JPH0641602Y2 - 媒体流動層乾燥装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 a.産業上の利用分野 本願考案は、各種産業分野で取り扱われている水、その
他の溶媒に微粒子物質が懸濁した状態のもの（以下これ
をスラリーという）、または、水その他の溶媒に物質を
溶解したもの（以下これを溶解液という。また、以下こ
のスラリーとこの溶解液とを総称して液状物質と称す）
を、流動層内の媒体粒子の表面に付着させ、熱風によっ
てこの液状物質を連続的に乾燥して粉体として得ること
のできる乾燥装置に関する。

b.従来の技術 従来、前記液状物質を乾燥して直接乾燥粉体を得るため
の乾燥法として噴霧乾燥装置（スプレードライヤー）が
使われてきたが、この装置は莫大なイニシャルコスト並
びにランニングコストを必要とするなどの欠点を有し、
また、粘度の高い液状物質を噴霧して乾燥することは極
めて困難であるため、この問題点を解決するための乾燥
法として、近年媒体粒子を利用した流動層乾燥法（装
置）が開発されている。例えば次の文献に示された乾燥
装置は、その何れもが有機物、無機物の何れかの媒体粒
子を用いた流動化法であり、これにより、液状物質を乾
燥して直接乾燥粉体を得る装置の構成が示されている。

文献−１ 文 献 名:FLUIDIZATION 装置記載頁:588頁12,16図 （DRIER WITH FLUIDIZED BED OF INERT GRANULAR MATERIAL） 編 集 者:J.F.DAVIDSON D.HARRISON 発行年度 :1971年（昭和46年） 発 行 所:ACADEMIC PRESS・ LONDON AND NEW YORK 文献−２ 文 献 名：特公昭54-43747号 名 称：化学薬品の粉砕流動化乾燥方法 c.考案が解決しようとする課題 しかし、この媒体粒子を利用した流動層乾燥装置をもっ
てしても、付着性の強い液状物質や粘度の極めて高い液
状物質（例えば10,000cp以上）を乾燥し、連続的に乾燥
粉末を得ることは、次に示す理由により困難である。す
なわち、上記性質の液状物質を乾燥する場合、流動化媒
体粒子の表面に付着した液状物質相互の付着により、適
切な液状物質の分散が行われず、換言すればこの液状物
質が結合剤となり媒体粒子相互の凝集や団結現象を生
じ、その結果安定な流動層を形成・維持することが困難
になる場合があった。そこで、流動層内に強制撹拌装置
を設け、絶えず媒体粒子全体を撹拌しながら凝集物を解
砕する方法も示されたが、激しい流動化状態にある媒体
粒子を撹拌するというこの方法では、装置内壁や媒体粒
子の摩耗をもたらしたり、撹拌羽根に液状物質の付着が
生じ充分な解砕効果が得られないばかりでなく、この撹
拌装置を運転するには莫大な動力を必要とするなどの欠
点を有している。

d.課題を解決するための手段 本願考案は、前記事情に鑑みてなされたもので、前記従
来技術のような液状物質を噴霧することなく、また、流
動層内に強制的な撹拌手段を設けることなく、液状物質
の媒体粒子表面への分散性を良くし、かつ、媒体粒子同
士、あるいは液状物質中に含まれる固形分物質の凝集・
団結現象を防止しながら、この液状物質を乾燥し、固形
分物質を連続的に乾燥粉体として得ることのできる乾燥
装置を提供することを目的とすると同時に、また、一般
の液状物質（付着性・粘性がそれほど強くない液状物
質）に用いる場合は、処理能力を著しく向上させる乾燥
装置を提供することを目的とする。

すなわち、本考案は、液状物質を媒体粒子に付着させた
あと、乾燥分離して固形分として回収する装置におい
て、 熱風室と流動化室とを備えた流動化容器を設け、これら
熱風室と流動化室との間に分散板を配置して、この分散
板上の流動化室に多数の媒体粒子を収容し、 熱風室には媒体粒子を吹き上げて流動化させるための熱
風の導入口を設け、 また流動化室の上部空間部には前記液状物質から乾燥分
離された固形分と、この固形分を同伴して排出させる排
気ガスとの送出口を設け、さらに流動化室内で、媒体粒
子の流動している部分に開口する循環口と供給口とを備
えた循環回路を前記流動化室に連設し、この循環回路に
液状物質を供給する手段と、液状物質の付着した媒体粒
子を強制的に分散送出する供給手段を設けた媒体流動層
乾燥装置である。

