JP6732288B2 - 乾燥装置及び乾燥方法 - Google Patents

Description

本発明は、被乾燥物に含有される水分を蒸発させることで被乾燥物を乾燥させる乾燥装置及び乾燥方法に関するものである。

従来より、水分を多く含んだ被乾燥物を乾燥させる乾燥装置として、被乾燥物を加熱体の表面に供給することで被乾燥物を加熱し、被乾燥物に含有される水分を蒸発させて回収するとともに、含水率が低下した被乾燥物を乾燥物として回収する装置などが開発されている。

たとえば、特許文献１に開示されている回転ディスク型の乾燥装置では、ケーシングに中空状の回転軸を回動自在に設けるとともに、回転軸に中空状のディスク（加熱体）を連通させた状態で取付け、回転軸及びディスクの中空部に蒸気等の熱媒体を流すように構成している。

そして、上記乾燥装置では、ディスクの中空部に流した熱媒体の熱で回転するディスクの表面を加熱し、その熱でディスクの表面に吹き付けた被乾燥物を乾燥させ、その際に発生した蒸気をケーシングから吸引して回収するとともに、ディスクに付着した乾燥物（含有された水分が蒸発して含水率が低下した被乾燥物）をスクレーパーで剥ぎ取って回収するようにしている。

特開２００２−２０６８５６号公報

従来の乾燥装置では、乾燥時に被乾燥物から水分が蒸発するために、装置内部の湿度が非常に高い状態となっている。

そのため、装置外部との温度差などの影響で装置内部で蒸気の結露が生じることがある。

そして、蒸気の結露によって生成された水分が乾燥物に付着すると、乾燥物の含水率が増加することになり、被乾燥物の乾燥効率が低減してしまうおそれがある。

そこで、請求項１に係る本発明では、被乾燥物に含有される水分を蒸発させることで被乾燥物を乾燥させる乾燥装置において、被乾燥物に含有される水分を蒸発させて乾燥物と蒸気とに分離するための分離部と、分離部で分離した乾燥物を収集するための収集部と、分離部と収集部との間に設けて分離部で分離した蒸気が結露して乾燥物に付着するのを防止するための仕切壁と、前記収集部に不活性ガスを供給するとともに供給した前記不活性ガスを前記仕切壁を介して前記分離部へ流すための不活性ガス供給機構とを有することにした。

また、請求項２に係る本発明では、前記請求項１に係る本発明において、前記不活性ガス供給機構は、前記分離部から前記蒸気とともに前記不活性ガスを回収し、前記蒸気と前記不活性ガスとを分離し、前記不活性ガスを前記収集部に再び供給することにした。

また、請求項３に係る本発明では、被乾燥物に含有される水分を蒸発させることで被乾燥物を乾燥させる乾燥装置において、被乾燥物に含有される水分を蒸発させて乾燥物と蒸気とに分離するための分離部と、分離部で分離した乾燥物を収集するための収集部と、分離部と収集部との間に設けて分離部で分離した蒸気が結露して乾燥物に付着するのを防止するための仕切壁とを有し、前記仕切壁は、余剰の被乾燥物を貯留するために設けられた貯留部に向けて前記分離部側の壁面を傾斜させることにした。

また、請求項４に係る本発明では、被乾燥物に含有される水分を蒸発させて被乾燥物を乾燥させる乾燥方法において、分離部で被乾燥物に含有される水分を蒸発させて乾燥物と蒸気とに分離し、その後、蒸気が結露して乾燥物に付着するのを防止するための仕切壁を介して分離部から収集部に乾燥物を搬送し、収集部で乾燥物を収集し、前記収集部に不活性ガスを供給するとともに供給した前記不活性ガスを前記仕切壁を介して前記分離部へ流すことにした。

また、請求項５に係る本発明では、前記請求項４に係る本発明において、前記分離部から前記蒸気とともに前記不活性ガスを回収し、前記蒸気と前記不活性ガスとを分離し、前記不活性ガスを前記収集部に再び供給することにした。

また、請求項６に係る本発明では、被乾燥物に含有される水分を蒸発させて被乾燥物を乾燥させる乾燥方法において、分離部で被乾燥物に含有される水分を蒸発させて乾燥物と蒸気とに分離し、その後、蒸気が結露して乾燥物に付着するのを防止するための仕切壁を介して分離部から収集部に乾燥物を搬送し、収集部で乾燥物を収集し、余剰の被乾燥物を貯留するために設けられた貯留部に向けて傾斜する前記仕切壁の前記分離部側の壁面を介して前記分離部内の水分を前記貯留部に回収することにした。

