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ガスフィルターの逆洗方法およびガスフィルター装置 - 株式会社タクマ
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発明の名称 ガスフィルターの逆洗方法およびガスフィルター装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−179024(P2001−179024A)
公開日 平成13年7月3日(2001.7.3)
出願番号 特願平11−372409
出願日 平成11年12月28日(1999.12.28)
代理人 【識別番号】100097755
【弁理士】
【氏名又は名称】井上 勉
【テーマコード(参考)】
4D019
4D058
【Fターム(参考)】
4D019 AA01 BA05 BB06 CA03 
4D058 JA02 JB06 KB05 MA15 MA18 MA25 MA60
発明者 麻生 知宣 / 篠田 高明 / 片山 亘 / 田中 泰宏 / 山口 新一
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 筒状のセラミックフィルターを用いて高温排ガスの濾過を行うガスフィルター装置において、一端をガス通過口に繋がれて他端に逆洗空気吹き込み口を備えるガスフィルターのガス通過口側で、そのガス通過面積を中間部分よりも小さくし、逆洗空気がガス通過口を通過する量を抑制して、濾過壁面からエアを吹出させ、付着するダストを払い落とすことを特徴とするガスフィルターの逆洗方法。
【請求項2】 外筒とその外筒の内側に設けられる内筒を有するケーシング内で、一端を前記内筒の壁部に固定されてその開口が内筒の内部に開放され、他端を前記外筒の壁部に固定されて筒状のセラミックフィルターが内外両筒間に形成される内部空間を跨ぐように架設され、その内外両筒間の内部空間に排ガスが導入され、前記内筒の内部空間から除塵後の清浄ガスを外部に排出される構成のガスフィルター装置において、前記セラミックフィルターの一端の内筒開口側にガス通過抑制手段が設けられ、他端には外筒の外側部でパルス管と接続される逆洗空気吹き込み口が設けられていることを特徴とするガスフィルター装置。
【請求項3】 前記セラミックフィルターのガス通過抑制手段は、内筒内へのガス通過口の開口面積を小さく形成してなる請求項2に記載のガスフィルター装置。
【請求項4】 前記セラミックフィルターのガス通過抑制手段は、そのセラミックフィルターのガス通過口側にオリフィスを設けてなる請求項2に記載のガスフィルター装置。
【請求項5】 前記セラミックフィルターのガス通過抑制手段は、内筒壁体に設けられるガス通過口乃至装着されるセラミックフィルター端部に抵抗体を挿入介在してなる請求項2に記載のガスフィルター装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、廃棄物焼却炉、焼却灰の溶融炉等にて発生するダストを含む高温の排ガスを処理するガスフィルター装置にかかるものであって、そのガスフィルターに付着蓄積されるダストを効率よく除去できるようにするガスフィルターの逆洗方法およびガスフィルター装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、廃棄物焼却炉や焼却灰などから発生するダストを含む排ガスを集塵する際には、主として電気集塵機もしくはバグフィルターが用いられてきた。しかし、近年になって、電気集塵機ではダイオキシンが再合成されるなどの問題点が指摘され、バグフィルターが多用されるようになってきている。ところが、このバグフィルターを用いる場合、耐熱性に限界があることから、排ガスをバグフィルターに導入する前にその温度を150℃〜200℃程度に減温することが必要になる。
【0003】ところで、最近、高温ガスに対しても適用可能なフィルターとして耐熱性を有する多孔質のセラミックフィルターが開発され、実用に供されている。このセラミックフィルターは、固体で10〜20μmの貫通孔を持ち、この中に排ガスを通過させることによってその排ガス中のダストを除去するもので、その形状としては棒状、平板状など任意のものを製造することが可能である。
【0004】そこで、このようなセラミックフィルターを用いて高温排ガス中のダストを除去するガスフィルター装置が開発され、本出願人によって特願平10−330568号ならびに特願平11−37304号で提案されている。
