(57)【要約】【課題】  被処理物の乾燥を常圧下において連続的に行うことができるとともに、装置の製造コストを大幅に低減することができる、新規な乾燥・濃縮方法並びにその装置の開発を技術課題とした。【解決手段】  本体シェル１０内に加熱装置が具えられ、この加熱装置の伝熱面に被処理物を接触させて水分を蒸発させるように構成された連続式伝導伝熱乾燥機が具えられ、更に前記本体シェル１０に形成された排気口１０４から排出される、被処理物から蒸発した水分を含むキャリアガスを、前記加熱装置に熱媒体として供給すように構成された蒸気再圧縮型ヒートポンプ式処理装置を用いた乾燥・濃縮方法において、前記本体シェル１０に対して、キャリアガスとして過熱蒸気を供給し、本体シェル１０内を常圧とした状態で、被処理物からの水分の蒸発を行うことを特徴として成る。【選択図】図１
2014006017.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体シェル内に加熱装置が具えられ、この加熱装置の伝熱面に被処理物を接触させて水分を蒸発させるように構成された連続式伝導伝熱乾燥機が具えられ、更に前記本体シェルに形成された排気口から排出される、被処理物から蒸発した水分を含むキャリアガスを、前記加熱装置に熱媒体として供給すように構成された蒸気再圧縮型ヒートポンプ式処理装置を用いた乾燥・濃縮方法において、前記本体シェルに対して、キャリアガスとして過熱蒸気を供給し、本体シェル内を常圧とした状態で、被処理物からの水分の蒸発を行うことを特徴とする乾燥・濃縮方法。
【請求項２】
前記処理室の排気口から排気される、被処理物から蒸発した水分を含むキャリアガスが、過熱状態を維持した状態とすることを特徴とする請求項１記載の乾燥・濃縮方法。
【請求項３】
前記加熱装置に供給される、被処理物から蒸発した水分を含むキャリアガスを、飽和蒸気または過熱蒸気とすることを特徴とする請求項１または２記載の乾燥・濃縮方法。
【請求項４】
前記被処理物を連続処理することを特徴とする請求項１、２または３記載の乾燥・濃縮方法。
【請求項５】
本体シェル内に加熱装置が具えられ、この加熱装置の伝熱面に被処理物を接触させて水分を蒸発させるように構成された連続式伝導伝熱乾燥機が具えられ、更に前記本体シェルに形成された排気口から排出される、被処理物から蒸発した水分を含むキャリアガスを、前記加熱装置に熱媒体として供給すように構成された蒸気再圧縮型ヒートポンプ式処理装置が適用された乾燥・濃縮装置において、前記本体シェルに対して、キャリアガスとして過熱蒸気を供給するための機構が具えられ、本体シェル内を常圧とした状態で、被処理物からの水分の蒸発を行うことができるように構成されていることを特徴とする乾燥・濃縮装置。
【請求項６】
前記処理室の排気口から排気される、被処理物から蒸発した水分を含むキャリアガスが、過熱状態を維持した状態となるように構成されていることを特徴とする請求項５記載の乾燥・濃縮装置。
【請求項７】
前記加圧装置は、加熱装置に供給される、被処理物から蒸発した水分を含むキャリアガスを、飽和蒸気または過熱蒸気とすることができる制御機構が具えられたものであることを特徴とする請求項５または６記載の乾燥・濃縮装置。
【請求項８】
前記本体シェルは、常圧下での使用を前提に構成されたものであることを特徴とする請求項５、６または７記載の乾燥・濃縮装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は泥状・ケーク状・粉粒状等の材料や液体材料の乾燥・濃縮方法並びにその装置に関するものであって、特に伝導伝熱乾燥機において被処理物から蒸発した水分を含んだキャリアガスを被処理物の乾燥熱源として供する乾燥・濃縮方法並びにその装置に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
近時、環境保全の取り組みが盛んになってきており、企業等にあっては、生ごみ、食品加工残渣等の一般廃棄物や、下水汚泥等を乾燥して、減量・腐敗防止を図ったうえで再資源化や処分を行っている。そしてこのような乾燥に供される装置の一つに、被処理物から生じた蒸気を被処理物の加熱源として供するヒートポンプ式処理装置があり、この装置は直接加圧型（蒸気再圧縮型）と呼ばれる。
【０００３】
このうち伝導伝熱式の乾燥機１′が具えられた蒸気再圧縮型の乾燥・濃縮装置Ｈ′は図５に示すように、本体シェル１０′内において被処理物から蒸発した水分が含まれたキャリアガス（Ｓ２′）を、加圧装置５′によって直接圧縮して昇温し、これを加熱装置の一例である多管式加熱管１１′に供給し、多管式加熱管１１′の管外面（伝熱面）に接触する被処理物の乾燥熱源とするものである。
