(57)【要約】【課題】高周波誘導加熱を利用して、鉱石等を含む土砂を良好にしかもクリーンに乾燥することができるような乾燥装置を提供する。【解決手段】高周波電源（高周波電源部３）と、高周波電源から高周波電力が供給される高周波誘導加熱コイル７と、高周波誘導加熱コイル７に取り囲まれた位置に配置される被乾燥物（例えば、ゼオライト）充填用の容器５と、容器５の内部に配置された磁性体（金属板６）とをそれぞれ具備し、高周波誘導加熱コイル７に高周波電流を流して磁性体を高周波誘導加熱することにより、容器５内に充填されて磁性体に直接接触している被乾燥物を加熱して乾燥させる。【選択図】　　　　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波電源と、前記高周波電源から高周波電力が供給される高周波誘導加熱コイルと、前記高周波誘導加熱コイルに取り囲まれた位置に配置される被乾燥物充填用の容器と、前記容器の内部に配置された磁性体とをそれぞれ具備し、前記高周波誘導加熱コイルに高周波電流を流して前記磁性体を高周波誘導加熱することにより、前記容器内に充填されて前記磁性体に直接接触している被乾燥物を加熱して乾燥させるようにしたことを特徴とする乾燥装置。
【請求項２】
前記磁性体が磁性板又は磁性丸棒若しくは磁性多角形の角棒から成る加熱用導体であることを特徴とする請求項１に記載の乾燥装置。
【請求項３】
前記被乾燥物が鉱石等を含む土砂であることを特徴とする請求項１又は２に記載の乾燥装置。
【請求項４】
前記容器を非磁性の金属，セラミック，耐熱性の高い絶縁材，又は耐熱性の高い樹脂材料若しくは無機材料から構成したことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の乾燥装置。
【請求項５】
前記容器を非磁性の金属から構成すると共に、前記容器内に配置される前記磁性体を磁性特性を有する金属から構成したことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の乾燥装置。
【請求項６】
前記磁性体を合金から構成したことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の乾燥装置。
【請求項７】
前記合金が鉄を主成分とした合金又はステンレス鋼であることを特徴とする請求項６に記載の乾燥装置。
【請求項８】
前記合金の成分を調整することによって前記磁性体のキュリー点を適宜に選定し、前記磁性体の高周波誘導加熱温度がキュリー点以上にならない性質を利用して、前記被加熱物の加熱温度を適正に設定するようにしたことを特徴とする請求項６又は７に記載の乾燥装置。
【請求項９】
前記高周波電源部の側から見た前記高周波誘導加熱コイルのインピーダンスを、前記磁性体のキュリー点に対応するインピーダンスとなるように一定に制御することによって、前記磁性体を一定温度に高周波誘導加熱するようにしたことを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の乾燥装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、乾燥装置に関し、特に、鉱石等を含む土砂を乾燥するために用いて好適な乾燥装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、天然鉱石などの乾燥に際しては、ガスバーナーにより加熱した高温乾燥空気を用いるようにしている。例えば、大気中から窒素を取り除く酸素発生装置に天然ゼオライトを用いるためには天然ゼオライトの水分を蒸発させる必要があるが、そのために従来では、天然ゼオライトを充填したチャンバ（容器）内に加熱した乾燥空気を送り込むことにより、天然ゼオライトを加熱して水分を蒸発させる（乾燥せしめる）ようにしている。一方、木材などの乾燥には、誘電加熱を利用するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ガスバーナーにより加熱した高温乾燥空気を用いた加熱方法では、大規模な密閉されたチャンバ（容器）が必要であり、その上、作業環境が悪いなどの問題点がある。
【０００４】
一方、誘電加熱を利用して天然鉱石を加熱することが考えられるが、その場合には、電極などで天然鉱石を挟み込んで温度を上昇させることとなる。しかし、このような誘電加熱方法にて天然鉱石を加熱する場合には、木材などと比べると、必要とする量の鉱石を処理するには設備が大規模になり、しかも加熱時間が長くかかる上に、電磁波の漏洩などの問題を生じる。
【０００５】
