JP4266332B2 - 乾燥機 - Google Patents

Description

本発明は乾燥機に関し、詳しくは、被乾燥物を槽内に受け入れて搬送しつつ乾燥する乾燥機本体に、加熱蒸気が通流され軸周りに回転する伝熱手段が取り付け配置されていると共に、この伝熱手段に前記被乾燥物が接触して乾燥されるようになっていて、前記伝熱手段の内部に通流された加熱蒸気が冷却されて生成した水分は、前記軸に設けられたドレン受入口を通して取り出されるようになっている間接加熱型の乾燥機に関する。

粉体、粒状物あるいはこれらが混合された粉粒状物などの乾燥に用いる間接加熱型乾燥機は、通常、被乾燥物供給口と排出口とを備えた乾燥機本体内部に、その長手方向に配設された複数の撹拌羽根を兼用した伝熱円板が中空軸周りに回転するようになっていて、一方から他方に被乾燥物を送給しながら、伝熱円板に接触させつつ乾燥させるようになっている。この伝熱円板は内部が空洞になっており、中空軸内部には加熱蒸気が通流されると共に、伝熱円板内部にも加熱蒸気が通流されるようになっている。そして、加熱・乾燥に使用された加熱蒸気は、冷却されドレンとして軸中を経由し、乾燥機本体外に排出されるようになっている（特許文献１）。

しかしながら、このような従来の乾燥機では、冷却されたドレンの伝熱円板内での水頭圧が低いことと、発生したドレンが軸中へ移動する時間が十分でないため、ドレンは排出され難く、その少なくない量が伝熱円板内に滞留するため、被乾燥物を乾燥する際の熱効率が悪いと言う問題がある。熱効率が悪いと、処理に要する時間が長くかかり、処理コストが高くなることを避けられなかった。
実公平３−１７１９５号公報の第４図。

そこで、上記従来技術の有する問題点に鑑みて、解決しようとする問題点は、伝熱手段内でのドレンに対する水頭圧を大きくすると共に、ドレンが軸中へ移動する時間を長くでき、ドレンを効果的に軸中に排出し、伝熱手段内に残留するドレンを少なくして熱効率を高める等、処理コストを低減可能な乾燥機を提供することにある。

上記課題は、請求項記載の発明により達成することができる。すなわち、本発明に係る乾燥機の特徴構成は、被乾燥物を槽内に受け入れて搬送しつつ乾燥する乾燥機本体に、加熱蒸気が通流され軸周りに回転する伝熱手段が取り付け配置されていると共に、この伝熱手段に前記被乾燥物が接触して乾燥されるようになっていて、前記伝熱手段の内部に通流された加熱蒸気が冷却されて生成した水分は、前記軸に設けられたドレン受入口を通して取り出されるようになっていて、前記伝熱手段が、前記ドレン受入口より逆回転方向側に仕切り壁を有すると共に、前記ドレン受入口を挟んで前記仕切り壁に対向する位置に、前記軸の外周面から立設する堰を設けてあることにある。

この構成によれば、ドレン受入口を挟んで仕切り壁と堰との間に、いわばドレンの溜まり場（プール）を形成できるので、従来技術の乾燥機に比べて、ドレン受入口における水分（ドレン）の水頭圧を高くできると共にドレン受入口を通して軸内に移動する時間を長くできるため、効果的にドレンを軸内に移動・排出させることができ、伝熱手段内に残留するドレンを少なくして熱効率を高める等、処理コストを低減可能にすることができる。

その結果、伝熱手段内でのドレンに対する水頭圧を大きくすると共に、ドレンが軸中へ移動する時間を長くでき、ドレンを効果的に軸中に排出し、伝熱手段内に残留するドレンを少なくして熱効率を高める等、処理コストを低減可能な乾燥機を提供することができた。

前記伝熱手段への加熱蒸気の送給を、前記軸に設けられた蒸気投入口を介して行うようになっていると共に、この蒸気投入口と前記軸に設けられたドレン受入口とのいずれか一方または双方の先端に遮蔽機構が設けられていることが好ましい。

この構成によれば、ドレン受入口から軸内部に排出されるドレンが、直接蒸気投入口に流入するのを防止できるため、ドレンを効果的に軸を通して外部に排出でき、一層伝熱手段内に残留するドレンを少なくして熱効率を高めることができる。

更に、本発明に係る乾燥機の特徴構成は、被乾燥物を槽内に受け入れて搬送しつつ乾燥する乾燥機本体に、加熱蒸気が通流され軸周りに回転する伝熱手段が取り付け配置されていると共に、この伝熱手段に前記被乾燥物が接触して乾燥されるようになっていて、前記伝熱手段の内部に通流された加熱蒸気が冷却されて生成した水分は、前記軸に設けられたドレン受入口を通して取り出されるようになっていて、前記伝熱手段への加熱蒸気の送給を、前記軸に設けられた蒸気投入口を介して行うようになっていると共に、この蒸気投入口と前記軸に設けられたドレン受入口とのいずれか一方または双方の先端に遮蔽機構が設けられていることにある。

