JP4758768B2 - ミキサー及びミキシング方法 - Google Patents

Description

本発明は、流路に設置され、この流路を主方向に流れる流体に前縁渦を生じさせる複数のミキサーディスクを含んで構成されるミキサーに関する。このミキサーディスクは、流れの主方向に対して略垂直に延伸する軸に沿って配置されて、ミキサーディスク列を形成する。各列のミキサーディスクは、流れの主方向に対して同方向に傾けられる。本発明は、また、流路を主方向に流れる流体を混合し、この流れを前縁渦列により攪拌する方法に関する。

このような形式のミキサー及びミキシング方法は、工業プラント、発電所、化学プラント、ローステリ（ｒｏａｓｔｅｒｉｅｓ）及び同様な施設において、これらの施設で発生する流れの攪拌及び混合に採用される。たとえば、煙道ガスのスクラブ処理において、煙道ガスは、スクラブ装置に対する均一な負荷及びその効果的な動作のために攪拌される必要がある。
これに関連して本出願人により開発されたミキサーに、いわゆる静的ミキサーがある。この静的ミキサーでは、流路において、薄いミキサーディスクがその周囲における自由な流れが許容されるように配置される。これらのミキサーディスクは、流れに対して迎え角としても知られる鋭い角度で設置される。これらのミキサーディスクの後方に、流れを背にする方向に向く、特に安定した前縁渦列が形成される。また、この前縁渦列は、自由に通過した前縁及び側縁とは反対に内向きに回転するとともに、流れの主方向にコーン状に拡大する実質的に２つの渦から構成される。これらのバッグ状渦の対（航空学の分野で「渦ドラッグ」と呼ばれる。）は、非常に強力であり、流れの主方向に対するミキサーディスクの傾斜が極めて小さいことは、ミキサーディスクの下流における短い混合域内で良好な攪拌作用を生じさせるのに充分である。このようなミキサーディスクは、「渦誘導ミキサーディスク」又は「据付表面（ｍｏｕｎｔｅｄ ｓｕｒｆａｃｅｓ）」として知られるところである。ミキサーディスクの迎え角が他のミキサーのものと比較して特に小さいことから、流路抵抗の増大は、僅かである。このため、このミキサーにおける圧力損失は、他の公知のシステムにおけるよりも特に小さい。

上記の装置における、非常に広いことがしばしばである流路では、クロスミキサーと呼ばれるものが採用され、これにより温度分布、煙道ガスの化学組成、及び煙灰等の粉塵分布が静的ミキサーの作動原理に基づいて均一化される。これらのクロスミキサーでは、多数の渦誘導ミキサーディスクがミキサーディスク列において、その列の軸に沿って配置される。これらのミキサーディスク列の軸は、流れの主方向に対して略垂直に延伸する。

本出願人は、流れの更なる均一化のためのミキサーを既に提案しており、このものは、流れの方向に連ねて設置されたミキサーディスクの幾つかの列を含んで構成される。第２のミキサーディスク列は、第１のミキサーディスク列から、この第１のミキサーディスク列の渦形成に適合させた最小限の距離を持たせて配置される。第２のミキサーディスク列は、第２のミキサーディスク列の混合渦が第１のミキサーディスク列の渦を拡大させ、かつこれを増大させるように、第１のミキサーディスク列の直ぐ後ろに配置される。

脱硝装置（いわゆるＤｅＮＯｘシステム）におけるアンモニア又は水酸化アンモニウム、静電フィルタにおけるＳＯ_３、コールケトル（ｃｏａｌ ｋｅｔｔｌｅｓ）における石灰等の付加物質を、流路を流れる第１の流体（「一次流体」として知られる。）に混合させたい場合に、クロスミキサーの後方に添加装置が設けられる。この添加装置は、ストック（以下「二次流体」という。）を輸送し、これを渦列に直接付加する。渦列は、ストックを捕らえるとともに、これを主流と強く混合する。付加されるストックは、ガス状であっても、ミスト（若しくはエアロゾル）又は粉状の固体であってもよい。公知の添加装置には、複数のノズルを備えた狭いノズルグリッドといったものがあり、これにより付加物質が一次流体に対して良好に分散された状態で付加される。これらのグリッドは、ミキサーからその前方に最小限の距離を持たせて設けられる。この最小限の距離は、付加される二次流体を、ミキサーへの導入前に高温の一次流体内で可能な限り完全に蒸発させるのに充分な長さに設定される。これがなされないときは、ミキサーにおいて、コロージョン及びエロージョン現象が発生するからである。

