(57)【要約】      （修正有）【課題】被乾燥物である高水分率バイオマスから発生する蒸気を大気中に放出せず、蒸気の保有する気化熱を被乾燥物の乾燥に利用する比較的小規模省エネルギー乾燥装置を提供する。【解決手段】外殻の円筒内空間にスクリュウを回転させて被乾燥物を移送させ、円筒状中空部およびスクリュウ羽根の中空部に過熱蒸気を送通して、間接的に被乾燥物を乾燥する乾燥装置および乾燥方法である。被乾燥物を負圧容器に入れて加熱することにより、低温で蒸発させる。その低温蒸気を吸引圧縮機で吸引圧縮して過熱蒸気に変化させる。その過熱蒸気を用いて負圧容器を加熱することにより被乾燥物の水分を間接的に蒸発させる。この過程で、被乾燥物を乾燥する時に使われた気化熱は、凝縮熱として還元されるので、乾燥装置の外に無駄な熱エネルギーを放出することなく乾燥できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方端部に投入口を、他方端部に排出口を有する円筒状の外殻と、該外殻の円筒内空間に移送手段を有する水分を含んだ被乾燥物の乾燥装置であって、上記円筒状の外殻は、円筒状の内側筒体と、その外側に円筒状中空部を形成して配した外側筒体とを備え、上記移送手段は、上記内側円筒体内にあって、螺旋状の中空部を形成すると共に、上記外殻の両端に設けた支持部によって回転自在に支持され、被乾燥物を移送するスクリュウ羽根を備え、上記円筒状中空部および上記スクリュウ羽根の中空部に過熱蒸気を送通することを特徴とする乾燥装置。
【請求項２】
上記内側筒体と上記外側筒体とで形成する円筒状中空部に、上記外殻の全長に亘って、螺旋状の仕切り材を設けたことを特徴とする請求項１に記載の乾燥装置。
【請求項３】
上記スクリュウ羽根は、被乾燥物の移送方向にむかって、そのピッチを小さくしたことを特徴とする請求項１に記載の乾燥装置。
【請求項４】
上記スクリュウ羽根は、上記外殻の両端に設けた支持部によって回転自在に支持された中空部を有する中空軸の外周面に一体に取り付けてあり、上記外殻の円筒状中空部、上記スクリュウ羽根の螺旋状の中空部および上記中空軸の中空部に過熱蒸気を送通することを特徴とする請求項１または請求項３に記載の乾燥装置。
【請求項５】
上記乾燥装置に外設して、被乾燥物を乾燥部に移送する前に、被乾燥物の水分が大気圧下では蒸発しない程度に被乾燥物を加熱する予熱部を設け、該予熱部の排出口と上記乾燥装置の投入口とを連通していることを特徴とする請求項１に記載の乾燥装置。
【請求項６】
上記予熱部は、一方端部に投入口を、他方端部に排出口を有する円筒状の予熱部の外殻と、該外殻の円筒内空間に予熱部の移送手段とで構成し、上記円筒状の予熱部の外殻は、円筒状の予熱部の内側筒体と、その外側に円筒状中空部を形成して配した予熱部の外側筒体とを備え、上記予熱部の移送手段は、上記予熱部の内側円筒体内にあって、螺旋状の中空部を形成すると共に、上記予熱部の外殻の両端に設けた支持部によって回転自在に支持された予熱部のスクリュウ羽根を備え、上記予熱部の円筒状中空部および上記予熱部のスクリュウ羽根の中空部に過熱蒸気または高温の凝縮水を送通することを特徴とする請求項５の記載の乾燥装置。
【請求項７】
予熱部の内側筒体と予熱部の外側筒体で形成する中空部内および上記予熱部のスクリュウ羽根（螺旋状）の中空部に、上記乾燥部の過熱蒸気または高温の凝縮水を送通するパイプを、上記乾燥部と上記予熱部との間に設けたことを特徴とする請求項５および６に記載の乾燥装置。
【請求項８】
上記外殻とスクリュウ羽根との間の空間で被乾燥物から発生する蒸気を吸引且つ該空間を負圧状態にすると共に、吸引した蒸気を圧縮して過熱蒸気にする吸引・圧縮部を乾燥部に外設したことを特徴とする請求項1の乾燥装置。
【請求項９】
上記乾燥装置を用いて水分を含んだ被乾燥物の乾燥方法であって、上記スクリュウ羽根（螺旋羽根）を回転させて、被乾燥物を上記投入口から上記排出口に向かって移送させる過程で、上記外殻の螺旋状の中空部、および上記スクリュウ羽根の螺旋状中空部に過熱蒸気を送通させると共に、外殻およびスクリュウ羽根（螺旋羽根）に被乾燥物を接触させ、上記過熱蒸気の熱によって被乾燥物の水分を蒸発させて被乾燥物を乾燥することを特徴とする乾燥方法。
【請求項１０】
上記外殻内部で被乾燥物から発生した蒸気を吸引して、上記外殻内部を（被乾燥物の環境を）負圧にすると共に、吸引した蒸気を圧縮して過熱蒸気にし、その過熱蒸気を上記外殻の中空部および上記スクリュウ羽根の螺旋状中空部に送通させることを特徴とする請求項９に記載の乾燥方法。
