JP2010230295A - 浮游拡散型乾燥装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
被処理物へのマイクロ波の照射効率が高く、被処理物をムラ無く均一に短時間に乾燥することができる浮遊拡散型乾燥方法を提供する。
【解決手段】水平方向に配置されている円筒状の処理容器（１）と、該処理容器（１）内に回転駆動可能に設けられている水平回転軸（１５）と、該水平回転軸（１５）に取り付けられている複数枚のフラット羽根（１８’、１８”）と、処理容器（１）内にマイクロ波を照射するマイクロ波発信器（４０）とから乾燥装置を構成する。被処理物を処理容器（１）内に入れる。フラット羽根（１８’、１８”）を所定の周速度で駆動して被処理物を所定角度だけ掬い上げ、落下させて浮遊拡散状態にし、マイクロ波を処理容器（１）の上方位置から照射する。
【選択図】図１

Description

本発明は、水平方向に配置されている円筒状の処理容器と、該処理容器内に回転駆動可能に設けられている水平回転軸と、該水平回転軸に取り付けられている複数枚のフラット羽根と、前記処理容器内にマイクロ波を照射するマイクロ波発信器とからなる乾燥装置を使用して被処理物を処理容器内で乾燥する浮遊拡散型乾燥方法およびこの方法の実施に使用される浮遊拡散型乾燥装置に関するものである。

食品、医薬品、飼料、新素材等は含水粉体として直接乾燥処理されることもあるし、造粒処理に先立ち乾燥処理されることもある。さらには、造粒された後に乾燥処理されることもある。水以外の溶剤によって粉体が造粒され、乾燥処理されることもある。例えば、樹脂材料として流通しているポリプロピレン等のペレットは、材料のポリプロピレンに溶剤のクロロホルムが添加されて混練され、ペレット状に形成される際にクロロホルムが所定の濃度以下になるように乾燥処理される。このような乾燥処理には、加熱乾燥、真空凍結乾燥、超音波乾燥、マイクロ波乾燥等が適用されている。マイクロ波を使用した乾燥方法が特許文献１に示されている。

特開２００４−１３７３７３号公報 特許第２９５５７２１号公報 特開２００１−３３１５８号公報

上記特許文献１には、可燃性廃棄物を破砕する破砕工程、塩分を除去する目的で水洗する水洗工程、予め乾燥する予備乾燥工程、不燃物の選別、圧縮成形する工程等を経て固形物を成形し、そしてマイクロ波により最終乾燥を実施して可燃性廃棄物から固形燃料を得る固形燃料化方法が記載されている。

回転テーブルあるいはコンベヤ上に被処理物を載せ、移動中の被処理物にマイクロ波を照射して乾燥するマイクロ波乾燥方法も実施されている。さらには、図３に示されているようなマイクロ波乾燥装置も知られている。すなわち、図３のに示されている乾燥装置は、垂直型の乾燥容器６０、この乾燥容器６０の底部から突き出ている垂直回転軸６１に取り付けられている水平攪拌羽根６２、乾燥容器６０の側壁に設けられているチョッパー羽根６３等から構成され、マイクロ波発信器６５で得られるマイクロ波は乾燥容器６０の上部から照射されるようになっている。したがって、乾燥容器６０に所定量の被処理物を入れ、そして水平攪拌羽根６２とチョッパー羽根５３とを回転駆動してマイクロ波を照射すると、被処理物Ｓは乾燥される。

特許文献２には、横型の装置であって、粉体または粒体が連続的に投入されて乾燥される乾燥装置７１が記載されている。特許文献２に記載の乾燥装置７１は、図４の正面断面図に示されているように、横長に形成された加熱処理槽７２と、該加熱処理槽７２に設けられている攪拌装置７３と、加熱処理槽７２の上部から加熱処理槽７２内にマイクロ波を照射するマイクロ波装置７４、７４、…と、加熱処理槽７２内に脱湿された空気を供給する脱湿空気供給装置７５とから構成されている。加熱処理槽７２には、図４において右側の上部に加熱処理槽７２内に材料を供給する材料入口７２ａが、材料入口７２ａの反対側の左側下方に材料出口７２ｂがそれぞれ設けられ、材料出口７２ｂの近傍には脱湿空気供給装置７５から供給される脱湿空気の供給孔７２ｃが、材料入口７２ａの近傍には排気口７２ｄがそれぞれ設けられている。攪拌装置７３は、加熱処理槽７２内の下方に設けられている水平回転軸７６と水平回転軸７６に固定された攪拌棒７７、７７、…と、加熱処理槽７２の外側に設けられ、水平回転軸７６を駆動するモータ７８とから構成されている。従って、粉体、粒体等の材料を材料入口７２ａから投入して、攪拌装置７３を駆動すると共に脱湿空気を供給して、マイクロ波装置７４、７４、…からマイクロ波を照射すると、材料が攪拌されながら乾燥して下流に運ばれ、材料出口７２ｂから排出される。