本発明は、上述の如き実状に鑑みてなされたものであって、その目的は、高周波誘導加熱を利用して、鉱石等を含む土砂を良好にしかもクリーンに乾燥することができるような乾燥装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決する手段】
上述の目的を達成するために、本発明では、高周波電源と、前記高周波電源から高周波電力が供給される高周波誘導加熱コイルと、前記高周波誘導加熱コイルに取り囲まれた位置に配置される被乾燥物充填用の容器と、前記容器の内部に配置された磁性体とをそれぞれ具備し、前記高周波誘導加熱コイルに高周波電流を流して前記磁性体を高周波誘導加熱することにより、前記容器内に充填されて前記磁性体に直接接触している被乾燥物を加熱して乾燥させるようにしている。
また、本発明では、前記磁性体が磁性板又は磁性丸棒若しくは磁性多角形の角棒から成る加熱用導体であるようにしている。
また、本発明では、前記被乾燥物が鉱石等を含む土砂であるようにしている。
また、本発明では、前記容器を非磁性の金属，セラミック，耐熱性の高い絶縁材，又は耐熱性の高い樹脂材料若しくは無機材料から構成するようにしている。
また、本発明では、前記容器を非磁性の金属から構成すると共に、前記容器内に配置される前記磁性体を磁性特性を有する金属から構成するようにしている。
また、本発明では、前記磁性体を合金から構成している。
また、本発明では、前記合金が鉄を主成分とした合金又はステンレス鋼であるようにしている。
また、本発明では、前記合金の成分を調整することによって前記磁性体のキュリー点（キュリー温度）を適宜に選定し、前記磁性体の高周波誘導加熱温度がキュリー点以上にならない性質を利用して、前記被加熱物の加熱温度を適正に設定するようにしている。
また、本発明では、前記高周波電源部の側から見た前記高周波誘導加熱コイルのインピーダンスを、前記磁性体のキュリー点に対応するインピーダンスとなるように一定に制御することによって、前記磁性体を一定温度に高周波誘導加熱するようにしている。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について図１〜図３を参照して説明する。
【０００８】
図１及び図２は、本発明の一実施形態に係る乾燥装置１の構成を概略的に示すのもである。本実施形態の乾燥装置１は、ゼオライトを乾燥させるために用いられる装置であって、図１に示すように、被加熱物（天然ゼオライト）を加熱する高周波誘導加熱部２と、この高周波誘導加熱部２に高周波電流を供給する発振器から成る高周波電源部３と、上述の高周波誘導加熱部２と高周波電源部３との間に配設された整合部４とから構成されている。
【０００９】
上述の高周波誘導加熱部２は、図１〜図３に明示するように、例えばステンレスなどの非磁性の金属若しくはセラミックなどを素材とするゼオライト充填用パイプ材から成る容器５と、この容器５の内部（中空部）に所定間隔を隔てて規則正しくほぼ平行状に対向配置された磁性を有する複数枚の金属板（電磁誘導体から成る規則充填物；磁性体としての磁性板）６と、容器５を取り囲むように前記容器５の外周位置に同軸状に配置された高周波誘導加熱コイル７とをそれぞれ具備している。なお、前記容器５は、例えば、図３に示すように、円筒形状の容器本体部５ａと、容器本体部５ａの上下一対の開口を閉塞するように容器本体部５ａの両端にそれぞれ着脱自在に装着される一対の蓋体５ｂ，５ｃとから成り、容器本体部５ａ及び蓋体５ｂ，５ｃにて密閉容器が構成されるようになっている。
【００１０】
また、上述の高周波電源３は、図２に示すように、直流電源Ｅ，コイルＬ０　，コンデンサＣ０　，ダイオードＤ１　〜Ｄ４　，及びスイッチＳ１　〜Ｓ４　から成る電圧形のインバータ回路にて構成されている。なお、この高周波電源３は、電圧形ではなく電流形のインバータ回路にて構成することも可能である。一方、上述の整合部４は、コンデンサＣにて構成されている。そして、高周波電源部３から整合部４を介して所要周波数の高周波電流が高周波誘導加熱コイル７に供給されるようになっている。
【００１１】
次に、上述の如き構成の乾燥装置１を用いてゼオライトを乾燥させる際の手順に付き述べると、以下の通りである。まず、顆粒状のゼオライト（各々の粒の直径は、例えば２〜３ｍｍ程度）の集合物を容器５の本体部５ａの開口からその内部に入れて充填状態にした後に容器５の両端に蓋体５ｂ，５ｃを装着し、ゼオライトを密閉容器５内に充填した状態にする。これにより、容器５内において各金属板６の表裏両面にゼオライトが直接接触している状態にする。
【００１２】
