(57)【要約】      （修正有）【課題】間接加熱式の加熱装置を大型化することなく、加熱に温度ムラを生じることなく、しかも外部への熱放散を防いで、効率よく加熱する加熱装置を提供する。【解決手段】断面がＵ字状の側壁３ｂ及び底壁３ａと水平な天井壁３ｃからなり、誘導加熱により発熱する金属ケーシング３の内部に、被加熱物を回転して攪拌しながら他端に移送するスクリュー７を金属ケーシング３の軸方向の一端側から他端側に配設し、被加熱物の投入口１１を金属ケーシング３の一端側の天井壁３ｃに配設し、スクリュー７により移送した被加熱物の排出口を金属ケーシング７の他端側の底壁３ａに配設し、金属ケーシング３の底壁３ａと間隙１０を空けた下方に金属ケーシング３の底壁３ａを誘導加熱する誘導コイル９を配設した加熱装置１。【選択図】図２
0003115855.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
断面がＵ字状の側壁３ｂ及び底壁３ａと水平な天井壁３ｃからなり、かつ、誘導加熱により発熱する金属ケーシング３の内部に、被加熱物を回転により攪拌しながら一端から他端に移送するスクリュー７を金属ケーシング３の軸方向の一端側から他端側に配設し、被加熱物の投入口１１を金属ケーシング３の一端側の天井壁３ｃに配設し、スクリュー７により移送した被加熱物の排出口１２を金属ケーシング７の他端側の底壁３ａに配設し、金属ケーシング３の底壁３ａと間隙１０を空けた下方に、金属ケーシング３の底壁３ａを誘導加熱するための、誘導コイル９を配設したことを特徴とする加熱装置１。
【請求項２】
金属ケーシング３は、その発熱部である底壁３ａの外周面を断熱材１４で外装していることを特徴とする請求項１に記載の加熱装置１。
【請求項３】
金属ケーシングは、金属ケーシング３内の上部に過熱水蒸気または窒素などからなるキャリアガスの噴出口１６を有する供給管１５を金属ケーシング３の軸方向に配設し、さらにキャリアガスの排気口１７を金属ケーシング３の天井壁３ｃに有することを特徴とする請求項１又は２に記載の加熱装置１。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この考案は、被加熱物を金属ケーシングに収納し、この金属ケーシングを誘導加熱により加熱することで、加熱されたからの熱伝導により収納した被加熱物を間接加熱する加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ロータリーキルンやスクリュー式加熱装置に代表される従来型の間接加熱式の加熱装置は、電気ヒーターや熱風などの熱源を加熱ケーシングの外部に設置し、その熱源からの熱でケーシング自身を加熱するために、熱源と加熱ケーシングの境界層が伝熱抵抗層に形成されていた。例えば、電気ヒーターの加熱は、電気ヒーターをケーシングにグルグル間金したり、あるいは、加熱するケーシングの片面に電気ヒーターを配設する構造（例えば、特許文献１参照。）であったりし得るが、このように加熱部が分散したり偏っている場合、ケーシングの加熱が局部的で、かつ伝熱抵抗の問題があるので、加熱対象の被加熱物に温度ムラを生じやすい。さらに、電気ヒーターの熱源から直接外部へ放熱される点も無視できない。
【０００３】
次いで、熱風による加熱方式では、加熱の温度ムラは比較的少ない。しかし、この方式では、熱風の発生のために化石燃料を燃焼させるので、装置が複雑で大がかりになり、さらに大量の排気ガスを発生することとなるので（例えば、特許文献２参照。）、周辺の空気を汚染する環境問題がある。
【０００４】
また、さらに回転ドラムの投入口側に非接触式に加熱する誘導加熱を適用した装置が出願されている（特許文献３参照。）。しかし、この装置のものは熱源を熱風によるものと併用し、ドラムを回転させるものであり、装置が大がかりとなり、さらに、このものは３００℃以下の加熱にはよいが、４００℃や５００℃などのより高温の加熱には、電磁誘導コイルが輻射熱で破損してしまうなどの問題がある。
【０００５】
