JPH09500573A - 流体流成分の混合装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 パイプ接続部内で流体の流れの成分、特に油井またはガス井から産出される流体のような多相の流れの成分を混合するための混合器であり、パイプ接続部（１Ａ、１Ｂ）に挿入されて流体の流れ（Ｆ１、Ｆ２）が通過する筐体（２、１２）を備え、この筐体には入側および出側にそれぞれ開口（２２、２３）を備える。筐体（２、１２）には、筐体（２）の少なくとも下流側に協調動作する壁部を備えた１、２またはそれ以上の隣接する別々の調節エレメント（４、５）が設けられる。協調動作する壁部には調節可能な多数の貫通流路（７Ａ、７Ｂ）が設けられ、調節エレメント（４、５）の移動により流路の制御が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】 流体流成分の混合装置 〔技術分野〕 本発明はパイプ接続部内で流体流の成分を混合する混合器に関する。特に、油 井またはガス井から産出される流体のような多相流の成分を混合する装置に関し 、パイプ接続部への挿入および流体流の通過に適した構造の筐体（ハウジング） を備え、この筐体に入側開口と出側開口とが設けられた混合器に関する。 〔発明の開示〕 本発明は、主に、成分として例えば油、水およびガスを含むような多相の質量 の流れを測定するために開発された。本明細書において「多相の流れ」とは、例 えば液体と気体のような二つだけの相の場合や、同一のパイプその他を通過する ひとつの相の二つの液体の場合の問題も含むものとする。ただし、以下に説明す る混合器は、質量の流れを測定するためだけでなく、他の実用的な使用も可能で ある。さらに、本明細書において「パイプ接続部」とは、混合器の入側および出 側にそれぞれ接続された標準的なパイプだけでなく、バルブやポンプなどの他の 機器あるいは装置に連結することのできるパイプあるいは接続部を含むものとす る。 このような混合器において、本発明では、筐体内に少なくともひとつの可動調 節エレメントが設けられ、この可動調節エレメントは、筐体の少なくとも下流側 に接する壁部と、この壁部を貫通する複数の流路とを含み、流路はそれぞれ、入 側および出側のそれぞれの開口の流れの断面より十分に小さな断面積に形成され 、調節エレメントは筐体に対して可動に形成されたことを特徴とする。 この基本的な解決手段について本発明では、大きくわけて二つの形態が可能で ある。そのひとつは、回転対称を基本とし、調節エレメントを回転移動により互 いに移動させることである。もうひとつは、一または複数の調節エレメントを基 本的に平坦な構成とし、並進移動により動かすことである。本発明はまた、上述 したような質量の流れを測定する装置を含み、その装置は、上述した混合器を組 み合わせたことであることを基本とする。本発明の混合器は特に、冷却プラント 、ヒートポンプシステムその他において、蒸発器と共に用いられる気体と液体と のディストリビュータとして用いることができる。 請求の範囲には、混合器および測定装置に関連する付加的な特徴についても記 載する。 本発明の混合器は特に、１個またはできれば複数の調節エレメントを用い、常 に調節位置を望ましいものにして望ましい開口度を得ることで、不連続的あるい は連続的な制御を可能とする利点がある。すなわち、広い範囲の流速に対し、可 能なかぎり滑りのない状況を満たすことができる。実施形態によっては、パイプ がそのまま連続した状態となるように、混合器を特別の位置（不動作位置）に設 定することができる。さらに、実用的に便利なように混合器をどのような方向に でも取り付け可能な構造とすることもできる。 以下の説明では、本発明を図面を参照してより詳しく説明する。 〔図面の簡単な説明〕 図１は本発明の混合器の第一の実施形態を示す図であり、混合器内の共通の回 転軸に垂直な長さ方向の軸に沿って示す図。 図２は図１に示した実施例を示す図であり、長さ方向の軸に沿って、前記共通 の回転軸と交わる方向の図。 図３は図１に示した混合器の断面図。 図４は本発明の混合器の第二の実施形態を示す図であり、二つの調節エレメン トを備えた筐体の一部を通過する長さ方向の断面図。 