乾燥装置
【課題】 粉体に含まれる液体を効率よく取り除くことのできる小型の粉体の乾燥装置を提供する。
【解決手段】 ホッパー１３内に、減圧手段と接続された耐熱濾過体１４と、攪拌部材１５ａ〜１５ｄを備える加熱部１０において加熱装置１８により加熱した粉体を、減圧手段と接続された耐熱濾過体２４と、スクリュー２５を備える搬送部を通過させる。当該耐熱濾過体１４と２４は、粉体より微細な耐熱金属繊維の焼結された構造、或いは、突起部を備える平板部材の積層構造を有してなり、加熱された粉体から放出される蒸気を、濾過体１４、２４を介して、外部に飛散させることなく脱気可能である。
【解決手段】 ホッパー１３内に、減圧手段と接続された耐熱濾過体１４と、攪拌部材１５ａ〜１５ｄを備える加熱部１０において加熱装置１８により加熱した粉体を、減圧手段と接続された耐熱濾過体２４と、スクリュー２５を備える搬送部を通過させる。当該耐熱濾過体１４と２４は、粉体より微細な耐熱金属繊維の焼結された構造、或いは、突起部を備える平板部材の積層構造を有してなり、加熱された粉体から放出される蒸気を、濾過体１４、２４を介して、外部に飛散させることなく脱気可能である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉体の乾燥装置に関し、詳しくは、液体成分を含む粉体を減圧乾燥により乾燥処理を行う装置において、小型化することができ且つ処理効率を高めることができる粉体の乾燥装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
粉体の乾燥処理には、加熱系乾燥プロセスとして加熱した気体の対流による対流伝熱乾燥、赤外線の照射による輻射伝熱乾燥、熱板などの接触による伝導伝熱乾燥、マイクロ波の照射による内部発熱乾燥があり、非加熱系乾燥プロセスとしては、材料を真空または減圧下に置くことで液体の沸点を上昇させる真空乾燥、遠心力による遠心乾燥などが存在する。かかる処理は、食品原料などの低湿度貯蔵や電子部品などの精密洗浄後の溶媒除去、或いは、廃棄物の減量化などのために行なわれている。
【０００３】
従来の粉体の対流伝熱乾燥装置としては、例えば、特許文献１に記載の気流乾燥装置が知られている。かかる装置は、当該装置内に高温に加熱した乾燥空気を投入し、粉体から発生した蒸気を含む空気を、捕集器内に設けられた濾布等を通じて除去する構造である。
【０００４】
従来の粉体の伝導伝熱乾燥装置としては、例えば、特許文献２に記載の乾燥装置が知られている。かかる装置は、粉体の投入口と排出口をもつケーシングと攪拌用パドルを持つ搬送路に粉体を充填し、熱した油などの熱媒体をケーシング内に循環させる構造になされている。
【０００５】
また、真空乾燥装置としては、例えば、特許文献３に記載の構成が、マイクロ波乾燥装置として、例えば、特許文献４に記載の構成が知られている。特許文献４に記載のマイクロ波乾燥装置は、減圧可能なオーブンと、当該オーブン内の樹脂ペレットを加熱するマイクロ波加熱機構と、冷風供給機構を備え、樹脂ペレットの局部的な加熱を抑えながら短時間で乾燥処理を行う構成である。
【０００６】
一方、従来の粉体の脱気装置として、一部の本願発明者らにより発明された、特許文献５に記載の粉体の脱気装置が知られている。かかる装置は、一端に粉体の入口を有し且つ他端に粉体の出口を有するケーシングと、円筒状に形成され且つ前記入口側から前記出口側へ向けて前記ケーシング内に配置された濾過体と、当該濾過体の外周面に沿って配置された螺旋状のスクリューとを備え、当該濾過体はその内部を減圧可能に構成され、スクリューと濾過体とは相対的に回転可能に構成されている。
【０００７】
同様に、一部の本願発明者らにより発明された、粉体の脱気装置の構成として、特許文献６、或いは特許文献７に示すものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−４１６５２号公報
【特許文献２】特開２００８−２７５２５３号公報
【特許文献３】特開２００６−１０５４４７号公報
【特許文献４】特開２００７−１２０９３４号公報
【特許文献５】特許第３３７０７６４号明細書
【特許文献６】特許第３８１４０９０号明細書
【特許文献７】特許第４５３１７４３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、従来の対流伝熱乾燥装置では、乾燥後の蒸気を含む気流が濾布を通過する際に粉体も外部へ流出するため、収量が低下するだけでなく、粉体を外部環境に流さないための多段式濾過や集塵装置を配置しなければならないという問題がある。更に、濾布の耐熱温度までしか気流の温度を上げられないため、粉体の種類や供給量によっては、気流の流量を増やす必要があり、装置が大型化するという問題もある。
【００１０】
また、従来の伝導伝熱乾燥装置では、粉体から発生する水蒸気を流路内で除去できないため、含水率の高い粉体には適用できないという問題があるほか、熱媒を加熱するための装置が別に必要となるため、処理能力に比べ装置が大型化するという問題もある。
【００１１】
また、従来の真空乾燥装置は、上記の方法に比して低い含水率を達成できるが、連続した処理ができないほか、粉体の濾過部の通過を抑えるために脱気速度が限定されるため、処理能力を高めることが難しいという問題がある。
【００１２】
一方、従来の粉体の脱気装置では、除去できる液体の量が濾過体付近を移動する際の蒸発量に限られるため、乾燥装置として用いる場合は、濾過体部分を長くとる必要があり装置が大型化するという問題がある。また、減圧による温度低下により低下した飽和蒸気圧下では、表面に付着した水などを効率的に除去できず、期待する乾燥効果を得るために時間を要するという問題もある。
【００１３】
本発明は、上記の事情に鑑みなされたものであり、粉体に含まれる液体を減圧により乾燥処理を行う装置であって、小型化することができ、且つ処理効率を高めることができる改良された粉体の乾燥装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するための本発明に係る乾燥装置は、粉体に含まれる液体を減圧により乾燥処理を行う乾燥装置であって、
上端に粉体の入口を有し且つ下端に粉体の出口を有するホッパー、前記ホッパー内部の気体を排出可能で耐熱性を有する第１の濾過体、前記ホッパー内部の粉体を加熱する加熱装置、及び、攪拌部材からなる加熱部と、
一端に粉体の入口を有し且つ他端に粉体の出口を有するケーシング、前記ケーシング内に配置され、前記ケーシング内の気体を排出可能で耐熱性を有する円筒状の第２の濾過体、及び、前記第２の濾過体の内周面に沿って配置された螺旋状のスクリューからなる搬送部と、
前記ホッパーの前記出口と前記ケーシングの前記入口の間に設けられた耐熱バルブと、を備え、
前記攪拌部材と前記第１の濾過体とは相対的に回転可能に構成され、前記スクリューと前記第２の濾過体とは相対的に回転可能に構成されていることを第１の特徴とする。
【００１５】
上記第１の特徴の本発明に係る乾燥装置は、更に、前記第１の濾過体が、前記ホッパー側面に配置されてなるか、或いは円筒状であって前記ホッパーの中心部に配置されてなることが好ましい。
【００１６】
上記第１の特徴の本発明に係る乾燥装置は、更に、前記第１の濾過体および前記第２の濾過体の少なくとも何れか一方が、複数の平板部材の積層体にて構成され、当該各平板部材の間には、前記積層体の一方の表面から他方の表面に導通する気体の通過間隙が形成されていることが好ましい。
【００１７】
上記第１の特徴の本発明に係る乾燥装置は、更に、前記通過間隙が前記平板部材の間に突起を介在させることにより形成されていることが好ましい。
【００１８】
上記第１の特徴の本発明に係る乾燥装置は、更に、前記第１の濾過体および前記第２の濾過体の少なくとも何れか一方が、粉体より微細な耐熱性金属繊維の焼結された構造を有してなることが好ましい。
【００１９】
上記第１の特徴の本発明に係る乾燥装置は、更に、
前記搬送部は、粉体の排出を制御する粉体排出制御装置を備え、
前記粉体排出制御装置は、
前記ケーシング内の気体を前記第２の濾過体を介して吸引し、前記ケーシング内部の粉体を前記第２の濾過体の接触面に吸い寄せるとともに、前記スクリューの作動を停止することにより、前記粉体の排出を止める制御を行うことが好ましい。
【００２０】
上記第１の特徴の本発明に係る乾燥装置は、更に、前記搬送部は、前記ケーシング内に、不活性ガスを吸入する不活性ガス供給口を備えることが好ましい。
【００２１】
上記目的を達成するための本発明に係る乾燥装置は、粉体に含まれる液体を減圧により乾燥処理を行う乾燥装置であって、
上端に粉体の入口を有し且つ下端に粉体の出口を有するホッパー、前記ホッパー内部の気体を排出可能で耐熱性を有する第１の濾過体、前記ホッパー内部の粉体を加熱する加熱装置、及び、攪拌部材からなる加熱部を備え、
前記攪拌部材と前記第１の濾過体とは相対的に回転可能に構成されていることを第２の特徴とする。
【００２２】
