JP6162055B2 - 乾燥装置及びその制御方法 - Google Patents

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Description

本発明は、汚泥等の湿潤した被乾燥物を乾燥する乾燥装置及びその制御方法に関する。
従来より、汚泥等の湿潤材料の乾燥装置として、供給機により供給された被乾燥物を撹拌機で水分調整した後、気流搬送によって熱交換器へ搬送し、固気分離手段であるサイクロンで気流と乾燥物に分離した後、乾燥物の一部を水分調整用乾燥物として供給機に循環させ、残りを処理済み乾燥物として系外へ排出する乾燥装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
そして、このような乾燥装置において、特許文献2のように、気流搬送経路の両分岐経路の分岐部の上流に、両分岐経路の一方の分岐部開口面に臨む調整板をその臨む分岐部開口面と間隙をもって設け、その調整板によって気流搬送される乾燥物の固気分離装置と製品排出手段への配分を調整するものが知られている。
特開2010−210162号公報 特開2012−193894号公報
特許文献1の乾燥装置では乾燥物の一部を供給機に環流しているが、その環流量は予め決められた一定の量であるため、被乾燥物の水分量が変わると、撹拌後の熱交換器搬送前の被乾燥物の水分量も変わる、という問題がある。
特許文献2では、調整板を調整することで、気流搬送される乾燥物の固気分離装置と製品排出手段への配分を調整することができるようになっているが、乾燥装置の作動中に被乾燥物の水分量に合わせて調整板を微調整することができず、被乾燥物の運転状況によっては被乾燥物の水分量を適切に調整できない場合がある。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、被乾燥物の水分量にばらつきがあっても、熱交換器に搬送する被乾燥物の水分量を安定させることにある。
上記の目的を達成するために、この発明では、被乾燥物の水分量に合わせて供給機に環流する乾燥物の量及び供給機から撹拌機に供給する被乾燥物の量の少なくとも一方を変更できるようにした。
具体的には、第1の発明では、被乾燥物を供給する供給機と、供給機から供給された被乾燥物を撹拌する撹拌機と、撹拌機で撹拌された乾燥物を気流搬送する気流搬送経路と、気流搬送経路で搬送された乾燥物を気体と分離する固気分離装置とを備え、固気分離装置で分離された乾燥物を、その下方に配置された上記供給機に再供給する乾燥装置を前提とし、この乾燥装置は、
上記撹拌機内の被乾燥物の水分量を検出する検出部と、
上記検出部からの信号に合わせ、上記固気分離装置で分離された乾燥物を上記供給機に再供給する割合及び上記供給機から供給する被乾燥物の量の少なくとも一方を変更する制御装置とを備えており、上記再供給する割合及び上記供給する被乾燥物の量の両方を変更するときには、上記供給する被乾燥物の量の変更を優先させる構成とする。
すなわち、供給機に投入される被乾燥物の水分量にばらつきがあると、同じ条件で乾燥装置を駆動していても、撹拌機から熱交換器へ供給される被乾燥物の水分量が増減する。しかし、上記の構成によると、被乾燥物の水分量に合わせて撹拌機に供給される被乾燥物の量を適宜調整することができるので、撹拌機から熱交換器に供給される被乾燥物の水分量を安定させることができる。
第2の発明では、第1の発明において、
上記検出部は、上記撹拌機を駆動する電動機に流れる電流の変化を検出するように構成され、
上記制御装置は、上記検出部で検出される電流の値が閾値を超えると上記供給機を駆動する供給用電動モータを停止し、該電流の値が閾値未満となると、該供給機用電動モータを再駆動するように構成されている。
第3の発明では、第1の発明において、
上記検出部は、上記撹拌機の排出口付近に配置した非接触式の水分計測器であり、
上記制御装置は、上記水分計測器で検出される水分量が閾値を超えると上記供給機を駆動する供給用電動モータを停止し、該水分量の値が閾値未満となると、該供給機用電動モータを再駆動するように構成されている。
