(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端が閉鎖された横型円筒状加熱槽と、加熱槽内にこれと同軸上に来るように回転自在に配された回転軸と、回転軸の外周面に設けられた複数の攪拌パドルと、加熱槽の周壁の周囲に配された加熱源とを備えたパドル攪拌式粉体加熱装置であって、
回転軸の外周面に複数のアームが放射状にかつ固定状に設けられ、各アームの先端部に攪拌パドルが枢着されており、各攪拌パドルが、その先端部が加熱槽の周壁内周面に接触する位置と、加熱槽の周壁内周面から離隔する位置との間で、回転軸の回転中心軸線と平行な軸線の周りに揺動するようになされ、この揺動により、回転軸が１回転する間に、各攪拌パドルの先端部が加熱槽の周壁内周面全体のうち少なくとも一部分に接触するようになされており、回転軸の長さ方向に関しての同一位置に、回転軸が１回転する間における先端部の加熱槽内周面への接触位置がずれている複数の攪拌パドルが設けられているパドル攪拌式粉体加熱装置。
【請求項２】
攪拌パドルが自重により揺動するようになされている請求項１記載のパドル攪拌式粉体加熱装置。
【請求項３】
攪拌パドルの先端部の加熱槽内周面への接触位置が、攪拌パドルのアームへの枢着位置と、この枢着位置と攪拌パドル先端との距離と、攪拌パドルの重心位置とにより決められるようになされている請求項１または２記載のパドル攪拌式粉体加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はパドル攪拌式粉体加熱装置、たとえば都市ごみや産業廃棄物などを焼却処理することにより排出される焼却飛灰に施されるダイオキシンの熱分解処理に用いられるパドル攪拌式粉体加熱装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、パドル攪拌式粉体加熱装置として、両端が閉鎖された横型円筒状加熱槽と、加熱槽内にこれと同軸上に来るように回転自在に配された回転軸と、回転軸の外周面に固定状に設けられた剛体からなる攪拌パドルと、加熱槽の周壁の外側に全周にわたって配された加熱源とを備えたものが知られている。
【０００３】
この加熱装置では、加熱源から発せられる熱が、加熱槽の周壁を通して槽内の粉体に伝えられ、これにより粉体が加熱されるようになっている。したがって、攪拌パドルには、粉体全体を均一に加熱する目的で、加熱槽の周壁内周面近傍にあって高温に加熱された粉体と他の部分にある粉体とを効率良く攪拌混合しうることが求められている。このような要求に応えるためには、攪拌パドル先端を、加熱槽内周面に限りなく近接させることが好ましく、接触させることが望ましい。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のパドル攪拌式粉体加熱装置では、攪拌パドルが剛体からなり、かつ回転軸に固定状に設けられているので、実際には攪拌パドル先端と加熱槽内周面との間に数mm〜数十mmの隙間ができるようにして製作および運転されている。そのため、加熱槽内周面に沿って攪拌パドルにより攪拌されない粉体の不動層が存在することになり、このような不動層が存在する結果次のような問題が発生する。
【０００５】
すなわち、上記粉体の不動層が断熱層として働き、加熱源から発せられる熱による加熱槽の周壁を通しての槽内粉体の加熱効率が低下する。このような問題を解決するためには、加熱源から発せられる熱量を多くしたり、加熱槽を大きくして粉体の槽内滞留時間を長くしたりする必要があり、いずれの場合もコストが高くなる。また、粉体の種類によっては、所定温度以上に加熱されると部分的に、あるいは全体的に溶融するものがあり、加熱源の発生熱量を多くすると、上記不動層において粉体の焼結が発生するので、攪拌パドルの先端と不動層との摩擦が大きくなって、異音が発生したり、攪拌パドルが摩耗ないし破損したりする。
