【実施例】
【0018】
本発明の被処理物への伝熱効率を向上させた伝導伝熱乾燥機1(以下、乾燥機1とも呼ぶ)は一例として
図1、2に示すように、機枠F上に具えられた処理室たる本体シェル10と、
図2〜4に示すようにこの本体シェル10の内部に加熱装置の一例である多管式加熱管11を具えて成るものである。
そして前記多管式加熱管11を、その内部に熱媒体たる加熱蒸気S3を流すとともに回転させ、本体シェル10内に投入される被処理物Pを多管式加熱管11の管外面(伝熱面)に接触させることにより、被処理物Pに熱を伝導させて乾燥を行うものである。
なお以下の説明では、本体シェル10内において乾燥の進んだ被処理物の符号をP1とし、この被処理物P1が送られる先に位置する被処理物P2として区別する。
【0019】
また前記本体シェル10は、一例として
図2に示すように楕円状の横断面を有する中空部材であり、
図1、3に示すように投入口101、排出口102、キャリアガス口103、排気口104が形成されている。なお投入口101の一つである投入口101aは、本体シェル10の片側端部付近に形成されるものであり、この投入口101a付近に排気口104が形成される。
更に本体シェル10における前記排気口104よりも中央寄りの部分に第二の投入口101bが形成されるものであり、この実施例では投入口101を、排気口104を挟んで二個所に形成するようにした。もちろん、後述する多管式加熱管11の長手方向に沿って更に複数の個所に投入口101を形成するようにしてもよい。
なお前記排出口102は
図3に示すように、 本体シェル10に形成された方形の開口部を、下部から上部に向かって順に、幅十数cm程度の複数の板材102aで塞ぐことにより、所望の高さ寸法で形成することができるものである。
このような構成が採られることから、板材102aを高く積み上げれば、排出口102の開口は上部に狭くしか開かないため、後述するように本体シェル10内の被処理物Pの滞留量が大きくなる。逆に板材102aが少なければ開口は広くなり、後述するように本体シェル10内の被処理物Pの滞留量は少なくなる。
【0020】
また前記排出口102を覆うようにダクト102bが外装されるものであり、このダクト102bの下部に形成される排出口109の前段にロータリーバルブ105を具えるようにした。もちろんこのロータリーバルブ105に替えて二重ダンパ排出装置等を具えるようにしてもよい。
また本体シェル10及び多管式加熱管11は、水平または投入口101側が排出口102側よりも幾分か高くなるように傾斜して機枠Fに設置される。
【0021】
更にまた前記本体シェル10は一例として二重ジャケット構造とされ、蒸気供給口106からドレン口107に至る加熱媒体の通過経路が形成され、本体シェル10内を昇温することができるような構成が採られている。なお、このような二重ジャケット構造に替えてトレース配管を設置することもできる。また本体シェル10に形成される側面開口108は、本体シェル10の内部の観察等を行う際に利用されるものであり、定常時には点検蓋によって塞がれている。
【0022】
また前記本体シェル10は常圧下あるいは僅かな負圧下での使用を前提に構成されるものであり、このため厳密な気密性が求められることがなく、複雑な投入・排出機構、給・排気機構を要しないものである。このため、乾燥機1を低コストで構築することができる。
【0023】
また前記多管式加熱管11は、円筒状のチューブ束116の両側部に鏡板112を具えるとともに、この鏡板112の中心に中空の軸体113を具えて成り、前記機枠Fに具えた軸受ブロック114によって軸体113を回転可能に支持して成るものである。なお多管式加熱管11を回転させるための動力源として機枠F上にモータMが具えられる。
そして前記軸体113の両端にはロータリージョイント115a、115bが取り付けられ、チューブ束116と接続される。また軸体113の外面と本体シェル10との間には、外気との遮断のためのシール機構が設けられている。
またチューブ束116の側周部には、複数のリフタ117及び適宜の角度を持たせた送り羽根118が取り付けられたアングル111が多数(この実施例では12本)具えられるものであり、これらよって被処理物Pは
図2に示すように掻き上げられて、前記チューブ束116に接触するとともに投入口101側から排出口102側に進むこととなる。
