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WO2003011452A1 - Liquid-gas contact apparatus - Google Patents

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WO2003011452A1
WO2003011452A1 PCT/JP2001/006522 JP0106522W WO03011452A1 WO 2003011452 A1 WO2003011452 A1 WO 2003011452A1 JP 0106522 W JP0106522 W JP 0106522W WO 03011452 A1 WO03011452 A1 WO 03011452A1
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liquid
gas
flow
honeycomb structure
partition walls
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PCT/JP2001/006522
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Tsunezo Inaba
Fumio Abe
Takeyoshi Kawahara
Yukio Miyairi
Original Assignee
Ngk Insulators,Ltd.
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    • B01J19/32—Packing elements in the form of grids or built-up elements for forming a unit or module inside the apparatus for mass or heat transfer
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    • F28C3/00—Other direct-contact heat-exchange apparatus
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    • B01J2219/322—Basic shape of the elements
    • B01J2219/32296—Honeycombs

Definitions

  • the present invention relates to a liquid-gas contact device used for a cooling device, an extracting device, and a humidity control device.
  • the honeycomb structure is a structure in which a large number of cells are arranged in parallel to form a plurality of cell rows, and is a lightweight and high-strength structural material (for aircraft, etc.), a catalyst carrier with a large air flow rate (for automotive exhaust gas purification, etc.).
  • a ceramic porous body having fine pores is used as a base material, it is also used as a dust collection filter or a solid-liquid separation filter having a large filtration area per unit area, and further cooled.
  • Application to equipment, extraction equipment, humidity control equipment, etc. is being studied.
  • the exhaust gas discharged from municipal solid waste incinerators contains trace elements such as dust, hydrogen chloride (HCI), SO x , NO x , heavy metals including mercury, and dioxins. Therefore, it is necessary to remove these harmful substances.
  • dioxins PCDD: polychlorinated dibenzodioxin and PCDF: polychlorinated dibenzofuran
  • PCDD polychlorinated dibenzodioxin
  • PCDF polychlorinated dibenzofuran
  • dioxins generated in the incineration process of garbage are almost decomposed in the secondary combustion chamber, but in each of the exhaust gas treatment processes, the heat recovery process, the cooling reaction process, and the dust collection process, It is necessary to lower the temperature from a high temperature of about 350 to 900 ° C to a low temperature suitable for dust collection. In this case, rapid cooling of the dioxin through the denopo resynthesis temperature range (around 30) in a short time can prevent the resynthesis of dioxin. It is necessary from a viewpoint.
  • the temperature of the dioxin in the debono resynthesis temperature range was inefficient with conventional heat exchanger-type gas cooling because of the large size of the equipment.
  • the present invention has been made in view of such problems of the related art, and an object of the present invention is to allow a liquid to permeate a plurality of partitions from an outer peripheral surface side of a honeycomb structure by a capillary phenomenon, and to perform gas injection.
  • An object of the present invention is to provide a liquid-gas contact device which is excellent in thermal efficiency and can be made simple and compact by using latent heat of vaporization generated at the time of contact between liquid and gas. Disclosure of the invention
  • a honeycomb structure made of a porous material in which a plurality of flow holes penetrating in the axial direction are formed by a plurality of partition walls, and a liquid is applied to the plurality of partition walls from the outer peripheral surface side of the honeycomb structure.
  • the liquid-gas contact device is characterized in that the liquid-gas contact device is made to permeate and flow gas through the flow hole.
  • the plurality of partition walls form a plurality of through-holes penetrating in the axial direction, and penetrate the honeycomb structure made of a porous material from the outer peripheral surface side of the honeycomb structure; Forming a flow path isolated from the flow hole; flowing gas through the flow hole and flowing liquid through the flow path; and allowing the liquid to permeate the partition wall on the flow hole side by capillary action.
  • a liquid-gas contact device characterized by bringing a gas into contact with a liquid.
  • liquid-gas contact device used for three purposes.
  • a plurality of partition walls form a plurality of flow holes penetrating in the axial direction, and penetrate a honeycomb structure made of a porous material from the outer peripheral surface side of the honeycomb structure.
  • a gas flow through the flow hole, a liquid through the flow channel, and a liquid penetrating the partition wall on the flow hole side by capillary action.
  • a cooling device characterized in that a gas and a liquid are brought into contact with each other, and the gas is cooled by latent heat of vaporization generated at the time of contact between the gas and the liquid.
  • a plurality of partition holes are formed in the honeycomb structure made of a porous material from the outer peripheral surface side of the honeycomb structure, and a plurality of partition holes are formed through the plurality of partition walls.
  • the gas and the solution are formed by flowing a gas through the flow hole, a solution through the flow channel, and allowing the solution to permeate the partition wall on the side of the flow hole by capillary action.
