JPS5916687Y2 - 浮遊式熱交換器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は熱ガスダクトと分離器から構成され、１０μｍ
以下の粒子を含むセメント原料、アルミナ、フライアッ
シュ等にかかる浮遊式熱交換器に関し、特にガスと熱交
換完了後の粉末粒子とを分離するための分離室の改良に
関する。

従来の浮遊式熱交換器における分離器としてサイクロン
を利用したものや、第１図に示す如く慣性、衝突、重力
を利用したもの等がある。

併しながら前者の場合、サイクロン内のガスの流れにお
いて、２種の渦流（強制渦流と準自由渦流）が形成され
るために流れが干渉し合って圧力損失が大きくなり、ま
た、分離効率が良い反面上部排出側連結ダクト内におけ
る気流は半径方向に速度分布を有する旋回上昇流である
ためダクト内の粉末粒子は遠心力により半径方向外方へ
偏在して熱交換に不利である。

更に、サイクロンでは下部傾斜角が大きいため集塵器自
体の高さが高くなる。

その結果、これから構成される熱交換段が数段積み重ね
て熱交換器が形成された場合、熱交換器の圧力損失が大
きくなり、その上総高が高くなる。

また後者の場合、圧力損失が低い反面、気流の方向転換
により分離室内における粉末粒子の再飛散があるため、
分離効率が悪いなどの欠点があり、これを複数段に積み
重ねた熱交換器を形成する場合熱効率が悪くなる。

また他の先行技術として実公昭４８−３４０１４号公報
に示されているような熱交換器がある（第２図参照）。

これによると、粉体供給管１２と気体供給管１４が熱交
換器の本体１５に別個に接続されており、気体供給管１
４からの熱ガスと粉体供給管１２からの粉粒体との混合
が良好になされず、その結果熱交換に不利である。

さらに気体供給管１４によって本体１５の接続方向に旋
回された気流が進む方向の延長方向に粉粒体が排出され
るように粉体排出管１３が取付けられており、熱交換後
の熱ガスは気体排出管１６から排出されるので捕集率が
悪い 本考案の目的は、粉末粒子の熱交換効率および熱交換後
の捕集率を向上し、さらにまた圧力損失をなくし、コン
パクトに構成されるようにした浮遊式熱交換器を提供す
ることである。

本考案は、平面または曲面で形成されるほぼ水平一方向
に長い分離室１の側壁１ａにおける該分離室１の水平長
さ方向一方端上部へ、分離室の天井１ｂに沿うように接
線方向に導入側連結ダクト３を導入開口せしめ、この導
入側連結ダクト３は、鉛直方向に延びる鉛直ダクト部分
１０と、前記天井１ｂに連設される壁面１１ ａを有し
鉛直ダクト部分１０から分離室１寄りに斜め上方に傾斜
した軸直角断面矩形の傾斜ダクト部分１１とから成り、
前記鉛直ダクト部分１０の途中に粉末粒子投入管７が設
けられ、分離室１の下部には、下方に向けて分離室１の
軸線方向全長に亙って捕集室２を備え、分離室１の水平
長さ方向の他方端壁１ｅを一方端壁１ｄから遠去かるに
つれて狭小となる漏斗状に構成するとともに、その端壁
１ｅの先端に排出側連結ダクト４を接続したことを特徴
とする浮遊式熱交換器である。

第３図は、本考案の一実施例の斜視図である。

分離室１は平面で形威される水平一方向に長い直方体か
ら成り、下部に粉末粒子の捕集室２を備える。

分離室１の一方側壁１ａの長辺方向一方端上部へ、分離
室１の天井１ｂに沿うように粉末粒子投入管７を備えた
ガス導入側連結ダクト３を接続開口せしめる。

このダクト３は、鉛直方向（図面の上下方向）に延びる
鉛直ダクト部分１０と、その鉛直ダクト部分１０から分
離室１寄りに斜め上方に傾斜した傾斜ダクト部分１１と
から戊り、前記粉末粒子投入管７は鉛直ダクト部分１０
に連結されている。