これらの公知のミキサーは、これまでも長くに亘り問題なく使用されてきたところである。しかしながら、工業施設の性能に関する要請が益々高まりつつある現状において、より高い効率のミキサーが必要とされている。
このため、本発明は、性能が最大限に高められたミキサーを提供することを目的とする。

上記の目的は、以上に記載のミキサー及びミキシング方法により達成される。ここで、複数のミキサーディスク列は、共通の流路部分において、流れの主方向に関して連なるように構成され、これにより隣り合う列のミキサーディスクが流れの主方向に対して正の迎え角と負の迎え角とを交互に持たせて配置される。他方、ミキシング方法では、共通の流路部分において、隣り合うミキサーディスク列の間で逆向きに方向付けた少なくとも２つの前縁渦列が形成される。好ましい付加事項は、従属請求項に明らかにされている。

本発明に係るミキサーは、流路に設置されるものであり、複数のミキサーディスクを含んで構成される。これらのミキサーディスクは、流路を主方向に流れる流体に、以上に記載の前縁渦を生じさせるものであり、軸に沿うミキサーディスク列を構成する。このミキサーディスク列は、流れの主方向に対して略垂直に延伸し、他方、各列のミキサーディスクは、流れの主方向に向けられる。これらは、同方向に延伸させるものであるが、互いに厳密に平行である必要はない。これらの間には、迎え角に僅かなずれ又は誤差があってもよい。

本発明によれば、ミキサーディスクのこれらの列は、共通の流路部分で連なるように構成される。これまでの一般的な慣例に反し、このミキサーディスク列は、一方が他方に対して流れの主方向に最小限の距離だけ前後させて組み立てられた状態にはなく、現行のあらゆる設計原則に反して１つの同じ流路部分に設けられる。ミキサーディスク列は、流れの主方向に延びる流路部分をその大部分に亘り延伸し、その長さは、最も広い範囲に亘るミキサーディスク列の最大縦方向長さにより決定される。隣り合う他のミキサーディスク列は、同じか、又はより短い範囲内で延伸し、少なくとも、最も長いミキサーディスク列により定められるこの流路部分に収められる。ここで、最大縦方向長さとは、ミキサーの最前部における最前端及び最後部における最後端により定められる、流れの主方向の長さである。また、この最前端は、通常は最前のミキサーディスクの前端であり、最後端は、通常、剥離端（ｂｒｅａｋａｗａｙｅｄｇｅ）として知られる最後のミキサーディスクの後端である。

隣り合う列のミキサーディスクは、流れの主方向に対する迎え角の正負を交互に切り換えて設置してもよい。このミキサーディスク列の構成によれば、流れの主方向に対して正方向又は負方向に偏向される部分に流れが交互に分割される。このため、このようなミキサーの平面図では、交差する流れの様子が表されることになる。また、ミキサーディスクは、前縁渦により、後方で渦巻きの交差流れを発生させるばかりでなく、前方における流れの同時偏向により、流れの主方向に対して垂直に旋回する大域流れを発生させる。流路断面の幅全体に亘り、流れ全体がこの流路の軸を中心とした旋回を生じる。流れに大域スワールが形成され、流体のとりわけ効率的な混合が可能とされる。本発明によれば、温度のより又は勾配も混合されるという利点が得られる。

流体は、このような特別な流れのグラデーション又はレイヤーリングに基づいて、公知のクロスミキサーにおけるような相互に前後させる連続配置による場合と比較して、実質的により効率的に混合される。本発明に係るミキサーの相互に貫き合う前縁渦は、相互に妨げられないことが実証されている。また、本発明に係るミキサーは、個々のミキサーディスク列が、各列について一定の効率を補償するために最小限の距離で相互に前後させて設置されるものではないので、必要とされるスペースが非常に狭い。本発明に係るミキサーの簡潔な構成は、極めて広い範囲に亘り組み直されるのが通常である大規模なアセンブリでは、しばしばスペースの関係が厳密であるため、一層有利である。

本発明に係るミキサーは、ミキサーディスク列が上下に配置されるのが好ましい。ミキサーディスク列は、ここでも互いに隣接して延伸するが、９０°だけ回転させて方向が定められ、すなわち、これらは、いずれも水平方向に延伸する。また、隣り合うミキサーディスク列の軸は、流れの主方向に対して略平行に延伸する平面内を、互いに離れて延伸させてもよい。これらの軸は、互いに干渉しないが、上方視で交差するように構成される。

隣り合うミキサーディスク列の軸は、流れの主方向に対して正の配向角と負の配向角とを交互に切り換えて設定されてもよい。配向角とは、列の軸と流れの主方向との間の角度である。流れの主方向は、ミキサーの内部及びその後方の流路を形成する壁面の方向により定められる。これは、通常、流路の断面における中心線上に形成され、縦方向に延伸する。