【0024】
そして本発明の特徴的構成として、乾燥の進んだ被処理物P1を本体シェル10から被処理物抜取機構12によって抜き取り、この被処理物P1を本体シェル10内の適宜の個所(この実施例では一例として投入口101)に送ることができるように構成されている。
前記被処理物抜取機構12の構成は、具体的には
図2(a)に示す横断面視において本体シェル10の側周下部に抜取口120が形成されるものであり、
図1に示す正面視において投入口101と排出口102との間に形成される。なお前記側周下部とは具体的には、
図2(a)において軸体113の中心から水平方向右側を0°とし、ここから回転方向(反時計回り)に見て270°〜360°の範囲を意味するものである。
なお前記抜取口120を複数個所に設けるようにしてもよく、この実施例では、前記投入口101が本体シェル10の長手方向に沿って二個所に形成されていることから、
図1に示す正面視において、それぞれの投入口101a、101bと排出口102との間に抜取口120a、120bが形成されるようにした。
【0025】
また前記抜取口120は蓋体121によって開閉されるものであり、このための開閉機構122は一例として
図3に示すように、シリンダ122aと、このシリンダ122aのロッドに接続されるリンク122bと、このリンク122bによって回動する軸122cとを具えて成り、この軸122cに対して前記蓋体121が接続されて成る。
なお前記軸122cは、抜取口120を覆うように本体シェル10に対して外装される、ダクト123に設けられた軸受けに支持される。
また前記シリンダ122aは、基端側が適宜本体シェル10の外周部に設けられた基台122dに固定される。
【0026】
更にこの実施例では、前記抜取口120を通じて本体シェル10から抜き取られる乾燥の進んだ被処理物P1を、本体シェル10内の適宜の個所(投入口101等)に送る前に分散および/または乾燥することができるような構成が採られる。
具体的には前記ダクト123の下部が先窄まり状に形成されるとともに、その先端が給気口124とされ、ここにブロワ124aが接続されるとともに、給気口124の上方に目皿板125が設けられることにより、ブロワ124aからの送風を目皿板125上に位置する被処理物P1に作用させるものである。なお目皿板125とは、多数の孔が開けられた板であり、この孔から吐出する気体により、板上の材料を流動させることなどが行えるものである。
更にダクト123の上部に排気口126が形成されるとともに、この排気口126に接続される送気管126aが、本体シェル10の上部に接続されることにより、ブロワ124aから供給された気体が本体シェル10内に進入し、更に排気口104から排気されるように構成される。
【0027】
また前記ダクト123における目皿板125の上方部分には、抜取口123aが形成され、この抜取口123aを覆うようにダクト123に対して外装される抜取路127が具えられ、目皿板125の上方で含水率が低下させられた被処理物P1が抜取口123aから溢出し、ロータリーコンベヤ等が適用されたコンベヤ128、コンベヤ129を通じて投入口101に再投入されるように構成されている。なおコンベヤ129から投入口101への被処理物P1の投入は、適宜投入口101の開口部にスライドダンパ等の弁体を設けておき、この弁体の開閉により行うことにより実施することができる。したがってこの実施例で示す乾燥機1においては、上流側の投入口101a及び下流側の投入口101bのいずれか一方または双方に被処理物P1を再投入できる構成となっている。
【0028】
なおこの再投入が行われる部位を本体シェル10の長手方向に沿った異なる部位としてもよく、これについては後程説明する。
また再投入が行われる部位については前記投入口101以外の部位とすることも可能であり、例えば
図5に示すようにコンベヤ129を適宜本体シェル10の側周部に形成された移送口101c、101dに接続する等して、本体シェル10の任意の位置とすることもできる。なお
図5に示した乾燥機1では、被処理物抜取機構12におけるコンベヤ128、129が抜取口120a、120bのそれぞれに対して個別に設けられており、更にコンベヤ129による移送先が抜取口120よりも上流側に固定されたものとしている。なおコンベヤ128、129を用いずに、抜取路127から落下する被処理物P1を空気輸送する空気輸送管を移送口101c、101dに接続する構造を採ることもできる。
