(57)【要約】【課題】本発明は産業現場で発生する有害なプロセスガスを燃焼除去する燃焼設備を開示する。【解決手段】本発明はプロセスガスを燃焼するための蓄熱式燃焼設備において、燃焼設備の処理容量を最大化するようにローターの相異なる部分をプロセスガスの流入及び流出経路として活用するローター構造を有する蓄熱式燃焼設備を提供する。本発明によれば、所定のローターのサイズにてプロセスガスの処理容量を増加させることができ、ローターの構造及び周辺部品の構造を単純化させ得る。
2007520679.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロセスガスを燃焼するための蓄熱式燃焼設備において、
前記プロセスガスを燃焼するための燃焼装置を備える反応室と、
前記反応室と接しており、前記プロセスガスと熱交換を行う複数のセクタからなる熱交換層と、
前記熱交換層を貫通して前記燃焼設備の上端を介して外部に連結される第１ダクトと、
前記燃焼設備の下端に位置し、前記熱交換層に前記プロセスガスを流入又は流出するための第２ダクトと、
前記熱交換層の下部に位置し、前記第１ダクトと接する上面に形成される上面開口部と、対向する下面に形成される下面開口部とを備え、前記上面開口部は前記第１ダクトを介して前記熱交換層の前記複数のセクタのうち一部のセクタを前記燃焼設備の外部に連結する第１ガス流路を提供し、前記下面開口部は前記熱交換層の前記複数のセクタのうち他の一部のセクタを前記第２ダクトを介して前記燃焼設備の外部に連結する第２ガス流路を提供するシリンダ型ローターと、
前記熱交換層の各セクタを分離するとともに、前記熱交換層の下部に延びて前記第１ガス流路及び前記第２ガス流路を流れる前記プロセスガスの混合を防止するための複数の分離板と、
前記ローターの下端に連結されて前記ローターを所定の速度で回転させるための駆動手段と、
を含むことを特徴とする蓄熱式燃焼設備。
【請求項２】
前記ローターは、一体に動作する上部及び下部シリンダからなり、前記上面開口部は前記上部シリンダの上面に位置し、前記下面開口部は前記下部シリンダの下面に位置し、
前記上部シリンダ及び下部シリンダは、それぞれ第１側面開口部及び第２側面開口部を備え、前記上面開口部及び前記第１側面開口部は、前記第１ガス流路上に位置し、前記第２側面開口部及び前記下面開口部は、前記第２ガス流路上に位置することを特徴とする請求項１に記載の蓄熱式燃焼設備。
【請求項３】
前記上面開口部は前記ローターの上面の中心に形成され、前記下面開口部は前記ローターの下面の外周に沿って形成され、
前記ローターの側面には、対向形成される第１側面開口部及び第２側面開口部を含み、
前記上面開口部及び前記第１側面開口部は、前記第１ガス流路上に位置し、前記下面開口部及び前記第２側面開口部は、前記第２ガス流路上に位置することを特徴とする請求項１に記載の蓄熱式燃焼設備。
【請求項４】
前記上面開口部は、前記第１ダクトに回転可能に気密接触することを特徴とする請求項２又は３に記載の蓄熱式燃焼設備。
【請求項５】
プロセスガスを燃焼するための蓄熱式燃焼設備において、
前記プロセスガスを燃焼するための燃焼装置を備える反応室と、
前記反応室と接しており、前記プロセスガスと熱交換を行う複数のセクタからなる熱交換層と、
前記熱交換層を貫通して前記燃焼設備の上端を介して外部に連結される第１ダクトと、
前記燃焼設備の下端に位置し、前記熱交換層に前記プロセスガスを流入又は流出するための第２ダクトと、
前記熱交換層の下部に位置し、前記第１ダクトと連結される複数のスリットを有するガス出口を中心に備えており、外周に沿う一部の領域に形成される複数の開口部を備え、前記複数のスリットを含むガス出口は前記第１ダクトを介して前記熱交換層の前記複数のセクタのうち一部のセクタを前記燃焼設備の外部に連結する第１ガス流路を提供し、前記複数の開口部は前記熱交換層の前記複数のセクタのうち他の一部のセクタを前記第２ダクトを介して前記燃焼設備の外部に連結する第２ガス流路を提供する分配板型ローターと、
前記熱交換層の各セクタを分離するとともに、前記熱交換層の下部に延びて前記第１ガス流路及び前記第２ガス流路を流れる前記プロセスガスの混合を防止するための複数の分離板と、
前記ローターの下端に連結されて前記ローターを所定の速度で回転させるための駆動手段と、
を含むことを特徴とする蓄熱式燃焼設備。
【請求項６】
プロセスガスを燃焼するための蓄熱式燃焼設備において、
前記プロセスガスを燃焼するための燃焼装置を備える反応室と、
前記反応室と接しており、前記プロセスガスと熱交換を行う複数のセクタからなる熱交換層と、
前記熱交換層を貫通して前記燃焼設備の上端を介して外部に連結される第１ダクトと、
前記燃焼設備の下端に位置し、前記熱交換層に前記プロセスガスを流入又は流出するための第２ダクトと、
