JP2012077981A

JP2012077981A - 乾燥装置

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Publication number: JP2012077981A
Application number: JP2010222645A
Authority: JP
Inventors: Yoshikazu Kobayashi; 由和小林; Hidemasa Kobayashi; 秀匡小林
Original assignee: Miike Inc
Current assignee: Miike Inc
Priority date: 2010-09-30
Filing date: 2010-09-30
Publication date: 2012-04-19
Anticipated expiration: 2030-09-30
Also published as: JP5530888B2

Abstract

【課題】乾燥室における被乾燥物の滞留時間が短く、短時間で被乾燥物を乾燥させ得る乾燥装置を提供する。
【解決手段】乾燥装置１は、乾燥室の上流側から熱風を供給するバーナ１０と、乾燥室内に投入される被乾燥物を解砕して分散させる解砕機としてのケージミル２０と、ケージミル２０の下流側に連なって乾燥室を規定する屈曲通路３０と、屈曲通路３０を通過した乾燥後の被乾燥物を分離して取り出すサイクロン４０と、サイクロン４０の下流側に配置され、屈曲通路３０内の被乾燥物を下流側へ吸引する吸引力を発生する吸引ファン５０を備える。制御盤８０により、被乾燥物の温度と水分量と各種入力値に応じて、ケージミル２０への冷気取込み量と、バーナ１０への燃料供給量と、ケージミル２０への被乾燥物の供給量とを調整する。
【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、バイオマス材料を乾燥させるための乾燥装置に関する。

近年、重油等の化石燃料に代替する燃料として、植物等の有機物に由来するバイオマス材料を用いたバイオマス燃料が注目されている。バイオマス燃料としては、燃焼物質を得るためにバイオマス材料から化学的処理を経てなるバイオ水素やバイオエタノールがある。また、バイオマス材料を直接燃焼させるべく、廃プラスチックを混合して成形してなるＲＤＦ（Refuse Derived Fuel；廃棄物固形燃料）や、実質的にバイオマス材料のみを成形してなる固形燃料がある。このようなバイオマス燃料に用いられるバイオマス材料として、オガ屑、木屑、間伐材及び剪定材等の木質系材料や、稲藁、籾殻、雑草及びバガス等の農業系材料や、建設廃材等の廃棄物系材料がある。これらのバイオマス材料をバイオマス燃料に用いるには、十分に乾燥させて水分量を低減させる必要がある。

バイオマス材料を乾燥させるために、従来、例えば特許文献１に開示されるようなロータリ式乾燥装置が用いられている。この乾燥装置は、横置きされて回転駆動される円筒炉内に乾燥室を有しており、乾燥室の一端側から供給された被乾燥物が、乾燥室のゆっくりとした回転によって攪拌されながら他端側へ移動させられる。

特開２００６−８４０２４号公報

しかしながら、特許文献１のようなロータリ式乾燥装置では、被乾燥物を高温空気中で比較的低速で攪拌して乾燥させるため、乾燥時間が約５〜１５分と比較的長い。これに伴い、乾燥室内での被乾燥物の滞留時間が長く、乾燥室内に供給される被乾燥物に含まれる水分量の違いに起因して、乾燥度が安定しないという問題がある。また、被乾燥物が高温空気中にゆっくりと移動させられる環境では、特に水分量が少ない被乾燥物に着火するおそれがある。また、被乾燥物が、比較的柔軟な農業系材料のバイオマス材料である場合、比較的長い柔軟な繊維質で構成されるので、構成要素が絡んで塊状になりやすい。塊状になった被乾燥物は、内部が乾燥しにくいので乾燥度のばらつきが大きく、また、取り扱いに手間がかかる問題がある。さらに、特許文献１のロータリ式乾燥装置は、運転停止に際して、被乾燥物を出し切るには時間がかかり、作業効率が悪いという問題がある。

また、乾燥室と併設される加熱用のバーナによっては、運転の開始から乾燥状態に安定するまで時間がかかり、このため、一旦運転を開始するとバーナを停止し難く、比較的長時間運転を継続する必要があり、燃料の無駄な消費が多いという問題がある。更に、ロータリ式乾燥装置では、乾燥室全体が回転するように構成されるため、比較的故障しやすく、また、装置構成が複雑である。

そこで、本発明の課題は、乾燥室における被乾燥物の滞留時間が短く、安定した乾燥度で被乾燥物を乾燥させることができ、また、故障が少なく、装置構成が比較的簡単であり、バイオマス材料の乾燥に好適な乾燥装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明の乾燥装置は、搬送路を兼ねる乾燥室内で、バイオマス材料である被乾燥物を熱風により搬送しつつ乾燥させる乾燥装置であって、
被乾燥物を乾燥させるための熱風を生成し、上記乾燥室の上流側から供給する熱風生成手段と、
上記乾燥室の上流側に被乾燥物を供給する被乾燥物供給手段と、
上記被乾燥物供給手段により供給された被乾燥物を解砕する解砕手段と、
上記解砕手段の上流側に配置され、上記解砕手段に対して冷気を供給する冷気供給手段と、
上記解砕手段の下流側で乾燥室の少なくとも一部を形成する屈曲通路と、
上記屈曲通路を通過した乾燥後の被乾燥物を、不純物を除去しつつ取り出す分離手段と、
上記屈曲通路の下流側に配置され、上記屈曲通路における下流側への空気の流れをもたらす吸引力を生成する吸引手段と、
上記熱風生成手段による熱風の温度及び量と、上記冷気供給手段による冷気供給量と、上記被乾燥物供給手段による被乾燥物供給量との調整により、上記被乾燥物の乾燥度を制御する制御部とを備えることを特徴としている。

