JPH11325565A - 排ガス中に含まれる液体分及び熱の回収方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 大気を汚染することなく液体分の回収ができ
ると共に、熱回収をする排ガス中に含まれる液体分及び
熱の回収方法及びその装置を提供する。 【解決手段】 排ガスが通過する第１のチャンバー１２
と、排ガスより温度の低い流体が通過する第２のチャン
バー１３とを複数のヒートパイプ２０によって連結し、
第１のチャンバー１２を通過する排ガスを、ヒートパイ
プ２０で降温して、ヒートパイプ２０に排ガスを接触さ
せるようにして設けたガイド部材２４、２４ａ及び／又
は冷却された排ガスが通過するフィルター部材２３に結
露させて、排ガス中に含まれる液体分を回収し、第２の
チャンバー１３によって、排ガスに含まれる熱を回収す
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、ヒートパイプ式熱
交換器を使用した排ガス中に含まれる液体分及び熱の回
収方法及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えばドライクリーニングを
行うには、クリーニング機、洗剤の他にドライ溶剤を使
用している。このドライ溶剤は汚れのうちの動植物油、
鉱物油類を溶解して取り除く、というドライクリーニン
グの原点とも言える重要な役割を担っている。ドライ溶
剤として使用されるためには、繊維や人体に対して安全
であること、ろ過や蒸溜などの再生が容易であること、
また洗濯物の安全と生産性のために蒸発しやすいこと等
の条件を必要としている。この条件を満たす溶剤とし
て、以前はベンジンや四塩化炭素などが使用されていた
が、引火性、毒性、価格等の点から幾多の試行錯誤を経
て、現在ではテトラクロロエチレン、トリクロロエタ
ン、フロン、石油系溶剤等が主に使用されている。クリ
ーニングに使用された後の溶剤は、水洗いの場合のよう
に使い捨てにできないので、蒸溜等によって回収し、再
利用をしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の溶剤の再生方法によると、ドライ溶剤は蒸発しやす
いために、使用分の大部分は回収するが、一部が残留物
として衣服にも残り、乾燥工程で蒸発して大気に放出さ
れ、大気汚染の一因となるという問題点もあった。ま
た、クリーニング業者以外でも、塗装業者等がシンナー
等の溶剤を使用する場合や、その他の業者が揮発性溶剤
を使用する場合にも同様に回収方法の問題があった。本
発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、大気を汚染
することなく液体分の回収ができると共に、熱回収をす
る排ガス中に含まれる液体分及び熱の回収方法及びその
装置を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前記目的に沿う請求項１
記載の排ガス中に含まれる液体分及び熱の回収方法は、
排ガスが通過する第１のチャンバーと、前記排ガスより
温度の低い流体が通過する第２のチャンバーとを複数の
ヒートパイプによって連結し、前記第１のチャンバーを
通過する排ガスを、前記ヒートパイプで降温して、該ヒ
ートパイプに前記排ガスを接触させるようにして設けた
ガイド部材及び／又は冷却された前記排ガスが通過する
フィルター部材に結露させて、前記排ガス中に含まれる
液体分を回収し、前記第２のチャンバーによって、前記
排ガスに含まれる熱を回収する。そして、請求項２記載
の排ガス中に含まれる液体分及び熱の回収方法は、請求
項１記載の排ガス中に含まれる液体分及び熱の回収方法
において、前記複数のヒートパイプからなるヒートパイ
プ群は前記排ガスの流れ方向に交叉して、複数列設けら
れて、通過する前記排ガスの温度を徐々に下降させる。

【０００５】そして、請求項３記載の排ガス中に含まれ
る液体分及び熱の回収装置は、排ガスが通過する第１の
チャンバーと、前記排ガスより温度の低い流体が通過す
る第２のチャンバーと、前記第１及び第２のチャンバー
を連結する複数列にわたって設けられたヒートパイプ群
と、前記第１のチャンバー内の前記ヒートパイプ群の各
ヒートパイプに前記排ガスが接触するように設けたガイ
ド部材と、前記ヒートパイプによって冷却された排ガス
に含まれる液体分を回収するフィルター部材と、前記ガ
イド部材及び／又は前記フィルター部材に付着した液体
分を回収する受皿とを有する。

