JP3566903B2 - フィルタエレメントの取付構造 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ゴミ焼却炉や化石燃料等を使用する燃焼設備の高温ガス用の脱塵装置に適用されるフィルタエレメントの取付構造に関する。特に、高温脱塵装置において、熱膨張率の大きく異なるフィルタエレメントと金属製の支持板との間の締結構造に利用され、ダストのシール性に優れ、ダストリークを回避することが可能なフィルタエレメントの取付構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ゴミ焼却炉や化石燃料等を使用する燃焼設備において排出される６００℃以上の排ガスを高温状態でクリーニングを行う場合、一般にフィルタエレメントとしてセラミック材料が使用されることが多い。
【０００３】
セラミックチューブフィルタ方式の脱塵装置内においては、フィルタエレメントは支持板やホルダ等と締結され、鉛直に配置される。支持板やホルダ等は一般に金属により構成され、フィルタエレメントの基材として使用されるセラミックとは熱膨張率が大きく異なる。また、脱塵装置において捕集される灰の粒径は、通常１００μｍ以下で微粒子（サブミクロン）を含んでいるため、支持板やホルダ等とフィルタエレメントとの締結部には高いシール性が要求される。更に、高温部位であるため、シール性の高いガスケット等を使用することができず、このように異なる熱膨張率を有する部材間においても高いシール性を維持することの可能なフィルタエレメントの取付構造が種々開発されている。
【０００４】
このようなフィルタエレメントの取付構造として、特開平７−８７３１号公報，特開平７−１３６４４１号公報に、セラミック管フィルタエレメントの上部を支持する上部仕切管板に略垂直に設けられ上端にフランジを有する管板スリーブと、管板スリーブ内の中下部に同軸に位置し下端面に受け皿面を有し受け皿面がセラミック管フィルタエレメントの上端部に嵌合するエレメント上部スリーブと、管板スリーブのフランジに固定され下端部にエレメント上部スリーブが嵌合しエレメント上部スリーブを保持するエレメント上部スリーブ保持スリーブと、を具備し、エレメント上部スリーブの受け皿面下面とセラミック管フィルタエレメントの上端面との間をシートパッキンによりダストをシールし、エレメント上部スリーブとエレメント上部スリーブ保持スリーブとの間又はエレメント上部スリーブ保持スリーブと管板スリーブとの間等をパッキンやスライド式ダストタイトシーラによりダストをシールする構成としたフィルタエレメントの取付構造（以下、「パッキンによるシール構造を有するフィルタエレメントの取付構造」と呼ぶ。）が開示されている。
【０００５】
また、実開平４−３７５２１号公報には、セラミック管フィルタエレメントの上部を支持する上部仕切管板に略垂直に設けられセラミック管フィルタエレメントの上端が嵌合するガイド穴の内部において、セラミック管フィルタエレメントの上端に環状のガスケット、上端面に回収に向かって下方に傾斜するテーパー面が形設された環状のテーパーリング、下端面に回収に向かって下方に傾斜するテーパー面が形設されテーパーリングと密着する環状の管板シールガスケット、シールガスケットを上方から加重する重りの順に連接され、管板シールガスケットのクサビ効果によりダストをシールするようにしたフィルタエレメントの取付構造（以下、「クサビ効果によるシール構造を有するフィルタエレメントの取付構造」と呼ぶ。）が開示されている。
【０００６】
また、特開平７−１３６４４２号公報、特開平７−８７３０号公報、特開平６−２８５３２０号公報には、セラミック管フィルタエレメントの上部を支持する上部仕切管板に略垂直に設けられ上端にフランジを有する管板スリーブと、管板スリーブ内の中下部に同軸に位置し下端面に受け皿面を有し受け皿面がセラミック管フィルタエレメントの上端部に嵌合するエレメント上部スリーブと、管板スリーブのフランジに固定され下端部にエレメント上部スリーブが嵌合しエレメント上部スリーブを保持するエレメント上部スリーブ保持スリーブと、を具備し、エレメント上部スリーブの受け皿面下面とセラミック管フィルタエレメントの上端面との間をシートパッキンによりダストをシールし、エレメント上部スリーブとエレメント上部スリーブ保持スリーブとの間をセラミックファイバ粉体、セラミックフエルト、セラミックロープ等からなる粉体シールによりダストをシールする構成としたフィルタエレメントの取付構造（以下、「粉体シール構造を有するフィルタエレメントの取付構造」と呼ぶ。）が開示されている。
【０００７】
また、特公平７−１０１０７５号公報，特公平６−１００３０４号公報，特公平６−５７２８６号公報，特開昭６３−４６３９５号公報，特開昭６３−３０６９２号公報には、セラミック管フィルタエレメントの上部を支持する上部仕切管板に略垂直に設けられた支持口と、上端部にフランジを有し支持口に上方から嵌合し上部仕切管板に固定されセラミック管フィルタエレメントの上端部に外嵌しセラミック管フィルタエレメントを支持口に支持する環状の支持部材と、を具備し、支持部材とセラミック管フィルタエレメントの間を熱膨張性マットによりダストのシールをする構成としたフィルタエレメントの取付構造（以下、「熱膨張性マットシール構造を有するフィルタエレメントの取付構造」と呼ぶ。）が開示されている。
【０００８】
また、特開平１０−２５２９７４号公報，特開平８−２４５４１号公報には、セラミック管フィルタエレメントの上部を支持する上部仕切管板に略垂直に設けられた管板開口部と、管板開口部の下部に同軸に位置し下端面に受け皿面を有し受け皿面がセラミック管フィルタエレメントの上端部に嵌合するエレメント上部スリーブと、管板開口部に上方から嵌合し上部にフランジを有しフランジが上部仕切板に保持され下端部にエレメント上部スリーブが摺動可能に嵌合しエレメント上部スリーブを保持する金属環と、を具備し、エレメント上部スリーブと金属環との間にセラミックス繊維材を摺動可能に詰栓することでダストをシールする構成としたフィルタエレメントの取付構造（以下、「可摺動セラミックス繊維シール構造を有するフィルタエレメントの取付構造」と呼ぶ。）が開示されている。
【０００９】
また、特開平８−５２３１３号公報（以下、イ号公報と呼ぶ。）には、円筒形セラミックフィルタエレメントの外周をケースの取付座に内嵌により接触させ、取付具を該エレメントの上面に載置してボルトにより締め付けてなるフィルタエレメントの取付構造において、前記エレメントの開放された側の端部に、前記エレメントの外周に前記取付座に取付けるための所望高さの鍔部を設けるとともに、前記エレメントの上面に載置する取付具を、前記ケースとボルト締めにより一体とするためのフランジ状の取付部と、エレメント内への挿入筒部とで構成し、該挿入筒部は鍔部が設けられる範囲内でかつ内径は前記エレメント内径と同一とし、その外径部分をエレメント内径の拡径部分に挿入してその端部を前記拡径部分の底部に接触させ、前記取付部をケースにボルトにより締結するように構成し、前記エレメントの線熱膨脹係数は、エレメント周りの他の部品の線熱膨脹係数よりも小さくしたことを特徴とする高温用セラミックフィルタエレメントの取付構造が開示されている。
【００１０】
また、特開平７−６８１０６号公報（以下、ロ号公報と呼ぶ。）及び米国特許５４０１４０６号公報には、第１及び第２の面を有する金属からなる密封装置と、密封装置の第１の面のまわりに、密封装置の第２の面に隣接して配置された第１及び第２の面を有するセラミックからなるフィルタエレメントと、フィルタエレメントの第１及び第２の面と密封装置の第１及び第２の面との間にそれぞれ配置された圧縮可能な材料とを有し、フィルタエレメントは、密封装置の熱膨張率と異なる熱膨張率を有し、圧縮可能な材料（セラミックファイバ）は、第１の所定の温度で第２の面の間で圧縮され、異なる熱膨張率は、第１の所定の温度より高い温度までのフィルタ組立体の温度の増大によって組み合わされ、第１及び第２の所定の温度で密封を形成するために第１の面の間で圧縮可能な材料を圧縮するフィルタ組立体が開示されている。
【００１１】
以下、上記従来のフィルタエレメントの取付構造のうち、主要なものについて図面を用いて説明する。
【００１２】
図６はロ号公報に開示のフィルタ組立体の要部断面図である。
【００１３】
図６において、５０はキャンドル型セラミックフィルタのフィルタエレメント、５１はフィルタエレメント５０を吊り下げ状態に支持する開口部を有する支持板、５２はフィルタエレメント５０の上端部に形設されたフランジ、５３は支持板５１の開口部の下部内周面に突設され上面がフランジ５２の下面に当接してフィルタエレメント５０を支持する内フランジ、５４は内フランジ５３の上面に内側に向かって下方に傾斜して形成された位置決めの輪郭部、５５はフィルタエレメント５０の上端部に嵌設された円筒状の密封装置、５５ａはフィルタエレメント５０の上部円筒内に嵌設されたフィルタエレメント５０の円筒部分、５５ｂは円筒部分５５ａの上端部に形設された外フランジ、５６はフィルタエレメント５０のフランジ５２の下面と内フランジ５３の上面（輪郭部５４）との間に挟持されたセラミックファイバからなる密封材料、５７は円筒部分５５ａの側面及び外フランジ５５ｂの下面とフィルタエレメント５０の内側面及び上端面との間に挟持されたセラミックファイバからなる密封材料、５８は支持板５１の開口部とフィルタエレメント５０との間隙である間隙部である。
【００１４】
キャンドル型セラミックフィルタでは、含塵ガスはフィルタエレメント５０の外側から内側へ通過することによって脱塵され、脱塵されたガスはフィルタエレメント５０の上端開口部より排出される。密封装置５５の外フランジ５５ｂの側面は支持板５１の開口部の内側面に溶接され、密封装置５５と支持板５１との間から含塵ガスが漏出しないように密封される。密封装置５５は合金により構成され、フィルタエレメント５０はセラミックス材料により構成され、密封装置５５の熱膨張率はフィルタエレメント５０の熱膨張率に比べ大きい。従って、熱間時においては円筒部分５５ａの外径はフィルタエレメント５０の内径よりも大きく拡径し、円筒部分５５ａの外周壁５５ｃとフィルタエレメント５０の内周壁５０ａとの間隙は縮小し、密封材料５７は圧縮される。一方、上記熱間時の熱膨張差により、外フランジ５５ｂの底面５５ｄとフィルタエレメント５０の上端面５０ｂとの間の距離は増大し、支持板５１の開口部の内側壁面とフィルタエレメント５０の外側壁面との間の間隙部５８の幅も増大する。
【００１５】
図７は特開平１０−２５２９７４号公報に開示のセラミックチューブフィルタのフィルタエレメントの取付構造の要部断面図である。
【００１６】
図７において、６０はセラミック管からなるフィルタエレメント、６１は管板により構成されフィルタエレメント６０を支持するための開口部を有する支持板、６２はフィルタエレメント６０の上面に載置されフィルタエレメント６０と略同じ断面径を有する金属管、６２ａは金属管６２の下面外周側に下方に向かって円環状に突設されフィルタエレメント６０の上端部に外嵌する外嵌部、６３はフィルタエレメント６０と金属管６２との間に挟持されたシートパッキン、６４は上端部に外フランジ６４ａが形設されており金属管６２の上部に外嵌し支持板６１の開口部内に嵌設され金属管６２を介してフィルタエレメント６０を支持する金属環、６５は金属環６４の下部内壁及び金属管６２の上部外壁の間に充填されセラミック繊維質のフエルトやロープ等で構成された充填材、６６は充填材６５を上部から押さえるように金属環６４内に挿入された円筒状の金属管、６７は金属環６４の外フランジ６４ａ上に載置され金属環６４及び金属管６６上端を上部から押さえるように支持板６１の上面にボルトで固定された金属板である。
【００１７】
図７に示したセラミックチューブフィルタにおいては、含塵ガスはフィルタエレメント６０の上端から管内に送入され、フィルタエレメント６０内を通過してフィルタエレメント６０の管外へ排出される。この際、フィルタエレメント６０の内壁において含塵ガス中のダストが捕集され、脱塵されたガスのみがフィルタエレメント６０の管外へ送出される。
【００１８】
フィルタエレメント６０はその上部に載置された金属管６２の荷重を長軸方向に受け、フィルタエレメント６０と金属管６２との間に配設されたシートパッキン６３によりダストがシールされる。また、熱間時には、熱膨張によりフィルタエレメント６０は上方へ伸長するが、金属管６２と金属環６４とは固定されておらず摺動可能であり、金属管６２が上方へ摺動しこの熱膨張によるフィルタエレメント６０の伸びを吸収する。この際、金属管６２と金属環６４との間の充填材６５により、金属管６２と金属環６４との間のシール性は保持される。
【００１９】
図８は特公平６−１００３０４号公報に開示のセラミックチューブフィルタのフィルタエレメントの取付構造の要部断面図である。
【００２０】
図８において、７０はセラミック管からなるフィルタエレメント、７１は管板により構成されフィルタエレメント７０を支持するための開口部を有する支持板、７２はフィルタエレメント７０の上端部に外嵌され下端部に外フランジ７２ａが形設された金属環、７３は熱間時に膨張する熱膨張性鉱物を含むセラミック繊維により構成された加熱膨張性マット、７４は上端部が支持板７１の開口部内部に嵌設され下端部が金属環７２に外嵌されたベローズ、７５はベローズ７４の下端部に連設され金属環７２の外フランジ７２ａ上面に接合された下端フランジ、７６はベローズ７４の上端部に連設され支持板７１上面に接合された上端フランジである。
【００２１】
図８に示したセラミックチューブフィルタにおいては、含塵ガスはフィルタエレメント７０の上端から管内に送入され、フィルタエレメント７０内を通過してフィルタエレメント７０の管外へ排出される。この際、フィルタエレメント７０の内壁において含塵ガス中のダストが捕集され、脱塵されたガスのみがフィルタエレメント７０の管外へ送出される。
【００２２】
熱間時には、フィルタエレメント７０は上方へ伸長するが、この伸びはベローズ７４により吸収される。また、熱間時には、フィルタエレメント７０の外径及び金属環７２の内径は熱膨張により拡大するが、一般にセラミックの熱膨張率よりも金属の熱膨張率の方が大きく、金属環７２の内壁とフィルタエレメント７０の外壁との間の間隙は拡大する。しかしながら、加熱膨張性マット７３は熱間時には膨張するため、金属環７２の内壁とフィルタエレメント７０の外壁との間におけるダストのシール性は保たれる。また、逆洗などの動圧によりフィルタエレメント７０が振動した場合、その振動はベローズ７４により吸収されフィルタエレメント７０に余分な応力が働かない構造とされている。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来のフィルタエレメントの取付構造では、以下のような課題を有していた。
