(57)【要約】【課題】トラフの熱変形を防止したスクリューコンベアを備えた多段スクリュー炭化炉を提供すること。【解決手段】炉体３内で加熱されたスクリューコンベア２が、筒状のトラフ２０内をスクリュー８が回転することによって被炭化物を搬送し、縦方向に複数並べられた当該スクリューコンベア２１を解して炭化物を生成する多段スクリュー炭化炉１であって、スクリューコンベア２を構成するトラフ２０は、長手方向に見た断面がＵ字形のトラフ本体２１と、そのトラフ本体２１の上方開口部を塞ぐように配置された天板２２とが一体に形成されたものであり、トラフ本体２１には、長手方向に直交する幅方向に掛け渡した複数の桁部材２４が上方開口部に接合され、天板２２は、そうしたトラフ本体に対して長手方向の一部分ｙ１〜ｙ６が接合され、他の部分が非接合状態である。【選択図】        図４
2010106082.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉体内を横切るように設けられたスクリューコンベアが、筒状のトラフ内をスクリューが回転することによって被炭化物を搬送し、加熱された被炭化物から発生する乾留ガスを排気するガス吹出口を有するものであって、縦方向に複数並べられ、接続シュートによって連続的に接続された多段スクリュー炭化炉において、
前記スクリューコンベアを構成するトラフは、長手方向に見た断面がＵ字形のトラフ本体と、そのトラフ本体の上方開口部を塞ぐように配置された天板とが一体に形成されたものであり、前記トラフ本体には、長手方向に直交する幅方向に掛け渡した複数の桁部材が上方開口部に接合され、前記天板は、そうしたトラフ本体に対して長手方向の一部分が接合され、他の部分が非接合状態であることを特徴とする多段スクリュー炭化炉。
【請求項２】
請求項１に記載する多段スクリュー炭化炉において、
前記トラフ本体は、その上方開口端に内側へ折り曲げられた返シが形成されたものであることを特徴とする多段スクリュー炭化炉。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載する多段スクリュー炭化炉において、
前記天板は、長手方向に分割され、それぞれがトラフ本体に対して長手方向の一部分が接合され、他の部分が非接合状態であることを特徴とする多段スクリュー炭化炉。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載する多段スクリュー炭化炉において、
前記天板は、トラフ本体に対して非接合状態である前記他の部分に引掛け部材が設けられ、その引掛け部材が、前記トラフに対して引っ掛けられるようにしたものであることを特徴とする多段スクリュー炭化炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被炭化物を加熱した炭化炉内を多段のスクリューコンベア内を移動させて炭化させる多段スクリュー炭化装置に関し、特にスクリューコンベアを構成するトラフの変形を考慮した多段スクリュー炭化炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
畜舎から排出される蓄糞尿などの有機性廃棄物については、その有効利用を図るため炭化物にすることが考えられ、近年、様々な炭化物製造装置が提案されている。例えば、図８は、下記特許文献１に記載された多段スクリュー炭化炉を示した図である。多段スクリュー炭化炉では、炉体１０２内を横切るように、ほぼ水平に配置されたスクリューコンベア１１１，１１２，１１３が縦に３段設けられ、被炭化物がホッパ１０４から供給され、最上段のスクリューコンベア１１１からスクリュー１２２の回転によって順に搬送される。その間に被炭化物は加熱されるが、それには炉体１０２内は加熱バーナー１０８によって下側から加熱されるとともに、スクリューコンベア１１１〜１１３からはガス吹出口１３５を通して乾留ガスが吹き出し、それが火炎となってスクリューコンベア１１１〜１１２３内を通る被炭化物を加熱する。
【特許文献１】特開２００１−１７２６３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
こうした多段スクリュー炭化炉では、スクリューコンベア１１１〜１１２が、加熱バーナー１０８の他にもガス吹出口１３５による火炎によって直接加熱されるため、その熱影響による問題があった。すなわち、スクリューコンベア１１１などは、筒状のトラフの中にスクリューが挿入され、その回転するスクリューによって被炭化物を搬送するよう構成されている。そのトラフは、およそ５００度から、高い箇所では９００度にまで加熱されるが、加熱方法や中を流れる被炭化物によって、そのトラフ自身が上下位置や内側と外側といった、場所によって偏りが生じる。そのため、トラフを構成する部材間の温度差によって、伸びの違いによる熱応力が生じ、トラフが変形してしまいメンテナンスや交換が必要になる。
