JP2006226549A - 粉粒体加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 多量の粉粒体を効率よく均一に加熱することができ、集塵装置を付設する必要がない粉粒体加熱装置を提供する。
【解決手段】 粉粒体加熱装置１は、ケース６内に撹拌羽根１２を有する撹拌機構７を設け、材料投入口４からケース６内に投入された粉粒体を撹拌羽根１２により撹拌しながら材料排出口５に向けて搬送するパグミル型ミキサ２と、パグミル型ミキサ２内の上部に設けられ、撹拌羽根１２よって撹拌されている粉粒体を加熱室１５の下面から発生される遠赤外線の照射によって加熱する遠赤外線ヒータ３とを備えた構成とされている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、遠赤外線の照射によって粉粒体を加熱するための粉粒体加熱装置に関し、特に、砕石等の骨材やアスファルト混合物を加熱することに適する粉粒体加熱装置に関するものである。

従来、熱源により加熱された赤外線放射物質から遠赤外線を発生する装置（以下、「遠赤外線ヒータ」という）を設けた加熱炉等の内部にベルトコンベアを配置し、該ベルトコンベアに被加熱物を載せて搬送しながら、該被加熱物を、前記遠赤外線ヒータから発生される遠赤外線を照射することによって乾燥加熱するようにした遠赤外線加熱装置が知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
一方、新規骨材をドライヤによって乾燥加熱してミキサに供給する経路の途中に、予備加熱装置によって加熱したアスファルト再生骨材を供給して、乾燥加熱された新規骨材と予備加熱されたアスファルト再生骨材を前記ミキサでアスファルト、再生用添加剤および石粉等を混合して撹拌することにより、アスファルト混合物を製造するアスファルトプラントが知られている（例えば、特許文献３、特許文献４参照）。
特開平８−２９６９６２号公報 特開平１０−１０３６２３号公報 特開２００２−１２９５１４号公報 特開２００５−９１６３号公報

前記遠赤外線加熱装置に設けられた遠赤外線ヒータは、該ヒータから発生した遠赤外線を被加熱物に吸収させることにより、被加熱物の温度を上昇させて乾燥させるものであるが、遠赤外線を吸収して温度が上昇することができるのは、被加熱物の遠赤外線ヒータに面している部分のみであり、その他の部分は、被加熱物の相互間の熱交換により僅かに温度上昇が起こる程度である。したがって、前記遠赤外線加熱装置を用いてアスファルト混合物を製造するために使用する砕石等の粉粒体を乾燥加熱する場合、前記ベルトコンベアに粉粒体を厚く載せて搬送すると、粉粒体の下部側（内部側）まで十分に乾燥加熱することができないので、粉粒体の全体を均一に加熱するためには、ベルトコンベアに粉粒体を薄く広げて載せて搬送させるか、ベルトコンベアの搬送速度を遅くして遠赤外線の照射時間を長くせざるを得ず、この場合には、粉粒体の搬送量が減ったり、乾燥加熱時間が長くなったりして、多量の粉粒体の乾燥加熱を効率的に行うことができないという問題がある。逆に、粉粒体を効率的に乾燥加熱するために、多量の粉粒体を薄く載せられるように前記ベルトコンベアの幅を広くすると、搬送装置が大きくなるのは勿論のこと、前記遠赤外線ヒータも大きくなるので、遠赤外線加熱装置が大型化してその所要設置面積が大きくなるという問題がある。

また、前記アスファルトプラントは、予備加熱装置の内部にその一端側から投入したアスファルト再生骨材を他端側へ搬送しながら、バーナの燃焼ガスによる熱風で予備加熱するものである。しかし、該燃焼ガスとアスファルト再生骨材から発生する粉塵とが混合された排気が発生するので、該排気中の粉塵を除去するためにバグフィルタ等の集塵装置を固有に設備するか、新規骨材を乾燥加熱するドライヤからの排気中の粉塵を除去するバグフィルタ等の集塵装置を大きくして、前記予備加熱装置側の集塵装置を兼用させる必要がある。したがって、アスファルトプラントの所要設置面積が広くなると共に、予備加熱装置で発生する粉塵にアスファルトのミストが混在しているので、集塵装置としてバグフィルタを使用する場合には、濾布の目詰まりが起こりやすく、前記集塵装置のメンテナンスに手間が掛かるという問題がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、多量の粉粒体を効率よく均一に加熱することができ、集塵装置を付設する必要がない粉粒体加熱装置を提供することを目的とする。

