JP2008207911A

JP2008207911A - スクリューフィーダ

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Publication number: JP2008207911A
Application number: JP2007045206A
Authority: JP
Inventors: Kosaku Omori; 耕作大森
Original assignee: Takuma Co Ltd
Current assignee: Takuma Co Ltd
Priority date: 2007-02-26
Filing date: 2007-02-26
Publication date: 2008-09-11
Anticipated expiration: 2027-02-26
Also published as: JP5037170B2

Abstract

【課題】被搬送物の圧縮が行われる充填部での圧縮度合いを調整することのできるスクリューフィーダを提供する。
【解決手段】回転軸４に互いに所定間隔Ｓを存して設けられる搬送スクリュー羽根７と掻出しスクリュー羽根１０との間で固体燃料Ｄを圧縮する構成のスクリューフィーダ１において、前記回転軸４を、搬送スクリュー羽根７が巻き付けられる中空状の第１の回転軸５と、この第１の回転軸５の中空部に同軸心で挿入され、その第１の回転軸５から固体燃料排出口２ｂに向けて突出される部分に掻出しスクリュー羽根１０が設けられる第２の回転軸６とよりなるもとし、第１の回転軸５を駆動する第１の回転駆動装置８および第２の回転軸６を駆動する第２の回転駆動装置９をそれぞれ設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、搬送機能とマテリアルシール形成機能とを兼備するスクリューフィーダに関するものである。

一般に、燃焼炉やガス化炉に固体燃料（木屑、生ごみ、汚泥等）を供給する場合、固体燃料供給口からの炉内ガスの漏出もしくは外気の漏れ込みを防ぐために、固体燃料供給経路をシールする必要がある。その方法としては、二重ダンパ方式やドラムフィーダ方式、マテリアルシール方式などが用いられている。

前記マテリアルシール方式の中でも圧縮シール方式は、固体燃料を圧縮することによってシール専用の機器を設けることなく炉内ガスや外気の漏れ込みを最小にすることができる。この圧縮シール方式にはプッシャー方式やスクリューフィーダ方式などがある。前者のプッシャー方式は、１回の圧縮がバッチ式であるので、１回の操作で必要な圧縮度合いと圧縮長さを得ることができ、また固体燃料の比重や充填状態の変動に関わらず常に圧縮度合いを一定に保つことができるが、固体燃料の送給が断続的であるという問題点がある。これに対し、後者のスクリューフィーダ方式は、固体燃料の送給が連続的であるという利点がある。

次に、固体燃料の搬送機能とマテリアルシールの形成機能とを兼備する従来のスクリューフィーダについて、図５（ａ）の概略構成図を用いて以下に説明する。

図５（ａ）に示されるスクリューフィーダ１００においては、回転軸１０１とその回転軸１０１に巻き付けられるスクリュー羽根１０２とよりなる軸付スクリュー羽根１０３がトラフ（ケーシング）１０４内に配され、この軸付スクリュー羽根１０３を回転駆動装置１０５にて回転させることにより、そのトラフ１０４の一端側に設けられる固体燃料投入口１０４ａを通して投入された固体燃料Ｄを搬送してそのトラフ１０４の他端側に設けられる固体燃料排出口１０４ｂから排出するように構成されている。なお、固体燃料排出口１０４ｂから排出された固体燃料Ｄは、燃焼炉本体１０６内に投入される。

前記スクリュー羽根１０２においては、固体燃料排出口１０４ｂ側に向かうにつれてその羽根ピッチが徐々に狭められる形状とされ、その先端部に羽根ピッチが密にされた区間が必要長さ分設けられている。こうして、スクリュー羽根１０２の先端部を含み最終的な圧縮動作が行われる圧縮部１０７には、必要な圧縮度合いと圧縮長さにされた固体燃料Ｄによるマテリアルシール（図５（ａ）中記号Ｍで示されるハッチング部分）が形成される。

なお、被搬送物排出口側に向かうにつれて羽根ピッチが徐々に狭められる形状のスクリュー羽根によって被搬送物を圧縮するようにした技術は、例えば特許文献１〜３にて知られている。また、圧縮機能を備えたスクリュー羽根によって固体燃料の搬送とマテリアルシールの形成とを同時に行うようにされたスクリューフィーダが、例えば非特許文献１にて知られている。

ところが、図５（ａ）に示される従来のスクリューフィーダ１００では、以下の（１）〜（４）のような問題点がある。
（１）圧縮部１０７ではスクリュー羽根１０２の羽根ピッチが密にされているため、圧縮された固体燃料Ｄとスクリュー羽根１０２との摩擦損失が大きく、軸付スクリュー羽根１０３を回転させるための所要の動力が大きい。
（２）圧縮部１０７における羽根ピッチが狭くそれが必要圧縮長さ分続くため、固体燃料Ｄの詰まりや共回りが発生し易い。
（３）固体燃料投入口１０４ａ側において固体燃料Ｄの供給量や比重、充填率の短期的な変動が発生した場合には、圧縮部１０７がその影響を即座に受けるため、シール性能や負荷の変動として直接的な影響が生じる。
（４）圧縮された固体燃料Ｄは常に全て排出されるため、何らかの原因で固体燃料投入口１０４ａからの固体燃料Ｄの供給が途絶えた場合に、シール性能を確保することができない。

