JP2022072411A - Method of producing dried material, and dryer - Google Patents

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有香 保崎
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Abstract

To increase the concentration of a treating object while decreasing a drying time, in a method of producing a dried material by drying a frozen material and in a dryer that starts drying a frozen material kept in a frozen state.SOLUTION: The method of producing a dried material comprising a freezing step (step S2) of freezing a liquid dispersion with a treating object dispersed in a liquid, to obtain a frozen material, and a drying step (step S4) of starting drying a frozen material kept in a frozen state to obtain a dried material, in which the drying step (step S4) is a sublimation step of allowing the frozen material to sublime by irradiating the frozen material with an electromagnetic wave while moving the frozen material.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、凍結物を乾燥させて乾燥物を得る乾燥物の製造方法、および凍結物を凍結させたまま乾燥を開始する乾燥装置に関する。 The present invention relates to a method for producing a dried product by drying the frozen product to obtain a dried product, and a drying device for starting drying while the frozen product is frozen.

液体への分散性が優れる材料は、食品、化粧品、医療品、または塗料等の分野への応用が期待されている。ところが、その材料(以下、被処理物という。)を液体に均質に分散させた分散液として安定させるためには、被処理物に対して数倍から数百倍の質量の液体が必要になる場合があり、腐敗防止、保存スペースの確保、保存および輸送コストの増大等、種々の問題がある。この問題を解決するために、分散液中の液体を蒸発させて被処理物を乾燥させる技術(例えば、特許文献1等)が提案されている。被処理物を乾燥させるにあたっては、乾燥させた被処理物を液体に再度分散させたとき、乾燥前と同程度の状態に戻すことができる良好な復元性が求められる。 Materials with excellent dispersibility in liquids are expected to be applied to fields such as foods, cosmetics, medical products, and paints. However, in order to stabilize the material (hereinafter referred to as the object to be treated) as a dispersion in which the material is uniformly dispersed in the liquid, a liquid having a mass several to several hundred times that of the object to be treated is required. In some cases, there are various problems such as prevention of spoilage, securing of storage space, increase of storage and transportation costs, and the like. In order to solve this problem, a technique for evaporating the liquid in the dispersion liquid to dry the object to be treated (for example, Patent Document 1 and the like) has been proposed. In drying the object to be treated, good resilience is required so that when the dried object to be treated is dispersed again in a liquid, it can be returned to the same state as before drying.

特許文献1に記載された技術は、水分の蒸発温度が20℃~40℃になる程度に減圧した状態で分散液にマイクロ波を照射し、分散液中の水分を蒸発させて被処理物を濃縮させる技術である。 In the technique described in Patent Document 1, the dispersion liquid is irradiated with microwaves in a state where the evaporation temperature of the water content is reduced to about 20 ° C. to 40 ° C., and the water content in the dispersion liquid is evaporated to prepare the object to be treated. It is a technique to concentrate.

特開2019-44070号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2019-44070

しかしながら、特許文献1に記載された技術では、良好な復元性を維持するために、被処理物の濃度が10質量%程度の濃縮しかできず、90質量%もの水分が依然として残っている。これは、被処理物の凝集を抑えながら分散液中の水分を蒸発させることがいかに難しいかの現れであり、特許文献1の技術では、乾燥物を得るには至っていない。 However, in the technique described in Patent Document 1, in order to maintain good stability, the concentration of the object to be treated can only be concentrated to about 10% by mass, and 90% by mass of water still remains. This is a manifestation of how difficult it is to evaporate the water content in the dispersion while suppressing the aggregation of the object to be treated, and the technique of Patent Document 1 has not yet obtained a dried product.

また、特許文献1の中でも乾燥時間の短縮が望まれているように、乾燥時間は短ければ短いほど好ましい。 Further, as it is desired to shorten the drying time in Patent Document 1, the shorter the drying time is, the more preferable.

本発明は上記事情に鑑み、乾燥時間の短縮が可能であり、被処理物の凝集が抑制され、再分散時の復元性が良好な乾燥物の製造方法および乾燥装置を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, it is an object of the present invention to provide a method for producing a dried product and a drying apparatus, which can shorten the drying time, suppress aggregation of the object to be treated, and have good resilience at the time of redispersion. do.

上記目的を解決する本発明の乾燥物の製造方法は、
液体中に被処理物が分散した分散液を凍結させ凍結物を得る凍結工程と、
前記凍結物を凍結させたまま乾燥を開始し、乾燥物を得る乾燥工程とを有し、
前記乾燥工程が、前記凍結物を動かしながら該凍結物に電磁波を照射し、該凍結物を昇華させる工程であることを特徴とする。
The method for producing a dried product of the present invention that solves the above object is
A freezing step of freezing the dispersion liquid in which the object to be treated is dispersed in the liquid to obtain a frozen product,
It has a drying step of starting drying while the frozen product is frozen to obtain a dried product.
The drying step is a step of irradiating the frozen product with an electromagnetic wave while moving the frozen product to sublimate the frozen product.

本発明の乾燥物の製造方法では、前記凍結物を凍結させたまま乾燥を開始するため、被処理物は凍結・固定化されていることから、被処理物同士が接近することはなく、凝集が生じにくい。また、仮に凍結物に凝集が生じていたとしても、電磁波を照射することによって、その凝集の主な原因の水素結合を切断することが期待できる。さらには、前記乾燥工程において前記凍結物が融解してしまい液体が生じたとしても電磁波によって液体分子が振動し、被処理物が凝集することが妨げられる。また、前記乾燥工程において前記凍結物に電磁波を照射することで氷晶が振動し、昇華速度が速まり乾燥時間が短縮される。しかも、前記凍結物を動かしながら該凍結物に電磁波を照射することで、電磁波が該凍結物に均一に照射され、電磁波を照射することによって得られる上述の各種作用が偏りなく及ぶ。また、前記凍結物に昇華熱が均一に与えられるようになり、乾燥時間がさらに短縮される。 In the method for producing a dried product of the present invention, since the dried product is started to be dried while the frozen product is frozen, the products to be treated are frozen and immobilized, so that the products to be treated do not approach each other and aggregate. Is unlikely to occur. Further, even if the frozen material is agglomerated, it can be expected that the hydrogen bond, which is the main cause of the agglomeration, is broken by irradiating the frozen material with electromagnetic waves. Further, even if the frozen product is thawed and a liquid is generated in the drying step, the liquid molecules vibrate due to the electromagnetic wave, and the aggregated object is prevented from aggregating. Further, in the drying step, by irradiating the frozen material with electromagnetic waves, the ice crystals vibrate, the sublimation speed is increased, and the drying time is shortened. Moreover, by irradiating the frozen material with electromagnetic waves while moving the frozen material, the electromagnetic waves are uniformly irradiated to the frozen material, and the above-mentioned various actions obtained by irradiating the frozen material are evenly applied. Further, the heat of sublimation is uniformly applied to the frozen product, and the drying time is further shortened.

この点につき、さらに詳しく説明する。前記凍結物を凍結させたまま乾燥させる技術として棚式真空凍結乾燥技術が知られているが、棚式真空凍結乾燥機に用いる多数のトレイには前記分散液を数十mmの厚さで充填するため、手間がかかる。また、前記分散液が充填されたトレイは、温度制御の可能な棚の上に載置され、該分散液は凍結されて凍結物になる。その後、トレイの下面から加熱され、トレイの上面側になる表面側の一面のみが被処理物の蒸発面としての露出面になり、この一面からのみ昇華した水蒸気が抜ける。乾燥が進み、氷晶が昇華することで蒸発面が下がっていくと、氷晶がなくなった微細な隙間を水蒸気が通る際の圧力差(抵抗)で氷晶の温度が上昇してしまう。さらに、蒸発面までの伝熱抵抗によっても氷晶の温度が上昇してしまう。このため、氷晶の凍結状態を維持するため昇華熱の温度(加熱温度)を抑制しながら行わねばならず、乾燥に時間がかかる。ここで説明した棚式真空凍結乾燥は被処理物を動かすことのない静的な乾燥であるといえる。 This point will be described in more detail. A shelf-type vacuum freeze-drying technique is known as a technique for drying the frozen product while it is frozen. However, many trays used in the shelf-type vacuum freeze-dryer are filled with the dispersion liquid to a thickness of several tens of mm. Therefore, it takes time and effort. Further, the tray filled with the dispersion liquid is placed on a shelf whose temperature can be controlled, and the dispersion liquid is frozen into a frozen product. After that, it is heated from the lower surface of the tray, and only one surface on the front surface side, which is the upper surface side of the tray, becomes an exposed surface as an evaporation surface of the object to be processed, and the sublimated water vapor escapes only from this one surface. As the drying progresses and the evaporative surface is lowered due to the sublimation of the ice crystals, the temperature of the ice crystals rises due to the pressure difference (resistance) when the water vapor passes through the fine gaps where the ice crystals have disappeared. Furthermore, the temperature of the ice crystals also rises due to the heat transfer resistance to the evaporation surface. Therefore, in order to maintain the frozen state of the ice crystals, the temperature of the sublimation heat (heating temperature) must be suppressed, and it takes time to dry. It can be said that the shelf-type vacuum freeze-drying described here is static drying that does not move the object to be processed.

一方、前記凍結物を動かしながら乾燥を行う前記乾燥工程における乾燥は動的な乾燥であるといえる。この動的な乾燥では、被処理物における、水蒸気を逃がすことができる露出面を広く確保することができ、上記圧力差(抵抗)が小さくなる。また、均一に昇華熱が与えられることから、伝熱抵抗も大きなものとはなりにくい。これらのことから、昇華熱の温度(加熱温度)を高くすることができ、乾燥時間が短くなる。 On the other hand, it can be said that the drying in the drying step of drying while moving the frozen product is dynamic drying. In this dynamic drying, it is possible to secure a wide exposed surface of the object to be treated from which water vapor can escape, and the pressure difference (resistance) becomes small. Further, since the sublimation heat is uniformly applied, the heat transfer resistance is unlikely to be large. From these things, the temperature of the heat of sublimation (heating temperature) can be raised, and the drying time is shortened.

以上説明したように、本発明の乾燥物の製造方法によれば、乾燥時間を短縮しつつ、被処理物の凝集が抑えられる結果、被処理物の濃縮度を向上させることができる。 As described above, according to the method for producing a dried product of the present invention, it is possible to improve the enrichment of the product to be treated as a result of suppressing the aggregation of the product to be treated while shortening the drying time.

なお、前記乾燥工程は、減圧下で乾燥を行う工程である。すなわち、減圧下において凍結物の水分が昇華により気体化するように加熱する工程である。この乾燥工程は、前記凍結物が収納されている容器を動かすことで該凍結物を該容器内で動かす工程であってもよい。例えば、前記容器を回転、揺動、あるいは振動させる工程であってもよい。あるいは、前記乾燥工程は、前記容器に収納されている前記凍結物を直接動かすものであってもよい。 The drying step is a step of drying under reduced pressure. That is, it is a step of heating so that the water content of the frozen product is vaporized by sublimation under reduced pressure. This drying step may be a step of moving the frozen product in the container by moving the container in which the frozen product is stored. For example, it may be a step of rotating, rocking, or vibrating the container. Alternatively, the drying step may directly move the frozen product stored in the container.

また、前記容器内の圧力(真空圧力)が高い状態(真空度が低い状態)で電磁波を照射すると前記凍結物が融解する恐れがあることから、電磁波の照射は、該容器内の圧力が所定の値(例えば、300Pa)まで低下してから開始するようにすることが好ましい。 Further, since the frozen material may be thawed when the electromagnetic wave is irradiated in a state where the pressure (vacuum pressure) in the container is high (a state where the degree of vacuum is low), the pressure in the container is predetermined for the irradiation of the electromagnetic wave. It is preferable to start after the value drops to the value of (for example, 300 Pa).

また、電磁波は、周波数が数MHz以上数十GHz以下のものであってもよく、例えば、短波や極超短波であってもよい。すなわち、高周波やマイクロ波であってもよい。 Further, the electromagnetic wave may have a frequency of several MHz or more and several tens of GHz or less, and may be, for example, a short wave or an ultra-high frequency wave. That is, it may be high frequency or microwave.

また、
前記凍結工程が、前記分散液をブライン液によって凍結させる工程であり、
前記凍結工程が完了した後であって前記乾燥工程を開始する前に、前記ブライン液を濾過することで、該ブライン液を前記凍結物から分離する分離工程を有することを特徴としてもよい。
also,
The freezing step is a step of freezing the dispersion liquid with a brine liquid.
It may be characterized by having a separation step of separating the brine solution from the frozen product by filtering the brine solution after the freezing step is completed and before the drying step is started.

ここにいうブライン液とは、前記液体すなわち前記分散液の液体成分よりも凝固点が低い液体のことをいう(以下、同じ)。 The term "brine liquid" as used herein means a liquid having a freezing point lower than that of the liquid, that is, the liquid component of the dispersion liquid (hereinafter, the same applies).

例えば、水に被処理物が分散した分散液をゆっくりと凍結させた場合は、水は、水分子以外を異物として排除しながら純水な氷として凍結するため氷晶が大きく成長し、片や排除されて濃縮された分散液中で被処理物が凝集してしまうと考えられる。一方、前記凍結工程によれば、前記分散液が前記ブライン液によってごく短時間に凍結され、ナノサイズ又はミクロンサイズの氷晶になり、被処理物は凝集する前に凍結・固定化されることから、被処理物同士が接近することはなく、凝集は生じにくい。 For example, when a dispersion liquid in which an object to be treated is dispersed in water is slowly frozen, the water freezes as pure ice while removing non-water molecules as foreign substances, so that ice crystals grow large and become pieces. It is considered that the object to be treated agglomerates in the dispersion liquid that has been eliminated and concentrated. On the other hand, according to the freezing step, the dispersion liquid is frozen by the brine liquid in a very short time to form nano-sized or micron-sized ice crystals, and the object to be treated is frozen and immobilized before agglomeration. Therefore, the objects to be treated do not come close to each other, and aggregation is unlikely to occur.

また、前記分離工程によって、前記ブライン液は、前記乾燥工程での残留が問題にならない程度にまで容易に除去することができ、乾燥工程をより効率的に行うことができる。分離したブライン液は再利用することが可能である。 Further, by the separation step, the brine solution can be easily removed to the extent that the residue in the drying step does not become a problem, and the drying step can be performed more efficiently. The separated brine solution can be reused.

なお、前記凍結工程が、前記分散液を揮発性のブライン液によって凍結させる工程であってもよい。 The freezing step may be a step of freezing the dispersion liquid with a volatile brine liquid.

前記乾燥工程において、前記ブライン液が気化し、被処理物中には残留しない。 In the drying step, the brine solution vaporizes and does not remain in the object to be treated.

また、
前記凍結工程が、前記分散液を攪拌しながら凍結させる工程であることを特徴としてもよい。
also,
The freezing step may be characterized as a step of freezing the dispersion liquid while stirring.

こうすることで、前記分散液は均一に冷却され、また凝集もしにくくなる。 By doing so, the dispersion liquid is uniformly cooled and is less likely to aggregate.

さらに、
前記凍結工程が、前記分散液を供給口から前記ブライン液中に吐出し、吐出した該分散液を該ブライン液によって凍結させる工程であることを特徴としてもよい。
moreover,
The freezing step may be characterized in that the dispersion liquid is discharged from the supply port into the brine liquid, and the discharged dispersion liquid is frozen by the brine liquid.

なお、前記凍結工程が、紐状の凍結物を得る工程であってもよく、前記凍結工程が、前記分散液を攪拌しながら凍結させる工程であれば、前記凍結物は短い紐状のものになる。 The freezing step may be a step of obtaining a string-shaped frozen product, and if the freezing step is a step of freezing the dispersion liquid while stirring, the frozen product may be a short string-shaped product. Become.

また、前記凍結工程が、液体中にセルロースナノファイバーが分散したCNF分散液を凍結させる工程であってもよい。 Further, the freezing step may be a step of freezing the CNF dispersion liquid in which cellulose nanofibers are dispersed in the liquid.

すなわち、
液体中にセルロースナノファイバーが分散したCNF分散液をブライン液によって凍結させCNF分散液凍結物を得る凍結工程と、
前記CNF分散液凍結物を凍結させたまま乾燥を開始する乾燥工程とを有することを特徴とする乾燥物の製造方法であってもよい。
That is,
A freezing step of freezing a CNF dispersion in which cellulose nanofibers are dispersed in a liquid with a brine solution to obtain a frozen CNF dispersion.
The method for producing a dried product may be characterized by having a drying step of starting drying while the frozen CNF dispersion is frozen.

