JP3245936U - 排ガス処理炉 - Google Patents

Abstract

【課題】炉室内容積を有効に活用し、省スペース化を図り、省スペース化により、更に省エネ効果が発揮される排ガス処理炉を提供すること。【解決手段】排ガスを処理する炉室と、該炉室に繋がる排ガス導入口と、該炉室で処理された排ガスを導出する排ガス導出口を有する炉本体を備える排ガス処理炉であって、該炉室内において、該排ガス導入口から導入された排ガスを直接加熱しつつ、同時に排ガスを複数の流れに分流し速度を抑制する、スリットが形成されたヒーターを設置する。【選択図】図１

Description

本考案は、セラミック製品等の焼成炉で発生する排ガスの脱臭処理を行う排ガス処理炉に関するものである。

セラミック製品となる成形体には各種の有機物バインダーが含まれている。このため、セラミック製品を焼成すると有機物バインダーに起因する臭気成分を含む有害な排ガスが発生する。何らの対策を講じない場合、有害な排ガスが、大気に放出され、問題である。このため、焼成炉とは別に排ガスを浄化するための排ガス処理炉の併設が行われている。

従来、このような有害ガスを処理する排ガス処理炉としては、特開２００３－２９４３７７号公報（先行文献１）記載の排ガス処理炉が挙げられる。この排ガス処理炉は、排ガスを加熱する棒状ヒーター、排ガスを複数の流れに分流する排ガス分流体及び排ガスを加熱しつつ、その流れを整流する加熱整流体を炉室内に配置している。これにより、投入排ガスが炉室内の全体に分散して各部同じような流速で流れるようにしてショートパスを抑え、ショートパスによる処理不足をなくし分解効果を高めると共に、炉内部材の早期劣化や目詰まりを防止するというものである。

特開２００３－２９４３７７号公報に記載があるように、ショートパスとは、棒状ヒーターで加熱させられた炉内において、一端の炉壁にある単一の排ガス導入口から排ガスを導入して、他端にある単一の排ガス導出口から排出している構造の排ガス処理炉において、排ガスが炉室内で十分に広く拡散せず、多くの部分が炉室の中央部分を比較的早い速度で通過することである。

そして、このようなショートパスが起きると、多くの投入した排ガスにおいて、その炉内滞留時間が確保されず、熱分解反応が不十分となるため排ガスに臭気成分が残るおそれがあった。

ショートパスを防ぐため、特開２００３-２９４３７７号公報においては、炉室内において、棒状ヒーターの他に、排ガス分流体と加熱整流体を設けており、炉内構造が複雑になるという問題がある。特に排ガス分流体と加熱整流体を複数個設置する場合、その分だけ炉内の排ガス処理に必要な有効体積が減るため、炉内容積を大きくせざるを得ない。

また、排ガス処理のために必要な熱量(電気)が、排ガスを加熱する以外に、排ガス分流体及び加熱整流体を加熱するのに使用されるためエネルギーの無駄を生じるという問題もある。

従って、本考案の目的は、炉室内容積を有効に活用し、省スペース化を図り、省スペース化により、更に省エネ効果が発揮される排ガス処理炉を提供することにある。

上記課題は、以下の本考案により解決される。すなわち、本考案（１）は、排ガスを処理する炉室と、該炉室に繋がる排ガス導入口と、該炉室に繋がると共に、該炉室で処理された排ガスを導出する排ガス導出口を有する炉本体を備える排ガス処理炉であって、該炉室内において、該排ガス導入口から導入された排ガスを直接加熱しつつ、同時に排ガスを複数の流れに分流し速度を抑制する、スリットが形成されたヒーターが設けられていることを特徴とする排ガス処理炉を提供するものである。

本考案（２）は、該ヒーターが、板状ヒーターであることを特徴とする（１）の排ガス処理炉を提供するものである。

また、本考案（３）は、該ヒーターが、炭化ケイ素ヒーターであることを特徴とする（１）の排ガス処理炉を提供するものである。

また、本考案（４）は、該ヒーターの発熱する部分のスリット幅が、２～６ｍｍであることを特徴とする（１）の排ガス処理炉を提供するものである。

また、本考案（５）は、該ヒーターが、該ガス導入口側から該ガス導出口側に向けて、複数段、設けられていることを特徴とする（１）の排ガス処理炉を提供するものである。

また、本考案（６）は、該ヒーターが、１段当たり複数個、設けられていることを特徴とする（５）の排ガス処理炉を提供するものである。

また、本考案（７）は、該ヒーターが、該ガス導入口側から該ガス導出口側に至る中央線に対して直交する角度で配置されていることを特徴とする（２）の排ガス処理炉を提供するものである。

