(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部に汚泥が投入される汚泥投入口が設けられ、下部に乾燥汚泥が排出される汚泥排出口が設けられた円筒状の伝熱胴と、
汚泥を前記伝熱胴内面に引延ばす複数のブレードが取付けられるとともに、前記伝熱胴内に回転自在に配設された主軸と、
この主軸を駆動する駆動モータと、
この駆動モータの回転数を調節する回転数調節機構と、
前記駆動モータの電流値を検出する電流検出器と、
この電流検出器からの電流検出値が乾燥汚泥の含水率の目標値に対応する電流規定値以下の場合に、駆動モータの回転数を増加させるように前記回転数調節機構を制御し、電流検出値が装置全体の異常挙動発生時に対応する電流異常値以上の場合に、駆動モータの回転数を減少させるように前記回転数調節機構を制御する制御装置と、
を備えたことを特徴とする遠心薄膜乾燥機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、食品工業、化学工業、産業廃棄物処理業および水処理業等に用いられる汚泥乾燥用の遠心薄膜乾燥機に係り、とりわけ装置に異常を生じさせることなく確実に汚泥を乾燥させることができる遠心薄膜乾燥機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
遠心薄膜乾燥機は、無薬注で一度運転するだけで、高含水率の生汚泥を自然償却が可能な低含水率領域まで脱水・乾燥させることができる。このため遠心薄膜乾燥機は、省エネルギ環境保護の面から注目されている。
【０００３】
図８に、従来の遠心薄膜乾燥機２０の全体断面図を示す。図８において、遠心薄膜乾燥機２０は薄肉の伝熱胴１を備え、この伝熱胴１の上部に生汚泥が投入される汚泥投入口１ａが設けられ、伝熱胴１の下端に乾燥汚泥が排出される汚泥排出口１ｂが設けられている。伝熱胴１の内部に伝熱胴１と同軸に主軸２が設けられ、主軸２は駆動モータ７によってプーリ１５およびベルト１６を介して駆動し回転するようになっている。
【０００４】
主軸２の上部には、汚泥投入口１ａから伝熱胴１内に供給された汚泥６を伝熱胴１内面に沿って分散させるための分配リング３が設けられている。さらに主軸２の全長にわたって、伝熱胴１内面に分散された汚泥を薄膜状にするためのブレード４が取付けられている。
【０００５】
このブレード４は伝熱胴１との間にごくわずかの隙間を保ちながら動くため、大きな固形分のかみこみが発生することがある。このかみこみ等による異常を防ぐため、ブレード４はその根元がヒンジ状となり、逃げられるようになっている。また、伝熱胴１の外側には汚泥の脱水・乾燥用の熱源となる蒸気ジャケット５が設けられ、この蒸気ジャケット５内に蒸気入口５ａから加熱蒸気が流入し、蒸気出口５ｂから流出するようになっている。
【０００６】
図８において、汚泥投入口１ａから伝熱胴１内に供給された生汚泥６は、主軸２とともに回転する分配リング３によって伝熱胴１内面に沿うように分散される。さらに生汚泥６は、主軸２とともに回転するブレード４によって、伝熱胴１内面に薄膜状に引き延ばされる。そして、薄膜状となった生汚泥６は、生汚泥６の自重と次々に供給される新たな生汚泥６の圧力によって、少しずつ下方へ降下する。
【０００７】
その際、伝熱胴１の外側の蒸気ジャケット５内に供給される加熱蒸気によって、生汚泥６は伝熱胴１を介して加熱され、その水分が蒸発して乾燥されて、乾燥汚泥１０となる。この乾燥汚泥１０は、伝熱胴１の下端に設けられた排出口１ｂから排出される。他方、汚泥６から蒸発した水分は、伝熱胴１の上部に設けられた排気口１２から外方へ排気される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
図８に示すような遠心薄膜乾燥機２０により汚泥の乾燥処理を行う場合、主軸２の回転数を増加させると、蒸発係数が増加し、排出される乾燥汚泥１０の含水率がより減少する。このことは、過去の実験において確認されている。
【０００９】
しかしながら、主軸２の回転数が更に増加すると、駆動モータ７の電流値が増加し、増加の程度によっては、駆動モータ７の過負荷トリップに至る場合がある。
【００１０】
これは主軸２の回転数が増加すると、伝熱胴１内に供給された生汚泥６をブレード４により伝熱胴１内の円周方向へ移動させる力が大きくなるので、生汚泥６の下方への移動が遅くなり、伝熱胴１内での滞留時間が増加して乾燥汚泥１０の含水率が下がるためと考えられる。また主軸２の回転数が更に増加すると、伝熱胴１内に保有される汚泥量が必然的に増加するため、１枚のブレード４あたりの負荷が増大し駆動モータ７の電流値が増加し過負荷トリップに至るものと考えられる。
