(57)【要約】  本発明は、燃焼チャンバ（１６）、少なくとも１つの燃料供給ライン（２３）、少なくとも１つの空気供給ライン（２６）、および少なくとも１つのパルス空気発生装置を備える、含水原料、具体的には天然繊維、糖類および／もしくは植物デンプンを含有する原料などの粘性原料の脱水ならびに／または造粒のためのパルス燃焼器アセンブリ（Ａ）に関し、パルス空気発生装置は、燃焼チャンバ（１６）に入るパルス周波数ｆ１を有する少なくとも第１のパルス気流を発生するために空気供給ライン（２６）に連結される。
2018527548.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
含水原料、具体的には天然繊維、糖類および／または植物デンプンを含有する原料などの粘性原料の脱水および／または造粒のためのパルス燃焼器アセンブリ（Ａ）であって、燃焼チャンバ（１６）、少なくとも１つの燃料供給ライン（２３）、少なくとも１つの空気供給ライン（２６）、および少なくとも１つのパルス空気発生装置を備え、前記パルス空気発生装置は、前記燃焼チャンバ（１６）に入るパルス周波数ｆ１を有する少なくとも第１のパルス気流を発生するために前記空気供給ライン（２６）に連結される、パルス燃焼器アセンブリ（Ａ）。
【請求項２】
第２の空気供給ライン（２７）および前記第２の空気供給ライン（２７）に連結され、前記燃焼チャンバに入るパルス周波数ｆ２を有する第２のパルス気流を発生するように構成された第２のパルス空気発生装置を特徴とし、ｆ２は好ましくはｆ１より高いまたは低い、請求項１に記載のパルス燃焼器アセンブリ（Ａ）。
【請求項３】
前記周波数ｆ１を所定の範囲内に調節するため、かつ／または前記周波数ｆ２を所定の範囲内に調節するための制御手段を特徴とする、請求項１または２に記載のパルス燃焼器アセンブリ（Ａ）。
【請求項４】
前記第１および／または第２のパルス空気発生器は、好ましくは回転ディスク、ローブおよび／もしくは弁アセンブリを備える、具体的には電動式の空気遮断器（１３、１４）を備え、かつ／または前記第１の空気供給ライン（２６）および前記第２の空気供給ライン（２７）は、共通の圧縮空気供給ラインに連結されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のパルス燃焼器アセンブリ（Ａ）。
【請求項５】
前記周波数ｆ１およびｆ２は、前記燃焼チャンバ（１６）内にうなり周波数ｆ３を発生するために、具体的には前記制御手段によって調節される、または調節可能であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のパルス燃焼器アセンブリ（Ａ）。
【請求項６】
前記制御手段は、前記周波数ｆ１およびｆ２を所定の周波数範囲内で同時に変化させるように構成され、差ｆ１−ｆ２は、好ましくは少なくとも実質的に一定のうなり周波数ｆ３を発生するために少なくとも実質的に一定であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載のパルス燃焼器アセンブリ（Ａ）。
【請求項７】
ｆ１および／もしくはｆ２は１００Ｈｚ超および／もしくは６００Ｈｚ未満であり、かつ／または平均周波数ｆ４＝（ｆ１＋ｆ２）／２は２００Ｈｚ超および／もしくは５００Ｈｚ未満であり、かつ／または前記うなり周波数ｆ３は１０Ｈｚ超および／もしくは３０Ｈｚ未満であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載のパルス燃焼器アセンブリ（Ａ）。
【請求項８】
前記周波数ｆ１およびｆ２は、前記基本周波数ならびに／または１つの／前記平均周波数ｆ４＝（ｆ１＋ｆ２）／２の奇数および／もしくは偶数調波が前記燃焼チャンバ（１６）と共鳴するように、具体的には前記制御手段によって調節される、または調節可能であることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載のパルス燃焼器アセンブリ（Ａ）。
【請求項９】
