申请日2013.05.08
公开(公告)日2015.01.14
IPC分类号B01F5/00; B01F3/08; B63B13/00; C02F1/78; C02F1/72; C02F1/74; C02F1/76; C02F1/50
摘要
目的在于提供能够以简单的形状、在短时间内高效地使多个流体混合的低价的静止型流体混合装置、以及使用该静止型流体混合装置的紧凑且低价的压舱水处理装置。该静止型流体混合装置具备混合部件，该混合部件包含：环形部(5)，其同心地插入主流体管路中;以及挡板部(6)，其从该内周面的周向的多个位置朝向所述管路的中心线凸出，该混合部件利用由挡板部使主流体产生的卡门涡列而使向主流体供给的副流体混合至主流体中，环形部作为向其半径方向扩展的板部件而制作，其内周面与所述管路的内周面共面，各个挡板部包含：直线状两侧缘(6A-1)，其在所述周向上彼此分离，并朝向所述半径方向内侧;以及圆弧状凸缘(6B-1)，其在朝向所述内侧的两侧缘的端部之间延伸出，并向所述中心线凸出，作为在环形部内周面的内侧而在多个挡板部之间规定出的开口(8)，在多个圆弧状凸缘之间具有狭窄区域(7)。
权利要求书
1.一种静止型流体混合装置，其具备混合部件(2)，该混合部 件(2)包含：环形部(5)，其同心地插入主流体所流动的管路中; 以及多个挡板部(6)，它们在所述环形部的内周面(5A)处，从沿 着所述环形部的周向的多个位置朝向所述管路的长度方向中心线凸 出，并使所述主流体产生卡门涡列，该混合部件(2)利用卡门涡列 使向在所述管路中流动的主流体供给的副流体与主流体均匀地混合，
所述混合部件的所述环形部，作为向所述环形部的半径方向扩 展的板部件而制作，所述环形部的所述内周面与所述管路的内周面共 面，
所述多个挡板部分别包含：两侧缘(6A-1)，其在所述周向上 彼此分离，并以直线状朝向所述半径方向的内侧延伸出;以及圆弧状 凸缘(6B-1)，其在朝向所述内侧的所述两侧缘的端部之间延伸出， 并向所述长度方向中心线凸出，
作为在所述环形部的所述内周面的内侧而在所述多个挡板部之 间规定出的开口(8)，在所述多个挡板部的所述多个圆弧状凸缘之 间具有狭窄区域(7)。
2.根据权利要求1所述的静止型流体混合装置，其中，
在所述多个挡板部(6)中，朝向沿着所述长度方向中心线的方 向的两侧面，分别与所述长度方向中心线以直角相交叉。
3.根据权利要求1所述的静止型流体混合装置，其中，
所述多个挡板部(6)分别具有：基端部位(6A)，其与所述环 形部(5)相邻;以及凸出端部位(6B)，其包含所述圆弧状凸出端 (6B-1)，至少所述凸出端部位相对于所述环形部，朝向在所述管路 中流动的所述主流体的下游侧倾斜。
4.根据权利要求3所述的静止型流体混合装置，其中，
所述混合部件(2)在所述环形部(5)的所述内周面(5A)和 所述多个挡板部(6)的所述基端部位(6A)之间，设置有环状部(10)， 该环状部(10)构成为与所述管路的所述内周面接触。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的静止型流体混合装置， 其中，
还具备副流体供给喷嘴(3)，该副流体供给喷嘴(3)用于从 所述管路的外侧向所述管路的内部供给所述副流体，所述副流体喷嘴 的内端，在所述管路内的所述主流体的流动方向上，相对于混合部件 (2)而配置在上游侧、下游侧、及与混合部件同位置中的至少某一 个位置处。
6.根据权利要求5所述的静止型流体混合装置，其中，
所述多个挡板部(6)各自的所述两侧缘(6A-1)，形成为从所 述环形部(5)朝向所述圆弧状凸缘(6B-1)逐渐缩短彼此间的距离 的锥(taper)形状。