上記第１又は第２の何れかの特徴の本発明に係る乾燥装置は、更に、前記加熱部は、前記ホッパー内に不活性ガスを供給するための不活性ガス供給口を備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に依れば、ホッパーを加熱可能であることにより、ホッパー入口から供給された粉体は加熱され蒸気を放出する。このとき、第１の濾過体は、ホッパー内部を減圧可能で耐熱性を有しているため、粉体をその内周面に吸着するとともに、粉体中から放出される蒸気を脱気する。また、攪拌部材が、第１の濾過体と相対的に回転可能に構成されているため、吸着された粉体を逐次掻き取ってホッパー内を円滑に撹拌させる。十分加熱した粉体は、耐熱バルブを開放することで、ホッパー出口から排出され搬送部のケーシング入口に充填される。
【００２４】
ケーシング内においても、第２の濾過体が、ケーシング内部を減圧可能で耐熱性を有しているため、ケーシング入口から供給された加熱された粉体をその内周面に吸着するとともに、粉体中から放出される蒸気を脱気する。また、スクリューが、第２の濾過体と相対的に回転可能に構成されているため、吸着された粉体を逐次掻き取って濾過体内を円滑に移動させる。そして、乾燥された粉体を出口から排出する。
【００２５】
従って、本発明の乾燥装置によれば、粉体を加熱した状態で脱気することにより、装置を小型化することができるとともに、高い乾燥状態を得ることができる。また、粉体を外部に飛散させることなく放出される蒸気を排気でき、収率を高めることが可能な構成とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係る乾燥装置の一実施形態における構成を模式的に示す断面図
【図２】本発明に係る乾燥装置の加熱部における構成を模式的に示す断面図
【図３】本発明に係る乾燥装置の搬送部における構成を模式的に示す断面図
【図４】第１の濾過体の構成例を示す断面図
【図５】第２の濾過体の構成例を示す断面図
【図６】第１の濾過体の外観を示す写真
【図７】第２の濾過体を構成する平板部材の構造を示す断面図
【図８】平板部材が積層されてなる濾過体の構造を示す断面図
【図９】第２の濾過体の外観を示す写真
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下に、本発明に係る粉体の乾燥装置の実施の形態につき、図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係る乾燥装置１の一例を示す断面図である。うち加熱部１０の構成の一例を図２に、搬送部２０の構成の一例を図３に示す。
【００２８】
乾燥装置１は、図１に示すように、上端に粉体の入口１１を有し且つ下端に粉体の出口１２を有するホッパー１３、ホッパー１３内部の気体を排出可能で耐熱性を有する第１の濾過体１４、ホッパー１３内部の粉体を加熱する加熱装置１８、及び、攪拌部材１５ａ〜１５ｄからなる加熱部１０と、一端に粉体の入口２１を有し且つ他端に粉体の出口２２を有するケーシング２３、ケーシング２３内に配置され、ケーシング２３内の気体を排出可能で耐熱性を有する円筒状の第２の濾過体２４、及び、前記第２の濾過体の内周面に沿って配置された螺旋状のスクリュー２５からなる搬送部２０と、ホッパー１３の出口１２とケーシング２３の入口２１の間に設けられた耐熱バルブ３０とを備え、攪拌部材１５ａと第１の濾過体１４とは相対的に回転可能に構成され、スクリュー２５と第２の濾過体２４とは相対的に回転可能に構成されている。
【００２９】
上記のうち加熱部１０は、図２に示すように、ホッパー１３は各種形状に構成しうるが、比較的小型の装置構成とするため、例えば逆円錐形に形成される。かかるホッパー１３は、蓋体４１にて上端を封止され、粉体の入口１１を形成する粉体投入口４２が蓋体４１の一部に設けられている。ホッパー１３上部は、当該入口１１から供給される粉体の脱気処理を行う処理空間５１とされ、下方に位置する逆円錐部は、粉体を適宜に収容し、加熱するための貯留空間５２となる。
【００３０】
第１の濾過体１４は、本実施形態において、ホッパー１３の内側壁面に沿った曲面形状を有する複数の各種フィルターにて構成され、ホッパー１３の側壁面に沿って、放射状に配置されている。もっとも、第１の濾過体１４は、ホッパー１３の側壁面の全周を覆うように、円筒状に構成しても構わない。第１の濾過体１４の外側面は、後述する排気管１７に接続される。
【００３１】
攪拌部材１５ａ〜１５ｄは、ホッパー１３内に投入された粉体を攪拌する役割を有し、ホッパー１３の中心と同軸に配置されたスピンドル１６に取り付けられ、ホッパー１３内周および第１の濾過体１４を巻回する状態で配置される。うち攪拌部材１５ａ〜１５ｃは、平板状（へら状）に構成され、水平面に対して４５度程度傾けて配置されている。これに対し、攪拌部材１５ｄは、螺旋状のスクリューで構成されている。各攪拌部材１５ａ〜１５ｄとホッパー１３内周および第１の濾過体１４の内周面との間には、通常、１〜５ｍｍ程度の空隙が設けられる。本実施形態において、攪拌部材１５ａは、第１の濾過体１４に対して独立に回転することで、第１の濾過体１４の内周面に吸着した粉体をそぎ落とす役割を有している。
【００３２】
排気管１７は、図示しないが、真空ポンプ等の減圧手段に接続される。これにより、第１の濾過体１４を介して、ホッパー１３内部の気体を排出可能であり、ホッパー１３内部を減圧可能に構成されている。尚、当該減圧手段には放出される蒸気が流入するため、コールドトラップなどの液体回収装置を付けることが望ましい。
【００３３】
スピンドル１６は、蓋体４１の中央に設けられた筒状のスタンド４３に挿通され、ギヤードモーター４４の変速機４５の回転体に取り付けられている。また、スタンド４３の内部において、スピンドル１６は、ブッシュ等の軸受により適宜に振れ止めが施されている。また、スピンドル１６は、加熱された粉体が投入されることにより熱延伸するため、ギヤードモーター４４と変速機４５の回転体とはチェーン４９を介して接続されている。
【００３４】
蓋体４１には、バルブ３０の開放時の落下を円滑にするための給気口４８が設けられている。当該給気口を介して、空気中の水蒸気による吸湿を防ぐために、ボンベなどより供給される乾燥ガスを導入することが望ましい。
【００３５】
ホッパー１３の周囲に、加熱装置１８が設けられている。当該加熱装置１８は、粉体の乾燥に必要とされる温度まで、ホッパー１３を伝導伝熱にて加熱し、以て粉体を加熱できる装置であれば何でもよいが、比較的小型の装置構成とするため、例えば薄型で電気制御できるリボンヒーターなどを用いることができる。加熱効率を高めるため、加熱装置１８および蓋体４１の周囲は、断熱材にて保護されている。
【００３６】
また、ホッパー１３の下部には、加熱された粉体の温度を測定するための熱電対を挿入するための管１９が設けられている。
【００３７】
加熱部１０により加熱乾燥処理された粉体は、ホッパー１３の出口１２から、耐熱バルブ３０を通じてケーシング２３の入口２１へと、重力により投入されるように構成されている。尚、耐熱バルブ３１は、手動式でも電磁弁による制御であっても構わない。
【００３８】
次に、搬送部２０は、図３に示すように、ケーシング２３は各種形状に構成しうるが、圧力を均等にするため、例えば円筒状に形成される。かかるケーシング２３は、入口２１を介して耐熱バルブ３０と接続される。
【００３９】
第２の濾過体２４は、円筒状の各種フィルターにて構成され、且つ、ケーシング２３の一部として構成されている。第２の濾過体２４の外周部は、後述する排気管２７に接続される。一方、スクリュー２５は、ケーシング２３および第２の濾過体２４の中心と同軸に配置されたスピンドル２６に取り付けられて、ケーシング２３内周および第２の濾過体２４を巻回する状態で配置される。スクリュー２５とケーシング２３内周および第２の濾過体２４の内周面との間には、通常、１〜５ｍｍ程度の空隙が設けられる。これにより、スクリュー２５は、第２の濾過体２４から独立して回転するように構成されている。
【００４０】
排気管２７は、図示しないが、真空ポンプ等の減圧手段に接続される。これにより、第２の濾過体２４を介して、ケーシング２３内部の気体を排出可能であり、ケーシング２３内部を減圧可能に構成されている。尚、当該減圧手段には放出される蒸気が流入するため、コールドトラップなどの液体回収装置を付けることが望ましい。
【００４１】
スピンドル２６は、両端をブッシュ等の軸受に挿通され、適宜に振れ止めが施されたうえで、ギヤードモーターの変速機の回転体（図示せず）に取り付けられている。尚、スピンドル１６は、加熱された粉体が投入されることにより熱延伸するため、ギヤードモーターと変速機の回転体とはチェーンを介して接続される。
【００４２】
更に、本実施形態では、ケーシング２３の周囲に、ホッパー１３から加熱された状態で搬送される粉体を保温するための加熱装置２８が設けられている。加熱装置２８は、ホッパー１３から投入された粉体の温度まで、ケーシングを伝導伝熱にて加熱できる装置であれば何でもよいが、比較的小型の装置構成とするため、例えば薄型で電気制御できるリボンヒーターなどを用いる。加熱効率を高めるため、加熱装置２８の周囲は、断熱材にて保護されている。
