(57)【要約】【課題】カーボンニュートラルを目指した乾燥処理を行うことができ、しかも乾燥効率に優れた乾燥機を提供する。【解決手段】乾燥機Ｄは、被乾燥物を投入するホッパー１１と、被乾燥物の搬送方向の先側に設けられた排出口１２とを有する撹拌容器１０と、撹拌容器１０内に設けられ撹拌容器１０内の被乾燥物を撹拌して排出口１２の方向へ搬送する撹拌羽根１３とを有する撹拌装置３と、撹拌装置１の撹拌容器１０に配されており、撹拌容器１０を加熱する所要数のヒートパイプ２と、ヒートパイプ２へ熱媒体の供給を行う木質燃料の燃焼熱を熱源とする熱供給装置３を備えている。【選択図】図１
2016176655.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被乾燥物を投入する投入部と、前記被乾燥物の搬送方向の先側に設けられた排出部とを有する撹拌容器と、該撹拌容器内に設けられ前記撹拌容器内の被乾燥物を撹拌して前記排出部の方向へ搬送する撹拌手段とを有する撹拌装置と、
該撹拌装置の前記撹拌容器またはその近傍に配されており、前記撹拌容器を加熱する所要数のヒートパイプと、
該ヒートパイプへ熱媒体の供給を行うと共に、木質燃料の燃焼熱を熱源とする熱供給手段とを備える
乾燥機。
【請求項２】
前記撹拌容器が、底部側の壁部断面形状が半円形またはＵ字形の樋形状であり、前記ヒートパイプが前記壁部の外面に沿って、半円形またはＵ字形の周方向に所要間隔で、かつ長さ方向に並行するように配されている
請求項１の乾燥機。
【請求項３】
前記ヒートパイプが二重管構造であり、熱媒体が通る内管は、作動液が入れられる外管の内底部に沿うように配されており、前記外管内部には前記内管全体が浸る量の作動液が入れてある
請求項１または２の乾燥機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、乾燥機に関するものである。更に詳しくは、カーボンニュートラルを目指した乾燥処理を行うことができ、しかも乾燥効率に優れた乾燥機に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、石油などの化石燃料の高騰もあって、薪や木質ペレットなどを燃料とする暖房機が見直されている。これにより、木質ペレットの需要が高まっている。燃料としての木質ペレットは、含水率を１０％程度にする必要があり、このために乾燥機が使用されている。このような乾燥機の一例を挙げれば、特許文献１に記載の乾燥機がある。
【０００３】
特許文献１に記載された乾燥機は、熱源をバーナーとし、乾燥ドラムと熱風炉と回転駆動装置を備え、乾燥ドラムは内周部に内搬送スクリューを有する内ドラムと、内周部に外搬送スクリューを有する外ドラムを備えており、内搬送スクリューと外搬送スクリューは搬送方向が逆方向である。
【０００４】
そして、両ドラムの間には、被処理物を掬い上げて内ドラムの外周面上に落下させる掬上部材と、内ドラム端部の連通口に投下する掬上部材を備え、内ドラムの搬送折り返し側には、連通口から導入されてきた被処理物を排出側へ誘導するガイド筒が設けてあり、含水率の高い汚水や廃液等の乾燥処理の他、オカラ、コーヒー滓、籾殻、木チップ等の飼料化または炭化処理を短時間で効率よく行うことができるというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−９３８６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、上記特許文献１に開示された乾燥機には、次のような課題があった。
すなわち、フロンガスなどのオゾン層破壊ガス、あるいは二酸化炭素などの温室効果ガスに代表されるように、環境負荷が大きいガスによる地球環境の悪化がいわれて久しいが、その対策を講じる際の考え方として、何等かのライフサイクル（人為的活動）を行った際に、排出される二酸化炭素と吸収される二酸化炭素が同じ量である、という「カーボンニュートラル」の概念が知られている。
【０００７】
