JP6214870B2 - スクリューコンベア - Google Patents

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Description

本発明は、汚泥、食品廃棄物、木材チップなどを所定方向に搬送する機能を有するスクリューコンベアに関する。
外周に螺旋状の搬送羽根を備えた回転軸を回転させることによって対象物を所定方向に搬送するスクリューコンベア及びこれを利用した装置については、従来、様々な構造、機能などを有するものが提案されているが、本発明に関連するものとして、特許文献1に記載された「スクリューコンベア」あるいは特許文献2に記載された「乾燥装置」などがある。
特許文献1,2に記載された発明に係るスクリューコンベアは、外周に螺旋状の搬送羽根を設けた軸体を互いに平行をなすように2本配置し、これらの軸体を回転させることによって対象物を軸体方向に搬送する機能を有している。
特開2002−240923号公報 特開2008−39350号公報
特許文献1,2に記載された発明に係るスクリューコンベアは、搬送対象物が含水率の低い固形状である場合は支障なく搬送することができるのであるが、汚泥や食品廃棄物などの含水率の高い物質や粘性の高い物質を搬送した場合、これらの物質が軸体の外周の搬送羽根に付着したり、搬送羽根の間に詰まって剥がれなくなったりする現象が多発する。
このような現象が発生すると、搬送羽根の搬送機能が低下したり、駆動手段の負荷が高まったりするので、運転を停止して、搬送羽根の清掃を行わなければならず、作業効率を大幅に低下させる要因となっている。
そこで、本発明が解決しようとする課題は、被搬送物の付着や詰まりが発生し難いスクリューコンベアを提供することにある。
本発明のスクリューコンベアは、同一の仮想平面上に互いに平行をなし且つ駆動手段により回転可能な状態に配置された二本の軸体と、前記軸体の外周に前記軸体の外周面から当該軸体の半径の延長方向に突出した状態で且つ当該軸体を中心とする仮想螺旋面の一部をなすとともに前記軸体の軸心方向に沿って直列をなすように取り付けられた複数の半円形の搬送羽根とを備え、隣り合う前記軸体の外周面間の距離を前記搬送羽根の突出長さより大きく、前記突出長さの二倍より小とし、
二本の前記軸体の回転方向が互いに同じであり、二本の前記軸体の回転数が互いに異なるように設定したことを特徴とする。なお、前記搬送羽根の突出長さとは、前記軸体の外周面から当該軸体の半径の延長方向に突出した状態に取り付けられた前記搬送羽根の周縁部分までの長さをいう。
また、前記スクリューコンベアにおいては、複数の前記軸体を互いに平行状態に配置している
さらに、前記スクリューコンベアにおいては、複数の前記搬送羽根が前記軸体の軸心方向に沿って直列をなすように配置している
一方、前記スクリューコンベアにおいては、複数の前記軸体の回転方向が互いに同じである。
また、前記スクリューコンベアにおいては、複数の前記軸体の回転数が互いに異なるように設定している
なお、前記スクリューコンベアを乾燥装置などに利用する場合は、前記軸体内に熱媒体の流通経路を設けることもできる。
本発明により、被搬送物の付着や詰まりが発生し難いスクリューコンベアを提供することができる。
本発明の実施形態であるスクリューコンベアを使用した乾燥装置の概略構成を示す図である。 図1における矢線A方向から見た概略構成図である。 図1中のB−B線における一部省略断面図である。 図1に示す乾燥装置に使用されたスクリューコンベアの構成を示す模式図である。 図4に示すスクリューコンベアの稼働状態を示す模式図である。
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態について説明する。図1に示すように、乾燥装置10は、本発明の実施形態であるスクリューコンベア100が内蔵された筒形筐体7と、スクリューコンベア100を構成する二本の管状軸体90x,90yの回転駆動手段であるモータ11と、予め加熱された熱媒体である過熱水蒸気を管状軸体90x,90y内に通すため管状軸体90x,90yの両端部を回転自在に軸支するロータリジョイント22a,22bと、を備えている。また、モータ11の駆動軸11aに取り付けられたスプロケットホイール12aと、管状軸体90x,90yの片方の端部9aに取り付けられたスプロケットホイール12bと、の間にチェーン13が掛け渡されている。
