(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
乾燥装置であって、
厨芥等の被乾燥物を収容する乾燥容器と、
前記乾燥容器に接続され、前記乾燥容器から排出された蒸気を冷却して凝縮水として排出する凝縮器と、
前記乾燥容器内に設置され、収容された被乾燥物を一定方向に攪拌する攪拌手段と、
前記凝縮器から排出される凝縮水の時間的変化を検出する検出手段と、
前記検出手段による、前記排出された凝縮水の時間当りの減少量が所定量以下となった旨の検出出力に応答して、前記攪拌手段の攪拌方向を前記一定方向と反対方向に切り替える制御手段とを備えた、乾燥装置。
【請求項２】
前記攪拌手段は、前記乾燥容器の底部の中心回りに回動するアームと、前記アームに取付けられ、前記収容された被乾燥物を前記乾燥容器の中心部から側壁部へ攪拌しながら押しやる形状のスクレーパを有する、請求項１記載の乾燥装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、乾燥装置に関し、特に厨芥等の被乾燥物を収容加熱し、その水分を蒸発して乾燥させる真空乾燥装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
厨芥等の被乾燥物を収容した乾燥容器を真空に減圧して沸点を下げる一方、ヒートポンプを用いて、その温熱により乾燥容器を加熱して被乾燥物より水分を蒸発させると共にこの蒸発した水分をヒートポンプで発生する冷熱により凝縮した水に戻し、この水分を装置外に排出する真空乾燥装置が知られている。
【０００３】
図６は、このような真空乾燥装置の概略構成を示した図である。
図を参照して、真空乾燥装置は、大きくは厨芥等の被乾燥物が収容される密閉容器状の乾燥容器２０１と、乾燥容器２０１に蒸気排出管１１を介して接続される凝縮器２０３と、ヒートポンプ式チラーユニット等からなる冷温熱発生装置２０５と、凝縮器２０３及び蒸気排出管１１を介して乾燥容器２０１の内部を真空状態にするための真空ポンプ３３とから構成される。尚、乾燥容器２０１の底部には攪拌駆動部６９に接続された攪拌アーム及びスクレーパ（図示せず）が取付けられている。
【０００４】
冷温熱発生装置２０５は圧縮機１９を中心として、凝縮ユニット２１と、膨張弁２３と、蒸発ユニット２５とから構成され、各々その中に例えばフロン等の冷媒が封入される冷媒管３０１ａ〜３０１ｄによって相互に接続されている。蒸発ユニット２５の出口と凝縮器２０３の入口には往き冷水管２０７ａが接続され、蒸発ユニット２５の入口と凝縮器２０３の出口には戻り冷水管２０７ｂが接続されており、戻り冷水管２０７ｂにはポンプ２７が設置され、ポンプ２７の上流側には膨張タンク１３が、その下流側には水流スイッチ２８が取付けられている。
【０００５】
一方、凝縮ユニット２１の出口と乾燥容器２０１の入口とには往き温水管２０９ａが接続され、凝縮ユニット２１の入口と乾燥容器２０１の出口とには戻り温水管２０９ｂが接続されている。戻り温水管２０９ｂには膨張タンク１５が設置され、その下流側には水流スイッチ３０３とファンクーリングユニット１７が取付けられている。又、凝縮器２０３の下部にはポンプ３１が取付けられ、その下流に凝縮器２０３に設けられた水位検知器３９と連動して開閉する電磁弁３７が取付けられている。更に、真空ポンプ３３は、逆止弁３４を介して排気管３６によって凝縮器２０３に接続され、その下流側には排出ベント３５が設けられている。
【０００６】
以下この従来の真空乾燥容器の動作について簡単に説明する。
被乾燥物が乾燥容器２０１に収容され乾燥処理が開始されると、真空ポンプ３３がＯＮとなり、乾燥容器２０１の内部の水蒸気を含んだ空気を蒸気排出管１１及び凝縮器２０３を介して排出する。これによって、乾燥容器２０１内部は負圧になり、その沸点が下がり被乾燥物からの水分が蒸発し易い状態となる。尚、運転が開始されると、乾燥容器内に取付けられた攪拌アームが攪拌駆動部６９によって回転し、被乾燥物を攪拌してその水蒸気の発生を促進する。
