ドラム式乾燥機
【課題】溶液を乾燥させる効率のよいドラム式乾燥機を提供する。
【解決手段】ドラム乾燥機１００は、横向きに配置された中空のドラム８と、ドラムを回転させるモータ１２と、ドラム８の中へ溶液を供給する溶液供給管１９と、高温ガス供給管２１と、スクレイパ２０と、コンベア２２を備える。高温ガス供給管２１が吹き出す高温ガスによって、回転しているドラム８の内面に付着した溶液が加熱され乾燥する。スクレイパ２０は、ドラム８の内面に摺接しており、回転しているドラム８の内面に付着した溶液乾燥後の残留物を掻き落とす。コンベア２２は、スクレイパ２０の下方でスクレイパ２０に沿って伸びているとともにドラム外側へと延設されており、スクレイパ２０によって掻き落とされた残留物を受けてドラム外へと搬出する。
【解決手段】ドラム乾燥機１００は、横向きに配置された中空のドラム８と、ドラムを回転させるモータ１２と、ドラム８の中へ溶液を供給する溶液供給管１９と、高温ガス供給管２１と、スクレイパ２０と、コンベア２２を備える。高温ガス供給管２１が吹き出す高温ガスによって、回転しているドラム８の内面に付着した溶液が加熱され乾燥する。スクレイパ２０は、ドラム８の内面に摺接しており、回転しているドラム８の内面に付着した溶液乾燥後の残留物を掻き落とす。コンベア２２は、スクレイパ２０の下方でスクレイパ２０に沿って伸びているとともにドラム外側へと延設されており、スクレイパ２０によって掻き落とされた残留物を受けてドラム外へと搬出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶液を乾燥させるドラム式乾燥機に関する。なお、本明細書にいう「溶液」という用語は、不揮発性成分含有の溶液の他、液体と不溶性の固形物質が混在した懸濁液（いわゆるスラリー）を含む。
【背景技術】
【０００２】
溶液を乾燥させ、溶液中の不揮発性成分の残留物を得る装置の一つのタイプに、ドラム式乾燥機と呼ばれる装置がある。従来のドラム式乾燥機は、ドラム外周面に溶液を塗布し、ドラムを回転させながら溶液を加熱し乾燥させ、ドラム外面に固着した残留物を回転しているドラム外周面と摺接するスクレイパで掻き落とす。特許文献１や特許文献２に、そのようなタイプのドラム式乾燥機の例が開示されている。
【０００３】
従来のドラム式乾燥機が対象とする溶液の例としては、工場などで製品製造に用いられた後の使用後の塗料がある。使用後の塗料を乾燥させれば容量が減るので廃棄などその後の処理のコストが低減できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２４８９６６号公報
【特許文献２】特開２００５−３２６０５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
発明者らが調査した限りでは、特許文献１又は特許文献２に例示されるように、ドラム外周面に溶液を塗布するタイプは散見されたが、内周面に塗布するタイプは見出していない。発明者らは発想を転換し、溶液をドラム内周面に塗布するように構成すると、従来の外周面利用型のドラム式乾燥機よりもいくつかの利点が得られることを見出した。本明細書は、溶液乾燥用にはその外周面が利用されていた従来のドラム式乾燥機よりも優れた利点を有するドラム式乾燥機を開示する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書が開示するドラム式乾燥機の一態様は、横向きに配置された中空のドラムと、ドラムを回転させる駆動手段と、溶液を供給する溶液供給手段と、溶液を加熱し乾燥させる加熱手段と、スクレイパと、残留物をドラム外へ搬出する搬出手段を備える。
【０００７】
「ドラムを横向きに配置する」とは、ドラム軸線（中心線）が横方向（典型的には水平方向）を向くようにドラムを配置することをいう。なお、ドラム軸線が厳密に水平方向を向くことに限定されないことに留意されたい。ドラムは、その内部に供給される溶液が重力の作用により際立って偏らない程度に横方向を向いていればよい。即ち、溶液の粘度が高ければ、ある程度（例えば水平に対して１０度程度）ドラムを傾けて配置してもよい。
【０００８】
溶液供給手段は、ドラムの外部（軸方向外側）からドラムの中へ溶液を供給する。加熱手段は、回転しているドラムの内面に付着した溶液を加熱し乾燥させる。スクレイパは、ドラム内部でドラム軸線に平行に配設されている。スクレイパは、ドラム外部から伸びている支持部材によって固定されており、回転するドラム内面に摺接する。スクレイパは、回転しているドラム内面に付着した溶液乾燥後の残留物を掻き落とす。
【０００９】
搬出手段は、スクレイパの下方（典型的には直下）でスクレイパに沿って配設されている。搬出手段は、さらに、ドラム軸線方向外側へと伸びており、スクレイパによって掻き落とされた残留物を受けてドラム外へと搬出する。搬出手段は、簡単には、ドラム内側からドラム外側に向かって下方に傾斜している樋（Ｕ字状の部材）でよい。或いは、搬出手段は、ベルトコンベアや振動型コンベアであってもよい。
【００１０】
上記のドラム式乾燥機は、スクレイパなどの機材をドラム内部に配置するので乾燥機全体がコンパクトになる。
【００１１】
溶液供給手段の一態様は、簡単には、ドラムの内側底部に溶液を供給（例えば滴下）するものであってよい。あるいは溶液供給手段の他の態様では、ドラム軸線に沿って平行に伸びておりドラム内面とギャップを隔てて配置されている箆板を備えているとともに、箆板のドラムの回転方向上流側に溶液が供給され、ドラムの回転に伴って溶液が箆板とドラム内面との間のギャップを通じてドラム内面に均一に付着するように構成されていることが好ましい。後者は、溶液を均一な膜厚でドラムに付着させることができる。後者の典型的なレイアウトは、ドラム内側でドラム軸線に沿って平行に伸びている板であってギャップ側に向かって下方に傾斜して配置されている板でよい。
【００１２】
加熱手段の簡単な一態様は、ドラムの一方の端からドラム内部に向かって高温ガスを吹き出すガス供給管であってよい。加熱手段のさらに好適な別の態様は、高温ガスをドラム内面に向かって吹き出す複数の吹出孔を有しており、その複数の吹出孔が、ドラム内面のうちドラム周方向の一部とドラム長手方向の略全長とに亘る部分内面に対向して２次元的に配置されているとよい。あるいは、加熱手段として好適なさらに別の態様は、ドラム内側に配置されたガスチャンバとそのガスチャンバ内に高温ガスを供給するガス供給手段を備えており、ガスチャンバは、ドラム内面のうちドラム周方向の一部とドラム長手方向の略全長とに亘る部分内面と対向する対向面を有するとともに、その対向面に２次元的に複数の吹出孔が設けられているとよい。
【００１３】
溶液の乾燥速度は、溶液に触れる気体（ガス）の総括熱伝達率に依存する。総括熱伝達率を上げるには、溶液の表面に高温ガスを高速で流せばよい。上記の２次元的に配置された複数の吹出孔は、溶液の表面に高温ガスを高速で流すのに好適である。従って、複数の吹出孔を備えることによって溶液を効率よく乾燥させることができる。
【００１４】
ドラム内面に溶液を付着させる利点の他の一つは、高温ガスを湾曲している面の内側から吹き付けるので、湾曲面の外側から吹き付ける場合と比較すると高温ガスが湾曲面に沿って広がり易く（逆に言えば湾曲面近傍から散逸し難く）、乾燥効率が向上する点が挙げられる。なお、ガスチャンバを採用する場合、前記した対抗面の一典型例は、メッシュ板でよい。また、対抗面は、スクレイパよりもドラム回転方向上流側であり、かつ、被乾燥物付着開始位置より下流側に位置する。
