JPS6033483A - 粉粒体乾燥装置における乾燥終了時期判定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は粉粒体の乾燥装置り、とくに鉄鉱石などの水分
測定のために粉粒体試料を乾燥する装置における乾燥終
了時期の判定方法に関するものであるＯ 従来技術 粉粒体の乾燥装置は、目的・用途によって種々のものが
あるが、水分測定に用いられる乾燥装置は、（１）粉粒
体を変質させない、（２）結晶水や微粉末を飛散させな
い等の条件のもとて乾燥をおこなわなければならない厳
しいものである。従来、水分測定に用いられる粉粒体試
料の乾燥装置として代表的なものに、皿状の容器に入れ
た粉粒体試料（以下サンプルという）をたとえば網状の
棚に載せ、これに熱風を供給して乾燥させる箱型乾燥装
置があるが、熱の導入方法が熱風伝熱方式であるため乾
燥効率が悪く、ことに乾燥末期における乾燥速度が著し
く低下して乾燥に長時間を要する欠点がある。また、こ
の装置における乾燥終了時期の判定方法は、一定時間ご
とにサンプルを装置から取り出して重量を測定し、乾燥
減量が規定の値以下となったときを終了時期と判定する
のが通常で、このためには乾燥と重量測定を何度も繰り
返さなければならず、人為的操作が必袂で自動化の障害
となっている。

発明の目的　１ 本発明は、このような従来技術の問題点全解消し、粉粒
体の乾燥ヲ扁速で行うことができ、かつ乾燥終了時期を
自動的に判定する方法を提供することを目的とする。

発明の構成作用 この目的を達成するための本発明方法は、粉粒体の付着
水分を測定するために粉粒体を上部開放型の容器にいれ
て乾燥するにあたシ、電熱式加熱源を内蔵し上部に載置
した容器を介して粉粒体を加熱する電熱ヒーターと、容
器の上方に設けて粉粒体を上方から加熱する遠赤外線ヒ
ーターとを筐体内に設置した乾燥装置を用い、該乾燥装
置による乾燥中に粉粒体の表面温度を測定して遠赤外線
ヒーターの内部温度を制御するとともに該内部温度の１
１φ下曲線全求め、乾燥前期の忌、＃な温度変化領域と
乾燥後期のゆるやかな温度変化領域のそれぞれの曲線の
接線の交点に対応する時刻全算出し、該時刻に粉粒体の
品種Ｖこ厄じて予め定めた一定時間を加えた時刻をもっ
て乾燥終了時とすることを特徴とする粉粒体乾燥装置に
おける乾燥終了時期判定方法である。

以下、本発明全実施例にもとづき詳細に説明する。第１
図は本発明の実施例における粉粒体試料乾沫装置の構成
金示すブロック図である。図において、１は本装置ｄの
主袋部を格納した筐体であシ、２はサンプルＳを入れる
皿状の容器、３は電熱ヒーター、６は遠赤外線ヒーター
である。サンダルＳは容器２に入れ表面をならしておく
。電熱ヒーター３は容器２の側面２ａと底面２ｂに否着
するような形状をした銅など高熱伝導率の金属内にシー
スヒーター線などのヒーター全内蔵させたもので、容器
２′ｆ：介して容器内のサンプルｓ′（Ｉ−’ｔｕｔ＋
面２ａおよび底面２ｂから加熱する。４は温度コントロ
ーラテ、温度検出器３１による電熱ヒーター上面部の測
温結果にもとづき電熱ヒーター３の温度ケ制御する。

一方、サンプルＳの上方からは遠赤外線ヒーター６によ
って加熱する。遠赤外線ヒーターｌｅｔ、昇降機構７お
よび昇降位置コントローラ８によってサンプルＳの表面
との距ｌ＠ヲ調節することができる。昇降機構７による
サンプル表面との距離調節は、蒸発による気化熱によっ
て表面温度の上昇が少ない加熱初期に遠赤外線ヒーター
６をサンプル表面に近づけ、サンゾルに熱エネルギーを
多量に供給して乾燥時間の短縮をはかるのに有効である
。５は温度コントローラで、温度検出器２１によるサン
ゾル表面の測温結果にもとづき遠赤外線ヒーター６の出
力すなわち内部温度全制御する。

６１は遠赤外線ヒーター６の内部に設けた温度検出器で
、この温度検出器からの信号を信号処理器１１で平滑等
の処理をおこなって表示器１２に表示する。９は空気の
除湿機、１０は熱交換器であり、サンプルから発生した
水蒸気を取り除き、遠（５） 赤外耐ヒーター６からの放射効率を高めると共にサンダ
ルの内部からの蒸発を促進するために除湿機９によって
除湿した空気９ｂを熱交換器１０全通して熱風１０ａと
し、この熱風１０ａを筐体１内に吹込む。吹込まれた熱
風１０ａはサンプル表面近傍を通り、サンプルから発生
した水蒸気を含んだ排気ｉｏｂは筐体１の外に排出する
。この熱風１０ａの風速は乾燥したサンダルの微粉末を
飛散させることなくしかも乾燥効果の高い風速として、
本実施例では３ｍ／ｓｅｅが適切であった〇第２図は、
乾燥時間（横軸）とサンプル中の水分率（縦軸）の関係
（乾燥曲線）を示す図表である。曲線Ｉａ　、ｌｂは乾
燥前の付着水分が約１１チの品種のサンプルの乾燥曲線
で、従来装置による乾燥時間は乾燥曲線１ｂに示すごと
く約５時間であったのに対し、本実施例装置による乾燥
時間は乾燥曲線１ａに示すごとく約４０分間であった。

