JP2002156108A - 蓄熱式燃焼ガス処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 蓄熱式燃焼ガス処理装置において、回転板の
大きさは従来のままで、ガス処理量を増大させる。 【解決手段】 蓄熱式燃焼ガス処理装置に用いられる分
配器は、蓄熱部の各セルに未処理ガスを分配供給すると
ともに、前記各セルから熱回収後の処理済みガスを分配
排気する。このような分配器において、回転板６７を回
転させる回転軸６３を中空状にして、その内部にパージ
ガスを流し、回転軸６３の上部側面に形成したパージガ
ス供給口７２から仕切室６６内にパージガスを供給する
ようにする。これにより、回転板６７に形成される、未
処理ガスや処理済みガスが通るための開口部の開口角度
を大きくすることができ、その結果、ガス処理量を増大
させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、揮発性有機化合物
等のガスを処理する蓄熱式燃焼ガス処理装置に係り、特
に未処理ガスを蓄熱材で予め加熱してから燃焼処理する
とともに、燃焼後の処理済みガス中の熱を別の蓄熱材で
回収し、熱回収後の処理済みガスを排気する蓄熱式燃焼
ガス処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に蓄熱式燃焼ガス処理装置は、図７
に示すように、被処理ガスを燃焼させる燃焼部としての
電気ヒータ１１と、電気ヒータ１１の下側に設けられ、
かつ内部空間が複数に分割されて各空間内に蓄熱材１２
が充填された蓄熱部１３と、蓄熱部１３の下方に設けら
れ、蓄熱部１３の各空間との接続を順次切り換えて、各
空間に被処理ガスを分配供給するとともに各空間から熱
回収後の処理済みガスを分配排気する分配器１４とを備
えている。

【０００３】電気ヒータ１１はヒータケース１５に収納
され、このヒータケース１５と蓄熱部１３とはガスケッ
ト１６を介してボルト等で結合されている。蓄熱材１２
は内面に断熱材１７を有する蓄熱ケース１８に充填さ
れ、また蓄熱材１２の上部には触媒１９が充填されてい
る。蓄熱ケース１８には熱電対取出座２０と圧力計座２
１が取り付けられている。さらに、蓄熱部１３の各空間
と分配器１４とは耐熱ホース２２を介して接続され、こ
の耐熱ホース２２の上下両端はホースバンド２３で締め
付けられている。

【０００４】図７のＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線およ
びＤ−Ｄ線に沿った断面図をそれぞれ図８〜図１１に示
す。図に示すように、分配器１４には、外筒２５、中間
筒２６、内筒２７、回転軸筒２８および回転軸２９から
なる分配器本体３０と、分配器本体３０の上方に設けら
れた仕切室３１（図７参照）と、分配器本体３０と仕切
室３１との間に設けられ、回転軸２９に結合されて回転
軸２９と共に回転する回転板３２（図７参照）とが設け
られている。そして、仕切室３１の底板３３と回転板３
２との間、および回転板３２と分配器本体３０の天板３
４との間には、それぞれシールパッキン３５，３６が設
けられている。

【０００５】仕切室３１は仕切板で仕切られ、図８に示
すように、〜の８個の各セル（部屋）が形成されて
いる。耐熱ホース２２は〜の各セルに設けられてい
る。すなわち、耐熱ホース２２は８個取り付けられてお
り、各耐熱ホース２２によって、仕切室３１の各セルと
蓄熱部１３の各空間とが１対１で接続されている。

【０００６】回転板３２には、図９に示すように、開口
角度４５度のパージガス供給開口部３７、開口角度が９
０度の未処理ガス（被処理ガス）供給開口部３８、同じ
く開口角度が９０度の処理済みガス排気開口部３９がそ
れぞれ形成されている。これらの開口部３７，３８，３
９の半径方向の位置は、図１１に示したパージガス供給
部４０、未処理ガス供給部４１、処理済みガス排気部４
２の位置に一致している。