【００１５】
本明細書が開示するドラム式乾燥機は、ＶＯＣ（Ｖｏｌａｔｉｌｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｏｐｏｕｎｄ：揮発性有機化合物）を含む溶液を乾燥させるのに好適である。揮発した有機化合物のガス（ＶＯＣガス）は、比較的高いエネルギを有するため燃料ガスとして再利用が可能である。乾燥によって溶液から揮発するＶＯＣガスを効率よく集めるため、本明細書が開示するドラム式乾燥機は、さらに、次の構成を有すること好ましい。即ち、上記した加熱手段が、ドラム外へ流出した高温ガスを回収し加熱して再びドラム内へ吹き出させるガス循環路を備えているとともに、循環中のガスに外気を混合する混合弁を備えている。そのような構成を有するドラム式乾燥機は、ガス循環路によってＶＯＣガスの濃度を高めることができると同時に、外気の混合弁が、高温ガスの質が溶液乾燥用として適した範囲内に納まるようにガス濃度を調整することができる。
【００１６】
ガス循環路を備え、ＶＯＣガス濃度を高めることができる場合、ドラム式乾燥機はさらに次の構成を備えることが好ましい。即ち、ドラム式乾燥機は、ドラム内のＶＯＣガスの濃度を計測するガスセンサと、ガスセンサが計測したガス濃度が第１閾値濃度を超えた場合にドラム回転数を低下させるコントローラを備える。さらにコントローラは、ガス濃度が第１閾値濃度よりも高い第２閾値濃度を超えた場合にドラム内に吹き出す高温ガスの流量を低下させることが好ましい。或いはコントローラは、ガス濃度が第１閾値濃度よりも高い第３閾値濃度を超えた場合に循環するガスに混合する外気の導入量を増加させるように前記した混合弁の開度を調整することが好ましい。ドラム回転数を低下させることでＶＯＣガスの発生が抑制される。ドラム回転数の低下だけではガス濃度の上昇を抑制できない場合は、ドラム内へ吹き出す高温ガスの流量を減らして、あるいは、外気の導入量を増やして、ガス濃度が過度に高まるのを防止する。
【発明の効果】
【００１７】
本明細書は、ドラム外周面が利用されていた従来のドラム式乾燥機よりも優れた利点を有するドラム式乾燥機を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施例のドラム式乾燥機の横断面図を示す。
【図２】図１のII−II線に沿った縦断面図を示す。
【図３】図１のIII−III線に沿った縦断面図を示す。
【図４】ドラム端部の略式斜視図を示す。
【図５】第２実施例のドラム式乾燥機の横断面図を示す。
【図６】第３実施例のドラム式乾燥機の縦断面図を示す。
【図７】第４実施例のドラム式乾燥機の横断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１に、第１実施例のドラム式乾燥機１００の横断面図を示す。ここで、「横断面」とは、ドラム軸線（中心線）に直交する断面を意味する。図２は図１のII−II線に沿った縦断面を示し、図３は図１のIII−III線に沿った縦断面を示している。まず、ドラム式乾燥機１００の概要を説明する。ドラム式乾燥機１００は、塗装工場や印刷工場で使われる塗料などの溶液であり、ＶＯＣ（Ｖｏｌａｔｉｌｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｏｐｏｕｎｄ：揮発性有機化合物）を含む溶液を乾燥させるのに用いられる。溶液を乾燥させ、その容量を減少させるとともに、溶液から気化したＶＯＣガスを集め、エネルギとして利用する。
【００２０】
ドラム式乾燥機１００は、筐体７内に配置されたドラム８の内周面に溶液を塗布し、ドラム８が回転するうちに高温ガスで溶液を乾燥させ、スクレイパ２０で溶液乾燥後の残留物を掻き落とす。なお、「乾燥」とは、水分を完全に除去する場合だけでなく、泥状程度に乾燥させる場合も含む。図１の符号Ａ１がドラム８内に供給される溶液を示しており、符号Ａ２はドラム８の内面に塗布された溶液を示しており、符号Ａ３はスクレイパ２０で掻き落とされた乾燥後の残留物を示している。溶液に含まれるＶＯＣは溶液乾燥に伴って溶液から揮発する。揮発したＶＯＣ含有のガス（ＶＯＣガス）は、ＶＯＣガス回収管１４を通じて回収され、ガス利用機器、例えば、ガス発電機や暖房装置などへ送られる。即ち、このドラム式乾燥機１００は、ＶＯＣ（揮発性有機化合物）を含む溶液を乾燥させ、気化したＶＯＣガスを回収するＶＯＣガス回収用の乾燥機であるともいえる。
【００２１】
以下、ドラム式乾燥機１００の構造を詳細に説明する。なお、簡単のため、ドラム式乾燥機１００を単に乾燥機１００と称する。ドラム８は、中空であるとともに、その両端は開放している。ドラム８は、密閉された筐体７の内部に横向き（水平）に配置されている。ドラム８は、ローラ９、１０に支持されており、その軸線を回転軸として回転する。モータ１２が駆動ベルトを介して一方のローラ１０に連結しており、このモータ１２がドラム８を回転させる。図１において、ドラム８は時計回りに回転する。
【００２２】
ＶＯＣを含む溶液は、溶液供給管１９を通じて筐体外部からドラム８の内部に供給される。図３に示すように、ドラム８は、その両端が開放されており、溶液供給管１９は、ドラム８の一方の開口端からドラム８の内部へと通じている。溶液供給管１９の途中には溶液供給量調整バルブ１８が設けられている。ドラム８の内部において、溶液供給管１９の開口の直下に、箆板２４が配置されている。図３に示すように箆板２４は、ドラム８の開口端を通じて筐体７から伸びている支持柱によって支持されている。図３に示すように、箆板２４は、ドラム長手方向のほぼ全長に亘って、ドラム軸線に平行に伸びている。図１に示されているように、箆板２４は、ドラム内面に近い一方のサイドへ向かって下方に傾斜するように配置されている。その一方のサイドは、ドラム８の内面とギャップＧを隔てている。ギャップＧの大きさは、１．０ｍｍから１０．０ｍｍ程度である。溶液Ａ１は、箆板２４の上側（ドラム回転方向上流側）に供給される。供給された溶液Ａ１は、ドラム８の回転に伴ってギャップＧの間からドラム８内面に沿って均一の厚みで流れ出す。即ち、ドラム８の内面には、ギャップＧに相当する厚みで均等に溶液が付着する（図１の符号Ａ２参照）。なお、ドラム８の内面には微細な凹凸が設けられており、溶液が付着し易いようになっている。
【００２３】
ドラム８の内側には、ガスチャンバ２３が備えられている。図２に示すようにガスチャンバ２３は、ドラム８の開口端を通じて筐体７から伸びる支持柱によって支持されている。ガスチャンバ２３は、その内部に貯めた高温ガスを多数の吹出孔２３ａから吹き出す。ガスチャンバ２３は、ドラム８の全長と概ね同じ長さを有している。ガスチャンバ２３の側面の一部は、ドラム８の内面のうち、ドラム周方向の一部とドラム長手方向の略全長とに亘る部分内面と対向している。対向している面を対向面と称する。そしてその対向面に、複数の吹出孔２３ａが２次元的に配置されている。図１〜図３から明らかなとおり、複数の吹出孔２３ａは、ドラム長手方向に沿って並んでいるとともに、ドラム周方向にも並んでいる。複数の吹出孔２３ａは、ドラム８の内面に付着した溶液Ａ２に向かって高温ガスを吹き出す。当然ながら、複数の吹出孔２３ａは（対向面は）、箆板２４よりもドラム回転方向下流側であり、かつ、スクレイパ２０（後述）よりもドラム回転方向上流側に配置されている。ガスチャンバ２３には、ガス供給管２１を通じて高温ガスが供給される。図２に示すように、ガス供給管２１は、ドラム８の一方の開口端からドラム８の内部へと通じている。高温ガスを供給するための構造については後に詳しく説明する。
