JP2020076526A - 熱風乾燥装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置を小型化でき、かつ乾燥効率を向上させることが可能な熱風乾燥装置を提供する。【解決手段】中空な回転シャフト３に被乾燥物を撹拌、搬送する扇形状の中空なディスク２０が複数立設される。回転シャフトはディスクが取り付けられるところに熱風供給口５０を有し、ディスクが回転シャフトの下方にきたとき、熱風が熱風供給口５０を介してディスクの中空部２０ｃに供給される。ディスク面２０ａに、熱風供給口からディスク内に供給された熱風をディスク面から外部に吹き出す吹出ノズル４０が取り付けられる。吹出ノズルはディスク内に供給された熱風を直接被乾燥物に吹き付け、被乾燥物を乾燥させる。【選択図】図２

Description

本発明は、被乾燥物を撹拌、搬送しながら被乾燥物に熱風を吹きかけて被乾燥物を乾燥する熱風乾燥装置に関する。

従来、水分を含んだ細かい物質、例えば鉄鋼湿ダスト、焼却湿灰、石炭粉、食品・飼料粕、その他汚泥・粉体などを、工場の排熱を利用して撹拌しながら乾燥して粒状化することが行われている。

例えば、複数の撹拌部材が互いに逆螺旋状に並ぶように立設された２つの回転シャフトを不等速回転させることにより、汚泥物を混練しながら一方向に搬送し、その過程で上部から熱風を吹きかけて被乾燥物を乾燥する熱風乾燥装置が知られている（下記特許文献１）。

また、互いに平行に配置された中空の二つの回転シャフトに、該回転シャフトの中空部と連通する扇形状の中空のパドルをそれぞれ複数配列し、回転シャフトを不等速に回転させてパドルにより被乾燥物を撹拌搬送し、その過程で回転転シャフトとパドルの中空部に熱媒体を供給して回転シャフトとパドル面を加熱し、回転シャフトとパドル面に近接あるいは接触する被乾燥物を乾燥させる乾燥装置が知られている（下記特許文献２、３）。

特開２００９−２７６００９号公報 特開２０1４−１３１７８４号公報 ＷＯ２０１７/０１８０３７号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたような乾燥装置では、熱風を上部に設けた給気ダクトから被乾燥物に吹きかけているので、熱風は被乾燥物の表面を通過する平行流に近い流れとなり、熱風が下方にある被乾燥物間に充分行きわたらず、乾燥効率が悪い、という問題があった。

また、特許文献２あるいは特許文献３に記載された乾燥装置では、加熱されたパドル面あるいは回転シャフトに被乾燥物を近接ないし接触させて間接的に乾燥させているので、直接熱風を吹きかけて乾燥する乾燥方法に比較して乾燥効率が悪い、という問題があった。

本発明は、このような問題点を解決するもので、装置を小型化でき、かつ乾燥効率を向上させることが可能な熱風乾燥装置を提供することを課題とする。

本発明は、
被乾燥物を撹拌、搬送する扇形状の中空なディスクを複数立設した中空な回転シャフトを備え、前記ディスクの中空部に熱風を供給して被乾燥物を乾燥する熱風乾燥装置であって、
前記回転シャフトはディスク中空部に連通してディスク中空部に熱風を供給する開口部を有し、
前記ディスクのディスク面に、前記開口部からディスク内に供給された熱風をディスク面から吹き出す吹出ノズルが取り付けられることを特徴とする。

本発明では、撹拌部材としてのディスクに、回転シャフトの開口部からディスク内に供給された熱風をディスク面から吹き出す吹出ノズルが取り付けられるので、ディスクにより撹拌、搬送される被乾燥物は、搬送される過程で熱風が直接吹き付けられ、効率よく被乾燥物を乾燥させることができる。

筐体の上側を取り払った状態での熱風乾燥装置を示す上面図である。 図１のＡ−Ａ線に沿った垂直断面図である。 （ａ）は図１のＢ−Ｂ線に沿った断面図、（ｂ）は図３ａの左側回転シャフト付近の拡大断面図、（ｃ）は図３ａの右側回転シャフト付近の拡大断面図である。 （ａ）は吹出ノズルの吹出孔が閉鎖されたときの断面図、（ｂ）は吹出孔が開放したときの断面図、（ｃ）は図４（ｂ）のＣ−Ｃ線に沿った吹出ノズルのキャップの断面図である。 熱風が吹き出す状態を側面からみたときの説明図である。 熱風が吹き出す状態を正面からみたときの説明図である。

