(57)【要約】【課題】生ゴミ乾燥処理を半日稼動、半日休止で使用する場合、稼動準備のための立上熱量をできるだけ節約することを提供する。【解決手段】温水式生ゴミ真空乾燥機の保温手段を設定する。すなわち、（ｄ）投入時点Ａから排出時点Ｂまでの間を稼動時間Ｈａとし、      排出時点Ｂから投入時点Ａまでの間を休止時間Ｈｂとし、      排出時点Ｂに温水の温度停電時点Ｃを設定し、      温度停電時点Ｃから温度起電時点Ｅまでの間を保温時間Ｈｃとし、      温度起電時点Ｅから投入時点Ａまでの間を立上時間Ｈｔとし、（ｅ）立上時間Ｈｔと稼動時間Ｈａを合計した温水時間Ｈｐを計算し、      温度停電時点Ｃおよび温度起電時点Ｅを自動的に構成したことを特徴とする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気加熱器（１）によって、温水タンク（２）の温水に温水温度θｗを調整し、温水ポンプ（３）によって、乾燥槽（４）外周の温水ジャケット（５）に温水を供給し、循環させて温水タンク（２）に回収し、
乾燥槽（４）へ連結した真空ポンプ（６）により乾燥槽（４）内を減圧させ、温水温度θｗを投入時点Ａに設定し、生ゴミを乾燥槽（４）へ投入し、
温水によって生ゴミを加熱し、生ゴミの水分を蒸発させ乾燥させ、排出時点Ｂによって生ゴミを排出し、
投入時点Ａから排出時点Ｂまでの間を稼動時間Ｈａとし、
排出時点Ｂから投入時点Ａまでの間を休止時間Ｈｂとし、
排出時点Ｂに温水の温度停電時点Ｄを設定し、
温度停電時点Ｄから温度起電時点Ｅまでの間を保温時間Ｈｑとし、
温度起電時点Ｅから投入時点Ａまでの間を立上時間Ｈｔとし、
立上時間Ｈｔと稼動時間Ｈａを合計した温水時間Ｈｐを計算し、
温度停電時点Ｄおよび温度起電時点Ｅを自動的に構成したことを特徴とする温水式生ゴミ真空乾燥機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、生ゴミ真空乾燥機の温水機能に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  食品リサイクル法の目標は、再生利用のための堆肥・飼料処理方法が行われた。しかし、堆肥・飼料処理方法は難しく販売効果がないので、最近の傾向としては、水分蒸発のための生ゴミ乾燥処理機のみが簡単になってきている。
堆肥化装置のような難しいリサイクルを諦め、生ゴミ乾燥処理機によって、単純な乾燥型で減量し、残りかすを廃棄処分にする方法が、もっとも安上がりな方法であると事業系ゴミ企業が考えられているようである。都会のホテル、レストランでは、乾燥型生ゴミ処理機が主流になっている。
したがって、現状の食品リサイクルによる減容化の方法として、乾燥機で水分を蒸発させて焼却する方法しかなく、ランニング・コストを節約し安価にする方法が競争になってきている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】  生ゴミ乾燥処理機の方法としては、蒸気式加熱乾燥機、蒸気式真空乾燥機などが実施されているが、次のような問題点がある。
