(57)【要約】【課題】大型の空気圧縮機を用いることなく、駆動軸および、この駆動軸に固定される掻き取り羽根を冷却することができ、更にランニングコストを抑えることができるダクト清掃装置を提供する。【解決手段】駆動軸の内部に、掻き取り羽根の開口部と空気圧縮機を連通する圧縮空気供給路を設け、この圧縮空気供給路から、掻き取り羽根に圧縮された冷却気体を供給する。その一方、駆動軸の本体にはブロワーから供給される非圧縮の冷却気体を供給する。【選択図】　　　　　　図３
2004012078.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排ガスダクト内に突入される駆動軸と、この駆動軸の外周部に設けられる掻き取り部材と、前記駆動軸を回転・往復動させる駆動手段を備えるダクト清掃装置において、
前記駆動軸の軸内空間をブロワーからの冷却空気にて冷却し、前記掻き取り部材の内部空間を空気圧縮機からの冷却空気にて冷却することを特徴とするダクト清掃装置。
【請求項２】
前記掻き取り部材は、前記駆動軸の周りに螺旋状に配される中空部材で構成され、この中空部材の基端部および先端部にそれぞれ開口が形成され、一方の開口が前記駆動軸内に配される圧縮空気流通路に連通されるとともに、他方の開口が前記駆動軸の軸内空間に連通される請求項１に記載のダクト清掃装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、ダクト内における付着物、堆積物を除去するダクト清掃装置に関するものであり、特に灰溶融炉の排ガスダクト内壁に付着、堆積するダストを除去するためのダクト清掃装置に関するものである。
【発明の属する技術分野】
【０００２】
【従来の技術】
近年、都市ごみ等の焼却処理に伴ない発生する焼却残渣等（以下、「被溶融物」という。）を灰溶融炉を用いて溶融固化する処理方法が多用されている。このような溶融処理方法を用いることによって、被溶融物の減容化が可能になり、最終処分場の延命化が図れることに加え、被溶融物に含まれるダイオキシン類の分解および重金属類の溶出防止等の無害化が達成されている。
【０００３】
この溶融処理方法において、発生する排ガスは、灰溶融炉の上部に設けられるガス排出口から上方に向けてに斜設される傾斜ダクト部（縦ダクト）と、この傾斜ダクト部の上部で水平に延設される水平ダクト部（横ダクト）からなる排ガスダクトを通じて下流側に送出される。また、この排ガス中に含まれる溶融飛灰は、下流の低温域にて集塵装置により回収されている。
【０００４】
このような溶融処理方法によれば、ダストを含む排ガスが排ガスダクトを経て、下流側に送出されることから、その排ガスダクトの内壁にダストが付着、堆積し、この排ガスダクトの閉塞を招くという問題点がある。
【０００５】
この問題点を解決するものとして、排ガスダクト内に突入される駆動軸と、この駆動軸に放射状かつ等間隔に取り付けられる複数の掻き取り板を有し、前記駆動軸を回転・往復動させる駆動手段を備えたダスト清掃装置（以下「従来装置」という。）が提供されている。このように構成される従来装置は、排ガスダクトにおける傾斜ダクト部の上方と、水平ダクト部の上流側とに設けられ、前記駆動手段により、前記駆動軸を介して、前記掻き取り板をダクト内で回転させながら往復動させ、前記掻き取り板の外周で傾斜ダクト部または水平ダクト部の内壁に付着したダストを掻き落とすようにされている。
【０００６】