上記構成によれば、乾燥室である屈曲通路内に吸引手段で空気の流れを形成した状態で、上記制御部により、上記熱風生成手段による熱風の温度及び量と、上記冷気供給手段による冷気供給量と、上記被乾燥物供給手段による被乾燥物供給量とが調整されて、上記被乾燥物の乾燥度が制御される。これにより、水分量が比較的多いバイオマス材料である被乾燥物を、乾燥室内での被乾燥物の滞留時間が短くても、安定した乾燥度に乾燥させることができる。また、屈曲通路内が比較的高温の場合にも、吸引手段による屈曲通路内の空気の流れを比較的高速にすることにより、被乾燥物の着火のおそれを少なくすることができる。また、被乾燥物の通路に存在する可動部が、実質的に解砕手段のみであるので、乾燥室全体が回転する従来のロータリ式乾燥装置に比べて、故障が少なく、装置の構成を簡単にできる。また、被乾燥物を解砕手段で解砕した後、乾燥室を形成する屈曲通路に供給するので、構成要素が絡んで塊状になりやすい被乾燥物であっても、解砕して分散させた状態で乾燥させることができる。したがって、バイオマス材料である被乾燥物をばらつき無く乾燥させることができ、また、乾燥後の被乾燥物の取り扱いを容易にできる。さらに、吸引手段により屈曲通路内の空気の流れを形成し、この空気流で被乾燥物を搬送しながら乾燥を行うので、運転停止に際して、被乾燥物を迅速に排出して作業効率を高めることができる。

一実施形態の乾燥装置は、上記屈曲通路に、空気の流れに伴って旋回流を生成する旋回流生成手段が設けられている。

上記実施形態によれば、屈曲通路内に熱風が流れるに伴い、旋回流生成手段によって熱風の旋回流を生成することにより、屈曲通路における被乾燥物の搬送経路が旋回状になり、被乾燥物の滞在時間が長くなる。これにより、屈曲通路を大型にすることなく、被乾燥物を十分に乾燥させることができる。

一実施形態の乾燥装置は、処理前の上記被乾燥物に含まれる水分量を検出する水分量センサを備え、上記水分量センサにより検出される水分量に応じて、上記熱風生成手段による熱風の温度及び量と、上記冷気供給手段による冷気供給量と、上記被乾燥物供給手段による被乾燥物供給量とを調整するように形成されている。

上記実施形態によれば、処理前の被乾燥物に含まれる水分量に応じて、きめ細かく乾燥能力を調整できるので、バイオマス材料のような、ばらつきの比較的大きい被乾燥物であっても、被乾燥物の水分量に応じて乾燥能力を適切に調整できる。その結果、被乾燥物を安定して所定の乾燥度に乾燥させることができる。

一実施形態の乾燥装置は、上記熱風生成手段が、バイオマス燃料を燃焼室内で燃焼させて熱風を生成するバーナで形成され、このバーナは、
燃焼室内にバイオマス燃料を供給する燃料供給手段と、
燃焼室内に供給する燃焼空気を圧送する送風機と、
上記燃料供給手段の燃料供給量と上記送風機の送風量とを調節して、バーナが生成する熱風の温度及び風量を調整するバーナ制御部と
を備える。

上記実施形態によれば、上記熱風生成手段が、バイオマス燃料を用いて熱風を生成するバーナで形成されることにより、化石燃料を消費することなく、被乾燥物を乾燥させることができる。したがって、被乾燥物がバイオマス燃料用のバイオマス材料である場合、バイオマス燃料の製造における化石燃料の消費を防止して、カーボンニュートラルを実現することができる。また、燃料供給手段の燃料供給量と送風機の送風量とを調節することにより、バーナが生成する熱風の温度及び風量をきめ細かく調整することができ、したがって、乾燥装置の乾燥能力をきめ細かく調整することができる。

一実施形態の乾燥装置は、上記バーナは、上記燃焼室の外周側に配置され、送風機から圧送された燃焼空気の旋回流を内部に形成する円筒環状の空気室と、
上記空気室から燃焼室内に燃焼空気を旋回状に吹き出す吹出口と
を備える。

上記実施形態によれば、送風機から圧送された燃焼空気の旋回流が空気室の内部に形成され、吹出口から燃焼空気が燃焼室内に旋回状に吹き出されることにより、燃焼室内に燃焼ガスの旋回流が形成される。これにより、燃焼室内に十分な酸素を供給することができ、バイオマス燃料を完全燃焼させることができる。こうしてバイオマス燃料が完全燃焼してなる燃焼ガスを熱風として生成するので、灰成分や未燃焼成分の少ない熱風を乾燥室に供給することができ、したがって、被乾燥物への灰成分の混入を防止でき、また、未燃成分による被乾燥物の着火を防止できる。