【０００７】パージガス供給部４０、未処理ガス供給部
４１、および処理済みガス排気部４２は、図１１に示す
ように、回転軸筒２８と内筒２７との間、内筒２７と中
間筒２６との間、および中間筒２６と外筒２５との間に
それぞれ形成されている。また、分配器本体３０の天板
３４には、図１０に示すように、パージガス供給部４
０、未処理ガス供給部４１、処理済みガス排気部４２に
対応させて複数の開口部４３，４４，４５が形成されて
いる。

【０００８】また、図１１に示すように、内筒２７には
パージガスノズル４６が、中間筒２６には未処理ガス入
口ノズル４７が、外筒２５には処理済みガス排気ノズル
４８がそれぞれ接続されている。

【０００９】さらに、図７に示すように、分配器１４の
回転軸２９はベルト４９を介して無段変速機５０に接続
されている。なお、符号５１は蓄熱式燃焼ガス処理装置
を支持する支持脚である。

【００１０】上記構成において、未処理ガスは未処理ガ
ス入口ノズル４７より分配器１４内に供給される。分配
器１４内では未処理ガス供給部４１を上昇して流れ、回
転板３２の未処理ガス供給開口部３８を通って仕切室３
１内に流れる。さらに、仕切室３１から耐熱ホース２２
を通って蓄熱部１３に流れ、蓄熱材１２中を上昇しなが
ら加熱された後、電気ヒータ１１で加熱されて触媒１９
中で燃焼分解される。燃焼分解により生じた処理済みガ
スは、上部のヒータケース１５内で反転して、加熱時と
は別の触媒および蓄熱材を下降し耐熱ホース２２を介し
て仕切室３１に流入する。そして、別の蓄熱材を通ると
き、処理済みガス中の熱は別の蓄熱材に回収される。仕
切室３１に流入した処理済みガスは、回転板３２の処理
済みガス排気開口部３９を通って、分配器本体３０の処
理済みガス排気部４２に流れ込み、その後、処理済みガ
ス出口ノズル４８から排出される。

【００１１】ところで、上記のように、蓄熱部１３の各
空間を仕切室３１の各セルに対応させて８セルに分割
し、各セルの蓄熱材１２で、未処理ガスの加熱と処理済
みガスからの熱回収を順次行う構成の蓄熱式燃焼ガス処
理装置は、熱効率が９０％以上と高く、かつ運転コスト
が低いというメリットがあり、現在（今後も）省エネと
いう意味でニーズが高くなっている。

【００１２】そして、このような蓄熱部１３に仕切室３
１から未処理ガスを連続して分配供給するとともに、処
理済みガスを蓄熱部１３から連続して仕切室３１に回収
する方式としては、ダンパによる切り換え方式と上記の
ように回転板で分配する方式とがある。

【００１３】ここで、回転板で分配する方式の上記分配
器について説明する。図１２は、図８〜図１１に示した
各構成要素からなる分配器の分解斜視図である。未処理
ガス入口ノズル４７より供給され未処理ガス供給部４１
を上昇してきた未処理ガスは、回転板３２の未処理ガス
供給開口部３８と一致する仕切室内のセルに流入する。
未処理ガス供給開口部３８の開口角度は９０度であり、
図１２の状態ではセルとセルに未処理ガスが流入す
ることになる。

【００１４】一方、処理済みガスを排気する場合は、回
転板３２の処理済みガス排気開口部３９と一致する、仕
切室のセル内の処理済みガスに下降流れが生じる。処理
済みガス排気開口部３９の開口角度は９０度であり、図
１２の状態ではセルとセルに処理済みガスの下降流
れが生じることになる。

