JP2005331231A - 乾燥機 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】スクリュー11のスクリュー軸11b及びスクリュー羽根11sは中空に構成されており、スクリュー軸11bの内部空間11aとスクリュー羽根11sの内部空間11cとは連通11dしており、加熱気体供給手段2とスクリュー軸11bの内部空間11aとを連通する配管系51を有し、該配管系51及びスクリュー軸11bの内部空間11aを介してスクリュー羽根11sの内部空間11cへ加熱気体が供給される様に構成されている。
【選択図】図1
Description
しかし、従来のスクリュー式連続乾燥機(特許文献1の乾燥機)は、乾燥効率が必ずしも十分でない。
係る乾燥機は、バーナにより燃焼された高温の燃焼ガスを中空軸内部に供給し、中空軸の外表面及び中空軸外表面に形成されたスクリューブレードと接触する被乾燥物を加熱・乾燥させながら、中空軸に形成された多数の通孔を通じてその燃焼ガスを排出させ、高温の燃焼ガスを被乾燥物に直接接触させることにより、乾燥させるように構成されている。
しかし、被乾燥物は、水分の多い状態であり、その水分の多い被乾燥物は、中空軸の外表面に隙間の少ない状態で圧着しているので、そのままであれば、前記多数の通孔は閉塞してしまう。そのため、乾燥効率が向上しない。
また、上述した乾燥機は、一旦乾燥に使用した熱を回収して、再度乾燥機内に投入しているが、再投入箇所が、特定箇所に集中しているため、回収した熱を再投入することによる乾燥効率の向上は、全体的には達成されていない。
中央部においては、ピッチを広くすることで内筒(12)の上部に空間を出来易くして、乾燥対象物から発生する水蒸気、及び気体汚染物質の臭気分解装置(2)への排気を促す。
また、排出口(16)近傍では、既に水分の大半が除去されていて、水蒸気、及び気体汚染物質の抜気は十分に行われるので、ピッチを狭めることによって乾燥した乾燥対象物を排出し易いようにコンパクトに圧縮出来る。
尚、図1において、符号500は当該乾燥機1D全体を制御する制御盤を示す。
即ち、乾燥機本体1の主要構成である内筒12と外筒13によって2重管構造の胴部が形成されている。
その高温ガス配送管5は途中で分岐管51に分岐し、その分岐管51は前記スクリュー11の乾燥対象物投入口15側の端部の吸入口11iにロータリ式ジョイントJr(図2参照)を介して接続され、高温ガス配送管5は前記外筒13の高圧ガス吸入口13iに接続されている。
その高温エア配送管7は途中で分岐管71に分岐し、その高温エア配送管7および分岐管71は内筒12に形成された前記高温エア吸入口12i、12iに接続され、高温エアを2重管トラフ23の内筒12内に流入させる。
前記2重管トラフ23の内筒12内に流入した高圧エアは、内筒12内で乾燥対象物を補助的に乾燥させるとともに、内筒12内の内圧を高めて乾燥対象物から発生する水蒸気及び臭気(気体汚染物質)を発生しやすくする。そして発生した水蒸気及び臭気(気体汚染物質)を前記回収管8、81によって臭気分解装置2に送り込む。
従って、高温ガス吸入口13iから内筒12と外筒13とで形成された前記環状空間123内に送り込まれた高温ガスは、内筒12の外周を介して内筒12内の乾燥対象物に熱エネルギを与えることで乾燥対象物を乾燥させた後、降温(凡そ200℃まで降下)し、第1の吸引用ブロワ3の吸引力を借りて第1の排気管31から大気に排出される。
スクリュー11の詳細な構成、及び吸入口11iからスクリューシャフト11b内に流入する高温ガスの流れについては後述する。
ここで、内筒12内及びスクリュー11内からの排気は、合流管でひとまとめにし、1台の吸引用ブロワによって吸引しても良い。
図3はスクリュー11の外観図であり、図4はスクリュー11の断面図、図5はスクリューブレード11sのピッチ間隔を説明するための、スクリュー11を挿通させた内筒12の断面を示す断面図である。