また、本考案（８）は、該ヒーターが、該ガス導入口側から該ガス導出口側に至る中央線に対して傾斜する角度で配置されていることを特徴とする（２）の排ガス処理炉を提供するものである。

また、本考案（９）は、該ヒーターは、複数個有し、一部が、該ガス導入口側から該ガス導出口側に至る中央線に対して直交する角度で配置され、他の一部が、該ガス導入口側から該ガス導出口側に至る中央線に対して傾斜する角度で配置されていることを特徴とする（２）の排ガス処理炉を提供するものである。

また、本考案（１０）は、該炉本体が、横置き又は縦置きであることを特徴とする（１）の排ガス処理炉を提供するものである。

本考案によれば、炉室内容積を有効に活用し、省スペース化を図り、省スペース化により、更に省エネ効果が発揮される排ガス処理炉を提供することができる。

本考案の第１の実施の形態における排ガス処理炉の簡略図である。 図１の排ガス処理炉で使用されるヒーターの斜視図である。 本考案の第２の実施の形態における排ガス処理炉の簡略図である。 図３の排ガス処理炉で使用されるヒーターの斜視図である。

本考案の排ガス処理炉は、排ガスを処理する炉室と、該炉室に繋がる排ガス導入口と、該炉室に繋がると共に、該炉室で処理された排ガスを導出する排ガス導出口を有する炉本体を備える。

排ガスは、セラミック製品が焼成された焼成炉から排出されるガスであって、有機物バインダーに起因する臭気成分を含む。本考案の排ガス処理炉は、該臭気成分を含む排ガスを高温下、分解処理して、脱臭し、臭気成分を除去した処理ガスを排ガス導出口から排出するものである。

本考案の排ガス処理炉において、炉本体が、横置き又は縦置きであってもよく、また、炉本体は、円形や角形のものが挙げられる。横置きは、排ガス導入口から排ガス導出口に至る排ガスの大きな流れが横方向のものである。従って、排ガス導入口及び排ガス導出口は、右端部及び左端部、又は左端部及び右端部にそれぞれ形成される。縦置きは、排ガス導入口から排ガス導出口に至る排ガスの大きな流れが上下方向のものである。従って、排ガス導入口及び排ガス導出口は、下端部及び上端部、又は上端部及び下端部にそれぞれ形成される。排ガス導入口は１個又は複数個、配置できる。また、排ガス導出口も１個又は複数個、配置できる。

本考案の排ガス処理炉の炉室内に配置されるヒーターは、排ガス導入口から導入された排ガスを直接加熱しつつ、同時に排ガスを複数の流れに分流し速度を抑制する、スリットが形成されたものである。これにより、投入した排ガスは直接ヒーターと接触し、高温となると共に、流れが抑制され、ヒーターに形成されたスリットにより、整流されて、炉内全体に分散する。これにより、炉室内で、ショートパスが抑えられ、炉室内容積を有効に活用して排ガスを脱臭することができる。また、排ガスのショートパスを防ぐための、排ガス分流体や加熱整流体を必要としないため、それらを加熱するための余分な熱量(電力)も必要なく、それらの体積分も有効に活用できるため、炉本体がコンパクトになり、炉本体がコンパクトになることで、更に省エネ効果が発揮される。

本考案の排ガス処理炉において、ヒーターは、端子部と発熱部を有するものであり、特に、板状ヒーターであることが、スリット加工がし易く、炉本体のコンパク化が可能である点で好ましい。また、ヒーターは、炭化ケイ素ヒーター（ＳiＣ発熱体）であることが、単位面積当りの発熱量が大きくでき、短時間の昇温が可能である点で好ましい。