一実施形態の乾燥装置は、上記被乾燥物は、木質系材料、農業系材料及び廃棄物系材料のうちのいずれかを含むバイオマス材料である。

上記実施形態によれば、木質系材料、農業系材料及び廃棄物系材料のうちのいずれかを含むバイオマス材料を、着火させることなく安定した乾燥度に乾燥させることができる。特に、水分量が比較的高い木質系材料及び農業系材料を効果的に乾燥させることができる。また、構成要素が絡んで塊状になりやすい農業系材料を解砕して分散させた状態で乾燥させることができ、乾燥後の被乾燥物の取り扱いを容易にできる。ここで、木質系材料としては、例えばオガ屑、木屑、間伐材及び剪定材を例示することができ、農業系材料としては、稲藁、籾殻、雑草、バガス、パーム椰子残渣及びゴムの木残渣を例示することができ、また、廃棄物系材料としては建設廃材を例示することができる。

一実施形態の乾燥装置は、上記熱風生成手段のバーナで燃焼させるバイオマス燃料として、乾燥済みの被乾燥物が用いられる。

上記実施形態によれば、乾燥済みの被乾燥物を、バイオマス燃料として熱風生成手段のバーナで燃焼させることにより、化石燃料を消費することなく被乾燥物を乾燥させ、カーボンニュートラルを実現できる。しかも、被乾燥物を、新たな被乾燥物の乾燥のために燃焼させて循環利用することにより、バイオマス燃料の製造及び輸送等に関する効率を高めて、資源の効率的に再利用することができる。

本発明の実施形態に係る乾燥装置の一部を示す正面図である。本発明の実施形態に係る乾燥装置の他の部分を示す正面図である。バーナの構成を示す断面図である。乾燥装置に含まれるケージミルの横断面図である。ケージミルの縦断面図である。変向部材を示す縦断面図である。整流部材を示す縦断面図である。被乾燥物の乾燥度の制御に関する構成部分を示すブロック図である。

以下、本発明の実施形態に係る乾燥装置について、添付図を参照しながら詳細に説明する。

図１Ａ及び１Ｂは、本発明の実施形態に係る乾燥装置１の概略的な構成を示す正面図である。この乾燥装置１は、バイオマス燃料の材料となり得る被乾燥物を乾燥させるための装置であり、乾燥室の上流側から熱風を供給する熱風生成手段としてのバーナ１０と、乾燥室内に投入される被乾燥物を解砕して分散させる解砕機としてのケージミル２０と、ケージミル２０の下流側に連なって乾燥室を規定する屈曲通路３０と、屈曲通路３０を通過した乾燥後の被乾燥物を分離して取り出すサイクロン４０と、サイクロン４０の下流側に配置され、屈曲通路３０内の被乾燥物を下流側へ吸引する吸引力を発生する吸引ファン５０とを備える。

また、乾燥装置１では、バーナ１０に付属する構成として、バーナ１０に供給する燃焼燃料を貯蔵する燃料サイロ１１と、燃料サイロ１１から燃料を排出する燃料排出用スクリューコンベア１１ａとが配設されている。燃料排出用スクリューコンベア１１ａは、ロータリバルブ１１ｂを介して、バーナ１０の下部に燃料を定量供給する燃料供給用スクリューコンベア１２に接続されている。燃料供給用スクリューコンベア１２は、スクリューモータ８５（図７参照）により駆動され、このスクリューモータ８５の回転数を制御して燃料供給用スクリューコンベア１２の搬送速度を変化させることにより、バーナ１０の燃焼室への燃料の供給量が制御可能である。更に、バーナ１０には、バーナ１０内に燃焼空気を供給するための送風機１３が配設されている。

図２は、バーナ１０の構成を示す断面図である。このバーナ１０は、円筒形状の燃焼室Ｂ１，Ｂ２内でバイオマス燃料を燃焼空気の旋回流によって燃焼し、熱風を生成するものである。バーナ１０に用いるバイオマス燃料としては、間伐材や木屑等を原料とする木質燃料や、紙や廃プラスチック等の一般廃棄物から作ったＲＰＦ又はＲＤＦが利用可能である。また、本実施形態に係る乾燥装置１によって乾燥した被乾燥物を燃料として利用してもよい。

図２に示すように、バーナ１０は、円筒形状の第１燃焼室Ｂ１及び第２燃焼室Ｂ２と、円筒環状の第１空気室Ｒ１及び第２空気室Ｒ２を有する。第１燃焼室Ｂ１の下方には、環状の底部空気室Ｒ３と加熱空気室Ｒ４が順に設けられている。底部空気室Ｒ３と加熱空気室Ｒ４の径方向内側には、上方に向かって拡径した管状の燃料供給管１２８が設けられている。燃料供給管１２８の下端は、スクリューコンベア１２に連結されている。

