JPH1054660A - 乾燥装置及び乾燥装置による乾燥方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ケーキを効率よく且つ確実に乾燥することが
できる乾燥装置及び乾燥方法を提供することを課題とす
る。 【解決手段】 乾燥装置本体1 の内部に被乾燥物が導入
され、該被乾燥物を乾燥させる乾燥装置において、前記
乾燥装置本体1 内にマイクロ波を照射するマイクロ波照
射手段4 が設けられたことを解決手段とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スラリー状の原液等の
被乾燥物を乾燥させる乾燥装置及び乾燥装置における濾
過方法の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、薬品、化粧品、化学製品原料等の
反応、晶析、濾過、乾燥を１台の装置で行うことができ
る乾燥装置としては図３に示すような濾過乾燥装置があ
る。

【０００３】即ち、底部に濾材23が設けられた密封可能
なベル型ハウジング形状の濾過乾燥装置本体21に回転軸
25が上下方向に配され、該回転軸25の先端に攪拌翼22が
取り付けられており、また、該濾過乾燥装置本体21の底
部にはケーキを粉状体として排出する排出口28が形成さ
れているものである。

【０００４】このような濾過乾燥装置20は、濾過乾燥装
置本体21内に導入された原液を攪拌翼22で攪拌しながら
反応等を行ったあと、スラリー状の原液を濾過乾燥装置
本体21の内部で濾過し、該濾過後に残留する固形状のケ
ーキを洗浄した後、再度濾過し、さらに該ケーキを攪拌
翼によって攪拌しながら乾燥し、粉状体の状態で排出す
る。

【０００５】このケーキを乾燥して粉状体にする際に
は、例えば前記濾過乾燥装置本体21の外周部に設けられ
た加熱ジャケット等の加熱手段27にスチーム等の加熱媒
体を導入して濾過乾燥装置本体21の外部から内部を加熱
しながらケーキ中の水分を蒸発させていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、濾過後
のケーキは粉状体が水や溶剤等の水分を多量（７０％〜
８０％程度の含水率）含んだものであるため、前記のよ
うな外部加熱によって一定の乾燥速度で良好に水分を蒸
発させることができるが、ある所定の含水率（粉状体の
大きさや種類によって異なる）まで水分が低下すると、
それまでの乾燥速度よりも乾燥する速度が遅くなる。

【０００７】これは、ケーキ中の含水率が高い時には粉
状体の粒子の表面に多量に水分が存在しており、これら
の水分は外部加熱によって容易に蒸発されるため一定の
乾燥速度で乾燥していくが、このような粒子表面の水分
がなくなり粉状体の粒子間に存在している水分のみにな
った時には単なる外部加熱では粒子間の水分まで良好に
加熱蒸発させることは困難であるため乾燥速度が遅くな
るものであ。

【０００８】従って、外部加熱によってケーキを乾燥し
続けてもある時点からは乾燥速度が急激に遅くなるとい
う問題点が生じていた。

【０００９】従って、ケーキの内部まで確実に乾燥させ
るためには長時間加熱しなければならないが、このよう
な長時間加熱を行った場合に、装置の稼働コストも高く
なり不経済であると同時に、薬品や化粧品等の粉状体の
場合には、あまり長時間加熱すると変質等を生じて好ま
しくない場合がある。

【００１０】また、加熱効率を上げるために乾燥装置本
体の下部にも加熱ジャケットを設けることも考えられる
が、上記のような乾燥装置の場合には、底部には所定厚
みを有する濾材がもうけられているため、いくら乾燥装
置本体１の下部からも加熱したとしても濾材によって加
熱手段の熱が底面からは良好に伝わらないという問題が
生じていた。

【００１１】本発明は、このような問題点を解決するた
めになされたものであり、ケーキを効率よく且つ確実に
乾燥することができる乾燥装置及び乾燥方法を提供する
ことを課題とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような課
題を解決するためになされたもので、その課題を解決す
るための手段は、乾燥装置本体1 の内部に被乾燥物が導
入され、該被乾燥物を乾燥させる乾燥装置において、前
記乾燥装置本体1 内にマイクロ波を照射するマイクロ波
照射手段4 が設けられたことを特徴とする乾燥装置。た
ことにある。

【００１３】また別の手段として、前記乾燥装置本体1
に加熱手段7 が設けられ、且つ前記マイクロ波照射手段
4 が、限界含水率以下の含水率の被乾燥物にマイクロ波
を照射可能に設けらていることにある。尚、ここでいう
限界含水率とは、定常乾燥条件下に含水材料を置いた時
に、恒率乾燥速度期間から減率乾燥速度期間に移行する
境の含水率をいう。

