JP3893532B2 - 蓄熱式燃焼ガス処理装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、揮発性有機化合物等のガスを処理する蓄熱式燃焼ガス処理装置に係り、特に未処理ガスを蓄熱材で予め加熱してから燃焼処理するとともに、燃焼後の処理済みガス中の熱を別の蓄熱材で回収し、熱回収後の処理済みガスを排気する蓄熱式燃焼ガス処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に蓄熱式燃焼ガス処理装置は、図７に示すように、被処理ガスを燃焼させる燃焼部としての電気ヒータ１１と、電気ヒータ１１の下側に設けられ、かつ内部空間が複数に分割されて各空間内に蓄熱材１２が充填された蓄熱部１３と、蓄熱部１３の下方に設けられ、蓄熱部１３の各空間との接続を順次切り換えて、各空間に被処理ガスを分配供給するとともに各空間から熱回収後の処理済みガスを分配排気する分配器１４とを備えている。
【０００３】
電気ヒータ１１はヒータケース１５に収納され、このヒータケース１５と蓄熱部１３とはガスケット１６を介してボルト等で結合されている。蓄熱材１２は内面に断熱材１７を有する蓄熱ケース１８に充填され、また蓄熱材１２の上部には触媒１９が充填されている。蓄熱ケース１８には熱電対取出座２０と圧力計座２１が取り付けられている。さらに、蓄熱部１３の各空間と分配器１４とは耐熱ホース２２を介して接続され、この耐熱ホース２２の上下両端はホースバンド２３で締め付けられている。
【０００４】
図７のＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線およびＤ−Ｄ線に沿った断面図をそれぞれ図８〜図１１に示す。図に示すように、分配器１４には、外筒２５、中間筒２６、内筒２７、回転軸筒２８および回転軸２９からなる分配器本体３０と、分配器本体３０の上方に設けられた仕切室３１（図７参照）と、分配器本体３０と仕切室３１との間に設けられ、回転軸２９に結合されて回転軸２９と共に回転する回転板３２（図７参照）とが設けられている。そして、仕切室３１の底板３３と回転板３２との間、および回転板３２と分配器本体３０の天板３４との間には、それぞれシールパッキン３５，３６が設けられている。
【０００５】
仕切室３１は仕切板で仕切られ、図８に示すように、▲１▼〜▲８▼の８個の各セル（部屋）が形成されている。耐熱ホース２２は▲１▼〜▲８▼の各セルに設けられている。すなわち、耐熱ホース２２は８個取り付けられており、各耐熱ホース２２によって、仕切室３１の各セルと蓄熱部１３の各空間とが１対１で接続されている。
【０００６】
回転板３２には、図９に示すように、開口角度４５度のパージガス供給開口部３７、開口角度が９０度の未処理ガス（被処理ガス）供給開口部３８、同じく開口角度が９０度の処理済みガス排気開口部３９がそれぞれ形成されている。これらの開口部３７，３８，３９の半径方向の位置は、図１１に示したパージガス供給部４０、未処理ガス供給部４１、処理済みガス排気部４２の位置に一致している。
【０００７】
パージガス供給部４０、未処理ガス供給部４１、および処理済みガス排気部４２は、図１１に示すように、回転軸筒２８と内筒２７との間、内筒２７と中間筒２６との間、および中間筒２６と外筒２５との間にそれぞれ形成されている。また、分配器本体３０の天板３４には、図１０に示すように、パージガス供給部４０、未処理ガス供給部４１、処理済みガス排気部４２に対応させて複数の開口部４３，４４，４５が形成されている。
【０００８】
また、図１１に示すように、内筒２７にはパージガスノズル４６が、中間筒２６には未処理ガス入口ノズル４７が、外筒２５には処理済みガス排気ノズル４８がそれぞれ接続されている。
【０００９】
さらに、図７に示すように、分配器１４の回転軸２９はベルト４９を介して無段変速機５０に接続されている。なお、符号５１は蓄熱式燃焼ガス処理装置を支持する支持脚である。
【００１０】
上記構成において、未処理ガスは未処理ガス入口ノズル４７より分配器１４内に供給される。分配器１４内では未処理ガス供給部４１を上昇して流れ、回転板３２の未処理ガス供給開口部３８を通って仕切室３１内に流れる。さらに、仕切室３１から耐熱ホース２２を通って蓄熱部１３に流れ、蓄熱材１２中を上昇しながら加熱された後、電気ヒータ１１で加熱されて触媒１９中で燃焼分解される。燃焼分解により生じた処理済みガスは、上部のヒータケース１５内で反転して、加熱時とは別の触媒および蓄熱材を下降し耐熱ホース２２を介して仕切室３１に流入する。そして、別の蓄熱材を通るとき、処理済みガス中の熱は別の蓄熱材に回収される。仕切室３１に流入した処理済みガスは、回転板３２の処理済みガス排気開口部３９を通って、分配器本体３０の処理済みガス排気部４２に流れ込み、その後、処理済みガス出口ノズル４８から排出される。
【００１１】
ところで、上記のように、蓄熱部１３の各空間を仕切室３１の各セルに対応させて８セルに分割し、各セルの蓄熱材１２で、未処理ガスの加熱と処理済みガスからの熱回収を順次行う構成の蓄熱式燃焼ガス処理装置は、熱効率が９０％以上と高く、かつ運転コストが低いというメリットがあり、現在（今後も）省エネという意味でニーズが高くなっている。