ところで、このような従来装置においては、付着したダストを掻き落とす際に、掻き取り板自体にダストが付着して成長し、互いに隣接する掻き取り板間の隙間を埋めてしまい、排ガスダクトにおける排ガス流通を阻害して、灰溶融炉の内圧を上昇させ、炉の運転に支障をきたすという問題点がある。また、前記水平ダクト部において掻き落されたダストの排出については、排ガスの流力を利用するようにされているが、水平ダクト部のダクト長が比較的長い場合には、その掻き落されたダクトの排出が十分には行われず、水平ダクト部で堆積し、水平ダクト部の閉塞を招くという問題点がある。また、前記掻き取り板は、常に高温排ガス中に置かれているため、その排ガスの熱による劣化、損傷が著しく、その掻き取り板を頻繁に交換する必要があるという問題点がある。
【０００７】
そこで、このような問題点を解決するためのダクト清掃装置（以下「先願装置」という。）を、本出願人は、特願２０００−３６８５６８号にて提案している。
【０００８】
図５に先願装置の概略説明図が、図６（ａ）に先願装置の駆動軸および掻き取り羽根の縦断面図が、図６（ｂ）に図６（ａ）の同右側面図がそれぞれ示されている。
【０００９】
図５に示されるように、先願装置１００は、排ガスダクト１０１内に突入される駆動軸１０２と、この駆動軸１０２を軸周りに回転させるとともに、その軸方向に往復動させる駆動手段（図示せず）と、その駆動軸１０２の先端部近傍に設けられ前記排ガスダクト１０１の内壁に付着したダストを除去する掻き取り羽根１０３によって構成されている。なお、前記先願装置１００は、下方の溶融炉（図示せず）に設けられる排ガス排出口（図示せず）から上方に向けて斜設される傾斜ダクト部１０４の最上部と、前記傾斜ダクト部１０４の上方に水平に延設される水平ダクト部１０５の上流側に配置されているが、これら両装置の構成は基本的に異なるところがないため、以下水平ダクト部１０５に設けられる装置についてのみ説明する。
【００１０】
前記掻き取り羽根１０３は、図６（ａ）に示されるように、断面矩形形状の中空部材で螺旋状に形成されており、その掻き取り羽根１０３の回転時における最大周面軌跡が排ガスダクト１０１の内周よりやや小さく、かつ内周面が駆動軸１０２と所要距離ｈ隔てるように形成されている。また、この掻き取り羽根１０３は、その両端部１０３ａ、１０３ｂがそれぞれ駆動軸１０２の中心軸方向に延びてその駆動軸１０２に固定され、更に所要箇所が支柱１０７を介して駆動軸１０２に固定されている。こうして掻き取り羽根１０３の内周部と、駆動軸１０２外周面との間に中空部１０８が形成されている。
【００１１】
前記駆動軸１０２は、図６（ａ）で示されるように、外側管１１０と、内側管１１１からなる二重管構造とされ、その外側管１１０の内周面と、内側管１１１の外周面１１１との間に仕切り板１１２が設けられて構成されている。なお、この仕切り板１１２は、前記駆動軸１０２と前記掻き取り羽根１０３の両端部１０３ａ、１０３ｂとのそれぞれの固定部の間に、それら固定部とは所要距離隔てるようにして設けられている。こうして前記駆動軸１０２の軸内空間には、内側管１１１内周面、外側管１１０内周面、仕切り板１１２および駆動軸１０２の端壁１１３で区画形成される冷却空気供給路１２０と、内側管１１１の外周面、外側管１１０の内周面および仕切り板１１２で区画形成される冷却空気環流路１２１が設けられている。そして、前記掻き取り羽根１０３の一端側１０３ａの開口部が前記冷却空気供給路１２０と連通され、掻き取り羽根１０３の他端側１０３ｂの開口部が前記冷却空気環流路１２１と連通されている。また、駆動軸１０２の他端部はロータリジョイント（図示せず）を介して冷却空気供給源（図示せず）と接続され、冷却空気が冷却空気供給路１２０に流通するようにされている。こうして、冷却空気供給路１２０からの冷却空気が掻き取り羽根１０３の内部を流通し、冷却空気環流路１２１を通じて環流するようにされている。
【００１２】
