(57)【要約】【課題】真空乾燥において乾燥対象物に付着した水分の蒸発を促進する技術を提供する。【解決手段】真空乾燥システム１は、真空ポンプ７により減圧環境下とすることでワーク４に付着した水分を蒸発させて乾燥させる真空乾燥機２と、ワーク４を真空乾燥機２で乾燥させる前にワーク４を予熱する予熱装置３と、を備えている。予熱装置３は、真空ポンプ７から排出された水蒸気又は凝縮水の熱エネルギーでワーク４を加熱するようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空ポンプにより減圧環境下とすることで乾燥対象物に付着した水分を蒸発させて乾燥させる真空乾燥機と、
前記乾燥対象物を前記真空乾燥機で乾燥させる前に前記乾燥対象物を予熱する予熱装置と、
を備えた真空乾燥システムであって、
前記予熱装置は、前記真空ポンプから排出された水蒸気又は凝縮水の熱エネルギーで前記乾燥対象物を加熱するようにした、
真空乾燥システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空乾燥システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、含水性廃棄物を収容した真空タンクを減圧することで含水性廃棄物を乾燥させる技術を開示している。具体的には、含水性廃棄物から蒸発した水蒸気の凝縮潜熱で含水性廃棄物を加熱することで高いエネルギー効率を達成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１０３８６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１の構成では、含水性廃棄物の水分が蒸発するに伴い、含水性廃棄物の温度が低下し、含水性廃棄物の水分の蒸発が鈍ってしまう問題があった。
【０００５】
本開示の目的は、真空乾燥において乾燥対象物に付着した水分の蒸発を促進する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の観点によれば、真空ポンプにより減圧環境下とすることで乾燥対象物に付着した水分を蒸発させて乾燥させる真空乾燥機と、前記乾燥対象物を前記真空乾燥機で乾燥させる前に前記乾燥対象物を予熱する予熱装置と、を備えた真空乾燥システムであって、前記予熱装置は、前記真空ポンプから排出された水蒸気又は凝縮水の熱エネルギーで前記乾燥対象物を加熱するようにした、真空乾燥システムが提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、真空乾燥において乾燥対象物に付着した水分の蒸発を促進することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】真空乾燥システムの立面断面図である。
【図２】真空乾燥システムの立面断面図である。
【図３】真空乾燥システムの立面断面図である。
【図４】真空乾燥システムの立面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（第１実施形態）
以下、図１を参照して、本開示の第１実施形態を説明する。
【００１０】
図１は、真空乾燥システム１の全体概略図である。真空乾燥システム１は、真空乾燥機２と、予熱装置３と、によって構成されている。真空乾燥機２は、真空ポンプ７により減圧環境下とすることでワーク４に付着した水分を蒸発させて乾燥させるものである。予熱装置３は、真空ポンプ７から排出された水蒸気又は凝縮水の熱エネルギーを利用して、ワーク４を真空乾燥機２で乾燥させる前にワーク４を予熱するものである。予熱装置３は、真空乾燥機２に設けられている。予熱装置３は、真空乾燥機２に併設されている。予熱装置３は、真空乾燥機２の近傍に配置されている。予熱装置３は、真空乾燥機２の外部に配置されている。ワーク４は、乾燥対象物の一具体例である。
【００１１】
（真空乾燥機２）
先ず、真空乾燥機２の構成を説明する。
【００１２】
真空乾燥機２は、真空チャンバー５、ワーク台６、真空ポンプ７を備えている。
【００１３】