本考案に係る装置で乾燥処理できる代表的な物質は、澱
粉、塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン樹脂、
有機薬品等の有機物のスラリーまたは溶解液、及び二酸
化チタン、石灰、炭酸カルシウム、無機薬品等の無機物
のスラリー、また、鉄、鉛、銅等の金属及びそれらの酸
化物微粒子のスラリー等であるが、ここに記載した物質
に限定されることなく、各種の有機物、無機物、金属の
液状物質に適用することができる。

以下、本願考案の実施例について図面を参照しながら詳
細に説明する。

第１図と第２図は本願考案に係る液状物質の乾燥装置の
１実施例の概略を示す。１はエアフィルター、２はエア
フィルター１により清浄化された空気を加熱するエアヒ
ーター、３は乾燥処理すべき液状物質Ｍを貯留する原料
タンク、４は流動化乾燥を行う流動化容器で、該流動化
容器４はエアヒーター２からの加熱された空気を導入
し、そこで液状物質Ｍの分散・付着した媒体粒子を流動
化処理して乾燥し、該媒体粒子の表面から剥離した液状
物質Ｍの固形分物質（即ち乾燥品）をサイクロン５、バ
ックフィルター６へ送出して最終的に乾燥粉体を回収す
るように構成してある。

前記流動化容器４は熱風室11と流動化室12とを備え、両
室の間に多孔板状の分散板13を配置してある。なお、こ
の分散板13は下方の熱風室11より吹き上げる熱風を効率
よく分散するものであれば、必ずしも多孔板の構造に限
定されない。11aは熱風室11に設けた加熱空気の導入
口、16は分散板13上の流動化室12に充填され流動化の状
態にある多数の媒体粒子、12aは本願装置を運転する前
に媒体粒子16を流動化室12へ供給する供給口、12bは必
要時に開口する媒体粒子16の排出口、12cは流動化室12
上部の空間部、12dは乾燥分離した微粉体の送出口、17
は流動化容器４の外壁に周設した外部加熱手段である。

21は流動化室12に連設して取り付けられた媒体粒子の循
環路、27はスクリューフィーダのトラフで、循環路21と
流動化室12に連設し、その内部にスクリュー型推力羽根
を備えたスクリュー22を設けて、その表面に液状物質を
強制的に分散・付着させた媒体粒子16を流動化室12に供
給し、循環路21とスクリューフィーダーとで媒体粒子の
強制循環回路を構成している。なお、スクリュー22は単
軸型に限らず、複軸型（２軸、４軸等）でもよい。ま
た、羽根の形状は第２図に示すパドル形、第３図（ａ）
のリボンスクリュー形、同図（ｂ）の標準スクリュー形
等があるが、図示された形状に限定されない。23はスク
リュー22を回転させるための駆動手段であるところのモ
ーターである。

24は流動化室12の上部壁面に開口する循環路21の循環口
であるが、第２図に示す如く流動化室12に突出させて
も、また、流動化容器４または流動化室12の壁面に開口
しただけの構造であってもよい。25は流動化室12の下部
にあって、液状物質の付着した媒体粒子16を該流動化室
12に供給するための供給口であって、第２図に示す如く
流動化容器４の壁面に開口させても、また、流動化室12
に突出させた構成であってもよい。26,26aはトラフ27に
開孔した液状物質Ｍの供給口である。

45は定量供給ポンプで、該定量供給ポンプ45は、前記原
料タンク３とスクリューフィーダーのトラフ27に開孔し
た液状物質Ｍの供給口26,26aとの間に設けた供給管に介
設し、原料タンク３内の液状物質Ｍを該供給口26,26aを
通して前記トラフ27に送出する。また、７は水タンク
で、運転開始にあたり、熱風としてかなり高温の空気を
使用する場合に、熱風昇温中に該水タンク７より水を供
給することによって排気ガスの温度を下げ、固形分物質
の捕集装置（特にバッグフィルター）を保護する。この
様にして熱風温度等が所定の水準に達し安定するまで、
液状物質の代わりに水を供給することがある。なお、液
状物質の供給口は、26,26aに限定されず、必要に応じて
流動化室12の壁面の他の一部に開口し、液状物質の一部
を流動化している媒体粒子中に直接供給してもよい。