ミキサーディスク列の軸は、流れの主方向に対して略平行に延伸する、互いに離れた平面内に形成される。これらは、個々のミキサーディスクの重心を通過するものであるとよい。あるいは、この軸は、流れの主方向に関する各ミキサーディスク列の最前点、又は幾つかの異なるミキサーディスクの一様な整列に適切な他の点で接続することもできる。たとえば、異なる長さのミキサーディスクは、それらの前端で整列させることができ、これにより列の軸が各前端を介して延伸する。

ミキサーディスク列の軸は、各平面内で流れの主方向に対して７５°〜９０°及び／又は−７５°〜−９０°の配向角で傾斜させるのが好ましい。２つの軸は、これらの双方に正若しくは負の配向角を持たせることができ、又は一方に正の配向角を、他方に負の配向角を持たせることもできる。
１つの形態において、ミキサーディスク列の軸は、互いに平行に延伸する。これにより、特にミキサーディスク列の下流において、流れのとりわけ均一な方向付けがなされる。これに相当する効果は、ミキサーディスク列を対称に構成することによっても得られる。適切な対称は、流路の中心又は流れの主方向に関する点対称又は列の軸を基準とした軸対称である。

本発明に係るミキサーの好ましい形態では、少なくとも１つのミキサーディスク列に湾曲した軸が設けられる。これは、流れを流路の特定の領域に導く必要がある場合や、流れの一部をより強く又は弱く攪拌する必要がある場合に、複雑な流路ジオメトリを効果的に付与するものである。この湾曲した軸によれば、たとえば、円弧部に一定の曲率半径を持たせることができる。多様な湾曲、特に放物線状のものを便利に採用することができる。このような種類の湾曲によれば、列の軸は、その大部分が流れの主方向に対して垂直に延伸する一方、一部が流れの主方向に対して略平行に延伸することになる。このような軸は、その開始点及び終結点が接続された場合に、本発明の目的に適して流れの主方向に対して略垂直に延伸する。ミキサーディスクの迎え角は、列の軸の湾曲の大きさに応じて変化させるのが好ましい。

全てのミキサーディスク列に等しい曲率を持たせるのが特に有利である。流路の直線部分で特に便利である流れの均一な混合が、これによっても得られる。
本発明に係るミキサーは、第１の曲率を持たせたミキサーディスク列の第１の軸と、第２の曲率を持たせたミキサーディスク列の第２の軸とを含んで構成されるのが好ましく、ここにおいて、第２の曲率は、第１の曲率の正負を反転させたものに一致する。特に、流路の中心軸上における曲率が反転される。

ミキサーディスク列は、等しい数のミキサーディスクを含んで構成されるのが好ましい。列を構成する全てのミキサーディスクに同じ形状を持たせるのも有利である。これにより、ミキサーディスクの大量生産が可能となる。同じミキサーディスクを同じように配列し、組み立てることができるので、ミキサーディスクを流路内で極めて簡単に整列させることができる。

流路のジオメトリに応じ、１つの列のミキサーディスクをそれらの一部で流れの主方向に互いに重ね合わせることとしてもよい。このように重ね合わせたミキサーディスク列のミキサーディスクは、流れの主方向に見た状態で互いに重なり合わさる。重なり合う部分において、後方のミキサーディスクは、その前方のミキサーディスクの背後に隠れる。特に複雑な流路ジオメトリが与えられた場合は、ミキサーディスク列内において、個々のミキサーディスクの重なり合いを変化させる。この場合は、個々のミキサーディスクの重なり合いを、流れの主方向に対する列の軸の僅かな湾曲又は傾きに合わせて増大させるとよい。

少なくとも１つのミキサーディスクに三角形の形状を持たせるのが好ましい。ここでいう三角形のものとは、三角形の表面を持たせた薄いミキサーディスクを意味する。これに加え、又はこれに代えて、少なくとも１つのミキサーディスクに円形の形状、特に真円又は長円若しくは楕円の形状を持たせることができる。適切な流れの剥離のため、少なくとも１つの円形のミキサーディスクを、流れを背にする方向に向く面（後縁）で平坦に形成するとよい。本発明に係るミキサーは、また、少なくとも１つの不等辺四辺形のミキサーディスクを含んで構成される。このミキサーディスクの短い側の辺が流れに対向させて配置される。前縁渦を発生させる前縁は、三角形のミキサーディスクではＶ字であり、円形のミキサーディスクでは円弧であるのに対し、ここでは、脚が広げられた角のあるＵ字に形成される。

