JP5612749B1

JP5612749B1 - 気体冷却装置

Info

Publication number: JP5612749B1
Application number: JP2013221687A
Authority: JP
Inventors: 増山征男
Original assignee: 増山征男
Priority date: 2013-10-25
Filing date: 2013-10-25
Publication date: 2014-10-22
Anticipated expiration: 2033-10-25
Also published as: JP2015083883A

Abstract

【課題】熱機関及び産業用機械、若しくは屋内から発生する廃熱の回収と冷却に伴う燃料や電力の節約を図る気体冷却器を提供する。【解決手段】中空の外筒１の熱気の上流側に熱気吸入口１Ａを、下流側に冷気噴出口１Ｂを設けて、外筒１の所定の位置に、中空で冷媒の通過を可能とする狭窄孔板２を設け、狭窄孔板２に設けた狭窄噴出孔２Ｂに廃熱を通過させて断熱膨張を図り、狭窄噴出孔２Ｂと相対する位置に中空で冷媒の通過を可能とする冷却筒３を設け、狭窄孔板２と冷却筒３で冷却手段を構成する。【選択図】図１

Description

排熱の回収、熱機関の排気熱の回収、及び冷却をする装置に関する。

従来の熱気処理は熱回収が主で、機器が大型で、高価であるが故に小規模の事業所ではそのまま排出し不経済であった。ボイラー、自家発電用内燃機関、外燃機関、その他、発生する熱を回収して再利用を図る、又自家発電用内燃機関、外燃機関の排気に含まれる粒状物質を冷却することにより析出化して回収し、大気汚染を低減する。

特開平１０−３１１６９１特開平０８−００５２０６

従来の発明、気体冷却装置には以下の欠点があった。熱を回収する目的の為、大きくなり、複雑、製作面倒、結果高価になった。本発明は前記の発明に対し、熱の回収に重きを置くよりも冷却を主にし、小型化を図り、内燃、外燃機関の排気に含まれる粒状物質の析出、産業用機械、建物内から発生、廃棄される熱の回収冷却をしながら主に冷却を目的とし、断熱膨張を図り小型化して安価、製作容易、設置を簡単にした。主には冷却に用いるも、然るべき媒体を用いて熱を回収する。

外筒（１）は、筒状で中空であり、熱気の上流側に熱気吸入口（１Ａ）を、下流側に冷気噴出口（１Ｂ）設け、外筒（１）内の所定の位置に、内部を外気や冷媒の通過を可能とした中空で両端が開口した冷却筒（３）を、熱気の流れに対し平行な複数の冷却板（５）により連結し、前記冷却筒の熱気下
流側に、熱気の上流側より下流側の断面積が大きく、中央部で最も断面積が小さく狭窄した複数の狭窄管（２Ｃ）を有する中空で冷媒の通過を可能とする狭窄孔板（２）を設けて第一の冷却部を形成し、前記狭窄孔板（２）は該狭窄管（２Ｃ）の熱気下流側の狭窄噴出孔（２Ｂ）の熱気下流側に前記冷却部と同様の構造の第二の冷却部を形成して、前記第一の冷却部と前記第二の冷却部とで第一の冷却手段を形成し、更に冷気噴出口（１Ｂ）に吸気扇（６Ａ）を有する動力吸引装置を設けることを特徴する。

前記第一の冷却手段を外筒（１）内に複数個直列に設けたことを特徴とする。

前記第一の冷却手段の下流側に第二の冷却手段を設けたことを特徴とする。

第二の冷却手段は衝突板（４）であり、その構造は所定の面積を有する複数の熱気通過用の開口部（４Ｂ）を有する平板であり、狭窄孔板（２）の狭窄噴出孔（２Ｂ）と相対させ、その位置を衝突点（４Ａ）とし、この衝突点（４Ａ）の上下左右に熱気通過用の開口部（４Ｂ）を設けることを特徴とする。

前記冷却板（５）は、前縁に鋸歯状突起（７）を有し、冷却筒（３）の中心線と直交し、且つ熱気の流れに平行で、第一の冷却手段の上流側と、更に第二の冷却手段及び動力吸引装置（６）の下流側の外筒（１）に取付けることを特徴とする。

産業用機械、熱機関の排気熱、屋内に発生する熱を回収して再利用を図り、且つ冷却による汚染物質の析出回収を図る。

本発明の気体冷却装置の立体透視図を示す。本発明の気体冷却装置の狭窄孔板及び冷却筒の立体斜視図を示す。本発明の気体冷却装置の衝突板の立体斜視図及び断面図を示す。本発明の気体冷却装置に取付ける消音筒の断面図を示す。

