JP2014209056A - Heat recovery device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、高温気体の熱を回収して低温気体を加熱する熱回収装置に関する。 The present invention relates to a heat recovery apparatus that recovers heat of a high-temperature gas and heats the low-temperature gas.
液晶表示パネルの製造工程などで焼成炉が用いられる。焼成炉では、ワークから蒸散するガス中に有機物の蒸散気体が含まれる。蒸散気体はワークに悪影響を及ぼす可能性がある。このため、焼成炉では、炉内を換気することがある。換気によって焼成炉の内部温度は低下する。このため、炉内からの排気と炉内への吸気との間で熱交換が行われる。 A firing furnace is used in a manufacturing process of a liquid crystal display panel. In the firing furnace, the gas evaporated from the work contains an organic vapor. Vaporized gas can adversely affect the workpiece. For this reason, in the firing furnace, the inside of the furnace may be ventilated. Ventilation reduces the internal temperature of the firing furnace. For this reason, heat exchange is performed between the exhaust from the furnace and the intake air into the furnace.
このような高温気体の熱を回収して低温気体を加熱する装置が知られている(例えば、特許文献1〜3参照。)。 An apparatus for recovering the heat of such a high-temperature gas and heating the low-temperature gas is known (see, for example, Patent Documents 1 to 3).
高温気体の熱を回収して低温気体を加熱する熱回収装置は、熱回収の効率を高めることが望まれる。また、その製造コストの抑制も望まれる。 A heat recovery apparatus that recovers heat of a high-temperature gas and heats the low-temperature gas is desired to increase the efficiency of heat recovery. Moreover, suppression of the manufacturing cost is also desired.
この発明の目的は、従来よりも熱回収効率を高めることができ、製造コストの抑制が可能な熱回収装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a heat recovery apparatus that can increase the heat recovery efficiency as compared with the prior art and can suppress the manufacturing cost.
この発明の熱回収装置は、高温気体の通気路と、
高温気体の通気路と非連続に設けられている低温気体の通気路と、
高温気体の通気路の一部である吸熱領域で前記高温気体から熱を吸熱し、低温気体の通気路の一部である放熱領域で低温気体に熱を放熱する熱交換器と、
を備え、
高温気体の通気路は、 吸熱領域が内部に設けられる部材であって、高温チャンバを備え、
低温気体の通気路は、放熱領域が内部に設けられる部材であって、低温チャンバと、低温チャンバよりも前段に設けられており、低温チャンバが内部に配置され、低温チャンバの外壁面からの漏出熱を低温気体に吸熱させる副予熱室と、低温チャンバよりも前段に設けられており、高温チャンバが内部に配置され、高温チャンバの外壁面からの漏出熱を低温気体に吸熱させる主予熱室と、を備え、
内部に主予熱室と副予熱室とを区画する隔壁が設けられ、外部に通じる高温気体吸気口と高温気体排気口と低温気体吸気口とが主予熱室に設けられ、外部に通じる低温気体排気口が副予熱室に設けられ、主予熱室と副予熱室とに通じる通気口が隔壁に設けられている外装体をさらに備え、
低温チャンバは、筒状であって、一端が低温気体排気口から外装体の外に退出して開口し、他端が副予熱室の内部で開口しており、
高温チャンバは、筒状であって、一端が高温気体吸気口から外装体の外に退出して開口し、他端が高温気体排気口に接続されている。
The heat recovery apparatus of the present invention includes a hot gas vent path,
A hot gas vent and a cold gas vent that is discontinuous;
A heat exchanger that absorbs heat from the high-temperature gas in a heat-absorbing region that is part of a high-temperature gas ventilation path, and dissipates heat to the low-temperature gas in a heat-dissipation region that is part of a low-temperature gas ventilation path;
With
The hot gas ventilation path is a member in which an endothermic region is provided, and includes a high temperature chamber.