【請求項１１】
吸引・圧縮部で生成した過熱蒸気を、乾燥部内の被乾燥物の水分を蒸発して乾燥させるために使用すると共に、被乾燥物を乾燥部に移送する前に、予熱部の被乾燥物内の水分が蒸発しない程度に、予め熱しておく予熱として使用することを特徴とする請求項９および請求項１０に記載の乾燥装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高含水バイオマス資源を効率よく乾燥する装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
カーボンニュートラルなバイオマスとして、家畜糞尿、食品廃棄物、汚泥、下水汚泥、間伐材、建築廃材、泥炭などがある。これらのバイオマスをエネルギー資源として有効利用することが行われている。資源化の方法として、炭化・発酵・ガス化などの技術が用いられている。中でも炭化技術については、貯蔵性や原材料性に優れていることから、改良改善および研究開発が進められている。
【０００３】
しかし、これらバイオマスの内、家畜糞尿、食品廃棄物、下水汚泥、泥炭などは高含水のために、炭化処理が非効率であり、高エネルギーを有する炭化燃料を得ることが困難であった。この問題点を改善するために、特許文献１が提案されている。
【０００４】
特許文献１には、低水分含有バイオマスを乾留して第１工程炭化燃料と乾溜ガスとする第1炭化工程と、高水分含有バイオマスを第１炭化工程で得られた乾溜ガスを燃焼させて得られる高温の燃焼ガスの熱により乾燥させて乾燥バイオマスとする乾燥工程と、乾燥工程で得られた乾燥バイオマスを乾溜して第２工程炭化燃料とする第２炭化工程とから構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０―２４１９３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１では、高水分率バイオマスを、第１炭化工程で得られた乾溜ガスを燃焼させて得られる高温の燃焼排気ガスの熱により乾燥させて、乾燥バイオマスにしているので、第２工程の高水分率バイオマスを乾燥させるには、第一炭化工程が必要であり,設備が大規模になるという問題がある。
また、高含水バイオマスは、炭化工程で得られた乾溜ガスを燃焼させて得られる高温の燃焼ガスの熱により乾燥させているが、高含水バイオマスを炭化する工程で発生する多量の蒸気を大気放出しており、熱エネルギーを有効に利用できていない。
かつ、大気放出に伴う排ガス規制をクリアするために、多量の蒸気を８００℃以上に再加熱した後に除塵し、２００℃以下に冷却処理を行っており、多量のエネルギーを使っている。蒸気を大気中へ放出することは、蒸気に蓄えられた大量の気化熱を廃棄することになり、熱エネルギーの無駄使いになっている。また、バイオマスをエネルギー資源として活用するには大きなマイナス要因である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の乾燥装置は、一方端部に投入口を、他方端部に排出口を有する円筒状の外殻と、該外殻の円筒内空間に移送手段を有する水分を含んだ被乾燥物の乾燥装置であって、
上記円筒状の外殻は、円筒状の内側筒体と、その外側に円筒状中空部を形成して配した外側筒体とを備え、
上記移送手段は、上記内側円筒体内にあって、螺旋状の中空部を有すると共に、上記外殻の両端に設けた支持部によって回転自在に支持され、被乾燥物を移送するスクリュウ羽根を備え、
上記円筒状中空部および上記スクリュウ羽根の中空部に過熱蒸気を送通することを特徴としている。
【０００８】
この発明の乾燥装置によれば、上記外殻の中空部と回転するスクリュウ羽根の中空部とに過熱蒸気を送通するので、スクリュウ羽根で被乾燥物を移送すると共に、移送中に外殻やスクリュウ羽根の部材を介して間接的に被乾燥物の水分を加熱蒸発させて、被乾燥物を乾燥することができる。また、過熱蒸気を使った間接的加熱なので、中空部に供給した蒸気が汚染されることもなく、環境に悪影響を与えない。また、螺旋状のスクリュウ羽根だけで軸がないので、被乾燥物を移送するとき、被乾燥物が軸等に絡むことが少ない。
【０００９】
実施形態１の乾燥装置は、上記内側筒体と上記外側筒体とで形成する円筒状中空部に、上記外殻の全長に亘って、螺旋状の仕切り材を設けたことを特徴としている。
