JP5351393B2 - 流体の混合流路構造及び混合方法 - Google Patents

Description

本発明は、たとえば海水脱硫装置の排海水と希釈海水とを効率よく混合する流体の混合流路構造及び混合方法に関するものである。

従来、脱硫搭から排出される排海水は、環境対策としてエアレーションを行ってから海域に放流することが行われている。しかしながら、海域に放流する直前においては、必要に応じて放流海水（排海水）の性状（ｐＨ、ＤＯ、ＣＯＤなど）を調整するため、フレッシュな希釈海水を混合する場合がある。
このような放流海水及び希釈海水を混合する混合流路構造としては、放流海水を流す放流水路と、希釈海水を流す導水路または導水管とを合流させる水路混合方式が知られている。なお、脱硫搭の排海水を希釈して放流する場合には、通常取り扱う排海水が多量になることから、流路断面積の大きな放流水路に対し比較的流路断面積の小さな導水路または導水管を合流させる混合流路構造が採用されている。

ここで、上述した水路混合方式による混合流路構造について、図１９から図２２に基づいて簡単に説明する。
図１９及び図２０に示す混合流路構造は、排海水を流す放流水路１と希釈海水を流す導水路２とが略同一水面ＷＬで直交するようにしてＴ字状に合流している。そして、放流水路１には、図２２に示すように、導水路２と合流する合流位置３から必要な混合距離Ｌが設けられている。この混合距離Ｌは、合流後の排海水及び希釈海水を流れにより混合し、性状が所定値以下の略均一濃度に希釈された混合海水とするのに必要な放流水路１の流路長さである。従って、放流水路１を流れる排海水は、混合距離Ｌの間で希釈海水と略均一に混合された混合海水となって海域に放流される。

また、図２１に示す混合流路構造は、導水路２に代えて導水管４を採用している。この導水管４は、放流水路１を流れる排海水の水面より低い位置でＴ字状に合流しており、合流位置５の下流に設けた混合距離Ｌの間で希釈海水と略均一に混合された混合海水となって海域に放流される。
なお、脱硫搭から排出される排海水を海域に放水する際、希釈海水を混合して略均一に希釈された混合海水とするために必要な混合距離Ｌを短縮可能な混合流路構造に関する技術文献は見当たらない。

しかしながら、上述した従来の水路混合方式による混合流路構造は、放流水路１に水路側面から希釈海水を流入させて混合するため、略均一な混合海水とする混合完了までには長い混合距離Ｌが必要となる。これは、排海水の流れに対して側面から希釈海水を合流させるため、放流水路１内の希釈海水は排海水の流れから大きな影響を受けることとなり、従って、希釈海水は、放流水路１の流路幅方向において、流入した側壁の反対側まで容易に到達（横断）できないためと考えられる。

そして、上述した混合距離Ｌの長い放流水路１を設置するには、大きな敷地とともに多額の建設費が必要となる。このため、脱硫搭から排出される排海水を海域に放流する際、所定の環境基準を満たす混合海水に希釈して放流するには、用地確保や建設費増大などの問題が大きな障害となっている。なお、上述した混合距離Ｌは、排海水及び希釈海水の流量や水路形状等の諸条件に応じて異なってくる。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、二流体の混合に必要となる混合距離Ｌを低減し、効率のよい混合が可能となる流体の混合流路構造及び混合方法を提供することにある。

