JP4660150B2

JP4660150B2 - 振動流動装置

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Publication number: JP4660150B2
Application number: JP2004284866A
Authority: JP
Inventors: 英明清川; 新吉伊藤
Original assignee: 中央化工機株式会社
Priority date: 2004-09-29
Filing date: 2004-09-29
Publication date: 2011-03-30
Anticipated expiration: 2024-09-29
Also published as: JP2006095437A

Description

本発明は、新規な構成の振動流動装置及びそれを使用した粉粒体の調湿兼乾燥プラントに関する。

振動流動装置は、その乾燥効率が良好であり、調湿も容易であるため、多用されている（特許文献１・非特許文献１等参照）。

しかし、振動流動装置は、装置を大型化は困難視されていた。重量増大に伴い、発振機（発振手段）を大動力のものにする必要があるとともに（大きな動力の振動モータは少ない。）、振動による安全強度（共振した場合も含めて）を重量増大以上に設計する必要があったためである。
特許第３４３９７９６号公報一色和明編「化学装置３月号；第３５巻第３号」株式会社工業調査会１９９３年３月１日発行、ｐ６８〜７０

本発明者らは、上記にかんがみて、振動流動装置において、大きな出力の発振機（発振手段）の所要動力が少なくてすみ、装置の大型化も可能な新規な振動流動装置を提供することを目的（課題）とする。

本発明者らは、上記課題を解決するために、鋭意開発に努力をする過程で、振動流動装置本体における振動多孔板部材を、振動流動槽の槽本体の残り部（槽本体残部）と独立支持して振動遮断すれば、上記課題を解決できることを見出して、下記構成の振動流動装置に想到した。

粉粒体を投入して振動流動させる槽本体を備えた振動流動装置において、
粉粒体を振動流動させる振動多孔板を一体化させた部材（以下「多孔板一体化部材」）と、該多孔板一体化部材を除く槽本体（以下「槽本体残部」という。）とが独立支持され、多孔板一体化部材と層本体残部と振動遮断可能に密閉的に接続されていることを特徴とする。

多孔板一体化部材が、槽本体残部と振動遮断可能に独立支持され、少なくとも処理室上部は振動させる必要がない。このため、大きな出力の振動モータを使用する必要がなく、結果的に設計安全強度も小さくすることができる。したがって、従来、発振機（発振手段）の出力及び設計安全強度の見地から困難視ないし不可能視されていた、大容量の振動流動装置を設計可能となる。

上記振動遮断可能な接続は、通常、可撓性筒体とする。可撓性筒体とすることにより振動多孔板と槽本体残部との密閉接続が容易にでき、交換も容易である。なお、多孔板一体化部材の上方に位置する槽本体残部（処理室上部）を更に水平方向に分割して、固めの蛇腹管等の振動減衰手段で接続した多段構造とすることも可能である。すると、上段側にも振動部が形成され、上方部の流動性の向上に寄与することが期待できる。

本振動流動装置は、例えば、下記具体的構成とすることができる。

多孔板一体化部材が、振動多孔板の下側に位置するエア流入室と、振動多孔板の上側に位置するとともに外部に発振手段が取付けられる処理室下部で形成され、槽本体残部が可撓性筒体を介して接続される処理室上部で形成されている。

そして、処理室上部本体残部の上方排気口に、槽本体内部へ突出するバグフィルターを設置することが望ましい。該バグフィルターに付着した粉粒体を逆圧払い落としをすることができ、製品（粉粒体）を外部へ排出せずに槽本体内での粉粒体回収が可能となり、製品回収率が向上する。

そして、上記各構成において、多孔板一体部材の多孔板部に対して複数箇所のエア吹き込み口を設け、適宜、該エア吹き込み口に対応させて区画した構成とすることが望ましい。振動多孔板の面積（流動面積）が大きくても流動用エアの遍在流の発生が抑止でき振動流動化が容易となる。

上記各構成において、振動多孔板の直上位置に攪拌部を有するように攪拌装置が、多孔板一体化部材とは独立支持され、かつ、多孔板一体化部材と攪拌装置とが振動遮断可能に接続されていることが望ましい。投入原料（粉粒体）の流動化前処理ができ、乾燥・調湿等の処理が容易となる。

多孔板一体化部材及び／又は該多孔板一体化部材上方の槽本体残部の各外周に粉粒体の叩き落とし手段を配することが望ましい。粉粒体の回収が容易となり、槽本体の清掃も容易となる。

