(57)【要約】【課題】キャップの損傷を防止して金属製の受け具の腐食を回避する。【解決手段】空気加熱器１は、燃焼排ガスの流路内に吊り下げて設けられた金属製の内管１４、内管１４の下端に支持された金属製の受け具１５、受け具１５に載置され内管１４を包囲して設けられた耐火物製の外管１６とを有し、内管１４の下端側の管壁に開口２０を形成し、内管１４と外管１６との間と内管１４の内部に被加熱空気の流路を形成してなる２重管構造の伝熱管１２を備え、受け具１５を包囲する耐火物製のキャップ１７を設け、キャップ１７は、外管１６の下端部に支持されると共に、受け具１５の下面及び側面との間に空隙１９を有して設けられた構成とする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼排ガスの流路内に吊り下げて設けられた金属製の内管と、該内管の下端に支持された金属製の受け具と、該受け具に載置され前記内管を包囲して設けられた耐火物製の外管とを有し、前記内管の下端側の管壁に開口を形成し、前記内管と前記外管との間と前記内管の内部に被加熱空気の流路を形成してなる２重管構造の伝熱管を備え、前記受け具を包囲する耐火物製のキャップを設け、前記キャップは、前記外管の下端部に支持されると共に、前記受け具の下面及び側面との間に空隙を有して設けられてなる空気加熱器。
【請求項２】
前記キャップは、前記外管の下端部を前記受け具の下面より下方に延在させて設けられた筒部と、該筒部の下端部に螺合して支持された板状の蓋部とを有してなることを特徴とする請求項１に記載の空気加熱器。
【請求項３】
前記キャップは、前記外管の下端部を前記受け具の下面より下方に延在させて設けられた筒部と、該筒部の下端部に係合して支持された板状の蓋部とを有してなることを特徴とする請求項１に記載の空気加熱器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気加熱器に関し、例えば、廃棄物を処理した燃焼排ガスにより空気を加熱する空気加熱器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
廃棄物処理装置は、廃棄物（例えば、家庭やオフィスなどから出される都市ごみなどの一般廃棄物や、廃プラスチック、カーシュレッダーダスト、廃オフィス機器、電子機器、化粧品などの産業廃棄物）を熱分解した後に燃焼処理したり、廃棄物を直接に燃焼処理したりするものが知られている。そして、燃焼処理で発生する燃焼排ガスの熱エネルギを回収して有効利用を図る１つの方法として、燃焼排ガスが通流する煙道に空気加熱器を設けて高温の空気を得ることが行われている。
【０００３】
この空気加熱器は、燃焼排ガスの流路内に伝熱管を吊り下げて設け、その伝熱管に空気を通流させて加熱するものが知られている。伝熱管は、内管、この内管の下端に支持された金属製の受け具、この受け具に載置され内管を包囲して設けられた外管とを備えた２重管構造のものが用いられている。これにより、加熱された空気は、例えば廃棄物の熱分解等の熱源として利用される。
【０００４】
このような空気加熱器において、金属製の受け具が塩素や塩化水素などの腐食性物質を含む燃焼排ガスに曝されて腐食しないようするため、その受け具にレンガなどの耐火物製のキャップが被覆される。例えば、受け具に雄ネジのボルトを形成し、そのボルトに雌ねじが形成されたキャップを螺合してボルトを包囲するようにしたものが提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−８１８７３号
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１のように、キャップを受け具に螺合した場合、受け具の雄ネジは金属から形成されるのに対し、キャップの雌ねじは耐火物から形成されているため、雄ネジの方が雌ねじに比べて大きく熱膨張し、その熱膨張の違いに起因する応力がキャップに加わることになる。したがって、キャップの雌ねじ付近にクラックなどのひび割れが生じ、そのクラックから燃焼排ガスが侵入して金属製の受け具や金属製雄ネジが腐食するおそれがある。
【０００７】
本発明の課題は、キャップの損傷を防止して金属製の受け具の腐食を回避することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の空気加熱器は、燃焼排ガスの流路内に吊り下げて設けられた金属製の内管と、この内管の下端に支持された金属製の受け具と、この受け具に載置され内管を包囲して設けられた耐火物製の外管とを有し、その内管の下端側の管壁に開口を形成し、その内管と外管との間と内管の内部に被加熱空気の流路を形成してなる２重管構造の伝熱管を備え、受け具を包囲する耐火物製のキャップを設け、そのキャップは、外管の下端部に支持されると共に、受け具の下面及び側面との間に空隙を有して設けられてなることを特徴とする。