【００１２】
そして、このような蓄熱部１３に仕切室３１から未処理ガスを連続して分配供給するとともに、処理済みガスを蓄熱部１３から連続して仕切室３１に回収する方式としては、ダンパによる切り換え方式と上記のように回転板で分配する方式とがある。
【００１３】
ここで、回転板で分配する方式の上記分配器について説明する。図１２は、図８〜図１１に示した各構成要素からなる分配器の分解斜視図である。未処理ガス入口ノズル４７より供給され未処理ガス供給部４１を上昇してきた未処理ガスは、回転板３２の未処理ガス供給開口部３８と一致する仕切室内のセルに流入する。未処理ガス供給開口部３８の開口角度は９０度であり、図１２の状態では▲１▼セルと▲２▼セルに未処理ガスが流入することになる。
【００１４】
一方、処理済みガスを排気する場合は、回転板３２の処理済みガス排気開口部３９と一致する、仕切室のセル内の処理済みガスに下降流れが生じる。処理済みガス排気開口部３９の開口角度は９０度であり、図１２の状態では▲６▼セルと▲７▼セルに処理済みガスの下降流れが生じることになる。
【００１５】
また、未処理ガスの供給と処理済みガスの排気の間には、パージガス（空気）を流入させる必要がある。このパージガスはパージガスノズル４６から供給され、パージガス供給部４０を上昇し、回転板３２のパージガス供給開口部３７と一致する仕切室内のセルに流入する。パージガス供給開口部３７の開口角度は４５度であり、図１２の状態では▲４▼セルにパージガスが流入することになる。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の分配器では、連続して複数の蓄熱材へ処理ガスを分配できるが、図１２に示すように８セルのうち、未処理ガスの供給は２セル、パージガスの供給は１セル、処理済みガスの排気は２セルとなり、実際に有効に蓄熱、処理しているのは５セルのみで、処理ガス量が少ないという欠点がある。
【００１７】
回転板の未処理ガス供給開口部や処理済みガス排気開口部の開口角度を大きくすれば、処理ガス量を増やすことはできるが、回転板には前記両開口部以外にパージガス供給開口部が形成され、未処理ガス、パージガス、および処理済みガスの流れが一つのセルで同時に生じないようにするためには、各開口部の間には中心角度４５度を有する仕切部が必要であり、開口角度を大きくすることは難しい。
【００１８】
また、開口角度はそのままで、回転板の外径を大きくして開口面積を増大させる方法もあるが、外径が大きくなると、シート面にうねりが発生したり、またハンドリングも悪くなって、製作性に問題が生じる。また、回転板の大型化によって装置本体も大型化し、輸送や据付に手間がかかるという問題も生じる。
【００１９】
本発明の課題は、回転板の大きさは従来のままで、ガス処理量を増大させることが可能な蓄熱式燃焼ガス処理装置を提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、被処理ガスを燃焼させる燃焼部と、内部空間が複数に分割されて各空間内に蓄熱材が充填され、前記燃焼部で燃焼させる被処理ガスを前記蓄熱材で予め加熱するとともに、燃焼後の処理済みガスが持つ熱を前記蓄熱材に回収する蓄熱部と、前記各空間に被処理ガスを分配供給するとともに各空間から熱回収後の処理済みガスを分配排気する分配器とを有し、
【００２１】
前記分配器は、外筒、内筒、および内筒の内部中央に回転自在に設けられた中空状の回転軸からなり、内筒と回転軸との間の内側環状空間を被処理ガスが、外筒と内筒との間の外側環状空間を処理済みガスがそれぞれ流れ、かつ回転軸内をパージガスが流れる分配器本体と、前記分配器本体の上部に設けられ、内部が仕切板で複数のセルに仕切られて、各セルが前記蓄熱部の各空間にそれぞれ接続された仕切室と、前記分配器本体と前記仕切室との間に設けられ、前記回転軸の回転に伴って回転し、前記内側環状空間および前記外側環状空間と前記仕切室の各セルとを順次切り換えて連通させる開口部を有する回転板とを備え、
【００２２】
前記回転軸の上部側面には供給口が形成され、前記開口部を介しての前記内側環状空間から前記仕切室の各セルへの被処理ガスの供給と、前記開口部を介しての前記仕切室の各セルから前記外側環状空間への処理済みガスの排気との間に、前記供給口から前記仕切室の各セルへパージガスを供給することを特徴としている。
【００２３】
上記構成によれば、中空状の回転軸としたので、回転軸の内部にパージガスを流し、回転軸上部側面の供給口からパージガスを仕切室に供給することが可能となる。そのため、回転板にはパージガス供給開口部を設ける必要はなく、未処理ガス供給開口部と処理済みガス排気開口部だけを設ければよいから、その分、未処理ガス供給開口部と処理済みガス排気開口部の開口角度を大きくすることができる。その結果、回転板の大きさは従来のままで、ガス処理量を増大させることが可能となる。
【００２４】
また、本発明では、前記仕切室の各セルには、前記回転軸の供給口に対応させて仕切室側の供給口が形成され、前記両供給口が一致したときにパージガスが仕切室の各セルに供給されるよう構成されている。