（１）上記パッキンによるシール構造を有するフィルタエレメントの取付構造、上記粉体シール構造を有するフィルタエレメントの取付構造、及び上記可摺動セラミックス繊維シール構造を有するフィルタエレメントの取付構造においては、何れも共通して、フィルタエレメントの熱膨張による長軸方向の伸びを吸収するため、図７に示したように、フィルタエレメントの上面に金属管６２を載置した構造がとられている。しかしながら、熱間時においては金属管６２及びフィルタエレメント６０は熱膨張により拡径し、フィルタエレメント６０と金属管６２との熱膨張率の違いにより外嵌部６２ａとフィルタエレメント６０外壁との間隔が広がる。従って、シートパッキン６３にダストが進入しやすくなると同時に、フィルタエレメント６０が横方向の振動を起こしやすくなる。フィルタエレメント６０が横方向に振動した場合、振動により金属管６２とフィルタエレメント６０との間が広がった部分からダストがリークするため、高いダストシール性を維持することが困難である。セラミックフィルタにより脱塵処理される含塵ガスに含有されるダストの粒径は、一般に１００μｍ以下であり、このような僅かな隙間からもダストがリークする。特に、逆洗時に動圧が加わった場合などはこのようなダストリークが生じやすい。また、含塵ガスの進入により、シートパッキン６３が灰との化学反応又は固着により劣化しやすく、シートパッキン６３の劣化によるダストシール性の低下が生じやすい。
（２）上記クサビ効果によるシール構造を有するフィルタエレメントの取付構造においては、管板シールガスケットの傾きにより、管板と管板シールガスケットとの間に容易に間隙が生じ、管板シールガスケットに高いシール性を保たせることが困難である。従って、ダストの粒径の小さい含塵ガスを処理する脱塵装置の取付構造としては不適当である。
（３）上記粉体シール構造を有するフィルタエレメントの取付構造では、高いダストシール性を維持するためには、粉体によるシール性を向上させるためにフィルタエレメントの横方向の振動をできるだけ抑制する必要がある。しかしながら、フィルタエレメント上端を支持板に強固に固定した場合、支持板の熱間時のゆがみや逆洗時の動圧により、フィルタエレメントに高い応力が加わることになり、フィルタエレメントの破損を容易に招くこととなる。逆に、粉体によるシール性を緩やかにしフィルタエレメントにかかる応力を抑えようとすると、ダストシール性が低下するとともに粉体が飛散し、さらにシール性の低下を招く。
（４）イ号公報に開示のフィルタエレメントの取付構造においては、フィルタエレメント上部が支持板にボルトにより締結されるため、脱塵装置の運転中に生じる気流や装置の振動、逆洗時の動圧等によるフィルタエレメントの先端に加わる横方向の力により、フィルタエレメントの上端部の締結部分に大きな応力が加わり、フィルタエレメントが破損しやすい。
（５）上記熱膨張性マットシール構造を有するフィルタエレメントの取付構造においては、使用される熱膨張性マットは熱膨張性鉱物を含有する材料を使用しており、耐熱上の制約（一定温度以上で熱膨張性鉱物の組織が変形する。また、締結状態が保てなくなる。）があり、高温下で長期間使用すると熱膨張性マットが劣化する。また、フィルタエレメント７０と金属環７２との熱膨張率の違いにより、熱間時に隙間が拡大し熱膨張性マットの充填率が下がり（すなわち、空隙率が上がり）含塵ガスがリークし、脱塵装置としての機能が低下する。また、金属環７２及び周辺部にダストが堆積した場合、ダスト中に未燃成分が含有されているとダスト中で発熱反応を生じ、金属環７２が部分的にヒートアップされ円環が歪み隙間を生じ、マットの充填率が下がり含塵ガスがリークし、脱塵装置としての機能が低下する。また、加熱膨張性マット７３が劣化した場合、フィルタエレメント７０を抜き取り、金属環７２とフィルタエレメント７０との締結をはずして加熱膨張性マット７３を新装する必要があり、メンテナンス時の作業性が低くコストもかかる。また、ＰＦＢＣの含塵ガスの脱塵に使用する場合、含塵ガス中に含有されるダストは微粒で反応性が高く加熱膨張性マット７３に固着する可能性が高い。その結果、加熱膨張性マット７３の熱膨張性が損なわれ、熱間時に隙間が生じ含塵ガスがリークし、脱塵装置としての機能が低下する。
（６）一般にセラミックフィルタにより補集されるダストの粒径は１００μｍ以下である。従って、ロ号公報に開示のフィルタ組立体においては、熱間時に間隙部５８の幅は拡大するため、含塵ガスは間隙部５８より進入し密封材料５６及び密封材料５７において含塵ガス中のダストが補集されこれらの間隙にダストが堆積する。このように密封材料５６や密封材料５７にダストが集積した状態で運転停止時等において装置が冷却されると、熱膨張していたフィルタエレメント５０，支持板５１，密封装置５５は収縮し、密封材料５６及び密封材料５７に堆積していたダストによりフィルタエレメント５０に外側から圧力が加わる。従って、この圧力によりフィルタエレメント５０に亀裂が生じるという課題を有していた。また、密封材料５６及び密封材料５７にダストが堆積することにより、フィルタエレメント５０は支持板５１の開口部内に強固に固定される。フィルタの逆洗時においてパルス的に強い逆気流（フィルタエレメント５０の内部から外部に向かう気流）が流入された場合、フィルタエレメント５０の下端に振動を生じさせる大きなトルクが働く。この際、フィルタエレメント５０が支持板５１の開口部内に強固に固定されているとフィルタエレメント５０の先端部は水平方向に動きフィルタエレメント５０に加わる力を分散させることができず、フィルタエレメント５０の上端部付近に大きな曲折力が働き亀裂を生じるという課題を有していた。
（７）上記従来のフィルタエレメントの取付構造においてフィルタエレメントの上端部において部分的にダストリーク（含塵ガスの漏れ）が生じた場合、ダストリークの生じた箇所が高温ガスの気流のために加熱され他の部分は支持板への放熱により冷却された状態となるため、フィルタエレメントの上端においてフィルタエレメントの周方向に温度勾配が生じる。このフィルタエレメント内の温度勾配による熱膨張差が大きくなると、フィルタエレメントの縦方向に亀裂が生じる。従来のフィルタエレメントの取付構造では、一度フィルタエレメントの上端において部分的なダストリークが生じると、それが防止されることなくダストリークの生じた箇所が高温ガスの気流のために加熱され続けるため、上記現象による縦方向の亀裂が生じやすい。また、フィルタエレメントの上端における部分的なダストリークにより、フィルタエレメント上端を支持する金属環等のホルダとフィルタエレメントとの間に間隙が生じ、逆洗時の動圧等による衝撃により、フィルタエレメントが破損しやすい。
【００２４】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、高温下で使用しても熱によりダストシール性が劣化することがなく、温度に関わらず高いダストシール性を維持することが可能であり、含塵ガス中のダストにより自らシール性を高めるセルフシール性を有し、メンテナンス時の作業性及び経済性に優れたフィルタエレメントの取付構造を提供することを目的とする。
【００２５】
【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のフィルタエレメントの取付構造は、フィルタエレメントの上端部を支持板に取り付けるフィルタエレメントの取付構造であって、前記フィルタエレメントの上端部管内に嵌合する下側筒部を有するダストリーク防止スリーブと、前記下側筒部の外側面と前記フィルタエレメントの内側面との間に充填されたガスパスフィルタと、を備えた構成より成る。
【００２６】
この構成により、高温下で使用しても熱によりダストシール性が劣化することがなく、温度に関わらず高いダストシール性を維持することが可能であり、含塵ガス中のダストにより自らシール性を高めるセルフシール性を有し、メンテナンス時の作業性及び経済性に優れたフィルタエレメントの取付構造を提供することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
この目的を達成するために本発明の請求項１に記載のフィルタエレメントの取付構造は、フィルタエレメントの上端部を支持板に取り付けるフィルタエレメントの取付構造であって、前記フィルタエレメントの上端部管内に嵌合する下側筒部を有するダストリーク防止スリーブと、前記下側筒部の外側面と前記フィルタエレメントの内側面との間に充填されたガスパスフィルタと、前記フィルタエレメントの上端部に外嵌された筒状のフィルタチューブ上部ホルダと、前記フィルタチューブ上部ホルダの上端部内側に形設された内フランジと、前記内フランジの下面と前記フィルタエレメントの上端面との間に挟持されたバックアップフィルタと、前記フィルタチューブ上部ホルダの内側面と前記フィルタエレメントの外側面との間に挟持された締結用マット又は上部及び下部セラミックマットと、を備えた構成としたものである。
【００２８】
この構成により、以下のような作用が得られる。
（１）ダストリーク防止スリーブ上方からフィルタエレメント内部に送入された含塵ガスの一部は、ダストリーク防止スリーブの下側筒部の外側面とフィルタエレメントの内側面との間に進入し、ガスパスフィルタを通過する。この際、ガスパスフィルタにおいて含塵ガス中のダストが捕集され、ガスパスフィルタに堆積する。ガスパスフィルタにダストが堆積することによりガスパスフィルタを通過するガスの流路抵抗が上昇し、捕集されたダストによる粉体シール（セルフシール作用）によりシールされる。また、これによりガスパスフィルタ内を通過するガス流も低下する。
（２）セルフシール作用によりシールを行うため、最初の含塵ガス送入当初から高いシールを行う必要がなく、取付・組立が容易である。
（３）セルフシール作用により粉体シールを行った場合と同様の高いシール作用を得ることが可能となる。
（４）ガスパスフィルタの流路抵抗を大きくすることにより、ガスパスフィルタに流入したガスはセラミックフィルタ内壁を抜けて外部に排出される量が増え、ガスパスフィルタを通り抜けるガスの流量が減少する。すなわち、ガスパスフィルタが含塵ガスの流入側に配設されているため、ガスパスフィルタを通過するガスの流路抵抗をセラミックフィルタを通過するガスの流路抵抗に比べ大きくすれば、含塵ガスはガスパスフィルタを通過せずセラミックフィルタを通過するようになる。ガスパスフィルタの流路抵抗は含塵ガスが通過するほど捕集されたダストによるセルフシール作用により流路抵抗が増大する。
（５）セルフシール作用によりシールするため、フィルタエレメントの振動等によりガスパスフィルタに堆積したダストが脱落し又は何らかの理由により流路抵抗が低下することでシール性が低下しても、再度ダストの捕集によりシールが再生するため、継続して高いシール性を維持することができる。
（６）ダストリーク防止スリーブの下側筒部の外側面とフィルタエレメントの内側面との間に進入し、ガスパスフィルタを通過しダストが濾去されたガスは、フィルタチューブ上部ホルダ下面とフィルタエレメント上端面との間のバックアップフィルタを通過して外部に排出されるため、上記ガスの流路抵抗が上昇し更にシール性が向上する。
【００２９】
ここで、ガスパスフィルタとしては、セラミック繊維フィルタ、アルミナ繊維フィルタ、高温断熱材等が使用される。
【００３０】
フィルタエレメントとしては、セラミック等が使用される。
【００３１】
また、ガスパスフィルタを通過するガスの流路抵抗を更に上昇させるため、ガスパスフィルタの後流側に、ガスの流路抵抗を上昇させるための１乃至複数のフィルタを更に配設してもよい。
【００３２】
フィルタエレメントの振動時にはダストリーク防止スリーブはフィルタエレメントと共に振動するように配設することが好ましい。この際、フィルタエレメントの上端部は、支持板との間でベローズや緩衝材により可動自在に支持することが好ましい。これにより、逆洗時等においてフィルタエレメントが外力により振動してもガスパスフィルタのシールは壊れることがなく、高いシール性が維持される。
【００３３】
本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のフィルタエレメントの取付構造であって、前記フィルタチューブ上部ホルダの前記内フランジの内面に嵌設された遮熱リングを備えた構成としたものである。
【００３５】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のフィルタエレメントの取付構造であって、前記ダストリーク防止スリーブは前記フィルタエレメントよりも大きい熱膨張率を有する材質により構成されたこととしたものである。
【００３６】
この構成により、以下のような作用が得られる。
（１）熱間時には、ダストリーク防止スリーブ及びフィルタエレメントは熱膨張により拡径する。この際、ダストリーク防止スリーブの熱膨張率はフィルタエレメントの熱膨張率に比べ大きいため、ダストリーク防止スリーブの外壁とフィルタエレメントの内壁との間隙が狭まり、この間隙に充填されたガスパスフィルタは圧縮される。これにより、ガスパスフィルタの充填率が向上（空隙率が低下）し、ガスパスフィルタを通過するガスの流路抵抗が更に上昇し、更に高いシール効果が得られる。
（２）ダストリーク防止スリーブ及びフィルタエレメントの熱膨張率の差により、ダストリーク防止スリーブの外壁とフィルタエレメントの内壁との間隙が狭まり、この間隙に充填されたガスパスフィルタは圧縮されるため、ガスパスフィルタがダストリーク防止スリーブとフィルタエレメントとの間に強固に挟持され、逆洗時の動圧等によりガスパスフィルタが脱落することが防止される。従って、ガスパスフィルタの材質は熱膨張性の材質に限定されることなく、アルミナマット等の耐熱性・耐腐食性に優れた材質を使用することができ、高温の含塵ガスの処理を行うことが可能となる。また、燃焼設備では、一般に、高温時においては、フィルタの送入されるガス量及びダスト飛来量が増大するため、フィルタの差圧（フィルタエレメント内外の圧力差）が大きくなる（マスフローの増大、ガス粘性の増大、ダストのフィルタへの付着量の増大等によりフィルタの差圧が上昇する）が、温度の上昇とともにダストリーク防止スリーブの外壁とフィルタエレメントの内壁との間隙が縮小し、この間隙を流れるガス流の流路抵抗が増大するため、フィルタの差圧の増大によりこの間隙を流れるガス流量は抑制され、熱間時にも高いシール性が維持される。
