JP5537875B2

JP5537875B2 - 乾燥装置

Info

Publication number: JP5537875B2
Application number: JP2009210245A
Authority: JP
Inventors: 正夫金井
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-09-11
Filing date: 2009-09-11
Publication date: 2014-07-02
Anticipated expiration: 2029-09-11
Also published as: JP2011058745A

Description

本発明は、被乾燥物の乾燥装置、特に、固形物や半固形物を含む被乾燥物、粘性の強い被乾燥物を乾燥させるための乾燥装置に関する。

粒状、粉末状、液状、塊状等、種々様々な被乾燥物を乾燥させる装置として、従来、特許第２８４０６３９号、第２９５８８６９号のような乾燥装置が用いられている。

この装置は、乾燥槽内に供給された被乾燥物が、回転軸に取付けられた回転巻上羽根を構成する複数の基羽根の回転により巻上げられるとともに、遠心力により伝熱面に薄膜状に押付けられ、後から巻上げられる被乾燥物が先に巻上げられた被乾燥物を上方へ押上げる作用と相俟って、被乾燥物を効率良く乾燥させるものである。
同装置は、それまでの、垂直螺旋回転羽根を有する乾燥装置（実開平３−１９５０１号参照。）が有していた課題、すなわち、粘性の強い被乾燥物の羽根・伝熱面への付着と滞留や、基羽根と伝熱面間のクリアランスへの固形物の噛込みの防止、被乾燥物の巻上げ効率の改善、伝熱面全面の有効活用による乾燥効率の向上等の課題を解決するために提案されたもので、これらの問題点を改善し、種々の被乾燥物に対応し得る乾燥機を提供する、画期的な技術的意義を有するものであった。

しかし、固形物を含む被乾燥物の場合、しばしば、固形物が基羽根と伝熱面間のクリアランスに噛込むことは避けられず、回転巻上羽根の回転に抵抗を生じさせ、羽根の一部が破損したり、回転軸を駆動するモータに大きな負荷がかかり、モータの焼損を招く場合もあった。
このような課題を解決するため、さらに、特許第３８０９７９７号、特許第４２２４６４２号のような乾燥機が提案された。前者は、基羽根と伝熱面間のクリアランスが回転方向と逆方向に向って次第に広くなるようにすることにより、固形物を噛込みにくくし、噛込んだとしても回転巻上羽根の回転に対する抵抗を小さくできるようにした発明である。また、後者は、基羽根の外周端縁を乾燥槽内壁の伝熱面に接合して乾燥槽と一体回転させる構成とすることで、固形物がクリアランスに挟まれることがないようにした発明である。

特許第２８４０６３９号公報特許第２９５８８６９号公報実開平３−１９５０１号公報特許第３８０９７９７号公報特許第４２２４６４２号公報

このように、固形物によって乾燥機の作動が阻害されたり、場合により装置が破損したりすることがないようにし、固形物を含む被乾燥物であっても、効率よく乾燥させるという課題は依然として残されている。
また、近時の環境問題への意識の高まりから、以前にも増して様々な被乾燥物を乾燥させ、無公害化廃棄又は再利用することに対するニーズが高まっており、液状のものや、汚泥や油分を含む廃棄物等粘性の強い被乾燥物、固形物や半固形物を含む被乾燥物を効率よく乾燥させるための装置が望まれている。

従って、本発明の目的は、固形物や半固形物を含む被乾燥物や粘性の強い被乾燥物であっても、被乾燥物の噛込みを生じることなく、効率よく乾燥させることができる装置を提供することにある。

上記目的を達するために、請求項１の発明は、
被乾燥物が投入される縦型円筒形状の乾燥槽と、前記乾燥槽の外周に配設された伝熱手段と、前記伝熱手段からの熱を被乾燥物に伝える乾燥槽内壁面の伝熱面と、前記乾燥槽内中心部に配設された回転軸上に高さを変えて複数段に配設された放射状傾斜羽根を有する乾燥装置において、
前記放射状傾斜羽根は、それぞれ回転軸上の同一の高さ位置にて放射状に取付けられた複数の羽根からなり、各羽根は、前記回転軸より径方向に直線状に延びた細長い平板長方形状で、回転方向と逆方向に向かって上方に傾斜しており、
前記複数段にて上下に隣り合う放射状傾斜羽根の各羽根が、軸方向において重ならないように、側面から見たときに千鳥配置となるように構成されていることを特徴とする乾燥装置を提供する。

請求項１の乾燥装置において、前記羽根が、回転軸に連結されたアームに取付けられていること、及び前記アームが３６０度の円周範囲内の長さを有することが好適な実施形態である。

