JPS6316974B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は粉粒体や粘着性の高い汚泥などの物質
を攪拌混合しながら移送する過程で所要の熱交換
を行なう装置に関するものである。

従来、ほぼ水平のケーシング内に平行に隔たつ
て配置した回転軸とこれらの回転軸上に設置した
攪拌板とを有する攪拌移送装置は知られている。
また、このような回転軸および攪拌板を中空とし
かつ互に連通され、それらの内部に熱交換媒体を
通過させることによつて、汚泥や粉粒体等を攪
拌、移送しながら加熱または冷却を行う装置も公
知である。このような熱交換装置は、移送しなが
ら熱交換を行なえること、熱効率が高いこと、単
位容積当りの伝熱面積が大きく取れること、一様
な攪拌作用を与えるため物質を均一に加熱または
冷却することができること、低速回転のため所要
動力が少なく回転翼の摩耗もきわめて少ないこ
と、加熱乾燥装置として用いたときの排気量が少
ないことなど多くの利点を有するため、攪拌型間
接式熱交換装置として広い分野で用いられてい
る。

しかしながら、この種の装置においては、粘稠
性の大きい汚泥などの被処理物質によつては付着
現象が著しく、攪拌、熱交換、移送などの諸性能
の低下を招いたり、種々のトラブルをひきおこす
ということが最大の欠点である。この付着現象は
回転する攪拌板の背面から特に発達して激しくな
る。付着が生じると、熱交換の場合には伝熱速度
が低下するし、攪拌、移送効果も変動する。はな
はだしい場合には、回転軸と攪拌板とが被処理物
質で包まれて丸棒状となり、操作不能になること
さえある。従来、このような問題の対策としては
次のような２つの方式があつた。これらの方式を
運転のノウハウによつて以下の如く管理してき
た。その対策の１つは、軸中心線に対して垂直に
配置した攪拌板間に固定式の掻取アームを設ける
ことである。一般に、アームはケーシング内壁面
あるいは上部カバーに取付けられる。しかしなが
ら、この方式では、掻取られた被処理物質がアー
ムの上に堆積するにつれてアーム付近での物質の
動きがにぶくなり、空間部を生じやすいこと、攪
拌板間の物質とアームとの当り部分がいつも同じ
であるため掻取り効果が部分的であり、アームと
接触しない部分の物質は掻取り作用を受けないこ
と、アームが被処理物質の後方への流れに対する
抵抗となること、攪拌板が軸心に対して垂直であ
るため移送能力が劣ることなどまだ多くの問題点
がある。もう１つの方式は軸中心線に対して垂直
に特殊な楔形の翼を取付けるものである。一方の
軸の翼間に他方の軸の翼が位置するように配置
し、しかも一方の軸の楔形翼の向きと他方の軸の
それとが向き合うような状態に取付けてある。し
かしながら、この方式においても、一方の軸の翼
間の物質と他方の軸の翼の当り部分が同じである
ため攪拌作用が劣り、その結果、伝熱作用が劣る
という問題点がある。上述した問題点を解決する
ために、従来一般には軸上に設ける攪拌板をその
外端が画く仮想線がらせん状を形成するように連
続又は不連続に配置して、移送能力を保持するこ
とによつて問題を解決しようとしてきた。しかし
この解決法では移送能力は保持しても移送中の被
処理物質の物質塊内での中央部と外縁部等の位置
交替でおわり、即ち、攪拌作用が活発にならず、
その結果熱交換作用の改善のため、換言すれば、
滞留時間の確保のために軸長の長い装置を必要と
してきた。

本発明の目的は、被処理物質がケーシング内壁
面および攪拌板間に付着するのを有効に防止する
とともに、攪拌機能が攪拌機の自動清掃作業をも
有する構造簡単な上記形式の攪拌伝熱装置を提供
することにある。

