(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状形状を有し、内部を流通するガスの温度を低下させるための減温塔であって、
前記ガスを内部に流入させる流入口部が側方に設けられた導入筒と、
前記導入筒のガス下流側に設けられた本体筒と、
前記本体筒に設けられ、前記ガスに液滴を噴霧するノズルと、を備え、
前記本体筒におけるガス上流側にて前記導入筒に連通して設けられ、当該導入筒に対しガス下流側に向かって流路面積が大きくなるよう拡がる拡大部と、
前記導入筒の内面におけるガス下流側の端部に設けられ、前記導入筒の流路面積がガス下流側に行くに連れて小さくなるように内側へ張り出す張出部と、を有し、
前記張出部は、
前記導入筒の内面において前記流入口部が設けられた側方側には設けられておらず、
前記導入筒の内面において前記流入口部が設けられた側方の反対側方側に設けられた第１張出部を有すること、を特徴とする減温塔。
【請求項２】
前記張出部は、前記導入筒の内面において、前記反対側方と隣り合う一の側方側に設けられた第２張出部、及び、前記反対側方と隣り合う他の側方側に設けられた第３張出部の少なくとも一方を有すること、を特徴とする請求項１記載の減温塔。
【請求項３】
前記第１張出部と前記第２及び第３張出部の少なくとも一方とは、前記導入筒の軸方向から見て、その内側の縁が互いに滑らかに連続するように形成されていること、を特徴とする請求項２記載の減温塔。
【請求項４】
前記張出部のガス下流側の端部は、前記導入筒の軸方向に沿って延びる面を含むこと、を特徴とする請求項１〜３の何れか一項記載の減温塔。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、減温塔に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば廃棄物処理設備等で発生したガスの温度を低下させるためのものとして、減温塔が用いられている。このような減温塔では、下記特許文献１にされているように、塔内を流れるガスに対して液滴を噴霧し、当該ガスの温度を所定値まで低下することが図られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２１６４５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、上記減温塔では、例えばガスを内部に流入させる流入口部の態様等に起因して、ガス流速分布の偏りであるガス偏流が生じ易い。そのため、上記減温塔では、ガス流速の速い領域においてガスが十分に冷却される前に塔外へ流出してしまい、所定のガス冷却性能を発揮できないおそれがある。
【０００５】
そこで、本発明は、ガス偏流を抑制することができる減温塔を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明に係る減温塔は、筒状形状を有し、内部を流通するガスの温度を低下させるための減温塔であって、ガスを内部に流入させる流入口部が側方に設けられた導入筒と、導入筒のガス下流側に設けられた本体筒と、本体筒に設けられ、ガスに液滴を噴霧するノズルと、を備え、本体筒におけるガス上流側にて導入筒に連通して設けられ、当該導入筒に対しガス下流側に向かって流路面積が大きくなるよう拡がる拡大部と、導入筒の内面におけるガス下流側の端部に設けられ、導入筒の流路面積がガス下流側に行くに連れて小さくなるように内側へ張り出す張出部と、を有し、張出部は、導入筒の内面において流入口部が設けられた側方の反対側方側に設けられた第１張出部を有すること、を特徴とする。
【０００７】
減温塔自体は大きな配管形状であり、流れに伴う圧力損失が小さいためにガス偏流が生じ易く、特に導入筒の側方に設けられた流入口部からガスを流入させる場合、本体筒において当該流入口部が設けられた側方に対し反対側の側方である反対側方（以下、単に「反対側方」という）の側において、慣性の効果によりガス流速が特に速くなり易い。この点、本発明では、上述したように第１張出部を設けることにより、本体筒における反対側方側のガス流れについて、その方向を変えて軸中心へ寄せることが可能となる。よって、例えば、反対側方側の壁際を速いガス流速で流れていたガスが軸中心へ向かって好適に寄せられることとなり、ガス偏流を抑制することが可能となる。
【０００８】