また曲線［１ａ、ｌ［ｂは乾燥前の付着水分が約５％の
品種の乾燥曲線で、従来装置による乾燥時間は乾燥曲線
Ｈｂに示すごとく約３．５時間であったの（６） に対し、本実施例装置による乾燥時間は乾燥曲線［ａに
示すごとく約３０分間であった。

ところで、第２図に示した乾燥曲線は、前述した従来の
乾燥終了時期判定方法、すなわち一定時間毎にサンプル
を乾燥装置から取出して重量全測定し乾燥波ｔｋ算出す
る方法によってめたものであるが、本発明法においては
、乾燥終了時期の判定を自動的におこなう。その具体的
な方法を以下に説明する。第３図は、第１図に示した乾
燥装置によシサンプルを乾燥したときの、乾燥時間とサ
ンプル表面温度（曲線（ｒ））および遠赤外線ヒーター
内部温度（曲線（ロ））との関係を示す図表である。

第１図に示した乾燥装置において、予め電熱ヒーター３
および遠赤外線ヒーター６に通電し所定の温度に保持し
た装置内に室温状態のサンプルを入れた容器２をセット
し、同時に熱風の通風を開始すると、サンプルの底面温
度は急速に所定の温度に達し、サンノルの表面温度は数
分間で所定の温度に達する。

これは、サンプルへの上下からの入熱の方法による違い
のほか、容器２の底面に接したサンプルの水分が、容器
２と電熱ヒーター３の接触と同時に蒸発を開始して、水
蒸気をサンプル表面に送シ出して底面温度が上昇するの
に対し、サンプルの表面では水分の蒸発によって気化熱
がうばわれ、温度の上昇が妨げられるためである。また
、熱風温度はサンプル表面および底面の設定温度より低
くセットしてあシ、そのため、表面温度の上昇を抑制す
るが、これは粉粒体の最表面の温度を必要以上に昇温し
ないという別の効果が得られる。

水分の蒸発が進んで残存水分が少なくなると入熱量に対
する出熱量の比率が小さくなシ、表面温度が上昇する。

この時期に達するとサンプルの表面温度を所定の温度に
保持するためには、表面加熱用の遠赤外線ヒーター６の
出力を減少させなければならない。このことは、遠赤外
線ヒーター６の出力すなわち遠赤外線ヒーター６の内部
温度の降下特性がサンゾルの乾燥曲線と強い関係にある
ことを示すものであシ、遠赤外線ヒーター６の内部温度
の降下曲線にもとづいて粉粒体の乾燥終了時期を判定す
ることが可能であることを示す。第１図に示した乾燥装
置において、サンプルＳの表面は遠赤外線ヒーター６に
よって加熱される。サンプルＳの表面温度を温度検出器
２１によって測定し、所定の温度（鉄鉱石の場合１１０
℃以下）を保持するよう温度コントローラ５によって遠
赤外線ヒーター６の出力を制御する。遠赤外線ヒーター
６の内部温度は温度検出器６１で測定する。ここで温度
検出器６１によって取り出された信号は、熱風の温度あ
るいは風量の変化などの影響でサンゾルＳの表面温度が
わずかながら変化し、そのために第３図に示すように滑
らかな曲線とはならないし、また、乾燥終了時期におけ
る温度降下率はきわめて小さいものであるから、この温
度曲線からただちに乾燥終了時期を定めるのは難しい。

そこで実際の乾燥終了時期の判定にあたっては、温度検
出器６１の信号を信号処理器１１で平滑処理をおこなっ
て第４図に示すような温度曲線を得る。

第４図は、第３図の遠赤外線ヒーター内部温度曲（９） 線（ロ）を平滑化したもので、図から明らかなように、
乾燥前期の急激な温度変化金する領域Ａと、乾燥後期の
ゆるやかな温度変化をする領域Ｂから成っている。従っ
て、急激に変化する領域Ａとゆるやかに変化する領域Ｂ
のそれぞれの曲線の接線を近似的にめ、その交点ｉａと
し、この交点ａに対応する時刻を基準にして粉粒体の品
種による特性、たとえば熱伝導率などの特性から予め実
験的にめて定めておいた時間Ｔを加え、乾燥終了時期Ｃ
を算出するものである。