しかる後に、高周波電源部３から整合部４を介して所要周波数の高周波電流を高周波誘導加熱コイル７に供給する。これに伴い、高周波誘導加熱コイル７に高周波電流が流れて図３において矢印及び破線で示す如く複数の金属板６と交差する磁束Φが発生し、複数の金属板６には渦電流（誘導電流）が誘起され、この渦電流にて複数の金属板６がジュール加熱される。そして、このようにして高周波誘導加熱された複数の金属板６に接触している顆粒状のゼオライトが金属板６からの熱伝導により急速に加熱されて乾燥される。なお、乾燥処理済みのゼオライトは、蓋体５ｂ，５ｃの取り外しを行って容器本体５ａから取り出し、その後に、乾燥処理すべき別のゼオライトに対して上記と同様の作業を繰り返して行う。
【００１３】
なお、高周波電源部３の電源の発振周波数は、容器５の大きさにもよるが、容器５の内部に配置した磁性体の金属板６を誘導加熱させるために、比較的低い周波数（例えば、０．５ｋＨｚ程度）であるのが望ましい。一方、充填物であるゼオライトの温度制御は、容器５内に充填されたゼオライトの中に温度センサ（例えば、熱電対など）を埋め込み、その温度を計測することによって高周波電源部３からの出力を適宜に変化させて行うようにすればよい。
【００１４】
また、容器５の内側に設置した磁性を有する金属板６のキュリー点の特性を利用した加熱温度制御方法を採用するようにしても良い。この制御方法は、金属板６を加熱する際に、加熱すべき金属板６のキュリー点によって加熱の最高温度が決定されるという性質を利用するものである。そのような性質から、ゼオライトなど被加熱物の加熱温度を設定する際に、金属板６に合金を用いて被加熱物に応じたキュリー点を有する加熱温度を実現することが可能である。ここで、温度制御の原理について説明すると、次の通りである。すなわち、高周波誘導加熱設備における電気条件は、キュリー点を境界として大きく変化する。特に、高周波誘導加熱設備の側から見たインピーダンス（抵抗値）は、キュリー点を超える前と超えた後では大きく違ってくる。そこで、インピーダンス（抵抗値）を常に一定に保持するように制御すれば、容器５の内部に設置された磁性を有する金属板６は、常にキュリー点付近の温度を保持するように温度制御できる。
【００１５】
なお、鉄のキュリー点はゼオライトの結晶構造が壊れてしまう温度であり、ニッケルのキュリー点はゼオライトの良好な乾燥温度より少し低いため、金属板６を鉄或いはニッケル製のものにするのは好ましくない。そこで、本実施形態においては、鉄を主成分とした合金、ステンレス鋼（Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉ）を用いるようにしている。
【００１６】
しかして、上述の如き構成の乾燥装置１を用いてゼオライトを乾燥する場合、パイプ材などから成る容器５の内部に詰めたゼオライトなどの充填物を、高周波誘導加熱コイル（ワークコイル）７からの電磁誘導による非接触給電によって、容器５内の複数の金属板６を高周波誘導加熱し（渦電流により発生するジュール熱で発熱せしめ）、容器５内の充填物（例えば、ゼオライトなど）を、電磁誘導体である金属板６に直接接触させることにより急速加熱して乾燥させるようにしているので、温度センサを用いることなく、クリーンで良好な乾燥を行うことができる。さらに、金属板６の材質の合金についてその成分を調整することにより金属板６のキュリー点を適宜に選定することにより、金属板６ひいては被加熱物であるゼオライトの加熱温度を、高周波誘導加熱コイル７への印加電力の制御を行うことなく、ゼオライトの結晶構造を壊すことのない良好な温度に常に設定することができる。これにより、本実施形態の乾燥装置１によれば、温度センサを用いることなく、ゼオライトを高い温度精度で、かつ、良好でクリーンな環境の下で乾燥させることができる。また、本実施形態の乾燥装置１によれば、鉱石などを含む土砂の乾燥処理に際し、その処理中に高周波誘導加熱をいったん停止しても、再加熱を容易に行うことが可能である。
【００１７】
以上、本発明の一実施形態について述べたが、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変形及び変更が可能である。例えば、既述の実施形態ではゼオライトを乾燥するための乾燥装置１について述べたが、ゼオライトに限ることなく各種の鉱石や土砂などを乾燥する装置にも本発明を適用可能である。また、容器５の形状や構造も必要に応じて変更可能である。
【００１８】
さらに、既述の実施形態では、容器５の内部に金属板６から成る磁性板を加熱用導体として配置するようにしたが、これに代えて、磁性丸棒若しくは磁性多角形の角棒から成る加熱用導体（磁性体）を配置するようにしても良い。また、既述の実施形態では、ステンレスなどの非磁性の金属若しくはセラミックから構成した容器５を用いるようにしたが、これに代えて、非磁性の耐熱性の高い絶縁材又は樹脂材料若しくは無機材料から構成した容器５を用いるようにしても良い。