特許文献３には、バッチ式に生ゴミが投入されて乾燥される乾燥装置８１が記載されている。特許文献３に記載の乾燥装置８１は、図５に示されているように、回転の軸が水平になるように所定の支持機構によって支持されている回転ドラム８２と、該回転ドラム８２内に熱風を供給する熱風供給装置８３と、回転ドラム８２内にマイクロ波を照射するマイクロ波装置８４とから構成されている。回転ドラム８２の下方には、回転駆動装置８６が設けられ回転ドラム８２を回転できるようになっており、回転ドラム８２の周壁には、開閉可能なハッチ８７が設けられて、生ゴミをドラム内に投入したりドラム内から排出したりできるようになっている。マイクロ波装置８４には、マイクロ波を導く導波管８８が設けられ、導波管８８は、回転ドラム８２の鏡板の中央に明けられた開口部８２ａから挿入され斜め下方に向けられている。従って、導波管８８のマイクロ波出口８９から照射されるマイクロ波は回転ドラム８２内の下方部分に照射されることになる。ハッチ８７を開いて回転ドラム８２内に所定の生ゴミを投入してハッチ８７を閉じる。回転駆動装置８６によって回転ドラム８２を回転駆動して、熱風供給装置８３から熱風を供給する。そして、マイクロ波を照射する。そうすると、マイクロ波は回転ドラム８２内で回転している生ゴミの下方部分に照射され、生ゴミは乾燥する。所定の水分含有率になるまで乾燥したら、回転ドラム８２を停止してハッチ８７から生ゴミを排出する。

ところで、乾燥装置を備えていないが、混合羽根とチョッパー羽根とを備えた混合・造粒装置が、本出願人によっても色々提案されている。本出願人によって提案されている混合・造粒装置は、基本的には横型の混合容器、この混合容器内に設けられている回転軸、回転軸に取り付けられている両翼型のショベル羽根、混合容器の壁部から内部へ突き出るようにして設けられているチョッパー羽根等から構成されている。したがって、回転軸を回転駆動すると共に、チョッパー羽根を別の電動モータにより回転軸の回転速度よりも高速で回転駆動し、そして被処理物を混合容器内に供給すると、被処理物は両翼型のショベル羽根により掬い上げられ、そして重力により落下しながら混合作用を受ける。混合作用を受ける被処理物は、両翼型のショベル羽根によりチョッパー羽根の方へ移送され、そして高速回転駆動されているチョッパー羽根により強力な剪断、分散作用を受ける。これにより、被処理物は比較的短時間に混合・分散あるいは造粒される。

特許文献１に記載されている乾燥方法によると、マイクロ波が使用されているので、成形された可燃物の表面に付着している水分は潜熱が与えられて蒸発し、乾燥される。しかしながら、乾燥装置が開示されていないので、どのような状態でマイクロ波が照射されるか分からず、斑なく、効率よく照射されるとは認め難い。また、図３に示されている乾燥装置によると、水平攪拌羽根６２とチョッパー羽根６３とが設けられているので、被処理物Ｓは相互移動する状態で照射されるが、単に相互移動するだけで密度の高い状態で照射され、被処理物Ｓに均一に照射されるとは認めがたく、乾燥効率は低いと思われる。特許文献２に記載されている乾燥装置７１によると、材料は連続的に供給されて乾燥されるようになっているので、材料の乾燥にムラが生じてしまい、十分に乾燥されずに材料出口７２ｂから材料が排出されてしまったり、乾燥が完了していてもマイクロ波が照射されて材料が焦げてしまう可能性がある。さらには、攪拌棒７７、７７、…によって材料が攪拌されてはいるが、材料は加熱処理槽７２内の下方に留まってしまい、材料が密集した密度の高い状態でマイクロ波が照射されるので、照射効率が高いとは言えず、乾燥が不十分になると考えられる。特許文献３に記載されている乾燥装置８１においては、バッチ式に処理されているので、回転ドラム８２内の生ゴミは、均一な水分含有率になるまで乾燥させることができるように思われるが、生ゴミが回転ドラム８２内で軸方向に十分に攪拌されないので、乾燥が不均一になる可能性がある。また、マイクロ波は生ゴミが密集した回転ドラム８２内の下方に照射されるようになっているので、すなわち、密度が高い生ゴミに対してマイクロ波が照射されるようになっているので、照射効率は低く、乾燥に長時間を要すると思われる。

前述した混合・造粒装置によると、多量の被処理物がチョッパー羽根の方へ略連続的に移送され、チョッパー羽根により強力な混合・分散作用を受け、短時間にしかも均一に混合される効果が得られる。また、被処理物が軸方向の略中心位置の混合・分散位置で互いに衝突する。これによっても、被処理物の混合が促進されるという優れた効果が得られる。しかしながら、改良すべき点も認められる。例えば、造粒機能を奏するだけの単機能装置であり、また回転軸が軸方向に長くなっているので、円筒状混合容器も長くなり、その内周面の機械加工がコストの面、精度の面等から困難になっている。さらには、造粒された被処理物を乾燥するためには、乾燥装置を別途必要とする欠点もある。

