JP2005313016A - 撹拌式加熱処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 撹拌効率を高められる撹拌式加熱処理装置を提供する。
【解決手段】 炭化物をためるケーシング４０と、このケーシング４０内で炭化物を撹拌するスクリュコンベア５０と、ケーシング４０内で炭化物を加熱するヒータ（加熱手段）６０とを備える加熱処理装置１において、ケーシング４０の内壁に沿って回転し炭化物を軸方向に送る第一、第二外側リボンスクリュ５１，５２と、第一、第二外側リボンスクリュ５１，５２の内側にて第一、第二外側リボンスクリュ５１，５２と同一方向に回転し炭化物を軸方向に送る第一、第二内側リボンスクリュ５３，５４とを備え、第一、第二外側リボンスクリュ５１，５２のねじれ方向とそれぞれの内側に配置される第一、第二内側リボンスクリュ５３，５４のねじれ方向を逆にして炭化物を循環させる構成とした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば撹拌物等の加熱処理を行う撹拌式加熱処理装置の改良に関するものである。

従来、この種の撹拌式加熱処理装置として、図８の（ａ），（ｂ）に示すものがある（特許文献１参照）。

これについて説明すると、撹拌機９は、炭化室Ｂの中心軸回りに回転されるスクリューコンベヤを備え、このスクリューコンベヤを回転軸９ａと掻き揚げ部材９ｄと螺旋翼９ｂ等によって構成している。

スクリューコンベヤの回転軸９ａに回転力を与える可逆モータを接続し、乾燥工程及び炭化工程において可逆モータを介して回転軸９ａの回転方向を交互に切換えて撹拌を自動的に行うとともに、炭出し工程において回転軸９ａの回転方向を一方に固定して撹拌物の搬出を自動的に行うようになっている。
特開平１１−３３５６７１号公報

しかしながら、このような従来の撹拌式加熱処理装置にあっては、スクリューコンベヤの回転方向を交互に切換えて撹拌物を撹拌する構成のため、炭化室Ｂの中で撹拌物がどちらか一方に偏る動作を繰り返し、撹拌効率を高められない問題点があった。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、撹拌効率を高められる撹拌式加熱処理装置を提供することを目的とする。

本発明は、撹拌物をためるケーシングと、このケーシング内で撹拌物を撹拌するスクリュコンベアと、ケーシング内で撹拌物を加熱する加熱手段とを備える撹拌式加熱処理装置に適用する。

そして、ケーシングの内壁に沿って回転し撹拌物を軸方向に送る外側リボンスクリュと、この外側リボンスクリュの内側にて外側リボンスクリュと同一方向に回転し撹拌物を軸方向に送る内側リボンスクリュとを備え、外側リボンスクリュのねじれ方向と内側リボンスクリュのねじれ方向を逆にして撹拌物を循環させる構成としたことを特徴とするものとした。

本発明によると、ケーシング内にて外側リボンスクリュと内側リボンスクリュが互いに逆方向に撹拌物を輸送して循環させることにより、熱伝達速度が向上するとともに、加熱温度分布が均一化して、撹拌効率が向上するため、加熱処理時間を短縮するとともに、処理物の品質の向上がはかられる。

以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１、図２に示すように、撹拌式加熱処理装置１は、バッファタンク２と、ロータリバルブ（供給量調節機構）３と、加熱攪拌機４とを備える。

図３、図４に示すように、加熱攪拌機４は炭化物（撹拌物）をためるケーシング４０と、このケーシング４０内で炭化物を撹拌するスクリュコンベア５０と、ケーシング４０内で炭化物を加熱するヒータ（加熱手段）６０とを備える。

ケーシング４０は断面Ｕ字形に湾曲した本体部４５と、この本体部４５の上部開口を塞ぐ天板部４６と、本体部４５の端部開口を塞ぐ端板部４７，４８とを有する。

ケーシング４０は、その中央上部に入口４１が開口し、その中央下部に出口４２が開口している。ケーシング４０の上部には窒素ガス注入管３８及び排出ガス管３９が配設される。

