(57)【要約】【課題】簡単な構成で、かつ、流通路を流通する第１流体に噴出口から第２流体を噴出して混合する際に、流通路全体に渡って第２流体構成に混合可能な流体混合装置を提供する。【解決手段】第１流体Ａが流通する流通路４に、流通路４に配置された噴出口５から、第２流体Ｂを噴出して第１流体Ａに第２流体Ｂを混合する流体混合装置であって、流通路４の壁面から内径側に突出して形成され、流通路４の連通方向の螺旋軸を有する螺旋状案内羽根１を流通路４の軸方向における同一位置に複数、周方向で異なる位相で備えた多条の螺旋状案内羽根として構成されるとともに、複数の螺旋状案内羽根の内径側部位に流通路４の連通方向に連続する連通開放領域７を形成し、螺旋状案内羽根１の位置よりも上流側の流通路４の壁面に、噴出口５を設けた。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１流体が流通する流通路に、前記流通路に配置された噴出口から、第２流体を噴出して前記第１流体に前記第２流体を混合する流体混合装置であって、
前記流通路の壁面から内径側に突出して形成され、前記流通路の連通方向の螺旋軸を有する螺旋状案内羽根を前記流通路の軸方向における同一領域に複数、周方向で異なる位相で備えた多条の螺旋状案内羽根として構成されるとともに、前記複数の螺旋状案内羽根の内径側部位に前記流通路の連通方向に連続する連通開放領域を形成し、
前記螺旋状案内羽根の位置よりも上流側の流通路の壁面に、前記噴出口を設けた流体混合装置。
【請求項２】
前記多条の螺旋状案内羽根が、前記流通路の軸方向視で、全周にわたって、重なりなく設けられている請求項１記載の流体混合装置。
【請求項３】
前記多条の螺旋状案内羽根の条数が、当該多条の螺旋状案内羽根より下流の位置である均一混合条件充足位置までの拡散混合距離に従って、前記拡散混合距離が短いほど、前記多条の螺旋状案内羽根の条数を多くする形態で前記均一混合条件充足位置における均一混合条件を満足するように決定される請求項１または２記載の流体混合装置。
【請求項４】
前記多条の螺旋状案内羽根の条数が4であり、前記連通開放領域の内径Ｄｘと、軸心周りの周方向で隣接して位置する対となる羽根に関し、周方向後端の羽根位置と周方向先端の羽根位置との前記流通路の軸心方向における離間距離Ｌｘとの比（Ｌｘ／Ｄｘ）が０．０５以上０．５以下に設定される請求項１〜３のいずれか一項に記載の流体混合装置。
【請求項５】
前記流通路の連通方向視で、前記流通路の全断面積に対する、前記連通開放領域の面積比が、３：１１〜４：５の範囲とされる請求項１〜４のいずれか一項に記載の流体混合装置。
【請求項６】
燃焼機関から排出され流通路を流通する排ガスに対して還元剤を混合する流体混合装置を備え、前記流体混合装置により混合された混合ガスを触媒反応により脱硝する脱硝装置であって、
前記流体混合装置として、請求項１〜４のいずれか一項記載の流体混合装置に、前記第１流体を前記排ガスとし、前記第２流体を前記還元剤とした形態で備えた脱硝装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１流体が流通する流通路に、前記流通路に配置された噴出口から、第２流体を噴出して前記第１流体に前記第２流体を混合する流体混合装置、および、
燃焼機関から排出され流通路を流通する排ガスに対して還元剤を混合する流体混合装置を備え、前記流体混合装置により混合された混合ガスを触媒反応により脱硝する脱硝装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
このような流体混合装置を備えた装置として、エンジン等の燃焼機関から排出された排ガスが流通する流通路に、アンモニアや尿素等の還元剤をガス又はミスト状に噴出させて、排ガスに還元剤を混合し、触媒還元作用により、排ガスに含まれる窒素酸化物を窒素と水に分解するように構成されている脱硝装置がある。