【００１０】
実施形態１によれば、外殻の円筒状の中空部に、上記外殻の全長に亘って、螺旋状の仕切り材を設けたので、中空部が螺旋状の中空に形成され、中空部に過熱蒸気を送通する際に外殻を万遍なく加熱することができる。
【００１１】
実施形態２の乾燥装置は、上記スクリュウ羽根を、被乾燥物の移送方向にむかって、そのピッチを小さくしたことを特徴としている。
【００１２】
実施形態２によれば、被乾燥物は移送中に水分を蒸発させて体積が縮小するが、スクリュウ羽根は移送方向にむかってそのピッチを小さくしているので、被乾燥物とスクリュウ羽根との間に空隙を生じることなく接触状態が保たれて、過熱蒸気から被乾燥物への熱伝導が継続する。
【００１３】
実施形態３の乾燥装置は、上記スクリュウ羽根が、上記外殻の両端に設けた支持部によって回転自在に支持された中空部を有する中空軸の外周面に一体に取り付けてあり、上記外殻の円筒状中空部、上記スクリュウ羽根の螺旋状の中空部および上記中空軸の中空部に過熱蒸気を送通することを特徴としている。
【００１４】
実施形態３によれば、上記スクリュウ羽根は、上記外殻の両端に設けた支持部によって回転自在に支持された中空部を有する中空軸の外周面に一体に取り付けてあり、上記外殻の円筒状中空部、上記スクリュウ羽根の螺旋状の中空部および上記中空軸の中空部に過熱蒸気を送通するので、被乾燥物が、外殻、中空軸および螺旋状の中空スクリュウ羽根と接触する表面積が広く効率的に乾燥することができる。
【００１５】
実施形態４の乾燥装置は、上記乾燥装置に外設して、被乾燥物を乾燥部に移送する前に、被乾燥物の水分が沸点に達しない程度に被乾燥物を加熱する予熱部を設け、該予熱部の排出口と上記乾燥装置の投入口とを連通していることを特徴としている。
【００１６】
実施形態４によれば、乾燥装置に外設して、被乾燥物を乾燥部に移送する前に、被乾燥物の水分が大気圧下では沸点に達しない程度に加熱する予熱部を設け、該予熱部の排出口と上記乾燥装置の投入口とを連通しているので、被乾燥物を乾燥部に投入する前に予め温めておくことが出来、乾燥部での乾燥が効率的に行える。
【００１７】
実施形態５の乾燥装置の上記予熱部は、一方端部に投入口を、他方端部に排出口を有する円筒状の予熱部の外殻と、該外殻の円筒内空間に予熱部の移送手段とで構成し、
上記円筒状の予熱部の外殻は、円筒状の予熱部の内側筒体と、その外側に円筒状中空部を形成して配した予熱部の外側筒体とを備え、
上記予熱部の移送手段は、上記予熱部の内側円筒体内にあって、螺旋状の中空部を形成すると共に、上記予熱部の外殻の両端に設けた支持部によって回転自在に支持された予熱部のスクリュウ羽根を備え、
上記予熱部の円筒状中空部および上記予熱部のスクリュウ羽根の中空部に過熱蒸気または高温の凝縮水を送通することを特徴としている。
【００１８】
実施形態５によれば、乾燥部から供給される過熱蒸気または高温の凝縮水を予熱に使用するので、圧縮して過熱状態にした蒸気さらに凝縮水の熱までも予熱にも使用することで、熱を有効に利用することができる。
【００１９】
実施形態６の乾燥装置は、予熱部の内側筒体と予熱部の外側筒体で形成する中空部内および上記予熱部のスクリュウ羽根の中空部に、上記乾燥部の過熱蒸気または高温の凝縮水を送通するパイプを、上記乾燥部と上記予熱部との間に設けたことを特徴としている。
【００２０】
実施形態６によれば、予熱部の内側筒体と予熱部の外側筒体で形成する中空部内および上記予熱部のスクリュウ羽根の中空部に、上記乾燥部の過熱蒸気または高温の凝縮水を送通するパイプを、上記乾燥部と上記予熱部との間に設けたので、乾燥部の過熱蒸気や凝縮水の熱エネルギーを予熱部に使用でき、熱エネルギーを有効に利用することができる。
【００２１】
実施形態７の乾燥装置は、上記外殻とスクリュウ羽根との間の空間で被乾燥物から発生する蒸気を吸引且つ該空間を負圧状態にすると共に、吸引した蒸気を圧縮して過熱蒸気にする吸引・圧縮部を乾燥部に外設したことを特徴としている。
【００２２】
実施形態７によれば、上記外殻とスクリュウ羽根との間の空間で被乾燥物から発生する蒸気を吸引且つ該空間を負圧状態にすると共に、吸引した蒸気を圧縮して過熱蒸気にする吸引・圧縮部を乾燥部に外設しているので、上記外殻とスクリュウ羽根との間の空間で被乾燥物から発生する蒸気を吸引且つ該空間を負圧状態にすることで、被乾燥物の水分が１００℃以下でも沸騰し、少ない熱エネルギーで乾燥することができる。
