(57)【要約】【課題】放熱効果が高く、製品寿命の長い水冷ダクトを提供すること。【解決手段】内筒３１と外筒３２とからなり、両筒間の間隙に、給水口３ａから排水口３ｂ間にわたって冷却水を周回しながら流通させる流路を形成する流水ガイド３３を有する水冷ダクト３において、隣り合う流水ガイド３３、３３間に、放熱用の流水ガイド３４を流路を分岐するように配設する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内筒と外筒とからなり、両筒間の間隙に、給水口から排水口間にわたって冷却水を周回しながら流通させる流路を形成する流水ガイドを有する水冷ダクトにおいて、隣り合う流水ガイド間に、放熱用の流水ガイドを流路を分岐するように配設したことを特徴とする水冷ダクト。
【請求項２】
放熱用の流水ガイドに、分岐した流路間を連通させる切欠部を所定の間隔をあけて設けたことを特徴とする請求項１記載の水冷ダクト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水冷ダクトに関し、例えば、電気炉等から排出される排ガスを直接吸引し、集塵機で浄化処理するシステムの配管経路に用いられる水冷ダクトの改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気炉等から排出される塵埃等を含む高温の排ガスを直接吸引し、所定温度に冷却し、集塵機で浄化処理するシステムにおいては、図４に示すように、電気炉１から排出される１４００〜１５００℃程度の排ガスを通す燃焼塔２や水冷ダクト３を含む配管ダクトに二重構造（図４において、破線で示す。）を採用し、二重構造の間隙に冷却装置６（例えば、クーリングタワー等）によって調整された冷却水を循環させることによって、排ガスを、４００℃（好ましくは２５０℃）以下に冷却した状態で、配管４を介して集塵機５に導入するようにしている。
そして、このような高温の排ガスを所定温度に冷却するための水冷ダクト３として、図５〜図６に示す水冷ダクトが提案され、実用化されている。
この水冷ダクト３は、円筒状の配管である内筒３１と外筒３２との二重構造として、その間隙に冷却水を流し、内筒３１内を通過する排ガスを冷却するものである。
【０００３】
この場合、内筒３１と外筒３２の間隙に、給水口３ａから排水口３ｂにわたって冷却水を周回しながら流通させる流路を形成する流水ガイド３３を配設し、内筒３１の内面から伝わる排ガスの熱を冷却水側に放熱させ、排ガスによって加熱された内筒３１を、その外面から冷却するようにしている。
流水ガイド３３は、図６の展開図に示すように、給水口３ａから供給される冷却水を、図示下側から上側に流れるように（組み立てられた水冷ダクト３においては、排水口３ｂ側から見て時計回りに旋回するように）配設し、左上の流路ａ’から左下の流路ａ’に、次いで、ｂ’からｂ’に、・・・、ｇ’からｇ’に流れ、最後に、右上のｈ’から、右下のｈ’と、Ｕターンして流れる冷却水に分かれ、排水口３ｂを介して水槽Ｗに返還される。
【０００４】
ところで、水冷ダクト３の内筒３１と外筒３２との間隙に配設する流水ガイド３３の取り付けピッチは、通常、冷却水の流速のみを考慮して決定するため、その幅は、内筒３１の展開図である図６に示すように、内筒３１の全長の約１０％程度と、比較的広いピッチとなっている。
このため、内筒３１を通過する排ガスの放熱効果が十分に得にくく、内筒３１内を通過する排ガスの熱負荷による内筒３１の内面の高温酸化による減耗を抑制できず、また、冷却効果を高めようとすると、冷却水の水圧によって流水ガイド３３間で亀裂が生じ、水漏れが発生することがあり、水冷ダクト３自体の製品寿命が短く、頻繁に交換作業が必要になるといった問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記従来の水冷ダクトの有する問題点に鑑み、放熱効果が高く、製品寿命の長い水冷ダクト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】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の水冷ダクトは、内筒と外筒とからなり、両筒間の間隙に、給水口から排水口間にわたって冷却水を周回しながら流通させる流路を形成する流水ガイドを有する水冷ダクトにおいて、隣り合う流水ガイド間に、放熱用の流水ガイドを流路を分岐するように配設したことを特徴とする。
