JP4415954B2 - ガス加熱装置 - Google Patents

Description

本発明は、加熱対象ガスをヒータにより加熱するガス加熱装置に関するものである。

従来から、送り込まれた加熱対象ガスをヒータにより加熱して送り出す構成のガス加熱装置が、生ごみ処理装置等において好適に用いられている。この生ごみ処理装置に用いられるガス加熱装置は、処理層内で生じた排気ガスを該ガス加熱装置で加熱した後に触媒と接触させることで、脱臭を行うものである（特許文献１参照）。

上記のような用途に使用されるガス加熱装置として、図５に示すような構成の装置がある。これは、上記排気ガスのような加熱対象ガスが通過するガス流路内に、多数の流路穴１を貫設してあるブロック状の耐火絶縁体２を設置するとともに、各流路穴１内にヒータ３を配したものである。上記ヒータ３は各流路穴１の内周壁に沿って配設される螺旋状のヒータ線４から成り、送り込まれた加熱対象ガスが各流路穴１内を通過する際にそれぞれヒータ３により加熱されて下流側に送り出されるようになっている。なお、このガス加熱装置にあっては各流路穴１内にそれぞれ螺旋状を成すヒータ線４を配していることで、熱交換用の表面積を大きくとることが可能になっている。

しかし上記構成のガス加熱装置にあっては図５（ｃ）に模式的に示すように、流路穴１内を通過する加熱対象ガスの流速は、その流路穴１内の径方向内側ほど速くなるように偏り、ヒータ３の位置する径方向外側部分は流速が遅くなるので、ヒータ３から加熱対象ガスに充分には熱が伝わり難く、ヒータ温度が高くなってしまう。したがってヒータ３から耐火絶縁体２側を伝わって放熱される熱量が大きく、加熱対象ガスの加熱効率が悪いといった問題がある。またヒータ温度が高くなることから、ヒータ３の寿命が短くなるといった問題や、螺旋状を成すヒータ線４のピッチを短くすることができずコンパクト化が困難であるといった問題もある。なお、ここでの径方向内側部分とは流路穴１内においてその中心軸に近い側の部分であり、径方向外側部分とは流路穴１内においてその中心軸から離れた（内周壁に近い）側の部分である。
特開２００２−３２０９５０

本発明は上記問題点に鑑みて発明したものであって、加熱対象ガスを高効率で加熱することができ、またそのためのヒータを長寿命化することや、コンパクト化することの可能なガス加熱装置を提供することを課題とするものである。

上記課題を解決するために本発明を、加熱対象ガスの通過する複数の流路穴１を貫設してある耐火絶縁体２と、該流路穴１の内周壁に沿って配設されるヒータ３と、該流路穴１内を通過する加熱対象ガスの流れを径方向外側部分に向けてガイドする案内部５とを具備するガス加熱装置であって、該案内部５は、各流路穴１近傍の同軸上に位置する邪魔板７と、これら複数の邪魔板７を囲む支持枠８とを連結させて一体に形成した部材であり、上記耐火絶縁体２を固定させたガス流路Ｒ内に上記支持枠８を固定するように設けたことを特徴としたガス加熱装置とする。

上記構成のガス加熱装置にあっては、加熱対象ガスは案内部５によって流路穴１内においてヒータ３の位置する径方向外側部分に向けてガイドされるので、ヒータ３との間で熱交換する加熱対象ガスの流速が速くなり、ヒータ３の温度は低く抑えられる。これにより、ヒータ３から耐火絶縁体２側を伝わって放熱される熱量が抑制されるとともに、流路穴１から下流側にはヒータ３により高効率で加熱された加熱対象ガスが送り出されることとなる。またヒータ３の温度が抑制されることからヒータ３が長寿命化するものである。

また上記ガス加熱装置にあっては、上記ヒータ３が螺旋状を成すヒータ線４であることが好ましい。このようにすることで、ヒータ３全体の表面積を大きくとって加熱対象ガスを効率的に加熱することができる。ここで、上記案内部５によりヒータ３の温度が抑制されることから、螺旋状を成すヒータ線４のピッチを短くしてヒータ３ひいては装置全体のコンパクト化を図ることが可能である。