一方、被搬送物を圧縮する機能を備えたその他の方式のスクリューフィーダとして、例えば特許文献４にて提案されている圧縮充填用スクリューフィーダ装置がある。図５（ｂ）に示されるように、この圧縮充填用スクリューフィーダ装置１５０においては、搬送スクリュー１５１が内設された横型スクリューケース１５２の搬送方向先端に先細り形状のノズル１５３が装着されており、このノズル１５３を通して被搬送物を絞り出すことにより、被搬送物を圧縮するようにされている。この圧縮充填用スクリューフィーダ装置１５０では、ノズル１５３内で圧縮された被搬送物と接しているスクリュー羽根部分が少ないため、圧縮された被搬送物と搬送スクリュー１５１との摩擦が少ないものの、ノズル１５３内で圧縮された被搬送物を積極的に掻き出す機能を有しておらず、ノズル１５３の出口部分で被搬送物の詰まりが発生し易いという問題点がある。

そこで、本出願人は、前記スクリューフィーダ１００および圧縮充填用スクリューフィーダ装置１５０のそれぞれが有する問題点を解決し得るスクリューフィーダを既に提案している（特許文献５参照）。

特開２００１−３２９２６９号公報特開２００３−１３６２９１号公報特開２００３−２５１１１３号公報特開２００５−２３９３３７号公報特開２００７−１７４０号公報「タクマ技報Ｖｏｌ．７，Ｎｏ．２，１９９９」（ｐ．１１９〜ｐ．１２２）

図５（ｃ）に示されるように、本出願人の先願発明に係るスクリューフィーダ２００においては、トラフ２０１内に配される軸付スクリュー羽根２０２のスクリュー羽根２０３が、上流側（固体燃料投入口２０１ａ側）に配される上流側スクリュー羽根２０４と、この上流側スクリュー羽根２０４に対し間隔を存して下流側（固体燃料排出口２０１ｂ側）に配される下流側スクリュー羽根２０５とからなるものとされ、下流側スクリュー羽根２０５による固体燃料Ｄの搬送体積が上流側スクリュー羽根２０４による固体燃料Ｄの搬送体積よりも小さく設定されている。

このスクリューフィーダ２００によれば、以下の（１）〜（４）のような作用効果を得ることができる。
（１）下流側スクリュー羽根２０５による固体燃料Ｄの搬送体積を上流側スクリュー羽根２０４による固体燃料Ｄの搬送体積よりも小さくして搬送能力に差を持たせることで、下流側スクリュー羽根２０５と上流側スクリュー羽根２０４との間の空間２０６（以下、この空間２０６を「充填部２０６」と称する。）にて固体燃料Ｄが圧縮され、その結果、マテリアルシールＭが形成されるので、スクリュー羽根ピッチを密にすることで固体燃料Ｄを圧縮してマテリアルシールＭを形成していた従来のスクリューフィーダ１００よりも、圧縮された固体燃料Ｄとスクリュー羽根との摩擦が少ないために、軸付スクリュー羽根２０２を回転させるための所要の動力が小さくて済む。
（２）スクリュー羽根の無い空間である充填部２０６で圧縮された固体燃料Ｄを下流側スクリュー羽根２０５によって切削して固体燃料排出口２０１ｂ側に送り出すようにされているので、圧縮された固体燃料Ｄが充填部２０６で詰まったり、軸付スクリュー羽根２０２と共回りしたりするといったような不具合を未然に防ぐことができる。
（３）固体燃料投入口２０１ａ側において固体燃料Ｄの供給量や比重、充填率の短期的な変動があったとしても、充填部２０６にはその変動前の固体燃料Ｄが充填されているので、固体燃料投入口２０１ａ側の変動に伴うシール性能や負荷の変動を緩衝することができる。
（４）何らかの原因で固体燃料投入口２０１ａからの固体燃料Ｄの供給が途絶えた場合であっても、スクリュー羽根の無い空間である充填部２０６には圧縮された固体燃料Ｄを常に存在させておくことができるので、ある程度以上のシール性能を常に確保することができる。

このスクリューフィーダ２００においては、上流側スクリュー羽根２０４と下流側スクリュー羽根２０５とが共に回転軸２０７に一体的に設けられているから、上流側スクリュー羽根２０４によって充填部２０６に送り込まれる固体燃料Ｄの量と、下流側スクリュー羽根２０５によって充填部２０６から送り出される固体燃料Ｄの量との比率は一定であり、回転軸２０７が所定の回転数で一定速運転されている場合、充填部２０６での固体燃料Ｄの圧縮度合いは固体燃料投入口２０１ａに供給される固体燃料Ｄの比重に応じて一意的に定まることになる。

