JP3752370B2

JP3752370B2 - 高温排ガス処理用のセラミック製フィルタ装置

Info

Publication number: JP3752370B2
Application number: JP28409997A
Authority: JP
Inventors: 靖近藤
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1997-10-16
Filing date: 1997-10-16
Publication date: 2006-03-08
Anticipated expiration: 2017-10-16
Also published as: JPH11114338A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高温排ガス処理用のセラミック製フィルタ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
各種車両、船舶、産業機器、燃焼炉等から排出される高温排ガス中のダストを捕捉して清浄なガスとして排出する高温排ガス処理装置においては、一端側が目封じされて他端側が開口する多数の内孔と他端側が目封じされて一端側が開口する多数の内孔を有する角柱状のセラミック製のフィルタエレメントを主要構成部材とするフィルタ装置が使用される。この場合、排ガス処理能力を高めるために、
特開平４−２７１８０６号公報に示されているように、フィルタエレメントを縦方向、横方向、または縦横両方向に複数整列配置された状態で外側から金属製の外枠にて支持して一体化してなるフィルタ装置が使用される。
かかるセラミック製フィルタ装置においては、各フィルタエレメント間、各フィルタエレメントと外枠間からの被処理ガスの清浄ガス側への漏洩、清浄ガスの被処理ガス側への漏洩を防止するために、各フィルタエレメント間、および各フィルタエレメントと外枠間にシール部材が介在される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、当該フィルタ装置においては、使用中に高温の被処理ガスに曝されて熱膨張が生じるが、各フィルタエレメントと外枠とは材質の相違から熱膨張に差が生じて、各フィルタエレメント間、および各フィルタエレメントと外枠間に大きな隙間が発生して、これらの間のシール性を損なうことになる。従って、本発明の目的は、かかる問題に対処することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、高温排ガス処理用のセラミック製フィルタ装置に関し、特に、一端側が目封じされて他端側が開口する多数の内孔と他端側が目封じされて一端側が開口する多数の内孔を有する角柱状のセラミック製のフィルタエレメントが縦方向、横方向、または縦横両方向に複数整列配置された状態で外側から金属製の外枠にて支持して一体化されていて、前記各フィルタエレメントの両内孔の一方が高温の被処理ガスの流入孔を構成し、かつ、他方が処理済みガスの流出孔を構成する高温排ガス処理用のセラミック製フィルタ装置に関する。
【０００５】
しかして、本発明は上記した形式のセラミック製フィルタ装置であって、前記各フィルタエレメントは外周に金属製の枠部材にて挟持されたシール部材を備え、これら各フィルタエレメントは隣り合うフィルタエレメントが有する前記枠部材同士を互いに当接させた整列配置状態で、前記外枠に支持されて一体化されていることを特徴とするものである。
【０００６】
本発明に係るフィルタ装置においては、高温排ガス処理装置を構成するケーシング内にて縦置き状態に配設されて、同ケーシング内に供給された高温の被処理ガスを前記各フィルタエレメントの流入孔から流出孔側へ透過させて処理済みガスとして排出させる使用態様を採ることができる。
【０００７】
また、本発明に係るフィルタ装置においては、高温排ガス処理装置を構成するケーシング内にて横置き状態に配設されて、同ケーシング内に供給された高温の被処理ガスを前記各フィルタエレメントの流入孔から流出孔側へ透過させて処理済みガスとして排出させる使用態様を採ることができる。
【０００８】
【発明の作用・効果】
本発明に係るセラミック製フィルタ装置においては、従来のこの種形式のフィルタ装置と同様に、使用中に高温の被処理ガスに曝されて熱膨張が生じて、各フィルタエレメントと外枠とは材質の相違から熱膨張に差が発生し、各フィルタエレメント間、および各フィルタエレメントと外枠間に隙間が発生する。
