JPS58179794A - 粉粒体の加熱・乾燥・冷却方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は気流によって粉流体を加熱・乾燥・冷却する方
法・装置に関し、更に詳しくは輸送管中気流によって粉
粒体を流動させその流動中に輸送管外周に付設された加
熱或いは吸熱の装置で該粉粒体を熱交換して加熱・乾燥
・冷却する方法において、気流を旋回させ螺旋状態で上
記粉粒体を流動させ粉粒体を加熱面すなわち輸送管内壁
面に接触させることにより効果的に上記粉粒体の加熱等
を行えるようにした粉粒体の加熱°・乾燥・冷却方法及
びその装置に関する。

従来一般の気流乾燥。装置では、第１４図に示される如
く粉粒体状の原料１４０と加熱された気流１４１とを夫
々の入口一部より送りこみ輸送管１４２内にて原料を気
流で図中例えば右方向に流動させるようにしている。こ
のような方法によれば気流と原料が並んで移動し、これ
らの間の相対速度と温度差が移動距離に比例して減少す
るためその伝熱速度は次第に低下し、このため原料１４
０に対し熱を十分に与えようとすれば気流量を増したり
気流温度を高めたり等しなければならない必要性が生じ
る。そのようにすれば駆動力の増大、装置の大型化、更
には原料の過剰加熱等の諸問題が生じることになる。

そこで斯かる問題を解決する対策として、例えば上記輸
送管１４２の外周囲の所要の部分に加熱作用を有する構
成を加えて気流を介して間接的に原料１４０に熱を与え
るという方法が採用される方法も考えられているが、こ
の方法によれば、輸送管１４２の内壁面近傍を流れる気
流に伝熱抵抗となる静止ガス境膜が形成されるため、間
接加熱媒体と気流間の伝熱速度はこの境膜の厚みに影響
される。

また気流中において原料は、浮遊状態となっているため
伝熱面すなわち気流管内壁面との接触はほとんどなく、
間接加熱媒体と原料間の熱交換は非常に少い。よって間
接加熱媒体、気流、原料の三者間の伝熱は十分行なわれ
ないため、この方法によっても原料１４０に対し十分な
る熱を与えることが困難であった。

そこで本発明者は上記問題に鑑みこれを有効に解決すべ
く本発明を成したものである。

本発明の目的は、気流によって粉粒体を流動させつつ流
路外部より間接的に当該粉粒体を加熱、乾燥、冷却等す
ることにおいて、上記気流を旋回させて螺旋状態で粉粒
体を流動させて粉粒体を加熱面すなわち輸送管内壁面に
接触させ、以って加熱効果、冷却効果を向上させ且つ簡
易、安価な構成でこれを実現させることにある。

すなわち間接加熱媒体と気流間の伝熱抵抗の支配因子と
なる静止ガス境膜は輸送管内壁面上における原料の摺動
により除去されるのでその伝熱速度を十ケ１イることが
でき、さらに間接加熱媒体と原料の間で直接的な熱交換
も行なわれるのでその効果は著るしく、又原料は該摺動
により、気流との相対速度が増大するためさらに伝熱速
度は上昇し、間接加熱媒体・気流・原料三者間の伝熱は
良好となる。

以下に本発明の好適一実施例を添付図面に基づいて詳述
する。

第１図は本発明の第１実施例に係る輸送管の構造を示す
ｆこめの水平断面図であり、第２図は第１図中２−２線
断面図である。輸送管１は断面円形状の管部材であって
、第１図中その左端に上流個人［−１部１ａが、その右
端に下流側出口部１ｂが夫夫形成される。入口部１ａは
第２図で明らかなように入口部の中心軸を輸送管１の中
心軸に対し偏倚させ入口部における流れが輸送管の断面
に対し接線方向となるよう形成される。輸送管１の外周
囲には例えば加熱媒体を流通せしめる同心状の管状部材
２によって形成される室３が設げられ、この室３には加
熱媒体等の流通用の入口部２ａ、出口部２ｂが夫々設け
られている。