本発明は、前記課題を解決するために、以下の点を特徴としている。
すなわち、請求項１に係る粉粒体加熱装置は、粉粒体を撹拌しながら搬送する撹拌搬送装置と、該撹拌搬送装置によって撹拌されている粉粒体を遠赤外線の照射によって加熱する遠赤外線発生装置とを備えていることを特徴としている。
この粉粒体加熱装置においては、遠赤外線発生装置を作動させると共に撹拌搬送装置を作動させると、該撹拌搬送装置によって撹拌されながら搬送される粉粒体に前記遠赤外線発生装置によって発生される遠赤外線が照射される。粉粒体は撹拌されるとその位置を順次入れ換えながら遠赤外線の照射を受けるので、粉粒体の全体が遠赤外線を良好に吸収して均一に発熱する。

請求項２に係る粉粒体加熱装置は、請求項１に記載の粉粒体加熱装置において、前記遠赤外線発生装置は、遠赤外線ヒータであることを特徴としている。

請求項３に係る粉粒体加熱装置は、請求項１または２に記載の粉粒体加熱装置において、前記撹拌搬送装置は、パグミル型ミキサまたはスクリュフィーダであることを特徴としている。

本発明によれば、以下の優れた効果を奏する。
すなわち、請求項１に係る粉粒体加熱装置によれば、粉粒体が撹拌されてその位置を順次入れ換えながら遠赤外線の照射を受けるので、粉粒体の全体が遠赤外線を良好に吸収して均一に発熱し、これにより、粉粒体加熱装置は、大量の骨材やアスファルト混合物等の粉粒体を撹拌搬送装置で搬送しながら加熱する場合であっても、該粉粒体を短時間にかつ均一に加熱することができる。
また、バーナの燃焼ガスによる熱風を直接粉粒体に接触させないので、アスファルト再生骨材のようなアスファルトを含む粉粒体を加熱する場合であっても、アスファルトの性状が劣化することが少ないと共に、粉塵の発生を抑制することができ、粉塵を除去処理する集塵装置を付設する必要がなく、粉粒体加熱装置の設置場所についての制約を受けることがない。

請求項２に係る粉粒体加熱装置によれば、遠赤外線の発生熱源である高温の加熱ガスを粉粒体に接触させなくて済むので、粉粒体の搬送経路において粉塵の混入した加熱ガスを回収処理する設備を省略することができる。
請求項３に係る粉粒体加熱装置によれば、粉粒体の種類に応じて汎用のパグミル型ミキサとスクリュフィーダのいずれかを撹拌搬送装置として利用することができ、装置の構成が簡単となってその製作が容易である。

以下、本発明の一実施の形態に係る粉粒体加熱装置について、図面を参照して説明する。図１〜図３において、１は本発明の一実施の形態に係る粉粒体加熱装置である。この粉粒体加熱装置１は、粉粒体を撹拌しながら搬送する撹拌搬送装置としてのパグミル型ミキサ２と、該パグミル型ミキサ２によって撹拌されている粉粒体を遠赤外線の照射によって加熱する遠赤外線発生装置としての遠赤外線ヒータ３とを備えている。
前記パグミル型ミキサ２は、材料投入口４を前端側（図１で左端側）の上部に、材料排出口５を後端側（図１で右端側）の下部にそれぞれ設けた密閉状のケース６と、該ケース６の内部にケース６の長手方向（図１で左右方向）に沿って配設した撹拌機構７と、該撹拌機構７を回転させる電動機等の回転駆動装置（図示せず）とから構成されている。

