流体混合装置および蒸気タービンプラント
【課題】流体混合装置に局所的に発生する熱応力を低減させる。
【解決手段】実施形態によれば、流体混合装置１０は、連結部２１で互いに連結される主流配管２０および支流配管３０と、第１蒸気入口部４１と、混合蒸気出口部４２と、貫通穴５１が形成された内管５０と、第１〜第３ラビリンスフィン６１〜６３と、を有する。内管５０は、半径方向間隙５５を保つように主流配管２０内に配置される。第１蒸気入口部４１は、半径方向間隙５５を上流側から閉止して、内管５０および主流配管２０の上流側端部に連結される。混合蒸気出口部４２は、半径方向間隙５５を下流側から閉止して、内管５０および主流配管２０の下流側端部に連結される。第１〜第３ラビリンスフィン６１〜６３は、連結部２１よりも上流側の半径方向間隙５５に配置され、半径方向間隙５５内の蒸気の流れの一部を阻害可能である。
【解決手段】実施形態によれば、流体混合装置１０は、連結部２１で互いに連結される主流配管２０および支流配管３０と、第１蒸気入口部４１と、混合蒸気出口部４２と、貫通穴５１が形成された内管５０と、第１〜第３ラビリンスフィン６１〜６３と、を有する。内管５０は、半径方向間隙５５を保つように主流配管２０内に配置される。第１蒸気入口部４１は、半径方向間隙５５を上流側から閉止して、内管５０および主流配管２０の上流側端部に連結される。混合蒸気出口部４２は、半径方向間隙５５を下流側から閉止して、内管５０および主流配管２０の下流側端部に連結される。第１〜第３ラビリンスフィン６１〜６３は、連結部２１よりも上流側の半径方向間隙５５に配置され、半径方向間隙５５内の蒸気の流れの一部を阻害可能である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、互いに温度の異なる２種類の流体を混合させる流体混合装置およびこれを用いた蒸気タービンプラントに関する。
【背景技術】
【０００２】
発電プラントや化学プラントでは、プラントの機能を果たすためにプラントの配管内を流れる蒸気等の流体を所定の温度に制御する必要がある。例えば、プロセス中の蒸気温度を所定の温度にするために、高温蒸気を低温蒸気で減温する場合、または、低温蒸気を高温蒸気で加温する場合に、互いに温度の異なる２種類の流体を混合可能な流体混合装置が用いられている。
【０００３】
流体混合装置には、直線状の主流配管に支流配管を垂直に連結させたいわゆるＴ字形状の混合継手がある。この場合、温度の異なる２種の流体が混じ合う部分、すなわち、主流配管および支流配管が連結される連結部は、当該２種類の流体の温度差に起因して局部的に高い熱応力が発生する。また、当該連結部では、２種類の流体が混合されてなる混合流体の温度が、不均一になることがある。
【０００４】
この問題を解決する方法として、主流配管と支流配管とが連結される連結部内の流路に、外周に貫通穴が形成された内管が配置されるものが知られている（特許文献１）。これにより、当該連結部における熱応力の低減が図られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１５６０４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した例では、内部を流れる流体の圧力が高いときや流体温度が高くなるときに強度を保つため、当該継手の肉厚を厚くする必要がある。この例では、高温の過熱蒸気の入口となるレジューシングピースが、各流体の境界面となる。当該レジューシングピースは、温度差のある各流体が表裏に接するため、肉厚を厚くする必要がある。この肉厚の厚い部分は、局所的に大きな温度差（ΔＴ）が生じるため、大きな熱応力が発生する。この熱応力は構造強度および製品寿命等の機械性能上、不利になることがある。また、レジューシングピースを肉厚にするため、設計上の自由度も低下することがある。
【０００７】
本発明の実施形態は上記課題を解決するためのものであり、その目的は、混合流体装置に局所的に発生する熱応力を低減させて、安定して流体を混合できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明に係る流体混合装置は、第１流体と、この第１流体よりも低温の第２流体と、が流入し、前記第１流体および第２流体が互いに混合されてなる混合流体を排出可能な流体混合装置において、前記第１流体が一方向に流通可能な主流路が内部に形成された主流配管と、前記主流配管の外周側面に連結されて、前記第２流体を前記主流路に合流させる支流路が形成された支流配管と、外周面に前記第２流体を流通させる複数の貫通穴が形成されるとともに、当該外周面が前記主流配管の内周面と互いに半径方向間隙を保ち、かつ前記主流配管内に前記主流路の流れ方向に沿って延びるように配置された内管と、少なくとも前記支流配管の前記主流配管の連結部よりも上流側の前記半径方向間隙に配置されて、前記主流配管内の半径方向間隙の長手方向の流れの一部を阻害可能に構成された流動抵抗体と、を有することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る流体混合装置は、第１流体と、この第１流体よりも低温の第２流体と、が流入し、前記第１流体および第２流体が互いに混合されてなる混合流体を排出可能な流体混合装置において、前記第１流体が一方向に流通可能な主流路が内部に形成された主流配管と、前記主流配管の外周側面に連結されて、前記第２流体を前記主流路に合流する支流路が形成された支流配管と、外周面に前記第２流体を流通させる複数の貫通穴が形成されるとともに、当該外周面が前記主流配管の内周面と互いに半径方向間隙を保ち、かつ前記主流路の流れ方向に沿って延びるように配置された内管と、を有し、前記貫通穴が周方向に沿って複数配列されて１つの貫通穴列を構成するとともに前記貫通穴列が流れ方向に沿って配列され、前記支流配管の前期主流配管への連結部にある前記貫通穴列の合計開口面積は、前記連結部よりも上流側にある前記貫通穴列の合計開口面積よりも大きくなるように形成されていること、を特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る蒸気タービンプラントは、第１蒸気を発生させる第１蒸気発生装置と、この第１蒸気よりも低温の第２蒸気を発生させる第２蒸気発生装置と、前記第１蒸気および第２蒸気を互いに混合させてなる混合蒸気を排出可能な混合装置と、前記混合蒸気の少なくとも一部が流入可能なタービン装置と、を有する蒸気タービンプラントにおいて、前記混合装置は、前記第１蒸気が一方向に流通可能な主流路が内部に形成された主流配管と、前記主流配管の外周側面に連結されて、前記第２蒸気を前記主流路に合流させる支流路が形成された支流配管と、外周面に前記第２蒸気を流通させる複数の貫通穴が形成されるとともに、当該外周面が前記主流配管の内周面と互いに半径方向隙間を保ち、かつ前記主流配管内に前記主流路の流れ方向に沿って延びるように配置された内管と、少なくとも前記支流配管の前記主流配管への連結部よりも上流側の前記半径方向間隙に配置されて、前記主流配管内の半径方向間隙の長手方向の流れの一部を阻害可能に構成された流動抵抗体と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、混合流体装置に局所的に発生する熱応力を抑制し、安定して流体を混合できるようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る第１の実施形態の流体混合装置の正断面図である。
【図２】図１のII部の拡大正断面図である。
【図３】図１の第１蒸気入口部の温度特性および半径方向間隙内の温度特性を示すグラフである。
【図４】図１の第１〜第３ラビリンスフィンのない流体混合装置の正断面図である。
【図５】図４の第１蒸気入口部の温度特性および半径方向間隙内の温度特性を示すグラフである。
【図６】図１の流体混合装置が配置された蒸気タービンプラントの一部を示す部分系統図である。
【図７】本発明に係る第２の実施形態の流体混合装置の正断面図である。
【図８】図７の混合蒸気出口部の温度特性および半径方向間隙内の温度特性を示すグラフである。
【図９】図７の第４〜第６ラビリンスフィンのない流体混合装置の正断面図で、第２蒸気が下流側に流れる途中の通過ポイントを示している。
【図１０】図９の混合蒸気出口部の温度特性および半径方向間隙内の温度特性を示すグラフである。
【図１１】本発明に係る第３の実施形態の流体混合装置の部分正断面図である。
【図１２】本発明に係る第４の実施形態の流体混合装置の正断面図である。
【図１３】本発明に係る第５の実施形態の流体混合装置の正断面図である。
【図１４】本発明に係る第６の実施形態の流体混合装置の正断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照して説明する。ここで、互いに同一または類似の部分には共通の符号を付して、重複説明は省略する。
【００１４】
［第１の実施形態］
第１の実施形態について、図１〜図６を用いて説明する。図１は、本実施形態の流体混合装置１０の正断面図である。図２は、図１のII部の拡大正断面図である。図３は、図１の第１蒸気入口部４１の温度特性および半径方向間隙５５内の温度特性を示すグラフである。
【００１５】
図４は、図１の第１〜第３ラビリンスフィン６１〜６３のない比較用流体混合装置１０ａの正断面図である。図５は、図４の第１蒸気入口部４１の温度特性および半径方向間隙５５内の温度特性を示すグラフである。図６は、図１の流体混合装置１０が配置された蒸気タービンプラントの一部を示す部分系統図である。
【００１６】
先ず、本実施形態の流体混合装置１０の構成について説明する。
【００１７】
この流体混合装置１０は、蒸気タービンプラントに配置される（図６）。当該蒸気タービンプラントは、第１蒸気を発生させる第１蒸気発生装置１と、この第１蒸気よりも低温の第２蒸気を発生させる第２蒸気発生装置２と、第１蒸気および第２蒸気が混合された混合蒸気を流入可能な蒸気タービン装置３と、を有する。
【００１８】
流体混合装置１０は、内部に第１蒸気および第２蒸気が流入された後に、これらを混合して混合流体を生成させて、当該混合蒸気を外部に排出する装置である。当該流体混合装置１０で生成された混合蒸気は、混合蒸気流通配管６等を経て蒸気タービン装置３に供給される（図６）。
【００１９】
なお、この流体混合装置１０は、本実施形態では、２種類の蒸気を流通させているが、これに限らない。第２蒸気に替えて水等の液状の流体を流すことも可能である。
【００２０】
この流体混合装置１０は、主流配管２０と、この主流配管２０の外周に連結される支流配管３０と、主流配管２０の一方の端部に連結される第１蒸気入口部４１と、第１蒸気入口部４１がある側の反対側に連結される混合蒸気出口部４２と、主流配管２０内に配置される内管５０と、流動抵抗体６０と、を有する。
【００２１】
主流配管２０は、内部に主流路２０ａが形成されて、直線的に延びた円筒状の配管である。主流路２０ａには、上述した第１蒸気が軸方向に沿って一方向に流れる。図１の例では、図中の左方から右方に向かって流れるように形成されている。この主流配管２０は、長手方向中央の連結部２１と、この連結部２１よりも上流側（図１の左方）の上流部２２、当該連結部２１よりも下流側（図１の右方）の下流部２３で構成される。連結部２１には、支流配管３０が連結される。
【００２２】
ここで、主流配管２０の主流路２０ａ内は、主に第１蒸気が流れている。主流路２０ａに第２蒸気が流れ込んで第１蒸気に第２蒸気と混合されて、混合蒸気が生成される。
【００２３】
