(57)【要約】【課題】汚泥の乾燥に消費されるエネルギーを抑制できる下水汚泥乾燥システムを提供すること。【解決手段】下水汚泥乾燥システム１は、ヒートポンプ４と温水ジャケット３の間で温水を循環させて乾燥室２内の汚泥を乾燥する。汚泥の水分を含む乾燥室２のガスはコンデンサ５と第１熱交換器６をこの順番に経由して乾燥室２に戻る。コンデンサ５は、ガスと冷媒の熱交換によりガスを凝縮して凝縮水を排出する。第１熱交換器６は、ガスと温水の熱交換により当該ガスの温度を上昇させる。コンデンサ５においてガスとの間で熱交換が行われた冷媒の熱は、ヒートポンプ４の熱源として利用される。【選択図】図１
2017116196.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下水の汚泥が投入される乾燥室と、
前記乾燥室を加温するための温度槽と、
熱源側熱交換器および利用側熱交換器を備えるヒートポンプと、
コンデンサと、
熱交換器と、
流体を前記利用側熱交換器から前記温度槽を経由させて当該利用側熱交換器に戻す第１流体循環路と、
前記乾燥室内のガスを、前記コンデンサおよび前記熱交換器をこの順番に経由させて前記乾燥室に戻すガス循環路と、
前記流体を前記第１流体循環路から前記熱交換器を経由させて当該第１流体循環路に戻す第２流体循環路と、
冷媒を前記コンデンサに供給する冷媒供給路と、
前記コンデンサにおいて前記ガスとの間で熱交換が行われた冷媒の熱を前記ヒートポンプの熱源として利用するための冷媒熱利用機構と、を有し、
前記コンデンサは、前記ガスと前記冷媒との熱交換により前記ガスを凝縮して凝縮水を排出し、
前記熱交換器は、前記ガスと前記流体との熱交換により当該ガスの温度を上昇させることを特徴とする下水汚泥乾燥システム。
【請求項２】
請求項１において、
前記第２流体循環路は、前記温度槽の前記流体を、前記熱交換器を経由させて当該温度槽に戻すことを特徴とする下水汚泥乾燥システム。
【請求項３】
請求項１において、
前記第２流体循環路は、前記利用側熱交換器から前記温度槽に向かう前記第１流体循環路の往路の流体を、前記熱交換器を経由させて、前記温度槽から前記利用側熱交換器に向かう前記第１流体循環路の復路に戻すことを特徴とする下水汚泥乾燥システム。
【請求項４】
下水の汚泥が投入される乾燥室と、
前記乾燥室を加温するための温度槽と、
熱源側熱交換器および利用側熱交換器を備えるヒートポンプと、
コンデンサと、
熱交換器と、
所定の温度以上の温水を前記温度槽に供給する温水供給路と、
前記温水供給路の途中に設置された温水用熱交換器と、
流体を前記利用側熱交換器から前記温水用熱交換器を経由させて当該利用側熱交換器に戻す第１流体循環路と、
前記乾燥室内のガスを、前記コンデンサおよび前記熱交換器をこの順番に経由させて前記乾燥室に戻すガス循環路と、
前記流体を前記第１流体循環路から前記熱交換器を経由させて当該第１流体循環路に戻す第２流体循環路と、
冷媒を前記コンデンサに供給する冷媒供給路と、
前記コンデンサにおいて前記ガスとの間で熱交換が行われた冷媒の熱を前記ヒートポンプの熱源として利用するための冷媒熱利用機構と、を有し、
前記コンデンサは、前記ガスと前記冷媒との熱交換により前記ガスを凝縮して凝縮水を排出し、
前記熱交換器は、前記ガスと前記流体との熱交換により当該ガスの温度を上昇させ、
前記温水用熱交換器は、前記温水と前記流体との熱交換により当該温水の温度を上昇さ
せることを特徴とする下水汚泥乾燥システム。
【請求項５】
請求項１ないし４のうちのいずれかの項において、
前記冷媒熱利用機構は、前記コンデンサにおいて前記ガスとの間で熱交換が行われた冷媒を前記熱源側熱交換器に供給する供給路であることを特徴とする下水汚泥乾燥システム。
【請求項６】
請求項１ないし４のうちのいずれかの項において、
前記冷媒熱利用機構は、第２の熱交換器と、前記コンデンサにおいて前記ガスとの間で熱交換が行われた前記冷媒を前記第２の熱交換器に供給する第２の冷媒供給路と、前記熱源側熱交換器と前記第２の熱交換器との間で第２の流体を循環させる流体循環路と、を備え、
前記第２の熱交換器は、前記冷媒と前記第２の流体との間の熱交換により前記第２流体の温度を上昇させることを特徴とする下水汚泥乾燥システム。
【請求項７】
請求項１ないし６のうちのいずれかの項において、
前記流体は液体であることを特徴とする下水汚泥乾燥システム。
【請求項８】
請求項１ないし６のうちのいずれかの項において、
前記流体は蒸気であることを特徴とする下水汚泥乾燥システム。