前記熱交換層の下部に位置し、内部リング及び外部リングを含む２つの同心リングと、前記内部リングの外周から前記外部リングに延びて前記外部リングを少なくとも２つの相異なる領域に分割する少なくとも２つの分割翼を備え、前記内部リングは前記第１ダクトに連結されて側面開口部を介して前記熱交換層の前記複数のセクタのうち一部のセクタを前記第１ダクトを介して前記燃焼設備の外部に連結する第１ガス流路を提供し、外部リングの前記分割翼によって分割された一部の領域は、前記熱交換層の前記複数のセクタのうち他の一部のセクタを前記第２ダクトを介して前記燃焼設備の外部に連結する第２ガス流路を提供する分配リング型ローターと、
前記熱交換層の各セクタを分離するとともに、前記熱交換層の下部に延びて前記第１ガス流路及び前記第２ガス流路を流れる前記プロセスガスの混合を防止するための複数の分離板と、
前記ローターの下端に連結されて前記ローターを所定の速度で回転させるための駆動手段と、
を含むことを特徴とする蓄熱式燃焼設備。
【請求項７】
前記第１ダクトに固定され、前記ローターに流入するか、前記ローターに流出する前記プロセスガスを分配するための複数の開口部を具備する分配板を更に含むことを特徴とする請求項６に記載の蓄熱式燃焼設備。
【請求項８】
プロセスガスを燃焼するための蓄熱式燃焼設備において、
前記プロセスガスを燃焼するための燃焼装置を備える反応室と、
前記反応室と接しており、前記プロセスガスと熱交換を行う複数のセクタからなる熱交換層と、
前記熱交換層を貫通して前記燃焼設備の上端を介して外部に連結される第１ダクトと、
前記燃焼設備の下端に位置し、前記熱交換層に前記プロセスガスを流入又は流出するための第２ダクトと、
前記第１ダクトに気密接触し、上方には前記第１ダクトとの第１ガス流路を提供し、下方には前記第２ダクトとの第２ガス流路を提供するローター型分配機構と、
前記熱交換層の各セクタを分離するとともに、前記熱交換層の下部に延びて前記第１ガス流路及び前記第２ガス流路を流れる前記プロセスガスの混合を防止するための複数の分離板と、
前記ローターを所定の速度で回転させるための駆動手段と、
を含むことを特徴とする蓄熱式燃焼設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、産業現場で発生する有害なプロセスガス（臭気ガス）を燃焼除去する燃焼設備に関し、より詳しくはプロセスガスの移動経路上に熱交換層を備えた蓄熱式燃焼設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、産業現場でプロセスガスとして発生する揮発性有機化合物を含む有害ガスを酸化させて大気へ放出する燃焼設備には多様な形態があるが、燃焼後排ガスが有する高い熱エネルギーによって供給ガスを予熱する方式の蓄熱式燃焼設備が省エネルギー及び有害ガス除去効率の面で有利であることは周知である。
【０００３】
蓄熱式燃焼設備はプロセスガスを燃焼して酸化させる燃焼室、熱交換層及び一定の周期で回転しながらプロセスガスを燃焼室内に供給及び排出する回転ローターを含んでなる。前記回転ローターから流入したプロセスガスは前記熱交換層、燃焼室で燃焼された後、更に燃交換層を通過してローターを介して外部へ排出される。このような過程において、前記燃焼ガスの排出側に位置した熱交換層には高温の燃焼ガスから熱エネルギーが貯蔵され、この熱エネルギーはローターから流入するプロセスガスの予熱に用いられる。
【０００４】
図１はローターを中心とする回転型蓄熱式燃焼設備の一部の構成を示した図である。
【０００５】
図１を参照して従来の蓄熱式燃焼設備のプロセスガスの流れを説明すれば、次の通りである。
【０００６】
プロセスガスは、吸気配管３０、回転ローター２０の流入側開口部２２、分配板１０の開口部１２、及び熱交換層５０を順次に通過して燃焼室６０に流入する。燃焼室６０で燃焼されたプロセスガスは更に分配板１０の開口部１２、回転ローター２０の流出側開口部２４及び排気配管４０を介して外部に排出される。
【０００７】
前記ローター２０の上面は、複数の開口部１２が形成された分配板１０に接している。前記分配板１０に形成されている複数の開口部１２は、前記回転ローター２０の流入側開口部２２及び流出側開口部２４に対応してそれぞれ流入ガス又は流出ガスの流路を提供する。即ち、前記流入側開口部２２を通過する流入ガスの流れを熱交換層５０に導き、熱交換層５０を通過して燃焼された燃焼ガスの流れを前記ローターの流出側開口部２４に導く。前記熱交換層５０と前記分配板１０との間には前記流入ガスと燃焼ガスの混合を防止するための適宜な分離機構（図示せず）が具備されている。
【０００８】
このような従来の蓄熱式燃焼設備では回転ローター２０によって流入ガス及び流出ガスを分配するので、処理されるガスの流量は回転ローターの流入開口部及び流出開口部２２、２４の面積によって決められる。つまり、プロセスガスの流量、即ちプロセスガスの処理能力を向上させるためにはローターの断面積を大きくしなければならず、これはローターのサイズを増加させることで達成できる。しかし、より大きいローターを回転させるためには、もっと大きな消費電力を有するローター駆動部を使用しなければならない。これは燃焼設備の製造コスト及びランニングコストを増加させる要因となる。
【０００９】
