JP2018051541A - 濾過式集塵装置のフィルタ取付構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 十分な耐震性を有することで濾過式集塵装置に設けられたセラミックフィルタに破損が生じ難い、良好な信頼性を有する濾過式集塵装置のフィルタ取付構造を提供すること。【解決手段】 濾過式集塵装置内のセルプレートに穿設された取付孔に挿通される一端部が閉鎖され他端部が開口されかつ同他端部にフランジを有する長尺の円筒形状のセラミックフィルタと、セラミックフィルタの開口端部から挿入され前記セラミックフィルタ開口部のフランジに当接する開口部に口金とフランジを有する長尺のリテーナと、リテーナのフランジを上下から挟持する上部押さえ板と下部押さえ板と、上部押さえ板と下部押さえ板とを濾過式集塵装置のセルプレートに固定する固定具とでなる濾過式集塵装置のフィルタ取付構造による。【選択図】 図１

Description

本発明は、ごみ焼却炉や下水汚泥の焼却炉等から排出される排ガスに含まれる焼却灰等の微細な粉塵を除去する濾過式集塵装置のフィルタ取付構造に関する。

ごみ焼却炉や下水汚泥の焼却炉等から排出される排ガスには、灰分、金属、未燃の炭素や有機物などの微細な粉塵が含まれるため、排出する際には除去処理が必要となる。この微細な粉塵を除去処理する装置の一つとして、濾過式集塵装置がある。
一般に濾過式集塵装置は、装置の下方から排ガスを流入し、該装置内に装着されたフィルタで粉塵を捕集し、濾過された排ガスを装置の上方から排出する構造となっている。
従来より、フィルタとしては、バグフィルタと呼ばれる粉塵の捕集用の濾布が用いられているが、近年、高温の排ガスにも対応しうるセラミック製のフィルタが用いられている。
図７は、前記セラミックフィルタを用いた濾過式集塵装置３０の一例を示す横断面図である。該濾過式集塵装置３０では、一端部が閉鎖された長尺の円筒形状の本体部（５１）と他端の開口端部（５２）にフランジ（５７）を有するセラミックフィルタ（５０）が用いられている（図８参照）。
図７に示す濾過式集塵装置３０は、そのハウジング３１の内部がセルプレート（仕切壁）３２によって下方の集塵室３３と上方の排気室３４に区分され、該セルプレート３２に一群のフィルタ３５が取り付けられている。そして、下方の集塵室３３には、粉塵を含む排ガスを取り込む取入口３７が、上方の排気室３４ には、フィルタ３５により濾過された浄化ガスを集塵装置３０外に排出する排出口３８が設けられている。
粉塵を含む排ガスは、送気装置または吸気装置（いずれも図示せず）によって取入口３７から集塵室３３内へ導入され、前記セラミックフィルタ３５の外壁面から内壁面に向けて通過する間に粉塵が濾過され、濾過後の清浄ガスは、排気室３４に設けた排出口３８ から装置外へ取り出される。
なお、ハウジング３１の排気室３４には、前記各フィルタ３５が捕集した微細な粉塵を集塵室３３に吹き落とし、フィルタ３５の機能を安定に保持するための脱塵用のジェット気流を噴出するエアー配管３６が設けられている。
図８は、このような排ガス浄化に用いられる従来のフィルタ及び該フィルタのセルプレートへの取付構造を示す横断面図である。
図８に示されたセラミックフィルタ５０は、同図に示されているように、一端側に開口部５２を有し他端側５３が閉鎖された円筒形状からなり、前記円筒形状の外周面５４と内周面５５との間に金属材料からなる補強部材５６が内装されている。また、開口部５２から放射状に広がるようにフランジ部５７が形成されている。
このように構成されたセラミックフィルタ５０は、開口部５２に形成されたフランジ部５７を押さえ板５８と受け板５９とをボルト６０で締め付けて固定されている（特許文献１）。
また、上記の他に、次のようなフィルタ取付構造がある。
図９に示すように、一端側が閉鎖され他端側に開口部を有する円筒形状なすセラミック材料を焼結して形成されたセラミックフィルタ６１の内部に、開口部６３ａにフランジ６３ｂを有する円筒形状の口金６３と、該口金６３の内壁に等間隔で垂設された複数の軸鋼線６４と、該複数の軸鋼線６４に内接・固着された複数のリング状鋼線６５とからなるリテーナ６２を装着し、セラミックフィルタ６１、リテーナ６２及びパッキン６６をセルプレート６７と押さえ板６８で挟み込んで固定する取付構造があり、同時に締め付け具合から決まるパッキン６６のつぶし寸法と、セラミックフィルタ６１のフランジ部６１ｄの厚み及びリテーナの６２のフランジ６３ｂの厚みとの合計高さを限定してパッキン６６の効果を損なわないようにするカラー６９を設け、ボルト７０とナット７１で締め付けて固定している。