このような蒸気再圧縮型の装置にあっては、装置の大きさは多管式加熱管１１′に供給される乾燥熱源（Ｓ３′）の温度と、被処理物の温度との差にほぼ反比例するので、温度差が小さい場合には装置が大型になってしまい、これを解消しようと温度差を大きく取ろうとすると、加圧装置５′内での圧縮効率が低下して消費電力が増大してしまうこととなる。また加圧装置５′としてターボ圧縮機を用いた場合には、小型のものでは効率が悪くなってしまう。更に伝導伝熱式の乾燥機１′から飛散した微粉が加圧装置５′に入り込んだ場合には、加圧装置５′の故障原因となってしまったり、ドレンＤのＣＯＤ、ＢＯＤが上昇してしまう等の問題がある。そしてこのような様々な課題が解決されていないため、蒸気再圧縮型のヒートポンプ式処理装置は、ほとんど実用化されていないのが実情である。
【０００４】
そこで本出願人は、装置全体を小規模に構成することができ、また被処理物の乾燥・濃縮操作を連続的に行うことができ、更にまた消費電力を低減することができ、更にまた凝縮水の汚染を招いてしまうことのない、新規な蒸気再圧縮型ヒートポンプ式処理装置を開発し、既に特許出願に及んでおり、この発明は評価され登録に至っている（特許文献１参照）。なお特許文献１に開示された装置は図５に示すように、複数の圧縮機５１′間にミストセパレータが具えられたものであり、また１００〜１２０℃の飽和蒸気を多管式加熱管１１′に供給するものであって、本体シェル１０′内を真空にして沸点温度を常圧より低下させ、被処理物と多管式加熱管１１′に供給される乾燥熱源（Ｓ３′）との温度の差を大きくとれるようにして、被処理物からの水分の蒸発を促すようにしたものである。
そしてその後も本出願人は、蒸気再圧縮型のヒートポンプ式処理装置についての研究開発を継続して種々の改良を試みており、従来、斯界の常識としてキャリアガスとして外気が用いられていたところを、過熱蒸気を用いるという着想に基づいて、被処理物の乾燥を常圧下において連続的に行うことができるとともに、装置の製造コストを大幅に低減することができる発明を案出するに至った。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４４２０７３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明はこのような背景から成されたものであって、被処理物の乾燥を常圧下において連続的に行うことができるとともに、装置の製造コストを大幅に低減することができる、新規な乾燥・濃縮方法並びにその装置の開発を技術課題としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち請求項１記載の乾燥・濃縮方法は、本体シェル内に加熱装置が具えられ、この加熱装置の伝熱面に被処理物を接触させて水分を蒸発させるように構成された連続式伝導伝熱乾燥機が具えられ、更に前記本体シェルに形成された排気口から排出される、被処理物から蒸発した水分を含むキャリアガスを、前記加熱装置に熱媒体として供給すように構成された蒸気再圧縮型ヒートポンプ式処理装置を用いた乾燥・濃縮方法において、前記本体シェルに対して、キャリアガスとして過熱蒸気を供給し、本体シェル内を常圧とした状態で、被処理物からの水分の蒸発を行うことを特徴として成るものである。
【０００８】
また請求項２記載の乾燥・濃縮方法は、前記要件に加え、前記処理室の排気口から排気される、被処理物から蒸発した水分を含むキャリアガスが、過熱状態を維持した状態とすることを特徴として成るものである。
【０００９】
更にまた請求項３記載の乾燥・濃縮方法は、前記要件に加え、前記加熱装置に供給される、被処理物から蒸発した水分を含むキャリアガスを、飽和蒸気または過熱蒸気とすることを特徴として成るものである。
【００１０】
また請求項４記載の乾燥・濃縮方法は、前記要件に加え、前記被処理物を連続処理することを特徴として成るものである。
【００１１】
また請求項５記載の乾燥・濃縮装置は、本体シェル内に加熱装置が具えられ、この加熱装置の伝熱面に被処理物を接触させて水分を蒸発させるように構成された連続式伝導伝熱乾燥機が具えられ、更に前記本体シェルに形成された排気口から排出される、被処理物から蒸発した水分を含むキャリアガスを、前記加熱装置に熱媒体として供給すように構成された蒸気再圧縮型ヒートポンプ式処理装置が適用された乾燥・濃縮装置において、前記本体シェルに対して、キャリアガスとして過熱蒸気を供給するための機構が具えられ、本体シェル内を常圧とした状態で、被処理物からの水分の蒸発を行うことができるように構成されていることを特徴として成るものである。
【００１２】