7.一种压舱水取水用的压舱水处理装置，其中，该压舱水处理 装置具备：
压舱水取水管路(41)，其将作为压舱水而取水得到的液体导 入至压舱水箱(47);过滤装置(44)，其插入所述压舱水取水管路 中，并对所述液体进行过滤而捕捉所述液体中的生物;杀菌剂供给装 置(45)，其供给杀菌剂，该杀菌剂对在所述过滤后的液体中存在的 生物和细菌类进行杀菌;以及流体混合装置(46)，其插入所述压舱 水取水管路中，并使从所述杀菌剂供给装置供给来的所述杀菌剂均匀 地混合至所述过滤后的液体中，所述流体混合装置是权利要求1至权 利要求5中任1项所述的静止型流体混合装置。
8.一种压舱水排出用的压舱水处理装置，其中，该压舱水处理 装置具备：
压舱水排出管路(49)，其使从压舱水箱(47)排出的压舱水 流动;杀菌成分无害化处理剂供给装置(50)，其供给对所述排出的 压舱水中残留的杀菌成分进行无害化的杀菌成分无害化处理剂;以及 流体混合装置(51)，其插入所述压舱水排出管路中，并使从所述杀 菌成分无害化处理剂供给装置供给来的所述杀菌成分无害化处理剂 均匀地混合至所述排出的压舱水中，所述流体混合装置是权利要求1 至权利要求5中的任1项所述的静止型流体混合装置。
9.一种压舱水取水用以及压舱水排出用的压舱水处理装置，其 中，该压舱水处理装置具备：
压舱水取水管路(41)，其将作为压舱水而取水得到的液体导 入至压舱水箱(47);过滤装置(44)，其插入所述压舱水取水管路 中，并对所述液体进行过滤而捕捉所述液体中的生物;杀菌剂供给装 置(45)，其供给杀菌剂，该杀菌剂对在所述过滤后的液体中存在的 生物和细菌类进行杀菌;以及流体混合装置(46)，其插入所述压舱 水取水管路中，并使从所述杀菌剂供给装置供给来的所述杀菌剂均匀 地混合至所述过滤后的液体中;压舱水排出管路(49)，其使从压舱 水箱排出的压舱水流动;杀菌成分无害化处理剂供给装置(50)，其 供给对所述排出的压舱水中残留的杀菌成分进行无害化的杀菌成分 无害化处理剂;以及流体混合装置(51)，其插入所述压舱水排出管 路中，并使从所述杀菌成分无害化处理剂供给装置供给来的所述杀菌 成分无害化处理剂均匀地混合到所述排出的压舱水中，
插入所述压舱水取水管路的所述流体混合装置(46)和插入所 述压舱水排水管路的所述流体混合装置(51)，由同一流体混合装置 兼用，所述压舱水取水用管路(41)和所述压舱水排水管路(49)与 该同一兼用的所述流体混合装置相交叉，
在经由所述压舱水取水管路向所述压舱水箱导入所述压舱水 时，切断所述压舱水排水管路，并且使由所述杀菌成分无害化处理剂 供给装置向所述流体混合装置供给所述杀菌成分无害化处理剂的动 作停止，取而代之，由所述杀菌剂供给装置向所述流体混合装置供给 所述杀菌剂，
在经由所述压舱水排水管路将来自所述压舱水箱的所述压舱水 排出时，切断所述压舱水取水管路，并且使由所述杀菌剂供给装置向 所述流体混合装置供给所述杀菌剂的动作停止，取而代之，由所述杀 菌成分无害化处理剂供给装置向所述流体混合装置供给所述杀菌成 分无害化处理剂，
由同一流体混合装置兼用的所述流体混合装置是权利要求1至 权利要求5中任1项所述的静止型流体混合装置。
说明书
静止型流体混合装置以及使用该装置的压舱水处理装置
技术领域
本发明涉及：静止型流体混合装置，其用于向在管路中流动的 主流体添加副流体并使副流体与主流体均匀地混合;以及压舱水处理 装置，其用于对使用该静止型流体混合装置而装入船舶的压舱水箱 (ballast tank)的压舱水(ballast water)进行希望的处理、和/或用 于对从所述压舱水箱排出的压舱水进行希望的处理。