更に図6は2重管トラフ23の内筒12の外周に形成された熱エネルギをより多く取り込むためのフィン23fと、内筒12の外周と外管13の内周とで囲まれた環状空間123に形成された熱エネルギを効果的に滞留させるための隔壁23wを説明するための部分断面図である。
そのスクリューブレード11sは厚み部分が空間11cになっている。即ち、スクリューブレード11sの内部(空間11c)を、螺旋を描くように流体が移動可能に形成されている。
しかし、本実施形態では、スクリューシャフト内11aの所定位置にプラグ11pが嵌入され、スクリューシャフト11bが一部閉塞されているため、スクリューシャフト内11aを流過してきた高温ガスは行き場を求めてプラグ11pの上流側の通気孔11dからブレード11sの空間11c内に流入して空間11c内を流過する。
そして、200℃以下に降温した排気は第2の排気管41(図1参照)から大気に排出される。
尚、排気温度が200℃まで降温していない場合は、前記第1及び第2の排気管31、41(図1参照)において、図示しない外気導入機構によって、外気を取り入れ、高温排気を希釈した後に大気に排出される。
更に、熱効率が飛躍的に向上するので、投与する熱エネルギは最小で済む。
図4において、矢印は高温ガスの流過方向を示す。
ここで、2重管トラフ23の内筒12内が水分の多い乾燥対象物Mで満杯の状態では、水蒸気が上手く抜けない。従って、中央の領域L2ではスクリューブレード11sのピッチP2を大きく採り、内筒12の上部に水蒸気が抜ける程度の空間12fを形成し易いようにしている。
排出口11o側の領域L3では、乾燥対象物Mはかなり脱水されており、しかも乾燥度は高まっている。そのためスクリューブレード11sのピッチP3を小さくしても水蒸気は容易に抜ける。
図示の例では、領域L1のピッチP1と領域L3のピッチP3とは等しく構成している。
ここで、内筒12内の温度は平均すれば、凡そ300℃である。
その複数の隔壁23wには切欠き23v(図8,9参照)が形成され、隣り合う隔壁23wは、図8と図9に示すように、その切欠き23vの向きがスクリュー11の軸線方向で上下交互に配置されている。
高温ガスが、流過の過程で、複数の隔壁23w及びフィン23fに高温の熱エネルギを与える(高温ガスが接触する面積を増やす)ことで、内筒12を高温に維持することが可能となる。
尚、隔壁に形成する切欠き23yは、図10に示すように、環状の隔壁23qを完全に切断するように形成しても良い。
650℃以上に加熱されることで、臭気の元になる気体汚染物質は焼却除去される。
臭気分解装置2に付帯する排気ガスの加熱手段として、従来は、例えば2台の電気ヒータを用いていた。しかし、電気ヒータは2台使用しても650℃以上に加熱することは困難である。
さらに電気消費が大きく、ランニングコストを圧迫してしまう。本実施形態では、石油系燃料を使用するバーナ21を用いることにより、650℃以上の加熱を可能としている。
そのバッフルプレート22には、ガスバーナ21で加熱された高温の水蒸気の流れを妨げないように多数の小孔22aが穿孔されている。
そこで、図1及び図2に示すように、高温ガス配送管5に熱交換器6を取り付ける。
外気(エア)はその熱交換機6内を通過することによって、高温ガス配送管5を流過する650℃の高温ガスから熱を受け、昇温し、その昇温され高温になった空気を高温エア配送管7および分岐管71によって内筒12内に送り込むことで高熱の再利用を図っている。
しかし、上述したように、吸入口12iから高温エアを内筒12内に送り込むことにより、水蒸気の発生や、気体汚染物質の蒸散を促すとともに、内圧の上昇もあって、水蒸気を含む気体汚染物質は容易に臭気分解装置2に送り込まれる。
また、図2において、高温エア配送管7及び分岐管71と、内筒12の高温エア吸入口12iとの接続部に、図示しないリリース弁を介装することにより、当該真空状態の領域、即ち、スクリューブレード11sで搬送する部分(内筒12)内の真空度が所定値を超えた場合に、当該リリース弁を開き、外気を導入することも可能である。
