(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端開口を液体噴射口とする中心流路と、該中心流路を囲む液体供給用の中間流路と、該中間流路および前記中心流路の噴射側を囲む空気供給用の外周流路を備え、
前記中心流路の他端開口は液体排出管と接続されると共に、前記中間流路の流入口は液体供給管と接続され、
前記中心流路の流れ方向の中間位置の外周は前記中間流路の先端と旋回流路を介して連通させて前記中心流路に液体を旋回させて流入させ、該旋回流路との連続位置から旋回液体噴射口までの区間の前記中心流路を旋回液体供給流路としていると共に、該中心流路の前記旋回流路との連続位置から前記他端開口までは液体リターン流路とし、
前記外周流路は先端の噴口に向けて傾斜した環状の噴射側流路を有すると共に、前記噴口は前記旋回液体噴射口と間隔をあけて同一線上に位置させ、該旋回液体噴射口より噴射する旋回噴霧を前記噴口から噴射する空気と衝突させて微粒化すると共に、空気で囲んで噴霧の拡散を抑制する構成としているリターン式スプレーノズル。
【請求項２】
前記中心流路の液体リターン流路と接続する液体排出管に介設している圧力制御弁で排出圧力を制御し、一定圧で供給する液体の排出圧を大として噴霧量を増加させると共に排出圧を小さくしてリターン量を増加して噴霧量を減少させ、噴霧量の増減にかかわらず液体圧力を一定としていることで粒子径を一定としている請求項１に記載のリターン式スプレーノズル。
【請求項３】
前記外周流路に圧縮空気を供給し、該外周流路を前記噴口に向けて傾斜させ、該噴口と前記旋回液体噴射口の間隔を４〜１２ｍｍとして内部混合空間を設け、該内部混合空間で前記旋回液体噴射口から旋回液体を外周流路に噴射して、該旋回液体を空気と内部混合して前記噴口から噴射する内部混合タイプとしている請求項１または請求項２に記載のリターン式スプレーノズル。
【請求項４】
前記外周流路にコンプレッサーから空気を供給し、前記噴口に向けて傾斜させる前記外周流路は断面積を噴口に向けて漸次縮小させて傾斜オリフィスとし、該傾斜オリフィスと外周端部を連続させる前記噴口と前記旋回液体噴射口との間隔を０．０５ｍｍ〜２．０ｍｍとし、前記噴口に旋回液体噴射口を近接させ、該旋回液体噴射口を囲むノズルチップの外周壁の外面に位置する前記傾斜オリフィスの先端から噴口を通して前記空気を噴射し、前記旋回液体噴射口から噴射する旋回噴霧を高圧力とした前記空気で囲む外部混合タイプとしている請求項１または請求項２に記載のリターン式スプレーノズル。
【請求項５】
前記外周流路にブロワから空気を供給し、前記噴口と前記旋回液体噴射口の間隔を５〜３０ｍｍとして内部混合空間を設け、該内部混合空間で前記旋回液体噴射口から旋回液体を外周流路に噴射して、該旋回液体を空気と内部混合して前記噴口から噴射する内部混合タイプとしている請求項１または請求項２に記載のリターン式スプレーノズル。
【請求項６】
前記中心流路の旋回液体供給流路は、前記旋回流路との連続位置から旋回液体噴射口に向かって略同径に形成されているとともに、先端部に縮径部が設けられている請求項１〜５のいずれか一項に記載のリターン式スプレーノズル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はリターン式スプレーノズルに関し、詳しくは、排気ガスを冷却する噴霧用として好適に用いられるものであり、特に、噴霧の拡散を抑制して噴霧の勢いを低下させずに冷却効果を高めると共に、噴霧量が減少しても液滴の粒子径を粗大化させず、微細な液滴で噴霧して冷却効果を高めることができるものである。
【背景技術】
【０００２】
従来からゴミ焼却設備の排気ガス冷却塔内において冷却水噴霧用としてスプレーノズルが配置されている。この種のスプレーノズルは、冷却塔内で排気ガスに向けて冷却用の水滴を勢い良く噴霧して排気ガスと冷却用水滴を十分に混合することで冷却効率を上げる必要がある。該排気ガスへの冷却水噴霧用のスプレーノズルとして、水のみを噴霧する一流体ノズルと、水にエアを混合して噴霧する二流体ノズルがある。