また、ローターのサイズ増加は、ローターと周辺部品との気密性保持に問題を引き起こす。図１に示すように、前記ローター２０は、周辺部品、例えば流入室３１、排気配管４０、及び分配板１０などと気密状態を保持しなければならない。このために、前記ローターの周りは、好適なシール材を用いてシールされる。従って、ローターのサイズ増加は気密保持すべき面積の増加を招き、これによって完全な気密性の確保が困難となる。
【００１０】
一方、燃焼設備はローターの内部でプロセスガスの混入を防止しなければならないし、これに加えてローターの下端において、プロセスガスの流入経路とプロセスガスの排出経路とが互いに分離されていなけれならない。図１に示した従来の燃焼設備には、流入室３１を貫通する排気配管４０が前記ローター２０に連結されている。このような従来の燃焼設備は構造が複雑であるという短所をもっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従って、本発明は上述した問題点を解消するために案出されたもので、その目的は、所定のローターのサイズにて、もっと大きなプロセスガスの処理容量を有し、簡単な構造を有する蓄熱室燃焼設備を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前述の目的を達成するために、本発明は、プロセスガスを燃焼するための蓄熱式燃焼設備において、前記プロセスガスを燃焼するための燃焼装置を備える反応室と、前記反応室と接しており、前記プロセスガスと熱交換を行う複数のセクタからなる熱交換層と、前記熱交換層を貫通して前記燃焼設備の上端を介して外部に連結される第１ダクトと、前記燃焼設備の下端に位置し、前記熱交換層に前記プロセスガスを流入又は流出するための第２ダクトと、前記第１ダクトに気密接触し、上方には前記第１ダクトとの第１ガス流路を提供し、下方には前記第２ダクトとの第２ガス流路を提供するローター型分配機構と、前記熱交換層の各セクタを分離するとともに、前記熱交換層の下部に延びて前記第１ガス流路及び前記第２ガス流路を流れる前記プロセスガスの混合を防止するための複数の分離板と、前記ローターを所定の速度で回転させるための駆動手段と、を含む蓄熱式燃焼設備を提供する。
【００１３】
本発明の一実施形態によれば、前記蓄熱式燃焼設備のローターは、前記熱交換層の下部に位置し、前記第１ダクトと接する上面に形成される上面開口部と、対向する下面に形成される下面開口部とを備え、前記上面開口部は前記第１ダクトを介して前記熱交換層の前記複数のセクタのうち一部のセクタを前記燃焼設備の外部に連結する第１ガス流路を提供し、前記下面開口部は前記熱交換層の前記複数のセクタのうち他の一部のセクタを前記第２ダクトを介して前記燃焼設備の外部に連結する第２ガス流路を提供するシリンダ型ローターによって構成できる。
【００１４】
前記実施形態において、前記ローターは、一体に動作する上部及び下部シリンダからなり、前記上面開口部は前記上部シリンダの上面に位置し、前記下面開口部は前記下部シリンダの下面に位置し、前記上部シリンダ及び下部シリンダは、それぞれ第１側面開口部及び第２側面開口部を備え、前記上面開口部及び前記第１側面開口部は、前記第１ガス流路上に位置し、前記第２側面開口部及び前記下面開口部は、前記第２ガス流路上に位置する。
【００１５】
これとは別に、前記上面開口部が前記ローターの上面の中心に形成され、前記下面開口部は前記ローターの下面の外周に沿って形成され、前記ローターの側面には、対向形成される第１側面開口部及び第２側面開口部を含み、前記上面開口部及び前記第１側面開口部は、前記第１ガス流路上に位置し、前記下面開口部及び前記第２側面開口部は、前記第２ガス流路上に位置する構成をとることもできる。
【００１６】
本発明の他の実施形態によれば、前記ローターは、前記熱交換層の下部に位置し、前記第１ダクトと連結される複数のスリットを有するガス出口を中心に備えており、外周に沿う一部の領域に形成される複数の開口部を備え、前記複数のスリットを含むガス出口は前記第１ダクトを介して前記熱交換層の前記複数のセクタのうち一部のセクタを前記燃焼設備の外部に連結する第１ガス流路を提供し、前記複数の開口部は前記熱交換層の前記複数のセクタのうち他の一部のセクタを前記第２ダクトを介して前記燃焼設備の外部に連結する第２ガス流路を提供する分配板型ローターでもよい。
【００１７】
また、本発明のまた他の実施形態によれば、前記ローターは、前記熱交換層の下部に位置し、内部リング及び外部リングを含む２つの同心リングと、前記内部リングの外周から前記外部リングに延びて前記外部リングを少なくとも２つの相異なる領域に分割する少なくとも２つの分割翼を備え、前記内部リングは前記第１ダクトに連結されて側面開口部を介して前記熱交換層の前記複数のセクタのうち一部のセクタを前記第１ダクトを介して前記燃焼設備の外部に連結する第１ガス流路を提供し、外部リングの前記分割翼によって分割された一部の領域は、前記熱交換層の前記複数のセクタのうち他の一部のセクタを前記第２ダクトを介して前記燃焼設備の外部に連結する第２ガス流路を提供する分配リング型ローターでもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、燃焼設備の処理容量を最大化できるようにローターの相異なる部分をプロセスガスの流入及び流出経路として活用するローターの構造を有する蓄熱式燃焼設備を提供することにより、所定のローターのサイズでプロセスガス処理容量を増加させることができ、ローターの構造及び周辺部品の構造を単純化させ得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。