本発明は、上記の課題を解決するため、下記の手段を採用した。
本発明に係る流体の混合流路構造は、第１流路を流れる被希釈流体に第２流路を流れる希釈流体を合流させて希釈した混合流体を放流する流体の混合流路構造において、前記第１流路の側面から前記第２流路を合流させるとともに、前記合流する位置の前記第１流路に、前記被希釈流体が流路流れ方向に流れる底面部の流れを規制するための第１の堰及び第２の堰が、前記第１流路の流路幅全体に連続して水中位置に設けられ、前記第１の堰は、前記第２の堰よりも前記被希釈流体の流れ方向上流側に設けられ、前記第１の堰及び前記第２の堰は、前記第２流路を形成する一対の側壁をそれぞれ前記第１流路へと延長した２つの位置にそれぞれ設けられ、前記第２流路の出口部には、前記希釈流体の上部流れを規制するための第３の堰が設けられ、前記第３の堰により形成される前記希釈流体の流路高さは、前記第１の堰及び前記第２の堰の高さと同等か低くなるように設けられ、前記第２の堰は、上端部に前記第２の流路の流れ方向に延在する平面部を有し、前記平面部の水流表面に凸凹が形成されていることを特徴とするものである。

このような流体の混合流路構造によれば、第１流路を流れる被希釈流体の水中に流路側面から第２流路を合流させるとともに、第２流路と第１流路との合流部水中に堰を設け、被希釈流体が流路流れ方向に流れる底面部の流れを規制したので、流路側面から合流した希釈流体が被希釈流体の流れから受ける影響を低減することができ、第１流路内に流入した希釈流体を流路幅方向の反対側側壁まで容易に到達させることができる。
この場合、第２流路と第１流路との合流部水中に設けられる堰は、少なくとも第２流路の流路幅より下流側の近傍位置に設けられていればよいが、第２流路の流路幅より上流側及び下流側となる近傍位置の両方に設けられていることが好ましい。また、この場合の堰は、第２流路を流れる希釈流体が合流する位置と比較して、同じか高い位置まで設けられていることが望ましい。なお、希釈流体を被希釈流体の水中に流路側面から合流させる手段としては、いわゆる潜り堰や導水管を採用すればよい。

また、このような流体の混合流路構造によれば、第１流路を流れる被希釈流体の水中に流路側面から第２流路を合流させるとともに、第２流路を合流させた第１流路の合流部には、第２流路の流路幅より上流側及び下流側となる水中位置に、第２流路の流路高さ以上に高い堰が流路幅に設けられているので、第１流路の流路側面から被希釈流体の水中に合流した希釈流体は、被希釈流体の流れから受ける影響が低減され、第１流路内に流入した希釈流体を流路幅方向の反対側側壁まで容易に到達させることができる。なお、希釈流体を被希釈流体の水中に流路側面から合流させる手段としては、いわゆる潜り堰や導水管を採用すればよい。

上述した流体の混合流路構造において、前記下流側の堰の上端部には、流路流れ方向に延在する平面部が形成されていることが好ましく、これにより、水深が浅くなって流路断面積を狭められた領域を形成することができる。この領域においては、合流した被希釈流体及び希釈流体が合流して流速を増すので、両流体の混合拡散が促進される。なお、この場合の平面部は、堰の下流側のみ、上流側のみ、または、下流側及び上流側のいずれでもよい。
このような平面部の水流表面に凹凸が形成されていることが好ましく、これにより、凹凸により流れが乱れてより一層混合が促進される。

上述した流体の混合流路構造において、前記第１の堰は、前記第１流路の流路幅方向において、前記第２流路を合流させた流路壁側始点から対向する流路壁側終点へ向けて前記被希釈流体の流れ方向下流側へ傾斜していることが好ましく、これにより、第１流路の流路幅方向において、希釈流体が均一に分布して被希釈流体に混合される。