前縁渦の形成を更に促すとともに、流通抵抗を低減するため、少なくとも１つのミキサーディスクにおいて、流れが衝突する面に少なくとも１つのバックルが設けられるとよい。このバックルは、流れが衝突するミキサーディスクの面がバックルの存在によらず比較的平坦に保たれるように、過度に目立つものとすべきではない。バックルは、この面において、流れの方向に関して後方に延伸させるのが好ましい。バックルの山側が流れに向けられる。多数のバックルにより、この面を流れの方向に傾斜させてもよい。

本発明の好ましい形態に係るミキサーでは、二次流体のための少なくとも１つの出力口を有する添加装置が、流路のうちミキサーディスク列が延伸するのと同じ箇所に設けられる。ここにおいて、従来とは違い、幾つかのクロスミキサーと添加装置との組み合わせが、１つの、かつ同じ流路部分内で実現される。本発明に係るミキサーの流通抵抗は、各ミキサーディスク列及び添加装置の個々の流通抵抗の合計よりも小さいことが実証されている。流通抵抗の更なる低減のため、添加装置をミキサーディスクの固定にも利用することができる。

添加装置を備える好ましい形態のミキサーでは、少なくとも１つの出力口を有する少なくとも１つの出力パイプが、隣り合う２つのミキサーディスク列の間に配設される。二次流体は、この出力パイプを通り、少なくとも１つの出力口を介して一次流体内に噴射される。添加装置の出力パイプは、ミキサーディスク列のジオメトリに精密に適合されるべきであり、ミキサーディスク前縁の領域において、列の軸に平行であるのが好ましい。この形態における特に有利な点は、一次流体に混合された二次流体が、下流において、個々のミキサーディスクの前縁渦により特に微細に、かつ均一に分散されることである。また、このような構成によれば、特に噴射をミキサーディスクの風下側で行う場合に、既述のコロージョン及びエロージョンの問題を回避することができる。

二次流体の混合により濃化された一次流体の更なる均一化のため、添加装置の少なくとも１つの出力口がミキサーディスクの各々に割り当てられる。これは、添加装置の少なくとも１つの出力口が、各ミキサーディスクの領域において、前端の領域で前方に適切な距離だけ隔てられて配置されることを意味する。これにより、一次流体の流れにおける二次流体の特に微細な分散が達成される。

特に好ましい実施の形態では、各ミキサーディスクに対して添加装置の独立した出力パイプが割り当てられる。ここでは、各ミキサーディスクは、流路内で簡単な方法により固定することができる。また、ミキサーディスクは、ネジ、ロウ付け又は他の何らかの方法により対応の出力パイプに取り付けられる。
本発明に係るミキシング方法は、流路の共通部分において、互いに逆向きに方向付けた少なくとも２つの前縁渦列を生じさせる点に特徴がある。これらの前縁渦列は、逆方向に、かつ内向きに渦を巻く一対の前縁渦からなり、流れの主方向に対して一方が正方向に、他方が負方向に、交互の角度をなして配列される。このようにする利点は、特に短い混合長さの範囲内で流体が効果的に混合されることである。

本発明に係るミキシング方法の好ましい形態では、渦列を生じさせる共通の流路部分において、逆方向の２つの前縁渦列に加え、流れの主方向に、流路の軸周りで旋回する大域流れを発生させる。前縁渦列を大域流れに重畳させることで、流れのより良好な混合が達成される。主流に対して付加的な流体の流れを噴射する、煙道ガスの脱硝等への適用では、逆方向の前縁渦列の発生下において、少なくとも１つの付加的な二次流体を一次流体に混合させる。これまでの慣例によらず、ここでは、流体の混合が二次流体の付加と同時に行われる。これにより、ミキサーに関する以上の説明に従い、本発明に係るミキサーの効率が改善される。

以下、本発明の具体的な実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１〜４は、本発明の第１の実施形態に係るミキサー１を示している。このミキサー１は、三角形ベースの８つのミキサーディスク３（３ａ，３ｂ）を含んで構成され、矩形の流路２に設置されている。流体Ｐは、流路２を主方向４に通過する。ここに示す流路２において、流れの主方向４は、流路２の縦方向軸に沿ってｘ軸の方向に延伸し、これに対して垂直にｙ軸の方向に流路の幅が定められるとともに、ｚ軸の方向に流路の高さが定められる。

ミキサーディスク３は、流れの主方向４に対してα又は−αの角度で設置されている。これらは、流れを背にする風下側で前縁渦５を発生させ、この前縁渦５は、下流に向けて拡大し、主方向４に対して垂直にコーン状に幅を広げる。前縁渦５は、各ミキサーディスク３の後方に前縁渦列１４（１４ａ，１４ｂ）を発生させる。前縁渦列１４は、ミキサーディスク３の中心に向けて逆方向に渦を巻く、非常に安定で強力な２つの渦５からなる。