真空チャンバー５は、内部空間にワーク４を収容可能に構成されている。真空チャンバー５は、ワーク４を搬入出するための開口８ａを有するチャンバー本体８と、開口８ａを開放し又は閉塞するための蓋９と、を備えている。チャンバー本体８及び蓋９の内面には、例えばウレタンやポリスチレンを原料とした発泡樹脂系の断熱材が設けられている。また、チャンバー本体８と蓋９の間にはシール材１０が環状に設けられている。
【００１４】
ワーク台６は、例えば脚付きの金網である。ワーク台６は、真空チャンバー５の内部空間に配置されており、真空チャンバー５の内部空間における所望の位置でワーク４を支持する。
【００１５】
真空ポンプ７は、真空チャンバー５の内部空間を減圧することで、真空チャンバー５に収容されたワーク４を減圧環境下とするものである。真空ポンプ７は、圧縮機の一具体例である。真空ポンプ７の吸気口は、配管７ａを介して真空チャンバー５の内部空間に接続されている。真空ポンプ７は、原動機１１により駆動される。真空ポンプ７の下流側は大気開放されている。
【００１６】
（予熱装置３）
次に、予熱装置３の構成を説明する。
【００１７】
予熱装置３は、予熱水容器２０と、ワーク台２１と、熱交換器２２と、サイレンサ２３と、を備えている。
【００１８】
予熱水容器２０は、内部空間に、ワーク４を浸漬するための予熱水Ｗを収容可能に構成されている。予熱水容器２０は、上方に開口する容器本体２４と、容器本体２４の内面に設けられた例えばウレタンやポリスチレンを原料とした発泡樹脂系の断熱材２５と、を有する。
【００１９】
予熱水Ｗは、水である。予熱水Ｗは、ワーク４を洗浄するための洗浄水でもある。即ち、真空乾燥機２でワーク４を真空乾燥する工程の前には、予熱装置３でワーク４を予熱水Ｗで洗浄及び予熱する工程がある。
【００２０】
ワーク台２１は、例えば脚付きの金網である。ワーク台２１は、予熱水容器２０の内部空間に配置されており、予熱水容器２０の内部空間における所望の位置でワーク４を支持する。
【００２１】
熱交換器２２は、真空ポンプ７から排出された水蒸気及び凝縮水の熱エネルギーで予熱水Ｗを加熱するものである。熱交換器２２は、配管７ｂを介して真空ポンプ７の排気口に接続している。熱交換器２２は、蛇行する配管によって構成されている。熱交換器２２は、予熱水容器２０の内部空間に配置されている。具体的には、熱交換器２２は、予熱水容器２０に収容された予熱水Ｗに浸漬されるように配置されている。即ち、熱交換器２２は、予熱水Ｗと熱的に結合可能に配置されている。
【００２２】
サイレンサ２３は、熱交換器２２の下流側に設けられている。サイレンサ２３は、排水管２６を介して熱交換器２２に接続している。サイレンサ２３は、予熱水容器２０の外部に配置されている。熱交換器２２の下流側はサイレンサ２３を介して大気開放されている。
【００２３】
次に、真空乾燥システム１の作動を説明する。以下、真空乾燥機２において始めに真空乾燥されるワーク４をワーク４ａと称し、ワーク４ａの次に真空乾燥されるワーク４をワーク４ｂと称する。ワーク４ａは、第１の乾燥対象物の一具体例である。ワーク４ｂは、第２の乾燥対象物の一具体例である。
【００２４】
先ず、真空乾燥機２の真空チャンバー５の蓋９を取り除いて、ワーク４ａを開口８ａからチャンバー本体８の内部空間に搬入し、ワーク４ａをワーク台６に載せる。そして、蓋９で開口８ａを閉塞する。
【００２５】
上記の搬入に前後して、予め予熱水容器２０に満たされている予熱水Ｗにワーク４ｂを浸漬し、ワーク４ｂをワーク台２１に載せる。
【００２６】
次に、真空ポンプ７を駆動させる。これにより、真空チャンバー５の内部空間が減圧され、ワーク４ａに付着した水分の沸点が下がることにより、ワーク４ａに付着した水分が蒸発して水蒸気となる。
【００２７】
この水蒸気は、真空ポンプ７によって断熱圧縮されて加熱すると共に、真空ポンプ７の下流側では大気圧に戻されることで凝縮して凝縮水になる。ここで、真空ポンプ７から排出された水蒸気は真空ポンプ７による断熱圧縮により加熱されて高温となっている。また、真空ポンプ７の下流側で凝縮した凝縮水は凝縮潜熱により高温となっている。従って、真空ポンプ７から排出された水蒸気及び凝縮水は、大きい熱エネルギーを有している。
