(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主管路中を流れる被希釈流体に対して、副管路を通じて希釈流体を供給することにより、これら被希釈流体と希釈流体との混合を図る希釈混合器において、
前記副管路は、主管路を囲繞するように設けられたダクトに接続されるものであり、
また前記ダクト内に位置する主管路の側周に導気孔が形成されて成り、この導気孔は、主管路の横断面視において複数の孔が周方向に沿って配されるものであり、
また前記導気孔は、主管路の長手方向に沿った複数個所に形成され、且つ長手方向に沿って隣接する導気孔同士は、主管路の横断面視において互いに所定のズレ角を持った状態とされ、
また前記主管路が鉛直状態となるように設定され、更に前記副管路が主管路の最下流側に位置する導気孔の側方に接続されているものであることを特徴とする希釈混合器。
【請求項２】
前記導気孔の面積の総和が、副管路の流路の０．８倍〜１．２倍になるように設定されていることを特徴とする請求項１記載の希釈混合器。
【請求項３】
前記導気孔が主管路の長手方向に沿った２カ所の位置に形成され、上導気孔の面積の総和と、下導気孔の面積の総和との比が、５：５〜３：７となるように設定されていることを特徴とする請求項１または２記載の希釈混合器。
【請求項４】
前記導気孔の側方には、導気板が具えられていることを特徴とする請求項１、２または３記載の希釈混合器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は主管路中を流れる被希釈流体に対して希釈流体を供給することにより、被希釈流体と希釈流体とを混合し、被希釈流体の温度低下等を図る機器に関するものであり、特に良好な混合性を実現することにより、安全性の向上や、メンテナンス性の向上を実現することのできる希釈混合器に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば化学工場等において、ロータリードライヤ等から排出される排ガスは高温であるため、いわゆる希釈混合器を用いて排ガスと外気等とを混合して温度を低下させ、次いでバグフィルタ等によって異物を除去した後、外部に放出することが行われている。
前記希釈混合器は、主管路中を流れる被希釈流体に対して、希釈流体を供給することにより、被希釈流体と希釈流体とを混合するものである（例えば特許文献１、２参照）。
そして希釈混合部への異物の付着、堆積等によって混合性が低下したときには温度低下が十分に行われず、局部的に高温状態のままとなってしまうことがあり、特に微細な鉄粉等が在った場合には発火を引き起こしてしまうこととなる。
【０００３】
このため前記希釈混合器の構成はできるだけシンプルであることが好ましいが、混合性を向上させるためには、どうしても複雑化してしまう傾向にあり、例えば混合のための素子を主管路内に設置することも行われている。しかしながらこの場合、前記鉄粉等の異物によって素子が磨耗してしまうことが避けられないことに加え、混合性を向上させるための素子が異物の堆積を助長し、発火し易くなってしまうような事態が生じることもあった。
また前記混合のための素子を主管路の直径が１０００ｍｍ程のものに適用するような場合、素子自体が高価になることに加え、磨耗にともなう部品交換が必須であるため、ランニングコストも高価になってしまっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４４２１０７６号公報
【特許文献２】特許第３８８５６８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明はこのような背景を認識してなされたものであって、簡素な構成でありながら被希釈流体と希釈流体との混合を良好に行うことができ、また主管路内を流れる被希釈流体に含まれるダストの希釈混合部への付着、堆積を防ぐことができる、新規な希釈混合器の開発を技術課題としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
