JPS60205169A - 乾燥等の連続処理装置 - 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】 本発明は、放射性廃棄物のような有害物質を含む含水物
の乾燥処理等に好適な乾燥等の連続処理装置に関する。

放射性廃棄物を含む濃縮廃液、スラツジ、汚泥等、有害
物質を含む含水物を減容し、安定な同化体とするために
、含水物の濃縮、脱水、乾燥、焼却、溶融、固化等の処
理技術の研究開発が近年盛んに行なわれ、一部は既に実
用に供さｊ、ている。

ところで、上記のような有害物質を含む含水物を脱水乾
燥する場合、非揮発性の有害物質がダストとして飛散し
て排ガス中に混入するのを極力防止することが望咬しい
。ところが、含水物の脱水乾燥に一般的に使用される薄
膜乾燥機、ロータリキルン等の連続式処理装置では、装
置ｎ内において含水物の攪拌を伴うため、乾燥ダストの
飛散が避けられず、ダストの排ガス中への混入を防止で
きない。このため、排ガス処理装置に、このダストの分
離捕集装置を付設する必要があった。また、回分式の処
理＃ｃｍとして真空凍結乾燥機、外熱式撹拌槽があるが
、前者は表面積を多くしなけｆＬはならない上、乾燥物
の移動、移し替えの際にそれらが飛散するおそれがあシ
、後者では、上記連続式処理装置同様、攪拌によるダス
ト飛散が問題となる。

そこで、上記従来の一般的な処理装置に代るものとして
、例えば、第り図に示すようが同軸型マイクロ波乾燥装
置が案出さ九ている。この乾燥装置は、金属製の円筒体
１と、誘電体で形成さｎたスクリュー翼２を備えた回転
軸３から成シ、マイクロ波導入口４から円筒体ｌ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な誘電
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って
、マイクロ波電力の強さあるいは加熱温度を最適に制御
することが訃しく、加熱効率が悪いという問題があった
。

本発明は、上記従来の事情に鑑みてなされたもので、マ
イクロ波によシ効率よく加熱処理するととができ、しか
も、加熱温度の制御等を容易になすことのできる乾燥等
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、誘電体で形成さ
れた竪形円筒体をマイクロ波オーブン内罠配設し、との
竪形円筒体に、スクリュー翼を備え、駆動装置によシ回
転される回転軸を、その軸線な竪形円筒体の軸線に一致
させて設は九もので、竪形円筒体内をスクリュー翼によ
って移送される被処理物を、該円筒体の壁面を透過して
照射されるマイクロ波により効率よく加熱するようにし
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ブ
ンである。このマイクロ波オーブン１０は、金属によ環
形成さｎた例えば円筒状の胴板１１の上部と下部に、金
屑製の上蓋１２と下蓋１３が該上部と下部の開口なそ九
ぞれ閉塞して設けられて成るもので、その上蓋１２と下
！１３は、端部にねじ部が形成された複数の連結棒１４
の上下端を該上蓋１２と下蓋１３の貫通孔に押通し、そ
の端部からナツトを螺着することによシ、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、との導波管１５の他端にマイ
クロ波発振装置１６が設けられている。

さらに、上記マイクロ波オーブン１０内には、胴＆１１
よυ小径でセラミック、ガラス、テフロン等の誘電体で
形成された竪形円筒体１７が、その軸線を該オーブン１
０の軸線に一致させて配設されておシ、この竪形円筒体
１７もその上下か上記上蓋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１７の側壁の
下方位置Ｋｌ：ｌ：、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ｎｌかつ、上記下蓋１３には、竪形円筒
体１７内の処理物を装置外に排出する処理物排出管２１
が接続さｎ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け入ｎるホッパ２２か設けらｆ
ｌたスクリューフィーダ２３の他端が接続さ九るととも
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ｎもマイクロ波
に対してカットオフとなる大きさに形成されている１、 一方、上記竪形円筒体１７の中心には、金属もしくは誘
電体により形成された回転軸２５が、その軸線な竪形円
筒体１７の軸線に一致させて配設さｎ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
ない軸受によって該上蓋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２
６が連結さｎている。また、この回転軸２５には、セラ
ミック等の誘電体で形成さｔｌ、たスクリュ−翼取シ付
けらｎている。このスクリューＲ２７は、その内縁２７
ａ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（ｐＨが内縁２７
ａ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〃、また、４０は処理物を処理物排出管２１に
導くスクレパであシ、２９は排出バルブである。