このため、固体燃料投入口２０１ａに供給される固体燃料Ｄの比重が計画値よりも小さい場合には、充填部２０６において固体燃料Ｄが十分なシール性能を有する比重にまで圧縮されない状態のまま排出されてしまうことになる。これとは逆に、固体燃料投入口２０１ａに供給される固体燃料Ｄの比重が計画値よりも大きい場合には、充填部２０６において固体燃料Ｄが過度に圧縮されて詰まり要因となる可能性がある。仮に、充填部２０６における固体燃料Ｄの圧縮度合いを高めたり低めたりするといった具合に充填部２０６での圧縮度合いを調整することができれば、充填部２０６での圧縮度合いが不足しているときには圧縮度合いを高める操作を行って必要十分な圧縮度合いに近づけることができ、これとは逆に、充填部２０６での圧縮度合いが必要十分なレベルを超えて高いときには圧縮度合いを低める操作を行って必要十分な圧縮度合いに近づけることができる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、被搬送物の圧縮が行われる充填部での圧縮度合いを調整することのできるスクリューフィーダを提供することを目的とするものである。

前記目的を達成するために、本発明によるスクリューフィーダは、
一端側に被搬送物が投入される被搬送物投入口が、他端側に被搬送物が排出される被搬送物排出口がそれぞれ設けられたトラフと、
このトラフの一端側から他端側に向かって延び、そのトラフの軸心と同軸心で回転自在に支承される回転軸と、
この回転軸に巻き付けられ、前記被搬送物投入口を通して投入された被搬送物をその回転軸の回転により前記被搬送物排出口に向けて搬送する搬送スクリュー羽根と、
この搬送スクリュー羽根に対し所定間隔を存して前記被搬送物排出口側に位置するように前記回転軸に設けられ、この回転軸の回転により被搬送物を切削し、かつ切削された被搬送物を前記被搬送物排出口に向けて送り出す掻出し体とを備え、
前記掻出し体による被搬送物の搬送体積を、前記搬送スクリュー羽根による被搬送物の搬送体積よりも小さく設定することにより、前記搬送スクリュー羽根と前記掻出し体との間で被搬送物を圧縮するように構成されるスクリューフィーダであって、
前記回転軸は、前記搬送スクリュー羽根が巻き付けられる中空状の第１の回転軸と、この第１の回転軸の中空部に同軸心で挿入され、その第１の回転軸から前記被搬送物排出口に向けて突出される部分に前記掻出し体が設けられる第２の回転軸とよりなり、
前記第１の回転軸を駆動する第１の回転駆動装置を設けるとともに、前記第２の回転軸を駆動する第２の回転駆動装置を設けることを特徴とするものである（第１発明）。

第１発明において、前記搬送スクリュー羽根と前記掻出し体との間で圧縮される被搬送物の圧縮度合いを検出する圧縮度合い検出手段が設けられるとともに、この圧縮度合い検出手段の検出結果に基づいて前記第２の回転駆動装置を制御する制御装置が設けられるのが好ましい（第２発明）。

本発明においては、被搬送物投入口を通して投入された被搬送物（例えば、木屑、生ごみ、汚泥等の固体燃料）が搬送スクリュー羽根によってその搬送スクリュー羽根と掻出し体との間の空間（以下、この空間を「充填部」と称する。）にまで搬送される。この充填部にまで搬送された被搬送物は、続けて搬送スクリュー羽根によって搬送される被搬送物により被搬送物排出口側に押し進められて掻出し体にまで到達すると、掻出し体によって切削され、切削された被搬送物は、掻出し体によって被搬送物排出口側に送り出されて被搬送物排出口から排出される。本発明では、掻出し体による被搬送物の搬送体積が搬送スクリュー羽根による被搬送物の搬送体積よりも小さく設定されているので、掻出し体の存在が抵抗となって充填部から搬送されなかった一部の被搬送物が充填部に停滞し、続けて搬送スクリュー羽根によって搬送される被搬送物によって圧縮される。このようにして、充填部内の被搬送物に圧縮力が加えられていき、搬送スクリュー羽根によって搬送される被搬送物の重量が掻出し体によって搬送される被搬送物の重量とバランスするまで充填部の内部圧力が高められる。そして、この充填部には圧縮された被搬送物によるマテリアルシールが形成される。

本発明によれば、搬送スクリュー羽根は第１の回転駆動装置により駆動される第１の回転軸に巻き付けられる一方、掻出し体は第２の回転駆動装置により駆動される第２の回転軸に設けられているので、掻出し体を搬送スクリュー羽根とは異なる速度で回転させることができる。したがって、搬送スクリュー羽根に対する掻出し体の相対回転速度を遅くしていくことで充填部から送り出される被搬送物の量を相対的に減少させていくことにより、充填部での圧縮度合いを高めていくことができる。これとは逆に、搬送スクリュー羽根に対する掻出し体の相対回転速度を速くしていくことで充填部から送り出される被搬送物の量を相対的に増加させていくことにより、充填部での圧縮度合いを低めていくことができる。このように、搬送スクリュー羽根に対する掻出し体の相対回転速度を遅くしたり速くしたりすることにより、充填部での被搬送物の圧縮度合いを調整することができる。

