JPS6053266B2 - 微粒子状材料を乾燥するための装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は微粒子状材料を乾燥するための装置に関する。

１つの面において、本発明は湿潤したカーボンブラック
のペレットを乾燥するための改善された装置に関するも
のである。商業的に実施されるさらさらしたあるいは毛
房状のカーボンブラックの湿式ペレット化において、か
なりの量、たとえば重量で約５０％の水を含んだ湿潤し
たペレットがペレット化段階から得られる。

したがつて、貯蔵または出荷に先立つてこれ等のペレッ
トを乾燥する必要がある。このことを達成するため、造
粒機からのペレットは乾燥器を通され、この乾燥器で、
上記ペレットは、たとえばパージガスとの接触により、
加熱される。上記パージガスは、たとえば乾燥器へ熱を
供給するための燃料の燃焼から生じたガス状の燃焼生成
物から成つてよい。本発明の先行技術である１つの型式
の乾燥器は一たとえば米国特許第３１６８３８３号の明
細書に記載されているようなこの技術の分野で知られて
いる回転乾燥器である。

この種の乾燥器においては、微粒子状材料、たとえばカ
ーボンブラックペレットは炉内の長手軸線の周りに回転
するドラム内へ導．入される。粒状の材料が前記ドラム
の回転作用により転がされあるいはかきまぜられる際に
前記粒状材料を助勢して前記ドラムの長手方向の長さを
横切らせるため水平から傾動されることができる。燃焼
ガスの燃焼からの熱を提供して微粒子状一材料を乾燥す
るため１つまたはそれ以上のバーナーを炉内にできれば
前記回転ドラムの下に位置決めすることができる。通常
、前記炉からの燃焼ガスの一部分は解放された水分の運
び出しのためのパージガスとして前記回転ドラムに通さ
れる。これ等のパージガスは幾つかの方法の中の１つで
導入されることができる。前記特許の明細書に開示され
ている１つの配列においては、パージガスは多岐管配列
を通して前記ドラムの吐出端部に隣接して導入される。
また吐出される乾燥された微粒子状材料が通り抜けるフ
ード内へパージガスを導入することもできる。上記パー
ジガスは前記ドラムの長さに沿つて運動する微粒子状材
料の運動に・対して逆流関係をなして前記回転ドラムを
通り抜けて流れる。上記のごとき装置は有効に作動する
。

だが、本発明は加熱媒体または燃焼ガスど前記ドラム内
の微粒子状材料との相互間における熱伝達関係を改善す
る。したがつて、この熱伝達関係の改善で、この種の乾
燥器の作動効率が改善される。本発明の先行技術である
別の型式の乾燥機は、実公昭８−１７３２吟公報に開示
されている回転式熱風乾燥機である。

この乾燥機は、乾燥物を投入する投入口端を開放し乾燥
物を排出する排出口端を閉塞した回転円筒の外周を外胴
で囲い、熱風導入管を乾燥物投入口の側において外胴の
一端に開口し、回転円筒の外周には螺旋状遮板を固着さ
せて熱風の迂回通路を形成し、外胴の他端には送風管を
連結してこれを乾燥物を排出する排出口側より円筒内に
延長し、その下面に熱風吹出し口を設けるように構成さ
れている。上記乾燥機は次のように作用する。

空気加熱器で加熱された熱風を燃風導入管より回転円筒
外側空間に送風すれば、回転円筒の外側に固着した螺旋
状遮板により熱風は回転円筒を加熱しつつ順次迂回して
他端より送風管に入り吹出し口より乾燥物の上面に吹き
付けられるので、回転円筒は投入口側が高温に加熱され
、順次乾燥物の排出口側に進むに従つて加熱温度が下降
する。そして熱風は回転円筒内に入つて乾燥物の排出口
側より吹き出し、蒸発した湿気は乾燥物の投入口側に排
出され、また回転円筒の回転につれて乾燥物は移動する
ので、出口に向かつて進行する乾燥物に対し上側より熱
風を吹き付け、乾燥物を上下両面より加熱して乾燥能率
を増進する。上記公報に記載された発明と本発明との間
の具体的構成の差およびこの差によつて生じる効果の差
は、以下の説明によつて順次明らかになるであろう。