【０００６】そして請求項４記載の排ガス中に含まれる
液体分及び熱の回収装置は、請求項３記載の排ガス中に
含まれる液体分及び熱の回収装置において、前記ガイド
部材は、前記第１のチャンバー内のヒートパイプ群の上
流側に設けられた、通過する前記排ガスの分散均等化を
図る整流部材と、前記ヒートパイプ群の各ヒートパイプ
の下流側に該ヒートパイプの長さ方向に平行に設けられ
た回流部材からなり、前記整流部材には、前記ヒートパ
イプの直上流側に流入孔が設けられ、前記回流部材は、
前記ヒートパイプの側方を両方から囲み、流入する前記
排ガスを前記ヒートパイプの後部に吹き付けるようにな
っている。そして、請求項５記載の排ガス中に含まれる
液体分及び熱の回収装置は、請求項３又は４記載の排ガ
ス中に含まれる液体分及び熱の回収装置において、前記
フィルター部材は、樹脂又は金属メッシュ若しくは金属
綿状シートからなり、前記第１のチャンバー内の前記ガ
イド部材の流れ方向下流に配置される。

【０００７】請求項１、３記載の排ガス中に含まれる液
体分及び熱の回収方法及び装置においては、排ガスより
低温のヒートパイプに排ガスを接触させるようにガイド
部材が設けられているので、このガイド部材には排ガス
に含まれる液体分をヒートパイプの表面、又はガイド部
材の表面で結露させる作用がある。また、排ガスが通過
するフィルター部材が設けられているので、排ガスに含
まれる液体分をフィルターの表面で結露させる作用があ
る。特に、請求項２記載の排ガス中に含まれる液体分及
び熱の回収方法においては、ヒートパイプ群が複数列設
けられていて、通過する排ガスの温度を徐々に下降させ
るので、それぞれのヒートパイプ群において、略均等に
結露させる作用がある。また、請求項４記載の排ガス中
に含まれる液体分及び熱の回収装置においては、ガイド
部材に設けられた整流部材によって、流体を集中させて
ヒートパイプの表面に吹き付ける作用がある。また、ガ
イド部材に設けられた回流部材によって、ヒートパイプ
の後部（排ガスの流れ方向において）に排ガスを吹き付
けるようになっているので、ヒートパイプの前部と後部
での温度差を小さくする作用がある。また、請求項５記
載の排ガス中に含まれる液体分及び熱の回収装置におけ
るフィルター部材は、ガイド部材の流れ方向下流に配置
されるので、ヒートパイプで集められなかった液体分を
集めることができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】続いて、添付した図面を参照しつ
つ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発
明の理解に供する。まず、図１〜図３を参照して、本発
明の一実施の形態に係る排ガス中に含まれる液体分及び
熱の回収装置の一例であるヒートパイプ式熱交換器Ａの
基本構成について説明する。図１に示すように、矩形箱
型のケーシング１０は、長手方向仕切板１１によって、
下段に設けられた第１のチャンバーの一例である排ガス
チャンバー１２と上段の第２のチャンバーの一例である
空気チャンバー１３とに区画されている。排ガスチャン
バー１２の両長手方向端部には、それぞれ、排ガス入口
１４と排ガス出口１５とが設けられており、その内部に
は、排ガスを通過させるための排ガス流路１６が形成さ
れている。

【０００９】一方、空気チャンバー１３の両長手方向端
部には、排ガスより低温の流体の一例である空気の出口
である加熱空気出口１７と空気入口１８が設けられてお
り、その内部には、排ガス流路１６と対向流となる空気
流路１９が形成されている。多数の縦長のヒートパイプ
２０の中央部分が長手方向仕切板１１を貫通して上下方
向に伸延しており、その両側部分をなす排ガスチャンバ
ー側パイプ２１と空気チャンバー側パイプ２２は、それ
ぞれ、排ガス流路１６と空気流路１９内に配置されてい
る。