第１燃焼室Ｂ１及び第２燃焼室Ｂ２は、筒状の内壁１２１内の下側部と上側部とで形成され、第１燃焼室Ｂ１の上部と第２燃焼室Ｂ２の下部が連なっていて、全体として円筒形状を有する。第１燃焼室Ｂ１の底面には、燃料供給管１２８の上端部が突出しており、この燃料供給管１２８の周りを取り囲むように、擂鉢状の燃料支持具１２９が配置されている。内壁１２１には、第１空気室Ｒ１から第１燃焼室Ｂ１に燃焼空気を導入する第１空気導入口２１６と、第２空気室Ｒ２から第２燃焼室Ｂ２に燃焼空気を導入する第２空気導入口２１８が設けられている。第１燃焼室Ｂ１には、燃料支持具１２９の上端から多少上方位置に開口する点検窓１１３が連通しており、バーナ１０の動作時には点検窓１１３は蓋体１１４で閉鎖される。また、第１燃焼室Ｂ１には、バーナ１０の起動時に燃料に着火する着火部１２７の先端が連通している。第２燃焼室Ｂ２の上部には、熱風を排出する熱風排出管１１５が接続されている。

第１空気室Ｒ１及び第２空気室Ｒ２は、内壁１２１と、この内壁１２１と中心軸が一致する筒状の外壁１２２との間に形成された円筒環状の空間が、環状の仕切壁１１１で上下に仕切られて形成されている。第１空気導入口１１６は内壁１２１の下部に形成され、複数の貫通穴１１７が周方向に連なると共に軸方向に複数段配列されて形成されている。第１空気導入口１１６は、燃料供給管１２８の上端よりも多少高い位置に形成されている。第２空気導入口１１８は内壁１２１の上部に形成され、第１空気導入口１１６と同様に、複数の貫通穴１１９が周方向に連なると共に軸方向に複数段配列されて形成されている。なお、第１空気導入口１１６と第２空気導入口１１８は、貫通穴１１７，１１９にノズルや整流部材等を取り付けて形成してもよい。また、貫通穴１１７，１１９の形状は、円形以外に楕円形やスリット状や矩形などの種々の形状に設定できる。

第１空気室Ｒ１の上部には、外壁１２２の接線方向に延びて燃焼空気を導入する第１空気導入管２２１が連結されており、第２空気室Ｒ２の上部には、外壁１２２の接線方向に延びて燃焼空気を導入する第２空気導入管２２２が連結されている。上記第１空気導入管２２１から第１空気室Ｒ１内に接線方向に燃焼空気が導入されることにより、燃焼空気が第１空気室Ｒ１内を旋回状に下方に流れる。第１空気室Ｒ１の下部に達した燃焼空気は、第１空気導入路１１６から第１燃焼室Ｂ１内に、径方向に対して傾斜する方向に供給され、第１燃焼室Ｂ１に燃焼空気の旋回流を形成する。また、上記第２空気導入管２２２から第２空気室Ｒ２内に接線方向に燃焼空気が導入されることにより、燃焼空気が第２空気室Ｒ２内を旋回状に下方に流れる。第２空気室Ｒ２の下部に達した燃焼空気は、第２空気導入路１１８から第２燃焼室Ｂ２内に、径方向に対して傾斜する方向に供給され、第２燃焼室Ｂ２に燃焼空気の旋回流を形成するようになっている。第１燃焼室Ｂ１と第２燃焼室Ｂ２の外径側に、上記第１及び第２空気導入路１１６，１１８から導入された燃焼空気の旋回流が下降方向に形成され、燃料供給管１２８の上端開口１８４と側面開口１８３から排出された燃料を燃焼させる。燃料が燃焼して生成された燃焼ガスは、第１燃焼室Ｂ１と第２燃焼室Ｂ２の内径側に上昇する旋回流を形成し、熱風となって熱風排出管１１５から排出される。上記第１及び第２空気導入管２２１，２２２には、送風機１３によって燃焼空気が供給される。

底部空気室Ｒ３は、第１燃焼室Ｂ１の底面を規定する底板１１０の下側面に固定された円筒状のケーシング１２４内に形成されており、ケーシング１２４の底板に設けられた貫通穴に燃料供給管１２８が貫通した状態で固定されている。底部空気室Ｒ３のケーシング１２４は、中心軸が内壁１２１の中心軸と一致するように配置されている。底部空気室Ｒ３に、所定の基準に基づいて混合割合が調節された空気と燃焼排ガスとの混合気体が、混合気体供給管１４１を介して供給され、混合気体の旋回流が形成される。この混合気体が、底板１１０の空気導入路１１０ａと燃料支持具１２９の貫通穴１２９ａを通り、第１燃焼室Ｂ１の燃料支持具１２９の上方に、旋回状に排出される。これにより、燃料供給管１２８の側面開口１８３から排出されて燃料支持具１２９の上方に保持された燃料に、燃焼空気を直接供給すると共に、混合気体に混合された燃焼排ガスを再燃焼させる。