【０００９】
このようにすれば、受け具が熱により膨張しても、その熱膨張による変形は空隙で吸収されるため、応力がキャップに加わることがないので、キャップにクラックなどが生じない。これによって、受け具が燃焼排ガスにより腐食することを回避できる。
【００１０】
この場合において、伝熱管の保守や点検を簡単に行えるようにするために、キャップは着脱可能に設けられることが望ましい。例えば、外管の下端部を受け具の下面より下方に延在させて設けられた筒部と、筒部の下端部に螺合して支持された板状の蓋部とを有してなるキャップを取り付けるようにするのが好ましい。また、その筒部の下端部に板状の蓋部を係合して支持させることもできる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明を適用してなる空気加熱器の一実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態は、伝熱管の下端部に支持された受け具の下面及び側面との間に空隙を有してキャップを設けることにより受け具の腐食を防止し、かつ受け具の熱膨張による応力がキャップに作用しないようにしたものである。図１は、本発明の一実施形態の空気加熱器の断面図、図２は、空気加熱器が設置された廃棄物処理装置の煙道の構成図、図３は、本発明の空気加熱器のキャップの他の実施形態の構成図を示している。
【００１２】
図１及び図２に示すように、空気加熱器１は、廃棄物を処理した燃焼排ガスが鉛直方向上向きに流れている煙道１０の天井壁１１に貫通され、吊り下げて設けられた伝熱管１２を複数有して形成されている。伝熱管１０は、金属製の内管１４、内管１４の下端に支持された金属製の受け具１５、受け具１５に載置され内管１４を包囲して設けられた耐火物製の外管１６とを有した２重管構造に構成されている。
【００１３】
内管１４は、上端側が被加熱空気入口管１８に連結され、下端側の開口は受け具１５の上面により閉止されている。内管１４の下端側の管壁には開口２０が形成されている。外管１６は、複数のセラミック管１６ａ〜１６ｄが連結リングを介して同軸方向に積み重ねられて十分な熱回収ができるように形成されている。セラミック管１６ａ〜１６ｄは、レンガなどの耐火物製の材料を円筒状に形成したものである。ただし、セラミック管１６ａ〜１６ｄは、角柱形に形成されたものに円柱形の内部空間が形成されたものを用いてもよい。外管１６の下端側に位置するセラミック管１６ｄは、受け具１５との接触面積を確保するため、上端側に位置するセラミック管１６ａ〜１６ｃに比べて肉厚に形成されている。そして、セラミック管１６ｄの肉厚部分の底面が受け具１５の上面に載置されて、外管１６が内筒１４を同軸上に包囲して配設されている。つまり、受け具１５は、伝熱管１６の荷重を支える役割を担っている。
【００１４】
外管１６の下端側にキャップ１７が設けられている。キャップ１７は、受け具１５を包囲するように設けられたものであり、外管１６と同じ材料から形成された筒部１７ａと蓋部１７ｂなどから構成されている。筒部１７ａは、外管１６の下端側の外縁部が受け具１５の下面より下方に延在して形成されたものである。蓋部１７ｂは、筒部１７ａの下端開口にはめ込まれて開口を閉止するように例えば円板状に形成されている。つまり、キャップ１７は、外管１６の下端部に支持されると共に、受け具１５の下面及び側面との間に空隙１９を有して設けられている。なお、外管１６に一体化させて筒部１７ａを形成するのが好ましいが、別部材として外管１６の下端部に筒部１７ａを凹凸係合部を介して取り付けてもよい。
【００１５】
外管１６の上端側の開口には、金属製の中継管２２が同軸上に挿入されている。中継管２２は、下端側が内管１４の開口２０より上側に位置して設けられ、上端側は加熱空気出口管２４に連結されている。つまり中継管２２は、内管１４の上端側の一部分を包囲し、天井壁１１を貫通して配設されている。
【００１６】
また、外管１６の上端側の開口縁には、リング部材２６が接着剤などで被冠して取り付けられている。リング部材２６は、内周面に溝２８を有して形成されている。溝２８に中継管２２の外周表面に取り付けられたシール部材２９を嵌め込むことで、外管１６と中継管２２とが軸方向に摺動可能にシールされている。
【００１７】
なお、被加熱空気入口管１８は、煙道１０の外部に配設されている。また、加熱空気出口管２４も、煙道１０の外部に配設されており、支持部材２３などで固定されている。
【００１８】