【００１０】本発明は、上記の基本構成を有するヒート
パイプ式熱交換器Ａにおいて、排ガスチャンバー１２内
に、複数（本実施の形態では３、４又は５本）のヒート
パイプ２０からなるヒートパイプ群が、排ガスチャンバ
ー１２の長手方向（排ガスの流れの方向）に１列、又は
間隔を開けて複数列配設されているという特徴を有して
いる。また、各ヒートパイプ群の流れ方向下流に、排ガ
ス流路１６を通過する排ガスの分散均等化を図り、温度
分布を均一にすると共に、前列のヒートパイプ群側から
吹き付けられる排ガスに含まれる液体分を結露させるフ
ィルター部材２３が設けられており、また、各ヒートパ
イプ群を囲むようにガイド部材２４、又は２４ａが設け
られているという特徴を有している。以下詳しく説明す
る。

【００１１】フィルター部材２３は、樹脂又は金属メッ
シュ若しくは金属綿状シートで形成され、流れ方向に垂
直な排ガスチャンバー１２の断面と同じ形状の面を持つ
任意厚さの板状物である。樹脂材料を使用する場合に
は、スリット、メッシュ等の孔が開いた状態で使用す
る。孔の大きさや数量等は、通気性と熱伝導性を考慮し
て決める。金属メッシュも同様に通気性と熱伝導性を考
慮してメッシュの大きさを決める。金属綿状シート（ア
ルミ等の金属を直径１／２００ｍｍ〜１／１０ｍｍ程度
の繊維状に加工したものを空隙率８０〜９０％になるよ
うにシート状に加工したもの）を使用する場合には、通
気性を考慮して厚さを決める。図１、図２に示すよう
に、各ヒートパイプ群の流れ方向上流に配置されるフィ
ルター部材２３は、排ガス流路１６内を通過する排ガス
の温度分布を一様にし、流速も略一定にする効果があ
る。

【００１２】図４、図５に示すガイド部材２４は、フィ
ルター部材２３と同様に、樹脂又は金属メッシュ若しく
は金属綿状シートで形成されるが、ヒートパイプ２０と
同じ材料でもよい。ガイド部材２４は、流れ方向上流か
ら見て正面に、フィルター部材２３と同じ外形で、整流
部材の一例である前板２５を有し、側面にヒートパイプ
群の各ヒートパイプ２０をそれぞれ両側から挟むように
設けられている、回流部材の一例である側板２６を有
し、前板２５とそれぞれの側板２６は上部に設けられた
天板２７と下部に設けられた底板２８によって接続され
ている。接続の方法は、例えば、溶接やネジ止め等が用
いられる。前板２５には、静圧を調整し、排ガスを高速
に、直接ヒートパイプ２０に当てるために、前面に、ヒ
ートパイプ２０のピッチに合わせて流入孔２９が複数設
けられている。流入孔２９の孔幅ｗの寸法を変更するこ
とによって流速や、静圧の調節をすることができる。ま
た、流入孔２９の形状は、矩形ではなく、丸孔にしても
よい。また、縦方向（各ヒートパイプの長さ方向）に並
列する流入孔２９をつなげて１つの孔にすることも可能
である。