【０００４】
そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、トラフの熱変形を防止したスクリューコンベアを備えた多段スクリュー炭化炉を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る多段スクリュー炭化炉は、炉体内を横切るように設けられたスクリューコンベアが、筒状のトラフ内をスクリューが回転することによって被炭化物を搬送し、加熱された被炭化物から発生する乾留ガスを排気するガス吹出口を有するものであって、縦方向に複数並べられ、接続シュートによって連続的に接続されたものであり、前記スクリューコンベアを構成するトラフは、長手方向に見た断面がＵ字形のトラフ本体と、そのトラフ本体の上方開口部を塞ぐように配置された天板とが一体に形成されたものであり、前記トラフ本体には、長手方向に直交する幅方向に掛け渡した複数の桁部材が上方開口部に接合され、前記天板は、そうしたトラフ本体に対して長手方向の一部分が接合され、他の部分が非接合状態であることを特徴とする。
【０００６】
また、本発明に係る多段スクリュー炭化炉は、前記トラフ本体が、その上方開口端に内側へ折り曲げられた返シが形成されたものであることが好ましい。
また、本発明に係る多段スクリュー炭化炉は、前記天板が、長手方向に分割され、それぞれがトラフ本体に対して長手方向の一部分が接合され、他の部分が非接合状態であることが好ましい。
また、本発明に係る多段スクリュー炭化炉は、前記天板が、トラフ本体に対して非接合状態である前記他の部分に引掛け部材が設けられ、その引掛け部材が、前記トラフに対して引っ掛けられるようにしたものであることが好ましい。
【発明の効果】
【０００７】
よって、本発明によれば、トラフの加熱によってトラフ本体が高温になって天板との温度差を生じた場合でも、両者は一部の接合を除いて分離しているので、伸びの違いによって大きな熱応力を生じさせず、変形を防止することが可能になる。その際、トラフ本体の開口端側を複数の桁部材で支持しているため、熱膨張によってトラフ本体が変形してしまわないように、そのＵ字形形状を維持することができる。また、本発明は、トラフ本体に返シが形成されているため、トラフ内部で内側面に沿って巻上がった被炭化物の粉体の外部への飛散を防止できる。また、天板に引掛け部材を設け、トラフ本体側に引っ掛けるようにしているため、天板が反って浮き上がってしまうことを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
次に、本発明に係る多段スクリュー炭化炉の一実施形態について図面を参照しながら以下に説明する。図１は、多段スクリュー炭化炉を、スクリューコンベアの搬送方向に見た側部側の断面図である。
この多段スクリュー炭化炉１は、前述した従来例と同様に、ホッパから投入した被炭化物を、左右に２列ある縦方向にそれぞれ７段設けられたスクリューコンベア２内を通し、加熱及び熱分解することによって炭化物を生成する装置である。
【０００９】
２列のスクリューコンベア２は、それぞれ縦方向に千鳥状に配置され、各々は筒状のトラフ１０が炉体３の向かい合う壁面に架設されている。そして、そのトラフ１０内には、回転するスクリュー８が挿入され、その回転によって被炭化物が攪拌されながら搬送される。多段スクリュー炭化炉１は、炉体３の下部に加熱室４が設けられ、バーナー５によって火炎が噴射される。そして、その熱が加熱室４内から炉体３内の炭化室へと送られ、最下段のスクリューコンベア２を直に加熱しつつ、他のスクリューコンベア２も昇温する。なお、炉体３の上方には二次燃焼室６が設けられ、炭化室９内で燃焼しなかった乾留ガスをバーナー７の火炎で燃焼させている。
【００１０】
ここで、図２及び図３は、スクリューコンベア２を構成するトラフの一例を示した図であり、図２は平面図を示し、図３は図２のＡ−Ａ断面を示した図である。
このトラフ１０は、搬送方向に見たときの断面形状がＵ字形（以下、単に「Ｕ字形」とする）のトラフ本体１１と、このトラフ本体１１の上方開口部を塞ぐための天板１２が一体になって形成されている。トラフ本体１１には、その長手方向の一端に、落下する被炭化物を受ける顎部１３が形成されている。一方、天板１２は、長手方向両端の平板１２ａ，１２ｂと、その長手方向に沿って折り曲げられた起立部１２ｋを有する長板１２ｃ，１２ｄを有している。
【００１１】
そして、このトラフ１０には、天板１２の長板１２ｃ，１２ｄに形成された起立部１２ｋによるガス吹出口１５が設けられており、対面する起立部１２ｋ，１２ｋ同士は、複数の連結棒１６によって連結されている。こうしたガス吹出口１５は、図３に示すように、トラフ１０の中央位置からずれたオフセット構造になっており、そこから吹きだした炎が上段のトラフ１０を直接炙らないようにしている（図１参照）。