【0029】
次に前記投入装置2について説明すると、このものは
図4に示すような一例としてホッパ20を具えたモノポンプが適用されるものであり、その排出口は前記乾燥機1における投入口101に適宜の経路で接続される。
【0030】
次に前記バグフィルタ3について説明すると、この実施例では一例としてシェーキング式バグフィルタが採用されるものであり、前記本体シェル10における排気口104に接続される。そして適宜の揺動機構によってフィルタエレメント30に振動を与え、目詰まりした粉塵等を除去することが可能となっている。なおこのほかにも逆洗式をはじめ種々のものをバグフィルタ3として採用することができる。
【0031】
またロータリージョイント115aには多管式加熱管11を加熱するための加熱蒸気Sが供給されるものであり、この加熱蒸気Sは、減圧弁83と流量調節弁84とが具えられた蒸気配管経路から供給される。
なお加熱蒸気Sの圧力は、被処理物Pに応じて0.1から0.7MPaG(温度としては120〜170℃に相当)に調整される。
【0032】
またロータリージョイント115bの下流側に具えられたポンプ91を動作させ、多管式加熱管11内に生じたドレンDの排出や、リークにより入り込んだ空気などの非凝縮性ガスを排出させることができるように構成されている。
【0033】
本発明の伝導伝熱乾燥機1は一例として上述したように構成されるものであり、以下この装置の稼働態様と併せて、本発明の被処理物の分散性を向上させた伝導伝熱乾燥機1の運転方法について説明する。
【0034】
(1)排気設備の起動
まず始めに、バグフィルタ3から排気される排気S1は、被処理物Pから蒸発する水分や臭気成分等を含むものとなるため、不図示の適宜な排気処理設備を起動しておく。
【0035】
(2)乾燥機の準備
次いで被処理物Pの投入に先立って、乾燥機1における多管式加熱管11及び本体シェル10を昇温しておくものであり、モータMを起動して多管式加熱管11を回転させた状態で、ロータリージョイント115a及び蒸気供給口106に加熱蒸気Sを供給する。
また、上記の乾燥機1の準備に際しては、ロータリージョイント115bの下流側に具えられたポンプ91を動作させ、多管式加熱管11内に生じたドレンDの排出や、リークにより入り込んだ空気などの非凝縮性ガスを排出させる。
その後、ポンプ91が停止され、温度調節弁93が開かれて、ポンプ92により非凝縮性ガスの排出が行われる。
【0036】
(3)キャリアガスの供給
続いて一例としてキャリアガスCとしての外気を、不図示のフィルタを用いて除塵等を施した後、更に不図示の適宜な加熱装置により約100℃(被処理物Pの性状に応じた温度)に加熱してキャリアガス口103から本体シェル10内に供給する。
【0037】
(4)ブロワの起動
次いで被処理物抜取機構12に供給するガス(一例として外気)を供給するためのブロワ124aを起動する。なお特には不図示としたが、この外気を、被処理物Pの性状に応じてフィルタを用いて除塵等を施したり、加熱装置で加熱するものとする。
なおこのような外気以外にも、バグフィルタ3から排気される排気S1の一部をブロワ124aにより吸引して被処理物抜取機構12に供給するようにしてもよい。
更に、被処理物Pが滞留する本体シェル10内の圧力が大気圧よりも若干負圧となるように、排気設備に付随する排気ファン等の排気風量、キャリアガスCを供給する不図示の供給ファン等の供給風量、およびブロワ124aにより供給される風量が、適宜のバランスで調整される。
【0038】
(5)被処理物の乾燥
次いで投入装置2から投入口101を通じて本体シェル10内に被処理物Pを投入するものであり、このものは送り羽根118やリフタ117の作用によって投入口101側から排出口102側に移動するとともに、更にリフタ117等によってカスケードしながら掻き上げられることによりチューブ束116と効果的に接触し、この際、熱を受けて水分が蒸発して含水率が低下するものである。
このとき、本体シェル10内における被処理物P1の分布状態は、
図2の横断面図に示すように多管式加熱管11の回転に伴って回転方向に盛り上がって偏在した状態となるものであり、このような状態を含めて被処理物P1は本体シェル10の下部に位置していると呼ぶ。
