JP7389408B2 - fluid mixing device - Google Patents
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Description
本発明は、主流管を流れるガス状の流体に液状の流体を添加して混合を行う流体混合装置に関する。 The present invention relates to a fluid mixing device that adds and mixes a liquid fluid to a gaseous fluid flowing through a main stream pipe.
液化天然ガス(以下、「LNG」という)を気化して都市ガスとして供給する際、熱量調整を行っている。近年はシェールガスなどメタン成分の多いLNGの輸入が増加しており、都市ガス用に増熱する場合が多い。熱量調整はLNGを気化させた天然ガス(以下、「NG」という)に熱量調整用の熱調剤(例えば、LPG)を混合することにより行う。 When liquefied natural gas (hereinafter referred to as "LNG") is vaporized and supplied as city gas, the amount of heat is adjusted. In recent years, imports of LNG with a high methane content, such as shale gas, have increased, and the heat is often increased for use as city gas. The amount of heat is adjusted by mixing natural gas (hereinafter referred to as "NG") obtained by vaporizing LNG with a heat agent for adjusting the amount of heat (for example, LPG).
このようにNGに熱調剤を混合する場合、NGの流量が都市ガス需要量に応じて変動するため、NG流量が変動しても一定の熱量調整ができるようにする必要がある。
このような工夫をしたものとして、例えば特許文献1に開示された「流体混合装置」がある。
特許文献1に開示のものは、「主流管を流れる第1流体に、主流管の途中で第2流体を供給することによって両流体を混合する流体混合装置であって、前記主流管から分岐して設けられ、流路断面が前記主流管よりも小さい小径部を有すると共に出口側を前記主流路における前記分岐流路の分岐位置よりも下流側に接続された分岐管と、該分岐管の前記小径部又はその近傍に設けられて前記第2流体を供給する第2流体供給口と、前記主流管における前記分岐管の分岐部よりも下流側かつ前記分岐管の出口部より上流側に設けられて前記主流管を流れる流量を調整する流量調整弁とを備えたことを特徴とする流体混合装置。」である(特許文献1の請求項4参照)。
When mixing heat preparation with NG in this way, the flow rate of NG varies depending on the demand for city gas, so it is necessary to be able to adjust the amount of heat at a constant level even if the NG flow rate varies.
As an example of such a device, there is a "fluid mixing device" disclosed in Patent Document 1.
What is disclosed in Patent Document 1 is "a fluid mixing device that mixes a first fluid flowing through a main stream pipe by supplying a second fluid midway through the main stream pipe, and which includes a first fluid flowing through the main stream pipe that is branched from the main stream pipe. a branch pipe provided with a small diameter portion whose flow passage cross section is smaller than that of the main flow pipe, and whose outlet side is connected to the downstream side of the branch position of the branch flow channel in the main flow channel; a second fluid supply port provided at or near the small diameter portion to supply the second fluid; and a second fluid supply port provided downstream from the branch portion of the branch pipe in the main flow pipe and upstream from the outlet portion of the branch pipe. and a flow rate adjustment valve that adjusts the flow rate flowing through the main flow pipe.'' (see claim 4 of Patent Document 1).
そして、上記の特許文献1の流体混合装置においては、「主流路よりも流路断面が小さい小径部を有する分岐流路を前記主流路から分岐して設け、該分岐流路の出口側を主流管に配置し、該分岐流路における前記小径部又はその近傍に前記第2流体の供給部を設け、前記主流路の流量を調整することにより前記分岐流路の前記小径部を流れる前記第1流体の流速を、前記第1流体と前記第2流体の混合に必要な流速に保つようにしたので、広い流量範囲に対して高い混合効果を確実に得ることが可能となる。」としている(特許文献1の[0020]参照)。 In the fluid mixing device of Patent Document 1, "a branch channel having a small diameter portion with a cross section smaller than that of the main channel is provided branching from the main channel, and the outlet side of the branch channel is connected to the main channel. A supply section for the second fluid is provided at or near the small diameter section of the branch channel, and the first fluid flows through the small diameter section of the branch channel by adjusting the flow rate of the main channel. Since the flow rate of the fluid is maintained at the flow rate necessary for mixing the first fluid and the second fluid, it is possible to reliably obtain a high mixing effect over a wide flow rate range.'' (See [0020] of Patent Document 1).
特許文献1の流体混合装置においては、分岐流路を主流路より分岐させ、主流路の外側から再び導入しているため、分岐流路を設けるための分岐管が必要となりその分だけ装置サイズが大きくなり、実プラントでの設置エリアが増大してしまうという問題がある。
また、分岐流路を形成する分岐管を主流路の外側で引き回しており、圧力損失が増大し、その分だけNG輸送動力コストが増加してしまうという問題もある。
In the fluid mixing device of Patent Document 1, the branch flow path is branched from the main flow path and reintroduced from the outside of the main flow path, so a branch pipe is required to provide the branch flow path, which increases the device size accordingly. This poses a problem in that the installation area in an actual plant increases.
Further, since the branch pipes forming the branch flow paths are routed outside the main flow path, there is a problem in that pressure loss increases and the cost of NG transportation power increases accordingly.
