ファンデルワールス力ー分子間力 / 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。
| ■ 化学結合について |
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。
分子間結合での分子間同士で働く力を分子間力と言い、イオン間相互作用、水素結合、双極子相互作用及びファンデルワールス力などがあります。
| ■ ファンデルワールス力について |
電荷を持たない中性の分子間にも弱い引力が働いており、化学結合していない分子間や原子間にも互いに引きつけあう相互作用が働きます。それをファンデルワールス力と言います。
分子間には電荷の偏りを持たない無極性の中性分子間であっても、絶えず瞬間的なクーロン力、静電気力は働いています。
例を上げると、常温では気体で存在する分子は、温度が低くなるに従い分子の運動は弱まりますが、分子各々が安定しているため、分子同士が近づいたとしても化学結合は起こりません。しかし、分子の接近によって分子間に引力、ファンデルワールス力が働き、一種の結合状態（液体や固体）になります。
この分子間力であるファンデルワールス力は他の結合と比較すると非常に弱い力で、引力と反発力との関係で一定のバランスを保ちながら、物質は気体、液体、固体へ状態変化します。又、分子量が大きいほど大きなファンデルワールス力が働くため、分子量が多ければ多いほど沸点・融点が高くなります。
このファンデルワールス力は、全ての分子間に存在します。
| ■ 双極子とは |
ある距離を隔てて対になって存在するプラス、マイナスの電荷を電気双極子と言います。大きさが等しく符号が反対の二つの電荷が並ぶ配置です。
双極子（そうきょくし、英: dipole）とは、一対の正負の同じ大きさの単極子をわずかに離れた位置に置いたものである。和訳せずダイポールと呼ばれることもある。
出典：Wiki 双極子
電気双極子（英語: electric dipole）とは、大きさの等しい正負の電荷が無限小の間隔で対となって存在する状態のことである。
出典：Wiki 電気双極子
| ■ 誘導双極子とは |
原子や電子へ外部より電場をかけることにより電荷の偏りが生じ分極することにより生じる双極子を誘起双極子と言います。電場がかかっていない状態でも分子がもつ電気双極子を永久双極子と言います。
電気双極子の物理的な実体としては、電子と原子核の束縛状態である原子や、原子同士の束縛状態である分子が挙げられる。 例えば水の分子では、酸素原子が電子を引き付けており、分子形状も曲がっているため、酸素原子が負、水素原子が正に偏った電気双極子とみなすことができる。このような電場がかかっていない状態でも分子がもつ電気双極子は永久双極子と呼ばれる。 また原子や分子に外部電場をかけることで、電荷の偏りが生じて分極する。このときの電気双極子を誘起双極子という。
出典：Wiki 電気双極子
| ■ ロンドン分散力とは |
何らかの外部より電場がかかり電荷の偏りが生じ分極することにより生じる誘起双極子と他の同じ誘起双極子の間に生ずる力及び働きの相互作用をロンドン分散力と言います。これは、ファンデルワールス力の一つと定義付けされています。
ロンドン分散力（ロンドンぶんさんりょく、英語: London dispersion force）は、極性分子などが恒常的に持つ電荷や多極子ではなく、分子や原子などに量子論的に生じる一時的な電気双極子間の引力によって生じる弱い分子間力である。フリッツ・ロンドンにより示された。単に分散力、ロンドン力と呼ばれたり、瞬間双極子-誘起双極子相互作用とも呼ばれる。また、ファンデルワールス力も狭義にはロンドン分散力を指す。
| ■ ファンデルワールス力の発生要因 |
ファンデルワールス力つまり分子間力が発生する要因としては下記３つがあります。
- 双極子と双極子の相互作用 水素結合も含まれる。
- 双極子とそれによる誘起双極子との相互作用
- ロンドン分散力（誘起双極子と誘起双極子との相互作用）
ファンデルワールス力（ファンデルワールスりょく、英: van der Waals force）は、原子、イオン、分子間（場合によっては、同一分子の中の異なる原子団の間）に働く引力または反発力の中で、次に挙げる物理的起源をもつ相互作用のものを総称する。
- 双極子と双極子の相互作用
- 双極子とそれによる誘起双極子との相互作用
- ロンドン分散力（誘起双極子と誘起双極子との相互作用）
結合による引力及び電荷を持つイオン間または、電荷を持つイオンと持たない中性の分子との静電気力は含まれない。 この引力によって分子間に形成される結合を、ファンデルワールス結合（ファンデルワールスけつごう）と言う。