第２発明においては、圧縮度合い検出手段による検出結果として、充填部における被搬送物の圧縮度合いが必要十分な圧縮度合いよりも低いという検出結果が得られた場合、制御装置による第２の回転駆動装置の制御にて掻出し体の回転を遅くすることにより、充填部からの被搬送物の排出量を減少させて充填部での圧縮度合いを高めるようにされる。これとは逆に、圧縮度合い検出手段による検出結果として、充填部における被搬送物の圧縮度合いが必要十分な圧縮度合いよりも高いという検出結果が得られた場合、制御装置による第２の回転駆動装置の制御にて掻出し体の回転を速くすることにより、充填部からの被搬送物の排出量を増加させて充填部での圧縮度合いを低めるようにされる。したがって、充填部での被搬送物の圧縮度合いを必要十分な圧縮度合いで一定に保つことができ、固体燃料投入口に供給される固体燃料の比重の変動に関わらず所期のシール性能を安定的に確保しながら固体燃料をスムーズに送給することができる。

次に、本発明によるスクリューフィーダの具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１には、本発明の一実施形態に係るスクリューフィーダの概略構成図が示されている。なお、本実施形態は、燃焼炉本体に付設され、木屑、生ごみ、汚泥等の固体燃料（被搬送物）を燃焼炉本体に送給するスクリューフィーダに本発明が適用された例であるが、勿論これに限定されるものではなく、被搬送物の送給とシールとを同時に行う状況下で使用されるスクリューフィーダに本発明が適用可能である。

本実施形態のスクリューフィーダ１は、一端側に固体燃料Ｄが投入される固体燃料投入口（被搬送物投入口）２ａが、他端側に燃焼炉本体３と接続される固体燃料排出口（被搬送物排出口）２ｂがそれぞれ設けられたトラフ２と、このトラフ２の一端側から突入されて固体燃料排出口２ｂ側に向かって延び、トラフ２の軸心と同軸心で回転自在に支承される回転軸４とを備えている。

前記回転軸４は、中空状の第１の回転軸５と、この第１の回転軸５の中空部に同軸心で挿入される第２の回転軸６とより構成されている。

前記第１の回転軸５には、一端部寄りの部位から他端部に亘ってその外周面に所要巻き数（本例では３．５巻き程度）の搬送スクリュー羽根７が巻き付けられている。また、この第１の回転軸５の一端部は第１の回転駆動装置８に連結されている。そして、この第１の回転駆動装置８の駆動にて第１の回転軸５が回転されるに伴い搬送スクリュー羽根７が回転されると、固体燃料投入口２ａを通して投入された固体燃料Ｄが搬送スクリュー羽根７により固体燃料排出口２ｂに向けて搬送されるようになっている。

前記第２の回転軸６の一端部は、第１の回転軸５の一端から突出されて第２の回転駆動装置９に連結されている。一方、この第２の回転軸６の他端部は、第１の回転軸５の他端から固体燃料排出口２ｂに向かって突出されており、その外径寸法が第１の回転軸５の外径寸法と略同じに設定されている。この第２の回転軸６の他端部には、搬送スクリュー羽根７に対し所定間隔Ｓ（図３参照）を存して固体燃料排出口２ｂ側に位置するように掻出しスクリュー羽根１０（本発明の「掻出し体」に相当する。）が固設されている。そして、第２の回転駆動装置９の駆動にて第２の回転軸６が回転されるに伴い掻出しスクリュー羽根１０が回転されると、この掻出しスクリュー羽根１０により固体燃料Ｄが切削され、かつ切削された固体燃料Ｄが固体燃料排出口２ｂ側に送り出されるようになっている。

なお、前記トラフ２の長手方向中間部の内周面には、図２（ａ）に示されるように、搬送スクリュー羽根７の回転軌跡Ｋに近接するように突設されるリブ１５が周方向に等間隔で所要個数（本例では３つ）配置されている。これらリブ１５によって固体燃料Ｄが固体燃料排出口２ｂに向けて案内され、搬送スクリュー羽根７による固体燃料Ｄの搬送がよりスムーズに行われる。また、搬送スクリュー羽根７と掻出しスクリュー羽根１０との間の空間２０（以下、この空間２０を「充填部２０」と称する。）に対応するトラフ２の内周面には、図２（ｂ）に示されるように、第２の回転軸６の他端部周面に近接するように突設されるリブ１６が周方向に等間隔で所要個数（本例では３つ）配置されている。これらリブ１６により、充填部２０に充填された固体燃料Ｄが第２の回転軸６等と共回りするのを確実に防止することができ、掻出しスクリュー羽根１０による固体燃料Ｄの掻出し動作がより確実に行われる。