【０００３】
一流体ノズルは、エア供給用のコンプレッサーやブロワが不要となり初期コストおよびランニングコストの低下を図ることができるが粒子径は二流体ノズルより粗い。また、噴霧の勢いが弱く、冷却塔の中心部まで冷却用水滴が届かず、ノズルの噴口近傍で噴霧した冷却用水滴が漂い、冷却効率の低下、ノズルの腐食、性能劣化、ダスト付着、ドレン発生等の障害が起こりやすい問題がある。
一方、特許第３０３４９７４号公報等で提供されている二流体ノズルを用いると、粒子径を細かくできると共に、噴霧に勢いを持たせて、前記一流体ノズルの問題を改良できるが、コンプレッサーを用いるため初期コストおよびランニングコストが増大する課題がある。
【０００４】
また、本出願人は特許第３４５０８９０号公報でゴミ焼却設備の排気ガス冷却塔内に設置する一流体のリターン式スプレーノズルを提供している。該リターン式スプレーノズル１００は図１３に示すように、周方向に間隔をあけて複数の噴口１０８を有する多孔ノズルであり、液体の流入路１１１を形成する内筒１０１と液体のリターン路（排出路）１１２を形成する外筒１０２からなる二重管の噴射側先端をノズルチップ１１０で閉鎖している。前記内筒１０１の流入路１１１に供給する冷却水をノズルチップ１１０に設けた複数のオリフィス１１５を通して外筒１０２の先端側に設けた複数の旋回室１０６に旋回させて流入し、各旋回室１０６に設けた前記噴口１０８より噴射している。各旋回室１０６を戻りオリフィス１１６を介して連通している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３０３４９７４号公報
【特許文献２】特許第３４５０８９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献２の多孔のリターン式の一流体スプレーノズルは、１つのスプレーノズルに設ける多数の噴口から液体を噴霧するため、１つの噴口からの噴霧流量を単孔のスプレーノズルと同一に設定すると、噴口の増加に比例して１つのスプレーノズルからの噴霧流量を増加して、冷却効果を上げることができる。
しかしながら、該リターン式スプレーノズルは一流体ノズルであるため、前記した一流体ノズルの問題点、即ち、粒子径が粗く、噴霧の勢いが弱いためにノズルの噴口近傍で噴霧した粒子が漂い、冷却効率の低下、排気ガスでノズルの腐食、ダスト付着、ドレン発生等の障害が起こりやすい問題がある。
【０００７】
本発明は、前記一流体のリターン式スプレーノズルの問題である粒子径が粗く、噴霧の勢いが弱く冷却効率が低い問題を解決するため二流体ノズルとし、該二流体ノズルの問題点であるランニングコストの低下を図ることを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するため、本発明は、一端開口を液体噴射口とする中心流路と、該中心流路を囲む液体供給用の中間流路と、該中間流路および前記中心流路の噴射側を囲む空気供給用の外周流路を備え、
前記中心流路の他端開口は液体排出管と接続されると共に、前記中間流路の流入口は液体供給管と接続され、
前記中心流路の流れ方向の中間位置の外周は前記中間流路の先端と旋回流路を介して連通させて前記中心流路に液体を旋回させて流入させ、該旋回流路との連続位置から旋回液体噴射口までの区間の前記中心流路を旋回液体供給流路としていると共に、該中心流路の前記旋回流路との連続位置から前記他端開口までは液体リターン流路とし、
前記外周流路は先端の噴口に向けて傾斜していると共に、前記噴口は前記旋回液体噴射口と間隔をあけて同一線上に位置させ、該旋回液体噴射口より噴射する旋回噴霧を前記噴口から噴射する空気と衝突させて微粒化すると共に、空気で囲んで噴霧の拡散を抑制する構成としているリターン式スプレーノズルを提供している。