上記の構成によると、非接触式の水分計測器から得られた検知値が所定の値になるように制御装置で供給機から供給する被乾燥物の量を随時かつ適切に変更することができる。
第4の発明では、第2の発明において、
上記気流搬送経路の両分岐経路の分岐部の上流に、両分岐経路の一方の分岐部開口面に臨む調整板を設け、該調整板を駆動手段が駆動して上記気流搬送される乾燥物の上記固気分離装置と製品排出手段への配分を調整するように構成されており、
上記制御装置は、上記検出部で検出される電流の値に応じて上記駆動手段により上記調整板を昇降させて上記調整板の開度を調整して上記固気分離装置で分離された乾燥物を上記供給機に再供給する割合を変更するように構成されている。
上記の構成によると、制御装置によって適宜駆動手段を駆動して調整板を動かして供給機に再供給する乾燥物の割合を調整することにより、供給機に投入される被乾燥物の水分量に増減があっても容易に相殺することができる。具体的には、撹拌機に供給される被乾燥物の水分量が増えると、撹拌機に加わる荷重が増え、撹拌機の撹拌軸の回転速度を一定に保つためには供給する電流値が高くなる。検出部が、この電流値の変化を検知して制御装置に伝達し、制御装置が撹拌機に供給される被乾燥物の水分量を推定し、固気分離装置で分離された乾燥物を供給機に再供給する割合を適切に変更することができる。
第5の発明では、被乾燥物を供給する供給機と、供給機から供給された被乾燥物を撹拌させる撹拌機と、撹拌機で撹拌された乾燥物を気流搬送する気流搬送経路と、気流搬送経路で搬送された乾燥物を気体と分離する固気分離装置とを備え、固気分離装置で分離された乾燥物を、その下方に配置された上記供給機に再供給する乾燥装置を制御する方法を前提とし、
上記制御方法は、
上記撹拌機内の被乾燥物の水分量を検出する検出部からの信号に合わせ、上記固気分離装置で分離された乾燥物を上記供給機に再供給する割合及び上記供給機から供給する被乾燥物の量を変更するように構成されており、
上記再供給する割合及び上記供給する被乾燥物の量の両方を変更するときには、上記供給する被乾燥物の量の変更を優先させる構成とする。
上記の構成によると、第1の発明と同様に、撹拌機に供給される被乾燥物の量を適宜調整することができるので、撹拌機から熱交換器に供給される被乾燥物の水分量を安定させることができる。
以上説明したように、本発明によれば、撹拌機内の被乾燥物の水分量を検出する検出部からの信号に合わせ、再供給する割合及び供給する被乾燥物の量の両方を変更するときには、供給する被乾燥物の量の変更を優先させるようにしたことにより、被乾燥物の水分量にばらつきがあっても、熱交換器に搬送する被乾燥物の水分量を安定させることができる。
本発明の実施形態1に係る乾燥装置を示す概略図である。 乾燥物の搬送経路を示す斜視図である。 調整板及びその周辺を拡大して示し、(a)が斜視図で、(b)が平面図である。 実施形態1の変形例に係る調整板及びその周辺を拡大して示す斜視図である。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
(実施形態1)
図1は本発明の実施形態1の乾燥装置30を示し、この乾燥装置30は、図1に示すように、投入された湿潤した汚泥等を被乾燥物Aとして供給する供給機1を備えている。乾燥装置30は、その全体を制御する制御装置20を備えている。供給機1は、例えば、2軸のスクリューフィーダよりなり、制御装置20により制御される供給機用電動モータ1aに駆動されたスクリュー1bの回転速度に応じて下流側への被乾燥物Aの供給量を調整可能となっている。
