(57)【要約】【課題】  本発明では、乾燥速度を高め、排気中の熱、特に水蒸気が持つ潜熱を効率よく十分に回収し、大気中への熱の放出を極力減少させて、環境の悪化を防止するような真空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】  被乾燥物11を入れる乾燥装置本体２と、前記乾燥装置本体内の水蒸気を含むガスを排出して乾燥装置本体内を減圧する排気手段３と、排出した前記水蒸気を含むガスを圧縮する手段とを備え、圧縮されて温度が上昇した前記水蒸気を含むガスを利用して、前記被乾燥物を加熱する。さらにヒートポンプ装置12を備え、大気中の熱または、前記排気手段および／または前記圧縮する手段で発生する熱を利用して、前記被乾燥物を加熱する真空乾燥装置である。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被乾燥物を入れる乾燥装置本体と、前記乾燥装置本体内の水蒸気を含むガスを排出して乾燥装置本体内を減圧する排気手段と、排出した前記水蒸気を含むガスを圧縮する手段とを備え、圧縮されて温度が上昇した前記水蒸気を含むガスを利用して、前記被乾燥物を加熱することを特徴とする真空乾燥装置。
【請求項２】
ヒートポンプ装置を備え、大気中の熱または、前記排気手段および／または前記圧縮する手段で発生する熱を利用して、前記被乾燥物を加熱することを特徴とする請求項１に記載の真空乾燥装置。
【請求項３】
被乾燥物の一部を採取する手段と、前記採取する手段により採取した被乾燥物を加熱する手段と、乾燥した被乾燥物を集積する手段とを備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の真空乾燥装置。
【請求項４】
被乾燥物を微細化する手段を有することを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の真空乾燥装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空乾燥装置に係わり、特に、乾燥のための熱消費を少なくすることにより、大気中への熱の放出を減少させるような真空乾燥装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レストランや飲食店から排出される生ゴミは、ほとんど焼却されているが、水分を多く含むために、焼却炉の燃焼温度が下がり、ダイオキシンが発生しやすいなどの問題がある。また、これらの生ゴミを家畜の飼料にする場合には、そのままでは嵩張るので、乾燥して飼料に再生する必要がある。
【０００３】
従来からの乾燥装置は、重油やメタンガスなどの燃料を燃焼して得た高温の熱風を吹き込み、その熱で水分を蒸発させるものや、乾燥炉全体を加熱したり、電気ヒーターを乾燥炉の内部に設置して被乾燥物を加熱したりするものであった。
【０００４】
このような乾燥装置は、被乾燥物を高温に加熱するので、食品の栄養素が壊れてしまい、家畜の飼料用としても好ましくない。
【０００５】
したがって、乾燥装置本体内を真空に近く減圧すると、100 ℃以下の低温で水を沸騰させることができるので、粉乳製造機等の特別な食品の乾燥装置として、低温で食品から水分を蒸発させて乾燥できる真空乾燥装置が用いられている。しかし、乾燥装置本体内を真空に近く減圧し、水分が蒸発するときに、蒸発熱を必要とするので、被乾燥物に熱を与える必要がある。もし、熱を与えなければ、被乾燥物と水分の温度が下がり、水分が凍結してしまう。水が凍結すると、蒸発が極端に遅くなり乾燥できなくなる。そこで、電気ヒーターなどで加熱して被乾燥物の温度が下がらないようにしている。
【０００６】
このように、従来の乾燥装置では、多くの熱を消費し、それを大気中に放出するので、環境にとっても好ましくなく、装置の運転費用も嵩むことになる。
【０００７】