【０００９】
前記のように、本発明のリターン式スプレーノズルは、噴射側を旋回液体供給流路とすると共に反対側を液体リターン流路とする中心流路と、該中心流路に旋回流路を介して連通する液体供給用の中間流路とを備えた一流体（液体）のリターン式ノズル部をノズル内部に設け、該リターン式ノズル部の外周に空気供給路となる外周流路を設け、一流体のリターン式ノズル部の旋回流路で水滴の１次微粒化を行い、該旋回流路の先端の旋回液体噴射口から噴射する旋回噴霧を外周流路から噴射する空気で衝突させて２次微粒化を行うと共に、空気で囲んで旋回噴霧の拡散を抑制して噴霧の勢いを強めて排気ガスと冷却用水滴を十分に混合することで冷却効率を高め、ノズルの噴口付近へのダストの付着、ドレン発生の抑制を図っている。
【００１０】
前記中心流路の液体リターン流路と接続する液体排出管に介設している圧力制御弁で排出圧力を制御し、一定圧で供給する液体の排出圧を大として噴霧量を増加させると共に、排出圧を小さくしてリターン量を増加して噴霧量を減少させ、噴霧量の増減にかかわらず液体圧力を一定としていることで粒子径を一定としている。
【００１１】
前記のように供給液体をリターンさせて噴霧量を制御すると、供給液体の液圧を一定圧力に保持して噴霧でき、噴霧量を減少しても噴霧圧力を低下させず、液滴が粗大化せず、微細粒子で噴霧することができる。具体的には、排気ガスの冷却効率を高める場合は、排出圧を大きくして、供給液体のリターン量を減少して噴霧量を増加している。
【００１２】
具体的には、噴霧量を例えば１〜３０Ｌ／ｍｉｎの範囲で増減できるものとし、供給液体圧を１．０〜４．０ＭＰａ（好ましくは約２．０ＭＰａ）の範囲で一定とし、液体排出圧力を０〜３．０ＭＰａ、コンプレッサーを用いて０．２〜０．６ＭＰａの圧縮空気を供給する場合は気水比を１０〜１００、ブロワを用いて０．０１〜０．１ＭＰａの圧縮空気を供給する場合は気水比を５０〜３００とすることが好ましい。
【００１３】
また、前記空気流路となる外周流路は、先端の前記噴口に向けて中心軸線を基準として３０°〜９０°で傾斜させることが好ましい。また、前記噴口は前記旋回液体噴射口より大きくし、該噴口の大きさを２〜３０φ、前記旋回液体噴射口の大きさを１．０〜６．０φ、前記噴口からの噴霧角度を２０°〜６０°、前記噴口と旋回液体噴射口との間隔を０．０５ｍｍ〜３０ｍｍとすることが好ましい。
【００１４】
本発明のリターン式スプレーノズルでは、例えば、第１のタイプは、コンプレッサーを用いて圧縮空気を供給する内部混合タイプとしている。具体的には、前記外周流路に圧縮空気を供給し、該外周流路を前記噴口に向けて傾斜させ、該噴口と前記旋回液体噴射口の間隔を４〜１２ｍｍとして内部混合空間を設け、該内部混合空間で前記旋回液体噴射口から旋回液体を外周流路に噴射して、該旋回液体を空気と内部混合して前記噴口から噴射する内部混合タイプとしている。
【００１５】
第２のタイプは、コンプレッサーを用いて圧縮空気を供給する外部混合タイプとしている。具体的には、前記外周流路にコンプレッサーから空気を供給し、前記噴口に向けて傾斜させる前記外周流路は断面積を噴口に向けて漸次縮小させて傾斜オリフィスとし、該傾斜オリフィスと外周端部を連続させる前記噴口と前記旋回液体噴射口との間隔を０．０５ｍｍ〜２．０ｍｍとし、
前記噴口に旋回液体噴射口を近接させ、該旋回液体噴射口を囲むノズルチップの外周壁の外面に位置する前記傾斜オリフィスの先端から噴口を通して前記空気を噴射し、前記旋回液体噴射口から噴射する旋回噴霧を高圧力とした前記空気で囲む外部混合タイプとしている。
【００１６】
第３のタイプは、ブロワを用いて空気を供給する内部混合タイプとしている。具体的には、前記外周流路にブロワから空気を供給し、前記噴口と前記旋回液体噴射口の間隔を５〜３０ｍｍとして内部混合空間を設け、該内部混合空間で前記旋回液体噴射口から旋回液体を外周流路に噴射して、該旋回液体を空気と内部混合して前記噴口から噴射する内部混合タイプとしている。