本発明の別の目的は、被処理物質の付着を有効
に防止できると共に熱交換をより有効に行うこと
のできる上記型式の攪拌伝熱装置を提供すること
にある。

本発明の一局面によれば、「入口と出口を有す
るほぼ水平方向のケーシングと、該ケーシングの
外周にジヤケツトを有し、かつその長手方向に回
転自在に平行に隔置された少くとも２本の中空軸
と、該各中空軸上にその長手方向に隔置される複
数の攪拌板と、前記中空軸の内部に熱の交換媒体
を通過させる装置とを含む攪拌伝熱装置におい
て、前記攪拌板を分割し、一方の攪拌板をその対
応した中空軸の長手方向軸線に直角の平面に対し
て傾斜させて配置し、他方の攪拌板をほぼ同じ傾
斜角度で一方の攪拌板を含む同心円内のその対置
する位置に隔置して一対となし、一方の軸上の攪
拌板の前記各組が他方の軸上の隣り合つた攪拌板
の間に互いに部分的に入り込むようにして配置
し、さらに前記軸を互に同じか又は異なつた速度
で回転させる駆動装置を備えていることを特徴と
する攪拌伝熱装置」を得ることができる。

前記とは異なる、本発明の別の局面によれば、
「入口と出口を有するほぼ水平方向のケーシング
と、該ケーシングの外周にジヤケツトを有し、か
つその長手方向に回転自在に平行に隔置された少
くとも２本の中空軸と、該各中空軸上にその長手
方向に隔置される前記中空軸の内部に連通した複
数の中空の攪拌板と、前記中空軸および中空の攪
拌板の内部に熱の交換媒体を通過させる装置とを
含む攪拌伝熱装置において、前記中空の攪拌板を
分割し、一方の攪拌板をその対応した中空軸の長
手方向軸線に直角の平面に対して傾斜させて配置
し、他方の攪拌板をほぼ同じ傾斜角度で一方の攪
拌板を含む同心円内のその対置する位置に隔置し
て一対となし、一方の軸上の攪拌板の前記各組が
他方の軸上の隣り合つた攪拌板の間に互いに部分
的に入り込むようにして配置し、さらに前記軸を
互に同じか又は異なつた速度で回転させる駆動装
置を備えていることを特徴とする攪拌伝熱装置」
を得ることができる。

以下、添付図面を参照しながら本発明を実施例
によつて説明する。

第１〜３図を参照して述べると、攪拌伝熱装置
はほぼ水平に設置したケーシング１を包含し、こ
のケーシングは比較的長い二軸スクリユーコンベ
ヤ型のトラフ状容器であつて、傾斜角度調整器２
を備えた支持台３に固定されている。ケーシング
の両側面および底面をほぼ全面にわたつて熱交換
用ジヤケツト４が設けてあり、底面ジヤケツト中
央部には補強を兼ねたしきり板５が長手方向に設
けてある。ケーシング内部には、その長手方向に
２本の中実又は中空の回転軸６，６′が互に平行
に隔たつて配置してあり、これらの回転軸はケー
シング１の前後部にある軸受７，７′によつて回
転自在に支持されている。また両回転軸６，６′
の前部にはギア８，８′が固定してあり、これら
のギアは互に噛み合つて互に反対方向に回転する
ようになつている。回転軸６′にはスプロケツト
９が設けてあり、このスプロケツトはチエーン
（図示せず）を介して原動機（図示せず）に連結
してある。

それぞれの回転軸には、その長手方向に隔たつ
て複数の板又は中空の攪拌板が設置してあり、一
方の回転軸の攪拌板が他方の回転軸の隣合つた攪
拌板の間に互に間隔を置いて部分的に入り込むよ
うな回転軸間距離となつている。各攪拌板は、図
示実施例では、１対の平板扇状の攪拌板１１ない
し１１′から成り、各対の攪拌板はそれの対応す
る回転軸の長手軸線に対して直角な平面に対して
やや傾斜した平面内に位置している。攪拌板１
１，１１′は、第４Ａ図に示すようにすべて同一
の方向に傾斜していてもよいし、第４Ｂ図に示す
ように隣合つたものが互に逆の方向に傾斜してい
てもよい。また攪拌板は平面が図示の扇形の他の
異形の組合せであつてもよいし、断面が図示のよ
うに矩形でなくて、三角形、菱形であつてもよ
い。図示実施例において、各攪拌板１１，１１′
の後縁には、後述するように作用する小さな掻上
け羽根１０が設置してある。

