JP2006349316A

JP2006349316A - 乾燥装置

Info

Publication number: JP2006349316A
Application number: JP2005179348A
Authority: JP
Inventors: Eiichi Miura; 栄一三浦; Seiichi Oguro; 誠一小黒
Original assignee: Mitsubishi Materials Techno Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Techno Corp
Priority date: 2005-06-20
Filing date: 2005-06-20
Publication date: 2006-12-28

Abstract

【課題】水分量のバラツキが小さい被乾燥物を安定して排出することができる乾燥装置を提供すること。
【解決手段】両端に側壁が設けられた筒状体１３を有する固定体と、筒状体１３の軸方向に連設された複数の攪拌羽根２２を有して固定体に回転自在に挿通される回転軸とを備え、筒状体１３内の被乾燥物中の水分量を検知する温度検出センサ１５を有し、温度検出センサ１５による被乾燥物の水分量の検知結果に応じて温度検出センサ１５以降の被乾燥物の滞留時間を調整する滞留時間調整手段５を備え、筒状体１３内に供給された被乾燥物を、固定体に設けられた被乾燥物排出部４に向けて回転体の軸方向に移送しながら攪拌、乾燥させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、粉粒体をはじめ例えば食品の残渣物や水処理装置から発生する有機物などを成分とする処理物などを乾燥する乾燥装置に関する。

一般に、食品の残渣物や水処理装置から発生する有機物を成分とする処理物は、内部に含有されている水分などを蒸発させ、減量や再利用されている。ここで、蒸発させるために処理物に対して直接熱風を吹き当てることで乾燥させる直接乾燥法や、熱風などの熱媒によって容器などの接触部材を加熱して加熱された接触部材を処理物と接触させることで処理物に直接熱媒を当てずに乾燥させる間接乾燥法がある。

このような間接乾燥法を採用した乾燥装置として、両端に側壁が設けられた筒状体を有する固定体と、この固定体に対して回転自在に挿通された回転軸とを備える乾燥装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。ここで、回転軸には攪拌羽根が複数連設されており、各攪拌羽根が熱媒によって加熱されている。そして、筒状体の内部に供給された被乾燥物を複数の攪拌羽根で攪拌、乾燥させながら移送する。このとき、攪拌羽根を複数設けることで、被乾燥物との接触面積が増大して効率よく被乾燥物を乾燥させることができる。

ところで、このような乾燥装置において、取扱いが容易となるなどの理由から、筒状体から排出される被乾燥物中の水分量が一定であることが望まれている。ここで、排出される被乾燥物中の水分量の調整方法としては、例えば、排出される被乾燥物の筒状体内における滞留時間を調整することによって排出される被乾燥物中の水分量を調整する方法がある。これは、固定体に筒状体の内部と接続されて移送された被乾燥物を排出する被乾燥物排出部を設け、この被乾燥物排出部に筒状体で乾燥されて筒状体から移送された被乾燥物が流通する流路を形成し、仕切板でこの流路の堰止め高さを調整して排出される被乾燥物の滞留時間を調整する方法である。
ここで、流路の堰止め高さを高くすると、この仕切板を乗り越えるようにして流通する被乾燥物が排出されにくくなるので、筒状体内に被乾燥物が滞留することになる。このため、被乾燥物の乾燥時間が長くなり、被乾燥物中の水分量を小さくすることができる。逆に、流路の堰止め高さを低くすると、被乾燥物が筒状体内に滞留しにくくなるので、乾燥時間を短くすることができる。このように堰止め高さを調整して乾燥時間を適宜変更することで、排出された被乾燥物中の水分量が調整される。
なお、排出される被乾燥物の水分量の調整方法としては、上述した方法以外に、攪拌羽根の形状を変化させることや、筒状体の傾斜角を調整することや、回転軸の回転数を変化させることや、加熱温度を調整することなどがあげられる。
特開２００２−２５０５９０号公報