上記各構成の振動流動装置は、通常、槽本体が温調手段を外側及び／又は内側に備えている。粉粒体の調湿・乾燥処理効率を向上させることができる。

また、上記各構成の振動流動装置を用いた調湿兼乾燥プラントは、下記のような構成となる。

上記各構成の振動流動装置における振動多孔板の下部に調湿エア又は調温エアを送入可能に、槽本体の底部側と気体輸送機とが加湿器及び空気加熱器を備えたエア配管を介して接続されている。流動用エアの湿度を調節することにより、後述の如く、高度乾燥が可能となり、また、調湿装置としても使用可能となる。

上記構成の調湿兼乾燥プラントにおいて、調湿又は乾燥後の粉粒体製品を吸引排出可能に、振動多孔板の直上に吸引口を備えた吸引排出管と空気輸送機の吸引側と接続された製品回収サイクロンとが可撓性配管を有した製品回収配管で接続されている構成とすることが望ましい。粉粒体製品が微粉である場合のハンドリング性（取り扱い性）に優れている。

本発明の流動層を形成する振動多孔板一体部分と槽本体残部とを独立支持して、両者を振動遮断する構成により下記のような効果を奏する。

１）振動部材の質量を小さくすることができ、動力を小さくできる。

２）機械的な破断の危険度を低減できる。

３）振動流動装置の大型化が可能となる。

４）装置の分解・清掃が容易となる。

５）装置も分解据付となり相対的に据付重量も小さくてすむ。

次に、本発明を、最良の一実施形態に基づいて、詳細に説明する。

本実施形態の振動流動装置の全体構成は、図１〜３に示す下記のものである。本実施形態では、槽本体仕様が、全高約３ｍ、外径約１．７ｍ、全容量約８ｍ³のものを、二階構造の架台（二階高さ約３ｍ）に取付ける場合を例に採り説明するが、これに限られるもではない。

振動流動装置Ｍは、槽本体１２が、粉粒体を振動流動させる振動多孔板（分散盤）１４を一体化させた部材（以下「多孔板一体化部材」）１６と、該多孔板一体化部材を除く槽本体（以下「槽本体残部」という。）１８とが独立支持され、多孔板一体化部材１６と槽本体残部１８と振動遮断可能に蛇腹管等の可撓性筒体２２を介して密閉的に接続されている。

具体的には、多孔板一体化部材１６は、振動多孔板１４の下側に位置するエア流入室２０と、振動多孔板１４の上側に位置するとともに外部に発振手段（振動モータ）が取付けられる処理室下部２４とで形成されている。そして、槽本体残部１８は処理室上部２６となる。

このとき、処理室下部２４と処理室上部２６との容量比率は、特に限定されないが、処理室上部２６が大きい方が、発振機として相対的に小さいものを使用可能となる。しかし、原料として含水率が大きいものを処理する場合は、処理室下部２４を処理室上部２６より大きくすることが望ましい。含水率の高い原料は、処理室下部２４及び可撓性筒体（蛇腹管）２２の高さ以上に投入すると、上部の振動流動性が低下するためである。この場合、処理室下部（多孔板一体化部材）２４は水平方向に分割して、固めの蛇腹管等の振動減衰手段で接続した多段構造としてもよい。

このとき、振動多孔板の開口率及び各流動用通気孔（小孔）の大きさは、原料の種類により異なるが、例えば、開口率：１〜５０％（望ましくは５〜１０％）、小孔径：１〜１００μｍ（望ましくは５〜５０μｍ)とする。開口率や孔径が小さすぎると流動に必要なエア量を得難くかつ圧損が大きくなる。また、開口率が大きすぎると強度的見地から振動多孔板を肉厚にする必要があり、孔径が大きいと、処理粉粒体の落下を防止するエア送入を止めたとき落下するおそれがあり、常に所定のエアを送入しておく必要がありランニングコストが嵩む。

そして、本実施形態では、温調手段として、温水が通過可能な温調ジャケット２８で槽本体全体が、すなわち、周壁ばかりでなく底壁・天井壁もカバーされている構成である。なお、さらに内側（内部）に蒸気加熱コイルやシーズドヒータ等の温調手段を配してもよい。そして、温調ジャケット２８に全体に、同一径路（パス）で温水を流すために、エア流入室２０と処理室下部２４及び処理室下部２４と処理室上部２６との間は、それぞれ第1・第２可撓性連通管（高圧ゴムホース）３０、３２で連通されている。また、シール性を確保するために、処理室下部２４とエア流入室２０との振動多孔板１４の挟持は、ガスケット１５、１５を介して行っている。このとき振動多孔板１４は、図例では二枚のフランジ部で多孔板本体を挟持した構成となっている。多孔板本体は、例えば、濾布、焼結金属板、パンチング金属板、金属・樹脂網等を素材として形成する。