支流配管３０は、主流配管２０の連結部２１の外周側面に連結されて、直線的に延びた円筒状の配管である。この支流配管３０の内部には、上述した第２蒸気が流通可能な支流路３０ａが形成されている。支流路３０ａは、連結部２１の内部で主流路２０ａに合流するように形成されている。この支流路３０ａには、第２蒸気が一方向に流れる。図１の例では、上方から下方に向かって流れる。
【００２４】
主流配管２０および支流配管３０は、合わせてＴ字形状の配管である。
【００２５】
内管５０は、直線的に延びる円筒の配管で、外周面に複数の貫通穴５１からなる貫通穴群５３が形成される。この貫通穴群５３は、貫通穴５１が周方向に配列されてなる１つの貫通穴列５２が、内管５０の軸方向に沿って等間隔に配列されて構成される。
【００２６】
当該内管５０は、外周面が主流配管２０の内周面に互いに半径方向間隙５５を保つように、主流配管２０の内部に配置される。このとき、主流配管２０の横断面中心と、当該内管５０の横断面中心が揃うように配置されている。
【００２７】
この内管５０は、主流配管２０内の主流路２０ａに沿って配置される。すなわち、上述した主流路２０ａは、当該内管５０の内部に形成される。
【００２８】
また、この内管５０は、連結部２１を通り抜けるように配置される。内管５０の軸方向両端それぞれは、第１蒸気入口部４１および混合蒸気出口部４２によって、支持される。
【００２９】
第１蒸気入口部４１は、互いに直径の異なる配管の間に介在して、これらを連結することができる部材である。この第１蒸気入口部４１は、一方の側（図１における左側）に、第１蒸気が流通する第１蒸気流通配管４が接続されて、反対側（図１における右側）に主流配管２０および内管５０それぞれの上流側の端部が接続される。
【００３０】
また、この第１蒸気入口部４１は、半径方向間隙５５を上流側から閉止する。すなわち、第１蒸気入口部４１は、第１蒸気流通配管４を流れる第１蒸気を、半径方向間隙５５に流入させずに、内管５０にのみ流入するように構成される。
【００３１】
混合蒸気出口部４２は、第１蒸気入口部４１と同じ形状で、主流配管２０の下流側の端部（図１における右方端部）に取り付けられる。
【００３２】
流動抵抗体６０は、３枚のラビリンスフィン、すなわち、第１ラビリンスフィン６１、第２ラビリンスフィン６２および第３ラビリンスフィン６３により構成されている。
【００３３】
第１〜第３ラビリンスフィン６１〜６３それぞれは、周方向に延びてなる。これらの第１〜第３ラビリンスフィン６１〜６３それぞれは、連結部２１よりも上流側、すなわち上流部２２に互いに軸方向間隔をあけて配置され、下流側から上流側に向かって第１ラビリンスフィン６１、第２ラビリンスフィン６２、第３ラビリンスフィン６３の順に配列される。
【００３４】
第１ラビリンスフィン６１は、内管５０の外周面に取り付けられて、当該外周面の全周を取り囲む。この第１ラビリンスフィン６１は、内管５０の半径方向および周方向に広がる面が形成された円環板（穴あき円板状）で、半径方向外側の端部が主流配管２０の内面に互いに第１ラビリンス間隙６１ａを保つように配置される（図２）。当該第１ラビリンス間隙６１ａには、第２蒸気が流通する。当該面は、半径方向間隙５５内を流れる第２蒸気の主流路配管２０の長手方向の流動の一部を阻害する機能を備えている。
【００３５】
第２および第３ラビリンスフィン６２、６３それぞれは、第１ラビリンスフィン６１と同様の形状で、主流配管２０の内周面に取り付けられている。また、第２および第３ラビリンスフィン６２、６３それぞれの半径方向外側の端部は、主流配管２０の内面に互いに第２および第３ラビリンス間隙６２ａ、６３ａを保つように配置される。
【００３６】
上述の第１〜第３ラビリンス間隙６１ａ〜６３ａの半径方向距離は、半径方向間隙５５の半径方向距離に比べ、小さい。第１〜第３ラビリンス間隙６１ａ〜６３ａの半径方向距離によって、半径方向間隙５５を流れる蒸気の流速の減速度合いを調整することができる。また、必要に応じて、ラビリンスフィンの枚数を増減させてもよい。
【００３７】
続いて、本実施形態の作用について説明する。本実施形態の流体混合装置１０（図１）の作用を説明する前に、比較例の流体混合装置（以下、比較用流体混合装置１０ａと呼ぶ。）を、図４および図５を用いて説明する。ここで、比較例流体混合装置１０ａは、流動抵抗体６０、すなわち、第１〜第３ラビリンスフィン６１〜６３が取り付けられていないものである。
【００３８】
以下に、比較例流体混合装置１０ａ（図４）における第１蒸気および第２蒸気の流れについて説明する。
【００３９】
第１蒸気発生装置１で生成された第１蒸気は、第１蒸気流通配管４を流れた後に、第１蒸気入口部４１に流入される。第１入口部に流入された第１蒸気は、主流配管２０内の内管５０に流れ込む。当該第１蒸気は、内管５０の内部を混合蒸気出口部４２に向かって流通する。
【００４０】
一方、第２蒸気発生装置２で生成された第２蒸気は、第２蒸気流通配管５を流れた後に、支流配管３０内の支流路３０ａに流れ込み、連結部２１に向かって支流路３０ａを流れる。
【００４１】
支流路３０ａを流れる第２蒸気の一部は、連結部２１付近に形成された貫通穴５１を流通して、内管５０の内部で主流路２０ａに流れ込む。第１および第２蒸気は、当該主流路２０ａで混合蒸気となって、主流路２０ａを流通する。
【００４２】
また、当該第２蒸気の一部は、半径方向間隙５５内を、第１蒸気入口部４１の方に向かって、すなわち上流側に向かって流れる。このときの第２蒸気は、内管５０を流れる第１蒸気（混合蒸気）と熱交換されるため、温度が上昇する。第１蒸気入口部４１に到達した第２蒸気は、第１蒸気入口部４１付近にある貫通穴５１を通って主流路２０ａに流れ込む。
【００４３】
また、当該第２蒸気の一部は、半径方向間隙５５を、混合蒸気出口部４２の方に向かって、すなわち下流側に向かって流れる。このときの第２蒸気は、内管５０を流れる混合蒸気と熱交換されるため、温度が上昇する。混合蒸気出口部４２に到達した第２蒸気は、混合蒸気出口部４２付近にある貫通穴５１を通って主流路２０ａに流れ込む。
【００４４】
また、上流部２２および下流部２３の半径方向間隙５５を流れる第２蒸気の一部は、貫通穴５１を通って内管５０に流入し、主流路２０ａ内を流れる混合蒸気に混合される。
【００４５】
次に、比較例の温度特性について説明する。図５は、図４に示す各ポイントＰｒ１〜Ｐｒ７の７箇所における温度を示している。ここで、各ポイントの位置は、以下の通りである。
【００４６】
Ｐｒ１は、第１蒸気入口部４１の軸中心の位置である。Ｐｒ２は、第１蒸気入口部４１の壁内部である。Ｐｒ３は、第１蒸気入口部４１の壁内部で、Ｐｒ２よりも下流側の位置である。図４では、Ｐｒ１〜Ｐｒ３までを、１本の仮想的な曲破線（Ｌｒ１）で示している。
【００４７】
Ｐｒ４は、支流路３０ａ内のほぼ軸中心の位置である。Ｐｒ５は、支流路３０ａと主流路２０ａとが合流する領域の上流側の位置である。Ｐｒ６は、半径方向間隙５５内で、連結部２１と第１蒸気入口部４１とのほぼ中間の位置である。Ｐｒ７は、第１蒸気入口部４１の半径方向間隙５５側の端面である。図４では、Ｐｒ４〜Ｐｒ７までを、１本の仮想的な曲破線（Ｌｒ２）で示している。
【００４８】
ここで、図４のＬｒ１およびＬｒ２と、図５の横軸上のＰｒ１〜Ｐｒ７と、の対応関係について説明する。
【００４９】
Ｐｒ１およびＰｒ２に係る図５の横軸の位置は、同じである。図４に係るＬｒ１のＰｒ２からＰｒ３までに相当する部分が、図５の横軸上のＰｒ１、Ｐｒ２からＰｒ３までの部分に相当する。すなわち、図５は、図４で曲線的に示しているＬｒ１を、直線状に置き換えて示している。
【００５０】
また、図４におけるＰｒ４〜Ｐｒ７は、図５の横軸のＰｒ４〜Ｐｒ７に示す部分に相当する。ここで、図５は、図４で曲線的（Ｌ字状）に示しているＬｒ２を、直線状に置き換えて示している。
【００５１】
以下に、Ｐｒ１〜Ｐｒ７における温度特性について説明する。
【００５２】
Ｐｒ１における温度Ｔｒ１は、第１蒸気の温度（Ｔｓ１）とほぼ同じ温度である。Ｐｒ２における温度Ｔｒ２は、Ｔｒ１よりも少し低温になる。Ｐｒ３における温度Ｔｒ３は、Ｔｒ２よりも低温である。
【００５３】
一方、Ｐｒ４における温度Ｔｒ４は、第２蒸気の温度（Ｔｓ２）とほぼ同じ温度になる。Ｐｒ５の周辺では、ほとんどが第２蒸気であるため、Ｐｒ５における温度Ｔｒ５は、Ｔｒ４とほぼ同じである。Ｐｒ６における温度Ｔｒ６は、第２蒸気が第１蒸気と熱交換されるため、Ｔｒ５よりも高温になる。Ｐｒ７の温度Ｔｒ７は、Ｐｒ６よりも当該熱交換が促進されるため、Ｔｒ５よりもさらに高温になる。
【００５４】
ここで、Ｌｒ１の下流側の端部Ｐｒ３における温度Ｔｒ３と、Ｌｒ２の上流側の端部Ｐｒ７における温度Ｔｒ７との間には、温度差ΔＴｒが生じる。この温度差ΔＴｒにより、第１蒸気入口部４１に局所的に熱応力が発生する。この温度差ΔＴｒが大きくなると、当該熱応力も大きくなる。
【００５５】
続いて、本実施形態の流体混合装置１０（図１）における第１および第２蒸気の流れについて説明する。
【００５６】
第１蒸気発生装置１で生成された第１蒸気は、第１蒸気流通配管４を流れた後に、第１蒸気入口部４１に流入される。第１入口部に流入された第１蒸気は、主流配管２０内の内管５０に流れ込む。当該第１蒸気は、内管５０の内部を混合蒸気出口部４２に向かって流通する。当該第１蒸気の流れは、上述した比較例（図４）と同様に流れる。
【００５７】
第２蒸気は、第２蒸気発生装置２で生成されて、第２蒸気流通配管５を流れた後に、支流配管３０内の支流路３０ａに流れ込む。支流路３０ａを流れる第２蒸気の一部は、連結部２１付近に形成された貫通穴５１を流通して、内管５０の内部の主流路２０ａに流れ込む。ここまでの第２蒸気の流れは、比較例（図４）と同様である。
【００５８】
一方、支流路３０ａを流れる第２蒸気の一部は、半径方向間隙５５を上流側に向かって流通する。半径方向間隙５５内を流れる第２蒸気は、先ず、第１ラビリンスフィン６１と主流配管２０の内周面との間に形成された第１ラビリンス間隙６１ａを流通する。当該第１ラビリンス間隙６１ａは、半径方向間隙５５に対して半径方向距離が小さいため、第１ラビリンス間隙６１ａを通過した後の第２蒸気の流速は、通過前の流速よりも小さくなる。ここで、流速の方向は、主流配管２０の長手方向に沿って上流に向かう方向である。
【００５９】
第１ラビリンス間隙６１ａを通り抜けた第２蒸気は、第２ラビリンスフィン６２と主流配管２０の内周面との間に形成された第２ラビリンス間隙６２ａを流通する。当該第２ラビリンス間隙６２ａを通過した後の第２蒸気の流速は、通過前よりも小さくなる。
【００６０】
同様に、第２ラビリンス間隙６２ａを通り抜けた第２蒸気は、第３ラビリンスフィン６３と主流配管２０の内周面との間に形成された第３ラビリンス間隙６３ａを流通する。当該第３ラビリンス間隙６３ａを通過した後の第２蒸気の流速は、さらに小さくなる。
【００６１】
第１〜第３ラビリンスフィン６１〜６３それぞれによって流速を小さくされた第２蒸気は、第１蒸気入口部４１に到達して、貫通穴５１を通って内管５０の内部の主流路２０ａに流れる。
【００６２】
第１〜第３ラビリンス間隙６１ａ〜６３ａを含む半径方向間隙５５を流通する第２蒸気は、流通過程で、主に第１蒸気と熱交換されるため、除々に加温される。このため、第１蒸気入口部４１に到達するときには、比較例（図４および図５）で説明したときの第２蒸気の温度よりも、高温になっている。
【００６３】
また、当該第２蒸気の一部は、半径方向間隙５５を、混合蒸気出口部４２の方に向かって、下流部２３を流れる。このときの第２蒸気は、内管５０を流れる混合蒸気と熱交換されるため、温度が上昇する。混合蒸気出口部４２に到達した第２蒸気は、混合蒸気出口部４２付近にある貫通穴５１を通って主流路２０ａに流れ込む。
【００６４】
また、上流部２２および下流部２３の半径方向間隙５５を流れる第２蒸気の一部は、貫通穴５１を通って内管５０に流入し、主流路２０ａを流れる混合蒸気に混合される。