そして上述のような乾燥機1の運転において、多管式加熱管11のチューブ束116は、本体シェル10の下部に位置する被処理物P1の中に潜り込むようにしてこれと接触し、被処理物P1を加熱して水分の蒸発を促すものである。
更に被処理物P1は多管式加熱管11の側周部に具えられた複数のリフタ117等によってカスケードしながら掻き上げられ、本体シェル10内の上部に至るとともに、ここから落下する際にチューブ束116の内側に位置するチューブに接触し、ここでも乾燥が促されるものである。
【0039】
また上述したようにキャリアガスCとしての外気がキャリアガス口103から本体シェル10内に流入するものであり、被処理物P1から蒸発した水分はこのキャリアガスCに同伴されるようにして、速やかに排気口104から外部に排出される。
この際、前記排気口104から排出されるキャリアガスCに含まれる微粉等は、バグフィルタ3において分離される。
【0040】
そして加熱蒸気Sがチューブ束116内において顕熱及び潜熱を失い凝縮して生じたドレンDは、排出口102側の鏡板112内に具えられた適宜のドレン排出管(図示省略)から押し出され、軸体113、ロータリージョイント115bを経由して乾燥機1の外部に排出され、セパレータ94により概ねドレンDと気体に分離されてそれぞれの経路を通じて排出される。
一方、排出口102に達した被処理物P1は乾燥品となった状態で適宜のタイミングで起動されるロータリーバルブ105により排出される。
【0041】
(6)乾燥の進んだ被処理物の抜き取りと本体シェルへの戻し
上述のように投入口101を通じて本体シェル10内に投入された被処理物Pは、排出口102側に移動するにしたがって乾燥が進むものであり、ある程度乾燥が進んだ被処理物P1(含水率30〜40%W.B.)は粘性が増すことが多く、難分散状態となることがある。
また、本体シェル10内面と、回転するリフタ117、アングル111、あるいは多管式加熱管11との間隙で生じる圧密作用により、この状態の被処理物P1は〔背景技術〕で述べたように、本体シェル10内においてリフタ117によってカスケードしながら掻き上げられるのではなく、塊状で付着したような状態で持ち上げられ、上部に位置した後にもリフタ117周辺等にへばり付いて落下することなく、多管式加熱管11とともに共回りしてしまうことがある。
【0042】
そしてこのような共回りを生じてしまう前の段階において、本発明では、抜出口120から被処理物P1の抜き取りが行われるものである。
なおこの実施例では、一例として本体シェル10内における抜出口120の上流側(
図1中、かくれ線で示すように抜出口120の左側且つダクト123よりも左側)に温度センサ73を取り付け、本体シェル10内の被処理物Pの温度を測定するとともに、この温度によって被処理物P1による共回り現象の状況を判断するようにした。
すなわち、温度センサ73による温度検出値が低下傾向にある場合または所定の値未満の場合に、被処理物による共回り現象が発生しつつあると判定し、一方、温度検出値が所定の値以上であり、且つ所定時間の間に温度低下傾向が継続しない場合には、被処理物による共回り現象は発生してないと判定するものである。
なお上述したように温度センサ73を用いる方法の他に、水分計を用いて被処理物P1の含水率を測定し、この含水率を共回り現象の発生の判定に利用することもできる。同様に多管式加熱管11を回転させているモータMの電流値を測定し、この値が所定時間の間、電流増加傾向が継続しない場合に、共回り現象が発生していないと判定するようにするここともできる。
更に共回りが起きないように、一定時間毎に抜取口120の蓋体121を開閉させるような運転を行うこともできる。
【0043】
そして共回り現象が発生しつつあるとの判定にしたがって被処理物P1の抜き取りを行うにあたっては、開閉機構122を作動させ、シリンダ122aを収縮させることにより軸122cを回動させ、抜取口120から蓋体121を離反させて抜取口120を開放状態とする。この状態で多管式加熱管11が回転することにより、本体シェル10内下部に位置する被処理物P1は抜取口120からダクト123内に流出し、目皿板125上に位置することとなる。