本発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、圧力損失を抑制できると共に装置サイズを大きくすることなく、主流管を流れるガス状の流体の流量変動があっても、高い混合効果を得られる流体混合装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve these problems, and it is possible to suppress pressure loss and maintain a high mixing effect without increasing the size of the device, even if there is a fluctuation in the flow rate of the gaseous fluid flowing through the main pipe. The present invention aims to provide a fluid mixing device that can be obtained.
(1)本発明に係る流体混合装置は、主流管を流れるガス状の第1流体に、前記主流管の途中で液状の第2流体を供給することによって両流体を混合する流体混合装置であって、
前記主流管内に配設された前記主流管よりも小径の副流管と、該副流管に前記第2流体を供給する第2流体供給管と、前記主流管の主流路の流路断面積を調整することで前記副流管に流入する前記第1流体の流量を調整する流路断面積調整弁を備えたことを特徴とするものである。
(1) The fluid mixing device according to the present invention is a fluid mixing device that mixes a gaseous first fluid flowing through a main stream pipe by supplying a liquid second fluid to the gaseous first fluid flowing through the main stream pipe. hand,
A sub-flow pipe disposed within the main-stream pipe and having a smaller diameter than the main-stream pipe, a second fluid supply pipe that supplies the second fluid to the sub-flow pipe, and a flow passage cross-sectional area of the main flow passage of the main-stream pipe. The present invention is characterized by comprising a flow passage cross-sectional area adjustment valve that adjusts the flow rate of the first fluid flowing into the secondary flow pipe by adjusting the flow rate of the first fluid flowing into the subflow pipe.
(2)また、上記(1)に記載のものにおいて、前記主流路にベンチュリ管を設け、前記副流管の出口側を前記ベンチュリ管ののど部またはその上流側に配置したことを特徴とするものである。 (2) Furthermore, in the item described in (1) above, a venturi pipe is provided in the main flow channel, and the outlet side of the side flow pipe is disposed at the throat of the venturi pipe or its upstream side. It is something.
(3)また、上記(1)又は(2)に記載のものにおいて、前記流路断面積調整弁を操作するアクチュエータと、前記流路断面積調整弁よりも上流側及び/又は下流側を流れる流体の圧力を検知する検知装置と、該検知装置の検知信号に基づいて前記アクチュエータを制御する制御部を備えたことを特徴とするものである。 (3) Furthermore, in the item described in (1) or (2) above, an actuator for operating the flow path cross-sectional area adjustment valve, and a flow path upstream and/or downstream of the flow path cross-sectional area adjustment valve. The present invention is characterized by comprising a detection device that detects fluid pressure, and a control section that controls the actuator based on a detection signal from the detection device.
(4)また、上記(1)又は(2)に記載のものにおいて、前記流路断面積調整弁を操作するアクチュエータと、前記副流管を流れる流体の流量又は流速を検知する検知装置と、該検知装置の検知信号に基づいて前記アクチュエータを制御する制御部を備えたことを特徴とするものである。 (4) Furthermore, in the item described in (1) or (2) above, an actuator that operates the flow path cross-sectional area adjustment valve, and a detection device that detects the flow rate or flow velocity of the fluid flowing through the side flow pipe; The present invention is characterized by comprising a control section that controls the actuator based on a detection signal from the detection device.
(5)また、上記(1)又は(2)に記載のものにおいて、前記流路断面積調整弁を操作するアクチュエータと、前記流路断面積調整弁よりも上流側を流れる流体の流量を検知する第1流量検知装置と、前記副流管と前記主流管の隙間の主流路を流れる流体の流量を検知する第2流量検知装置と、前記第1流量検知装置及び前記第2流量検知装置の検知信号に基づいて前記アクチュエータを制御する制御部を備えたことを特徴とするものである。 (5) Furthermore, in the device described in (1) or (2) above, an actuator that operates the flow path cross-sectional area adjustment valve and a flow rate of the fluid flowing upstream of the flow path cross-sectional area adjustment valve are detected. a second flow rate detection device that detects the flow rate of fluid flowing through the main flow path in the gap between the side flow pipe and the main flow pipe; and the first flow rate detection device and the second flow rate detection device. The present invention is characterized by comprising a control section that controls the actuator based on a detection signal.
(6)また、上記(1)乃至(5)のいずれかに記載のものにおいて、前記流路断面積調整弁は、主流路を閉止可能に構成されていることを特徴とするものである。 (6) Furthermore, in the device described in any one of (1) to (5) above, the flow passage cross-sectional area adjusting valve is configured to be able to close the main flow passage.
(7)また、上記(1)乃至(6)のいずれかに記載のものにおいて、前記流路断面積調整弁は、主流路に交差方向に板状体を移動可能なシャッター弁であることを特徴とするものである。 (7) Furthermore, in the item described in any one of (1) to (6) above, the flow passage cross-sectional area adjustment valve is a shutter valve whose plate-shaped body is movable in a direction crossing the main flow passage. This is a characteristic feature.