【０００６】
この発明の目的は、上記問題を解決し、加熱槽の周壁内周面に沿って粉体の不動層が発生することを防止しうるパドル攪拌式粉体加熱装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段と発明の効果】
請求項１の発明によるパドル攪拌式粉体加熱装置は、両端が閉鎖された横型円筒状加熱槽と、加熱槽内にこれと同軸上に来るように回転自在に配された回転軸と、回転軸の外周面に設けられた攪拌パドルと、加熱槽の周壁の周囲に配された加熱源とを備えたパドル攪拌式粉体加熱装置であって、回転軸の外周面に複数のアームが放射状にかつ固定状に設けられ、各アームの先端部に攪拌パドルが枢着されており、各攪拌パドルが、その先端部が加熱槽の周壁内周面に接触する位置と、加熱槽の周壁内周面から離隔する位置との間で、回転軸の回転中心軸線と平行な軸線の周りに揺動するようになされ、この揺動により、回転軸が１回転する間に、各攪拌パドルの先端部が加熱槽の周壁内周面全体のうち少なくとも一部分に接触するようになされており、回転軸の長さ方向に関しての同一位置に、回転軸が１回転する間における先端部の加熱槽内周面への接触位置がずれている複数の攪拌パドルが設けられているものである。
【０００８】
請求項１の発明のパドル攪拌式粉体加熱装置によれば、回転軸の外周面に複数のアームが放射状にかつ固定状に設けられ、各アームの先端部に攪拌パドルが枢着されており、各攪拌パドルが、その先端部が加熱槽の周壁内周面に接触する位置と、加熱槽の周壁内周面から離隔する位置との間で、回転軸の回転中心軸線と平行な軸線の周りに揺動するようになされ、回転軸が１回転する間に、各攪拌パドルの先端部が加熱槽の周壁内周面全体のうち少なくとも一部分に接触するようになされているので、攪拌パドルの先端部が加熱槽の周壁内周面に接触する部分では、粉体の不動層が形成されることはない。したがって、加熱源から発せられる熱による加熱槽の周壁を通しての槽内粉体の加熱効率の低下が防止される。その結果、加熱源から発せられる熱量を多くしたり、加熱槽を大きくして粉体の槽内滞留時間を長くしたりする必要がなくなり、コストを安く抑えることができる。また、不動層の形成が防止されるので、不動層における粉体の焼結が防止され、異音の発生、および攪拌パドルの摩耗ないし破損を防止することができる。
【０００９】
また、回転軸の長さ方向に関しての同一位置に、回転軸が１回転する間における先端部の加熱槽内周面への接触位置がずれている複数の攪拌パドルが設けられているので、回転軸の長さ方向に関しての同一位置においては、加熱槽の周壁内周面の広範囲にわたって不動層の形成が防止される。
【００１０】
請求項２の発明によるパドル攪拌式粉体加熱装置は、請求項１の発明において、攪拌パドルが自重により揺動するようになされているものである。この場合、攪拌パドルを揺動させるための手段を別個に必要としない。
【００１１】
請求項３の発明によるパドル攪拌式粉体加熱装置は、請求項１または２の発明において、攪拌パドルの先端部の加熱槽内周面への接触位置が、攪拌パドルのアームへの枢着位置と、この枢着位置と攪拌パドル先端との距離と、攪拌パドルの重心位置とにより決められるようになされているものである。
【００１２】
【発明の実施形態】
以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。なお、以下の説明において、回転軸の回転方向（図１〜図４矢印参照）を基準とし、回転方向前方を前といい、これと反対側を後というものとする。
【００１３】
図１はこの発明によるパドル攪拌式粉体加熱装置の横断面を示し、図２〜図４は回転軸の長さ方向に関しての同一位置に設けられた各攪拌パドルの動作を示す。
【００１４】