これは、暖房や乾燥などを行う際の燃料の燃焼による二酸化炭素の発生を、成長する際に大量の二酸化炭素を吸収した木材を燃焼させることで、いわば帳消しにしようという概念である。例えば、木材や木質ペレットなどを乾燥させる乾燥機にも、そのような動きはあるが、乾燥効率などの実用性を勘案すれば、実際には、特許文献１に開示されているような「乾燥機」を使用するのが一般的である。
【０００８】
しかし、上記従来の乾燥機は、石油を燃料とするバーナーを熱源としているため、「カーボンニュートラル」とはほど遠く、排出される二酸化炭素の方が、吸収される二酸化炭素（このケースではほぼゼロ）を上回る「カーボンネガティブ」の乾燥機であり、環境負荷がきわめて大きいという問題があった。
【０００９】
本発明は、以上の点に鑑みて創案されたものであり、カーボンニュートラルを目指した乾燥処理を行うことができ、しかも乾燥効率に優れた乾燥機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】
【００１０】
（１）本発明は、被乾燥物を投入する投入部と、前記被乾燥物の搬送方向の先側に設けられた排出部とを有する撹拌容器と、該撹拌容器内に設けられ前記撹拌容器内の被乾燥物を撹拌して前記排出部の方向へ搬送する撹拌手段とを有する撹拌装置と、該撹拌装置の前記撹拌容器またはその近傍に配されており、前記撹拌容器を加熱する所要数のヒートパイプと、該ヒートパイプへ熱媒体の供給を行うと共に、木質燃料の燃焼熱を熱源とする熱供給手段とを備える乾燥機である。
【００１１】
（２）本発明は、撹拌容器が、底部側の壁部断面形状が半円形またはＵ字形の樋形状であり、前記ヒートパイプが前記壁部の外面に沿って、半円形またはＵ字形の周方向に所要間隔で、かつ長さ方向に並行するように配されている、上記（１）の発明の乾燥機である。
【００１２】
この場合は、撹拌されている被乾燥物に接触する撹拌容器底部の壁部が、ヒートパイプにより充分に加熱されるので、被乾燥物がよく加熱され、被乾燥物を高効率で乾燥させることが可能になる。また、撹拌手段が回転体である場合に、撹拌羽根などの先端部が半円形状、またはＵ字形状の円弧部に沿うように回転することができるので、被乾燥物において撹拌手段で掬い取れないものを最小限に抑えることができ、これも乾燥の効率化に寄与する。
【００１３】
（３）本発明は、ヒートパイプが二重管構造であり、熱媒体が通る内管は、作動液が入れられる外管の内底部に沿うように配されており、前記外管内部には前記内管全体が浸る量の作動液が入れてある、上記（１）または（２）の乾燥機である。
【００１４】
この場合は、外管の周方向内（または直径内）、すなわち下部に吸熱部、上部に放熱部を設定することができるので、例えば放熱部をヒートパイプの全長にわたり設けることができ、放熱部と撹拌容器を接触させてヒートパイプが撹拌容器に沿うように配することにより、撹拌容器を効率よく加熱することができる。また、ヒートパイプへの熱の供給は、内管に熱湯などの熱媒体を送ることにより可能である。
【００１５】
（作用）
本発明の乾燥機の作用を説明する。以下は、木質チップを乾燥させる場合を例に取り説明する。
乾燥機の投入部から、被乾燥物である木質チップを所要量投入し、撹拌手段を作動させ、撹拌容器内の被乾燥物を撹拌する。
【００１６】
次に、木質燃料を熱源とする熱供給手段により加熱した熱媒体（普通は熱湯）をヒートパイプの内管に供給し、ヒートパイプを加熱する。これにより、外管底部において作動液が沸騰して蒸発し、この作動液の気化に伴い、主に熱媒体により供給される大量の熱が外管内の作動液および作動液が気化した蒸気に潜熱として取り込まれる。
【００１７】
そして、作動液が気化した蒸気は外管内で上昇して上部で冷やされ、液化する。この蒸気の液化に伴い、潜熱として取り込まれていた大量の熱が放熱され、撹拌容器が加熱される。このようにして、撹拌容器は効果的に、あるいは効率よく加熱され、内部の木質チップも加熱され、乾燥が進む。
【００１８】
被乾燥物は、ヒートパイプによる加熱で水分を蒸発させながら、徐々に排出部方向へ送られ、所要の含水率まで乾燥させたところで、排出部から排出され、乾燥した木質チップが得られる。このように、乾燥機のヒートパイプは、木質燃料を熱源とする熱供給手段により加熱した熱媒体を利用して大量の熱移動を行うことにより、被乾燥物を乾燥させるので、「カーボンニュートラル」を目指した乾燥処理を行うことができ、乾燥効率にも優れている。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、カーボンニュートラルを目指した乾燥処理を行うことができ、しかも乾燥効率に優れた乾燥機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る乾燥機の一実施の形態を示す説明図である。