【０００７】
一方、冷温熱発生装置２０５では圧縮機１９が動作を開始し、冷媒の圧縮、凝縮、膨張、蒸発の各工程により、蒸発ユニット２５においては、ポンプ２７の動作によって往き冷水管２０７ａおよび戻り冷水管２０７ｂを循環する水に対して冷熱を与える。この冷熱は凝縮器２０３において乾燥容器２０１から、蒸気排出管１１を介して流入する水蒸気を冷やし、そこで凝縮させる。この凝縮水は、水位検知器３９によって所定水位が検知されると、電磁弁３７を”開”としてポンプ３１を所定時間駆動することによって装置外に排出される。又、凝縮ユニット２１においては、ポンプ２９の動作によって往き温水管２０９ａおよび戻り温水管２０９ｂを循環する水に対して温熱を与える。この温熱は乾燥容器２０１において被乾燥物を熱し、水分の蒸発を促進する。このようにして、従来の真空乾燥装置は厨芥等の被乾燥物を加熱乾燥してその水分を除去している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の真空乾燥装置では、運転時間が経過すると、被乾燥物の乾燥状態の変化によって乾燥容器内での蒸気発生量の急激な減少が生じてしまい、効率的な乾燥処理が十分できないという問題点があった。
図７は図６の装置において、乾燥容器２０１に収容された被乾燥物からの水分の蒸発量、即ち、ポンプ３１によって排出される凝縮水の排水量の時間的変化を示した図である。
【０００９】
図を参照して、真空乾燥装置の運転が開始されても、すぐには蒸発は起こらず、時間Ｔの間は温水管２０９ａ、２０９ｂを介して与えられ、温熱は被乾燥物の昇温に使われる。そして、被乾燥物の温度が徐々に上がると実線に示されているように蒸発が始まる。そして、時刻Ｔ１  までは排水量は急激に増加するがその時刻を過ぎると、被乾燥物の保有水分の減少のために排水量は減少しだす。この排水量の変化が生じる理由について以下説明する。
【００１０】
投入された被乾燥物は、加熱と共にバラバラの固体から▲１▼混合（固体同士の間に隙間があり、蒸気は逃げ易い状態）▲２▼糊化（被乾燥物の水分が減少したペースト状態）▲３▼硬化（更に水分が奪われた状態）▲４▼脆化（水分が殆どなくなった状態）▲５▼分塊（ある程度の固まりとなって、分離する状態）▲６▼粒状▲７▼粉状の各状態に進んで乾燥処理が行なわれる。図７で具体的に言えば、時刻Ｔ１  に近付く段階では▲１▼の混合から▲２▼の糊化状態に進み、被乾燥物からの水分の蒸発が徐々に低下する。そして、時刻Ｔ１  から時刻Ｔ２  にかけて▲３▼の硬化、▲４▼の脆化状態に進む。即ち、被乾燥物が硬化状態に入るとその水分が被乾燥物の中に密閉された状態になり、水分の蒸発がその保有量にかかわらず、極めて、低下することになる。このような密閉された状態でなければ図７の破線で示したように水分の蒸発量は、徐々に減少すると考えられるが、この密閉現象で実線のごとく急激な減少となる。そのため、全体として、被乾燥物の蒸発処理に時間がかかることになる。
【００１１】
又、乾燥容器に設置されている攪拌アームは一定方向に回転するだけであるので、硬化、脆化状態の被乾燥物からの水分の蒸発促進を十分に改善するものではない。更に、攪拌アームに取付けられているスクレーパは攪拌アームに平行に取付けられているので、乾燥容器の底部で加熱された被乾燥物を単に攪拌しているだけで、その上部の余り加熱されていない被乾燥物の温度を上昇させるには効率的な攪拌とは言えない。
