(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気噴射ノズルから噴射される超音速の蒸気と共に高温気体を処理槽に噴入し、該処理槽内で原料を粉砕及び乾燥させるための蒸気ジェット噴射装置であって、前記蒸気噴射ノズルからの超音速の蒸気と同時に高温気体を熱風として前記処理槽内に吹き込む高温気体送風系と、これと併行して空気を吹き込む空気送風系とを備えたことを特徴とする粉砕乾燥用蒸気ジェット噴射装置。
【請求項２】
蒸気噴射ノズルは、処理槽の原料供給口の近くに設けられたガス噴入口に向かってその近距離から超音速の蒸気を噴射し、高温気体送風系及び空気送風系は、蒸気噴射ノズルとガス噴入口の間から該ガス噴入口を通じ高温気体及び空気をそれぞれ吹き込むことを特徴とする請求項１記載の粉砕乾燥用蒸気ジェット噴射装置。
【請求項３】
蒸気噴射ノズルとガス噴入口との間に短い噴入管路が形成され、高温気体送風系及び空気送風系は、この噴入管路の途中に開口していることを特徴とする請求項２記載の粉砕乾燥用蒸気ジェット噴射装置。
【請求項４】
噴入管路内において、蒸気噴射ノズルからの蒸気の噴流と、高温気体送風系からの高温気体の流れとを仕切る仕切部が設けられていることを特徴とする請求項３記載の粉砕乾燥用蒸気ジェット噴射装置。
【請求項５】
高温気体送風系と空気送風系とは、前者を内、後者を外とする内外二重の管路を形成していることを特徴とする請求項２、３又は４記載の粉砕乾燥用蒸気ジェット噴射装置。
【請求項６】
内外二重の管路の間に放熱部が形成されていることを特徴とする請求項５記載の粉砕乾燥用蒸気ジェット噴射装置。
【請求項７】
処理槽の胴部が円形で、ガス噴入口はその円形胴部の下端部一側に設けられ、処理槽内に噴入された蒸気、高温気体及び空気が円形胴部に沿って旋回するようになっていることを特徴とする請求項２、３、４、５又は６記載の粉砕乾燥用蒸気ジェット噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蒸気ジェット式粉砕乾燥機に用いられる蒸気ジェット噴射装置、詳しくは、蒸気噴射ノズルから噴射される超音速の蒸気と共に高温気体を処理槽に噴入し、該処理槽内で原料を粉砕及び乾燥させるための蒸気ジェット噴射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の蒸気ジェット噴射装置として、特許文献１（特許第２９０１９５１号公報）に記載のものがある。この蒸気ジェット噴射装置は、図１に概要を示すように、蒸気噴射ノズル５０とエジェクタ５１とを一体化し、蒸気噴射ノズル５０からの噴射圧を利用してエジェクタ５１により高温気体を吸引し、高温気体を蒸気噴射ノズル５０からの超音速の蒸気と共にエジェクタ５１の噴射口５２から噴出するようになっている。
【０００３】
【特許文献１】
特許第２９０１９５１号公報（第３頁、図８）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これによると次のような問題点があった。
▲１▼  エジェクタにより高温気体を吸引するに当たり、高温気体発生源であるバーナとエジェクタの吸引口とを接続しなければならないが、エジェクタとバーナとを直結すると、エジェクタの吸引により炎の周辺部が失火し、いわゆる生ガスとなってしまうため、図１に示すようにエジェクタ５１とバーナ５３との間に、完全燃焼させるための蓄炉５４が必要である。そのため、これらの部分でトラブルが起こりやすい。
▲２▼  蒸気噴射ノズル５０とエジェクタ５１とは微妙な位置調整が必要であることから、図２に示すように、蒸気噴射ノズル５０をエジェクタ５１に対して前後にスライドできる構造にしなければならず、これらの間の隙間５５からドレン水が漏水する。
▲３▼  蒸気噴射ノズル５０からの蒸気噴射圧を利用してエジェクタ５１にて高温気体の吸引を行うため、エジェクタ５１の噴射口５２からの混合ガス噴射圧は、蒸気噴射ノズル５０からの蒸気噴射圧よりも低圧となり、最大で０．１ＭＰａ程度にしかならず、処理槽内での粉砕力として充分とは言えない。処理槽からのガス出口経路上に何らかの圧力損失を発生するものが存在すると、エジェクタ５１にとってそれが背圧となり、吸引量が激減する。これが二次的に処理槽内での粉砕力・撹拌力に影響する。