前記周波数ｆ１およびｆ２は、前記燃焼チャンバが前記平均周波数ｆ４＝（ｆ１＋ｆ２）／２、ならびに好ましくはその奇数および偶数調波を濾過するローパスフィルタとして機能するように、具体的には前記制御手段によって調節される、または調節可能であり、前記うなり周波数ｆ３は前記燃焼チャンバ（１６）を通過することを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載のパルス燃焼器アセンブリ（Ａ）。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載のパルス燃焼器アセンブリ（Ａ）を備える、含水原料、具体的には天然繊維、糖類および／もしくは植物デンプンを含有する原料などの粘性原料の脱水ならびに／または造粒のための、パルス燃焼乾燥機。
【請求項１１】
噴霧器、具体的には切断噴霧器（Ｂ）および／または乾燥チャンバ（１７）であって、前記乾燥チャンバ（１７）の容積は、好ましくは前記燃焼チャンバ（１６）の容積より大きく、さらに好ましくは少なくとも５０倍、なおさらに好ましくは少なくとも１００倍の大きさである、乾燥チャンバ（１７）、および／または造粒機、具体的には噴流層造粒機を特徴とする、請求項１０に記載のパルス燃焼乾燥機。
【請求項１２】
前記うなり周波数ｆ３は前記乾燥チャンバ（１７）と共鳴することを特徴とする、請求項１０または１１に記載のパルス燃焼乾燥機。
【請求項１３】
燃焼チャンバ（１６）への燃料供給ライン（２３）を介した燃料の供給、ならびに第１の空気供給ライン（２６）を介したパルス周波数ｆ１を有する第１のパルス気流の供給を含む、請求項１〜９のいずれか１項に記載の前記パルス燃焼器アセンブリ（Ａ）および／または請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の前記パルス燃焼乾燥機を好ましくは利用する、含水原料、具体的には天然繊維、糖類および／または植物デンプンを含有する原料などの粘性原料の脱水および／または造粒のための方法。
【請求項１４】
周波数ｆ２を有する第２の空気供給ライン（２７）を介して第２のパルス気流を前記燃焼チャンバ（１３）に供給することであって、ｆ２は好ましくはｆ１より高くまたは低く、好ましくは、さらなるステップ、すなわち
前記燃焼チャンバ（１６）内の平均周波数ｆ４＝（ｆ１＋ｆ２）／２、および恣意的にその奇数および偶数調波が前記燃焼チャンバ（１６）内で共鳴するように、前記ｆ４を調節するステップ、ならびに／または
ｆ１およびｆ２のうなり周波数ｆ３が前記燃焼チャンバ（１６）を通過するように前記うなり周波数ｆ３を調節するステップであって、前記うなり周波数は好ましくは前記乾燥チャンバ（１７）内で共鳴する、調節するステップを含む、供給することを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
含水原料、具体的には天然繊維を含有する原料などの粘性原料の脱水および／もしくは造粒のための、請求項１〜９のいずれか１項に記載の前記パルス燃焼器アセンブリ（Ａ）ならびに／または請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の前記パルス燃焼乾燥機の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、含水原料の脱水および／または造粒のためのパルス燃焼器アセンブリ、含水原料の脱水および／または造粒のためのパルス燃焼乾燥機ならびに含水原料の脱水および／または造粒のための方法に関する。
【０００２】
用語パルス、パルス（もしくはインパルス）燃焼（ＰＣ）は、気体、液体または固体燃料での空気（もしくは別の酸化剤）の断続的な（周期的な）燃焼に由来する。パルス燃焼器は、通常燃焼用空気および燃料を受容する入口ポート、その中で燃料／空気混合物に点火する燃焼チャンバ、ならびに排出ガスを排出するために使用される共鳴管または排気管を備える。高温の拍動性ガスの連続した流れは、次いで液体原料の加熱、噴霧化および乾燥などの下流工程に利用される。
【背景技術】
【０００３】
パルス燃焼バーナーは、定常火炎燃焼バーナーより有利であり、例えば質量および熱伝導率が高く、燃焼強度が高く、また過剰空気が少なく汚染物質の放出が少ない高いエネルギー効率である。短所は、雑音レベルが比較的高く（特別の減衰測定が必要である）、また制御が困難である（相互作用の工程パラメータに起因する）ことである。
