JP7497044B2 - 熱風乾燥装置 - Google Patents

Description

本発明は、被乾燥物を撹拌、搬送しながら被乾燥物に熱風を吹きかけて被乾燥物を乾燥する熱風乾燥装置に関する。

従来、水分を含んだ細かい物質、例えば鉄鋼湿ダスト、焼却湿灰、石炭粉、食品・飼料粕、その他汚泥・粉体などを、工場の排熱を利用して撹拌しながら乾燥して粒状化することが行われている。

例えば、複数の撹拌部材が互いに逆螺旋状に並ぶように立設された２つの回転軸を不等速回転させることにより、汚泥物を混練しながら一方向に搬送し、その過程で上部から熱風を吹きかけて被乾燥物を乾燥する熱風乾燥装置が知られている（下記特許文献１）。

特開２００９－２７６００９号公報

しかしながら、上述したような乾燥装置では、熱風を上部に設けた給気ダクトから被乾燥物に吹きかけているので、熱風は被乾燥物の表面を通過する平行流に近い流れとなり、熱風が下方にある被乾燥物間に充分行きわたらず、乾燥効率が悪い、という問題があった。

また、熱風を上部から吹き付ける乾燥装置では、熱風を排気するために、上部に排気ダクトを設けているので、給気ダクトと排気ダクトを上部に分離して配置する必要があり、構造が複雑になる、という問題があった。

本発明は、このような問題点を解決するもので、装置を小型化でき、かつ乾燥効率を向上させることが可能な熱風乾燥装置を提供することを課題とする。

本発明は、
被乾燥物を撹拌、搬送しながら被乾燥物に熱風を吹きかけて被乾燥物を乾燥する熱風乾燥装置であって、
撹拌部材を複数螺旋状に立設した回転軸と、
前記回転軸を収納した筐体と、
前記筐体の両側下方部に接続され、筐体下方部に熱風を水平方向あるいは斜め上方に吹き込む給気部と、を備え、
前記給気部から筐体下方部に吹き込まれた熱風を被乾燥物間に通気させて通気流として上昇させ、該通気流となった熱風により被乾燥物を乾燥させることを特徴とする。

本発明では、水平方向あるいは斜め上方から筐体下方部に吹き込まれた熱風を被乾燥物間に通気させて通気流として上昇させ、該通気流となった熱風により被乾燥物を乾燥させているので、熱風が被乾燥物間に充分に行きわたり、乾燥効率を高めることができる。

また、熱風は筐体下方部から供給され、筐体上方部から排気されるので、熱風の給気部と排気部の分離が容易になり、全体の構造を簡単なものにすることができる。

筐体の上側の大部分を取り払った状態での熱風乾燥装置を示す上面図である。 筐体内の一方の回転軸を側方から見たときの状態を示した熱風乾燥装置の側面図である。 図１のＡ－Ａ’線に沿った断面図である。 熱風が通気流となって被乾燥物を乾燥させる乾燥過程を示した説明図である。 熱風を斜め上方から筐体下方部に吹き込む実施例を示した図３に対応する断面図である。 回転軸を１軸とした実施例を示す図１に対応する上面図である。 回転軸を１軸とした実施例を示す図２に対応する側面図である。 回転軸を１軸とした実施例を示す図３に対応する断面図である。

以下、図面に示す実施例に基づいて本発明の熱風乾燥装置を詳細に説明する。本発明では、水分を含んだ細かい物質、例えば鉄鋼湿ダスト、焼却湿灰、石炭粉、食品・飼料粕、その他汚泥・粉体などを被乾燥物として熱風を利用して乾燥する例を説明するが、被乾燥物はこれら例示した物質に限定されるものでなく、他の被乾燥物にも適用されるものである。

図１～図３において、符号１は熱風乾燥装置（以下、乾燥装置という）の筐体であり、フレーム２上に水平に設けられる。筐体１は、ステンレススチールなどの金属製であり、ここでは細長い直方体形状に形成される。筐体１内には、その長手方向に沿って同径の２本の回転軸３、４が互いに平行に架設されている。回転軸３、４はステンレススチールなどの金属製であり、断面が円形となっている。

図２に示す右端部の上側には、不図示のホッパーから、鉄鋼湿ダスト、焼却湿灰、石炭粉、食品・飼料粕、その他汚泥・粉体などの水分を含んだ被乾燥物を筐体１内に投入するための投入口１ａが設けられる。また左端部の下側には、乾燥物を筐体１から不図示のコンベア上へ排出するための排出口１ｂが設けられる。

回転軸３、４の右端部は、それぞれ筐体１から外部に突出して軸受部５、６に回転可能に軸受される。また、回転軸３、４の左端部は筐体１の外部に取り付けられた軸受部７、８に回転可能に軸受される。