【００３７】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３の何れか一項に記載のフィルタエレメントの取付構造であって、前記下側筒部の外側面と前記フィルタエレメントの内側面との間の前記ガスパスフィルタの下部に形成された空間である空隙部を備えた構成としたものである。
【００３８】
この構成により、以下のような作用が得られる。
（１）下側筒部の外側面とフィルタエレメントの内側面との間に流入した含塵ガスは、一部は空隙部からフィルタエレメント内を通過してフィルタエレメントの外部に排出され（以下、このガス流の経路を経路Ａと呼ぶ。）、一部はガスパスフィルタを通過した後フィルタエレメントを通過し又はガスパスフィルタを通過した後フィルタエレメントの上端部を迂回してフィルタエレメントの外部に排出される（以下、このガス流の経路を経路Ｂと呼ぶ。）。この際、経路Ａのガス流の流路抵抗は、経路Ｂのガス流の流路抵抗よりも小さいため、下側筒部の外側面とフィルタエレメントの内側面との間に流入した含塵ガスの大部分は経路Ａを通過してフィルタエレメントの外部に排出されるが、その際、含塵ガス中のダストはフィルタエレメント内面において捕集され、空隙部に堆積する。また、経路Ｂを通過する含塵ガス中のダストはガスパスフィルタ下面において捕集され、空隙部に堆積する。従って、空隙部に堆積したダストにより更に流路抵抗が上昇し、セルフシール性が更に向上する。
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４の何れか一項に記載のフィルタエレメントの取付構造であって、前記フィルタチューブ上部ホルダの内側壁面に１乃至複数個突設された外側ラビリンスと、前記フィルタエレメントの外側壁に１乃至複数個突設され前記外側ラビリンスとともにラビリンスを構成する内側ラビリンスと、を備えた構成としたものである。
【００３９】
この構成により、フィルタチューブ上部ホルダ内壁とフィルタエレメント外壁との間隙に、外側ラビリンスと内側ラビリンスとで構成されるラビリンスにより、ガスパスフィルタを通過した後フィルタエレメントを通過し又はガスパスフィルタを通過した後フィルタエレメントの上端部を迂回してラビリンスを通りフィルタエレメントの外部に排出されるガス流の流路抵抗が大きくなり、ガスの流路抵抗が上昇し更にシール性が向上するという作用が得られる。
ここで、ラビリンスとしては、金属製やセラミック製のものの１種以上が用いられる。
【００４０】
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５の何れか一項に記載のフィルタエレメントの取付構造であって、前記フィルタチューブ上部ホルダに連設されたベローズと、前記ベローズの上部に連接され前記支持板に固定されたベローズ付フランジと、前記ダストリーク防止スリーブの上端に嵌設され上部にフランジを有し前記フランジがベローズ付フランジの上面に固定された入口ダストスリーブと、を備えた構成としたものである。
【００４１】
この構成により、以下のような作用が得られる。
（１）熱間時にフィルタエレメントが熱膨張により長軸方向に伸張した場合、フィルタエレメントの伸びはベローズにより吸収される。
（２）逆洗時においてフィルタエレメントに動圧が加わった場合、フィルタエレメントの振動はベローズにより吸収され、支持板の熱膨張や歪みが生じた場合、支持板の歪みはベローズ付フランジやベローズで吸収され、フィルタエレメントに無理な応力がかかることが防止され、フィルタエレメントの破損が防止される。
【００４２】
以下に本発明の一実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００４３】
（実施の形態１）
図１は高温脱塵装置の要部断面図である。
【００４４】
図１において、１は高温脱塵装置、２は高温脱塵装置１の外側壁をなす圧力容器、３は圧力容器２に複数本配設され円筒状のセラミックフィルタ等の管体からなるフィルタエレメント、４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄは管板等で構成され圧力容器２内に水平に複数枚配設され表裏面に貫通しフィルタエレメント３が挿通される複数の開口が貫設されており該開口に挿入されるフィルタエレメント３を圧力容器２内に直立した状態に支持する支持板、５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄは支持板４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ内に熱水等の冷却用の媒体を送入する冷却媒体送入口、６は圧力容器２内の最上部に形設され外部から導入された含塵ガスを各フィルタエレメント３に一様に分配するガス入口室、７は圧力容器２内の最下部に形設され含塵ガスより捕集された捕集灰を下部へ排出するホッパ、８ａ，８ｂ，８ｃは圧力容器２内のガス入口室６とホッパ７との間に上下に多段に渡って形設されフィルタエレメント３により脱塵されたガス（清浄ガス）が送入される脱塵室、９はガス入口室６の上部に形設され上方からガス入口室６に含塵ガスを送入するガス導入口、１０ａ，１０ｂ，１０ｃは各々脱塵室８ａ，８ｂ，８ｃの側面の圧力容器２に配設された清浄ガス出口管である。
【００４５】
脱塵室８ａとガス入口室６、各脱塵室８ａ，８ｂ，８ｃ、脱塵室８ｃとホッパ７との間は、各々、支持板４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄにより区画されている。
【００４６】
図２は本発明の実施の形態１におけるフィルタエレメントの取付構造の要部側面図である。図２は図１のＡの部分に配設される。
【００４７】
図２において、３はフィルタエレメント、４ａは支持板であり、これらは図１と同様のものであるため同一の符号を付して説明を省略する。
【００４８】
２１はフィルタエレメント３の上端部に嵌設され上端部に内フランジ２１ａが形成された金属製の中空円筒状のフィルタチューブ上部ホルダ、２２はフィルタチューブ上部ホルダ２１の内側面とフィルタエレメント３との間に挟持された状態で配設されフィルタチューブ上部ホルダ２１とフィルタエレメント３を締結する締結用マット、２３はフィルタエレメント３の上端とフィルタチューブ上部ホルダ２１の内フランジ２１ａ下面との間に挟持されたバックアップフィルタ、２４は下部がフィルタチューブ上部ホルダ２１の内フランジ２１ａの中央の開口部を通してフィルタエレメント３の上部管内に嵌設された中空筒状のダストリーク防止スリーブ、２４ａはダストリーク防止スリーブ２４の下部を成しフィルタチューブ上部ホルダ２１の内フランジ２１ａの中央の開口部を通してフィルタエレメント３の上部管内に嵌設された中空円筒状の下側筒部、２４ｂはダストリーク防止スリーブ２４の上部を成し下側筒部２４ａよりも大口径の中空円筒状の上側筒部、２４ｃは下側筒部２４ａと上側筒部２４ｂとの間に形設された環板状の中央フランジ、２５は下側筒部２４ａの外周側面とフィルタエレメント３との間から下側筒部２４ａの外周側面とフィルタチューブ上部ホルダ２１の内フランジ２１ａの中央の開口部の内周側面との間にかけて挟持されたガスパスフィルタ、２６はフィルタチューブ上部ホルダ２１の上端部に配設されたベローズ下部リング、２６ａはフィルタチューブ上部ホルダ２１の上部外側に螺嵌されベローズ下部リング２６をフィルタチューブ上部ホルダ２１上端に固定する袋ナット、２６ｂは袋ナット２６ａ及びフィルタチューブ上部ホルダ２１の外側面に外嵌され袋ナット２６ａ及びフィルタチューブ上部ホルダ２１と支持板４ａの間で遮熱する断熱カバー、２７は支持板４ａの開口上縁部に嵌設され上端部に外側に向かって鍔状に延出するフランジ２７ａが形設された中空円筒状のベローズ付フランジ、２７ｂはベローズ付フランジ２７と支持板４ａの開口内面との間に配設された膨張性マット、２８はベローズ下部リング２６上端とベローズ付フランジ２７下端との間に配設されたベローズ、２９はダストリーク防止スリーブ２４の上側筒部２４ｂに嵌設された中空円筒状の断熱材からなる断熱スリーブ、３０は断熱スリーブ２９の外周を取り囲んで配設され断熱スリーブ２９とベローズ２８及び断熱スリーブ２９とベローズ付フランジ２７及びベローズ下部リング２６との隙間を埋めダストの堆積進入を防止するダスト堆積防止用断熱材、３１はダストリーク防止スリーブ２４の上側筒部２４ｂの上端に嵌設された入口ダストスリーブ、３１ａは入口ダストスリーブ３１の上端部に鍔状に形設された入口ダストスリーブのフランジ、３１ｂは入口ダストスリーブのフランジ３１ａの下面とベローズ付フランジ２７の上面との間に挟持されたパッキン、３２は入口ダストスリーブのフランジ３１ａの外縁部とベローズ付フランジ２７の上端部とを固定する入口ダストスリーブ取付ボルト、３３はベローズ付フランジ２７の外縁部と支持板４ａの上端部とを固定する上端ベローズ取付ボルト、３４はフィルタチューブ上部ホルダ２１の内フランジ２１ａの内面に嵌設されフィルタエレメント３内を通過する含塵ガスとフィルタチューブ上部ホルダ２１との間の遮熱を行う遮熱リングである。
【００４９】
以上のように構成された本実施の形態１のフィルタエレメントの取付構造について、以下含塵ガス処理時の作用について説明する。
【００５０】
高温脱塵装置１には、ガス導入管９からガス入口室６に含塵ガスが送入され、フィルタエレメント３の上部からフィルタエレメント３内へ送られる。含塵ガスは、フィルタエレメント３の内面から外面に通過し、その過程でフィルタエレメント３により脱塵されて清浄ガスとなり、脱塵室８ａ，８ｂ，８ｃへ流出し、清浄ガス出口管１０ａ，１０ｂ，１０ｃより排出される。
【００５１】
フィルタエレメント３の上部の支持部において、含塵ガスの一部は、フィルタエレメント３とダストリーク防止スリーブ２４の下側筒部２４ａとの間に進入し、フィルタチューブ上部ホルダ２１とフィルタエレメント３との間を通過し脱塵室８ａへ抜ける。この際、ガス流の一部はガスパスフィルタ２５，バックアップフィルタ２３，締結用マット２２内を通過するためガス流の流路抵抗は大きく、この経路を通って流れるガスの流量は抑制される。更に、ガスパスフィルタ２５において含塵ガス中のダストが捕集され、ガスパスフィルタ２５にダストが付着し、その結果、更に上記経路のガス流の流路抵抗が上昇し、該ガス流の流量が更に抑制される。
【００５２】
また、セラミック製のフィルタエレメント３の熱膨張率は小さく、金属製のダストリーク防止スリーブ２４及びフィルタチューブ上部ホルダ２１の熱膨張率は大きいため、高温下においては、フィルタエレメント３の内径Ｄ２の熱膨張による拡径よりもダストリーク防止スリーブ２４の下側筒部２４ａの外径Ｄ１の熱膨張による拡径の方が大きくなる。従って、ダストリーク防止スリーブ２４の下側筒部２４ａの外側壁とフィルタエレメント３の内側壁との間隔は狭まり、ガスパスフィルタ２５は締め付けられ圧縮されて充填率が上がり、ガスパスフィルタ２５，バックアップフィルタ２３，締結用マット２２内を通過するガス流の流路抵抗は上昇しガス流の流量は抑制される。また、これにより、ガスパスフィルタ２５がダストリーク防止スリーブ２４とフィルタエレメント３との間から脱落することが防止されるため、ガスパスフィルタ２５として熱膨張性の材質を用いる必要がなくガスパスフィルタ２５のフィルタ材の選択が自由となる。従って、ガスパスフィルタ２５のフィルタ材として耐熱性の高いアルミナマット等を使用することが可能となり、高温の含塵ガスを処理する場合にもガスパスフィルタ２５の劣化を防止することができる。
【００５３】
また、熱間時にガスパスフィルタ２５は締め付けられ、下側筒部２４ａとフィルタエレメント３との間に強固に挟持されるため、逆洗時においても、ガスパスフィルタ２５が逆方向のガス流により下側筒部２４ａとフィルタエレメント３との間から脱落することが防止される。
【００５４】
更に、ダストリーク防止スリーブ２４の下側円筒部２４ａの下端外側にガスパスフィルタ２５の脱落防止用のリブを突設するようにしてもよい。
【００５５】
図３はガスパスフィルタの脱落防止用のリブを突設したダストリーク防止スリーブの下側円筒部の下端付近の要部断面図である。
【００５６】
図３において、３はフィルタエレメント、２４はダストリーク防止スリーブ、２４ａは下側円筒部、２５はガスパスフィルタであり、これらは図２と同様のものであり、同一の符号を付して説明を省略する。
【００５７】
２４ｄはダストリーク防止スリーブ２４の下側円筒部２４ａの下端外側に円環状又は円環状に配置された複数の突起状に突設されたガスパスフィルタ２５の脱落防止用リブである。
【００５８】
本実施の形態のフィルタエレメント取付構造では、熱間時にはダストリーク防止スリーブ２４とフィルタエレメント３との熱膨張差の違いにより、ダストリーク防止スリーブ２４の外壁とフィルタエレメント３の内壁との間隙が狭まり、ガスパスフィルタ２５の脱落は生じにくい構造とされているが、図３のように、脱落防止用リブ２４ｄを配設することにより、逆洗時の衝撃やフィルタエレメントの振動により、ガスパスフィルタ２５の脱落をさらに効果的に防止することができるとともに、当該隙間部分の流路抵抗を更に増大させ、より高いシール性を得ることができる。
【００５９】
また、高温脱塵装置１のメンテナンス時においてガスパスフィルタ２５の交換する場合、入口ダストスリーブ取付ボルト３２を抜外し、ダスト堆積防止用断熱材３０，断熱スリーブ２９，ダストリーク防止スリーブ２４の順に上方から抜き取り、ガスパスフィルタ２５を交換することが可能である。従って、フィルタエレメント３を抜き取る必要がなく、最もダストの付着し易い環境にあるガスパスフィルタ２５の交換が極めて容易となり、メンテナンス時の作業性が向上し、メンテナンスに要するコストを著しく抑えることが可能となる。
【００６０】
（実施の形態２）
図４は本発明の実施の形態２におけるフィルタエレメントの取付構造の要部側面図である。
【００６１】
図４において、３はフィルタエレメント、４ａは支持板、２１はフィルタチューブ上部ホルダ、２１ａは内フランジ、２３はバックアップフィルタ、２５はガスパスフィルタ、２６はベローズ下部リング、２６ａは袋ナット、２６ｂは断熱カバー、２７はベローズ付フランジ、２７ａはフランジ、２７ｂは膨張性マット、２８はベローズ、３０はダスト堆積防止用断熱材、３１は入口ダストスリーブ、３１ａは入口ダストスリーブのフランジ、３１ｂはパッキン、３２は入口ダストスリーブ取付ボルト、３３は上端ベローズ取付ボルト、３４は遮熱リングである。これらは実施の形態１と同様のものであり同一の符号を付けて説明を省略する。
