(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱罐の内周部に回転軸を貫通させて成る加熱乾燥機において、前記回転軸は一端が熱源に接続されて内部に熱媒が供給される中空状のヒートパイプにして、その内部を一端側から順に隔壁で区分するとともに、その各区域に前記回転軸に沿って並設したバイパス管の両端を接続せしめて前記熱媒が流通する一連の流路を形成し、その流路の末端が接続する回転軸の内部の区域を回収室として該回収室から前記加熱罐の外部に向けて排出管を設備して成ることを特徴とする加熱乾燥機。
【請求項２】
排出管を回転軸の内部に併設した請求項１に記載の加熱乾燥機。
【請求項３】
両端が閉鎖される内筒の外周部にジャケットを形成して成る二重構造の加熱罐の内周部に、撹拌翼が取り付けられた回転軸を貫通させて成る加熱乾燥機において、前記回転軸は一端が熱源に接続されて内部に熱媒が供給される中空状のヒートパイプにして、その内部を一端側から順に隔壁で区分するとともに、その各区域に前記回転軸に沿って並設したバイパス管の両端を接続せしめて前記熱媒が流通する一連の流路を形成し、その流路の末端が接続する回転軸の内部の区域を回収室として該回収室から回転軸の内部を通して前記加熱罐の外部に達する排出管を設備して成ることを特徴とする加熱乾燥機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、食品残渣や汚泥その他の高含水物の処理に用いて好適な加熱乾燥機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、食品残渣などの処理装置として、ジャケット付きの加熱罐を主体とする加熱乾燥機が知られる。特に、加熱罐の内部を減圧（真空）状態にして、内容物の加熱乾燥を促進できるようにした真空加熱乾燥機が一般に広く利用されている。その一例を図６に示して説明すれば、Ｒは円筒状の加熱罐であり、この加熱罐Ｒは内筒Ｓの外周部に外筒としてのジャケットＪを形成して構成される。
【０００３】
加熱罐Ｒの内周部にはその中心に撹拌翼Ｙを放射状に取り付けた回転軸Ｚが通されており、その回転軸Ｚの回転を以て、食品残渣などの内容物を撹拌翼Ｙで撹拌できるようになっている。特に、回転軸Ｚは加熱蒸気などの熱媒が通される中空状のヒートパイプとして構成されており、その周囲には回転軸Ｚより熱媒が分配されて放熱する複数のバイパス管Ｈ，・・が並列状に設けられている。
【０００４】
そして、この種の加熱乾燥機によれば、真空ポンプで加熱罐Ｒの内周部を減圧しつつ、内筒ＳとジャケットＪとの間、及び回転軸Ｚからバイパス管Ｈにそれぞれ熱媒を供給して内容物に加熱乾燥処理を施し、処理済品を飼料や肥料として再利用することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の加熱乾燥機によれば、バイパス管をそれぞれ回転軸に接続して連通しているため、回転軸より各バイパス管に熱媒を供給できるのであるが、回転軸の内圧が各バイパス管の内圧より高く、しかも各バイパス管に回転軸の回転で遠心力が作用するため、熱媒が各バイパス管の内部に滞留してその流通が損なわれるという欠点があった。従って、熱媒が加熱罐の内容物による吸熱で温度降下してもその交換が進まないため熱効率が非常に悪く、これまで多くの処理時間を要してきた。
【０００６】
本発明は以上のような事情に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは熱媒が円滑に流通する熱効率の良い加熱乾燥機にして、食品残渣などの加熱乾燥処理を短時間で行えるようにすることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上述の目的を達成するため、加熱罐の内周部に回転軸を貫通させて成る加熱乾燥機において、前記回転軸は一端が熱源に接続されて内部に熱媒が供給される中空状のヒートパイプにして、その内部を一端側から順に隔壁で区分するとともに、その各区域に前記回転軸に沿って並設したバイパス管の両端を接続せしめて前記熱媒が流通する一連の流路を形成し、その流路の末端が接続する回転軸の内部の区域を回収室として該回収室から前記加熱罐の外部に向けて排出管を設備して成ることを特徴とする加熱乾燥機を提供するものである。特に、請求項２の発明では排出管を回転軸の内部に併設し、その排出管を通じてドレンなど熱媒の残余物を機外に排出できるようにしている。