更にまた請求項６記載の乾燥・濃縮装置は、前記請求項５記載の要件に加え、前記処理室の排気口から排気される、被処理物から蒸発した水分を含むキャリアガスが、過熱状態を維持した状態となるように構成されていることを特徴として成るものである。
【００１３】
更にまた請求項７記載の乾燥・濃縮装置は、前記請求項５または６記載の要件に加え、前記加圧装置は、加熱装置に供給される、被処理物から蒸発した水分を含むキャリアガスを、飽和蒸気または過熱蒸気とすることができる制御機構が具えられたものであることを特徴として成るものである。
【００１４】
更にまた請求項８記載の乾燥・濃縮装置は、前記請求項５、６または７記載の要件に加え、前記本体シェルは、常圧下での使用を前提に構成されたものであることを特徴として成るものである。
そしてこれら各請求項記載の発明の構成を手段として前記課題の解決が図られる。
【発明の効果】
【００１５】
まず請求項１記載の発明によれば、キャリアガスとして過熱蒸気が用いられるため、被処理物から蒸発した水分を円滑にキャリアガスに取り込むことができ、本体シェル内を真空にすることなく、被処理物からの水分の蒸発を促進することが可能となる。
また、真空を維持する必要がないため、乾燥機への被処理物の投入装置や、あるいは、乾燥機から排出される被乾燥物の排出装置に関し、真空を維持するための特別な機能は必要なく、そのため、乾燥機を中心として前後機器もメンテナンスの容易なシンプルな装置を用いることができる。
【００１６】
また請求項２記載の発明によれば、キャリアガスは本体シェル内において飽和蒸気となることがないため、被処理物から蒸発した水分の再凝縮を防止して確実にキャリアガスに取り込むことができる。また排気口から排気されたキャリアガスは、圧縮機までの経路において過熱状態が維持されるため、凝縮してドレンを生ずることがなく、この経路中に設置されるバグフィルタなどの集塵装置に結露の生じる恐れがないので、集塵機能が損なわれることがなく、また、ドレンが流入することによる圧縮機の損傷の発生を無くすことができる。
また、排気口から加熱装置までの経路においてドレンを生ずることがないので、ミストセパレータの設置が不要であり、また、ウォーターハンマーの恐れがないのでスチームトラップなどを設ける必要も無く、経路設計上の制約を大幅に低減でき、経路を簡素化できる。
【００１７】
更にまた請求項３記載の発明によれば、加熱装置に熱媒体として供給される飽和蒸気または過熱蒸気の温度と、被処理物の温度との差を大きくして蒸気再圧縮型ヒートポンプ式処理装置を小型化することができる。
また加熱装置に熱媒体として過熱蒸気を供給する場合には、加熱装置の管外面（伝熱面）に接触する被処理物に対して、過熱蒸気の顕熱及び潜熱が伝導されるため、被処理物からの水分の蒸発を促進することができる。
また過熱蒸気とされたものを再度本体シェルに送り、キャリアガスとして利用する場合には、被処理物に対して、キャリアガスの顕熱が伝導されるため、被処理物からの水分の蒸発を促進することができる。
【００１８】
更にまた請求項４記載の発明によれば、バッチ式の場合に生じていた、乾燥の進行に伴う蒸発量の減少に起因する効率低下を回避することができる。
また被処理物の性状が均一である場合には、本体シェル内への過熱蒸気の供給量を一定とし、また加熱装置への熱媒体の供給量を一定とすることができるため、安定した運転を行うことができ、更に一定した乾燥状態の乾燥製品を得ることができる。
【００１９】
また請求項５記載の発明によれば、キャリアガスとして過熱蒸気が用いられるため、被処理物から蒸発した水分を円滑にキャリアガスに取り込むことができ、本体シェル内を真空にすることなく、被処理物からの水分の蒸発を促進することが可能となる。
また、真空を維持する必要がないため、乾燥機への被処理物の投入装置や、あるいは、乾燥機から排出される被乾燥物の排出装置に関し、真空を維持するための特別な機能は必要なく、そのため、乾燥機を中心として前後機器もメンテナンスの容易なシンプルな装置を用いることができる。
【００２０】
また請求項６記載の発明によれば、キャリアガスは本体シェル内において飽和蒸気となることがないため、被処理物から蒸発した水分の再凝縮を防止して確実にキャリアガスに取り込むことができる。また排気口から排気されたキャリアガスは、圧縮機までの経路において過熱状態が維持されるため、凝縮してドレンを生ずることがなく、この経路中に設置されるバグフィルタなどの集塵装置に結露の生じる恐れがないので、集塵機能が損なわれることがなく、また、ドレンが流入することによる圧縮機の損傷の発生を無くすことができる。