図５は図３と同様の長さ方向の断面図であり、図４に示した断面と垂直の断面 を示す図。 図６は図４の長さ方向の断面を拡大して詳細に示す図であり、二つの調節エレ メントが最大開口の流路を形成する相対位置となった状態を示す図。 図７は図３と同様の断面図であり、冷凍プラント、ヒートポンプシステムその 他で用いられる実施形態を示す図。 図８は図１および図２に示した実施形態の修正例を示す図。 図９は図１および図２に示した実施形態の別の修正例を示す図。 図１０は図１および図２に示した実施形態の第三の修正例を示す図。 〔発明を実施するための最良の形態〕 図１および図２において、パイプ接続部すなわち主パイプは二つのパイプ部１ Ａおよび１Ｂにより表され、それぞれフランジ接続部３Ａ、３Ｂにより混合器の 筐体２に接続され、一方、混合器を通過する流体の流れの方向は、図１の矢印Ｆ １およびＦ２で表される。筐体２は内壁２１を備え、この内壁２１は実質的に円 筒形であり、入側の開口２２および出側の開口２３がそれぞれ穿たれ、これらに 直接、対応するフランジ接続部３Ａ、３Ｂが設けられる。 筐体２内には、この筐体２と同軸で共に円筒形状の二つの調節エレメント４、 ５が設けられる。これらの調節エレメント４、５は筐体２内で個々に回転可能で あり、円筒の外包すなわち壁部には貫通孔が設けられ、上流側の流路６Ａ、６Ｂ および下流側の流路７Ａ、７Ｂを形成する。筐体２の内壁２１と調節エレメント ５の外側との間、さらには調節エレメント５の内側と第二の調節エレメント４と の間には、内部に流れる流体が漏れないように封止が設けられる。筐体２と一対 の調節エレメント４、５との共通の軸ＡＸは、この例では、多相流の全体として の流れの方向、すなわち図１、２における長さ方向に対して、直角の方向を向い ている。共通の軸ＡＸと長さ方向の軸Ｆ１−Ｆ２とが互いに正確に直交しない構 成も可能であるが、いずれの場合にも、共通の軸は長さ方向の軸に交差する。 調節エレメント４、５の形状については、図に示したように完全に円筒形であ る必要はなく、例えば球形でもよい。すなわち、基本的に回転体の形状であれば よい。流路６Ａ、６Ｂ、７Ａ、７Ｂが設けられた外包すなわち壁部は、比較的厚 く形成される。これは流れの通路との関連で考慮されたものであり、流路はその 長さ方向の寸法が横方向の寸法よりも十分に大きいことが望ましいからである。 上流側において、調節エレメント５、４の互いに向き合う壁部に設けられた入 側流路６Ａ、６Ｂは、互いに収束する方向に向けられている。すなわち、流路６ Ａ、６Ｂの方向は筐体２内の中央領域に向いており、その収束点は、正確に、共 通軸ＡＸと長さ方向の軸Ｆ１−Ｆ２との交差する点となっている。ここでは、い くらか理想化した場合を考えている。この一方で、下流の出側の流路７Ａ、７Ｂ は、流れの方向すなわち長さ方向の軸Ｆ１−Ｆ２に対して平行に向けられている 。ここで着目すべきことは、二つの調節エレメント４、５を図示した回転位置か ら動かすことで、それぞれの流路の配置および方向が当然に変化することである 。図示した回転位置では、上流および下流の双方の流路は一方では互いに整列し 、他方では開口２２、２３に対して中心を向いている。このため、通過する流体 に抵抗が生じる可能性は最も少なくなる。すなわち、図示した状態では混合器が 完全に開いており、流路は、調節エレメントの外包すなわち壁部を通過して連続 的でエッジのない流れの経路を形成する。この配置で所望の混合効果が得られな い場合には、一方または双方の調節エレメントを回転させ、エレメント間の開口 度を小さくする。この結果、より高い流速が得られ、エレメント間を通過するこ とでより良好に流体の混合が行われるが、流れの抵抗は大きくなる（圧力が低下 する）。 図３に示すように、この実施例では流路７Ａの断面形状が円形である。図１お よび図２によると、各流路の断面はその全長にわたり同一である。しかし、流路 の形状については種々の変形が可能である。ひとつの可能性として、流路を調節 エレメントの壁部の円周方向に引き延ばした平坦なもの、すなわちスリット状の 断面形状とすることもできる。さらに、流路を長さ方向に円錐形とし（図１０参 照）、筐体２内の中央空間および筐体２からの出側の開口２３に向いた出口端に ノズルの効果をもたせることもできる。