特開２０１３−９４７３０号公報

特許文献１の発明は、一端側に開口部５２を有し他端側５３が閉鎖された円筒形状にセラミック材料を焼結して形成されて、前記円筒形状の外周面５４と内周面５５との間に金属材料からなる補強部材５６を内装させてセラミックフィルタ５０全体の剛性を高め、耐震性を向上させているが、セラミックフィルタの材料として、ＳｉＣ粒子に成形助剤を添加した配合物を半円筒形状の型にセラミックフィルタの厚みとして意図する厚さの略半分程度厚さで配合物を積層し、続いて、積層した配合物の表面に、セラミックフィルタ５０に内装する補強部材５６を配置し、さらにその上に前記配合物を積層して半円筒形状のセラミックフィルタ５０を成形し、成形した半円筒形状のセラミックフィルタ５０を十分に乾燥した後、２０００℃以上の高温で焼結することにより、略半円筒形状のセラミックフィルタ５０ができあがる。そしてこのようにして製造された略半円筒形状のセラミックフィルタ５０を２個、接着剤などの貼着剤によって貼着・接合して１本のセラミックフィルタ５０が完成する。したがって、製造に多くの工程を必要とし、製造コストが高くなるという問題がある。
また、該セラミックフィルタ５０は、開口部５２から放射状に広がるようにフランジ部５７が形成されており、該フランジ部５７を押さえ板５８と受け板５９とをボルト６０で締め付けて固定されており、セラミックフィルタと一体化された補強部材５６では、地震等による振動によってセラミックフィルタ５０の横揺れによるたわみが補強部材５６に伝わり、該補強部材５６が撓んで同調する。このようにセラミックフィルタ５０の揺れが補強部材５６のフランジを内蔵したセラミックフィルタ５０のフランジ部５７に伝わるが、補強部材５６のフランジも、揺れるセラミックフィルタ５０のフランジ部５７の動きに同調してしまい、揺れるセラミックフィルタ５０のモーメントが起因し、補強部材５６のフランジによって、セラミックフィルタ５０のフランジ部５７に力が掛かってしまい、脆いセラミックから成る該フランジ部５７付近に亀裂や破損が生じ、セラミックフィルタ５０が破損しやすい。

また、前記他のフィルタ取付構造では、地震発生時などには、セラミックフィルタ６１の横揺れによる撓みがリテーナ６２に伝わり、リテーナ６２が同調して撓むと、セラミックフィルタ６１の揺れが該セラミックフィルタ６１のフランジ６１ｄに伝わり、リテーナ６２の口金６３のフランジ６３ｂは押さえ板６８で上から押さえつけられているだけなので、リテーナ６２の口金６３のフランジ６３ｂも、揺れるセラミックフィルタ６１のフランジ６１ｄの動きに同調してしまい、セラミックフィルタ６１全体とリテーナ６２全体とが同調し、横揺れ時の水平振幅が大きくなり、前記のリテーナ６２の上記のような固定方法とその強度とではセラミックフィルタ６１の横揺れを十分に抑制できなかった。
また、リテーナ６２のフランジの強度も十分でなく、またリテーナの口金高さもセラミックフィルタ６１のフランジ６１ｄの補強材としては短すぎ、セラミックフィルタ６１のフランジ６１ｄのネック部が、セラミックフィルタ６１の水平揺れモーメントによって折損する場合があった。
さらに、セラミックフィルタ６１、リテーナ６２及びパッキン６６を押え板６８だけで固定しているので、パッキン６６の柔らかい部分でセラミックフィルタ６１とリテーナ６２のフランジが揺らいでしまい、セラミックフィルタ６１の水平揺れを防ぐことが難しい。

本発明は上述の問題点に鑑みなされたものであり、十分な耐震性を付与することによりセラミックフィルタに破損が生じ難くし、良好な信頼性を有する濾過式集塵装置のフィルタ取付構造を提供することを目的とする。

