JPS61165075A - 漏止め弁付装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は、弁装置の改良に関し、特に、蝶型ステップ弁
を通しての流体の漏れを防止するための装置に関する。

発明の背景 蝶型弁または蝶型ステップ弁を組入れた弁装置は、多く
の用途に広（使用されている。用途の１例は、米国特許
第３，８９５，９１８号に示されたような蓄熱または復
熱焼却装置（以下、単に「復熱装置」または「焼却装置
」とも称する）である。

その装置においては、中央高温燃焼室の周りに幾つかの
熱交換部が配置され、該燃焼室に連通している。各熱交
換部は、熱交換床を有し、該熱交換床内には多数の耐熱
素子即ち「石」が外側および内側多孔保持壁によって閉
じ込められている。浄化すべき工場流出ガスが、多数の
分岐ダクトを有する環状の導入ダクトへ送給される。工
場流出ガスは、上記熱交換部のうちの選択された熱交換
部へそれに関連する弁が開放されると、分岐ダクトを通
して分配される。流出ガスは、中央燃焼室内に発生する
高熱によって熱せられた極めて高温の内側多孔壁を有す
る熱交換床を横切って通される。

熱交換床の外側多孔壁は、中央燃焼室から遠いので内側
多孔壁よりはるかに低温であり、２つの壁の間に高温か
ら低温まで温度勾配がある。

上記すべての熱交換部が、分岐導管によって環状の排気
ダクトに接続されており、排気ダクトに設けられた排気
ファンにより排気ガスが排煙筒等へ抽出されるようにな
されている。

流出ガスは、熱交換部の１つ（第１熱交換部）に対応す
る開放された大口弁（当核熱交換部の出口弁は閉じられ
ている）を通って該熱交換部内の第１熱交換床へ入り、
該熱交換床を横切って中央燃焼室へ吸引され、中央燃焼
室内で高温酸化（燃焼反応）によって浄化される。次い
で、該浄化されたガス（燃焼生成ガス）は、少くとも１
つの第２熱交換床へ吸引され、該床の石に熱を与える。

その間第２熱交換部の大口弁は閉じられたままであり、
環状排気ダクトへ通じる出口弁は開放されている。

しかしながら、次のサイクルにおいては、前のサイクル
中排出されるガスによって加熱された第２熱交換部は、
その出口弁および大口弁を制御することによってその役
割を逆転され、入口側熱交換器として機能する。反対に
、第１熱交換部は、その役割を逆転されて出口側熱交換
器として機能する。従って、次のサイクルにおいては、
第１熱交換部の出口弁が開放されて大口弁が閉鎖され、
第２熱交換部の出口弁と大口弁の開閉状態は第１熱交換
部のそれとは反対となる。しかしながら、次のサイクル
が始まるまでの間に中間体止時間区間があり、その間に
、第１熱交換部内の残留流出ガスを次のサイクルのとき
に中央燃焼室を通して排出させることができるように該
第１熱交換部の大口弁および出口弁が両方とも閉鎖され
る。これは、次のサイクルで第１熱交換部の大口弁およ
び出口弁が切換えられたとき未浄化の残留流出ガスが第
１熱交換部内の床を横切らずに、また、中央燃焼室およ
び第２熱交換部をも通らずに直接排気ダクトへ吸引され
るのを防止するためである。いうまでもなく、未浄化残
留流出ガスが直接排気ダクトへ通されると、有害または
危険なガスが大気へ放出されることになる。

各熱交換部の入口および出口に設けられる弁は、高温に
露呈されるという理由から金属部品で形成されている。

時折極度に高温の熱に露呈されることなどから、それら
の弁が閉鎖状態におかれたときの密封性が完全ではない
場合がある。その結果、各サイクル間の中間体止時間区
間において、工業プロセスからの流出ガスが閉鎖位置に
ある出口弁または大口弁を通して漏出する可能性がある
。従って、流出ガスは、直接排気ダクトへ流入し、排気
筒を通って大気へ排出されるか、あるいは、浄化され冷
却されたガスを再循環すべき系内の部署へ送られてしま
うことになる。

