JP3987991B2

JP3987991B2 - 乾燥機

Info

Publication number: JP3987991B2
Application number: JP2003041941A
Authority: JP
Inventors: 善二加藤; 憲治瀧沢; 壽雄丹野; 実杉浦; 健二大内
Original assignee: Tsukishima Kikai Co Ltd
Current assignee: Tsukishima Kikai Co Ltd
Priority date: 2003-02-20
Filing date: 2003-02-20
Publication date: 2007-10-10
Anticipated expiration: 2023-02-20
Also published as: JP2004251523A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、食品、医薬品、化学品等の分野において生じたケーキのような含水物を乾燥し、粉体を生成するための乾燥機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
食品、医薬品、化学品等の広い産業分野においては種々の物質の製造、生成等を行っている。スラリー状物質の生成を行う場合には、遠心分離機やろ過機等において固液を分離した無機あるいは有機結晶ケーキ（通常の含水率５０〜９０ｗｔ％）を、例えば、乾燥機において２０ｗｔ％以下に乾燥し、粉体を形成している。
【０００３】
従来の乾燥機は、例えば、特許第２９７８００６号に示されるように、真空槽（乾燥槽）を一方向に連続回転させるものが使用されている。
このような乾燥機では、乾燥槽内に投入した被乾燥材料（ケーキ）は、乾燥槽内を上下あるいは回転方向に反転、循環移動しつつ加熱した乾燥槽内面に接触するので乾燥処理がなされ、粉体が生成される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
乾燥機によっては、回転軸を通して乾燥槽内に吸気（排気）パイプを回転可能に連結することがある。この場合、乾燥槽と吸気パイプとの間に設けた回転シール部の回転摩擦によって金属粉末のような異物が発生し、これがケーキを汚染する原因となる。
【０００５】
また、乾燥槽内に独立してスクリューを設置し、回転するスクリュー羽根によりケーキを破砕して乾燥効率を高めることが行われているが、スクリューを回転させる軸のシール部においても金属粉末またはシール材として使用される繊維片等の異物が発生し、ケーキを汚染することがある。汚染したケーキから得られた粉体は、製品として使用できないことが多くあり、廃棄処分とせざるを得なかった。
更に、回転式の乾燥機においては、乾燥進行中にケーキが造粒することが見られ、造粒物内の乾燥が滞ることから、乾燥不足あるいは不均一な製品となる。
【０００６】
本発明は、このような従来技術の種々の問題点に鑑み、回転シール部を設けることなく完全密閉構造とすることにより異物によるケーキの汚染を無くすことができる乾燥機を提供するものである。また、本発明は、乾燥槽を回転軸を中心にして交互に反転させることによりケーキの乾燥を効率よく行うことのできる乾燥機を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記する目的を達成するために本発明ケーキの乾燥機は、容器２とジャケット３との二重壁構造として加熱可能であり、かつ、駆動軸４により反転、揺動可能とした乾燥槽１には、乾燥槽１内に生じた気体を吸引、排出する排気パイプ１６を接続するとともにこの排気パイプ１６は駆動軸４に設けたリール１７に巻き取り可能とし、乾燥槽１の前蓋１ａには、生成された粉体を外部に真空吸引する吸引パイプ１８および乾燥槽１内に空気やガス等を圧入する管１９を連結したものである。
【０００８】