本発明者らは上記課題を下記の手段により解決した。
濾過式集塵装置へのセラミックフィルタの取付構造において、
前記濾過式集塵装置内のセルプレートに穿設された取付孔に挿通される、一端部が閉鎖され他端部に開口部を有しかつ同他端部にフランジを有する長尺の円筒形状のセラミックフィルタと、
前記セラミックフィルタの開口部から挿入され、前記セラミックフィルタ開口部のフランジに当接する開口部に口金とフランジを有する長尺のリテーナと、
前記リテーナのフランジを上下から挟持する上部押さえ板と下部押さえ板と、
前記上部押さえ板と下部押さえ板とを前記濾過式集塵装置のセルプレートとに固定する固定具と
で構成されてなることを特徴とする濾過式集塵装置のフィルタ取付構造。

本発明によれば、濾過式集塵装置へのセラミックフィルタの取付構造が、
濾過式集塵装置内のセルプレートに穿設された取付孔に挿通される、一端部が閉鎖され他端部が開口されかつ同他端部にフランジを有する長尺の円筒形状のセラミックフィルタと、
前記セラミックフィルタの開口部から挿入され、前記セラミックフィルタ開口部のフランジに当接する開口部に口金とフランジを有する長尺のリテーナと、
前記リテーナのフランジを上下から挟持する上部押さえ板と下部押さえ板と、
前記上部押さえ板と下部押さえ板とを前記濾過式集塵装置のセルプレートとに固定する固定具とで構成されてなるので、
リテーナを構成する口金のフランジが上部押さえ板と下部押さえ板の２枚の押さえ板で挟持して、セラミックフィルタのフランジから離してセルプレートに支持固定する構造となっており、リテーナがセラミックフィルタの横揺れに対し、セルプレートからの支持力を強めてセラミックフィルタの内面から制振するため、リテーナのフランジの支持をセルプレートに移して撓み量を低減してセラミックフィルタの振れ幅を抑制することができ、リテーナの固定強度がフィルタフランジの強度に依存しないため、リテーナを強固に固定することができるので、地震等の横揺れに対するセラミックフィルタの水平方向への撓み量を減少させることができる。

濾過式集塵装置のフィルタ取付構造を示す横断面図である。 セラミックフィルタとリテーナの構造を示す斜視図である。 掃引試験における波形を表す図である。 掃引試験の結果を表す図である。 実波試験における波形を表す図である。 実波試験の結果を表す図である。 濾過式集塵装置の構成を示す横断面図である。 従来のセラミックフィルタ及び該フィルタのセルプレートへの取付構造を示す横断面図である。 従来の濾過式集塵装置のフィルタの取付構造を示す模式図である。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。

（実施例）
図１は実施例に係る濾過式集塵装置のフィルタ取付構造を示す横断面図、図２はセラミックフィルタとリテーナの構造を示す斜視図である。
図１及び図２に示すようにセラミックフィルタ１は長尺の有底円筒形状をなした本体部１ａの開口部１ｂにフランジ１ｃが形成されている。
本実施の形態においては、セラミックフィルタ１は長さおよそ３ｍ、外径１５０ｍｍ、内径１１０ｍｍに形成されている。
リテーナ２は、開口部２ｃにフランジ２ｂ（以下、リテーナフランジという。）と円筒形状の口金２ａを有している。本実施例においてリテーナ２は、該口金２ａの内壁に等間隔で垂設された複数の軸鋼線４と、該複数の軸鋼線４に内接・固着された複数のリング状鋼線５とから形成されたものを採用しているが、上記構成に限定されるものではなく、パンチングメタルなどで形成されるものなど、適宜選択し採用することができる。
なお、リテーナ２は前記セラミックフィルタ１内に挿入して該セラミックフィルタ１の強度を補強するものでその外径、長さは、セラミックフィルタ１に対応した寸法で構成されている。
６は濾過式集塵装置のハウジング内を下方の集塵室と上方の排気室に区分するセルプレートであり、前記セラミックフィルタ１はこのセルプレート６に穿設された取付孔６ａに挿通して取り付けられる。
７は濾過式集塵装置の集塵室から排気室へ粉塵を含む排ガスが流れ込むのを防止する弾性材からなる開口部を有する切れ目のないリング状のパッキン、８は上部押さえ板、９は下部押さえ板、１０はカラーである。該カラー１０は、セラミックフィルタ１をセルプレート６にボルト１１とナット１２で締め付けて支持固定する際に、前記セルプレート６と下部押さえ板９との間隔を、前記セルプレート６と下部押さえ板９との間に挟設されるセラミックフィルタ１のフランジ１ｃの厚みと、前記セラミックフィルタ１のフランジ部１ｃの下面と前記セルプレート６との間に配設されるパッキン７のつぶし寸法との合計値に制限して、前記パッキン７の機能を保持させるものである。
本実施例に係る濾過式集塵装置のフィルタ取付構造は、有底円筒形状の本体部１ａに前記フランジ部１ｃが形成されてなるセラミック素材を焼結して形成されたセラミックフィルタ１の内部に、前記構造のリテーナ２を、そのフランジ２ｂを上部押え板８と下部押さえ板９とで挟み込んで固定するとともに、下部押さえ板９とセルプレート６間にカラー１０を挟設して、固定具であるボルト１１とナット１２でセルプレート６に締着・固定してなるものである。