【００４３】
ケーシング２３の出口２２の下部には、粉体の温度を測定するための熱電対を挿入するための管２９が設けられている。
【００４４】
搬送部２０により乾燥処理された粉体は、ケーシング２３の出口２２から逐次、排出されるように構成される。当該出口２２には、作業状況に応じて、乾燥ガスを導入したホッパーや、封入装置などが接続され、粉体の乾燥状態が維持された状態で次工程に引き渡されることが望ましい。
【００４５】
上記の通り構成された本発明の乾燥装置１により、水分などの液体を含んだ粉体を処理する場合、先ず、ホッパー１３の給気口４８から乾燥ガスを導入し、排気管１７に通じる減圧手段を作動させ、第１の濾過体１４を介してホッパー１３内の蒸気が排気管１７から除去される流れを作る。同時に、ギヤードモーター４４を作動させて攪拌部材１５ａ〜１５ｄを回転させる。そして、粉体を、投入口４２を通じてホッパー１３内の処理空間５１に供給する。
【００４６】
ホッパー１３内に供給された粉体は、攪拌部材１５ａ〜１５ｄの回転によって適当に攪拌されながらホッパー１３の貯留空間５２に落下する。しかる後に、加熱装置１８にてホッパー１３内部を加熱することで、第１の濾過体１４は、加熱された粉体をその内周面に吸着すると共に、粉体中から蒸発する液体を排気する。一方、拡散部材１５ａは、第１の濾過体１４と独立して回転しているため、第１の濾過体１４の外周面に吸着された粉体を逐次掻き取って処理空間５１内を円滑に移動させる。
【００４７】
粉体が十分加熱されたら、耐熱バルブ３０を開放して、ホッパー出口１２からケーシング２３の入口２１へと重力にて粉体を投入する。このとき、予め加熱装置２８にてケーシング２３内部を加熱しておくことで、投入および搬入された粉体が冷えることを防ぐことができる。また、排気管２７に通じる減圧手段を作動させ、第２の濾過体２４を通じてケーシング２３内の蒸気が排出されるようにする。
【００４８】
ケーシング２３内に供給された粉体は、スクリュー２５の回転により、第２の濾過体２４まで搬送される。第２の濾過体２４は、加熱された粉体をその内周面に吸着すると共に、粉体中から蒸発する液体を排気する。一方、スクリュー２５は、第２の濾過体２４と独立して回転しているため、第２の濾過体２４の内周面に吸着された粉体を逐次掻き取ってケーシング２３内を円滑に移動させ、乾燥された粉体をケーシングの出口２２から排出する。
【００４９】
このとき、粉体の排出にあたってスクリュー２５を回転させるが、排出を一旦止めるときは、スクリュー２５の回転を停止するとともに、ケーシング２３内の気体を第２の濾過体２４を介して吸引し、ケーシング２３内部の粉体を第２の濾過体２４の内周面に吸い寄せる制御を行う。このようにすることで、吸い寄せられた粉体が粉体の流れを止める弁の役割をして、粉体の排出を瞬時に、且つ、確実に止めることができる。
【００５０】
以上、本発明の加熱装置１では、粉体を加熱部１０のホッパー１３内、及び、搬送部２０のケーシング２３内のみで加熱するため、薄型で小型のリボンヒーターを用いることができ、加熱した気流を用いる場合や、熱媒を内部に流したり、マイクロ波を照射したりする場合と比べて、装置を小型化することができる。
【００５１】
且つ、ケーシング２３内では、粉体が十分に加熱されている状態で減圧されるため、単純に脱気するよりも高い乾燥状態を得ることが可能となる。
【００５２】
尚、特許文献５〜７に記載されているような従来の脱気装置では、減容を目的としているため、減圧が必須であり搬出処理と一体になっているが、本発明では乾燥ガスの導入により大気圧での処理が可能であり、搬出も重力を用いることも可能である。
【００５３】
また、従来の脱気装置は加熱を想定していないため、濾過体１４、２４やホッパー１３、及び、ケーシング２３等に耐熱素材を使う必要がないが、本発明では加熱温度に応じた耐熱性が必要となる。
【００５４】
次に、本発明の乾燥装置１において使用される第１の濾過体１４、及び、第２の濾過体の構成について説明する。図４は、加熱部１０において使用される第１の濾過体１４の一例を示す断面図である。図５は、搬送部２０において使用される濾過体２４の一例を示す断面図である。
【００５５】
第１の濾過体１４は、本実施形態では円筒状ではなく円弧状の曲面形状を有することを除いて特許文献６の図６に示す構造とほぼ同様であり、円弧状の曲版の多層構造からなり、粉体と接触する内側から内多孔板６１、内金網（図示せず）、フィルター６２、及び外金網（図示せず）が、層状に重ねられて、最も外側に外多孔板６３が設けられている。内多孔板６１は内金網を介してフィルター６２の変形を防止し、外多孔板６３は外金網を介してフィルター６２の変形を防止しており、夫々、多数の孔が形成されてなる。図４では、うち内多孔板６１の孔６４が示されている。孔６４を介して空気が通過するため、内多孔板と外多孔板の各孔は互いに一致する位置に配置される。各孔の各多孔板表面に対する占有面積は、約１／２程度である。
【００５６】
フィルター６２は、各種構造のものを使用し得るが、例えば、粉体より微細な耐熱性金属繊維を成形焼結した焼結型濾過材を用いることができる。また、内金網と外金網は、フィルター６２を補強し且つその表面の目詰まりを防止する保護層となっている。
【００５７】
図６は第１の濾過体１４を外多孔板６３側から見た外観を示す写真である。外多孔板６３は穴が空いた鉄板であり、外多孔板６３の上に更にメッシュを貼り付けてから、周囲を耐熱性の保護材で覆っている。そして、第１の濾過体１４は、ネジ止めによりホッパー１３の内側壁に固定されている。
【００５８】
一方、第２の濾過体２４は、特許文献５に記載されているように、複数のリング状の平板部材の積層体にて構成されている。そして、各平板部材の間には、積層体の一方の表面から他方の表面に導通する気体の通過間隙が形成される。かかる構成により、吸着した粉体をスクリュー２５によって掻き取った際の濾過体２４における目詰まりを防止することができ、且つ、粉体が透過しない状態を維持させることができる。
【００５９】
当該平板部材の断面構造を図７に示す。また、当該平板部材が積層されて構成される濾過体２４の断面構造を図８に示す。平板部材７１は、濾過体の構成要素であり、粉体の加熱要求温度以内であれば、アルミニウム、銅、ステンレス等の金属、セラミック又は各種の樹脂材料にて製造することができる。平板部材７１の形状は、ケーシング２３の直径を勘案して適宜に設定される。
【００６０】
平板部材７１は、その表面に微細な突起７３を有しており、これにより、平板部材７１が積層されることで、突起７３を介した気体の通過間隙７２が形成される。尚、当該突起７３は、通常、各開口平板部材７１の少なくとも一方の盤面７４に略均等に分散配置される。突起７３は、平面形状が円形の偏平な微小突起であり、平板部材７１の盤面７４にエッチング加工にて形成することにより、製作精度を向上させて間隙７２の精度を高めることが出来る。しかも、突起７３を盤面７４上に一体的に形成した場合は、突起７３の脱落がなく優れた耐久性を発揮し得る。
【００６１】
突起７３の直径は、例えば、０．５〜５．０ｍｍ程度、通常は１．０〜３．０ｍｍ程度である。また、図７に示すように、盤面７４に対する突起７３の突出高さｔは、捕捉すべき粉体の粒径に応じ、例えば、０．５〜１００μｍ、通常は１．０〜５０μｍ程度とされる。そして、その数は、盤面７４に対する突起７３の総占有面積が約５〜９０％、好ましくは１０〜７０％となるような数に設定される。
【００６２】
更に、平板部材７１は、多数の孔を有する外板７５に溶接により固定され、第２の濾過体２４が構成される。また、平板部材７１は、同様に多数の孔を有する内多孔筒７６に保持され、第２の濾過体２４が構成される。平板部材７１の積層枚数は、例えば５０〜５０００枚程度であり、第２の濾過体２４を構成する円筒の高さに応じて適宜に設定される。外板７５、及び内多孔筒７６における孔の直径は、約１〜１０ｍｍ程度である。
【００６３】
図９は第２の濾過体１４を外板７５側から見た外観を示す写真である。平板部材７１と外板７５の溶接部分は、耐熱性の保護剤にて覆われている。
【００６４】
上記構成の第２の濾過体２４では、所定粒径以上の粉体粒子は、積層体の内周面において内多孔筒７６に形成された孔、すなわち、図８に示される間隙７２の入口７７にて捕捉され、そして、主に気体だけが間隙７２を通過し、外板７５に開設された孔７８を通じて排気管から除去される。その際、各平板部材７１の間に形成された均一な間隙７２の入口７７にて粉体粒子を捕捉するため、間隙７２に進入した所定粒径以下の粉体粒子が間隙中に引っ掛かることがなく、目詰まりの発生が極めて少ない。
【００６５】
