JPH09287883A - 混合器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、高温ガスと低温ガスとを混合し
て、異なる均一な温度の混合ガスを生成するための混合
器に関する。従来のバッフル板、多孔板等を使った混合
器では、混合ガスの圧力損失が増大するとともに、混合
器の重量の増大、又は大型化する不具合があった。本発
明は、このような不具合を解消するとともに、短距離
（短時間）で混合でき、しかも、完全に混合して温度の
異なる偏流の発生を防止できる混合器の提供を課題とす
る。 【解決手段】 本発明は、主流ガス２が通過する主流管
１の途中に介装され、主流ガス２と従流ガス５とを混合
する円筒状の混合槽３、混合槽３内に旋回流８を発生さ
せるように、混合槽３の接線方向に開口を設けたノズル
６を具え、従流ガス５を混合槽３内に噴出させる枝管４
とからなる。これにより、混合槽３内に導入された主流
ガス２に、従流ガス５を噴出させることにより、混合槽
３内に主流ガス２と従流ガス５の混合した混合ガス７の
旋回流が発生し、均一な温度分布の混合ガス７を生成す
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、蒸気供給設備等に
おいて、高温蒸気等の被混合ガスからなる主流ガスと、
低温蒸気等からなる従流ガスとを、短い距離又は短時間
で混合して、偏流のない、主流ガス温度と従流ガス温度
との中間の温度の、均一な温度分布の混合ガスにするた
めの混合器に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、発電のために設置されたガスタ
ービンプラントに付設され、ガスタービンを駆動した燃
焼ガスで蒸気を発生させる、蒸気発生器で発生した高温
の蒸気を、発電を行うスチームタービンに供給し、ガス
タービンと共に発電を行うほか、ガスタービンの高温部
を冷却するため等、その他にガスタービンプラントに必
要とする蒸気を供給するため、高温蒸気を減温して、又
は蒸気発生器で発生させた低温の飽和蒸気等を高温蒸気
で加熱し、冷却用蒸気等にして供給する場合がある。こ
のような高温蒸気と低温蒸気とを混合して、高温蒸気と
低温蒸気との中間の温度の混合蒸気を生成するには、高
温蒸気に低温蒸気を注入し、又は低温蒸気に高温蒸気を
注入して混合する混合器を使用することによって生成す
ることが行われている。

【０００３】従来、このような混合器として、バッフル
板、若しくは多孔板を、高温蒸気と低温蒸気とを混合す
る混合槽内に設置して、混合するようにしたものが使用
されている。しかしながら、このようなバッフル板、若
しくは多孔板を混合槽内に設置した混合器では、混合蒸
気の圧力損失の増大、又は混合器の重量の増大、および
大型化とともに、作動中に、混合槽に設けたバッフル板
等に振動が発生する可能性があるという不具合がある。

【０００４】このような、圧力損失等の不具合のない混
合器として、従来の技術の延長線上で考慮した場合、図
３に示すような混合器が考えられる。すなわち、高温蒸
気０１を流す主流管０２内に、主流管０２の９０°屈曲
部から挿入され、主流管０２の軸心方向と同方向に同軸
状に配置されて、減温用の低温蒸気０５を流す従流管０
３を設け、従流管０３に多数穿設した丸形の開口部０４
から、主流管０２内を流れる高温蒸気０１中に、低温蒸
気０５を噴射して混合し、高温蒸気０１を減温するよう
にした混合器０１０である。なお、説明を簡単にするた
め、主流管０２に高温蒸気０１を流し、主流管０２の内
部に従流管０３を設け、低温蒸気０５を流すようにした
例により説明したが、主流管０２および後流管０３に、
それぞれ流す高温蒸気０１と低温蒸気０５を逆にするこ
ともできるものである。

【０００５】しかしながら、このような丸形の開口部０
４から低温蒸気０５を、高温蒸気０１中に噴射するよう
にした混合器０１０では、開口部０４より噴射する低温
蒸気０５は、円筒状の噴流が形成されるだけで、噴流で
作用する力は、減温を行う高温蒸気０１又は低温蒸気０
５の何れにも、旋回力を生じさせることができないた
め、低温蒸気０５と高温蒸気０１との混合性が劣り、高
温蒸気０１と低温蒸気０５とが混合した混合蒸気０６に
は、温度の不均一が生じるという不具合がある。

【０００６】すなわち、高温蒸気０１と低温蒸気０５と
は、短い距離、すなわち混合した後、短時間では十分な
混合がなされず、主流管０２内の混合部分から流出する
混合蒸気０６には、温度の異なる偏流が生じ、前述した
ように、混合蒸気０６をガスタービンの高温部の冷却蒸
気等として使用する場合には、種々の不具合が生じる。
このことは、前述した主流管０２および後流管０３に流
す高温蒸気０１と低温蒸気０５とを、逆にした場合も同
じである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の混合
器若しくは従来の技術の延長線で考え得る混合器の不具
合を解消するため、圧損が増加する部品が無く、振動も
少なく、小型、軽量とすることができ、しかも短い距
離、又は短時間で十分な混合ができ、相互に混合させる
ガスの偏流が生じるのを防止するため、被混合ガスであ
る主流ガスの流れに対し、旋回力を付与するように、混
合を行うガスである従流ガスを噴射し、主流ガスと従流
ガスとが混合した混合ガスに、旋回流を発生するように
した混合器を提供することを課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このため、本発明の混合
器は、次の手段とした。

【０００９】（１）混合して減温した均一な混合ガスを
生成する高温ガス、若しくは高温ガスを減温する低温ガ
スの一方からなる、主流ガスを流すようにした主流管の
途中に、混合が行われる主流ガスを導入して、主流ガス
中に噴射した従流ガスとの混合を行う円筒状の混合槽を
設けた。