また、張出部は、導入筒の内面において、反対側方と隣り合う一の側方側に設けられた第２張出部、及び、反対側方と隣り合う他の側方側に設けられた第３張出部の少なくとも一方を有することが好ましい。その理由は、反対側方に設けられた第１張出部だけでは、一又は他の側方側にガス流れが導かれてしまい、塔軸中心にガスが寄せられない場合があるためである。この点、このような構成によれば、反対側方と隣り合う一の側方側及び他の側方側の少なくとも一方においても、ガス流れの方向を変えて当該ガス流れを軸中心へ寄せることができ、これにより、ガス偏流を一層抑制することが可能となる。
【０００９】
また、第１張出部と第２及び第３張出部の少なくとも一方とは、導入筒の軸方向から見て、その内側の縁が互いに滑らかに連続するように形成されていることが好ましい。この場合、ガス流れが張出部によって乱れるのを抑制することが可能となる。
【００１０】
また、張出部のガス下流側の端部は、導入筒の軸方向に沿って延びる面を含むことが好ましい。この場合、ガス流れを軸方向に沿うように整流することもできる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ガス偏流を抑制できる減温塔を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る減温塔を示す概略斜視図である。
【図２】図１のII−II線に沿っての断面図である。
【図３】図２のIII−III線に沿っての断面図である。
【図４】変形例に係る減温塔の図２に対応する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。以下の説明において、同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。なお、「上」、「下」の語は鉛直方向の「上方」、「下方」に対応するものである。また、「正面」、「背面」の語は図面の状態に基づいており便宜的なものである。
【００１４】
図１は一実施形態に係る減温塔を示す概略斜視図、図２は図１のII−II線に沿っての断面図、図３は図２のIII−III線に沿っての断面図である。図１〜３に示すように、本実施形態の減温塔１は、塔内部を流通する高温のガスの温度を所定値まで低下させる冷却装置（冷却塔）であり、例えばセメント製造設備や廃棄物処理設備等において設置されている。
【００１５】
この減温塔１は、筒状形状を有しており、ここでは、直径数ｍの配管形状を呈している。減温塔１は、導入筒２、本体筒３及びノズル４を備えている。導入筒２は、減温塔１において上端部（ガス流路の上流側）を構成するものであり、その内部にてガスを流通させる。この導入筒２は、上方が閉塞され軸Ｇを中心軸として含む有底円筒状を呈している。導入筒２の壁部は、外壁２１及び内壁２２を含んで形成されており、内壁２２は、高温に耐久性を有する耐火キャスタ等の耐火物（以下、単に「耐火物」という）で形成されている。
【００１６】
この導入筒２の側方（つまり、外周壁の一部分）には、円筒状の流入口部５が接続されている。流入口部５は、ガスを導入筒２内へ流入させるものであり、その内部が導入筒２内部と連通して設けられている。ここでの流入口部５は、水平方向に対しガス下流側に行くに従い上方に傾斜するように延在している。
【００１７】
本体筒３は、導入筒２のガス下流側に連続するように設けられており、その内部にてガスを流通させる。この本体筒３の下方には、一般的にホッパ１０が設けられている。本体筒３は、導入筒２よりも広い流路面積を有しており、その内径が導入筒２の内径よりも大きくされている。本体筒３の壁部は、外壁３１及び内壁３２を含んで形成されており、内壁３２は、耐火物で形成されている。なお、流路面積は、軸Ｇ方向と直交する面上での流路面積を意図している。
【００１８】
この本体筒３における上端部であるガス上流側には、導入筒２に連通する拡大部６が設けられている。拡大部６は、導入筒２に対しガス下流側に向かって流路面積が大きくなるよう拡がる部位である。具体的には、拡大部６の内径は、ガス下流側に行くに連れて導入筒２の内径よりも徐々に（連続的に）大きくなるよう構成されている。
【００１９】
一方、本体筒３における下端部であるガス下流側の側方には、円筒状の流出口部７が接続されている。流出口部７は、ガスを本体筒３外へ流出させるものであり、その内部が本体筒３内部と連通して設けられている。ここでの流出口部７は、水平方向に対しガス下流側に行くに従い上方に傾斜するように延在している。