また上記案内部５が、流路穴１の流入口の上流側近傍、及び又は流出口の下流側近傍に設置されるものであることも好ましい。このようにすることで、耐火絶縁体２の上流側や下流側に案内部５を設置するだけの簡単な構成によって、加熱対象ガスの流れを好適にガイドすることが可能となる。

なお、以上述べた各構成は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜組合せ可能である。

本発明は、加熱対象ガスを高効率で加熱することができ、またそのためのヒータを長寿命化することや、コンパクト化することが可能になるという効果を奏する。

以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて説明する。図１には、本発明の実施形態における第１例のガス加熱装置を示している。本例のガス加熱装置は背景技術にて説明したものと同様に、断面円形状を成す複数の流路穴１を流れ方向に貫設してあるブロック状の耐火絶縁体２と、各流路穴１内に遊嵌させてあるヒータ線４とを備えた装置であり、これを加熱対象ガスの通過するガス流路Ｒ内に設置することで、上流側から送り込まれる加熱対象ガスをヒータ線４から成るヒータ３で加熱したうえで、下流側へと送り込むものである。

上記耐火絶縁体２は耐火レンガを用いて直方体形状に形成したものであり、その上面及び両側面を押えるコ字状を成す取付具６によって、ガス流路Ｒ内に固定させてある。また上記ヒータ線４はニクロム線を用いて螺旋状に形成したものであり、各流路穴１内にて、流路穴１の内周壁と沿うように位置させている。

そしてガス流路Ｒ内における耐火絶縁体２の上流側には、各流路穴１内を通過する加熱対象ガスの流れを径方向外側部分へと向けてガイドする案内部５を設けてある。本例の案内部５は、各流路穴１の流入口の上流側近傍にそれぞれ位置する邪魔板７と、これら複数の邪魔板７を囲む矩形状の支持枠８とを連結させて一体に形成した部材（以下、これを「上流側案内部９」という）である。上記邪魔板７は、対応する流路穴１と同軸上に位置し且つ該流路穴１よりも小径の円板状に形成されている。

上記流路穴１は、直交する二方向（図中の上下、左右方向）に等間隔を隔てて耐火絶縁体２に多数並設してあり、これに対応して位置する邪魔板７も、同様に直交する二方向に等間隔を隔てて位置させてある。本例の上流側案内部９にあっては、上記二方向のうちの一方向（図中の上下方向）に並ぶ複数の邪魔板７と支持枠８の二辺とがそれぞれ連結片１０を介して連結させてあり、この支持枠８をガス流路Ｒ内に固定することで、各邪魔板７が対応する流路穴１の上流側に固定される構造である。

しかして上記構成から成る本例のガス加熱装置にあっては図１（ｂ）に模式的に示すように、ファン等の送風手段（図示せず）により上流側から送り込まれて流路穴１内を通過する加熱対象ガスは、各流路穴１に至る直前位置においてまず案内部５の各邪魔板７の周りを迂回して径方向外側部分へとガイドされたうえで、流路穴１内に導入される。したがって図５に示すように案内部５を備えないものと比較して、流路穴１内を通過する加熱対象ガスの流速は径方向内側部分において遅くなり（即ち流量が小さくなり）、ヒータ３が存在する径方向外側部分において速くなる（即ち流量が大きくなる）。

ここで、ヒータ３との間で熱交換する加熱対象ガスの流速が速くなることによりヒータ３の温度は低く抑えられる。これによりヒータ３から耐火絶縁体２側を伝わって放熱される熱量が抑制されるので、流路穴１から下流側にはヒータ３により高効率で加熱された加熱対象ガスが送り出されることとなる。またヒータ３の温度が抑制されることから、ヒータ３が長寿命化するといった利点や、螺旋状を成すヒータ線４のピッチを短くして各ヒータ３ひいてはガス加熱装置全体のコンパクト化を図ることができるといった利点がある。

