(57)【要約】【課題】中空回転軸内との間の流体の給排、中空回転軸とディスク羽根との間の流体の流通を円滑に制御して、加熱効率を向上させる。【解決手段】中空回転軸３の内部空間８とディスク羽根４の内部空間９との間を連通する管１１が中空回転軸３の外周面に開口しかつ中空回転軸３の半径方向内方に突出した状態で各ディスク羽根４毎に周方向に間隔をおいて複数設けられ、ディスク羽根４内に、管１１のうちの少なくとも一部の管の開口４３の回転方向後方位置から半径方向に延びてディスク羽根４の内部空間９を区画する仕切り板が設けられ、中空回転軸３には、ロータリージョイント７を介してドレン排出管６が支持され、ドレン排出管６における中空回転軸３内の端部は下方に向けられ、その下端開口６ａが中空回転軸３の内周面に対向している。【選択図】      図１
2014029250.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシング内に中空回転軸が水平に支持されるとともに、該中空回転軸に、その半径方向に延びる中空状のディスク羽根が前記中空回転軸の長さ方向に相互間隔をおいて複数固定され、これら中空回転軸の内部空間とディスク羽根の内部空間との間を連通する管が前記中空回転軸の外周面に開口しかつ前記中空回転軸の半径方向内方に突出した状態で各ディスク羽根毎に周方向に間隔をおいて複数設けられ、前記ディスク羽根内に、前記管のうちの少なくとも一部の管の開口の回転方向後方位置から半径方向に延びてディスク羽根の内部空間を区画する仕切り板が設けられ、前記中空回転軸には、ロータリージョイントを介してドレン排出管が支持され、該ドレン排出管における前記中空回転軸内の端部は下方に向けられ、その下端開口が中空回転軸の内周面に対向していることを特徴とするディスク型乾燥装置。
【請求項２】
前記仕切り板に対して前記管の開口を介して回転方向前方位置に、前記ディスク羽根の内周部のみを区画する受け板が半径方向に沿って設けられていることを特徴とする請求項１記載のディスク型乾燥装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般工業製品、フィッシュミール、産廃スラッジ、汚泥などの乾燥に使用され、伝熱部品として内部に蒸気が流通する中空状のディスク羽根を備えたディスク型乾燥装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディスク型乾燥装置は、横置きドラム等のケーシング内に多数の中空状のディスク羽根を固定した軸が水平に支持され、この軸を回転させるとともに、各ディスク羽根内に蒸気を流通させることにより、汚泥等の被処理物を間接的に加熱し、被処理物に含まれる水分を蒸発させて被処理物を乾燥、減量し、再利用することができるようにするものである。
【０００３】
この種のディスク型乾燥装置として、従来、特許文献１記載のものが知られている。この特許文献１記載の乾燥装置は、横置き筒型のドラム（ケーシング）内に中空回転軸が支持され、この中空回転軸に多数の中空状のディスク羽根が固定され、これらディスク羽根の上方に、各ディスク羽根間に配置するように多数のステータが設けられている。また、中空回転軸には、各ディスク羽根内に通じる通路が設けられており、中空回転軸内に供給された蒸気が通路を経由して各ディスク羽根に送られることにより、ディスク羽根が高温に加熱され、その表面から被処理物に熱伝達されて被処理物を加熱乾燥する構成である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２５０５９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このようなディスク型乾燥装置によれば、ディスク羽根により広い伝熱面積が確保でき、優れた乾燥効果を得ることができる。
ところで、ディスク羽根内を流通する蒸気は、中空回転軸の一端から供給され、ディスク羽根内を流通して凝縮液として排出されるが、その排出に際しては中空回転軸に蒸気を供給しながら凝縮液を排出する必要がある。また、中空回転軸からディスク羽根内への供給とディスク羽根から中空回転軸への排出との間でも、供給される蒸気と排出される凝縮液とが交差することになる。このため、これらの間での流体の流れを円滑に制御することが求められており、それにより、加熱効率のさらなる向上を図ることが要望されている。