(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダクト内に突入される駆動軸と、この駆動軸を回転させかつその軸方向に往復動させる駆動手段とを備えるダクト清掃装置において、
前記駆動軸に、その駆動軸との間に開口部を有して螺旋状に形成される掻取り羽根を設けてなり、
前記駆動軸は、外側管と内側管とからなる二重管構造とされ、その外側管とその内側管との間に仕切り板が設けられて構成され、
前記駆動軸には、前記内側管内周面、外側管内周面、仕切り板および前記駆動軸の端壁で区画形成される冷却気体供給路と、前記内側管外周面、外側管内周面および仕切り板で区画形成される冷却気体還流路とが設けられ、
前記掻取り羽根は中空状に形成されるとともに、この掻取り羽根の一端側の開口部が前記冷却気体供給路と連通され、他端側の開口部が前記冷却気体還流路と連通されることを特徴とするダクト清掃装置。
【請求項２】
前記掻取り羽根の巻数が１乃至２巻である請求項１に記載のダクト清掃装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダクト内における付着、堆積物を除去するダクト清掃装置に関するものであり、例えば灰溶融炉の排ガスダクト内壁に付着、堆積した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。
【０００２】
【従来の技術】
近年、都市ごみ等の焼却処理に伴って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く利用されている。その理由は、この溶融処理方法により、被溶融物の減容化が可能となり、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などの無害化が図れるからである。この溶融処理方法において、溶融時に発生するガスは、排ガスとして、灰溶融炉のガス排出口に接続される排ガスダクトを通じて下流側へ送出される。また、この排ガス中に含まれる溶融飛灰は、下流の低温域で集塵装置により回収される。ここで、溶融飛灰（以下、単に「ダスト」という。）とは、溶融により被溶融物に含まれている低沸点の重金属類や塩化物等が揮散し、冷却固化により下流の集塵装置で捕集される粉塵のことである。
【０００３】
この溶融処理方法においては、ダストを含む排ガスが排ガスダクトを経て下流側へ送出されるため、その排ガスダクトの内壁にダストが付着、堆積し、その排ガスダクトの閉塞を招き、引いては炉の運転に支障を来すという問題点がある。
【０００４】
そこで、この問題点に対処するものとして、従来、図５（ａ）に示されるようなダクト清掃装置（以下、「従来装置」という。）１００が知られている。この従来装置１００は、排ガスダクト１０１内に突入される駆動軸１０５と、この駆動軸１０５を回転させかつその軸方向に往復動させる駆動手段（図示省略）と、その駆動軸１０５の一端部に設けられ排ガスダクト１０１の内壁に付着したダストを除去する清掃用部材１０６とを備えて構成されている。ここで、前記清掃用部材１０６は、図５（ｂ）に示されるように、複数枚（５枚）の掻取り板１０７が正面視放射状に等間隔で前記駆動軸１０５の前端部に固定されてなるものであり、前記駆動軸１０５の回転時におけるそれら掻取り板１０７の最外軌跡が排ガスダクト１０１の内周よりやや小さくなるようにされている。このように構成される従来装置１００が排ガスダクト１０１における傾斜ダクト部１０２の上方と、同水平ダクト部１０３の上流側とに設けられ、前記駆動手段により、前記駆動軸１０５を介して、前記清掃用部材１０６を傾斜ダクト部１０２内／水平ダクト部１０３内で回転させながら往復動させ、前記掻取り板１０７で傾斜ダクト部１０２／水平ダクト部１０３の内壁に付着したダストを掻き取るようにされている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来装置１００においては、付着ダストの掻き取りに伴い掻取り板１０７にダストが付着、成長するため、清掃用部材１０６を排ガスダクト１０１内に突入させている間、その排ガスダクト１０１の排ガス流通を阻害して、灰溶融炉の内圧を上昇させ、炉の運転に支障を来すという問題点がある。また、水平ダクト部１０３において掻き取られたダストの排出については排ガス流力を利用しているために、水平ダクト部１０３のダクト長が比較的長いと、その掻き取られたダストの排出が十分に行われず、水平ダクト部１０３内で堆積し、水平ダクト部１０３の閉塞を招くという問題点がある。さらに、清掃用部材１０６は高温の排ガス中に常に曝されているため、その熱影響による劣化、損耗が著しく、その清掃用部材１０６を頻繁に交換する必要があるという問題点がある。