中央部においては、ピッチを広くすることで内筒12の上部に空間を出来やすくして、乾燥対象物から発生する水蒸気、及び気体汚染物質の臭気分解装置2への排気を促す。
また、排出口16近傍では、既に水分の大半が除去されていて、水蒸気、及び気体汚染物質の抜気は十分に行われるので、ピッチを狭めることによって乾燥した乾燥対象物を排出し易いようにコンパクトに圧縮出来る。
専ら、図1〜図10の第1実施形態と異なる構成について以下に説明する。
内筒92の一端(図示では左端部)には、乾燥対象物の投入口92iが形成され、他端(図示の右端)には乾燥対象物の排出口92oが形成されている。
その第2の熱交換器62と前記高温エアの吸入口93iは高温エア供給管63によって連通している。
また、その煙突150には、第1の吸引用ブロワ3を介装した第1の排気管31及び第2の吸引用ブロワ4を介装した第2の排気管41も接続され、全ての排気がその煙突150の上端から大気に排出されるように構成されている。
先ず、前記第2の熱交換器62では、外気(エア)を吸い込み、吸込んだエアは高温ガス配送管5を流過する高温ガス(500℃)によって、熱エネルギを受け取り、凡そ150℃まで昇温する。
150℃まで昇温されたエアは、前記高温エア供給管63から高温エアの吸入口93iを経由して、内筒92、外筒93によって形成された環状空間923内を通過する。高温エアが環状空間923内を通過する際には、内筒92に熱が投与されるため、内筒92内をスクリューシャフト91で移動させられる乾燥対象物が余熱される。
スクリュー式連続乾燥装置、すなわち乾燥機本体1内で、乾留ガス(燃料ガスとして高カロリーを包含するガス)が発生すれば、当該乾留ガスが臭気分解装置2内で燃焼して、乾留ガスが保有するカロリー分だけ排気は高温化(例えば乾留ガスが発生しない場合に650℃であったものが850℃まで高温化)する。
図13の第3実施形態の他の実施例は、そのような事態に対応させて、臭気分解装置2の耐熱温度を850℃以上とした実施形態である。
その結果、スクリュー式連続乾燥装置、すなわち乾燥機本体1内に流入する排気ガス(高熱のガス)の温度も上昇(例えば500℃が750℃に上昇)する。したがって、設備全般にわたっての耐熱度は向上させている。
その結果、内筒12と外筒13とで形成される環状空間123内、及び、スクリュー内部11aに送り込むガス温度も、例えば750℃と高く出来る。
乾燥温度をそのように上げることで、乾燥対象物である、例えば生ごみを、完全に炭化させることが出来る。即ち、排出される乾燥後の生ごみは、炭Mf、すなわち燃料としての再利用が可能となる。
図14の第4実施形態は、図12の第3実施形態に対して、第4の吸引用ブロワを省略して、第4の排気管42を第3の排気管31に合流したことのみが異なる。それ以外の構成に関しては図12の第3実施形態と概略同様である。
乾燥対象物は既に殆ど水分を含まない状態まで乾燥しきっているので、容易に細かな粒子状に破砕される。
上述した各実施形態において、乾燥対象物が加熱されることにより、水蒸気やガス成分が気体汚染物質排出口12oを介して内筒12から排出されて、臭気分解装置2(図1参照)へ送られる。
その際に、スクリュー11及びスクリューブレード11sと内筒12の内壁面とで包囲された領域では、乾燥対象物が圧縮、充填されている。
水蒸気やガス成分が流れる流路となるスペースが存在しない程度まで圧縮、充填されている場合には、水蒸気やガス成分が気体汚染物質排出口12oを介して内筒12から排出される効率が低下して、いわゆる「抜けが悪い」状態となってしまう。そして、「抜けが悪い」状態で図示の実施形態に係る乾燥機を作動させると、乾燥対象物が十分に乾燥されず、処理されるべき汚染物質が乾燥対象物から除去されない恐れも存在する。