前記ケース６は、左右の側壁８ａ，８ａの下部に一対の円弧状の底部８ｂ，８ｂが結合されると共に、前、後端において前記両側壁８ａ，８ａと両底部８ｂ，８ｂとに前、後端壁８ｃ，８ｃが結合されて、上端が開口された箱状のケース本体８と、該ケース本体８の上端にその開口部を閉鎖するように取り付けられた蓋板９と、前記ケース本体８を設置部に据え付けるための脚部１０とを備えている。そして、前記材料投入口４が前記蓋板９に固定されてケース本体８の内部に連通して設けられ、前記材料排出口５が前記ケース本体８の底部８ｂに固定されてケース本体８の内部に連通されている。

前記撹拌機構７は、前記ケース６の長手方向に沿って設けられ、前記ケース本体８の前、後端壁８ｃ，８ｃに軸回り回転自在に支持された一対の平行な回転軸１１，１１と、各回転軸１１，１１にその半径方向に突き出して取り付けられ、周方向および軸方向に一定間隔をあけて配設された複数本の撹拌羽根１２とを備え、前記各回転軸１１，１１がその材料投入口４側の端部に固定したスプロケット１３に巻き掛けたチェーン１４を介して前記回転駆動装置（図示せず）に連結されている。そして、前記各撹拌羽根１２の掻き上げ面は、粉粒体を材料投入口４側から材料排出口５側に向けて搬送し得るように回転軸１１に垂直な面に対して傾斜されている。

前記遠赤外線ヒータ３は、前記パグミル型ミキサ２のケース６の蓋板９の下面、すなわちケース６の内部の上方に固定して設けた扁平な矩形箱状の加熱室１５を備え、該加熱室１５内にバーナ等の燃焼装置（図示せず）からの燃焼ガスが送風機等によって入口１５ａから導入されて出口１５ｂから排出されることにより、該加熱室１５が加熱されるようになっている。そして、前記加熱室１５の下面（ケース６の内部に露出する面）に、加熱されると遠赤外線を放射可能なセラミックス、例えば酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）が溶射して被覆されている。

前記のように構成された粉粒体加熱装置１においては、前記遠赤外線ヒータ３の燃焼装置を作動させてその燃焼ガスを前記加熱室１５に送って該加熱室１５を加熱すると共に、前記パグミル型ミキサ２の回転駆動装置（図示せず）を作動させて前記撹拌機構７を回転させ、前記材料投入口４からアスファルト再生骨材等の粉粒体をケース６内に投入する。該ケース６内に投入された粉粒体は、撹拌機構７の撹拌羽根１２によって、ケース６内の底部から上方へ掻き上げられて落下する動作を繰り返しながら撹拌されてケース６内を材料排出口５側へ搬送される。その間、前記粉粒体は、前記撹拌羽根１２の撹拌動作によってその位置を順次入れ換えながら、燃焼装置からの燃焼ガスで加熱された前記加熱室１５の下面から発生される遠赤外線の照射を受けるので、前記粉粒体の全体が遠赤外線を良好に吸収して均一に発熱して、効率よく温度上昇する。前記粉粒体加熱装置１のケース６内で加熱された粉粒体は材料排出口５から排出されて所要箇所に搬送されて使用される。
なお、前記粉粒体加熱装置１の加熱対象となる粉粒体としては、アスファルト再生骨材の他に、例えば、砕石、砂、砂利、石粉、石灰、セメント等の単体またはこれらのうちの複数の混合物が挙げられる。さらに、粉粒体にアスファルトや再生用添加剤等の通常アスファルト混合物に添加される各種の添加材料を混合したものも挙げられる。

前記実施の形態に係る粉粒体加熱装置１によれば、前記ケース６内に撹拌羽根１２を有する撹拌機構７を設け、材料投入口４からケース６内に投入された粉粒体を撹拌羽根１２により撹拌しながら材料排出口５に向けて搬送する撹拌搬送装置としてのパグミル型ミキサ２と、パグミル型ミキサ２内の上部に設けられ、前記撹拌羽根１２によって撹拌されている粉粒体を、加熱室１５の下面から発生される遠赤外線の照射によって加熱する遠赤外線発生装置としての遠赤外線ヒータ３を備えた構成とされている。
したがって、パグミル型ミキサ２内に投入された粉粒体は、ケース６内で撹拌羽根１２により撹拌されてその位置を順次入れ換えながら、遠赤外線ヒータ３から遠赤外線の照射を受けるので、前記粉粒体の全体が遠赤外線を良好に吸収して均一に発熱し、これにより、粉粒体加熱装置１は、大量の骨材やアスファルト混合物等の粉粒体をパグミル型ミキサ２で搬送しながら加熱する場合であっても、前記粉粒体を短時間にかつ均一に加熱することができる。