【０００８】
又、請求項３の発明では、より好適な態様として両端が閉鎖される内筒の外周部にジャケットを形成して成る二重構造の加熱罐の内周部に、撹拌翼が取り付けられた回転軸を貫通させて成る加熱乾燥機において、前記回転軸は一端が熱源に接続されて内部に熱媒が供給される中空状のヒートパイプにして、その内部を一端側から順に隔壁で区分するとともに、その各区域に前記回転軸に沿って並設したバイパス管の両端を接続せしめて前記熱媒が流通する一連の流路を形成し、その流路の末端が接続する回転軸の内部の区域を回収室として該回収室から回転軸の内部を通して前記加熱罐の外部に達する排出管を設備して成ることを特徴とする加熱乾燥機を提供するものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の適用例を図面に基づいて詳細に説明する。先ず、図１に本発明に係る加熱乾燥機の系統図を示す。同図において、１は水平状にして設置される加熱乾燥機の加熱罐であり、この加熱罐１は所定の容積をもつ円筒２と該円筒の外周部に形成される外筒としてのジャケット３で構成される。４は加熱罐１の中心部でその一端側から他端側に向けて貫通される回転軸であり、この回転軸４は図示せぬ駆動源に接続して正逆に回転される。
【００１０】
ここで、加熱罐１の内外両側、すなわち内筒２の内側、及び内筒２とジャケット３との間には熱媒が供給され、その熱媒の作用で加熱罐１の内容物（処理物）を加熱乾燥できるようになっている。なお、５は加熱罐１の内部に処理物を投入するためのホッパであり、その開口部は圧力蓋６にて開閉できるようになっている。又、Ｂは熱源としてのボイラであり、このボイラＢから配管７を通じて内筒２とジャケット３との間へ、又その配管７から分岐する配管８を通じて内筒２の内側へそれぞれ熱媒たる加熱蒸気が供給されるようにしてある。
【００１１】
特に、配管８は図示せぬロータリジョイントを介して回転軸４の一端に接続され、その回転軸４を通じて加熱罐１の内周部に加熱蒸気を導入できるようにしてある。つまり、回転軸４はその内部に加熱蒸気が導入される中空状のヒートパイプとして構成されている。
【００１２】
なお、９は回転軸４に通した排出管であり、この排出管９は回転軸４の内部に凝集したドレンを加熱罐１の外部へ排出するものである。１０はその排出管９に上述のロータリジョイントを介して接続する配管であり、この配管１０はジャケット蒸気のドレンを排出するための配管１１と合流される。又、Ｐは加熱罐１の内部を減圧するための真空ポンプ、ｍはその真空ポンプＰによる減圧状態を示す圧力計、Ｖはその内圧が閾値を越えたときに開放して外気を加熱罐１の内部に導入するリリーフ弁であり、それら機器類を備えた加熱乾燥機によれば、熱媒と真空ポンプＰによる減圧作用とで加熱罐１の内容物を乾燥させることができる。ここで、真空ポンプＰは図示せぬセパレータや曝気槽に接続して排気処理を行えるようにしてある。
【００１３】
次に、図２は加熱罐の軸直角断面を示す。この図で明らかなように、回転軸４は円筒状の芯金１２と、その周囲に所定の間隔をあけて同心状に設けられるスリーブ１３とにより構成され、その外周には撹拌翼１４が放射状に取り付けられている。撹拌翼１４は回転軸４の内部に連通するアームパイプ１５と、その先端にあって加熱罐１の内壁面に臨む所定形状の羽根１６とで成り、回転軸４の回転を以て処理物を撹拌しつつ、回転軸４からアームパイプ１５に導入する加熱蒸気により該アームパイプ１５に接触した処理物を加熱することができる。又、回転軸４の周囲には撹拌翼１４の間で複数のバイパス管１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃが設けられており、それらバイパス管１７Ａ〜１７Ｃにも回転軸４から加熱蒸気が供給されるようになっている。