七のような漏洩は多くの場合それほど深刻な問題ではな
いが、工場流出ガスが毒性または腐蝕性の高い成分を含
むものである場合がある。そのような成分が少しでも周
囲大気や、排ガス再循環部署へ漏れれば、作業員や、工
場外の一般人に危害をもたらし、環境保全庁から処分を
受けることになる。

そのような漏洩のもう１つの影響は、腐蝕性または化学
的に活性の成分により系内の下流の弁を損傷させたり、
あるいは、有害成分が中央燃焼室での燃焼反応によって
除去されていないために排気ファン自体を損傷させるお
それがあることである。

漏洩ガスの更に他の問題は、系全体の熱効率が低下する
ことである。

弁の漏洩の測定は困難な作業である。一旦弁が設置され
たならば、その弁が実際に作動される前に漏洩を測定す
る実際的な方法はない。さりとて、弁を設置する前に、
周囲空気を用いて試験スタンドで個々の弁の漏れを検査
するのも、それほど有効ではない。なぜなら、周囲空気
の温度は実際の作動ガス温度よりはるかに低いからであ
る。実際の作動ガス温度をシミュレートするには、精巧
な熱交換装置およびその他の高価な装置を必要とする。

しかも、たとえ実用的な試験法が案出されたとしても、
製造工程での弁の研削加工法および許容公差は満足なも
のでない場合があるから、弁を１個１個検査しなければ
ならない。製造規格の上では同じ漏洩率を有するはずの
２個の弁が、実際には相当な差があるのが現状であるか
ら、公害防止法にｉ合する１Ｘ以下の漏洩率を保証する
ことはできないし、また、実際達成されていない。

弁の漏れに対処する方法としては２つの方法が知られて
いる。１つの方法は、米国特許第４．２５２．０７０号
に開示されているように、各熱交換床の入口および出口
にそれぞれ２個の弁を直列に接続する方法である。この
方法は、各弁を通しての圧力降下を減少させるので、漏
洩帯および漏洩量を減少させる。この方法は、漏れを減
少させる上では有効であるが、２倍の数の弁を必要とし
、それに付随して制御も複雑になる。

第２の方法は、米国特許第４．２４８．８４１号に開示
されているように、浄化された工場流出ガスのような比
較的清浄なガスを戻して各弁の上流側を清浄なガスで包
み、未浄化流出ガスが弁を通り抜ける可能性を最少限に
する方法である。

従って、本発明の目的は、上述した型式の焼却装置にお
ける弁の未浄化流出ガスの漏れを最少限にする、あるい
は防止するための装置を提供することである。

本発明の他の目的は、製造価格の安い、焼却装置のため
の漏れ止め装置を提供することである。

本発明の他の目的は、弁封装置の弁が閉鎖位置にあると
きその閉鎖弁を通って流体（ガス）が流れるのを防止す
るための装置を提供することである。

本発明の更に他の目的は、未浄化流出ガスの排気ガスダ
クトへの漏洩を防止し、かつ、焼却装置の良好な熱効率
を維持するための装置を提供することである。

本発明の他の目的は、二重弁機構およびそれに随伴する
制御装置を必要とすることなく、排気ガスダクトへ送ら
れる未浄化流出ガスの量を極めて低レベルに維持するこ
とができる蓄熱焼却装置を提供することである。

発明の概要 基本的にいえば、本発明は、少くとも一方の面に少くと
も１つの周溝が形成されている平面状の弁体を有する漏
止め線形弁組立体を提供する。弁体の溝は、弁本体の弁
座部材に形成された対応する溝に連通ずるように配置さ
れており、それらの溝は、弁が閉鎖されたとき弁体を弁
座部材との間の接触領域を通って流れるのを防止するた
めの加圧ガス源に接続されるようになされた通路に連通
している。