本発明は、上記したような従来装置の問題点を解決した浮遊拡散型乾燥方法および浮遊拡散型乾燥装置を提供することを目的とし、具体的には被処理物へのマイクロ波の照射効率が高く、短時間に乾燥することができ、したがって被処理物の熱的劣化の問題がなく、被処理物をムラ無く均一に乾燥することができる、浮遊拡散型乾燥方法および浮遊拡散型乾燥装置を提供することを目的としている。また、必要な混合・分散作用が得られ、しかも安価に機械加工ができ、強度的にも問題のない浮遊拡散型乾燥装置を提供することも目的としている。さらに他の発明は、造粒後に乾燥処理することもできる浮遊拡散型乾燥装置を提供することも目的としている。

本発明は、上記目的を達成するために、被処理物をバッチ的に乾燥するとき、被処理物を浮游拡散状態にし、そしてマイクロ波を処理容器の上方から照射するように構成される。また、他の発明は、水平方向に配置されている円筒状の処理容器と、複数枚のフラット羽根と、チョッパー羽根と、マイクロ波発信器とから構成され、あるいはさらに真空源を備え、前記チョッパー羽根と前記フラット羽根はそれぞれ独立した周速度で駆動されるように構成されていると共に、前記マイクロ波照射窓と前記真空源に連なっている吸引口は前記処理容器の上方部に設けられる。また、板状のフラット羽根は、回転軸に対して所定角度偏らせて、あるいは所定角度振られて前記回転軸に軸方向に所定の間隔をおいて取り付けられる。したがって、板状のフラット羽根は被処理物を軸方向へ送る作用も奏することになる。さらには、乾燥容器の幅あるいは軸方向の長さは、乾燥容器の直径の０．５〜１．０の範囲に構成される。

また、乾燥容器は軸方向に短いので、その内周面は低コストで精密に機械加工されている。板状のフラット羽根は、平面形状が略扇形を呈すると共に、少なくともその外周部の円弧部分は高精度に機械加工されている。このように、処理容器の内周面と、板状のフラット羽根の円弧部分とが機械加工されているので、これらの間の隙間を小さくすることができ、その間隔は３ｍｍ以下の微少クリアランスになるように構成されている。

かくして、請求項１に記載の発明は、上記目的を達成するために、水平方向に配置されている円筒状の処理容器と、該処理容器内に回転駆動可能に設けられている水平回転軸と、該水平回転軸に取り付けられている複数枚のフラット羽根と、前記処理容器内にマイクロ波を照射するマイクロ波発信器とからなる乾燥装置を使用して被処理物を前記処理容器内でバッチ的に乾燥するとき、前記フラット羽根を所定の周速度で駆動して被処理物を所定角度だけ掬い上げ、落下させて浮遊拡散状態にし、そしてマイクロ波を前記処理容器の上方位置から照射するように構成される。請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の方法において、前記処理容器の壁部から内部へ臨むようにして設けられているチョッパー羽根を駆動して乾燥処理するように、そして請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の方法において、前記処理容器内を減圧しながら乾燥処理するように構成される。

請求項４に記載の発明は、水平方向に配置されている円筒状の処理容器と、該処理容器内に回転駆動可能に設けられている水平回転軸と、該水平回転軸に取り付けられている複数枚のフラット羽根と、前記処理容器の壁部から内部へ臨むようにして設けられているチョッパー羽根と、マイクロ波照射窓を介して前記処理容器内にマイクロ波を照射するマイクロ波発信器とからなる乾燥装置であって、前記チョッパー羽根は、前記処理容器の軸方向の略中心部の混合・分散域で、かつ底部から所定量だけ偏った位置に設けられ、前記フラット羽根は、少なくとも二対の４枚の板状のフラット羽根からなり、前記二対の板状のフラット羽根の一対は、その面が前記水平回転軸に対して所定角度振られて前記混合・分散域の一方側に位置するように、他の一対は逆方向に振られて前記混合・分散域の他方側に位置するように、前記水平回転軸に取り付けられ、前記チョッパー羽根と前記フラット羽根はそれぞれ独立した周速度で駆動されるようになっていると共に、前記マイクロ波照射窓は前記処理容器の上方部に設けられている。請求項５に記載の発明は、水平方向に配置されている円筒状の処理容器と、該処理容器内に回転駆動可能に設けられている水平回転軸と、該水平回転軸に取り付けられている複数枚のフラット羽根と、前記処理容器の壁部から内部へ臨むようにして設けられているチョッパー羽根と、マイクロ波照射窓を介して前記処理容器内にマイクロ波を照射するマイクロ波発信器と、吸引口を介して前記処理容器内を減圧する真空源とからなる乾燥装置であって、前記チョッパー羽根は、前記処理容器の軸方向の略中心部の混合・分散域で、かつ底部から所定量だけ偏った位置に設けられ、前記フラット羽根は、少なくとも二対の４枚の板状のフラット羽根からなり、前記二対の板状のフラット羽根の一対は、その面が前記水平回転軸に対して所定角度振られて前記混合・分散域の一方側に位置するように、他の一対は逆方向に振られて前記混合・分散域の他方側に位置するように、前記水平回転軸に取り付けられ、前記チョッパー羽根と前記フラット羽根はそれぞれ独立した周速度で駆動されるようになっていると共に、前記マイクロ波照射窓と前記吸引口は、前記処理容器の上方部に設けられている。請求項６に記載の発明は、請求項４または５に記載の装置において、前記処理容器の軸方向の長さは、該容器の直径の０．５〜１．０倍に選定されていると共に、前記処理容器の内周面と、前記板状のフラット羽根の少なくとも円弧部分は機械加工され、前記容器の内周面と前記円弧部分との間の間隔は、３ｍｍ以下の微少クリアランスに構成され、請求項７に記載の発明は、請求項４〜６のいずれかの項に記載の装置において、前記フラット羽根は０．１〜５．０ｍ／ｓの周速度で、前記チョッパー羽根は５００〜４２００回転／分で回転されるように構成されている。

