JPH0364177B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、２つのガス流、例えば異なつた温度
の複数のガス流、を混合する方法に関する。

ガス混合導管内にバツフルの如き固定された渦
巻き発生部材を有する静的タイプのガス混合器は
実際に知られている。これらの慣用の静的ガス混
合器の欠点は、混合が迅速に行なわれなくて、大
きい説備長さを必要とするということである。

英国特許出願第612012号（GB−Ａ−612012）
は、静的ガス混合器を開示している。このガス混
合器においては、異なる温度の２つの空気流を
各々多数のストリームに小分けし、この多数のス
トリームは、“間に差し込まれる”
（interleaved）、即ち、平行な長く延びたスロツ
トの列から混合ゾーンに現れ、その際、それぞれ
の空気流のストリームはこの列に沿つて各々交互
に配置されている。緊密に隣接した壁間の空気の
通路により引き起こされる乱流状態により、良好
な混合が促進されると言われている。実際には、
狭いスロツトの使用は、層流を生成する傾向があ
る。

フランス特許出願第1235255号（FR−Ａ−
1235255）は、異なつた温度の２つのガス流のた
めの平行なスロツトの列を与えるのに曲がつた金
属シートを使用する同様な混合器を開示してい
る。

本発明の目的は、ガス流が隣接した導管から交
互して現れるようにした隣接した導管の列を使用
して、良好な混合のために導管から出た後に必要
とされる混合ゾーンの長さを減少させることによ
る、改良されたガス流の混合方法を達成すること
である。

本発明は、少なくとも２種のガス流を少なくと
も３つの隣接した案内導管中を通し、これらの案
内導管の各々から平行に且つ同一方向に流れ出る
ガス流の、各々の流れを混合ゾーンにおいて合流
させて、前記少なくとも２種のガス流を混合する
方法において、上記少なくとも２種のガス流は、
前記案内導管に流入する時には異なる流れ方向を
有しているが、該案内導管によつて互いに平行且
つ同一の流れ方向に偏向され、 案内導管の各々を流れるガス流は、隣接する案
内導管中を流れるガス流とは別種のガス流であ
り、 案内導管の各々から混合ゾーンに流れ出るガス
流の流速は、隣接する案内導管から混合ゾーンに
流れ出るガス流の流速と異なつていることを特徴
とする方法に関する。

本発明は、ガスストリームの列を交互にして異
なる速度を持つたガスストリームの列を混合ゾー
ンに供給することにある。そうすると、各ストリ
ームは、その隣のストリームを“乱して”
（erodes）、渦巻き拡散（eddy diffusion）によつ
て最初に粗い（rough）乱流を生じさせる。異な
る速度によつて生じるエネルギーによつて、この
粗い乱流は消散して細かい（fine）乱流となり、
それにより、短い長さの混合ゾーンでガスの良好
な混合を達成する。例えば、良好な混合が達成さ
れるまでの混合ゾーンに沿つた距離は、列の導管
の口の幅の30倍という小さなものであることがで
きる。

混合ゾーンの長さは、一般に、ガスストリーム
の相対速度に依存している。好ましくは、ガイド
導管から出る際の隣のストリームとの速度差は少
なくとも２ｍ／ｓであり、更に好ましくは、少な
くとも５ｍ／ｓ、最も好ましくは、少なくとも10
ｍ／ｓである。少なくとも15ｍ／ｓの速度差は、
より大きい容積に関する場合に好適なことがあ
る。

異なるガス流のための導管の流れ方向に垂直な
断面積は、ガス流の相対的容積及び混合ゾーンに
入る際の相対速度に従つて選ばれるのが好まし
い。例えば、ほぼ等しい容積の２つの流れの場合
には、所望の速度差が達成されるように、２つの
ガス流のための流れ方向に垂直な断面積は異なら
なければならない。本発明の方法は、実質的に異
なる容積、例えば、10：１のガス流を混合するの
にも好適である。

好ましくは、ガイド導管は、混合ゾーンに向け
られた口において、スロツトのすべてが相互に平
行であるような、スロツトの断面形状を有する。

スロツト幅は、ガスストリームの相対速度及び
ガス流の相対容積に依存して選ばれる。スロツト
の幅が広い場合には、短い混合ゾーンにおいて良
好な混合を達成するには、ガスストリームの相対
速度は高くしなければならない。狭いスロツトの
場合には、ガスストリームのより小さい速度差で
混合を達成することができるが、その場合に、シ
ステムを横切る圧力降下がより大きいことがあ
る。２つのガス流のガスストリーム間の高い速度
差がある場合には、高い方の速度のガス流は、低
い方の速度のガス流に対して吸引効果を及ぼし、
これは、例えば、高い温度のガス流がより低い温
度のガス流と混合される場合には有利である。そ
の理由は、より低い温度のガス流に対してのみフ
アンを使用することができるからである。結果と
して、高い温度のガスの温度に耐えることができ
るフアンは、回避することができる。

好ましくは、スロツト幅は７乃至40cm、更に好
ましくは、10乃至25cmである。

２つのガス流の場合には、ガイド導管の総数は
好ましくは、少なくとも５つである。

本発明の方法の具体例を添付図面を参照して、
非限定的実施例により更に説明する。

第１図は、第２供給ダクト２に接続している第
二供給ダクト１を示す。２つのダクト１及び２
は、混合されるべきそれぞれのガス流を運ぶ。ダ
クト１においては、薄肉の仕切り４が存在してお
り、これは、ダクト１のガス流を矢印７により示
された複数のストリームに分割する。第２供給ダ
クト２のガス流は、仕切り５によつて同様に複数
のストリーム８に分割され、これらのストリーム
は、ダクト１のガス流のストリーム間に交互に配
置されている（intefleaved）。かくして、ガス混
合器は、ここでは全部で５つの、導管の列を備
え、これらは、２つの供給ダクト１，２に交互に
接続されておりそして、排出ダクト３により構成
された混合ゾーンへと同じ方向に向けられた平行
な隣接したストリームとして、それらの出口でス
トリーム７，８を排出する。更に、ストリーム８
のための導管においては、ガイド６が配置されて
いて、排出ダクト３の方向にガスストリームを偏
向させ、生じる圧力損失が制限されるようになつ
ている。