  • an extraction device characterized in that the solution is concentrated by evaporating the solvent by latent heat of vaporization generated when the gas and the solution come into contact with each other.
  • a plurality of flow holes penetrating in the axial direction are formed by the plurality of partition walls, and the partition wall penetrates the honeycomb structure made of a porous material from the outer peripheral surface side of the honeycomb structure, and is isolated from the flow hole.
  • a gas and a liquid are allowed to flow through the flow holes, and the liquid is allowed to penetrate into the partition walls on the side of the flow holes by capillary action, whereby the gas and the liquid are formed.
  • a liquid vapor is provided to the gas by evaporating the liquid by latent heat of vaporization generated when the gas and the liquid come into contact with each other.
  • FIGS. 1 (a) and 1 (b) show an example of the liquid-gas contact device of the present invention.
  • FIG. 1 (a) is a schematic sectional view, and FIG. It is A sectional drawing.
  • FIG. 2 (a) and 2 (b) show another example of the liquid-gas contact device of the present invention.
  • FIG. 2 (a) is a schematic sectional view
  • FIG. 2 (b) is a sectional view of FIG. 2 (a). It is A-A sectional drawing.
  • FIG. 3 (a) and 3 (b) show still another example of the liquid-gas contact device of the present invention.
  • FIG. 3 (a) is a schematic cross-sectional view
  • FIG. 3 (b) is FIG.
  • FIG. 4 (a) and 4 (b) show another example 1 of the liquid-gas contact device of the present invention.
  • FIG. 4 (a) is a schematic sectional view
  • FIG. 4 (b) is FIG. 4 (a).
  • FIG. 3 is a sectional view taken along line A-A of FIG. 5 (a) and 5 (b) show another example 1 of the liquid-gas contact device of the present invention.
  • FIG. 5 (a) is a schematic sectional view
  • FIG. 5 (b) is FIG. 5 (a).
  • FIG. 3 is a sectional view taken along line A-A of FIG.
  • FIG. 6 (a) and 6 (b) show another example (3) of the liquid-gas contact device of the present invention.
  • FIG. 6 (a) is a schematic sectional view
  • FIG. 6 (b) is FIG. 6 (a).
  • FIG. 3 is a sectional view taken along line A-A of FIG.
  • FIG. 7 (a) and 7 (b) show another example 1 of the liquid-gas contact device of the present invention.
  • FIG. 7 (a) is a schematic sectional view
  • FIG. 7 (b) is FIG. 7 (a).
  • FIG. 3 is a sectional view taken along line A-A of FIG.
  • FIG. 8 (a) and 8 (b) show another example 1 of the liquid-gas contact device of the present invention.
  • FIG. 8 (a) is a schematic sectional view
  • FIG. 8 (b) is FIG. 8 (a).
  • FIG. 3 is a sectional view taken along line A-A of FIG.
  • FIG. 9 (a) and 9 (b) show another example 1 of the liquid-gas contact device of the present invention.
  • FIG. 9 (a) is a schematic sectional view
  • FIG. 9 (b) is FIG. 9 (a).
  • FIG. 3 is a sectional view taken along line A-A of FIG.
  • FIG. 10 is a graph showing the relationship between the elapsed time of water supply and the temperature of the combustion exhaust gas in Example 1.
  • FIG. 11 is a graph showing the relationship between the elapsed time of water supply and the temperature of combustion exhaust gas in Example 2.
  • FIG. 12 is a graph showing the relationship between the water supply amount (kgZmin) and the temperature reduction ⁇ (K) in the example.
  • FIG. 13 is a graph showing the relationship between water absorption (water absorption index) and porosity at the average pore diameter of the 82-cam structure.
  • the liquid-gas contact device of the present invention provides a honeycomb structure made of a porous material in which a plurality of flow holes penetrating in the axial direction is formed by a plurality of partition walls, and an outer peripheral surface side of the honeycomb structure.
  • the liquid is allowed to permeate a plurality of partition walls from above, and the gas flows through the flow holes.
  • a plurality of partition walls form a plurality of flow holes (cells) 14 penetrating in the axial direction, and a porous material.
  • a flow channel 12 penetrating from the outer peripheral surface side of the honeycomb structure 10 and being isolated from the flow hole 14.
  • the main feature of the liquid-gas contact device of the present invention is that by using the honeycomb structure, the contact area with the gas can be increased, and the honeycomb structure has a fine pore diameter. Because it is made of a porous material, it is possible to use a capillary phenomenon to evaporate the liquid with very high efficiency.
  • the liquid-gas contact device shown in FIGS. 1 (a), (b) to 2 (a), (b) includes a honeycomb structure 10 provided with a flow path 12, and the honeycomb structure 10.
  • a honeycomb structure 10 provided with a flow path 12, and the honeycomb structure 10.
