JP2000193368A

JP2000193368A - 乾燥装置の制御方法

Info

Publication number: JP2000193368A
Application number: JP10366278A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Yamashita; 彰広山下; Kazuhisa Kaneko; 一久金子; Kazumasa Okamura; 和正岡村; Kenichi Kasaba; 賢一笠羽
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1998-12-24
Filing date: 1998-12-24
Publication date: 2000-07-14

Abstract

(57)【要約】【課題】処理コストが安く、乾燥時間の短い乾燥装置
を得るため、被乾燥物の乾燥の制御手段を得る。【解決手段】温度センサおよび湿度センサから得られ
る循環空気温度、循環空気湿度、循環空気の露点温度、
除湿乾燥手段の熱交換器表面温度等の情報に基づき、被
乾燥物の水切り、空運転防止、被乾燥物の軟化・粉砕、
除湿乾燥、乾燥度合いの判定、乾燥終了判定、および、
仕上げ乾燥を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は一般家庭、飲食店、
食品工業等から発生する生ごみを乾燥する乾燥装置の制
御方法に関する。本発明は特に、食品、廃棄物、薬品、
衣類（繊維等を含む）等を乾燥する乾燥装置の制御方法
に応用して好適である。

【０００２】

【従来の技術】現在、電気式の生ごみ処理装置は、大別
して、微生物を用いて生ごみを分解処理するバイオ式
と、ヒータやマイクロ波を用いて生ごみを加熱して乾燥
させる乾燥式がある。バイオ式の生ごみ処理装置は、お
がくず等に生息させた微生物を処理容器に投入し、攪拌
機やヒータを用いて微生物が活動し易い環境（水分、温
度、酸素）を保ちつつ、微生物のえさとなる生ごみを適
量投入することによって、微生物に生ごみを分解させる
ものである。一方、電気式の生ごみ処理装置は、処理容
器に生ごみを投入し、ヒータ等で加熱した空気（温風）
を生ごみにあてて加熱し、生ごみの水分を蒸発させ、そ
の蒸気を温風とともに装置外に排気して生ごみを乾燥す
るものである。また、マイクロ波を生ごみに照射し、生
ごみの水分を直接加熱して蒸発させ、ファンや真空ポン
プを用いて蒸気を装置外へ排気して生ごみを乾燥させる
ものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
バイオ式、乾燥式の生ごみ処理装置は、以下のような問
題及び課題がある。

【０００４】先ず、バイオ式においては、微生物が活発
に活動することが出来るように、装置内の環境（水分、
温度、酸素）を適切に保ち、微生物のえさとなる生ごみ
を定期的に適量投入しなければならない。そのため、生
ごみがない日が続く、生ごみが少ない日が続く、生ごみ
が多い日が続く等、投入する生ごみの量が適量から極端
に外れる場合、微生物の生息環境がくずれ、生ごみの処
理能力が低下し、ついには微生物が生息できなくなり、
生ごみを処理できなくなることがある。また、微生物が
生ごみを分解処理する際に臭気が発生するため、適切な
脱臭装置を具備しなければ処理装置を室内に設置できな
い。さらに、微生物を生息させるに必要なおがくず等は
定期的に交換しなければならないし、生ごみの種類によ
っては処理できないことがある。このように、バイオ式
の生ごみ処理装置は、使用方法に制約が多く、使い勝手
が悪いという問題がある。また、生ごみの水分を蒸発さ
せる熱エネルギーは発酵熱のみでは足りず、電気ヒータ
で補う必要があり、一日の消費量でみると乾燥式の１回
分に近い電力が必要となる。

【０００５】一方、乾燥式においては、生ごみに微生物
を投与する必要は無く、基本的に電気のみで処理可能で
あるが、生ごみの水分を蒸発させるための熱エネルギー
をすべてヒータやマイクロ波等を用いて生ごみに与えな
ければならない。ヒータの場合、電気エネルギーを熱に
変換し、高温側のヒータから低温側の生ごみへ空気を介
して熱伝達させることで、生ごみに熱を加える。マイク
ロ波の場合、電気エネルギーを高周波（マイクロ波）に
変換し、高周波を生ごみにあてることによって、生ごみ
中の水分子を振動させ、分子間の摩擦により生ごみ中の
水分に熱を生じさせている。いずれの場合も、電気エネ
ルギーの変換効率、熱伝達の際の熱損失、高周波伝搬の
際の損失等があるため、生ごみ中の水分蒸発に必要なエ
ネルギー以上の電気エネルギーが必要になる。このよう
に、エネルギー変換効率及び熱や電波の損失等が、生ご
み処理コスト（電気代）に大きく影響する。いかにし
て、消費電力を低減するかが乾燥式の課題である。

【０００６】また、乾燥式においては、生ごみの加熱に
よって発生する蒸気に生ごみの悪臭が含まれるため、蒸
気の排気の際、悪臭も同時に排気されてしまう。装置を
室内に設置する場合は、悪臭防止対策も課題となる。マ
イクロ波発生器とヒートポンプを組み合わせ、乾燥時間
の短縮と消費電力の低減を図った乾燥装置が提案されて
いるが、より具体的な構成、また乾燥の効率化を図る方
法を考慮する必要があり、改良の余地が残されている。