この乾燥物の製造方法によれば、前記凍結工程において、前記CNF分散液が前記ブライン液によって短時間のうちに凍結されることでCNFの凝集が抑えられ、前記乾燥工程において、この凍結状態のままCNF分散液凍結物を乾燥させることで、凝集が抑えられたCNFの乾燥物が得られる。 According to this method for producing a dried product, in the freezing step, the CNF dispersion is frozen by the brine solution in a short time, so that aggregation of CNF is suppressed, and in the drying step, the frozen state is maintained. By drying the frozen CNF dispersion as it is, a dried CNF with suppressed aggregation can be obtained.

なお、前記凍結工程は、乾燥工程に使用する容器とは別の容器中のブライン液中でCNF分散液を凍結させる工程であってもよい。 The freezing step may be a step of freezing the CNF dispersion in a brine solution in a container different from the container used in the drying step.

また、前記液体は水であってもよいし、CNFを凝集せずに分散させ、ブライン液により急速に凍結し得るものであれば水以外の液体であってもよい。例えば、水と凝固点が異なる液体であってもよいし、水に添加物が添加された液体であってもよい。もちろん該添加物は、後述するセルロースナノファイバーの乾燥物の製造方法を実施することで気化する物質であることが好ましいが、乾燥されたCNFの利用・用途の妨げにならない成分であればこの限りでない。 Further, the liquid may be water, or may be a liquid other than water as long as it disperses CNF without aggregating and can be rapidly frozen by the brine liquid. For example, it may be a liquid having a freezing point different from that of water, or it may be a liquid in which an additive is added to water. Of course, the additive is preferably a substance that is vaporized by carrying out the method for producing a dried cellulose nanofiber described later, but this is limited as long as it is a component that does not interfere with the use and use of the dried CNF. Not.

上記目的を解決する本発明の乾燥装置は、
液体中に被処理物が分散した分散液を凍結させた凍結物を収納する容器と、
前記容器に収納されている前記凍結物を凍結させたまま乾燥を開始する乾燥手段と、
前記乾燥手段によって乾燥されている前記凍結物を前記容器内で動かす凍結物可動部と、
前記乾燥手段によって乾燥されている前記凍結物に電磁波を照射する照射部とを備えたことを特徴とする。
The drying apparatus of the present invention that solves the above object is
A container for storing the frozen material in which the dispersion liquid in which the object to be treated is dispersed in the liquid is frozen,
A drying means for starting drying while the frozen product stored in the container is frozen, and a drying means.
A frozen material moving part that moves the frozen material dried by the drying means in the container, and
It is characterized by being provided with an irradiation unit that irradiates the frozen material dried by the drying means with an electromagnetic wave.

本発明の乾燥装置によれば、前記乾燥手段が、前記凍結物を凍結させたまま乾燥を開始するため、被処理物は凍結・固定化されていることから、被処理物同士が接近することはなく、凝集が生じにくい。また、仮に凍結物に凝集が生じていたとしても、前記照射部が電磁波を照射することによって、その凝集の主な原因の水素結合を切断することが期待できる。さらには、乾燥途中で前記凍結物が溶けて液体が生じたとしても電磁波によって液体分子が振動し、被処理物が凝集することが妨げられる。また、前記照射部が前記凍結物に電磁波を照射することで氷晶が振動し、昇華速度が速まり乾燥時間が短縮される。しかも、前記凍結物可動部により前記凍結物を動かしながら乾燥することで動的な乾燥になる。この動的な乾燥では、上述したように、被処理物における、水蒸気を逃がすことができる露出面を広く確保することができ、氷晶がなくなった微細な隙間を水蒸気が通る際の圧力差(抵抗)が小さくなる。また、均一に昇華熱が与えられることから、伝熱抵抗も大きなものとはならない。これらのことから、昇華熱の温度(加熱温度)を高くすることができ、乾燥時間が短くなる。本発明の乾燥装置によっても、乾燥時間を短縮しつつ、被処理物の凝集が抑えられる結果、被処理物の再分散時の復元性を良好とするができる。 According to the drying apparatus of the present invention, since the drying means starts drying while the frozen material is frozen, the objects to be treated are frozen and immobilized, so that the objects to be processed approach each other. There is no, and aggregation is unlikely to occur. Further, even if agglomeration occurs in the frozen material, it can be expected that the irradiation unit irradiates the electromagnetic wave to break the hydrogen bond which is the main cause of the agglomeration. Furthermore, even if the frozen product melts during drying to generate a liquid, the liquid molecules vibrate due to the electromagnetic waves, and the aggregated object is prevented from aggregating. Further, when the irradiation unit irradiates the frozen material with an electromagnetic wave, the ice crystals vibrate, the sublimation speed is increased, and the drying time is shortened. Moreover, the moving portion of the frozen material causes the frozen material to move while drying, resulting in dynamic drying. In this dynamic drying, as described above, it is possible to secure a wide exposed surface in the object to be treated where water vapor can escape, and the pressure difference (pressure difference) when the water vapor passes through the fine gaps where the ice crystals have disappeared. Resistance) becomes smaller. Further, since the sublimation heat is uniformly applied, the heat transfer resistance does not become large. From these things, the temperature of the heat of sublimation (heating temperature) can be raised, and the drying time is shortened. The drying apparatus of the present invention also shortens the drying time and suppresses the aggregation of the object to be treated, so that the restorability of the object to be treated at the time of redispersion can be improved.

なお、前記凍結物可動部は、前記容器に収納されている前記凍結物を直接動かすものであってもよい。 The frozen material movable portion may directly move the frozen material stored in the container.

また、前記凍結物は、前記乾燥手段によって乾燥が続けられている状態で、前記容器内で動かされることと、電磁波を照射されることが、タイミングをズラして行われてもよい。例えば、前記容器内で動かされることと電磁波を照射されることが交互に行われてもよい。 Further, the frozen product may be moved in the container and irradiated with electromagnetic waves at different timings while being dried by the drying means. For example, moving in the container and being irradiated with electromagnetic waves may be performed alternately.

また、
前記照射部は、前記容器内で動いている状態の前記凍結物に電磁波を照射するものであることを特徴としてもよい。
also,
The irradiation unit may be characterized in that it irradiates the frozen material in a state of moving in the container with an electromagnetic wave.

すなわち、前記乾燥手段によって乾燥されている凍結物は、前記容器内で動かされるとともに電磁波が照射される。なお、前記照射部は、電磁波を間欠的に照射したり、電磁波の出力を絞って連続照射したり、通常出力用の照射部の他に低出力用の照射部を設けておくことが好ましい。電磁波を常時通常出力で照射すると凍結物が融解してしまう恐れがある。 That is, the frozen material dried by the drying means is moved in the container and irradiated with electromagnetic waves. It is preferable that the irradiation unit is provided with an irradiation unit for low output in addition to the irradiation unit for normal output, such as intermittently irradiating electromagnetic waves or narrowing the output of electromagnetic waves for continuous irradiation. If the electromagnetic wave is constantly irradiated with normal output, the frozen material may be thawed.

また、
前記凍結物可動部は、前記容器を動かすことで該容器に収納されている前記凍結物を該容器内で動かすものであることを特徴としてもよい。
also,
The frozen material movable portion may be characterized in that the frozen material stored in the container is moved in the container by moving the container.

例えば、前記凍結物可動部は、前記容器を回転、揺動、あるいは振動させるものであってもよい。 For example, the frozen object movable portion may rotate, swing, or vibrate the container.

また、
前記凍結物可動部は、前記容器に収納されている前記凍結物を攪拌するものであることを特徴としてもよい。
also,
The frozen material movable portion may be characterized in that it stirs the frozen material stored in the container.

あるいは、
前記容器は、
内部にブライン液を貯留する本体部と、
前記本体部の外周を覆い、熱媒体が供給されるジャケットとを備え、
前記本体部は、熱媒体が前記ジャケットに供給されることで前記ブライン液を冷却可能なものであることを特徴としてもよい。
or,
The container is
The main body that stores the brine liquid inside and
A jacket that covers the outer periphery of the main body and is supplied with a heat medium is provided.
The main body may be characterized in that the brine liquid can be cooled by supplying a heat medium to the jacket.

また、
前記本体部に貯留されたブライン液に、前記分散液を供給する供給口を備えたことを特徴としてもよい。
also,
The brine liquid stored in the main body may be provided with a supply port for supplying the dispersion liquid.

さらに、
前記供給口と前記本体部に貯留されたブライン液とは相対的な位置関係を変化させながら該ブライン液に前記分散液が供給されるものであることを特徴としてもよい。
moreover,
It may be characterized in that the dispersion liquid is supplied to the brine liquid while changing the relative positional relationship between the supply port and the brine liquid stored in the main body portion.

例えば、前記供給口が、移動しながら前記分散液を供給するものであってもよいし、前記供給口は固定され、前記本体部が回転、揺動、あるいは振動している状態で該分散液が供給されてもよいし、前記供給口も前記本体部も移動することで前記位置関係を変化させながら該分散液が供給されてもよい。 For example, the supply port may supply the dispersion liquid while moving, or the dispersion liquid may be in a state where the supply port is fixed and the main body portion is rotating, rocking, or vibrating. May be supplied, or the dispersion liquid may be supplied while changing the positional relationship by moving both the supply port and the main body portion.

こうすることで、前記分散液が前記ブライン液中で一箇所に集まらないようにすることができ、該分散液と該ブライン液とが効率的に熱伝達されて凍結時間がより短くなり好ましい。 By doing so, it is possible to prevent the dispersion liquid from concentrating in one place in the brine liquid, and the dispersion liquid and the brine liquid are efficiently heat-transferred, which is preferable because the freezing time becomes shorter.

なお、前記ブライン液に前記分散液が供給される全期間にわたって、前記位置関係を変化させながら該分散液が供給される態様であってもよいし、前記ブライン液に前記分散液が供給される部分的な期間に限って、該位置関係を変化させながら該分散液が供給される(例えば、間欠的に供給される)態様であってもよい。 In addition, the dispersion liquid may be supplied while changing the positional relationship over the entire period in which the dispersion liquid is supplied to the brine liquid, or the dispersion liquid is supplied to the brine liquid. The dispersion liquid may be supplied (for example, intermittently) while changing the positional relationship only for a partial period.

また、
前記供給口が、前記ブライン液中に供給した前記分散液の単位質量当りの表面積が0.20m/kg以上になるように該分散液を供給するものであることを特徴としてもよい。
also,
The supply port may be characterized in that the dispersion liquid is supplied so that the surface area per unit mass of the dispersion liquid supplied into the brine liquid is 0.20 m 2 / kg or more.

前記ブライン液中に供給した前記分散液の単位質量当りの表面積が0.20m/kg未満であると、供給した該分散液と該ブライン液との熱伝達の効率が低くなりすぎて、短時間のうちの凍結が難しくなる。 If the surface area per unit mass of the dispersion liquid supplied into the brine liquid is less than 0.20 m 2 / kg, the efficiency of heat transfer between the supplied dispersion liquid and the brine liquid becomes too low, which is short. Freezing in time becomes difficult.

なお、前記ブライン液中に供給した該分散液の形状に限定はなく、球状、紐状、円筒状、滴状、螺旋状、貝殻状、蝶状、薄板状等であってもよい。また、前記分散液は、前記ブライン液中に供給された時の形状のまま凍結するので、得られる乾燥した被処理物のその後の利用における利便性に配慮して、凍結時の形状を選択するのが好ましい。 The shape of the dispersion liquid supplied into the brine liquid is not limited, and may be spherical, string-shaped, cylindrical, drop-shaped, spiral, shell-shaped, butterfly-shaped, thin plate-shaped, or the like. Further, since the dispersion liquid freezes in the same shape as when it was supplied into the brine liquid, the shape at the time of freezing is selected in consideration of convenience in subsequent use of the obtained dried object to be treated. Is preferable.

また、
前記本体部の内部で前記ブライン液を濾過し前記凍結物を該本体部の内部に残す濾材を備えたことを特徴としてもよい。
also,
It may be characterized by having a filter medium that filters the brine solution inside the main body and leaves the frozen matter inside the main body.

なお、前記濾材は、前記本体部の内部に配置されたものであってもよいし、該本体部の内部に出し入れ自在なものであってもよい。また、濾材を有する濾過装置が前記本体部に外付けされた態様であってもよい。 The filter medium may be one arranged inside the main body portion, or may be freely put in and taken out from the inside of the main body portion. Further, a filtration device having a filter medium may be externally attached to the main body portion.

また、
前記濾材は、前記分散液が凍結するまで前記分散液と接触しない位置に配置されたものであることを特徴としてもよい。
also,
The filter medium may be characterized in that it is arranged at a position where it does not come into contact with the dispersion liquid until the dispersion liquid freezes.

例えば、前記供給口は、前記ブライン液の液面よりも上方に設けられたものであり、前記濾材は、前記ブライン液を貯留する前記本体部の底部に配置されたものであり、該供給口から供給された前記分散液は前記底部に到達する前に凍結することで、前記濾材が該分散液と接触しない態様であってもよい。また、前記本体部が上下反転可能なものであり、前記濾材は、前記供給口から前記分散液が供給されている間は前記ブライン液の液面よりも上方(前記本体部の上部)に配置され、該濾材が該分散液と接触せず、該分散液の供給が終了した後(供給された該分散液の全てが凍結した後)に、前記本体部が上下反転し、該濾材は、該ブライン液の液面よりも下方(前記本体部の下部)に配置される態様であってもよい。あるいは、前記濾材が前記本体部の内部に出し入れ自在なものであり、前記濾材は、前記供給口から前記分散液が供給されている間は該本体部の内部から取り出され、該濾材が該分散液と接触せず、該分散液の供給が終了した後(供給された該分散液の全てが凍結した後)に、該濾材が該本体部の内部に入れられ、該濾材は、該ブライン液の液面よりも下方(前記本体部の下部)に配置される態様であってもよい。 For example, the supply port is provided above the liquid level of the brine liquid, and the filter medium is arranged at the bottom of the main body for storing the brine liquid, and the supply port is provided. The dispersion liquid supplied from the above may be in a mode in which the filter medium does not come into contact with the dispersion liquid by freezing before reaching the bottom portion. Further, the main body portion can be turned upside down, and the filter medium is arranged above the liquid level of the brine liquid (upper part of the main body portion) while the dispersion liquid is supplied from the supply port. Then, the filter medium does not come into contact with the dispersion liquid, and after the supply of the dispersion liquid is completed (after all of the supplied dispersion liquid is frozen), the main body portion is turned upside down, and the filter medium is turned upside down. It may be arranged below the liquid level of the brine liquid (lower part of the main body portion). Alternatively, the filter medium can be freely taken in and out of the main body portion, and the filter medium is taken out from the inside of the main body portion while the dispersion liquid is being supplied from the supply port, and the filter medium is dispersed. After the supply of the dispersion is completed without contact with the liquid (after all of the supplied dispersion is frozen), the filter medium is placed inside the main body, and the filter medium is the brine liquid. It may be arranged below the liquid level of (the lower part of the main body).

前記濾材が、前記分散液と接触しない位置に配置されていることで、該分散液が凍結する前に濾材をすり抜けたり、濾材中で該分散液が凍結して濾過の妨げになることを防ぐことができる。 By arranging the filter medium at a position where it does not come into contact with the dispersion liquid, it is possible to prevent the dispersion liquid from slipping through the filter medium before it freezes or from freezing the dispersion liquid in the filter medium and hindering filtration. be able to.

さらには、以上説明した前記容器が、液体中にセルロースナノファイバーが分散したCNF分散液を凍結させたCNF分散液凍結物を収納するものであってもよい。 Further, the container described above may be used to store a frozen CNF dispersion obtained by freezing a CNF dispersion in which cellulose nanofibers are dispersed in a liquid.

本発明によれば、乾燥時間を短縮が可能であり、被処理物の凝集が抑制され、再分散時の復元性が良好な乾燥物の製造方法および乾燥装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a method for producing a dried product and a drying apparatus, which can shorten the drying time, suppress the aggregation of the object to be treated, and have good resilience at the time of redispersion.