【００１５】また、未処理ガスの供給と処理済みガスの
排気の間には、パージガス（空気）を流入させる必要が
ある。このパージガスはパージガスノズル４６から供給
され、パージガス供給部４０を上昇し、回転板３２のパ
ージガス供給開口部３７と一致する仕切室内のセルに流
入する。パージガス供給開口部３７の開口角度は４５度
であり、図１２の状態ではセルにパージガスが流入す
ることになる。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の分配器では、連続して複数の蓄熱材へ処理ガスを分
配できるが、図１２に示すように８セルのうち、未処理
ガスの供給は２セル、パージガスの供給は１セル、処理
済みガスの排気は２セルとなり、実際に有効に蓄熱、処
理しているのは５セルのみで、処理ガス量が少ないとい
う欠点がある。

【００１７】回転板の未処理ガス供給開口部や処理済み
ガス排気開口部の開口角度を大きくすれば、処理ガス量
を増やすことはできるが、回転板には前記両開口部以外
にパージガス供給開口部が形成され、未処理ガス、パー
ジガス、および処理済みガスの流れが一つのセルで同時
に生じないようにするためには、各開口部の間には中心
角度４５度を有する仕切部が必要であり、開口角度を大
きくすることは難しい。

【００１８】また、開口角度はそのままで、回転板の外
径を大きくして開口面積を増大させる方法もあるが、外
径が大きくなると、シート面にうねりが発生したり、ま
たハンドリングも悪くなって、製作性に問題が生じる。
また、回転板の大型化によって装置本体も大型化し、輸
送や据付に手間がかかるという問題も生じる。

【００１９】本発明の課題は、回転板の大きさは従来の
ままで、ガス処理量を増大させることが可能な蓄熱式燃
焼ガス処理装置を提供することにある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、被処理ガスを燃焼させる燃焼部と、内部
空間が複数に分割されて各空間内に蓄熱材が充填され、
前記燃焼部で燃焼させる被処理ガスを前記蓄熱材で予め
加熱するとともに、燃焼後の処理済みガスが持つ熱を前
記蓄熱材に回収する蓄熱部と、前記各空間に被処理ガス
を分配供給するとともに各空間から熱回収後の処理済み
ガスを分配排気する分配器とを有し、

【００２１】前記分配器は、外筒、内筒、および内筒の
内部中央に回転自在に設けられた中空状の回転軸からな
り、内筒と回転軸との間の内側環状空間を被処理ガス
が、外筒と内筒との間の外側環状空間を処理済みガスが
それぞれ流れ、かつ回転軸内をパージガスが流れる分配
器本体と、前記分配器本体の上部に設けられ、内部が仕
切板で複数のセルに仕切られて、各セルが前記蓄熱部の
各空間にそれぞれ接続された仕切室と、前記分配器本体
と前記仕切室との間に設けられ、前記回転軸の回転に伴
って回転し、前記内側環状空間および前記外側環状空間
と前記仕切室の各セルとを順次切り換えて連通させる開
口部を有する回転板とを備え、

【００２２】前記回転軸の上部側面には供給口が形成さ
れ、前記開口部を介しての前記内側環状空間から前記仕
切室の各セルへの被処理ガスの供給と、前記開口部を介
しての前記仕切室の各セルから前記外側環状空間への処
理済みガスの排気との間に、前記供給口から前記仕切室
の各セルへパージガスを供給することを特徴としてい
る。

【００２３】上記構成によれば、中空状の回転軸とした
ので、回転軸の内部にパージガスを流し、回転軸上部側
面の供給口からパージガスを仕切室に供給することが可
能となる。そのため、回転板にはパージガス供給開口部
を設ける必要はなく、未処理ガス供給開口部と処理済み
ガス排気開口部だけを設ければよいから、その分、未処
理ガス供給開口部と処理済みガス排気開口部の開口角度
を大きくすることができる。その結果、回転板の大きさ
は従来のままで、ガス処理量を増大させることが可能と
なる。

【００２４】また、本発明では、前記仕切室の各セルに
は、前記回転軸の供給口に対応させて仕切室側の供給口
が形成され、前記両供給口が一致したときにパージガス
が仕切室の各セルに供給されるよう構成されている。