（イ）生ゴミ乾燥処理機の生ゴミ温度および機械温度が高い場合は危険になる。
生ゴミ処理機に対して、生ゴミ温度は通常約７０℃としている。機械温度が１３０℃で高温にしたところ、生ゴミが発火し爆発が発生している（安全工学協会調べ）。
蒸気式乾燥機のボイラーでは１３０〜１５０℃が普通であり、水蒸気等の火の燃料（重油、灯油、ガスなど）を使用する。ボイラーなどによる燃料油やガスの点火作業は危険であり、技術作業者の資格や人件費が高価になる。
（ロ）蒸気式乾燥機は、蒸気を沸騰させるので、重油や灯油燃料の原料コストが大きく、ランニング・コストは大きい。高温度１２０℃〜１４０℃、蒸気圧０．２〜０．４Ｍｐａによって使用され、温度は高くなるが、経済的効率は低い。
（ハ）昼間は稼動時間（普通１２時間）の処理時間にし、夜間では休止時間にする方が通常である。
蒸気式生ゴミ真空乾燥機に蒸気ジャケットを使うが温水を貯留する蓄熱量はない。
したがって、機械構造の蓄熱量のみになり、ボイラーを停止すれば機械構造の蓄熱量は放熱が始まり、保温にすることはできない。稼動時間より開始するには予備の温度立上時間が必要になるので、経済的効率は低い。
特に問題点（イ）については、蒸気式加熱乾燥機よりも蒸気式真空乾燥機の方が生ゴミ温度を妥当にすることができる。
生ゴミ真空乾燥機の方法は、真空ポンプを取りつけて乾燥機内の圧力を下げ、真空（減圧）状態にし、生ゴミを加熱する。減圧すると水の沸点が下がり、生ゴミの温度が低くなり、低い温度で生ゴミを乾燥することができる。問題点（ロ）、（ハ）については、さらに生ゴミ真空乾燥機のランニング・コストを節約し安価にする方法を手段とした。
【課題を解決するための手段】
【０００４】以上のような課題を解決するための手段として、温水式真空乾燥機を発明した。
温水式真空乾燥機は、（イ）温水機能によって、火気爆発がなく地震火災に対して安全であり、（ロ）重油や灯油の燃料を不要になり、電気によって温水加熱にするので安価であり、（ハ）半日稼動、半日休止で電気を停止させ、温水によって保温することができるので、電気量を節約する。
とくに、温水式生ゴミ真空乾燥機の保温手段を設定する。
すなわち；
電気加熱器（１）によって、温水タンク（２）の温水に温水温度θｗを調整し、温水ポンプ（３）によって、乾燥槽（４）外周の温水ジャケット（５）に温水を供給し、循環させて温水タンク（２）に回収する。
乾燥槽（４）へ連結した真空ポンプ（６）により乾燥槽（４）内を減圧させ、温水温度θｗを投入時点Ａに設定し、生ゴミを乾燥槽（４）へ投入する。
温水によって生ゴミを加熱し、生ゴミの水分を蒸発させ乾燥させ、排出時点Ｂによって生ゴミを排出し、
投入時点Ａから排出時点Ｂまでの間を稼動時間Ｈａとし、
排出時点Ｂから投入時点Ａまでの間を休止時間Ｈｂとし、
排出時点Ｂに温水の温度停電時点Ｄを設定し、
温度停電時点Ｄから温度起電時点Ｅまでの間を保温時間Ｈｑとし、
温度起電時点Ｅから投入時点Ａまでの間を立上時間Ｈｔとし、
立上時間Ｈｔと稼動時間Ｈａを合計した温水時間Ｈｐを計算し、