(8)また、上記(1)乃至(6)のいずれかに記載のものにおいて、前記流路断面積調整弁は、主流路に直交する軸を中心に板状の弁体を回転するバタフライ弁であることを特徴とするものである。 (8) Also, in any one of (1) to (6) above, the flow passage cross-sectional area adjusting valve is a butterfly valve that rotates a plate-shaped valve body around an axis perpendicular to the main flow passage. It is characterized by:
(9)また、上記(8)に記載のものにおいて、前記バタフライ弁は、閉止状態で前記副流管の入口に相当する部位に開口を有することを特徴とするものである。 (9) Furthermore, in the apparatus described in (8) above, the butterfly valve is characterized in that in a closed state, the butterfly valve has an opening at a portion corresponding to the inlet of the side flow pipe.
(10)また、上記(9)に記載のものにおいて、前記副流管の入口は、前記主流管の管壁近傍に配置されていることを特徴とするものである。 (10) Furthermore, in the apparatus described in (9) above, the inlet of the side flow pipe is arranged near the wall of the main flow pipe.
(11)また、上記(9)に記載のものにおいて、前記副流管の入口は、前記主流路の中央部に配置され、前記副流管の入口近傍の管壁には、前記バタフライ弁を閉止した際に、該バタフライ弁と前記副流管の管壁との隙間を閉止するバッフル板が設けられていることを特徴とするものである。 (11) Also, in the item described in (9) above, the inlet of the side flow pipe is arranged in the center of the main flow path, and the butterfly valve is provided on the pipe wall near the inlet of the side flow pipe. The present invention is characterized in that a baffle plate is provided that closes a gap between the butterfly valve and the wall of the side flow pipe when the butterfly valve is closed.
(12)また、上記(8)に記載のものにおいて、前記バタフライ弁は、前記副流管を挟む2枚の板状の弁体によって構成されていることを特徴とするものである。 (12) Furthermore, in the apparatus described in (8) above, the butterfly valve is constituted by two plate-shaped valve bodies sandwiching the side flow pipe.
(13)また、上記(12)に記載のものにおいて、前記副流管の入口は扁平状に拡径する拡径部を有し、該拡径部の上流端の側面が前記主流管の管壁に当接しており、前記バタフライ弁の2枚の弁体は前記拡径部を挟むように設けられていることを特徴とするものである。 (13) Furthermore, in the item described in (12) above, the inlet of the secondary flow pipe has a diameter-enlarging portion that expands in diameter in a flat shape, and the side surface of the upstream end of the diameter-enlarging portion is connected to the main flow pipe. The butterfly valve is in contact with a wall, and the two valve bodies of the butterfly valve are provided so as to sandwich the enlarged diameter portion.
本発明においては、主流管内に配設された前記主流管よりも小径の副流管と、該副流管に液状の第2流体を供給する第2流体供給管と、前記主流管の主流路の流路断面積を調整することで前記副流管に流入するガス状の第1流体の流量を調整する流路断面積調整弁を備えたことにより、主流管を流れるガス状の流体の流量変動があっても高い混合効果を得られると共に、従来例のように、分岐管を設ける必要がなく省スペースであり、かつ、分岐管のように、主流路の外側で引き回す必要がなく、分岐管のような大きな圧力損失も発生せず、ガス輸送動力コストの増加を抑制できる。 In the present invention, there is provided a secondary flow pipe disposed within the main flow pipe and having a smaller diameter than the main flow pipe, a second fluid supply pipe supplying a liquid second fluid to the secondary flow pipe, and a main flow channel of the main flow pipe. The flow rate of the gaseous fluid flowing through the main flow pipe is increased by providing a flow passage cross-sectional area adjustment valve that adjusts the flow rate of the gaseous first fluid flowing into the secondary flow pipe by adjusting the flow passage cross-sectional area of the main flow pipe. A high mixing effect can be obtained even when there are fluctuations, and there is no need to install a branch pipe as in conventional examples, saving space. There is no large pressure loss as with pipes, and increases in gas transportation power costs can be suppressed.
[実施の形態1]
本発明の一実施の形態に係る流体混合装置1は、図1に示すように、主流管3を流れるガス状の第1流体に、主流管3の途中で液状の第2流体(添加剤)を供給することによって両流体を混合するものであって、主流管3内に配設された主流管3よりも小径の副流管5と、副流管5に第2流体を供給する第2流体供給管7と、主流管3の主流路8、8aの流路断面積を調整することで副流管5に流入する第1流体の流量を調整する流路断面積調整弁としてのシャッター弁9を備えたものである。
本実施の形態1においては、主流管3にベンチュリ管11を設置してベンチュリ型混合装置として構成したものである。
なお、本実施の形態に係る流体混合装置1は、例えば、第1流体としてLNGを気化したNGに、第2流体としてLPGを添加することにより増熱して都市ガスを製造する際に用いられるものである。
以下、各構成を詳細に説明する。
[Embodiment 1]
As shown in FIG. 1, a fluid mixing device 1 according to an embodiment of the present invention adds a liquid second fluid (additive) to a gaseous first fluid flowing through a main stream pipe 3. A
In the first embodiment, a Venturi tube 11 is installed in the main flow pipe 3 to form a Venturi type mixing device.
Note that the fluid mixing device 1 according to the present embodiment is used, for example, when producing city gas by adding LPG as a second fluid to NG obtained by vaporizing LNG as a first fluid to increase the heat. It is.