第1実施形態の乾燥システムの系統図である。It is a system diagram of the drying system of 1st Embodiment. CNFの乾燥物の製造方法を示すフロチャートである。5 is a flow chart showing a method for producing a dried product of CNF. CNF分散液が凍結した様子を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the state that the CNF dispersion liquid was frozen. 低温恒温槽の設定温度の昇温プログラムを示すグラフである。It is a graph which shows the temperature raising program of the set temperature of a low temperature constant temperature bath. 図1に示す容器の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the container shown in FIG. 第2実施形態の乾燥システムの系統図である。It is a system diagram of the drying system of 2nd Embodiment. CNF分散液を供給している間の容器の態様を示した図である。It is a figure which showed the aspect of the container while supplying a CNF dispersion liquid.

以下、図面を用いて、本発明の一実施形態の乾燥装置が組み込まれた乾燥システムについて詳細に説明する。以下に説明する乾燥システムは、液体中に一例としてCNF(セルロースナノファイバー)が分散したCNF分散液を乾燥させるシステムである。 Hereinafter, the drying system incorporating the drying apparatus according to the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The drying system described below is a system for drying a CNF dispersion liquid in which CNF (cellulose nanofibers) is dispersed in the liquid as an example.

図1は、第1実施形態の乾燥システムの系統図である。 FIG. 1 is a system diagram of the drying system of the first embodiment.

図1に示す乾燥システムD1では、本発明の一実施形態に相当する乾燥装置1と、濾液受容器3と、コールドトラップ5と、冷凍機6を備えている。 The drying system D1 shown in FIG. 1 includes a drying device 1 corresponding to an embodiment of the present invention, a filtrate receptor 3, a cold trap 5, and a refrigerator 6.

図1に示す乾燥装置1は、容器10、この容器10内を減圧する真空ポンプ11、および低温恒温槽20を有する。真空ポンプ11は、図1に示す乾燥システムD1の下流側に設けられている。低温恒温槽20と真空ポンプ11を併せたものが乾燥手段の一例に相当する。 The drying device 1 shown in FIG. 1 includes a container 10, a vacuum pump 11 for depressurizing the inside of the container 10, and a low-temperature constant temperature bath 20. The vacuum pump 11 is provided on the downstream side of the drying system D1 shown in FIG. A combination of the low temperature constant temperature bath 20 and the vacuum pump 11 corresponds to an example of the drying means.

図1では、容器10の内部が見えるように容器10を縦方向に断面した様子を模式的に示している。この容器10は、支柱10Sによって支持されており、本体部100と、本体部100の上端を覆う上部蓋体110と、回転駆動する攪拌手段である螺旋リボン122と、本体部100の内部空間を覆うジャケット130とを有する。本体部100は、円筒状の上部101と、その上部101から離れるにつれて漸次縮径する逆円錐状部102から構成されている。本体部100の下端、すなわち逆円錐状部102の下端には、排出口1001が設けられており、その排出口1001は、開閉可能な排出用蓋体140によって塞がれている。 FIG. 1 schematically shows a state in which the container 10 is cross-sectionald in the vertical direction so that the inside of the container 10 can be seen. The container 10 is supported by a support column 10S, and has a main body 100, an upper lid 110 that covers the upper end of the main body 100, a spiral ribbon 122 that is a stirring means for rotationally driving, and an internal space of the main body 100. It has a jacket 130 to cover. The main body 100 is composed of a cylindrical upper portion 101 and an inverted conical portion 102 whose diameter is gradually reduced as the distance from the upper portion 101 increases. A discharge port 1001 is provided at the lower end of the main body 100, that is, the lower end of the inverted conical portion 102, and the discharge port 1001 is closed by an openable / closable discharge lid 140.

上部蓋体110には、投入口111が設けられている。図1では、この投入口111にCNF分散液を供給する供給管111Pが接続されている。供給管111Pには供給バルブ111Vが設けられている。また、投入口111からは供給チューブ111Tが延びている。この供給チューブ111Tの先端になる供給口1110は、本体部100の内部で開口し、CNF分散液の単位質量当りの表面積である比表面積が0.2m/kg以上となる開口形状であり、開口方向はブライン液Bの液面を指向している。また、供給口1110の形状は限定されず、ブライン液B中に供給されたCNF分散液の形状が、球状、円筒状、円盤状、滴状、螺旋状、貝殻状、薄板状、蝶状、星形、薄いフレーク状、波形、ひねり形、角柱状等となる形状のものであってもよい。あるいは、供給口1110は、CNF分散液を噴霧可能なノズルを備えるものであってもよい。供給チューブ111Tは、螺旋リボン122を回転駆動する際には取り外しても構わない。 The upper lid 110 is provided with a slot 111. In FIG. 1, a supply pipe 111P for supplying a CNF dispersion is connected to the inlet 111. The supply pipe 111P is provided with a supply valve 111V. Further, the supply tube 111T extends from the input port 111. The supply port 1110, which is the tip of the supply tube 111T, has an opening shape that opens inside the main body 100 and has a specific surface area of 0.2 m 2 / kg or more, which is the surface area per unit mass of the CNF dispersion. The opening direction points to the liquid level of the brine liquid B. Further, the shape of the supply port 1110 is not limited, and the shape of the CNF dispersion liquid supplied into the brine liquid B is spherical, cylindrical, disk-shaped, drop-shaped, spiral, shell-shaped, thin plate-shaped, butterfly-shaped, and so on. It may have a star shape, a thin flake shape, a corrugated shape, a twist shape, a prismatic shape, or the like. Alternatively, the supply port 1110 may be provided with a nozzle capable of spraying the CNF dispersion liquid. The supply tube 111T may be removed when the spiral ribbon 122 is rotationally driven.

上部蓋体110には、排気口112も設けられている。この排気口112には排気フィルタ113を介して排気路112Pが接続されている。したがって、排気フィルタ113を通過した気体が、排気路112Pに入り込む。この排気路112Pの下流側にはコールドトラップ5が設けられ、さらに、その下流側には真空ポンプ11が設置されている。 The upper lid 110 is also provided with an exhaust port 112. An exhaust passage 112P is connected to the exhaust port 112 via an exhaust filter 113. Therefore, the gas that has passed through the exhaust filter 113 enters the exhaust passage 112P. A cold trap 5 is provided on the downstream side of the exhaust passage 112P, and a vacuum pump 11 is further installed on the downstream side thereof.

上部蓋体110には、ガラス窓114も設けられている。このガラス窓114には石英ガラスが嵌め込まれており、ガラス窓114から電磁波が、本体部100の内部に向けて照射される。ここにいう電磁波とは、周波数が数MHz以上数十GHz以下のものであってもよく、例えば、短波や極超短波であってもよい。すなわち、高周波やマイクロ波であってもよい。より具体的には、13.56MHzの高周波であってもよいし、915MHzのマイクロ波あるいは2450MHzのマイクロ波であってもよい。 The upper lid 110 is also provided with a glass window 114. Quartz glass is fitted in the glass window 114, and electromagnetic waves are emitted from the glass window 114 toward the inside of the main body 100. The electromagnetic wave referred to here may have a frequency of several MHz or more and several tens of GHz or less, and may be, for example, a short wave or an ultra-high frequency wave. That is, it may be high frequency or microwave. More specifically, it may be a high frequency of 13.56 MHz, a microwave of 915 MHz, or a microwave of 2450 MHz.

図1に示す本体部100には、ブライン液Bが貯留されている。このブライン液Bは、CNF分散液中の液体(本実施形態では水)よりも凝固点が低い揮発性のものであって、具体的には、エタノールが用いられている。なお、エタノールに代えて、融点-30℃以下、沸点100℃未満のパラフィン類、脂環式炭化水素、アルコール類、エーテル類などの有機化合物(例えば、ヘキサン、2-メチルペンタン、3-メチルペンタン、2,2-ジメチルブタン、2,3-ジメチルブタン、シクロヘキセン、メタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、アリルアルコール、プロピルエーテル、イソプロピルエーテル、プロピオンアルデヒド、ブチルアルデヒド、アクロレイン、アセトン、メチルエチルケトン、ギ酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチル、プロピオン酸メチル、トリエチルアミン、アセトニトリル、プロピオニトリル、アクリロニトリル等)を用いてもよい。 The brine solution B is stored in the main body 100 shown in FIG. 1. The brine liquid B is a volatile liquid having a lower freezing point than the liquid (water in this embodiment) in the CNF dispersion liquid, and specifically, ethanol is used. Instead of ethanol, organic compounds such as paraffins, alicyclic hydrocarbons, alcohols and ethers with a melting point of -30 ° C or less and a boiling point of less than 100 ° C (for example, hexane, 2-methylpentane, 3-methylpentane) , 2,2-dimethylbutane, 2,3-dimethylbutane, cyclohexene, methanol, 1-propanol, 2-propanol, allyl alcohol, propyl ether, isopropyl ether, propionaldehyde, butyl aldehyde, achlorine, acetone, methyl ethyl ketone, ethyl formate , Methyl acetate, ethyl acetate, methyl propionate, triethylamine, acetonitrile, propionitrile, acrylonitrile, etc.) may be used.

また、逆円錐状部102の周壁の下部には、濾液排出口1021が形成されている。この濾液排出口1021には濾過部材1022が設置されている。濾過部材1022は、ブライン液Bを濾過するものであって、ここでは金網が用いられている。なお、濾過部材1022としては、金網の他に、ろ布製、積層材製、セラミック製等、ブライン液Bの特性に応じて最適のものを使用することができる。濾液排出口1021に接続された管路は濾液受容器3に接続されている。濾液排出口1021と濾液受容器3との間には遮断バルブV2が設けられている。また、濾液受容器3は、遮断バルブV3を介して排気路112Pに連通している。 Further, a filtrate discharge port 1021 is formed in the lower part of the peripheral wall of the inverted conical portion 102. A filtration member 1022 is installed in the filtrate discharge port 1021. The filtration member 1022 filters the brine liquid B, and a wire mesh is used here. As the filtering member 1022, in addition to the wire mesh, the most suitable one can be used depending on the characteristics of the brine liquid B, such as a filter cloth, a laminated material, or a ceramic. The conduit connected to the filtrate discharge port 1021 is connected to the filtrate receptor 3. A shutoff valve V2 is provided between the filtrate discharge port 1021 and the filtrate receptor 3. Further, the filtrate receptor 3 communicates with the exhaust passage 112P via the shutoff valve V3.

螺旋リボン122は全体が樹脂製であって、駆動軸121から放射状に突出した複数本の棒状の支え部材に支持され、本体部100の内周壁近傍にそって周回する、下方に向けて先細りとなる螺旋状のものである。この螺旋リボン122は、駆動軸121が軸周りに回転することで回転駆動する。駆動軸121はシールされて上部蓋体110を貫通し、駆動装置123で駆動され、螺旋リボン122を回転させる。螺旋リボン122の回転により、本体部100内に貯留されているブライン液Bおよび投入口111から供給されたCNF分散液に循環流動を生じさせる。なお、螺旋リボン122に用いる樹脂としては、例えば、エンジニアリングプラスチックや繊維強化プラスチック(FRP)等があげられる。 The spiral ribbon 122 is entirely made of resin, is supported by a plurality of rod-shaped support members radially protruding from the drive shaft 121, orbits along the vicinity of the inner peripheral wall of the main body 100, and is tapered downward. It is a spiral. The spiral ribbon 122 is rotationally driven by the drive shaft 121 rotating around the shaft. The drive shaft 121 is sealed and penetrates the upper lid 110 and is driven by the drive device 123 to rotate the spiral ribbon 122. The rotation of the spiral ribbon 122 causes a circulating flow in the brine liquid B stored in the main body 100 and the CNF dispersion liquid supplied from the charging port 111. Examples of the resin used for the spiral ribbon 122 include engineering plastics and fiber reinforced plastics (FRP).

本体部100の内部空間を覆うジャケット130には、熱媒体供給路131と熱媒体回収路132が接続されている。すなわち、低温恒温槽20から延びた熱媒体供給路131の先端は、ジャケット130の下部に接続されている。一方、先端が低温恒温槽20につながった熱媒体回収路132の後端は、ジャケット130の上部に接続されている。低温恒温槽20では、熱媒体を設定温度に保持している。熱媒体は、ブライン液Bと同じものであれば、濾液受容器3に回収されたブライン液Bを使い回しすることができる。もちろん熱媒体が、ブライン液Bとは異なるものであっても構わない。少なくとも熱媒体はCNF分散液中の液体よりも凝固点が低いものであればよく、揮発性のものである必要はない。その熱媒体は、熱媒体供給路131を通ってジャケット130に供給された後、ジャケット130から熱媒体回収路132を通して回収され低温恒温槽20に戻されるといった循環を繰り返す。ジャケット130に熱媒体を循環供給することにより、本体部100を外側から調温してその内部の温度を所望の温度に調整することができる。 A heat medium supply path 131 and a heat medium recovery path 132 are connected to the jacket 130 that covers the internal space of the main body 100. That is, the tip of the heat medium supply path 131 extending from the low temperature constant temperature bath 20 is connected to the lower part of the jacket 130. On the other hand, the rear end of the heat medium recovery path 132 whose tip is connected to the low temperature constant temperature bath 20 is connected to the upper part of the jacket 130. In the low temperature constant temperature bath 20, the heat medium is kept at a set temperature. If the heat medium is the same as that of the brine solution B, the brine solution B recovered in the filtrate receptor 3 can be reused. Of course, the heat medium may be different from that of the brine solution B. At least the heat medium may have a lower freezing point than the liquid in the CNF dispersion, and does not have to be volatile. The heat medium is supplied to the jacket 130 through the heat medium supply path 131, then recovered from the jacket 130 through the heat medium recovery path 132, and returned to the low temperature constant temperature bath 20. By circulating and supplying the heat medium to the jacket 130, the temperature of the main body 100 can be adjusted from the outside and the temperature inside the main body 100 can be adjusted to a desired temperature.

続いて、図1に示す乾燥システムD1を用いて、CNF分散液を乾燥させCNFの乾燥物を製造する方法について説明する。 Subsequently, a method for producing a dried product of CNF by drying the CNF dispersion liquid using the drying system D1 shown in FIG. 1 will be described.

図2は、CNFの乾燥物の製造方法を示すフロチャートである。 FIG. 2 is a flow chart showing a method for producing a dried product of CNF.

まず、ブライン液B準備工程(ステップS1)が実施される。このブライン液B準備工程では、上部蓋体110に設けられた投入口111から、内部が空の本体部100にブライン液B(ここではエタノール)を供給する。濾液排出口1021の下流に設けられた遮断バルブV2,V3は閉塞された状態である。ブライン液B準備工程では、投入口111に供給チューブ111Tは取り付けられていないが、ブライン液Bは、供給チューブ111Tを取り付け、後述する凍結工程でCNF分散液を供給し終えた状態で供給チューブ111Tの先端になる供給口1110が浸らない高さまで供給し貯留する。例えば、ブライン液Bの液量としては、逆円錐状部102の上端に達する程度の液量になる。本体部100の内部へのブライン液Bの供給が終了すると、本体部100の内部を密閉状態に保ったまま、その内部に貯留されたブライン液Bを、CNF分散液の凝固点以下になる所望の冷却温度まで冷却する。この冷却は、低温恒温槽20に上記冷却温度に応じた設定温度(ここでは-30℃)を設定し、低温恒温槽20でその設定温度まで冷却された熱媒体をジャケット130に循環供給することで行われる。なお、冷却の際、螺旋リボン122を回転させても構わない。また、詳しくは後述の乾燥工程で説明するコールドトラップ5、冷凍機6を動作させ、本ブライン準備B工程(及び後述の凍結工程と分離工程)で排気路112Pに流入する気化したブライン液Bはトラップされ、非凝縮ガスは、不図示の排気経路で大気圧下で排気される。 First, the brine solution B preparation step (step S1) is carried out. In this brine liquid B preparation step, the brine liquid B (here, ethanol) is supplied to the main body 100 whose inside is empty from the charging port 111 provided in the upper lid 110. The shutoff valves V2 and V3 provided downstream of the filtrate discharge port 1021 are in a closed state. In the brine liquid B preparation step, the supply tube 111T is not attached to the inlet 111, but for the brine liquid B, the supply tube 111T is attached and the CNF dispersion liquid is completely supplied in the freezing step described later. It is supplied and stored up to a height at which the supply port 1110, which is the tip of the above, is not immersed. For example, the liquid amount of the brine liquid B is such that it reaches the upper end of the inverted conical portion 102. When the supply of the brine solution B to the inside of the main body 100 is completed, it is desired that the brine solution B stored inside the main body 100 be kept below the freezing point of the CNF dispersion while keeping the inside of the main body 100 in a sealed state. Cool to the cooling temperature. For this cooling, a set temperature (here, −30 ° C.) corresponding to the cooling temperature is set in the low temperature constant temperature bath 20, and a heat medium cooled to the set temperature in the low temperature constant temperature tank 20 is circulated and supplied to the jacket 130. It is done in. The spiral ribbon 122 may be rotated during cooling. Further, the vaporized brine liquid B flowing into the exhaust passage 112P in the main brine preparation B step (and the freezing step and separation step described later) by operating the cold trap 5 and the refrigerator 6 described in detail in the drying step described later is Trapped and the non-condensed gas is exhausted under atmospheric pressure through an exhaust path (not shown).