【０００７】本発明の発明者等は乾燥時間の短縮と消費
電力の低減を図った乾燥装置について提案した。本発明
は本発明者等が提案した乾燥装置を効率よく制御するた
めの制御方法を提案するものである。本発明の目的は処
理コストが安く、乾燥時間を短く効率化出来る乾燥装置
の制御方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の目的を達成する
ために、本発明による乾燥装置の制御方法は、被乾燥物
を保持する処理容器と、前記処理容器内に設けられ乾燥
物を攪拌する手段と、被乾燥物の水分の蒸発によって得
られた湿り空気を冷却して、前記空気中に含まれる水分
を凝縮させて減湿する手段及び前記減湿された空気を加
熱する手段を有する除湿乾燥手段と、前記処理容器と前
記除湿乾燥手段との間で空気を循環させ、前記加熱され
た空気を被乾燥物を通して巡回させるための空気循環手
段と、前記被乾燥物を直接加熱するためのマイクロ波発
生手段とを備える乾燥装置を制御するために、前記マイ
クロ波発生手段から前記被乾燥物にマイクロ波を照射し
て前記被乾燥物を軟化し、前記攪拌手段によって被乾燥
物を粉砕するステップと、前記除湿乾燥手段と前記空気
循環手段によって被乾燥物の除湿乾燥を行うステップ
と、前記除湿乾燥手段と前記空気循環手段によって被乾
燥物の除湿乾燥を行いながら前記マイクロ波発生手段か
ら所定期間マイクロ波を照射するステップと、前記マイ
クロ波発生手段オフ後、所定時間前記除湿乾燥手段と前
記空気循環手段によって除湿乾燥を行うステップとを設
ける。

【０００９】更に、前記除湿乾燥手段の入口の相対湿度
が所定値以下の場合に被乾燥物にマイクロ波を所定時間
照射しても前記入口の相対湿度が所定値を超えない場合
は装置の動作を停止するステップを設けると好適であ
る。

【００１０】また、前記除湿乾燥手段入口空気の露点温
度と空気を冷却する除湿乾燥手段の熱交換器の表面温度
との差が所定時間つねに第１の所定値以内になった時、
及び空気を冷却する除湿乾燥手段の熱交換器の入口配管
温度と出口配管温度との差が所定時間つねに第２の所定
値以内になった時のいづれか一方になった時にマイクロ
波発生手段をオンさせるステップを設けると好適であ
る。

【００１１】また、前記被乾燥物の除湿乾燥と所定期間
マイクロ波を照射する前記ステップは、前記マイクロ波
照射中に、前記除湿乾燥手段の入口空気の露点温度が、
前記除湿乾燥手段の空気冷却用熱交換器の表面温度より
高い状態から前記除湿乾燥手段入口空気の露点温度が前
記除湿乾燥手段の前記熱交換器の表面温度より低い状態
になった時を乾燥終了と判定し、前記マイクロ波発生手
段をオフするステップを備える。また、前記被乾燥物の
除湿乾燥と所定期間マイクロ波を照射する前記ステップ
は、前記マイクロ波照射中に前記除湿乾燥手段の入口空
気の露点温度が、所定時間の間、前記除湿乾燥手段の空
気冷却用熱交換器の表面温度より低く保たれている場合
に乾燥終了と判定するステップを備える。また、前記被
乾燥物の除湿乾燥と所定期間マイクロ波を照射する前記
ステップは、前記マイクロ波照射中に前記除湿乾燥手段
の入口空気の露点温度が前記除湿乾燥手段の空気冷却用
熱交換器の表面温度より高い状態から、所定時間の間に
低くならなかった時には前記マイクロ波発生手段をオフ
し、再度除湿乾燥手段による除湿乾燥を行うステップを
備える。

【００１２】また、前記被乾燥物の除湿乾燥と所定期間
マイクロ波を照射する前記ステップは、前記除湿乾燥手
段の入口空気の温度と相対湿度から前記除湿乾燥手段の
入口の絶対湿度を換算し、前記除湿乾燥手段の出口空気
の温度と相対湿度から前記除湿乾燥手段の出口の絶対湿
度を換算し、前記除湿乾燥手段の入口空気の絶対湿度か
ら前記除湿乾燥手段の出口空気の絶対湿度をひいた値で
ある除湿量を計算し、前記除湿量あるいは前記除湿乾燥
手段の入口の絶対湿度が所定値以下となったときに、移
行してマイクロ波を所定の間隔で被乾燥物に照射し、そ
のマイクロ波照射中に、前記除湿量あるいは前記除湿乾
燥手段入口の絶対湿度が所定値以下となった時を乾燥終
了と判定するステップを備える。

【００１３】これらの乾燥装置の制御方法において、マ
イクロ波の照射時間を少なくして低消費電力で被乾燥物
を乾燥させる省エネルギーモードと、マイクロ波の照射
時間を長くして被乾燥物の乾燥速度を速くする速乾モー
ドを設けると好適である。

【００１４】本発明の目的を達成するために、本発明に
よる乾燥装置は除湿乾燥手段の入出口側に設けられた温
度センサと、除湿乾燥手段の入出口側に設けられた湿度
センサを具備する。この温度センサの出力によって空気
冷却手段の駆動が制御され、温度センサと湿度センサの
出力によって、被乾燥物の乾燥の終了が検知される。

【００１５】本発明の実施例においては、上記の各セン
サから得られる情報（空気温度、空気湿度、空気の露点
温度、除湿乾燥手段の熱交換器表面温度、水切り状態）
に基づき、被乾燥物の水切り、空運転防止、被乾燥物の
軟化・粉砕、乾燥度合いの判定、乾燥終了判定、仕上げ
乾燥の制御を行う。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、幾つかの実施例を用い、図を参照して説明する。

【００１７】

【実施例】図１は本発明による乾燥装置の一実施例を示
す内部構造の平面図である。図１に示す生ごみ乾燥装置
は、主に、マイクロ波発生手段１と、除湿乾燥手段２
と、乾燥処理槽３と、ダクト４と、処理容器５と、撹拌
手段６と、空気循環手段７と、空気冷却手段８と、温度
センサ６１、６２、６４、６６、６７と、湿度センサ６
３、６５と、生ごみ１２の水切りの状態を検知するセン
サ６８または６９と、各センサによって検出されたデー
タに基づき生ごみ１２の乾燥処理を効率化する制御手段
１１から構成されている。