Each configuration will be explained in detail below.
<主流管>
主流管3は、ガス状の第1流体(例えばNG)が流れる管である。主流管3の形状は特に限定されるものではなく、本実施の形態では、図2、図3に示すように軸方向直交断面が矩形状であるが、軸方向直交断面が円形であってもよい。
本発明の主流路は、主流管3によって形成される流路であり、副流管5が配置されている部位では、主流管3と副流管5によって挟まれた流路が主流路となる。そのため、本実施の形態では、主流管3と副流管5によって挟まれた主流路を隙間主流路8aと表記し、それ以外の主流路を主流路8と表記している。
<Main pipe>
The main flow pipe 3 is a pipe through which a gaseous first fluid (for example, NG) flows. The shape of the main flow pipe 3 is not particularly limited, and in this embodiment, the cross section perpendicular to the axial direction is rectangular as shown in FIGS. 2 and 3, but the cross section perpendicular to the axial direction may be circular. good.
The main flow path of the present invention is a flow path formed by the main flow pipe 3, and in the region where the
<副流管>
副流管5は、主流管3内に配設され、主流管3よりも小径の管である。
副流管5は、図示しないステー等によって主流管3内に配設されるが、図1に示すように、主流管と平行となるように配置されるのが好ましい。
副流管5は主流管3よりも小径で、その流路断面積は主流管3よりも小さいため、主流路8を流れるNG流量が一定の場合、隙間主流路8aを流れるNG流量を相対的に減少させて副流管5を流れるNG流量を増加させることで、副流管5を流れるNGの流速が主流路8の流速よりも速くなる。このため、副流管5に第2流体供給管7を介して供給される液状の第2流体(例えば、LPG)の微粒化が促進される。
<Side flow pipe>
The
The
The
<第2流体供給管>
第2流体供給管7は、副流管5に第2流体を供給する管である。第2流体供給管7から供給される液状の第2流体は、副流管5を流れる第1流体のガス流れによって微粒化されて第1流体と混合される。
第2流体供給管7における第2流体の出口部7aは、図1に示すように、副流管5の管壁に設けられ、副流管5の管軸と第2流体供給管7の出口部7aの管軸が直交するようになっている。
もっとも、第2流体供給管7の出口部7aの形状は、図1に示すものに限られず、先端部分を屈曲して副流管5の管軸と平行にしてもよい。
<Second fluid supply pipe>
The second fluid supply pipe 7 is a pipe that supplies the second fluid to the
As shown in FIG. 1, the second fluid outlet part 7a of the second fluid supply pipe 7 is provided on the pipe wall of the
However, the shape of the outlet portion 7a of the second fluid supply tube 7 is not limited to that shown in FIG. 1, and the tip portion may be bent to be parallel to the tube axis of the
<シャッター弁>
シャッター弁9は、本発明の流路断面積調整弁の一態様であり、主流管3の隙間主流路8aの流路断面積を調整することで副流管5に流入する第1流体の流量を調整する弁である。
シャッター弁9は、図1、図2、図3に示すように、副流管5の周壁に沿う円弧状の凹部13aを有する2枚の板状体13を有し、この2枚の板状体13が副流管5を挟んで図中上下に移動可能に構成されている。
シャッター弁9を全閉した状態では、図1、図2に示すように、隙間主流路8aが全閉状態となり、副流管5の上流側から流れてくる第1流体は全てが副流管5を通過することになる。
<Shutter valve>
The shutter valve 9 is one aspect of the flow passage cross-sectional area adjustment valve of the present invention, and adjusts the flow passage cross-sectional area of the gap main flow passage 8a of the main flow pipe 3 to adjust the flow rate of the first fluid flowing into the
As shown in FIG. 1, FIG. 2, and FIG. The body 13 is configured to be movable up and down in the figure with the
When the shutter valve 9 is fully closed, as shown in FIGS. 1 and 2, the main gap passage 8a is completely closed, and all of the first fluid flowing from the upstream side of the
他方、シャッター弁9を全開した状態では、図3に示すように、隙間主流路8aが全開状態となり、副流管5の上流側から流れてくる第1流体は、副流管5の外側の隙間主流路8aと、副流管5の内側の両方を通過することになる。
そして、シャッター弁9の開度を調整することで、隙間主流路8aを通過する第1流体の流量を調整することで、副流管5を通過する第1流体の流量を調整できる。すなわち、第1流体の総流量が同じであれば、シャッター弁9の開度を小さくすれば副流管5を流れる第1流体の流量が相対的に増加し、逆にシャッター弁9の開度を大きくすれば副流管5を流れる第1流体の流量が相対的に減少する。
On the other hand, when the shutter valve 9 is fully opened, the main gap passage 8a is fully opened, as shown in FIG. It passes through both the gap main channel 8a and the inside of the
Then, by adjusting the opening degree of the shutter valve 9, the flow rate of the first fluid passing through the gap main channel 8a can be adjusted, thereby adjusting the flow rate of the first fluid passing through the
逆に言えば、第1流体の流量が変化する場合に、シャッター弁9の開度を調整することで、副流管5を流れる第1流体の流量を一定にすることができる。すなわち、第1流体の総流量が減少すると、シャッター弁9の開度を小さくして副流管5を流れる第1流体の流量を相対的に増加させることで副流管5を流れる第1流体の流量を総流量の変化前と同じ流量にすることができ、また、第1流体の総流量が増加すると、シャッター弁9の開度を大きくして副流管5を流れる第1流体の流量を相対的に減少させることで副流管5を流れる第1流体の流量を総流量の変化前と同じ流量にすることができる。