【0005】図7に、先出願のガスフィルター装置の水平断面図(a)および外形(左半部)並びに垂直断面図(右半部)(b)が示され、図8に図7(a)の部分拡大図(a)および図7(b)の部分拡大図(P部拡大図)(b)が示されている。
【0006】この先出願のガスフィルター装置51では、円筒状の胴部を有する外筒52とその外筒52の内側に同心円状に設けられる円筒状の内筒53とを有するケーシング54を備えている。このケーシング54には、外筒52と内筒53とに囲まれた内部空間を画成するために、上部に蓋体55が、下部に断面逆三角形状の環状ホッパ56がそれぞれ設けられ、前記蓋体55の一部に排ガスを導入するガス導入口57が開口されている。同様に、内筒53の内部空間を画成するために、下部に蓋体58が設けられるとともに、上部に清浄ガスを導出するガス導出口59が設けられている。なお、図には明示されていないが、環状ホッパ56の下部にはダスト搬出用のコンベア(例えばスクリューコンベア)が配されている。
【0007】前記外筒52と内筒53との間には複数個の円筒状(もしくは角筒状)のセラミックフィルター60が配されている。これらセラミックフィルター60は、内筒53の中心軸を中心として水平方向に放射状に、かつ上下方向に多段に配されている。本実施例の場合、一段に18個ずつのセラミックフィルター60が上下方向に25段配され、合計450個のセラミックフィルター60が配設されていることになる。
【0008】前記セラミックフィルター60は、図8に示されるように、一端部(外側端部)が栓体61によってその開口を閉止されて他端部(内側端部)のみ開口するようにされている。このセラミックフィルター60の固定部位には、外筒52の壁面に貫通穴62が穿設されるとともに、内筒53の壁面に、セラミックフィルター60の内径とほぼ同径のガス通路63が穿設され、このガス通路63の外側端部がやや大径とされてその大径部にセラミックフィルター60の他端部が嵌合固定されるように構成されている。
【0009】また、内筒53の内側空間に、各ガス通路63に対向してパルス管71が設けられ、これらパルス管71から個々のセラミックフィルター60に逆洗用の空気が供給されるようになっている。このパルス管71からの空気の供給によってセラミックフィルター60の外表面や細孔内に付着したダストが定期的に逆洗される。
【0010】このように構成されているガスフィルター装置51においては、ガス導入口57からダストを含む排ガスが導入されると、この排ガスは各セラミックフィルター60の内部に入り、ダストを濾過されて清浄ガスとなってそのセラミックフィルター60の開口端である内側端部からガス通路63および内筒53の内部空間を通ってガス導出口59から系外に排出される。ダストはセラミックフィルター60の外表面および細孔内に蓄積されるので、定期的にパルス管71より空気を送ってセラミックフィルター60の逆洗が行われる。この逆洗によって生じたダストは外筒52と内筒53との間の内部空間の下部に配されている環状ホッパ56に溜まり、ダスト搬出用のコンベアにて系外に排出される。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述のガスフィルター装置51においては、内筒53の内側空間に、各ガス通路63に対向してパルス管71を設けられているが、内筒53と外筒52間の空間にダストを含む排ガスが導入され、ときにはその排ガス温度が800〜900℃の高温排ガスを導入される場合がある。そのために、パルス管71には耐熱・耐食性の高いセラミック等の材料によるものが必要となり、非常に高価なものとなるという問題点がある。しかも、このパルス管には定期的に逆洗空気を供給されるが、常時空気が流れないために冷却することも困難である。
【0012】また、セラミックフィルターの逆洗には比較的高い圧力のエア(294〜490KPa)を供給して行われるので、その逆洗による排気量が多くなると下流側での負荷が増大して不都合である。そのために短時間で効果的に処理する必要がある。
【0013】本発明は、このような問題点を解消するためになされたもので、パルス管を通常の安価な金属管を用いて配管できて、耐熱・耐食性を杞憂することがなく、逆洗効果を高め得るガスフィルターの逆洗方法とガスフィルター装置を提供することを目的とするものである。
【0014】
【課題を解決するための手段および作用・効果】前述された目的を達成するために、第1発明によるガスフィルターの逆洗方法は、筒状のセラミックフィルターを用いて高温排ガスの濾過を行うガスフィルター装置において、一端をガス通過口に繋がれて他端に逆洗空気吹き込み口を備えるガスフィルターのガス通過口側で、そのガス通過面積を中間部分よりも小さくし、逆洗空気がガス通過口を通過する量を抑制して、濾過壁面からエアを吹出させ、付着するダストを払い落とすことを特徴とするものである。