しかも傾斜ダクト部分１１は、その軸直角断面が矩形で
あり、上部の壁面１１ ａが分離室１の天井１ｂに連設
される。

分離室１の水平長さ方向一方端壁１ｄは平面状に形成さ
れ、他方端壁１ｅは一方端壁１ｄから遠去かるにつれて
狭小となる漏斗状に構成される。

他方端壁１ｅの先端には分離室１内のガスを上方に導い
て上段の熱交換領域を形成するための排出側連結ダクト
４が接続される。

この排出側連結ダクト４には上段の熱交換領域への図示
しない粉末粒子投入管が接続されている。

捕集室２は下方に向けて先細の漏斗状をなし、分離室１
の軸線方向全長（第３図の左右方向全長）に互って配置
されており、下部に粉末粒子排出管５が設けられる。

次に作動状態について説明する。

下段熱交換領域から吸引された混合ガスは、鉛直ダクト
部分１０の途中に設けられた粉末粒子投入管７からの粉
末粒子と良好に混合されるので、熱交換率が向上する。

さらに混合ガスは、導入側連結ダクト３の鉛直ダクト部
分１０から傾斜ダクト部分１１に導かれる。

この際、混合ガスは鉛直上向きから斜め上向きに方向を
転換するので、混合ガスには遠心力が作用し、混合ガス
中の粉末粒子は上部の壁面１１ ａ付近に寄せられる。

そのため壁面１１ ａ付近の粉末粒子濃度は大となり、
かつ壁面１１ ａは平面であるので、その濃度分布は混
合ガスの流過方向に直角な幅方向に沿って均一となる。

このように壁面１１ ａ付近に粉末粒子が寄せられたへ
態で、混合ガスは分離室１内に天井１ｂに沿って導入さ
れ、半径方向に速度分布をもつ旋回流を形威しく矢示Ａ
）、旋回しなから長辺方向に移動する。

この旋回流により、さらに混合ガス中の粉末粒子は遠心
力の作用を受けて分離室内壁面に押し付けられ、ガス流
から分離され内壁面に沿って落下し、捕集室２が経て粉
末粒子排出管５より排出される。

ここで、分離室１内においては、内面の下部が分離室内
面に沿う旋回流よりも下方に凹んで捕集室２が設けられ
ているので、一旦捕集室２へ落下捕集された粉末粒子は
旋回流によって再飛散することが防止される。

さらに捕集室２は分離室１の軸線方向全長（第３図の左
右方向全長）に互って配置されているので、これによっ
て捕集率が向上される。

また、サイクロンのように２種の渦流が形成されないた
め、分離室１内における圧力損失は小さいものとなる。

一方、ガス流は、分離室１内を旋回しながら粉末粒子を
分離し、更に他方端壁１ｅへ進み、排出側連結ダクト４
を経て、上段熱交換領域へ導かれる。

一般に、旋回流の流れる部分の曲率半径が小さくなると
、ガス流の回転モーメンタムが一定であるので、旋回力
が増加する。

ガス流中に含まれる粉末粒子を分離する分離室において
分離室の曲率半径を小さくすることにより、上記作用に
よって粉末粒子への遠心力が増大する。

本考案において、他方端壁１ｅは漏斗状に絞られている
ので、分離室１内で弱まりつつある旋回流が強められ、
したがって分離室１内における粉末粒子の分離効率がさ
らに向上する。

そのうえ、分離室１を横方向に短くすることができる。

端壁１ｅは、一方端壁１ｄから遠去かるにつれて狭小と
なる漏斗状に構成されているので、圧力損失の低減を図
ることができる。

分離室１は上記実施例の平面で形成されたもの以外に曲
面で形成されてもよい。

また捕集室２は複数個の漏斗状で形成されてもよい。

以上述べた如く、本考案は平面または曲面で形成された
分離室の下方に捕集室を備え、この分離室の一方端から
天井に沿って接線方向に粉末粒子の混合ガスを導入して
旋回流を発生せしめ、ガス流が旋回しながら他方端に移
動する間に、粉末粒子を遠心分離させるようにしたので
、ガスと粉末粒子の分離行程を分離室の高さを高くしな
くて長くできるため粉末粒子とガスとの分離が確実であ
り、分離室内で分離された粉末粒子は下向きの慣性力を
持っているので容易に粉末粒子を捕集室に導くことがで
きる。