【００６５】
このときの温度特性について、上述した比較例と比べながら、図１、図３および図５を用いて説明する。
【００６６】
Ｐ１は、第１蒸気入口部４１の軸中心の位置である。Ｐ２は、第１蒸気入口部４１の壁内部である。Ｐ３は、第１蒸気入口部４１の壁内部で、Ｐ２よりも下流側の位置である。図１では、Ｐ１〜Ｐ３までを、１本の仮想的な曲破線（Ｌ１）で示している。
【００６７】
Ｐ４は、支流路３０ａ内のほぼ軸中心の位置である。Ｐ５は、支流路３０ａと主流路２０ａとが合流する領域の上流側の位置である。Ｐ６は、半径方向間隙５５内で、第３ラビリンスフィン６３よりも上流側の位置である。なお、このＰ６は、図４におけるＰｒ６の位置とほぼ同じ位置で、連結部２１と第１蒸気入口部４１とのほぼ中間の位置である。Ｐ７は、第１蒸気入口部４１の半径方向間隙５５側の端面である。図１では、Ｐ３〜Ｐ７までを、１本の仮想的な曲破線（Ｌ２）で示している。
【００６８】
ここで、図１のＬ１およびＬ２と、図３の横軸上のＰ１〜Ｐ７と、の対応関係について説明する。
【００６９】
Ｐ１およびＰ２に係る図３の横軸の位置は、同じである。図３におけるＬ１のＰ２からＰ３までに相当する部分が、図３の横軸上のＰ１、Ｐ２からＰ３までに相当する。すなわち、図３は、図１で曲線的に示しているＬ１を、直線状に置き換えて示している。図１におけるＰ４〜Ｐ７は、図３の横軸のＰ４〜Ｐ７に示す部分に相当する。
【００７０】
以下に、図１に係るＰ１〜Ｐ７における温度特性について説明する。
【００７１】
Ｐ１における温度Ｔ１は、第１蒸気の温度（Ｔｓ１）とほぼ同じ温度である。Ｐ２における温度Ｔ２は、Ｔ１よりも少し低温になる。これは、第１蒸気入口部４１が外気により冷却されるためである。Ｐ３における温度Ｔ３は、Ｔ２よりも低温である。
【００７２】
一方、Ｐ４における温度Ｔ４は、第２蒸気の温度（Ｔｓ２）とほぼ同じ温度になる。Ｐ５の周辺は、ほとんどが第２蒸気であるため、Ｐ５における温度Ｔ５は、Ｔ４とほぼ同じである。Ｐ６における温度Ｔ６は、第２蒸気が第１蒸気と熱交換されるため、Ｔ５よりも高温になる。Ｐ７の温度Ｔ７は、Ｐ６よりも当該熱交換が促進されるため、Ｔ６よりもさらに高温になる。
【００７３】
ここで、Ｌ１の下流側の端部Ｐ３における温度Ｔ３と、Ｌ２の上流側の端部Ｐ７における温度Ｔ７との間に生じる温度差ΔＴは、図５におけるΔＴrよりも小さくなる。これは、第２蒸気が、第１〜第３ラビリンスフィン６１〜６３がないとき（図４）よりも高温になった状態で、第１蒸気入口部４１に到達するためである。上述したように、第２蒸気は、上流部２２の半径方向間隙５５を流通している過程で、第１〜第３ラビリンスフィン６１〜６３によって流速が小さくなる。このため、第１蒸気入口部４１に到達するまでに、第１蒸気等との熱交換が促進されるため、より高温になる。
【００７４】
以上の説明からわかるように本実施形態によれば、第１蒸気入口部４１で局所的に発生する熱応力が抑制可能になり、より安定して第１蒸気および第２蒸気を混合することが可能になる。
【００７５】
［第２の実施形態］
第２の実施形態について、図７〜図１０を用いて説明する。図７は、本実施形態の流体混合装置１０の正断面図である。図８は、図７の混合蒸気出口部４２の温度特性および半径方向間隙５５内の温度特性を示すグラフである。
【００７６】
図９は、図７の第４〜第６ラビリンスフィン６４〜６６のない比較用流体混合装置１０ａの正断面図で、第２蒸気が下流側に流れる途中の通過ポイントを示している。図１０は、図９の混合蒸気出口部４２の温度特性および半径方向間隙５５内の温度特性を示すグラフである。
【００７７】
本実施形態は、第１の実施形態（図１〜図６）の変形例であって、第１の実施形態と同一部分または類似部分には、同一符号を付して、重複説明を省略する。また、本実施形態の流体混合装置１０は、第１の実施形態で説明した蒸気タービンプラント（図６）に用いるものである。
【００７８】
本実施形態の流動抵抗体６０は、第１の実施形態で説明した第１〜第３ラビリンスフィン６１〜６３（図１）の他に、第４ラビリンスフィン６４、第５ラビリンスフィン６５および第６ラビリンスフィン６６を有する。
【００７９】
第４〜第６ラビリンスフィン６４〜６６は、連結部２１よりも下流側（図７における右方）に互いに軸方向間隔をあけて配置され、上流側から下流側に向かって第４ラビリンスフィン６４、第５ラビリンスフィン６５、第６ラビリンスフィン６６の順に配列される。
【００８０】
第４ラビリンスフィン６４は、第１ラビリンスフィン６１と同様の形状で、当該外周面の全周を取り囲みながら、周方向に延びて、半径方向外側の端部が主流配管２０の内面に互いに第４ラビリンス間隙６４ａを保つように、取り付けられる。
【００８１】
第５および第６ラビリンスフィン６５、６６それぞれは、第１ラビリンスフィン６１と同様の形状で、主流配管２０の内周面に取り付けられている。また、第５および第６ラビリンスフィン６５、６６それぞれの半径方向外側の端部は、主流配管２０の内面に互いに第５および第６ラビリンス間隙６５ａ、６６ａを保つように配置される。
【００８２】
以下に、本実施形態の比較例として、第１の実施形態（図１）等と同様に、第４〜第６ラビリンスフィン６４〜６６がない比較用流体混合装置１０ａ（図９）における第２蒸気の流れについて説明する。なお、第１蒸気の流れは、第１の実施形態（図１）と同様である。
【００８３】
支流配管３０内の支流路３０ａを流れる第２蒸気の一部は、半径方向間隙５５を、混合蒸気出口部４２の方に向かって、すなわち下流側に向かって流れる。このときの第２蒸気は、内管５０を流れる混合蒸気と熱交換されるため、温度が上昇する。混合蒸気出口部４２に到達した第２蒸気は、混合蒸気出口部４２付近にある貫通穴５１を通って主流路２０ａに流れ込む。
【００８４】
また、半径方向間隙５５を下流側に流れる第２蒸気の一部は、貫通穴５１を通って内管５０の主流路２０ａに流入して、主流路２０ａを流れる混合蒸気に混合される。
【００８５】
次に、比較例の温度特性について、図９および図１０を用いて説明する。図１０は、図９に示す各ポイントＰｒ１１〜Ｐｒ１７の７箇所における温度を示している。ここで、各ポイントの位置は、以下の通りである。
【００８６】
Ｐｒ１１は、混合蒸気出口部４２の軸中心の位置である。Ｐｒ１２は、混合蒸気出口部４２の壁内部である。Ｐｒ１３は、混合蒸気出口部４２の壁内部で、Ｐｒ１２よりも上流側の位置である。図１０では、Ｐｒ１１〜Ｐｒ１３までを、１本の仮想的な曲線（Ｌｒ１１）で示している。
【００８７】
Ｐｒ１４は、支流路３０ａ内のほぼ軸中心の位置である。Ｐｒ１５は、支流路３０ａと主流路２０ａとが合流する領域の下流側の位置である。Ｐｒ１６は、半径方向間隙５５内で、連結部２１と混合蒸気出口部４２とのほぼ中間の位置である。Ｐｒ１７は、混合蒸気出口部４２の半径方向間隙５５側の端面である。図１０では、Ｐｒ１４〜Ｐｒ１７までを、１本の仮想的な曲線（Ｌｒ１２）で示している。
【００８８】
ここで、図９のＬｒ１およびＬｒ２と、図１０の横軸上のＰｒ１１〜Ｐｒ１７と、の対応関係は、第１の実施形態で説明した図１および図３の関係とほぼ同じである。以下に、Ｐｒ１１〜Ｐｒ１７における温度特性について説明する。
【００８９】
Ｐｒ１１における温度Ｔｒ１１は、混合蒸気の温度（Ｔｓ３）とほぼ同じ温度である。Ｐｒ１２における温度Ｔｒ１２は、Ｔｒ１１よりも少し低温になる。Ｐｒ１３における温度Ｔｒ１３は、Ｔｒ１２よりも低温である。
【００９０】
一方、Ｐｒ１４における温度Ｔｒ１４は、第２蒸気の温度（Ｔｓ２）とほぼ同じ温度になる。Ｐｒ１５の周辺は、ほとんどが第２蒸気であるため、Ｐｒ１５における温度Ｔｒ１５は、Ｔｒ１４とほぼ同じである。Ｐｒ１６における温度Ｔｒ１６は、第２蒸気が混合蒸気と熱交換されるため、Ｔｒ１５よりも高温になる。Ｐｒ１７の温度Ｔｒ１７は、Ｐｒ１６よりも当該熱交換が促進されるため、Ｔｒ１５よりも少し高温になる。
【００９１】
下流部２３では、第１蒸気および第２蒸気が互いに混合されて、第１蒸気よりも低温の混合蒸気が流れている。このため、下流部２３の半径方向間隙５５を流れる第２蒸気の加温する度合いは、上流部２２に比べて小さい。
【００９２】
しかし、Ｌｒ１１の下流側の端部Ｐｒ１３における温度Ｔｒ１３と、Ｌｒ１２の下流側の端部Ｐｒ１７における温度Ｔｒ１７との間には、第１の実施形態で説明した第１蒸気入口部４１と同様に、温度差ΔＴｒ１が生じる。この温度差ΔＴｒ１により、混合蒸気出口部４２に局所的に熱応力が発生する。この温度差ΔＴｒ１が大きくなると、当該熱応力も大きくなる。
【００９３】
続いて、本実施形態の流体混合装置１０（図７）における第２蒸気の流れについて説明する。
【００９４】
一方、支流路３０ａを流れる第２蒸気は、連結部２１、上流部２２の半径方向間隙５５、および下流部２３の半径方向間隙５５に流れ込む。
【００９５】
上流部２２の半径方向間隙５５と、連結部２１と、に流れ込む第２蒸気は、第１の実施形態と同様に流れる。
【００９６】
一方、下流部２３の半径方向間隙５５を流れる第２蒸気は、先ず、第４ラビリンスフィン６４と主流配管２０の内周面との間に形成された第４ラビリンス間隙６４ａを流通する。当該第４ラビリンス間隙６４ａは、半径方向間隙５５に対して半径方向距離が小さいため、第２蒸気が下流側に流れる流速が小さくなる。
【００９７】
第４ラビリンス間隙６４ａを通り抜けた第２蒸気は、第５ラビリンスフィン６５と主流配管２０の内周面との間に形成された第５ラビリンス間隙６５ａを流通する。このとき、第２蒸気の流速はさらに小さくなる。同様に、第５ラビリンス間隙６５ａを通り抜けた第２蒸気は、第６ラビリンスフィン６６と主流配管２０の内周面との間に形成された第６ラビリンス間隙６６ａを流通し、流速がさらに小さくなる。
【００９８】
第４〜第６ラビリンスフィン６４〜６６それぞれによって流速を小さくされた第２蒸気は、混合蒸気出口部４２に到達して、貫通穴５１を通って内管５０の内部に流れる。
【００９９】
第４〜第６ラビリンス間隙６４ａ〜６６ａを含む半径方向間隙５５を流通する第２蒸気は、流通過程で、混合蒸気と熱交換されるため、除々に高温になる。このため、混合蒸気出口部４２に到達するときには、比較例（図９および図１０）で説明したときの第２蒸気の温度よりも、高温になっている。
【０１００】
このときの温度特性について、上述した比較例と比べながら、図７、図８および図１０を用いて説明する。
【０１０１】
Ｐ１１は、混合蒸気出口部４２の軸中心の位置である。Ｐ１２は、混合蒸気出口部４２の壁内部である。Ｐ１３は、混合蒸気出口部４２の壁内部で、Ｐ１２よりも上流側の位置である。図７では、Ｐ１１〜Ｐ１３までを、１本の仮想的な曲破線（Ｌ１１）で示している。
【０１０２】
Ｐ１４は、支流路３０ａ内のほぼ軸中心の位置である。Ｐ１５は、支流路３０ａと主流路２０ａとが合流する領域の下流側の位置である。Ｐ１６は、半径方向間隙５５内で、第６ラビリンスフィン６６よりも下流側の位置である。なお、このＰ１６は、図９におけるＰｒ６の位置とほぼ同じ位置で、連結部２１と混合蒸気出口部４２とのほぼ中間の位置である。Ｐ１７は、混合蒸気出口部４２の半径方向間隙５５側の端面である。図８では、Ｐ１４〜Ｐ１７までを、１本の仮想的な曲破線（Ｌ１２）で示している。
【０１０３】
図７のＬ１１およびＬ１２と、図８の横軸上のＰ１１〜Ｐ１７と、の対応関係は、第１の実施形態で説明した図１および図３と同様である。以下に、図７に係るＰ１１〜Ｐ１７における温度特性について説明する。
【０１０４】
Ｐ１１における温度Ｔ１１は、混合蒸気の温度（Ｔｓ３）とほぼ同じ温度である。Ｐ１２における温度Ｔ１２は、Ｔ１１よりも少し低温になる。Ｐ１３における温度Ｔ１３は、Ｔ１２よりも低温である。
【０１０５】