加熱空気室Ｒ４は、底部空気室Ｒ３のケーシング１２４の底板の下側面に固定された円筒状のケーシング１２５内に形成されており、ケーシング１２５の底板に形成された貫通穴に燃料供給管１２８が貫通した状態で固定されている。加熱空気室Ｒ４のケーシング１２５は、中心軸が底部空気室Ｒ３のケーシング１２４の中心軸と一致するように配置されている。加熱空気室Ｒ４に、このバーナ１０の燃焼排ガスが、排ガス供給管１５１を介して供給され、燃焼排ガスの旋回流が形成される。この燃焼排ガスの旋回流が、燃料供給管２８の周面に設けられた複数の貫通孔１８２，１８２，・・・で形成された排ガス導入口１８１を通して燃料供給管２８内に供給され、比較的高温の燃焼排ガスにより、燃料供給管１２８内を通って第１燃焼室Ｂ１に供給されるバイオマス燃料を前加熱する。

燃料サイロ１１から搬送された燃料を第１燃焼室Ｂ１に供給する燃料供給用スクリューコンベア１２は、ロータリバルブ１１ｂからの流入部と燃料供給管１２８の下端との間の区間の搬送スクリュー２０１と、燃料供給管１２８よりも先端側の先端スクリュー２０２とが、互いに反対巻きに形成されている。スクリューモータ８５の回転により、搬送スクリュー２０１がロータリバルブ１１ｂ側から燃料供給管１２８側に向かって正方向に燃料を搬送すると共に、先端スクリュー２０２がスクリューコンベア１２の先端から燃料供給管１２８側に向かって反対方向に燃料を戻すことにより、搬送スクリュー２０１と先端スクリュー２０２との切り替え位置の上方に連結された燃料供給管１２８に、燃料を押し上げるようになっている。

このバーナ１０により生成する熱風の温度及び量は、後述する制御盤８０により、燃料供給用スクリューコンベア１２による燃焼燃料の供給量と、送風機１３による燃焼空気の供給量とを調整して制御するようになっている。

上記バーナ１０を制御盤８０で制御することにより、寸法のばらつきが大きく、また、水分量のばらつきが大きいバイオマス燃料が燃焼燃料として採用されても、安定した燃焼状態を確保することができ、熱風を安定して供給することができる。

また、上記バーナ１０は、燃焼空気を、第１空気室Ｒ１及び第２空気室Ｒ２に旋回状に流した後、第１及び第２空気導入路１１６，１１８から第１及び第２燃焼室Ｂ１，Ｂ２内に径方向に対して傾斜する方向に供給し、これら第１及び第２燃焼室Ｂ１，Ｂ２内に燃焼ガスの旋回流を形成する。したがって、第１及び第２燃焼室Ｂ１，Ｂ２内に十分な量の酸素を供給して混合でき、これにより、バイオマス燃料を完全燃焼させることができる。したがって、燃焼ガスが熱風排出管１１５から排出されてなる熱風に含まれる灰成分を少なくでき、また、熱風に含まれる未燃成分を少なくできる。その結果、熱風により乾燥する被乾燥物への灰成分の混入を防止でき、また、未燃成分による被乾燥物の着火を防止できる。

なお、熱風生成手段としては、バーナ１０に限定されることなく、本乾燥装置１における被乾燥物の乾燥に十分に高温の熱風を安定して供給するものであれば、いかなる熱風発生装置が用いられてもよい。

図１Ａに示すように、本実施形態では、ケージミル２０の上流側の流体通路１４に、冷気（ここでは外気）を取り込むための冷気取込み口１５が設けられている。加えて、この冷気取込み口１５からの冷気の取込み量を調整するために、バルブモータ８４（図７参照）により駆動されることで開度が調整可能である開度調整バルブ１６が配設されている。ここでは、被乾燥物の最終的な乾燥度を制御するために、被乾燥物の種類やそれに含まれる水分量に応じて、開度調整バルブ１６のバルブ開度が調整され、冷気の取込み量が調整されるようになっている。この冷気取込み口１５から取り込まれた冷気は、バーナ１０からの熱風と混合されて、ケージミル２０へ供給される。

また、被乾燥物を貯蔵すると共に、ケージミル２０の上流側近傍に供給する被乾燥物サイロ１８が配設されている。被乾燥物サイロ１８は、スクリューモータ８６（図７参照）により駆動される被乾燥物供給用スクリューコンベア１８ａを備えており、スクリューモータ８６により被乾燥物供給用スクリューコンベア１８ａの搬送速度を変化させることにより、被乾燥物の供給量が制御可能である。スクリューコンベア１８ａで搬送された被乾燥物は、ロータリバルブ６０を介して供給ダクト６１に導かれる。供給ダクト６１は、先端部が流体通路１４内に貫通して設置され、先端の開口から、流体通路１４の終端とケージミル２０の供給口２１との接続部に被乾燥物を供給するように形成されている。

なお、被乾燥物は、被乾燥物サイロ１８に貯蔵される前の処理として、所定の粉砕機により３〜５ミリメートルの粒径になるよう粉砕される。被乾燥物としては、バイオマス材料として、オガ屑、木屑、間伐材及び剪定材等の木質系材料や、稲藁、籾殻、雑草、バガス、パーム椰子残渣、ゴムの木残渣等の農業系材料や、建設廃材等の廃棄物系材料を用いることができる。

