(57)【要約】【課題】乾燥機の乾燥能力を向上させて、被処理物の大量処理を容易にするとともに、小型化を可能にする被処理物の乾燥方法、横型回転式乾燥機、および被処理物の乾燥速度評価方法を提供すること。【解決手段】横型回転式乾燥機を用いて、被処理物を乾燥させる方法であって、式１、式２で定められる臨界速度比αが３０〜１００％未満となるように、回転筒を回転して、被処理物を乾燥させる。  Ｖｃ＝２．２１Ｄ1/2      ・・・式１      α＝Ｖ／Ｖｃ・１００    ・・・式２  ここに、Ｖｃは臨界速度（ｍ／ｓ）、Ｄは回転筒の内径（ｍ）、αは臨界速度比（％）、Ｖは回転速度（ｍ／ｓ）である。【選択図】図１４
2015200483.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端側に被処理物の供給口を、他端側に被処理物の排出口を有し、軸心周りに回転自在な回転筒と、加熱媒体が通る加熱管を前記回転筒内に設けた横型回転式乾燥機を用いて、
被処理物を前記回転筒の一端側に供給して他端側から排出する過程で、前記加熱管により被処理物を加熱して乾燥させる、被処理物の乾燥方法であって、
下記式１、式２で定められる臨界速度比αが３０〜１００％未満となるように、前記回転筒を回転して、被処理物を乾燥させることを特徴とする被処理物の乾燥方法。
Ｖｃ＝２．２１Ｄ1/2      ・・・式１  
α＝Ｖ／Ｖｃ・１００    ・・・式２
ここに、Ｖｃは臨界速度（ｍ／ｓ）、Ｄは回転筒の内径（ｍ）、αは臨界速度比（％）、Ｖは回転速度（ｍ／ｓ）である。
【請求項２】
下記式３で定められる被処理物の充填率ηが２０〜４０％となるように、前記回転筒内に被処理物を供給する請求項１記載の被処理物の乾燥方法。
η＝Ａｐ／Ａｆ・１００    ・・・式３
ここに、ηは充填率（％）、Ａｐは自由断面積に対して被処理物の占める断面積（ｍ2）、Ａｆは回転筒の全断面積から全加熱管の断面積を減算した自由断面積（ｍ2）である。
【請求項３】
前記被処理物が中位径５０ｍｍ以下の石炭であるとき、内径が１〜６ｍの回転筒を用いて、前記臨界速度比αが４０〜１００％未満となるように前記回転筒を回転して、被処理物を乾燥させる請求項１または２記載の被処理物の乾燥方法。
【請求項４】
前記被処理物が中位径２００μｍ以下の樹脂系物質であるとき、内径が１〜６ｍの回転筒を用いて、前記臨界速度比αが３０〜７０％となるように前記回転筒を回転して、被処理物を乾燥させる請求項１または２記載の被処理物の乾燥方法。
【請求項５】
前記加熱管を放射状または同心円上に複数配置しており、隣り合う加熱管の間の離間距離が８０〜１５０ｍｍである請求項１〜４のいずれか１項に記載の被処理物の乾燥方法。
【請求項６】
一端側に被処理物の供給口を、他端側に被処理物の排出口を有し、軸心周りに回転自在な回転筒と、加熱媒体が通る加熱管を前記回転筒内に設け、
被処理物を前記回転筒の一端側に供給して他端側から排出する過程で、前記加熱管により被処理物を加熱して乾燥させる横型回転式乾燥機であって、
下記式１、式２で定められる臨界速度比αが３０〜１００％未満となるように運転できる構成であることを特徴とする横型回転式乾燥機。
Ｖｃ＝２．２１Ｄ1/2      ・・・式１
α＝Ｖ／Ｖｃ・１００    ・・・式２
ここに、Ｖｃは臨界速度（ｍ／ｓ）、Ｄは回転筒の内径（ｍ）、αは臨界速度比（％）、Ｖは回転速度（ｍ／ｓ）である。
【請求項７】
前記加熱管を放射状または同心円上に複数配置しており、隣り合う加熱管の間の離間距離が８０〜１５０ｍｍである請求項６記載の横型回転式乾燥機。
【請求項８】
一端側に被処理物の供給口を、他端側に被処理物の排出口を有し、軸心周りに回転自在な回転筒と、加熱媒体が通る加熱管を前記回転筒内に設けた横型回転式乾燥機を用いて、
被処理物を前記回転筒の一端側に供給して他端側から排出する過程で、前記加熱管により被処理物を加熱して乾燥させる際の被処理物の乾燥速度を評価する方法であって、
下記式１、式２で定められる臨界速度比αをもって、乾燥速度を評価することを特徴とする被処理物の乾燥速度評価方法。
Ｖｃ＝２．２１Ｄ1/2      ・・・式１
α＝Ｖ／Ｖｃ・１００    ・・・式２
ここに、Ｖｃは臨界速度（ｍ／ｓ）、Ｄは回転筒の内径（ｍ）、αは臨界速度比（％）、Ｖは回転速度（ｍ／ｓ）である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、乾燥速度を向上させる被処理物の乾燥方法、横型回転式乾燥機、および被処理物の乾燥速度の評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
石炭や鉱石等の被処理物を乾燥する乾燥機としては、スチームチューブドライヤー（以下「ＳＴＤ」という。）、コールインチューブ（特許文献１）、ロータリーキルン等が多用されている。前記石炭や鉱石は、製鉄や精錬の原料、発電燃料等として用いられ、これらを安定的にかつ大量に処理することが要求されるため、この要求に適う乾燥機として、前記の各乾燥機が採用されている。
【０００３】
ＳＴＤは被処理物を間接加熱するため、熱効率が高く、単位容量当たりの処理量も多い。また、大型化も可能であるため、大量処理の要求に適している。
【０００４】
コールインチューブも被処理物を間接加熱するため、前記ＳＴＤと同様に、熱効率が高く、単位容量当たりの処理量も多い。しかし、ＳＴＤに比べて大型化が難しいという欠点がある。例えば、前記ＳＴＤ１台で処理できる量をコールインチューブで処理しようとしたとき、複数台必要となる場合がある。
【０００５】
ロータリーキルンは、被処理物に熱風を当てて直接乾燥させるため、間接加熱に比べて熱効率が悪いという欠点がある。また、排気処理設備が非常に大きくなるという欠点もある。かかる理由から、大量の被処理物を処理する乾燥機としては、ＳＴＤに優位性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実用新案登録第２５１５０７０号公報
【特許文献２】特公昭６２−６０６３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年は、被処理物の大量乾燥処理の要求が強く、その要求に応えるため、乾燥機の大型化が進んでいる。ＳＴＤの大型化を例に挙げると、シェル径が４ｍで、本体長が３０ｍ以上のものも作られている。
【０００８】
しかし、乾燥機の大型化は、設置面積が増えてしまうという問題が生じるほか、製造や輸送に問題が生じる。具体的には、強度を保持するために各部材の板厚が増加し、シェル径が４ｍ、本体長が３０ｍの前記ＳＴＤでは、本体重量が４００ｔｏｎにも達する。そのため、完成までに多くの時間かかるという問題がある。また、製造に特別な設備を要するという問題もある。
【０００９】
さらに、大型化に伴って製品輸送の際に、その重量に耐えられる特殊車両が必要になり、輸送路が狭い場合には、分割して輸送し、現場で接合し、組立てる必要があり、工事が非常に繁雑であるという問題もある。
【００１０】
そこで、このように装置の大型化には限界があることを踏まえ、むしろ、被処理物の乾燥速度を向上させることを指向するべきであるとの課題を見出した。
【００１１】
したがって、本発明の課題は、乾燥機による被処理物の乾燥速度を向上させることにある。
また、乾燥機の大きさ（シェル径）当たりの乾燥処理量を増大できる本発明により装置の大型化に伴う前記問題を極力回避できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決した本発明は次記のとおりである。
＜請求項１記載の発明＞
一端側に被処理物の供給口を、他端側に被処理物の排出口を有し、軸心周りに回転自在な回転筒と、加熱媒体が通る加熱管を前記回転筒内に設けた横型回転式乾燥機を用いて、
被処理物を前記回転筒の一端側に供給して他端側から排出する過程で、前記加熱管により被処理物を加熱して乾燥させる、被処理物の乾燥方法であって、
下記式１、式２で定められる臨界速度比αが３０〜１００％未満となるように、前記回転筒を回転して、被処理物を乾燥させることを特徴とする被処理物の乾燥方法。
Ｖｃ＝２．２１Ｄ1/2      ・・・式１
α＝Ｖ／Ｖｃ・１００    ・・・式２
ここに、Ｖｃは臨界速度（ｍ／ｓ）、Ｄは回転筒の内径（ｍ）、αは臨界速度比（％）、Ｖは回転速度（ｍ／ｓ）である。
【００１３】
（作用効果）
ＳＴＤの回転筒の回転数について、従来は理論的な検証も行われないまま、以下の値で運転されている。すなわち、回転筒の内径が４ｍの場合は回転数の上限を２〜４．５ｒｐｍに、前記内径が３ｍの場合は回転数の上限を２〜５ｒｐｍに、前記内径が２ｍの場合は回転数の上限を２〜６ｒｐｍに、前記内径が１ｍの場合は回転数の上限を３〜１０ｒｐｍに設定して運転を行っている。
【００１４】
他方、本発明者らの知見によれば、ＳＴＤの大きさ（回転筒の内径）を変えると、同じ回転数で回転しても、被処理物の乾燥速度が変わるとともに、その速度の予測が難しいという問題がある。特に大型のＳＴＤになるほど乾燥速度の予測が困難であるため、伝熱面積を大きめに設計して乾燥能力に余裕を持たせていた。
【００１５】
かかる理由により、従来例では、テスト機から実機にスケールアップする際に、所望する乾燥能力を引き出すことが困難であったのに対し、本発明に係る被処理物の乾燥方法を用いて回転速度を決定することで、スケールアップの際に、所望する乾燥能力を発揮させることが容易となる。
【００１６】
また、本発明の被処理物の乾燥方法においては、乾燥機の回転速度を高速化することにより、従来よりも乾燥能力を飛躍的に向上させることができ、被処理物の大量処理が可能となる。
【００１７】
＜請求項２記載の発明＞
下記式３で定められる被処理物の充填率ηが２０〜４０％となるように、前記回転筒内に被処理物を供給する請求項１記載の被処理物の乾燥方法。
η＝Ａｐ／Ａｆ・１００    ・・・式３
ここに、ηは充填率（％）、Ａｐは自由断面積に対して被処理物の占める断面積（ｍ2）、Ａｆは回転筒の全断面積から全加熱管の断面積を減算した自由断面積（ｍ2）である。
【００１８】
（作用効果）
充填率ηが２０〜４０％であると、単位断面積当たりの処理量が多くなり、かつ、乾燥速度も速いものとなる。また、充填率ηの上限が過度に大きくないので、良好な乾燥速度を示す。より好ましい充填率ηは２５〜３０％である。なお、回転筒の全断面積Ａｆとは、回転筒の任意の横断面における回転筒内部の断面積のことをいい、回転筒の肉厚部分の面積は含まない。すなわち、回転筒の内径に基づいて計算する断面積をいう。
【００１９】
＜請求項３記載の発明＞
前記被処理物が中位径５０ｍｍ以下の石炭であるとき、内径が１〜６ｍの回転筒を用いて、前記臨界速度比αが４０〜１００％未満となるように前記回転筒を回転して、被処理物を乾燥させる請求項１または２記載の被処理物の乾燥方法。
【００２０】
（作用効果）
被乾燥物が石炭であるとき、臨界速度比αが４０〜１００％未満であるのが、処理量及び乾燥速度の観点から最適である。より好ましい臨界速度比αは６０〜９０％である。
【００２１】
＜請求項４記載の発明＞
前記被処理物が中位径２００μｍ以下の樹脂系物質であるとき、内径が１〜６ｍの回転筒を用いて、前記臨界速度比αが３０〜７０％となるように前記回転筒を回転して、被処理物を乾燥させる請求項１または２記載の被処理物の乾燥方法。
【００２２】
（作用効果）
被乾燥物が中位径２００μｍ以下の樹脂系物質であるとき、臨界速度比αが３０〜７０％であるのが、処理量及び乾燥速度の観点から最適である。より好ましい臨界速度比αは４０〜６０％である。
【００２３】
＜請求項５記載の発明＞
前記加熱管を放射状または同心円上に複数配置しており、隣り合う加熱管の間の離間距離が８０〜１５０ｍｍである請求項１〜４のいずれか１項に記載の被処理物の乾燥方法。
【００２４】
（作用効果）
隣り合う加熱管の間の離間距離は、回転筒の回転に伴って、被乾燥物を掬い上げる量、掬い上げた被乾燥物が落下し、伝熱管の間に戻る量と関係し、かつ、これらは回転筒の回転速度とも関連するところ、前記離間距離は、８０〜１５０ｍｍが適していることが知見された。
【００２５】
＜請求項６記載の発明＞
一端側に被処理物の供給口を、他端側に被処理物の排出口を有し、軸心周りに回転自在な回転筒と、加熱媒体が通る加熱管を前記回転筒内に設け、
被処理物を前記回転筒の一端側に供給して他端側から排出する過程で、前記加熱管により被処理物を加熱して乾燥させる横型回転式乾燥機であって、
下記式１、式２で定められる臨界速度比αが３０〜１００％未満となるように運転できる構成であることを特徴とする横型回転式乾燥機。
Ｖｃ＝２．２１Ｄ1/2      ・・・式１
α＝Ｖ／Ｖｃ・１００    ・・・式２
ここに、Ｖｃは臨界速度（ｍ／ｓ）、Ｄは回転筒の内径（ｍ）、αは臨界速度比（％）、Ｖは回転速度（ｍ／ｓ）である。
【００２６】
（作用効果）
装置の観点から、請求項１と同様の作用効果を奏する。
【００２７】
＜請求項７記載の発明＞
前記加熱管を放射状または同心円上に複数配置しており、隣り合う加熱管の間の離間距離が８０〜１５０ｍｍである請求項６記載の横型回転式乾燥機。
【００２８】
（作用効果）
装置の観点から、請求項５と同様の作用効果を奏する。
【００２９】
＜請求項８記載の発明＞
一端側に被処理物の供給口を、他端側に被処理物の排出口を有し、軸心周りに回転自在な回転筒と、加熱媒体が通る加熱管を前記回転筒内に設けた横型回転式乾燥機を用いて、
被処理物を前記回転筒の一端側に供給して他端側から排出する過程で、前記加熱管により被処理物を加熱して乾燥させる際の被処理物の乾燥速度を評価する方法であって、
下記式１、式２で定められる臨界速度比αをもって、乾燥速度を評価することを特徴とする被処理物の乾燥速度評価方法。
Ｖｃ＝２．２１Ｄ1/2      ・・・式１
α＝Ｖ／Ｖｃ・１００    ・・・式２
ここに、Ｖｃは臨界速度（ｍ／ｓ）、Ｄは回転筒の内径（ｍ）、αは臨界速度比（％）、Ｖは回転速度（ｍ／ｓ）である。
【００３０】
（作用効果）
請求項１と同様の作用効果を奏する。そして、本請求項に係る乾燥速度の評価方法により、実機レベルでの適確な間接加熱横型回転式乾燥機を得ることができる。
【発明の効果】
【００３１】
以上のように、本発明によれば、乾燥機による被処理物の乾燥速度を向上させることができる。また、乾燥速度が向上する結果、乾燥機の大きさ（シェル径）当たりの乾燥処理量を増大できる。逆からいえば、処理量当たりの装置の大きさを小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係る横型回転式乾燥機の側面図である。
【図２】スクリューフィーダ及びその周辺を示した側面図である。
【図３】回転筒の他端側の拡大図（側面図）である。
【図４】本発明に係る横型回転式乾燥機（変形例）の側面図である。
【図５】図４のＸ−Ｘ線断面図である。
【図６】供給方式がシュート式である場合の側面図である。
【図７】供給方式が振動トラフ式である場合の側面図である。
【図８】回転筒の横断面の形状を矩形にした例である。
【図９】回転筒の外側にジャケットを設けた場合の側面図である。
【図１０】処理物の排出方式の変形例を示した側面図である。
【図１１】向流を採用した横型回転式乾燥機の斜視図である。
【図１２】ガス吹き込み管式の横型回転式乾燥機の説明図であり、（ａ）はガス吹き込み管の断面図であり、（ｂ）はガス吹き込み管を乾燥機内に配した斜視図である。
【図１３】臨界速度比の導出過程の説明図である。
【図１４】回転筒の直径と回転数と臨界速度比の関係を示したグラフである。
【図１５】回転筒の直径が３２０ｍｍの場合の臨界速度比と乾燥速度の関係を示したグラフである。
【図１６】臨界速度比と回転筒の直径を任意に変えながら回転筒を運転し、回転筒内部の被処理物の分散状態を写真に撮り、それをトレースした図である。
【図１７】回転筒の直径を変えた場合の臨界速度比と乾燥速度の関係を示したグラフである。
【図１８】充填率を変えた場合の臨界速度比と乾燥速度の関係を示したグラフである。
【図１９】本発明に係る横型回転式乾燥機の加熱管の隙間の説明図である。
【図２０】加熱管の隙間の長さを変えた場合の臨界速度比と乾燥速度の関係を示したグラフである（被処理物：石炭）。
【図２１】加熱管の隙間の長さを変えた場合の臨界速度比と乾燥速度の関係を示したグラフである（被処理物：樹脂系物質）。
【図２２】本発明に係る横型回転式乾燥機の加熱管の配置例を示した横断面図である。
【図２３】加熱管の配列の決定方法の説明図である。
【図２４】本発明に係る横型回転式乾燥機の加熱管の配置例を示した横断面図である。
【図２５】本発明に係る横型回転式乾燥機の加熱管の配置例を示した横断面図である。
【図２６】図２２を基礎として、加熱管の本数を増やした状態を示した横断面図である。
【図２７】図２４を基礎として、加熱管の本数を増やした状態を示した横断面図である。
【図２８】図２５を基礎として、加熱管の本数を増やした状態を示した横断面図である。
【図２９】従来の横型回転式乾燥機の加熱管の配置例を示した横断面図である。
【図３０】被処理物の付着性を説明した表である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明の好適な実施形態について、図を用いて更に説明する。なお、以下の説明及び図面は、本発明の実施形態の一例を示したものにすぎず、本発明の内容をこの実施形態に限定して解釈すべきでない。
【００３４】
（発明の骨子）
一般に、乾燥機の乾燥速度は、下記の式４のように表すことができる。
Ｑ＝  Ｕｏａ×Ａｅｆ×Ｔｌｎ    ・・・式４
ここに、Ｑは伝熱量（Ｗ）であり、Ｕｏａは総括伝熱係数（Ｗ／ｍ2−Ｋ）であり、Ａｅｆは有効接触伝熱面積（ｍ2）であり、Ｔｌｎは温度差（℃）である。
【００３５】
乾燥速度は伝熱量Ｑと同義であり、前記の式４の左辺の伝熱量Ｑを高めるには、右辺の総括伝熱係数Ｕｏａ、有効接触伝熱面積Ａｅｆ、温度差Ｔｌｎのいずれか、または全てを高めるような方策を取ればよい。
本発明者は、総括伝熱係数Ｕｏａ及び有効接触伝熱面積Ａｅｆに着目し、これらを高めるために、伝熱面と被乾燥物との相対的接触速度をより速くすること、および被処理物の分散を良くして伝熱面と被乾燥物との有効接触伝熱面積をより増大させることを考えた。実際に各種の実験・検討を行ったところ、本発明の手法の有効性を明確に確認できた。
【００３６】
更に、本発明に従う高速回転化技術を詳細に分析した結果、乾燥機の回転筒１０の直径が異なる場合においても、本発明の思想が適用できることを知見した。
【００３７】
（被処理物Ｗ）
まず、乾燥対象物としての被処理物Ｗについて限定はなく、その具体例として、石炭、銅鉱石、鉄粉、亜鉛粉等の鉱石、金属系物質、テレフタル酸、ポリエチレン、ポリアセタール、塩化ビニール等の樹脂系物質、メチオニン、グルテンミール、大豆加工粉、コーンファイバー、コーンジャーム等の加工食品系物質、石膏、アルミナ、ソーダ灰等の無機系物質、脱水汚泥等を挙げることができる。
【００３８】
被処理物Ｗは、物質表面がべたべたとしておらず、付着性の低いものが好ましい。図３０に、日本粉体工業技術協会規格  ＳＡＰ１５−１３、２０１３  解説書１７頁  解説図５より引用した表を示す。本発明では、図３０の点線で囲った領域にあるもの、詳しくはドライ（乾燥）、ペンジュラー域（懸垂域）、ファニキュラー域１（索状域１）、ファニキュラー域２（索状域２）、キャピラリー域（毛管域）の物質を被処理物Ｗとして用いることが好ましい。スラリー（泥しょう）は、付着性が極めて高い傾向にあるため、本発明の被処理物Ｗとして適さない。
【００３９】
（中位径）
本発明の中位径（「メジアン径」ともいう。）は、例えば以下の方法を用いて定める。詳述すると、被処理物の粒径が５００ミクロン以上の場合は、ＪＩＳ  Ｍ  ８８０１  石炭試験方法に記載された方法でふるい分けをし、ふるい分け結果をロジンラムラー分布で表し、積算質量（ふるい上）が５０％に相当する時の粒子径を中位径(Ｄ50)として定める。また、被処理物の粒径が５００ミクロン未満の場合は、レーザー回折式粒度分布測定装置（例えば、商品名ＳＡＬＤ−３１００、島津製作所社製）を用いて粒度分布を測定し、累積体積が５０％に相当する時の粒子径を中位径(Ｄ50)として定める。
【００４０】
（間接加熱横型回転式乾燥機）
次に、本発明に係る横型回転式乾燥機（以下、「ＳＴＤ（Ｓｔｅａｍ  Ｔｕｂｅ  Ｄｒｙｅｒの略称）」ともいう。）について説明する。この横型回転式乾燥機の構造は、図１に例示するように、円筒状の回転筒１０を有し、この回転筒１０の軸心が水平面に対して若干傾くようにして設置されており、回転筒１０の一端が他端よりも高く位置している。回転筒１０の下方には、２台の支持ユニット２０及びモーターユニット３０が回転筒１０を支持するようにして設置されており、回転筒１０は、モーターユニット３０によって、自身の軸心回りに回転自在とされている。この回転筒１０は、一方向に回転するようになっている。その方向は任意に定めることができ、例えば、図５に示すように、他端側（被処理物Ｗの排出口側）から一端側（被処理物Ｗの供給口側）を見て、反時計回り（矢印Ｒ方向）に回転させることができる。
【００４１】
回転筒１０の内部には、金属製のパイプであるスチームチューブ（加熱管）１１が、被乾燥物との伝熱管として、回転筒１０の軸心に沿って延在して多数取り付けられている。このスチームチューブ１１は、例えば回転筒１０の軸心に対して同心円を成すように周方向及び径方向に複数本ずつ配列されている。この配置形態については、後に詳説する。なお、この加熱管１１は、加熱媒体である蒸気等が加熱管１１の内部を流通することで加温される。
【００４２】
また、スクリューフィーダ４２の近傍には、ガス吹込み口でもある供給口４１からキャリアガスＡとして空気、不活性ガス等を回転筒１０の内部に吹き込むガス吹込み手段（図示しない）が設けられており、このガス吹込み手段によって吹き込まれたキャリアガスＡは、回転筒１０の他端側に向かって回転筒１０の内部を流通する。
【００４３】
図１、図３に示すように、回転筒１０の他端側における周壁には、複数の排出口５０が貫通して形成されている。排出口５０は、回転筒１０の周方向に沿って複数形成され、図１、図３の例では、２つの列を成すように相互に離間して形成されている。また、複数の排出口５０は、全て同形とされているが、異形とすることもできる。
