JPH0123712B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、マイクロ波処理して、被処理物を加
熱、濃縮、脱水、乾燥、殺菌、燃焼等を行う連続
処理装置に関するものである。

近年、廃棄物処理の分野や化学工業、薬品製造
業、食品工業等の分野などにおいて、マイクロ波
を利用して加熱、濃縮、脱水、乾燥、殺菌、燃
焼、反応等の処理を行うことが多くなつてきてい
る。

マイクロ波を利用して粉粒状、小片状、汚泥状
等の含水物を乾燥する乾燥装置として、例えば特
開昭55−99573号公報に記載のマイクロ波乾燥装
置などの同軸型マイクロ波乾燥装置が知られてい
る。

従来の一般的な同軸型マイクロ波乾燥装置は、
第９図に示すように、金属等のマイクロ波反射材
で形成された円筒体１と、テフロン、ガラス、セ
ラミツクス、ポリプロピレン、ポリエチレン、石
英、アルミナ等のマイクロ波透過材（一般に誘電
体と称される）で形成されたスクリユー翼２を備
えた回転軸３から成り、マイクロ波導入口４から
円筒体１内にマイクロ波を導いて投入口５から投
入された含水物を誘電加熱処理し、排出口６から
乾燥物として排出するものである。

しかしながら、上記のような回転軸の軸線方向
と同じ方向にマイクロ波があたるいわゆる同軸型
マイクロ波加熱処理装置では、含水物の移動経路
における位置によつて、マイクロ波電力の強さあ
るいは加熱温度を最適に制御することが難しく、
加熱効率が悪いという問題があつた。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、
マイクロ波が均一に行きわたつて効率よくマイク
ロ波処理することができる乾燥等の連続処理装置
を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、マイク
ロ波照射室にマイクロ波透過材で形成された竪形
円筒体を設け、該竪形円筒体内に、駆動装置によ
り回転される回転軸を、その軸線を竪形円筒体の
軸線に一致させて設けると共に、被処理物を移送
するスクリユー翼の内縁を回転軸の外面に固定
し、該スクリユー翼の外縁を竪形円筒体の内周面
に近接または接触せしめ、さらに該スクリユー翼
の上面を外縁側が内縁側より下方になるように傾
斜させ、かつ、上記マイクロ波照射室の実質的な
マイクロ波照射領域に略対応する位置のスクリユ
ー翼をマイクロ波透過材で形成したもので、竪形
円筒体内をスクリユー翼によつて移送されると共
に、上下に分散されて自由表面積を非常に大きく
させた被処理物にマイクロ波を竪形円筒体の側壁
全面を透過させて照射し、さらに、傾斜するスク
リユー翼の上面に乗つた被処理物の層厚さを比較
的マイクロ波が弱くなる回転軸に近いほど薄くせ
しめ、さらにはマイクロ波の比較的強い竪形円筒
体内面近傍では被処理物と円筒体内面の摩擦力に
よつて撹拌を生ぜしめることにより、マイクロ波
処理の効率の向上を図つたものである。

以下、本発明の一実施例を第１図に基づいて説
明する。

第１図において符号１０で示すものはマイクロ
波オープン（マイクロ波照射室）である。このマ
イクロ波オープン１０は、マイクロ波反射材であ
る金属により形成された例えば円筒状の胴板１１
の上部と下部に、金属製の上蓋１２と下蓋１３が
該上部と下部の開口をそれぞれ閉塞して設けられ
て成るもので、その上蓋１２と下蓋１３は、端部
にねじ部が形成された複数の連結棒１４の上下端
を該上端１２と下蓋１３の貫通孔に挿通し、その
端部からナツトを螺着することにより、互いに連
結固定され、かつ、胴板１１の所定位置には、金
属製の導波管１５の一端が接続され、この導波管
１５の他端にマイクロ波発振装置（マイクロ波発
生手段）１６が設けられている。