  • a metal case 20 provided with a storage tank 22 for supplying the liquid 30 to the flow path 12, and a liquid supply for supplying the liquid 30 to the storage tank 22. It consists of tube 24.
  • the liquid-gas contact device described above can evaporate the liquid with very high efficiency using the latent heat of vaporization generated when the gas and the liquid come into contact with each other. It can be suitably used as a humidity control device. Further, it can be suitably used as a vaporizer for efficiently vaporizing a combustible liquid and generating a combustible mixture.
  • the liquid-gas contact device shown in FIGS. 3A and 3B has a honeycomb structure 10 provided with a flow path 12 and the honeycomb structure 10.
  • a metal case 20 having a storage tank 22 for supplying a solution 32 to the flow path 12 while forming a flow path, a solution supply pipe 26 for supplying a solution 32 to the storage tank 22, and a concentrated solution It consists of a solution recovery tube 28 for recovering 33 from the storage tank 22.
  • the liquid-gas contact device as described above can evaporate the solvent in the solution 32 with very high efficiency by the latent heat of vaporization generated when the gas 40 comes into contact with the solution 32.
  • the extraction device for concentrating the solution 32 can be suitably used in various fields such as the food industry and the chemical industry.
  • the flow path 12 on the cell opening surface of the honeycomb structure 10 is not limited to the shapes of FIGS. 1 (a) (b) to 3 (a) and (b), and the concentric circles shown in FIG.
  • the shape and cross shape, the staggered shape shown in FIG. 5 (b), and the cross-girder shape shown in FIG. 6 (b) can be appropriately selected and used.
  • cross-sectional area (axb [Fig. 1 (a) (b)-Fig. 2 (a) (b)]) and its interval (d [Fig. 1 (a) (b)-Fig. 2 (a) (b)]) is preferably determined as appropriate in consideration of the material, porosity and average pore diameter of the honeycomb structure to be used, and the required evaporation performance of the liquid-gas contact device. .
  • a honeycomb structure 10 without a flow path as shown in FIGS. 7A and 7B can be used.
  • the conditions such as the shape, size, cell shape, cell hole diameter, and cell spacing (cell wall thickness) of the honeycomb structure used in the present invention are not particularly limited.
  • the cross-sectional shape of the honeycomb structure is circular (Fig. 1 (a) (b)-Fig. 8 (a)
  • the above honeycomb structure has a rib (partition) thickness of 1.5 to 32 mi 1 (0.0
  • the honeycomb structure used in the present invention has a porosity of 10 to 70%, and It is preferable that the average pore diameter is 5 to 100 xm.
  • the material of the 82-cam structure used in the present invention is not particularly limited as long as it is a porous material.
  • it is selected from the group consisting of cordierite, alumina, mullite, SiC, and silicon nitride.
  • it is at least one kind of porous material.
  • the flow path 12 having a width of 1.3 mm (corresponding to one cell) (a) and a height of 15 mm (b) is passed through the through hole opening of the 82-cam structure 10 to the outer periphery so as to have a 5 mm length. After 13 holes were drilled at the interval (d), the open end of the flow channel 12 was sealed with a sealing member to a thickness of 10 mm (c) from the end of the honeycomb structure 10 [FIG. 1 (a) (b) See].
  • the honeycomb structure 10 is housed in a metal case 20 via a mat 21 also serving as a sheet, and water 30 is supplied from a storage tank 22 attached to the metal case 20.
  • the flue gas of propane gas After flowing through channel 1 2, the flue gas of propane gas
  • the flow channel 12 having a width of 3.8 mm (for three cells) (a) and a height of 15 mm (b) is pierced through the through hole opening of the honeycomb structure 10 to the outer periphery by 4.6 mm. After drilling 11 holes at an interval (d), the open end of the flow channel 12 is sealed with a sealing member and a thickness (c) of 10 mm from the end of the honeycomb structure 10. [See Figures 2 (a) and 2 (b)].
  • the honeycomb structure 10 is housed in a metal case 20 via a mat 21 also serving as a sheet, and water 30 is supplied from a storage tank 22 attached to the metal case 20.
  • the flue gas of propane gas After flowing through channel 1 2, the flue gas of propane gas
  • the honeycomb structure 10 is housed in a metal case 20 via a mat 21 which also serves as a sheet, and is stored in a storage tank 22 attached to the metal case 20.
  • the combustion exhaust gas of propane gas (at a gas temperature of 500) flows from the lower side of the metal case 20 at a flow rate of 0.7 Nm 3 Zin, and the water 30 flows from the water supply pipe 24.
  • ZeOccZmin was supplied at a flow rate of ZeOccZmin.
  • Example 1 As shown in FIG. 10, when the combustion gas temperature became steady (180 sec), the outlet gas temperature was 200 "C, and the gas temperature could be reduced by 300. .