【００２０】
まず、説明に先立って、プロセスガスを分配する回転式分配機構を便宜上「分配シリンダ型ローター」と「分配板型ローター」に分けて説明する。「分配シリンダ型ローター」とは、ローターの内部にプロセスガスを分配する空間を備えてなるものをいい、そして「分配板型ローター」とは、ローターが内部空間を用いてプロセスガスを分配するよりも、板状の分配機構を介してプロセスガスを所定の方向に誘導する役割を行うものをいう。尚、図面上において、同一又は類似した構成要素には同じ符号を付してある。
【００２１】
分配シリンダ型ローター構造の燃焼設備
図２乃至図４は、分配機構として分配シリンダ型ローター構造を有する燃焼設備の一実施形態を示す図である。
【００２２】
図２は、本発明による蓄熱式燃焼設備１００を示す断面図である。同図に示すように、本実施形態による燃焼設備１００は、熱交換層１３０を備えている。熱交換層１３０は、前記燃焼設備１００の内部空間を上下に分離して、上側に燃焼室１４０を設け、下側には分離室１２０を設ける。前記燃焼室１４０は、プロセスガスを燃焼するためのバーナーのような燃焼装置１４２を備えている。
【００２３】
図２の矢印に示すように、第２ダクト１１２から燃焼設備１００に流入したプロセスガスはローター２００を経て分離室１２０、熱交換層１３０、燃焼室１４０の順に流入して燃焼され、更に熱交換層１３０、分離室１２０、及びローター２００を経て前記熱交換層１３０を貫通する第１ダクト１５０を介して外部へ排出される。
【００２４】
図３は、本実施形態に用いられるローターの構造をより詳しく示す図である。ローター２００は、中間板２１６によって上下に内部空間が分離されたシリンダ構造であって、上側及び下側の側面には、それぞれ第１側面開口部２１４A及び第２側面開口部２１４Bが形成されている。また前記ローター２００の上面及び下面にはそれぞれ上面開口部２１２及び下面開口部２１８が形成されている。これらの開口部２１２、２１４A、２１４B、２１８は、プロセスガスの流入及び流出経路を形成する。ローターの回転動作を考慮するとき、前記第１側面開口部２１４A及び第２側面開口部２１４Bは、ローターの回転軸１８２を中心として平面的に対向している位置に形成される。前記回転軸１８２は前記ローターの中間板２１６に連結されている。
【００２５】
図３に示すように、燃焼設備１００内において、前記ローター２００はセパレータ１６０に差し込まれる。前記セパレータ１６０は前述した熱交換層１３０の各セクタを支持するばかりでなく、熱交換層１３０の下部に分離室１２０を形成する。同図に示すように、前記セパレータ１６０は第１ダクト１５０の一部を形成するシリンダ型導管１７０を内部に具備している。また、前記セパレータ１６０は、前記シリンダ型導管１７０の外周から直径方向に延びる複数の分離板１６２を具備している。前記複数の分離板１６２は、前述の熱交換層１３０を担持し、分離室１２０で流入及び流出ガスが混合されることを防止する。前記セパレータ１６０のシリンダ型導管１７０の下端側壁１７４には、分離室１２０へのプロセスガスの流入及び流出のための複数のスリット１７６が設けられている。前記スリット１７６は、前記ローター２００の第１及び第２側面開口部２１４A、２１４Bに対応してプロセスガスの流入及び流出経路を提供する。
【００２６】
次に、図２及び図３を参照して本発明によるプロセスガスの流入・流出経路について説明する。二点鎖線の矢印に示すように、第２ダクト１１２を介して燃焼設備１００内に流入したプロセスガスは、前記ローター２００の前記下面開口部２１８及び第２側面開口部２１４Bを介して分離室１２０に流入する。それから、流入したプロセスガスは、熱交換層１３０を通過してバーナーによって燃焼され、更に熱交換層１３０及び分離室１２０を通過して前記ローター２００の第１側面開口部２１４Aを介してローター２００の内部へ流入する。流入したプロセスガスは上面開口部２１２を通過して第１ダクト１５０を介して外部へ排出される。ここで、前記分離室１２０から第１側面開口部２１４Aへのプロセスガスの流れ及び前記第２側面開口部２１４Bから前記分離室１２０へのプロセスガスの流れは、前記セパレータ１６０の下端側壁１７４に設けられた複数のスリット１７６を経由する。尚、図面上には別途に表示しなかったが、前記セパレータ１６０の下端側壁１７４の複数のスリット１７６は、ローターを経由するプロセスガスの流れに対する一層効率よい気密保持のために各スリットが上部スリット及び下部スリットに分けられてもよい。
【００２７】