しかして、上記連続処理装置ｚ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、スクリュ
ー翼２７を回転させる。次ｒ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ｌ
Ｏ内に導く。そして、スクリューフィーダ２３を作動し
て、ホッパ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、スクリュー翼２７の上面の螺旋面
上に落下し、その傾斜と重力によって竪形円筒体１７の
内周面側に移動せしめらｎ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。マイクロ波オーブンＩＯ
内に入ったマイクロ波は、誘電体で形成された竪形円筒
体１７の＠壁を透過してこの被処理物に直接吸収さｎｌ
これによル、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って処理
物排出１２１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ｎ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っては、スクリューＪｉ
！２７の上に落下した被処理物は、比較的攪拌されるこ
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、誘電体で形成された竪形円筒体１
７の内部に、そのｆｉ１１壁の略全面から該側壁を透過
して入シ、誘電体で形成さ：ｎたスクリュー翼２７も透
過するから、該スクリュー翼２７の上面に乗って移送さ
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、スクリュー翼２７は竪形となってい
るため、従来の横形のスクリュー翼の場合に比べ、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、被処理物に吸収さ九ると次第に減衰するものであ
シ、その浸透深さには限庭があるが、上記スクリューＲ
２７の上面に乗っ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、薄くなっており、
層の中心にまでマイクロ波が浸透する。１．たがって、
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、スクリュー翼２７の回転
速度を変えることによっ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、スクリューＲ２７の上面の螺旋面は、その外縁２
７ｂが内縁２７＆より下方になるように傾斜せしめら九
でいるので、傾斜しそいないスクリュー翼では大きなピ
ンチにしないと落下しない被処理物も、小さなピッチで
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、スクリュー翼２７は等ピッチで単一のものとし
た。しかし、被処理物の物性は、取シ扱うものによって
種々変化し１また乾燥加熱さｎる過程においても、含水
率が減少するにつれて変化する。したがって、これに対
応するためにスクリュー翼２７は種々の形状のものが用
いられる１、Ｌ２図は、スクリュー翼２７の下方側のピ
ッチＰＩを上方側のピッチＰ２より小さくしたものであ
る。こ九は、スクリューＲ２７の上方側においてｔｉｔ
被処理物は含水量が多く流れが悪いが、スクリュー翼２
７の下方側では含水量が減少して流下速度が早くなシ、
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、このスクリュー１Ｒ２７０牛径方
向の傾きθけ、水平に対してｊ’〜１７００が好ましい
。同様な目的で、第３図に示すように、スクリュー１４
２７の上段部分２７ｃを傾斜形とし、下段部分２７ｄを
水平形としてもよい。

第≠図は、複数のスクリュー翼２７を、その間にスペー
サ３０を介在させて回転軸２５に取シ付り−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
リュー翼と組み合わせたり、ピッチや長さ等を適宜選ぶ
と、被処理物は各スクリュー翼２７上では比較的攪拌さ
れずに下方に移送されるか、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攪拌さ
ｊ、ることになり、乾燥効率が高まる。第５図は、スク
リュー′！Ａ２７の外縁２７ｂＫ複数のビャス３１を設
けたものである。この各ピース３１は、スクリューＲ２
７の半径方向に延びる複数の長孔３１ａを有するもので
、スクリュー翼２７の外縁２７ｂに核外＠２７ｂを貫通
して螺着された複数のポル）３２ａを、該長孔３１ａに
通し、これにナンド３２ｂを螺合せしめることによ〕、
スクリュー翼２７に係止されておシ、そのスクリュー翼
２７０半径方向への移動は自在となっている。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。したがって、被処理物がスクリューＲ
２７と島形円筒体１７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ョートバ
スが防止さハるまた、このピース３１を取υ付けること
により、スクリュー翼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Ｋなるため、スクリュ
ーＲ２７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とナンド３２
ｂによってピース３１を適当な位置に固定して竪形円筒
体１７の内周面とスクリューＲ２７との間隙を調整して
もよい。