実施例の説明 第１図を参照すると、本発明を組入れた蓄熱焼却装置１
０が示されている。この焼却装置１０は、米国ニュージ
ャージ州モリスプレインズのりゼネラチプ・インバイロ
ンメンタル・イクイツプメント社製の蓄熱装置のような
公害防止のための焼却装置であり、酸化処理（焼却）す
べき有ｔな、または望ましくない流゛出ガスを発生する
工業プロセスプラントの排出ダクト（図示せず）Ｋ接続
された入口ダクト１８を備えている。入口ダクト１Ｂは
、上方リング状ダク）１４に連通する。ダクト１４は、
複数（３，５，７個等）の熱交換部２４．２５・・・に
それぞれ連通する直立分岐ダクト５３．５４を有してい
る。これらの熱交換部２４．２５・・・は、ある種の実
施例においては、中央燃焼室２８の周りに等角間隔に配
置される。熱交換部２４．２５・・・はすべて同じ構造
であるから、典型的な作動サイクルにおける流出ガス流
経路を説明するために２つの熱交換部２４．２５だけが
図示されている。各熱交換部２４．２５は、多数のセラ
ミック素子３１から成る熱交換床２４ａ、２５ａを有す
る。セラミック素子３１は、例えば、サドル屋の「石」
と称されるものであってよく、内側多孔保持壁２７と、
外側多孔保持壁２９によって保持される。入口直立分岐
ダクト５３．５４は、各熱交換部の外側保持壁２９と外
壁即ち囲い２４ｃ、２５ｃとの間の空間２４ｂ。

２５ｂに連通している。

第１（最初の）サイクルにおいては、流出ガスは、入口
ダクト１Ｂから開放状態にある大口弁組立体（単Ｋ「大
口弁」とも称する）４５を経て左側の熱交換部２４の空
間２４ｂへ供給される。この間、熱交換部２４の空間２
４ｂから導出したダクト４２に設けられた出口弁組立体
（単に、「出口弁」とも称する）３３は、閉鎖されてい
る。この第１サイクル中、右側の熱交換部２５へ通じる
入口直立ダクト５４に設けられた上方人口弁組立体１５
は閉じられており、流出ガスが空間２５ｂへ流入しない
ようになされているが、下方出口弁組立体２３は開放位
置におかれている。従って、燃焼室２８から床２５ａお
よび空間２５ｂ内へ吸引されたガスは、空間２５ｂから
それに接続された直立ダクト５６を通り、下方リング状
出口ダクトまたは排気ダクト１６に流入する。リング状
排気ダクト１６は、排気筒３２への吐出口を有する排気
ファン３０にダクト３４を介して接続されている。ファ
ン３０は、リング状排気ダクト１６および直立ダクト４
２．５６内に吸引作用を創生じ、従って、流出ガスは、
まず、熱交換部２４を通して中央燃焼室２８へ送られ、
次いで熱交換部２５を通して吸引される。

熱交換部２５内の石３１は、中央燃焼室２８内のバーナ
２８からの炎に直接露呈されることにより、そして、燃
焼室２８からの過熱された流出ガスの熱により加熱され
る。すべての熱交換部が少くとも１回のサイクルに参加
した後、それらの熱交換部の石３１は、燃焼室２８内で
創生される熱からの放射熱と、それらの石を被って通過
したガスから得られた熱を保持する。このようＫ、系内
へ入ってくる入来流出ガスは、入口側の熱交換部２４を
通る際に予熱され、燃焼室２８内を通ることにより１２
００°Ｆ〜１５００６Ｆ（６４９℃〜８１６℃）もの高
い温度に昇温される。この高い温度により工業プロセス
の流出ガスに残留している汚染物を酸化即ち熱分解（焼
却）させる。この昇温され浄化された流出ガスが右側の
熱交換部２５内へ通され、そこを通過することによりそ
の高温熱の大部分が熱交換部内の石に付与され、ガスは
冷却されて、空間２Ｓｂ内へ例えば４００下〜５００下
（２０４℃〜２６０℃）の温度で流入する。

各順次のサイクルの間には時間間隔があり、その間に、
閉鎖されている上方人口弁４５または１５の下方の空間
２４ｂまたは２Ｓｂ内に存在する未浄化の流出ガスが下
方出口弁組立体３３または２６を通ってリング状排気ダ
クト１６内へ漏出することがあり、従って、燃焼室２８
内での浄化工程をバイパスしてしまうことがある。工場
流出ガスが例えば塩化ビニルのような有毒ガスである場
合は、設備に損害を惹起し、人間に危害を加えることに
なる。

