JP3636588B2 - 乾燥装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多孔質隔壁の内側に乾燥処理部を形成し、乾燥用加熱気体を前記多孔質隔壁の外側から内側に噴流させて、前記乾燥処理部において被処理物を乾燥処理する乾燥装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の乾燥装置としては、例えば、図３に示すように、筒状の多孔質隔壁１の内側に乾燥処理部２を閉空間ではなく少なくとも一つの開口１０を有する流路として形成し、前記多孔質隔壁１から離れた場所で加熱された乾燥用加熱気体を乾燥用加熱気体供給管１１を通して前記多孔質隔壁１の外壁面側に加圧供給して前記多孔質隔壁１の外側から内側に噴流させ、前記乾燥処理部２内に設けられた噴霧機構６から噴霧された被処理物３の液滴が前記多孔質隔壁１を通して噴流した乾燥用加熱気体と直接接触して、その蒸発成分を蒸発しながら、前記乾燥用加熱気体の搬送流に乗って前記開口１０を通して排出回収されるように構成されたものがあった。例えば、特願平９−５５８５５号に開示されている固形物分離乾燥装置がこれに相当する。
また、この従来の乾燥装置では、前記乾燥用加熱気体は前記多孔質隔壁１によって流速が十分に抑制されて供給されることから、前記蒸発成分が蒸発した後の固形物は、前記乾燥処理部２外に排出された後は、前記乾燥用加熱気体流に乗らずに自然落下して容易に分離回収される構造となっている。また、乾燥処理後の乾燥用加熱気体もその開口１０を通して排出され、前記固形物が分離した後において別途排気処理されていた。この排気処理では、乾燥用加熱気体が過熱蒸気の場合は冷却液化して回収され、乾燥用気体が加熱空気の場合はそのまま大気放出する等の処理がされていた。
尚、図３において、各部の符合の内、本発明に係る乾燥装置のものと共通する部分については、共通の符合を使用している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の乾燥装置においては、乾燥用加熱気体を加熱する場所と前記乾燥処理部２との距離が長くなる場合があり、前記乾燥用加熱気体供給管１１からの放熱によって前記乾燥処理部２内に噴流されたときの温度が低下し、乾燥効率が低下してしまう虞があった。
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、上記の問題点を解決し、前記乾燥処理部２内に噴流される乾燥用加熱気体の温度低下を防止するとともに、前記乾燥処理部２内温度の高温化を図り、乾燥効率を向上できる乾燥装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するための本発明による乾燥装置の第一の特徴構成は、特許請求の範囲の欄の請求項１に記載した通り、多孔質隔壁の内側に乾燥処理部を形成し、乾燥用加熱気体を前記多孔質隔壁の外側から内側に噴流させて、前記乾燥処理部において被処理物を乾燥処理する乾燥装置であって、前記被処理物を前記乾燥処理部内に上方に向けて噴霧する噴霧機構を前記乾燥処理部の下部に設置し、乾燥処理後の前記被処理物を排出する開口を前記乾燥処理部の上端部に設け、前記多孔質隔壁を加熱する加熱手段を備えてなる点にある。
【０００５】
同第二の特徴構成は、特許請求の範囲の欄の請求項２に記載した通り、第一の特徴構成に加えて、前記多孔質隔壁が磁性金属製であり、前記加熱手段が前記多孔質隔壁に誘導電流を発生させるための誘導加熱手段である点にある。
【０００６】
同第三の特徴構成は、特許請求の範囲の欄の請求項３に記載した通り、第一または第二の特徴構成に加えて、前記乾燥用加熱気体が過熱蒸気である点にある。
【０００８】
同第四の特徴構成は、特許請求の範囲の欄の請求項４に記載した通り、第一、第二または第三の特徴構成に加えて、前記多孔質隔壁が熱間静水圧加圧焼結によって形成された多孔質金属焼結体によって形成されている点にある。