供給機1の下方には、投入口2aに投入される被乾燥物Aを撹拌する撹拌機2が設けられている。この撹拌機2は、例えば、それぞれ撹拌羽根を有する上下2軸の撹拌軸2b,2cで被乾燥物Aを撹拌しながら水分量を調整するようになっている。撹拌軸2b,2cは、例えば互いに一端側のギア2dで同調回転するように構成されており、撹拌軸2bの他端側に設けたスプロケット2eをベルト2fで駆動可能に連結し、撹拌機用電動モータ2gでベルト2fを回転させることで、撹拌軸2b,2cの回転数を調整可能となっている。制御装置20は、撹拌機用電動モータ2gに供給する電流の値を監視する検知部としての電流計測部20aを含んでいる。本実施形態では、撹拌機2は、加熱機能を備えていないが、熱媒体をジャケット内、撹拌軸2b,2c内等に流通させて強制的に加熱できるようにしてもよい。
撹拌機2で乾燥物B1と撹拌され、水分量を調整された被乾燥物A1は、ブロワ3によって高温気流Cと一緒に吸引されるようになっており、このブロワ3で吸引された被乾燥物A1は、乾燥機4によって高温気流Cで搬送しながら内蔵する熱交換器4aによって間接加熱して乾燥されるように構成されている。
図2にも拡大して示すように、乾燥機4から送り出される乾燥物B1は、気流搬送経路(気流搬送管)5において高温気流Cで搬送される。例えば、この気流搬送経路5での気流搬送は、直前の乾燥機4でのブロワ3による気流搬送をそのまま利用している。
気流搬送経路5は、2つの分岐部としての分岐管5a,5bに分岐されている。一方の分岐管5aは、気流搬送された乾燥物B1を高温気流Cと分離する固気分離装置としてのサイクロン6に接続されている。他方の分岐管5bは、気流搬送された乾燥物B1を高温気流Cと分離して、製品B2として排出する製品排出手段としてのサイクロン7に接続されている。
サイクロン6,7の下方には、それぞれ気流の通過を制限するロータリバルブ8が設けられている。サイクロン6,7の大きさの比率は、処理する乾燥物B1の種類や水分によって適宜に決定される。なお、サイクロン6,7の大きさ(処理能力)は、処理する乾燥物B1の量によって決定される。サイクロン6で下方に分離された乾燥物B1は、下方の供給機1の下流側に再供給され、被乾燥物Aと共に撹拌機2へと投入される。
また、サイクロン7の下方には、その排出口から排出される製品B2を貯留する貯留槽9が設けられている。貯留槽9には重量計10が取り付けられ、単位時間当たりに貯留槽9に排出される製品B2の量を検出するようになっている。なお、各サイクロン6,7で乾燥物B1と分離された高温気流Cは、供給機1を経て撹拌機2へ循環供給される。
図3(a)に拡大して示すように、気流搬送経路5における分岐部Qの上流側に他方の分岐管5bが気密に差込まれ、その分岐管5bの開口面5b’は気流搬送経路5の軸Xに対して直交している。
その分岐管5bの開口面5b’の上流側にはその開口面5b’に間隙tをもって臨む矩形の調整板11が設けられている。この調整板11には、例えば、駆動手段としてのエアシリンダ21が連結されており、このエアシリンダ21は、制御装置20の信号を受けた制御弁などを含む空圧ユニット22(図1に示す)により伸縮制御されるようになっている。調整板11は、気流搬送経路5をなす管の側壁から直交して進退可能に差込まれて開口面5b’と平行となっており、この調整板11を進退(出し入れ)することによって、気流搬送経路5の流通面に臨む分岐管5bの開口面5b’の全面を覆い得るとともに、その開口面5b’の投影面積が調整されるようになっている。
この開口面5b’に臨む調整板11の面積の調整において、図3(b)に示すように、気流搬送経路5の分岐部Qに至る乾燥物B1は調整板11に当ると、分岐管5bへの移動を阻止されて他の直進する乾燥物Bや気流Cに引きずられて移動するが、その直進性のため、間隙tから分岐管5bに進入することは少ない。一方、気流Cは直進性が小さく、その調整板11に当ると、調整板11と分岐管の開口面5b’とに間隙tがあることから、その間隙tを介し調整板11を迂回するように分岐管5b内に流れるため、気流Cの流路が確保されて、ほぼ一定の割合で配分される。
したがって、制御装置20がエアシリンダ21を伸縮制御し、調整板11の差込み度合を調整することによって、各サイクロン6,7への気流Cの風量を大きく変化させることなく、各サイクロン6,7への乾燥物B1の配分調整を行うことができるようになっている。