【００１４】さらに、前記マイクロ波照射手段4 が、乾
燥装置本体1 の上部位置に取り付けられていることにも
別の手段を有する。

【００１５】また、乾燥装置による濾過乾燥方法におけ
る手段は、乾燥装置本体1 の内部に被乾燥物を導入し
て、該被乾燥物にマイクロ波を照射して乾燥する乾燥工
程を有することにある。また、前記乾燥工程時に、乾燥
装置本体1 内を低圧にすることにも別の手段を有する。

【００１６】（作用）すなわち上記のように、乾燥装置
本体１にマイクロ波照射手段4 を設けたため、被乾燥物
を乾燥する場合に、マイクロ波を照射することによっ
て、被乾燥物中の内部に含まれる水分をもマイクロ波に
よって効果的に乾燥することができるため、短時間で良
好な被乾燥物の乾燥状態を得ることができる。

【００１７】また、特にマイクロ波の性質上、極性を有
する水や溶剤等を選択的に過熱するため、被乾燥物の水
分のみを加熱しやすく、短時間で効果的に乾燥が行える
と同時に、被乾燥物中の水分以外の成分を過剰過熱する
おそれがない。

【００１８】また、乾燥装置本体1 に被乾燥物を外部か
ら加熱する加熱手段7 を設けた場合には、該加熱手段7
で被乾燥物が所定の含水率になるまで加熱して乾燥した
後にマイクロ波を照射することができる。

【００１９】従って、被乾燥物がある程度の含水率まで
は通常の加熱によって乾燥した後に、被乾燥物の内部に
含まれている通常の加熱手段では除去しにくい水分のみ
をマイクロ波によって除去することができ、より効果的
且つ短時間に被乾燥物を乾燥することができる。

【００２０】さらに、乾燥工程時に乾燥装置本体1 内を
真空状態にして乾燥工程を行った場合には、真空条件下
では液体の沸点が低下するため、被乾燥物中の液体が常
圧時よりも低温で蒸発させることができ、被乾燥物の乾
燥をより低温で且つ短時間に行うことができ、被乾燥物
の過剰加熱を防止できる。また、乾燥装置本体1 内に上
方からマイクロ波を照射するので、発生したマイクロ波
がムダなく被乾燥物に照射され、且つ被乾燥物をムラな
く乾燥することができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態例につ
いて図面に従って説明する。先ず、本発明の１実施の形
態例としての濾過乾燥装置の構造について説明する。図
１に示す１は、ベル型ハウジング形状の濾過乾燥装置本
体で、該濾過乾燥装置本体１内部中央には駆動手段11に
よって回転駆動され、且つ外周にベローズ６が被嵌され
た回転軸５が上下方向に配され、且つ昇降装置14により
昇降自在に構成されており、しかも該回転軸５の先端に
は攪拌翼10が取り付けられている。また、該濾過乾燥装
置本体１の下方には、濾過乾燥されたケーキを排出する
排出口９が形成されている。

【００２２】２は、濾過乾燥装置本体１の下部開口部を
閉塞するための下蓋部で、該下蓋部２の中心部には濾過
液を排出するための濾液排出口８が形成されている。

【００２３】３は、図４に示すように前記濾過乾燥装置
本体１の下蓋部２の上面に取り付けられた濾材である。
この濾材３の材質は通常の濾布等の他金属製等濾材とし
て使用できるものであれば適宜選択使用することができ
るが、金属の場合には特に伝熱性が良好であるため濾材
３上のケーキ15を良好に加熱するのに適している。

【００２４】４はマイクロ波照射装置で、該マイクロ波
照射装置４は発振部12及び導波管13とからなり、導波管
13の一端側が濾過乾燥装置本体１の上部に接続されて、
該濾過乾燥装置本体１内に上方からマイクロ波を照射す
る。

【００２５】この発振部12にはマグネトロン等のマイク
ロ波発振管が設けられており、さらに電源（図示せず）
が接続され、スイッチを入れるとマイクロ波が発振され
る。該発振部12で発振されたマイクロ波は前記導波管13
から濾過乾燥装置本体１内に照射される。この導波管13
内には照射電波の整合をとり、反射電力を最小限にする
整合器や反射波からマグネトロン等のマイクロ波発振器
を保護するためのアイリレータを設けてもよく、マイク
ロ波照射装置４の具体的な構成は特にこれに限定される
ものではない。

【００２６】７は、濾過乾燥装置本体１の側壁外周およ
び底部外面に取り付けられた加熱ジャケットで、濾過乾
燥装置本体１内部のケーキ15を加熱、乾燥する場合には
該加熱ジャケット７の内面側にスチーム等の加熱媒体11
が導入されて、濾過乾燥装置本体１の側面及び底面を伝
熱部分として濾過乾燥装置本体１の内部を加熱する加熱
手段として使用される。