【００１７】
前記いずれのタイプでも、外周流路より噴射する空気と旋回噴霧を衝突させて微粒化を促進でき、かつ、空気で旋回噴霧を囲んで噴霧の拡散を効果的に抑え噴霧角度の広がりを抑制し、旋回噴霧の勢いを強めることができる。
【００１８】
前記中間流路と中心流路は１または複数の前記旋回流路を介して連通し、該旋回流路は、１〜８本とすることが好ましい。
前記旋回流路は前記中間流路から前記中心流路に接線方向で流入する形状、円弧方向に流入する形状とし、前記中心流路を囲む周面に開口する前記旋回流路から中心流路に流入する液体は周面に沿って遠心力で回転する旋回流となるようにしている。
【００１９】
本発明のリターン式スプレーノズルは、ゴミ焼却設備の排気ガス冷却塔に取り付けられることが好ましいが、狭い角度範囲で冷却水を勢いよく噴射することが好ましい他の用途にも好適に用いられる。
【発明の効果】
【００２０】
前記本発明に係わるリターン式スプレーノズルは、噴射側を旋回液体供給流路とすると共に反対側を液体リターン流路とする中心流路と、該中心流路に旋回流路を介して連通する液体供給用の中間流路とを備えた一流体（液体）のリターン式ノズル部をノズル内部に設け、該リターン式ノズル部の外周に空気供給路となる外周流路を設け、一流体のリターン式ノズル部の旋回流路で水滴の１次微粒化を行う特徴と、外周に空気を供給して１次微粒化した水滴を空気と混合して２次微粒化する二流体ノズルの特徴とを組み合わせた構成としている。このように、リターン式ノズル部の先端の旋回液体噴射口から噴射する旋回噴霧を外周流路から噴射する空気に衝突させて２次微粒化を行うと共に、空気で囲んで旋回噴霧の拡散を抑制して噴霧の勢いを強めて排気ガスと冷却用水滴を十分に混合することで冷却効率を高め、かつ、ノズルの噴口付近へのダストの付着、ドレン発生の抑制を図ることができる。
【００２１】
さらに、液体排出管に介設する圧力制御弁で排出圧力を制御し、一定圧で供給する液体の排出圧を制御して噴霧量を増減させるリターン式ノズルの機能により、噴霧量の増減にかかわらず液体圧力を一定として粒子径を微細に保持できる。その結果、噴霧量の減少時に粒子径の粗大化を防止するために空気供給量を増加する必要はなく、コスト低下を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１実施形態のリターン式スプレーノズルの断面図である。
【図２】前記リターン式スプレーノズルを取り付けたガス冷却システムを示す全体図である。
【図３】図１の要部拡大図である。
【図４】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】ノズルチップを示し、（Ａ）は軸線方向の断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（Ｃ）は（Ｂ）のＣ−Ｃ線断面図である。
【図６】前記ノズルチップに設けたワーラ部を示し、（Ａ）は要部斜視図、（Ｂ）はワーラ部の傾斜流路を示す斜視図である。
【図７】冷却塔内に設置する排気ガス冷却用のリターン式スプレーノズルを従来の一流体ノズルとした比較例と、本発明の前記第１実施形態のノズルとした場合とにおける噴霧状態および温度分布を示す比較図である。
【図８】（Ａ）〜（Ｄ）はワーラ部の変形例を示す断面図である。
【図９】第１実施形態の変形例を示し、（Ａ）は要部断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＸ矢視部の拡大断面図である。
【図１０】第２実施形態のリターン式スプレーノズルの断面図である。
【図１１】（Ａ）は図１０の要部拡大断面図、（Ｂ）は噴口付近の拡大断面図である。
【図１２】第３実施形態の要部断面図である。