このように構成される先願装置１００によれば、駆動軸１０２と掻き取り羽根１０３の間に中空部１０８が設けられているため、掻き取り羽根１０３にダストが付着して成長し、排ガスの流動を妨げることがなく、また、その掻き取り羽根１０３によって、水平ダクト部１０５に付着したダストをせん断して掻き落とすとともに、その掻き落されたダストを軸方向の推進力によって押進するようにされているため、比較的長いダクト長の水平ダクト部１０５においても、ダストがダクトの途中で成長しそのダクトを閉塞させることがない。また、前記駆動軸１０２および掻き取り羽根１０３の内部には、常に冷却空気が供給されているため、高温の排ガスに対する耐熱性が向上されるとともに、ダクトの内壁に付着したダストを冷却固化して剥離し易い状態にすることができ、ダクトの清掃の効率向上を実現する効果もある。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記先願装置１００によれば、冷却空気は駆動軸１０２を冷却した後に掻き取り羽根１０３を冷却する構造であるため、駆動軸１０２と、掻き取り羽根１０３とを同じ圧縮空気を用いて冷却せざるを得ず、この冷却に必要な空気量と空気圧とを確保するには、大動力の空気圧縮機が必要となり、ダクト清掃装置の大型化とランニングコストの増大を招くという問題点がある。
【００１４】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、小動力の空気圧縮機によって、掻き取り羽根および駆動軸を冷却することができ、それによってランニングコストの低減を図ることができるダクト清掃装置を提供することを目的とするものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段および作用・効果】
前記目的を達成するために、本発明によるダクト清掃装置は、
排ガスダクト内に突入される駆動軸と、この駆動軸の外周部に設けられる掻き取り部材と、前記駆動軸を回転・往復動させる駆動手段を備えるダクト清掃装置において、
前記駆動軸の軸内空間をブロワーからの冷却空気にて冷却し、前記掻き取り部材の内部空間を空気圧縮機からの冷却空気にて冷却することを特徴とするものである。
【００１６】
本発明によれば、駆動軸にブロワーからの冷却空気を供給し、掻き取り部材にのみ圧縮空気を供給するようにされているため、少量の圧縮空気を供給するだけで駆動軸の軸内空間と掻き取り部材の内部空間とを効果的に冷却することができる。そのため小型の空気圧縮機を使用することができ、ランニングコストを削減することができる。
【００１７】
前記掻き取り部材は、前記駆動軸の周りに螺旋状に配される中空部材で構成され、この中空部材の基端部および先端部にそれぞれ開口が形成され、一方の開口が前記駆動軸内に配される圧縮空気流通路に連通されるとともに、他方の開口が前記駆動軸の軸内空間に連通されるのが好ましい。このようにすれば、駆動軸および掻き取り部材をそれぞれ冷却した後の空気の排出口を共有することで、全体として冷却空気流通路の配置をコンパクトにすることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明によるダクト清掃装置の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００１９】
図１には、本発明の一実施形態に係るダクト清掃装置の全体構成図が、図２（ａ）には、掻き取り羽根および駆動軸の正面図が、図２（ｂ）には、掻き取り羽根および駆動軸の右側面図（ｂ）が、図３には、掻き取り羽根および駆動軸の縦断面図がそれぞれ示されている。
【００２０】