以上のように本発明によると、水平方向に配置されている円筒状の処理容器と、該処理容器内に回転駆動可能に設けられている水平回転軸と、該水平回転軸に取り付けられている複数枚のフラット羽根と、前記処理容器内にマイクロ波を照射するマイクロ波発信器とからなる乾燥装置を使用して被処理物を前記処理容器内でバッチ的に乾燥するとき、前記フラット羽根を所定の周速度で駆動して被処理物を所定角度だけ掬い上げ、落下させて浮遊拡散状態にし、そしてマイクロ波を照射するので、すなわち、被処理物を密度が小さい状態にしてマイクロ波を照射するので、マイクロ波による乾燥効率が上がり、短時間で乾燥することができる。したがって、乾燥に伴う熱劣化の問題もない。また、浮遊拡散状態の被処理物に照射するので、被処理物は相互移動し、相互に付着するようなこともないし、マイクロ波を処理容器の上方位置から照射するので、マイクロ波の導入口に一般に設けられる絶縁物からなる照射窓が被処理物により塞がれるようなこともない。さらには、被処理物をフラット羽根で掬い上げるとき被処理物が十分に攪拌され、乾燥をバッチ的に実施するので、被処理物は均一に乾燥し乾燥ムラが生じることがない。また、他の発明によると、チョッパー羽根も駆動して乾燥処理するので、被処理物間に相互付着が生じても解砕される効果がさらに得られる。さらに他の発明によると、マイクロ波を照射するとき、処理容器内を減圧するので、水、あるいは溶剤の沸点が下がり、蒸発が促進され、そして蒸発した水分や溶剤は強制的に排出される。これにより、被処理物を高温に曝すことなく短時間に効率的に乾燥することができる効果がさらに得られる。

複数枚のフラット羽根と、チョッパー羽根と、マイクロ波発信器とからなり、前記チョッパー羽根と前記フラット羽根がそれぞれ独立した周速度で駆動されるようになっていると共に、前記マイクロ波照射窓は前記処理容器の上方部に設けられている発明によると、あるいはさらに真空源を備えた発明によると、マイクロ波照射窓が上方部に設けられて水分を含んだ被処理物が付着しないので、被処理物がマイクロ波照射窓に付着して過度に加熱されて焦げ付いてしまう不具合を防止することができる。そして、このような装置によると、色々な処理ができる。例えば、所定の周速度でフラット羽根を駆動すると共にチョッパー羽根を駆動し、そしてマイクロ波発信器からマイクロ波を照射すると、前述したようにして乾燥処理することができるし、チョッパー羽根を停止してフラット羽根だけを駆動して、ペレット状の被処理物を乾燥処理することもできる。また、このとき、真空源により処理容器内を減圧することもできる。そうすると、前述したような効果が得られる。

また、マイクロ波発信器と真空源とを停止して、混合あるいは造粒することもできる。すなわち、フラット羽根を比較的低速で駆動する。また、チョッパー羽根を高速で回転駆動する。そして、被処理物を供給すると被処理物は、フラット羽根により混合され、そして混合・分散域の方へ送られる。このとき被処理物は、混合・分散域内で互いに衝突し混合作用を受ける。そして、堆積する。堆積した被処理物はチョッパー羽根により強力な混合・分散作用を受け、短時間に造粒される。

上記のようにして造粒した後に、マイクロ波を起動して、さらには処理容器内を減圧して、前述したようにして乾燥処理することもできる。このときも、マイクロ波照射口あるいは吸引口は、処理容器の上方部に設けられているので、前述したような効果が得られる。また、処理容器の軸方向の長さが、直径の０．５〜１．０倍に選定されている発明によると、軸方向の長さが短くなっているので、被処理物が軸方向に相互移動して十分に攪拌されて均一に乾燥できるし、乾燥容器の内周面を安価に機械加工することができるという効果も得られる。また、処理容器の内周面と、板状のフラット羽根の円弧部分は機械加工され、その間隔を３ｍｍ以下の微少クリアランスに構成されているので、処理後に破棄する被処理物の残存量が少ないという、経済的な効果も得られる。さらには、フラット羽根は０．１〜５．０ｍ／ｓの周速度で、チョッパー羽根は５００〜４２００回転／分で回転できるようになっている発明によると、乾燥の対象となる被処理物に応じて、適切な乾燥処理を実施することが可能になる。

