JP5335939B2 - 乾燥装置 - Google Patents

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Description

本発明は、乾燥装置に係り、さらに詳細には、含水率の高い物質を乾燥させると同時に破砕する乾燥装置に関する。
水分が多量含まれている有機材または無機材を乾燥させるには、乾燥装置が使われる。
特に、含水率の高い廃棄物は、その処理時、前記廃棄物から水分含有量を低くしなければならないだけではなく、微粉末化する必要がある。
従って、この二種、すなわち、含水物質の含水率を低くして粉砕する処理を同時に進める必要があり、また作業時のエネルギー効率を同時に考慮する必要がある。
特開2004−069291号公報
特開平06−105663号公報
特開2005−308270号公報
特開2008−175489号公報
本発明は、前記のような問題を解決するためのものであり、含水物質の乾燥と粉砕とが同時に進行可能な乾燥装置を提供することを目的とする。
本発明の他の目的は、含水物質の粉砕効率を一層高めることができる乾燥装置を提供することである。
本発明のさらに他の目的は、含水物質の乾燥効率を向上させると同時に、エネルギー効率を極大化することができる乾燥装置を提供することである。
本発明は、前述の目的を達成するために、熱風を発生させて噴射する燃焼機と、前記燃焼機に連結された第1空間部を有する第1乾燥タンクと、前記第1空間部に設けられた第1出口に接続された第2空間部を有する第2乾燥タンクと、を具備し、前記第1乾燥タンクは、前記第1空間部に配置される複数のセラミックボールと、前記第1空間部に第1管を通って前記熱風を流入させる熱風流入口と、前記第1空間部内に乾燥、破砕対象である原料を投入する原料投入口と、前記第1空間部の底面に設けられ、前記熱風流入口から流入された熱風により前記原料投入口から投入された前記原料の旋回流を形成させて乾燥させるとともに、前記セラミックボールとの衝突により前記原料を破砕させる円錘形コーンベーンと、前記第1空間部に向かって配置され、前記第1乾燥タンクの側壁面形状に対応する板状に形成されていて、前記熱風の気流方向を変更させるように設けられたガイドベーンと、前記第1乾燥タンクの側壁に設けられて前記ガイドベーンの角度を調節するように、前記ガイドベーンに連結された角度調節器と、を有し、前記第2乾燥タンクは、前記第2空間部を、上部で互いに連通する、第1出口に設けられた第1入口に接続される第1空間と、第1出口に設けられた前記第1入口より小さい第2入口に接続される第2空間とに分離する第1分離壁と、前記第1空間部で乾燥、破砕され前記第2空間部に流入する原料を前記第2空間から排出する第2出口とを有する乾燥装置を提供する。
また、本発明は、前述の目的を達成するために、熱風を発生させて噴射する燃焼機と、前記燃焼機に連結された第1空間部を有する第1乾燥タンクと、前記第1空間部に設けられた第1出口に接続された第2空間部を有する第2乾燥タンクと、を具備し、前記第1乾燥タンクは、前記第1空間部に配置される複数のセラミックボールと、前記第1空間部に第1管を通って前記熱風を流入させる熱風流入口と、前記第1空間部内に乾燥、破砕対象である原料を投入する原料投入口と、を有し、前記第2乾燥タンクは、前記第2空間部を、上部で互いに連通する、第1出口に設けられた第1入口に接続される第1空間と、第1出口に設けられた前記第1入口より小さい第2入口に接続される第2空間とに分離する第1分離壁と、前記第2空間の上面から下方に伸び、下部で互いに連通する2つの空間に分離する第2分離壁と、前記第1空間部で乾燥、破砕され、前記第2空間部に流入する原料を前記第2空間の2つの空間のうちの下流側の空間から排出する第2出口とを有する乾燥装置を提供する