上記の構成において乾燥槽１は、反転、揺動幅を変えることでき、更には、乾燥槽１は、反転、揺動幅を変えることできるとともに揺動速度を変えることができるようにしてある。更に、乾燥槽１は傾斜可能として粉体や洗浄液の吸引を容易にしてある。排気パイプ１６には、排気パイプ１６内に生じた液滴を排出可能なパイプ２６を連結可能であるとともにリール１７は加熱可能としてある。また、乾燥槽１の密閉蓋２１の上部には、液滴逆流防止トラップ２７を設置し、このトラップ２７には分断した排気パイプ１６を連結してある。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面に従って、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１、図２は、本発明乾燥機の一実施形態を示すものであり、乾燥槽１は、空洞状の容器２の外周面をジャケット３で覆った二重壁構造となっており、乾燥槽１の片側側面中央に駆動軸４の一端が直結してある。尚、ジャケット３の表面を断熱材で覆うようにしてもよい。
【００１０】
水平に配置した駆動軸４は、全体を支持する架台５上に設置した軸受６によって軸支してあり、モータ７を駆動源として左右に反転可能となっている。この駆動軸４は、内部が中空状となっており、駆動軸４内を通して容器２とジャケット３との空間内に加熱用温水を供給するための二本の配管（図示においては一本のみが示してある）８が設置してある。温水は、例えば、供給管９から一方の配管８を通してジャケット３内に供給され、また、排出管１０から他方の配管８を通して排水されるので、温水はジャケット３内を循環することになる。特に、二本の配管８は駆動軸４とともに反転するが、配管８と供給管９および排出管１０とはロータリージョイントを介して連結してあるので、供給管９や排出管１０が反転することはない。
【００１１】
駆動軸４は、正逆転可能なモータ７により反転駆動するようにしてもよく、あるいは、リンク機構１１を介して反転駆動するようにしてもよい。
リンク機構１１を使用して反転させる場合には、図３に示すように、駆動軸４とモータ７との中間に設置し、中央で回転可能に軸支したスプロケットまたはプーリーのような回転伝達部材１２の回転中心より外側に位置した支点１３とモータ７の駆動軸とをリンク１１を介して連結するとともに回転伝達部材１２と前記した駆動軸４に固定したスプロケットまたはプーリーのような回転伝達部材１４との間に張設したチェーンあるいはベルト１５により連結すればよい。
【００１２】
モータ７の駆動軸を一方向に連続回転させれば、リンク１１によって支点１３は垂直方向に上下運動をし、リンク１１の上端と支点１３とは回転可能に連結してあるので、支点１３の上下運動の間隔内で回転伝達部材１２は反転動作をすることになり、回転伝達部材１４を介して駆動軸４および乾燥槽１は左右に反転することになる。
【００１３】
図中符号１６は、フレキシブル構造の排気パイプであり、乾燥槽１の上部に設けた密閉蓋２１あるいはその他の箇所から乾燥槽１内に密に貫通して連結し、フイルターを有する先端部は乾燥槽１内に収容しておくとともに他端部は図示しない外部の真空吸引装置に接続してある。この排気パイプ１６は、乾燥槽１内が減圧（真空）状態の基で乾燥中に乾燥槽１内に発生した湿った気体を外部に吸引、排気するものであり、図１および図４に示すように、駆動軸４の周面に固定したリール１７に巻き取ることができるようになっている。そして、駆動軸４の反転運動に従ってリール１７に巻き取られたり、巻き戻されたりするので、排気パイプ１６の途中には撓みを持たせてある。
【００１４】
また、図面において符号１８は、乾燥槽１内に生成された粉体を外部に吸引する吸引パイプであって、乾燥槽１の内部を点検するための前蓋１ａに密に貫通した状態で連結してある。尚、ジャケット構造となっている前蓋１ａは、開閉可能であるとともに乾燥槽１内を密に閉じることができるようになっている。
図示しない外部の真空吸引装置に接続する吸引パイプ１８の先端吸引口は、乾燥槽１の底面に向いており、また、この吸引パイプ１８には清浄な空気あるいは清浄な窒素ガスを乾燥槽１内に圧入するための管１９が付設してある。尚、吸引パイプ１８と圧入管１９とは、大径の吸引パイプ１８内に小径の圧入管１９を一体に設けた二重管構造としてもよい。符号２０は、自動開閉弁を有する吸引管であり、吸引・排出時に乾燥槽１内が大気よりも減圧状態となった時、自然に外気を吸引するものであり、排気パイプ１６と同じく密閉蓋２１あるいはその他の箇所に密に貫通して連結してある。
【００１５】
本発明乾燥機の一実施形態における基本的構成は上記の通りであり、次に、ケーキを乾燥する作業について説明する。