ケージミル２０の上流側に供給された被乾燥物は、バーナ１０から供給される熱風及び冷気取込み口１５から取り込まれる冷気とともに、ケージミル２０内に送り込まれる。図３及び４は、それぞれ、ケージミル２０の横断面図及び縦断面図である。図３及び４では、被乾燥物を含む流体が通過するケーシング２４を断面視している。このケージミル２０は、矢印Ｆ１で示すように供給口２１を通じて水平方向に熱風と共に供給された被乾燥物を解砕して分散させ、矢印Ｆ２で示すように排出口２２を通じて鉛直上方へ送り出す。

図３及び４に示すように、このケージミル２０は、被乾燥物を解砕するために、前後方向（図４中の左右方向）に延びる駆動軸２５に固定された回転盤２３が、供給口２１が形成されるケーシング２４の正面板２４ａに対向するように支持される。回転盤２３には、複数の回転ピンＰ１及びＰ２が正面板２４ａに向かって固定される一方、正面板２４ａには、複数の固定ピンＰ３が回転盤２３に向かって固定される。図３からよく分かるように、駆動軸２５に対して垂直な平面（紙面と平行な面）において、内周回転ピンＰ１、固定ピンＰ３、及び、外周回転ピンＰ２は、それぞれ、径の異なる同心円Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３上に、周方向にて等間隔に配置されている。このようなピン配置により、図４に示されるように、駆動軸２５の駆動時には、ピンＰ１〜Ｐ３は互いに干渉することなく、固定ピンＰ３の内側及び外側で、それぞれ、回転ピンＰ１及びＰ２が接近するように通過する。

また、このケージミル２０では、駆動軸２５の周囲には、複数の羽根Ｗが等角度をおいて配置され、これらの羽根Ｗは、駆動軸２５の先端から回転盤２３に向かって拡径する形状を有している。駆動軸２５の駆動時には、これらの羽根Ｗが、回転盤２３及び駆動軸２５とともに回転して、空気をケーシング２４の正面板２４ａの供給口２１から吸引すると共に径方向外側へ吹き出す流れが生じる。

このケージミル２０は、回転盤２３を回転駆動するモータＭを有し、モータＭの駆動力は、駆動側プーリ２７、ベルト２８及び従動側プーリ２９を経由して駆動軸２５に伝達される。

以上の構成を備えたケージミル２０では、供給口２１を通じて回転盤２４の中心近傍に供給された被乾燥物が、まず、羽根Ｗによる空気の流れにより径方向外側に移動した後、相対回転するピンＰ１〜Ｐ３によって解砕され、分散状態となり、屈曲通路３０へ送られる。このように、ケージミル２０で被乾燥物を解砕し分散させることにより、例えば水分量が多い被乾燥物も、その後の屈曲通路３０内でより効率的に乾燥させることができる。

屈曲通路３０は、その上流側から順に、ケージミル２０の排出口２２に連通して鉛直上方に延びる第１の鉛直管３０ａと、この第１の鉛直管３０ａの上端部に接続し、鉛直下方に折り返す第１の湾曲管３０ｂと、この第１の湾曲管３０ｂの下流側端部に接続し、鉛直下方に延びる第２の鉛直管３０ｃと、この第２の鉛直管３０ｃの下端部に接続し、鉛直上方に折り返す第２の湾曲管３０ｄと、この第２の湾曲管３０ｄの下流側端部に接続し、鉛直上方に延びる第３の鉛直管３０ｅと、この第３の鉛直管３０ｅの上端部に接続し、水平方向に屈曲する第３の湾曲管３０ｆと、この第３の湾曲管３０ｆの下流側端部に接続し、水平方向へサイクロン４０まで延びる水平管３０ｇとを備えている。このように、屈曲通路は、直線状の管路と、曲線状の管路との組み合わせにより形成されている。この屈曲通路３０を構成する各管３０ａ〜３０ｇには、保温用の断熱材が設けられている。

