JPH09201523A - 撹拌混合機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ペースト状又は液状原料を短時間で脱水処理
する。 【解決手段】 加熱手段又は保温手段を有する密閉経路
内に、原料を一方向へ移送する移送手段と、原料を投擲
する投擲空間と、原料を移送方向に対してほぼ直角方向
かつ前記投擲空間へ向けて跳ね上げる投擲手段とを設
け、前記投擲空間に原料の分散手段を配した撹拌混合機
で、投擲空間内に、油散布手段や熱風吹込手段を配した
り、密閉経路方向の回動軸を有する回動体、又は密閉経
路の内壁上面に付設した刃状又はブロック状突起を分散
手段として配する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、有機若しくは無機
物又はこれらの廃棄物等からなる原料、とりわけて粘着
性のあるペースト状の原料を脱水処理する撹拌混合機に
関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、有機廃棄物を再生して資源とし
て再利用する目的で、無機廃棄物では効率的な焼却又は
埋立処分のためにカサ減らしを目的で脱水処理されるよ
うになってきている。その方法として、撹拌混合機(ク
ッカ又はドライヤーと呼ばれる)において少量の油で原
料を炒める方式(通称「炒め方式」)がある。従来の撹拌混
合機は、特開平7-35477号、特開平7-47254号等に見られ
るように、油分調整された原料を、密閉経路内において
回転する撹拌羽根で撹拌しながら加熱し、脱水する構造
を持ち、密閉経路に断熱ジャケットを被覆してスチーム
を供給して密閉経路自体を加熱するか、中空の撹拌羽根
にスチームを供給して加熱できるようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述の「炒め方式」は、
使用する油が少ないために脱水処理後の搾油処理が必要
なく、しかも脱水処理自体を短時間に終えることができ
る特徴がある。これは、原料の粒子表面へ表面へ油被膜
を形成し、熱伝導率を高めることによるのであるが、固
形状原料では前記作用が十分に働くものの、ペースト状
又は液状原料では各粒子表面それぞれに油被膜を形成す
ることが難しく、「炒め方式」によっても難しく、十分な
時間を掛けなければ脱水処理ができない問題があった。

【０００４】ペースト状又は液状原料は、概ね撹拌混合
機の壁面やその他の構造物に接触して拡散することで、
体積に対する表面積の割合を増加させ、前記壁面又は構
造物に直接加熱され、脱水される。そこで本発明者は、
特願平7-102692号において、原料を壁面へ投擲しながら
脱水する撹拌混合機を提案した。これは、原料の種類を
問わず、撹拌混合機内で原料を投擲して壁面上を拡散さ
せるほか、壁面にぶつけられた原料が自身に加えられた
運動エネルギーを熱エネルギーに転換させることで、効
率よく加熱され脱水するものである。この脱水方式は、
「炒め投擲方式」と呼ぶことができる。

【０００５】上記提案の撹拌混合機は、単純な投擲によ
る脱水効果のみに頼っていたので、ペースト状又は液状
原料の脱水を実用レベルにまで引き上げたものの、依然
脱水時間の短縮には大きな効果が見られなかった。そこ
で、ペースト状又は液状原料の脱水時間を短縮すること
を目的として、「炒め投擲方式」により適した撹拌混合機
の具体的な構成又は構造について検討することにした。
また、中空内部にスチームを供給して加熱する撹拌羽根
では、脱水処理後の冷却により内部に結露水が大量に発
生し、その排水に時間が掛かる点についても検討し、脱
水処理の後処理に掛かる時間をも短縮し、処理全体の効
率化を図ることができるように試みることにした。