【００２５】
ここで、本発明のように回転軸内空間を利用してパージガスを供給すると、回転板の未処理ガス供給開口部と処理済みガス排気開口部の開口面積を従来よりも大きくとれることを、回転板の外径と圧力損失の関係で図６に示す。
【００２６】
例えば、処理ガス量が２００ｍ３／ｍｉｎの場合、分配器の圧力損失が２０ｍｍＡｑ（従来の分配器での圧力損失とほぼ同じ）では、回転板の開口面積は０.３５ｍ２必要となり、この開口面積を確保するためには、従来構造では回転板の外径は約２３５０ｍｍになるのに対し、本発明では回転板の外径は１８００ｍｍでコンパクトになる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
図１は、本発明の蓄熱式燃焼ガス処理装置に設置される分配器の断面図である。また、図２はその分配器の要部を示した内部構成の斜視図である。なお、分配器以外の蓄熱部や電気ヒータなどの構成は図７に示した従来のものと同じであるので、ここでは、それらの説明は省略する。
【００２８】
本実施の形態における分配器６０は、図１および図２に示すように、外筒６１、内筒６２、および内筒６２の内部中央に回転自在に設けられた回転軸６３からなる分配器本体６４と、分配器本体６４の上方に設けられ、半径方向に設置された仕切板６５で内部が複数のセルに仕切られた仕切室６６と、分配器本体６４と仕切室６６との間に設けられ、回転軸６３に結合されて回転軸６３と共に回転する回転板６７とが設けられている。
【００２９】
仕切室６６は８個のセル（部屋）に仕切られ、各セルは耐熱ホース２２を介して蓄熱部１３（図７参照）の各空間に接続されている。また、仕切室６６の底部には仕切室底板６８が設けられている。この仕切室底板６８には、セルの底部形状に合致した開口部６９が形成されている（図８も参照）。そして、仕切室底板６８と回転板６７との間にはシールパッキン７０が設けられている。
【００３０】
仕切室６６は円環状をなしており、その中央を回転軸６３が貫通している。仕切室６６を貫通した回転軸６３は、その上端部が、仕切室６６上面に取り付けられたベアリング７１に支持されている。回転軸６３は中空状をなしており、仕切室６６を貫通している部分には、側面にスリット状のパージガス供給口７２が１つ形成されている。また、仕切室６６の側壁には、各セル毎に回転軸６３の貫通部にスリット状のパージガス供給口７３が形成されている。
【００３１】
図３は図１のＥ−Ｅ線に沿った断面図で、主に回転板６７の平面形状を示している。図３に示すように、回転板６７には、未処理ガス供給開口部７４と処理済みガス排気開口部７５のみが形成され、パージガス供給のための開口部は形成されていない。上記したように回転軸６３は中空状であるから、この回転軸６７の内部にパージガスを流すよう構成されている。
【００３２】
回転板６７にパージガス供給のための開口部が形成されていないので、未処理ガス供給開口部７４と処理済みガス排気開口部７５の開口角度を大きくすることができ、本実施の形態ではそれぞれ１３５度の開口角度となっている。そして、未処理ガス供給開口部７４と処理済みガス排気開口部７５との間の仕切部の中心角度は、従来通り４５度確保されており、未処理ガスと処理済みガスの流れが一つのセルで同時に生じることがないようになっている。また、パージガスは、未処理ガスの供給と処理済みガスの排気の間に行う必要があるので、回転軸６３の上部側面に形成されたパージガス供給口７２が、図３のように右側の仕切部に向いたときに供給される。なお、パージガス供給口７２は、実際にはＥ−Ｅ線に沿った断面では見えないが、パージガス供給の位置を示すために記載してある。
【００３３】
図４は図１のＦ−Ｆ線に沿った断面図で分配器本体６４の形状を示している。分配器本体６４には、上記のように外筒６１、内筒６２および回転軸６３が設けられ、内筒６２と回転軸６３の間の環状空間は未処理ガスが流れる未処理ガス供給部７６であり、外筒６１と内筒６２の間の環状空間は処理済みガスが流れる処理済みガス排気部７７である。分配器本体６４には、その上部に天板７８が、底部に底板７９が設けられ、天板７８には未処理ガス供給部７６に対応する位置および処理ガス済み排気部７７に対応する位置に複数の開口部が形成されている（図５参照）。また、回転軸６３にはパージガス配管８０が、内筒６２は未処理ガス入口ノズル８１が、外筒６１には処理済みガス出口ノズル８２がそれぞれ接続されている。なお、図１において、８３は分配器６４等を支持する支持脚であり、８４は回転軸６３に回転力を伝達するためのスプロケットである。
【００３４】
次に、上記構成の分配器６０において、各ガスの流れについて説明する。図５は、分配器６０の分解斜視図である。未処理ガスは未処理ガス入口ノズル８１より分配器６０に供給され、分配器本体６４の未処理ガス供給部７６を上昇し、回転板６７の未処理ガス供給開口部７４と一致する仕切室６６内のセルに流入する。未処理ガス供給開口部７６の開口角度は１３５度であるので、図５の状態では▲１▼セル、▲２▼セルおよび▲３▼セルに未処理ガスが流入する。
【００３５】