【０００９】
以下に作用並びに効果を説明する。
第一の特徴構成によれば、放熱等により温度低下した乾燥用加熱気体が、前記加熱手段により加熱された前記多孔質隔壁を通過する際に加熱され、前記温度低下分を補償することができるのである。また、本特徴構成によらず前記多孔質隔壁が積極的に加熱されない場合は、前記乾燥処理部内の温度は、専ら前記乾燥処理部内に噴流した乾燥用加熱気体からの輻射熱及び対流の効果によって決定され、乾燥用加熱気体の温度以上にならず、更に、前記被処理物との間の熱交換及び前記被処理物の蒸発成分の蒸発による気化熱分の温度低下が生ずるが、本特徴構成によれば、前記乾燥処理部内を前記多孔質隔壁から直接加熱することができ、前記乾燥処理部内の温度を乾燥用加熱気体温度以上にでき、これらの結果として、前記被処理物の乾燥効率を向上することができるのである。
更に、第一の特徴構成によれば、前記被処理物の流滴が微粒化し、その比表面積が大きくなり、乾燥用加熱気体との接触効率がより高くなり蒸発が促進され、乾燥処理能力の向上が図れるのである。その結果として、装置の小型化が図れるのである。
【００１０】
第二の特徴構成によれば、前記誘導加熱手段は、磁界を発生して磁性金属からなる前記多孔質隔壁に渦電流を誘導して、その渦電流によって前記多孔質隔壁を直接加熱するため、前記多孔質隔壁の壁面内での磁界強度分布を任意に調整することで、前記多孔質隔壁内を任意の温度分布に加熱することができ、前記乾燥処理部内の温度分布の最適化を図ることができ、結果として乾燥効率の向上が図れるのである。
また、前記誘導加熱手段は前記多孔質隔壁に密着させる必要がないため、前記誘導加熱手段と前記多孔質隔壁の間に乾燥用加熱気体搬送用の間隙を確保することができ、前記誘導加熱手段及び前記多孔質隔壁に対して特別に乾燥用加熱気体搬送用通路を確保するための加工が不必要であるため、前記誘導加熱手段を容易に設置できるのである。
【００１１】
第三の特徴構成によれば、前記被処理物の蒸発成分と過熱蒸気は一般には常温で液体であるため、乾燥処理後の乾燥用加熱気体を排気処理する際の回収過程で冷却処理によって液化凝縮させることが可能となり、大量の排気を体積が減少した液体として排出できるため、装置の小型化が図れるのである。
また、前記乾燥用加熱気体の中でも過熱蒸気は熱容量が大きいため、前記被処理物の加熱効率を高めることができる。
更に、前記過熱蒸気が過熱水蒸気の場合は、過熱水蒸気が防爆性及び非酸化性に優れており、余剰の過熱水蒸気は水として回収できるため、回収後の取り扱いが容易になるという利点がある。
【００１３】
第四の特徴構成によれば、先ず、前記多孔質隔壁が多孔質金属焼結体によって十分な強度を付与され、高温にも耐え得るので、高温高圧の乾燥用加熱気体を供給することが可能であり、また、多孔質金属焼結体の孔径の小さくできることによって、乾燥用加熱気体、特に過熱蒸気の場合、その流速を抑制でき、乾燥用加熱気体と被処理物の流滴との接触時間即ち接触効率を向上することができ、加熱効率が向上する。更に、熱間静水圧加圧焼結によって形成された多孔質金属焼結体は、通常の焼結体に比して連通気孔比の格段に大きい、孔径及びその分布の制御されたものとすることができ、前記乾燥処理部内での被処理物流滴の乾燥用加熱気体との接触を更に効果的なものとして、乾燥処理の効率を一層向上できるのである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る乾燥装置（以下、本発明装置という）の一実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１に示すように、本発明装置は、中空円筒状で軸芯が鉛直方向の乾燥容器７と、前記乾燥容器７内にその内側壁７ａと接触させずに設けられた軸芯が鉛直方向の円筒状の多孔質隔壁１と、前記多孔質隔壁１の外周部に設けられた前記多孔質隔壁１を加熱するための加熱手段４と、前記多孔質隔壁１の内側に形成された乾燥処理部２内に向けて下方側から被処理物３を噴霧する噴霧機構６とから構成されている。
