(57)【要約】【課題】装置構成を簡略化して導入コストを低減することができると共に、運転コストを低減でき、排ガスの問題も生じないクリーンな乾燥システムを提供する。【解決手段】筒状を有して内部に被乾燥物３を収容する乾燥処理容器１と、乾燥処理容器１内で回転して被乾燥物３を撹拌する撹拌装置８と、撹拌装置８の回転を駆動する撹拌モータ１０とを有する乾燥装置と、発電した電力により撹拌モータ１０を介し撹拌装置８を回転させて被乾燥物３を攪拌し、且つ、発電に伴い発生する発生熱を乾燥処理容器１に伝えて乾燥処理容器１内の被乾燥物３を加熱するよう構成した燃料電池２００とにより乾燥システムを構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状を有して内部に被乾燥物を収容する乾燥処理容器と、該乾燥処理容器内で回転して被乾燥物を撹拌する撹拌装置と、該撹拌装置の回転を駆動する撹拌モータとを有する乾燥装置と、
発電した電力により前記撹拌モータを介し撹拌装置を回転させて被乾燥物を攪拌し、且つ、発電に伴い発生する発生熱を前記乾燥処理容器に伝えて該乾燥処理容器内の被乾燥物を加熱するよう構成した燃料電池と
を有することを特徴とする乾燥システム。
【請求項２】
前記燃料電池を気密容器内に設置し、該気密容器内に熱交換流体を供給して燃料電池の発生熱により熱交換流体を加熱し、加熱した熱交換流体を加熱流体供給管により前記乾燥処理容器内に供給して被乾燥物を直接加熱することを特徴とする請求項１に記載の乾燥システム。
【請求項３】
前記燃料電池を気密容器内に設置し、且つ、前記乾燥処理容器の外周に加熱用ジャケットを形成し、前記気密容器内に熱交換流体を供給して燃料電池の発生熱により熱交換流体を加熱し、加熱した熱交換流体を加熱流体供給管により前記加熱用ジャケットに供給して被乾燥物を外部から加熱することを特徴とする請求項１に記載の乾燥システム。
【請求項４】
前記燃料電池を気密容器内に設置し、且つ、前記乾燥処理容器の外周に加熱用ジャケットを形成し、前記気密容器内に熱交換流体を供給して燃料電池の発生熱により熱交換流体を加熱し、加熱した熱交換流体を加熱流体供給管により前記加熱用ジャケットに供給して被乾燥物を外部から加熱すると共に、前記加熱した熱交換流体を分岐管により乾燥処理容器内に供給して被乾燥物を直接することを特徴とする請求項１に記載の乾燥システム。
【請求項５】
前記気密容器内に熱交換流体として水を供給し、燃料電池の発生熱によって生成した水蒸気を前記加熱用ジャケットに供給するようにしたことを特徴とする請求項３又は４に記載の乾燥システム。
【請求項６】
前記気密容器内に熱交換流体として空気を供給し、燃料電池の発生熱によって加熱した加熱空気を少なくとも乾燥処理容器内に供給するようにしたことを特徴とする請求項２〜４のいずれか１つに記載の乾燥システム。
【請求項７】
前記燃料電池が前記乾燥処理容器の外周に一体に形成され、燃料電池の発生熱の伝熱により乾燥処理容器内の被乾燥物を外部から加熱するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の乾燥システム。
【請求項８】
前記燃料電池の電力で撹拌モータを駆動する以外の余剰電力を外部に供給するようにしたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の乾燥システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、食品汚泥、下水汚泥、動物し尿汚泥等の含水の被乾燥物を乾燥する際に好適な乾燥システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
食品工場等においては常に大量の泥状の食品廃棄物が発生しており、又、下水等の排水を活性汚泥処理設備で浄化する際にも大量の汚泥が発生する。食品汚泥は処理することにより動物の飼料等として利用することができ、又、下水汚泥及び動物し尿汚泥等は処理することにより肥料等として利用することができる。このため、種々の研究・開発がなされているが、この種の汚泥はいずれも水分を含んだ泥状を有しているために取扱性が悪いという問題がある共に、臭いが発する問題もあり、従って、汚泥を利用するためには先ず乾燥を行うようにしている。
【０００３】