背景技术
静止型流体混合装置不包含可动部件，构造简易，而且还适用 于大流量的主流体。这样的静止型流体混合装置适合用于下述情况， 即，例如向装入至船舶的压舱水(例如，海水或者河水)添加杀菌剂 并使杀菌剂均匀地混合至压舱水中，在从船舶排出压舱水时，为了对 压舱水中所存在的杀菌成分进行无害化，而对从船舶排出的压舱水添 加杀菌成分无害化处理剂，并使杀菌成分无害化处理剂均匀地混合至 从船舶排出的压舱水中。
<现有的静止型流体混合装置>
静止型流体混合装置已知有例如美国专利第5,839,828号(专 利文献1)。
该静止型流体混合装置具有：短的筒状的环形(ring)部;内侧 凸缘(flange)部，其在环形部的内周面处，在环形部的周向的整个 圆周上延伸出，并且朝向环形部的半径方向的内侧伸出;挡板(flap) 部，其从内侧凸缘部的周向的多个位置分别朝向环形部的半径方向的 中心以大致半圆形状延伸。各个挡板部的两侧缘的基端部位，分别与 内侧凸缘部的内周端通过顺滑的曲线连结。
该现有的静止型流体混合装置，在环形部的两侧面被彼此同心 地配置的2个管路的彼此相邻的2个端部的2个接头夹持的状态下， 被固定在这2个接头之间。在环形部中贯穿有小直径的管(pipe)， 该管沿着环形部的半径方向从环形部的外周面朝向内周面。小直径的 管的内端在环形部的内周面处，从所述2个管路的一方朝另一方，沿 着经由静止型流体混合装置而流动的主流体(例如，压舱水)的流动 方向，相对于内侧凸缘部而配置在下游侧。向所述主流体(例如，压 舱水)混合的副流体(例如，杀菌剂或者杀菌成分无害化处理剂)经 由所述小直径的管而向主流体中添加。
在这样的现有静止型流体混合装置中，利用从所述多个挡板部 之间的间隙通过的主流体在各挡板部的下游侧所产生的卡门涡列 (Karman vortex street)，将所述添加的副流体迅速且均匀地混合至 主流体中。因此，如果使用这样的现有静止型流体混合装置，则在从 所述现有静止型流体混合装置至下游侧的较短范围内，能够获得副流 体向主流体均匀的混合。
<现有的压舱水处理装置>
通常，处于空载或者载荷比规定的重量小的状态下的船舶，从 确保螺旋桨(propeller)涉水深度、确保稳定的航行等必要性考虑， 在航行前向压舱水箱注入压舱水(例如，海水或者河水)。相反地， 在载荷大于或等于规定重量而航行的情况下，将压舱水从压舱水箱向 水中排出。
对于在彼此环境不同的装货港和卸货港之间往返的船舶，如果 在各个港口进行压舱水的取水以及排水，则进行取水的港口的水(例 如，海水或者河水)所包含的细菌类及浮游生物(plankton)等生物 会被带到进行了排水的港口的水(例如，海水或者河水)中。其结果， 扰乱进行了排水的港口附近的原本的沿岸生态系统。因此，2004年2 月，在关于船舶的压舱水管理的国际会议中，通过了用于对船舶的压 舱水以及压舱水中的沉淀物进行限制以及管理的国际条约，规定对压 舱水进行处理的义务。
根据国际海事组织(IMO：International Maritime Organization) 所规定的压舱水的处理基准，规定如下：从船舶排出的压舱水所包含 的大于或等于50μm的生物(主要是动物浮游生物)的数量为1m3 中小于10个，大于或等于10μm而小于50μm的生物(主要是植物 浮游生物)的数量为1mL中小于10个，霍乱弧菌(Vibrio cholera) 的数量为100mL中小于1cfu，大肠杆菌(Escherichia coli)的数量为 100mL中小于250cfu，肠球菌(enterococcus)的数量为100mL中小 于100cfu。