【００１８】なお、除湿乾燥手段２は、循環空気を加熱
する空気加熱器２１（熱交換器）と、循環空気を冷却す
る空気冷却器２２（熱交換器）と、圧縮機２３と、膨張
弁２４からなり、図１のように各々が配管で接続され
て、その内部を冷媒が循環して冷凍サイクルを形成し、
循環空気の熱を冷媒を介して空気冷却器２２で奪い、空
気加熱器２１までくみあげるヒートポンプとして動作す
る。また、空気冷却手段８は、放熱器２５と、その放熱
器２５を強制的に空冷するためのファン２６からなり、
本実施例においては、図１のように、放熱器２５を空気
加熱器２１と膨張弁２４の間に接続し、除湿乾燥手段２
の冷媒が放熱器２５内部を流れるようにしてある。これ
によって、放熱器２５をファン２６で冷却すると、放熱
器２５内部を流れる冷媒の温度が下がり、冷凍サイクル
全体の温度を下げることができる。つまり、空気冷却手
段８を駆動（ファン２６を駆動）させると、空気加熱器
２１及び空気冷却器２２の温度が下がり、乾燥装置内の
循環空気の温度を下げることができる。

【００１９】本実施例の乾燥装置では、底面が通気可能
なパンチングプレート５１でできた処理容器５の中に生
ごみ１２を投入し、その処理容器５を乾燥処理槽３の中
に取り付けて、マイクロ波発生手段１から出るマイクロ
波と、除湿乾燥手段２で作られる高温低湿の空気で、生
ごみ１２を乾燥する。

【００２０】除湿乾燥手段２で作られた高温低湿の空気
は、空気循環手段７に吸い込まれ、処理容器５の上部か
ら吹き込まれ、生ごみ１２に当たり、生ごみ１２の表面
にある水分を蒸発させて、水分を多く含んだ湿り空気に
なる。湿り空気は、処理容器５の底のパンチングプレー
ト５１を通って除湿乾燥手段２に入る。湿り空気は、除
湿乾燥手段２の空気冷却器２２で冷却されて、湿り空気
中の水分が空気冷却器２２の表面で結露し、湿り空気中
の水分が低減されて低温低湿の空気になる。そして、低
温低湿の空気は、除湿乾燥手段２の空気加熱器２１で加
熱されて高温低湿の空気となり、再び空気循環手段７に
より処理容器５の中に吹き込まれる。このように、装置
内の空気は循環されて、生ごみ１２の乾燥（以下除湿乾
燥と呼ぶ。）が進む。

【００２１】なお、除湿乾燥は、生ごみ１２の種類や形
状によって、乾燥速度が大きく変わる。例えば、茶殻な
どのような水分の吸水が良く細かい（表面積が大きい）
ものは速く乾燥する。一方、ブロック状の野菜や肉など
は、乾燥が進むにつれて乾燥速度が遅くなる。これは、
生ごみ１２の表面付近の水分が先に蒸発して乾燥し、乾
燥した表面が膜となって、生ごみ１２の内部にある水分
が、生ごみ１２の表面まで染み出しにくくなるためであ
る。本装置は、このような時に、マイクロ波発生手段１
を用いて、生ごみ１２にマイクロ波を照射し、内部の水
分を強制的に加熱して染み出させることによって蒸発さ
せるようにしている。

【００２２】図２は本発明による乾燥装置の制御手段の
一実施例を示すブロック図である。

【００２３】制御手段１１は、乾燥処理の制御の中枢と
なるＣＰＵ（中央処理装置）７１と、制御プログラム及
び制御に必要なデータ（各センサによって検出されたデ
ータ、各種設定値など）を格納する記憶装置７２と、各
種センサから出力される各温度、各湿度及び水切り状態
等に対応したアナログ信号を入力し、ＣＰＵ１７で処理
可能なデジタルデータに変換する信号変換手段７３と、
電源８０からの電力を乾燥装置の主要な手段であるマイ
クロ波発生手段１、除湿乾燥手段２、攪拌手段６、空気
循環手段７、空気冷却手段８に供給するか否かをＣＰＵ
７１からの制御信号によって制御するための電源供給手
段７４からなる。６０は乾燥装置の運転スイッチであ
り、このスイッチ６０をオンさせることによって、乾燥
処理が開始される。

【００２４】制御手段１１による乾燥処理の制御は、Ｃ
ＰＵ７１が、記憶装置７２に格納された制御プログラム
を実行し、信号変換手段７３を介して入力される各種セ
ンサのデータと、記憶装置７２に予め格納された乾燥処
理に必要な各種設定値に基づいて演算及び制御を行い、
乾燥装置の主要な手段を駆動させるための信号を出力す
る。従って、電源供給手段７４によって乾燥装置の主要
な各手段への電源の供給が自動的に制御される。

【００２５】次に、センサについて簡単に説明する。本
実施例の乾燥装置においては、温度センサ６１、６２、
６４、６６、６７として、熱電対や測温抵抗体などが使
用できる。熱電対は、２種類の導体の一端を電気的に接
続したもので、その接続部分の温度に対応した起電力を
もとに温度を検出するものである。測温抵抗体は、抵抗
素子の温度による抵抗変化を利用しして温度を検出する
ものである。また、湿度センサ６３、６５としては、電
気容量式のセンサ素子などが使用できる。これは、感湿
膜を２つの電極ではさみ、感湿膜に含まれている水分量
の変化によって電気容量が変わることを利用して相対湿
度を検出するものである。水切りの状態を検出するセン
サとしては、水の流れの有無を検出するセンサ６８や、
容器の重量を検出するセンサ６９などがある。センサ６
８は、水の通り道に、接触していない一対の電極を置
き、水が流れていると電極間が導通することを利用した
ものである。センサ６９は、外力による抵抗素子のひず
みに対応した抵抗変化を利用して重さを検出するもので
ある。

【００２６】図３は本発明による乾燥装置の制御方法の
一実施例を示すフロー図である。乾燥装置を始動させる
前に、生ごみ１２を処理容器５に入れ、処理容器５を乾
燥処理槽３に取り付ける。乾燥処理は、生ごみ１２の水
切り、乾燥初期、中期、終期の順に制御を進めていく。
ステップ１００において、まず、乾燥装置の運転スイッ
チ６０（図１参照）を投入する。運転スイッチ６０が投
入されると、センサ６８が動作し、ステップ２００に移
行する。