【００６２】
４１は下部がフィルタチューブ上部ホルダ２１の内フランジ２１ａの中央の開口部を通してフィルタエレメント３の上部管内に嵌設された中空筒状のダストリーク防止スリーブ、４１ａはダストリーク防止スリーブ４１の下部を成しフィルタチューブ上部ホルダ２１の内フランジ２１ａの中央の開口部を通してフィルタエレメント３の上部管内に嵌設された下部円筒部、４１ｂはダストリーク防止スリーブ４１の上部を成し下部円筒部４１ａよりも大口径の中空円筒状の上部円筒部、４１ｃは下部円筒部４１ａの中央部付近の外壁に円環状又は円環状に配置された複数の突起状に突設されたガスパスフィルタ２５の脱落防止用リブ、４３はフィルタチューブ上部ホルダ２１の内側面中央付近に突設された円環板状の金属製の外側ラビリンス、４４はフィルタエレメント３の上部外側面に突設され外側ラビリンス４３の下面に当接して配設された円環板状のセラミック製の内側ラビリンス、４５は外側ラビリンス４３の上方のフィルタエレメント３外側面とフィルタチューブ上部ホルダ２１内側面との間に挟持された上部セラミックマット、４６は内側ラビリンス４４の下方のフィルタエレメント３外側面とフィルタチューブ上部ホルダ２１内側面との間に挟持された下部セラミックマットである。また、本実施の形態では、下部円筒部４１ａとフィルタエレメント３との間のガスパスフィルタ２５の下部に空隙部４７を設けている。
【００６３】
以上のように構成された本実施の形態２のフィルタエレメントの取付構造について、以下含塵ガス処理時の作用について説明する。
【００６４】
図５は含塵ガス処理時のフィルタエレメントの上端支持部における気流を表した図である。
【００６５】
フィルタエレメント３内に送入された含塵ガスの一部は、フィルタエレメント３の内壁と下部円筒部４１ａの外壁との間の空間に進入し、一部はガスパスフィルタ２５の下部からフィルタエレメント３内を通過して除塵され下部セラミックマット４６を通ってフィルタエレメント３の外部に抜け（以下、このガス流の経路を経路Ａと呼ぶ。）、一部はガスパスフィルタ２５を通過しフィルタエレメント３内又はバックアップフィルタ２３内を通り下部セラミックマット４６を通過してフィルタエレメント３の外部へ抜ける（以下、このガス流の経路を経路Ｂと呼ぶ。）。この際、ガスパスフィルタ２５の下部において、含塵ガス中に含有されるダストが捕集され、ガスパスフィルタ２５の下面に堆積し、これにより、経路Ｂを通過するガス流の流路抵抗が上昇し、セルフシール効果が得られる。このセルフシール効果によって経路Ｂを通るガス流の流量は減少する。また、ガスパスフィルタ２５，バックアップフィルタ２３，上部セラミックマット４５によるガス流の流路抵抗及び外側ラビリンス４３，内側ラビリンス４４により構成されるラビリンス構造による流路抵抗のため、ガスパスフィルタ２５と上部セラミックマット４５との間の差圧Δｐ１に比べガスパスフィルタ２５の下部の空間と下部セラミックマット４６との間の差圧Δｐ２の方が小さくなる。従って、フィルタエレメント３の内壁と下部円筒部４１ａの外壁との間の空間に進入した含塵ガスのガス流は、ほとんどが経路Ａを通過し、経路Ｂを通過するガス流は僅かとなる。経路Ａを通過するガス流は、フィルタエレメント３の内壁側において脱塵され、ガスパスフィルタ２５の下部のフィルタエレメント３の内壁と下部円筒部４１ａの外壁との間の空間に集積し、経路Ａ及び経路Ｂを通過するガス流の流路抵抗は更に上昇し、セルフシール効果が得られる。このセルフシール効果によってフィルタエレメント３の内壁と下部円筒部４１ａの外壁との間の空間に進入するガス流の流量が減少し、高いシール効果を得ることが可能となる。
【００６６】
また、実施の形態１の場合と同様に、セラミック製のフィルタエレメント３の熱膨張率は小さく、金属製のダストリーク防止スリーブ４１の熱膨張率は大きいため、高温下においては、フィルタエレメント３の内径Ｄ２の熱膨張による拡径よりもダストリーク防止スリーブ４１の下部円筒部４１ａの外径Ｄ１の熱膨張による拡径の方が大きくなり、ガスパスフィルタ２５は締め付けられ圧縮されて充填率が上がり（即ち、空隙率が低下し）、ガスパスフィルタ２５，バックアップフィルタ２３，上部セラミックマット４５，下部セラミックマット４６内を通過するガス流の流路抵抗は上昇しガス流の流量は抑制されるというセルフシール効果が得られる。同時に、ガスパスフィルタ２５がダストリーク防止スリーブ４１とフィルタエレメント３との間から脱落することが防止されるため、ガスパスフィルタ２５として熱膨張性の材質を用いる必要がなくガスパスフィルタ２５のフィルタ材の選択が自由となる。従って、ガスパスフィルタ２５のフィルタ材として耐熱性の高いアルミナマット等を使用することが可能となり、高温の含塵ガスを処理する場合にもガスパスフィルタ２５の劣化を防止することができる。
【００６７】
フィルタチューブ上部ホルダ２１は金属製なので、熱間時にはフィルタチューブ上部ホルダ２１の内径の熱膨張による拡径よりもフィルタエレメント３の外径の熱膨張による拡径の方が小さく、フィルタエレメント３の外側壁とフィルタチューブ上部ホルダ２１の内側壁との間隔は拡大する。また、外側ラビリンス４３の熱膨張による拡径よりも内側ラビリンス４４の熱膨張による拡径の方が小さい。しかしながら、内側ラビリンス４４の上面と外側ラビリンス４３の下面との重なりがあるため、外側ラビリンス４３は内側ラビリンス４４上を外側に摺動するが内側ラビリンス４４の上面と外側ラビリンス４３の下面とは当接した状態に保たれ、外側ラビリンス４３と内側ラビリンス４４とで構成されるラビリンスの流路抵抗は高い状態に維持される。
【００６８】
また、熱間時にガスパスフィルタ２５は締め付けられ、下部円筒部４１ａとフィルタエレメント３との間に強固に挟持されるため、逆洗時においても、ガスパスフィルタ２５が逆方向のガス流により下部円筒部４１ａとフィルタエレメント３との間から脱落することが防止される。
【００６９】
また、脱落防止用リブ４１ｃを配設することにより、逆洗時の衝撃やフィルタエレメントの振動により、ガスパスフィルタ２５の脱落をさらに効果的に防止することができるとともに、当該隙間部分の流路抵抗を更に増大させ、より高いシール性を得ることができる。
【００７０】
また、高温脱塵装置１のメンテナンス時においてガスパスフィルタ２５の交換する場合、入口ダストスリーブ取付ボルト３２を抜外し、ダスト堆積防止用断熱材３０，断熱スリーブ２９，ダストリーク防止スリーブ４１の順に上方から抜き取り、ガスパスフィルタ２５を交換することが可能である。従って、フィルタエレメント３を抜き取る必要がなく、極めて容易にガスパスフィルタ２５の交換が可能であり、メンテナンス時の作業性が向上し、メンテナンスに要するコストを著しく抑えることが可能となる。
【００７１】
【発明の効果】
以上のように本発明のフィルタエレメントの取付構造によれば、以下のような有利な効果を得ることができる。
【００７２】
請求項１に記載の発明によれば、
（１）ガスパスフィルタにおいて含塵ガス中のダストが捕集され、ガスパスフィルタ前面（上流側）に堆積することによりガスパスフィルタを通過するガスの流路抵抗が上昇し、捕集されたダストによるセルフシール効果によりシールを行うことが可能なフィルタエレメントの取付構造を提供することができる。
（２）セルフシールによりシールを行うため、最初の含塵ガス送入当初から別途高いシールを行う必要がなく、取付・組立が容易なフィルタエレメントの取付構造を提供することができる。
（３）セルフシール効果により粉体シールと同様の高いシール効果を得ることが可能なフィルタエレメントの取付構造を提供することができる。
（４）ガスパスフィルタを通過しダストが濾去されたガスは、バックアップフィルタを通過して外部に排出されるため、上記ガスの流路抵抗が上昇し更に高いシール効果を得ることが可能なフィルタエレメントの取付構造を提供することができる。
【００７４】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２の効果の他、
（１）ダストリーク防止スリーブの熱膨張率はフィルタエレメントの熱膨張率に比べ大きいため、熱間時にダストリーク防止スリーブの外壁とフィルタエレメントの内壁との間隙が狭まり、この間隙に充填されたバックアップフィルタは圧縮され、バックアップフィルタの充填率が向上し、更に高いシール効果を得ることが可能となる。
（２）ダストリーク防止スリーブ及びフィルタエレメントの熱膨張率の差により、バックアップフィルタは圧縮され、バックアップフィルタがダストリーク防止スリーブとフィルタエレメントとの間に強固に挟持されるため、逆洗時の動圧等によるバックアップフィルタの脱落を防止することが可能なフィルタエレメントの取付構造を提供することができる。
【００７５】
請求項４に記載の発明によれば、請求項１乃至３の何れか一項の効果の他、空隙部にダストを堆積させることにより更に流路抵抗を上昇させ、セルフシール性を更に向上させることが可能なフィルタエレメントの取付構造を提供することができる。
【００７６】
請求項５に記載の発明によれば、請求項１乃至４の何れか一項の効果の他、ガスパスフィルタを通過した後フィルタエレメントを通過し又はガスパスフィルタを通過した後フィルタエレメントの上端部を迂回してラビリンスを通りフィルタエレメントの外部に排出されるガス流の流路抵抗が大きくなり、ガスの流路抵抗が上昇し更に高いシール効果を得ることが可能なフィルタエレメントの取付構造を提供することができる。
【００７７】
請求項６に記載の発明によれば、請求項１乃至５の何れか一項の効果の他、
（１）熱間時にフィルタエレメントが熱膨張によるフィルタエレメントの長軸方向の伸びはベローズにより吸収し、高いシール性を維持することが可能なフィルタエレメントの取付構造を提供することができる。
（２）フィルタエレメントの振動をベローズにより吸収し、支持板の熱膨張や歪みをベローズ付フランジやベローズで吸収することで、フィルタエレメントに無理な応力がかかるることを防止し、フィルタエレメントの破損を防止することが可能なフィルタエレメントの取付構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】高温脱塵装置の要部断面図
【図２】本発明の実施の形態１におけるフィルタエレメントの取付構造の要部側面図
【図３】ガスパスフィルタの脱落防止用のリブを突設したダストリーク防止スリーブの下側円筒部の下端付近の要部断面図
【図４】本発明の実施の形態２におけるフィルタエレメントの取付構造の要部側面図
【図５】含塵ガス処理時のフィルタエレメントの上端支持部における気流を表した図
【図６】ロ号公報に開示のフィルタ組立体の要部断面図
【図７】特開平１０−２５２９７４号公報に開示のセラミックチューブフィルタのフィルタエレメントの取付構造の要部断面図
【図８】特公平６−１００３０４号公報に開示のセラミックチューブフィルタのフィルタエレメントの取付構造の要部断面図
【符号の説明】
１ 高温脱塵装置
２ 圧力容器
３ フィルタエレメント
４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ 支持板
５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ 冷却媒体送入口
６ ガス入口室
７ ホッパ
８ａ，８ｂ，８ｃ 脱塵室
９ ガス導入口
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ 清浄ガス出口管
２１ フィルタチューブ上部ホルダ
２１ａ 内フランジ
２２ 締結用マット
２３ バックアップフィルタ
２４ ダストリーク防止スリーブ
２４ａ 下側筒部
２４ｂ 上側筒部
２４ｃ 中央フランジ
２４ｄ 脱落防止用リブ
２５ ガスパスフィルタ
２６ ベローズ下部リング
２６ａ 袋ナット
２６ｂ 断熱カバー
２７ ベローズ付フランジ
２７ａ フランジ
２７ｂ 膨張性マット
２８ ベローズ
２９ 断熱スリーブ
３０ ダスト堆積防止用断熱材
３１ 入口ダストスリーブ
３１ａ 入口ダストスリーブのフランジ
３２ 入口ダストスリーブ取付ボルト
３３ 上端ベローズ取付ボルト
３４ 遮熱リング
４１ ダストリーク防止スリーブ
４１ａ 下部円筒部
４１ｂ 上部円筒部
４１ｃ 脱落防止用リブ
４３ 外側ラビリンス
４４ 内側ラビリンス
４５ 上部セラミックマット
４６ 下部セラミックマット
４７ 空隙部
５０ フィルタエレメント
５１ 支持板
５２ フランジ
５３ 内フランジ
５４ 輪郭部
５５ 密封装置
５５ａ 円筒部分
５５ｂ 外フランジ
５５ｃ 外周壁
５５ｄ 底面
５６ 密封材料
５７ 密封材料
５８ 間隙部
６０ フィルタエレメント
６１ 支持板
６２ 金属管
６２ａ 外嵌部
６３ シートパッキン
６４ 金属環
６４ 外フランジ
６５ 充填材
６６ 金属管
６７ 金属板
７０ フィルタエレメント
７１ 支持板
７２ 金属環
７３ 加熱膨張性マット
７４ ベローズ
７５ 下端フランジ
７６ 上端フランジ
８０ フィルタエレメント
８１ 金属環
【発明の属する技術分野】
本発明は、ゴミ焼却炉や化石燃料等を使用する燃焼設備の高温ガス用の脱塵装置に適用されるフィルタエレメントの取付構造に関する。特に、高温脱塵装置において、熱膨張率の大きく異なるフィルタエレメントと金属製の支持板との間の締結構造に利用され、ダストのシール性に優れ、ダストリークを回避することが可能なフィルタエレメントの取付構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ゴミ焼却炉や化石燃料等を使用する燃焼設備において排出される６００℃以上の排ガスを高温状態でクリーニングを行う場合、一般にフィルタエレメントとしてセラミック材料が使用されることが多い。
【０００３】
セラミックチューブフィルタ方式の脱塵装置内においては、フィルタエレメントは支持板やホルダ等と締結され、鉛直に配置される。支持板やホルダ等は一般に金属により構成され、フィルタエレメントの基材として使用されるセラミックとは熱膨張率が大きく異なる。また、脱塵装置において捕集される灰の粒径は、通常１００μｍ以下で微粒子（サブミクロン）を含んでいるため、支持板やホルダ等とフィルタエレメントとの締結部には高いシール性が要求される。更に、高温部位であるため、シール性の高いガスケット等を使用することができず、このように異なる熱膨張率を有する部材間においても高いシール性を維持することの可能なフィルタエレメントの取付構造が種々開発されている。