この混合器においては、ストリーム７，８のた
めの導管は同じ幅である。本発明を実施するため
に、ダクト１，２のストリームは、２つのストリ
ーム７と３つのストリーム８が異なる速度で排出
ダクト３に入るように調節される。

本発明の実施例 試験装置においては、約25℃の温度を持つたガ
ス流と約145℃の温度を持つたガス流との混合の
結果が得られた。このために、合計３つのスロツ
ト形状の平行な導管から成るガス混合器を使用し
た。中央の導管を通つて流れているのは、より高
温のガス流であり、より低温のガス流はその両側
の導管を通つていた。かくして、３つの平行な隣
接したストリームは混合ゾーンに進んだ。

混合の程度を評価するために、混合ゾーンは、
導管から調節可能な距離のところに、各ワイヤ交
差点でその温度を測定することができるワイヤネ
ツトワークを備えていた。

導管の幅は、より高温のガス流が幅Ｂの導管を
通過し。そしてより低温のガス流は各々約0.5B
の幅を有する２つの導管を通過するように選ばれ
た。

混合されたガスの均質性を評価するために、ワ
イヤネツトワークにより測定した、ガス中の温度
の差に基づいて、相対標準偏差（relative
standard deviation）の概念を利用した。

良好な混合の場合には、相対標準偏差は３％よ
り小さく、他方、不十分な混合の場合は、より高
い値が得られる。下記の試験を行つた： 試験１ この試験においては、測定は、導管から混合ゾ
ーンへの出口での低温ガスストリームと高温ガス
ストリーム間の速度差、17.5ｍ／ｓで行つた： 低温ガスストリームの速度、量、 22.8ｍ／ｓ、113t／ｈ、 高温ガスストリームの速度、量、 5.3ｍ／ｓ、22t／ｈ。

この試験における高温空気ストリームの幅Ｂは
68.5mmに設定された。

第２図において、結果をグラフで示す。垂直軸
は相対標準偏差を表し、水平軸は、ガス流が最初
に出会う点と良好な混合が達成される点と間の距
離である距離Ｌ対高温空気ストリームの幅Ｂの比
を表す。

各測定点において、測定は数回繰り返す。平均
の結果をグラフにおいて処理する。このグラフ
は、Ｌ／Ｂ＝20の比で、良好な混合が達成される
ことを示す。

試験２ 42mmに設定された幅Ｂで、試験１を繰り返し
た。同様にして処理された結果のグラフは、有意
に異なつた曲線を示さなかつた。

これらの試験においては、68.5mm及び42ｍのス
ロツト幅を使用したけれども、実際には、７cm乃
至40cm、更に好ましくは、10cm乃至25cmのより大
きなスロツト幅が有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を実施するのに使用する
ために適したガス混合器の斜視図である。第２図
は、実施例で得られた結果を示すグラフである。 図において、１……第１供給ダクト、２……第
２供給ダクト、３……排出ダクト、４……仕切
り、５……仕切り、７，８……ストリーム、であ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 少なくとも２種のガス流を少なくとも３つの
   隣接した案内導管中を通し、これらの案内導管の
   各々から平行に且つ同一方向に流れ出るガス流
   の、各々の流れを混合ゾーンにおいて合流させ
   て、前記少なくとも２種のガス流を混合する方法
   において、上記少なくとも２種のガス流は、前記
   案内導管に流入する時には異なる流れ方向を有し
   ているが、該案内導管によつて互いに平行且つ同
   一の流れ方向に偏向され、案内導管の各々を流れ
   るガス流は、隣接する案内導管中を流れるガス流
   とは別種のガス流であり、 案内導管の各々から混合ゾーンに流れ出るガス
   流の流速は、隣接する案内導管から混合ゾーンに
   流れ出るガス流の流速と異なつていることを特徴
   とする方法。 ２ 前記案内導管から出るときの前記２つのガス
   流の流速の差が少なくとも２ｍ／ｓである特許請
   求の範囲第１項記載の方法。 ３ 前記流速の差が少なくとも５ｍ／ｓである特
   許請求の範囲第２項記載の方法。 ４ 前記流速の差が少なくとも10ｍ／ｓである特
   許請求の範囲第３項記載の方法。 ５ １つのガス流が流れる案内導管は、その他の
   ガス流が流れる案内導管の流れに垂直な断面積よ
   りも大きい流れに垂直な断面積を有する特許請求
   の範囲第１項乃至第４項のいずれかに記載の方
   法。 ６ 前記混合ゾーンへと開口している口におい
   て、前記導管は各々、ガス流方向に垂直な断面に
   おいて細長い形状を有する特許請求の範囲第１項
   乃至第５項のいずれかに記載の方法。 ７ 細長い形状が長方形であり、各開口部の長手
   方向の軸線は互いに平行である特許請求の範囲第
   ６項記載の方法。 ８ 各細長い形状の幅が７乃至40cmの範囲にある
   特許請求の範囲第６項又は第７項記載の方法。 ９ 細長い形状の幅が10乃至25cmの範囲にある特
   許請求の範囲第８項記載の方法。 １０ 前記案内導管の総数は少なくとも５である
   特許請求の範囲第１項乃至第９項のいずれかに記
   載の方法。