以下、本発明に係る流体の混合流路構造及� ��混合方法の一実施形態を図面に基づいて説� ��する。
<第1の実施形態>
 図1から図3に示す混合流路10は、たとえば排 煙脱硫装置の脱硫塔から排出される多量の放 流海水(排海水)にフレッシュな希釈海水を混� ��することにより、排海水の性状が環境基準� ��を満たすように希釈された混合海水として� ��域へ放流する場合に使用される。すなわち� ��図示の混合流路10は、排海水(被希釈流体)を 流す放流水路(第1流路)11と、希釈海水(希釈流 体)を流す導水路(第2流路)12とを備えており、 二つの水路11,12は、一方の導水路12が他方の� �流水路11と直交するようにして、一方の流路 側面11aへT字状に合流している。換言すれば� �混合流路10は、多量の排海水を流すため流路 断面積が大きい放流水路11の流路側面11aに対� ��、比較的少量の希釈海水を流すため流路断� ��積も小さくなる導水路12がT字状に合流した� ��成とされる。
 なお、この実施形態における放流水路11及� �導水路12は、いずれも流路断面形状が矩形の オープン水路であり、排海水及び希釈海水の 水面WLは同一高さになっている。

 放流水路11と導水路12とが合流する合流位置 13には、排海水が放流水路11の流路流れ方向(� ��中の白抜矢印F)に流れる底面部の流れを規� �するため、排海水の流れ方向上流側から順� �、第1堰14及び第2堰15が合流部水中に設けら� �ている。
 この場合の第1堰14及び第2堰15は、導水路12� �流路幅Wdと略一致する間隔で平行に配置され 、放流水路11の流路幅Whを横断して排海水の� �れ方向と直交するように設置されている。� �なわち、第1堰14及び第2堰15は、導水路12を形 成する左右一対の側壁12aを延長した位置で対 向するようにして水路底面11bから略垂直に立 設され、放流水路11の水路底面11bから高さHま での底面部流れを規制する壁面を形成したも のである。

 上述した第1堰14及び第2堰15は、水圧に充� ��耐える強度を有する壁面が形成されていれ� ��よく、従って、本実施形態においては、た� ��えば比較的薄いコンクリート製の壁面等が� ��用される。しかし、第1堰14及び第2堰15は、� ��ンクリート製限定されることはなく、たと� ��ば鉄鋼構造体や鋼板などを採用してもよい� ��

 一方、導水路12には、放流水路11内の排海 水に対して、すなわち、放流水路11内を流れ� ��排海水の水中に流路側面11aから希釈海水を� ��流させるため、導水路12の出口12bに第3堰16� �設けられている。この第3堰16は、一般的に� �潜り堰と呼ばれており、導水路12の上部流れ を規制するとともに、底面部側を開口して希 釈海水の流路を形成している。この場合の第 3堰16は、流路底面から高さhまでの範囲が開� �して希釈海水の流路を形成するように設置� �れた潜り堰であり、従って、流路底面11bか� �の高さhが水面WLより低い位置に設定されて� �る。なお、図中の白抜矢印fは、希釈海水の� ��れ方向を示している。

 また、第3堰16により形成された希釈海水� ��流路高さhは、上述した第1堰14及び第2堰15の 高さHと同じか低くなる(h≦H)ように設定され� ��いる。従って、第1堰14及び第2堰15の高さHが 水面WLより低いため、導水路12から高さhの開� ��部を通って合流する希釈海水は、必ず排海� ��の水中に合流することとなる。

 このように、上述した混合流路10は、放水� �路11を流れる排海水の水中に向けて、放流水 路11の流路側面11aに開口する出口開口が高さh に規制されている導水路12から希釈海水を合� ��させるとともに、この希釈海水を合流させ� ��放水流路11の合流部13に、排海水の底面部流 れを高さHまで規制するようにした第1堰14及� �第2堰15を備えているので、放水流路11に合流 した希釈海水は、第1堰14及び第2堰15の間に形 成されている横断流路17を通ることにより、� ��海水の流れによる影響が低減された状態で� ��流路幅Whの放水流路11を横切って反対側の側 壁11cへ流れる。
 すなわち、高さHの第1堰14及び第2堰15により 形成された横断流路17が流路幅Whにわたって� �けられているので、第3堰16によって出口開� �の高さがhに制限された導水路12から排海水� �流れ(水中)に合流した希釈海水は、その主流 が第1堰14及び第2堰15により流れを規制された 横断流路17を通って反対側の流路側面(側壁)11 cまで容易に到達することができる。