本体部100には、本体部100の内部に貯留されたブライン液Bの温度を測定する温度計(不図示)が設けられており、ブライン液Bが上記冷却温度まで冷却されると、凍結工程(ステップS2)が実施される。この凍結工程では、CNF分散液をブライン浸漬により急速凍結する。凍結工程の実施中も、上記設定温度まで冷却された熱媒体がジャケット130に循環供給され続ける。また、凍結工程の実施中は、2つの遮断バルブV2,V3は閉塞されている。この凍結工程では、まず、投入口111に、供給管111Pを接続するとともに供給チューブ111Tも取り付ける。次いで、CNF分散液の供給管111Pの供給バルブ111Vを開き、上記冷却温度まで冷却されたブライン液Bの中にCNF分散液を供給し、CNF分散液を短時間で凍結させる。CNF分散液の凍結時間は短い時間であればあるほど好ましい。供給口1110から供給された紐状のCNF分散液は、ブライン液Bの液面から入って、下部に設置された濾過部材1022に到達する前に凍結する。すなわち、ブライン液Bの液面から入ったCNF分散液が、液体のまま濾過部材1022に到達しない程度の深さ量だけ、ブライン液Bが貯留されている。このため、濾過部材1022の目がCNF分散液に分散しているCNFで詰まってしまうことが防がれている。 The main body 100 is provided with a thermometer (not shown) for measuring the temperature of the brine liquid B stored inside the main body 100, and when the brine liquid B is cooled to the above cooling temperature, a freezing step is performed. (Step S2) is carried out. In this freezing step, the CNF dispersion is rapidly frozen by immersion in brine. Even during the freezing step, the heat medium cooled to the set temperature continues to be circulated and supplied to the jacket 130. Further, during the freezing step, the two shutoff valves V2 and V3 are closed. In this freezing step, first, the supply pipe 111P is connected to the charging port 111, and the supply tube 111T is also attached. Next, the supply valve 111V of the CNF dispersion supply pipe 111P is opened, the CNF dispersion is supplied into the brine solution B cooled to the cooling temperature, and the CNF dispersion is frozen in a short time. The shorter the freezing time of the CNF dispersion, the more preferable. The string-shaped CNF dispersion liquid supplied from the supply port 1110 enters from the liquid level of the brine liquid B and freezes before reaching the filtration member 1022 installed at the bottom. That is, the brine liquid B is stored to such a depth that the CNF dispersion liquid that has entered from the liquid surface of the brine liquid B does not reach the filtration member 1022 as a liquid. Therefore, it is prevented that the eyes of the filtration member 1022 are clogged with the CNF dispersed in the CNF dispersion liquid.

凍結工程では、螺旋リボン122には、一例であるが、駆動軸121の中に供給チューブ111Tを通し、駆動軸121に供給口1110を設けることで、螺旋リボン122を回転駆動させながらブライン液Bの中にCNF分散液を供給することも可能である。この場合、螺旋リボン122を回転駆動しても、駆動軸121に設けた供給口がブライン液Bにつからないようにブライン液Bの貯留量を調整する。螺旋リボン122を回転駆動させながらCNF分散液を供給することによって、CNF分散液を攪拌しながら凍結させることができ、CNF分散液は均一に冷却され、また凝集もしにくくなる。撹拌の速度が速い場合、紐状のCNF分散液はブライン液B中で短紐状となり、より素早く均一に冷却される。このように、螺旋リボン122を回転させることによって、ブライン液Bを撹拌し、冷却温度の保持と給液されたCNF分散液の凍結品を破砕,分散させることができるが、破砕が必要ない場合は、螺旋リボン122の回転駆動は行わない。 In the freezing step, although the spiral ribbon 122 is an example, the supply tube 111T is passed through the drive shaft 121, and the supply port 1110 is provided on the drive shaft 121. It is also possible to supply a CNF dispersion in the inside. In this case, even if the spiral ribbon 122 is rotationally driven, the amount of the brine liquid B stored is adjusted so that the supply port provided on the drive shaft 121 does not get in contact with the brine liquid B. By supplying the CNF dispersion while rotating the spiral ribbon 122, the CNF dispersion can be frozen while stirring, the CNF dispersion is uniformly cooled, and aggregation is less likely to occur. When the stirring speed is high, the string-shaped CNF dispersion becomes a short string in the brine solution B and is cooled more quickly and uniformly. In this way, by rotating the spiral ribbon 122, the brine solution B can be agitated, the cooling temperature can be maintained, and the frozen product of the supplied CNF dispersion can be crushed and dispersed, but crushing is not necessary. Does not drive the spiral ribbon 122 in rotation.

CNF分散液の供給が終了した段階で供給管111Pの供給バルブ111Vは閉じられる。 The supply valve 111V of the supply pipe 111P is closed when the supply of the CNF dispersion liquid is completed.

図3は、CNF分散液が凍結した様子を模式的に示す図である。ここでは、わかりやすいように、ブライン液にCNF分散液を薄い層状に流し込んだ場合に起きる凍結の様子を模式的に示す。 FIG. 3 is a diagram schematically showing how the CNF dispersion is frozen. Here, for the sake of clarity, the state of freezing that occurs when the CNF dispersion is poured into a thin layer is schematically shown.

図3(a)はCNF分散液を緩慢凍結(例えば、30分程度かけてゆっくりと凍結)させた場合の凍結後の状態を示す模式図であり、同図(b)はCNF分散液を急速凍結(例えば、5分程度で凍結)させた場合の凍結後の状態を示す模式図である。 FIG. 3A is a schematic diagram showing a state after freezing when the CNF dispersion is slowly frozen (for example, slowly freezing over about 30 minutes), and FIG. 3B is a diagram showing the state after freezing, and FIG. 3B is a rapid freezing of the CNF dispersion. It is a schematic diagram which shows the state after freezing in the case of freezing (for example, freezing in about 5 minutes).

ブライン液にCNF分散液を流し込むと、まず、大部分を占める水の部分から凍結が始まり氷晶が形成される。前述の従来の棚式真空凍結乾燥機で、CNF分散液を薄い層状に流し込んで緩慢凍結させた場合には、模式的には図3(a)に示すような大きな氷晶FSになる。白色で表した氷晶FSが大きく成長するために、広範囲に存在していたCNFは氷晶FSに追いやられて黒色で表した縦線状に集められると考えられる。図3(a)に示す黒色の縦線はCNFが高濃度に含まれる濃厚液部RSに相当する。このように、緩慢凍結では、凍結時、異物を排除する性質がある水は、純粋な氷(氷晶FS)としてゆっくり大きく育ち、CNFが集まり濃厚液部RSが形成されると考えられる。 When the CNF dispersion is poured into the brine solution, first, freezing starts from the water portion that occupies most of the brine solution, and ice crystals are formed. When the CNF dispersion is poured into a thin layer and slowly frozen by the above-mentioned conventional shelf-type vacuum freeze-dryer, it schematically becomes a large ice crystal FS as shown in FIG. 3 (a). Since the ice crystal FS represented in white grows significantly, it is considered that the CNF that was present in a wide range is driven by the ice crystal FS and collected in a vertical line represented in black. The black vertical line shown in FIG. 3A corresponds to the concentrated liquid portion RS containing a high concentration of CNF. As described above, in slow freezing, it is considered that water having a property of removing foreign substances during freezing grows slowly and large as pure ice (ice crystal FS), and CNF gathers to form a concentrated liquid portion RS.

一方、急速凍結では、急速に水が凍結する。急速に水が凍結した様子を、図3(a)と同じ拡大倍率で模式的に表現すれば、大きな氷晶は見られず、図3(b)に示すように一面全体に微細な氷晶が分散する模式図となる。しかしながら、丸で囲んだ部分を拡大して見れば、左下に示すように、CNF間に微細な氷晶FSが分散している。急速凍結では、氷晶FSは細かくなり、氷晶FS間の濃厚液部RSの領域も狭くなると考えられる。丸で囲んだ部分の一部をさらに拡大して見れば、右横の四角内に示すように、CNF間に微細な氷晶FSが分散し、一方、CNFは独立した繊維の状態で、固定化されている。このため、急速凍結の方が凝集が生じにくいと考えられる。 On the other hand, in quick freezing, water freezes rapidly. If the state of rapid freezing of water is schematically represented at the same magnification as in FIG. 3 (a), no large ice crystals can be seen, and as shown in FIG. 3 (b), fine ice crystals on the entire surface. Is a schematic diagram in which ice is dispersed. However, if the circled portion is magnified, fine ice crystal FSs are dispersed between the CNFs, as shown in the lower left. It is considered that in the rapid freezing, the ice crystal FS becomes finer and the region of the concentrated liquid portion RS between the ice crystal FS also becomes narrower. If you look at a part of the circled part further, as shown in the square on the right side, fine ice crystal FS are dispersed between the CNFs, while the CNFs are fixed in the state of independent fibers. It has been transformed. Therefore, it is considered that quick freezing is less likely to cause aggregation.

なお、凍結工程では、電磁波を照射すると、CNF分散液中の水分子が振動し続け、熱が発生する一方で、氷結晶の成長を阻害し、細かい氷結晶になる。このため、同じように、氷晶FS間の濃厚液部RSの領域が狭くなり、CNFは独立した繊維の状態で固定化され、凝集が生じにくくなることが期待される。また、CNFの繊維自身も振動し、この点からも凝集が生じにくくなることが期待される。したがって、凍結工程においても、後述する乾燥工程における電磁波の照射よりも出力を下げる等して熱の発生を抑えながら、電磁波の照射を行うようにしてもよい。 In the freezing step, when an electromagnetic wave is applied, water molecules in the CNF dispersion continue to vibrate and generate heat, while inhibiting the growth of ice crystals and forming fine ice crystals. Therefore, similarly, it is expected that the region of the concentrated liquid portion RS between the ice crystal FSs will be narrowed, the CNFs will be immobilized in the state of independent fibers, and aggregation will be less likely to occur. Further, the CNF fiber itself also vibrates, and it is expected that aggregation is less likely to occur from this point as well. Therefore, also in the freezing step, the electromagnetic wave irradiation may be performed while suppressing the generation of heat by lowering the output as compared with the electromagnetic wave irradiation in the drying step described later.

凍結工程における、ブライン液B中へのCNF分散液の供給は、供給チューブ111Tの先端になる、開口直径4mmの円形状の供給口1110から行われる。本実施形態におけるCNF分散液は、CNFの濃度が2質量%前後であってゲル状の粘着性の強いものである。このため、供給口1110から供給されるCNF分散液の形状は、直径4mmの紐状になる。紐状のCNF分散液は、供給の仕方によって、短紐状にも長紐状にもすることができる。 In the freezing step, the CNF dispersion liquid is supplied into the brine liquid B from a circular supply port 1110 having an opening diameter of 4 mm, which is the tip of the supply tube 111T. The CNF dispersion liquid in the present embodiment has a CNF concentration of about 2% by mass and is gel-like and has strong adhesiveness. Therefore, the shape of the CNF dispersion liquid supplied from the supply port 1110 is a string having a diameter of 4 mm. The string-shaped CNF dispersion can be made into a short string or a long string depending on the supply method.

ブライン液B中でCNF分散液が凍結し、CNF分散液凍結物がブライン液B中に生じると分離工程(ステップS3)が実施される。この分離工程を開始する前に供給チューブ111Tを取り外し、螺旋リボン122の回転駆動を行ってもよい。こうすることで、紐状のCNF分散液凍結物を細かく切断することができる。ただし、濾過部材1022の目よりも細かく切断することがないようにする必要がある。 When the CNF dispersion is frozen in the brine B and the frozen CNF dispersion is generated in the brine B, the separation step (step S3) is carried out. Before starting this separation step, the supply tube 111T may be removed and the spiral ribbon 122 may be rotationally driven. By doing so, the string-shaped frozen CNF dispersion can be finely cut. However, it is necessary not to cut the filtration member 1022 into smaller pieces than the eyes.

この分離工程の実施中も、上記設定温度まで冷却された熱媒体がジャケット130に循環供給され続ける。分離工程では、CNF分散液凍結物を生じさせたブライン液Bを濾過することで、ブライン液BをCNF分散液凍結物から分離する。濾過にあたっては、これまで閉じていた2つの遮断バルブV2,V3を開放し、ブライン液Bの自重によってブライン液Bを濾過する。なお、濾過時間の短縮のため、投入口111から本体部100の内部に加圧空気を導入してもよい。固体であるCNF分散液凍結物は、濾過部材1022の目を通過することができず、液体であるブライン液Bのみが、濾過部材1022の目を通過して濾液受容器3内へと流れ込む。濾液受容器3内に回収されたブライン液Bは再利用することができる。ブライン液Bの濾過が完了すると、本体部100の内部は、CNF分散液凍結物が残った状態になる。 Even during this separation step, the heat medium cooled to the set temperature continues to be circulated and supplied to the jacket 130. In the separation step, the brine solution B is separated from the frozen CNF dispersion by filtering the brine B that has produced the frozen CNF dispersion. In the filtration, the two shutoff valves V2 and V3 that have been closed so far are opened, and the brine liquid B is filtered by the own weight of the brine liquid B. In order to shorten the filtration time, pressurized air may be introduced into the main body 100 from the inlet 111. The solid CNF dispersion cannot pass through the eyes of the filter member 1022, and only the liquid brine solution B passes through the eyes of the filter member 1022 and flows into the filtrate receptor 3. The brine solution B recovered in the filtrate receptor 3 can be reused. When the filtration of the brine solution B is completed, the frozen CNF dispersion remains inside the main body 100.

次いで、乾燥工程(ステップS4)が実施される。乾燥工程では、低温恒温槽20の設定温度を徐々に上げていき、ジャケット130に供給する熱媒体の温度を徐々に高め、CNF分散液凍結物に昇華熱を付与してCNF分散液凍結物を昇華させる。すなわち、CNF分散液凍結物を凍結させたまま乾燥を開始するが、乾燥途中にCNF分散液凍結物が融けださないように、熱媒体の温度、すなわち低温恒温槽20の設定温度を管理する。低温恒温槽20の設定温度の昇温プログラムについては詳しくは後述する。 Then, the drying step (step S4) is carried out. In the drying step, the set temperature of the low-temperature constant temperature bath 20 is gradually raised, the temperature of the heat medium supplied to the jacket 130 is gradually raised, and sublimation heat is applied to the frozen CNF dispersion to produce the frozen CNF dispersion. Sublimate. That is, the drying is started with the frozen CNF dispersion frozen, but the temperature of the heat medium, that is, the set temperature of the low temperature constant temperature bath 20 is controlled so that the frozen CNF dispersion does not melt during the drying. .. The program for raising the set temperature of the low temperature constant temperature bath 20 will be described in detail later.