一方、処理済みガスを排気する場合は、回転板６７の処理済みガス排気開口部７５と一致する、仕切室６６のセル内の処理済みガスに下降流れが生じる。処理済みガス排気開口部７５の開口角度も１３５度であるので、図５の状態では▲５▼セル、▲６▼セルおよび▲７▼セルに処理済みガスの下降流れが生じ、その処理済みガスは分配器本体６４の処理済みガス排気部７７を通って、処理済みガス出口ノズル８２から排気される。
【００３６】
また、パージガス配管８０より分配器６０に供給されたパージガスは、回転軸６３内を上昇して、仕切室６６のセルの一つに供給される。この場合、仕切室６６の側壁に形成されたパージガス供給口７３と、回転軸６３の上端側面に形成されたパージガス供給口７２とが一致したときにパージガスが供給され、図５の状態では▲４▼セルにパージガスが供給される。このように、パージガスの供給は、未処理ガスの供給と処理済みガスの排気の間に行われる。
【００３７】
本実施の形態によれば、回転軸６３から仕切室６６にパージガスを供給するようにしたので、分配器６０全体の大きさを一定とすると、分配器６０での圧力損失を小さくすることができ、装置のコンパクト化および軽量化が図れる。また圧力損失を一定にすると分配器６０を小さくでき、製作性、シール性、ハンドリング、輸送、据え付けとあらゆる点でコスト低減を図ることができる。
【００３８】
また、未処理ガスおよび処理済みガスが通過する回転板６７の開口角度を大きくして、各々のガスが流れるセル数を従来の各々２セルから３セルに増加できることから、以下の二次的効果が得られる。
1)セル内を流れるガス量が減少するため、圧力損失が低下する。例えば、蓄熱材中の圧力損失は流速の１乗に比例することから、蓄熱材中の圧力損失は２／３となる。
2)また、蓄熱材で占める圧力損失は装置全体の８０％以上であるから、この効果により、ガスを供給するファンの吐出圧力を低くすることが可能で、装置全体の大幅なコンパクト化、大幅なコストダウンを図ることができる。
【００３９】
なお、上記実施の形態では従来技術として蓄熱・触媒式の装置で説明したが、触媒を使用しない蓄熱・直燃式の装置でも本発明は適用できる。
【００４０】
また、上記実施の形態では、仕切室６６は８セルで、回転板６７の未処理ガス供給開口部７４および処理済みガス排気開口部７５の開口角度を１３５度として説明したが、セル数は何セルでもよく、またセル数に見合った各開口部の中心角度を設定できる。例えば、８セル構成でも中心角度は１３５度でなくてもよい。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、未処理ガスや処理済みガスを通すための、回転板に形成された開口部の開口角度を大きくすることができるので、回転板の外径を大きくすることなく、ガス処理量を増大させることができ、処理効率に優れた蓄熱式燃焼ガス処理装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の蓄熱式燃焼ガス処理装置に用いられる分配器の断面図である。
【図２】図１の分配器の仕切室内部の斜視図である。
【図３】図１のＥ−Ｅ線に沿った断面図である。
【図４】図１のＦ−Ｆ線に沿った断面図である。
【図５】図１の分配器の分解斜視図である。
【図６】図１の分配器による回転板寸法と圧力損失との関係を示した図である。
【図７】従来技術における蓄熱式燃焼ガス処理装置の全体構造図である。
【図８】図７のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図９】図７のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図１０】図７のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。
【図１１】図７のＤ−Ｄ線に沿った断面図である。
【図１２】図７の分配器の分解斜視図である。
【符号の説明】
１１ 電気ヒータ
１２ 蓄熱材
１３ 蓄熱部
６０ 分配器
６１ 外筒
６２ 内筒
６３ 回転軸
６４ 分配器本体
６６ 仕切室
６７ 回転板
７２ 仕切室側のパージガス供給口
７３ 回転軸側のパージガス供給口
７４ 未処理ガス供給開口部
７５ 処理済みガス排気開口部
７６ 未処理ガス供給部
７７ 処理済みガス排気部
８０ パージガス配管
８１ 未処理ガス入口ノズル
８２ 処理済みガス出口ノズル
【発明の属する技術分野】
本発明は、揮発性有機化合物等のガスを処理する蓄熱式燃焼ガス処理装置に係り、特に未処理ガスを蓄熱材で予め加熱してから燃焼処理するとともに、燃焼後の処理済みガス中の熱を別の蓄熱材で回収し、熱回収後の処理済みガスを排気する蓄熱式燃焼ガス処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に蓄熱式燃焼ガス処理装置は、図７に示すように、被処理ガスを燃焼させる燃焼部としての電気ヒータ１１と、電気ヒータ１１の下側に設けられ、かつ内部空間が複数に分割されて各空間内に蓄熱材１２が充填された蓄熱部１３と、蓄熱部１３の下方に設けられ、蓄熱部１３の各空間との接続を順次切り換えて、各空間に被処理ガスを分配供給するとともに各空間から熱回収後の処理済みガスを分配排気する分配器１４とを備えている。