回転軸３、４の右端部はギアボックス１２に挿通されており、ギアボックス１２内の回転軸３、４には、互いに噛合するギア１３、１４が固定される。

回転軸３の軸受部５の外側には、スプロケット１５が固定される。また、フレーム１０上にはモーター１８が取り付けられており、その出力軸にはスプロケット１７が固定される。スプロケット１５とスプロケット１７間には、チェーン１６が張り渡される。

モーター１８の一方向への回転駆動力がスプロケット１７、チェーン１６及びスプロケット１５を介して回転軸３に伝達されて回転軸３が一方向に回転し、さらにその回転駆動力がギア１３、１４を介して回転軸４に伝達されて回転軸４が逆方向に回転する。回転軸３、４は、ギア１３、１４を介して、Ｎを２以上の整数としてＮ：Ｎ－１の回転数比で不等速で回転される。例えば、Ｎは２～６に設定され、本実施例では、Ｎは５に設定されて、回転軸３、４は５：４の回転数比で回転される。なお、回転軸３、４の回転方向は、図１、図３に示すように、上方から見て互いに内側へ向かって回転する方向となっている。

回転軸３の外周には、撹拌部材としてのパドル３ａ、３ｂが、また回転軸４の外周には同様に撹拌部材としてのパドル４ａ、４ｂが、相手側の回転軸のパドルと対向するように、それぞれ軸方向に等距離隔てて回転軸に対して所定角度傾斜して複数取り付けられる。この場合、図１で右から奇数番目のパドル３ａ、４ａは、回転軸３、４が回転した場合、そのパドル面が被乾燥物を排出口１ｂに向けて送る送りパドルとなっているのに対して、偶数番目のパドル３ｂ、４ｂはパドル面が被乾燥物を投入口１ａに向けて戻す戻しパドルとなっている。

送りパドル３ａ、４ａ、戻しパドル３ｂ、４ｂは、回転軸３と４の回転数比（５：４）と同比の角度ピッチ（９０°：７２°）で、また回転軸３と４の回転数比（５：４）と逆比（１．２５：１）の螺旋ピッチで互いに逆螺旋状に回転軸３と４に配列される。

回転軸３が矢印で示した方向に内側に向けて回転すると、回転軸４は逆方向に回転する。送りパドル３ａ、４ａは、被乾燥物を排出口１ｂに向けて送り、戻しパドル３ｂ、４ｂは被乾燥物を投入口１ａに向けて戻し、送りパドルと戻しパドルは軸方向に交互に配置されるので、パドルによる搬送力は相殺されるが、回転軸３のパドル３ａ、３ｂと回転軸４のパドル４ａ、４ｂは互いに逆螺旋状に配列されるので、スクリュー効果により、投入口１ａから投入された被乾燥物は矢印で示したように図１でみて左方向に排出口１ｂに向けて搬送される。

本実施例では、被乾燥物の搬送中に、被乾燥物を乾燥させるために、図３に図示したように、筐体１の下方部でその左右に熱風を筐体１内に給気するための給気部２０、２１が設けられる。給気部２０、２１は、給気ダクト２０ａ、２１ａと、給気ダクト２０ａ、２１ａの下方部にそれぞれ接続され回転軸３、４の延びる方向に複数配置された給気管２０ｂ、２１ｂとから構成される。給気ダクト２０ａ、２１ａは、一方端部が開放し、他方端部が閉塞した円筒形状をしており、回転軸３、４の延びる方向にほぼ筐体１の全域に渡って回転軸３、４に平行に延びている。

一方、給気管２０ｂ、２１ｂは、ほぼ回転軸３、４に直交する方向に水平に横方向に延びており、回転軸３、４の延びる方向に、等間隔に複数（図示例では８個）設けられる。給気管２０ｂ、２１ｂの他端２０ｃ、２１ｃは、それぞれ筐体１の下方部に接続される。

工場からの排熱が熱風となって給気ダクト２０ａ、２１ａの開放端から供給され、供給された熱風は、給気ダクト２０ａ、２１ａから横方向に分岐して給気管２０ｂ、２１ｂに流れ、その他端２０ｃ、２１ｃを介して筐体１の下方部に吹き込まれる。筐体１内に供給された熱風は、後述するように、対流伝熱の熱風になり、撹拌される被乾燥物間に流通して通気流となって上昇し、被乾燥物を乾燥させる。また、熱風は排熱となって筐体１の上部に設けられた排気口２３から排気される。

なお、乾燥装置には、図３に図示したように、筺体１の内側左右面に、上辺が下方に傾斜し、下辺が上方に傾斜し、残りの辺が垂直な三角形の断面形状を有する斜壁２４、２５が設けられ、被乾燥物が筺体１の内側面の上方に付着して残留するのを防止している。斜壁２４、２５は、被乾燥物間を流通して通気流となって筐体側部を上昇する熱風を、被乾燥物に向けて内側に押しやる機能も有している。