また、本発明は、前述の目的を達成するために、熱風を発生させて噴射する燃焼機と、前記燃焼機に連結された第1空間部を有する第1乾燥タンクと、前記第1空間部に設けられた第1出口に接続された第2空間部を有する第2乾燥タンクと、を具備し、前記第1乾燥タンクは、前記第1空間部に配置される複数のセラミックボールと、前記第1空間部に第1管を通って前記熱風を流入させる熱風流入口と、前記第1空間部内に乾燥、破砕対象である原料を投入する原料投入口と、前記第1空間部の底面に設けられ、前記熱風流入口から流入された熱風により前記原料投入口から投入された前記原料の旋回流を形成させて乾燥させるとともに、前記セラミックボールとの衝突により前記原料を破砕させる円錘形コーンベーンと、前記第1空間部に向かって配置され、前記第1乾燥タンクの側壁面形状に対応する板状に形成されていて、前記熱風の気流方向を変更させるように設けられたガイドベーンと、を有し、前記第2乾燥タンクは、前記第2空間部を、上部で互いに連通する、第1出口に設けられた第1入口に接続される第1空間と、第1出口に設けられた前記第1入口より小さい第2入口に接続される第2空間とに分離する第1分離壁と、前記第2空間の上面から下方に伸び、前記第2空間を下部で互いに連通する2つの空間に分離する第2分離壁と、前記第1空間部で乾燥、破砕され、前記第2空間部に流入する原料を前記第2空間の2つの空間のうちの下流側の空間から排出する第2出口とを有する乾燥装置を提供する
本発明において、前記原料投入口は、前記第1管に分岐接続されているように構成することができる。
本発明によれば、含水原料の乾燥と粉砕とが同時になさうれる。また、コーンベーンによる旋回流の形成によって、含水原料の乾燥効率と粉砕効率とを一層高めることができる。それだけではなく、ガイドベーンによって、旋回流の方向を調整することができ、乾燥及び粉砕効率の調整が可能である。
そして、第2乾燥タンクの分離壁構造によって、含水原料の二次的粉砕及び乾燥がさらに高レベルでなされる。
本発明はまた、廃熱を再び燃焼機で加熱して乾燥装置に供給することによって、外部に放出される排気による熱損失を最小に減らすようにして熱効率を一層高めるだけではなく、原料の乾燥速度も、顕著に速くすることが。そして、これによって、乾燥効率を一層高める。
本発明の望ましい一実施形態による乾燥装置を概略的に図示した断面図である。 本発明の望ましい他の一実施形態による乾燥装置を概略的に図示した断面図である。 本発明の望ましいさらに他の一実施形態による乾燥装置を概略的に図示した断面図である。 本発明の望ましいさらに他の一実施形態による乾燥装置を概略的に図示した断面図である。
以下、本発明の望ましい実施形態について説明する。しかし、本発明の実施形態は、さまざまな異なる形態に変形され、本発明の範囲が、後述の実施形態によって限定されるものであると解釈されることがあってはならない。本発明の実施形態は、当業界で当業者に、本発明についてさらに完全に説明するために提供されるものである。
図1は、本発明に係る乾燥装置を概略的に図示した断面図である。
図1に図示された乾燥装置は、燃焼機5、第1乾燥タンク1、第2乾燥タンク2、及び複数のセラミックボール3を含む。
前記燃焼機5は、ガス、石油などの燃料を利用して外気を加熱して熱風を生成した後、これを、前記第1乾燥タンク1の方向に送風させる。このような燃焼機5は、図面に詳細に図示されてはいないが、バーナのような発熱機構及び送風機を含むことができる。
前記第1乾燥タンク1は、内側に第1空間部13を形成するように構成された円筒状の部材であり、前記第1空間部13に向かった底面17に、円錘形コーンベーン14が設けられている。この第1乾燥タンク1は、円板面が底面17に対応するように立てられた円筒構造を有している。
この第1乾燥タンク1の側壁18には、前記燃焼機5に連結され、前記燃焼機5から生成された熱風が流入する熱風流入口11と、原料が投入される原料投入口12とが備わっている。図1による本発明の望ましい一実施形態によれば、前記第1乾燥タンク1の側壁18に、第1管19が設けられた後、この第1管19の端部を、前記熱風流入口11にすることができる。そして、前記原料投入口12は、前記第1管19の一部を開放して形成することができる。
このような構造によって、前記熱風流入口11から前記第1空間部13に熱風が流入することによって、原料投入口12に投入される含水率の高い原料は、熱風によって、強制的に前記第1空間部13に投入されうる。