【００２４】
複数の吹出孔２３ａから吹き出される高温ガスによって、ドラム内面に付着した溶液からＶＯＣが気化し、溶液は乾燥する。図１〜図３から明らかなように、複数の吹出孔２３ａは、ドラム８の内側から、湾曲しているドラム内面に向かって高温ガスを吹き出すので、吹き出された高温ガスは、ドラム内面に沿って高速に流れる。一般に液体の気化速度は、液体に接している気体の総括熱伝達率に依存するが、総括熱伝達率は、気体の速度が速いほど大きい。即ち、この乾燥機１００は、ドラム内面に溶液を塗布することによって、溶液を効率よく乾燥させることができる。
【００２５】
ドラム８が回転するうちに付着溶液は乾燥し、スクレイパ２０の付近に到着するまでには固化する（少なくとも泥状化する）。スクレイパ２０は、ドラム軸線に沿ってほぼドラム長手方向の全長に亘って伸びている。図示を省略しているが、スクレイパ２０も、箆板２４やガスチャンバ２３と同様に、ドラム８の開口端を通じて筐体７から伸びる支持柱によって支持されている。スクレイパ２０の一方のサイドはドラム８の内面に接しており、ドラム８の回転に伴って摺動する。スクレイパ２０に達した溶液残留物は、ドラム８の回転に伴ってスクレイパ２０によって掻き落とされる。スクレイパ２０の直下には、振動型コンベア２２が配置されている。コンベア２２は、ドラム８の一方の開口端を通じて、筐体７に支持されている。コンベア２２は、スクレイパ２０に沿って伸びているとともに、ドラム８の軸線方向外側へと延設されている。掻き落とされた残留物Ａ３は、コンベア２２上に落下する。掻き落とされた残留物Ａ３は、コンベア２２によってドラム内から筐体７の外へと搬出され、貯留タンク５０に貯められる。
【００２６】
次に、溶液を乾燥させるための高温ガスの供給路について説明する。ガスチャンバ２３から吹き出した高温ガスは、ドラム８の内面に沿って流れた後、ドラム８の端部開口からドラム８の外へと流れる。ドラム８の外へ流れた高温ガスには、溶液から気化したＶＯＣガスが含まれている。筐体７の壁面にはガス還流管６が取り付けられており、ドラム外へと流れた高温ガスはガス還流管６を通じてヒータ２へと送られる。ヒータ２は、回収された高温ガスを加熱し、溶液を乾燥させるのに適した温度まで昇温させる。ヒータ２からは前述したガス供給管２１がガスチャンバ２３へと伸びている。即ち、ガス還流管６とガス供給管２１は、ヒータ２とともに高温ガスの循環路３０を構成しており、その循環路３０は、ドラム外へ排出される高温ガスを回収加熱して再びドラム内へ吹き出させる。ガス還流管６の途中には、高温ガスに外気を混合するための混合弁４と、ドラム内へ吹き出す高温ガスの流量を調整するためのファン３が備えられている。符号５は、外気を導入する外気管を示している。ドラム８の内面に付着した溶液が乾燥するにつれて、溶液からＶＯＣガスが気化し、高温ガスと混ざる。ガス循環路３０によって、高温ガスに含まれるＶＯＣ濃度を高められる。筐体７はドラム８を密封しており、ガス循環路３０が、ドラム８の内部から筐体７へと流れ出た高温ガスを再び加熱してドラム８内へ還流させる。
【００２７】
筐体７には、また、ＶＯＣを含む高温ガスを筐体７から回収し、他のガス利用機器へ導くガス回収管１４が連結されている。ガス回収管の途中には、回収するガスの流量を調整するファン１６が設置されている。
【００２８】
乾燥機１００が備えるその他の構造を説明する。筐体７には、ドラム内（筐体内）のＶＯＣ濃度を計測するガスセンサ１７が設置されている。筐体７にはまた、筐体７内に直接外気を導き入れる外気管が配設されており、その途中に、外気管を開閉する閉止ダンパ１３が設置されている。さらに、図４に示すように、ドラム８の端部には、ドラム内面から中心に向かって立ち上がる堰板８ａが設けられている。堰板８ａは、ドラム８の両端に設けられており、塗布した溶液がドラム外へ漏れるのを防ぐとともに、ドラム内面に沿って流れる高温ガスがそのままドラム外へ流れ出すのを防いでいる。堰板８ａはドラム中心まで伸びている必要はなく、溶液の漏洩、及び、ドラム内面付近の高温ガスの漏洩を阻止する程度の高さがあればよい。例えば堰板８ａの高さは、１０ｃｍ程度でよい。乾燥機１００は、また、溶液の供給量や高温ガスの流量を制御するコントローラ（不図示）を備える。
【００２９】
コントローラの機能を説明する。コントローラは、溶液供給量調整バルブ１８の開度を制御し、ドラム内への溶液供給量を調整する。またコントローラは、モータ１２を制御し、ドラム８の回転数を制御する。また、コントローラは、ヒータ２の加熱温度、混合弁４、ファン３を制御し、ドラム８内へ吹き出す高温ガスの温度、高温ガスに含まれるＶＯＣ濃度、流量を制御する。なお、混合弁４によって高温ガスに混合する外気の量が調整され、それによって高温ガスに含まれるＶＯＣ濃度が調整される。
【００３０】
ガス循環路３０を備えることによって、乾燥機１００の内部ではＶＯＣを高濃度に含む高温ガスが循環する。コントローラは、乾燥機の安全性を高めるため、次の制御を行う。コントローラは、ガスセンサ１７が計測したＶＯＣ濃度が第１閾値濃度を超えた場合にドラム回転数を低下させる。ドラム８の回転数を低下させると、結果的にドラム８に供給される溶液の量が減り、気化するＶＯＣの量も減る。さらにコントローラは、ＶＯＣ濃度が第１閾値濃度よりも高い第２閾値濃度を超えた場合、ファン３を制御し、ドラム８内に吹き出す高温ガスの流量を低下させる。或いは、コントローラは、ＶＯＣ濃度が第１閾値濃度よりも高い第３閾値濃度を超えた場合、混合弁４を制御し、循環する高温ガスに混合する外気の導入量を増加させる。ここで、第１閾値濃度＜第２閾値濃度であり、第１閾値濃度＜第３閾値濃度である。即ち、コントローラは、ＶＯＣ濃度が高まったときにまずドラム回転数によってＶＯＣ濃度上昇を抑制する。ドラム回転数の調整だけではＶＯＣ濃度上昇を抑制しきれない場合、コントローラは、高温ガスの流量或いは高温ガスへの外気導入量によってＶＯＣ濃度を調整する。コントローラのこれらの制御により、高温ガスに含まれるＶＯＣ濃度が所定の濃度以下に維持される。上記の制御によってもＶＯＣ濃度が下がらない場合、コントローラは、閉止ダンパ１３を開放し、筐体７内に直接外気を導き入れる。第１、第２、及び、第３閾値濃度は、乾燥機１００のサイズや各配管の大きさや強度に応じて適宜に設定される。
【００３１】
乾燥機１００の利点を整理する。乾燥機１００は、ドラム内面に溶液を塗布するドラム式である。上記したように、箆板２４、ガスチャンバ２３、スクレイパ２０、コンベア２２等をドラム内部に配置できるので、装置全体がコンパクトになる。溶液が塗布されたドラム内面に対して高温ガスの吹出孔２３ａが２次元的に配置されているため、溶液の乾燥効率がよい。特に、吹き出した高温ガスが湾曲面の内側（曲率半径の中心が存在する側）であるドラム内面に沿って流れ、ドラム内面付近から散逸し難く、この点が乾燥効率を向上させる要因の一つとなっている。乾燥機１００は、溶液を乾燥させる際に溶液からＶＯＣを気化させる。乾燥機１００は、溶液を乾燥させるための高温ガスを循環させる。ガス循環路を備えることによって、高温ガスに含まれるＶＯＣの濃度を高め、即ちエネルギ密度を高めて、高温ガスの他の機器での利用価値を上げる。
【００３２】
