(57)【要約】【課題】被処理物の熱変性を防止して、被処理物を迅速かつ充分に乾燥させることができる乾燥機を備える乾燥装置を提供する。【解決手段】逆円錐型の乾燥室１５１を備える乾燥機１４であって、乾燥室１５１の内部を旋回して上昇する熱風を生じさせる熱風旋回手段としての熱風供給管１４３と、この熱風と逆方向に回転する回転軸１５２に固定したチェーン１５４を備える乾燥機１４を含む乾燥装置１を提供する。熱風供給管１４３は乾燥機本体１５２の略円形の外縁の接線方向から熱風を吹き込む。これにより、乾燥室１５１内には旋回して上昇する熱気流サイクロンが形成される。被処理物はこの熱気流サイクロンの流れに乗り、熱気流サイクロンと対向するチェーン１５４に破砕され、迅速に乾燥される。【選択図】        図１
2006266552.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
略円筒状で一端面を天井とし他端面を底とする乾燥室が内部に形成された乾燥機本体と、前記乾燥機本体の乾燥室に供給される熱風を発生させる熱風発生手段と、を備える乾燥機を含む乾燥装置であって、
前記乾燥機は、前記乾燥室の内部において前記熱風を旋回させながら上昇させる熱風旋回手段をさらに備え、
前記乾燥機本体は、前記乾燥室内部に設けられ底側から天井側に延びる回転軸と、一端が当該回転軸に固定されたチェーンと、前記回転軸を回転させる回転手段と、を備えることを特徴とする乾燥装置。
【請求項２】
前記乾燥室は、円筒の底側端縁が絞られた逆円錐状であることを特徴とする請求項１に記載の乾燥装置。
【請求項３】
前記乾燥室は、天井側に設けられ被処理物が供給される供給口と、天井に設けられ当該乾燥室内の気体を排出する排気口と、側壁の底側に設けられ前記熱風発生手段から供給される熱風が吹き込まれる熱風口と、を備え、
前記熱風旋回手段は、前記熱風発生手段と前記乾燥室の熱風口とに接続され前記乾燥機本体の略円形になった外縁の接線方向に延びる熱風供給管である請求項１または２に記載の乾燥装置。
【請求項４】
前記回転手段は、前記回転軸の回転速度を変化させる速度切替機構を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の乾燥装置。
【請求項５】
前記回転手段は、前記回転軸の天井側端部に固定された上側回転翼を備えることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の乾燥装置。
【請求項６】
前記回転手段は、前記回転軸の底側端部に固定された下側回転翼を備えることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の乾燥装置。
【請求項７】
前記乾燥室は、天井側に設けられ被処理物が供給される供給口と、天井に設けられ当該乾燥室内の気体を排出する排気口と、側壁の底側に設けられ前記熱風発生手段から供給される熱風が吹き込まれる熱風口と、を備え、
前記乾燥室の供給口に接続され被処理物を脱水して前記乾燥室に供給する脱水機をさらに備えることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の乾燥装置。
【請求項８】
前記乾燥室は、天井側に設けられ被処理物が供給される供給口と、天井に設けられ当該乾燥室内の気体を排出する排気口と、側壁の底側に設けられ前記熱風発生手段から供給される熱風が吹き込まれる熱風口と、を備え、
前記排気口に接続され乾燥室の内部に延びて先端が広がったフードを備える排気管およびこの排気管に接続され前記乾燥室から排出された気体に含まれる粉塵と気体とを分離して粉塵が除去された含湿気体を排出する粉塵分離手段を備える粉塵分離機をさらに備えることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の乾燥装置。
【請求項９】
前記粉塵分離手段の後段に設けられて前記含湿気体を冷却して除湿して乾燥気体を得る除湿機をさらに備え、
前記除湿機と前記熱風発生手段とは、前記除湿機から排出される乾燥気体を前記熱風発生手段に循環させる気体循環配管で接続されていることを特徴とする請求項８に記載の乾燥装置。
【請求項１０】
略円筒状で一端面を天井とし他端面を底とする乾燥室が内部に形成された乾燥機本体と、前記乾燥機本体の乾燥室に供給される熱風を発生させる熱風発生手段と、を備える乾燥機の前記乾燥室に水分を含む被処理物を供給して当該被処理物を乾燥して乾燥処理物を得る乾燥処理物の製造方法であって、