【０００６】
本発明は、このような問題点を解消するためになされたもので、灰溶融炉の排ガスダクト内に付着したダストを確実に除去することができ、灰溶融炉内圧の上昇を抑制でき、装置寿命を延ばすことことができ、これらによって、灰溶融炉の安定した操業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。
【０００７】
【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、第１発明によるダクト清掃装置は、
ダクト内に突入される駆動軸と、この駆動軸を回転させかつその軸方向に往復動させる駆動手段とを備えるダクト清掃装置において、
前記駆動軸に、その駆動軸との間に開口部を有して螺旋状に形成される掻取り羽根を設けてなり、
前記駆動軸は、外側管と内側管とからなる二重管構造とされ、その外側管とその内側管との間に仕切り板が設けられて構成され、
前記駆動軸には、前記内側管内周面、外側管内周面、仕切り板および前記駆動軸の端壁で区画形成される冷却気体供給路と、前記内側管外周面、外側管内周面および仕切り板で区画形成される冷却気体還流路とが設けられ、
前記掻取り羽根は中空状に形成されるとともに、この掻取り羽根の一端側の開口部が前記冷却気体供給路と連通され、他端側の開口部が前記冷却気体還流路と連通されることを特徴とするものである。
【０００８】
本発明においては、前記駆動手段で前記駆動軸を回転させながらその軸方向に往復動させることにより、前記掻取り羽根をダクト内で回転させながら往復動させ、そのダクト内における付着ダストの除去、つまりダクト内の清掃作業が行われる。
【０００９】
本発明によれば、ダクト内壁に付着したダストが前記掻取り羽根の回転によるせん断力を付与されて掻き取られるとともに、その掻き取られたダストが前記掻取り羽根の回転による軸方向の推進力により押進される。したがって、ダクト内壁に付着したダストを前記掻取り羽根によって順次掻き取ることができるとともに、その掻き取られたダストをその掻取り羽根によって押進しつつ搬送し、ダクト系外に排出することができる。
【００１０】
また、本発明によれば、前記駆動軸にはその駆動軸との間に開口部を有して螺旋状に形成される掻取り羽根が設けられるので、この開口部によってダクト内における排ガス流通路が確保される。さらに、前記掻取り羽根に付着したダストはその掻取り羽根によって押進されるダストとの接触によるせん断作用により除去されるので、ダストが前記掻取り羽根に付着、成長して、前記開口部を塞ぐような不具合を防止することができる。したがって、ダクト内における排ガス流通路を安定して確保することができ、灰溶融炉内圧の上昇を抑制することができる。
【００１１】
なお、以上述べた本発明の作用効果から、本発明のダクト清掃装置は、ダクト長が比較的短いダクトにおいて適用可能であるのは言うに及ばず、ダクト長が比較的長いダクトにおいて適用されて好適である。
【００１２】
さらに、本発明によれば、前記掻取り羽根内部に冷却気体を流通させることができ、その掻取り羽根の温度を下げることができるので、ダクト内の熱影響によるその掻取り羽根の劣化、損耗などの不具合が軽減され、その掻取り羽根の寿命を延ばすことができる。また、その掻取り羽根に付着したダストが冷却固化されて剥離し易い状態になるので、前述した被押進ダストとの接触による除去作用に寄与するという効果を奏する。
【００１３】
また、第１発明において、前記掻取り羽根の巻数が１乃至２巻であるのが好ましい（第２発明）。こうすることにより、駆動軸および掻取り羽根に与える駆動力の集中と節約が可能となり、清掃作業を効率良く行うことができる。
【００１４】
【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き、図面を参照しつつ説明する。
【００１５】
図１には、本発明の一実施形態に係るダクト清掃装置の構成図が示されている。また、図２には、掻取り羽根の正面図（ａ）およびその右側面図（ｂ）がそれぞれ示されている。また、図３には、駆動軸および掻取り羽根の縦断面図が示されている。また、図４には、付着ダストの除去動作の説明図（ａ）〜（ｃ）が示されている。
【００１６】
