JPH0719736A

JPH0719736A - 乾燥装置

Info

Publication number: JPH0719736A
Application number: JP17860193A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Akamatsu; 賢一赤松; Masao Kawamoto; 雅男川本
Original assignee: Katsura Seiki Seisakusho KK
Current assignee: Katsura Seiki Seisakusho KK
Priority date: 1993-06-28
Filing date: 1993-06-28
Publication date: 1995-01-20

Abstract

(57)【要約】【目的】設備費及びランニングコストが共に安価であ
り、乾燥時間が長くとも錆を発生させることなく金属部
品等の被乾燥物をより完全に乾燥できるようにする。【構成】被乾燥物１を収容する乾燥室２と、該乾燥室
２内に燃焼ガスを供給する燃焼ガス供給手段３と、前記
乾燥室２内の雰囲気を室外に排出する雰囲気排出手段１
０とを少なくとも有し、乾燥室２内を燃焼ガスで満たし
て被乾燥物１を燃焼ガスの熱及び乾き度を利用して乾燥
させるようにしている。そして、燃焼ガスの雰囲気によ
って、被乾燥物の水膜中の溶存酸素量を少なくして酸化
速度そのものを遅くするようにしている。燃焼ガスは一
部を循環させあるいは除湿して循環させている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は乾燥装置に関する。更に
詳述すると、本発明は、水系洗浄剤で洗浄された金属加
工部品等を錆の発生なく乾燥させるのに用いて好適な乾
燥装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、工業製品の洗浄には、フロン１１
３（ＣＦＣ１１３）の使用が一般的であった。しかし、
フロン１１３の使用は近く全廃され、これに替わるＨＣ
ＦＣ１４１ｂやトリクロロエタンなどの代用フロンの使
用も近い将来全廃される。

【０００３】そこで、フロンに替わる洗浄剤のひとつと
して、精密洗浄を必要としない金属加工部品などの洗浄
には、水系洗浄剤が検討されている。しかし、金属加工
部品などの場合、水洗浄を行うと錆を発生させる虞れが
あるため、錆を発生させることなく水分を乾燥させる乾
燥装置が必要となる。しかも、従来のフロン洗浄設備に
置き換えるためには小型の乾燥設備が望まれる。

【０００４】従来、小型の乾燥装置としては、熱源とし
て電気ヒータを用いるものが一般的である。この乾燥装
置は、図４に示すように、乾燥室２１と循環ブロワ２３
と電気ヒータ２０とを配管２４で順次連結し、電気ヒー
タ２０で加熱した乾燥用気体を乾燥室２１内に送り、乾
燥室２１内の被乾燥物２２を乾燥させる熱風循環タイプ
である。乾燥用気体としては空気に窒素ガスなどの不活
性ガスを混入したり、あるいは循環路の中の空気と完全
に置換するようにしている。窒素ガスは窒素ガス供給系
統２６から循環路内へ供給される。そして、乾燥室２０
内での水分の蒸発に伴い乾き度が下がるため、循環中の
空気の一部が排気弁２５を経て排気され、その分だけ新
規窒素が窒素ガス供給系統２６から補充される。尚、被
乾燥物２２は例えばバスケット２７に充填されて乾燥室
２１内に収容されている。

【０００５】また、その他の乾燥装置としては、図５に
示すような真空乾燥装置が知られている。この真空乾燥
装置は、乾燥室３１内の空気を真空ポンプ３３で吸引し
て２０Ｔｏｒｒ程度の真空とし被乾燥物３２に付着した
水分を蒸発させるものである。この真空乾燥装置では、
乾燥室３１内に遠赤外線ヒータ３４が設置され減圧時の
蒸発潜熱による凍結を防ぐように加熱されている。ま
た、排気する空気中に蒸発した水分によって真空ポンプ
３３のロータが錆ついたりするのを防ぐため、乾燥室３
１と真空ポンプ３３との間に、乾燥室３１より真空引き
された空気を−８０℃から−１４０℃に冷却して水分を
取り除く冷凍機３５が設けられている。乾燥室３１の雰
囲気・空気は真空引きされた後、大気中に放出される。
尚、符号３７はバスケット、３６は配管である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図４に
示す熱風循環タイプの乾燥装置は、熱源として電気ヒー
タ２０を用いているので、ランニングコストが高くな
る。また、乾燥用気体としての乾き度を上げるため、循
環中のガスを一部排出しつつ新規な窒素ガスを補充しな
ければならないし、被乾燥物２２を出し入れするたびに
あらためて窒素ガスを封入しなければならないことか
ら、ランニングコストが高くついてしまう。更に、窒素
ガスを封入するために乾燥室２１の構造を十分な気密構
造としなければならず、高価な設備となる。