前記乾燥室内部において底側から天井側に延びる回転軸に取り付けたチェーンを所定の方向に回転させるとともに、前記熱風が前記チェーンの回転方向と逆方向に旋回しながら当該乾燥室内を上昇する熱気流サイクロンを形成させ、前記乾燥室の天井側から前記被処理物を供給することを特徴とする乾燥処理物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は破砕機構を備える乾燥機を含む乾燥装置に関し、特に水分を含む有機性残渣を落下させながら乾燥させる乾燥機を含む乾燥装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、食品や飼料、または各種工場から排出される有機性残渣等を乾燥させる乾燥機として筒型の乾燥機本体と、熱供給手段と、を備える乾燥機が知られている。例えば特許文献１には、乾燥機下方に向かって直径が小さくなる逆円錐型の乾燥機本体と、この乾燥機の内部を加熱する熱供給手段とを備える乾燥機が開示されている。
【０００３】
特許文献１に開示された乾燥機は、乾燥機本体内部に設けられた処理槽がジャケットに覆われ、処理槽とジャケットとの間に熱風等の加熱媒体が熱供給手段から供給されることで処理槽内が加熱され被処理物を乾燥させる間接加熱方式の乾燥機である。この乾燥機の処理槽内には、垂直方向に延びる回転軸と、この回転軸に固定された回転翼とが設けられている。
【０００４】
上記乾燥機では、被処理物は乾燥機上部側から処理槽内に供給され、当該処理槽内を垂直方向に落下する間に加熱され、乾燥される。被処理物は乾燥機内部を落下する間に処理槽内部に設けられた回転翼により破砕されて砕片化するため、塊状で乾燥処理に供される被処理物であっても効率よく乾燥させることができる。
【０００５】
また、特許文献２には家庭から排出される生ゴミを含む一般廃棄物を乾燥させる装置として、略円筒状の乾燥機本体に熱風供給手段が接続された乾燥機と、前記乾燥機後段に設けられたサイクロンとを含む乾燥装置が開示されている。この乾燥装置の乾燥機内部には、回転軸に固定された打撃破砕鎖が設けられ、乾燥機の上部から投入された一般廃棄物が落下しながら打撃破砕されるとともに、熱風供給手段から供給される熱風により乾燥される。
【特許文献１】特開２００２−２０４９７０号公報
【特許文献２】特開２００２−１１３６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１の乾燥機は間接加熱方式であり熱効率が悪い。また、加熱媒体がすり鉢状になった乾燥機本体の下部から供給されるため、被処理物が処理槽下部側で外壁に接して高温にさらされる。このため、被処理物が熱により容易に変性する物質を含む場合、被処理物の性状を変化させてしまう場合がある。さらに、被処理物が茶滓やおから等のように粒径が比較的小さく均一で付着性があるような場合、被処理物を破砕するために設けられた回転翼に被処理物が付着し、付着物の剥離に手間がかかる問題もある。
【０００７】
一方、特許文献２の乾燥装置は一般廃棄物をゴミ袋に入った状態で投入して破砕乾燥させるものであり、打撃鎖により破砕された被処理物は略円筒状の乾燥機本体下部から吹き込まれる熱風により乾燥されるが、乾燥室内部での熱風の挙動がコントロールされていない。このため、被処理物が熱風と効率よく接触せずに乾燥が充分でなく、廃棄物を減量化することはできても、食品等として利用される物質を高い品質で乾燥させることは困難であった。
【０００８】
本発明は上記課題を鑑みてなされ、被処理物の熱変性を防止して、被処理物を迅速かつ充分に乾燥させることができる乾燥機を備える乾燥装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は逆円錐型の乾燥室を備える乾燥機であって、乾燥室の内部を旋回して上昇する熱風を生じさせる熱風旋回手段と、好ましくはこの熱風と逆方向に回転する回転軸に固定したチェーンを備える乾燥機を含む乾燥装置を提供する。より具体的には本発明は以下を提供する。
【００１０】
（１）  略円筒状で一端面を天井とし他端面を底とする乾燥室が内部に形成された乾燥機本体と、前記乾燥機本体の乾燥室に供給される熱風を発生させる熱風発生手段と、を備える乾燥機を含む乾燥装置であって、前記乾燥機は、前記乾燥室の内部において前記熱風を旋回させながら上昇させる熱風旋回手段をさらに備え、前記乾燥機本体は、前記乾燥室内部に設けられ底側から天井側に延びる回転軸と、一端が当該回転軸に固定されたチェーンと、前記回転軸を回転させる回転手段と、を備えることを特徴とする乾燥装置。
【００１１】
本発明に係る乾燥機は、乾燥機本体内部に設けられた空間を乾燥室として、この乾燥室に熱風を吹き込むことにより乾燥室内を乾燥用雰囲気として乾燥処理を行う熱風乾燥式の乾燥機である。乾燥機本体の外形は特に限定されず、例えば円筒状容器の外側を任意の形状の保温材で覆ってもよい。
【００１２】