【００２７】ステップ２００においては生ごみ１２の
「水切り」の制御を行う。ステップ２００では生ごみ１
２の水分をできるだけ少なくして、乾燥に必要なランニ
ングコストを少なくするのが目的である。その水切り制
御について説明する。生ごみ１２に水分が含まれている
場合には処理容器５からセンサ６８が設けられている排
水管８１を通して水が流れ出る。この水はセンサ６８に
よって検出される。センサ６８によって、排水管８１を
流れる水が検出されなくなるまでは次のステップへの移
行は停止される。排水管８１を流れる水がセンサ６８で
検出されなくなると、乾燥初期の内空運転防止工程のス
テップ３０１に進む。生ごみの水分含有量を検出する手
段としては、この他に、生ごみ１２が入った処理容器５
の重量を重量センサ６９で検出し、水分が滴り落ちて、
処理容器５の重量が変化しなくなったことを利用して検
知してもよい。また、単に処理容器５を乾燥処理槽３に
入れた時間と運転スイッチが押された時間を記憶し、こ
の間の時間間隔が予め定められた時間になって始めて次
のから運転防止工程に進むようにしても同等の効果を得
ることができる。この場合、水切りのために撹拌手段６
を動作させてもよい。

【００２８】これらの制御は、例えば、家庭における生
ごみの水を切るためのシンクの三角コーナーの役目を果
たすことになる。これにより、ランニングコストを低減
することができるだけでなく、シンクに三角コーナーが
不要となり、シンク内を清潔に保つことが可能となる。

【００２９】次に乾燥初期について説明する。乾燥初期
は大きく分けて「空運転防止」と「軟化・粉砕」の２工
程からなる。生ごみ１２の有無を判断する「空運転防
止」は生ごみ１２が処理容器５に無く空の状態、生ごみ
１２が少ない状態、乾燥物が入ったままの状態等を検出
する。このような生ごみが少ない状態でマイクロ波を照
射すると、マイクロ波を良く吸収する水分が無いもしく
は少ないため、マイクロ波の強い反射波がマイクロ波発
生手段１に戻り、マイクロ波発生手段１を損傷したり、
マイクロ波の局部集中による放電が発生する等の危険性
がある。「空運転防止工程」はこれを防止するための安
全対策である。

【００３０】「空運転防止」工程はステップ２００の工
程が終了すると自動的にステップ３０１に移行すること
から始まる。ステップ３０１においては、空気循環手段
７のファンを駆動し、装置内部の空気を循環させ、次に
マイクロ波発生手段１を駆動してマイクロ波を照射し、
除湿乾燥手段２を駆動する。これら各手段７、１、２が
駆動されると自動的にステップ３０２に移行する。ステ
ップ３０２においては、除湿乾燥手段２の空気加熱器２
１によって温風が処理容器５を経由して空気冷却器２２
に導かれ、ここで冷やされて湿り空気から水滴を取り除
いている。従って、湿度センサ６３によって湿り空気中
の水分の量の割合、すなわち相対湿度が検出される。こ
の湿度センサ６３の検出結果である除湿乾燥手段２の入
口空気（湿り空気）の相対湿度が、所定値ｃ（１）（例
えば９５％。なお、本所定値は９５％に限定するもので
はない。）に達している場合には、次の工程ステップ４
０１へ移行する。所定値ｃ（１）に達していない場合は
ステップ３０３へ移行する。

【００３１】ステップ３０３においては、マイクロ波発
生手段１からマイクロ波を照射し、照射経過時間が、所
定時間ｃ（２）（例えば５分。なお、本所定時間は５分
に限定するものではない。）経過したかを検出する。所
定時間ｃ（２）が経過していない場合は、ステップ３０
２に戻り、更に、入口空気の相対湿度が所定値に達しな
い場合に再びステップ３０３に移行する。所定時間ｃ
（２）が経過している場合は制御手段１１は生ごみ１２
が所定量投入されていないと判断し、ステップ３０４に
移行して乾燥装置の処理を停止する。なお、空運転防止
対策は湿度センサ６３を用いる以外に温度センサ６２に
よって装置内の循環空気の温度検出結果を用いても対応
可能である。すなわち、所定時間マイクロ波を照射して
も、温度センサ６２の検出結果である除湿乾燥手段２の
入口空気（湿り空気）の温度が所定値に達しなかった場
合、処理容器５には生ごみ１２が所定量投入されていな
いと判断し、乾燥装置の停止処理を行う。

【００３２】以上の「空運転防止」の工程において、処
理容器５の中に生ごみ１２が所定量以上入っていると判
断された場合、乾燥初期の次の制御として、生ごみ１２
の「軟化・粉砕」の工程に移行する。この工程は、生ご
み１２を粉砕することにより、生ごみ１２の表面積を増
やし、生ごみ１２の水分を蒸発する面積を増やすことに
よって、マイクロ波乾燥や除湿乾燥による乾燥速度を向
上させるものである。生ごみ１２の粉砕手段にはミキサ
ー、カッター、その他攪拌装置等が考えられる。本実施
例ではこれらを総称して攪拌手段６と云う。カッターを
使わない攪拌手段ではカボチャ等の固い野菜を粉砕する
には、高強度と高トルクが要求される。そこで、本実施
例では攪拌手段６の負担を軽減するために、生ごみ１２
を加熱し、柔らかくしてから粉砕する。

【００３３】「軟化・粉砕」の工程はステップ３０２で
入り口空気の相対湿度が所定値ｃ（１）以上になると自
動的にステップ４０１に移行することから始まる。ステ
ップ４０１においては、空気循環手段７及び除湿乾燥手
段２を停止し、空気が循環しないようにする。ステップ
４０１が終了すると自動的にステップ４０２に移行す
る。ステップ４０２においては、マイクロ波発生手段１
を用いて、マイクロ波を生ごみ１２に照射している時
に、温度センサ６１の検出結果である生ごみ１２から出
る蒸気温度と所定値ｃ（３）とを比較する。