本実施形態では、図１に示されるように、灰溶融炉１が排ガスダクト２を介して下流側に配される燃焼室５と接続されている。ここで、灰溶融炉１は、アーク放電に空気や窒素等を吹き込んで発生させた高温のプラズマにより、ごみ焼却炉（図示せず）における燃焼残渣等の被溶融物がその融点を越える温度（３００〜１５００℃）に加熱されて溶融するように構成されたものである。また、前記排ガスダクト２は、灰溶融炉１の上方に設けられるガス排出口１ａと連通するようにその灰溶融炉１の上方に斜設される傾斜ダクト部３と、この傾斜ダクト部３の上部から水平に延設され、前記燃焼室５と接続される水平ダクト部４より構成されている。また、前記燃焼室５は、排ガス中の未燃分を燃焼させるものであって、下部にダスト排出口５ａを具備して鉛直方向に延設されている。
【００２１】
このように構成された灰溶融炉１においては、溶融の際にその灰溶融炉１より発生した排ガスが、ガス排出口１ａから傾斜ダクト部３および水平ダクト部４を経て、燃焼室５に送り込まれる。
【００２２】
また、本実施形態においては、水平ダクト部４内に付着したダストを除去するためのダクト清掃装置１０と、傾斜ダクト部３内に付着したダストを除去するためのダクト清掃装置１０’とが設けられている。なお、前記傾斜ダクト部３に付着したダストを除去するダクト清掃装置１０’は、基本的に水平ダクト部４のためのダクト清掃装置１０と同様の構成であるため、以下水平ダクト４のためのダクト清掃装置１０を中心に説明する。
【００２３】
前記ダクト清掃装置１０は、水平ダクト４内の付着ダクトを除去するための、螺旋状の掻き取り羽根２０と、水平ダクト部４の上流側からその水平ダクト部４内に突入され、その一端部に前記掻き取り羽根２０が固定される駆動軸１５と、この駆動軸１５をその軸周りに回転させ、かつその軸方向に往復動させる駆動装置３０とを備えて構成されている。
【００２４】
前記掻き取り羽根２０は、図２および図３で示されるように、断面矩形状の中空部材で螺旋状に形成されるとともに、その掻き取り羽根２０の回転時における最外周面軌跡が水平ダクト部４の内周よりやや小さくされ、かつ内周面が駆動軸１５とは、所要距離ｈ隔てるように形成されている。また、この掻き取り羽根２０は、その両端部２０ａ、２０ｂがそれぞれ駆動軸１５の中心軸方向に伸びてその駆動軸１５の側面に固定されている。こうして前記掻き取り羽根２０内周面と駆動軸１５の外周面との間には環状の中空部２２が形成される。なお、掻き取り羽根２０の巻き数は、本実施形態では、１．５巻きとされ、駆動軸１５および掻き取り羽根２０に与える駆動力の集中と節約を図り、清掃作業の効率化が図られている。
【００２５】
前記駆動軸１５は、図３で示されるように、外側管１６と、この外側管１６の内部に支持される内側管１７を備えている。前記外側管１６の一端部（先端部）には端壁１９が取り付けられ、この端壁１９によって水平ダクト部４の内部空間と、駆動軸１５の内部空間とが互いに画成されている。また、前記外側管１６の他端部（基端部）には、前記内側管１７を外側管１６の内部に挿入するための挿入口１６’が設けられている。前記内側管１７は、その挿入口１６’より外側管１６の内部に挿入されてその一端部が外側管１６の先端部近傍に臨むようにされるとともに、他端部が前記挿入口１６’で支持されている。
【００２６】
掻き取り羽根２０の一端部２０ａにおける駆動軸１５との固定部（外側管１６上）には、駆動軸１５の軸内空間と、掻き取り羽根２０の内部空間とを互いに連通させる連通孔（開口）１５ａが設けられている。一方、前記外側管１６の他端部側（図中左側）の側面には、圧縮された冷却空気を呼び込むための圧縮空気呼び込み口２３が設けられるとともに、この圧縮空気呼び込み口２３に連通するように外側管１６の内周面と内側管１７の外周面との間に圧縮空気供給路２４が配されている。そして、この圧縮空気供給路２４の一端部側は、前記掻き取り羽根２０の内部空間と連通孔（開口）１５ｂを介して接続されている。これによって圧縮空気呼び込み口２３、圧縮空気供給路２４、連通孔１５ｂおよび前記掻き取り羽根２０の内部空間が連通するようにされている。また、前記外側管１６には、前記圧縮空気呼び込み口２３よりやや先端部寄り（図中右より）の壁面に、冷却空気を排出するための排出口２５が設けられている。