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、中空回転軸に対する流体の給排、中空回転軸とディスク羽根との間の流体の流通を円滑に制御して、加熱効率を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のディスク型乾燥装置は、ケーシング内に中空回転軸が水平に支持されるとともに、該中空回転軸に、その半径方向に延びる中空状のディスク羽根が前記中空回転軸の長さ方向に相互間隔をおいて複数固定され、これら中空回転軸の内部空間とディスク羽根の内部空間との間を連通する管が前記中空回転軸の外周面に開口しかつ前記中空回転軸の半径方向内方に突出した状態で各ディスク羽根毎に周方向に間隔をおいて複数設けられ、前記ディスク羽根内に、前記管のうちの少なくとも一部の管の開口の回転方向後方位置から半径方向に延びてディスク羽根の内部空間を区画する仕切り板が設けられ、前記中空回転軸には、ロータリージョイントを介してドレン排出管が支持され、該ドレン排出管における前記中空回転軸内の端部は下方に向けられ、その下端開口が中空回転軸の内周面に対向していることを特徴とする。
【０００８】
このディスク型乾燥装置において、中空回転軸内に供給された蒸気は、中空回転軸とディスク羽根との間を連通している管を経由して各ディスク羽根内に供給され、ディスク羽根の表面を加熱し、このディスク羽根と被処理物との間の熱交換により凝縮する。この凝縮液は、ディスク羽根の下端部に溜まるが、ディスク羽根内には半径方向に延びる仕切り板が設けられていることから、ディスク羽根の回転とともに仕切り板により掻き上げられ、仕切り板が水平方向よりも上方位置まで回転したときに、その表面に沿って半径方向内方に向けて流れ落ち、中空回転軸の外周面における管の開口から中空回転軸内に導き出される。この仕切り板を備えた管が中空回転軸の上半分側に配置された状態においては、主として凝縮液が流下し、中空回転軸の下半分側に配置された状態においては蒸気が流通することになる。したがって、蒸気と凝縮液とが整然と分離して流通することになる。
【０００９】
一方、中空回転軸内においては、ドレン管の端部が下向きに設けられ、その下端開口が中空回転軸の内周面に対向していることから、この開口の高さまで中空回転軸内に凝縮液が溜まると、蒸気の圧力でドレン管の開口内に押し出すことができる。なお、中空回転軸内とディスク羽根の内部空間とを連通する管は、中空回転軸内に半径方向内方に突出しているから、中空回転軸の下半分側に配置された場合でも、中空回転軸内に溜まる凝縮液の液面よりも上方に配置される長さに設定しておけば、凝縮液が管を通ってディスク羽根内に逆流することはない。
【００１０】
本発明のディスク型乾燥装置において、前記仕切り板に対して前記管の開口を介して回転方向前方位置に、前記ディスク羽根の内周部のみを区画する受け板が半径方向に沿って設けられているとよい。
蒸気の凝縮液は仕切り板により掻き上げられることにより半径方向内方に流れ落ちて管の開口に案内されるが、その開口は中空回転軸の外周面に形成されているため、開口が小さい場合は、凝縮液が開口内に入らずに中空回転軸の外周面に沿って流れ落ちてしまうおそれがある。受け板は、仕切り板と両ディスク羽根とともに、中空回転軸外周面の開口の上方を囲む凹部を形成し、仕切り板を伝って流れ落ちる凝縮液を堰き止め、開口内に確実に流下させることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のディスク型乾燥装置によれば、中空回転軸の半径方向内方に突出する管と、ディスク羽根内を区画する仕切り板とにより、蒸気と凝縮液とを整然と分離して流通することができ、また、中空回転軸内に溜まる凝縮液を中空回転軸に供給される蒸気の圧力によってドレン排出管から排出することができ、これらの間の流体の流通を円滑にして、加熱効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係るディスク型乾燥装置の一実施形態の要部を示す縦断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う方向のディスク羽根の縦断面図であり、（ａ）に示す位置から（ｂ）に示す位置まで回転した状態を示している。
【図３】ディスク型乾燥装置の全体構成を示す一部を破断して内部を表わした正面図である。
【図４】図３のディスク型乾燥装置の上面図である。
【図５】図３のディスク型乾燥装置の側面図である。
【図６】ディスク型乾燥装置内に収容されるディスク連結体の正面図である。
【図７】ディスク羽根の外周端を直線状に展開して送り羽根、攪拌羽根、戻し部材のそれぞれの位置関係を示したモデル図であり、（ａ）がケーシングの一方の端板付近、（ｂ）が中間部、（ｃ）が他方の端板付近を示している。の要部の拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係るディスク型乾燥装置の一実施形態を図面を参照しながら説明する。
