(57)【要約】  【課題】  蓄熱式脱臭装置の特徴である優れた熱効率を維持しつつ、被処理ガス中の有機物の分解効率をさらに向上させることを一の課題とする。  【手段】  加熱処理領域と、複数の蓄熱領域とを備えてなり、一の蓄熱領域を通過させることによって予熱した被処理ガスを加熱処理領域へと導入し、該加熱処理領域にて被処理ガスを熱処理し、熱処理された被処理ガスを他の蓄熱領域を通して排出することによって該他の蓄熱領域が加熱されるように構成された蓄熱式脱臭装置において、前記加熱処理領域に、前記被処理ガスの乱れを促進する乱流板を設ける。【選択図】          図１
2007205609.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱処理領域と、複数の蓄熱領域とを備えてなり、一の蓄熱領域を通過させることによって予熱した被処理ガスを加熱処理領域へと導入し、該加熱処理領域にて被処理ガスを熱処理し、熱処理された被処理ガスを他の蓄熱領域を通して排出することによって該他の蓄熱領域が加熱されるように構成された蓄熱式脱臭装置において、
前記加熱処理領域に、前記被処理ガスの乱れを促進する乱流板が設けられたことを特徴とする蓄熱式脱臭装置。
【請求項２】
前記乱流板が複数枚の板材からなり、前記被処理ガスの流れ方向に対して略垂直な面方向に離間して配置されたことを特徴とする請求項１記載の蓄熱式脱臭装置。
【請求項３】
前記乱流板が複数枚の板材からなり、隣接する板材が相互に異なる方向に傾斜して配置されたことを特徴とする請求項１又は２記載の蓄熱式脱臭装置。
【請求項４】
前記板材が、前記被処理ガスの流れ方向に対して略垂直で且つ放射状に延びる軸線を基準とし、被処理ガスの流れ方向に対して垂直となる状態から略同一角度で回転した状態で配置されたことを特徴とする請求項３記載の蓄熱式脱臭装置。
【請求項５】
前記乱流板の近傍を通過する被処理ガスの流速が、前記加熱処理領域の導入部における流速に対して２〜６倍となるように、該乱流板が構成されたことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の蓄熱式脱臭装置。
【請求項６】
前記乱流板が、前記加熱処理領域における被処理ガスの流れ方向の断面積に対して、該流れ方向に垂直な面に該乱流板を投影した投影面積が１／２〜５／６となるように構成されたことを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の蓄熱式脱臭装置。
【請求項７】
前記乱流板が、前記加熱処理領域の被処理ガス流れ方向に垂直な断面積のうち、１／２〜５／６を占めるように構成されたことを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の蓄熱式脱臭装置。
【請求項８】
加熱処理領域と、複数の蓄熱領域とを備えてなり、一の蓄熱領域を通過させることによって予熱した被処理ガスを加熱処理領域へと導入し、該加熱処理領域にて被処理ガスを熱処理し、熱処理された被処理ガスを他の蓄熱領域を通して排出することによって該他の蓄熱領域が加熱されるように構成された蓄熱式脱臭装置において、
前記加熱処理領域の少なくとも一部において、前記被処理ガスの流速が、前記加熱処理領域の導入部における流速に対して２〜６倍となるように構成されたことを特徴とする蓄熱式脱臭装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として工場等から排出される被処理ガスを脱臭するための蓄熱式脱臭装置に関し、とりわけ、揮発性有機化合物（以下、「ＶＯＣ」という）等の有機物を含んだ被処理ガスの脱臭に好適な蓄熱式脱臭装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、工場等から排出されＶＯＣを含んだ被処理ガスの脱臭装置として、図８に示すような蓄熱式脱臭装置が知られている。即ち、従来の該蓄熱式脱臭装置１０１は、一般に、被処理ガスを燃焼するための燃焼室１０２と、該燃焼室へ導入する被処理ガスを予熱するための複数の蓄熱室１０３とを備えて構成されている。蓄熱室１０３内には、蓄熱層として例えばハニカム状の蓄熱材が収容されており、一方、燃焼室１０２内には、該燃焼室内を所定の温度に保持するための加熱装置１０４（例えば、バーナー）が１基又は複数基備えられている。
【０００３】