【０００６】

【課題を解決するための手段】検討の結果開発したもの
が、有機若しくは無機物又はこれらの廃棄物等の原料を
脱水処理する装置であって、加熱手段又は保温手段を有
する密閉経路内に、この原料を一方向へ移送する移送手
段と、原料を投擲する投擲空間と、原料を移送方向に対
してほぼ直角方向かつ前記投擲空間へ向けて跳ね上げる
投擲手段とを設け、前記投擲空間に原料の分散手段を配
した撹拌混合機である。投擲空間内に油散布手段や熱風
吹込手段を配するとよい。投擲空間は、例えば移送手段
が密閉経路方向の回転軸を有するスクリューであれば、
その回転軸を密閉経路内に偏心して設けて確保する。分
散手段は、密閉経路方向の回動軸を有する回動体、例え
ば羽根車が自動又は投擲された原料の衝突により他動し
て原料を分散させるもの、又は密閉経路の内壁上面に付
設した刃状又はブロック状突起、例えば密閉経路方向に
配列した密閉経路直角方向の破砕刃が投擲された原料を
破砕して分散させるものがある。

【０００７】具体的には、加熱手段又は保温手段を有す
る密閉経路内へこの密閉経路方向の中空回転軸を内蔵さ
せ、この中空回転軸に連通する複数の中空円盤を中空回
転軸方向に同軸で配列して内部へスチームを供給し、こ
の中空円盤の外周へ少なくとも密閉経路の内壁下面に摺
接する移送部、例えば原料を一方向へ押し出すように傾
斜した移送板と投擲部、例えば中空円盤にほぼ直交して
原料を跳ね上げる投擲板とを取り付け、中空円盤の回転
により前記移送部が原料を一方向へ移送し、前記投擲部
が原料をこの移送方向に対してほぼ直角方向に跳ね上げ
る構造の撹拌混合機がある。中空回転軸と中空円盤とを
全て連通した空間としてスチームを供給するのではな
く、中空回転軸の一端から挿入したスチームパイプを各
中空円盤内に捲回しながら延設して前記中空回転軸の他
端から引き出し、このスチームパイプにスチームを供給
するとよい。なお、この撹拌混合機にも上記投擲空間、
油散布手段、熱風吹込手段や分散手段を設けておくのが
好ましい。

【０００８】撹拌混合機としての基本的な装置構成は、
移送手段、投擲手段と分散手段とを設けた直線状の密閉
経路単体を１体として扱ってもよいが、前記構成の密閉
経路を最低２基以上連結して原料を循環させるループを
構成(以下、ループ型と称する)したものが現実的であ
る。接地面積が許せば、脱水処理に適した時間が得られ
るような総延長を有する密閉経路を１体の撹拌混合機と
して構成(以下、直線型と称する)してもよい。処理形態
は、所定量の原料を投入して脱水処理をするバッチ方式
(前記ループ型に相当)でも、必要に応じて一端から原料
を投入して他端から脱水処理を終えた製品を排出する連
続方式(前記直線型に相当)でもよい。

【０００９】本発明の撹拌混合機は、密閉経路内で投擲
された原料を分散手段で分散させ、より密度の低い状態
で加熱された密閉経路の壁面に原料を叩き付けること
で、従来よりも短時間の脱水処理を実現する。密閉経路
の保温手段としては断熱ジャケットを覆設したり保温性
材を充填する方法があり、加熱手段としては前記断熱ジ
ャケットと経路本体との間にスチームや加熱油を送り込
んだり、電熱を利用したのでもよい。回動体からなる分
散手段は、特に前記原料の分散を目的としたもので、刃
状又はブロック状突起からなる分散手段は、主に硬い原
料、例えば鶏の骨等を粉砕する役割を果たす。つまり、
投擲手段は主としてペースト状原料の脱水処理を短時間
で終える手段、刃状又はブロック状突起からなる分散手
段はペースト状原料に硬い原料が混在している場合にこ
の硬い原料を粉砕し、脱水処理を可能とする手段であ
り、これらが共に密閉経路内に設けられていると、本発
明の撹拌混合機はあらゆる種類、形態の原料に対応した
脱水処理を実現できる。