【０００９】
しかしながら、本発明に係るフィルタ装置においては、各フィルタエレメントがシール部材を介して枠部材にてそれぞれ独立して挟持されているため、外枠と各フィルタエレメント間の熱膨張差に起因する隙間は、各フィルタエレメントと各枠部材間の隙間として均等に分散されて、幅寸法の極めて小さい複数の隙間に置き換えられる。これらの隙間は、幅寸法が極めて小さいことから、フィルタエレメントと枠部材間に介在するシール部材によるシール機能を損なうものではない。
【００１０】
従って、本発明に係るセラミック製フィルタ装置によれば、高温排ガス処理における各フィルタエレメント間、各フィルタエレメントと外枠間からの被処理ガスの清浄ガス側への漏洩、清ガスの被処理ガス側への漏洩が防止され、効率良くる高温排ガス処理を行うことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に基づいて説明すると、図１には本発明の一例に係るセラミック製フィルタ装置を組み込んだ高温排ガス処理装置が示されている。当該排ガス処理装置は、産業廃棄物等を焼却する焼却炉で発生する高温排ガスを処理するもので、前後方向に複数列、左右方向に２列に並列して配設されて排ガス処理システムを構成する多数の排ガス処理装置の１台である。
【００１２】
当該排ガス処理装置は、特開平４−２７１８０６号公報に示されている排ガス処理装置と基本的構成を同じくするもので、ケーシング１１、燃焼炉１２、逆洗機構１３を備え、ケーシング１１内にフィルタ装置２０が配設されている。ケーシング１１は，缶体１１ａと、缶体１１ａの下端開口部に固定されたホッパー１１ｂとからなり、缶体１１ａの上方側部には処理済みガスである清浄ガスの排出ダクト１４が接続され、かつ、ホッパー１１ｂの側部には被処理ガスである高温排ガスを供給する供給ダクト１５が接続されている。
【００１３】
燃焼炉１２はホッパー１１ｂの下端部に配設されていて、ホッパー１１ｂはその下端部にて連結筒１６を介して燃焼炉１２の上端部に連結されて、燃焼炉１２内の上方に連通している。燃焼炉１２には、後述するフィルタ装置２０にて捕捉されて離脱したダストが落下し、ダスト内に混在する可燃物は燃焼炉１２の底部に設けたヒータ１２ａの作用で燃焼するように構成されている。
【００１４】
ケーシング１１の缶体１１ａ内には、フィルタ装置２０が縦方向（上下方向）に配設されているとともに、フィルタ装置２０の上方に逆洗機構１３を構成する圧空供給パイプ１３ａが配設されている。圧空供給パイプ１３ａは、缶体１１ａの外側に配設した圧空供給源１３ｂに接続されていて、圧空供給パイプ１３ａの噴射ノズルがフィルタ装置２０を構成する各フィルタエレメントの上端部に対向している。
【００１５】
フィルタ装置２０は、図２〜図４に示すように、フィルタエレメント２１を縦４列、横４列の合計１６本を一体化してなるもので、図５には、使用されている各フィルタエレメント２１が示されている。なお、同図（ａ）はフィルタエレメント２１の下端部の一部を、同図（ｂ）はフィルタエレメント２１の上端部に一部を示している。
【００１６】
フィルタエレメント２１は、多孔質セラミック製で四角柱状のハニカム構造体であり、内部には、長手方向に延びる多数の内孔２１ａ，２１ｂを備えている。フィルタエレメント２１においては、その下端側がガス流の上流側に対応し、かつ、その上端側がガス流の下流側に対応するもので、上流側端においては、各内孔２１ａ，２１ｂの一方の開口部が目封じされて他方の開口部が開放され、かつ下流側端においては、各内孔２１ａ，２１ｂの一方の開口部が開放されて他方の開口部が目封じされている。フィルタエレメント２１における各内孔２１ａ，２１ｂの目封じは、基本的には、上流側および下流側における市松模様状に位置する開口部になされており、例外的にフィルタエレメント２１の各隅部の開口部にもなされている。
【００１７】
従って、例えば、フィルタエレメント２１における各内孔２１ａの群は上流側が開放されているとともに下流側が目封じされていて被処理ガスの流入孔を構成し、かつ、各内孔２１ｂの群は上流側が目封じされているとともに下流側が開放されていて処理済みガスの流出孔を構成している。また、フィルタエレメント２１２における両内孔２１ａ，２１ｂを区画する隔壁はフィルタ機能を有し、被処理ガスが透過する間に被処理ガス中に含有するダストを壁面にて捕捉する。
【００１８】