かかる脱硝装置は、流体混合装置において排ガスと還元剤が均一に混合されなければ、充分な窒素酸化物の分解性能が得られなかったり、触媒の劣化が局所的なものになり触媒の寿命が短くなったりするなどの問題が生じる。更に、脱硝装置において、流通路において第１流体に対して発生する圧力損失が大きければ、その流通路の上流側にある燃焼機関の運転に支障を与える場合がある。
【０００３】
このような脱硝装置に採用できる流体混合装置として、発明者らは、特許文献１に記載の流体混合装置を提案している。この文献に記載の技術は、流通路の流路断面における一部の領域に邪魔部を配置し、噴出口を、流通路の流路断面において邪魔部が配置された領域以外の開放領域又はその上流側に配置する（例えば、特許文献１を参照。）。
【０００４】
この技術では、第２流体を流通路全体に渡って良好に拡散させ、第１流体に対して第２流体を均一に混合することができる。また、このように噴出口と邪魔部とを配置すると、邪魔部を比較的小さくしても、第１流体に対して第２流体を均一に混合することができるので、流通路における第１流体に対する圧力損失の増加を抑制することができる。
しかし、上記のような構成の流体混合装置では、以下のような問題が発生することが判明した。
【０００５】
すなわち、上記技術では噴出口を設けるのに、流通路の流体流路内にその流通路を横断して供給管５を設け、この供給管５に設けられた噴出口６から第２流体を噴出する。そこで、エンジンから排出される排ガスのように、第１流体が腐食性を有するガスの場合は供給管５が腐食されるおそれがある。さらに、第１流体、第２流体の種類によっては、供給管５に設けられる噴出口６が、腐食生成物によって或いは反応生成物によって目詰まりする場合がある。
【０００６】
このような問題点を解決するために、流通路を横断して設ける供給管自体を無くすることが考えられる。この場合は、噴出口を流通路の壁面に開口させることなる。しかしながら、このように噴出口を流通路の壁面に開口した場合は、第２流体の分布が流通路の噴出口設置側壁面付近に偏り、良好な混合状態を得ることができない。
【０００７】
そこで、前記流通路の壁面から内径側に突出して形成され、前記流通路の連通方向の螺旋軸を有する螺旋状案内羽根を備えるとともに、前記螺旋状案内羽根の内径側部位に、前記流通路の連通方向に連続する連通開放領域を形成し、前記螺旋状案内羽根の位置よりも上流側の流通路の壁面に、前記噴出口を設けた構成とし、前記第一流体と第二流体との混合状態を向上させることが考えられている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−１１８６２２号公報
【特許文献２】特開２００９−１２７４５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、上述のような構成を採用すると、前記第一流体と第二流体との混合状態を向上させることができるが、案内羽根により発生する圧力損失が流体供給の妨げになるため、圧力損失の低減にも限界があり、設計上の制約が生じるとともに、流体混合装置の管構造を複雑化し、製造コストが嵩むなどの問題が生じやすかった。また、さらに、前記第一流体と第二流体との混合状態を向上させたいという要求もあった。
【００１０】
本発明の目的は、簡単な構成で、かつ、流通路を流通する第１流体に噴出口から第２流体を噴出して混合する際に、流通路全体に渡って第２流体構成に混合可能な流体混合装置を提供し、特に、このような流体混合装置を備えることで、窒素酸化物の分解性能及び触媒寿命を向上させ、且つ、燃焼機関の運転に支障を与えない脱硝装置を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
〔構成〕
