JP2005013900A - 廃棄物の乾燥処理方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】廃棄物を高効率で均一に乾燥処理することができて、処理経費及び処理時間を低減することができる廃棄物の乾燥処理方法を提供する。
【解決手段】廃棄物を加熱用キルン２１Ａ，２１Ｂ内でハロゲンヒータにより加熱するとともに、加熱用キルン２１Ａ，２１Ｂ内の空気を換気ファン４２により換気して、廃棄物の乾燥処理を行う。この廃棄物の乾燥処理中に、廃棄物の含水率が所定の減少変化傾向を示す恒温乾燥期間を維持するように、制御装置によりハロゲンヒータ及び換気ファン４２の作動を制御する。
【選択図】 図２
【解決手段】廃棄物を加熱用キルン２１Ａ，２１Ｂ内でハロゲンヒータにより加熱するとともに、加熱用キルン２１Ａ，２１Ｂ内の空気を換気ファン４２により換気して、廃棄物の乾燥処理を行う。この廃棄物の乾燥処理中に、廃棄物の含水率が所定の減少変化傾向を示す恒温乾燥期間を維持するように、制御装置によりハロゲンヒータ及び換気ファン４２の作動を制御する。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、食品廃棄物等の廃棄物を乾燥処理する廃棄物の乾燥処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、食品業界等においては、野菜屑、残飯、お茶等の各種飲料の煎じ済み残材、残汁等の高含水率（通常６０％以上）の廃棄物が多量に生じる。また、畜産農家においては、家畜の糞尿等の同じく高含水率廃棄物が多量に生じる。これらの廃棄物からは、汚水や汚濁水が溢れ出して、川や土壌等を汚染したり、汚泥として蓄積されたり、あるいは放置により腐敗が進行して悪臭を放ったりする。このため、これらの廃棄物あるいは汚水は早急に処理する必要がある。
【０００３】
ところが、この廃棄物から出た汚水を河川等に放流処理する場合には、ＢＯＤ等の規制があり、基準値以下となるように、浄化処理を施す必要があるが、この浄化処理には、大掛かりな処理設備を要するために、処理経費が高くなるという不具合があった。また、廃棄物を焼却処理する方法もあるが、廃棄物には大量の水分が含まれているため、この水分を蒸発させるのに多大なエネルギーロスを生じ、前記と同様に処理経費が高くなるものであった。
【０００４】
このような不具合に対処するため、例えば、廃棄物を撹拌し、必要に応じて破砕した後に、その廃棄物に対して外部から燃焼熱等を与えて乾燥させるようにする処理方法も従来から提案されている。すなわち、この従来の処理方法では、撹拌・破砕後の廃棄物を乾燥機のキルン内で移動させながら、石油燃料等の化石燃料をバーナによる燃焼熱により加熱して、所定の含水率まで乾燥処理している。そして、この処理方法で処理された廃棄物は、焼却処理したり、肥料としてリサイクル使用したりしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この種の乾燥処理において、水分蒸発により生じる乾燥物の重量減少は、次の式（１）にて表される。
【０００６】
ｄＷ／ｄｔ＝Ｋｒ×（Ｐｍ−Ｐ）×Ａ …（１）
ただし、Ｗ：液状分の重量［ｋｇ］、Ｋｒ：表面蒸発係数［ｋｇ／（ｍ２・ｈ・Ｐａ）］、Ｐｍ：乾燥温度における液体の飽和蒸気圧［Ｐａ］、Ｐ：乾燥時の液体の蒸気圧［Ｐａ］、Ａ：乾燥物の表面積［ｍ２］を指す。
【０００７】
この式（１）から明らかなように、雰囲気温度を上げて飽和蒸気圧を高くしたり、乾燥物の表面積を増大させたりすれば、乾燥を促進できることがわかる。しかしながら、前述した従来のキルンを用いた廃棄物の乾燥処理方法では、バーナの燃焼空気量の調整により、不完全燃焼をさせないように配慮されているが、乾燥時間を短縮することを目的として、燃料を闇雲に燃焼させて消費し、廃棄物の温度の設定管理は行われていなかった。
【０００８】
このため、廃棄物に過剰な熱が加えられて、廃棄物の表面のみが異常に乾燥硬化され、場合によっては炭化されることになる。この結果、廃棄物の内部からの水分蒸発が妨げられて、廃棄物の乾燥が内外不均一になるばかりでなく、燃料を多量に消費したにもかかわらず、廃棄物全体として乾燥度合いが足りなくなるという問題があった。また、燃料を過剰に燃焼させているため、前述した廃棄物を浄化処理または焼却処理している従来方法と同様に、大きなエネルギーロスを生じて、処理経費が高くなるとともに、環境保全の面から好ましくないという問題があった。