スクリュコンベア５０は 帯状の板材を螺旋状に湾曲させた第一、第二外側リボンスクリュ５１，５２と第一、第二内側リボンスクリュ５３，５４を備え、各側リボンスクリュ５１〜５４を同軸上で回転させる。

第一、第二外側リボンスクリュ５１，５２は、ケーシング４０の内壁に沿って回転し、第一、第二内側リボンスクリュ５３，５４は第一、第二外側リボンスクリュ５１，５２の内側にて回転する。第一、第二外側リボンスクリュ５１，５２を互いに逆方向にねじれた螺旋帯状に形成し、第一、第二内側リボンスクリュ５３，５４を互いに逆方向にねじれた螺旋帯状に形成し、かつ第一、第二外側リボンスクリュ５１，５２のねじれ方向とそれぞれの内側に配置される第一、第二内側リボンスクリュ５３，５４のねじれ方向が互いに逆方向となる構成とする。これにより、スクリュコンベア５０はケーシング４０の中心部と外周部で炭化物を送る方向が逆になる。

第一、第二外側リボンスクリュ５１，５２の板幅Ｓ１を第一、第二内側リボンスクリュ５３，５４の板幅Ｓ２より所定の比率で小さく形成し、第一、第二外側リボンスクリュ５１，５２が送る炭化物の輸送量と第一、第二内側リボンスクリュ５３，５４が送る炭化物の輸送量とが略等しくなるように構成する。

スクリュコンベア５０は所定方向に回転駆動され、第一、第二外側リボンスクリュ５１，５２は炭化物をケーシング４０の中央部の出口４２の方に送り、第一、第二内側リボンスクリュ５３，５４が炭化物をケーシング４０の両端部の端板部４７，４８の方に送る構成とする。

ケーシング４０の中央部にて第一、第二外側リボンスクリュ５１，５２の端部５１ａ，５２ａどうしは軸方向について重合する所定のオーバラップを持つ。同じくケーシング４０の中央部にて第一、第二内側リボンスクリュ５３，５４の端部５３ａ，５４ａどうしは軸方向について重合する所定のオーバラップを持つ。これにより、ケーシング４０の中央部にて炭化物が滞留することがなく、ケーシング４０内のの全域にて均等な撹拌が行われる。

スクリュコンベア５０は対の軸受７１を介して回転可能に支持されるシャフト５５を備える。このシャフト５５に対して第一、第二外側リボンスクリュ５１，５２、第一、第二内側リボンスクリュ５３，５４は各ステー５６，５７，５８を介して支持される。中央のステー５８はシャフト５５を貫通し、このステー５８に第一、第二外側リボンスクリュ５１，５２の各端部５１ａ，５２ａ、第一、第二内側リボンスクリュ５３，５４の各端部５３ａ，５４ａがそれぞれ結合される。

各軸受７１は架台７０に支持される。各軸受７１はシャフト５５内部に配管７２，７３を介して導かれる冷却水が循環し、この冷却水を介して冷却される。

架台７０上にはモータ７が設けられ、このモータ７の回転がチェーン及びスプロケット６９等を介してシャフト５５に伝達される。

図４に示すように、加熱攪拌機４は出口４２を開閉する蓋７５を備える。この蓋７５はヒンジ軸７６を介して回動可能に支持され、電動シリンダ７７によってリンク機構７８を介して開閉駆動される。蓋７５が開かれると、出口４２から排出される炭化物がダクト７９を介して取り出される。

図５、図６に示すように、加熱攪拌機４はケーシング４０の本体部４５に沿って電熱ヒータ６０がヒータボックス６１を介して配設される。ヒータ６０はこれに電流が流れることにより、発熱しケーシング４０を介して炭化物を加熱する。

ケーシング４０のまわりは複数に分割された断熱カバー６２〜６６によって覆われ、ケーシング４０の断熱が行われる。この断熱カバー６２〜６６は断熱層が一体化して設けられているため、その着脱を容易に行える。