（取付方法）
続いて上述したセラミックフィルタ１を濾過式集塵装置のセルプレート６に取付支持する方法の一例について説明する。
その手順は
ａ．濾過式集塵装置のハウジング内に設けられたセルプレート６の所定の位置に設けられたセラミックフィルタ取付孔６ａとパッキン７の開口部を合わせ、パッキン７をセルプレート６に上面に設置する。
ｂ．セルプレート６のフィルタ取付孔６ａとパッキン７の開口部からセラミックフィルタ１を挿入し（落とし込み）セルプレート６の上面に設置する。
ｃ．続いて、セルプレート６の上面にカラーを固定し、下部押さえ板９を、該押さえ板９に穿設された複数の取付孔に、セルプレート６の上面に立設されたボルト１１を挿通させるようにして前記下部押さえ板９をセラミックフィルタ１の上面に設置する。
ｄ．続いて、リテーナ２を下部押さえ板９に穿設された孔設したリテーナ取付孔から、リテーナフランジ２ｂが下部押さえ板９の上面により掛止されるまでセラミックフィルィルタ１内に挿入する。
ｅ．最後に、上部押さえ板８を、上部押さえ板８に穿設された複数の取付孔に前記セルプレート６の上面に立設されたボルト１１に挿通させるようにして取り付けて上部押さえ板８と下部押さえ板９とでリテーナフランジ２ｂを挟み込みボルト１１にナット１２を取り付けて締め付け、セラミックフィルタ１をセルプレート６に支持固定する。

従来の濾過式集塵装置のフィルタの取付構造と、本発明のフィルタの取付構造の横揺れに対する性能を比較するために、一般的な振動試験装置（ＩＭＶ(株)、型式：ＤＳ−３６００−２４Ｌ、最大搭載：１，５００ｋｇ）により、日本工業規格ＪＩＳ Ｃ６００６８−２−６（環境試験方法：正弦波振動試験方法）及び同ＪＩＳ Ｃ６００６８−３−３（環境試験方法：耐震試験方法指針）に定める方法に準拠し掃引試験と実波試験の２種類の動的試験を行った。
掃引試験は 地震波形によらない強度の評価であり、フィルタの固有周期（共振点）近傍の振動周波数を一定加速度で連続して加えて行うものであり、実波試験は２０１１年東北地方太平洋沖地震（震度６強）の地震波形にて行った。
掃引試験は、前記振動試験装置にセラミックフィルタを取付け、弱い振動から順次強い振動を加えセラミックフィルタへの影響（亀裂や破損等）を観察した。
具体的には、従来のフィルタ取付構造によって４回のテストのサンプル試験、
本発明のフィルタの取付構造により６回のテストのサンプル試験を行った。

図３は、掃引試験における波形を表す図である。
同図において、縦軸はフィルタ支持構造に加える振動の加速度、横軸は振動を加えた経過時間を表している。
今回の掃引試験は、セラミックフィルタ６１及びセラミックフィルタ１の共振点が２〜４Ｈｚであることから、一定加速度の正弦波振動を周波数の高い方から低い方へ６から１Ｈｚの掃引範囲とし、 掃引速度を１オクターブ／分として行った。この掃引試験は共振点近傍の振動が定加速度にて連続加振することになるため、セラミックフィルタにとっては、実際の地震から受ける衝撃よりも厳しい衝撃を受ける過酷な試験となる。なお１オクターブ／分とは１分間で周波数が２倍になる速度である。

図４は、上記の掃引試験の結果を表す図である。
同図で明らかなように、従来のフィルタ取付構造においては、４回のサンプル試験において４本全て加速度８０ｇａｌを超えるとフィルタに破損が生じたが、本発明のフィルタ取付構造においては、６回のサンプル試験において６本全て加速度１０５ｇａｌ未満ではフィルタに破損が生じなかった。