【００２８】
真空ポンプ７から排出された水蒸気及び凝縮水は、熱交換器２２において予熱水Ｗによって冷却される。即ち、真空ポンプ７から排出された水蒸気及び凝縮水は、熱交換器２２を介して予熱水Ｗを加熱する。これにより、予熱水Ｗの温度が上昇し、ワーク４ｂが予熱される。
【００２９】
熱交換器２２を通過した水蒸気及び凝縮水は、排水管２６を介してサイレンサ２３から予熱装置３の外部へと排出される。
【００３０】
真空乾燥機２におけるワーク４ａの真空乾燥が完了したら、真空チャンバー５の内部空間を大気圧に戻した上で、蓋９を持ち上げて開口８ａを開口し、ワーク４ａを取り出して回収する。
【００３１】
そして、予熱装置３で予熱されたワーク４ｂを予熱装置３から取り出し、ワーク４ｂを開口８ａからチャンバー本体８の内部空間に搬入し、ワーク４ｂをワーク台６に載せる。そして、蓋９で開口８ａを閉塞する。その後、真空ポンプ７を駆動して上記同様に真空乾燥を実施する。
【００３２】
ここで、真空乾燥機２におけるワーク４ｂの真空乾燥について説明する。真空乾燥機２において減圧環境下でワーク４ｂに付着した水分を蒸発させると、ワーク４ｂは蒸発熱を奪われることにより冷却する。ワーク４ｂの温度が低下すると、例え減圧環境下であってもワーク４ｂに付着した水分の蒸発が鈍り、ワーク４ｂの真空乾燥が滞ることになる。そこで、本実施形態では、ワーク４ｂを真空乾燥機２で真空乾燥させる前に予熱装置３でワーク４ｂを予熱するようにしている。これによれば、ワーク４ｂが蒸発熱を奪われることにより冷却しても、ワーク４ｂの温度が過度に低下することがなく、もって、ワーク４ｂの真空乾燥を効率よく実施できるようになる。
【００３３】
また、ワーク４ｂを予熱する熱源として真空ポンプ７から排出された水蒸気及び凝縮水の熱エネルギーを利用しているので、ワーク４ｂを予熱するために新たなエネルギーを投入する必要がない。
【００３４】
更に言えば、ワーク４ａの真空乾燥の初期段階では、真空乾燥機２から多量の水蒸気が排気されるものの、中期段階以降では、真空乾燥機２から排気される水蒸気が少なくなる。従って、予熱装置３において回収できる熱エネルギーはワーク４ａの真空乾燥が進行するにつれて減少していく。しかしながら、予熱装置３において回収する熱エネルギーでワーク４ｂを直接予熱するのではなく、大きな熱容量を有する予熱水Ｗを介してワーク４ｂを間接的に予熱しているので、ワーク４ｂを予熱水Ｗから取り出す直前までワーク４ｂを予熱できるようになっている。
【００３５】
なお、サイレンサ２３は、真空ポンプ７と熱交換器２２の間ではなく、熱交換器２２の下流側に配置している。熱交換器２２の下流側では、水蒸気が凝縮及び冷却により体積収縮しており、真空ポンプ７の排気音の音圧も下がった状態となっている。従って、サイレンサ２３を熱交換器２２の下流側に配置するようにすれば、サイレンサ２３を簡素なものにすることができ、もって、真空ポンプ７の背圧上昇を抑えることができる。
【００３６】
以上に、本開示の好適な実施形態を説明したが、上記実施形態は以下の特徴を有する。
【００３７】
予熱装置３は、真空ポンプ７により減圧環境下とすることでワーク４（乾燥対象物）に付着した水分を蒸発させて乾燥させる真空乾燥機２の近傍に配置され、ワーク４を真空乾燥機２で乾燥させる前にワーク４を予熱するものである。予熱装置３は、ワーク４を浸漬するための予熱水Ｗを収容可能な予熱水容器２０と、真空ポンプ７から排出された水蒸気又は凝縮水の熱エネルギーで予熱水Ｗを加熱する熱交換器２２と、を備えている。以上の構成によれば、真空乾燥においてワーク４に付着した水分の蒸発を促進することができる。
【００３８】
換言すれば、真空乾燥システム１は、真空ポンプ７により減圧環境下とすることでワーク４に付着した水分を蒸発させて乾燥させる真空乾燥機２と、ワーク４を真空乾燥機２で乾燥させる前にワーク４を予熱する予熱装置３と、を備える。予熱装置３は、真空ポンプ７から排出された水蒸気又は凝縮水の熱エネルギーでワーク４を加熱するようにした。以上の構成によれば、真空乾燥においてワーク４に付着した水分の蒸発を促進することができる。
【００３９】