また、排気口から加熱装置までの経路においてドレンを生ずることがないので、ミストセパレータの設置が不要であり、また、ウォーターハンマーの恐れがないのでスチームトラップなどを設ける必要も無く、経路設計上の制約を大幅に低減でき、経路を簡素化できる。
【００２１】
更にまた請求項７記載の発明によれば、加熱装置に熱媒体として供給される飽和蒸気または過熱蒸気の温度と、被処理物の温度との差を大きくして蒸気再圧縮型ヒートポンプ式処理装置が適用された乾燥・濃縮装置を小型化することができる。
また加熱装置に熱媒体として過熱蒸気を供給する場合には、加熱装置の管外面（伝熱面）に接触する被処理物に対して、過熱蒸気の顕熱及び潜熱が伝導されるため、被処理物からの水分の蒸発を促進することができる。
また過熱蒸気とされたものを再度本体シェルに送り、キャリアガスとして利用する場合には、被処理物に対して、キャリアガスの顕熱が伝導されるため、被処理物からの水分の蒸発を促進することができる。
【００２２】
更にまた請求項８記載の発明によれば、連続式伝導伝熱乾燥機が具えられた蒸気再圧縮型ヒートポンプ式処理装置が適用された乾燥・濃縮装置を、メンテナンスが容易であり、軽量・簡素・低コストのものとして構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の乾燥・濃縮装置を示すブロック図である。
【図２】乾燥機を一部破断して示す側面図である。
【図３】乾燥機を一部透視して示す正面図及び背面図である。
【図４】圧縮機を示す断面図である。
【図５】特許文献１に開示された乾燥・濃縮装置を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明の乾燥・濃縮方法並びにその装置の最良の形態は以下の実施例に示すとおりであるが、これらの実施例に対して本発明の技術的思想の範囲内において適宜変更を加えることも可能である。
【実施例】
【００２５】
本発明の乾燥・濃縮装置Ｈは一例として図１に示すように、乾燥機１と、投入装置２と、バグフィルタ３と、加圧装置５とを主たる構成要素として成る、いわゆる蒸気再圧縮型ヒートポンプ式処理装置が適用されたものであり、以下、乾燥・濃縮装置Ｈの構成要素について詳しく説明する。
まず前記乾燥機１について説明すると、このものは図２、３に示すようにいわゆる伝導伝熱式の機器が採用されるものであり、機枠Ｆ上に具えられた処理室たる本体シェル１０内に、加熱装置の一例であり、この実施例において凝縮器として機能する多管式加熱管１１が具えられて成る。そして多管式加熱管１１を、その内部に加熱媒体たる過熱蒸気Ｓ３を流すとともに回転させ、被処理物を多管式加熱管１１の管外面（伝熱面）に接触させることにより、被処理物に過熱蒸気Ｓ３の熱を伝導させて乾燥を行うものである。
なお伝導伝熱式の乾燥機１にあっては、シェル本体１０内において被処理物から蒸発した水分は、キャリアガスによって外部に排出されるため、従来よりこのようなキャリアガスとして、外気（そのまま、あるいは加熱もしくは除湿したもの。）や飽和蒸気を用いることが斯界の常識となっている。
【００２６】
また前記本体シェル１０は図３に示すように、この実施例では楕円状の横断面を有する中空部材であり、投入口１０１、排出口１０２、キャリアガス口１０３、排気口１０４が形成される。ここで前記投入口１０１は、本体シェル１０の端部付近に形成されるものであり、この投入口１０１付近に排気口１０４が形成される。更に本体シェル１０における前記排気口１０４よりも中央寄りの部分に第二の投入口１０１が形成されるものであり、この実施例では投入口１０１を、排気口１０４を挟んで二個所に形成するようにした。もちろん、後述する多管式加熱管１１の長手方向に沿って更に複数の個所に投入口１０１を形成するようにしてもよい。なお前記排出口１０２にはロータリーバルブ１０５を具えるようにしたが、二重ダンパ式排出装置等を具えるようにしてもよい。
また本体シェル１０及び多管式加熱管１１は、水平または投入口１０１側が排出口１０２側よりもいくぶんか高くなるように傾斜して機枠Ｆに設置される。
【００２７】
更にまた前記本体シェル１０は二重ジャケット構造とされ、蒸気供給口１０６からドレン口１０７に至る加熱媒体の通過経路が形成され、本体シェル１０内を昇温することができるような構成が採られているが、このような二重ジャケット構造に替えてトレース配管を設置することもできる。
【００２８】
また前記シェル本体１０は常圧下での使用を前提に構成されるものであり、このため厳密な気密性が求められることがなく、複雑な投入・排出機構、給・排気機構を要しないものである。このため、乾燥機１及び乾燥・濃縮装置Ｈを低コストで構築することができる。