本発明に係る流体の混合方法は、第１流路を流れる被希釈流体に第２流路を流れる希釈流体を合流させて希釈した混合流体を放流する流体の混合方法において、前記希釈流体を前記被希釈流体の水中に流路側面から合流させるとともに、前記希釈流体と前記被希釈流体との合流部で、前記被希釈流体が前記第１流路の流れ方向に沿って流れる流路底面部側の流れを前記第１流路の流路幅全体に連続して水中位置に設けられ、前記第２流路を形成する一対の側壁をそれぞれ前記第１流路へと延長した２つの位置にそれぞれ設けられる第１の堰及び第２の堰により規制し、前記第１の堰は、前記第２の堰よりも前記被希釈流体の流れ方向上流側の前記被希釈流体を規制し、前記第２の堰では、上端部に前記第２の流路の流れ方向に延在する平面部の水流表面に形成される凹凸により前記被希釈流体及び前記希釈流体を混合し、前記第２流路の出口部では、前記希釈流体の流路高さは、前記第１の堰及び前記第２の堰の高さと同等か低くなるように設けられる前記第３の堰により前記希釈流体の上部流れを規制したことを特徴とする。

このような流体の混合方法によれば、第１流路を流れる被希釈流体に第２流路を流れる希釈流体を流路側面から合流させて希釈した混合流体を放流する流体の混合方法において、希釈流体を被希釈流体の水中に合流させるとともに、希釈流体と被希釈流体との合流部で、被希釈流体が第１流路の流れ方向に沿って流れる流路底面部側の流れを規制するようにしたので、流路側面から合流した希釈流体が被希釈流体の流れから受ける影響を低減することができ、第１流路内に流入した希釈流体は、流路幅方向の反対側側壁まで容易に到達することができる。

上述した本発明によれば、たとえば脱硫塔から排出された排海水と希釈海水とを混合した混合海水を海域に放流する場合のように、二流体の混合に必要となる混合距離Ｌを低減し、効率のよい混合が可能となる流体の混合流路構造及び混合方法を提供することができる。従って、混合距離Ｌの短縮を可能にした本発明の混合流路及び混合方法は、流体混合用の流路構造を含むプラント建設に必要な敷地や建設費を低減でき、設計の自由度を増すという顕著な効果が得られる。

以下、本発明に係る流体の混合流路構造及び混合方法の一実施形態を図面に基づいて説明する。
＜第１の実施形態＞
図１から図３に示す混合流路１０は、たとえば排煙脱硫装置の脱硫塔から排出される多量の放流海水（排海水）にフレッシュな希釈海水を混合することにより、排海水の性状が環境基準等を満たすように希釈された混合海水として海域へ放流する場合に使用される。すなわち、図示の混合流路１０は、排海水（被希釈流体）を流す放流水路（第１流路）１１と、希釈海水（希釈流体）を流す導水路（第２流路）１２とを備えており、二つの水路１１，１２は、一方の導水路１２が他方の放流水路１１と直交するようにして、一方の流路側面１１ａへＴ字状に合流している。換言すれば、混合流路１０は、多量の排海水を流すため流路断面積が大きい放流水路１１の流路側面１１ａに対し、比較的少量の希釈海水を流すため流路断面積も小さくなる導水路１２がＴ字状に合流した構成とされる。
なお、この実施形態における放流水路１１及び導水路１２は、いずれも流路断面形状が矩形のオープン水路であり、排海水及び希釈海水の水面ＷＬは同一高さになっている。

放流水路１１と導水路１２とが合流する合流位置１３には、排海水が放流水路１１の流路流れ方向（図中の白抜矢印Ｆ）に流れる底面部の流れを規制するため、排海水の流れ方向上流側から順に、第１堰１４及び第２堰１５が合流部水中に設けられている。
この場合の第１堰１４及び第２堰１５は、導水路１２の流路幅Ｗｄと略一致する間隔で平行に配置され、放流水路１１の流路幅Ｗｈを横断して排海水の流れ方向と直交するように設置されている。すなわち、第１堰１４及び第２堰１５は、導水路１２を形成する左右一対の側壁１２ａを延長した位置で対向するようにして水路底面１１ｂから略垂直に立設され、放流水路１１の水路底面１１ｂから高さＨまでの底面部流れを規制する壁面を形成したものである。