【０００３】
電気ヒータ１１はヒータケース１５に収納され、このヒータケース１５と蓄熱部１３とはガスケット１６を介してボルト等で結合されている。蓄熱材１２は内面に断熱材１７を有する蓄熱ケース１８に充填され、また蓄熱材１２の上部には触媒１９が充填されている。蓄熱ケース１８には熱電対取出座２０と圧力計座２１が取り付けられている。さらに、蓄熱部１３の各空間と分配器１４とは耐熱ホース２２を介して接続され、この耐熱ホース２２の上下両端はホースバンド２３で締め付けられている。
【０００４】
図７のＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線およびＤ−Ｄ線に沿った断面図をそれぞれ図８〜図１１に示す。図に示すように、分配器１４には、外筒２５、中間筒２６、内筒２７、回転軸筒２８および回転軸２９からなる分配器本体３０と、分配器本体３０の上方に設けられた仕切室３１（図７参照）と、分配器本体３０と仕切室３１との間に設けられ、回転軸２９に結合されて回転軸２９と共に回転する回転板３２（図７参照）とが設けられている。そして、仕切室３１の底板３３と回転板３２との間、および回転板３２と分配器本体３０の天板３４との間には、それぞれシールパッキン３５，３６が設けられている。
【０００５】
仕切室３１は仕切板で仕切られ、図８に示すように、▲１▼〜▲８▼の８個の各セル（部屋）が形成されている。耐熱ホース２２は▲１▼〜▲８▼の各セルに設けられている。すなわち、耐熱ホース２２は８個取り付けられており、各耐熱ホース２２によって、仕切室３１の各セルと蓄熱部１３の各空間とが１対１で接続されている。
【０００６】
回転板３２には、図９に示すように、開口角度４５度のパージガス供給開口部３７、開口角度が９０度の未処理ガス（被処理ガス）供給開口部３８、同じく開口角度が９０度の処理済みガス排気開口部３９がそれぞれ形成されている。これらの開口部３７，３８，３９の半径方向の位置は、図１１に示したパージガス供給部４０、未処理ガス供給部４１、処理済みガス排気部４２の位置に一致している。
【０００７】
パージガス供給部４０、未処理ガス供給部４１、および処理済みガス排気部４２は、図１１に示すように、回転軸筒２８と内筒２７との間、内筒２７と中間筒２６との間、および中間筒２６と外筒２５との間にそれぞれ形成されている。また、分配器本体３０の天板３４には、図１０に示すように、パージガス供給部４０、未処理ガス供給部４１、処理済みガス排気部４２に対応させて複数の開口部４３，４４，４５が形成されている。
【０００８】
また、図１１に示すように、内筒２７にはパージガスノズル４６が、中間筒２６には未処理ガス入口ノズル４７が、外筒２５には処理済みガス排気ノズル４８がそれぞれ接続されている。
【０００９】
さらに、図７に示すように、分配器１４の回転軸２９はベルト４９を介して無段変速機５０に接続されている。なお、符号５１は蓄熱式燃焼ガス処理装置を支持する支持脚である。
【００１０】
上記構成において、未処理ガスは未処理ガス入口ノズル４７より分配器１４内に供給される。分配器１４内では未処理ガス供給部４１を上昇して流れ、回転板３２の未処理ガス供給開口部３８を通って仕切室３１内に流れる。さらに、仕切室３１から耐熱ホース２２を通って蓄熱部１３に流れ、蓄熱材１２中を上昇しながら加熱された後、電気ヒータ１１で加熱されて触媒１９中で燃焼分解される。燃焼分解により生じた処理済みガスは、上部のヒータケース１５内で反転して、加熱時とは別の触媒および蓄熱材を下降し耐熱ホース２２を介して仕切室３１に流入する。そして、別の蓄熱材を通るとき、処理済みガス中の熱は別の蓄熱材に回収される。仕切室３１に流入した処理済みガスは、回転板３２の処理済みガス排気開口部３９を通って、分配器本体３０の処理済みガス排気部４２に流れ込み、その後、処理済みガス出口ノズル４８から排出される。
【００１１】
ところで、上記のように、蓄熱部１３の各空間を仕切室３１の各セルに対応させて８セルに分割し、各セルの蓄熱材１２で、未処理ガスの加熱と処理済みガスからの熱回収を順次行う構成の蓄熱式燃焼ガス処理装置は、熱効率が９０％以上と高く、かつ運転コストが低いというメリットがあり、現在（今後も）省エネという意味でニーズが高くなっている。
【００１２】
そして、このような蓄熱部１３に仕切室３１から未処理ガスを連続して分配供給するとともに、処理済みガスを蓄熱部１３から連続して仕切室３１に回収する方式としては、ダンパによる切り換え方式と上記のように回転板で分配する方式とがある。
【００１３】
ここで、回転板で分配する方式の上記分配器について説明する。図１２は、図８〜図１１に示した各構成要素からなる分配器の分解斜視図である。未処理ガス入口ノズル４７より供給され未処理ガス供給部４１を上昇してきた未処理ガスは、回転板３２の未処理ガス供給開口部３８と一致する仕切室内のセルに流入する。未処理ガス供給開口部３８の開口角度は９０度であり、図１２の状態では▲１▼セルと▲２▼セルに未処理ガスが流入することになる。
【００１４】