汚泥の乾燥には、スチームジャケットを備えたケーシング内に、スクリュー羽根を備えた複数の回転軸を配設し、ジャケットと回転軸とスクリュー羽根に加熱蒸気を供給して、ケーシング内に投入した汚泥を加熱・乾燥する乾燥機が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０８−２０６６９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１の乾燥機によれば、複数のスクリュー羽根で汚泥を撹拌しながらスチームジャケットと回転軸とスクリュー羽根に加熱蒸気を供給して汚泥を加熱しているので、汚泥を効果的に加熱して乾燥することができる。
【０００６】
しかし、上記特許文献１の乾燥機においては、スチームジャケットと回転軸とスクリュー羽根に供給する加熱蒸気は外部から供給する必要があるため、蒸気発生装置（ボイラ）を独自に備えた場合には、加熱蒸気を発生させる水と燃料を供給するための構成も備えなければならず、更に複数のスクリュー羽根を回転する駆動モータへの給電も外部から行う必要があるために、乾燥装置本体周辺の装備が非常に複雑且つ大掛かりになり、蒸気配管工事、燃料配管工事等の作業が増加して乾燥装置導入のための導入コストが増大するという問題がある。更に、蒸気発生装置では燃料の燃焼のために運転コストが増加する問題があると共に、蒸気発生装置からの排気の問題も生じていた。
【０００７】
本発明は、装置構成を簡略化して導入コストを低減することができると共に、運転コストを低減でき、排ガスの問題も生じないクリーンな乾燥システムを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に係る発明は、筒状を有して内部に被乾燥物を収容する乾燥処理容器と、該乾燥処理容器内で回転して被乾燥物を撹拌する撹拌装置と、該撹拌装置の回転を駆動する撹拌モータとを有する乾燥装置と、
発電した電力により前記撹拌モータを介し撹拌装置を回転させて被乾燥物を攪拌し、且つ、発電に伴い発生する発生熱を前記乾燥処理容器に伝えて該乾燥処理容器内の被乾燥物を加熱するよう構成した燃料電池と
を有することを特徴とする乾燥システムである。
【０００９】
請求項２に係る発明は、前記燃料電池を気密容器内に設置し、該気密容器内に熱交換流体を供給して燃料電池の発生熱により熱交換流体を加熱し、加熱した熱交換流体を加熱流体供給管により前記乾燥処理容器内に供給して被乾燥物を直接加熱することを特徴とする請求項１に記載の乾燥システムである。
【００１０】
請求項３に係る発明は、前記燃料電池を気密容器内に設置し、且つ、前記乾燥処理容器の外周に加熱用ジャケットを形成し、前記気密容器内に熱交換流体を供給して燃料電池の発生熱により熱交換流体を加熱し、加熱した熱交換流体を加熱流体供給管により前記加熱用ジャケットに供給して被乾燥物を外部から加熱することを特徴とする請求項１に記載の乾燥システムである。
【００１１】
請求項４に係る発明は、前記燃料電池を気密容器内に設置し、且つ、前記乾燥処理容器の外周に加熱用ジャケットを形成し、前記気密容器内に熱交換流体を供給して燃料電池の発生熱により熱交換流体を加熱し、加熱した熱交換流体を加熱流体供給管により前記加熱用ジャケットに供給して被乾燥物を外部から加熱すると共に、前記加熱した熱交換流体を分岐管により乾燥処理容器内に供給して被乾燥物を直接することを特徴とする請求項１に記載の乾燥システムである。
【００１２】
請求項５に係る発明は、前記気密容器内に熱交換流体として水を供給し、燃料電池の発生熱によって生成した水蒸気を前記加熱用ジャケットに供給するようにしたことを特徴とする請求項３又は４に記載の乾燥システムである。
【００１３】
請求項６に係る発明は、前記気密容器内に熱交換流体として空気を供給し、燃料電池の発生熱によって加熱した加熱空気を少なくとも乾燥処理容器内に供給するようにしたことを特徴とする請求項２〜４のいずれか１つに記載の乾燥システムである。
【００１４】
請求項７に係る発明は、前記燃料電池が前記乾燥処理容器の外周に一体に形成され、燃料電池の発生熱の伝熱により乾燥処理容器内の被乾燥物を外部から加熱するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の乾燥システムである。
【００１５】
