JPH11159977A

JPH11159977A - ガス冷却装置

Info

Publication number: JPH11159977A
Application number: JP32582297A
Authority: JP
Inventors: Fumiyoshi Endou; 文誉遠藤; Shuichi Koseki; 修一小関
Original assignee: Japan Oxygen Co Ltd; Nippon Sanso Corp
Current assignee: Japan Oxygen Co Ltd; Nippon Sanso Corp
Priority date: 1997-11-27
Filing date: 1997-11-27
Publication date: 1999-06-15

Abstract

(57)【要約】【課題】粉体や水滴等を含んでいるガスの冷却を効率
よく行う。【解決手段】ガス冷却装置は、円筒状本体部１の周壁
上部に接線方向から被冷却ガスを導入するガス導入口２
と、天板中央から本体部内に突出して下端が開口するガ
ス導出管３と、本体部底板の排出口４と、本体部内に流
入した被冷却ガスを冷却するための冷却コイル５及び冷
却ジャケット６とを有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガス冷却装置に関
し、詳しくは、冷却時に凝縮水が発生するガス、粉体や
水滴等を含むガスを冷却するとともに、凝縮水や粉体、
水滴等を同時に分離するためのガス冷却装置に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】被冷却
ガス（温風ガス）を冷却するためのガス冷却器として、
一般的には、多管式（シェルアンドチューブ式）熱交換
器やプレート式熱交換器が用いられている。しかし、多
管式熱交換器は、熱交換効率の影響からサイズが大きく
なりがちであり、また、プレート式熱交換器の場合、冷
却する温風ガスが水分を多量に含んでいるときには、ミ
ストトラップや気液分離器を別途設置する必要があっ
た。さらに、温風ガスが粉体を含む場合は、両熱交換器
とも粉体による流路の閉塞を招くおそれがあるため、フ
ィルター等であらかじめ粉体を除去しなければならなか
った。

【０００３】そこで本発明は、冷却するガスが水分を多
量に含んでいたり、粉体や水滴等を含んでいる場合で
も、閉塞を生じることなく効率よく冷却できるととも
に、凝縮水や粉体の分離も行うことができるガス冷却装
置を提供することを目的としている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のガス冷却装置は、軸線を鉛直方向とした円
筒状本体部の周壁上部に接線方向から被冷却ガスを導入
するガス導入口を、本体部の天板中央から本体部内に突
出して下端が開口するガス導出管を、本体部の底板に排
出口をそれぞれ設けるとともに、本体部内に流入した被
冷却ガスを冷却する冷却手段を設けたことを特徴として
いる。

【０００５】さらに、本発明のガス冷却装置は、前記冷
却手段が、本体部内に設置された冷却コイル及び本体部
の外周に設けられた冷却ジャケットの少なくともいずれ
か一方であることを特徴としている。また、前記ガス導
入口における被冷却ガスの流速が、毎秒１２〜２５ｍで
あること、前記本体部における前記ガス導入口より下方
の円筒部の長さが直径の２〜４倍であること、前記ガス
導出管の直径が本体部の直径の１／４〜１／２倍であ
り、本体部内への突出長さが、本体部の直径の１．５倍
以上で、かつ、開口端と本体部底板との間の距離が５０
ｍｍ以上の範囲であることを特徴としている。

【０００６】

【発明の実施の形態】図１及び図２は本発明のガス冷却
装置の一形態例を示すもので、図１は縦断面図、図２は
横断面図である。このガス冷却装置は、軸線を鉛直方向
とした円筒状の本体部１と、この本体部１の周壁上部に
設けられたガス導入口２と、本体部１の天板中央から本
体部内に突出したガス導出管３と、本体部１の底板に設
けられた排出口４と、前記ガス導出管３を囲むようにし
て本体部内に設けられた冷却コイル５と、本体部１の外
周に、設けられた冷却ジャケット６とにより形成されて
いる。