【０００９】
この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的は、廃棄物を高効率で均一に乾燥処理することができて、処理経費及び処理時間を低減することができるとともに、環境負荷を低減できる廃棄物の乾燥処理方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、加熱手段により加熱された乾燥雰囲気中で、換気手段により換気しながら、廃棄物の乾燥処理を行うようにした廃棄物の乾燥処理方法において、前記廃棄物の含水率が所定の減少変化傾向を示す恒温乾燥期間を維持するように、前記加熱手段及び換気手段のうち、少なくとも加熱手段の作動を制御することを特徴とするものである。
【００１１】
従って、この請求項１に記載の発明によれば、廃棄物の乾燥処理に際して、加熱手段により廃棄物が恒温乾燥期間を維持するように加熱されるとともに、必要に応じて換気手段により乾燥雰囲気中が不飽和状態に保持される。よって、廃棄物の含水率を所定の減少変化傾向に基づいて高効率で均一に減少させることができ、処理経費及び処理時間を低減することができる。ここで、恒温乾燥期を維持するということは、乾燥物を加熱した際に、乾燥物の含水率が所定の傾向をもって低減するとともに、その乾燥物が蒸発熱を奪われてほぼ一定温度が保たれる状態を指す。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記加熱手段としてハロゲンヒータを使用することを特徴とするものである。
従って、この請求項２に記載の発明によれば、バーナによる燃焼熱を使用している従来方法とは異なって、処理現場における二酸化炭素の発生を抑制することができる。また、電気エネルギーの供給制御により、温度の調整設定を迅速かつ正確に行うことができる。加えて、バーナの火力調節のような技量を要する温度調節は不要で、その温度調整を簡単に行うことができ、さらには、燃料タンクの設置スペースが不要で、廃棄物処理のために要するスペースを狭くすることができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記廃棄物の乾燥処理に先立って、廃棄物を水分調整材との混練により造粒化に適する水分調整を行って（一般的には含水率５０〜６０％）ペレット状に成形し、乾燥処理後のペレットの一部を水分調整材として循環使用することを特徴とすることを特徴とするものである。
【００１４】
従って、この請求項３に記載の発明によれば、乾燥後のペレットの一部を水分調整材として循環使用するため、水分調整材を別途用意する必要がなく、かつ廃水処理が不要で、処理経費を効果的に低減することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下に、この発明の第１実施形態を、図１〜図４に基づいて説明する。
【００１６】
図１に示すように、この実施形態における廃棄物の処理システムでは、撹拌用及び搬送用のスクリュー１１ａを有する搬送ミキサー１１が装備されている。この搬送ミキサー１１は、水分調整手段を構成している。搬送ミキサー１１の入口側には、食品廃棄物等の廃棄物を搬送ミキサー１１内に供給するための廃棄物用ホッパー１２と、水分調整材を同じく搬送ミキサー１１内に供給するための調整材用ホッパー１３とが配設されている。従って、この搬送ミキサー１１において、廃棄物用ホッパー１２からの廃棄物が調整材用ホッパー１３からの水分調整材と混合されて、廃棄物が全体として所定の含水率となるように水分調整される。
【００１７】
前記搬送ミキサー１１の出口側にはマッシャー１４が配設され、搬送ミキサー１１で水分調整された廃棄物が搬送用コンベア１５を介して、マッシャー１４に供給される。このマッシャー１４は破砕手段を構成するとともに、前記搬送ミキサー１１と同様に水分調整手段を構成している。また、図示しないが、このマッシャー１４の内部には、搬送用のスクリューと、ニーディング用のブレードとが装備されている。
【００１８】