また、各羽根の傾斜角度（傾斜度）が高さによって異なることも好適な実施形態である。

本発明の乾燥装置は、径方向に細長い平板形状の放射状傾斜羽根を有するので、従来と同様、被乾燥物を粉砕しつつ巻上げる（掬い上げる）ことができる上、特に、固形物や半固形物を含む被乾燥物や粘性の強い被乾燥物であっても、被乾燥物が、羽根と伝熱面間のクリアランスに噛込みにくいので、効率よく乾燥させることが可能な乾燥装置を提供することができる。

本発明の第１実施形態の乾燥装置の内部構造を示す縦断面図。放射状傾斜羽根の上面図。本発明の第１実施形態の乾燥装置において、複数段に渡り配設された放射状傾斜羽根の上方側面図。本発明の第１実施形態の乾燥装置の作用を示す、放射状傾斜羽根の概略側面図。本発明の第２実施形態の乾燥装置の作用を示す、放射状傾斜羽根の概略側面図。

以下、本発明の第１実施形態の乾燥装置について、図面を参照しつつ詳述する。
図１は、第１実施形態の乾燥装置１の内部構造を示す縦断面図である。縦型円筒形状の乾燥槽２は、その内壁面が、伝熱手段からの熱を被乾燥物Ａに伝える伝熱面４となっている。上記伝熱手段は、乾燥槽２の外周に形成したジャケット６と、このジャケット６に連結され、その内部に蒸気を送り込むボイラー（図示せず。）とを具える。上記ジャケット６には、蒸気をジャケット６内に導く蒸気流入部８と、蒸気をジャケット６外に排出する蒸気排出部１０とが設けられている。

上記ジャケット６とボイラーとからなる伝熱手段の他の例として、ジャケット６とその外周に配設した電気ヒーターとからなる伝熱手段や、蒸気に替えて熱風をジャケット６に流入させる伝熱手段等、種々のものがある。

また、上記乾燥槽２の底部の壁面２ａには、被乾燥物供給管１２が連設されていて、被乾燥物投入槽（図示せず。）から、被乾燥物Ａが供給スクリューコンベア１４によって乾燥槽２内に供給されるようになっている。また、上部壁面２ｂには、乾燥物導出管１６が連設されていて、乾燥槽２内で巻上げつつ乾燥させた被乾燥物Ａが、導出スクリューコンベア１８によって乾燥槽２外の乾燥物蓄積槽（図示せず。）に導き出される。

乾燥槽２の底部には、放射状傾斜羽根２０が配設されている。放射状傾斜羽根２０は、乾燥槽２内の中心部に配設された回転軸２２に取付けられ、この回転軸２２は、乾燥槽２の下部に取付けられたモータＭによって回転可能となっている。

この放射状傾斜羽根２０の構成について、図２、３を参照しつつ、詳述する。図２は、放射状傾斜羽根２０の上面図、図３は、この放射状傾斜羽根２０が複数段に渡り配設された状態を示す側面図である。

第１実施形態においては、放射状傾斜羽根２０は、回転軸２２に連結された３つのアーム２４と、このアーム２４上に配列された計１２枚の径方向に細長い平板形状の羽根２６からなる。各羽根２６は、回転方向Ｒと逆方向に向かって上方に傾斜するように形成され、固形物を噛込むことなく効率良く被乾燥物Ａを伝熱面４に押付けることができるよう、伝熱面４との間に適度な間隙を有しつつ、等間隔を置いて配列されている。
そして、図３、４に示すように、放射状傾斜羽根２０は、回転軸２２上に、高さを変えて、複数段配設されており、軸方向に見たとき、各羽根２６は軸方向に整列している。

次に、本発明の乾燥装置１の作用を説明する。
被乾燥物供給管１２内の供給スクリューコンベア１４を駆動して、被乾燥物投入槽から乾燥槽２内に被乾燥物Ａを投入する。そして、上記モータMを駆動し、放射状傾斜羽根２０を回転させる。同時にボイラーから、ジャケット６内に蒸気を導入し、伝熱面４を熱する。

放射状傾斜羽根２０が回転すると、被乾燥物Ａは、各羽根２６によって掬い上げられるが、各羽根２６が回転しているため、遠心力により、伝熱面４に押し付けられる。すなわち、各羽根２６は、回転方向Ｒとは逆方向に向かって上方に傾斜させられているから、放射状傾斜羽根２０が回転を開始すると、被乾燥物Ａは、最下段の各羽根２６に掬い上げられるようにして上方に巻上げられ、各羽根２６の回転による強い遠心力の働きで、伝熱面４に押し付けられる。
また、後から巻上げられる被乾燥物Ａにより、先に巻上げられた被乾燥物Ａが押し上げられるから、被乾燥物Ａが連続して巻上げられ、伝熱面４の全面に渡って上昇し、伝熱面４の全体を使って効率良く乾燥を行うことができる。

