JP2001124473A - 乾燥機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】外周部に熱媒体用のジャケットを備えた槽に、
被乾燥物を入れ、羽根で撹拌しながら、被乾燥物と熱媒
体との熱交換を行い、撹拌と乾燥の高効率が可能な乾燥
機を提供するもので、更に、乾燥された被乾燥物の水分
量を正確にできることを目的とする。 【解決手段】逆円錐截台型の槽と、槽に周設したジャケ
ットと、槽に立設した回転軸と、回転軸に突設させた複
数の腕部と、腕部に可変可能に取着した羽根とを備え、
羽根の外側面と槽の内側面との間隙は小さくすると共
に、羽根の内側面と回転軸の回転中心との間隔は等間隔
か上方が短間隔としたものであり、更に、駆動系にトル
クモニターを設け、槽と被乾燥物の接触する部分に温度
モニターを設け、トルクモーターと温度モニターからの
信号を変数とする関数を使って、熱媒体のジャケットへ
の導入量と回転軸の回転速度を調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、内側に熱媒体の伝熱
面を有する槽内で、水分を含む粒状物、ペレット状物な
どを回転する羽根によって攪拌し、水分含有率を減少、
又は、乾燥させるための乾燥機に関するものである。

【０００２】

【従来技術】従来、水分を含み且つ流動性をもつ被乾燥
物を、外周部に熱媒体を通すジャケットを設けた槽に入
れ、槽内に設けた回転する羽根によって攪拌し、被乾燥
物に遠心力を与えて槽の内側面に押し付け、槽の壁を通
して熱媒体からの熱を与えることによって水分を蒸発さ
せる方式が、乾燥装置として、広く使われていおり、槽
としては縦円筒状のものが多く使われている。

【０００３】従来の技術では、単に乾燥すればよいので
あれば、又、全く水分を無くするのであれば、水蒸気が
出なくなった時に作業を中止させ、もし一定の水分を残
して置きたいのであれば、水蒸気が出ている間に、経験
的な勘で、或いは、設定した時間によって作業を中止す
るものであった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】然し乍ら、槽と回転す
る羽根の組み合わせを有する乾燥機において、被乾燥物
に与える遠心力は槽の大きさに比例するとともに回転速
度の二乗に比例するものであり、従って、上部から下部
まで同一直径をもつ円筒状の槽を使い、下から上まで連
続した回転羽根をもつ乾燥機の場合、被乾燥物の槽の上
下方向に対する混合は、主として回転羽根のスクリュー
効果による上昇と、上端に達してからの落下と、羽根に
よる再上昇に依存するもので、従って、混合の効果は高
くないため乾燥の効率も低いものである。

【０００５】 又、槽の内側面の向きは重力の方向と同
一であるため、被乾燥物は落下方向の力を大きく受け、
内側面へ抑えつけられる力は小さくなり、熱交換の効率
は低いものであり、又、塊状の被乾燥物は、そのまま、
破壊されずに混合されてしまい塊状の被乾燥物の内部の
水分が除去されにくいものである。

【０００６】更には、回転する羽根の螺旋状の角度は固
定的であり、被乾燥物の物性によって選定する必要があ
り、従って、被乾燥物が変更になった場合には回転する
羽根を交換するか、効率の低下を容認しなければならな
いものである。

【０００７】そして、従来の方法では、被乾燥物に一定
の水分を残しておきたい場合に、数値的に根拠のない時
間で中止しても、被乾燥物の水分は目的の値にならない
場合が多く、例えば、乾燥機の加熱を中止しても、槽も
被乾燥物も熱容量をもっており、その熱によって被乾燥
物の乾燥は進むことになり、又、槽から被乾燥物を出し
ても被乾燥物の熱容量により乾燥は進むことになるもの
である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前述の課題に鑑みて、鋭
意研鑽の結果、本発明の乾燥機は、上部が広く下部が狭
い逆円錐截台型の槽と、該槽の外周部に周設した熱媒体
を通すジャケットと、槽の上方に設けた被乾燥物入口と
水分排気口と、槽に下方に設けた被乾燥物取出口と、槽
の中心に回転自在に立設した回転軸と、回転軸の外周面
に軸方向及び周方向に夫々間隔を有した螺旋状に夫々突
設させた複数の腕部と、複数の腕部に水平方向の角度を
可変可能に取着した夫々の羽根とを備え、夫々の羽根の
外側面と槽の内側面との間隙は羽根の角度の可変によっ
ても接触しない範囲において小さくすると共に、夫々の
羽根の内側面と回転軸の回転中心との間隔は直下に位置
する羽根の内側面と回転軸の回転中心との間隔と等間隔
か短間隔としたものである。