▲４▼  エジェクタ５１とバーナ５３との間に蓄炉５４が介在し、しかもエジェクタ５１による高温気体の吸引量が蒸気噴射ノズル５０からの蒸気噴射圧に依存するため、処理槽内へ噴入する高温の混合ガスの圧や量や温度などが、蒸気噴射圧の変動により大きく変動する。また、蒸気量と高温気体との混合割合を簡単に変えられない。
【０００５】
本発明の目的は、従来のこのような問題点を解決すること、すなわち蓄炉が不要であるに加え、蒸気噴射ノズルの位置調整も不要で、ドレン水の漏水がなく、しかも高温の混合ガスを充分に高い粉砕圧として処理槽内に噴入できるとともに、圧力変動が少なく、かつ蒸気量と高温気体との混合割合を簡単に変更できる粉砕乾燥用蒸気ジェット噴射装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、蒸気噴射ノズルから噴射される超音速の蒸気と共に高温気体を処理槽に噴入し、該処理槽内で原料を粉砕及び乾燥させるための蒸気ジェット噴射装置であって、蒸気噴射ノズルからの超音速の蒸気と同時に高温気体を熱風として処理槽内に吹き込む高温気体送風系と、これと併行して空気を吹き込む空気送風系とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
本発明では、エジェクタを用いることなく、蒸気噴射ノズルからの蒸気噴射圧とは無関係に高温気体を高温気体送風系から熱風として処理槽内に吹き込むとともに、同時に空気送風系から空気も吹き込む。エジェクタを用いないので、それを用いることによる上述した各種の問題を解決できる。蒸気噴射ノズルからの蒸気噴射と高温気体送風系による高温気体の送風とは別々であるため、互いに圧力変動の影響を受けなく、しかも蒸気量と高温気体との混合割合を簡単に変更できる。処理槽内に送り込むガスが、蒸気と高温気体の熱風だけでは、処理槽内で原料を撹拌する撹拌力が弱いが、空気送風系から併行して空気を吹き込むことにより、撹拌を助長できる。また、このように吹き込んだ空気は、処理槽内で蒸発した水分や吹き飛んだミスト等を槽外へ運び出すキャリアガスとしての働きもする。
更に、本発明では、蓄炉が不要であるため安価となる。また、空気送風系から吹き込む空気量もブロアの回転数をインバータなどで簡単に変更できるため、いろいろなタイプの乾燥をすることができる。
【０００８】
本発明は次のような形態にすることが好ましい。
蒸気噴射ノズルは、処理槽の原料供給口の近くに設けられたガス噴入口に向かってその近距離から超音速の蒸気を噴射し、高温気体送風系及び空気送風系は、蒸気噴射ノズルとガス噴入口の間から該ガス噴入口を通じ高温気体及び空気をそれぞれ吹き込む。その具体的態様では、蒸気噴射ノズルとガス噴入口との間に短い噴入管路が形成され、高温気体送風系及び空気送風系は、この噴入管路の途中に開口している。
【０００９】
このようにすると、蒸気噴射ノズルからの蒸気噴射圧を維持したまま、高温気体及び空気をガス噴入口から処理槽内に同時に噴入できるとともに、原料供給口から投入された原料をその噴射圧によって粉砕及び撹拌できる。
【００１０】
噴入管路内には、蒸気噴射ノズルからの蒸気の噴流と、高温気体送風系からの高温気体の流れとを仕切る仕切部が設けられている。
【００１１】
このようにすると、蒸気噴射ノズルからの蒸気噴流が当たらない空間部分に原料が滞留することや、原料が高温気体送風系へ逆流することを防止できる。
【００１２】
高温気体送風系と空気送風系とは、前者を内、後者を外とする内外二重の管路を形成すると、前者の管路からの熱損失を防止できるとともに、高温となる前者の管路を冷却して保護でき、しかもその際の熱交換により後者の管路の空気を温めて処理槽内へ吹き込むことができる。内外二重の管路の間に放熱部を設ければ、それが一層効果的である。
【００１３】
処理槽の胴部を円形として、ガス噴入口をその円形胴部の下端部一側に設ければ、処理槽内に噴入された蒸気、高温気体及び空気が原料に遠心力を与えながら円形胴部に沿って旋回するので、粉砕・撹拌・乾燥を効率よく行える。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１５】
図３において、処理槽１は、円形胴部１ａと両側の側板部１ｂとからなるドラム状で、その円形胴部１ａの最下端部１ｃの近くには、胴部１ａを部分的に欠如したガス噴入口２が形成されている。このガス噴入口２には、その外側において短い噴入管３が接続され、この噴入管３の中心線３ｏ−３ｏは、円形胴部１ａの最下端部１ｃでの接線と平行になっている。
