JP2017026181A - 熱媒体流路形成用仕切り構造体、ジャケット、および振動乾燥機 - Google Patents

Abstract

【課題】乾燥ドラムを覆うジャケットに熱媒体を流入させ、乾燥ドラムを振動させながら処理対象物を乾燥させる振動乾燥機では、そのジャケット内に仕切り構造体を設けて熱媒体を流れ方向を制御している。この仕切り構造体がジャケットの内壁と外壁の両方に接合されると、加熱と冷却を繰り返した場合の膨張・収縮による歪や、内容物を撹拌するために加えられる振動などにより、仕切りが破損するという問題があった。よって耐久性の高い仕切り構造体を提供する。
【解決手段】処理対象物を温度制御するジャケット３の内部に設けられている仕切り板９ａ、９ｂにより構成され、処理対象物側の内壁１２と、内壁１２と対向する外壁１１との間を流動する熱媒体の流れ方向を決定する熱媒体流路形成用仕切り構造体９であって、内壁１２または外壁１１の一方に接合されている仕切り板９ａ、９ｂが、他方の壁に接合されていない。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱流体流路形成用仕切り構造体、ジャケット、および振動乾燥機に関する。さらに詳しくは、膨張・収縮による歪や、振動による破損を回避できる熱流体流路形成用仕切り構造体、ジャケット、および振動乾燥機に関する。

従来、反応容器、加熱ロールや乾燥装置においては、熱媒体による間接加熱が行われている。特に熱媒体として水やオイルを用いた間接加熱は、熱媒体の熱容量が大きいことから温度を容易に変化させることができ、また温度制御も容易であることから有用である。

例えば、特許文献１には乾燥処理容器に付設された外部加熱手段を、乾燥処理容器の少なくとも一部をジャケット構造とし、ジャケット内部に熱媒体を流通させて被処理物を加熱する伝熱式竪型乾燥装置が開示されている。また、特許文献２には、支持枠を介して複数のスプリングで支持された密閉系容器と、該密閉系容器に開設された被乾燥物投入口、排気口および乾燥物排出口と、該密閉系容器に周設された熱媒体の流通可能なジャケットと、モータ駆動の振動発生源とを備える振動乾燥機が開示されている。

これらの装置では、内容物が均一に、かつ効率的に加熱できるとされているが、熱媒体のジャケット内での流れに偏りが生じると加熱が不均一になるという問題がある。このため、ジャケット内に流路を設けて熱媒体の流れを制御し、加熱の均一性を高めた装置が以下のように開示されている。

例えば、特許文献３には、乾燥ドラムに、ドラム外周部に熱源の熱媒体を流すスパイラル状の流路を設けたジャケット構造を有し、ドラム上に吐出された製膜原料のフィルム幅となる方向の温度斑が１０℃以下であり、かつ、前記製膜原料のフィルム幅となる方向の平均温度と熱媒体の平均温度の差が１０℃以下である金属ドラムを用いたポリビニルアルコールフィルムの製造法が開示されている。また、特許文献４には、ジャケットが水平方向に複数段に分割された構造になり、ジャケット内の流路の長さに合わせてモデル予測制御の制御パラメータを切替する温度制御装置が開示されている。

これらの装置は、図４に示すような仕切り構造体をジャケット３内に設けて熱媒体の流路を形成し、熱媒体の流れや流路の分割によって加熱の均一性や温度制御の容易性を向上させたものである。すなわち、熱媒体が流動する二つの壁１１１、１１２の間に、これら二つの壁に結合された両端固定仕切り板１０９が備えられ、この両端固定仕切り板１０９により上下の流路１１０が分断されている。この両端固定仕切り板１０９により熱媒体の流路の制御が可能となるが、加熱と冷却を繰り返した場合の膨張・収縮による歪や、内容物を撹拌するために加えられる振動などにより、仕切りが破損する場合があり、この場合は、熱媒体による温度制御ができなくなるという問題があった。