【００１３】側板２６は、矩形形状で、前板２５を正面
（流れ方向上流）から見たときには、各流入孔２９の中
心線に対し、流れ方向の上流から下流に向かって徐々に
狭幅するように左右対象に設けられている。そして、前
部は前板２５に接続され、後部は、開口して、流出孔３
０を形成している。流出孔３０の形状は任意であるが、
本実施の形態では、矩形長孔形状としている。天板２７
と底板２８は、略等脚台形形状に形成されて、天板２７
と底板２８の下底部３１、３１ａが前板２５の上端部と
下端部にそれぞれ列設され、上底部３２の両端が側板２
６の後端の角部に接続している。天板２７と底板２８の
中央部には、ヒートパイプ２０を通す通し孔３３、３４
が開いている。ガイド部材２４の通し孔３３、３４にヒ
ートパイプ２０を嵌入することによって、ガイド部材２
４の固定位置を決めることができる。なお、排ガスチャ
ンバー１２の上下に前板２５と、側板２６を固定する機
構（例えば固定溝）を設け、天板２７、底板２８を省略
することができる。この場合、前板２５と側板２６は接
続してもよいし、別の部品として使用することもでき
る。また、図２に示すようにガイド部材２４ａは、ガイ
ド部材２４とは、側板２６、天板２７、底板２８の数が
違うだけでその他は同じ構造としている。

【００１４】次に図６を使用して、排ガスチャンバー１
２内の排ガスの流れについて説明する。排ガスチャンバ
ー１２内を流れる排ガスは、図６の一点鎖線に沿って流
れる。排ガス中の液体分は、各ヒートパイプ群に取付け
られたガイド部材２４、２４ａの前板２５の流入孔２９
から各ヒートパイプ２０に吹き付けられ降温されて、ヒ
ートパイプ２０の流れ方向前部３５で結露する。そし
て、側板２６に衝突し、その表面でも結露する。また、
側板２６によって、ヒートパイプ２０の流れ方向後部３
６に当たるので、ここでもまた結露する。さらに、流出
孔３０から流れ出た冷却された排ガス中の液体分は、フ
ィルター部材２３に衝突し、この表面でも結露する。フ
ィルター部材２３を通過した後は、次列のヒートパイプ
群において同様の流れ方を繰り返す。フィルター部材２
３の内部を通過する排ガスは、流速と温度が均一化さ
れ、これによって、次列の液体分の回収効率をよくする
ことができる。また、排ガス中の熱量は、ヒートパイプ
２０に排ガスが衝突したときに回収される。ヒートパイ
プ群の列数だけ上記の流れ方を繰り返し、通過する排ガ
スの温度を徐々に下降し、排ガス中の液体分と熱量は十
分に回収される。

【００１５】次に液体の回収方法を説明する。ヒートパ
イプ２０、ガイド部材２４、２４ａ、フィルター部材２
３の各表面で結露した排ガスに含まれる液体分は、自重
によって、下方に流れ、排ガスチャンバー１２の底面の
任意位置に任意箇所開けられたドレン孔４０から排ガス
チャンバー１２の下方に設置された受皿４１（図３参
照）に集められる。受皿４１は、液体分が再蒸発しない
ように、十分冷却しておくことが望ましい。受皿４１に
集められた液体は、蒸溜等により水と分離されて回収さ
れる。これによって今まで大気中に放出されていた揮発
性溶剤を回収し、再利用できると共に、大気汚染を防ぐ
ことができる。

【００１６】図１の空気チャンバー１３側の空気流路１
９には、図示していないが、ガイド部材２４、２４ａを
取付けることができる。空気入口１８から流入する空気
は、ヒートパイプ群の各列を通過することによって、段
階的に熱を受け取り、高温の空気となって加熱空気出口
１７から回収される。このとき、ガイド部材２４、２４
ａが取付けてあれば、熱交換効率を上げることができ
る。

【００１７】次に図７、図８を使用して変形例を示す。
図７に示すガイド部材３７、３７ａの前板３８、３８ａ
は波板状に加工されている。これによって、ヒートパイ
プ２０に衝突する空気抵抗を減らし、排ガスの流速を上
げることができる。図８に示すフィルター部材３９は、
任意のヒートパイプ群の各ヒートパイプ２０に接触させ
て、フィンとして使用することができる。これによっ
て、フィルター部材３９の温度を下げ、排ガス中の液体
分の回収量を上げることができる。