【００２３】
上記課題を解決するための本発明の水分を含んだ被乾燥物の乾燥方法は、上記スクリュウ羽根を回転させて、被乾燥物を上記投入口から上記排出口へ向かって移送させる過程で、上記外殻の螺旋状の中空部、およびスクリュウ羽根の螺旋状中空部に過熱蒸気を送通させると共に、外殻およびスクリュウ羽根に被乾燥物を接触させ、上記過熱蒸気の熱によって被乾燥物の水分を蒸発させて被乾燥物を乾燥することを特徴としている。
【００２４】
この発明の乾燥方法によれば、上記課題を解決するための本発明の水分を含んだ被乾燥物の乾燥方法は、上記スクリュウ羽根を回転させて、被乾燥物を上記投入口から上記排出口へ向かって移送させる過程で、上記外殻の螺旋状の中空部、およびスクリュウ羽根の螺旋状中空部に過熱蒸気を送通させると共に、外殻およびスクリュウ羽根に被乾燥物を接触させ、上記過熱蒸気の熱によって被乾燥物の水分を蒸発させて被乾燥物を乾燥するので、スクリュウ羽根で被乾燥物を移送できると共に移送中に外殻やスクリュウ羽根の部材を介して間接的に被乾燥物の水分を蒸発して乾燥することができる。また、間接加熱なので中空部に供給した蒸気が汚染されることもなく、環境に悪影響を与えない。
【００２５】
実施形態１の乾燥方法によれば、上記外殻内部で被乾燥物から発生した蒸気を吸引して、上記外殻内部を（被乾燥物の周囲環境を）負圧にすると共に、吸引した蒸気を圧縮して過熱蒸気にし、その過熱蒸気を上記外殻の中空部および上記スクリュウ羽根の螺旋状中空部に送通させることを特徴としている。
【００２６】
実施形態1によれば、上記外殻内部で被乾燥物から発生した蒸気を吸引して、上記外殻内部を（被乾燥物の周囲環境を）負圧にすると共に、吸引した蒸気を圧縮して過熱蒸気にし、その過熱蒸気を上記外殻の中空部および上記スクリュウ羽根の螺旋状中空部に送通させるので、外殻内部を負圧にすることで、１００℃以下の温度でも被乾燥物の水分を沸騰させることができる。また、外殻内部で発生した低温（１００℃以下）の蒸気を圧縮することで過熱蒸気（２００℃以下）を生成し、その過熱蒸気を外殻やスクリュウ羽根の中空部に送通することで、高温での加熱ができ、乾燥効率を上げることができる。
【００２７】
実施形態２の乾燥方法によれば、吸引・圧縮部で生成した過熱蒸気を、乾燥部内の被乾燥物の水分を蒸発して乾燥させるために使用すると共に、被乾燥物を乾燥部に移送する前に、予熱部の被乾燥物内の水分が沸点に達しない程度に、予め熱しておく予熱として使用することを特徴としている。
【００２８】
実施形態２によれば、吸引・圧縮部で生成した過熱蒸気を乾燥部と予熱部で使用するので、過熱蒸気の熱エネルギーを無駄なく有効に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】装置全体の模式図
【図２】乾燥部内の断面図
【図３】乾燥部外殻部の断面図
【図４】予熱部内部の断面図
【図５】予熱部外殻の断面図
【図６】吸引・圧縮部の模式図
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の実施形態を図に基づいて詳細に説明する。
図1は、本発明の水分を多く含んだ被乾燥物であるバイオマス資源(家畜糞尿、食品廃棄物、下水汚泥、泥炭など)を乾燥する装置全体の模式図である。
水分を多く含んだバイオマス資源を乾燥するための乾燥装置１は、図１に基づいて、装置全体を簡単に説明すると、大きくは乾燥部２とバイオマス資源から発生する蒸気を吸引または圧縮する吸引・圧縮部３と乾燥部２の上流側にある予熱部４とからなる。
【００３１】
乾燥部２は、図２、図３に示すように、円筒状の外殻２０を備え、上記円筒状の外殻２０は、円筒状の内側筒体２１と、その外側に円筒状中空部を形成して配した外側筒体２２からなる。また、上記外殻２０は、被乾燥物の移送方向の上流側に投入口２３を上記内側筒体２１と上記外側筒体２２とを貫通して形成すると共に下流側に排出口２４を上記内側筒体２１と上記外側筒体２２とを貫通して形成されている。上記投入口２３は、後述する中継ホッパー８０に連通している。また、上記排出口２４は、後述する収納容器８３の開口に臨んでいる。
外殻２０の内部、すなわち上記円筒状の内側筒体２１とその外側に配した外側筒体２２とで形成した円筒状中空部にはその空間を螺旋状の仕切り板２５によって仕切られて螺旋状の中空部２６を形成している。
【００３２】