図５を参照して、第２実施例の乾燥機２００を説明する。乾燥機２００は、ガスチャンバの形態が第１実施例の乾燥機１００とは異なる。他の部品については第１実施例の乾燥機１００と同じである。図５では、第１実施例の乾燥機１００と同じ部品には同じ符号を付している。第２実施例の乾燥機２００は、複数の小さいガスチャンバ２２３を備えている。夫々のガスチャンバ２２３には、ガス供給管２１から高温ガスが供給される。複数のガスチャンバ２２３の夫々は、溶液が塗布されているドラム８の内面に向いて開口しているガス吹出口を有している。複数のガス吹出口（複数のガスチャンバ２２３）は、ドラム８の内面のうちドラム周方向の一部とドラム長手方向とに亘る部分内面に対向して２次元的に配置されている。即ち、乾燥機２００も、高温ガスの吹出孔の形態としては第１実施例の乾燥機１００と同じである。乾燥機２００は、小さなガスチャンバ２２３を複数備えるので、第１実施例のガスチャンバ２３よりも高温ガスの利用効率が良い。
【００３３】
図６を参照して、第３実施例の乾燥機３００を説明する。図６は、第１実施例の図２に対応する図である。乾燥機３００は、ガスチャンバを備えない点で第１、第２実施例の乾燥機とは異なる。他の部品については第１実施例の乾燥機１００と同じである。図６では、第１実施例の乾燥機１００と同じ部品には同じ符号を付している。第３実施例の乾燥機３００は、ガス供給管３２１が、ドラム８の端面付近でドラム内面に向かって開口している。ガス供給管３２１から吹き出した高温ガスは、図６の矢印Ｐが示すように、ドラム内面に沿って流れた後に、ドラムの反対側の端部から流れ出る。乾燥機３００は、第１、第２実施例の乾燥機と比較して構造が簡単である。
【００３４】
図７を参照して、第４実施例の乾燥機４００を説明する。乾燥機４００は、箆板２４を備えない点で第１、第２実施例の乾燥機とは異なる。他の部品については第１実施例の乾燥機１００と同じである。図７では、第１実施例の乾燥機１００と同じ部品には同じ符号を付している。なお、ガスチャンバ３２３は、その形状は第１実施例のガスチャンバ２３と同じであるが、配置が第１実施例とは異なる。但し、ガスチャンバ３２３の配置は、複数の高温ガス吹出孔３２３ａが、溶液付着開始位置のドラム回転方向下流側とスクレイパ２０のドラム回転方向上流側の間で２次元的に配置されている点において第１実施例のガスチャンバ２３と同じである。
【００３５】
第４実施例の乾燥機４００では、ドラム８の内部に溶液を供給する溶液供給管３１９が、ドラム８の底付近まで伸びており開口している。溶液供給管３１９から供給される溶液Ａ１は、ドラム８の底に溜まる。なお、溶液は、ドラム８の両端に設けられた堰板８ａ（図４参照）によって、堰き止められ、ドラム８の外へは漏れない。図７では、ドラム８は反時計回りに回転する。ドラム８の回転に伴って、ドラム内面には溶液が付着する（図７の符号Ａ２が付着した溶液を示している）。ドラム８の回転に伴って付着した溶液が乾燥固化し、スクレイパ２０が固化した残留物をドラム内面から掻き落とす。第４実施例の乾燥機４００は、堰板８ａの高さにもよるが、ドラム８内に多量の溶液を貯めることができる。
【００３６】
実施例で説明した乾燥機についての留意点を述べる。ドラム内へ溶液を供給する溶液供給管（１９、３１９）が、溶液供給手段の一例に相当する。乾燥機が箆板２４を有する場合、箆板２４も溶液供給手段の構成部品の一つである。
【００３７】
高温ガスをドラム内に供給するガス供給管（２１、３２１）が、溶液を加熱・乾燥させる加熱手段の一例に相当する。ドラム内面に向かって高温ガスを吹き出す吹出孔を有するガスチャンバ（２３、２２３、３２３）を備える場合は、ガスチャンバも加熱手段の一部である。
【００３８】
実施例のコンベア２２が、スクレイパ２０によって掻き落とされた残留物を受けてドラム外へと搬出する搬出手段の一例に相当する。なお、乾燥機は、振動型コンベアに換えてベルトタイプのコンベアを備えていてもよい。或いは、搬出手段は、貯留タンク５０に向かって鉛直下方に傾斜している樋であってもよい。貯留タンク５０に向かって鉛直下方に傾斜していれば、落下した残留物は重力により貯留タンク５０まで滑り落ちる。
【００３９】
第１実施例の乾燥機１００は、複数の吹出孔２３ａを有するガスチャンバ２３を備えた。複数の吹出孔２３ａを有する対向面は、メッシュ板で形成されてもよい。メッシュ板は、吹出孔２３ａを極端に多数設けた形態に相当する。メッシュ板は、ドラム内面に向かって吹き出される高温ガスの流れを一様に整える整流板の機能も果す。
【００４０】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００４１】
２：ヒータ
３：ファン
４：混合弁
６：ガス還流管
７：筐体
８：ドラム
８ａ：堰
１２：モータ
１３：閉止ダンパ
１４：ガス回収管
１６：ファン
１７：ガスセンサ
１８：溶液供給量調整バルブ
１９、３１９：溶液供給管
２０：スクレイパ
２１、３２１：ガス供給管
２２：コンベア
２３、２２３、３２３：ガスチャンバ
２３ａ、３２３ａ：吹出孔
２４：箆板
３０：循環路
５０：貯留タンク
１００、２００、３００、４００：ドラム式乾燥機
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶液を乾燥させるドラム式乾燥機に関する。なお、本明細書にいう「溶液」という用語は、不揮発性成分含有の溶液の他、液体と不溶性の固形物質が混在した懸濁液（いわゆるスラリー）を含む。
【背景技術】
【０００２】
溶液を乾燥させ、溶液中の不揮発性成分の残留物を得る装置の一つのタイプに、ドラム式乾燥機と呼ばれる装置がある。従来のドラム式乾燥機は、ドラム外周面に溶液を塗布し、ドラムを回転させながら溶液を加熱し乾燥させ、ドラム外面に固着した残留物を回転しているドラム外周面と摺接するスクレイパで掻き落とす。特許文献１や特許文献２に、そのようなタイプのドラム式乾燥機の例が開示されている。
【０００３】
従来のドラム式乾燥機が対象とする溶液の例としては、工場などで製品製造に用いられた後の使用後の塗料がある。使用後の塗料を乾燥させれば容量が減るので廃棄などその後の処理のコストが低減できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２４８９６６号公報
【特許文献２】特開２００５−３２６０５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
発明者らが調査した限りでは、特許文献１又は特許文献２に例示されるように、ドラム外周面に溶液を塗布するタイプは散見されたが、内周面に塗布するタイプは見出していない。発明者らは発想を転換し、溶液をドラム内周面に塗布するように構成すると、従来の外周面利用型のドラム式乾燥機よりもいくつかの利点が得られることを見出した。本明細書は、溶液乾燥用にはその外周面が利用されていた従来のドラム式乾燥機よりも優れた利点を有するドラム式乾燥機を開示する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書が開示するドラム式乾燥機の一態様は、横向きに配置された中空のドラムと、ドラムを回転させる駆動手段と、溶液を供給する溶液供給手段と、溶液を加熱し乾燥させる加熱手段と、スクレイパと、残留物をドラム外へ搬出する搬出手段を備える。
【０００７】
「ドラムを横向きに配置する」とは、ドラム軸線（中心線）が横方向（典型的には水平方向）を向くようにドラムを配置することをいう。なお、ドラム軸線が厳密に水平方向を向くことに限定されないことに留意されたい。ドラムは、その内部に供給される溶液が重力の作用により際立って偏らない程度に横方向を向いていればよい。即ち、溶液の粘度が高ければ、ある程度（例えば水平に対して１０度程度）ドラムを傾けて配置してもよい。