また、濾液排出口1021と濾液受容器3の間に設けられた遮断バルブV2を閉鎖し、濾液排出口1021と排気路112Pの間に設けられた遮断バルブV3も閉鎖する。この乾燥工程は、真空ポンプ11の駆動を開始することでスタートする。真空ポンプ11が駆動されると、本体部100の内部において生じた気体が吸引される。すなわち、本体部100の内部においては、CNF分散液凍結物を昇華させることによって蒸気が生じている。また、濾過後の本体部100の内部にブライン液が僅かにでも残っている場合は、本体部100の内部において生じた気体には、蒸気の他、揮発性のブライン液Bが気化した気体も含まれる。本体部100の内部で生じた気体は、排気フィルタ113で微粉が除去された後、排気路112Pを通ってコールドトラップ5に引き込まれる。コールドトラップ5では、冷凍機6から冷媒が循環供給されており、コールドトラップ5を通過する気体は凝結され、氷になる。 Further, the shutoff valve V2 provided between the filtrate discharge port 1021 and the filtrate receptor 3 is closed, and the shutoff valve V3 provided between the filtrate discharge port 1021 and the exhaust passage 112P is also closed. This drying process is started by starting the driving of the vacuum pump 11. When the vacuum pump 11 is driven, the gas generated inside the main body 100 is sucked. That is, inside the main body 100, vapor is generated by sublimating the frozen CNF dispersion. Further, if even a small amount of brine liquid remains inside the main body 100 after filtration, the gas generated inside the main body 100 includes not only steam but also gas vaporized by the volatile brine liquid B. included. The gas generated inside the main body 100 is drawn into the cold trap 5 through the exhaust passage 112P after the fine powder is removed by the exhaust filter 113. In the cold trap 5, the refrigerant is circulated and supplied from the refrigerator 6, and the gas passing through the cold trap 5 is condensed into ice.

本実施形態では、本体部100の内部において生じた気体は、水蒸気であり、濾過で取り切れなかった揮発性のブライン液がわずかに残っていた場合にはブライン液が気化したものも含まれるが、微量であり、通常は問題とはならない。また、脱臭など除去装置も不要である。さらに、コールドトラップ5において回収した氷は廃液として処理する手間も生じない。加えて、低沸点溶剤を主体とした排気ガスではなく、水蒸気であるため、超低温対応の冷凍機は不要で一般的な冷凍機で足りる。これらのことから、本実施形態の乾燥システムD1は、低コストなシステムになる。 In the present embodiment, the gas generated inside the main body 100 is water vapor, and if a small amount of volatile brine solution that could not be removed by filtration remains, the brine solution may be vaporized. , It is a very small amount and usually does not matter. In addition, a removal device such as deodorization is not required. Further, the ice collected in the cold trap 5 does not have to be treated as waste liquid. In addition, since it is steam rather than exhaust gas mainly composed of a low boiling point solvent, a refrigerator compatible with ultra-low temperature is not required and a general refrigerator is sufficient. From these things, the drying system D1 of this embodiment becomes a low-cost system.

図4は、低温恒温槽の設定温度の昇温プログラムを示すグラフである。この図4では、横軸が経過時間(単位は時間)を表し、縦軸は、低温恒温槽20に設定する温度を表す。 FIG. 4 is a graph showing a program for raising the set temperature of the low temperature constant temperature bath. In FIG. 4, the horizontal axis represents the elapsed time (unit is time), and the vertical axis represents the temperature set in the low temperature constant temperature bath 20.

ブライン液B準備工程(ステップS1)では、-30℃に設定し、本体部100の内部は大気圧と同じ圧力である。凍結工程(ステップS2)及び分離工程(ステップS3)でも-30℃を維持し、本体部100の内部は大気圧と同じ圧力である。すなわち図4に示す大気圧レベルの範囲がブライン液B準備~分離工程に相当する。 In the brine liquid B preparation step (step S1), the temperature is set to −30 ° C., and the pressure inside the main body 100 is the same as the atmospheric pressure. The temperature is maintained at −30 ° C. in the freezing step (step S2) and the separation step (step S3), and the pressure inside the main body 100 is the same as the atmospheric pressure. That is, the range of the atmospheric pressure level shown in FIG. 4 corresponds to the brine liquid B preparation-separation step.

乾燥工程(ステップS3)では、真空ポンプ11の駆動を開始し、まず、低温加熱が18時間行われる。真空ポンプ11の駆動を開始することで、本体部100の内部の圧力は110Pa程度まで減少し、低温加熱が行われている間、本体部100の内部の圧力は110Pa程度に維持される。低温加熱は、最初の6時間30分、-30℃を維持した後、第1昇温ステップを開始する。第1昇温ステップでは、第1目標温度まで段階的に昇温を行う。本実施形態では、第1目標温度は-12℃であり、1時間ごとに3℃ずつ昇温を行うことを6回繰り返し、低温恒温槽20の温度は最終的に18℃高くなる。低温加熱では第1昇温ステップが完了すると、6時間30分の間-12℃を維持する。低温加熱が終了すると、第2昇温ステップを開始する。第2昇温ステップでは、第2目標温度まで段階的に昇温を行う。本実施形態では、第2目標温度は20℃であり、30分強ごとに約3℃ずつ昇温を行うことを11回繰り返し、低温恒温槽20の温度は最終的に第1目標温度よりも32℃高くなる。この第2昇温ステップが完了すると、仕上げ乾燥が開始される。仕上げ乾燥では、低温恒温槽20の設定温度を20℃に維持する。この仕上げ乾燥の開始と同時に、真空ポンプ11の吸引量を大きくするなどの制御で、本体部100の内部の圧力を下げ、所定の水分まで乾燥する。 In the drying step (step S3), the vacuum pump 11 is started to be driven, and first, low temperature heating is performed for 18 hours. By starting the driving of the vacuum pump 11, the pressure inside the main body 100 is reduced to about 110 Pa, and the pressure inside the main body 100 is maintained at about 110 Pa while the low temperature heating is performed. The low temperature heating is maintained at −30 ° C. for the first 6 hours and 30 minutes before starting the first heating step. In the first temperature raising step, the temperature is gradually raised to the first target temperature. In the present embodiment, the first target temperature is −12 ° C., and the temperature is raised by 3 ° C. every hour 6 times, and the temperature of the low temperature constant temperature bath 20 is finally increased by 18 ° C. In low temperature heating, when the first heating step is completed, the temperature is maintained at -12 ° C. for 6 hours and 30 minutes. When the low temperature heating is completed, the second temperature raising step is started. In the second temperature raising step, the temperature is gradually raised to the second target temperature. In the present embodiment, the second target temperature is 20 ° C., and the temperature is raised by about 3 ° C. every 30 minutes or more 11 times, and the temperature of the low temperature constant temperature bath 20 is finally higher than the first target temperature. It will be 32 ° C higher. When this second temperature rising step is completed, finish drying is started. In finish drying, the set temperature of the low temperature constant temperature bath 20 is maintained at 20 ° C. At the same time as the start of this finish drying, the pressure inside the main body 100 is reduced by controlling the suction amount of the vacuum pump 11 to be increased, and the vacuum pump 11 is dried to a predetermined moisture content.

乾燥工程では、螺旋リボン122の回転駆動と、ガラス窓114からの電磁波の照射が行われる。螺旋リボン122は、乾燥工程の開始(真空ポンプ11の駆動開始)と同時に回転駆動を開始し、乾燥工程が終了するまで回転駆動を継続する。回転速度は、20回転/分の一定速度である。電磁波の照射では、2450MHzのマイクロ波をガラス窓114から本体部100の内部へ照射する。照射開始のタイミングは、乾燥工程の開始後であって、本実施形態では第2昇温ステップの開始と同時のタイミングになる。電磁波の照射が開始されると、乾燥工程が終了するまで間欠的に照射を継続する。例えば、数分程度照射した後、数分程度の間隔をあけて、また数分程度照射することを繰り返す。なお、本体部100の内部の圧力(真空圧力)が高い状態(真空度が低い状態)で電磁波を照射するとCNF分散液凍結物が融解する恐れがあることから、照射開始のタイミングは、真空ポンプ11の吸引量を大きくするタイミング(第2昇温ステップの終了と同時のタイミング)であってもよい。あるいは、乾燥工程の開始と同時に電磁波の照射も開始し、乾燥途中にCNF分散液凍結物が融解しないように電磁波の出力を調整しながら、電磁波の照射を行うようにしてもよい。さらには、電磁波の照射期間と螺旋リボン122の回転駆動期間を完全にずらしたり、部分的に重なるようにしてもよい。 In the drying step, the spiral ribbon 122 is rotationally driven and the electromagnetic wave is irradiated from the glass window 114. The spiral ribbon 122 starts the rotary drive at the same time as the start of the drying process (the start of the drive of the vacuum pump 11), and continues the rotary drive until the drying step is completed. The rotation speed is a constant speed of 20 rotations / minute. In the irradiation of electromagnetic waves, a microwave of 2450 MHz is irradiated from the glass window 114 to the inside of the main body 100. The timing of the start of irradiation is after the start of the drying step, and in the present embodiment, the timing is the same as the start of the second temperature raising step. When the irradiation of the electromagnetic wave is started, the irradiation is continued intermittently until the drying process is completed. For example, after irradiating for about several minutes, irradiation is repeated for about several minutes at intervals of about several minutes. If electromagnetic waves are irradiated while the internal pressure (vacuum pressure) of the main body 100 is high (vacuum degree is low), the frozen CNF dispersion may melt. Therefore, the timing of starting irradiation is the vacuum pump. It may be the timing to increase the suction amount of No. 11 (timing at the same time as the end of the second temperature rising step). Alternatively, the irradiation of the electromagnetic wave may be started at the same time as the start of the drying step, and the irradiation of the electromagnetic wave may be performed while adjusting the output of the electromagnetic wave so that the frozen CNF dispersion does not thaw during the drying. Further, the irradiation period of the electromagnetic wave and the rotation driving period of the spiral ribbon 122 may be completely shifted or partially overlapped with each other.

本実施形態の乾燥工程では、CNF分散液を凍結させたまま乾燥を開始するため、CNFは凍結・固定化されていることから、CNF同士が接近することはなく、凝集が生じにくい。また、仮にCNF分散液凍結物に凝集が生じていたとしても、電磁波を照射することによって、その凝集の主な原因の水素結合を切断することが期待できる。さらには、乾燥工程においてCNF分散液凍結物が融解してしまい液体が生じたとしても電磁波によって液体分子が振動し、CNFが凝集することが妨げられる。また、乾燥工程においてCNF分散液凍結物に電磁波を照射することで氷晶が振動し、昇華速度が速まり乾燥時間が短縮される。しかも、螺旋リボン122を回転駆動させながら電磁波を照射することで、CNF分散液凍結物を直接動かしながらそのCNF分散液凍結物に電磁波を照射していることになり、電磁波がCNF分散液凍結物に均一に照射され、電磁波を照射することによって得られる各種作用がCNF分散液凍結物に偏りなく及ぶ。また、CNF分散液凍結物を動かすことによって、そのCNF分散液凍結物に昇華熱が均一に与えられるようになり、乾燥時間がさらに短縮される。 In the drying step of the present embodiment, since the drying is started while the CNF dispersion is frozen, the CNFs are frozen and immobilized, so that the CNFs do not approach each other and aggregation is unlikely to occur. Further, even if agglomeration occurs in the frozen CNF dispersion, it can be expected that the hydrogen bond, which is the main cause of the agglomeration, is broken by irradiating with electromagnetic waves. Furthermore, even if the frozen CNF dispersion melts in the drying step and a liquid is generated, the liquid molecules vibrate due to the electromagnetic waves, and the aggregation of CNF is prevented. Further, in the drying step, by irradiating the frozen CNF dispersion with electromagnetic waves, the ice crystals vibrate, the sublimation speed is increased, and the drying time is shortened. Moreover, by irradiating the electromagnetic wave while rotationally driving the spiral ribbon 122, the electromagnetic wave is irradiated to the CNF dispersion frozen product while directly moving the CNF dispersion frozen product, and the electromagnetic wave is the CNF dispersion frozen product. Is uniformly irradiated to the CNF dispersion, and various actions obtained by irradiating the electromagnetic wave are evenly applied to the frozen CNF dispersion. Further, by moving the frozen CNF dispersion, the heat of sublimation is uniformly applied to the frozen CNF dispersion, and the drying time is further shortened.

乾燥工程の完了は、本体部100の内部の温度あるいは圧力が管理値よりも低くなる、あるいは平衡状態になったり、コールドトラップ5の冷却温度が低下することなどにより確認され、乾燥工程の終了時には、真空ポンプ11と冷凍機6を停止させる。こうして、CNF分散液凍結物は乾燥され、本体部100の内部は、CNFの乾燥物が残った状態になる。 Completion of the drying step is confirmed by the fact that the temperature or pressure inside the main body 100 becomes lower than the control value, or the state of equilibrium is reached, or the cooling temperature of the cold trap 5 drops, and at the end of the drying step. , The vacuum pump 11 and the refrigerator 6 are stopped. In this way, the frozen CNF dispersion is dried, and the dried CNF remains inside the main body 100.

最後に、取出工程(ステップS5)が実施され、本体部100の内部からCNFの乾燥物が取り出される。この取出工程では、本体部100内を大気圧に戻し、排出口1001を塞いでいた排出用蓋体140を開け、排出口1001からCNFの乾燥物を取り出す。 Finally, a take-out step (step S5) is carried out, and the dried product of CNF is taken out from the inside of the main body 100. In this extraction step, the inside of the main body 100 is returned to atmospheric pressure, the discharge lid 140 that has blocked the discharge port 1001 is opened, and the dried product of CNF is taken out from the discharge port 1001.

図5は、図1に示す容器の変形例を示す図であり、不図示の構成要素は図1と同じものである。以下の説明では、これまで説明した構成要素と同じ名称の構成要素には同じ符号を付して説明する。 FIG. 5 is a diagram showing a modified example of the container shown in FIG. 1, and components (not shown) are the same as those in FIG. In the following description, the components having the same names as the components described so far will be described with the same reference numerals.

図5には、容器10を構成する、本体部100と、攪拌羽根125と、ジャケット130が示されている。この図5では、本体部100の周壁100aが示されており、ジャケット130はその周壁100aの外側に配置されている。また、図5に示す容器10では、上部蓋体110およびその上部蓋体110に設けられた投入口111、排気口112、排気フィルタ113、およびガラス窓114は図示省略されているが、図1に示す容器10と同じく、図5に示す容器10にもこれらの構成要素は備えられている。 FIG. 5 shows a main body 100, a stirring blade 125, and a jacket 130 constituting the container 10. In FIG. 5, the peripheral wall 100a of the main body 100 is shown, and the jacket 130 is arranged outside the peripheral wall 100a. Further, in the container 10 shown in FIG. 5, the upper lid 110 and the input port 111, the exhaust port 112, the exhaust filter 113, and the glass window 114 provided in the upper lid 110 are not shown, but FIG. Similar to the container 10 shown in FIG. 5, the container 10 shown in FIG. 5 is provided with these components.

この図5では、容器10の本体部100の内部が見えるように本体部100を縦方向に断面した様子を示している。この変形例の容器10は、図1に示す螺旋リボン122に代えて攪拌羽根125が設けられている。図5に示す攪拌羽根125は、パドル形状のものであって、駆動軸121から放射状に突出した金属製アーム126の先端部分に羽根板状の樹脂製パドル部材127がボルト128によって、羽根板の面が水平方向を向くように(峰が垂直方向を向くように)固定されている。すなわち、羽根板の面が垂直になるように固定されている。なお、この様な方向に限らず、回転方向に対して面を傾斜させ、面に沿ってCNF分散液凍結物が上方に掻き上げられる様にしても構わない。樹脂製パドル部材127における、容器10の周壁100aの内面に対向した外周縁1271は、その内面から所定間隔(図5中の間隔L1参照)をあけて内面に沿って傾斜した形状である。金属製アーム126は、同じ高さ位置で180度対向するように駆動軸121から突出している。すなわち、同じ高さ位置には2つの樹脂製パドル部材127が設けられている。なお、回転方向に間隔をあけて3つ以上の樹脂製パドル部材127を設けてもよい。 FIG. 5 shows a cross section of the main body 100 in the vertical direction so that the inside of the main body 100 of the container 10 can be seen. The container 10 of this modified example is provided with a stirring blade 125 instead of the spiral ribbon 122 shown in FIG. The stirring blade 125 shown in FIG. 5 has a paddle shape, and a blade plate-shaped resin paddle member 127 is attached to a tip portion of a metal arm 126 radially protruding from a drive shaft 121 by a bolt 128 to form a blade plate. It is fixed so that the surface faces horizontally (the peak faces vertically). That is, the surface of the blade plate is fixed so as to be vertical. In addition, not limited to such a direction, the surface may be inclined with respect to the rotation direction so that the frozen CNF dispersion liquid is scraped upward along the surface. The outer peripheral edge 1271 of the resin paddle member 127 facing the inner surface of the peripheral wall 100a of the container 10 has a shape inclined along the inner surface at a predetermined distance (see the interval L1 in FIG. 5) from the inner surface thereof. The metal arm 126 projects from the drive shaft 121 so as to face 180 degrees at the same height position. That is, two resin paddle members 127 are provided at the same height position. In addition, three or more resin paddle members 127 may be provided at intervals in the rotation direction.