【０００４】
先行技術のパルス燃焼バーナーでは、「パルス」は、ヘルムホルツの式により音速および燃焼チャンバと排気管の寸法との間の物理的関係に依存する、振動の所定の周波数で燃焼チャンバの内側に生じる。乾燥工程に使用される公知のパルス燃焼器は、燃焼チャンバから生じる単一の（固定した）周波数が排出管の長さを変えることにより主に「調整」される、ヘルムホルツ共鳴器として作動する。
【０００５】
特定の周波数（または「調子」）で振動を励起するためにこのようなパルス燃焼器に使用される機構は、フルートなどの楽器、または空き瓶の首の上で空気を吹くことによって使用される機構と同様である。ここでは振動の周波数（または「調子」）は、その大きさおよび形状の結果として楽器の空洞の内側に生じる。音楽の演奏者は均一な（振動しない）気流を開口の上で吹き、これにより二次循環流すなわち「渦」が起き、これは音響振動すなわち「パルス」を発生する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
パルス燃焼器アセンブリ、パルス燃焼乾燥機、ならびに原料を効率的な方法で乾燥し、かつ／または造粒することができる、脱水および／または造粒のための方法を提案することが本発明の目的である。具体的には、短時間に、かつ／または比較的小さい燃焼器アセンブリもしくは燃焼乾燥機のそれぞれを用いて乾燥および造粒が可能であるものとする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様によれば、含水原料、具体的には天然繊維、糖類および／または植物デンプンを含有する原料などの粘性原料の脱水および／または造粒のためのパルス燃焼器アセンブリは、燃焼チャンバ、少なくとも１つの燃料供給ライン、少なくとも１つの空気供給ライン、および少なくとも１つのパルス空気発生装置を備え、パルス空気発生装置は、燃焼チャンバに入るパルス周波数ｆ１を有する、少なくとも第１のパルス気流を発生するために空気供給ラインに連結される。
【０００８】
本発明の核となる概念は、パルス気流を提供するためのパルス空気発生装置の使用である。本発明による「パルス」燃焼器の方法を用いて、燃焼用空気は所定の周波数で燃焼チャンバの外部で燃焼チャンバに入る前に機械的に励起される（またはパルス化される）。したがってバーナーの周波数は燃焼チャンバの外側に生じ、燃焼チャンバまたはあらゆる（先行技術におけるような）排気管のどちらかの物理的寸法または作動条件によって決定されない。パルス燃焼器によって生成された振動源は、トロンボーン、ビューグルまたは吹く角（ブブゼラ）の振動源と同様であり、この場合「調子」は演奏者の振動する唇によって決定付けられ、空洞の自然な共鳴によるものではない。このような場合、楽器本体およびその物理的形状は、演奏者の唇によって生み出された音程を増幅または増強する役目を果たすに過ぎない。脱水および／または造粒の分野では、本発明による「パルス」燃焼方法は、空気パルスの単純な調節が可能であり、いかなる寸法の燃焼器または（先行技術におけるような）燃焼器の排気管も物理的に変える必要はない。それゆえパルス燃焼器アセンブリは、含水原料の有効で単純な脱水および／または造粒に寄与する。
【０００９】
用語「空気」は周囲の空気として理解されてもよいが、概して（少なくとも５％または少なくとも２０％の）酸素を含有するあらゆる気体（混合物）であると理解されるべきである。用語「うなり周波数」（ｆ３）は、うなりを発生する周波数（ｆ１、ｆ２）の差の絶対値、すなわちｆ３＝｜ｆ１−ｆ２｜である可聴うなり周波数として理解されてもよい。パルス空気発生装置は、パルス気流が（供給ラインからくる）燃料と直ちに（すなわち直接発生装置の出口で）混合されないように構成され連結されてもよい。例えば燃焼される燃料と混合される前にパルス空気が移動する距離は、少なくとも１ｃｍ、好ましくは少なくとも１０ｃｍであってもよい。さらにパルス空気発生装置は、パルス気流を動的に発生する、すなわちパルス気流の周波数がパルス空気発生装置、または、それぞれ、パルス空気発生装置の制御手段（のみ）によって調節される（制御される）ように構成されてもよい。これは、パルス空気発生装置が燃焼サイクルの低圧部などの燃焼アセンブリの他の条件に反応をする、単なる受動的要素ではないはずであることを意味する。