以下、図面に示す実施例に基づいて本発明の熱風乾燥装置を詳細に説明する。本発明では、水分を含んだ細かい物質、例えば鉄鋼湿ダスト、焼却湿灰、石炭粉、食品・飼料粕、その他汚泥・粉体などを被乾燥物として該被乾燥物を熱風を利用して乾燥する例を説明するが、被乾燥物はこれら例示した物質に限定されるものでなく、他の被乾燥物にも適用されるものである。

図１〜図３において、符号１は熱風乾燥装置（以下、乾燥装置という）の筐体であり、基台２上に水平に設けられる。筐体１は、ステンレススチールなどの金属製であり、ここではほぼ直方体形状に形成される。筐体１内には、同径の２本の回転シャフト３、４が互いに平行に架設されている。回転シャフト３、４はステンレススチールなどの金属製で、内部は中空となっている。

図２に示すように、筐体１の左端部上側には、不図示のホッパーから、鉄鋼湿ダスト、焼却湿灰、石炭粉、食品・飼料粕、その他汚泥・粉体などの水分を含んだ被乾燥物を筐体１内に投入するための投入口１ａが設けられる。また右端部の下側には、乾燥物を筐体１から不図示のコンベア上へ排出するための排出口１ｂが設けられる。

回転シャフト３、４の左端部は、それぞれ筐体１から外部に突出して軸受部５、６に回転可能に軸受される。また、回転シャフト３、４の右端部は筐体１の外部に取り付けられた軸受部７、８に回転可能に軸受される。

回転シャフト３、４の左端部はギアボックス１２に挿通されており、ギアボックス１２内の回転シャフト３、４には、互いに噛合するギア１３、１４が固定される。

回転シャフト３の軸受部５の外側には、スプロケット１５が固定される。また、基台１０上にはモーター１８が取り付けられており、その出力軸にはスプロケット１７が固定され、スプロケット１５とスプロケット１７間には、チェーン１６が張り渡される。

モーター１８の一方向への回転駆動力がスプロケット１７、チェーン１６及びスプロケット１５を介して回転シャフト３に伝達されて回転シャフト３が一方向に回転し、さらにその回転駆動力がギア１３、１４を介して回転シャフト４に伝達されて回転シャフト４が逆方向に回転する。回転シャフト３、４は、ギア１３、１４を介して、Ｎを２以上の整数としてＮ：Ｎ−１の回転数比で不等速で回転される。例えば、Ｎは２〜６に設定され、本実施例では、Ｎは５に設定されて、回転シャフト３、４は５：４の回転数比で回転される。なお、回転シャフト３、４の回転方向は、図１、図３に示すように、上方から見て互いに内側へ向かって回転する方向となっている。

回転シャフト３、４の外周には、撹拌、搬送部材としての扇形状の中空なディスク（パドルともいう）２０が取付台２１を用いて軸方向に等間隔に取り付けられる。各ディスク２０は、すべて同形状で投入口１ａ側のディスク面２０ａと排出口１ｂ側のディスク面２０ｂは平行になっていて、その間に中空部２０ｃが形成されている。各ディスク面の開き角度αは、図３に示したように、例えば１５０度となっている。また、一つのディスク２０が取り付けられた同じ回転シャフト位置に、それぞれ１８０度角度をずらしてもう一つのディスク２０が取り付けられ、この回転シャフト３、４の同じ位置にある一対のディスク２０の両端間にはβ＝１８０度−αの角度が生じる。

また、同じ回転シャフトの隣接する各ディスク２０は、周方向に互いに９０度ずらして配置され、回転シャフト３、４は、一方の回転シャフトの各ディスク２０が、他方の回転シャフトの隣接するディスク間のほぼ中央に位置するように、近接して配置される。

回転シャフト３に配置される各ディスク２０は、図１に示したように、ディスク面２０ａ、２０ｂが回転シャフト３の中心軸に対してγ（例えば３〜５度）反時計方向に傾斜するように、取り付けられる。また、回転シャフト４に配置される各ディスク２０は、ディスク面２０ａ、２０ｂが回転シャフト４の中心軸に対して同じγの角度時計方向に傾斜するように、取り付けられる。従って、図１に示したように、回転シャフト３、４を互いに内回りに逆方向に回転させると、被乾燥物は傾斜した各ディスク２０により撹拌されながら同方向に排出口１ｂに向けて搬送される。

回転シャフト３、４の中空部には、内部シャフト３０、３１が回転シャフト３、４と同軸になるように挿入されており、内部シャフト３０、３１の一端（図１で左端）は支持台３２に固定され、その他端は支持台３３に固定される。