  • the outlet gas temperature is increased when the temperature of the flue gas becomes steady (180 sec) as shown in FIG. 11 by making the flow passage volume larger than that of the first embodiment. 13 and the temperature of the flue gas could be reduced by 370.
  • the outlet gas temperature becomes 70%.
  • the temperature of the flue gas was reduced by 430.
  • Example 4 Optimization of the flow path of the honeycomb structure used in the liquid-gas contact device
  • the same cell structure (12 mi 1 [approximately 0.3 mm], 200 cpsi) is used as a standard sample shape with a honeycomb structure of ⁇ 20 ⁇ mx50mm.
  • honeycomb sample was prepared and placed in the honeycomb sample, water absorption was evaluated based on the time required to absorb water.
  • Water absorption index ⁇ was calculated based on cordierite having a porosity of 30% and an average pore diameter of 10 m.
  • Figure 13 shows the relationship between the water absorption index ⁇ and the porosity.
  • the liquid-gas contact device of the present invention can be suitably used for a cooling device, a solution concentrating device, an extracting device, a humidity control device, and a combustible liquid vaporizer.
  • the liquid-gas contact device of the present invention allows the liquid to penetrate into a plurality of partition walls by the capillary phenomenon from the outer peripheral surface side of the honeycomb structure, thereby greatly increasing the chance of contact between the gas and the liquid, thereby improving thermal efficiency. It is simple and compact.
  • the latent heat of vaporization of the liquid when used as a cooling device, can be used with a simple and compact structure, so that it is excellent in installation efficiency and economic efficiency.

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Description

明 細 書
液一ガス接触装置 技術分野
本発明は、 冷却装置、 抽出装置及び調湿装置に使用される液—ガス接触装置に 関する。 背景技術
ハニカム構造体は、 多数のセルが並列する複数のセル列を形成した構造体であ り、 軽量高強度の構造材 （航空機用等） 、 通気量が大きい触媒担体 （自動車排ガ ス浄化用等） 等の他、 微小な細孔を有するセラミック多孔質体を基材とした場合 には、 単位面積当たりの濾過面積が大きい集塵フィルタ、 固液分離フィルタとし ても利用されており、 更に冷却装置、 抽出装置及び調湿装置などへの適用が検討 されている。
ところで、 都市ごみ焼却炉から排出される排ガス中には、 煤塵、 塩化水素 （H C I ) 、 S Ox、 N Ox、 水銀を含む重金属類やダイォキシン等の微量成分が含まれ ており、 環境保全の立場から、 これらの有害物質の除去が必要である。 なかでも、 ダイォキシン類 （P C D D ：ポリ塩化ジベンゾジォキシン及び P C D F ：ポリ塩 化ジベンゾフランの総称） については、 極めて毒性が強く、 しかも発ガン性をも 有することが報告されており、 ダイォキシン類の捕集 ·除去は緊急課題として取 り上げられている。
しかしながら、 焼却炉からの排ガス処理をした場合、 所望の低濃度までダイォ キシン類を削減することができないケースが生じている。