図に示した流路６Ａ、６Ｂ、７Ａおよび ７Ｂは、開口２２および２３ならびに隣接するパイプ部１Ａ、１Ｂの全体的な流 れの断面に対して、ほぼ規則的に分布している。このような規則的な分布は最も 望ましい配列と考えられる。このような配列は、特に出側の流路７Ａ、７Ｂに適 用する。ただし、特別の状況では、特に混合器の上流側について、規則的な分布 から逸脱させることもできる。ここで留意すべきことは、上述した流路の各々の 断面領域が、開口２２および２３の断面領域に比べて十分に小さいことである。 大きな容量を得るため、すなわち混合器を通過する流れに対して抵抗を小さくす るため、筐体２は開口２２および２３の一方または双方に比べて断面が大きく設 計され、これに伴い、二つのエレメント４、５のそれぞれ流路が穿たれた壁部の 領域が大きいものとなっている。 流路の形状に関するさらに別の可能性として、互いに協調動作する二つの調節 エレメントで流路の断面を異なるものとすることもできる。図９はこの修正され た実施例を示す。この実施例は図１に示したものと同等であるが、外側の調節エ レメント５Ｃに、断面の大きな流路６Ｃ、７Ｃを備えたことが異なる。すなわち 流路６Ｃ、７Ｃは、内側に隣接する調節エレメント４の協調動作する流路より、 大きな断面をもっている。このため、大きな流速に対する調整位置では、流れに 対する断面が大きい調節エレメント５Ｃを動作位置すなわち混合位置に設定し、 その一方で、他の調節エレメント４をその非動作位置、すなわちその大きな孔（ これについては後述する）が通過位置となるように設定する。低流速のときには 反対の調節を行い、細い流路を混合位置にし、太い流路を非動作位置に回転させ る。このような変形および調節位置は、混合器を単一の調節エレメントで構成で きることを示しており、例えば、図１ないし図３に示した調節エレメント４、５ を単一のエレメントに構成することができる。 図２および図３に示すように、調節エレメント４はスピンドル１４を備え、調 節エレメント５はこのスピンドル１４と同軸の管状のスピンドル１５を備え、こ れにより、調節エレメントの相互の回転および筐体２に対する回転を実現できる 。最も単純な場合には、回転を手動制御により行うことができる。また、バルブ 操作に用いられるようなアクチュエータその他の駆動素子を用いて行うこともで きる。スピンドル１４、１５は、筐体２の天井カバー２Ａから取り出すことがで きる。 以上説明した構造において、混合器の開き具合については、内側の調節エレメ ント４を外側の調節エレメント５に対して回転させ、エレメントの壁部を通過す る流路を互いにずらすことにより制御できる。この結果、互いに向き合う壁部、 すなわち二つの調節エレメントの境界部分で、設定された互いの回転位置に依存 して、流れの断面領域が細くなる程度を大きくまたは小さくすることができる。 調節エレメントの相互の回転が十分に大きい場合には、流路の通過が完全に閉じ られる。 比較的細い流路を用いることに加え、二つの調節エレメント４、５はそれぞれ 、直径がパイプの直径および開口２２、２３に対応するボア孔４Ａ、４Ｂおよび ５Ａ、５Ｂを備える。これらのボア孔は、その軸が流路の設けられた対応する壁 部の中心軸とほぼ直角となるように配置される。したがって、上述した混合機能 を実行する必要がない場合には、ボア孔４Ａ、４Ｂおよび５Ａ、５Ｂが開口２２ 、２３に向き合う位置に調節エレメント４、５の双方を共に回転させる。これに より、実質的に障害のない直線的なパイプ断面が得られ、単にパイプが筐体を通 過する構造とすることができる。このような淀みのない通過路を得るために筐体 ２にはプラグ状のコア部材１２が設けられ、このコア部材１２は、その円筒形外 側壁１２Ａにおいて、調節エレメント４の内側との間で封止を行いなから協調動 作することができる。コア部材１２を通って、ボア孔１２Ｂが設けられる。この ボア孔１２Ｂは、入側の開口２２および出側の開口２３と同じ軸上に配置され、 流れに対してこれらの開口２２、２３と同じ断面をもつことが望ましい。 混合器の機能について以上の説明で明らかにしたが、さらに、以下のことにつ いて付け加えておく。