ミキサーディスク３（３ａ，３ｂ）は、軸６，７に沿うミキサーディスク列８，９において、互いに上下に配置されている。ミキサーディスク列８，９は、共通の流路部分（以下「共通流路部」という。）１０に配置されており、２つのミキサーディスク列８，９は、その長さが等しい。
図４に示すミキサー１の平面図に表されるように、ミキサーディスク列８（ミキサーディスク列９の下方に配置される。）のミキサーディスク３ａは、流れの主方向４に対して正の角度αを持たせて設置されている。この正の角度αは、数学的な観点からの正の角度を意味し、反時計方向に回転させる場合の角度をいう。これに対して上方のミキサーディスク列９のミキサーディスク３ｂは、流れの主方向４に対して負の角度−αを持たせて設置されている。

また、隣り合うミキサーディスク列８，９の軸６，７は、図２に示す正面視で互いに平行であり、かつ流れの主方向４に対して垂直に延伸している。このため、図４において、下方のミキサーディスク列８の軸６は、上方のミキサーディスク列９の軸７により隠された状態にある。本実施形態において、両軸６，７の配向角βは、正確に９０°に設定されている。軸６，７は、ｚ座標を異にする一方、ｘ及びｙ方向に広がる、流れの主方向４に対して平行な２つの平面内にあるため、これらは、ｙ方向にのみ延伸し、ｘ座標で一致している。

ミキサーディスク３は、これらが流れの主方向４に重なり合うように、固定パイプ１１に対して回転不能に取り付けられている。図２に表されるように、ミキサーディスク３は、いずれも同じ形状を有し、かつｙ方向に関して同じ範囲（又は長さ）ｕ_ｙに亘り重なり合っている。この下方のミキサーディスク列８における範囲ｕ_ｙは、ミキサーディスク列９における重なり合いの範囲と一致している。

流路２を主方向４に流れる流体Ｐは、ミキサーディスク３（３ａ，３ｂ）がそれらの先端２５から幅の広い後端（２６）に亘り流れを主方向４に対して垂直に、流路２の壁面１３に向けて偏向させることで、混合される。同時に、ミキサーディスク３の風下側で、流れを背にする方向に向く前縁渦列１４（１４ａ，１４ｂ）が形成される。これらの前縁渦列１４は、各ミキサーディスク３の背後に形成される。図１〜９では、図示上の便宜から、一部のミキサーディスク３についてのみ前縁渦列１４が示されている。

図２に表されるように、下方のミキサーディスク列８の前縁渦列１４ａは、図示の状態で左方に向けて拡大する一方、上方のミキサーディスク列９のもの（１４ｂ）は、右方に向けて拡大する。図２に示す局所座標系に関していえば、下方の前縁渦列１４ａは、ｙ軸上を負方向に拡大する一方、上方の前縁渦列１４ｂは、ｙ軸上を正方向に拡大する。ミキサーディスク３は、流れを背にする方向に向く面で前縁渦５を発生させつつ、流れに対向する前面で流れを偏向させる。すなわち、これらは、偏向及び渦発生の効果を奏する。このようなミキサーディスクの２つの列８，９の構成に基づいて、流路２の縦方向軸を中心として右向きに旋回するスワールが流れ全体に形成され、ここにおいて、これを大域流れ１２と呼ぶ。この大域流れ１２により、流路２の一側から他側への流体Ｐの良好な混合効果が得られる。

図５〜８は、本発明の第２の実施形態に係るミキサー１を示している。このものは、主にミキサーディスク列８，９の配列の点で第１の実施形態のものと相違する。本実施形態において、ミキサーディスク列８，９の軸６，７は、配向角βの正負を切り換えて設定されており、このため、図８に示す平面図では、ミキサーディスク列８，９が交差している。２つのミキサーディスク列８，９は、流路２の縦方向軸を基準として、軸６，７が流路２の中心で交差するように対称に形成されている。本実施形態において、配向角βは、等しく８０°である。

図５に表されるように、ミキサーディスク３の固定パイプ１１が、二次流体Ｓの添加装置２９を構成している。このことは、本実施形態において、固定パイプ１１に二次流体Ｓが流れることを意味する。固定パイプ１１のうち流路２に近い端部が、添加装置２９の出力口３０を形成している。また、同時に、固定パイプ１１は、添加装置２９の出力パイプでもある。添加装置２９は、ミキサーディスク３と等しい数の出力パイプ３１及び出力口３０を含んで構成される。固定パイプ１１は、個々のミキサーディスク３を流路２内で固定するとともに、二次流体Ｓを導き、これを一次流体Ｐの流れに付加するものである。

