガスは、プレート２３０に衝突して仕切り板２１０の開口部２１１を介して仕切り板２１０の反対側に流れることにより旋回する。

第１混合要素２００を通過し終わった燃料ガスは、流れＡと流れＢとが共に第２混合要素３００の部分に流入すると、第１混合要素２００に流入したときと同様に、仕切り板３１０により分割される。図１２では流れＢ側についてのみ説明するが、流れＡ側も同様である。

第２混合要素３００の仕切り板３１０で２分割された流れＢ側の混合ガスのうち、流れＣ側の燃料ガスは、図１２に示すように、プレート３３０に衝突して仕切り板３１０の開口部３１１を介して仕切り板３１０の反対側に流れることにより、逆位相に旋回する。

また、流れＤ側の燃料ガスは、図１２に示すように、プレート３２０に衝突して仕切り板３１０の開口部３１１を介して仕切り板３１０の反対側に流れることにより逆向きに旋回する。

すなわち、第１混合要素２００ではガスの流れ方向から見て時計回りの旋回を生じさせ、第２混合要素３００では反時計回りの旋回を生じさせる。この逆位相への旋回を生じさせることで気体の流れを乱して、燃料ガスと空気との混合をより促進することができる。

これらの（１）分割、（２）旋回の作用を少なくとも２つ以上の混合素子により繰り返すことにより、燃料ガスと空気とを均一、かつ確実に混合することを実現している。

次に、本実施例に係るスタティックミキサー１００の製造方法について簡単に説明する。

まず、第１混合要素２００を作製するために、仕切り板２１０、プレート２２０，２３０を作製する。作製方法は特に限定されず、一枚の板から切り出しなどの方法によって作製することができる。

その後、仕切り板２１０の突起部２１４Ａ，２１４Ｂ，２１４Ｃ，２１４Ｄ，２１６Ａ，２１６Ｂ，２１６Ｃ，２１６Ｄによってプレート２２０，２３０の突起２２２を拘束して固定する。その後、仕切り板２１０とプレート２２０，２３０とを溶接等の方法により固定することが望ましい。固定箇所や固定方法は特に限定されず、様々な箇所を固定することでき、また様々な固定方法を用いることができる。

同様の方法により、第２混合要素３００も作製する。この際、第２混合要素３００に付いては、第１混合要素２００とは流体を堰き止めて旋回させる向きが異なるようにプレート３２０，３３０を固定する。

その後、第１混合要素２００と第２混合要素３００とを切り欠き２１２Ａ，２１２Ｂ，３１２Ａ，３１２Ｂにより嵌め合いによって連結する。連結する個数は、求められる混合能力に応じて調整すればよい。

その後、第１混合要素２００と第２混合要素３００と配管１５０内に挿入することで完成する。完成したスタティックミキサー１００は、使用箇所の配管に接続する。

次に、本実施例の効果について説明する。

上述した本発明の実施例１の鋼板の燃焼設備１は、２以上の流体を混合するスタティックミキサー１００を備えている。このうちスタティックミキサー１００は、配管１５０と、配管１５０の長手方向に複数挿入された第１混合要素２００，第２混合要素３００と、を備え、第１混合要素２００，第２混合要素３００は、長手方向に対して平行に配置され、流体の流路となる開口部２１１を有する一枚の仕切り板２１０，３１０と、仕切り板２１０，３１０の第１面側と第２面側とに一枚ずつ設けられており、流体を堰き止め、流体が仕切り板２１０，３１０の開口部２１１を介して旋回するように長手方向に対して非平行に接合された２枚のプレート２２０，２３０，３２０，３３０と、を有し、隣接する第１混合要素２００，第２混合要素３００の仕切り板２１０，３１０同士が平行とならないように配管１５０に挿入され、仕切り板２１０，３１０は、プレート２２０，２３０，３２０，３３０に設けられている突起２２２を拘束する拘束部を有する。

これにより、混合要素の組み立て時に、仕切り板２１０，３１０に対するプレート２２０，２３０，３２０，３３０の位置決めや仮止めが従来に比べて容易になり、混合素子に個体差が生じることを従来に比べて抑制することができる。従って、スタティックミキサー１００として完成した際の個体差も従来に比べて小さくでき、気体や流体などの混合能力のバラつきを抑制でき、混合環境を全ての箇所で均一にすることができる。

このような個体差が小さい本実施例のスタティックミキサー１００は、一つの燃焼設備あたり複数台（通常４０〜５０台）も必要である鋼板の燃焼設備やそれを備えた連続焼鈍設備等に非常に好適なものとなる。