そして、本発明の放射状傾斜羽根２０は、平板形状の多数の羽根２６によって構成されているから、被乾燥物Ａを粉砕しつつ巻上げることができ、且つ、各羽根２６と伝熱面４との間の間隙の回転方向の長さが従来より短いから、固形物がこの間隙に噛込むことが少ない。

本発明の放射状傾斜羽根２０が、上記の特許第２８４０６３９号、第２９５８８６９号のような、従来の回転巻上羽根に比し、より強い遠心力を生じさせ、粉砕力も併有するものであり、固形物を含む被乾燥物や粘性の強い被乾燥物、また液状のものについて有利な効果を奏することは、パドル（櫂）の作用から説明することができる。
すなわち、舟を漕ぐ際は、パドル先端に設けられたブレードの作用により、推進力を得る。舟の種類により形状は様々であるが、いずれにおいてもブレードは決して大きいものではないにも拘らず、水の強い抵抗を受け、よって強い推進力を得ることができる。舟の場合には、てこの原理を利用しているのであるが、本発明の乾燥装置においては、回転による遠心力を利用する。従って、回転速度を上げれば、従来、効率良く乾燥させることができなかった上記のような被乾燥物であっても、効果的に乾燥を行うことができる。

さらに、本発明の有利な効果は、被乾燥物Ａの動きを側面から見たときに顕著となる。
上記のとおり、第１実施形態においては、放射状傾斜羽根２０が、回転軸２２上に、高さを変えて、複数段配設されている。
これにより、図４に示すように、各羽根２６に巻上げられた被乾燥物Ａは、上方の羽根２６にぶつかり、乱流が発生する。さらに、上記のとおり、被乾燥物Ａは、多数の羽根２６によって連続的に巻上げられるから、後から上昇してくる被乾燥物Ａの動きも加わり、乱流は激しいものとなる。
なお、各羽根２６を乗り越えた被乾燥物の一部は、下方へも向かうが、後方に配置された次の羽根２６に掬われ、再度上昇させられる。

そして、このような乱流が発生すると、被乾燥物Ａと伝熱面４の間では、放射状傾斜羽根２０の回転と遠心力による或る速度を持った接触のみならず、乱流による速度の加わった接触が生じ、この相乗効果により、より速く、より多くの被乾燥物Ａが伝熱面４に接触することになり、伝熱面４の熱が、効率良く被乾燥物Ａに伝わることになる。

このように、乱流領域では、被乾燥物Ａの流れが激しく、伝熱面４への接触が強まる。そして、羽根の枚数が多い程、乱流の発生箇所が増え、回転速度を増す程、乱流による伝熱面４への接触が強まるから、本発明の構成により、効率の高い乾燥が可能となる。

放射状傾斜羽根２０による遠心力で、伝熱面４に押付けられた被乾燥物Ａは、伝熱面４からの熱により、その場である程度の水分蒸発が起こる。これにより含水率が低くなった被乾燥物Ａは、含水率の高い被乾燥物Ａと入れ換わるようにして、乾燥槽２の内方に移動し、乾燥槽２内の空気と接触する。そして、空気にさらされることで、さらに、水分蒸発が進む。
上記のとおり、後から巻上げられる被乾燥物Ａが、先に巻上げられた被乾燥物Ａを連続的に押上げるから、被乾燥物Ａは、伝熱面４から乾燥槽２の内方への移動を行いつつ、伝熱面２に沿って上昇してゆく。そして、既述のように、本発明においては、これに激しい乱流による作用が加わるから、これら一連の被乾燥物Ａの動きが、極めて高速度で効率よく行われる。

乾燥が完了した被乾燥物Ａは、導出スクリューコンベア１８によって被乾燥物導出管１６内に導かれ、乾燥槽２外の乾燥物蓄積槽に搬出される。

次に、本発明の乾燥装置の第２実施形態について、図５を参照しつつ簡潔に説明する。
第２実施形態においては、放射状傾斜羽根２０を複数段配設する際に、隣り合う放射状傾斜羽根２０の各羽根２６が、軸方向において重ならないよう、すなわち、側面から見たときに千鳥配置となるように構成している。その他の構成及び作用については、第１実施形態と同様であるので、説明は省略する。
図５に示すように、本実施形態においても、第１実施形態と同様、多数の乱流領域が発生し、放射状傾斜羽根２０による連続的巻上げに、激しい乱流による作用が加わる。各羽根２６が千鳥配置とされていることにより、このような作用がより促進される。これにより、被乾燥物Ａの伝熱面４への押付け・水分蒸発と、乾燥槽内方の含水率の高い被乾燥物Ａとの入換えを行いつつ、上方へ巻き上げるという一連の動きが、極めて高速度で効率よく行われる。