本発明によれば、排気ダクト１６へ直接通じるダクト４
２または５６内に配設される下方出口弁組立体３３．２
３を新規な構造とすることＫよってこの問題を解決する
。これらの出口弁は、補助加圧ガス系統と組合せて使用
され、該出口弁が閉鎖されているとき、該出口弁を通っ
てガスが漏出するのを防止する。本発明によれば、ステ
ップ弁組立体の弁体な通しての流出ガスの漏洩は、該弁
体と弁座部材との互いに接触する周縁部分の間に高圧の
第２の比較的清浄なガス（またはそのようなガスと空気
の混合物）を導入することＫよつズ実質的に防止される
。

第１図〜５図に示された実施例を下方出口弁組立体３３
を参照して説明する。出口弁３３は、それが関連する熱
交換部２４が流出ガスを導入する間は閉鎖されている。

弁３３は、ディスク状弁体（単に、「ディスク」とも称
する）３３ａを備えている。弁体５Ｓａの周縁■−分の
第３ａ図に示される半分は、弁３３が閉鎖されたとき半
円形の弁座部材ｓ３ｍｒｇニー座着し、第３ｂ図に示さ
れる他の半分は、反対側の半円形弁座部材５５ｄに座着
するように構成されて−・る。ディスク５５ａは、上側
円形周縁溝３３ｇおよびそれに対向する下側円形周縁溝
３５ｊを有している。

第２〜４図にみられるように、各弁座部材３３ｍ、３３
ｄＫは、それぞれ通路３３ｆを介してチューブ３７に連
通ずる複数の穴ｓｓｈを有する溝５５１が形成されてい
る。これらのチューブは、ソレノイド弁４０、ダクト３
６および補助排気再循環用リング状ダクト２０を介して
比較的清浄な、または浄化された空気源に接続されてい
る。空気源は、排気筒３２から若干の冷却され浄化され
た排気ガスを戻すために、例えば排気筒３２とダクト２
０との間にダクト３５および３６を介して連結されたポ
ンプ５Ｂであってよい。再循環される排気ガスの供給量
は、弁体５３ａを固定した軸４４に連結されたリミット
スイッチ４７のような回転角感知素子に接続されたソレ
ノイド弁４０によって制御される。主軸４４には指示針
５０が連結されている。

出口弁組立体３３が閉鎖されると、スイッチ４７がそれ
を感知し、ソレノイド弁４０へ信号を送ってそれを開放
させ、ポンプ３８を始動させる。

排気筒３２からの浄化された排気ガスが、ポンプ３８に
よって加圧され、ダクト３５．３６を通して再循環用リ
ング状ダクト２０へ送られ、そこからチューブ３７を通
して各弁座部材３ｓｍ、ｓｓｄの通路ＳＳｆ、穴３３ｈ
、溝３３７へ導入される。従って、たとえディスク５５
ａの閉鎖即ちディスクの周縁部分と弁座部材との密封接
触が不完全であっても、この浄化された排気ガスが、工
業プロセスからの流出ガスがディスク３３ａを通って漏
れるのを防止する。すべての弁組立体に本発明を適用し
てもよく、特定の弁組立体だけに適用してもよい。

本発明の弁組立体を製造するに当っては、ディスク５５
ａの溝５５ｇ１ｓｓｊは、１回の３６０゜ｋ亘っての切
削またはフライス削によって形成することができるが、
これらの溝は、該溝を１２時と６時の位置で貝通したデ
ィスク担持軸４３．４４の部分４３ａ、４４ａによって
二等分される（第２図）。軸４３は可撓性の可変連結器
４６に連結されており、液圧式回転作動器５７を用いて
連結器４６および軸４３を介して弁体５３ａを回動させ
る。

ディスク状弁体５５ａは、Ｕ字形部材５１．５２を介し
てボルトまたはピンにより軸部分４３ａ。

４４ａに固定されている。

リミットスイッチ４７は、慣用の市販製品であってよく
、ブラケット４８を介してステップ弁３３に取付けられ
る。スイッチ４７は、先に述べたようにソレノイド弁４
０を制御するためのものである。