また、前記パグミル型ミキサ２内に投入された粉粒体は、バーナの燃焼ガスによる熱風と直接接触して加熱されることがないので、アスファルト再生骨材のようなアスファルトを含む粉粒体を加熱する場合であっても、アスファルトの性状が劣化することが少ないと共に、粉塵の発生を抑制することができ、粉塵を除去処理する集塵装置を付設する必要がなく、粉粒体加熱装置１の設置場所についての制約を受けることがない。
また、遠赤外線ヒータ３は、その遠赤外線の発生熱源である高温の加熱ガスを粉粒体に接触させなくて済むので、粉粒体の搬送経路において粉塵の混入した加熱ガスを回収処理する設備を省略することができる。

次に、前記粉粒体加熱装置１を適用した一例について説明する。
図３は、前記粉粒体加熱装置１をアスファルトプラントに適用した例である。このアスファルトプラント１６は、新規骨材をドライヤで乾燥加熱して新規骨材エレベータで振動篩に送って分級した後に貯蔵ビンに貯蔵し、この貯蔵された加熱状態の新規骨材を計量槽１７で計量してミキサ１８に投入し、該ミキサ１８内で前記新規骨材が別途に計量、混合された石粉、アスファルト等と一緒に撹拌されて新規アスファルト混合物を製造するアスファルトプラントにおいて、常温のアスファルト再生骨材を予備加熱して前記ミキサ１８に供給してアスファルト混合物を製造するようにしたものである。なお、新規骨材を乾燥加熱して前記計量槽１７を経てミキサ１８に供給するまでの経路に用いる装置は、従来周知のものであるので図示を省略している。

図３において、常温のアスファルト再生骨材を予備加熱して前記ミキサ１８に供給する装置Ｈは、常温のアスファルト再生骨材を貯蔵する再生骨材コールドビン１９と、該再生骨材コールドビン１９の下に配置されたベルトコンベア２０と、再生骨材コールドビン１９から前記ベルトコンベア２０によって排出された常温のアスファルト再生骨材を予備加熱する前記粉粒体加熱装置１と、該粉粒体加熱装置１で予備加熱された粉粒体をサージビン２１に供給する再生骨材エレベータ２２と、前記サージビン２１内に貯蔵された予備加熱状態のアスファルト再生骨材を排出して、シュート２３によって前記計量槽１７に供給するスクリュコンベア２４とを備えている。

前記装置Ｈにおいては、再生骨材コールドビン１９に投入された常温のアスファルト再生骨材は、前記ベルトコンベア２０により搬送されて材料投入口４から前記粉粒体加熱装置１に投入される。該粉粒体加熱装置１内に投入されたアスファルト再生骨材は、材料排出口５へ向かってパグミル型ミキサ２によって撹拌搬送されながら、前記粉粒体加熱装置１の遠赤外線ヒータ３によって、例えば、５０〜６０℃に予備加熱される。このようにして予備加熱されたアスファルト再生骨材は、材料排出口５から再生骨材エレベータ２２によってサージビン２１に送られて貯蔵され、所要時にスクリュコンベア２４によってシュート２３を介して前記計量槽１７に投入されて計量される。そして、前記計量槽１７で計量されたアスファルト再生骨材は、ミキサ１８において乾燥加熱された新規骨材に混入されて、アスファルトと石粉、必要に応じて再生用添加剤等と一緒に撹拌混合されて再生加熱アスファルト混合物として製造される。

