JP3583057B2 - ロータリー式熱交換器 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、塗装工場や印刷工場などから排出される気体中の有機溶剤や塗料ミストなどの臭気成分を燃焼処理、つまり、酸化分解処理するための装置で、詳しくは、複数の隔壁によって周方向に多数の通気路を分割形成すると共に駆動回転自在に構成した蓄熱体を設け、前記多数の通気路のうち、一部の通気路に気体を供給可能な供給ダクトを設けると共に、前記通気路を挟んで前記供給ダクトと対向する位置に前記通気路を透過した気体を排出可能な排出ダクトを設けたロータリー式熱交換器に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種のロータリー式熱交換器としては、複数の隔壁によって周方向に多数の通気路を分割形成すると共に駆動回転自在に構成した蓄熱体を設け、前記多数の通気路のうち、一部の通気路に気体を供給可能な供給ダクトを設けると共に、前記通気路を挟んで前記供給ダクトと対向する位置に前記通気路を透過した気体を排出可能な排出ダクトを設け、前記供給ダクト及び前記排出ダクトの前記通気路に対する開口幅を、前記通気路の整数個と同幅に形成したものがあった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のロータリー式熱交換器によれば、図10の展開説明図に示すように、供給ダクト6及び排出ダクト8の通気路2aに対する開口幅を、例えば、通気路5個分(整数個)と同幅に形成したものだと、図10(イ)に示すように、通気路2aを分割形成する隔壁2Bが、供給ダクト6及び排出ダクト8夫々の両側壁部6a,6b,8a,8bと合致する位置にある場合、供給ダクト6から供給される気体は、5個分の通気路2aを透過して排出ダクト8から排出されるが、駆動回転により通気路2aにおける隔壁2Bが供給ダクト6及び排出ダクト8夫々の両側壁部と6a,6b,8a,8bと合致する位置から外れた場合、図10(ロ)に示すように、供給ダクト6及び排出ダクト8と連通する通気路2aの数は6個となり、供給ダクト6から供給される気体は、6個分の通気路2aを透過して排出ダクト8から排出される。
つまり、駆動回転に伴って気体が透過する通気路2aの数が、5個から6個、6個から5個と絶えず切り替わるため、気体の透過状態がその影響を受けて変動し、圧損変動及び圧力変動が大きくなって、ケース3内に設置された供給ダクト6及び排出ダクト8内の圧力よりもケース3内の圧力を高くして供給ダクト6及び排出ダクト8内から気体が漏れないように構成してあるガスシールが不安定となるだけでなく、気体の供給変動を起こすため安定した気体処理を行うことが困難となる。(他方の第2供給ダクト10及び第2排出ダクト12における作用効果についても同様である。)
【0004】
従って、本発明の目的は、上記問題点を解消し、気体の透過状態を安定させて圧損及び圧力の変動を抑制し、ガスシールを安定させると共に、安定した気体処理を行うことができるロータリー式熱交換器を提供するところにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
〔構成〕
請求項1の発明の特徴構成は図2,6,7に例示するごとく、複数の隔壁2Bによって周方向に多数の通気路2aを分割形成すると共に駆動回転自在に構成した蓄熱体を設け、前記多数の通気路2aのうち、一部の通気路2aに気体を供給可能な供給ダクト6を設けると共に、前記通気路2aを挟んで前記供給ダクト6と対向する位置に前記通気路2aを透過した気体を排出可能な排出ダクト8を設けたロータリー式熱交換器であって、前記供給ダクト6及び前記排出ダクト8の前記通気路2aに対する開口幅を、前記通気路2aの整数個に半ピッチ加えた幅と同幅に形成してあるところにある。
【0006】
