JP2002219346A

JP2002219346A - パドル攪拌式粉体加熱装置

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Publication number: JP2002219346A
Application number: JP2001020412A
Authority: JP
Inventors: Yoshitoshi Sekiguchi; 善利関口; Kazunori Nakamura; 和範中村; Masahito Morinaga; 真仁森長; Haruo Sakaguchi; 治男坂口; Takuji Yoshida; 卓史吉田; Tatsuhiko Ogino; 龍彦荻野
Original assignee: Hitachi Zosen Corp
Current assignee: Hitachi Zosen Corp
Priority date: 2001-01-29
Filing date: 2001-01-29
Publication date: 2002-08-06
Anticipated expiration: 2021-01-29
Also published as: JP3965516B2

Abstract

(57)【要約】【課題】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。【解決手段】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の外周面に設けられた複
数の攪拌パドル3,4,5と、加熱槽１の周壁1aの周囲に配
された加熱源とを備えたパドル攪拌式粉体加熱装置であ
る。回転軸２の外周面に複数のアーム6,7,8を放射状に
かつ固定状に設ける。各アーム6,7,8の先端部に攪拌パ
ドル3,4,5を枢着する。各攪拌パドル3,4,5が、その先端
部が加熱槽１の周壁1a内周面に接触する位置と、加熱槽
１の周壁1a内周面から離隔する位置との間で、回転軸２
の回転中心軸線と平行な軸線の周りに揺動する。この揺
動により、回転軸２が１回転する間に、各攪拌パドル3,
4,5の先端部が加熱槽１の周壁1a内周面全体のうち少な
くとも一部分に接触する。

Description

【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
になされているものである。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。

【０００８】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。

【０００９】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。

【００１０】請求項４の発明によるパドル攪拌式粉体加
熱装置は、請求項１、２または３の発明において、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。
この場合、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。

【００１１】

【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。

【００１２】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。

【００１３】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。

【００１４】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。

【００１５】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９
０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。

【００１６】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４
５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。

【００１７】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３
１５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(5
a)が設けられている。

【００１８】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４５〜２
２５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。

【００１９】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。

【００２０】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４
５０℃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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者森長真仁大阪市住之江区南港北１丁目７番89号日立造船株式会社内 (72)発明者坂口治男大阪市住之江区南港北１丁目７番89号日立造船株式会社内 (72)発明者吉田卓史大阪市住之江区南港北１丁目７番89号日立造船株式会社内 (72)発明者荻野龍彦大阪市住之江区南港北１丁目７番89号日立造船株式会社内Ｆターム(参考） 3K061 NA01 NA07 NA18 4G037 CA11 DA21 EA03 4G078 AA07 AA13 AB20 BA01 BA09 CA01 CA05 CA12 CA17 DA01 DB10 DC10 EA03

Claims

【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。
【請求項４】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
れている請求項１、２または３記載のパドル攪拌式粉体
加熱装置。