このように、ドライヤによって乾燥加熱された新規骨材をミキサ１８に供給する経路において前記新規骨材にアスファルト再生骨材を混入し、これらに前記ミキサ１８でアスファルトと石粉等を添加して撹拌混合することにより再生加熱アスファルト混合物を製造する場合、常温のアスファルト再生骨材を前記粉粒体加熱装置１で予備加熱すると、前記常温のアスファルト再生骨材は全体が均一に所定温度に加熱されるので、通常１６０〜１８０℃に乾燥加熱された新規骨材の温度を著しく低下させる心配がなく、該新規骨材へのアスファルト再生骨材の混入率を増加させることができる。また、前記混入率を一定とした場合は、新規骨材の加熱温度を低下させて、ドライヤの加熱バーナで燃焼する燃料を少なくすることにより、二酸化炭素の排出量を抑制することができる。

次に、前記粉粒体加熱装置１を適用した他の例について説明する。
図４は、前記粉粒体加熱装置１をアスファルトスタッカに適用した例である。このアスファルトスタッカ２５は、自走する車両Ｒのフレーム２６の前端部に第１フィーダ（搬入フィーダ）２７を設け、前記フレーム２６の後端部に第２フィーダ（搬出フィーダ）２８を設け、それらの中間部のフレーム２６上に前記粉粒体加熱装置１を設置して構成されている。
前記アスファルトスタッカ２５においては、アスファルト舗装の舗設現場でダンプトラック２９から供給された加熱アスファルト混合物を第１フィーダ２７の前端部のホッパ２７ａに受け入れて、該第１フィーダ２７と第２フィーダ２８を作動させると共に前記粉粒体加熱装置１を作動させると、前記ホッパ２７ａに受け入れられた加熱アスファルト混合物は、第１フィーダ２７の搬送部によって後端側上方へ送られてシュート２７ｂから前記粉粒体加熱装置１内に投入される。

前記粉粒体加熱装置１内に投入された加熱アスファルト混合物は、前記アスファルトプラントに適用した例と同様にして予備加熱された後に、前記第２フィーダ２８の前端部上に送り出されて、第２フィーダ２８の搬送部によって後端側上方へ送られ、シュート２８ａからアスファルトフィニッシャ３０のホッパ３０ａ内に投入される。アスファルトフィニッシャ３０は、ホッパ３０ａに投入された加熱アスファルト混合物を路盤上に敷き均す。
前記のように、車両Ｒのフレーム２６上に第１フィーダ２７と第２フィーダ２８とを設けたアスファルトスタッカにおいて、前記第１フィーダ２７と第２フィーダ２８との間に、第１フィーダ２７によって投入された加熱アスファルト混合物を加熱する粉粒体加熱装置１を配置した構成とすると、ダンプトラック２９から供給された加熱アスファルト混合物の温度が１１０〜１２０℃程度に低下した場合でも、前記粉粒体加熱装置１によって再度加熱することにより、その温度を１４０〜１５０℃程度の舗設に適する温度まで容易に上昇させることができる。

次に、本発明に係る粉粒体加熱装置１の効果を確認するために行った試験について示すと、以下のとおりである。
試験に用いた粉粒体加熱試験装置３１は、図５に示すように、架台３２上に下部にスクリュコンベア３３を設けたホッパ３４を設置すると共に、撹拌機構７を有するパグミル型ミキサ２に遠赤外線ヒータ３を設けてなる粉粒体加熱装置１を、その材料投入口４を前記スクリュコンベア３３の出口に接続して前記架台３２上に設置した構成とされている。
前記粉粒体加熱装置１で加熱対象となる粉粒体として、加熱アスファルト混合物（密粒度アスファルト混合物、骨材最大粒径１３ｍｍ）を選定して、前記ホッパ３４に投入量約１．５ｔ／ｈで投入した。ホッパ３４に投入された加熱アスファルト混合物は、前記スクリュコンベア３３によって図５で左から右へ向かって搬送され、材料投入口４から粉粒体加熱装置１のパグミル型ミキサ２の内部へ投入される。そして、パグミル型ミキサ２内に投入された加熱アスファルト混合物は、上部に設けられた遠赤外線ヒータ３から発生される遠赤外線により加熱されながら、パグミル型ミキサ２の撹拌羽根１２によって撹拌されつつ搬送されて、材料排出口５から外部へ排出される。