さらに、ケーシング全体に誘導コイルを巻き付け、誘導電流によってケーシング全体を発熱させる形式の加熱装置では、ケーシング上部の被加熱物に触れない部分も誘導電流によって発熱させる無駄な問題がある。すなわち、通常、これらの加熱装置は、被加熱物をケーシング容積全量まで満たすことは少ないので、ケーシングには被加熱物が接触しない部分が生じる。このようなケーシング上部の熱は内部のガス体を加熱し、この加熱されたガス体から間接的に被加熱物に熱が伝わることと、直接輻射熱の形で伝わることとになるが、いずれも直接接触して伝わる伝導熱と比較して熱量が少ない問題がある。また、外部への放熱も生じて無駄になる。このような全体加熱では却って加熱自体に温度ムラが多くなる問題がある。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−２７０９６７号公報
【特許文献２】特開２００１−１６５５７２号公報
【特許文献３】特開２００２−３５００６１号公報
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００７】
本考案が解決しようとする課題は、従来の間接加熱式の加熱装置や熱風による加熱装置における上記の問題点を解消し、装置を大型化することなく、かつ、加熱に温度ムラを生じることもなく、しかも、外部への熱の放散を減少して効率よく加熱する装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そこで、この考案の手段では、加熱装置の金属ケーシング３自体を連続的に発熱させる手段とすることで、金属ケーシング３からの伝熱抵抗や温度ムラをなくし、その分、伝熱効率を高め、金属ケーシング３の外部を断熱材１４で覆うことにより金属ケーシング３からの外部への放熱を防止し、さらに、単純な構造でコンパクトな装置としながらも、化石燃料などによる燃焼系統を無くしたことで、排気ガスによる汚染をなくして安全性を高め、しかも、金属ケーシング３の加熱部分を被加熱物と接触する部分に絞って加熱する手段として加熱効率を高めた加熱装置である。
【０００９】
すなわち、本考案の上記の課題を解決するための手段は、請求項１の考案では、断面がＵ字状の側壁３ｂ及び底壁３ａと水平な天井壁３ｃからなり、かつ、誘導加熱により発熱する金属ケーシング３の内部に、被加熱物を回転により攪拌しながら一端から他端に移送するスクリュー７を金属ケーシング３の軸方向の一端側から他端側に配設し、被加熱物の投入口１１を金属ケーシング３の一端側の天井壁３ｃに配設し、スクリュー７により移送した被加熱物の排出口１２を金属ケーシング７の他端側の底壁３ａに配設し、金属ケーシング３の底壁３ａと間隙１０を空けた下方に、金属ケーシング３の底壁３ａを誘導加熱するための、誘導コイル９を配設したことを特徴とする加熱装置１である。
【００１０】
上記の構造とすることで、誘導コイル９に高周波電流を流すことによって金属ケーシング３の底壁３ａのみが発熱することとなる。すなわち、発熱した金属ケーシング３自体が被加熱物と底壁３ａ及び側壁３ｂで接触しているので、この金属ケーシング３の底壁３ａの部分から被加熱物を加熱する構造となっている。したがって、金属ケーシング３の上部の側壁３ｂや天井壁３ｃの部分は直接的に誘導加熱されないので、これらの部分から外部に放散される熱は少なく無駄がない。
【００１１】
請求項２の考案の手段では、金属ケーシング３は、その発熱部である底壁３ａの外周面を断熱材１４で外装していることを特徴とする請求項１の手段の加熱装置１である。
【００１２】