因みに図５に示す特許文献１に開示された乾燥・濃縮装置Ｈ′では、１００〜１２０℃の飽和蒸気（１０１〜１９９ｋＰａ‐ａｂｓ）を多管式加熱管１１′に供給するものであるため、被処理物からの水分の蒸発を促進するためには、沸点を降下させる必要があり、このため本体シェル１０′内を真空にして運転されるものであり、本体シェル１０′は気密性を維持できることが要求されるものである。
【００２９】
また前記多管式加熱管１１は、円筒状のチューブ束１１６の両側部に鏡板１１２を具えるとともに、この鏡板１１２の中心に軸体１１３を具えて成り、前記機枠Ｆに具えた軸受ブロック１１４によって軸体１１３を回転可能に支持して成るものである。なお多管式加熱管１１を回転させるための動力源として機枠Ｆ上にモータＭが具えられる。
そして前記軸体１１３の両端にはロータリージョイント１１５ａ、１１５ｂが取り付けられ、チューブ束１１６と接続される。また軸体１１３と本体シェル１０との間には、外気との遮断のためのシール機構が設けられている。
またチューブ束１１６の側周部には、複数のリフタ１１７及び適宜の角度を持たせた送り羽根１１８が取り付けられたアングル１１１が多数（この実施例では１２本）具えられるものであり、これらよって被処理物は掻き上げられて前記チューブ束１１６に接触するとともに投入口１０１側から排出口１０２側に進むこととなる。
【００３０】
次に前記投入装置２について説明すると、このものは一例としてホッパ２０を具えたモノポンプが適用されるものであり、その排出口は前記乾燥機１における投入口１０１に適宜の管路で接続される。
なお図５に示す乾燥・濃縮装置Ｈ′では、ホッパ２０′は真空脱気可能な構造とされ、乾燥機１′における本体シェル１０′内への空気の混入防止が図られているが、前述したように本発明の乾燥・濃縮装置Ｈにおいてはこのような構造は必要とされない。
【００３１】
次に前記バグフィルタ３について説明すると、この実施例では一例としてシェーキング式バグフィルタが採用されるものであり、前記本体シェル１０における排気口１０４に接続される。そして適宜の揺動機構によってフィルタエレメント３０に振動を与え、目詰まりした粉塵等を除去することが可能となっている。なおこのほかにも逆洗式をはじめ種々のものをバグフィルタ３として採用することができる。
【００３２】
次に前記加圧装置５について説明すると、このものは、前記バグフィルタ３の排気部と、前記多管式加熱管１１におけるロータリージョイント１１５ａとの間を結ぶ主管路５０に圧縮機５１等の機器を設けて構成されるものである。
なおこの実施例では前記圧縮機５１としてスクリュー式蒸気圧縮機を採用するものであり、このものは低消費電力でありながらも、圧縮比が高い機器である。またこの実施例では一例として大気圧の過熱蒸気Ｓ２を、０．１〜０．７ＭＰａＧ（温度としては１２０〜１７０℃に相当）まで圧縮することができる能力を有するものが採用される。このため過熱蒸気Ｓ２を圧縮して得られる過熱蒸気Ｓ３の温度と、被処理物の温度との差を大きくとることができ、乾燥機１を小型化することが可能となるものである。
【００３３】
ここで前記圧縮機５１としてのスクリュー式蒸気圧縮機について説明すると、このものは図４に示すように、ケーシング５２に形成されたスクリュー室５２ａ内に一対のスクリュー５３、５４が咬み合わせ状態で具えられ、給気口５５からスクリュー室５２ａ内に流入した過熱蒸気Ｓ２をスクリュー５３、５４によって圧縮し、昇温された状態で排気口５６から排出するように構成されて成るものである。
また前記スクリュー室５２ａには、注水口５７が形成されており、この注水口５７からスクリュー室５２ａ内に冷却水を供給することにより、スクリュー室５２ａ内において圧縮される過熱蒸気Ｓ２の過熱度を制御することが可能となるものである。
また前記圧縮機５１としては前記圧縮能力を実現することができるものであれば、多段ルーツ型圧縮機、多段ターボブロワ等を採用することもできる。
なお図５に示す乾燥・濃縮装置Ｈ′においては、圧縮機５１′と圧縮機５２′との間に、気体中のミストを除去するためのミストセパレータが具えられているが、本発明の乾燥・濃縮装置Ｈにおいては、後述するように過熱蒸気Ｓ２が圧縮機５１に供給され、適宜に過熱度が制御された過熱蒸気Ｓ３となって排出されるため、このようなミストセパレータは不要となるものである。
【００３４】
また、乾燥・濃縮装置Ｈには蒸気発生装置８が具えられるものであり、Ｕ字形、直管形、ヘリカルコイル形等適宜の装置が適用される。そしてこの蒸気発生装置８から後述するように、スーパーヒータ６、ロータリージョイント１１５ａ及び蒸気供給口１０６に蒸気が供給される。
【００３５】