図９は、本発明の第３の実施形態に係るミキサー１を示しており、本実施形態において、ミキサーディスク列８，９の軸６，７は、放物線状に設定されている。上方のミキサーディスク列９の軸７は、流路２の左側により鋭い湾曲部分を有する一方、下方のミキサーディスク列８の軸６は、流路２の右側により鋭い湾曲部分を有する。ミキサーディスク３は、軸６，７上を一側のより鋭い湾曲部分から他側の部分に移るに従い迎え角αが増大するように、各軸６，７に沿って設置されている。

本実施形態において、各ミキサーディスク列８，９における個々のミキサーディスク３（３ａ，３ｂ）の間隔は、重なり合いの範囲ｕ_ｙが軸６，７の曲率の増大に従って減少するように設定されている。既述の実施形態のものと同様に、本実施形態では、ミキサーディスク３が軸６，７に沿って、流路２の中心上をｘ方向に延伸する流れの主方向４を基準として対称に設置されている。重なり合う軸６，７は、図９に示す平面視において、流路２の中心で交差している。

図１０〜１７は、ミキサーディスク３の様々な具体例を示している。図１０に示すミキサーディスク３は、円形ベースのミキサーディスクである。図１１に示すものは、楕円形ベースのミキサーディスクである。図１２に示すものは、円形ミキサーディスクに近似しているが、平坦化された後端１７を有する。このミキサーディスク３は、流れにおいて、円形の前端１８が流れに対向し、平坦な後端１７が流れを背にする方向に向くように配置される。図１３に示すミキサーディスク３は、台形ベースのミキサーディスクであり、幅の狭い前方の辺１９が流れに対向し、幅の広い後方の辺２０が流れを背にする方向に向けられる。図１２に示すミキサーディスク３と同様に、図１３に示すミキサーディスク３に対して左から右に流れが通過する。

図１４，１５は、他の実施形態に係る台形のミキサーディスク３を示しており、ここにおいて、ミキサーディスク３は、そのベースの中心を流れの方向に延伸するバックル２１を含んで構成される。図１５に表されるように、バックル２１は、流れに対向するミキサーディスク３の面２２が流れの方向に向けて後方に幾分落ち込む一方、流れを背にする方向に向くミキサーディスク３の上面が凹状となるように形成されている。このような形状によれば、前縁渦の増大及びミキサーディスク３の機械的な安定化が可能となる。

図１６，１７は、更に別の実施形態に係るミキサーディスク３を示しており、このミキサーディスク３は、平面視で三角形であるベースに加え、前端２５から後端２６にまで放射状に延伸する２つのバックル２１，２４を含んで構成され、折曲面２７，２８の幅は、流れの方向に向けて増大する。図１７は、図１６にＢ−Ｂ線で表す断面を示しており、同図によれば、面２７，２８の２つの折曲点を確認することができる。図１６，１７に示すミキサーディスク３は、流れにおいて、図１４，１５に示すミキサーディスク３と同様に方向が定められる。流れが通過するミキサーディスク３の面２２は、中央で直線をなす一方、両側の縁部で流れに対して傾斜する。流れを背にする方向に向くミキサーディスク３の上面２３は、ここでも凹状である。

図１８は、本発明の第４の実施形態に係るミキサー１を示しており、このミキサー１は、ミキサーディスク３（３ａ，３ｂ）が図１１に示すような楕円形ベースを含んで構成される点で、図１に示す第１の実施形態のものと相違する。これ以外の構成は、図１に示すものと同様である。

本発明の第１の実施形態に係るミキサーが設置される流路の斜視図 図１に示す流路の、その縦方向軸に沿う平面図 同上流路の側面図 同上流路の上面図 本発明の第２の実施形態に係るミキサーが設置される流路の斜視図 同上ミキサーが設置された図５に示す流路の、その縦方向軸に沿う平面図 同上流路の側面図 同上流路の上面図 本発明の第３の実施形態に係るミキサーが設置された流路の上面図 円形ベースのミキサーディスク 楕円形ベースのミキサーディスク 弧状ベースのミキサーディスク 台形ベースのミキサーディスク バックルを有する台形ベースのミキサーディスク 図１４に示すミキサーディスクのＡ−Ａ線断面 ２つのバックルを有する三角形ベースのミキサーディスク 図１６に示すミキサーディスクのＢ−Ｂ線断面 本発明の第４の実施形態に係るミキサーが設置される流路の斜視図

１…ミキサー、２…流路、３，３ａ，３ｂ…ミキサーディスク、４…流れの主方向、５…前縁渦列、６，７…ミキサーディスク列の軸、８，９…ミキサーディスク列、１０…共通の流路部分、Ｐ…流体。