この考案の加熱装置１は金属ケーシング３の下部に配設の誘導コイル９と金属ケーシング３の底壁３ａとの間の間隙１０は誘導加熱の効率上から狭く設定される。したがって、この間隙１０の部分は発熱した金属ケーシング３からの輻射熱と誘導コイル９自身の発熱とによって高温になる。一方、誘導コイル９の絶縁材の温度制限から、金属ケーシング３の発熱部はより低温が好ましい。しかしながら、断熱材１４、特に５００℃において熱伝導度０．０３３Ｗ／ｍＫ以下である例えば多孔質シリカ系の高性能の断熱材１４を金属ケーシング３の底壁３ａの外周面に外装することによって、誘導コイル９自体が金属ケーシング３から放出される輻射熱により加熱されて劣化することを防止できる。したがって、誘導コイル９に高価な水冷コイルを配設して冷却する必要がなくなり、汎用のコイルを使用することができる。また、簡単な空冷装置を設置するだけで、誘導コイル９の発熱を抑制できる。さらに、断熱材１４を金属ケーシング３の底壁３ａの部分に外装したことで、誘導コイル９と金属ケーシング３の間の底壁３ａの間隙１０を、さらに狭くすることが可能となるので、加熱効率をより一層に高めることができる。
【００１３】
請求項３の考案の手段では、金属ケーシング３は、金属ケーシング３内の上部の天井壁３ｃの付近に過熱水蒸気または窒素などからなるキャリアガスの噴出口１６を有する供給管１５を金属ケーシング３の軸方向に配設し、さらにキャリアガスの排気口１７を金属ケーシング３の天井壁３ｃに有することを特徴とする請求項１又は２の手段における加熱装置１である。
【００１４】
ところで、被加熱物によっては、揮散したガス体に有害物質を含有する場合がある。しかし、この場合でも、被加熱物から揮散した有害物質をキャリアガスにより効率よく加熱装置１から排出して除去することができる。除去した有害物質を含むガス体は本加熱装置１の後段に排ガス処理装置を配設することにより容易に処理することができる。
【考案の効果】
【００１５】
本考案の手段とすることによって、誘導加熱された金属ケーシング自体から熱伝導により、この金属ケーシングの底部と接触する被加熱物のみを加熱することができ、加熱に寄与しない部分に投入するエネルギーを節約でき、また、外部ヒーターや、燃焼ガスによる間接加熱に比し、この考案では被加熱物への伝熱効果が大きく高効率である。そのために装置をコンパクトにすることができる。
【００１６】
さらに、被加熱物をスクリューで回転して攪拌しながら一端側から他端側へ移送する。その結果、発熱した金属ケーシングと接触する被加熱物の部分は常に入れ替わり均一に加熱される。被加熱物の底面側は発熱した下部の金属ケーシングの底壁からからの伝導熱と、被加熱物の上部は金属ケーシング内部のガス体からの輻射熱とによって加熱される。５００℃程度の中温域への加熱では固体との接触による伝導熱がもっとも効果が大きいので、本考案の構造が有利である。特にこの加熱装置で対象とする被加熱物が灰などでは、それ自身の熱伝導率が低いので、この考案の加熱装置の構造が適している。
【００１７】
また、誘導コイルと金属ケーシングは、できるだけ接近させた方が効率的であるが、金属ケーシングが高温になるほど輻射熱が大きくなるので、誘導コイルと金属ケーシングの間に高性能断熱材を施工することによって、金属ケーシングからの熱を遮断することで、誘導コイル自身を水冷したものとする必要がなくなり、汎用コイルを用いることができるなどの利点を有する。さらに上記したように、被加熱物への伝熱効果が大きく高効率であるので、装置をコンパクトにすることができるなど、本考案は従来に内優れた効果を奏するものである。
【考案を実施するための最良の形態】
【００１８】
本考案を実施するための最良の形態を図面を参照して説明する。図１は本考案の１実施の形態の加熱装置の側面図を示し、図２は加熱装置の金属ケーシングと誘導コイルの部分を図１の矢視Ａ−Ａで切断して見た断面図である。
【００１９】
図１に示す本考案の加熱装置１は、架台２の上に断面がＵ字状の側壁３ｂ及び底壁３ａと水平な天井壁３ｃからなる金属ケーシング３を有する。この金属ケーシング３は誘導加熱可能な金属から形成されている。架台２の両端側の軸受４、４に軸支された回転軸５に外側のシール６を介して金属ケーシング３の内部にスクリュー７が回転自在に配設されている。スクリュー７を回転駆動する駆動機８が架台２の一端に設けられている。金属ケーシング３の底壁３ａの下部の架台２の上部には、金属ケーシング３の底壁３ａと間隙１０を空けて金属ケーシング３の底壁３ａを誘導加熱するための高周波電流を流す誘導コイル９が軸方向の全面に配設されている。さらに、金属ケーシング３の一端側の天井壁３ｃの上には、被加熱物を投入する蓋付きの投入口１１を有し、金属ケーシング３の他端側の底壁３ａの下には処理され加熱された被加熱物を排出する蓋付きの排出口１２を有する。さらに金属ケーシング３の天井壁３ｃの適所には覗き窓１３が配設され、金属ケーシング３内の状況を監視することができる。