このような熱消費を減らし、燃料代を低減するために、ヒートポンプ装置を用いて大気に放出する熱を回収しようとする装置が開示されている。（特許文献１および特許文献２を参照）しかし、これらの方法は、ヒートポンプ装置と排気ガスとの間に熱交換器を必要とするので、排気中の熱を十分に利用できない。
【０００８】
本発明の目的は、被乾燥物と水分が持っている熱を、さらに十分に利用し、大気に排出する熱をさらに減少させることができる真空乾燥装置を提供することである。
【特許文献１】特開２００４−２８３８８号
【特許文献２】特開２００４−７７０７７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来の真空乾燥装置では、被乾燥物を加熱しなければ、乾燥速度が非常に遅くなるので、電気ヒーターまたは、燃料を燃やして生じた高温の蒸気や温水の熱で加熱していた。乾燥時に発生する水蒸気は大気に排出していた。したがって、多量のエネルギー消費と環境の悪化を招いていた。
【００１０】
また、ヒートポンプ装置を用いて排熱の一部を回収する装置も提案されているが、水蒸気を含んだ排気中の熱の一部を回収するのみで、水蒸気の持つ潜熱の回収は不十分であった。また、熱の回収は熱交換器を通じて行うので、熱効率も十分ではなかった。
【００１１】
本発明では、以上のような問題を解決し、乾燥速度を高め、排気中の熱、特に水蒸気が持つ潜熱を効率よく十分に回収し、大気中への熱の放出を極力減少させて、環境の悪化を防止するような真空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】
【００１２】
請求項１の発明は、被乾燥物を入れる乾燥装置本体と、前記乾燥装置本体内の水蒸気を含むガスを排出して乾燥装置本体内を減圧する排気手段と、排出した前記水蒸気を含むガスを圧縮する手段とを備え、圧縮されて温度が上昇した前記水蒸気を含むガスを利用して、前記被乾燥物を加熱する真空乾燥装置である。
【００１３】
乾燥装置本体内の水蒸気を含むガスを排出して乾燥装置本体内を減圧することにより、水の沸点が低くなって乾燥装置本体内の水が蒸発する。この排出した水蒸気を含むガスを断熱圧縮することにより、ガスの温度が上昇し、沸点も上昇する。このような圧縮したガスの熱を乾燥装置本体に設置した熱交換器を介して被乾燥物に与えると、乾燥装置本体内の水の蒸発がさらに促進される。
【００１４】
以上のように、ヒーターや温水などの特別な熱源を必要とせず、効率よく、速やかに乾燥を行うことができ、大気中に排出される熱も少なくなるという効果がある。
【００１５】
請求項２の発明は、上記請求項１の発明に加えて、さらにヒートポンプ装置を備え、大気中の熱または、前記排気手段および／または前記圧縮する手段で発生する熱を利用して、前記被乾燥物を加熱する真空乾燥装置である。
【００１６】
前記被乾燥物の温度が極端に低い場合には、前記の圧縮したガスの熱では、前記被乾燥物を十分加熱できないことがある。また、前記の熱交換器の効率は100％ではないので、利用されないで排出される部分があり、若干の熱を補充する必要があることもある。
【００１７】
このような場合、ヒートポンプ装置により、大気中に排出されていた前記排気手段および／または圧縮する手段で発生する熱を回収する。または、大気中から回収してもよい。このような真空乾燥装置により、ヒーターや温水などの特別な熱源を必要とせず、効率よく、速やかに乾燥を行うことができ、大気中に排出される熱も少なくなるという効果がある。
【００１８】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明に加えて、さらに被乾燥物の一部を採取する手段と、前記採取する手段により採取した被乾燥物を加熱する手段と、乾燥した被乾燥物を集積する手段とを備えた空乾燥装置である。
【００１９】