前記搬送スクリュー羽根７は、図３（ａ）に示されるように、固体燃料排出口２ｂ側に向かうにつれてその羽根ピッチが徐々に狭められる形状とされている（Ｐ_１＞Ｐ_２＞Ｐ_３）。こうして、固体燃料Ｄが充填部２０に到達する以前に搬送スクリュー羽根７の搬送体積空間内に固体燃料Ｄが隙間なく充満され、万一充填部２０において隙間が発生したとしても、炉内ガスのリークを避けることができる。

前記掻出しスクリュー羽根１０は、略１巻きのスクリュー羽根よりなるものである。図３（ｂ）に示されるように、この掻出しスクリュー羽根１０の固体燃料投入口側端部１０ａは、比較的低い羽根高さから始まって固体燃料排出口２ｂ側に向かうにつれてその羽根高さが徐々に高められる形状とされている。こうして、固体燃料Ｄに対する食い込みを良くして、充填部２０にて圧縮された固体燃料Ｄをよりスムーズに排出することができるようにされている。

ここで、搬送スクリュー羽根７と掻出しスクリュー羽根１０において、図３（ａ）に示されるように、搬送スクリュー羽根７のリード角を固体燃料投入口２ａ側から固体燃料排出口２ｂ側に向かって順にθ_１，θ_２，θ_３，θ_４とし、掻出しスクリュー羽根１０のリード角をθ_５とすると、それらリード角が、θ_１＞θ_２＞θ_３＞θ_４＞θ_５の関係になるように設定されている。すなわち、例えば、搬送スクリュー羽根７と掻出しスクリュー羽根１０とが同じ方向に同じ回転数で回転されているときに、掻出しスクリュー羽根１０による固体燃料Ｄの搬送体積が搬送スクリュー羽根７による固体燃料Ｄの搬送体積よりも小さくて所定の搬送体積差が生じるように設定されている。

前記第１の回転駆動装置８は、図１に示されるように、駆動源としての電動モータ２１と、この電動モータ２１の出力軸に固定される駆動ギヤ２２と、第１の回転軸５の一端部に固定されて駆動ギヤ２２に噛合する従動ギヤ２３とを備えて構成されている。そして、制御装置３０からのモータ駆動制御信号に応じて電動モータ２１が駆動されると、この電動モータ２１の回転動力が駆動ギヤ２２および従動ギヤ２３を介して第１の回転軸５に伝達され、第１の回転軸５に巻き付けられた搬送スクリュー羽根７が回転されるようになっている。一方、第２の回転駆動装置９も今述べた第１の回転駆動装置８とその基本構造は同様で、駆動源としての電動モータ２５と、この電動モータ２５の出力軸に固定される駆動ギヤ２６と、第２の回転軸６の一端部に固定されて駆動ギヤ２６に噛合する従動ギヤ２７とを備えて構成されている。そして、制御装置３０からのモータ駆動制御信号に応じて電動モータ２５が駆動されると、この電動モータ２５の回転動力が駆動ギヤ２６および従動ギヤ２７を介して第２の回転軸６に伝達され、第２の回転軸６の他端部に設けられた掻出しスクリュー羽根１０が回転されるようになっている。

前記制御装置３０は、マイクロコンピュータを主体に構成されるものであって、演算機能や記憶機能、各種信号の入出力機能等を有するものである。この制御装置３０には、固体燃料投入口２ａ内の雰囲気圧を検出する圧力計３１からの圧力検出信号と、第１の回転駆動装置８における電動モータ２１の駆動電流を検出する電流計３２からの駆動電流検出信号とが入力される。そして、この制御装置３０においては、これら入力信号に基づき演算処理を行って、その演算結果に基づくモータ駆動制御信号を出力するようにされている。なお、圧力計３１および電流計３２が本発明における「圧縮度合い検出手段」に相当する。

以上に述べたように構成されるスクリューフィーダ１の通常動作時の作用について図１を参照しつつ以下に説明する。なお、この通常動作時においては、第１の回転駆動装置８および第２の回転駆動装置９により、第１の回転軸５および第２の回転軸６が共に同じ方向（図１中記号Ｒ矢印方向）に同じ所定回転数Ｎで一定速運転されているものとする。

まず、固体燃料投入口２ａを通して投入された固体燃料Ｄは、搬送スクリュー羽根７によってその搬送スクリュー羽根７と掻出しスクリュー羽根１０との間の充填部２０にまで搬送される。この充填部２０にまで搬送された固体燃料Ｄは、続けて搬送スクリュー羽根７によって搬送される固体燃料Ｄにより固体燃料排出口２ｂ側に押し進められて掻出しスクリュー羽根１０にまで到達すると、この掻出しスクリュー羽根１０によって切削され、切削された固体燃料Ｄは、その掻出しスクリュー羽根１０によって固体燃料排出口２ｂ側に送り出されて固体燃料排出口２ｂから排出される。なお、固体燃料排出口２ｂから排出された固体燃料Ｄは、燃焼炉本体３内に投入される。