しかしながら、上記従来の乾燥装置には、以下の課題が残されている。すなわち、上記従来の乾燥装置では、手動で仕切板による堰止め高さの調整を行い、排出される被乾燥物の滞留時間を調整することで排出される被乾燥物中の水分量を調整しているが、供給される被乾燥物中の水分量や粒径などが一定でない場合には、変動に応じてその都度適宜調整する必要がある。また、手動であるため、仕切板による調整が遅れやすくなることから、排出される被乾燥物中の水分量のバラツキが大きくなるという問題がある。

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、水分量のバラツキが小さい被乾燥物を安定して排出することができる乾燥装置を提供することを目的とする。

本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明の乾燥装置は、両端に側壁が設けられた筒状体を有する固定体と、該筒状体の軸方向に連設された複数の攪拌羽根を有して前記固定体に回転自在に挿通される回転軸とを備え、前記筒状体内に供給された前記被乾燥物を、前記固定体に設けられた被乾燥物排出部に向けて前記回転体の軸方向に移送しながら攪拌、乾燥させる乾燥装置において、前記筒状体内の前記被乾燥物中の水分量を検知する検知手段を有し、該検知手段による前記被乾燥物の水分量の検知結果に応じて前記検知手段以降の前記被乾燥物の滞留時間を調整する滞留時間調整手段を備えることを特徴とする。

この発明によれば、筒状体内の被乾燥物の水分量を検知し、これに応じて検知手段以降における被乾燥物の滞留時間を調整することで、筒状体内の被乾燥物の乾燥時間を調整できるので、被乾燥物を所望の水分量とすることができる。すなわち、筒状体内の被乾燥物中の水分量が多い場合には、被乾燥物が筒状体内に長時間留まるようにし、乾燥時間を長くすることで被乾燥物中の水分量を所望の値とする。一方、筒状体内の被乾燥物中の水分量が少ない場合には、筒状体内の滞留時間を短くして乾燥時間を短くする。このようにすることで、水分量のバラツキが小さい被乾燥物を安定して排出することができる。
ここで、供給される被乾燥物中の水分量にバラツキが生じている場合であっても、滞留時間調整手段が筒状体内の被乾燥物の乾燥時間を調整するので、排出される被乾燥物中の水分量のバラツキを抑えることができる。したがって、製品品質の安定化を図ることができる。

また、本発明の乾燥装置は、前記滞留時間調整手段が、前記被乾燥物排出部に形成されて前記筒状体から移送された前記被乾燥物の流通を妨げる仕切板と、前記検出結果に応じて前記仕切板の堰止め高さを調整し、該仕切板を乗り越えるように前記被乾燥物を流通させる開閉調整機構とを備えることが好ましい。
この発明によれば、筒状体内の被乾燥物の水分量に応じて、仕切板が流路の堰止め高さを調整することで被乾燥物排出部から排出される被乾燥物の乾燥時間を変化させる。すなわち、流路中の被乾燥物は仕切板を乗り越えるようにして排出されるので、仕切板による堰止め高さを高くすると、被乾燥物が仕切板を乗り越えるために被乾燥物の乾燥時間が長くなる。一方、仕切板による流路の堰止め高さを低くすると、被乾燥物の乾燥時間が短くなる。このようにして、筒状体内の被乾燥物の乾燥時間を調整する。

また、本発明の乾燥装置は、前記検知手段が、前記筒状体内部に供給された前記被乾燥物の温度を測定することが好ましい。
この発明によれば、筒状体内部の被乾燥物の温度を測定することで被乾燥物中の水分量を検知し、被乾燥物排出部から排出される被乾燥物の滞留時間を調整する。被乾燥物中の水分量と被乾燥物の温度とは、被乾燥物の乾燥がある程度進んだ状態において相関性を有しているので、被乾燥物の温度を検出することで被乾燥物中の水分量を算出し、被乾燥物の乾燥時間を制御することができる。

この発明にかかる乾燥装置によれば、被乾燥物の水分量を検知して被乾燥物の滞留時間を調整することで、被乾燥物の乾燥時間を調整して被乾燥物中の水分量を所望のものとすることができる。したがって、水分量のバラツキが小さい被乾燥物を安定して排出することができる。