さらに、上記マイクロ波オープン１０内には、
胴板１１より小径でセラミツク、ガラス、テフロ
ン等のマイクロ波透過材（一般に誘電体と称さ
れ、比較的誘電損失の損失係数の小さく、マイク
ロ波を透過させるものである。で形成された竪形
円筒体１７が、その軸線を該オープン１０の軸線
に一致させて配設されており、この竪形円筒体１
７もその上下が上記上蓋１２と下蓋１３によりそ
れぞれ閉塞されている。また、この竪形円筒体１
７の側壁の下方位置には、不活性ガスを該竪形円
筒体１７の内部に供給するガス供給管１８が接続
される一方、上記上蓋１２には、有害物質を含む
含水物等の被処理物を竪形円筒体１７内に供給す
る被処理物供給管１９と、竪形円筒体１７内のガ
スを排出するためのガス排出管２０がそれぞれ設
けられ、かつ、上記下蓋１３には、竪形円筒体１
７内の処理物を装置外に排出する処理物排出管２
１が接続されている。そして、上記被処理物供給
管１９には、一端に被処理物を受入れるホツパ２
２が設けられたスクリユーフイーダ２３の他端が
接続されるとともに、上記ガス排出管２０は凝縮
器２４に接続されている。また、上記被処理物供
給管１９、処理物排出管２１、ガス供給管１８、
ガス排出管２０はいずれもマイクロ波に対してカ
ツトオフとなる大きさに形成されている。

一方、上記竪形円筒体１７の中心には、金属も
しくはマイクロ波透過材により形成された回転軸
２５が、その軸線を竪形円筒体１７の軸線に一致
させて配設されている。この回転軸２５は、上記
上蓋１２と下蓋１３とを貫通して図示しない軸受
によつて該上蓋１２と下蓋１３に回転自在に支承
されており、その上端には駆動モータ等の駆動装
置２６が連結されている。また、この回転軸２５
には、セラミツク等のマイクロ波透過材で形成さ
れたスクリユー翼２７が取り付けられている。こ
のスクリユー翼２７は、その内縁２７ａが回転軸
２５の外周面に固定され、その外縁２７ｂが竪形
円筒体１７の内周面に近接して位置する螺旋状の
もので、その上面の螺旋面は外縁２７ｂ側が内縁
２７ａ側より下方になるように傾斜している。

なお、図中２８は、導波管１５から送られてく
るマイクロ波を竪形円筒体１７内に均等に分布さ
せる金属製の分配板であり、また、４０は処理物
を処理物排出管２１に導くスクレパであり、２９
は排出バルブである。

しかして、上記連続処理装置において、有害物
質を含む含水物等の被処理物を乾燥処理する場合
は、まず、駆動装置２６を作動して回転軸２５を
回転させ、スクリユー翼２７を回転させる。次い
で、ガス供給管１８から不活性ガスを竪形円筒体
１７内に供給するとともに、マイクロ波発振装置
１６を作動してマイクロ波を発振させ、このマイ
クロ波を導波管１５からマイクロ波オープン１０
内に導く。そして、スクリユーフイーダ２３を作
動して、ホツパ２２内に貯溜された被処理物を被
処理物供給管１９から竪形円筒体１７内に連続的
に投入し、また、排出バルブ２９を所定のタイミ
ングで開状態にする。すると、被処理物は、スク
リユー翼２７の上面の螺旋面上に落下し、その傾
斜と重力によつて竪形円筒体１７の内周面側に移
動せしめられて該内周面に接しながら回動し、次
第に下方に移送される。マイクロ波オープン１０
内に入つたマイクロ波は、マイクロ波透過材で形
成された竪形円筒体１７の側壁を透過してこの被
処理物に直接吸収され、これにより、被処理物
は、下方に移送されるにつれて徐々に乾燥加熱さ
れ、所定の含水率の処理物となつて処理物排出管
２１から連続的に排出される。また、被処理物の
乾燥加熱により生じた水蒸気は、同伴ガスととも
にガス排出管２０から凝縮器２４に導かれて冷却
され、凝縮分離される。