請求項８に係る発明は、前記燃料電池の電力で撹拌モータを駆動する以外の余剰電力を外部に供給するようにしたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の乾燥システムである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の乾燥システムは、乾燥処理容器内の被乾燥物を撹拌する撹拌装置を備えた乾燥装置と、発電した電力により撹拌装置を回転させて被乾燥物を攪拌し、且つ、発電に伴い発生する発生熱を乾燥処理容器に伝えて該乾燥処理容器内の被乾燥物を加熱するよう構成した燃料電池とにより構成したので、簡略且つコンパクトな乾燥システムによって独立して被乾燥物の加熱・乾燥を行うことができ、しかも、外部からの電力の供給、及び蒸気発生装置によって大量の加熱蒸気を製造するための水と燃料を供給するための構成を装備する必要がないので、周辺設備の工事費が大幅に低減され、乾燥システム導入のための費用を低減できるという優れた効果を奏し得る。
【００１７】
更に、従来の蒸気発生装置を備えた場合のように燃料供給による運転コストの増加を招くことがなく、排気の問題も生じないためクリーンな運転が可能になるという効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明を実施する乾燥システムの一実施例を示す概略側面図である。
【図２】本発明を実施する乾燥システムの他の実施例を示す概略側面図である。
【図３】図２の乾燥システムに類似した実施例を示す概略側面図である。
【図４】本発明を実施する乾燥システムの更に他の実施例を示す概略側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。
【００２０】
図１は本発明の乾燥システムの一実施例を示す概略側面図であり、この乾燥システムは乾燥装置１００と燃料電池２００とにより構成されている。
【００２１】
図１の乾燥装置１００は、横置きの筒状を有し両端が蓋体２ａ，２ｂで閉塞された乾燥処理容器１を備えており、該乾燥処理容器１の一端の蓋体２ａの上部には食品汚泥、下水汚泥、動物し尿汚泥等からなる被乾燥物３を投入するための供給口４が設けられ、又、他端の蓋体２ｂの下部には加熱・乾燥された乾燥物３’を取り出すための排出口５が設けられている。前記乾燥処理容器１には、該乾燥処理容器１の軸中心に位置するように前記蓋体２ａ，２ｂを貫通して配置した回転軸６と、乾燥処理容器１内の回転軸６に固定したプレート状の複数の撹拌部材７とからなる撹拌装置８が設けられている。更に、前記乾燥処理容器１の外部に突出した回転軸６には、減速機構９を介して撹拌モータ１０が接続されている。図１に示す撹拌装置８は、回転軸６の長手方向に所要の間隔を有して周方向の位置が順次変わるように回転軸６に対して複数のプレート状の撹拌部材７が半径方向に延びて固定されており、且つ、各撹拌部材７の先端は乾燥処理容器１の内面に間隔を隔てて接近しており、更に、各撹拌部材７は、回転軸６の回転によって供給口４から投入された被乾燥物３を徐々に排出口５側へ向かって移動させるように、回転軸６に対して所要の傾斜角或いはねじれを有して取り付けられている。尚、前記撹拌装置８の構成は図１に示すものに限定されるものではなく、スクリュー羽根を備えるようにしてもよい。
【００２２】
更に、前記乾燥処理容器１の外周には外筒２８によって加熱用ジャケット２９が形成してあり、加熱用ジャケット２９には加熱流体供給管３０からの加熱蒸気１４ａ（熱交換流体）を供給するようにしている。３１は前記加熱用ジャケット２９を形成する外筒２８に設けたドレン口である。
【００２３】
前記燃料電池２００は、燃料系路１１から供給される水素と酸素を反応させることによって電気と水と熱を発生するようになっている。そして、図１の燃料電池２００では、発電に伴って生じる発生熱を取り出して前記乾燥処理容器１に供給することにより被乾燥物３の加熱・乾燥を行うようにしている。即ち、前記燃料電池２００を包囲する大きさの気密容器１２を設け、該気密容器１２内に燃料電池２００を設置している。このとき、燃料電池２００の外周面と気密容器１２との間には空間が形成されることが好ましく、このため、例えば格子状の台１３上に燃料電池２００を設置している。前記気密容器１２には熱交換流体としての水１４を供給するための給水管１５が接続してあり、該給水管１５によって供給された水１４は燃料電池２００の発電に伴う発生熱により加熱されて加熱蒸気１４ａを生成するようになっている。更に、前記気密容器１２の上部位置と前記乾燥装置１００の前記加熱用ジャケット２９との間は加熱流体供給管３０によって接続してあり、前記気密容器１２内で生成した加熱蒸気１４ａを加熱用ジャケット２９に供給するようにしている。