以下、本発明による乾燥装置の一実施形態を図面に基づいて説明する。
本実施形態における乾燥装置１は、間接乾燥法を採用した乾燥装置であって、図１に示すように、中空の固定体２と、固定体２に対して回転自在に挿通された回転軸３と、固定体２に設けられて固定体２内部の被乾燥物を排出する被乾燥物排出部４と、被乾燥物排出部４からの被乾燥物の滞留時間を調整する滞留時間調整手段５とによって構成されている。

固定体２は、横置きされて両端に側壁（一方の側壁）１１、側壁（他方の側壁）１２がそれぞれ設けられた筒状体１３と、筒状体１３の外周面を覆うように設けられたジャケット（図示略）とを備えている。
筒状体１３は、円筒形状であり、側壁１１側の上面に被乾燥物を供給する被乾燥物導入口１３Ａが設けられており、側壁１２側に筒状体１３内を移送された被乾燥物を排出する被乾燥物排出部４が設けられている。ここで、被乾燥物導入口１３Ａは、側壁１１よりも若干側壁１２側に設けられている。
ここで、本明細書の乾燥装置において、筒状体１３の被乾燥物導入口１３Ａが設けられた側の一端を上流端、被乾燥物排出部４が設けられた側の一端を下流端と称する。また、筒状体１３には、被乾燥物を加熱することで発生する水蒸気を排気する水分排気口１３Ｂ及び筒状体１３の内部に空気を導入して筒状体１３内部の圧力などを調整する空気導入口１３Ｃが設けられている。
また、筒状体１３には、上側の内周面から回転軸３の軸心に向かって固定板１４が複数設けられている。これら複数の固定板１４は、後述する複数の攪拌羽根２２の間にそれぞれ突出するように設けられている。また、筒状体１３の被乾燥物排出部４近傍の内周面には、図２に示すように、筒状体１３内部の被乾燥物の温度を検出する温度センサ（検知手段）１５が設けられている。
この温度センサ１５は、筒状体１３内部の被乾燥物の温度の検出結果を、後述する制御盤４６に通知するように構成されている。

回転軸３は、回転軸本体２１と、回転軸３の軸方向に連設された複数の攪拌羽根２２とによって構成されており、固定体２の外部に設けられた動力源（図示略）によって、図１に示す矢印Ａ方向で回転自在となっている。
回転軸本体２１は、円筒形状を有しており、固定体２の外部において回転軸本体２１内に熱媒である蒸気を導入するための蒸気導入口２１Ａが設けられている。
複数の攪拌羽根２２は、筒状体１３の内部に供給された被乾燥物との接触面積を増大させるために設けられており、等間隔で配置されている。また、攪拌羽根２２は、中空の円盤形状を有しており、回転軸本体２１内を流通する蒸気が攪拌羽根２２内にも流通可能となっている。

被乾燥物排出部４は、図２及び図３に示すように、筒状体１３の周面に連設された中空の箱形状を有しており、移行部３１と排出部３２とで構成されている。そして、被乾燥物排出部４の内部は、筒状体１３から移送された被乾燥物が流通する流路が形成されている。
移行部３１は、筒状体１３の内部と、筒状体１３の周面に形成された接続開口１３Ｄを介して接続されており、筒状体１３内部の被乾燥物が接続開口１３Ｄから移送される。

排出部３２は、移行部３１から移送された被乾燥物を被乾燥物排出口４Ａから排出する。ここで、移行部３１と排出部３２との間には、移行部３１と排出部３２とを接続する流路の堰止め高さを調整する仕切板３３が設けられている。
この仕切板３３は、図２から図４に示すように、矩形状の板状部材であって、被乾燥物排出部４内部の幅方向にわたって設けられている。そして、仕切板３３は、開閉調整機構３４によって被乾燥物排出部４の内部で図２に示す矢印Ｂ方向のように、水平面に対して垂直な方向において図２の二点差線で示す範囲内で上下移動可能に構成されている。また、仕切板３３は、開閉調整機構３４によって上方向に移動させると、移行部３１と排出部３２との間の流路の堰止め高さが高くなり、仕切板３３を下方向に移動させると、流路の堰止め高さが低くなるように構成されている。これら仕切板３３と開閉調整機構３４とによって滞留時間調整手段５が構成される。