【０００７】一方、図５に示す真空乾燥装置の場合は、
乾燥室２１内を２０Ｔｏｒｒの真空に減圧して乾燥させ
るため、乾燥室そのものを真空に耐える強固な構造物に
製作する必要がある上に大型の真空ポンプ３３の他、蒸
発潜熱による凍結を防ぐための遠赤外線ヒータ３４と、
排気するにもかかわらず−４０〜−１４０℃まで冷却し
て除湿するための大型冷凍機３５とを設ける必要があ
り、設備費が高くつくと共にランニングコストもかか
る。更に、付帯設備が増えることにより設置スペースも
増加してしまう。また、被乾燥物３２を出し入れするた
びにあらためて乾燥室３１内があるレベルの真空状態に
達するまで時間がかかり乾燥操作も煩わしい。

【０００８】本発明は、設備費及びランニングコストが
共に安価であり、かつ錆を発生させることなく金属部品
等の被乾燥物をより完全に乾燥することができる乾燥装
置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明の乾燥装置は、被乾燥物を収容する乾燥室
と、該乾燥室内に燃焼ガスを供給する燃焼ガス供給手段
と、乾燥室内の雰囲気を室外に排出する排気手段とを有
し、乾燥室内を燃焼ガスで満たして被乾燥物を乾燥させ
るようにしている。

【００１０】また、本発明の乾燥装置は、被乾燥物を収
容する乾燥室と、該乾燥室内に燃焼ガスを供給する燃焼
ガス供給手段と、乾燥室内の雰囲気を室外に排出する排
気手段と、乾燥室内から排出される雰囲気の一部を新規
の燃焼ガスと混合して乾燥室内に還流させる雰囲気循環
手段とを有している。ここで、雰囲気循環手段は、乾燥
室から排出した雰囲気を除湿する凝縮器を備えている。
この発明において、燃焼ガス供給手段としては、例えば
バーナの使用が好ましい。

【００１１】

【作用】したがって、乾燥室内に燃焼ガスが導入される
と同時に該室内に収容された被乾燥物を燃焼ガスの熱及
び乾き度を利用して蒸発乾燥および熱風乾燥により乾燥
させる。そして、乾燥が進み、被乾燥物の表面を被う水
膜が薄くなる前には、乾燥室内は酸素濃度が低くかつ乾
燥に適した温度の燃焼ガスで満たされ低酸素濃度下で乾
燥が進行する。

【００１２】ここで、金属製品に生じる錆は、空気中に
含まれる酸素による酸化と、水分中に含まれる溶存酸素
による酸化とに大別される。そして、錆の発生速度は水
分中に含まれる溶存酸素による酸化の方が圧倒的に速
い。中でも、大気腐食速度と水膜厚との関係を示す。図
２のグラフにも明らかなように、金属表面に存在する水
膜厚さが１μｍ程度のときが最も酸化速度が速い。即
ち、水に充分濡れている状態よりも乾く直前の方が錆易
い。そこで、この１μｍ程度の水膜厚さを通過する際の
乾燥速度が酸化速度よりも速ければ錆は発生しない。例
えば、通常の熱風乾燥条件の場合、１分以内であれば、
錆の発生は問題ない程度と考えられている。

【００１３】一方、乾燥速度を速くするためには乾燥室
内の温度を上げなければならない。しかし、温度を上げ
ると、溶存酸素拡散定数Ｄ_O2が大きくなり酸化速度が却
って速くなるため好ましくない。