本発明の実施の形態を模式的に示す図で、その（ア）は全体の、そしてその（イ）は、（ア）において矢印イ―イ方向に見た図に相当する断面図である。 本実施の形態の作用を示す図で、その（ア）は、フラット羽根が回転駆動されて傾斜した状態を示す側面図、その（イ）は水平になった状態を示す模式図、その（ウ）は水平方向にθだけ回転した状態を示す模式図である。 従来の垂直回転軸型の乾燥装置を示す断面図である。 水平回転軸と攪拌棒が設けられている従来の連続型の乾燥装置を示す断面図である。 水平の軸周りに回転する回転ドラムが設けられている従来のバッチ式の乾燥装置を示す正面図である。

以下、図１、２により本発明の実施の形態を説明する。図１は、本実施の形態に係る浮遊拡散型乾燥装置を示す図で、その（ア）は全体の、そしてその（イ）は（ア）において矢印イーイ方向に見た図に相当する断面図であるが、これらの図に示されているように、本実施の形態に係る浮遊拡散型乾燥装置は、概略的には、軸芯が水平方向になるように配置される円筒状の処理容器１と、この処理容器１の側部に着脱自在に取り付けられている駆動ユニット１０とからなっている。この駆動ユニット１０が処理容器１の側部に取り付けられると、駆動ユニット１０の方に設けられている回転軸１５が処理容器１の内部へ片持梁的に突き出て、処理容器１内で回転駆動されるようになっている。また、処理容器１の壁部の斜め下方には、詳しくは後述するようにチョッパー３０が設けられている。

このように構成されている処理容器１の上方部に、絶縁物からなるマイクロ波照射窓４２が設けられ、同様に上方の所定位置には処理容器１中の空気を排気する吸引口５２が設けられている。マイクロ波照射窓４２にはマイクロ波発信器４０に連なっている導波管４１が接続され、導波管４１の先端には石英ガラス、超高分子量ポリエチレン等からなる真空絶縁部４２ａが設けられている。吸引口５２にはバグフイルタ５１を介して真空ポンプ５０が接続されている。

以下さらに詳しく説明すると、円筒状の処理容器１は、断面形状は円形を呈し、図１の（ア）において左方の側部は側板２で閉鎖されている。本実施の形態によると、処理容器１の他方の側部にはフランジ３が設けられている。このフランジ３に駆動ユニット１０の側板１１が、ボルトナットのような固着手段により着脱時税に取り付けられるようになっている。処理容器１の軸方向の略中心部において、換言すると軸方向の略中心部近傍の混合・分散域Ｘにおいて、その上方部に化学品例えば顔料・染料、薬品、食品、鉱工業品例えば建材、セメント等の被処理物を供給するための材料供給口４と、水等の添加液を供給するための液供給口５とが設けられている。また、下方部に乾燥あるいは造粒された製品排出口６が設けられている。この製品排出口６には、例えばピストンシリンダユニットで開閉される蓋が設けられているが、図１には示されていない。

こように構成されている処理容器１の軸方向の幅あるいは長さＬは、直径Ｄの０．５〜１．０になるように選定されている。本実施の形態によると、処理容器１の軸方向の長さＬが直径に対してこのように短いので、処理容器１の内周面は機械加工によって安価に精密に仕上げられている。

本実施の形態によると、前述した処理容器１は、図には示されていないが、架台に取り付けられている。そして、架台は図１の（ア）において右方へ延びてガイドレール１２、１２に連なっている。駆動ユニット１０の下部には車輪１３、１３、…が設けられ、これらの車輪１３、１３、…が、ガイドレール１２、１２に乗り、図１の（ア）において矢印Ａで示されているように水平方向に移動自在で、上記した処理容器１の側部に着脱自在になっている。このように、着脱自在に構成されている駆動ユニット１０の内部に、回転軸１５を回転駆動する電動モータ、この電動モータの回転速度を制御する制御装置等が設けられている。

回転軸１５は、駆動ユニット１０の側部から片持梁的に出ている。この回転軸１５は、処理容器１の軸方向の長さＬと実質的に同じ長さになっている。したがって、駆動ユニット１０を処理容器１の側部に側板１１を利用して取り付けると、回転軸１５は処理容器１内に片持梁的に支持されて収まる。この状態が図１の（ア）に示されている。また、駆動ユニット１０を処理容器１から取り外すと、回転軸１５を処理容器１から取り出すことができる。さらには、図１には具体的には示されていないが、この回転軸１５を駆動ユニット１０から引き抜くこともできるようになっている。

このように構成されている回転軸１５に、第１の羽根アーム１６、１６が取り付けられ、この第１の羽根アーム１６、１６と軸方向に所定の間隔をおいて第２の羽根アーム１７、１７が取り付けられている。すなわち、第１、２の羽根アーム１６、１７は、処理容器１の軸方向の略中心部の混合・分散域Ｘを挟んで、両側にそれぞれ取り付けられている。これらの第１、２の羽根アーム１６、１７は互いに９０度ずれている。換言すると、側面的にみるとクロス状に取り付けられている。そして、これらの羽根アーム１６、１７の、それぞれの先端部に混合羽根が取り付けられている。