【００４４】
また、回転筒１０の他端側には、ガス管７２が備えられ、スチームチューブ１１内に蒸気を供給する供給管７０とドレン管７１とが設けられている。
【００４５】
（変形例）
なお、図４に示すように、前記回転筒１０の他端側に、被処理物Ｗを撹拌する撹拌手段６５を設けても良い。
【００４６】
また、図４、図５に示すように、回転筒１０には、複数の排出口５０を有する他端側を覆うように、被処理物Ｗ及びキャリアガスＡを排出可能な分級フード５５を設けても良い。この分級フード５５は、肉厚な金属から形成されており、底面に、乾燥及び分級をされた被処理物Ｗ、つまり処理物Ｅを排出する固定排出口５７を、天面にキャリアガスＡを排気する固定排気口５６を、それぞれ有する。
【００４７】
（乾燥過程）
次に、図１〜図３を参照しながら、横型回転式乾燥機で被処理物Ｗを乾燥する過程を説明する。
【００４８】
被処理物Ｗは、供給口４１からスクリューフィーダ４２内に供給され、このスクリューフィーダ４２内部に設置されたスクリュー４４を図示しない駆動手段によって回動させることによって、回転筒１０の内部に供給される。供給口４１から供給された被処理物Ｗは、蒸気によって加熱されたスチームチューブ（加熱管）１１に接触して乾燥されつつ、回転筒１０の他端側に移動し、排出口５０から排出される。
【００４９】
他方、回転筒１０の一端側に設けられた吹込み手段によって、供給口４１から吹き込まれたキャリアガスＡは、回転筒１０内を通過して、被処理物Ｗの排出口でもある排出口５０から回転筒１０外に排気される。
【００５０】
また、前記供給管７０から加熱管１１内に供給した蒸気は、被処理物Ｗと加熱管１１が接触して熱交換することにより、加熱管１１内を流れる過程で冷却されて液体Ｄになり、ドレン管７１から排出される。
【００５１】
（変形例）
次に、図４、図５を参照しながら、撹拌手段６５及び分級フード５５を備えた横型回転式乾燥機を用いる場合についても説明する。この場合において、前記説明と重複する部分は、省略する。
【００５２】
回転筒１０内に供給された被処理物Ｗは、撹拌手段６５を設けた位置まで到達すると、撹拌手段６５によって撹拌され、続いて、図５に示すように、回転筒１０の回転に伴って回動する掻上板６０によって掻き上げられる。掻き上げられた被処理物Ｗは、掻上板６０が回転筒１０の上側に位置すると、自然に落下し、その際に被処理物Ｗに含まれる微粒子Ｃが回転筒１０内に分散する（いわゆるフライトアクション）。なお、撹拌手段６５の形状は、回転筒の中心方向に向けて突出した板状等、回転筒の回転に伴い被処理物Ｗを掻き上げられる構造であれば良い。たとえば掻上板６０と同様の形状をとることができる。
【００５３】
他方、回転筒１０の一端側に設けられた吹込み手段によって、供給口４１から吹き込まれたキャリアガスＡは、回転筒１０内を通過して、被処理物Ｗの排出口でもある排出口５０から回転筒１０外に排気される。この際、キャリアガスＡは、掻上板６０によって回転筒１０内に分散された微粒子Ｃを伴って排出口５０から排気される。排出口５０から排気されたキャリアガスＡは、固定排気口５６を介して分級フード５５から排気される。
【００５４】
被処理物Ｗのうち、粒子径が大きく重量が重い粒子は、回転筒１０内において落下し、キャリアガスＡによって固定排気口５６から排出されることもなく、下側に位置した排出口５０から自然落下する。この自然落下した粒子（被処理物Ｗ）は、固定排出口５７から処理物Ｅとして外部に排出される。
【００５５】
（供給方式変形例）
本発明に係る横型回転式乾燥機の変形例を説明する。
横型回転式乾燥機へ被処理物を供給する方式には、前記スクリュー式（図２）のほか、シュート式（図６）や振動トラフ式（図７）を例示できる。シュート式では、供給シュート４６が吸気ボックス４５と結合しており、供給口４１から供給した被処理物Ｗが、供給シュート４６内を落下し、回転筒１０内へ移動する。吸気ボックス４５がシールパッキン４７を介して回転筒１０に接続しており、回転筒１０と吸気ボックス４５間のシールを維持しながら、回転筒１０が回転する構造になっている。振動トラフ式では、吸気ボックス４５がトラフ（断面形状が凹状）であり、その吸気ボックス４５の下端に振動モータ４８とばね４９が結合している。供給口４１から供給した被処理物Ｗは、トラフの上に落下する。そして、振動モータ４８により吸気ボックス４５が振動することにより、被処理物Ｗが回転筒１０内へと移動する。吸気ボックス４５を取り付ける際は、被処理物Ｗが移動しやすいように、回転筒へ向かって下る傾斜を持たせると良い。
【００５６】
（回転筒変形例）
回転筒１０の断面形状は、後述する円形のほか、矩形にしても良い。矩形の例として、六角形の回転筒１０を図８に示す。矩形の回転筒１０を回転すると、回転筒１０の角部１５により被処理物Ｗが持ち上がるため、被処理物Ｗの混合が良くなる。一方で、円形の場合に比べて、回転筒１０の断面積が狭くなるため、配置する加熱管の数が減るというデメリットも存在する。なお、矩形の角部の数（辺の数）は変更でき、より詳しくは、角部の数を３つ以上の任意の数にすることができる。
【００５７】
図９に示すように、回転筒１０を囲むジャケット１２を設けても良い。この場合、回転筒１０の外壁とジャケット１２の内壁の間に加熱媒体Ｓを流し、回転筒１０の外側からも加熱を行う。その結果、ジャケット１２を設けない場合と比べて、被処理物Ｗの乾燥速度を上げることができる。この加熱媒体Ｓの例として、２００〜４００℃の高温ガス、２００〜４００℃のホットオイル等を挙げることができる。そのほか、前記ジャケット１２の代わりに、回転筒１０を囲むようにトレース配管（図示しない）を複数設けても良い。
【００５８】
（排出方式変形例）
横型回転式乾燥機から処理物Ｅを排出する方式としては、図１０のような形態も採用できる。かかる形態において、キャリアガスＡは、ケーシング８０の上部のキャリアガス供給口３３から隔壁２３の内側へ送り込まれる。このキャリアガスＡが再利用ガスである場合は、キャリアガスＡ中に粉塵等が含まれているが、隔壁２３の内側、すなわちガス通路Ｕ２には、リボンスクリューＺが配されているため、ガスに混入している粉塵等は、このリボンスクリューＺによって捕捉される。捕捉された粉塵等は、リボンスクリューＺの送り作用により開口部２２へ向かって送られ、ケーシング８０内へ排出される。排出された粉塵等は、自由落下によりケーシング下方の排出口３２から排出される。一方、キャリアガスＡの粉塵等以外の気体は、リボンスクリューＺによって妨げられることなく、回転筒１０内へ送られる。
【００５９】
また、回転筒１０の回転に伴って、スクリュー羽根２４も回転する。従って、被処理物Ｗが乾燥した乾燥物Ｅは、送り出し通路Ｕ１内を、開口部２１へ向かってスクリュー羽根２４の送り作用により送られ、開口部２１から排出される。排出された乾燥物Ｅは、自重により排出ケーシング下方の排出口３２から排出される。
【００６０】
他方、ケーシング８０を貫き、隔壁２３内へ延在する蒸気経路（内部蒸気供給管６１及び内部ドレン排出管６２）が、回転筒１０と一体で設けられている。内部蒸気供給管６１は、端板部１７における加熱管１１の入口ヘッダ部に、内部ドレン排出管６２は端板部１７における加熱管１１の出口ヘッダ部に連通している。また、蒸気供給管７０及びドレン排出管７１は、回転継手６３を介して、内部蒸気供給管６１及び内部ドレン排出管６２にそれぞれ連結している。
【００６１】
（ガス流通方式変形例）
図１、図４における横型回転式乾燥機は、被処理物Ｗの移動する方向とキャリアガスＡの流れる方向が同じである「並流」を採用していた。そのほか、被処理物Ｗの移動する方向とキャリアガスＡの流れる方向を逆にした「向流」を採用しても良い。
【００６２】
図１１に「向流」を採用した横型回転式乾燥機の一例を示す。スクリューフィーダ４２の上方に被処理物Ｗの供給口３１を設け、フード３５の下端に処理物Ｅの排出口３２を設ける。そして、供給口３１から被処理物Ｗを供給し、被処理物Ｗを回転筒１０の一端側から他端側へ向かって移動させ、その移動過程で加熱管により加熱して乾燥させ、乾燥した処理物Ｅを排出口３２から排出する。一方、フード３５の上端にキャリアガスＡの供給口３３を設け、スクリューフィーダ４２の上方にキャリアガスＡの排出口３４を設ける。そして、供給口３３からキャリアガスＡを供給し、前記キャリアガスＡを回転筒１０の他端側から一端側へ向かって流し、その過程で被処理物Ｗから蒸発した蒸気を搬送し、蒸気を伴うキャリアガスＡを排出口３４から排出する。
【００６３】
そのほか、図１２に示すような、ガス吹き込み管式の横型回転式乾燥機を用いても良い。ガス吹き込み管３６は、回転筒１０の内部に軸方向に延在して設けられ、回転筒１０や加熱管１１と共に回転する。例えば、複数の加熱管１１、１１の間や、最も内側に位置する加熱管１１よりも更に内側に設けることができる。なお、図１２では、ガス吹き込み管３６を分かり易くするために、加熱管１１の表示を省いている。このガス吹き込み管３６の壁面には、複数のガス吹き出し口３７が開いている。図１２の例では、ガス吹き込み管３６の上部に、ガス吹き込み口３７を軸方向に２列設けている。
【００６４】
前記ガス吹き込み管式乾燥機を運転する際は、回転筒１０の他端側からガス吹き込み管３６内へキャリアガスＡを供給する。供給されたキャリアガスＡは、ガス吹き込み口３７から回転筒内へ噴き出し、被処理物Ｗの蒸気を伴って、回転筒１０の一端側から流れ出る。そのほか、回転筒１０の一端側からガス吹き込み管３６内にキャリアガスＡを供給し、回転筒１０の他端側から排気する構成にしても良い。
【００６５】
（回転筒支持構造変形例）
そのほか、回転筒１０の支持構造は、回転筒１０の外周に２つのタイヤ部材２０、２０を取り付ける前記支持構造のほか、一端側に設けたスクリューケーシング４２と、他端側に設けたガス管７２の外周にベアリング（図示しない）を取り付け、このベアリングを支持する構造や、前記タイヤ部材２５とベアリングを組み合わせる支持構造にしても良い。
【００６６】
（回転速度）
本発明は、被処理物Ｗの乾燥速度を上げるため、従来の横型回転式乾燥機よりも、回転筒１０を高速で回転させる。この回転速度の決定方法について、以下に説明する。
【００６７】
（工程１）
横型回転式乾燥機の処理負荷ＰＬを決定する。具体的には、被処理物Ｗの種類、含水率（％）、目標の処理量（ｋｇ／ｈ）等を基に、負荷ＰＬを算出する。
【００６８】
（工程２）
小型の横型回転式乾燥機を実験機として用いて、単位負荷当たりの乾燥速度Ｒｄを調査する。
【００６９】
（工程３）
前記工程２で調査した乾燥速度Ｒｄを基にして、回転筒１０のサイズを決定する。
【００７０】
（工程４）
回転筒１０の回転数を決定する。従来の回転数決定法は、重要な基準として回転筒１０の回転速度（本発明では、「回転速度」を「周速」ともいう。）を用いており、具体的には、下記式５を用いて回転数を決定していた。なお、回転速度Ｖの値は、約０．１〜１［ｍ／ｓ］の範囲内で経験則に基づいて決定していた。
Ｎ＝（Ｖ×６０）／（Ｄ×π）      ・・・式５
ここに、Ｎは回転数（ｒ．ｐ．ｍ．）であり、Ｖは回転速度（ｍ／ｓ）であり、Ｄは回転筒１０の内径（ｍ）である。
【００７１】
本発明は、前記式５とは異なり、臨界速度比を基準に回転数を決定するものであり、具体的には、下記式６を用いて決定する。
Ｎ＝Ｖ／Ｖｃ×Ｎｃ      ・・・式６
ここに、Ｎは回転数（ｒ．ｐ．ｍ．）であり、Ｖは回転速度（ｍ／ｓ）であり、Ｖｃは臨界速度（ｍ／ｓ）であり、Ｎｃは臨界回転数（ｒ．ｐ．ｍ．）である。
【００７２】
（臨界速度、臨界速度比）
前記式６の「臨界速度」と「臨界回転数」について詳述する。図１３を参照すると、「臨界速度」は、横型回転式乾燥機内で、被処理物Ｗの重力と被処理物Ｗに作用する遠心力がつり合う回転速度であり、理論上、被処理物Ｗが回転筒１０と共廻りする回転筒１０の回転速度をいう。なお、ｒωは速度を表す。また、「臨界速度比」とは、前記臨界速度に対する実際の回転速度の比をいう。
【００７３】
（臨界速度）
臨界速度について、詳述する。臨界速度は、被処理物Ｗの重力（ｍｇ）と遠心力（ｍｒω2）が同じであるため、下記の式７が成り立つ。
ｍｇ＝ｍｒω2      ・・・式７
ここに、ｍは被処理物Ｗの質量（ｋｇ）、ｇは重力加速度（ｍ／ｓ2）、ｒは回転筒１０の半径（ｍ）、ωは角速度（ｒａｄ／ｓ）である。
【００７４】
そして、上記式７から下記の式８を導くことができる。
ｇ＝ｒ（Ｖｃ／ｒ）2      ・・・式８
ここに、ｇは重力加速度（ｍ／ｓ2）であり、ｒは回転筒１０の半径（ｍ）であり、Ｖｃは臨界速度（ｍ／ｓ）である。
【００７５】
従って、上記式８から下記式１を導き、臨界速度（ｍ／ｓ）を求めることができる。
Ｖｃ＝（ｒｇ）1/2＝（Ｄ／２・ｇ）1/2＝２．２１Ｄ1/2
Ｖｃ＝２．２１Ｄ1/2        ・・・式１
ここに、Ｖｃは臨界速度（ｍ／ｓ）、Ｄは回転筒１０の内径（ｍ）である。
【００７６】
（臨界速度比）
次に、臨界速度比について説明する。臨界速度比αは、臨界速度（Ｖｃ）に対する実際の回転速度Ｖの比を指すため、下記式２によって表すことができる。
α＝Ｖ／Ｖｃ・１００    ・・・式２
ここに、αは臨界速度比（％）、Ｖは回転速度（ｍ／ｓ）、Ｖｃは臨界速度（ｍ／ｓ）である。
【００７７】
（臨界回転数）
なお、臨界速度における回転筒１０の回転数を「臨界回転数」といい、下記式９により求めることができる。
Ｎｃ＝Ｖｃ・６０／（πＤ）＝２．２１Ｄ1/2・６０／（πＤ）＝４２．２／Ｄ1/2
Ｎｃ＝４２．２／Ｄ1/2      ・・・式９
ここに、Ｎｃは臨界回転数（ｒ．ｐ．ｍ．）、Ｖｃは臨界速度（ｍ／ｓ）、Ｄは回転筒１０の内径（ｍ）である。
【００７８】
（スケールアップ）
回転筒１０の内径Ｄ（ｍ）をＸ軸に、回転数Ｎ（ｒ．ｐ．ｍ．）をＹ軸にとり、臨界速度比α（％）の変化を図１４に示した。Ｐ１は従来の回転筒の回転数であり、Ｐ２は本発明の回転筒の回転数である。図１４によれば、本発明の運転条件（臨界速度比α＝３０〜１００％未満）が、従来例と異なることが一目で判明する。
【００７９】
（実験例１）
内径が異なる３台の横型回転式乾燥機を用いて、臨界速度比α（％）と乾燥速度Ｒｄの関係について実験を行った。各ＳＴＤの回転筒１０の直径は、３２０ｍｍ、９００ｍｍ、１８３０ｍｍである。また、各回転筒１０内に配置する加熱管１１の隙間Ｋは１００ｍｍである。
各ＳＴＤに石炭（被処理物Ｗ）をバッチ式で投入した。その投入量は、直径３２０ｍｍのＳＴＤには４ｋｇ、直径９００ｍｍのＳＴＤには５０ｋｇ、直径１８３０ｍｍのＳＴＤには２５０ｋｇである。また、この石炭の中位径は２．２ｍｍである。なお、回転筒１０内に設置された加熱管１１の中に流すスチームの圧力は、それぞれ０．６ＭＰａ（ゲージ圧）とした。
【００８０】
図１５に、ＳＴＤの回転筒１０の直径が３２０ｍｍの場合における臨界速度比と乾燥速度の関係を示したグラフを示す。この図１５の乾燥速度の値は、相対数値である。詳しくは、ＳＴＤの回転筒１０の直径が３２０ｍｍであって、かつ臨界速度比が２０％のときの乾燥速度の値を１と定め、その値を基準にした相対数値で表している。
【００８１】
また、臨界速度比と回転筒１０の直径を任意に変えながら回転筒１０を運転し、回転筒１０内部の被処理物Ｗの分散状態を写真に撮り、それをトレースした図を図１６に示す。すなわち、各横型回転式乾燥機は被乾燥物の挙動を目視できるように、横断面に透明板を設け、この透明板を通して内部の被処理物Ｗの分散状態を写真に撮像し、それをトレースしたものである。なお、図１６における回転筒１０の回転方向は、図５と同様に反時計回りである。
【００８２】
臨界速度比を２０％にして運転した時には、被乾燥物Ｗが、回転筒１０の右側の領域でキルンアクションしているが、回転筒１０の内壁に塊状に残存し、移動量も少なく、被処理物Ｗはあまり分散していない。これは、回転筒１０の伝熱面と被乾燥物Ｗ（石炭）が十分に接触していないことを示している。
【００８３】
一方、臨界速度比を５０％にして運転した時に、回転筒１０の内部を確認したところ、回転筒１０の広い範囲で被処理物Ｗが分散していることが分かった。また、臨界速度比を７０％に上げて運転し、回転筒１０内を確認したところ、被処理物Ｗがさらに広い範囲に分散していた。
【００８４】
また、臨界速度比を１００％にして運転した時に、回転筒１０の内部を確認したところ、途中から落下する被処理物Ｗも若干あったが、ほとんどの被処理物Ｗが共廻りしており、伝熱面と被処理物Ｗが接触せずに熱の授受が行われていないことが分かった。
なお、図１６で回転筒１０内に記載した矢印は、被処理物Ｗが落下する方向を表している。
【００８５】
実際に、図１７に示すように、臨界速度比の上昇に伴って乾燥速度が高まることを確認した。また、回転筒１０の直径が変わっても、臨界速度比に対する乾燥速度の上昇傾向に変りはない。なお、図１７の乾燥速度の値は、相対数値である。詳しくは、ＳＴＤの回転筒１０の直径が３２０ｍｍであって、かつ臨界速度比が２０％のときの乾燥速度の値を１と定め、その値を基準にした相対数値で表している。
【００８６】
（充填率）
本発明は、回転筒１０を高速回転させる場合に、被処理物Ｗの充填率を２０〜４０％にすることが好ましい。好ましくは、充填率を２５〜３０％にすることが好ましい。
なお、前記充填率は、以下の式３によって求めることができる。
η＝Ａｐ／Ａｆ・１００    ・・・式３
ここに、ηは充填率（％）、Ａｐは自由断面積に対して被処理物の占める断面積（ｍ2）、Ａｆは回転筒の全断面積から全加熱管の断面積を減算した自由断面積（ｍ2）である。
【００８７】
（実験例２）
直径４５０ｍｍのＳＴＤに石炭（被処理物Ｗ）を２００ｋｇ／ｈ投入して実験を行った。回転筒１０に配置する加熱管１１の隙間Ｋは１００ｍｍである。また、この石炭の中位径は２．２ｍｍである。なお、回転筒１０内に設置された加熱管１１の中に流すスチームの圧力は、０．６ＭＰａ（ゲージ圧）とした。
【００８８】
図１８に、充填率を変えた場合の臨界速度比と乾燥速度のグラフを示す。この図１８の乾燥速度の値は、相対数値である。詳しくは、充填率が１５％であって、かつ臨界速度比が２０％のときの乾燥速度の値を１と定め、その値を基準にした相対数値で表している。被処理物Ｗの充填率を１５％にして運転したときは、被処理物Ｗと加熱管１１の接触面積が狭いため、乾燥速度が上がらなかった。一方、被処理物Ｗの充填率を２５％にして運転したとき、被処理物Ｗと加熱管１１の接触面積が増え、乾燥速度が上昇した。さらに、被処理物Ｗの充填率を３５％にして運転したとき、粉体層（粉体の被処理物Ｗの層）の上層で上滑りが発生し、伝熱面と接触しない被処理物Ｗが増えた。その結果、充填率２５％で運転したときよりも、乾燥速度が上がらなかった。しかし、充填率１５％で運転したときよりは、乾燥速度が速かった。なお、いずれの充填率においても、臨界速度比が高くなるにつれて、乾燥速度が上昇した。
【００８９】
以上の実験により、被処理物Ｗの乾燥速度が顕著に上昇する充填率２０〜４０％を採用することが好ましいことと分かった。
【００９０】
（加熱管１１の隙間）
図１９に加熱管１１の隙間Ｋを示す。この例においては、隙間Ｋは４つの同心円列ですべて同一の例が示されている。このために、加熱管１１の径を外側ほど大きくしてある。隣接する加熱管１１の間（隙間）Ｋの距離は８０〜１５０ｍｍにすることが好ましい。もちろん、加熱管１１の径は同一径とする、隙間Ｋはたとえば外側ほど大きくするなど、適宜の変形が可能である。また、後述する第１の配置形態又は第２の配置形態を採ることもできる。
【００９１】
（実験例３）
直径１８３０ｍｍのＳＴＤに、バッチ方式で石炭（被処理物Ｗ）２５０ｋｇを投入して実験を行った。この石炭の中位径は２．２ｍｍである。なお、回転筒１０内に設置された加熱管１１の中に流すスチームの圧力は、０．６ＭＰａ（ゲージ圧）とした。
【００９２】
図２０に、臨界速度比と乾燥速度のグラフを示す。この図２０の乾燥速度の値は、相対数値である。詳しくは、加熱管１１の隙間Ｋが５０ｍｍであって、かつ臨界速度比が２０％のときの乾燥速度の値を１と定め、その値を基準にした相対数値で表している。
【００９３】
また、図２０のグラフを作成した際の加熱管１１の配置は、図１９と同様にした。すなわち、回転筒の中心から外側へ向かって放射線状に加熱管１１を配置し、加熱管１１の径を内側から外側へ向かって次第に大きくした。それにより、第１列目〜第ｎ列目にある加熱管１１の隙間Ｋを全て同じにした。例えば、加熱管１１の隙間Ｋが５０ｍｍの場合は、第１列目〜第ｎ列目にある加熱管１１の隙間Ｋがすべて５０ｍｍである。なお、この加熱管１１の配置については、下記図２１においても同様である。
【００９４】
加熱管１１の隙間Ｋを５０ｍｍにして運転したところ、隙間Ｋを流れる被処理物Ｗの量が少なく、被処理物Ｗがあまり混合せず、乾燥速度が遅かった。その後、加熱管１１の隙間Ｋを８０ｍｍ、１００ｍｍ、１５０ｍｍと長くするにつれて、乾燥速度が次第に早くなった。これは隙間Ｋを流れる被処理物Ｗの量が次第に多くなり、被処理物Ｗが良く混合することが一因と推測される。一方、加熱管１１の隙間Ｋを２００ｍｍにして運転したところ、隙間を流れる被処理物Ｗの量が多くなった。しかし、隙間Ｋの長さが１５０ｍｍの場合と比べて、被処理物Ｗと加熱管１１の接触面積はあまり変わらなかった。その結果、乾燥速度も１５０ｍｍの時とそれほど変わらなかった。なお、いずれの充填率においても、臨界速度比が高くなるにつれて、乾燥速度が上昇した。
【００９５】
以上の実験により、隣接する加熱管１１の間（隙間）の距離を８０〜１５０ｍｍにすることが好ましいことと分かった。
【００９６】
（実験例４（樹脂系物質））
直径１８３０ｍｍのＳＴＤに樹脂系物質をバッチ式で投入した。その投入量は、２５０ｋｇである。また、この樹脂系物質の中位径は０．１ｍｍである。また、回転筒内の加熱管１１の中に流すスチームの圧力は、０．４５ＭＰａ（ゲージ圧）とした。
【００９７】
図２１に、樹脂系物質を被処理物Ｗに用いて、加熱管１１の隙間Ｋの長さを変えた場合の臨界速度比と乾燥速度の関係を示したグラフを示す。この図２１の乾燥速度の値は、相対数値である。詳しくは、加熱管１１の隙間Ｋが５０ｍｍであって、かつ臨界速度比が２０％のときの乾燥速度の値を１と定め、その値を基準にした相対数値で表している。
【００９８】
図２１のとおり、臨界速度比αが５０％前後のときに、乾燥速度のピークが現れる山型となっている。したがって、臨界速度比αが３０〜７０％であるのが好ましいことが分かる。また、加熱管１１の隙間Ｋを５０ｍｍ、８０ｍｍ、１００ｍｍと次第に広くすると、乾燥速度も次第に速くなっている。