さらには、両端固定仕切り板１０９の接合部の破損とともにジャケット１０３が破損し、ジャケット１０３外への熱媒体が漏れるという事態が生じる可能性もあった。このような事態になると、修理に長時間を要するため、生産ロスが大幅に増加するという問題があった。

特開２００１−３２４２６９号公報 特開平６−３０７７６４号公報 特開２００２−１６６４３７号公報 特開２００６−２７２２９１号公報

本発明は上記事情に鑑み、膨張・収縮による歪や、振動による破損を回避できる熱媒体の流路形成用仕切り構造体を提供することを目的とする。また、熱媒体の流路の設計により加熱状態を制御することが可能で、歪や破損を回避して、長期間安定して使用することが可能な温度制御ジャケットと、さらに該ジャケットを有する振動乾燥機を提供することを目的とする。

第１発明の熱媒体流路形成用仕切り構造体は、処理対象物を温度制御するジャケットの内部に設けられている仕切り板により構成され、処理対象物側の内壁と、該内壁と対向する外壁との間を流動する熱媒体の流れ方向を決定する熱媒体流路形成用仕切り構造体であって、内壁または外壁の一方に接合されている仕切り板が、他方の壁に接合されていないことを特徴とする。
第２発明の熱媒体流路形成用仕切り構造体は、第１発明において、熱媒体流路形成用仕切り構造体が、内壁に接合されている内壁側仕切り板と、外壁に接合されている外壁側仕切り板と、から構成されていることを特徴とする。
第３発明の熱媒体流路形成用仕切り構造体は、第１発明または第２発明において、仕切り板の不接合端面と、該不接合端面と対抗する壁との間隙が０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下であることを特徴とする。
第４発明の熱媒体流路形成用仕切り構造体は、内壁側仕切り板と、外壁側仕切り板との間隔が、０．１ｍｍ以上１００ｍｍ以下であることを特徴とする。
第５発明の温度制御ジャケットは、第１発明から第３発明のいずれかの熱媒体流路形成用仕切り構造体が備えられていることを特徴とする。
第６発明の振動乾燥機は、第５発明の温度制御ジャケットが備えられていることを特徴とする。
第７発明の振動乾燥機は、第６発明において、仕切り板と壁との接合の一部が、振動乾燥機の加振方向と非平行であることを特徴とする。

第１発明によれば、熱媒体流路形成用仕切り構造体を構成する仕切り板が、内壁または外壁の一方に接合され、他方の壁に接合されていないことにより、内壁と外壁との間に生じる膨張量や収縮量の違いによる歪や、内壁と外壁との振動数の違い等によって生じる仕切り板の破損を回避できる。
第２発明によれば、熱媒体流路形成用仕切り構造体が、内壁に接合されている内壁側仕切り板と、外壁に接合されている外壁側仕切り板と、から構成されていることにより、簡易な構造で仕切り構造体部分で流路抵抗を大きくすることができる。
第３発明によれば、仕切り板の不接合端面と、該不接合端面と対抗する壁との間隙が５ｍｍ以下であることにより、内壁側仕切り板および外壁側仕切り板の取付精度や形状精度を必要以上に高くする必要がなく、製作能率が向上する。また仕切り板の不接合端面と、該不接合端面と対抗する壁との間隙が０．１ｍｍ以上であることにより、振動が起こった際に、壁と仕切り板とが接触して騒音を発することを防止できる。
第４発明によれば、内壁側仕切り板と、外壁側仕切り板との間隔が、１００ｍｍ以下であることにより、仕切り構造体部分の流路抵抗を大きくできる。また、内壁側仕切り板と、外壁側仕切り板との間隔が、０．１ｍｍ以上であることにより、振動が起こった際に仕切り板同士が接触して騒音を発することを防止できる。
第５発明によれば、温度制御ジャケットには、第１発明から第３発明のいずれかの熱媒体流路形成用仕切り構造体が備えられていることにより、歪や破損を回避して長期間安定して使用することが可能な温度制御ジャケットを提供できる。
第６発明によれば、振動乾燥機には、第４発明の温度制御ジャケットが備えられていることにより、周期的な振動が生じる振動乾燥機において、内壁の振動数と、外壁の振動数の違い等による仕切り板の破損を回避して、振動乾燥機を長期間安定して使用することができる。
第７発明によれば、仕切り板と壁との接合の一部が、前記振動乾燥機の加振方向と非平行であることにより、振動の影響を受けやすい部分のみについて、振動による破損を回避する構造にして、振動乾燥機の製造コストを抑えることができる。