【００１５】
更に、前記乾燥容器７内に乾燥用加熱気体を供給する給気口７ｂが前記乾燥容器７の下方部に、乾燥処理後の前記乾燥用加熱気体と前記被処理物３を前記乾燥容器７内から排出する排出口７ｃが前記乾燥容器７の上方部に、夫々設けられている。また、前記乾燥容器７内に供給された前記乾燥用加熱気体が全て前記多孔質隔壁１を通過して前記乾燥処理部２内に供給されるように、前記多孔質隔壁１の上端と前記内側壁７ａとの間に円環状の内部隔壁８を設け、更に、前記多孔質隔壁１の下部開口を遮蔽すべく前記多孔質隔壁１の下端より下方に向けて下窄まりの底部部材９を設けてある。
従って、前記多孔質隔壁１と前記内部隔壁８と前記底部部材９によって区切られた前記乾燥容器７内の前記多孔質隔壁１より外側及び下側の空間に前記給気口７ｂを通して前記乾燥用加熱気体が供給され、また、前記乾燥処理部２内で乾燥処理された前記被処理物３は、乾燥処理後の前記乾燥用加熱気体が外部に設けられた排気処理部１４から吸引されて前記排出口７ｃへと向かう搬送気流に乗って上昇し、前記多孔質隔壁１の上端部の開口１０とその上側の空間を経て前記排出口７ｃから外部へ排出され、分離回収部１３で分離回収されるように構成されている。
【００１６】
前記多孔質隔壁１は、熱間静水圧加圧焼結によって孔径及びその分布を制御して、平均通気孔径約７０μｍ、通気孔率約３０％に形成された多孔質金属焼結体製で、金属磁性体であるフェライト系ステンレス鋼からなる。
【００１７】
前記加熱手段４は、誘導コイルに高周波電流を通電して前記多孔質隔壁１を横切る高周波磁界を発生し前記多孔質隔壁１に渦電流を発生させ、その渦電流で前記多孔質隔壁１を加熱する誘導加熱手段５として構成してある。前記誘導コイルは乾燥用加熱気体から断熱保護されるよう適当な保護容器内に収容されている。また、前記誘導加熱手段５は、前記多孔質隔壁１を全周にわたって均等に加熱するために、前記内側壁７ａの内側で前記多孔質隔壁１の外周全周にわたって円筒状に配置されている。また、前記多孔質隔壁１の外側壁への前記乾燥用加熱気体の供給を阻害しないように、前記外側壁とは密着させずに、前記乾燥用加熱気体の流路を確保できる間隙を設けてある。
尚、本実施の形態においては、後述するように前記噴霧機構６が前記乾燥処理部２内の下部に設置してあるため乾燥処理が下方部に集中して前記乾燥処理部２内の温度分布が下方部の方が低くなる傾向があるので、前記誘導コイルは下方部ほど密になるように設けてある。また、前記誘導コイルは上下に複数区分に分割して設け、各区分毎に通電させる高周波電流を下方部ほど大きくしてもよい。
【００１８】
前記噴霧機構６は、前記被処理物３を供給するための被処理物供給管６ａを前記乾燥容器７の底面中央及び前記底部部材９の下端部中央を貫通して前記乾燥容器７の外部から前記乾燥処理部２内に上向きに延設し、その先端に前記被処理物３を上方に向けて噴霧するためのノズル６ｂを設けて構成されている。
【００１９】
本実施形態では、前記乾燥用加熱気体として、前記乾燥容器７の外部に設けられたスーパーヒータ１２で過熱生成された過熱水蒸気を使用する。前記スーパーヒータ１２と前記給気口７ｂは前記過熱水蒸気を搬送供給するための乾燥用加熱気体供給管１１で連結されている。
【００２０】
以下、本発明装置の各部での動作につき説明する。
