(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
生ゴミの含水率を低減する乾燥装置において、
上下に延びる外筒部と、
その外筒部の内側に設けられて、外筒部内を中心側の生ゴミの上昇空間と外側の生ゴミの下降空間とに区画する内筒部と、
前記内筒部の内側の前記上昇空間内で上下に延びるように配置されたスクリュー軸及びこれに形成されたらせん状の羽根部を有するスクリューと、
そのスクリューを回転させるスクリュー駆動装置と、
前記下降空間と上昇空間とを上側で連通させる上部連通部の上方に設けられた生ゴミの供給部と、
前記下降空間と上昇空間とを下側で連通させるとともに前記生ゴミの荷重を受ける底部と、
前記外筒部の内部及び前記内筒部の内部に加熱蒸気を流通させる熱源流通部として設けられた加熱部と、
前記スクリュー軸の内部に形成され、前記加熱蒸気と共通の加熱源により加熱された加熱乾燥流体が供給管路を介して上端部から供給されるとともに、少なくとも下端部に前記加熱乾燥流体の吹出口が設けられた乾燥熱源流通部とを備え、
前記供給部から供給された生ゴミが前記下降空間内を自重で下降する一方、前記底部に移行した生ゴミが前記スクリューの回転により前記上昇空間を上昇し、さらに前記上部連通部から前記下降空間に戻る循環移動中に、前記加熱部に前記加熱蒸気を流通させ前記外筒部及び内筒部との接触に基づく乾燥と、前記乾燥熱源流通部を通りその下端部の吹出口から吹き出す加熱乾燥流体による乾燥とが、同時進行する形で行われて生ゴミが加熱され、水分の蒸発によりその生ゴミの含水率が低減されることを特徴とする生ゴミの乾燥装置。
【請求項２】
前記底部には、前記生ゴミの取り出しのための開閉取出し部が設けられ、
前記開閉取出し部を開放し前記スクリューを乾燥時とは逆方向に回転させて前記生ゴミが取り出される請求項１に記載の生ゴミの乾燥装置。
【請求項３】
前記生ゴミの供給部は、その入口開口が前記上部連通部の上方にて前記スクリュー先端の接線方向を向くようにほぼ水平状に設けられるとともに、
前記上部連通部の近傍には、前記生ゴミからの蒸発水分を排気するダクトが設けられている請求項１又は２に記載の生ゴミの乾燥装置。
【請求項４】
前記底部はテーパ状に傾斜した傾斜内壁を有し、その傾斜内壁に近接して前記スクリューと同軸で一体的に回転する撹拌部材がその上端を前記傾斜内壁の上端よりも上に位置する形態で設けられ、その傾斜内壁及び撹拌部材により前記生ゴミが撹拌されつつ前記下降空間から上昇空間側へ案内される請求項１ないし３のいずれか１項に記載の生ゴミの乾燥装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生ゴミの乾燥装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
生ゴミは放置すると短期間のうちに腐敗する傾向があり、悪臭の発生、河川の水質汚濁等環境汚染の発生原因になったり、ハエ、蚊等害虫の発生原因になったりするおそれがある。とりわけ生ゴミとして毎日多量の加工残さが発生する食品加工工場、食べ残しが出る飲食店・レストラン、さらには売れ残りの食品廃棄物が生じる食料品店・スーパーマーケット等においては、放置することのできない深刻な問題である。このようないわゆる事業系生ゴミは自治体による回収が制限されることもあるため、個々のあるいは複数の事業所毎に、自ら又は専門業者に委託して堆肥化処理、飼料化処理等を行う事例が増加しつつある。なお、ここでいう生ゴミには、廃棄物の処理及び清掃に関する法律にいう動植物性食物残さ（食べ残しや調理屑）の他、動植物性食物廃棄物（賞味期限切れ・消費期限切れ等のため廃棄される食品・食材）及び有機質性不用物等も含むものとする。
【０００３】