一方、Ｐ１４における温度Ｔ１４は、第２蒸気の温度（Ｔｓ２）とほぼ同じ温度になる。Ｐ１５の周辺は、ほとんどが第２蒸気であるため、Ｐ１５における温度Ｔ１５は、Ｔ１４とほぼ同じである。Ｐ１６における温度Ｔ１６は、第２蒸気が混合蒸気と熱交換されるため、Ｔ１５よりも高温になる。Ｐ１７の温度Ｔ１７は、Ｐ１６よりも当該熱交換が促進されるため、Ｔ１６よりもさらに高温になる。
【０１０６】
ここで、Ｌ１１の下流側の端部Ｐ１３における温度Ｔ１３と、Ｌ１２の下流側の端部Ｐ１７における温度Ｔ１７との間に生じる温度差ΔＴ１は、図１０におけるΔＴｒ１よりも小さくなる。これは、第４〜第６ラビリンスフィン６４〜６６がない状態（図９）よりも高温になった状態で、混合蒸気出口部４２に到達するためである。上述したように、第２蒸気は、半径方向間隙５５を下流側（図１の右方）に流通している過程で、第４〜第６ラビリンスフィン６４〜６６によって流速が小さくされる。このため、混合蒸気出口部４２に到達するまでに、混合蒸気等との熱交換が促進されるため、より高温になる。
【０１０７】
以上の説明からわかるように本実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、第１蒸気入口部４１で局所的に発生する熱応力が抑制可能になると共に、混合蒸気出口部４２で局所的に発生する応力を抑制することが可能になる。
【０１０８】
［第３の実施形態］
第３の実施形態について、図１１を用いて説明する。図１１は、本実施形態の流体混合装置１０の部分正断面図である。なお、本実施形態は、第１の実施形態（図１〜図６）の変形例であって、第１の実施形態と同一部分または類似部分には、同一符号を付して、重複説明を省略する。また、本実施形態の流体混合装置１０は、第１の実施形態で説明した蒸気タービンプラント（図６）に用いるものである。
【０１０９】
本実施形態の第１および第３ラビリンスフィン６１、６３は、第１の実施形態（図１）と同様に、内管５０の外周面に取り付けられている。
【０１１０】
第２ラビリンスフィン６２は、主流配管２０の上流部２２の内周面に取り付けられている。第２ラビリンス間隙６２ａは、第２ラビリンスフィン６２の内周側端部と、内管５０の外周面との間に形成される。
【０１１１】
これにより、上流部２２の半径方向間隙５５を流れる第２蒸気に作用する流動抵抗が、第１の実施形態に比べて、大きくなる。このため、第２蒸気の流速を小さくすることが可能である。
【０１１２】
［第４の実施形態］
第４の実施形態について、図１２を用いて説明する。図１２は、本実施形態の流体混合装置１０の正断面図である。なお、本実施形態は、第１の実施形態（図１〜図６）の変形例であって、第１の実施形態と同一部分または類似部分には、同一符号を付して、重複説明を省略する。また、本実施形態の流体混合装置１０は、第１の実施形態で説明した蒸気タービンプラント（図６）に用いるものである。
【０１１３】
本実施形態の第１〜第３ラビリンスフィン６１〜６３は、第１の実施形態（図１）と同様に、内管５０の外周面に取り付けられている。
【０１１４】
本実施形態の内管５０の貫通穴群５３は、各貫通穴列５２それぞれの合計開口面積が、最も上流側（図１２における最も左側）から連結部２１付近に至るまでに、除々に大きくなるように形成されている。
【０１１５】
これにより、第２蒸気が、上流部２２の半径方向間隙５５を流通するときに、上流部２２の主流路２０ａに流入しにくくなる。このため、当該第２蒸気の流れの一部は、上流部２２の半径方向間隙５５内で淀んだ状態になる。このため、本実施形態は、第１の実施形態に比べて、第２蒸気の流速をより小さくすることが可能になる。
【０１１６】
［第５の実施形態］
第５の実施形態について、図１３を用いて説明する。図１３は、本実施形態の流体混合装置１０の正断面図である。なお、本実施形態は、第４の実施形態（図１２）の変形例であって、第４の実施形態と同一部分または類似部分には、同一符号を付して、重複説明を省略する。また、本実施形態の流体混合装置１０は、第１の実施形態で説明した蒸気タービンプラント（図６）に用いるものである。
【０１１７】
本実施形態の内管５０の貫通穴群５３は、連結部２１および下流部２３に対応する位置に形成されている。貫通穴５１を上流部２２に形成しないことにより、上流部２２の半径方向間隙５５内に流入した第２蒸気は、流速が小さくなって淀んだ状態になる。
【０１１８】
これにより、第２蒸気が、第１蒸気入口部４１に到達するまでに加温されて、第１蒸気入口部４１に局所的に発生する熱応力を抑制することが可能になる。
【０１１９】
［第６の実施形態］
第６の実施形態について、図１４を用いて説明する。図１４は、本実施形態の流体混合装置１０の正断面図である。なお、本実施形態は、第５の実施形態（図１３）の変形例であって、第５の実施形態と同一部分または類似部分には、同一符号を付して、重複説明を省略する。また、本実施形態の流体混合装置１０は、第１の実施形態で説明した蒸気タービンプラント（図６）に用いるものである。
【０１２０】
本実施形態の流体混合装置１０の内管５０は、第５の実施形態と同様に、貫通穴群５３が連結部２１および下流部２３に対応する位置に形成されて、上流部２２には形成されていない。さらに、この流体混合装置１０は、ラビリンスフィンを有さない。
【０１２１】
この場合においても、第２蒸気は半径方向間隙５５内で淀むため、第２蒸気の流動が阻害されている。
【０１２２】
したがって、半径方向間隙５５内の第２蒸気は、第１蒸気入口部４１に到達するまでに加温されて、第１蒸気入口部４１に局所的に発生する熱応力を抑制することが可能になる。
【０１２３】
［その他の実施形態］
上記実施形態の説明は、本発明を説明するための例示であって、特許請求の範囲に記載の発明を限定するものではない。また、本発明の各部構成は上記実施形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。
【０１２４】
例えば、第１の実施形態では、第１〜第３ラビリンスフィン６１〜６３は、全て主流配管２０の内周に取り付けられているが、これに限らない。第１〜第３ラビリンスフィン６１〜６３を、全て、内管５０の外周面に取り付けてもよい。
【０１２５】
また、下流部２３における内管５０の貫通穴群５３は、第４の実施形態と同様に、各貫通穴列５２の合計開口面積が、下流側から連結部２１に至るにしたがって、除々に大きくなるように形成してもよい。また、第５の実施形態と同様に、下流部２３に貫通穴５１を形成しなくてもよい。
【０１２６】
また、第１の実施形態では、流動抵抗体６０を３枚のラビリンスフィンで構成しているが、これに限らない。３枚未満、または４枚以上のラビリンスフィンで構成してもよい。同様に、第２の実施形態で、下流側に配置する流動抵抗体６０を、３枚未満、または４枚以上のラビリンスフィンで構成してもよい。
【符号の説明】
【０１２７】
１…第１蒸気発生装置、２…第２蒸気発生装置、３…蒸気タービン装置、４…第１蒸気流通配管、５…第２蒸気流通配管、６…混合蒸気流通配管、１０…流体混合装置、１０ａ…比較用流体混合装置、２０…主流配管、２０ａ…主流路、２１…連結部、２２…上流部、２３…下流部、３０…支流配管、３０ａ…支流路、４１…第１蒸気入口部、４２…混合蒸気出口部、５０…内管、５１…貫通穴、５２…貫通穴列、５３…貫通穴群、５５…半径方向間隙、６０…流動抵抗体、６１…第１ラビリンスフィン、６１ａ…第１ラビリンス間隙、６２…第２ラビリンスフィン、６２ａ…第２ラビリンス間隙、６３…第３ラビリンスフィン、６３ａ…第３ラビリンス間隙、６４…第４ラビリンスフィン、６４ａ…第４ラビリンス間隙、６５…第５ラビリンスフィン、６５ａ…第５ラビリンス間隙、６６…第６ラビリンスフィン、６６ａ…第６ラビリンス間隙
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、互いに温度の異なる２種類の流体を混合させる流体混合装置およびこれを用いた蒸気タービンプラントに関する。
【背景技術】
【０００２】
発電プラントや化学プラントでは、プラントの機能を果たすためにプラントの配管内を流れる蒸気等の流体を所定の温度に制御する必要がある。例えば、プロセス中の蒸気温度を所定の温度にするために、高温蒸気を低温蒸気で減温する場合、または、低温蒸気を高温蒸気で加温する場合に、互いに温度の異なる２種類の流体を混合可能な流体混合装置が用いられている。
【０００３】
流体混合装置には、直線状の主流配管に支流配管を垂直に連結させたいわゆるＴ字形状の混合継手がある。この場合、温度の異なる２種の流体が混じ合う部分、すなわち、主流配管および支流配管が連結される連結部は、当該２種類の流体の温度差に起因して局部的に高い熱応力が発生する。また、当該連結部では、２種類の流体が混合されてなる混合流体の温度が、不均一になることがある。
【０００４】
この問題を解決する方法として、主流配管と支流配管とが連結される連結部内の流路に、外周に貫通穴が形成された内管が配置されるものが知られている（特許文献１）。これにより、当該連結部における熱応力の低減が図られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１５６０４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した例では、内部を流れる流体の圧力が高いときや流体温度が高くなるときに強度を保つため、当該継手の肉厚を厚くする必要がある。この例では、高温の過熱蒸気の入口となるレジューシングピースが、各流体の境界面となる。当該レジューシングピースは、温度差のある各流体が表裏に接するため、肉厚を厚くする必要がある。この肉厚の厚い部分は、局所的に大きな温度差（ΔＴ）が生じるため、大きな熱応力が発生する。この熱応力は構造強度および製品寿命等の機械性能上、不利になることがある。また、レジューシングピースを肉厚にするため、設計上の自由度も低下することがある。
【０００７】
本発明の実施形態は上記課題を解決するためのものであり、その目的は、混合流体装置に局所的に発生する熱応力を低減させて、安定して流体を混合できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明に係る流体混合装置は、第１流体と、この第１流体よりも低温の第２流体と、が流入し、前記第１流体および第２流体が互いに混合されてなる混合流体を排出可能な流体混合装置において、前記第１流体が一方向に流通可能な主流路が内部に形成された主流配管と、前記主流配管の外周側面に連結されて、前記第２流体を前記主流路に合流させる支流路が形成された支流配管と、外周面に前記第２流体を流通させる複数の貫通穴が形成されるとともに、当該外周面が前記主流配管の内周面と互いに半径方向間隙を保ち、かつ前記主流配管内に前記主流路の流れ方向に沿って延びるように配置された内管と、少なくとも前記支流配管の前記主流配管の連結部よりも上流側の前記半径方向間隙に配置されて、前記主流配管内の半径方向間隙の長手方向の流れの一部を阻害可能に構成された流動抵抗体と、を有することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る流体混合装置は、第１流体と、この第１流体よりも低温の第２流体と、が流入し、前記第１流体および第２流体が互いに混合されてなる混合流体を排出可能な流体混合装置において、前記第１流体が一方向に流通可能な主流路が内部に形成された主流配管と、前記主流配管の外周側面に連結されて、前記第２流体を前記主流路に合流する支流路が形成された支流配管と、外周面に前記第２流体を流通させる複数の貫通穴が形成されるとともに、当該外周面が前記主流配管の内周面と互いに半径方向間隙を保ち、かつ前記主流路の流れ方向に沿って延びるように配置された内管と、を有し、前記貫通穴が周方向に沿って複数配列されて１つの貫通穴列を構成するとともに前記貫通穴列が流れ方向に沿って配列され、前記支流配管の前期主流配管への連結部にある前記貫通穴列の合計開口面積は、前記連結部よりも上流側にある前記貫通穴列の合計開口面積よりも大きくなるように形成されていること、を特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る蒸気タービンプラントは、第１蒸気を発生させる第１蒸気発生装置と、この第１蒸気よりも低温の第２蒸気を発生させる第２蒸気発生装置と、前記第１蒸気および第２蒸気を互いに混合させてなる混合蒸気を排出可能な混合装置と、前記混合蒸気の少なくとも一部が流入可能なタービン装置と、を有する蒸気タービンプラントにおいて、前記混合装置は、前記第１蒸気が一方向に流通可能な主流路が内部に形成された主流配管と、前記主流配管の外周側面に連結されて、前記第２蒸気を前記主流路に合流させる支流路が形成された支流配管と、外周面に前記第２蒸気を流通させる複数の貫通穴が形成されるとともに、当該外周面が前記主流配管の内周面と互いに半径方向隙間を保ち、かつ前記主流配管内に前記主流路の流れ方向に沿って延びるように配置された内管と、少なくとも前記支流配管の前記主流配管への連結部よりも上流側の前記半径方向間隙に配置されて、前記主流配管内の半径方向間隙の長手方向の流れの一部を阻害可能に構成された流動抵抗体と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、混合流体装置に局所的に発生する熱応力を抑制し、安定して流体を混合できるようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る第１の実施形態の流体混合装置の正断面図である。