【００１０】
好ましくは、パルス燃焼器アセンブリは、第２の空気供給ライン、および第２の空気供給ラインに連結され、燃焼チャンバに入るパルス周波数ｆ２をもつ第２のパルス気流を発生するように構成される第２のパルス空気発生装置を備える。第２の空気供給ラインおよび／または第２のパルス空気発生装置は、それぞれ第１の空気供給ラインおよび／または第１のパルス空気発生装置と同様にまたは同一に構造され、かつ／または構成され、かつ／または配置されてもよい。周波数ｆ２は好ましくはｆ１より高い、または低い。これにより、燃焼チャンバ内の周波数の調節がさらに改善される。周波数ｆ１および／または周波数ｆ２は調節可能であってもよい。制御手段には、所定の範囲内で周波数ｆ１を調節すること、および／または所定の範囲内で周波数ｆ２を調節することが提供されてもよい。「周波数を調節すること」は、好ましくは複数の周波数（０より大きい）を設定できること（複数の値は連続値であっても、または離散値からなってもよい）を意味する。制御手段は、開ループまたは閉ループの制御として機能することができる。第１の制御手段は、ｆ１を制御することを提供されてもよい。第２の制御手段は、ｆ２を制御することを提供されてもよい。１つの制御手段は、ｆ１およびｆ２の両方を制御することを提供されてもよい。いかなる場合でも、調節の可能性は、パルス燃焼器アセンブリが含水原料のより効果的な脱水および／または造粒に寄与できるようにさらに改善される。
【００１１】
第１および／または第２のパルス空気発生装置は、（特に電動式）空気遮断器を備えてもよい。空気遮断器は、回転ディスク、ローブおよび／または弁アセンブリを備えてもよい。それによってパルス発生は簡単な方法で実行される。
【００１２】
第１の空気供給ラインおよび第２の空気供給ラインは、共通の圧縮空気供給ライン（好ましくはパルス燃焼器アセンブリの一部である）に連結されてもよい。パルス燃焼器アセンブリは、圧縮空気用の源をさらに備えてもよい。
【００１３】
好ましくは、周波数ｆ１およびｆ２は、燃焼チャンバ内にうなり周波数ｆ３を発生させるために（具体的には制御手段によって）調節される。概して周波数ｆ１およびｆ２は類似した（しかし同一ではない）値を有してもよい。例えばｆ２は、周波数ｆ１より少なくとも１％もしくは少なくとも３％高い、かつ／または３０％未満もしくは１５％未満高くてもよい。周波数ｆ１とｆ２との間にわずかな差しかない場合、うなり周波数ｆ３が発生する。「うなり」は、わずかに異なる周波数の２つの波（音）の間の干渉現象である。この干渉は、ｆ１とｆ２との間の平均周波数（少なくとも近似）である高い周波数成分、およびより高い周波数成分のエンベロープからもたらされるうなり周波数を含む波形をもたらす。うなり周波数は、周波数ｆ１とｆ２との差である（少なくとも近似である）。高い周波数成分からのエネルギーは、衝突域を通過する含水原料を噴霧化し、かつ脱水する両方のために利用されてもよい。一方、低いうなり周波数は燃焼チャンバを通過し、下流に配置された乾燥チャンバ内の脱水を強化してもよい。それによって脱水工程の効率が改善される。具体的には脱水時間が低減され、比較的小さい乾燥チャンバを使用することができる。
【００１４】
好ましくは、制御手段は、所定の周波数範囲内で周波数ｆ１およびｆ２を同時に変化させるように構成され、差ｆ１−ｆ２は、好ましくは少なくとも実質的に一定のうなり周波数ｆ３を発生させるために、少なくとも実質的に一定である。周波数の範囲（その範囲内でｆ１およびｆ２を変化させてもよい）は、例えば１００〜６００Ｈｚ、好ましくは３００〜５００Ｈｚであることが可能である。それによって平均周波数ｆ４＝（ｆ１＋ｆ２）／２の奇数調波および偶数調波の両方を含有する周波数の高帯域を発生することがある一方で、低いうなり周波数ｆ３は、（ｆ３が一定である場合）好ましくは（有効に）変化しないままであってもよい。差ｆ１−ｆ２は１０Ｈｚ〜３０Ｈｚ、具体的には２０Ｈｚであることが可能である。好都合なことに平均周波数ｆ４は、現行の処理パラメータに、具体的には燃焼チャンバ内の温度に適合する。それによって共鳴条件を（温度に依存する音速に依存して）調節することができる。好ましくは燃焼チャンバ内の温度を決定するために温度決定手段が提供される。制御手段は温度に基づいてｆ１およびｆ２を制御してもよい。