【図１３】従来例を示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明のスプレーノズルの実施形態を図面を参照して説明する。
実施形態のリターン式スプレーノズルは図２に示すゴミ焼却設備の排気ガス冷却塔５０に取り付け、冷却塔内の排気ガスに向けて冷却水を噴霧して排気ガスを冷却するものである。
【００２４】
図１乃至図７に第１実施形態を示す。
図１に示すリターン式スプレーノズル１（以下、ノズル１と略称する）は、コンプレッサーを用いて圧縮空気を供給し、供給液体（冷却水）と内部混合して噴霧する内部混合タイプとしている。第１実施形態ではコンプレッサーから０．２〜０．６ＭＰａの空気を供給している。
【００２５】
該内部混合タイプのリターン式スプレーノズル１は、給排用三重筒２、該給排用三重筒の噴射側前端に連結するノズルアダプタ３、該ノズルアダプタ３の前端に連結するノズルチップ４、前記ノズルチップ４に外嵌するチップカバー５を組み立てて形成している。
【００２６】
連結する給排用三重筒２、ノズルアダプタ３、ノズルチップ４の中心軸線Ｌに沿って１つの中心流路１０を貫通して設けている。該中心流路１０の後端開口を液体（冷却水）のリターン用排出口１０ａとし、リターン用の液体排出管３０と接続している。また、給排用三重筒２およびノズルアダプタ３を貫通する部分の中心流路の後部側を液体リターン流路１０ｂとし、前記液体排出管３０を通して貯水タンク３４に戻している。一方、ノズルチップ４を貫通する部分の中心流路１０の前側部を旋回液体供給流路１０ｃとしている。該旋回液体供給流路１０ｃの前部に縮径部１０ｄを設け、該縮径部１０ｄの前端に旋回液体噴射口１５を設けている。
【００２７】
前記中心流路１０を囲む位置に液体（冷却水）供給用の中間流路１１を給排用三重筒２、ノズルアダプタ３およびノズルチップ４に連続して設けている。該中間流路１１は給排用三重筒２およびノズルアダプタ３に断面円環形状で貫通して設け、後端側に設ける液体流入用の開口１１ａを液体供給管３１と接続し、該液体供給管３１に貯水タンク３４から液体を供給している。ノズルチップ４の中間流路１１ｂは後端面から凹設し、ノズルアダプタ３の中間流路１１の前端と連続させている。
【００２８】
図５および図６に示すように、ノズルチップ４の中間流路１１ｂの内周側と前記中心流路１０の外周側とを、ノズルチップ４の後端面から接線方向に形成する２本の対向する旋回流路２０（２０ａ、２０ｂ）を介して連続している。該旋回流路２０ａ、２０ｂから中心流路１０に対向して流入する液体は中心流路１０の旋回液体供給流路１０ｃ内を遠心力で旋回し、水滴を１次微粒化しながら先端の旋回液体噴射口１５に向けて流れるようにしている。かつ、ノズルチップ４の後端に接するノズルアタプタ３の前端側の内周面に筒２２を内嵌し、液体リターン流路１０ｂに流入する液体の旋回液体供給流路１０ｃへの逆流を抑制している。
【００２９】
前記中間流路１１および中心流路１０の前側を囲む環状の空気供給用の外周流路１２を設けている。該外周流路１２は給排用三重筒２およびノズルアダプタ３に貫通して設けると共に、ノズルチップ４の外周面とチップカバー５の内周面の間に形成している。外周流路１２の後端側に空気導入用の開口１２ａを設け、空気供給管３２を介してコンプレッサー３５と接続し、圧縮空気を外周流路１２に供給している。
【００３０】
給排用三重筒２およびノズルアダプタ３に貫通して設けている外周流路１２は中心軸線Ｌと平行としている。ノズルチップ４とチップカバー５との間に傾斜させて形成する噴射側流路１２ｈを噴口１６に向けて傾斜させている。この噴口１６に続く噴射側流路１２ｈの幅は４ｍｍ〜１２ｍｍと比較的幅広くし、部分的に狭くなるオリフィスを設けていない。該噴射側流路１２ｈの噴口１６と旋回液体噴射口１５との間の幅４ｍｍ〜１２ｍｍの部分を内部混合空間１２ｓとしている。
【００３１】