The low-temperature gas ventilation path is a member in which a heat dissipation region is provided, and is provided in a stage preceding the low-temperature chamber and the low-temperature chamber. The low-temperature chamber is disposed inside and leaks from the outer wall surface of the low-temperature chamber. A sub-preheating chamber that absorbs heat into the low-temperature gas; a main preheating chamber that is provided upstream of the low-temperature chamber, the high-temperature chamber is disposed inside, and the heat leaked from the outer wall surface of the high-temperature chamber is absorbed into the low-temperature gas; With
A partition that divides the main preheating chamber and the auxiliary preheating chamber is provided inside, and a high temperature gas inlet, a high temperature gas outlet, and a low temperature gas inlet that communicate with the outside are provided in the main preheating chamber, and a low temperature gas exhaust that communicates with the outside. An exterior body in which a port is provided in the sub-preheating chamber, and a vent hole leading to the main pre-heating chamber and the sub-preheating chamber is provided in the partition wall;
The low temperature chamber has a cylindrical shape, and one end is opened out of the exterior body from the low temperature gas exhaust port, and the other end is opened inside the auxiliary preheating chamber,
The high temperature chamber has a cylindrical shape, and one end thereof is opened from the high temperature gas intake port to the outside of the exterior body, and the other end is connected to the high temperature gas exhaust port.
この発明によれば、熱回収装置は高温気体の通気路からの漏出熱を回収でき、熱回収装置の熱回収効率を従来よりも高められる。そのため、断熱材などを抑制でき、製造コストを低減可能になる。 According to the present invention, the heat recovery device can recover the heat leaked from the hot gas ventilation passage, and the heat recovery efficiency of the heat recovery device can be improved as compared with the conventional case. Therefore, a heat insulating material etc. can be suppressed and manufacturing cost can be reduced.
以下、図面を参照して熱回収装置の構成例を説明する。ここでの熱回収装置は、液晶表示パネルの製造工程に用いられる多段焼成炉の換気に用いる。多段焼成炉からの排気ガスには、バインダーなどの蒸散によって有機物成分が含まれる。熱回収装置は、この排気ガスを炉外に排気し、外気を焼成炉に吸気する。 Hereinafter, a configuration example of the heat recovery apparatus will be described with reference to the drawings. The heat recovery apparatus here is used for ventilation of a multi-stage firing furnace used in the manufacturing process of the liquid crystal display panel. The exhaust gas from the multi-stage firing furnace contains an organic component by transpiration of a binder or the like. The heat recovery device exhausts the exhaust gas to the outside of the furnace and sucks the outside air into the firing furnace.
図1は、熱回収装置の側面断面図である。ここでは固定配置式の熱回収装置100を示している。なお、熱回収装置100の底面に移動ローラを設けるなどして、熱回収装置100を可動式にしてもよい。
FIG. 1 is a side sectional view of the heat recovery apparatus. Here, a fixed arrangement type