| 説明図 ファンデルワールス力の発生 |
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画像出典：Wiki ファンデルワールス力
電荷的に中性な原子や分子においても分子間力が作用する。気体が冷却されて液体や固体になるのは、分子間力が存在するためである。水滴がガラスに付いたり接着剤がものをくっつけたりするときの力も分子間力であるから、単に分子の間の力に限定するのも好ましくはない。分子間力は最初にオランダのファン・デル・ワールスによって、相転移の研究のために導入された。そのため、分子間力自体をファンデルワールス力と呼ぶこともある。
ファンデルワールス力の発生原因は1つではなく、静電誘導により励起される一時的な電荷の偏り〈誘導双極子〉や量子力学的な基底状態の揺らぎにより仮想的に発生する電荷による引力ロンドン分散力などによって発生する。一時的な電荷により生じるファンデルワールス力は静電相互作用に起因していてもクーロンの法則のように距離の逆二乗に比例しない。
出典：Wiki 分子間力
| ファンデルワールス力 | 電荷を持たない中性の分子間にも弱い引力が働いており、化学結合していない分子間や原子間にも互いに引きつけあう相互作用。全ての分子間に存在する。 |
| ロンドン分散力 | 誘起双極子と他の同じ誘起双極子の間に生ずる力及び働きの相互作用。 |
| 誘起双極子 | 原子や電子へ外部より電場をかけることにより電荷の偏りが生じ分極することにより生じる双極子。 |
| 水素結合 | 電気陰性度の強い二つの原子間に水素原子が入ってできる結合。 |
| 孤立電子対 | 原子の最外殻の電子対のうち、共有結合に関与していない電子対。 |
| 電気陰性度 | 分子内の原子が電子を引き寄せる強さの相対的な尺度です。 |
| 双極子-双極子相互作用 | 永久双極子となっている二つの分子間で働く力。 |
| 双極子 | ある距離を隔てて対になって存在するプラス、マイナスの電荷。 |
| イオン間相互作用 | 分子間での陽イオン、陰イオンの電磁気力の力及び働き。 |
| 分子間力 | 分子間同士で働く力。 |
| 分子の極性 | 電荷（プラス、マイナス）の偏り。極性がない分子を無極性分子、極性がある分子を極性分子。 |
| 電磁気力 | 分子間力での電磁気力とは電荷の引力、斥力。 |
| 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。 |
| ■ セルフクリーニング Steam Heated Twin Screw technology （SHTS technology） |
乾燥装置 KENKI DRYER の国際特許技術の一つが Steam Heated Twin Screw technology （SHTS technology）でセルフクリーニング機構です。この機構によりどこもできないどんなに付着、粘着、固着する乾燥対象https://kenkidryer.jp/products/patents/物でも独自の構造で機械内部に詰まることなく乾燥できます。
例えば乾燥対象物が羽根に付着したとしても、その付着物を乾燥機内の左右の羽根が強制的に剥がしながら回転します。どんなに付着、粘着、固着性がある乾燥物でも左右の羽根が剥がしながら回転するため羽根に付着することなく、そして停止することなく羽根は常に回転し続け、剥がし、撹拌、加熱乾燥を繰り返しながら搬送されます。又、常に羽根の表面は更新され綺麗なため羽根よりの熱は遮るものなく乾燥物にいつも直接伝えることができます。どこも乾燥ができない付着、粘着性が強い物あるいは原料スラリー等の液体状に近い状態で投入したとしてもこのテクノロジーで全く問題なく確実に乾燥ができます。このSHTSテクノロジーは約７年以上を経て完成させており国内はもとより海外でも特許を取得、出願しております。
日本、米国、台湾、フランス、ドイツ、イギリス、スイス、カナダ特許取得済。
| ■ 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。
日本、米国、台湾、フランス、ドイツ、イギリス、スイス、カナダ特許取得済。
| ■ 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0.7MpaG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。
| 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 |