ところで、生ゴミの堆肥化処理、飼料化処理等をスムーズに行うために、予め含水率を低減させておく場合がある。このようなときに用いられる乾燥装置の一例として、実公平６−４２７２２号公報、実公平６−４６５６０号公報等に示される縦型内部循環式の乾燥装置がある。これらの乾燥装置では、筒状の乾燥室内に上下方向に配置されたらせんスクリューで生ゴミを上昇させた後自重で落下させる形で循環流動させながら、乾燥室を構成する内外壁面間に蒸気等の熱源流体を流通させ、内壁面を伝熱面として加熱した生ゴミから水分を蒸発させて含水率を低減させている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような乾燥装置において、乾燥時間（生ゴミの含水率を所定割合低減させるに要する時間）の短縮化を図るには、伝熱面積を広くするため筒状の乾燥室を長く（高く）する必要がある。しかしながら、乾燥室が細長くなると乾燥室の底部に生ゴミの重量が集中してかかるため、底部を押す押圧力が大きくなり、らせんスクリューの下端部（始端部）での生ゴミの取り込みに支障（詰まり）を生じやすくなる。また、乾燥室が細長くなると、乾燥室の倒れや傾きを防止するために頑丈な支持構造を要し、装置の大型化を招くことにもなる。
【０００５】
そこで、本発明の課題は、装置全長を長くしなくても伝熱面積を広くとることができるとともに、らせんスクリュー始端部での生ゴミの取り込みに詰まりを生じにくくして、乾燥効率と稼動率の向上により乾燥時間の短縮化を図ることができる生ゴミの乾燥装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係る生ゴミの含水率を低減する乾燥装置は、
上下に延びる外筒部と、
その外筒部の内側に設けられて、外筒部内を中心側の生ゴミの上昇空間と外側の生ゴミの下降空間とに区画する内筒部と、
前記内筒部の内側の前記上昇空間内で上下に延びるように配置されたスクリュー軸及びこれに形成されたらせん状の羽根部を有するスクリューと、
そのスクリューを回転させるスクリュー駆動装置と、
前記下降空間と上昇空間とを上側で連通させる上部連通部の上方に設けられた生ゴミの供給部と、
前記下降空間と上昇空間とを下側で連通させるとともに前記生ゴミの荷重を受ける底部と、
前記外筒部の内部及び前記内筒部の内部に加熱蒸気を流通させる熱源流通部として設けられた加熱部と、
前記スクリュー軸の内部に形成され、前記加熱蒸気と共通の加熱源により加熱された加熱乾燥流体が供給管路を介して上端部から供給されるとともに、少なくとも下端部に前記加熱乾燥流体の吹出口が設けられた乾燥熱源流通部とを備え、
前記供給部から供給された生ゴミが前記下降空間内を自重で下降する一方、前記底部に移行した生ゴミが前記スクリューの回転により前記上昇空間を上昇し、さらに前記上部連通部から前記下降空間に戻る循環移動中に、前記加熱部に前記加熱蒸気を流通させ前記外筒部及び内筒部との接触に基づく乾燥と、前記乾燥熱源流通部を通りその下端部の吹出口から吹き出す加熱乾燥流体による乾燥とが、同時進行する形で行われて生ゴミが加熱され、水分の蒸発によりその生ゴミの含水率が低減されることを特徴とする。
【０００７】
すなわち、本発明においては、外筒部と内筒部とにより乾燥空間を生ゴミの下降空間と上昇空間とに区画し、外筒部と内筒部との少なくとも一方の内部に加熱部を設けることにより、装置全長を長くしなくても伝熱面積を広くとることができる。また、装置を細長くしなくてすむため底部を押す押圧力は相対的に小さくなり、スクリュー始端部での生ゴミの取り込みに詰まりを生じにくくなる。したがって、乾燥効率と稼動率の向上により乾燥時間の短縮化を図ることができる。なお、装置の倒れや傾きを防止するために頑丈な支持構造を要せず、装置の大型化を防止することにもなる。
【０００８】
そして、底部がテーパ状に傾斜した傾斜内壁を有し、その傾斜内壁に近接してスクリューと同軸で一体的に回転する撹拌部材を設けると、その傾斜内壁及び撹拌部材により生ゴミが撹拌されつつ下降空間から上昇空間側へ案内される。したがって、生ゴミは傾斜内壁に沿うようにしてスムーズにスクリューの始端部に取り込まれ、この部分での詰まりが生じにくくなる。
【０００９】