また、図１Ａに示すように、第１の鉛直管３０ａの上流側端部近傍と、第２の鉛直管３０ｃの上流側端部近傍の夫々に、各鉛直管３０ａ及び３０ｃ内に空気が流れるに伴って旋回流Ｄ１及びＤ２を発生する旋回流生成手段としての変向部材３１及び３２が内設されている。変向部材３１及び３２は、各円直管３０ａ，３０ｃの内側面に固定された固定羽根で形成されている。図５は、第１の円直管３０ａ内に設けられた変向部材３１を示している。第２の円直管３０ｃ内に設けられた変向部材３２もまた、図５の変向部材３２と同様に形成されている。図５に示すように、変向部材３１は、複数の固定翼３１ａが、中心軸３１ｃと、この中心軸３１ｃの外周側を取り囲む同軸の固定筒３１ｂとの間に、放射状に固定されて形成されている。固定翼３１ａは、中心軸３１ｃに、軸方向に対して８〜３０°の傾斜角度をなして固定されている。固定翼３１ａの傾斜角度は、好ましくは１５〜２０°である。固定筒３１ｂは、外周面が第１の円直管３０ａの内周面に嵌合した状態で、円直管３０ａにボルトで固定されている。円直管３０ａ，３０ｃ内の熱風が、固定筒３１ｂ内を通る際に固定翼３１ａから中心軸３１ｃ周りの旋回力を受け、旋回状の流れとなって、この変向部材３１の下流側に熱風の旋回流を形成するように形成されている。この変向部材３１及び３２で生成される旋回流により、屈曲通路３０における空気流及び被乾燥物の滞在時間を長くして、被乾燥物を十分に乾燥させるようになっている。各円直管３０ａ，３０ｃの変向部材３１，３２の設置位置の下流側には、図６に示すような整流部材３３を設けるのが好ましい。この整流部材３３は、螺旋状の板状体で形成され、螺旋状の板状体の外周側の端面が、円直管３０ａ，３０ｃの内周面に固定されている。螺旋状の整流部材３３は、変向部材３１，３２で形成された旋回流と同じ周回方向に湾曲している。この整流部材３３により、変向部材３１，３２で形成された旋回流を整流して、屈曲通路３０内の旋回流を安定させることができる。

サイクロン４０は、屈曲通路３０を通過した乾燥後の被乾燥物から塵等の不純物を取り除き、排出口４１から排出する。本実施形態では、図１Ｂに示すように、サイクロン４０の排出口４１の近傍にロータリバルブ４２が配設されており、このロータリバルブ４２を開閉駆動して、排出口４１からの被乾燥物の排出を開始したり停止したりする。本実施形態では、排出口４１の鉛直下方にスクリューコンベア４３が配設されており、ロータリバルブ４２が開状態にあるときにこのスクリューコンベア４３を駆動して、ロータリバルブ４２から排出された被乾燥物を搬出する。

サイクロン４０で取り除かれた塵等の不純物は、サイクロン４０から更に下流側に延びる排出管５１を通じて吸引ファン５０に達し、その後、搬送管５２を通じて、吸引ファン５０から図示しない集塵機へ送られる。

吸引ファン５０は、屈曲通路３０に下流側へ向かう空気流を生成するものであり、この空気流により、屈曲通路３０内の被乾燥物は、下流側へ移動させられつつ、上流側からバーナ１０により供給される熱風で乾燥させられる。吸引ファン５０による吸引力は、例えば、屈曲通路３０内の風速が、被乾燥物の沈降速度に毎秒１メートルを加えた速さ以上になるように設定される。一例として、被乾燥物がオガ屑である場合、毎秒９メートル以上になるように設定される。

本実施形態では、吸引ファン５０をサイクロン４０の下流側に配設しており、この場合、空気流が低温となる場所で吸引を行うので、吸引ファン４０の劣化を少なくできる。しかしながら、これに限定されることなく、吸引ファン５０は、屈曲通路３０内の被乾燥物を下流側へ移動させる空気流を生成できれば、例えば屈曲通路３０の水平管３０ｇとサイクロン４０との間など、いかなる場所に配設されてもよい。ここで、吸引ファン５０が、サイクロン４０の上流側に配設される場合には、サイクロン４０の下流側に配設される場合と比べてファンの劣化が早いことを考慮し、吸引ファン５０として、交換式のプレートファンを採用することが好ましい。

図７は、被乾燥物の乾燥度を制御するために、乾燥装置１が備える制御部としての制御盤８０と、制御盤８０により動作が制御される装置を示すブロック図である。この制御盤８０には、乾燥装置１における各種要素の温度を検出する温度センサ８１と、被乾燥物の水分量（つまり乾燥度）を検出する水分量センサ８２と、オペレータが乾燥装置１に対して各種の設定値を入力することができる入力装置８３と、開度調整バルブ１６を駆動するバルブモータ８４と、バーナ１０に対する燃料供給用のスクリューコンベア１２を駆動するスクリューモータ８５と、被乾燥物供給用のスクリューコンベア１８ａを駆動するスクリューモータ８６とが接続されている。

温度センサ８１は、例えばバーナ１０から供給される熱風の温度、サイクロン４０の排出口４１付近での空気の温度、及び、被乾燥物の温度を検出する。水分量センサ８２は、処理前後における被乾燥物の水分量を検出する。なお、制御盤８０には、乾燥装置１における各種入力値及び出力値を視認可能に表示する表示装置が接続されてもよい。

この制御盤８０は、温度センサ８１、水分量センサ８２及び入力装置８３から入力される各種値に応じて、予め設定されている若しくはオペレータにより新たに設定される各種温度や水分量に関する目標値が得られるように、バルブモータ８４、スクリューモータ８５及び８６を調整する。一例として、この制御盤８０は、バーナ１０から供給される熱風の温度が約５００℃、サイクロン４０の排出口４１付近での空気の温度が約８０℃、処理後の被乾燥物の温度が約６０℃、及び、処理後の被乾燥物の水分量が７〜１０％となるように、バルブモータ８４、スクリューモータ８５及び８６を調整する。このような制御盤８０の制御により、目標とする温度及び水分量（乾燥度）を安定して確保することができる。