本実施形態のディスク型乾燥装置１は、図３〜図５に全体を示すように、横向き円筒状のケーシング２内に、水平な中空回転軸３が回転自在に支持されるとともに、この中空回転軸３に、図６に示すように、中空状のディスク羽根４が中空回転軸３の長さ方向に相互間隔をおいて複数固定され、中空回転軸３の端部に、その一端部から内部に蒸気を供給する蒸気供給管５と、他端部から蒸気の凝縮液を抜き出すドレン排出管６とがそれぞれロータリージョイント７を介して取り付けられている。また、中空回転軸３の壁には、図１及び図２に示すように、その内部空間８とディスク羽根４の内部空間９との間を連通する管１１が中空回転軸３の外周面に開口しかつ半径方向内方に突出した状態で、ディスク羽根４毎に周方向に間隔をおいて複数ずつ設けられている。ケーシング２の一端部の上部には、汚泥等の被処理物を投入する投入口１２が設けられ、他端部には、乾燥後の粉状になった被処理物を排出する排出口１３が設けられている。
【００１４】
ケーシング２は、全体としては横向き円筒状に形成されるとともに、両端が端板２１により閉塞されている。このケーシング２の上部には、内部空間を上方に突出させるようにチャネル部２２が長さ方向に沿って形成されており、このチャネル部２２に、吸気口２３と、被処理物から蒸発した水蒸気等を排出する排気口２４とが設けられている。
また、ケーシング２の壁の大部分はジャケット２５を備えて二重構造とされており、ジャケット２５内の空間に蒸気を流通させてケーシング２の壁を加熱することができるようになっている。この場合、ジャケット２５は複数区画されて設けられており、ケーシング加熱用の蒸気供給管２６及びドレン排出管２７も複数設けられている。
【００１５】
中空回転軸３は、図１に示すように、ケーシング２の両端板２１を貫通状態に支持されており、その一端部に回転駆動用スプロケット２８が設けられ、図示略のモータ等により回転駆動される。また、内部流通用の蒸気供給管５は中空回転軸３の内部空間８に直接的に連通しているが、ドレン排出管６は、端部が中空回転軸３内に挿入状態とされ、水平方向に延びて先端部が下方に向けられ、その下端の開口６ａが中空回転軸３の内周面に若干の間隔（後述するように凝縮液が溜まる深さより小さい間隔）をおいて対向している。
【００１６】
ディスク羽根４は、中心部に穴を有する二枚のリング状円盤３１，３２の内周部が相互に間隔をおいて中空回転軸３の外周面に固定され、両リング状円盤３１，３２の外周部どうしが接合されることにより、中空状に構成されている。また、中空回転軸３の軸方向に平行な複数のピン状の連結部材３３によりリング状円盤３１どうしの複数箇所が固定されている。例えば、図２（ａ）に鎖線で一部を示したように、径の異なる二つの同心円状に沿う複数箇所に連結部材３３が設けられている。
【００１７】
二枚のリング状円盤３１，３２は、その外径が異なっており、被処理物の送り方向（実施形態では図１及び図３の左から右へ送られる）の上流側に外径の小さい円盤３１が配置され、下流側に外径の大きい円盤３２が配置されている。したがって、下流側のリング状円盤３２の外周部が上流側のリング状円盤３１の外周縁よりも半径方向外方に突出した状態で接合されている。
【００１８】
各ディスク羽根４の外周端には、送り羽根４１と攪拌羽根４２とが周方向に間隔をおいて複数設けられている。図７は、各ディスク羽根の外周端をそれぞれ直線状に展開して送り羽根と攪拌羽根、及び後述する戻し部材のそれぞれの位置関係を示している。各ディスク羽根を一点鎖線で示しており、上下方向がディスク羽根の周方向である。（ａ）が一方の端板付近、（ｃ）が他方の端板付近、（ｂ）がこれらの中間位置のディスク羽根を表わしている。
送り羽根４１は、板状に形成されるとともに、その表面を矢印で示す回転方向に対して斜めに傾斜させて設けられており、ディスク羽根４の回転に伴い被処理物を中空回転軸３の軸線方向に沿って押圧して、下流側へと移送する作用を有する。
攪拌羽根４２は、送り羽根４１と同様に板状に形成されるが、その表面は回転方向に対して直交して設けられており、ディスク羽根４の回転に伴い被処理物をディスク羽根４の周方向に掻き上げながら攪拌する作用を有する。
【００１９】