請求項2の発明の特徴構成は図8,9に例示するごとく、複数の隔壁2Bによって周方向に多数の通気路2aを分割形成すると共に駆動回転自在に構成した蓄熱体を設け、前記多数の通気路2aのうち、一部の通気路2aに気体を供給可能な供給ダクト6を設けると共に、前記通気路2aを挟んで前記供給ダクトとは反対側に前記通気路2aを透過した気体を排出可能な排出ダクト8を設けたロータリー式熱交換器であって、前記供給ダクト6及び前記排出ダクト8の前記通気路2aに対する開口幅を、前記通気路2aの整数個と同幅に形成すると共に、前記供給ダクト6と前記排出ダクト8との対向位置を相対的に半ピッチずらして形成してあるところにある。
【0007】
尚、上述のように、図面との対照を便利にするために符号を記したが、該記入により本発明は添付図面の構成に限定されるものではない。
【0008】
〔作用及び効果〕
請求項1の発明により、前記供給ダクト及び前記排出ダクトの前記通気路に対する開口幅を、前記通気路の整数個に半ピッチ加えた幅と同幅に形成してあるから、気体の透過状態を安定させて圧損及び圧力の変動を抑制し、ガスシールを安定させると共に、安定した気体処理を行うことができる。
つまり、図7の展開説明図に示すように、供給ダクト6及び排出ダクト8の通気路に対する開口幅を、例えば、通気路4個半分と同幅に形成したものだと、図7(イ)に示すように、周方向に多数の通気路2aを分割形成する隔壁2Bのうち両ダクト開口幅内における一方の最端にある隔壁2Bが、供給ダクト6及び排出ダクト8夫々における通気路2aの回転方向下手側の側壁部6b、8bに合致する位置にある場合、供給ダクト6及び排出ダクト8夫々における通気路2aの回転方向上手側の側壁部6a,8aにかかる通気路2aの開口は半分となるが、気体が透過可能であるため供給ダクト6から供給された気体が透過する通気路2aの総数は5個分となる。
また、図7(ロ)に示すように、通気路2aを分割形成する隔壁のうち両ダクト開口幅内における他方の最端にある隔壁2Bが、供給ダクト6及び排出ダクト8夫々における通気路2aの回転方向上手側の側壁部6a,8aに合致する位置にある場合、供給ダクト6及び排出ダクト8夫々における通気路2aの回転方向下手側の側壁部6b、8bにかかる通気路2aの開口は半分となるが、気体が透過可能であるため供給ダクト6から供給された気体が透過する通気路2aの総数は5個となる。(他方の第2供給ダクト10及び第2排出ダクト12における作用効果についても同様である。)
その結果、駆動回転に伴って気体が常に5個分の通気路を透過することになるため、気体の透過状態が安定し、圧損及び圧力の変動を抑制することが可能となって、ガスシールを安定させることができると共に、安定した気体処理を行うことができるロータリー式熱交換器を提供できるようになった。
【0009】
請求項2の発明によれば、請求項1の発明による作用効果を叶えることができるのに加えて、前記供給ダクト及び前記排出ダクトの前記通気路に対する開口幅を、前記通気路の整数個と同幅に形成すると共に、前記供給ダクトと前記排出ダクトとの対向位置を相対的に半ピッチずらして形成してあるから、気体の透過状態を安定させて圧損及び圧力の変動を抑制し、ガスシールを安定させると共に、安定した気体処理を行うことができる。
つまり、図9の展開説明図に示すように、供給ダクト6及び排出ダクト8の通気路2aに対する開口幅を、例えば、通気路5個分(整数個)と同幅に形成して供給ダクト6と排出ダクト8との対向位置を相対的に半ピッチずらしたものだと、図9(イ)に示すように、周方向に多数の通気路2aを分割形成する隔壁2Bのうち、両ダクト開口幅内における両端の隔壁2Bが、供給ダクト6の両側壁部6a,6bに夫々合致する位置にある場合、供給ダクト6及び排出ダクト8の両側壁部6a,6b,8a,8b内に位置する通気路2aのうち、回転方向下手側の最端のものは排出ダクト8側でその半分が開口することになるが、供給ダクト6側における通気路2aの回転方向下手側のシール用覆い板17bで供給ダクト6側の通気路2aの開口が塞がれているため、気体が透過可能な通気路2aは5個となる。