図3,図4に示すように、スクリューコンベア100においては、同一の仮想平面上にモータ11により回転可能な状態に配置された管状軸体90x,90yと、管状軸体90x,90yの外周にそれぞれの管状軸体90x,90y(軸心90xc,90yc)を中心とする仮想螺旋面の一部をなすように取り付けられた複数の半円形の搬送羽根8x,8yとを備えた二本の回転搬送部材91x,91yが筒形筐体7内に平行に配置され、隣り合う管状軸体90x,90yの外周面間の距離Sは、搬送羽根8x,8yの突出長さDより大きく、突出長さDの二倍より小となるように設定されている。
回転搬送部材91x,91yを構成する複数の搬送羽根8x,8yはそれぞれの管状軸体90x,90y(軸心90xc,90yc)を中心とする左ネジ方向の仮想螺旋面の一部をなすように取り付けられ、複数の搬送羽根8x,8yが管状軸体90x,90yの軸心90xc,90yc方向に沿って直列をなすように配置されている。回転搬送部材91x,91yはいずれも同じ形状、サイズであり、それぞれの管状軸体90x,90yは互いに平行をなすように配置されている。管状軸体90x外周の複数の搬送羽根8xと、管状軸体90y外周の複数の搬送羽根8yとは、それぞれの軸心90xc,90yc方向に沿って同位置で並ぶように配置されている。
図3,図4に示すように、回転搬送部材91x,91yを構成する管状軸体90x,90yは互いに同方向(図4中の矢印R方向)に回転するように設定され、管状軸体90x,90yの軸心90xc,90xc方向(図1,図4中の矢印T方向)に沿って搬送対象物(図示せず)を搬送することができる。回転搬送部材91x,91y(管状軸体90x,90y)の回転数は搬送対象物の種類や性状などに応じて設定することができるが、本実施形態では回転搬送部材91x(管状軸体90x)の回転数を4rpmとし、回転搬送部材91y(管状軸体90y)の回転数を2rpmに設定している。
図1,図3に示すように、筒形筐体7の底部7bは略U字溝形状をなしており、この底部7bの下面に、加熱手段である加熱チューブ14が付設され、筒形筐体7上面の中央付近には熱交換器15が付設されている。加熱チューブ14及び熱交換器15,18は、外部から供給される過熱水蒸気によって加熱機能を発揮する。スクリューコンベア100の始端部100a寄りの筒形筐体7の上面には、筒形筐体7内の始端部100a寄り領域と連通するダクト20と、ダクト20を経由して筒形筐体7内の気体を吸い込んで外部へ排出するための送風機21と、が配置されている。
スクリューコンベア100の終端部100b付近の筒形筐体7上面には、筒形筐体7内の終端領域と連通するダクト16と、ダクト16を経由して吸い込んだ筒形筐体7内の気体を、熱交換器18,ダクト19及び熱交換器15を通して、再び筒形筐体7内の略中央領域へ送り込む送風機17と、が配置されている。熱交換器15は、ダクト20とダクト16との間に配置されている。ダクト16を経由して吸い込まれた筒形筐体7内の気体は熱交換器18,15を通過することによって段階的に加熱された後、再び筒形筐体7内へ送り込まれる。従って、筒形筐体7内の気体は、熱交換器18,ダクト19及び熱交換器15を経由して常に循環しながら、搬送対象物の乾燥に供される。
図1,図2に示すように、スクリューコンベア100の始端部100a側の筒形筐体7上には投入機1が配置されている。投入機1は、管状軸体3の外周に複数の円板2が同軸上に配列された一対の回転部材23が略平行に収容された箱形筐体1aと、回転部材23を回転させる駆動手段であるモータ4と、予め加熱された熱媒体である水蒸気を管状軸体3内に通すため管状軸体3の両端部を回転自在に軸支するロータリジョイント6と、を備えている。