【請求項９】
請求項１ないし８のうちのいずれかの項において、
前記冷媒は、下水処理水であることを特徴とする下水汚泥乾燥システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水に含まれる汚泥を乾燥する下水汚泥乾燥システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
下水処理施設では下水を処理して処理水を生成し、処理水を自然環境に戻す。ここで、処理水を生成した後の下水には高粘土で高含水の汚泥が含まれている。このような汚泥は、乾燥により水分の含有率を低下させて固形状態として、資源化する。特許文献１には汚泥を乾燥する下水汚泥乾燥システムが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１５８６１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
下水に含まれる汚泥を乾燥させるためには、大量のエネルギーが必要となる。ここで、経済的な観点および環境への配慮の観点から、汚泥の乾燥に消費されるエネルギーを抑制することが求められている。
【０００５】
本発明の課題は、このような点に鑑みて、汚泥の乾燥に消費されるエネルギーを抑制できる下水汚泥乾燥システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本発明の下水汚泥乾燥システムは、下水の汚泥が投入される乾燥室と、前記乾燥室を加温するための温度槽と、熱源側熱交換器および利用側熱交換器を備えるヒートポンプと、コンデンサと、熱交換器と、流体を前記利用側熱交換器から前記温度槽を経由させて当該利用側熱交換器に戻す第１流体循環路と、前記乾燥室内のガスを、前記コンデンサおよび前記熱交換器をこの順番に経由させて前記乾燥室に戻すガス循環路と、前記流体を前記第１流体循環路から前記熱交換器を経由させて当該第１流体循環路に戻す第２流体循環路と、冷媒を前記コンデンサに供給する冷媒供給路と、前記コンデンサにおいて前記ガスとの間で熱交換が行われた冷媒の熱を前記ヒートポンプの熱源として利用するための冷媒熱利用機構と、を有し、前記コンデンサは、前記ガスと前記冷媒との熱交換により前記ガスを凝縮して凝縮水を排出し、前記熱交換器は、前記ガスと前記流体との熱交換により当該ガスの温度を上昇させることを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、温度槽とヒートポンプとの間で流体を循環させて乾燥室を加温して、乾燥室内の汚泥を乾燥させる。ヒートポンプを用いて乾燥室を加温するための流体の温度を上昇させるので、エネルギーの利用効率が高い。また、乾燥室内のガスを、コンデンサを経由させて凝縮水を排出させた後に、熱交換器を経由させて、乾燥室に戻す。すなわち、コンデンサにおいてガスの水分量を低減させた後に、熱交換器においてガスの温度を上昇させてガスの飽和水蒸気量を増大させる。従って、ガスがガス循環路を循環することにより、乾燥室内の汚泥の乾燥を促進できる。ここで、乾燥室に戻るガスを加温するために温度槽とヒートポンプの間を循環する流体の熱を利用するので、エネルギーの利用効率が高い。また、コンデンサにおいてガスとの間で熱交換が行われた冷媒の熱をヒートポンプの熱源として利用する冷媒熱利用機構を備える。従って、エネルギーの利用効率が高い。さらに、本発明では、汚泥が投入された乾燥室のガスをガス循環路に沿って循環させている。これにより、ガスがガス循環路から外部に放出されることがないので、汚泥の臭いが
外部に漏れることがない。
【０００８】
本発明において、前記第２流体循環路は、前記温度槽の前記流体を、前記熱交換器を経由させて当該温度槽に戻すものとすることができる。このようにすれば温度槽に一時的に貯留された流体を用いて、乾燥室に戻るガスの温度を上昇させることができる。これにより、乾燥室に戻るガスの飽和水蒸気量を上昇させることができるので、ガスの循環によって乾燥室内の汚泥の乾燥を促進できる。
【０００９】
本発明において、前記第２流体循環路は、前記利用側熱交換器から前記温度槽に向かう前記第１流体循環路の往路の流体を、前記熱交換器を経由させて、前記温度槽から前記利用側熱交換器に向かう前記第１流体循環路の復路に戻すものとすることができる。このようにすれば、第１循環路を流れる流体を用いて乾燥室に戻るガスの温度を上昇させることができる。これにより、乾燥室に戻るガスの飽和水蒸気量を上昇させることができるので、ガスの循環によって乾燥室内の汚泥の乾燥を促進できる。また、熱交換器におけるガスとの熱交換によって温度が低下した流体を、温度槽から利用側熱交換器に向かう第１流体循環路の復路に戻せば、乾燥室を温めるための温度槽の温度が低下することがない。