【図２】図１のII部の拡大正断面図である。
【図３】図１の第１蒸気入口部の温度特性および半径方向間隙内の温度特性を示すグラフである。
【図４】図１の第１〜第３ラビリンスフィンのない流体混合装置の正断面図である。
【図５】図４の第１蒸気入口部の温度特性および半径方向間隙内の温度特性を示すグラフである。
【図６】図１の流体混合装置が配置された蒸気タービンプラントの一部を示す部分系統図である。
【図７】本発明に係る第２の実施形態の流体混合装置の正断面図である。
【図８】図７の混合蒸気出口部の温度特性および半径方向間隙内の温度特性を示すグラフである。
【図９】図７の第４〜第６ラビリンスフィンのない流体混合装置の正断面図で、第２蒸気が下流側に流れる途中の通過ポイントを示している。
【図１０】図９の混合蒸気出口部の温度特性および半径方向間隙内の温度特性を示すグラフである。
【図１１】本発明に係る第３の実施形態の流体混合装置の部分正断面図である。
【図１２】本発明に係る第４の実施形態の流体混合装置の正断面図である。
【図１３】本発明に係る第５の実施形態の流体混合装置の正断面図である。
【図１４】本発明に係る第６の実施形態の流体混合装置の正断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照して説明する。ここで、互いに同一または類似の部分には共通の符号を付して、重複説明は省略する。
【００１４】
［第１の実施形態］
第１の実施形態について、図１〜図６を用いて説明する。図１は、本実施形態の流体混合装置１０の正断面図である。図２は、図１のII部の拡大正断面図である。図３は、図１の第１蒸気入口部４１の温度特性および半径方向間隙５５内の温度特性を示すグラフである。
【００１５】
図４は、図１の第１〜第３ラビリンスフィン６１〜６３のない比較用流体混合装置１０ａの正断面図である。図５は、図４の第１蒸気入口部４１の温度特性および半径方向間隙５５内の温度特性を示すグラフである。図６は、図１の流体混合装置１０が配置された蒸気タービンプラントの一部を示す部分系統図である。
【００１６】
先ず、本実施形態の流体混合装置１０の構成について説明する。
【００１７】
この流体混合装置１０は、蒸気タービンプラントに配置される（図６）。当該蒸気タービンプラントは、第１蒸気を発生させる第１蒸気発生装置１と、この第１蒸気よりも低温の第２蒸気を発生させる第２蒸気発生装置２と、第１蒸気および第２蒸気が混合された混合蒸気を流入可能な蒸気タービン装置３と、を有する。
【００１８】
流体混合装置１０は、内部に第１蒸気および第２蒸気が流入された後に、これらを混合して混合流体を生成させて、当該混合蒸気を外部に排出する装置である。当該流体混合装置１０で生成された混合蒸気は、混合蒸気流通配管６等を経て蒸気タービン装置３に供給される（図６）。
【００１９】
なお、この流体混合装置１０は、本実施形態では、２種類の蒸気を流通させているが、これに限らない。第２蒸気に替えて水等の液状の流体を流すことも可能である。
【００２０】
この流体混合装置１０は、主流配管２０と、この主流配管２０の外周に連結される支流配管３０と、主流配管２０の一方の端部に連結される第１蒸気入口部４１と、第１蒸気入口部４１がある側の反対側に連結される混合蒸気出口部４２と、主流配管２０内に配置される内管５０と、流動抵抗体６０と、を有する。
【００２１】
主流配管２０は、内部に主流路２０ａが形成されて、直線的に延びた円筒状の配管である。主流路２０ａには、上述した第１蒸気が軸方向に沿って一方向に流れる。図１の例では、図中の左方から右方に向かって流れるように形成されている。この主流配管２０は、長手方向中央の連結部２１と、この連結部２１よりも上流側（図１の左方）の上流部２２、当該連結部２１よりも下流側（図１の右方）の下流部２３で構成される。連結部２１には、支流配管３０が連結される。
【００２２】
ここで、主流配管２０の主流路２０ａ内は、主に第１蒸気が流れている。主流路２０ａに第２蒸気が流れ込んで第１蒸気に第２蒸気と混合されて、混合蒸気が生成される。
【００２３】
支流配管３０は、主流配管２０の連結部２１の外周側面に連結されて、直線的に延びた円筒状の配管である。この支流配管３０の内部には、上述した第２蒸気が流通可能な支流路３０ａが形成されている。支流路３０ａは、連結部２１の内部で主流路２０ａに合流するように形成されている。この支流路３０ａには、第２蒸気が一方向に流れる。図１の例では、上方から下方に向かって流れる。
【００２４】
主流配管２０および支流配管３０は、合わせてＴ字形状の配管である。
【００２５】
内管５０は、直線的に延びる円筒の配管で、外周面に複数の貫通穴５１からなる貫通穴群５３が形成される。この貫通穴群５３は、貫通穴５１が周方向に配列されてなる１つの貫通穴列５２が、内管５０の軸方向に沿って等間隔に配列されて構成される。
【００２６】
当該内管５０は、外周面が主流配管２０の内周面に互いに半径方向間隙５５を保つように、主流配管２０の内部に配置される。このとき、主流配管２０の横断面中心と、当該内管５０の横断面中心が揃うように配置されている。
【００２７】
この内管５０は、主流配管２０内の主流路２０ａに沿って配置される。すなわち、上述した主流路２０ａは、当該内管５０の内部に形成される。
【００２８】
また、この内管５０は、連結部２１を通り抜けるように配置される。内管５０の軸方向両端それぞれは、第１蒸気入口部４１および混合蒸気出口部４２によって、支持される。
【００２９】
第１蒸気入口部４１は、互いに直径の異なる配管の間に介在して、これらを連結することができる部材である。この第１蒸気入口部４１は、一方の側（図１における左側）に、第１蒸気が流通する第１蒸気流通配管４が接続されて、反対側（図１における右側）に主流配管２０および内管５０それぞれの上流側の端部が接続される。
【００３０】
また、この第１蒸気入口部４１は、半径方向間隙５５を上流側から閉止する。すなわち、第１蒸気入口部４１は、第１蒸気流通配管４を流れる第１蒸気を、半径方向間隙５５に流入させずに、内管５０にのみ流入するように構成される。
【００３１】
混合蒸気出口部４２は、第１蒸気入口部４１と同じ形状で、主流配管２０の下流側の端部（図１における右方端部）に取り付けられる。
【００３２】
流動抵抗体６０は、３枚のラビリンスフィン、すなわち、第１ラビリンスフィン６１、第２ラビリンスフィン６２および第３ラビリンスフィン６３により構成されている。
【００３３】
第１〜第３ラビリンスフィン６１〜６３それぞれは、周方向に延びてなる。これらの第１〜第３ラビリンスフィン６１〜６３それぞれは、連結部２１よりも上流側、すなわち上流部２２に互いに軸方向間隔をあけて配置され、下流側から上流側に向かって第１ラビリンスフィン６１、第２ラビリンスフィン６２、第３ラビリンスフィン６３の順に配列される。
【００３４】
第１ラビリンスフィン６１は、内管５０の外周面に取り付けられて、当該外周面の全周を取り囲む。この第１ラビリンスフィン６１は、内管５０の半径方向および周方向に広がる面が形成された円環板（穴あき円板状）で、半径方向外側の端部が主流配管２０の内面に互いに第１ラビリンス間隙６１ａを保つように配置される（図２）。当該第１ラビリンス間隙６１ａには、第２蒸気が流通する。当該面は、半径方向間隙５５内を流れる第２蒸気の主流路配管２０の長手方向の流動の一部を阻害する機能を備えている。
【００３５】
第２および第３ラビリンスフィン６２、６３それぞれは、第１ラビリンスフィン６１と同様の形状で、主流配管２０の内周面に取り付けられている。また、第２および第３ラビリンスフィン６２、６３それぞれの半径方向外側の端部は、主流配管２０の内面に互いに第２および第３ラビリンス間隙６２ａ、６３ａを保つように配置される。
【００３６】
上述の第１〜第３ラビリンス間隙６１ａ〜６３ａの半径方向距離は、半径方向間隙５５の半径方向距離に比べ、小さい。第１〜第３ラビリンス間隙６１ａ〜６３ａの半径方向距離によって、半径方向間隙５５を流れる蒸気の流速の減速度合いを調整することができる。また、必要に応じて、ラビリンスフィンの枚数を増減させてもよい。
【００３７】
続いて、本実施形態の作用について説明する。本実施形態の流体混合装置１０（図１）の作用を説明する前に、比較例の流体混合装置（以下、比較用流体混合装置１０ａと呼ぶ。）を、図４および図５を用いて説明する。ここで、比較例流体混合装置１０ａは、流動抵抗体６０、すなわち、第１〜第３ラビリンスフィン６１〜６３が取り付けられていないものである。
【００３８】
以下に、比較例流体混合装置１０ａ（図４）における第１蒸気および第２蒸気の流れについて説明する。
【００３９】
第１蒸気発生装置１で生成された第１蒸気は、第１蒸気流通配管４を流れた後に、第１蒸気入口部４１に流入される。第１入口部に流入された第１蒸気は、主流配管２０内の内管５０に流れ込む。当該第１蒸気は、内管５０の内部を混合蒸気出口部４２に向かって流通する。
【００４０】
一方、第２蒸気発生装置２で生成された第２蒸気は、第２蒸気流通配管５を流れた後に、支流配管３０内の支流路３０ａに流れ込み、連結部２１に向かって支流路３０ａを流れる。
【００４１】
支流路３０ａを流れる第２蒸気の一部は、連結部２１付近に形成された貫通穴５１を流通して、内管５０の内部で主流路２０ａに流れ込む。第１および第２蒸気は、当該主流路２０ａで混合蒸気となって、主流路２０ａを流通する。
【００４２】
また、当該第２蒸気の一部は、半径方向間隙５５内を、第１蒸気入口部４１の方に向かって、すなわち上流側に向かって流れる。このときの第２蒸気は、内管５０を流れる第１蒸気（混合蒸気）と熱交換されるため、温度が上昇する。第１蒸気入口部４１に到達した第２蒸気は、第１蒸気入口部４１付近にある貫通穴５１を通って主流路２０ａに流れ込む。
【００４３】
また、当該第２蒸気の一部は、半径方向間隙５５を、混合蒸気出口部４２の方に向かって、すなわち下流側に向かって流れる。このときの第２蒸気は、内管５０を流れる混合蒸気と熱交換されるため、温度が上昇する。混合蒸気出口部４２に到達した第２蒸気は、混合蒸気出口部４２付近にある貫通穴５１を通って主流路２０ａに流れ込む。