さらに、外筒部の内部及び／又は内筒部の内部に熱源流体を流通させ、これら外筒部及び／又は内筒部との接触に基づく加熱による乾燥のみならず、スクリュー軸の内部を通り、その下端部の吹出口から加熱乾燥流体（乾燥加熱空気など）が吹き出すことによって、生ゴミの乾燥を一層促進させることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を、図面に示す実施例を参照して説明する。図１は本発明の一実施例である乾燥装置の縦断面図である。この乾燥装置１は、縦型内部循環式の乾燥室５０を有し、生ゴミＧを上部の供給部４０から乾燥室５０内に投入して、その含水率を例えば初期の８０％から５０％程度にまで低減させた後、下端部の開閉取出し部６０から取り出せるようにしたもので、堆肥化処理又は飼料化処理の前工程等に使用される。
【００１１】
この乾燥装置１は、上下方向に延びる外筒部１０と、その内側に設けられる内筒部２０と、これら外筒部１０及び内筒部２０の上下端の開口をそれぞれ塞ぐ形で取り付けられる頂部３９と底部３０とを有している。そして、外筒部１０の内側に設けられた内筒部２０によって、外筒部１０（乾燥室５０）内は、内筒部２０の中心側に位置する生ゴミＧの柱状の上昇空間５３と、その外側に位置する生ゴミＧの環状の下降空間５１とに区画されている。
【００１２】
このうち上昇空間５３内には、スクリュー軸２３及びこの外周に形成されたらせん状の羽根部２３ａを有するスクリュー２４が、上下に延びるように配置されている。スクリュー２４の羽根部２３ａの先端は、内筒内壁２１に近接する形で回転し、上昇空間５３内での生ゴミＧの上昇移動を可能にしている。さらに、下降空間５１と上昇空間５３とは、上側において上部連通部５４で、また下側において下部連通部５２で各々連通される。その結果、外筒部１０（乾燥室５０）の内部空間には、下降空間５１→下部連通部５２→上昇空間５３→上部連通部５４→下降空間５１で示される生ゴミＧの循環径路が形成される。なお、下降空間５１では生ゴミＧは自重により落下する。
【００１３】
生ゴミの供給部４０は、その入口開口４１がスクリュー２４（羽根部２３ａ）先端の接線方向を向くようにほぼ水平状に設けられている（図２参照）。言い換えれば、入口開口４１と連通し外筒内壁１１の上部に開口する投入口４２は、内筒部２０及び外筒部１０の半径方向に対し、前記スクリュー２４の回転方向に沿うように所定角度傾斜して、上部連通部５４の上方に設けられている。供給部４０（投入口４２）から投入された生ゴミＧは、外筒内壁１１に沿うように環状の下降空間５１の上方に放出され、自重により落下して上記循環径路に合流する。
【００１４】
底部３０の内側において、下降空間５１と上昇空間５３とが連通され、生ゴミＧが下降側（下降空間５１）から上昇側（上昇空間５３）へと方向転換する下部連通部５２が形成される。そして、底部３０の底部内壁３１は乾燥室５０内の生ゴミＧの荷重を受け止めている。
【００１５】
外筒部１０、内筒部２０及び底部３０の内部には加熱部９０が設けられている。具体的には、図６にも示すとおり、加熱部９０は、外筒内壁１１と外筒外壁１２との間に熱源流体としての水蒸気を流通させる外筒側熱源流通部９１（熱源流通部）を有している。加熱源８０の貫流ボイラ等よりなる熱蒸気発生装置８１からの加熱蒸気（水蒸気；熱源流体）が、周方向に所定間隔で複数（例えば２〜４個）設けられた外筒側熱源入口９１ａ（図２も参照）から供給され、周方向に所定間隔で複数（例えば２〜４個）設けられた外筒側熱源出口９１ｂから流出して熱蒸気発生装置８１に戻る。
【００１６】
また、加熱部９０は、内筒内壁２１と内筒外壁２２との間に水蒸気を流通させる内筒側熱源流通部９２（熱源流通部）を有している。水蒸気が周方向に所定間隔で複数（例えば２〜４個）設けられた内筒側熱源入口９２ａから供給され、周方向に所定間隔で複数（例えば２〜４個）設けられた内筒側熱源出口９２ｂ（図３も参照）から流出する。さらに、加熱部９０は、底部内壁３１と底部外壁３２との間に水蒸気を流通させる底部側熱源流通部９３（熱源流通部）を有しており、水蒸気が底部側熱源入口９３ａから供給され、底部側熱源出口９３ｂから流出する。