図1に示すように、回転部材23を構成する複数の円板2には、それぞれ管状軸体3を中心に90度間隔で略V字状の切欠部2aが複数設けられている。モータ5は2本のチェーン5を介して一対の回転部材23を回転駆動している。一対の回転部材23の管状軸体3の配置間隔は、円板2の外径より小さく設定されている。
箱形筐体1aの上面開口部1uにはホッパ1bが設けられ、箱形筐体1aの下面開口部1dは、スクリューコンベア100の始端100a側の筒形筐体7の上面開口部7aに接続されている。スクリューコンベア100の終端100b側の筒形筐体7の下面には排出口7cが設けられている。
ここで、乾燥装置10を使用した汚泥(図示せず)の乾燥作業について説明する。まず、モータ4,11を稼働させることにより、投入機1の回転部材23及びスクリューコンベア100を回転させるとともに、蒸気ボイラ(図示せず)などから排出される過熱水蒸気を、投入機1の回転部材23のロータリジョイント6及びスクリューコンベア100の始端部100a側のロータリジョイント22aへ送り込む。
回転部材23の一方のロータリジョイント6及びスクリューコンベア100のロータリジョイント22aへ供給された過熱水蒸気は、それぞれ管状軸体3,90x,90y内を通過して他方のロータリジョイント6,22bから排出され所定の回収手段へ移動する。過熱水蒸気で昇温した管状軸体3,90x,90yからの熱伝導により回転部材23全体及び回転搬送部材91x,91y全体が加熱され、所定温度まで昇温する。回転部材23及び回転搬送部材91x,91yが所定温度に達したら、送風機17,21を稼働させ、筒形筐体7内の気体の循環及び排気を開始する。
この後、被乾燥物である汚泥を投入機1の上面開口部1uからホッパ1bに向かって投入すると、昇温した状態で回転する一対の回転部材23の間を汚泥が通過する際に切欠部2a付きの円板2によって加熱及び細分化された後、箱形筐体1aの下面開口部1d及び筒形筐体7の上面開口部7aを通過して、箱形筐体7内に位置するスクリューコンベア100の始端部100a側に投入される。
スクリューコンベア100の始端部100a側に投入された汚泥は、昇温した状態で回転する一対の回転搬送部材91x,91yの搬送羽根8x,8yによって撹拌されながら終端部100b側に向かって移動していく。この移動過程において、昇温状態にある搬送羽根8x,8yや管状軸体90x,90yに汚泥が接触して加熱されることによって乾燥されていき、スクリューコンベア100の終端部100b付近の排出口7cから排出される。
本実施形態においては、スクリューコンベア100を構成する回転搬送部材91x,91yの回転速度をそれぞれ4rpm,2rpmに設定しているので、回転搬送部材91xの搬送羽根8xと、回転搬送部材91yの搬送羽根8yの位置関係は、時間経過に伴って図5(a)〜(e)のように変化していく。この過程においては、図5(a),(e)に示すように搬送羽根8x,8yが搬送方向(矢印T方向)に重なり合わない状態になったり、図5(b),(d)に示すように搬送羽根8x,8yが接近離隔したり、図5(c)に示すように搬送羽根8x,8yが近接して擦れ違ったりする状態が生じるので、汚泥が搬送羽根8x,8yに付着したままになったり、隣り合う搬送羽根8x,8yの間に詰まったりすることがない。
従って、スクリューコンベア100においては、汚泥の付着や詰まりに起因する搬送羽根8x,8yの搬送機能低下や、駆動手段であるモータ11の負荷増大が生じ難いので、スクリューコンベア100の清掃(汚泥除去)のための作業中断が殆ど発生せず、作業効率を大幅に向上させることができる。
また、被乾燥物である汚泥の種類、性状あるいは含水率などに応じて、管状軸体3,90x,90y内に供給される過熱水蒸気の温度を調整して回転部材23及びスクリューコンベア100の温度を適切に設定するとともに、スクリューコンベア100の搬送速度(回転搬送部材91x,91yの回転速度)などを適切に設定すれば、汚泥あるいはその他の物質を効率的に乾燥させることができる。