本発明の第１実施形態に係る熱媒体流路形成用仕切り構造体の正面図である。 図１の仕切り構造体を備えた振動乾燥機の正面図である。 本発明の第２実施形態に係る熱媒体流路形成用仕切り構造体の正面図である。 従来の仕切り構造体の正面図である。

図１に示すように、本発明の実施形態に係る熱媒体流路形成用仕切り構造体９は、処理対象物を温度制御するジャケット３の内部に設けられている仕切り板９ａ、９ｂにより構成され、処理対象物側の内壁１２と、該内壁１２と対向する外壁１１との間を流動する熱媒体の流れ方向を決定する熱媒体流路形成用仕切り構造体９であって、内壁１２または外壁１１の一方に接合されている仕切り板９ａ、９ｂが、他方の壁に接合されていないことを特徴とする。

本発明の実施形態に係る熱媒体流路形成用仕切り構造体９を備える振動乾燥機１について、図２により説明する。

図２には、横型の振動乾燥機１の正面図を示す。横型の振動乾燥機１は、有蓋円筒体の乾燥ドラム２の軸心が略水平になるように配置され、図２に示す鉛直方向Ｖにこの乾燥ドラム２が振動することで、乾燥ドラム２内に収容される粉状または粒状の処理対象物の温度を、均等にしながら乾燥させることができる。

振動乾燥機１は、乾燥ドラム２と、この乾燥ドラム２の覆うように構成されている温度制御ジャケット３と、乾燥ドラム２を支えている架台４と、架台４と乾燥ドラム２との相対位置を変更可能にする弾性体７と、を含んで構成されている。また、振動乾燥機１は、乾燥ドラム２を上下に振動させるための起振機構６を、乾燥ドラム２の下方に備え、この起振機構６は、架台４に備えられている三相誘導式のモータ５によって駆動されている。

乾燥ドラム２は、両端に蓋を備えた円筒体であり、その内部に粉状態または粒状態の処理対象物を収容できる。処理対象物は、処理対象物入口１３と処理対象物出口１４から作業者が出し入れする。両端に蓋があることにより、乾燥ドラム２内部を真空にすることも可能である。乾燥ドラム２は、温度制御ジャケット３により予め定めた温度まで昇温される。乾燥ドラム２は、ステンレス等腐食性が高い金属により構成されている。本実施形態では、乾燥ドラム２の直径は約１．５ｍ、乾燥ドラムの軸心方向の長さは約２ｍである。

温度制御ジャケット３は、乾燥ドラム２を覆うように設けられている。この温度制御ジャケット３に、熱媒体である油を流入させることで、乾燥ドラム２内の温度を上げて処理対象物を乾燥させる。温度制御ジャケット３には、下方に３カ所熱媒体流入口８と上方に１カ所熱媒体流出口１６が設けられ、乾燥ドラム２の外周を、流入した熱媒体が流れることで、均等に乾燥ドラム２が暖められている。ここで温度制御ジャケット３は、乾燥ドラム２の外周の温度分布を、予め定めた範囲内に制御する必要があり、そのために温度制御ジャケット３内には、熱媒体の流れ方向を決定するための熱媒体流路形成用仕切り構造体９が設けられている。