該蓄熱式脱臭装置は、被処理ガスを何れか一つの蓄熱室を入口として燃焼室へと導入し、該燃焼室にて熱処理した後、他の蓄熱室を出口として排出するように運転される。
被処理ガスとの熱交換によって出口側の蓄熱室が次第に高温となるため、所定時間毎に入口となる蓄熱室と出口となる蓄熱室とを切り替えることにより、被処理ガスによる排熱を有効利用することができる。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２６４５２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
斯かる構成の蓄熱式脱臭装置では、一般に、温度条件が同じであれば、燃焼室における被処理ガスの滞留時間を長くする程ＶＯＣ等の有機物の分解効率が高まると考えられるが、実際には、燃焼室の表面積が増大して燃焼室からの放熱量が増加するため、逆に温度低下を招いて熱効率が低下するという問題点を有している。
【０００６】
そこで本発明は、蓄熱式脱臭装置の特徴である優れた熱効率を維持しつつ、被処理ガス中の有機物の分解効率をさらに向上させることを一の課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決すべく、本発明の蓄熱式脱臭装置は、加熱処理領域と、複数の蓄熱領域とを備えてなり、一の蓄熱領域を通過させることによって予熱した被処理ガスを加熱処理領域へと導入し、該加熱処理領域にて被処理ガスを熱処理し、熱処理された被処理ガスを他の蓄熱領域を通して排出することによって該他の蓄熱領域が加熱されるように構成された蓄熱式脱臭装置において、前記加熱処理領域に、前記被処理ガスの乱れを促進する乱流板が設けられたことを特徴とする。
【０００８】
斯かる構成の蓄熱式脱臭装置によれば、加熱処理領域に、被処理ガスの乱れを促進する乱流板が設けられたことにより、該加熱処理領域を通過する被処理ガスがかく乱されて該被処理ガス中に含まれる有機物の分解が促進される。
【０００９】
また、本発明の蓄熱式脱臭装置は、前記乱流板が複数枚の板材からなり、前記被処理ガスの流れ方向に対して略垂直な面方向に離間して配置されたことを特徴とする。
【００１０】
前記乱流板が複数枚の板材からなり、前記被処理ガスの流れ方向に対して略垂直な面方向に離間して配置されていれば、被処理ガスの偏流が生じ、複数の渦を生じることとなる。従って、被処理ガスの偏流と、渦生成の効果により、有機物の分解が大幅に促進されることとなる。
【００１１】
また、本発明の蓄熱式脱臭装置は、前記乱流板が複数枚の板材からなり、隣接する板材が相互に異なる方向に傾斜して配置されたことを特徴とする。
【００１２】
斯かる構成の蓄熱式脱臭装置によれば、被処理ガスの３次元的な偏流が生じることとなるため、より多くの渦が形成されやすくなる。よって、渦の形成によって有機物の分解がより一層促進される蓄熱式脱臭装置を構成しうる。
【００１３】
また、本発明の蓄熱式脱臭装置は、前記板材が、前記被処理ガスの流れ方向に対して略垂直で且つ放射状に延びる軸線を基準とし、被処理ガスの流れ方向に対して垂直となる状態から略同一角度で回転した状態（いわゆる、風車状）で配置されたことを特徴とする。
【００１４】
乱流板を構成する板材が、このような風車状に配置されていれば、被処理ガスが乱流板を通過する際に形成される渦により、有機物の分解が大幅に促進されるにもかかわらず、圧力損失の増加は抑制されるという顕著な効果がある。
【００１５】
また、本発明の蓄熱式脱臭装置は、前記乱流板により、前記被処理ガスの流速が、前記加熱処理領域の導入部における流速に対して２〜６倍となるように構成されたことを特徴とする。
【００１６】
被処理ガスの流速が、加熱処理領域の導入部における流速に対して２〜６倍となるように前記乱流板が構成されていれば、圧力損失の大幅な増大を招くことなく分解促進作用をより確実に発揮しうるものとなる。
【００１７】
また、本発明の蓄熱式脱臭装置は、前記乱流板が、前記加熱処理領域における被処理ガスの流れ方向の断面積に対して、該流れ方向に垂直な面に該乱流板を投影した投影面積が１／２〜５／６となるように構成されたことを特徴とする。
【００１８】
斯かる構成の蓄熱式脱臭装置によれば、被処理ガスの偏流がより一層形成されやすくなるとともに、圧力損失の増加をも抑制し、有機物の分解促進作用をより確実に発揮しうるものとなる。
【００１９】
また、本発明の蓄熱式脱臭装置は、前記乱流板が、前記加熱処理領域の被処理ガス流れ方向に垂直な断面積のうち、１／２〜５／６を占めるように構成されたことを特徴とする。