本発明では、被乾燥物から蒸発した蒸気が結露して乾燥物に付着してしまうのを防止することができるので、被乾燥物の乾燥効率を向上させることができる。

本発明に係る乾燥装置を示す側面断面説明図（ａ）、正面断面説明図（ｂ）。 同説明図。

以下に、本発明に係る乾燥装置及び乾燥方法の具体的な構成について図面を参照しながら説明する。

図１及び図２に示すように、乾燥装置１は、中空状のケーシング２に被乾燥物を加熱するための加熱機構３と、被乾燥物を供給するための供給機構４と、乾燥物を収集するための収集機構５とを設けている。

ケーシング２は、ケーシング本体６の前側下部に乾燥物を収集するための収集ケーシング７を着脱自在（交換可能）に取付けるとともに、ケーシング本体６の後側下部に被乾燥物を貯留するための貯留ケーシング８を着脱自在（交換可能）に取付けている。なお、収集ケーシング７や貯留ケーシング８は、乾燥物や被乾燥物の種類や状態などに応じた構造のものに容易に交換することができるようになっている。

また、ケーシング２は、ケーシング本体６の下部に前後に傾斜して二股状に分かれる分岐壁9,10を形成し、前側の分岐壁９を収集ケーシング７に向けて傾斜させるとともに、後側の分岐壁10を貯留ケーシング８に向けて傾斜させている。

さらに、ケーシング２は、ケーシング本体６の前側中央部に内部を観察するための観察窓11を形成している。

加熱機構３は、ケーシング本体６の左右側中央部間に中空円筒状の回転軸12を回転自在に取付けるとともに、回転軸12に中空円板状のディスク13を取付け、回転軸12の中空部とディスク13の中空部とを連通させている。なお、回転軸12には回転駆動機構が接続されており、ディスク13とともに回転駆動するようになっている。

また、加熱機構３は、蒸気等の熱媒体を循環（供給・排出）させるための熱媒体循環源14を回転軸12の中空部に接続している。

これにより、加熱機構３は、熱媒体循環源14から供給された熱媒体を回転軸12及びディスク13の中空部に供給し、熱媒体の熱でディスク13を加熱するようにしている。

供給機構４は、ケーシング本体６の内部にディスク13の左右両面に向けて被乾燥物を供給するための供給ノズル15,16を設けるとともに、供給ノズル15,16と貯留ケーシング８とを循環ポンプ17を介して接続している。

また、供給機構４は、被乾燥物を供給するための供給源18を貯留ケーシング８に接続している。なお、供給源18は、供給ノズル15,16又はケーシング本体６に接続してもよい。

これにより、供給機構４は、貯留ケーシング８に貯留する被乾燥物を循環ポンプ17によって供給ノズル15,16から一定方向（図２において右回り）に回転するディスク13の左右両面に向けて供給するようにしている。なお、供給ノズル15,16から供給された被乾燥物は、ディスク13の左右両面で加熱されて水分が蒸発し、固形分が乾燥物としてディスク13の表面に付着する。その際に、ディスク13の表面で十分に加熱されなかった（水分が蒸発しなかった）余剰の被乾燥物は、貯留ケーシング８に滴下することになる。したがって、供給機構４は、貯留ケーシング８が余剰の被乾燥物を貯留するための貯留部として機能し、供給源18から供給された新規の被乾燥物と余剰の被乾燥物とを循環ポンプ17で循環させてディスク13に繰り返し供給している。

収集機構５は、ケーシング本体６の内部にディスク13の左右両面に接触するスクレーパー19,20を設けている。スクレーパー19,20は、回転軸12と分岐壁9,10の分岐部分との間に収集ケーシング７に向けて傾斜状に設けられている。

これにより、収集機構５は、加熱機構３の一定方向（図２において右回り）に回転するディスク13の表面に付着した乾燥物をスクレーパー19,20で剥ぎ取って収集ケーシング７に収集するようにしている。

このように、乾燥装置１は、ケーシング２に加熱機構３と供給機構４と収集機構５とを設け、ケーシング２の内部において、供給機構４から供給された被乾燥物を加熱機構３で加熱することによって被乾燥物に含有される水分を蒸発させて、含水率が低下した乾燥物と蒸気とに分離し、乾燥物を収集機構５で収集するように構成している。そのため、ケーシング２の内部は、被乾燥物に含有される水分を蒸発させて乾燥物と蒸気とに分離するための分離部21として機能する部分と、分離部21で分離した乾燥物を収集するための収集部22として機能する部分とに分けられる。なお、観察窓11は、収集部22に設けられているが、分離部21にも設けてもよい。

