(57)【要約】【課題】  従来、燃焼排ガスは、環状煙道の流路断面積が大きいことにより、流速が低く、水管内を流動する水と水管の外周を流動する高温の燃焼排ガスとの熱交換量は燃焼排ガスの流速が高いほど大きくなるが、環状煙道を流動する燃焼排ガスの流速が低いことにより、熱交換量が小さく、従って、排熱回収装置の熱回収効率が低いし、また、流速が遅いとダストが堆積しやすくなる等を改良し、熱回収効率の高い排熱回収装置を提供する。【解決手段】  排熱回収装置が環状煙道を円周方向において少なくとも２分割する分割平板が環状煙道の全長を分割して設けられ、分割された環状煙道が前記排ガス排出口へ連通する一連の分割煙道に構成されることを特徴とする。【選択図】  図１
2005337572.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
縦に配置された円筒形状の容器及び該容器に螺旋状に構成されて内蔵された水管により構成される排熱回収装置において、前記容器の上端部あるいは下端部の円筒側面に排ガス排出口が形成され、前記容器の下端面に灰出しダンパが設けられ、前記容器の上端面中央を気密状態に貫通し前記水管の螺旋中心を貫通して容器の下端面中央に到り下端開口部を前記灰出しダンパに蓋われる排ガス送入管が設けられ、前記容器の内周と前記排ガス送入管の外周との間の環状煙道に前記水管が螺旋形状に構成して配置され、前記環状煙道を円周方向において少なくとも２分割する分割平板が環状煙道の全長を分割して設けられ、該分割平板が上端部あるいは下端部に連通孔を形成され分割された環状煙道が前記排ガス排出口へ連通する一連の分割煙道に構成され、前記排ガス送入管の側面に前記水管の下方部の前記分割煙道へ開口する下端開口が形成されていることを特徴とする排熱回収装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶用エンジン、自動車転用ディーゼルエンジン、発電設備、焼却炉などの燃焼排ガスから排熱を回収する排熱回収装置における煙道構造関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジン、小型ガスタービンなどの船舶用エンジンにおいては燃料を燃焼した場合の発生熱量を有効活用するため、又、焼却炉などにおいては焼却時に発生する熱量を有効利用するため、燃焼排ガスを排熱回収装置を経て大気へ放出し、排熱回収装置において燃焼排ガスに残存する排熱を回収することが行われている。
【０００３】
従来の一般的な排熱回収装置の構造を図３の縦断面図に示す。図３において、符号１０で示すものは排熱回収装置であり、該排熱回収装置１０は凡そ容器１１及び容器１１に内蔵された水管３５により構成されている。前記容器１１は縦に配置された円筒形状の容器であり、上端面を水平板で覆い、下端部を下方に縮小する円錐形状に形成されている。該容器１１の上端面の水平板には、中央を気密状態に貫通して排ガス送入管１２が挿入され、容器１１内の中心部を下端部近くまで鉛直に延伸し、下端部において複数の支持板１３により容器１１内の中心部に支持されている。該容器１１の上部において円筒側面の一箇所に排ガス排出口１６が形成されている。すなわち、前記容器１１の内周と前記排ガス送入管１２の外周との間に環状煙道１９が形成されている。前記容器１１の最下端にはダスト排出口１７が形成され、カバー１８が設けられている。
【０００４】
前記容器１１の円筒外側面下方部には、前記排ガス送入管１２の下端より上方の位置に、容器１１の側壁を気密状態に貫通して給水管３１が設けられ、容器１１の円筒外側面上方部には、前記排ガス排出口１６より下方の位置に、容器１１の側壁を気密状態に貫通して排水管３３が設けられている。前記給水管３１及び前記排水管３３は、前記容器１１の内部においてほぼ等間隔で複数本（図３では５本）の前記水管３５に連通連結されている。複数本の該水管３５はそれぞれ前記容器１１及び前記排ガス送入管１２と同心円状及び螺旋状に構成され、前記環状煙道１９の半径方向にほぼ等間隔に配置されている。前記給水管３１には給水元弁３２、前記排水管３３には排水元弁３４が、前記容器１１の外部に設けられている。
【０００５】
更には、前記容器１１の側壁に沿って高圧空気管４１が設けられ、前記水管３５の上部、下部及び複数箇所（図３では２箇所）の中間部において、高圧空気枝管４２に分岐し、容器１１の側壁を気密状態に貫通して前記１９内における前記水管３５の上部、間及び下部に挿入されている。該高圧空気枝管４２の前記環状煙道１９に挿入された部分には、複数箇所に高圧空気の吹出し孔が形成されている。前記高圧空気管４１は高圧空気元弁４４を介して図示しないスートブロアに連結され、前記各高圧空気枝管４２には止弁４３が設けられている。