上述した第１堰１４及び第２堰１５は、水圧に充分耐える強度を有する壁面が形成されていればよく、従って、本実施形態においては、たとえば比較的薄いコンクリート製の壁面等が採用される。しかし、第１堰１４及び第２堰１５は、コンクリート製限定されることはなく、たとえば鉄鋼構造体や鋼板などを採用してもよい。

一方、導水路１２には、放流水路１１内の排海水に対して、すなわち、放流水路１１内を流れる排海水の水中に流路側面１１ａから希釈海水を合流させるため、導水路１２の出口１２ｂに第３堰１６が設けられている。この第３堰１６は、一般的には潜り堰と呼ばれており、導水路１２の上部流れを規制するとともに、底面部側を開口して希釈海水の流路を形成している。この場合の第３堰１６は、流路底面から高さｈまでの範囲が開口して希釈海水の流路を形成するように設置された潜り堰であり、従って、流路底面１１ｂからの高さｈが水面ＷＬより低い位置に設定されている。なお、図中の白抜矢印ｆは、希釈海水の流れ方向を示している。

また、第３堰１６により形成された希釈海水の流路高さｈは、上述した第１堰１４及び第２堰１５の高さＨと同じか低くなる（ｈ≦Ｈ）ように設定されている。従って、第１堰１４及び第２堰１５の高さＨが水面ＷＬより低いため、導水路１２から高さｈの開口部を通って合流する希釈海水は、必ず排海水の水中に合流することとなる。

このように、上述した混合流路１０は、放水流路１１を流れる排海水の水中に向けて、放流水路１１の流路側面１１ａに開口する出口開口が高さｈに規制されている導水路１２から希釈海水を合流させるとともに、この希釈海水を合流させた放水流路１１の合流部１３に、排海水の底面部流れを高さＨまで規制するようにした第１堰１４及び第２堰１５を備えているので、放水流路１１に合流した希釈海水は、第１堰１４及び第２堰１５の間に形成されている横断流路１７を通ることにより、排海水の流れによる影響が低減された状態で、流路幅Ｗｈの放水流路１１を横切って反対側の側壁１１ｃへ流れる。
すなわち、高さＨの第１堰１４及び第２堰１５により形成された横断流路１７が流路幅Ｗｈにわたって設けられているので、第３堰１６によって出口開口の高さがｈに制限された導水路１２から排海水の流れ（水中）に合流した希釈海水は、その主流が第１堰１４及び第２堰１５により流れを規制された横断流路１７を通って反対側の流路側面（側壁）１１ｃまで容易に到達することができる。

そして、横断流路１７を流れる希釈海水は、第１堰１４及び第２堰１５により流路底面１１ｂ側の流れを規制されるため、流路断面積が減少することにより流速を増した状態で上方を流れる排海水に対し、流路幅Ｗｈの方向へ流れる際に上方へ溢れるように順次合流するので、流れに乱れが生じて効率よく混合される。このため、放水流路１１の流路幅Ｗｈ方向においては、放水流路１１を流れる排海水に対して希釈海水が略均一に合流して混合されるので、排海水と希釈海水とが合流して流れ全体が略均一の性状となるまでに必要な混合距離Ｌを短縮することが可能になる。

ところで、上述した第１堰１４及び第２堰１５の高さＨと出口開口の高さｈとの関係については、希釈海水が横断流路１７の高さＨより低い水中に合流することにより、すなわち、出口開口の高さｈが堰の高さＨより低く設定されているほど排海水の流れから影響を受けにくくなるため好ましい。しかし、希釈海水の合流する高さｈが横断流路１７の高さＨより高くなる場合であっても、多少混合距離Ｌは延びることにはなるが、第１堰１４及び第２堰１５により形成された横断流路１７があれば、排海水の底面部で流れを規制できるため、横断流路１７が全くない場合よりも混合距離Ｌを低減することは可能である。