 そして、横断流路17を流れる希釈海水は� �第1堰14及び第2堰15により流路底面11b側の流� �を規制されるため、流路断面積が減少する� �とにより流速を増した状態で上方を流れる� �海水に対し、流路幅Whの方向へ流れる際に上 方へ溢れるように順次合流するので、流れに 乱れが生じて効率よく混合される。このため 、放水流路11の流路幅Wh方向においては、放� �流路11を流れる排海水に対して希釈海水が略 均一に合流して混合されるので、排海水と希 釈海水とが合流して流れ全体が略均一の性状 となるまでに必要な混合距離Lを短縮するこ� �が可能になる。

 ところで、上述した第1堰14及び第2堰15の� ��さHと出口開口の高さhとの関係については� �希釈海水が横断流路17の高さHより低い水中� �合流することにより、すなわち、出口開口� �高さhが堰の高さHより低く設定されているほ ど排海水の流れから影響を受けにくくなるた め好ましい。しかし、希釈海水の合流する高 さhが横断流路17の高さHより高くなる場合で� �っても、多少混合距離Lは延びることにはな� ��が、第1堰14及び第2堰15により形成された横� ��流路17があれば、排海水の底面部で流れを� �制できるため、横断流路17が全くない場合よ りも混合距離Lを低減することは可能である� �

<第2の実施形態>
 次に、本発明に係る流体の混合流路構造に� ��いて、第2の実施形態を図4及び図5に基づい� ��説明する。なお、上述した実施形態と同様� ��部分には同じ符号を付し、その詳細な説明� ��省略する。
 さて、上述した実施形態では、第1堰14及び� ��2堰15を比較的薄いコンクリート製の壁面と� ��たが、この実施形態の混合流路10Aには、排� ��水の流れ方向下流側に設置する堰として、� ��端部に流路流れ方向Fへ延在する平面部20が� ��成された第2堰15Aを採用している。すなわち 、第2堰15Aは、排海水の流れ方向において、� �度上必要となる幅(厚さ)と比較して充分に大 きな長さαを有する平面部20が形成された柱� �部材とされる。なお、この場合の第2堰15Aに� ��、たとえばコンクリート製や鉄鋼構造体な� ��を採用することができる。

 このような第2堰15Aを採用すると、横断流 路17の下流側には流路断面積の狭い放流水路1 1が平面部20の長さαにわたって形成されてい� ��。このため、平面部20を流れる混合海水は� �排海水に加えて横断流路17から合流した希釈 海水の分だけ流量を増すので、その流速がさ らに増すとともに流れの乱れも増大すること となる。従って、平面部20の領域では、放流� ��路11を流れてきた排海水と横断流路17から合 流した希釈海水とが混合拡散されるため効率 よく確実に混合され、より一層短い混合距離 Lでも流れ全体を略均一な性状とすることが� �きる。

 続いて、上述した平面部20の変形例を図6か� ��図8に示して説明する。なお、上述した実施 形態と同様の部分には同じ符号を付し、その 詳細な説明は省略する。
 図6に示す第1変形例の平面部20Aは、第1の実� ��形態に示した第2堰15の上端に取り付けた板� ��部材21の上端面により形成されている。こ� �場合の板状部材21は、第2堰15の上端から流路 流れ方向Fの下流側へ向けてL字状に取り付け� ��れているので、上述した第2の実施形態の第 2堰15Aと実質的に同様の作用効果もが得られ� �。すなわち、第2の実施形態に示した柱状の� ��2堰15Aから、流れに寄与しない面を形成する 部分を取り除いたものとなる。

 図7に示す第2変形例の平面部20Bは、下流� �に取り付けた第1変形例の板状部材21とは異� �り、第2堰15の上端から上流側へ向けて取り� �けた板状部材22の上端面により形成されてい る。このような構成とすれば、横断流路17か� ��排海水に合流する流路幅がβまで狭められ� �ため、排海水に合流する希釈海水が放流水� �11の流路幅Wh方向により一層均一化される。� ��お、上述した第2の実施形態及び第1変形例� �同様に、平面部20Bの領域では、放流水路11を 流れてきた排海水と横断流路17から合流した� ��釈海水とが混合拡散されるため効率よく確� ��に混合され、より一層短い混合距離Lでも流 れ全体を略均一な性状とすることができる。