【００１０】投擲空間は、上記に示した原料の運動を確
保するための空間であり、同時に原料から脱水された水
蒸気の放出空間として機能し、本発明の撹拌混合機にお
ける脱水処理をより効率化する。例えば、断面小判状の
密閉経路の下方に移送手段となるスクリュー等の回転軸
を設けることで、この密閉経路の上方が投擲空間として
確保できる。これにより、投擲された原料は密閉経路の
上方に位置する投擲空間内を飛翔し、直接的に密閉経路
の内壁上面に叩き付けられる又は分散手段に衝突して分
散し、間接的に密閉経路の内壁上面に叩き付けられるこ
とで脱水されて落下するか、前記分散手段に衝突して直
接落下するかの運動をすることになり、再び密閉経路の
下方に配された移送手段又は投擲手段の影響下に復帰
し、移送又は投擲が繰り返されることになる。

【００１１】また、構造的にゆとりのある投擲空間に油
散布手段として油散布パイプを設けると、上述の投擲手
段や分散手段による破砕機能に原料の油分調整機能が加
味され、撹拌混合機をミキサーとして使用できるように
なるし、前記投擲空間に熱風吹込手段として熱風吹込パ
イプを設けると、原料がより早く加熱できるようにな
り、脱水処理時間を短縮することができる。なお、熱風
吹込手段の熱風には、各主装置、例えばボイラーの廃熱
を利用することができる。このように、本発明の撹拌混
合機は、様々な付加的機能を追加しやすい特徴を有して
いる。

【００１２】原料の移送手段としてはスクリューが考え
られるが、中空回転軸に同軸でこの中空回転軸方向に配
列した中空円盤に移送板及び投擲板を取り付ける構造に
すると、中空回転軸の一端からスチームを供給して中空
円盤を加熱源にできるし、移送手段を担う移送板と投擲
手段である投擲板とが中空円盤を介して一体にできるか
ら、構造強度が高く、コンパクトな撹拌混合機にするこ
とができる。なお、断面小判状の密閉経路では上方を投
擲空間とし、投擲された原料は密閉経路の内壁下面に向
けて落下することから、移送板又は投擲板は、少なくと
も前記内壁下面にほぼ摺接できる構造にしておくと、移
送又は投擲の効率が高められる。

【００１３】上記構造を有する中空円盤の加熱方法とし
ては電熱を利用したものも考えられるが、スチームを供
給する方法が一般的である。このスチームを用いる方法
として、中空回転軸の一端から挿入、延設したスチーム
パイプを各中空円盤内ではそれぞれ捲回し、このスチー
ムパイプへスチームを供給して中空円盤を加熱する形態
を採用すれば、中空円盤内には結露水を発生させないた
め錆の発生を抑えることができるし、またスチームパイ
プ内の結露水の排水も容易であることから脱水処理後の
排水時間が短縮できたり、中空円盤の構造強度を高めて
この中空円盤による原料の破砕の効果を期待することが
できる。中空円盤内で捲回したスチームパイプは、中心
回転軸内又は中空円盤に取り付けた移送板内又は投擲板
内を貫通させて連結することができ、中心回転軸の一端
から挿入したスチームパイプは、一筆書きの要領で、連
続した１本のスチームパイプとして中心回転軸の他端か
ら引き出すことができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につき、
図を参照しながら説明する。図１は比較的短尺の密閉経
路１単体からなる撹拌混合機の斜視図、図２は図１中Ａ
−Ａ断面図(一部破断)であり、図３は図２中Ｂ−Ｂ断面
図(一部破断)である。

【００１５】本例の撹拌混合機は、図１〜図３に見られ
るように、断面小判状の密閉経路１の下方に偏心して密
閉経路方向の回転軸２を内蔵させ、移送手段及び投擲手
段として、移送板３及び投擲板４を一体にしたブロック
５を120゜間隔で取り付けた中空円盤６を前記回転軸２
に配列し、上方に設けられた投擲空間７の原料投擲方向
に分散手段である回転羽根８を密閉経路方向に延びた回
動軸９に取り付け、この回転羽根８の対称位置に油散布
パイプ10を配し、更に密閉経路１上面に熱風吹込口29を
設けた構造を有している。原料となる有機若しくは無機
物又はこれらの廃棄物は、図１中右端上面に設けた投入
口11から密閉経路１内へ投入し、脱水処理をされながら
移送板３によって図１中左へと送られ、図１中左端排出
口12から製品として排出される。密閉経路１左端面に
は、回転軸２の駆動モータ13が配されている。

