(57)【要約】【課題】機高を低くすることができ、且つ、ガス出口から取り出すガスの流速を低減できるサイクロンを提供する。【解決手段】上側部材２の下部に下方へ向かい空間断面が減少した下側部材３を有するサイクロン本体１と、サイクロン本体１の内部に旋回流を形成するように上側部材２にガスを導入するガス入口４と、ガス入口４よりも上部に設けられ、ガス入口４から導入したガスが、サイクロン本体１の内部を一周した後にガス入口４によるガス導入方向Ａと平面視で交叉するガス取出方向Ｂへ取り出されるガス出口８とを備える。【選択図】図１
2015134309.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上側部材の下部に下方へ向かい空間断面が減少した下側部材を有するサイクロン本体と、該サイクロン本体の内部に旋回流を形成するように上側部材にガスを導入するガス入口と、該ガス入口よりも上部に設けられ、ガス入口から導入したガスが、サイクロン本体の内部を一周した後にガス入口によるガス導入方向と平面視で交叉するガス取出方向へ取り出されるガス出口とを備えたことを特徴とするサイクロン。
【請求項２】
前記サイクロン本体の内側の上部に、内筒を備えたことを特徴とする請求項１に記載のサイクロン。
【請求項３】
前記ガス出口に連通して下方へ延びる熱交換器の壁の一部が、サイクロン本体の壁を共用していることを特徴とする請求項１又は２に記載のサイクロン。
【請求項４】
前記ガス入口が反応装置に連通しており、サイクロン本体の壁の一部が、反応装置の壁を共用していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のサイクロン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機高を低くでき、ガス出口から取り出すガスの流速を低減できるようにしたサイクロンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
粒子含有ガスから粒子を分離するサイクロン（遠心粒子分離器）としては、特許文献１、２に示すものがある。一般的に知られているサイクロンは、水平断面が円形を有する円形サイクロンであり、円形サイクロンは円筒状の上側部材と、該上側部材の下端から下方へ向けて断面積が減少した円錐形状（テーパ状）の下側部材を有している。上側部材には、水平方向から接線的に粒子含有ガスを導入する入口ダクトが設けられ、又、上側部材の軸中心上部には、ガスを外部へ導出するための出口ダクトが設けられている。更に、出口ダクトの下部には、上側部材の内部へ所要の長さで突出した円筒状の内筒が設けられている。
【０００３】
入口ダクトにより接線方向から円形サイクロン内へ粒子含有ガスを導入すると、粒子含有ガスは円形サイクロン内に鉛直な旋回流を生じ、この旋回流による遠心力によって粒子含有ガス中の粒子は上側部材の内壁へと吹き寄せられ、更に、下側部材の内壁へと吹き寄せられて分離される。このとき、円形サイクロン内に導入する粒子含有ガスは、前記内筒によって整流されるため、安定した旋回流が形成されて効果的な粒子の分離が行われる。分離された粒子は下側部材の下端から取り出される。旋回流によって粒子が分離されたガスは、前記内筒を通って出口ダクトから外部へ取り出される。
【０００４】
円形サイクロンでは、上側部材の内部に突出する内筒の突出長さ、直径を選定することで、円形サイクロンの内部に安定した旋回流を形成して、高い分離効率が得られるようにしている。
【０００５】
前記特許文献１、２には、サイクロンを多角形状（例えば四角形状）とすることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２００３−５３０２０５号公報
【特許文献２】欧州特許第０７６００７１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１、２は、サイクロン内で粒子が分離されたガスを、内筒を通して上部の出口ダクトから取り出すようにしているために、サイクロンの上部に出口ダクトを設置するためのスペースが必要であり、このためにサイクロンの機高が高くなるという問題を有していた。
