JP2008107009A - 粉粒体の熱交換装置及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】横長のケーシング1内にシャフト13を軸架し、該シャフトに多数の熱交換器30を所定の間隔を隔てて配置すると共に、前記シャフトを介して前記熱交換器内に熱交換媒体を供給する構成とした粉粒体の熱交換装置であって、前記熱交換器30を、円周縁から中心方向に向けた切欠き凹部31を有する略中空円盤形状とした。
【選択図】 図2
Description
かかる装置としては、特許文献1に開示されたものがあり、この装置は、横長のケーシング内にシャフトを軸架し、該シャフトに多数の熱交換器を所定の間隔を隔てて配置すると共に、前記シャフトを介して前記熱交換器内に熱交換媒体を供給する構成とし、粉粒体をこのシャフト、熱交換器等からの伝導伝熱によって乾燥(加熱、冷却)する構造のものである。
(1) 据付け面積が小さく、装置がコンパクトである。
(2) 伝熱係数が大きく、熱効率がよい。
(3) 楔形の中空回転体同士によるセルフクリーニング効果がある。
(4) 被処理物の温度と処理時間のコントロールが容易である。
(5) 高含水率の粉粒体の処理も可能である。
(6) 被処理物のピストンフロー性(移送性)が良好である。
等の優れた特徴を有するものであった。
ここで、ピストンフロー性は、被処理物の先入れ先出し現象を実現し、一粒一粒の粉・粒が均一な滞留時間、熱履歴、反応時間等を持つために必要な要因で、熱交換装置においては被処理物の均一な品質を維持するための重要な装置属性である。
上記特許文献1における間隙A,Aは、装置内の直近(上流側)の粉粒体層を、シャフトの回転に伴って回る楔形の中空回転体50が切り取るようにして原料投入口側から製品排出側へ移送する。この際、楔形の中空回転体50それ自体にはスクリューのような押し出し力がないため、純粋に粉体圧により間隙A,Aでスライスされるように粉粒体は一回転につき2回、定期的に切り取られる状態て移送される。従って、粉粒体に対するバックミキシングやショートパスが生じ難く、「先入れ先出し現象」が確保され、ピストンフロー性が実現する。これに対し、単なる中空の円盤である場合には、ケーシングと該回転体との隙間から被処理物が下流側に移送されることとなるため、粉粒体層のうちシャフト近傍の部分はその場に居残り、ケーシングに近い部分は速やかに移動するというバックミキシングやショートパス現象が発現し、ピストンフロー性が実現できない。
これらの図において1は、比較的横に長い容器からなる熱交換装置のケーシングであり、該ケーシング1は、支持台2によって必要に応じてやや傾斜して設けられている。ケーシング1の横断面は、図2に示したように二つの円弧によって画かれた碗型であって、その中央底部には前記円弧によって形成される隆起体3が凸条となってケーシング1の前後に走っている。そして、ケーシング1の底面及び側面の略全面にわたって、熱交換用ジャケット4が設けられている。
先ず、図6及び図7に示した板材40は、曲げ加工する前のものであって、図3〜図5、及び図11に示した熱交換器30の仕上がり形状及び寸法を考慮して、該板材40の形状寸法が決められている。即ち、この略円板状の板材40は、上記開口部33に対応する略円形の開口部41をその中心に有し、上記2つの切欠き凹部31,31に対応する切欠き凹部42,42をその周縁部の対称位置に有している。
このプレス加工は、1組の金型で一度に行ってもよく、また周縁部と中央部とをそれぞれ別々の金型を用いて2回に分けて行ってもよい。成形体43を正確に歪みなく成形するには、2回に分けた方がよく、この場合には、中央の膨出する突出部32の加工を先に行うことが好ましい。また、最初に熱交換器30の仕上がり形状及び寸法を考慮して、大まかに板材40の形状に切断し、この板材40をプレス加工して突出部32を加工すると共に周縁部44を折り曲げ、その後周縁部44と突出部32をトリミングすることにより、より正確に成形体43を成形してもよい。この場合、予め板材40の中心に上記開口部41を設けてもよく、また設けなくてもよい。
続いて、作製した熱交換器30の開口部33にシャフト13を挿通し、多数の熱交換器30,30・・をシャフト13に配設し、該配設した隣り合う熱交換器30,30の突出部32,32の先端を当接させ、図12に示したようにその当接した突出部32,32の全周を溶接することによって、隣り合う熱交換器30,30同士の当接部における溶接固定と共に、シャフト13の表面に熱交換器30を溶接固定する。そして、掻き上げ羽根34を、熱交換器30の適所に溶接等の手段により取り付け、多数の熱交換器30,30・・が所定の間隔を隔てて配置されたシャフト13を、図13に示したようにケーシング1内に配設し、熱交換装置を作製する。
なお、上記とは異なり、作製した成形体43を溶接することなく向きを交互に変えてその開口部33にシャフト13を挿通し、多数の成形体43,43・・をシャフト13に配設した後、該シャフトに配設された成形体43,43の当接する周縁部44,44における溶接、及び突出部32,32の先端部同士とシャフト13との一括溶接を順次行ない、略中空円盤形状の熱交換器30の作製と、該熱交換器30のシャフト13への固定を行なう製造方法としてもよい。
先ず、被処理物である粉粒体(粉体でも粒体でもよい)を、本発明に係る熱交換装置の投入口9よりケーシング1内に連続的に定量を供給する。