乾燥槽１の上部に設け、乾燥槽１内を密閉可能な密閉蓋２１を開き、必要量のケーキを乾燥槽１内に投入する。密閉蓋２１を閉じた後、モータ７を駆動させて駆動軸４により乾燥槽１を左右に反転させれば、ケーキは乾燥槽１の内面にそって揺動あるいは滑動することになる。
【００１６】
容器２とジャケット３との間には加熱用の温水が循環しているので、乾燥槽１全体が熱くなっており、水を含んで湿った状態のケーキは加熱され、水分は蒸発して気体化する。気体は、排気パイプ１６先端のフイルター部分から真空吸引され、連続して外部に排出されるので、ケーキは徐々に乾燥され粉状に変化していく。
【００１７】
このようにして乾燥処理を連続して行い、ケーキが完全に粉体となると、モータ７を停止して乾燥槽１を静止させ、かつ、気体の排出を停止する。次に、図示しない真空吸引装置を作動させ、吸引パイプ１８を通して粉体を吸引し、外部に設置したタンクに送り、保管する。尚、この粉体は製品製造に使用される。
【００１８】
粉体の吸引により乾燥槽１内が減圧状態となって吸引が困難な時、また、粉体が流動性の悪い性状の場合や粉体が乾燥槽１内壁面に付着して吸引がしずらい場合には、圧入管１９を通して乾燥槽１内に空気あるいはガスを送り込むことにより粉体の吸引が可能となる。また、空気やガスを送り込むことで、塊まっているまたは乾燥槽１の内壁に付着している粉体は攪拌され、破砕されるので吸引がし易くなる。更に、圧入管１９からの空気あるいはガス量とのバランスを取るために、先端にフイルタを有する前記した吸引管２０から外気を吸引すればよい。
【００１９】
上記のようにして粉体を吸引し、全ての粉体の吸引が終了した後は、他のケーキ乾燥を行うため、乾燥槽１内の洗浄を行う。洗浄液は、前記した圧入管１９を通して乾燥槽１内に噴出させ、乾燥槽１内に付着している粉体を洗浄、剥離し、洗浄後の液体は吸引パイプ１８を通して真空吸引し、外部に設置したタンクに送り、保管する。
【００２０】
図５は、ケーキの乾燥から粉体排出、洗浄までのフローシートを示すものであり、ケーキの投入後、乾燥槽１を反転しつつ気体を排気し、粉体を生成する。
そして、粉体は吸引して粉体タンク２２内に収容する。乾燥槽１内を洗浄した廃液は、バルブ２３を切替えて廃液タンク２４に収容する。
【００２１】
前記した実施形態において、乾燥槽１は反転するが、回転伝達部材１２の支点１３は固定位置であるから反転角度は一定に保たれている。しかし、ケーキの性状（含水比率）は全て異なるので、含水比率が高いケーキやケーキの性状によっては乾燥までに長時間を要することがある。このような場合には反転角度を大きくし、ケーキの揺動幅、即ち、乾燥槽１内壁面との接触面を大きくすることにより、乾燥時間を短縮することができる。また、ケーキの結晶を破砕したくない場合や、含水率が高い時期に強い攪拌を与えるとケーキの性状が変わる等の場合には、揺動角度を小さくしての乾燥処理が可能である。
【００２２】
このため、第二の実施形態としては、乾燥槽１の揺動角度を可変としたことに特徴を有している。
即ち、図３に示すように、回転伝達部材１２の支点１３を、回転伝達部材１２に連結したシリンダ２８により水平方向へ位置を変えることができるとともにモータ７もシリンダ２９により機体５上を水平方向に移動できるようにしてある。
【００２３】
今、支点１３が回転伝達部材１２の回転中心に最も近い位置にあれば、モータ７の回転によるリンク１１の上下動で回転伝達部材１２が反転した時の反転角αは最も大きくなる。従って、乾燥槽１の揺動運動幅も最大となる。また、シリンダ２８により支点１３位置を回転伝達部材１２の回転中心から離す方向へ移動させることにより、徐々に反転角度α１が小さくなるので乾燥槽１の揺動運動幅を調節することが可能となる。
【００２４】
上記する第一、第二の実施形態では、乾燥槽１は水平に保たれている。従って、乾燥によって生成された粉体は、乾燥槽１内の底面上に堆積することになる。
吸引パイプ１８で粉体を吸引する時、吸引口に近い位置にある粉体は吸引しやすいが、離れた位置にある粉体は吸引しづらいか吸引できない場合がある。また、洗浄後の洗浄液も同様の状態となる。
【００２５】