【００１０】
次に、本発明の別の形態は、下水の汚泥が投入される乾燥室と、前記乾燥室を加温するための温度槽と、熱源側熱交換器および利用側熱交換器を備えるヒートポンプと、コンデンサと、熱交換器と、外部からの所定の温度以上の温水を前記温度槽に供給する温水供給路と、前記温水供給路の途中に設置された温水用熱交換器と、流体を前記利用側熱交換器から前記温水用熱交換器を経由させて当該利用側熱交換器に戻す第１流体循環路と、前記乾燥室内のガスを、前記コンデンサおよび前記熱交換器をこの順番に経由させて前記乾燥室に戻すガス循環路と、前記流体を前記第１流体循環路から前記熱交換器を経由させて当該第１流体循環路に戻す第２流体循環路と、冷媒を前記コンデンサに供給する冷媒供給路と、前記コンデンサにおいて前記ガスとの間で熱交換が行われた冷媒の熱を前記ヒートポンプの熱源として利用するための冷媒熱利用機構と、を有し、前記コンデンサは、前記ガスと前記冷媒との熱交換により前記ガスを凝縮して凝縮水を排出し、前記熱交換器は、前記ガスと前記流体との熱交換により当該ガスの温度を上昇させ、前記温水用熱交換器は、前記温水と前記流体との熱交換により当該温水の温度を上昇させることを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、外部から所定の温度以上の温水を温度槽に供給する温水供給路を備えるとともに、温水供給路に温水用熱交換器を設置している。そして、温水用熱交換器とヒートポンプとの間で流体を循環させて温水の温度を上昇させて温度槽に供給することにより乾燥室を加温して、乾燥室内の汚泥を乾燥させる。ヒートポンプから供給される液体を用いて外部からの所定の温度状の温水の温度を上昇させて温度槽に供給するので、エネルギーの利用効率が高い。また、乾燥室内のガスを、コンデンサを経由させて凝縮水を排出させた後に、熱交換器を経由させて、乾燥室に戻す。すなわち、コンデンサにおいてガスの水分量を低減させた後に、熱交換器においてガスの温度を上昇させてガスの飽和水蒸気量を増大させる。従って、ガスがガス循環路を循環することにより、乾燥室内の汚泥の乾燥を促進できる。ここで、乾燥室に戻るガスを加温するために温度槽とヒートポンプの間を循環する流体の熱を利用するので、エネルギーの利用効率が高い。また、コンデンサにおいてガスとの間で熱交換が行われた冷媒の熱をヒートポンプの熱源として利用する冷媒熱利用機構を備える。従って、エネルギーの利用効率が高い。さらに、本発明では、汚泥が投入された乾燥室のガスをガス循環路に沿って循環させている。これにより、ガスがガス循環路から外部に放出されることがないので、汚泥の臭いが外部に漏れることがない。
【００１２】
ここで、下水汚泥乾燥システムが設けられる下水処理場には、消化槽内の汚泥の消化工程によって発生する消化ガスをボイラ等の燃焼機器の燃料として用いて温水を供給する温水供給システムが併設されていることがある。このような場合には、外部からの温水とし
て、温水供給システムからの温水を利用すれば、温水の調達が容易である。また、下水汚泥乾燥システムが設けられる下水処理場には、消化ガスを燃料とするガス発電機が併設されていることがある。このような場合には、ガス発電機の排熱を利用して所定の温度以上に加温された温水を、外部からの温水として利用できる。
【００１３】
本発明において、前記冷媒熱利用機構は、前記コンデンサにおいて前記ガスとの間で熱交換が行われた冷媒を前記熱源側熱交換器に供給する供給路とすることができる。このようにすれば、コンデンサにおけるガスとの熱交換によって温度が上昇した冷媒を、ヒートポンプの熱源側熱交換器に直接供給して、熱源として利用できる。
【００１４】
本発明において、前記冷媒熱利用機構は、第２の熱交換器と、前記コンデンサにおいて前記ガスとの間で熱交換が行われた前記冷媒を前記第２の熱交換器に供給する第２の冷媒供給路と、前記熱源側熱交換器と前記第２の熱交換器との間で第２の流体を循環させる流体循環路と、を備え、前記第２の熱交換器は、前記冷媒と前記第２の流体との間の熱交換により前記第２流体の温度を上昇させるものとすることができる。このようにすれば、冷媒が、ヒートポンプの熱源側熱交換器に供給するのに適していないものである場合でも、コンデンサにおけるガスとの熱交換によって温度が上昇した冷媒の熱を、ヒートポンプで利用できる。