【０００９】更に、回転軸を含む駆動系にトルクモニタ
ーを設け、槽と被乾燥物の接触する部分に温度モニター
を設け、トルクモーターと温度モニターからの信号を変
数とする関数を使って、被乾燥物を加熱するための熱媒
体のジャケットへの導入量と回転軸の回転速度を調整す
るものである。

【００１０】

【発明の作用】本発明の乾燥機は上部が広く下部が狭い
逆円錐截台型の槽と、槽の内側面の近傍に外側面を持つ
と共に内側面が略揃えられた幅の異なる羽根が複数枚、
螺旋状に配置されていることにより、被乾燥物が遠心力
を受けて、槽の内側面に抑えつけられる力は大きくな
り、被乾燥物と槽の内側面との接触面積が大きくなり、
熱交換量が大きくなるものである。

【００１１】また、槽の上部にいくほど、槽の内側面に
接する側の、被乾燥物の層の厚みは、槽の円周が長くな
る分だけ大きくなり、被乾燥物から水分の放出が容易に
なるものである。

【００１２】更に、回転する羽根が、複数枚、非連続的
に並べられていることから、上部に位置する羽根から下
部に位置する羽根に被乾燥物の一部が落下し、衝撃或い
は羽根の端部での打撃により破砕する効果をもつもので
あり、又、羽根の内周面は全ての羽根について略同一の
位置、又は、上方に位置する羽根ほど回転軸の中心まで
の間隔が短間隔と成っており、上方に位置する羽根の内
側から落ちた被乾燥物が下方に位置する羽根の上に落下
することがないもので、従って、下方に位置する羽根の
上にある被乾燥物の層に影響せずに、下部まで落下して
再び回転する羽根によって混合されるものである。

【００１３】更には、各羽根は個別に角度を変えること
ができ、被乾燥物の物性によって、適正に調整すること
ができ、又、混合のパターンを変えることができるもの
である。

【００１４】本発明の乾燥機は、被乾燥物の水分量の変
化に相関関係のある回転軸のトルクと、槽と被乾燥物と
の事実上の接触面と思われる部分の温度の両方をモニタ
ーすることによって、被乾燥物の水分量の推定値の精度
を高めているものである。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の乾燥機を実施例の
図面を参照して、さらに詳しく説明する。

【００１６】図１は本発明の乾燥機を説明するための概
要構成図であり、図２は本発明の乾燥機の構成要素であ
る回転羽根組立体の詳細を示す斜視図であり、図３は本
発明の乾燥機の羽根の組立を説明する説明図であり、図
４は本発明の乾燥機の制御系の構成要素をしめす概要図
であり、図５は本発明の乾燥機の操作手順を示すフロー
チャート図であり、図６は本発明の乾燥機に操作のタイ
ムチャートを示す図である。

【００１７】この発明は、内側に熱媒体の伝熱面を有す
る槽２内で、水分を含む粒状物、ペレット状物などを回
転する羽根１３によって攪拌し、水分含有率を減少、乾
燥させるため乾燥機１に関するものであり、請求項１に
記載の本発明は、上部が広く下部が狭い逆円錐截台型の
槽２と、該槽２の外周部に周設した熱媒体を通すジャケ
ット６と、前記槽２の上方に設けた被乾燥物入口９と水
分排気口と、前記槽２に下方に設けた被乾燥物取出口１
０と、前記槽２の中心に回転自在に立設した回転軸１２
と、該回転軸１２の外周面に軸方向及び周方向に夫々間
隔を有した螺旋状に夫々突設させた複数の腕部１４と、
該複数の腕部１４に水平方向の角度を可変可能に取着し
た夫々の羽根１３とを備え、前記夫々の羽根１３の外側
面１６と前記槽の内側面５との間隙は羽根１３の角度の
可変によっても接触しない範囲において小さくすると共
に、夫々の羽根１３の内側面１７と回転軸１２の回転中
心との間隔は直下に位置する羽根１３の内側面１７と回
転軸１２の回転中心との間隔と等間隔か短間隔としたも
のである。