これを自動的に処理する方法の一例として、計算機を使
用した場合について説明する。第４図において遠赤外線
ヒーターの内部温度をたとえば１分毎にサンシリングし
記憶する。サンプリング毎に今回の内部温度の値と前回
の内部温度の値の差を計算すると、これが今回値と前回
値の間の傾きである。まず第４図の急激な温度変化をす
る部分Ａの接線をめるに当って、傾きが最大となる直線
をめ、これを接線とする。さらに詳しく説明すると、今
回の傾き（今回の内部温度の値と前回（１０） の内部温度の値の差）と前回の傾き（前回の内部温度の
値と前前回の内部温度の値の差）とを比較（〜で、今回
の傾きが前回の仙きより大きいならば次回の傾きが計算
されるまで待って同様の比較をおこなう。こうして今回
の傾きが前回の傾きより小さくなるまで比較を続け、今
回の傾きが前回の傾きよシ小さくなったとき、前回の傾
きが最大であったとみなし、次式を得る。

θ＝＝ｍａＨ−１（ｔ　ｔＲ−１）＋θ８−１・・・・
・・・・・・・・（１）ここでθ：傾きが最大となる直
線上の任意の時刻における内部温度 ｍ　ａ　Ｒ−１：前回の内部温度の傾きθ　０前回の内
部温度 −１０ ｔＲ−１：前回の時刻 ｔ：任意の時刻 である。次にゆるやかな温度変化をする部分Ｂの接線を
めるに当って、内部温度の傾きが所定の値以下であり、
シかもそれが３回以上連続し、かつ内部温度のレベルが
所定の値以下であること、という条件を与えて、これに
該当する内部温度の傾きをめると、次式か得られる。

θ＝ｍｂｎ（ｔ−ｔｎ）＋θ。　・・・・・・・・・・
・・（２）ここで、θ：内部温度の傾きが所定の値以下
で３回以上連続し、かつ温度レベルが所 定の値以下である傾きをもつ直線上 の任意の時刻における内部温度 ｍｂ：今回の内部温度の傾き θ　：今回の内部温度 ｔ　：今回の時刻 ｔ：任意の時刻 である。

最後に（１）式と（２）式より次式が得られる。

これがめる交点ａである この交点ａに対応する時刻を基準とし、これに粉粒体の
品種による特性、たとえば熱伝導率等の特性から予め実
験によりめて品種毎に分類、記憶させておいた調整時間
Ｔを加えて、乾燥終了時期Ｃを算出するものである。

本発明による乾燥終了時期判定方法を用いた場合、〈シ
返し重量測定の手作業が省略できるばかりでなく、乾燥
終了時期を早期に判定できるため、むだな時間が節約で
きるほか、他の装置たとえばサンプルの自動供給、取り
出し装置などと結合して乾燥作業の完全自動化が可能と
なる。

発明の効果 以上述べたごとく本発明によれば、粉粒体サンプルの乾
燥において粉粒体を変質させることなく、また結晶水や
微粉末を飛散させることなくサンゾルへの伝熱効果を向
上し、しかもサンプル内部からの水蒸気の発生を促進す
るので、乾燥所要時間を従来の１１５〜１／７に短縮す
ることができ、さらに乾燥末期に繰り返し重量測定の手
作業をおこなうことなく早期に乾燥終了時期を判定する
ことができるというすぐれた効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例における粉粒体試料乾燥装置の
構成を示すブロック図、第２図は乾燥時間とサンプル中
の水分率の関係を示す図表、第３（１３） 図は第１図に示した乾燥装置により、サンプル全乾燥し
たときの乾燥時間とザンゾル表面ン昌度および遠赤外線
ヒーター内部温度との関係を示す図表、第４図は第３図
の遠赤外線ヒーター内部曲線を平滑化した図表であり、
本発明による乾燥終了時期判定方法を説明するための図
表である。 １：筐体　２：容器 ３：を熱ヒーター　４．５：温度コントローラ６：遠赤
外線ヒーター　７：昇降機構 ８：昇降位置コントローラ ９：除湿機　１０：熱交換器 １１：信号処理器　１２：表示器 ２１．３１．６１：温度検出器 （１４） 第１図 第２図 Ｍ燥叫藺（）−１）憧 頚　礪こ ＠＠−＃瓢Ｊ−１９枦情ｉ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 粉粒体の付着水分を測定するために粉粒体を上部開放型
   の容器にいれて乾燥するにあたシ、電熱式加熱源を内蔵
   し上部に載置した容器を介して粉粒体を加熱する電熱ヒ
   ーターと、容器の上方に設けて粉粒体を上方から加熱す
   る遠赤外線ヒーターとを筐体内に設置した乾燥装置を用
   い、該乾燥装置による乾燥中に粉粒体の表面温度を測定
   して遠赤外線ヒーターの内部温度を制御するとともに該
   内部温度の降下曲線をめ、乾燥前期の急激な温度変化領
   域と乾燥後期のゆるやかな温度変化領域のそれぞれの曲
   線の接線の交点に対応する時刻を算出し、該時刻に粉粒
   体の品種に応じて予め定めた一定時間を加えた時刻をも
   って乾燥終了時とすることを特徴とする粉粒体乾燥装置
   における乾燥終了時期判定方法。