被乾燥物が多量にある場合、全体を乾燥させて取り出すには長時間を有する場合がある。本発明によれば、被乾燥物の一部を採取し、その部分を効率よく乾燥し、所定の場所に集積してゆくことにより、乾燥装置を停止させることなく、乾燥した被乾燥物を随時取り出すことができる。すなわち、本発明による装置は、被乾燥物が連続的に供給され、乾燥されたものが連続的に取り出される装置である。
【００２０】
請求項４の発明は、請求項１から請求項３までに記載された発明に加えて、被乾燥物を微細化する手段を有する真空乾燥装置である。
【００２１】
被乾燥物を微細化することにより、被乾燥物の表面積が増大するので、水の蒸発が促進され乾燥速度が速くなるという効果がある。
【発明の効果】
【００２２】
本発明による真空乾燥装置は、ヒーターや温水などの特別な熱源を必要とせず、効率よく、速やかに乾燥を行うことができ、大気中に排出される熱も少なくなるという効果がある。また、構造的にも簡単で取り扱いが容易であり、占有スペースも小さく、様々な被乾燥物を乾燥できる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明による真空乾燥装置は、外部に特別な熱源を持たないで、被乾燥物に内蔵された熱エネルギーを有効に活用して被乾燥物を乾燥させるものである。即ち、排出ドレーン放熱エネルギーを回収し、排出温度は全て外気またはワークの温度以下にして潜熱・顕熱とも全て回収利用することにある。以下に実施例によって本発明による真空乾燥装置の構成とその機能を説明する。
【実施例１】
【００２４】
図１に、本発明による真空乾燥装置を説明するための概略図を示す。図１において、１は微細化された被乾燥物を入れる容器である。被乾燥物は水に懸濁しており、スラリー状になっている。被乾燥物を微細化するのは、図示されない別の装置で行ってもよく、被乾燥物が入っている容器１に微細化装置（図示しない）を設置しても良い。２は真空乾燥装置本体で、バルブ５を通して被乾燥物が導入される。導入された被乾燥物11が適当な量になるように、バルブ５で調節される。
【００２５】
３は真空乾燥装置本体２の中を減圧するための真空ポンプである。４は真空ポンプ３で排出された水蒸気を含むガスを導くコイル状の熱交換器である。８は一方向バルブで、真空ポンプから排出されたガスが真空ポンプ側に逆流しないようにしている。７はドレインバルブであり、真空ポンプ３の吐出圧で排出されたガスを圧縮するときの圧力調整を行うとともに、水蒸気が凝縮されて生じた蒸留水を水回収容器10に導く。ここで、排出されたガスを圧縮する方法としては、別途ガス圧縮用のポンプを設けても良い。
【００２６】
６は乾燥されたものを取り出すためのバルブである。真空乾燥装置本体２の中の被乾燥物11が乾燥されると、バルブ６を開放して、乾燥物を容器９に導入する。
【００２７】
被乾燥物が食物の生ゴミの場合は、乾燥されて取り出されたものは、家畜の飼料などに再利用される。また、被乾燥物が下水や河川に貯まった汚泥のようなものであれば、乾燥されて取り出されたものは、肥料として利用される。さらに、おがくずなどの産業廃棄物の場合には、建材などに活用される。
【００２８】
次に、本発明による真空乾燥装置の機能について説明する。
【００２９】
常温の被乾燥物11が真空乾燥装置本体２の中に導入され、真空ポンプ３を稼働させると、真空乾燥装置本体２の中が減圧される。真空乾燥装置本体２の中の圧力が低下すると、水の沸点が低下するので、被乾燥物11に含まれる水分が蒸発を始める。このとき、水１ｋｇ当たり550 kcalの蒸発熱を奪うために、被乾燥物11の温度が低下する。このまま続けると、被乾燥物11の温度が氷点下になり、水が凍結してしまい、水の蒸発はほとんどなくなって乾燥が停止する。
【００３０】
したがって、被乾燥物11を加熱する必要がある。そのために、真空ポンプ３で排出した水蒸気を含むガスを、真空ポンプ３の吐出圧で圧縮する。例えば、＋１ｋｇ/ｃｍ２の吐出圧で圧縮すれば、排出したガスの温度を80〜120 ℃上昇できる。このガスをコイル状の熱交換器４に導くことにより、被乾燥物11が加熱され、ガスの温度は低下する。このとき、ガスに含まれる水蒸気は凝縮されて液体の水になる。また、水蒸気が液体の水になるときに、約300 kcal/kg の潜熱を放出するので、この熱も被乾燥物11を加熱するのに利用される。乾燥が終了すると、バルブ６を開放して、乾燥物を容器９に導入する。