【００１５】
本発明において、ヒートポンプから温度槽に供給される流体は、加熱された水などの液体とすることができる。
【００１６】
また、本発明において、ヒートポンプから温度槽に供給される流体は、加熱された蒸気などの、気体とすることができる。
【００１７】
本発明において、前記冷媒は、下水処理水とすることができる。下水を処理して生成された後に河川などに放出される下水処理水は、その温度が、年間を通じて２０℃前後で安定している。従って、乾燥室からのガスとの間で熱交換を行う冷媒として用いることができる。また、下水処理水であれば、コンデンサを経由させた後に、ヒートポンプの熱源側熱交換器に供給することができる。また、下水処理水であれば、冷媒として利用した後に、そのまま河川などに放出できる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ヒートポンプで加温された流体の熱により乾燥室に投入された汚泥を乾燥する。また、乾燥室からコンデンサおよび熱交換機を経由して乾燥室に戻るガスを加温するために温度槽とヒートポンプの間を循環する流体の熱を利用する。さらに、また、コンデンサにおけるガスとの間の熱交換によって温度が上昇した冷媒の熱をヒートポンプの熱源として利用する冷媒熱利用機構を備える。従って、エネルギーの利用効率が高い。また、本発明によれば、乾燥室内のガスを、コンデンサを経由させて凝縮水を排出させた後に、熱交換器を経由させて、乾燥室に戻す。従って、ガスがガス循環路を循環することにより、乾燥室内の汚泥の乾燥を促進できる。さらに、本発明では、汚泥が投入された乾燥室のガスをガス循環路に沿って循環させている。これにより、ガスがガス循環路から外部に放出されることがないので、汚泥の臭いが外部に漏れることがない。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】下水汚泥乾燥システムの要部の概略ブロック図である。
【図２】変形例２の下水汚泥乾燥システムの要部の概略ブロック図である。
【図３】変形例３の下水汚泥乾燥システムの要部の概略ブロック図である。
【図４】変形例４の下水汚泥乾燥システムの要部の概略ブロック図である。
【図５】変形例５の下水汚泥乾燥システムの要部の概略ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に、図面を参照して、本発明を適用した実施の形態である下水汚泥乾燥システムを説明する。
【００２１】
本例の下水汚泥乾燥システム１は下水の汚泥１００を乾燥させて乾燥産物を得る。下水汚泥乾燥システム１に搬入される汚泥１００の水分含水量は８０％程度であり、乾燥産物の水分含有量は２０％〜４０％である。図１に示すように、下水汚泥乾燥システム１は汚泥１００が投入される乾燥室２と、温水ジャケット（温度槽）３と、ヒートポンプ４と、コンデンサ５と、第１熱交換器（熱交換器）６と、第２熱交換器（第２の熱交換器）７と、制御器８を備える。
【００２２】
乾燥室２は、その上面に汚泥１００の投入口２ａと、投入口２ａを開閉可能に封鎖する開閉扉９を備える。また、乾燥室２は乾燥産物を排出する排出口（不図示）を備える。排出口は不図示の開閉扉により開閉可能に封鎖されている。乾燥室２には、乾燥室２内のガスの温度を検出する第１ガス温度センサ１１が配置されている。
【００２３】
温水ジャケット３はヒートポンプ４から供給される液体を一時的に貯留する温水槽である。温水ジャケット３は、乾燥室２の底壁部分および側壁部分を包囲し、貯留された液体によって乾燥室２を加温する。ヒートポンプ４は、熱源側熱交換器１３、利用側熱交換器１４、および、ヒートポンプ制御器１５を備える。
【００２４】
また、下水汚泥乾燥システム１は、温水ジャケット３とヒートポンプ４の利用側熱交換器１４との間で液体を循環させる第１液体循環路（第１流体循環路）１７を備える。第１液体循環路１７には第１ポンプ１８が配置されている。液体はヒートポンプ４において加温される水である。
【００２５】
さらに、下水汚泥乾燥システム１は、乾燥室２内のガスを、コンデンサ５および第１熱交換器６をこの順に経由して循環させるガス循環路２１と、温水ジャケット３内の液体を、第１熱交換器６を経由して循環させる第２液体循環路２２と、コンデンサ５に接続された排水路２３を備える。ガス循環路２１には送風ファン２５が配置されている。送風ファン２５は、ガス循環路２１に沿って乾燥室２からコンデンサ５を介して乾燥室２に戻る気流を発生させる。第２液体循環路２２には第２ポンプ２７が配置されている。第２ポンプ２７は、温水ジャケット３内の液体を、第１熱交換器６を経由させて温水ジャケット３に戻す。