前記第1乾燥タンク1は、前記底面17の対向する位置に、前記第1空間部13から開放された第1出口16が設けられている。
これによって、前記第1空間部13に流入した熱風及び原料は、前記第1出口16を介して、前記第1乾燥タンク1を抜け出す。
前記第1空間部13には、複数のセラミックボール3が配されている。このセラミックボール3は、前記第1空間部13に流入した熱風によって、揺動するのに十分な体積及び重さを有することが望ましい。
このような構成によれば、前記第1管19から流入した熱風は、第1乾燥タンク1の側壁18側から流入し、前記コーンベーン14にぶつかることによって、前記第1空間部13で、第1乾燥タンク1の側壁18の内側壁面に沿って旋回する旋回流を形成する。前記コーンベーン14は、熱風が旋回流形成の一助となると同時に、熱風の気流を上昇させる。
この熱風の旋回流によって、前記熱風と同時に第1空間部13に投入された原料も、熱風と共に、第1空間部13で旋回する。同時に、前記熱風の旋回流は、前記第1空間部13に配されている複数のセラミックボール3を揺動させるために、このセラミックボール3が原料を打撃して粉砕させる。従って、前記第1空間部13に投入された含水率の高い原料は、前記熱風によって乾燥されると同時に、前記セラミックボール3によって粉砕されうる。
前記セラミックボール3は、乾燥された原料に比べて、その比重量が約2,200〜3,000倍ほど重い。このために、前記第1空間部13内で熱風によって発生する旋回流による遠心力も、乾燥された原料に比べてはるかに多く受ける。従って、前記セラミックボール3は、それ自体にかかる非常に大きな遠心力のために、常に第1乾燥タンク1の内側壁面、すなわち、側壁18に沿って流動する。
一方、前記原料は、投入初期には、粒径が大きいだけではなく、水分を多く含んでいるために、セラミックボール3と共に、前記第1乾燥タンク1の内側壁面に沿って旋回を行うが、セラミックボール3との衝突による粉砕及び熱風による乾燥によって、粒子の大きさが小さくなりつつその比重量も減少する。
一方、第1空間部13に続けて流入する熱風は、いったん第1乾燥タンク1の内側壁面に沿って旋回を行った後、第1空間部13の下部中央に位置した円錘形であるコーンベーン14を巻回しつつ上昇し、第1出口16を介して、第1乾燥タンク1外に排出される。
このとき、乾燥及び粉砕された原料である微粒子粉体は、前記セラミックボール3、及び乾燥がまだなされていない原料である大粒子粉体より比重量が相対的に小さく、前記上昇気流に乗って、前記第1乾燥タンク1外に排出される。
そして、乾燥過程で、第1乾燥タンク1の内部壁面に付着するスケールは、セラミックボール3の旋回運動時に発生する摩擦によって、完全に除去されうる。
一方、このような構成において、前記第1空間部13に流入した原料とセラミックボール3とがさらに効果的に衝突を起こすことができるように、前記第1空間部13には、気流の方向を変更できるように、ガイドベーン15を設ける。
このガイドベーン15は、第1乾燥タンク1の第1空間部13に向かった側壁18の内部に設けられ、第1乾燥タンク1の側壁面形状に対応する板状に形成されていて、熱風の気流方向を変更させるように備わっている。前記ガイドベーン15は、円弧をなすように形成されうる。そして、第1乾燥タンク1の側壁18の外部には、前記ガイドベーン15の角度を調節するように、角度調節機16がさらに設けられうる。前記角度調節機16は、前記ガイドベーン15の中間地点に連結され、これを中心に、ガイドベーン15を所定角度に回転させるものであり、手動式取っ手を具備した形態で製作可能であり、別途の駆動装置に連結され、自動的にガイドベーン15を回転させることも可能である。
一方、前記第1乾燥タンク1の第1出口16には、第2乾燥タンク2の入口22が、相互密封するように連結される。第2乾燥タンク2は、内側に第2空間部21を具備し、この第2空間部21は、前記第1出口16を介して、前記第1空間部13と連通する。
そして、前記第2乾燥タンク2には、第2出口23が設けられる。この第2出口23を介して、前記第2空間部21に流入した熱風と微粒子粉体とが吐出される。