现有的压舱水的处理装置已知有例如由日本特开2007-144391 号公报(专利文献2)记载的装置。该现有压舱水处理装置具备：过 滤装置，其在作为压舱水而对海水进行取水时，对海水进行过滤并对 水生生物进行捕捉并去除;杀菌剂供给装置，其将对海水中的细菌类 进行杀菌的杀菌剂供给至过滤后的海水中;以及文丘里管(Venturi tube)装置，其通过在供给有杀菌剂的过滤海水中产生空穴效应 (cavitation)而使所述杀菌剂在过滤海水中扩散，从而对过滤海水中 的细菌类进行杀菌，并且破坏过滤海水中的残存水生生物。
专利文献1：美国专利第5,839,828号
专利文献2：日本特开2007-144391号公报
发明内容
然而，对于美国专利第5,839,828号(专利文献1)所记载的 现有的静止型流体混合装置，多个挡板部的侧缘分别为圆弧形状，并 且，各个挡板部的两基端部位分别通过顺滑的曲线与内侧凸缘部的内 周端连结。因此，在该现有静止型流体混合装置中，由多个挡板部的 各个侧缘和内侧凸缘部的内周端所规定出的开口的轮廓变为复杂的 曲线，增加现有静止型流体混合装置的制造成本。因此，期望与现有 技术相比制造成本低的静止型流体混合装置。
另外，在如上所述地将静止型流体混合装置应用于船舶的压舱 水的处理的情况下，期望与现有技术相比，以更短的距离、即更短的 时间使杀菌剂或者杀菌成分无害化处理剂均匀地混合至压舱水中。这 意味着将使用了静止型流体混合装置的压舱水处理装置小型化，进一 步意味着缩小为了设置这样的压舱水处理装置而在船舶内所需的空 间。关于美国专利第5,839,828号(专利文献1)所记载的现有静 止型流体混合装置，内侧凸缘的内周缘与主流体所流动的管路的内周 面相比向内侧凸出，由此，在现有静止型流体混合装置中，减小了主 流体通过的开口的面积。其结果，降低了静止型流体混合装置中的流 量、以及流体的混合能力。
另外，关于压舱水处理装置，希望一种静止型流体混合装置， 其需要使与生物的去除处理以及杀菌处理相伴的压舱水的取水在从 船舶卸货的时间内结束，并能够进行在短时间内使杀菌剂均匀地混合 至大量的压舱水中的处理。如果如日本特开2007-144391号公报(专 利文献2)的压舱水处理装置所示，采用文丘里管装置作为静止型流 体混合装置，则为了压舱水的大量处理而需要多条文丘里管，压舱水 处理装置大型化，需要使船舶的机械室大型化，增加制造成本。
本发明的目的在于提供：低价的静止型流体混合装置，其与现 有的静止型流体混合装置相比，具有更简单的形状，能够在更短的时 间内高效地使多个流体混合;以及低价的压舱水处理装置，其与现有 的压舱水处理装置相比，使用了如上所述的静止型流体混合装置且更 紧凑(compact)。
上述目的通过以如下方式构成的本发明所涉及的静止型流体混 合装置以及使用了该静止型流体混合装置的压舱水处理装置而实现。
<静止型流体混合装置>
本发明的静止型流体混合装置具备混合部件，该混合部件包含： 环形部，其同心地插入主流体所流动的管路中;以及多个挡板部，它 们在所述环形部的内周面处，从沿着所述环形部的周向的多个位置朝 向所述管路的长度方向中心线凸出，并使所述主流体产生卡门涡列， 该混合部件利用卡门涡列使向在所述管路中流动的主流体供给的副 流体与主流体均匀地混合。
根据本发明，
所述混合部件的所述环形部，作为向所述环形部的半径方向扩 展的板部件而制作，所述环形部的所述内周面与所述管路的内周面共 面，
所述多个挡板部分别包含：两侧缘，其在所述周向上彼此分离， 并以直线状朝向所述半径方向的内侧延伸出;以及圆弧状凸缘，其在 朝向所述内侧的所述两侧缘的端部之间延伸出，并向所述长度方向中 心线凸出，