【００９９】
以上の結果からも予測できるように、最適な臨界速度比は、被処理物の種類、含水率、乾燥機のサイズなどによって相違するが、臨界速度比は４０〜９０％を採用することが好ましい。
【０１００】
（外径と内径の関係性）
前記の各説明や各式においては、回転筒１０の内径Ｄを用いており、外径は用いなかった。しかし、前記各式を補正して、外径を用いても良い。この点について、以下に詳述する。
【０１０１】
前記各式において、Ｄは内径であるが、内径の代わりとして外径を用いるための補正式を記述する。回転筒１０の外径をＤｏ、回転筒１０の板厚（肉厚）をｔ、内径をＤとすると、これらの関係は、下記式１０のようになる。
Ｄ＝Ｄｏ−（２×ｔ）  ・・・式１０
【０１０２】
従って、前記各式のＤに、式１０の右辺を代入すれば良い。例えば、臨界速度比の式は以下のように記述できる。
Ｖｃ＝２．２１Ｄ1/2      ・・・式１
Ｖｃ＝２．２１×（Ｄｏ−２×ｔ）1/2
【０１０３】
なお、参考として、ＳＴＤなどの回転筒１０の肉厚ｔの一般的な数値を示す。回転筒１０が大径化するほど、これの強度を保持するために肉厚ｔは増す傾向があり、実際としては概ね以下の数値で設計されている。回転筒１０の内径Ｄが０．３〜６ｍの場合で、肉厚ｔが３〜１００ｍｍとなる。
【０１０４】
＜加熱管について＞
本発明において加熱管１１にサイズ及び配置は適宜選択できるものの、本発明者らの高速回転化を指向する過程の中で、主に接触効率を高め、もって乾燥速度を高めるためには、次述する手段が有効であるとの知見を得た。
【０１０５】
（加熱管の配置）
従来は、図２９に示すように、回転筒１０内に加熱管１１を放射状に配置していた。回転筒１０内では、被処理物Ｗ（粉粒体）が回転筒１０下部に移行した複数の加熱管１１の隙間に入り込み、回転筒１０の回転に伴って、複数の加熱管１１により回転方向に掻き上げられる。安息角まで掻き上げられた被処理物Ｗは、主に安息角を越えた時点から崩落し始め、落下運動に転じる。より詳しくは、安息角限を超えて、より上方に位置する複数の加熱管１１の間から雪崩のように落下し、回転筒１０下部に位置する加熱管１１に衝突する。
【０１０６】
落下した被処理物Ｗは、回転筒１０下部の複数の加熱管１１、１１の隙間に再び入り込む。被処理物Ｗが落下する角度と加熱管１１、１１の隙間に入り込む角度が異なるため、加熱管１１、１１の隙間に被処理物Ｗが速やかに入り込まず、加熱管１１、１１の外側（回転筒１０の中心側）に滞留してしまい、被処理物Ｗと加熱管１１の接触効率が悪いことが判明した。接触効率が悪いと、被処理物の乾燥速度が低下するという問題があった。
【０１０７】
また、被処理物Ｗが落下する方向と複数の加熱管１１、１１の間に入り込む方向が異なるため、落下した被処理物Ｗは最内列（回転筒１０の最も中心側の列）の加熱管１１、１１に衝突して、運動エネルギーが一旦、ゼロになってしまう（リセットされてしまう）という問題があった。
【０１０８】
本発明は、前記問題を解決するために加熱管の配置を改良した。
すなわち、一端側に被処理物Ｗの供給口を、他端側に被処理物Ｗの排出口を有し、軸心周りに回転自在な回転筒１０と、加熱媒体が通る多数の加熱管１１、１１…を前記回転筒１０内に設け、被処理物Ｗを前記回転筒１０の一端側に供給して他端側から排出する過程で、前記加熱管１１、１１…により被処理物Ｗを加熱して乾燥させる横型回転式乾燥機において、加熱管１１、１１…の配置は、次の配置形態が望ましいのである。
前記加熱管１１、１１…群が、前記回転筒１０の中心を中心とする実質的に同心円状に配置され、その中心側円上の第１基準加熱管Ｓ１芯から、第２基準加熱管Ｓ２芯までを繋ぐ繋ぎ線が、次記（１）または（２）の配置形態の一つ又はこれらを組み合わせた配置形態から選択されるものである。
【０１０９】
＜図２４参照：斜め直線状形態＞
（１）各加熱管１１、１１…芯が、第１基準加熱管Ｓ１芯と第２基準加熱管Ｓ２芯とを直接繋ぐ直線Ｌ１上に位置しており、さらに、第１基準加熱管Ｓ１芯を通る半径放射線Ｊ１に対して、前記第２基準加熱管Ｓ２芯が、回転筒１０の回転方向後方に位置している第１配置形態。
【０１１０】
＜図２２参照：曲線状形態＞
（２）各加熱管１１、１１…芯が、第１基準加熱管Ｓ１芯と第２基準加熱管Ｓ２芯とを繋ぐ曲線Ｌ２上に位置しており、かつ、第２基準加熱管Ｓ２芯に向かうほど回転筒１０の回転方向後方に位置しており、さらに、第１基準加熱管Ｓ１芯を通る半径放射線Ｊ１に対して、第２基準加熱管Ｓ２芯が、回転筒１０の回転方向後方に位置している第２配置形態。
【０１１１】
すなわち、図２２及び図２４に示すように、加熱管１１、１１…は、回転筒１０の中心Ｆを中心にして同心円状に配置され、中心側円上の第１基準加熱管Ｓ１の同心円ｒ１、第２基準加熱管Ｓ２の同心円ｒ２、回転筒１０の最も外側に位置する最外加熱管１１の同心円ｒ３を含めた各同心円上に配置されている。
【０１１２】
第１基準加熱管Ｓ１芯（図２２及び図２４参照）は、回転筒１０の最も中心側に位置する加熱管１１群の列（「列１」：図２３参照。）の中から任意に選んだ加熱管１１の芯（加熱管の中心）である。
【０１１３】
また、第２基準加熱管Ｓ２芯は、複数加熱管の「列」において（図２３参照）、回転筒１０の最も中心側に位置する加熱管１１（第１基準加熱管Ｓ１）から、同一の「行」に沿って外側へ向かって数えて、所望の列数の加熱管Ｓ２の芯（加熱管の中心）を指称する。
【０１１４】
第２基準加熱管Ｓ２芯の位置は、被処理物の流動挙動（この流動挙動は、被処理物の物性（形状、大きさ、粘性、材料種など）に由来する要因と、乾燥機の運転条件に由来する要因などに左右される）に応じて適宜選択できる。
【０１１５】
このとき、配置比ε＝ｈ２（第２基準加熱管Ｓ２の同心円ｒ２−第１基準（最内）加熱管Ｓ１の同心円ｒ１）／ｈ１（回転筒内面−第１基準（最内）加熱管Ｓ１の同心円ｒ１）を、１／２超とするのが望ましい。
【０１１６】
また、本発明においては、少なくとも、第１基準加熱管Ｓ１から第２基準加熱管Ｓ２までの区間については、前述の第１配置形態か第２配置形態の加熱管配置とするのが望ましい。
【０１１７】
さらに、本発明においては、第２基準加熱管Ｓ２芯の位置が、最外加熱管１１の同心円ｒ３上にある場合も含むものである。
【０１１８】
このように、第１配置形態又は第２配置形態を採る領域は、適宜選択でき、図２４に示す例では、加熱管１１の列数が全７列であり、第２基準加熱管Ｓ２の芯が４列目にある例を示した。
【０１１９】
図２４の例は第１の配置形態の例であり、図２２及び図２３の例は第２の配置形態である。
【０１２０】
図２４の例は、全７列のすべてが第１の配置形態である。すなわち、第１基準加熱管Ｓ１芯と第２基準加熱管Ｓ２芯とを直接繋ぐ直線Ｌ１上に位置しており、さらに、第１基準加熱管Ｓ１芯を通る半径放射線Ｊ１に対して、第２基準加熱管Ｓ２芯が、回転筒１０の回転方向後方に位置している。
【０１２１】
図２２及び図２３の例では、全９列のすべてが第２の配置形態である。すなわち、各加熱管１１，１１…の芯が、第１基準加熱管Ｓ１芯と第２基準加熱管Ｓ２芯とを繋ぐ曲線Ｌ２上に位置しており、かつ、第２基準加熱管Ｓ２芯に向かうほど回転筒の回転方向後方に位置しており、さらに、第１基準加熱管Ｓ１芯を通る半径放射線Ｊ１に対して、第２基準加熱管Ｓ２芯が、回転筒１０の回転方向後方に位置している。
【０１２２】
なお、図２２及び図２４において、回転筒１０の中心点Ｆを始点として、第１基準加熱管Ｓ１芯を通る線を半径放射線Ｊ１として、第２基準加熱管Ｓ２芯を通る線を半径放射線Ｊ２として、それぞれ示した。前記ｈ１及びｈ２の各距離は、半径放射線Ｊ２上の距離から求めると良い。
【０１２３】
（加熱管の他の曲線状または直線状配置）
そのほか、本発明の別の好適な形態の下では、回転筒１０の回転軸の同心円上において、中心側から外側に位置するに従って、隣り合う加熱管１１の隙間を大きくした配置とすることもできる。図２２〜図２４は、中心側から外側へ向かうに従って、隣り合う加熱管１１の隙間を次第に大きくする配置とした例である。
【０１２４】
また、第１基準加熱管Ｓ１芯と、第２基準加熱管Ｓ２芯とを繋ぐ曲線Ｌ２としては、サイクロイド（粒子が最速で降下する場合に描く線）、コルニュの螺旋（滑らかに降下する場合に描く線）若しくは対数曲線、円弧線またはそれらの線と近似する線などとすることができる。
【０１２５】
図２８には、加熱管１１、１１…の内側を第２配置形態に従う曲線状に配置し、外側部分については半径方向（放射方向）に沿う形態の例を示した。
【０１２６】
図２５には、加熱管１１、１１…の内側を第２配置形態に従う曲線状に配置し、外側部分については半径方向（放射方向）に沿う形態の例を示した。
【０１２７】
図２７には、加熱管１１，１１…を第１配置形態に従う斜め直線状に配置し、外側部分については、中間の同心円上から最も外側の同心円にかけて、斜め直線状の加熱管の行を介装した例を示している。
【０１２８】
他方、これらの例から推測できるように、図面に具体例を示さないが、第１配置形態と第２配置形態とを組み合せて配置することも可能である。
【０１２９】
全列について、第１配置形態や第２配置形態を採用しないで、それらの配置形態を途中まで採用する場合も、前述のように、配置比ε＝ｈ２（第２基準加熱管Ｓ２の同心円ｒ２−第１基準（最内）加熱管Ｓ１の同心円ｒ１）／ｈ１（回転筒内面−第１基準（最内）加熱管Ｓ１の同心円ｒ１）を、１／２超とするのが望ましい。
【０１３０】
（作用効果）
前記のように加熱管１１を曲線状または斜め直線状に配置することで、被処理物Ｗが落下する方向と被処理物Ｗが複数の加熱管１１の間に入り込む方向が近似し、落下した被処理物Ｗはその運動方向を大きく変えずに複数の加熱管１１、１１の隙間に入り込む。加熱管１１、１１の隙間に入り込んだ被処理物Ｗは、回転筒１０の内側から外側へと流れ、回転筒１０の筒壁に到達する。加熱管１１の配置を選定することで、加熱管１１の隙間に被処理物Ｗが速やかに入り込み、加熱管１１の外側（回転筒１０の中心側）に滞留せず、被処理物Ｗと加熱管１１の接触が良くなるため、乾燥効率を向上させることができる。また、被処理物Ｗと加熱管１１の接触面積が増大し、両者の接触時間も増えるため、この点からも乾燥効率を向上させることができる。
【０１３１】
また、被処理物Ｗが加熱管１１、１１の隙間に滑らかに入り込むため、被処理物Ｗから加熱管１１が受ける衝撃が小さくなる。そのため、従来のように加熱管１１を配置した場合と比べて、加熱管１１の直径を小さくすることができ、加熱管１１の本数を増やすことができる。その結果、全体として加熱管１１の伝熱面積が増え、乾燥効率を向上させることができる。
【０１３２】
そのほか、従来の装置では、落下する被処理物Ｗと加熱管１１とが衝突することにより、被処理物Ｗ（粉粒体）の破砕が生じていたが、前述の好適な形態によれば、破砕を防ぐ又は抑制できる。その結果、最終製品（乾燥製品）の粒度分布が安定するとともに、微粉が減少して排気処理設備の負荷を下げることもできる。
【０１３３】
なお、各加熱管１１、１１…の直径や肉厚は適宜選択できる。
【０１３４】
（加熱管１１の本数）
同心円上にある加熱管１１の本数を全て同じにしても良いが、加熱管１１を直線状に設けた場合には、図２７に示すように、回転筒１０の最外周から中間付近までの加熱管１１の本数を、回転筒１０の中間付近から最内周までの加熱管１１の本数より多くした方が良い。このように、中間付近から最外周までの加熱管１１の本数を増やすことで、隣り合う加熱管１１、１１の間の距離を最内周から最外周までほぼ同じにすることができる。そして、加熱管１１の本数を増やすことで、加熱管１１の伝熱面積が増え、回転筒１０の外周側へ移動した被処理物Ｗの乾燥効率を向上させることができる。
【０１３５】
（加熱管１１の直径）
加熱管１１の直径を全て同じにしても良いが、図２３に示すように、回転筒１０の内周側から外周側へ向かうに連れて、次第に直径を大きくすることもできる。このように、加熱管１１の直径を変えることで、隣り合う加熱管１１の間の距離を内周から外周までほぼ同じにすることができる。このように加熱管１１の直径を大きくすることで、加熱管１１の伝熱面積が増え、回転筒１０の外周側へ移動した被処理物Ｗの乾燥効率を向上させることができる。
【０１３６】
（加熱管１１の配列の決め方）
加熱管１１の配列の決定方法について、図２３を参照しながら説明する。なお、加熱管１１の配列を「行列」で表し、回転筒１０の径方向（回転筒１０の中心側から外側へ向かう方向）の配列を「列」とし、円周方向の配列を「行」とする。
【０１３７】
隣接する行間の距離（例えば、行１と行２の間の距離）及び隣接する列間の距離（例えば、列１と列２の間の距離）を変えることにより、被処理物Ｗの分散性や流動性を変えることができる。
【０１３８】
例えば、図２３のハッチングを施した加熱管１１（以下、「基準加熱管１１」という。）を基準にして考えると、行間距離として、（１）の加熱管１１と基準加熱管１１の距離、（５）の加熱管１１と基準加熱管１１の距離のほか、（２）の加熱管１１と基準加熱管１１の距離、（８）の加熱管１１と基準加熱管１１の距離、（４）の加熱管１１と基準加熱管１１の距離、（６）の加熱管１１と基準加熱管１１の距離が考えられ、これらが前記一定値以上になるようにする。また、列間距離として、（３）の加熱管１１と基準加熱管１１の距離、（７）の加熱管１１と基準加熱管１１の距離が考えられ、これらも前記一定値以上になるようにする。なお、隣接する加熱管１１の距離は８０〜１５０ｍｍにすることが好ましい。
【０１３９】
以上のように、行間距離及び列間距離が、加熱管１１の配列を決定する際の拘束条件となる。この拘束条件に従いつつ、出来る限り伝熱面積が広くなり、かつ流動性が良くなるように、加熱管１１の径、行数及び列数を変えて様々なバリエーションを試し、最も伝熱面積が広くなり、かつ流動性が良くなる配列を採用し、製品を設計する。なお、実際に加熱管１１の配列を検討した結果、行の曲率を次第に大きくした場合は、加熱管１１の径を次第に小さくし、列数を次第に多くすることで、伝熱面積を最も広くすることができた。逆に、行の曲率を次第に小さくした場合は、加熱管１１の径を次第に大きくし、列数を次第に少なくすることで、伝熱面積を最も広くすることができた。
【符号の説明】
【０１４０】
１０  回転筒
１１  スチームチューブ（加熱管）
４１  供給口
５０  排出口
５５  分級フード
５６  固定排気口
５７  固定排出口
６０  掻上板
６５  撹拌手段
Ａ    キャリアガス
Ｅ    処理物
Ｗ    被処理物
【図１】
2015200483.tif 000003
【図２】
2015200483.tif 000004
【図３】
2015200483.tif 000005
【図４】
2015200483.tif 000006
【図５】
2015200483.tif 000007
【図６】
2015200483.tif 000008
【図７】
2015200483.tif 000009
【図８】
2015200483.tif 000010
【図９】
2015200483.tif 000011
【図１０】
2015200483.tif 000012
【図１１】
2015200483.tif 000013
【図１２】
2015200483.tif 000014
【図１３】
2015200483.tif 000015
【図１４】
2015200483.tif 000016
【図１５】
2015200483.tif 000017
【図１６】
2015200483.tif 000018
【図１７】
2015200483.tif 000019
【図１８】
2015200483.tif 000020
【図１９】
2015200483.tif 000021
【図２０】
2015200483.tif 000022
【図２１】
2015200483.tif 000023
【図２２】
2015200483.tif 000024
【図２３】
2015200483.tif 000025
【図２４】
2015200483.tif 000026
【図２５】
2015200483.tif 000027
【図２６】
2015200483.tif 000028
【図２７】
2015200483.tif 000029
【図２８】
2015200483.tif 000030
【図２９】
2015200483.tif 000031
【図３０】
2015200483.tif 000032
【手続補正書】
【提出日】平成27年2月24日(2015.2.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、乾燥速度を向上させる被処理物の乾燥方法、横型回転式乾燥機、および被処理物の乾燥速度の評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
石炭や鉱石等の被処理物を乾燥する乾燥機としては、スチームチューブドライヤー（以下「ＳＴＤ」という。）、コールインチューブ（特許文献１）、ロータリーキルン等が多用されている。前記石炭や鉱石は、製鉄や精錬の原料、発電燃料等として用いられ、これらを安定的にかつ大量に処理することが要求されるため、この要求に適う乾燥機として、前記の各乾燥機が採用されている。
【０００３】
ＳＴＤは被処理物を間接加熱するため、熱効率が高く、単位容量当たりの処理量も多い。また、大型化も可能であるため、大量処理の要求に適している。
【０００４】
コールインチューブも被処理物を間接加熱するため、前記ＳＴＤと同様に、熱効率が高く、単位容量当たりの処理量も多い。しかし、ＳＴＤに比べて大型化が難しいという欠点がある。例えば、前記ＳＴＤ１台で処理できる量をコールインチューブで処理しようとしたとき、複数台必要となる場合がある。
【０００５】
ロータリーキルンは、被処理物に熱風を当てて直接乾燥させるため、間接加熱に比べて熱効率が悪いという欠点がある。また、排気処理設備が非常に大きくなるという欠点もある。かかる理由から、大量の被処理物を処理する乾燥機としては、ＳＴＤに優位性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実用新案登録第２５１５０７０号公報
【特許文献２】特公昭６２−６０６３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年は、被処理物の大量乾燥処理の要求が強く、その要求に応えるため、乾燥機の大型化が進んでいる。ＳＴＤの大型化を例に挙げると、シェル径が４ｍで、本体長が３０ｍ以上のものも作られている。
【０００８】
しかし、乾燥機の大型化は、設置面積が増えてしまうという問題が生じるほか、製造や輸送に問題が生じる。具体的には、強度を保持するために各部材の板厚が増加し、シェル径が４ｍ、本体長が３０ｍの前記ＳＴＤでは、本体重量が４００ｔｏｎにも達する。そのため、完成までに多くの時間かかるという問題がある。また、製造に特別な設備を要するという問題もある。
【０００９】
さらに、大型化に伴って製品輸送の際に、その重量に耐えられる特殊車両が必要になり、輸送路が狭い場合には、分割して輸送し、現場で接合し、組立てる必要があり、工事が非常に繁雑であるという問題もある。
【００１０】
そこで、このように装置の大型化には限界があることを踏まえ、むしろ、被処理物の乾燥速度を向上させることを指向するべきであるとの課題を見出した。
【００１１】
したがって、本発明の課題は、乾燥機による被処理物の乾燥速度を向上させることにある。
また、乾燥機の大きさ（シェル径）当たりの乾燥処理量を増大できる本発明により装置の大型化に伴う前記問題を極力回避できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決した本発明は次記のとおりである。
＜請求項１記載の発明＞
一端側に被処理物の供給口を、他端側に被処理物の排出口を有し、軸心周りに回転自在な回転筒と、加熱媒体が通る加熱管群を前記回転筒内に設け、前記回転筒の回転に伴って前記加熱管群により被処理物が回転方向に掻き上げられる構成の横型回転式乾燥機を用いて、
被処理物を前記回転筒の一端側に供給して他端側から排出する過程で、前記加熱管群により被処理物を間接加熱して乾燥させる、被処理物の乾燥方法であって、
下記式１、式２で定められる臨界速度比αが３０〜１００％未満となるように、前記回転筒を回転して、被処理物を乾燥させることを特徴とする被処理物の乾燥方法。
Ｖｃ＝２．２１Ｄ1/2      ・・・式１  
α＝Ｖ／Ｖｃ・１００    ・・・式２
ここに、Ｖｃは臨界速度（ｍ／ｓ）、Ｄは回転筒の内径（ｍ）、αは臨界速度比（％）、Ｖは回転速度（ｍ／ｓ）である。
【００１３】
（作用効果）
ＳＴＤの回転筒の回転数について、従来は理論的な検証も行われないまま、以下の値で運転されている。すなわち、回転筒の内径が４ｍの場合は回転数の上限を２〜４．５ｒｐｍに、前記内径が３ｍの場合は回転数の上限を２〜５ｒｐｍに、前記内径が２ｍの場合は回転数の上限を２〜６ｒｐｍに、前記内径が１ｍの場合は回転数の上限を３〜１０ｒｐｍに設定して運転を行っている。
【００１４】
他方、本発明者らの知見によれば、ＳＴＤの大きさ（回転筒の内径）を変えると、同じ回転数で回転しても、被処理物の乾燥速度が変わるとともに、その速度の予測が難しいという問題がある。特に大型のＳＴＤになるほど乾燥速度の予測が困難であるため、伝熱面積を大きめに設計して乾燥能力に余裕を持たせていた。
【００１５】
かかる理由により、従来例では、テスト機から実機にスケールアップする際に、所望する乾燥能力を引き出すことが困難であったのに対し、本発明に係る被処理物の乾燥方法を用いて回転速度を決定することで、スケールアップの際に、所望する乾燥能力を発揮させることが容易となる。
【００１６】
また、本発明の被処理物の乾燥方法においては、乾燥機の回転速度を高速化することにより、従来よりも乾燥能力を飛躍的に向上させることができ、被処理物の大量処理が可能となる。
【００１７】
＜請求項２記載の発明＞
下記式３で定められる被処理物の充填率ηが２０〜４０％となるように、前記回転筒内に被処理物を供給する請求項１記載の被処理物の乾燥方法。
η＝Ａｐ／Ａｆ・１００    ・・・式３
ここに、ηは充填率（％）、Ａｐは自由断面積に対して被処理物の占める断面積（ｍ2）、Ａｆは回転筒の全断面積から全加熱管の断面積を減算した自由断面積（ｍ2）である。