以上において、輸送管１の入口部１ａからは気流である
処の輸送用ガスとこのガスによって運搬され乞例えば有
機物、無機物、食品等の如き粉粒体状原料とが所定の速
度で送り込まれる。上記輸送用ガスには、例えば冷風、
温風、飽和水蒸気、過熱水蒸気、チッソガス等が使用さ
れる。又輸送管の周囲に形成された室３には入口部２ａ
、出口部２ｂを介して加熱媒体或いは冷却媒体が流通せ
しめられる。この加熱媒体には例えば熱風、過熱水蒸気
、飽和水蒸気、熱水等が使用され、又冷却媒体には例え
ば冷風、冷水、フレオン等が使用°される３゜ 上記の如き形状に形成された輸送管１によれば、例えば
室３内に加熱媒体が流通せしめられている状態において
入口部１ａより粉粒体と共に輸送ガスが所定の速度で送
り込まれたとすると、第２図に示されるように輸送ガス
の流れ（矢印Ａ）は管状入口部１ａの取付位置に起因し
て輸送管１内を管内壁面に沿って旋回しつつ螺旋状態の
流れにて出［１部１ｂの方向へ流れることになり、その
間粉粉体４は、第４図に示される如く上記螺旋の流れに
よって遠心力で輸送管１の内壁面に押圧され、以って室
３内を流通する上記加熱媒体と直接的に熱交換されるこ
とになる。更には原料である粉粒体が輸送管１の内壁面
に沿って摺動的に移動することにより通常輸送管１の内
壁面の表面に生じる輸送ガスの静止ガス境膜層が除去さ
れ、それ故に伝熱係数が著しく増大し輸送ガスへの熱伝
搬が効果的に行われる１こめ輸送ガスから粉粒体への熱
供給も増大する。

第３図は一ヒ記輸送ガスについて旋回流を生じさせる第
２の実施例を示すものであって、この実施例の輸送管１
１では、管内の流路に例えば４枚の定間隔で取り付ける
。この場合には第２図の如く入口部１１ａ・を所定の位
置・形状に形成する必要はなく、単に管部材である輸送
管１１の一端より他端へ矢印Ｂの如（輸送ガス、原料を
流通せしめるだけでよい。他の構成要素は上記実施例と
同様である。

上記第２の実施例に係る構成によれば、一端入口部１１
ａより輸送ガス等が所定の速度で送給されたとすると、
輸送ガスは固定翼５の各翼にあたり、その結果一点鎖線
Ｃで示されるような旋回流が発生〒ることになり、原料
である粉粒体は旋回しつつ螺旋状態にて流動し、以って
その加熱、冷却について上記実施例と同様の効果を発揮
させることが可能となる。固定翼を複数配設するのは旋
回流を持続させ、るためであるが、それらの間隔は輸送
管１１の内径の約１５倍程度若しくはそれ以下に設定さ
れることがＴ１しく、斯かる場合には最も効果的に旋回
流が生じることになる。

上記各実施例では輸送ガス自体も加熱、冷却作用を有す
るものであったが、本発明ではこれに限定されるもので
はなく、単なる気流であれば足りるものである。

次に−Ｆ記本発明に係る輸送管、を利用した加熱・乾燥
・冷却装置について説明する。ただし輸送管は一ヒ記第
１実施例によるものを使用することとする。

第５図に示される装置６は、直方体状の容器６ａの中に
長形の輸送管７を蛇行させて配設し、その入口部７ａ、
出口部７ｂを容器６ａ外に突出する如（設けている。輸
送管７の並列状態にある長形部７ｃ・・は夫々図中の上
下端で接続され、その接続関係は第６図で示されるよう
に連通接続部７ｄの軸線が長ず’Ｌ部７ｃ、７ｃの軸線
に対して偏倚せしめられるようにして接線を形成する如
く設けられている。又輸送管７０入ロ部７　ａ　ｓ出口
部ｒｂも例えば第７図に示される如く既述した位置関係
にて形成される。一方容器６ａにも入口部６ｂ、出１−
１部６ｃが形成され、この人［１部６ｂ、出口部６０を
弁ｌ−で加熱媒体等力２流通せしめられ、容器全体が加
熱装置等として機能するものである。、斯くて、入口部
７ａより輸送ガス、原料が送給せしめられれば原料等は
第６図、第７図に示される矢印への如く旋回しつつ輸送
管７内を移動し、その周囲の加熱媒体等と効果的に熱交
換が行われて所要の状態にせしめられた後出口部７ｂよ
り次工程に送られることになる。

第８図に示される装置８は、円筒状の容器８ａの中ｒ長
形の輸送管９を主として立設状態で蛇行させて配設し、
その入口部９ａｋ容器８ａの上方側部に突設唐せると共
は、その出口下流端には、容器中央部に下方に向いた原
料用サイクロン１０と、輸送用ガス用排気部１２を設け
て成るものである。又容器８ａの内部には図中水平方向
に複数のバッフル板８ｂ・・・が交互に配設され、容器
下部の入口部８ｃより加熱媒体等が送給され、バックル
板８ｂにより形成される通路８ｄを通って上方の出口部
８ｅより加熱媒体等は排出されるように構成される。尚
第８図中９−９線断面図を第９図に示し、輸送管９の立
設部９ｂ・・・及びその接続部９　ｃ　　、並びに入「
１部９ａ等の位置関係、形状等を示す。