【００２５】ここで、本発明のように回転軸内空間を利
用してパージガスを供給すると、回転板の未処理ガス供
給開口部と処理済みガス排気開口部の開口面積を従来よ
りも大きくとれることを、回転板の外径と圧力損失の関
係で図６に示す。

【００２６】例えば、処理ガス量が２００ｍ^３／ｍｉｎ
の場合、分配器の圧力損失が２０ｍｍＡｑ（従来の分配
器での圧力損失とほぼ同じ）では、回転板の開口面積は
０.３５ｍ^２必要となり、この開口面積を確保するため
には、従来構造では回転板の外径は約２３５０ｍｍにな
るのに対し、本発明では回転板の外径は１８００ｍｍで
コンパクトになる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に従って説明する。図１は、本発明の蓄熱式燃焼ガス処
理装置に設置される分配器の断面図である。また、図２
はその分配器の要部を示した内部構成の斜視図である。
なお、分配器以外の蓄熱部や電気ヒータなどの構成は図
７に示した従来のものと同じであるので、ここでは、そ
れらの説明は省略する。

【００２８】本実施の形態における分配器６０は、図１
および図２に示すように、外筒６１、内筒６２、および
内筒６２の内部中央に回転自在に設けられた回転軸６３
からなる分配器本体６４と、分配器本体６４の上方に設
けられ、半径方向に設置された仕切板６５で内部が複数
のセルに仕切られた仕切室６６と、分配器本体６４と仕
切室６６との間に設けられ、回転軸６３に結合されて回
転軸６３と共に回転する回転板６７とが設けられてい
る。

【００２９】仕切室６６は８個のセル（部屋）に仕切ら
れ、各セルは耐熱ホース２２を介して蓄熱部１３（図７
参照）の各空間に接続されている。また、仕切室６６の
底部には仕切室底板６８が設けられている。この仕切室
底板６８には、セルの底部形状に合致した開口部６９が
形成されている（図８も参照）。そして、仕切室底板６
８と回転板６７との間にはシールパッキン７０が設けら
れている。

【００３０】仕切室６６は円環状をなしており、その中
央を回転軸６３が貫通している。仕切室６６を貫通した
回転軸６３は、その上端部が、仕切室６６上面に取り付
けられたベアリング７１に支持されている。回転軸６３
は中空状をなしており、仕切室６６を貫通している部分
には、側面にスリット状のパージガス供給口７２が１つ
形成されている。また、仕切室６６の側壁には、各セル
毎に回転軸６３の貫通部にスリット状のパージガス供給
口７３が形成されている。

【００３１】図３は図１のＥ−Ｅ線に沿った断面図で、
主に回転板６７の平面形状を示している。図３に示すよ
うに、回転板６７には、未処理ガス供給開口部７４と処
理済みガス排気開口部７５のみが形成され、パージガス
供給のための開口部は形成されていない。上記したよう
に回転軸６３は中空状であるから、この回転軸６７の内
部にパージガスを流すよう構成されている。

【００３２】回転板６７にパージガス供給のための開口
部が形成されていないので、未処理ガス供給開口部７４
と処理済みガス排気開口部７５の開口角度を大きくする
ことができ、本実施の形態ではそれぞれ１３５度の開口
角度となっている。そして、未処理ガス供給開口部７４
と処理済みガス排気開口部７５との間の仕切部の中心角
度は、従来通り４５度確保されており、未処理ガスと処
理済みガスの流れが一つのセルで同時に生じることがな
いようになっている。また、パージガスは、未処理ガス
の供給と処理済みガスの排気の間に行う必要があるの
で、回転軸６３の上部側面に形成されたパージガス供給
口７２が、図３のように右側の仕切部に向いたときに供
給される。なお、パージガス供給口７２は、実際にはＥ
−Ｅ線に沿った断面では見えないが、パージガス供給の
位置を示すために記載してある。