【０００６】
以上のように構成された排熱回収装置１０は以下のように作用する。すなわち、発電設備、船舶用エンジン、焼却炉などの燃焼排ガス管が排ガス送入管１２の上端開口１４に連結され、排ガス排出口１６が排ガス管へ連結され、給水元弁３２及び排水元弁３４を開いて水管３５内を水が充満して流動している状態で、排ガス送入管１２の上端開口１４から燃焼排ガスを送入する。燃焼排ガスは上端開口１４から排ガス送入管１２を流下して下端開口１５から流出する。下端開口１５から流出した燃焼排ガスは反転し、環状煙道１９すなわち螺旋状に構成された複数本の水管３５の間を上方へ流れ、容器１１内部の上部に達した後、排ガス排出口１６から排ガス管へ流出し排出される。
【０００７】
その間において、水管３５内の水は水管３５の外周を流動する高温の燃焼排ガスにより加熱され、温水となって排水管３３から流出する。すなわち、排ガス送入管１２から送入された高温の燃焼排ガスは、反転して環状煙道１９の水管３５の間を流動する間に水管３５内の水と熱交換して水を暖め、燃焼排ガス自体は温度が下がり、排ガス排出口１６から排出される。
【０００８】
なお、排ガス送入管１２から送入される燃焼排ガスにはダストが含まれており、粒子の大きいもの及び重たいものは下端開口１５から流出して反転する間に慣性により容器１１内の底部に堆積するが、粒子が小さく軽いダストは燃焼排ガスとともに水管３５の間を流動し、一部が水管３５の外周面に付着する。このような水管３５の外周面に付着したダストは熱交換効率を低下させる要因となるため、適宜の間隔でダストを除去することが行われている。すなわち、高圧空気元弁４４及び止弁４３を開き、高圧空気管４１から高圧空気枝管４２を経て容器１１内部の高圧空気枝管４２の吹出し孔から高圧空気を吹出し、水管３５の外周面に付着したダストを吹き飛ばす。吹き飛ばされたダストは容器１１内の底部に堆積し、カバー１８を開くことによりダスト排出口１７から外部へ排出される。
【特許文献１】特開２００２−１１５８０２号公報
【０００９】
従来の排熱回収装置は以上のように構成されていたため、つぎのような課題が存在していた。すなわち、排ガス送入管１２を流下して下端開口１５から流出し反転して環状煙道１９を上方へ流動する燃焼排ガスは、環状煙道１９の流路断面積が大きいことにより、流速が低い。水管３５内を流動する水と水管３５の外周を流動する高温の燃焼排ガスとの熱交換量は燃焼排ガスの流速が高いほど大きくなるが、環状煙道１９を流動する燃焼排ガスの流速が低いことにより、熱交換量が小さく、従って、排熱回収装置の熱回収効率が低いし、また、流速が遅いとダストが堆積しやすくなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は以上のような課題を解決するためになされたものであり、熱回収効率の高い排熱回収装置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】
【００１１】
本発明による排熱回収装置は、縦に配置された円筒形状の容器及び該容器に螺旋状に構成されて内蔵された水管により構成される排熱回収装置において、前記容器の上端部あるいは下端部の円筒側面に排ガス排出口が形成され、前記容器の下端面に灰出しダンパが設けられ、前記容器の上端面中央を気密状態に貫通し前記水管の螺旋中心を貫通して容器の下端面中央に到り下端開口部を前記灰出しダンパに蓋われる排ガス送入管が設けられ、前記容器の内周と前記排ガス送入管の外周との間の環状煙道に前記水管が螺旋形状に構成して配置され、前記環状煙道を円周方向において少なくとも２分割する分割平板が環状煙道の全長を分割して設けられ、該分割平板が上端部あるいは下端部に連通孔を形成され分割された環状煙道が前記排ガス排出口へ連通する一連の分割煙道に構成され、前記排ガス送入管の側面に前記水管の下方部の前記分割煙道へ開口する下端開口が形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明による排熱回収装置は以上のように構成されていることにより、以下のような効果を得ることができる。すなわち、排熱回収装置の環状煙道を円周方向において少なくとも２分割する分割平板が環状煙道の全長を分割して設けられ、分割された環状煙道が前記排ガス排出口へ連通する一連の分割煙道に構成されることにより、煙道における燃焼排ガスの流路断面積が分割されて分割数分の１に小さくなり、燃焼排ガスの流速が分割数倍に大きくなる。その結果、熱交換量が大きくなり、排熱回収装置の熱回収効率が高くなる。  