40は加熱媒体（水蒸気など）の供給管で、該供給管40は
前記エアヒーター２に加熱媒体を供給する。41は供給管
40に設けた温度制御装置で、検出温度に対応して供給管
に設けたバルブの開閉制御を行う。

なお、5aはサイクロン５の下部に設けたロータリーバル
ブ、6aはバックフィルター６の下部に設けたロータリー
バルブ、46は排風機、47は圧縮空気源に接続する供給
管、48は、バックフィルター６の外表面に付着する粉体
粒子を間欠的に吹き落すための圧縮空気の時限制御装置
をそれぞれ示す。

前記媒体粒子16は乾燥処理すべき液状物質の性質、運転
操作温度、耐摩耗性、充填総重量などによって、その形
状と材質を選定するが、形状としては通常、その直径が
0.5〜5mmの球形粒子が最も好ましく、其他同寸法範囲の
楕円体、立方体、直方体、円柱体、不定形体、及び其他
本装置の処理に適した他の形体の粒子並びに前記各形状
の粒子の混合物を用いてもよい。また、材質としては各
種のセラミックス等の無機物、ゴム、テフロン、ナイロ
ンなどの有機物、ステンレス、炭素鋼、合金鋼などの金
属、及び其他本装置の処理に適した材質からなる粒子、
並びに前記各材質の混合物からなる粒子を用いてもよ
い。

本考案に係る液状物質の乾燥装置は以上のように構成さ
れており、次の要領で操作する。

まず、予め流動化容器４の媒体粒子の供給口12aより、
流動化室12に所定量の（少なくても流動化状態にある媒
体粒子の平均流動化層の高さが、媒体粒子の循環口24よ
りも高い位置にある様に）媒体粒子16を収容しておくと
同時に、循環口24からも媒体粒子を供給し、媒体粒子の
強制循環回路にも媒体粒子を満たしておく。次にエアフ
ィルター１からエアヒーター２を経て加熱された熱風を
導入口11aより熱風室11に送り、分散板13の下部から熱
風を吹き上げて流動化室12内の媒体粒子16を流動化の状
態、すなわち該媒体粒子16の流動層を形成しながら加熱
する。

媒体粒子16の流動化状態が安定してから、モーター23を
駆動させ、スクリュー22を一定の回転数で回転させる
と、該スクリュー22の回転によって与えられる推進力に
よって、媒体粒子16は、流動化室12の下部に開口する供
給口25から流動化室12に供給される。一方、流動化して
いる媒体粒子16の一部は、流動化室12の上部に開口する
循環口24から循環路21を通ってトラフ27に移動し、そこ
で再びスクリュー22の回転によって与えられる推進力に
よって、流動化室12の下部に開口する供給口25から流動
化室12に供給される。

このようにして、流動化室12、これに連設する循環路21
とトラフ27、及び該トラフ27中に設けられたスクリュー
22によって、媒体粒子の強制循環回路が形成される。な
お、媒体粒子の強制循環回路は、流動化容器の大きさに
よっては１系統のみとは限らず、必要に応じて数を増す
ことができる。

以上のようにして、熱風温度、及び媒体粒子16の温度
（流動化室12の温度）が所定の水準に達して安定した時
点で、前記原料タンク３内の乾燥処理すべき液状物質Ｍ
を定量供給ポンプ45を作動して一定量の割合で強制的に
送出する。

液状物質Ｍは、トラフ27の一部に開孔する供給口26,26a
から該トラフ27内に強制的に押し出され、スクリュー22
の回転に伴ってトラフ27内を移動している媒体粒子16の
夫々の表面に強制的に分散されながら次々と付着し、連
続的に媒体粒子16の表面にほぼ均一に分配・分散され
る。そして液状物質Ｍの付着した媒体粒子16は、スクリ
ュー22によって流動化室12内へ強制的に押し出され、そ
こで活発な沸騰状の運動を保ちながら流動化状態にある
他の莫大な数の媒体粒子と共に流動化作用を受ける。そ
して液状物質Ｍを構成する溶媒と固形分（一般に微粒子
が多い）は、媒体粒子16の表面に存在した状態のまま熱
風室11から吹き上げる熱風により、迅速に、かつ効率的
に加熱され、乾燥作用を受ける。