軸４３．４４０回動は、適当な弁作動器５７によって行
われる。作動器５７は、装［１０の作動全体を制御する
制御盤に接続されている。

弁座部材３３ｄ、５５ｍに形成される溝５５１の深さ、
形状およびその他の寸法は、特定の用途に適合するよう
に変更することができる。また、これらの溝へ導入され
る加圧ガスは、必ずしも冷却された排気ガスでなくても
よく、周囲空気であってもよい。周囲空気を使用する場
合、ある程度の熱効率の損失が生じるが、それは、周囲
空気を、熱損失があっても全体の熱効率に影響しないよ
５な装置１０の一部分に対して熱交換関係に通して加熱
することによって克服することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用した焼却装置の一部断面による側
面図、第２図は第１図の線２−２に沿って上からみた平
面図、第５ａ１５ｂ図は、それぞれ第２図の線５ａ−５
ａおよび３ｂ−３ｂｌＣ沿ってみた拡大断面図、第４図
は第３図の線４−４に沿ってみた断面図、第５図は第３
ａ、３ｂ図の線５−５に沿ってみた平面図である。 １４：リング状ダクト １６：リング状ダクト １８−入口ダクト ２０：再循環用リング状ダクト ２４．２５：熱交換部 ２８：中央燃焼室 ３３：出口弁組立体 ３３ａ：ディスク状弁体 ５５ｄ、５５ｍ：弁座部材 ３３ｆ：通路 ３３ｇ＝溝 ３３ｈ：穴 ３３　ｊ　：　溝 ３３１：溝 ３４．３５．３６：ダクト ３７：チューブ（導管） ３日＝ポンプ ４ｏ：ソレノイド弁 ４５．４４：軸