各ディスク羽根４の内部空間９は、中空回転軸３に設けた複数の管１１を介して中空回転軸３の内部空間８に連通している。これら管１１は、図１及び図２に示すように、それぞれ中空回転軸３の半径方向内方に突出するように設けられ、その外側の開口４３が各ディスク羽根４の内部空間に臨むように中空回転軸３の外周面上に形成されている。また、この実施形態では、各管１１は、各ディスク羽根４毎に周方向に９０°間隔をおいて４本ずつ設けられている。この場合、ディスク羽根４毎に管１１の配置の位相をずらして設けられる。
【００２０】
各ディスク羽根４内には、内部空間９を半分に区画する仕切り板４２が１８０°間隔をおいて半径方向に沿って設けられている。これら仕切り板４４は、中空回転軸３の外周面上に形成される４本の管４１の開口４３のうち、１８０°離間する二つの開口４３に対して、中空回転軸３の回転方向後方位置に配置されるように設けられている。また、その二つの開口４３における中空回転軸３の回転方向前方位置には、仕切り板４４よりも短い受け板４５が半径方向に沿って設けられている。これら受け板４５は、ディスク羽根４の内部空間９の内周部のみを区画しており、この受け板４５と仕切り板４４との間に、開口４３の上方を両リング状円盤３１，３２とともに囲んで凹部４６を形成している。
【００２１】
中空回転軸３の両端に配置されるディスク羽根４、言い換えればケーシング２の両端板２１に対向するディスク羽根４の外周端には、図１及び図７に示すように、端板２１付近の被処理物を端板２１から引き離す方向に移送する戻し部材５１がケーシング２の内周面に近接した状態に設けられている。この戻し部材５１は、例えば横断面角形の棒状部材により構成されており、その一つの平面がケーシング２の内周面に対して直交し、全体としては回転方向前方に向けられるが、中空回転軸３の軸線に対して交差する方向に固定され、端板２１に近い方の端部が回転方向前方位置に、ディスク羽根４に固定されている端部が回転方向後方位置に配置されている。また、これら戻し部材５１の先端には、これを中空回転軸３に連結状態に固定する補強部材５２が設けられている。
なお、図５及び図６に示すように、ケーシング２の内面、図示例ではチャネル部２２の内面に、各ディスク羽根４の間に突出する帯板状のステータ５５が複数設けられており、このステータ５５がディスク羽根４の間に介在することにより、ディスク羽根４の間に被処理物が詰まって共回りすることが防止される。
また、図中、符号５６はケーシング２の各部に設けられる開閉可能な点検用窓を示しており、符号５７は、図５に破線で示した堰板状のゲート５８を上下することにより、排出口１３からの排出量を制御するためのゲート機構を示している。
【００２２】
このように構成したディスク型乾燥装置１により、汚泥等の被処理物を乾燥する方法について説明する。
ケーシング２のジャケット２５内に蒸気を供給することにより、ケーシング２の壁を加熱するとともに、中空回転軸３内にも蒸気を供給する。中空回転軸３内に供給された蒸気は管１１を経由して各ディスク羽根４の内部空間９に導かれ、ディスク羽根４を内側から加熱する。
【００２３】
次に、中空回転軸３を回転させ、投入口１２から被処理物をケーシング２内に投入する。被処理物は、ケーシング２の下側の内周面上に堆積し、ディスク羽根４の回転に伴い、その外周端の送り羽根４１と攪拌羽根４２とにより、攪拌されながら下流へと移送される。
ケーシング２内を移送する間に、被処理物は、ケーシング２の内周面及び各ディスク羽根４の外表面に接触して、これらの表面から熱伝達されることにより加熱され、水分等が蒸発して乾燥される。蒸発した水蒸気等は、ケーシング２上部のチャネル部２２から外部に排気される。
【００２４】
ケーシング２の両端板２１付近では、被処理物が端板２１に押圧される傾向にあるが、前述したように、ディスク羽根４に設けた戻し部材５１がケーシング２の内周面に沿って回転することにより、被処理物を端板２１から引き離す方向に移動して、端板２１に被処理物が固着することが抑制される。
ケーシング２の下流端位置においては、乾燥して粉状になった被処理物が排出口１３から排出される。排出口１３付近には図５に破線で示すようにゲート５８が設けられており、破線矢印で示すように、このゲート５８の上端を乗り越えることにより、排出口１３から排出される。その排出量は、ゲート機構５７によってゲート５８の上端位置を上下移動させることにより調整される。
【００２５】
このような乾燥処理において、中空回転軸３内に供給された蒸気は、ディスク羽根４の外表面での被処理物との熱交換により凝縮するため、その凝縮液がディスク羽根４の下部に溜められる。この凝縮液は、中空回転軸３内に供給された蒸気をディスク羽根４内に導く管１１のうち、仕切り板４４と受け板４５との間に配置されている管１１によって中空回転軸３内に排出される。
【００２６】