【００１６】図１又は図２に見られるように、密閉経路
１は経路本体14に保温手段としての断熱ジャケット15を
覆設した二重構造を持っており、必要に応じて経路本体
14と断熱ジャケット15との間にスチーム又は加熱油を送
り込んだり、捲回した電熱線による電熱等の加熱手段を
付加することもできる。本例の撹拌混合機では、回転軸
２から延設したスチームパイプ16を捲回して内蔵する各
中空円盤６の加熱手段としており、移送板３、投擲板４
とを一体にしたブロック５をこの中空円盤６に取り付け
ることで、本発明の各手段をコンパクトにまとめてい
る。前記捲回したスチームパイプ16には、結露水が溜ま
りにくく、脱水処理後のメンテナンスが容易になる利点
がある。また、密閉経路１上方の投擲空間７に油散布パ
イプ10や熱風吹込口28(図１参照)を配することで、本撹
拌混合機をミキサーとして利用できるようになったり、
脱水処理時間を更に短縮できるようになる。

【００１７】図３に見られるように、本例の分散手段で
ある回転羽根８は、原料の移送方向に延びる回動軸９に
90゜間隔に羽根17を設けた他動式(原料が衝突すること
により任意の方向へ原料を散らす)で、投擲板４により
跳ね上げられた原料の投擲方向に位置している。必要に
よりモータ等を連結して自動式にしても構わないが、他
動式にすることにより構造を簡素化しているのである。
図４は、羽根の代わりにブロック体18を回動軸２に設け
た他動式の分散手段を表した図３相当断面図である。こ
のブロック体18は、羽根に比べて衝突した原料の破砕能
力に長け、例えばペースト状原料中に混在する硬い原料
(鶏骨等)の破砕を担う。分散手段は、主としてペースト
状又は液状原料の脱水処理を短縮する目的で設けられる
ものであるが、更に進んで破砕能力を付加することで、
硬軟含んだ原料を混在させながら一括して短時間で脱水
処理できる撹拌混合機とすることができるのである。

【００１８】図５は分散手段として密閉経路１の内壁上
面に刃状突起19を付設した撹拌混合機の図２相当断面
図、図６は同撹拌混合機の図３相当断面図である。この
例の撹拌混合機における分散手段は、投擲された原料を
散らす能力よりも主として原料の破砕を目的とした刃状
突起19から構成されている。この刃状突起19に代えて、
密閉経路１の内壁上面に凹凸を設けても構わない。この
刃状突起19からなる分散手段は安価に製造することがで
き、また可動部分を有しないので耐久性が高く、上記回
転羽根等からなる分散手段に比べてメンテナンスが不要
となる利点を有している。

【００１９】本例の撹拌混合機では、図５又は図６に見
られるように、結露水の排水を短時間に終えられる中空
円盤６を安価に製造するため、回転軸２を貫通するドレ
インパイプ29から半径方向へ180度間隔の２本の補助パ
イプ30を延設し、この補助パイプ30の先端を中空円盤６
内の外周付近で開放した構造を採用している。補助パイ
プ30を除く部分には、補強部材31を設けている。各中空
円盤６の補助パイプ30それぞれは、ドレインパイプ29と
の接続点に仕切板32を配して遮断している。脱水処理
後、結露水を内壁面に付着した状態でこの中空円盤６を
ゆっくり回転させると、中空円盤６内の外周付近に溜ま
る結露水が補助パイプ30を通じてドレインパイプ29へと
導かれていく。この時、仕切板32が排水方向を一義的に
規制するため、空間的には連結した各中空円盤６内に連
続した排水経路が形成されるようになり、従来に比べて
短時間の排水が可能になるのである。