ここで、上記連続処理装置にあつては、スクリ
ユー翼２７の上に落下した被処理物は、比較的撹
拌されることなく下方に移送されるから、乾燥し
た被処理物がダストとして飛散することが少な
い。また、マイクロ波は、マイクロ波透過材で形
成された竪形円筒体１７の内部に、その側壁の略
全面から該側壁を透過して入り、マイクロ波透過
材で形成されたスクリユー翼２７も透過するか
ら、該スクリユー翼２７の上面に乗つて移送され
る被処理物は、その全周からマイクロ波を受ける
ことができる。しかも、スクリユー翼２７は竪形
となつているため、従来の横形のスクリユー翼の
場合に比べ、被処理物の自由表面積ははるかに大
きい。さらに、マイクロ波は、被処理物に吸収さ
れると次第に減衰するものであり、その浸透深さ
には限度があるが、上記スクリユー翼２７の上面
に乗つた被処理物の層厚は比較的マイクロ波が弱
くなる回転軸２５に近い部位程、薄くなつてお
り、層の中心にまでマイクロ波が浸透する。した
がつて、被処理物の乾燥加熱効率は極めてよく、
加熱温度の制御等も容易となる。

また、上記連続処理装置では、スクリユー翼２
７の回転速度を変えることによつて被処理物の竪
形円筒体１７内における滞留時間を自由に調整す
ることができる。さらに、スクリユー翼２７の上
面の螺旋面は、その外縁２７ｂが内縁２７ａより
下方になるように傾斜せしめられているので、傾
斜していないスクリユー翼では大きなピツチにし
ないと落下しない被処理物も、小さなピツチで落
下させることができ、装置を小型化することがで
きる。装置の気密性の保持も容易である。ところ
で、上記において、スクリユー翼２７は等ピツチ
で単一のものとした。しかし、被処理物の物性
は、取り扱うものによつて種々変化し、また乾燥
加熱される過程においても、含水率が減少するに
つれて変化する。したがつて、これに対応するた
めにスクリユー翼２７は種々の形状のものが用い
られる。

第２図は、スクリユー翼２７の下方側のピツチ
P₁を上方側のピツチP₂より小さくしたものであ
る。これは、スクリユー翼２７の上方側において
は被処理物は含水量が多く流れが悪いが、スクリ
ユー翼２７の下方側では含水量が減少して流下速
度が早くなり、ダストが発生するおそれがでてく
るため、これを防止したものである。なお、この
スクリユー翼２７の半径方向の傾きθは、水平に
対して5゜〜40゜が好ましい。同様な目的で、第３
図に示すように、スクリユー翼２７の上段部分２
７ｃを傾斜形とし、下段部分２７ｄを水平形とし
てもよい。

第４図は、複数のスクリユー翼２７を、その間
にスペーサ３０を介在させて回転軸２５に取り付
けたものである。この場合、被処理物の物性およ
び乾燥加熱過程におけるその物性の変化に応じて
上記のように水平形のスクリユー翼と組み合わせ
たり、ピツチや長さ等を適宜選ぶと、被処理物は
各スクリユー翼２７上では比較的撹拌されずに下
方に移送されるが、スペーサ３０が介在する不連
続部分ではダストの飛散が生じない程度に落下撹
拌されることになり、乾燥効率が高まる。第５図
は、スクリユー翼２７の外縁２７ｂに複数のピー
ス３１を設けたものである。この各ピース３１
は、スクリユー翼２７の半径方向に延びる複数の
長孔３１ａを有するもので、スクリユー翼２７の
外縁２７ｂに該外縁２７ｂを貫通して螺着された
複数のボルト３２ａを、該長孔３１ａに通し、こ
れにナツト３２ｂを螺合せしめることにより、ス
クリユー翼２７に係止されており、そのスクリユ
ー翼２７の半径方向への移動は自在となつてい
る。このため、ピース３１は自重により竪形円筒
体１７の内周面に当接して回動する。したがつ
て、被処理物がスクリユー翼２７と竪形円筒体１
７の内周面との間より落下することがなく、竪形
円筒体１７における被処理物のシヨートパスが防
止される。また、このピース３１を取り付けるこ
とにより、スクリユー翼２７全体の外径は自動的
に竪形円筒体１７の内径に略一致するようになる
ため、スクリユー翼２７の外周を精密に加工する
必要がなく、その製作が極めて容易となる。な
お、ボルト３２ａとナツト３２ｂによつてピース
３１を適当な位置に固定して竪形円筒体１７の内
周面とスクリユー翼２７との間隙を調整してもよ
い。