【０００７】
この場合において、放熱用の流水ガイドに、分岐した流路間を連通させる切欠部を所定の間隔をあけて設けることができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の水冷ダクトによれば、隣り合う流水ガイド間に、放熱用の流水ガイドを流路を分岐するように配設することにより、単に流水ガイドのピッチを細かくして冷却水の流速を速くして放熱効率を上げる方法に比べて、冷却水の流速変化を抑制し、放熱用の流水ガイドからも放熱することにより放熱効果を向上することができる。これによって、熱負荷が生じたときに発生する高温酸化による内筒の減耗を抑制できるとともに、冷却水の水圧を必要以上に高める必要がなく、冷却水の水圧によって亀裂が生じることを有効に防止することができる。
【０００９】
また、放熱用の流水ガイドに、分岐した流路間を連通させる切欠部を所定の間隔をあけて設けることにより、放熱用の流水ガイドを挟む流路間での冷却水の水圧に差が生じることを防止し、放熱効率を向上することができる。これによって、熱負荷が生じたときに発生する高温酸化による内筒の減耗を抑制できるとともに、冷却水の水圧の偏りによって亀裂が生じることを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の水冷ダクトの実施の形態を、図面に基づいて説明する。なお、従来装置と同様の構造については同一の符号、一連の符号を付し説明を省略する。
【実施例１】
【００１１】
図１〜図３に、本発明の水冷ダクトの一実施例を示す。
この水冷ダクト３は、従来例と同様、電気炉１から排出される１４００〜１５００℃程度の排ガスを４００℃（好ましくは２５０℃程度）以下に冷却するためのもので、冷却された排ガスは集塵機５で処理された後、清浄空気として排出管５ａを通過し外部に放出される。
【００１２】
水冷ダクト３に送られる冷却水は、水槽Ｗから冷却装置６（例えば、クーリングタワー）によって冷却され、循環ポンプＰによって給水口３ａを介して内筒３１と外筒３２との間隙内に送水され、内筒３１の内側を通過する排ガスとの間で熱交換を行った後、排水口３ｂを介し水槽Ｗに返還される。
【００１３】
水冷ダクト３の内筒３１の外周面には、従来例と同様のピッチで給水口３ａから排水口３ｂ間にわたって冷却水を周回しながら流通させる流路を形成する流水ガイド３３を配設する。
そして、水冷ダクト３においては、隣り合う流水ガイド３３、３３間に、放熱用の流水ガイド３４を流路を分岐するように配設するようにしている。通常、流水ガイド３３のピッチは、上流側（給水口３ａ側）から下流側（排水口３ｂ側）に向かって徐々にピッチを小さく設定するのが一般的であるが、放熱用の流水ガイド３４は、図２に示すように、隣り合う流水ガイド３３、３３間の略中間に配設することが好ましい。
なお、本実施例においては、流水ガイド３３、３３の間に１つの放熱用の流水ガイド３４を配設するようにしたが、流水ガイド３３、３３の間に２つ又はそれ以上の放熱用の流水ガイド３４を配設するようにすることもできる。
【００１４】
この流水ガイド３３と放熱用の流水ガイド３４とは、図２の展開図に示すように、給水口３ａから供給される冷却水を、図示下側から上側に流れるように（組み立てられた水冷ダクト３においては、排水口３ｂ側から見て時計回りに旋回するように）配設し、流路幅の広くなる図示右下側では、流水ガイド３３を１箇所、その下流側に放熱用の流水ガイド３４を１箇所配設しているが、特にその配設方法を限定するものではない。