【００１１】
上述のように主軸２の回転数を増加させることにより、遠心薄膜乾燥機２０の処理性能を向上させることができるが、従来の遠心薄膜乾燥機２０では、主軸２の回転数を変更する場合、プーリ１５を交換しなければならない。また主軸２の回転数を高く設定した場合、駆動モータ７の電流値が増加して過負荷トリップに至る場合がある。さらに駆動モータ７の電流値は、汚泥性状をはじめとする種々の要因に左右され、予測が難しいこともあり、特に処理性能の良くない汚泥については含水率の高い状態で排出することもあり、この場合は後段に設けられている焼却設備等に大きな負荷をかけてしまう。
【００１２】
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、駆動モータの過負荷を未然に防止することができるとともに、乾燥汚泥の含水率を目標値以下に維持することができる遠心薄膜乾燥機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】
本発明は、上部に生汚泥が投入される汚泥投入口が設けられ、下部に乾燥汚泥が排出される汚泥排出口が設けられた円筒状の伝熱胴と、汚泥を前記伝熱胴内面に引延ばす複数のブレードを有するとともに、前記伝熱胴内に回転自在に配設された主軸と、この主軸を駆動する駆動モータと、この駆動モータの回転数を調節する回転数調節機構と、前記駆動モータの電流値を検出する電流検出器と、この電流検出器からの電流検出値が乾燥汚泥の含水率の目標値に対応する電流規定値以下の場合に、駆動モータの回転数を増加させるように前記回転数調節機構を制御し、電流検出値が装置全体の異常挙動発生時に対応する電流異常値以上の場合に、駆動モータの回転数を減少させるように前記回転数調節機構を制御する制御装置と、を備えたことを特徴とする遠心薄膜乾燥機である。
【００１４】
【作用】
本発明によれば、駆動モータの電流検出値が、乾燥汚泥の含水率の目標値に対応する電流規定値以下の場合に、制御装置が回転数調節機構を制御して駆動モータの回転数を増加させる。他方、電流検出値が装置全体の異常挙動発生時に対応する電流異常値以上の場合に、制御装置が回転数調節機構を制御して駆動モータの回転数を減少させる。
【００１５】
【実施例】
第１の実施例
以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。図１および図２は、本発明による遠心薄膜乾燥機の第１の実施例を示す図である。
【００１６】
図１および図２において、図８に示す従来技術と同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００１７】
図１に示すように、遠心薄膜乾燥機２０は、上部に生汚泥が投入される汚泥投入口１ａが設けられ、下端に乾燥汚泥が排出される汚泥排出口１ｂが設けられた円筒状の伝熱胴１を備え、伝熱胴１の外側に蒸気ジャケット５が設けられている。また、蒸気ジャケット５には、加熱蒸気が流入する蒸気入口５ａと、加熱蒸気が流出する蒸気出口５ｂが設けられ、蒸気ジャケット５内の加熱蒸気により伝熱胴１が加熱されるようになっている。
【００１８】
また、伝熱胴１内には、汚泥を伝熱胴１内面に引延ばす複数のブレード４を有する主軸２が、回転自在に配設されている。
【００１９】
また、図１に示すように、遠心薄膜乾燥機２０の主軸２は、プーリ１５およびベルト１６を介して駆動モータ７に連結されている。駆動モータ７にはインバータ（回転数調節機構）２３が接続され、このインバータ２３によって駆動モータ７の回転数を電気的に調節することができるようになっている。
【００２０】
また、駆動モータ７には、駆動モータ７の電流値を検出する電流検出器２１が接続され、この電流検出器２１にはインバータ２３を制御する制御装置２２が接続されている。
【００２１】
次にこのように構成された本実施例の作用について説明する。まず、遠心薄膜乾燥機２０の試運転を行なう。この際、遠心薄膜乾燥機２０が異常な挙動を示しはじめる電流値を電流検出器２１により検出し、これを電流異常値として制御装置２２に記憶しておく。また乾燥汚泥の含水率が目標値となる時の電流値を電流検出器２１により検出し、これを電流規定値として制御装置２２に記憶しておく。
【００２２】
