JP6413864B2 - 水蒸気を加熱源とする加熱混練装置 - Google Patents

水蒸気を加熱源とする加熱混練装置 Download PDF

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Description

本発明は、粉体原料をバインダーと混練するために適した、過熱水蒸気もしくは飽和水蒸気を加熱源とする加熱混練装置に関するものである。
粉体原料を造粒の前工程等において、連続的に加熱しつつ混練する加熱混練装置が用いられている。またその加熱源として、過熱水蒸気もしくは飽和水蒸気が広く用いられている。
このような水蒸気を加熱源とする加熱混練装置は、回転軸が縦型の縦軸型の装置と、回転軸が横型の横軸型の装置とに大別される。また水蒸気による加熱方式は、間接加熱方式と直接加熱方式とに大別される。
縦軸型で間接加熱方式の加熱混練装置としては、特許文献１、２に示されるように、処理槽の周囲のジャケットに水蒸気を通して加熱するバッチ式縦型ミキサーがある。しかし間接加熱方式の加熱混練装置は、加熱効率のうえでは直接加熱方式に及ばない。
そこでバッチ式縦型ミキサーの処理槽の側面から内部に水蒸気を供給して直接加熱方式とすることも考えられるが、処理量の変更にともない水蒸気供給口の取付位置の変更が必要となる。このため装置構造が複雑化したり、処理量ごとに都度設計が必要となるため、装置製作のコストが高くなる。
一方、横軸型の加熱混練装置は、間接加熱方式、直接加熱方式ともに各種の構造のものが多数存在する。直接加熱方式の加熱混練装置も水蒸気の供給方向は、粉体原料の移動方向に対して平行とするか、粉体原料に通気するか、また平行流であっても向流とするか並流とするかなど、様々なものがある。このうち、平行流・向流型のものは特許文献３、４に記載されており、通気・並流型のものは特許文献５、６に記載されており、通気・直交流型のものは特許文献７に記載されている。
一般に向流型のものは並流型のものよりも熱効率が大きいとされている。しかし上記した加熱混練装置は粉体単独の加熱混練に用いられるものであって、粉体原料を低温時における粘度の高いバインダーと混練するためには不向きである。何故なら、向流型の加熱混練装置では出口側から水蒸気が供給されるため入口部分の温度が低く、低温時における粘度の高いバインダーが塊りとなってしまい均一分散しにくいからである。
特開２００４−０８５１６０号公報 特開２００３−３０５４３４号公報 特開２００５−２４１２３９号公報 特開２００１−２５２６４４号公報 特開２００３−０５３２９１号公報 特開２００１−１９１０５０号公報 特開２００２−１３０６２９号公報
従って本発明の目的は上記した従来の問題点を解決し、粉体原料を低温時における粘度の高いバインダーと効率よく均一に混練することができる水蒸気を加熱源とする加熱混練装置を提供することである。
上記の課題を解決するためになされた本発明の水蒸気を加熱源とする加熱混練装置は、粉体原料とバインダーとが供給される横型のケーシングの内部に、横軸の周りに回転する撹拌手段を備えるとともに、ケーシングの底面にはケーシングの内部の粉体原料に向けて、前記撹拌手段の回転軸に対して直行する方向に、過熱水蒸気もしくは飽和水蒸気を噴出する水蒸気噴出口を複数個設け、かつこれらの水蒸気噴出口を、原料供給口とバインダー供給口とが形成されている付近に先端側よりも多く設け、粉体原料が過熱水蒸気もしくは飽和水蒸気との接触により加熱された後にバインダーと混練される構造としたことを特徴とするものである。
なお請求項２のように、ケーシングが横型の筒状体であり、撹拌手段が２軸の横軸のスクリュー羽根である構造とすることができる。