【０００８】
溶液供給手段は、ドラムの外部（軸方向外側）からドラムの中へ溶液を供給する。加熱手段は、回転しているドラムの内面に付着した溶液を加熱し乾燥させる。スクレイパは、ドラム内部でドラム軸線に平行に配設されている。スクレイパは、ドラム外部から伸びている支持部材によって固定されており、回転するドラム内面に摺接する。スクレイパは、回転しているドラム内面に付着した溶液乾燥後の残留物を掻き落とす。
【０００９】
搬出手段は、スクレイパの下方（典型的には直下）でスクレイパに沿って配設されている。搬出手段は、さらに、ドラム軸線方向外側へと伸びており、スクレイパによって掻き落とされた残留物を受けてドラム外へと搬出する。搬出手段は、簡単には、ドラム内側からドラム外側に向かって下方に傾斜している樋（Ｕ字状の部材）でよい。或いは、搬出手段は、ベルトコンベアや振動型コンベアであってもよい。
【００１０】
上記のドラム式乾燥機は、スクレイパなどの機材をドラム内部に配置するので乾燥機全体がコンパクトになる。
【００１１】
溶液供給手段の一態様は、簡単には、ドラムの内側底部に溶液を供給（例えば滴下）するものであってよい。あるいは溶液供給手段の他の態様では、ドラム軸線に沿って平行に伸びておりドラム内面とギャップを隔てて配置されている箆板を備えているとともに、箆板のドラムの回転方向上流側に溶液が供給され、ドラムの回転に伴って溶液が箆板とドラム内面との間のギャップを通じてドラム内面に均一に付着するように構成されていることが好ましい。後者は、溶液を均一な膜厚でドラムに付着させることができる。後者の典型的なレイアウトは、ドラム内側でドラム軸線に沿って平行に伸びている板であってギャップ側に向かって下方に傾斜して配置されている板でよい。
【００１２】
加熱手段の簡単な一態様は、ドラムの一方の端からドラム内部に向かって高温ガスを吹き出すガス供給管であってよい。加熱手段のさらに好適な別の態様は、高温ガスをドラム内面に向かって吹き出す複数の吹出孔を有しており、その複数の吹出孔が、ドラム内面のうちドラム周方向の一部とドラム長手方向の略全長とに亘る部分内面に対向して２次元的に配置されているとよい。あるいは、加熱手段として好適なさらに別の態様は、ドラム内側に配置されたガスチャンバとそのガスチャンバ内に高温ガスを供給するガス供給手段を備えており、ガスチャンバは、ドラム内面のうちドラム周方向の一部とドラム長手方向の略全長とに亘る部分内面と対向する対向面を有するとともに、その対向面に２次元的に複数の吹出孔が設けられているとよい。
【００１３】
溶液の乾燥速度は、溶液に触れる気体（ガス）の総括熱伝達率に依存する。総括熱伝達率を上げるには、溶液の表面に高温ガスを高速で流せばよい。上記の２次元的に配置された複数の吹出孔は、溶液の表面に高温ガスを高速で流すのに好適である。従って、複数の吹出孔を備えることによって溶液を効率よく乾燥させることができる。
【００１４】
ドラム内面に溶液を付着させる利点の他の一つは、高温ガスを湾曲している面の内側から吹き付けるので、湾曲面の外側から吹き付ける場合と比較すると高温ガスが湾曲面に沿って広がり易く（逆に言えば湾曲面近傍から散逸し難く）、乾燥効率が向上する点が挙げられる。なお、ガスチャンバを採用する場合、前記した対抗面の一典型例は、メッシュ板でよい。また、対抗面は、スクレイパよりもドラム回転方向上流側であり、かつ、被乾燥物付着開始位置より下流側に位置する。
【００１５】
本明細書が開示するドラム式乾燥機は、ＶＯＣ（Ｖｏｌａｔｉｌｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｏｐｏｕｎｄ：揮発性有機化合物）を含む溶液を乾燥させるのに好適である。揮発した有機化合物のガス（ＶＯＣガス）は、比較的高いエネルギを有するため燃料ガスとして再利用が可能である。乾燥によって溶液から揮発するＶＯＣガスを効率よく集めるため、本明細書が開示するドラム式乾燥機は、さらに、次の構成を有すること好ましい。即ち、上記した加熱手段が、ドラム外へ流出した高温ガスを回収し加熱して再びドラム内へ吹き出させるガス循環路を備えているとともに、循環中のガスに外気を混合する混合弁を備えている。そのような構成を有するドラム式乾燥機は、ガス循環路によってＶＯＣガスの濃度を高めることができると同時に、外気の混合弁が、高温ガスの質が溶液乾燥用として適した範囲内に納まるようにガス濃度を調整することができる。
【００１６】
ガス循環路を備え、ＶＯＣガス濃度を高めることができる場合、ドラム式乾燥機はさらに次の構成を備えることが好ましい。即ち、ドラム式乾燥機は、ドラム内のＶＯＣガスの濃度を計測するガスセンサと、ガスセンサが計測したガス濃度が第１閾値濃度を超えた場合にドラム回転数を低下させるコントローラを備える。さらにコントローラは、ガス濃度が第１閾値濃度よりも高い第２閾値濃度を超えた場合にドラム内に吹き出す高温ガスの流量を低下させることが好ましい。或いはコントローラは、ガス濃度が第１閾値濃度よりも高い第３閾値濃度を超えた場合に循環するガスに混合する外気の導入量を増加させるように前記した混合弁の開度を調整することが好ましい。ドラム回転数を低下させることでＶＯＣガスの発生が抑制される。ドラム回転数の低下だけではガス濃度の上昇を抑制できない場合は、ドラム内へ吹き出す高温ガスの流量を減らして、あるいは、外気の導入量を増やして、ガス濃度が過度に高まるのを防止する。
【発明の効果】
【００１７】
本明細書は、ドラム外周面が利用されていた従来のドラム式乾燥機よりも優れた利点を有するドラム式乾燥機を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施例のドラム式乾燥機の横断面図を示す。
【図２】図１のII−II線に沿った縦断面図を示す。
【図３】図１のIII−III線に沿った縦断面図を示す。
【図４】ドラム端部の略式斜視図を示す。
【図５】第２実施例のドラム式乾燥機の横断面図を示す。
【図６】第３実施例のドラム式乾燥機の縦断面図を示す。
【図７】第４実施例のドラム式乾燥機の横断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１に、第１実施例のドラム式乾燥機１００の横断面図を示す。ここで、「横断面」とは、ドラム軸線（中心線）に直交する断面を意味する。図２は図１のII−II線に沿った縦断面を示し、図３は図１のIII−III線に沿った縦断面を示している。まず、ドラム式乾燥機１００の概要を説明する。ドラム式乾燥機１００は、塗装工場や印刷工場で使われる塗料などの溶液であり、ＶＯＣ（Ｖｏｌａｔｉｌｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｏｐｏｕｎｄ：揮発性有機化合物）を含む溶液を乾燥させるのに用いられる。溶液を乾燥させ、その容量を減少させるとともに、溶液から気化したＶＯＣガスを集め、エネルギとして利用する。
【００２０】
ドラム式乾燥機１００は、筐体７内に配置されたドラム８の内周面に溶液を塗布し、ドラム８が回転するうちに高温ガスで溶液を乾燥させ、スクレイパ２０で溶液乾燥後の残留物を掻き落とす。なお、「乾燥」とは、水分を完全に除去する場合だけでなく、泥状程度に乾燥させる場合も含む。図１の符号Ａ１がドラム８内に供給される溶液を示しており、符号Ａ２はドラム８の内面に塗布された溶液を示しており、符号Ａ３はスクレイパ２０で掻き落とされた乾燥後の残留物を示している。溶液に含まれるＶＯＣは溶液乾燥に伴って溶液から揮発する。揮発したＶＯＣ含有のガス（ＶＯＣガス）は、ＶＯＣガス回収管１４を通じて回収され、ガス利用機器、例えば、ガス発電機や暖房装置などへ送られる。即ち、このドラム式乾燥機１００は、ＶＯＣ（揮発性有機化合物）を含む溶液を乾燥させ、気化したＶＯＣガスを回収するＶＯＣガス回収用の乾燥機であるともいえる。