また、図9(ロ)に示すように、通気路2aを分割形成する隔壁2Bのうち、両ダクト開口幅内における両端の隔壁2Bが駆動回転により半ピッチずれて排出ダクト8の両側壁部8a,8bに合致する位置にある場合、供給ダクト6及び排出ダクト8の両側壁部8a,8b内に位置する通気路2aのうち、回転方向上手側のものは供給ダクト6側でその半分が開口することになるが、排出ダクト8側における通気路2aの回転方向上手側のシール用覆い板18aで排出ダクト8側の通気路2aの開口が塞がれているため、気体が透過可能な通気路2aは5個となる。(他方の第2供給ダクト10及び第2排出ダクト12における作用効果についても同様である。)
その結果、駆動回転に伴って気体が透過する通気路の数が常に5個となるため、気体の透過状態が安定し、圧損及び圧力の変動を抑制することが可能となって、ガスシールを安定させることができると共に、安定した気体処理を行うことができるロータリー式熱交換器を提供できるようになった。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態の一例であるロータリー式熱交換器を図面に基づいて説明する。尚、図面において従来例と同一の符号で表示した部分は、同一又は相当の部分を示している。
【0011】
ロータリー式熱交換器は、図1に示すように、被処理気体G中の臭気成分を燃焼処理、つまり、酸化分解処理する燃焼室1を設け、この燃焼室1からの排気gを通過させることにより蓄熱する排気通過状態であった物が被処理気体通過状態となり、かつ、排気により蓄熱した熱量で通過させる被処理気体を予熱する被処理気体通過状態であった物が排気通過状態となるように通気路2aに沿った軸芯P周りに駆動回転自在に構成してある蓄熱体2が設けてある。
【0012】
前記燃焼室1には、被処理気体Gを受け入れる受入れ口1aと排気gを排出する排気口1bとが形成されており、受入れ口1aから受け入れた被処理気体G中の臭気成分を燃焼させるバーナ1Aを備えている。
【0013】
前記蓄熱体2は、図2の(イ)(ロ)にも示すように、円筒状の本体2Aを設け、この本体2A内を周方向複数個の通気路2aに仕切る複数の隔壁2Bを設け、各通気路2a内に蓄熱材2Cを充填した構造、つまり、蓄熱材2Cを充填した複数の通気路2aを周方向に並置形成した構造のものであって、ケース3内に軸芯P周りに回転自在に設置されており、ケース3外のモータ4により駆動されるようになっている。
前記蓄熱材2Cは、図3,4,5にも示すように、ステンレスやアルミ等の金属製の薄板材を一定高さで複数回折り曲げて波状に形成したフィンFの上下に板材Bを介してまた別のフィンFを積層して形成したメタルハニカムであって、通気路2a内に充填されている。2Dは蓄熱材2Cの通気路2aからの脱落を防止するネットである。
また、隔壁2Bで仕切られた通気路2aに充填した蓄熱材2Cの両ダクト側における端部は、図4に示すように、円筒状の本体2Aよりも内側に引退した状態に形成してあるため、第1供給ダクト6及び第1排出ダクト夫々の側壁部に連接されたシール用覆い板17a,18aによって通気路2aの開口のほとんどが覆われていたとしても、ダクト内に通気路2aの一部が開口しているならその通気路2a内全体に被処理ガスGを通過させることが可能である。(第2供給ダクト10及び第2排出ダクト12における作用効果も同様である。)
因みに、この実施の形態では、本体2A内は16個の通気路2aに均等分割されている。
【0014】