前記第2空間部21は、第2乾燥タンク2に流入した高温の熱風と微粒子粉体とが一定程度の渦流を形成するのに十分なほどの体積を有させることが望ましい。従って、微粒子粉体は、第2空間部21内で完全に乾燥され、第2出口23を介して排出されうる。
前記第2出口23は、前記第2空間部21の中心を基準として、前記入口22に対向した位置に設けられることが望ましい。これによって、第1出口16を介して第2空間部21に流入した微粒子粉体の原料が、直ちに第2出口23を介して吐出されることを防止し、また、セラミックボール3が、第2空間部21に流入する場合にも、このセラミックボール3が、第2出口23を介して第2乾燥タンク2外に吐出されることを防止することができる。
図2は、本発明の望ましい一実施形態による乾燥装置を図示したものである。
図2による乾燥装置、前述の図1に示した乾燥装置と同様に、燃焼機5、第1乾燥タンク1’、第2乾燥タンク2’及びセラミックボール3を含む。
燃焼機5は、前述の図1による乾燥装置と同一であるので、詳細な説明は省略する。
第1乾燥タンク1’は、円板が立てられた形態の横たえられたドラム形状の構造を有するものであり、内部に第1空間部13’が設けられる。
前記第1乾燥タンク1’は、前記燃焼機に連結されて熱風が流入する熱風流入口11’、原料が投入される原料投入口12’を具備する。前記熱風流入口11’及び原料投入口12’は、前記第1空間部13’に向かって開放され、熱風が第1空間部13’の底面に向かって噴射されうるように設けられ、第1空間部13’の上部は、開口されて第1出口16’を形成する。
前記第1空間部13’には、複数のセラミックボール3が位置する。
第2乾燥タンク2’は、前記第1出口16’に密封結合される入口22’と、内部の第2空間部21’と、前記第2空間部21’から開放された第2出口23’と、を含む。
本発明の望ましい一実施形態による第2乾燥タンク2’は前記第2空間部21’に設けられ、前記第1出口16’から前記第2出口23’までの熱風の気流方向を変更させるように板状に設けた第1分離壁24’及び第2分離壁25’を含む。
前記第1分離壁24’は、その一端が前記入口22’付近まで延びるように板状に形成したものであり、この第1分離壁24’の一端によって、前記入口22’は、第1入口22a’及び第2入口22b’に分けられ、前記第2空間部21’も、第2−1空間部21a’と第2−2空間部21b’とに区画される。このとき、前記第1分離壁24’の他端は、第2乾燥タンク2’の上部面と所定距離離隔されるように設けられ、前記第2−1空間部21a’と第2−2空間部21b’は、上部で互いに連通させる。そして、第1入口22a’の横断面積W1は、第2入口22b’の横断面積W2より広く形成する。
第1乾燥タンク1’で一次に乾燥及び粉砕された原料の粉体は、このような第2乾燥タンク2’に流入して最終乾燥される。
このとき、熱風と粉体との混合流は、横断面積が相対的に大きい第1入口22a’を介して相対的に広い空間である第2−1空間部21a’に、第2−2空間部21b’より多量に流入し、第2−2空間部21b’には、相対的に小粒子のものと熱風とが流入する。
前記第2−2空間部21b’には、第2分離壁25’がさらに配置されうる。この第2分離壁25’は、前記第2−2空間部21b’を2つの空間に区画するために、板状に形成されたものであり、図2から分かるように、第2乾燥タンク2’の上部面から延びるように設けられ、その一端が第2入口22b’から離隔されるように設けられる。本発明において、前記第2分離壁25’は、必ずしも設けられるものではなく、第1分離壁24’だけ設けられていてもよい。
前記粉体は、第1乾燥タンク1’より、第2乾燥タンク2’の第2−1空間部21a’で、相対的に速度が遅くなるが、この第2−1空間部21a’の上部で空間が広くなることによって、速度がさらに落ちる。また粉体は、第2分離壁25’に遮られ、第2−2空間部21b’に落ち、このうち微粉末に粉砕された粉体は、第2出口23’側に上昇して抜け出る。
一方、相対的に粒径が大きく、かつ乾燥が十分にされていない粉体は、第2−1空間部21a’内で反復的に上下しつつ乾燥がなされ、第2−1空間部21a’に一部流入したセラミックボール3によって、粉砕も進められる。