上記円筒状の内側筒体２１の円筒内部に、移送手段として、軸６１の周囲に螺旋形のスクリュウ羽根６２をもつスクリュウコンベア６が設けられている。スクリュウコンベア６はその軸６１の両端を、上記外殻２０の両端を閉塞するように取り付けた軸受６Ａと軸受６Ｂに回転自在に支持されている。スクリュウコンベア６は、図示しないモーターによって回転する。
そして、軸６１はその軸芯が中空部６１１に形成されている。スクリュウ羽根６２には、その肉厚部に螺旋状の中空部６２１が形成されている。
スクリュウ羽根６２はスクリュウコンベア６の上流側から下流側に向かってその螺旋のピッチを狭くしている。
また、軸受６Ａには中空部６ＡＡが、軸受６Ｂには中空部６ＢＢが形成されており、それぞれ上記中空部６１１および中空部６２１と連通している。また、上記中空部６１１および中空部６２１も互いに連通している。
なお、スクリュウコンベア６は軸６１を除いてスクリュウ羽根６２のみをその両端を軸受６Ａ，６Ｂに支持するようにしてもよい。
また、スクリュウ羽根６２は、その肉厚部に螺旋状の中空部６２１を形成するのではなく、細い中空パイプを曲率の異なり、且つ螺旋ピッチの等しい螺旋状に加工し、これらを螺旋状に重ねて実質中空部を有するスクリュウ羽根にしてもよい。
【００３３】
吸引・圧縮部３は、図１に示すように、乾燥部２の外殻２０とスクリュウコンベア６との間の空間２Ａにある被乾燥物から発生する蒸気を吸引すると共に圧縮し、圧縮された蒸気を上記外殻２０の中空部２６、軸６１の中空部６１１およびスクリュウ羽根６２の中空部６２１に供給する。
吸引・圧縮部３は、図６に示すように、往復動するロッド３１とロッド先端に取り付けたピストン３２とピストンが往復動するシリンダー３３とからなり、ロッド３１は、図示しないモーターで作動するクランク３４を介して往復動する。        
ピストンの両端面にはそれぞれ入口３５，３５と出口３６、３６があり逆止弁３７、３７，および逆止弁３８、３８の作動によってピストン内の蒸気の入出を制御している。
入口３５，３５には、外殻２０の複数の適所を貫通して空間２Ａに開口した吸引管２Ｂが除塵機２Ｃを介して接続されている。また、出口３６，３６は、圧縮され過熱された蒸気を軸受６Ｂの中空部６ＢＢとの間に設けられ、ピストン内で圧縮された蒸気を軸受６Ｂの中空部６ＢＢ、ひいては外殻２０の中空部２６およびスクリュウコンベア６の中空部６１１，６２１に供給する供給管２Ｄが接続されている。
なお、吸引・圧縮部の機構はロータリー式、多段タービン式等であってもよい。
【００３４】
軸受６Ａに支持された側の軸６１に設けた孔６１２は、スクリュウコンベア６の中空部６１１，６２１内を通過する蒸気、あるいは中空部６１１，６２１内で液体になった凝縮水を軸受６Ａの中空部６ＡＡに排出する孔である。
一方、軸受６Ｂに支持された側の軸６１に設けた孔６１３は、供給管２Ｄから供給される蒸気を軸受６Ｂの中空部６ＢＢからスクリュウコンベア６の中空部６１１，６１２に供給する孔である。
【００３５】
外殻２０の外側筒体２２の下端には孔２９が設けられ、外殻２０内の中空部内２６で生じた凝縮水を排出する孔である。そして、上記外殻２０の中空部２６内で生じた凝縮水は、孔２９から出て、その下方に設けた樋を流下する。そして、その凝縮水と軸６の孔６１２から出てきた凝縮水を溜めるための凝縮水ドレーン２７を設けてある。樋と一体である凝縮水ドレーン２７は気密である。また、凝縮水ドレーン２７にはポンプ２８が据えられている。
【００３６】
排出口２４は、乾燥部２で乾燥した被乾燥物を収納する収納容器８３に繋がっている。収納容器８３は気密性ゲート８４を有している。
【００３７】
乾燥部２の投入口２３は、後述する予熱部で加熱された被乾燥物を乾燥部２に投入するまでに一時的に溜めておく中継ホッパー８０に繋がっている。中継ホッパー８０は、入り口側、出口側共に気密性ゲート８１，８２を備え、乾燥部２側の気圧を常に負圧に保ち、予熱部側の大気圧と等しくならないようにしてある。
【００３８】
予熱部４は、構造的には上記乾燥部２と類似している。すなわち、図４および図５に示すように、予熱部４は、円筒状の外殻４０を備え、上記円筒状の外殻４０は、円筒状の内側筒体４１と、その外側に円筒状中空部を形成して配した外側筒体４２からなる。また、上記外殻４０は、被乾燥物の移送方向の上流側に投入口４３を上記内側筒体４１と上記外側筒体４２とを貫通して形成すると共に下流側に排出口４４を上記内側筒体４１と上記外側筒体４２とを貫通して形成されている。上記投入口４３は、乾燥装置１の外部から被乾燥物を投入貯留する貯留ホッパー１０の排出口と接続されている。上記貯留ホッパー１０は、略漏斗状形状をしており、投入側ゲート１２と排出側ゲート１３を備えている。