【００４４】
また、上流部２２および下流部２３の半径方向間隙５５を流れる第２蒸気の一部は、貫通穴５１を通って内管５０に流入し、主流路２０ａ内を流れる混合蒸気に混合される。
【００４５】
次に、比較例の温度特性について説明する。図５は、図４に示す各ポイントＰｒ１〜Ｐｒ７の７箇所における温度を示している。ここで、各ポイントの位置は、以下の通りである。
【００４６】
Ｐｒ１は、第１蒸気入口部４１の軸中心の位置である。Ｐｒ２は、第１蒸気入口部４１の壁内部である。Ｐｒ３は、第１蒸気入口部４１の壁内部で、Ｐｒ２よりも下流側の位置である。図４では、Ｐｒ１〜Ｐｒ３までを、１本の仮想的な曲破線（Ｌｒ１）で示している。
【００４７】
Ｐｒ４は、支流路３０ａ内のほぼ軸中心の位置である。Ｐｒ５は、支流路３０ａと主流路２０ａとが合流する領域の上流側の位置である。Ｐｒ６は、半径方向間隙５５内で、連結部２１と第１蒸気入口部４１とのほぼ中間の位置である。Ｐｒ７は、第１蒸気入口部４１の半径方向間隙５５側の端面である。図４では、Ｐｒ４〜Ｐｒ７までを、１本の仮想的な曲破線（Ｌｒ２）で示している。
【００４８】
ここで、図４のＬｒ１およびＬｒ２と、図５の横軸上のＰｒ１〜Ｐｒ７と、の対応関係について説明する。
【００４９】
Ｐｒ１およびＰｒ２に係る図５の横軸の位置は、同じである。図４に係るＬｒ１のＰｒ２からＰｒ３までに相当する部分が、図５の横軸上のＰｒ１、Ｐｒ２からＰｒ３までの部分に相当する。すなわち、図５は、図４で曲線的に示しているＬｒ１を、直線状に置き換えて示している。
【００５０】
また、図４におけるＰｒ４〜Ｐｒ７は、図５の横軸のＰｒ４〜Ｐｒ７に示す部分に相当する。ここで、図５は、図４で曲線的（Ｌ字状）に示しているＬｒ２を、直線状に置き換えて示している。
【００５１】
以下に、Ｐｒ１〜Ｐｒ７における温度特性について説明する。
【００５２】
Ｐｒ１における温度Ｔｒ１は、第１蒸気の温度（Ｔｓ１）とほぼ同じ温度である。Ｐｒ２における温度Ｔｒ２は、Ｔｒ１よりも少し低温になる。Ｐｒ３における温度Ｔｒ３は、Ｔｒ２よりも低温である。
【００５３】
一方、Ｐｒ４における温度Ｔｒ４は、第２蒸気の温度（Ｔｓ２）とほぼ同じ温度になる。Ｐｒ５の周辺では、ほとんどが第２蒸気であるため、Ｐｒ５における温度Ｔｒ５は、Ｔｒ４とほぼ同じである。Ｐｒ６における温度Ｔｒ６は、第２蒸気が第１蒸気と熱交換されるため、Ｔｒ５よりも高温になる。Ｐｒ７の温度Ｔｒ７は、Ｐｒ６よりも当該熱交換が促進されるため、Ｔｒ５よりもさらに高温になる。
【００５４】
ここで、Ｌｒ１の下流側の端部Ｐｒ３における温度Ｔｒ３と、Ｌｒ２の上流側の端部Ｐｒ７における温度Ｔｒ７との間には、温度差ΔＴｒが生じる。この温度差ΔＴｒにより、第１蒸気入口部４１に局所的に熱応力が発生する。この温度差ΔＴｒが大きくなると、当該熱応力も大きくなる。
【００５５】
続いて、本実施形態の流体混合装置１０（図１）における第１および第２蒸気の流れについて説明する。
【００５６】
第１蒸気発生装置１で生成された第１蒸気は、第１蒸気流通配管４を流れた後に、第１蒸気入口部４１に流入される。第１入口部に流入された第１蒸気は、主流配管２０内の内管５０に流れ込む。当該第１蒸気は、内管５０の内部を混合蒸気出口部４２に向かって流通する。当該第１蒸気の流れは、上述した比較例（図４）と同様に流れる。
【００５７】
第２蒸気は、第２蒸気発生装置２で生成されて、第２蒸気流通配管５を流れた後に、支流配管３０内の支流路３０ａに流れ込む。支流路３０ａを流れる第２蒸気の一部は、連結部２１付近に形成された貫通穴５１を流通して、内管５０の内部の主流路２０ａに流れ込む。ここまでの第２蒸気の流れは、比較例（図４）と同様である。
【００５８】
一方、支流路３０ａを流れる第２蒸気の一部は、半径方向間隙５５を上流側に向かって流通する。半径方向間隙５５内を流れる第２蒸気は、先ず、第１ラビリンスフィン６１と主流配管２０の内周面との間に形成された第１ラビリンス間隙６１ａを流通する。当該第１ラビリンス間隙６１ａは、半径方向間隙５５に対して半径方向距離が小さいため、第１ラビリンス間隙６１ａを通過した後の第２蒸気の流速は、通過前の流速よりも小さくなる。ここで、流速の方向は、主流配管２０の長手方向に沿って上流に向かう方向である。
【００５９】
第１ラビリンス間隙６１ａを通り抜けた第２蒸気は、第２ラビリンスフィン６２と主流配管２０の内周面との間に形成された第２ラビリンス間隙６２ａを流通する。当該第２ラビリンス間隙６２ａを通過した後の第２蒸気の流速は、通過前よりも小さくなる。
【００６０】
同様に、第２ラビリンス間隙６２ａを通り抜けた第２蒸気は、第３ラビリンスフィン６３と主流配管２０の内周面との間に形成された第３ラビリンス間隙６３ａを流通する。当該第３ラビリンス間隙６３ａを通過した後の第２蒸気の流速は、さらに小さくなる。
【００６１】
第１〜第３ラビリンスフィン６１〜６３それぞれによって流速を小さくされた第２蒸気は、第１蒸気入口部４１に到達して、貫通穴５１を通って内管５０の内部の主流路２０ａに流れる。
【００６２】
第１〜第３ラビリンス間隙６１ａ〜６３ａを含む半径方向間隙５５を流通する第２蒸気は、流通過程で、主に第１蒸気と熱交換されるため、除々に加温される。このため、第１蒸気入口部４１に到達するときには、比較例（図４および図５）で説明したときの第２蒸気の温度よりも、高温になっている。
【００６３】
また、当該第２蒸気の一部は、半径方向間隙５５を、混合蒸気出口部４２の方に向かって、下流部２３を流れる。このときの第２蒸気は、内管５０を流れる混合蒸気と熱交換されるため、温度が上昇する。混合蒸気出口部４２に到達した第２蒸気は、混合蒸気出口部４２付近にある貫通穴５１を通って主流路２０ａに流れ込む。
【００６４】
また、上流部２２および下流部２３の半径方向間隙５５を流れる第２蒸気の一部は、貫通穴５１を通って内管５０に流入し、主流路２０ａを流れる混合蒸気に混合される。
【００６５】
このときの温度特性について、上述した比較例と比べながら、図１、図３および図５を用いて説明する。
【００６６】
Ｐ１は、第１蒸気入口部４１の軸中心の位置である。Ｐ２は、第１蒸気入口部４１の壁内部である。Ｐ３は、第１蒸気入口部４１の壁内部で、Ｐ２よりも下流側の位置である。図１では、Ｐ１〜Ｐ３までを、１本の仮想的な曲破線（Ｌ１）で示している。
【００６７】
Ｐ４は、支流路３０ａ内のほぼ軸中心の位置である。Ｐ５は、支流路３０ａと主流路２０ａとが合流する領域の上流側の位置である。Ｐ６は、半径方向間隙５５内で、第３ラビリンスフィン６３よりも上流側の位置である。なお、このＰ６は、図４におけるＰｒ６の位置とほぼ同じ位置で、連結部２１と第１蒸気入口部４１とのほぼ中間の位置である。Ｐ７は、第１蒸気入口部４１の半径方向間隙５５側の端面である。図１では、Ｐ３〜Ｐ７までを、１本の仮想的な曲破線（Ｌ２）で示している。
【００６８】
ここで、図１のＬ１およびＬ２と、図３の横軸上のＰ１〜Ｐ７と、の対応関係について説明する。
【００６９】
Ｐ１およびＰ２に係る図３の横軸の位置は、同じである。図３におけるＬ１のＰ２からＰ３までに相当する部分が、図３の横軸上のＰ１、Ｐ２からＰ３までに相当する。すなわち、図３は、図１で曲線的に示しているＬ１を、直線状に置き換えて示している。図１におけるＰ４〜Ｐ７は、図３の横軸のＰ４〜Ｐ７に示す部分に相当する。
【００７０】
以下に、図１に係るＰ１〜Ｐ７における温度特性について説明する。
【００７１】
Ｐ１における温度Ｔ１は、第１蒸気の温度（Ｔｓ１）とほぼ同じ温度である。Ｐ２における温度Ｔ２は、Ｔ１よりも少し低温になる。これは、第１蒸気入口部４１が外気により冷却されるためである。Ｐ３における温度Ｔ３は、Ｔ２よりも低温である。
【００７２】
一方、Ｐ４における温度Ｔ４は、第２蒸気の温度（Ｔｓ２）とほぼ同じ温度になる。Ｐ５の周辺は、ほとんどが第２蒸気であるため、Ｐ５における温度Ｔ５は、Ｔ４とほぼ同じである。Ｐ６における温度Ｔ６は、第２蒸気が第１蒸気と熱交換されるため、Ｔ５よりも高温になる。Ｐ７の温度Ｔ７は、Ｐ６よりも当該熱交換が促進されるため、Ｔ６よりもさらに高温になる。
【００７３】
ここで、Ｌ１の下流側の端部Ｐ３における温度Ｔ３と、Ｌ２の上流側の端部Ｐ７における温度Ｔ７との間に生じる温度差ΔＴは、図５におけるΔＴrよりも小さくなる。これは、第２蒸気が、第１〜第３ラビリンスフィン６１〜６３がないとき（図４）よりも高温になった状態で、第１蒸気入口部４１に到達するためである。上述したように、第２蒸気は、上流部２２の半径方向間隙５５を流通している過程で、第１〜第３ラビリンスフィン６１〜６３によって流速が小さくなる。このため、第１蒸気入口部４１に到達するまでに、第１蒸気等との熱交換が促進されるため、より高温になる。
【００７４】
以上の説明からわかるように本実施形態によれば、第１蒸気入口部４１で局所的に発生する熱応力が抑制可能になり、より安定して第１蒸気および第２蒸気を混合することが可能になる。
【００７５】
［第２の実施形態］
第２の実施形態について、図７〜図１０を用いて説明する。図７は、本実施形態の流体混合装置１０の正断面図である。図８は、図７の混合蒸気出口部４２の温度特性および半径方向間隙５５内の温度特性を示すグラフである。
【００７６】
図９は、図７の第４〜第６ラビリンスフィン６４〜６６のない比較用流体混合装置１０ａの正断面図で、第２蒸気が下流側に流れる途中の通過ポイントを示している。図１０は、図９の混合蒸気出口部４２の温度特性および半径方向間隙５５内の温度特性を示すグラフである。
【００７７】
本実施形態は、第１の実施形態（図１〜図６）の変形例であって、第１の実施形態と同一部分または類似部分には、同一符号を付して、重複説明を省略する。また、本実施形態の流体混合装置１０は、第１の実施形態で説明した蒸気タービンプラント（図６）に用いるものである。
【００７８】
本実施形態の流動抵抗体６０は、第１の実施形態で説明した第１〜第３ラビリンスフィン６１〜６３（図１）の他に、第４ラビリンスフィン６４、第５ラビリンスフィン６５および第６ラビリンスフィン６６を有する。
【００７９】
第４〜第６ラビリンスフィン６４〜６６は、連結部２１よりも下流側（図７における右方）に互いに軸方向間隔をあけて配置され、上流側から下流側に向かって第４ラビリンスフィン６４、第５ラビリンスフィン６５、第６ラビリンスフィン６６の順に配列される。
【００８０】
第４ラビリンスフィン６４は、第１ラビリンスフィン６１と同様の形状で、当該外周面の全周を取り囲みながら、周方向に延びて、半径方向外側の端部が主流配管２０の内面に互いに第４ラビリンス間隙６４ａを保つように、取り付けられる。
【００８１】
第５および第６ラビリンスフィン６５、６６それぞれは、第１ラビリンスフィン６１と同様の形状で、主流配管２０の内周面に取り付けられている。また、第５および第６ラビリンスフィン６５、６６それぞれの半径方向外側の端部は、主流配管２０の内面に互いに第５および第６ラビリンス間隙６５ａ、６６ａを保つように配置される。
【００８２】
以下に、本実施形態の比較例として、第１の実施形態（図１）等と同様に、第４〜第６ラビリンスフィン６４〜６６がない比較用流体混合装置１０ａ（図９）における第２蒸気の流れについて説明する。なお、第１蒸気の流れは、第１の実施形態（図１）と同様である。
【００８３】
支流配管３０内の支流路３０ａを流れる第２蒸気の一部は、半径方向間隙５５を、混合蒸気出口部４２の方に向かって、すなわち下流側に向かって流れる。このときの第２蒸気は、内管５０を流れる混合蒸気と熱交換されるため、温度が上昇する。混合蒸気出口部４２に到達した第２蒸気は、混合蒸気出口部４２付近にある貫通穴５１を通って主流路２０ａに流れ込む。
【００８４】