本発明による燃焼設備１００において、前記ローター２００は、プロセスガスを流入するための下面開口部２１８と、燃焼されたプロセスガスを排出するための上面開口部２１２とがローターの相異なる面にそれぞれ形成されている。かかる構造により前記ローターにとって流入されるプロセスガスの流れ方向と流出されるプロセスガスの流れ方向とが平行となる。これに対し、前述した従来の燃焼設備では、プロセスガスがシリンダの下面開口部を介して流入及び流出しており、プロセスガスの流入及び流出は逆平行な関係にあるといえる。
【００２８】
このように、従来の燃焼設備がシリンダの下面を流入開口部と流出開口部に分けて使用することに対し、本発明の燃焼設備では、シリンダの下面及び上面をそれぞれ流入及び流出に用いることで、より多くの流量のプロセスガスを処理することができる。更に、本発明による燃焼設備は、プロセスガス流入側ダクト１１２と流出側ダクト１５０とが空間的に全く分離されることにより、ローターの構造だけでなく、燃焼設備の配管構造が簡単になるというメリットを有する。
【００２９】
図４は、図２のローターを採用した燃焼設備を示す斜視図である。同図に示すように、前記燃焼設備のセパレータには、熱交換層１３０の各セクタ１３０’が取り付けられている。前記熱交換層１３０は、内部にプロセスガスを透過して前記プロセスガスと熱交換を行うことができるように微細なチャンネル、即ち開気孔（open pore）が形成されている適当な材質からなる。図示のように、前記熱交換層１３０は所定の展開角を有するパイ状のセクタ１３０’で構成され、前記各セクタ１３０’はセパレータの分離板１６２によって分離されている。前記熱交換層１３０の軸方向には燃焼されたプロセスガスが排出される第１ダクト１５０が貫通している。図３を参照して説明したセパレータ１６０のシリンダ型導管１７０は、前記第１ダクト１５０の一部を構成する。前記第１ダクト１５０の一端は前記ローターの上面開口部（図３の２１２）と気密接触しており、他端は前記熱交換層１３０を貫通した後、前記燃焼設備の外部に延びる。
【００３０】
前記分離板１６２は、前記熱交換層１３０の各セクタ１３０’を分離すると同時に、前記ローター２００の下端まで延びて燃焼設備１００の内部空間に分離室１２０を設けることによって、前記ローターの第１側面開口部２１４A及び前記第２側面開口部２１４Bを各々の通過経路とするプロセスガスの混合を阻止する。よって、前記分離板１６２を境界として前記熱交換層１３０の各セクタ１３０’はプロセスガス流入側又はプロセスガス流出側に分けられる。
【００３１】
前記ローター２００は、回転軸１８２に連結されたモータ１８０によって回転する。例えば、前記ローター２００は、前記熱交換層の１つのセクタ１３０’に該当する角度だけ断続的に回転できる。前記ローター２００の回転によって前記第１側面開口部２１４A及び前記第２側面開口部２１４Bに対応する熱交換層１３０の各セクタ１３０’は変化する。これによって、流出側に対応するセクタがローターの回転によって流出側に対応するようになり、流出側で燃焼ガスと熱交換を行って蓄積された熱エネルギーによって流入側プロセスガスを予熱することができる。
【００３２】
図３には前記ローター２００の第１側面開口部２１４A及び第２側面開口部２１４Bがそれぞれ１つの長いスリット状に形成された場合を示しているが、前記熱交換層の１つのセクタ１３０’に対応する間隔を有する複数のスリットでも構成できる。
【００３３】
また図示は省略したが、本実施形態による燃焼設備１００は、プロセスガスの流入及び流出のためのガス経路のほかにも、パージガスの供給のためのパージガス供給経路を更に備えることもできる。このために、前記ローター２００には第１側面開口部２１４A及び第２側面開口部２１４Bのほかに、これらの境界に位置する開口部２１４Cを更に含むことができ、前記ローターの回転軸１８２の中心をパージガス供給導管として前記付加的な開口部２１４Cと連結することで、パージガス供給経路を形成することができる。パージガス供給のためのローターの設計は、この分野の当業者にとって公知であるので、その具体的な説明は省略する。
【００３４】
次に、図５及び図６を参照して、本発明の他の実施形態による分配シリンダ型ローター構造の分配機構を有する燃焼設備を説明する。
【００３５】
図５は、本実施形態に用いられるローター３００の構造を示す斜視図である。図３に示したローターに比べて、図５に示したローター３００は、直径が大きく、高さが小さいことを特徴としている。もちろん、本実施形態でもプロセスガスはローターの下面から流入してローターの上面に流出しているという点は前述した図３のローターと同様である。
【００３６】
図５に示すように、本実施形態によるローター３００は基本的にシリンダ型構造を有する。前記ローター３００は、下面３２０と、円形開口部３１２を有する上面３４０とを含む。前記ローター３００の下面３２０には、外周に沿って所定の長さだけ延びるアーク状の下面開口部３１８が設けられている。前記ローター３００の側面にはプロセスガスの流入及び流出のための２つの側面開口部３１４A、３１４Bを備えている。前記上面開口部３１２、下面開口部３１８、及び２つの側面開口部３１４A、３１４Bは、燃焼ガスの流入及び流出経路を形成し、プロセスガスを燃焼室に導き、燃焼されたプロセスガスを排出する。前記ローターの下面３２０には回転軸１８２が連結されている。
【００３７】