【００１８】また、本実施の形態に係る排ガス中に含ま
れる液体分及び熱の回収装置の一例であるヒートパイプ
式熱交換器Ａのその他の構成について説明すると、図１
及び図２に示すように、排ガスチャンバー１２の後端
と、空気チャンバー１３の前端には、それぞれ第１及び
第２のブロワ室４２、４３が連設されている。そして、
第１のブロワ室４２にはモータ４４によって駆動される
ファン４５が配設されている。一方、第１のブロワ室４
２の一端部には排ガス出口１５が設けられている。した
がって、モータ４４を駆動してファン４５を回転させる
ことによって、排ガスチャンバー１２内に排ガス入口１
４より高温排ガスを吸引して、熱交換した後、排ガス出
口１５より低温排ガスを外部に流出することができる。

【００１９】第２のブロワ室４３内にはモータ４６によ
って駆動されるファン４７が配設されている。一方、第
２のブロワ室４３の一端部には加熱空気出口１７が設け
られている。従って、モータ４６を駆動してファン４７
を回転することによって、空気チャンバー１３内に空気
入口１８より空気を吸引して、熱交換した後、加熱空気
出口１７より加熱空気を外部に流出することができる。

【００２０】以上、本発明を、一実施の形態を参照して
説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記
載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に
記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施
の形態や変形例を含むものである。例えば、図示しない
が、ガイド部材をヒートパイプに接触させて設けること
で、フィンとして使用することもできる。この場合もガ
イド部材の温度が下がるので、ガイド部材の表面で回収
できる排ガス中の液体分を増やすことができる。

【００２１】

【発明の効果】請求項１、２記載の排ガス中に含まれる
液体分及び熱の回収方法及び請求項３〜５記載の排ガス
中に含まれる液体分及び熱の回収装置においては、排ガ
スより低温のヒートパイプに排ガスを接触させるように
ガイド部材が設けられているので、排ガスに含まれる液
体分をヒートパイプの表面で結露させ、回収することが
可能である。また、排ガスが接触するガイド部材及び／
又は排ガスが通過するフィルター部材が設けられている
ので、排ガスに含まれる液体分をガイド部材及び／又は
フィルター部材の表面で結露させ、回収することが可能
である。特に、請求項２記載の排ガス中に含まれる液体
分及び熱の回収方法においては、ヒートパイプ群は複数
列設けられていて、通過する排ガスの温度を徐々に下降
させるので、それぞれのヒートパイプ群において、略均
等に排ガスに含まれる液体分を結露させ、回収すること
が可能である。また、請求項４記載の排ガス中に含まれ
る液体分及び熱の回収装置においては、ガイド部材に設
けられた整流部材によって、流体を集中してヒートパイ
プの表面に吹き付けることができるので、各ヒートパイ
プの表面に結露させる排ガスに含まれる液体分の量を増
やすことができる。また、ガイド部材に設けられた回流
部材によって、ヒートパイプの後部に排ガスを吹き付け
るようになっているので、ヒートパイプの前部と後部で
の温度差を小さくし、効率よく液体分を回収することが
できる。特に、請求項５記載の排ガス中に含まれる液体
分及び熱の回収装置においては、フィルター部材は、ガ
イド部材の流れ方向下流に配置されるので、ヒートパイ
プで集められなかった液体分を集めることができ、効率
がよくなるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る排ガス中に含まれ
る液体分及び熱の回収装置の一例であるヒートパイプ式
熱交換器の一部切欠側面図である。