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）第１流体の所定方向の流れを制御するための弁装置
   において、 （ａ）弁座部材と、 （ｂ）該弁座部材の対応部分と接触する位置と該対応部
   分から離脱する位置との間で移動するようになされた所
   定部分を有する弁体と、 （ｃ）前記第１流体が前記弁体の所定部分と前記弁座部
   材の対応部分との間の接触領域を通つて流れるのを防止
   するために該接触領域へ第１流体より高い圧力で第２流
   体を供給するなめの供給手段と、 から成る弁装置。 ２）前記第１流体および第２流体はガスである特許請求
   の範囲第１項記載の弁装置。 ３）前記第１流体は、前記弁体の所定部分と弁座部材の
   対応部分が接触せしめられたときは該接触領域を通つて
   流れてはならないガスであり、前記所定部分は該弁体の
   周縁部分である特許請求の範囲第２項記載の弁装置。 ４）前記弁座部材は、少くとも１つの円弧状の弁座部分
   を有し、前記弁体は実質的に平面状であり、該弁座部分
   と接触する位置と該弁座部分から離脱する位置との間で
   移動するようになされた少くとも１つの円弧状周縁部分
   を有する特許請求の範囲第２項記載の弁装置。 ５）前記弁座部材は少くとも２つの円弧状弁座部分を有
   し、それに対応して前記弁体は少くとも２つの円弧状周
   縁部分を有する特許請求の範囲第４項記載の弁装置。 ６）前記円弧状弁座部分は、前記第１流体の供給源に接
   続されるようになされた少くとも１つの凹所を有し、前
   記平面状の弁体の前記周縁部分は、前記接触がなされた
   とき該凹部に連通せしめられるようになされた凹部分を
   有している特許請求の範囲第４項記載の弁装置。 ７）前記凹所は前記円弧状弁座部分に形成された溝であ
   り、前記凹部分は、該溝に対応して弁体に形成された溝
   であり、前記接触がなされたとき弁座部材の溝と弁体の
   溝とが連通状態にもたらされるようになされている特許
   請求の範囲第６項記載の弁装置。 ８）前記弁座部材の溝および弁体の溝は円弧形状である
   特許請求の範囲第７項記載の弁装置。 ９）前記弁座部材の円弧状弁座部分および弁体の円弧状
   周縁部分は半円形である特許請求の範囲第４項記載の弁
   装置。 １０）前記半円形の弁座部分および半円形の周縁部分は
   それぞれ少くとも２つ設けられている特許請求の範囲第
   ９項記載の弁装置。 １１）前記弁座部材は、それぞれ異る平面内に位置する
   ２つの弁座部材である特許請求の範囲第１項記載の弁装
   置。 １２）前記２つの弁座部材は、該弁装置を通る流体の流
   れ方向に互いに離隔されている特許請求の範囲第１１項
   記載の弁装置。 １３）前記弁体は平面状部材であり、前記２つの弁座部
   材は、前記接触がなされたとき該弁体の一方の面と他方
   の面にそれぞれ隣接するように配置されている特許請求
   の範囲第１１項記載の弁装置。 １４）前記平面状弁体はデイスクであり、前記２つの弁
   座部材は弁本体の壁から半径方向内方へ突出した円弧状
   の張出部材であり、該弁体と弁座部材とは、前記接触が
   なされたとき互いに整合する溝を有しており、前記第２
   流体は、前記接触がなされたとき該溝へ供給されるよう
   になされている特許請求の範囲第１３項記載の弁装置。 １５）前記第２流体を、前記接触がなされたときにのみ
   前記接触領域へ供給するための制御手段（ｄ）が設けら
   れている特許請求の範囲第１項記載の弁装置。 １６）前記制御手段は、前記弁体が所定位置へ移動され
   るのに応答して作動されるようになされている特許請求
   の範囲第１５項記載の弁装置。 １７）流出ガス等のための焼却装置において、（ａ）少
   くとも１つの熱交換部と、 （ｂ）該熱交換部と連通した高温燃焼室と、（ｃ）前記
   流出ガスを移送するために前記熱交換部のうちの選択さ
   れた熱交換部と連通する少くとも１つのダクト手段と、 （ｄ）該ダクト手段に設けられた少くとも１つの弁組立
   体であつて、 （ｉ）弁座部材と、 （ｉｉ）該弁座部材の対応部分と接触する位置と該対応
   部分から離脱する位置との間で移動するようになされた
   周縁部分を有する弁体と、 （ｉｉｉ）該弁体の周縁部分と弁座部材の対応部分が接
   触せしめられたとき両者の間の接触領域へガスを流入さ
   せることを可能にするガス流入手段、 を備えた弁組立体と、 （ｅ）前記接触がなされたとき前記流出ガスが前記接触
   領域を通つて流れるのを防止する高圧の、実質的に浄化
   されたガスを前記ガス流入手段へ供給するためのガス供
   給手段と、から成る焼却装置。 １８）前記ガス供給手段は、 （ｉ）前記実質的に浄化されたガスの供給源と、（ｉｉ
   ）該供給源に連結されており、該浄化されたガスを圧力
   下でポンプ送りするためのポンプと、 （ｉｉｉ）該ポンプの吐出側と、前記弁組立体の外壁に
   形成され前記弁座部材に連通した少くとも１つの通路に
   接続された導管とから成るものである特許請求の範囲第
   １７項記載の焼却装置。 １９）流出ガス等を浄化するためのものであつて、該流
   出ガス源に接続された少くとも１つのダクトと、該ダク
   トに連通した少くとも１つの熱交換部と、該熱交換部と
   連通した高温燃焼室とを有し、常態では流出ガスを該ダ
   クト、熱交換部および高温燃焼室を通して排出されるよ
   うになされた焼却装置において、 前記ダクト内に少くとも１つの弁組立体（ａ）が設けら
   れ、該弁組立体（ａ）は、 （ｉ）弁座部材と、 （ｉｉ）該弁座部材の対応部分と接触する位置と該対応
   部分から離脱する位置との間で移動するようになされた
   周縁部分を有する弁体と、（ｉｉｉ）該弁体の周縁部分
   と弁座部材の対応部分が接触せしめられたとき両者の間
   の接触領域へガスを流入させることを可能にするガス流
   入手段とから成り、 前記接触がなされたとき前記流出ガスが前記接触領域を
   通つて流れるのを防止する高圧の、実質的に浄化された
   ガスを前記ガス流入手段へ供給するためのガス供給手段
   （ｂ）が設けられていることを特徴とする焼却装置。 ２０）前記ガス供給手段（ｂ）は、 （ｉ）前記実質的に浄化されたガスの供給源と、（ｉｉ
   ）該供給源に連結されており、該浄化されたガスを圧力
   下でポンプ送りするためのポンプと、 （ｉｉｉ）該ポンプの吐出側と、前記弁組立体の外壁に
   形成され前記弁座部材に連通した少くとも１つの通路に
   接続された導管とから成るもの である特許請求の範囲第１９項記載の焼却装置。