混合羽根は、本実施の形態では４枚とも同じ形状の板状のフラット羽根１８から構成されている。さらに詳しく説明すると、図１の（イ）に示されているように、処理容器１の内周面１ａ側に位置する円弧部分１８ａは、処理容器１の内周面１ａと略同じ曲率の円弧状に、そして第１、２の羽根アーム１６、１７に取り付けられる中心部１８ｂは幅広に、全体として平面形状が略扇形を呈するように形成されている。このようなフラット羽根１８の、少なくとも円弧部分１８ａは精密に機械加工されている。

第１のフラット羽根１８’、１８’は、第１の羽根アーム１６、１６に、その円弧部分１８ａと処理容器１の内周面１ａとのクリアランスが例えば３ｍｍ以下になるように近接して、かつ回転軸１５が矢印Ｂ方向に回転駆動されるとき、被処理物が左方の混合・分散域Ｘの方へ送られるように所定の角度をつけて取り付けられている。また、第２のフラット羽根１８”、１８”は、第２の羽根アーム１７、１７に、その円弧部分１８ａと処理容器１の内周面１ａとのクリアランスが同様に３ｍｍ以下になるように近接して、かつ回転軸１５が矢印Ｂ方向に回転駆動されるとき、今度は被処理物が右方の混合・分散域Ｘの方へ送られるように所定の角度をつけて取り付けられている。このように取り付けられている隣り合うフラット羽根１８’、１８’の円周方向の間には、図１の（ア）に示されているように、比較的大きな間隔がある。このように大きな間隔があるので、第１、２のフラット羽根１８’、１８”が回転するとき、被処理物は、連続したスクリュとは異なり、叩かれるようにして混合・分散されることになる。

チョッパー３０の構造自体は、従来周知であるので詳しくは説明しないが、図１の（イ）に示されているように、複数段に設けられているチョッパー羽根３１、３１、…から構成されている。そして、チョッパー羽根３１、３１、…が処理容器１の内部に位置し、電動モータ３２が外部に位置するようにして処理容器１の斜め下方に取り付けられている。また、チョッパー軸に取り付けられているチョッパー羽根３１、３１、…は、処理容器１の内部で分解でき、チョッパー軸のシールも取り外し可能になっている。このように構成されているチョッパー３０は、回転軸１５の回転とは関係なく独立して電動モータ３２により回転駆動されるようになっている。

チョッパー３０の取り付け位置についてさらに詳しく説明する。チョッパー３０は、第１、２のフラット羽根１８’、１８”と干渉しない混合・分散域Ｘで、次のような位置に設けられている。すなわち、被処理物は第１、２のフラット羽根１８’、１８”が所定速度で回転駆動されると、図１の（イ）に示されているような形状Ｔに堆積するが、一番厚くなる堆積する位置、換言すると垂直軸から回転方向に６０度程度偏った位置に設けられている。

次に、上記実施の形態の作用について説明する。処理容器１のフランジ３に駆動ユニット１０の側板１１を取り付ける。そうすると、図１の（ア）に示されているように組み立てられる。したがって、以下に説明するように、被処理物をバッチ式に乾燥することも、被処理物を同様にバッチ式に造粒することも、さらには造粒した後に乾燥することもできる。

（ａ）前述した染料、薬品、食品のような被処理物を乾燥する場合：第１、２のフラット羽根１８’、１８”の周速度が所定速度になるように、例えば２ｍ／ｓ以上の速度になるように駆動する。チョッパー３０は必要に応じて駆動する。材料供給口４から所定量の被処理物ｓを供給する。そうすると、被処理物ｓは第１、２のフラット羽根１８’、１８”に押された状態で処理容器１の周壁に沿って所定角度あるいは所定高さまで持ち上げられ、やがて周壁から離れて空間に浮遊拡散状態で落下する。この浮遊拡散した状態が図１の（イ）において多数の点で示されている。マイクロ発信器４０を起動して、浮遊拡散状態の被処理物ｓにマイクロ波を照射する。被処理物ｓに付着している水分は沸騰して、瞬時に乾燥する。このとき、真空ポンプ５０を起動すると、処理容器１内は減圧され、水の沸点が下がる。また、蒸発は促進され、水分は排出される。これにより、被処理物ｓを高温に曝すことなく、短時間に乾燥することができる。所定時間乾燥したら、製品排出口６を開いて、乾燥した製品を取り出す。本実施の形態によると、被処理物ｓは相互移動の状態で乾燥されるので、被処理物の相互付着の問題は小さい。また、相互付着してもチョッパー３０を起動することにより解砕することができる。