【００１４】
図３で明らかなように、それらバイパス管１７Ａ〜１７Ｃは回転軸４に沿って並列状に設けられており、各々その両端が回転軸４の部位に接続されている。なお、１８はバイパス管１７Ａ〜１７Ｃの各中央部と回転軸４とを接続する枝管である。
【００１５】
ここで、図４に回転軸の内部構造を示す。この図で明らかなように、回転軸４の内部はその一端側から順に隔壁１９で複数の部屋２０Ａ，２０Ｂ，・・に区分されている。そして、その各区域（各部屋２０Ａ〜２０Ｄ）にバイパス管１７Ａ〜１７Ｃの両端を接続せしめて加熱蒸気が流通する一連の流路２１を形成している。
【００１６】
その流路２１は加熱蒸気が流れる順に、芯金１２の中心に穿った透孔２２、その透孔２２から芯金１２の外周面に向けて開口した横孔２３、その横孔２３が連通する部屋２０Ａ、この部屋２０Ａに一端を接続したバイパス管１７Ｃ、このバイパス管１７Ｃの他端が接続する部屋２０Ｄ、この部屋２０Ｄに一端を接続したバイパス管１７Ａ、このバイパス管１７Ａの他端が接続する部屋２０Ｂ、及びこの部屋２０Ｂに一端を接続したバイパス管１７Ｂとで成り、このバイパス管１７Ｂの他端が接続する部屋２０Ｃはドレンを回収するための回収室として該回収室には図１に示した排出管９の一端を導入する。
【００１７】
図５で明らかにするように、排出管９は回転軸４における芯金１２の透孔２２に加熱蒸気の流通が損なわれぬよう所定の間隙ｔを残して通されており、回収室たる部屋２０Ｃに導入する一端には該部屋の内部に凝集したドレンを吸引するためのノズル２４が装着され、この排出管９の他端は回転軸４の内部を通して加熱罐１の外部まで導かれる。そして、その端部に上述の如くロータリジョイントを介して配管１０が接続されるのである。
【００１８】
ここで、回転軸４の一端、すなわち芯金１２に形成した透孔２２の一端は上述の如く配管８などを介して熱源たるボイラＢに接続されるが、この透孔２２の他端側は排出管９との間でパッキン２５にてシーリングされるため、ボイラＢから供給された加熱蒸気は部屋２０Ｃに直通せず、横孔２３から部屋２０Ａを経てバイパス管１７Ｃに流入することになる。また、回転軸４の各部屋２０Ａ〜２０Ｄにはバイパス管１７Ａ〜１７Ｃのほか、撹拌翼１４のアームパイプ１５も個別に連通されるが、ここで凝集したドレンは流路２１を流れる加熱蒸気に乗って部屋２０Ｃまで運ばれるため、各アームパイプ１５の内部にドレンが滞留することはない。
【００１９】
なお、図５において、２６は内筒２の両端開口部を閉鎖する密閉蓋、２７は密閉蓋２６における回転軸４の貫通部分に装着したガスケット、２８は回転軸４を回転自在にして支持する軸受ユニットであり、このうち密閉蓋２６には加熱罐１の一端側で処理物を排出する手段として例えば図示せぬスクリュウコンベヤが貫通される。なお、図２などに示した撹拌翼の羽根１６には所定の勾配が付けられており、処理物の乾燥処理終了時に回転軸４を逆転させることにより、処理物をスクリュウコンベヤ側に送り込めるようにしてある。
【００２０】
ここで、以上のように構成される本願（真空）加熱乾燥機の作用を説明する。先ず、図２に示す圧力蓋６を開放し、ホッパ５から加熱罐１の内部に処理物として例えば食品残渣を投入する。そして、ホッパ５の開口部を圧力蓋６で密閉した後、真空ポンプＰの作動を以て加熱罐１の内部を所定圧まで減圧する。また、これと前後して、図示せぬ駆動源の作動を以て回転軸４を所定方向に回転させつつ、ボイラＢから加熱罐１の内外両側に加熱蒸気を供給し、加熱罐１の罐壁、回転軸４、及びこれに接続するバイパス管１７Ａ〜１７Ｃや撹拌翼１４を加熱する。
【００２１】
これにより、処理物は撹拌翼１４で撹拌されながら、そのアームパイプ１５や回転軸４、並びに加熱罐１の内壁面やバイパス管１７Ａ〜１７Ｃに接触して次第に乾燥されていく。そして、この際の熱交換により加熱蒸気は凝集してドレンとなり、ジャケット３側のドレンは図１に示した配管１１を通じて機外に排出されることになる。一方、回転軸４側では、加熱蒸気の循環的な流れが形成され、凝集したドレンはその蒸気流に乗って全て流路２１の末端であるところの部屋２０Ｃに集められ、排出管９を通じて機外に排出される。
