JP2004332956A

JP2004332956A - 常圧過熱蒸気を熱源とする処理装置

Info

Publication number: JP2004332956A
Application number: JP2003125385A
Authority: JP
Inventors: Tatsumi Ono; 達實小野
Original assignee: Ono Tatsumi; Aoki Kogyo KK
Current assignee: Ono Tatsumi; Aoki Kogyo KK
Priority date: 2003-04-30
Filing date: 2003-04-30
Publication date: 2004-11-25
Anticipated expiration: 2023-04-30
Also published as: JP3835551B2

Abstract

【課題】過熱蒸気を熱源とし、常圧下の少酸素雰囲気で高温加熱し、熱効率がよく、短時間での処理が可能で、殺菌、滅菌もできる処理装置を提供する。
【解決手段】処理装置１は、処理物の投入口２、排出口３、回転撹拌羽根４を備えた処理室５と、処理室５内に配置し、一端は処理室５内で開口して過熱蒸気吐出口１６となり、他端は処理室５外で開口して蒸気を導入する導入口となるとともに、電圧が印加されて導入した蒸気を加熱して過熱蒸気にするパイプヒータ１４と、ブロア２８で処理室５内の過熱蒸気やガスを吸気還流パイプ２９内に吸引し、脱臭器２６で脱臭及び濾過したうえ処理室５内に再度供給する循環機構と、印加電圧、蒸気等の供給量、処理時間等の作業条件を設定し、設定条件を維持するよう制御するコントローラとからなる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、常圧（大気圧）下で過熱蒸気を熱源として、加熱、乾燥処理を行う処理装置に関し、例えば、可燃性廃棄物や生ゴミの加熱処理、食品の加熱、乾燥処理、冷凍食品の解凍処理、食品をはじめとする各種製品の滅菌、殺菌処理を行う処理装置に関する。なお、過熱蒸気とは、飽和蒸気に熱を加えたもので、大気圧（７６０ｍｍＨｇ）では１００°Ｃより高い温度の蒸気をいう。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種処理装置の熱源としては、灯油、ガス、電気を利用するのが一般的である。例えば、可燃性廃棄物や生ゴミなどの処理方法としての加熱による乾燥炭化法の場合には温風やバーナー炎による加熱乾燥、また、排気ガスの処理の場合にはバーナー炎や電気ヒータによる燃焼などの処理を行っているが、処理時間に、通常１サイクル１０時間程度を要し、また、燃焼過程で有害物質が発生するという不都合がある。この不都合を解消するために、従来からクリーンなエネルギーである過熱蒸気を熱源として利用することが提案されており、過熱蒸気の発生装置として、水や蒸気を収容した容器の周囲に絶縁材を介してコイルを巻き付け、前記コイルに高周波電圧を印加することにより容器内の水や蒸気を加熱し、過熱蒸気とする誘導加熱方式による過熱蒸気発生装置が知られている。（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
米国特許第５，７７３，７９７号明細書
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の過熱蒸気発生装置によると、十分な量の過熱蒸気を得るためには容量の大きな容器が必要になる一方、常に一定温度以下に冷却しないと熱効率が低下するため、高周波誘導加熱コイルの冷却が必要となり、また、水や蒸気を過熱蒸気とするにはその量に比例した大容量の電力と時間がかかるので、効率よく十分な量の過熱蒸気を得ることは困難であるという問題点があった。本発明はこの問題点を解消した常圧下で過熱蒸気を熱源とする処理装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、本発明に係る請求項１に記載の常圧過熱蒸気を熱源とする処理装置は、処理物の投入部と排出部を備えた処理室と、交流または直流の商用電圧が印加されてパイプ内に導入した蒸気又は水を加熱し過熱蒸気にして前記処理室に供給するパイプヒータと、ブロアで前記処理室内の過熱蒸気やガスを吸引しその移動経路上で脱臭及び濾過したうえ前記処理室内に再度供給する循環機構と、印加電圧、蒸気等の供給量、処理時間等の作業条件を設定し、設定条件を維持するよう制御する制御部とからなるものである。
【０００６】
また、同じく上記目的を達成するために、本発明に係る請求項２に記載の常圧過熱蒸気を熱源とする処理装置は、処理物の投入口と排出口、及び撹拌機構を備えた処理室と、この処理室内に配置し、一端は前記処理室内で開口して過熱蒸気吐出口となり、他端は前記処理室を気密かつ絶縁状態で貫通して開口し、過熱蒸気となる蒸気又は霧状の水を導入する導入口となるとともに、交流または直流の商用電圧が印加されて導入した蒸気又は霧状の水を加熱して過熱蒸気にするパイプヒータと、ブロアで前記処理室内の過熱蒸気やガスを吸気還流パイプ内に吸引しこの吸気還流パイプ内を移動する途上で脱臭及び濾過したうえ前記処理室内に再度供給する循環機構と、印加電圧、蒸気等の供給量、処理時間等の作業条件を設定し、設定条件を維持するよう制御する制御部とからなるものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を生ゴミ処理装置に適用した場合の好適な実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。ここにおいて、図１は装置全体を示す部分断面図、図２は処理系統を示すブロック図である。