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（図示省略）における焼却残渣などの被溶融物がその溶融点を超える高温度（１３００℃〜１５００℃）に加熱されて溶融されるように構成されるものである。また、排ガスダクト２は、灰溶融炉１の上方にその灰溶融炉１のガス排出口１ａと連通して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、燃焼室５と接続される水平ダクト部４とから構成されている。また、燃焼室５は、排ガス中の未燃分を燃焼させるためのものであって、下部にダスト排出口５ａを具備して垂直方向に延設されている。こうして、溶融時に灰溶融炉１で発生する排ガスが、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に送入されるようになっている。なお、前記ダスト排出口５ａは、後述するダスト清掃装置１０によって水平ダクト部４の下流端から燃焼室５に押し出されて落下されたダストを、系外に導出するためのものである。
【００１７】
また、本実施形態では、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。傾斜ダクト部３のためのダクト清掃装置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と同様に構成されているため、以下水平ダクト部４のためのダクト清掃装置１０を中心に説明する。
【００１８】
このダクト清掃装置１０は、水平ダクト部４内の付着ダストを除去するための掻取り羽根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、その一端部が前記掻取り羽根２０と固定される駆動軸１５と、この駆動軸１５を回転させかつその軸方向に往復動させる駆動装置３０（本発明の駆動手段に対応）とを備えて構成されている。
【００１９】
前記掻取り羽根２０は、図２および図３に示されるように、断面ロの字状の中空部材で螺旋状に形成され、その掻取り羽根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、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、この掻取り羽根２０は、その両端部２０ａ，２０ｂがそれぞれ径方向内側に伸びて駆動軸１５に固定され、更に所要箇所が支柱２１を介して駆動軸１５に固定されている。こうして、掻取り羽根２０と駆動軸１５との間に開口部２２が設けられている。なお、掻取り羽根２０の巻数は１．５巻とされ、駆動軸１５および掻取り羽根２０に与える駆動力の集中と節約を図り、清掃作業の効率化を図っている。
【００２０】
前記駆動軸１５は、図３に示されるように外側管１６と内側管１７とからなる二重管構造とされ、その外側管１６の内周面とその内側管１７の外周面との間には仕切り板１８が設けられて構成されている。ここで、この仕切り板１８は、駆動軸１５と前記掻取り羽根２０の両端部２０ａ，２０ｂとのそれぞれの固定部の間であって、それぞれの固定部とは所要距離隔てて設けられている。こうして、駆動軸１５の軸内空間には、内側管１７内周面、外側管１６内周面、仕切り板１８および駆動軸１５の端壁１９で区画形成される冷却空気供給路１５Ａ（本発明の冷却気体供給路に対応）と、内側管１７外周面、外側管１６内周面および仕切り板１８で区画形成される冷却空気還流路１５Ｂ（本発明の冷却気体還流路に対応）とが設けられている。そして、前記掻取り羽根２０の一端側２０ａの開口部がその冷却空気供給路１５Ａと連通され、その掻取り羽根２０の他端側２０ｂの開口部がその冷却空気還流路１５Ｂと連通されている。また、駆動軸１５の他端部側はロータリジョイント（図示省略）を介して冷却空気供給源（図示省略）と接続され、冷却空気が冷却空気供給路１５Ａに流通するようにされている。こうして、冷却空気供給路１５Ａからの冷却空気が掻取り羽根２０の内部を流通し、冷却空気還流路１５Ｂを通じて還流するようにされている。
【００２１】
前記駆動装置３０は、駆動軸１５をその軸方向に往復動させる往復動機構と、駆動軸１５をその軸周りに回転させる回転機構とを備えて構成されている。すなわち、図１に示されるように、ボールネジ３１の回転により架台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、駆動軸１５が回転可能に支持されており、往復動用モータ３８によりスプロケット３９ａ，３９ｂおよびチェーン４０を介してボールネジ３１を回転させ、駆動軸１５をその軸方向に往復動するようにされるとともに、回転用モータ３５によりスプロケット３６ａ，３６ｂおよびチェーン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。
【００２２】