また、拘束部は、突起２２２を挟み込む突起部２１４Ａ，２１４Ｂ，２１４Ｃ，２１４Ｄ，２１６Ａ，２１６Ｂ，２１６Ｃ，２１６Ｄからなるため、簡易な構成により仕切り板２１０，３１０とプレート２２０，２３０，３２０，３３０とを固定，接合することができる。

更に、仕切り板２１０，３１０は、配管１５０の内周面に接触する直線部２１８を有していることで、第１混合要素２００や第２混合要素３００が配管１５０内に挿入された際に、直線部２１８と配管内周面１５２との接触により第１混合要素２００や第２混合要素３００がずれることを抑制することができ、製造の際や使用中などにおいてもスタティックミキサー１００に個体差が生じることを抑制することができる。

また、仕切り板２１０，３１０は、流体の流れ方向の上流側の辺と下流側の辺とに切り欠き２１２Ａ，２１２Ｂを有しており、隣接する第１混合要素２００，第２混合要素３００の仕切り板２１０，３１０と切り欠き２１２Ａ，２１２Ｂによって嵌め合い構造となるときに、直線部２１８が配管１５０の内周側の周方向４か所で配管１５０の内周面に接触することにより、より強固に第１混合要素２００や第２混合要素３００がずれることを抑制することができる。

更に、第１混合要素２００，第２混合要素３００は、隣接する第１混合要素２００，第２混合要素３００の仕切り板２１０，３１０同士が直交するように配管１５０に挿入されていることで、１つの混合要素を通り過ぎた混合ガスなどの流体が次の混合要素に流入する際に分割する量を極力等しくすることができ、混合をより促進することができる。

また、第１混合要素２００，第２混合要素３００は、流体を堰き止めて旋回させる向きが異なるようにプレート２２０，２３０，３２０，３３０が仕切り板２１０，３１０に接合された２種類以上の型があり、同じ種類の第１混合要素２００，第２混合要素３００が連続することなく配管１５０に挿入されていることにより、分割後の燃料ガスの流れを混合要素に流入するたびに逆位相に転換することができる。このため、混合要素内においても燃料ガスと空気との混合を促進することができ、更なる混合能力の向上を図ることができる。

なお、図２，図３では、隣接する混合要素の仕切り板が直交している場合について説明したが、隣接する混合要素の仕切り板は同一平面上に平行に配置されなければよい。

また、図３に示すように流体を堰き止めて旋回させる向きが異なる第１混合要素２００と第２混合要素３００とが連続している場合について説明したが、混合要素の配置はこれに限定されない。

例えば、配管１５０内に、第１混合要素２００を、隣接する第１混合要素２００の仕切り板２１０同士が同一平面上に平行に配置されないように連続して配置してもよい。また、第２混合要素３００を、隣接する第２混合要素３００の仕切り板３１０同士が同一平面上に平行に配置されないように連続して配置してもよい。

また、図８に示す仕切り板２１０の突起部２１４Ａ乃至２１４Ｄと突起部２１６Ａ乃至２１６Ｄと、プレート２２０の凹部２２４，２２６とは、凹凸が逆であってもよい。具体的には、図８に示す仕切り板２１０の突起部２１４Ａ乃至２１４Ｄと突起部２１６Ａ乃至２１６Ｄの位置に凹部を設け、これら凹部の間が突起部となる。そして、プレート２２０の凹部２２４，２２６の位置に凸部を設け、これらが突起となる。この場合は補強部２１７Ａ，２１７Ｂの部分が突起部を兼ねることになり、仕切り板の補強部と突起部とでプレートの突起（凸部）を挟み込む形とすることができる。また、配管１５０の配管内周面１５２と仕切り板の突起部（凸部）とでプレート側の突起（凸部）を挟み込む形とすることもできる。

＜実施例２＞
本発明の実施例２のスタティックミキサーおよびそれを備えた鋼板の燃焼設備について図１３を用いて説明する。図１３は本実施例２のスタティックミキサーに用いられている仕切り板の概要を示す図である。

図１３に示す本実施例のスタティックミキサーの混合要素に用いられている仕切り板４１０は、開口部４１１、切り欠き４１２Ａ，４１２Ｂ、スリット４１４Ａ，４１４Ｂ，４１４Ｃ，４１４Ｄを有している。本実施例の仕切り板４１０では、プレート２２０の突起２２２が挿入されるスリット４１４Ａ，４１４Ｂ，４１４Ｃ，４１４Ｄを有する。