前記ホッパ３４へ投入する直前および材料排出口５から排出された直後に測定した加熱アスファルト混合物の温度は表１に示すとおりであり、加熱アスファルト混合物が粉流体加熱装置１で加熱されることにより、その温度が約３０℃上昇した。このときに加熱アスファルト混合物がパグミル型ミキサ２（粉粒体加熱装置１）の内部に滞留していた時間は、約１８０秒であった。

この結果から、本発明に係る粉粒体加熱装置１を用いることにより、従来の遠赤外線加熱装置と比較して大量の加熱アスファルト混合物（粉粒体）を短時間でかつ均一に加熱できることが確認できた。また、加熱する前後の加熱アスファルト混合物に含まれるアスファルトの性状は表２に示すとおりであり、本発明に係る粉粒体加熱装置１により加熱アスファルト混合物を加熱しても、該混合物に含まれるアスファルトの性状に大きな変化はないことが確認できた。

なお、前記実施の形態に係る粉粒体加熱装置１においては、前記パグミル型ミキサ２を２軸の撹拌機構７を有するものとして構成したので、粉粒体の撹拌を効果的に行えて好ましいが、撹拌機構７は２軸のものに限らず、１軸のものまたは３軸以上のものであってもよい。また、撹拌搬送装置としては、前記パグミル型ミキサ２に限らず、スクリュフィーダを用いることができる。
前記パグミル型ミキサまたはスクリュフィーダは、粉粒体の種類に応じて適宜に使い分けて使用することができると共に、装置の構成が簡単となってその製作が容易である。
また、前記実施の形態に係る粉粒体加熱装置１においては、前記遠赤外線ヒータ３の加熱室１５を扁平な矩形箱状に形成したが、これに代えて、外周に加熱により遠赤外線を放射可能なセラミックスを溶射した配管を前記ケース６の蓋板９の下面に水平面内で蛇行させて配置し、該配管内に燃焼ガスを通すようにした構成としてもよい。
本発明で用いることができる遠赤外線ヒータ３は遠赤外線発生装置のうち温度放射に分類されるもので、具体的には、通電による電気抵抗からの発熱を利用する方式、油やガス等を用いた熱源による二次加熱を利用する方式、放電による加熱を利用する方式等がある。このほかに、遠赤外線発生装置としては、気体放電を利用した冷放射に分類されるもの、レーザ作用を利用した誘導放出に分類されるもの等がある。

本発明の一実施の形態に係る粉粒体加熱装置を示す縦断面図である。 同じく正面図である。 本発明の一実施の形態に係る粉粒体加熱装置をアスファルトプラントに用いた例を示す側面図である。 本発明の一実施の形態に係る粉粒体加熱装置をアスファルトスタッカに用いた例を示す側面図である。 本発明の一実施の形態に係る粉粒体加熱装置の効果を試験するために用いた加熱試験装置の縦断面図である。

符号の説明

１ 粉粒体加熱装置
２ パグミル型ミキサ
３ 遠赤外線ヒータ
４ 材料投入口
５ 材料排出口
６ ケース
７ 撹拌機構
８ ケース本体
９ 蓋板
１１ 回転軸
１２ 撹拌羽根
１５ 加熱室
１５ａ 入口
１５ｂ 出口
１６ アスファルトプラント
１８ ミキサ
１９ 再生骨材コールドビン
２１ サージビン
２２ 再生骨材エレベータ
２４ スクリュコンベア
２５ アスファルトスタッカ
２７ 第１フィーダ（搬入フィーダ）
２８ 第２フィーダ（搬出フィーダ）
Ｒ 車両

Claims (3)

1. 粉粒体を撹拌しながら搬送する撹拌搬送装置と、該撹拌搬送装置によって撹拌されている粉粒体を遠赤外線の照射によって加熱する遠赤外線発生装置とを備えていることを特徴とする粉粒体加熱装置。
2. 前記遠赤外線発生装置は、遠赤外線ヒータであることを特徴とする請求項１に記載の粉粒体加熱装置。
3. 前記撹拌搬送装置は、パグミル型ミキサまたはスクリュフィーダであることを特徴とする請求項１または２に記載の撹拌搬送装置。
   

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