ここで蒸気Ｓ０は、過熱蒸気Ｓ１とされた後に乾燥機１におけるキャリアガス口１０３に供給されるものであり、このためのスーパーヒータ６がキャリアガス口１０３の前段に具えられる。この実施例ではスーパーヒータ６は一例として電気ヒータが適用されるものであり、減圧弁８１により常圧下でおよそ１００℃の飽和蒸気とされた蒸気Ｓ０を、１６０℃（過熱度６０度）の過熱蒸気Ｓ１とすることができる程度の能力のものが適用される。なおスーパーヒータ６の過熱蒸気Ｓ１の吐出側に温度センサ７０を具え、この温度センサ７０の測定値が所望の値となるように、スーパーヒータ６による加熱が制御されるものとする。
また蒸気発生装置８からロータリージョイント１１５ａには補助蒸気が供給されるものであり、この補助蒸気は、減圧弁８３と流量調節弁８４とが具えられた蒸気配管経路から供給されるものである。そして、例えば乾燥機１の起動時等、多管式加熱管１１が十分温度上昇していない場合に、多管式加熱管１１を加熱するために前記蒸気配管経路から補助蒸気が供給されるものである。
そして多管式加熱管１１が十分温度上昇し、被処理物が乾燥機１に供給されて水分蒸発が起こり、過熱蒸気Ｓ３が十分に供給される状態になると、主管路５０に具えられた圧力センサ７５により測定される過熱蒸気Ｓ３の圧力に応じて、前記流量調節弁８４により補助蒸気の供給が自動的に調整されるものである。
【００３６】
なお前記過熱蒸気Ｓ１は常圧とされるものであるが、ここでいう常圧とは、概ね大気圧（１気圧）を意味するものであり、気象条件や地理的条件によって変動するものである。
また前記過熱蒸気Ｓ１を常圧とする目的は、乾燥系（減圧弁８１より下流側の、蒸気Ｓ０、過熱蒸気Ｓ１及び過熱蒸気Ｓ２が存在する経路）への外気の吸い込み、あるいは、当該乾燥系から外気側への過熱蒸気Ｓ２のリークを防止するためである。そしてこのような過熱蒸気Ｓ１の圧力が、大気圧−１〜＋１ｋＰａ−ａｂｓ．の範囲であれば、一般的且つ簡易なシール材あるいはシール機構により、外気の吸い込みあるいは外気側への過熱蒸気Ｓ２のリークを防止することが可能となる。なお本明細書中において「常圧」とは、前記大気圧−１〜＋１ｋＰａ−ａｂｓ．の範囲を含むものである。
もちろんより気密性を高めることができるシール材あるいはシール機構を採用すれば、過熱蒸気Ｓ１の圧力を、より広い範囲で許容することが可能となる。
【００３７】
本発明の乾燥・濃縮装置Ｈは一例として上述したように構成されるものであり、以下この装置の運転方法と併せて本発明の乾燥・濃縮方法について説明する。
（１）乾燥機の準備
まず被処理物の投入に先立って、乾燥機１における多管式加熱管１１及び本体シェル１０を昇温しておくものであり、モータＭを起動して多管式加熱管１１を回転させた状態で、ロータリージョイント１１５ａ、キャリアガス口１０３及び蒸気供給口１０６に補助蒸気を供給する。
また、上記の乾燥機１の準備に際しては、ロータリージョイント１１５ｂの下流側に具えられたポンプ９１を動作させ、多管式加熱管１１内に生じたドレンＤの排出や、リークにより入り込んだ空気などの非凝縮性ガスを排出させる。
ここで、排出口１０２側の鏡板１１２内には温度センサ７３が具えられており（詳しくは温度センサ７３のセンシングを行う先端部分のみが鏡板１１２内に挿入されている。）、上記多管式加熱管１１の温度を測定している。この温度センサ７３は、後述するドレン排出管（図示省略）と共に、ロータリージョイント１５１ｂを経由して軸体１１３の内部を通り、排出口１０２側の鏡板１１２内に配置されるものである。
そして、上述のようにポンプ９１によりドレンＤや非凝縮性ガスが排出され、この温度センサ７３が所定の温度に達した後、ポンプ９１を停止し、次にポンプ９２を起動する。
ポンプ９１が停止した後は、温度センサ７３の検出する温度に応じて温度調節弁９３が開き、このポンプ９２により乾燥・濃縮装置Ｈの非凝縮性ガスの排出が行われる。
【００３８】
（２）脱気処理
次いで投入装置２におけるホッパ２０に供給された被処理物（一例として有機汚泥）を脱気処理しておく。その後、更にホッパ２０内に過熱蒸気Ｓ１を満たしておくことが好ましい。
【００３９】
（３）被処理物の乾燥とキャリアガスの供給
次いで投入装置２から投入口１０１を通じて本体シェル１０内に被処理物を投入するものであり、このものは送り羽根１１８の作用によって投入口１０１側から排出口１０２側に移動し、更にリフタ１１７によって掻き上げられてチューブ束１１６等と接触し、この際、熱を受けて水分が蒸発するものである。なおチューブ束１１６（多管式加熱管１１）の加熱プロセスについては後ほど言及する。
このとき投入口１０１は多管式加熱管１１の長手方向に沿って複数個所に形成されているため、多管式加熱管１１の熱伝導面を有効に使用することができ、乾燥効率が高められる。