【００２０】図７は図１に見られる密閉経路１,20を原
料の移送方向が互い違いになるように２本連結して形成
したループ型撹拌混合機の一部破断斜視図である。一方
の密閉経路１の上面に原料の投入口21を、他方の密閉経
路20の下面に脱水処理を終えた原料の排出口22を有し、
原料はこれら密閉経路１,20内を循環させながら脱水処
理する。なお、密閉経路１,20における原料の移送並び
に投擲については上述したところが当てはまるから説明
を省略する。

【００２１】実際の撹拌混合機では、接地面積も考慮し
て、図７に見られるようにループにした密閉経路１,20
内で原料を循環させながら原料を脱水処理する形態が通
常と考えられる。この際、一方の密閉経路１端にまで行
き着いた原料を他方の密閉経路20へ送るため、図７に見
られるように、送り回転羽根23を各密閉経路１,20間に
配し、この送り回転羽根23の上方から送り先の密閉経路
20へ向けて案内板24を設けておくと、原料を円滑に移送
することができる。また、送り回転羽根23は強制的に原
料を移送するように動力を付加するのがよいが、その駆
動源を密閉経路１の回転軸２とは別に設けるよりも、回
転軸２と送り回転羽根23とをチェーン25等で連結し、連
動するようにするとよい。

【００２２】「炒め方式」又は「炒め投擲方式」による脱水
処理では使用する油が少ないため、脱水処理中の原料は
常に移送又は撹拌しておかねばならないが、上記のよう
に密閉経路内を常に移送しておく必要はない。むしろ、
本発明における投擲の実効性に着眼すれば、原料は移送
せず、それぞれの位置で投擲を施すのが好ましいとも言
える。図８は、角度の異なる移送板26と投擲板27とを交
差させるように中空円盤６に取り付けた撹拌混合機の図
５相当断面図である。この撹拌混合機では、回転軸２を
左回転(図８中図面奧へ)させると移送板26が太矢印の方
向に原料を移送し、回転軸２を右回転(図８中図面点前
へ)させると投擲板27が原料を移送方向に対してほぼ直
角方向に跳ね上げるようになっており、脱水処理を原料
の移送段階と投擲段階に分けて実施するようにしてい
る。

【００２３】上記密閉経路を図７に見られるように構成
し、ループ型撹拌混合機とすると、脱水処理は次のよう
になる。まず、各密閉経路１,20の回転軸２を左回転さ
せながら投入口21から原料を投入し、原料を両密閉経路
１,20内へ均等に行き渡るようにする。こうして原料が
分配された後、回転軸２を右回転させて定位置において
原料を投擲しながら脱水処理する。投擲板27には、図８
に見られるように原料の移送方向に対して若干傾斜して
おり、原料はかなり広範囲に拡散しながら、かつ刃状突
起19に衝突して脱水処理される。そして、脱水処理修了
後、再び回転軸２を左回転させて原料を移送し、今度は
排出口22から排出するのである。このように、移送板26
と投擲板27とを個別に使用することで、それぞれに適し
た構造、特に移送方向に対する角度を決定することがで
き、より効率的な脱水処理を実現できるのである。

【００２４】以上の撹拌混合機を用いた脱水処理におけ
る処理条件は、特に従来の「炒め方式」又は「炒め投擲方
式」におけるものと代りはない。例えば、原料を脱水処
理するに際しては、密閉経路内を大気圧のままにするだ
けでなく、減圧又は加圧しておいてもよいし、密閉経路
内の圧力を、処理経過に即して変化させてもよい。本発
明は、撹拌混合機の構造的な改良により原料の脱水処理
を促進、特にペースト状又は液状原料、更にはこのペー
スト状又は液状原料と硬い原料との混在する原料の脱水
処理における効率改善を図るもので、その他の処理条件
(前記圧力、温度、原料に加える水又は油)に大きな変更
を要求するものではないのである。