なお、乾燥汚泥の含水率の目標値は、後段の焼却設備の負荷を軽減できる値であり、含水率が目標値以下であれば好ましい乾燥汚泥となる。
【００２３】
次に図２により、制御装置２２の作用について詳述する。
【００２４】
図２は制御装置２２による制御方法の一例を示すフローチャートである。
【００２５】
遠心薄膜乾燥機２０の運転開始時、主軸２は定格回転数で回転している。この場合、汚泥投入口１ａから伝熱胴１内に投入された生汚泥６は、ブレード４により伝熱胴１内面に引延ばされる。そして生汚泥６は蒸気ジャケット５内の加熱蒸気によって加熱され、乾燥汚泥１０となって汚泥排出口１ｂから排出される。その後、電流検出器２１によって検出された駆動モータ７の電流検出値が低下し、電流検出値が電流規定値より小さくなると、制御装置２２が、インバータ２３を制御して駆動モータ７の回転数を少しずつ階段状に増加させ、電流規定値以上となったところで駆動モータ７の回転数を一旦固定する。このようにしてて、乾燥汚泥の含水率を目標値以下に維持することができる。
【００２６】
他方、処理状況の変化により電流検出値が異常に上昇し、電流異常値に達した場合は、制御装置２２がインバータ２３を制御して駆動モータ７の回転数を減少させる。このようにして、駆動モータ７の過負荷トリップを未然に防ぐことができる。
【００２７】
以上説明したように、本実施例によれば、汚泥性状の変化等に係らず、乾燥汚泥の含水率を目標値以下とすることができ、後段に設けられた焼却設備等の負荷を軽減することができる。また、駆動モータ７の過負荷トリップを未然に防ぎ、遠心薄膜乾燥機の運転の安全性を大幅に向上することができる。
第２の実施例
図３乃至図７は本発明による遠心薄膜乾燥機の第２の実施例を示す図である。本実施例において、図１および図２に示す第１の実施例と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００２８】
図３（ａ）において、遠心薄膜乾燥機は薄肉の伝熱胴１と、この伝熱胴１の内部に伝熱胴１と同軸に設けられた主軸２とを備え、主軸２はモータ７によって回転するようになっている。また、主軸２の上部には、汚泥投入口１ａから伝熱胴１内に供給された汚泥を伝熱胴１内面に沿って分散させるための分配リング３が取り付けられている。また主軸２にはその全長にわたって、伝熱胴１の内面に分散された汚泥を薄膜状に引延ばすための複数のブレード１０４が取り付けられている。
【００２９】
図３（ａ）（ｂ）に示すように、各ブレード１０４は、伝熱胴１の軸線方向に延び伝熱胴１内面の汚泥と接触して引延ばす刃先部１０５ａと、刃先部１０５ａの中央に形成された半円形の切欠部１０４ｂとを有している。またブレード１０４の根元はヒンジ１０５となり、回転方向に逃げられるようになっている。また伝熱胴１の下端部には、主軸２を軸受１３ａによって回転自在に支持するスポーク１３が設けられ、スポーク１３の下部には排出口１ｂが形成されている。さらに伝熱胴１の上部には、汚泥から発生する蒸発蒸気を排気するための排気口１２が設けられている。
【００３０】
さらに、伝熱胴１の外側には、汚泥の脱水・乾燥をおこなうための熱源となる蒸気ジャケット５が設けられ、この蒸気ジャケット５には蒸気入力５ａから蒸気が流入するとともに、蒸気ジャケット５内の蒸気は蒸気出口５ｂから流出するようになっている。
【００３１】
次に主軸２に取付けられたブレード１０４について更に説明する。図５乃至図７に示すように、ブレード１０４は円周方向に沿って多列（４列）に配置され、また軸線方向に多段に配置されている。一般的には、ブレードは円周方向に沿って２列に配置されるため、本発明の場合、一般的なブレードに対しその列数が２倍（４列）となる。
【００３２】
次に図７により、ブレード１０４の軸線方向の配置について説明する。図７に示すように各ブレード１０４は、その刃先部１０４ａの中央に半円形の切欠部１０４ｂが設けられているが、この切欠部１０４ａの長さは、刃先部１０４ａの長さよりもわずかに小さくなっている。また、各列のブレード１０４は、刃先部１０４ａの中央に設けられている切欠部１０４ｂの長さと同じ長さの間隔１０４ｃを空けて配置されている。
【００３３】
また、各ブレード１０４の切欠部１０４ｂに対応する部分に、他の列に配置されたブレード１０４の刃先部１０４ａが位置するとともに、各列のブレード１０４間の間隔１０４ｄに対応する部分に、他の列に配置されたブレード１０４の刃先部１０４ａが位置するように、隣合う列では、ブレード１０４の取付位置が上下方向にずれている。このようにブレード１０４の切欠部１０４ｂおよびブレード１０４間の間隔１０４ｄに対応する部分を、他の列のブレード１０４の刃先部１０４ａが補うようになっている。