一方、処理済みガスを排気する場合は、回転板３２の処理済みガス排気開口部３９と一致する、仕切室のセル内の処理済みガスに下降流れが生じる。処理済みガス排気開口部３９の開口角度は９０度であり、図１２の状態では▲６▼セルと▲７▼セルに処理済みガスの下降流れが生じることになる。
【００１５】
また、未処理ガスの供給と処理済みガスの排気の間には、パージガス（空気）を流入させる必要がある。このパージガスはパージガスノズル４６から供給され、パージガス供給部４０を上昇し、回転板３２のパージガス供給開口部３７と一致する仕切室内のセルに流入する。パージガス供給開口部３７の開口角度は４５度であり、図１２の状態では▲４▼セルにパージガスが流入することになる。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の分配器では、連続して複数の蓄熱材へ処理ガスを分配できるが、図１２に示すように８セルのうち、未処理ガスの供給は２セル、パージガスの供給は１セル、処理済みガスの排気は２セルとなり、実際に有効に蓄熱、処理しているのは５セルのみで、処理ガス量が少ないという欠点がある。
【００１７】
回転板の未処理ガス供給開口部や処理済みガス排気開口部の開口角度を大きくすれば、処理ガス量を増やすことはできるが、回転板には前記両開口部以外にパージガス供給開口部が形成され、未処理ガス、パージガス、および処理済みガスの流れが一つのセルで同時に生じないようにするためには、各開口部の間には中心角度４５度を有する仕切部が必要であり、開口角度を大きくすることは難しい。
【００１８】
また、開口角度はそのままで、回転板の外径を大きくして開口面積を増大させる方法もあるが、外径が大きくなると、シート面にうねりが発生したり、またハンドリングも悪くなって、製作性に問題が生じる。また、回転板の大型化によって装置本体も大型化し、輸送や据付に手間がかかるという問題も生じる。
【００１９】
本発明の課題は、回転板の大きさは従来のままで、ガス処理量を増大させることが可能な蓄熱式燃焼ガス処理装置を提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、被処理ガスを燃焼させる燃焼部と、内部空間が複数に分割されて各空間内に蓄熱材が充填され、前記燃焼部で燃焼させる被処理ガスを前記蓄熱材で予め加熱するとともに、燃焼後の処理済みガスが持つ熱を前記蓄熱材に回収する蓄熱部と、前記各空間に被処理ガスを分配供給するとともに各空間から熱回収後の処理済みガスを分配排気する分配器とを有し、
【００２１】
前記分配器は、外筒、内筒、および内筒の内部中央に回転自在に設けられた中空状の回転軸からなり、内筒と回転軸との間の内側環状空間を被処理ガスが、外筒と内筒との間の外側環状空間を処理済みガスがそれぞれ流れ、かつ回転軸内をパージガスが流れる分配器本体と、前記分配器本体の上部に設けられ、内部が仕切板で複数のセルに仕切られて、各セルが前記蓄熱部の各空間にそれぞれ接続された仕切室と、前記分配器本体と前記仕切室との間に設けられ、前記回転軸の回転に伴って回転し、前記内側環状空間および前記外側環状空間と前記仕切室の各セルとを順次切り換えて連通させる開口部を有する回転板とを備え、
【００２２】
前記回転軸の上部側面には供給口が形成され、前記開口部を介しての前記内側環状空間から前記仕切室の各セルへの被処理ガスの供給と、前記開口部を介しての前記仕切室の各セルから前記外側環状空間への処理済みガスの排気との間に、前記供給口から前記仕切室の各セルへパージガスを供給することを特徴としている。
【００２３】
上記構成によれば、中空状の回転軸としたので、回転軸の内部にパージガスを流し、回転軸上部側面の供給口からパージガスを仕切室に供給することが可能となる。そのため、回転板にはパージガス供給開口部を設ける必要はなく、未処理ガス供給開口部と処理済みガス排気開口部だけを設ければよいから、その分、未処理ガス供給開口部と処理済みガス排気開口部の開口角度を大きくすることができる。その結果、回転板の大きさは従来のままで、ガス処理量を増大させることが可能となる。
【００２４】
また、本発明では、前記仕切室の各セルには、前記回転軸の供給口に対応させて仕切室側の供給口が形成され、前記両供給口が一致したときにパージガスが仕切室の各セルに供給されるよう構成されている。
【００２５】
ここで、本発明のように回転軸内空間を利用してパージガスを供給すると、回転板の未処理ガス供給開口部と処理済みガス排気開口部の開口面積を従来よりも大きくとれることを、回転板の外径と圧力損失の関係で図６に示す。
【００２６】
例えば、処理ガス量が２００ｍ３／ｍｉｎの場合、分配器の圧力損失が２０ｍｍＡｑ（従来の分配器での圧力損失とほぼ同じ）では、回転板の開口面積は０.３５ｍ２必要となり、この開口面積を確保するためには、従来構造では回転板の外径は約２３５０ｍｍになるのに対し、本発明では回転板の外径は１８００ｍｍでコンパクトになる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