図6に示すように、周方向の特定箇所に、蓄熱体2に一端面側から被処理気体Gを供給する被処理気体供給ダクト6(以下第1供給ダクトと称する。)と、他端面側において蓄熱体2を通過した被処理気体Gを燃焼室1の受入れ口1aに排出する排出ダクト8(以下第1排出ダクトと称する。)とを配置し、前記とは異なる周方向の特定箇所に、燃焼室1の排気口1bから排出した排気gを蓄熱体2に他端面側から供給する供給ダクト10(以下第2供給ダクトと称する。)と、一端面側において蓄熱体2を通過した排気gを外部に排出する排出ダクト12(以下第2排出ダクトと称する。)とを配置し、第1供給ダクト6と第1排出ダクト8と第2供給ダクト10と第2排出ダクト12の内部圧力よりも前記ケース3内の圧力を大に維持する圧力調整手段を設けて構成されている。
【0015】
図6,7に示すように、前記第1供給ダクト6、第1排出ダクト8,第2供給ダクト10、第2排出ダクト12は、夫々、隔壁2Bによって周方向に多数分割形成された通気路2aの整数個に半ピッチ分(通気路の幅の1/2倍)加えた数(本実施形態では4.5 個)と同幅の開口幅を有した大きさに構成されている。
【0016】
前記第1供給ダクト6及び第1排出ダクト8夫々の両側壁部6a,6b,8a,8bと蓄熱体2の端面との間には、第1供給ダクト6及び第1排出ダクト8内の圧力とケース3内の圧力との差によるケース内気体の第1供給ダクト6及び第1排出ダクト8内への移入を許容する間隙13,14が形成されており、前記第2供給ダクト10及び第2排出ダクト12夫々の両側壁部10a,10b,12a,12bと蓄熱体2の端面との間にも、第2供給ダクト10及び第2排出ダクト12内の圧力とケース3内の圧力との差によるケース内気体の第2供給ダクト10及び第2排出ダクト12内への移入を許容する間隙15,16が形成されている。因みに、第1供給ダクト6及び第1排出ダクト8と蓄熱体2の端面との間隙13,14の実数値例を挙げると、0.1〜0.5mmであり、第2供給ダクト10及び第2排出ダクト12と蓄熱体2の端面との間隙15,16の実数値例を挙げると、0.1〜0.5mmである。
そして、第2排出ダクト12内の排気gを環流ダクト21を介してケース3内に圧送するファン22により、ケース3内に設置された第1供給ダクト6と第1排出ダクト8及び第2供給ダクト10と第2排出ダクト12内の圧力よりもケース3内の圧力を高くして第1供給ダクト6と第1排出ダクト8内から被処理ガスGが漏れ出さないようにすると共に、第2供給ダクト10と第2排出ダクト12内から排気gが漏れ出さないように構成したガスシールが採用されている。
このとき、低温側の被処理気体供給ダクト5内の圧力を圧力センサASで検知し、制御装置SSによりその検知圧力よりも10〜50mmAq高くなるようにシールファン24によるシール圧力を自動制御する。
尚、このガスシールのシールエアーの温度を高く設定しておくことによって、臭気ガス中のミストが蓄熱材へ付着するのを防止することができる。
【0017】
また、前記第1供給ダクト6及び第1排出ダクト8夫々の両側壁部6a,6b,8a,8bのそれぞれには、一つの通気路2aの端部開口を覆う大きさ・形状のシール用覆い板17a,17b,18a,18bが連設されており、前記第2供給ダクト10及び第2排出ダクト12夫々の両側壁部10a,10b,12a,12bのそれぞれにも、一つの通気路2aの端部開口を覆う大きさ・形状のシール用覆い板19a,19b,20a,20bが連設されている。
【0018】
前記第1供給ダクト6及び第1排出ダクト8の開口幅を、通気路の4.5個分に形成してあるため、第1供給ダクト6及び第1排出ダクト8夫々における蓄熱体2の回転方向下手側にある両側壁部6b,8bと、ダクト内にある蓄熱体2の隔壁2Bが合致している状態のとき、第1供給ダクト6及び第1排出ダクト8夫々における蓄熱体2の回転方向上手側にある両側壁部6a、8aにかかるダクト内に位置する蓄熱体2の通気路2aの開口は半分となるが、両側壁部6a,8aよりもダクト外方に位置する前記通気路2aにおける半分の開口は、シール用覆い板17a、18aによりシールされているため被処理気体Gがこの通気路2aからダクト外に漏れることなく透過可能となるため、第1供給ダクト6から供給された被処理気体Gが透過する通気路2aの総数は5個となる。(図7(イ)参照)