【００１２】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、効率的な加熱・乾燥を可能とする乾燥装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明にかかる乾燥装置は、乾燥装置であって、厨芥等の被乾燥物を収容する乾燥容器と、乾燥容器に接続され、乾燥容器から排出された蒸気を冷却して凝縮水として排出する凝縮器と、乾燥容器内に設置され、収容された被乾燥物を一定方向に攪拌する攪拌手段と、凝縮器から排出される凝縮水の時間的変化を検出する検出手段と、検出手段による、排出された凝縮水の時間当りの減少量が所定量以上となった旨の検出出力に応答して、攪拌手段の攪拌方向を前記一定方向と反対方向に切り替える制御手段とを備えたものである。
【００１４】
請求項２の発明にかかる乾燥装置は、請求項１の乾燥装置において、攪拌手段が、乾燥容器の底部の中心回りに回動するアームと、アームに取付けられ、収容された被乾燥物を乾燥容器の中心部から側壁部へ攪拌しながら押しやる形状のスクレーパを有するものである。
【００１５】
【作用】
請求項１の発明においては、排出された凝縮水の時間当りの減少量が所定量以上となった旨の検出出力に応答して、攪拌手段の攪拌方向を一定方向から反対方向に切り替える。
請求項２の発明においては、請求項１の発明の作用に加えて、攪拌手段が、乾燥容器の底部の中心回りに回動するアームと、アームに取付けられ、収容された被乾燥物を乾燥容器の中心部から側壁部へ攪拌しながら押しやる形状のスクレーパを有する。
【００１６】
【発明の効果】
請求項１の発明は以上説明したとおり、排出された凝縮水の時間当りの減少量が所定量以上となった旨の検出出力に応答して、攪拌手段の攪拌方向を一定方向から反対方向に切り替えるので、被乾燥物からの水蒸気の発生を促進する。
請求項２の発明は以上説明したとおり、請求項１の発明の効果に加えて、攪拌手段が、乾燥容器の底部の中心回りに回動するアームと、アームに取付けられ、収容された被乾燥物を乾燥容器の中心部から側壁部へ攪拌しながら押しやる形状のスクレーパを有するので、上下の被乾燥物の攪拌が効率的に行なわれ、被乾燥物からの水蒸気の発生を更に促進する。
【００１７】
【実施例】
図１はこの発明の第１の実施例による真空乾燥装置の構成を示した図である。図を参照して、その構成について説明するが、ここでは図４で示した従来の真空乾燥装置と比べた場合の相違点について主に説明する。
図を参照して、凝縮器２０３に取付けられた水位検知器３９の水位検知信号は制御装置１０１に入力し、制御装置１０１はこの水位検知器３９からの信号に基づいて乾燥容器２０１の下部に設置された攪拌駆動部６９を制御する。具体的には、水位検知器３９からの水位検知信号の出力インターバルを制御装置１０１は検出することになる。これによって、乾燥容器２０１に収容された被乾燥物からの水蒸気の発生量の変化を検出する。即ち、凝縮器２０３の凝縮水が所定量になると水位検知器３９が信号を出力して電磁弁３７が”開”となり、一方制御装置１０１はその信号に基づいてポンプ３１を一定時間作動させてその凝縮水を排出する。ポンプ３１の一回の作動による凝縮水の排出量はポンプの能力から一定であるので、その作動のインターバルを検出することによって、制御装置１０１は凝縮水の発生量の変化、即ち、乾燥容器２０１からの水蒸気の発生量の変化を検知することができる。この出力インターバルが所定時間を越える時、即ち、水蒸気の発生量の減少程度が所定量以上になると、被乾燥物の乾燥状態が硬化状態又は、脆化状態になっていると判断し、攪拌駆動部６９に制御信号を送信してその駆動軸の回転方向を逆転させる。これによって、乾燥容器２０１内の被乾燥物の攪拌方向を逆にして密閉状態にある被乾燥物の水分の蒸発を促進する。
【００１８】
図２は図１における乾燥容器２０１の内部構造を示す概略断面図である。