【００１２】
トラフ１０は、図３に示すように、Ｕ字形をしたトラフ本体１１の上方開口部を天板１２が塞ぐように接合され、筒状に形成されている。それには、トラフ本体１１の内側面に天板１２の端部が突き当てられ、その突き当てられた溶接ポイントＰに隅肉溶接が長手方向に沿って行われている。ところが、こうしたトラフ１０は、前記解決課題の欄でも述べたように、加熱による温度差によって熱応力が生じ、変形を起こしてしまう。トラフ１０は、図１に示すように、上下のものが左右にずれた千鳥足状に配置され、下からの乾留ガスによる炎で加熱されている。そのため、炎に近い箇所の温度が他よりも上昇して加熱温度に偏りが生じる。また、トラフ内部には被炭化物が存在するため、常に被炭化物と接触しているトラフ本体１１下部と、全く接触しない天板１２とでは大きな温度差を生じる。
【００１３】
こうした加熱温度のバラツキによって熱応力が局所的に生じ、それによってトラフ１０全体に変形が生じてしまう。特に、直接加熱されるトラフ本体１１と、それに接合された天板１２との温度差が大きいため、溶接ポイントＰで溶接が切れてしまう。そして、部分的に溶接が切れてしまうと、そのことによって更に応力が作用し、トラフ本体１１を変形させて側面を波打たせたりしてしまう。また、変形が進めば、溶接の亀裂部分が撓んで口を開いてしまうようになるなど、最悪の場合にはスクリュー８とトラフ本体１１が接触し、双方が破壊に至る。そこで、本実施形態では、こうした熱応力の影響によって生じる変形を抑えることを目的としたトラフを提案する。
【００１４】
ここで、図４乃至図６は、本実施形態のトラフを示した図であり、図４は平面図、図５は、図４に示すＢ−Ｂ位置での断面図、そして図６は、図５に示すＣ−Ｃ位置での断面図である。このトラフ２０は、図１に示す多段スクリュー炭化炉１のトラフ１０と置き換え可能なものである。従って、トラフ２０は、トラフ１０と同様にＵ字形のトラフ本体２１を有し、上方開口部に天板２２（２２ａ，２２ｂ，２２ｃ）が設けられた構造である。そして、トラフ本体２１の長手方向一端には、落下する被炭化物を受ける顎部２３が一端部に形成されている。また、天板２２には、長手方向に沿って連続するガス吹出口２５が形成されている。
【００１５】
本実施形態のトラフ２０では、トラフ本体２１と天板２２を一部でのみ溶接し、全体で接合することなく、大幅に接合部分を減らした構造となっている。ここで、図７は、トラフ本体２１と天板２２を分離して示した平面図である。この図に示すように、天板２２を長手方向に分割し、３つの天板２２ａ，２２ｂ，２２ｃによって構成されている。そして、こうした天板２２ａ，２２ｂ，２２ｃが、トラフ本体２１に対してそれぞれ部分的に溶接されるようになっている。
【００１６】
すなわち、前述したトラフ１０では、トラフ本体１１と天板１２とが全体溶接によって拘束されていたため、熱変形によって溶接部に亀裂を生じさせてしまっていた。このことからトラフ本体２１と天板２２とは非接合状態であることが好ましい。しかし、Ｕ字形のトラフ本体２１は、そのままでは熱変形による伸びによって上方開口部が閉じてしまい、内部のスクリュー８が接触してしまうことになる。そこで、本実施形態では、そうした変形を避けるため、トラフ本体２１のＵ字形維持のため上方開口部に桁（ラダー）２４を掛け渡し、溶接によって接合されている。
【００１７】
従って、トラフ２０は、天板２２でトラフ本体２１の形状を維持する必要がないため、天板２２は、トラフ本体２１に対して極力の溶接箇所を少なくし、単に載せるだけのイメージで構成されている。しかし、こうした構造ではトラフ２０の気密性がなくなり、内部の非炭化物がスクリュー８によってかき回され、トラフ本体２１と天板２２との隙間から被炭化物の粉体が炉体３内に飛び出してしまう。これでは、その粉体が加熱によって燃えてしまい、炉体３内の温度管理が困難になる他、燃焼後の灰処理などを行わなければならなくなってしまう。そこで、トラフ本体２１は、Ｕ字形状の上端に内側への返シ２１ｈが左右に形成され、その上に天板２２ａ，２２ｂ，２２ｃの端部が重ねて載せられる。ラダー２４は、その端部を返シ２１ｈに突き当てて溶接されている。
【００１８】
長手方向に３分割された天板２２は、図７に示すように、両端の天板２２ａと２２ｃは、コの字に切欠かれた平板であり、中央の天板２２ｂは、幅の異なる２枚の平板からなるものである。そして、その天板２２ａ，２２ｂ，２２ｃには、それぞれ上方に折り曲げられるなどした起立部２２ｋが形成され、長方形のガス吹出口２５が構成されている。天板２２ａ，２２ｂ，２２ｃは、図４に示すように、トラフ本体２１の返シ２１ｈやラダー２４に載せられ、そのトラフ本体２１と、波線で示した一部の溶接箇所ｙ１〜ｙ６において接合が行われている。従って、天板２２ａ，２２ｂ，２２ｃは、それぞれ一端側が溶接され、そこから他端側にかけてはフリーになっている。