＜第２の実施形態＞
次に、本発明に係る流体の混合流路構造について、第２の実施形態を図４及び図５に基づいて説明する。なお、上述した実施形態と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
さて、上述した実施形態では、第１堰１４及び第２堰１５を比較的薄いコンクリート製の壁面としたが、この実施形態の混合流路１０Ａには、排海水の流れ方向下流側に設置する堰として、上端部に流路流れ方向Ｆへ延在する平面部２０が形成された第２堰１５Ａを採用している。すなわち、第２堰１５Ａは、排海水の流れ方向において、強度上必要となる幅（厚さ）と比較して充分に大きな長さαを有する平面部２０が形成された柱状部材とされる。なお、この場合の第２堰１５Ａには、たとえばコンクリート製や鉄鋼構造体などを採用することができる。

このような第２堰１５Ａを採用すると、横断流路１７の下流側には流路断面積の狭い放流水路１１が平面部２０の長さαにわたって形成されている。このため、平面部２０を流れる混合海水は、排海水に加えて横断流路１７から合流した希釈海水の分だけ流量を増すので、その流速がさらに増すとともに流れの乱れも増大することとなる。従って、平面部２０の領域では、放流水路１１を流れてきた排海水と横断流路１７から合流した希釈海水とが混合拡散されるため効率よく確実に混合され、より一層短い混合距離Ｌでも流れ全体を略均一な性状とすることができる。

続いて、上述した平面部２０の変形例を図６から図８に示して説明する。なお、上述した実施形態と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図６に示す第１変形例の平面部２０Ａは、第１の実施形態に示した第２堰１５の上端に取り付けた板状部材２１の上端面により形成されている。この場合の板状部材２１は、第２堰１５の上端から流路流れ方向Ｆの下流側へ向けてＬ字状に取り付けられているので、上述した第２の実施形態の第２堰１５Ａと実質的に同様の作用効果もが得られる。すなわち、第２の実施形態に示した柱状の第２堰１５Ａから、流れに寄与しない面を形成する部分を取り除いたものとなる。

図７に示す第２変形例の平面部２０Ｂは、下流側に取り付けた第１変形例の板状部材２１とは異なり、第２堰１５の上端から上流側へ向けて取り付けた板状部材２２の上端面により形成されている。このような構成とすれば、横断流路１７から排海水に合流する流路幅がβまで狭められるため、排海水に合流する希釈海水が放流水路１１の流路幅Ｗｈ方向により一層均一化される。なお、上述した第２の実施形態及び第１変形例と同様に、平面部２０Ｂの領域では、放流水路１１を流れてきた排海水と横断流路１７から合流した希釈海水とが混合拡散されるため効率よく確実に混合され、より一層短い混合距離Ｌでも流れ全体を略均一な性状とすることができる。

図８に示す第３変形例の平面部２０Ｃは、上述した第１変形例及び第２変形例を組み合わせたものであり、下流側に取り付けた板状部材２１及び上流側に取り付けた板状部材２２の上端面により形成されている。なお、この場合の板状部材２１，２２は、別体または一体のいずれでもよい。
このような構成とすれば、横断流路１７から排海水に合流する流路幅がβまで狭められるため、排海水に合流する希釈海水が放流水路１１の流路幅Ｗｈ方向により一層均一化され、さらに、平面部２０Ｃの領域では、放流水路１１を流れてきた排海水と横断流路１７から合流した希釈海水とが混合拡散されるため効率よく確実に混合され、より一層短い混合距離Ｌでも流れ全体を略均一な性状とすることができる。

＜第３の実施形態＞
次に、本発明に係る流体の混合流路構造について、第３の実施形態を図９に基づいて説明する。なお、上述した実施形態と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
さて、上述した実施形態では、第１堰１４及び第２堰１５を平行に配置したが、この実施形態の混合水路１０Ｂでは、放流水路１１の流路流れ方向Ｆにおいて上流側に配置された第１堰１４Ａが傾斜している。具体的に説明すると、導水路１２の流路幅Ｗｄより上流側に配置された第１堰１４Ａが、放流水路１１の流路幅Ｗｈ方向において、導水路１２を合流させた流路壁側始点Ｓから対向する流路壁側終点Ｅへ向けて、排海水の流れ方向下流側へ傾斜している。