Claims (33)

1. 流路に設置されるミキサー（１）であって、
   前記流路を主方向に流れる流体（Ｐ）に前縁渦（５）を生じさせる複数のミキサーディスク（３ａ，３ｂ）を含んで構成され、
   前記複数のミキサーディスク（３ａ，３ｂ）は、
   流れの主方向（４）に対して略垂直な軸（６）に沿う第１のミキサーディスク列（８）に整列された複数の第１のミキサーディスク（３ａ）と、
   前記複数の第１のミキサーディスク（３ａ）のうち最も上流側に位置するディスクの前縁（２５）と、最も下流側に位置するディスクの後縁（２６）との間の領域として定められる共通の流路部分（１０）において、前記流路を流れの主方向に沿って見る正面視で前記第１のミキサーディスク列の軸（６）に対して略平行に離間した軸（７）に沿う第２のミキサーディスク列（９）に整列された複数の第２のミキサーディスク（３ｂ）と、
   を含んで構成され、
   前記第１のミキサーディスク（３ａ）のそれぞれは、前記正面視において実質的にその前縁（２５）が前記第１のミキサーディスク列の軸（６）上に位置するとともに、前記流れの主方向に対して第１の迎え角（α）をもって傾斜し、
   前記第２のミキサーディスク（３ｂ）のそれぞれは、前記正面視において実質的にその前縁（２５）が前記第２のミキサーディスク列の軸（７）上に位置するとともに、前記流れの主方向に対して前記第１の迎え角とは正負が逆である第２の迎え角（−α）をもって傾斜するミキサー。
2. 前記第１及び第２のミキサーディスク列（８，９）が、互いに対して鉛直上下にずらして配置された請求項１に記載のミキサー。
3. 前記第１及び第２のミキサーディスク列の軸（６，７）が、前記流れの主方向に対し、配向角（β）の正負を互いに切り換えて傾斜する請求項１又は２に記載のミキサー。
4. 前記第１及び第２のミキサーディスク列の軸（６，７）が、前記流れの主方向に対して略平行な、互いに隔てられた平面内を延伸する請求項１〜３のいずれかに記載のミキサー。
5. 前記第１のミキサーディスク列の軸（６）が、前記流れの主方向に対して７５°〜９０°の配向角に設定され、前記第２のミキサーディスク列の軸（７）が、前記流れの主方向に対して−７５°〜−９０°の配向角に設定された請求項１〜４のいずれかに記載のミキサー。
6. 前記第１及び第２のミキサーディスク列の軸（６，７）が、前記流れの主方向に対して垂直な方向に重なり合う請求項１〜４のいずれかに記載のミキサー。
7. 前記第１及び第２のミキサーディスク列（８，９）が、対称に構成された請求項１〜６のいずれかに記載のミキサー。
8. 前記第１及び第２のミキサーディスク列（８，９）のうち少なくとも一方が、湾曲した軸を有する請求項１〜７のいずれかに記載のミキサー。
9. 前記第１及び第２のミキサーディスク列（８，９）のうち少なくとも一方の軸において、その曲率が軸の部分に応じて異なる請求項８に記載のミキサー。
10. 前記湾曲が放物線状である請求項８又は９に記載のミキサー。
11. 前記少なくとも一方のミキサーディスク列（８，９）において、前記ミキサーディスクの迎え角が前記軸の曲率の減少に応じて増大する請求項８〜１０のいずれかに記載のミキサー。
12. 前記第１及び第２のミキサーディスク列の軸（６，７）の双方が、等しい曲率に設定された請求項１〜１１のいずれかに記載のミキサー。
13. 前記第１のミキサーディスク列の軸（６）が第１の曲率に設定されるとともに、前記第２のミキサーディスク列の軸（７）が第２の曲率に設定され、
    前記第２の曲率は、前記第１の曲率の正負を反転させたものに相当する請求項１〜１２のいずれかに記載のミキサー。
14. 前記第１及び第２のミキサーディスク列（８，９）が、等しい数のミキサーディスク（３ａ，３ｂ）を有する請求項１〜１３のいずれかに記載のミキサー。
15. 各ミキサーディスク列におけるミキサーディスク（３ａ，３ｂ）のそれぞれに同じ形状が付された請求項１〜１４のいずれかに記載のミキサー。
16. ミキサーディスク列（８，９）のそれぞれにおいて、隣り合うミキサーディスクが、前記流れの主方向に関して互いに一部で重なり合う請求項１〜１５のいずれかに記載のミキサー。