ケーシング１の上面には交互にカバー１２，１
２′が設置してあり、各カバーはパツキン（図示
せず）を介してケーシングと係合し、それを密閉
している。カバー１２′は把手１３を備えており、
必要に応じて取外すことができるようになつて
る。最前部のカバー１２には、被処理物質供給口
１４が設けてあり、ケーシング１の後底部には排
出口１５が設けてある。ケーシング内の排出口直
前部には、高さ調節可能なせき１６が設けてあ
り、ケーシング内の物質保持量が調節できるよう
になつている。供給口１４、中央部カバー１２お
よび排出口１５には、それぞれ、搬送ガスの送
入、排出配管（図示せず）の接続口１７，１７′，
１７″が設けてあり、被処理物質に応じて並流式、
向流式または並向流式の蒸気排出作業を行なえる
ようになつている。

ジヤケツト４には、熱媒体流入、流出配管（図
示せず）の連結口１８，１８′，１８″が設けてあ
り、回転軸の最前、後部には、熱媒体流入、流出
配管（図示せず）の静止連結口１９，１９′が設
けてある。これらの連結口は、加熱または冷却の
操作や熱媒体の違いに応じて使い分けられるよう
になつている。回転軸と静止連結口との間には、
圧力回転接手２０，２０′が設けてある。さらに、
中空の回転軸内部と中空の攪拌板内部とは連絡管
２１，２１′を通して連通しており、熱媒体が流
入流出できるようになつている。

このような構成において、被処理物質を温水に
よつて並向流式に加熱乾燥する場合について説明
すると、まず、傾斜角度調節器にて最適な傾斜角
度に本体を設置し２つの回転軸６，６′をスプロ
ケツト９およびギア８，８′を介して原動機によ
つて静かに回転させる。各軸は、第３図に矢印で
示すように反対方向に回転する。ジヤケツト４に
は所定温度の温水が連結口１８から送り込まれ、
連結口１８′から排出される。この場合、連結口
１８″はブロー配管接続口として用いられる。一
方、回転軸６，６′および攪拌板１１，１１′用の
温水は後方の静止連結口１９′および圧力回転接
手２０′を通して送り込まれ、連絡管２１，２
１′を経て各攪拌板１１，１１′内を通過しながら
前方へ流れ、軸前部の圧力回転接手２０および静
止連結口１９を通して排出される。

被処理物質は供給口１４からケーシング１内に
連続的に定量供給され、攪拌板１１，１１′の後
縁に設ける掻上げ羽根１０の運動によつてケーシ
ング１内部に掻き込まれて、攪拌板１１，１１′
の回転によつて攪拌され、または後述する物質供
給の押出作用によつて後方へ攪拌される。攪拌
中、物質はジヤケツト４、中空軸６，６′および
攪拌板１１，１１′内を流れる温水と熱交換を行
なつて加熱され、物質中の水分がケーシング内で
蒸発する。乾燥した物質はせき１６からオーバー
フローして排出口１５を通して排出される。搬送
ガスは接続口１７，１７″から送り込まれ、ケー
シング１内の物質の上方を流れ、物質から蒸発し
た蒸気を伴つて接続口１７′を通つて排出される。