このとき、分岐管5bの縦断面(流通面積)より開口面5b’が大きくなっているため、気流搬送経路5内においてその分岐管5bが軸X方向に曲がっていても、分岐管5bへ配分される乾燥物B1は十分となっている。このように、気流搬送経路5内における、分岐管5bの開口面5b’の大きさを適宜に設定することによって、調整板11の最大解放時の両分岐管5a,5bへの乾燥物B1の配分割合を調整することができる。
本実施形態では、撹拌機2内において、適当な乾燥度の場合の撹拌機用電動モータ2gに流す電流値を予め測定し、運転中、電流計測部20aで検出された電流の値が、所定の閾値以上で調整板11を下げるように構成されている。閾値未満では、調整板11を予め定めた開放度で運転するように構成されている。本実施形態では、閾値を超えるか超えないかの2段階制御となっているが、電流値に応じて開度を調整するような細かい制御を行ってもよい。
次いで、本実施形態の乾燥装置30の制御方法について説明する。
被乾燥物Aは、供給機1へ所定量投入される。湿潤した汚泥等の被乾燥物Aの水分量は、各種要因によりある程度ばらつきは避けられない。
投入された被乾燥物Aは、供給機1内でスクリュー1bによって確実に所定量が排出口へ送り出される。各サイクロン6,7からの高温気流Cも供給機1に導入され、同時にサイクロン6からの乾燥物B1も供給機1の下流側に導入される。
被乾燥物Aと乾燥物B1は、気流Cと共に撹拌機2の投入口2aから投入されるが、その水分量は、一定ではなく、水分が多いと撹拌軸2b,2cに加わる反力が大きくなり、一定回転数を保つために撹拌機用電動モータ2gに流れる電流値が大きくなる。制御装置20は、この一定回転数を保とうとして駆動される供給機用電動モータ1aの電流値を検知し、この撹拌機用電動モータ2gの電流値が閾値を超えると、供給機用電動モータ1aを停止する。そうすれば、供給機1からの被乾燥物Aの供給が止まり、撹拌機2内の水分量も下がってきて撹拌機用電動モータ2gの電流値も徐々に下がっていく。
これと同時に、又は供給機1を停止するのではなくそれとは別に、調整板11の調整をする制御も行える。具体的には、電流値が閾値以上となったとき、空圧ユニット22に指令を出し、エアシリンダ21を伸長させて調整板11を下降させ開口面5b’の正面側を覆う。すると、供給機1に供給される乾燥物B1の割合が増える。すると、撹拌機2内の水分量も下がってきて撹拌機用電動モータ2gの電流値も徐々に下がっていく。但し、この場合、供給機1の停止を優先させるという制御も行える。
電流値が閾値未満になると、供給機1を再び駆動し、又はエアシリンダ21を再び縮小させて調整板11を元の位置に戻す。
このように、制御装置20は、電流値の変化に合わせ、サイクロン6で分離された乾燥物B1を供給機1に再供給する割合及び供給機1から供給する被乾燥物Aの量の少なくとも一方を変更することにより、撹拌機2に供給される被乾燥物Aや再供給される乾燥物B1の量を適宜調整することができるので、撹拌機2から熱交換器4aに供給される被乾燥物A1の水分量を安定させることができる。
以上説明したように、本発明によれば、熱交換器4aに搬送する被乾燥物A1の水分量を安定させることができる。
−変形例−
図4は本発明の実施形態1の変形例を示し、調整板11の調整構造が異なる点で上記実施形態1と異なる。なお、以下の各変形例では、図1〜図3と同じ部分については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。
本変形例では、気流搬送経路5における分岐部Qの上流側に、その下側壁から他方の分岐管5bの分岐管が気密に差込まれ、その差込まれた分岐管5bは、気流搬送経路5の軸X方向に直交に屈曲すると共に、膨張して断面矩形状となり、その開口面5b’はその軸Xに直交している。
その矩形状分岐管の開口縁にはその開口面5b’の全面を覆い得る矩形状の調整板11が揺動自在に設けられている。この調整板11には、揺動軸11aが連結されており、揺動軸11aが駆動手段としての例えばステッピングモータ25で駆動されるようになっている。