作为在所述环形部的所述内周面的内侧而在所述多个挡板部之 间规定出的开口，在所述多个挡板部的所述多个圆弧状凸缘之间具有 狭窄区域。
在以上述方式构成的本发明所涉及的静止型流体混合装置中， 在混合部件的环形部的内周面处从沿着环形部的周向的多个位置朝 向管路的长度方向中心线凸出的多个挡板部中，两侧缘分别在所述周 向上彼此分离，并朝向环形部的半径方向的内侧，形成为直线状，仅 凸缘为圆弧状，该凸缘在朝向所述内侧的所述两侧缘的端部之间延伸 出、且向所述长度方向中心线凸出。因此，在环形部的内周面的内侧 而在多个挡板部之间规定出的开口的轮廓的形状变得简单。其结果， 能够使本发明所涉及的静止型流体混合装置的制造成本降低。
并且，由于环形部的内周面与主流体所流动的管路的内周面共 面，因此，所述开口的面积在所述半径方向的外侧增大至环形部的内 周面为止，同时，在所述周向上沿着环形部的内周面变大，减少对从 本发明所涉及的静止型流体混合装置的所述开口通过的主流体施加 的阻力，改善所述开口的针对主流体的流通能力。其结果，本发明所 涉及的静止型流体混合装置能够以更短的时间高效地使多个流体混 合。
在本发明所涉及的静止型流体混合装置中，优选在所述混合部 件的所述多个挡板部中，朝向沿着所述长度方向中心线的方向的两侧 面，分别与所述长度方向中心线以直角相交叉。
在如前所述的本发明所涉及的静止型流体混合装置中，由于所 述混合部件的所述环形部，作为向所述环形部的半径方向扩展的板部 件而制作，因此，通过对所述混合部件的所述多个挡板部分别这样处 理，从而能够将混合部件的整体作为向所述环形部的半径方向扩展的 板部件而制作。其结果，能够进一步降低所述混合部件的制造成本。
另外，如果所述混合部件的整体为向所述环形部的半径方向扩 展的板部件，则在将用于供给副流体的喷嘴设置在如前所述的本发明 所涉及的静止型流体混合装置中时，将所述喷嘴的内端在所述管路内 的所述主流体的流动方向上，相对于所述混合部件而配置在上游侧、 下游侧、以及与混合部件同位置中的至少某一个位置处是容易的。并 且，即使将在所述管路内流动的主流体的流动方向反向，通过本发明 所涉及的静止型流体混合装置也能够可靠地获得相同的效果。
由此，利用本发明所涉及的一个静止型流体混合装置能够使多 种副流体可靠且均匀地混合至主流体，另外，能够与管路中的主流体 的流动条件、副流体相对于主流体的混合条件等相对应地，使主流体 的流动方向上的混合部件和用于供给副流体的喷嘴的位置关系变得 适当。
在本发明所涉及的静止型流体混合装置中，多个挡板部可以形 成为，分别具有：基端部位，其与环形部相邻;以及突出端部位，其 包含所述圆弧状凸出端，至少所述凸出端部位相对于所述环形部，朝 向在所述管路中流动的所述主流体的下游侧倾斜。由此，能够减小所 述凸出端部位向所述主流体施加的阻力。
在本发明所涉及的静止型流体混合装置中，所述混合部件可以 形成为，在所述环形部的所述内周面和所述多个挡板部的所述基端部 位之间，设置有环状部，该环状部构成为与所述管路的所述内周面接 触。通过设置所述环状部，从而能够使所述环形部的所述内周面和环 状部之间、以及环状部和所述多个挡板部的所述基端部位之间，分别 形成为弯曲部位。该弯曲部位在环状部与所述管路的所述内周面接触 的同时，使混合部件的强度提高。为此，即使主流体向混合部件的多 个挡板部施加的阻力一定量地变大，也不会使多个挡板部进而混合部 件产生变形、损伤。另外，与所述管路的所述内周面接触的环状部， 在使所述静止型流体混合装置的流体混合性能实质上较大地下降的 程度下，不会使所述混合部件的所述开口的面积实质上较大地减小。