【００３３】図４は図１のＦ−Ｆ線に沿った断面図で分
配器本体６４の形状を示している。分配器本体６４に
は、上記のように外筒６１、内筒６２および回転軸６３
が設けられ、内筒６２と回転軸６３の間の環状空間は未
処理ガスが流れる未処理ガス供給部７６であり、外筒６
１と内筒６２の間の環状空間は処理済みガスが流れる処
理済みガス排気部７７である。分配器本体６４には、そ
の上部に天板７８が、底部に底板７９が設けられ、天板
７８には未処理ガス供給部７６に対応する位置および処
理ガス済み排気部７７に対応する位置に複数の開口部が
形成されている（図５参照）。また、回転軸６３にはパ
ージガス配管８０が、内筒６２は未処理ガス入口ノズル
８１が、外筒６１には処理済みガス出口ノズル８２がそ
れぞれ接続されている。なお、図１において、８３は分
配器６４等を支持する支持脚であり、８４は回転軸６３
に回転力を伝達するためのスプロケットである。

【００３４】次に、上記構成の分配器６０において、各
ガスの流れについて説明する。図５は、分配器６０の分
解斜視図である。未処理ガスは未処理ガス入口ノズル８
１より分配器６０に供給され、分配器本体６４の未処理
ガス供給部７６を上昇し、回転板６７の未処理ガス供給
開口部７４と一致する仕切室６６内のセルに流入する。
未処理ガス供給開口部７６の開口角度は１３５度である
ので、図５の状態ではセル、セルおよびセルに未
処理ガスが流入する。

【００３５】一方、処理済みガスを排気する場合は、回
転板６７の処理済みガス排気開口部７５と一致する、仕
切室６６のセル内の処理済みガスに下降流れが生じる。
処理済みガス排気開口部７５の開口角度も１３５度であ
るので、図５の状態ではセル、セルおよびセルに
処理済みガスの下降流れが生じ、その処理済みガスは分
配器本体６４の処理済みガス排気部７７を通って、処理
済みガス出口ノズル８２から排気される。

【００３６】また、パージガス配管８０より分配器６０
に供給されたパージガスは、回転軸６３内を上昇して、
仕切室６６のセルの一つに供給される。この場合、仕切
室６６の側壁に形成されたパージガス供給口７３と、回
転軸６３の上端側面に形成されたパージガス供給口７２
とが一致したときにパージガスが供給され、図５の状態
ではセルにパージガスが供給される。このように、パ
ージガスの供給は、未処理ガスの供給と処理済みガスの
排気の間に行われる。

【００３７】本実施の形態によれば、回転軸６３から仕
切室６６にパージガスを供給するようにしたので、分配
器６０全体の大きさを一定とすると、分配器６０での圧
力損失を小さくすることができ、装置のコンパクト化お
よび軽量化が図れる。また圧力損失を一定にすると分配
器６０を小さくでき、製作性、シール性、ハンドリン
グ、輸送、据え付けとあらゆる点でコスト低減を図るこ
とができる。

【００３８】また、未処理ガスおよび処理済みガスが通
過する回転板６７の開口角度を大きくして、各々のガス
が流れるセル数を従来の各々２セルから３セルに増加で
きることから、以下の二次的効果が得られる。 1)セル内を流れるガス量が減少するため、圧力損失が低
下する。例えば、蓄熱材中の圧力損失は流速の１乗に比
例することから、蓄熱材中の圧力損失は２／３となる。 2)また、蓄熱材で占める圧力損失は装置全体の８０％以
上であるから、この効果により、ガスを供給するファン
の吐出圧力を低くすることが可能で、装置全体の大幅な
コンパクト化、大幅なコストダウンを図ることができ
る。