すなわち、 ごみの焼却過程で生成したダイォキシン類は、 2次燃焼室でほぼ分 解されるが、 排ガス処理工程である熱回収工程、 冷却反応工程及び集塵工程の各 工程において、 焼却炉排ガスは約 3 5 0〜9 0 0 °C程度の高温から集塵に適した 低温へ温度を下げる必要がある。 この際、 ダイォキシンのデノポ再合成温度領域 (約 3 0 近傍） を短時間で急冷通過させることが、ダイォキシンの再合成防止 の観点から必要である。
ダイォキシンのデボノ再合成温度領域 （3 0 00 を急冷しつつ、 1 5 0 °C以 下の低温まで下げることは、 従来の熱交換器型のガス冷却では装置が大型となり、 効率が悪かった。
このため、 気化潜熱を利用した水噴霧による冷却が行われているが、 大きな容 積が必要であるため、 装置の設備も大型となり、 運転コストもかかるという問題 点があった。
本発明は、 このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、 そ の目的とするところは、 ハニカム構造体の外周面側から液体を毛細管現象により 複数の隔壁に浸透させ、 ガスと液体との接触時に生じる気化潜熱を用いることに より、 熱効率に優れているとともに、 シンプル且つコンパクトにすることができ る液一ガス接触装置を提供することにある。 発明の開示
本発明によれば、 複数の隔壁により、 軸方向に貫通する複数の流通孔が形成さ れた多孔質材からなるハニカム構造体に、 該ハニカム構造体の外周面側から液体 を複数の隔壁に浸透させ、 該流通孔にガスを流通させてなることを特徴とする液 一ガス接触装置が提供される。
また、 本発明によれば、 複数の隔壁により、 軸方向に貫通する複数の流通孔が 形成され、 且つ多孔質材からなるハニカム構造体に、 該ハニカム構造体の外周面 側から貫通し、 且つ該流通孔と隔絶された流路が形成されてなるものであり、 該 流通孔にガスを、 該流路に液体を流通させ、 毛細管現象で液体を該流通孔側の隔 壁に浸透させることにより、 ガスと液体とを接触させることを特徴とする液ーガ ス接触装置が提供される。
更に、 本発明によれば、 3つの用途に利用される液一ガス接触装置が提供され る。
まず、 複数の隔壁により、 軸方向に貫通する複数の流通孔が形成され、 且つ多 孔質材からなるハニカム構造体に、 該ハニカム構造体の外周面側から貫通し、 且 っ該流通孔と隔絶された流路が形成されてなるものであり、 該流通孔にガスを、 該流路に液体を流通させ、 毛細管現象で液体を該流通孔側の隔壁に浸透させるこ とにより、 ガスと液体とを接触させ、 ガスと液体との接触時に生じる気化潜熱で ガスを冷却することを特徴とする冷却装置が提供される。
次に、 複数の隔壁により、 軸方向に貫通する複数の流通孔が形成され、 且つ多 孔質材からなるハニカム構造体に、 該ハニカム構造体の外周面側から貫通し、 且 っ該流通孔と隔絶された流路が形成されてなるものであり、 該流通孔にガスを、 該流路に溶液を流通させ、 毛細管現象で溶液を該流通孔側の隔壁に浸透させるこ とにより、 ガスと溶液とを接触させ、 ガスと溶液との接触時に生じる気化潜熱で 溶媒を蒸発させることにより、 流路内の溶液を濃縮することを特徴とする抽出装 置が提供される。
更に、 複数の隔壁により、 軸方向に貫通する複数の流通孔が形成され、 且つ多 孔質材からなるハニカム構造体に、 該ハニカム構造体の外周面側から貫通し、 且 っ該流通孔と隔絶された流路が形成されてなるものであり、 該流通孔にガスを、 該流路に液体を流通させ、 毛細管現象で液体を該流通孔側の隔壁に浸透させるこ とにより、 ガスと液体とを接触させ、 ガスと液体との接触時に生じる気化潜熱で 液体を蒸発させることにより、 該ガスに液体蒸気を付与することを特徴とする調 湿装置が提供される。 図面の簡単な説明
図 1 (a) (b) は、 本発明の液—ガス接触装置の一例を示すものであり、 図 1 (a) は概略断面図、 図 1 (b) は図 1 (a) の A— A断面図である。
図 2 (a) (b) は、 本発明の液—ガス接触装置の他の例を示すものであり、 図 2 (a) は概略断面図、 図 2 (b) は図 2 (a) の A— A断面図である。
図 3 (a) (b) は、 本発明の液一ガス接触装置の更に他の例を示すものであ り、 図 3 (a) は概略断面図、 図 3 (b) は図 3 (a) の A— A断面図である。 図 4 (a) (b) は、 本発明の液一ガス接触装置の別の例①を示すものであり、 図 4 (a) は概略断面図、 図 4 (b) は図 4 (a) の A— A断面図である。 図 5 (a) (b) は、 本発明の液一ガス接触装置の別の例②を示すものであり、 図 5 (a) は概略断面図、 図 5 (b) は図 5 (a) の A— A断面図である。
図 6 (a) (b) は、 本発明の液—ガス接触装置の別の例③を示すものであり、 図 6 (a) は概略断面図、 図 6 (b) は図 6 (a) の A— A断面図である。
図 7 (a) (b) は、 本発明の液—ガス接触装置の別の例④を示すものであり、 図 7 (a) は概略断面図、 図 7 (b) は図 7 (a) の A— A断面図である。
図 8 (a) (b) は、 本発明の液—ガス接触装置の別の例⑤を示すものであり、 図 8 (a) は概略断面図、 図 8 (b) は図 8 (a) の A— A断面図である。
図 9 (a) (b) は、 本発明の液—ガス接触装置の別の例⑥を示すものであり、 図 9 (a) は概略断面図、 図 9 (b) は図 9 (a) の A— A断面図である。
図 10は、 実施例 1における水供給経過時間に対する燃焼排ガスの温度の関係 を示すグラフである。
図 1 1は、 実施例 2における水供給経過時間に対する燃焼排ガスの温度の関係 を示すグラフである。