なお、温調ジャケット２８は、底部側に温水入口２８ａを、天井側に温水出口２８ｂを備え、図示しないが、底部側及び天井側にはそれぞれ、温調水がショートパスしないように、多孔拡散板が内設されている。

さらに、処理室下部２４と処理室上部２６との間の接続は、本実施形態では、可撓性筒体（フレキシブル管）２２は、特に限定されず、ゴム管、内部コーティング布、蛇腹金属管等任意である。なお、所定の振動遮断可能であれば、可撓性筒体の代わりに、弾性リング（リング状防振ゴム）で接続することも可能である。

下部支持枠３３は、約２ｍ四方正方形の四隅に下支持柱（丸）３３ａを、四角基礎板３３ｂを介して配設するとともに、支持柱３３ａ相互がチャンネル３３ｃにより接続されて形成されている。そして、下支持柱（角柱）３３ａの上面に下ばね座３５が形成されている。

他方、処理室下部２４の周壁には、略四角形のブラケット下板部３６ａとリング状のブラケット上板部３６ｂとの間にばね受け位置で放射状に配した二枚一組のブラケット補強リブ部３６ｃからなる支持ブラケット３６が形成されている。そして、各ブラケット下板部３６ａの四隅（ばね受け位置）に上ばね座３８が形成されている。なお、ブラケット上部板３６ｂの各補強リブ３６ｃ形成位置には、吊り金具３９が取付けられている。

そして、上記上ばね座３８と下ばね座３５との間に支持ばね（支持スプリング）４０が介されている。この支持ばね４０は、通常、圧縮コイルばねとするが、板ばね、空気ばね、さらには、ゴム弾性体で形成してもよい。

更に、下部支持枠３３には、下支持柱３３ａから張設された横梁４２から上方へのハンマー座用柱４４を介して、処理室下部２４下部を叩く第１電磁ハンマー（マグハンマー）４６が取付けられている。内壁に付着する粉粒体を落下させるためである（以下マグハンマーの作用は同様である。）。

そして、処理室下部２４の支持ブラケット３６のばね受け位置間で、該支持ブラケット３６に形成された門形のモータ座３７を介して一対の振動モータ（発振手段）４８が取付けられている。ここで、振動モータ（振動モータ式）４８の代わりに、装置が小さい場合は、電磁発振機（電磁振動式）としてもよい。

また、処理室下部２４の側壁には、製品排出部材５０が取付けられ、該製品排出部材５０は、振動多孔板１４の直上に位置する吸引口５０ａと製品排出口５０ｂとが連結ホース５０ｃで接続されているものである。

なお、図４に示す如く、振動多孔板１４の直上位置に攪拌部（図例では攪拌翼）５２ａを有するように攪拌装置５２が、多孔板一体化部材１６（図例ではエア流入室２０、振動多孔板１４、処理室上部２６）とは独立支持され（図例では二階フロアー２ＦＬ）、かつ、多孔板一体化部材１６と攪拌装置５２とが、蛇腹管５２ｂで振動遮断可能に接続されている構成とすることもできる。こうすることにより、投入粉粒体原料に固まり（凝集物）が含まれていても、振動力を加えながら攪拌することにより投入原料を解す前処理を処理室下部２４で可能となる。

他方、処理室上部２６は、その側壁に、二階フロアー２ＦＬ上に設置された４本の上部支持枠５４の上端に形成された各取付けブラケット５６が結合されて支持されている。前記上部支持枠５４は、一階フロアー１ＦＬ上の下部ベース３３より若干小さい正方形四隅位置で四角基礎板５４ａと上支持柱（円筒）５４ｂとからなる。また、前記取付けブラケット５６は、平面外形略四角形のブラケット水平板部５６ａとブラケットリブ補強部５６ｂとからなる（図３参照）。なお、二階フロア−２ＦＬには、二階フロア−２ＦＬからの処理室下部２４の突き出し部分側壁を叩く第２電磁ハンマー（マグハンマー）５８が取付けられている。さらに、上記上取付けブラケット５６を介して、処理室上部２６の側壁を叩く第３電磁ハンマー５９が取付けられている。