架台４は、乾燥ドラム２など振動乾燥機１を構成する構成要素を支えている構造体であり、鋼製のチャンネルを溶接して構成されている。そして、架台４と乾燥ドラム２とは、コイルばねなどの弾性体７を介して結合されている。この構成により、架台４に対して、乾燥ドラム２は鉛直方向に振動することができる。なお、弾性体７の上面と、乾燥ドラム２、および温度制御ジャケット３とは、結合部材１５により、固定されている。この構成により、乾燥ドラム２と、それを覆う温度制御ジャケット３とは、一緒に振動する。

架台４には、乾燥ドラム２を鉛直方向Ｖに振動させる起振装置６が備えられている。この起振装置６は、同じく架台４上に設置されているモータ５により動作する。起振装置６は、乾燥ドラム２の軸心方向に配置されている２か所において、交互に上下に振動するように設定されている。

図１は、本発明の第１実施形態に係る熱媒体流路形成用仕切り構造体９の正面断面図を表わしている。なお、図１は、振動乾燥機１の乾燥ドラム２の軸心方向から見た図であり、その一部を拡大したものである。本実施形態に係る熱媒体流路形成用仕切り構造体９は、温度制御ジャケット３の内部に設けられている。

本発明に係る熱媒体流路形成用仕切り構造体９について説明する。熱媒体流路形成用仕切り構造体９を備えている温度制御ジャケット３は、乾燥ドラム２の円筒形状部分を構成する内壁１２と、乾燥ドラム２の円筒形状部分の外周の更に外側に、同心円状に設けられている外壁１１と、を含んで構成されており、この二つの壁１１、１２により流路１０が形成されている。すなわち内壁１２は、乾燥ドラム２内の処理対象物側に設けられており、外壁１１は内壁と対向する位置に設けられている。この内壁１２と外壁１１との間は、約１６ｍｍである。第１実施形態に係る熱媒体流路形成用仕切り構造体９は、内壁１２に接合されている内壁側仕切り板９ａと、外壁１１に接合されている外壁側仕切り板９ｂとにより構成されている。これらの仕切り板９ａ、９ｂは、内壁１２または外壁１１のいずれか一方に接合されていると共に、他方の壁には接合されていない。この内壁側仕切り板９ａと外壁側仕切り板９ｂとにより、図１の紙面上において、外壁側仕切り板９ｂの上側と、内壁側仕切り板９ａの下側との間の、熱媒体の流れが遮断されている。

熱媒体流路形成用仕切り構造体９を構成する仕切り板９ａ、９ｂが、内壁１２または外壁１１の一方に接合され、他方の壁に接合されていないことにより、内壁１２と外壁１１との間に生じる膨張量や収縮量の違いによる歪や、乾燥ドラム２の重量によって生じる内壁１２の振動数と、外壁１１の重量によって生じる振動数の違い等による仕切り板９ａ、９ｂの破損を回避できる。これにより熱媒体流路形成用仕切り構造体９を長期間使用することが可能となる。

熱媒体流路形成用仕切り構造体９が、内壁１２に接合されている内壁側仕切り板９ａと、外壁１１に接合されている外壁側仕切り板９ｂと、から構成されていることにより、簡易な構造で仕切り構造体部分で流路抵抗を大きくすることができる。このため温度制御ジャケット３全体にわたって均一に熱媒体を流動させることができる。

これらの仕切り板９ａ、９ｂは、乾燥ドラム２の軸心方向に平行に設けられており、乾燥ドラム２の下方に設けられている熱媒体粒流口８から流入した熱媒体がそのまま熱媒体流出口１６へ流出することを抑制することにより、乾燥ドラム２の表面温度が予め定められた温度の範囲内に制御される。仕切り板９ａ、９ｂの壁１１、１２との接合部分は、振動乾燥機１の加振方向と略垂直になる。仕切り板９ａ、９ｂと壁１１、１２との接合部分が、振動乾燥機１の加振方向と非平行であることにより、振動の影響を受けやすい部分のみについて、振動による破損を回避する構造にして、振動乾燥機１の製造コストを抑えることができる。なおこれらの接合部分は、全部が加振方向と非平行である場合の他、その一部が非平行であっても問題ない。