媒体粒子16の夫々の表面で乾燥作用を受けた液状物質Ｍ
中の水、あるいはその他の溶媒は、前記の加熱によって
急速に蒸発し、乾燥した固形分は、流動層内における媒
体粒子16同士、及び媒体粒子16と流動化室12の内壁との
衝突や摩擦によって剥離作用を受けて、媒体粒子16の表
面から離脱し、乾燥した粉体粒子の状態で順次流動層か
ら上部空間部12cに連続的に飛び出す。そして、流動層
から飛び出した粉体粒子は、流動層を通過して上昇する
排気ガスに同伴されて上部の送出口12dからサイクロン
５、バッグフィルター６へ送られ、そこで分離、捕集さ
れ、乾燥粉体として回収される。

乾燥処理すべき液状物質中の固形分は、上述のような作
用で一様な微粉体として媒体粒子の表面から離脱する
が、粉体粒子と媒体粒子のそれぞれの粒子径には大きな
差（一般に、粉体粒子の平均粒子径に対する媒体粒子径
は、10倍乃至100倍の関係にあり、従って重量の差は、1
0,000倍乃至100,000倍の関係にある。）があるため、換
言すれば、両者の終端速度に大きな差があるため、乾燥
粉体は流動層を通過した空気に同伴して容易に流動化室
12外へ運ばれて行くが、流動化媒体粒子16自身は該流動
化室12の外部へ飛び出すことは全くない。

一方、活発な流動状態にある媒体粒子の一部は、流動化
室12の上部に開口する循環口24から循環路21を通り、ス
クリューフィーダー内で前記の如き作用を受け、再び流
動層に強制的に循環される。

第４図は、本考案における媒体粒子の強制循環回路を、
連続多室式の液状物質の流動層乾燥装置に設置した、他
の実施例の概略を示す。ほとんどの部分が先の実施例と
同様であるため、同一部材には同一符号を用いて説明を
省略し、ここでは主に先の実施例と異なる部分について
のみ説明する。

図において131は流動化室112の下部に開口する媒体粒子
の循環口（媒体粒子の排出口を兼ねてもよい）、132は
スクリューフィーダーのトラフ127に開口する媒体粒子
の供給口である。133は、媒体粒子の循環口131と、トラ
フ127に開口する媒体粒子の供給口132との間に設けた媒
体粒子の供給ラインで、このラインには、フレキシブル
なスクリューフィーダーやバケットフィーダー等の各種
定量供給装置（図示せず）が介設されている。134は仕
切板である。

本装置の操作方法を簡単に説明する。

まず、予め流動化室112に所定量の媒体粒子16を収容し
ておくと同時に、循環口131から媒体粒子の供給ライン1
33にも媒体粒子を満たしておく。次に加熱された熱風を
導入口111aから熱風室111に送り、分散板113の下部から
熱風を吹き上げて媒体粒子16を流動化させながら加熱す
る。

媒体粒子16の流動化状態が安定してから、モーター123
を駆動させ、スクリュー122を一定の回転数で回転させ
ると同時に、媒体粒子の供給ライン133中の定量供給装
置（図示せず）も駆動させると、定量供給装置及び該ス
クリュー122の回転によって与えられる推進力によっ
て、媒体粒子16は、流動化室112の下部に開口する供給
口125から流動化室112に供給される。

媒体粒子16は連続的に流動化室112に供給されるので、
流動化室112内の媒体粒子16は、激しい流動化状態を維
持しながら順次循環口131の方向に移動していく（この
際、媒体の流れは仕切板134の仕切効果によってピスト
ンフローに準じた流れとなる。）。循環口131に達した
媒体粒子16は、媒体粒子の前記の供給ライン133中の定
量供給装置によって、トラフ127に開口する供給口132か
らスクリューフィーダー内に輸送され、再びスクリュー
122の回転によって、供給口125から流動化室112に供給
される。

この様にして、流動化室112、これに連設する循環ライ
ン133と該循環ライン133中に介設する定量供給装置、及
びスクリューフィーダーによって、媒体粒子の強制循環
回路が形成される。