【００２７】次に、上記の構成からなる濾過乾燥装置に
よって水或いは溶剤中に粉状体が拡散されたスラリー状
の原液を被乾燥物として濾過乾燥する場合について説明
する。

【００２８】まず、原液導入口（図示セズ）から該スラ
リー状の原液を濾過乾燥装置本体１内部に導入する。こ
のスラリー状の原液は、粉体が水や有機溶剤等の溶媒中
に分散しているもの等である。粉体の溶媒が有機溶剤で
ある場合には、例えばエチルアルコール、メチルアルコ
ール等の極性を有する物質がマイクロ波によって選択的
に加熱し易いため特に適しているが、マイクロ波で加熱
可能なものであれば特に溶剤の種類は限定されない。

【００２９】そして、濾過乾燥装置本体１の内部を加圧
状態にし、或いは濾材３の下方から真空吸引して原液を
濾過する。濾材３を通過した濾液は下蓋部２の中央部に
形成された濾液排出口８から濾過乾燥装置本体１の外へ
排出される。

【００３０】このようにして、スラリー状の原液を濾過
して濾材３の上面には残留物として水分を含んだ固形状
のケーキ15が残る。次に、洗浄水を濾過乾燥装置本体１
内に導入し、再び攪拌翼によって攪拌しながら濾過後の
残留物であるケーキ15を洗浄して、再び濾過する。この
ようにして、何度か洗浄水による洗浄と濾過を繰り返し
てケーキ15に含まれる不純物等を除去する。

【００３１】このようにして洗浄されたケーキ15を濾過
した後に、濾過乾燥装置本体１内を真空状態（或いは低
圧状態）にし、ケーキ15を乾燥させるために、前記加熱
ジャケット７内部にスチーム等の加熱媒体を導入して、
濾過乾燥装置本体１内部を側面及び底面から加熱すると
同時に、前記攪拌翼10を回転、昇降させてケーキ15を攪
拌する。

【００３２】この時、加熱媒体からの熱は濾過乾燥装置
本体１の側面及び下蓋部２を伝熱部分として濾過乾燥装
置本体１の内部のケーキ15を加熱する。また、装置本体
１内は真空或いは低圧であるため水或いは溶剤等の溶媒
の沸点は低下する。従って、常圧条件下で乾燥させる場
合よりも低温でケーキ15中の水分を蒸発させて乾燥する
ことができる。

【００３３】このように真空或いは低圧条件下で乾燥作
業を行うことは、特にケーキ15が医薬品、化粧品等のよ
うにあまり高温で加熱することが好ましくないものであ
る場合には特に適している。

【００３４】また水分を含んだ粉体を乾燥する場合には
通常図２に示すように加熱時間を長くすると略一定の速
度で含水率が低下していく期間（恒率乾燥速度期間）
と、乾燥速度が急激に低下して、含水率の低下が緩やか
になる期間（減率乾燥速度期間）がある。

【００３５】この恒率乾燥速度期間から減率乾燥速度期
間に変わる含水率を限界含水率といい、この状態では粉
体の間を自由に移動できる自由水は殆ど存在せずに、粉
体粒子の間に入り込んだ僅かな水分が存在している状態
である。このためこれ以上外部加熱を加えても、該粒子
の間に入り込んだ水分は加熱されにくい。尚、この限界
含水率は粒子の大きさや種類、或いは吸水性の違い等に
よってかわるため、各被乾燥物毎に異なる値になる。

【００３６】従って、限界含水率までは通常の加熱ジャ
ケット７からの外部加熱によってケーキ中の水分を良好
に乾燥できるが、これ以上加熱ジャケット7 からの加熱
を続けても乾燥速度が極端に遅くなり、なかなかケーキ
15を所定の含水率まで乾燥することができなくなる。

【００３７】そこで、ケーキ15中の含水率がこの限界含
水率に達した時に加熱ジャケット７からの加熱と同時
に、前記マイクロ波照射装置４の発振部12を作動させて
マイクロ波を濾過乾燥装置本体１内に上方から照射す
る。

【００３８】マイクロ波は上述のようにケーキ15中の水
或いは溶剤を選択的に加熱する性質を有するために、ケ
ーキ15の水分が例えば２０％以下という低い含水率の状
態であっても、短時間で且つ確実にケーキ15中の水分を
除去し、含水率約５％程度まで乾燥することができる。