【０００４】
このようなフィルタエレメントの取付構造として、特開平７−８７３１号公報，特開平７−１３６４４１号公報に、セラミック管フィルタエレメントの上部を支持する上部仕切管板に略垂直に設けられ上端にフランジを有する管板スリーブと、管板スリーブ内の中下部に同軸に位置し下端面に受け皿面を有し受け皿面がセラミック管フィルタエレメントの上端部に嵌合するエレメント上部スリーブと、管板スリーブのフランジに固定され下端部にエレメント上部スリーブが嵌合しエレメント上部スリーブを保持するエレメント上部スリーブ保持スリーブと、を具備し、エレメント上部スリーブの受け皿面下面とセラミック管フィルタエレメントの上端面との間をシートパッキンによりダストをシールし、エレメント上部スリーブとエレメント上部スリーブ保持スリーブとの間又はエレメント上部スリーブ保持スリーブと管板スリーブとの間等をパッキンやスライド式ダストタイトシーラによりダストをシールする構成としたフィルタエレメントの取付構造（以下、「パッキンによるシール構造を有するフィルタエレメントの取付構造」と呼ぶ。）が開示されている。
【０００５】
また、実開平４−３７５２１号公報には、セラミック管フィルタエレメントの上部を支持する上部仕切管板に略垂直に設けられセラミック管フィルタエレメントの上端が嵌合するガイド穴の内部において、セラミック管フィルタエレメントの上端に環状のガスケット、上端面に回収に向かって下方に傾斜するテーパー面が形設された環状のテーパーリング、下端面に回収に向かって下方に傾斜するテーパー面が形設されテーパーリングと密着する環状の管板シールガスケット、シールガスケットを上方から加重する重りの順に連接され、管板シールガスケットのクサビ効果によりダストをシールするようにしたフィルタエレメントの取付構造（以下、「クサビ効果によるシール構造を有するフィルタエレメントの取付構造」と呼ぶ。）が開示されている。
【０００６】
また、特開平７−１３６４４２号公報、特開平７−８７３０号公報、特開平６−２８５３２０号公報には、セラミック管フィルタエレメントの上部を支持する上部仕切管板に略垂直に設けられ上端にフランジを有する管板スリーブと、管板スリーブ内の中下部に同軸に位置し下端面に受け皿面を有し受け皿面がセラミック管フィルタエレメントの上端部に嵌合するエレメント上部スリーブと、管板スリーブのフランジに固定され下端部にエレメント上部スリーブが嵌合しエレメント上部スリーブを保持するエレメント上部スリーブ保持スリーブと、を具備し、エレメント上部スリーブの受け皿面下面とセラミック管フィルタエレメントの上端面との間をシートパッキンによりダストをシールし、エレメント上部スリーブとエレメント上部スリーブ保持スリーブとの間をセラミックファイバ粉体、セラミックフエルト、セラミックロープ等からなる粉体シールによりダストをシールする構成としたフィルタエレメントの取付構造（以下、「粉体シール構造を有するフィルタエレメントの取付構造」と呼ぶ。）が開示されている。
【０００７】
また、特公平７−１０１０７５号公報，特公平６−１００３０４号公報，特公平６−５７２８６号公報，特開昭６３−４６３９５号公報，特開昭６３−３０６９２号公報には、セラミック管フィルタエレメントの上部を支持する上部仕切管板に略垂直に設けられた支持口と、上端部にフランジを有し支持口に上方から嵌合し上部仕切管板に固定されセラミック管フィルタエレメントの上端部に外嵌しセラミック管フィルタエレメントを支持口に支持する環状の支持部材と、を具備し、支持部材とセラミック管フィルタエレメントの間を熱膨張性マットによりダストのシールをする構成としたフィルタエレメントの取付構造（以下、「熱膨張性マットシール構造を有するフィルタエレメントの取付構造」と呼ぶ。）が開示されている。
【０００８】
また、特開平１０−２５２９７４号公報，特開平８−２４５４１号公報には、セラミック管フィルタエレメントの上部を支持する上部仕切管板に略垂直に設けられた管板開口部と、管板開口部の下部に同軸に位置し下端面に受け皿面を有し受け皿面がセラミック管フィルタエレメントの上端部に嵌合するエレメント上部スリーブと、管板開口部に上方から嵌合し上部にフランジを有しフランジが上部仕切板に保持され下端部にエレメント上部スリーブが摺動可能に嵌合しエレメント上部スリーブを保持する金属環と、を具備し、エレメント上部スリーブと金属環との間にセラミックス繊維材を摺動可能に詰栓することでダストをシールする構成としたフィルタエレメントの取付構造（以下、「可摺動セラミックス繊維シール構造を有するフィルタエレメントの取付構造」と呼ぶ。）が開示されている。
【０００９】
また、特開平８−５２３１３号公報（以下、イ号公報と呼ぶ。）には、円筒形セラミックフィルタエレメントの外周をケースの取付座に内嵌により接触させ、取付具を該エレメントの上面に載置してボルトにより締め付けてなるフィルタエレメントの取付構造において、前記エレメントの開放された側の端部に、前記エレメントの外周に前記取付座に取付けるための所望高さの鍔部を設けるとともに、前記エレメントの上面に載置する取付具を、前記ケースとボルト締めにより一体とするためのフランジ状の取付部と、エレメント内への挿入筒部とで構成し、該挿入筒部は鍔部が設けられる範囲内でかつ内径は前記エレメント内径と同一とし、その外径部分をエレメント内径の拡径部分に挿入してその端部を前記拡径部分の底部に接触させ、前記取付部をケースにボルトにより締結するように構成し、前記エレメントの線熱膨脹係数は、エレメント周りの他の部品の線熱膨脹係数よりも小さくしたことを特徴とする高温用セラミックフィルタエレメントの取付構造が開示されている。
【００１０】
また、特開平７−６８１０６号公報（以下、ロ号公報と呼ぶ。）及び米国特許５４０１４０６号公報には、第１及び第２の面を有する金属からなる密封装置と、密封装置の第１の面のまわりに、密封装置の第２の面に隣接して配置された第１及び第２の面を有するセラミックからなるフィルタエレメントと、フィルタエレメントの第１及び第２の面と密封装置の第１及び第２の面との間にそれぞれ配置された圧縮可能な材料とを有し、フィルタエレメントは、密封装置の熱膨張率と異なる熱膨張率を有し、圧縮可能な材料（セラミックファイバ）は、第１の所定の温度で第２の面の間で圧縮され、異なる熱膨張率は、第１の所定の温度より高い温度までのフィルタ組立体の温度の増大によって組み合わされ、第１及び第２の所定の温度で密封を形成するために第１の面の間で圧縮可能な材料を圧縮するフィルタ組立体が開示されている。
【００１１】
以下、上記従来のフィルタエレメントの取付構造のうち、主要なものについて図面を用いて説明する。
【００１２】
図６はロ号公報に開示のフィルタ組立体の要部断面図である。
【００１３】
図６において、５０はキャンドル型セラミックフィルタのフィルタエレメント、５１はフィルタエレメント５０を吊り下げ状態に支持する開口部を有する支持板、５２はフィルタエレメント５０の上端部に形設されたフランジ、５３は支持板５１の開口部の下部内周面に突設され上面がフランジ５２の下面に当接してフィルタエレメント５０を支持する内フランジ、５４は内フランジ５３の上面に内側に向かって下方に傾斜して形成された位置決めの輪郭部、５５はフィルタエレメント５０の上端部に嵌設された円筒状の密封装置、５５ａはフィルタエレメント５０の上部円筒内に嵌設されたフィルタエレメント５０の円筒部分、５５ｂは円筒部分５５ａの上端部に形設された外フランジ、５６はフィルタエレメント５０のフランジ５２の下面と内フランジ５３の上面（輪郭部５４）との間に挟持されたセラミックファイバからなる密封材料、５７は円筒部分５５ａの側面及び外フランジ５５ｂの下面とフィルタエレメント５０の内側面及び上端面との間に挟持されたセラミックファイバからなる密封材料、５８は支持板５１の開口部とフィルタエレメント５０との間隙である間隙部である。
【００１４】
キャンドル型セラミックフィルタでは、含塵ガスはフィルタエレメント５０の外側から内側へ通過することによって脱塵され、脱塵されたガスはフィルタエレメント５０の上端開口部より排出される。密封装置５５の外フランジ５５ｂの側面は支持板５１の開口部の内側面に溶接され、密封装置５５と支持板５１との間から含塵ガスが漏出しないように密封される。密封装置５５は合金により構成され、フィルタエレメント５０はセラミックス材料により構成され、密封装置５５の熱膨張率はフィルタエレメント５０の熱膨張率に比べ大きい。従って、熱間時においては円筒部分５５ａの外径はフィルタエレメント５０の内径よりも大きく拡径し、円筒部分５５ａの外周壁５５ｃとフィルタエレメント５０の内周壁５０ａとの間隙は縮小し、密封材料５７は圧縮される。一方、上記熱間時の熱膨張差により、外フランジ５５ｂの底面５５ｄとフィルタエレメント５０の上端面５０ｂとの間の距離は増大し、支持板５１の開口部の内側壁面とフィルタエレメント５０の外側壁面との間の間隙部５８の幅も増大する。
【００１５】
図７は特開平１０−２５２９７４号公報に開示のセラミックチューブフィルタのフィルタエレメントの取付構造の要部断面図である。
【００１６】
図７において、６０はセラミック管からなるフィルタエレメント、６１は管板により構成されフィルタエレメント６０を支持するための開口部を有する支持板、６２はフィルタエレメント６０の上面に載置されフィルタエレメント６０と略同じ断面径を有する金属管、６２ａは金属管６２の下面外周側に下方に向かって円環状に突設されフィルタエレメント６０の上端部に外嵌する外嵌部、６３はフィルタエレメント６０と金属管６２との間に挟持されたシートパッキン、６４は上端部に外フランジ６４ａが形設されており金属管６２の上部に外嵌し支持板６１の開口部内に嵌設され金属管６２を介してフィルタエレメント６０を支持する金属環、６５は金属環６４の下部内壁及び金属管６２の上部外壁の間に充填されセラミック繊維質のフエルトやロープ等で構成された充填材、６６は充填材６５を上部から押さえるように金属環６４内に挿入された円筒状の金属管、６７は金属環６４の外フランジ６４ａ上に載置され金属環６４及び金属管６６上端を上部から押さえるように支持板６１の上面にボルトで固定された金属板である。
【００１７】
図７に示したセラミックチューブフィルタにおいては、含塵ガスはフィルタエレメント６０の上端から管内に送入され、フィルタエレメント６０内を通過してフィルタエレメント６０の管外へ排出される。この際、フィルタエレメント６０の内壁において含塵ガス中のダストが捕集され、脱塵されたガスのみがフィルタエレメント６０の管外へ送出される。
【００１８】
フィルタエレメント６０はその上部に載置された金属管６２の荷重を長軸方向に受け、フィルタエレメント６０と金属管６２との間に配設されたシートパッキン６３によりダストがシールされる。また、熱間時には、熱膨張によりフィルタエレメント６０は上方へ伸長するが、金属管６２と金属環６４とは固定されておらず摺動可能であり、金属管６２が上方へ摺動しこの熱膨張によるフィルタエレメント６０の伸びを吸収する。この際、金属管６２と金属環６４との間の充填材６５により、金属管６２と金属環６４との間のシール性は保持される。
【００１９】
図８は特公平６−１００３０４号公報に開示のセラミックチューブフィルタのフィルタエレメントの取付構造の要部断面図である。
【００２０】
図８において、７０はセラミック管からなるフィルタエレメント、７１は管板により構成されフィルタエレメント７０を支持するための開口部を有する支持板、７２はフィルタエレメント７０の上端部に外嵌され下端部に外フランジ７２ａが形設された金属環、７３は熱間時に膨張する熱膨張性鉱物を含むセラミック繊維により構成された加熱膨張性マット、７４は上端部が支持板７１の開口部内部に嵌設され下端部が金属環７２に外嵌されたベローズ、７５はベローズ７４の下端部に連設され金属環７２の外フランジ７２ａ上面に接合された下端フランジ、７６はベローズ７４の上端部に連設され支持板７１上面に接合された上端フランジである。
【００２１】
図８に示したセラミックチューブフィルタにおいては、含塵ガスはフィルタエレメント７０の上端から管内に送入され、フィルタエレメント７０内を通過してフィルタエレメント７０の管外へ排出される。この際、フィルタエレメント７０の内壁において含塵ガス中のダストが捕集され、脱塵されたガスのみがフィルタエレメント７０の管外へ送出される。
【００２２】
熱間時には、フィルタエレメント７０は上方へ伸長するが、この伸びはベローズ７４により吸収される。また、熱間時には、フィルタエレメント７０の外径及び金属環７２の内径は熱膨張により拡大するが、一般にセラミックの熱膨張率よりも金属の熱膨張率の方が大きく、金属環７２の内壁とフィルタエレメント７０の外壁との間の間隙は拡大する。しかしながら、加熱膨張性マット７３は熱間時には膨張するため、金属環７２の内壁とフィルタエレメント７０の外壁との間におけるダストのシール性は保たれる。また、逆洗などの動圧によりフィルタエレメント７０が振動した場合、その振動はベローズ７４により吸収されフィルタエレメント７０に余分な応力が働かない構造とされている。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来のフィルタエレメントの取付構造では、以下のような課題を有していた。
（１）上記パッキンによるシール構造を有するフィルタエレメントの取付構造、上記粉体シール構造を有するフィルタエレメントの取付構造、及び上記可摺動セラミックス繊維シール構造を有するフィルタエレメントの取付構造においては、何れも共通して、フィルタエレメントの熱膨張による長軸方向の伸びを吸収するため、図７に示したように、フィルタエレメントの上面に金属管６２を載置した構造がとられている。しかしながら、熱間時においては金属管６２及びフィルタエレメント６０は熱膨張により拡径し、フィルタエレメント６０と金属管６２との熱膨張率の違いにより外嵌部６２ａとフィルタエレメント６０外壁との間隔が広がる。従って、シートパッキン６３にダストが進入しやすくなると同時に、フィルタエレメント６０が横方向の振動を起こしやすくなる。フィルタエレメント６０が横方向に振動した場合、振動により金属管６２とフィルタエレメント６０との間が広がった部分からダストがリークするため、高いダストシール性を維持することが困難である。セラミックフィルタにより脱塵処理される含塵ガスに含有されるダストの粒径は、一般に１００μｍ以下であり、このような僅かな隙間からもダストがリークする。特に、逆洗時に動圧が加わった場合などはこのようなダストリークが生じやすい。また、含塵ガスの進入により、シートパッキン６３が灰との化学反応又は固着により劣化しやすく、シートパッキン６３の劣化によるダストシール性の低下が生じやすい。