【００２６】
また、下水汚泥乾燥システム１は、コンデンサ５および第２熱交換器７を経由する冷媒流通路２９を備える。冷媒流通路２９におけるコンデンサ５よりも上流側の部分は冷媒をコンデンサ５に供給するための冷媒供給路３０である。冷媒流通路２９におけるコンデンサ５と第２熱交換器７との間の流路部分は、コンデンサ５においてガスとの間で熱交換が行われた冷媒を第２熱交換器７に供給する第２の冷媒供給路である。冷媒供給路３０には冷媒流通路２９に沿って冷媒を流通させるための第３ポンプ３１が配置されている。さらに、下水汚泥乾燥システム１は、第２熱交換器７と、ヒートポンプ４の熱源側熱交換器１３との間で第２の流体を循環させる流体循環路３２を備える。流体循環路３２には、流体循環路３２に沿って液体を循環させるための第４ポンプ３３が配置されている。本例では、冷媒は下水処理水である。
【００２７】
ガス循環路２１において第１熱交換器６から乾燥室２に向かう復路の下流端部分には、この下流端部分を流れるガスの温度を検出する第２ガス温度センサ３５が設置されている。また、第２液体循環路２２において温水ジャケット３から第１熱交換器６に向かう往路
には、往路を流れる液体の温度を検出する液温センサ３６が設置されている。
【００２８】
ここで、制御器８の入力側には、第１ガス温度センサ１１および第２ガス温度センサ３５が接続されている。また、制御器８の出力側には、第１ポンプ１８、送風ファン２５、第２ポンプ２７、第３ポンプ３１、および、第４ポンプ３３、および、ヒートポンプ４が接続されている。液温センサ３６は、ヒートポンプ制御器１５の入力側に接続されている。ヒートポンプ制御器１５は液温センサ３６からの出力に基づいてヒートポンプ４を制御する。
【００２９】
（下水汚泥乾燥動作）
下水汚泥乾燥動作では、制御器８はヒートポンプ４を駆動する。また、制御器８は、第１ポンプ１８、送風ファン２５と、第２ポンプ２７、第３ポンプ３１、および、第４ポンプ３３を駆動する。ヒートポンプ４が駆動されると、ヒートポンプ４により加温した流体（温水）が温水ジャケット３とヒートポンプ４の間で循環する。ヒートポンプ制御器１５は、液温センサ３６からの出力に基づいてヒートポンプ４を駆動制御して、温水を第１液体循環路１７に流通させる。温水が第１液体循環路１７を流通すると、温水は温水ジャケット３に一時的に貯留される。従って、温水ジャケット３に貯留された温水により乾燥室２が加温される。これにより、乾燥室２は８０℃以上とされる。
【００３０】
本例では、乾燥室２内を８０℃以上とすることができる温度の温水が第１液体循環路１７を流通する。すなわち、ヒートポンプ制御器１５は、液温センサ３６からの出力に基づいてヒートポンプ４を駆動制御するとともに、第１ガス温度センサ１１の出力が入力されている制御器８からの制御指令に基づいてヒートポンプ４を駆動制御する。これにより、ヒートポンプ制御器１５はヒートポンプ４から温水ジャケット３に供給される温水の温度を調整して、乾燥室２内を８０℃以上とする。
【００３１】
乾燥室２のガスは、ガス循環路２１に設置された送風ファン２５の駆動により、コンデンサ５および第１熱交換器６をこの順番で経由して、乾燥室２に戻る。乾燥室２からコンデンサ５には、汚泥１００から蒸発した水分を含むガスが流れる。乾燥室２からコンデンサ５に向かうガスの温度は約８０°である。
【００３２】
コンデンサ５では、乾燥室２からのガスと冷媒との間で熱交換が行われる。本例では、冷媒は下水処理水である。ここで、下水を処理して生成される下水処理水は、その温度が２０℃前後で安定している。従って、ガスは、冷媒との間の熱交換により、十分に冷却される。これにより、ガスは凝縮され、コンデンサ５からは凝縮水が排出される。凝縮水は、排水路２３を介して、河川などに放出される。
【００３３】
凝縮によって温度が低下したガスは第１熱交換器６に向かう。コンデンサ５から出力されて第１熱交換器６に供給されるガスの温度は６０°前後にまで低下している。
【００３４】
第１熱交換器６では、ガスと、ヒートポンプ４から供給される温水との間で熱交換が行われる。ここで、第１熱交換器６を経由することにより、ガスの温度は８０°よりも高い温度に上昇する。
【００３５】