すなわち請求項１記載の希釈混合器は、主管路中を流れる被希釈流体に対して、副管路を通じて希釈流体を供給することにより、これら被希釈流体と希釈流体との混合を図る希釈混合器において、前記副管路は、主管路を囲繞するように設けられたダクトに接続されるものであり、また前記ダクト内に位置する主管路の側周に導気孔が形成されて成り、この導気孔は、主管路の横断面視において複数の孔が周方向に沿って配されるものであり、また前記導気孔は、主管路の長手方向に沿った複数個所に形成され、且つ長手方向に沿って隣接する導気孔同士は、主管路の横断面視において互いに所定のズレ角を持った状態とされ、また前記主管路が鉛直状態となるように設定され、更に前記副管路が主管路の最下流側に位置する導気孔の側方に接続されているものであることを特徴として成るものである。
【０００７】
また請求項２記載の希釈混合器は、前記要件に加え、前記導気孔の面積の総和が、副管路の流路の０．８倍〜１．２倍になるように設定されていることを特徴として成るものである。
【０００８】
更にまた請求項３記載の希釈混合器は、前記要件に加え、前記導気孔が主管路の長手方向に沿った２カ所の位置に形成され、上導気孔の面積の総和と、下導気孔の面積の総和との比が、５：５〜３：７となるように設定されていることを特徴として成るものである。
【０００９】
更にまた請求項４記載の希釈混合器は、前記要件に加え、前記導気孔の側方には、導気板が具えられていることを特徴として成るものである。
そしてこれら各請求項記載の要件を手段として、前記課題の解決が図られる。
【発明の効果】
【００１０】
まず請求項１記載の発明によれば、主管路内への希釈流体の供給を、主管路の周方向全域から均等に行うことができ、主管路内での被希釈流体と希釈流体との混合性を高めることができる。
また主管路の長手方向に沿って隣接する導気孔同士は、主管路の横断面視において互いに所定のズレ角を持った状態とされているため、主管路内を流れる被希釈流体に対する導気孔からの希釈流体の供給は、タイミングがずれて行われることとなる。この結果、主管路内を流れる被希釈流体の流れは二度に亘って変化することとなり、主管路内での被希釈流体と希釈流体との混合性を高めることができる。
またダクトの底板部へのダストの堆積を防ぐことができる。
【００１１】
また請求項２記載の発明によれば、副管路から主管路への希釈流体の移動が円滑に行われて、主管路内での被希釈流体と希釈流体との混合性を高めることができる。
【００１２】
更にまた請求項３記載の発明によれば、副管路から主管路への希釈流体の移動がよりいっそう円滑に行われて、主管路内での被希釈流体と希釈流体との混合性を高めることができる。
【００１３】
更にまた請求項４記載の発明によれば、ダクトの底板部へのダストの堆積をより効果的に防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の希釈混合器の使用態様の一例を示す骨格図及びその一部を拡大して示す斜視図である。
【図２】本発明の希釈混合器を一部透視して示す斜視図である。
【図３】本発明の希釈混合器を一部透視して示す側面図である。
【図４】上導気孔と下導気孔との位置関係を示すための主管路の横断面図である。
【図５】副管路の流路の横断面積並びにダクトと主管路との間の空間の横断面積及び縦断面積を示す斜視図である。
【図６】本発明の希釈混合器における流体の様子をシミュレーションした結果を示す横断面図である。
【図７】導気板が供えられた実施例を示す側面図及び横断面図である。
【図８】導気孔が三段に形成される実施例を示す側面図である。
【図９】導気孔の数が各段毎に異なる実施例を示す横断面図である。
【図１０】導気孔が非等間隔で形成される実施例を示す横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の希釈混合器の最良の形態は以下の実施例に示すとおりのものであるが、この実施例に対して本発明の技術的思想の範囲内において適宜変更を加えることも可能である。
【実施例】
【００１６】
以下、本発明の希釈混合器１について、基本となる実施例の構成を説明した後、その作動態様について説明する。
本発明の希釈混合器１は図１〜３に示すように、主管路２中を流れる被希釈流体Ｆ０に対して、副管路３を通じて希釈流体Ｆ１を供給することにより、これら被希釈流体Ｆ０と希釈流体Ｆ１との混合を図る機器である。
