JP2018173234A

JP2018173234A - 直接接触型熱交換器

Info

Publication number: JP2018173234A
Application number: JP2017071726A
Authority: JP
Inventors: 康秀服部; Yasuhide Hattori; 徹也田所; Tetsuya Tadokoro
Original assignee: Toyo Netsu Kogyo Kaisha Ltd
Current assignee: Toyo Netsu Kogyo Kaisha Ltd
Priority date: 2017-03-31
Filing date: 2017-03-31
Publication date: 2018-11-08

Abstract

【課題】装置の高さを低くすることが可能であり、かつ空気流入部、流出部ともに流速変化を少なくでき、充填材を通過する空気量を均一にできる。【解決手段】縦長の箱型の容器１内に、板状又は表面に凹凸の付いた板状の充填材２ａを垂直にして間隔を開けて対向させ、当該充填材２ａを多数並べた充填材ユニット２を設け、当該充填材ユニット２の各充填材２ａの間隙に上方から水を、下方から空気を夫々供給して空気と水を接触させ、空気の熱交換及び物質交換を行い、前記充填材ユニット２の底面下方に側方から空気を前記充填材ユニット２に流入させ、前記充填材ユニット２の上面上方から側方に空気を導出させる向流型の直接接触型熱交換器において、前記充填材ユニット２の各充填材２ａが、空気の流入側から奥側に行くに従って、下方に少量ずつずれて配置されている。【選択図】図１

Description

この発明は、間隔を開けて垂直に多数設置した板状又は凹凸の付いた板状の充填材の間に上方から液体を、下方から気体を夫々供給し、液体と気体を直接接触させて液体と気体の熱交換及び物質交換を行う、向流型の直接接触型熱交換器に関するものである。

図４は、従来の向流型の直接接触型熱交換器を示すもので、縦長の箱型の容器３０内に多数の四辺形板状の充填材３１ａを垂直にして間隔を開けて並べた充填材ユニット３１を収納し、当該充填材ユニット３１の上から散水器３２により散水する構成となっている。また、充填材ユニット３１の下方は落下した水を受ける水槽３３となるため、空気は、容器３０の側面下部に設けた流入口３４から水平方向に容器３０内に流入し、前記充填材ユニット３１を垂直に通過して、前記流入口３４とは反対側の容器３０の側面上部に設けた流出口３５から水平方向に容器３０の外部に流出する構成である。また、上記散水器３２の上方にエリミネータ３６が設けられている。なお、図中の矢印は空気の流れを示す。

この様な直接接触型の熱交換器の前記充填材３１ａが多数並んだ充填材ユニット３１の下面及び上面は水平となっており、板状の各充填材３１ａは、図４に示す様に水平に並べられている。これは、特許文献１においても同様である。ただし、特許文献１においては、前記充填材ユニットを、空気と液体の接触面積を大きくするための充填材が充填された気液接触熱交換部としているが、当該気液接触熱交換部は水平な構成となっている。

特開平１１−１７３７６９号公報

しかしながら、図４の構成では、充填材ユニット３１の下方及び上方に空気の流入空間及び流出空間が必要となり、それ故、容器３０の高さが高くなり、当該機器の収容場所が限定されたり、製造コストも高いものとなっている。また、図４や特許文献１の場合、流入口３４に近い充填材３１ａの部分は空気の通過量が多いが、流入口３４から遠い充填材３１ａの部分は空気の通過量が少なく、通過する空気量が不均一となっている。

そこで、この発明はこれらの問題点に着目して発明されたもので、装置の高さを低くすることが可能であり、かつ空気流入部、流出部ともに流速変化を少なくでき、充填材ユニットを通過する空気量を均一にできる向流型の直接接触型熱交換器を提供することを目的としたものである。

請求項１の発明は、板状又は表面に凹凸の付いた板状の充填材を垂直にして間隔を開けて対向させ、当該充填材を多数並べた充填材ユニットの各充填材の間隙に上方から液体を、下方から気体を夫々供給して気体と液体を接触させ、液体と気体の熱交換及び物質交換を行い、前記充填材ユニットの底面下方に側方から気体を前記充填材ユニットに流入させ、前記充填材ユニットの上面上方から側方に気体を導出させる向流型の直接接触型熱交換器において、前記充填材ユニットの各板状の充填材が、気体の流入側から奥側に行くに従って、下方に少量ずつずれて配置されている、直接接触型熱交換器とした。

また、請求項２の発明は、前記液体の供給手段が前記充填材ユニットの上方に設けられた散布器であり、当該散布器が前記充填材ユニットの上面の傾斜に沿って設けられた、請求項１に記載の直接接触型熱交換器とした。

請求項１の発明によれば、前記熱交換器の容器を前記気体の流路に沿って設けた場合、充填材ユニットに流入してくる気体の流路は流入側が広く、奥側に行くに従い狭くなり、充填材ユニットの流出側は奥側が狭く、流出方向に向うに従って広くなり、流入、流出気体は合理的な断面を通過することになる。そして、充填材ユニットの充填材の下部流入側奥が下方に下がった分、上部流出側も下げられるため、容器の高さを低くでき、装置全体が小型化、低コスト化できる。

また、気体の流入部、流出部ともに、従来の充填材ユニットの水平設置に比べ、流速変化（動圧の変化）を少なくでき、充填材を通過する気体量を均一にすることができる。

また、特に請求項２の発明によれば、散布器が前記充填材ユニットの上面の傾斜に沿って設けられているため、各充填材に対して均一に液体を散布器から散布でき、充填材ユニットを通る気体を均一に熱交換及び物質交換できる。