本発明の加熱混練装置は、ケーシングの底面にケーシングの内部の粉体原料に向けて、前記撹拌手段の回転軸に対して直行する方向に、過熱水蒸気もしくは飽和水蒸気を噴出する水蒸気噴出口を複数個設け、かつこれらの水蒸気噴出口を、原料供給口とバインダー供給口とが形成されている付近に先端側よりも多く設けた構造である。このように水蒸気を粉体原料に直接通気するため、広い伝熱面積を確保することができ、熱が粉体原料に速く伝わるため、加熱時間を短縮することができる。また、並流で噴出するよりも熱効率が高くなる。従ってバインダーの粘性が高い場合にも、均一混練が可能となる。さらにケーシングの底面に水蒸気噴出口を複数個設けたので、縦軸型とした場合にも横軸型とした場合にも、処理量の大小にかかわらず確実な伝熱が可能となる利点がある。この複数個の水蒸気噴出口を入り口にも設ければ、昇温された粉体原料に低温粘度の高いバインダーを添加することが可能となり、分散性の向上につながる。
本発明の実施形態を示す軸線を含む平面での断面図である。 図１の装置の軸線に垂直な平面での断面図である。 本発明の参考形態を示す軸線を含む平面での断面図である。 図３の装置の蓋部の平面図である。
以下に本発明の好ましい実施形態を示す。
図１、図２は、本発明の実施形態である連続式横二軸ミキサーを示す断面図である。これらの図において、１は横型で筒状のケーシング、２はその内部に設けられた撹拌手段である２軸の横軸のスクリュー羽根である。これらのスクリュー羽根２はモータ３によって、図２に矢印で示すように左右対称に回転する。
ケーシング１の天井面には原料供給口４と、バインダー供給口５とが形成されている。図１に示すように、原料供給口４はスクリュー羽根２の基部側にあり、バインダー供給口５は原料供給口４よりも先端側にある。またケーシング１の先端部には混練物取出し口６が下向きに形成されている。このため、原料供給口４から供給された粉体原料は、バインダー供給口５から供給される液状のバインダーと混練されながら図１の左方向である先端方向に搬送され、混練物は混練物取出し口６から排出される。
ケーシング１の底面には、水蒸気噴出口７が複数個設けられている。水蒸気噴出口７はケーシング１の内部の粉体原料に向けて、過熱水蒸気もしくは飽和水蒸気を噴出する。水蒸気噴出口７は、撹拌手段による粉体原料の移動方向に対して直交する方向に、すなわち上向きに設けられるが、粉体原料の移動方向に対して傾斜させて設けても良い。図１に示すように水蒸気噴出口７は原料供給口４とバインダー供給口５とが形成されている付近により多く設けられ、それよりも先端側では数が少なくなっている。また図２に示されるように、スクリュー羽根２の先端部に向けて水平方向から過熱水蒸気もしくは飽和水蒸気を噴出する補助噴出口８を設けることができる。
このように構成された加熱混練装置は、原料供給口４から粉体原料を投入し、バインダー供給口５から液状のバインダーを供給し、これらを撹拌手段である２軸のスクリュー羽根２によって搬送しつつ混練するものである。粉体原料は先ず最初の水蒸気噴出口７から噴出される水蒸気により直接加熱され、昇温した状態でバインダーが注入され、さらに２番目の水蒸気噴出口７から噴出される水蒸気により加熱される。このように粉体原料が昇温した状態でバインダーと混練されるため、バインダーの粘性が大きい場合にも粉体原料が塊りとなることはなく、均一に混練される。
また水蒸気は粉体原料に直接通気されるため、広い伝熱面積を確保することができ、熱が粉体原料に速く伝わるため、迅速加熱が可能となる。水蒸気を粉体原料の移動方向に対して直交する方向または傾斜する方向に噴出することにより、並流で噴出するよりも熱効率を高めることができる。その後も混練物はケーシング１の内部を混練物取出し口６まで移動する間に、３番目以降の水蒸気噴出口７から噴出される水蒸気により加熱され続け、均一な混練状態で混練物取出し口６から取出される。特にこの実施形態のように，撹拌手段として２軸のスクリュー羽根２を用いれば、造粒に十分な混練を行なうことができる。