この際、ジャケット4には所定の温度の加熱媒体、例えば蒸気、温水等を循環させ、ケーシング1を一定温度に加熱しておく。また、二本のシャフト13,13は、モーターによりスプロケット17、ギヤー16,16を介して回転させ、ロータリージョイント18,18より各シャフト13,13に加熱媒体、例えは蒸気又は温水等を送る。シャフト13に送られた加熱媒体は、シャフト13の一次室23より熱交換器30の内部空間36に流入し、熱交換器30を加熱する。そしてシャフト13の二次室24を経て、シャフト後部のロータリージョイント20を介して熱交換媒体の排出管21より排出される。
また、被処理物の乾燥度を増強する必要がある場合等においては、上記装置を直列に複数台連結使用してもよく、また処理量を増大させたい場合等には、熱交換器を配置したシャフトを更に並列に増設した構成とすることもできる。
本発明の装置は、被処理物として比較的蒸発量の少い物質の乾燥、例えば予備乾燥を終了した粉粒体(ポリプロピレン、PVC、アクリル樹脂の粉末等)の仕上乾燥に、また初期水分の少い合成樹脂チップ(ポリエステル、ナイロン等)の乾操、更には、もろくて壊れ易いもの粉粒体〔SAP(高吸水性樹脂)表面改質品、グラファイト造粒品、健康食品顆粒品等〕の乾燥等に好適に用いることができ、更に加熱や反応後の物質(各種無機物・有機物)の冷却、反応等にも使用することができる。
2 支持台 22 シャフトの仕切り板
3 隆起体 23 一次室
4 ジャケット 24 二次室
5 熱交換媒体の供給管 25,26 連通孔
6 熱交換媒体の排出管 30 熱交換器
7 被処理物の排出口 31 切欠き凹部
8 カバー 32 突出部
9 被処理物の投入口 33 開口部
10,11 キャリアガスの送入口 34 掻き上げ羽根
12 キャリアガスの排出口 35 熱交換器の仕切り板
13 シャフト 36 内部空間
14,15 軸受 40 略円板状の板材
16 ギャー 41 開口部
17 スプロケット 42 切欠き凹部
18,20 ロータリージョイント 43 成形体
19 熱交換媒体の供給管 44 周縁部
Claims (10)
- 横長のケーシング内にシャフトを軸架し、該シャフトに多数の熱交換器を所定の間隔を隔てて配置すると共に、前記シャフトを介して前記熱交換器内に熱交換媒体を供給する構成とした粉粒体の熱交換装置であって、前記多数の熱交換器の内少なくとも一部の熱交換器を、円周縁から中心方向に向けた切欠き凹部を有する略中空円盤形状の熱交換器としたことを特徴とする、粉粒体の熱交換装置。
- 上記熱交換器の切欠き凹部を、滑らかな曲線により構成したことを特徴とする、請求項1に記載の粉粒体の熱交換装置。
- 上記熱交換器の切欠き凹部を、2個以上設け、その円周方向の間隔を等間隔としたことを特徴とする、請求項1又は2に記載の粉粒体の熱交換装置。
- 上記熱交換器の切欠き凹部を同一方向に向けて、多数の熱交換器を上記シャフトに配置したことを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載の粉粒体の熱交換装置。
- 上記熱交換器を、中央部に側面視左右方向に膨出する突出部を有し、該突出部の先端に開口部が形成された略中空円盤形状とし、前記開口部に上記シャフトを挿通することにより、多数の熱交換器を上記シャフトに配置したことを特徴とする、請求項1〜4のいずれかに記載の粉粒体の熱交換装置。
- 上記熱交換器の突出部を、滑らかに湾曲した同心円状に構成したことを特徴とする、請求項5に記載の粉粒体の熱交換装置。
- 円周縁から中心方向に向けた切欠き凹部と、中心に略円形の開口部を有する略円板状の板材を形成する過程と、前記略円板状の板材の周縁部を一方向に、中心の開口部周縁を他方向にそれぞれ曲げ加工する過程と、前記曲げ加工された2枚の略円板状の板材を周縁部が当接する方向に突き合わせ、その当接した周縁部において溶接することにより略中空円盤形状の熱交換器を作製すると共に、隣り合う熱交換器同士をその開口部先端の当接部においてシャフトに一括溶接することにより熱交換器をシャフトに固定する過程とからなることを特徴とする、粉粒体の熱交換装置の製造方法。
- 上記熱交換器を作製すると共に熱交換器をシャフトに固定する過程を、上記曲げ加工された2枚の略円板状の板材を周縁部が当接する方向に突き合わせ、その当接した周縁部において溶接する過程と、前記溶接によって作製された略中空円盤形状の熱交換器の開口部にシャフトを挿通し、多数の熱熱交換器をシャフトに配設する過程と、前記配設された隣り合う熱交換器同士をその開口部先端の当接部においてシャフトに一括溶接する過程としたことを特徴とする、請求項7に記載の粉粒体の熱交換装置の製造方法。
- 上記熱交換器を作製すると共に熱交換器をシャフトに固定する過程を、上記曲げ加工された略円板状の板材を向きを交互に変えて開口部にシャフトを挿通し、多数の曲げ加工された略円板状の板材をシャフトに配設する過程と、前記配設された略円板状の板材の当接する周縁部における溶接、及び開口部先端の当接部におけるシャフトとの一括溶接を順次行なう溶接過程としたことを特徴とする、請求項7に記載の粉粒体の熱交換装置の製造方法。
- 上記曲げ加工する過程の後に、該曲げ加工された略円板状の板材の形状・寸法を整えるトリミング過程を設けたことを特徴とする、請求項7〜9のいずれかに記載の粉粒体の熱交換装置の製造方法。
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