バッファタンク２の底部はホッパ２５を介して絞られ、このホッパ２５の下端にロータリバルブ（供給量調節機構）３が接続される。架台７０上にはモータ３１が設けられ、このモータ３１の回転がチェーン及びスプロケット３３等を介してロータリバルブ３のシャフト３４に伝達される。コントローラはロータリバルブ３の回転速度を制御し、加熱攪拌機４に送られる炭化物の供給量を調節する。

図７（ａ）に示すように、バッファタンク２の上部に入口２１が開口している。バッファタンク２内には入口２１の直下方に円錐状のコーン２２が取り付けられる。コンベア１９を介して搬送される炭化物は入口２１からバッファタンク２内に入り、コーン２２を介してバッファタンク２内に振り分けられる。

図７の（ａ），（ｂ）に示すように、バッファタンク２には第一、第二レベルセンサ２３，２４が設けられる。第一レベルセンサ２３はバッファタンク２内にためられ炭化物が所定高さを超える満タン状態を検出し、図示しないコントローラはこの検出信号を基に満タン状態にてコンベア１９の搬送を停止する。第二レベルセンサ２４はバッファタンク２内にためられた炭化物が所定高さより低くなる状態を検出し、図示しないコントローラはこの検出信号を基にロータリバルブ３の作動を停止する。

これにより、バッファタンク２から加熱攪拌機４へ所定量の炭化物を供給することが自動的に行われ、ケーシング４０内にはスクリュコンベア５０の回転中心と同一レベルとなるように炭化物が入れられる構成とする。

加熱処理装置１は次の手順で作動する。

・コンベア１９から送られる炭化物を第二レベルセンサ２４によって検出されるバッファタンク２に所定の高さより高くなる状態となるまでためる。

・ロータリバルブ３を作動させてバッファタンク２から炭化物を加熱攪拌機４にスクリュコンベア５０の回転中心と同一レベルとなるように投入する。

・加熱攪拌機４のケーシング４０内を密閉し、ケーシング４０内に窒素ガスを注入して無酸素状態とした後、スクリュコンベア５０を作動させてケーシング４０内で炭化物を撹拌するとともに、ヒータ６０を作動させてケーシング４０内の温度を所定値（例えば２００℃）まで上昇させる。

・上記加熱行程が所定の温度及び時間に渡って行われると、スクリュコンベア５０の作動を継続しながら、蓋７５を介して出口４２を開放し、加熱処理後の炭化物を排出する。このとき、スクリュコンベア５０の第一、第二外側リボンスクリュ５１，５２がケーシング４０内の炭化物を出口４２へと寄せ集め、出口４２から炭化物が定量的に排出される。

加熱処理装置１は以上のように構成されて、次に作用について説明する。

以上のように、加熱処理装置１は、ケーシング４０の内壁に沿って回転し炭化物を軸方向に送る第一、第二外側リボンスクリュ５１，５２と、第一、第二外側リボンスクリュ５１，５２の内側にて第一、第二外側リボンスクリュ５１，５２と同一方向に回転し炭化物を軸方向に送る第一、第二内側リボンスクリュ５３，５４とを備え、第一、第二外側リボンスクリュ５１，５２のねじれ方向とそれぞれの内側に配置される第一、第二内側リボンスクリュ５３，５４のねじれ方向を逆にしたため、スクリュコンベア５０はケーシング４０の中心部と外周部で炭化物を送る方向が逆になり、炭化物がケーシング４０内の一方に片寄らないように循環させ、撹拌効率を高められる。

こうして撹拌効率が向上することにより、熱伝達速度が向上するとともに、加熱温度分布が均一化して、加熱処理が効率良く行われるため、加熱処理時間を短縮するとともに、処理物の品質の向上がはかられる。

なお、ケーシング４０に２組の外、内側リボンスクリュ５１，５２と外、内側リボンスクリュ５３，５４を設ける構造に限らず、ケーシング４０に２枚の外、内側リボンスクリュ５１，５２のみを設けても良い。