【０００８】
又、サイクロンの分離性能を高めるためには、内筒及び出口ダクトの径を大きく設定して、出口ダクトからのガスの取出速度を小さくすることが好ましいが、内筒の周囲には安定した旋回流を形成する必要があることから、内筒及び出口ダクトの径を大幅に増加することには制限がある。このために、出口ダクトからのガスの取出速度を小さく抑制することには限界があった。
【０００９】
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、機高を低くすることができ、且つ、ガス出口から取り出すガスの流速を低減できるようにしたサイクロンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上側部材の下部に下方へ向かい空間断面が減少した下側部材を有するサイクロン本体と、該サイクロン本体の内部に旋回流を形成するように上側部材にガスを導入するガス入口と、該ガス入口よりも上部に設けられ、ガス入口から導入したガスが、サイクロン本体の内部を一周した後にガス入口によるガス導入方向と平面視で交叉してガス取出方向へ取り出されるガス出口とを備えたことを特徴とするサイクロン、に係るものである。
【００１１】
上記サイクロンにおいて、前記サイクロン本体の内側の上部に、内筒を備えることができる。
【００１２】
又、上記サイクロンにおいて、前記ガス出口に連通して下方へ延びる熱交換器の壁の一部は、サイクロン本体の壁と共用することができる。
【００１３】
又、上記サイクロンにおいて、前記ガス入口が反応装置に連通しており、サイクロン本体の壁の一部は、反応装置の壁と共用することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のサイクロンによれば、機高を低くすることができ、且つ、ガス出口から導出するガスの流速を低減できるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】（ａ）は本発明のサイクロンの一例である四角形サイクロンの一実施例を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）のガス入口とガス出口との間に間隔を設けた場合を示す（ａ）をＩＢ方向から見た正面図である。
【図２】（ａ）は図１（ａ）をＩＩＡ−ＩＩＡ方向から見た切断平面図、（ｂ）は図１（ａ）をＩＩＢ−ＩＩＢ方向から見た切断平面図である。
【図３】（ａ）は異形六角形サイクロンの斜視図、（ｂ）は円形サイクロンの斜視図である。
【図４】本発明のサイクロンの他の実施例を示す斜視図である。
【図５】（ａ）は、サイクロンに熱交換器を一体に備えた実施例を示す正面図、（ｂ）は、サイクロンを反応装置に一体に備えた実施例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。
【００１７】
図１（ａ）は本発明のサイクロンの一例である四角形サイクロンの一実施例を示すもので、四角形サイクロン５０は、水平断面が四角形の上側部材２と、該上側部材２の下端（下部）から下方へ向かって空間断面が減少する四角錘状（テーパ状）の下側部材３を備えたサイクロン本体１を有している。
【００１８】
サイクロン本体１の上側部材２には、図２（ａ）にも示すように、上側部材２の中心に対して偏った位置に矩形のガス入口４を形成している。ガス入口４は、上側部材２の正面壁２ａの右側壁２ｂ（左側壁２ｄでもよい）に接した位置に偏って設けてあり、該ガス入口４の外部には水平な入口ダクト５が接続されている。
【００１９】
上側部材２の内部には、ガス入口４の左辺から先端に向かい右側壁２ｂに接近するように湾曲した導入板６が設けてあり、該導入板６の絞り効果により右側壁２ｂに沿ってガスの速度を高めながら導入するようにした絞り流路７を形成している。
【００２０】