【００３９】なお、上記実施の形態では従来技術として
蓄熱・触媒式の装置で説明したが、触媒を使用しない蓄
熱・直燃式の装置でも本発明は適用できる。

【００４０】また、上記実施の形態では、仕切室６６は
８セルで、回転板６７の未処理ガス供給開口部７４およ
び処理済みガス排気開口部７５の開口角度を１３５度と
して説明したが、セル数は何セルでもよく、またセル数
に見合った各開口部の中心角度を設定できる。例えば、
８セル構成でも中心角度は１３５度でなくてもよい。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
未処理ガスや処理済みガスを通すための、回転板に形成
された開口部の開口角度を大きくすることができるの
で、回転板の外径を大きくすることなく、ガス処理量を
増大させることができ、処理効率に優れた蓄熱式燃焼ガ
ス処理装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の蓄熱式燃焼ガス処理装置に用いられる
分配器の断面図である。

【図２】図１の分配器の仕切室内部の斜視図である。

【図３】図１のＥ−Ｅ線に沿った断面図である。

【図４】図１のＦ−Ｆ線に沿った断面図である。

【図５】図１の分配器の分解斜視図である。

【図６】図１の分配器による回転板寸法と圧力損失との
関係を示した図である。

【図７】従来技術における蓄熱式燃焼ガス処理装置の全
体構造図である。

【図８】図７のＡ−Ａ線に沿った断面図である。

【図９】図７のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。

【図１０】図７のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。

【図１１】図７のＤ−Ｄ線に沿った断面図である。

【図１２】図７の分配器の分解斜視図である。

【符号の説明】

１１ 電気ヒータ １２ 蓄熱材 １３ 蓄熱部 ６０ 分配器 ６１ 外筒 ６２ 内筒 ６３ 回転軸 ６４ 分配器本体 ６６ 仕切室 ６７ 回転板 ７２ 仕切室側のパージガス供給口 ７３ 回転軸側のパージガス供給口 ７４ 未処理ガス供給開口部 ７５ 処理済みガス排気開口部 ７６ 未処理ガス供給部 ７７ 処理済みガス排気部 ８０ パージガス配管 ８１ 未処理ガス入口ノズル ８２ 処理済みガス出口ノズル

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被処理ガスを燃焼させる燃焼部と、内部
   空間が複数に分割されて各空間内に蓄熱材が充填され、
   前記燃焼部で燃焼させる被処理ガスを前記蓄熱材で予め
   加熱するとともに、燃焼後の処理済みガスが持つ熱を前
   記蓄熱材に回収する蓄熱部と、前記各空間に被処理ガス
   を分配供給するとともに各空間から熱回収後の処理済み
   ガスを分配排気する分配器とを有し、 前記分配器は、 外筒、内筒、および内筒の内部中央に回転自在に設けら
   れた中空状の回転軸からなり、内筒と回転軸との間の内
   側環状空間を被処理ガスが、外筒と内筒との間の外側環
   状空間を処理済みガスがそれぞれ流れ、かつ回転軸内を
   パージガスが流れる分配器本体と、 前記分配器本体の上部に設けられ、内部が仕切板で複数
   のセルに仕切られて、各セルが前記蓄熱部の各空間にそ
   れぞれ接続された仕切室と 前記分配器本体と前記仕切室との間に設けられ、前記回
   転軸の回転に伴って回転し、前記内側環状空間および前
   記外側環状空間と前記仕切室の各セルとを順次切り換え
   て連通させる開口部を有する回転板とを備え、 前記回転軸の上部側面には供給口が形成され、前記開口
   部を介しての前記内側環状空間から前記仕切室の各セル
   への被処理ガスの供給と、前記開口部を介しての前記仕
   切室の各セルから前記外側環状空間への処理済みガスの
   排気との間に、前記供給口から前記仕切室の各セルへパ
   ージガスを供給することを特徴とする蓄熱式燃焼ガス処
   理装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の蓄熱式燃焼ガス処理装
   置において、 前記仕切室の各セルには、前記回転軸の供給口に対応さ
   せて仕切室側の供給口が形成され、前記両供給口が一致
   したときにパージガスが供給されることを特徴とする蓄
   熱式燃焼ガス処理装置。