本実施形態のスクリューフィーダ１では、掻出しスクリュー羽根１０による固体燃料Ｄの搬送体積が搬送スクリュー羽根７による固体燃料Ｄの搬送体積よりも小さく設定されているので、掻出しスクリュー羽根１０の存在が抵抗となって充填部２０から搬送されなかった一部の固体燃料Ｄが充填部２０に停滞し、続けて搬送スクリュー羽根７によって搬送される固体燃料Ｄによって圧縮される。このようにして、充填部２０内の固体燃料Ｄに圧縮力が加えられていき、搬送スクリュー羽根７によって搬送される固体燃料Ｄの重量が掻出しスクリュー羽根１０によって搬送される固体燃料Ｄの重量とバランスするまで充填部２０の内部圧力が高められる。こうして、充填部２０には圧縮された固体燃料Ｄによるマテリアルシール（図１中記号Ｍで示されるハッチング部分）が形成される。

ここで、固体燃料投入口２ａに供給される固体燃料Ｄが計画値の比重のものである場合には、充填部２０において固体燃料Ｄが十分なシール性能を有する比重にまで圧縮された後に排出される。ところが、固体燃料投入口２ａに供給される固体燃料Ｄの比重が計画値よりも小さい場合には、充填部２０において固体燃料Ｄが十分なシール性能を有する比重にまで圧縮されない状態のまま排出されてしまうことになる。これとは逆に、固体燃料投入口２ａに供給される固体燃料Ｄの比重が計画値よりも大きい場合には、充填部２０において固体燃料Ｄが過度に圧縮されて詰まり要因となる可能性がある。そこで、以下に述べる圧縮度合いの調整動作が行われる。

〔圧縮度合い調整動作〕
固体燃料投入口２ａに供給される固体燃料Ｄの比重が計画値よりも小さい場合には、充填部２０で形成されるマテリアルシールＭが十分なシール性能を有していないから、燃焼炉本体３の炉内ガスがマテリアルシールＭを通過して固体燃料投入口２ａから外に漏れ出そうとする。その際、固体燃料投入口２ａ内に炉内ガスが流れるから、固体燃料投入口２ａ内の雰囲気圧は外気圧よりも高くなる。したがって、制御装置３０に入力される圧力計３１からの圧力検出信号が外気圧よりも高い圧力を示す信号であるときに、制御装置３０は、充填部２０における固体燃料Ｄの圧縮度合いが必要十分な圧縮度合いよりも低い状態にあることを検知することができる。このような検知結果が得られた場合、制御装置３０は、第２の回転駆動装置９における電動モータ２５に対して、第２の回転軸６の回転数を通常動作時の所定回転数Ｎから低めていくようなモータ駆動制御信号を出力する。これにより、掻出しスクリュー羽根１０の回転が遅くなり、充填部２０から送り出される固体燃料Ｄの量が減少され、充填部２０での圧縮度合いが高められる。

一方、固体燃料投入口２ａに供給される固体燃料Ｄの比重が計画値よりも大きい場合には、充填部２０において固体燃料Ｄが過度に圧縮されているから、第１の回転駆動装置８における電動モータ２１の駆動電流値が、充填部２０において固体燃料Ｄが必要十分な圧縮度合いで圧縮されているときの所定の駆動電流値ｉよりも高くなる。したがって、制御装置３０に入力される電流計３２からの駆動電流検出信号が前記所定の駆動電流値ｉよりも高い駆動電流値を示す信号であるときに、制御装置３０は、充填部２０における固体燃料Ｄの圧縮度合いが必要十分な圧縮度合いよりも高い状態にあることを検知することができる。このような検知結果が得られた場合、制御装置３０は、第２の回転駆動装置９における電動モータ２５に対して、第２の回転軸６の回転数を通常動作時の所定回転数Ｎから高めていくようなモータ駆動制御信号を出力する。これにより、掻出しスクリュー羽根１０体の回転が速くなり、充填部２０から送り出される固体燃料Ｄの量が増加され、充填部２０での圧縮度合いが低められる。

このように、圧力計３１からの圧力検出信号および電流計３２からの駆動電流検出信号に基づく圧縮度合いの検知結果から、充填部２０での圧縮度合いが不足しているときには圧縮度合いを高める操作を行って必要十分な圧縮度合いに近づけ、これとは逆に、充填部２０での圧縮度合いが必要十分なレベルを超えて高いときには圧縮度合いを低める操作を行って必要十分な圧縮度合いに近づけ、総じて充填部２０での固体燃料Ｄの圧縮度合いを必要十分な圧縮度合いで一定に保つことができるので、固体燃料投入口２ａに供給される固体燃料Ｄの比重の変動に関わらず所期のシール性能を安定的に確保しながら固体燃料Ｄをスムーズに送給することができる。