熱回収装置100は外装体1を備える。外装体1の内部は、制御室11と主予熱室12と副予熱室13とに区画されている。制御室11は制御部6を内装する。主予熱室12は、高温チャンバ2と掃気ブロワ5とを内装する。副予熱室13は、低温チャンバ3を内装する。主予熱室12を構成する外装体1の壁面には、高温気体吸気口16と高温気体排気口17と低温気体吸気口18とが設けられている。副予熱室13を構成する外装体1の壁面には、低温気体排気口19が設けられている。主予熱室12と副予熱室13との間には隔壁14が設けられている。隔壁14には、主予熱室12と副予熱室13との間を通気するための通気口15が設けられている。
The
制御室11は、主予熱室12および副予熱室13から分離されている。なお、制御室11は図示しない断熱材により囲まれる。したがって、主予熱室12および副予熱室13から制御室11への熱伝導が抑制される。制御部6は、熱回収装置100の換気能力を維持するために、掃気ブロワ5を制御する。また、制御部6は、熱回収装置100の換気能力の低下を、警告音や警告表示の形式で管理者に報知する。
The
低温チャンバ3は、流路方向の断面が矩形状の筒状部材である。低温チャンバ3の両端は開口している。また、両端付近の断面積が中央よりも小さくされている。低温チャンバ3の一端は、低温気体排気口19から外装体1の外に退出する。この一端は、図示しない焼成炉に外気を排気する。低温チャンバ3の他端は、副予熱室13の内部に配置されている。低温チャンバ3の内部には、放熱領域31が設けられている。
The
放熱領域31は、副予熱室13から吸気する外気に熱を放熱する。そのため、放熱領域31の内部には熱交換ユニット4の一部を配している。熱交換ユニット4の構成については後述する。
The
高温チャンバ2は、流路方向の断面が矩形状の筒形部材である。高温チャンバ2の両端は開口している。また、両端付近の断面積が中央よりも小さくされている。高温チャンバ2の一端は、高温気体吸気口16から外装体1の外に退出する。この一端には、図示しない焼成炉から排気ガスが吸気される。高温チャンバ2の他端は、主予熱室12の内部に配置されている。高温チャンバ2の内部には、フィルタ室21と浄化部22と吸熱領域23とが設けられている。
The high temperature chamber 2 is a cylindrical member having a rectangular cross section in the flow path direction. Both ends of the high temperature chamber 2 are open. Moreover, the cross-sectional area near both ends is made smaller than the center. One end of the high temperature chamber 2 exits from the high
フィルタ室21は、焼成炉からの排気ガス中から、ダストやミストを除去する。そのため、フィルタ室21には、複数のフィルタ粒を堆積させている。フィルタ粒を用いることで、熱回収装置100の稼働中でも、フィルタ粒の交換が可能になり、フィルタ室21内の清浄度を高く維持できる。したがって、後段の浄化部22にダストやミストが付着することがない。このためダストやミストの付着による浄化部22での触媒による有機物分解能の低減が防げ、浄化部22のメンテナンス回数を低減できる。
The
なお、図示していないが、フィルタ室21の直前および直後には、圧力検出部を設けている。これらの圧力検出部の検出した排気ガスの流体圧データは制御部6に出力する。制御部6では、この圧力変化に基づいて、フィルタ室21の目詰まりを検知する。そして、目詰まりが生じた場合に、そのことを報知する警告音や警告表示を出力する。また、掃気ブロワ5の掃気能を調整し、圧力変化を補正して安定化させる。
Although not shown, a pressure detector is provided immediately before and immediately after the
浄化部22は、フィルタ室21を通過した排気ガス中の有機物成分を分解する。そのため、浄化部22内部には触媒(ここでは、ヒータ付きの白金触媒)を設けている。この触媒により、有機物成分を酸化反応させ、排気ガス中の有機物成分を二酸化炭素などに分解する。したがって、後段の吸熱領域23には有機物成分が流入することがない。そのため有機物成分による吸熱領域23での熱交換効率の低減が防げ、吸熱領域23のメンテナンス回数を低減できる。また、浄化部22に流入する排気ガスは、触媒によって加熱される。具体的には、ヒータによる加熱と、有機物の分解反応で生じる熱とにより、排気ガスの温度が約10℃〜100℃ほど昇温する。したがって、後段の吸熱領域23では、より多くの熱交換がなされる。
The purification unit 22 decomposes organic components in the exhaust gas that has passed through the
なお、図示していないが、浄化部22の直前および直後には、温度検出部を設けている。これらの温度検出部の検出した排気ガスの温度データは制御部6に出力する。制御部6では、この温度変化に基づいて、触媒の有機物分解能を検知する。そして、有機物分解能が所定値以下に低下した場合に、そのことを報知する警告音や警告表示を出力する。 Although not shown, a temperature detection unit is provided immediately before and immediately after the purification unit 22. The exhaust gas temperature data detected by these temperature detection units is output to the control unit 6. The controller 6 detects the organic matter resolution of the catalyst based on this temperature change. And when organic substance resolution falls below a predetermined value, the warning sound and warning display which alert | report that are output.
吸熱領域23は、浄化部22を通過する排気ガスから熱を回収する。そのため、吸熱領域23の内部には熱交換ユニット4の一部を配している。この熱交換ユニット4の他の一部は、低温チャンバ3の放熱領域31にも配されている。
The
ここで、熱交換ユニット4の構成例を図2に基づいて説明する。 Here, the structural example of the heat exchange unit 4 is demonstrated based on FIG.