【０００８】
図１に示すように、生ゴミ処理装置１は、処理物である生ゴミ（図示せず）の投入部である投入口２を周壁５ａ上端部に設け、加熱、乾燥処理した後の生ゴミを取り出す排出部である排出口３を周壁５ａ下端部に設けるとともに、内部には撹拌機構たる３枚の撹拌羽根４ｂを設けた回転撹拌羽根４の回転軸４ａを底板５ｂ中央で回転可能に垂直に支持した処理室５を備えている。また、前記投入口２と前記排出口３には、それぞれ開閉可能で公知のロック機構（図示せず）を備えた蓋体６，７を設けている。
【０００９】
この処理室５は、ステンレス等の導電材からなり、上下両面を閉塞したほぼ円筒状で、周壁５ａ、底板５ｂ、天板５ｃのほぼ全体を公知の断熱材４０で被覆し、また、電気的に接地されている。さらに、前記処理室５の周壁５ａ上端部には、内部の状況を確認するための観察窓４１を設け、前記処理室５の底板５ｃには、内部に溜まった熱分解により処理物から抽出された水等の液体を排出するためのドレイン３９を設けている。
【００１０】
回転撹拌羽根４の回転軸４ａは、処理室５の底板５ｂを気密状態で貫通して、貫通端には複数の歯車（図示せず）を介してウォーム歯車９に連繋し、このウォーム歯車９はウォーム８と噛合している。ウォーム８を固定した回転軸８ａの一端は、処理室５を複数の支持脚３４を介して支持する支持台１０に設けた軸受１１に回転可能に支持し、その他端は駆動モータ１２の駆動軸に連結している。なお、前記回転撹拌羽根４、前記ウォーム８、前記ウォーム歯車９、前記軸受１１、前記駆動モータ１２で撹拌機構を構成している。また、前記回転軸４ａの最下端には、前記底板５ｂに沿うようにして、撹拌兼排出羽根１３を設けている。
【００１１】
処理室５内には、周壁５ａに沿って螺旋状に、インコネル、ハステロイあるいはステンレス等の導電材からなるパイプヒータ１４を配設し、このパイプヒータ１４を絶縁材からなる多数の保持碍子１５によって前記周壁５ａに固定している。このパイプヒータ１４の一端は前記処理室５内で開口して過熱蒸気吐出口１６となる一方、その他端は前記処理室５を絶縁材からなる保持管１７を介して気密かつ絶縁状態で貫通し、過熱蒸気となる蒸気をボイラ３５（図２参照）から供給する供給パイプ（図示せず）に接続具１８を介して接続している。そして、この接続開口端がパイプヒータ１４内に前記蒸気を導入する導入口となる。
【００１２】
パイプヒータ１４には、処理室５外の保持管１７近傍に放熱板１９と電源端子２０を設ける一方、処理室５の周壁５ａに電気的に接続した端子棒２１を前記処理室５外に設け、前記端子棒２１にも放熱板２２と電源端子２３を設けている。また、前記パイプヒータ１４の過熱蒸気吐出口１６端は、接地されている前記処理室５に電気的に接続している。図示していない商用電源から電源トランス３６（図２参照）を介して前記電源端子２０にプラス電圧を印加し、前記電源端子２３にマイナス電圧を印加することで、パイプヒータ１４を加熱し、パイプヒータ１４の内部に導入口から導入した蒸気を過熱蒸気とし、この過熱蒸気を過熱蒸気吐出口１６から処理室５内に吐出するよう構成している。
【００１３】
また、パイプヒータ１４と回転撹拌羽根４との間には、生ゴミが直接前記パイプヒータ１４に触れないように上下両端が拡径した円筒状のカバー２４を配置し、前記上下両端を処理室５の周壁５ａに固定している。このカバー２４には、図１には部分的にのみ図示しているが、その上端部を除いてほぼ均一に多数の小孔状の通気孔を設けている。
【００１４】
処理室５の周壁５ａ下部には、吸気口２５として開口した吸気還流パイプ２９の一端を貫通固定し、この吸気還流パイプ２９の他端は、天板５ｃに貫通固定し、処理室５内に開口している。前記吸気還流パイプ２９には、前記吸気口２５側から順次、濾過フィルタを内設した濾過器３８、ブロア２８、排気調整弁２７、濾過フィルタを内設した酸化触媒型の脱臭器２６を設けている。
【００１５】
これによって、ブロア２８の作用で吸気口２５から吸引した処理室５内の過熱蒸気や乾留ガスを、脱臭器２６で脱臭及び濾過したうえ前記処理室５内に再度供給するよう構成している。また、前記ブロア２８は支持台１０に固定した載置台３０に設置している。なお、前記吸気口２５、前記濾過器３８、前記ブロア２８、前記排気調整弁２７、前記脱臭器２６、前記吸気還流パイプ２９によって循環機構を構成する。
【００１６】
さらに、各電源端子２０，２３を介して印加する電圧、パイプヒータ１４に対する蒸気の供給量、処理時間等の作業条件をキーやボリュームで入力設定し、設定した作業条件を維持するよう制御するＩＣ回路を備え、電源トランス３６、蒸気供給制御弁（図示せず）に電気的に接続した制御部たるコントローラ３７（図２参照）を収容するコントロールボックス３１を設けている。また、このコントローラ３７で、過熱蒸気の吐出時の温度を約１００°Ｃ〜１１００°Ｃの範囲で設定可能である。
【００１７】
また、支持台１０には複数のキャスタ３２を設けて、処理装置１の移動を容易にする一方、作業時には複数の固定脚３３を伸ばして床面に接触することにより、図１に示すように前記キャスタ３２を床面から浮上させて前記処理装置１を安定状態で固定するものである。