図 12は、 実施例における水供給量 （k gZm i n) と温度低減 ΔΤ (K) と の関係を示すグラフである。
図 13は、 八二カム構造体の平均細孔径における吸水性 （吸水指数） と気孔率 との関係を示すグラフである。 発明を実施するための最良の形態
前記の通り、 本発明の液一ガス接触装置は、 複数の隔壁により、 軸方向に貫通 する複数の流通孔が形成された多孔質材からなるハニカム構造体に、 ハニカム構 造体の外周面側から液体を複数の隔壁に浸透させ、 流通孔にガスを流通させてな るものである。
これにより、 ハニカム構造体の外周面側から液体を毛細管現象により複数の隔 壁に浸透させ、 ガスと液体との接触時に生じる気化潜熱を用いることにより、 熱 効率に優れているとともに、 シンプル且つコンパクトにすることができる。
以下、 本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。 本発明の液—ガス接触装置は、 例えば図 1〜2に示すように、 複数の隔壁によ り、 軸方向に貫通する複数の流通孔 （セル） 1 4が形成され、 且つ多孔質材から なるハニカム構造体 1 0に、 ハニカム構造体 1 0の外周面側から貫通し、 且つ流 通孔 1 4と隔絶された流路 1 2が形成されてなるものであり、 流通孔 （セル） 1 4にガス 4 0を、 流路 1 2に液体 3 0を流通させることにより、 ガス 4 0と液体 3 0とを接触させ、 毛細管現象で液体 3 0を流通孔 1 2側の隔壁に浸透させ、 ガ ス 4 0と液体 3 0との接触による液体の気化を利用するものである。
ここで、 本発明の液一ガス接触装置の主な特徴は、 ハニカム構造体を用いるこ とにより、 ガスとの接触面積を大きくすることができるとともに、 ハニカム構造 体が微細な細孔径を有する多孔質材から形成されているため、 毛細管現象を利用 し、 液体の蒸発を非常に高効率で行うことができる点にある。
例えば、 図 1 ( a ) ( b ) 〜図 2 ( a ) ( b ) に示す液—ガス接触装置は、 流 路 1 2が配設されたハニカム構造体 1 0と、 上記ハニカム構造体 1 0を収容する ことにより、 ガス流路を形成するとともに、 流路 1 2に液体 3 0を供給する貯槽 2 2が付設されたメタルケース 2 0と、 貯槽 2 2に液体 3 0を供給する液体供給 管 2 4からなるものである。
上記のような液—ガス接触装置は、 ガスと液体との接触時に生じる気化潜熱で、 液体の蒸発を非常に高効率で行うことができるため、 ガスを冷却する冷却装置や ガスに液体蒸気を付与する調湿装置として好適に用いることができる。 また、効率 良く可燃性液体を気化し、可燃混合気を生成する気化器としても好適に用いること ができる。
また、 図 3 ( a ) ( b ) に示す液一ガス接触装置は、 流路 1 2が配設されたハ 二カム構造体 1 0と、 上記ハニカム構造体 1 0を収容することにより、 ガス流路 を形成するとともに、 流路 1 2に溶液 3 2を供給する貯槽 2 2が付設されたメタ ルケース 2 0と、 貯槽 2 2に溶液 3 2を供給する溶液供給管 2 6と、 濃縮溶液 3 3を貯槽 2 2から回収する溶液回収管 2 8からなるものである。
上記のような液一ガス接触装置は、 ガス 4 0と溶液 3 2との接触時に生じる気 化潜熱により溶液 3 2中の溶媒の蒸発を非常に高効率で行うことができるため、 溶液 32を濃縮する抽出装置として食品産業、 化学工業などの各分野で好適に用 いることができる。
尚、 上記ハニカム構造体 1 0のセル開口面における流路 12は、 図 1 (a) (b) 〜図 3 (a) (b) の形状に限定されず、 図 4 (b) に示す同心円状 +十 字状、 図 5 (b) に示す千鳥状、 図 6 (b) に示す井桁状のものを適宜選択して 用いることができる。
このとき、 セル開口面における流路 12の形状は、 図 8 (a) (b) に示すよ うに、 ハニカム構造体 10に液体を供給する貯槽 22の形状に合わせて、 流路 1 2の配置を最適化することが好ましい。
また、 上記ハニカム構造体 1 0における流路 1 2の位置 （c [図 1 (a) (b) 〜図 2 (a) (b) ] ) 、 断面形状 （長方形 [図 1 (a) (b) 〜図 2
(a) (b) ] ) 、 断面積 （axb [図 1 (a) (b) 〜図 2 (a) (b) ] ) 及びその間隔 （d [図 1 (a) (b) 〜図 2 (a) (b) ] ) は、 使用するハニ カム構造体の材質、 気孔率及び平均細孔径と、 必要とされる液一ガス接触装置の 蒸発性能を考慮して、 適宜決定することが好ましい。
このため、 液—ガス接触装置の用途や使用するハニカム構造体によっては、 図 7 (a) (b) に示すような流路のないハニカム構造体 10を用いることもでき る。
本発明で用いるハニカム構造体の形状、 サイズ、 セル形状、 セル孔径、 セル間 隔 （セル壁厚さ） 等の条件は特に限定されない。
例えば、 ハニカム構造体の断面形状は、 円形 （図 1 (a) (b) 〜図 8 (a)
(b) 参照） 、 正方形 （図 9 (a) (b) 参照） 、 長方形、 或いは六角形等の筒 状体とすることができ、 セルの形状についても、 円形、 三角形、 四角形、 五角形、 六角形をはじめとする種々の形状を用いることができる。
通常、 上記ハニカム構造体は、 リブ （隔壁） 厚が 1. 5〜32mi 1 (0. 0
375〜 0. 8 mm) 、 セル密度が 10〜： 1200 c p s i (平方ィンチ [約 6.