図２に示すように、ノズル１は排気ガス冷却塔５０の上壁に複数本取り付けている。該ノズル１より噴霧およびリターンさせる冷却用の液体Ｑを貯水タンク３４に戻す液体排出管３０には圧力制御弁３６を介設し、該圧力制御弁３６を制御器３７で開閉制御している。該制御器３７は冷却塔の入口温度および出口温度を測定する温度センサ３８Ａ、３８Ｂと接続し、測定温度に応じて圧力制御弁３６、液体供給管３１、空気供給管３２に介設した圧力制御弁３９Ａ、３９Ｂを開閉制御している。即ち、排気ガス冷却塔５０内の排気ガスの冷却効率を高める必要がある時は、噴霧量を増加すべく供給液体のリターン量を減少させるようにしている。液体供給管３１にはポンプ４１を介設し、ノズル１に供給する液体を一定圧力としている。
【００３２】
ノズル１へ１．０〜４．０ＭＰａの一定圧力（本実施形態では２．０ＭＰａ）で供給する液体Ｑをノズル１からリターンさせる液体排出量は、液体排出管３０に介設する圧力制御弁３６を開閉して排出圧を制御して増減している。該排出圧は０〜３．０ＭＰａ（本実施形態では０〜１．５ＭＰａ）とすると、圧力制御弁３６の全閉時は排出圧は最大の１．５ＭＰａとなり、液体供給管３１から供給する液体を全量噴霧させて噴霧量を最大とする一方、圧力制御弁３６を全開として排出圧を最小の０ＭＰａとすると、液体供給量の１０％程度が噴霧量となるとともに９０％がリターンして排出されるようにしている。即ち、液体Ｑの供給量を１０Ｌ／ｍｉｎとすると、噴霧量の最小：最大＝１：１０のターンダウン比であると、最大噴霧量が１０Ｌ／ｍｉｎ、最小噴霧量が１Ｌ／ｍｉｎとなる。
【００３３】
前記のように、本発明のノズル１は、供給液体の液圧と供給量を一定として液体供給管３１よりノズル１に液体Ｑを供給し、ノズル１内でリターンさせて排出する液体量を増減して、ノズル１の噴口１６より噴射する噴霧量を増減するリターン式ノズルとしている。このように、リターン式ノズルとすると粒子径を一定に保持しながら、噴霧量のターンダウン比を大きくできる。よって、噴霧量を減少しても液圧を一定に保持できるため液滴の粒子径が粗大化せず、噴霧量が多い場合と同様な微細な粒子径に保持できる。その結果、冷却する排気ガス流量、排気ガスの温度変化が大きく、ターンダウンを大きくする必要がある場合に、リターン式ノズルを効果的に用いることができる。
【００３４】
本発明のノズル１では、具体的には、噴霧量は１〜３０Ｌ／ｍｉｎの範囲で増減できるものとし、供給液体圧を１．０〜４．０ＭＰａ（好ましくは約２．０ＭＰａ）、液体排出圧力を０〜３．０ＭＰａ、コンプレッサーを用いて０．２〜０．６ＭＰａの圧縮空気を供給して、気水比を１０〜１００としている。本実施形態では、コンプレッサーを用いて約０．４ＭＰａの圧縮空気を気水比を約５０として供給している。
なお、ブロワを用いて０．０１〜０．１ＭＰａの圧縮空気を供給する場合は気水比を５０〜３００としている。
【００３５】
さらに、空気流路となる外周流路１２は、先端の噴口１６に向けて中心軸線Ｌを基準として３０°〜９０°で傾斜させることが好ましい。かつ、噴口１６の大きさを２〜３０φ、旋回液体噴射口１５の大きさを１．０〜６．０φの範囲とし、噴口１６を旋回液体噴射口１５より大きくしている。また、噴口１６からの噴霧角度を２０°〜６０°としている。
【００３６】
該第１実施形態のノズル１は、噴口１６より間隔をあけた内部に旋回液体噴射口１５を位置させているため、旋回液体噴射口１５から噴射する旋回噴霧は内部混合空間１２ｓで外周流路１２の空気と衝突して内部混合して、噴口１６から噴射している。其の際、旋回噴霧の液滴は空気と衝突混合して、更に微細化した状態で噴口１６より外部に噴射されると共に、旋回噴霧の外周に空気層が位置した状態で噴口１６より外部に噴射され、噴霧の拡散を外周の空気で抑制できる。よって、噴霧を拡散させず狭い角度として噴霧の勢いを強めて、冷却効率を高めることができる。その結果、ノズル１の噴口１６の近傍で漂う噴霧した粒子を除去でき、ノズル１の腐食、性能劣化、ダスト付着、ドレン発生等の障害発生を確実に防止できる。