【００１９】
【発明の効果】
請求項１に記載の本発明は、高周波電源と、高周波電源から高周波電力が供給される高周波誘導加熱コイルと、高周波誘導加熱コイルに取り囲まれた位置に配置される被乾燥物充填用の容器と、容器の内部に配置された磁性体とをそれぞれ具備し、高周波誘導加熱コイルに高周波電流を流して磁性体を高周波誘導加熱することにより、容器内に充填されて磁性体に直接接触している被乾燥物を加熱して乾燥させるようにしたものであるから、高周波誘導加熱を利用して被乾燥物を乾燥することによってクリーンで良好な乾燥を簡単な設備にて容易に行うことができる。
【００２０】
また、請求項２に記載の本発明は、前記磁性体が磁性板又は磁性丸棒若しくは磁性多角形の角棒から成る加熱用導体であるようにしたものであるから、被乾燥物の種類，形状，サイズ、或いは材質などに応じて加熱用の磁性体を選択することによって、被乾燥物に関して最適な乾燥を行うことができる。
【００２１】
また、請求項３に記載の本発明は、被乾燥物が鉱石等を含む土砂であるようにしたので、従来では高温の加熱空気にて乾燥させるようにしていたものを高周波誘導加熱を利用して効率良くしかも円滑に乾燥処理を施すことができる。本発明によれば、特に、鉱石、その中でもゼオライトのような天然鉱石などを乾燥処理するのに適用して好適でありしかも非常に実用的な乾燥装置を提供することができる。
【００２２】
また、請求項４に記載の本発明は、容器を非磁性の金属，セラミック，耐熱性の高い絶縁材，又は耐熱性の高い樹脂材料若しくは無機材料から構成したものであるから、高周波誘導加熱コイルから生じる磁束を容器を通して磁性体に効果的に作用させることができ、従って、磁性体ひいてはこの磁性体に直接接触している被乾燥物（例えば、ゼオライトなどの天然鉱石など）を効率良く加熱することができる。
【００２３】
また、請求項５に記載の本発明は、容器を非磁性の金属から構成すると共に、容器内に配置される磁性体を磁性特性を有する金属から構成したものであるから、容器及び磁性体を共に金属製としたことにより乾燥装置の製造を容易かつ安価に行うことができると共に、耐久性の向上を図ることが可能となる。
【００２４】
また、請求項６に記載の本発明は、磁性体を合金から構成したものであるから、被乾燥物の種類などに応じて、成分の種類及び組成比率が適当な合金を用いることによって当該被乾燥物の乾燥処理に適した加熱温度に設定することが可能となる。
【００２５】
また、請求項７に記載の本発明は、合金が鉄を主成分とした合金又はステンレス鋼であるようにしたものであるから、特にゼオライトを乾燥対象とする場合には、ゼオライトの結晶構造を壊すことのないような加熱温度で乾燥させることができる。
【００２６】
また、請求項８に記載の本発明は、合金の成分を調整することによって磁性体のキュリー点（キュリー温度）を適宜に選定し、磁性体の高周波誘導加熱温度がキュリー点以上にならない性質を利用して、被加熱物の加熱温度を適正に設定するようにしたものであるから、温度センサなどを用いることなく、被乾燥物の加熱温度を常に一定に保持することが可能となる。従来の乾燥法では乾燥空気の温度制御が困難であったが、本発明によれば、金属板のキュリー点に着目して温度制御を行う簡易な乾燥法を実現することができる。
【００２７】
また、請求項９に記載の本発明は、高周波電源部の側から見た高周波誘導加熱コイルのインピーダンスを、磁性体のキュリー点に対応するインピーダンスとなるように一定に制御することによって、磁性体を一定温度に高周波誘導加熱するようにしたものであるから、高周波誘導加熱コイルへの供給電力についてのフィードバック制御手段を設ける必要がなく、常に一定の加熱温度での乾燥が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る乾燥装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の乾燥装置の構成をさらに詳細に示す構成図である。
【図３】図１の乾燥装置の加熱部の構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
１　乾燥装置
２　加熱部
３　高周波電源部
４　整合部
５　容器
５ａ　容器本体
５ｂ，５ｃ　蓋体
６　金属板（磁性板）
７　高周波誘導加熱コイル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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