前記乾燥用加熱気体である過熱水蒸気は、前記スーパーヒータ１２で過熱生成され、前記乾燥用加熱気体供給管１１及び前記給気口７ｂを通して前記乾燥容器７内で加圧供給され、更に、前記多孔質隔壁１を通して前記乾燥処理部２内に供給される。ここで、この加圧過熱水蒸気が前記多孔質隔壁１を通過する際にその流速が抑制されるため、前記乾燥処理部２での前記ノズル６ｂから噴霧された前記被処理物３の液滴との接触時間を確保でき、また、過熱水蒸気の熱容量が大きいため、乾燥処理効率が高くでき、その分、前記乾燥処理部２及び前記乾燥容器７の容積を小さくすることができ、装置の小型化が図れるのである。また、前記被処理物３が前記ノズル６ｂから上方に向けて噴霧されるため、前記乾燥処理部２内での滞留時間が更に長く確保でき、然も微小な粒滴となるため前記乾燥用加熱気体との接触面積が実効的に増加するため、前記乾燥用加熱気体との熱交換の効率即ち乾燥効率の向上が図れるのである。
【００２１】
尚、前記乾燥容器７内での前記過熱水蒸気の温度・圧力条件は、前記被処理物３の性状や前記乾燥処理部２の処理能力に応じて、例えば、約１２０℃〜３００℃、約２００ｋＰａ〜３ＭＰａの範囲で適宜調整するものとする。要するに、前記乾燥処理部２内のおいて、前記被処理物３の保有する蒸発成分を十分に蒸発させられるものであればよい。
しかしながら、前記過熱水蒸気の温度は前記乾燥用加熱気体供給管１１を搬送中に一部が放熱して外気温に吸収されて低下する。この温度低下を補償するとともに、前記乾燥処理部２内の温度分布を適正に保つために、前記誘導加熱手段５に高周波電流を通電し、前記多孔質隔壁１を誘導加熱する。
これにより、前記過熱水蒸気との熱交換及び前記被処理物３の蒸発成分の蒸発により前記乾燥処理部２内の温度が低下するのを防止して、前記乾燥処理部２内を所定温度以上に保持して、乾燥効率の低下するのを防ぐのである。
【００２２】
前記乾燥処理部２内で乾燥処理された前記被処理物３は、前記排気処理部１４から吸引されて前記排出口７ｃへと向かう前記過熱水蒸気の搬送気流に乗って上昇し、前記多孔質隔壁１の前記開口１０とその上側の空間を経て前記排出口７ｃから外部へ排出され、既に固形分離された状態であるため前記分離回収部１３で容易に分離回収される。前記被処理物３が前記分離回収部１３で分離回収された後の前記過熱水蒸気及び前記被処理物３の蒸発成分は前記排気処理部１４内で冷却処理されて液化減容して回収される。尚、前記蒸発成分が水の場合は、全てが水として回収できその後の廃棄処理が容易である。
【００２３】
次に、本発明の他の実施の形態について説明する。
〈１〉前記加熱手段４が前記誘導加熱手段５である場合、前記多孔質隔壁１はフェライト系ステンレス鋼以外の磁性金属であっても構わない。
また、前記加熱手段４は前記誘導加熱手段５以外の加熱手段であっても構わない。例えば、前記多孔質隔壁１を所定の電気抵抗を有する導電性材料で形成し、前記多孔質隔壁１の上端と下端の間に適当な電圧を印加して前記多孔質隔壁１に直接電流を流しジュール熱を発生させるようにしても構わない。
【００２４】
〈２〉上記の実施の形態では、前記多孔質隔壁１の上端に前記開口１０を設け、前記過熱水蒸気の搬送気流に乗って前記排出口７ｃから外部へ排出され外部で分離回収する形態を例示したが、乾燥処理された前記被処理物３は前記乾燥容器７内で回収するようにしても構わない。
例えば、図２に示すように、前記乾燥処理部２をその上下の開口も含めて全て前記多孔質隔壁１で包囲して閉空間に形成して、乾燥処理後の前記被処理物３を前記乾燥処理部２内で回収するようにしても構わない。この場合、前記多孔質隔壁１の全体が、前記乾燥容器７内から容易に回収でき、また、容易に設置できる構成とし、乾燥処理前の前記被処理物３が予め前記乾燥処理部２内に供給された状態の前記多孔質隔壁１を前記乾燥容器７内に設置する。従って、図１に示す前記噴霧機構６及び前記底部部材９は設けていない。
前記乾燥容器７内に加圧供給された前記過熱水蒸気は前記多孔質隔壁１の内の側壁部及び底面部から前記乾燥処理部２内へ噴流し、前記乾燥処理部２内で乾燥処理に供され、過熱処理後の前記過熱水蒸気及び前記被処理物３の蒸発成分が前記多孔質隔壁１の内の上面部を通過して前記排出口７ｃから外部へ排出される。前記乾燥処理部２内での乾燥処理は、最初は専ら前記乾燥処理部２の下方部で行われるが、乾燥処理が進むにつれて前記被処理物３が軽量化し、前記過熱水蒸気の上昇気流に乗って前記乾燥処理部２内を浮遊滞留して乾燥処理が促進されるのである。ここで、乾燥処理後の前記被処理物３の内の微粉状のものは、前記多孔質隔壁１の内の上面部で捕捉され、外部へ流出するのが防止される。尚、前記被処理物３の種類によっては、前記噴霧機構６を設けても構わない。