すなわち、この混合器により取り扱う流れの形態としては 、層流、ピストン流れ、環状の流れすなわち分散流、泡の流れすなわちチャーン 流など、どのような形態のものでもよく、形態が変化するものでもよい。ある種 の多相流では、特に液体成分が入側のパイプ部１Ａの底を流れ、他の成分が流れ の断面の残りの部分を占める。このような状況において、入側の流路６Ａ−６Ｂ の収束方向が上述のようになっているので、液体成分をパイプの底から上の方向 に 持ち上げ、その一方で、パイプ部１Ａおよび入側の開口２２の断面の高い部分に ある気体または同等の流体成分を、筐体の中央領域すななわちボア孔１２Ｂ内に 向けて押しつける。これにより、流入する多相流の二相の気体および液体がその 流れの断面を同時に拡大し、中央領域で有効な混合が行われる。液体と気体との 混合はさらに、混合器の下流側の平行な出側の流路７Ａ−７Ｂを通過することで も促進され、流れの断面の全体にわたり、流体成分をさらに均一にすることがで きる。したがって、この実施例における出側の流路からは、１または複数の液相 が最終的に気体に分散した混合物、または気体の割合により、気体が最終的に液 体または液体混合物に分散したものが得られる。 このようにして、下流側で混合器に接続されたパイプ部１Ｂ内には流体が非常 によく混合された流れが存在し、パイプの断面全体にわたり、局部的な気体のフ ラクションがほぼ均等に分布している。また、二つまたは三つの相が存在する場 合に、その平均速度が互いに非常に近くなり、ほぼ滑りのない状態となる。二つ の調節エレメント４、５を互いに回転させて混合器の開口度を調整することで、 流れのパターンを最適化することができ、液体と気体との滑りのない状態を可能 な限り満たすことができる。 以上説明した混合器の基本的な使用のため、上述した質量流量の測定に加えて 、図２に示す出側の開口２３（および流路７Ｂの出口）の下流の放射面３０に、 興味のある大きさまたはパラメータを検出するためのフラクションゲージを取り 付けることができる。また、各相の割合を外側の調節エレメント５の流路内で局 所的に測定することによって知ることもできる。この位置または放射面３０にお いて、排出される液体および気体の速度が等しい状態が、多くの状況において最 良となる。例えば、フラクションゲージとしてマルチエネルギ・ガンマ比重計を 用い、流出する多相流に存在する個々の流体相の割合を測定することができる。 図２にはさらに、混合器による圧力低下ΔＰ_mを測定するための差圧センサ９ を示す。この差圧センサ９は、フランジ３Ａの入側の開口２２に接続される接続 部９Ａと、フランジ３Ｂの出側の開口２３に接続される接続部９Ｂとを備える。 接続部９Ａに代えて、筐体２の中央に上流側の接続部９Ｃを配置してもよい。そ の場合に差圧センサ９は、混合器の全体としての差圧ではなく、出口での差圧を 測定することになる。混合器のこの部分は、流体がよく混合され、滑りのない状 態が実質的に満足されている。測定される圧力低下のほとんどは、上流側の流路 ７Ａと下流側の流路７Ｂとの間で生じたものである。この圧力低下への摩擦の寄 与は、流体混合物の平均密度ρ_mに比例し、混合物の速度Ｕ_mの自乗に比例する。 二つの調節エレメント４、５の相対的な回転位置すなわち角度を調節することで 、混合器全体の圧力低下を制御することができ、同時に、流れの条件を変化させ て、いつでも最適な流れの条件を得ることができる。 平均密度は、流体の密度とその面積の割合とにより得られる。この平均密度と 差圧センサ９の圧力低下測定値とにより、混合物の速度が得られる。個々の流体 成分の質量流量は、流体の密度と、面積割合と、パイプの断面積と、共通の速度 との積として表される。この質量の流れの定義および計算はよく知られた理論に 基づくものであるが、これについて以下に詳しく説明する。 ｉ番目の相の質量流量（ｋｇ／ｓ）は、 Ｍ_i＝ρ_iＡ_iＵ_m （１） で与えられる。ここで、 ρ_i＝ｉ番目の流体の密度（ｋｇ／ｍ³） Ａ_i＝ｉ番目の流体の断面積 Ｕ_m＝混合物の平均速度（ｍ／ｓ） である。多相の流れにおける質量流量を測定するために上述した混合器を利用す るには、この混合器をフラクションゲージと共に使用する。フラクションゲージ により、個々の流体の割合を知ることができる。