温度停電時点Ｄおよび温度起電時点Ｅを自動的に構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】（イ）温水式生ゴミ真空乾燥機は、生ゴミの温度は７０［℃］以下、機械構造は９０［℃］以下に安全に維持されており、自動装置にしている。したがって、生ゴミが発火し爆発が発生することはない。水蒸気等の火気の燃料（重油、灯油、ガスなど）を使用しない。乾燥作業をしないときは電気を遮断するので、火気は全くない。地震などの火災はなく、作業員が居ないときでも安全である。電気量によって温水で加熱するので、電気のＯＮ／ＯＦＦは簡単で危険はなく、安価である。
（ロ）温水式生ゴミ真空乾燥機は電力量のみを使用するので、生ゴミ処理量当りのランニング・コスト３〜３．５円／ｋｇは小さく経済効果が大きい。
蒸気式乾燥機の重油燃料によるランニング・コスト６〜６．５円／ｋｇは大きく経済効果は小さい。
（ハ）半日休止で１２時間の場合は電気を停止させ、温水によって保温することができるので、電気量を節約することができる。
蒸気式の鋼材構造比熱は温水比熱の１／１０に小さくになり保温機能が難しい。温水式の特徴は、温水の比熱によって蓄熱量を保ち、電気加熱を遮断して保温時間を維持し、電気量を節約する方法を利用することができる。
温水電力量６ｋＷによって、単位立上熱量を加え、保温時間による熱量図を計算すると、温水時間１４ｈ＝立上時間２ｈ＋稼動時間１２ｈになり、１日の電力量は温水時間１４ｈ×６ｋＷ＝８４ｋＷｈまで節約できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】  発明の実施形態について、従来の蒸気式生ゴミ真空乾燥機（図１）と、発明の温水式生ゴミ真空乾燥機（図２）の概要図および乾燥処理工程を比較して、保温機能の有無を説明する。
図３は、立上時点Ｆ〜投入時点Ａ〜排出時点Ｂ〜放熱時点Ｇまでの熱量工程を説明する。温水式生ゴミ真空乾燥機を実線で、蒸気式生ゴミ真空乾燥機で点線で示し、温水立上熱量の有無を説明する。
図４は、稼動時間１２時間、休止時間１２時間の２４時間の連続状態にあって、温度起電時点Ｅの接点によって、保温時間の節約時間を説明する。温水式生ゴミ真空乾燥機を実線で、蒸気式生ゴミ真空乾燥機で点線で示し、立上時間Ｈｔの比較を説明する。【０００７】  図１は、従来の蒸気式生ゴミ真空乾燥機の概要図を示す。蒸気式生ゴミ真空乾燥機は従来の方法によって公知として使用されている。
従来の生ゴミの乾燥処理工程は、投入工程、乾燥工程、気液分離工程、排出工程の４つの工程によって構成される。
投入工程では、投入フタ（７）を開いて生ゴミを乾燥槽（４）内へ投入し、生ゴミの処理量と乾燥時間を設定し、投入フタ（７）を閉じる。
乾燥工程では、ボイラー（８）は重油（または灯油）バーナー（９）によって加熱蒸気を蒸気圧０．２〜０．４［Ｍｐａ］、温度１２０〜１４０℃に調整し、乾燥槽（４）外周の蒸気ジャケット（１０）に供給する。乾燥槽（４）の中に攪拌機（１１）を設け、攪拌しながら生ゴミを加熱する。乾燥槽（４）へ真空ポンプ（１２）を連結し、真空ポンプ（１２）により乾燥槽（４）内は６００〜４２０［ｍｍＨｇ］に減圧され、生ゴミの温度は６０〜８０［℃］で維持され、生ゴミから水分の蒸発が始まる。ボイラー（８）より供給された加熱蒸気は、生ゴミを加熱した後で廃水となり、排水はボイラー用給水として排水タンク（１３）に回収され、給水ポンプ（１４）によって循環される。