【００１７】
このように、外筒部１０、内筒部２０及び底部３０の内部に加熱部９０を設けることで、装置全長を長くしなくても伝熱面積を広くとれる。なお、内筒側熱源入口９２ａ及び内筒側熱源出口９２ｂを構成する管路には、内筒部２０を外筒部１０に支持固定する支持ステーとしての機能を兼用させてあり、これによって構造の簡素化を図っている。なお、図６において外筒側熱源流通部９１、内筒側熱源流通部９２及び底部側熱源流通部９３は各々別個の熱源流通ループを形成しているが、例えば、熱蒸気発生装置８１→外筒側熱源流通部９１→内筒側熱源流通部９２→底部側熱源流通部９３→熱蒸気発生装置８１のような連続した１本のループを形成するようにしてもよく、かかる場合には配管の長さを短くできる。
【００１８】
以上とは別に、熱蒸気発生装置８１で発生する水蒸気の一部は加熱空気発生装置８２に供給され、加熱空気発生装置８２内の熱交換器等によって例えば７０〜１５０℃、中でも１００〜１２０℃に加熱された加熱乾燥空気が、ブロワ８３と供給管路８４を介してスクリュー軸２３の上端部に供給される。スクリュー軸２３の内部は、水蒸気と共通の加熱源により加熱された加熱乾燥空気を流通させるスクリュー軸側熱源流通部９４（乾燥熱源流通部）とされており、加熱乾燥空気がスクリュー軸２３上端のスクリュー軸側熱源入口９４ａから供給され、スクリュー軸２３下端のスクリュー軸側熱源出口９４ｂ（吹出口）から噴出する。
【００１９】
このように、乾燥室５０内においては、外筒側熱源流通部９１及び内筒側熱源流通部９２に水蒸気を流通させ、これら外筒部１０あるいは内筒部２０との接触に基づく加熱による乾燥と、スクリュー軸側熱源流通部９４を通り、その下端部のスクリュー軸側熱源出口９４ｂから吹き出す加熱乾燥空気による乾燥とが、同時進行する形で行われている。したがって、生ゴミＧの乾燥を一層促進させることができる。
【００２０】
供給管路８４とスクリュー軸側熱源入口９４ａとはロータリジョイント９４ｃにより相対回転可能に連結されており、これによって、加熱乾燥空気のスクリュー軸側熱源流通部９４への供給とスクリュー２４の回転による生ゴミＧの搬送とがスクリュー軸２３の内側と外側とで支障なく行える。スクリュー軸側熱源出口９４ｂから噴出する加熱乾燥空気は、下降空間５１の終端部（下端部）、下部連通部５２あるいは上昇空間５３の始端部（下端部）を移動する生ゴミに対しても加熱乾燥作用を及ぼすことができ、生ゴミの乾燥効率を高めることができる。また、加熱乾燥空気は水蒸気と共通の加熱源（熱蒸気発生装置８１）により加熱されるので、熱配管系の簡素化を図ることができる。
【００２１】
また、スクリュー軸２３の内部を流通する加熱乾燥空気は、上昇空間５３を上昇移動中の生ゴミＧに対して、その中心側からも加熱して水分の蒸発を促すことができ、一層乾燥効率を高め、乾燥時間の短縮化を図ることができる。なお、スクリュー軸２３の周面に径方向の噴出口を設けて、それらから加熱乾燥空気を吹き出させることにより、生ゴミＧからの水分の蒸発をさらに促進してもよい。
【００２２】
上部連通部５４の近傍には、生ゴミＧからの蒸発水分を排気するダクト７０が設けられている。上昇空間５３から下降空間５１への方向転換位置である上部連通部５４では、生ゴミＧ同士の隙間が広がりバラけることによって、水分が蒸発しやすくなるので、この蒸発水分の排気がスムーズに滞りなくなされる。
【００２３】
図１において、１００はスクリュー駆動装置を示し、スクリュー軸２３を駆動するための減速機付き電動モータ、チェーン等の伝動部材等を有している。また、１１０は乾燥室５０を外部から覆って断熱するための断熱材、１１１は乾燥室５０を外部から支持する支持フレーム、１１２は頂部３９の上面に設ける点検口蓋、１１３は外筒部１０の外周面に設ける点検口蓋である。
【００２４】