本発明は、直接設置また内燃、外燃機関を問わず既存設備に直接後付けが可能であり、小型安価、製作容易で廃気管への取付を簡単にした。

図１は熱気の冷却を図る装置の参考例を示す立体透視斜視図である。熱機関の排気管や産業用機械，厨房、屋内、その他から発生する熱を回収して冷却し、騒音を減じ、排出される臭気を液化し、気化している粒状物質の析出を図る装置を提供する。外筒（１）の形状は、上流の熱気吸入口（１Ａ）が喇叭状に開口し、錐台状、漏斗状の形状をし、下流側が狭窄され、狭窄された部分に最初の冷却手段である複数の中空の冷却筒（３）が熱気の流れに平行して、外筒（１）を貫通して取付けられ、この冷却筒（３）の内部を外気や冷媒が容易に通過して熱を回収する。固定された複数の冷却筒（３）は複数の冷却板（５）によって連結され前縁には鋸歯状突起（７）が設けられる。冷却板（５）は熱気の流れに対し平行させて設ける。

図１参照。外筒（１）の熱気吸入口（１Ａ）の下流側に設けた冷却板（５）及び冷却筒（３）の構造は熱気の流れに平行して設け、形状は流線型であり、熱気の流れを邪魔しない。そして前縁には鋸歯状突起（７）を設け、両側面にはハの字状突起（７Ａ）を設けて騒音を減じると共に外筒（１）の所定の位置の内周に断熱材兼消音材（１Ｃ）を貼りつける。

図１、２参照。外筒（１）の熱気吸入口（１Ａ）の下流側に設けた冷却板（５）及び冷却筒（３）により冷却された熱気は第一の冷却手段である狭窄孔板（２）の狭窄吸入孔（２Ａ）に導かれる。狭窄孔板（２）の構造は中空であり、狭窄管（２Ｃ）は独立して狭窄孔板（２）を貫通し、外筒（１）に開口して取付けられ内部を外気や冷媒の通過を容易にして熱を奪い、狭窄管（２Ｃ）で冷却加速されて、狭窄噴出孔（２Ｂ）と相対する冷却筒（３）の面に設けられた衝突子（３Ａ）や衝突点（４Ａ）に激突させ、第一回目の断熱膨張を行う。

図１、２参照。第一の冷却手段に設ける冷却筒（３）の構造は熱気の流れに平行して設け、形状は前記００１８の流線型にするも、前縁を所定の面積を平滑平らにし狭窄噴出孔（２Ｂ）の相対する位置を衝突点（４Ａ）とするか、流線型のまま狭窄噴出孔（２Ｂ）の相対する位置に、所定の形状と面積を有する板状の衝突子（３Ａ）を設けて熱気を激突させて断熱膨張を図り、両側面にはハの字状突起（７Ａ）を設けて騒音を減じる。

図２参照。衝突子（３Ａ）の構造は平滑平板であり、狭窄噴出孔（２Ｂ）の断面積の同面積以上、２倍以下とする。

図３参照。更に下流に設けた第二の冷却手段の狭窄孔板（２）に導いて冷却加速し狭窄噴出孔（２Ｂ）から噴出する気体を衝突板（４）に激突させて第二回目の断熱膨張を行い、熱の回収冷却を図る。この狭窄管（２Ｃ）の最小断面積は第一の冷却手段に用いる狭窄孔板（２）の狭窄管（２Ｃ）の最小断面積よりも少なくする。

図３参照。第二の冷却手段の衝突板（４）の構造は平板であり、狭窄噴出孔（２Ｂ）から噴出する気体を激突させる為、狭窄噴出孔（２Ｂ）と相対する面を衝突点（４Ａ）とし平滑な面とし、上下左右に所定の面積を有する開口部（４Ｂ）を設ける。

図３参照。第二の冷却手段の衝突板（４）の構造は平板であり、中空の二重構造とし、内部を然るべき冷媒の循環通過を可能とする。狭窄噴出孔（２Ｂ）から噴出する気体を激突させる為、狭窄噴出孔（２Ｂ）と相対する面を衝突点（４Ａ）とし平滑な面とし、上下左右に所定の面積を有する開口部を独立して貫通して設ける。