気液分離工程では、乾燥工程にて発生した廃蒸気は、乾燥槽（４）より凝縮器（コンデンサー）（１５）へ流入され、冷却塔（クーリングタワー）（１６）から冷却ポンプ（１７）より冷却水が供給され、廃蒸気は冷却水により冷却され、廃気体と凝縮水に気液分離される。廃気体は真空ポンプ（６）によって脱臭器（１８）を経て脱臭され大気へ開放される。凝縮水は気液分離器（１９）に貯留され定量的に排出される。
排出工程では、乾燥された乾燥ゴミは排出フタ（２０）より攪拌機（１１）によって排出される。【０００８】    図２は、本発明の温水式生ゴミ真空乾燥機の概要図を示す。
従来の蒸気式生ゴミ真空乾燥機は蒸気によって加熱方法を使用しているが、その代りに温水式生ゴミ真空乾燥機は温水によって加熱する方法を利用する。
温水式生ゴミ真空乾燥機の投入工程、気液分離工程、排出工程の３つの工程は、従来の蒸気式生ゴミ真空乾燥機と同じであるので、温水式生ゴミ真空乾燥機の乾燥工程ついてのみ説明する。
乾燥工程では、電気加熱器（シーズヒーター）（１）によって、大気圧の温水タンク（２）に加熱温水を９０「℃］以下に調整し、温水ポンプ（３）によって、乾燥槽（４）外周の温水ジャケット（５）に加熱温水を供給する。
乾燥槽（４）の中に攪拌機（１１）を設け、攪拌しながら生ゴミを加熱する。
攪拌機（１１）や温水ジャケット（５）などの機械構造は、９０［℃］以下に安全に維持されて、乾燥槽（４）の伝達表面積の効率によって、生ゴミの温度７０［℃］以下にするように調整する。
乾燥槽（４）へ真空ポンプ（６）を連結し、真空ポンプ（６）により乾燥槽（４）内は５２０［ｍｍＨｇ］以上に減圧され、生ゴミの温度７０［℃］以下に維持されると、生ゴミから水分の蒸発が始まる。温水タンク（２）より供給された加熱温水は、生ゴミを加熱した後で温水は温度が下がり、循環されて温水タンク（２）に回収される。
また、温水の比熱によって蓄熱量を保ち、電気加熱器（１）を遮断して保温時間を維持し、電気量を節約する方法を利用する。
保温時間を長くするために、保温時間の間に電気加熱器（１）を遮断するが、温水ポンプ（３）を常に連続して循環させる。また、温水タンク（２）および温水ジャケット（５）に温水量を多くし、温水蓄熱量を維持し放熱量を抑制するように構成する。【０００９】  図３は、温水式生ゴミ真空乾燥機の実線の熱量図を示す。
初期立上時点Ｆの地上温度θｏから投入時点Ａの温水温度θｗまでの高さの熱量（Ａ〜Ａｏ＝Ｂ〜Ｂｏ）を、立上蓄熱量Ｑｔｏ［Ｋｃａｌ］として設定する。
立上蓄熱量Ｑｔｏは、温水の重量による温水立上熱量Ｑｗｏ［Ｋｃａｌ］と，機械の重量による構造立上熱量Ｑｋｏ［Ｋｃａｌ］の合計になる。すなわち、
Ｑｔｏ＝Ｑｗｏ＋Ｑｋｏ「Ｋｃａｌ］
温水立上熱量Ｑｗｏは，温水タンク量Ｍｗ［ｋｇ］，水の比熱Ｃｐｗ＝１．０［Ｋｃａｌ／ｋｇ・℃］，温度差△θ＝温水温度θｗ−地上温度θｏによって、
Ｑｗｏ＝Ｍｗ×Ｃｐｗ×△θ［Ｋｃａｌ］となる。
また、構造立上熱量Ｑｋｏは、構造材量Ｍｋ［ｋｇ］，鋼材の比熱Ｃｐｋ＝０．１２［Ｋｃａｌ／ｋｇ・℃］によって、