上記目的を達成するための、本発明の流体混合装置の特徴構成は、
第１流体が流通する流通路に、前記流通路に配置された噴出口から、第２流体を噴出して前記第１流体に前記第２流体を混合する場合に、
前記流通路の壁面から内径側に突出して形成され、前記流通路の連通方向の螺旋軸を有する螺旋状案内羽根を前記流通路の軸方向における同一位置に複数、周方向で異なる位相で備えた多条の螺旋状案内羽根として構成されるとともに、前記複数の螺旋状案内羽根の内径側部位に前記流通路の連通方向に連続する連通開放領域を形成し、前記螺旋状案内羽根の位置よりも上流側の流通路の壁面に、前記噴出口を設けたことにある。
【００１２】
〔作用効果〕
【００１３】
この流体混合装置では、流通路の上流から下流に向かうに従って、第２流体の噴出口、螺旋状案内羽根が設けられる。そして、噴出口を流通路の壁面に設けることにより、上記のように、第２流体を供給するための管等が腐食して、その機能を発揮できなくなったり、噴出口が目詰まりする等の問題を発生することはない。
【００１４】
しかしながら、上記のように噴出口を壁面に設けることにより、第２流体の偏在が発生する問題が起こる可能性があるが、螺旋状案内羽根を設けることにより、噴出口が設けられている壁面側に偏在している第２流体を当該羽根で方向変換させつつ、流通路の全面に導いて拡散を促進し、偏在を解消することができる。さらに、この螺旋状案内羽根の内径側部位に、連通開放領域を形成することで、羽根により周方向に拡散された第２流体が当該開放領域に流入され、圧力損失を低減しながら十分な拡散混合を実現できる。
【００１５】
ここで、前記螺旋状案内羽根を多条とするから、前記流通路を流れる第一、第二流体が方向変換される作用力を受けた旋回流は、前記流通路の軸方向における同一位置で複数同時に方向変換され、前記第一第二流体は、特に効率良く撹拌されつつ下流側に流れる。そのため、混合効率の向上に寄与するとともに、前記螺旋状案内羽根の位置から下流側へ短い距離で混合作用を受けるだけで、十分な混合が可能となり、かつ、圧力損失を抑えることができる。
【００１６】
〔構成〕
また、前記多条の螺旋状案内羽根が、前記流通路の軸方向視で、全周にわたって、重なりなく設けられていることが好ましい。
【００１７】
〔作用効果〕
前記第一、第二流体が前記螺旋状案内羽根から方向変換された旋回流の撹拌混合作用は、下流側位置における前記螺旋状案内羽根の螺旋軸方向の重なりによらず十分に発生させられるので、流通路の螺旋軸方向視で、全周にわたって、重なりなく（例えば、２条であれば、１／２周の螺旋状案内羽根を２つを周方向に１８０°位相をずらせて配置した状態、４条であれば、１／４周の螺旋を４つを周方向に９０°位相をずらせて配置した状態）設けられていれば、効率よくかつ簡単な構成で螺旋状案内羽根を形成することができる。
【００１８】
〔構成〕
また、前記多条の螺旋状案内羽根の条数が、当該多条の螺旋状案内羽根より下流の位置である均一混合条件充足位置までの拡散混合距離に従って、前記拡散混合距離が短いほど、前記多条の螺旋状案内羽根の条数を多くする形態で前記均一混合条件充足位置における均一混合条件を満足するように決定されることが好ましい。
【００１９】
〔作用効果〕
先述のとおり、前記第一、第二流体が前記螺旋状案内羽根に衝突した状態から撹拌混合状態になるのであるが、均一とみなせる状態にまで混合されるには、ある程度の混合時間を要する。一方、逆に、混合された流体が触媒等の作用により反応する場合、その触媒の手前で均一な混合状態になっていることが求められる。前記第一、第二流体がその混合時間だけ前記螺旋状案内羽根から下流に流れて、均一とみなす状態（均一混合条件）になった位置（均一混合条件充足位置）までの距離（拡散混合距離）は、短いほど好ましいと考えられるが、現実的には、前記螺旋状案内羽根を設ける配管長さに応じて、その配管長さを有効に利用して混合することが好ましい。また、前記混合時間は、先述の混合効率の説明に基くと、前記螺旋状案内羽根の条数が多いほど効率よく混合できるので、混合時間が短くできることになる。