この実施形態では、所定の乾燥処理量を消化する度に、前記乾燥処理部２内に生成された乾燥処理後の前記被処理物３を前記多孔質隔壁１と一緒に回収するのである。
【００２５】
〈３〉前記多孔質隔壁１及び前記乾燥容器７の形状は必ずしも円筒状でなくても構わない。また、その軸芯方向も上下方向以外であっても構わない。前記給気口７ｂ及び前記排出口７ｃの位置も適宜変更可能である。
【００２６】
〈４〉上記の実施の形態では、前記乾燥用加熱気体は、前記乾燥容器７の外部で加熱生成されていたが、前記乾燥容器７内で加熱されるように構成されていても構わない。前記加熱手段４によって前記乾燥処理部２内の温度分布を適切にコントロールできる点において、本発明の効果を発揮することができるのである。
【００２７】
〈５〉前記乾燥用加熱気体は、過熱水蒸気以外の過熱蒸気や、高温の乾燥空気等の加熱された乾燥気体であっても構わない。
【００２８】
〈６〉前記多孔質隔壁１は、平均通気孔径及び通気孔率は適宜変更可能である。また、その材質及び作製方法も、必ずしも熱間静水圧加圧焼結によって作製された多孔質金属焼結体に限らず、例えば、放電加工によって、或いは超音波加工によって窄孔した微小口径の多数の孔を有する金属材からなるものであってもよく、また、スポンジ状金属を加工して、多孔体に構成したものであってもよい。更に、それ自体が何らかの手段で加熱可能であれば、非金属多孔質体であっても構わない。
【００２９】
〈７〉前記被処理物３は、特に一定のものに限定されるものではないが、例えば、汚泥等のスラリ状のものや、塩水等の溶液であってもよく、また、流動化供給可能な粉状物であってもよい。
【００３０】
尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は添付図面の構成に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る乾燥装置の一実施の形態を示す断面視説明図
【図２】本発明に係る乾燥装置の他の実施の形態を示す断面視説明図
【図３】従来の乾燥装置の一例を示す断面視説明図
【符号の説明】
１ 多孔質隔壁
２ 乾燥処理部
３ 被処理物
４ 加熱手段
５ 誘導加熱手段
６ 噴霧機構
６ａ 被処理物供給管
６ｂ ノズル
７ 乾燥容器
７ａ 内側壁
７ｂ 給気口
７ｃ 排出口
８ 内部隔壁
９ 底部部材
１０ 開口
１１ 乾燥用加熱気体供給管
１２ スーパーヒータ
１３ 分離回収部
１４ 排気処理部

Claims (4)

1. 多孔質隔壁（１）の内側に乾燥処理部（２）を形成し、乾燥用加熱気体を前記多孔質隔壁（１）の外側から内側に噴流させて、前記乾燥処理部（２）において被処理物（３）を乾燥処理する乾燥装置であって、
   前記被処理物（３）を前記乾燥処理部（２）内に上方に向けて噴霧する噴霧機構（６）を前記乾燥処理部（２）の下部に設置し、乾燥処理後の前記被処理物（３）を排出する開口（１０）を前記乾燥処理部（２）の上端部に設け、前記多孔質隔壁（１）を加熱する加熱手段（４）を備えてなる乾燥装置。
2. 前記多孔質隔壁（１）が磁性金属製であり、前記加熱手段（４）が前記多孔質隔壁（１）に誘導電流を発生させるための誘導加熱手段（５）である請求項１記載の乾燥装置。
3. 前記乾燥用加熱気体が過熱蒸気である請求項１または２記載の乾燥装置。
4. 前記多孔質隔壁（１）が熱間静水圧加圧焼結によって形成された多孔質金属焼結体によって形成されている請求項１、２または３記載の乾燥装置。

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