【００１９】
隣り合う互いの天板２２ａ，２２ｂ，２２ｃの端部はラダー２４上にあって、一定の距離が取られ、多少の変形によって互いが干渉し合わないようになっている。また、一端部のみを溶接した天板２２ａ，２２ｂ，２２ｃは、熱が加わることによって反ってしまい、トラフ本体２１との間に隙間を生じさせるおそれがある。そこで、天板２２ａ，２２ｂ，２２ｃのフリー端側にはフック２６が３個ずつ（図６参照）設けられている。フック２６は、図５に示すように略Ｌ字形の板材であって、ラダー２４に対して下側から引っ掛けられるようになっている。特に、上下方向には、フック２６と天板２２との間にラダー２４がほぼ隙間無く入るようにして、天板２２が反って浮き上がらないようにしている。また、トラフ本体２１の長手方向には、フック２６とラダー２４との間に隙間があって天板２２の僅かな伸縮を許容できるようになっている。
【００２０】
よって、トラフ２０によって構成された多段スクリュー炭化炉１では、被炭化物が上段のスクリューコンベア２へと入れられ、トラフ２０内を回転するスクリュー８によって攪拌されながら水平に移動し、シュートを介して下段へのスクリューコンベア２へと順に搬送される。その間、トラフ２０は、加熱室４のバーナー５から出される火炎によって加熱されるとともに、直下に位置する下段のスクリューコンベア２から吹き出される乾留ガスの炎によっても加熱される。
【００２１】
加熱されたトラフ２０は、特にトラフ本体２１が高温になり、天板２２との温度差を生じる。そのため、天板２２に対してトラフ本体２１が熱膨張によって伸びを生じるが、本実施形態では、天板２２がトラフ本体２１と分離しているので、トラフ本体２１が伸びたとしても大きな熱応力を生じさせない。すなわち、天板２２ａ，２２ｂ，２２ｃは、その一端側の溶接箇所ｙ１〜ｙ６でしか接合されていないため、他端がフリーになっていることで、トラフ本体２１に引っ張られることがなくなり、大きな熱応力がかからないようになった。
【００２２】
また、天板２２の分離によって剛性の弱くなるトラフ本体２１の開口端側を複数のラダー２４で支持しているため、熱膨張によってトラフ本体２１が変形してしまわないように、そのＵ字形形状を維持することができる。
また、トラフ本体２１は、Ｕ字形の先端を内側に折った返シ２１ｈが形成されているため、トラフ２０内でスクリュー８によってかき回された被炭化物は、トラフ本体２１の内側面に沿って巻上がっても、その返シ２１ｈによって遮られ、また、天板２２と返シ２１ｈとの接触面がシールとなって天板２２との隙間から出てしまうことを防止できる。
【００２３】
また、分割された天板２２ａ，２２ｂ，２２ｃは、フック２６によってフリー端側がラダー２４に引っ掛けられているため、反って浮き上がってしまうことを防止できる。これによっても、搬送中の被炭化物から巻上がった粉体がトラフ本体２１外へ飛散してしまうのを防止することができる。
更に、天板２２は３分割した構成にしているため、各天板２２ａ，２２ｂ，２２ｃの溶接箇所を少なくして変形を小さく抑えることができるとともに、それぞれに生じ得る反りを小さく抑えることができる。
【００２４】
以上、本発明に係る多段スクリュー炭化炉について実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、前記実施形態では、フック２６をラダー２４に引っ掛ける構成にしているが、返シ２１ｈに引っ掛けるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】多段スクリュー炭化炉を、スクリューコンベアの搬送方向に見た側部側の断面図である。
【図２】スクリューコンベアを構成するトラフの一例を示した平面図である。
【図３】スクリューコンベアを構成するトラフの一例を示した図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】実施形態のトラフを示した平面図である。
【図５】実施形態のトラフを示した図４のＢ−Ｂ断面図である。
【図６】実施形態のトラフを示した図５のＣ−Ｃ断面図である。
【図７】実施形態のトラフをトラフ本体と天板を分離して示した平面図である。
【図８】多段スクリュー炭化炉を示した図である。
【符号の説明】
【００２６】
１    多段スクリュー炭化炉
２    スクリューコンベア
３    炉体
８    スクリュー
１０，２０  トラフ
２１  トラフ本体
２１ｈ  返シ
２２（２２ａ，２２ｂ，２２ｃ）  天板
２４  ラダー
２５  ガス吹出口
２６  フック
ｙ１〜ｙ６  溶接箇所
【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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