乾燥室の形状は、乾燥機本体の設置面（地面）に対して垂直方向に長い略円形筒状であり、本明細書において「円筒形」には水平断面が略円状のものが含まれ、片側端縁が先端に向かって細くなる形状が含まれるものとする。円筒の片側端縁が先端に向かって細くなる形状としては、例えば略円錐形が挙げられる。
【００１３】
乾燥機は乾燥室の互いに対向する端面の一方を天井、他方を底として設置され、乾燥室の天井側に設けられた供給口から供給された被処理物を乾燥室内で落下させながら熱風乾燥させる。供給口は乾燥室を構成する円筒の側壁の天井に近い側に設けてもよく、天井となる円筒端面に設けてもよい。一方、熱風口は乾燥室内を旋回して上昇する熱風（以下、「熱気流サイクロン」）を発生させやすくするため、円筒側壁の底部側に設けることが好ましい。
【００１４】
乾燥室内の略中心には地面に対して略垂直な回転軸を設け、この回転軸にチェーンの一端を固定する。チェーンは回転軸の長さ方向の異なる位置に多段に設けることが好ましい。また、回転軸の長さ方向の同一位置において複数のチェーンを設けてもよく、この場合複数のチェーンは等間隔で固定することが好ましい。すなわち例えば同一位置に２本のチェーンを固定する場合は回転軸を挟んで対向する位置に設け、同一位置に３本のチェーンを設ける場合は１２０°間隔で設けることが好ましい。また、チェーンは回転軸から乾燥室の側壁までの長さより２〜１５ｍｍ程度、特に５〜１０ｍｍ程度短くし、回転軸の長手方向に沿って多段に設ける場合は５〜５０ｃｍ間隔とすることが好ましい。
【００１５】
回転軸には、熱気流サイクロンの旋回方向と同方向、逆方向、または正逆切替可能にこの回転軸を回転させる回転手段を接続する。回転手段は特に、熱気流サイクロンの旋回方向と逆方向に回転軸を回転させるものであることが好ましく、例えばモータ等の駆動手段で構成できる。
【００１６】
熱風旋回手段としては、乾燥室底部側の外周円の接線方向に延びるように接続された熱風供給管が挙げられる。
【００１７】
本発明によれば、乾燥機上部から供給される被処理物を、回転するチェーンで打撃破砕することにより砕片化するとともに、乾燥室の壁面に沿って旋回して乾燥室内部を上昇する熱気流サイクロンと接触させる。本発明では、熱風を乾燥室内部で旋回させているため、被処理物がチェーンにより砕片化されやすく、また、熱風との接触効率も高い。したがって本発明によれば、被処理物を短時間で効率よく乾燥させることができる。
【００１８】
チェーンは板状の回転翼に比して回転させやすく、高速回転が可能であるため、被処理物を短時間で砕片化できる。また、回転軸の回転を停止させればチェーンは回転軸に沿って垂下するため、回転軸に洗浄液を流しかけることで回転軸とともに洗浄できるため、回転翼を設ける場合のように複数の回転翼をそれぞれ洗浄する手間が不要となる。
【００１９】
さらに本発明では、被処理物は乾燥機上部から供給されて乾燥室内で砕片化されて落下するため、水分を含んだ状態で砕片化された被処理物は乾燥室下部から供給された高温の熱風と接触して短時間で乾燥されるとともに、熱風の温度を低下させる。一方、乾燥されて比重が低下した被処理物は熱気流サイクロンにより乾燥室上部に吹き上げられ、乾燥室上部で２〜３０分程度、滞留する間により確実に乾燥される。ここで、乾燥室上部側の熱風は温度が低下しているため、被処理物が高温の熱風に長時間さらされて熱変性することが防止される。したがって、本発明は、被処理物として再利用に供される茶滓、おから、および焼酎の絞り滓といった有機性残渣の乾燥に特に好適に使用できる。
【００２０】
ここで本明細書において「有機性残渣」とは、茶滓、コーヒー豆滓、焼酎の絞り滓、酒粕等の飲料製造残渣、おからや野菜屑といった食品残渣等、飼料や工業原料として再利用可能な有機性廃棄物を意味するものとする。本発明は特に有機性残渣を再利用するために乾燥させることに適しているが、被処理物は上記有機性残渣に限定されず、食品、飼料および医薬品等の原料を乾燥させることもでき、生ゴミや排水の生物処理により生じる有機性汚泥等の有機性廃棄物、底泥等の無機性廃棄物を被処理物として乾燥させることは排除されない。
【００２１】
（２）  前記乾燥室は、円筒の底側端縁が絞られた逆円錐状であることを特徴とする（１）に記載の乾燥装置。
【００２２】
本発明によれば、乾燥室の形状を熱風が吹き込まれる底部側に向かって細くなる逆円錐形とするため、底側から上昇する熱気流サイクロンを容易に作り出すことができる。
【００２３】
（３）  前記乾燥室は、天井側に設けられ被処理物が供給される供給口と、天井に設けられ当該乾燥室内の気体を排出する排気口と、側壁の底側に設けられ前記熱風発生手段から供給される熱風が吹き込まれる熱風口と、を備え、前記熱風旋回手段は、前記熱風発生手段と前記乾燥室の熱風口とに接続され前記乾燥機本体の略円形になった外縁の接線方向に延びる熱風供給管である（１）または（２）に記載の乾燥装置。