【００３４】所定値ｃ（３）に達しているときはマイク
ロ波照射を止めるステップ４０３から、攪拌手段６を駆
動して生ごみ１２を攪拌・粉砕するステップ４０４へ自
動的に連続して移行する。また、ステップ４０２で、蒸
気温度が所定値ｃ（３）に達しなかった場合はマイクロ
波による加熱が不足していると判断してステップ４０５
へ移行する。ステップ４０５においてはマイクロ波を除
湿乾燥手段２のオフ時から所定時間ｃ（４）照射し、ス
テップ４０３へ移行し、ステップ４０４において攪拌手
段６によって生ごみを攪拌して粉砕する。

【００３５】以上により乾燥初期の「軟化・粉砕」工程
が終了する。この「軟化・粉砕」工によって、その後の
乾燥が効率良く行え、乾燥時間の短縮を図ることが可能
となる。なお、この「軟化・粉砕」工程では、空気循環
手段７を一時的に停止することによって生ごみ１２の温
度上昇の効率化を図っているが、理想的には乾燥処理槽
３もしくは処理容器５を加圧容器とし、一定圧力環境下
で本工程を行うことが得策である。いわゆる圧力鍋の原
理と同じである。また、生ごみ１２が、すでに柔らかく
細かいものや、生ごみ１２の表面から水分が蒸発しやす
いもの等と予め粉砕の必要が無いとわかっているもの
は、「軟化・粉砕」の制御を省略することも考えられ
る。

【００３６】以上の乾燥初期の工程が終了すると乾燥中
期の「除湿乾燥」工程に移行する。つまりステップ４０
４から自動的にステップ５００に移行する。ステップ５
００においては、空気循環手段７と除湿乾燥手段２を再
度駆動させ、除湿乾燥手段２による除湿乾燥を主体と
し、これを連続で運転する。その際、定期的に攪拌手段
６を用いて攪拌し、乾燥の促進を図る。また、除湿乾燥
手段２の駆動と攪拌手段６による生ごみ１２の攪拌させ
るだけでは乾燥の促進が図れない場合には、マイクロ波
を定期的に照射して生ごみ１２に含まれる水分を表面に
染み出させることによって乾燥の促進を図る。

【００３７】以上の乾燥中期の「除湿乾燥」工程が終了
すると乾燥終期の工程に移行する。つまりステップ５０
０の終了と共に自動的にステップ６００に移行する。乾
燥終期では、「乾燥度合い判定」および「乾燥終了判
定」の工程と「仕上げ乾燥」の工程に分けられる。乾燥
終期では所定の間隔でマイクロ波を照射することで、生
ごみ１２の残りの水分を急速に乾燥し、乾燥を終了す
る。この乾燥終期へ移行するタイミングは、生ごみ１２
の乾燥度合いにより決まる。

【００３８】以下、ステップ６００の「乾燥度合い判
定」および「乾燥終了判定」について図４を用いて説明
する。図４は本発明による乾燥装置の制御方法の乾燥度
合い及び乾燥終了判定の一実施例を示すフロー図であ
る。「乾燥度合い判定」はステップ６０１から始まる。
ステップ６０１においては、除湿乾燥手段２の入口空気
（湿り空気）の露点温度と、空気を冷却する除湿乾燥手
段２の空気冷却器２２の表面温度との差が所定時間ｃ
（６）（例えば５分。なお、本所定時間は５分に限定す
るものではない。）の間、つねに所定値ｃ（７）（例え
ば０．５℃。なお、本所定値は０．５℃に限定するもの
ではない。）より下がった時、あるいは、空気を冷却す
る除湿乾燥手段２の空気冷却器２２の入口配管温度と出
口配管温度の差が所定時間ｃ（８）（例えば５分。な
お、本所定時間は５分に限定するものではない。）の
間、つねに所定値ｃ（９）（例えば０．５℃。なお、本
所定値は０．５℃に限定するものではない。）より下が
った時、すなわち、空気冷却器２２が熱交換をほぼ行わ
なくなり、空気冷却器２２にて循環空気中の水蒸気が結
露しづらくなった時を生ごみ１２が乾燥しづらくなった
と判定する。

【００３９】ここで、上記の露点温度について説明す
る。露点温度Ｔｄは、空気中の水蒸気が結露する温度で
あり、ここでは、温度センサ６２および湿度センサ６３
の検出結果である、除湿乾燥手段２の入口空気（湿り空
気）の温度Ｔおよび相対湿度ψから換算し求める。ま
ず、湿り空気温度Ｔにおける飽和蒸気圧Ｐｓを、予め用
意してあるＴ→Ｐｓ変換テーブルあるいはＴ→Ｐｓ換算
近似式により求め、その飽和蒸気圧Ｐｓと相対湿度ψか
ら絶対湿度ｘを（数１）より計算する（（数１）出典：
工業熱力学通論第２版，斎藤武ほか２名，日刊工業新
聞社，１９８３，ｐ９８）。Ｐは湿り空気の全圧である
が、本実施例ではＰ＝１気圧＝１０１．３２５［ｋＰ
ａ］として概算する。

【００４０】

【数１】

【００４１】次に（数１）を用いて、求めた絶対湿度ｘ
における飽和蒸気圧Ｐｓ（ψ＝１のときの値）を計算
し、最後に、この絶対湿度ｘにおける飽和蒸気圧Ｐｓを
もとに、予め用意してあるＰｓ→Ｔ変換テーブルある
いはＰｓ→Ｔ換算近似式により露点温度Ｔｄを求める。
なお、本実施例は、装置簡単化の上で、他の制御でも用
いている温度センサ６２および湿度センサ６３を用い
て、上記のように湿り空気の温度と相対湿度より露点温
度を換算したが、これに限定するものではない。例え
ば、露点温度計測器を用いて、露点温度そのものを検出
してもよい。

【００４２】また、空気冷却器２２の出口配管温度を配
管に取り付けた温度センサ６７で検出し、入口配管温度
を配管に取り付けた温度センサ６７で検出し、出口配管
温度と入口配管温度の差を取り、この温度差が所定値よ
り下がることを検出して乾燥度合いを判定することがで
きる。