 図8に示す第3変形例の平面部20Cは、上述し� �第1変形例及び第2変形例を組み合わせたもの であり、下流側に取り付けた板状部材21及び� ��流側に取り付けた板状部材22の上端面によ� �形成されている。なお、この場合の板状部� �21,22は、別体または一体のいずれでもよい。
 このような構成とすれば、横断流路17から� �海水に合流する流路幅がβまで狭められるた め、排海水に合流する希釈海水が放流水路11� ��流路幅Wh方向により一層均一化され、さら� �、平面部20Cの領域では、放流水路11を流れて きた排海水と横断流路17から合流した希釈海� ��とが混合拡散されるため効率よく確実に混� ��され、より一層短い混合距離Lでも流れ全体 を略均一な性状とすることができる。

<第3の実施形態>
 次に、本発明に係る流体の混合流路構造に� ��いて、第3の実施形態を図9に基づいて説明� �る。なお、上述した実施形態と同様の部分� �は同じ符号を付し、その詳細な説明は省略� �る。
 さて、上述した実施形態では、第1堰14及び� ��2堰15を平行に配置したが、この実施形態の� ��合水路10Bでは、放流水路11の流路流れ方向F� ��おいて上流側に配置された第1堰14Aが傾斜し ている。具体的に説明すると、導水路12の流� ��幅Wdより上流側に配置された第1堰14Aが、放� ��水路11の流路幅Wh方向において、導水路12を� ��流させた流路壁側始点Sから対向する流路壁 側終点Eへ向けて、排海水の流れ方向下流側� �傾斜している。

 すなわち、第1堰14Aは、導水路12を合流させ� ��流路側面11aに連結されている流路壁側始点S が流路側面11cに連結されている流路壁側終点 Eより上流側となるように傾斜しているので� �合流位置13Aに形成された横断流路17Aの流路� �面積は、導水路12の合流側側壁面から離間す るにつれて徐々に減少することとなる。 
 このような横断流路17Aを形成することによ� ��、横断流路17Aを流れる希釈海水の分布は流� ��幅Whの方向に均一化することとなる。換言� �れば、横断流路17Aの平面視流路幅Wfは、流路 途中で排海水に合流して流量が減少する流路 終点E側へ近づくほど狭められているので、� �断流路17内を流れる希釈海水の高さ(深さ)は� ��路幅Whの方向に均一化する。このため、横� �流路17Aから排海水に合流する希釈海水量が� �路幅Whの方向に均一化するので、混合距離L� �短縮しても効率よく混合されて流れ全体を� �均一な性状とすることができる。なお、図� �は省略したが、第2堰15については、上述し� �第2の実施形態及びその変形例を組み合わせ� ��構成としてもよい。

<第4の実施形態>
 次に、本発明に係る流体の混合流路構造に� ��いて、第4の実施形態を図10に基づいて説明� ��る。なお、上述した実施形態と同様の部分� ��は同じ符号を付し、その詳細な説明は省略� ��る。
 この実施形態の混合流路10Cは、第1堰14を廃� ��して第2堰15のみが設置されている。すなわ� ��、放流水路11を流れる排海水の底面部の流� �は、第2堰15によって規制されている。この� �うな構成は、堰が少なくてすむ分だけ建設� �ストを低減でき、しかも、混合距離Lの短縮� ��可能である。なお、図示は省略したが、第2 堰15については、上述した第2の実施形態及び その変形例を組み合わせた構成としてもよい 。
 また、図示は省略したが、本実施形態の変� ��例として、堰を導水路12の上流側のみに設� �てもよい。この変形例の場合、上記第1堰14� �みが設けられ、上記第2堰15は用いられない� �

<第5の実施形態>
 次に、本発明に係る流体の混合流路構造に� ��いて、第5の実施形態を図11及び図12に基づ� �て説明する。なお、上述した実施形態と同� �の部分には同じ符号を付し、その詳細な説� �は省略する。
 この実施形態の混合流路10Dは、上述した第1 の実施形態の導水路12に代えて、導水管12Aを� ��用したものである。すなわち、オープン水� ��の導水路12から、配管による導水管12Aに変� �したものである。

 このような構成とすれば、放流水路11と、� �流水路11の側面に合流する導水管12Aとの位置 関係により、第3堰16のような潜り堰を設けな くても、排海水の水中に希釈海水を容易に合 流させることができる。すなわち、少流量の 希釈海水を流す導水管12Aは比較的小径の管を 使用できるため、下端部を放流水路11の底面1 1bと略同じ位置に設定するとともに、導水管1 2Aの上端部が排海水の水面WLより低くなるよ� �にして、放流水路11の流路側面11aに連結して 合流させればよい。
 なお、第1堰14及第2堰15により形成される横� ��流路17の作用効果については、上述した導� �路12の場合と同様である。