45 cm2] 当たり） であるものを好適に用いることができる。
また、 本発明で用いるハニカム構造体は、 気孔率が 10〜70 %であり、 且つ 平均細孔径が 5〜100 xmであることが好ましい。
更に、 本発明で用いる八二カム構造体の材質は、 多孔質材であれば、 特に限定 されないが、 例えば、 コ一ジエライト、 アルミナ、 ムライト、 S i C、 窒化珪素 からなる群より選ばれた少なくとも 1種の多孔質材であることが好ましい。 以下、 本発明を実施例に基づいて更に詳細に説明するが、 本発明はこれらの実 施例に限定されるものではない。
(実施例 1 ：液一ガス接触装置：燃焼排ガスの冷却）
気孔率 35%、 平均細孔径 10 z mであり、 リブ厚 80 xm、 セル密度 62セ ル Z cm2のセル構造を有するコージェライト製のハニカム構造体 （直径 1 18m m、 長さ 60mm) に、 幅 1. 3mm ( 1セル分） （a) 、 高さ 15mm (b) である流路 12を、 上記八二カム構造体 10の流通孔開口部から外周部に貫通す るように、 5mmの間隔 （d) で 13本穿設した後、 上記流路 12の開放端部を 封止部材で、 ハニカム構造体 10の末端から 10mmの厚さ （c) で目封じした [図 1 (a) (b) 参照] 。
上記ハニカム構造体 10を、 図 1 (a) (b) に示すように、 シートを兼ねた マット 21を介してメタルケース 20内に収容し、 メタルケース 20に付設され た貯槽 22から水 30を流路 1 2へ流通させた後、 プロパンガスの燃焼排ガス
(ガス温度 500で） をメタルケース 20の下側から 0. 7Nm3Zmi nの流量 で流し、 水供給管 24からは、 水 30を 180 c c Zm i nの流量で供給した。 その結果を図 10に示す。
(実施例 2〜 3 ：液一ガス接触装置：燃焼排ガスの冷却）
気孔率 35%、 平均細孔径 10 mであり、 リブ厚 80 ^m、 セル密度 62セ ルノ cm2のセル構造を有するコージェライト製のハニカム構造体 （直径 1 18m m、 長さ 60mm) に、 幅 3. 8mm (3セル分） （a) 、 高さ 15 mm (b) である流路 12を、 上記ハニカム構造体 10の流通孔開口部から外周部に貫通す るように、 4. 6mmの間隔 （d) で 1 1本穿設した後、 上記流路 12の開放端 部を封止部材で、 ハニカム構造体 10の末端から 10mmの厚さ （c) で目封じ した [図 2 (a) (b) 参照] 。
上記ハニカム構造体 10を、 図 2 (a) (b) に示すように、 シートを兼ねた マット 21を介してメタルケース 20内に収容し、 メタルケース 20に付設され た貯槽 22から水 30を流路 1 2へ流通させた後、 プロパンガスの燃焼排ガス
(ガス温度 500 ） をメタルケース 20の下側から 0. 7Nm3Zmi nの流量 で流し、 水供給管 24から水 30を、 180 c cZmi n (実施例 2) の流量で 供給した。 その結果を図 11に示す。
また、 上記ハニカム構造体 10を、 図 2 (a) (b) に示すように、 シートを 兼ねたマツト 21を介してメタルケース 20内に収容し、 メタルケース 20に付 設された貯槽 22から水 30を流路 12へ流通させた後、 プロパンガスの燃焼排 ガス （ガス温度 500で） をメタルケース 20の下側から 0. 7Nm3Zm i nの 流量で流し、 水供給管 24から水 30を、 Z e O c cZm i nの流量で供給した
(実施例 3) 。
(考察：実施例 1〜 3 )
実施例 1では、 図 10に示すように、 燃焼ガス温度が定常になった時点 （1 8 0 s e c) で、 出口ガス温度が 200"Cであり、 ガス温度を 300 低減するこ とができた。
また、 実施例 2では、 実施例 1よりも流路容積を大きくすることにより、 図 1 1に示すように、 燃焼排ガスの温度が定常になった時点 （180 s e c) で、 出 口ガス温度が 13 であり、 燃焼排ガスの温度を 370 低減することができ た。
更に、 実施例 3では、 実施例 2と同じ条件で、 水供給量を 260 c cZm i n に増やすことにより、 燃焼排ガスの温度が定常になった時点 （180 s e c) で、 出口ガス温度が 70でであり、 燃焼排ガスの温度を 430 低減することができ た。