また、高さ方向に見ると、樹脂製パドル部材127は回転方向に90度ずらして設けられている。図5では、一番上の樹脂製パドル部材127が左右それぞれに位置しており、その下の樹脂製パドル部材127が紙面手前と奥側(不図示)それぞれに位置しており、さらにその下の樹脂製パドル部材127が左右それぞれに位置している。このように、上下方向に隣り合う異なる高さ位置で、樹脂製パドル部材127を回転方向にずらして配置することで、被攪拌物すなわち上述の実施形態であればCNF分散液凍結物が攪拌羽根125とともに供回りしてしまうことを抑えることができる。 Further, when viewed in the height direction, the resin paddle member 127 is provided so as to be offset by 90 degrees in the rotation direction. In FIG. 5, the top resin paddle member 127 is located on each of the left and right sides, and the resin paddle member 127 below it is located on the front side and the back side (not shown) of the paper surface, respectively, and further below. The resin paddle member 127 is located on each of the left and right sides. In this way, by arranging the resin paddle members 127 at different height positions adjacent to each other in the vertical direction so as to be displaced in the rotational direction, the object to be agitated, that is, the frozen CNF dispersion liquid in the above-described embodiment is the agitated blade. It is possible to prevent it from going around with 125.

また、樹脂製パドル部材127は上下方向にわずかに重なっている。すなわち、一番上の樹脂製パドル部材127の下縁の高さ位置よりも、その下の樹脂製パドル部材127の上縁の高さ位置の方が高い(図5中の間隔L2参照)。さらに、金属製アーム126の上下方向の間隔L3は、下方へいくほど狭くなっている。樹脂製パドル部材127は、本体部100内での撹拌の均一性が得られるように適宜の面積や形状が選定されて構わない。特に一番下方の樹脂製パドル部材127は、本体部100の底部に生じやすいデッドスペースをできるだけ低減するために、図5に示す様に、本体部100の底面100Bにまで近接し、且つ駆動軸121の下端121Bを超えて下方まで延在する形状としている。 Further, the resin paddle member 127 slightly overlaps in the vertical direction. That is, the height position of the upper edge of the resin paddle member 127 below it is higher than the height position of the lower edge of the resin paddle member 127 on the top (see the interval L2 in FIG. 5). Further, the vertical distance L3 of the metal arm 126 becomes narrower toward the lower side. The area and shape of the resin paddle member 127 may be appropriately selected so that the uniformity of stirring in the main body 100 can be obtained. In particular, the lowermost resin paddle member 127 is close to the bottom surface 100B of the main body 100 and has a drive shaft as shown in FIG. 5 in order to reduce the dead space that tends to occur at the bottom of the main body 100 as much as possible. The shape extends beyond the lower end 121B of 121 and extends downward.

図1に示す螺旋リボン122は、全体が樹脂製のものであったが、全体を金属製にすることも考えられる。図1における容器10にしても図5に示す容器10にしてもその内周面は金属製である。このため、螺旋リボン122の全体を金属製にしてしまうと、容器10の内周面と螺旋リボン122の外周縁の間隔が金属どうしで近接することになり、電磁波を照射した場合に、この間隔で放電が生じる恐れがある。螺旋リボン122が金属製である場合は、この間隔を拡げることで、電磁波を照射した場合に、この間隔で生じることがある放電を抑えることができる。一方、図5に示す攪拌羽根125では、金属どうしの間隔は、金属製アーム126の先端と容器10の内周面との間隔になり、この間隔が広く、放電の発生を抑えやすい。すなわち、樹脂製パドル部材127の外周縁1271を容器10の内周面近傍に配置することができ、攪拌能力を低下させずに、攪拌羽根125の金属部分と容器10の内周面との間隔を広くとることが可能である。しかも、金属製アーム126を長さが異なるものに取り替えることで、攪拌羽根125の金属部分と容器10の内周面との間隔(金属どうしの間隔)を調整することができ、その間隔調整は容易である。また、放電を抑えるだけでなく、攪拌能力の調整のために、攪拌羽根125の外周縁と容器10の内周面との間隔を調整することができれば好ましい。螺旋リボン122ではその間隔調整が困難であるのに対して、樹脂製パドル部材127では、金属製アーム126へのボルト固定位置を変更することで、その間隔調整を行うことができることから、間隔調整は容易であって、製造上の寸法精度も螺旋リボン122ほど高いものは求められないですむ。 The spiral ribbon 122 shown in FIG. 1 is entirely made of resin, but it is also conceivable that the entire spiral ribbon 122 is made of metal. Both the container 10 in FIG. 1 and the container 10 shown in FIG. 5 have an inner peripheral surface made of metal. For this reason, if the entire spiral ribbon 122 is made of metal, the distance between the inner peripheral surface of the container 10 and the outer peripheral edge of the spiral ribbon 122 will be close to each other, and this distance will be obtained when electromagnetic waves are applied. There is a risk of discharge. When the spiral ribbon 122 is made of metal, by widening this interval, it is possible to suppress the discharge that may occur at this interval when irradiated with electromagnetic waves. On the other hand, in the stirring blade 125 shown in FIG. 5, the distance between the metals is the distance between the tip of the metal arm 126 and the inner peripheral surface of the container 10, and this distance is wide and it is easy to suppress the generation of electric discharge. That is, the outer peripheral edge 1271 of the resin paddle member 127 can be arranged near the inner peripheral surface of the container 10, and the distance between the metal portion of the stirring blade 125 and the inner peripheral surface of the container 10 without reducing the stirring capacity. Can be taken widely. Moreover, by replacing the metal arm 126 with one having a different length, the distance between the metal part of the stirring blade 125 and the inner peripheral surface of the container 10 (the distance between the metals) can be adjusted, and the distance adjustment can be performed. It's easy. Further, it is preferable that the distance between the outer peripheral edge of the stirring blade 125 and the inner peripheral surface of the container 10 can be adjusted not only to suppress the discharge but also to adjust the stirring capacity. While it is difficult to adjust the spacing with the spiral ribbon 122, with the resin paddle member 127, the spacing can be adjusted by changing the bolt fixing position to the metal arm 126, so that the spacing can be adjusted. Is easy, and it is not necessary to have a manufacturing dimensional accuracy as high as the spiral ribbon 122.

なお、樹脂製パドル部材127に用いる樹脂として、例えば、エンジニアリングプラスチックやFRP等があげられる。さらに、金属製アーム126やボルト128においてもこれらを樹脂(例えば、エンジニアリングプラスチックやFRP等)製のものに置き換え、適宜の手段で駆動軸121に固定する構成であっても構わない。 Examples of the resin used for the resin paddle member 127 include engineering plastics and FRP. Further, the metal arm 126 and the bolt 128 may be configured to be replaced with those made of resin (for example, engineering plastic, FRP, etc.) and fixed to the drive shaft 121 by an appropriate means.

図6は、第2実施形態の乾燥システムの系統図である。 FIG. 6 is a system diagram of the drying system of the second embodiment.

図6に示す乾燥システムD2では、本発明の一実施形態に相当する乾燥装置7と、濾液受容器3と、シールケース4と、コールドトラップ5と、冷凍機6を備えている。 The drying system D2 shown in FIG. 6 includes a drying device 7 corresponding to an embodiment of the present invention, a filtrate receptor 3, a seal case 4, a cold trap 5, and a refrigerator 6.

図6に示す乾燥装置7は、容器70、この容器70内を減圧する真空ポンプ11、低温恒温槽20、この容器70を回転駆動するモータ72、水平方向に延在し回転中心になる供給側支持軸731と排出側支持軸732、供給側支持軸731を軸支する供給側軸受741、および排出側支持軸732を軸支する排出側軸受742を有する。真空ポンプ11は、図6に示す乾燥システムD2の下流側に設けられている。低温恒温槽20と真空ポンプ11を併せたものが乾燥手段の一例に相当する。また、供給側支持軸731とモータ72の出力軸それぞれにはスプロケット(図示省略)が備えられ、両者のスプロケットの間にチェーン75が捲回されている。この構成により、容器70は、上下反転、一方向あるいは両方向への連続回転、回転途中での静止、適宜の角度範囲での揺動が可能である。もちろん回転や揺動時においては、その動きを妨げる固定配管は外されており、固定配管を必要とする工程時において該固定配管は接続される。なお、固定配管の代わりに可撓性の配管部材を用いて、配管された状態で揺動等を可能とすることもできる。固定配管が外された状態では、本体部700側との接続部に設けられているバルブは閉止された状態とされる。また、容器70に振動を与えるようにしてもよい。容器70の詳しい動作については後述する。 The drying device 7 shown in FIG. 6 includes a container 70, a vacuum pump 11 for depressurizing the inside of the container 70, a low-temperature constant temperature bath 20, a motor 72 for rotationally driving the container 70, and a supply side extending in the horizontal direction and becoming a rotation center. It has a support shaft 731 and a discharge side support shaft 732, a supply side bearing 741 that supports the supply side support shaft 731, and a discharge side bearing 742 that supports the discharge side support shaft 732. The vacuum pump 11 is provided on the downstream side of the drying system D2 shown in FIG. A combination of the low temperature constant temperature bath 20 and the vacuum pump 11 corresponds to an example of the drying means. Further, a sprocket (not shown) is provided on each of the supply side support shaft 731 and the output shaft of the motor 72, and the chain 75 is wound between the sprocket. With this configuration, the container 70 can be turned upside down, continuously rotated in one or both directions, stationary in the middle of rotation, and swung in an appropriate angle range. Of course, during rotation or rocking, the fixed pipe that hinders the movement is removed, and the fixed pipe is connected during the process that requires the fixed pipe. It is also possible to use a flexible piping member instead of the fixed piping to enable swinging or the like in the piped state. When the fixed pipe is removed, the valve provided at the connection portion with the main body 700 side is closed. Further, the container 70 may be subjected to vibration. The detailed operation of the container 70 will be described later.

図6に示す容器70は、初期姿勢の状態の一例である。初期姿勢の容器70は、上部が先細り状に形成された中空円筒状の本体部700と、本体部700の下端を開閉可能に塞ぐ蓋部710を有する。本体部700における先細りの先端には先端開口部701が形成されている。この先端開口部701には遮断バルブV5が接続されている。図6に示す本体部700には、図1を用いた説明の中で記載したブライン液Bと同じブライン液Bが貯留される。 The container 70 shown in FIG. 6 is an example of the state of the initial posture. The container 70 in the initial posture has a hollow cylindrical main body portion 700 having a tapered upper portion and a lid portion 710 that can open and close the lower end of the main body portion 700. A tip opening 701 is formed at the tapered tip of the main body 700. A shutoff valve V5 is connected to the tip opening 701. In the main body 700 shown in FIG. 6, the same brine solution B as the brine solution B described in the description using FIG. 1 is stored.

蓋部710の下部には濾液排出口711が形成されている。濾液排出口711に接続された管路は二股に分岐しており、一方は、濾液受容器3に接続されている。濾液排出口711と濾液受容器3との間には遮断バルブV6が設けられている。また、蓋部710と本体部700との間にはフィルタ支持材720が設けられ、このフィルタ支持材720の上面にフィルタ730が設置されている。 A filtrate discharge port 711 is formed in the lower part of the lid portion 710. The conduit connected to the filtrate discharge port 711 is bifurcated, one of which is connected to the filtrate receptor 3. A shutoff valve V6 is provided between the filtrate discharge port 711 and the filtrate receptor 3. Further, a filter support material 720 is provided between the lid portion 710 and the main body portion 700, and the filter 730 is installed on the upper surface of the filter support material 720.

さらに、図6に示す初期姿勢の容器70の上方には、本体部700の内部に加圧ガスを供給する加圧手段702が設けられている。また、容器70には、本体部700の内部空間を覆うようにジャケット740が設けられている。供給側支持軸731の内部には、電磁波の経路が形成されている。本体部700の内周壁には、供給側支持軸731が接続した箇所にガラス窓700gが設けられている。このガラス窓700gには石英ガラスが嵌め込まれており、供給側支持軸731の内部を通ってきた電磁波は、このガラス窓700gを通って、本体部700の内部に進む。本体部700の内部には、ガラス窓700gから、ブライン液Bの液面に向かって延びる照射路700pが設けられており、電磁波は、この照射路700pの先端からブライン液Bの液面に向けて照射される。ここで照射される電磁波も、図1を用いた説明の中で記載した電磁波と同じ電磁波である。 Further, above the container 70 in the initial posture shown in FIG. 6, a pressurizing means 702 for supplying a pressurized gas to the inside of the main body 700 is provided. Further, the container 70 is provided with a jacket 740 so as to cover the internal space of the main body 700. An electromagnetic wave path is formed inside the supply-side support shaft 731. A glass window 700 g is provided on the inner peripheral wall of the main body 700 at a position where the supply side support shaft 731 is connected. Quartz glass is fitted in the glass window 700 g, and the electromagnetic wave that has passed through the inside of the supply side support shaft 731 travels to the inside of the main body 700 through the glass window 700 g. Inside the main body 700, an irradiation path 700p extending from the glass window 700g toward the liquid surface of the brine liquid B is provided, and electromagnetic waves are directed from the tip of the irradiation path 700p toward the liquid surface of the brine liquid B. Is irradiated. The electromagnetic wave emitted here is also the same electromagnetic wave as the electromagnetic wave described in the explanation using FIG.

排出側支持軸732の内部には往路7321と復路7322が形成されている。往路7321の先端はジャケット740内の、フィルタ支持材720の近傍まで配され、後端はロータリージョイント732aを用いて低温恒温槽20に接続されている。また、復路7322の先端もロータリージョイント732aを用いて低温恒温槽20に接続されており、後端はジャケット740内の、遮断バルブV5の近傍まで配されている。低温恒温槽20では、熱媒体を設定温度に保持している。この熱媒体も、図1を用いた説明の中で記載した熱媒体と同じ熱媒体である。熱媒体は、往路7321を通ってジャケット740に供給された後、ジャケット740から復路7322を通して回収され低温恒温槽20に戻されるといった循環を繰り返す。ジャケット740に熱媒体を循環供給することにより、本体部700を外側から調温してその内部の温度を所望の温度に調整することができる。 An outward path 7321 and a return path 7322 are formed inside the discharge side support shaft 732. The tip of the outward path 7321 is arranged in the jacket 740 up to the vicinity of the filter support member 720, and the rear end is connected to the low temperature constant temperature bath 20 by using a rotary joint 732a. Further, the tip of the return path 7322 is also connected to the low temperature constant temperature bath 20 by using the rotary joint 732a, and the rear end is arranged to the vicinity of the shutoff valve V5 in the jacket 740. In the low temperature constant temperature bath 20, the heat medium is kept at a set temperature. This heat medium is also the same heat medium as the heat medium described in the description using FIG. The heat medium is supplied to the jacket 740 through the outward path 7321, then recovered from the jacket 740 through the return path 7322 and returned to the low temperature constant temperature bath 20 and repeats the circulation. By circulating and supplying the heat medium to the jacket 740, the temperature of the main body 700 can be adjusted from the outside and the temperature inside the main body 700 can be adjusted to a desired temperature.

さらに、排出側支持軸732の内部には被乾燥物であるCNF分散液を本体部700の内部に供給する供給路7323(例えば、鋼製のパイプ配管)が形成されている。 Further, a supply path 7323 (for example, a steel pipe) for supplying the CNF dispersion liquid to be dried to the inside of the main body 700 is formed inside the discharge side support shaft 732.

なお、CNF分散液の供給路7323を、熱媒体が循環する往路7321及び復路7322あるいはジャケット740の温度の影響を受け難い位置(例えば、供給側支持軸731の内部)に設けてもよい。こうすることで、CNF分散液の供給時において供給路7323内で凍結してしまうことを防止することができる。 The CNF dispersion liquid supply path 7323 may be provided at a position (for example, inside the supply side support shaft 731) that is not easily affected by the temperature of the outward path 7321 and the return path 7322 or the jacket 740 through which the heat medium circulates. By doing so, it is possible to prevent freezing in the supply path 7323 when the CNF dispersion liquid is supplied.