【００２４】
（３）記載の発明では熱風供給管が乾燥機本体の略円形の外縁の接線方向に延びる。すなわち、本発明では熱風供給管が略円形の水平断面を有する乾燥室に対して偏心した状態で取り付けられることにより、熱風が略円形の乾燥室の外壁に沿って旋回して上昇する。このため本発明によれば乾燥機本体や乾燥室の内部に回転手段を設けることなく、乾燥機の構成を簡素化して熱気流サイクロンを発生させることができる。特に、乾燥室の形状を上方に向かって直径が広くなる略円錐状とすると、旋回する熱気流が上昇し易いため、好ましい。
【００２５】
（４）  前記回転手段は、前記回転軸の回転速度を変化させる速度切替機構を備えることを特徴とする（１）から（３）のいずれかに記載の乾燥装置。
【００２６】
速度切替機構は、運転速度を２段階以上に変化させることができることが好ましい。回転軸の回転速度は、通常処理時は３００〜６００ｒｐｍの高速回転とし、乾燥室の側壁に付着した被処理物を剥離させる場合等は３０〜１００ｒｐｍの緩速運転とすることが好ましい。このように速度切替機構を設けることにより、回転軸を緩速回転させて回転するチェーンの先端の高さを変えることができるため乾燥室側壁に付着した付着物を容易に剥離することができる。
【００２７】
また、回転手段は熱気流サイクロンの旋回方向と逆方向に回転軸を回転させるものであることが好ましく、さらに回転軸の回転方向を正逆切替できることが好ましい。回転軸を熱気流サイクロンの旋回方向と反対に回転させることにより、熱気流サイクロンの流れに乗って流動する被処理物と、この熱気流サイクロンに対向して回転するチェーンとの接触効率が高くなり、被処理物をより迅速に乾燥させることができる。
【００２８】
（５）  前記回転手段は、前記回転軸の天井側端部に固定された上側回転翼を備えることを特徴とする（１）から（４）のいずれかに記載の乾燥装置。
【００２９】
回転軸にはまた、上向きに旋回流を生じさせる上側回転翼を天井側端部側に設けてもよい。上側回転翼は回転軸と同じ方向、特に熱気流サイクロンの旋回方向と逆方向に回転させ、熱気流サイクロンと反対方向に旋回する排出気流を生じるようにすることが好ましい。また、乾燥室上部には、排出気流を粉塵とともに吸い込んで効率よく排出するため、乾燥室内に下向きに広がって開口する傘状のフードとこのフードに接続され排気口を通り外部に延伸する排気管とを設けることが好ましい。
【００３０】
（６）  前記回転手段は、前記回転軸の底側端部に固定された下側回転翼を備えることを特徴とする（１）から（５）のいずれかに記載の乾燥装置。
【００３１】
さらに回転軸には乾燥室の底部側に下側回転翼を設けることが好ましい。下側回転翼は乾燥機の運転が停止する等して乾燥室の底部に被処理物が堆積したような場合に回転させ、塊状になった被処理物を破砕するとともに上昇気流を発生させることにより、乾燥室底部に堆積した被処理物を舞い上がらせる。下側回転翼は、乾燥室の底部に堆積物が堆積した場合のみ、回転させられればよく、熱気流サイクロンの流れを阻害しないよう、回転軸とは連動せずに動くように構成することが好ましい。
【００３２】
（７）  前記乾燥室は、天井側に設けられ被処理物が供給される供給口と、天井に設けられ当該乾燥室内の気体を排出する排気口と、側壁の底側に設けられ前記熱風発生手段から供給される熱風が吹き込まれる熱風口と、を備え、前記乾燥室の供給口に接続され被処理物を脱水して前記乾燥室に供給する脱水機をさらに備えることを特徴とする（１）から（６）のいずれかに記載の乾燥装置。
【００３３】
被処理物は乾燥機に供給する前に脱水して含水率を低下させておくことが好ましく、（７）記載の発明では乾燥機の前段に脱水機を設けて脱水機出口と乾燥室の供給口とを接続する。脱水機で圧搾脱水された被処理物は塊状になって乾燥機の供給口から乾燥室内部に供給されるが、本発明では乾燥室内部に高速回転するチェーンが設けられているため、塊状の被処理物は速やかに砕片化される。
【００３４】
（８）  前記乾燥室は、天井側に設けられ被処理物が供給される供給口と、天井に設けられ当該乾燥室内の気体を排出する排気口と、側壁の底側に設けられ前記熱風発生手段から供給される熱風が吹き込まれる熱風口と、を備え、前記排気口に接続され乾燥室の内部に延びて先端が広がったフードを備える排気管およびこの排気管に接続され前記乾燥室から排出された気体に含まれる粉塵と気体とを分離して粉塵が除去された含湿気体を排出する粉塵分離手段を備える粉塵分離機をさらに備えることを特徴とする（１）から（７）のいずれかに記載の乾燥装置。
【００３５】