図1に示すように、乾燥装置10は、筒状筐体7内に収容されたスクリューコンベア100を回転させるモータ11と、過熱水蒸気を通過させる管状軸体90x,90y及びロータリジョイント22a,22bなどからなる昇温機構と、を備えた比較的簡素な構造であるため、取り扱い性やメンテナンス性が良好であり、騒音も小さい。また、スクリューコンベア100の昇温手段として、予め加熱された熱媒体(過熱水蒸気)を使用するので、稼働中に廃ガスや煤煙などが発生することもない。
また、図1,図3に示すように、筒形筐体7の下面に加熱チューブ14を付設したことにより、筒形筐体7内に投入された汚泥に対する加熱作用が高まり、水分蒸発が早まるので、優れた乾燥機能を発揮する。
さらに、筒形筐体7内のスクリューコンベア100の終端部100b付近の領域から取り出した気体を熱交換器18,15で加熱した後、筒形筐体7内のスクリューコンベア100の中央付近の領域へ送り込む送風機17を設けたことにより、筒形筐体7内の昇温機能の向上及び排熱の有効利用を図ることができるので、乾燥機能の向上及び省エネルギに有効である。
さらに、筒形筐体7内で発生した水蒸気を排出する排気手段としてダクト20及び送風機21を設けているため、スクリューコンベア100で搬送されながら乾燥される汚泥から発生した水蒸気が、当該筒形筐体7内に滞留するのを防止することができ、乾燥機能の向上に有効である。
一方、投入機1をスクリューコンベア100の始端部100a側の筒形筐体7上に配置したことにより、箱形筐体1aの上面開口部1uから投入された汚泥は、昇温状態で回転する一対の回転部材23により細分化されながら予備加熱された後、スクリューコンベア100の始端部100a側に投入されるので、乾燥効率を向上させることができる。
本実施形態においては乾燥装置10を用いて汚泥を乾燥させる場合について説明しているが、スクリューコンベア100を使用した乾燥装置10の用途を限定するものではないので、木材チップ以外の被乾燥物(例えば、食品廃棄物、木材ペレットあるいは竹材チップなど)も効率良く乾燥させることができる。
なお、前述した乾燥装置10を構成するスクリューコンベア100は本発明のスクリューコンベアの一例を示すものであり、本発明のスクリューコンベアは前述した実施形態に係るスクリューコンベア100に限定されるものではない。
本発明のスクリューコンベアは、汚泥、食品廃棄物、木材チップ、木材ペレット、竹材チップなどの搬送手段として、様々な産業分野において広く利用することができる。
1 投入機
1a 箱形筐体
1b ホッパ
1d 下面開口部
1u,7a 上面開口部
2 円板
2a 切欠部
3,90x,90y 管状軸体
4,11 モータ
5,13 チェーン
6,22a,22b ロータリジョイント
7 筒形筐体
7b 底面
7c 排出口
8x,8y 搬送羽根
10 乾燥装置
11a 駆動軸
12a,12b スプロケットホイール
14 加熱チューブ
15,18 熱交換器
16,19,20 ダクト
17,21 送風機
23 回転部材
90xc,90xy 軸心
91x,91y 回転搬送部材
100 スクリューコンベア
100a 始端部
100b 終端部
D 突出長さ
R,T 矢印
S 距離

Claims (1)

  1. 同一の仮想平面上に互いに平行をなし且つ駆動手段により回転可能な状態に配置された二本の軸体と、前記軸体の外周に前記軸体の外周面から当該軸体の半径の延長方向に突出した状態で且つ当該軸体を中心とする仮想螺旋面の一部をなすとともに前記軸体の軸心方向に沿って直列をなすように取り付けられた複数の半円形の搬送羽根とを備え、隣り合う前記軸体の外周面間の距離を前記搬送羽根の突出長さより大きく、前記突出長さの二倍より小とし、
    二本の前記軸体の回転方向が互いに同じであり、二本の前記軸体の回転数が互いに異なるように設定したスクリューコンベア。
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