金属結合と金属結晶 / 汚泥乾燥機, スラリー乾燥機, ヒートポンプ汚泥乾燥機
どこもできない付着物、粘着物が乾燥できる KENKI DRYER は、日本 2件、海外7ケ国 9件の特許を取得済み独自技術を持つ画期的な乾燥装置です。高含水率有機廃棄物乾燥機、汚泥乾燥機、スラリー乾燥機、メタン発酵消化液乾燥機及び廃棄物リサイクル乾燥機に是非 KENKI DRYER をご検討下さい。
日本、台湾、米国、フランス、ドイツ、イギリス、スイス、カナダ 8ケ国 11件特許取得済。
| ■ 分子内結合について |
分子内の原子同士をつなぎ合わせる結合を分子内結合、分子と別の分子とをつなぎ合わせる結合は分子間結合と呼ばれ、これらのつなぎ合わせる結合を化学結合と言います。
分子内結合には、イオン結合、共有結合及び金属結合などがあります。これらの結合で最も弱い結合が金属結合で最も強い結合が共有結合です。
| ■ 分子と金属について |
分子とはいくつかの原子が結合し安定した形になった物質ですが、金属は分子をつくりません。化学結合の分子内結合には、イオン結合、共有結合、金属結合がありますが、厳密には金属は分子を作らないので金属結合は分子内結合には当てはまりません。しかし、分子内結合とは原子同士の結合であり、金属結合は金属原子同士、原子同士の結合のため、分子内結合の分類に入れられています。
| ■ 自由電子とは |
自由電子(じゆうでんし, 英: free electron)とは、束縛を受けていない電子のこと。電子気体（フェルミ気体）とも呼ばれることがある。通常、電子は（ごく弱いものであったとしても）何らかの束縛を受けているため、自由電子は実在しないが、問題を簡潔にし自然科学への理解を助ける（理想化）。この自由電子を用いたモデルを、自由電子モデル（自由電子模型、Free electron model）と言う。現実の電子系について、それらが自由電子であると仮定する近似を自由電子近似と言う。
金属に関する議論においては、伝導電子と同じ意味で自由電子という言葉が用いられることがあるが、電子同士の多体相互作用等を無視している。金属の伝導電子は、電気伝導や熱伝導を担う。
出典：Wiki 自由電子
| ■ 金属結合とは |
金属の原子が多数で結合する際は、各金属原子が価電子、自由電子を放出し陽イオンになります。陽イオン同士は同じ符号の電荷なので反発し合い直接結合することはありません。しかし、放出された電子、自由電子は異なる符号のため陽イオン同士は引き合い集まり、規則正しく配列します。この結合を金属結合と言います。結合された金属内の電子、自由電子はその規則正しく配列した陽イオンの間を自由に動き回ることができます。
分子内結合には、イオン結合、共有結合及び金属結合がありますが、金属結合は電子が自由に動き回れるように原子核よりの引力が最も小さく、これらの結合で最も弱い結合です。
金属結合（きんぞくけつごう、英: metallic bond）とは、金属で見られる化学結合である。金属原子はいくつかの電子を出して陽イオン（金属結晶の格子点に存在する正電荷を持つ金属の原子核）と、自由電子（結晶全体に広がる負電荷をもったもの）となる。規則正しく配列した陽イオンの間を自由電子が自由に動き回り、これらの間に働くクーロン力（静電気力、静電引力）で結び付けられている。
出典：Wiki 金属結合
| ■ 金属結晶とは |
金属結晶は、金属結合によって形成される結晶のことです。金属は全てが金属結晶ではなく、例えば、非晶質（アモルファス）の非晶質金属（アモルファス金属）は金属結晶ではありません。
金属結晶の構造には下記３種類があります。
| 金属結晶の構造 | ||
| 面心立方格子 (面心立方構造・立方最密構造) | 六方最密構造 | 体心立方格子 (体心立方構造) |
金属結晶 (きんぞくけっしょう) は、金属結合によって形成される結晶のこと。