CNF分散液の供給路7323の先端になる供給口7324は、本体部700の内部で開口し、CNF分散液の単位質量当りの表面積である比表面積が0.2m/kg以上となる開口形状であり、開口方向はブライン液Bの液面を指向している。また、供給口7324の形状は限定されず、ブライン液B中に供給されたCNF分散液の形状が、球状、円筒状、円盤状、滴状、螺旋状、貝殻状、薄板状、蝶状、星形、薄いフレーク状、波形、ひねり形、角柱状等となる形状のものであってもよい。あるいは、供給口7324は、CNF分散液を噴霧可能なノズルを備えるものであってもよい。 The supply port 7324, which is the tip of the CNF dispersion liquid supply path 7323, is open inside the main body 700, and has an opening shape in which the specific surface area, which is the surface area per unit mass of the CNF dispersion liquid, is 0.2 m 2 / kg or more. The opening direction is directed to the liquid level of the brine liquid B. Further, the shape of the supply port 7324 is not limited, and the shape of the CNF dispersion liquid supplied into the brine liquid B is spherical, cylindrical, disk-shaped, drop-shaped, spiral, shell-shaped, thin plate-shaped, butterfly-shaped, and so on. It may have a star shape, a thin flake shape, a corrugated shape, a twist shape, a prismatic shape, or the like. Alternatively, the supply port 7324 may be provided with a nozzle capable of spraying the CNF dispersion liquid.

また、排出側支持軸732の内部には排出路7325も形成されている。この排出路7325は、本体部700の内部とシールケース4を連通する経路である。本体部700の内部には排気フィルタ703が設けられており、この排気フィルタ703を通過した気体が、排出路7325に入り込むみ、ロータリージョイント732aを経てシールケース4内に至る。シールケース4の下流側にはコールドトラップ5が設けられ、さらに、その下流側には真空ポンプ11が設置されている。尚、上述の供給路7323は該排出路7325内を通り、排気フィルタ703の一部を適宜のシール構造を介して貫通し、供給口7324が本体部700内に臨んでいる。 Further, a discharge path 7325 is also formed inside the discharge side support shaft 732. The discharge path 7325 is a path that communicates the inside of the main body 700 with the seal case 4. An exhaust filter 703 is provided inside the main body 700, and the gas that has passed through the exhaust filter 703 enters the discharge path 7325 and reaches the inside of the seal case 4 via the rotary joint 732a. A cold trap 5 is provided on the downstream side of the seal case 4, and a vacuum pump 11 is further installed on the downstream side thereof. The above-mentioned supply path 7323 passes through the discharge path 7325, penetrates a part of the exhaust filter 703 through an appropriate seal structure, and the supply port 7324 faces the inside of the main body 700.

また、濾液排出口711に接続された、二股に分岐した管路の他方は、遮断バルブV7を介して排出路7325に連通している。 Further, the other of the bifurcated pipelines connected to the filtrate discharge port 711 communicates with the discharge passage 7325 via a shutoff valve V7.

続いて、図6に示す乾燥システムD2を用いて、CNF分散液を乾燥させCNFの乾燥物を製造する方法について説明する。 Subsequently, a method for producing a dried product of CNF by drying the CNF dispersion liquid using the drying system D2 shown in FIG. 6 will be described.

まず、ブライン液B準備工程(図2に示すステップS1と同じステップ)が実施される。このブライン液B準備工程では、本体部700における先端開口部701の手前に設けられた遮断バルブV5を開放する。次いで、先端開口部701から、内部が空の本体部700にブライン液B(ここではエタノール)を供給する。濾液排出口711の下流に設けられた遮断バルブV6,V7は閉塞された状態である。ブライン液Bは、供給口7324、照射路700pの先端開口、及び排気フィルタ703がブライン液Bで浸らない近傍まで満たされており、後述する凍結工程が完了した段階でも浸ることのない液量である。なお、初期姿勢の容器70を上下反転し、蓋部710を開けて本体部700の内部にブライン液Bを供給し、蓋部710を閉めた後、容器70の姿勢を初期姿勢に戻してもよい。あるいは、CNF分散液を供給する供給路7323を利用して、供給路7323からブライン液Bを供給してもよい。本体部700の内部へのブライン液Bの供給が終了すると、本体部700の内部を密閉状態に保ったまま、その内部に貯留されたブライン液Bを、CNF分散液の凝固点以下になる所望の冷却温度まで冷却する。この冷却は、低温恒温槽20に上記冷却温度に応じた設定温度(例えば、-30℃)を設定し、低温恒温槽20でその設定温度まで冷却された熱媒体をジャケット740に循環供給することで行われる。 First, the brine solution B preparation step (the same step as step S1 shown in FIG. 2) is carried out. In this brine liquid B preparation step, the shutoff valve V5 provided in front of the tip opening 701 in the main body 700 is opened. Next, the brine solution B (here, ethanol) is supplied from the tip opening 701 to the main body 700 whose inside is empty. The shutoff valves V6 and V7 provided downstream of the filtrate discharge port 711 are in a closed state. The brine liquid B is filled to the vicinity where the supply port 7324, the tip opening of the irradiation path 700p, and the exhaust filter 703 are not soaked with the brine liquid B, and the amount of the liquid is not soaked even when the freezing step described later is completed. be. Even if the container 70 in the initial posture is turned upside down, the lid portion 710 is opened to supply the brine liquid B to the inside of the main body portion 700, the lid portion 710 is closed, and then the posture of the container 70 is returned to the initial posture. good. Alternatively, the brine liquid B may be supplied from the supply path 7323 by using the supply path 7323 for supplying the CNF dispersion liquid. When the supply of the brine solution B to the inside of the main body 700 is completed, it is desired that the brine solution B stored inside the main body 700 be kept below the freezing point of the CNF dispersion while keeping the inside of the main body 700 in a sealed state. Cool to the cooling temperature. For this cooling, a set temperature (for example, −30 ° C.) corresponding to the cooling temperature is set in the low temperature constant temperature bath 20, and a heat medium cooled to the set temperature in the low temperature constant temperature tank 20 is circulated and supplied to the jacket 740. It is done in.

本体部700には、本体部700の内部に貯留されたブライン液Bの温度を測定する温度計(不図示)が設けられており、ブライン液Bが上記冷却温度まで冷却されると、凍結工程(図2に示すステップS2と同じステップ)が実施される。この凍結工程では、CNF分散液をブライン浸漬により急速凍結する。なお、凍結工程の実施中も、上記設定温度まで冷却された熱媒体がジャケット740に循環供給され続ける。また、凍結工程の実施中は、3つの遮断バルブV5,V6,V7、加圧手段702の経路のバルブ7021はいずれも閉塞される。凍結工程では、CNF分散液の供給路7323のバルブ7325を開き、上記冷却温度まで冷却されたブライン液Bの中にCNF分散液を供給し、CNF分散液を短時間で凍結させる。ここでも、CNF分散液の凍結時間は、図3を用いて説明したように短い時間であればあるほど好ましい。CNF分散液の供給が終了した段階で供給路7323のバルブ7325は閉じられる。 The main body 700 is provided with a thermometer (not shown) for measuring the temperature of the brine liquid B stored inside the main body 700, and when the brine liquid B is cooled to the above cooling temperature, a freezing step is performed. (The same step as step S2 shown in FIG. 2) is carried out. In this freezing step, the CNF dispersion is rapidly frozen by immersion in brine. Even during the freezing step, the heat medium cooled to the set temperature continues to be circulated and supplied to the jacket 740. Further, during the freezing step, all of the three shutoff valves V5, V6, V7 and the valve 7021 in the path of the pressurizing means 702 are closed. In the freezing step, the valve 7325 of the CNF dispersion supply path 7323 is opened, the CNF dispersion is supplied into the brine solution B cooled to the cooling temperature, and the CNF dispersion is frozen in a short time. Again, the shorter the freezing time of the CNF dispersion, as described with reference to FIG. 3, the better. The valve 7325 of the supply path 7323 is closed when the supply of the CNF dispersion is finished.

凍結工程における、ブライン液B中へのCNF分散液の供給は、図6に示す供給路7323の先端の開口直径2mmの円形状の供給口7324から行われる。第2実施形態におけるCNF分散液も、CNFの濃度が2質量%前後であってゲル状の粘着性の強いものである。このため、供給口7324から供給されるCNF分散液の形状は、直径2mmの紐状になる。紐状のCNF分散液は、供給の仕方や本体部700を動かしたりするなどして短紐状にも長紐状にもすることができる。 In the freezing step, the CNF dispersion liquid is supplied into the brine liquid B from the circular supply port 7324 having an opening diameter of 2 mm at the tip of the supply path 7323 shown in FIG. The CNF dispersion liquid in the second embodiment also has a CNF concentration of about 2% by mass and is gel-like and has strong adhesiveness. Therefore, the shape of the CNF dispersion liquid supplied from the supply port 7324 is a string having a diameter of 2 mm. The string-shaped CNF dispersion can be made into a short string or a long string by the method of supply or by moving the main body 700.

そのためCNF分散液を供給している間、モータ72を駆動させて容器70を回転あるいは揺動させてブライン液Bを流動させて、CNF分散液とブライン液Bとの熱伝達の効率を高めることが好ましい。 Therefore, while the CNF dispersion liquid is being supplied, the motor 72 is driven to rotate or swing the container 70 to flow the brine liquid B, thereby increasing the efficiency of heat transfer between the CNF dispersion liquid and the brine liquid B. Is preferable.

図7は、CNF分散液を供給している間の容器の態様を示した図である。 FIG. 7 is a diagram showing an aspect of the container while supplying the CNF dispersion liquid.

図7(a)は、容器70を回転させながら、供給口7324からCNF分散液を給液している様子を示す図である。容器70を回転することで、ブライン液Bを動かし、ブライン液Bの冷却、及びCNF分散液の凍結を促進する。CNF分散液の給液は、容器70を間欠的に回転させながら行ってもよいが、容器70の回転を停止させて行ってもよい。 FIG. 7A is a diagram showing a state in which the CNF dispersion liquid is supplied from the supply port 7324 while rotating the container 70. By rotating the container 70, the brine solution B is moved, and the cooling of the brine solution B and the freezing of the CNF dispersion are promoted. The CNF dispersion liquid may be supplied while the container 70 is intermittently rotated, or the container 70 may be stopped from rotating.

図7(b)は、容器70が振動している様子を示す図である。振動は、例えば容器70にバイブレータを取り付けることで発生させることができる。図7(b)に示す容器70に貯留されたブライン液Bの液面は波立っている。この図7(b)にも、フィルタ支持材720の上面に設置されたフィルタ730が示されている。図7(b)では不図示の供給口から供給された紐状のCNF分散液は、ブライン液Bの液面から入って、底部にあるフィルタ730に到達する前に凍結する。すなわち、ブライン液Bの液面から入ったCNF分散液が、液体のままフィルタ730に到達しない程度の深さ量だけ、ブライン液Bが貯留されている。このため、フィルタ730の目がCNF分散液に分散しているCNFで詰まってしまうことが防がれている。 FIG. 7B is a diagram showing how the container 70 is vibrating. Vibration can be generated, for example, by attaching a vibrator to the container 70. The liquid level of the brine liquid B stored in the container 70 shown in FIG. 7B is rippling. FIG. 7B also shows the filter 730 installed on the upper surface of the filter support material 720. In FIG. 7B, the string-shaped CNF dispersion supplied from the supply port (not shown) enters from the liquid surface of the brine liquid B and freezes before reaching the filter 730 at the bottom. That is, the brine liquid B is stored to such a depth that the CNF dispersion liquid that has entered from the liquid surface of the brine liquid B does not reach the filter 730 as a liquid. Therefore, it is prevented that the eyes of the filter 730 are clogged with the CNF dispersed in the CNF dispersion liquid.

図7(c)は、供給側支持軸731と排出側支持軸732を中心として容器70が揺動している様子を示す図である。容器70は、振動よりも大きく動いており、この図7(c)では、容器70は右側に傾いた状態と左側に傾いた状態を交互に繰り返す。ブライン液Bの貯留量との関係により、容器70の傾き角度が大きすぎると、ブライン液Bの液面からフィルタ730までの距離が短くなり、CNF分散液が凍結する前にフィルタ730に到達してしまうため、容器70の傾き角度は一定角度以内に調整される。 FIG. 7C is a diagram showing a state in which the container 70 swings around the supply side support shaft 731 and the discharge side support shaft 732. The container 70 is moving more than the vibration, and in FIG. 7C, the container 70 alternately repeats a state of being tilted to the right side and a state of being tilted to the left side. If the tilt angle of the container 70 is too large due to the relationship with the storage amount of the brine solution B, the distance from the liquid level of the brine solution B to the filter 730 becomes short, and the CNF dispersion reaches the filter 730 before freezing. Therefore, the tilt angle of the container 70 is adjusted within a certain angle.

容器70を回転、あるいは振動させたり揺動させることで、ブライン液B中へ供給されたCNF分散液が一箇所にかたまらずにブライン液B中に拡がり、CNF分散液とブライン液Bとの接触面積が大きくなってCNF分散液の冷却が促進される。ブライン液Bも動いていることから、ブライン液BとCNF分散液の相対速度として捉えることができ、相対速度は速い方が、CNF分散液が早く凍結し、好ましい。 By rotating, vibrating, or shaking the container 70, the CNF dispersion liquid supplied into the brine liquid B spreads in the brine liquid B without consolidating in one place, and the CNF dispersion liquid and the brine liquid B become The contact area is increased to promote cooling of the CNF dispersion. Since the brine liquid B is also moving, it can be regarded as the relative speed between the brine liquid B and the CNF dispersion liquid, and the faster the relative speed is, the faster the CNF dispersion liquid freezes, which is preferable.

なお、容器70を動かさずにCNF分散液の供給口7324を動かしてもよく、容器70と供給口7324をともに動かし両者の相対的な位置関係を変化させるようにしてブライン液BにCNF分散液を供給するようにしてもよい。 The CNF dispersion liquid supply port 7324 may be moved without moving the container 70, or the CNF dispersion liquid may be added to the brine liquid B by moving both the container 70 and the supply port 7324 to change the relative positional relationship between the two. May be supplied.

図7(d)は、初期姿勢の容器70が180度反転(上限反転)した反転姿勢の容器を示す図である。 FIG. 7D is a diagram showing a container in an inverted posture in which the container 70 in the initial posture is inverted by 180 degrees (upper limit inverted).

上述のブライン液準備工程(図2に示すステップS1と同じステップ)において容器70を初期姿勢から図7(d)に示す反転姿勢にし、蓋部710を開けてブライン液Bを供給した後、反転姿勢のままブライン液Bを上記冷却温度まで冷却した上で、凍結工程を実施する。反転姿勢では、フィルタ730はブライン液Bの液面より上に配置されており、未凍結のCNF分散液がフィルタ730に接することはない。この反転姿勢でも、図7(b)に示すように容器70を振動させたり、同図(c)に示すように容器70を揺動させることが好ましい。また、容器70を連続的に回転させながら、あるいは間欠的に回転させながらCNF分散液を供給する運転であっても構わない。CNF分散液のいずれの供給時においても、フィルタ730には凍結完了前の状態のCNF分散液が接触することはなく、また、供給口7324及び排気フィルタ703がブライン液Bで浸らない状態で凍結工程は行われる。容器70の揺動や回転を行いながら、あるいは供給口7324も動かしながらCNF分散液を供給するのは、CNF分散液を速やかに凍結完了させるためであり、ブライン液Bとの熱伝達効率の向上を目的としている。また、一か所にCNF分散液を集積させずにブライン液B中に広く散在させるためでもある。熱伝達効率は、ブライン液B中でのブライン液BとCNF分散液との相対速度として捉えることができ、ブライン液Bがジャケット740中の熱媒体により充分除熱される限りは、相対速度は速い方がより好ましい。 In the above-mentioned brine liquid preparation step (the same step as step S1 shown in FIG. 2), the container 70 is changed from the initial posture to the inverted posture shown in FIG. 7 (d), the lid portion 710 is opened to supply the brine liquid B, and then the container 70 is inverted. After cooling the brine liquid B to the above cooling temperature in the posture, the freezing step is carried out. In the inverted position, the filter 730 is arranged above the liquid level of the brine liquid B, and the unfrozen CNF dispersion liquid does not come into contact with the filter 730. Even in this inverted posture, it is preferable to vibrate the container 70 as shown in FIG. 7 (b) or to vibrate the container 70 as shown in FIG. 7 (c). Further, the operation of supplying the CNF dispersion liquid may be performed while continuously rotating the container 70 or intermittently rotating the container 70. During any supply of the CNF dispersion, the filter 730 does not come into contact with the CNF dispersion in the state before the completion of freezing, and the supply port 7324 and the exhaust filter 703 are frozen in a state where they are not immersed in the brine solution B. The process is carried out. The reason why the CNF dispersion liquid is supplied while swinging or rotating the container 70 or while moving the supply port 7324 is to quickly complete the freezing of the CNF dispersion liquid, and to improve the heat transfer efficiency with the brine liquid B. It is an object. It is also for the purpose of widely scattering the CNF dispersion liquid in the brine liquid B without accumulating it in one place. The heat transfer efficiency can be grasped as the relative speed between the brine liquid B and the CNF dispersion liquid in the brine liquid B, and the relative speed is high as long as the brine liquid B is sufficiently heat-removed by the heat medium in the jacket 740. Is more preferable.