第2−2空間部21b’に移った粉体の場合にも、粒径が大きい場合には、第2入口22b’を介して再び第1乾燥タンク1’に流入し、乾燥及び粉砕がなされうる。
このように、前記第2乾燥タンク2’の分離壁構造によって、粉体の乾燥率及び粉砕率は、非常に高まる。
図3は、本発明の望ましい他の一実施形態による乾燥装置を図示した断面図である。
図3に図示された実施形態の場合、図1に図示された第1乾燥タンク1に、図2に図示された第2乾燥タンク2’の構造が結合されたものである。それぞれの構造については、前述のところのようであるので、詳細な説明は省略する。
この実施形態の場合、第1乾燥タンク1の構造によって、含水原料の乾燥と粉砕とが同時になされうる。また、コーンベーン14による旋回流の形成によって、含水原料の乾燥効率と粉砕効率とを一層高めることができる。それだけではなく、ガイドベーン15によって、旋回流の方向を調整することができ、乾燥及び粉砕効率の調整が可能である。
そして、第2乾燥タンク2’の構造によって、含水原料の二次的粉砕及び乾燥がさらに高レベルでなされる。
図4は、本発明の望ましいさらに他の一実施形態による乾燥装置を図示したものである。
図4に図示された実施形態によれば、図3に図示された実施形態の乾燥装置において、第2出口23’に、サイクロン4がさらに連結されている。前記サイクロン4は、原料粉体と熱風であるガスとを分離するためのものであり、その上部入口41が、第2乾燥タンク2’の第2出口23’に連結されており、上端中央部には、熱風ガスが抜け出すことができるように、熱風排出口43が設けられている。下端には、原料粉体が吐出されうるように、ロータリ弁42が設けられ、このロータリ弁42を経て、乾燥及び粉砕された原料粉体が排出されて保存される。
一方、熱風排出口43には、送風機44が連結され、熱風ガスをサイクロン4の外側に引き出し、この送風機44の出力端には、分岐弁45が設けられる。分岐弁45は、送風機44に入力端が連結され、第1出力端46は、外部に、第2出力端47は、燃焼機5に連結される。第1出力端46を介して排出されるガスの量と、第2出力端47を介して燃焼機5に供給されるガスの量は、4:6ほどに維持されることが望ましいが、必ずしもこれに限定されるものではなく、燃焼機5の種類の容量によって可変となりうる。
一方、前記燃焼機5は、LPGガスや石油などの燃料が供給される燃料供給管51が備わっており、外気を加熱するのではなく、第2出力端47を介して供給された廃熱風ガスをさらに加熱して熱風を生成し、これを第1乾燥タンク1に供給する。図4に図示していないが、前記燃焼機5には、送風機が備わっているか、あるいは別途に設けられ、生成された熱風を第1乾燥タンク1に吹き込む。
このように廃熱風ガスを利用し、さらに加熱して生成された熱風は、高温及び高湿の過熱蒸気となる。すなわち、第2乾燥タンク2’から吐出され、サイクロン4を経て分離された廃熱風は、原料を乾燥させた熱風に加えて、原料から蒸発した水分が含まれている。本発明は、この廃熱風に、燃焼機5の加熱エネルギーを加えて過熱蒸気化させた後、これをさらに第1乾燥タンク1に供給し、原料の乾燥に使用する。これによって、外部に放出される排気による熱損失を最小に減らし、熱効率を一層高めるだけではなく、原料の乾燥速度も顕著に速められる。
第1乾燥タンク1に流入する熱風の温度が、大気圧下で飽和温度(100℃)より顕著に高い場合、湿度の高い熱風が、伝熱係数が大きくなることはもとより、原料の乾燥速度が速くなる。
よって、本発明は、さらに高い効率の乾燥をなす。
本発明は、水分を含有した原料の乾燥及び粉砕の装置に使うことができる。

Claims (4)

  1. 熱風を発生させて噴射する燃焼機と、
    前記燃焼機に連結された第1空間部を有する第1乾燥タンクと、
    前記第1空間部に設けられた第1出口に接続された第2空間部を有する第2乾燥タンクと、
    を具備し、
    前記第1乾燥タンクは、
    前記第1空間部に配置される複数のセラミックボールと、
    前記第1空間部に第1管を通って前記熱風を流入させる熱風流入口と、