すなわち、制御器８は、第１ガス温度センサ１１および第２ガス温度センサ３５からの出力に基づいて送風ファン２５を駆動制御することにより、ガス循環路２１において第１熱交換器６を経由するガスの量（風量）を調整するとともに、液温センサ３６からの出力に基づいて第２ポンプ２７を駆動制御することにより、第２液体循環路２２において第１熱交換器６を経由する温水の量（流路）を調整する。また、これらの制御をフィードバックしながら繰り返し行う。これにより、第１熱交換器６における温水からガスへの熱の移
動量を制御して、乾燥室２に向かうガスの温度（第２ガス温度センサ３５が検出しているガスの温度）を、乾燥室２内のガスの温度（第１ガス温度センサ１１が検出しているガスの温度）以上とする。
【００３６】
ガスの温度が上昇すると、ガスの飽和水蒸気量が増大する。従って、ガス循環路２１から乾燥室２に導入されるガス（乾燥室２に戻るガス）は、温度が高く、乾燥した状態である。よって、ガスがガス循環路２１を循環することにより、乾燥室２内の汚泥１００の乾燥が促進される。
【００３７】
なお、コンデンサ５においてガスとの間の熱交換に用いられた冷媒は、第２熱交換器７に供給される。そして、第２熱交換器７において冷媒と第２の液体との間で熱交換を行う。ここで、コンデンサ５においてガスとの間の熱交換に用いられた冷媒の温度は上昇している。従って、第２熱交換器７では、冷媒と第２の流体の熱交換により、第２の流体を加温することができる。（冷媒の熱を第２の流体に移動させることができる）。また、第２の流体は、第２熱交換器７とヒートポンプ４の熱源側熱交換器１３との間を循環する。従って、冷媒から第２の流体に移動した熱は、ヒートポンプ４の熱源として利用される。ここで、ヒートポンプ制御器１５は、液温センサ３６からの出力に基づいてヒートポンプ４を駆動制御して、温水ジャケット３に供給される温水の温度が８０℃以上となるようにする。
【００３８】
（作用効果）
本例では、ヒートポンプ４を用いて乾燥室２を加温するための温水（流体）の温度を上昇させる。また、コンデンサ５において凝縮された後に乾燥室２に戻るガスを加温するために温水ジャケット３とヒートポンプ４の間を循環する温水（流体）の熱を利用する。さらに、コンデンサ５におけるガスとの間の熱交換により温度が上昇した冷媒の熱をヒートポンプ４の熱源として利用する。従って、エネルギーの利用効率が高い。
【００３９】
また、本例では、乾燥室２内のガスを、コンデンサ５を経由させて凝縮水を排出させた後に、第１熱交換器６を経由させて、乾燥室２に戻す。すなわち、コンデンサ５においてガスの水分量を低減させた後に、第１熱交換器６においてガスの温度を上昇させてガスの飽和水蒸気量を増大させる。従って、ガスがガス循環路２１を循環することにより、乾燥室２内の汚泥１００の乾燥を促進できる。
【００４０】
さらに、本発明では、汚泥１００が投入された乾燥室２のガスをガス循環路２１に沿って循環させている。これにより、ガスがガス循環路２１から外部に放出されることがないので、汚泥１００の臭いが外部に漏れることがない。
【００４１】
ここで、本例は、下水処理水を冷媒としている。下水汚泥乾燥システムは下水処理場に設けられる場合が多いので、このような場合に、冷媒の調達が容易となる。
【００４２】
（変形例１）
下水汚泥乾燥システム１において、乾燥室２内に配置される第１ガス温度センサ１１を、湿度センサとすることもできる。この場合には、制御器８は、湿度センサに基づいて送風ファン２５およびヒートポンプ４を駆動制御する。すなわち、湿度センサに基づいて乾燥室２内のガスの水蒸気量が飽和水蒸気量に近づいたことが検出される場合には、制御器８（ヒートポンプ制御器１５）はヒートポンプ４から供給される温水の温度を上昇させ、乾燥室２内のガスの飽和水蒸気量を増大させる。或いは、制御器８は第２ポンプ２７を駆動制御して、その回転数を上昇させる。これにより、第２液体循環路２２において第１熱交換器６を経由する温水の量（流路）を増大させて、ガスの温度を上昇させて乾燥室２に向かうガスの飽和水蒸気量を上昇させる。
【００４３】
（変形例２）
図２は変形例２の下水汚泥乾燥システム１Ａの概略ブロック図である。本例では、第１液体循環路１７においてヒートポンプ４の利用側熱交換器１４から温水ジャケット３に向かう往路の途中に三方弁４１を備える。また、ヒートポンプ４から供給される温水を第１液体循環路１７から第１熱交換器６を経由させて第１液体循環路１７に戻す第２液体循環路２２は、三方弁４１において第１液体循環路１７を流れる温水を分岐させ、しかる後に、第１熱交換器６を経由させて、第１液体循環路１７の復路に戻す。すなわち、第２液体循環路２２は、第１液体循環路１７における温水ジャケット３よりも上流側から分岐させた温水を、第１熱交換器６を経由させた後に、第１液体循環路１７における温水ジャケット３よりも下流側に戻す。