このように構成されるダクト清掃装置１０においては、掻取り羽根２０が傾斜ダクト部３の一側部から水平ダクト部４の軸線方向に延設される待機位置としての筒状部４ａに配備され、その待機位置から移動して水平ダクト部４内を回転しながら往復動するようにされている。
【００２３】
本実施形態では、溶融時に灰溶融炉１で発生するガスは、排ガスとして、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に送入され、この燃焼室５にて未燃分が完全に燃焼される。この燃焼室５で完全燃焼された排ガスは、その後、幾つかの排ガス処理工程を経て無害化されて大気中に排出される。ここで、傾斜ダクト部３内および水平ダクト部４内を流通する排ガス中にはダストが含まれているため、そのダストが凝縮して傾斜ダクト部３および水平ダクト部４の内壁に付着、堆積する。
【００２４】
このように水平ダクト部４内に付着、堆積したダストを、前述のように構成されるダクト清掃装置１０により次のように除去する。
【００２５】
駆動装置３０により駆動軸１５を介して掻取り羽根２０を図４（ａ）中矢印Ｒ方向に回転させながら待機位置の筒状部４ａから燃焼室５方向に移動させ、水平ダクト部４の内壁に付着してい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に向かって搬送し（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、その掻取り羽根２０を引き戻し、待機位置の筒状部４ａに帰着させる。なお、燃焼室５内に排出されたダストは、ダスト排出口５ａを経て系外に排出される。こうして、水平ダクト部４内に付着、堆積したダストを確実に除去、排出することができる。
【００２６】
このダストの除去動作中、水平ダクト部４を塞いで排ガス流れを阻止する恐れがある。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、開口部２２が設けられているうえ、掻取り羽根２０が冷却空気によって冷却されていることにより掻取り羽根２０に付着したダストを冷却固化して剥離し易い状態にし、その冷却固化されたダストを掻取り羽根２０で押進するダストとの接触により掻き落し、掻取り羽根２０に付着、成長したダストによる開口部２２の閉塞を防止している。こうして、排ガス流通路が安定して確保され、水平ダクト部４を塞いで排ガス流れを阻止するといった不具合を防止している。これにより、水平ダクト部４の閉塞に起因する灰溶融炉１の内圧上昇を抑制することができる。
【００２７】
また、駆動軸１５および掻取り羽根２０は、常に高温雰囲気中に曝されているが、本実施形態のダクト清掃装置１０においては、駆動軸１５および掻取り羽根２０が冷却空気により冷却されているので、その熱影響による劣化、損耗などの不具合が軽減され、駆動軸１５および掻取り羽根２０の寿命を延ばすことができる。
【００２８】
本実施形態によれば、水平ダクト部４内に付着、堆積したダストを確実に除去、排出して水平ダクト部４の閉塞を防止でき、またダスト除去作業中においても排ガス流通路が安定して確保されるので、灰溶融炉１の安定した操業を図ることができる。また、装置寿命の延命化が図れ、ランニングコストが削減できる。
【００２９】
本実施形態においては、灰溶融炉に接続される排ガスダクトに、本発明のダクト清掃装置が適用される例について説明したが、これに限られず、本発明は、ダクト内壁にダスト等が付着、堆積する燃焼設備やその他の設備においても適用可能である。
【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）は掻取り羽根の正面図で、図２（ｂ）は同右側面図である。
【図３】図３は、駆動軸および掻取り羽根の縦断面図である。
【図４】図４（ａ）〜（ｃ）は、付着ダストの除去動作の説明図である。
【図５】図５（ａ）は従来のダクト清掃装置の概略構成図で、図５（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ視断面図である。
【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          冷却空気供給路
１５Ｂ          冷却気体還流路
２０            掻取り羽根
２２            開口部
３０            駆動装置
【図１】
0003871510.tif 000002
【図２】
0003871510.tif 000003
【図３】
0003871510.tif 000004
【図４】
0003871510.tif 000005
【図５】
0003871510.tif 000006