金属結晶中では金属原子は最外殻電子を切り離し陽イオンとなっている。この切り離された電子が自由電子となり結晶構成原子間を自由に動き回ることで結晶が保たれている。このため金属結晶は延性、展性、電気伝導性や熱伝導性に富み、独特の金属光沢をもつ。結晶なのに延典性（塑性加工性）に富むことを驚きの出発点とし、とくに米国人により転位論が確立され、材料強度学における重要な地位を確立している。また、強度やトライボロジー特性に優れた鉄鋼材料の一種である工具鋼などは、熱処理を行うことで急激な金属結晶の変化が生じマルテンサイト構造になることでその優れた特性を得、塑性加工などの過酷な摩擦現象がおこる用途に用いられる。
【例】 いわゆる金属は、全て金属結晶であるとは言えない（金属的性質を示す準結晶やアモルファス金属などを除く←アモルファスは結晶ではない）。
出典：Wiki 金属結晶
| ■ 結晶質と非晶質（アモルファス） |
構成粒子が規則正しく配列した状態及び物質を結晶質と言い、構成粒子の配列に規則性がない状態及び物質を非晶質、アモルファスと言います。
金属を高温で融解し、その後急激に冷やすと磁性の優れた非晶質金属、アモルファス金属ができます。又、金属以外の酸化物、半導体、高分子等が非晶質、アモルファスです。
アモルファス (amorphous)、あるいは 非晶質（ひしょうしつ）とは、結晶のような長距離秩序はないが、短距離秩序はある物質の状態。これは熱力学的には、非平衡な準安定状態である。
amorphous は、morphous（形を持つ）に「非」の意味の接頭辞 a‐ が付いた語（19世紀にスウェーデンのイェンス・ベルセリウスが非結晶の固体に対して命名した。結晶は、明礬や水晶のようにそれぞれ固有の結晶形態を持っており、morphous である。しかし､急冷や不純物が混じった状態で出来た固体は、時間的空間的に規則的な原子配列が取れず非晶質となり、不定形である。
アモルファス状態は、非金属ではしばしば見られる状態である。しかし、金属にもアモルファス状態が存在することは、アメリカのポール・デュエイ (Pol Duwez) カリフォルニア工科大学教授らが1960年に発見した。
出典：Wiki アモルファス
アモルファス金属 (amorphous – きんぞく)、非晶質金属とは、ガラスのように、元素の配列に規則性がなく全く無秩序な金属である。
| アモルファス金属 |
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画像出典：Wiki アモルファス金属
| ■ 金属の性質について |
金属には大きく下記の性質があります。これら全て自由電子が影響しています。
| 金属の性質 | |
| 展性 | 物質に圧縮する力を加えた際に変形する性質。 |
| 塑性 | 物質に力を加えて変形させたとき、永久変形を生じる物質の性質。 |
| 延性 | 物質に引っ張る力を加えた際に変形する性質。 |
| 加工 | 溶接、機械加工等ができる。 |
| 電気及び熱 | 電気や熱の伝導性が高い。 |
| 光沢 | 特有の光沢を持つ。 |
金属（きんぞく、英: metal）とは、展性、塑性（延性）に富み機械工作が可能な、電気および熱の良導体であり、金属光沢という特有の光沢を持つ物質の総称である。水銀を例外として常温・常圧状態では透明ではない固体となり、液化状態でも良導体性と光沢性は維持される。
出典：Wiki 金属
| 金属結合 | 金属原子の結合。 |
| 金属結晶 | 金属結合によって形成される結晶。 |
| 自由電子 | 金属原子内の自由に動き回っている電子。 |
| 結晶質 | 構成粒子が規則正しく配列した状態及び物質。 |
| 非晶質（アモルファス） | 構成粒子の配列に規則性がない状態及び物質。 |
| 共有結合 | 原子間で各原子の最外殻の電子、価電子が共有された結合。 |
| 共有結合結晶 | 共有結合によってできている結晶。 |
| 価電子 | 原子の最外殻の電子。 |
| 非共有電子対 | 価電子2個が対を作っているもの。 |
| 不対電子 | 価電子が、対になっておらず電子対にならない電子。 |
| イオン結合 | 陽イオン（カチオン）と陰イオン（アニオン）との間での、クーロン力の引力による結合。 |
| イオン結晶 | イオン結合によってできている結晶。 |