また、処理室上部２６の原料投入側には、原料投入部材（原料投入パイプ）６０が取付けられている。また、処理室上部２６の排気側には、バグフィルター装置６２が、フィルタ本体６２ａを処理室上部２６内に突出させて取付けられている。なお、該バグフィルター装置６２は、フィルタ本体に付着した粉粒体を落下可能に、逆圧エア式払い落とし手段（高圧エアタンク６２ｂ）を備えている。

なお、上記において、エア流入室（底部槽）２０は、振動多孔板１４と一体化された処理室下部２４と一体振動する振動多孔板一体化部材形成部としたが、エア流入室２０も処理室上部２６と同様、独立支持として、底部槽を処理室下部の振動流動層形成用多孔板と蛇腹管で振動遮断するようにしてもよい。さらに、振動多孔板１４からブラケットを外方へ突出させてばね支持するとともに発振手段（振動発生手段）と接続し、更に、その上側の槽本体と振動遮断する構成とすることもできる。

なお、上記槽本体及び振動多孔板は、ステンレス板等の錆等が発生しない部材で形成し、更に、槽本体内部はテフロン（登録商標）被覆しておくことが望ましい。処理品の汚染（コンタミネーション）防止の見地からである。

次に、上記振動流動装置の使用態様について、図５に示す、粉粒体の調湿兼乾燥プラントを示す流れ図を例に採り説明する。

本調湿兼乾燥プラントは、振動流動装置Mの振動多孔板１４の下部に調湿エア又は調温エアを送入可能に、槽本体１２の底部側と吐出用気体輸送機（押し込みブロアー）７２とが加湿器７４及び空気加熱器７６を備えたエア配管７８を介して接続されている。なお、加湿器７４は、底部貯水部７４ａと上部散水部（噴霧管）７４ｂとの間に循環ポンプ７５及び第１温水加熱器（加湿器用）８８を介して第１水循環路９０が形成されている。更に、同様に底部貯水部７４ａと貯水部直上位置との間に同循環ポンプ７５及び第２温水加熱器９２を介して振動流動装置の温調ジャケットを通過する第２水循環路９４が形成されている。

また、調湿又は乾燥後の粉粒体製品を吸引排出可能に、振動流動装置Mの吸引排出管（製品排出部材）５０と排気用気体輸送機８０の吸引側と接続された製品回収装置（サイクロン）８２とが可撓性配管８４を有した製品回収配管８６で接続されている。なお、製品回収装置８２のサイクロン８２ａ下部側は製品袋詰め部８２ｂとされている。

本プラントを用いての粉粒体の調湿処理又は乾燥処理は、例えば、下記の如く行う。

先ず、吐出用気体輸送機（押込みブロア）７２を稼動し、加湿器７４で適度な湿度にした空気（エア）を空気加熱器７６に送り込む。そして、空気加熱器７６に送り込まれた調湿空気は適度な温度に加熱され、一対のバタフライ弁９６、９６を介して振動流動装置Ｍのエア流入室（底部槽）２０に流入させる。

また、温水は、加湿器７４の底部の貯留水を循環ポンプ７５を介して、一つは、第１温水加熱器８８を介して加湿器７４のシャワー部７４ｂへ、一つは、第２温水加熱器９２を介して、装置本体１２の温調ジャケット２８を経て、加湿器７４の貯水部７４ａ直上に循環させる。

この状態において、振動モータ４８を駆動させ、更に、粉粒体原料を、原料投入部材６０から処理室２４、２６へ投入する。このとき、振動運転条件は、原料の種類及び充填量によるが、振動数：１０００〜１５００min^-1、全振幅：２〜８ｍｍの範囲で適宜選定する。また、原料充填量は、原料の種類によるが、処理室２４、２６容積の約１／３〜１／２とする。充填量が多すぎると、振動流動層を形成し難く、また、少なすぎると、生産性が低くなる。なお、振動流動層の高さは、原料の種類・含水率によるが、一般的には、投入原料静置時の高さの１．２〜１．５倍となる。

すると、原料は、振動多孔板１４の底部側から流入するエアと多孔板１４から受ける振動とで乾燥に適した流動状態になる。このとき、下記のように運転条件とすることにより、従来不可能視されていた、高度乾燥水分（０．００１％以下）が可能となる。