このように構成される空気加熱器１において被加熱空気が加熱される動作について説明する。被加熱空気は、被加熱空気入口管１８から内管１４の内部に供給される。供給された被加熱空気は、内管１４の内部を下向きに流れた後、開口２０を通って内管１４と外管１６との間の隙間３０に流れ込む。そして、流れ込んだ被加熱空気は、隙間３０を上側に向かって流れる過程で、外管１６の周囲を流れる燃焼排ガスの熱により加熱される。加熱された空気は、中継管２２の内部に流入して加熱空気出口管２４に流れ込む。加熱空気出口管２４からの加熱空気は、例えば、廃棄物を熱分解する設備等で利用することができる。なお、被加熱空気の流れを逆向きにしてもよい。例えば、被加熱空気を隙間３０に供給し、次いで、隙間３０で加熱された空気を内管１４の内部を通流させて取り込むようにすることもできる。
【００１９】
ところで、図４に示すように、金属製の受け具５０が塩素や塩化水素などの腐食性物質を含む燃焼排ガスに曝されて腐食しないように、受け具５０に形成された雄ネジ５２に耐火物製のキャップ５４を螺合して取り付けると、受け具５０の熱膨張がキャップ５４に比べて大きいため、その熱膨張の相違に起因する応力によりキャップ５４にクラックなどのひび割れが生じることがある。
【００２０】
この点、本実施形態によれば、受け具１５が熱により膨張しても、その熱膨張による変形は空隙１９で吸収され、応力がキャップ１７に加わることがないため、キャップ１７にクラックなどが生じることがない。したがって、クラックなどのひび割れから燃焼排ガスが侵入して受け具１５が腐食することを回避できる。
【００２１】
また、図４に示すように、従来、キャップ５４と外管１６との接着部５６から燃焼排ガスが漏洩して受け具５０が腐食することがある。この点、本実施形態では、燃焼排ガスの漏洩が考えられる部位、例えば円筒状の筒部１７ａと蓋部１７ｂとの接合部１７ｃが、受け具１５と空隙１９を有して位置されて設けられている。したがって、燃焼排ガスが漏洩したときでも、接着部５６の近傍に受け具５０が配置された場合に比べ、受け具１５の腐食量を低減することができる。
【００２２】
また、蓋部１７ｂは、筒部１７ａに様々な構成で取り付けることが可能である。例えば、図３（ａ）は、筒部１７ａを下側から見た底面図とキャップ１７の側面図を示している。図３（ａ）に示すように、筒部１７ａの下端側の内周面に螺旋状の螺合部４０が形成されている。また、螺合部４０に対応した螺合部４１が蓋部１７ｂの上面側に形成されている。したがって、蓋部１７ｂが、筒部１７ａに回転螺合式つまりネジ方式で取り付けられるようになっている。これにより、蓋部１７ｂを容易に着脱することができることから、伝熱管の保守や点検を簡単に行うことができる。
【００２３】
また、図３（ｂ）は、筒部１７ａを下側から見た底面図とキャップ１７の側面図を示している。図３（ｂ）に示すように、凸状の係合部４２が、筒部１７ａの下端側の内周面の周方向に所定間隔で複数形成されている。また、係合部４２に対応した係合部４３が蓋部１７ｂの上面側の外周面に形成されている。したがって、蓋部１７ｂは、筒部１７ａの下端側にはめ込まれた後、係合部４２と係合部４３が噛み合うように筒部１７ａの下端面に沿って僅かに蓋部１７ｂを回転することにより取り付けられる。
【００２４】
以上、本実施形態に基づいて本発明の空気加熱器１を説明したが、本発明の空気加熱器１は、廃棄物処理装置などのプラントに適用することができる。例えば、廃棄物処理装置は、廃棄物を熱分解して熱分解ガスおよび熱分解残留物を発生する燃焼溶融炉、燃焼排ガスが通流する煙道などを備えて構成され、本発明による空気加熱器１により燃焼溶融炉から排出される燃焼排ガスで空気を加熱し、その加熱された空気を熱分解反応器の熱源として供給することができる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、キャップの損傷を防止して金属製の受け具の腐食を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の空気加熱器の断面図を示している。
【図２】本発明の空気加熱器が設けられた廃棄物処理装置の煙道の構成図を示している。
【図３】本発明の空気加熱器のキャップの他の実施形態の構成図を示している。
【図４】受け具にキャップが螺合して取り付けられた従来の構成例を示している。
【符号の説明】
１  空気加熱器
１２  伝熱管
１４  内管
１５  受け具
１６  外管
１７  キャップ
１７ａ  筒部
１７ｂ  蓋部
１９  空隙
２０  開口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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