【００２４】
更に、前記気密容器１２における前記燃料電池２００の上面よりも上部位置には、上位センサ１７ａと下位センサ１７ｂを有する水位計１７が設けてあり、気密容器１２内の水位が上位センサ１７ａと下位センサ１７ｂの間のレベルＬに常に位置するように給水管１５に設けたバルブ１８の開度を調節する制御器１９を設けている。
【００２５】
ここで、前記燃料電池２００の反応温度について見ると、固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ）の運転温度は７０〜９０℃であるのに対し、りん酸形燃料電池（ＰＡＦＣ）の運転温度は２００℃であり、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）の運転温度は７００〜１０００℃であるため、りん酸形燃料電池及び固体酸化物形燃料電池によれば、工場等で一般の加熱用に用いられている０．１〜５ＭＰａで１１０〜２５０℃程度の加熱蒸気を容易に製造することができる。
【００２６】
又、前記燃料電池２００によって発電された電力２０は、整流器２１を介して分電盤等の給電装置２２に供給されており、給電装置２２のからの電力により前記撹拌モータ１０を駆動して撹拌装置８を回転するようにしている。又、前記撹拌モータ１０を駆動する際に電力が余剰になる場合には、その余剰電力を照明等のその他の装置に利用したり、又は、余剰電力を売電するようにしている。尚、図示例では横置きの乾燥処理容器１の場合について例示したが、乾燥処理容器１は傾斜或いは縦置きにすることもできる。
【００２７】
次に図１の乾燥システムの作動を説明する。
【００２８】
気密容器１２内には、燃料電池２００が没入するレベルＬになるように制御器１９がバルブ１８を制御して給水管１５から水１４が供給されている。この状態で燃料電池２００を運転して発電を行うと、発電した電力は整流器２１を介して分電盤等の給電装置２２に供給され、更に、給電装置２２からの電力により撹拌モータ１０が駆動されて撹拌装置８が回転される。一方、気密容器１２内の水１４は、燃料電池２００の発電に伴う発生熱により加熱されて加熱蒸気１４ａを生成し、生成した加熱蒸気１４ａは加熱流体供給管３０を介して乾燥装置１００の加熱用ジャケット２９に供給される。
【００２９】
従って、図１の乾燥システムでは、一端側（右側）の供給口４から乾燥処理容器１内に供給された被乾燥物３は、撹拌装置８の撹拌部材７によって撹拌されながら他端側（左側）へ移送されつつ、加熱用ジャケット２９に供給された加熱蒸気１４ａによって加熱されることにより効果的に乾燥されるようになる。そして、乾燥した乾燥物３’は、他端側（左側）に設けられた排出口５から取り出される。
【００３０】
燃料電池２００は前記したように気密容器１２内に供給される水１４によって水冷されているので、燃料電池２００は常に略一定の温度に保持されるようになる。又、前記燃料電池２００が前記撹拌モータ１０を駆動するのに必要な電力以上の電力を発電できる場合には、その余剰電力は売電することができる。
【００３１】
尚、前記燃料電池２００は、発電に伴う発生熱を用いて乾燥処理容器１内の被乾燥物３の加熱・乾燥を行うことを主体としたものであり、発電する電力は最低限撹拌モータ１０を駆動できればよいので、燃料電池２００に高い発電効率を要求する必要はない。従って、上記乾燥システムには強度が保持された比較的安価な燃料電池２００を採用することができる。
【００３２】
図２は、本発明の乾燥システムの他の実施例を示す概略側面図であり、図１の乾燥システムと相違する点は、気密容器１２に水を供給することに代えて、気密容器１２の下部に設けた空気管２３により送風ファン２４からの空気２５（熱交換流体）を供給しており、燃料電池２００の発電に伴う発生熱によって加熱された加熱空気２５ａを加熱流体供給管１６によって乾燥処理容器１内に直接供給するようにしている点である。又、図１に示した加熱用ジャケット２９を備えていない点である。
【００３３】