また、上記排出口４４は、上記中継ホッパー８０の入口側に接続してある。
【００３９】
外殻４０の内部、すなわち上記円筒状の内側筒体４１とその外側に配した外側筒体４２とで形成した円筒状中空部にはその空間を螺旋状の仕切り板４５によって仕切られて螺旋状の中空部４６を形成している。螺旋状の仕切り板４５は、下流側に向かってそのピッチを狭くしている。
【００４０】
上記円筒状の内側筒体４１の円筒内部に、軸５１の周囲に螺旋形のスクリュウ羽根５２をもつスクリュウコンベア５が設けられている。スクリュウコンベア５はその軸５１の両端を、上記外殻４０の両端を閉塞するように取り付けた軸受５Ａと軸受５Ｂに回転自在に支持されている。スクリュウコンベア５は、図示しないモーターによって回転する。
そして、軸５１はその軸芯が中空に形成され中空部５１１を形成している。スクリュウ羽根５２には、その肉厚部に螺旋状の中空部５２１が形成されている。
また、軸受５Ａ，５Ｂは、それぞれ中空部５ＡＡ、５ＢＢが形成されており、上記中空部５１１および中空部５２１と連通している。
なお、スクリュウコンベア５は軸５１を除いてスクリュウ羽根５２のみをその両端を軸受５Ａ，５Ｂに支持するようにしてもよい。
また、スクリュウ羽根５２は、その肉厚部に螺旋状の中空部５２１を形成するのではなく、細い中空パイプを曲率の異なり、且つ螺旋ピッチの等しい螺旋状に加工し、これらを螺旋状に重ねて実質中空部を有するスクリュウ羽根にしてもよい。
【００４１】
軸受５Ｂに支持された側の軸５１に設けた孔５３は、上記乾燥部２の凝縮水ドレーン２７に設けたポンプ２８からパイプ１４を介して軸受５Ｂの中空部５ＢＢに送られた高温の凝縮水を軸５１の中空部５１１やスクリュウ羽根５２の中空部５２１へ供給するための孔である。
一方、軸受５Ａに支持された側の軸５１に設けた孔５４は、スクリュウコンベア５の中空部５１１、５２１内を通過した凝縮水が軸受５Ａの中空部５ＡＡへ流出する孔である。
【００４２】
円筒状の内側筒体４１と円筒状の外側筒体４２との間の中空部４６と、乾燥部２の外殻の中空部２６との間には、乾燥部２の外殻２０の中空部２６内で凝縮しなかった高圧の過熱蒸気とスクリュウコンベア６の軸６１の中空部６１１およびスクリュウ羽根６２の中空部６２１内の蒸気のうち凝縮水にならなかった高圧の過熱蒸気を中空部４６に供給するために、パイプ１５を設けている。パイプ１５にはその途中に減圧弁１６を設けている。
【００４３】
なお、上記のパイプ１４を介して、ポンプ２８で高温の凝縮水を軸５１に設けた孔５３から中空部５１１や中空部５２１に供給しているが、パイプ１４を外殻４０の中空部４６に接続して中空部４６内を凝縮水で加熱するようにしてもよい。この場合、外側筒体４２に設けた孔４９は設けない。
【００４４】
また、上記したパイプ１５を介して、乾燥部２で凝縮水にならなかった過熱蒸気を中空部４６に供給しているが、パイプ１５を軸受５Ｂの中空部５ＢＢに連通させて、乾燥部２の過熱蒸気を孔５３から軸５１の中空部５１１やスクリュウ羽根５２の中空部５２１へ供給して、過熱蒸気でスクリュウコンベア５を加熱するようにしてもよい。この場合、中空部５１１、５２１内で気化熱を消費して凝縮水になった水は孔５４から軸受５Ａの中空部５ＡＡへ流出する。
【００４５】
内側筒４１と外側筒体４２との間の中空部４６に供給された蒸気のうち凝縮しなかった蒸気を排出するために、外側筒体を貫通して設けた排気管１７が設けられ、その排気管１７は、水槽１９内の水中に臨ませてある。水槽１９内の水で冷却され,低温の凝縮水になる。
外殻４０内の中空部４６内で高温蒸気のうち凝縮水になった水は、外側筒体４２の下端に穿った排出孔４９から排出される。その水を受けるために、外側筒体４２の下端部に樋状の凝縮水ドレーン４７が設けてある。
【００４６】
符号５６は、外郭４０とスクリュウコンベア５との間の空間５５にある被乾燥物から発生するアンモニア等の低温発生ガスを図示しない脱臭装置へ送る低温発生ガス取出し管であり、外郭４０を貫通して、空間５５に望ませてある。
低温発生ガス取出し管５６でアンモニア等の低温発生ガスを低温の状態で回収するので、環境の負荷にならない。
【００４７】
