| 【発明の名称】 |
蒸気と冷却水を回転させる直接接触式復水器 |
| 【発明者】 |
【氏名】横井 文夫
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| 【要約】 |
【課題】蒸気やドレンからの熱回収において、従来の復水器はいずれも効率が悪く、大型で機構が複雑であり、付属設備や冷却水の動力を必要とした。
【解決手段】円筒容器内で蒸気と冷却水を回転させながら接触させることにより小容積でこれまでの復水器よりはるかに効率の良い直接接触式復水器を提供する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 円筒状容器内に蒸気と冷却水が接線方向から流入して容器内で回転するように蒸気噴射管及び冷却水噴射管を適宜装着し、容器下部に蒸気の復水取り出し管を装着したことを特徴とする蒸気と冷却水を回転させる直接接触式復水器。
【請求項２】 蒸気噴射管内部に案内羽根を有する請求項１記載の蒸気と冷却水を回転させる直接接触式復水器。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、白煙蒸気やト゛レンを熱回収するシステムにおいて、円筒状容器内に蒸気と冷却水が接線方向から流入して容器内で回転するように蒸気噴射管及び冷却水噴射管を適宜装着し、容器下部に蒸気の復水取り出し管を装着した蒸気と冷却水を回転させる直接接触式復水器に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、蒸気やト゛レンが保有する熱エネルギーを回収する装置としては、■伝熱管を用いた熱交換器（サーフェスコンデンサー）
■蒸気を噴射した容器内に冷却水を滴下等により送水して直接接触させて復水とする直接接触式復水器■エゼクターの吸引作用をドレン回収や蒸気復水に利用するエゼクター方式の復水器等があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】以上の■，■，■の装置は、それぞれ次に述べるような欠点を有していた。
■伝熱管を用いた熱交換器（サーフェスコンデンサー）
熱交換方式が間接的であるので、その分伝熱効率が悪くなる。機構も複雑なものとなり、大型化せざるを得ず、保守点検や伝熱管の掃除に煩瑣な手間を要する。また、ポンプ等の付属機器が必要で、冷却水も大量に必要となる。
【０００４】■蒸気を噴射した容器内に冷却水を滴下等により送水して直接接触させて復水とする直接接触式覆水器直接接触式であるので伝熱効率は■に比べて良いが、蒸気と冷却水を直接接触させるための空間が必要となるので、装置が大型化、複雑化せざるを得ない。冷却水も大量に要し、ポンプ等の付属機器が必要となる。また、圧力変動による再蒸発の現象が起き易い。
【０００５】■エゼクターの吸引作用をドレン回収や蒸気復水に利用するエゼクター方式の復水器エゼクターは速度エネルギーによって吸引作用を発生するので、速度エネルギーを発生させるためのポンプ動力が必要であり、付属設備として高温水タンクを設けなければならない等設備が大掛かりになり、運転費も嵩んで無駄が多い。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、その要旨とするところは、伝熱効率の良い直接接触方式を基本としつつ、円筒状容器内に蒸気と冷却水を接線方向から流入させて高速で回転する渦動となし、蒸気の潜熱を瞬時に冷却水に放出して凝縮させ、復水に変化させる方式により、従来の直接接触式復水器に比べて大幅な機構の簡素化と容積の縮小を実現した、蒸気と冷却水を回転させる直接接触式復水器を提供することを目的とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明を、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は本発明の蒸気と冷却水を回転させる直接接触式復水器の一実施例の外観斜視図であり、図２は一部を欠截した平面図、図３は正面図である。図１〜３より明らかなとおり、本体１はフランジ９によって接合される円筒状の側板２，３と側板２の上端に覆設される天板４，側板３の下端に連接される逆円錐状の漏斗部５、さらに漏斗部５の下端に連接される円筒状の復水取り出し管６より構成される。
【０００８】本体１の上部を構成する側板２には、相対する位置に円筒状の冷却水噴射管８ａ，８ｂが水平に貫設され、冷却水噴射管８ａ，８ｂの冷却水の噴射口は本体１内でスプレーノズル１１となり、側板２の内円周の接線方向に開口している。また、側板３の上部には、冷却水噴射口８ａ，８ｂと９０゜の角度をなして蒸気噴射管７が水平に１箇所貫設され、側板３の内円周の接線方向に開口している。蒸気噴射管７の本体１内部に貫設された部分には、複数個の吸引口１０が適宜穿設されている（図４ａ，図４ｂ参照）。
【０００９】次に、該実施例の作用につき、図面を参照しながら詳細に説明する。蒸気噴射管７より蒸気が本体１内に噴射される。ここで、図２に見るように、蒸気噴射管７は、本体１の内部で本体１の内円周と蒸気噴射管７の円筒至端が直角を成すように貫設されているので、噴射された蒸気は側板３の内円周にそって最大の遠心力を付与され、高速の渦流となって本体１内を右回転する。
【００１０】同時に、２本の冷却水噴射管８ａ，８ｂより冷却水が噴射される。冷却水は、スプレーノズル１１から噴射されるので霧状となり、やはり本体１の内円周にそって高速の渦流となって本体１内を右回転する。この冷却水の回転速度は、蒸気噴射管７より噴射される蒸気により、さらに加速される。
【００１１】以上の如くして本体１内に噴射された蒸気と冷却水は、本体１内を高速で回転しながら接触し、この際、蒸気の有する潜熱は瞬時に冷却水に放出され、蒸気は凝縮され、復水に変化する。このようにして得られた復水は、本体１内を回転しつつ落下し、やがて漏斗部５に達し、さらに復水取り出し管６に収集され、復水取り出し管６の管口より高温の復水となって回収される。