【００２０】
ノズル４は、本体筒３内を流通するガスに液滴を噴霧するものであり、ここでは、微粒化した水滴を噴射する。ノズル４は、本体筒３の上端部であって拡大部６よりも下方側（拡大部６に対し所定長ガス下流側）に、径方向内側に液滴を噴霧可能な向きで複数設けられている。これら複数のノズル４は、軸Ｇ方向に互いに等しい位置に設けられている。具体的には、複数のノズル４は、本体筒３において、軸Ｇ方向における互いに同じ高さ位置で、且つ周方向における１２等配の位置に、並設されている。なお、これらノズル４は、拡大部６に設けられていてもよい。
【００２１】
また、本実施形態の減温塔１は、導入筒２の内壁２２の内面にて内側へ張り出すよう設けられた張出部８を備えている。張出部８は、内壁２２付近で下方へ流れるガスのガス流れを軸Ｇ側へ寄るように案内するものである。この張出部８は、導入筒の流路面積がガス下流側に行くに連れて徐々に小さくなるように内側へ張り出している。張出部８は、耐火物で形成されており、第１〜第３張出部８１〜８３を有している。
【００２２】
図２に示すように、第１張出部８１は、導入筒２において流入口部５が設けられた側方（以下、「流入側方」という）に対し反対側の側方（以下、「反対側方」という）側に設けられている。すなわち、導入筒２を上方（軸Ｇ方向）から見て、流入口部５によるガス流入方向を基準に側面を４つの側方向に均等に分けて捉えたとき、導入筒２の流路面積のうち流入側方に対向する反対側方サイドの一部領域を閉塞するように第１張出部８１が設けられている。
【００２３】
この第１張出部８１の張出幅Ｈ１は、例えば３００ｍｍとされている。なお、張出幅Ｈ１は、導入筒２の上方視において導入筒２の内面からの最大突出長さであり、流入側方から反対側方に至る方向に沿った幅である。
【００２４】
第２張出部８２は、導入筒２において反対側方と隣り合う一の側方側である正面側方（以下、単に「正面側方」という）側に設けられている。すなわち、導入筒２を上方から見て、流入口部５によるガス流入方向を基準に側面を４つの側方向に均等に分けて捉えたとき、導入筒２の流路面積のうち正面側方サイドの一部領域を閉塞するように第２張出部８１が設けられている。
【００２５】
この第２張出部８２の張出幅Ｈ２は、上記張出幅Ｈ１よりも小さい例えば１５０ｍｍとされている。なお、張出幅Ｈ２は、導入筒２の上方視において導入筒２の内面からの最大突出長さであり、正面側方から背面側方に至る方向に沿った幅である。
【００２６】
第３張出部８３は、導入筒２において反対側方と隣り合う（換言すると、正面側方に対し反対側の）他の側方側である背面側方（以下、単に「背面側方」という）側に設けられている。すなわち、導入筒２を上方から見て、流入口部５によるガス流入方向を基準に側面を４つの側方向に均等に分けて捉えたとき、導入筒２の流路面積のうち背面側方サイドの一部領域を閉塞するように第３張出部８３が設けられている。
【００２７】
この第３張出部８３の張出幅Ｈ３は、上記張出幅Ｈ１よりも小さく且つ上記張出幅Ｈ２と等しい例えば１５０ｍｍとされている。なお、張出幅Ｈ３は、導入筒２の上方視において導入筒２の内面からの最大突出長さであり、正面側方から背面側方に至る方向に沿った幅である。
【００２８】
図２，３に示すように、第１張出部８１の内面は、ガス下流側へ行くに従って流入側方側に傾斜して延びる平面状の傾斜面８１ａと、当該傾斜面８１ａの下端に連続し且つ軸Ｇ方向に沿って導入筒２の下端まで真っ直ぐ延びる平面状の垂直面８１ｂと、を含んで構成されている。
【００２９】
また、第２張出部８２の内面は、ガス下流側へ行くに従って流入側方側に傾斜して延びる平面状の傾斜面８２ａと、当該傾斜面８２ａの下端に連続し且つ軸Ｇ方向に沿って導入筒２の下端まで真っ直ぐ延びる平面状の垂直面８２ｂと、を含んで構成されている。同様に、第３張出部８３の内面は、ガス下流側へ行くに従って流入側方側に傾斜して延びる平面状の傾斜面８３ａと、当該傾斜面８３ａの下端に連続し且つ軸Ｇ方向に沿って導入筒２の下端まで真っ直ぐ延びる平面状の垂直面８３ｂと、を含んで構成されている。
【００３０】