上記のようにして乾燥処理するとき、被処理物ｓはフラット羽根１８の表面に載せられた形で掬い上げられ、そして所定角度持ち上げられると重力により落下するが、そのときのフラット羽根１８と被処理物ｓの運動を図２によりさらに詳しく説明する。フラット羽根１８に掬われた被処理物ｓは、重力と遠心力による力を受けると共に、所定の角度で振られているフラット羽根１８からの抗力を受けて、フラット羽根１８の上を滑ることになる。このとき、滑りは２方向の成分に分けることができる。第１の成分は、フラット羽根１８の長手方向に沿う、図２の（ア）において、矢印Ｙ１で示されている成分であり円周方向の滑り成分である。第２の成分は、回転軸１５と垂直な方向の、図２の（ア）において、矢印Ｙ２で示されている成分である。滑りの第１の成分と第２の成分のそれぞれの方向は直交している。フラット羽根１８が最下位から上方へ回転するとき、被処理物ｓはフラット羽根１８により掬われる。フラット羽根１８が回転軸１５に対して水平な位置に達するまでは、被処理物ｓに遠心力と重力が共に第２の成分の方向に働くので、被処理物ｓは第２の成分の方向に滑って処理容器１の周壁に押し付けられる。図２の（イ）には、フラット羽根１８の部分のうち、回転軸１５に対して水平な部分の断面が模式的に示されている。被処理物ｓが、図２の（イ）において矢印Ｙ２’方向、すなわち処理容器１の周壁方向に滑っている様子が示されている。

このとき、被処理物ｓは、第１の方向Ｙ１の方向にも滑って円周方向に落下することになるが、被処理物ｓは処理容器１の周壁に押し付けられているので、落下の量は少量である。

フラット羽根１８が水平方向からθだけ上方に回転駆動されると、図２の（ウ）の鎖線の矢印Ｙ３で示されているように、遠心力より大きい重力成分が作用し、被処理物ｓは処理容器１の周壁から離れる。そうすると、円周方向、すなわち第１の成分の方向に滑ってフラット羽根１８から落下すると共に、中心方向、すなわち第２の成分の方向と反対の方向にも滑って落下する。前記円周方向の落下と中心方向の落下により、被処理物ｓは図１の（イ）において多数の点で示されているように、浮游拡散状態になる。図１の（イ）には理想的な浮游拡散状態が示されているが、この理想的な浮游拡散状態になるときのフラット羽根１８と水平方向との成す角度θは、被処理物の物理的性質、フラット羽根１８の表面の摩擦係数等から決定されるが、一般には４０〜８５度が望ましい。すなわち、フラット羽根１８が４０度で落下を初め、８５度では完全に落下するような、周速度で回転駆動するのが望ましい。

（ｂ）単に造粒する場合：マイクロ波発信器と真空ポンプを停止しておく。回転軸１５を設定された比較的低速で駆動する。また、チョッパー羽根３１、３１、…を電動モータ３２により高速で回転駆動する。材料供給口４から所定量の被処理物を供給する。また、所定時間経過後に必要に応じて液体供給口５から液体を供給する。供給された被処理物は、図１の（イ）において矢印Ｂ方向に回転駆動されている第１のフラット羽根１８’、１８’により混合され、そして混合・分散域Ｘの方へ送られる。第２のフラット羽根１８”、１８”により、回転方向に見て９０度遅れて同様に混合され、そして混合・分散域Ｘの方へ送られる。このように、第１のフラット羽根１８’、１８’により送られる被処理物と、第２のフラット羽根１８”、１８”により送られる被処理物は、混合・分散域Ｘ内で互いに衝突し混合作用を受ける。そして、前述したような堆積する。この堆積した状態が図１の（イ）において符号Ｔで示されている。堆積する位置にチョッパー羽根３１、３１、…が設けられているので、被処理物は強力な混合・分散作用を受け、短時間に造粒される。製品排出口６を開いて、造粒製品を取り出す。本実施の形態によると、軸方向に短いので、供給される被処理物はチョッパー羽根の方へ直ちに送られて強力な混合・分散作用を受け、短時間に例えば２〜１０分という極めて短い時間で造粒される。さらには、混合羽根が板状のフラット羽根からなっているので、強度は大きく製作は容易という効果も得られる。

（ｃ）造粒後に乾燥する場合：前記（ｂ）のようにして造粒した後に、第１、２のフラット羽根１８’、１８”、…の周速度を造粒物が破壊されない速度で、フラット羽根１８と水平方向との成す角度θが４０〜８５度の範囲になるようにして、また必要に応じてチョッパー３０を停止し、あるいは速度を調整して、マイクロ波発信器４０と真空ポンプ５０とを起動する。そうすると、造粒物は前記（ａ）で説明されているようにして乾燥される。製品排出口６を開いて、乾燥された造粒製品を取り出す。

（ｄ）他の装置によって形成された樹脂ペレットを乾燥する場合：処理容器１からチョッパー３０を取り外す。あるいは、チョッパー軸からチョッパー羽根３１、３１、…を取り外す。そうしておいて、第１、２のフラット羽根１８’、１８”の周速度が所定速度になるように、例えば２ｍ／ｓ以上の速度になるように駆動する。材料供給口４から、他の装置によって形成された樹脂ペレット、例えばポリプロピレンのペレットを供給する。そうすると、ペレットは第１、２のフラット羽根１８’、１８”に押された状態で処理容器１の周壁に沿って所定角度あるいは所定高さまで持ち上げられ、やがて周壁から離れて空間に浮遊拡散状態で落下する。マイクロ発信器４０を起動して、浮遊拡散状態のペレットにマイクロ波を照射する。ペレット内に含まれているクロロホルム等の溶剤は蒸発する。このとき、真空ポンプ５０を起動すると、処理容器１内は減圧され、さらに蒸発が促進される。これにより、ペレットを高温に曝すことなく、短時間に乾燥することができる。所定時間乾燥したら、製品排出口６を開いて、乾燥したペレットを取り出す。