ところで、本実施形態では、第２の回転軸６に設けられる掻出し体として、略１巻きのスクリュー羽根よりなる掻出しスクリュー羽根１０を用いた例を示したが、これに限定されるものではない。第２の回転軸６に設けられる掻出し体として、例えば、図４（ａ）（ａ′）、同図（ｂ）（ｂ′）および同図（ｃ）（ｃ′）の各図に示される各掻出し体１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃを採用することが可能である。以下、各掻出し体１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃについて順を追って説明することとする。

図４（ａ）（ａ′）に示される別態様例１の掻出し体１０Ａは、搬送スクリュー羽根７に対し所定間隔Ｓを存して固体燃料排出口２ｂ側に位置するように第２の回転軸６の他端部に取り付けられる複数（本例では４枚）の掻出し羽根４１よりなるものである。これら掻出し羽根４１は、同図（ａ′）に示されるように、互いに同一形状で第２の回転軸６の周方向に等間隔で同円周上に配置されており、各掻出し羽根４１は、同図（ａ）に示されるように、第２の回転軸６の回転の際に回転方向Ｒに先行する側の先行側端部４１ａに対し後行する側の後行側端部４１ｂが固体燃料排出口２ｂ側に位置するように傾斜角αが付されている。後行側端部４１ｂから長手方向中間部に至る部位は、同図（ａ′）に示されるように、第２の回転軸６からの羽根高さが所要高さで一定とされて部分扇形状とされ、長手方向中間部から先行側端部４１ａに至る部位は、第２の回転軸６からの羽根高さが回転方向Ｒ側に進むにつれて低くなるような尖った形状とされている。そして、第２の回転軸６が回転方向Ｒで回転されると、各掻出し羽根４１の先行側端部４１ａが刃先部として機能して固体燃料Ｄを切削し、切削された固体燃料Ｄは各掻出し羽根４１の側面に案内されて固体燃料排出口２ｂに向けて送り出される。本別態様例の掻出し体１０Ａにおいては、これら４枚の掻出し羽根４１による固体燃料Ｄの搬送体積が、搬送スクリュー羽根７による固体燃料Ｄの搬送体積よりも小さくなるように、各掻出し羽根４１の傾斜角αや羽根高さ等の形状寸法が設定されている。なお、各掻出し羽根４１の先行側端部４１ａは刃先部として機能するため、この先行側端部４１ａを硬化肉盛によって形成する、あるいは別途装着される超硬合金製のカッタチップにより形成するといったような早期摩耗防止対策を施すのが好ましい。

次に、図４（ｂ）（ｂ′）に示される別態様例２の掻出し体１０Ｂは、先に述べた別態様例１の掻出し体１０Ａと同様、搬送スクリュー羽根７に対し所定間隔Ｓを存して固体燃料排出口２ｂ側に位置するように第２の回転軸６の他端部に取り付けられる複数（本例では４枚）の掻出し羽根４２よりなるものである。これら掻出し羽根４２は、同図（ｂ′）に示されるように、互いに同一形状で第２の回転軸６の周方向に等間隔で同円周上に配置されており、各掻出し羽根４２は、同図（ｂ）に示されるように、第２の回転軸６の回転の際に回転方向Ｒに先行する側の先行側端部４２ａに対し後行する側の後行側端部４２ｂが固体燃料排出口２ｂ側に位置するように傾斜角βが付されている。各掻出し羽根４２においては、同図（ｂ′）に示されるように、後行側端部４２ｂから先行側端部４２ａに至る全体の第２の回転軸６からの羽根高さが所要高さで一定とされて全体が部分扇形状とされている。そして、第２の回転軸６が回転方向Ｒで回転されると、先行側端部４２ａにおける固体燃料投入口２ａ側のコーナ部が特に有効に刃先部として機能して固体燃料Ｄを切削し、切削された固体燃料Ｄは各掻出し羽根４２の側面に案内されて被搬送物排出口２ｂに向けて送り出されるので、先に述べた掻出し羽根４１と基本的に同様の作用効果を奏する。また、本別態様例においても、複数（４枚）の掻出し羽根４２による固体燃料Ｄの搬送体積が、搬送スクリュー羽根７による固体燃料Ｄの搬送体積よりも小さくなるように、各掻出し羽根４２の傾斜角βや羽根高さ等の形状寸法が設定されている。なお、この掻出し羽根４２についても、前述した早期摩耗防止対策を施すのが好ましい。