本発明によれば、細長い第１の室を内部に画定する内面
を有するハウジングと、前記第１の室の内部に位置して
その長手方向に延びている少なくとも一部分を有するド
ラムとを有し、前記ドラムは前記ハウジングの内面から
隔置された外面を有しそれにより前記ハウジングとの間
にほぼ環状の空間を形成しており、前記ドラムはその内
部に第２の室を画定しており、されに前記ドラムと協同
して該ドラムをほぼその長手方向の軸線のまわりに回転
させるための駆動装置と、乾燥させるべき微粒子状材料
を前記第２の室内に導入するように前記ドラムの上流側
端部において前記第２の室と連通している微粒子状材料
の入口装置と、微粒子状材料を前記第２の室から吐出す
るように前記ドラムの下流側端部で前記第２の室と連通
している微粒子状材料の出口装置とを有する微粒子状材
料を乾燥するための装置であつて、この装置がさらに、
前記環状空間内にうず巻きの流れを発生させるように加
熱媒体を前記第１の室に導入するために前記ハウジング
の内面に対してほぼ接線方向に前記環状空間内へ開口し
かつ前記ハウジングの一方の端部のすぐ隣りで前記ドラ
ムの上流側端部の近くに位置している加熱媒体の入口装
置と、前記加熱媒体を吐出するように前記ハウジングの
他方の端部に隣接しかつ前記ドラムの下流側端部の近く
で前記第１の室に開口している加熱媒体の出口装置と、
前記第２の室内に位置しかつこの第２の室の長さの大部
分に沿つてこの室のほぼ長手方向に延びている管状部材
とを有し、この管状部材は前記第２の室の上流側の端部
の区域から前記第２の室の下流側の端部の区域にある吐
出開口まで延びており、さらに、加熱媒体を前記管状部
材を通して流しかつ前記吐出開口を通して前記第２の室
内へ吐出するために前記加熱媒体を前記環状空間から前
記管状部材へ流すように該管状部材を前記環状空間と連
通する状態に接続する導管装置を備えている装置が提供
される。

微粒子状の材料を乾燥するための装置がその全体を符号
１で示されている。

装置１は細長いハウジング２を含み、このハウジングは
内部に第１の室１１を画定し且つ上記室の内部にドラム
３を装架されている。できればドラム３は長手軸線の周
りに回転するように装架されるを可としまた駆動装置４
により回転駆動される。微粒子状材料の入口装置６がド
ラム３の一方の端部に設けられまたドラム３の他方の端
部には微粒子状材料の出口または吐出装置７が設けられ
ている。ドラム３内に容れられた微粒子状材料を加熱す
るための加熱媒体がハウジング２に供給される。上記加
熱媒体は入口装置８を介してハウジング２に導入される
がこの入口装置８は加熱媒体をドラム３の長さに沿つて
うず巻き状に流すように室１１に関しほＳ゛接線方向に
位置決めされ且つ加熱媒体を噴射する。上記加熱媒体は
ドラム３の外側に沿つて流れた後には出口装置９を介し
て吐出される。例示の構造においては、ハウジング２の
所望の任意の外側形状を有することができるしまたでき
ればほ〜円筒形状の内側表面を有し且つできればほ〜円
筒形状にされた内部の室または帯域１１を画定している
。

ハウジング２の両端部１２および１４はそれぞれドラム
３が貫通して延びている開口１５および１６を設けられ
ている。開口１５および１６内の画定された表面とドラ
ム３の外側との間の空間は加熱媒体の損失を防止しある
いは室１１内への空気の偶発的導入を防止するため、密
封されるかまたはその他の手段で最小限に保持される。
ハウジング２は耐火材または金属のごとき任意の適当な
材料から作くられてよく、できれば外側の温度を減じて
この外側からの熱損失を減するため絶縁されることが好
ましい。また、耐火材は加熱されるようになり且つドラ
ム３に特に端部１２付近にて輻射熱を伝達する。ドラム
３はできればほ〜円筒形状にされるを可とし且細長くさ
れて、両端部１８および１９をそれぞれ開口１５および
１６を貫通させている。