【００１４】また、酸化速度（腐食速度Ｒ）は、水分中
に含まれる溶存酸素の濃度と水膜厚さに左右され、次の
数式１で表わされる。

【数１】Ｒ＝０．１３ｉｅ／ρ ここで、ｉ：電流密度（μＡ／ｃｍ²）ｅ：金属のグラム当量（ｇ） ρ：金属の密度（ｇ／ｃｍ²）

【００１５】また、電流密度ｉは次の数式２で表わされ
る。

【数２】ｉ＝ＺＦＤ_O2Ｃ／δ ここで、Ｚ：金属の電価数Ｆ：ファラデーの定数Ｄ_O2：溶存酸素拡散定数Ｃ_O2：溶存酸素沖合濃度 δ：水膜厚さ

【００１６】錆発生速度を支配する数式１をみると、金
属の種類が決まるとｅ／ρは一定値をとるので金属表面
の酸化速度（腐食速度Ｒ）を低くするためにはｉを小さ
くすれば良いことがわかる。また、数式２をみると、ｚ
Ｆは同様に一定であるから、Ｄ_O2Ｃ_O2／δを小さくする
ことが酸化速度を遅くすることになる。ここで、Ｄ_O2は
温度を下げると小さくなるが、乾燥に必要なある特定の
温度にしなければならず恣意的に小さくすることはでき
ない。また、δは大きいほどよいわけであるが、乾燥目
的からして小さくせざるを得ない。したがって、Ｃ_O2を
下げることが最も有効な手段であることがわかる。そし
て、図３に示すように、金属表面１５に付着した水膜１
６に含まれる溶存酸素１７の濃度は表面近傍１８に比べ
て沖合１９の方が濃く、水膜１６中の溶存酸素沖合濃度
が大気中の酸素濃度に依存していることは理解できる。

【００１７】したがって、乾燥室内を酸素濃度の低い燃
焼ガスで満たすことによって、金属表面の水膜中の溶存
酸素濃度を下げ、錆の発生速度を遅くすることができ、
乾燥速度が遅くとも錆の発生が抑制される。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の構成を図面に示す実施例に基
づいて詳細に説明する。

【００１９】図１に本発明の乾燥装置の一実施例を示
す。この乾燥装置は、被乾燥物１を収容する乾燥室２
と、この乾燥室２内に燃焼ガスを供給する燃焼ガス供給
手段としてのバーナ３と、乾燥室２内の雰囲気を室外へ
排出する排気手段１３を備えている。乾燥室２内には、
例えば水洗浄された金属加工品などの被乾燥物１がステ
ンレススティールの網などから成るバスケット４に充填
されて収納されている。本実施例の場合、特に限定され
るものではないが、バーナ３には、燃料５と送風機６か
ら供給される燃焼用空気とを混合する予混合器７が設け
られている。ここで、空燃比は、燃焼によって酸素を消
費し酸素濃度の低いガスとなるように、可能な限り空気
過剰率を小さく設定することが好ましい。燃焼ガスは、
配管８を通って乾燥室２内に供給される。尚、本実施例
では、燃焼ガス供給手段として予混合バーナを採用して
いるが、これに特に限定されるものではなく拡散バーナ
を使用しても良い。

【００２０】また、乾燥室２には配管９を介して誘引フ
ァン１０が接続されている。そして、更にこの誘引ファ
ン１０は流量制御弁１４を介して排気管１１に接続され
る一方、凝縮器１２を経てバーナ３に接続されている。
したがって、乾燥室２内の雰囲気は誘引ファン１０によ
って吸引され、必要に応じてその一部が排気管１１より
排出され、また残部が凝縮器１２を通過して除湿された
後、バーナ３に送られて燃焼ガスと混合され再び乾燥室
２へ供給される。乾燥室２内へ供給される燃焼ガスは約
１５０〜２００℃に保たれる。この燃焼ガスの温度調整
は、バーナ３の燃焼で得られる新規の燃焼ガスに混入す
る除湿後の乾燥室内雰囲気の混入量の制御あるいはフレ
ッシュエアの導入により行われる。除湿後の雰囲気は冷
却されているため、燃焼ガスの温度を下げるのに効果的
である。フレッシュエアの導入は、例えば図１に示すよ
うにバーナ３の下流で行われる。

【００２１】以上のように構成された本実施例の乾燥装
置によれば、バーナ３で発生した燃焼ガスを乾燥に適し
た温度例えば約１５０〜２００℃に調整してから乾燥室
２内に供給することによって室内の被乾燥物１を蒸発乾
燥あるいは熱風乾燥によって乾燥させることができる。
乾燥室２内を充満する燃焼ガス中の酸素濃度は燃焼によ
って消費されているため低くなり、被乾燥物の表面の水
膜中の溶存酸素量を少なくして酸化速度を遅くさせる。
したがって、乾燥に時間をかけても、即ち同一乾燥温度
ならば乾燥時間を長くしても錆の発生が抑えられ、より
完全に乾燥させることができる。また、熱源としての燃
焼ガスを単に充満させれば足りるので、真空構造物のよ
うなシール機能の高い複雑な構造とする必要がなく、簡
単な構造で足り、設備費を安価とすることができる。ま
た、エネルギーコストの高い電気ヒータに比べてはるか
に安価な燃焼ガスを熱源として用いることにより、ラン
ニングコストを大幅に抑えることができる。