開閉調整機構３４は、被乾燥物排出部４の内部で垂直方向に延在し、水平な方向に間隔をあけて配置された一対のポール４１と、一対のラック４２と、一対のピニオン４３と、回転軸４４と、回転軸４４を駆動するモータ４５と、モータ４５を制御する制御盤４６とによって構成されている。
一対のポール４１は、被乾燥物排出部４の上下方向にわたって設けられており、互いに回転軸３の軸方向に沿って間隔をあけて配置されている。そして、ポール４１は、上部が被乾燥物排出部４の上部に設けられたポール収容部４Ｂに収容されている。このポール収容部４Ｂのいずれか一方の上端部と下端部とには、ラック４２が上限または下限に位置していることを検出する上部及び下部ラック検知センサ４７Ａ、４７Ｂが設けられている。これら上部及び下部ラック検知センサ４７Ａ、４７Ｂは、ポール収容部４Ｂ内の上端部または下端部においてラック４２の先端部に設けられた検知板４２Ａの存在の有無をそれぞれ制御盤４６に通知するように構成されている。

一対のラック４２は、一対のポール４１に沿って上下に、仕切板３３と同様に図２に示す二点差線の範囲内で移動可能に構成されており、下方に仕切板３３が取り付け固定されている。そして、ラック４２は、ポール４１に沿って上下に移動することで、ポール収容部４Ｂ内に設けられた上部及び下部ラック検知センサ４７Ａ、４７Ｂによって検出されるように構成されている。ここで、上部ラック検出センサ４７Ａは、ラック４２に伴って上方向に移動する仕切板３３が移行部３１と排出部３２との間の流路を閉状態とするときに、検知板４２Ａの存在を検出して制御盤４６にその旨を通知するように構成されている。また、下部ラック検出センサ４７Ｂは、仕切板３３が流路を全開状態とするときに検知板４２Ａの存在が検出されなくなり、その旨を制御盤４６に通知するように構成されている。

回転軸４４は、その軸心が回転軸３の軸心と平行となっており、一対のラック４２とそれぞれ噛合する一対のピニオン４３が設けられている。そして、回転軸４４は、モータ４５によって図２及び図３に示す矢印Ｃ方向で回転可能となっており、回転することでピニオン４３と噛合するラック４２がポール４１に沿って上下に移動する。また、回転軸４４には、回転軸４４の回転量を検出するロータリーエンコーダ４８が設けられている。このロータリーエンコーダ４８は、回転軸４４の回転量を制御盤４６に通知するように構成されている。

制御盤４６には、供給する被乾燥物の原料の情報や、乾燥処理後における被乾燥物中の所望の水分量に相当する被乾燥物の温度などをあらかじめ入力可能となっている。
また、制御盤４６は、被乾燥物の原料と温度に対する水分量のチャートが記憶されたメモリ（図示略）を有しており、入力された被乾燥物の原料の情報や温度センサ１５による被乾燥物の温度の検出結果から被乾燥物中の水分量をこのメモリから読み出すように構成されている。そして、制御盤４６は、温度センサ１５による被乾燥物の温度の検出結果から被乾燥物中の水分量を導出し、あらかじめ入力された乾燥処理後の被乾燥物中の水分量と比較して、回転軸４４を回転駆動するモータ４５に対して回転軸４４を回転させて仕切板３３による流路の堰止め高さが、水分量の差や被乾燥物の原料など応じて所望のものとなるよう制御する。また、制御盤４６は、ロータリーエンコーダ４８で検出した回転軸４４の回転量の検出結果から仕切板３３による堰止め高さを判断する。