ドラム３の外側はハウジング２の内側表面から離隔され
またハウジング３の内側表面は、できればドラム３の外
側の長さの大部分に沿つて加熱媒体を流すようにほ）゛
円筒形状であるを可とする環状空間であるように成形さ
れている。ドラム３とハウジング２との間の環状の隙間
は通常は約１５．２ｃｍないし約２０．３ｃｍである。
端部１８は乾燥すべき微粒子状の材料がドラム内に入る
端部であるからドラムの入口側または上流側端部であり
、また端部１９は乾燥を終つた微粒子状の材料がドラム
から出る端部であるからドラムの出口側または下流側端
部である。微粒子材料の入口装置６は、ドラム３の回転
中に、微粒子状の材料たとえば湿潤したばらばらのカー
ボンブラックまたは湿潤したペレット状のカーボンブラ
ックが開口２０を通してドラム３の内部に画定されてい
る第２の室または乾燥室２１に導入されるように適当に
端部１８と協同する。開口２０はまた前記ドラムの回転
中に吐出管路２３を介して吐出される湿つたパージガス
のための出口としても作用する。端部１９は乾燥された
微粒子状材料を乾燥室２１から吐出するのに役立つ吐出
開口２４を有している。できれば吐出開口２４は装置１
の作動圧力次第で開口２４を通してのパージガスの損失
かまたは空気またはそれに類似したものの進入を防止す
るのに有効である適当な弁装置たとえばスター弁を通し
て不動のフード２５またはそれに類似したものへ開口す
るを可とする。加熱媒体の入口装置８は、ハウジング２
の壁を貫通して延びて端部１８に直接隣接するかまたは
上記端部で環状空間１１内へ開口した導管装置２８を含
んでいる。

導管装置２８は環状空間１１内へと環状空間１１に関し
てほＳ゛接続方向に向けられていて、導管２８を通して
前記環状空間１１内へ噴射された加熱媒体が１１内のド
ラム３の露出された長さに沿つて前記環状空間内に大体
においてうず巻き状をなして流れるようにされている。
環状空間１１は加熱ドラム３のための加熱室または帯域
として作用して、ドラム３内に容れられた微粒子状の材
料が加熱媒体との間接の熱交換により加熱されるように
されている。加熱媒体がハウジング２内のドラム３の長
さに沿つて環状空間１１内を流れた後に、この加熱媒体
は出口装置９を介して吐出される。出口装置９は任意の
適当な形状または相互配列をなすことができるが図面の
場合、出口装置９は導管装置２９を含んでいる。この導
管装置は環状の空間１１内へ開口し且つでき−れば加熱
媒体の同時回転吐出のため、環状の空間１１に関してほ
Ｓ゛接線方向に向けられている。環状空間からの同時回
転吐出の結果、吐出された加熱媒体は吐出中における圧
力降下をより少くされる。導管装置２９は端部１９また
はこの端部にすぐに隣接して環状空間１１内へ開口して
いる。熱の伝達の改善のため加熱媒体の速度を増大する
ように入口導管２８の前記出口端部における横断面積を
減することができる。加熱媒体の排出を促進する真空を
生成するため導管２９を煙突の形にすることができる。
微粒子状の材料の乾燥効率の増進のため、乾燥室２１内
の支柱３６の使用により細長い管状部材３０が装架され
且つドラム３と全体的に同軸をなしている。