乾燥機からは水分を含んだ排出気体とともに被処理物が乾燥されて得られる乾燥処理物が粉塵として排出されるため、乾燥機後段には粉塵分離機を設け、粉塵と気体とを分離することが好ましい。粉塵分離機は、排出気体が分離室内部を旋回して下降するサイクロン分離機で構成することができる。サイクロン分離機は、気体と粉塵とが分離される分離室を備える本体と、本体下部側に連結され乾燥処理物が集積される集積槽と、本体上部側に接続され粉塵が除去された含湿気体を排出する含湿気体管と、を備えることが好ましい。
【００３６】
（９）  前記粉塵分離手段の後段に設けられて前記含湿気体を冷却して除湿して乾燥気体を得る除湿機をさらに備え、前記除湿機と前記熱風発生手段とは、前記除湿機から排出される乾燥気体を前記熱風発生手段に循環させる気体循環配管で接続されていることを特徴とする（８）に記載の乾燥装置。
【００３７】
（９）記載の発明では、粉塵分離機の後段に含湿気体から水分を除去する除湿機を設けるとともに、この除湿機で除湿された乾燥気体の大部分を熱風発生手段に循環させる。すなわち、乾燥気体の一部は乾燥装置の系外へ排出するとともに熱風発生手段には外気の一部を新たに供給するようにしてもよいが、除湿された乾燥気体の大部分（例えば９０〜９９容量％）は熱風発生手段に循環させることが好ましい。このような循環は特に、空気や熱で酸化劣化する成分を含有する場合に有効である。
【００３８】
このように乾燥装置を略閉鎖系として乾燥機で使用される気体を乾燥装置内で循環させることにより、乾燥機に供給される気体の酸素含有量を低下させ、被処理物の酸化を防止できる。また、外気の温度や湿度の変化に係らず、年間を通してほぼ一定の温度および湿度の気体を熱風発生手段に供給できるため、熱風発生手段で気体を加熱するために必要なエネルギー量を低下させることができる。さらに、熱風発生手段から供給される熱風の温度および湿度が年間を通じて安定するため、被処理物の性状が安定する。また、微細な粉塵が排出されることなく、作業環境も良好となる。
【００３９】
（１０）  略円筒状で一端面を天井とし他端面を底とする乾燥室が内部に形成された乾燥機本体と、前記乾燥機本体の乾燥室に供給される熱風を発生させる熱風発生手段と、を備える乾燥機の前記乾燥室に水分を含む被処理物を供給して当該被処理物を乾燥して乾燥処理物を得る乾燥処理物の製造方法であって、前記乾燥室内部において底側から天井側に延びる回転軸に取り付けたチェーンを所定の方向に回転させるとともに、前記熱風が前記チェーンの回転方向と逆方向に旋回しながら当該乾燥室内を上昇する熱気流サイクロンを形成させ、前記乾燥室の天井側から前記被処理物を供給することを特徴とする乾燥処理物の製造方法。
【００４０】
（１０）記載の発明によれば、被処理物を迅速に乾燥させ、水分が５〜１５重量％程度となるように充分に乾燥され、しかも熱風管槽による熱変性が抑制された乾燥処理物が得られる。
【発明の効果】
【００４１】
本発明によれば、被処理物の熱変性を防止しながら簡易かつ迅速に被処理物を乾燥させ、高品質な乾燥処理物を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
以下、図面を参照して本発明について具体的に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る乾燥装置１の模式図である。乾燥装置１は脱水機１２、乾燥機１４、粉塵分離機１６、および除湿機１８がこの順に接続されて構成されている。図１に示すように乾燥機１４は、円筒の一端側が絞られ略円錐状になった乾燥室１５１が内部に形成されている。乾燥機１４は乾燥室１５１の細くなった片側端部側を底部側として円錐が倒立した状態で設置される逆円錐型である。以下、上下左右といった方向を示す用語は乾燥機１４をこの状態で設置した場合を基準として便宜的に用いるものとする。また、同一部材には同一符号を付し、説明を省略または簡略化する。
【００４３】
脱水機１２はホッパ１２１と、このホッパ１２１と接続され内部にスクリュウ１２６を備える脱水機本体１２２と、を有する。ホッパ１２１にはベルトコンベア等で構成される供給機構１２５から茶飲料製造過程で発生する茶滓等が被処理物として供給される。ホッパ１２１に供給された被処理物は自然落下またはホッパ１２１内に設けられたスクリュウ（図示せず）等により所定量ずつ、脱水機本体１２２に送られる。
【００４４】
脱水機本体１２２は本実施形態では水平方向に延びる略円筒形の内部空間を備え、この内部空間に設けられたスクリュウ１２６がモータ等の駆動手段１２７と接続されている。脱水機本体１２２に供給された被処理物は、スクリュウ１２６が駆動手段１２７で回転されることにより、被処理物を一端側から他端側に移動させながら圧搾脱水される。本実施形態では脱水機１２はスクリュウプレス型脱水機として構成されているが、脱水機１２はこれに限定されず、例えば遠心濾過型および遠心沈降型の遠心脱水機、ベルトプレス型脱水機、並びにフィルタープレス型等、任意の脱水機を用いることができる。