【００１２】蒸気噴射管７の本体１内部に貫設された部分に適宜穿設された複数個の吸引口１０は噴射される高速の蒸気により陰圧となり、本体１内を回転する蒸気と冷却水の混合過流の一部は該吸引口１０に吸引されて再度蒸気噴射管７より噴射される。この作用により、蒸気と冷却水の接触・混合はさらに加速され、復水化が促進される。吸引口１０の作用により、吸引口１０のない場合に比して、本体１の容積を、さらに縮小できるのである。
【００１３】表１に、該実施例の、実運転における性能結果を示す。本発明の直接接触式復水器は、熱回収、蓄熱、真空装置の一部等、幅広く応用できるが、このデーターは、熱回収を目的として、最高温度の復水が得られるように設定したもので、０．２１ｍ3／ｈという僅かな冷却水量で、９８．８℃という高温の復水を３６０ｋｇ／ｈ得ることができた。復水の設定温度を下げていけば、復水取り出し量はさらに増加し、設計値の８７０ｋｇ／ｈに近づいていく。
【００１４】
【表１】
【００１５】図５、図６に示す実施例は、本体１２内に噴射される蒸気圧力が低いシステムにおいて用いられるタイプで、蒸気流速低下で過流の回転速度が低下し、蒸気と冷却水との混合率の低下をきたすことのないよう、蒸気噴射管１９の直径を大きくしたものである。
【００１６】該実施例の本体１２は、フランジ１８により接合された円筒形の側板１３，１４、側板１３の上端に覆設される円形の天板１５、側板１４の下端に連接された漏斗部１６、漏斗部１６下端の開放口をなす復水取り出し口１７より構成され、側板１３には、側板１３の内円周の接線方向に３箇所、夫々が１２０°の角度を成す配置で冷却水噴射管２０ａ，２０ｂ，２０ｃが水平に貫設されている。
【００１７】側板１４には、側板１４と同一の直径を有する蒸気噴射管１９が一箇所、水平に貫設されている。蒸気噴射管１９の内部には、側板１４の内円周に沿うような配置で円弧状の案内羽根２１が適宜複数個固設されている。
【００１８】該実施例にては、蒸気噴射管１９より噴射される蒸気は、複数個の案内羽根２１間を通過することにより、過流となり、本体１２内を回転する。同時に、３箇所の冷却水噴射管２０ａ，２０ｂ，２０ｃより噴射される冷却水も渦流となって本体１２内を回転し、蒸気と冷却水は回転しつつ接触し、潜熱を奪われた蒸気は高温の復水となって本体１２内を回転しながら落下し，漏斗部１６を経て復水取り出し口１７より回収される。
【００１９】
【発明の効果】以上の構成及び作用より、本発明の蒸気と冷却水を回転させる直接接触式復水器は、次に述べるような効果を齎すものである。蒸気と冷却水を本体内で回転させながら直接接触させるので、伝熱効率が１００％となり、熱交換の性能が、特に伝熱管を利用した熱交換器（サーフェスコンデンサー）と比べて卓越している。従来の直接接触式復水器と比較しても、本体容積が小さくなった分だけ放熱による熱損失が少なくなり、その分伝熱効率が向上した。
【００２０】圧力、温度がともに低下した状態の廃蒸気の熱回収は、伝熱管を利用した熱交換器（サーフェスコンデンサー）ではほとんど使いものにならず、従来型の直接接触式復水器やエゼクター方式の復水器でも回収コストが割高となるので現実には余り利用されることがなく、大部分が廃棄されているのが現状であった。しかし、本発明の蒸気と冷却水を回転させる直接接触式復水器においては、蒸気と冷却水を小容積の本体内で回転させながら接触させるので効率が非常に良く、これまで廃棄されていた廃蒸気からも低コストで充分に熱回収を行うことができる。
【００２１】本発明の蒸気と冷却水を回転させる直接接触式復水器は、蒸気と冷却水を高密度で高速回転させながら接触させるので、装置全体を従来のいかなる復水器よりも小型化することができ、特に従来型の直接接触式の復水器と比較するとはるかに小型化できる。また、機構が簡単なので故障も少なく、保守点検も容易である。したがって、設備費、運転費も経済的で、システム全体の効率化、低コスト化に大きく貢献するものである。
【００２２】従来の各種の復水器では必ず必要とされていたポンプや給水タンク等の付属機器、付属設備が不要である。また、冷却水の量も最小限で良く、冷却水の水圧も水道直圧で良いので、従来の各種の復水器のように冷却水を送水するための動力も不要である。したがって、この点からも、設備費、運転費、並びに保守点検費が大きく低減でき、システム全体が低コスト化できる。
【００２３】以上より、本発明の蒸気と冷却水を回転させる直接接触式復水器は、特に各種工場にて一般的に生ずる蒸気を高温の復水となし、熱回収するという用途において、従来型のどのようなタイプの復水器と比較しても小型で効率が良く、優れた性能を有するものであり、設備費、運転費、保守点検費が低減できるので経済的であり、省資源、省エネルギーが叫ばれている今日、熱回収の分野において将来的に多大な貢献をなしうるものである。
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| 【出願人】 |
【識別番号】５９９０８５７１４
【氏名又は名称】横井 文夫
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| 【出願日】 |
平成１１年６月２１日（１９９９．６．２１） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６３６９１
【弁理士】
【氏名又は名称】大矢 須和夫
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| 【公開番号】 |
特開２００１−４２８９（Ｐ２００１−４２８９Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年１月１２日（２００１．１．１２） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−１７４１２５ |
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