一方、第１図の実施例では、マイクロ波オープ
ン１０内に分配板２８を設けてマイクロ波の均等
な伝播を図つたが、この分配板２８の代りに、適
当な駆動源によつて回転させられる翼を設けても
よい。また、被処理物の含水率が高いスクリユー
翼２７の上段位置においては、被処理物の局部加
熱が生じやすいが、このような位置に照射される
マイクロ波を、例えば、竪形円筒体１７の側壁外
面から適当な間隔を隔てて配設した金属製の遮蔽
体により減じて、この局部加熱を防いでもよい。

さらに、第６図に示すように、マイクロ波オー
プン１０内に複数の竪形円筒体１７を並列に配設
し、その各竪形円筒体１７間にスクリユーコンベ
ヤ３３を設けるとともに、各竪形円筒体１７に、
スクリユー翼２７を備え、駆動装置２６により回
転される回転軸２５を設け、これにより被処理物
の処理効率を高めてもよいし、また、各竪形円筒
体１７を多孔質のマイクロ波透過材により形成
し、ブロアもしくは真空ポンプ等の減圧装置３４
によりマイクロ波オープン１０内を竪形円筒体１
７内より負圧にし、これにより、乾燥加熱によつ
て生じた水蒸気や分解ガス等を竪形円筒体１７の
側壁から取り出すようにすることもできる。

また、第７図は、複数のマイクロ波オープン１
０を上下に重ねて連設し、その中に上述の竪形円
筒体１７を配設するとともに、各マイクロ波オー
プン１０間の境界部を金属により形成してこの部
分をマイクロ波反射壁１０ａとし、このマイクロ
波反射壁１０ａに対応した位置にあるスクリユー
翼２７の部位２７ｅの下面に、マイクロ波反射材
３５を設けてマイクロ波遮蔽部を形成したもので
あり、各マイクロ波オープン１０にはそれぞれマ
イクロ波発振装置１６が設けられ、また、この各
マイクロ波発振装置１６には、温度コントローラ
３６が設けられている。そして、この各温度コン
トローラ３６によつて、各マイクロ波発振装置１
６で発生される各マイクロ波の入力電力を制御
し、各マイクロ波オープン１０での加熱温度を最
適に制御することができるようになつている。し
たがつて、被処理物の物性は、その乾燥加熱過程
において含水率が低くなるにつれて変化するが、
この変化に応じて各マイクロ波オープン１０での
加熱温度を最適に調整することができ、損失電力
を最小限に押えることができる。また、マイクロ
波反射壁１０ａに対応した位置にあるスクリユー
翼２７の部位２７ｅの回転軸２５は金属製がが好
ましいが、軸径がマイクロ波に対してカツトオフ
となる大きさであれば、特に金属製にする必要は
ない。さらに、マイクロ波反射壁１０ａに対応し
た位置にあるスクリユー翼２７の部位２７ｅの上
面に金属部材３５を設けてもよい。この部分のピ
ツチはマイクロ波に対してカツトオフとなるよう
にするのが好ましいが、マイクロ波が多少漏れて
も支障はないので、必ずしもそのようにする必要
はない。