図2は熱交換ユニット4の一部を示す斜視図である。熱交換ユニット4は、2次元に配列された複数のパイプ41を備える。各パイプ41は、内部が空洞になっていて、空洞に作動流体が封入されている。各パイプ41は、上述の主予熱室12と副予熱室13との間の隔壁14と、高温チャンバ2の天面と、低温チャンバ3の底面と、に設けられた孔を貫通するように配置される。したがって、各パイプ41の一端側は、高温チャンバ2内部の吸熱領域23に配置される。各パイプ41の他端側は、低温チャンバ3内部の放熱領域31に配置される。なお、図示していないが、各パイプ41には、それぞれの軸方向に垂直なフィンが形成される。また、各パイプ41と隔壁14との間には、高温チャンバ2内部と低温チャンバ3内部との気密を保つ気密部材が設けられる。
FIG. 2 is a perspective view showing a part of the heat exchange unit 4. The heat exchange unit 4 includes a plurality of
パイプ41内部の作動流体は、高温チャンバ2内の吸熱領域23で、排気ガスの熱を吸熱して蒸発する。そして、この作動流体は、低温チャンバ3内の放熱領域31で凝縮して液化し、外気に熱を放熱する。これにより、高温チャンバ2内の高温気体が冷却され、低温チャンバ3内の低温気体が加熱される。この熱交換ユニット4は、小さい温度差であっても高効率に熱エネルギーを交換できる。
The working fluid inside the
掃気ブロワ5には、高温チャンバ2の前記他端が接続される。掃気ブロワ5は、回転する内部フィンの回転速度の調整により高温チャンバ2内に負圧をかけ、排気ガスを吸引する。掃気ブロワ5に吸引された排気ガスは、高温気体排気口17から熱回収装置100の外部に排気される。
The other end of the high temperature chamber 2 is connected to the
掃気ブロワ5は、排気ガスを熱回収装置100の外部に排気し、高温チャンバ2内に負圧をかける。高温チャンバ2は高温気体吸気口16を介して、図示しない焼成炉に負圧をかける。この焼成炉は低温気体排気口19を介して低温チャンバ3内に負圧をかける。低温チャンバ3は副予熱室13内に負圧をかける。副予熱室13は通気口15を介して主予熱室12内に負圧をかける。主予熱室12は低温気体吸気口18を介して熱回収装置100の外部から外気を吸気する。
The scavenging
低温気体吸気口18から吸気される外気は、掃気ブロワ5および高温チャンバ2の外壁面を沿って流れる。この間に、外気は掃気ブロワ5及び高温チャンバ2の漏出熱を吸熱する。その後、外気は通気口15を介して主予熱室12から副予熱室13の内部に吸入される。その後、外気は副予熱室13内部を、低温チャンバ3の外壁面に沿って流れる。この間に、外気は低温チャンバ3の漏出熱を吸熱する。その後、外気は低温チャンバ3の内部に吸入される。この間に、外気は低温チャンバ3の内部の放熱領域31で熱を吸熱する。その後、外気は低温気体排気口19から焼成炉に排気される。
The outside air sucked from the low
したがって、熱回収装置100は、焼成炉からの高温の排気ガスから低温の外気に、熱交換ユニット4で熱を回収するとともに、高温チャンバ2の外壁面から漏出する漏出熱を回収できる。したがって、熱回収装置100の熱回収効率は極めて高いものになる。そのため、高温チャンバ2や低温チャンバ3の外装面に断熱材を設ける必要が無く、製造コストが低減される。
Therefore, the
また、浄化部22で排気ガス中の有機物成分を除去して、有機物成分が外気を汚染することを無くすことができる。その際に、有機物成分の分解により生じる熱エネルギーも、回収する熱の一部となる。また、フィルタ室21で排気ガス中のダストやミストを除去するが、稼働中に補充および取り出し可能なフィルタ粒を用いることで、メンテナンス性を高め、熱回収装置100の稼働時間や寿命を高められる。
Further, the organic component in the exhaust gas can be removed by the purification unit 22 so that the organic component can be prevented from polluting the outside air. At that time, thermal energy generated by the decomposition of the organic component also becomes a part of the recovered heat. Further, dust and mist in the exhaust gas are removed in the
ここでは、主予熱室12と副予熱室13との間には隔壁14に設けた通気口15を、低温気体吸気口18から離して、高温気体吸気口16と低温気体排気口19とに近接させている。これにより、主予熱室12における低温気体の通気路を長く確保して、低温気体である外気に十分に漏出熱を吸収させる。また、高温気体吸気口16を外装体1の低温気体排気口19と同一側面に設けている。これにより、高温気体の通気路の吸気口と低温気体の通気路の排気口とが同方向に向く。したがって、この外装体1の側面を焼成炉方向に向けることで、焼成炉への配管接続を容易に行える。なお、高温気体吸気口16と低温気体排気口19とは必ずしも外装体1の同一側面に設けなくてもよい。
Here, a vent 15 provided in the
上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The above description of the embodiment is to be considered in all respects as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above embodiments but by the claims. Furthermore, the scope of the present invention is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of the claims.