図６は、本発明の第三の実施形態を示すものであり、乾燥槽１を傾斜状にしたことに特徴を有している。このため、前記した図１に示す直立状態の架台５を、図６のように左側に傾斜させて立設し、乾燥槽１や駆動軸４等を傾斜させたことに特徴を有している。従って、モータ７、リンク１１および回転伝達部材１２等も駆動軸４を反転可能にするため駆動軸４と直交状態で架台５に配置するようになる。尚、全体の傾斜角度は、１／１００〜５／１００程度が望ましい。
【００２６】
このような構成としたことにより、粉体や洗浄液は、吸引パイプ１８の吸引口に近い角部に集中するので、粉体や洗浄液等を全て吸引、排出することが可能となる。
吸引、排出に際して、乾燥槽１を緩やかに揺動させれば、乾燥槽１の内壁に付着している粉体や洗浄液を落として角部に集めることができる。尚、架台５は傾斜させることなく、直立状態とし、架台５上で駆動軸４を傾斜状に軸支し、乾燥槽１を傾斜させるようにしてもよい。この場合、モータ７、リンク１１および回転伝達部材１２等は、駆動軸４を反転可能にするため駆動軸４と直交状態で架台５に配置される。
【００２７】
上記する第一、第二、第三の実施形態において、排気パイプ１６の中間部は揺動しているが、内部を通過する気体は、この中間部において冷やされ、液滴（結露）が排気パイプ１６内に付着する。通常、液滴は下方に流れ落ちるが、排気パイプ１６が揺動運動を繰り返し、排気パイプ１６が上方へ引き上げられた時、その振動で液滴が上方に流れ、乾燥槽１内に逆流することがある。これが繰り返されると、ケーキは液滴を含むことになり、乾燥時間が長くなる。あるいは、製品が劣化することがある。
【００２８】
そこで、図１に示すように、架台５の下部にポット２５を設けておき、排気パイプ１６の下部とポット２５とをフレキシブル状の連結パイプ２６で連結しておく。このようにしておけば、排気パイプ１６内に生じた液滴は、逆流することなくポット２５内に溜められることになる。
【００２９】
更に、排気パイプ１６はリール１７に巻き取られるが、このリール１７内を空洞状態とし、ジャケット３内の温水をリール１７内に取り入れ、また、ジャケット３内に還元するようにしてリール１７全体を加熱するようにすれば、リール１７に接触する排気パイプ１６が加熱されるので液滴の発生を防止することができる。
【００３０】
更にまた、図７に示すように、乾燥槽１の密閉蓋２１上に液滴の逆流防止トラップ２７を設置し、排気パイプ１６は分断した状態でこのトラップ２７に連結しておく。このような構造とすれば、排気パイプ１６は分断されているが、トラップ２７の空間を介して接続した状態であるので、乾燥槽１内に発生した気体は、前記の場合と同様、外部に真空吸引される。しかし、排気パイプ１６の途中で液滴が発生し、揺動運動で上方に逆流しても液滴はトラップ２７内に落ちて溜まり、乾燥槽１内に入ることはない。また、トラップ２７内は、上部の蓋を開くことにより乾燥処理毎に点検、清掃が容易である。
【００３１】
更に、前記した実施形態において、モータ７の回転速度を変えることができるようにしておけば、乾燥槽１の揺動速度を変えることができる。揺動運動幅の可変や揺動速度の可変等は、ケーキの性状に応じて選択すればよい。あるいは、ケーキの性状を問わず、シリンダー２８、２９の操作をシーケンサー等でプログラムしておくことにより、乾燥操作中に揺動運動幅や揺動速度等を自動的に変えることができる。
【００３２】
乾燥状況を確認し、内部温度の測定をするために、乾燥槽１には配線付きの温度計を設置しておき、配線は前記したリール１７に巻き取り可能としてもよい。乾燥槽１の内部温度に応じて支点１３の位置をずらし乾燥槽１の揺動振動幅を変えるようにしてもよい。この温度計の場合、無線式ではないので、乾燥槽１を防爆構造とすることができる。
【００３３】
また、図８に示すように、乾燥槽１内には駆動軸４と平行な状態で複数本の加熱管３０を設けてもよい。乾燥槽１の揺動振動に際して飛び跳ねたケーキ粉末はこの加熱管３０に接触することにより乾燥を早めることが可能である。更に、各加熱管３０には羽根３１を設けておけば、ケーキ結晶は羽根３１で攪拌されるので結晶の破砕に役立つものである。
【００３４】
【発明の効果】