本発明の本質的な点は付着物質の自動清掃作用
である。第５図でよくわかるように、回転軸上に
攪拌板が傾斜して設けてあるため、実線で示す攪
拌板１１は、回転軸６が半回転すると、破線で示
す位置に変位し、さらに軸が半回転すると、実線
の位置にもどる。こうして、軸の回転と共に攪拌
板１１が周期的な首振り運動を行ない、ケーシン
グ１の内壁面に付着する物質を破線と実線の矢印
で示すように掻落し、自動的かつ周期的に除去す
る。次に物質供給の押出し作用と、攪拌板間に付
着する物質の除去、清掃作用とを第６図で説明す
る。図において、軸６′の攪拌板１１′と軸６の攪
拌板１１は互に第５図と同様の首振り運動を行な
い、それにつれて攪拌板１１と１１′で区切られ
た空間部の容積が周期的に縮小、拡大を繰返す。
攪拌板間に物質が捕捉されていれば、縮小時に圧
縮作用を受けて破線の矢印方向に攪拌板外周縁を
越えて排除され、このとき内部応力として攪拌板
間の物質塊に剪断力が発生し塊砕力が作用するそ
の後、拡大時には生じた空間部に新しい被処理物
質が実線の矢印で示すように落込んで伝熱攪拌作
用を受ける。従つて物質供給の押出作用によつて
この拡大時に生じた空間部に入つた被処理物質は
周期的に増減する空間によつて次々と入れ替わ
る。このような作用は汚泥などには特に有効であ
る。

以上の作用を一対の攪拌板が同心円となる模式
を用いて別実施例図である第７図、第８図によつ
て説明する。第７Ａ，７Ｂ図に示す様に、或る瞬
間に攪拌移送板間に捕捉されていた第７Ａ図のＡ
の部分の被処理物質は、両回転軸が互いに1/4回
転すると第７Ｂ図に示す様にA′となつてかさな
り合い圧縮作用を受ける。攪拌移送板を軸長手方
向に対して直角に取付けた様な公知の装置におい
ては、このかさなつた部分では約２倍の圧縮作用
を受けるのみである。しかるに本発明における装
置においては、上方からみた所を示す第８Ａ〜８
Ｄ図に示す様に、攪拌移送板１１と１１′で区切
られた空間部の容積及び形状が両軸の回転と共
に、D′→A′→B′→C′→D′と周期的に変化する。
即ち第８Ａ図のＡの部分に捕捉されている被処理
物質は、両軸が互いに1/4回転すると、第８Ｂ図
のA′に示す様に圧縮変形される。同様に第８Ｂ
図のＢの部分に捕捉されている物質は、両軸が更
に1/4回転すると第８Ｃ図のB′の様に圧縮変形さ
れる。以下同様に第８Ｃ図のＣの部分は第８Ｄ図
のC′、Ｄの部分は第８Ａ図のD′の様に圧縮変形さ
れる。この様に圧縮部分の容積及び形状が両軸の
回転と共に周期的に変化をする。

本発明の装置の特色は、攪拌板を軸長手方向に
対して直角に取り付けないで、傾斜させているこ
とで、回転軸上の攪拌板群の外端が画く仮想線
は、周期的に変動するというこである。そしてこ
の変動は同心円内に傾斜する一対の攪拌板を互い
に隔置してその間に空間を有するようにしたの
で、中空軸の１回転の間に該空間が与える被処理
物質への圧縮力の開放と新しい剪断・圧縮作用が
生じ、攪拌板自体が与えられ圧縮・拡張作用と併
用される攪拌伝熱作用が生れる。この特色によつ
て、熱交換が有効に作用する攪拌作用が得られる
ととももに副次的に一般のスクリユコンベヤが有
する移送原理に基づかない移送作用を示すという
点にある。即ち、本発明には、攪拌板間に生ずる
増減する空間がもたらす移送機能が僅かながら付
加され、この移送作用は同時に被処理物に対する
攪拌作用と攪拌板、軸およびケーシング内壁に生
ずる各付着物に対する自動清掃作用に相乗的な効
果を発揮する。

本発明の前記増減する空間が行なう移送量は、
前記した攪拌板の傾斜角や取付ピツチ及び軸の回
転数によつて選定可能であるが、その移送量の大
きさは、一般のほぼ同寸のスクリユコンベア型移
送装置の移送板の大きさ、ピツチ、その他同形の
ものと比べて、１桁以上小さく、長滞留型の装置
となつている。