【００１５】
（ｆ１およびｆ２によって変調された）圧縮空気は燃料と混合されてもよい。その混合物は燃焼チャンバの内側の点火源によって点火されてもよい。
【００１６】
概してｆ１および／またはｆ２は１００Ｈｚ超、好ましくは３００Ｈｚ超、および／または６００Ｈｚ未満、好ましくは５００Ｈｚ未満であってもよい。平均周波数ｆ４＝（ｆ１＋ｆ２）／２は、３００Ｈｚ超および／または５００Ｈｚ未満であってもよい。うなり周波数ｆ３は１０Ｈｚ超および／または３０Ｈｚ未満であってもよい。
【００１７】
周波数ｆ１およびｆ２は、好ましくは基本周波数ならびに／または平均周波数ｆ４＝（ｆ１＋ｆ２）／２の奇数調波および／もしくは偶数調波が燃焼チャンバと共鳴するように（具体的には制御手段によって）調節される。具体的にはｆ１およびｆ２によって画定されたような（例えば３００〜５００Ｈｚの基本周波数を備える）高い周波数帯域は、（その容積または音響長さのそれぞれに関して）比較的小さい燃焼チャンバと共鳴するように調節されてもよいが、（低い）うなり周波数ｆ３（具体的には少なくともおよそ３０Ｈｚ）は、燃焼チャンバを通過し、（その容積または音響の長さのそれぞれに関して）比較的大きい乾燥チャンバと共鳴する。
【００１８】
燃焼チャンバ内のパルス燃焼（連続パルス燃焼）は、ノズルを介して高速（例えば１００ｍ／ｓ）で出る高温の排出ガスの流れを発生してもよい。高温の振動排出ガスの質量および慣性は、導管（導波管）を形成してもよく、その上に高周波数および低周波数の両方の音響衝撃波を重ね合わせてもよい。このような導管は、「スクリーチ」周波数における音響エネルギー、ならびに燃焼チャンバの内側に発生した広帯域の高調波周波数を衝突帯域に向かってさらに導いてもよい。
【００１９】
周波数ｆ１およびｆ２は、燃焼チャンバが平均周波数ｆ４＝（ｆ１＋ｆ２）／２を吸収する低域通過フィルタとして機能するように（具体的には制御手段によって）調節されてもよく、うなり周波数ｆ３は好ましくは（実質的に）変化せずに通過する。具体的には平均周波数は燃焼チャンバ内に留まる。具体的には燃焼チャンバ内に発生したうなり周波数ｆ３における音響パルスは、非常に低いので（小容積の）燃焼チャンバの空洞内に音響共鳴を励起せず、（大容積の）乾燥チャンバ内に共鳴を見出すために燃焼チャンバを通過してもよい（また好ましくは燃焼チャンバの下流の切断噴霧器を通過する）。概して燃焼チャンバはうなり周波数ｆ３に対してローパスフィルタと同様の挙動をしてもよい。
【００２０】
本発明の別の態様によれば、含水原料、具体的には天然繊維、糖類および／または植物デンプンを含有する原料などの粘性原料の脱水および／または造粒のためのパルス燃焼乾燥機は、上に説明されたようなパルス燃焼器アセンブリを備える。
【００２１】
パルス燃焼乾燥機は噴霧器、具体的には切断噴霧器を備えてもよい。パルス燃焼乾燥機は乾燥チャンバを備えてもよい。乾燥チャンバの容積は燃焼チャンバの容積より大きくてもよい。好ましくは乾燥チャンバの容積は、燃焼チャンバの容積の少なくとも５０倍、さらに好ましくは少なくとも１００倍、なおさらに好ましくは少なくとも３００倍、例えば６００倍の大きさである。乾燥チャンバの容積は、燃焼チャンバの容積の１０００倍未満、好ましくは８００倍未満、さらに好ましくは６００倍未満であってもよい。乾燥チャンバの音響長さは、燃焼チャンバの音響長さの少なくとも５倍、さらに好ましくは少なくとも１０倍、なおさらに好ましくは少なくとも３０倍の長さであってもよい。パルス燃焼乾燥機は、造粒機、具体的には噴流層造粒機を備えてもよい。燃焼チャンバの共鳴周波数は、乾燥機の共鳴周波数の少なくとも２倍、好ましくは少なくとも３倍、さらに好ましくは少なくとも４倍、なおさらに好ましくは少なくとも６倍の大きさであってもよい。造粒機（噴流層造粒機）は、フリーボード領域（つまり造粒機の層の上面と原料が出るノズルとの間の領域）を備えてもよい。