そして、上記孔５４から流出した水および上記凝縮水ドレーン４７で受けた水を排水するために、排水管１８が軸受５Ａの下端部に取り付けられ、排水管１８は水槽１９に臨ませてある。
なお、上記予熱部は、特に被乾燥物の水分が少ない場合には必ずしも必要ではない。また、スクリュウコンベアの駆動や吸引・圧縮部の駆動源として、乾燥した被乾燥物を燃焼させ、例えばその熱で発電してその電気を使用することができる。
【００４８】
次に、上記の乾燥装置１で水分を含んだバイオマス資源（被乾燥物という）を乾燥する方法について詳述する。
被乾燥物を予熱部４の投入側ゲート１２を開いて投入し貯留ホッパー１０に貯留する。次に貯留ホッパー１０の下側のゲート１３を開くと、被乾燥物は排出口１１を経由して、投入口４３を経由してスクリュウコンベア５内に入る。
【００４９】
スクリュウコンベア５内には、高温の凝縮水で加熱された軸５１とスクリュウ羽根５２があり、また、過熱蒸気で加熱されている外殻４０があり、スクリュウコンベア５内に入った水分を含んだ被乾燥物は、軸５１,スクリュウ羽根５２と外殻４０の表面に接して間接的に加熱される。スクリュウコンベア５の回転によって、被乾燥物は下流側へ移送される。この移送の間に被乾燥物は水の沸点近くの温度（例えば９０℃）まで加熱される。
【００５０】
温められた被乾燥物は、スクリュウコンベア５０の最下流端に達すると排出口４４から中継ホッパー８０の入り口側気密性ゲート８１を開いて、中継ホッパー８０内入る。このとき出口側気密ゲート８２は閉じておく。
【００５１】
次に、被乾燥物を乾燥部２へ移送するのであるが、まず、中継ホッパー８０の入口側ゲート８１を閉じて気密状態にする。その後出口側ゲート８２を開く。すると、被乾燥物は後述する負圧状態の乾燥部２内（２Ａ）に入る。被乾燥物が所定量入ると、出口側ゲート８２を閉じて、中継ホッパー８０内を気密状態にする。出口側ゲート８２を閉じることによって、乾燥部２の負圧状態が維持される。
【００５２】
乾燥部２では、外殻２０の中空部２６、軸６１の中空部６１１およびスクリュウ羽根６２の中空部６２１には高圧の過熱蒸気が満たされ、外殻２０、特に内筒体２１や軸６１およびスクリュウ羽根６２はすでに高温に温められている。その高温に温められかつ負圧状態の乾燥部２のスクリュウコンベア６と外殻２０との間の空間２Ａに被乾燥物が所定量入れられると被乾燥物は加熱される。そして、空間２Ａを、後述する吸引・圧縮部３で負圧にするので、被乾燥物内に含まれていた水分が、１００℃より低い温度下で蒸発して蒸気になり、被乾燥物が乾燥する。
【００５３】
空間２Ａ内で発生した蒸気は、吸引・圧縮部３によって吸引され、吸引管２Ｂを通って、除塵機２Ｃで蒸気中の固形物が除去されて、吸引・圧縮部３の逆止弁３７，３７および入口３５，３５を経て、シリンダー３３内に導入される。この吸引・圧縮部３のピストン３２の往復作動によって、乾燥部２の空間２Ａは吸引されて負圧状態になる。この負圧状態にすることで被乾燥物内の水分は１００℃以下で沸騰する。そして、吸引した蒸気を圧縮することで過熱蒸気にする。過熱蒸気は２００℃以下にすることで外殻、軸、スクリュウ羽根などの素材として、金属に限らず耐腐食性や耐摩耗性に優れた高分子系材料などが使用できる。
【００５４】
圧縮によって高圧の過熱蒸気になった蒸気を出口３６，３６および逆止弁３８，３８を経て供給管２Ｄに送られ、軸受６Ｂの中空部６ＢＢを経て、孔６１３からスクリュウ羽根コンベア６の中空部６１１，６２１に供給される。また、中空部６ＢＢから外殻２０の中空部２６にも供給される。過熱蒸気を供給された中空部６１１，６２１および中空部２６では軸６１，スクリュウ羽根６２および円筒状の内側筒体２１を加熱する。加熱された熱によって中継ホッパー８０から空間２Ａに順次入ってくるまだ乾燥してない被乾燥物を加熱し、水分を蒸発させ、乾燥することができるのである。
【００５５】
蒸発した蒸気は、吸引・圧縮部３によって、吸引管２Ｂ、除塵機２Ｃを介して、吸引されて吸引・圧縮部３におくられる。そして、吸引・圧縮部３で圧縮されて過熱蒸気になる。こうして、上記の通り空間２Ａ内の被乾燥物を乾燥させるのである。
【００５６】
中空部６１１，６２１に入った過熱蒸気は、被乾燥物に熱を奪われるが、その一部は過熱蒸気のままであり、孔６１２から軸受６Ａの中空部６ＡＡに入り、パイプ１５，減圧弁１６で減圧されて、パイプ１５を通って予熱部の中空部４６に供給される。