【００４４】
ここで、三方弁４１は、制御器８の出力側に接続される。三方弁４１は、ガス循環路２１において第１熱交換器６から乾燥室２に向かう復路の下流端部分に設置された第２ガス温度センサ３５からの出力に基づいて制御器８により駆動制御される。すなわち、制御器８は、第２ガス温度センサ３５からの出力に基づいて送風ファン２５を駆動制御することにより、ガス循環路２１において第１熱交換器６を経由するガスの量（風量）を調整するとともに、第２ガス温度センサ３５からの出力に基づいて三方弁４１を駆動制御することにより、第２液体循環路２２において第１熱交換器６を経由する温水の量（流路）を調整する。また、これらの制御をフィードバックしながら繰り返し行う。これにより、第１熱交換器６における温水からガスへの熱の移動量を制御して、乾燥室２に向かうガスの温度を所定の温度とする。
【００４５】
本例においても、上記の例と同様の効果を得ることができる。また、本例では、第１熱交換器６におけるガスとの熱交換によって温度が低下した流体を、温水ジャケット３から利用側熱交換器１４に向かう第１液体循環路１７の復路に戻すので、乾燥室２を温める温水ジャケット３の温度が低下することがない。
【００４６】
なお、三方弁４１に替えて、第１液体循環路１７を分岐させて当該第１液体循環路１７を流れる液体を第１熱交換器６に圧送するポンプを配置することもできる。
【００４７】
（変形例３）
図３は変形例３の下水汚泥乾燥システムの概略ブロック図である。変形例３の下水汚泥乾燥システム１Ｂは、下水汚泥乾燥システム１において第２熱交換器７を省略したものである。本例では、冷媒の熱をヒートポンプ４で利用するための冷媒熱利用機構として、コンデンサ５からヒートポンプ４を経由する冷媒流路（供給路）４５を備える。すなわち、下水汚泥乾燥システム１Ｂでは、コンデンサ５においてガスとの間で熱交換が行われた冷媒を、冷媒流路４５を介して、直接、ヒートポンプ４の熱源側熱交換器１３に供給する。このようにすれば、コンデンサ５を経由することにより温度が上昇した冷媒の熱をヒートポンプ４の熱源として効率よく利用できる。
【００４８】
（変形例４）
図４は変形例４の下水汚泥乾燥システムの概略ブロック図である。変形例４の下水汚泥乾燥システム１Ｃは、外部の温水供給システムから供給される温水を利用している。すなわち、下水汚泥乾燥システム１Ｃが設けられる下水処理場には、消化槽内の汚泥１００の消化工程によって発生する消化ガスをボイラ等の燃焼機器の燃料として用いて温水を供給する温水供給システム５１が併設されている場合がある。このような場合には、温水供給システム５１から供給される温水を温水ジャケット３を経由して流通させる温水流通路５２を第１液体循環路１７に併設して設けてもよい。この場合には、温水ジャケット３の内部を、第１液体循環路１７として機能する温度槽部分５３と、温水供給システム５１から
供給される温水が流通する温度槽部分５４とに区画しておくことができる。また、下水汚泥乾燥システム１Ｃが設けられる下水処理場には、消化ガスを燃料とするガス発電機が併設されていることがある。このような場合には、ガス発電機の排熱を利用して所定の温度以上に加温された温水を、外部からの温水として利用できる。すなわち、ガス発電機の排熱を利用して所定の温度以上に加温された温水を下水汚泥乾燥システム１Ｃの温水流通路５２に導入することができる。
【００４９】
（変形例５）
図５は変形例５の下水汚泥乾燥システムの概略ブロック図である。変形例５の下水汚泥乾燥システム１Ｄは下水汚泥乾燥システム１Ａの変形例である。また、下水汚泥乾燥システム１Ｄは、下水処理場において、当該下水汚泥乾燥システム１Ｄに併設された温水供給システム５１からの温水を利用するものである。本例の下水汚泥乾燥システム１Ｄは下水汚泥乾燥システム１Ａと対応する構成を備えるので、対応する構成には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５０】
本例の下水汚泥乾燥システム１Ｄは外部の温水供給システム５１から供給される所定の温度以上の外部の温水を温水ジャケット３に供給する温水供給路６１を備える。外部の温水供給システム５１から供給される温水の温度は、例えば、４０℃以上である。また、温水供給路６１の途中に温水用熱交換器６２を備える。