【００１０】（２）円筒状の混合槽の外周部で、接線方
向から混合槽の内部に向けたノズルが設けられ、混合槽
の内部に、主流ガスとは異なる低温ガス、若しくは高温
ガスの一方からなる、従流ガスを混合槽の円周方向に噴
出させる枝管を設けた。

【００１１】本発明の混合器は、上述の手段としたの
で、バッフル板若しくは多孔板を設置した混合器におけ
る、主流ガスと従流ガスとが混合した混合ガスの圧力損
失の増大、並びに混合器の重量増大、又は大型化の不具
合が解消されることは勿論のこと、主流ガスに従流ガス
を噴出させる枝管に設置されたノズル開口が、主流ガス
の流れに旋回流を発生する方向に向けられて、枝管が混
合槽に接続されているため、枝管を通り、ノズルから混
合槽内に噴出する従流ガスにより、混合槽内を軸心方向
に流れる主流ガスには、混合槽内でらせん状に旋回する
旋回流が発生する。これにより、噴出させた従流ガスと
の混合が促進され、短い距離で、短時間内に、主流ガス
と従流ガスとは完全に混合させることができ、主流ガス
と従流ガスの混合した混合ガス内に温度の異なる流れ、
すなわち偏流の発生が防止できる。

【００１２】これにより、混合ガスを使用するに当り、
混合ガスの温度の不均一に伴って生じる種々の不具合を
解消することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の混合器の実施の一
形態を図面にもとづき説明する。図１は本発明の混合器
の実施の第１形態を示す縦断面図、図２は図１に示す矢
視Ａ−Ａにおける横断面図である。

【００１４】図に示すように、被混合ガスである主流ガ
スとしての高温蒸気２を流す主流管１の途中には、主流
管１よりも大径の円筒状に形成された混合槽３が介装さ
れ、導入された高温蒸気２と後述する枝管４を通って導
入された従流ガスとしての低温蒸気５とを混合し、混合
蒸気７として流出させるようにしている。また、この混
合槽３には、円筒の接線方向に配置された枝管４が接続
されるとともに、枝管４の混合槽３への接続部には、ノ
ズル６が設けられている。

【００１５】本実施の形態は、このように構成されてい
るので、主流管１を通り混合槽３に導入され、略混合槽
３の軸心方向に流れる高温蒸気２に、枝管４を通り、ノ
ズル６で加速された低温蒸気５が円筒状の混合槽３の接
線方向に噴出されるので、低温蒸気５が混合槽３内で旋
回流になるばかりでなく、混合槽３の軸心方向に流れる
高温蒸気２も、低温蒸気５の旋回流に誘導されて旋回流
８となる。この旋回流８の発生により、高温蒸気２と低
温蒸気５の攪拌が充分行われ、温度差のある高温蒸気２
と低温蒸気５との混合が促進され、高温蒸気２温度と低
温蒸気５温度との中間温度の均一な温度分布の混合蒸気
７となる。

【００１６】また、混合槽３の後端では、絞り部９を設
けて後流側の主流管２と接続しているので、混合蒸気７
は、この部分で加速されることにより、さらに混合が促
進され、温度の均一化が進み、温度差の流れが共存す
る、いわゆる偏流の発生を防止することができる。さら
に、この高温蒸気２と低温蒸気５との混合は、混合槽３
の限定された長さの区画で行われるため、短時間での混
合が可能になる。

【００１７】このように、本実施の形態の混合器１０で
は、高温蒸気２に対し、混合を行う低温蒸気５を混合槽
３の円周方向より噴射することにより、旋回流を発生さ
せ、さらに、混合槽３の後端部の絞り部を通過させるこ
とにより、短時間内に偏流が存在することのない、完全
に混合した流れにすることができるので、偏流防止、な
らびに短い距離にて、十分に混合された蒸気を必要とす
るボイラ等の蒸気供給設備に適用することができる。ま
た、混合には適するが、圧損が増加するバッフル板等を
使用しないため、振動も少なく小型、軽量の混合器１０
とすることができる。

【００１８】なお、前述したように、本実施の形態にお
いても、主流管１から混合槽３に導入する高温蒸気２
と、枝管４から混合槽３に噴出させる低温蒸気５を、逆
にすることができるものである。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の混合器に
よれば、特許請求の範囲に示す構成により、 （１）混合して異なる温度の混合ガスを生成する、高温
ガスと低温ガスとの十分な混合を、短い距離（短時間）
で行なうことができ、混合ガス中の偏流の発生を防止で
きる。

【００２０】（２）構造が簡単でコスト低減できるとと
もに、混合ガスの温度制御が容易になる （３）混合するためのバッフル板、多孔板等を設置しな
い為、混合ガスの圧力損失を低減できるとともに、混合
器の重量を増大、大型化が防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の混合器の実施の第１形態を示す縦断面
図、

【図２】図１に示す矢視Ａ−Ａにおける横断面図、

【図３】従来の技術における混合器の１例を示す側面図
である。

【符号の説明】

１ 主流管 ２ 主流ガスとしての高温蒸気 ３ 混合槽 ４ 枝管 ５ 従流ガスとしての低温蒸気 ６ ノズル ７ 混合蒸気 ８ 旋回流 ９ 混合槽絞り部 １０ 混合器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高温ガスに低温ガスを混合して、温度の
   異なる均一な混合ガスを生成する混合器において、前記
   高温ガス、若しくは低温ガスの一方からなる主流ガスを
   導入して混合を行う円筒状の混合槽と、前記混合槽の外
   周部接線方向に開口するノズルが設けられ、前記主流ガ
   スとは異なる低温ガス、若しくは高温ガスの一方からな
   る従流ガスを前記混合槽に導入する枝管とからなること
   を特徴とする混合器。