Ｑｋｏ＝Ｍｋ×Ｃｐｋ×△θ［Ｋｃａｌ］となる。
時間当りの立上熱量を単位立上熱量Ｑｔ［Ｋｃａｌ／ｈ］＝電力量Ｅｗ［Ｋｗ］×８６０とすると、初期立上時間Ｈｔｏは、Ｈｔｏ＝Ｑｔｏ／Ｑｔ［ｈ］となる。
投入時点Ａから排出時点Ｂまでの稼動時間Ｈａ［ｈ］の間に、温水入熱量Ｑｗ［Ｋｃａｌ］によって、生ゴミの乾燥作業を放熱する。また、温水入熱量Ｑｗは、生ゴミ熱量Ｑｗ１と蒸発熱量Ｑｗ２の合計になる。
乾燥作業を完了し、排出時点Ｂで生ゴミを排出した場合、温水入熱量Ｑｗは０になる。排出が完了すると、電気量を遮断し（停電し）、立上蓄熱量Ｑｔｏは放熱が始まる。
放熱量は単位保温熱量Ｑｑ［Ｋｃａｌ／ｈ］によって、放熱保温時間Ｈｑｏ［ｈ］は排出時点Ｂから放熱時点Ｇになり、地上温度θｏになる。すなわち、
放熱保温時間Ｈｑｏ＝Ｑｔｏ／Ｑｑ［ｈ］【００１０】  図３は、蒸気式生ゴミ真空乾燥機の点線の熱量図を示す。
蒸気式生ゴミ真空乾燥機に蒸気ジャケットを使うが温水を貯留する蓄熱量はない。したがって、機械構造の蓄熱量のみになり、ボイラーを停止すれば機械構造の蓄熱量は放熱が始まり、保温することはできない。
蒸気式生ゴミ真空乾燥機に対しては、温水タンクはなく、温水の重量による温水立上熱量Ｑｗｏ［Ｋｃａｌ］は０になるので、機械の重量による構造立上熱量Ｑｋｏ［Ｋｃａｌ］のみになる。すなわち、初期立上時点Ｆ１から投入時点Ａまでの構造立上蓄熱量Ｑｋｏ［Ｋｃａｌ］として設定する。
したがって、蒸気式の単位立上熱量Ｑｔａ［Ｋｃａｌ／ｈ］は高くなり、初期立上時間Ｈｔｏａは短くなる。すなわち、Ｈｔｏａ＝Ｑｋｏ／Ｑｔａ［ｈ］となる。
また、単位立上熱量Ｑｔａ［Ｋｃａｌ／ｈ］は高くなるので、稼動時間Ｈａ［ｈ］の間に、蒸気入熱量Ｑｗａ［Ｋｃａｌ］は高くなる。
蒸気入熱量Ｑｗａは、生ゴミ熱量Ｑｗ１と蒸気式の蒸発熱量Ｑｗ２ａの合計になり、蒸発熱量Ｑｗ２ａは多くなり、蒸気式の温度は高くなる。
乾燥作業を完了し、排出時点Ｂで生ゴミを排出した場合、蒸気入熱量Ｑｗａは０になる。排出が完了すると、電気量を遮断し（停電し）、立上蓄熱量Ｑｋｏは放熱が始まる。
放熱量は単位保温熱量Ｑｑａ［Ｋｃａｌ／ｈ］は低くなるので、放熱保温時間Ｈｑｏａ［ｈ］は短くなる。【００１１】  図４は、温水式生ゴミ真空乾燥機の保温時間による実線の熱量図を示す。
１日を２４時間［ｈ］で、稼動時間Ｈａ＝１２［ｈ］、休止時間Ｈｂ＝１２［ｈ］とすると、休止時間Ｈｂは、保温時間（停電時間）Ｈｑと立上時間Ｈｔの合計になる。
保温時間Ｈｑは停電時間であり、立上時間Ｈｔは温度起電時点Ｅから自動起電を行う。
休止時間Ｈｂ＝２４［ｈ］−稼動時間Ｈａ＝１２［ｈ］
休止時間Ｈｂ＝保温時間（停電時間）Ｈｑ＋立上時間Ｈｔ＝１２［ｈ］
排出時点Ｂから投入時点Ａまでの休止時間Ｈｂの間に、排出時点Ｂから右方向へ単位保温熱量Ｑｑの曲線が下降し、投入時点Ａへ向かって単位立上熱量Ｑｔの曲線が上昇するとき、温度起電時点Ｅが接点する。
温度起電時点Ｅから投入時点Ａまでの立上時間Ｈｔは、例としてつぎように計算される。
Ｈｔ＝Ｈｂ×Ｑｑ／（Ｑｔ＋Ｑｑ）＝２［ｈ］
したがって、通電時間合計の温水時間Ｈｐは１４時間となる。