更に、上記構成の第１の濾過体１４、及び第２の濾過体２４の何れにおいても、濾過体に吸着された粉体による二次フィルター層が形成される。当該二次フィルター層は、内多孔板６１の孔６１と攪拌部材１５ａとの隙間、あるいは内多孔筒７６の孔７７とスクリュー２５との隙間に形成される粉体の固定層（図４、図５の固定層６５）であり、減圧手段による気体の吸引量により層の厚さを調節する事が可能である。このとき、第１及び第２の濾過体は、二次フィルター層の形成により粉体と直接接触せず、また、二次フィルター層は通気が持続されている限り、目詰まりが生じない。従って、２次フィルター層はフィルター層の目詰まりで形成された層ではなく、むしろ、濾過体の目詰まりを防止して、水分を含むエアーの吸引効率を高めることができる構成となっている。
【００６６】
粉体の例として、鈴木油脂工業製のゴッドボールＥ−１６Ｃを５Ｌ、ホッパー１３を２２０度に加熱後、３０分間脱気運転し、１５０度で保温した搬送部から体積により計量して取り出した結果、加熱せず取り出した状態に比べ重量が９３．７％となった（加熱せずに取り出した粉体が２０３．８ｇに対し、加熱後の粉体が１９０．８ｇ、重量は５回の実験による平均値）。粉体の含水量が５〜７％であるため、含水率を１％以下になるまで乾燥できた。また、減圧装置には一切粉体が出ていないことを確認した。
【００６７】
以上、本発明の乾燥装置１は、粉体を加熱した状態で脱気することにより、装置を小型化することができるとともに、高い乾燥状態を得ることができる。また、粉体を外部に飛散させることなく放出される蒸気を排気できるため、処理効率を高めることができる。
【００６８】
以下に、本発明に係る乾燥装置の別実施形態につき説明する。
【００６９】
〈１〉上記実施形態では、加熱部１０と搬送部２０により構成された乾燥装置１について説明したが、本発明の乾燥装置においては、加熱部１０のみでも従来の対流伝熱乾燥装置や伝導伝熱乾燥装置と同程度の乾燥装置として成立させることも可能である。その場合、真空乾燥と同等の乾燥度は得られないが、さらなる小型化が可能である。
【００７０】
〈２〉上記実施形態では、第１の濾過体１４として、微細な耐熱性金属繊維の焼結された構造を有してなるもの、及び、第２の濾過体２４の構成として、平板部材の積層構造からなるものを例示したが、本発明はこれに限られるものではなく、第１の濾過体１４の構成として平板部材の積層構造を採用してもよいし、逆に、第２の濾過体２４の構成として微細な耐熱性金属繊維の焼結された構造を採用しても構わない。
【００７１】
〈３〉上記実施形態では、設置スペース上の都合により、ケーシング２３、及び、第２の濾過体２４を水平方向に延伸させているが、設置スペースの高さに余裕がある場合には、ケーシング２３、及び、第２の濾過体２４を、ホッパー１３内のスピンドル１６と平行に、鉛直方向に延伸させるようにしても構わない。
【００７２】
〈４〉また、上記実施形態では、ホッパー１３、及びケーシング２３の内周に第１及び第２の濾過体を配置しているが、特許文献５に記載の構成のように、ホッパー１３、及びケーシング２３の中心部に、スピンドルの回転軸に沿って配置する構成も可能である。即ち、円筒状の第１の濾過体１４が、ホッパー１３の中心部に、攪拌部材１５ａ〜１５ｄの回転軸に沿って配置される構成としてもよい。
【００７３】
〈５〉更に、上記実施形態では、給気口４８を介して乾燥ガスを導入するとしたが、特に、粉体が酸化しやすい物質である場合には、窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガスを導入することが好ましい。ここで、不活性ガスとは、処理対象の粉体との間で化学反応を起こしにくい気体のみならず、粉体の生化学的変化（例えば、発酵や腐敗）を抑制する気体を含む。即ち、処理対象の粉体の保存に適した気体を適宜、不活性ガスとして選択し使用することができる。
【００７４】
同様に、ケーシング２３内部にも、当該不活性ガスを供給するための供給口を備えていることが好ましい。このとき、特許文献７に記載されているように、ケーシング２３内が、脱気乾燥用の気室、不活性ガス充填用の気室を含む複数の気室に区画された構成とすることができる。
【００７５】
〈６〉また、搬送部２０での第２の濾過体２４を介した減圧方法を、発明者により出願済みの特許文献６に記載の粉体の脱気装置と同様に、例えば、ノズル式パッカースケールの供給部、開放袋用計量供給機における小出し供給機として使用する等、各種の減容手段として有効に使用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明は、粉体の乾燥処理に利用可能である。
【符号の説明】
【００７７】
１： 本発明に係る乾燥装置
１０： 加熱部
１１： 粉体の入口
１２： 粉体の出口
１３： ホッパー
１４： 第１の濾過体
１５： 攪拌部材
１５ａ〜１５ｃ： 攪拌版
１５ｄ： スクリュー
１６： スピンドル
１７： 排気管
１８： 加熱装置
１９： 熱電対挿入用の管
２０： 搬送部
２１： 粉体の入口
２２： 粉体の出口
２３： ケーシング
２４： 第２の濾過体
２５： スクリュー
２６： スピンドル
２７： 排気管
２８： 加熱装置
２９： 熱電対挿入用の管
３０： 耐熱バルブ
４１： 蓋体
４２： 粉体投入口
４３： スタンド
４４： ギヤードモーター
４５： 回転体
４８： 給気口
４９： チェーン
５１： 処理空間
５２： 貯留空間
６１： 内多孔板
６２： フィルター
６３： 外多孔版
６４： 孔
６５： 固定層（二次フィルター層）
７１： 平板部材
７２： 気体の通過間隙
７３： 突起
７４： 盤面
７５： 外板
７６： 内多孔筒
７７： 内多孔筒に形成された孔（気体の通過入口）
７８： 外板に形成された孔
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉体の乾燥装置に関し、詳しくは、液体成分を含む粉体を減圧乾燥により乾燥処理を行う装置において、小型化することができ且つ処理効率を高めることができる粉体の乾燥装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
粉体の乾燥処理には、加熱系乾燥プロセスとして加熱した気体の対流による対流伝熱乾燥、赤外線の照射による輻射伝熱乾燥、熱板などの接触による伝導伝熱乾燥、マイクロ波の照射による内部発熱乾燥があり、非加熱系乾燥プロセスとしては、材料を真空または減圧下に置くことで液体の沸点を上昇させる真空乾燥、遠心力による遠心乾燥などが存在する。かかる処理は、食品原料などの低湿度貯蔵や電子部品などの精密洗浄後の溶媒除去、或いは、廃棄物の減量化などのために行なわれている。
【０００３】
従来の粉体の対流伝熱乾燥装置としては、例えば、特許文献１に記載の気流乾燥装置が知られている。かかる装置は、当該装置内に高温に加熱した乾燥空気を投入し、粉体から発生した蒸気を含む空気を、捕集器内に設けられた濾布等を通じて除去する構造である。
【０００４】
従来の粉体の伝導伝熱乾燥装置としては、例えば、特許文献２に記載の乾燥装置が知られている。かかる装置は、粉体の投入口と排出口をもつケーシングと攪拌用パドルを持つ搬送路に粉体を充填し、熱した油などの熱媒体をケーシング内に循環させる構造になされている。
【０００５】
また、真空乾燥装置としては、例えば、特許文献３に記載の構成が、マイクロ波乾燥装置として、例えば、特許文献４に記載の構成が知られている。特許文献４に記載のマイクロ波乾燥装置は、減圧可能なオーブンと、当該オーブン内の樹脂ペレットを加熱するマイクロ波加熱機構と、冷風供給機構を備え、樹脂ペレットの局部的な加熱を抑えながら短時間で乾燥処理を行う構成である。
【０００６】
一方、従来の粉体の脱気装置として、一部の本願発明者らにより発明された、特許文献５に記載の粉体の脱気装置が知られている。かかる装置は、一端に粉体の入口を有し且つ他端に粉体の出口を有するケーシングと、円筒状に形成され且つ前記入口側から前記出口側へ向けて前記ケーシング内に配置された濾過体と、当該濾過体の外周面に沿って配置された螺旋状のスクリューとを備え、当該濾過体はその内部を減圧可能に構成され、スクリューと濾過体とは相対的に回転可能に構成されている。
【０００７】
同様に、一部の本願発明者らにより発明された、粉体の脱気装置の構成として、特許文献６、或いは特許文献７に示すものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−４１６５２号公報
【特許文献２】特開２００８−２７５２５３号公報
【特許文献３】特開２００６−１０５４４７号公報
【特許文献４】特開２００７−１２０９３４号公報
【特許文献５】特許第３３７０７６４号明細書
【特許文献６】特許第３８１４０９０号明細書
【特許文献７】特許第４５３１７４３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、従来の対流伝熱乾燥装置では、乾燥後の蒸気を含む気流が濾布を通過する際に粉体も外部へ流出するため、収量が低下するだけでなく、粉体を外部環境に流さないための多段式濾過や集塵装置を配置しなければならないという問題がある。更に、濾布の耐熱温度までしか気流の温度を上げられないため、粉体の種類や供給量によっては、気流の流量を増やす必要があり、装置が大型化するという問題もある。