    前記第1空間部内に乾燥、破砕対象である原料を投入する原料投入口と、
    前記第1空間部の底面に設けられ、前記熱風流入口から流入された熱風により前記原料投入口から投入された前記原料の旋回流を形成させて乾燥させるとともに、前記セラミックボールとの衝突により前記原料を破砕させる円錘形コーンベーンと、
    前記第1空間部に向かって配置され、前記第1乾燥タンクの側壁面形状に対応する板状に形成されていて、前記熱風の気流方向を変更させるように設けられたガイドベーンと、
    前記第1乾燥タンクの側壁に設けられて前記ガイドベーンの角度を調節するように、前記ガイドベーンに連結された角度調節器と、
    を有し、
    前記第2乾燥タンクは、
    前記第2空間部を、上部で互いに連通する、第1出口に設けられた第1入口に接続される第1空間と、第1出口に設けられた前記第1入口より小さい第2入口に接続される第2空間とに分離する第1分離壁と、
    前記第1空間部で乾燥、破砕され前記第2空間部に流入する原料を前記第2空間から排出する第2出口と
    を有する乾燥装置。
  2. 熱風を発生させて噴射する燃焼機と、
    前記燃焼機に連結された第1空間部を有する第1乾燥タンクと、
    前記第1空間部に設けられた第1出口に接続された第2空間部を有する第2乾燥タンクと、
    を具備し、
    前記第1乾燥タンクは、
    前記第1空間部に配置される複数のセラミックボールと、
    前記第1空間部に第1管を通って前記熱風を流入させる熱風流入口と、
    前記第1空間部内に乾燥、破砕対象である原料を投入する原料投入口と、
    を有し、
    前記第2乾燥タンクは、
    前記第2空間部を、上部で互いに連通する、第1出口に設けられた第1入口に接続される第1空間と、第1出口に設けられた前記第1入口より小さい第2入口に接続される第2空間とに分離する第1分離壁と、
    前記第2空間の上面から下方に伸び、下部で互いに連通する2つの空間に分離する第2分離壁と、
    前記第1空間部で乾燥、破砕され、前記第2空間部に流入する原料を前記第2空間の2つの空間のうちの下流側の空間から排出する第2出口と
    を有する乾燥装置。
  3. 熱風を発生させて噴射する燃焼機と、
    前記燃焼機に連結された第1空間部を有する第1乾燥タンクと、
    前記第1空間部に設けられた第1出口に接続された第2空間部を有する第2乾燥タンクと、
    を具備し、
    前記第1乾燥タンクは、
    前記第1空間部に配置される複数のセラミックボールと、
    前記第1空間部に第1管を通って前記熱風を流入させる熱風流入口と、
    前記第1空間部内に乾燥、破砕対象である原料を投入する原料投入口と、
    前記第1空間部の底面に設けられ、前記熱風流入口から流入された熱風により前記原料投入口から投入された前記原料の旋回流を形成させて乾燥させるとともに、前記セラミックボールとの衝突により前記原料を破砕させる円錘形コーンベーンと、
    前記第1空間部に向かって配置され、前記第1乾燥タンクの側壁面形状に対応する板状に形成されていて、前記熱風の気流方向を変更させるように設けられたガイドベーンと、
    を有し、
    前記第2乾燥タンクは、
    前記第2空間部を、上部で互いに連通する、第1出口に設けられた第1入口に接続される第1空間と、第1出口に設けられた前記第1入口より小さい第2入口に接続される第2空間とに分離する第1分離壁と、
    前記第2空間の上面から下方に伸び、前記第2空間を下部で互いに連通する2つの空間に分離する第2分離壁と、
    前記第1空間部で乾燥、破砕され、前記第2空間部に流入する原料を前記第2空間の2つの空間のうちの下流側の空間から排出する第2出口と
    を有する乾燥装置。
  4. 前記原料投入口は、前記第1管に分岐接続されていることを特徴とする請求項1ないし請求項3のうち、いずれか1項に記載の乾燥装置。
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