1…外装体 2…高温チャンバ 3…低温チャンバ 4…熱交換ユニット 5…掃気ブロワ 6…制御部 11…制御室 12…主予熱室 13…副予熱室 14…隔壁 15…通気口 16…高温気体吸気口 17…高温気体排気口 18…低温気体吸気口 19…低温気体排気口 21…フィルタ室 22…浄化部 23…吸熱領域 31…放熱領域 41…パイプ 100…熱回収装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Exterior body 2 ...
Claims (1)
前記高温気体の通気路と非連続に設けられている低温気体の通気路と、
前記高温気体の通気路の一部である吸熱領域で前記高温気体から熱を吸熱し、前記低温気体の通気路の一部である放熱領域で前記低温気体に熱を放熱する熱交換器と、
を備える熱回収装置であって、
前記高温気体の通気路は、
前記吸熱領域が内部に設けられる部材であって、高温チャンバを備え、
前記低温気体の通気路は、
前記放熱領域が内部に設けられる部材であって、低温チャンバと、
前記低温チャンバよりも前段に設けられており、前記低温チャンバが内部に配置され、前記低温チャンバの外壁面からの漏出熱を前記低温気体に吸熱させる副予熱室と、
前記低温チャンバよりも前段に設けられており、前記高温チャンバが内部に配置され、前記高温チャンバの外壁面からの漏出熱を前記低温気体に吸熱させる主予熱室と、を備え、
内部に前記主予熱室と前記副予熱室とを区画する隔壁が設けられ、外部に通じる高温気体吸気口と高温気体排気口と低温気体吸気口とが前記主予熱室に設けられ、外部に通じる低温気体排気口が前記副予熱室に設けられ、前記主予熱室と前記副予熱室とに通じる通気口が前記隔壁に設けられている外装体をさらに備え、
前記低温チャンバは、筒状であって、一端が前記低温気体排気口から前記外装体の外に退出して開口し、他端が前記副予熱室の内部で開口しており、
前記高温チャンバは、筒状であって、一端が前記高温気体吸気口から前記外装体の外に退出して開口し、他端が前記高温気体排気口に接続されている、
熱回収装置。 A hot gas vent,
A low-temperature gas ventilation path provided discontinuously with the high-temperature gas ventilation path;
A heat exchanger that absorbs heat from the high temperature gas in an endothermic region that is part of the hot gas vent, and radiates heat to the low temperature gas in a heat dissipating region that is part of the low temperature gas vent;
A heat recovery device comprising:
The hot gas vent is
A member in which the endothermic region is provided, comprising a high temperature chamber;
The air passage for the low temperature gas is
A member in which the heat dissipation region is provided; a low temperature chamber;
A sub-preheating chamber that is provided upstream of the low-temperature chamber, the low-temperature chamber is disposed inside, and the low-temperature gas absorbs heat leaked from an outer wall surface of the low-temperature chamber;
A main preheating chamber provided upstream of the low temperature chamber, the high temperature chamber being disposed therein, and the low temperature gas absorbing heat leaked from an outer wall surface of the high temperature chamber;
A partition that divides the main preheating chamber and the sub preheating chamber is provided inside, and a high temperature gas inlet, a high temperature gas outlet, and a low temperature gas inlet that communicate with the outside are provided in the main preheating chamber and communicate with the outside. A low-temperature gas exhaust port is provided in the sub-preheating chamber, and further includes an exterior body in which a vent hole communicating with the main pre-heating chamber and the sub-preheating chamber is provided in the partition wall,
The low temperature chamber has a cylindrical shape, and one end is opened out of the exterior body from the low temperature gas exhaust port, and the other end is opened inside the auxiliary preheating chamber,
The high temperature chamber has a cylindrical shape, and one end is opened out of the exterior body from the high temperature gas inlet, and the other end is connected to the high temperature gas outlet.
Heat recovery device.
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