【００５１】
また、本例の下水汚泥乾燥システム１Ｄでは、下水汚泥乾燥システム１Ａにおいて、温水をヒートポンプ４の利用側熱交換器１４と温水ジャケット３との間で循環させている第１液体循環路１７は、温水（液体）をヒートポンプ４の利用側熱交換器１４と温水用熱交換器６２との間で温水を循環させるものとなっている。そして、第２液体循環路２２は、第１液体循環路１７に設けた三方弁４１から第１液体循環路１７を流れる温水を分岐させて、第１熱交換器６を経由させて第１液体循環路１７に戻す。
【００５２】
温水用熱交換器６２は、外部の温水とヒートポンプ４の利用側熱交換器１４から供給される温水との間で熱交換を行い、これにより、外部からの温水の温度を更に上昇させる。本例では、乾燥室２内を８０℃以上とすることができる温度まで、外部からの温水の温度を上昇させる。なお、温水用熱交換器６２を経由した外部からの温水は温水ジャケット３を経由した後に、放出される。
【００５３】
ここで、三方弁４１は、ガス循環路２１において第１熱交換器６から乾燥室２に向かう復路の下流端部分に設置された第２ガス温度センサ３５からの出力に基づいて制御器８により駆動制御される。すなわち、制御器８は、第２ガス温度センサ３５からの出力に基づいて送風ファン２５を駆動制御することにより、ガス循環路２１において第１熱交換器６を経由するガスの量（風量）を調整するとともに、第２ガス温度センサ３５からの出力に基づいて三方弁４１を駆動制御することにより、第２液体循環路２２において第１熱交換器６を経由する温水の量（流路）を調整する。また、制御器８は、第２ガス温度センサ３５からの出力に基づいて、ガスの温度と適切なものに調整するために三方弁４１を駆動制御して、第１液体循環路１７から温水用熱交換器６２に流れ込む温水（流体）の流量を制御する。これにより、温水ジャケット３に流入する外部からの温水の温度を調節する。
【００５４】
本例においても、上記の下水汚泥乾燥システム１、１Ａと同様な効果を得ることができる。また、下水処理場において、下水汚泥乾燥システム１Ｄとともに、消化槽内の汚泥１００の消化工程によって発生する消化ガスをボイラ等の燃焼機器の燃料として用いて温水を供給する温水供給システム５１が併設されている場合には、温水供給システム５１から供給される温水を有効に利用できる。
【００５５】
（その他の実施の形態）
第１液体循環路１７を流れる流体を気体としてもよい。すなわち、ヒートポンプ４として、利用側熱交換器１４の側で気体を用いるものを採用できる。この場合には、熱源側熱交換器１３では、熱源として、二酸化炭素を用いることができる。
【００５６】
また、乾燥室２に排気弁などの排気機構を備えることもできる。排気機構を備えれば、乾燥室２内のガスの飽和水蒸気量が低下しない場合などに、当該ガスを外部に排出して、乾燥したガスを乾燥室２内に導入することが可能となる。
【００５７】
なお、下水汚泥乾燥システム１を複数設け、第１の下水汚泥乾燥システム１で水分量を減少させた汚泥を、第２の下水汚泥乾燥システム１に投入して、さらに水分量を減少せることもできる。
【符号の説明】
【００５８】
１・１Ａ・１Ｂ・１Ｃ・１Ｄ・・下水汚泥乾燥システム、２・・乾燥室、３・・温水ジャケット（温度槽）、４・・ヒートポンプ、５・・コンデンサ、６・・第１熱交換器（熱交換器）、７・・第２熱交換器（第２の熱交換器）、８・・制御器、９・・開閉扉、３０・・冷媒供給路、６１・・温水供給路、６２・・温水用熱交換器、１１・・第１ガス温度センサ、１３・・ヒートポンプの熱源側熱交換器、１４・・ヒートポンプの利用側熱交換器、１５・・ヒートポンプ制御器、１７・・第１液体循環路（第１流体循環路）、１８・・第１ポンプ、２１・・ガス循環路、２２・・第２液体循環路（第２流体循環路）、２３・・排水路、２５・・送風ファン、２７・・第２ポンプ、２９・・冷媒流通路、３０・・冷媒供給路、３１・・第３ポンプ、３２・・流体循環路、３３・・第４ポンプ、３５・・第２ガス温度センサ、３６・・液温センサ、４１・・三方弁、４５・・冷媒流路、５１・・温水供給システム、５２・・温水流通路、５３・５４・・温度槽部分、６１・・温水供給路、６２・・温水用熱交換器
【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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