この構成によっても、伝熱手段内に残留するドレンを少なくして熱効率を高めることができ、処理コストを低減可能な乾燥機を提供することができる。

本発明に係る乾燥機において、前記軸の端部のシールを非接触かつラビリンス構造により構成してあることが好ましい。さらに、前記ラビリンス構造が、前記軸の端部外周面に設けた鍔部と、この鍔部を軸長手方向から挟み込むように配置され下部に排出部を設けたシールケースからなることが好ましい。

この構成によれば、軸の端部のシールとしてオイルシールのような高価な消耗品を使用しないため、装置全体の製造コストを低減できるのみならず、耐久性が飛躍的に向上し、メンテナンスも容易となるため、処理コストを低減でき、またシールの磨耗粉による製品汚染のおそれのない乾燥機を提供することができる。また、この構成によれば、比較的少ないコストでラビリンス構造を構成することができ、一層装置コストを低減できる。

本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。図１は、乾燥システムの概略全体構成を示す。被乾燥物を一旦貯留し、所定量の被乾燥物を搬送するスクリューフィーダー１と、このスクリューフィーダー１から定量的に送給された被乾燥物を槽２ａ内に受け入れて乾燥する乾燥機本体２と、この乾燥機本体２の露結を防止するために熱風を送給するエアヒータ３等を備えて構成されている。

乾燥機本体２は、その断面構造を図２に示すように、一端側にスクリューフィーダー１から被乾燥物を受け入れる受入口２ｂを有すると共に、槽２ａ内には、内部に蒸気が通流された、軸４周りに回転する複数枚の間接伝熱円板５（伝熱手段に相当）が槽２ａの長手方向に多数配置されていて、受け入れられた被乾燥物はこれら伝熱円板５に接触しながら撹拌されつつ、この伝熱円板５に設けられ傾斜板（図示略）により、乾燥物排出口２ｃに向けて送給されるようになっている。

軸４内部には、乾燥機本体２の下流側から加熱蒸気が送給され、軸４からこの軸４に取り付けられた各伝熱円板５へ加熱蒸気が送られるようになっている。加熱蒸気が冷却されて発生したドレンは軸４を通って乾燥機本体２の下流側に設けられているドレン排出口２ｄから排出される。加熱蒸気は、一般に１００〜２００℃程度の水蒸気からなる。

乾燥効率を高めるため、乾燥機本体２の外周側に蒸気を通流する加熱ジャケットを設けていてもよく、そのためのジャケット用蒸気が外部より送給される。なお、図１において乾燥機本体の槽２ａで発生した水蒸気と水蒸気搬送エアに含まれる微粉を図番６のフィルターにて分離し、気体のみを図番７の排気ファンにて排出する。

次に、伝熱円板５について説明する。伝熱円板５は、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、軸４周りに取り付けられていると共に、円周方向の一部を欠落した形状に形成されて仕切り壁５ａ，５ｂが形成されている。軸４には、伝熱円板５に向けて加熱蒸気を送り込む蒸気投入口４ａおよび冷却されたドレンを受け入れるドレン受入口４ｂとが備えられている。ドレン受入口４ｂは、伝熱円板５に形成されている２つの仕切り壁５ａ，５ｂの内、伝熱円板５の反回転方向側に形成されている仕切り壁５ａの近傍に形成されている。

更に、ドレン受入口４ｂを挟んで仕切り壁５ａと対向する位置に、堰８が軸４の外周部に設けられている。堰８は、図３（ａ）に示すように、伝熱円板５が軸４周りに時計方向Ｒに回転する間に、仕切り壁５ａを底面として溜まった水分がドレン受入口４ｂに向けて移動する際に、ドレン受入口４ｂに入らずに軸４周りに下方に向けて落下するのを防止し、ドレンを一旦貯留してプールを形成し、水頭圧を高くすると共にドレン受入口４ｂを通して軸４内に移動する時間を長くするように作用する。

堰８の位置は、ドレン受入口４ｂの近傍かつドレン受入口４ｂより回転方向側にあって、その高さは、ドレン受入口４ｂに入らずに軸４周りに下方に向けて落下する水分を一時的に貯留できればよく、伝熱円板５が一回転した際に、ドレン受入口４ｂに入らなかった水分が再度仕切り壁５ａを底面にして溜まるように移動可能に、伝熱円板５の外周壁との間で隙間が形成されていればよい。堰８の先端は、図３（ａ）〜（ｃ）に示されるように、ドレン受入口４ｂ側に向けて屈曲していることが好ましい。水分の一時的貯留量を多くできるからである。