また、半径方向間隙５５を下流側に流れる第２蒸気の一部は、貫通穴５１を通って内管５０の主流路２０ａに流入して、主流路２０ａを流れる混合蒸気に混合される。
【００８５】
次に、比較例の温度特性について、図９および図１０を用いて説明する。図１０は、図９に示す各ポイントＰｒ１１〜Ｐｒ１７の７箇所における温度を示している。ここで、各ポイントの位置は、以下の通りである。
【００８６】
Ｐｒ１１は、混合蒸気出口部４２の軸中心の位置である。Ｐｒ１２は、混合蒸気出口部４２の壁内部である。Ｐｒ１３は、混合蒸気出口部４２の壁内部で、Ｐｒ１２よりも上流側の位置である。図１０では、Ｐｒ１１〜Ｐｒ１３までを、１本の仮想的な曲線（Ｌｒ１１）で示している。
【００８７】
Ｐｒ１４は、支流路３０ａ内のほぼ軸中心の位置である。Ｐｒ１５は、支流路３０ａと主流路２０ａとが合流する領域の下流側の位置である。Ｐｒ１６は、半径方向間隙５５内で、連結部２１と混合蒸気出口部４２とのほぼ中間の位置である。Ｐｒ１７は、混合蒸気出口部４２の半径方向間隙５５側の端面である。図１０では、Ｐｒ１４〜Ｐｒ１７までを、１本の仮想的な曲線（Ｌｒ１２）で示している。
【００８８】
ここで、図９のＬｒ１およびＬｒ２と、図１０の横軸上のＰｒ１１〜Ｐｒ１７と、の対応関係は、第１の実施形態で説明した図１および図３の関係とほぼ同じである。以下に、Ｐｒ１１〜Ｐｒ１７における温度特性について説明する。
【００８９】
Ｐｒ１１における温度Ｔｒ１１は、混合蒸気の温度（Ｔｓ３）とほぼ同じ温度である。Ｐｒ１２における温度Ｔｒ１２は、Ｔｒ１１よりも少し低温になる。Ｐｒ１３における温度Ｔｒ１３は、Ｔｒ１２よりも低温である。
【００９０】
一方、Ｐｒ１４における温度Ｔｒ１４は、第２蒸気の温度（Ｔｓ２）とほぼ同じ温度になる。Ｐｒ１５の周辺は、ほとんどが第２蒸気であるため、Ｐｒ１５における温度Ｔｒ１５は、Ｔｒ１４とほぼ同じである。Ｐｒ１６における温度Ｔｒ１６は、第２蒸気が混合蒸気と熱交換されるため、Ｔｒ１５よりも高温になる。Ｐｒ１７の温度Ｔｒ１７は、Ｐｒ１６よりも当該熱交換が促進されるため、Ｔｒ１５よりも少し高温になる。
【００９１】
下流部２３では、第１蒸気および第２蒸気が互いに混合されて、第１蒸気よりも低温の混合蒸気が流れている。このため、下流部２３の半径方向間隙５５を流れる第２蒸気の加温する度合いは、上流部２２に比べて小さい。
【００９２】
しかし、Ｌｒ１１の下流側の端部Ｐｒ１３における温度Ｔｒ１３と、Ｌｒ１２の下流側の端部Ｐｒ１７における温度Ｔｒ１７との間には、第１の実施形態で説明した第１蒸気入口部４１と同様に、温度差ΔＴｒ１が生じる。この温度差ΔＴｒ１により、混合蒸気出口部４２に局所的に熱応力が発生する。この温度差ΔＴｒ１が大きくなると、当該熱応力も大きくなる。
【００９３】
続いて、本実施形態の流体混合装置１０（図７）における第２蒸気の流れについて説明する。
【００９４】
一方、支流路３０ａを流れる第２蒸気は、連結部２１、上流部２２の半径方向間隙５５、および下流部２３の半径方向間隙５５に流れ込む。
【００９５】
上流部２２の半径方向間隙５５と、連結部２１と、に流れ込む第２蒸気は、第１の実施形態と同様に流れる。
【００９６】
一方、下流部２３の半径方向間隙５５を流れる第２蒸気は、先ず、第４ラビリンスフィン６４と主流配管２０の内周面との間に形成された第４ラビリンス間隙６４ａを流通する。当該第４ラビリンス間隙６４ａは、半径方向間隙５５に対して半径方向距離が小さいため、第２蒸気が下流側に流れる流速が小さくなる。
【００９７】
第４ラビリンス間隙６４ａを通り抜けた第２蒸気は、第５ラビリンスフィン６５と主流配管２０の内周面との間に形成された第５ラビリンス間隙６５ａを流通する。このとき、第２蒸気の流速はさらに小さくなる。同様に、第５ラビリンス間隙６５ａを通り抜けた第２蒸気は、第６ラビリンスフィン６６と主流配管２０の内周面との間に形成された第６ラビリンス間隙６６ａを流通し、流速がさらに小さくなる。
【００９８】
第４〜第６ラビリンスフィン６４〜６６それぞれによって流速を小さくされた第２蒸気は、混合蒸気出口部４２に到達して、貫通穴５１を通って内管５０の内部に流れる。
【００９９】
第４〜第６ラビリンス間隙６４ａ〜６６ａを含む半径方向間隙５５を流通する第２蒸気は、流通過程で、混合蒸気と熱交換されるため、除々に高温になる。このため、混合蒸気出口部４２に到達するときには、比較例（図９および図１０）で説明したときの第２蒸気の温度よりも、高温になっている。
【０１００】
このときの温度特性について、上述した比較例と比べながら、図７、図８および図１０を用いて説明する。
【０１０１】
Ｐ１１は、混合蒸気出口部４２の軸中心の位置である。Ｐ１２は、混合蒸気出口部４２の壁内部である。Ｐ１３は、混合蒸気出口部４２の壁内部で、Ｐ１２よりも上流側の位置である。図７では、Ｐ１１〜Ｐ１３までを、１本の仮想的な曲破線（Ｌ１１）で示している。
【０１０２】
Ｐ１４は、支流路３０ａ内のほぼ軸中心の位置である。Ｐ１５は、支流路３０ａと主流路２０ａとが合流する領域の下流側の位置である。Ｐ１６は、半径方向間隙５５内で、第６ラビリンスフィン６６よりも下流側の位置である。なお、このＰ１６は、図９におけるＰｒ６の位置とほぼ同じ位置で、連結部２１と混合蒸気出口部４２とのほぼ中間の位置である。Ｐ１７は、混合蒸気出口部４２の半径方向間隙５５側の端面である。図８では、Ｐ１４〜Ｐ１７までを、１本の仮想的な曲破線（Ｌ１２）で示している。
【０１０３】
図７のＬ１１およびＬ１２と、図８の横軸上のＰ１１〜Ｐ１７と、の対応関係は、第１の実施形態で説明した図１および図３と同様である。以下に、図７に係るＰ１１〜Ｐ１７における温度特性について説明する。
【０１０４】
Ｐ１１における温度Ｔ１１は、混合蒸気の温度（Ｔｓ３）とほぼ同じ温度である。Ｐ１２における温度Ｔ１２は、Ｔ１１よりも少し低温になる。Ｐ１３における温度Ｔ１３は、Ｔ１２よりも低温である。
【０１０５】
一方、Ｐ１４における温度Ｔ１４は、第２蒸気の温度（Ｔｓ２）とほぼ同じ温度になる。Ｐ１５の周辺は、ほとんどが第２蒸気であるため、Ｐ１５における温度Ｔ１５は、Ｔ１４とほぼ同じである。Ｐ１６における温度Ｔ１６は、第２蒸気が混合蒸気と熱交換されるため、Ｔ１５よりも高温になる。Ｐ１７の温度Ｔ１７は、Ｐ１６よりも当該熱交換が促進されるため、Ｔ１６よりもさらに高温になる。
【０１０６】
ここで、Ｌ１１の下流側の端部Ｐ１３における温度Ｔ１３と、Ｌ１２の下流側の端部Ｐ１７における温度Ｔ１７との間に生じる温度差ΔＴ１は、図１０におけるΔＴｒ１よりも小さくなる。これは、第４〜第６ラビリンスフィン６４〜６６がない状態（図９）よりも高温になった状態で、混合蒸気出口部４２に到達するためである。上述したように、第２蒸気は、半径方向間隙５５を下流側（図１の右方）に流通している過程で、第４〜第６ラビリンスフィン６４〜６６によって流速が小さくされる。このため、混合蒸気出口部４２に到達するまでに、混合蒸気等との熱交換が促進されるため、より高温になる。
【０１０７】
以上の説明からわかるように本実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、第１蒸気入口部４１で局所的に発生する熱応力が抑制可能になると共に、混合蒸気出口部４２で局所的に発生する応力を抑制することが可能になる。
【０１０８】
［第３の実施形態］
第３の実施形態について、図１１を用いて説明する。図１１は、本実施形態の流体混合装置１０の部分正断面図である。なお、本実施形態は、第１の実施形態（図１〜図６）の変形例であって、第１の実施形態と同一部分または類似部分には、同一符号を付して、重複説明を省略する。また、本実施形態の流体混合装置１０は、第１の実施形態で説明した蒸気タービンプラント（図６）に用いるものである。
【０１０９】
本実施形態の第１および第３ラビリンスフィン６１、６３は、第１の実施形態（図１）と同様に、内管５０の外周面に取り付けられている。
【０１１０】
第２ラビリンスフィン６２は、主流配管２０の上流部２２の内周面に取り付けられている。第２ラビリンス間隙６２ａは、第２ラビリンスフィン６２の内周側端部と、内管５０の外周面との間に形成される。
【０１１１】
これにより、上流部２２の半径方向間隙５５を流れる第２蒸気に作用する流動抵抗が、第１の実施形態に比べて、大きくなる。このため、第２蒸気の流速を小さくすることが可能である。
【０１１２】
［第４の実施形態］
第４の実施形態について、図１２を用いて説明する。図１２は、本実施形態の流体混合装置１０の正断面図である。なお、本実施形態は、第１の実施形態（図１〜図６）の変形例であって、第１の実施形態と同一部分または類似部分には、同一符号を付して、重複説明を省略する。また、本実施形態の流体混合装置１０は、第１の実施形態で説明した蒸気タービンプラント（図６）に用いるものである。
【０１１３】
本実施形態の第１〜第３ラビリンスフィン６１〜６３は、第１の実施形態（図１）と同様に、内管５０の外周面に取り付けられている。
【０１１４】
本実施形態の内管５０の貫通穴群５３は、各貫通穴列５２それぞれの合計開口面積が、最も上流側（図１２における最も左側）から連結部２１付近に至るまでに、除々に大きくなるように形成されている。
【０１１５】
これにより、第２蒸気が、上流部２２の半径方向間隙５５を流通するときに、上流部２２の主流路２０ａに流入しにくくなる。このため、当該第２蒸気の流れの一部は、上流部２２の半径方向間隙５５内で淀んだ状態になる。このため、本実施形態は、第１の実施形態に比べて、第２蒸気の流速をより小さくすることが可能になる。
【０１１６】
［第５の実施形態］
第５の実施形態について、図１３を用いて説明する。図１３は、本実施形態の流体混合装置１０の正断面図である。なお、本実施形態は、第４の実施形態（図１２）の変形例であって、第４の実施形態と同一部分または類似部分には、同一符号を付して、重複説明を省略する。また、本実施形態の流体混合装置１０は、第１の実施形態で説明した蒸気タービンプラント（図６）に用いるものである。
【０１１７】
本実施形態の内管５０の貫通穴群５３は、連結部２１および下流部２３に対応する位置に形成されている。貫通穴５１を上流部２２に形成しないことにより、上流部２２の半径方向間隙５５内に流入した第２蒸気は、流速が小さくなって淀んだ状態になる。
【０１１８】
これにより、第２蒸気が、第１蒸気入口部４１に到達するまでに加温されて、第１蒸気入口部４１に局所的に発生する熱応力を抑制することが可能になる。
【０１１９】
［第６の実施形態］
第６の実施形態について、図１４を用いて説明する。図１４は、本実施形態の流体混合装置１０の正断面図である。なお、本実施形態は、第５の実施形態（図１３）の変形例であって、第５の実施形態と同一部分または類似部分には、同一符号を付して、重複説明を省略する。また、本実施形態の流体混合装置１０は、第１の実施形態で説明した蒸気タービンプラント（図６）に用いるものである。
【０１２０】
本実施形態の流体混合装置１０の内管５０は、第５の実施形態と同様に、貫通穴群５３が連結部２１および下流部２３に対応する位置に形成されて、上流部２２には形成されていない。さらに、この流体混合装置１０は、ラビリンスフィンを有さない。
【０１２１】
この場合においても、第２蒸気は半径方向間隙５５内で淀むため、第２蒸気の流動が阻害されている。
【０１２２】
したがって、半径方向間隙５５内の第２蒸気は、第１蒸気入口部４１に到達するまでに加温されて、第１蒸気入口部４１に局所的に発生する熱応力を抑制することが可能になる。
【０１２３】
［その他の実施形態］
上記実施形態の説明は、本発明を説明するための例示であって、特許請求の範囲に記載の発明を限定するものではない。また、本発明の各部構成は上記実施形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。