【００４５】
スクリュウ１２６の下部には網状体１２８が設けられ、被処理物から脱水された脱水濾液は網状体１２８を通過して排水口１２９から排出される。一方、脱水された被処理物は塊状で乾燥機１４に供給される。
【００４６】
図２は乾燥機１４の内部構成を示す斜視図である。乾燥機１４は乾燥機本体１４２と、この乾燥機本体１４２に接続される熱風発生手段１４１と、熱風旋回手段としての熱風供給管１４３と、を備える。乾燥機本体１４２の内部には、略円筒形の上部乾燥室１５１ａおよび略円錐形の下部乾燥室１５１ｂとから構成される乾燥室１５１が形成されている。熱風発生手段１４１は、気体を間接加熱する加熱器１３１と、加熱器で加熱された熱風を乾燥室１５１に送る送風器であるファン１３２と、で構成されている。
【００４７】
熱風発生手段１４１は加熱器１３１を挟んでファン１３２と反対側に位置する熱風供給管１４３と接続されており、加熱器１３１で加熱された熱風はファン１３２により乾燥室１５１に吹き込まれる。熱風供給管１４３は本実施形態ではすり鉢状になった下部乾燥室１５１ｂの最下部近傍において、乾燥機本体１４２の略円形の外縁の接線方向に延びる。すなわち熱風供給管１４３は、乾燥室１５１の垂直方向中心線より壁側に偏った位置に熱風を供給するように接続されている。
【００４８】
乾燥室１５１には水平断面積が大きくなった側（天井側）の側壁に供給口１５５、水平断面積が狭くなった側（底部側）の側壁に熱風口１５７、および天井となる端面に排気口１５９が形成されている。供給口１５５は脱水機１２の出口と接続され、熱風口１５７は熱風供給管１４３を介して熱風発生手段１４１と接続されている。また、排気口１５９からは後述する排気管１７２が延びて乾燥機１４と粉塵分離機１６とが接続されている。
【００４９】
乾燥機本体１４２は、乾燥室１５１内の略中心に設けられ略垂直方向に延びる回転軸１５２と、この回転軸を回転させる回転手段と１５３と、前記回転軸１５２に一端縁が固定された複数のチェーン１５４と、を備える。チェーン１５４の長さは、回転軸１５２から乾燥室１５１側壁までの距離より５〜１０ｍｍ程度短く、本実施形態では乾燥室１５１は底部側に向かって先が細くなっているため、回転軸１５２の異なる高さ位置に固定された複数のチェーン１５４の長さは互いに異なり、具体的には底部側に向かって短くなる。
【００５０】
回転軸１５２の両端部側にはそれぞれ、下側回転翼１３３と上側回転翼１３５とが設けられ、これらの回転翼１３３、１３５はどちらも４枚の羽が約９０°の角度で取り付けられた構成である。各羽は、いずれも同じ方向、具体的には上側回転翼１３３側端縁に向かって傾斜するように回転軸１５２の軸が延びる方向に対して４５°程度の角度で取り付けられている。
【００５１】
回転軸１５２は上側回転翼１３５が設けられた側を上側（天井側）として乾燥室１５１内部に取り付けられ、両回転翼１３３、１３５はどちらも乾燥室１５１内に上向流を発生させる。回転軸１５２は等間隔で取り付けられた３枚の軸受板１５８で支持されている。軸受板１５８は、乾燥室１５１内部の気流の流れを阻害しないように、回転軸１５２に軸が延びる方向に対して３０〜６０°、例えば本実施形態では４５°程度傾いて斜めになった状態で乾燥室１５１の側壁に取り付けられている。
【００５２】
なお乾燥機１２を稼動させて乾燥処理を行なう際は、回転軸１５２は後述する熱気流サイクロンの旋回方向と逆に回転させることから、下側回転翼１３３は回転軸１５２とは独立に回転されるよう、構成することが好ましい。すなわち、通常の乾燥処理の際には下側回転翼１３３は回転させないことが好ましい。
【００５３】
このためには、例えば回転軸１５２を覆う略円筒状の管体１５２ｂを設けて回転軸１５２の一部を二重構造とし、この管体１５２ｂに下側回転翼１３３を固定すればよい。また、管体１５２ｂには回転軸１５２と逆方向にこの管体１５２ｂを回転させる駆動手段（図示せず）を回転手段１５３とは別に接続してもよい。このように管体１５２ｂに駆動手段を設けて下側回転翼１３３を回転軸１５２と逆方向に回転させる場合、下側回転翼１３３は回転軸１５２と逆方向に旋回する熱気流サイクロンを形成するため下側回転翼１３３と、管体１５２ｂと、駆動手段とで熱風旋回手段を構成することもできる。
【００５４】
回転手段１５３はモータ等の駆動手段で構成され、本発明では熱風発生手段１４１のファン１３２と連動して回転軸１５２の回転速度をインバータ制御する制御機能を備える速度切替機構（図示せず）がモータに取り付けられた構成となっている。本実施形態では、回転手段１５３はインバータ制御により、回転軸１５２の回転速度を任意に変更できるように構成されているが、回転速度は少なくとも２段階で変化させられればよい。
【００５５】