以上の様にして、媒体粒子16の温度（流動化室112の温
度）が所定の水準に達して安定した時点で、前記原料タ
ンク３内の乾燥処理すべき液状物質Ｍを、定量供給ポン
プ45を作動して一定量の割合で強制的に送出する。

液状物質Ｍは、トラフ127の一部に開孔する供給口126か
ら該トラフ127内に強制的に押し出され、そこでスクリ
ュー122の回転に伴ってトラフ127内を移動している媒体
粒子16の夫々の表面に次々と付着し、連続的に媒体粒子
16の表面にほぼ均一に分配・分散される。そして液状物
質Ｍの付着した媒体粒子16は、スクリュー122によって
与えられる推進力により、流動化室112内へ強制的に押
し出され、そこで活発な沸騰状の運動を保ちながら流動
の状態にある他の莫大な数の媒体粒子と共に流動化作用
を受ける。そして液状物質Ｍを構成する溶液と固形分
（一般に微粒子が多い）は、媒体粒子16の表面に存在し
た状態のまま、熱風室111から吹き上げる熱風により、
迅速にかつ効率的に加熱され、乾燥作用を受ける。

順次循環口131の方に移動している媒体粒子16の夫々の
表面で、乾燥作用を受けた液状物質Ｍ中の水、あるいは
その他の溶媒は、前記の加熱によって急速に蒸発し、乾
燥した固形分は、流動層内における媒体粒子16同士、及
び媒体粒子16と流動化室112の内壁との衝突や摩擦によ
って剥離作用を受けて媒体粒子16の表面から離脱し、乾
燥した粉体粒子の状態で順次流動層から上部空間部112c
に連続的に飛び出す。そして、流動層から飛び出した粉
体粒子は、流動層を通過して上昇する空気に同伴されて
上部の送出口112dからサイクロン５、バッグフィルター
６へ送られ、そこで分離、捕集され、乾燥粉体として回
収される。

一方、激しい流動化状態を維持しながら順次循環口131
の方に移動していく媒体粒子16は、該循環口131に到達
するまでの間にその表面から固形分が剥離している。そ
して循環口131に達した媒体粒子16は、媒体粒子の供給
ライン133中の定量供給装置によって、トラフ127に開口
する供給口132からスクリューフィーダー内に輸送さ
れ、そこで上記作用を受け、再び供給口125から流動化
室112に供給される。この様にして媒体粒子16は、流動
化室112内でピストンフローに準じた流れで移動し、強
制的に循環される。

なお、以上の各実施例では、流動化容器に設けた媒体粒
子の循環回路にスクリューフィーダーを付設した例を示
したが、本考案においてはこのスクリューフィーダーに
代って循環回路内に循環する媒体粒子に液状物質を付着
・分散させる他の手段に代替することができ、前記各実
施例のみに限定されるものではない。

以上、本考案に係る装置を用いることによって処理でき
るなった液状物質のいくつかの例をあげれば次のような
ものがある。塩類を含む液状物質として、例えば醤油が
あり、糖類を含む液状物質としてデンプン、デキストリ
ンなどの液状物質がある。また、バインダーを含む液状
物質として、たとえばポリビニルアルコール5_WT％のバ
インダー水溶液を40_WT％以上含むセラミックスのスラリ
ーなどがある。

また炭酸カルシウムのスラリーと、タルクのスラリーに
ついて次表の条件で従来装置とその処理能力を比較し
た。

その結果、炭酸カルシウムのスラリーで処理能力（kg/H
r）が21から28に（向上率３％）、タルクのスラリーで
処理能力（kg/Hr）が10から18に（向上率80％）にそれ
ぞれ向上した。

e.考案の効果 以上詳述した如く、本考案に係る液状物質の乾燥装置に
よれば、従来の装置にはない効果が得られる。すなわ
ち、 強制循環回路の構成要素の中心的な存在であるところの
スクリューフィーダー内で、液状物質を媒体粒子の表面
に強制的にかつ均一に付着・分配させることができるた
め、付着性が強く、粘度がきわめて高い液状物質でも、
連続的に媒体粒子の表面に一様に分配・分散することが
できる。