【0015】このように構成される本発明のガスフィルターの逆洗方法によれば、ダストを含む排ガスがセラミックフィルターの外周面から細孔を通って濾過され清浄なガスとなってガス通過口から排出される過程で、そのフィルター外表面と細孔内に蓄積されるダストを除去するに際し、セラミックフィルターの内部にガス通過口と反対端に設けられる逆洗空気吹き込み口から圧縮空気を吹き込むと、前記ガス通過口側のガス通過面積が中間部分より小さくされているので、そのガス通過口側で抵抗を付加され、吹き込まれる逆洗空気(圧縮空気)が急速に圧力開放されずフィルター内壁に逆洗圧力が作用し、細孔を通過して付着しているダストの除去を効果的に行わせることができるという効果を奏するのである。また、フィルターの逆洗空気吹き込み口をガス通過口と反対端に設けるようにすることで、その逆洗空気の供給管(パルス管)をフィルター装置における外側(大気側)に設けることが可能になって、パルス管の耐熱・耐食性を杞憂する必要もなくなり、安価な材料を使用できるようになってコストダウンを図ることができるという効果がある。
【0016】次に、第2発明のガスフィルター装置は、前記第1発明のガスフィルターの逆洗方法を実施するものであり、外筒とその外筒の内側に設けられる内筒を有するケーシング内で、一端を前記内筒の壁部に固定されてその開口が内筒の内部に開放され、他端を前記外筒の壁部に固定されて筒状のセラミックフィルターが内外両筒間に形成される内部空間を跨ぐように架設され、その内外両筒間の内部空間に排ガスが導入され、前記内筒の内部空間から除塵後の清浄ガスを外部に排出される構成のガスフィルター装置において、前記セラミックフィルターの一端の内筒開口側にガス通過抑制手段が設けられ、他端には外筒の外側部でパルス管と接続される逆洗空気吹き込み口が設けられていることを特徴とするものである。
【0017】このようにされるガスフィルター装置は、セラミックフィルターの外表面や壁内細孔部に蓄積されたダストを除去するに際して、パルス管から逆洗空気吹き込み口を通じて筒状のセラミックフイルターの内部に逆洗空気を吹き込まれると、前記内筒開口側にガス通過抑制手段が設けられているので、その開口側から外部(内筒内部)への流動に抵抗が付加される。したがって、吹き込まれる逆洗空気(圧縮空気)は急速に圧力開放されずフィルター内壁に逆洗圧力が作用し、細孔を通過して付着しているダストの除去を効果的に行わせることができるという効果を奏するのである。また、逆洗空気吹き込み口を外筒壁体側に設けるようにされるので、パルス管をフィルター装置における外部側(大気側)に設けられることになり、その材質について耐熱・耐食性を考慮しなくて済み、その結果、安価な材料を使用できることになってコストダウンを図ることができる。
【0018】前記セラミックフィルターのガス通過抑制手段は、内筒内へのガス通過口の開口面積を小さく形成されるのがよい。こうすると、フィルターを装着する内壁部において設けるガス通過口をフィルターの内径より小さく設定しておくことにより、そのガス通過口での通路面積の縮小によって、逆洗操作時における吹込みエア(逆洗空気)がガス通過口を高速で流れて縮流が発生する。その縮流によりセラミックフィルター内部への逆洗空気の急速な圧力開放が阻止されて、逆洗圧力が保たれて過剰な逆洗空気を供給することなくダストの除去操作が行えるという効果を奏するのである。また、こうすることによって、内筒壁部でのガス通過口寸法を所要寸法に設定することで前記逆洗効果を得ることができ、フィルターは所要寸法の直管を用いることができるのである。
【0019】また、前記セラミックフィルターのガス通過抑制手段は、そのセラミックフィルターのガス通過口側にオリフィスを設けてなるものを用いるのがよい。こうすると、前記内筒壁体に設けられるガス通過口を小さくした場合と同様に逆洗空気の流出を縮流させて、逆洗効果を高めることができる。しかも、このように、セラミックフィルターにオリフィスを付設しておけば、内筒側に設けられるガス通過口を従来同様にしておくことができる。
【0020】また、前記セラミックフィルターのガス通過抑制手段としては、内筒壁体に設けられるガス通過口乃至装着されるセラミックフィルター端部に抵抗体を挿入するようにしてもよい。その抵抗体としては、内筒側から棒状物を軸線方向に挿入保持させる。あるいは、セラミックフィルターの壁体保持穴内にて端部に多孔板を介在させて装着させるなどの構成とする。こうすることによっても、ガス通過口を流れる逆洗空気の流動抵抗を高めて逆洗効果を高めることができる。