そして適量の被処理物P1が抜取口120から流出した時点で、シリンダ122aを伸長させることにより軸122cを回動させ、抜取口120に蓋体121を密接させて抜取口120を閉鎖状態とする。
この際、ブロワ124aから供給される外気は目皿板125上に位置する被処理物P1に作用し、被処理物P1の含水率を低下させるとともに、目皿板125から吐出される外気の作用により流動して分散され(ほぐされ)、分散した被処理物P1は抜取口123aから溢出し、ロータリーコンベヤ等が適用されたコンベヤ128、コンベヤ129を通じて投入口101に再投入される。
【0044】
そしてこのように被処理物P1が抜取口120から抜き取られることにより、本体シェル10内における抜取口120周辺では圧密化の圧力が緩和されるので、被処理物P1の分散性の低下が抑制され、あるいは抜取口120付近の被処理物P1の滞留量が減少することも圧密化の圧力の緩和に作用することも考えられ、共回り現象を確実に回避して本体シェル10内におけるリフタ117による被処理物Pの掻き上げをカスケードする良好なものとし、被処理物Pの効率的な乾燥を促進することができる。
【0045】
また抜取口120から抜き取った被処理物P1を本体シェル10の投入口101に送ることにより、送り先に位置する被処理物P2の含水率を実質的に低下させて、被処理物Pの効率的な乾燥を促進することができる。すなわち抜取口120から取り出される被処理物P1は、当然ながら当該抜取口120より上流に位置する被処理物P2より含水率が低いものであり、当該抜取口120から取り出される被処理物P1と、上流の被処理物P2とが混合されれば、その部分の含水率は低下し、その効果でチューブ束116との接触効率が向上することとなる。
したがって特許文献3、4に開示されたように、乾燥品もしくはほぼ乾燥品であるものを戻す場合とは異なり、抜取口120から取り出される被処理物P1と、上流に位置する被処理物P2の物性は近しいので、これらは短時間で混合し易く、混合のための時間若しくはそのための多くの領域(混合のための内容積)を要しない。
上述のようにこの実施例では、前記抜取口120を、本体シェル10内において共回りの発生し易い領域、具体的には二個所の投入口101a、101bと排出口102との間に、それぞれ抜取口120a、120bが形成されることにより、共回りする恐れのある難分散状態に陥り易い被処理物P1を的確に抜き取ることができ、共回り現象をより確実に消滅させることができる。
【0046】
なお上述した被処理物P1の抜き取りと本体シェル10への戻し操作は、上流側の抜取口120aから抜き取った被処理物P1は上流側の投入口101aに送り、下流側の抜取口120bから抜き取った被処理物P1は下流側の投入口101bに送るようにするものであり、このためコンベヤ128、129上に、抜取口120aから抜き取った被処理物P1と、抜取口120bから抜き取った被処理物P1とが混在しないようにするものである。
一方、抜取口120aから抜き取った被処理物P1と、抜取口120bから抜き取った被処理物P1とを、コンベヤ128、129上に混在するように運転することも可能である。この場合、下流側の抜取口120bから抜き取った被処理物P1は、上流側の抜取口120aから抜き取った被処理物P1よりも含水率が低いため、コンベヤ128、129において混合された被処理物P1は、上流側の抜取口120aから抜き取った被処理物P1よりも含水率が低いものとなる。そしてこの混合された被処理物P1を上流側の投入口101aに送るようにすることにより、抜取口120aのみから被処理物P1を抜き取った場合と比べて、送り先に位置する被処理物P2の含水率をより低く低下させることができ、被処理物Pの効率的な乾燥を更に促進することができる。
なおより効果的にコンベヤ128、129上において被処理物P1の含水率を低下させる手法について、後ほど他の実施例で説明する。
【0047】
〔他の実施例〕
本発明は上述した実施例を基本となる実施例とするものであるが、以下に示すような実施例を採ることもできる。
まず上述した基本となる実施例では、乾燥の進んだ被処理物P1を移す個所を投入口101a、101bとし、被処理物P1をそれぞれ抜取口120a、120bよりも上流側に移すようにしたが、被処理物P1を移す個所を以下に示すような個所とすることもできる。
なおこの実施例では、一例として
図6に示す乾燥機1Aを用いるものであり、このものは、