【００４３】また、空気冷却器２２の表面温度は、本実
施例においては、入口配管温度センサ６６と出口配管温
度センサ６７の平均値を用いることが考えられるが、こ
れに限定するものではなく、例えば、低温側の入口配管
温度を表面温度とすることや、列数の多い熱交換器の場
合には、各列の入口配管温度と出口配管温度の平均値に
基づく熱交換器全体の平均表面温度を表面温度にするこ
となどが考えられる。

【００４４】次に「乾燥終了判定」について説明する。
この「乾燥終了判定」はマイクロ波照射中に行う。「乾
燥終了判定」はステップ６０１終了後自動的にステップ
６１１に移行するところから始まる。ステップ６１１に
おいては、マイクロ波発生手段１を駆動させ、マイクロ
波を生ごみ１２に照射する。

【００４５】ステップ６１１においてマイクロ波の照射
が始まると自動的にステップ６１２に移行する。ステッ
プ６１２において、マイクロ波照射中に、除湿乾燥手段
２の入口空気（湿り空気）の露点温度が、空気を冷却す
る除湿乾燥手段２の空気冷却器２２の表面温度より高い
場合、つまり生ごみ１２の内部から水分が蒸発し、その
水分を空気冷却器２２で結露させることが可能であり乾
燥が促進している時、ステップ６１３に移行する。ステ
ップ６１３において、除湿乾燥手段２の入口空気（湿り
空気）の露点温度が除湿乾燥手段２の空気冷却器２２の
表面温度より低くなった時、つまり生ごみ１２の内部か
らの水分の蒸発が少なくなり、水分を空気冷却器２２で
結露できなくなり乾燥が進みづらくなったときは乾燥終
了と判定する。その後ステップ６１４に移行し、マイク
ロ波発生手段１のオン時からマイクロ波照射経過時間が
所定時間ｃ（１０）（例えば１０分。なお、本所定時間
は１０分に限定するものではない。）になるまでマイク
ロ波を照射して更に乾燥を促進させる。所定時間ｃ（１
０）を経過するとステップ６１５に移行し、マイクロ波
発生手段１を停止することによって乾燥度合い判定及び
乾燥終了判定が終わる。なお、ステップ６１３におい
て、除湿乾燥手段２の入口空気（湿り空気）の露点温度
が所定時間の間に除湿乾燥手段２の空気冷却器２２の表
面温度より低くならず、高く保たれている場合には、生
ごみ１２の水分がまだ有ると判断してステップ６１６へ
自動的に移行する。

【００４６】ステップ６１６において、マイクロ波発生
手段１のオン時からのマイクロ波照射経過時間が所定時
間ｃ（１０）を経過した後、ステップ６１７に移行して
マイクロ波照射を一時中止して攪拌手段６を駆動する。

【００４７】ステップ６１８において、生ごみ１２を攪
拌しながら所定時間ｃ（１１）（例えば１０分。なお、
本所定時間は１０分に限定するものではない。）除湿乾
燥のみの運転を行った後に攪拌手段６を停止する。その
後、再びマイクロ波を照射して乾燥終了判定を行うステ
ップ６１１（矢印Ｃ）に戻る。なお、ステップ６１４、
６１６において、マイクロ波照射経過時間が所定時間ｃ
（１０）に満たない間は所定時間ｃ（１０）を満たすま
でマイクロ波の照射が続けられる。

【００４８】一方、ステップ６１２においてマイクロ波
照射中に、除湿乾燥手段２の入口空気（湿り空気）の露
点温度が、所定時間の間に空気を冷却する除湿乾燥手段
２の空気冷却器２２の表面温度より高くならず、低く保
たれている場合、ステップ６１９へ自動的に移行する。
ステップ６１９においてマイクロ波発生手段１のオン時
からのマイクロ波照射経過時間が所定時間ｃ（１０）に
なった場合、ステップ６１５に移行して（矢印Ｂ）マイ
クロ波発生手段１を停止して、マイクロ波照射を終了す
る。なお、ステップ６１９において、ステップ６１１で
マイクロ波発生手段１がオンしてからマイクロ波照射経
過時間が所定時間ｃ（１０）に満たない間は所定時間ｃ
（１０）を満たすまでマイクロ波の照射が続けられる。
ここでは、マイクロ波による強制的な水分蒸発を行って
いるにもかかわらず、空気冷却器２２で湿り空気の水分
を結露できなくなった時点を乾燥終了と判定している。
これにより、マイクロ波の無駄な加熱を防止することが
可能となる。また、上記の除湿乾燥手段２の入口空気
（湿り空気）の露点温度および空気冷却器２２の表面温
度の考え方は、「乾燥度合い判定」の制御と同様であ
る。

【００４９】以上で「乾燥度合い判定」および「乾燥終
了判定」が終了したこととなり、図３における「仕上げ
乾燥」の工程へ自動的に移行する。つまり、ステップ６
００終了後、自動的にステップ７０１、ステップ７０２
に移行する。ステップ７０１においては、ステップ６１
５でマイクロ波発生手段１をオフした後、所定時間ｃ
（５）（例えば１５分。なお、本所定時間は１５分に限
定するものではない。）、除湿乾燥手段２の運転を行
い、乾燥を進行させる。所定時間ｃ（５）経過後、攪拌
手段６、空気循環手段７、除湿乾燥手段２を停止し、乾
燥処理の制御を終了するステップ７０２へと自動的に移
行し、全ての乾燥処理が終了する。この「仕上げ乾燥」
により、マイクロ波加熱によって生ごみ１２に与えられ
たエネルギーを乾燥に使用することができ、生ごみ１２
の乾燥はよりいっそう進行する。また、生ごみ１２の温
度が、マイクロ波加熱時より低下でき、これにより生ご
み１２を取り出す際の悪臭の低減も期待できる。