【００１８】
（作用効果）
充填率ηが２０〜４０％であると、単位断面積当たりの処理量が多くなり、かつ、乾燥速度も速いものとなる。また、充填率ηの上限が過度に大きくないので、良好な乾燥速度を示す。より好ましい充填率ηは２５〜３０％である。なお、回転筒の全断面積Ａｆとは、回転筒の任意の横断面における回転筒内部の断面積のことをいい、回転筒の肉厚部分の面積は含まない。すなわち、回転筒の内径に基づいて計算する断面積をいう。
【００１９】
＜請求項３記載の発明＞
前記被処理物が中位径５０ｍｍ以下の石炭であるとき、内径が１〜６ｍの回転筒を用いて、前記臨界速度比αが４０〜１００％未満となるように前記回転筒を回転して、被処理物を乾燥させる請求項１または２記載の被処理物の乾燥方法。
【００２０】
（作用効果）
被乾燥物が石炭であるとき、臨界速度比αが４０〜１００％未満であるのが、処理量及び乾燥速度の観点から最適である。より好ましい臨界速度比αは６０〜９０％である。
【００２１】
＜請求項４記載の発明＞
前記被処理物が中位径２００μｍ以下の樹脂系物質であるとき、内径が１〜６ｍの回転筒を用いて、前記臨界速度比αが３０〜７０％となるように前記回転筒を回転して、被処理物を乾燥させる請求項１または２記載の被処理物の乾燥方法。
【００２２】
（作用効果）
被乾燥物が中位径２００μｍ以下の樹脂系物質であるとき、臨界速度比αが３０〜７０％であるのが、処理量及び乾燥速度の観点から最適である。より好ましい臨界速度比αは４０〜６０％である。
【００２３】
＜請求項５記載の発明＞
前記加熱管を放射状または同心円上に複数配置しており、隣り合う加熱管の間の離間距離が８０〜１５０ｍｍである請求項１〜４のいずれか１項に記載の被処理物の乾燥方法。
【００２４】
（作用効果）
隣り合う加熱管の間の離間距離は、回転筒の回転に伴って、被乾燥物を掬い上げる量、掬い上げた被乾燥物が落下し、伝熱管の間に戻る量と関係し、かつ、これらは回転筒の回転速度とも関連するところ、前記離間距離は、８０〜１５０ｍｍが適していることが知見された。
【００２５】
＜請求項６記載の発明＞
一端側に被処理物の供給口を、他端側に被処理物の排出口を有し、軸心周りに回転自在な回転筒と、加熱媒体が通る加熱管群を前記回転筒内に設け、前記回転筒の回転に伴って前記加熱管群により被処理物が回転方向に掻き上げられる構成とされ、
被処理物を前記回転筒の一端側に供給して他端側から排出する過程で、前記加熱管群により被処理物を間接加熱して乾燥させる横型回転式乾燥機であって、
下記式１、式２で定められる臨界速度比αが３０〜１００％未満となるように運転できる構成であることを特徴とする横型回転式乾燥機。
Ｖｃ＝２．２１Ｄ1/2      ・・・式１
α＝Ｖ／Ｖｃ・１００    ・・・式２
ここに、Ｖｃは臨界速度（ｍ／ｓ）、Ｄは回転筒の内径（ｍ）、αは臨界速度比（％）、Ｖは回転速度（ｍ／ｓ）である。
【００２６】
（作用効果）
装置の観点から、請求項１と同様の作用効果を奏する。
【００２７】
＜請求項７記載の発明＞
前記加熱管を放射状または同心円上に複数配置しており、隣り合う加熱管の間の離間距離が８０〜１５０ｍｍである請求項６記載の横型回転式乾燥機。
【００２８】
（作用効果）
装置の観点から、請求項５と同様の作用効果を奏する。
【００２９】
＜請求項８記載の発明＞
一端側に被処理物の供給口を、他端側に被処理物の排出口を有し、軸心周りに回転自在な回転筒と、加熱媒体が通る加熱管群を前記回転筒内に設け、前記回転筒の回転に伴って前記加熱管群により被処理物が回転方向に掻き上げられる構成の横型回転式乾燥機を用いて、
被処理物を前記回転筒の一端側に供給して他端側から排出する過程で、前記加熱管群により被処理物を間接加熱して乾燥させる際の被処理物の乾燥速度を評価する方法であって、
下記式１、式２で定められる臨界速度比αをもって、乾燥速度を評価することを特徴とする被処理物の乾燥速度評価方法。
Ｖｃ＝２．２１Ｄ1/2      ・・・式１
α＝Ｖ／Ｖｃ・１００    ・・・式２
ここに、Ｖｃは臨界速度（ｍ／ｓ）、Ｄは回転筒の内径（ｍ）、αは臨界速度比（％）、Ｖは回転速度（ｍ／ｓ）である。
【００３０】
（作用効果）
請求項１と同様の作用効果を奏する。そして、本請求項に係る乾燥速度の評価方法により、実機レベルでの適確な間接加熱横型回転式乾燥機を得ることができる。
【発明の効果】
【００３１】
以上のように、本発明によれば、乾燥機による被処理物の乾燥速度を向上させることができる。また、乾燥速度が向上する結果、乾燥機の大きさ（シェル径）当たりの乾燥処理量を増大できる。逆からいえば、処理量当たりの装置の大きさを小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係る横型回転式乾燥機の側面図である。
【図２】スクリューフィーダ及びその周辺を示した側面図である。
【図３】回転筒の他端側の拡大図（側面図）である。
【図４】本発明に係る横型回転式乾燥機（変形例）の側面図である。
【図５】図４のＸ−Ｘ線断面図である。
【図６】供給方式がシュート式である場合の側面図である。
【図７】供給方式が振動トラフ式である場合の側面図である。
【図８】回転筒の横断面の形状を矩形にした例である。
【図９】回転筒の外側にジャケットを設けた場合の側面図である。
【図１０】処理物の排出方式の変形例を示した側面図である。
【図１１】向流を採用した横型回転式乾燥機の斜視図である。
【図１２】ガス吹き込み管式の横型回転式乾燥機の説明図であり、（ａ）はガス吹き込み管の断面図であり、（ｂ）はガス吹き込み管を乾燥機内に配した斜視図である。
【図１３】臨界速度比の導出過程の説明図である。
【図１４】回転筒の直径と回転数と臨界速度比の関係を示したグラフである。
【図１５】回転筒の直径が３２０ｍｍの場合の臨界速度比と乾燥速度の関係を示したグラフである。
【図１６】臨界速度比と回転筒の直径を任意に変えながら回転筒を運転し、回転筒内部の被処理物の分散状態を写真に撮り、それをトレースした図である。
【図１７】回転筒の直径を変えた場合の臨界速度比と乾燥速度の関係を示したグラフである。
【図１８】充填率を変えた場合の臨界速度比と乾燥速度の関係を示したグラフである。
【図１９】本発明に係る横型回転式乾燥機の加熱管の隙間の説明図である。
【図２０】加熱管の隙間の長さを変えた場合の臨界速度比と乾燥速度の関係を示したグラフである（被処理物：石炭）。
【図２１】加熱管の隙間の長さを変えた場合の臨界速度比と乾燥速度の関係を示したグラフである（被処理物：樹脂系物質）。
【図２２】本発明に係る横型回転式乾燥機の加熱管の配置例を示した横断面図である。
【図２３】加熱管の配列の決定方法の説明図である。
【図２４】本発明に係る横型回転式乾燥機の加熱管の配置例を示した横断面図である。
【図２５】本発明に係る横型回転式乾燥機の加熱管の配置例を示した横断面図である。
【図２６】図２２を基礎として、加熱管の本数を増やした状態を示した横断面図である。
【図２７】図２４を基礎として、加熱管の本数を増やした状態を示した横断面図である。
【図２８】図２５を基礎として、加熱管の本数を増やした状態を示した横断面図である。
【図２９】従来の横型回転式乾燥機の加熱管の配置例を示した横断面図である。
【図３０】被処理物の付着性を説明した表である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明の好適な実施形態について、図を用いて更に説明する。なお、以下の説明及び図面は、本発明の実施形態の一例を示したものにすぎず、本発明の内容をこの実施形態に限定して解釈すべきでない。
【００３４】
（発明の骨子）
一般に、乾燥機の乾燥速度は、下記の式４のように表すことができる。
Ｑ＝  Ｕｏａ×Ａｅｆ×Ｔｌｎ    ・・・式４
ここに、Ｑは伝熱量（Ｗ）であり、Ｕｏａは総括伝熱係数（Ｗ／ｍ2−Ｋ）であり、Ａｅｆは有効接触伝熱面積（ｍ2）であり、Ｔｌｎは温度差（℃）である。
【００３５】
乾燥速度は伝熱量Ｑと同義であり、前記の式４の左辺の伝熱量Ｑを高めるには、右辺の総括伝熱係数Ｕｏａ、有効接触伝熱面積Ａｅｆ、温度差Ｔｌｎのいずれか、または全てを高めるような方策を取ればよい。
本発明者は、総括伝熱係数Ｕｏａ及び有効接触伝熱面積Ａｅｆに着目し、これらを高めるために、伝熱面と被乾燥物との相対的接触速度をより速くすること、および被処理物の分散を良くして伝熱面と被乾燥物との有効接触伝熱面積をより増大させることを考えた。実際に各種の実験・検討を行ったところ、本発明の手法の有効性を明確に確認できた。
【００３６】
更に、本発明に従う高速回転化技術を詳細に分析した結果、乾燥機の回転筒１０の直径が異なる場合においても、本発明の思想が適用できることを知見した。
【００３７】
（被処理物Ｗ）
まず、乾燥対象物としての被処理物Ｗについて限定はなく、その具体例として、石炭、銅鉱石、鉄粉、亜鉛粉等の鉱石、金属系物質、テレフタル酸、ポリエチレン、ポリアセタール、塩化ビニール等の樹脂系物質、メチオニン、グルテンミール、大豆加工粉、コーンファイバー、コーンジャーム等の加工食品系物質、石膏、アルミナ、ソーダ灰等の無機系物質、脱水汚泥等を挙げることができる。
【００３８】
被処理物Ｗは、物質表面がべたべたとしておらず、付着性の低いものが好ましい。図３０に、日本粉体工業技術協会規格  ＳＡＰ１５−１３、２０１３  解説書１７頁  解説図５より引用した表を示す。本発明では、図３０の点線で囲った領域にあるもの、詳しくはドライ（乾燥）、ペンジュラー域（懸垂域）、ファニキュラー域１（索状域１）、ファニキュラー域２（索状域２）、キャピラリー域（毛管域）の物質を被処理物Ｗとして用いることが好ましい。スラリー（泥しょう）は、付着性が極めて高い傾向にあるため、本発明の被処理物Ｗとして適さない。
【００３９】
（中位径）
本発明の中位径（「メジアン径」ともいう。）は、例えば以下の方法を用いて定める。詳述すると、被処理物の粒径が５００ミクロン以上の場合は、ＪＩＳ  Ｍ  ８８０１  石炭試験方法に記載された方法でふるい分けをし、ふるい分け結果をロジンラムラー分布で表し、積算質量（ふるい上）が５０％に相当する時の粒子径を中位径(Ｄ50)として定める。また、被処理物の粒径が５００ミクロン未満の場合は、レーザー回折式粒度分布測定装置（例えば、商品名ＳＡＬＤ−３１００、島津製作所社製）を用いて粒度分布を測定し、累積体積が５０％に相当する時の粒子径を中位径(Ｄ50)として定める。
【００４０】
（間接加熱横型回転式乾燥機）
次に、本発明に係る横型回転式乾燥機（以下、「ＳＴＤ（Ｓｔｅａｍ  Ｔｕｂｅ  Ｄｒｙｅｒの略称）」ともいう。）について説明する。この横型回転式乾燥機の構造は、図１に例示するように、円筒状の回転筒１０を有し、この回転筒１０の軸心が水平面に対して若干傾くようにして設置されており、回転筒１０の一端が他端よりも高く位置している。回転筒１０の下方には、２台の支持ユニット２０及びモーターユニット３０が回転筒１０を支持するようにして設置されており、回転筒１０は、モーターユニット３０によって、自身の軸心回りに回転自在とされている。この回転筒１０は、一方向に回転するようになっている。その方向は任意に定めることができ、例えば、図５に示すように、他端側（被処理物Ｗの排出口側）から一端側（被処理物Ｗの供給口側）を見て、反時計回り（矢印Ｒ方向）に回転させることができる。
【００４１】
回転筒１０の内部には、金属製のパイプであるスチームチューブ（加熱管）１１が、被乾燥物との伝熱管として、回転筒１０の軸心に沿って延在して多数取り付けられている。このスチームチューブ１１は、例えば回転筒１０の軸心に対して同心円を成すように周方向及び径方向に複数本ずつ配列されている。この配置形態については、後に詳説する。なお、この加熱管１１は、加熱媒体である蒸気等が加熱管１１の内部を流通することで加温される。
【００４２】
また、スクリューフィーダ４２の近傍には、ガス吹込み口でもある供給口４１からキャリアガスＡとして空気、不活性ガス等を回転筒１０の内部に吹き込むガス吹込み手段（図示しない）が設けられており、このガス吹込み手段によって吹き込まれたキャリアガスＡは、回転筒１０の他端側に向かって回転筒１０の内部を流通する。
【００４３】
図１、図３に示すように、回転筒１０の他端側における周壁には、複数の排出口５０が貫通して形成されている。排出口５０は、回転筒１０の周方向に沿って複数形成され、図１、図３の例では、２つの列を成すように相互に離間して形成されている。また、複数の排出口５０は、全て同形とされているが、異形とすることもできる。
【００４４】
また、回転筒１０の他端側には、ガス管７２が備えられ、スチームチューブ１１内に蒸気を供給する供給管７０とドレン管７１とが設けられている。
【００４５】
（変形例）
なお、図４に示すように、前記回転筒１０の他端側に、被処理物Ｗを撹拌する撹拌手段６５を設けても良い。
【００４６】
また、図４、図５に示すように、回転筒１０には、複数の排出口５０を有する他端側を覆うように、被処理物Ｗ及びキャリアガスＡを排出可能な分級フード５５を設けても良い。この分級フード５５は、肉厚な金属から形成されており、底面に、乾燥及び分級をされた被処理物Ｗ、つまり処理物Ｅを排出する固定排出口５７を、天面にキャリアガスＡを排気する固定排気口５６を、それぞれ有する。
【００４７】
（乾燥過程）
次に、図１〜図３を参照しながら、横型回転式乾燥機で被処理物Ｗを乾燥する過程を説明する。
【００４８】
被処理物Ｗは、供給口４１からスクリューフィーダ４２内に供給され、このスクリューフィーダ４２内部に設置されたスクリュー４４を図示しない駆動手段によって回動させることによって、回転筒１０の内部に供給される。供給口４１から供給された被処理物Ｗは、蒸気によって加熱されたスチームチューブ（加熱管）１１に接触して乾燥されつつ、回転筒１０の他端側に移動し、排出口５０から排出される。
【００４９】
他方、回転筒１０の一端側に設けられた吹込み手段によって、供給口４１から吹き込まれたキャリアガスＡは、回転筒１０内を通過して、被処理物Ｗの排出口でもある排出口５０から回転筒１０外に排気される。
【００５０】
また、前記供給管７０から加熱管１１内に供給した蒸気は、被処理物Ｗと加熱管１１が接触して熱交換することにより、加熱管１１内を流れる過程で冷却されて液体Ｄになり、ドレン管７１から排出される。
【００５１】
（変形例）
次に、図４、図５を参照しながら、撹拌手段６５及び分級フード５５を備えた横型回転式乾燥機を用いる場合についても説明する。この場合において、前記説明と重複する部分は、省略する。
【００５２】
回転筒１０内に供給された被処理物Ｗは、撹拌手段６５を設けた位置まで到達すると、撹拌手段６５によって撹拌され、続いて、図５に示すように、回転筒１０の回転に伴って回動する掻上板６０によって掻き上げられる。掻き上げられた被処理物Ｗは、掻上板６０が回転筒１０の上側に位置すると、自然に落下し、その際に被処理物Ｗに含まれる微粒子Ｃが回転筒１０内に分散する（いわゆるフライトアクション）。なお、撹拌手段６５の形状は、回転筒の中心方向に向けて突出した板状等、回転筒の回転に伴い被処理物Ｗを掻き上げられる構造であれば良い。たとえば掻上板６０と同様の形状をとることができる。
【００５３】
他方、回転筒１０の一端側に設けられた吹込み手段によって、供給口４１から吹き込まれたキャリアガスＡは、回転筒１０内を通過して、被処理物Ｗの排出口でもある排出口５０から回転筒１０外に排気される。この際、キャリアガスＡは、掻上板６０によって回転筒１０内に分散された微粒子Ｃを伴って排出口５０から排気される。排出口５０から排気されたキャリアガスＡは、固定排気口５６を介して分級フード５５から排気される。
【００５４】
被処理物Ｗのうち、粒子径が大きく重量が重い粒子は、回転筒１０内において落下し、キャリアガスＡによって固定排気口５６から排出されることもなく、下側に位置した排出口５０から自然落下する。この自然落下した粒子（被処理物Ｗ）は、固定排出口５７から処理物Ｅとして外部に排出される。
【００５５】
（供給方式変形例）
本発明に係る横型回転式乾燥機の変形例を説明する。
横型回転式乾燥機へ被処理物を供給する方式には、前記スクリュー式（図２）のほか、シュート式（図６）や振動トラフ式（図７）を例示できる。シュート式では、供給シュート４６が吸気ボックス４５と結合しており、供給口４１から供給した被処理物Ｗが、供給シュート４６内を落下し、回転筒１０内へ移動する。吸気ボックス４５がシールパッキン４７を介して回転筒１０に接続しており、回転筒１０と吸気ボックス４５間のシールを維持しながら、回転筒１０が回転する構造になっている。振動トラフ式では、吸気ボックス４５がトラフ（断面形状が凹状）であり、その吸気ボックス４５の下端に振動モータ４８とばね４９が結合している。供給口４１から供給した被処理物Ｗは、トラフの上に落下する。そして、振動モータ４８により吸気ボックス４５が振動することにより、被処理物Ｗが回転筒１０内へと移動する。吸気ボックス４５を取り付ける際は、被処理物Ｗが移動しやすいように、回転筒へ向かって下る傾斜を持たせると良い。
【００５６】
（回転筒変形例）
回転筒１０の断面形状は、後述する円形のほか、矩形にしても良い。矩形の例として、六角形の回転筒１０を図８に示す。矩形の回転筒１０を回転すると、回転筒１０の角部１５により被処理物Ｗが持ち上がるため、被処理物Ｗの混合が良くなる。一方で、円形の場合に比べて、回転筒１０の断面積が狭くなるため、配置する加熱管の数が減るというデメリットも存在する。なお、矩形の角部の数（辺の数）は変更でき、より詳しくは、角部の数を３つ以上の任意の数にすることができる。
【００５７】
図９に示すように、回転筒１０を囲むジャケット１２を設けても良い。この場合、回転筒１０の外壁とジャケット１２の内壁の間に加熱媒体Ｓを流し、回転筒１０の外側からも加熱を行う。その結果、ジャケット１２を設けない場合と比べて、被処理物Ｗの乾燥速度を上げることができる。この加熱媒体Ｓの例として、２００〜４００℃の高温ガス、２００〜４００℃のホットオイル等を挙げることができる。そのほか、前記ジャケット１２の代わりに、回転筒１０を囲むようにトレース配管（図示しない）を複数設けても良い。
【００５８】
（排出方式変形例）
横型回転式乾燥機から処理物Ｅを排出する方式としては、図１０のような形態も採用できる。かかる形態において、キャリアガスＡは、ケーシング８０の上部のキャリアガス供給口３３から隔壁２３の内側へ送り込まれる。このキャリアガスＡが再利用ガスである場合は、キャリアガスＡ中に粉塵等が含まれているが、隔壁２３の内側、すなわちガス通路Ｕ２には、リボンスクリューＺが配されているため、ガスに混入している粉塵等は、このリボンスクリューＺによって捕捉される。捕捉された粉塵等は、リボンスクリューＺの送り作用により開口部２２へ向かって送られ、ケーシング８０内へ排出される。排出された粉塵等は、自由落下によりケーシング下方の排出口３２から排出される。一方、キャリアガスＡの粉塵等以外の気体は、リボンスクリューＺによって妨げられることなく、回転筒１０内へ送られる。
【００５９】
また、回転筒１０の回転に伴って、スクリュー羽根２４も回転する。従って、被処理物Ｗが乾燥した乾燥物Ｅは、送り出し通路Ｕ１内を、開口部２１へ向かってスクリュー羽根２４の送り作用により送られ、開口部２１から排出される。排出された乾燥物Ｅは、自重により排出ケーシング下方の排出口３２から排出される。
【００６０】
他方、ケーシング８０を貫き、隔壁２３内へ延在する蒸気経路（内部蒸気供給管６１及び内部ドレン排出管６２）が、回転筒１０と一体で設けられている。内部蒸気供給管６１は、端板部１７における加熱管１１の入口ヘッダ部に、内部ドレン排出管６２は端板部１７における加熱管１１の出口ヘッダ部に連通している。また、蒸気供給管７０及びドレン排出管７１は、回転継手６３を介して、内部蒸気供給管６１及び内部ドレン排出管６２にそれぞれ連結している。
【００６１】
（ガス流通方式変形例）
図１、図４における横型回転式乾燥機は、被処理物Ｗの移動する方向とキャリアガスＡの流れる方向が同じである「並流」を採用していた。そのほか、被処理物Ｗの移動する方向とキャリアガスＡの流れる方向を逆にした「向流」を採用しても良い。
【００６２】
図１１に「向流」を採用した横型回転式乾燥機の一例を示す。スクリューフィーダ４２の上方に被処理物Ｗの供給口３１を設け、フード３５の下端に処理物Ｅの排出口３２を設ける。そして、供給口３１から被処理物Ｗを供給し、被処理物Ｗを回転筒１０の一端側から他端側へ向かって移動させ、その移動過程で加熱管により加熱して乾燥させ、乾燥した処理物Ｅを排出口３２から排出する。一方、フード３５の上端にキャリアガスＡの供給口３３を設け、スクリューフィーダ４２の上方にキャリアガスＡの排出口３４を設ける。そして、供給口３３からキャリアガスＡを供給し、前記キャリアガスＡを回転筒１０の他端側から一端側へ向かって流し、その過程で被処理物Ｗから蒸発した蒸気を搬送し、蒸気を伴うキャリアガスＡを排出口３４から排出する。
【００６３】
そのほか、図１２に示すような、ガス吹き込み管式の横型回転式乾燥機を用いても良い。ガス吹き込み管３６は、回転筒１０の内部に軸方向に延在して設けられ、回転筒１０や加熱管１１と共に回転する。例えば、複数の加熱管１１、１１の間や、最も内側に位置する加熱管１１よりも更に内側に設けることができる。なお、図１２では、ガス吹き込み管３６を分かり易くするために、加熱管１１の表示を省いている。このガス吹き込み管３６の壁面には、複数のガス吹き出し口３７が開いている。図１２の例では、ガス吹き込み管３６の上部に、ガス吹き込み口３７を軸方向に２列設けている。
【００６４】
前記ガス吹き込み管式乾燥機を運転する際は、回転筒１０の他端側からガス吹き込み管３６内へキャリアガスＡを供給する。供給されたキャリアガスＡは、ガス吹き込み口３７から回転筒内へ噴き出し、被処理物Ｗの蒸気を伴って、回転筒１０の一端側から流れ出る。そのほか、回転筒１０の一端側からガス吹き込み管３６内にキャリアガスＡを供給し、回転筒１０の他端側から排気する構成にしても良い。
【００６５】
（回転筒支持構造変形例）
そのほか、回転筒１０の支持構造は、回転筒１０の外周に２つのタイヤ部材２０、２０を取り付ける前記支持構造のほか、一端側に設けたスクリューケーシング４２と、他端側に設けたガス管７２の外周にベアリング（図示しない）を取り付け、このベアリングを支持する構造や、前記タイヤ部材２５とベアリングを組み合わせる支持構造にしても良い。
