(57)【要約】【課題】圧力損失を極力少なくして圧縮空気を再加熱することが可能な圧縮空気の熱交換器を提供する。【解決手段】高炉用送風機によって加圧された高温の圧縮空気を冷却水で冷却除湿する冷却用熱交換器２００を設ける。冷却除湿された低温の圧縮空気を冷却前の高温の圧縮空気で加熱する加熱用熱交換器１００を設ける。再加熱塔１０１の内部で積み重ね自在に装着されるユニット枠１１０を設ける。該ユニット枠１１０の内側に装着され高温の圧縮空気が通過する熱交換パイプ１１１を設ける。該熱交換パイプ１１１の外側に装着され熱交換パイプ１１１の熱を側面周囲に放熱する放熱フィンを設ける。圧縮空気の容量に応じてユニット枠１１０の積層数を変更するように構成する。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
高温の圧縮空気が冷却除湿装置で冷却除湿され、該低温の空気が冷却除湿前の高温の圧縮空気で再加熱する熱交換器において、対向する一対の鏡板を貫通し高温の圧縮空気が通過する加熱用パイプと、該加熱用パイプの外周に装着される放熱フィンと、該鏡板に隣接し、低温の空気が放熱フィンに接するように通過する一対の低温空気通過口と、を備えたユニット枠を構成し、タンク状を成した再加熱塔の内部に複数のユニット枠を積み重ね自在に装着し、最上部のユニット枠の加熱用パイプから直近下部のユニット枠の加熱用パイプに高温の圧縮空気を順次送風すると共に、冷却除湿後の低温の空気を最下部のユニット枠から直近上部のユニット枠に向けて順次循環させるように構成したことを特徴とする圧縮空気の熱交換器。
【請求項２】
前記ユニット枠は、前記一対の鏡板と前記一対の低温空気通過口とをそれぞれ間隔を開けて囲む複数の側板を形成すると共に、各側板を上下から閉塞する天板及び底板が形成され、これら天板及び底板に、下部のユニット枠の低温空気通過口の排出側が、直近上部のユニット枠の低温空気通過口の送風口側に連通する低温空気通過孔と、上部のユニット枠の加熱用パイプの排出口が、直近下部のユニット枠の加熱用パイプの送風口に連通する高温空気通過孔と、を開穿した請求項１記載の圧縮空気の熱交換器。
【請求項３】
前記高温の圧縮空気は、高炉から排出される２００℃〜２５０℃の圧縮空気とし、前記冷却除湿後の圧縮空気は、前記冷却除湿装置２００によって３０℃〜４５℃に冷却された圧縮空気とする請求項１記載の圧縮空気の熱交換器。
【請求項４】
前記冷却除湿装置は、略タンク状を成した冷却塔と、該冷却塔の内部に装着され冷却液が循環する冷却コイルを備えた複数の冷却ユニットと、冷却塔の底部に装着され冷却された圧縮空気からドレンを分離するデミスターと、で構成され、冷却ユニットは、冷却液を循環せしめる一筆書き状の冷却コイルが固定枠に装着されると共に、該固定枠が冷却塔の側面内側に装着されるように構成され、該冷却ユニットを上下に積層するように配設した請求項１記載の圧縮空気の熱交換器。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、例えば、高炉で使用する高温の圧縮空気を冷却除湿した後、再び加熱する圧縮空気の熱交換器に係り、高温の圧縮空気の温度を利用して、冷却除湿した圧縮空気を元の高温に近づけるように再加熱する圧縮空気の熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、熱交換器として、例えば、特許文献１に記載の如く、円柱状のブロックに、柱軸方向と軸方向に対して直交する方向とに多数の孔群を設け、柱軸方向の孔を流れる流体物と軸方向に対して直交する孔を流れる流体物との間で熱交換するようにした熱交換器が提案されている。
【０００３】