上記装置８によればサイクロン１０の下端から製品が出
される壕での開動率よく熱交換が行われ極めて都合がよ
い。

第１０図に示される装置１３は、円筒状の容器１３ａ内
に複数の立設部１４ｃ・・を備えて長形の輸〕ス管１４
を蛇行状態にて収容配設したものであって、その人［］
部１４ａ、出口部１４ｂ及び立設部１４ｃ・間の連通接
続部１４ｄ・・・は第１１図から明らかなように輸送ガ
スに関℃旋回流を生ぜせしめるが如き上述の位置、形状
で形成されている。

一方容器１３ａの内部には５枚のバッフル板１３ｂ・・
・が交々、に設けられ、その間を介して容器１゛３ａ内
に加熱媒体等が流通せしめられる。尚第１１図中、１３
Ｃは加熱媒体等に係る入口部、１３ｄはその排出用出口
部であり、他の要素は省略される。

第１２図は輸送管が立役部を備える縦型で配設される場
合の各角部を断面状態で示すものであって、各角部、す
なわちエルボ部に原料が残留する材１６を介設して輸送
管の断面積を小さくせしめるニードル状部材１γが螺着
されている。斯くす。

れば、エルボ部において輸送ガスの流速は増しエルボ部
に原料が残留するのを防止することができる。尚１８は
他の立設部に通じる接続開口部である。

第１３図は本発明に係る輸送管を用いた乾燥機１９、冷
却機′２０を使用して構成される生産工程を示したもの
である。先ず原料４は送風機２１による輸送ガスＡによ
って乾燥機１９の内部に送られ、乾燥機１９により既述
の原理に基づき加熱、乾燥され、その後サイクロン２２
に送られる。サイクロン２２では輸送ガスと原料とが分
離され、下方より取り出された原料は、次には減湿機２
３より湿気を除去された輸送ガスへ′η送風機２４に基
づき冷却機２０に送り込まれ、同原理によって冷却され
た後排出され、サイクロン２５で輸送ガスと分離された
後にサイクロン２５の下方より製品りが取り出されるよ
う構成される。

上記乾燥機１９、冷却機２０の内部には例えば第１０図
の如く輸送管が配設されているが、夫々の容器内に流通
せしめられる媒体はその目的に応じ適宜に選定される。

次に本発明に基づいて構成された冷却装置等により実験
で得られた総括伝熱係数を示す。この実施例では接線力
向に輸送ガスを送り込む方法により旋ｒｒｌＪ流を生じ
させる輸送管を使用している。

（実施例１） 実験には外径８９．１　ｗｎ、内径８０．７　ｗｍ、長
さ２，６ｍの輸送管４本を第５図の茹き水平円筒状の容
器の中に並列的に配設し且つ直列的に接続し、この円筒
状容器の中には冷却媒体として水を流通させて輸送管を
冷却せしめるように構成され、る。原料には粒子中心部
捷で１０６〜１０７℃に加熱した小麦全粒子を使用し、
これを定量的に上記容器内の輸送管に送給し、その後サ
イクロンより回収した。

この実験結果を下記の表に示す。

上記ｍ比は原料と空気輸送量の比であり、この実施例で
は管内平均流速１４　ｍ／ｓｅｃに設定したときの値と
して求められている。本実施例では６個のｍ　、ｆｔに
ついて夫々結果が求められた。又総括伝熱係数は、伝熱
面積として輸送管の外表面積を基準とし人［Ｊ・出［］
水温、原料についての入口・出［１温度の測定値等によ
り算出される。尚番号７の実験結果は従来の方法による
もので、Ｕ字状パイプを使用して上記４本の輸送管を接
続し旋回流を生じさせることなく空気流にて原料を輸送
せしめ１こものである。

トロ己実験結果から明らかなように本発明による方法は
従来法に比較し、極めて顕著な効果を発揮し、殊にｍの
値が０４以上のと囲にあるときＫａ括伝熱、係数の値が
太きくなることが判明した。

（実施例２） この実施例ては加熱実験を行う。この実験に使用される
装置は前記第８図に示される構成を有するもの、で、・
１法的には、外径６０５■、内径５２．９ｍ。

長さ７００陥の輸送管５本と、外径８９．１■、内径８
０．７ｍｍ、長さ７００間の円筒状サイクロン１本を、
外径３５０閾、肉厚３．２　ｖａｎの円筒容器内に並列
的に配設し且つ直列的に接続し、この円筒容器内に３〜
５．５〜・Ｇの飽和蒸気を入れ輸送管を加熱せしめるよ
うに構成される。