そして、このマッシャー１４内において、水分調整済みの廃棄物がスクリューにて混練されながら搬送され、さらにこの搬送中に、廃棄物はブレードによるニーディング作用にて破砕されながら、さらに混練される。このため、廃棄物と水分調整材とが均一な分散状態になって、それらが出口側に向かって搬送される。ここで、ニーディング作用とは、廃棄物を混練しながら移送する途中で、前記ニーディング用のブレードにより廃棄物に対して移送方向とは逆方向への力を与えて、廃棄物を揉むようにして混練することを指す。また、この場合には廃棄物及び水分調整材と水との分散状態も均一となり、従って、このマッシャー１４においても廃棄物の水分調整が行われることになる。さらに、前記ニーディング用のブレードによる混練時に、水分調整済みの廃棄物がその内部摩擦によって発熱し、その摩擦熱により乾燥予熱エネルギーを与えることなく予熱状態が得られ、廃棄物中の水分蒸発が開始される状態になっている。
【００１９】
前記マッシャー１４の出口側には、ペレット成形手段としてのペレッター１６が直結状態で配設されている。そして、マッシャー１４から送り出された破砕・混練状態の廃棄物がこのペレッター１６の口金１６ａを通過することによって、多数のペレットが連続的に成形される。なお、このペレッター１６は、混練状態の廃棄物を連続的に断面小円形（直径３〜１０ｍｍ程度）の棒状に押し出すもので、押し出された廃棄物は、押し出し直後に自重で適当長さ（５〜２０ｍｍ程度）に折れて分離し、多数のペレットとなる。この場合、ペレッター１６に供給される廃棄物が前記摩擦熱にて予め発熱されているとともに、ペレッター１６内でも搬送や押し出しにともなう同廃棄物の内部摩擦により発熱状態が維持される。このため、ペレッター１６からは所定の発熱温度（通常は５０〜８０℃の範囲内であり、７０℃以上が好ましい）のペレットが連続して送り出される。
【００２０】
また、前記マッシャー１４は、ニーディング機能と、造粒機能とを備えているが、材料の繊維質が強い場合や、混練状態をより良くし、処理能力向上を目的とする場合には、マッシャー機とペレッター機とに分けて対応することも可能である。
【００２１】
前記ペレッター１６の出口側には乾燥処理手段としての乾燥機１７が配設され、ペレッター１６で成形されたペレットが搬送用コンベア１８を介して、この乾燥機１７内に投入用ホッパー１９から供給される。なお、この搬送用コンベア１８が長い場合には、この搬送用コンベア１８またはその周囲にペレットの温度低下を防止するための加熱手段を設けてもよい。乾燥機１７の断熱容器２０内には、一対の加熱用キルン２１Ａ，２１Ｂと冷却用キルン２２とが設けられている。そして、ペレットが加熱用キルン２１Ａ，２１Ｂを通過することによって、所定の含水率まで加熱乾燥されるとともに、冷却用キルン２２を通過することによって、所定温度（通常、常温）まで冷却される。
【００２２】
前記乾燥機１７の出口側には、流路切換機２３を介して循環用コンベア２４及び排出用コンベア２５が配設されている。この流路切換機２３及び循環用コンベア２４は、循環手段を構成している。そして、流路切換機２３が搬送ミキサー１１及びマッシャー１４等を含む循環流路側に切り換えられたときには、乾燥機１７から排出される乾燥後のペレットが循環用コンベア２４を介して前記調整材用ホッパー１３内に循環供給される。また、流路切換機２３が排出流路側に切り換えられたときには、循環使用されないペレットが排出用コンベア２５を介して収納容器２６内に排出され、肥料等としてリサイクル使用に供される。
【００２３】
次に、前記乾燥機１７の構成を詳細に説明する。
図２〜図４に示すように、乾燥機１７の断熱容器２０は、図示しないフレームに対して複数の断熱パネル２７を着脱可能に組み付けることにより、全体としてほぼ四角箱形状に形成されている。また、各断熱パネル２７は、基板２７ａの外面に断熱材２７ｂを取り付けることによって形成されている。なお、基板２７ａの周囲には外枠２７ｃが設けられ、断熱材２７ｂはその外枠２７ｃ内に嵌合されている。断熱容器２０の内部には隔壁２８により、上部の加熱室２９と下部の冷却室３０とが区画形成され、加熱室２９の内周面全体にはアルミ箔、ステンレス鋼板等よりなる輻射熱を反射させるための反射板３１が貼着されている。この反射板３１の反射面は、断熱容器２０の各断熱パネル２７を前記フレームから取り外すことにより、容易に清掃することができる。
【００２４】