第８図は回転軸２５を金属製とし、またマイク
ロ波反射壁１０ａに対応した位置に、金属製の短
いスクリユー翼２７ｆを、回転軸２５の略全長に
亘つて設けられたマイクロ波透過材製のスクリユ
ー翼２７ｇとは別個に設けてマイクロ波遮蔽部を
形成したものである。ここで、図中３７はストツ
パ部材である。

さらに、上記装置は、これらを耐熱鋼等によつ
て形成すると共にガス供給管１８に供給するガス
体を適宜選択するなどにより乾留、焼却、触媒再
生等の燃焼装置として使用することができ、また
被処理物の代りに触媒を用い竪形円筒体１７内
に、被反応流体を流通するようにして移動層触媒
反応装置としても使用できる。この場合、処理温
度により適当なマイクロ波透過材を選択する必要
があることは無論である。

以上説明したように、本発明の乾燥等の連続処
理装置にあつては、マイクロ波が、マイクロ波透
過材で形成された竪形円筒体の内部に、その側壁
の略全面から該側壁を透過して入るから、被処理
物はその全周からマイクロ波を受けることがで
き、しかも、被処理物がスクリユー翼により上下
に分散されて自由表面積を大きくされると共に、
被処理物の層厚さを比較的マイクロ波が弱くなる
回転軸に近いほど薄くせしめ、さらにはマイクロ
波の比較的強い竪形円筒体内面近傍では被処理物
と円筒体内面の摩擦力によつて撹拌を生じせしめ
るので、被処理物のマイクロ波処理の効率が極め
てよい。

また、スクリユー翼の回転速度、ピツチ、傾斜
角度を調整することにより、加熱温度の制御等も
容易であり、さらに、装置の滞留時間の調整、小
型化、気密化の保持等も容易にできる。

加えて、被処理物をスクリユー翼によつて移動
させながらマイクロ波により加熱処理するので、
有害物質を含む含水物等の被処理物を高い乾燥度
まで乾燥しても、この被処理物がダストとなつて
飛散することが少ない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２
図ないし第５図はスクリユー翼の他の構成を示す
もので、第２図は下方のピツチを上方より小さく
した場合の断面図、第３図は傾斜形の翼と水平形
の翼とを組み合わせた場合の断面図、第４図は複
数のスクリユー翼をスペーサを介して組み合わせ
た場合の断面図、第５図ａはスクリユー翼の外縁
にピースを設けた場合の断面図、第５図ｂは同平
面図である。また、第６図ないし第８図はそれぞ
れ他の実施例を示す断面図、第９図は従来の装置
を示す断面図である。 １０……マイクロ波オープン（マイクロ波照射
室）、１６……マイクロ波発振装置（マイクロ波
発生手段）、１７……竪形円筒体、２５……回転
軸、２６……駆動装置、２７……スクリユー翼、
３０……スペーサ、３１……ピース、３４……減
圧装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ マイクロ波発生手段を有するマイクロ波照射
   室に設けられマイクロ波透過材で形成された竪形
   円筒体内に、駆動装置により回転される回転軸
   が、その軸線を竪形円筒体の軸線に一致させて設
   けられると共に、被処理物を移送するスクリユー
   翼の内縁が上記回転軸の外面に固定され、該スク
   リユー翼の外縁が上記竪形円筒体の内周面に近接
   または接触され、さらに該スクリユー翼の上面は
   外縁側が内縁側より下方になるように傾斜され、
   かつ、上記マイクロ波照射室の実質的なマイクロ
   波照射領域に略対応する位置のスクリユー翼がマ
   イクロ波透過材で形成されていることを特徴とす
   る乾燥等の連続処理装置。 ２ 連設された複数のマイクロ波照射室に竪形円
   筒体が配設され、かつ、このマイクロ波照射室の
   マイクロ波反射壁に対応した位置の上記竪形円筒
   体内には、マイクロ波反射材を使用したスクリユ
   ー翼が設けられてマイクロ波遮蔽部を形成してい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   乾燥等の連続処理装置。