 また、導水管12Aが開口する高さhと、第1堰14 及び第2堰15の高さHとの関係については、良� �な混合効率を得るためには上述した実施形� �と同様に設定(h≦H)することが好ましい。
 なお、上述した導水管12Aを用いた混合流路� ��、図示は省略したものの、上述した各実施� ��態との組み合わせが可能であり、それぞれ� ��様の作用効果を得ることができる。

<第6の実施形態>
 次に、本発明に係る流体の混合流路構造に� ��いて、第6の実施形態を図13及び図14に基づ� �て説明する。なお、上述した実施形態と同� �の部分には同じ符号を付し、その詳細な説� �は省略する。
 この実施形態では、上述した平面部20の水� �表面に凹凸30を形成したものである。図13及� ��図14に示す凹凸30は、排海水や混合海水の流 れと略直角に交差するようにして、流れと接 する水流表面から直線状の薄板を等ピッチで 複数凸設したものである。

 このような凹凸30が形成された平面部20は 、排海水や混合海水の流れに渦を生じるなど して流れに乱れが生じるので、排海水と希釈 海水との混合がより一層促進される。従って 、平面部20に凹凸30を設けることは、混合距� �Lの短縮に有効である。なお、このような凹� ��30は、平面部20の変形例として説明した平面 部20A,20B,20Cに設けた場合も同様の作用効果が� ��られるのは勿論であり、さらに、比較的厚� ��が薄いコンクリート製の第1堰14及び第2堰15� ��ついても、上端面に形成すれば流れを乱し� ��混合効率を向上させることができる。

 ところで、上述した凹凸30については種々� �変形例が可能であり、その一部を図15から図 17に示して説明する。
 図15に示す第1変形例では、直線上で断続的� ��配置された凹凸31が流れ方向へ所定のピッ� �で複数列設けられている。この場合の凹凸31 は、各々が薄板を突設したものであり、各凹 凸31は千鳥状に配置されている。

 図16及び図17に示す第2変形例では、ジグザ� �の折れ線状とした凹凸32が流れ方向へ所定の ピッチで複数列設けられている。この場合の 凹凸32は、図17に示す断面図のように、たと� �ば薄板を折曲して平面部20の表面に固着した ものである。また、このような凹凸32に代え� ��、たとえば図18(a),(b)に示す第3変形例のよう に、薄板を鱗状に折曲した凹凸33A,33Bを平面20 の表面に固着してもよい。
 このような第1変形例1から第3変形例に示す� ��凸31,32,33A,33Bを採用しても、排海水や混合海 水の流れに渦を生じるなどして流れに乱れが 生じるので、排海水と希釈海水との混合がよ り一層促進される。

 上述した各実施形態の混合流路構造は、� ��流水路11を流れる排海水に導水路12または導 水管12Aを流れる希釈海水を流路側面から合流 させて希釈した混合海水を放流する場合、希 釈海水を排海水の水中に合流させるとともに 、希釈海水と排海水との合流部で、排海水が 放流流路11の流れ方向Fに沿って流れる流路底 面部側の流れを規制することにより、流路側 面から合流した希釈海水が排海水の流れから 受ける影響を低減し、放流水路11に流入した� ��釈海水を流路幅Wh方向の反対側側壁まで容� �に到達させることができる流体の混合方法� �可能にしている。

 そして、上述した本発明の流体の混合流� ��構造及び混合方法によれば、たとえば脱硫� ��から排出された排海水と希釈海水とを混合� ��た混合海水を海域に放流する場合のように� ��二流体の混合に必要となる混合距離Lを短縮 し、効率のよい混合が可能となる。このよう にして混合距離Lの短縮が可能になると、た� �えば放流水路11や導水路12のように、流体混� ��用の流路構造が必要となるプラント建設に� ��いては敷地や建設費を低減できるようにな� ��、特に、合流位置13より下流側となる放流� �路11を短縮できるため、設計の自由度を増す ことができる。

ところで、上述した各実施形態においては、 排煙脱硫装置の脱硫塔から排出される多量の 放流海水(排海水)にフレッシュな希釈海水を� ��合して希釈するための混合流路構造として� ��明したが、本発明はこれに限定されること� ��なく、他の二流体を効率よく混合して略均� ��な性状や濃度の混合流体とする混合流路構� ��及び混合方法としても適用可能なことは言� ��までもない。
 なお、本発明は上述した実施形態に限定さ� ��るものではなく、本発明の要旨を逸脱しな� ��範囲内において適宜変更することができる� ��