【００１３】
さらに、煙道分割による煙道内の排ガス流速の向上により、螺旋状水管外面におけるダストの吹き飛ばし効果が向上し、ダストが堆積しにくくなる。また、スートブロワの使用回数の低減や、スートブロワ装置の小型化等の副効果も考えられる。また、サイレンサー効果により、本排熱回収装置の後流に設置する別体消音器が不用となり、また、小型化できる等極めて有益なる効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面とともに本発明による排熱回収装置の好適な実施の形態について詳細に説明する。図１は本発明による排熱回収装置の構造を示す縦断面図であり、図２は図１における矢視Ａ−Ａ平面図である。なお、従来の事例と同一あるいは同等の部位・装置は同一の符号を用いて説明する。
【００１５】
図１及び図２において、符号１０で示すものは排熱回収装置であり、該排熱回収装置１０は凡そ容器１１及び容器１１に内蔵された水管３５により構成されている。前記容器１１は縦に配置された円筒形状の容器であり、上端面を水平板で覆い、下端部を下方に縮小する円錐形状に形成されている。該容器１１の上端面の水平板には、中央を気密状態に貫通して排ガス送入管１２が挿入され、容器１１内の中心部を下端面まで鉛直に延伸し、下端面において排ガス送入管１２の下端開口２３が容器１１に設けられた灰出しダンパ２４により蓋われている。後述する給水管３１の下方において、前記排ガス送入管１２の側部に下端開口１５が形成されている。すなわち、前記容器１１の内周と前記排ガス送入管１２の外周との間に環状煙道１９が形成されている。前記容器１１の上部において、円筒側面の一箇所に排ガス排出口１６が形成されている。
【００１６】
前記容器１１の円筒外側面下方部には、容器１１の側壁を気密状態に貫通して給水管３１が設けられ、容器１１の円筒外側面上方部には、前記排ガス排出口１６より下方の位置に、容器１１の側壁を気密状態に貫通して排水管３３が設けられている。前記給水管３１及び前記排水管３３は、前記容器１１の内部においてほぼ等間隔で複数本（図１では４本）の前記水管３５に連通連結されている。複数本の該水管３５は、それぞれ前記容器１１及び前記排ガス送入管１２と同心円状及び螺旋状に構成され、前記環状煙道１９の半径方向にほぼ等間隔に配置されている。前記給水管３１には給水元弁３２、前記排水管３３には排水元弁３４が、前記容器１１の外部に設けられている。
【００１７】
前記環状煙道１９には、円周方向において３分割する３枚の分割平板２１が前記水管３５を貫通させながら環状煙道１９の全長を分割して設けられている。該分割平板２１は必要に応じて上端部あるいは下端部に連通口２２を形成され、分割された環状煙道１９が前記下端開口１５から前記排ガス排出口１６へ連通する一連の分割煙道２０に構成されている。すなわち、図１及び図２では、前記環状煙道１９が３枚の前記分割平板２１すなわち第１分割平板２１ａ、第２分割平板２１ｂ及び第３分割平板２１ｃにより３箇の前記分割煙道２０すなわち第１分割煙道２０ａ、第２分割煙道２０ｂ及び第３分割煙道２０ｃに分割されている。前記第１分割平板２１ａには上端部に、前記第２分割平板２１ｂには下端部にそれぞれ前記連通口２２が形成されて、前記第３分割平板２１ｃには連通口２２は形成されていない。前記下端開口１５は前記第１分割平板２１ａ及び前記第３分割平板２１ｃにより分割される第１分割煙道２０ａに開口し、前記第２分割平板２１ｂ及び前記第３分割平板２１ｃにより分割される第３分割煙道２０ｃに前記排ガス排出口１６が形成されている。
【００１８】
又、前記容器１１の側壁に沿って高圧空気管４１が設けられ、前記水管３５の上部及び下部において、高圧空気枝管４２に分岐し、容器１１の側壁を気密状態に貫通して前記１９内における前記水管３５の上部及び下部に挿入されている。該高圧空気枝管４２の前記環状煙道１９に挿入された部分には、複数箇所に高圧空気の吹出し孔が形成され        ている。前記高圧空気管４１は高圧空気元弁４４を介して図示しないスートブロアに連結され、前記各高圧空気枝管４２には止弁４３が設けられている。
【００１９】