前記ローター３００において、下面開口部３１８及び第２側面開口部３１４Bは、燃焼設備に流入したプロセスガスを分離室（図６の１２０）へ導く。第１側面開口部３１４A及び上面開口部３１２は、燃焼されて分離室１２０から流入するプロセスガスを第１ダクト（図６の１５０）へ導く。下面開口部３１８及び第２側面開口部３１４Bを介して流入するプロセスガスと、第１側面開口部３１４A及び上面開口部３１２を介して流出するプロセスガスの経路は、前記ローター３００の内壁３３０によって隔てられる。セパレータ１６０との結合時、前記ローターの上面３４０は前記第１ダクト１５０と回転可能に気密接触する。
【００３８】
前記ローターはセパレータ１６０に差し込まれる。前記セパレータ１６０が熱交換層の各セクタを支持し、熱交換層の下部に分離室を形成するという点は、前述した実施形態と同様である。前記セパレータ１６０は、前記ローター３００の挿入のための内部空間１７０’を備えている。また、セパレータ１６０の内部空間の側面には、前記ローターの側面開口部３１４A、３１４Bに対応する複数の開口部１７６’が形成されている。
【００３９】
一方、同図に示すように、前記ローター３００はパージ用エアの供給のための開口部３５０を更に含むことができる。前記付加的な開口部３５０は、前記第１及び第２側面開口部３１４A、３１４Bの境界に位置し、分離室を介して対応する熱交換層をパージするためのパージ用エアを供給する。また、供給されたパージ用エアはプロセスガスに比して高い圧力で流入して前記流入プロセスガスと流出プロセスガスとが混合されないようにするエアバリヤーを形成する役割を果たすこともできる。図面上にはパージガスの供給導管に対しては別途に図示しなかったが、これは通常の方法で設計できる。例えば、前記回転軸１８２の空芯を供給導管として、前記ローター３００の内部を通過して前記付加的な開口部３５０に至るようにする付加的な供給配管を用いることができる。
【００４０】
図６は、本実施形態によるローター構造を採用した燃焼設備を示す断面図である。同図に示すように、第２ダクト１１２から流入したプロセスガス（二点鎖線の矢印を参照）は、ローター３００の下面開口部３１８、第２側面開口部３１４B、分離室１２０、及び熱交換層１３０を通過して燃焼室１４０で燃焼される。燃焼されたプロセスガスは、更に熱交換層１３０、分離室１２０、ローター３００の第１側面開口部３１４A、及び上面開口部３２０を通して外部へ排出される。
【００４１】
前述した実施形態と同様に、前記熱交換層１３０はセパレータ１６０の分離板１６２によって分離されるパイ状の複数のセクタからなる。前記分離板１６２は、前記ローター３００の下端まで延びてローター３００を中心に流入ガス及び流出ガスの混合を防止する分離室１２０を設ける。
【００４２】
前記ローター３００の回転によって前記熱交換層１３０がプロセスガスと熱交換を行う原理は、前述した実施形態と同一であるので、ここでは説明を省略する。
【００４３】
分配板型ローター構造の燃焼設備
前述のように分配シリンダ型ローターの構造を有する燃焼設備について説明したが、本発明の技術的思想はこれに限定されず、多様な形態の燃焼設備に適用可能である。
【００４４】
次に、図７乃至図１０を参照して分配機構として分配板型ローターの構造を有する燃焼設備を説明する。
【００４５】
図７及び図８は、本発明の一実施形態による分配板型ローター構造を有する燃焼設備を示す図である。
【００４６】
まず、図７は本実施形態に用いられるローターを示す分解斜視図である。
【００４７】
同図に示すように、ローター４００は、中心に外部ガス出口４３０Bを備え、外周に沿って複数のアーク状の開口部４１２が形成された分配板４１０を備えてなる。前記外部ガス出口４３０Bの側面には複数の外部スリット４３２が設けられている。前記複数の外部スリット４３２のサイズは、前記複数のアーク状の開口部４１２の間隔によって決められる。前記分配板４１０の外部ガス出口４３０Bはセパレータ１６０の下端に固着されて第１ダクト（図８の１５０）と連結される。図７の上縁は前記分配板４１０が前記セパレータのシリンダ型導管１７０の下端に固着されている模様を示している。
【００４８】
また前記ローター４００は、前記分配板４１０に接触し、回転軸１８２によって回転する回転板４２０を備える。前記回転板４２０はその中心に内部ガス出口４３０Aを備え、前記内部出口４３０Aの一側には１つの内部スリット４３４が設けられている。更に、前記回転板４２０は外周に沿って一部の領域に形成されるアーク状の回転開口部４２２を含んでいる。
【００４９】
前記ローター４００を構成する前記分配板４１０と回転板４２０とは組み立てられて１つのローター型分配機構として働く。前記回転板４２０の内部ガス出口４３０Aは、前記分配板４１０の外部ガス出口４３０Bに差し込まれて１つのガス出口（図８の４３０）として働き、一体に前記第１ダクト（図８の１５０）と連結される。従って、前記外部ガス出口４３０Bと前記内部ガス出口４３０Aの側面に形成された開口部４３２、４３４は、熱交換層（図８の１３０）を通過する燃焼ガスを前記第１ダクト１５０に導くガス流路を提供することになる。前記外部ガス出口４３０Bと前記内部ガス出口４３０Aとの間は気密状態の保持のために回転可能にシールされる。