【００１０】
また、従来の伝導伝熱乾燥装置では、粉体から発生する水蒸気を流路内で除去できないため、含水率の高い粉体には適用できないという問題があるほか、熱媒を加熱するための装置が別に必要となるため、処理能力に比べ装置が大型化するという問題もある。
【００１１】
また、従来の真空乾燥装置は、上記の方法に比して低い含水率を達成できるが、連続した処理ができないほか、粉体の濾過部の通過を抑えるために脱気速度が限定されるため、処理能力を高めることが難しいという問題がある。
【００１２】
一方、従来の粉体の脱気装置では、除去できる液体の量が濾過体付近を移動する際の蒸発量に限られるため、乾燥装置として用いる場合は、濾過体部分を長くとる必要があり装置が大型化するという問題がある。また、減圧による温度低下により低下した飽和蒸気圧下では、表面に付着した水などを効率的に除去できず、期待する乾燥効果を得るために時間を要するという問題もある。
【００１３】
本発明は、上記の事情に鑑みなされたものであり、粉体に含まれる液体を減圧により乾燥処理を行う装置であって、小型化することができ、且つ処理効率を高めることができる改良された粉体の乾燥装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するための本発明に係る乾燥装置は、粉体に含まれる液体を減圧により乾燥処理を行う乾燥装置であって、
上端に粉体の入口を有し且つ下端に粉体の出口を有するホッパー、前記ホッパー内部の気体を排出可能で耐熱性を有する第１の濾過体、前記ホッパー内部の粉体を加熱する加熱装置、及び、攪拌部材からなる加熱部と、
一端に粉体の入口を有し且つ他端に粉体の出口を有するケーシング、前記ケーシング内に配置され、前記ケーシング内の気体を排出可能で耐熱性を有する円筒状の第２の濾過体、及び、前記第２の濾過体の内周面に沿って配置された螺旋状のスクリューからなる搬送部と、
前記ホッパーの前記出口と前記ケーシングの前記入口の間に設けられた耐熱バルブと、を備え、
前記攪拌部材と前記第１の濾過体とは相対的に回転可能に構成され、前記スクリューと前記第２の濾過体とは相対的に回転可能に構成されていることを第１の特徴とする。
【００１５】
上記第１の特徴の本発明に係る乾燥装置は、更に、前記第１の濾過体が、前記ホッパー側面に配置されてなるか、或いは円筒状であって前記ホッパーの中心部に配置されてなることが好ましい。
【００１６】
上記第１の特徴の本発明に係る乾燥装置は、更に、前記第１の濾過体および前記第２の濾過体の少なくとも何れか一方が、複数の平板部材の積層体にて構成され、当該各平板部材の間には、前記積層体の一方の表面から他方の表面に導通する気体の通過間隙が形成されていることが好ましい。
【００１７】
上記第１の特徴の本発明に係る乾燥装置は、更に、前記通過間隙が前記平板部材の間に突起を介在させることにより形成されていることが好ましい。
【００１８】
上記第１の特徴の本発明に係る乾燥装置は、更に、前記第１の濾過体および前記第２の濾過体の少なくとも何れか一方が、粉体より微細な耐熱性金属繊維の焼結された構造を有してなることが好ましい。
【００１９】
上記第１の特徴の本発明に係る乾燥装置は、更に、
前記搬送部は、粉体の排出を制御する粉体排出制御装置を備え、
前記粉体排出制御装置は、
前記ケーシング内の気体を前記第２の濾過体を介して吸引し、前記ケーシング内部の粉体を前記第２の濾過体の接触面に吸い寄せるとともに、前記スクリューの作動を停止することにより、前記粉体の排出を止める制御を行うことが好ましい。
【００２０】
上記第１の特徴の本発明に係る乾燥装置は、更に、前記搬送部は、前記ケーシング内に、不活性ガスを吸入する不活性ガス供給口を備えることが好ましい。
【００２１】
上記目的を達成するための本発明に係る乾燥装置は、粉体に含まれる液体を減圧により乾燥処理を行う乾燥装置であって、
上端に粉体の入口を有し且つ下端に粉体の出口を有するホッパー、前記ホッパー内部の気体を排出可能で耐熱性を有する第１の濾過体、前記ホッパー内部の粉体を加熱する加熱装置、及び、攪拌部材からなる加熱部を備え、
前記攪拌部材と前記第１の濾過体とは相対的に回転可能に構成されていることを第２の特徴とする。
【００２２】
上記第１又は第２の何れかの特徴の本発明に係る乾燥装置は、更に、前記加熱部は、前記ホッパー内に不活性ガスを供給するための不活性ガス供給口を備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に依れば、ホッパーを加熱可能であることにより、ホッパー入口から供給された粉体は加熱され蒸気を放出する。このとき、第１の濾過体は、ホッパー内部を減圧可能で耐熱性を有しているため、粉体をその内周面に吸着するとともに、粉体中から放出される蒸気を脱気する。また、攪拌部材が、第１の濾過体と相対的に回転可能に構成されているため、吸着された粉体を逐次掻き取ってホッパー内を円滑に撹拌させる。十分加熱した粉体は、耐熱バルブを開放することで、ホッパー出口から排出され搬送部のケーシング入口に充填される。
【００２４】
ケーシング内においても、第２の濾過体が、ケーシング内部を減圧可能で耐熱性を有しているため、ケーシング入口から供給された加熱された粉体をその内周面に吸着するとともに、粉体中から放出される蒸気を脱気する。また、スクリューが、第２の濾過体と相対的に回転可能に構成されているため、吸着された粉体を逐次掻き取って濾過体内を円滑に移動させる。そして、乾燥された粉体を出口から排出する。
【００２５】
従って、本発明の乾燥装置によれば、粉体を加熱した状態で脱気することにより、装置を小型化することができるとともに、高い乾燥状態を得ることができる。また、粉体を外部に飛散させることなく放出される蒸気を排気でき、収率を高めることが可能な構成とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係る乾燥装置の一実施形態における構成を模式的に示す断面図
【図２】本発明に係る乾燥装置の加熱部における構成を模式的に示す断面図
【図３】本発明に係る乾燥装置の搬送部における構成を模式的に示す断面図
【図４】第１の濾過体の構成例を示す断面図
【図５】第２の濾過体の構成例を示す断面図
【図６】第１の濾過体の外観を示す写真
【図７】第２の濾過体を構成する平板部材の構造を示す断面図
【図８】平板部材が積層されてなる濾過体の構造を示す断面図
【図９】第２の濾過体の外観を示す写真
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下に、本発明に係る粉体の乾燥装置の実施の形態につき、図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係る乾燥装置１の一例を示す断面図である。うち加熱部１０の構成の一例を図２に、搬送部２０の構成の一例を図３に示す。
【００２８】
乾燥装置１は、図１に示すように、上端に粉体の入口１１を有し且つ下端に粉体の出口１２を有するホッパー１３、ホッパー１３内部の気体を排出可能で耐熱性を有する第１の濾過体１４、ホッパー１３内部の粉体を加熱する加熱装置１８、及び、攪拌部材１５ａ〜１５ｄからなる加熱部１０と、一端に粉体の入口２１を有し且つ他端に粉体の出口２２を有するケーシング２３、ケーシング２３内に配置され、ケーシング２３内の気体を排出可能で耐熱性を有する円筒状の第２の濾過体２４、及び、前記第２の濾過体の内周面に沿って配置された螺旋状のスクリュー２５からなる搬送部２０と、ホッパー１３の出口１２とケーシング２３の入口２１の間に設けられた耐熱バルブ３０とを備え、攪拌部材１５ａと第１の濾過体１４とは相対的に回転可能に構成され、スクリュー２５と第２の濾過体２４とは相対的に回転可能に構成されている。
【００２９】
上記のうち加熱部１０は、図２に示すように、ホッパー１３は各種形状に構成しうるが、比較的小型の装置構成とするため、例えば逆円錐形に形成される。かかるホッパー１３は、蓋体４１にて上端を封止され、粉体の入口１１を形成する粉体投入口４２が蓋体４１の一部に設けられている。ホッパー１３上部は、当該入口１１から供給される粉体の脱気処理を行う処理空間５１とされ、下方に位置する逆円錐部は、粉体を適宜に収容し、加熱するための貯留空間５２となる。
【００３０】
第１の濾過体１４は、本実施形態において、ホッパー１３の内側壁面に沿った曲面形状を有する複数の各種フィルターにて構成され、ホッパー１３の側壁面に沿って、放射状に配置されている。もっとも、第１の濾過体１４は、ホッパー１３の側壁面の全周を覆うように、円筒状に構成しても構わない。第１の濾過体１４の外側面は、後述する排気管１７に接続される。
【００３１】