【００６６】
（回転速度）
本発明は、被処理物Ｗの乾燥速度を上げるため、従来の横型回転式乾燥機よりも、回転筒１０を高速で回転させる。この回転速度の決定方法について、以下に説明する。
【００６７】
（工程１）
横型回転式乾燥機の処理負荷ＰＬを決定する。具体的には、被処理物Ｗの種類、含水率（％）、目標の処理量（ｋｇ／ｈ）等を基に、負荷ＰＬを算出する。
【００６８】
（工程２）
小型の横型回転式乾燥機を実験機として用いて、単位負荷当たりの乾燥速度Ｒｄを調査する。
【００６９】
（工程３）
前記工程２で調査した乾燥速度Ｒｄを基にして、回転筒１０のサイズを決定する。
【００７０】
（工程４）
回転筒１０の回転数を決定する。従来の回転数決定法は、重要な基準として回転筒１０の回転速度（本発明では、「回転速度」を「周速」ともいう。）を用いており、具体的には、下記式５を用いて回転数を決定していた。なお、回転速度Ｖの値は、約０．１〜１［ｍ／ｓ］の範囲内で経験則に基づいて決定していた。
Ｎ＝（Ｖ×６０）／（Ｄ×π）      ・・・式５
ここに、Ｎは回転数（ｒ．ｐ．ｍ．）であり、Ｖは回転速度（ｍ／ｓ）であり、Ｄは回転筒１０の内径（ｍ）である。
【００７１】
本発明は、前記式５とは異なり、臨界速度比を基準に回転数を決定するものであり、具体的には、下記式６を用いて決定する。
Ｎ＝Ｖ／Ｖｃ×Ｎｃ      ・・・式６
ここに、Ｎは回転数（ｒ．ｐ．ｍ．）であり、Ｖは回転速度（ｍ／ｓ）であり、Ｖｃは臨界速度（ｍ／ｓ）であり、Ｎｃは臨界回転数（ｒ．ｐ．ｍ．）である。
【００７２】
（臨界速度、臨界速度比）
前記式６の「臨界速度」と「臨界回転数」について詳述する。図１３を参照すると、「臨界速度」は、横型回転式乾燥機内で、被処理物Ｗの重力と被処理物Ｗに作用する遠心力がつり合う回転速度であり、理論上、被処理物Ｗが回転筒１０と共廻りする回転筒１０の回転速度をいう。なお、ｒωは速度を表す。また、「臨界速度比」とは、前記臨界速度に対する実際の回転速度の比をいう。
【００７３】
（臨界速度）
臨界速度について、詳述する。臨界速度は、被処理物Ｗの重力（ｍｇ）と遠心力（ｍｒω2）が同じであるため、下記の式７が成り立つ。
ｍｇ＝ｍｒω2      ・・・式７
ここに、ｍは被処理物Ｗの質量（ｋｇ）、ｇは重力加速度（ｍ／ｓ2）、ｒは回転筒１０の半径（ｍ）、ωは角速度（ｒａｄ／ｓ）である。
【００７４】
そして、上記式７から下記の式８を導くことができる。
ｇ＝ｒ（Ｖｃ／ｒ）2      ・・・式８
ここに、ｇは重力加速度（ｍ／ｓ2）であり、ｒは回転筒１０の半径（ｍ）であり、Ｖｃは臨界速度（ｍ／ｓ）である。
【００７５】
従って、上記式８から下記式１を導き、臨界速度（ｍ／ｓ）を求めることができる。
Ｖｃ＝（ｒｇ）1/2＝（Ｄ／２・ｇ）1/2＝２．２１Ｄ1/2
Ｖｃ＝２．２１Ｄ1/2        ・・・式１
ここに、Ｖｃは臨界速度（ｍ／ｓ）、Ｄは回転筒１０の内径（ｍ）である。
【００７６】
（臨界速度比）
次に、臨界速度比について説明する。臨界速度比αは、臨界速度（Ｖｃ）に対する実際の回転速度Ｖの比を指すため、下記式２によって表すことができる。
α＝Ｖ／Ｖｃ・１００    ・・・式２
ここに、αは臨界速度比（％）、Ｖは回転速度（ｍ／ｓ）、Ｖｃは臨界速度（ｍ／ｓ）である。
【００７７】
（臨界回転数）
なお、臨界速度における回転筒１０の回転数を「臨界回転数」といい、下記式９により求めることができる。
Ｎｃ＝Ｖｃ・６０／（πＤ）＝２．２１Ｄ1/2・６０／（πＤ）＝４２．２／Ｄ1/2
Ｎｃ＝４２．２／Ｄ1/2      ・・・式９
ここに、Ｎｃは臨界回転数（ｒ．ｐ．ｍ．）、Ｖｃは臨界速度（ｍ／ｓ）、Ｄは回転筒１０の内径（ｍ）である。
【００７８】
（スケールアップ）
回転筒１０の内径Ｄ（ｍ）をＸ軸に、回転数Ｎ（ｒ．ｐ．ｍ．）をＹ軸にとり、臨界速度比α（％）の変化を図１４に示した。Ｐ１は従来の回転筒の回転数であり、Ｐ２は本発明の回転筒の回転数である。図１４によれば、本発明の運転条件（臨界速度比α＝３０〜１００％未満）が、従来例と異なることが一目で判明する。
【００７９】
（実験例１）
内径が異なる３台の横型回転式乾燥機を用いて、臨界速度比α（％）と乾燥速度Ｒｄの関係について実験を行った。各ＳＴＤの回転筒１０の直径は、３２０ｍｍ、９００ｍｍ、１８３０ｍｍである。また、各回転筒１０内に配置する加熱管１１の隙間Ｋは１００ｍｍである。
各ＳＴＤに石炭（被処理物Ｗ）をバッチ式で投入した。その投入量は、直径３２０ｍｍのＳＴＤには４ｋｇ、直径９００ｍｍのＳＴＤには５０ｋｇ、直径１８３０ｍｍのＳＴＤには２５０ｋｇである。また、この石炭の中位径は２．２ｍｍである。なお、回転筒１０内に設置された加熱管１１の中に流すスチームの圧力は、それぞれ０．６ＭＰａ（ゲージ圧）とした。
【００８０】
図１５に、ＳＴＤの回転筒１０の直径が３２０ｍｍの場合における臨界速度比と乾燥速度の関係を示したグラフを示す。この図１５の乾燥速度の値は、相対数値である。詳しくは、ＳＴＤの回転筒１０の直径が３２０ｍｍであって、かつ臨界速度比が２０％のときの乾燥速度の値を１と定め、その値を基準にした相対数値で表している。
【００８１】
また、臨界速度比と回転筒１０の直径を任意に変えながら回転筒１０を運転し、回転筒１０内部の被処理物Ｗの分散状態を写真に撮り、それをトレースした図を図１６に示す。すなわち、各横型回転式乾燥機は被乾燥物の挙動を目視できるように、横断面に透明板を設け、この透明板を通して内部の被処理物Ｗの分散状態を写真に撮像し、それをトレースしたものである。なお、図１６における回転筒１０の回転方向は、図５と同様に反時計回りである。
【００８２】
臨界速度比を２０％にして運転した時には、被乾燥物Ｗが、回転筒１０の右側の領域でキルンアクションしているが、回転筒１０の内壁に塊状に残存し、移動量も少なく、被処理物Ｗはあまり分散していない。これは、回転筒１０の伝熱面と被乾燥物Ｗ（石炭）が十分に接触していないことを示している。
【００８３】
一方、臨界速度比を５０％にして運転した時に、回転筒１０の内部を確認したところ、回転筒１０の広い範囲で被処理物Ｗが分散していることが分かった。また、臨界速度比を７０％に上げて運転し、回転筒１０内を確認したところ、被処理物Ｗがさらに広い範囲に分散していた。
【００８４】
また、臨界速度比を１００％にして運転した時に、回転筒１０の内部を確認したところ、途中から落下する被処理物Ｗも若干あったが、ほとんどの被処理物Ｗが共廻りしており、伝熱面と被処理物Ｗが接触せずに熱の授受が行われていないことが分かった。
なお、図１６で回転筒１０内に記載した矢印は、被処理物Ｗが落下する方向を表している。
【００８５】
実際に、図１７に示すように、臨界速度比の上昇に伴って乾燥速度が高まることを確認した。また、回転筒１０の直径が変わっても、臨界速度比に対する乾燥速度の上昇傾向に変りはない。なお、図１７の乾燥速度の値は、相対数値である。詳しくは、ＳＴＤの回転筒１０の直径が３２０ｍｍであって、かつ臨界速度比が２０％のときの乾燥速度の値を１と定め、その値を基準にした相対数値で表している。
【００８６】
（充填率）
本発明は、回転筒１０を高速回転させる場合に、被処理物Ｗの充填率を２０〜４０％にすることが好ましい。好ましくは、充填率を２５〜３０％にすることが好ましい。
なお、前記充填率は、以下の式３によって求めることができる。
η＝Ａｐ／Ａｆ・１００    ・・・式３
ここに、ηは充填率（％）、Ａｐは自由断面積に対して被処理物の占める断面積（ｍ2）、Ａｆは回転筒の全断面積から全加熱管の断面積を減算した自由断面積（ｍ2）である。
【００８７】
（実験例２）
直径４５０ｍｍのＳＴＤに石炭（被処理物Ｗ）を２００ｋｇ／ｈ投入して実験を行った。回転筒１０に配置する加熱管１１の隙間Ｋは１００ｍｍである。また、この石炭の中位径は２．２ｍｍである。なお、回転筒１０内に設置された加熱管１１の中に流すスチームの圧力は、０．６ＭＰａ（ゲージ圧）とした。
【００８８】
図１８に、充填率を変えた場合の臨界速度比と乾燥速度のグラフを示す。この図１８の乾燥速度の値は、相対数値である。詳しくは、充填率が１５％であって、かつ臨界速度比が２０％のときの乾燥速度の値を１と定め、その値を基準にした相対数値で表している。被処理物Ｗの充填率を１５％にして運転したときは、被処理物Ｗと加熱管１１の接触面積が狭いため、乾燥速度が上がらなかった。一方、被処理物Ｗの充填率を２５％にして運転したとき、被処理物Ｗと加熱管１１の接触面積が増え、乾燥速度が上昇した。さらに、被処理物Ｗの充填率を３５％にして運転したとき、粉体層（粉体の被処理物Ｗの層）の上層で上滑りが発生し、伝熱面と接触しない被処理物Ｗが増えた。その結果、充填率２５％で運転したときよりも、乾燥速度が上がらなかった。しかし、充填率１５％で運転したときよりは、乾燥速度が速かった。なお、いずれの充填率においても、臨界速度比が高くなるにつれて、乾燥速度が上昇した。
【００８９】
以上の実験により、被処理物Ｗの乾燥速度が顕著に上昇する充填率２０〜４０％を採用することが好ましいことと分かった。
【００９０】
（加熱管１１の隙間）
図１９に加熱管１１の隙間Ｋを示す。この例においては、隙間Ｋは４つの同心円列ですべて同一の例が示されている。このために、加熱管１１の径を外側ほど大きくしてある。隣接する加熱管１１の間（隙間）Ｋの距離は８０〜１５０ｍｍにすることが好ましい。もちろん、加熱管１１の径は同一径とする、隙間Ｋはたとえば外側ほど大きくするなど、適宜の変形が可能である。また、後述する第１の配置形態又は第２の配置形態を採ることもできる。
【００９１】
（実験例３）
直径１８３０ｍｍのＳＴＤに、バッチ方式で石炭（被処理物Ｗ）２５０ｋｇを投入して実験を行った。この石炭の中位径は２．２ｍｍである。なお、回転筒１０内に設置された加熱管１１の中に流すスチームの圧力は、０．６ＭＰａ（ゲージ圧）とした。
【００９２】
図２０に、臨界速度比と乾燥速度のグラフを示す。この図２０の乾燥速度の値は、相対数値である。詳しくは、加熱管１１の隙間Ｋが５０ｍｍであって、かつ臨界速度比が２０％のときの乾燥速度の値を１と定め、その値を基準にした相対数値で表している。
【００９３】
また、図２０のグラフを作成した際の加熱管１１の配置は、図１９と同様にした。すなわち、回転筒の中心から外側へ向かって放射線状に加熱管１１を配置し、加熱管１１の径を内側から外側へ向かって次第に大きくした。それにより、第１列目〜第ｎ列目にある加熱管１１の隙間Ｋを全て同じにした。例えば、加熱管１１の隙間Ｋが５０ｍｍの場合は、第１列目〜第ｎ列目にある加熱管１１の隙間Ｋがすべて５０ｍｍである。なお、この加熱管１１の配置については、下記図２１においても同様である。
【００９４】
加熱管１１の隙間Ｋを５０ｍｍにして運転したところ、隙間Ｋを流れる被処理物Ｗの量が少なく、被処理物Ｗがあまり混合せず、乾燥速度が遅かった。その後、加熱管１１の隙間Ｋを８０ｍｍ、１００ｍｍ、１５０ｍｍと長くするにつれて、乾燥速度が次第に早くなった。これは隙間Ｋを流れる被処理物Ｗの量が次第に多くなり、被処理物Ｗが良く混合することが一因と推測される。一方、加熱管１１の隙間Ｋを２００ｍｍにして運転したところ、隙間を流れる被処理物Ｗの量が多くなった。しかし、隙間Ｋの長さが１５０ｍｍの場合と比べて、被処理物Ｗと加熱管１１の接触面積はあまり変わらなかった。その結果、乾燥速度も１５０ｍｍの時とそれほど変わらなかった。なお、いずれの充填率においても、臨界速度比が高くなるにつれて、乾燥速度が上昇した。
【００９５】
以上の実験により、隣接する加熱管１１の間（隙間）の距離を８０〜１５０ｍｍにすることが好ましいことと分かった。
【００９６】
（実験例４（樹脂系物質））
直径１８３０ｍｍのＳＴＤに樹脂系物質をバッチ式で投入した。その投入量は、２５０ｋｇである。また、この樹脂系物質の中位径は０．１ｍｍである。また、回転筒内の加熱管１１の中に流すスチームの圧力は、０．４５ＭＰａ（ゲージ圧）とした。
【００９７】
図２１に、樹脂系物質を被処理物Ｗに用いて、加熱管１１の隙間Ｋの長さを変えた場合の臨界速度比と乾燥速度の関係を示したグラフを示す。この図２１の乾燥速度の値は、相対数値である。詳しくは、加熱管１１の隙間Ｋが５０ｍｍであって、かつ臨界速度比が２０％のときの乾燥速度の値を１と定め、その値を基準にした相対数値で表している。
【００９８】
図２１のとおり、臨界速度比αが５０％前後のときに、乾燥速度のピークが現れる山型となっている。したがって、臨界速度比αが３０〜７０％であるのが好ましいことが分かる。また、加熱管１１の隙間Ｋを５０ｍｍ、８０ｍｍ、１００ｍｍと次第に広くすると、乾燥速度も次第に速くなっている。
【００９９】
以上の結果からも予測できるように、最適な臨界速度比は、被処理物の種類、含水率、乾燥機のサイズなどによって相違するが、臨界速度比は４０〜９０％を採用することが好ましい。
【０１００】
（外径と内径の関係性）
前記の各説明や各式においては、回転筒１０の内径Ｄを用いており、外径は用いなかった。しかし、前記各式を補正して、外径を用いても良い。この点について、以下に詳述する。
【０１０１】
前記各式において、Ｄは内径であるが、内径の代わりとして外径を用いるための補正式を記述する。回転筒１０の外径をＤｏ、回転筒１０の板厚（肉厚）をｔ、内径をＤとすると、これらの関係は、下記式１０のようになる。
Ｄ＝Ｄｏ−（２×ｔ）  ・・・式１０
【０１０２】
従って、前記各式のＤに、式１０の右辺を代入すれば良い。例えば、臨界速度比の式は以下のように記述できる。
Ｖｃ＝２．２１Ｄ1/2      ・・・式１
Ｖｃ＝２．２１×（Ｄｏ−２×ｔ）1/2
【０１０３】
なお、参考として、ＳＴＤなどの回転筒１０の肉厚ｔの一般的な数値を示す。回転筒１０が大径化するほど、これの強度を保持するために肉厚ｔは増す傾向があり、実際としては概ね以下の数値で設計されている。回転筒１０の内径Ｄが０．３〜６ｍの場合で、肉厚ｔが３〜１００ｍｍとなる。
【０１０４】
＜加熱管について＞
本発明において加熱管１１にサイズ及び配置は適宜選択できるものの、本発明者らの高速回転化を指向する過程の中で、主に接触効率を高め、もって乾燥速度を高めるためには、次述する手段が有効であるとの知見を得た。
【０１０５】
（加熱管の配置）
従来は、図２９に示すように、回転筒１０内に加熱管１１を放射状に配置していた。回転筒１０内では、被処理物Ｗ（粉粒体）が回転筒１０下部に移行した複数の加熱管１１の隙間に入り込み、回転筒１０の回転に伴って、複数の加熱管１１により回転方向に掻き上げられる。安息角まで掻き上げられた被処理物Ｗは、主に安息角を越えた時点から崩落し始め、落下運動に転じる。より詳しくは、安息角限を超えて、より上方に位置する複数の加熱管１１の間から雪崩のように落下し、回転筒１０下部に位置する加熱管１１に衝突する。
【０１０６】
落下した被処理物Ｗは、回転筒１０下部の複数の加熱管１１、１１の隙間に再び入り込む。被処理物Ｗが落下する角度と加熱管１１、１１の隙間に入り込む角度が異なるため、加熱管１１、１１の隙間に被処理物Ｗが速やかに入り込まず、加熱管１１、１１の外側（回転筒１０の中心側）に滞留してしまい、被処理物Ｗと加熱管１１の接触効率が悪いことが判明した。接触効率が悪いと、被処理物の乾燥速度が低下するという問題があった。
【０１０７】
また、被処理物Ｗが落下する方向と複数の加熱管１１、１１の間に入り込む方向が異なるため、落下した被処理物Ｗは最内列（回転筒１０の最も中心側の列）の加熱管１１、１１に衝突して、運動エネルギーが一旦、ゼロになってしまう（リセットされてしまう）という問題があった。
【０１０８】
本発明は、前記問題を解決するために加熱管の配置を改良した。
すなわち、一端側に被処理物Ｗの供給口を、他端側に被処理物Ｗの排出口を有し、軸心周りに回転自在な回転筒１０と、加熱媒体が通る多数の加熱管１１、１１…を前記回転筒１０内に設け、被処理物Ｗを前記回転筒１０の一端側に供給して他端側から排出する過程で、前記加熱管１１、１１…により被処理物Ｗを加熱して乾燥させる横型回転式乾燥機において、加熱管１１、１１…の配置は、次の配置形態が望ましいのである。
前記加熱管１１、１１…群が、前記回転筒１０の中心を中心とする実質的に同心円状に配置され、その中心側円上の第１基準加熱管Ｓ１芯から、第２基準加熱管Ｓ２芯までを繋ぐ繋ぎ線が、次記（１）または（２）の配置形態の一つ又はこれらを組み合わせた配置形態から選択されるものである。
【０１０９】
＜図２４参照：斜め直線状形態＞
（１）各加熱管１１、１１…芯が、第１基準加熱管Ｓ１芯と第２基準加熱管Ｓ２芯とを直接繋ぐ直線Ｌ１上に位置しており、さらに、第１基準加熱管Ｓ１芯を通る半径放射線Ｊ１に対して、前記第２基準加熱管Ｓ２芯が、回転筒１０の回転方向後方に位置している第１配置形態。
【０１１０】
＜図２２参照：曲線状形態＞
（２）各加熱管１１、１１…芯が、第１基準加熱管Ｓ１芯と第２基準加熱管Ｓ２芯とを繋ぐ曲線Ｌ２上に位置しており、かつ、第２基準加熱管Ｓ２芯に向かうほど回転筒１０の回転方向後方に位置しており、さらに、第１基準加熱管Ｓ１芯を通る半径放射線Ｊ１に対して、第２基準加熱管Ｓ２芯が、回転筒１０の回転方向後方に位置している第２配置形態。
【０１１１】
すなわち、図２２及び図２４に示すように、加熱管１１、１１…は、回転筒１０の中心Ｆを中心にして同心円状に配置され、中心側円上の第１基準加熱管Ｓ１の同心円ｒ１、第２基準加熱管Ｓ２の同心円ｒ２、回転筒１０の最も外側に位置する最外加熱管１１の同心円ｒ３を含めた各同心円上に配置されている。
【０１１２】
第１基準加熱管Ｓ１芯（図２２及び図２４参照）は、回転筒１０の最も中心側に位置する加熱管１１群の列（「列１」：図２３参照。）の中から任意に選んだ加熱管１１の芯（加熱管の中心）である。
【０１１３】
また、第２基準加熱管Ｓ２芯は、複数加熱管の「列」において（図２３参照）、回転筒１０の最も中心側に位置する加熱管１１（第１基準加熱管Ｓ１）から、同一の「行」に沿って外側へ向かって数えて、所望の列数の加熱管Ｓ２の芯（加熱管の中心）を指称する。
【０１１４】
第２基準加熱管Ｓ２芯の位置は、被処理物の流動挙動（この流動挙動は、被処理物の物性（形状、大きさ、粘性、材料種など）に由来する要因と、乾燥機の運転条件に由来する要因などに左右される）に応じて適宜選択できる。
【０１１５】
このとき、配置比ε＝ｈ２（第２基準加熱管Ｓ２の同心円ｒ２−第１基準（最内）加熱管Ｓ１の同心円ｒ１）／ｈ１（回転筒内面−第１基準（最内）加熱管Ｓ１の同心円ｒ１）を、１／２超とするのが望ましい。
【０１１６】
また、本発明においては、少なくとも、第１基準加熱管Ｓ１から第２基準加熱管Ｓ２までの区間については、前述の第１配置形態か第２配置形態の加熱管配置とするのが望ましい。
【０１１７】
さらに、本発明においては、第２基準加熱管Ｓ２芯の位置が、最外加熱管１１の同心円ｒ３上にある場合も含むものである。
【０１１８】
このように、第１配置形態又は第２配置形態を採る領域は、適宜選択でき、図２４に示す例では、加熱管１１の列数が全７列であり、第２基準加熱管Ｓ２の芯が４列目にある例を示した。
【０１１９】
図２４の例は第１の配置形態の例であり、図２２及び図２３の例は第２の配置形態である。
【０１２０】
図２４の例は、全７列のすべてが第１の配置形態である。すなわち、第１基準加熱管Ｓ１芯と第２基準加熱管Ｓ２芯とを直接繋ぐ直線Ｌ１上に位置しており、さらに、第１基準加熱管Ｓ１芯を通る半径放射線Ｊ１に対して、第２基準加熱管Ｓ２芯が、回転筒１０の回転方向後方に位置している。
【０１２１】
図２２及び図２３の例では、全９列のすべてが第２の配置形態である。すなわち、各加熱管１１，１１…の芯が、第１基準加熱管Ｓ１芯と第２基準加熱管Ｓ２芯とを繋ぐ曲線Ｌ２上に位置しており、かつ、第２基準加熱管Ｓ２芯に向かうほど回転筒の回転方向後方に位置しており、さらに、第１基準加熱管Ｓ１芯を通る半径放射線Ｊ１に対して、第２基準加熱管Ｓ２芯が、回転筒１０の回転方向後方に位置している。
【０１２２】
なお、図２２及び図２４において、回転筒１０の中心点Ｆを始点として、第１基準加熱管Ｓ１芯を通る線を半径放射線Ｊ１として、第２基準加熱管Ｓ２芯を通る線を半径放射線Ｊ２として、それぞれ示した。前記ｈ１及びｈ２の各距離は、半径放射線Ｊ２上の距離から求めると良い。
【０１２３】
（加熱管の他の曲線状または直線状配置）
そのほか、本発明の別の好適な形態の下では、回転筒１０の回転軸の同心円上において、中心側から外側に位置するに従って、隣り合う加熱管１１の隙間を大きくした配置とすることもできる。図２２〜図２４は、中心側から外側へ向かうに従って、隣り合う加熱管１１の隙間を次第に大きくする配置とした例である。
【０１２４】
また、第１基準加熱管Ｓ１芯と、第２基準加熱管Ｓ２芯とを繋ぐ曲線Ｌ２としては、サイクロイド（粒子が最速で降下する場合に描く線）、コルニュの螺旋（滑らかに降下する場合に描く線）若しくは対数曲線、円弧線またはそれらの線と近似する線などとすることができる。
【０１２５】
図２８には、加熱管１１、１１…の内側を第２配置形態に従う曲線状に配置し、外側部分については半径方向（放射方向）に沿う形態の例を示した。
【０１２６】
図２５には、加熱管１１、１１…の内側を第２配置形態に従う曲線状に配置し、外側部分については半径方向（放射方向）に沿う形態の例を示した。
【０１２７】
図２７には、加熱管１１，１１…を第１配置形態に従う斜め直線状に配置し、外側部分については、中間の同心円上から最も外側の同心円にかけて、斜め直線状の加熱管の行を介装した例を示している。
【０１２８】
他方、これらの例から推測できるように、図面に具体例を示さないが、第１配置形態と第２配置形態とを組み合せて配置することも可能である。
【０１２９】
全列について、第１配置形態や第２配置形態を採用しないで、それらの配置形態を途中まで採用する場合も、前述のように、配置比ε＝ｈ２（第２基準加熱管Ｓ２の同心円ｒ２−第１基準（最内）加熱管Ｓ１の同心円ｒ１）／ｈ１（回転筒内面−第１基準（最内）加熱管Ｓ１の同心円ｒ１）を、１／２超とするのが望ましい。
【０１３０】
（作用効果）