【００２０】
そこで、拡散混合距離を基準にして再構成すると、前記拡散混合距離が短いほど、前記多条の螺旋状案内羽根の条数を多くし、前記均一混合条件充足位置における均一混合条件を満足するように決定することにより、前記螺旋状案内羽根を設ける配管長さを最大限有効利用しつつ、十分な混合状態を形成することができる。
【００２１】
〔構成〕
前記多条の螺旋状案内羽根の条数が4であり、前記連通開放領域の内径Ｄｘと、軸心周りの周方向で隣接して位置する対となる羽根に関し、周方向後端の羽根位置と周方向先端の羽根位置との前記流通路の軸心方向における離間距離Ｌｘとの比（Ｌｘ／Ｄｘ）が０．０５以上０．５以下に設定される請求項１〜３のいずれか一項に記載の流体混合装置。
【００２２】
〔作用効果〕
前記多条の螺旋状案内羽根が４条であれば、前記流通路の径、長さに応じた適度なおおきさの螺旋状案内羽根を容易に配列することができ、かつ、十分高い混合効率を発揮させることができる条数となることが実験的にわかっている。条数は少ないと混合効率の向上が十分に見こめない場合が考えられる一方、条数が多いと、螺旋状案内羽根の配列形成が困難になるという事情による。また、前記螺旋状案内羽根の角度が前記連通開放領域の内径Ｄｘと、周方向で隣接して位置する対となる羽根に関し、周方向後端の羽根位置と周方向先端の羽根位置との前記流通路の軸心方向における軸心周りの離間距離Ｌｘとの比（Ｌｘ／Ｄｘ）が０．０５以上０．５以下となるように設定してあると、螺旋状案内羽根を設ける領域を小さく、かつ、前記流通路を流れる第一、第二流体が方向変換される作用力を大きく発生させることができる。即ち、前記比（Ｌｘ／Ｄｘ）が小さすぎると、単なる邪魔板との差が少なくなり、圧力損失が大きくなるとともに、第一、第二流体が方向変換される作用力が得られにくく内燃機関って、混合能が得られにくい。一方、前記比（Ｌｘ／Ｄｘ）が大きすぎると、螺旋状案内羽根を設ける領域が前記流通路の軸心方向に長く広がり、やはり第一、第二流体が方向変換される作用力が得られにくくなり、混合能が得られにくくなるとともに拡散混合距離が長くなる。
【００２３】
〔構成〕
また、前記流通路の連通方向視で、前記流通路の全断面積に対する、前記連通開放領域の面積比が、３：１１〜４：５の範囲とすることが好ましい。
【００２４】
〔作用効果〕
先述のように、さらに、この螺旋状案内羽根の内径側部位に、連通開放領域を形成することで、羽根により周方向に拡散された第２流体が当該開放領域に流入され、圧力損失を低減しながら十分な拡散混合を実現できる。
ここで、螺旋状案内羽根が前記流通路を覆う領域で、第一、第二流体のうち周方向に方向変換される部分と、方向変換されずに前記連通開放領域を通過する部分との間に発生するガス流の乱れが発生し、混合が促進される一面がある一方、逆に方向変換されるガス流の割合を多くしすぎると、圧力損失を増すことになる。具体的には、上記比率を、４：５より大きくすると、螺旋状案内羽根による混合能を得にくくなりがちであり、３：１１より小さいと、圧力損失が増大する。
【００２５】
〔構成〕
本発明の脱硝装置の特徴構成は、燃焼機関から排出され流通路を流通する排ガスに対して還元剤を混合する流体混合装置を備え、前記流体混合装置により混合された混合ガスを触媒反応により脱硝する脱硝装置であって、
前記流体混合装置として、上記流体混合装置に、前記第１流体を前記排ガスとし、前記第２流体を前記還元剤とした点にある。
【００２６】
〔作用効果〕