係る貫通孔11hがあれば、スクリュー11及びスクリューブレード11sと内筒12の内壁面とで包囲された領域で、乾燥対象物が高密度にて圧縮、充填されても、そこで発生した水蒸気やその他のガス成分は、スクリューブレード11sに形成された貫通孔11hを経由して、気体汚染物質排出口12oまで到達することが可能となる。
ここで、貫通孔11hを投入口15近傍の位置のスクリューブレード11sに形成してしまうと、投入口15から気体汚染物質排出口12oまでの流路が形成されてしまう。その結果、投入口15から大気が吸引されて、気体汚染物質排出口12oを介して臭気分解装置2(図1参照)へ送られてしまう。そのため、上述した貫通孔11hは、投入口15近傍の位置のスクリューブレード11sに形成しないのである。
図18〜図20の第7実施形態は、スクリューシャフト11bに掻き上げバーを設けた実施形態である。
本発明者は、各種実験を重ねる内に、「スクリューシャフト11b及びスクリューブレード11sに掻き上げバーを設けることにより、係る掻き上げバーによりゴミの塊を上方に掻き上げ、掻き上げられたゴミの塊がその自重により下方へ落下し、塊が砕けて、塊内部のゴミから水分が蒸発し易くなる。」との知見を得た。
図20の正面図に示すように、半径方向掻き上げバー11r、軸方向掻き上げバー11t共、軸周り全周を4等分するように、1ピッチ内に4個の掻き上げバー11r、11tが形成されている。すなわち、半径方向掻き上げバー11rも、軸方向掻き上げバー11tも、1ピッチについて、例えば90°ずつ、円周方向取り付け位置をずらしている。(円周方向取り付け位置の「ずれ角」については、90°に限定されない)。これは、スクリューシャフト全体として、均一に掻き上げるためである。
そして、半径方向掻き上げバー11rは投入側の領域L1の投入側の一部分(図の左端側)に、軸方向掻き上げバー11tは中央の領域L2の投入側の一部分に設けられている。
投入口近傍の領域では、投入されたゴミの水気が多い。また、澱粉が多いゴミだと、粘性がある。そのため、シャフト11bと平行に延在する軸方向掻き上げバー11tと内筒12(図5参照)の壁面との間の隙間を閉塞させてしまうことがある。従って、投入口近傍の領域L1では、軸方向掻き上げバーであって、隣接するスクリューを接続する様なもの(図18、図19の)11tは設けられていない。
すなわち、内筒12と半径方向掻き上げバー11rとの間に隙間が存在しないと、掻き上げられたゴミが自重で落下しなくなってしまい、掻き上げバー11rにより掻き上げられたゴミの塊は、内筒12とスクリュー11との間の空間を回りながら移動するだけで、固まりの表面のみが乾燥して、内部の水分が蒸発しない。こうした事態を回避するために係る隙間が必要となる。
それに対して、図23〜図25の第7実施形態の変形例では、半径方向掻き上げバー11rを投入側の領域L1の全域に、軸方向掻き上げバー11tを中央の領域L2及び排出口側の領域L3の全域に設けた実施形態である。それ以外は、図18〜図22の第7実施形態と同様である。
図18〜図22の第7実施形態では、スクリューブレード11sのピッチは、投入口の領域L1で狭く(150mm)、投入口から離れた中央領域L2で広く(200mm)、排出口近傍の領域L3では再び狭く(150mm)なっている。
L1=150mm、L2=175mm、L3=200mm
と、前方に進むに従って領域毎にピッチが増加する様に構成している。
野菜クズや無機土壌は、乾燥しても減容しないので、排出口近傍でスクリューブレード11sのピッチを狭くすると、排出口近傍で詰まって閉塞しまう。その上、スクリュー11には勾配がついているので、スクリューで搬送されるゴミに「戻り」があり、そのため、スクリューブレード11sのピッチが狭くなった部分で搬送されてくるゴミと、戻りのゴミとが詰まってしまう。
したがって、乾燥しても減容しない搬送物(例えば、野菜クズや無機土壌等)の場合は、第8実施形態のように、排出口に向けてピッチを増加させて、ゴミの詰まりに対処している。