前記のように加熱管１１を曲線状または斜め直線状に配置することで、被処理物Ｗが落下する方向と被処理物Ｗが複数の加熱管１１の間に入り込む方向が近似し、落下した被処理物Ｗはその運動方向を大きく変えずに複数の加熱管１１、１１の隙間に入り込む。加熱管１１、１１の隙間に入り込んだ被処理物Ｗは、回転筒１０の内側から外側へと流れ、回転筒１０の筒壁に到達する。加熱管１１の配置を選定することで、加熱管１１の隙間に被処理物Ｗが速やかに入り込み、加熱管１１の外側（回転筒１０の中心側）に滞留せず、被処理物Ｗと加熱管１１の接触が良くなるため、乾燥効率を向上させることができる。また、被処理物Ｗと加熱管１１の接触面積が増大し、両者の接触時間も増えるため、この点からも乾燥効率を向上させることができる。
【０１３１】
また、被処理物Ｗが加熱管１１、１１の隙間に滑らかに入り込むため、被処理物Ｗから加熱管１１が受ける衝撃が小さくなる。そのため、従来のように加熱管１１を配置した場合と比べて、加熱管１１の直径を小さくすることができ、加熱管１１の本数を増やすことができる。その結果、全体として加熱管１１の伝熱面積が増え、乾燥効率を向上させることができる。
【０１３２】
そのほか、従来の装置では、落下する被処理物Ｗと加熱管１１とが衝突することにより、被処理物Ｗ（粉粒体）の破砕が生じていたが、前述の好適な形態によれば、破砕を防ぐ又は抑制できる。その結果、最終製品（乾燥製品）の粒度分布が安定するとともに、微粉が減少して排気処理設備の負荷を下げることもできる。
【０１３３】
なお、各加熱管１１、１１…の直径や肉厚は適宜選択できる。
【０１３４】
（加熱管１１の本数）
同心円上にある加熱管１１の本数を全て同じにしても良いが、加熱管１１を直線状に設けた場合には、図２７に示すように、回転筒１０の最外周から中間付近までの加熱管１１の本数を、回転筒１０の中間付近から最内周までの加熱管１１の本数より多くした方が良い。このように、中間付近から最外周までの加熱管１１の本数を増やすことで、隣り合う加熱管１１、１１の間の距離を最内周から最外周までほぼ同じにすることができる。そして、加熱管１１の本数を増やすことで、加熱管１１の伝熱面積が増え、回転筒１０の外周側へ移動した被処理物Ｗの乾燥効率を向上させることができる。
【０１３５】
（加熱管１１の直径）
加熱管１１の直径を全て同じにしても良いが、図２３に示すように、回転筒１０の内周側から外周側へ向かうに連れて、次第に直径を大きくすることもできる。このように、加熱管１１の直径を変えることで、隣り合う加熱管１１の間の距離を内周から外周までほぼ同じにすることができる。このように加熱管１１の直径を大きくすることで、加熱管１１の伝熱面積が増え、回転筒１０の外周側へ移動した被処理物Ｗの乾燥効率を向上させることができる。
【０１３６】
（加熱管１１の配列の決め方）
加熱管１１の配列の決定方法について、図２３を参照しながら説明する。なお、加熱管１１の配列を「行列」で表し、回転筒１０の径方向（回転筒１０の中心側から外側へ向かう方向）の配列を「列」とし、円周方向の配列を「行」とする。
【０１３７】
隣接する行間の距離（例えば、行１と行２の間の距離）及び隣接する列間の距離（例えば、列１と列２の間の距離）を変えることにより、被処理物Ｗの分散性や流動性を変えることができる。
【０１３８】
例えば、図２３のハッチングを施した加熱管１１（以下、「基準加熱管１１」という。）を基準にして考えると、行間距離として、（１）の加熱管１１と基準加熱管１１の距離、（５）の加熱管１１と基準加熱管１１の距離のほか、（２）の加熱管１１と基準加熱管１１の距離、（８）の加熱管１１と基準加熱管１１の距離、（４）の加熱管１１と基準加熱管１１の距離、（６）の加熱管１１と基準加熱管１１の距離が考えられ、これらが前記一定値以上になるようにする。また、列間距離として、（３）の加熱管１１と基準加熱管１１の距離、（７）の加熱管１１と基準加熱管１１の距離が考えられ、これらも前記一定値以上になるようにする。なお、隣接する加熱管１１の距離は８０〜１５０ｍｍにすることが好ましい。
【０１３９】
以上のように、行間距離及び列間距離が、加熱管１１の配列を決定する際の拘束条件となる。この拘束条件に従いつつ、出来る限り伝熱面積が広くなり、かつ流動性が良くなるように、加熱管１１の径、行数及び列数を変えて様々なバリエーションを試し、最も伝熱面積が広くなり、かつ流動性が良くなる配列を採用し、製品を設計する。なお、実際に加熱管１１の配列を検討した結果、行の曲率を次第に大きくした場合は、加熱管１１の径を次第に小さくし、列数を次第に多くすることで、伝熱面積を最も広くすることができた。逆に、行の曲率を次第に小さくした場合は、加熱管１１の径を次第に大きくし、列数を次第に少なくすることで、伝熱面積を最も広くすることができた。
【符号の説明】
【０１４０】
１０  回転筒
１１  スチームチューブ（加熱管）
４１  供給口
５０  排出口
５５  分級フード
５６  固定排気口
５７  固定排出口
６０  掻上板
６５  撹拌手段
Ａ    キャリアガス
Ｅ    処理物
Ｗ    被処理物
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端側に被処理物の供給口を、他端側に被処理物の排出口を有し、軸心周りに回転自在な回転筒と、加熱媒体が通る加熱管群を前記回転筒内に設け、前記回転筒の回転に伴って前記加熱管群により被処理物が回転方向に掻き上げられる構成の横型回転式乾燥機を用いて、
被処理物を前記回転筒の一端側に供給して他端側から排出する過程で、前記加熱管群により被処理物を間接加熱して乾燥させる、被処理物の乾燥方法であって、
下記式１、式２で定められる臨界速度比αが３０〜１００％未満となるように、前記回転筒を回転して、被処理物を乾燥させることを特徴とする被処理物の乾燥方法。
Ｖｃ＝２．２１Ｄ1/2      ・・・式１  
α＝Ｖ／Ｖｃ・１００    ・・・式２
ここに、Ｖｃは臨界速度（ｍ／ｓ）、Ｄは回転筒の内径（ｍ）、αは臨界速度比（％）、Ｖは回転速度（ｍ／ｓ）である。
【請求項２】
下記式３で定められる被処理物の充填率ηが２０〜４０％となるように、前記回転筒内に被処理物を供給する請求項１記載の被処理物の乾燥方法。
η＝Ａｐ／Ａｆ・１００    ・・・式３
ここに、ηは充填率（％）、Ａｐは自由断面積に対して被処理物の占める断面積（ｍ2）、Ａｆは回転筒の全断面積から全加熱管の断面積を減算した自由断面積（ｍ2）である。
【請求項３】
前記被処理物が中位径５０ｍｍ以下の石炭であるとき、内径が１〜６ｍの回転筒を用いて、前記臨界速度比αが４０〜１００％未満となるように前記回転筒を回転して、被処理物を乾燥させる請求項１または２記載の被処理物の乾燥方法。
【請求項４】
前記被処理物が中位径２００μｍ以下の樹脂系物質であるとき、内径が１〜６ｍの回転筒を用いて、前記臨界速度比αが３０〜７０％となるように前記回転筒を回転して、被処理物を乾燥させる請求項１または２記載の被処理物の乾燥方法。
【請求項５】
前記加熱管を放射状または同心円上に複数配置しており、隣り合う加熱管の間の離間距離が８０〜１５０ｍｍである請求項１〜４のいずれか１項に記載の被処理物の乾燥方法。
【請求項６】
一端側に被処理物の供給口を、他端側に被処理物の排出口を有し、軸心周りに回転自在な回転筒と、加熱媒体が通る加熱管群を前記回転筒内に設け、前記回転筒の回転に伴って前記加熱管群により被処理物が回転方向に掻き上げられる構成とされ、
被処理物を前記回転筒の一端側に供給して他端側から排出する過程で、前記加熱管群により被処理物を間接加熱して乾燥させる横型回転式乾燥機であって、
下記式１、式２で定められる臨界速度比αが３０〜１００％未満となるように運転できる構成であることを特徴とする横型回転式乾燥機。
Ｖｃ＝２．２１Ｄ1/2      ・・・式１
α＝Ｖ／Ｖｃ・１００    ・・・式２
ここに、Ｖｃは臨界速度（ｍ／ｓ）、Ｄは回転筒の内径（ｍ）、αは臨界速度比（％）、Ｖは回転速度（ｍ／ｓ）である。
【請求項７】
前記加熱管を放射状または同心円上に複数配置しており、隣り合う加熱管の間の離間距離が８０〜１５０ｍｍである請求項６記載の横型回転式乾燥機。
【請求項８】
一端側に被処理物の供給口を、他端側に被処理物の排出口を有し、軸心周りに回転自在な回転筒と、加熱媒体が通る加熱管群を前記回転筒内に設け、前記回転筒の回転に伴って前記加熱管群により被処理物が回転方向に掻き上げられる構成の横型回転式乾燥機を用いて、
被処理物を前記回転筒の一端側に供給して他端側から排出する過程で、前記加熱管群により被処理物を間接加熱して乾燥させる際の被処理物の乾燥速度を評価する方法であって、
下記式１、式２で定められる臨界速度比αをもって、乾燥速度を評価することを特徴とする被処理物の乾燥速度評価方法。
Ｖｃ＝２．２１Ｄ1/2      ・・・式１
α＝Ｖ／Ｖｃ・１００    ・・・式２
ここに、Ｖｃは臨界速度（ｍ／ｓ）、Ｄは回転筒の内径（ｍ）、αは臨界速度比（％）、Ｖは回転速度（ｍ／ｓ）である。
【手続補正書】
【提出日】平成27年5月22日(2015.5.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、乾燥速度を向上させる被処理物の乾燥方法、横型回転式乾燥機、および被処理物の乾燥速度の評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
石炭や鉱石等の被処理物を乾燥する乾燥機としては、スチームチューブドライヤー（以下「ＳＴＤ」という。）、コールインチューブ（特許文献１）、ロータリーキルン等が多用されている。前記石炭や鉱石は、製鉄や精錬の原料、発電燃料等として用いられ、これらを安定的にかつ大量に処理することが要求されるため、この要求に適う乾燥機として、前記の各乾燥機が採用されている。
【０００３】
ＳＴＤは被処理物を間接加熱するため、熱効率が高く、単位容量当たりの処理量も多い。また、大型化も可能であるため、大量処理の要求に適している。
【０００４】
コールインチューブも被処理物を間接加熱するため、前記ＳＴＤと同様に、熱効率が高く、単位容量当たりの処理量も多い。しかし、ＳＴＤに比べて大型化が難しいという欠点がある。例えば、前記ＳＴＤ１台で処理できる量をコールインチューブで処理しようとしたとき、複数台必要となる場合がある。
【０００５】
ロータリーキルンは、被処理物に熱風を当てて直接乾燥させるため、間接加熱に比べて熱効率が悪いという欠点がある。また、排気処理設備が非常に大きくなるという欠点もある。かかる理由から、大量の被処理物を処理する乾燥機としては、ＳＴＤに優位性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実用新案登録第２５１５０７０号公報
【特許文献２】特公昭６２−６０６３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年は、被処理物の大量乾燥処理の要求が強く、その要求に応えるため、乾燥機の大型化が進んでいる。ＳＴＤの大型化を例に挙げると、シェル径が４ｍで、本体長が３０ｍ以上のものも作られている。
【０００８】
しかし、乾燥機の大型化は、設置面積が増えてしまうという問題が生じるほか、製造や輸送に問題が生じる。具体的には、強度を保持するために各部材の板厚が増加し、シェル径が４ｍ、本体長が３０ｍの前記ＳＴＤでは、本体重量が４００ｔｏｎにも達する。そのため、完成までに多くの時間かかるという問題がある。また、製造に特別な設備を要するという問題もある。
【０００９】
さらに、大型化に伴って製品輸送の際に、その重量に耐えられる特殊車両が必要になり、輸送路が狭い場合には、分割して輸送し、現場で接合し、組立てる必要があり、工事が非常に繁雑であるという問題もある。
【００１０】
そこで、このように装置の大型化には限界があることを踏まえ、むしろ、被処理物の乾燥速度を向上させることを指向するべきであるとの課題を見出した。
【００１１】
したがって、本発明の課題は、乾燥機による被処理物の乾燥速度を向上させることにある。
また、乾燥機の大きさ（シェル径）当たりの乾燥処理量を増大できる本発明により装置の大型化に伴う前記問題を極力回避できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決した本発明は次記のとおりである。
＜請求項１記載の発明＞
一端側に被処理物の供給口を、他端側に被処理物の排出口を有し、軸心周りに回転自在な回転筒と、加熱媒体が通る加熱管群を前記回転筒内に設け、前記回転筒の回転に伴って前記加熱管群により被処理物が回転方向に掻き上げられる構成の横型回転式乾燥機を用いて、
被処理物を前記回転筒の一端側に供給して他端側から排出する過程で、前記加熱管群により被処理物を間接加熱して乾燥させる、被処理物の乾燥方法であって、
下記式１、式２で定められる臨界速度比αが３０〜１００％未満となるように、前記回転筒を回転して、被処理物を乾燥させることを特徴とする被処理物の乾燥方法。
Ｖｃ＝２．２１Ｄ1/2      ・・・式１  
α＝Ｖ／Ｖｃ・１００    ・・・式２
ここに、Ｖｃは臨界速度（ｍ／ｓ）、Ｄは回転筒の内径（ｍ）、αは臨界速度比（％）、Ｖは回転速度（ｍ／ｓ）である。
【００１３】
（作用効果）
ＳＴＤの回転筒の回転数について、従来は理論的な検証も行われないまま、以下の値で運転されている。すなわち、回転筒の内径が４ｍの場合は回転数の上限を２〜４．５ｒｐｍに、前記内径が３ｍの場合は回転数の上限を２〜５ｒｐｍに、前記内径が２ｍの場合は回転数の上限を２〜６ｒｐｍに、前記内径が１ｍの場合は回転数の上限を３〜１０ｒｐｍに設定して運転を行っている。
【００１４】
他方、本発明者らの知見によれば、ＳＴＤの大きさ（回転筒の内径）を変えると、同じ回転数で回転しても、被処理物の乾燥速度が変わるとともに、その速度の予測が難しいという問題がある。特に大型のＳＴＤになるほど乾燥速度の予測が困難であるため、伝熱面積を大きめに設計して乾燥能力に余裕を持たせていた。
【００１５】
かかる理由により、従来例では、テスト機から実機にスケールアップする際に、所望する乾燥能力を引き出すことが困難であったのに対し、本発明に係る被処理物の乾燥方法を用いて回転速度を決定することで、スケールアップの際に、所望する乾燥能力を発揮させることが容易となる。
【００１６】
また、本発明の被処理物の乾燥方法においては、乾燥機の回転速度を高速化することにより、従来よりも乾燥能力を飛躍的に向上させることができ、被処理物の大量処理が可能となる。
【００１７】
＜請求項２記載の発明＞
下記式３で定められる被処理物の充填率ηが２０〜４０％となるように、前記回転筒内に被処理物を供給する請求項１記載の被処理物の乾燥方法。
η＝Ａｐ／Ａｆ・１００    ・・・式３
ここに、ηは充填率（％）、Ａｐは自由断面積に対して被処理物の占める断面積（ｍ2）、Ａｆは回転筒の全断面積から全加熱管の断面積を減算した自由断面積（ｍ2）である。
【００１８】
（作用効果）
充填率ηが２０〜４０％であると、単位断面積当たりの処理量が多くなり、かつ、乾燥速度も速いものとなる。また、充填率ηの上限が過度に大きくないので、良好な乾燥速度を示す。より好ましい充填率ηは２５〜３０％である。なお、回転筒の全断面積Ａｆとは、回転筒の任意の横断面における回転筒内部の断面積のことをいい、回転筒の肉厚部分の面積は含まない。すなわち、回転筒の内径に基づいて計算する断面積をいう。
【００１９】
＜請求項３記載の発明＞
前記被処理物が中位径５０ｍｍ以下の石炭であるとき、内径が１〜６ｍの回転筒を用いて、前記臨界速度比αが４０〜１００％未満となるように前記回転筒を回転して、被処理物を乾燥させる請求項１または２記載の被処理物の乾燥方法。
【００２０】
（作用効果）
被乾燥物が石炭であるとき、臨界速度比αが４０〜１００％未満であるのが、処理量及び乾燥速度の観点から最適である。より好ましい臨界速度比αは６０〜９０％である。
【００２１】
＜請求項４記載の発明＞
前記被処理物が中位径２００μｍ以下の樹脂系物質であるとき、内径が１〜６ｍの回転筒を用いて、前記臨界速度比αが３０〜７０％となるように前記回転筒を回転して、被処理物を乾燥させる請求項１または２記載の被処理物の乾燥方法。
【００２２】
（作用効果）
被乾燥物が中位径２００μｍ以下の樹脂系物質であるとき、臨界速度比αが３０〜７０％であるのが、処理量及び乾燥速度の観点から最適である。より好ましい臨界速度比αは４０〜６０％である。
【００２３】
＜請求項５記載の発明＞
前記加熱管を放射状または同心円上に複数配置しており、隣り合う加熱管の間の離間距離が８０〜１５０ｍｍである請求項１〜４のいずれか１項に記載の被処理物の乾燥方法。
【００２４】
（作用効果）
隣り合う加熱管の間の離間距離は、回転筒の回転に伴って、被乾燥物を掬い上げる量、掬い上げた被乾燥物が落下し、伝熱管の間に戻る量と関係し、かつ、これらは回転筒の回転速度とも関連するところ、前記離間距離は、８０〜１５０ｍｍが適していることが知見された。
【００２５】
＜請求項６記載の発明＞
一端側に被処理物の供給口を、他端側に被処理物の排出口を有し、軸心周りに回転自在な回転筒と、加熱媒体が通る加熱管群を前記回転筒内に設け、前記回転筒の回転に伴って前記加熱管群により被処理物が回転方向に掻き上げられる構成とされ、
被処理物を前記回転筒の一端側に供給して他端側から排出する過程で、前記加熱管群により被処理物を間接加熱して乾燥させる横型回転式乾燥機であって、
下記式１、式２で定められる臨界速度比αが３０〜１００％未満となるように運転できる構成であることを特徴とする横型回転式乾燥機。
Ｖｃ＝２．２１Ｄ1/2      ・・・式１
α＝Ｖ／Ｖｃ・１００    ・・・式２
ここに、Ｖｃは臨界速度（ｍ／ｓ）、Ｄは回転筒の内径（ｍ）、αは臨界速度比（％）、Ｖは回転速度（ｍ／ｓ）である。
【００２６】
（作用効果）
装置の観点から、請求項１と同様の作用効果を奏する。
【００２７】
＜請求項７記載の発明＞
前記加熱管を放射状または同心円上に複数配置しており、隣り合う加熱管の間の離間距離が８０〜１５０ｍｍである請求項６記載の横型回転式乾燥機。
【００２８】
（作用効果）
装置の観点から、請求項５と同様の作用効果を奏する。
【００２９】
＜その他の発明＞
一端側に被処理物の供給口を、他端側に被処理物の排出口を有し、軸心周りに回転自在な回転筒と、加熱媒体が通る加熱管群を前記回転筒内に設け、前記回転筒の回転に伴って前記加熱管群により被処理物が回転方向に掻き上げられる構成の横型回転式乾燥機を用いて、
被処理物を前記回転筒の一端側に供給して他端側から排出する過程で、前記加熱管群により被処理物を間接加熱して乾燥させる際の被処理物の乾燥速度を評価する方法であって、
下記式１、式２で定められる臨界速度比αをもって、乾燥速度を評価することを特徴とする被処理物の乾燥速度評価方法。
Ｖｃ＝２．２１Ｄ1/2      ・・・式１
α＝Ｖ／Ｖｃ・１００    ・・・式２
ここに、Ｖｃは臨界速度（ｍ／ｓ）、Ｄは回転筒の内径（ｍ）、αは臨界速度比（％）、Ｖは回転速度（ｍ／ｓ）である。
【００３０】
（作用効果）
請求項１と同様の作用効果を奏する。そして、本請求項に係る乾燥速度の評価方法により、実機レベルでの適確な間接加熱横型回転式乾燥機を得ることができる。
【発明の効果】
【００３１】
以上のように、本発明によれば、乾燥機による被処理物の乾燥速度を向上させることができる。また、乾燥速度が向上する結果、乾燥機の大きさ（シェル径）当たりの乾燥処理量を増大できる。逆からいえば、処理量当たりの装置の大きさを小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係る横型回転式乾燥機の側面図である。
【図２】スクリューフィーダ及びその周辺を示した側面図である。
【図３】回転筒の他端側の拡大図（側面図）である。
【図４】本発明に係る横型回転式乾燥機（変形例）の側面図である。
【図５】図４のＸ−Ｘ線断面図である。
【図６】供給方式がシュート式である場合の側面図である。
【図７】供給方式が振動トラフ式である場合の側面図である。
【図８】回転筒の横断面の形状を矩形にした例である。
【図９】回転筒の外側にジャケットを設けた場合の側面図である。
【図１０】処理物の排出方式の変形例を示した側面図である。
【図１１】向流を採用した横型回転式乾燥機の斜視図である。
【図１２】ガス吹き込み管式の横型回転式乾燥機の説明図であり、（ａ）はガス吹き込み管の断面図であり、（ｂ）はガス吹き込み管を乾燥機内に配した斜視図である。
【図１３】臨界速度比の導出過程の説明図である。
【図１４】回転筒の直径と回転数と臨界速度比の関係を示したグラフである。
【図１５】回転筒の直径が３２０ｍｍの場合の臨界速度比と乾燥速度の関係を示したグラフである。
【図１６】臨界速度比と回転筒の直径を任意に変えながら回転筒を運転し、回転筒内部の被処理物の分散状態を写真に撮り、それをトレースした図である。
【図１７】回転筒の直径を変えた場合の臨界速度比と乾燥速度の関係を示したグラフである。
【図１８】充填率を変えた場合の臨界速度比と乾燥速度の関係を示したグラフである。
【図１９】本発明に係る横型回転式乾燥機の加熱管の隙間の説明図である。
【図２０】加熱管の隙間の長さを変えた場合の臨界速度比と乾燥速度の関係を示したグラフである（被処理物：石炭）。
【図２１】加熱管の隙間の長さを変えた場合の臨界速度比と乾燥速度の関係を示したグラフである（被処理物：樹脂系物質）。
【図２２】本発明に係る横型回転式乾燥機の加熱管の配置例を示した横断面図である。
【図２３】加熱管の配列の決定方法の説明図である。
【図２４】本発明に係る横型回転式乾燥機の加熱管の配置例を示した横断面図である。
【図２５】本発明に係る横型回転式乾燥機の加熱管の配置例を示した横断面図である。
【図２６】図２２を基礎として、加熱管の本数を増やした状態を示した横断面図である。
【図２７】図２４を基礎として、加熱管の本数を増やした状態を示した横断面図である。
【図２８】図２５を基礎として、加熱管の本数を増やした状態を示した横断面図である。
【図２９】従来の横型回転式乾燥機の加熱管の配置例を示した横断面図である。
【図３０】被処理物の付着性を説明した表である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明の好適な実施形態について、図を用いて更に説明する。なお、以下の説明及び図面は、本発明の実施形態の一例を示したものにすぎず、本発明の内容をこの実施形態に限定して解釈すべきでない。
【００３４】
（発明の骨子）
一般に、乾燥機の乾燥速度は、下記の式４のように表すことができる。
Ｑ＝  Ｕｏａ×Ａｅｆ×Ｔｌｎ    ・・・式４