次に、このような構成を有する乾燥装置１を用いた被乾燥物の乾燥方法について説明する。まず、蒸気導入口２１Ａから熱媒である蒸気を回転軸本体２１内に導入する。これにより、複数の攪拌羽根２２は、内部を流通する蒸気によって加熱される。また、ジャケットにも熱媒としての蒸気を導入することによって筒状体１３を加熱する。そして、回転軸３を回転させる。このとき、供給する被乾燥物の原料の情報や乾燥処理後の所望する水分量に相当する被乾燥物の温度を、制御盤４６に入力する。

そして、被乾燥物導入口１３Ａから被乾燥物を供給する。供給された被乾燥物は、筒状体１３の下側の内周面上に載置され、回転軸３が回転することによって上流側から下流側に向けて送り出される。このとき、被乾燥物は、蒸気によって加熱された回転軸本体２１及び攪拌羽根２２や筒状体１３の内周面に被乾燥物が接触することで被乾燥物中の水分が蒸発して乾燥される。また、被乾燥物を乾燥することで被乾燥物から発生した水蒸気などは、固定体２の外部に排気される。

接続開口１３Ｄ近傍まで移送された被乾燥物は、攪拌羽根２２が回転することによって筒状体１３の内周面に沿って持ち上げられ、筒状体１３の内部から被乾燥物排出部４の移行部３１に移送される。そして、移送された被乾燥物は、仕切板３３を乗り越えるようにして移行部３１から排出部３２に移送され、被乾燥物排出口４Ａから排出される。
被乾燥物が筒状体１３内部で攪拌、乾燥されながら下流に向かって移送される間、筒状体１３の内周面であって被乾燥物排出部４の近傍に設けられた温度センサ１５は、筒状体１３内部の被乾燥物の温度を検出し、この検出結果を制御盤４６に通知する。そして、制御盤４６は、入力された被乾燥物の原料の情報や検出した温度から筒状体１３内部の被乾燥物中の水分量をメモリから読み出し、入力された乾燥処理後の所望する水分量とメモリから読み出した被乾燥物中の水分量とを比較して、仕切板３３による被乾燥物排出部４の流路の堰止め高さの調整を行う。なお、筒状体１３内部で被乾燥物がある程度乾燥された状態では、被乾燥物中の水分量と被乾燥物の温度との間に相関性を有しているので、被乾燥物の温度から被乾燥物中の水分量を導出することができる。

ここで、制御盤４６が算出した被乾燥物中の水分量が所望の水分量よりも高いと判断した場合には、回転軸４４が所定の回転数だけ回転するようにモータ４５を駆動し、仕切板３３をポール４１に沿って上方向に移動させる。なお、制御盤４６は、ロータリーエンコーダ４８で検出される回転軸４４の回転量の検出結果から、仕切板３３による堰止め高さを制御している。また、制御盤４６は、上部ラック検知センサ４７Ａが検知板４２Ａの存在を検出したとき、回転軸４４の回転中に流路が仕切板３３によって閉状態となったと判断し、回転軸４４の回転を停止させる。
仕切板３３を上方向に移動させると、仕切板３３による被乾燥物排出部４の流路の堰止め高さが高くなるので、移行部３１に移送された被乾燥物が仕切板３３を乗り越えにくくなる。したがって、被乾燥物が投入されてから排出されるまで、筒状体１３の内部に長時間滞留して、被乾燥物に対する乾燥時間が長くなる。これにより、筒状体１３の内部に滞留している被乾燥物は、回転軸本体２１及び攪拌羽根２２や筒状体１３の内周面と接触することで加熱され、被乾燥物中の水分が蒸発し、より乾燥される。
このような堰止め高さの調整時においても、温度センサ１５は、筒状体１３内部の被乾燥物の温度を検出し、検出結果を制御盤４６に通知する。