【００３４】
次にこのような構成からなる本実施例の作用について説明する。図３（ａ）（ｂ）において、汚泥投入口１ａから伝熱胴１内に供給された汚泥６は、主軸２とともに回転する分配リング３によって伝熱胴１の内面に沿うように分散される。さらに汚泥６は主軸２とともに回転するブレード１０４によってかき取られながら、伝熱胴１の内面に薄膜状に引き延ばされる。そして、薄膜状となった汚泥６は重力と、次々に供給される新たな汚泥の圧力によって、少しずつ下方へ進む。その際、伝熱胴１外側の蒸気ジャケット５に供給されている加熱蒸気によって、汚泥６は伝熱胴１を介して加熱される。その後、汚泥６はその水分が蒸発され脱水されて脱水汚泥となり、伝悦胴伝熱胴１の下橋に設けられた排出口１ｂより排出される。一方、汚泥から蒸発した蒸気は、排気口１２から排気される。
【００３５】
図４（ａ）〜（ｄ）において、汚泥６が粘着性をもつ性質である場合、ブレード１０４が汚泥６のかき取る際に、刃先部１０４ａに汚泥６が付着することがある。しかしながら、図２（ａ）（ｂ）に示すように、ブレード１０４の刃先部１０４ａの中央に半円形の切欠部１０４ｂが設けられているので、汚泥６の一部はこの切欠部１０４ｂから逃げることになる。このため本発明のブレード１０４（図４（ａ）（ｂ））の場合、切欠部のない従来のブレード４（図４（ｃ）（ｄ））に比べ粘着性のある汚泥が１度に付着できる面積が小さくなる。従って、本発明によれば、汚泥６が付着しても大きな塊に増粒する前に、汚泥６は自重と乾燥による粘着性の低下によりブレード１０４からはがれ落ちる。なお、汚泥６は刃先部１０４ａに付着している間も、伝熱胴１からの熱により少しずつ乾燥する。
【００３６】
また図６および図７に示すように、伝熱胴１上の任意の点Ｘにある汚泥６を考えた場合、主軸２が１回転するとこのＸ上の汚泥６は、円周方向に４枚配置されたブレード１０４の内の２枚のブレード１０４の刃先部１０４ａによってかき取られる。また点Ｘが、隣合う列のブレード１０４間で刃先部１０４ａが重なり合う部分１０４ｄに対応する点Ｘ′まで移動すると、主軸２の１回転により汚泥６は４回かき取られる。
【００３７】
本実施例によれば、ブレード１０４に切欠部１０４ｂを設けることによって付着汚泥の増殖を最小限に押えることができる。またブレード１０４間の間隔１０４ｃおよびブレード１０４の切欠部１０４ｂを他の列のブレード１０４の刃先部１０４ａで補うことができるので、ブレード１０４の刃先部１０４ａの通過回数の低下を防ぐことができる。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、常に乾燥汚泥の含水率和目標値以下とすることができるので、例えば後段に設けられた焼却設備等の負荷を軽減することができる。また駆動モータの加負荷トリップを未然に防ぐことができるとともに運転の安定性を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による遠心薄膜乾燥機の第１の実施例を示す構成図。
【図２】制御装置の制御方法を示すフローチャート。
【図３】本発明による遠心薄膜乾燥機の第２の実施例を示す図。
【図４】図３に示す遠心乾燥機のブレードへの汚泥の付着状況を従来のブレードと比較して示す図。
【図５】図３のＶ−Ｖ線断面図。
【図６】円周方向に４列に配置されたブレードを上方からみた図。
【図７】円周方向に４列に配置されたブレードを側方からみた図。
【図８】従来の遠心薄膜乾燥機を示す全体断面図。
【符号の説明】
１  伝熱胴
１ａ  汚泥投入口
１ｂ  汚泥排出口
２  主軸
４  ブレード
５  蒸気ジャケット
７  駆動モータ
２１  電流検出器
２２  制御装置
２３  インバータ
１０４  ブレード
１０４ａ  刃先部
１０４ｂ  切欠部
１０４ｃ  ブレード間の間隔
【図１】
0003595294.tif 000002
【図２】
0003595294.tif 000003
【図３】
0003595294.tif 000004
【図４】
0003595294.tif 000005
【図５】
0003595294.tif 000006
【図６】
0003595294.tif 000007
【図７】
0003595294.tif 000008
【図８】
0003595294.tif 000009