JP2001157809A - オゾン吸脱着筒 - Google Patents

オゾン吸脱着筒

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JP2001157809A
JP2001157809A JP34388799A JP34388799A JP2001157809A JP 2001157809 A JP2001157809 A JP 2001157809A JP 34388799 A JP34388799 A JP 34388799A JP 34388799 A JP34388799 A JP 34388799A JP 2001157809 A JP2001157809 A JP 2001157809A
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JP
Japan
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heat transfer
shell
transfer tubes
ozone
inner peripheral
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JP34388799A
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English (en)
Inventor
Ichihan Iwamoto
一帆 岩本
Katsumi Kuwata
勝美 桑田
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Japan Oxygen Co Ltd
Nippon Sanso Corp
Original Assignee
Japan Oxygen Co Ltd
Nippon Sanso Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 シェル内周壁近傍における吸着剤の冷却及び
加温を、ムラ無く均一に行うことができ、オゾンの吸脱
着を効率よく行うことができるオゾン吸脱着筒を提供す
る。 【解決手段】 シェル内周壁近傍に配置される最外周の
伝熱管21を、シェル11の同心円Sの周上に等角度で
配置する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、オゾン吸脱着筒に
関し、詳しくは、吸着剤を冷却した状態でオゾンを選択
的に吸着剤に吸着貯槽し、吸着剤を加温することにより
吸着剤からオゾンを脱着させるオゾン吸脱着筒に関す
る。
【0002】
【従来の技術】オゾンを貯蔵したり、濃縮したりする手
段として、シリカゲル等の吸着剤を冷却してオゾンを吸
着させ、加温してオゾンを脱着させる温度スイング方式
や、高圧でオゾンを吸着させ、低圧でオゾンを脱着させ
る圧力スイング方式が知られている。また、シリカゲル
のような吸着剤に対するオゾンの吸着量は、吸着剤の温
度に依存しており、冷却温度が低いほど吸着量は増加す
る。
【0003】このような用途に用いられる装置として、
図4に縦断面図で示すようなオゾン吸脱着筒が用いられ
ている。このオゾン吸脱着筒は、円筒状のシェル11の
内部に、多数の伝熱管12をシェル軸線方向に平行に配
設し、シェル側にオゾン吸着剤13を充填するとともに
伝熱管12内をブラインの流路としている。
【0004】また、シェル頂部にはブライン導入口14
が、シェル底部にはブライン導出口15がそれぞれ設け
られており、ブライン導入口14からシェル内に流入し
たブラインは、上下の管板16を貫通した各伝熱管12
内を流れ、ブライン導出口15からシェル外に導出され
る。
【0005】一方のオゾン吸着剤13は、両管板16間
に設けられた上下の吸着剤支持板17間に充填されてお
り、オゾンを含むガスは、シェル11の上部周壁に設け
られたオゾン導入口18から流入し、吸着剤支持板17
を通過して吸着剤13に接触しながら流れる。このと
き、吸着剤に吸着されないガスは、シェル11の下部周
壁に設けられた排ガス導出口19からシェル外に排出さ
れる。
【0006】伝熱管12に低温ブラインを導入して吸着
剤13を冷却した状態でオゾン含有ガスをオゾン導入口
18から導入すると、冷却された吸着剤13にオゾンが
吸着する。また、伝熱管12に加温ブラインを導入して
吸着剤13を加温すると、吸着剤13に吸着していたオ
ゾンが脱着し、オゾン導入口18あるいは排ガス導出口
19から導出される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上述のようなオゾン吸
脱着筒における伝熱管12の配列は、従来は、図5に示
すような千鳥配列や、図6に示すような碁盤目配列が一
般的であった。しかし、このような配列パターンでは、
シェル11の内周壁近傍に位置する伝熱管12を均等に
配列することができないため、外乱の影響を最も受け易
い内周壁近傍部分の吸着剤13を均一に冷却又は加温す
ることが困難であった。このような吸着剤13の冷却又
は加温の不均一は、吸着時のオゾンの破過や、脱着時の
オゾンの残留の原因となり、オゾンの利用効率に悪影響
を及ぼすことになる。
【0008】そこで本発明は、シェル内周壁近傍におけ