【００５０】ここで「乾燥度合い判定」のステップ６０
１の他の実施例について説明する。除湿乾燥手段２の入
口空気の温度と相対湿度の測定結果から除湿乾燥手段入
口の絶対湿度を換算し、また除湿乾燥手段２の出口の空
気の温度と相対湿度の測定結果から除湿乾燥手段２の出
口の絶対湿度を換算する。次に、それぞれ換算した除湿
乾燥手段２の入口空気の絶対湿度から除湿乾燥手段２の
出口の空気の絶対湿度をひいた値である除湿量を計算
し、その除湿量が所定値以下となった時を乾燥終期と判
定するように制御することが考えられる。また、「乾燥
度合い判定」のステップ６０１の更に他の実施例とし
て、次の制御方式も考えられる。除湿乾燥手段２の入口
空気の温度と相対湿度の測定結果から除湿乾燥手段入口
の絶対湿度を換算し、その絶対湿度が所定値以下となっ
た時を乾燥終期と判定する簡易的な制御が考えられる。

【００５１】さらに、「乾燥終了判定」の他の実施例と
しては、次の制御方式が考えられる。この実施例におい
ては、図４のステップ６１２及びステップ６１９を無く
し、上記の制御をステップ６１３と代替する。そして、
生ごみ１２の乾燥は、「乾燥度合い判定」の他の実施例
と同様に除湿量を求め、その除湿量が、マイクロ波照射
中に、所定値以下になったとき、終了したと判定する。

【００５２】また、「乾燥終了判定」の更に他の実施例
として、次の制御方式も考えられる。この実施例は図４
のステップ６１２及びステップ６１９を無くし、上記の
制御をステップ６１３と代替する他の実施例である。そ
して、生ごみ１２の乾燥は、除湿乾燥手段２の入口空気
の温度と相対湿度の測定結果から除湿乾燥手段入口の絶
対湿度を換算し、その絶対湿度が、マイクロ波照射中
に、所定値以下となったとき、終了したと判定する簡易
的な制御である。上記の「乾燥度合い判定」および「乾
燥終了判定」の制御の組み合わせは、これに限定するも
のではなく、他の組み合わせも考えられる。また、上記
の「乾燥度合い判定」の制御は、前述の乾燥中期のマイ
クロ波照射のタイミング判定にも用いることができる。

【００５３】また、本発明の各制御におけるマイクロ波
の照射は、生ごみ１２の焦げを防止するために、マイク
ロ波発生手段１を時間により間欠に駆動させるか、温度
センサ６２、６４や湿度センサ６３、６５の検出結果を
基に間欠に駆動させてもよい。さらに、マイクロ波の局
部加熱を防止するため、マイクロ波の照射停止中に攪拌
手段６により生ごみ１２の攪拌を行っているが、攪拌手
段６にテフロン（登録商標）コーテイング等のマイクロ
波の放電防止機構を設けた場合は、マイクロ波の照射中
に攪拌を行ってもよい。

【００５４】また、乾燥処理中（特にマイクロ波照射
中）に、温度センサ６２の検出結果である温度を、循環
空気の温度として把握し、循環空気が温度上昇した場
合、空気冷却手段８を駆動させることで、循環空気の温
度を下げることができる。この制御により、乾燥装置内
の乾燥状態を安定させることができ、乾燥効率の向上が
図れる。

【００５５】また、「乾燥度合い判定」の制御におい
て、ステップ６０１の所定時間ｃ（６）、所定値ｃ
（７）、所定時間ｃ（８）、所定値ｃ（９）や、ステッ
プ６０１の他の実施例及び更に他の実施例の所定値を可
変にすることで、マイクロ波の照射時間を少なくして低
消費電力で生ごみ１２を乾燥させる省エネルギーモード
と、マイクロ波の照射時間を長くして生ごみ１２の乾燥
速度を速くする速乾モードを設けることができる。この
２つの乾燥制御方式を用いることで、ユーザの使い勝手
の向上が図れる。なお、上記の設定値の可変の他に、イ
ンバータやコンデンサ容量の変換により、マイクロ波強
度を変えて、上記の２つのモードを作ることもできる。
さらに、運転スイッチ６０が押された後、予め設定した
時刻に乾燥処理を開始するモードも考えられる。これに
より、１日分ためた生ゴミを夜間などに一括して処理す
ることができる。この制御によって、生ごみ１２の種類
によっては、一括することによって消費電力を低減でき
ることや、一般家庭では夜間に他の電気機器を停止して
いる場合が多いために、ブレーカが落ちる等の問題も少
なくなる。

【００５６】本発明の実施例の説明においては、生ごみ
の乾燥について説明したが、本発明は必ずしも生ごみに
限定されるものではなく、他の廃棄物、食品、薬品、繊
維、その他乾燥を必要とするいかなる被乾燥物にも使用
する事が出来る。

【００５７】

【発明の効果】本発明によれば、迅速な乾燥と低消費電
力を両立出来、使勝手の良い生ごみ乾燥装置を提供する
ことが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による乾燥装置の一実施例を示す内部構
造の平面図である。

【図２】本発明による乾燥装置の制御手段の一実施例を
示すブロック図である。

【図３】本発明による乾燥装置の制御方法の一実施例を
示すフロー図である。

【図４】本発明による乾燥装置の制御方法の乾燥度合い
及び乾燥終了判定の一実施例を示すフロー図である。

【符号の説明】

１…マイクロ波発生手段、２…除湿乾燥手段、３…乾燥
処理槽、４…ダクト、５…処理容器、６…撹拌手段、７
…空気循環手段、８…空気冷却手段、１１…制御手段、
１２…生ごみ、２１…空気加熱器、２２…空気冷却器、
２３…圧縮機、２４…膨張弁、２５…放熱器、２６…フ
ァン、３２…引き出し機構部、５１…パンチングプレー
ト、５２…フィルタ、６０…運転スイッチ、６１、６
２、６４、６６、６７…温度センサ、６３、６５…湿度
センサ、６８…水切り状態検知センサ、６９…重量セン
サ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ２６Ｂ 21/08 Ｂ０９Ｂ 3/00 ＺＡＢ 25/00 ３０３Ｎ (72)発明者岡村和正神奈川県横浜市戸塚区戸塚町216番地株式会社日立製作所宇宙技術開発推進本部内 (72)発明者笠羽賢一神奈川県横浜市戸塚区戸塚町216番地株式会社日立製作所宇宙技術開発推進本部内Ｆターム(参考） 3L113 AA07 AB06 AC13 AC16 AC21 AC25 AC45 AC46 AC51 AC58 AC59 AC63 AC67 AC74 AC78 BA01 CA03 CA08 CA09 CA11 CB08 CB17 CB24 CB34 CB35 DA02 DA06 DA07 DA10 4D004 AA03 AA04 AB01 CA04 CA15 CA22 CA23 CA32 CA42 CB04 CB21 CB33 DA01 DA02 DA06 DA08 DA09 DA11 DA12 DA20