仕切り板９ａ、９ｂは、それぞれの壁に隅肉溶接により結合されている。また、仕切り板９ａ、９ｂのいずれも、壁との不接合端面と、壁との間隔が０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下とする。また、内壁側仕切り板９ａと、外壁側仕切り板９ｂとの間隔が、０．１ｍｍ以上１００ｍｍ以下とする。

仕切り板９ａ、９ｂの不接合端面と、該不接合端面と対抗する壁との間隙が５ｍｍ以下であることにより、内壁側仕切り板９ａおよび外壁側仕切り板９ｂの取付精度や形状精度を必要以上に高くする必要がなく、製作能率が向上する。また仕切り板９ａ、９ｂの不接合端面と、該不接合端面と対抗する壁との間隙が０．１ｍｍ以上であることにより、振動が起こった際に、壁１１、１２と仕切り板９ａ、９ｂとが接触して騒音を発することを防止できる。

内壁側仕切り板９ａと、外壁側仕切り板９ｂとの間隔が、１００ｍｍ以下であることにより、仕切り構造体部分９の流路抵抗を大きくできる。また、内壁側仕切り板９ａと、外壁側仕切り板９ｂとの間隔が、０．１ｍｍ以上であることにより、振動が起こった際に仕切り板同士が接触して騒音を発することを防止できる。

図３には、本発明の第２実施形態に係る熱流体流路形成用仕切り構造体９を示す。第１実施形態に係る熱流体流路形成用仕切り構造体９とは、１つの外壁側仕切り板９ｂのみで構成されている点が異なっている。この場合、外壁側仕切り板９ｂの不接合端面と内壁１２との間隔は、第１実施形態の場合に比較して小さくする必要がある。なお、熱流体粒慮形成用仕切り構造体９を外壁側仕切り板９ｂとして示したが、内壁側仕切り板９ａとすることも可能である。

熱媒体流路形成用仕切り構造体９を構成する仕切り板９ａ、９ｂが、内壁１２または外壁１１の一方に接合され、他方の壁に接合されていないことにより、内壁１２と外壁１１との間に生じる膨張量や収縮量の違いによる歪や、内壁と外壁の振動数の違い等によって生じる仕切り板９ａ、９ｂの破損を回避できる。これにより熱媒体流路形成用仕切り構造体９を長期間使用することが可能となる。

第１実施形態では、一対をなす内壁側仕切り板１２と外壁側仕切り板１１により熱流体流路形成用仕切り構造体９が形成されているが、さらに内壁側仕切り板１２の上側や、外壁側仕切り板１１の下側に新たに仕切り板を追加してもよい。追加する場合は、仕切り板が接合される壁が、最も近接する仕切り板が接合している壁と対向する壁となるようにする。仕切り板の数を多くすると製作の難易性が増加するが、仕切り板部分の圧損を大きくできる。

本発明の熱媒体流路形成用仕切り構造体９を利用した温度制御ジャケット３は、熱媒体流路形成用仕切り構造体９により、乾燥ドラム２の表面の温度分布を所定範囲内に入れることが可能となる。また同じ構成の熱媒体流路形成用仕切り構造体９を使用することにより、乾燥ドラム２を部分的に加熱させるようにすることも可能である。

本発明の熱媒体流路形成用仕切り構造体９は、熱媒体が通過する際に圧損を生じさせることにより、流路を形成させているため、熱媒体として水や油などの液体が好ましく用いられる。特に、粘度が高く、そして沸点が高く熱安定性が高い合成系有機オイルやシリコンオイルが好ましく用いられる。