図1に示した乾燥機1に対して、移送口101e、101f、101g並びに抜取口120c及びこの抜取口120cに対応する被処理物抜取機構12を追加するとともに、これらに対してコンベヤ128、129及びブロワ124aを接続したものである。
以下、このような乾燥機1Aを用いた三種の異なった運転方法について説明する。
【0048】
(1)抜取口よりも下流側に被処理物を移す実施例
まず抜取口120から抜き取った被処理物P1を、この抜取口120よりも下流側(
図6中右側)に移すようにした実施例について説明する。
なお運転時における乾燥機1A(本体シェル10)内の被処理物Pの滞留状況について説明すると、投入口101a側で滞留量が多く、排出口102側で少ない傾向にあり、このように排出口102側で滞留量が少ない状況は、被処理物Pとチューブ束116との接触効率の低下を生じさせてしまうものである。
しかしながら抜取口120から抜き取った被処理物P1を、この抜取口120よりも下流側の本体シェル10内に移すようにした場合、より具体的には、抜取口120aから抜き取った被処理物P1を投入口101bに投入する場合および/または抜取口120bから抜き取った被処理物P1を移送口101eに投入する場合には、排出口102側での滞留量を増加させることになり、この結果、被処理物P2とチューブ束116と接触効率が向上することになる。
また、抜取口120から取り出される被処理物P1と、下流に位置する被処理物P2の物性とは近しいので、これらは短時間で混合し易く、混合のための時間若しくはそのための多くの領域(混合のための内容積)を要しない。
なお抜取口120aから抜き取った被処理物P1を投入口101g、101eに投入する場合にも排出口102側での滞留量を増加させることとなる。
【0049】
(2)抜取口と同じ軸線上に被処理物を移す実施例
次に抜取口120から抜き取った被処理物P1を、この抜取口120と同じ軸線上の位置に戻す実施例について説明する。
具体的には
図7に示すように、例えば本体シェル10における同一横断面内の、抜取口120の設けられた側壁面とは反対側の側壁面に移送口101fを設けたり、あるいは本体シェル10の頂部に移送口101gを設ける形態が採られるものである。
そして本体シェル10内に位置する被処理物P1は、本体シェル10の内壁と、回転するリフタ117やチューブ束116との間で圧力を受けるため(圧密化の作用を受けるため)、抜取口120から取り出された時点で圧力が開放され、目皿板125から吐出される外気の作用により効果的に分散される。このため抜取口120a、120bから取り出された被処理物P1が移送口101f、101gに投入され、抜取口120と同じ軸線上(同一横断面内)の位置に移されたとしても、この被処理物P1とチューブ束116との接触効率が向上する効果が得られるものである。
【0050】
(3)コンベヤにおいて含水率の異なる被処理物を混合する実施例
次に、コンベヤ128、129において、排出口102付近に形成された抜取口120cから抜き取った被処理物P1を、抜取口120cよりも上流側から抜き取った被処理物P1と混合する実施例について説明する。
具体的には一例として、抜取口120cから抜き取った被処理物P1と、抜取口120aから抜き取った被処理物P1とを、コンベヤ128、129上に混在させるものである。
この場合、下流側の抜取口120cから抜き取った被処理物P1は、上流側の抜取口120aから抜き取った被処理物P1よりも含水率が大幅に低いため、コンベヤ128、129において混合された被処理物P1は、上流側の抜取口120aから抜き取った被処理物P1よりも含水率が大幅に低いものとなる。そしてこの混合された被処理物P1を上流側の投入口101aに送るようにすることにより、抜取口120aのみから被処理物P1を抜き取った場合と比べて、送り先に位置する被処理物P2の含水率をより低く低下させることができ、被処理物Pの効率的な乾燥を更に促進することができる。
なお抜取口120cから抜き取った被処理物P1と、抜取口120bから抜き取った被処理物P1とを、コンベヤ128、129上に混在させたり、抜取口120cから抜き取った被処理物P1と、抜取口120a及び抜取口120bから抜き取った被処理物P1とを、コンベヤ128、129上に混在させるようにしてもよい。