【００２１】
以下、ドラム式乾燥機１００の構造を詳細に説明する。なお、簡単のため、ドラム式乾燥機１００を単に乾燥機１００と称する。ドラム８は、中空であるとともに、その両端は開放している。ドラム８は、密閉された筐体７の内部に横向き（水平）に配置されている。ドラム８は、ローラ９、１０に支持されており、その軸線を回転軸として回転する。モータ１２が駆動ベルトを介して一方のローラ１０に連結しており、このモータ１２がドラム８を回転させる。図１において、ドラム８は時計回りに回転する。
【００２２】
ＶＯＣを含む溶液は、溶液供給管１９を通じて筐体外部からドラム８の内部に供給される。図３に示すように、ドラム８は、その両端が開放されており、溶液供給管１９は、ドラム８の一方の開口端からドラム８の内部へと通じている。溶液供給管１９の途中には溶液供給量調整バルブ１８が設けられている。ドラム８の内部において、溶液供給管１９の開口の直下に、箆板２４が配置されている。図３に示すように箆板２４は、ドラム８の開口端を通じて筐体７から伸びている支持柱によって支持されている。図３に示すように、箆板２４は、ドラム長手方向のほぼ全長に亘って、ドラム軸線に平行に伸びている。図１に示されているように、箆板２４は、ドラム内面に近い一方のサイドへ向かって下方に傾斜するように配置されている。その一方のサイドは、ドラム８の内面とギャップＧを隔てている。ギャップＧの大きさは、１．０ｍｍから１０．０ｍｍ程度である。溶液Ａ１は、箆板２４の上側（ドラム回転方向上流側）に供給される。供給された溶液Ａ１は、ドラム８の回転に伴ってギャップＧの間からドラム８内面に沿って均一の厚みで流れ出す。即ち、ドラム８の内面には、ギャップＧに相当する厚みで均等に溶液が付着する（図１の符号Ａ２参照）。なお、ドラム８の内面には微細な凹凸が設けられており、溶液が付着し易いようになっている。
【００２３】
ドラム８の内側には、ガスチャンバ２３が備えられている。図２に示すようにガスチャンバ２３は、ドラム８の開口端を通じて筐体７から伸びる支持柱によって支持されている。ガスチャンバ２３は、その内部に貯めた高温ガスを多数の吹出孔２３ａから吹き出す。ガスチャンバ２３は、ドラム８の全長と概ね同じ長さを有している。ガスチャンバ２３の側面の一部は、ドラム８の内面のうち、ドラム周方向の一部とドラム長手方向の略全長とに亘る部分内面と対向している。対向している面を対向面と称する。そしてその対向面に、複数の吹出孔２３ａが２次元的に配置されている。図１〜図３から明らかなとおり、複数の吹出孔２３ａは、ドラム長手方向に沿って並んでいるとともに、ドラム周方向にも並んでいる。複数の吹出孔２３ａは、ドラム８の内面に付着した溶液Ａ２に向かって高温ガスを吹き出す。当然ながら、複数の吹出孔２３ａは（対向面は）、箆板２４よりもドラム回転方向下流側であり、かつ、スクレイパ２０（後述）よりもドラム回転方向上流側に配置されている。ガスチャンバ２３には、ガス供給管２１を通じて高温ガスが供給される。図２に示すように、ガス供給管２１は、ドラム８の一方の開口端からドラム８の内部へと通じている。高温ガスを供給するための構造については後に詳しく説明する。
【００２４】
複数の吹出孔２３ａから吹き出される高温ガスによって、ドラム内面に付着した溶液からＶＯＣが気化し、溶液は乾燥する。図１〜図３から明らかなように、複数の吹出孔２３ａは、ドラム８の内側から、湾曲しているドラム内面に向かって高温ガスを吹き出すので、吹き出された高温ガスは、ドラム内面に沿って高速に流れる。一般に液体の気化速度は、液体に接している気体の総括熱伝達率に依存するが、総括熱伝達率は、気体の速度が速いほど大きい。即ち、この乾燥機１００は、ドラム内面に溶液を塗布することによって、溶液を効率よく乾燥させることができる。
【００２５】
ドラム８が回転するうちに付着溶液は乾燥し、スクレイパ２０の付近に到着するまでには固化する（少なくとも泥状化する）。スクレイパ２０は、ドラム軸線に沿ってほぼドラム長手方向の全長に亘って伸びている。図示を省略しているが、スクレイパ２０も、箆板２４やガスチャンバ２３と同様に、ドラム８の開口端を通じて筐体７から伸びる支持柱によって支持されている。スクレイパ２０の一方のサイドはドラム８の内面に接しており、ドラム８の回転に伴って摺動する。スクレイパ２０に達した溶液残留物は、ドラム８の回転に伴ってスクレイパ２０によって掻き落とされる。スクレイパ２０の直下には、振動型コンベア２２が配置されている。コンベア２２は、ドラム８の一方の開口端を通じて、筐体７に支持されている。コンベア２２は、スクレイパ２０に沿って伸びているとともに、ドラム８の軸線方向外側へと延設されている。掻き落とされた残留物Ａ３は、コンベア２２上に落下する。掻き落とされた残留物Ａ３は、コンベア２２によってドラム内から筐体７の外へと搬出され、貯留タンク５０に貯められる。
【００２６】
次に、溶液を乾燥させるための高温ガスの供給路について説明する。ガスチャンバ２３から吹き出した高温ガスは、ドラム８の内面に沿って流れた後、ドラム８の端部開口からドラム８の外へと流れる。ドラム８の外へ流れた高温ガスには、溶液から気化したＶＯＣガスが含まれている。筐体７の壁面にはガス還流管６が取り付けられており、ドラム外へと流れた高温ガスはガス還流管６を通じてヒータ２へと送られる。ヒータ２は、回収された高温ガスを加熱し、溶液を乾燥させるのに適した温度まで昇温させる。ヒータ２からは前述したガス供給管２１がガスチャンバ２３へと伸びている。即ち、ガス還流管６とガス供給管２１は、ヒータ２とともに高温ガスの循環路３０を構成しており、その循環路３０は、ドラム外へ排出される高温ガスを回収加熱して再びドラム内へ吹き出させる。ガス還流管６の途中には、高温ガスに外気を混合するための混合弁４と、ドラム内へ吹き出す高温ガスの流量を調整するためのファン３が備えられている。符号５は、外気を導入する外気管を示している。ドラム８の内面に付着した溶液が乾燥するにつれて、溶液からＶＯＣガスが気化し、高温ガスと混ざる。ガス循環路３０によって、高温ガスに含まれるＶＯＣ濃度を高められる。筐体７はドラム８を密封しており、ガス循環路３０が、ドラム８の内部から筐体７へと流れ出た高温ガスを再び加熱してドラム８内へ還流させる。
【００２７】
筐体７には、また、ＶＯＣを含む高温ガスを筐体７から回収し、他のガス利用機器へ導くガス回収管１４が連結されている。ガス回収管の途中には、回収するガスの流量を調整するファン１６が設置されている。
【００２８】
乾燥機１００が備えるその他の構造を説明する。筐体７には、ドラム内（筐体内）のＶＯＣ濃度を計測するガスセンサ１７が設置されている。筐体７にはまた、筐体７内に直接外気を導き入れる外気管が配設されており、その途中に、外気管を開閉する閉止ダンパ１３が設置されている。さらに、図４に示すように、ドラム８の端部には、ドラム内面から中心に向かって立ち上がる堰板８ａが設けられている。堰板８ａは、ドラム８の両端に設けられており、塗布した溶液がドラム外へ漏れるのを防ぐとともに、ドラム内面に沿って流れる高温ガスがそのままドラム外へ流れ出すのを防いでいる。堰板８ａはドラム中心まで伸びている必要はなく、溶液の漏洩、及び、ドラム内面付近の高温ガスの漏洩を阻止する程度の高さがあればよい。例えば堰板８ａの高さは、１０ｃｍ程度でよい。乾燥機１００は、また、溶液の供給量や高温ガスの流量を制御するコントローラ（不図示）を備える。