また、制御盤４６が算出した被乾燥物中の水分量が所望の水分量よりも低いと判断した場合には、回転軸４４が所定の回転数だけ回転するようにモータ４５を駆動し、仕切板３３をポール４１に沿って下方向に移動させる。なお、制御盤４６は、上述と同様に、下部ラック検知センサ４７Ｂが検知板４２Ａの存在を検出したとき、回転軸４４の回転中に流路が仕切板３３によって全開状態となったと判断し、回転軸４４の回転を停止させる。
仕切板３３を下方向に移動させると、仕切板３３による被乾燥物排出部４の流路の堰止め高さが低くなるので、移行部３１に移送された被乾燥物が仕切板３３を乗り越えやすくなる。したがって、被乾燥物が筒状体１３から被乾燥物排出部４に向けて移送されやすくなって筒状体１３内部での滞留時間が短くなる。また、筒状体１３内部の被乾燥物に対する乾燥時間が短くなる。
このような堰止め高さの調整時においても、上述と同様に、温度センサ１５は、筒状体１３内部の被乾燥物の温度を検出し、検出結果を制御盤４６に通知する。
以上のように、温度センサ１５によって筒状体１３内部の被乾燥物の温度を適宜検出し、温度の検出結果から仕切板３３による堰止め高さを調整して被乾燥物の乾燥時間を制御しながら、被乾燥物を乾燥する。

このように構成された乾燥装置１によれば、筒状体１３内部の被乾燥物の温度を検出し、この結果から被乾燥物中の水分量を算出して堰止め高さを調整することで、被乾燥物の乾燥時間が調整されて被乾燥物中の水分量を所望のものとすることができる。したがって、水分量のバラツキが小さい被乾燥物を安定して排出することができる。そして、水分量という製品品質が安定化されることで、排出された被乾燥物の取り扱いが容易となる。ここで、被乾燥物の滞留時間が制御盤４６で制御されているので、仕切板３３の開閉について無人運転が可能となり、コストの削減が図れる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることができる。
例えば、上記実施形態では熱媒として蒸気を用いたが、温水など他の熱媒を用いてもよい。
また、検知手段として温度センサ１５を用いたが、例えば、筒状体１３内の湿度を検出する湿度検出センサや、水分を検出する水分検出センサなど、他のセンサを用いてもよい。
また、制御盤４６が被乾燥物中の水分量をメモリから読み出すように構成されているが、被乾燥物の原料と温度センサ１５による温度の検出結果とから被乾燥物中の水分量を演算して導出するように構成してもよい。
また、筒状体１３の内周面に固定板１４が設けられているが、固定板１４を設けない構成としてもよい。

この発明によれば、間接乾燥法を採用した乾燥装置に関して、水分量のバラツキが小さい被乾燥物を安定して排出することができ、産業上の利用可能性が認められる。

本発明の一実施形態における乾燥装置を示す平面図である。図１のＸ−Ｘ矢視断面図である。図２のＹ−Ｙ矢視断面図である。図２の滞留時間調整手段を示すブロック図である。

符号の説明

１乾燥装置
２固定体
３回転軸
４被乾燥物排出部
５滞留時間調整手段
１１側壁（一方の側壁）
１２側壁（他方の側壁）
１３筒状体
１５温度検出センサ（検知手段）
２２攪拌羽根
３３仕切板
３４開閉調整機構

Claims

両端に側壁が設けられた筒状体を有する固定体と、該筒状体の軸方向に連設された複数の攪拌羽根を有して前記固定体に回転自在に挿通される回転軸とを備え、
前記筒状体内に供給された前記被乾燥物を、前記固定体に設けられた被乾燥物排出部に向けて前記回転体の軸方向に移送しながら攪拌、乾燥させる乾燥装置において、
前記筒状体内の前記被乾燥物中の水分量を検知する検知手段を有し、該検知手段による前記被乾燥物の水分量の検知結果に応じて前記検知手段以降の前記被乾燥物の滞留時間を調整する滞留時間調整手段を備えることを特徴とする乾燥装置。
前記滞留時間調整手段が、前記被乾燥物排出部に形成されて前記筒状体から移送された前記被乾燥物の流通を妨げる仕切板と、
前記検出結果に応じて前記仕切板の堰止め高さを調整し、該仕切板を乗り越えるように前記被乾燥物を流通させる開閉調整機構とを備えることを特徴とする請求項１に記載の乾燥装置。
前記検知手段が、前記筒状体内部に供給された前記被乾燥物の温度を測定することを特徴とする請求項１または２に記載の乾燥装置。