【００２２】
このように、加熱蒸気は流路２１中を円滑に流通し、その循環サイクルで新旧が絶え間無く入れ替えらるのであり、このため回転軸４やバイパス管１７Ａ〜１７Ｃの壁面を恒温状態に保って処理物を短時間のうちに所定の含水率まで乾燥処理することができる。なお、排出管９によるドレンの排出に際して動力は不要であり、部屋２０Ｃに集められたドレンは該部屋２０Ｃに作用する蒸気圧により排出管９の内部に導くことができる。
【００２３】
以上、本発明の好適な一例を図面に基づき説明したが、本発明に係る加熱乾燥機は上述のような構成に限らず、例えばジャケット３や真空ポンプＰを備えていないものでも構わない。又、回転軸４に撹拌翼１４を装備するのでなく、加熱罐１を回転式のドラムにして、その内壁面に撹拌翼１４に代わる螺旋状の羽根を取り付けることもできる。更に、バイパス管１７Ａ〜１７Ｃは回転軸４の周囲に１２０度間隔で３本並列に設けることに限らず、２〜６本程度を等間隔に並設するようにしてもよい。なお、その場合、回転軸４の内部の区画数はバイパス管の本数に対応して増減される。つまり、一連の流路を形成するには、複数のバイパス管のうち２本の各一端を入口及び出口として回転軸４の所定の区域に単独で接続し、他の端部を２つ共通して同一区域に接続することから、バイパス管の本数をＮとして、回転軸４の内部は実質的に（Ｎ＋１）の部屋数に区分されることになる。
【００２４】
又、排出管９は上述のように回転軸４の内部に配管することが好ましいが、これを回転軸４の外周に沿って機外に導くなどの構成にすることもできる。更に、上記例では熱媒として加熱蒸気を用いているが、加熱蒸気に代えて例えば熱湯を用いることも可能である。
【００２５】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明に係る加熱乾燥機によれば、ヒートパイプとして構成される回転軸の内部を一端側から順に隔壁で区分するとともに、その各区域に回転軸に沿って並設したバイパス管の両端を接続せしめて熱媒が流通する一連の流路を形成し、その流路の末端が接続する回転軸内部の区域を回収室として該回収室から加熱罐の外部に向けて排出管を設備したため、熱媒がバイパス管の内部などに滞留せず、円滑に循環して交換されるので熱効率が良く、その熱量でバイパス管や回転軸の壁面を恒温状態に保って食品残渣その他の含水率の高い処理物を効率よく乾燥に処することができる。
【００２６】
又、排出管を回転軸の内部に通して加熱罐の外部まで延長しているため、加熱罐の内周部にその設備領域を確保する必要がなく、その排出管が加熱罐の内部で回転軸より突出しないことから加熱罐内における処理物の目詰まりがなく、ひいてはその滞積による異臭の拡散を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る加熱乾燥機の系統図
【図２】加熱乾燥機を構成する加熱罐の軸直角断面図
【図３】加熱罐の内部に通される回転軸の側面図
【図４】回転軸を部分的に破断して示した部分断面図
【図５】加熱罐の一端側を示した部分断面図
【図６】従来の加熱乾燥機を示す断面図
【符号の説明】
１  加熱罐
２  内筒
３  ジャケット
４  回転軸
９  排出管
１４  撹拌翼
１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ  バイパス管
１９  隔壁
２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ  部屋
２１  流路
【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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