（２）上記クサビ効果によるシール構造を有するフィルタエレメントの取付構造においては、管板シールガスケットの傾きにより、管板と管板シールガスケットとの間に容易に間隙が生じ、管板シールガスケットに高いシール性を保たせることが困難である。従って、ダストの粒径の小さい含塵ガスを処理する脱塵装置の取付構造としては不適当である。
（３）上記粉体シール構造を有するフィルタエレメントの取付構造では、高いダストシール性を維持するためには、粉体によるシール性を向上させるためにフィルタエレメントの横方向の振動をできるだけ抑制する必要がある。しかしながら、フィルタエレメント上端を支持板に強固に固定した場合、支持板の熱間時のゆがみや逆洗時の動圧により、フィルタエレメントに高い応力が加わることになり、フィルタエレメントの破損を容易に招くこととなる。逆に、粉体によるシール性を緩やかにしフィルタエレメントにかかる応力を抑えようとすると、ダストシール性が低下するとともに粉体が飛散し、さらにシール性の低下を招く。
（４）イ号公報に開示のフィルタエレメントの取付構造においては、フィルタエレメント上部が支持板にボルトにより締結されるため、脱塵装置の運転中に生じる気流や装置の振動、逆洗時の動圧等によるフィルタエレメントの先端に加わる横方向の力により、フィルタエレメントの上端部の締結部分に大きな応力が加わり、フィルタエレメントが破損しやすい。
（５）上記熱膨張性マットシール構造を有するフィルタエレメントの取付構造においては、使用される熱膨張性マットは熱膨張性鉱物を含有する材料を使用しており、耐熱上の制約（一定温度以上で熱膨張性鉱物の組織が変形する。また、締結状態が保てなくなる。）があり、高温下で長期間使用すると熱膨張性マットが劣化する。また、フィルタエレメント７０と金属環７２との熱膨張率の違いにより、熱間時に隙間が拡大し熱膨張性マットの充填率が下がり（すなわち、空隙率が上がり）含塵ガスがリークし、脱塵装置としての機能が低下する。また、金属環７２及び周辺部にダストが堆積した場合、ダスト中に未燃成分が含有されているとダスト中で発熱反応を生じ、金属環７２が部分的にヒートアップされ円環が歪み隙間を生じ、マットの充填率が下がり含塵ガスがリークし、脱塵装置としての機能が低下する。また、加熱膨張性マット７３が劣化した場合、フィルタエレメント７０を抜き取り、金属環７２とフィルタエレメント７０との締結をはずして加熱膨張性マット７３を新装する必要があり、メンテナンス時の作業性が低くコストもかかる。また、ＰＦＢＣの含塵ガスの脱塵に使用する場合、含塵ガス中に含有されるダストは微粒で反応性が高く加熱膨張性マット７３に固着する可能性が高い。その結果、加熱膨張性マット７３の熱膨張性が損なわれ、熱間時に隙間が生じ含塵ガスがリークし、脱塵装置としての機能が低下する。
（６）一般にセラミックフィルタにより補集されるダストの粒径は１００μｍ以下である。従って、ロ号公報に開示のフィルタ組立体においては、熱間時に間隙部５８の幅は拡大するため、含塵ガスは間隙部５８より進入し密封材料５６及び密封材料５７において含塵ガス中のダストが補集されこれらの間隙にダストが堆積する。このように密封材料５６や密封材料５７にダストが集積した状態で運転停止時等において装置が冷却されると、熱膨張していたフィルタエレメント５０，支持板５１，密封装置５５は収縮し、密封材料５６及び密封材料５７に堆積していたダストによりフィルタエレメント５０に外側から圧力が加わる。従って、この圧力によりフィルタエレメント５０に亀裂が生じるという課題を有していた。また、密封材料５６及び密封材料５７にダストが堆積することにより、フィルタエレメント５０は支持板５１の開口部内に強固に固定される。フィルタの逆洗時においてパルス的に強い逆気流（フィルタエレメント５０の内部から外部に向かう気流）が流入された場合、フィルタエレメント５０の下端に振動を生じさせる大きなトルクが働く。この際、フィルタエレメント５０が支持板５１の開口部内に強固に固定されているとフィルタエレメント５０の先端部は水平方向に動きフィルタエレメント５０に加わる力を分散させることができず、フィルタエレメント５０の上端部付近に大きな曲折力が働き亀裂を生じるという課題を有していた。
（７）上記従来のフィルタエレメントの取付構造においてフィルタエレメントの上端部において部分的にダストリーク（含塵ガスの漏れ）が生じた場合、ダストリークの生じた箇所が高温ガスの気流のために加熱され他の部分は支持板への放熱により冷却された状態となるため、フィルタエレメントの上端においてフィルタエレメントの周方向に温度勾配が生じる。このフィルタエレメント内の温度勾配による熱膨張差が大きくなると、フィルタエレメントの縦方向に亀裂が生じる。従来のフィルタエレメントの取付構造では、一度フィルタエレメントの上端において部分的なダストリークが生じると、それが防止されることなくダストリークの生じた箇所が高温ガスの気流のために加熱され続けるため、上記現象による縦方向の亀裂が生じやすい。また、フィルタエレメントの上端における部分的なダストリークにより、フィルタエレメント上端を支持する金属環等のホルダとフィルタエレメントとの間に間隙が生じ、逆洗時の動圧等による衝撃により、フィルタエレメントが破損しやすい。
【００２４】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、高温下で使用しても熱によりダストシール性が劣化することがなく、温度に関わらず高いダストシール性を維持することが可能であり、含塵ガス中のダストにより自らシール性を高めるセルフシール性を有し、メンテナンス時の作業性及び経済性に優れたフィルタエレメントの取付構造を提供することを目的とする。
【００２５】
【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のフィルタエレメントの取付構造は、フィルタエレメントの上端部を支持板に取り付けるフィルタエレメントの取付構造であって、前記フィルタエレメントの上端部管内に嵌合する下側筒部を有するダストリーク防止スリーブと、前記下側筒部の外側面と前記フィルタエレメントの内側面との間に充填されたガスパスフィルタと、を備えた構成より成る。
【００２６】
この構成により、高温下で使用しても熱によりダストシール性が劣化することがなく、温度に関わらず高いダストシール性を維持することが可能であり、含塵ガス中のダストにより自らシール性を高めるセルフシール性を有し、メンテナンス時の作業性及び経済性に優れたフィルタエレメントの取付構造を提供することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
この目的を達成するために本発明の請求項１に記載のフィルタエレメントの取付構造は、フィルタエレメントの上端部を支持板に取り付けるフィルタエレメントの取付構造であって、前記フィルタエレメントの上端部管内に嵌合する下側筒部を有するダストリーク防止スリーブと、前記下側筒部の外側面と前記フィルタエレメントの内側面との間に充填されたガスパスフィルタと、前記フィルタエレメントの上端部に外嵌された筒状のフィルタチューブ上部ホルダと、前記フィルタチューブ上部ホルダの上端部内側に形設された内フランジと、前記内フランジの下面と前記フィルタエレメントの上端面との間に挟持されたバックアップフィルタと、前記フィルタチューブ上部ホルダの内側面と前記フィルタエレメントの外側面との間に挟持された締結用マット又は上部及び下部セラミックマットと、を備えた構成としたものである。
【００２８】
この構成により、以下のような作用が得られる。
（１）ダストリーク防止スリーブ上方からフィルタエレメント内部に送入された含塵ガスの一部は、ダストリーク防止スリーブの下側筒部の外側面とフィルタエレメントの内側面との間に進入し、ガスパスフィルタを通過する。この際、ガスパスフィルタにおいて含塵ガス中のダストが捕集され、ガスパスフィルタに堆積する。ガスパスフィルタにダストが堆積することによりガスパスフィルタを通過するガスの流路抵抗が上昇し、捕集されたダストによる粉体シール（セルフシール作用）によりシールされる。また、これによりガスパスフィルタ内を通過するガス流も低下する。
（２）セルフシール作用によりシールを行うため、最初の含塵ガス送入当初から高いシールを行う必要がなく、取付・組立が容易である。
（３）セルフシール作用により粉体シールを行った場合と同様の高いシール作用を得ることが可能となる。
（４）ガスパスフィルタの流路抵抗を大きくすることにより、ガスパスフィルタに流入したガスはセラミックフィルタ内壁を抜けて外部に排出される量が増え、ガスパスフィルタを通り抜けるガスの流量が減少する。すなわち、ガスパスフィルタが含塵ガスの流入側に配設されているため、ガスパスフィルタを通過するガスの流路抵抗をセラミックフィルタを通過するガスの流路抵抗に比べ大きくすれば、含塵ガスはガスパスフィルタを通過せずセラミックフィルタを通過するようになる。ガスパスフィルタの流路抵抗は含塵ガスが通過するほど捕集されたダストによるセルフシール作用により流路抵抗が増大する。
（５）セルフシール作用によりシールするため、フィルタエレメントの振動等によりガスパスフィルタに堆積したダストが脱落し又は何らかの理由により流路抵抗が低下することでシール性が低下しても、再度ダストの捕集によりシールが再生するため、継続して高いシール性を維持することができる。
（６）ダストリーク防止スリーブの下側筒部の外側面とフィルタエレメントの内側面との間に進入し、ガスパスフィルタを通過しダストが濾去されたガスは、フィルタチューブ上部ホルダ下面とフィルタエレメント上端面との間のバックアップフィルタを通過して外部に排出されるため、上記ガスの流路抵抗が上昇し更にシール性が向上する。
【００２９】
ここで、ガスパスフィルタとしては、セラミック繊維フィルタ、アルミナ繊維フィルタ、高温断熱材等が使用される。
【００３０】
フィルタエレメントとしては、セラミック等が使用される。
【００３１】
また、ガスパスフィルタを通過するガスの流路抵抗を更に上昇させるため、ガスパスフィルタの後流側に、ガスの流路抵抗を上昇させるための１乃至複数のフィルタを更に配設してもよい。
【００３２】
フィルタエレメントの振動時にはダストリーク防止スリーブはフィルタエレメントと共に振動するように配設することが好ましい。この際、フィルタエレメントの上端部は、支持板との間でベローズや緩衝材により可動自在に支持することが好ましい。これにより、逆洗時等においてフィルタエレメントが外力により振動してもガスパスフィルタのシールは壊れることがなく、高いシール性が維持される。
【００３３】
本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のフィルタエレメントの取付構造であって、前記フィルタチューブ上部ホルダの前記内フランジの内面に嵌設された遮熱リングを備えた構成としたものである。
【００３５】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のフィルタエレメントの取付構造であって、前記ダストリーク防止スリーブは前記フィルタエレメントよりも大きい熱膨張率を有する材質により構成されたこととしたものである。
【００３６】
この構成により、以下のような作用が得られる。
（１）熱間時には、ダストリーク防止スリーブ及びフィルタエレメントは熱膨張により拡径する。この際、ダストリーク防止スリーブの熱膨張率はフィルタエレメントの熱膨張率に比べ大きいため、ダストリーク防止スリーブの外壁とフィルタエレメントの内壁との間隙が狭まり、この間隙に充填されたガスパスフィルタは圧縮される。これにより、ガスパスフィルタの充填率が向上（空隙率が低下）し、ガスパスフィルタを通過するガスの流路抵抗が更に上昇し、更に高いシール効果が得られる。
（２）ダストリーク防止スリーブ及びフィルタエレメントの熱膨張率の差により、ダストリーク防止スリーブの外壁とフィルタエレメントの内壁との間隙が狭まり、この間隙に充填されたガスパスフィルタは圧縮されるため、ガスパスフィルタがダストリーク防止スリーブとフィルタエレメントとの間に強固に挟持され、逆洗時の動圧等によりガスパスフィルタが脱落することが防止される。従って、ガスパスフィルタの材質は熱膨張性の材質に限定されることなく、アルミナマット等の耐熱性・耐腐食性に優れた材質を使用することができ、高温の含塵ガスの処理を行うことが可能となる。また、燃焼設備では、一般に、高温時においては、フィルタの送入されるガス量及びダスト飛来量が増大するため、フィルタの差圧（フィルタエレメント内外の圧力差）が大きくなる（マスフローの増大、ガス粘性の増大、ダストのフィルタへの付着量の増大等によりフィルタの差圧が上昇する）が、温度の上昇とともにダストリーク防止スリーブの外壁とフィルタエレメントの内壁との間隙が縮小し、この間隙を流れるガス流の流路抵抗が増大するため、フィルタの差圧の増大によりこの間隙を流れるガス流量は抑制され、熱間時にも高いシール性が維持される。
【００３７】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３の何れか一項に記載のフィルタエレメントの取付構造であって、前記下側筒部の外側面と前記フィルタエレメントの内側面との間の前記ガスパスフィルタの下部に形成された空間である空隙部を備えた構成としたものである。
【００３８】
この構成により、以下のような作用が得られる。
（１）下側筒部の外側面とフィルタエレメントの内側面との間に流入した含塵ガスは、一部は空隙部からフィルタエレメント内を通過してフィルタエレメントの外部に排出され（以下、このガス流の経路を経路Ａと呼ぶ。）、一部はガスパスフィルタを通過した後フィルタエレメントを通過し又はガスパスフィルタを通過した後フィルタエレメントの上端部を迂回してフィルタエレメントの外部に排出される（以下、このガス流の経路を経路Ｂと呼ぶ。）。この際、経路Ａのガス流の流路抵抗は、経路Ｂのガス流の流路抵抗よりも小さいため、下側筒部の外側面とフィルタエレメントの内側面との間に流入した含塵ガスの大部分は経路Ａを通過してフィルタエレメントの外部に排出されるが、その際、含塵ガス中のダストはフィルタエレメント内面において捕集され、空隙部に堆積する。また、経路Ｂを通過する含塵ガス中のダストはガスパスフィルタ下面において捕集され、空隙部に堆積する。従って、空隙部に堆積したダストにより更に流路抵抗が上昇し、セルフシール性が更に向上する。