攪拌部材１５ａ〜１５ｄは、ホッパー１３内に投入された粉体を攪拌する役割を有し、ホッパー１３の中心と同軸に配置されたスピンドル１６に取り付けられ、ホッパー１３内周および第１の濾過体１４を巻回する状態で配置される。うち攪拌部材１５ａ〜１５ｃは、平板状（へら状）に構成され、水平面に対して４５度程度傾けて配置されている。これに対し、攪拌部材１５ｄは、螺旋状のスクリューで構成されている。各攪拌部材１５ａ〜１５ｄとホッパー１３内周および第１の濾過体１４の内周面との間には、通常、１〜５ｍｍ程度の空隙が設けられる。本実施形態において、攪拌部材１５ａは、第１の濾過体１４に対して独立に回転することで、第１の濾過体１４の内周面に吸着した粉体をそぎ落とす役割を有している。
【００３２】
排気管１７は、図示しないが、真空ポンプ等の減圧手段に接続される。これにより、第１の濾過体１４を介して、ホッパー１３内部の気体を排出可能であり、ホッパー１３内部を減圧可能に構成されている。尚、当該減圧手段には放出される蒸気が流入するため、コールドトラップなどの液体回収装置を付けることが望ましい。
【００３３】
スピンドル１６は、蓋体４１の中央に設けられた筒状のスタンド４３に挿通され、ギヤードモーター４４の変速機４５の回転体に取り付けられている。また、スタンド４３の内部において、スピンドル１６は、ブッシュ等の軸受により適宜に振れ止めが施されている。また、スピンドル１６は、加熱された粉体が投入されることにより熱延伸するため、ギヤードモーター４４と変速機４５の回転体とはチェーン４９を介して接続されている。
【００３４】
蓋体４１には、バルブ３０の開放時の落下を円滑にするための給気口４８が設けられている。当該給気口を介して、空気中の水蒸気による吸湿を防ぐために、ボンベなどより供給される乾燥ガスを導入することが望ましい。
【００３５】
ホッパー１３の周囲に、加熱装置１８が設けられている。当該加熱装置１８は、粉体の乾燥に必要とされる温度まで、ホッパー１３を伝導伝熱にて加熱し、以て粉体を加熱できる装置であれば何でもよいが、比較的小型の装置構成とするため、例えば薄型で電気制御できるリボンヒーターなどを用いることができる。加熱効率を高めるため、加熱装置１８および蓋体４１の周囲は、断熱材にて保護されている。
【００３６】
また、ホッパー１３の下部には、加熱された粉体の温度を測定するための熱電対を挿入するための管１９が設けられている。
【００３７】
加熱部１０により加熱乾燥処理された粉体は、ホッパー１３の出口１２から、耐熱バルブ３０を通じてケーシング２３の入口２１へと、重力により投入されるように構成されている。尚、耐熱バルブ３１は、手動式でも電磁弁による制御であっても構わない。
【００３８】
次に、搬送部２０は、図３に示すように、ケーシング２３は各種形状に構成しうるが、圧力を均等にするため、例えば円筒状に形成される。かかるケーシング２３は、入口２１を介して耐熱バルブ３０と接続される。
【００３９】
第２の濾過体２４は、円筒状の各種フィルターにて構成され、且つ、ケーシング２３の一部として構成されている。第２の濾過体２４の外周部は、後述する排気管２７に接続される。一方、スクリュー２５は、ケーシング２３および第２の濾過体２４の中心と同軸に配置されたスピンドル２６に取り付けられて、ケーシング２３内周および第２の濾過体２４を巻回する状態で配置される。スクリュー２５とケーシング２３内周および第２の濾過体２４の内周面との間には、通常、１〜５ｍｍ程度の空隙が設けられる。これにより、スクリュー２５は、第２の濾過体２４から独立して回転するように構成されている。
【００４０】
排気管２７は、図示しないが、真空ポンプ等の減圧手段に接続される。これにより、第２の濾過体２４を介して、ケーシング２３内部の気体を排出可能であり、ケーシング２３内部を減圧可能に構成されている。尚、当該減圧手段には放出される蒸気が流入するため、コールドトラップなどの液体回収装置を付けることが望ましい。
【００４１】
スピンドル２６は、両端をブッシュ等の軸受に挿通され、適宜に振れ止めが施されたうえで、ギヤードモーターの変速機の回転体（図示せず）に取り付けられている。尚、スピンドル１６は、加熱された粉体が投入されることにより熱延伸するため、ギヤードモーターと変速機の回転体とはチェーンを介して接続される。
【００４２】
更に、本実施形態では、ケーシング２３の周囲に、ホッパー１３から加熱された状態で搬送される粉体を保温するための加熱装置２８が設けられている。加熱装置２８は、ホッパー１３から投入された粉体の温度まで、ケーシングを伝導伝熱にて加熱できる装置であれば何でもよいが、比較的小型の装置構成とするため、例えば薄型で電気制御できるリボンヒーターなどを用いる。加熱効率を高めるため、加熱装置２８の周囲は、断熱材にて保護されている。
【００４３】
ケーシング２３の出口２２の下部には、粉体の温度を測定するための熱電対を挿入するための管２９が設けられている。
【００４４】
搬送部２０により乾燥処理された粉体は、ケーシング２３の出口２２から逐次、排出されるように構成される。当該出口２２には、作業状況に応じて、乾燥ガスを導入したホッパーや、封入装置などが接続され、粉体の乾燥状態が維持された状態で次工程に引き渡されることが望ましい。
【００４５】
上記の通り構成された本発明の乾燥装置１により、水分などの液体を含んだ粉体を処理する場合、先ず、ホッパー１３の給気口４８から乾燥ガスを導入し、排気管１７に通じる減圧手段を作動させ、第１の濾過体１４を介してホッパー１３内の蒸気が排気管１７から除去される流れを作る。同時に、ギヤードモーター４４を作動させて攪拌部材１５ａ〜１５ｄを回転させる。そして、粉体を、投入口４２を通じてホッパー１３内の処理空間５１に供給する。
【００４６】
ホッパー１３内に供給された粉体は、攪拌部材１５ａ〜１５ｄの回転によって適当に攪拌されながらホッパー１３の貯留空間５２に落下する。しかる後に、加熱装置１８にてホッパー１３内部を加熱することで、第１の濾過体１４は、加熱された粉体をその内周面に吸着すると共に、粉体中から蒸発する液体を排気する。一方、拡散部材１５ａは、第１の濾過体１４と独立して回転しているため、第１の濾過体１４の外周面に吸着された粉体を逐次掻き取って処理空間５１内を円滑に移動させる。
【００４７】
粉体が十分加熱されたら、耐熱バルブ３０を開放して、ホッパー出口１２からケーシング２３の入口２１へと重力にて粉体を投入する。このとき、予め加熱装置２８にてケーシング２３内部を加熱しておくことで、投入および搬入された粉体が冷えることを防ぐことができる。また、排気管２７に通じる減圧手段を作動させ、第２の濾過体２４を通じてケーシング２３内の蒸気が排出されるようにする。
【００４８】
ケーシング２３内に供給された粉体は、スクリュー２５の回転により、第２の濾過体２４まで搬送される。第２の濾過体２４は、加熱された粉体をその内周面に吸着すると共に、粉体中から蒸発する液体を排気する。一方、スクリュー２５は、第２の濾過体２４と独立して回転しているため、第２の濾過体２４の内周面に吸着された粉体を逐次掻き取ってケーシング２３内を円滑に移動させ、乾燥された粉体をケーシングの出口２２から排出する。
【００４９】
このとき、粉体の排出にあたってスクリュー２５を回転させるが、排出を一旦止めるときは、スクリュー２５の回転を停止するとともに、ケーシング２３内の気体を第２の濾過体２４を介して吸引し、ケーシング２３内部の粉体を第２の濾過体２４の内周面に吸い寄せる制御を行う。このようにすることで、吸い寄せられた粉体が粉体の流れを止める弁の役割をして、粉体の排出を瞬時に、且つ、確実に止めることができる。
【００５０】
以上、本発明の加熱装置１では、粉体を加熱部１０のホッパー１３内、及び、搬送部２０のケーシング２３内のみで加熱するため、薄型で小型のリボンヒーターを用いることができ、加熱した気流を用いる場合や、熱媒を内部に流したり、マイクロ波を照射したりする場合と比べて、装置を小型化することができる。
【００５１】
且つ、ケーシング２３内では、粉体が十分に加熱されている状態で減圧されるため、単純に脱気するよりも高い乾燥状態を得ることが可能となる。
【００５２】
尚、特許文献５〜７に記載されているような従来の脱気装置では、減容を目的としているため、減圧が必須であり搬出処理と一体になっているが、本発明では乾燥ガスの導入により大気圧での処理が可能であり、搬出も重力を用いることも可能である。
【００５３】
また、従来の脱気装置は加熱を想定していないため、濾過体１４、２４やホッパー１３、及び、ケーシング２３等に耐熱素材を使う必要がないが、本発明では加熱温度に応じた耐熱性が必要となる。
【００５４】
次に、本発明の乾燥装置１において使用される第１の濾過体１４、及び、第２の濾過体の構成について説明する。図４は、加熱部１０において使用される第１の濾過体１４の一例を示す断面図である。図５は、搬送部２０において使用される濾過体２４の一例を示す断面図である。
【００５５】