図３、図４は、本発明の参考形態であるバッチ式縦軸ミキサーを示す図面である。１１は縦型円筒状のケーシング、１２はその蓋部である。ケーシング１１の内部には撹拌手段である縦軸の撹拌羽根１３が設けられ、図示を略したモータによって一定方向あるいは一定時間ごとに正逆両方向に回転されている。
蓋部１２には、原料供給口１４とバインダー供給口１５と、集塵口１６とが形成されている。集塵口１６には、図示を略した集塵ダクトが接続される。ケーシング１１の底面には、水蒸気噴出口１７が複数個設けられている。水蒸気噴出口１７は第１の実施形態と同様にケーシング１１の内部の粉体原料に向けて、撹拌手段による粉体原料の移動方向に対して直交する方向に、または傾斜する方向に過熱水蒸気もしくは飽和水蒸気を噴出するものである。１８はケーシング１１の下部側面に形成された混練物取出し口、１９は混練物取出し口１８を開閉するドアである。図４に示すように、水蒸気噴出口１７は原料供給口１４の内部あるいはその近傍にも設けることが好ましい。
このように構成された加熱混練装置により粉体原料を混練するには、先ず原料供給口１４からケーシング１１の内部に粉体原料を投入した後、底面の水蒸気噴出口１７から過熱水蒸気もしくは飽和水蒸気を噴出するとともに、撹拌羽根１３による撹拌を開始する。粉体原料が所定の温度に到達したら、バインダー供給口１５から液状のバインダーを添加し、水蒸気噴出口１７からの水蒸気の供給を継続しつつ、混練物の温度が造粒に十分な状態となるまでさらに混練を続ける。その後にドア１９を開いて混練物を混練物取出し口１８から取出す。
この参考形態の加熱混練装置も実施形態と同様、水蒸気は粉体原料に直接通気されるため、広い伝熱面積を確保することができ、熱が粉体原料に速く伝わるため、迅速加熱が可能となる。また、水蒸気を粉体原料の移動方向に対して直交する方向または傾斜する方向に噴出することにより、並流で噴出するよりも熱効率を高めることができる。さらにケーシング１１の底面に水蒸気噴出口１７を複数個設けたので、処理量の大小にかかわらず確実な伝熱が可能となる。
このように、本発明の加熱混練装置は、粉体原料を粘度のあるバインダーと効率よく均一に混練することができるものである。
１ ケーシング
２ スクリュー羽根
３ モータ
４ 原料供給口
５ バインダー供給口
６ 混練物取出し口
７ 水蒸気噴出口
８ 補助噴出口
１１ ケーシング
１２ 蓋部
１３ 撹拌羽根
１４ 原料供給口
１５ バインダー供給口
１６ 集塵口
１７ 水蒸気噴出口
１８ 混練物取出し口
１９ ドア

Claims (2)

  1. 粉体原料とバインダーとが供給される横型のケーシングの内部に、横軸の周りに回転する撹拌手段を備えるとともに、ケーシングの底面にはケーシングの内部の粉体原料に向けて、前記撹拌手段の回転軸に対して直行する方向に、過熱水蒸気もしくは飽和水蒸気を噴出する水蒸気噴出口を複数個設け、かつこれらの水蒸気噴出口を、原料供給口とバインダー供給口とが形成されている付近に先端側よりも多く設け、粉体原料が過熱水蒸気もしくは飽和水蒸気との接触により加熱された後にバインダーと混練される構造としたことを特徴とする水蒸気を加熱源とする加熱混練装置。
  2. ケーシングが横型の筒状体であり、撹拌手段が２軸の横軸のスクリュー羽根であることを特徴とする請求項１記載の水蒸気を加熱源とする加熱混練装置。
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