そして、乾燥装置１は、ケーシング２の内部の分離部21と収集部22との間に仕切壁23を設けて、ケーシング２の内部を供給ノズル15,16が収容される分離部21とスクレーパー19,20が収容される収集部22とに明確に区画している。

この仕切壁23は、上端部をケーシング本体６の内側前方上部に配置させるとともに、中途部をケーシング本体６の内側中央部であって回転軸12の近傍に配置させ、さらに、下端部をケーシング本体６の分離壁9,10の分離部分に配置させている。そして、仕切壁23は、上端部から中途部までの分離部21側の壁面を貯留ケーシング８に向けて傾斜させるとともに、中途部から下端部までの収集部22側の壁面を収集ケーシング７に向けて傾斜させている。なお、仕切壁23は、ディスク13の左右両面との間にクリアランス（所定間隔の隙間）24,25が設けられており、分離部21でディスク13に付着した乾燥物を収集部22に搬送されるようになっている。

このように、乾燥装置１は、分離部21と収集部22との間に仕切壁23を設けることで、分離部21で被乾燥物から分離された蒸気が収集部22に流入するのを仕切壁23で抑制することができるので、収集部22で蒸気が結露して乾燥物に付着するのを防止することができる。

さらに、乾燥装置１には、ケーシング２の内部に窒素ガス等の不活性ガスを供給するための不活性ガス供給機構26が設けられている。なお、この不活性ガス供給機構26は、ケーシング２の内部に不活性ガスを供給するとともに、ケーシング２の内部から蒸気とともに不活性ガスを回収し、回収した不活性ガスを再びケーシング２の内部に供給するようになっている。

この不活性ガス供給機構26は、ケーシング本体６の上部（分離部21）にデミスター27を接続し、デミスター27に凝縮器28を接続し、凝縮器28にセパレーター29を接続し、セパレーター29の下部に回収タンク30を接続する一方、セパレーター29の上部に真空ポンプ31を接続し、真空ポンプ31に貯留タンク32を接続し、貯留タンク32をケーシング本体６の下部（収集部22）に接続している。

そして、不活性ガス供給機構26は、真空ポンプ31の作用でケーシング本体６の分離部21から内部の気体等（蒸気や不活性ガスなど）を吸い出し、デミスター27でミストを分離除去（滴下）し、凝縮器28で凝縮し、セパレーター29で気液分離し、液体分（液化した蒸気）を回収タンク30に回収する一方、気体分（不活性ガス）を貯留タンク32に回収し、気体分を貯留タンク32からケーシング本体６の収集部22に供給する。

これにより、乾燥装置１は、不活性ガス供給機構26によって、収集部22に不活性ガスが供給され、その不活性ガスが仕切壁23のクリアランス24,25を介して分離部21に流れ込むようになっている。また、乾燥装置１は、収集部22から分離部21に流れ込んだ不活性ガスを蒸気とともに回収し、蒸気と不活性ガスとに分離し、分離した不活性ガスを再び収集部22に供給するようになっている。

なお、上記不活性ガス供給機構26においては、ケーシング本体６の内部の気体を吸引する吸引口をケーシング本体６の頂上部に設けているが、これに限られず、ケーシング本体６の内部の気体（蒸気や不活性ガス）の物性や種類などに応じてケーシング本体６の適宜位置に設けることができる。

以上に説明したように、上記乾燥装置１は、分離部21と収集部22との間に仕切壁23を設けた構成となっており、分離部21で被乾燥物に含有される水分を蒸発させて乾燥物と蒸気とに分離し、その後、仕切壁23を介して分離部21から収集部22に乾燥物を搬送し、収集部22で乾燥物を収集するようにしている。

そのため、上記乾燥装置１では、分離部21で分離された蒸気が収集部22に流れ込むのを抑制することができ、収集部22で蒸気が結露して乾燥物に付着するのを防止することができるので、被乾燥物の乾燥効率を向上させることができる。

また、上記乾燥装置１は、収集部22に不活性ガスを供給するための不活性ガス供給機構26を有する構成となっており、不活性ガス供給機構26によって収集部22に不活性ガスを供給するとともに、供給した不活性ガスを仕切壁23のクリアランス24,25を介して分離部21に流すようにしている。

そのため、上記乾燥装置１では、不活性ガスによって仕切壁23のクリアランス24,25がシールされることになり、蒸気が仕切壁23のクリアランス24,25を介して分離部21から収集部22に流れ込むのを防止することができ、被乾燥物の乾燥効率をより一層向上させることができる。

また、上記乾燥装置１は、不活性ガス供給機構26によって分離部21から蒸気とともに不活性ガスを回収し、その後、蒸気と不活性ガスとを分離し、その後、不活性ガスを収集部22に再び供給するようにしている。