一方、当考案者は先に特許文献２に記載の高炉用圧縮空気の除湿装置を提案している。この装置は、冷却除湿した空気を高炉に送風する前に、高炉用送風機から送られた高温の圧縮空気を熱交換に利用し、冷却除湿した空気を再加熱して高炉に送風する装置である。この装置で使用する熱交換器は、高炉から送風される高温の圧縮空気をパイプで送り、このパイプの周囲に設けたフィンに冷却除湿した空気が触れるようにすることで、冷却された空気を再加熱するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特公昭５２−５３８０号公報
【特許文献２】実用新案登録第３１５５５５２号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の熱交換器の如く、ブロックに孔群を設けた熱交換器では、熱交換器の重量が極めて重くなり、熱交換器の装置が嵩張る不都合がある。すなわち、ブロック内で、高温の流体物と低温の流体物との熱交換をして予定の温度まで変換するには、ブロックに設ける孔の長さを十分確保する必要がある。ところが、ブロックに設ける孔の長さを確保するには、このブロック自体を長く形成することになる。この結果、特許文献１の熱交換器では、高温の流体物と低温の流体物との熱交換をして予定の温度まで変換するには、ブロックが大きく嵩張り、しかも重量も重くなる不都合があった。
【０００６】
一方、特許文献２の熱交換器は、高炉から排出される圧縮空気の温度を利用して冷却した圧縮空気を再加熱するものである。すなわち、加熱用熱交換器は、略タンク状を成した再加熱塔の内部で積み重ね自在に装着される略枠形状のユニット枠と、該ユニット枠の内側に装着され高温の圧縮空気が通過する熱交換パイプと、該熱交換パイプの外側に装着され熱交換パイプの熱を側面周囲に放熱する放熱フィンと、を備え、圧縮空気の容量に応じてユニット枠の積層数を変更するように構成している。この結果、圧縮空気の送風量が増大しても圧力損失を極力少なくすることが可能で、しかも、熱交換器が大型化しても製造や運搬、設置作業等を容易にすることができるようになった。
【０００７】
ところが、特許文献２の熱交換器によると、圧力損失を極力少なくして圧縮空気を再加熱することは可能でも、冷却除湿した圧縮空気の温度を、高炉などから排出される高温の圧縮空気に近づくように再加熱することは困難であった。すなわち、この種の熱交換器によって、予定の温度まで熱変換するには、熱交換パイプの長さを十分確保する必要がある。ところが、この熱交換パイプの長さを確保しようとすると、熱交換器自体が極めて長く嵩張る施設になってしまう。しかも、熱交換パイプが長くなると、次第に高温側と低温側との温度差が少なくなり、平均温度に近くなるおそれがある。
【０００８】
例えば高炉などで使用する除湿後の圧縮空気は、高炉内等の温度が下がらないようにするため、高温に再加熱して供給することが望ましく、この種の熱交換器にあっては、高炉内の温度と除湿後の圧縮空気の温度差が少なくなるものが望まれている。
【０００９】
そこで本考案は、上述の課題を解消すべく案出されたもので、圧力損失を極力少なくして圧縮空気を再加熱することが可能で、冷却除湿した圧縮空気の温度を、元の高熱の圧縮空気の温度に接近するように再加熱することができる圧縮空気の熱交換器の提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述の目的を達成すべく本発明における第１の手段は、高温の圧縮空気が冷却除湿装置２００で冷却除湿され、該低温の空気が冷却除湿前の高温の圧縮空気で再加熱する熱交換器１００において、対向する一対の鏡板１１３を貫通し高温の圧縮空気が通過する加熱用パイプ１１１と、該加熱用パイプ１１１の外周に装着される放熱フィン１１２と、該鏡板１１３に隣接し、低温の空気が放熱フィン１１２に接するように通過する一対の低温空気通過口１１４Ａと、を備えたユニット枠１１０を構成し、タンク状を成した再加熱塔１０１の内部に複数のユニット枠１１０を積み重ね自在に装着し、最上部のユニット枠１１０の加熱用パイプ１１１から直近下部のユニット枠１１０の加熱用パイプ１１１に高温の圧縮空気を順次送風すると共に、冷却除湿後の低温の空気を最下部のユニット枠１１０から直近上部のユニット枠１１０に向けて順次循環させるように構成したことにある。