【００２２】また、乾燥室２内の雰囲気の一部は乾き度
を上げるため大気へ放出するが、一部は新規燃焼ガスと
混合して循環させるので、熱効率が良い。

【００２３】更に、循環させる雰囲気・燃焼ガスを凝縮
器１２で除湿することにより、乾き度を上げることがで
きるし乾き度を上げるためのフレッシュエアの導入量を
少なくできるので雰囲気中の酸素濃度を低く抑えること
ができる。しかも、除湿後の雰囲気は冷却されるため、
燃焼ガスの希釈用ガスとして有用である。さらに、乾燥
室２内の雰囲気を凝縮器１２で除湿する際の熱交換によ
って廃熱が回収できるので、冷媒に水を使用すれば洗浄
用温水などが得られ、熱利用効率が上がる。

【００２４】尚、上述の実施例は本発明の好適な実施の
一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の
要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能であ
る。例えば、本実施例では乾燥室２内から排出する雰囲
気の一部を循環させるようにしているが、これに特に限
定されるものではなく、乾燥室２内から排出される雰囲
気の全量をそのまま大気中に放出させるようにしても良
い。このようなケースの場合、排気手段は単なる排気口
とし、乾燥室２内に供給される燃焼ガスの圧力で自然排
気されるようにしても良い。更に、図１の実施例では循
環させる燃焼ガスを凝縮器１２に通して除湿している
が、場合によっては除湿させずにそのまま循環させるよ
うにしても良い。この場合、フレッシュエアの導入によ
って乾き度が上げられる。

【００２５】

【発明の効果】以上の説明より明かなように、本発明の
乾燥装置は、乾燥室内に燃焼によって酸素濃度が低くな
った燃焼ガスを供給して室内の被乾燥物を乾燥させるの
で、最も錆が発生し易い１μｍ程度のときの水膜中の溶
存酸素濃度を小さくして腐食速度を遅くでき、従前と同
じ乾燥温度ならば乾燥時間を長くしても錆を発生させる
ことなく被乾燥物をより完全に乾燥することができる。
また、真空雰囲気を得る場合のような気密性や剛性を有
する構造にする必要がないので、簡単な構造の乾燥室な
どで足り、設備費を安価にすることができる。更に、乾
燥気体として燃焼ガスを用いるので、電気ヒーターや窒
素ガス、真空雰囲気などを用いる場合と異なり、ランニ
ングコストを大幅に抑えることができる。

【００２６】また、請求項２記載の乾燥装置によれば、
乾燥室内の雰囲気の一部を燃焼ガスと混合して再び乾燥
室内に供給するので、廃熱量が少なく熱利用効率が良く
成ると共にバーナの焚き量を節約できる。

【００２７】更に、請求項３記載の乾燥装置によれば、
再び乾燥室内へ還流させる雰囲気を凝縮器で除湿してい
るので、フレッシュエアの導入量を少なくしても燃焼ガ
スの乾き度を上げで乾燥速度を速くすることができると
共に、雰囲気中の酸素濃度を低く抑えることができ、錆
の発生を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の乾燥装置の一実施例を示す概略図であ
る。

【図２】水膜の厚さと腐食速度との関係を示すグラフで
ある。

【図３】金属表面に付着した水膜を示す拡大図である。

【図４】従来の熱風循環タイプの乾燥装置の例を示す概
略図である。

【図５】従来の真空乾燥装置の例を示す概略図である。

【符号の説明】

１被乾燥物２乾燥室３燃焼バーナ６送風機１０送風機１２凝縮器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被乾燥物を収容する乾燥室と、該乾燥室
内に燃焼ガスを供給する燃焼ガス供給手段と、前記乾燥
室内の雰囲気を室外に排出する排気手段とを有し、前記
乾燥室内を燃焼ガスで満たして前記被乾燥物を乾燥させ
ることを特徴とする乾燥装置。
【請求項２】被乾燥物を収容する乾燥室と、該乾燥室
内に燃焼ガスを供給する燃焼ガス供給手段と、前記乾燥
室内の雰囲気を室外に排出する排気手段と、前記乾燥室
内から排出される雰囲気の一部を新規の燃焼ガスと混合
して前記乾燥室内に還流させる雰囲気循環手段とを有す
ることを特徴とする乾燥装置。
【請求項３】雰囲気循環手段は、乾燥室から排出した
雰囲気を除湿する凝縮器を備えていることを特徴とする
請求項２記載の乾燥装置。