【００２０】
斯かる構成の蓄熱式脱臭装置によれば、乱流板によって被処理ガスの流路断面積が１／２〜１／６となるため、被処理ガスの流速が、加熱処理領域の少なくとも一部において、他の加熱処理領域における流速に対して２〜６倍となり、有機物の分解促進作用をより確実に発揮しうるものとなる。
【００２１】
さらに、本発明の蓄熱式脱臭装置は、加熱処理領域と、複数の蓄熱領域とを備えてなり、一の蓄熱領域を通過させることによって予熱した被処理ガスを加熱処理領域へと導入し、該加熱処理領域にて被処理ガスを熱処理し、熱処理された被処理ガスを他の蓄熱領域を通して排出することによって該他の蓄熱領域が加熱されるように構成された蓄熱式脱臭装置において、前記加熱処理領域の少なくとも一部において、前記被処理ガスの流速が、前記加熱処理領域の導入部における流速に対して２〜６倍となるように構成されたことを特徴とする。
【００２２】
斯かる構成の蓄熱式脱臭装置によれば、被処理ガスの流速が、加熱処理領域の一部において加熱処理領域の導入部における流速に対して２〜６倍となるため、該蓄熱式脱臭装置は、有機物の分解促進作用をより確実に発揮しうるものとなる。
【発明の効果】
【００２３】
このように、本発明に係る蓄熱式脱臭装置によれば、蓄熱式脱臭装置の特徴である優れた熱効率を維持しつつ、被処理ガス中の有機物の分解効率をさらに向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の蓄熱式脱臭装置に関し、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、本発明の第一実施形態の蓄熱式脱臭装置を示した斜視図である。該蓄熱式脱臭装置１は、加熱処理領域として、被処理ガス５を加熱して該被処理ガス中に含まれるＶＯＣ等の有機物を酸化分解する燃焼室２を備え、また、蓄熱領域として、蓄熱材を備えた３つの蓄熱層３を備えており、いわゆる３塔式の蓄熱式脱臭装置として構成されている。
【００２５】
図１に示したように、該燃焼室２は略直方体形状であり、その頂部又は側部には該燃焼室２の温度を所定の温度（例えば、８３０℃）に保つ加熱手段としてのバーナ２１が設けられるとともに、該燃焼室２内には、被処理ガス５の乱れを促進する乱流板４が設けられている。
本実施形態の蓄熱式脱臭装置１においては、乱流板４が２組設けられ、該２組の乱流板４、４によって燃焼室２が３つの領域に区画されており、各領域の下方には、それぞれ蓄熱層３が配置された状態となっている。
【００２６】
図２は、一組の乱流板４の構成を示した図であり、図２（ａ）は該一組の乱流板４を被処理ガスの流れ方向（以下、単に「流れ方向」ともいう）より見た立面図、図２（ｂ）は該一組の乱流板４を流れ方向に対して垂直な方向（上側）から見た平面図である。図２に示したように、本実施形態における一組の乱流板４は、４枚の略同一な矩形状の板材４ａ、４ｂ、４ｃおよび４ｄから構成されており、該４枚の板材４ａ、４ｂ、４ｃおよび４ｄが、被処理ガスの流れ方向に対して略垂直な方向に離間して配置されている。
【００２７】
また、これら４枚の板材４ａ、４ｂ、４ｃおよび４ｄは、相互に異なる方向に傾斜している。具体的には、各板材は、図２（ａ）に示したように、流れ方向に対して略垂直で且つ放射状に延びる軸線４１を基準とし、流れ方向に対して垂直となる状態から略同一角度で回転した状態で配置されている。本実施形態においては、該軸線４１は、直方体形状の燃焼室２の垂直方向断面（即ち、矩形）の対角線と略同位置で、且つ、各矩形状の板材の対角線と略同位置になるように構成されている。
尚、図２（ａ）中に示した「＋」記号は該板材が軸線４１よりも手前側に位置することを意味し、「−」記号は該板材が軸線４１よりも向こう側に位置することを意味するものである。また、ここでいう軸線とは、仮想的な軸をも含む概念である。
【００２８】
各板材４ａ、４ｂ、４ｃおよび４ｄの回転角度は、０〜４０°、好ましくは５〜３０°に設定される。また、該乱流板４は、その近傍を通過する被処理ガス５の流速が、該燃焼室２への導入部（即ち、前記蓄熱層３の上方）における被処理ガスの流速に対して２〜６倍、好ましくは３〜５倍となるように、燃焼室２の壁との間隔および板材同士の間隔が設定される。言い換えると、該乱流板４は、流れ方向の断面積に対して、該流れ方向に垂直な面に該乱流板を投影した投影面積が、１／２〜５／６、好ましくは２／３〜４／５となるように配置される。