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４の何れか一項に記載のフィルタエレメントの取付構造であって、前記フィルタチューブ上部ホルダの内側壁面に１乃至複数個突設された外側ラビリンスと、前記フィルタエレメントの外側壁に１乃至複数個突設され前記外側ラビリンスとともにラビリンスを構成する内側ラビリンスと、を備えた構成としたものである。
【００３９】
この構成により、フィルタチューブ上部ホルダ内壁とフィルタエレメント外壁との間隙に、外側ラビリンスと内側ラビリンスとで構成されるラビリンスにより、ガスパスフィルタを通過した後フィルタエレメントを通過し又はガスパスフィルタを通過した後フィルタエレメントの上端部を迂回してラビリンスを通りフィルタエレメントの外部に排出されるガス流の流路抵抗が大きくなり、ガスの流路抵抗が上昇し更にシール性が向上するという作用が得られる。
ここで、ラビリンスとしては、金属製やセラミック製のものの１種以上が用いられる。
【００４０】
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５の何れか一項に記載のフィルタエレメントの取付構造であって、前記フィルタチューブ上部ホルダに連設されたベローズと、前記ベローズの上部に連接され前記支持板に固定されたベローズ付フランジと、前記ダストリーク防止スリーブの上端に嵌設され上部にフランジを有し前記フランジがベローズ付フランジの上面に固定された入口ダストスリーブと、を備えた構成としたものである。
【００４１】
この構成により、以下のような作用が得られる。
（１）熱間時にフィルタエレメントが熱膨張により長軸方向に伸張した場合、フィルタエレメントの伸びはベローズにより吸収される。
（２）逆洗時においてフィルタエレメントに動圧が加わった場合、フィルタエレメントの振動はベローズにより吸収され、支持板の熱膨張や歪みが生じた場合、支持板の歪みはベローズ付フランジやベローズで吸収され、フィルタエレメントに無理な応力がかかることが防止され、フィルタエレメントの破損が防止される。
【００４２】
以下に本発明の一実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００４３】
（実施の形態１）
図１は高温脱塵装置の要部断面図である。
【００４４】
図１において、１は高温脱塵装置、２は高温脱塵装置１の外側壁をなす圧力容器、３は圧力容器２に複数本配設され円筒状のセラミックフィルタ等の管体からなるフィルタエレメント、４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄは管板等で構成され圧力容器２内に水平に複数枚配設され表裏面に貫通しフィルタエレメント３が挿通される複数の開口が貫設されており該開口に挿入されるフィルタエレメント３を圧力容器２内に直立した状態に支持する支持板、５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄは支持板４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ内に熱水等の冷却用の媒体を送入する冷却媒体送入口、６は圧力容器２内の最上部に形設され外部から導入された含塵ガスを各フィルタエレメント３に一様に分配するガス入口室、７は圧力容器２内の最下部に形設され含塵ガスより捕集された捕集灰を下部へ排出するホッパ、８ａ，８ｂ，８ｃは圧力容器２内のガス入口室６とホッパ７との間に上下に多段に渡って形設されフィルタエレメント３により脱塵されたガス（清浄ガス）が送入される脱塵室、９はガス入口室６の上部に形設され上方からガス入口室６に含塵ガスを送入するガス導入口、１０ａ，１０ｂ，１０ｃは各々脱塵室８ａ，８ｂ，８ｃの側面の圧力容器２に配設された清浄ガス出口管である。
【００４５】
脱塵室８ａとガス入口室６、各脱塵室８ａ，８ｂ，８ｃ、脱塵室８ｃとホッパ７との間は、各々、支持板４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄにより区画されている。
【００４６】
図２は本発明の実施の形態１におけるフィルタエレメントの取付構造の要部側面図である。図２は図１のＡの部分に配設される。
【００４７】
図２において、３はフィルタエレメント、４ａは支持板であり、これらは図１と同様のものであるため同一の符号を付して説明を省略する。
【００４８】
２１はフィルタエレメント３の上端部に嵌設され上端部に内フランジ２１ａが形成された金属製の中空円筒状のフィルタチューブ上部ホルダ、２２はフィルタチューブ上部ホルダ２１の内側面とフィルタエレメント３との間に挟持された状態で配設されフィルタチューブ上部ホルダ２１とフィルタエレメント３を締結する締結用マット、２３はフィルタエレメント３の上端とフィルタチューブ上部ホルダ２１の内フランジ２１ａ下面との間に挟持されたバックアップフィルタ、２４は下部がフィルタチューブ上部ホルダ２１の内フランジ２１ａの中央の開口部を通してフィルタエレメント３の上部管内に嵌設された中空筒状のダストリーク防止スリーブ、２４ａはダストリーク防止スリーブ２４の下部を成しフィルタチューブ上部ホルダ２１の内フランジ２１ａの中央の開口部を通してフィルタエレメント３の上部管内に嵌設された中空円筒状の下側筒部、２４ｂはダストリーク防止スリーブ２４の上部を成し下側筒部２４ａよりも大口径の中空円筒状の上側筒部、２４ｃは下側筒部２４ａと上側筒部２４ｂとの間に形設された環板状の中央フランジ、２５は下側筒部２４ａの外周側面とフィルタエレメント３との間から下側筒部２４ａの外周側面とフィルタチューブ上部ホルダ２１の内フランジ２１ａの中央の開口部の内周側面との間にかけて挟持されたガスパスフィルタ、２６はフィルタチューブ上部ホルダ２１の上端部に配設されたベローズ下部リング、２６ａはフィルタチューブ上部ホルダ２１の上部外側に螺嵌されベローズ下部リング２６をフィルタチューブ上部ホルダ２１上端に固定する袋ナット、２６ｂは袋ナット２６ａ及びフィルタチューブ上部ホルダ２１の外側面に外嵌され袋ナット２６ａ及びフィルタチューブ上部ホルダ２１と支持板４ａの間で遮熱する断熱カバー、２７は支持板４ａの開口上縁部に嵌設され上端部に外側に向かって鍔状に延出するフランジ２７ａが形設された中空円筒状のベローズ付フランジ、２７ｂはベローズ付フランジ２７と支持板４ａの開口内面との間に配設された膨張性マット、２８はベローズ下部リング２６上端とベローズ付フランジ２７下端との間に配設されたベローズ、２９はダストリーク防止スリーブ２４の上側筒部２４ｂに嵌設された中空円筒状の断熱材からなる断熱スリーブ、３０は断熱スリーブ２９の外周を取り囲んで配設され断熱スリーブ２９とベローズ２８及び断熱スリーブ２９とベローズ付フランジ２７及びベローズ下部リング２６との隙間を埋めダストの堆積進入を防止するダスト堆積防止用断熱材、３１はダストリーク防止スリーブ２４の上側筒部２４ｂの上端に嵌設された入口ダストスリーブ、３１ａは入口ダストスリーブ３１の上端部に鍔状に形設された入口ダストスリーブのフランジ、３１ｂは入口ダストスリーブのフランジ３１ａの下面とベローズ付フランジ２７の上面との間に挟持されたパッキン、３２は入口ダストスリーブのフランジ３１ａの外縁部とベローズ付フランジ２７の上端部とを固定する入口ダストスリーブ取付ボルト、３３はベローズ付フランジ２７の外縁部と支持板４ａの上端部とを固定する上端ベローズ取付ボルト、３４はフィルタチューブ上部ホルダ２１の内フランジ２１ａの内面に嵌設されフィルタエレメント３内を通過する含塵ガスとフィルタチューブ上部ホルダ２１との間の遮熱を行う遮熱リングである。
【００４９】
以上のように構成された本実施の形態１のフィルタエレメントの取付構造について、以下含塵ガス処理時の作用について説明する。
【００５０】
高温脱塵装置１には、ガス導入管９からガス入口室６に含塵ガスが送入され、フィルタエレメント３の上部からフィルタエレメント３内へ送られる。含塵ガスは、フィルタエレメント３の内面から外面に通過し、その過程でフィルタエレメント３により脱塵されて清浄ガスとなり、脱塵室８ａ，８ｂ，８ｃへ流出し、清浄ガス出口管１０ａ，１０ｂ，１０ｃより排出される。
【００５１】
フィルタエレメント３の上部の支持部において、含塵ガスの一部は、フィルタエレメント３とダストリーク防止スリーブ２４の下側筒部２４ａとの間に進入し、フィルタチューブ上部ホルダ２１とフィルタエレメント３との間を通過し脱塵室８ａへ抜ける。この際、ガス流の一部はガスパスフィルタ２５，バックアップフィルタ２３，締結用マット２２内を通過するためガス流の流路抵抗は大きく、この経路を通って流れるガスの流量は抑制される。更に、ガスパスフィルタ２５において含塵ガス中のダストが捕集され、ガスパスフィルタ２５にダストが付着し、その結果、更に上記経路のガス流の流路抵抗が上昇し、該ガス流の流量が更に抑制される。
【００５２】
また、セラミック製のフィルタエレメント３の熱膨張率は小さく、金属製のダストリーク防止スリーブ２４及びフィルタチューブ上部ホルダ２１の熱膨張率は大きいため、高温下においては、フィルタエレメント３の内径Ｄ２の熱膨張による拡径よりもダストリーク防止スリーブ２４の下側筒部２４ａの外径Ｄ１の熱膨張による拡径の方が大きくなる。従って、ダストリーク防止スリーブ２４の下側筒部２４ａの外側壁とフィルタエレメント３の内側壁との間隔は狭まり、ガスパスフィルタ２５は締め付けられ圧縮されて充填率が上がり、ガスパスフィルタ２５，バックアップフィルタ２３，締結用マット２２内を通過するガス流の流路抵抗は上昇しガス流の流量は抑制される。また、これにより、ガスパスフィルタ２５がダストリーク防止スリーブ２４とフィルタエレメント３との間から脱落することが防止されるため、ガスパスフィルタ２５として熱膨張性の材質を用いる必要がなくガスパスフィルタ２５のフィルタ材の選択が自由となる。従って、ガスパスフィルタ２５のフィルタ材として耐熱性の高いアルミナマット等を使用することが可能となり、高温の含塵ガスを処理する場合にもガスパスフィルタ２５の劣化を防止することができる。
【００５３】
また、熱間時にガスパスフィルタ２５は締め付けられ、下側筒部２４ａとフィルタエレメント３との間に強固に挟持されるため、逆洗時においても、ガスパスフィルタ２５が逆方向のガス流により下側筒部２４ａとフィルタエレメント３との間から脱落することが防止される。
【００５４】
更に、ダストリーク防止スリーブ２４の下側円筒部２４ａの下端外側にガスパスフィルタ２５の脱落防止用のリブを突設するようにしてもよい。
【００５５】
図３はガスパスフィルタの脱落防止用のリブを突設したダストリーク防止スリーブの下側円筒部の下端付近の要部断面図である。
【００５６】
図３において、３はフィルタエレメント、２４はダストリーク防止スリーブ、２４ａは下側円筒部、２５はガスパスフィルタであり、これらは図２と同様のものであり、同一の符号を付して説明を省略する。
【００５７】
２４ｄはダストリーク防止スリーブ２４の下側円筒部２４ａの下端外側に円環状又は円環状に配置された複数の突起状に突設されたガスパスフィルタ２５の脱落防止用リブである。
【００５８】
本実施の形態のフィルタエレメント取付構造では、熱間時にはダストリーク防止スリーブ２４とフィルタエレメント３との熱膨張差の違いにより、ダストリーク防止スリーブ２４の外壁とフィルタエレメント３の内壁との間隙が狭まり、ガスパスフィルタ２５の脱落は生じにくい構造とされているが、図３のように、脱落防止用リブ２４ｄを配設することにより、逆洗時の衝撃やフィルタエレメントの振動により、ガスパスフィルタ２５の脱落をさらに効果的に防止することができるとともに、当該隙間部分の流路抵抗を更に増大させ、より高いシール性を得ることができる。
【００５９】
また、高温脱塵装置１のメンテナンス時においてガスパスフィルタ２５の交換する場合、入口ダストスリーブ取付ボルト３２を抜外し、ダスト堆積防止用断熱材３０，断熱スリーブ２９，ダストリーク防止スリーブ２４の順に上方から抜き取り、ガスパスフィルタ２５を交換することが可能である。従って、フィルタエレメント３を抜き取る必要がなく、最もダストの付着し易い環境にあるガスパスフィルタ２５の交換が極めて容易となり、メンテナンス時の作業性が向上し、メンテナンスに要するコストを著しく抑えることが可能となる。
【００６０】
（実施の形態２）
図４は本発明の実施の形態２におけるフィルタエレメントの取付構造の要部側面図である。
【００６１】
図４において、３はフィルタエレメント、４ａは支持板、２１はフィルタチューブ上部ホルダ、２１ａは内フランジ、２３はバックアップフィルタ、２５はガスパスフィルタ、２６はベローズ下部リング、２６ａは袋ナット、２６ｂは断熱カバー、２７はベローズ付フランジ、２７ａはフランジ、２７ｂは膨張性マット、２８はベローズ、３０はダスト堆積防止用断熱材、３１は入口ダストスリーブ、３１ａは入口ダストスリーブのフランジ、３１ｂはパッキン、３２は入口ダストスリーブ取付ボルト、３３は上端ベローズ取付ボルト、３４は遮熱リングである。これらは実施の形態１と同様のものであり同一の符号を付けて説明を省略する。
【００６２】
４１は下部がフィルタチューブ上部ホルダ２１の内フランジ２１ａの中央の開口部を通してフィルタエレメント３の上部管内に嵌設された中空筒状のダストリーク防止スリーブ、４１ａはダストリーク防止スリーブ４１の下部を成しフィルタチューブ上部ホルダ２１の内フランジ２１ａの中央の開口部を通してフィルタエレメント３の上部管内に嵌設された下部円筒部、４１ｂはダストリーク防止スリーブ４１の上部を成し下部円筒部４１ａよりも大口径の中空円筒状の上部円筒部、４１ｃは下部円筒部４１ａの中央部付近の外壁に円環状又は円環状に配置された複数の突起状に突設されたガスパスフィルタ２５の脱落防止用リブ、４３はフィルタチューブ上部ホルダ２１の内側面中央付近に突設された円環板状の金属製の外側ラビリンス、４４はフィルタエレメント３の上部外側面に突設され外側ラビリンス４３の下面に当接して配設された円環板状のセラミック製の内側ラビリンス、４５は外側ラビリンス４３の上方のフィルタエレメント３外側面とフィルタチューブ上部ホルダ２１内側面との間に挟持された上部セラミックマット、４６は内側ラビリンス４４の下方のフィルタエレメント３外側面とフィルタチューブ上部ホルダ２１内側面との間に挟持された下部セラミックマットである。また、本実施の形態では、下部円筒部４１ａとフィルタエレメント３との間のガスパスフィルタ２５の下部に空隙部４７を設けている。