【００１１】
第２の手段の前記ユニット枠１１０は、前記一対の鏡板１１３と前記一対の低温空気通過口１１４Ａとをそれぞれ間隔を開けて囲む複数の側板１１４を形成すると共に、各側板１１４を上下から閉塞する天板１１５及び底板１１６が形成され、これら天板１１５及び底板１１６に、下部のユニット枠１１０の低温空気通過口１１４Ａの排出側が、直近上部のユニット枠１１０の低温空気通過口１１４Ａの送風口側に連通する低温空気通過孔１１７と、上部のユニット枠１１０の加熱用パイプ１１１の排出口が、直近下部のユニット枠１１０の加熱用パイプ１１１の送風口に連通する高温空気通過孔１１８と、を開穿したことにある。
【００１２】
第３の手段の前記高温の圧縮空気は、高炉から排出される２００℃〜２５０℃の圧縮空気とし、前記冷却除湿後の圧縮空気は、前記冷却除湿装置２００によって３０℃〜４５℃に冷却された圧縮空気とするものである。
【００１３】
第４の手段において前記冷却除湿装置２００は、略タンク状を成した冷却塔２０１と、該冷却塔２０１の内部に装着され冷却液が循環する冷却コイル２１１を備えた複数の冷却ユニット２１０と、冷却塔２０１の底部に装着され冷却された圧縮空気からドレンを分離するデミスター２２０と、で構成され、冷却ユニット２１０は、冷却液を循環せしめる一筆書き状の冷却コイル２１１が固定枠２１２に装着されると共に、該固定枠２１２が冷却塔２０１の側面内側に装着されるように構成され、該冷却ユニット２１０を上下に積層するように配設したことにある。
【考案の効果】
【００１４】
本考案の請求項１の如く、最上部のユニット枠１１０の加熱用パイプ１１１から直近下部のユニット枠１１０の加熱用パイプ１１１に高温の圧縮空気を順次送風すると共に、
冷却除湿後の低温の空気を最下部のユニット枠１１０から直近上部のユニット枠１１０に向けて順次循環させるように構成したことにより、冷却除湿した圧縮空気の温度を、元の高熱の圧縮空気の温度に接近するように再加熱することができる。
【００１５】
また、請求項２のように、下部のユニット枠１１０の低温空気通過口１１４Ａの排出側が、直近上部のユニット枠１１０の低温空気通過口１１４Ａの送風口側に連通する低温空気通過孔１１７と、上部のユニット枠１１０の加熱用パイプ１１１の排出口が、直近下部のユニット枠１１０の加熱用パイプ１１１の送風口に連通する高温空気通過孔１１８と、を開穿したことにより、極めて効果的な熱交換が可能になり、圧縮空気の送風量が増大してもユニット枠１１０の数を増すことで対応することができる。この結果、圧力損失を極力少なくして圧縮空気を再加熱することが可能になった。
【００１６】
更に、請求項３の如く、高温の圧縮空気は、高炉から排出される２００℃〜２５０℃の圧縮空気とし、前記冷却除湿後の圧縮空気は、前記冷却除湿装置２００によって３０℃〜４５℃に冷却された圧縮空気とすることで特に高炉用の熱交換器として有効に機能する。
【００１７】
請求項４の如く、冷却塔２０１の内部に装着され冷却液が循環する冷却コイル２１１を備えた複数の冷却ユニット２１０を構成し、該冷却ユニット２１０は、冷却液を循環せしめる一筆書き状の冷却コイル２１１が固定枠２１２に装着されると共に、該固定枠２１２が冷却塔２０１の側面内側に装着されるように構成し、該冷却ユニット２１０を上下に積層するように配設したことで、冷却用熱交換器２００の大型化に伴って冷却コイル２１１の使用本数が増大しても容易に運搬することができ設置作業も簡単に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本考案の一実施例を示す概略正面図である。
