JPS5852150B2 - ガス冷却装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 先端が閉じたチューブに他方の開端部から圧力のあるガ
スを断続的に吹き付けると、チューブ内のガスは圧縮さ
れてチューブ閉端部は著しく高温に加熱され、他方チュ
ーブ内のガスに仕事をした吹き込みガスは逆に著しく冷
却される現象は知られ、このような現象を利用してガス
を冷却する装置は従来から存在していた。

しかしながら、従来では、どのように温度の低いガスが
得られるかという面のみに注意が払われ、チューブ閉端
部に発生する高温熱の利用には左程度注意が払われてお
らず、例えばこの高温熱で水蒸気を発生させていたが、
チューブ閉端部での温度がそれ程高くないため、工場内
各種排熱から容易に得られる圧力数気圧程度の水蒸気し
か得られず、この高温熱の利用は左程装置のないもので
あった。

本発明はこのような難点を克服したガス冷却装置の改良
に係り、有圧ガスの持つ圧力エネルギの利用によりガス
自体の温度を低下させ同時に高温熱を装置外に取出すガ
ス冷却装置において、開端部から閉端部方向に向けてテ
ーパ状あるいは段階的に内断面積が変化する複数本のチ
ューブを有することを特徴とするもので、その目的とす
る処は、より高い温度レベルの高温熱を確実に得ること
ができるガス冷却装置を供する点にある。

本発明は前記したように有圧ガスの持つ圧力エネルギの
利用によりガス自体の温度を低下させ同時に高温熱を装
置外に取出すガス冷却装置において、複数本のチューブ
の開端部から閉端部方向に向けてテーパ状あるいは段階
的に内断面積を変化させた＼め、同一内断面積のチュー
ブに有圧ガスを吹きつけて衝撃波を発生させる場合に比
べて、より高い衝撃波を発生させてチューブ発熱温度を
高くでき、この高温熱により用途が広い高い圧力の水蒸
気を得ることができる。

以下本発明を第１図ないし第２図に図示の実施例につい
て説明すると、１は一端が有圧ガス源に接続されたガス
ラインで、該ガスライン１は熱交換器２を介して気液分
離器３に接続されており、該ガスライン１を流れた有圧
ガスは熱交換器２で熱交換されて冷却され、気液分離機
３で気体と液体に分離され、この液体は液タンク４に排
出されるようになっている。

また気液分離器３の他端はガスライン５を介してガス冷
却装置６に接続され、該ガスライン５の先端はノズル状
に形成され、前記ガス冷却装置６には複数本のチューブ
７が設けられており、前記ガス冷却装置６では、前記ラ
イン５の先端ノズルから噴出される噴流が周波的に変向
されて、前記チューブＴ内に順次間欠的に吹込まれるよ
うになつている。

さらにガス冷却装置６はガスライン８を介して熱交換器
２に接続されており、熱交換器２内を流下したガスはガ
スライン９を介して排出されるようになっている。

しかして前記チューブ７の内壁面１０は、ガス吹込み口
１１からチューブ閉端部１２に向けてその内断面積が漸
次減少するようにテーパ状に形成されている。

第１図ないし第２図に図示の実施例は前記したように構
成されているので、ガスライン１の一端に接続された有
圧ガス源たる各種化学プラントの末端部から、少量の有
効成分を含みまた数気圧以上の圧力を有するガスが排出
されると、ガスライン１を流れるガスは熱交換器２を通
過する際に熱交換されて冷却され、ガス中の有効成分が
凝縮し、気液分離器３でガスから分離され液タンク４に
貯蔵される。

そしてガスライン５の先端からガス冷却装置６内に噴出
されたガスは、複数本のチューブ７内に周期的に順次振
分けながら吹き込まれる。

従って各チューブＴでは、吹き付け、停止が間欠的に行
なわれることになり、吹き付きの瞬間には、チューブ７
内のガスは断熱圧縮されて温度が上がり、この吹き付け
が臨界圧力以上で行なわれると、チューブＴ内に衝撃波
が発生するために、単なる断熱圧縮以上に高温、高圧と
なる。

この熱はチューブ７の壁を通って外部に流れるため、チ
ューブ７の外面は熱せられた状態となる。

一方吹き付けが停止された時には圧縮されたガスが断熱
膨張するために、ガス温度が下がり、ライン８から低温
となったガスが得られる。

このライン５の状態からライン８への状態は準等エント
ロピー的変化であり、等エンタルピー的変化よりも遥か
に低温となったガスは熱交換器２で冷熱を放出し、略常
温に回復し、有効成分を殆んど含有していない場合には
大気中に放出され、あるいは軽質炭化水素を含む場合は
燃料として使用される。

この場合前記実施例では、チューブ１の内壁面１０は先
細に形成されているため、吹込み口１１から吹込まれた
ガスは徐々に衝撃波が強められて、閉端部１２およびそ
の付近では、従来の同一径円筒チューブに比べて、数１
０〜数１００℃高い温度が得られる。

従ってこの高温熱を利用することによって利用範囲が広
く価値のある高い圧力の水蒸気を発生させることができ
る。

また吹込みガスの取出し温度についても、ガスは同一断
面円筒チューブに比べて大きな仕事をすることになるの
で、ガス自体の降温効果も大きく、ガス冷却装置６の冷
却能力および効率を高めることができる。

次に第３図に図示するようにチューブ７の内壁面１３を
、ガス吹込み口１４からチューブ閉端部１５に向けてそ
の内断面積が段階的に減少するように形成してもよく、
このような構造では、断面が収縮する位置を通過する瞬
間に衝撃波を強める効果を発揮でき、その他の点では、
第１図ないし第２図に図示の実施例と略同様な作用効果
を奏しうる。

前記した実施例において、チューブ７の内断面積の収縮
比、収縮形状、または収縮段数を任意に選ぶことができ
る。

以上本発明を実施例について説明したが、勿論本発明は
このような実施例にだけ局限されるものではなく、本発
明の精神を逸脱しない範囲内で種々の設計の改変を施し
うるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るガス冷却装置の一実施例を図示し
た説明図、第２図はその要部拡大縦断面図、第３図は他
の実施例の要部拡大縦断面図である。 １・・・・・・ガスライン、２・・・・・・熱交換器、
３・・・・・・気液分離器、４・・・・・・液タンク、
５・・・・・・ガスライン、６・・・・・・ガス冷却装
置、７・・・・・・チューブ、８，９・・・・・・ガス
ライン、１０・・・・・・チューブ内壁面、１１・・・
・・・ガス吹込み口、１２・・・・・・チューブ閉端部
、１３・・・・・・チューブ内壁面、１４・・・・・・
ガス吹込み口、１５・・・・・・チューブ閉端部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 有圧ガスの持つ圧力エネルギの利用によりガス自体
   の温度を低下させ同時に高温熱を装置外に取出すガス冷
   却装置において、開端部から閉端部方向に向けてテーパ
   状あるいは段階的に内断面積が変化する複数本のチュー
   ブを有することを特徴とするガス冷却装置。