従って、粘度の高い液状物質が結合剤的存在となって生
じる媒体粒子相互の凝集や団結現象を防止し、その結果
安定な流動層を形成、維持することができる。そして、
ここに言う粘度の高い液状物質とは、乾燥すべき溶媒な
どの物質本来の性質（そのもの）が高粘度である場合
と、また、乾燥対称物は水であるが、固形物（微粉物
質）と共存状態のスラリーとしての濃度が濃いために高
粘性を発揮するという二つの場合があることを意味する
ため、結局のところ、本考案に係る乾燥装置を使用する
ことによって、得られる効果は従来この種の乾燥装置で
は適用不可能であった高粘性物質の乾燥が可能となった
ことと、更に、固形物の濃度が濃い（即ち水分の少な
い）スラリーの乾燥が可能となったため、乾燥処理能力
を大幅に向上させることが出来るという二つの効果をも
たらすことになった。

そしてまた、流動化容器内は、流動化している媒体粒子
によって絶えず摩擦されているので、処理物質の付着が
なく（自己掃除性）、また反面、媒体粒子の表面は絶え
ず処理物質（粉体）で覆われている状態にあるため、媒
体粒子自身や流動化容器内壁の摩耗は殆ど問題とならな
い。

この様に本考案の装置は、各種産業分野で取り扱われて
いる有機物・無機物・金属等の各種液状物質、特に付着
性が強く、粘度が高い液状物質の乾燥に広く、効率よく
使用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、本考案の一実施例を示し、第１図
は本実施例に係る液状物質の乾燥装置の全体を示す概念
図、第２図は媒体粒子の循環回路を詳細に示す概念図、
第３図（ａ），（ｂ）は、スクリューの羽根形状の例を
示し、第４図は、本考案の他の実施例に係る液状物質の
乾燥装置の要部を示す概念図である。 １……エアフィルター、２……エアヒーター、 ３……原料タンク、４・104……流動化容器、 ５……サイクロン、5a……ロータリーバルブ、 ６……バッグフィーター、6a……ロータリーバルブ、 ７……水タンク、11・111……熱風室、 11a・111a……（加熱空気の）導入口、 12・112……流動化室、 12a……（媒体粒子の）供給口、 12b……（媒体粒子の）排出口、 12c・112c……（流動化室上部の）空間部、 12d・112d……（乾燥微粉体の）送出口、 13・113……分散板、16……媒体粒子、 21……（媒体粒子の）循環回路、 22・122……スクリュー、23・123……モーター、 24……循環口、 25・125……（媒体粒子と液状物質の）供給口、 26・26a・126……（液状物質の）供給口、 27・127……（スクリューフィーダーの）トラフ、 31・131……（媒体粒子の）循環口、 32・132……（媒体粒子の）供給口、 33・133……（媒体粒子の）供給ライン、 34・134……仕切板、40……加熱媒体の供給管、 41……温度調節装置、45……定量供給ホンプ、 46……排風機、 47……（圧縮空気の）供給管、 48……時限制御装置、Ｍ……液状物質、 TC……温度制御装置、Ｃ……時限制御装置、

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】液状物質を媒体粒子に付着させたあと、乾
   燥分離して固形分として回収する装置において、熱風室
   と流動化室とを備えた流動化容器を設け、これら熱風室
   と流動化室との間に分散板を配置して、この分散板上の
   流動化室に多数の媒体粒子を収容し、熱風室には媒体粒
   子を吹き上げて流動化させるための熱風の導入口を設
   け、また流動化室の上部空間部には前記液状物質から乾
   燥分離された固形分と、この固形分を同伴して排出させ
   る排気ガスとの送出口を設け、さらに流動化室内で、媒
   体粒子の流動している部分に開口する循環口と供給口と
   を備えた循環回路を前記流動化室に連設し、この循環回
   路に液状物質を供給する手段と、液状物質の付着した媒
   体粒子を強制的に分散送出する供給手段を設けたことを
   特徴とする媒体流動層乾燥装置。
2. 【請求項２】１枚以上の仕切板で仕切って連続多室式の
   流動化室とし、この仕切板で仕切った流動化室の両側に
   循環回路の循環口と供給口を設けたことを特徴とする実
   用新案登録請求の範囲第１項に記載の媒体流動層乾燥装
   置。