本考案の排ガス処理炉において、ヒーターの発熱部に形成されるスリットの形状としては、特に制限されず、例えば、直線状、曲線状、不定形状のものが挙げられる。また、スリットは、所定幅と所定長さを有する貫通孔であり、１本の連続物や、複数本の不連続物、又はそれらを組み合わせた物が挙げられる。なお、貫通孔であるスリットは、両端が閉じられた孔以外に、図２や図４のような、一端が閉じられ他端が解放された孔も含まれる。ヒーターに形成されるスリット幅としては、２～６ｍｍであることが好ましい。ヒーターのスリット幅が、２ｍｍ未満では放電がおきる可能性がある。これは、炭化ケイ素ヒーターは電気抵抗が大きく、高い電圧で発熱させるためである。また、スリット幅が６ｍｍを超えると、隙間が大きすぎて排ガスの流れを邪魔することなく、そのまま流れてしまい、整流効果が低減する。

本考案の排ガス処理炉において、ヒーターは、ガス導入口側からガス導出口側に向けて、複数段、設けられていることが、炉室内を素早く昇温でき、且つ排ガスの流れを、炉室内において均一に分散可能となる点で、好ましい。また、ヒーターが、１段当たり複数個、横並びに設けてもよい。この場合、１段において隣接するヒーターとの間に隙間を形成して配置してもよい。この隙間も、スリット同様、排ガスの流れを抑制しつつ遅い速度で、流すことが可能となる。

本考案の排ガス処理炉において、ヒーターは、ガス導入口側からガス導出口側に至る中央線に対して直交する角度で配置されていてもよく、また、ガス導入口側からガス導出口側に至る中央線に対して傾斜する角度で配置されていてもよい。また、複数個のヒーターの場合、一部が、ガス導入口側からガス導出口側に至る中央線に対して直交する角度で配置され、他の一部が、ガス導入口側からガス導出口側に至る中央線に対して傾斜する角度で配置されていてもよい。特に、複数のヒーターが複数段で配置されている場合、中央線に対して傾斜する角度で、且つ対峙するヒーターが互いに逆向きの配置となっていると、排ガスをジグザグ方向で流すことができより有効である。

本考案の排ガス処理炉において、ヒーターの形状は、炉室内の形状に合わせて、その外観を調節することが好ましい。炉室が箱型の場合は角形に、円筒型の場合は円形にした方が、炉壁との隙間が無くなり、炉壁近傍の排ガスの流れを邪魔でき、ガス流速を遅くすることが可能となる点で好ましい。

次に、本考案の第１の実施の形態における排ガス処理炉について、図１及び図２を参照して、更に具体的に説明する。

排ガス処理炉１０は、排ガスＸを処理する炉室２と、炉室２に繋がる排ガス導入口３と、炉室２に繋がると共に、炉室２で処理された排ガスＸを導出する排ガス導出口４ａを有する炉本体１を備える排ガス処理炉１０であって、炉室２において、排ガス導入口３から導入された排ガスＸを直接加熱しつつ、同時に排ガスを複数の流れに分流し速度を抑制する、スリット５３が形成されたヒーター５が設けられている。

排ガス処理炉１０は、横置きで、炉室２は直方体空間の箱型である。また、炉室２の周囲は、断熱壁１ａで囲まれている。排ガス導入口３は、一方の側壁の中央部に１か所であり、排ガス導出口４ａは、他方の側壁の中央部に一か所である。なお、排ガス処理炉１０は、炉室２の出口で、排ガス導出口４ａの上流側に、複数の排ガス導出口４ｂを有している。これにより、炉室２での排ガスの分散効果をより高めることができる。

ヒーター５は、排ガス導入口３側から排ガス導出口４ａ側に向けて、５段ヒーター５ａ～５ｅであり、１段当たり２個のヒーターを配置している。ヒーター５は、図２に示す通り、発熱部５２及び端子５１を有する、板状の炭化ケイ素ヒーター（ＳiＣ発熱体）である。発熱部５２は、正面視で長方形状であり、直線部がジグザグに繋がることで、直線状のスリット５３を形成している。スリット幅は４ｍｍ程度である。

炉室２において、第１段ヒーター５ａは、２つのヒーターが少し間隔を置いて、横並びであり、上部ヒーター（図１中、上方）の上端面が、炉室壁面に近接又は当接し、下部ヒーター（図１中、下方）の下端と炉室壁面とには少しの隙間を形成している。なお、第１段ヒーター５ａと左右壁面とには、隙間なく、横からの排ガスの流れを遮断している。