切り欠き４１２Ａ，４１２Ｂは、上述した実施例１における切り欠き２１２Ａ，２１２Ｂ，３１２Ａ，３１２Ｂと同様の役割を担っている。

スリット４１４Ａ，４１４Ｂ，４１４Ｃ，４１４Ｄは、プレート２２０，２３０，３２０，３３０に設けられている突起２２２が挿入される開口部であり、突起２２２の断面積より開口面積が同じか少し大きいものである。このスリット４１４Ａ，４１４Ｂ，４１４Ｃ，４１４Ｄとスリットを三方から取り囲む周縁部４１５Ａ，４１５Ｂ，４１５Ｃ，４１５Ｄが拘束部に含まれる。周縁部４１５Ａ，４１５Ｂ，４１５Ｃ，４１５Ｄは仕切り板４１０の一部である。スリット４１４Ａ，４１４Ｂ，４１４Ｃ，４１４Ｄにプレート２２０，２３０，３２０，３３０の突起２２２が挿入されることにより、突起２２２は周縁部４１５Ａ，４１５Ｂ，４１５Ｃ，４１５Ｄに挟み込まれるので、プレート２２０，２３０，３２０，３３０が拘束される。

その他の構成・動作は前述した実施例１のスタティックミキサーおよびそれを備えた鋼板の燃焼設備と略同じ構成・動作であり、詳細は省略する。

本発明の実施例２のスタティックミキサーおよびそれを備えた鋼板の燃焼設備においても、前述した実施例１のスタティックミキサーおよびそれを備えた鋼板の燃焼設備とほぼ同様な効果が得られる。

また、仕切り板４１０の拘束部は、突起２２２が挿入されるスリット４１４Ａ，４１４Ｂ，４１４Ｃ，４１４Ｄを有することによっても、簡易な構成により仕切り板４１０とプレート２２０，２３０，３２０，３３０とを固定，接合することができる。

なお、本発明では、スタティックミキサーに挿入される混合要素に用いられる仕切り板は、図７に示すような仕切り板４１０と図８に示すような仕切り板２１０とを混合して用いることができ、いずれか一方に限定されるものではない。

＜実施例３＞
本発明の実施例３のスタティックミキサーおよびそれを備えた鋼板の燃焼設備について図１４および図１５を用いて説明する。図１４は実施例３の混合要素の概略構成を示す図である。図１５は本実施例３のスタティックミキサーに用いられているプレートの概要を示す図である。

上述した実施例１および実施例２では円管用の混合要素について説明したが、スタティックミキサーは円管に限らず、矩形のダクト中に設けてもよい。

以下、矩形ダクト用のスタティックミキサーに用いられている混合要素の概略について図１４を用いて説明する。

図１４において、矩形ダクト用の混合要素は、第１混合要素５００、第２混合要素６００とからなる。第１混合要素５００，第２混合要素６００は、隣接する第１混合要素５００，第２混合要素６００の仕切り板５１０，６１０同士が、矩形ダクトに対してガスと空気が流入する方向から見て平行とならないように矩形ダクトに挿入されているものであり、所定の角度（０°より大きく１８０°より小さい）を有する。図１４に示すように、本実施例では隣接する第１混合要素５００，第２混合要素６００の仕切り板５１０，６１０同士が直交するように矩形ダクトに挿入されている。

また、図１４に示すように、流体を堰き止めて旋回させる向きが異なるように、第２混合要素６００におけるプレート６２０，６３０の仕切り板６１０に対する接合の向きは、第１混合要素５００におけるプレート５２０，５３０の仕切り板５１０に対する接合の向きと異なる向きとなっている。

本実施例の第１混合要素５００、第２混合要素６００のうち、仕切り板５１０，６１０の構造や、仕切り板５１０，６１０との位置決めの構造は、実施例１，２の仕切り板２１０，３１０の構造や、仕切り板２１０，３１０との位置決めの構造と同様となるため、詳細は省略する。

以下、図１５を用いて混合要素に用いられているプレートの概要について説明する。なお、本実施例では、プレート５２０，５３０，６２０，６３０はすべて同じ形状であるため、図１５では代表してプレート５２０を示している。

図１５に示すプレート５２０は、長方形形状の一枚の板であり、直線部５２８、直線部５２８との反対側の長辺部分に２つの突起５２２と、長軸の中心側の凹部５２４と、長軸の外周側の２つの凹部５２６とを有している。

直線部５２８は、矩形ダクトのダクト内周面に接触する部分である。

２つの突起５２２、凹部５２４、凹部５２６は、それぞれ図９に示したプレート２２０の突起２２２、凹部２２４、凹部２２６と同じ役割である。

本発明の実施例３のスタティックミキサーおよびそれを備えた鋼板の燃焼設備においても、前述した実施例１のスタティックミキサーおよびそれを備えた鋼板の燃焼設備とほぼ同様な効果が得られる。