【図２】本考案の熱交換器の内部を示す概略斜視図である。
【図３】本考案の熱交換器の内部を示す概略平断面図である。
【図４】本考案の一実施例を示す概略平面図である。
【図５】本考案の熱交換器の内部を示す概略縦断面図である。
【考案を実施するための形態】
【００１９】
このように、本考案によると、圧力損失を極力少なくして圧縮空気を再加熱することが可能な状態で、冷却除湿した圧縮空気の温度を、元の高熱の圧縮空気の温度に接近するように再加熱することができるなどといった目的を実現した。
【実施例】
【００２０】
以下、本考案の一実施例を説明する。本考案熱交換器１００は、冷却用熱交換器２００と併用する構成である（図１参照）。すなわち、高炉等から排出パイプ１０を介して熱交換器１００に送風された圧縮空気は、該熱交換器１００で熱交換後、冷却用パイプ２０を介して冷却除湿装置２００に送風される。該冷却除湿装置２００にて冷却除湿された空気は熱交換用パイプ３０を介して再び熱交換器１００に送風され熱交換後、送風パイプ４０を介して高炉等に供給されるものである。
【００２１】
加熱用熱交換器１００は、例えば、高炉用送風機によって加圧された高温の圧縮空気を利用して、冷却除湿された低温の圧縮空気を再加熱するものであり、略タンク状を成した再加熱塔１０１の内部に、積み重ね自在にユニット枠１１０が装着されている。
【００２２】
このユニット枠１１０は、対向する一対の鏡板１１３を貫通し高温の圧縮空気が通過する加熱用パイプ１１１と、該加熱用パイプ１１１の外周に装着される放熱フィン１１２とを備えている（図２参照）。更に、該鏡板１１３に隣接する低温空気通過口１１４Ａから放熱フィン１１２の周囲を通過する冷却除湿後の空気を放熱フィン１１２が再加熱するものである。
【００２３】
図示の鏡板１１３には、複数の挿通孔１１３Ａが開穿されており、この挿通孔１１３Ａに加熱用パイプ１１１を挿通させている。この熱交換パイプ１１１の端部が溶接手段又は拡管カシメ手段にて鏡板１１３に固定されている。また、放熱フィン１１２は薄い矩形状を成しているが、図示例に限られるものではなく、放熱フィン１１２の形状等の設計変更は自由である。
【００２４】
そして、タンク状を成した再加熱塔１０１の内部にユニット枠１１０を積み重ねて装着し、最上部のユニット枠１１０の加熱用パイプ１１１から直近下部のユニット枠１１０の加熱用パイプ１１１に高温の圧縮空気を順次送風する。また、冷却除湿後の低温の空気を最下部のユニット枠１１０から直近上部のユニット枠１１０に向けて順次循環させるように構成している。
【００２５】
図示のユニット枠１１０では、一対の鏡板１１３と前記一対の低温空気通過口１１４Ａとをそれぞれ間隔を開けて囲む複数の側板１１４を形成している。更に、各側板１１４を上下から閉塞する天板１１５及び底板１１６を形成している。このとき、各側板１１４を仕切る仕切り枠１０２を形成し、除湿前の高温の圧縮空気と除湿後の低温の圧縮空気とが混合しないように構成している。そして、これら天板１１５及び底板１１６に、低温空気通過孔１１７と高温空気通過孔１１８とを開穿し、仕切り枠１０２と側板１１４とで囲まれた空間から低温空気通過孔１１７や高温空気通過孔１１８に空気が送られる。
【００２６】
低温空気通過孔１１７は、下部のユニット枠１１０の低温空気通過口１１４Ａの排出側が、直近上部のユニット枠１１０の低温空気通過口１１４Ａの送風口側に連通している。一方、高温空気通過孔１１８は、上部のユニット枠１１０の加熱用パイプ１１１の排出口が、直近下部のユニット枠１１０の加熱用パイプ１１１の送風口に連通するように設けている。
【００２７】