【図２】同一部切欠平面図である。

【図３】同側面図である。

【図４】ガイド部材の正面側斜視図である。

【図５】同背面側斜視図である。

【図６】第１のチャンバー内部の配置状態を示す平断面
図である。

【図７】変形例に係る第１のチャンバー内部の配置状態
を示す平断面図である。

【図８】他の変形例に係る第１のチャンバー内部の配置
状態を示す平断面図である。

【符号の説明】

Ａ ヒートパイプ式熱交換器 ｗ 孔幅 １０ ケーシング １１ 長手方向
仕切板 １２ 排ガスチャンバー（第１のチャンバー） １３ 空気チャンバー（第２のチャンバー） １４ 排ガス入口 １５ 排ガス出
口 １６ 排ガス流路 １７ 加熱空気
出口 １８ 空気入口 １９ 空気流路 ２０ ヒートパイプ ２１ 排ガスチ
ャンバー側パイプ ２２ 空気チャンバー側パイプ ２３ フィルタ
ー部材 ２４ ガイド部材 ２４ａ ガイド
部材 ２５ 前板（整流部材） ２６ 側板（回
流部材） ２７ 天板 ２８ 底板 ２９ 流入孔 ３０ 流出孔 ３１ 下底部 ３１ａ 下底部 ３２ 上底部 ３３ 通し孔 ３４ 通し孔 ３５ 前部 ３６ 後部 ３７ ガイド部
材 ３７ａ ガイド部材 ３８ 前板 ３８ａ 前板 ３９ フィルタ
ー部材 ４０ ドレン孔 ４１ 受皿 ４２ 第１のブロワ室 ４３ 第２のブ
ロワ室 ４４ モータ ４５ ファン ４６ モータ ４７ ファン

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 排ガスが通過する第１のチャンバーと、
   前記排ガスより温度の低い流体が通過する第２のチャン
   バーとを複数のヒートパイプによって連結し、前記第１
   のチャンバーを通過する排ガスを、前記ヒートパイプで
   降温して、該ヒートパイプに前記排ガスを接触させるよ
   うにして設けたガイド部材及び／又は冷却された前記排
   ガスが通過するフィルター部材に結露させて、前記排ガ
   ス中に含まれる液体分を回収し、前記第２のチャンバー
   によって、前記排ガスに含まれる熱を回収することを特
   徴とする排ガス中に含まれる液体分及び熱の回収方法。
2. 【請求項２】 前記複数のヒートパイプからなるヒート
   パイプ群は前記排ガスの流れ方向に交叉して、複数列設
   けられて、通過する前記排ガスの温度を徐々に下降させ
   る請求項１記載の排ガス中に含まれる液体分及び熱の回
   収方法。
3. 【請求項３】 排ガスが通過する第１のチャンバーと、
   前記排ガスより温度の低い流体が通過する第２のチャン
   バーと、前記第１及び第２のチャンバーを連結する複数
   列にわたって設けられたヒートパイプ群と、前記第１の
   チャンバー内の前記ヒートパイプ群の各ヒートパイプに
   前記排ガスが接触するように設けたガイド部材と、前記
   ヒートパイプによって冷却された排ガスに含まれる液体
   分を回収するフィルター部材と、前記ガイド部材及び／
   又は前記フィルター部材に付着した液体分を回収する受
   皿とを有することを特徴とする排ガス中に含まれる液体
   分及び熱の回収装置。
4. 【請求項４】 前記ガイド部材は、 前記第１のチャンバー内のヒートパイプ群の上流側に設
   けられた、通過する前記排ガスの分散均等化を図る整流
   部材と、前記ヒートパイプ群の各ヒートパイプの下流側
   に該ヒートパイプの長さ方向に平行に設けられた回流部
   材からなり、 前記整流部材には、前記ヒートパイプの直上流側に流入
   孔が設けられ、 前記回流部材は、前記ヒートパイプの側方を両方から囲
   み、流入する前記排ガスを前記ヒートパイプの後部に吹
   き付けるようになっている請求項３記載の排ガス中に含
   まれる液体分及び熱の回収装置。
5. 【請求項５】 前記フィルター部材は、樹脂又は金属メ
   ッシュ若しくは金属綿状シートからなり、 前記第１のチャンバー内の前記ガイド部材の流れ方向下
   流に配置されることを特徴とする請求項３又は４記載の
   排ガス中に含まれる液体分及び熱の回収装置。