なお、本実施例３のスタティックミキサーにおいても、実施例２の仕切り板４１０のようにスリット構造を採用することができることは言うまでもない。

＜その他＞
なお、本発明は、上記の実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。上記の実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。

例えば、上述の実施例では、スタティックミキサー１００が混合するのが燃料ガスと空気との２つの気体である場合について説明したが、本発明のスタティックミキサーが混合する流体は２つである場合に限られず、３つ以上であってもよい。また、気体に限られず、流体や流動性の固体であってもよい。

また、スタティックミキサー１００を鋼板の燃焼設備に用いる場合について説明したが、本発明のスタティックミキサーは鋼板の燃焼設備に限られず、２以上の流体を混合する箇所に適宜適用することができる。

１…鋼板の燃焼設備
５…鋼板
１０…空気供給ライン
１２…空気流量調節弁
１４…空気流量計
２０…燃料ガス供給ライン
２２…燃料流量調節弁
２４…燃料流量計
３０…空気燃料流量制御装置
４０，４０’…混合ガス供給ライン
４５…バランス調節弁
５０…バーナ
１００，１００’…スタティックミキサー
１５０…配管
１５２…配管内周面
１５４…フランジ
１６０…フランジ
１７０…ボルト
１７２…ナット
２００，５００…第１混合要素
３００，６００…第２混合要素
２１０，３１０，４１０，５１０，６１０…仕切り板
２１１，３１１，４１１…開口部
２１２Ａ，２１２Ｂ，３１２Ａ，３１２Ｂ，４１２Ａ，４１２Ｂ…切り欠き
２１４，２１４Ａ，２１４Ｂ，２１４Ｃ，２１４Ｄ，３１４…突起部
２１６，２１６Ａ，２１６Ｂ，２１６Ｃ，２１６Ｄ，３１６…突起部
２１７Ａ，２１７Ｂ…補強部（突起部）
２１８…直線部
２２０，２３０，３２０，３３０，５２０，５３０，６２０，６３０…プレート
２２２，５２２…突起
２２４，２２６，５２４，５２６…凹部
２２８…曲線部
４１４Ａ，４１４Ｂ，４１４Ｃ，４１４Ｄ…スリット
４１５Ａ，４１５Ｂ，４１５Ｃ，４１５Ｄ…周縁部
５２８…直線部

Claims (8)

1. ２以上の流体を混合するスタティックミキサーであって、
   配管と、
   前記配管の内側に長手方向に複数挿入された混合要素と、を備え、
   前記混合要素は、
   前記長手方向に対して平行に配置され、前記流体の流路となる開口部を有する仕切り板と、
   前記仕切り板の第１面側と第２面側とに一枚ずつ設けられており、前記流体を堰き止め、前記流体が前記仕切り板の前記開口部を介して旋回するように前記長手方向に対して非平行に接合された２枚のプレートと、を有し、
   隣接する前記混合要素の前記仕切り板同士が平行とならないように前記配管に挿入され、
   前記仕切り板は、前記プレートに設けられている突起を拘束する拘束部を有する
   
   ことを特徴とするスタティックミキサー。
2. 請求項１に記載のスタティックミキサーにおいて、
   前記拘束部は、前記突起を挟み込む突起部を有する
   ことを特徴とするスタティックミキサー。
3. 請求項１に記載のスタティックミキサーにおいて、
   前記拘束部は、前記突起が挿入されるスリットを有する
   ことを特徴とするスタティックミキサー。
4. 請求項１に記載のスタティックミキサーにおいて、
   前記仕切り板は、前記配管の内周面に接触する直線部を有している
   ことを特徴とするスタティックミキサー。
5. 請求項４に記載のスタティックミキサーにおいて、
   前記仕切り板は、前記長手方向の上流側の辺と下流側の辺とに切り欠きを有しており、
   隣接する前記混合要素の前記仕切り板と前記切り欠きによって嵌め合い構造となるときに、前記直線部が前記配管の内周側の周方向４か所で前記配管の内周面に接触する
   ことを特徴とするスタティックミキサー。
6. 請求項１に記載のスタティックミキサーにおいて、
   前記混合要素は、隣接する前記混合要素の前記仕切り板同士が直交するように前記配管に挿入されている
   ことを特徴とするスタティックミキサー。
7. 請求項１に記載のスタティックミキサーにおいて、
   前記混合要素は、前記流体を堰き止めて旋回させる向きが異なるように前記プレートが前記仕切り板に接合された２種類以上の型があり、同じ種類の前記混合要素が連続することなく前記配管に挿入されている
   ことを特徴とするスタティックミキサー。
8. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載のスタティックミキサーを備えたことを特徴とする鋼板の燃焼設備。

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