【００１８】
続いて、上述した生ゴミ処理装置１を用いて行う生ゴミ処理について説明する。まず、コントローラ３７に作業条件を入力設定し、電源端子２０，２３を介して電源に接続した電源トランス３６から所定電圧をパイプヒータ１４に印加し、パイプヒータ１４が所定温度、例えば１５０°Ｃになったところでボイラ３５から蒸気を前記パイプヒータ１４に導入し、蒸気を過熱蒸気化して処理室内５に吐出する。処理室５内が所定温度、例えば４００°Ｃになったところで蓋６を開いて投入口２から処理物である生ゴミを適宜量投入するとともに、駆動モータ１２を始動して回転撹拌羽根４を回転し、撹拌羽根４ｂ及び撹拌兼排出羽根１３で生ゴミを撹拌しつつ、過熱蒸気で加熱、乾燥する。なお、処理室５内の温度は、過熱蒸気に加えてパイプヒータ１４自身も発熱し、複合的な伝熱作用によって速やかに上昇するものである。
【００１９】
処理室５内の過熱蒸気や生ゴミから発生した乾留ガスは、ブロア２８の吸引作用で吸気口２５から吸気還流パイプ２９に吸引し、脱臭器２６で脱臭及び濾過したうえ前記処理室５内に再度供給する。このように、過熱蒸気を循環利用することにより、熱源の省エネルギー化が可能となり、効率のよい加熱、乾燥作業を行うことができる。また、生ゴミから発生した臭気をともなうガスは、処理室５内で熱分解された後、前記吸気口２５通過時に濾過されたうえ、さらに前記脱臭器２６通過時に脱臭及び濾過され、処理室５内に戻されて再度熱分解されるという動作を繰り返すことにより、臭気や不純物が除去されたものとなる。処理したガスや過熱蒸気は、必要に応じて排気調整弁２７を開いて放出することができる。
【００２０】
この処理中において、過熱蒸気の特性により処理室５内は少酸素状態となるので、生ゴミや発生した乾留ガスが燃焼することはなく、燃焼にともない発生する有害物質を生成することはない。そして、所定時間後には、処理室５内の生ゴミは乾燥状態となる。この乾燥状態で処理を終了することもできるが、処理作業をさらに継続すると、炭化状態として処理を終了することができる。処理が完了した生ゴミは、排出口３の扉７を開けて、取り出すことができる。この取り出し作業は、撹拌兼排出羽根１３の回転により前記排出口３付近に移動してきた処理完了物を取り出すことにより、容易に行うことができる。
【００２１】
処理完了物は、減量、減容、殺菌され、安全な資源として、家畜など動物の飼料、農作物など植物の肥料、脱臭剤、あるいは土壌改良材などに利用することができる。ここで、過熱蒸気による加熱処理が殺菌作用を有するのは、乾燥速度が大きく、処理物の表面硬化が起こり難く、乾燥物がポーラスとなるためである。
【００２２】
なお、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、例えば、処理装置として冷凍食品の解凍処理に適用すればジューシー感のある解凍処理物を得られる。また、加熱調理に適用すれば、澱粉の良質なアルファ化ができるとともに、物性破壊も少なく、少酸素状態下での処理なので、保存性がよく、食感を損なわない調理物を得られる。さらには、豆類、芋類等の各種穀物類、各種ジュース、牛乳、飲料水等の液状飲食材、水処理プラント、食品加工施設、各種容器、医療機材等を対象とする滅菌処理あるいは殺菌処理にも適用可能である。
【００２３】
また、投入口２を処理室５の天板５ｃに設け、排出口３を処理室５の底板５ｂに設けることもできる。この場合には、処理装置１をより小型化することができる。さらに、処理物を投入する処理室５を両端部を閉塞したトンネル状にして、処理物をコンベアで移送しながら加熱処理するよう構成してもよい。またさらに、回転撹拌羽根４等の撹拌機構は、処理物や処理室５の構造によってスクリュー状にする等適宜変更可能であるほか、必ずしも常に設ける必要はない。さらに、パイプヒータ１４は、処理室５の外部に配置してもよいほか、２系統設けて並列的に配置したり、螺旋状ではなく、直線状に配置することもできる。さらにまた、パイプヒータ１４には、蒸気ではなく、霧状の水を供給して過熱蒸気とすることもできる。加えて、処理にあたっては、処理物を処理室５内に投入した後、電圧を印加して作業を開始してもよい。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の請求項１に係る処理装置によれば、過熱蒸気というクリーンな熱エネルギーを熱源とし、燃焼処理ではなく、常圧下での少酸素雰囲気で高温加熱ができ、熱効率がよく、短時間での処理が可能となり、殺菌、滅菌作用も有するという効果を奏する。
【００２５】
また、本発明の請求項２に係る処理装置によれば、上記効果に加え、パイプヒータを処理室内に配置したので、熱効率がより一層向上するとともに、撹拌機構を設けることにより、処理効率もより一層向上するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】処理装置の全体を示す部分断面図。
【図２】処理系統を示すブロック図。
【符号の説明】
１生ゴミ処理装置
２投入口
３排出口
４回転撹拌羽根
５処理室
８ウォーム
９ウォーム歯車
１１軸受
１２駆動モータ
１４パイプヒータ
１６過熱蒸気吐出口
２０，２３電源端子
２５吸気口
２６脱臭器
２７排気調整弁
２８ブロア
２９吸気還流パイプ
３５ボイラ
３６電源トランス
３７コントローラ