さらに、図示は省略するが、第３実施形態として、各羽根２６を回転軸２２上に螺旋状に配置してもよい。

なお、被乾燥物Ａを乾燥槽２内に供給し、乾燥槽２内で乾燥させた後、乾燥物を得てこれを回収する作業においては、被乾燥物Ａの供給を区切って、断続的に乾燥物を得るバッチ式にしてもよいし、被乾燥物Ａを連続的に供給するとともに、乾燥物を連続的に回収する方式にしてもよい。

図示した２つの実施形態においては、高さが異なる複数段の放射状傾斜羽根２０は、いずれも同一形状、同一傾斜度の複数の羽根２６により構成されているが、必要に応じ、これらを異なるものにしてもよい。例えば、最下段の各羽根２６は、被乾燥物Ａを最初に掬い上げる役割を担うものであるから、上段のものより、縦幅や傾斜度の大きい構成にすることが考えられる。
また、羽根２６の径方向の長さも、全て同一である必要はなく、所望の乱流発生の程度等を考慮し、必要に応じて、例えば、各段ごとに異なるものとし、長−短−長−短等の組合せを選択してもよい。

さらに、図２に示した実施形態においては、３つのアーム２４に、それぞれ４枚の羽根２６が取付けられ、計１２枚の羽根が設けられているから、各羽根は、それぞれ３０度の間隔を置いて配列されているが、好適な実施形態はこれに限定されず、例えば、４つのアームに、１５度の間隔を置いて計２４枚の羽根を配列するように構成してもよい。
また、３つのアーム２４をつなげてひとつにしてもよい。
さらに、各羽根２６は、アームを介せず、直接、回転軸２２に取付けてもよい。
このように、各羽根２６の構成は、乾燥槽２に投入する被乾燥物Ａの性状、分量等により、適宜のものを選択し、組合わせることができる。

本発明の乾燥装置においては、径方向に細長い平板形状の羽根が、回転方向と逆方向に向かって上方に傾斜するような形で、回転軸に放射状に配設されている。これにより、液状のものを含む種々様々な被乾燥物に対応可能であり、特に、固形物や半固形物を含む被乾燥物や粘性の強い被乾燥物であっても、被乾燥物が、羽根と伝熱面間のクリアランスに噛込みにくいため、効率よく乾燥させることが可能な乾燥装置を提供することができる。
また、放射状傾斜羽根を高さを変えて複数段設けることにより、巻上げられた被乾燥物が上方の羽根にぶつかり、連続的に下方から巻上げられる被乾燥物同士が混ざり合うことによって、激しい乱流が発生する箇所が多くなるため、被乾燥物を効率よく乾燥させることができる。

１：乾燥装置
２：乾燥槽
４：伝熱面
６：ジャケット（伝熱手段）
２０：放射状傾斜羽根
２２：回転軸
２４：アーム
２６：羽根

Claims

被乾燥物が投入される縦型円筒形状の乾燥槽と、前記乾燥槽の外周に配設された伝熱手段と、前記伝熱手段からの熱を被乾燥物に伝える乾燥槽内壁面の伝熱面と、前記乾燥槽内中心部に配設された回転軸上に高さを変えて複数段に配設された放射状傾斜羽根を有する乾燥装置において、
前記放射状傾斜羽根は、それぞれ回転軸上の同一の高さ位置にて放射状に取付けられた複数の羽根からなり、各羽根は、前記回転軸より径方向に直線状に延びた細長い平板長方形状で、回転方向と逆方向に向かって上方に傾斜しており、
前記複数段にて上下に隣り合う放射状傾斜羽根の各羽根が、軸方向において重ならないように、側面から見たときに千鳥配置となるように構成されていることを特徴とする、
乾燥装置。
前記羽根が前記回転軸に連結されたアームに取付けられている、請求項１の乾燥装置。
前記アームが３６０度の円周範囲内の長さを有する、請求項２の乾燥装置。
前記羽根の傾斜度が高さによって異なる、請求項１から３のいずれかの乾燥装置。