図２の空気管２３によって気密容器１２内に供給する空気２５は、燃料電池２００の外周に対して均一に吹き付けることが好ましく、このために燃料電池２００の外周に向けて空気を噴射する複数の空気ノズルを備えるようにしてもよい。更に、気密容器１２の上部には加熱空気２５ａの温度を検出する温度センサ２６が設けてあり、この温度センサ２６による検出温度が所定の温度になるように前記送風ファン２４の回転を制御する制御器２７を備えている。尚、温度センサ２６は加熱流体供給管１６を流れる加熱空気２５ａの温度を検出するようにしてもよい。
【００３４】
従って、図２の乾燥システムでは、送風ファン２４により気密容器１２に熱交換流体として空気２５を供給しているので、気密容器１２内の空気２５は燃料電池２００の発電に伴う発生熱によって加熱されて加熱空気２５ａとなり、この加熱空気２５ａが加熱流体供給管１６により乾燥装置１００の乾燥処理容器１内に直接供給される。従って、乾燥処理容器１内の被乾燥物３は撹拌装置８で撹拌されつつ加熱空気２５ａにより直接加熱されて効果的に乾燥されるようになる。
【００３５】
燃料電池２００は前記したように気密容器１２内に供給される空気２５によって空冷されており、加熱空気２５ａの温度が所定温度になるように制御器２７によって送風ファン２４を制御しているので、燃料電池２００は常に略一定の温度に保持されるようになる。
【００３６】
図３は、図２の乾燥システムに類似した実施例を示す概略側面図であり、図２の乾燥システムと相違する点は、乾燥処理容器１の外周に外筒２８によって加熱用ジャケット２９を形成しており、更に、燃料電池２００の発電に伴う発生熱によって加熱された加熱空気２５ａを加熱流体供給管３０によって前記加熱用ジャケット２９に供給するようにしている点である。
【００３７】
更に、図３の乾燥システムにおいては、前記加熱流体供給管３０から破線のように分岐した分岐管３２を乾燥処理容器１に接続しており、前記気密容器からの加熱空気２５ａを、前記加熱用ジャケット２９に供給すると共に、乾燥処理容器１内に直接供給するようにしている。このとき、加熱流体供給管３０と分岐管３２に弁３３，３４を設けて、前記加熱用ジャケット２９と乾燥処理容器１内に供給する加熱空気量を調節するようにしてもよい。
【００３８】
図３の実施例によれば、乾燥処理容器１内の被乾燥物３は、加熱流体供給管３０によって加熱用ジャケット２９に供給される加熱空気２５ａと、分岐管３２によって乾燥処理容器１内に直接供給される加熱空気２５ａとにより同時に加熱されて効果的に乾燥されるようになる。
【００３９】
図４は本発明の乾燥システムの更に他の実施例を示す概略側面図である。この実施例では、前記乾燥処理容器１の外周に、円筒形を有して乾燥処理容器１を一体に包み込むように配置した燃料電池２００ａを備えている。従って、燃料電池２００ａの発電に伴う発生熱は伝熱によって乾燥処理容器１に伝えられるようになっており、又、燃料電池２００ａで発電された電力２０は整流器２１及び給電装置２２を介して撹拌モータ１０に供給され、撹拌装置８を回転駆動するようになっている。
【００４０】
従って、図４の乾燥システムでは、乾燥装置１００と燃料電池２００ａとが一体化されたためにコンパクトな乾燥システムとすることができ、又、乾燥処理容器１内の被乾燥物３は、撹拌装置８によって撹拌されると共に、燃料電池２００ａによる発生熱の伝熱によって外部から加熱されることにより効果的に乾燥されるようになる。
【００４１】
尚、本発明の乾燥システムは、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、食品汚泥、下水汚泥、動物し尿汚泥等の種々汚泥の他、他の含水物の乾燥にも適用できること、種々の燃料電池を用いることができること、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００４２】
１  乾燥処理容器
３  被乾燥物
８  撹拌装置
１０  撹拌モータ
１２  気密容器
１４  水（熱交換流体）
１４ａ        加熱蒸気
１６  加熱流体供給管
２０  電力
２５  空気（熱交換流体）
２５ａ        加熱空気
２９  加熱用ジャケット
３０  加熱流体供給管
３２  分岐管
１００  乾燥装置
２００  燃料電池
２００ａ        燃料電池
【図１】
2011127798.tif 000003
【図２】
2011127798.tif 000004
【図３】
2011127798.tif 000005
【図４】
2011127798.tif 000006