Claims

処理物の投入部と排出部を備えた処理室と、電圧が印加されてパイプ内に導入した蒸気又は水を加熱し過熱蒸気にして前記処理室に供給するパイプヒータと、ブロアで前記処理室内の過熱蒸気やガスを吸引しその移動経路上で脱臭及び濾過したうえ前記処理室内に再度供給する循環機構と、印加電圧、蒸気等の供給量、処理時間等の作業条件を設定し、設定条件を維持するよう制御する制御部とからなる常圧過熱蒸気を熱源とする処理装置。
処理物の投入口と排出口、及び撹拌機構を備えた処理室と、この処理室内に配置し、一端は前記処理室内で開口して過熱蒸気吐出口となり、他端は前記処理室を気密かつ絶縁状態で貫通して開口し、過熱蒸気となる蒸気又は霧状の水を導入する導入口となるとともに、電圧が印加されて導入した蒸気又は霧状の水を加熱して過熱蒸気にするパイプヒータと、ブロアで前記処理室内の過熱蒸気やガスを吸気還流パイプ内に吸引しこの吸気還流パイプ内を移動する途上で脱臭及び濾過したうえ前記処理室内に再度供給する循環機構と、印加電圧、蒸気等の供給量、処理時間等の作業条件を設定し、設定条件を維持するよう制御する制御部とからなる常圧過熱蒸気を熱源とする処理装置。