すなわち、凝縮液Ｗは、ディスク羽根４の下部に溜まるが、ディスク羽根４内には半径方向に延びる仕切り板４４が設けられていることから、図２に（ａ）（ｂ）で連続して示したように、ディスク羽根４の回転とともに仕切り板４４により掻き上げられ、仕切り板４４が水平方向よりも上方位置まで回転したときに、その表面に沿って半径方向内方に向けて流れ落ち、受け板４５との間に形成される凹部４６内に溜まって、この凹部４６の底面（中空回転軸３の外周面）の管１１の開口４３から中空回転軸３内に流下する。つまり、管１１が中空回転軸３の上半分側に配置された状態においては、凹部１６内に溜まった凝縮液Ｗが管１１内を流下し、中空回転軸３の下半分側に管１１が配置された状態においては凹部１６内が空の状態になるので、管１１内には蒸気が流通することになる。
この仕切り板４４を備える管１１は、中空回転軸３の周方向に１８０°間隔をおいて２箇所に設けられていることから、それぞれの管１１が、中空回転軸３の回転に伴って、中空回転軸３からディスク羽根４への蒸気の流通と、ディスク羽根４内の凝縮液Ｗの中空回転軸３への流通とを交互に繰り返し、蒸気と凝縮液とを整然と分離して流通することができる。
なお、この二つの管１１の間に配置されている管１１は、仕切り板４４を備えていないので、その開口４３付近に凝縮液Ｗが溜まることがなく、主として蒸気が流通する。図２には、蒸気の流れを破線矢印で示し、凝縮液の流れを実線矢印で示している。
【００２７】
一方、中空回転軸３内においては、蒸気供給管５から供給される蒸気と、管１１から送り出される凝縮液Ｗとが混在した状態となるが、中空回転軸３が水平に設けられていることから、凝縮液Ｗは、中空回転軸３の下部に溜められる。
この中空回転軸３内には蒸気の圧力が作用しており、その内部にドレン排出管６の端部が下向きに設けられ、その開口６ａが中空回転軸３の内周面に対向していることから、図１に示すように中空回転軸３の内部空間８にドレン排出管６の開口６ａの高さまで凝縮液Ｗが溜まると、実線矢印で示すように、蒸気の圧力でドレン排出管６の開口６ａ内に押し出されて排出される。したがって、蒸気供給管５からの蒸気と、ドレン排出管６からの凝縮液Ｗとを整然と分離して流通させることができる。
【００２８】
なお、中空回転軸３内に設けられている管１１は、中空回転軸３内に半径方向内方に突出しており、前述したように、中空回転軸３の下半分側に配置された場合に、図２（ｂ）に示すように、中空回転軸３内に溜まる凝縮液Ｗの液面よりも高い位置に管１１の先端が配置される長さに設定されているので、凝縮液Ｗが管１１を通ってディスク羽根４内に逆流することはない。
【００２９】
以上説明したように、このディスク型乾燥装置１は、ディスク羽根４内においては、管１１を経由する蒸気と凝縮液とを、仕切り板４４と受け板４５とにより、整然と分離して流通することができ、また、中空回転軸３内においても、蒸気供給管５とドレン排出管６とにより、蒸気と凝縮液を混在させることなく分離して流通することができ、両者を円滑に流通させて加熱効率を向上させることができる。
【００３０】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記実施形態では、中空回転軸に管を４本設けたが、その本数は限定されるものではなく、また、４本のうちの２本の管に対して仕切り板と受け板とにより凹部を形成したが、すべての管に対して凹部を形成するようにしてもよい。
また、内部流通用の蒸気供給管５とドレン排出管６とを中空回転軸３の両端部に分けて設けたが、中空回転軸３の一つの端部に蒸気供給管及びドレン排出管を二重管状に配置してもよい。
【符号の説明】
【００３１】
１  ディスク型乾燥装置
２  ケーシング
３  中空回転軸
４  ディスク羽根
５  蒸気供給管
６  ドレン排出管
７  ロータリージョイント
８，９  内部空間
１１  管
１２  投入口
１３  排出口
２１  端板
２２  チャネル部
２３  吸気口
２４  排気口
２５  ジャケット
２６  蒸気供給管
２７  ドレン排出管
２８  スプロケット
３１，３２  リング状円盤
３３  連結部材
４１  送り羽根
４２  攪拌羽根
４３  開口
４４  仕切り板
４５  受け板
４６  凹部
５１  戻し部材
５２  補強部材
５５  ステータ
５６  点検用窓
５７  ゲート機構
５８  ゲート
【図１】
2014029250.tif 000003
【図２】
2014029250.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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