【００６３】
以上のように構成された本実施の形態２のフィルタエレメントの取付構造について、以下含塵ガス処理時の作用について説明する。
【００６４】
図５は含塵ガス処理時のフィルタエレメントの上端支持部における気流を表した図である。
【００６５】
フィルタエレメント３内に送入された含塵ガスの一部は、フィルタエレメント３の内壁と下部円筒部４１ａの外壁との間の空間に進入し、一部はガスパスフィルタ２５の下部からフィルタエレメント３内を通過して除塵され下部セラミックマット４６を通ってフィルタエレメント３の外部に抜け（以下、このガス流の経路を経路Ａと呼ぶ。）、一部はガスパスフィルタ２５を通過しフィルタエレメント３内又はバックアップフィルタ２３内を通り下部セラミックマット４６を通過してフィルタエレメント３の外部へ抜ける（以下、このガス流の経路を経路Ｂと呼ぶ。）。この際、ガスパスフィルタ２５の下部において、含塵ガス中に含有されるダストが捕集され、ガスパスフィルタ２５の下面に堆積し、これにより、経路Ｂを通過するガス流の流路抵抗が上昇し、セルフシール効果が得られる。このセルフシール効果によって経路Ｂを通るガス流の流量は減少する。また、ガスパスフィルタ２５，バックアップフィルタ２３，上部セラミックマット４５によるガス流の流路抵抗及び外側ラビリンス４３，内側ラビリンス４４により構成されるラビリンス構造による流路抵抗のため、ガスパスフィルタ２５と上部セラミックマット４５との間の差圧Δｐ１に比べガスパスフィルタ２５の下部の空間と下部セラミックマット４６との間の差圧Δｐ２の方が小さくなる。従って、フィルタエレメント３の内壁と下部円筒部４１ａの外壁との間の空間に進入した含塵ガスのガス流は、ほとんどが経路Ａを通過し、経路Ｂを通過するガス流は僅かとなる。経路Ａを通過するガス流は、フィルタエレメント３の内壁側において脱塵され、ガスパスフィルタ２５の下部のフィルタエレメント３の内壁と下部円筒部４１ａの外壁との間の空間に集積し、経路Ａ及び経路Ｂを通過するガス流の流路抵抗は更に上昇し、セルフシール効果が得られる。このセルフシール効果によってフィルタエレメント３の内壁と下部円筒部４１ａの外壁との間の空間に進入するガス流の流量が減少し、高いシール効果を得ることが可能となる。
【００６６】
また、実施の形態１の場合と同様に、セラミック製のフィルタエレメント３の熱膨張率は小さく、金属製のダストリーク防止スリーブ４１の熱膨張率は大きいため、高温下においては、フィルタエレメント３の内径Ｄ２の熱膨張による拡径よりもダストリーク防止スリーブ４１の下部円筒部４１ａの外径Ｄ１の熱膨張による拡径の方が大きくなり、ガスパスフィルタ２５は締め付けられ圧縮されて充填率が上がり（即ち、空隙率が低下し）、ガスパスフィルタ２５，バックアップフィルタ２３，上部セラミックマット４５，下部セラミックマット４６内を通過するガス流の流路抵抗は上昇しガス流の流量は抑制されるというセルフシール効果が得られる。同時に、ガスパスフィルタ２５がダストリーク防止スリーブ４１とフィルタエレメント３との間から脱落することが防止されるため、ガスパスフィルタ２５として熱膨張性の材質を用いる必要がなくガスパスフィルタ２５のフィルタ材の選択が自由となる。従って、ガスパスフィルタ２５のフィルタ材として耐熱性の高いアルミナマット等を使用することが可能となり、高温の含塵ガスを処理する場合にもガスパスフィルタ２５の劣化を防止することができる。
【００６７】
フィルタチューブ上部ホルダ２１は金属製なので、熱間時にはフィルタチューブ上部ホルダ２１の内径の熱膨張による拡径よりもフィルタエレメント３の外径の熱膨張による拡径の方が小さく、フィルタエレメント３の外側壁とフィルタチューブ上部ホルダ２１の内側壁との間隔は拡大する。また、外側ラビリンス４３の熱膨張による拡径よりも内側ラビリンス４４の熱膨張による拡径の方が小さい。しかしながら、内側ラビリンス４４の上面と外側ラビリンス４３の下面との重なりがあるため、外側ラビリンス４３は内側ラビリンス４４上を外側に摺動するが内側ラビリンス４４の上面と外側ラビリンス４３の下面とは当接した状態に保たれ、外側ラビリンス４３と内側ラビリンス４４とで構成されるラビリンスの流路抵抗は高い状態に維持される。
【００６８】
また、熱間時にガスパスフィルタ２５は締め付けられ、下部円筒部４１ａとフィルタエレメント３との間に強固に挟持されるため、逆洗時においても、ガスパスフィルタ２５が逆方向のガス流により下部円筒部４１ａとフィルタエレメント３との間から脱落することが防止される。
【００６９】
また、脱落防止用リブ４１ｃを配設することにより、逆洗時の衝撃やフィルタエレメントの振動により、ガスパスフィルタ２５の脱落をさらに効果的に防止することができるとともに、当該隙間部分の流路抵抗を更に増大させ、より高いシール性を得ることができる。
【００７０】
また、高温脱塵装置１のメンテナンス時においてガスパスフィルタ２５の交換する場合、入口ダストスリーブ取付ボルト３２を抜外し、ダスト堆積防止用断熱材３０，断熱スリーブ２９，ダストリーク防止スリーブ４１の順に上方から抜き取り、ガスパスフィルタ２５を交換することが可能である。従って、フィルタエレメント３を抜き取る必要がなく、極めて容易にガスパスフィルタ２５の交換が可能であり、メンテナンス時の作業性が向上し、メンテナンスに要するコストを著しく抑えることが可能となる。
【００７１】
【発明の効果】
以上のように本発明のフィルタエレメントの取付構造によれば、以下のような有利な効果を得ることができる。
【００７２】
請求項１に記載の発明によれば、
（１）ガスパスフィルタにおいて含塵ガス中のダストが捕集され、ガスパスフィルタ前面（上流側）に堆積することによりガスパスフィルタを通過するガスの流路抵抗が上昇し、捕集されたダストによるセルフシール効果によりシールを行うことが可能なフィルタエレメントの取付構造を提供することができる。
（２）セルフシールによりシールを行うため、最初の含塵ガス送入当初から別途高いシールを行う必要がなく、取付・組立が容易なフィルタエレメントの取付構造を提供することができる。
（３）セルフシール効果により粉体シールと同様の高いシール効果を得ることが可能なフィルタエレメントの取付構造を提供することができる。
（４）ガスパスフィルタを通過しダストが濾去されたガスは、バックアップフィルタを通過して外部に排出されるため、上記ガスの流路抵抗が上昇し更に高いシール効果を得ることが可能なフィルタエレメントの取付構造を提供することができる。
【００７４】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２の効果の他、
（１）ダストリーク防止スリーブの熱膨張率はフィルタエレメントの熱膨張率に比べ大きいため、熱間時にダストリーク防止スリーブの外壁とフィルタエレメントの内壁との間隙が狭まり、この間隙に充填されたバックアップフィルタは圧縮され、バックアップフィルタの充填率が向上し、更に高いシール効果を得ることが可能となる。
（２）ダストリーク防止スリーブ及びフィルタエレメントの熱膨張率の差により、バックアップフィルタは圧縮され、バックアップフィルタがダストリーク防止スリーブとフィルタエレメントとの間に強固に挟持されるため、逆洗時の動圧等によるバックアップフィルタの脱落を防止することが可能なフィルタエレメントの取付構造を提供することができる。
【００７５】
請求項４に記載の発明によれば、請求項１乃至３の何れか一項の効果の他、空隙部にダストを堆積させることにより更に流路抵抗を上昇させ、セルフシール性を更に向上させることが可能なフィルタエレメントの取付構造を提供することができる。
【００７６】
請求項５に記載の発明によれば、請求項１乃至４の何れか一項の効果の他、ガスパスフィルタを通過した後フィルタエレメントを通過し又はガスパスフィルタを通過した後フィルタエレメントの上端部を迂回してラビリンスを通りフィルタエレメントの外部に排出されるガス流の流路抵抗が大きくなり、ガスの流路抵抗が上昇し更に高いシール効果を得ることが可能なフィルタエレメントの取付構造を提供することができる。
【００７７】
請求項６に記載の発明によれば、請求項１乃至５の何れか一項の効果の他、
（１）熱間時にフィルタエレメントが熱膨張によるフィルタエレメントの長軸方向の伸びはベローズにより吸収し、高いシール性を維持することが可能なフィルタエレメントの取付構造を提供することができる。
（２）フィルタエレメントの振動をベローズにより吸収し、支持板の熱膨張や歪みをベローズ付フランジやベローズで吸収することで、フィルタエレメントに無理な応力がかかるることを防止し、フィルタエレメントの破損を防止することが可能なフィルタエレメントの取付構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】高温脱塵装置の要部断面図
【図２】本発明の実施の形態１におけるフィルタエレメントの取付構造の要部側面図
【図３】ガスパスフィルタの脱落防止用のリブを突設したダストリーク防止スリーブの下側円筒部の下端付近の要部断面図
【図４】本発明の実施の形態２におけるフィルタエレメントの取付構造の要部側面図
【図５】含塵ガス処理時のフィルタエレメントの上端支持部における気流を表した図
【図６】ロ号公報に開示のフィルタ組立体の要部断面図
【図７】特開平１０−２５２９７４号公報に開示のセラミックチューブフィルタのフィルタエレメントの取付構造の要部断面図
【図８】特公平６−１００３０４号公報に開示のセラミックチューブフィルタのフィルタエレメントの取付構造の要部断面図
【符号の説明】
１ 高温脱塵装置
２ 圧力容器
３ フィルタエレメント
４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ 支持板
５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ 冷却媒体送入口
６ ガス入口室
７ ホッパ
８ａ，８ｂ，８ｃ 脱塵室
９ ガス導入口
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ 清浄ガス出口管
２１ フィルタチューブ上部ホルダ
２１ａ 内フランジ
２２ 締結用マット
２３ バックアップフィルタ
２４ ダストリーク防止スリーブ
２４ａ 下側筒部
２４ｂ 上側筒部
２４ｃ 中央フランジ
２４ｄ 脱落防止用リブ
２５ ガスパスフィルタ
２６ ベローズ下部リング
２６ａ 袋ナット
２６ｂ 断熱カバー
２７ ベローズ付フランジ
２７ａ フランジ
２７ｂ 膨張性マット
２８ ベローズ
２９ 断熱スリーブ
３０ ダスト堆積防止用断熱材
３１ 入口ダストスリーブ
３１ａ 入口ダストスリーブのフランジ
３２ 入口ダストスリーブ取付ボルト
３３ 上端ベローズ取付ボルト
３４ 遮熱リング
４１ ダストリーク防止スリーブ
４１ａ 下部円筒部
４１ｂ 上部円筒部
４１ｃ 脱落防止用リブ
４３ 外側ラビリンス
４４ 内側ラビリンス
４５ 上部セラミックマット
４６ 下部セラミックマット
４７ 空隙部
５０ フィルタエレメント
５１ 支持板
５２ フランジ
５３ 内フランジ
５４ 輪郭部
５５ 密封装置
５５ａ 円筒部分
５５ｂ 外フランジ
５５ｃ 外周壁
５５ｄ 底面
５６ 密封材料
５７ 密封材料
５８ 間隙部
６０ フィルタエレメント
６１ 支持板
６２ 金属管
６２ａ 外嵌部
６３ シートパッキン
６４ 金属環
６４ 外フランジ
６５ 充填材
６６ 金属管
６７ 金属板
７０ フィルタエレメント
７１ 支持板
７２ 金属環
７３ 加熱膨張性マット
７４ ベローズ
７５ 下端フランジ
７６ 上端フランジ
８０ フィルタエレメント
８１ 金属環
Claims (6)
- フィルタエレメントの上端部を支持板に取り付けるフィルタエレメントの取付構造であって、
前記フィルタエレメントの上端部管内に嵌合する下側筒部を有するダストリーク防止スリーブと、
前記下側筒部の外側面と前記フィルタエレメントの内側面との間に充填されたガスパスフィルタと、
前記フィルタエレメントの上端部に外嵌された筒状のフィルタチューブ上部ホルダと、
前記フィルタチューブ上部ホルダの上端部内側に形設された内フランジと、
前記内フランジの下面と前記フィルタエレメントの上端面との間に挟持されたバックアップフィルタと、
前記フィルタチューブ上部ホルダの内側面と前記フィルタエレメントの外側面との間に挟持された締結用マット又は上部及び下部セラミックマットと、
を備えたフィルタエレメントの取付構造。 - 前記フィルタチューブ上部ホルダの前記内フランジの内面に嵌設された遮熱リングを備えた請求項１に記載のフィルタエレメントの取付構造。
- 前記ダストリーク防止スリーブは前記フィルタエレメントよりも大きい熱膨張率を有する材質により構成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載のフィルタエレメントの取付構造。
- 前記下側筒部の外側面と前記フィルタエレメントの内側面との間の前記ガスパスフィルタの下部に形成された空間である空隙部を備えたことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載のフィルタエレメントの取付構造。
- 前記フィルタチューブ上部ホルダの内側壁面に１乃至複数個突設された外側ラビリンスと、
前記フィルタエレメントの外側壁に１乃至複数個突設され前記外側ラビリンスとともにラビリンスを構成する内側ラビリンスと、
を備えたことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載のフィルタエレメントの取付構造。 - 前記フィルタチューブ上部ホルダに連設されたベローズと、
前記ベローズの上部に連接され前記支持板に固定されたベローズ付フランジと、
前記ダストリーク防止スリーブの上端に嵌設され上部にフランジを有し前記フランジがベローズ付フランジの上面に固定された入口ダストスリーブと、
を備えたことを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載のフィルタエレメントの取付構造。
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