【００２５】

【発明の効果】本発明の撹拌混合機により、ペースト状
又は液状原料の効率的な脱水処理ができるようになり、
加えて刃状突起等からなる分散手段の追加により、さま
ざまな原料が混在した状態であっても、短時間での脱水
処理ができるようになる。これは、特に有機又は無機廃
棄物の再生処理に当たり、事前の原料選別なしに十分な
脱水処理ができることを意味し、再生処理全体の効率化
が実現できるのである。

【００２６】また、回転軸に配列した中空円盤にスチー
ムパイプを捲回して内蔵させることで、従来直接スチー
ムを送り込んでいた場合に比べて、結露水が発生しにく
く、また発生した結露水の排出が容易になり、メンテナ
ンス面において作業が簡略化される利点がある。このよ
うに、本発明の撹拌混合機より、脱水処理そのものだけ
でなく、その周囲の作業をも短縮又は簡略化し、全体的
な作業の効率化を図ることができるようになるのであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】比較的短尺の密閉経路単体からなる撹拌混合機
の斜視図である。

【図２】図１中Ａ−Ａ断面図(一部破断)である。

【図３】図２中Ｂ−Ｂ断面図(一部破断)である。

【図４】回動するブロック体からなる分散手段を表した
図３相当断面図である。

【図５】分散手段として刃状突起を設けた撹拌混合機の
図２相当断面図である。

【図６】同撹拌混合機の図３相当断面図である。

【図７】ループ型撹拌混合機の一部破断斜視図である。

【図８】移送板と投擲板とを別体とした撹拌混合機の図
５相当断面図である。

【符号の説明】

１ 密閉経路 ２ 回転軸 ３ 移送板 ４ 投擲板 ６ 中空円盤 ７ 投擲空間 ８ 回転羽根 ９ 回動軸 10 油散布パイプ 16 スチームパイプ 18 ブロック体 19 刃状突起 23 送り回転羽根 24 案内板

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 有機若しくは無機物又はこれらの廃棄物
   等の原料を脱水処理する装置であって、加熱手段又は保
   温手段を有する密閉経路内に、該原料を一方向へ移送す
   る移送手段と、該原料を投擲する投擲空間と、該原料を
   移送方向に対してほぼ直角方向かつ前記投擲空間へ向け
   て跳ね上げる投擲手段とを設け、前記投擲空間に原料の
   分散手段を配してなることを特徴とする撹拌混合機。
2. 【請求項２】 請求項１記載の投擲空間内に油散布手段
   を配してなることを特徴とする撹拌混合機。
3. 【請求項３】 請求項１記載の投擲空間内に熱風吹込手
   段を配してなることを特徴とする撹拌混合機。
4. 【請求項４】 請求項１記載の分散手段が密閉経路方向
   の回動軸を有する回動体であり、該回動体が自動又は投
   擲された原料の衝突により他動して原料を分散させるこ
   とを特徴とする撹拌混合機。
5. 【請求項５】 請求項１記載の分散手段が密閉経路の内
   壁上面に付設した刃状又はブロック状突起であり、該突
   起が投擲された原料を破砕して分散させることを特徴と
   する撹拌混合機。
6. 【請求項６】 有機若しくは無機物又はこれらの廃棄物
   等の原料を脱水処理する装置であって、加熱手段又は保
   温手段を有する密閉経路内へ該密閉経路方向の中空回転
   軸を内蔵させ、該中空回転軸に連通する複数の中空円盤
   を該中空回転軸方向に同軸で配列して内部へスチームを
   供給し、該中空円盤の外周へ少なくとも密閉経路の内壁
   下面に摺接する移送部と投擲部とを取り付け、中空円盤
   の回転により前記移送部が一方向へ原料を移送し、前記
   投擲部が該移送方向に対してほぼ直角方向に原料を跳ね
   上げることを特徴とする撹拌混合機。
7. 【請求項７】 請求項５記載の中空回転軸の一端から挿
   入したスチームパイプを各中空円盤内に捲回しながら延
   設して前記中空回転軸の他端から引き出し、該スチーム
   パイプにスチームを供給することを特徴とする撹拌混合
   機。