図23〜図25の第7実施形態の変形例では、スクリューブレード11sのピッチは、投入口の領域L1で狭く(150mm)、投入口から離れた中央領域L2で広く(200mm)、排出口近傍の領域L3では狭く(150mm)なっている。
L1=150mm、L2=175mm、L3=200mm
と、領域毎に段階的に増加するように構成している。
そこで、図31の第9実施形態では、図11の第2実施形態に対して、気体汚染物質回収管8及び分岐管81の途中に強制搬送手段である、例えば、ブロワ8B(或いはエジェクタ)を介装して吸引力不足に対応している。
尚、ブロワ8Bは、気体汚染物質回収管8側のみに介装することも出来る。
また、第9実施形態は、図1〜図11の第1実施形態にも適用可能である。
図32の第10実施形態は、気体汚染物質回収管8内の凝縮水により、バーナ21への吸引力が弱くなるのを防止するために、ドレン抜き8Dを、図示の例では3箇所(気体汚染物質回収管8に2箇所、分岐管81に1箇所)に設けた実施形態である。
また、第10実施形態は、図1〜図11の第1実施形態にも適用可能である。
例えば、第3実施形態の他の実施例は、第3実施形態の一例の派生として説明したが、第1、第2、第4、第5実施形態の何れでも、乾留ガスをスクリュー式連続乾燥機(乾燥機本体)1内で発生させることが可能であれば、高温化、及び乾燥後の排出物を燃料として再利用することは可能である。
1・・・乾燥機本体/間接加熱スクリュー式連続乾燥装置
2・・・臭気分解装置
3・・・第1の吸引用ブロワ
4・・・第2の吸引用ブロワ
5・・・高温ガス配送管
6・・・熱交換器
7・・・高温エア配送管
8・・・気体汚染物質回収管
9・・・予備加熱定量供給装置
11・・・スクリュー
12・・・内筒
13・・・外筒
14・・・スクリュー駆動手段
15・・・投入口
16・・・排出口
21・・・バーナ
23・・・2重管トラフ
31・・・第1の排気管
41・・・第2の排気管
51・・・分岐管
62・・・第2の熱交換器
Claims (5)
- 内部に形成された空間内にスクリューを収容した胴部と、乾燥対象物が搬送される様に構成されたスクリューと、加熱された気体を発生する加熱気体供給手段とを有し、前記スクリューのスクリュー軸及びスクリュー羽根は中空に構成されており、スクリュー軸の内部空間とスクリュー羽根の内部空間とは連通しており、前記加熱気体供給手段とスクリュー軸の内部空間とを連通する配管系を有し、該配管系及びスクリュー軸の内部空間を介してスクリュー羽根の内部空間へ加熱気体が供給される様に構成されていることを特徴とする乾燥機。
- 前記胴部は、半径方向に間隔を隔てて配置された2つの円筒状部材から構成されており、該2つの円筒状部材間の環状空間に前記加熱気体供給手段で生じた加熱気体が供給される様に構成されている請求項1の乾燥機。
- 前記加熱気体供給手段は気体汚染物質を高熱で分解する臭気分解手段であり、該臭気分解手段内には燃焼装置が設けられ、前記胴部のスクリューが収容された空間と臭気分解手段とを連通する配管系が設けられており、該配管系を介して前記胴部のスクリューが収容された空間で発生した気体汚染物質が燃焼装置に供給され、気体汚染物質を熱分解した後の排気が前記スクリューの内部空間及び胴部の環状空間へ供給される様に構成されている請求項2の乾燥機。
- 前記胴部には乾燥対象物の投入口と排出口とが形成されており、当該投入口及び排出口の近傍における前記スクリューのピッチは、投入口及び排出口から離隔した領域のスクリューのピッチよりも狭くなる様に構成されている請求項1〜3の何れか1項の乾燥機。
- 臭気分解手段と連通する配管系は、前記投入口及び排出口から離隔した箇所で、スクリューが収納された空間に接続しており、スクリューが収容された空間における当該接続箇所近傍の圧力が低圧となる様に構成されている請求項1〜4の何れか1項の乾燥機。
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