すなわち、 γ_i＝Ａ_i／Ａ （２） である。ここで、Ａ_iはｉ番目の流体が占める面積であり、 Ａ＝Σ_iＡ_i （３） はパイプの断面積に等しい。 フラクションゲージは、流体がよく混合された場所に配置される。このような 場所としては、調節エレメント４、５の一方の内部であってそれらの間の下流側 における変わり目、あるいは上述したように出側の開口３０のすぐ下流がある。 水と油用のフラクションゲージとしては、例えば、マルチエネルギ・ガンマ比 重計（二つのエネルギレベルをもち、少なくともひとつのエネルギレベルに対し てガンマ線の崩壊定数が油と水とで異なる）や、単一エネルギ・ガンマ比重計を インピーダンスゲージと組み合わせて用いることができる。 摩擦による差圧への寄与は、差圧センサ９による測定と静圧低下（重力の寄与 ）とから計算でき、混合物の平均密度と混合物の速度の自乗とに比例して、 となるので、混合物の平均速度は、 Ｕ_m＝ ２・ｋ（ａ，Ｒｅ）・ΔＰ_m／ρ_m （５） となる。ここで、 ρ_m＝混合物の平均密度（ｋｇ／ｍ³） ΔＰ_m＝混合器全体の差圧（Ｐａ） ａ ＝開口度＝流路の内腔／最大内腔 Ｒｅ＝レイノルズ数、測定された差圧に最も寄与する流路を代表 ｋ（ａ，Ｒｅ）＝開口度とレイノルズ数に対して補正された係数 である。 混合物の平均密度は、 ρ_m＝Σ_iγ_iρ_i （６） である。ここで、 ρ_m＝ｉ番目の流体の密度 γ_i＝ｉ番目の流体の面積割合（（２）式より与えられる） である。 個々の流体の割合を測定するための測定素子の選択、およびそのようなゲージ の筐体２からの出口への具体的な配置については、ここで説明した以外にも種々 の変更が可能である。例えば、二相流の場合には、フラクションゲージとしてガ ンマ比重計の代わりに電気容量素子を用いることもできる。測定素子の位置とし ては、図２に符号３０で示したような出側の開口２３の比較的近傍としてもよく 、図２に示したよりも開口から離れた位置、例えば後続のパイプ１Ｂの内径の数 倍の位置に配置してもよい。また、出側の流路７Ｂを通る放射部または面に測定 素子を配置することもできる。さらに、そのような測定素子を上述した範囲の二 以上に配置し、操作者により測定のための素子または測定位置を選択可能とする こともできる。 流体の密度および速度が既知の単相の流れの場合には、速度測定をフラクショ ン測定の必要なしに（５）式にしたがって直接に行うことができる。 図１ないし図３に示した実施例では、調節エレメント４、５の上流および下流 の双方に流路が設けられている。利用形態によっては、出側すなわち下流側のみ に、協調動作する流路７Ａおよび７Ｂの組を配置しても十分である。この場合に 、二つの調節エレメント４、５の上流側には、入側の開口２２ならびに双方のエ レメントのそれぞれボア孔４Ａ、４Ｂおよび５Ａ、５Ｂに対応して、大きな流入 開口が設けられなければならない。また、これとは別に、二つの調節エレメント の一方のみの入側に流路を設けてもよい。 他の可能な修正として、２より多数の同軸調節エレメントを設けることもでき る。すなわち、図１ないし図３に示した第一の実施形態を参照して説明したよう な二つのエレメントの間に、非常に薄壁の三番目の調節エレメントを設けること もできる。 上述した実施形態では回転対称の構造を基本としていたが、図４ないし図６に 示す実施形態は、調節エレメントを基本的に平板状としている。図４は筐体１２ の下流部のみを示し、二つの強調動作する調節エレメント１４、１５と、それに 続く出側の開口３３とを備える。開口３３は、例えば図１に示した出側の開口２ ３と同様のパイプ接続部に連結される。図４の矢印Ｆ４は、通過する流れの方向 を示す。 二つの調節エレメント１４、１５の上部に（切り欠いて）矢印を示すが、これ らの矢印は、調節エレメント１４、１５が移動可能であることを示す。すなわち 、調節エレメント１４、１５は筐体１２内のスリット１３内を移動できるように 構成されている。図５も同様である。 調節エレメント１４、１５を通って多数の流路が設けられ、図４、５および６ にはそのうちのひとつを流路１７として示す。 平板状の調節エレメント１５は比較的厚いのに対し、協調動作する調節エレメ ント１４は比較的薄いことが望ましく、これにより、個々の流路１７の長さが調 節エレメント１５の厚さにより実質的に決定される。