すなわち、第１堰１４Ａは、導水路１２を合流させた流路側面１１ａに連結されている流路壁側始点Ｓが流路側面１１ｃに連結されている流路壁側終点Ｅより上流側となるように傾斜しているので、合流位置１３Ａに形成された横断流路１７Ａの流路断面積は、導水路１２の合流側側壁面から離間するにつれて徐々に減少することとなる。
このような横断流路１７Ａを形成することにより、横断流路１７Ａを流れる希釈海水の分布は流路幅Ｗｈの方向に均一化することとなる。換言すれば、横断流路１７Ａの平面視流路幅Ｗｆは、流路途中で排海水に合流して流量が減少する流路終点Ｅ側へ近づくほど狭められているので、横断流路１７内を流れる希釈海水の高さ（深さ）は流路幅Ｗｈの方向に均一化する。このため、横断流路１７Ａから排海水に合流する希釈海水量が流路幅Ｗｈの方向に均一化するので、混合距離Ｌを短縮しても効率よく混合されて流れ全体を略均一な性状とすることができる。なお、図示は省略したが、第２堰１５については、上述した第２の実施形態及びその変形例を組み合わせた構成としてもよい。

＜第４の実施形態＞
次に、本発明に係る流体の混合流路構造について、第４の実施形態を図１０に基づいて説明する。なお、上述した実施形態と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
この実施形態の混合流路１０Ｃは、第１堰１４を廃止して第２堰１５のみが設置されている。すなわち、放流水路１１を流れる排海水の底面部の流れは、第２堰１５によって規制されている。このような構成は、堰が少なくてすむ分だけ建設コストを低減でき、しかも、混合距離Ｌの短縮も可能である。なお、図示は省略したが、第２堰１５については、上述した第２の実施形態及びその変形例を組み合わせた構成としてもよい。

＜第５の実施形態＞
次に、本発明に係る流体の混合流路構造について、第５の実施形態を図１１及び図１２に基づいて説明する。なお、上述した実施形態と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
この実施形態の混合流路１０Ｄは、上述した第１の実施形態の導水路１２に代えて、導水管１２Ａを採用したものである。すなわち、オープン水路の導水路１２から、配管による導水管１２Ａに変更したものである。

このような構成とすれば、放流水路１１と、放流水路１１の側面に合流する導水管１２Ａとの位置関係により、第３堰１６のような潜り堰を設けなくても、排海水の水中に希釈海水を容易に合流させることができる。すなわち、少流量の希釈海水を流す導水管１２Ａは比較的小径の管を使用できるため、下端部を放流水路１１の底面１１ｂと略同じ位置に設定するとともに、導水管１２Ａの上端部が排海水の水面ＷＬより低くなるようにして、放流水路１１の流路側面１１ａに連結して合流させればよい。
なお、第１堰１４及第２堰１５により形成される横断流路１７の作用効果については、上述した導水路１２の場合と同様である。

また、導水管１２Ａが開口する高さｈと、第１堰１４及び第２堰１５の高さＨとの関係については、良好な混合効率を得るためには上述した実施形態と同様に設定（ｈ≦Ｈ）することが好ましい。
なお、上述した導水管１２Ａを用いた混合流路は、図示は省略したものの、上述した各実施形態との組み合わせが可能であり、それぞれ同様の作用効果を得ることができる。

＜第６の実施形態＞
次に、本発明に係る流体の混合流路構造について、第６の実施形態を図１３及び図１４に基づいて説明する。なお、上述した実施形態と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
この実施形態では、上述した平面部２０の水流表面に凹凸３０を形成したものである。図１３及び図１４に示す凹凸３０は、排海水や混合海水の流れと略直角に交差するようにして、流れと接する水流表面から直線状の薄板を等ピッチで複数凸設したものである。