図４参照。熱気を強制的に吸引するべく、冷気噴出口（１Ｂ）にプロペラ状の給気扇（６Ａ）とこれを駆動する動力吸引装置（６）を設ける。

図１参照。外筒（１）の内面には第一の冷却手段の所定の上下流の位置に所定の厚さの断熱材兼消音材（１Ｃ）を取付け、更に第二の冷却手段の所定の上下流の位置に所定の厚さの断熱材兼消音材（１Ｃ）を取付ける。

図１参照第一の冷却手段の狭窄孔板（２）と冷却筒（３）の間そして第二の冷却手段の狭窄孔板（２）と衝突板（４）の間に液溜り又は煤溜り（８）を設ける。

図４参照外筒（１）の冷気噴出口（１）に消音筒（９）を接続する。消音筒（９）の構造は中空の筒体であり、内部に流れに平行する冷却板（５）を複数設け、前縁に鋸歯状突起（７）を設け、その側面には複数のハの字状突起（７Ａ）を設け、消音筒（８）の内面にはハの字状突起（７Ａ）を複数設け、所定の距離を置いて、三角状又は涙滴状突起（７Ｂ）を設け、更に断熱材兼消音材（１Ｃ）を内面に所定の面積、必要に応じ全面積に貼りつける。これを一組として、任意の組数を併設又は連設して動力吸引装置（６）や吸気扇（６Ａ）及び熱源で発生する雑音、騒音の低減を図る。

前記消音筒（９）と本発明の第一の冷却手段及び第二の冷却手段を備えた気体冷却装置を一組として熱気量に応じ、目的の温度に向けて増設する。回収した熱は給湯や煖房に用い１００℃以上で廃棄量も多い場合はブタンガスを用い、タービンを回して発電する。
廃熱量が多く、数百℃以上の場合は蒸気タービンを用い、然る後ブタンガスを用いてタービンを回す。

本発明は熱機関用、産業用機械、熱処理現場等々の廃熱回収、乗物の冷房用その他の汎用熱機関の熱回収及び屋内冷房に利用できる。

１外筒
１Ａ熱気吸入口
１Ｂ冷気噴出口
１Ｃ断熱材兼消音材
２狭窄孔板（中空）
２Ａ狭窄吸入孔
２Ｂ狭窄噴出孔
２Ｃ狭窄管
３冷却筒（中空）
３Ａ衝突子
３Ｂ外気、冷媒通過口
４衝突板
４Ａ衝突点
４Ｂ開口部
５冷却板
６動力吸引装置
６Ａ吸気扇
７鋸歯状突起
７Ａハの字状突起
７Ｂ三角状又は涙滴状突起
８液溜り又は煤溜り
９消音筒

Claims

外筒（１）は、筒状で中空であり、熱気の上流側に熱気吸入口（１Ａ）を、下流側に冷気噴出口（１Ｂ）設け、外筒（１）内の所定の位置に、内部を外気や冷媒の通過を可能とした中空で両端が開口した冷却筒（３）を、熱気の流れに対し平行な複数の冷却板（５）により連結し、前記冷却筒の熱気下流側に、熱気の上流側より下流側の断面積が大きく、中央部で最も断面積が小さく狭窄した複数の狭窄管（２Ｃ）を有する中空で冷媒の通過を可能とする狭窄孔板（２）を設けて第一の冷却部を形成し、前記狭窄孔板（２）は該狭窄管（２Ｃ）の熱気下流側の狭窄噴出孔（２Ｂ）の熱気下流側に前記冷却部と同様の構造の第二の冷却部を形成して、前記第一の冷却部と前記第二の冷却部とで第一の冷却手段を形成し、更に冷気噴出口（１Ｂ）に吸気扇（６Ａ）を有する動力吸引装置を設けることを特徴する気体冷却装置。
前記第一の冷却手段を外筒（１）内に複数個直列に設けたことを特徴とする請求項１に記載の気体冷却装置。
前記第一の冷却手段の下流側に第二の冷却手段を設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の気体冷却装置。
第二の冷却手段は衝突板（４）であり、その構造は所定の面積を有する複数の熱気通過用の開口部（４Ｂ）を有する平板であり、狭窄孔板（２）の狭窄噴出孔（２Ｂ）と相対させ、その位置を衝突点（４Ａ）とし、この衝突点（４Ａ）の上下左右に熱気通過用の開口部（４Ｂ）を設けることを特徴とする請求項３に記載の気体冷却装置。
前記冷却板（５）は、前縁に鋸歯状突起（７）を有し、冷却筒（３）の中心線と直交し、且つ熱気の流れに平行で、第一の冷却手段の上流側と、更に第二の冷却手段及び動力吸引装置（６）の下流側の外筒（１）に取付けることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の気体冷却装置。