原料としては脱脂太Ｖ（平均粒径３酵φ）、水分８〜９
％のものを使用し、これを定量的に上記容器内の輸送管
に送給し、円筒容器内に内蔵されるサイクロン下部より
回収した。入口空気は予め加温して輸送管に供給し１こ
。この実施例では管内平均流速が６〜８ｍ１ｓｅｃに設
定された。測定データ及びデータ処理は上記実施例１と
同様であり、その実験結果を次の表２に示す。この実験
では９個のｍ比について行われγこ。尚番号ｌＯの実験
結果は従来の方法によるものである。

（実施例３） この実施例では乾燥実験を行い、実験装置、実験方法は
−に記実施例２の場合と同じであるが、その原料として
醤油粕（平均粒径３聴φ）、水分２６０〜２７．２％の
ものを使用した。

−ト記実験結果を次の表３に示′１″ｏ尚番号１０の実
験結果は従来の方法によるものである。

上記各実施例により本発明の内容は明らかにされたが、
本発明は上記実施例に限定されるものではな（、その要
旨が逸脱されない範囲内にて任意に股引変更し得るもの
である。例えば第１図において入口部１ａを輸送管１の
軸線に対して傾斜させることもできる。

以上の説明で明らかなように本発明によれば、気流を利
用した間接加熱・吸熱方式の加熱、乾燥或いは冷却装置
において、輸送管内を流通せしめる原料の粉粒体を旋回
させ螺旋状態にて流通するようにし１こため熱交換率が
大きくなって効果的に原料を加熱、乾燥或いは冷却する
ことができる。

又本発明によれば輸送管の形状又は管内流路に若丁１の
変更を加えるだけで極めて容易に旋回流を生じさせるこ
とができ、安価月つ簡易に当該装置を製作することがで
きる等の諸効果を発揮するものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示し、第１図は本発明の第１
実施例に係る輸送管の水平断面図、第２図は第１図中２
−２線断面図、第３図は本発明の第２実施例に係る輸送
管の第１図と同様な図、第４図は本発明に係る輸送管内
流動中の原料の状態を示す図、第５図は本発明に係る輸
送管を適用した熱交換装置の第１実施例に係る水平断面
図、第６図は第５図中の６−６方向矢視図、第７図は第
第８図中９−９線断面図、第１０図社縦型に配設された
輸送管による第８図と同様の図、第１１図は第１０図中
１１−１１線断面図、第１２図は縦型輸送管のエルボ部
の構造を示す縦断面図、第１３図は乾燥機、冷却機によ
る生産工程に係る系統図、第１４図は従来の輸送管の構
造、原料の流動状態を示す図である。 熱媒体流通室、５は固定翼である。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）管体の外周囲に熱交換媒体を設は且つ管体内部に
   粉粒体を気流で流通させ、該熱交換媒体との熱の授受に
   より該粉粒体を加熱・乾燥・冷却する方法において、上
   記気流を旋回させ螺旋状態にて一ヒ記粉粒体が流動する
   よつｌｃｔ、たことを特徴とする粉粒体の加熱・乾燥・
   冷却方法。
2. （２）　　前記特許請求の範囲第１項記載において、前
   記粉粒体が略前記管体の内壁面に当接される如、＜シて
   流動するようにし１こことを特徴とする粉粒体の加熱・
   乾燥・冷却方法。
3. （３）管体の外周囲に熱交換媒体を設は且つ該管体内部
   の流路に粉粒体を気流で流通させ、核熱＝’を換媒体と
   の熱の授受により該粉粒体を加熱・乾燥・冷却する装置
   において、気流旋回発生機構を設けるようにしたことを
   特徴とする粉粒体の加熱・乾燥・冷却装置。
4. （４）前記特許請求の範囲第３項記載において、前記気
   流旋回発生機構を前記管体に対し気流送の加熱・乾燥・
   冷却装置。
5. （５）前記特許請求の範囲第３項記載において、前記気
   流旋回発生機構を前記管体内部の流路に固定翼を設ける
   ことにより構成するようにしたことを特徴とする粉粒体
   の加熱・乾燥・冷却装置。
6. （６）前記特許請求の範囲第５項記載において、前記固
   定翼を複数として所定間隔で設けるようにしたことを特
   徴とする粉粒体の加熱・乾燥・冷却装置。