【０００７】本体部１，ガス導入口２，ガス導出管３及
び排出口４は、いわゆるサイクロンと同様の構造を有す
るもので、本体部１の底板は、ガスから分離した水滴
（凝縮水）や粉体を排出するために排出口４に向かう漏
斗状に形成されている。また、ガス導入口２は、本体部
１の周壁接線方向から被冷却ガスを導入するもので、こ
のガス導入口２から導入される被冷却ガスの流速は、各
部の形状等によっても異なるが、ガス導入口２の部分に
おける流速が毎秒１２ｍ以上になるように設定すること
により、被冷却ガス中に水滴や粉体が含まれている場合
でも、これらを確実にガスから分離することができる。
また、ガス導入口２に接続する導入管２ａの本体部中心
側の先端部一側を先細り形状に形成することにより、流
速を容易に高めることができるとともに、本体部１に流
入したガス流を、本体部周壁内面に沿う渦流にすること
ができ、冷却効率や分離効率を向上させることができ
る。なお、流速はできるだけ速くすることが好ましい
が、圧力損失や送風機の効率等を考慮すると、一般的に
は、毎秒２５ｍ程度が上限となる。

【０００８】本体部１やガス導出管３の形状（直径や長
さ）は、処理ガス量や冷却熱量等によって最適な形状に
形成することができるが、本体部１における円筒部１ａ
（ガス導入口２より下方の円筒体部分）の長さを円筒部
１ａの直径（内径）の２〜４倍にするとともに、ガス導
出管３の本体部内への突出長さを円筒部１ａの直径の
１．５倍以上に設定することが好ましい。これにより、
本体部１に流入して渦巻状に本体部下方に向かって流れ
るガス流の滞在時間を十分に長くすることができ、冷却
効果を向上させることができる。特に、冷却ジャケット
６を設けた場合は、冷却されている周壁にガスを十分に
接触させることができるので、冷却効果を更に向上させ
ることができる。

【０００９】すなわち、円筒部１ａの長さが直径の２倍
未満であったり、ガス導出管３の突出長さが円筒部１ａ
の直径の１．５倍未満であったりすると、本体部内での
ガスの滞在時間が短くなり、十分にガスを冷却すること
が困難となることがある。逆に、円筒部１ａを直径の４
倍を超える長さにしても冷却効果の向上は僅かであり、
装置高さが高くなって装置コストが上昇する。また、ガ
ス導出管３を長くし過ぎると、開口端の位置が本体部１
の底板上面に近付き過ぎるため、底板上に落下した粉体
や水滴等を吸引するおそれがあるので、開口端は、底板
上面から５０ｍｍ以上離しておくことが好ましい。

【００１０】また、前記ガス導出管３の直径（内径）
は、円筒部１ａの直径の１／４〜１／２倍の範囲が適当
である。ガス導出管３が細すぎても、逆に太すぎて円筒
部１ａとの間隔が狭くなっても、その部分の断面積が減
少して圧力損失等の不都合が発生する。特に、本体部内
に冷却コイル５を設ける場合は、冷却コイル５によるガ
ス流路の縮小を考慮してガス導出管３の直径を決定すべ
きである。

【００１１】流入した被冷却ガスを冷却する手段は、冷
却熱量に応じて適宜に選択することが可能であり、本形
態例に示すように、冷却コイル５と冷却ジャケット６と
を併用してもよく、いずれか一方のみを用いてもよい。
また、冷却コイル５の巻方向は、本体部内のガス流に対
して反対方向（向流方向）にすることが望ましく、図２
において、ガス流が時計回りで下方に向かって渦流を形
成する場合は、冷却コイル５は、時計回りで上昇する方
向にすることが望ましい。

【００１２】また、冷却コイル５は、その長さ，太さ，
巻数，コイル径、さらには材質等も、冷却熱量や運転温
度に応じて適宜選定することが可能であり、必要な伝熱
面積を有していればよく、コイル内に導入する冷流体
も、必要な冷却熱量が確保できれば特に制限はなく、適
宜な温度，流量を選定することができる。さらに、前記
冷却ジャケット６も、冷却コイル５と同様に、必要な冷
却熱量に応じて設置位置や容量、冷流体の種類，温度等
を適宜選択することができる。

【００１３】また、ガス導出管３の内径が十分に大きい
場合は、その内部にも冷却コイル等の冷却手段を配置す
ることが可能であり、ガス導出管３の外周に冷却ジャケ
ットを設けて多重管構造とすることもできる。