【００１７】
前記副管路３は、主管路２を囲繞するように設けられたダクト４に接続されるものであり、また前記ダクト４内に位置する主管路２の側周に導気孔５が形成されている。
具体的には、前記主管路２が、中空円筒状に形成されるダクト４における天板部４１及び底板部４２の中心を貫通するように、主管路２とダクト４とが組み付けられるとともに、側周部４３に対して前記副管路３が接続されるものである。
また図１、２に示すように前記主管路２が鉛直状態となるように設定される場合には、前記副管路３は、主管路２の最下流側（図１〜３に示す実施例では最下部）に位置する導気孔５の側方に位置するダクト４の部位に接続されるものとする。
なお本明細書中において希釈混合部とは、前記主管路２、副管路３及びダクト４における被希釈流体Ｆ０及び希釈流体Ｆ１の流路を意味するものである。
【００１８】
また前記導気孔５は、主管路２の長手方向に沿った複数個所に形成されるものであり、この実施例では上導気孔５１と下導気孔５２との二段状に形成されるようにした。
そして前記上導気孔５１と下導気孔５２とは、図４に示すように主管路２の横断面視において複数の孔が周方向に沿って配されるように形成されるものであり、この実施例では等間隔となるようにした。
また主管路２の長手方向に沿って（上下方向に）隣接する上導気孔５１と下導気孔５２同士は、主管路２の横断面視において互いに所定のズレ角を持った状態とされるものであり、この実施例では図４に示すように一例として４５℃のズレ角となるように設定されるものとした。
更にこのとき、前記導気孔５の面積の総和Ｓ５が、副管路３の流路の横断面積Ｓ３の０．８倍〜１．２倍、好ましくは０．９倍〜１．１倍、更に好ましくは１倍となるように設定されるものとする。このような構成が採られることにより、副管路３から主管路２への希釈流体Ｆ１の移動がよりいっそう円滑に行われて、主管路２内での被希釈流体Ｆ０と希釈流体Ｆ１との混合性を高めることができる。
【００１９】
なおこの実施例で示した希釈混合器１の寸法は以下に示すとおりである。
主管路２の直径９００ｍｍ（内径８９６ｍｍ）
副管路３の直径６００ｍｍ（内径５９６ｍｍ）
ダクト４の直径１３００ｍｍ（内径１２９６ｍｍ）、高さ１０００ｍｍ
天板部４１、底板部４２の厚さ２ｍｍ
導気孔５の直径２００ｍｍ
副管路３の流路の横断面積Ｓ３＝２７８８ｃｍ2 
導気孔５の面積の総和Ｓ５＝３１４×８＝２５１２ｃｍ2 
この場合、上述したＳ５とＳ３との関係がＳ５／Ｓ３＝０．９となっている。
【００２０】
また図５に示すような、副管路３の流路の横断面積Ｓ３と、ダクト４と主管路２との間の空間の横断面積Ｓ２４とが、Ｓ２４／Ｓ３＝１〜２．５となるように設定し、更に副管路３の流路の横断面積Ｓ３と、ダクト４と主管路２との間の空間の縦断面積Ｓ４２とが、Ｓ４２／Ｓ３＝１〜２となるように設定することが好ましい。
このような構成が採られることにより、副管路３から主管路２への希釈流体Ｆ１の移動がよりいっそう円滑に行われて、主管路２内での被希釈流体Ｆ０と希釈流体Ｆ１との混合性を高めることができる。
なお上述の寸法例では、Ｓ３＝２７８８ｃｍ2 、Ｓ２４＝６８２６ｃｍ2 であり、Ｓ２４／Ｓ３＝２．４となる。
またＳ４２≒３９４４ｃｍ2 であり、Ｓ４２／Ｓ３＝１．４１となる。
【００２１】
なお前記上導気孔５１の面積の総和と、下導気孔５２の面積の総和との比を、５：５〜３：７とすることにより、副管路３から主管路２への希釈流体Ｆ１の移動がよりいっそう円滑に行われて、被希釈流体Ｆ０と希釈流体Ｆ１との混合が良好に行われることが、コンピュータによるシュミレーションによって確認されている。
また詳しくは後ほど述べるが、特にダクト４における底板部４２への鉄粉等の異物の付着や堆積を回避するためには、下導気孔５２へ流入する希釈流体Ｆ１の量を多くすることが効果的であり、このため上導気孔５１の面積の総和と、下導気孔５２の面積の総和との比を３：７とすることが望ましい。
【００２２】
本発明の希釈混合器１は一例として以上述べたような構成が採られるものであり、以下、この機器の使用態様について説明する。図１に示す構成は、希釈混合器１の使用態様の一例であり、ロータリードライヤ１０とバグフィルタ１１との間を結ぶ管路に希釈混合器１が設けられたものである。この場合、ロータリードライヤ１０から排出される被希釈流体Ｆ０（排ガス）は、ブロワ１２の吸引作用によって希釈混合器１に至ることとなる。