【図２】図１のＡ−Ａ部分の断面図である。
【図３】乾燥機に使用するヒートパイプの構造を示し、（ａ）は長さ方向の中間部を一部省略した縦断面説明図、（ｂ）は横断面説明図である。
【図４】本発明に係る乾燥機を使用したライフサイクルの一例のシステムを示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明を図面に示した実施の形態に基づき詳細に説明する。
図１、図２、および図３を参照する。
【００２２】
乾燥機Ｄは、撹拌装置１を備えている。撹拌装置１は、撹拌容器１０を有している。撹拌容器１０は、鉄などの熱伝導性のよい金属製であり、底部側の壁部断面形状がＵ字形の樋形状である。撹拌容器１０は、所要長さを有し、図示していない支脚フレームによって水平に支持されている。なお、支脚フレームの下部に車輪を設けて、乾燥機Ｄが移動できるようにしてもよい。
【００２３】
撹拌容器１０の長さ方向の両端部は、側板１０１、１０２によって実質的に塞がれ、上部は上板１０３によって実質的に塞がれている。上板１０３には、多数の通気口（図示省略）が形成されている。また、撹拌容器１０の上部には、上板１０３を貫通して、被乾燥物を投入するためのホッパー１１が設けられている。
【００２４】
側板１０１、１０２の間には、側板１０１、１０２を貫通して、回転軸１５が水平方向に回転自在に軸支されている。回転軸１５は、側板１０１側に配置されたモーター１４によって駆動される。また、側板１０１と反対側の側板１０２には、撹拌容器１０の底部と一部面一につながるように、排出部である排出口１２が設けられている。排出口１２には、排出管１２０が斜め下方へ向けて接続されている。更に、撹拌容器１０の底部には、多量の被乾燥物を一度に排出するための底蓋１０４が設けられている。
【００２５】
また、撹拌容器１０の内部において、回転軸１５には、長さ方向に所要の間隔をあけて、撹拌羽根１３が五箇所に設けられている。撹拌羽根１３の各先端の回転軌跡は、撹拌容器１０の底部形状に若干の隙間を以て沿うようにしてある。撹拌羽根１３は、回転することにより被乾燥物を撹拌しながら排出口１２方向へ徐々に送るようになっている。
【００２６】
撹拌容器１０には、壁部の外面に沿って密着するように、多数のヒートパイプ２が配置されている。各ヒートパイプ２は、撹拌容器１０のＵ字形の壁部の周方向に所要間隔をおいて、かつ長さ方向の全長にわたり、並行するように配されている。ヒートパイプ２の構造は、以下に説明するとおりである。
【００２７】
図３を参照する。
ヒートパイプ２は、ステンレススチールなどの金属製の外管２０の内部に、同じく金属製の内管２１を通した二重管構造である。外管２０は、両端部が端板２０１、２０２で密封された、径大の円管形状である。内管２１は、外管２０より径小の円管形状で、外管２０の端板２０１、２０２を液密状態で貫通し、外管２０の内底部近傍に沿うように配されている。また、内管２１の内部には、後述するように熱湯などの熱媒体２２が通される。外管２０の内部には、内管２１全体が浸る量の作動液２３が入れてある。
【００２８】
また、図１に示すように、各ヒートパイプ２の内管２１は、熱媒体の導入側（図１で左側）において、熱供給装置３の送給管３３に接続されており、排出側（図１で右側）において、回収管３４に接続されている。熱供給装置３は、熱媒体を加熱しながら送給する送給部３０を有し、送給部３０内の熱媒体は、炉３１内での木質ペレット３２の燃焼熱を熱源とする。送給部３０内で加熱された熱媒体は、送給管３３から各ヒートパイプ２の内管２１に送られて熱を供給し、その後、回収管３４に入り、送給部３０で回収されるようになっている。
【００２９】
（作用）
図１ないし図４を参照して、乾燥機Ｄの作用について、木質チップを乾燥させる場合を例に取り説明する。