第１の濾過体１４は、本実施形態では円筒状ではなく円弧状の曲面形状を有することを除いて特許文献６の図６に示す構造とほぼ同様であり、円弧状の曲版の多層構造からなり、粉体と接触する内側から内多孔板６１、内金網（図示せず）、フィルター６２、及び外金網（図示せず）が、層状に重ねられて、最も外側に外多孔板６３が設けられている。内多孔板６１は内金網を介してフィルター６２の変形を防止し、外多孔板６３は外金網を介してフィルター６２の変形を防止しており、夫々、多数の孔が形成されてなる。図４では、うち内多孔板６１の孔６４が示されている。孔６４を介して空気が通過するため、内多孔板と外多孔板の各孔は互いに一致する位置に配置される。各孔の各多孔板表面に対する占有面積は、約１／２程度である。
【００５６】
フィルター６２は、各種構造のものを使用し得るが、例えば、粉体より微細な耐熱性金属繊維を成形焼結した焼結型濾過材を用いることができる。また、内金網と外金網は、フィルター６２を補強し且つその表面の目詰まりを防止する保護層となっている。
【００５７】
図６は第１の濾過体１４を外多孔板６３側から見た外観を示す写真である。外多孔板６３は穴が空いた鉄板であり、外多孔板６３の上に更にメッシュを貼り付けてから、周囲を耐熱性の保護材で覆っている。そして、第１の濾過体１４は、ネジ止めによりホッパー１３の内側壁に固定されている。
【００５８】
一方、第２の濾過体２４は、特許文献５に記載されているように、複数のリング状の平板部材の積層体にて構成されている。そして、各平板部材の間には、積層体の一方の表面から他方の表面に導通する気体の通過間隙が形成される。かかる構成により、吸着した粉体をスクリュー２５によって掻き取った際の濾過体２４における目詰まりを防止することができ、且つ、粉体が透過しない状態を維持させることができる。
【００５９】
当該平板部材の断面構造を図７に示す。また、当該平板部材が積層されて構成される濾過体２４の断面構造を図８に示す。平板部材７１は、濾過体の構成要素であり、粉体の加熱要求温度以内であれば、アルミニウム、銅、ステンレス等の金属、セラミック又は各種の樹脂材料にて製造することができる。平板部材７１の形状は、ケーシング２３の直径を勘案して適宜に設定される。
【００６０】
平板部材７１は、その表面に微細な突起７３を有しており、これにより、平板部材７１が積層されることで、突起７３を介した気体の通過間隙７２が形成される。尚、当該突起７３は、通常、各開口平板部材７１の少なくとも一方の盤面７４に略均等に分散配置される。突起７３は、平面形状が円形の偏平な微小突起であり、平板部材７１の盤面７４にエッチング加工にて形成することにより、製作精度を向上させて間隙７２の精度を高めることが出来る。しかも、突起７３を盤面７４上に一体的に形成した場合は、突起７３の脱落がなく優れた耐久性を発揮し得る。
【００６１】
突起７３の直径は、例えば、０．５〜５．０ｍｍ程度、通常は１．０〜３．０ｍｍ程度である。また、図７に示すように、盤面７４に対する突起７３の突出高さｔは、捕捉すべき粉体の粒径に応じ、例えば、０．５〜１００μｍ、通常は１．０〜５０μｍ程度とされる。そして、その数は、盤面７４に対する突起７３の総占有面積が約５〜９０％、好ましくは１０〜７０％となるような数に設定される。
【００６２】
更に、平板部材７１は、多数の孔を有する外板７５に溶接により固定され、第２の濾過体２４が構成される。また、平板部材７１は、同様に多数の孔を有する内多孔筒７６に保持され、第２の濾過体２４が構成される。平板部材７１の積層枚数は、例えば５０〜５０００枚程度であり、第２の濾過体２４を構成する円筒の高さに応じて適宜に設定される。外板７５、及び内多孔筒７６における孔の直径は、約１〜１０ｍｍ程度である。
【００６３】
図９は第２の濾過体１４を外板７５側から見た外観を示す写真である。平板部材７１と外板７５の溶接部分は、耐熱性の保護剤にて覆われている。
【００６４】
上記構成の第２の濾過体２４では、所定粒径以上の粉体粒子は、積層体の内周面において内多孔筒７６に形成された孔、すなわち、図８に示される間隙７２の入口７７にて捕捉され、そして、主に気体だけが間隙７２を通過し、外板７５に開設された孔７８を通じて排気管から除去される。その際、各平板部材７１の間に形成された均一な間隙７２の入口７７にて粉体粒子を捕捉するため、間隙７２に進入した所定粒径以下の粉体粒子が間隙中に引っ掛かることがなく、目詰まりの発生が極めて少ない。
【００６５】
更に、上記構成の第１の濾過体１４、及び第２の濾過体２４の何れにおいても、濾過体に吸着された粉体による二次フィルター層が形成される。当該二次フィルター層は、内多孔板６１の孔６１と攪拌部材１５ａとの隙間、あるいは内多孔筒７６の孔７７とスクリュー２５との隙間に形成される粉体の固定層（図４、図５の固定層６５）であり、減圧手段による気体の吸引量により層の厚さを調節する事が可能である。このとき、第１及び第２の濾過体は、二次フィルター層の形成により粉体と直接接触せず、また、二次フィルター層は通気が持続されている限り、目詰まりが生じない。従って、２次フィルター層はフィルター層の目詰まりで形成された層ではなく、むしろ、濾過体の目詰まりを防止して、水分を含むエアーの吸引効率を高めることができる構成となっている。
【００６６】
粉体の例として、鈴木油脂工業製のゴッドボールＥ−１６Ｃを５Ｌ、ホッパー１３を２２０度に加熱後、３０分間脱気運転し、１５０度で保温した搬送部から体積により計量して取り出した結果、加熱せず取り出した状態に比べ重量が９３．７％となった（加熱せずに取り出した粉体が２０３．８ｇに対し、加熱後の粉体が１９０．８ｇ、重量は５回の実験による平均値）。粉体の含水量が５〜７％であるため、含水率を１％以下になるまで乾燥できた。また、減圧装置には一切粉体が出ていないことを確認した。
【００６７】
以上、本発明の乾燥装置１は、粉体を加熱した状態で脱気することにより、装置を小型化することができるとともに、高い乾燥状態を得ることができる。また、粉体を外部に飛散させることなく放出される蒸気を排気できるため、処理効率を高めることができる。
【００６８】
以下に、本発明に係る乾燥装置の別実施形態につき説明する。
【００６９】
〈１〉上記実施形態では、加熱部１０と搬送部２０により構成された乾燥装置１について説明したが、本発明の乾燥装置においては、加熱部１０のみでも従来の対流伝熱乾燥装置や伝導伝熱乾燥装置と同程度の乾燥装置として成立させることも可能である。その場合、真空乾燥と同等の乾燥度は得られないが、さらなる小型化が可能である。
【００７０】
〈２〉上記実施形態では、第１の濾過体１４として、微細な耐熱性金属繊維の焼結された構造を有してなるもの、及び、第２の濾過体２４の構成として、平板部材の積層構造からなるものを例示したが、本発明はこれに限られるものではなく、第１の濾過体１４の構成として平板部材の積層構造を採用してもよいし、逆に、第２の濾過体２４の構成として微細な耐熱性金属繊維の焼結された構造を採用しても構わない。
【００７１】
〈３〉上記実施形態では、設置スペース上の都合により、ケーシング２３、及び、第２の濾過体２４を水平方向に延伸させているが、設置スペースの高さに余裕がある場合には、ケーシング２３、及び、第２の濾過体２４を、ホッパー１３内のスピンドル１６と平行に、鉛直方向に延伸させるようにしても構わない。
【００７２】
〈４〉また、上記実施形態では、ホッパー１３、及びケーシング２３の内周に第１及び第２の濾過体を配置しているが、特許文献５に記載の構成のように、ホッパー１３、及びケーシング２３の中心部に、スピンドルの回転軸に沿って配置する構成も可能である。即ち、円筒状の第１の濾過体１４が、ホッパー１３の中心部に、攪拌部材１５ａ〜１５ｄの回転軸に沿って配置される構成としてもよい。
【００７３】
〈５〉更に、上記実施形態では、給気口４８を介して乾燥ガスを導入するとしたが、特に、粉体が酸化しやすい物質である場合には、窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガスを導入することが好ましい。ここで、不活性ガスとは、処理対象の粉体との間で化学反応を起こしにくい気体のみならず、粉体の生化学的変化（例えば、発酵や腐敗）を抑制する気体を含む。即ち、処理対象の粉体の保存に適した気体を適宜、不活性ガスとして選択し使用することができる。
【００７４】
同様に、ケーシング２３内部にも、当該不活性ガスを供給するための供給口を備えていることが好ましい。このとき、特許文献７に記載されているように、ケーシング２３内が、脱気乾燥用の気室、不活性ガス充填用の気室を含む複数の気室に区画された構成とすることができる。
【００７５】
〈６〉また、搬送部２０での第２の濾過体２４を介した減圧方法を、発明者により出願済みの特許文献６に記載の粉体の脱気装置と同様に、例えば、ノズル式パッカースケールの供給部、開放袋用計量供給機における小出し供給機として使用する等、各種の減容手段として有効に使用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明は、粉体の乾燥処理に利用可能である。
【符号の説明】