【００５０】
組立状態において、前記分配板４１０の前記複数のアーク状の開口部４１２のうち前記回転板４２０の回転開口部４２２に対応する一部の開口部は熱交換層１３０へのプロセスガスの流入に関与する。前記回転板４２０の回転開口部４２２に接触しない残りの開口部はプロセスガスの流入に関与しない。もちろん、本実施形態でも前記ローター４００へのパージガス流入のための別途のパージガス流入経路を設定してもよい。図７は前記回転板の所定の領域にパージガスの流入のための開口部４２４が設けられているものを示している。図示は省略したが、外部からパージガスの流入のための別途の導管が前記開口部４２４に連結できる。図示とは異なり、前記開口部４２４を回転板４２０の内部ガス出口４３０Aの側面の適宜な箇所に形成することも可能である。このような方法は回転軸１８２の空芯を用いてパージガスを流入することができるという点においてメリットがある。
【００５１】
図８は、本実施形態によるローターを採用した燃焼設備を示す断面図である。
【００５２】
本実施形態の燃焼設備１００におけるローター４００の構造は前述した実施形態とは相異なるが、燃焼室１４０、熱交換層１３０、分離室１２０、及び流入室１１０などの構成においては前述の実施形態とほぼ同一であるため、ここではその説明を省略する。
【００５３】
図８を参照してプロセスガスの通過経路（二点鎖線の矢印を参照）を説明すれば次の通りである。
【００５４】
第２ダクト１１２を介して流入したプロセスガスは流入室１１０を介して前記ローター４００の前記回転板４２０及び前記分配板４１０の各開口部４２２、４１２が提供するガス流入経路を経て分離室１２０に流入する。流入したプロセスガスは熱交換層１３０を通過して燃焼室１４０で燃焼され、更に熱交換層１３０を経て前記ローター４００のガス出口４３０の側面開口部４３４、４３２を介して第１ダクト１５０に導かれる。
【００５５】
本実施形態において、前記燃焼設備１００の分離室１２０は流入室１１０と気密されなければならない。このために前記ローター４００の外周面には適宜なシール材が用いられる。前記分離室１２０は、燃焼室１４０へ流入するプロセスガスと燃焼室１４０から流出するプロセスガスとの混合防止のために、前記熱交換層１３０から前記ローターの開口部４１２、４２２まで延びる分離板（図７の１６２）を備えている。前記分離板の数は前記熱交換層１３０のセクタ個数によって決められる。
【００５６】
前述した実施形態と同様に、本実施形態でもプロセスガスの流入及び流出経路は、ローターを中心に上方及び下方に分離されている。このため、ローター４００又は流入室１１０において、流入及び流出プロセスガスを別に分配するための構成が簡単になるというメリットを有する。
【００５７】
次に、図９及び図１０を参照して本発明による分配板型ローター構造を採用する別の実施形態を説明する。後述するように、本実施形態のローターは分配リングを備えて流入及び流出ガスを分配する小さな内部空間を有するという点からみると、厳密には前述した分配板型ローターと分配シリンダ型ローターとが組み合わせられた燃焼設備として取り扱うことができる。
【００５８】
まず、図９は本実施形態に用いられるローター５００の構造を示す斜視図である。
【００５９】
図９に示すように、ローター５００は分配板５１０及び分配リング５２０を含んでなる。前記分配板５１０には、原点を中心として外周に沿って所定の角度で分岐した複数のアーク状の開口部５１２が形成されている。前記分配板５１０の中心には円形開口部５３０が形成されており、この円形開口部５３０はセパレータ１６０のシリンダ型導管１７０の下端に固着されて第１ダクト（図１０の１５０）と連結される。図９の上縁は前記分配板５１０が前記セパレータ１６０のシリンダ型導管１７０の下端に固着されている模様を示している。
【００６０】
前記分配リング５２０は、内部リング５４０及び外部リング５５０からなり、少なくとも２つの分割翼５４５によって支持されている。前記内部リング５４０は、前記分配板５１０の円形開口部５３０と接触して前記第１ダクト１５０と連通される。前記内部リング５４０と円形開口部５３０との接触領域は、気密保持のために適宜なシール材で回転可能にシールされる。また前記内部リング５４０は側面開口部５４２を備えており、前記内部リング５４０の下面には回転軸が連結されている。
【００６１】
同図に示すように、前記外部リングが形成する内部領域は前記分割翼５４５によって３つの領域に分けられている。第一の領域Aは、開口部５２２を含むプロセスガス流入領域であり、この領域は流入するプロセスガスを分離室（図１０の１２０）に導く。第二の領域Bは、内部リング５４０の側面開口部５４２と連通される領域であって、プロセスガスの排出領域で、燃焼されたプロセスガスを第１ダクトに導く。第三の領域Cは、前記流入領域と排出領域の境界に位置し、対応する熱交換層をパージするためのパージ用エアを供給するパージ用エア供給領域である。この際、供給される高い圧力のパージ用エアは、前記流入領域のプロセスガスと前記排出領域のプロセスガスとが混合されないようにするエアバリヤーとして働くことができる。前記パージ用エア供給領域Cへ流入するパージガスの供給導管については別途に図示しなかったが、通常の方法で設計可能である。例えば、パージ用エアは、前記回転軸１８２の空芯を介して流入して前記内部リング５４０を貫通する適宜な導管を介して前記パージ用エア供給領域Cに流入できる。