【００１４】上述の冷却コイル５及び冷却ジャケット６
に供給する冷流体、一般的には冷却水は、図３に示すよ
うに、冷却コイル５と冷却ジャケット６とに、入口管５
ａ，６ａ及び出口管５ｂ，６ｂをそれぞれ設け、単独に
冷流体を流すようにしてもよく、図４に示すように、冷
却ジャケット６の出口管６ｂと冷却コイル５の入口管５
ａとを管７で接続し、冷却ジャケット６を導出した冷流
体をそのまま冷却コイル５に導入するようにしてもよ
い。また、管７の途中に冷流体を冷却するための熱交換
器を挿入することもできる。なお、いずれの場合も、冷
流体は、下方から導入して上方から導出することが好ま
しい。

【００１５】

【実施例】図１及び図２に示す形状のガス冷却装置を用
いて冷却実験を行った。装置に用いた各管体（ＳＵＳ３
０４製）のサイズは、本体部：１５０Ａ，ガス導出管：
５０Ａ，冷却コイル：１０Ａ、冷却ジャケット：２００
Ａであり、冷却コイルは、コイル径１２０ｍｍ，ピッチ
５０ｍｍで巻数を５とした。ガス導入口には、５０Ａの
導入管の先端部一側を、図２に示すようにテーパー状に
加工したものを接続した。本体部の下部には、１／２イ
ンチの排出口を設けた半球状の底板を設けた。本体部に
おける円筒部の長さは４２０ｍｍ，ガス導出管の突出長
さは２８０ｍｍである。冷却コイル及び冷却ジャケット
には、１７．５℃の冷却水を毎分１０リットルでそれぞ
れ供給した。

【００１６】室温２８℃において、粉体，水滴及び過飽
和水蒸気を含む４７℃の空気を、ガス導入口から毎分１
０００リットル（流速；毎分約７７３ｍ（毎秒約１２．
９ｍ））で供給したところ、ガス導出管からは、３２℃
に冷却された空気が導出された。この導出空気中には、
水滴や粉体は含まれていなかった。また、排出口から
は、毎分４２ｃｃの割合で粉体を含む水（水滴及び凝縮
水）がガスから分離して排出された。この状態を延べ２
００時間継続した後、装置を開放して内部を点検した
が、粉体による閉塞の前兆は認められなかった。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のガス冷却
装置によれば、冷却時に凝縮水が発生するガス、粉体や
水滴等を含むガスを効率よく冷却することができ、粉体
による閉塞も発生せず、粉体や水滴等をガスから分離す
ることもできる。したがって、各種燃焼装置の燃焼排ガ
スを冷却するための冷却装置として好適に使用すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のガス冷却装置の一形態例を示す縦断
面図である。

【図２】同じく横断面図である。

【図３】冷流体の流れの一形態例を示す説明図であ
る。

【図４】冷流体の流れの他の形態例を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１…本体部、２…ガス導入口、３…ガス導出管、４…排
出口、５…冷却コイル、６…冷却ジャケット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】軸線を鉛直方向とした円筒状本体部の周
壁上部に接線方向から被冷却ガスを導入するガス導入口
を、本体部の天板中央から本体部内に突出して下端が開
口するガス導出管を、本体部の底板に排出口をそれぞれ
設けるとともに、本体部内に流入した被冷却ガスを冷却
する冷却手段を設けたことを特徴とするガス冷却装置。
【請求項２】前記冷却手段は、本体部内に設置された
冷却コイル及び本体部の外周に設けられた冷却ジャケッ
トの少なくともいずれか一方であることを特徴とする請
求項１記載のガス冷却装置。
【請求項３】前記ガス導入口における被冷却ガスの流
速が、毎秒１２〜２５ｍであることを特徴とする請求項
１又は２記載のガス冷却装置。
【請求項４】前記本体部は、前記ガス導入口より下方
の円筒部の長さが直径の２〜４倍であることを特徴とす
る請求項１乃至３のいずれか１項に記載のガス冷却装
置。
【請求項５】前記ガス導出管は、直径が本体部の直径
の１／４〜１／２倍であり、本体部内への突出長さが、
本体部の直径の１．５倍以上で、かつ、開口端と本体部
底板との間の距離が５０ｍｍ以上の範囲であることを特
徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のガス冷
却装置。