図１（ａ）、図２（ｂ）に示すように、上側部材２に設けたガス入口４よりも上部位置には、矩形のガス出口８を設けている。このガス出口８は、前記右側壁２ｂにおける前記絞り流路７の上部に位置しており、前記ガス出口８には水平な出口ダクト９が接続されている。前記ガス入口４とガス出口８は矩形を有している場合について説明したが、矩形以外の断面形状を有していてもよい。
【００２１】
上記したように、前記ガス入口４とガス出口８は、正面壁２ａと右側壁２ｂのコーナ部に対して高さを変えて設けているため、前記ガス入口４からガス導入方向Ａへ導入したガスは、サイクロン本体１の内部を一周した後に、上部のガス出口８から、前記ガス導入方向Ａと平面視で交叉するガス取出方向Ｂへ取り出されるようにしている。ここで、図１（ａ）、図２（ｂ）では、ガス入口４に接続した入口ダクト５とガス出口８に接続した出口ダクト９が、平面視で９０゜で交叉した場合について示したが、前記出口ダクト９は、入口ダクト５に対して平面視で９０゜以上或いは９０゜以下の角度で交叉していてもよい。又、前記入口ダクト５と出口ダクト９は水平に設けた場合について説明したが、水平に対して傾斜して設けられていてもよい。
【００２２】
ガス出口８を設けた上側部材２の内部には、ガス入口４から導入したガスが前記ガス出口８にショートカットするのを防止するためのガス出口８から延設された仕切部材１０が設けられている。この仕切部材１０は、前記導入板６による絞り流路７の上部を閉塞すると共にガス出口８の底面を形成する水平仕切板１０ａと、前記絞り流路７の先端部から立ち上がってガス出口８の側壁を形成する側部仕切板１０ｂとを有している。
【００２３】
図１（ｂ）は、図１（ａ）のガス入口４とガス出口８とが、上下に間隔Ｈを隔てて設けられた場合を示している。図１（ｂ）に示すガス入口４の前方には、図１（ａ）と同様に水平仕切板１０ａと側部仕切板１０ｂによる仕切部材１０が設けられている。
【００２４】
図１、図２に示す実施例の作動を説明する。
【００２５】
入口ダクト５が接続されたガス入口４により上側部材２の内部に粒子含有ガスを導入すると、ガス入口４が上側部材２の中心に対して偏って設けてあり、且つ、導入板６により形成された絞り流路７により速度を高めて右側壁２ｂに沿って導入されるようにしているために、粒子含有ガスは、上側部材２内で旋回流Ｒを形成し、旋回流Ｒによる遠心力によって粒子の分離が行われる。
【００２６】
更に、粒子含有ガスは、右側壁２ｂと背面壁２ｃとのコーナ部Ｃ１に衝突することにより粒子の分離が行われ、続いて、背面壁２ｃと左側壁２ｄとのコーナ部Ｃ２に衝突することにより粒子の分離が行われ、更に、左側壁２ｄと正面壁２ａとのコーナ部Ｃ３に衝突することにより粒子の分離が行われる。又、下側部材３の内部においても、粒子含有ガスの旋回流Ｒによる遠心力によって粒子の分離が行われると共に、粒子含有ガスが下側部材３のコーナ部Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３に衝突することによって粒子の分離が行われる。
【００２７】
従って、遠心力とコーナ部への衝突の作用によって効果的に粒子が分離されたガスはガス出口８から取り出されるようになる。
【００２８】
ここで、本発明では、ガス入口４のガス導入方向Ａに対して、ガス出口８によるガス取出方向Ｂが交叉するように、ガス出口８をサイクロン本体１の側面（右側壁２ｂ）に設けたので、出口ダクト９を水平に設置することができる。従って、上部からガスを取り出す従来のサイクロンに対してサイクロンの機高を低くすることができる。
【００２９】
更に、ガス出口８をサイクロン本体１の側面に設けたので、従来のサイクロンのように出口ダクトの径を大きくすることに制限を生じることがない。従って、本発明では任意の大きさのガス出口８を形成することができ、よって、ガス出口８からのガスの取出速度を小さく設定することにより粒子の分離効率を高めることが容易に可能になる。
【００３０】
図３（ａ）は、本発明のサイクロンの他の形状例を示すものであり、図１（ａ）に示した四角形サイクロン５０の２つのコーナ部Ｃ１、Ｃ２を切り欠いた切欠面Ｘを形成することにより異形六角形サイクロン５１とした場合を示している。この場合も、図１、図２に示したように、ガス入口４のガス導入方向Ａに対してガス出口８によるガス取出方向Ｂが交叉するようにした構成を備えており、図１、図２の場合と同様の効果を奏することができる。尚、本発明は、上記異形六角形サイクロン５１の形状以外の種々の多角形サイクロンにも適用することができる。