従つて熱交換装置としてその伝熱効果が大き
い。

更に本発明の効果は本発明の攪拌板がもたらす
攪拌原理が付着物清掃と移送との作用を同時に処
理する点にある。従つて、本発明の装置の使用に
あたり、付着物を除去する特別の付加工作物も、
操作についてのノウハウも不要である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る熱交換式攪拌装置の平面
図、第２図は第１図の側面図、第３図は第２図の
−線に沿つた拡大横断面図、第４Ａ図は回転
軸上に取付けた攪拌板の傾斜状態の一例を示す概
略縦断面図、第４Ｂ図は第４Ａ図と同様の図で、
攪拌板の傾斜状態の別の例を示す図、第５図は攪
拌板の拡大側面図、第６図はケーシングのカバー
を取外して上方から見た部分拡大平面図、第７Ａ
図、第７Ｂ図、第８Ａ図、第８Ｂ図、第８Ｃ図、
第８Ｄ図、は両軸の回転速度が同じ場合の空間部
の容積及び形状が周期的に変化する状況を説明す
るための模式図による概念図である。 １……ケーシング、４……ジヤケツト、６，
６′……軸、１１，１１′……攪拌板、１２，１
２′……カバー、１４……供給口、１５……排出
口。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 入口と出口を有するほぼ水平方向のケーシン
   グと、該ケーシングの外周にジヤケツトを有し、
   かつその長手方向に回転自在に平行に隔置された
   少くとも２本の中空軸と、該各中空軸上にその長
   手方向に隔置される複数の攪拌板と、前記中空軸
   の内部に熱の交換媒体を通過させる装置とを含む
   攪拌伝熱装置において、前記攪拌板を分割し、一
   方の攪拌板をその対応した中空軸の長手方向軸線
   に直角の平面に対して傾斜させて配置し、他方の
   攪拌板をほぼ同じ傾斜角度で一方の攪拌板を含む
   同心円内のその対置する位置に隔置して一対とな
   し、一方の軸上の攪拌板の前記各組が他方の軸上
   の隣り合つた攪拌板の間に互いに部分的に入り込
   むようにして配置し、さらに前記軸を互に同じか
   又は異なつた速度で回転させる駆動装置を備えて
   いることを特徴とする攪拌伝熱装置。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載の攪拌伝熱装置
   において、１本の中空軸上の前記攪拌板の各対が
   すべて同一方向に傾斜していることを特徴とする
   攪拌伝熱装置。 ３ 特許請求の範囲第１項に記載の攪拌伝熱装置
   において、１本の中空軸上の前記攪拌板の各対が
   互に逆の方向に傾斜していることを特徴とする攪
   拌伝熱装置。 ４ 入口と出口を有するほぼ水平方向のケーシン
   グと、該ケーシングの外周にジヤケツトを有し、
   かつその長手方向に回転自在に平行に隔置された
   少くとも２本の中空軸と、該各中空軸上にその長
   手方向に隔置される前記中空軸の内部に連通した
   複数の中空の攪拌板と、前記中空軸および中空の
   攪拌板の内部に熱の交換媒体を通過させる装置と
   を含む攪拌伝熱装置において、前記中空の攪拌板
   を分割し、一方の攪拌板をその対応した中空軸の
   長手方向軸線に直角の平面に対して傾斜させて配
   置し、他方の攪拌板をほぼ同じ傾斜角度で一方の
   攪拌板を含む同心円内のその対置する位置に隔置
   して一対となし、一方の軸上の攪拌板の前記各組
   が他方の軸上の隣り合つた攪拌板の間に互いに部
   分的に入り込むようにして配置し、さらに前記軸
   を互に同じか又は異なつた速度で回転させる駆動
   装置を備えていることを特徴とする攪拌伝熱装
   置。 ５ 特許請求の範囲第４項に記載の攪拌伝熱装置
   において、１本の中空軸上の前記攪拌板の各対が
   すべて同一方向に傾斜していることを特徴とする
   攪拌伝熱装置。 ６ 特許請求の範囲第４項に記載の攪拌伝熱装置
   において、１本の中空軸上の前記攪拌板の各対が
   互に逆の方向に傾斜していることを特徴とする攪
   拌伝熱装置。