次に、図４（ｃ）（ｃ′）に示される別態様例３の掻出し体１０Ｃは、搬送スクリュー羽根７に対し所定間隔Ｓを存して固体燃料排出口２ｂ側に位置するように第２の回転軸６の他端部に取り付けられる複数（本例では１２個）の掻出しビット４３よりなるものである。これら掻出しビット４３は、互いに同一形状で第２の回転軸６の周方向に等間隔で同円周上に配置されており、各掻出しビット４３は、第２の回転軸６の回転の際に回転方向Ｒに先行する側の先行側端部４３ａに対し後行する側の後行側端部４３ｂが固体燃料排出口２ｂ側に位置するように傾斜角γが付されている。各掻出しビット４３においては、後行側端部４３ｂから先行側端部４３ａに至ってその断面形状が頂点を第２の回転軸６の径方向外側に向けて立ち上げたような三角形状とされるとともに、先行側端部４３ａから後行側端部４３ｂに向かって進むにつれてその断面積が小さくなるようにされ、外観視としては回転方向Ｒの逆方向側に長く尖った三角錐形状とされている。そして、第２の回転軸６が回転方向Ｒで回転されると、先行側端部４３ａにおける固体燃料投入口２ａ側のコーナ部が特に有効に刃先部として機能して固体燃料Ｄを切削し、切削された固体燃料Ｄは各掻出しビット４３の側面に案内されて固体燃料排出口２ｂに向けて送り出されるので、先に述べた掻出し羽根４１，４２と基本的に同様の作用効果を奏する。また、本別態様例においても、複数（１２個）の掻出しビット４３による固体燃料Ｄの搬送体積が、搬送スクリュー羽根７による固体燃料Ｄの搬送体積よりも小さくなるように、各掻出しビット４３の傾斜角γやビット高さ等の形状寸法が設定されている。なお、この掻出しビット４３についても、前述した早期摩耗防止対策を施すのが好ましい。また、隣接する掻出しビット４３とトラフ２の内周面との間に切削した固体燃料Ｄを排出することのできる空間が形成されれば、掻出しビット４３の形状は特に限定されるものではなく、例えば四角錐形状や立方体形状、直方体形状などその形状を適宜に選択することが可能である。

本発明の一実施形態に係るスクリューフィーダの概略構成図図１のＡ−Ａ線断面の要部のみを表わす図（ａ）および同図のＢ−Ｂ線断面の要部のみを表わす図（ｂ）回転軸−スクリュー羽根アッセンブリの側面図（ａ）および（ａ）Ｃ−Ｃ線断面図（ｂ）掻出し体の別態様例の説明図で、別態様例１の掻出し体の側面図（ａ）および（ａ）のＸ矢視図（ａ′）、別態様例２の掻出し体の側面図（ｂ）および（ｂ）のＹ矢視図（ｂ′）、別態様例３の掻出し体の側面図（ｃ）および（ｃ）のＺ矢視図（ｃ′）従来のスクリューフィーダの概略構成図

符号の説明

１スクリューフィーダ
２トラフ
２ａ固体燃料投入口（被搬送物投入口）
２ｂ固体燃料排出口（被搬送物排出口）
４回転軸
５第１の回転軸
６第２の回転軸
７搬送スクリュー羽根
８第１の回転駆動装置
９第２の回転駆動装置
１０掻出しスクリュー羽根（掻出し体）
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ掻出し体
３０制御装置
３１圧力計
３２電流計

Claims

一端側に被搬送物が投入される被搬送物投入口が、他端側に被搬送物が排出される被搬送物排出口がそれぞれ設けられたトラフと、
このトラフの一端側から他端側に向かって延び、そのトラフの軸心と同軸心で回転自在に支承される回転軸と、
この回転軸に巻き付けられ、前記被搬送物投入口を通して投入された被搬送物をその回転軸の回転により前記被搬送物排出口に向けて搬送する搬送スクリュー羽根と、
この搬送スクリュー羽根に対し所定間隔を存して前記被搬送物排出口側に位置するように前記回転軸に設けられ、この回転軸の回転により被搬送物を切削し、かつ切削された被搬送物を前記被搬送物排出口に向けて送り出す掻出し体とを備え、
前記掻出し体による被搬送物の搬送体積を、前記搬送スクリュー羽根による被搬送物の搬送体積よりも小さく設定することにより、前記搬送スクリュー羽根と前記掻出し体との間で被搬送物を圧縮するように構成されるスクリューフィーダであって、
前記回転軸は、前記搬送スクリュー羽根が巻き付けられる中空状の第１の回転軸と、この第１の回転軸の中空部に同軸心で挿入され、その第１の回転軸から前記被搬送物排出口に向けて突出される部分に前記掻出し体が設けられる第２の回転軸とよりなり、
前記第１の回転軸を駆動する第１の回転駆動装置を設けるとともに、前記第２の回転軸を駆動する第２の回転駆動装置を設けることを特徴とするスクリューフィーダ。
前記搬送スクリュー羽根と前記掻出し体との間で圧縮される被搬送物の圧縮度合いを検出する圧縮度合い検出手段が設けられるとともに、この圧縮度合い検出手段の検出結果に基づいて前記第２の回転駆動装置を制御する制御装置が設けられる請求項１に記載のスクリューフィーダ。