| 金属元素 | 金属としての性質を持つ元素。 |
| 非金属元素 | 金属元素以外の元素。 |
| 半金属元素 | 金属と非金属の中間の性質を示す元素。 |
| クーロン力 （静電気力） | 二つの電荷を持つ物質間で働く電気的な力。単位は N （ニュートン）。 |
| クーロンの法則 | 二つの電荷を持つ物質間で働く電気的な力であるクーロン力は、それぞれの電荷の積に比例し、物質間の距離の2乗に反比例するという基本法則。 |
| 引力と斥力 | 引力又は誘引力とは、2つの物体間に働く相互に引き合う、互いを近付けようとする力。斥力（せきりょく）又は反発力とは、2つの物体間に働く相互に反発し合う互いを遠ざけようとする力。 |
| 電荷 | イオンが持っている電気あるいはその量。 |
| 帯電 | 物体が電気を帯びる現象。 |
| 電流 | 負（マイナス）の電荷を持つ電子が導体中を移動する流れ、あるいはある導線の断面を単位時間に通過する電荷量（電子）の量。 |
| 電荷素量 | 電荷の最小値。 |
| 電荷保存則 | 電荷の総量は時間経過に係わらず永遠に変わらないという法則。 |
| イオン化エネルギー | 原子から電子を1個を取り除き１価の陽イオン（カチオン）になる際に吸収するエネルギー。 |
| 電子親和力 | 原子が1個の電子を取り込み１価の陰イオン（アニオン）になる際に放出するエネルギー。 |
| エネルギー | 物質などが持っている仕事をすることができる能力。 |
| イオン | 原子は電気的には中性で電気を帯びていないが、電子（マイナス）を失うとプラスの電気を帯び、電子（マイナス）を受け取るとマイナスの電気を帯びる。このように原子が、電気を帯びたもの。 |
| イオン化（電離） | イオンになる現象及び操作。 |
| イオン化傾向 | 水中での金属のイオンへのなりやすさ。 |
| 周期表 | 元素を原子番号の順に並べた表。 |
| 化学結合 | 分子内結合及び分子間結合など、つなぎあわせる結合。 |
| 分子内結合 | 分子内の原子同士をつなぎ合わせる結合。 |
| 分子 | 非金属のいくつかの原子が結合し安定した形になった物質。 |
| 原子 | 物質とは粒子の集合体で、原子はその物質を構成する粒子。 |
| 元素 | 原子の種類。 |
| 分子間結合 | 分子と別の分子とをつなぎ合わせる結合。 |
| 分子間力 | 分子間結合での分子間同士で働く力。 |
| ■ 熱源 飽和蒸気 |
KENKI DRYERの乾燥の熱源は飽和蒸気のみながら伝導伝熱と熱風併用で他にはない画期的な乾燥方式を取り入れ安全衛生面で優れ、安定した蒸気を熱源とするため乾燥後の乾燥物の品質は均一で安定しています。蒸気圧力は最大0.7Mpaまで使用可能で、乾燥条件により蒸気圧力の変更つまり乾燥温度の調整は簡単に行なえます。飽和蒸気は一般の工場では通常利用されており取り扱いに慣れた手軽な熱源だと言えます。バーナー、高温の熱風を利用する乾燥と比較すると、飽和蒸気はパイプ内を通し熱交換で間接乾燥させる熱源であることから、低温で燃える事はなく安全衛生面、ランニングコスト面で優れています。
飽和蒸気には特有の特徴があります。蒸気圧力の変更に伴い蒸気温度が変わるため、乾燥温度の調整が簡単に行なます。又、凝縮熱、潜熱を利用できるため温水、油等の顕熱利用と比較すると熱量が2~5倍で乾燥に最適な熱源と言えます。
飽和蒸気は乾燥後ドレンとなりますがそれは回収ができ蒸気発生装置ボイラーへの供給温水として利用すれば燃料費等のランニングコストは安価で済みます。
昨今、KENKI DRYER に求められる内容に二酸化炭素CO2 の削減があります。ヒートポンプ自己熱再生乾燥機 KENKI DRYER であれば、二酸化炭素CO2 が大量に削減ができる上、燃料費も大幅な削減が可能になるでしょう。
どこもできない付着物、粘着物が乾燥できる KENKI DRYER は、日本 2件、海外7ケ国 9件の特許を取得済み独自技術を持つ画期的な製品です。高含水率有機廃棄物乾燥機、汚泥乾燥機、スラリー乾燥機、メタン発酵消化液乾燥機及び廃棄物リサイクル乾燥機に是非 KENKI DRYER をご検討下さい。