しかも分離室内面より凹んで下方に捕集室が設けられて
いるので、一旦分離した捕集室内の粉末粒子は、旋回流
の影響を受けて再飛散することがないと同時に適当な旋
回流移動水平ピッチによって隣り合う旋回流の相互影響
により再飛散がなル）。

このためガスと粉末粒子との分離効率が向上することに
なった。

さらに捕集室は分離室の軸線方向全長（図面の左右方向
全長）に互って配置されており、これによって捕集率が
向上される。

また旋回流はサイクロンの如く、折返すことなく一方向
に進む上、分離室内の粉末粒子の循環量が少ないので、
分離器の圧力損失が小さく、更に分離室は水平軸線を有
するので、高さを高くしなくて、高い集塵効率を得るこ
とができ、複数個を重ねて熱交換装置を構成する場合に
特に有益である。

導入側連結ダクトは鉛直ダクト部分と断面矩形でありか
つ分離室の天井に連設される壁面を有する傾斜ダクト部
分とから成るので、混合ガスには傾斜ダクト部分で遠心
力が作用する。

したがって混合ガス中の粉末粒子が前記壁面付近で高濃
度となり、粉末粒子がある程度分離された状態で、混合
ガスが分離室内に導入される。

混合ガスは、導入側連結ダクトの鉛直部分の途中に粉末
粒子投入管が設けられており、熱ガスと粉末粒子との混
合が良好に威されているので、熱交換率が向上する。

分離室内において粉末粒子は天井に沿って接線方向に移
動し、捕集室の内壁に沿って下降することになる。

捕集室は下方に向けて先細の漏斗状に形成されているの
で、捕集室の壁面に沿う粉末粒子は円滑に捕集室に入る
ことが可能であるとともに、旋回流が乱されることが防
がれるという優れた効果が発揮される。

しかも予め高濃度となった粉末粒子が分離室の天井に沿
って導入されるので、分離効率が向上する。

さらに分離室の水平長さ方向の他方端壁が漏斗状に絞ら
れているので、分離室内で弱まりつつある旋回流が強め
られ、これによっても分離効率が向上する。

そのうえ、分離室を横方向に短くすることができる。

また端壁１ｅは、一方端から遠去かるにつれて狭小とな
る漏斗状に構成されているので、圧力損失の低減を図る
ことができる。

捕集室２は分離室１の軸線方向全長に亙ってその下方に
配置されているので、熱ガスと粉末粒子との混合ガスが
分離室内を旋回移動するにつれて、そのガス中の粉末粒
子の濃度が徐々に低下する。

したがって排出される粉末粒子の量は、非常に少ない。

このことによって前述のように、捕集率の向上がはから
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は各先行技術をそれぞれ説明するた
めの図、第３図は本考案の一実施例の斜視図である。 １・・・・・・分離室、１１〕・・・・・・天井、１ｄ
・・・・・・一方端壁、２・・・・・・捕集室、３・・
・・・・導入側連結ダクト、４・・・・・・排出側連結
ダクト、５・・・・・・粉末粒子排出管、１０・・・・
・・鉛直ダクト部分、１１・・・・・・傾斜ダクト部分
、１１ ａ・・・・・・壁面。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 平面または曲面で形成されるほぼ水平一方向に長い分離
   室１の側壁１ａにおける該分離室１の水平長さ方向一方
   端上部へ、分離室の天井１ｂに沿うように接線方向に導
   入側連結ダクト３を導入開口せしめ、この導入側連結ダ
   クト３に、鉛直方向に延びる鉛直ダクト部分１０と、前
   記天井１ｂに連設される壁面１１ ａを有し鉛直ダクト
   部分１０から分離室１寄りに斜め上方に傾斜した軸直角
   断面矩形の傾斜ダクト部分１１とから戊り、前記鉛直ダ
   クト部分１０の途中に粉末粒子投入管７が設けられ、分
   離室１の下部には、下方に向けて分離室１の軸線方向全
   長に亙って捕集室２を備え、分離室１の水平長さ方向の
   他方端壁１ｅを一方端壁１ｄから遠去かるにつれて狭小
   となる漏斗状に構成するとともに、その端壁１ｅの先端
   に排出側連結ダクト４を接続したことを特徴とする浮遊
   式熱交換器。