【００２７】
前記圧縮空気呼び込み口２３は、第１のロータリージョイント２６Ａを介して空気圧縮機２７に接続されており、この空気圧縮機２７から前記圧縮空気供給路２４を介して掻き取り羽根２０の内部空間に、圧縮された冷却空気を供給できるようにされている。なお、前記排出口２５は第２のロータリージョイント２６Ｂを介して系外に接続されている。
【００２８】
前記駆動軸１５の他端部には、第３のロータリージョイント２６Ｃを介して駆動軸１５の軸内空間にブロワー２８からの冷却空気が供給される。
【００２９】
一方、前記駆動装置３０は、図１に示されるように、ボールネジ３１に回転により架台３２上のレール３３に沿って往復動するスライドテーブル３４に前記駆動軸１５が回転可能に支持され、往復動用モータ３８の回転を、スプロケット３９ａ、３９ｂおよびチェーン４０を介してボールネジ３１に伝達し、このボールネジ３１を回転させて前記駆動軸１５をその軸方向に往復動するように構成されている。同時に、前記スライドテーブル３４上の回転用モータ３５によってスプロケット３６ａ、３６ｂ、チェーン３７を介して駆動軸１５をその軸周りに回転するようにされている。こうして、駆動装置３０の駆動により、駆動軸１５がその軸周りに回転しながらその軸方向に往復動するようにされている。
【００３０】
前記水平ダクト部４内に付着、堆積したダストは、次のようにしてダクト清掃装置１０により除去される。
【００３１】
前記駆動装置３０により駆動軸１５を介して掻き取り羽根２０を、駆動軸１５の軸線周りに回転させながら（図４（ａ）中矢印Ｒ方向）、水平ダクト部４の最上流部（図中水平ダクト部４の左端）４ａから燃焼室５に向けて移動させ、水平ダクト部の内壁に付着するダストにせん断力を付与して順次掻き取るとともに、その掻き取ったダストを押進しつつ燃焼室５に向けて搬送し（図４（ｂ）参照）、その掻き取ったダストを燃焼室５内に排出する（図４（ｃ）参照）。その後、その掻き取り羽根２０を引き戻し、水平ダクト部４の最上流部４ａに帰着させる。
【００３２】
なお、このようなダストの除去作業中、排ガスの流れが阻止される恐れがある。しかしながら、本実施形態のダクト清掃装置１０においては、駆動軸１５の外周面と、掻き取り羽根２０の内周面との間に中空部２２が設けられて排ガスの流通が確保されているため、掻き取り羽根２０によって排ガスの流れを阻止することがなく、しかも、ダクト内のダストが確実に下流側の燃焼室５に押進されるため、ダストが水平ダクト部４を閉塞することもない。そのため、溶融炉１から発生する排ガスは、確実に水平ダクト部４を通過して下流側の燃焼室５へ送出される。
【００３３】
このような、ダクト清掃の際には、前記駆動軸１５と、掻き取り羽根２０が常に高温雰囲気下に曝されるため、前記ブロワー２８から冷却空気を駆動軸１５の内部に、前記空気圧縮機２７から圧縮空気を掻き取り羽根２０の内部空間にそれぞれ供給して、駆動軸１５並びに掻き取り羽根２０を冷却するようにされている。こうして、水平ダクト部４内を流れる高温の排ガスによる、前記駆動軸１５ならびに掻き取り羽根２０の損傷が防止されている。
【００３４】