る吸着剤の冷却及び加温を、ムラ無く均一に行うことが
でき、オゾンの吸脱着を効率よく行うことができるオゾ
ン吸脱着筒を提供することを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のオゾン吸脱着筒は、円筒状のシェルの内部
に、シェル軸線方向に多数の伝熱管を平行に配設し、シ
ェル側にオゾン吸着剤を充填するとともに、伝熱管内を
ブラインの流路としたオゾン吸脱着筒において、シェル
内周壁近傍に配置される最外周の伝熱管を、シェルの同
心円の周上に等角度で配置したことを特徴としている。
【0010】さらに、本発明のオゾン吸脱着筒は、前記
最外周の伝熱管とシェル内周壁との間隔を、該伝熱管相
互の間隔より小さくしたこと、最外周の伝熱管よりシェ
ル内周側に配置される各伝熱管相互の間隔を、最外周の
伝熱管相互の間隔の1〜3倍、好ましくは1.5〜2倍
に設定したことを特徴としている。
【0011】また、内周側に配置される伝熱管を同心円
の周上に配置したこと、あるいは、正多角形の辺上に配
置したことを特徴とし、特に、前記最外周の伝熱管の本
数を6の整数倍とし、該最外周の伝熱管の内側に配置さ
れる伝熱管を、最外周の伝熱管の6本を頂点とする正六
角形の辺上に配置したことを特徴としている。
【0012】さらに、シェルの内部に配置される伝熱管
を、シェル外周側の伝熱管群と、シェル内周側の伝熱管
群とに分割するとともに、シェルの一端側で両伝熱管群
を連通させ、前記外周側の伝熱管群をブライン流入側と
し、内周側の伝熱管群をブライン流出側としたことを特
徴としている。
【0013】
【発明の実施の形態】図1は本発明のオゾン吸脱着筒に
おける伝熱管の配列状態の一形態例を示す概略図であ
る。このオゾン吸脱着筒は、前記図4に示した従来のオ
ゾン吸脱着筒と同様に、シェル11の内部に、シェル軸
線方向に多数の伝熱管21,22,…を平行に配設し、
シェル側にオゾン吸着剤を充填するとともに、伝熱管内
をブラインの流路としたものである。なお、伝熱管の配
列以外のその他の構造は、従来のオゾン吸脱着筒と同一
に形成することができるので、詳細な図示及び説明は省
略する。
【0014】図1に示すように、本形態例に示す伝熱管
の配列は、シェル11の内周壁近傍に配置される伝熱管
21、即ち伝熱管群の最外周に位置する伝熱管21を、
シェル11の同心円Sの周上に等間隔で配置するととも
に、その内周側の伝熱管22,23,…は、正六角形H
1,H2,…の辺上(頂点を含む)に配置するようにし
ている。
【0015】同心円Sの径は、シェル11の内径や伝熱
管21の外径等の各種条件に応じて設定されるものであ
り、通常は、シェル11の内周壁と伝熱管21の外周壁
との間隔が20mm以下、特に、10〜15mm程度に
なるように設定することが好ましい。また、この同心円
S上に配置される伝熱管21は、伝熱管21同士の外周
壁間の距離が20〜30mmになるように配置すること
が好ましい。このとき、シェル11と伝熱管21との間
隔や伝熱管21同士の間隔が大き過ぎると、内周壁近傍
の吸着剤を十分に冷却、加温することが困難になり、小
さくし過ぎると、製作が困難になったり、熱損失が増加
したりすることがあり、吸着剤の充填量が少なくなって
しまうという不都合もある。
【0016】さらに、この最外周の伝熱管21は、その
本数が6の整数倍、すなわち、36本、42本、48本
等に設定されており、この中の60度間隔の6本の伝熱
管21aが、内周側の伝熱管22を配置するための正六
角形H1の各頂点となっている。すなわち、最外周の伝
熱管21の内側に配置される伝熱管22は、最外周の伝
熱管21の中の6本の伝熱管21aを頂点とする正六角
形H1の辺上に配置されていることになる。
【0017】これより内周側の伝熱管23,24,…,
25は、前記第1の正六角形H1に相似形で所定の割合
で小さくなった正六角形H2,H3,…,H5の各辺上
に配置され、最内周の伝熱管25は最小の正六角形H5
の各頂点部分に配置された状態になっている。内周側に
配置されるこれらの伝熱管22〜25は、最外周の伝熱
管21に比べて外乱の影響を受けることが少ないので、
これらの各伝熱管22〜25同士の配置間隔は、最外周
の伝熱管21同士の間隔よりも大きくすることができ、
例えば、最外周の伝熱管21同士の間隔に対して1〜3
倍、特に1.5〜2倍の範囲が好ましい。この場合も、
間隔を大きくし過ぎると冷却、加温が十分に行えなくな
るときがあり、間隔を小さくし過ぎると、伝熱管の本数
が増えて吸着剤の充填容積が減少してしまう。
【0018】このように、シェル11の内周壁近傍に配
置される最外周の伝熱管21を、シェル11の同心円S
の周上に等間隔で配置することにより、外乱の影響を最
も受け易い内周壁近傍部分の吸着剤をムラ無く均一に冷
却又は加温することができ、オゾンの吸脱着を効率よく
行うことができる。
【0019】さらに、外乱の影響が少ない内周側の伝熱
管22〜25を上述のような正六角形の辺上に配置し、
その間隔を最外周の伝熱管21より大きくすることによ
り、伝熱管の本数を従来とほとんど変えることなく、ま
た、ブラインの必要流量をほとんど変えることなく、筒
内に充填された吸着剤の全体を均一に冷却、加温するこ
とができる。
【0020】なお、内周側に配置される伝熱管22〜2