【００３９】例えば、本実施の形態のように加熱ジャケ
ット7 とマイクロ波（出力５ＫＷ）を併用して含水率２
０％のケーキ２０kgを乾燥した場合には、ケーキの含水
率が５％になるまでにかかった時間は約３８分間であっ
た。尚、この乾燥工程は、乾燥温度が５０°Ｃになるよ
うに濾過乾燥装置本体１内を減圧して行った。

【００４０】一方、同様の条件で加熱ジャケット７のみ
で乾燥を行った場合には、乾燥時間は１０３分間かかっ
た。従って、マイクロ波を併用した場合には乾燥時間が
約１／３に短縮された。

【００４１】このようにして、濾過、乾燥されたケーキ
15は、攪拌翼によって粉状体とされて排出口９から濾過
乾燥装置本体１の外部へ排出される。

【００４２】尚、上記実施の形態では濾過乾燥装置本体
１の外部に加熱手段として加熱ジャケット７を設けて加
熱を行ったが、加熱手段はこれに限定されるものではな
く、この他ヒーター等直接加熱するようなものでもよ
く、或いは加熱手段を設けなくてもよい。

【００４３】また、上記実施の形態では、ケーキの含水
率が限界含水率以下になってからマイクロ波を照射した
が、例えばこれ以上の含水率のケーキにマイクロ波を照
射して乾燥させてもよい。但し、効果の点からみれば上
記実施の形態のようにマイクロ波照射手段以外の加熱手
段を併用して、限界含水率付近までケーキを乾燥させて
からマイクロ波を照射した方がより効果的である。

【００４４】さらに、上記実施の形態では、乾燥時に濾
過乾燥装置本体１内を真空にしたがこのように真空状態
でケーキを乾燥することは条件ではない。

【００４５】また、上記実施の形態は１つの装置で濾過
工程と乾燥工程を行うことができる濾過乾燥装置を使用
したが、濾過工程と乾燥工程を１つの装置で行うことに
本発明は限定されるものではなく、例えば、濾過工程を
行う装置を乾燥工程を行う装置と分けて設けた場合にも
適用可能である。要は、乾燥工程時にマイクロ波を照射
して乾燥を行う装置であればよい。その他、乾燥装置本
体１、攪拌翼10、回転軸５等の構造も上記実施の形態に
限定されず、任意に設計変更可能である。

【００４６】

【発明の効果】叙上のように、本発明では、ケーキ等の
被乾燥物の乾燥にマイクロ波を用いて乾燥させるため、
ケーキ内部の水分をも確実に且つ短時間に除去させるこ
とができる。従って、経済的に乾燥工程を行うことがで
きるとともに、排出粉末も確実に乾燥させることがで
き、該粉末の質を向上させることが容易にできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施の形態例としての濾過乾燥装置の概略断
面図。

【図２】ケーキの含水率の変化を示すグラフ。

【図３】従来の濾過乾燥装置を示す概略断面図。

【符号の説明】 １ 濾過乾燥装置本体（乾燥装置本体） ３ 濾材 ４ マイクロ波照射手段 ７ 加熱ジャケット（加熱手段）

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 乾燥装置本体(1) の内部に被乾燥物が導
   入され、該被乾燥物を乾燥させる乾燥装置において、前
   記乾燥装置本体(1) 内にマイクロ波を照射するマイクロ
   波照射手段(4) が設けられたことを特徴とする乾燥装
   置。
2. 【請求項２】 前記乾燥装置本体(1) に加熱手段(7) が
   設けられ、且つ前記マイクロ波照射手段(4) が、限界含
   水率以下の含水率の被乾燥物にマイクロ波を照射可能に
   設けられた請求項１に記載の乾燥装置。
3. 【請求項３】 前記マイクロ波照射手段(4) が、乾燥装
   置本体(1) の上部位置に取り付けられている請求項１又
   は請求項２に記載の乾燥装置。
4. 【請求項４】 乾燥装置本体(1) の内部に被乾燥物を導
   入して、該被乾燥物にマイクロ波を照射して乾燥する乾
   燥工程を有することを特徴とする乾燥装置による乾燥方
   法。
5. 【請求項５】 前記乾燥工程時に、被乾燥物の含水率が
   限界含水率以下の時にマイクロ波を照射して乾燥する請
   求項４に記載の乾燥装置による乾燥方法。
6. 【請求項６】 前記乾燥工程時に、乾燥装置本体(1) 内
   を低圧にする請求項４又は請求項５に記載の乾燥装置に
   よる濾過乾燥方法。
7. 【請求項７】 前記マイクロ波を被乾燥物に対して上方
   から照射する請求項４乃至請求項６のいずれかに記載の
   乾燥装置による乾燥方法。