【００２０】
さらに、断面がＵ字状の側壁３ｂ及び底壁３ａと水平な天井壁３ｃからなる金属ケーシング３はその外周面が断熱性の高い断熱材１４で被覆され外装されている。この断熱材１４は、特に５００℃における熱伝導度０．０３３Ｗ／ｍＫ以下である例えば多孔質シリカ系の高性能の断熱材１４を用いる。この断熱材１４を金属ケーシング３の底壁３ａの外側に装着することより、誘導加熱により加熱された金属ケーシング３から外方へ放出される輻射熱が遮られ、下部に配設の誘導コイル９が異常加熱されることが防止されている。さらに、金属ケーシング３から無駄な熱が放散されることが防止されている。この実施の形態では、金属ケーシング３の底壁３ａの発熱温度は５５０℃、誘導コイル９との間隔を３０ｍｍとし、その間の間隙に１２ｍｍの厚さの上記の高性能の断熱材１４を設置したところ、誘導コイル９のコイル表面の温度は略１００℃で、誘導コイル９に悪影響はなかった。この加熱装置１は金属ケーシング３自体をケーシングの全長にわたり連続的に発熱させているので、電気ヒーターによる加熱のように伝熱抵抗や温度ムラは発生せず、その分だけ伝熱効率が高い。
【００２１】
さらに、金属ケーシング３は、その内部の上部の天井壁３ｃの付近に過熱水蒸気または窒素などからなるキャリアガスを下方に噴出する複数の噴出口１６を軸方向に適宜間隔を空けて有する供給管１５を有する。このキャリアガスの供給口１５ａは金属ケーシング３の一端側に配設されており、図示しない配管でキャリアガスの供給源に接続されている。一方、キャリアガスの排気口１７が金属ケーシング３の天井壁３ｃの適宜箇所に設けられ、図示しない配管で後段の排ガス処理装置に接続し、被加熱物から揮散したガス中に有害物質が含まれている場合に処理している。この考案の加熱装置１では、単純な構造で装置がコンパクトになり、燃焼系統が無いので安全性も高い。
【００２２】
上記のように金属ケーシング３と誘導コイル９との間隙１０を３０ｍｍとし、その間に１２ｍｍの高性能な断熱材１４を設置し、発熱による温度５５０℃として被加熱物を５００℃程度の中温域へ加熱する場合、この温度域が固体との接触による伝導熱の点でもっとも効果が大きいので、本考案の構造が有利である。特に、本考案の加熱装置１を、例えばとしゴミ焼却炉から排出される灰を対象として乾燥させ、灰中のダイオキシンを分解し、一部揮散したダイオキシンをドレインで回収して専門の処理施設でするとき、被加熱物が灰では、灰自体の熱伝導率が低いので、本考案の加熱装置１の構造が適している。また、この考案の装置は汚染土壌中の有機塩素化合物を分解し、綺麗になった土を再利用可能とするなど、その適用範囲は広い。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本考案の１実施の形態の加熱装置の側面図を示す。
【図２】加熱装置の金属ケーシングと誘導コイルの部分を図１の矢視Ａ−Ａで切断して見た断面図である
【符号の説明】
【００２４】
１  加熱装置
２  架台
３  金属ケーシング
３ａ  底壁
３ｂ  側壁
３ｃ  天井壁
４  軸受
５  回転軸
６  シール
７  スクリュー
８  スクリュー駆動機
９  誘導コイル
１０  間隙
１１  投入口
１２  排出口
１３  覗き窓
１４  断熱材
１５  供給管
１５ａ  供給口
１６  噴出口
１７  排気口
【図１】
0003115855.tif 000003
【図２】
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