【００２９】
コントローラの機能を説明する。コントローラは、溶液供給量調整バルブ１８の開度を制御し、ドラム内への溶液供給量を調整する。またコントローラは、モータ１２を制御し、ドラム８の回転数を制御する。また、コントローラは、ヒータ２の加熱温度、混合弁４、ファン３を制御し、ドラム８内へ吹き出す高温ガスの温度、高温ガスに含まれるＶＯＣ濃度、流量を制御する。なお、混合弁４によって高温ガスに混合する外気の量が調整され、それによって高温ガスに含まれるＶＯＣ濃度が調整される。
【００３０】
ガス循環路３０を備えることによって、乾燥機１００の内部ではＶＯＣを高濃度に含む高温ガスが循環する。コントローラは、乾燥機の安全性を高めるため、次の制御を行う。コントローラは、ガスセンサ１７が計測したＶＯＣ濃度が第１閾値濃度を超えた場合にドラム回転数を低下させる。ドラム８の回転数を低下させると、結果的にドラム８に供給される溶液の量が減り、気化するＶＯＣの量も減る。さらにコントローラは、ＶＯＣ濃度が第１閾値濃度よりも高い第２閾値濃度を超えた場合、ファン３を制御し、ドラム８内に吹き出す高温ガスの流量を低下させる。或いは、コントローラは、ＶＯＣ濃度が第１閾値濃度よりも高い第３閾値濃度を超えた場合、混合弁４を制御し、循環する高温ガスに混合する外気の導入量を増加させる。ここで、第１閾値濃度＜第２閾値濃度であり、第１閾値濃度＜第３閾値濃度である。即ち、コントローラは、ＶＯＣ濃度が高まったときにまずドラム回転数によってＶＯＣ濃度上昇を抑制する。ドラム回転数の調整だけではＶＯＣ濃度上昇を抑制しきれない場合、コントローラは、高温ガスの流量或いは高温ガスへの外気導入量によってＶＯＣ濃度を調整する。コントローラのこれらの制御により、高温ガスに含まれるＶＯＣ濃度が所定の濃度以下に維持される。上記の制御によってもＶＯＣ濃度が下がらない場合、コントローラは、閉止ダンパ１３を開放し、筐体７内に直接外気を導き入れる。第１、第２、及び、第３閾値濃度は、乾燥機１００のサイズや各配管の大きさや強度に応じて適宜に設定される。
【００３１】
乾燥機１００の利点を整理する。乾燥機１００は、ドラム内面に溶液を塗布するドラム式である。上記したように、箆板２４、ガスチャンバ２３、スクレイパ２０、コンベア２２等をドラム内部に配置できるので、装置全体がコンパクトになる。溶液が塗布されたドラム内面に対して高温ガスの吹出孔２３ａが２次元的に配置されているため、溶液の乾燥効率がよい。特に、吹き出した高温ガスが湾曲面の内側（曲率半径の中心が存在する側）であるドラム内面に沿って流れ、ドラム内面付近から散逸し難く、この点が乾燥効率を向上させる要因の一つとなっている。乾燥機１００は、溶液を乾燥させる際に溶液からＶＯＣを気化させる。乾燥機１００は、溶液を乾燥させるための高温ガスを循環させる。ガス循環路を備えることによって、高温ガスに含まれるＶＯＣの濃度を高め、即ちエネルギ密度を高めて、高温ガスの他の機器での利用価値を上げる。
【００３２】
図５を参照して、第２実施例の乾燥機２００を説明する。乾燥機２００は、ガスチャンバの形態が第１実施例の乾燥機１００とは異なる。他の部品については第１実施例の乾燥機１００と同じである。図５では、第１実施例の乾燥機１００と同じ部品には同じ符号を付している。第２実施例の乾燥機２００は、複数の小さいガスチャンバ２２３を備えている。夫々のガスチャンバ２２３には、ガス供給管２１から高温ガスが供給される。複数のガスチャンバ２２３の夫々は、溶液が塗布されているドラム８の内面に向いて開口しているガス吹出口を有している。複数のガス吹出口（複数のガスチャンバ２２３）は、ドラム８の内面のうちドラム周方向の一部とドラム長手方向とに亘る部分内面に対向して２次元的に配置されている。即ち、乾燥機２００も、高温ガスの吹出孔の形態としては第１実施例の乾燥機１００と同じである。乾燥機２００は、小さなガスチャンバ２２３を複数備えるので、第１実施例のガスチャンバ２３よりも高温ガスの利用効率が良い。
【００３３】
図６を参照して、第３実施例の乾燥機３００を説明する。図６は、第１実施例の図２に対応する図である。乾燥機３００は、ガスチャンバを備えない点で第１、第２実施例の乾燥機とは異なる。他の部品については第１実施例の乾燥機１００と同じである。図６では、第１実施例の乾燥機１００と同じ部品には同じ符号を付している。第３実施例の乾燥機３００は、ガス供給管３２１が、ドラム８の端面付近でドラム内面に向かって開口している。ガス供給管３２１から吹き出した高温ガスは、図６の矢印Ｐが示すように、ドラム内面に沿って流れた後に、ドラムの反対側の端部から流れ出る。乾燥機３００は、第１、第２実施例の乾燥機と比較して構造が簡単である。
【００３４】
図７を参照して、第４実施例の乾燥機４００を説明する。乾燥機４００は、箆板２４を備えない点で第１、第２実施例の乾燥機とは異なる。他の部品については第１実施例の乾燥機１００と同じである。図７では、第１実施例の乾燥機１００と同じ部品には同じ符号を付している。なお、ガスチャンバ３２３は、その形状は第１実施例のガスチャンバ２３と同じであるが、配置が第１実施例とは異なる。但し、ガスチャンバ３２３の配置は、複数の高温ガス吹出孔３２３ａが、溶液付着開始位置のドラム回転方向下流側とスクレイパ２０のドラム回転方向上流側の間で２次元的に配置されている点において第１実施例のガスチャンバ２３と同じである。
【００３５】
第４実施例の乾燥機４００では、ドラム８の内部に溶液を供給する溶液供給管３１９が、ドラム８の底付近まで伸びており開口している。溶液供給管３１９から供給される溶液Ａ１は、ドラム８の底に溜まる。なお、溶液は、ドラム８の両端に設けられた堰板８ａ（図４参照）によって、堰き止められ、ドラム８の外へは漏れない。図７では、ドラム８は反時計回りに回転する。ドラム８の回転に伴って、ドラム内面には溶液が付着する（図７の符号Ａ２が付着した溶液を示している）。ドラム８の回転に伴って付着した溶液が乾燥固化し、スクレイパ２０が固化した残留物をドラム内面から掻き落とす。第４実施例の乾燥機４００は、堰板８ａの高さにもよるが、ドラム８内に多量の溶液を貯めることができる。
【００３６】
実施例で説明した乾燥機についての留意点を述べる。ドラム内へ溶液を供給する溶液供給管（１９、３１９）が、溶液供給手段の一例に相当する。乾燥機が箆板２４を有する場合、箆板２４も溶液供給手段の構成部品の一つである。
【００３７】
高温ガスをドラム内に供給するガス供給管（２１、３２１）が、溶液を加熱・乾燥させる加熱手段の一例に相当する。ドラム内面に向かって高温ガスを吹き出す吹出孔を有するガスチャンバ（２３、２２３、３２３）を備える場合は、ガスチャンバも加熱手段の一部である。
【００３８】
実施例のコンベア２２が、スクレイパ２０によって掻き落とされた残留物を受けてドラム外へと搬出する搬出手段の一例に相当する。なお、乾燥機は、振動型コンベアに換えてベルトタイプのコンベアを備えていてもよい。或いは、搬出手段は、貯留タンク５０に向かって鉛直下方に傾斜している樋であってもよい。貯留タンク５０に向かって鉛直下方に傾斜していれば、落下した残留物は重力により貯留タンク５０まで滑り落ちる。
【００３９】