【００３７】
さらに、リターン式ノズルとして液滴の粗大化を抑制しているため、供給する空気量を低減できる。特に、噴霧量を少なくする低水量域でリターン式ノズルによる微粒化が優れているため、空気量を低減できる。その結果、外周流路１２より噴射する空気は、主として、噴霧拡散を抑制できる量であれば良く、気水比を小さくして、空気量を低減できる。よって、コンプレッサーの容量を小さくできると共に供給空気量を減少して初期コストおよびランニングコストを低減できる。
噴霧量を低減する時、供給空気量を低減して、さらに使用空気量を減少してコストダウンを図ることができ、かつ、噴霧量を低減しても供給空気量を一定とすると、噴霧の微細化を更に促進することができる。
【００３８】
図２に示す排気ガスの冷却塔内に排気ガス冷却用として、前記図１３に示す一流体ノズルを配置した比較例と、本発明の第１実施形態のリターン式の二流体ノズルを配置した実施例とにおける冷却塔内での噴霧状態および温度分布を比較して図７に示す。
【００３９】
比較例の一流体ノズル１００を冷却塔の周壁上部の内面に９０度間隔をあけて内に取り付けた場合、一流体ノズル１００からの噴霧の水滴は周壁内面に付着して冷却塔の中央部の排気ガス速度の大きな部分に水滴が届かない。よって、温度分布に示すように、冷却塔の入口で５００℃であった排気ガス温度は出口では２２０℃で、排気ガスは２８０度低下していた。
一方、実施例のリターン式の二流体ノズル１を冷却塔の周壁上部の内面に９０度間隔をあけて内に取り付けた場合、二流体ノズル１からの噴霧は冷却塔の中央部まで拡散して、冷却塔の中央部の排気ガス速度の大きな部分に水滴が届く。よって、温度分布に示すように、冷却塔の入口で５００℃であった排気ガス温度は出口では２００℃で、排気ガスは３００度低下していた。
【００４０】
このように、従来例の一流体ノズル１００を用いた場合、冷却塔の周壁近傍が過冷却となり、ノズルから噴霧した冷却用の水滴が蒸発しにくくなる。一方、冷却塔の中央部の排気ガス温度は高く、冷却効果は実施例より劣り、出口部分での排気ガス温度は実施例よりも高かった。
これに対して、本発明の第１実施形態のリターン式の二流体ノズル１を用いた場合、ガスとノズルから噴霧する水滴が径方向全体で十分に混合され、温度分布も平均化され、冷却効果に優れ、出口部分での排気ガス温度は比較例より低かった。
【００４１】
図８（Ａ）〜（Ｄ）に中間流路から中心流路１０に液体を流入させる旋回流路２０の変形例を示す。
前記第１実施形態では、図５（Ｂ）に示すように、直径方向に対向する２本の旋回流路２０ａ、２０ｂを中心流路１０内に接線方向で流入するように、旋回流路となる溝を直線方向に切削して設けているが、図８（Ａ）に示す変形例では、同様に形成する旋回流路２０を１つとし、図８（Ｂ）の変形例では旋回流路２０ａ〜２０ｄを９０度間隔をあけて４つ設けている。
図８（Ｃ）に示す変形例では、一定幅の円弧状の溝を設けて旋回流路２０ｅ、２０ｆを直径方向で対向する位置に２本設けている。
図８（Ｄ）に示す変形例では、円弧状の溝の幅を中心流路１０に向けて次第に狭くした２本の旋回流路２０ｇ、２０ｈを設けている。
【００４２】
図８（Ａ）〜（Ｄ）の変形例のいずれも、旋回流路を通して中心流路１０に流入する液体は中心流路１０を囲む周面に沿って遠心力で旋回しながら液体噴射口へと流れる構成としている。
前記中間流路から中心流路の旋回液体供給流路へ液体を流通させる旋回流路の個数は１個または複数個であり、複数個の場合は２〜８個が好ましい。
【００４３】
図９（Ａ）（Ｂ）に第１実施形態の変形例を示す。
第１実施形態の内部混合タイプの場合、空気圧力を一定に制御すると、水量の減少に伴って供給空気量が増加し、気水比が変化する。空気供給管３２に定流量弁を追加すると気水比を所定比に保持できるが、定流量弁の取付コストがかかる。よって、本変形例ではオリフィスソケットを追加している。