ここに、Ｑは伝熱量（Ｗ）であり、Ｕｏａは総括伝熱係数（Ｗ／ｍ2−Ｋ）であり、Ａｅｆは有効接触伝熱面積（ｍ2）であり、Ｔｌｎは温度差（℃）である。
【００３５】
乾燥速度は伝熱量Ｑと同義であり、前記の式４の左辺の伝熱量Ｑを高めるには、右辺の総括伝熱係数Ｕｏａ、有効接触伝熱面積Ａｅｆ、温度差Ｔｌｎのいずれか、または全てを高めるような方策を取ればよい。
本発明者は、総括伝熱係数Ｕｏａ及び有効接触伝熱面積Ａｅｆに着目し、これらを高めるために、伝熱面と被乾燥物との相対的接触速度をより速くすること、および被処理物の分散を良くして伝熱面と被乾燥物との有効接触伝熱面積をより増大させることを考えた。実際に各種の実験・検討を行ったところ、本発明の手法の有効性を明確に確認できた。
【００３６】
更に、本発明に従う高速回転化技術を詳細に分析した結果、乾燥機の回転筒１０の直径が異なる場合においても、本発明の思想が適用できることを知見した。
【００３７】
（被処理物Ｗ）
まず、乾燥対象物としての被処理物Ｗについて限定はなく、その具体例として、石炭、銅鉱石、鉄粉、亜鉛粉等の鉱石、金属系物質、テレフタル酸、ポリエチレン、ポリアセタール、塩化ビニール等の樹脂系物質、メチオニン、グルテンミール、大豆加工粉、コーンファイバー、コーンジャーム等の加工食品系物質、石膏、アルミナ、ソーダ灰等の無機系物質、脱水汚泥等を挙げることができる。
【００３８】
被処理物Ｗは、物質表面がべたべたとしておらず、付着性の低いものが好ましい。図３０に、日本粉体工業技術協会規格  ＳＡＰ１５−１３、２０１３  解説書１７頁  解説図５より引用した表を示す。本発明では、図３０の点線で囲った領域にあるもの、詳しくはドライ（乾燥）、ペンジュラー域（懸垂域）、ファニキュラー域１（索状域１）、ファニキュラー域２（索状域２）、キャピラリー域（毛管域）の物質を被処理物Ｗとして用いることが好ましい。スラリー（泥しょう）は、付着性が極めて高い傾向にあるため、本発明の被処理物Ｗとして適さない。
【００３９】
（中位径）
本発明の中位径（「メジアン径」ともいう。）は、例えば以下の方法を用いて定める。詳述すると、被処理物の粒径が５００ミクロン以上の場合は、ＪＩＳ  Ｍ  ８８０１  石炭試験方法に記載された方法でふるい分けをし、ふるい分け結果をロジンラムラー分布で表し、積算質量（ふるい上）が５０％に相当する時の粒子径を中位径(Ｄ50)として定める。また、被処理物の粒径が５００ミクロン未満の場合は、レーザー回折式粒度分布測定装置（例えば、商品名ＳＡＬＤ−３１００、島津製作所社製）を用いて粒度分布を測定し、累積体積が５０％に相当する時の粒子径を中位径(Ｄ50)として定める。
【００４０】
（間接加熱横型回転式乾燥機）
次に、本発明に係る横型回転式乾燥機（以下、「ＳＴＤ（Ｓｔｅａｍ  Ｔｕｂｅ  Ｄｒｙｅｒの略称）」ともいう。）について説明する。この横型回転式乾燥機の構造は、図１に例示するように、円筒状の回転筒１０を有し、この回転筒１０の軸心が水平面に対して若干傾くようにして設置されており、回転筒１０の一端が他端よりも高く位置している。回転筒１０の下方には、２台の支持ユニット２０及びモーターユニット３０が回転筒１０を支持するようにして設置されており、回転筒１０は、モーターユニット３０によって、自身の軸心回りに回転自在とされている。この回転筒１０は、一方向に回転するようになっている。その方向は任意に定めることができ、例えば、図５に示すように、他端側（被処理物Ｗの排出口側）から一端側（被処理物Ｗの供給口側）を見て、反時計回り（矢印Ｒ方向）に回転させることができる。
【００４１】
回転筒１０の内部には、金属製のパイプであるスチームチューブ（加熱管）１１が、被乾燥物との伝熱管として、回転筒１０の軸心に沿って延在して多数取り付けられている。このスチームチューブ１１は、例えば回転筒１０の軸心に対して同心円を成すように周方向及び径方向に複数本ずつ配列されている。この配置形態については、後に詳説する。なお、この加熱管１１は、加熱媒体である蒸気等が加熱管１１の内部を流通することで加温される。
【００４２】
また、スクリューフィーダ４２の近傍には、ガス吹込み口でもある供給口４１からキャリアガスＡとして空気、不活性ガス等を回転筒１０の内部に吹き込むガス吹込み手段（図示しない）が設けられており、このガス吹込み手段によって吹き込まれたキャリアガスＡは、回転筒１０の他端側に向かって回転筒１０の内部を流通する。
【００４３】
図１、図３に示すように、回転筒１０の他端側における周壁には、複数の排出口５０が貫通して形成されている。排出口５０は、回転筒１０の周方向に沿って複数形成され、図１、図３の例では、２つの列を成すように相互に離間して形成されている。また、複数の排出口５０は、全て同形とされているが、異形とすることもできる。
【００４４】
また、回転筒１０の他端側には、ガス管７２が備えられ、スチームチューブ１１内に蒸気を供給する供給管７０とドレン管７１とが設けられている。
【００４５】
（変形例）
なお、図４に示すように、前記回転筒１０の他端側に、被処理物Ｗを撹拌する撹拌手段６５を設けても良い。
【００４６】
また、図４、図５に示すように、回転筒１０には、複数の排出口５０を有する他端側を覆うように、被処理物Ｗ及びキャリアガスＡを排出可能な分級フード５５を設けても良い。この分級フード５５は、肉厚な金属から形成されており、底面に、乾燥及び分級をされた被処理物Ｗ、つまり処理物Ｅを排出する固定排出口５７を、天面にキャリアガスＡを排気する固定排気口５６を、それぞれ有する。
【００４７】
（乾燥過程）
次に、図１〜図３を参照しながら、横型回転式乾燥機で被処理物Ｗを乾燥する過程を説明する。
【００４８】
被処理物Ｗは、供給口４１からスクリューフィーダ４２内に供給され、このスクリューフィーダ４２内部に設置されたスクリュー４４を図示しない駆動手段によって回動させることによって、回転筒１０の内部に供給される。供給口４１から供給された被処理物Ｗは、蒸気によって加熱されたスチームチューブ（加熱管）１１に接触して乾燥されつつ、回転筒１０の他端側に移動し、排出口５０から排出される。
【００４９】
他方、回転筒１０の一端側に設けられた吹込み手段によって、供給口４１から吹き込まれたキャリアガスＡは、回転筒１０内を通過して、被処理物Ｗの排出口でもある排出口５０から回転筒１０外に排気される。
【００５０】
また、前記供給管７０から加熱管１１内に供給した蒸気は、被処理物Ｗと加熱管１１が接触して熱交換することにより、加熱管１１内を流れる過程で冷却されて液体Ｄになり、ドレン管７１から排出される。
【００５１】
（変形例）
次に、図４、図５を参照しながら、撹拌手段６５及び分級フード５５を備えた横型回転式乾燥機を用いる場合についても説明する。この場合において、前記説明と重複する部分は、省略する。
【００５２】
回転筒１０内に供給された被処理物Ｗは、撹拌手段６５を設けた位置まで到達すると、撹拌手段６５によって撹拌され、続いて、図５に示すように、回転筒１０の回転に伴って回動する掻上板６０によって掻き上げられる。掻き上げられた被処理物Ｗは、掻上板６０が回転筒１０の上側に位置すると、自然に落下し、その際に被処理物Ｗに含まれる微粒子Ｃが回転筒１０内に分散する（いわゆるフライトアクション）。なお、撹拌手段６５の形状は、回転筒の中心方向に向けて突出した板状等、回転筒の回転に伴い被処理物Ｗを掻き上げられる構造であれば良い。たとえば掻上板６０と同様の形状をとることができる。
【００５３】
他方、回転筒１０の一端側に設けられた吹込み手段によって、供給口４１から吹き込まれたキャリアガスＡは、回転筒１０内を通過して、被処理物Ｗの排出口でもある排出口５０から回転筒１０外に排気される。この際、キャリアガスＡは、掻上板６０によって回転筒１０内に分散された微粒子Ｃを伴って排出口５０から排気される。排出口５０から排気されたキャリアガスＡは、固定排気口５６を介して分級フード５５から排気される。
【００５４】
被処理物Ｗのうち、粒子径が大きく重量が重い粒子は、回転筒１０内において落下し、キャリアガスＡによって固定排気口５６から排出されることもなく、下側に位置した排出口５０から自然落下する。この自然落下した粒子（被処理物Ｗ）は、固定排出口５７から処理物Ｅとして外部に排出される。
【００５５】
（供給方式変形例）
本発明に係る横型回転式乾燥機の変形例を説明する。
横型回転式乾燥機へ被処理物を供給する方式には、前記スクリュー式（図２）のほか、シュート式（図６）や振動トラフ式（図７）を例示できる。シュート式では、供給シュート４６が吸気ボックス４５と結合しており、供給口４１から供給した被処理物Ｗが、供給シュート４６内を落下し、回転筒１０内へ移動する。吸気ボックス４５がシールパッキン４７を介して回転筒１０に接続しており、回転筒１０と吸気ボックス４５間のシールを維持しながら、回転筒１０が回転する構造になっている。振動トラフ式では、吸気ボックス４５がトラフ（断面形状が凹状）であり、その吸気ボックス４５の下端に振動モータ４８とばね４９が結合している。供給口４１から供給した被処理物Ｗは、トラフの上に落下する。そして、振動モータ４８により吸気ボックス４５が振動することにより、被処理物Ｗが回転筒１０内へと移動する。吸気ボックス４５を取り付ける際は、被処理物Ｗが移動しやすいように、回転筒へ向かって下る傾斜を持たせると良い。
【００５６】
（回転筒変形例）
回転筒１０の断面形状は、後述する円形のほか、矩形にしても良い。矩形の例として、六角形の回転筒１０を図８に示す。矩形の回転筒１０を回転すると、回転筒１０の角部１５により被処理物Ｗが持ち上がるため、被処理物Ｗの混合が良くなる。一方で、円形の場合に比べて、回転筒１０の断面積が狭くなるため、配置する加熱管の数が減るというデメリットも存在する。なお、矩形の角部の数（辺の数）は変更でき、より詳しくは、角部の数を３つ以上の任意の数にすることができる。
【００５７】
図９に示すように、回転筒１０を囲むジャケット１２を設けても良い。この場合、回転筒１０の外壁とジャケット１２の内壁の間に加熱媒体Ｓを流し、回転筒１０の外側からも加熱を行う。その結果、ジャケット１２を設けない場合と比べて、被処理物Ｗの乾燥速度を上げることができる。この加熱媒体Ｓの例として、２００〜４００℃の高温ガス、２００〜４００℃のホットオイル等を挙げることができる。そのほか、前記ジャケット１２の代わりに、回転筒１０を囲むようにトレース配管（図示しない）を複数設けても良い。
【００５８】
（排出方式変形例）
横型回転式乾燥機から処理物Ｅを排出する方式としては、図１０のような形態も採用できる。かかる形態において、キャリアガスＡは、ケーシング８０の上部のキャリアガス供給口３３から隔壁２３の内側へ送り込まれる。このキャリアガスＡが再利用ガスである場合は、キャリアガスＡ中に粉塵等が含まれているが、隔壁２３の内側、すなわちガス通路Ｕ２には、リボンスクリューＺが配されているため、ガスに混入している粉塵等は、このリボンスクリューＺによって捕捉される。捕捉された粉塵等は、リボンスクリューＺの送り作用により開口部２２へ向かって送られ、ケーシング８０内へ排出される。排出された粉塵等は、自由落下によりケーシング下方の排出口３２から排出される。一方、キャリアガスＡの粉塵等以外の気体は、リボンスクリューＺによって妨げられることなく、回転筒１０内へ送られる。
【００５９】
また、回転筒１０の回転に伴って、スクリュー羽根２４も回転する。従って、被処理物Ｗが乾燥した乾燥物Ｅは、送り出し通路Ｕ１内を、開口部２１へ向かってスクリュー羽根２４の送り作用により送られ、開口部２１から排出される。排出された乾燥物Ｅは、自重により排出ケーシング下方の排出口３２から排出される。
【００６０】
他方、ケーシング８０を貫き、隔壁２３内へ延在する蒸気経路（内部蒸気供給管６１及び内部ドレン排出管６２）が、回転筒１０と一体で設けられている。内部蒸気供給管６１は、端板部１７における加熱管１１の入口ヘッダ部に、内部ドレン排出管６２は端板部１７における加熱管１１の出口ヘッダ部に連通している。また、蒸気供給管７０及びドレン排出管７１は、回転継手６３を介して、内部蒸気供給管６１及び内部ドレン排出管６２にそれぞれ連結している。
【００６１】
（ガス流通方式変形例）
図１、図４における横型回転式乾燥機は、被処理物Ｗの移動する方向とキャリアガスＡの流れる方向が同じである「並流」を採用していた。そのほか、被処理物Ｗの移動する方向とキャリアガスＡの流れる方向を逆にした「向流」を採用しても良い。
【００６２】
図１１に「向流」を採用した横型回転式乾燥機の一例を示す。スクリューフィーダ４２の上方に被処理物Ｗの供給口３１を設け、フード３５の下端に処理物Ｅの排出口３２を設ける。そして、供給口３１から被処理物Ｗを供給し、被処理物Ｗを回転筒１０の一端側から他端側へ向かって移動させ、その移動過程で加熱管により加熱して乾燥させ、乾燥した処理物Ｅを排出口３２から排出する。一方、フード３５の上端にキャリアガスＡの供給口３３を設け、スクリューフィーダ４２の上方にキャリアガスＡの排出口３４を設ける。そして、供給口３３からキャリアガスＡを供給し、前記キャリアガスＡを回転筒１０の他端側から一端側へ向かって流し、その過程で被処理物Ｗから蒸発した蒸気を搬送し、蒸気を伴うキャリアガスＡを排出口３４から排出する。
【００６３】
そのほか、図１２に示すような、ガス吹き込み管式の横型回転式乾燥機を用いても良い。ガス吹き込み管３６は、回転筒１０の内部に軸方向に延在して設けられ、回転筒１０や加熱管１１と共に回転する。例えば、複数の加熱管１１、１１の間や、最も内側に位置する加熱管１１よりも更に内側に設けることができる。なお、図１２では、ガス吹き込み管３６を分かり易くするために、加熱管１１の表示を省いている。このガス吹き込み管３６の壁面には、複数のガス吹き出し口３７が開いている。図１２の例では、ガス吹き込み管３６の上部に、ガス吹き込み口３７を軸方向に２列設けている。
【００６４】
前記ガス吹き込み管式乾燥機を運転する際は、回転筒１０の他端側からガス吹き込み管３６内へキャリアガスＡを供給する。供給されたキャリアガスＡは、ガス吹き込み口３７から回転筒内へ噴き出し、被処理物Ｗの蒸気を伴って、回転筒１０の一端側から流れ出る。そのほか、回転筒１０の一端側からガス吹き込み管３６内にキャリアガスＡを供給し、回転筒１０の他端側から排気する構成にしても良い。
【００６５】
（回転筒支持構造変形例）
そのほか、回転筒１０の支持構造は、回転筒１０の外周に２つのタイヤ部材２０、２０を取り付ける前記支持構造のほか、一端側に設けたスクリューケーシング４２と、他端側に設けたガス管７２の外周にベアリング（図示しない）を取り付け、このベアリングを支持する構造や、前記タイヤ部材２５とベアリングを組み合わせる支持構造にしても良い。
【００６６】
（回転速度）
本発明は、被処理物Ｗの乾燥速度を上げるため、従来の横型回転式乾燥機よりも、回転筒１０を高速で回転させる。この回転速度の決定方法について、以下に説明する。
【００６７】
（工程１）
横型回転式乾燥機の処理負荷ＰＬを決定する。具体的には、被処理物Ｗの種類、含水率（％）、目標の処理量（ｋｇ／ｈ）等を基に、負荷ＰＬを算出する。
【００６８】
（工程２）
小型の横型回転式乾燥機を実験機として用いて、単位負荷当たりの乾燥速度Ｒｄを調査する。
【００６９】
（工程３）
前記工程２で調査した乾燥速度Ｒｄを基にして、回転筒１０のサイズを決定する。
【００７０】
（工程４）
回転筒１０の回転数を決定する。従来の回転数決定法は、重要な基準として回転筒１０の回転速度（本発明では、「回転速度」を「周速」ともいう。）を用いており、具体的には、下記式５を用いて回転数を決定していた。なお、回転速度Ｖの値は、約０．１〜１［ｍ／ｓ］の範囲内で経験則に基づいて決定していた。
Ｎ＝（Ｖ×６０）／（Ｄ×π）      ・・・式５
ここに、Ｎは回転数（ｒ．ｐ．ｍ．）であり、Ｖは回転速度（ｍ／ｓ）であり、Ｄは回転筒１０の内径（ｍ）である。
【００７１】
本発明は、前記式５とは異なり、臨界速度比を基準に回転数を決定するものであり、具体的には、下記式６を用いて決定する。
Ｎ＝Ｖ／Ｖｃ×Ｎｃ      ・・・式６
ここに、Ｎは回転数（ｒ．ｐ．ｍ．）であり、Ｖは回転速度（ｍ／ｓ）であり、Ｖｃは臨界速度（ｍ／ｓ）であり、Ｎｃは臨界回転数（ｒ．ｐ．ｍ．）である。
【００７２】
（臨界速度、臨界速度比）
前記式６の「臨界速度」と「臨界回転数」について詳述する。図１３を参照すると、「臨界速度」は、横型回転式乾燥機内で、被処理物Ｗの重力と被処理物Ｗに作用する遠心力がつり合う回転速度であり、理論上、被処理物Ｗが回転筒１０と共廻りする回転筒１０の回転速度をいう。なお、ｒωは速度を表す。また、「臨界速度比」とは、前記臨界速度に対する実際の回転速度の比をいう。
【００７３】
（臨界速度）
臨界速度について、詳述する。臨界速度は、被処理物Ｗの重力（ｍｇ）と遠心力（ｍｒω2）が同じであるため、下記の式７が成り立つ。
ｍｇ＝ｍｒω2      ・・・式７
ここに、ｍは被処理物Ｗの質量（ｋｇ）、ｇは重力加速度（ｍ／ｓ2）、ｒは回転筒１０の半径（ｍ）、ωは角速度（ｒａｄ／ｓ）である。
【００７４】
そして、上記式７から下記の式８を導くことができる。
ｇ＝ｒ（Ｖｃ／ｒ）2      ・・・式８
ここに、ｇは重力加速度（ｍ／ｓ2）であり、ｒは回転筒１０の半径（ｍ）であり、Ｖｃは臨界速度（ｍ／ｓ）である。
【００７５】
従って、上記式８から下記式１を導き、臨界速度（ｍ／ｓ）を求めることができる。
Ｖｃ＝（ｒｇ）1/2＝（Ｄ／２・ｇ）1/2＝２．２１Ｄ1/2
Ｖｃ＝２．２１Ｄ1/2        ・・・式１
ここに、Ｖｃは臨界速度（ｍ／ｓ）、Ｄは回転筒１０の内径（ｍ）である。
【００７６】
（臨界速度比）
次に、臨界速度比について説明する。臨界速度比αは、臨界速度（Ｖｃ）に対する実際の回転速度Ｖの比を指すため、下記式２によって表すことができる。
α＝Ｖ／Ｖｃ・１００    ・・・式２
ここに、αは臨界速度比（％）、Ｖは回転速度（ｍ／ｓ）、Ｖｃは臨界速度（ｍ／ｓ）である。
【００７７】
（臨界回転数）
なお、臨界速度における回転筒１０の回転数を「臨界回転数」といい、下記式９により求めることができる。
Ｎｃ＝Ｖｃ・６０／（πＤ）＝２．２１Ｄ1/2・６０／（πＤ）＝４２．２／Ｄ1/2
Ｎｃ＝４２．２／Ｄ1/2      ・・・式９
ここに、Ｎｃは臨界回転数（ｒ．ｐ．ｍ．）、Ｖｃは臨界速度（ｍ／ｓ）、Ｄは回転筒１０の内径（ｍ）である。
【００７８】
（スケールアップ）
回転筒１０の内径Ｄ（ｍ）をＸ軸に、回転数Ｎ（ｒ．ｐ．ｍ．）をＹ軸にとり、臨界速度比α（％）の変化を図１４に示した。Ｐ１は従来の回転筒の回転数であり、Ｐ２は本発明の回転筒の回転数である。図１４によれば、本発明の運転条件（臨界速度比α＝３０〜１００％未満）が、従来例と異なることが一目で判明する。
【００７９】
（実験例１）
内径が異なる３台の横型回転式乾燥機を用いて、臨界速度比α（％）と乾燥速度Ｒｄの関係について実験を行った。各ＳＴＤの回転筒１０の直径は、３２０ｍｍ、９００ｍｍ、１８３０ｍｍである。また、各回転筒１０内に配置する加熱管１１の隙間Ｋは１００ｍｍである。
各ＳＴＤに石炭（被処理物Ｗ）をバッチ式で投入した。その投入量は、直径３２０ｍｍのＳＴＤには４ｋｇ、直径９００ｍｍのＳＴＤには５０ｋｇ、直径１８３０ｍｍのＳＴＤには２５０ｋｇである。また、この石炭の中位径は２．２ｍｍである。なお、回転筒１０内に設置された加熱管１１の中に流すスチームの圧力は、それぞれ０．６ＭＰａ（ゲージ圧）とした。
【００８０】
図１５に、ＳＴＤの回転筒１０の直径が３２０ｍｍの場合における臨界速度比と乾燥速度の関係を示したグラフを示す。この図１５の乾燥速度の値は、相対数値である。詳しくは、ＳＴＤの回転筒１０の直径が３２０ｍｍであって、かつ臨界速度比が２０％のときの乾燥速度の値を１と定め、その値を基準にした相対数値で表している。
【００８１】
また、臨界速度比と回転筒１０の直径を任意に変えながら回転筒１０を運転し、回転筒１０内部の被処理物Ｗの分散状態を写真に撮り、それをトレースした図を図１６に示す。すなわち、各横型回転式乾燥機は被乾燥物の挙動を目視できるように、横断面に透明板を設け、この透明板を通して内部の被処理物Ｗの分散状態を写真に撮像し、それをトレースしたものである。なお、図１６における回転筒１０の回転方向は、図５と同様に反時計回りである。
【００８２】
臨界速度比を２０％にして運転した時には、被乾燥物Ｗが、回転筒１０の右側の領域でキルンアクションしているが、回転筒１０の内壁に塊状に残存し、移動量も少なく、被処理物Ｗはあまり分散していない。これは、回転筒１０の伝熱面と被乾燥物Ｗ（石炭）が十分に接触していないことを示している。
【００８３】
一方、臨界速度比を５０％にして運転した時に、回転筒１０の内部を確認したところ、回転筒１０の広い範囲で被処理物Ｗが分散していることが分かった。また、臨界速度比を７０％に上げて運転し、回転筒１０内を確認したところ、被処理物Ｗがさらに広い範囲に分散していた。
【００８４】
また、臨界速度比を１００％にして運転した時に、回転筒１０の内部を確認したところ、途中から落下する被処理物Ｗも若干あったが、ほとんどの被処理物Ｗが共廻りしており、伝熱面と被処理物Ｗが接触せずに熱の授受が行われていないことが分かった。
なお、図１６で回転筒１０内に記載した矢印は、被処理物Ｗが落下する方向を表している。
【００８５】
実際に、図１７に示すように、臨界速度比の上昇に伴って乾燥速度が高まることを確認した。また、回転筒１０の直径が変わっても、臨界速度比に対する乾燥速度の上昇傾向に変りはない。なお、図１７の乾燥速度の値は、相対数値である。詳しくは、ＳＴＤの回転筒１０の直径が３２０ｍｍであって、かつ臨界速度比が２０％のときの乾燥速度の値を１と定め、その値を基準にした相対数値で表している。
【００８６】
（充填率）
本発明は、回転筒１０を高速回転させる場合に、被処理物Ｗの充填率を２０〜４０％にすることが好ましい。好ましくは、充填率を２５〜３０％にすることが好ましい。
なお、前記充填率は、以下の式３によって求めることができる。
η＝Ａｐ／Ａｆ・１００    ・・・式３
ここに、ηは充填率（％）、Ａｐは自由断面積に対して被処理物の占める断面積（ｍ2）、Ａｆは回転筒の全断面積から全加熱管の断面積を減算した自由断面積（ｍ2）である。
【００８７】
（実験例２）