第１実施例の乾燥機１００は、複数の吹出孔２３ａを有するガスチャンバ２３を備えた。複数の吹出孔２３ａを有する対向面は、メッシュ板で形成されてもよい。メッシュ板は、吹出孔２３ａを極端に多数設けた形態に相当する。メッシュ板は、ドラム内面に向かって吹き出される高温ガスの流れを一様に整える整流板の機能も果す。
【００４０】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００４１】
２：ヒータ
３：ファン
４：混合弁
６：ガス還流管
７：筐体
８：ドラム
８ａ：堰
１２：モータ
１３：閉止ダンパ
１４：ガス回収管
１６：ファン
１７：ガスセンサ
１８：溶液供給量調整バルブ
１９、３１９：溶液供給管
２０：スクレイパ
２１、３２１：ガス供給管
２２：コンベア
２３、２２３、３２３：ガスチャンバ
２３ａ、３２３ａ：吹出孔
２４：箆板
３０：循環路
５０：貯留タンク
１００、２００、３００、４００：ドラム式乾燥機
【特許請求の範囲】
【請求項１】
横向きに配置された中空のドラムと、
ドラムを回転させる駆動手段と、
ドラムの外部からドラムの中へ溶液を供給する溶液供給手段と、
回転しているドラムの内面に付着した前記溶液を加熱し乾燥させる加熱手段と、
ドラム内面に摺接しており、回転しているドラム内面に付着した溶液乾燥後の残留物を掻き落とすスクレイパと、
スクレイパの下方でスクレイパに沿って伸びているとともにドラム外側へと延設されており、スクレイパによって掻き落とされた残留物を受けてドラム外へと搬出する搬出手段と、
を備えることを特徴とするドラム式乾燥機。
【請求項２】
前記溶液供給手段は、
ドラム軸線に沿って伸びておりドラム内面とギャップを隔てて配置されている箆板を備えており、
箆板のドラム回転方向上流側に前記溶液が供給され、ドラムの回転に伴って前記溶液が前記ギャップを通じてドラム内面に均一に付着するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のドラム式乾燥機。
【請求項３】
前記加熱手段は、高温ガスをドラム内面に向けて吹き出す複数の吹出孔を有しており、前記複数の吹出孔が、ドラム内面のうちドラム周方向の一部とドラム長手方向とに亘る部分内面に対向して２次元的に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のドラム式乾燥機。
【請求項４】
前記加熱手段は、ドラム内側に配置されたガスチャンバと該ガスチャンバ内に高温ガスを供給するガス供給手段を備えており、前記ガスチャンバは、ドラム内面のうちドラム周方向の一部とドラム長手方向とに亘る部分内面と対向する対向面を有するとともに、該対向面に２次元的に複数の吹出孔が設けられていることを特徴とする請求項３に記載のドラム式乾燥機。
【請求項５】
揮発性有機化合物（ＶＯＣ）を含む溶液を乾燥させる請求項１から４のいずれか１項に記載のドラム式乾燥機であり、
前記加熱手段は、ドラム外へ流出した高温ガスを回収し加熱して再びドラム内へ吹き出させるガス循環路を備えているとともに、循環中のガスに外気を混合する混合弁を備えていることを特徴とするドラム乾燥機。
【請求項６】
ドラム内のＶＯＣ濃度を計測するガスセンサと、
ガスセンサが計測したＶＯＣ濃度が第１閾値濃度を超えた場合にドラム回転数を低下させるコントローラを備えていることを特徴とする請求項５に記載のドラム式乾燥機。
【請求項７】
前記コントローラは、ＶＯＣ濃度が第１閾値濃度よりも高い第２閾値濃度を超えた場合に、ドラム内に吹き出す高温ガスの流量を低下させることを特徴とする請求項６に記載のドラム式乾燥機。
【請求項８】
前記コントローラは、ＶＯＣ濃度が第１閾値濃度よりも高い第３閾値濃度を超えた場合に循環する高温ガスに混合する外気の量を増加させるように前記混合弁の開度を調整することを特徴とする請求項６又は７に記載のドラム式乾燥機。
【請求項１】
横向きに配置された中空のドラムと、
ドラムを回転させる駆動手段と、
ドラムの外部からドラムの中へ溶液を供給する溶液供給手段と、
回転しているドラムの内面に付着した前記溶液を加熱し乾燥させる加熱手段と、
ドラム内面に摺接しており、回転しているドラム内面に付着した溶液乾燥後の残留物を掻き落とすスクレイパと、
スクレイパの下方でスクレイパに沿って伸びているとともにドラム外側へと延設されており、スクレイパによって掻き落とされた残留物を受けてドラム外へと搬出する搬出手段と、
を備えることを特徴とするドラム式乾燥機。
【請求項２】
前記溶液供給手段は、
ドラム軸線に沿って伸びておりドラム内面とギャップを隔てて配置されている箆板を備えており、
箆板のドラム回転方向上流側に前記溶液が供給され、ドラムの回転に伴って前記溶液が前記ギャップを通じてドラム内面に均一に付着するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のドラム式乾燥機。
【請求項３】
前記加熱手段は、高温ガスをドラム内面に向けて吹き出す複数の吹出孔を有しており、前記複数の吹出孔が、ドラム内面のうちドラム周方向の一部とドラム長手方向とに亘る部分内面に対向して２次元的に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のドラム式乾燥機。
【請求項４】
前記加熱手段は、ドラム内側に配置されたガスチャンバと該ガスチャンバ内に高温ガスを供給するガス供給手段を備えており、前記ガスチャンバは、ドラム内面のうちドラム周方向の一部とドラム長手方向とに亘る部分内面と対向する対向面を有するとともに、該対向面に２次元的に複数の吹出孔が設けられていることを特徴とする請求項３に記載のドラム式乾燥機。
【請求項５】
揮発性有機化合物（ＶＯＣ）を含む溶液を乾燥させる請求項１から４のいずれか１項に記載のドラム式乾燥機であり、
前記加熱手段は、ドラム外へ流出した高温ガスを回収し加熱して再びドラム内へ吹き出させるガス循環路を備えているとともに、循環中のガスに外気を混合する混合弁を備えていることを特徴とするドラム乾燥機。
【請求項６】
ドラム内のＶＯＣ濃度を計測するガスセンサと、
ガスセンサが計測したＶＯＣ濃度が第１閾値濃度を超えた場合にドラム回転数を低下させるコントローラを備えていることを特徴とする請求項５に記載のドラム式乾燥機。
【請求項７】
前記コントローラは、ＶＯＣ濃度が第１閾値濃度よりも高い第２閾値濃度を超えた場合に、ドラム内に吹き出す高温ガスの流量を低下させることを特徴とする請求項６に記載のドラム式乾燥機。
【請求項８】
前記コントローラは、ＶＯＣ濃度が第１閾値濃度よりも高い第３閾値濃度を超えた場合に循環する高温ガスに混合する外気の量を増加させるように前記混合弁の開度を調整することを特徴とする請求項６又は７に記載のドラム式乾燥機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−９３０３６（Ｐ２０１２−９３０３６Ａ）
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２４１４８７（Ｐ２０１０−２４１４８７）
【出願日】平成２２年１０月２７日（２０１０．１０．２７）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月２７日（２０１０．１０．２７）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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