【００２９】
一方、蓄熱層３には、被処理ガス５との熱交換を行うための蓄熱材（図示せず）が備えられている。該蓄熱材としては、例えば、ハニカム状の被処理ガス流路が形成された、セラミック製の蓄熱材等が好適に使用される。
【００３０】
斯かる構成の蓄熱式脱臭装置１は、３つの蓄熱層３のうち、何れか一つの蓄熱層３を入口として被処理ガス５を燃焼室２へと導入し、他の何れか一つの蓄熱層３を出口として被処理ガス５を燃焼室２から排出するように運転される。また、本実施形態のような３塔式の蓄熱式脱臭装置１では、残る一つの蓄熱層３にはパージガスが供給され、蓄熱層３の内部に残留した有機物等が除去される。そして、入口となる蓄熱層３、出口となる蓄熱層３およびパージされる蓄熱層３が、周期的に切換えられるように運転される。
【００３１】
図３〜図５は、このようにして周期的に切換えられる運転状態（流れパターン）をそれぞれ具体的に示したものである。図３に示した状態（流れパターン１）を例に挙げて説明すると、被処理ガス５は、第一の蓄熱層３１（図３において左側）を入口として燃焼室２へと導入され、該燃焼室２にてＶＯＣ等の有機物が酸化処理され、処理された被処理ガス５は第二の蓄熱層３２（図３において中央）を出口として排出され、排気ファン６によって下流側へと送られる。また、第３の蓄熱層３３（図３において右側）にはパージ用ブロワ８によってパージガス７が供給される。
【００３２】
同様にして、図４に示した状態（流れパターン２）では、第二の蓄熱層３２が入口、第三の蓄熱層３３が出口、第一の蓄熱層３１がパージとされ、図５に示した状態（流れパターン３）では、第三の蓄熱層３３が入口、第一の蓄熱層３１が出口、第二の蓄熱層３２がパージとされ、被処理ガス５の処理が行われる。
【００３３】
斯かる構成の蓄熱式脱臭装置１によれば、燃焼室２内には乱流板４が設けられているため、被処理ガス５が該乱流板４の近傍を通過する際には偏流が生じ、渦が形成されることとなる。
特に、本実施形態のように、乱流板４が、被処理ガス５の流れ方向に対して略垂直な方向に離間した４枚の矩形状板材４ａ、４ｂ、４ｃおよび４ｄから構成され、且つ、各板材が、被処理ガスの流れ方向に対して略垂直で且つ放射状に延びる軸線４１を基準とし、流れ方向に垂直な状態から同一角度で回転した状態で設置されていれば、被処理ガス５が乱流板４を通過する際に形成される渦により有機物の分解が大幅に促進されるにもかかわらず、圧力損失の増加が抑制できるという顕著な効果を奏するものとなる。
【００３４】
さらに、本実施形態のような乱流板４の構成は、流れ方向に対して前後何れの方向に対しても三次元的に略同一の幾何学的配置となっているため、被処理ガス５の流れ方向が逆になった場合でも同様の渦を形成することができる。従って、本実施形態のような３塔式の蓄熱式脱臭装置１においては、図３および図４に示した状態では燃焼室２の左側から右側へと被処理ガス５が流れ、図５に示した状態では燃焼室２の右側から左側へと被処理ガス５が流れることとなるが、本実施形態のような乱流板４を使用することにより、何れの場合であっても略同様の効果を発揮することができる。
【００３５】
次に、本発明の蓄熱式脱臭装置の第二実施形態について説明する。図６は、該第二実施形態の蓄熱式脱臭装置１を示した斜視図である。該実施形態の蓄熱式脱臭装置１は、乱流板４の構成を除き、それ以外は前記第一実施形態の蓄熱式脱臭装置１と同様に構成されている。
【００３６】
図６に示したように、第一実施形態と同様に燃焼室２を３つの領域に区画するように配置された各乱流板４、４は、それぞれ一枚の板材によって構成されている。各乱流板４、４は、被処理ガス５の流路を狭めて該乱流板４の近傍を通過する被処理ガス５の流速を増大させるとともに、被処理ガスの流れを乱すものである。
具体的には、該乱流板４は、その近傍を通過する被処理ガス５の流速が、該燃焼室２への導入部（即ち、前記蓄熱層３の上方）における被処理ガス５の流速に対して２〜６倍、好ましくは３〜５倍となるように、燃焼室２の壁との間隔が設定される。言い換えると、該乱流板４は、燃焼室２における被処理ガス５の流れ方向に垂直な断面積（即ち、被処理ガス５の流路断面積）が、該燃焼室２への導入部（即ち、前記蓄熱層３の上面）に対して１／２〜１／６、好ましくは１／３〜１／５となるように配置される。
【００３７】