【００２２】
うなり周波数ｆ３は乾燥チャンバと共鳴することが好ましい。概して両方の空洞（燃焼チャンバおよび乾燥チャンバ）が２つの異なる大きさを有する場合であっても、両方の空洞内に音響共鳴を誘発する（または励起する）ことが可能である。これは周波数ｆ１とｆ２を「混合すること」およびうなり周波数ｆ３を発生することによって達成される。それによって（先行技術においても原則とするように）燃焼チャンバ内だけでなく、同時に（大容積の）乾燥チャンバ内にも音響パルスを有することができる。それによって脱水および／または造粒をより効率的な方法で、具体的にはより速く実現することができる。
【００２３】
本発明の別の態様によれば、含水原料、具体的には天然繊維、糖類および／または植物デンプンを含有する原料などの粘性原料の脱水および／または造粒のための方法は、好ましくは前述の種類のパルス燃焼器アセンブリおよび／または前述の種類のパルス燃焼乾燥機を利用して、燃焼チャンバへの燃料供給ラインを介する燃料の供給および第１の空気供給ラインを介するパルス周波数ｆ１をもつ第１のパルス気流の供給を含む。この方法は、パルス周波数ｆ２を有する第２の空気供給ラインを介して第２のパルス気流を燃焼チャンバに供給することをさらに含み、ｆ２は好ましくはｆ１より高い、または低い。この方法は、平均周波数ｆ４＝（ｆ１＋ｆ２）／２が燃焼チャンバと共鳴するようにｆ１およびｆ２を調節する（制御する）さらなるステップを含んでもよい。平均周波数は燃焼チャンバ内に留まってもよい。（ｆ１およびｆ２の）うなり周波数ｆ３は燃焼チャンバを通過してもよく、好ましくは乾燥チャンバと共鳴してもよい。この方法は、上記のパルス燃焼器アセンブリおよび／またはパルス燃焼乾燥機に関して説明される機能的特徴によるさらなる特徴を含有してもよい。
【００２４】
本発明の別の態様は、含水原料、具体的には天然繊維を含有する原料などの粘性原料の脱水ならびに／または造粒のための、前述の種類のパルス燃焼器アセンブリの使用および／もしくは前述の種類のパルス燃焼乾燥機の使用である。パルス燃焼器アセンブリおよび／もしくはパルス燃焼乾燥機ならびに／または脱水および／もしくは造粒のための方法は、具体的には（丸ごとの）果物および／または野菜（例えば食品および／または飲料業界で使用されるような）から抽出される、例えば（ポンプ供給が可能な）ペースト、スラリーおよび／または（スムージー状の）ピューレを脱水（乾燥）し、同時にペースト、スラリーおよび／またはピューレから粒状製品を生成するように適用されてもよい。さらなる適用は、肉、魚および／または乳製品（例えば粘性高分子、鉱物および／または化学物質を含む）などの他の（ペースト状の）原料であってもよい。
【００２５】
好ましくは、パルス燃焼乾燥機は、ヘルムホルツ共鳴器、具体的には共鳴管を（燃焼チャンバの出口に）備えない。
【００２６】
添付図面は、本発明の一実施形態および（さらなる）態様を示す。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】脱水および造粒装置の概略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
装置は高温の音波パルスの（連続した）流れを発生するためにパルス燃焼器アセンブリＡを備える。燃焼器アセンブリＡは切断噴霧器Ｂに結合される。切断噴霧器Ｂは、（一体化された）噴流層造粒機Ｃまでの途中で脱水される前に含水原料を細かく分割する。噴流層造粒機Ｃは、具体的には粉末、顆粒または溶解物のような最終製品を生成し送達する。パルス燃焼器アセンブリＡおよび切断噴霧器Ｂは、製品の水分の９０％超を取り除くために必要とするのは１０ミリ秒未満であることがある。残りは噴流層造粒機Ｃ内で取り除かれてもよい。
【００２９】
燃焼器アセンブリＡは、２つの電動式空気遮断器１３および１４を使用して「外部から」パルス化され、２つの電動式空気遮断器１３および１４はどちらも第１および第２の空気供給ライン２６、２７を介して共通の圧縮空気供給器１５に連結される。圧縮空気供給器は、その空気が空気遮断器１３および１４を通って燃焼チャンバ１６の方向に通過するとき、（鋭い）音響パルス（または衝撃波）の流れを発生するために十分なエネルギーを提供する。燃焼チャンバ１６内で、その空気は燃焼のために、また恣意的に過剰空気として利用される。