乾燥室１５１内部にはまた、先端に向かって広がったフード１７１が一端に接続された排気管１７２が延びている。排気管１７２は排気口１５９から乾燥室１５１外部に延伸して、他端側が粉塵分離機１６に接続されている。粉塵分離機１６は乾燥機１４と同様に下部側が次第に細くなったすり鉢状の底部を備える分離室１６１が設けられた分離機本体１６２と、分離機本体１６２の下部に設けられた集積槽１６３と、分離機本体１６２上部から延伸する含湿気体管１６４と、を備える。
【００５６】
排気管１７２は分離室１６１の上部側側壁に接続され、含湿気体管１６４は分離室１６１の天井に接続され、排気管１７２から供給され粉塵を含む気体は、分離室１６１内を旋回しながら下降する。気体の風速は下方に向かって低下し、気体とともに乾燥機１４から排出された乾燥処理物と分離され、除塵された気体（含湿気体）は水分を含んだ状態であり、含湿気体管１６４から除湿機１８に送られる。
【００５７】
除湿機１８は冷却機構を備える熱交換器であり、含湿気体が冷却されることにより水分が除去された乾燥気体が得られる。除湿機１８により含湿気体が冷却されて得られる凝縮水は排水管から排出し、乾燥された気体は気体循環配管１９から熱風発生手段１４１に循環させる。
【００５８】
以下、本実施形態に係る乾燥装置１を用いて、被処理物として茶滓を乾燥させる乾燥方法について説明する。まず、茶飲料の製造過程から排出される茶滓（含水率７０〜８５％程度）を供給機構１２５からホッパ１２１に送り、ホッパ１２１から所定量ずつ、脱水機本体１２２内部に導入する。脱水機１２内部では、茶滓は駆動手段１２７で回転されるスクリュウ１２６の回転に伴って図１の右側方向に送られる過程で圧搾脱水される。脱水濾液は網状体１２８から落下して排水口１２９から排出される。一方、茶滓は含水率７５％程度に脱水され、直径２〜１０ｃｍ程度の塊状となって供給口１５５から乾燥機１４の乾燥室１５１内に入る。
【００５９】
乾燥室１５１には熱風供給管１４３から熱風が供給されるとともに、回転軸１５２が回転されることでチェーン１５４が回転して塊状の茶滓は打撃破砕されて砕片化しながら乾燥室１５１を落下する。ここで、熱風供給管１４３は乾燥機本体１４２の底部側壁において、水平断面が略円形となった乾燥室内部に接線方向から熱風を供給するように設けられている。このため、熱風供給管１４３から送り込まれた熱風は、熱風口１５７近傍で乾燥室１５１側壁に接して旋回流となって乾燥室１５１内を上昇する。本実施形態では下部乾燥室１５１ｂは上方に向かって広くなる略円錐形であるため、熱風供給管１４３を乾燥機本体１４２の接線方向に延びるように取り付けることで、熱風は容易に旋回する上昇気流（熱気流サイクロン）となる。
【００６０】
本実施形態では、熱風供給管１４３は乾燥室１５１の垂直方向中心から右側に偏った位置に熱風を供給するように接続されており、ファン１３２から送られた熱風は、図中、矢印で示すように左回りに旋回して上昇する熱気流サイクロンとなる。一方、回転軸１５２は右回りに回転され、チェーン１５４は右回りに回って熱気流サイクロンと対向する。乾燥室１５１内に供給された茶滓は熱気流サイクロンに乗って左回りに旋回しながら右回りに回転するチェーン１５４と接触する。このため、本実施形態の乾燥装置１では茶滓とチェーンとの接触頻度が多く、茶滓が迅速に砕片化される。
【００６１】
砕片化された茶滓は表面から乾燥され、乾燥が進んで粉末状になった茶滓は熱気流サイクロンに巻き上げられて乾燥室１５１上部に浮上して略円筒状の上部乾燥室１５１ａに２〜３０分程度、滞留する。一方、水分を含んだ塊状の茶滓は下部乾燥室１５１ｂの下方に落下して破砕されながら高温の熱気流サイクロンと接触することで水分が蒸発して乾燥されるとともに熱風の温度を９５℃程度に低下させる。
【００６２】
このように、本発明では水分を多く含む茶滓は乾燥室１５１の底部側で高温（例えば１５０〜２５０℃程度）の熱風と接触して瞬時に乾燥される一方、乾燥された茶滓は粉塵となって上部乾燥室１５１ａ側に舞い上がり、比較的低温（例えば８０〜９５℃程度）の熱気流サイクロンでさらに乾燥される。本実施形態では、下部乾燥室１５１ｂの垂直方向の高さは２〜５ｍであり、上部乾燥室１５１ａの高さは１〜２ｍで、上部乾燥室１５１ａ側に舞い上げられた乾燥処理物は上部乾燥室１５１ａで確実に乾燥される。このため、本発明によれば茶滓を短時間で確実に乾燥させ、しかも熱風によるカテキン等の分解を抑制することができる。
【００６３】
上部乾燥室１５１ａは熱気流サイクロンの風速が低いため、上部乾燥室１５１ａを浮遊する乾燥処理物はフード１７１下方に設けられた上側回転翼１３５に発生される排出気流に乗って排気管１７２から排出される。上側回転翼１３５は熱気流サイクロンとは逆向きの排出気流を生じることにより、上側回転翼１３５付近を浮遊する乾燥処理物を吸い込みながら排気管１７２に送る。ここで、乾燥室１５１は外縁付近ほど、風速が速く、中心部は風速が低くなっていることから、上部乾燥室１５１ａの中心付近の気流は弱く、乾燥が進んで軽くなった粉塵が選択的に排気管１７２に吸い込まれることになる。このため、本発明によれば排気管１７２から排出される乾燥処理物の品質を均質化できる。