斯かる第二実施形態の蓄熱式脱臭装置１によれば、乱流板４によって被処理ガス５の流れ方向下流側において略垂直方向の大きな渦を形成することができ、ＶＯＣ等の燃焼効率を向上させることができる。また、該乱流板４は比較的単純な構造であるため、設備費が安価になるという効果がある。
【００３８】
次に、本発明の蓄熱式脱臭装置の第三実施形態について説明する。図７は、該第三実施形態の蓄熱式脱臭装置１を示した斜視図である。該実施形態の蓄熱式脱臭装置１についても、乱流板４の構成を除き、それ以外は前記第一実施形態の蓄熱式脱臭装置１と同様に構成されている。
【００３９】
図７に示したように、前記第一実施形態と同様に燃焼室２を３つの領域に区画するように配置された二組の乱流板４、４は、それぞれ複数枚の帯状板材４２、４２・・・より構成され、該帯状板材４２、４２・・・が略等間隔をあけて縦方向に配置されている。そして、斯かる構成により、各帯状板材４２、４２・・・の間には、被処理ガス５を通過させるためのスリット４３、４３・・・が形成されている。
【００４０】
具体的には、該乱流板４は、スリット４３を通過する被処理ガス５の流速が、該燃焼室２への導入部（即ち、前記蓄熱層３の上方）における被処理ガス５の流速に対して２〜６倍、好ましくは３〜５倍となるように、帯状板材４２の面積および間隔が設定される。言い換えると、該乱流板４は、燃焼室２における被処理ガス５の流れ方向に垂直な断面積（即ち、スリットの合計面積）が、該燃焼室２への導入部（即ち、前記蓄熱層３の上面）に対して１／２〜１／６、好ましくは１／３〜１／５となるように構成される。
【００４１】
斯かる第三実施形態の蓄熱式脱臭装置１によれば、乱流板４によって被処理ガス５の流れ方向下流側において略水平方向の小さな渦を多数形成することができ、ＶＯＣ等の燃焼効率を向上させることができる。
【００４２】
以上、第一乃至第三実施形態を挙げて本発明の蓄熱式脱臭装置について説明したが、本発明の蓄熱式脱臭装置は、上記のような実施形態に限定されるものではない。
即ち、本発明における乱流板としては、第一実施形態に示した四角形の板材以外にも、例えば三角形等の他の多角形や円形、その他任意の形状の板材を組み合わせた乱流板を使用することができる。また、構成枚数についても特に限定されず、加熱処理領域の形状や、板材の形状に合わせて適宜任意の枚数を選択することができる。さらに、板状ではない各種形状の構造物を配置し、乱流板を構成してもよい。
さらに、加熱処理領域を構成する壁自体の形状により、前記乱流板と同様の効果を発揮させるようにしてもよい。
【００４３】
また、前記実施形態は、何れも３塔式の蓄熱式脱臭装置を例に挙げて説明したが、その他の多塔式であってもよく、回転式であってもよい。
【００４４】
さらに、前記実施形態では、被処理ガスを加熱処理する方式として、有機物を酸化分解する方式を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されず、その他の加熱処理方式、例えば、熱分解、触媒による分解等を採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】蓄熱式脱臭装置の第一実施形態を示した斜視図。
【図２】第一実施形態における乱流板の形状を示した図であり、（ａ）は流れ方向より見た立面図、（ｂ）は垂直方向上側より見た平面図。
【図３】第一実施形態の蓄熱式脱臭装置において、被処理ガスの流れパターン１を示した図。
【図４】第一実施形態の蓄熱式脱臭装置において、被処理ガスの流れパターン２を示した図。
【図５】第一実施形態の蓄熱式脱臭装置において、被処理ガスの流れパターン３を示した図。
【図６】蓄熱式脱臭装置の第二実施形態を示した斜視図。
【図７】蓄熱式脱臭装置の第三実施形態を示した斜視図。
【図８】従来の蓄熱式脱臭装置を示した斜視図。
【符号の説明】
【００４６】
１        蓄熱式脱臭装置
２        燃焼室
３        蓄熱層
４        乱流板
５        被処理ガス
【図１】
2007205609.tif 000003
【図２】
2007205609.tif 000004
【図３】
2007205609.tif 000005
【図４】
2007205609.tif 000006
【図５】
2007205609.tif 000007
【図６】
2007205609.tif 000008
【図７】
2007205609.tif 000009
【図８】
2007205609.tif 000010