このような凹凸３０が形成された平面部２０は、排海水や混合海水の流れに渦を生じるなどして流れに乱れが生じるので、排海水と希釈海水との混合がより一層促進される。従って、平面部３０に凹凸３０を設けることは、混合距離Ｌの短縮に有効である。なお、このような凹凸３０は、平面部２０の変形例として説明した平面部２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃに設けた場合も同様の作用効果が得られるのは勿論であり、さらに、比較的厚さが薄いコンクリート製の第１堰１４及び第２堰１５についても、上端面に形成すれば流れを乱して混合効率を向上させることができる。

ところで、上述した凹凸３０については種々の変形例が可能であり、その一部を図１５から図１７に示して説明する。
図１５に示す第１変形例では、直線上で断続的に配置された凹凸３１が流れ方向へ所定のピッチで複数列設けられている。この場合の凹凸３１は、各々が薄板を突設したものであり、各凹凸３１は千鳥状に配置されている。

図１６及び図１７に示す第２変形例では、ジグザクの折れ線状とした凹凸３２が流れ方向へ所定のピッチで複数列設けられている。この場合の凹凸３２は、図１７に示す断面図のように、たとえば薄板を折曲して平面２０の表面に固着したものである。また、このような凹凸３２に代えて、たとえば図１８（ａ），（ｂ）に示す第３変形例のように、薄板を鱗状に折曲した凹凸３３Ａ，３３Ｂを平面２０の表面に固着してもよい。
このような第１変形例１から第３変形例に示す凹凸３１，３２，３３Ａ，３３Ｂを採用しても、排海水や混合海水の流れに渦を生じるなどして流れに乱れが生じるので、排海水と希釈海水との混合がより一層促進される。

上述した各実施形態の混合流路構造は、放流水路１１を流れる排海水に導水路１２または導水管１２Ａを流れる希釈海水を流路側面から合流させて希釈した混合海水を放流する場合、希釈海水を排海水の水中に合流させるとともに、希釈海水と排海水との合流部で、排海水が放流流路１１の流れ方向Ｆに沿って流れる流路底面部側の流れを規制することにより、流路側面から合流した希釈海水が排海水の流れから受ける影響を低減し、放流水路１１に流入した希釈海水を流路幅Ｗｈ方向の反対側側壁まで容易に到達させることができる流体の混合方法を可能にしている。

そして、上述した本発明の流体の混合流路構造及び混合方法によれば、たとえば脱硫塔から排出された排海水と希釈海水とを混合した混合海水を海域に放流する場合のように、二流体の混合に必要となる混合距離Ｌを短縮し、効率のよい混合が可能となる。このようにして混合距離Ｌの短縮が可能になると、たとえば放流水路１１や導水路１２のように、流体混合用の流路構造が必要となるプラント建設においては敷地や建設費を低減できるようになり、特に、合流位置１３より下流側となる放流水路１１を短縮できるため、設計の自由度を増すことができる。

ところで、上述した各実施形態においては、排煙脱硫装置の脱硫塔から排出される多量の放流海水（排海水）にフレッシュな希釈海水を混合して希釈するための混合流路構造として説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、他の二流体を効率よく混合して略均一な性状や濃度の混合流体とする混合流路構造及び混合方法としても適用可能なことは言うまでもない。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。