以下、本発明の第１実施形態について、実施例を用いて説明する。
（実施例）
図１に示す構造の熱媒体流路形成用仕切り構造体９により、横型ドラム式の振動乾燥機２の温度制御ジャケット３内に熱媒体の流路を形成した。熱媒体としては合成系有機オイルを用いて、熱媒体が横型ドラム式の温度制御ジャケット３の下方から供給され、側面の下半面を循環して回収されるように流路を設計した。

水洗してフィルタープレスにより固液分離した平均粒径１２μｍの金属酸化物粉末をこの温度制御ジャケット３により覆われた乾燥ドラム２内に投入し、熱媒体を２００℃に加熱して温度制御ジャケット３内を循環させながら起振機構６により振動させ、８時間乾燥処理した。乾燥処理後の金属酸化物粉末は、均一に乾燥されていることが確認された。そして金属酸化物の乾燥処理を、１８ヶ月間繰り返して行った。このとき温度制御ジャケット３に異常は確認されず、連続使用が可能であった。

（比較例）
図４に示す構造の熱媒体流路形成用仕切り構造体９を用いた以外は、実施例と同様に金属酸化物粉末の乾燥処理を実施した。６時間の乾燥処理後の金属酸化物粉末は、均一に乾燥されていることが確認された。連続使用１２ヶ月間で温度制御ジャケット３内面に亀裂が生じ、内部の金属酸化物粉末にシリコンオイルが混入したため、連続使用を中止した。

本発明に係る熱媒体流路形成用仕切り構造体９を備えた温度制御ジャケット３は、振動乾燥機１に用いられるもののほか、内容物を均一に加熱することが必要とされる反応容器や加熱ロール等の多様な加熱装置に用いることが可能である。また冷却装置に用いることもできる。この温度制御ジャケット３を用いることにより歪や振動による破損を抑制することができる。

１ 振動乾燥機
２ 乾燥ドラム
３ 温度制御ジャケット
４ 架台
５ モータ
６ 起振機構
７ 弾性体
８ 熱媒体流入口
９ 熱流体流路形成用仕切り構造体
９ａ 内壁側仕切り板
９ｂ 外壁側仕切り板
９ｃ 両端固定仕切り板
１１ 外壁
１２ 内壁
１３ 処理対象物入口
１４ 処理対象物出口
１５ 結合部材
１６ 熱媒体流出口

Claims (7)

1. 処理対象物を温度制御するジャケットの内部に設けられている仕切り板により構成され、
   前記処理対象物側の内壁と、該内壁と対向する外壁との間を流動する熱媒体の流れ方向を決定する熱媒体流路形成用仕切り構造体であって、
   前記内壁または前記外壁の一方に接合されている仕切り板が、他方の壁に接合されていない、
   ことを特徴とする熱媒体流路形成用仕切り構造体。
2. 前記熱媒体流路形成用仕切り構造体が、
   前記内壁に接合されている内壁側仕切り板と、前記外壁に接合されている外壁側仕切り板と、から構成されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の熱媒体流路形成用仕切り構造体。
3. 前記仕切り板の不接合端面と、該不接合端面と対抗する壁との間隙が０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下である、
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の熱媒体流路形成用仕切り構造体。
4. 前記内壁側仕切り板と、前記外壁側仕切り板との間隔が、０．１ｍｍ以上１００ｍｍ以下である、
   ことを特徴とする請求項２または３に記載の熱媒体流路形成用仕切り構造体。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の熱媒体流路形成用仕切り構造体が備えられている、
   ことを特徴とする温度制御ジャケット。
6. 請求項５に記載の温度制御ジャケットが備えられている、
   ことを特徴とする振動乾燥機。
7. 前記仕切り板と前記壁との接合の一部が、前記振動乾燥機の加振方向と非平行である、
   ことを特徴とする請求項６に記載の振動乾燥機。