なお、これに限定されることなく、制御盤８０は、オペレータが、各種値に応じて、バルブモータ８４、スクリューモータ８５及び８６を手動で調整可能に構成されてもよい。

以上のように、本実施形態の乾燥装置１によれば、屈曲通路３０内での被乾燥物の滞留時間が短く、安定した乾燥度に被乾燥物を乾燥させることができる。その結果、被乾燥物の大量処理が可能である。また、屈曲通路３０内が比較的高温（例えば約５００℃）になった場合にも、吸引ファン５０により屈曲通路内に比較的高速の空気流を形成することにより、被乾燥物が着火するおそれを防止できる。また、被乾燥物の通路の可動部がケージミルのみであるので、乾燥室全体が回転する従来のロータリ式乾燥装置に比べて、故障を少なくできる。さらに、塊状の被乾燥物が投入されても、被乾燥物を分散させてばらつき無く乾燥させ、しかも、取り扱いが容易な状態にして排出することができる。

また、本実施形態の乾燥装置１は、乾燥室である屈曲通路３０に、バーナ１０で生成した熱風と供に被乾燥物を流して乾燥させるので、ロータリ式乾燥装置よりも、運転の開始から乾燥状態に安定するまでの時間を短くできる。したがって、断続的に運転を行うことができ、ロータリ式乾燥装置のように運転を長時間継続する必要が無いから、燃料の無駄な消費を防止できる。

１乾燥装置
１０バーナ
１１燃料サイロ
１２燃料供給用スクリューコンベア
１５冷気取込み口
１６開度調整バルブ
１８被乾燥物サイロ
１８ａ被乾燥物供給用スクリューコンベア
２０ケージミル
３０屈曲通路
３０ａ第１の鉛直管
３０ｃ第２の鉛直管
３１、３２変向部材
４０サイクロン
５０吸引ファン
８１温度センサ
８２水分量センサ
８３入力装置
８４冷気取込み用バルブモータ
８５燃料供給用スクリューモータ
８６被乾燥物供給用スクリューモータ
Ｄ１、Ｄ２旋回流

Claims

搬送路を兼ねる乾燥室内で、バイオマス材料である被乾燥物を熱風により搬送しつつ乾燥させる乾燥装置であって、
被乾燥物を乾燥させるための熱風を生成し、上記乾燥室の上流側から供給する熱風生成手段と、
上記乾燥室の上流側に被乾燥物を供給する被乾燥物供給手段と、
上記被乾燥物供給手段により供給された被乾燥物を解砕する解砕手段と、
上記解砕手段の上流側に配置され、上記解砕手段に対して冷気を供給する冷気供給手段と、
上記解砕手段の下流側で乾燥室の少なくとも一部を形成する屈曲通路と、
上記屈曲通路を通過した乾燥後の被乾燥物を、不純物を除去しつつ取り出す分離手段と、
上記屈曲通路の下流側に配置され、上記屈曲通路における下流側への空気の流れをもたらす吸引力を生成する吸引手段と、
上記熱風生成手段による熱風の温度及び量と、上記冷気供給手段による冷気供給量と、上記被乾燥物供給手段による被乾燥物供給量との調整により、上記被乾燥物の乾燥度を制御する制御部とを備えることを特徴とする乾燥装置。
請求項１に記載の乾燥装置において、
上記屈曲通路に、空気の流れに伴って旋回流を生成する旋回流生成手段が設けられていることを特徴とする乾燥装置。
請求項１に記載の乾燥装置において、
処理前の上記被乾燥物に含まれる水分量を検出する水分量センサを備え、上記水分量センサにより検出される水分量に応じて、上記熱風生成手段による熱風の温度及び量と、上記冷気供給手段による冷気供給量と、上記被乾燥物供給手段による被乾燥物供給量とを調整することを特徴とする乾燥装置。
請求項１に記載の乾燥装置において、
上記熱風生成手段が、バイオマス燃料を燃焼室内で燃焼させて熱風を生成するバーナで形成され、このバーナは、
燃焼室内にバイオマス燃料を供給する燃料供給手段と、
燃焼室内に供給する燃焼空気を圧送する送風機と、
上記燃料供給手段の燃料供給量と上記送風機の送風量とを調節して、バーナが生成する熱風の温度及び風量を調整するバーナ制御部と
を備えることを特徴とする乾燥装置。
請求項４に記載の乾燥装置において、
上記バーナは、上記燃焼室の外周側に配置され、送風機から圧送された燃焼空気の旋回流を内部に形成する円筒環状の空気室と、
上記空気室から燃焼室内に燃焼空気を旋回状に吹き出す吹出口と
を備えることを特徴とする乾燥装置。
請求項１に記載の乾燥装置において、
上記被乾燥物は、木質系材料、農業系材料及び廃棄物系材料のうちのいずれかを含むバイオマス材料であることを特徴とする乾燥装置。
請求項４に記載の乾燥装置において、上記熱風生成手段のバーナで燃焼させるバイオマス燃料として、乾燥済みの被乾燥物が用いられることを特徴とする乾燥装置。