（第２実施形態）
次に、図２を参照して、本開示の第２実施形態を説明する。以下、本実施形態が上記第１実施形態と異なる点を説明し、重複する説明は省略する。
【００４０】
図１に示すように、上記第１実施形態では、サイレンサ２３を予熱水容器２０の外部に配置し、熱交換器２２からの水蒸気や凝縮水は予熱水容器２０の外部に排出するようにした。
【００４１】
しかし、これに代えて、本実施形態では、図２に示すように、サイレンサ２３を予熱水容器２０の内部空間に配置している。具体的には、サイレンサ２３を予熱水容器２０に収容された予熱水Ｗに浸漬されるように配置している。以上の構成によれば、熱交換器２２からの水蒸気や凝縮水が有する熱エネルギーで予熱水Ｗを一層加熱することができるようになる。
【００４２】
（第３実施形態）
次に、図３を参照して、本開示の第３実施形態を説明する。以下、本実施形態が上記第１実施形態と異なる点を説明し、重複する説明は省略する。
【００４３】
図１に示すように、上記第１実施形態では、熱交換器２２は蛇行する配管により構成しており、予熱水容器２０に収容された予熱水Ｗに浸漬されるように配置している。
【００４４】
これに対し、本実施形態では、図３に示すように、熱交換器２２を直線的な配管２２ａと、その配管２２ａから予熱水Ｗに向かって延びる複数の放熱板２２ｂと、から構成し、複数の放熱板２２ｂの下端は予熱水Ｗに浸漬させている。
【００４５】
また、本実施形態では、サイレンサ２３は、予熱水Ｗの上方に配置しており、サイレンサ２３からの排出された凝縮水が予熱水容器２０に予熱水Ｗとして捕捉されるように構成している。
【００４６】
以上の構成によっても、真空ポンプ７から排出された水蒸気及び凝縮水の熱エネルギーを利用してワーク４ｂを予熱することができる。
【００４７】
なお、上記の各実施形態において、サイレンサ２３は省略することもできる。この場合、真空ポンプ７の背圧を抑制できるので、真空ポンプ７として安価なものを採用することができる。
【００４８】
（第４実施形態）
次に、図４を参照して、本開示の第４実施形態を説明する。以下、本実施形態が上記第１実施形態と異なる点を説明し、重複する説明は省略する。
【００４９】
図１に示すように、上記第１実施形態では、ワーク４ｂを予熱水Ｗに浸漬させ、真空ポンプ７から排出された水蒸気又は凝縮水の熱エネルギーを利用して予熱水Ｗを加熱することで、ワーク４ｂを間接的に加熱するようにしている。
【００５０】
これに対し、本実施形態では、図４に示すように、予熱装置３は、上記の熱交換器２２及び予熱水Ｗに代えて、複数の熱水吐出口３１ａが形成された熱水吐出ノズル３１と、熱水吐出ノズル３１を真空ポンプ７の排気口に接続する熱水供給管３０と、を備えている。熱水吐出ノズル３１は、予熱装置３の内部に配置されている。熱水吐出ノズル３１は、ワーク４ｂの上方に配置されている。複数の熱水吐出口３１ａは、下向きに形成されている。複数の熱水吐出口３１ａは、ワーク４ｂに向かって形成されている。以上の構成で、真空ポンプ７から排出された凝縮水は、図４において破線で示すように、複数の熱水吐出口３１ａから下向きに吐出されてワーク４ｂに散布される。
【００５１】
以上の構成によっても、真空ポンプ７から排出された凝縮水の熱エネルギーを利用してワーク４ｂを予熱することができる。
【符号の説明】
【００５２】
１  真空乾燥システム
２  真空乾燥機
３  予熱装置
４  ワーク
４ａ  ワーク
４ｂ  ワーク
５  真空チャンバー
６  ワーク台
７  真空ポンプ
７ａ  配管
７ｂ  配管
８  チャンバー本体
８ａ  開口
９  蓋
１０  シール材
１１  原動機
２０  予熱水容器
２１  ワーク台
２２  熱交換器
２２ａ  配管
２２ｂ  放熱板
２３  サイレンサ
２４  容器本体
２５  断熱材
２６  排水管
３０  熱水供給管
３１  熱水吐出ノズル
３１ａ  熱水吐出口
Ｗ  予熱水
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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