一方、第７図の実施例では、マイクロ波オーブン１０内
に分配板２８を設けてマイクロ波の均等な伝播を図った
が、この分配板２８の代シに１適当な駆動源によって回
転させら九る翼を設けてもよい。また、被処理物の含水
率が高いスクリューｆＡ２７の上段位置においては、被
処理物の局部加熱が生じゃすい逅、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、Ｗ、を図に示すように、マイクロ波オープンＩ
Ｏ内に複数の竪形円筒体１７を並列に配設し、との谷竪
形円筒体１７間にスクリューコンベヤ３３を設けるとと
もに、各竪形円筒体１７に、スクリューｌＲ２７を備え
、駆動装置２６により回転さｎる回転軸２５を設け、こ
れによシ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を多孔質の誘電体によシ形叙し、ブロ
アもしくは真空ポンプ等の減圧装［３４によりマイクロ
波オーブン１０内を竪形円筒体１７内よシ負圧にし、こ
れにより、乾燥加熱によっ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〕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ブン１０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、各マイクロ波オーブン１０間の境界部
ＩＱａに対応した位置にあるスクリュー１＆２７の部位
２７ｅの下面に、金属部材３５を設けたものでア〕、各
マイクロ波オーブン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１
６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によって、各マイクロ波
発振装置１６で発生される各マイクロ波のΔ力電力を制
御し、各マイクロ波オーブン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っている。したがって、
神処坪物の物性は、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
クロ波オーブン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。なお
、ここで、各マイクロ波オーブン１０間の境界部１０ａ
は、金属によシ形成されている。ｉ、ｆｃ１境界部１０
ａに対応した位置にあるスクリュー翼２７の部位２７ｅ
の回転軸２５ｔ：ｉ金属製が好ましいが、軸径がマイク
ロ波に対してカットオフとなる大きさでちれに、特に金
属製にする必要はない。

さらに、境界部１０ａに対応した位置におるスクリュー
翼２７の部位２７ｅの上面に金属部材３５を設けてもよ
い。この部分のピンチはマイクロ波に対してカットオフ
となるようにするのが好ましいが、マイクロ波が多少漏
ｎても支障Ｉｆｉないので、必ずしもそのようにする必
要はない。

第ｒ図は回転軸２５を金属製とし、また、境界部１０ａ
に対応し走位置に、金属製の短いスクリューＲ２７ｆを
、回転軸２５の略全長に亘って設けられた誘電体製のス
クリュー翼２７ｇとは別個に設けたものである。ここで
、図中３７はストッパ部材である。

さらに１上記装置は、これらを耐熱鋼等によって形成す
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Ｋよシｌ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、ゼ；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、
処理温度によシ適当な誘電体を選択する必要があること
は熱論である。

以上説明したように、本発明の乾燥等の連続処理装置に
あっては、有害物質を含む含水物等の被処理物をスクリ
ューｇＫ上って移動させながらマイクロ波によシ加熱処
理するので、被処理物がダストとなって飛散することが
少ない。また、マイクロ波は、誘電体で形成された竪形
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、スクリュー翼Ｆｉ軸線を上下に
向けて配設されているから、被処理物の自由表面積は大
きい上、その層厚は、薄くなる。したがって、被処理物
の加熱効＄は極めてよく、加熱温度の制御郷も容易であ
る。さらに、装置の滞留時間のｙ４整、小型化、気密性
の保持等も容易にできる。

【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
１５図はスクリュー翼の他の構成を示すもので、第２図
は下方のピンチを上方よ如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興とを組み合わせた場合の
断面図、第μ図は複数のスクリュー汎なスペーサを介し
て組み合わせた場合の断面図、第５図（ａ）はスクリュ
ー翼の外縁にピースを設は光場合の断面図、１５図（′
ｂ）Ｖｉ同同面面図ある。まな、第６図ないし第を図は
そｎぞれ他の実施例を示す断面図、第２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、１６・・・・・
・マイクロ波発振装置、１７・・・・・・警形円筒体、
２５・曲・回転軸、２６・・・・・・駆動装置、２７・
・・・・・スクリュー翼、３０・・・・・・スペーサ、
３１・・・・・・ピース、３４・・曲減圧装置。 第２図　第３図 第４図 第５図 （０） （ｂｌ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ＜ｉン　マイクロ波オーブン内に１銹電体で形成さｎｔ
   竪形円筒体が配設され、５かつ、との竪形円筒体には、
   スクリュー翼を備え、駆動装置により回転さ九る回転軸
   が、その軸重を竪形円筒体の軸線に一致させて設けられ
   て成ることを特徴とする乾燥等の連続処理装置。 （２）連設さ九た枚数のマイクロ波オーブン内に竪形円
   筒体が配設さ九、かつ、この各マイクロ波オーブン間の
   境界部に対応した位置にあるスクリュー翼の部位が、金
   属で形成されるか、もしくは、該部位に金属部材が設け
   られて成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。