【００１８】更に、本発明の請求項２に記載の乾燥機
は、請求項１に記載の乾燥機１において、回転軸１２を
含む駆動系にトルクモニター２０を設け、槽２と被乾燥
物の接触する部分に温度モニター２６を設け、トルクモ
ーター２０と温度モニター２６からの信号を変数とする
関数を使って、被乾燥物を加熱するための熱媒体のジャ
ケット６への導入量と回転軸１２の回転速度を調整する
ものである。

【００１９】即ち、乾燥機１は被乾燥物を入れ乾燥させ
るための槽２を備え、該槽２は上部３を広く下部４を狭
く形成した逆円錐截台型としており、上部３と下部４と
の間は下方が窄むように傾斜させた内側面５となるもの
で、槽２の外周部には、熱媒体、例えば、蒸気、或い
は、加熱された液を流通させるためのジャケット６が側
面の略全体にわたって設けられており、前記ジャケット
６には熱媒体導入口７と熱媒体排出口８を備えており、
槽２は被乾燥物入口９と乾燥処理をした後の乾燥物を取
り出すための乾燥物取出口１０を備えているものである
が、実施例では、被乾燥物入口９は水分排気口を兼ねい
てるものであり、被乾燥物入口９、及び、水分排気口
９、乾燥物取出口１０の位置の変更は、本発明の目的を
変えるものではなく変えることが可能であり、更に、被
乾燥物から出た水分を放出すための水分排気口について
被乾燥物入口９とは別に他の位置に新たに設けても構わ
ないものである。

【００２０】そして、槽２の中央には長手方向を重力方
向と一致させた回転羽根組立体１１をもつものであり、
回転羽根組立体１１は回転自在に立設させた回転軸１
２、羽根１３、腕部１４、回転駆動源１５から成るもの
であり、回転駆動源１５は槽２に下部に限定されるもの
ではなく、その変更は本発明の要素を変えるものではな
い。

【００２１】更に、羽根１３は複数枚設けられるもの
で、夫々の羽根１３は腕部１４を介して回転軸１２に固
定されおり、羽根１３の外側面（槽２の内側面５と対向
する側面）１６と槽２の内側面５との間隙は接触しない
程度に小さくし、羽根１３の内側面（回転軸１２と対向
する側面）１７から回転軸１２の中心線Ｘ−Ｘまでの距
離は、すべての羽根１３について等間隔に又は上方に位
置する羽根１３ほど短間隔となるように、羽根１３の幅
（外側面１６から内側面１７まで）を羽根１３毎に変え
るものである。

【００２２】図２は、図１における回転羽根組立立体１
１の回転軸１２、羽根１３、腕部１４の詳細を示すもの
で、羽根１３は回転軸１２の外周面の仮想の螺旋状、つ
まり、軸方向及び周方向に間隔を有した螺旋状に設けた
腕部１４を介して取り付けられており、腕部１４は、回
転軸１２に設けたボス１８に固定されている。

【００２３】図３は、羽根１３を固定した腕部１４が、
回転軸１２に設けた穴あきのボス１８に入れられた状態
を示すもので、腕部１４はボス１８の中で周方向Ａに対
して、又、軸方向Ｂに対して位置決めされた後、適当な
固定手段、例えばネジ１９によって固定されており、周
方向Ａに対する位置決めは、羽根１３の回転軸１２に対
して水平の面に対しての角度を変えることを意味し、被
乾燥物が上方に移動していくためのスラストを決めるこ
とになり、被乾燥物の物性（例えば、粘性、摩擦抵抗）
などに合わせて変えるものであり、腕部１４の回転可能
な範囲は羽根１３内で行われ、軸方向Ｂに対する位置
は、羽根１３と槽２の内側面５との接触を避けるための
微調整として行われるものである。