回転シャフト３の筐体１部分の内部には、内部シャフト３０の外周と接触するスリーブ３４が回転シャフト３と一体的に設けられており（図２、図３（ｃ））、回転シャフト３は、スリーブ３４の内面が内部シャフト３０の外周と接触しながら内部シャフト３０の中心軸３０ａを中心に回転する。

回転シャフト４の筐体１部分の内部にも、内部シャフト３１の外周と接触するスリーブ３５（図３（ｂ））が回転シャフト４と一体的に設けられており、回転シャフト４は、スリーブ３５の内面が内部シャフト３１の外周と接触しながら内部シャフト３１の中心軸３１ａを中心に回転する。

図３（ａ）、（ｂ）に示したように、回転シャフト３、４は、それぞれディスク２０が取り付けられる位置に、ディスク２０の中空部２０ｃに連通する開口部３ａ、４ａを有し、ディスク２０を回転シャフト３、４に取り付ける取付具２１も、回転シャフト３、４の開口部３ａ、４ａと同じ位置に、同形状の開口部２１ａを有する。

同様に、回転シャフト３、４と一体となったスリーブ３４、３５も、開口部３ａ、４ａと同じ位置に、同形状の開口部３４ａ、３５ａを有する。各開口部３ａ、２１ａ、３４ａ、並びに開口部４ａ、２１ａ、３５ａはそれぞれ整合していて、後述するように、ディスク２０の中空部２０ｃに熱風を供給する熱風供給口５０を形成する。開口部３ａ、２１ａ、３４ａ、並びに開口部４ａ、２１ａ、３５ａの軸方向の長さｄ（図２）と周方向の長さｗ（図３（ｂ）、（ｃ））は、ｗ＞ｄで、熱風供給口５０はスリット形状になっているが、ｗ＝ｄとして円形状の熱風供給口５０とすることもできる。

内部シャフト３０、３１の一端には、図１に示したように、その一端を熱風発生部（不図示）に接続させる継手３７、３８が固定されており、熱風が内部シャフト３０、３１の一端から供給される。内部シャフト３０の他端はプラグ３６で閉鎖されており（図２）、内部シャフト３１の他端もプラグで閉鎖されていて、熱風が内部シャフト３０、３１の他端から流出しないようになっている。

内部シャフト３０は、ディスクが取り付けられる筐体１の部分では、その断面が、図２、図３（ｃ）に示したように、上部３０ｂが閉じ下部３０ｃが開放した半円状になっている。また、同様に、内部シャフト３１も、筐体１の部分では、その断面が、図３（ｂ）に示したように、上部３１ｂが閉じ下部３１ｃが開放した半円状になっている。

例えば、図３（ａ）、（ｂ）に示したように、回転シャフト４が回転して、ディスク２０が回転シャフト４より上部に位置したとき、つまりディスク２０の左右対称となる中心線２０ｄが垂直になったときは、内部シャフト３１の半円部分３１ｂにより熱風供給口５０が閉鎖され、熱風はディスク２０の中空部２０ｃに供給されなくなる。一方、ディスク２０が回転シャフト４より下部に位置してその中心線２０ｄが垂直になるときは、熱風供給口５０が内部シャフト３１の開放した下部３１ｃに位置するので、熱風は、矢印で示したように、ディスク２０の中空部２０ｃに供給されるようになる。

回転シャフト３、４の各ディスク２０の投入口１ａ側のディスク面２０ａには、回転シャフト３、４の開口部３ａ、４ａ（熱風供給口５０）からディスク２０の中空部２０ｃに供給された熱風をディスク面２０ａから外部に吹き出す吹出ノズル４０が一つ又は複数取り付けられる。吹出ノズル４０を複数設ける場合は、ディスク２０が扇状であるのに対応して回転シャフト３、４から近いディスク面よりも離れたディスク面に多く取り付けられる。具体的には、吹出ノズル４０を径方向に等間隔に取り付けるとともに、周方向に同角度隔てた他のところにも径方向に等間隔に取り付ける。

吹出ノズル４０は、図４（ａ）、（ｂ）に示したように、熱風を吹き出す吹出孔４１ａ、４１ｂを設けたキャップ４１と、キャップ４１内にねじ込まれる一端が開口部４２ａとなった中空なニップル４２を有する。キャップ４１内には、スプリング４３により付勢された球体４４が収納される。ニップル４２の他端４２ｂはねじ部となっていて、ディスク面２０ａにねじ込むことによって吹出ノズル４０をディスク面２０ａに取り付けることができる。吹出ノズル４０をディスク面２０ａに取り付けた状態では、ニップル４２の中空部４２ｃがディスク２０の中空部２０ｃと連通する。