図１において、パドル攪拌式粉体加熱装置は、両端が閉鎖された横型円筒状加熱槽(1)と、加熱槽(1)内にこれと同軸上に来るように回転自在に配された回転軸(2)と、回転軸(2)の外周面におけるその長さ方向に間隔をおいた複数の位置にそれぞれ設けられた複数、ここでは３つの攪拌パドル(3)(4)(5)と、加熱槽(1)の周壁(1a)の周囲に配された電気ヒータなどからなる加熱源（図示略）とを備えている。加熱槽(1)は、一端部が他端部よりも上方に来るように傾斜状に配されており、加熱槽(1)の周壁(1a)における一端部の上側部分に形成された粉体投入口から投入された粉体(P)が、同じく他端部の下側部分に形成された粉体排出口から排出されるようになっている。回転軸(2)は図示しない駆動源により回転駆動される。
【００１５】
回転軸(2)の外周面における回転軸(2)の長さ方向に関しての同一位置に、複数、ここでは３本のアーム(6)(7)(8)が周方向に間隔をおいて放射状にかつ固定状に設けられており、全てのアーム(6)(7)(8)の先端部に、それぞれ第１〜第３の攪拌パドル(3)(4)(5)が枢着されている。第１〜第３攪拌パドル(3)(4)(5)は図１の紙面と直交する方向に所定の長さを有する帯板状であり、回転軸(2)の回転中心軸線と平行なピン(9)によりアーム(6)(7)(8)に枢着され、これによりピン(9)の軸線の周りに揺動するようになっている。
【００１６】
図２に示すように、第１攪拌パドル(3)には所定位置に所定重量のウェイト(11)が取り付けられており、このウェイト(11)によって、第１攪拌パドル(3)の重心(G1)は、ピン(9)よりも前方に位置するとともに、アーム(6)の回転角度が鉛直上方から９０度および２７０度のとき（図２A1、A2参照）にピン(9)の中心軸線を通る鉛直面(V1)上に位置し、同じく９０度を越えかつ２７０度の未満の範囲内にあるとき（図２A3参照）にピン(9)の中心軸線を通る鉛直面よ(V1)りも前方に位置するようになされている。その結果、アーム(6)の回転角度が鉛直上方から９０度および２７０度のときには第１攪拌パドル(3)には回転力が作用しないが、同じく９０度を越えかつ２７０度の未満の範囲内にあるときには自重により図２の反時計方向の回転力が作用するようになっている。この回転力は、アーム(6)の回転角度が鉛直上方から９０度の近傍では最小であり、回転角度が大きくなるにつれて徐々に大きくなって１８０度の時点で最大となり、さらに１８０度を過ぎると徐々に小さくなって２７０度の近傍で最小となる。また、ピン(9)の中心軸線と第１攪拌パドル(3)の前縁との距離は、ピン(9)の中心軸線と加熱槽(1)の周壁(1a)内周面との距離よりも大きく、しかも第１攪拌パドル(3)の前縁は、アーム(6)の回転角度が鉛直上方から９０度および２７０度のときに加熱槽(1)の周壁(1a)内周面と接触するようになされている。したがって、アーム(6)の回転角度が鉛直上方から９０〜２７０度の範囲内にあるときに第１攪拌パドル(3)の前縁が加熱槽(1)の周壁(1a)内周面に接触し、同じく２７０度を越えかつ９０度未満の範囲内では接触しない。特に、アーム(6)の回転角度が鉛直上方から９０度を越えかつ２７０度未満のときには、第１攪拌パドル(3)の前縁は、これに作用する回転力により、所定の力で加熱槽(1)の周壁(1a)内周面に押し付けられる。この押し付け力は上記回転力と比例するものである。なお、第１攪拌パドル(3)の後縁部には、アーム(6)の回転角度が鉛直上方から２７０を越えかつ９０度未満であるときに、第１攪拌パドル(3)の図２時計方向の過度の揺動を防止するためのストッパ部(3a)が設けられている。
【００１７】