ここで示す実施形態では、 それぞれの流路１７の流れの断面積は、その流路の全長に沿って同時に制御され る構成となっている。すなわち、舌状板片１４Ｂが設けられ、これが、調節エレ メント１７から各流路１７内に突き出し、そこに境界面のひとつを形成する。こ の場合には、各流路１７の顔面形状が四角形であることが最も望ましく、これに より、舌状板片１４Ｂの側部とこれに隣接する流路の壁との間に十分に良好な封 止が得られる。図４は、流体の流れに対して各流路１７の最大断面積の半分より いくらか多い程度に開いた状態となるような相対位置の調節エレメント１４、１ ５を示す。図６は調節エレメント１４、１５の最大開口位置を示し、この状態で は、舌状板片１４Ｂの内側（図面の上側）が、調節エレメント１５内の開口のひ とつ（上側）の壁に当接し、初期状態の流路１７を形成している。 本発明による完全な混合器では、筐体１２（図４の調節エレメント１４、１５ の右側）内の混合室には通常さらに、上流側すなわち入側（図示せず）に、図１ ないし図３に示した第一の円形の実施形態と同等の、対応する調節エレメントの 組が設けられる。図４に示した実施例にも第一の実施形態と同様に、特に非動作 状態を得るため、第一の実施形態で説明したように、調節エレメント１４、１５ が出側の開口３３と一線に並ぶように移動できる大きなボア孔１４Ａ、１５Ａを 備える。この場合に最大に開くためには、ボア孔１４Ａ、１５Ａが互いに完全に 並ぶように、調節エレメント１４、１５を手動により図６に示す最大開口位置に 移動する。図１ないし図３の実施例において、混合器内に四つの調節エレメント を設け、互いに独立に調節することもできる。利用形態によっては、これは有効 である。 ここでは、板状またはスライド状の調節エレメント１４、１５を平板状として 説明したが、なんらかの曲げをもつ構成としても、基本的な機能は同じである。 例えば、図５の断面図に相当する面に曲げが設けられることが望ましい。この場 合にも、並進移動による調節エレメント１４、１５の相対的な移動が可能である 。 図１ないし図３の実施形態を修正し、並進移動すなわち軸ＡＸに平行な移動に より、それぞれ流路６Ａ−６Ｂおよび７Ａ−７Ｂを調整できるようにすることも できる。ただし、非動作位置を得るためには、前述したような回転移動が有効で ある。この修正例を図８に示すが、内側の調節エレメント４Ｘを除いて、全体の 構成は図１に示したものと対応している。この調節エレメント４Ｘは、矢印ＢＸ で示したような軸方向の平進移動が可能となっている。 最後に、図１ないし図３に示した第一の実施形態と図４ないし図６に示した第 二の実施形態のいずれの流路についても、全長あるいはその一部に沿って、その 断面積、断面形状が変化する構成とすることができる。図１０に、このような変 更が施された外側の調節エレメント５Ｄを示す。この調節エレメント５Ｄは、上 流側には円錐状に細くなる流路６Ｄを備え、下流側には円錐状に太くなる流路７ Ｄを備える。これ以外の点について、この実施形態は図１および図２に示された ものと対応している。さらに、このような流路の下流部に、ノズル状の拘束物を 設けることもできる。図１ないし図３および図１０に示した実施形態をさらに修 正したものとして、図４ないし図６の実施形態に示したようにひとつの調節エレ メントに舌状板片を設けることにより、流路の全長に沿って流れの断面に変化を 設けることもできる。このような第一の実施形態の修正は、流れの条件を調節す るため二つの調節エレメントの相対的な回転を基本として実現することができる 。 図７に示す修正された実施形態は、冷凍プラントまたはヒートポンプシステム で気体・液体ディストリビュータとして使用するため、出口に多数の出口流路３ ４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃを備え、いくつかの入口が設けられた蒸化器に導かれる。 これらの入口は多数の別々の出口流路３４Ａ〜３４Ｃに対応する。