次に、本発明の実施形態における第２例のガス加熱装置について図２に基づいて説明する。なお、本例にあっては案内部５以外の構成は上記した第１例と同様の構成であるから、第１例と同様の構成については同一符号を付して詳しい説明を省略し、第１例とは相違する特徴的な構成についてのみ異符号を付して以下に詳述する。

本例にあっては、上流側案内部９と同一形状を成す下流側案内部２０を耐火絶縁体２の下流側に固定してあり、この上流側案内部９と下流側案内部２０とで本例の案内部５を形成している。即ちこの下流側案内部２０は、各流路穴１の流出口の下流側近傍に１対１で設置される複数の邪魔板７と、これら邪魔板７を囲む支持枠８とを一体に連結させた部材である。

上記構成から成るガス加熱装置においては図２（ｂ）に模式的に示すように、上流側から送り込まれて流路穴１内を通過する加熱対象ガスは、各流路穴１に至る直前においてまず上流側案内部９の各邪魔板７周りを迂回して径方向外側部分へとガイドされたうえで流路穴１内に導入される。更に各流路穴１の下流側に下流側案内部２０の邪魔板７が存在することによって、特に流路穴１内の下流側部分において加熱対象ガスは更に径方向外側部分に向けてガイドされる。

したがって本例のガス加熱装置にあっては、図５に示すような案内部５を備えないもの、及び第１例のように上流側にのみ案内部５を備えたものと比較して更に、流路穴１内を通過する加熱対象ガスの流速が径方向内側部分において遅くなる一方で、ヒータ３の存在する径方向外側部分においては流速が速くなる。これにより、加熱対象ガスをヒータ３により更に高効率で加熱することが可能になるといった利点や、ヒータ３が更に長寿命化するといった利点や、各ヒータ３ひいてはガス加熱装置全体を更にコンパクト化することできるといった利点がある。

なお、上流側案内部９を設けずに下流側案内部２０のみで案内部５を形成してあっても構わない。

次に、本発明の実施形態における第３例のガス加熱装置について図３に基づいて説明する。なお、本例にあっては案内部５以外の構成は第１例の構成と同様であるから、第１例と同様の構成については同一符号を付して詳しい説明を省略し、第１例とは相違する特徴的な構成についてのみ異符号を付して以下に詳述する。

本例にあっては、流路穴１内を通過する加熱対象ガスの流れを径方向外側部分にガイドする案内部５として、加熱対象ガスの流れ方向と直交する断面円形状の柱状部材３０を、各流路穴１内の軸方向及び径方向中央部に貫通させてある。

上記柱状部材３０は、図中の上下方向に並設される複数の流路穴１を、一部材により上下方向に連続して貫通するものである。耐火絶縁体２において上記柱状部材３０を図中左右方向に複数貫通させて備えることで、上下、左右方向に等間隔を隔てて並設してある複数の流路穴１の全てに、柱状部材３０を貫通させてある。

上記構成から成る本例のガス加熱装置にあっては図３（ｂ）に模式的に示すように、上流側から送り込まれて流路穴１内を通過する加熱対象ガスは、各流路穴１内において柱状部材３０の周りを迂回して径方向外側部分へとガイドされながら、下流側へと送り出される。したがって図５に示すように柱状部材３０を備えないものと比較して、流路穴１内を通過する加熱対象ガスの流速は径方向内側部分において遅くなる一方で、ヒータ３が存在する径方向外側部分においては流速が速くなる。

これにより、加熱対象ガスをヒータ３により高効率で加熱することが可能になるといった利点や、ヒータ３が長寿命化するといった利点や、ヒータ３のコンパクト化が図られるといった利点があることは一例と同様である。加えて、本例にあっては案内部５である柱状部材３０を流路穴１内に設けてあるので、一例のものと比較して、加熱対象ガスを流路穴１において確実に径方向外側部分にガイドすることができるといった利点や、装置全体がコンパクト化されるといった利点がある。