図３に示すように、第２攪拌パドル(4)には所定位置に所定重量のウェイト(12)が取り付けられており、このウェイト(12)によって、第２攪拌パドル(4)の重心(G2)は、ピン(9)よりも前方に位置するとともに、アーム(7)の回転角度が鉛直上方から４５度および２２５度のとき（図３B1、B2参照）にピン(9)の中心軸線を通る鉛直面(V2)上に位置し、同じく４５度を越えかつ２２５度未満の範囲内にあるとき（図３B3参照）にはピン(9)の中心軸線を通る鉛直面(V2)よりも前方に位置するようになされている。その結果、アーム(7)の回転角度が鉛直上方から４５度および２２５度のときには第２攪拌パドル(4)には回転力が作用しないが、同じく４５度を越えかつ２２５度未満の範囲内にあるときには自重により図３の反時計方向の回転力が作用するようになっている。この回転力は、アーム(7)の回転角度が鉛直上方から４５度の近傍では最小であり、回転角度が大きくなるにつれて徐々に大きくなって１３５度の時点で最大となり、さらに１３５度を過ぎると徐々に小さくなって２２５度の近傍で最小となる。また、ピン(9)の中心軸線と第２攪拌パドル(4)の前縁との距離は、ピン(9)の中心軸線と加熱槽(1)の周壁(1a)内周面との距離よりも大きく、しかも第２攪拌パドル(4)の前縁は、アーム(7)の回転角度が鉛直上方から４５度および２２５度のときに加熱槽(1)の周壁(1a)内周面に接触するようになされている。したがって、アーム(7)の回転角度が鉛直上方から４５〜２２５度の範囲内にあるときに第２攪拌パドル(4)の前縁が加熱槽(1)の周壁(1a)内周面に接触し、同じく２２５度を越えかつ４５度未満の範囲内では接触しない。特に、アーム(7)の回転角度が鉛直上方から４５度を越えかつ２２５度未満のときには、第２攪拌パドル(4)の前縁は、これに作用する回転力により、所定の力で加熱槽(1)の周壁(1a)内周面に押し付けられる。この押し付け力は上記回転力と比例するものである。なお、第２攪拌パドル(4)の後縁部には、アーム(7)の回転角度が鉛直上方から２２５度を越えかつ４５度未満であるときに、第２攪拌パドル(4)の図３時計方向の過度の揺動を防止するためのストッパ部(4a)が設けられている。
【００１８】
図４に示すように、第３攪拌パドル(5)には所定位置に所定重量のウェイト(13)が取り付けられており、このウェイト(13)によって、第３攪拌パドル(5)の重心(G3)は、ピン(9)よりも前方に位置するとともに、アーム(8)の回転角度が鉛直上方から１３５度および３１５度のとき（図４C1、C2参照）にピン(9)の中心軸線を通る鉛直面(V3)上に位置し、同じく１３５度を越えかつ３１５度未満の範囲内にあるとき（図４C3参照）にはピン(9)の中心軸線を通る鉛直面(V3)よりも前方に位置するようになされている。その結果、アーム(8)の回転角度が鉛直上方から１３５度および３１５度のときには第３攪拌パドル(5)には回転力が作用しないが、同じく１３５度を越えかつ３１５度未満の範囲内にあるときには自重により図４の反時計方向の回転力が作用するようになっている。この回転力は、アーム(8)の回転角度が鉛直上方から１３５度の近傍では最小であり、回転角度が大きくなるにつれて徐々に大きくなって２２５度の時点で最大となり、さらに２２５度を過ぎると徐々に小さくなって３１５度の近傍で最小となる。また、ピン(9)の中心軸線と第３攪拌パドル(5)の前縁との距離は、ピン(9)の中心軸線と加熱槽(1)の周壁(1a)内周面との距離よりも大きく、しかも第３攪拌パドル(5)の前縁は、アーム(8)の回転角度が鉛直上方から１３５度および３１５度のときに加熱槽(1)の周壁(1a)内周面に接触するようになされている。したがって、アーム(8)の回転角度が鉛直上方から１３５〜３１５度の範囲内にあるときに第３攪拌パドル(5)の前縁が加熱槽(1)の周壁(1a)内周面に接触し、同じく３１５度を越えかつ１３５度未満の範囲内では接触しない。特に、アーム(8)の回転角度が鉛直上方から１３５度を越えかつ３１５度未満のときには、第３攪拌パドル(5)の前縁は、これに作用する回転力により、所定の力で加熱槽(1)の周壁(1a)内周面に押し付けられる。この押し付け力は上記回転力と比例するものである。なお、第３攪拌パドル(5)の後縁部には、アーム(8)の回転角度が鉛直上方から３１５度を越えかつ１３５度未満であるときに、第３攪拌パドル(5)の図４時計方向の過度の揺動を防止するためのストッパ部(5a)が設けられている。