【００７７】
１： 本発明に係る乾燥装置
１０： 加熱部
１１： 粉体の入口
１２： 粉体の出口
１３： ホッパー
１４： 第１の濾過体
１５： 攪拌部材
１５ａ〜１５ｃ： 攪拌版
１５ｄ： スクリュー
１６： スピンドル
１７： 排気管
１８： 加熱装置
１９： 熱電対挿入用の管
２０： 搬送部
２１： 粉体の入口
２２： 粉体の出口
２３： ケーシング
２４： 第２の濾過体
２５： スクリュー
２６： スピンドル
２７： 排気管
２８： 加熱装置
２９： 熱電対挿入用の管
３０： 耐熱バルブ
４１： 蓋体
４２： 粉体投入口
４３： スタンド
４４： ギヤードモーター
４５： 回転体
４８： 給気口
４９： チェーン
５１： 処理空間
５２： 貯留空間
６１： 内多孔板
６２： フィルター
６３： 外多孔版
６４： 孔
６５： 固定層（二次フィルター層）
７１： 平板部材
７２： 気体の通過間隙
７３： 突起
７４： 盤面
７５： 外板
７６： 内多孔筒
７７： 内多孔筒に形成された孔（気体の通過入口）
７８： 外板に形成された孔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉体に含まれる液体を減圧により乾燥処理を行う乾燥装置であって、
上端に粉体の入口を有し且つ下端に粉体の出口を有するホッパー、前記ホッパー内部の気体を排出可能で耐熱性を有する第１の濾過体、前記ホッパー内部の粉体を加熱する加熱装置、及び、攪拌部材からなる加熱部と、
一端に粉体の入口を有し且つ他端に粉体の出口を有するケーシング、前記ケーシング内に配置され、前記ケーシング内の気体を排出可能で耐熱性を有する円筒状の第２の濾過体、及び、前記第２の濾過体の内周面に沿って配置された螺旋状のスクリューからなる搬送部と、
前記ホッパーの前記出口と前記ケーシングの前記入口の間に設けられた耐熱バルブと、を備え、
前記攪拌部材と前記第１の濾過体とは相対的に回転可能に構成され、
前記スクリューと前記第２の濾過体とは相対的に回転可能に構成されていることを特徴とする乾燥装置。
【請求項２】
前記第１の濾過体が、前記ホッパー側面に配置されてなるか、或いは円筒状であって前記ホッパーの中心部に配置されてなることを特徴とする請求項１に記載の乾燥装置。
【請求項３】
前記第１の濾過体および前記第２の濾過体の少なくとも何れか一方が、複数の平板部材の積層体にて構成され、当該各平板部材の間には、前記積層体の一方の表面から他方の表面に導通する気体の通過間隙が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の乾燥装置。
【請求項４】
前記通過間隙が前記平板部材の間に突起を介在させることにより形成されていることを特徴とする請求項３に記載の乾燥装置。
【請求項５】
前記第１の濾過体および前記第２の濾過体の少なくとも何れか一方が、粉体より微細な耐熱性金属繊維の焼結された構造を有してなることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の乾燥装置。
【請求項６】
前記搬送部は、粉体の排出を制御する粉体排出制御装置を備え、
前記粉体排出制御装置は、
前記ケーシング内の気体を前記第２の濾過体を介して吸引し、前記ケーシング内部の粉体を前記第２の濾過体の接触面に吸い寄せるとともに、前記スクリューの作動を停止することにより、前記粉体の排出を止める制御を行うことを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の乾燥装置。
【請求項７】
前記搬送部は、
前記ケーシング内に、不活性ガスを吸入する不活性ガス供給口を備えることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の乾燥装置。
【請求項８】
粉体に含まれる液体を減圧により乾燥処理を行う乾燥装置であって、
上端に粉体の入口を有し且つ下端に粉体の出口を有するホッパー、前記ホッパー内部の気体を排出可能で耐熱性を有する第１の濾過体、前記ホッパー内部の粉体を加熱する加熱装置、及び、攪拌部材からなる加熱部を備え、
前記攪拌部材と前記第１の濾過体とは相対的に回転可能に構成されていることを特徴とする乾燥装置。
【請求項９】
前記加熱部は、前記ホッパー内に不活性ガスを供給するための不活性ガス供給口を備えることを特徴とする請求項１〜８の何れか一項に記載の乾燥装置。
【請求項１】
粉体に含まれる液体を減圧により乾燥処理を行う乾燥装置であって、
上端に粉体の入口を有し且つ下端に粉体の出口を有するホッパー、前記ホッパー内部の気体を排出可能で耐熱性を有する第１の濾過体、前記ホッパー内部の粉体を加熱する加熱装置、及び、攪拌部材からなる加熱部と、
一端に粉体の入口を有し且つ他端に粉体の出口を有するケーシング、前記ケーシング内に配置され、前記ケーシング内の気体を排出可能で耐熱性を有する円筒状の第２の濾過体、及び、前記第２の濾過体の内周面に沿って配置された螺旋状のスクリューからなる搬送部と、
前記ホッパーの前記出口と前記ケーシングの前記入口の間に設けられた耐熱バルブと、を備え、
前記攪拌部材と前記第１の濾過体とは相対的に回転可能に構成され、
前記スクリューと前記第２の濾過体とは相対的に回転可能に構成されていることを特徴とする乾燥装置。
【請求項２】
前記第１の濾過体が、前記ホッパー側面に配置されてなるか、或いは円筒状であって前記ホッパーの中心部に配置されてなることを特徴とする請求項１に記載の乾燥装置。
【請求項３】
前記第１の濾過体および前記第２の濾過体の少なくとも何れか一方が、複数の平板部材の積層体にて構成され、当該各平板部材の間には、前記積層体の一方の表面から他方の表面に導通する気体の通過間隙が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の乾燥装置。
【請求項４】
前記通過間隙が前記平板部材の間に突起を介在させることにより形成されていることを特徴とする請求項３に記載の乾燥装置。
【請求項５】
前記第１の濾過体および前記第２の濾過体の少なくとも何れか一方が、粉体より微細な耐熱性金属繊維の焼結された構造を有してなることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の乾燥装置。
【請求項６】
前記搬送部は、粉体の排出を制御する粉体排出制御装置を備え、
前記粉体排出制御装置は、
前記ケーシング内の気体を前記第２の濾過体を介して吸引し、前記ケーシング内部の粉体を前記第２の濾過体の接触面に吸い寄せるとともに、前記スクリューの作動を停止することにより、前記粉体の排出を止める制御を行うことを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の乾燥装置。
【請求項７】
前記搬送部は、
前記ケーシング内に、不活性ガスを吸入する不活性ガス供給口を備えることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の乾燥装置。
【請求項８】
粉体に含まれる液体を減圧により乾燥処理を行う乾燥装置であって、
上端に粉体の入口を有し且つ下端に粉体の出口を有するホッパー、前記ホッパー内部の気体を排出可能で耐熱性を有する第１の濾過体、前記ホッパー内部の粉体を加熱する加熱装置、及び、攪拌部材からなる加熱部を備え、
前記攪拌部材と前記第１の濾過体とは相対的に回転可能に構成されていることを特徴とする乾燥装置。
【請求項９】
前記加熱部は、前記ホッパー内に不活性ガスを供給するための不活性ガス供給口を備えることを特徴とする請求項１〜８の何れか一項に記載の乾燥装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図７】
【図８】
【図６】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図７】
【図８】
【図６】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−２２００４１（Ｐ２０１２−２２００４１Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８３０１９（Ｐ２０１１−８３０１９）
【出願日】平成２３年４月４日（２０１１．４．４）
【出願人】（３０４０５７４７２）株式会社ルネッサンス・エナジー・インベストメント (12)
【出願人】（０００１７６７６３）三菱化学エンジニアリング株式会社 (85)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月４日（２０１１．４．４）
【出願人】（３０４０５７４７２）株式会社ルネッサンス・エナジー・インベストメント (12)
【出願人】（０００１７６７６３）三菱化学エンジニアリング株式会社 (85)
【Ｆターム（参考）】
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