【００３１】
本発明による真空乾燥装置は、ヒーターや温水などの特別な熱源を必要とせず、効率よく、速やかに乾燥を行うことができ、大気中に排出される熱も少なくなるという効果がある。また、構造的にも簡単で取り扱いが容易であり、ヒーターなどの熱源がないので、占有スペースも小さくなる。
【実施例２】
【００３２】
図２に、本発明による真空乾燥装置の第２の実施例を示す。図２における符号は、実施例１で説明した真空乾燥装置と同様な部分または同様な機能を有するものは同一の符号である。
【００３３】
本発明による真空乾燥装置の趣旨は、実施例１で示した発明に、さらにヒートポンプ装置を加えることにより、排熱を有効に利用して、乾燥を促進させようとするものである。
【００３４】
図２において、12はヒートポンプ装置である。ヒートポンプ装置12で圧縮された熱媒体は断熱圧縮により温度が上昇し、熱交換器15に導かれる。熱媒体としては、一般に用いられているフロンガス、二酸化炭素ガス、アンモニアガスなどを用いることができる。熱交換器15で被乾燥物11に熱を与えた熱媒体は、膨張弁14で断熱膨張し、温度が下がって液化する。液化した熱媒体は、真空ポンプ３の冷却器13で、真空ポンプ３が発熱する熱を奪って気化し、真空ポンプ３を冷却する。気化した熱媒体は再びヒートポンプ装置12に戻って圧縮される。このように熱媒体が循環することによって、真空ポンプ３の熱を回収して被乾燥物11に熱を与えることができる。
【００３５】
ヒートポンプ装置の熱回収効率については、熱媒体と発熱体との温度差が大きいほど効率が高くなるので、大気から熱を回収するよりも、この場合は、発熱する真空ポンプやヒートポンプ装置自身のポンプやモータなどの熱を回収するのが効率的である。
【００３６】
本発明による真空乾燥装置は、被乾燥物の温度が低い場合でも、ヒーターや温水などの特別な熱源を必要とせず、真空ポンプやヒートポンプ装置自身の発する熱を利用して、効率よく、速やかに乾燥を行うことができ、大気中に排出される熱も少なくなるという効果がある。また、構造的にも簡単で取り扱いが容易であり、ヒーターなどの熱源がないので、占有スペースも小さくなる。
【実施例３】
【００３７】
図３と図４に、本発明による真空乾燥装置の第３の実施例を示す。本発明による真空乾燥装置の趣旨は、被乾燥物の一部を採取して、その部分を乾燥し、集積することで、乾燥装置を停止させることなく、乾燥した被乾燥物を随時取り出すことができる。すなわち、本発明による装置は、被乾燥物が連続的に供給され、乾燥されたものが連続的に取り出される装置である。
【００３８】
被乾燥物は微細化されスラリー状になっており、容器101に入っている。102は真空乾燥装置本体で、バルブ105を通して被乾燥物が導入される。真空乾燥装置本体102の内部は、側面から見た概略図を、図４に示すように、仕切板126で仕切られている。前記被乾燥物はその一方に導入される。導入量は、透明の連通管123により監視でき、バルブ105で調節できる。
【００３９】
120は上側チューブドラムで、モータ122により回転駆動される。121は下側チューブドラムで、被乾燥物111に浸っていて、回転できるようになっている。上側チューブドラム120と下側チューブドラム121との間には、複数の簾ワイヤ124が張られている。簾ワイヤ124は、上側チューブドラム120の回転によって下側チューブドラム121とともに回転する。125は、乾燥物を簾ワイヤ124から掻き落とす櫛状の掻き取り器である。
【００４０】
103は真空乾燥装置本体２の中を減圧するための真空ポンプである。108は一方向バルブで、真空ポンプから排出されたガスが真空ポンプ側に逆流しないようにしている。107はドレインバルブであり、真空ポンプ103の吐出圧で排出されたガスを圧縮するときの圧力調整を行うとともに、水蒸気が凝縮されて生じた蒸留水を水回収容器110に導く。ここで、排出されたガスを圧縮する方法としては、別途ガス圧縮用のポンプを設けても良い。