１ 処理容器 ４ 材料供給 １０ 駆動ユニット １５ 回転軸 １８’ 第１のフラット羽根 １８” 第２のフラット羽根 １８ａ 円弧部分 ３０ チョッパー ４０ マイクロ波発信器 ４２ マイクロ波照射窓
５０ 真空ポンプ ５２ 吸引口
Ｘ 混合・分散域

Claims (7)

1. 水平方向に配置されている円筒状の処理容器と、該処理容器内に回転駆動可能に設けられている水平回転軸と、該水平回転軸に取り付けられている複数枚のフラット羽根と、前記処理容器内にマイクロ波を照射するマイクロ波発信器とからなる乾燥装置を使用して被処理物を前記処理容器内でバッチ的に乾燥するとき、
   前記フラット羽根を所定の周速度で駆動して被処理物を所定角度だけ掬い上げ、落下させて浮遊拡散状態にし、そしてマイクロ波を前記処理容器の上方位置から照射することを特徴とする浮遊拡散型乾燥方法。
2. 請求項１に記載の方法において、前記処理容器の壁部から内部へ臨むようにして設けられているチョッパー羽根を駆動して乾燥処理することを特徴とする浮遊拡散型乾燥方法。
3. 請求項１または２に記載の方法において、前記処理容器内を減圧しながら乾燥処理することを特徴とする浮遊拡散型乾燥方法。
4. 水平方向に配置されている円筒状の処理容器と、該処理容器内に回転駆動可能に設けられている水平回転軸と、該水平回転軸に取り付けられている複数枚のフラット羽根と、前記処理容器の壁部から内部へ臨むようにして設けられているチョッパー羽根と、マイクロ波照射窓を介して前記処理容器内にマイクロ波を照射するマイクロ波発信器とからなる乾燥装置であって、
   前記チョッパー羽根は、前記処理容器の軸方向の略中心部の混合・分散域で、かつ底部から所定量だけ偏った位置に設けられ、
   前記フラット羽根は、少なくとも二対の４枚の板状のフラット羽根からなり、前記二対の板状のフラット羽根の一対は、その面が前記水平回転軸に対して所定角度振られて前記混合・分散域の一方側に位置するように、他の一対は逆方向に振られて前記混合・分散域の他方側に位置するように、前記水平回転軸に取り付けられ、
   前記チョッパー羽根と前記フラット羽根はそれぞれ独立した周速度で駆動されるようになっていると共に、前記マイクロ波照射窓は前記処理容器の上方部に設けられていることを特徴とする浮遊拡散型乾燥装置。
5. 水平方向に配置されている円筒状の処理容器と、該処理容器内に回転駆動可能に設けられている水平回転軸と、該水平回転軸に取り付けられている複数枚のフラット羽根と、前記処理容器の壁部から内部へ臨むようにして設けられているチョッパー羽根と、マイクロ波照射窓を介して前記処理容器内にマイクロ波を照射するマイクロ波発信器と、吸引口を介して前記処理容器内を減圧する真空源とからなる乾燥装置であって、
   前記チョッパー羽根は、前記処理容器の軸方向の略中心部の混合・分散域で、かつ底部から所定量だけ偏った位置に設けられ、
   前記フラット羽根は、少なくとも二対の４枚の板状のフラット羽根からなり、前記二対の板状のフラット羽根の一対は、その面が前記水平回転軸に対して所定角度振られて前記混合・分散域の一方側に位置するように、他の一対は逆方向に振られて前記混合・分散域の他方側に位置するように、前記水平回転軸に取り付けられ、
   前記チョッパー羽根と前記フラット羽根はそれぞれ独立した周速度で駆動されるようになっていると共に、前記マイクロ波照射窓と前記吸引口は、前記処理容器の上方部に設けられていることを特徴とする浮遊拡散型乾燥装置。
6. 請求項４または５に記載の装置において、前記処理容器の軸方向の長さは、該容器の直径の０．５〜１．０倍に選定されていると共に、前記処理容器の内周面と、前記板状のフラット羽根の少なくとも円弧部分は機械加工され、前記容器の内周面と前記円弧部分との間の間隔は、３ｍｍ以下の微少クリアランスに構成されていることを特徴とする浮遊拡散型乾燥装置。
7. 請求項４〜６のいずれかの項に記載の装置において、前記フラット羽根は０．１〜５．０ｍ／ｓの周速度で、前記チョッパー羽根は５００〜４２００回転／分で回転されるようになっていることを特徴とする浮遊拡散型乾燥装置。

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