次に、本発明の実施形態における第４例のガス加熱装置について図４に基づいて説明する。なお、本例にあっては案内部５以外の構成は第１例の構成と同様であるから、第１例と同様の構成については同一符号を付して詳しい説明を省略し、第１例とは相違する特徴的な構成についてのみ異符号を付して以下に詳述する。

本例にあっては、流路穴１内を通過する加熱対象ガスの流れを径方向外側部分にガイドする案内部５として、加熱対象ガスの流れ方向と並行に伸びる柱状部材４０を、各流路穴１内に挿入させてある。上記柱状部材４０は、各流路穴１内の流入口から流出口にかけて連続するように形成されたものであり、上流側から下流側にかけての各断面が流路穴１と同心円を成すように、円柱状に設けている。

本例にあっては、上下方向に並設される複数の流路穴１内の柱状部材４０を一本の支持柱４１で連結させてあり、この支持柱４１をガス流路Ｒ内に固定することで、各柱状部材４０が対応する流路穴１内に固定される構造である。

上記構成から成る本例のガス加熱装置にあっては図４（ｂ）に模式的に示すように、上流側から送り込まれて流路穴１内を通過する加熱対象ガスは、各流路穴１内において柱状部材４０の周りを迂回して径方向外側部分にガイドさせたうえで下流側へと送り出される。したがって図５に示すように柱状部材４０を備えないものと比較して、流路穴１内を通過する加熱対象ガスの流速はヒータ３が存在する径方向外側部分において速くなる。

これにより、加熱対象ガスをヒータ３により高効率で加熱することが可能になるといった利点や、ヒータ３が長寿命化するといった利点や、ヒータ３のコンパクト化が図られるといった利点があることは一例と同様である。加えて、本例にあっては案内部５である柱状部材４０を流路穴１内に設けてあるので、一例のものと比較して、加熱対象ガスを流路穴１内において確実にヒータ３側にガイドすることができるといった利点や、装置全体がコンパクト化されるといった利点がある。

上記した各例のガス加熱装置は、例えば生ごみ処理装置において処理層内で生じた排気ガスを加熱して触媒で脱臭させる為に好適に用いられるものであるが、他の用途においても好適に用いられることは勿論である。

本発明の実施形態における第１例のガス加熱装置を示しており、（ａ）は全体斜視図、（ｂ）は流路穴内の流れを模式的に示す説明用断面図である。 本発明の実施形態における第２例のガス加熱装置を示しており、（ａ）は全体斜視図、（ｂ）は流路穴内の流れを模式的に示す説明用断面図である。 本発明の実施形態における第３例のガス加熱装置を示しており、（ａ）は全体斜視図、（ｂ）は流路穴内の流れを模式的に示す説明用断面図である。 本発明の実施形態における第４例のガス加熱装置を示しており、（ａ）は全体斜視図、（ｂ）は流路穴内の流れを模式的に示す説明用断面図である。 従来のガス加熱装置を示しており、（ａ）は全体斜視図、（ｂ）は耐火絶縁体の斜視図、（ｃ）は流路穴内の流れを模式的に示す説明用断面図である。

符号の説明

１ 流路穴
２ 耐火絶縁体
３ ヒータ
４ ヒータ線
５ 案内部

Claims (3)

1. 加熱対象ガスの通過する複数の流路穴を貫設してある耐火絶縁体と、該流路穴の内周壁に沿って配設されるヒータと、該流路穴内を通過する加熱対象ガスの流れを径方向外側部分に向けてガイドする案内部とを具備するガス加熱装置であって、該案内部は、各流路穴近傍の同軸上に位置する邪魔板と、これら複数の邪魔板を囲む支持枠とを連結させて一体に形成した部材であり、上記耐火絶縁体を固定させたガス流路内に上記支持枠を固定するように設けたことを特徴とするガス加熱装置。
2. 上記ヒータが、螺旋状を成すヒータ線であることを特徴とする請求項１に記載のガス加熱装置。
3. 上記案内部が、流路穴の流入口の上流側近傍、及び又は流出口の下流側近傍に設置されるものであることを特徴とする請求項１又は２に記載のガス加熱装置。

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