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被乾燥物を保持する処理容器と、前記処理
容器内に設けられ乾燥物を攪拌する手段と、被乾燥物の
水分の蒸発によって得られた湿り空気を冷却して、前記
空気中に含まれる水分を凝縮させて減湿する手段及び前
記減湿された空気を加熱する手段を有する除湿乾燥手段
と、前記処理容器と前記除湿乾燥手段との間で空気を循
環させ、前記加熱された空気を被乾燥物を通して巡回さ
せるための空気循環手段と、前記被乾燥物を直接加熱す
るためのマイクロ波発生手段とを備える乾燥装置を制御
するために、前記マイクロ波発生手段から前記被乾燥物
にマイクロ波を照射して前記被乾燥物を軟化し、前記攪
拌手段によって被乾燥物を粉砕するステップと、前記除
湿乾燥手段と前記空気循環手段によって被乾燥物の除湿
乾燥を行うステップと、前記除湿乾燥手段と前記空気循
環手段によって被乾燥物の除湿乾燥を行いながら前記マ
イクロ波発生手段から所定期間マイクロ波を照射するス
テップと、前記マイクロ波発生手段オフ後、所定時間前
記除湿乾燥手段と前記空気循環手段によって除湿乾燥を
行うステップとを設けることを特徴とする乾燥装置の制
御方法。
【請求項２】請求項１記載の乾燥装置の制御方法におい
て、前記除湿乾燥手段の入口の相対湿度が所定値以下の
場合に被乾燥物にマイクロ波を所定時間照射しても前記
入口の相対湿度が所定値を超えない場合は装置の動作を
停止するステップを設けることを特徴とする乾燥装置の
制御方法。
【請求項３】請求項１に記載の乾燥装置の制御方法にお
いて、除湿乾燥手段入口空気の露点温度と空気を冷却す
る除湿乾燥手段の熱交換器の表面温度との差が所定時間
つねに第１の所定値以内になった時、及び空気を冷却す
る除湿乾燥手段の熱交換器の入口配管温度と出口配管温
度との差が所定時間つねに第２の所定値以内になった時
のいづれか一方になった時にマイクロ波発生手段をオン
させるステップを設けることを特徴とする乾燥装置の制
御方法。
【請求項４】請求項１に記載の乾燥装置の制御方法にお
いて、前記被乾燥物の除湿乾燥と所定期間マイクロ波を
照射する前記ステップは、前記マイクロ波照射中に、前
記除湿乾燥手段の入口空気の露点温度が、前記除湿乾燥
手段の空気冷却用熱交換器の表面温度より高い状態から
前記除湿乾燥手段入口空気の露点温度が前記除湿乾燥手
段の前記熱交換器の表面温度より低い状態になった時を
乾燥終了と判定し、前記マイクロ波発生手段をオフする
ステップを備えることを特徴とする乾燥装置の制御方
法。
【請求項５】請求項１記載の乾燥装置の制御方法におい
て、前記被乾燥物の除湿乾燥と所定期間マイクロ波を照
射する前記ステップは、前記マイクロ波照射中に前記除
湿乾燥手段の入口空気の露点温度が、所定時間の間、前
記除湿乾燥手段の空気冷却用熱交換器の表面温度より低
く保たれている場合に乾燥終了と判定するステップを備
えることを特徴とする乾燥装置の制御方法。
【請求項６】請求項１記載の乾燥装置の制御方法におい
て、前記被乾燥物の除湿乾燥と所定期間マイクロ波を照
射する前記ステップは、前記マイクロ波照射中に前記除
湿乾燥手段の入口空気の露点温度が前記除湿乾燥手段の
空気冷却用熱交換器の表面温度より高い状態から、所定
時間の間に低くならなかった時には前記マイクロ波発生
手段をオフし、再度除湿乾燥手段による除湿乾燥を行う
ステップを備えることを特徴とする乾燥装置の制御方
法。
【請求項７】請求項１記載の乾燥装置の制御方法におい
て、前記被乾燥物の除湿乾燥と所定期間マイクロ波を照
射する前記ステップは、前記除湿乾燥手段の入口空気の
温度と相対湿度から前記除湿乾燥手段の入口の絶対湿度
を換算し、前記除湿乾燥手段の出口空気の温度と相対湿
度から前記除湿乾燥手段の出口の絶対湿度を換算し、前
記除湿乾燥手段の入口空気の絶対湿度から前記除湿乾燥
手段の出口空気の絶対湿度をひいた値である除湿量を計
算し、前記除湿量あるいは前記除湿乾燥手段の入口の絶
対湿度が所定値以下となったときに、移行してマイクロ
波を所定の間隔で被乾燥物に照射し、そのマイクロ波照
射中に、前記除湿量あるいは前記除湿乾燥手段入口の絶
対湿度が所定値以下となった時を乾燥終了と判定するス
テップを備えることを特徴とする乾燥装置の制御方法。
【請求項８】請求項１、２、３、４、５、６または７項
記載の乾燥装置の制御方法において、マイクロ波の照射
時間を少なくして低消費電力で被乾燥物を乾燥させる省
エネルギーモードと、マイクロ波の照射時間を長くして
被乾燥物の乾燥速度を速くする速乾モードを設けること
を特徴とする乾燥装置の制御方法。