冷却水は、給水口３ａから給水され、左上の流路ａ、ｂから左下の流路ａ、ｂに、次いで、ｃ、ｄからｃ、ｄに、・・・、ｍ、ｎからｍ、ｎに流れ、最後に、右上のｏから、右下のｏと、Ｕターンして流れる冷却水に分かれ、排水口３ｂを介して水槽Ｗに返還される。
流水ガイド３３と放熱用の流水ガイド３４とは、図２に示すように、傾斜部分と直線部分を交互に連続させることによって流路をほぼ螺旋状に形成するほか、すべての部分を傾斜させて螺旋状に構成しても構わない。
【００１５】
また、放熱用の流水ガイド３４には、図２に示すように、この放熱用の流水ガイド３４によって分岐された流路間を連通させる切欠部３５を所定の間隔をあけて設けることが好ましい。
この切欠部３５は、例えば、図例下側のａから上側のｃへ流れる冷却水と、下側のｂから上側のｄへ流れる冷却水とが、途中に２箇所の切欠部３５を介して、往き来することができるように設けられている。
なお、本実施例においては、切欠部３５を、流路１周（３６０°）当たり２箇所に設けるようにしているが、切欠部３５を設ける箇所と長さは、特に限定するものではなく、放熱用の流水ガイド３４によって分岐された流路を流れる冷却水の水圧の差をできるだけ小さくすることができるものであればよい。
これにより、放熱用の流水ガイド３４によって分岐された流路を流れる冷却水の水圧の差が小さくなり、放熱用の流水ガイド３４を挟む流路間での冷却水の水圧に差が生じることを防止し、放熱効率を向上することができる。これによって、熱負荷が生じたときに発生する高温酸化による内筒３１の減耗を抑制できるとともに、冷却水の水圧の偏りによって亀裂が生じることを防止することができる。
【００１６】
この水冷ダクトにおいて、電気炉１から排出される排ガスは、水冷ダクト３を通過する際、内筒３１の内面から外面に熱が伝達し、従来例と同様に、流水ガイド３３から放熱するとともに、隣り合う流水ガイド３３、３３間に配設した放熱用の流水ガイド３４からも放熱し、高い放熱効果を得ることができる。
また、隣り合う流水ガイド３３、３３間に、放熱用の流水ガイド３４を配設することによって、内筒３１の強度が向上するとともに、単に流水ガイドのピッチを細かくして冷却水の流速を速くして放熱効率を上げる方法に比べて、冷却水の流速変化を抑制し、放熱用の流水ガイド３４からも放熱することにより放熱効果を向上することができる。これによって、熱負荷が生じたときに発生する高温酸化による内筒３１の減耗を抑制できるとともに、冷却水の水圧を必要以上に高める必要がなく、冷却水の水圧によって亀裂が生じることを有効に防止することができる。
【００１７】
以上、本発明の水冷ダクトについて、その実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。
【産業上の利用可能性】
【００１８】
本発明の水冷ダクトは、隣り合う流水ガイド間に、放熱用の流水ガイドを配設することによって、高い放熱効果と、水冷ダクト内筒の強度を向上することができるという特性を有していることから、新規の電気炉集塵システムに用いることができるほか、既設の電気炉集塵システムにおける水冷ダクトの代替の用途にも用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の水冷ダクトの一実施例を示す平面図である。
【図２】同水冷ダクトの内筒の展開図である。
【図３】同水冷ダクトの流水ガイドの説明図で、（ａ）は、図２のＡ−Ａ断面図を、（ｂ）は、図２のＢ−Ｂ断面図を示す。
【図４】水冷ダクト使用する、電気炉集塵システムの全体図である。
【図５】従来の水冷ダクトの平面図である。
【図６】従来の水冷ダクトの内筒の展開図である。
【符号の説明】
【００２０】
３    水冷ダクト
３１  内筒
３２  外筒
３３  流水ガイド
３４  放熱用の流水ガイド
３５  切欠部
【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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