そして図１〜３に示すように、被希釈流体Ｆ０が希釈混合器１における主管路２を通過すると同時に、ブロワ１２の吸引作用により、副管路３を通じて希釈流体Ｆ１がダクト４内に取り込まれるものであり、希釈流体Ｆ１は続いて導気孔５を通じて主管路２内に取り込まれることとなる。
なお前記ブロワ１２の吸引作用により希釈流体Ｆ１を取り込む以外に、図示しないブロワを副管路３に取り付け、このブロワにより主管路２内に希釈流体Ｆ１を取り込むようにすることもできる。特に使用態様によりロータリードライヤ１０からバグフィルタ１１のダクト４を大気圧よりも高圧に維持して運転する場合には、前記ブロワの設置は希釈流体Ｆ１を送り込むために必要となる。
【００２３】
この際、図６（ａ）に示すように、４カ所に形成された上導気孔５１から主管路２内に入り込んだ希釈流体Ｆ１は、主管路２の中心に向かって略同じ距離を進行するものであり、その過程で主管路２内を流れている被希釈流体Ｆ０に取り込まれることとなり、希釈流体Ｆ１と被希釈流体Ｆ０の混合が行われて混合流体Ｆ２となる。
なお図６は希釈混合器１における流体の様子をコンピュータによってシミュレーションした結果を示すものであり、希釈流体Ｆ１及び被希釈流体Ｆ０の流れを示す矢印（ベクトル）の色温度が低いほど流速が速く、色温度が高いほど流速が遅いことを表すようにしたモニタ上の表示画面を、モノクロでプリントアウトした図である。
更に図６は三次元ベクトルを平面視したものであり、色温度が低い状態である（流速が速い）にもかかわらず、長さが短い矢印というのは、紙面方向に速い流れであることを表しているものである。なお図６（ａ）（ｂ）中、右下分部に記載されている矢印は、平面内における希釈流体Ｆ１及び被希釈流体Ｆ０の流速が１２．２４００００ｍ／ｓであるときのベクトルの長さを示すものである。
また図６（ｂ）に示すように、４カ所に形成された下導気孔５２から主管路２内に入り込んだ希釈流体Ｆ１は、主管路２の中心に向かって略同じ距離を進行するものであり、その過程で主管路２内を流れている被希釈流体Ｆ０（混合流体Ｆ２）に取り込まれることとなり、希釈流体Ｆ１と被希釈流体Ｆ０（混合流体Ｆ２）の混合が行われて混合流体Ｆ２となる。この際、上導気孔５１と下導気孔５２同士は、主管路２の横断面視において互いに所定のズレ角を持った状態とされているため、主管路２の横断面における被希釈流体Ｆ０（混合流体Ｆ２）に対する希釈流体Ｆ１の供給を異なる個所に行うことができる。また主管路２内を流れる被希釈流体Ｆ０に対する上導気孔５１、下導気孔５２からの希釈流体Ｆ１の供給は、上述のズレ角によりタイミングがずれて行われることとなる。この結果、主管路２内を流れる被希釈流体Ｆ０の流れは二度に亘って変化することとなり、主管路２内での希釈流体Ｆ１と被希釈流体Ｆ０（混合流体Ｆ２）との混合がより効果的に行われるものである。
【００２４】
またこの際、被希釈流体Ｆ０中に微細な鉄粉等が在った場合、このものの一部が導気孔５からダクト４内に入り込んでしまうことがあり、鉄粉等はダクト４の下部に位置する底板部４２上に到達することとなる。しかしながら前記副管路３が、主管路２の最下流側に位置する導気孔５、すなわち下導気孔５２の側方に接続されているため、副管路３からダクト４内に取り込まれた希釈流体Ｆ１によって直ちに主管路２内に戻されることとなるため、鉄粉等の付着や堆積を回避することができるものである。
【００２５】
以上のようにして希釈流体Ｆ１と被希釈流体Ｆ０とが混合されて混合流体Ｆ２が得られるものであり、この混合流体Ｆ２の温度は被希釈流体Ｆ０の温度よりも低下することとなり、鉄粉等による発火や、バグフィルタ１１におけるフィルタ素子の発火を防止することができる。
そして混合流体Ｆ２はバグフィルタ１１によって異物が除去され、排気Ｆ３として外部に放出される。
【００２６】
〔他の実施例〕
本発明の希釈混合器１は、以上述べた実施例を基本となる実施例とするものであるが、本発明の技術的思想の範囲内において改変することも可能であり、いくつかの事例を以下に示すものとする。