図３（ｄ）〜（ｆ）は、比較のため、軸４の外周部に堰を設けない従来技術の装置を示すもので、伝熱円板５’の回転に伴い、生じた水分の内、かなりの量の水分がドレン受入口４ｂ’に入らず、軸４’周りに下方に向けて落下してしまう。そして、伝熱円板５’内に常に一定量のドレンが滞留することになり、乾燥時の熱効率を低くする。これは、伝熱円板５’内におけるドレンの水頭圧が低いことと、発生したドレンが軸中へ移動する時間が短いことによる。

このように、本実施形態の乾燥機における伝熱円板５によれば、従来技術のものに比べて、ドレン受入口における水分の水頭圧を高くできると共にドレン受入口を通して軸内に移動する時間を長くできるため、効果的にドレンを軸内に移動・排出させることができ、伝熱円板内に残留するドレンを少なくして熱効率を高める等、処理コストを低減可能な乾燥機を提供することができる。

外径約２４０ｍｍ、内径約２３０ｍｍの伝熱円板５に対して、図３に示すように、内径約９．８ｍｍドレン受入口を、仕切り壁５ａから約２５ｍｍ離間した位置に設け、更に、ドレン受入口から約２０ｍｍ離間した位置に、高さ約３０ｍｍ、幅約２０ｍｍ（伝熱円板５の厚みと同じ）の堰を、軸４の外周部に取り付け、図３（ａ）に示す状態で約１００ｍＬのドレンを滞留させて、伝熱円板５をＲの方向に回転速度４０ｒｐｍで回転させた。ドレンはドレン受入口４ｂに移動し始め、図３（ｂ）に示す位置でドレン水位は最高となって、ドレンはドレン受入口４ｂに最も効率よく移動し、更に伝熱円板５の回転に伴い、図３（ｃ）に示す位置においても、ドレンはドレン受入口４ｂへ移動を続け、効果的にドレンをドレン受入口４ｂに移動させることができ、結局、伝熱円板５が一回転する間に、仕切り壁５ａと堰８に囲まれる内部空間でのドレンの残量はほとんど認められなかった。

因みに、堰なしの場合の同様な動作（図３（ｄ）〜（ｆ））と比べると、堰を設けた本実施例の場合、最高水位で図３（ｅ）に比べて約５倍となり、ドレン受入口へのドレンの移動時間は約２倍であった。そして、堰なしの場合には、伝熱円板５’を一回転後、約７０ｍＬのドレンが伝熱円板５’に残留していた。
〔別実施例〕
（１）軸４に設けられた蒸気投入口とドレン受入口とのいずれか一方または双方の先端に、遮蔽機構が設けられていることが好ましい。つまり、図４に示すように、ドレン受入口４ｂの先端である自由端に蓋状の遮蔽部材（遮蔽機構に相当）４ｃが設けられて、伝熱円板５に滞留されるドレンがドレン受入口４ｂから軸４内部に流れだす際に、ドレンが蒸気投入口４ａに直接入り込まないようになっており、ドレン自体は遮蔽部材４ｃの側面に形成された貫通孔４ｄから排出される。このようにすることにより、ドレンが蒸気投入口４ａに逆流して伝熱円板５に流れ込むことを防止できることになる。

ドレン受入口４ｂの先端に遮蔽部材４ｃを設けないと、ドレン受入口４ｂから排出されたドレンの約４０％が蒸気投入口４ａを通って伝熱円板５内に戻る場合があったが、上記遮蔽部材４ｃを設けることにより、ドレン受入口４ｂから排出されたドレンは、ほとんど蒸気投入口４ａを通って伝熱円板５内に戻らなかった。

特に、乾燥機をコンパクトかつ、できる限り伝熱面積を広くするためには、伝熱円板の幅を薄くして、乾燥機の槽内に伝熱円板の多数枚を取り付けることが望ましいが、その場合、ドレン受入口、蒸気投入口共に細径にして配置数を多くする必要がある。そのような場合でも、遮蔽部材をドレン受入口の先端に設けることは容易であり、ドレンを効果的に軸内に排出させ、熱効率の高い乾燥機を達成できる。