Conversely, when the flow rate of the first fluid changes, by adjusting the opening degree of the shutter valve 9, the flow rate of the first fluid flowing through the
このようにしているのは、特許文献1でも開示されているように、副流管5を通過する第1流体の流量を一定にして副流管5を流れる第1流体の流速を一定にすることで、第1流体の流量変化があった場合にも副流管5に供給される液状の第2流体の微粒化を確実に行えるようにするためである。
The reason why this is done is to keep the flow rate of the first fluid passing through the
シャッター弁9の操作は手動でもよいが、図4に示すように、シャッター弁9の上流側と下流側の両方に設けられてシャッター弁9の一次圧および二次圧を検知する圧力検知装置15、シャッター弁9を操作するアクチュエータ17、圧力検知装置15の検知信号を入力してアクチュエータ17を制御する制御部19を設けて、自動制御するようにしてもよい。
この場合、圧力検知装置15によって検知される一次圧と二次圧の差圧が予め定めた所定値になるように、シャッター弁9の開度を調整する。
The shutter valve 9 may be operated manually, but as shown in FIG. , an actuator 17 that operates the shutter valve 9, and a control section 19 that inputs a detection signal from the pressure detection device 15 to control the actuator 17, so that automatic control may be performed.
In this case, the opening degree of the shutter valve 9 is adjusted so that the differential pressure between the primary pressure and the secondary pressure detected by the pressure detection device 15 becomes a predetermined value.
<動作説明>
上記のように構成された本実施の形態の動作について、シャッター弁9を自動制御する場合を例に挙げて説明する。なお、第1流体がNG、第2流体がLPG、混合流体が都市ガスとする。
NG流量は都市ガスの需要量によって変動するが、NG流量が多い場合には、シャッター弁9は図3に示すように開いた状態になっている。
<Operation explanation>
The operation of the present embodiment configured as described above will be explained using an example in which the shutter valve 9 is automatically controlled. Note that the first fluid is NG, the second fluid is LPG, and the mixed fluid is city gas.
The NG flow rate varies depending on the demand for city gas, but when the NG flow rate is large, the shutter valve 9 is in an open state as shown in FIG. 3.
上流側から供給されるNGは、副流管5を通過する際に副流管5の内側及び副流管5の外側の隙間主流路8aを流れる。副流管5には第2流体供給管7からLPGが供給されており、副流管5を流れるNGのガス流れによってLPGの微粒化・混合が行われ、ベンチュリ管11ののど部11aに流入する。
他方、隙間主流路8aを流れるNGものど部11aに流入し、のど部11aにおいて、LPGの混合が促進される。
The NG supplied from the upstream side flows through the gap main channel 8a inside the
On the other hand, NG flowing through the gap main channel 8a also flows into the throat portion 11a, and mixing of LPG is promoted in the throat portion 11a.
NGの流量は都市ガスの需要量に応じて成り行きで増減する。例えば、都市ガス需要量が減少し、主流路8を流れるNGの流量が減少すると、副流管5を流れるNG流量が所定値よりも減少し、副流管5内の流速が低下するためLPGの微粒化・混合が不十分になることが懸念される。
この場合、主流路8を流れるNGの圧力損失が小さくなり、圧力検知装置15で検知される一次圧と二次圧の差圧が低下する。そこで、圧力検知装置15で検知される一次圧と二次圧の差圧が所定値Aよりも低くなったら、シャッター弁9を閉止方向に動かし、隙間主流路8a流路断面積を小さくすることによって副流管5を流れるNG流量が所定値を維持するようにする。
副流管5を流れるNG流量を所定値以上に維持することで、副流管5における流速が維持されLPGの微粒化・混合効果を確保することができる。
The flow rate of NG increases or decreases depending on the demand for city gas. For example, when the demand for city gas decreases and the flow rate of NG flowing through the main channel 8 decreases, the flow rate of NG flowing through the
In this case, the pressure loss of the NG flowing through the main channel 8 is reduced, and the differential pressure between the primary pressure and the secondary pressure detected by the pressure detection device 15 is reduced. Therefore, when the pressure difference between the primary pressure and the secondary pressure detected by the pressure detection device 15 becomes lower than a predetermined value A, the shutter valve 9 is moved in the closing direction to reduce the flow passage cross-sectional area of the gap main flow passage 8a. The flow rate of NG flowing through the
By maintaining the flow rate of NG flowing through the
逆に、都市ガス需要量が増加し、主流路8を流れるNGの流量が増加し、副流管5を流れるNG流量が所定量よりも増加すると圧力損失が大きくなり、圧力検知装置15で検知される一次圧と二次圧の差圧が上昇する。
そこで、圧力検知装置15で検知される一次圧と二次圧の差圧が所定値Bよりも高くなったら、シャッター弁9の開度を大きくして隙間主流路8aを流れる量を増やし、副流管5を流れるNG流量を減少させる。ここで、所定値B≧所定値Aの関係にある。
主流管3を流れるNGの圧力検知装置15で検知される一次圧と二次圧の差圧を所定値A以上B以下にすることで、副流管5における流速が所定の範囲に維持されLPGの微粒化・混合を十分にすることができる。