ユニット枠１１０をこのように構成することで、高温の圧縮空気は、最上部のユニット枠１１０から下部のユニット枠１１０に循環するごとに温度が下がり、最も低下した時点で冷却除湿装置２００に送られるものである。一方、冷却除湿後の空気は、最下部のユニット枠１１０から上部のユニット枠１１０に循環するごとに温度が上がり、最も上昇した時点で再利用されるものである。
【００２８】
加熱用パイプ１１１内の高温の圧縮空気は、高炉から排出される２００℃〜２５０℃の圧縮空気とし、挿通孔１１３Ａからユニット枠１１０に送風される圧縮空気は、冷却水で冷却除湿する冷却除湿装置２００によって３０℃〜４５℃に冷却された圧縮空気とし、風量に応じてユニット枠１１０の数を増加することで、冷却除湿した圧縮空気の温度を冷却する前の温度近くまで戻すことができる。尤も、高温の圧縮空気は高炉用に限られるものではなく、他の圧縮空気にも適用することが可能である。
【００２９】
この冷却用熱交換器２００は、高炉用送風機によって加圧された高温の圧縮空気を冷却水で冷却除湿する装置であり、冷却ユニット２１０と、デミスター装置２２０とで構成される（図１参照）。
【００３０】
冷却ユニット２１０は、略タンク状を成した冷却塔２０１の内部に装着されるもので、冷却液が循環する冷却コイル２１１を備えている。この冷却コイル２１１は、冷却液を循環せしめる一筆書き状を成し、冷却塔２０１の内側内部に固定する固定枠２１２に装着されている。そして、前記加熱用熱交換器１００と同様に、圧縮空気の容量に応じて冷却ユニット２１０の積層数を変更するように構成している。図示の冷却ユニット２１０は、冷却塔２０１の内部に固定した固定枠２０２に、上下一対の冷却ユニット２１０を固定しているが冷却ユニット２１０の数や固定手段は自由に変更できる。そして、各冷却コイル２１１には、図示しないポンプにて冷水が循環するように構成している。
【００３１】
デミスター装置２２０は、冷却塔２０１の底部に装着され冷却された圧縮空気からドレンを分離する装置である。このデミスター装置２２０は、金属製のメッシュにて構成されるもので、空気中の水分がこのデミスター装置２２０に接触すると水分が空気から分離する作用を持つ。そのため、冷却ユニット２１０内で冷却された圧縮空気中の水分は、このデミスター装置２２０に接触することで空気中から分離し、落下するものとなる。落下した水分は、オートドレン（図示せず）から自動的に排出される。
【００３２】
尚、本考案は、図示例に限定されるものではなく、加熱用熱交換器１００や冷却用熱交換器２００の形態は図示例に限られるものではなく、他の形状に変更することも可能であり、また、各構成における設計変更等は、本考案の要旨を変更しない範囲において自由に変更できるものである。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本考案によると、高炉用の圧縮空気など大規模な圧縮空気の熱交換器として使用することが可能である。
【符号の説明】
【００３４】
１０  排出パイプ
２０  冷却用パイプ
３０  熱交換用パイプ
４０  送風パイプ
１００  加熱用熱交換器
１０１  再加熱塔
１０２  仕切り枠
１１０  ユニット枠
１１１  熱交換パイプ
１１２  放熱フィン
１１３  鏡板
１１３Ａ  挿通孔
１１４  側板
１１４Ａ  低温空気通過口
１１５  天板
１１６  底板
１１７  低温空気通過孔
１１８  高温空気通過孔
２００  冷却用熱交換器
２０１  冷却塔
２１０  冷却ユニット
２１１  冷却コイル
２１２  固定枠
２２０  デミスター装置
【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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