| ■ ヒートポンプの工程 |
| ■ ヒートポンプ自己熱再生乾燥機 KENKI DRYER について |
蒸気（飽和蒸気）でのヒートポンプ自己熱再生乾燥機 KENKI DRYER とは、乾燥熱源である蒸気を利用した自己熱再生乾燥システムです。
蒸気ヒートポンプの工程は、KENKI DRYER で加熱乾燥に利用した蒸気を膨張弁での断熱膨張により圧力は低下し、蒸気内の水分は蒸発、気化し周辺の熱を吸収し蒸気温度は下降します。その蒸気を次の工程の熱交換器で熱移動することによりさらに蒸発、気化させ蒸気圧力を低下させます。十分に蒸発、気化が行われ圧力が下げられた蒸気は次の圧縮工程へ進みます。
圧縮工程の圧縮機で蒸気を断熱圧縮を行うことで、圧力は上昇しそれに伴い凝縮、液化し温度は上昇します。その蒸気の水分を除去した上で KENKI DRYER へ投入します。KENKI DRYER はその投入された蒸気を熱源として利用、加熱乾燥という熱移動を行うことで、蒸気はさらに十分に凝縮、液化され膨張弁へ進みます。この工程を繰り返します。
| ■ 乾燥機構 KENKI DRYERは乾燥の熱源は飽和蒸気のみながら伝導伝熱と熱風対流伝熱併用での他にはない画期的な乾燥方式での乾燥機と言えます。 |
乾燥装置 KENKI DRYER の特徴ある独自の乾燥の機構も国際特許技術です。粉砕乾燥、撹拌乾燥、循環乾燥そして間接乾燥 と言った４つの乾燥機構が同時に乾燥対象物に対し加熱乾燥動作を絶え間なく繰り返し行われることにより乾燥対象物の内部まで十分に乾燥され乾燥後の製品の品質が一定です。乾燥対象物投入時から乾燥後排出まで乾燥対象物の乾燥が不十分になりやすい塊化を防ぎ、乾燥対象物の内部まで熱が十二分に行き渡るよう様々な工夫がなされており常に安定した加熱乾燥が行われています。
熱源が飽和蒸気のみの伝導伝熱式での乾燥方式でありながら、外気をなるべく取り入れない他にはない独自の機構で乾燥機内の温度は、外気温度に影響されず常に高温で一定に保たれています。それは外気を取り入れない特徴ある独自の乾燥機構で内部の空気をブロワ、ファンで吸い込み乾燥機内部の上部に設置されている熱交換器で加熱し、その加熱された空気熱風をせん断、撹拌を繰り返しながら加熱搬送されている乾燥対象物へ吹き付け当てています。わざわざ熱風を起こしそれを乾燥対象物へ吹き付け当てているのですが、外気を取り入れそれを加熱するのではなく乾燥機内部の高温の空気をさらに加熱しながら乾燥対象物へ当て乾燥を促進しています。洗濯物が風でよく乾くという乾燥機構を取り入れ熱風対象物に熱風を当てることによる熱風乾燥です。今内容により、KENKI DRYERは乾燥の熱源は飽和蒸気のみながら伝導伝熱と熱風対流伝熱併用での他にはない画期的な乾燥方式での乾燥機と言えます。
| どこもできない付着物、粘着物及び液体状の乾燥に是非KENKI DRYER をご検討下さい。 |
| 国際特許技術の簡単な構造でイニシャル、ランニング、メンテナンスコストが安価です。 |
| 汚泥乾燥では乾燥機械代金を産廃費削減約2、3年での償却を目指しています。 |
| 原料スラリー乾燥では箱型棚段乾燥の置き換えで人手がいらず乾燥の労力が大幅に減ります。 |
| 有機廃棄物乾燥では燃料、肥料、土壌改良剤、飼料等へ再資源化リサイクル利用ができます。 |
| 熱分解装置 Biogreen 火気を一切使用しない国際特許技術の熱分解装置 | https://biogreen-jp.com |
| 会社サイト もう悩みません。コンベヤ、産業環境機械機器 | https://kenki-corporation.jp |
金属原子内の自由に動き回っている電子を自由電子と言います。自由電子は、原子核からの引力が弱く外部から何らかのエネルギーを受け取ると原子の外へ飛び出してしまいます。
この自由電子の存在が、電気や熱の高い伝導性の要因の一つとなっているため、伝導電子とも呼ばれます。温度が高いと電気が流れやすくなるのはこの自由電子の動きが活発になるためです。他、金属の独特の光沢についても自由電子の働きによるものです。