また圧縮機５１を起動することにより、スーパーヒータ６によって生成された過熱蒸気Ｓ１（常圧、約１６０℃）が、キャリアガスとしてキャリアガス口１０３を通じて本体シェル１０内に供給されるものであり、被処理物から蒸発した水分はこのキャリアガスに速やかに取り込まれることとなる。なお過熱蒸気Ｓ１によっても被処理物が加熱されるため、水分蒸発が促進されるものである。
そして排出口１０２に達した有機系汚泥は乾燥品となった状態で排出され、次工程に移送される。
【００４０】
（４）キャリアガスの排気と過熱状態の維持
一方、被処理物から蒸発した水分を取り込んだキャリアガス（過熱蒸気Ｓ１）は、排気口１０４から本体シェル１０の外部に排気されるものであり、この排気は過熱状態が維持された状態とされる（過熱蒸気Ｓ２）。具体的には、一例として主管路５０に具えられる温度センサ７１によって過熱蒸気Ｓ２の温度を測定し、この値に基づいて蒸気Ｓ０の流量を流量調節弁８２により制御して、過熱蒸気Ｓ２の過熱状態を維持するものである。
なお本体シェル１０、排気口１０４、バグフィルタ３及び主管路５０に、例えばトレース用の電気ヒータを施工し、この電気ヒータによりキャリアガスを所望の過熱状態に維持するよう温度センサ７１を用いて制御を行うようにしてもよい。
【００４１】
更に前記排気口１０４から排出される過熱蒸気Ｓ２に含まれる少量の微粉は、バグフィルタ３において分離される。なおバグフィルタ３の目詰まりが進行したときには適宜シェーキング機構を作動させて微粉の除去を行うようにするものであり、この場合、逆洗用の気体を用いないで微粉を払い落とすことができ、バグフィルタ３の圧力損失の増大を回避することができる。なお前記シェーキング機構による微粉の除去が困難な場合、フィルタエレメント３０の逆洗を行うことが必要になるが、この場合、逆洗用の気体として過熱蒸気を用いることが好ましく、例えば、過熱蒸気Ｓ１をバグフィルタ３の適宜の逆洗機構（図示省略）に供給して逆洗が行われる。
【００４２】
（５）熱媒体としての過熱蒸気の生成
そして主管路５０内を通って圧縮機５１に到達した過熱蒸気Ｓ２（温度１１０〜１２２℃、常圧）は、スクリューの作用によって圧縮・昇温されて（温度１２０〜１６０℃、圧力１６９〜５４４ｋＰａ−ａｂｓ）過熱蒸気Ｓ３（一例として過熱度５度）となってロータリージョイント１１５ａに供給される。そして過熱蒸気Ｓ３は、軸体１１３内を通過して鏡板１１２に入り、チューブ束１１６内を通過するものであり、この過程で多管式加熱管１１の管外面に接触する被処理物に対して、過熱蒸気Ｓ３の顕熱及び潜熱が伝導されるため、被処理物からの水分の蒸発を促進することができる。
【００４３】
ここで、圧縮機５１のスクリュー５３、５４の回転数は、本体シェル１０に具えられた圧力センサ７２の圧力値をもとに制御される。すなわち、本体シェル１０内の被処理物の存在する空間の圧力を測定し、その圧力が大気圧に対して−１〜＋１ｋＰａ．ａｂｓの範囲となるように圧縮機５１のスクリュー５３、５４の回転数が制御されて過熱蒸気Ｓ２の圧縮機５１への吸込量が制御される。
また、圧縮機５１から吐出される過熱蒸気Ｓ３の温度と圧力は、それぞれ温度センサ７４、圧力センサ７５により測定される。そして、この温度センサ７４と圧力センサ７５の測定値が、例えば、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）により演算されて過熱蒸気Ｓ３の過熱度が求められる。過熱蒸気Ｓ３の過熱度を所望の過熱度とするためには、注水調節弁５８の開度が制御され、圧縮機５１のスクリュー５３、５４における過熱蒸気Ｓ２の圧縮・昇温がなされている部分（スクリュー室５２ａ）に注水され、それにより過熱蒸気Ｓ３の過熱度が制御される。
過熱度は例えば主管路５０の放熱による過熱蒸気Ｓ３の温度下降分を見込んで、多管式加熱管１１に１４０℃の過熱蒸気Ｓ３を供給したい場合、温度降下分が５℃であれば、圧縮機５１から吐出された直後の過熱蒸気Ｓ３の温度が１４５℃となる様に、過熱度を注水調節弁５８により調節すればよい。
なお、ここでは注水を圧縮機５１のスクリュー室５２ａに行うことで説明したが、スクリュー室５２ａから吐出される過熱蒸気Ｓ３に対して注水しても構わない。その際は、スプレーノズル等を用いて噴霧状態で注水するのが好ましい。
【００４４】
また前記過熱蒸気Ｓ３の一部を適宜の減圧弁を通過させて減圧した後、キャリアガス口１０３に供給し、キャリアガスとして利用することも可能である。この場合、被処理物に対して、キャリアガスの顕熱が伝導されるため、被処理物からの水分の蒸発を促進することができる。