前記一対の加熱用キルン２１Ａ，２１Ｂはステンレス鋼等により円筒状に形成され、断熱容器２０の加熱室２９内に上下に所定間隔をおいて横方向へ平行に延長配置されている。冷却用キルン２２は同様にステンレス鋼等により円筒状に形成され、断熱容器２０の冷却室３０内に加熱用キルン２１Ａ，２１Ｂと平行に延長配置されている。そして、図示しないが、各キルン２１Ａ，２１Ｂ，２２の内周面全体には、図５に示すようにペレット送り羽板２１ａが螺旋状に取り付けられている（図５ではペレット送り羽板２１ａをキルン２１Ａ，２１Ｂ，２２の一部のみに図示）。そして、キルン２１Ａ，２１Ｂ，２２の回転によりペレットは撹拌を繰り返しながら漸次搬送されていく。
【００２５】
前記一対の加熱用キルン２１Ａ，２１Ｂの図１における右端部間には移送路３２が設けられるとともに、加熱用キルン２１Ｂ及び冷却用キルン２２の図１における左端部間には移送路３３が設けられている。そして、各キルン２１Ａ，２１Ｂ，２２内のスクリューコンベアが回転されることにより、投入用ホッパー１９から供給されるペレットが、上方の加熱用キルン２１Ａ、移送路３２、下方の加熱用キルン２１Ｂ、移送路３３及び冷却用キルン２２内を通って順に搬送される。
【００２６】
図３〜図７に示すように、前記上方の加熱用キルン２１Ａの外周面及び下方の加熱用キルン２１Ｂの外周面に対応して、断熱容器２０の断熱パネル２７には複数の取付孔３４が各キルン２１Ａ，２１Ｂの軸線方向に沿って所定間隔おきに貫通形成されている。各取付孔３４には加熱手段としての加熱器３５がブラケット３６を介して取り付けられ、その内部には赤外線を放射するハロゲンヒータ３７が設けられている。そのハロゲンヒータ３７にはハロゲンヒータ３７からの赤外線を反射させて各キルン２１Ａ，２１Ｂの外周面に集光させるための反射板３８が付設されている。そして、これらのハロゲンヒータ３７からの赤外線により各キルン２１Ａ，２１Ｂが輻射加熱されて、各キルン２１Ａ，２１Ｂ内の乾燥雰囲気中において、ペレットが軸線方向に搬送されながら加熱乾燥される。
【００２７】
前記各加熱器３５の前面から横方向に外れた位置において、取付孔３４にはエア噴射口３９が配設されている。そして、このエア噴射口３９から加熱器３５の前面に向かってエアが吹き付けられることにより、加熱器３５の前面に対する塵埃や結露の付着が抑制されるとともに、塵埃や結露が付着したとしても、それらが除去される。
【００２８】
図２に示すように、前記各加熱用キルン２１Ａ，２１Ｂの上流側の端部には加熱機構（図示しない）を内蔵した温風ファン４０がそれぞれ接続されている。また、両加熱用キルン２１Ａ，２１Ｂ及び冷却用キルン２２の下流側の端部には換気ダクト４１が接続され、その換気ダクト４１の端部には換気手段としての換気ファン４２が設けられている。そして、前記ハロゲンヒータ３７によるペレットの加熱乾燥に際して、温風ファン４０の作動により加熱用キルン２１Ａ，２１Ｂ内に温風が供給されるとともに、換気ファン４２の作動により加熱用キルン２１Ａ，２１Ｂ内の乾燥雰囲気中から空気（通常は水蒸気を含む空気）が排出される。また、この換気ファン４２の作動により、冷却用キルン２２内からも排気が行われて、加熱乾燥後のペレットの冷却が行われる。
【００２９】
前記各加熱用キルン２１Ａ，２１Ｂに近接して、断熱容器２０内には温度検出手段としての温度検出センサ４３が配設されている。そして、ペレットの乾燥処理中に、これらの温度検出センサ４３により加熱用キルン２１Ａ，２１Ｂの内部温度が検出され、その温度検出結果が図８に示す制御手段としての制御装置４４に出力される。制御装置４４は、この温度検出結果とメモリ４５に予め記憶された設定温度とを比較し、それらの差に基づいて前記ハロゲンヒータ３７、温風ファン４０及び換気ファン４２の作動の強弱あるいはオン・オフを制御する。なお、温度検出センサ４３は、実際には加熱用キルン２１Ａ，２１Ｂの外側の温度を検出するが、制御装置４４は、その検出温度に対してあらかじめ定められた係数を乗して、加熱用キルン２１Ａ，２１Ｂの内部温度を判定し、それに応じて各種の制御を行う。
【００３０】
すなわち、前記メモリ４５には、図９に示すように、ペレットの乾燥処理時に、その含水率が限界含水率に向かって所定の減少変化傾向を示すような恒温乾燥期間における材料温度のデータが予め記憶されている。そして、制御装置４４は、ペレットがこのメモリ４５に記憶された恒温乾燥期間の材料温度を維持しながら乾燥が実行されるように、ハロゲンヒータ３７、温風ファン４０及び換気ファン４２の作動を制御する。この場合、ハロゲンヒータ３７については、使用寿命が短縮されるのを防止するように、定格容量の約７０％を超えない出力で作動させる。
【００３１】