管状部材３０は乾燥室２１の長さの大部分（たとえば６
０％またはそれ以上）に沿つて延在する。入口装置３１
が環状空間１１と管状部材３０とを流通関係にて接続し
ている。図示されているように入口装置３１は管状部材
３０に関して大体において半径方向に延びた複数の導管
３２を含んでいる。各の導管３２は一方の端部で環状空
間１１内へ開口しまた他方の端部でできればドラム３の
上流側端部１８に最も近い管状部材３０の端部に直接隣
接して管状部材３０内へ開口している。上記導管３２を
端部１８の上記位置にて環状空間１１内へ開口させるこ
とで、上記環状空間内へ流入する加熱媒体は、加熱媒体
が端部１９に近い方の位置に導入される場合よりも、よ
り高い圧力にあるであろう。できれば大気圧以上である
を可とするこの高い圧力でドラム３内への空気の漏洩が
防止される。かくすることで、酸素の漏洩が減小されま
た排除されて、吐出管路２３および下流の設備たとえば
パージガスフィルタ（図示されていない）での火災の危
険および腐食が軽減される。ドラム３内への空気の漏洩
もまた、有害なドラム３内のガス温度の低下と製品の酸
化とを生ずる。前記の加熱媒体の一部分は環状の空間１
１から導管３２を通り、次いで管状部材３０の長さに沿
い、ドラム３の上流側端部１８から下流側端部１９へ乾
燥室２１に沿つて微粒子状の材料が移動する方向とほぼ
同じ流れ（ＣＯ−Ｃｕｎ′Ｅｎｔ）になる方向に流れる
。加熱媒体のこの部分は管状部材３０から吐出開口３３
を介して吐出される。できれば、開口３３は導管３２が
開口している端部に対向した前記管状部材の端部かまた
はこの端部に直接隣接していることが好ましい。できれ
ば開口３３はドラム３の下流側端部１９にまたはこの端
部にすぐ隣接して位置決めされることが好ましい。かく
して、開口３３を介して吐出される加熱媒体は、管路２
３を介して吐出されるように、乾燥室２１の長さに沿つ
た端部１８から端部１９への微粒子状材料の流れに対し
ほＳ゛逆流関係をなした方向に、乾燥室を通つて流れる
。開口３３を介して乾燥室２１内へ噴射される加熱媒体
の部分は微粒子状材料と直接熱交換関係をなしているが
管状部材３０内を流れる加熱媒体の部分は乾燥室２１内
の微粒子状材料と間接の熱交換関係をなしている。でき
れば乾燥中の微粒子状材料はかきまぜられることが好ま
しい。

このかきまぜは伝動装置を介してドラム３を回転するこ
とで達成されるのが有利である。伝動装置４は、できれ
ばドラム３との間の摩擦接触を介してこのドラムを駆動
するを可とする動力で駆動される車輪３５のごとき任意
の適当な型式のものでよい。この技術の分野で周知され
ているとおり、ドラム３を作動中適当な整列状態に維持
するための軌道３７をドラム３の外側に配備することが
できる。本発明の作動を例示するため、米国特許第３１
６８３８３号の明細書に開示されているものに実質上類
似した乾燥器に比して改善された上記のごとき乾燥器の
作動を示すのに下記のデータが提供されている。

上記のデータと、両方の型式の乾燥器の作動条件を基に
し且つ作動の差異を考慮に入れて、本発明の主題である
乾燥器が乾燥されたペレット内に実質上同じ乾燥度を生
成するのに２％大きい出来高能力を提供しまた推定１５
％以下の装置１への熱入力を使用したと信ぜられる。

本発明の構成は、本発明の先行技術を開示している実公
昭８−１７３２＠公報に記載される発明に対比すると、
下記の点で相違する。

（１）本発明の装置はカーボンブラックのような微粒子
状の材料を乾燥する装置であるから、主としてドラム３
の壁を貫通する熱の伝導（環状空間１１からドラム３の
壁を貫通する熱の伝達による）と、管状部材３０の壁を
貫通する熱の伝達とにより、ドラム内に入れた未乾燥の
微粒子状の材料を最も有効に乾燥させることができる。

高温の、すなわち材料を加熱することによつてまだ温度
が下降していない加熱媒体は、ドラム３の上流側の端部
１８い近い環状空間１１の中へ、また導管３２によりド
ラム３の上流側の端部１８に近い管状部材３０の部分に
導入されるので、まだ少しも乾燥していない湿つた微粒
子状の材料は環状空間３１内にある高温の加熱媒体と、
管状部材３０内にある高温の加熱媒体から伝導される熱
によつて加熱され乾燥される。これに対して、上記公報
記載の乾燥機においては、乾燥物投入口１から投入され
たばかりの未乾燥の湿つた材料は熱風導入管６から導入
された高温の熱風によつて乾燥させられるだけで、送風
管７内を流れる熱風は上記の湿つた材料を少しも乾燥し
ない。