制御装置20は、ステッピングモータ25に制御信号を送って回転角度を調整することで、調整板11の角度を微調整可能となっている。
本変形例では、電流値が閾値以上となったとき、ステッピングモータ25を駆動して調整板11を揺動させて間隙を狭くし(又は全閉し)、乾燥物B1の還元量を増やす。
電流値が閾値未満となったときには、ステッピングモータ25を駆動して調整板11を揺動させて間隙を元に戻し、乾燥物B1の還元量を元に戻す。
調整板11の揺動度合の調整後は、ステッピングモータ25を停止させ、その揺動位置を固定する。
このように、本変形例では、調整板11の揺動度合を調整することによって、各サイクロン6,7への乾燥物B1の配分調整を行うことができる。
したがって、本変形例では、制御装置20によって適宜ステッピングモータ25を駆動して調整板11を動かして供給機1に再供給する乾燥物B1の割合を調整することにより、供給機1に投入される被乾燥物Aの水分量に増減があっても容易に相殺することができる。
(実施形態2)
本発明の実施形態2は、検出部の構成が異なる点で上記実施形態1と異なる。
すなわち、図1に記載しているように、撹拌機2の排出口2hの近傍には、被乾燥物A1の水分量を検出する他の検知部としての水分計測器31が設けられている。水分計測器31は、例えば、マイクロ波を利用した非接触式のものが考えられる。
本実施形態では、上記実施形態1の電流の変化の代わりに水分計測器31の値の変化を利用する。具体的には、熱交換器4aへ送り出す排出口の近傍の被乾燥物A1の水分を水分計測器31で直接計測するので、水分量を正確かつ随時把握できる。
水分計測器31で得られた水分量の検知値は、制御装置20に送られ、所望の水分量と比較され、水分量が閾値以上のときには、上記実施形態1と同様に調整板11を閉じて調整して乾燥物B1の環流量を増やす。又は、供給機1の供給機用電動モータ1aの駆動を停止して被乾燥物Aの供給量を減らす。
そして、水分量が所望の値未満になると、調整板11を元の状態に戻し、又は供給機用電動モータ1aを再駆動する。
逆に水分計測器31で得られた値が低すぎる場合、調整板11を調整して乾燥物B1の環流量を減らしたり、供給機1の供給機用電動モータ1aの回転を速めて被乾燥物Aの供給量を増やしたりすることにより、水分量を最適な値に調整可能にすることもできる。
このように、水分計測器31から得られた検知値が閾値未満になるように制御装置20で随時サイクロン6で分離された乾燥物B1を供給機1に再供給する割合又は供給機1から供給する被乾燥物Aの量を変更すればよい。
したがって、本実施形態に係る乾燥装置30においても、実施形態1と同様に熱交換器4aに搬送する被乾燥物Aの水分量を安定させることができる。
(その他の実施形態)
本発明は、上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。
すなわち、上記実施形態では、調整板11の調整と、供給機の回転速度の調整との両方で水分量の調整を可能としているが、いずれか一方のみの調整のみ可能としてよい。
上記各実施形態においては、製品排出手段としてのサイクロン7に接続される分岐管5bへの乾燥物B1の流入を調整するようにしたが、固気分離装置としてのサイクロン6への分岐管5aへの乾燥物B1の流入を調整するようにしてもよい。また、気流搬送経路(主経路)5から分岐する分岐管5bの分岐方向は、気流搬送経路(主経路)5に対し、上方又は下方或いは側方等と任意であるが、下方側であると、分岐管5b内において、重力によって乾燥物B1の直進性が増し、配分調整が正確にし得るとともに、搬送エネルギーの低減及び乾燥物B1の流路内での停滞を防止できる点で有利である。さらに、上記調整板11の大きさは、閉じた状態(開口面5b’に沿った状態)において開口面5b’全面を覆う大きさでなくてもよい。
また、調整板11と熱交換器4aとの間にもサイクロンを設けてもよい。
なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物や用途の範囲を制限することを意図するものではない。