【００３１】
又、図３（ｂ）は、本発明のサイクロンの更に他の形状例を示すものであり、円筒状の上側部材２と、該上側部材２の下端から下方へ向けて断面積が減少した円錐形状（テーパ状）の下側部材３を備えた円形サイクロン５２の場合を示している。この場合も、図１、図２に示したように、ガス入口４のガス導入方向Ａに対してガス出口８によるガス取出方向Ｂが交叉するようにした構成を備えており、図１、図２の場合と同様の効果を奏することができる。
【００３２】
図４は本発明の他の実施例を示すもので、図１（ａ）と同一の構成を有する四角形サイクロン５０において、前記サイクロン本体１の内側の上部に内筒１１を設けている。この内筒１１は、上側部材２の略中心に設けられており、内筒１１の下端は少なくともガス出口８の下辺よりも下方まで延びており、ガス入口４の所要位置まで延びていてもよい。図４の内筒１１を備えた構成は、図３（ａ）の異形六角形サイクロン５１、及び、図３（ｂ）の円形サイクロン５２を含む種々のサイクロンに適用することができる。
【００３３】
図４の実施例によれば、ガス入口４から上側部材２内に導入される粒子含有ガスは、内筒１１の存在により安定した旋回流Ｒを形成するようになる。安定した旋回流Ｒが形成されることにより、遠心力による粒子の分離効果が高められるため、特に小さい粒径分布の粒子を含む粒子含有ガスから粒子を分離する際に高い分離効果を発揮することができる。
【００３４】
図５（ａ）は、前記四角形サイクロン５０のガス出口８に、熱交換器１２を連通するように接続した場合を示しており、この熱交換器１２は、上端部がガス出口８に接続されて下方へ延びており、熱交換器１２の壁１３の一部がサイクロン本体１の壁を共用するように構成されている。１４は熱交換器１２に備えた伝熱管である。
【００３５】
図５（ａ）のように、熱交換器１２の壁１３の一部をサイクロン本体１の壁と共用したことにより、図１、図２の実施例による作用に加え、熱交換器１２の構成を簡略化してコストダウンを図ることができ、更に、ヒートロスも低減することができる。
【００３６】
図５（ｂ）は、前記四角形サイクロン５０のサイクロン本体１に備えたガス入口４を、ライザー（燃焼装置）等の反応装置１５のガス導出口に連通するように接続した場合を示しており、サイクロン本体１の壁１６の一部を反応装置１５の壁を共用するように構成されている。図中、１７は四角形サイクロン５０で分離した粒子を反応装置１５に戻すためのリターン・ダクトを示す。又、図５（ｂ）では、サイクロン本体１内に内筒１１を備えた場合について例示したが、内筒１１は備えていなくてもよい。更に、図３（ａ）の異形六角形サイクロン５１、及び、図３（ｂ）の円形サイクロン５２の場合にも同様に適用することができる。
【００３７】
図５（ｂ）のように、サイクロン本体１の壁１６の一部を反応装置１５の壁と共用したことにより、図１、図２の実施例による作用に加え、サイクロン本体１の構成を簡略化してコストダウンを図ることができ、更に、ヒートロスも低減することができる。
【００３８】
尚、本発明のサイクロンは、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００３９】
１    サイクロン本体
２    上側部材
３    下側部材
４    ガス入口
８    ガス出口
１１    内筒
１２    熱交換器
１３    壁
１５    反応装置
１６    壁
５０    四角形サイクロン（サイクロン）
５１    異形六角形サイクロン（サイクロン）
５２    円形サイクロン（サイクロン）
Ａ    ガス導入方向
Ｂ    ガス取出方向
【図１】
2015134309.tif 000003
【図２】
2015134309.tif 000004
【図３】
2015134309.tif 000005
【図４】
2015134309.tif 000006
【図５】
2015134309.tif 000007