すなわち、回転円筒３と外胴４との間の通路を回転円筒
３を加熱しつつ通過し終つた後送風管７内に入つた、す
でに温度が下降している熱風は、回転円筒３の下流側を
排出口端に向かつて移動する、すでにかなり乾燥してい
≦乾燥物の上面に吹き付けられてこれを加熱乾燥するだ
けである。（２）本発明においては、管状部材３０が乾
燥室２１の長さの大部分に沿つて延びているので、管状
部材３０を通過する高温の加熱媒体はドラム３の下流側
の端部１９に近い個所で乾燥室２１内へ吐出され、その
ためこの個所においてすでにほぼ乾燥を完了しており、
比較的ふわふわした、すなわち軽い状態にある微粒子状
の材料は、管状部材３０の吐出開口３３から吐出される
きわめて高温の乾燥した加熱媒体により最終的に乾燥さ
せられる。

これに対して、上記公報記載の乾燥機においては、この
公報に図示されるように、送風管７の吹出し口８から吹
出される、すでに温度が下降している熱風が、回転円筒
３の下流側の端部に近い個所ではなく、該円筒の下流側
の半部を排出口端に向かつて移動する乾燥物を加熱して
乾燥させるだけである。（３）本発明においては、管状
部材３０の吐出開口３３から吐出される高温の加熱媒体
は、湿つた材料が最初に導入されるドラム３の上流側の
端部から湿つた加熱媒体が出て行くように、ドラムの上
流側の端部に向かつて乾燥すべき材料の流れに対して逆
流になる方向に流れる。

しかも本発明においては、管状部材３０が乾燥室２１の
長さの大部分にわたつて延びているので、乾燥室の長さ
の大部分にわたつて比較的湿つた加熱媒体が乾燥すべき
湿つた材料と逆流関係で接触して通過し、主としてドラ
ムの入口側（上流側）における材料の加熱と乾燥とを援
助する。これに対して、上記公報記載の乾燥機において
は、この公報に１熱風は回転円筒内に入つて乾燥物の出
口側より吹出しョと記載されているように、熱風は乾燥
物が移動する方向と逆流にならず同じ方向に流れるもの
と認められる。また、送風管７は回転円筒３の長さの大
部分に沿つて延びていないので、仮に、吹出し口８から
吹出される熱風と乾燥物とが逆流関係で接触して両者の
間に熱交換が行なわれるとしても、熱交換が行なわれる
距離が本発明の場合に比してて短かい。また上記乾燥機
においては、送風管７が、乾燥物の排出口端から投入口
端に向かつて、すなわち、本発明の装置の場合と反対の
方．向に延びているので、送風管７が本発明の装置のよ
うに回転円筒の投入口端の近くまで延びていたとしても
、上記の本発明の作用と同じ作用は生じないものと認め
られる。本発明の構成と上記公報記載の発明の構成との
一間には、上記のとおりの差異があり、この構成の差異
により両発明の効果に下記の差異を生じる。

（１）上記（１）に記載した構成の差異があるので、本
発明においては、ドラム３の壁を貫通する熱の伝導と、
管状部材３０の壁を貫通する熱の伝導一との両方により
、ドラム内に入れた未乾燥の微粒子状の材料を加熱する
ので、微粒子状の材料を最も有効に乾燥させることがで
きるが、上記公報の発明においては、本発明のように微
粒子状の材料を有効に乾燥させることができない。（２
）上記（２）に記載した構成の差異があるので、本発明
においては、管状部材３０の吐出開口３３から吐出され
るきわめて高温の乾燥した加熱媒体により、ドラム３の
下流側の端部１９に近い個所で、ほぼ乾燥を完了した微
粒子状の材料をさらに乾燥させ、ドラムから吐出される
上記材料を、考えられる、最も乾燥した状態にするが、
上記公報の発明においては、このような最終段階の仕上
げ的な乾燥を実施することができない。（３）上記（３
）に記載した構成の差異があるので、本発明においては
、乾燥室２１の長さの大部分にわたり、管状部材３０か
ら吐出される加熱媒体が乾燥すべき湿つた材料と逆流関
係で接触して熱交換をするので、熱交換が行なわれる距
離が長く、熱交換によつて生じる効果が大きい。

これに対して、上記公報の乾燥機においては、上記のよ
うな熱交換が行なわれないものと認められるが、仮に、
熱交換が行なわれるとしても、行なわれる距離が本発明
の場合より短かいので、熱交換によつて生じる効果が本
発明の場合に比して小さい。