Conversely, when the demand for city gas increases, the flow rate of NG flowing through the main flow path 8 increases, and the flow rate of NG flowing through the
Therefore, when the pressure difference between the primary pressure and the secondary pressure detected by the pressure detection device 15 becomes higher than the predetermined value B, the opening degree of the shutter valve 9 is increased to increase the amount flowing through the gap main flow path 8a, and the secondary pressure is increased. The NG flow rate flowing through the
By setting the differential pressure between the primary pressure and the secondary pressure detected by the pressure detection device 15 of NG flowing through the main flow pipe 3 to a predetermined value A or more and below B, the flow velocity in the
以上のように、本実施の形態によれば、主流路8を流れる流量が大きく変化してもLPGが供給される副流管5のNG流速を所定の流速に維持することができ、LPGの微粒化・混合効果が得られる。
しかも、副流管5が主流管3の内部に配設されているので、従来例のように、分岐管を設ける必要がなく省スペースであると共に、分岐管のように、主流管3の外側で引き回す必要がなく、分岐管のような大きな圧力損失も発生せず、流体輸送動力コストの増加を抑制できる。
As described above, according to the present embodiment, even if the flow rate flowing through the main channel 8 changes greatly, the NG flow rate in the
Moreover, since the
なお、シャッター弁9の自動制御の場合には、系が一次圧一定の場合、図5に示すように、シャッター弁9の下流側に圧力検知装置15を設け、シャッター弁9の下流側の二次圧を検知し、この圧力に基づいてアクチュエータ17を制御するようにしてもよい。この場合、主流路8を流れるNGの流量が減少すると圧力損失が低下し、圧力検知装置15で検知される二次圧が上昇するから、シャッター弁9を閉止方向に動かし、隙間主流路8a流路断面積を小さくすることによって副流管5を流れるNG流量が所定値を維持するようにする。逆に、主流路8を流れるNGの流量が増加すると圧力損失が大きくなり、圧力検知装置15で検知される二次圧が低下するから、シャッター弁9の開度を大きくして隙間主流路8aを流れる量を増やし、副流管5を流れるNG流量を減少させる。
さらには、系が二次圧一定の場合、図6に示すように、圧力検知装置15をシャッター弁9の上流側に設け、シャッター弁9の上流側の一次圧を検知し、この圧力に基づいてアクチュエータ17を制御するようにしてもよい。この場合、主流路8を流れるNGの流量が減少すると圧力損失が低下し、圧力検知装置15で検知される一次圧が低下するから、シャッター弁9を閉止方向に動かし、隙間主流路8a流路断面積を小さくすることによって副流管5を流れるNG流量が所定値を維持するようにする。逆に、主流路8を流れるNGの流量が増加すると圧力損失が大きくなり、圧力検知装置15で検知される一次圧が上昇するから、シャッター弁9の開度を大きくして隙間主流路8aを流れる量を増やし、副流管5を流れるNG流量を減少させる。
In the case of automatic control of the shutter valve 9, if the primary pressure of the system is constant, a pressure detection device 15 is provided downstream of the shutter valve 9, as shown in FIG. The next pressure may be detected and the actuator 17 may be controlled based on this pressure. In this case, when the flow rate of NG flowing through the main flow path 8 decreases, the pressure loss decreases and the secondary pressure detected by the pressure detection device 15 increases. By reducing the cross-sectional area of the passage, the flow rate of NG flowing through the
Furthermore, when the secondary pressure of the system is constant, as shown in FIG. Alternatively, the actuator 17 may be controlled by the actuator 17. In this case, when the flow rate of NG flowing through the main flow path 8 decreases, the pressure loss decreases and the primary pressure detected by the pressure detection device 15 decreases, so the shutter valve 9 is moved in the closing direction and the gap main flow path 8a is By reducing the cross-sectional area, the flow rate of NG flowing through the
また、圧力検知装置15に代えて、流量を検知する流量検知装置16を設けて、流量検知装置16の検知信号に基づいてアクチュエータ17を操作するようにしてもよい。この場合には、副流管5を流れる流体の流量を検知するように流量検知装置16を設け(図7参照)、流量を一定値に保つようにアクチュエータ17を操作する。 Further, instead of the pressure detection device 15, a flow rate detection device 16 for detecting the flow rate may be provided, and the actuator 17 may be operated based on a detection signal from the flow rate detection device 16. In this case, a flow rate detection device 16 is provided to detect the flow rate of the fluid flowing through the side flow pipe 5 (see FIG. 7), and the actuator 17 is operated to maintain the flow rate at a constant value.