しかして、各フィルタエレメント２１の外周側には、図４に示すように、四角筒状の枠部材２２がそれぞれ嵌合していて、フィルタエレメント２１と枠部材２２間にシート状のシール部材２３が介在されている。各フィルタエレメント２１は、この状態で、縦横４列に配置されて、金属製の外枠２４ａ，２４ｂにて支持されて一体化され、これにより、フィルタ装置２０が構成されている。
【００１９】
なお、シール部材２３は、セラミックファイバーをシート状に固めたもので、優れた耐熱性を有するとともに、所定の弾力性を有している。
【００２０】
当該排ガス処理装置においては、被処理ガスである高温の排ガスが供給ダクト１５からケーシング１１のホッパー１１ｂ内に供給される。供給された排ガスは、フィルタ装置２０を構成する各フィルタエレメント２１の各内孔２１ａの開口部からその内部に流入し、各隔壁を透過して各内孔２１ｂ内に流入して各内孔２１ｂの開口部から流出し、缶体１１ａ内から排出ダクト１４を経て排出される。
【００２１】
この間、排ガス中のダストは隔壁面にて捕捉されるとともに、高圧空気が逆洗機構１３の供給パイプ１３ａから間欠的に噴出されて、各フィルタエレメント２１の内孔２１ｂの開口部から内部に供給され、隔壁面に捕捉されているダストを離脱させる。離脱したダストは、ホッパー１１ｂを経て燃焼炉１２内に落下して堆積し、堆積物中の可燃物はヒータ１２ａの作用により燃焼される。
【００２２】
ところで、当該排ガス処理装置に使用されているフィルタ装置２０においては、従来のこの種のフィルタ装置と同様に、使用中に高温の被処理ガスに曝されて熱膨張を生じて、各フィルタエレメント２１と外枠２４ａ、２４ｂとは材質の相違から熱膨張に差が生じて、各フィルタエレメント２１間、および各フィルタエレメント２１と外枠２４ａ、２４ｂ間に隙間が発生する。
【００２３】
しかしながら、当該フィルタ装置２０においては、各フィルタエレメント２１がシール部材２３を介して枠部材２２にて、それぞれ独立して挟持されて固定されているため、枠部材２２が外枠２４ａ、２４ｂと略同じ割合で熱膨張し、外枠２４ａ、２４ｂと各フィルタエレメント２１間の熱膨張差に起因する隙間が、各フィルタエレメント２１と各枠部材２２間の隙間として均等に分散されて、幅寸法の極めて小さい複数の隙間に置き換えられる。これらの隙間は、幅寸法が極めて小さいことから、各フィルタエレメント２１と枠部材２２間に介在するシール部材２３によるシール機能を損なうことはない。
【００２４】
従って、当該フィルタ装置２０によれば、高温排ガス処理における各フィルタエレメント２１と枠部材２２間、各フィルタエレメント２１と外枠２４ａ、２４ｂ間からの被処理ガスの清浄ガス側への漏洩、清浄ガスの被処理ガス側への漏洩が防止され、効率良く高温排ガス処理を行うことができる。
【００２５】
図６には、フィルタ装置の第１の変形例が示されている。当該変形例に示されているフィルタ装置２０ａは、横方向に配列されて一体化された複数のフィルタエレメント２１を一群として、これを複数段に積み重ねて形成してなるもので、その他の構成はフィル装置２０と同じ構成となっている。
【００２６】
また、図７には、フィルタ装置の第２の変形例が示されている。当該変形例に示されているフィルタ装置２０ｂは、４５度傾斜して横方向に配列されて一体化された複数のフィルタエレメント２１を一群として、これを複数段に積み重ねて形成されている。上下の各枠部材２２ａ，２２ｂは、連続する山形状を呈していて、各フィルタエレメント２１は、例えば、下側の枠部材２２ａ上にシール部材２３を介して各谷部に載置され、それらの上にシール部材２３を介して上側の枠部材２５ｂが載置されて、この状態で一体化されて一群とされている。このように一体化されて積層された各フィルタエレメント２１は、図示しない外枠２４ａ，２４ｂにて外側から支持される。
【００２７】
以上のフィルタ装置２０ａ，２０ｂにおいては、フィルタ装置２０と同様に、図１に示す排ガス処理装置に縦置き状態に配設されて使用されることは勿論であるが、図８に示す排ガス処理装置のごとく横置き状態に配設されて使用することもできる。
【００２８】