傾斜面８１ａ，８２ａ，８３ａの水平面に対する角度（はつり角度）は、ガス中に含まれるダストの付着や堆積を抑制するために安息角以上とされており、ここでは、略７０°とされている。また、軸Ｇ方向において、傾斜面８２ａ，８３ａの長さは互いに等しくされていると共に、これら傾斜面８２ａ，８３ａの長さは傾斜面８１ａの長さよりも小さくされている。一方、軸Ｇ方向において垂直面８１ｂ，８２ｂ，８３ｂの長さは、互いに等しくされている。
【００３１】
以上のように構成された減温塔１では、例えば４００℃前後の温度のガスが流入口部５から流入されると、このガスは、導入筒２内にて下方へ向きが変えられて下方へ流れ、拡大部６を介して本体筒３へ流通する。そして、当該ガスは、ノズル４から噴霧され微粒化された液滴によって冷却されつつ下方へ流れ、例えば１５０℃前後のガスとなって流出口部７から外部へ流出される。
【００３２】
ここで、本実施形態では、本体筒３の反対側方側においてガス流速が特に速くなり易く、ガス偏流が生じることが見出される。この点、本実施形態では、上述したように第１張出部８１が設けられていることから、本体筒３における反対側方側のガス流れについて、その方向を変えて軸Ｇ中心へ寄せられるよう流れることとなる。よって、例えば反対側方側の内壁３２際を流れる速いガス流速のガスを、軸Ｇ中心へ向かって好適に寄せることができる。これにより、当該ガス流速を抑えることができ、ガス偏流を抑制あるいは矯正（改善）することが可能となる。
【００３３】
その結果、ガスが十分に冷却される前に本体筒３から流出されるのを抑制でき、所定のガス冷却性能を確実に発揮することができる。また、ガス偏流に起因して、本体筒３内やノズル４にダストが付着する現象を改善することができる。さらに、ガスの整流のために導入筒２を軸Ｇ方向に長尺化する必要性をも低減でき、小型化及びコストダウンを図ることができる。
【００３４】
なお、一般的なガス整流装置を設ける場合、ガス中のダストや腐食成分の付着に起因するガス流路の閉塞及び整流装置の摩耗や腐食が生じるおそれがあるが、本実施形態における張出部８の上記構成によれば、当該おそれを低減することができる。
【００３５】
また、本実施形態では、上述したように、第２張出部８２，８３がさらに設けられていることから、本体筒３の正面側方側及び背面側方側においても、ガス流れの方向を変えてガスを軸Ｇ中心へ寄せることができ、よって、ガス偏流を一層抑制することが可能となる。
【００３６】
また、本実施形態では、上述したように、第１〜第３張出部８１〜８３のガス下流側の端部に垂直面８１ｂ〜８３ｂを含んでいる。これら垂直面８１ｂ〜８３ｂによれば、ガス流れを軸方向に沿うよう案内し整流することもでき、ガス流れが乱れるのを抑制することができる。
【００３７】
また、上述したように、張出部８は流路面積がガス下流側に行くに連れて徐々に小さくなるように内側へ張り出していることから、ガス流れに及ぶ悪影響を低減できる。また、張出部８が耐火物で形成されているため、減温塔１を高温雰囲気にも適用可能となる。
【００３８】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。
【００３９】
例えば、図４に示すように、張出部８に代えて張出部１８を備えていてもよい。張出部１８における第１〜第３張出部８１〜８３は、導入筒２の上方から見て、その内側の縁が互いに滑らかに連続するように形成されている。この場合、隣接する張出部間の隙間の存在によってガス流れが乱れるということを抑制可能となる。
【００４０】
また、上記実施形態は、第２及び第３張出部８２，８３を備えているが、第２及び第３張出部８２，８３の少なくとも一方のみを備えていてもよいし、あるいは、これらを備えていなくともよい。また、張出部８，１８の位置や大きさについては限定されるものではなく、ガスの流動を実測又はシミュレーションすることにより適宜設けることができる。なお、本発明の適用範囲は限定されず、ガス冷却塔全般に適用することが可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１…減温塔、２…導入筒、３…本体筒、４…ノズル、５…流入口部、６…拡大部、８，１８張出部、８１…第１張出部、８１ｂ，８２ｂ，８３ｂ…面、８２…第２張出部、８３…第３張出部。
【図１】
0005844184.tif 000002
【図２】
0005844184.tif 000003
【図３】
0005844184.tif 000004
【図４】
0005844184.tif 000005