図を参照して、乾燥容器２０１は円筒形状を有する胴部５５と胴部５５の底縁に接続する底部５７と胴部５５の上縁に接続する鏡部５９とから構成される。底部５７の下部はバッフル形式の温水熱交換器７７となっており、温水熱交換器７７には、往き温水管２０９ａに接続される往き温水管接続部７５ａと戻り温水管２０９ｂに接続される戻り温水管接続部７５ｂが取付けられている。胴部５５には乾燥処理された被乾燥物を取り出すための排出口６５が設けられ、鏡部５９には被乾燥物を投入するための投入口６１と蒸気排出管１１に接続される蒸気管接続部６３が取付けられている。被乾燥物の攪拌装置として、底部５７の中央部を貫通して攪拌駆動部６９に接続される回転軸６７に複数の攪拌アーム７１が取付けられ、攪拌アーム７１の各々の端部にはスクレーパ７３が、中央部にはスクレーパ１０９が取付けられている。
【００１９】
図３は、図２の攪拌アーム７１及びスクレーパ７３をその上部から見た図である。
図を参照して、攪拌装置は、回転軸６７を中心として放射状に配置されて回転軸６７に固定された４本の攪拌アーム７１ａ〜攪拌アーム７１ｄと、攪拌アーム７１ａ〜攪拌アーム７１ｄの各々の下部に固定されたスクレーパ７３ａ〜スクレーパ７３ｄとから構成される。尚、攪拌アーム７１ａ及び７１ｃの各々にはその中央部にアームと平行な中央スクレーパ１０９ａ及び１０９ｂが固定されている。このスクレーパは、被乾燥物が回転軸６７側に強制的に押し込まれるのを避けるために設けられており、攪拌アームと平行に設けられるのは、攪拌アームを正逆運転したときの被乾燥物の移動を考慮したものである。乾燥容器２０１の底部５７は、スクレーパ７３ａ及びスクレーパ７３ｃによって被乾燥物の糊状成分が掻き取られる第１領域７９と、攪拌アーム７１ｄによって掻き取られる第２領域８１と、スクレーパ７３ｂによって掻き取られる第３領域８３とに分けられ、このようにスクレーパを駆動することによりその上面は全ていずれかのスクレーパによって掻きとられるようにカバーされている。
【００２０】
尚、スクレーパ７３ａ〜スクレーパ７３ｄは何れも攪拌アーム７１ａ〜攪拌アーム７１ｄの軸方向に対して平行ではなく、図のような角度で傾斜して取付けられている。通常運転では、回転軸６７は図において時計回転方向に回転するので、このスクレーパの傾斜角度によって、乾燥容器２０１の被乾燥物は攪拌アーム７１ａ〜攪拌アーム７１ｄの回転にともない胴部５５方向に押しやられることになる。このため、乾燥容器２０１の底部に堆積された被乾燥物は胴部５５に沿って押し上げられ、被乾燥物は図で矢印で示すような運動をして、上部に堆積された被乾燥物と攪拌され、水分の蒸発を促進する。
【００２１】
尚、スクレーパ７３ａ〜スクレーパ７３ｄの各々の攪拌アーム７１ａ〜攪拌アーム７１ｄに対する取付け角度は、乾燥すべき厨芥等の種類、水分の保有状対等に応じて適宜変更すれば良い。又、図３において攪拌アーム７１ｂにおけるスクレーパ７３ｂの取付け角度と、攪拌アーム７１ｄにおけるスクレーパ７３ｄの取付け角度とが異なるのは、各々の回転軸６７からの取付け距離が異なっているため、攪拌時に攪拌アーム７１ｂと攪拌アーム７１ｄとにかかる負荷をできるだけ均一にして攪拌アームの耐久性を高めるためである。
【００２２】
先に図７において示したように、時刻Ｔ１  を経過すると被乾燥物の硬化現象によって、凝縮水の排水量が激減してポンプ３１の運転による排水のインターバルが長くなる。そして、そのインターバルが所定時間を越えた旨を制御装置１０１が検出すると、制御装置１０１は攪拌駆動部６９に対してその駆動軸の回転方向を逆転するように制御する信号を出力する。この信号を受けると攪拌駆動部６９は回転軸６７を逆転して、図３で言えば攪拌アーム７１ａ〜攪拌アーム７１ｄを反時計回りに回転させる。この逆転運転は例えば１時間当り１分〜２分程度行なえば良い。或は、被乾燥物の種類によっては正転、逆転をほぼ同時間で交互に繰り返すような運転をしてもよい。この逆転運転によって、被乾燥物の硬化状態が解きほぐされ、密閉状態にある水蒸気の放出が促進される。これによって、図７における凝縮器２０３の凝縮水の排水量は時刻Ｔ１  からＴ２  において実線から破線の理想状態に近付き、排出処理の効率化が図られる。