【００６４】
排気管１７２から粉塵分離機１６に入った乾燥処理物は、粉塵分離機１６内を旋回して下降する気流の勢いが弱まるとともに自然落下して集積槽１６３に堆積する。一方、乾燥処理物と分離され除塵された気体は水分を含んでおり、含湿気体管１６４から排出されファン１６５を介して除湿機１８に供給される。除湿機１８では冷却水等の冷却媒体を用いて含湿気体を間接冷却することにより、含湿気体に含まれる水分を凝縮させて、水分を凝縮水として系外へ排出し、水分が除去されて温度４０〜６０℃程度、湿度２０〜５０％程度になった乾燥気体を得る。
【００６５】
本実施形態では、除湿機１８と熱風発生手段１４１とは気体循環配管１９を介して接続されており、除湿機１８で得られた乾燥気体はほとんどが熱風発生手段１４１に送られ、加熱されて熱風として乾燥室１５１内に循環供給される。本発明では乾燥用の気体が循環利用されるため、熱風発生手段１４１に供給される気体の温度および湿度が年間を通して上記範囲内でほぼ一定となる。このため、気体加熱用のエネルギー消費を低減できるとともに、乾燥室１５１内の処理条件を安定化させることができる。また、循環される気体は酸素含有量が低いため、茶滓等の被処理物の酸化を抑制できる。このため、本発明によれば乾燥処理物の品質を安定させ、品質劣化を抑制することができる。なお、被処理物の酸化が問題とならない場合は、除湿機１８を用いることなく直接排出する方が有利である。
【００６６】
本実施形態では被処理物として茶滓を用いるが、茶滓は粒径が比較的均一で種々の含有成分を含むため、乾燥室１５１内に付着しやすい。特に、多段に設けられたチェーン１５４同士の間に位置する乾燥室１５１の壁面には茶滓が付着した塊が成長する場合がある。本発明ではかかる場合に、回転軸１５２の回転速度を緩速運転に切替ることでチェーン１５４の遊離端が回転する高さを変化させて壁面に付着した茶滓の塊を落下させる。
【００６７】
図３は緩速運転を行っている状態の乾燥機１４の断面模式図である。図３に示すように緩速運転を行っている際には、回転軸１５２の回転速度を低下させてチェーン１５４と回転軸１５２との角度を３０〜５０°程度にすることにより、チェーンの１５４の先端が位置する高さを変化させている。乾燥室１５１の側壁には、通常の乾燥処理の際にチェーン１５４の先端が位置する高さにある側壁部分を除き、茶滓２０が付着しているが、緩速運転を行うことにより、この茶滓２０とチェーン１５４とが接触して茶滓２０の塊が破砕される。
【００６８】
また、回転軸１５２の回転を停止するとチェーン１５４は回転軸１５２に沿って垂下するため、回転軸１５２にと乾燥室１５１の側壁とを洗浄液で洗浄すれば、乾燥室１５１内とチェーン１５４および回転軸１５２とを同時に洗浄できる。
【００６９】
なお、停電等により乾燥機１４が停止して運転を再開する場合等、乾燥室１５１の底部に茶滓が塊状に堆積しているような場合、下側回転翼１３３を回転させる。これにより、堆積物を砕片化するとともに上昇気流により茶滓を乾燥室１５１上部側へ巻き上げる。下側回転翼１３３は熱気流サイクロンの動きを阻害しないよう、回転軸１５２から独立して回転することが好ましいが、熱風の吹き込み量を調整する等して下側回転翼１３３を動かしながら熱気流サイクロンを作り出して乾燥処理を行なうことも排除されない。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明は、例えば茶飲料製造などに伴い発生する茶滓等の有機性残渣を乾燥させて再利用するために利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の一実施形態に係る乾燥装置を示す図である。
【図２】上記実施形態に係る乾燥機の内部構成を示す図である。
【図３】上記実施形態に係る乾燥機を緩速運転している状態を示す図である。
【符号の説明】
【００７２】
１      乾燥装置
１２    脱水機
１４    乾燥機
１６    粉塵分離機
１８    除湿機
１３３  下側回転翼
１３５  上側回転翼
１４１  熱風発生手段
１４２  乾燥機本体
１４３  熱風供給管（熱風旋回手段）
１５１  乾燥室
１５２  回転軸
１５３  回転手段
１５４  チェーン
１５５  供給口
１５７  熱風口
１５９  排気口
【図１】
2006266552.tif 000003
【図２】
2006266552.tif 000004
【図３】
2006266552.tif 000005