【００６２】
図１０は、前述したローター５００の構造を採用した燃焼設備１００を示す断面図である。
【００６３】
同図に示すように、燃焼設備１００はローターの構造においては前述の実施形態と相異なるが、燃焼室１４０、熱交換層１３０、分離室１２０、及び流入室１１０などの構成においては前述した実施形態とほぼ同一であるため、ここではその説明を省略する。
【００６４】
図１０を参照してプロセスガスの通過経路（二点鎖線の矢印を参照）を説明すれば次の通りである。
【００６５】
第２ダクト１１２を介して流入したプロセスガスは流入室１１０を介して前記ローター５００の外部リング５５０の流入領域Aを経て分離室１２０に流入する。流入したプロセスガスは熱交換層１３０を通過して燃焼室１４０で燃焼され、更に熱交換層１３０を経て前記ローター５００の外部リング５５０の流出領域Bと内部リング５４０の側面開口部５４２とローター分配板５１０の中心開口部５３０とを介して第１ダクト１５０に導かれる。
【００６６】
前記分離室１２０は、燃焼室１４０に流入するプロセスガスと燃焼室１４０から流出するプロセスガスとの混合防止のために前記ローターの上端まで延びる分離板（図９の１６２）を備えている。前述した実施形態と同様に、前記分離板１６２は熱交換層１３０を複数のセクタに分割する。
【００６７】
以上説明した分配板を備えてなるローター構造の燃焼設備も、プロセスガスの流入・流出経路としてローターの上面及び下面を活用することで、プロセスガスの処理容量が増え、これに加えてローターの構造及び流入室１１０の構造が簡単になるというメリットを有する。
【００６８】
前述した本発明の実施形態で、プロセスガスの流入経路及び流出経路は互いに取り替えられる。例えば、前述の実施形態でローターの上部にある第１ダクトはプロセスガスの流入導管として、ローターの下部にある第２ダクトは流出導管として用いることができる。このために前述したような本発明による燃焼設備に記述した構成のほかに、当業者が容易に案出できない特別な技術的構成が不要なことはこの分野における当業者にとって明らかであろう。
【００６９】
尚、前述した本発明の実施形態では熱交換層を備えた燃焼設備について説明したが、本発明の燃焼設備は前記熱交換層上に触媒層を更に具備することもでき、このような変更は本発明の技術的思想のカテゴリ内で当業者が容易に設計できる事項に過ぎない。
【００７０】
以上、本発明を、限定された実施形態及び図面に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるわけではなく、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者によって本発明の技術思想及び請求範囲のカテゴリ内で多様な修正及び変形が可能であるのは明らかである。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明による燃焼設備は、上方及び下方へプロセスガスを分配する分配機構構造を採択することにより、分配機構の構造を単純化するのみならず、同じ分配機構のサイズで従来に比して大きな容量のプロセスガスを処理できるようになる。これによって、蓄熱式燃焼設備の製造コスト及びランニングコストの節減に供される有用な発明である。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】従来の回転型蓄熱式燃焼設備の一部の構成をローターを中心として示した概略図である。
【図２】本発明の一実施形態による分配機構として分配シリンダ型ローター構造を有する蓄熱式燃焼設備を示す断面図である。
【図３】図２の蓄熱式燃焼設備に用いられるローターの構造をより詳しく示す斜視図である。
【図４】図３のローター構造を採用した蓄熱式燃焼設備を示す斜視図である。
【図５】本発明の他の実施形態による分配シリンダー型ローター構造の分配機構を示す斜視図である。
【図６】図５のローター構造を採用した蓄熱式燃焼設備を示す断面図である。
【図７】本発明の別の実施形態による分配板型ローターの構造を示す斜視図である。
【図８】図７のローター構造を採用した蓄熱式燃焼設備を示す断面図である。
【図９】本発明のまた別の実施形態による分配板型ローターの構造を示す斜視図である。
【図１０】図９のローター構造を採用した蓄熱式燃焼設備を示す断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2007520679.tif 000011
【図１０】
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【国際調査報告】
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