まず上述した基本となる実施例では、ロータリードライヤ１０とバグフィルタ１１との間に希釈混合器１が具えられた構成を説明したが、ロータリードライヤ１０とサイクロン（図示省略）との間に本発明の希釈混合器１が具えられるような構成を採ることもできる。すなわち前記サイクロンは通常は鋼製であるが、可燃性のダスト等がサイクロン内に堆積して発火すれば鋼製といえども熱変形等の影響を受け、その機能を低下させてしまうことになるため、サイクロンに流入する流体を希釈混合器１により冷却することによって、機能低下を回避することが可能になるものである。更に、ロータリードライヤ１０とサイクロン（図示省略）とバグフィルタ１１とが組み合わされた構成が採られる場合には、サイクロンが熱に耐えられたとしても、バグフィルタ１１において発火等の危険性が生ずる場合があるが、サイクロンとバグフィルタ１１との間に希釈混合器１を設けることにより、発火等を回避することが可能となる。
【００２７】
また前記導気孔５の側方には、導気板６が具えられるようにしてもよい。具体的には図７に示すように、前記導気孔５のうち、主管路２の最も下流側に形成された下導気孔５２の近傍に導気板６設けることにより、副管路３からダクト４内に取り込まれた希釈流体Ｆ１をより円滑に導気孔５を通じて主管路２内に取り込まれるようにすることもできる。また前記導気板６設けることにより、上導気孔５１を通じてダクト４内に入り込んだ異物を、より円滑に主管路２内に戻すことが可能となる。
なお図７に示した実施例は、上導気孔５１及び下導気孔５２をそれぞれ３カ所に等間隔で設けるとともに、上導気孔５１と下導気孔５２同士を、主管路２の横断面視において互いに６０℃のズレ角となるように設定されたものである。また下導気孔５２は半円形状とされるものであり、下導気孔５２の下部直線部が底板部４２の上面と同一のレベルに設定され、段差が無い様に構成されている。因みにこの様な下導気孔５２の下部直線部と底板部４２の上面との間に段差が無い様な構成を、図２、３に示した実施例に適用するようにしてもよい。
【００２８】
そして図７（ｃ）に示すように、主管路２における副管路３の真裏に位置する下導気孔５２に対峙するダクト４の部位に対して、背部導気板６２が設けられるものであり、この背部導気板６２は平面視くの字形状であり、その頂部が下導気孔５２に近接するかあるいは頂部の一部が下導気孔５２内に入り込んだ状態とされている。
一方、主管路２における副管路３に近い個所に位置する下導気孔５２には、その縁部に側部導気板６１が設けられるものであり、この側部導気板６１は平板であり、その頂部が図７（ｃ）に示すように平面視において副管路３側に傾斜した状態とされている。
【００２９】
また図８に示すように、導気孔５を三段となるように設けることもでき、図８に示す実施例では上導気孔５１と下導気孔５２との間に中導気孔５３を形成するようにした。更に導気孔５を四段以上とすることも可能である。
【００３０】
更にまた図９に示すように、格段の導気孔５の数を異ならせてもよく、図９に示す実施例では上導気孔５１を２カ所に形成し、下導気孔５２を４カ所に形成するようにした。
【００３１】
更にまた図１０に示すように、導気孔５を非等間隔で設けるようにしてもよく、図１０に示す実施例では、上導気孔５１、下導気孔５２が二等辺三角形の頂点部に位置するような部位に形成するようにした。
【符号の説明】
【００３２】
１      希釈混合器
２      主管路
３      副管路
４      ダクト
４１    天板部
４２    底板部
４３    側周部
５      導気孔
５１    上導気孔
５２    下導気孔
５３    中導気孔
６      導気板
６１    側部導気板
６２    背部導気板
１０    ロータリードライヤ
１１    バグフィルタ
１２    ブロワ
Ｆ０    被希釈流体
Ｆ１    希釈流体
Ｆ２    混合流体
Ｆ３    排気
【図１】
0006030314.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図６】
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