図５は、実波試験における波形を表す図であり、（ａ）は東西方向の波形、（ｂ）は上下方向の波形を表す。
この波形は２０１１年東北地方太平洋沖地震の宮城県大崎市古川三日町における震度６強〔計測震度６．２〕、最大水平加速度約４６０ｇａｌ〔東西方向〕のものである。
実波試験は、前記振動試験装置にセラミックフィルタを取付、上記波形の振動を、弱い加速度から順次高めながらセラミックフィルタへの影響（亀裂や破損等）を観察した。
実波試験では、従来のリテーナは耐震リテーナよりも耐震強度が小さいと予想され、従来のリテーナに東北地方太平洋沖地震のそのままの地震波形を与えると、波形に加速度が大きい部分があり、どの程度に耐震リテーナよりも小さい耐震強度（加速度）があるかがおさえられないため、地震波形を小さめに出力調整して試験を行った。
具体的には、従来のフィルタ取付構造によって９回のテストのサンプル試験、本発明のフィルタの取付構造により２回のテストのサンプル試験を行った。

図６は、実波試験の結果を表す図である。
同図で明らかなように、従来のセラミックフィルタ取付構造においては、加速度が１６０ｇａｌを超えると、９回のサンプル試験において９本のセラミックフィルタ中３本に破損が生じ、加速度約１８０ｇａｌを超えると他の２本が、そして加速度が約２９０ｇａｌを超えると全てのセラミックフィルタに破損が生じたが、本発明のセラミックフィルタ取付構造においては、セラミックフィルタは加速度４６０ｇａｌまで破損しなかった。

表１に前記試験結果をまとめた。

表から明らかなように、従来の濾過式集塵装置のフィルタ取付構造においては、掃引試験において、加速度が８０ｇａｌを超えると破損が生じたが、本発明のセラミックフィルタ支持構造においては、加速度１０５ｇａｌ以上の耐震強度がある。
また、従来のセラミックフィルタ取付構造においては、実波試験において、加速度が１６０ｇａｌを超えると破損が生じ、約２９０ｇａｌを超えると全てのセラミックフィルタに破損が生じたが、本発明の濾過式集塵装置のフィルタ取付構造においては、加速度４６０ｇａｌまでセラミックフィルタ１に破損は生じなかった。

以上説明したように、本実施形態に係る濾過式集塵装置のフィルタ取付構造によれば、セラミック材料を焼結してなる比較的柔軟なセラミックフィルタを、セラミックフィルタ１に内挿したリテーナ２のリテーナフランジ２ｂを上部押さえ板８と下部押さえ板９の２枚の押さえ板で挟み込んで固定するので、十分な耐震性を有することによりセラミックフィルタ１に破損が生じにくく、良好な信頼性を有する濾過式集塵装置のフィルタ取付構造を提供することができる。

本発明は、ごみ焼却炉や下水汚泥の焼却炉等から排出される排ガスに含まれる焼却灰等を除去する濾過式集塵装置のセラミックフィルタ取付構造に利用可能である。

１ セラミックフィルタ
１ａ セラミックフィルタの本体部
１ｂ セラミックフィルタの開口部端
１ｃ セラミックフィルタのフランジ部
２ リテーナ
２ａ 口金
２ｂ リテーナのフランジ
２ｃ リテーナの開口部
４ 軸鋼線
５ リング状鋼線
６ セルプレート
７ パッキン
８ 上部押さえ板
９ 下部押さえ板
１０ カラー
１１ ナット
１２ ボルト

Claims (1)

1. 濾過式集塵装置へのセラミックフィルタの取付構造において、
   前記濾過式集塵装置内のセルプレート（６）に穿設された取付孔（６ａ）に挿通される、一端部が閉鎖され他端部に開口部（１ｂ）を有しかつ同他端部にフランジ（１ｃ）を有する円筒形状のセラミックフィルタ（１）と、
   前記セラミックフィルタ（１）の開口部（１ｂ）から挿入され、前記セラミックフィルタ開口部のフランジ（１ｃ）に当接する開口部（２ｃ）に口金（２ａ）とフランジ（２ｂ）を有する長尺のリテーナ（２）と、
   前記リテーナ（２）のフランジ（２ｂ）を上下から挟持する上部押さえ板（８）と下部押さえ板（９）と、
   前記上部押さえ板（８）と下部押さえ板（９）とを前記濾過式集塵装置のセルプレート（６）に固定する固定具（１１、１２）と
   で構成されてなることを特徴とする濾過式集塵装置のフィルタ取付構造。
   

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