【００２３】
図４は、この発明の第２の実施例による乾燥容器２０１内の攪拌アームの構造をその上部から見た図である。
図を参照して、回転軸６７から放射状にかつ等間隔に３本の攪拌アーム７１ａ〜攪拌アーム７１ｃが設けられ、攪拌アーム７１ａ〜攪拌アーム７１ｃの各々の端部の下面には、その軸方向に対してから所定角度傾斜した状態でスクレーパ７３ａ〜スクレーパ７３ｃが取付けられている。又、攪拌アーム７１ａの中央部にはアームと平行な中央スクレーパが固定されている。この中央スクレーパの目的は先の第１の実施例で述べたものと同様である。乾燥容器２０１の底部５７は、スクレーパ７３ａによって被乾燥物の糊状成分が掻き取られる第１領域７９と、攪拌アーム７１ｂによって掻き取られる第２領域８１と、スクレーパ７３ｃによって掻き取られる第３領域８３とに分けられ、その上面は全ていずれかのスクレーパによって掻きとられるれるようにされている。尚、攪拌アーム７１ｃのスクレーパ７３ｃの取付け角度が他のスクレーパの取付け角度より小さいのは、その位置が回転軸６７に最も近いので攪拌アームの各々に加わる被乾燥物からの負荷をほぼ一定にするためである。
【００２４】
図５は、この発明の第３の実施例による乾燥容器２０１内の攪拌アームの構造をその上部から見た図である。
図を参照して、回転軸回転軸６７に対向して２本の攪拌アーム７１ａ及び攪拌アーム７１ｂが設けられ、攪拌アーム７１ａ及び攪拌アーム７１ｂの各々の端部の下面には、その軸方向に対して所定角度傾斜した状態でスクレーパ７３ａ及びスクレーパ７３ｂが取付けられている。又、攪拌アーム７１ａの中央部にはアームと平行に中央スクレーパ１０９が固定されている。この中央スクレーパの目的は先の第１の実施例で述べたものと同様である。尚、乾燥容器２０１の底面は攪拌アーム７１ａ及び攪拌アーム７１ｂのスクレーパ７３ａ及びスクレーパ７３ｃの各々に対応する第１領域７９及び第２領域８１によって全面がスクレープされることになっている。
【００２５】
以上のように、３種類の攪拌アームの構造を示したが、各実施例による攪拌アームの構造の何れを採用するかを決定するのは、乾燥容器２０１に収容される被乾燥物の種類、水分の保有状態等によって、決定すれば良い。
尚、上記各実施例では、真空乾燥装置に本願発明を適用しているが、真空ポンプを用いることなく乾燥を行なうような乾燥装置にも、同様にこの発明の思想が適用できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施例による真空乾燥装置の構成を示す図である。
【図２】図１で示されている乾燥容器２０１の内部の概略構造を示す図である。
【図３】図２で示されている攪拌アームをその上面から見た構造を示した図である。
【図４】この発明の第２の実施例による攪拌アームの構造を示した図である。
【図５】この発明の第３の実施例による攪拌アームの構造を示した図である。
【図６】従来の真空乾燥装置の構成を示した図である。
【図７】従来の真空乾燥装置における、被乾燥物からの水分の蒸発量の変化を示した図である。
【符号の説明】
３９  水位検知器
７１  攪拌アーム
７３  スクレーパ
１０１  制御装置
２０１  乾燥容器
２０３  凝縮器
尚、各図中同一符号は同一又は相当部分を示す。
【図１】
0003579501.tif 000002
【図２】
0003579501.tif 000003
【図３】
0003579501.tif 000004
【図４】
0003579501.tif 000005
【図５】
0003579501.tif 000006
【図６】
0003579501.tif 000007
【図７】
0003579501.tif 000008