前記流体混合装置として、以上説明してきた流体混合装置を、前記第１流体を前記排ガスとし、前記第２流体を前記還元剤とした形態で備えることで、第１流体と第２流体との混合を十分且つ安定的に得て、その混合ガスを触媒部に導いて脱硝を良好に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本願に係る脱硝装置の概略構成を示す図
【図２】流体混合装置の概略構成を示す立断面図
【図３】本発明の流体混合装置に用いられる螺旋状案内羽根の詳細を示す図
【図４】螺旋状案内羽根による流体の混合状態を示す図
【図５】比較例として用いられる案内羽根１ｂを示す図
【図６】案内羽根１ｂによる流体の混合状態を示す図
【図７】比較例として用いられる案内羽根１ｃを示す図
【図８】案内羽根１ｃによる流体の混合状態を示す図
【図９】比較例として用いられる案内羽根１ｄを示す図
【図１０】案内羽根１ｄによる流体の混合状態を示す図
【図１１】各案内羽根による流体の混合状態を示すグラフ
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本願に係る流体混合装置１００を備えた脱硝装置２００を図面に基づいて説明する。
図１は、本願に係る脱硝装置２００の構成を示す図であり、図２は、この脱硝装置２００の一部に組込まれている本願に係る流体混合装置１００の構成を模式的に示した図である。
図１に示すように、当該脱硝装置２００は、燃焼機関２０１（図示する例にあっては、発電機２０２を回転駆動させるためのエンジン２０３）から排出される排ガスに、本願に係る流体混合装置１００を使用して還元剤を混合し、当該流体混合装置１００により均一に混合された混合ガスを、触媒２０４（還元触媒及び酸化触媒）が配設される触媒部２０５に導いて、排ガスを無害化するものである。従って、本構成にあっては、燃焼機関２０１からの排ガスが本願における第１流体Ａに該当し、排ガスに混合される還元剤が第２流体Ｂとなる。ここで、排ガスには無害化対象の窒素酸化物が含まれ、この窒素酸化物を無害化するための還元剤は、具体的には尿素と水との混合物となる。これら還元剤はガス状態で流通路に供給してもよいし、ミスト状態で流通路に供給してもよい。
【００２９】
図２に模式的に示すように、本願に係る流体混合装置１００は、流通路４の壁面に設けられた噴出口５から、第１流体Ａが流通する流通路４内に第２流体Ｂを噴出して、第１流体Ａに第２流体Ｂを混合する構成とされている。ここで、第２流体Ｂの第１流体Ａに対する量比（質量比）は、ほぼ、１：１０００００〜５：１０００程度である。このように、第２流体Ｂの量が極めて少ないため、積極的な混合・攪拌を噴出口５の下流側で行わない場合は、第２流体Ｂの極端な偏在が触媒部２０５の入口部位でも残存することとなる。
【００３０】
上記流通路４は、円形断面を有する管材内に形成された流路であり、上流側から受け入れた第１流体Ａが流通し、上記第２流体Ｂと混合した後に、その混合ガスを下流側（具体的には断面形状が方形とされた触媒部入口２０５ａ）へ排出する。
【００３１】
上記噴出口５は、流通路の壁面６に穿設されており、その開口から第２流体Ｂを、流通路４に噴出させる。この第２流体Ｂの噴出方向は、壁面６に対してほぼ直交する流通路４の径方向とされている。ここで、噴出口５の開口方向は実施形態で示すように径方向としてもよいし、径方向から上流側若しくは下流側に傾いた方向としてもよい。上流側に傾けた構造とすると、第２流体Ｂが第１流体Ａに対向して噴出されることで、両流体の混合を促進できる。一方、下流側に傾けた構造とすると、第２流体Ｂを第１流体Ａにより吸引して流通路４内に吸引することができる。この構成では、第２流体Ｂの噴出に要する動力を低減できる。本願にあっては、噴出口５より下流側に設けられる螺旋状案内羽根１により両流体の確実な混合を確保できるため、このように噴出口５を下流側に向ける場合も、混合の問題を確実に解消できる。
【００３２】