この発明の実施の形態例１の直接接触型熱交換器の概略正面断面図である。この発明の実施の形態例２の直接接触型熱交換器を空調機に用いた概略正面図である。この発明の実施の形態例２の直接接触型熱交換器を空調機に用いた際の充填材ユニットの縦断面図である。従来の直接接触型熱交換器の概略正面断面図である。

（実施の形態例１）
この発明の実施の形態例１の直接接触型熱交換器Ａを図に基づいて説明する。

この実施の形態例１の直接接触型熱交換器Ａは、縦長の箱型の容器１内に多数の四辺形板状の充填材２ａを垂直にし、当該充填材２ａの間隔を開けて並べた充填材ユニット２を収納し、当該充填材ユニット２の上から水を散水器３により散水する構成となっている。また、前記充填材ユニット２の下方は、落下した水を受ける水槽４となっている。そして、空気は、容器１の側面下部に設けた流入口５から水平方向に容器１内に流入し、前記充填材ユニット２内を垂直に通過して熱交換及び物質交換され、前記流入口５とは反対側の容器１の側面上部に設けた流出口６から水平方向に容器１の外部に流出する構成となっている。また、上記散水器３の上方にエリミネータ１８が設けられている。なお、図１の矢印は空気の流れを示す。

そして、前記充填材ユニット２の各充填材２ａが、空気の流入口５から奥側に行くに従って、下方に少量ずつずれて配置され、これに伴って、充填材ユニット２の上面は、流出口６の奥側から流出口６に近づくにつれ下方に少量ずつずれている。また、上記散水器３及びエリミネータ１８も前記充填材ユニット２の上面の傾斜に沿って設けられている。

（実施の形態例２）
図２及び図３はこの発明の実施の形態例２を示し、当該直接接触型熱交換器Ａを空調機に適用したものである。

図の右側に前記実施の形態例１の直接接触型熱交換器Ａが配置されている。空気は、前記直接接触型熱交換器Ａの第１容器１´の側面に設けたフィルターを有する開口部７から第１容器１´に流入し、充填材ユニット２の下面から当該充填材ユニット２内を垂直に上昇し、当該充填材ユニット２の上方に設けた散水器３から水が散水される。これにより、隣接する多数の充填材２ａの間を通った空気は水と直接接触し、水と空気が熱交換及び物質交換される。

また、各充填材２ａを伝わって落ちた水は、当該充填材ユニット２の下方の水槽４に収容される。そして、前記充填材ユニット２を通過した空気は、散水器３の上方に設けたエリミネータ８を斜めに通過し、第１容器１´の出口開口部１９より流出する。

前記第１容器１´の横には高さ調整用架台９が設けられ、当該高さ調整用架台９の上に設けられた第２容器１０内には再熱コイル１１が設けられ、前記方向転換した空気は第２容器１０の再熱コイル１１を通過して温められる。また、当該第２容器１０内にはファン１２が設けられ、前記第１容器１´の開口部７からの空気の流れは当該ファン１２によって作られ、第２容器１０の側壁を貫通した前記ファン１２の開口部１３から外部に導出される。図２の矢印は空気の流れを示す。

また、前記高さ調整用架台９の下には、散水ポンプ１４が設けられ、当該散水ポンプ１４は、前記第１容器１´内の水槽４の水をくみ上げ、これを同じく高さ調整用架台９の下に設けた熱交換器（別設）１５を通して冷却又は加熱して、前記第１容器１´内の散水器３に冷水又は温水を供給する構成となっている。図２中の一点鎖線は水の流れを示す。

図３は前記充填材ユニット２の断面図である。充填材２ａは板状又は凹凸を有する板状のもので、図示は省略するが四辺形の表面を有する。これらの多数の充填材２ａは、垂直な表面を相対向して間隔を開けて並べられ、充填材ユニット２は一側から他側に向けて各充填材２ａを下方に少量ずつずらして配置されている。また、これらの充填材２ａは両側の上下の支持枠１６、１７によって第１容器１´内に支持されている。

また、これらの充填材２ａの交換や清掃に当たっては、第１容器１´の開口部７を開けて、図２の充填材ユニット２の右側から充填材２ａを取り出す構成となっている。

なお、この発明の直接接触型熱交換器は、空調機、冷却塔、スクラバー等に適用できる。また、上記実施の形態例１及び２では、対象物を空気としたが、これに限らずその他の気体でも良く、また、気体と接触する水も冷水、温水を含み、さらに、殺菌液、アルコール等、種々の液体を適用できる。さらに、上記実施の形態例１及び２では空気を熱交換する冷媒を水としたため散水器を用いたが、水を含む液体を対象とする場合は散布器となる。

１容器２充填材ユニット
２ａ充填材３散水器
１８エリミネータ
４水槽５流入口
６流出口７開口部
８エリミネータ１´ 第１容器
１９出口開口部９高さ調整用架台
１０第２容器１１再熱コイル
１２ファン１３開口部
１４散水ポンプ１５熱交換器（別設）
１６支持枠１７支持枠

Claims

板状又は表面に凹凸の付いた板状の充填材を垂直にして間隔を開けて対向させ、当該充填材を多数並べた充填材ユニットの各充填材の間隙に上方から液体を、下方から気体を夫々供給して気体と液体を接触させ、液体と気体の熱交換及び物質交換を行い、前記充填材ユニットの底面下方に側方から気体を前記充填材ユニットに流入させ、前記充填材ユニットの上面上方から側方に気体を導出させる向流型の直接接触型熱交換器において、
前記充填材ユニットの各充填材が、気体の流入側から奥側に行くに従って、下方に少量ずつずれて配置されていることを特徴とする、直接接触型熱交換器。
前記液体の供給手段が前記充填材ユニットの上方に設けられた散布器であり、当該散布器が前記充填材ユニットの上面の傾斜に沿って設けられたことを特徴とする、請求項１に記載の直接接触型熱交換器。