第２段ヒーター５ｂは、２つのヒーターが少し間隔を置いて、横並びであり、下部ヒーターの下端面が、炉室壁面に近接又は当接し、上部ヒーターの上端と炉室壁面とには少しの隙間を形成している。なお、第２段ヒーター５ｂと左右壁面とには、隙間なく、横からの排ガスの流れを遮断している。

第３段ヒーター５ｃ及び第５段ヒーター５ｅは、第１段ヒーター５ａと同じ配置形態であり、説明を省略する。また、第４段ヒーター５ｄは、第２段ヒーター５ｂと同じ配置形態であり、説明を省略する。なお、第１段ヒーター５ａ～第５段ヒーター５ｅのそれぞれ隣接する間隔は、等間隔ではない不揃い間隔で、配置されている。全てのヒーターは、排ガス導入口３側から排ガス導出口４ａ側に至る炉本体の中央線に対して、直交に配置されている。

また、第１段ヒーター５ａ～第５段ヒーター５ｅは、排ガス導入口３から排ガス導出口４ａに向けて、順次、上下方向にジグザグ状に配置されている。これにより、対峙する２つのヒーターのスリット５３の上下位置がズレるため、排ガスの流れを邪魔する効果が大となる。

次に、排ガス処理炉１０を使用して、排ガスの脱臭処理方法について、説明する。排ガス処理炉１０において、ヒーター５はＯＮであり、発熱部５２は排ガスを酸化・無害化するのに十分な高温度である約８００℃以上であり、且つ炉室２内も高温雰囲気下にある。排ガス導入口３に導入される排ガスは、セラミック製品の焼成炉において、発生する有機物バインダーに起因する臭気成分を含んだ有害ガスである。排ガス導入口３から導入された排ガスＸは、炉室２の第１段ヒーター５ａで直接加熱され、同時にスリット５３や隙間を通って、複数の流れに分流される。更に、第２段ヒーター５ｂ～第５段ヒーター５ｅと順次、直接加熱され、同時にスリット５３や隙間を通って、更に、複数の流れに分流される。これにより、ガス流速が抑制され、均一に分散し、高温による分解反応が進み、有害成分は分解され、排ガス導出口４ａから浄化された排ガスＹが、排出される。

排ガス処理炉１０及びこれを使用した排ガス処理方法によれば、炉室内で、ショートパスが抑えられ、炉室内容積を有効に活用して排ガスを脱臭することができる。また、排ガスのショートパスを防ぐための、排ガス分流体や加熱整流体を必要としないため、それらを加熱するための余分な熱量(電力)も必要なく、それらの体積分も有効に活用できるため、炉本体がコンパクトになり、炉本体がコンパクトになることで、更に省エネ効果が発揮される。

排ガス処理炉１０において、ヒーター５は、５段に限定されず、３段又は４段、あるいは６段以上であってもよい。また、１段当たり２個に限定されず、１個又は３個以上であってもよい。また、ヒーター５は、排ガス導入口３側から排ガス導出口４ａ側に至る炉本体の中央線に対して、直交配置に限定されず、傾斜配置であってもよく、また、第１段ヒーター５ａ～第５段ヒーター５ｅにおいて、互いに、傾斜方向が異なる交互の配置であってもよく、１段当たり２個のヒーター５の向きが互いに異なる傾斜の配置であってよい。

次に、本考案の第２の実施の形態における排ガス処理炉について、図３及び図４を参照して、更に具体的に説明する。

排ガス処理炉１０ａは、縦置きで、炉室２は円柱空間の丸型である。また、炉室２の周囲は、断熱材壁１１ａで囲まれている。下方に位置する排ガス導入口３１は、炉本体１１の端部の中央部に１か所であり、排ガス導出口４１は、炉本体１１の端部の中央部に一か所である。

ヒーター５１は、排ガス導入口３側から排ガス導出口４ａ側に向けて、５段ヒーター５１ａ～５１ｅであり、１段当たり１個のヒーターを配置している。ヒーター５は、図４に示す通り、発熱部６２及び端子６１を有する、板状の炭化ケイ素ヒーター（ＳiＣ発熱体）である。発熱部６２は、直線部がジグザグに繋がり、ジグザグの折り返し部が丸み状となることで、外観形状が円形となり、スリット６３が直線状となっている。スリット幅は４ｍｍ程度である。なお、図４のヒーターは、図３のヒーターに比して、発熱部の大きさが小であり、スリットの数も少ないものであるが、同じ円形タイプのものである。