在本发明所涉及的静止型流体混合装置中，还具备副流体供给 喷嘴，该副流体供给喷嘴用于从所述管路的外侧向所述管路的内侧供 给所述副流体，所述副流体供给喷嘴的内端在所述管路内的所述主流 体的流动方向上，能够相对于所述混合部件而配置在上游侧、下游侧、 以及与混合部件同位置中的至少某一个位置处。该副流体供给喷嘴能 够相对于所述管路而与所述混合部件独立地设置，也能够安装在所述 混合部件上。另外，所述副流体供给喷嘴的内端，只要在从沿着所述 管路的长度方向中心线的方向观察时位于所述混合部件的所述开口 的范围内即可。另外，所述副流体供给喷嘴的数量也能够自由地设定。
<压舱水处理装置>
本发明的压舱水处理装置使用前述的本发明的静止型流体混合 装置。
压舱水取水用的本发明所涉及的压舱水处理装置具备：压舱水 取水管路，其将作为压舱水而取水的液体导入至压舱水箱;过滤装置， 其插入压舱水取水管路中，并对所述液体进行过滤而捕捉所述液体中 的生物;杀菌剂供给装置，其供给杀菌剂，该杀菌剂对在所述过滤后 的液体中存在的生物和细菌类进行杀菌;流体混合装置，其插入压舱 水取水管路中，并使从所述杀菌剂供给装置供给来的杀菌剂均匀地混 合至所述过滤后的液体中，所述流体混合装置是前述的本发明所涉及 的静止型流体混合装置。
压舱水排出用的本发明所涉及的压舱水处理装置具备：压舱水 排出管路，其使从压舱水箱排出的压舱水流动;杀菌成分无害化处理 剂供给装置，其供给对所述排出的压舱水中残留的杀菌成分进行无害 化的杀菌成分无害化处理剂;以及流体混合装置，其插入所述压舱水 排出管路中，并使从所述杀菌成分无害化处理剂供给装置供给来的所 述杀菌成分无害化处理剂均匀地混合至所述排出的压舱水中，所述流 体混合装置是前述的发明所涉及的静止型流体混合装置。
压舱水取水用以及压舱水排出用的本发明所涉及的压舱水处理 装置具备：压舱水取水管路，其将作为压舱水而取水得到的液体导入 至压舱水箱;过滤装置，其插入所述压舱水取水管路中，并对所述液 体进行过滤而捕捉所述液体中的生物;杀菌剂供给装置，其供给杀菌 剂，该杀菌剂对在所述过滤后的液体中存在的生物和细菌类进行杀 菌;以及流体混合装置，其插入所述压舱水取水管路中，并使从所述 杀菌剂供给装置供给来的所述杀菌剂均匀地混合至所述过滤后的液 体中;压舱水排出管路，其使从压舱水箱排出的压舱水流动;杀菌成 分无害化处理剂供给装置，其供给对所述排出的压舱水中残留的杀菌 成分进行无害化的杀菌成分无害化处理剂;以及流体混合装置，其使 从所述杀菌成分无害化处理剂供给装置供给来的所述杀菌成分无害 化处理剂均匀地混合至所述排出的压舱水中，插入所述压舱水取水管 路中的所述流体混合装置和插入所述压舱水排水管路中的所述流体 混合装置，由同一流体混合装置兼用，所述压舱水取水用管路和所述 压舱水排水管路与该同一兼用的所述流体混合装置相交叉，
在经由所述压舱水取水管路向所述压舱水箱导入所述压舱水 时，切断所述压舱水排水管路，并且使由所述杀菌成分无害化处理剂 供给装置向所述流体混合装置供给所述杀菌成分无害化处理剂的动 作停止，取而代之，由所述杀菌剂供给装置向所述流体混合装置供给 所述杀菌剂，
在经由所述压舱水排水管路将来自所述压舱水箱的所述压舱水 排出时，切断所述压舱水取水管路，并且使由所述杀菌剂供给装置向 所述流体混合装置供给所述杀菌剂的动作停止，取而代之，由所述杀 菌成分无害化处理剂供给装置向所述流体混合装置供给所述杀菌成 分无害化处理剂，
由所述同一流体混合装置兼用的所述流体混合装置是前述的本 发明所涉及的静止型流体混合装置。