球体４４は、スプリング４３により付勢されると、図４（ａ）に示したように、ニップル４２側に移動しその開口部４２ａを閉じる大きさとなっている。一方、図４（ｂ）に図示したように、ディスク２０の中空部２０ｃに熱風が供給され、その熱風がニップル４２の中空部４２ｃに流れると、球体４４はスプリング４３の付勢力に抗して左側に移動するので、ニップル４２の開口部４２ａが開放し、ニップル４２の中空部４２ｃと吹出ノズル４０の吹出孔４１ａ、４１ｂは連通し、矢印で示したように、熱風が吹出孔４１ａ、４１ｂを介して外部に吹き出される。

次に、このように構成された乾燥装置の動作について説明する。

モーター１８を駆動すると、回転シャフト３、４は、上述したように、Ｎ：Ｎ−１（本実施例では、５：４）の回転数比で互いに内側に不等速で逆回転する。この状態で、投入口１ａから被乾燥物が投入される。投入された被乾燥物は、回転シャフト３、４の回転に伴ってそれぞれの回転シャフトに取り付けられたディスク２０により撹拌されながら排出口１ｂに向けて搬送される。被乾燥物は、搬送される過程でディスクにより解砕されて粒状化される。

本実施例では、被乾燥物を投入する前、あるいは投入直後に、工場の排熱などの熱風が内部シャフト３０、３１から供給される。熱風は、例えばその温度が９０℃〜１５０℃程度とされる。

例えば、図２、図５に示したように、回転シャフト３が回転して、同位置にある一対のディスクのうち一方のディスク２０が回転シャフト３より上部に位置したときは、内部シャフト３０の半円部分３０ｂにより熱風供給口５０が閉鎖される。吹出ノズル４０は、図４（ａ）に示した状態となり、図５の上方の仮想円で示したように、ニップル４２の中空部４２ｃと吹出ノズル４０の吹出孔４１ａ、４１ｂの連通は遮断され、熱風のディスク２０外部への吹出しが遮断される。

一方、他方のディスク２０は、回転シャフト３より下部に位置しているので、この下方のディスク２０には、熱風が内部シャフト３０の下方の開放部３０ｃより熱風供給口５０を介してディスク２０の中空部２０ｃに供給される。ディスク２０の中空部２０ｃに熱風が供給されると、吹出ノズル４０は、図４（ｂ）に示した状態となる。図５の下方の仮想円で示したように、ニップル４２の中空部４２ｃと吹出ノズル４０の吹出孔４１ａ、４１ｂは連通し、ディスク２０の中空部２０ｃに供給された熱風が吹出孔４１ａ、４１ｂを介してディスク２０の外部に吹き出される。

このように、ディスク２０の中空部２０ｃに熱風が供給されると、図６に示したように、このディスク２０に取り付けられているすべての吹出ノズル４０から熱風がディスク２０の外部に吹き出されるので、このディスク２０の吹出ノズル４０近辺にある被乾燥物には直接熱風が吹きかけられ、乾燥が進む。また、ディスク２０自体も、熱風により内部から加熱されるので、ディスク２０に近接ないし接触する被乾燥物は熱風により間接的に加熱される。このように、被乾燥物は熱風による直接加熱あるいは間接加熱により効率よく乾燥されるので、乾燥効率が向上する。なお、図６で点線の矢印は、ディスク２０内の熱風の流れを、また実線で示した矢印は、ディスク２０外に吹き出された熱風の流れを概略的に示している。

回転シャフト３、４の各ディスク２０は、回転シャフト３、４がそれぞれ１回転するごとに、図５、図６に図示したような状態となって、その中空部２０ｃに熱風が供給されるので、各ディスク２０により撹拌、搬送される被乾燥物は、搬送される全過程で熱風により直接的あるいは間接的に加熱され、乾燥効率が向上する。

また、被乾燥物は回転シャフト３、４より下側に多く存在し、本実施例では、ディスク２０が回転シャフト３、４より上部に位置するときには、熱風がディスク２０内に供給されない構造となっているので、熱風を効率よく被乾燥物に吹き付けることができる、という効果が得られる。