【００２４】図４は本発明の乾燥機１の駆動系にトルク
モニター２０、温度モニター２６を設け、被乾燥物の水
分を調整するための制御系を構成させたものであり、乾
燥機１の主用構成部分は、図１に示す実施例と同一であ
り、従って、符号は同等部分については同一数字を使用
しており、回転軸１２を回転させる駆動系は、回転軸１
２と回転駆動源１５の間に、トルクモニター２０、回転
モニター２１、減速機２２を備えており、回転モニター
２１は回転指示計２３をもち、制御系の参考値としての
回転数を表示するもので、回転駆動源１５、インバータ
２４により回転数（回転速度）を調整され、回転駆動源
１５の電気的な情報が電圧、電流、電力などの電気計器
２５によって、参考値として測定されると共に、槽２と
被乾燥物の実質的な接触面には温度モニター２６が置か
れているものである。

【００２５】次いで、トルクモニター２０からの出力
は、高周波で変化することが想定されるため、高速フー
リエ変換アナライザー２７を介して第一調節計２８に、
直流４〜２０ｍＡ等の工業用途に広く使われているもの
で、温度モニター２６は、熱電対や白金抵抗体が使わ
れ、第二調節計２９と接続されており、第一調節計２８
と第二調節計２９はコンピュータシステム３０（プリン
タ３１を含む）にＲＳ−２３２Ｃなどの通信線３２によ
って接続されており、コンピュータシステム３０には、
工業用途で広く使われているシーケンスコントローラ３
３が夫々の調節計２８．２９と同様に接続されているも
のである。

【００２６】更に、熱媒体導入口７には電子式のサーボ
調整弁３４と、電磁弁３５が設けられており、第一調整
計２８の制御用出力線３６がインバータ２４の調整（周
波数変更用）のために接続されており、第二調整計２９
に制御用出力線３７が、サーボ調整弁３４の開度（ジャ
ケット６への蒸気量を調整）を調整するために接続され
ているもので、制御用出力線３６．３７で使われる出力
制御用信号は、例えば直流４〜２０ｍＡであり、電磁弁
３５の役目は蒸気導入系のＯＮ／ＯＦＦに使われるもの
であり、夫々の調整計２８．２９は、一般に使われるも
ので、ＰＩＤ制御やパターン制御などが可能なものであ
り、夫々の調整計２８．２９自体によっても、制御条件
に設定が可能であるが、コンピュータシステム３０での
設定が可能であり、コンピュータシステム３０との信号
との信号のやりとりが可能なものを使うものである。

【００２７】本実施例の乾燥機１の制御部は既述構成の
もとにつぎのように図５に示すように作動するものであ
り、コンピュータシステム３０には、過去のデータが記
録されており、新しい被乾燥物処理される時は、過去の
データと比較され、同等であれば、その処理パターンが
利用されることになり、比較されるべきデータが存在し
ない時には、改めて条件がコンピュータシステム３０か
ら入力されるもので、予め、操作パターンが夫々の調整
計２８．２９に、或いは、コンピュータシステム３０に
記録しているものである。

【００２８】前述の手順によって操作される場合のタイ
ムチャートの例を図６に図示する如く、槽２と被乾燥物
の接触面の温度モニター２６からの信号ｔと、トルクモ
ニター２０からの信号Ｔｒを入力とし、サーボ調整弁３
４開度によって決まる蒸気量（蒸気の圧力を一定とす
る）と、インバータ２４を介して調整される回転駆動源
１５の回転（回転軸１２の実際の回転は減速機２２によ
って減速されている）を出力として制御されものであ
り、乾燥過程における入力信号の変化に対して、比例
（Ｐ）、積分（Ｉ）、微分（Ｄ）、出力制御を蒸気量
（Ｓ）と回転速度（Ｒ）に対して行うものである。