【図面の簡単な説明】

第１図は微粒子状の材料を乾燥するための装置の横断面
図、第２図は第１図の２−２線に沿つた断面図、第３図
は第１図の３−３線に沿つた装置の断面図である。 １・・・・・・乾燥装置、２・・・・・・ハウジング、
３・・・・・・ドラム、４・・・・・・駆動装置、６・
・・・・・微粒子状材料の入口装置、７・・・・・・吐
出装置、８・・・・・・加熱媒体入口装置、９・・・・
・・出口装置、１１・・・・・・環状空間、１２・・・
・・ハウジングの一端部、１４・・・・・・ハウジング
の他方の端部、２１・・・・・第２の室、３０・・・・
・・管状部材、３２・・・・・・導管装置、３３・・・
・・吐出開口。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 微粒子状材料を乾燥するための装置であつて、細長
   い第１の室を内部に画定する内面を有するハウジングと
   、前記第１の室の内部に位置してその長手方向に延びて
   いる少なくとも一部分を有するドラムとを備えており、
   前記ドラムは前記ハウジングの内面から隔置された外面
   を有しそれにより前記ハウジングとの間にほぼ環状の空
   間を形成しており、前記ドラムはその内部に第２の室を
   画定しており、さらに前記ドラムと協同して該ドラムを
   ほぼその長手方向の軸線のまわりに回転させるための駆
   動装置と、乾燥させるべき微粒子状材料を前記第２の室
   内に導入するように前記ドラムの上流側端部において前
   記第２の室と連通している微粒子状材料の入口装置と、
   微粒子状材料を前記第２の室から吐出するように前記ド
   ラムの下流側端部で前記第２の室と連通している微粒子
   状材料の出口装置とを有する微粒子状材料を乾燥するた
   めの装置において、この装置がさらに、前記環状空間内
   にうず巻きの流れを発生させるように加熱媒体を前記第
   １の室に導入するために前記ハウジングの内面に対して
   ほぼ接線方向に前記環状空間１１内へ開口しかつ前記ハ
   ウジング２の一方の端部１２のすぐ隣りで前記ドラムの
   上流側端部の近くに位置している加熱媒体の入口装置８
   と、前記加熱媒体を吐出するように前記ハウジングの他
   方の端部１４に隣接しかつ前記ドラムの下流側端部の近
   くで前記第１の室に開口している加熱媒体の出口装置９
   と、前記第２の室２１内に位置しかつこの第２の室の長
   さの大部分に沿つてこの室のほぼ長手方向に延びている
   管状部材３０とを有し、この管状部材は前記第２の室の
   上流側の端部の区域から前記第２の室の下流側の端部の
   区域にある吐出開口３３まで延びており、さらに、加熱
   媒体を前記管状部材を通して流しかつ前記吐出開口を通
   して前記第２の室２１内へ吐出するために前記加熱媒体
   を前記環状空間から前記管状部材へ流すように該管状部
   材を前記環状空間１１と連通する状態に接続する導管装
   置３２を備えていることを特徴とする微粒子状材料を乾
   燥するための装置。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の装置において、前記管
   状部材３０が一方の端を前記ドラムの下流側の端部より
   も該ドラムの上流側の端部により接近させまた他方の端
   を前記ドラムの上流側端部よりも該ドラムの下流側の端
   部により接近させ、前記導管装置３２が前記管状部材３
   ０の前記一方の端部にすぐ隣接して該管状部材３０内へ
   開口しまた前記吐出開口３３が前記管状部材の前記他方
   の端部に隣接している装置。 ３ 特許請求の範囲第１項または第２項に記載されてい
   る装置において、前記導管装置３２が前記管状部材３０
   から前記ドラム３までほぼ外方に延びている複数の導管
   を有し、前記各導管が一方の端部を前記環状空間１１内
   へ開口させ、また前記各導管が他方の端部を前記管状部
   材の内部へ開口させている装置。 ４ 特許請求の範囲第１項から第３項までのいずれか一
   つの項に記載された装置において、前記ハウジング２の
   両端が開口しており、前記ドラム３の両端部がそれぞれ
   が隣接する前記ハウジング２の各端部を越えて延びてい
   る装置。