【0021】なお、前記ガス通過口の通過面積を小さくするに際しては、そのガス通過口の形状を平行な通路とする他に、下流側を上流側に対して広がるテーパー孔にすることで、逆洗効果を高めるとともに、絞縮された通過流体の圧力開放を徐々に行わせて通常時におけるガスの流動を損なわないようにすることができる。
【0022】
【発明の実施の形態】次に、第1発明によるガスフィルターの逆洗方法を実施できるようにされた第2発明のガスフィルター装置の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【0023】図1に本発明の一実施例に係るガスフィルター装置の水平断面図(a)および外形(左半部)並びに垂直断面図(右半部)(b)が示され、図2に図1(a)の部分拡大図(a)および図1(b)の部分拡大図(P部拡大図)(b)が、図3に要部の拡大図が、それぞれ示されている。
【0024】本実施例のガスフィルター装置1は、円筒状の胴部を有する外筒2とその外筒2の内側で同心円状に設けられる内筒3を有するケーシング4を備えている。このケーシング4には、外筒2と内筒3とに囲まれる環状の内部空間を画成され、上部に蓋体5が、下部に断面逆三角形状の環状ホッパ6をそれぞれ設けられ、前記蓋体5の一部に排ガスを導入するガス導入口7が設けられている。また、内筒3の内部空間を画成するために、下部に蓋体8が設けられるとともに、上部に清浄ガスを導出するガス導出口9が設けられている。なお、図には明示されていないが環状ホッパ6の下部にはダスト搬出用のコンベア(例えばスクリューコンベア)が配されている。
【0025】前記外筒2と内筒3との間には、複数個の筒状のセラミックフィルター10が配されている。これらセラミックフィルター10は、内筒3の中心軸心を中心として放射状に、かつ上下方向に多段に配されている。本実施例の場合、一段につき18個のセラミックフィルター10が上下方向に25段配され、合計で450個収納されていることになる。
【0026】これらセラミックフィルター10は、図2に示されるように、一端部に逆洗空気吹込み口14を設けられ、他端部がガス通過口13に繋がるようにされている。このセラミックフィルター10の装着固定部位には、外筒2の壁体部に貫通孔12が穿設されるとともに、内筒3の壁体に、セラミックフィルター10の内径とほぼ同径のガス通過口13が穿設され、このガス通過口13の外側端部をやや大径にされて、その大径部分にそのセラミックフィルター10の他端部を嵌合固定されるように構成されている。
【0027】このようにして配設されるセラミックフィルター10の逆洗空気吹込み口14には、外筒2の外側面に沿って配管されるパルス管20から分岐されて逆洗空気吹込み管21がその先端を挿入されて配されている。この逆洗空気吹込み管21の装着部としては、図3に示されるように、外筒2の外壁面に設けられる呼び出し口23で、その呼び出し口23にフランジ部23′でボルト締結されて閉じるキャップ24の内部で外筒2の壁体部の貫通孔12から突き出るセラミックフィルター10の端面に、コイルバネ25によって押付力を付勢されるガスケット26でシールされて前記キャップ24の中央部を貫通挿入される逆洗空気吹込み管21が、その先端をセラミックフィルター10の内部に臨ませるようにされている。なお、前記キャップ24の内部は、呼び出し口23とのフランジ部における取付面でガスケット27によりシールされており、セラミックフィルター10の端部はその突出し部分の外周と呼び出し口23との間でグランドパッキン28によってシールされて濾過されるガスならびに逆洗空気の漏出を防止するようにされている。
【0028】また、セラミックフィルター10のガス通過口13側には、その通過面積を小さくして逆洗空気の通過を規制するガス通過抑制手段30が設けられている。
【0029】このガス通過抑制手段30の実施例が図4に示されている。図4(a)に示されるのは、内筒3の壁体に設けられるガス通過口13をセラミックフィルター10の内径よりも小さくされたものである。また、図4(b)に示されるのは、セラミックフィルター10のガス通過口側端部内側に、オリフィス板31が付設されたもので、その絞り流通孔32が軸線に平行する内面にされたものである。なお、そのオリフィス板31は、フィルターと一体にされている。
【0030】図4(c)に示されるのは、前記オリフィス板31をフィルター10と一体に端部に設けられたものの他の例であって、絞り流通孔32′が上流側よりも下流側に広がるようにされてエッジを備える孔に形成されている。また、図4(d)に示されるのは、内筒3の壁体に設けられるガス通過口13aの内周面が上流側から下流側へ次第に広がるテーパ孔に形成されたものである。