１）初期は、湿度の高いエア（温度２０〜１００℃、湿度２０〜８０％）を吹き込み（原料１ｍ³当たり２０００〜５０００ｄｍ³／ｍｉｎ）、乾燥原料粉粒体の表面を湿潤させる（１０〜１２ｈ）
２）次に、最小限の熱風（温度２０〜１００℃、湿度１０〜５０％）を吹き込み（原料１ｍ³当たり１０００〜３０００ｄｍ³／ｍｉｎ）、徐乾燥させる。こうして、微粒子の内部から徐々に乾燥させることができ、最終的に高度乾燥が可能となる。

瞬時に多量の乾燥空気を使用して乾燥させると、微粒子表面の乾燥膜が形成されて内部の水分が蒸発しなくなり、高度乾燥が不可となる。これに対して、粒子表面を湿潤化させた状態で風量を少なくして徐乾燥をすることができ、高度乾燥が可能となる。

ちなみに、含水率４０％（湿量基準）の小麦粉６ｋｇを、振動流動装置（槽仕様：２０５φ５００Ｌ、５μｍ多孔板）を用いて、振動数１５００ｍｉｎ ^-1、全振幅：３ｍｍ、風量（６０℃、湿度６０％）２０ｍ³ｍｉｎ^-1×１２ｈの条件で乾燥試験を行ったところ、０．００１％以下の高度乾燥物が得られた。

そして、乾燥が終了したら、振動流動装置の運転を止め、排気用ブロア８０を稼動させる。すると、製品回収装置（サイクロン）８２で製品粉粒体は袋詰めされる。

本発明の一実施形態における振動流動装置の右側対角線矢視半図・左側左側面半図である立面図である。図１の２矢視図（上部支持枠省略）である。図１の３矢視図（下部支持枠省略）である。本発明の振動流動装置における別の実施形態を示す概略外形図である。本発明の振動流動装置を組み込んだ調湿・乾燥フローシートである。

１２槽本体
１４振動多孔板
１６多孔板一体化部材
２０エア流入室
２２可撓性筒体
２４処理室下部
２６処理室上部
２８温調ジャケット
４８振動モータ（発振機）

Claims

粉粒体を投入して振動流動させる槽本体を備えた振動流動装置において、
粉粒体を振動流動させる振動多孔板に、該振動多孔板の下側に位置するエア流入室と、前記振動多孔板の上側に位置するとともに外部に発振手段が取付けられる処理室下部とが一体化された部材（以下「多孔板一体化部材」という。）と、
該多孔板一体化部材を除く前記槽本体（以下「槽本体残部」という。）とが、独立支持され、
前記多孔板一体化部材と前記槽本体残部とが、可撓性筒体又は弾性リング体で振動遮断可能に密閉的に接続されている、
ことを特徴とする振動流動装置。
前記槽本体残部が前記可撓性筒体又は弾性リング体を介して接続される処理室上部で形成されていることを特徴とする請求項1記載の振動流動装置。
前記処理室上部の上方排気口が、逆圧エア式払い落とし手段を備えたバグフィルター装置を備えていることを特徴とする請求項２記載の振動流動装置。
前記エア流入室が、前記振動多孔板に対して複数箇所のエア吹き込み口を備え、該エア吹き込み口に対応させて区画されていることを特徴とする請求項１、２又は３記載の振動流動装置。
前記振動多孔板の直上位置に攪拌部を有するように攪拌装置が、前記多孔板一体化部材とは独立支持され、かつ、前記多孔板一体化部材と前記攪拌装置とが振動遮断可能に接続されていることを特徴とする請求項１〜４いずれか一記載の振動流動装置。
前記多孔板一体化部材及び／又は該多孔板一体化部材上方の槽本体残部の各外周に粉粒体の叩き落とし手段が配されていることを特徴とする請求項１〜５いずれか一記載の振動流動装置。
前記槽本体が温調手段を外側及び／又は内側に備えていることを特徴とする請求項１〜６いずれか一記載の振動流動装置。
請求項１〜７のいずれか一記載の振動流動装置を用いた粉粒体の調湿兼乾燥プラントであって、
前記振動流動装置の振動多孔板の下部に調湿エア又は調温エアを送入可能に、槽本体の底部側と吐出用気体輸送機とが加湿器及び空気加熱器を備えたエア配管を介して接続されていることを特徴とする粉粒体の調湿兼乾燥プラント。
調湿又は乾燥後の粉粒体製品を吸引排出可能に、振動多孔板の直上に吸引口を備えた吸引排出管と排気用気体輸送機の吸引側と接続された製品回収サイクロンとが可撓性配管を有した製品回収配管で接続されていることを特徴とする請求項８記載の粉粒体の調湿兼乾燥プラント。