また、本実施例では、被乾燥物の滞留時間を長くし、被乾燥物に含まれる水分を減少するために、せき止め板２６を排出口１ｂの近傍に設けている。なお、せき止め板２６は、排出口１ｂの近傍ではなく、筐体１の内部、例えば、筐体１内の中間部に設けるようにしてもよい。

次に、このように構成された乾燥装置の動作について説明する。

モーター１８を駆動すると、回転軸３、４は、上述したように、Ｎ：Ｎ－１（本実施例では、５：４）の回転数比で互いに内側に不等速で逆回転する。

この状態で、投入口１ａから被乾燥物が投入される。投入された被乾燥物は、回転軸３、４の回転に伴って回転する送りパドル３ａ、４ａにより撹拌され、排出口１ｂに向けて搬送され、また戻しパドル３ｂ、４ｂにより撹拌されて逆方向に戻されるので、搬送力は相殺されるが、各パドルは全体として互いに逆螺旋状に送り螺旋で配列されるので、そのスクリュー効果により、被乾燥物は低速度で排出口１ｂに向けて搬送される。このとき、各パドルは対向する回転軸に近接し、そこに付着した被乾燥物を掻き落とすので、セルフクリーニング効果が得られる。また、被乾燥物は、搬送される過程でパドルにより解砕されて粒状化される。

本実施例では、被乾燥物を投入する前、あるいは投入直後に、工場の排熱などの熱風が給気部２０、２１から供給される。熱風は、例えばその温度が９０℃～１５０℃程度とされる。

熱風は、給気ダクト２０ａ、２１ａから分岐して給気管２０ｂ、２１ｂを横方向に水平に流れ、給気管の他端２０ｃ、２１ｃから筐体１の下方部に横方向から吹き込まれる。筐体１の下方部に吹き込まれた熱風は、図４に矢印で示したように、筐体１の下方部から被乾燥物間に通気流となって流れ上昇する。この過程で被乾燥物は通気流と接触し乾燥される。

図４には、被乾燥物３０の乾燥過程が模式的に図示されている。被乾燥物３０は、右上に示したように、筐体１の左右側とその上部にある被乾燥物３０ａ～３０ｄの温度が上昇し始め、つづいて左下に図示したように、被乾燥物３０全体がほぼ同じ温度となり、最終的に右下に示したように、供給された熱風と近い温度になって、被乾燥物３０から水分がなくなり乾燥される。この乾燥過程で、筐体１の上部に上昇した熱風は排気口２３より排出される。なお。図４では、網点の密度が多くなるほど、温度が高くなっていることを示している。

給気管２０ｂ、２１ｂは、筐体１の下方部にパドルが設けられている筐体全域に渡って複数設けられており、また送りパドル３ａ、４ａと戻しパドル３ｂ、４ｂが交互に設けられていることから、被乾燥物は送りと戻しを交互に繰り返して搬送されるので、図４に示したような乾燥は、パドルの設けられている各箇所で行われ、筐体１の内部全体で乾燥が効率的に行われることが分かる。

また、筐体１の下方部から横方向に吹き込まれた熱風は、撹拌される被乾燥物間を上方に向かって通気流として流れるので、被乾燥物の全体が熱風に直接接触するようになり、乾燥効率を高めることができる。また、被乾燥物は、戻しパドル３ｂ、４ｂにより投入口１ａの方向に戻されるので、筐体内に留まる時間が長くなり、被乾燥物を充分に乾燥することができる。

また、筺体１の内側左右面には、斜壁２４、２５が設けられており、この斜壁により、被乾燥物間を流通して通気流となって上昇する熱風は、斜め上方に傾斜する部分で内側に押しやられ、被乾燥物を再び乾燥させるので、乾燥効率を向上させることができる。

なお、上述した実施例では、熱風を横方向から水平に筐体下方部に吹き込んでいるが、図５に図示したように、斜め上方に吹き込むようにしてもよい。図５に示した実施例では、給気管２０ｂ、２１ｂの他端２０ｃ、２１ｃの位置は同じであるが、給気ダクト２０ａ、２１ａの位置は、図３に示した位置から下方に配置されるので、給気管２０ｂ、２１ｂは斜め上方に傾斜するようになる。この実施例でも、熱風は斜め上方に筐体１の下方部に吹き込まれ、撹拌される被乾燥物間を上方に向かって通気流として流れるので、図３の実施例と同様に、乾燥効率を高めることができる。

実施例１では、筐体１内に不等速に回転する２つの回転軸を配置して被乾燥物を撹拌、搬送しながら乾燥するようにしたが、図６～図８に示すように、一つの回転軸で被乾燥物を撹拌、搬送しながら乾燥するようにしてもよい。