このとき、 水供給量 （kg/m i n) と温度低減 ΔΤ (K) との関係は、 図 1 2に示すように、 比例していることを確認した。
(実施例 4 ：液一ガス接触装置で用いるハニカム構造体の流路の最適化） 同一のセル構造 （ 1 2 m i 1 [約 0. 3 mm] , 200 c p s i ) で Φ 20ΙΉ mx 50mmのハニカム構造体を標準サンプル形状とし、 φ 30mmのシャーレ 深さ 5 mmの水を 3. 5 c c用意し、 ハニカムサンプルをその中に立てた際、 水 を吸い取るのにかかる時間で吸水性を評価した。
気孔率 3 0 %、 平均細孔径 1 0 mのコージエライトをベースとして、 吸水指 数 αを算出した。 吸水指数 αと気孔率との関係を図 1 3に示す。
この吸水指数 αに応じて、 異なる材料を用いる際には、 図 1 ( a) (b) 〜図 9 ( a) (b) に示すハニカム構造体 1 0の流路 1 2の間隔 dを下式のように適 宜調節することが、 液一ガス接触装置としての性能を発揮させるために、 必要で あることを見出した。
ハニカム構造体の容積 1 1当たりのガス流量 Q (NmVm i n) に対し、
(流路の間隔 d) ぐ 2 O X ( /Q) [mm] 産業上の利用可能性
本発明の液一ガス接触装置は、 冷却装置、 溶液濃縮装置、 抽出装置、 調湿装置 及び可燃液体気化器に好適に使用することができる。
特に、 本発明の液一ガス接触装置は、 ハニカム構造体の外周面側から液体を毛 細管現象により複数の隔壁に浸透させ、 ガスと液体との接触機会を大幅に増加さ せられるため、 熱効率に優れているとともに、.シンプル且つコンパクトにするこ とができる。
また、 冷却装置として用いる場合には、 シンプル且つコンパクトな構造で液体 の気化潜熱を利用できるため、 設置性、 経済性に優れたものとなる。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 複数の隔壁により、 軸方向に貫通する複数の流通孔が形成された多孔質材 からなるハニカム構造体に、 該ハニカム構造体の外周面側から液体を複数の隔壁 に浸透させ、 該流通孔にガスを流通させてなることを特徴とする液一ガス接触装 置。
2 . 複数の隔壁により、 軸方向に貫通する複数の流通孔が形成され、 且つ多孔 質材からなるハニカム構造体に、 該ハニカム構造体の外周面側から貫通し、 且つ 該流通孔と隔絶された流路が形成されてなるものであり、 該流通孔にガスを、 該 流路に液体を流通させ、 毛細管現象で液体を該流通孔側の隔壁に浸透させること により、 ガスと液体とを接触させることを特徴とする液—ガス接触装置。
3 . 複数の隔壁により、 軸方向に貫通する複数の流通孔が形成され、 且つ多孔 質材からなるハニカム構造体に、 該ハニカム構造体の外周面側から貫通し、 且つ 該流通孔と隔絶された流路が形成されてなるものであり、 該流通孔にガスを、 該 流路に液体を流通させ、 毛細管現象で液体を該流通孔側の隔壁に浸透させること により、 ガスと液体とを接触させ、 ガスと液体との接触時に生じる気化潜熱でガ スを冷却することを特徴とする冷却装置。
4 . 複数の隔壁により、 軸方向に貫通する複数の流通孔が形成され、 且つ多孔 質材からなるハニカム構造体に、 該ハニカム構造体の外周面側から貫通し、 且つ 該流通孔と隔絶された流路が形成されてなるものであり、 該流通孔にガスを、 該 流路に溶液を流通させ、 毛細管現象で溶液を該流通孔側の隔壁に浸透させること により、 ガスと溶液とを接触させ、 ガスと溶液との接触時に生じる気化潜熱で溶 媒を蒸発させることにより、 流路内の溶液を濃縮することを特徴とする抽出装置。
5 . 複数の隔壁により、 軸方向に貫通する複数の流通孔が形成され、 且つ多孔 質材からなるハニカム構造体に、 該ハニカム構造体の外周面側から貫通し、 且つ 該流通孔と隔絶された流路が形成されてなるものであり、 該流通孔にガスを、 該 流路に液体を流通させ、 毛細管現象で液体を該流通孔側の隔壁に浸透させること により、 ガスと液体とを接触させ、 ガスと液体との接触時に生じる気化潜熱で液 体を蒸発させることにより、 該ガスに液体蒸気を付与することを特徴とする調湿
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