直径４５０ｍｍのＳＴＤに石炭（被処理物Ｗ）を２００ｋｇ／ｈ投入して実験を行った。回転筒１０に配置する加熱管１１の隙間Ｋは１００ｍｍである。また、この石炭の中位径は２．２ｍｍである。なお、回転筒１０内に設置された加熱管１１の中に流すスチームの圧力は、０．６ＭＰａ（ゲージ圧）とした。
【００８８】
図１８に、充填率を変えた場合の臨界速度比と乾燥速度のグラフを示す。この図１８の乾燥速度の値は、相対数値である。詳しくは、充填率が１５％であって、かつ臨界速度比が２０％のときの乾燥速度の値を１と定め、その値を基準にした相対数値で表している。被処理物Ｗの充填率を１５％にして運転したときは、被処理物Ｗと加熱管１１の接触面積が狭いため、乾燥速度が上がらなかった。一方、被処理物Ｗの充填率を２５％にして運転したとき、被処理物Ｗと加熱管１１の接触面積が増え、乾燥速度が上昇した。さらに、被処理物Ｗの充填率を３５％にして運転したとき、粉体層（粉体の被処理物Ｗの層）の上層で上滑りが発生し、伝熱面と接触しない被処理物Ｗが増えた。その結果、充填率２５％で運転したときよりも、乾燥速度が上がらなかった。しかし、充填率１５％で運転したときよりは、乾燥速度が速かった。なお、いずれの充填率においても、臨界速度比が高くなるにつれて、乾燥速度が上昇した。
【００８９】
以上の実験により、被処理物Ｗの乾燥速度が顕著に上昇する充填率２０〜４０％を採用することが好ましいことと分かった。
【００９０】
（加熱管１１の隙間）
図１９に加熱管１１の隙間Ｋを示す。この例においては、隙間Ｋは４つの同心円列ですべて同一の例が示されている。このために、加熱管１１の径を外側ほど大きくしてある。隣接する加熱管１１の間（隙間）Ｋの距離は８０〜１５０ｍｍにすることが好ましい。もちろん、加熱管１１の径は同一径とする、隙間Ｋはたとえば外側ほど大きくするなど、適宜の変形が可能である。また、後述する第１の配置形態又は第２の配置形態を採ることもできる。
【００９１】
（実験例３）
直径１８３０ｍｍのＳＴＤに、バッチ方式で石炭（被処理物Ｗ）２５０ｋｇを投入して実験を行った。この石炭の中位径は２．２ｍｍである。なお、回転筒１０内に設置された加熱管１１の中に流すスチームの圧力は、０．６ＭＰａ（ゲージ圧）とした。
【００９２】
図２０に、臨界速度比と乾燥速度のグラフを示す。この図２０の乾燥速度の値は、相対数値である。詳しくは、加熱管１１の隙間Ｋが５０ｍｍであって、かつ臨界速度比が２０％のときの乾燥速度の値を１と定め、その値を基準にした相対数値で表している。
【００９３】
また、図２０のグラフを作成した際の加熱管１１の配置は、図１９と同様にした。すなわち、回転筒の中心から外側へ向かって放射線状に加熱管１１を配置し、加熱管１１の径を内側から外側へ向かって次第に大きくした。それにより、第１列目〜第ｎ列目にある加熱管１１の隙間Ｋを全て同じにした。例えば、加熱管１１の隙間Ｋが５０ｍｍの場合は、第１列目〜第ｎ列目にある加熱管１１の隙間Ｋがすべて５０ｍｍである。なお、この加熱管１１の配置については、下記図２１においても同様である。
【００９４】
加熱管１１の隙間Ｋを５０ｍｍにして運転したところ、隙間Ｋを流れる被処理物Ｗの量が少なく、被処理物Ｗがあまり混合せず、乾燥速度が遅かった。その後、加熱管１１の隙間Ｋを８０ｍｍ、１００ｍｍ、１５０ｍｍと長くするにつれて、乾燥速度が次第に早くなった。これは隙間Ｋを流れる被処理物Ｗの量が次第に多くなり、被処理物Ｗが良く混合することが一因と推測される。一方、加熱管１１の隙間Ｋを２００ｍｍにして運転したところ、隙間を流れる被処理物Ｗの量が多くなった。しかし、隙間Ｋの長さが１５０ｍｍの場合と比べて、被処理物Ｗと加熱管１１の接触面積はあまり変わらなかった。その結果、乾燥速度も１５０ｍｍの時とそれほど変わらなかった。なお、いずれの充填率においても、臨界速度比が高くなるにつれて、乾燥速度が上昇した。
【００９５】
以上の実験により、隣接する加熱管１１の間（隙間）の距離を８０〜１５０ｍｍにすることが好ましいことと分かった。
【００９６】
（実験例４（樹脂系物質））
直径１８３０ｍｍのＳＴＤに樹脂系物質をバッチ式で投入した。その投入量は、２５０ｋｇである。また、この樹脂系物質の中位径は０．１ｍｍである。また、回転筒内の加熱管１１の中に流すスチームの圧力は、０．４５ＭＰａ（ゲージ圧）とした。
【００９７】
図２１に、樹脂系物質を被処理物Ｗに用いて、加熱管１１の隙間Ｋの長さを変えた場合の臨界速度比と乾燥速度の関係を示したグラフを示す。この図２１の乾燥速度の値は、相対数値である。詳しくは、加熱管１１の隙間Ｋが５０ｍｍであって、かつ臨界速度比が２０％のときの乾燥速度の値を１と定め、その値を基準にした相対数値で表している。
【００９８】
図２１のとおり、臨界速度比αが５０％前後のときに、乾燥速度のピークが現れる山型となっている。したがって、臨界速度比αが３０〜７０％であるのが好ましいことが分かる。また、加熱管１１の隙間Ｋを５０ｍｍ、８０ｍｍ、１００ｍｍと次第に広くすると、乾燥速度も次第に速くなっている。
【００９９】
以上の結果からも予測できるように、最適な臨界速度比は、被処理物の種類、含水率、乾燥機のサイズなどによって相違するが、臨界速度比は４０〜９０％を採用することが好ましい。
【０１００】
（外径と内径の関係性）
前記の各説明や各式においては、回転筒１０の内径Ｄを用いており、外径は用いなかった。しかし、前記各式を補正して、外径を用いても良い。この点について、以下に詳述する。
【０１０１】
前記各式において、Ｄは内径であるが、内径の代わりとして外径を用いるための補正式を記述する。回転筒１０の外径をＤｏ、回転筒１０の板厚（肉厚）をｔ、内径をＤとすると、これらの関係は、下記式１０のようになる。
Ｄ＝Ｄｏ−（２×ｔ）  ・・・式１０
【０１０２】
従って、前記各式のＤに、式１０の右辺を代入すれば良い。例えば、臨界速度比の式は以下のように記述できる。
Ｖｃ＝２．２１Ｄ1/2      ・・・式１
Ｖｃ＝２．２１×（Ｄｏ−２×ｔ）1/2
【０１０３】
なお、参考として、ＳＴＤなどの回転筒１０の肉厚ｔの一般的な数値を示す。回転筒１０が大径化するほど、これの強度を保持するために肉厚ｔは増す傾向があり、実際としては概ね以下の数値で設計されている。回転筒１０の内径Ｄが０．３〜６ｍの場合で、肉厚ｔが３〜１００ｍｍとなる。
【０１０４】
＜加熱管について＞
本発明において加熱管１１にサイズ及び配置は適宜選択できるものの、本発明者らの高速回転化を指向する過程の中で、主に接触効率を高め、もって乾燥速度を高めるためには、次述する手段が有効であるとの知見を得た。
【０１０５】
（加熱管の配置）
従来は、図２９に示すように、回転筒１０内に加熱管１１を放射状に配置していた。回転筒１０内では、被処理物Ｗ（粉粒体）が回転筒１０下部に移行した複数の加熱管１１の隙間に入り込み、回転筒１０の回転に伴って、複数の加熱管１１により回転方向に掻き上げられる。安息角まで掻き上げられた被処理物Ｗは、主に安息角を越えた時点から崩落し始め、落下運動に転じる。より詳しくは、安息角限を超えて、より上方に位置する複数の加熱管１１の間から雪崩のように落下し、回転筒１０下部に位置する加熱管１１に衝突する。
【０１０６】
落下した被処理物Ｗは、回転筒１０下部の複数の加熱管１１、１１の隙間に再び入り込む。被処理物Ｗが落下する角度と加熱管１１、１１の隙間に入り込む角度が異なるため、加熱管１１、１１の隙間に被処理物Ｗが速やかに入り込まず、加熱管１１、１１の外側（回転筒１０の中心側）に滞留してしまい、被処理物Ｗと加熱管１１の接触効率が悪いことが判明した。接触効率が悪いと、被処理物の乾燥速度が低下するという問題があった。
【０１０７】
また、被処理物Ｗが落下する方向と複数の加熱管１１、１１の間に入り込む方向が異なるため、落下した被処理物Ｗは最内列（回転筒１０の最も中心側の列）の加熱管１１、１１に衝突して、運動エネルギーが一旦、ゼロになってしまう（リセットされてしまう）という問題があった。
【０１０８】
本発明は、前記問題を解決するために加熱管の配置を改良した。
すなわち、一端側に被処理物Ｗの供給口を、他端側に被処理物Ｗの排出口を有し、軸心周りに回転自在な回転筒１０と、加熱媒体が通る多数の加熱管１１、１１…を前記回転筒１０内に設け、被処理物Ｗを前記回転筒１０の一端側に供給して他端側から排出する過程で、前記加熱管１１、１１…により被処理物Ｗを加熱して乾燥させる横型回転式乾燥機において、加熱管１１、１１…の配置は、次の配置形態が望ましいのである。
前記加熱管１１、１１…群が、前記回転筒１０の中心を中心とする実質的に同心円状に配置され、その中心側円上の第１基準加熱管Ｓ１芯から、第２基準加熱管Ｓ２芯までを繋ぐ繋ぎ線が、次記（１）または（２）の配置形態の一つ又はこれらを組み合わせた配置形態から選択されるものである。
【０１０９】
＜図２４参照：斜め直線状形態＞
（１）各加熱管１１、１１…芯が、第１基準加熱管Ｓ１芯と第２基準加熱管Ｓ２芯とを直接繋ぐ直線Ｌ１上に位置しており、さらに、第１基準加熱管Ｓ１芯を通る半径放射線Ｊ１に対して、前記第２基準加熱管Ｓ２芯が、回転筒１０の回転方向後方に位置している第１配置形態。
【０１１０】
＜図２２参照：曲線状形態＞
（２）各加熱管１１、１１…芯が、第１基準加熱管Ｓ１芯と第２基準加熱管Ｓ２芯とを繋ぐ曲線Ｌ２上に位置しており、かつ、第２基準加熱管Ｓ２芯に向かうほど回転筒１０の回転方向後方に位置しており、さらに、第１基準加熱管Ｓ１芯を通る半径放射線Ｊ１に対して、第２基準加熱管Ｓ２芯が、回転筒１０の回転方向後方に位置している第２配置形態。
【０１１１】
すなわち、図２２及び図２４に示すように、加熱管１１、１１…は、回転筒１０の中心Ｆを中心にして同心円状に配置され、中心側円上の第１基準加熱管Ｓ１の同心円ｒ１、第２基準加熱管Ｓ２の同心円ｒ２、回転筒１０の最も外側に位置する最外加熱管１１の同心円ｒ３を含めた各同心円上に配置されている。
【０１１２】
第１基準加熱管Ｓ１芯（図２２及び図２４参照）は、回転筒１０の最も中心側に位置する加熱管１１群の列（「列１」：図２３参照。）の中から任意に選んだ加熱管１１の芯（加熱管の中心）である。
【０１１３】
また、第２基準加熱管Ｓ２芯は、複数加熱管の「列」において（図２３参照）、回転筒１０の最も中心側に位置する加熱管１１（第１基準加熱管Ｓ１）から、同一の「行」に沿って外側へ向かって数えて、所望の列数の加熱管Ｓ２の芯（加熱管の中心）を指称する。
【０１１４】
第２基準加熱管Ｓ２芯の位置は、被処理物の流動挙動（この流動挙動は、被処理物の物性（形状、大きさ、粘性、材料種など）に由来する要因と、乾燥機の運転条件に由来する要因などに左右される）に応じて適宜選択できる。
【０１１５】
このとき、配置比ε＝ｈ２（第２基準加熱管Ｓ２の同心円ｒ２−第１基準（最内）加熱管Ｓ１の同心円ｒ１）／ｈ１（回転筒内面−第１基準（最内）加熱管Ｓ１の同心円ｒ１）を、１／２超とするのが望ましい。
【０１１６】
また、本発明においては、少なくとも、第１基準加熱管Ｓ１から第２基準加熱管Ｓ２までの区間については、前述の第１配置形態か第２配置形態の加熱管配置とするのが望ましい。
【０１１７】
さらに、本発明においては、第２基準加熱管Ｓ２芯の位置が、最外加熱管１１の同心円ｒ３上にある場合も含むものである。
【０１１８】
このように、第１配置形態又は第２配置形態を採る領域は、適宜選択でき、図２４に示す例では、加熱管１１の列数が全７列であり、第２基準加熱管Ｓ２の芯が４列目にある例を示した。
【０１１９】
図２４の例は第１の配置形態の例であり、図２２及び図２３の例は第２の配置形態である。
【０１２０】
図２４の例は、全７列のすべてが第１の配置形態である。すなわち、第１基準加熱管Ｓ１芯と第２基準加熱管Ｓ２芯とを直接繋ぐ直線Ｌ１上に位置しており、さらに、第１基準加熱管Ｓ１芯を通る半径放射線Ｊ１に対して、第２基準加熱管Ｓ２芯が、回転筒１０の回転方向後方に位置している。
【０１２１】
図２２及び図２３の例では、全９列のすべてが第２の配置形態である。すなわち、各加熱管１１，１１…の芯が、第１基準加熱管Ｓ１芯と第２基準加熱管Ｓ２芯とを繋ぐ曲線Ｌ２上に位置しており、かつ、第２基準加熱管Ｓ２芯に向かうほど回転筒の回転方向後方に位置しており、さらに、第１基準加熱管Ｓ１芯を通る半径放射線Ｊ１に対して、第２基準加熱管Ｓ２芯が、回転筒１０の回転方向後方に位置している。
【０１２２】
なお、図２２及び図２４において、回転筒１０の中心点Ｆを始点として、第１基準加熱管Ｓ１芯を通る線を半径放射線Ｊ１として、第２基準加熱管Ｓ２芯を通る線を半径放射線Ｊ２として、それぞれ示した。前記ｈ１及びｈ２の各距離は、半径放射線Ｊ２上の距離から求めると良い。
【０１２３】
（加熱管の他の曲線状または直線状配置）
そのほか、本発明の別の好適な形態の下では、回転筒１０の回転軸の同心円上において、中心側から外側に位置するに従って、隣り合う加熱管１１の隙間を大きくした配置とすることもできる。図２２〜図２４は、中心側から外側へ向かうに従って、隣り合う加熱管１１の隙間を次第に大きくする配置とした例である。
【０１２４】
また、第１基準加熱管Ｓ１芯と、第２基準加熱管Ｓ２芯とを繋ぐ曲線Ｌ２としては、サイクロイド（粒子が最速で降下する場合に描く線）、コルニュの螺旋（滑らかに降下する場合に描く線）若しくは対数曲線、円弧線またはそれらの線と近似する線などとすることができる。
【０１２５】
図２８には、加熱管１１、１１…の内側を第２配置形態に従う曲線状に配置し、外側部分については半径方向（放射方向）に沿う形態の例を示した。
【０１２６】
図２５には、加熱管１１、１１…の内側を第２配置形態に従う曲線状に配置し、外側部分については半径方向（放射方向）に沿う形態の例を示した。
【０１２７】
図２７には、加熱管１１，１１…を第１配置形態に従う斜め直線状に配置し、外側部分については、中間の同心円上から最も外側の同心円にかけて、斜め直線状の加熱管の行を介装した例を示している。
【０１２８】
他方、これらの例から推測できるように、図面に具体例を示さないが、第１配置形態と第２配置形態とを組み合せて配置することも可能である。
【０１２９】
全列について、第１配置形態や第２配置形態を採用しないで、それらの配置形態を途中まで採用する場合も、前述のように、配置比ε＝ｈ２（第２基準加熱管Ｓ２の同心円ｒ２−第１基準（最内）加熱管Ｓ１の同心円ｒ１）／ｈ１（回転筒内面−第１基準（最内）加熱管Ｓ１の同心円ｒ１）を、１／２超とするのが望ましい。
【０１３０】
（作用効果）
前記のように加熱管１１を曲線状または斜め直線状に配置することで、被処理物Ｗが落下する方向と被処理物Ｗが複数の加熱管１１の間に入り込む方向が近似し、落下した被処理物Ｗはその運動方向を大きく変えずに複数の加熱管１１、１１の隙間に入り込む。加熱管１１、１１の隙間に入り込んだ被処理物Ｗは、回転筒１０の内側から外側へと流れ、回転筒１０の筒壁に到達する。加熱管１１の配置を選定することで、加熱管１１の隙間に被処理物Ｗが速やかに入り込み、加熱管１１の外側（回転筒１０の中心側）に滞留せず、被処理物Ｗと加熱管１１の接触が良くなるため、乾燥効率を向上させることができる。また、被処理物Ｗと加熱管１１の接触面積が増大し、両者の接触時間も増えるため、この点からも乾燥効率を向上させることができる。
【０１３１】
また、被処理物Ｗが加熱管１１、１１の隙間に滑らかに入り込むため、被処理物Ｗから加熱管１１が受ける衝撃が小さくなる。そのため、従来のように加熱管１１を配置した場合と比べて、加熱管１１の直径を小さくすることができ、加熱管１１の本数を増やすことができる。その結果、全体として加熱管１１の伝熱面積が増え、乾燥効率を向上させることができる。
【０１３２】
そのほか、従来の装置では、落下する被処理物Ｗと加熱管１１とが衝突することにより、被処理物Ｗ（粉粒体）の破砕が生じていたが、前述の好適な形態によれば、破砕を防ぐ又は抑制できる。その結果、最終製品（乾燥製品）の粒度分布が安定するとともに、微粉が減少して排気処理設備の負荷を下げることもできる。
【０１３３】
なお、各加熱管１１、１１…の直径や肉厚は適宜選択できる。
【０１３４】
（加熱管１１の本数）
同心円上にある加熱管１１の本数を全て同じにしても良いが、加熱管１１を直線状に設けた場合には、図２７に示すように、回転筒１０の最外周から中間付近までの加熱管１１の本数を、回転筒１０の中間付近から最内周までの加熱管１１の本数より多くした方が良い。このように、中間付近から最外周までの加熱管１１の本数を増やすことで、隣り合う加熱管１１、１１の間の距離を最内周から最外周までほぼ同じにすることができる。そして、加熱管１１の本数を増やすことで、加熱管１１の伝熱面積が増え、回転筒１０の外周側へ移動した被処理物Ｗの乾燥効率を向上させることができる。
【０１３５】
（加熱管１１の直径）
加熱管１１の直径を全て同じにしても良いが、図２３に示すように、回転筒１０の内周側から外周側へ向かうに連れて、次第に直径を大きくすることもできる。このように、加熱管１１の直径を変えることで、隣り合う加熱管１１の間の距離を内周から外周までほぼ同じにすることができる。このように加熱管１１の直径を大きくすることで、加熱管１１の伝熱面積が増え、回転筒１０の外周側へ移動した被処理物Ｗの乾燥効率を向上させることができる。
【０１３６】
（加熱管１１の配列の決め方）
加熱管１１の配列の決定方法について、図２３を参照しながら説明する。なお、加熱管１１の配列を「行列」で表し、回転筒１０の径方向（回転筒１０の中心側から外側へ向かう方向）の配列を「列」とし、円周方向の配列を「行」とする。
【０１３７】
隣接する行間の距離（例えば、行１と行２の間の距離）及び隣接する列間の距離（例えば、列１と列２の間の距離）を変えることにより、被処理物Ｗの分散性や流動性を変えることができる。
【０１３８】
例えば、図２３のハッチングを施した加熱管１１（以下、「基準加熱管１１」という。）を基準にして考えると、行間距離として、（１）の加熱管１１と基準加熱管１１の距離、（５）の加熱管１１と基準加熱管１１の距離のほか、（２）の加熱管１１と基準加熱管１１の距離、（８）の加熱管１１と基準加熱管１１の距離、（４）の加熱管１１と基準加熱管１１の距離、（６）の加熱管１１と基準加熱管１１の距離が考えられ、これらが前記一定値以上になるようにする。また、列間距離として、（３）の加熱管１１と基準加熱管１１の距離、（７）の加熱管１１と基準加熱管１１の距離が考えられ、これらも前記一定値以上になるようにする。なお、隣接する加熱管１１の距離は８０〜１５０ｍｍにすることが好ましい。
【０１３９】
以上のように、行間距離及び列間距離が、加熱管１１の配列を決定する際の拘束条件となる。この拘束条件に従いつつ、出来る限り伝熱面積が広くなり、かつ流動性が良くなるように、加熱管１１の径、行数及び列数を変えて様々なバリエーションを試し、最も伝熱面積が広くなり、かつ流動性が良くなる配列を採用し、製品を設計する。なお、実際に加熱管１１の配列を検討した結果、行の曲率を次第に大きくした場合は、加熱管１１の径を次第に小さくし、列数を次第に多くすることで、伝熱面積を最も広くすることができた。逆に、行の曲率を次第に小さくした場合は、加熱管１１の径を次第に大きくし、列数を次第に少なくすることで、伝熱面積を最も広くすることができた。
【符号の説明】
【０１４０】
１０  回転筒
１１  スチームチューブ（加熱管）
４１  供給口
５０  排出口
５５  分級フード
５６  固定排気口
５７  固定排出口
６０  掻上板
６５  撹拌手段
Ａ    キャリアガス
Ｅ    処理物
Ｗ    被処理物
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端側に被処理物の供給口を、他端側に被処理物の排出口を有し、軸心周りに回転自在な回転筒と、加熱媒体が通る加熱管群を前記回転筒内に設け、前記回転筒の回転に伴って前記加熱管群により被処理物が回転方向に掻き上げられる構成の横型回転式乾燥機を用いて、
被処理物を前記回転筒の一端側に供給して他端側から排出する過程で、前記加熱管群により被処理物を間接加熱して乾燥させる、被処理物の乾燥方法であって、
下記式１、式２で定められる臨界速度比αが３０〜１００％未満となるように、前記回転筒を回転して、被処理物を乾燥させることを特徴とする被処理物の乾燥方法。
Ｖｃ＝２．２１Ｄ1/2      ・・・式１  
α＝Ｖ／Ｖｃ・１００    ・・・式２
ここに、Ｖｃは臨界速度（ｍ／ｓ）、Ｄは回転筒の内径（ｍ）、αは臨界速度比（％）、Ｖは回転速度（ｍ／ｓ）である。
【請求項２】
下記式３で定められる被処理物の充填率ηが２０〜４０％となるように、前記回転筒内に被処理物を供給する請求項１記載の被処理物の乾燥方法。
η＝Ａｐ／Ａｆ・１００    ・・・式３
ここに、ηは充填率（％）、Ａｐは自由断面積に対して被処理物の占める断面積（ｍ2）、Ａｆは回転筒の全断面積から全加熱管の断面積を減算した自由断面積（ｍ2）である。
【請求項３】
前記被処理物が中位径５０ｍｍ以下の石炭であるとき、内径が１〜６ｍの回転筒を用いて、前記臨界速度比αが４０〜１００％未満となるように前記回転筒を回転して、被処理物を乾燥させる請求項１または２記載の被処理物の乾燥方法。
【請求項４】
前記被処理物が中位径２００μｍ以下の樹脂系物質であるとき、内径が１〜６ｍの回転筒を用いて、前記臨界速度比αが３０〜７０％となるように前記回転筒を回転して、被処理物を乾燥させる請求項１または２記載の被処理物の乾燥方法。
【請求項５】
前記加熱管を放射状または同心円上に複数配置しており、隣り合う加熱管の間の離間距離が８０〜１５０ｍｍである請求項１〜４のいずれか１項に記載の被処理物の乾燥方法。
【請求項６】
一端側に被処理物の供給口を、他端側に被処理物の排出口を有し、軸心周りに回転自在な回転筒と、加熱媒体が通る加熱管群を前記回転筒内に設け、前記回転筒の回転に伴って前記加熱管群により被処理物が回転方向に掻き上げられる構成とされ、
被処理物を前記回転筒の一端側に供給して他端側から排出する過程で、前記加熱管群により被処理物を間接加熱して乾燥させる横型回転式乾燥機であって、
下記式１、式２で定められる臨界速度比αが３０〜１００％未満となるように運転できる構成であることを特徴とする横型回転式乾燥機。
Ｖｃ＝２．２１Ｄ1/2      ・・・式１
α＝Ｖ／Ｖｃ・１００    ・・・式２
ここに、Ｖｃは臨界速度（ｍ／ｓ）、Ｄは回転筒の内径（ｍ）、αは臨界速度比（％）、Ｖは回転速度（ｍ／ｓ）である。
【請求項７】
前記加熱管を放射状または同心円上に複数配置しており、隣り合う加熱管の間の離間距離が８０〜１５０ｍｍである請求項６記載の横型回転式乾燥機。