もとより、遮蔽部材４ｃは蒸気投入口の先端（自由端）に設けられていてもよいし、蒸気投入口の先端とドレン受入口の先端との双方に設けられていてもよい。また、遮蔽部材の形状は種々のものが考えられ、図４に示す蓋状のものに限定されるものではなく、先端近傍の側部に形成された貫通孔の数、大きさ、位置などについても、乾燥機の仕様に応じて適宜選択すればよく、限定されるものではない。
（２）乾燥機の槽内に配置される軸４の端部シールは、図２、５に示すように、非接触式になっていることが好ましい。従来技術では、一般に、軸端部においてシールケースと軸との間のシールを、４フッ化エチレン樹脂（商標テフロン）等からなるオイルシールにより行っているため、高価であるだけでなく、消耗品であるため、ランニングコストは高いものとなっており、またオイルシールの磨耗粉は製品汚染の原因となる場合があった。

しかしながら、オイルシールに代えて図２、５に示すように、軸４の円周方向に所定高さを有する鍔部９を溶接などにより取り付けると共に、この鍔部９を軸長手方向前後から挟み込むようにした断面略Ｌ字形のシールケース１０ａを排出壁１０に設けて、非接触のラビリンス構造を形成すると、オイルシールのような高価な消耗品を使用しないため、装置全体の製造コストを低減できる。のみならず、耐久性が飛躍的に向上し、メンテナンスも容易となるため、処理に要するランニングコストを顕著に低減でき、それでいて、被乾燥物を軸端から漏れるのを防止できる。なお、軸４の粉体側に軸４とシールケース１０ａとの隙間面積より広い面積の排出部１１を下部に設けると、軸４とシールケース１０ａとの隙間から入ってくる粉体を抵抗なく排出することができ、シールケース内の粉体の濃度を機内濃度より下げることができるため、粉体が軸４から漏れるのを更に抑制することができる。
（３）上記実施形態では、軸内にドレン受入口と蒸気投入口とを各１本設けた例を示したが、複数本設けてもよく、その数、サイズ、位置などは乾燥機の仕様に応じて適宜選択すればよく、限定されるものではない。

医薬品工業、食品工業、各種化学工業などで取り扱われる各種粉粒状物の乾燥、更には汚泥乾燥処理などに利用できる。

本発明に係る乾燥装置を用いた乾燥システムの概略全体構成図 乾燥装置の内部構造を示す概略断面図 （ａ）〜（ｃ）は本発明に係る乾燥装置内に配置されている伝熱手段の作用を説明する図、（ｄ）〜（ｆ）は従来技術の伝熱手段の作用を説明する図 受入口先端の要部拡大斜視図 軸端部の要部断面図

符号の説明

２ 乾燥機本体
２ａ 槽
４ 軸
４ａ 蒸気投入口
４ｂ ドレン受入口
４ｃ 遮蔽部材
５ 伝熱手段
５ａ 仕切り壁
９ 鍔部
１０ 排出壁
１０ａ シールケース
１１ 排出部

Claims (5)

1. 被乾燥物を槽内に受け入れて搬送しつつ乾燥する乾燥機本体に、加熱蒸気が通流され軸周りに回転する伝熱手段が取り付け配置されていると共に、この伝熱手段に前記被乾燥物が接触して乾燥されるようになっていて、前記伝熱手段の内部に通流された加熱蒸気が冷却されて生成した水分は、前記軸に設けられたドレン受入口を通して取り出されるようになっている乾燥機において、
   前記伝熱手段が、前記ドレン受入口より逆回転方向側に仕切り壁を有すると共に、前記ドレン受入口を挟んで前記仕切り壁に対向する位置に、前記軸の外周面から立設する堰を設けてあることを特徴とする乾燥機。
2. 前記伝熱手段への加熱蒸気の送給を、前記軸に設けられた蒸気投入口を介して行うようになっていると共に、この蒸気投入口と前記軸に設けられたドレン受入口とのいずれか一方または双方の先端に遮蔽機構が設けられている請求項１の乾燥機。
3. 被乾燥物を槽内に受け入れて搬送しつつ乾燥する乾燥機本体に、加熱蒸気が通流され軸周りに回転する伝熱手段が取り付け配置されていると共に、この伝熱手段に前記被乾燥物が接触して乾燥されるようになっていて、前記伝熱手段の内部に通流された加熱蒸気が冷却されて生成した水分は、前記軸に設けられたドレン受入口を通して取り出されるようになっている乾燥機において、
   前記伝熱手段への加熱蒸気の送給を、前記軸に設けられた蒸気投入口を介して行うようになっていると共に、この蒸気投入口と前記軸に設けられたドレン受入口とのいずれか一方または双方の先端に遮蔽機構が設けられていることを特徴とする乾燥機。
4. 前記軸の端部のシールを、非接触かつラビリンス構造により構成してある請求項１〜３のいずれか１の乾燥機。
5. 前記ラビリンス構造が、前記軸の端部外周面に設けた鍔部と、この鍔部を軸長手方向から挟み込むように配置され下部に排出部を設けたシールケースからなる請求項４の乾燥機。

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