【００２９】更に、蒸気量（Ｓ）の調整は、目的の水分
量に近づくにつれて、槽２と被乾燥物の熱量を少なくし
て行き、過乾燥を防止するだけではなく、目的の範囲に
押さえる効果もつもので、回転速度（Ｒ）の調整は、槽
内に残った被乾燥物が少なくなり、有効に使われている
部分の羽根１３の回転直径が小さくなることに対して、
被乾燥物に対する遠心力を保持するために回転速度
（Ｒ）を速くしたり、または、被乾燥物の過度の破砕を
防止するために回転速度（Ｒ）を下げたりするもので、
どのように調節するかは、被乾燥物に物性によって決め
られるものである。

【００３０】そして、コンピュータシステム３０は第一
調節計２８と第二調節計２９を介して、受け入れた信号
ｔとＴｒの両方を取り入れた関数計算をし、調節量Ｓと
Ｒを決めて、調節量２８を介してサーボ調節弁３４を、
調節計２９を介して回転駆動源１５を調節するものであ
り、関数計等の方式は実験によって決めて置くもので、
関数は、回転機の使われる範囲に合わせて複数用意され
ることになり、又、入力の変化の状況に合わせて、プロ
セス進行途中で変えることもできるものである。

【００３１】更には、前述のジャケット６に入れる熱媒
体は蒸気に限定されるものではなく、温水や、他の高温
流体であっても、本発明の構成を変えるののではなく、
同様の効果を得るものである。

【００３２】

【発明の効果】前記の構成により、被乾燥物に合わせ
た、攪拌特性と、高い効率での乾燥、及び、最終水分量
を正確に決めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の乾燥機を説明するための概要構
成図である。

【図２】図２は本発明の乾燥機の構成要素である回転羽
根組立体の詳細を示す斜視図である。

【図３】図３は本発明の乾燥機の羽根の組立を説明する
説明図である。

【図４】図４は本発明の乾燥機の制御系の構成要素をし
めす概要図である。

【図５】図５は本発明の乾燥機の操作手順を示すフロー
チャート図である。

【図６】図６は本発明の乾燥機に操作のタイムチャート
を示す図である。。

【符号の説明】

１ 乾燥機 ２ 槽 ３ 槽の上部 ４ 槽の下部 ５ 槽の内側面 ６ ジャケット ７ 熱媒体導入口 ８ 熱媒体排出口 ９ 被乾燥物入口 １０ 乾燥物取出口 １１ 回転羽根組立体 １２ 回転軸 １３ 羽根 １４ 腕部 １５ 回転駆動源 １６ 羽根の外側面 １７ 羽根の内側面 １８ ボス １９ ネジ ２０ トルクモニター ２１ 回転モニター ２２ 減速機 ２３ 回転指示計 ２４ インバーター ２５ 電気計器 ２６ 温度モニター ２７ 高速フーリエ変換アナライザー ２８ 第一調整計 ２９ 第二調整計 ３０ コンピュータシステム ３１ プリンタ ３２ 通信線 ３３ シーケンスコントローラー ３４ サーボ調整弁 ３５ 電磁弁 ３６ 制御用出力線 ３７ 制御用出力線

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】上部が広く下部が狭い逆円錐截台型の槽
   と、該槽の外周部に周設した熱媒体を通すジャケット
   と、前記槽の上方に設けた被乾燥物入口と水分排気口
   と、前記槽に下方に設けた被乾燥物取出口と、前記槽の
   中心に回転自在に立設した回転軸と、該回転軸の外周面
   に軸方向及び周方向に夫々間隔を有した螺旋状に夫々突
   設させた複数の腕部と、該複数の腕部に水平方向の角度
   を可変可能に取着した夫々の羽根とを備え、前記夫々の
   羽根の外側面と前記槽の内側面との間隙は羽根の角度の
   可変によっても接触しない範囲において小さくすると共
   に、夫々の羽根の内側面と回転軸の回転中心との間隔は
   直下に位置する羽根の内側面と回転軸の回転中心との間
   隔と等間隔か短間隔としたことを特徴とする乾燥機。
2. 【請求項２】請求項１に記載の乾燥機において、回転軸
   を含む駆動系にトルクモニターを設け、槽と被乾燥物の
   接触する部分に温度モニターを設け、トルクモーターと
   温度モニターからの信号を変数とする関数を使って、被
   乾燥物を加熱するための熱媒体のジャケットへの導入量
   と回転軸の回転速度を調整することを特徴とする乾燥
   機。