第一、第二外側リボンスクリュ５１，５２の板幅Ｓ１を第一、第二内側リボンスクリュ５３，５４の板幅Ｓ２より所定の比率で小さく形成したため、第一、第二外側リボンスクリュ５１，５２が送る炭化物の輸送量と第一、第二内側リボンスクリュ５３，５４が送る炭化物の輸送量とが略等しくなるように設定することが可能となる。これにより、スクリュコンベア５０はケーシング４０内にて炭化物が均一に分布し、撹拌効率を高められる。

第一、第二外側リボンスクリュ５１，５２は炭化物をケーシング４０の中央部の出口４２に寄せる構成としたため、出口４２から炭化物を排出する際に、スクリュコンベア５０を作動させることにより、炭化物を定量的に排出するとともに、炭化物をほとんど残さずに排出できる。

ケーシング４０内に供給される炭化物の量を調節する供給量調節機構としてロータリバルブ３を備えたため、ケーシング４０内にスクリュコンベア５０の回転中心と同一レベルとなるように炭化物を入れて撹拌効率を高めることが可能となる。

本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。

本発明の撹拌式加熱処理装置は、例えば炭化物やその他の粉体、粒体等の加熱処理を行うものに利用できる。

本発明の実施の形態を示す撹拌式加熱処理装置の側面図。 同じく正面図。 同じく撹拌機等の断面図。 同じく撹拌機等の正面図。 同じく撹拌機等の側面図。 同じく撹拌機等の断面図。 同じく（ａ），（ｂ）はバッファタンクの断面図。 （ａ）は従来例を示すスクリューコンベヤの斜視図、（ｂ）は撹拌機の断面図。

符号の説明

１ 撹拌式加熱処理装置
２ バッファタンク
３ ロータリバルブ（供給量調節機構）
４ 加熱攪拌機
４０ ケーシング
４１ 入口
４２ 出口
５０ スクリュコンベア
５１ 第一外側リボンスクリュ
５２ 第二外側リボンスクリュ
５３ 第一内側リボンスクリュ
５４ 第二内側リボンスクリュ
６０ ヒータ（加熱手段）
６２〜６６ 断熱カバー
７５ 蓋

Claims (4)

1. 撹拌物をためるケーシングと、
   このケーシング内で撹拌物を撹拌するスクリュコンベアと、
   前記ケーシング内で撹拌物を加熱する加熱手段とを備える撹拌式加熱処理装置において、
   前記ケーシングの内壁に沿って回転し撹拌物を軸方向に送る外側リボンスクリュと、
   この外側リボンスクリュの内側にて前記外側リボンスクリュと同一方向に回転し撹拌物を軸方向に送る内側リボンスクリュとを備え、
   前記外側リボンスクリュのねじれ方向と前記内側リボンスクリュのねじれ方向を逆にして撹拌物を循環させる構成としたことを特徴とする撹拌式加熱処理装置。
2. 前記外側リボンスクリュの板幅を前記内側リボンスクリュの板幅より小さく形成し、
   前記外側リボンスクリュが送る撹拌物の輸送量と前記内側リボンスクリュが送る撹拌物の輸送量とが略等しくなるように構成したことを特徴とする請求項１に記載の撹拌式加熱処理装置。
3. 前記ケーシングの内壁に沿って回転し撹拌物を前記ケーシング内の中央部に送る第一、第二外側リボンスクリュと、
   この第一、第二外側リボンスクリュの内側にて前記第一、第二外側リボンスクリュと同一方向に回転し撹拌物を前記ケーシング内の両端部方向に送る第一、第二内側リボンスクリュとを備え、
   前記ケーシングの中央部に撹拌物を排出する出口を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の撹拌式加熱処理装置。
4. 前記ケーシング内に供給される撹拌物の量を調節する供給量調節機構を備えたことを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の撹拌式加熱処理装置。