また、上記噴出口５は、流通路４の周方向の一箇所に設けられているが、噴出口５を周方向で複数設け分散配置することも可能である。例えば、周方向の４箇所に９０度ピッチで噴出口５を設けた場合、周方向で第２流体Ｂの分布を噴出箇所においてある程度確保できる。
【００３３】
この流体混合装置１００には、流通路４内の一部領域に螺旋状案内羽根１が配置されており（つまり、前記螺旋状案内羽根１の位置よりも上流側の流通路の壁面６に、前記噴出口５を設けた構成）、この螺旋状案内羽根１により、流通路４を流れる第１流体Ａに旋回成分を与えることが可能となるとともに、流通路４の壁面６に沿って流れ易い第２流体Ｂを流通路４の壁面６に沿って旋回させ、周方向に分散させるとともに、第１流体Ａとの混合を図る構成とされている。
【００３４】
前記螺旋状案内羽根１は、図３に示すように、前記流通路４の壁面６から内径側に突出して形成され、前記流通路４の連通方向の螺旋軸を有する螺旋状案内羽根を前記流通路４の螺旋軸方向における同一領域に４条の螺旋状案内羽根が、前記流通路４の螺旋軸方向視で、それぞれ流通路の１／４周を覆う部材として構成され、全周にわたって、９０°ピッチで配置して前記流通路４の軸方向視で重なりなく設けられている。
【００３５】
また、前記複数の螺旋状案内羽根１の内径側部位に前記流通路４の連通方向に連続する連通開放領域７を形成している。この連通開放領域７において、流体が下流側へ抵抗なく流れるように構成されている。本実施形態では、螺旋状案内羽根１が、螺旋軸方向に対して薄く、内径方向に長い方形の断面形状を有する板状体をコイル状に巻いた一部を用いるが、螺旋状案内羽根１を構成する構成材の断面形状は、流通路４の壁面６に沿って流れる混合流について、流通路４の連通方向を螺旋軸とする螺旋流を形成でき、螺旋流の一部が連通開放領域７に流入できればよく、その形状が板状体に限られるものではない。
【００３６】
前記螺旋状案内羽根１の角度は、前記連通開放領域の内径Ｄｘと、周方向で隣接して位置する対となる羽根に関し、周方向後端の羽根位置と周方向先端の羽根位置との前記流通路の軸心方向における軸心周りの離間距離Ｌｘとの比（Ｌｘ／Ｄｘ）が０．０５以上０．５以下に設定され、前記流通路の連通方向視で、前記流通路の全断面積に対する、前記連通開放領域７の面積比が、３：１１〜４：５程度とする。尚、以下の実施の形態における螺旋状案内羽根１の角度は、Ｌｘ／Ｄｘ＝０．１１としてある。(図３参照)
【００３７】
さて、図３は、この螺旋状案内羽根１を上流側から螺旋軸方向に見た図面であるが、この図からも判明するように、螺旋軸方向視でこの螺旋状案内羽根１は円環状となり、その内径側に連通開放領域７が形成されている。
今、流通路４の壁面６から螺旋状案内羽根１の内径端までの長さを羽根の突出高さｈ１と呼ぶと、この突出高さｈ１は、噴出口５から噴出される第２流体Ｂの拡散領域の流路横断方向の高さ（拡散高さと呼ぶ）ｈｚ（図４参照）に対して、少なくともその過半の高さとなるように構成されている。このように螺旋状案内羽根１の突出高さｈ１が設定されることで、噴出口５から噴出される第２流体Ｂの過半を螺旋流路内に取り込み方向変換して旋回を与え、第２流体を噴出口５が設けられている流通路４の周方向位相とは反対側の位相部位にまで導いて、流通路４内での第２流体Ｂの均等分散を図ることができる。
【００３８】
第２流体の均等分散
図４は、本実施形態の流体混合装置１００の混合状態を、数値解析手法にてシミュレーションしたものであり、流通路６における螺旋状案内羽根１の下流１００ｍｍ地点断面、および、２００ｍｍ地点断面での第二流体の濃度分布を示す。（暗部で第二流体が高濃度に存在することが示されている）
【００３９】
図４より、本発明の螺旋状案内羽根１を用いると、第２流体Ｂは噴出口５の配設側とは反対側まで案内されており、触媒部２０５の入口で第２流体Ｂが断面全体にほぼ均一に分散されていることが判る。
【００４０】