【００４４】
即ち、圧縮空気供給路となる外周流路１２の後端側に設ける空気導入用の開口１２ａにオリフィスソケット２５を連結し、該オリフィスソケット２５を介してコンプレッサーに接続する空気供給管３２と連結している。該オリフィスソケット２５は図９（Ｂ）に示すように、外周流路１２の開口１２ａとφ０．５〜φ１２（本実施形態では約φ３．７）のオリフィス２５ａを介して連続させ、該オリフィス２５ａを通して供給空気量を減してノズルに供給している。
【００４５】
図１０及び図１１に第２実施形態のリターン式ノズル１−Ｂを示す。
該リターン式ノズル１−Ｂは、コンプレッサーから供給する圧縮空気と旋回液体とを外部混合している。
当該ノズルでは、ノズルチップ４とチップカバー５との間に形成する噴射側の外周流路１２ｂは、中心軸線Ｌとの平行部から前端に向けて縮径方向に傾斜すると共に流路断面積を漸次減少させ、前端に設ける噴口１６に連続する部位に最小断面積となる傾斜オリフィス１２ｆを形成している。
【００４６】
チップカバー５の前端に設ける噴口１６とノズルチップ４の前端に設ける旋回液体噴射口１５とは０．０５ｍｍ〜２ｍｍ程度の微小な間隔Ｃをあけて同一線上に配置している。このように略連続配置する噴口１６と旋回液体噴射口１５とは、噴口１６を旋回液体噴射口１５より大きくしている。該構成として、ノズルチップ４の前端外周に形成する傾斜オリフィス１２ｆより噴口１６を通して外部に噴射する圧縮空気Ａが中央の旋回液体噴射口１５から噴射する旋回噴霧Ｆを囲む状態で外部混合するものとしている。
他の構成は前記第１実施形態と同様とし、同一符号を付して説明を省略する。
【００４７】
この外部混合タイプの第２実施形態のノズル１−Ｂは、噴口１６より噴射する旋回噴霧が外周に噴射される圧縮空気Ａにより拡散が抑制され、噴霧角度を所要の狭角としながら勢いよく対象とする排気ガスに向けて噴射される。かつ、外周の圧縮空気と旋回噴霧が衝突混合して更に微細化される。よって、第１実施形態と同様に、噴霧を拡散させず狭い角度として噴霧の勢いを強めて、冷却効率を高めることができる。
【００４８】
図１２に第３実施形態のリターン式ノズルを示す。
該ノズル１−Ｃは空気供給路とする外周流路１２を低圧空気を供給するブロワと接続している。外周流路１２の断面積はコンプレッサーから高圧の圧縮空気を供給する第１、第２実施形態の外周流路１２より大とし、かつ、噴口１６と旋回液体噴射口１５との間隔を５〜３０ｍｍと広げ、旋回液体噴射口１５と噴口１６との間に大きな内部混合空間１２ｓを設けている。
該第３実施形態の他の構成および作用効果は第２実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【００４９】
前記実施形態はいずれも、本発明のリターン式スプレーノズルをゴミ焼却設備の排気ガス冷却塔に取り付けているが、当該用途に限定されず、噴射量を大きく変動しても噴霧の粒径を変動させず、かつ、噴霧の拡散を抑制して噴角を狭め、噴霧の勢いを保持したい用途に好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００５０】
１  リターン式スプレーノズル
２  給排用三重筒
３  ノズルアダプタ
４  ノズルチップ
５  チップカバー
１０  中心流路
１０ｂ  液体リターン流路
１０ｃ  旋回液体供給流路
１１  液体供給用の中間流路
１２  空気供給用の外周流路
１５  旋回液体噴射口
１６  噴口
２０  旋回流路
Ａ  空気
Ｑ  液体
Ｆ  噴霧
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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