本発明に係る第１の実施形態として、流体の混合流路構造を示す斜視図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 図１の平面図である。 本発明に係る第２の実施形態として、流体の混合流路構造を示す平面図である。 図４のＢ−Ｂ断面図である。 図４に示した平面部の第１変形例を示す断面図である。 図４に示した平面部の第２変形例を示す断面図である。 図４に示した平面部の第３変形例を示す断面図である。 本発明に係る第３の実施形態として、流体の混合流路構造を示す平面図である。 本発明に係る第４の実施形態として、流体の混合流路構造を示す平面図である。 本発明に係る第５の実施形態として、流体の混合流路構造を示す斜視図である。 図１１のＣ−Ｃ断面図である。 本発明に係る第６の実施形態として、凹凸を設けた平面部を示す斜視図である。 図１３のＤ−Ｄ断面図である。 図１３に示した凹凸の第１変形例を示す平面図である。 図１３に示した凹凸の第２変形例を示す平面図である。 図１６のＥ−Ｅ断面図である。 図１３に示した凹凸の第３変形例として、異なる方向の鱗状凹凸が（ａ）及び（ｂ）の平面図に示されている。 従来例として、オープン水路の導水路を備えた流体の混合流路構造を示す斜視図である。 図１９の側面図である。 他の従来例として、導水管を備えた流体の混合流路構造を示す斜視図である。 図１９及び図２１に示した混合流路構造の平面図である。

符号の説明

１０，１０Ａ〜１０Ｄ 混合水路
１１ 放流水路（第１流路）
１２ 導水路（第２流路）
１２Ａ 導水管（第２流路）
１３ 合流位置
１４，１４Ａ 第１堰
１５，１５Ａ 第２堰
１６ 第３堰
１７，１７Ａ 横断流路
２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ 平面部
３０，３１，３２，３３Ａ，３３Ｂ 凹凸

Claims (3)

1. 第１流路を流れる被希釈流体に第２流路を流れる希釈流体を合流させて希釈した混合流体を放流する流体の混合流路構造において、
   前記第１流路の側面から前記第２流路を合流させるとともに、
   前記合流する位置の前記第１流路に、前記被希釈流体が流路流れ方向に流れる底面部の流れを規制するための第１の堰及び第２の堰が、前記第１流路の流路幅全体に連続して水中位置に設けられ、
   前記第１の堰は、前記第２の堰よりも前記被希釈流体の流れ方向上流側に設けられ、
   前記第１の堰及び前記第２の堰は、前記第２流路を形成する一対の側壁をそれぞれ前記第１流路へと延長した２つの位置にそれぞれ設けられ、
   前記第２流路の出口部には、前記希釈流体の上部流れを規制するための第３の堰が設けられ、
   前記第３の堰により形成される前記希釈流体の流路高さは、前記第１の堰及び前記第２の堰の高さと同等か低くなるように設けられ、
   前記第２の堰は、上端部に前記第２の流路の流れ方向に延在する平面部を有し、前記平面部の水流表面に凸凹が形成されていることを特徴とする流体の混合流路構造。
2. 前記第１の堰が、前記第１流路の流路幅方向において、前記第２流路を合流させた流路壁側始点から対向する流路壁側終点へ向けて前記被希釈流体の流れ方向下流側へ傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の流体の混合流路構造。
3. 第１流路を流れる被希釈流体に第２流路を流れる希釈流体を合流させて希釈した混合流体を放流する流体の混合方法において、
   前記希釈流体を前記被希釈流体の水中に流路側面から合流させるとともに、前記希釈流体と前記被希釈流体との合流部で、前記被希釈流体が前記第１流路の流れ方向に沿って流れる流路底面部側の流れを前記第１流路の流路幅全体に連続して水中位置に設けられ、前記第２流路を形成する一対の側壁をそれぞれ前記第１流路へと延長した２つの位置にそれぞれ設けられる第１の堰及び第２の堰により規制し、
   前記第１の堰は、前記第２の堰よりも前記被希釈流体の流れ方向上流側の前記被希釈流体を規制し、
   前記第２の堰では、上端部に前記第２の流路の流れ方向に延在する平面部の水流表面に形成される凹凸により前記被希釈流体及び前記希釈流体を混合し、
   前記第２流路の出口部では、前記希釈流体の流路高さは、前記第１の堰及び前記第２の堰の高さと同等か低くなるように設けられる前記第３の堰により前記希釈流体の上部流れを規制したことを特徴とする流体の混合方法。

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