図１は、本発明の蓄熱式燃焼ガス処理装置に設置される分配器の断面図である。また、図２はその分配器の要部を示した内部構成の斜視図である。なお、分配器以外の蓄熱部や電気ヒータなどの構成は図７に示した従来のものと同じであるので、ここでは、それらの説明は省略する。
【００２８】
本実施の形態における分配器６０は、図１および図２に示すように、外筒６１、内筒６２、および内筒６２の内部中央に回転自在に設けられた回転軸６３からなる分配器本体６４と、分配器本体６４の上方に設けられ、半径方向に設置された仕切板６５で内部が複数のセルに仕切られた仕切室６６と、分配器本体６４と仕切室６６との間に設けられ、回転軸６３に結合されて回転軸６３と共に回転する回転板６７とが設けられている。
【００２９】
仕切室６６は８個のセル（部屋）に仕切られ、各セルは耐熱ホース２２を介して蓄熱部１３（図７参照）の各空間に接続されている。また、仕切室６６の底部には仕切室底板６８が設けられている。この仕切室底板６８には、セルの底部形状に合致した開口部６９が形成されている（図８も参照）。そして、仕切室底板６８と回転板６７との間にはシールパッキン７０が設けられている。
【００３０】
仕切室６６は円環状をなしており、その中央を回転軸６３が貫通している。仕切室６６を貫通した回転軸６３は、その上端部が、仕切室６６上面に取り付けられたベアリング７１に支持されている。回転軸６３は中空状をなしており、仕切室６６を貫通している部分には、側面にスリット状のパージガス供給口７２が１つ形成されている。また、仕切室６６の側壁には、各セル毎に回転軸６３の貫通部にスリット状のパージガス供給口７３が形成されている。
【００３１】
図３は図１のＥ−Ｅ線に沿った断面図で、主に回転板６７の平面形状を示している。図３に示すように、回転板６７には、未処理ガス供給開口部７４と処理済みガス排気開口部７５のみが形成され、パージガス供給のための開口部は形成されていない。上記したように回転軸６３は中空状であるから、この回転軸６７の内部にパージガスを流すよう構成されている。
【００３２】
回転板６７にパージガス供給のための開口部が形成されていないので、未処理ガス供給開口部７４と処理済みガス排気開口部７５の開口角度を大きくすることができ、本実施の形態ではそれぞれ１３５度の開口角度となっている。そして、未処理ガス供給開口部７４と処理済みガス排気開口部７５との間の仕切部の中心角度は、従来通り４５度確保されており、未処理ガスと処理済みガスの流れが一つのセルで同時に生じることがないようになっている。また、パージガスは、未処理ガスの供給と処理済みガスの排気の間に行う必要があるので、回転軸６３の上部側面に形成されたパージガス供給口７２が、図３のように右側の仕切部に向いたときに供給される。なお、パージガス供給口７２は、実際にはＥ−Ｅ線に沿った断面では見えないが、パージガス供給の位置を示すために記載してある。
【００３３】
図４は図１のＦ−Ｆ線に沿った断面図で分配器本体６４の形状を示している。分配器本体６４には、上記のように外筒６１、内筒６２および回転軸６３が設けられ、内筒６２と回転軸６３の間の環状空間は未処理ガスが流れる未処理ガス供給部７６であり、外筒６１と内筒６２の間の環状空間は処理済みガスが流れる処理済みガス排気部７７である。分配器本体６４には、その上部に天板７８が、底部に底板７９が設けられ、天板７８には未処理ガス供給部７６に対応する位置および処理ガス済み排気部７７に対応する位置に複数の開口部が形成されている（図５参照）。また、回転軸６３にはパージガス配管８０が、内筒６２は未処理ガス入口ノズル８１が、外筒６１には処理済みガス出口ノズル８２がそれぞれ接続されている。なお、図１において、８３は分配器６４等を支持する支持脚であり、８４は回転軸６３に回転力を伝達するためのスプロケットである。
【００３４】
次に、上記構成の分配器６０において、各ガスの流れについて説明する。図５は、分配器６０の分解斜視図である。未処理ガスは未処理ガス入口ノズル８１より分配器６０に供給され、分配器本体６４の未処理ガス供給部７６を上昇し、回転板６７の未処理ガス供給開口部７４と一致する仕切室６６内のセルに流入する。未処理ガス供給開口部７６の開口角度は１３５度であるので、図５の状態では▲１▼セル、▲２▼セルおよび▲３▼セルに未処理ガスが流入する。
【００３５】
一方、処理済みガスを排気する場合は、回転板６７の処理済みガス排気開口部７５と一致する、仕切室６６のセル内の処理済みガスに下降流れが生じる。処理済みガス排気開口部７５の開口角度も１３５度であるので、図５の状態では▲５▼セル、▲６▼セルおよび▲７▼セルに処理済みガスの下降流れが生じ、その処理済みガスは分配器本体６４の処理済みガス排気部７７を通って、処理済みガス出口ノズル８２から排気される。
【００３６】
また、パージガス配管８０より分配器６０に供給されたパージガスは、回転軸６３内を上昇して、仕切室６６のセルの一つに供給される。この場合、仕切室６６の側壁に形成されたパージガス供給口７３と、回転軸６３の上端側面に形成されたパージガス供給口７２とが一致したときにパージガスが供給され、図５の状態では▲４▼セルにパージガスが供給される。このように、パージガスの供給は、未処理ガスの供給と処理済みガスの排気の間に行われる。
【００３７】