次に、図４に示す拡大図により、スクリュー軸２３の下端部と底部３０の構造について説明する。図４（ａ）に示すように、底部３０は、ほぼ等しい傾斜（例えば３０〜６０°）を有するテーパ状に傾斜した傾斜内壁３１及び傾斜外壁３２を有し、その傾斜内壁３１に近接してスクリュー軸２３と一体的に回転する撹拌棒２５（撹拌部材）が、軸直交断面において先端が乾燥時回転方向側に折れ曲がる形で、１本又は周方向に所定間隔をおいて複数（図では３本；図４（ｂ）参照）設けられている。傾斜内壁３１及び撹拌棒２５により生ゴミＧが撹拌されつつ下部連通部５２を介して下降空間５１から上昇空間５３側へ掻き込み案内される。したがって、生ゴミＧは傾斜内壁３１に沿うようにしてスムーズにスクリュー２４の始端部に取り込まれ、比較的粒径の大きい生ゴミＧの場合でも撹拌棒２５が流れを阻害せず、詰まりが生じにくくなる。
【００２５】
また、撹拌棒２５の上端はスクリュー２４の始端（下端）及び傾斜内壁３１の上端よりも上に位置している。このような位置関係の設定によって、撹拌棒２５による下部連通部５２での生ゴミＧの取り込みが滑らかに行われる。
【００２６】
さらに、スクリュー２４の始端（下端）は傾斜内壁３１の上端よりも下方に位置しているので、上昇空間５３の始端部における生ゴミＧの詰まりを防止できる。
【００２７】
なお、図４（ｂ）において、２６は撹拌棒２５のスクリュー軸２３への固定を兼ねた補強材である。
【００２８】
図５に撹拌部材の変形例を示す。傾斜内壁３１に近接してスクリュー軸２３と一体的に回転する撹拌羽根２５ａ（撹拌部材）が設けられ、傾斜内壁３１及び撹拌羽根２５ａにより生ゴミＧが撹拌されつつ下部連通部５２を介して下降空間５１から上昇空間５３側へ案内される。したがって、撹拌羽根２５ａによっても生ゴミＧは、傾斜内壁３１に沿うようにしてスムーズにスクリュー２４の始端部に取り込まれるようになる。
【００２９】
再び図４（ａ）に戻り、底部３０には、乾燥後の生ゴミＧ’の取り出しのための開閉取出し部６０が設けられている。底部３０の中央開口３０ａを塞ぐ底蓋６１は、運転時（乾燥時）にはエアシリンダ６２により（エアの閉じ込み等）ロックされている。乾燥後の生ゴミＧ’を取り出すときは、エアシリンダ６２を介して（エア解放等）底蓋６１の上端面を底部３０の下端面よりも下位に位置させる。次いで、軸方向の支持軸６３を中心に支持アーム６４を大きく（望ましくは９０〜１８０°）回動して中央開口３０ａを開放する。中央開口３０ａから落下する乾燥後の生ゴミＧ’をコンテナボックスＣＢ等で受け、あるいはベルトコンベア、スクリューコンベア、エア搬送等で搬送したりして、堆肥化処理工程等、適宜の次工程に移行する。なお、乾燥後の生ゴミＧ’の取出しの際、スクリュー２４を乾燥時とは逆方向に回転させれば、乾燥後の生ゴミＧ’の取出しが容易となる場合がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である乾燥装置の縦断面図。
【図２】図１の平面図。
【図３】図１のＸ−Ｘ断面図。
【図４】図１の一部拡大縦断面図及びそのＹ−Ｙ断面図。
【図５】撹拌部材の変形例を示す一部拡大縦断面図。
【図６】熱源流体の流れを示す説明図。
【符号の説明】
１        乾燥装置
１０      外筒部
２０      内筒部
２３      スクリュー軸
２３ａ    羽根部
２４      スクリュー
２５      撹拌棒（撹拌部材）
３０      底部
３１      傾斜内壁
４０      供給部
５０      乾燥室
５１      下降空間
５２      下部連通部
５３      上昇空間
５４      上部連通部
６０      開閉取出し部
７０      ダクト
８０      加熱源
９０      加熱部（熱源流通部）
９４      スクリュー軸側熱源流通部（乾燥熱源流通部）
９４ｂ    スクリュー軸側熱源出口（吹出口）
１００    スクリュー駆動装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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