1 供給機
1a 供給機用電動モータ
1b スクリュー
2 撹拌機
2a 投入口
2b,2c 撹拌軸
2d ギア
2e スプロケット
2f ベルト
2g 撹拌機用電動モータ
2h 排出口
3 ブロワ
4 乾燥機
4a 熱交換器
5 気流搬送経路
5a,5b 分岐管
5b’ 開口面
6 サイクロン(固気分離装置)
7 サイクロン(製品排出手段)
8 ロータリバルブ
9 貯留槽
10 重量計
11 調整板
11a 揺動軸
20 制御装置
20a 電流計測部(検出部)
21 エアシリンダ(駆動手段)
22 空圧ユニット
25 ステッピングモータ(駆動手段)
30 乾燥装置
31 水分計測器(検出部)
A,A1 被乾燥物
B1 乾燥物
B2 製品

Claims (5)

  1. 被乾燥物を供給する供給機と、該供給機から供給された被乾燥物を撹拌させる撹拌機と、該撹拌機で撹拌された乾燥物を気流搬送する気流搬送経路と、該気流搬送経路で搬送された乾燥物を気体と分離する固気分離装置とを備え、該固気分離装置で分離された乾燥物を、該固気分離装置の下方に配置された上記供給機に再供給する乾燥装置において、
    上記撹拌機内の被乾燥物の水分量を検出する検出部と、
    上記検出部からの信号に合わせ、上記固気分離装置で分離された乾燥物を上記供給機に再供給する割合及び上記供給機から供給する被乾燥物の量の少なくとも一方を変更する制御装置とを備えており、上記再供給する割合及び上記供給する被乾燥物の量の両方を変更するときには、上記供給する被乾燥物の量の変更を優先させる
    ことを特徴とする乾燥装置。
  2. 請求項1に記載の乾燥装置において、
    上記検出部は、上記撹拌機を駆動する電動機に流れる電流の変化を検出するように構成され、
    上記制御装置は、上記検出部で検出される電流の値が閾値を超えると上記供給機を駆動する供給用電動モータを停止し、該電流の値が閾値未満となると、該供給機用電動モータを再駆動するように構成されている
    ことを特徴とする乾燥装置。
  3. 請求項1に記載の乾燥装置において、
    上記検出部は、上記撹拌機の排出口付近に配置した非接触式の水分計測器であり、
    上記制御装置は、上記水分計測器で検出される水分量が閾値を超えると上記供給機を駆動する供給用電動モータを停止し、該水分量の値が閾値未満となると、該供給機用電動モータを再駆動するように構成されている
    ことを特徴とする乾燥装置。
  4. 請求項2に記載の乾燥装置において、
    上記気流搬送経路の両分岐経路の分岐部の上流に、両分岐経路の一方の分岐部開口面に臨む調整板を設け、該調整板を駆動手段が駆動して上記気流搬送される乾燥物の上記固気分離装置と製品排出手段への配分を調整するように構成されており、
    上記制御装置は、上記検出部で検出される電流の値に応じて上記駆動手段により上記調整板を昇降させて上記調整板の開度を調整して上記固気分離装置で分離された乾燥物を上記供給機に再供給する割合を変更するように構成されている
    ことを特徴とする乾燥装置。
  5. 被乾燥物を供給する供給機と、該供給機から供給された被乾燥物を撹拌させる撹拌機と、該撹拌機で撹拌された乾燥物を気流搬送する気流搬送経路と、該気流搬送経路で搬送された乾燥物を気体と分離する固気分離装置とを備え、該固気分離装置で分離された乾燥物を、該固気分離装置の下方に配置された上記供給機に再供給する乾燥装置を制御する方法において、
    上記撹拌機内の被乾燥物の水分量を検出する検出部からの信号に合わせ、上記固気分離装置で分離された乾燥物を上記供給機に再供給する割合及び上記供給機から供給する被乾燥物の量を変更するように構成されており、
    上記再供給する割合及び上記供給する被乾燥物の量の両方を変更するときには、上記供給する被乾燥物の量の変更を優先させる
    ことを特徴とする乾燥装置の制御方法。
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