残りの過熱蒸気は、被乾燥物に熱を奪われ、高温の凝縮水になる。この凝縮水は、孔６１２から軸受６Ａの中空部６ＡＡに入り、中空部６ＡＡから凝縮水ドレーン２７に流出し凝縮水ドレーン２７に溜まる。そして、凝縮水ドレーン２７内に据えてあるポンプ２８によって、パイプ１４を通って、予熱部の軸受５Ｂの中空部５ＢＢに送られる。
【００５７】
また、中空部２６に入った過熱蒸気は、被乾燥物に熱を奪われるが、一部は過熱蒸気のままであり、軸受６Ａの中空部６ＡＡ近くで上記孔６１２から出てきた蒸気と合流して、パイプ１５，減圧弁１６で減圧されて、パイプ１５によって予熱乾燥部の外殻中空部４６に供給される。
残りの過熱蒸気は、被乾燥物に熱を奪われ、高温の凝縮水になる。この凝縮水は、外側筒体の下端に穿った孔２９から流出し、軸受けの中空部６ＡＡから流出した凝縮水と合流して、樋と一体である凝縮水ドレーン２７に溜まる。そして、凝縮ドレーン２７内の凝縮水は、凝縮水ドレーン４７に据えてあるポンプ２８によって、パイプ１４を経て、予熱部の軸受５Ｂの中空部５ＢＢに送られる。
【００５８】
予熱部の外殻の中空部４６に供給された過熱蒸気は、内側円筒体４１を加温する。空間５５内の被乾燥物によって熱を奪われるが、一部は高温高圧の蒸気のままであり、排気管１７を経て、水槽１９に入り、水槽１９内の水で冷やされて常温水になる。
残りの過熱蒸気は、被乾燥物に熱を奪われ凝縮水になる。その凝縮水は外側筒体４２の下端に穿った排水孔４９から流出し、凝縮水ドレーン４７に流れる。この凝縮水ドレーン４７の凝縮水は、軸受５Ａに設けた排水管１８を経て、水槽１９に排水される。
【００５９】
予熱部の軸受５Ｂの中空部５ＢＢに送られた凝縮水は、軸５１に設けた孔５３から軸５１の中空部５１１やスクリュウ羽根５２の中空部５２１に供給される。中空部５１１や中空部５１２に供給された凝縮水は、軸５１やスクリュウ羽根５２を加温する。しかる後に、水分を多く含んだ被乾燥物を加温する。
そして、最終的には、凝縮水は、孔５４から軸受の中空部５ＡＡに流出し、軸受５Ａに設けた排水管１８を経て、水槽１９に排水される。
なお、上気乾燥装置で運転初期にはスクリュウ軸の空間や外殻の外部から過熱する。
【００６０】
上記発明によれば、被乾燥物から発生する蒸気を大気中に放出せず、蒸気の保有する気化熱を被乾燥物の乾燥に利用する比較的小規模省エネルギー乾燥装置である。
また、負圧空間の中で１００℃よりも低い温度で被乾燥物の水分を蒸発させるので、ダイキシンが発生することがなく、有害物質の混入が少ない凝縮水を回収することができる。また、吸引した蒸気を圧縮して２００℃以下の過熱蒸気にすることで、外殻・軸・スクリュウ羽根などの素材として、金属に限らず耐腐食性や耐摩耗性に優れた高分子系材料などが使用できる。また、過熱蒸気の温度と負圧下の被乾燥物の温度との間に高い温度差があるので、被乾燥物に大きな熱エネルギーを与えることができ、乾燥速度を早めることができる。
【００６１】
上気乾燥装置で乾燥した被乾燥物は高度に乾燥することができるので、各用途の炭化物を省エネルギーで製造することができる。
また、自然放置や堆肥処理していた家畜糞尿の処理を、上記乾燥装置を使って乾燥させることによって、二酸化炭素やメタンガス・酸化窒素等の温室効果ガスの発生を削減することができる。
【符号の説明】
【００６２】
１            乾燥装置
２            乾燥部
３            吸引・圧縮部
４            予熱部
５            スクリュウコンベア
６            スクリュウコンベア
５Ａ，５Ｂ、６Ａ，６Ｂ    軸受
１０          貯留容器
１４、１５    パイプ
１６          減圧弁
１７          排気管
１８          排水管パイプ
１９          水槽
２０          外殻  
２１          内側筒体
２２          外側筒体
２６          中空部
２７          凝縮水ドレーン
２８          ポンプ
４０          外殻
４１          内側筒体
４２          外側筒体
４６          中空部
８０          中継ホッパー
８３          収納容器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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