【０１２４】
例えば、第１の実施形態では、第１〜第３ラビリンスフィン６１〜６３は、全て主流配管２０の内周に取り付けられているが、これに限らない。第１〜第３ラビリンスフィン６１〜６３を、全て、内管５０の外周面に取り付けてもよい。
【０１２５】
また、下流部２３における内管５０の貫通穴群５３は、第４の実施形態と同様に、各貫通穴列５２の合計開口面積が、下流側から連結部２１に至るにしたがって、除々に大きくなるように形成してもよい。また、第５の実施形態と同様に、下流部２３に貫通穴５１を形成しなくてもよい。
【０１２６】
また、第１の実施形態では、流動抵抗体６０を３枚のラビリンスフィンで構成しているが、これに限らない。３枚未満、または４枚以上のラビリンスフィンで構成してもよい。同様に、第２の実施形態で、下流側に配置する流動抵抗体６０を、３枚未満、または４枚以上のラビリンスフィンで構成してもよい。
【符号の説明】
【０１２７】
１…第１蒸気発生装置、２…第２蒸気発生装置、３…蒸気タービン装置、４…第１蒸気流通配管、５…第２蒸気流通配管、６…混合蒸気流通配管、１０…流体混合装置、１０ａ…比較用流体混合装置、２０…主流配管、２０ａ…主流路、２１…連結部、２２…上流部、２３…下流部、３０…支流配管、３０ａ…支流路、４１…第１蒸気入口部、４２…混合蒸気出口部、５０…内管、５１…貫通穴、５２…貫通穴列、５３…貫通穴群、５５…半径方向間隙、６０…流動抵抗体、６１…第１ラビリンスフィン、６１ａ…第１ラビリンス間隙、６２…第２ラビリンスフィン、６２ａ…第２ラビリンス間隙、６３…第３ラビリンスフィン、６３ａ…第３ラビリンス間隙、６４…第４ラビリンスフィン、６４ａ…第４ラビリンス間隙、６５…第５ラビリンスフィン、６５ａ…第５ラビリンス間隙、６６…第６ラビリンスフィン、６６ａ…第６ラビリンス間隙
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１流体と、この第１流体よりも低温の第２流体と、が流入し、前記第１流体および第２流体が互いに混合されてなる混合流体を排出可能な流体混合装置において、
前記第１流体が一方向に流通可能な主流路が内部に形成された主流配管と、
前記主流配管の外周側面に連結されて、前記第２流体を前記主流路に合流させる支流路が形成された支流配管と、
外周面に前記第２流体を流通させる複数の貫通穴が形成されるとともに、当該外周面が前記主流配管の内周面と互いに半径方向間隙を保ち、かつ前記主流配管内に前記主流路の流れ方向に沿って延びるように配置された内管と、
少なくとも前記支流配管の前記主流配管への連結部よりも上流側の前記半径方向間隙に配置されて、前記主流配管内の半径方向間隙の長手方向の流れの一部を阻害可能に構成された流動抵抗体と、
を有することを特徴とする流体混合装置。
【請求項２】
前記流動抵抗体は、それぞれが、前記主流配管の流れ方向に互いに間隔をあけて配置されて、前記主流配管の内周面および前記内管の外周面の少なくともいずれかに接続されて、前記内管の外周の少なくとも一部を取り囲む複数の円環板であること、を特徴とする請求項１に記載の流体混合装置。
【請求項３】
前記主流配管の内周面に接続された複数の前記円環板は、前記内管の外周面に互いに間隙を保ちながら配置されて、
前記内管の外周面に接続された複数の前記円環板は、前記主流配管の内周面に互いに間隙を保ちながら配置されるように構成された、
ラビリンスフィンであること、を特徴とする請求項２に記載の流体混合装置。
【請求項４】
前記主流配管の内周面に接続された前記各円環板と、前記内管の外周面に接続された前記各円環板と、が前記主流路の流れ方向に交互に配置されていること、を特徴とする請求項２または請求項３に記載された流体混合装置。
【請求項５】
前記貫通穴が、周方向に沿って複数配列されて１つの貫通穴列を構成するとともに前記貫通穴列が、流れ方向に沿って配列され、
前記連結部にある前記貫通穴列の合計開口面積は、当該連結部より上流側にある前記貫通穴列の合計開口面積よりも大きくなるように形成されていること、
を特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の流体混合装置。
【請求項６】
前記貫通穴列それぞれの合計開口面積は、前記連結部よりも上流側から、前記連結部付近に向かうにしたがい、除々に大きくなるように形成されていること、を特徴とする請求項５に記載の流体混合装置。
【請求項７】
第１流体と、この第１流体よりも低温の第２流体と、が流入し、前記第１流体および第２流体が互いに混合されてなる混合流体を排出可能な流体混合装置において、
前記第１流体が一方向に流通可能な主流路が内部に形成された主流配管と、
前記主流配管の外周側面に連結されて、前記第２流体を前記主流路に合流させ支流路が内部に形成された支流配管と、
外周面に前記第２流体を流通させる複数の貫通穴が形成されるとともに、当該外周面が前記主流配管の内周面と互いに半径方向間隙を保ち、かつ前記主流路の流れ方向に沿って延びるように配置された内管と、
を有し、
前記貫通穴が周方向に沿って複数配列されて１つの貫通穴列を構成するとともに前記貫通穴列が流れ方向に沿って配列され、
前記支流配管の前記主流配管への連結部にある前記貫通穴列の合計開口面積は、前記連結部よりも上流側にある前記貫通穴列の合計開口面積よりも大きくなるように形成されていること、
を特徴とする流体混合装置。
【請求項８】
第１蒸気を発生させる第１蒸気発生装置と、この第１蒸気よりも低温の第２蒸気を発生させる第２蒸気発生装置と、前記第１蒸気および第２蒸気を互いに混合させなる混合蒸気を排出可能な混合装置と、前記混合蒸気の少なくとも一部が流入可能なタービン装置と、を有する蒸気タービンプラントにおいて、
前記混合装置は、
前記第１蒸気が一方向に流通可能な主流路が内部に形成された主流配管と、
前記主流配管の外周側面に連結されて、前記第２蒸気を前記主流路に合流させる支流路が形成された支流配管と、
外周面に前記第２蒸気を流通させる複数の貫通穴が形成されるとともに、当該外周面が前記主流配管の内周面と互いに半径方向隙間を保ち、かつ前記主流配管内に前記主流路の流れ方向に沿って延びるように配置された内管と、
少なくとも前記支流配管の前記主流配管への連結部よりも上流側の前記半径方向間隙に配置されて、前記主流配管内の半径方向間隙の長手方向の流れの一部を阻害可能に構成された流動抵抗体と、
を有することを特徴とする蒸気タービンプラント。
【請求項１】
第１流体と、この第１流体よりも低温の第２流体と、が流入し、前記第１流体および第２流体が互いに混合されてなる混合流体を排出可能な流体混合装置において、
前記第１流体が一方向に流通可能な主流路が内部に形成された主流配管と、
前記主流配管の外周側面に連結されて、前記第２流体を前記主流路に合流させる支流路が形成された支流配管と、
外周面に前記第２流体を流通させる複数の貫通穴が形成されるとともに、当該外周面が前記主流配管の内周面と互いに半径方向間隙を保ち、かつ前記主流配管内に前記主流路の流れ方向に沿って延びるように配置された内管と、
少なくとも前記支流配管の前記主流配管への連結部よりも上流側の前記半径方向間隙に配置されて、前記主流配管内の半径方向間隙の長手方向の流れの一部を阻害可能に構成された流動抵抗体と、
を有することを特徴とする流体混合装置。
【請求項２】
前記流動抵抗体は、それぞれが、前記主流配管の流れ方向に互いに間隔をあけて配置されて、前記主流配管の内周面および前記内管の外周面の少なくともいずれかに接続されて、前記内管の外周の少なくとも一部を取り囲む複数の円環板であること、を特徴とする請求項１に記載の流体混合装置。
【請求項３】
前記主流配管の内周面に接続された複数の前記円環板は、前記内管の外周面に互いに間隙を保ちながら配置されて、
前記内管の外周面に接続された複数の前記円環板は、前記主流配管の内周面に互いに間隙を保ちながら配置されるように構成された、
ラビリンスフィンであること、を特徴とする請求項２に記載の流体混合装置。
【請求項４】
前記主流配管の内周面に接続された前記各円環板と、前記内管の外周面に接続された前記各円環板と、が前記主流路の流れ方向に交互に配置されていること、を特徴とする請求項２または請求項３に記載された流体混合装置。
【請求項５】
前記貫通穴が、周方向に沿って複数配列されて１つの貫通穴列を構成するとともに前記貫通穴列が、流れ方向に沿って配列され、
前記連結部にある前記貫通穴列の合計開口面積は、当該連結部より上流側にある前記貫通穴列の合計開口面積よりも大きくなるように形成されていること、
を特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の流体混合装置。
【請求項６】
前記貫通穴列それぞれの合計開口面積は、前記連結部よりも上流側から、前記連結部付近に向かうにしたがい、除々に大きくなるように形成されていること、を特徴とする請求項５に記載の流体混合装置。
【請求項７】
第１流体と、この第１流体よりも低温の第２流体と、が流入し、前記第１流体および第２流体が互いに混合されてなる混合流体を排出可能な流体混合装置において、
前記第１流体が一方向に流通可能な主流路が内部に形成された主流配管と、
前記主流配管の外周側面に連結されて、前記第２流体を前記主流路に合流させ支流路が内部に形成された支流配管と、
外周面に前記第２流体を流通させる複数の貫通穴が形成されるとともに、当該外周面が前記主流配管の内周面と互いに半径方向間隙を保ち、かつ前記主流路の流れ方向に沿って延びるように配置された内管と、
を有し、
前記貫通穴が周方向に沿って複数配列されて１つの貫通穴列を構成するとともに前記貫通穴列が流れ方向に沿って配列され、
前記支流配管の前記主流配管への連結部にある前記貫通穴列の合計開口面積は、前記連結部よりも上流側にある前記貫通穴列の合計開口面積よりも大きくなるように形成されていること、
を特徴とする流体混合装置。
【請求項８】
第１蒸気を発生させる第１蒸気発生装置と、この第１蒸気よりも低温の第２蒸気を発生させる第２蒸気発生装置と、前記第１蒸気および第２蒸気を互いに混合させなる混合蒸気を排出可能な混合装置と、前記混合蒸気の少なくとも一部が流入可能なタービン装置と、を有する蒸気タービンプラントにおいて、
前記混合装置は、
前記第１蒸気が一方向に流通可能な主流路が内部に形成された主流配管と、
前記主流配管の外周側面に連結されて、前記第２蒸気を前記主流路に合流させる支流路が形成された支流配管と、
外周面に前記第２蒸気を流通させる複数の貫通穴が形成されるとともに、当該外周面が前記主流配管の内周面と互いに半径方向隙間を保ち、かつ前記主流配管内に前記主流路の流れ方向に沿って延びるように配置された内管と、
少なくとも前記支流配管の前記主流配管への連結部よりも上流側の前記半径方向間隙に配置されて、前記主流配管内の半径方向間隙の長手方向の流れの一部を阻害可能に構成された流動抵抗体と、
を有することを特徴とする蒸気タービンプラント。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１２−２００６６２（Ｐ２０１２−２００６６２Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６６９９７（Ｐ２０１１−６６９９７）
【出願日】平成２３年３月２５日（２０１１．３．２５）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２５日（２０１１．３．２５）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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