前記ブロワー２８から供給される冷却空気は、内側管１７の内部、外側管１６の先端部、外側管１６−内側管１７間を順次流通し、駆動軸１５本体を冷却した後前記排出口２５から系外に排出される。また、前記空気圧縮機２７から供給される圧縮空気は、圧縮空気呼び込み口２３、圧縮空気供給路２４、連通孔１５ｂを経て、掻き取り羽根２０の内部空間を通過し、この掻き取り羽根２０を冷却した後、連通孔１５ａから、駆動軸１５の軸内空間に入り込み、前記ブロワー２８からの冷却空気と合流して、排出口２５より系外に排出される。こうして、水平ダクト部４の内部を清掃する間、駆動軸１５と掻き取り羽根２０の内部に冷却空気が流通され、その駆動軸１５と掻き取り羽根２０とが冷却される。
【００３５】
次に、本実施形態によるダクト清掃装置の効果を確認するために、先願発明（図５、図６参照）に係るダクト清掃装置と本実施形態のダクト清掃装置１０とのそれぞれについて、駆動軸と掻き取り羽根を冷却するために必要な空気圧、単位時間あたりの空気量等に関する比較試験を行った。
【００３６】
この比較試験の結果、先願発明に用いられる駆動軸並びに掻き取り羽根を十分に冷却するためには、空気圧０．４ＭＰａの圧縮空気を毎秒１０（ｍ３）供給する必要があり、それを供給するための冷却空気供給手段としては、消費電力５５ｋＷの空気圧縮機が必要であった。
【００３７】
これに対して、本実施形態においては、駆動軸１５を冷却するのに、空気圧２０ｋＰａで毎秒１０（ｍ３）の空気を供給する消費電力３．７ｋＷのブロワーと、前記掻き取り羽根２０を十分に冷却するのに、空気圧０．４ＭＰａで毎秒０．２（ｍ３）の圧縮空気を供給する消費電力２．２ｋＷの小動力の空気圧縮機で済む。
【００３８】
したがって、本実施形態のダスト清掃装置１０は、先願発明のものに比べ、所要電力（５５ｋＷ）を約１０分の１程度に抑えることができることが分かる。
【００３９】
本実施形態においては、掻き取り羽根２０の基端部側の連通孔１５ｂを圧縮空気供給路２４に接続するようにしたものについて説明したが、先端部側の連通孔１５ａを圧縮空気供給路２４に接続するようにしても良い。このような構成によっても、本実施形態と同様の効果が得られる。
【００４０】
本実施形態においては、水平ダクト部用のダクト清掃装置について説明したが、本発明は、傾斜ダクト部用のダクト清掃装置に用いることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係るダクト清掃装置の構成図である。
【図２】図２（ａ）は、掻き取り羽根および駆動軸の正面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）の同右側面図である。
【図３】図３は、掻き取り羽根および駆動軸の縦断面図である。
【図４】図４（ａ）〜（ｃ）は、付着ダクトの除去動作の説明図である。
【図５】図５は、先願装置の概略説明図である。
【図６】図６（ａ）は先願装置の駆動軸および掻き取り羽根の縦断面図であり、図６（ｂ）は同右側面図である。
【符号の説明】
１　　　　　　　　　　灰溶融炉
２　　　　　　　　　　排ガスダクト
３　　　　　　　　　　傾斜ダクト部
４　　　　　　　　　　水平ダクト部
１０　　　　　　　　　ダクト清掃装置（水平ダクト部用）
１０’　　　　　　　　ダクト清掃装置（傾斜ダクト部用）
１５　　　　　　　　　駆動軸
１５ａ、１５ｂ　　　　連通孔
１６　　　　　　　　　外側管
１７　　　　　　　　　内側管
２０　　　　　　　　　掻き取り羽根
２３　　　　　　　　　圧縮空気呼び込み口
２４　　　　　　　　　圧縮空気供給路
２７　　　　　　　　　空気圧縮機
２８　　　　　　　　　ブロワー
３０　　　　　　　　　駆動装置
【図１】
2004012078.tif 000003
【図２】
2004012078.tif 000004
【図３】
2004012078.tif 000005
【図４】
2004012078.tif 000006
【図５】
2004012078.tif 000007
【図６】
2004012078.tif 000008