また、流量を検知する流量検知装置16に代えて、流速を検知する流速検知装置を設けてもよく、この場合、流速検知装置は、図7に示す流量検知装置16と同じ位置に設け、この流速検知装置の検知信号に基づいて、流速を一定値に保つようにアクチュエータ17を操作すればよい。 Furthermore, instead of the flow rate detection device 16 that detects the flow rate, a flow rate detection device that detects the flow velocity may be provided. In this case, the flow rate detection device is provided at the same position as the flow rate detection device 16 shown in FIG. The actuator 17 may be operated to maintain the flow velocity at a constant value based on the detection signal of the flow velocity detection device.
さらには、図8に示すように、流量検知装置16をシャッター弁9の上流側の主流路8と下流側の隙間主流路8aの両方に設けて、これら2つの流量検知装置16(本発明の第1流量検知装置、第2流量検知装置)の検知信号に基づいて、一次側と二次側の流量差が一定になるようにアクチュエータ17を制御するようにしてもよい。 Furthermore, as shown in FIG. 8, the flow rate detection device 16 is provided in both the main flow path 8 on the upstream side of the shutter valve 9 and the gap main flow path 8a on the downstream side, and these two flow rate detection devices 16 (in accordance with the present invention) are provided. The actuator 17 may be controlled based on detection signals from the first flow rate detection device and the second flow rate detection device so that the difference in flow rate between the primary side and the secondary side becomes constant.
[実施の形態2]
実施の形態1においては、流路断面積調整弁としてシャッター弁9を挙げたが、本発明の流路断面積調整弁はこれに限られず、主流路8に直交する軸を中心に回転するバタフライ弁であってもよい。
流路断面積調整弁としてバタフライ弁を用いた流体混合装置20について、図9、図10に基づいて説明する。図9(a)は、流体混合装置20の平断面図であり、図9(b)はバタフライ弁を示している。なお、図9、図10において、図1と同一部分には同一の符号が付してある。
[Embodiment 2]
In the first embodiment, the shutter valve 9 is used as the flow passage cross-sectional area adjustment valve, but the flow passage cross-sectional area adjustment valve of the present invention is not limited to this. It may also be a valve.
A fluid mixing device 20 using a butterfly valve as a flow path cross-sectional area adjustment valve will be described based on FIGS. 9 and 10. FIG. FIG. 9(a) is a plan cross-sectional view of the fluid mixing device 20, and FIG. 9(b) shows the butterfly valve. Note that in FIGS. 9 and 10, the same parts as in FIG. 1 are given the same reference numerals.
本実施の形態のバタフライ弁21は、円形板からなる弁体23と、弁体23を回転させる回転軸25と、回転軸25を操作する操作部27とを有し、弁体23における周縁側に偏った位置に円形の開口部23aが設けられている。
開口部23aは、弁体23で隙間主流路8aを閉止した際に、第1流体が副流管5に向かって通過する通路を形成するものである。
副流管5の上流側の端部は、図9、図10に示すように、主流管3の管壁側に屈曲しており、その上流端が弁体23の開口部23aに位置するようになっている。副流管5の上流側の端部を主流管3の管壁側に屈曲させているのは、弁体23を回動するときに弁体23が副流管5に干渉するのを避けるためである。
The butterfly valve 21 of the present embodiment includes a valve body 23 made of a circular plate, a rotation shaft 25 for rotating the valve body 23, and an operation part 27 for operating the rotation shaft 25. A circular opening 23a is provided at a position biased to .
The opening 23a forms a passage through which the first fluid passes toward the
As shown in FIGS. 9 and 10, the upstream end of the
上記のように構成されたバタフライ弁21においては、閉止状態では、図9に示すように、隙間主流路8aが弁体23で閉じられて、弁体23の開口部23aが副流管5と連通している。この状態では、第1流体は全て副流管5を流れることになる。
操作部27を操作して、図9の矢印で示す方向に回転軸25を回転することで、図10に示すように、弁体23と主流管3の管壁との間に隙間が形成される。この状態では、第1流体は隙間主流路8aと副流管5の両方を流れることができる。
In the butterfly valve 21 configured as described above, in the closed state, as shown in FIG. It's communicating. In this state, all the first fluid flows through the
By operating the operation part 27 and rotating the rotating shaft 25 in the direction shown by the arrow in FIG. 9, a gap is formed between the valve body 23 and the pipe wall of the main pipe 3, as shown in FIG. Ru. In this state, the first fluid can flow through both the gap main channel 8a and the
図9、図10に示す例では、副流管5の上流側の端部を主流管3の管壁側に屈曲させて弁体23との干渉を避けるようにしているが、同様の目的を達成するために、図11~図13に示すように、副流管5を直管として、弁体23に設ける開口部23aを楕円形にしてもよい。
この場合、バタフライ弁21を全閉にした状態でも、図12の斜線で示す部分には隙間29が形成され、全ての第1流体が副流管5を通過するようにすることはできない。しかし、副流管5を直管とすることができ、構造が簡単である。
In the example shown in FIGS. 9 and 10, the upstream end of the
In this case, even when the butterfly valve 21 is fully closed, a gap 29 is formed in the shaded area in FIG. 12, and it is not possible for all the first fluid to pass through the