【００１６】
噴入管３の一端（外端）内部には蒸気噴射ノズル４が設置されている。この蒸気噴射ノズル４は、噴入管３の外部においてフランジ継手３ａにより噴入管３に固定され、図示しない蒸気供給配管を通じて高圧の蒸気を供給される。蒸気噴射ノズル４の先端の蒸気噴射口４ａは、噴入管３の中心線３ｏ−３ｏに指向しており、噴射された蒸気は、超音速の飽和蒸気流として中心線３ｏ−３ｏに沿ってガス噴入口２から処理槽１内に直接噴入される。
【００１７】
この噴入管３の周壁には、蒸気噴射ノズル４の蒸気噴射口４ａとガス噴入口２との中間位置において送風口５が形成され、本例では、この送風口５の中心線５ｏ−５ｏは噴入管３の中心線３ｏ−３ｏと直角になっている。
【００１８】
この送風口５には、高温気体送風系の高温気体送風管６と空気送風系の空気送風管７とが、前者を内、後者を外とする内外二重の管路にして、送風口５の外側において接続されている。高温気体送風管６は、送風口５の中心線５ｏ−５ｏと中心線が一致する直管６ａとエルボ付きレデューサ６ｂとを空気送風管７内で接続し、このレデューサ６ｂを空気送風管７の途中でその外部のバーナ８と接続したもので、直管６ａの先端は送風口５の中央で開口し、レデューサ６ｂは空気送風管７の途中のバーナ配管接続口７ａに固定されている。バーナ８からの高温気体は高温気体送風管６へ噴入され、この高温気体送風管６から更に噴入管３内へその途中において吹き込まれる。
【００１９】
空気送風管７は、フレキシブルホース９を介してブロア１０に接続されており、ブロア１０からの常温空気は、空気送風管７内で高温気体送風管６を冷却してこれを高熱から保護するとともに、その際の熱交換で温められて温風となって高温気体送風管６から高温気体と共に噴入管３内に吹き込まれる。空気送風管７は高温気体送風管６からの熱損失を防止する役目もする。
【００２０】
なお、送風口５の形状を方形とした場合、その開口幅は、蒸気噴射ノズル４からの蒸気噴流の断面径に対して遙かに大きいので（例えば、蒸気噴流の断面径を１０ｍｍとすると、送風口５の開口幅は１００ｍｍ以上）、蒸気噴流によって送風口５からの吸引力は生じない。
【００２１】
図示していないが、処理槽１には、図に向かって背面側の側板部１ｂの下端部分に原料供給口が形成されている。この原料供給口とガス噴入口２とは、開口面がほぼ直角の関係になっているが、距離は近いため（例えば３０ｃｍ以内）、脱水ケーキ等の原料は、ガス噴入口２の脇からその直前へと処理槽１内に供給される。
【００２２】
この蒸気ジェット噴射装置は以上のように構成されているので、蒸気噴射ノズル４から噴射された蒸気は、超音速の飽和蒸気噴流となって間近のガス噴入口２から処理槽１内に真っ直ぐに直接噴入され、また高温気体送風管６からの高温気体（熱風）と空気送風管７からの空気（温風）は、噴入管３中を真っ直ぐ通り抜ける超音速の飽和蒸気噴流に対して、ほぼ直角の流れで噴入管３の途中からその中に吹き込まれ、超音速の飽和蒸気噴流に従ってガス噴入口２から処理槽１内に同時に噴入される。
【００２３】
従って、超音速の飽和蒸気と、高温気体及び若干温められた空気とは、ガス噴入口２から処理槽１内に混合しながら噴入され、その混合流は、原料供給口から投入された原料を超音速の蒸気噴射による噴射圧力及び衝撃波で直接粉砕し、原料を遠心力により処理槽１の円形胴部１ａの内周に沿って旋回して撹拌しつつ、高温気体及び飽和蒸気による潜熱と顕熱の両方により乾燥させる。空気送風管７からの空気は、処理槽１内での撹拌を助長するとともに、処理槽１内で蒸発した水分や吹き飛んだミスト等を槽外へ運び出すキャリアガスとして機能する。
【００２４】
粉砕乾燥された処理物は、処理槽１に設けられた図示しない排出口から、該排出口に接続された配管を通じて図示しないサイクロン式捕集器へ送られ、乾燥した粒状の処理物として回収される。
【００２５】
図４に示すように、蒸気噴射ノズル４からの蒸気噴流の下側で、蒸気噴射ノズル４の先端からガス噴入口２までの空間に仕切板１１を設置し、高温気体送風管６からの高温気体は、この仕切板１１の下側を通って処理槽１内に入り、空気送風管７からの空気は、この仕切板１１の上方へと流れ出る構造とすれば、蒸気噴射ノズル４からの蒸気噴流が当たらない空間部分に原料が滞留することや、原料が高温気体送風管６へ逆流してこれが詰まることを防止できる。