以上のように構成された排熱回収装置１０は以下のように作用する。すなわち、船舶用エンジン、焼却炉などの燃焼排ガス管が排ガス送入管１２の上端開口１４に連結され、排ガス排出口１６が排ガス管へ連結され、給水元弁３２及び排水元弁３４を開き給水管３１及び排水管３３を経て水管３５内を水が充満して流動している状態で、排ガス送入管１２の上端開口１４から燃焼排ガスを送入する。燃焼排ガスは上端開口１４から排ガス送入管１２を流下して下端開口１５から流出する。下端開口１５から流出した燃焼排ガスは一連の分割煙道２０を経て排ガス排出口１６から排ガス管へ流出し排出される。すなわち、下端開口１５から流出した燃焼排ガスは反転し、第１分割煙道２０ａを上方へ流動し、連通口２２を通過して第２分割煙道２０ｂへ流入し、反転して第２分割煙道２０ｂを下方へ流動し、連通口２２を通過して第３分割煙道２０ｃへ流入し、反転して第３分割煙道２０ｃを上方へ流動し、排ガス排出口１６から排ガス管へ流出し排出され、その間に、螺旋状に構成された複数本の水管３５の間を円周方向に３分割された各分割部において１度づつ横断して流動する。
【００２０】
水管３５内の水は水管３５の外周を流動する高温の燃焼排ガスにより加熱され温水となって排水管３３から流出する。排ガス送入管１２から送入された高温の燃焼排ガスは、水管３５の間を流動する間に水管３５内の水と熱交換して水を暖め、燃焼排ガス自体は温度が下がり、排ガス排出口１６から排出される。
【００２１】
排ガス送入管１２から送入される燃焼排ガスにはダストが含まれており、粒子の大きいもの及び重たいものは排ガス送入管１２内の下部及び容器１１内の底部に堆積するが、粒子が小さく軽いダストは燃焼排ガスとともに水管３５の間を流動し、一部が水管３５の外周面に付着する。このような水管３５の外周面に付着したダストは熱交換効率を低下させる要因となるため、適宜の間隔でダストを除去することが行われている。すなわち、高圧空気元弁４４及び止弁４３を開き、高圧空気管４１から高圧空気枝管４２を経て容器１１内部の高圧空気枝管４２の吹出し孔から高圧空気を吹出し、水管３５の外周面に付着したダストを吹き飛ばす。吹き飛ばされたダストは容器１１内の底部に堆積し、灰出しダンパ２４を開くことにより、ダスト排出口１７及び下端開口２３から外部へ排出される。
【００２２】
以上において、環状煙道１９が３箇の分割煙道２０に分割された場合について説明したが、分割は３分割に限定されるものではなく、２分割あるいは４分割以上でも良い。又、燃焼排ガスの流れも一通りに限定されるものではなく、下端開口１５から流出した直後に隣接する２箇の分割煙道２０に分岐し、両側に別れて流動しても良く、第１分割煙道２０ａを上方へ流動した後両側の分割煙道２０へ分岐して流動しても良い。以上のような環状煙道１９の分割数及び流動方向の構成に対しては、その応用変化に応じて、各分割平板２１には適宜に連通口２２を形成し、排ガス排出口１６を容器１１の上部あるいは下部に設ける。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
排熱回収装置の環状煙道を円周方向において少なくとも２分割する分割平板が環状煙道の全長を分割し、分割された環状煙道が前記排ガス排出口へ連通する一連の分割煙道に構成される技術を確立することにより、煙道における燃焼排ガスの流路断面積が分割されて分割数分の１に小さくなり、燃焼排ガスの流速が分割数倍に大きくなり、その結果、熱交換量が大きくなり、排熱回収装置の熱回収効率が高くなり、熱回収効率の高い用途に適用できる。さらに、サンレンサー効果により、本排熱回収装置の後流に設置する別体消音器が不用となり、又は小型化にも適応できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明による排熱回収装置の構造を示す縦断面図である。
【図２】図１における矢視Ａ−Ａ平面図である。
【図３】従来の一般的な排熱回収装置の構造を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１０    排熱回収装置
１１    容器
１２    排ガス送入管
１４    上端開口
１５    下端開口
１６    排ガス排出口
１７    ダスト排出口
１９    環状煙道
２０    分割煙道
２１    分割平板
２２    連通口
２３    下端開口
２４    灰出しダンパ
３１    給水管
３２    給水元弁
３３    排水管
３４    排水元弁
４１    高圧空気管
４２    高圧空気枝管
４３    止弁
【図１】
2005337572.tif 000003
【図２】
2005337572.tif 000004
【図３】
2005337572.tif 000005