5の配列は、前記正六角形に限らず、前述の配置間隔を
確保できれば、正四角形や正五角形、正八角形等の正多
角形の各辺上に配置することができ、同心円Sより小さ
いシェル11の同心円の周上に配置することもできる。
これらの設定は、シェル11及び伝熱管の径や吸着剤の
性状、オゾンあるいはオゾン含有ガスの流量、ブライン
の性状、加温、冷却温度等の条件によって適宜に選択す
ればよい。
【0021】図2及び図3は、本発明のオゾン吸脱着筒
の他の形態例を示すもので、図2は縦断面図、図3は横
断面図である。このオゾン吸脱着筒は、シェル31の内
部に配置される伝熱管をシェル外周側の伝熱管群32
と、シェル内周側の伝熱管群33とに分割するととも
に、シェル31の下端部に両伝熱管群を連通させる流路
34を設け、外周側伝熱管群32をブライン流入側と
し、内周側伝熱管群33をブライン流出側としたもので
ある。オゾン含有ガスは、シェル上部中央に設けた導入
口35からシェル内に流入し、下部側面に設けた流出導
出口36から流出する。
【0022】このように形成したオゾン吸脱着筒におい
ても、シェル11の内周壁近傍に配置される最外周の伝
熱管32aを、同心円の周上に等間隔で配置することに
より、吸着剤の全体を均一に冷却、加温することができ
る。
【0023】また、冷却時に外周側伝熱管群32のシェ
ル周部に供給された低温のブラインがシェル周部との熱
交換によってある程度昇温しても、内周側伝熱管群33
に流入する際には温度が平均化されるので、シェル内の
吸着剤を、シェル径方向及び軸線方向についての全体的
な温度を均一化することができる。また、加温時には逆
の現象となるので、吸脱着の加温も均一に行うことがで
きる。さらに、オゾン吸脱着筒の全高を低く抑えること
ができるので、高さ方向に制限のある場所への設置に好
適である。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のオゾン吸
脱着筒によれば、シェル内の吸着剤全体をムラ無く均一
に冷却及び加温することができるので、オゾン吸着時に
はオゾン吸着率が向上し、脱着時にはオゾンの全量を脱
着させることができる。したがって、吸脱着筒内に供給
されたオゾンを効率よく利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のオゾン吸脱着筒における伝熱管の配
列状態の一形態例を示す概略図である。
【図2】 本発明のオゾン吸脱着筒の他の形態例を示す
縦断面図である。
【図3】 同じく横断面図である。
【図4】 一般的なオゾン吸脱着筒の一例を示す縦断面
図である。
【図5】 従来の伝熱管の配列状態例を示す横断面図で
ある。
【図6】 従来の伝熱管の他の配列状態例を示す横断面
図である。
【符号の説明】
11…シェル、21〜25…伝熱管、32…外周側伝熱
管群、33…内周側伝熱管群、34…流路、H1〜H5
…正六角形、S…同心円

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 円筒状のシェルの内部に、シェル軸線方
    向に多数の伝熱管を平行に配設し、シェル側にオゾン吸
    着剤を充填するとともに、伝熱管内をブラインの流路と
    したオゾン吸脱着筒において、シェル内周壁近傍に配置
    される最外周の伝熱管を、シェルの同心円の周上に等角
    度で配置したことを特徴とするオゾン吸脱着筒。
  2. 【請求項2】 前記最外周の伝熱管とシェル内周壁との
    間隔は、該伝熱管相互の間隔より小さく設定されている
    ことを特徴とする請求項1記載のオゾン吸脱着筒。
  3. 【請求項3】 前記最外周の伝熱管よりシェル内周側に
    配置される伝熱管は、各伝熱管相互の間隔が、前記最外
    周の伝熱管相互の間隔の1〜3倍に設定されていること
    を特徴とする請求項1記載のオゾン吸脱着筒。
  4. 【請求項4】 前記シェル内周側に配置される伝熱管
    は、シェルの同心円の周上に配置されていることを特徴
    とする請求項3記載のオゾン吸脱着筒。
  5. 【請求項5】 前記内周側に配置される伝熱管は、シェ
    ル中心軸を中心とする正多角形の辺上に配置されている
    ことを特徴とする請求項3記載のオゾン吸脱着筒。
  6. 【請求項6】 前記最外周の伝熱管の本数を6の整数倍
    とし、該最外周の伝熱管の内側に配置される伝熱管を、
    最外周の伝熱管の6本を頂点とする正六角形の辺上に配
    置したことを特徴とする請求項1記載のオゾン吸脱着
    筒。
  7. 【請求項7】 請求項1乃至6のいずれか1項記載のオ
    ゾン吸脱着筒において、シェルの内部に配置される伝熱
    管を、シェル外周側の伝熱管群と、シェル内周側の伝熱
    管群とに分割するとともに、シェルの一端側で両伝熱管
    群を連通させ、前記外周側の伝熱管群をブライン流入側
    とし、内周側の伝熱管群をブライン流出側としたことを
    特徴とするオゾン吸脱着筒。
JP34388799A 1999-12-02 1999-12-02 オゾン吸脱着筒 Pending JP2001157809A (ja)

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