まず、乾燥機Ｄの投入部であるホッパー１１から、被乾燥物である木質チップ４を所要量投入し、撹拌装置１を作動させ、撹拌容器１０内の木質チップ４を撹拌する。なお、木質チップ４の撹拌は、ヒートパイプ２による撹拌容器１０の加熱後に開始してもよい。
【００３０】
次に、木質ペレット３２の燃焼熱を熱源とする熱供給装置３により加熱した熱媒体を各ヒートパイプ２の内管２１に供給し、ヒートパイプ２を加熱する。これにより、外管２０の底部において作動液２３が沸騰して蒸発し、この作動液２３の気化に伴い、主に熱媒体により供給される大量の熱（一部外部から取り込まれる熱もあると考えられる）が外管２１内の作動液２３および作動液が気化した蒸気に潜熱として取り込まれる。
【００３１】
そして、作動液が気化した蒸気は、外管２０内で上昇して上部の内壁面で冷やされて、凝縮し液化する。この蒸気の液化に伴い、潜熱として取り込まれていた大量の熱が放熱され、撹拌容器１０が加熱される。なお、この際、外管２０の上部側を主とし、ほぼ全体が放熱部となる。このようにして、撹拌容器１０は効果的に、あるいは効率よく加熱され、内部の木質チップ４も加熱され、乾燥が進む。
【００３２】
木質チップ４は、各ヒートパイプ２により加熱しながら撹拌することによって、水分を蒸発させながら、徐々に排出口１２方向へ送られる。蒸発した水分は、上板１０３の通気口から外部へ排出される。木質チップ４を所要の含水率（例えば１０％程度）まで乾燥させたところで、木質チップ４は排出管１２０から外部へ排出され、乾燥した木質チップ４ａが得られる。
【００３３】
このように、乾燥機Ｄの各ヒートパイプ２は、木質ペレット３２の燃焼熱を熱源とする熱供給装置３により加熱した熱媒体を利用して大量の熱移動を行うことにより、木質チップ４を乾燥させるので、「カーボンニュートラル」を目指した乾燥処理を行うことができる。
【００３４】
なお、本実施の形態の乾燥機Ｄを使用した、間伐材の乾燥木質チップ化の処理フローを示すと以下のとおりである。
山林の間伐材の伐採
↓  移動運搬
貯木場
↓  移動運搬
間伐材の破砕処理（移動式破砕機による）
↓  移動運搬
チップ化処理（移動式破砕機による）
↓
乾燥機による木質チップの乾燥
↓
木質チップ完成品
【００３５】
また、図４の、乾燥機Ｄを使用したライフサイクルの一例を示すシステムについて説明する。
このシステムは、燃料としての木質チップをつくり発電するライフサイクルのシステム例を示すものである。
【００３６】
乾燥機Ｄで含水率１０％の燃料として使用可能な木質チップ４ａをつくる。
木質チップ４ａの一部を乾燥機Ｄの燃料として使用する。
また、木質チップ４ａの他の一部を発電機５の蒸気タービン５０を回す蒸気をつくるための燃料として使用し、熱水の一部は、乾燥機Ｄのヒートパイプ２の熱源として利用する。
発電機５で発電した電気は、家庭用の電力として照明などに使用し、更にその一部は、乾燥機Ｄのモーター１４の動力源として利用する。
このように、乾燥機Ｄを使用することで、エネルギー効率にすぐれたライフサイクルのシステムを構築できる。
【００３７】
本明細書で使用している用語と表現は、あくまでも説明上のものであって、なんら限定的なものではなく、本明細書に記述された特徴およびその一部と等価の用語や表現を除外する意図はない。また、本発明の技術思想の範囲内で、種々の変形が可能であるということは言うまでもない。
【符号の説明】
【００３８】
Ｄ  乾燥機
１  撹拌装置
１０  撹拌容器
１０１、１０２  側板
１０３  上板
１０４  底蓋
１１  ホッパー
１２  出口
１２０  排出管
１３  撹拌羽根
１４  モーター
１５  回転軸
２  ヒートパイプ
２０  外管
２０１、２０２  端板
２１  内管
２２  熱媒体
２３  作動液
３  熱供給装置
３０  送給部
３１  炉
３２  木質ペレット
３３  送給管
３４  回収管
４  木質チップ
４ａ  燃料として使用可能な木質チップ
５  発電機
５０  蒸気タービン
【図１】
2016176655.tif 000003
【図２】
2016176655.tif 000004
【図３】
2016176655.tif 000005
【図４】
2016176655.tif 000006