Ｈｐ（通電時間）＝立上時間Ｈｔ＋稼動時間Ｈａ＝２＋１２＝１４［ｈ］
また、温度起電時点Ｅから排出時点Ｂまでの保温時間Ｈｑはつぎように計算される。
Ｈｑ＝Ｈｂ−Ｈｔ＝１２−２＝１０［ｈ］
すなわち、保温時間（停電時間）Ｈｑは１０時間の節約になる。
また、電気加熱器の供給電力量Ｅｗ＝６［Ｋｗ］とすると、時間当りの立上熱量を単位立上熱量Ｑｔ［Ｋｃａｌ／ｈ］は、
Ｑｔ＝Ｅｗ［Ｋｗ］×８６０＝６×８６０＝５，１６０［Ｋｃａｌ／ｈ］になり、
保温時間を利用した保温立上蓄熱量Ｑｅは、
Ｑｅ＝Ｑｔ×Ｈｔ＝５，１６０×２＝１０，３２０［Ｋｃａｌ］になる。
例えば、温水立上熱量Ｑｗｏ＝２２，０００［Ｋｃａｌ］，機械構造立上熱量Ｑｋｏ＝２２，０００［Ｋｃａｌ］にすると、立上蓄熱量Ｑｔｏ＝４４，０００［Ｋｃａｌ］になる。すなわち、保温立上蓄熱量Ｑｅは立上蓄熱量Ｑｔｏの２３％になり、７７％の節約になる。【００１２】  図４は、蒸気式生ゴミ真空乾燥機の保温時間による点線の熱量図を示す。
排出時点Ｂから投入時点Ａまでの休止時間Ｈｂの間に、排出時点Ｂから右方向へ単位保温熱量Ｑｑａの曲線が下降して放熱時点Ｇａになり、機械構造立上熱量Ｑｋｏは０になる。また、電気によって温度を起動する場合には、立上時点Ｇａから投入時点Ａへ向かって単位立上熱量Ｑｔａの曲線が上昇する。
単位立上熱量Ｑｔａ＝５，５００［Ｋｃａｌ／ｈ］とすれば、立上時間Ｈｔａは、
Ｈｔａ＝Ｑｋｏ／Ｑｔａ＝４［ｈ］となり、通電時間合計は１６時間となる。
温水式と蒸気式の立上熱量を比較すると、蒸気式の立上熱量Ｑｋｏ＝２２，０００［Ｋｃａｌ］に対して、温水式の保温立上蓄熱量Ｑｅ＝１０，３２０［Ｋｃａｌ］は、約５０％節約できる。
また、温水式と蒸気式の総入熱量を比較すると、
蒸気式の総入熱量Ｑｏａ＝蒸気入熱量Ｑｗａ＋機械構造立上熱量Ｑｋｏ
＝５，５００［Ｋｃａｌ／ｈ］×１６ｈ＝８８，０００［Ｋｃａｌ］
に対して、温水式の総入熱量Ｑｏ＝温水入熱量Ｑｗ＋保温立上蓄熱量Ｑｅ
＝５，１６０［Ｋｃａｌ／ｈ］×１４ｈ＝７２，２４０［Ｋｃａｌ］
になり、約１８％節約できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】従来の蒸気式生ゴミ真空乾燥機の概要図を示す。
【図２】本発明の温水式生ゴミ真空乾燥機の概要図を示す。
【図３】温水式生ゴミ真空乾燥機の実線の熱量図を示す。また、蒸気式生ゴミ真空乾燥機の点線の熱量図を示す。
【図４】温水式生ゴミ真空乾燥機の保温時間による実線の熱量図を示す。また、蒸気式生ゴミ真空乾燥機の保温時間による点線の熱量図を示す。
【符号の説明】
【００１４】      １．電気加熱器                        ２．温水タンク
３．温水ポンプ                        ４．乾燥槽
５．温水ジャケット                    ６．真空ポンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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