ブライン液B中でCNF分散液が凍結し、CNF分散液凍結物がブライン液B中に生じると、図6に示す様に初期姿勢の状態で分離工程(図2に示すステップS3と同じステップ)が実施される。容器70の回転中や、振動中や、揺動中に取り外されていた加圧手段702の配管は容器70に接続され、同じく濾液受容器3とバルブV6とを繋ぐ固定配管も容器70に接続される。なお、この分離工程の実施中も、上記設定温度まで冷却された熱媒体がジャケット740に循環供給され続ける。分離工程では、CNF分散液凍結物を生じさせたブライン液Bを濾過することで、ブライン液BをCNF分散液凍結物から分離する。濾過にあたっては、これまで閉じていた3つの遮断バルブV5,V6,V7、加圧手段702の経路のバルブ7021のうち、濾液受容器3手前の遮断バルブV6を開放し、図6に示す加圧手段702経路のバルブ7021を開き、本体部700の内部に加圧空気を導入する。本体部700の内部では、ブライン液Bが加圧(0より大きく0.01MPaG以下の圧力が付与)され、ブライン液Bが濾過される。なお、必要に応じて、フィルタ730下方の空間を減圧するようにしてもよいし、加圧も減圧も行わずにろ過を行うようにしてもよい。固体であるCNF分散液凍結物はフィルタ730の目を通過することができず、液体であるブライン液Bのみが、フィルタ730の目を通過して濾液受容器3内へと流れ込む。濾液受容器3内に回収されたブライン液Bは再利用することができる。ブライン液Bの濾過が完了すると、本体部700の内部は、CNF分散液凍結物が残った状態になる。 When the CNF dispersion is frozen in the brine B and the frozen CNF dispersion is generated in the brine B, the separation step is performed in the initial posture as shown in FIG. 6 (the same step as step S3 shown in FIG. 2). Is carried out. The piping of the pressurizing means 702, which was removed during rotation, vibration, or shaking of the container 70, is connected to the container 70, and the fixed piping connecting the filtrate receiver 3 and the valve V6 is also connected to the container 70. Will be done. Even during this separation step, the heat medium cooled to the set temperature continues to be circulated and supplied to the jacket 740. In the separation step, the brine solution B is separated from the frozen CNF dispersion by filtering the brine B that has produced the frozen CNF dispersion. For filtration, of the three shutoff valves V5, V6, V7 and the valves 7021 in the path of the pressurizing means 702, which had been closed so far, the shutoff valve V6 in front of the filtrate receiver 3 was opened to pressurize as shown in FIG. The valve 7021 of the means 702 path is opened, and pressurized air is introduced into the main body 700. Inside the main body 700, the brine liquid B is pressurized (a pressure greater than 0 and 0.01 MPaG or less is applied), and the brine liquid B is filtered. If necessary, the space below the filter 730 may be depressurized, or filtration may be performed without pressurizing or depressurizing. The frozen CNF dispersion, which is a solid, cannot pass through the eyes of the filter 730, and only the liquid brine B flows through the eyes of the filter 730 into the filtrate receptor 3. The brine solution B recovered in the filtrate receptor 3 can be reused. When the filtration of the brine solution B is completed, the frozen CNF dispersion remains inside the main body 700.

次いで、乾燥工程(図2に示すステップS4と同じステップ)が実施される。乾燥工程では、低温恒温槽20の設定温度を徐々に上げていき、ジャケット740に供給する熱媒体の温度を徐々に高め、CNF分散液凍結物に昇華熱を付与してCNF分散液凍結物を昇華させる。すなわち、CNF分散液凍結物を凍結させたまま乾燥を開始するが、乾燥途中にCNF分散液凍結物が融けださないように加熱温度を設定する。また、濾液排出口711と濾液受容器3の間に設けられた遮断バルブV6を閉鎖し、濾液排出口711と排出路7325の間に設けられた遮断バルブV7を開放する。さらに、真空ポンプ11を駆動し、本体部700の内部において生じた気体を吸引する。すなわち、本体部700の内部においては、CNF分散液凍結物を昇華させることによって蒸気が生じている。また、濾過後の本体部700の内部にブライン液が僅かにでも残っている場合は、本体部700の内部において生じた気体には、蒸気の他、揮発性のブライン液Bが気化した気体も含まれる。本体部700の内部で生じた気体は、排気フィルタ703で微粉が除去された後、排出路7325を通ってシールケース4に引き込まれる。また、この気体は、濾液排出口711からも排出路7325を通ってシールケース4に引き込まれる。シールケース4を通過した気体は、コールドトラップ5に引き込まれる。コールドトラップ5では、冷凍機6から冷媒が循環供給されており、コールドトラップ5内で気体は凝結され、氷になる。 Then, a drying step (the same step as step S4 shown in FIG. 2) is carried out. In the drying step, the set temperature of the low-temperature constant temperature bath 20 is gradually raised, the temperature of the heat medium supplied to the jacket 740 is gradually raised, and sublimation heat is applied to the frozen CNF dispersion to produce the frozen CNF dispersion. Sublimate. That is, the drying is started with the frozen CNF dispersion frozen, but the heating temperature is set so that the frozen CNF dispersion does not melt during the drying. Further, the shutoff valve V6 provided between the filtrate discharge port 711 and the filtrate receptor 3 is closed, and the shutoff valve V7 provided between the filtrate discharge port 711 and the discharge passage 7325 is opened. Further, the vacuum pump 11 is driven to suck the gas generated inside the main body 700. That is, inside the main body 700, vapor is generated by sublimating the frozen CNF dispersion. Further, if even a small amount of brine liquid remains inside the main body 700 after filtration, the gas generated inside the main body 700 includes not only steam but also gas vaporized by the volatile brine liquid B. included. The gas generated inside the main body 700 is drawn into the seal case 4 through the discharge path 7325 after the fine powder is removed by the exhaust filter 703. Further, this gas is also drawn into the seal case 4 from the filtrate discharge port 711 through the discharge path 7325. The gas that has passed through the seal case 4 is drawn into the cold trap 5. In the cold trap 5, the refrigerant is circulated and supplied from the refrigerator 6, and the gas is condensed in the cold trap 5 to become ice.

本体部700の内部において生じた気体は、水蒸気であり、濾過で取り切れなかった揮発性のブライン液がわずかに残っていた場合にはブライン液が気化したものも含まれるが、微量であり、通常は問題とはならない。また、脱臭など除去装置も不要である。さらに、回収した氷は廃液として処理する手間も生じない。加えて、低沸点溶剤を主体とした排気ガスではなく、水蒸気であるため、超低温対応の冷凍機は不要で一般的な冷凍機で足りる。これらのことから、第2実施形態の乾燥システムD2も、低コストなシステムになる。 The gas generated inside the main body 700 is water vapor, and if a small amount of volatile brine solution that could not be removed by filtration remains, the brine solution may be vaporized, but it is a trace amount. Usually it doesn't matter. In addition, a removal device such as deodorization is not required. Furthermore, the recovered ice does not have to be treated as waste liquid. In addition, since it is steam rather than exhaust gas mainly composed of a low boiling point solvent, a refrigerator compatible with ultra-low temperature is not required and a general refrigerator is sufficient. For these reasons, the drying system D2 of the second embodiment is also a low-cost system.

乾燥工程では、電磁波の照射も行われる。ここでの電磁波の照射も、2450MHzのマイクロ波が照射される。このマイクロ波は、ガラス窓700gを通って、照射路700pの先端からブライン液Bの液面に向けて間欠的に照射される。電磁波の照射開始のタイミングは、図1に示す乾燥システムD1の乾燥工程における電磁波の照射開始のタイミングで説明したことと同じであるため、ここでの説明は省略する。 In the drying process, electromagnetic wave irradiation is also performed. The irradiation of electromagnetic waves here is also irradiated with microwaves of 2450 MHz. This microwave is intermittently irradiated from the tip of the irradiation path 700p toward the liquid surface of the brine liquid B through the glass window 700g. Since the timing of the start of electromagnetic wave irradiation is the same as that described in the timing of the start of electromagnetic wave irradiation in the drying step of the drying system D1 shown in FIG. 1, the description thereof is omitted here.

また、図7を用いて説明した各種の態様で容器70を動かすことでCNF分散液凍結物を動かしながら電磁波を照射してもよい。ただし、この場合には、濾液排出口711と濾液受容器3を結ぶ配管を外す必要がある。 Further, electromagnetic waves may be irradiated while moving the frozen CNF dispersion by moving the container 70 in various embodiments described with reference to FIG. 7. However, in this case, it is necessary to remove the pipe connecting the filtrate discharge port 711 and the filtrate receptor 3.

乾燥工程の完了は、容器70内の温度あるいは真空圧力が平衡状態になったり、コールドトラップ5の冷却温度が低下することなどにより確認され、乾燥工程の終了時には、遮断バルブV7を閉塞し、真空ポンプ11と冷凍機6を停止させる。次いで、遮断バルブV5を開放し、容器70内を大気圧に戻す。こうして、CNF分散液凍結物は乾燥され、本体部700の内部は、CNFの乾燥物が残った状態になる。 Completion of the drying process is confirmed by the equilibrium of the temperature or vacuum pressure in the container 70, the decrease in the cooling temperature of the cold trap 5, etc., and at the end of the drying process, the shutoff valve V7 is closed to create a vacuum. Stop the pump 11 and the refrigerator 6. Next, the shutoff valve V5 is opened, and the inside of the container 70 is returned to atmospheric pressure. In this way, the frozen CNF dispersion is dried, and the dried CNF remains inside the main body 700.

最後に、取出工程(図2に示すステップS5と同じステップ)が実施され、本体部700の内部からCNFの乾燥物が取り出される。この取出工程では、本体70を反転姿勢にして先端開口部701からCNFの乾燥物を取り出してもよいし、初期姿勢のまま蓋部710を開け、フィルタ730ごとCNFの乾燥物を取り出してもよい。 Finally, a take-out step (the same step as step S5 shown in FIG. 2) is carried out, and the dried product of CNF is taken out from the inside of the main body 700. In this extraction step, the dried product of CNF may be taken out from the tip opening 701 with the main body 70 in the inverted posture, or the dried product of CNF may be taken out together with the filter 730 by opening the lid portion 710 in the initial posture. ..

本発明は上述の実施形態に限られることなく特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変更を行うことができる。例えば、上述の実施形態ではCNF分散液を乾燥させたが、CNF分散液に限らず、炭素ナノ粒子、金属ナノ粒子、セラミックナノ粒子等を液体に分散した分散液を乾燥させる技術にも適用することができる。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made within the scope of the claims. For example, in the above-described embodiment, the CNF dispersion is dried, but the present invention is not limited to the CNF dispersion, and is also applied to a technique for drying a dispersion in which carbon nanoparticles, metal nanoparticles, ceramic nanoparticles, etc. are dispersed in a liquid. be able to.

なお、以上説明した各実施形態の記載にのみ含まれている構成要件であっても、その構成要件を、他の実施形態に適用してもよい。 Even if the constituent requirements are included only in the description of each of the above-described embodiments, the constituent requirements may be applied to other embodiments.

D1,D2 乾燥システム
1,7 乾燥装置
10,70 容器
100,700 本体部
114,700g ガラス窓
1022 濾過部材
1110,7324 供給口
121 駆動軸
122 螺旋リボン
123 駆動装置
125 攪拌羽根
126 金属製アーム
127 樹脂製パドル部材
130 ジャケット
730 フィルタ
72 モータ
11 真空ポンプ
20 低温恒温槽
3 濾液受容器
5 コールドトラップ
6 冷凍機
B ブライン液
D1, D2 Drying system 1,7 Drying device 10,70 Container 100,700 Main body 114,700g Glass window 1022 Filtration member 1110, 7324 Supply port 121 Drive shaft 122 Spiral ribbon 123 Drive device 125 Stirring blade 126 Metal arm 127 Resin Paddle member 130 Jacket 730 Filter 72 Motor 11 Vacuum pump 20 Low temperature constant temperature bath 3 Filtration acceptor 5 Cold trap 6 Refrigerator B Bline liquid

Claims (8)

液体中に被処理物が分散した分散液を凍結させ凍結物を得る凍結工程と、
前記凍結物を凍結させたまま乾燥を開始し、乾燥物を得る乾燥工程とを有し、
前記乾燥工程が、前記凍結物を動かしながら該凍結物に電磁波を照射し、該凍結物を昇華させる工程であることを特徴とする乾燥物の製造方法。
A freezing step of freezing the dispersion liquid in which the object to be treated is dispersed in the liquid to obtain a frozen product,
It has a drying step of starting drying while the frozen product is frozen to obtain a dried product.
A method for producing a dried product, wherein the drying step is a step of irradiating the frozen product with an electromagnetic wave while moving the frozen product to sublimate the frozen product.
前記凍結工程が、前記分散液をブライン液によって凍結させる工程であり、
前記凍結工程が完了した後であって前記乾燥工程を開始する前に、前記ブライン液を濾過することで、該ブライン液を前記凍結物から分離する分離工程を有することを特徴とする請求項1記載の乾燥物の製造方法。
The freezing step is a step of freezing the dispersion liquid with a brine liquid.
Claim 1 is characterized by having a separation step of separating the brine solution from the frozen product by filtering the brine solution after the freezing step is completed and before the drying step is started. The method for producing a dried product according to the description.
前記凍結工程が、前記分散液を攪拌しながら凍結させる工程であることを特徴とする請求項1又は2記載の乾燥物の製造方法。 The method for producing a dried product according to claim 1 or 2, wherein the freezing step is a step of freezing the dispersion liquid while stirring. 前記凍結工程が、前記分散液を供給口から前記ブライン液中に吐出し、吐出した該分散液を該ブライン液によって凍結させる工程であることを特徴とする請求項1から3のうちいずれか1項記載の乾燥物の製造方法。 One of claims 1 to 3, wherein the freezing step is a step of discharging the dispersion liquid into the brine liquid from a supply port and freezing the discharged dispersion liquid with the brine liquid. The method for producing a dried product according to the above item. 液体中に被処理物が分散した分散液を凍結させた凍結物を収納する容器と、
前記容器に収納されている前記凍結物を凍結させたまま乾燥を開始する乾燥手段と、
前記乾燥手段によって乾燥されている前記凍結物を前記容器内で動かす凍結物可動部と、
前記乾燥手段によって乾燥されている前記凍結物に電磁波を照射する照射部とを備えたことを特徴とする乾燥装置。
A container for storing the frozen material in which the dispersion liquid in which the object to be treated is dispersed in the liquid is frozen,
A drying means for starting drying while the frozen product stored in the container is frozen, and a drying means.
A frozen material moving part that moves the frozen material dried by the drying means in the container, and
A drying device including an irradiation unit that irradiates the frozen material dried by the drying means with an electromagnetic wave.
前記照射部は、前記容器内で動いている状態の前記凍結物に電磁波を照射するものであることを特徴とする請求項5記載の乾燥装置。 The drying device according to claim 5, wherein the irradiation unit irradiates the frozen material in a state of moving in the container with an electromagnetic wave. 前記凍結物可動部は、前記容器を動かすことで該容器に収納されている前記凍結物を該容器内で動かすものであることを特徴とする請求項5又は6記載の乾燥装置。 The drying device according to claim 5 or 6, wherein the frozen material moving portion moves the frozen material stored in the container by moving the container. 前記凍結物可動部は、前記容器に収納されている前記凍結物を攪拌するものであることを特徴とする請求項5又は6記載の乾燥装置。 The drying apparatus according to claim 5 or 6, wherein the frozen material moving portion stirs the frozen material stored in the container.
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