【００４１】
上側チューブドラム120と下側チューブドラム121には、熱交換器（図示されない）があり、圧縮された排出ガスが導入され、バルブ107を通じて排出される。
【００４２】
112はヒートポンプ装置である。ヒートポンプ装置112で圧縮された熱媒体は断熱圧縮により温度が上昇し、上側チューブドラム120にある熱交換器（図示されない）に導かれる。114は膨張弁で、熱媒体を断熱膨張させて液化させる。113は真空ポンプ103の冷却器である。
【００４３】
次に、本発明による真空乾燥装置の機能について説明する。
【００４４】
真空ポンプ103を稼働させると、真空乾燥装置本体102の中が減圧される。真空乾燥装置本体102の中の圧力が低下すると、水の沸点が低下するので、被乾燥物111に含まれる水分が蒸発を始める。モータ122を駆動して上側チューブドラム120を回転させると、簾ワイヤ124が回転し、被乾燥物111の一部が簾ワイヤ124に付着して、上側チューブドラム120の部分に移動する。
【００４５】
一方、真空ポンプ103で排出した水蒸気を含むガスを、真空ポンプ103の吐出圧で圧縮すると、ガスの温度が80〜120 ℃上昇する。このガスを上側チューブドラム120と下側チューブドラム121の熱交換器に導入することにより、簾ワイヤ124付着した被乾燥物が加熱され乾燥が促進される。
【００４６】
また、ヒートポンプ装置112により、真空ポンプ103の冷却器113を通じて熱を回収し、その熱を上側チューブドラム120に装着した熱交換器（図示されない）で簾ワイヤ124に付着した被乾燥物を加熱する。
【００４７】
簾ワイヤ124に付着した乾燥物はドラムの回転とともに下方に移動して、櫛状の掻き取り器125に触れると掻き落とされて、集積槽127に集積する。この集積した乾燥物は、バルブ106を開いて容器109に取り出すことができる。
【００４８】
この実施例では、被乾燥物を粉末になるほどに微細化してあるので、簾ワイヤ124に付着して移動できるが、被乾燥物がもう少し大きめの固形物であれば、ワイヤにスプーン状のものを鱗のように取り付けてもよい。また、ワイヤはベルト状のものでもよい。
【００４９】
このようにして、被乾燥物の一部を採取して、その部分を効率よく乾燥し、所定の場所に集積してゆくことにより、乾燥装置を停止させることなく、乾燥した被乾燥物を随時取り出すことができる。すなわち、多量の被乾燥物があっても、ヒーターや温水などの特別な熱源を必要とせず、真空ポンプやヒートポンプ装置自身の発する熱を利用して、連続的に、効率よく、速やかに乾燥を行うことができ、大気中に排出される熱も少なくなるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明による真空乾燥装置の第１の実施例を説明する概略図である。
【図２】本発明による真空乾燥装置の第２の実施例を説明する概略図である。
【図３】本発明による真空乾燥装置の第３の実施例を説明する概略図である。
【図４】本発明による真空乾燥装置の第３の実施例において、真空乾燥装置本体部分の構造を説明する概略図である。
【符号の説明】
【００５１】
１、101  被乾燥物容器
２、102    真空乾燥装置本体
３、103    真空ポンプ
４  熱交換器
５，６，７、105、106、107  バルブ
８，108  一方向バルブ
11、111  被乾燥物
12、112  ヒートポンプ装置
120  上側チューブドラム
121  下側チューブドラム
124  簾ワイヤ
125  掻き取り器
126  仕切板
127  集積槽
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2007078274.tif 000006