そしてチューブ束１１６内において顕熱及び潜熱を失い凝縮したドレンＤは、排出口１０２側の鏡板１１２内に具えられた適宜のドレン排出管（図示省略）から押し出され、軸体１１３、ロータリージョイント１１５ｂを経由して乾燥機１の外部に排出され、セパレータ９４により概ねドレンＤと気体に分離されてそれぞれの経路を通じて排出される。
【００４５】
また前記圧縮機５１は過熱蒸気Ｓ２を圧縮して過熱蒸気Ｓ３とするためミストあるいはドレンが発生することがなく、この結果、圧縮機５１の液圧縮による損傷が回避される。
更にまた本発明によれば、前記被処理物を連続処理することができるため、バッチ式の場合に生じていた、乾燥の進行に伴う蒸発量の減少に起因する効率低下を回避することができる。また被処理物の性状が均一である場合には、本体シェル１０内への過熱蒸気Ｓ１の供給量を一定とし、また多管式加熱管１１への過熱蒸気Ｓ３の供給量を一定とすることができるため、安定した運転を行うことができるものである。
また圧縮機５１から吐出する蒸気を飽和蒸気とし、圧縮機５１からロータリージョイント１１５ａにかけて、例えばトレース用の電気ヒータを施工し、前記の温度センサ７４と圧力センサ７５とによりこの電気ヒータを制御して、圧縮機５１から吐出される飽和蒸気を所望の過熱度に変更することもできる。
【００４６】
なお上記の説明では、本体シェル１０内に被処理物が存在していない状態から開始する場合について述べたが、予め適宜乾燥した被処理物を、例えば、本体シェル１０に形成された側面開口１０８の蓋板を外して本体シェル１０内に投入し、適宜充填してから上述の乾燥機１の準備を経て、投入口１０１を通じた被処理物の投入を開始するようにしてもよい。
更に、乾燥運転終了段階において、本体シェル１０内の被処理物を全て排出せずに、適宜の量を残した状態で乾燥運転を終了し、次の運転開始時には、その前の乾燥運転終了時に本体シェル１０内に残した被処理物が存在する状態から上述の乾燥機１の準備を経て、被処理物の投入を開始するようにしてもよい。
【００４７】
なお上述した実施例では、過熱装置として多管式加熱管１１を用いたが、多管式加熱管１１の管の代わりに中空のディスク状の伝熱部材や、中空のパドル状の伝熱部材を適用し、その内部に過熱蒸気Ｓ３を供給することも可能である。
また加熱装置として、例えば本体シェル１０の外面にジャケットを設け、このジャケットに過熱蒸気Ｓ３を供給することにより、本体シェル１０の被処理物側を伝熱面とし、本体シェル１０の内部には被処理物を撹拌するのみの撹拌体を具えるだけの構成のものを採用することもできる。
【符号の説明】
【００４８】
Ｈ        乾燥・濃縮装置
１        乾燥機
１０      本体シェル
１０１    投入口
１０２    排出口
１０３    キャリアガス口
１０４    排気口
１０５    ロータリーバルブ
１０６    蒸気供給口
１０７    ドレン口
１０８    側面開口
１１      多管式加熱管（加熱管）
１１１    アングル
１１２    鏡板
１１３    軸体
１１４    軸受ブロック
１１５ａ  ロータリージョイント
１１５ｂ  ロータリージョイント
１１６    チューブ束
１１７    リフタ
１１８    送り羽根
２        投入装置
２０      ホッパ
３        バグフィルタ
３０      フィルタエレメント
５        加圧装置
５０      主管路
５１      圧縮機
５２      ケーシング
５２ａ    スクリュー室
５３      スクリュー
５４      スクリュー
５５      給気口
５６      排気口
５７      注水口
５８      注水調節弁
６        スーパーヒータ
７０      温度センサ
７１      温度センサ
７２      圧力センサ
７３      温度センサ
７４      温度センサ
７５      圧力センサ
８        蒸気発生装置
８１      減圧弁
８２      流量調節弁
８３      減圧弁
８４      流量調節弁
９１      ポンプ
９２      ポンプ
９３      温度調節弁
９４      セパレータ
Ｄ        ドレン
Ｆ        機枠
Ｍ        モータ
Ｓ０      蒸気
Ｓ１      過熱蒸気
Ｓ２      過熱蒸気
Ｓ３      過熱蒸気
【図１】
2014006017.tif 000003
【図２】
2014006017.tif 000004
【図３】
2014006017.tif 000005
【図４】
2014006017.tif 000006
【図５】
2014006017.tif 000007