【００３０】
燃料供給ライン２３は燃料を燃焼チャンバ１６に提供する。燃料は点火源２４によって点火される。原料を装置に供給するために入口２１が提供される。出口２２を介して湿り空気およびガスが乾燥チャンバ１７から出現する。入口２１は噴流空気源を提供する。造粒物は出口２０から出現してもよい。
【００３１】
空気遮断器１３および１４は、（電動式）回転ディスク、ローブまたは弁アセンブリを備えてもよく、その中で移植された、または形状された要素が静止要素に（非常に）接近して回転する。ポートは周期的に相互作用し、または互いに位置合わせしてもよく、それによってパルス空気を一気に燃焼チャンバ１６の中に放出する。（電動式）空気遮断器１３および１４を高速で回転させることにより、２つの際立った（高調でサイレン状の）音調を周波数ｆ１およびｆ２のそれぞれにおいて発生する。この場合、周波数ｆ１およびｆ２は空気遮断器１３および１４のモーター速度に正比例する。燃焼チャンバ１６内で２つの周波数ｆ１とｆ２を組み合わせることにより、周波数ｆ１とｆ２の差に対応する（または少なくともほぼ近似の）際立った第３の低いうなり周波数をうなり周波数ｆ３において発生する。空気遮断器１３および１４の速度をｆ３に対応する一定の速度差で同時に変化させることにより、周波数の帯域はうなり周波数ｆ３に影響を与えることなくｆ１およびｆ２によって発生され画定されてもよい。この高い帯域の周波数は、周波数ｆ１およびｆ２の奇数調波および偶数調波成分の両方を含有してもよい一方で、低（基本）周波数ｆ３は変わらず有効なままである。
【００３２】
ｆ１およびｆ２によって画定されたように高周波数帯域（３００〜５００Ｈｚ）は、（小容積の）燃焼チャンバ１６と共鳴するように調節される一方で、低周波数成分ｆ３（少なくともおよそ３０Ｈｚ）は、（より大きい容積の）乾燥チャンバ１７と共鳴するために燃焼チャンバ１６を通過する。
【００３３】
燃焼チャンバ１６内の連続したパルス燃焼は、ノズル１８を介して高速（１００ｍ／ｓ超）でチャンバ１６から出る、高温の排出ガスの流れを発生する。高温の振動排出ガスの質量および慣性は、その上に高周波数および低周波数の両方の音響衝撃波が重ねられる導管または導波管を形成する。この導管は、燃焼チャンバの内側に発生した調和周波数の広帯域（ならびにスクリーチ周波数における音響エネルギー）を衝突帯域１９に向かって導いてもよい。
【００３４】
高周波数（例えば３００〜５００Ｈｚ）および（恣意的に）高温のパルスガス流のスクリーチ周波数成分由来のエネルギーは、切断噴霧器Ｂを通過して衝突帯域１９に入る含水原料を噴霧および脱水の両方に利用される一方で、例えば１０〜３０Ｈｚの低いうなり周波数成分は、（大容積の）乾燥チャンバ１７と共鳴するように「調整」される。パルス燃焼器アセンブリＡ内で発生したうなり周波数ｆ３における（音響）パルスは、概して非常に低いので（小容積の）燃焼チャンバ１６の空洞内で音響共鳴を励起せず、燃焼チャンバ１６および切断噴霧器Ｂの両方を通過して噴流層造粒機Ｃの広い空き領域を形成する（より大きい容積の）乾燥チャンバ１７内で共鳴を見出す。したがって燃焼チャンバ１６は、うなり周波数ｆ３に対してローパスフィルタと同様の挙動をする。
【００３５】
以下の例は装置の効果および機能をさらに示す（値は必ずしも限定ではない）。ｆ１が４３０Ｈｚであり、ｆ２が４５０Ｈｚである場合、うなり周波数ｆ３は２０Ｈｚである。燃焼チャンバは、４３０Ｈｚ〜４５０Ｈｚの中間に収まる４４０Ｈｚの平均周波数に対応する奇数および偶数の半波長整数に調整されてもよい。しかし２０Ｈｚのうなり周波数は、その長い音響波長に起因してこの共鳴帯域に収まらない。
【００３６】
２つの高周波数（短波長）の衝撃波から生じる平均周波数の調波は液体原料を噴霧化するために使用される一方で、燃焼ガスによって運ばれた高温成分は噴霧中に形成された原料液滴を脱水するために使用される。（低周波数で長波長の）うなり周波数ｆ３（ｆ１およびｆ２から抽出された）は、下流の乾燥チャンバ１７で脱水を高めるために使用される。