また、上記螺旋状案内羽根１を備えた流体混合装置１００に代え比較として１条、軸方向にスリット部を有する螺旋状案内羽根１ｂを用いた流体混合装置１００ｂ（図５参照）、前記螺旋状案内羽根を一条全周の螺旋を形成するように配列した案内羽根１ｃを備えた流体混合装置１００ｃ（図７参照）、リング状邪魔板１ｄを設けた流体混合装置１００ｄ（図９参照）、を用意し、前記流体混合装置１００ｂ、１００ｃ、１００ｄを用いた場合の流通路６における螺旋状案内羽根１の下流１００ｍｍ地点断面、および、２００ｍｍ地点断面での第二流体の濃度分布を、図６．８，１０に示す。尚、各流体混合装置は、流通路４を内径５１ｍｍの管で構成し旋回羽根、邪魔板は、いずれも連通開放領域７が内径３４ｍｍに設けられている。また併せて、そのときの圧損と濃度分布との関係を調べた結果を表１に示すとともに、グラフ化して図１１に示す。
尚、ここで、螺旋状案内羽根１ｂ、案内羽根１ｃの螺旋軸に対する角度と前記流通路の連通方向視で、前記流通路の全断面積に対する、前記連通開放領域の面積比とは、前記螺旋状案内羽根１と同一になるよう設計してある。
【００４１】
【表１】
2011206751.tif 000003
【００４２】
表１および図１１から、本発明の多条の螺旋状案内羽根１を用いた流体混合装置１００によると、１条螺旋状案内羽根とみなせる１ｂ、１ｃ、１ｄの例に比べ、多条の螺旋状案内羽根１は、圧損および混合効率（濃度差）両方の面から好ましい状態であることが読み取れる。また、条数の差を比較すると、１、１ｂの比較より、螺旋状案内羽根の条数が増えるにしたがって、圧損および濃度差が低くなっていることがわかり、十分混合された均一混合条件を充足するために必要な拡散混合距離は螺旋状案内羽根１の条数が増えるに従って短くなっていることがわかり、前記流通路の長さ（多条の螺旋状案内羽根１より下流の位置である均一混合条件充足位置Ｍまでの拡散混合距離Ｌ、図２参照）に従って、前記拡散混合距離Ｌが短いほど、前記多条の螺旋状案内羽根１の条数を多くする形態で前記均一混合条件充足位置Ｍにおける均一混合条件を満足するように螺旋状案内羽根１の条数を決定すると、（具体的には流体混合装置１００に所定の混合度（濃度差）が要求される拡散混合距離Ｌがわかれば、その混合度が実現される前記多条の螺旋状案内羽根１の条数を図１１破線より求めることができる。）前記螺旋状案内羽根１を設ける配管（流通路４）長さを最大限有効利用しつつ、十分な混合状態を形成することができることがわかった。
【符号の説明】
【００４３】
１：螺旋状案内羽根
２：案内羽根部
３：隙間
４：流通路
５：噴出口
６：壁面
７：連通開放領域
１００：流体混合装置
２００：脱硝装置
２０１：燃焼機関
２０５：触媒部
２０５ａ：触媒部入口
Ａ：第１流体
Ｂ：第２流体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
2011206751.tif 000007
【図７】
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【図９】
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【図１１】
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【図４】
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【図６】
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【図８】
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【図１０】
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