【００１９】
上述した構成のパドル攪拌式粉体加熱装置において、加熱すべき粉体(P)を加熱槽(1)内に入れ、回転軸(2)を回転しつつ加熱源から発生した熱により、周壁(1a)を介して粉体(P)を加熱する。なお、加熱槽(1)内に入れられる粉体(P)の量は、加熱槽(1)の内容積の略半分程度であり、図１に鎖線で示すように、鉛直上方を０度として９０〜２７０度の範囲内に存在している。このとき、第１攪拌パドル(3)の前縁はアーム(6)の回転角度が鉛直上方から９０〜２７０度の範囲内にあるときに加熱槽(1)の周壁(1a)内周面に接触し、第２攪拌パドル(4)の前縁はアーム(7)の回転角度が鉛直上方から４５〜２２５度の範囲内にあるときに加熱槽(1)の周壁(1a)内周面に接触し、第３攪拌パドル(5)の前縁はアーム(8)の回転角度が鉛直上方から１３５〜３１５度の範囲内にあるときに加熱槽(1)の周壁(1a)内周面に接触する。したがって、鉛直上方を０度として回転方向に４５〜３１５度の広い範囲内において、加熱槽(1)の周壁(1a)内周面近傍にあって高温に加熱された粉体(P)と他の部分にある粉体(P)とが効率良く攪拌混合され、周壁(1a)内周面に沿って粉体(P)の不動層が形成されることが防止される。特に、粉体(P)が存在している鉛直上方を０度として９０〜２７０度の範囲内では、いずれかの攪拌パドルの前縁は周壁(1a)内周面に比較的強い力で押し付けられているので、この範囲内では上記混合は一層効率良く行われ、周壁(1a)内周面に沿う不動層の形成が確実に防止される。したがって、加熱源から発せられる熱による加熱槽(1)の周壁(1a)を通しての槽(1)内粉体(P)の加熱効率の低下が防止される。その結果、加熱源から発せられる熱量を多くしたり、加熱槽(1)を大きくして粉体(P)の槽(1)内滞留時間を長くしたりする必要がなくなり、コストを安く抑えることができる。また、不動層の形成が防止されるので、不動層における粉体(P)の焼結が防止され、異音の発生、および攪拌パドルの摩耗ないし破損を防止することができる。
【００２０】
次に、図１に示す装置を用いて行った実験例について、簡単に説明する。
【００２１】
Ｃａ、Ｃｌ、Ｓ、Ｋを主成分とする粉体(P)を、加熱槽(1)内に、加熱槽(1)の内容積の略半分入れた。そして、回転軸(2)を回転しつつ、加熱源から発生した熱により、粉体(P)をその焼結温度よりも高い４５０℃に加熱した。このような操作を１０日間連続して行い、加熱槽(1)の内部を観察したところ、粉体の焼結層は見出されなかった。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明によるパドル攪拌式粉体加熱装置の実施形態を示す横断面図である。
【図２】  第１攪拌パドルの動作を示す図１相当の図である。
【図３】  第２攪拌パドルの動作を示す図１相当の図である。
【図４】  第３攪拌パドルの動作を示す図１相当の図である。
【符号の説明】
(1)：加熱槽
(1a)：周壁
(2)：回転軸
(3)(4)(5)：攪拌パドル
(6)(7)(8)：アーム
【図１】
0003965516.tif 000002
【図２】
0003965516.tif 000003
【図３】
0003965516.tif 000004
【図４】
0003965516.tif 000005