図６～図８に示す実施例は、図１～図３の実施例と比較して、回転軸４並びにそこに立設された撹拌部材などを取り除き、回転軸を１軸にしたところが相違するところで、図６～図８と同様な部分には、同一の符号が付されており、その詳細な説明は省略する。

実施例２において、モーター１８を駆動すると、回転軸３が回転して、投入口１ａから投入された被乾燥物は、回転軸３の回転に伴って送りパドル３ａと戻しパドル３ｂにより撹拌されて、排出口１ｂに向けて搬送される。この過程で、給気ダクト２０ａ、２１ａから給気管２０ｂ、２１ｂに供給された熱風は、横方向に水平に流れ、給気管の他端２０ｃ、２１ｃから筐体１の下方部に横方向に吹き込まれる。筐体１の下方部に吹き込まれた熱風は、筐体１の下方部から被乾燥物間に通気流となって流れ上昇し、被乾燥物は通気流と接触して乾燥される。

実施例２においても、筐体１の下方部から横方向に吹き込まれた熱風は被乾燥物間を上方に向かって通気流として流れるので、乾燥効率を高めることができる。なお、実施例２においても、図５に図示したように、給気管２０ｂ、２１ｂを斜め上方に傾斜するように配置して熱風を筐体１の下方部から斜め上方に吹き込むようにしてもよい。

なお、実施例１、２において回転軸に配置されたパドルは、送りパドルと戻しパドルが交互に配列されているが、送りパドルの数を増やして、送りパドル、送りパドル、戻しパドルの順で繰り返して配列し送り方向の搬送力を高めるようにしてもよい。また、回転軸３、４の全てのパドルを送りパドルとすることもできる。また、実施例１、２において撹拌部材は、パドルであったが、それに代えてロッドで構成される撹拌部材を用いるようにしてもよい。

１ 筐体
１ａ 投入口
１ｂ 排出口
３、４ 回転軸
３ａ、４ａ 送りパドル
３ｂ、４ｂ 戻しパドル
５、６、７、８ 軸受部
１２ ギアボックス
１３、１４ ギア
１５、１７ スプロケット
１６ チェーン
１８ モーター
２０、２１ 給気部
２０ａ、２１ａ 給気ダクト
２０ｂ、２１ｂ 給気管
２３ 排気口
２６ せき止め板

Claims (8)

1. 水分を含んだ細かい物質である被乾燥物を撹拌、搬送しながら被乾燥物に熱風を吹きかけて被乾燥物を乾燥する熱風乾燥装置であって、
   撹拌部材を複数螺旋状に立設した回転軸と、
   前記回転軸を収納した筐体と、
   前記筐体の両側下方部に接続され、筐体下方部に熱風を水平方向あるいは斜め上方に吹き込む給気部と、を備え、
   前記給気部から筐体下方部に吹き込まれた熱風を被乾燥物間に通気させて通気流として上昇させ、該通気流となった熱風により被乾燥物を乾燥させ、
   前記筐体の内側方向に向かって張り出すように、前記筺体の内側左右面に設けられた斜壁であって、通気流となって前記筐体の側部を上昇する熱風を、被乾燥物に向けて内側に押しやる斜壁を設けたことを特徴とする熱風乾燥装置。
2. 前記給気部は、給気ダクトと、給気ダクトにそれぞれ接続され回転軸の延びる方向に複数配置された給気管とから構成され、該給気管がそれぞれ筐体下方に接続されて熱風が筐体内に供給されることを特徴とする請求項１に記載の熱風乾燥装置。
3. 前記熱風は、筐体上方部に設けられた排気口より排出されることを特徴とする請求項１又は２に記載の熱風乾燥装置。
4. 前記回転軸を第１の回転軸として、第１の回転軸の撹拌部材と逆螺旋状に撹拌部材を複数立設した第２の回転軸を第１の回転軸と平行に設け、第１と第２の回転軸を不等速に回転させ、第１と第２の回転軸の撹拌部材を、第１と第２の回転軸の回転数比と同比の角度ピッチで配列することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の熱風乾燥装置。
5. 前記撹拌部材が被乾燥物を一方向に送るように回転軸の軸心に対して傾斜したパドル面を有する送りパドルとして構成されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の熱風乾燥装置。
6. 前記送りパドルとして構成された撹拌部材の他に、被乾燥物を逆方向に戻す戻しパドルとして構成された撹拌部材が回転軸に立設されることを特徴とする請求項５に記載の熱風乾燥装置。
7. 送りパドルとして構成された撹拌部材と戻しパドルとして構成された撹拌部材が交互に回転軸に立設されることを特徴とする請求項６に記載の熱風乾燥装置。
8. 被乾燥物の滞留時間を長くし、被乾燥物に含まれる水分を減少させるためのせき止め板を筐体内部に設けたことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の熱風乾燥装置。

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