なお、吹出ノズル４０は、ディスク２０内に熱風が供給されたときに吹出孔４１ａ、４１ｂが開口し、熱風が供給されないときは閉鎖するので、逆止弁構造となっている。従って、熱風が逆流したり、あるいは吹出孔４１ａ、４１ｂより被乾燥物がディスク２０内に流れ込むのを防止することができる。

本実施例では、吹出ノズル４０は、投入口１ａ側のディスク面２０ａに取り付けたが、それに代えて逆のディスク面２０ｂに取り付けるようにしてもよい。また、一方のディスク面だけでなく、両方のディスク面２０ａ、２０ｂに取り付けるようにしてもよい。いずれにしても、複数の吹出ノズルを取り付ける場合には、吹出ノズル４０を径方向に等間隔に取り付けるとともに、周方向に同角度隔てた他のところに径方向にも等間隔に取り付けるようにする。

また、本実施例では、吹出ノズル４０の吹出孔は、２つ設けられているが、一つでもよく、また３つ以上の複数設けるようにしてもよい、いずれの場合も、吹出ノズルの吹出孔の中心軸はディスク面に平行にするか、あるいは吹出孔の中心軸を、吹出孔からの距離が長くなるほど、熱風がディスク面から遠ざかる位置にくるように、ディスク面に対して斜交するようにする。

なお、図１には、回転シャフト３には、軸方向に一対のディスクが２つ、また回転シャフト４には、一対のディスクが３つ配列されているが、それ以上のディスク対を、上述した規則で軸方向に配列するようにしてもよい。また、それぞれ回転シャフトの各ディスクは、そのディスク面が送り方向となるように、傾斜しているが、部分的に戻し方向となるように傾斜させてもよい。また、各回転シャフトの隣接するディスクは、９０度の角度ずらして配置されているが、この角度に限定されることはなく、他の任意の角度でもよく、角度ずれをなくして配置するようにしてもよい。また、回転シャフト３、４は不等速に回転させるようにしているが、等速回転させるようにしてもよい。

１ 筐体
１ａ 投入口
１ｂ 排出口
３、４ 回転シャフト
５、６、７、８ 軸受部
１２ ギアボックス
１３、１４ ギア
１５、１７ スプロケット
１６ チェーン
１８ モーター
２０ ディスク
２１ 取付具
３０、３１ 内部シャフト
３２、３３ 支持台
３４、３５ スリーブ
３６ プラグ
３７、３８ 継手
４０ 吹出ノズル
４１ キャップ
４１ａ、４１ｂ 吹出孔
４２ ニップル
４４ 球体
５０ 熱風供給口

Claims (7)

1. 被乾燥物を撹拌、搬送する扇形状の中空なディスクを複数立設した中空な回転シャフトを備え、前記ディスクの中空部に熱風を供給して被乾燥物を乾燥する熱風乾燥装置であって、
   前記回転シャフトはディスク中空部に連通してディスク中空部に熱風を供給する開口部を有し、
   前記ディスクのディスク面に、前記開口部からディスク内に供給された熱風をディスク面から吹き出す吹出ノズルが取り付けられることを特徴とする熱風乾燥装置。
2. 前記吹出ノズルはディスク面に複数取り付けられ、回転シャフトから近いディスク面よりも離れたディスク面に多く取り付けられることを特徴とする請求項１に記載の熱風乾燥装置。
3. 前記吹出ノズルは、熱風を吹き出す吹出孔を一つ又は複数有することを特徴とする請求項１又は２に記載の熱風乾燥装置。
4. 前記吹出ノズルの吹出孔の中心軸はディスク面に平行になっているか、あるいは吹出孔からの距離が長くなるほど、熱風がディスク面から遠ざかる位置にくるように、ディスク面に対して斜交していることを特徴とする請求項３に記載の熱風乾燥装置。
5. 前記吹出ノズルは、ディスク内に熱風が供給されたときに吹出孔が開口し、熱風が供給されないときは閉鎖するように、逆止弁構造となっていることを特徴とする請求項３又は４に記載の熱風乾燥装置。
6. 前記回転シャフトが回転して、ディスクが回転シャフトより上部に位置したときは、前記開口部が閉鎖されることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の熱風乾燥装置。
7. 前記回転シャフト内に、中空で不動な内部シャフトが取り付けられており、該内部シャフトは、その断面がディスクが取り付けられたところで下部が開放し上部が閉じた半円状になっていて、回転シャフトが回転して、ディスクが回転シャフトより上部に位置したときは、上部が閉じた内部シャフト部分により前記開口部が閉鎖されることを特徴とする請求項６に記載の熱風乾燥装置。

Images