炉室２１において、第１段ヒーター５１ａ～第５段ヒーター５１ｅの５段のヒーターは、全て同じ配置向の等間隔で、端部は炉室壁に密着して配置されている。全てのヒーターは、排ガス導入口３側から排ガス導出口４ａ側に至る炉本体の中央線に対して、直交に配置されている。

次に、排ガス処理炉１０ａを使用して、排ガスの脱臭処理方法について、説明する。排ガス処理炉１０ａにおいて、ヒーター５１はＯＮであり、発熱部６２は排ガスを酸化・無害化するのに十分な高温度である約８００℃以上であり、且つ炉室２１内も高温雰囲気下にある。排ガス導入口３１に導入される排ガスは、セラミック製品の焼成炉において、発生する有機物バインダーに起因する臭気成分を含んだ有害ガスである。排ガス導入口３１から導入された排ガスＸは、炉室２１の第１段ヒーター５１ａで直接加熱され、同時にスリット６３を通って、複数の流れに分流される。更に、第２段ヒーター５１ｂ～第５段ヒーター５１ｅと順次、直接加熱され、同時にスリット６３を通って、更に、複数の流れに分流される。これにより、ガス流速が抑制され、均一に分散し、高温による分解反応が進み、有害成分は分解され、排ガス導出口４１から浄化された排ガスＹが、排出される。

図３の排ガス処理炉１０ａ及びこれを使用した排ガス処理方法によれば、図１の排ガス処理炉１０と同様の作用効果が得られる。

図３の排ガス処理炉１０ａにおいて、ヒーター５１は、５段に限定されず、３段又は４段、あるいは６段以上であってもよい。また、ヒーター５１は、排ガス導入口３１側から排ガス導出口４１側に至る炉本体の中央線に対して、直交配置に限定されず、傾斜配置であってもよく、また、第１段ヒーター５１ａ～第５段ヒーター５１ｅにおいて、互いに、傾斜方向が異なる交互の配置であってもよい。

本考案によれば、炉室内容積を有効に活用でき、省スペース化が図れる。また、省スペース化により、更に省エネ効果が得られる。

１ 炉本体
２ 炉室
３ 排ガス導入口
４ 排ガス導出口
５、６ ヒーター
１０、１０ａ 排ガス処理炉

Claims (10)

1. 排ガスを処理する炉室と、該炉室に繋がる排ガス導入口と、該炉室に繋がると共に、該炉室で処理された排ガスを導出する排ガス導出口を有する炉本体を備える排ガス処理炉であって、該炉室内において、該排ガス導入口から導入された排ガスを直接加熱しつつ、同時に排ガスを複数の流れに分流し速度を抑制する、スリットが形成されたヒーターが設けられていることを特徴とする排ガス処理炉。
2. 該ヒーターが、板状ヒーターであることを特徴とする請求項１記載の排ガス処理炉。
3. 該ヒーターが、炭化ケイ素ヒーターであることを特徴とする請求項１記載の排ガス処理炉。
4. 該ヒーターの発熱する部分のスリット幅が、２～６ｍｍであることを特徴とする請求項１記載の排ガス処理炉。
5. 該ヒーターが、該ガス導入口側から該ガス導出口側に向けて、複数段、設けられていることを特徴とする請求項１記載の排ガス処理炉。
6. 該ヒーターが、１段当たり複数個、設けられていることを特徴とする請求項５記載の排ガス処理炉。
7. 該ヒーターが、該ガス導入口側から該ガス導出口側に至る中央線に対して直交する角度で配置されていることを特徴とする請求項２記載の排ガス処理炉。
8. 該ヒーターが、該ガス導入口側から該ガス導出口側に至る中央線に対して傾斜する角度で配置されていることを特徴とする請求項２記載の排ガス処理炉。
9. 該ヒーターは、複数個有し、一部が、該ガス導入口側から該ガス導出口側に至る中央線に対して直交する角度で配置され、他の一部が、該ガス導入口側から該ガス導出口側に至る中央線に対して傾斜する角度で配置されていることを特徴とする請求項２記載の排ガス処理炉。
10. 該炉本体が、横置き又は縦置きであることを特徴とする請求項１記載の排ガス処理炉。
    

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