次に、蓄熱体2の回転に伴って、第1供給ダクト6及び第1排出ダクト8夫々における蓄熱体2の回転方向上手側にある両側壁部6a、8aと、ダクト内に半分開口していた前記通気路2aにおける上手側の隔壁2Bが合致したとき、次に被処理気体Gが供給される回転方向下手側にある両側壁部6b,8bにかかるダクト内に位置する蓄熱体2における通気路2aの開口は半分の位置となるが、両側壁部6b,8bよりもダクト外方に位置する前記通気路2aにおける半分の開口は、シール用覆い板17b,18bによりシールされているため被処理気体Gがこの通気路2aからダクト外に漏れることなく透過可能となるため、第1供給ダクト6から供給された被処理気体Gが透過する通気路2aの総数は5個となる。(図7(ロ)参照)
【0019】
他方、第1供給ダクト6及び第1排出ダクト8と同様に、第2供給ダクト10及び第2排出ダクト12の開口幅を通気路の4.5個分に形成してあるため、第2供給ダクト10及び第2排出ダクト12夫々における蓄熱体2の回転方向下手側にある両側壁部10b,12bと、ダクト内にある蓄熱体2の隔壁2Bが合致している状態のとき、第2供給ダクト10及び第2排出ダクト12夫々における蓄熱体2の回転方向上手側にある両側壁部10a、12aにかかるダクト内に位置する蓄熱体2の通気路2aの開口は半分となるが、両側壁部10a,12aよりもダクト外方に位置する前記通気路2aにおける半分の開口は、シール用覆い板19a、20aによりシールされているため排気gがこの通気路2aからダクト外に漏れることなく透過可能となるため、第2供給ダクト10から供給された排気gが透過する通気路の総数は5個となる。
次に、蓄熱体2の回転に伴って、第2供給ダクト10及び第2排出ダクト12夫々における蓄熱体2の回転方向上手側にある両側壁部10a、12aと、ダクト内に半分開口していた前記通気路2aにおける上手側の隔壁2Bが合致したとき、次に排気gが供給される回転方向下手側にある両側壁部10b,12bにかかるダクト内に位置する蓄熱体2における通気路2aの開口は半分の位置となるが、両側壁部10b,12bよりもダクト外方に位置する前記通気路2aにおける半分の開口は、シール用覆い板19b,20bによりシールされているため排気gがこの通気路2aからダクト外に漏れることなく透過可能となるため、第2供給ダクト10から供給された排気gが透過する通気路2aの総数は5個となる。
【0020】
因みに、温度の実数値例を挙げると、第1供給ダクト6での被処理気体Gの温度は160℃、蓄熱体2により加熱された被処理気体Gを受け入れる第1排出ダクト8での被処理気体Gの温度は670℃、燃焼後の第2供給ダクト10での排気温度は760℃、蓄熱体2を加熱した後の排気gを受け入れる第2排出ダクト12での排気gの温度は300℃である。
【0021】
〔別実施形態〕
〈1〉供給ダクト及び排出ダクトの開口幅を通気路の整数個に半ピッチ加えた幅と同幅に形成した上記構成に限るものではなく、複数の隔壁によって周方向に多数の通気路を分割形成すると共に駆動回転自在に構成した蓄熱体を設け、前記多数の通気路のうち、一部の通気路に気体を供給可能な供給ダクトを設けると共に、前記通気路を挟んで前記供給ダクトとは反対側に前記通気路を透過した気体を排出可能な排出ダクトを設けたロータリー式熱交換器において、前記供給ダクト及び前記排出ダクトの前記通気路に対する開口幅を、前記通気路の整数個と同幅に形成すると共に、前記供給ダクトと前記排出ダクトとの対向位置を相対的に半ピッチずらして形成してあるものであっても良い。