図８に示す排ガス処理装置においては、ケーシング３１内に複数段に区画された各区画室が形成されており、各区画室にて、フィルタ装置２０が複数段に積層され、かつ左右に複数列に並列された状態に配設されている。当該排ガス処理装置においては、ケーシング３１内に上下方向に支持部材３２が複数段に配設されて各区画室を形成しており、フィルタ装置２０は各支持部材３２上に配置されている。ケーシング３１においては、その上方中央部に被処理ガスである排ガスの供給孔３１ａが形成されているとともに、その下方側部に処理済みガスの排出孔３１ｂが形成されており、またその底部にダストの落下孔３１ｃが形成されている。かかるケーシング３１内では、その中央部が軸方向に延びる被処理ガスの流入通路ｒ1に成形され、かつ側部が流出通路ｒ2に形成されている。各フィルタ装置２０においては、フィルタエレメント２１の上流側端が流入通路ｒ1側に位置し、かつその下流側端が流出通路ｒ2側に位置している。
【００２９】
当該排ガス処理装置においては、各種の工場等から発生した高温の排ガスを被処理ガスとして処理するもので、供給孔３１ａからケーシング３１内に所定の圧力で供給された排ガスは、矢印で示すように、フィルタ装置２０の各フイルタエレメント２１の上流側端に至り、上流側端に開口している多数の内孔２１ａ内に導入される。各内孔２１ａ内に導入された排ガスは各隔壁を透過して各内孔２１ｂに流出し、この間排ガス中のダストが各隔壁面にて捕捉されて付着し、排ガスは清浄化されて処理済みガスとして、矢印で示すように、各内孔２１ｂにおける下流側端の開口部から排出孔３１ｂを経て外部へ排出される。
【００３０】
なお、当該排ガス処理装置においては、排ガスの処理中に電磁弁の開閉制御により高圧の洗浄用ガスが逆洗機構の圧空供給パイプ３３からフィルタ装置２０の下流側に噴出される。これにより、各内孔２１ｂ内と各内孔２１ａ内との間の圧力差が大きくなって各隔壁面に捕捉されて付着しているダストを離脱させ、離脱されたダストは落下孔３１ｃを通して図示しない収容室内に落下する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一例に係るフィルタ装置を使用した高温排ガス処理装置の縦断面図である。
【図２】同フィルタ装置の縦断面図である。
【図３】同フィルタ装置の平面図である。
【図４】同フィルタ装置における図２の矢印４−４線方向の横断平面図である。
【図５】同フィルタ装置を構成するフィルタエレメントの上流側の部分平面図（ａ）、および下流側の部分平面図（ｂ）である。
【図６】同フィルタ装置の変形例を示す一部省略正面図である。
【図７】同フィルタ装置の他の変形例を示す一部省略正面図である。
【図８】本発明の一例に係るフィルタ装置を使用した他の形式の高温排ガス処理装置の縦断面図である。
【符号の説明】
１１…ケーシング、１１ａ…缶体、１１ｂ…ホッパー、１２…燃焼炉、１２ａ…ヒータ、１３…逆洗機構、１３ａ…圧空供給パイプ、１３ｂ…圧空供給源、１４…排出ダクト、１５…供給ダクト、１６…連結筒、２０，２０ａ，２０ｂ…フィルタ装置、２１…フィルタエレメント、２１ａ，２１ｂ…内孔、２２，２２ａ，２２ｂ…枠部材、２３…シール部材、２４ａ，２４ｂ…外枠、３１…ケーシング、３１ａ…供給孔、３１ｂ…排出孔、３１ｃ…落下孔、３２…支持部材、３３…圧空供給パイプ、ｒ1…流入通路、ｒ2…流出通路。

Claims

一端側が目封じされて他端側が開口する多数の内孔と他端側が目封じされて一端側が開口する多数の内孔を有する角柱状のセラミック製のフィルタエレメントが縦方向、横方向、または縦横両方向に複数整列配置された状態で外側から金属製の外枠にて支持して一体化されて、前記各フィルタエレメントの両内孔の一方が高温の被処理ガスの流入孔を構成し、かつ、他方が処理済みガスの流出孔を構成する高温排ガス処理用のセラミック製フィルタ装置であり、前記各フィルタエレメントは外周に金属製の枠部材にて挟持されたシール部材を備え、これら各フィルタエレメントは隣り合うフィルタエレメントが有する前記枠部材同士を互いに当接させた整列配置状態で、前記外枠に支持されて一体化されていることを特徴とする高温排ガス処理用のセラミック製フィルタ装置。
請求項１に記載のセラミック製フィルタ装置は、高温排ガス処理装置を構成するケーシング内にて縦置き状態に配設されて、同ケーシング内に供給された高温の被処理ガスを前記各フィルタエレメントの流入孔から流出孔側へ透過させて処理済みガスとして排出させることを特徴とする高温排ガス処理用のセラミック製フィルタ装置。
請求項１に記載のセラミック製フィルタ装置は、高温排ガス処理装置を構成するケーシング内にて横置き状態に配設されて、同ケーシング内に供給された高温の被処理ガスを前記各フィルタエレメントの流入孔から流出孔側へ透過させて処理済みガスとして排出させることを特徴とする高温排ガス処理用のセラミック製フィルタ装置。