17. 前記ミキサーディスクの重なり合う範囲（ｕ _ｙ ）が、ミキサーディスク毎に変化する請求項１６に記載のミキサー。
18. 前記ミキサーディスクの重なり合う範囲（ｕ _ｙ ）が、前記軸の曲率又は前記流れの主方向に対する傾斜の減少に応じて増大する請求項１６又は１７に記載のミキサー。
19. 前記第１及び第２のミキサーディスク（３ａ，３ｂ）のうち少なくとも一方が、三角形状のディスクを有する請求項１〜１８のいずれかに記載のミキサー。
20. 前記第１及び第２のミキサーディスク（３ａ，３ｂ）のうち少なくとも一方が、円形状のディスクを有する請求項１〜１９のいずれかに記載のミキサー。
21. 前記円形状のディスクは、その後縁が平坦に形成された請求項２０に記載のミキサー。
22. 前記第１及び第２のミキサーディスク（３ａ，３ｂ）のうち少なくとも一方が、不等辺四辺形状である請求項１〜２１のいずれかに記載のミキサー。
23. 前記第１及び第２のミキサーディスク（３ａ，３ｂ）のうち少なくとも一方において、前記流れに対向する面に少なくとも１つのバックルが形成された請求項１〜２２のいずれかに記載のミキサー。
24. 前記共通の流路部分（１０）において、二次流体（Ｓ）の少なくとも１つの出力口（３０）が形成された添加装置（２９）が設けられた請求項１〜２３のいずれかに記載のミキサー。
25. 前記第１及び第２のミキサーディスク（３ａ，３ｂ）のうち少なくとも一方が前記添加装置（２９）に取り付けられた請求項２４に記載のミキサー。
26. 前記添加装置（２９）は、前記出力口（３０）を有する少なくとも１つの出力パイプ（１１）を含んで構成され、
    前記出力口（３０）は、前記第１及び第２のミキサーディスク列（８，９）の間に配置された請求項２４又は２５に記載のミキサー。
27. 前記添加装置（２９）は、前記出力口（３０）を夫々有し、前記第１又は第２のミキサーディスク列（８，９）に対して平行に整列された複数の出力パイプ（１１）を含んで構成される請求項２４〜２６のいずれかに記載のミキサー。
28. 前記添加装置（２９）の少なくとも１つの出力口（３０）が、前記第１及び第２のミキサーディスク（３ａ，３ｂ）のそれぞれに割り当てられた請求項２４〜２７のいずれかに記載のミキサー。
29. 前記添加装置（２９）は、前記出力口（３０）を夫々有し、前記第１及び第２のミキサーディスク（３ａ，３ｂ）のそれぞれに対して個別に割り当てられた複数の出力パイプ（１１）を含んで構成される請求項２４〜２８のいずれかに記載のミキサー。
30. 流路を主方向に流れる流体（Ｐ）を混合する方法であって、
    前記流路に請求項１〜２９のいずれかに記載のミキサー（１）を設置し、
    前記第１及び第２のミキサーディスク（３ａ，３ｂ）が生じさせる、互いに逆向きに方向付けた複数の前縁渦列（１４ａ，１４ｂ）によって前記流体（Ｐ）の流れを攪拌する方法。
31. 流路を主方向に流れる流体（Ｐ）を混合する方法であって、
    流れの主方向に対して略垂直な第１の軸（６）に沿って複数の第１のミキサーディスク（３ａ）を配列して、前記第１の軸（６）に沿う一方向に方向付けた第１の前縁渦列（１４ａ）を生じさせる一方、
    前記流路を流れの横方向から見る側面若しくは平面視で前記第１の軸（６）に対して実質的に重なり合うか又はこれと交差する第２の軸（７）に沿って複数の第２のミキサーディスク（３ｂ）を配列して、前記第１の前縁渦列（１４ａ）とは逆向きに方向付けた第２の前縁渦列（１４ｂ）を生じさせ、
    前記流体（Ｐ）の流れを、前記第１及び第２の前縁渦列（１４ａ，１４ｂ）によって攪拌する方法。
32. 前記第１のミキサーディスク（３ａ）と前記第２のミキサーディスク（３ｂ）との間で、前記流れの主方向に対する迎え角（α）の正負を切り換え、前記第１及び第２のミキサーディスク（３ａ，３ｂ）が配置された共通の流路部分（１０）において、前記流路の軸回りで旋回する大域流れ（１２）を形成する請求項３０又は３１に記載の方法。
33. 前記逆向きに方向付けた複数の前縁渦列（１４ａ，１４ｂ）の発生に合わせ、少なくとも１つの二次流体（Ｓ）を前記流体（Ｐ）に添加する請求項３０〜３２のいずれかに記載の方法。

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