本実施の形態によれば、回転軸６３から仕切室６６にパージガスを供給するようにしたので、分配器６０全体の大きさを一定とすると、分配器６０での圧力損失を小さくすることができ、装置のコンパクト化および軽量化が図れる。また圧力損失を一定にすると分配器６０を小さくでき、製作性、シール性、ハンドリング、輸送、据え付けとあらゆる点でコスト低減を図ることができる。
【００３８】
また、未処理ガスおよび処理済みガスが通過する回転板６７の開口角度を大きくして、各々のガスが流れるセル数を従来の各々２セルから３セルに増加できることから、以下の二次的効果が得られる。
1)セル内を流れるガス量が減少するため、圧力損失が低下する。例えば、蓄熱材中の圧力損失は流速の１乗に比例することから、蓄熱材中の圧力損失は２／３となる。
2)また、蓄熱材で占める圧力損失は装置全体の８０％以上であるから、この効果により、ガスを供給するファンの吐出圧力を低くすることが可能で、装置全体の大幅なコンパクト化、大幅なコストダウンを図ることができる。
【００３９】
なお、上記実施の形態では従来技術として蓄熱・触媒式の装置で説明したが、触媒を使用しない蓄熱・直燃式の装置でも本発明は適用できる。
【００４０】
また、上記実施の形態では、仕切室６６は８セルで、回転板６７の未処理ガス供給開口部７４および処理済みガス排気開口部７５の開口角度を１３５度として説明したが、セル数は何セルでもよく、またセル数に見合った各開口部の中心角度を設定できる。例えば、８セル構成でも中心角度は１３５度でなくてもよい。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、未処理ガスや処理済みガスを通すための、回転板に形成された開口部の開口角度を大きくすることができるので、回転板の外径を大きくすることなく、ガス処理量を増大させることができ、処理効率に優れた蓄熱式燃焼ガス処理装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の蓄熱式燃焼ガス処理装置に用いられる分配器の断面図である。
【図２】図１の分配器の仕切室内部の斜視図である。
【図３】図１のＥ−Ｅ線に沿った断面図である。
【図４】図１のＦ−Ｆ線に沿った断面図である。
【図５】図１の分配器の分解斜視図である。
【図６】図１の分配器による回転板寸法と圧力損失との関係を示した図である。
【図７】従来技術における蓄熱式燃焼ガス処理装置の全体構造図である。
【図８】図７のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図９】図７のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図１０】図７のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。
【図１１】図７のＤ−Ｄ線に沿った断面図である。
【図１２】図７の分配器の分解斜視図である。
【符号の説明】
１１ 電気ヒータ
１２ 蓄熱材
１３ 蓄熱部
６０ 分配器
６１ 外筒
６２ 内筒
６３ 回転軸
６４ 分配器本体
６６ 仕切室
６７ 回転板
７２ 仕切室側のパージガス供給口
７３ 回転軸側のパージガス供給口
７４ 未処理ガス供給開口部
７５ 処理済みガス排気開口部
７６ 未処理ガス供給部
７７ 処理済みガス排気部
８０ パージガス配管
８１ 未処理ガス入口ノズル
８２ 処理済みガス出口ノズル
Claims (1)
- 被処理ガスを燃焼させる燃焼部と、内部空間が複数に分割されて各空間内に蓄熱材が充填され、前記燃焼部で燃焼させる被処理ガスを前記蓄熱材で予め加熱するとともに、燃焼後の処理済みガスが持つ熱を前記蓄熱材に回収する蓄熱部と、前記各空間に被処理ガスを分配供給するとともに各空間から熱回収後の処理済みガスを分配排気する分配器とを有し、前記分配器は、外筒、内筒、および内筒の内部中央に回転自在に設けられた中空状の回転軸からなり、内筒と回転軸との間の内側環状空間を被処理ガスが、外筒と内筒との間の外側環状空間を処理済みガスがそれぞれ流れ、かつ回転軸内をパージガスが流れる分配器本体と、前記分配器本体の上部に設けられ、内部が仕切板で複数のセルに仕切られて、各セルが前記蓄熱部の各空間にそれぞれ接続された仕切室と前記分配器本体と前記仕切室との間に設けられ、前記回転軸の回転に伴って回転し、前記内側環状空間および前記外側環状空間と前記仕切室の各セルとを順次切り換えて連通させる開口部を有する回転板とを備え、前記回転軸の上部側面には供給口が形成され、前記開口部を介しての前記内側環状空間から前記仕切室の各セルへの被処理ガスの供給と、前記開口部を介しての前記仕切室の各セルから前記外側環状空間への処理済みガスの排気との間に、前記供給口から前記仕切室の各セルへパージガスを供給する蓄熱式燃焼ガス処理装置において、前記仕切室の各セルには、前記回転軸の供給口に対応させて仕切室側の供給口が形成され、前記両供給口が一致したときにパージガスが供給されることを特徴とする蓄熱式燃焼ガス処理装置。
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