【００３７】
装置は、液体原料を噴霧化し部分的に脱水するために高温（６００〜８００℃）および高周波数（１００〜５００Ｈｚ）の両方の音響衝撃波を発生することができる。噴霧化および部分的な脱水に必要な時間は、パルス燃焼器の熱効率に依存して０．１秒未満であることがある。（例えば果物および野菜業界におけるように）高粘度のスラリーは、一般により高い音響エネルギーおよびより長い噴霧化の時間が必要である。先行技術によれば、完全な脱水には、通常「噴霧化後」の熱エネルギーおよび比較的長い保持時間が必要である。本発明によれば、熱乾燥は一部が音響乾燥に置換され、音響乾燥は大幅にエネルギーおよび製品の保持時間を低減し、製品の品質および味を向上させる。
【００３８】
具体的には、装置は、より低い温度およびより短い製品の保持時間で噴霧化された液滴（エアロゾル）からの残留水分の除去を高めるために、乾燥チャンバの内側に改善された音波条件を生み出す。
【００３９】
先行技術では、製品の噴霧化および部分的な脱水の後、熱および音響エネルギーのほとんどまたはすべてが消費され、下流の乾燥チャンバの内側をさらに脱水するための音響エネルギーはほとんどまたは全く残らない。しかし本装置は、乾燥チャンバ内のエアロゾルを（横断する）音波に曝すことができ、音波は乾燥チャンバの空洞と共鳴するために調整されてもよい。低いうなり周波数ｆ３に基づいたこれらの高いエネルギー圧および部分的な真空パルスは質量移動（水分蒸発）を加速させ、それによってチャンバの温度および製品の保持時間の両方を低減させることができる。
【００４０】
２つの周波数ｆ１およびｆ２が提供されるので、乾燥チャンバ内に（１０〜３０Ｈｚの）低い基本周波数を有することが可能であり、これは燃焼チャンバに提供される単一の周波数ではできないはずである。
【００４１】
概して低周波数の音響波はより長い波長を有し、これは大きい容積の乾燥チャンバと共鳴するのにより適する。
【００４２】
さらに低周波数の（長い波長の）パルスが原料（スラリー）を噴霧化するために使用されるときに効果がない場合であっても、低周波数のパルスは乾燥チャンバ１７の内側の熱および質量移動の向上に非常に有効である。効果がより高いので、乾燥チャンバは（先行技術に比べて）より小さくてもよい。うなり周波数ｆ３は、乾燥チャンバの物理的寸法と（異なる温度および／またはガス濃度条件で）共鳴するように変えられ、または調整されてもよい。ｆ１およびｆ２の正確な値は、ｆ１とｆ２の差が適切に調節される限り、（これに関して）関連性はない。このことは、乾燥チャンバ内の音響共鳴をあらゆる２つの周波数の帯域内に維持できることを意味する。
【００４３】
さらなる例は、装置の長所を示すことができる（値は必ずしも限定ではない）。仮に高い燃焼チャンバの周波数帯域をｆ１が３５０Ｈｚでｆ２が３３０Ｈｚに画定すると、うなり周波数すなわち乾燥チャンバの周波数ｆ３は２０Ｈｚになる。同様にｆ１が４５０Ｈｚでｆ２が４３０Ｈｚである場合も、うなり周波数ｆ３はやはり２０Ｈｚである。したがって乾燥チャンバの効果は、２つの周波数のあらゆる「帯域」のうなり周波数の「調整」を最適化することができ、それによって噴霧化後の脱水のために必要な時間および熱エネルギーが低減する。先行技術によれば、燃焼チャンバおよび乾燥工程（共鳴を介して）の両方の最適化は、燃焼チャンバに提供された単一の周波数では不可能である。
【符号の説明】
【００４４】
Ａ  パルス燃焼器アセンブリ
Ｂ  切断噴霧器
Ｃ  噴流層造粒機
１３  第１の空気遮断器
１４  第２の空気遮断器
１５  圧縮空気供給器
１６  燃焼チャンバ
１７  乾燥チャンバ
１８  ノズル
１９  衝突帯域
２０  造粒物用出口
２１  噴流空気用入口
２２  湿り空気およびガス用出口
２３  燃料供給ライン
２４  点火
２５  原料用入口
２６  第１の空気供給ライン
２７  第２の空気供給ライン
【図１】
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【国際調査報告】
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