例えば、図8,9に示すように、第1供給ダクト6及び第1排出ダクト8の開口幅を通気路2aの5個分に形成すると共に、その対向位置を通気路2aの半ピッチ分ずらして形成してあるため、第1供給ダクト6夫々の両側壁部6a,6bと、ダクト内における両端の壁部2Bが合致した状態のとき、第1供給ダクト6及び第1排出ダクト8の両側壁部6a,6b,8a,8b内に位置する通気路2aのうち蓄熱体2の回転方向下手側のものは第1排出ダクト8側でその半分が開口することになるが、第1供給ダクト6における通気路2aの回転方向下手側のシール用覆い板17bにより第1供給ダクト6側の通気路2aの開口が塞がれているため被処理気体Gが透過することがないので、第1供給ダクト6から供給された被処理気体Gが透過する通気路2aの総数は5個となる。(図9(イ)参照)
次に、蓄熱体2の回転に伴って、第1排出ダクト8夫々の両側壁部8a,8bと、ダクト内における両端の壁部2Bが合致した状態のとき、第1供給ダクト6及び第1排出ダクト8の両側壁部6a,6b,8a,8b内に位置する通気路2aのうち蓄熱体2の回転方向上手側のものは第1供給ダクト6側でその半分が開口することになるが、第1排出ダクト8における通気路2aの回転方向上手側のシール用覆い板18aにより第1排出ダクト8側の通気路2aの開口が塞がれているため被処理気体Gが透過することがないので、第1供給ダクト6から供給された被処理気体Gが透過する通気路2aの総数は5個となる。(図9(ロ)参照)
他方の第2供給ダクト10及び第2排出ダクト12の作用効果についても同様であるので説明を省略する。
〈2〉蓄熱材は、先の実施形態で説明した通気路内に複数のステンレスやアルミ等の金属製のフィンを配置して熱交換を行う構成のものに限るものではなく、例えば、金属製又はセラミック製のパイプを軸芯方向に複数段に充填して熱交換を行う構成のものであっても良い。
また、例えば、連通孔を有した多孔セラミックスを通気路内に配置して熱交換を行う構成の物であっても良い。
さらに、例えば、複数の金属製又はセラミックス製の粒状体を通気路内に充填し、その粒状体によって熱交換を行う構成のものであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明におけるロータリー式熱交換器の一実施形態を示す縦断側面図
【図2】本発明の蓄熱体を示す縦断正面図
【図3】本発明の蓄熱体要部を示す縦断側面図
【図4】本発明の蓄熱体要部を示す展開拡大断面図
【図5】本発明の一実施形態の蓄熱材を示す斜視図
【図6】本発明におけるロータリー式熱交換器の展開断面図
【図7】本発明におけるロータリー式熱交換器の作用説明図
【図8】ロータリー式熱交換器の別実施形態を示す展開断面図
【図9】ロータリー式熱交換器の別実施形態を示す作用説明図
【図10】従来例を示す作用説明図
【符号の説明】
2a 通気路
6 供給ダクト
8 排出ダクト
2B 隔壁
Claims (2)
- 複数の隔壁によって周方向に多数の通気路を分割形成すると共に駆動回転自在に構成した蓄熱体を設け、前記多数の通気路のうち、一部の通気路に気体を供給可能な供給ダクトを設けると共に、前記通気路を挟んで前記供給ダクトと対向する位置に前記通気路を透過した気体を排出可能な排出ダクトを設けたロータリー式熱交換器であって、前記供給ダクト及び前記排出ダクトの前記通気路に対する開口幅を、前記通気路の整数個に半ピッチ加えた幅と同幅に形成してあるロータリー式熱交換器。
- 複数の隔壁によって周方向に多数の通気路を分割形成すると共に駆動回転自在に構成した蓄熱体を設け、前記多数の通気路のうち、一部の通気路に気体を供給可能な供給ダクトを設けると共に、前記通気路を挟んで前記供給ダクトとは反対側に前記通気路を透過した気体を排出可能な排出ダクトを設けたロータリー式熱交換器であって、前記供給ダクト及び前記排出ダクトの前記通気路に対する開口幅を、前記通気路の整数個と同幅に形成すると共に、前記供給ダクトと前記排出ダクトとの対向位置を相対的に半ピッチずらして形成してあるロータリー式熱交換器。
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