以上、説明した本発明によれば、温水で加熱可能とした乾燥槽１は左右に反転する構造とし、内部に投入した含水ケーキは、乾燥槽１内を揺動する際に加熱乾燥されることになる。乾燥槽１の揺動にそってケーキが一方向に揺動した時、上方に位置するケーキは崩れて落下するので、その際の衝撃でケーキは細かく破砕され、粉体化され、最終的には粉状態に生成される。特に、乾燥槽１の回転部にはシール部を有していないので、摩耗による異物の発生がなく、生成された粉体を汚染することがない。
【００３５】
乾燥槽１の反転、揺動運動は、モータ７を回転駆動源とし、リンク１１、回転伝達部材１２および回転伝達部材１４を介して駆動軸４を交互反転することにより行われる。回転伝達部材１２は、回転中心から反転支点１３を変えることにより、かつ、同時に支点１３位置の変更に従ってモータ７の位置をかえることにより、反転角度を変えることができるので、乾燥槽１の揺動運動幅を調節することができる。従って、ケーキの性状によって乾燥槽１の揺動運動幅を選択することができ、更には、乾燥作業中に乾燥槽１の揺動幅や揺動速度を自動的に変えることにより、全ての性状のケーキに適切に対応することができる。
また、乾燥槽１を傾斜させることにより、生成された粉体や洗浄後の液体の吸引が容易となり、残留物を少なくすることができる。
【００３６】
乾燥途中に乾燥槽１内に発生した蒸発気体は、排気パイプ１６を通して外部に真空吸引されるので、ケーキの乾燥を促進することができる。排気パイプ１６の途中で液滴が発生してもホット２５に排出されるので、液滴が乾燥槽１内に逆流することはない。また、排気パイプ１６を巻き取るリール１７自体を加熱するようにしておけば、液滴の発生を未然に防止できる。更に、乾燥槽１の密閉蓋２１に逆流防止用のトラップ２７を設け、排気パイプ１６はこのトラップ２７内で分断しておくことにより、排気パイプ１６の途中で発生した液滴は乾燥槽１内に入ることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明乾燥機の一部を断面とした正面図である。
【図２】本発明乾燥機の平面図である。
【図３】本発明乾燥機の側面図である。
【図４】本発明乾燥機において排気パイプの伸縮状態を示す側面図である。
【図５】ケーキの乾燥から粉体排出までのフローシート図である。
【図６】乾燥槽を傾斜させた状態を示す正面図である。
【図７】乾燥槽の密閉蓋に液滴逆流防止トラップを設けた状態の断面図である。
【図８】乾燥槽内に加熱管を設置した状態の要部の側面図である。
【符号の説明】
１乾燥槽
１ａ前蓋
２容器
３ジャケット
４反転駆動軸
５機体
６軸受け
７駆動モータ
８温水用配管
９温水供給管
１０温水排出管
１１クランク
１２回転伝達部材
１３反転支点
１４回転伝達部材
１５チェーンまたはベルト
１６排気パイプ
１７巻き取りリール
１８粉体吸引パイプ
１９空気またはガスの圧入管
２０空気吸引管
２１密閉蓋
２２粉体収容タンク
２３切り替えバルブ
２４廃液タンク
２５液滴収容ポット
２６連結パイプ
２７逆流防止トラップ
２８シリンダ
２９シリンダ
３０加熱管
３１破砕用羽根

Claims

容器２とジャケット３との二重壁構造として加熱可能であり、かつ、駆動軸４により反転、揺動可能とした乾燥槽１には、乾燥槽１内に生じた気体を吸引、排出する排気パイプ１６を接続するとともにこの排気パイプ１６は駆動軸４に設けたリール１７に巻き取り可能とし、乾燥槽１の前蓋１ａには、生成された粉体を外部に真空吸引する吸引パイプ１８および乾燥槽１内に空気やガス等を圧入する管１９を連結して成ることを特徴とする乾燥機。
乾燥槽１は、反転、揺動幅を変えることができるようにしたことを特徴とする請求項１に記載する乾燥機。
乾燥槽１は、反転、揺動幅を変えることができるとともに揺動速度を変えることができるようにしたことを特徴とする請求項１に記載する乾燥機。
乾燥槽１は傾斜させ、粉体や洗浄液の吸引を容易にしたことを特徴とする請求項１、２および３に記載する乾燥機。
排気パイプ１６には、排気パイプ１６内に生じた液滴を排出可能なパイプ２６を連結したことを特徴とする請求項１、２、３および４に記載する乾燥機。
前記のリール１７は排気パイプ１６を加熱可能としたことを特徴とする請求項１、２、３および４に記載する乾燥機。
乾燥槽１の密閉蓋２１の上部には、液滴逆流防止トラップ２７を設置し、このトラップ２７には分断した排気パイプ１６を連結したことを特徴とする請求項１、２、３および４に記載する乾燥機。