もっとも、バタフライ弁21を閉じた状態で図12に示すような隙間29が形成されるのを防止するために、図14~図16に示すように、副流管5の上流端部に隙間29を覆うバッフル板31を設けるようにしてもよい。このようにすれば、図15に示すように、バタフライ弁21を閉じた状態で隙間29が形成されず、全ての第1流体を副流管5に流すことができる。
However, in order to prevent the formation of a gap 29 as shown in FIG. 12 when the butterfly valve 21 is closed, a gap 29 is formed at the upstream end of the
本発明に係るバタフライ弁21の他の態様として、図17~図19に示すように、弁体を、副流管5を挟む2枚の板状の弁体33によって構成してもよい。
この場合、副流管5の上流端の入口は扁平状に拡径する拡径部35を有し(図18参照)、拡径部35の上流端の側面が主流管3の管壁に当接しており、バタフライ弁21の2枚の弁体33は拡径部35の上下を挟むように設けられている。
このような構造であれば、バタフライ弁21を全閉にした際に全ての第1流体を副流管5に流すことができる。
As another embodiment of the butterfly valve 21 according to the present invention, as shown in FIGS. 17 to 19, the valve body may be constituted by two plate-shaped valve bodies 33 sandwiching the
In this case, the inlet at the upstream end of the
With such a structure, all the first fluid can flow into the
バタフライ弁21の操作は手動でもよいが、シャッター弁9の操作(図4~図8参照)と同様に、圧力検知装置、流量検知装置、流速検知装置、アクチュエータ、制御部を設けて自動制御するようにしてもよいことはいうまでもない。 The butterfly valve 21 may be operated manually, but similarly to the operation of the shutter valve 9 (see FIGS. 4 to 8), it can be automatically controlled by providing a pressure detection device, a flow rate detection device, a flow velocity detection device, an actuator, and a control section. It goes without saying that you can do it this way.
なお、上記の実施の形態で示した流路断面積調整弁(シャッター弁9、バタフライ弁21)は、主流路のうちの隙間主流路8aの流路断面積を調整する態様のものであり、そのため、シャッター弁9は隙間主流路8aに配置され、バタフライ弁21は副流管5の上流端に接するように配置されていた。
しかしながら、本発明の流路断面積調整弁は、例えば副流管の上流端の近傍であれば、副流管の上流端よりもさらに上流側の主流路8で前記上流端との間に隙間を空けた状態で配置してもよい。この場合でも、流路断面積調整弁を配置した位置で主流路8の流路断面積を調整することで、副流管5に流入する第1流体の流量を調整できる。
同様の理由で、本発明の流路断面積調整弁は、副流管の下流端に接するように配置したものや、副流管の下流端の近傍に配置したものであってもよい。
Note that the flow passage cross-sectional area adjustment valves (shutter valve 9, butterfly valve 21) shown in the above embodiments are those that adjust the flow passage cross-sectional area of the gap main flow passage 8a among the main flow passages. Therefore, the shutter valve 9 was arranged in the main gap passage 8a, and the butterfly valve 21 was arranged so as to be in contact with the upstream end of the
However, in the flow passage cross-sectional area adjusting valve of the present invention, for example, in the vicinity of the upstream end of the secondary flow pipe, there is a gap between the main flow passage 8 and the upstream end further upstream than the upstream end of the secondary flow pipe. It may be placed with the space left open. Even in this case, the flow rate of the first fluid flowing into the
For the same reason, the flow passage cross-sectional area adjusting valve of the present invention may be arranged so as to be in contact with the downstream end of the auxiliary flow pipe, or may be arranged near the downstream end of the auxiliary flow pipe.
1 流体混合装置(実施の形態1)
3 主流管
5 副流管
7 第2流体供給管
7a 出口部
8 主流路
8a 隙間主流路
9 シャッター弁
11 ベンチュリ管
11a のど部
13 板状体
13a 凹部
15 圧力検知装置
16 流量検知装置
17 アクチュエータ
19 制御部
20 流体混合装置(実施の形態2)
21 バタフライ弁
23 弁体
23a 開口部
25 回転軸
27 操作部
29 隙間
31 バッフル板
33 弁体
35 拡径部
1 Fluid mixing device (Embodiment 1)
3
21 Butterfly valve 23 Valve body 23a Opening part 25 Rotating shaft 27 Operating part 29 Gap 31 Baffle plate 33
Claims (13)
前記主流管内に配設された前記主流管よりも小径の副流管と、該副流管に前記第2流体を供給する第2流体供給管と、前記主流管と前記副流管によって挟まれた隙間主流路の流路断面積を調整することで前記副流管に流入する前記第1流体の流量を調整する流路断面積調整弁を備えたことを特徴とする流体混合装置。 A fluid mixing device that mixes a gaseous first fluid flowing through a mainstream pipe by supplying a liquid second fluid midway through the mainstream pipe, comprising:
a secondary flow pipe disposed within the main flow pipe and having a smaller diameter than the main flow pipe; a second fluid supply pipe that supplies the second fluid to the secondary flow pipe; A fluid mixing device comprising: a flow passage cross-sectional area adjustment valve that adjusts the flow rate of the first fluid flowing into the secondary flow pipe by adjusting the flow passage cross-sectional area of the main flow passage.
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