そのため、上記乾燥装置１では、蒸気とともに不活性ガスを回収することができ、蒸気や不活性ガスを有効に利用することができる。

さらに、上記乾燥装置１は、仕切壁23の分離部21側の壁面を余剰の被乾燥物を貯留するために設けられた貯留部（貯留ケーシング８）に向けて傾斜させた構成となっており、貯留部に向けて傾斜する壁面を介して分離部21内の水分（余剰の被乾燥物や液化した蒸気など）を貯留部（貯留ケーシング８）に回収するようにしている。

そのため、上記乾燥装置１では、分離部21の内部の水分が収集部22に流れ込むのを抑制することができ、これによっても被乾燥物の乾燥効率をより一層向上させることができる。

なお、上記乾燥装置１では、回転する垂直状のディスク13の表面で被乾燥物を加熱しているが、これに限られず、被乾燥物に含有される水分を蒸発させることで被乾燥物の乾燥を行える装置であればよい。また、被乾燥物は、水分を含有するものであればよく、溶剤等で溶解された液状のものであってもよく、水分を多く含む泥状のものであってもよい。

１ 乾燥装置 ２ ケーシング
３ 加熱機構 ４ 供給機構
５ 収集機構 ６ ケーシング本体
７ 収集ケーシング ８ 貯留ケーシング
9,10 分岐壁 11 観察窓
12 回転軸 13 ディスク
14 熱媒体循環源 15,16 供給ノズル
17 循環ポンプ 18 供給源
19,20 スクレーパー 21 分離部
22 収集部 23 仕切壁
24,25 クリアランス 26 不活性ガス供給機構
27 デミスター 28 凝縮器
29 セパレーター 30 回収タンク
31 真空ポンプ 32 貯留タンク

Claims (6)

1. 被乾燥物に含有される水分を蒸発させることで被乾燥物を乾燥させる乾燥装置において、
   被乾燥物に含有される水分を蒸発させて乾燥物と蒸気とに分離するための分離部と、
   分離部で分離した乾燥物を収集するための収集部と、
   分離部と収集部との間に設けて分離部で分離した蒸気が結露して乾燥物に付着するのを防止するための仕切壁と、
   前記収集部に不活性ガスを供給するとともに供給した前記不活性ガスを前記仕切壁を介して前記分離部へ流すための不活性ガス供給機構と、
   を有することを特徴とする乾燥装置。
2. 前記不活性ガス供給機構は、前記分離部から前記蒸気とともに前記不活性ガスを回収し、前記蒸気と前記不活性ガスとを分離し、前記不活性ガスを前記収集部に再び供給することを特徴とする請求項１に記載の乾燥装置。
3. 被乾燥物に含有される水分を蒸発させることで被乾燥物を乾燥させる乾燥装置において、
   被乾燥物に含有される水分を蒸発させて乾燥物と蒸気とに分離するための分離部と、
   分離部で分離した乾燥物を収集するための収集部と、
   分離部と収集部との間に設けて分離部で分離した蒸気が結露して乾燥物に付着するのを防止するための仕切壁と、
   を有し、
   前記仕切壁は、余剰の被乾燥物を貯留するために設けられた貯留部に向けて前記分離部側の壁面を傾斜させたことを特徴とする乾燥装置。
4. 被乾燥物に含有される水分を蒸発させて被乾燥物を乾燥させる乾燥方法において、
   分離部で被乾燥物に含有される水分を蒸発させて乾燥物と蒸気とに分離し、その後、蒸気が結露して乾燥物に付着するのを防止するための仕切壁を介して分離部から収集部に乾燥物を搬送し、収集部で乾燥物を収集し、
   前記収集部に不活性ガスを供給するとともに供給した前記不活性ガスを前記仕切壁を介して前記分離部へ流すことを特徴とする乾燥方法。
5. 前記分離部から前記蒸気とともに前記不活性ガスを回収し、前記蒸気と前記不活性ガスとを分離し、前記不活性ガスを前記収集部に再び供給することを特徴とする請求項４に記載の乾燥方法。
6. 被乾燥物に含有される水分を蒸発させて被乾燥物を乾燥させる乾燥方法において、
   分離部で被乾燥物に含有される水分を蒸発させて乾燥物と蒸気とに分離し、その後、蒸気が結露して乾燥物に付着するのを防止するための仕切壁を介して分離部から収集部に乾燥物を搬送し、収集部で乾燥物を収集し、
   余剰の被乾燥物を貯留するために設けられた貯留部に向けて傾斜する前記仕切壁の前記分離部側の壁面を介して前記分離部内の水分を前記貯留部に回収することを特徴とする乾燥方法。
   

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