【0031】このように構成されているガスフィルター装置1においては、ガス導入口7からダストを含む排ガスが導入されると、この排ガスは環状の内部空間で各セラミックフィルター10の細孔を通ってそのセラミックフィルター10の内部に入り、ダストを濾過されて清浄ガスとなってそのセラミックフィルター10の開口端である内側端部からガス通過口13および内筒3の内部空間を通ってガス導出口9から系外に排出される。ダストはセラミックフィルター10の外表面および細孔内に蓄積されるので、定期的にパルス管20から空気を送って逆洗する。この逆洗によって払い落とされたダストは環状内部空間の下部に配されている環状ホッパ6に溜まり、ダスト搬出用のコンベアによって系外に排出される。
【0032】前記セラミックフィルター10の逆洗操作に際しては、パルス管20に圧縮空気を供給して、各セラミックフィルター10の逆洗空気吹込み口14に配される逆洗空気吹込み管21からフィルター内部に圧縮空気(逆洗空気)を噴出させて逆洗を行わせる。
【0033】逆洗空気吹込み管21から逆洗空気が噴出されると、その逆洗空気はまず直進して反対端のガス通過口13に流れる。すると、そのガス通過口13は前述のように通過面積を小さくされているので、通過する流速が早められて高速で流動する縮流が生じる。そのために、セラミックフィルター10の管内部に送り込まれた逆洗空気はガス通過口13において流量が絞られて急激な圧力低下を起さず、そのセラミックフィルター10の管内部で圧力状態を保たれることになる。したがって、そのセラミックフィルター10は一端をガス通過口13で開放されているにもかかわらず、その管内と外部との圧力差を大きく保たれることになるので、逆洗空気は細孔を通って外部に流れ出して付着したダストを払い落とし除去できるのである。
【0034】所定時間逆洗を行ってダストの払い落としが行われた後は、逆洗空気の供給を停止して、再び排ガスの濾過操作を行わせる。この排ガスの濾過操作時には、セラミックフィルター10によって濾過されてガス通過口13を通って内筒3内に流動する際、そのガスの流動にガス通過抑制手段30により影響を与えることになるが、このガスの流動速度は逆洗時における逆洗空気に較べて著しく小さいので殆ど影響を受けることがない。
【0035】前記ガス通過抑制手段30において、図4(a),(d)に示されるように、内筒3の壁体に設けられるガス通過口13をその内径が小さく形成されるようにすれば、使用されるセラミックフィルター10として特別なものを用いることなく目的を達成することができる。そして、そのガス通過口13aの形状を図4(d)に示されるように、上流側から下流側へ次第に広がる形状にしておけば、縮流された通過ガスが圧力開放されるときに発する振動を削減できる。また、図4(b)または(c)に示されるように、セラミックフィルター10の端部にオリフィス板31(31a)を取付ける構成とすれば、ケーシング4の内筒3側には従来と同様のガス通過口13を設けておけばよく、セラミックフィルター10側で対処できることになる。
【0036】さらに、本実施例では、逆洗のためのパルス管30ならびに逆洗空気吹込み部を外筒2の外側に配管設置することができるので、高温ガスの影響を受けることがない。そのために、使用材質について特別な考慮をすることなく、汎用の材料で構成すること可能になり、耐用性も高まって経済的効果が著しく向上することになる。
【0037】また、前記ガス通過抑制手段の他の例として、図5(a)に示されるように、ガス通過口の内部に耐食・耐熱性を有する材料にてなる棒状の抵抗体35を挿入設置するようにして、ガス通過口を通過する逆洗空気に縮流が発生するようにしてもよい。あるいは、図5(b)で示すように、セラミックフィルター10の内筒2の壁体に取付ける大径部で、そのセラミックフィルター10の端部と大径部内端との間に耐食性材料にてなる網のような多孔体にてなる抵抗体35′を挟み込んで設けるようにしてもよい。このようにガス通過口13を通過する逆洗空気に抵抗を与えることにより、逆洗のための内部圧力を維持させることができる。
【0038】なお、前記実施例では、外筒2および内筒3を円筒状に形成したものについて説明したが、図6に示されるように、これら外筒2′および内筒3′は四角筒に形成したケーシングを備えるガスフィルター装置においても前記実施例と同様にセラミックフィルター10を設けるとともに、ガス通過口にガス通過抑制手段を具備させて構成することができ、同様の効果を得ることができる。




 

 


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