【００２６】
また、図５に示すように、高温気体送風管６と空気送風管７との間に放熱板１２を放射状に設ければ、高温気体送風管６に対する保護効果を高めることができる。
【００２７】
なお、ガス噴入口２を図３に示したような位置にして、蒸気噴射ノズル４からの蒸気噴流をここから処理槽１内に噴入すれば、処理槽１内での蒸気噴流による遠心力は、蒸気噴流が処理槽１の胴部１ａに沿って一周してきたガス噴入口２で最も弱くなり、しかもこのガス噴入口２で胴部１ａの円形が崩れるので、高温気体送風管６からの高温気体及び空気送風管７からの空気を処理槽１内に吹き込む位置としては、このガス噴入口２から吹き込むのが好適であるが、高温気体送風管６からの高温気体及び空気送風管７からの空気は、蒸気噴射ノズル４からの蒸気噴流とは別の位置から吹き込む構造にすることを妨げるものではない。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、エジェクタを用いることなく、蒸気噴射ノズルからの蒸気噴射圧とは無関係に高温気体を高温気体送風系から熱風として処理槽内に吹き込むとともに、同時に空気送風系から空気も吹き込むので、次のような効果がある。
▲１▼  従来のような蓄炉が不要である。蓄炉を設けることによるトラブルが無くなる。
▲２▼  蒸気噴射ノズルの位置調整が不要で、蒸気噴射ノズルを定位置に固定できるため、蒸気噴射ノズルの設置位置でドレン水の漏水が生じない。
▲３▼  高温の混合ガスを充分に高い粉砕圧として処理槽内に噴入できる。従来は最大で０．１ＭＰａ程度であったが、１ＭＰａでも２ＭＰａでも可能となる。通常は０．３〜０．５ＭＰａ程度で足りるので、破砕力を従来に比べ３〜５倍にすることができる。
▲４▼  噴流の圧力変動が少なく、かつ蒸気量と高温気体との混合割合を簡単に変更できる。
【００２９】
請求項２及び３に係る発明によれば、蒸気噴射ノズルからの蒸気噴射圧を維持したまま、その噴射圧によって高温気体及び空気をガス噴入口から処理槽内に同時に噴入できるとともに、原料供給口から投入された原料をその噴射圧によって粉砕及び撹拌できる。
【００３０】
請求項４に係る発明によれば、蒸気噴射ノズルからの蒸気の噴流と、高温気体送風系からの高温気体の流れとを仕切るので、蒸気噴射ノズルからの蒸気噴流が当たらない空間部分に原料が滞留することや、原料が高温気体送風管へ逆流してこれが詰まることを防止できる。
【００３１】
請求項５に係る発明によれば、高温気体送風系と空気送風系とを、前者を内、後者を外とする内外二重の管路としたので、前者の管路からの熱損失を防止できるとともに、高温となる前者の管路を冷却して保護でき、しかもその際の熱交換により後者の管路の空気を温めて処理槽内へ吹き込むことができる。請求項６に係る発明によれば、内外二重の管路の間に放熱部を設けたので、一層効果的である。
【００３２】
請求項７に係る発明によれば、処理槽の胴部を円形として、ガス噴入口をその円形胴部の下端部一側に設けたので、処理槽内に噴入された蒸気、高温気体及び空気が原料に遠心力を与えながら円形胴部に沿って旋回するため、粉砕・撹拌・乾燥を効率よく行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来例の概要構成図である。
【図２】その一部の拡大図である。
【図３】本発明の一実施例の一部切断した構成図である。
【図４】その一部分の変形例を示す概要構成図である。
【図５】高温気体送風管と空気送風管との間に放熱板を設けた例の斜視図である。
【符号の説明】
１  処理槽
１ａ  胴部
１ｂ  側板部
１ｃ  最下端部
２  ガス噴入口
３  噴入管
３ａ  フランジ継手
４  蒸気噴射ノズル
４ａ  蒸気噴射口
５  送風口
６  高温気体送風管
６ａ  直管
６ｂ  レデューサ
７  空気送風管
７ａ  バーナ配管接続口
８  バーナ
９  フレキシブルホース
１０  ブロア
１１  仕切板
１２  放熱板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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