これは、特定 の流路あるいはパイプを蒸化器の対応する入口に接続するために分岐する問題が あるからである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ)，ＡＭ，ＡＴ， ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ Ｚ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＪＰ ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＴ，ＬＵ， ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，Ｐ Ｌ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．パイプ接続部内で流体の流れの成分、特に油井またはガス井から産出される 流体のような多相の流れの成分を混合するため、前記パイプ接続部（１Ａ、１Ｂ ）に挿入されて流体の流れ（Ｆ１、Ｆ２、Ｆ４）が通過する筐体（２、１２）を 備え、 この筐体には入側および出側にそれぞれ開口（２２、２３、３３）を備えた 混合器において、 前記筐体（２、１２）には少なくともひとつの可動調節エレメント（４、５、 １４、１５）が設けられ、 この可動調節エレメントは、前記筐体（２、１２）の少なくとも下流側に接す る壁部と、この壁部を貫通する複数の流路（７Ａ、７Ｂ、１７）とを含み、 前記複数の流路はそれぞれ、前記入側および出側のそれぞれの開口（２２、２ ３、３３）の流れの断面より十分に小さな断面積に形成され、 前記調節エレメント（４、５、１４、１５）は前記筐体に対して可動に形成さ れた ことを特徴とする混合器。 ２．互いに協調動作する壁部を含む二以上の調節エレメント（４、５、１４、１ ５）を備え、この二以上の調節エレメントは、流路（７Ａ、７Ｂ、１７）が調節 されるように独立に相対的な移動が可能に形成された請求項１記載の混合器。 ３．前記筐体（２）はその内部に十分な大きさの回転面をもち前記入側および出 側のそれぞれの開口（２２、２３）が設けられた壁部（２１）を含み、 前記筐体（２）には全体的な形状が回転体であって同軸で回転可能な少なくと もひとつの調節エレメント（４、５）が設けられ、 前記筐体には、前記入側から前記出側の開口（２２、２３）への全体としての 流体の流れの方向に対して横方向に、前記調節エレメントと共通の軸（ＡＸ）が 設けられ、 それぞれの調節エレメントの前記壁部には実質的に放射状に流出用の複数の流 路（７Ａ、７Ｂ）が設けられ、 この流出用の流路（７Ａ、７Ｂ）が設けられた壁部は前記出側の開口（２３） に面する位置に配置された 請求項１または２記載の混合器。 ４．二以上の調節エレメント（４、５）を一方が他方を部分的に覆う構造で備え 、 この二以上の調節エレメントのそれぞれ前記流路（７Ａ、７Ｂ）が設けられた 壁部には互いに流体封止を備え、 前記二以上の調節エレメントは、ひとつの調節エレメント（５）のすべてまた は一部の流出用の流路（７Ｂ）が他の調節エレメント（４）の流路（７Ａ）と一 線に並ぶ位置に配置された 請求項３記載の混合器。 ５．少なくとも二つの調節エレメント（４、５）が、その相対的な移動のために 独立に回転可能に形成された請求項１ないし４のいずれか記載の混合器。 ６．前記調節エレメント（４Ｘ、５）は、その相対的な移動のために、軸方向に 相対移動可能に形成された請求項１ないし４のいずれか記載の混合器。 ７．前記可動調節エレメント（１４、１５）は、その形状が板状またはスライド 状であり、並進移動により相対的に移動可能に形成される請求項１または２記載 の混合器。 ８．前記入側の開口に対応して設けられた二つの隣接する（上流の）調節エレメ ントと、前記出側の開口に対応して設けられた二つの隣接する（下流の）調節エ レメントとを備え、各調節エレメントが独立に調節可能である請求項７記載の混 合器。 ９．それぞれの調節エレメント（４、５、１４、１５）には、入側および出側の 開口（２２、２３、３３）にそれぞれ実質的に対応する寸法の貫通ボア孔（４Ａ 、４Ｂ、５Ａ、５Ｂ、１４Ａ、１５Ａ）が設けられ、これらの貫通ボア孔（４Ａ 、Ｂ、５Ａ、Ｂ、１４Ａ、１５Ａ）は、混合効果なしに実質的に自由に流体が通 過 するため、対応する調節エレメント（４、５、１４、１５）の位置の設定により 、放射状に前記入側および出側の開口（２２、２３、３３）にそれぞれ一線に並 ぶように配置された請求項１ないし８のいずれか記載の混合器。 １０．前記ボア孔（４Ａ、４Ｂ、５Ａ、５Ｂ）は、それぞれの調節エレメント（ ４、５）の互いに直径方向の反対側の壁部に、その壁部に設けられた流路（７Ａ 、７Ｂ）の共通軸（ＡＸ）からほぼ９０°の角度間隔の位置に設けられた請求項 ３または４あるいは９に記載の混合器。 １１．内部が部分的に前記他の調節エレメント（４）により覆われた前記筐体（ ２）は、入側および出側の開口とそれぞれ一線に並びそれらの開口と実質的に同 一の流れ断面をもつ貫通ボア孔（１２Ｂ）が設けられた中央コア部材（１２）を 含む請求項３ないし６または９ないし１０のいずれか記載の混合器。 １２．一方（５）およびまたは他方（４）の調節エレメントには、出側の流路（ ７Ａ、７Ｂ）が設けられた前記（下流の）壁部と直径方向に反対側（上流）の壁 部に、ほぼ放射状に複数の流入流路（６Ｂ、６Ａ）が設けられ、それぞれの流路 は、入側および出側の開口（２２、２３）のそれぞれの流れの断面より十分に小 さい断面積に形成された請求項３ないし６または９ないし１０のいずれか記載の 混合器。 １３．それぞれの調節エレメント（４、５）には入側流路（６Ｂ、６Ａ）が設け られ、一方の調節エレメント（５）のすべてまたは一部の入側流路（６Ａ）が、 ひとつの角度位置で、他方の調節エレメント（４）の流路（６Ｂ）に一線に並ぶ ように配置された請求項１２記載の混合器。 １４．一方の調節エレメント（５Ｄ）のすべてまたは一部の入側流路（６Ｄ、７ Ｄ）は、隣接する調節エレメント（４）の対応する流路（６Ｂ、７Ａ）のすべて または一部より断面積が大きく形成させた請求項１３記載の混合器。 １５．前記入側流路（６Ａ、６Ｂ）は前記筐体（２）の中央領域に向かって収束 して配置された請求項１１、１２または１４のいずれか記載の混合器。 １６．前記出側の流路（７Ａ、７Ｂ、１７）は互いに実質的に平行かつ前記壁部 に規則的に配置された請求項１ないし１５のいずれか記載の混合器。 １７．すべての流路（６Ａ、６Ｂ、７Ａ、７Ｂ、１７）の流れが通過する全面積 はすべての前記壁部で実質的に同じである請求項１２ないし１６のいずれか記載 の混合器。 １８．前記調節エレメント（４、５）には、前記筐体（２）の同じ側に同軸にそ れぞれ回転スピンドル（１４、１５）が設けられた請求項３ないし６または９な いし１７のいずれか記載の混合器。 １９．前記調節エレメント（１４、１５）は、前記流路（１７）の長さ方向の一 部でその内側断面を調節するように移動するように構成された請求項１ないし１ ８のいずれか記載の混合器。 ２０．一方の調節エレメント（１４）は比較的薄く形成され、この調節エレメン トには他方の調節エレメント（１５）内の対応する流路（１７）の実質的に全長 にわたり突き出してそこに長さ方向の境界面を形成する舌状部（１４Ｂ）が設け られ、前記流路（１７）の断面形状は実質的に四角形である請求項１９記載の混 合器。 ２１．前記流路（６Ｃ、７Ｃ）は、その少なくとも一部の断面積、断面形状が全 長またはその長さの一部にわたり変化する形状である請求項１ないし２０のいず れか記載の混合器。 ２２．複数の入口が設けられた蒸発器を備えた冷凍プラント、ヒートポンプシス テムその他に用いられ、前記出開口は複数に分割されて前記蒸発器の複数の入口 に対応する複数の出側流路（３４Ａ、Ｂ、Ｃ）に連結された請求項１ないし２１ のいずれか記載の混合器。 ２３．油井またはガス井から生成された流体のような、流体の流れの成分をパイ プ接続部で混合した質量流を測定する装置において、質量流量の計算に使用する ため、請求項１ないし２２のいずれか記載の混合器と、前記筐体（２）による全 体的または部分的な圧力低下を測定するための差圧センサ（９）とを備えたこと を特徴とする測定装置。 ２４．前記差圧センサ（９）は、前記筐体（２）の内側の中心点（ＡＸ／ＢＸ） と前記出側の開口（２３）の点との間で圧力低下を測定するように配置された請 求項２３記載の装置。 ２５．前記流体の流れは多相流であり、前記出側の開口（２３）には個々の流体 の割合を測定するための装置が配置された請求項２３記載の装置。