図２に示すように、前記換気ファン４２の出口側には、水蒸気回収手段としての水蒸気回収機構４６が接続されている。この水蒸気回収機構４６には濾過水を収容したタンク４７が装備され、その底部付近には網体４７ａが張設されている。タンク４７にはファンクーラ４８が接続され、タンク４７内の濾過水が循環ポンプ４９によりファンクーラ４８とタンク４７との間を循環されて所定温度に冷却される。そして、換気ファン４２からの排出空気（通常、約１００℃の水蒸気を含む空気）が換気ダクト４１を介してタンク４７の濾過水中に放出される。この排出空気は網体４７ａで拡散されて冷却され、排出空気中の水蒸気が濾過水により水として回収されるとともに、水蒸気回収後の空気がタンク４７の排気口４７ｂから大気中に排出される。また、タンク４７内の濾過水が所定量を越えたときには、タンク４７のオーバーフロー口４７ｃから回収容器５０内にオーバーフローして回収される。
【００３２】
次に、前記のように構成された処理システムにおいて、廃棄物を処理する方法について説明する。
さて、この処理システムの運転に先立って、まず廃棄物用ホッパー１２に食品廃棄物等の廃棄物を投入するとともに、調整材用ホッパー１３に水分調整材を投入する。この場合、この処理システムの最初の運転時等のように、水分調整材としてのペレットが存在しない場合には、例えばおがくず等の低含水率（例えば、２０％以下が好ましい）の乾燥物を水分調整材として使用するが、通常は他の処理システムの運転時によって製造された乾燥ペレットの一部を、水分調整材として使用する。
【００３３】
この状態で、処理システムの運転を開始すると、搬送ミキサー１１により廃棄物用ホッパー１２からの廃棄物と調整材用ホッパー１３からの水分調整材とが混合されて、廃棄物が所定の含水率に水分調整される。そして、水分調整後の廃棄物がマッシャー１４に供給されて、廃棄物及び水分調整材と水分との分散が均一になるように混練されて再び水分調整され、さらに破砕される。また、このマッシャー１４においては、ニーディングにより水分調整材を含む廃棄物全体が摩擦発熱するとともに、その発熱により若干の水分が蒸気となる。すなわち、図９に示すように、所定の含水率に調整された廃棄物は、恒温乾燥期間に先立って所定期間予熱され、この予熱期間においては、外部から予熱エネルギーを付加することなく、ペレットの内部まで所定温度に均一に予熱されているという乾燥効率の良い状態が得られる。そして、この予熱は摩擦によって発熱されるものであるため、ヒータ等の加熱手段は不要である。
【００３４】
その後、破砕・混練状態の廃棄物が発熱状態を維持しながらペレッター１６に供給され、所定温度に発熱した多数のペレットが連続的に成形される。そして、ペレットがコンベア１８を介して乾燥機１７に送り込まれるとき、そのペレットは所定温度に発熱しているためある程度自然乾燥される。次いで、乾燥機１７内に送り込まれたペレットは、加熱用キルン２１Ａ，２１Ｂ内で搬送されながら後述する恒温乾燥期の乾燥メカニズムにより所定の含水率まで加熱乾燥されるとともに、冷却用キルン２２内で搬送されながら所定温度まで冷却される。この場合、廃棄物が小さなペレット状をなしているため、体積に対する表面積の比率が高く、しかも水分調整がなされていることもあり、ペレットの乾燥処理がエネルギーロスを生じることなく、高効率で行われる。
【００３５】
また、前記ペレットの加熱乾燥のために、ハロゲンヒータ３７からの赤外線により加熱用キルン２１Ａ，２１Ｂが加熱されるとともに、温風ファン４０により加熱用キルン２１Ａ，２１Ｂ内に温風が供給される。さらに、換気ファン４２により加熱用キルン２１Ａ，２１Ｂ内の水蒸気を含む空気が、換気ダクト４１を介して水蒸気回収機構４６に導かれ、その空気中から水蒸気を回収除去した後に大気中へ排出される。
【００３６】
そして、このペレットの加熱乾燥中には、温度検出センサ４３により加熱用キルン２１Ａ，２１Ｂの温度が検出されて、その温度検出結果が制御装置４４に入力され、その検出データをもとに加熱用キルン２１Ａ，２１Ｂデータを更新しておく。制御装置４４は、メモリ４５に記憶された図９に示す恒温乾燥期における材料の設定温度と更新されていく内部温度データとを比較し、それらの差に基づいてハロゲンヒータ３７、温風ファン４０及び換気ファン４２を作動制御し、ペレットが恒温乾燥期の設定温度を維持するようにする。
【００３７】
すなわち、加熱用キルン２１Ａ，２１Ｂの内部では、内部温度が次第に上昇するとともに、ペレットから発生する水蒸気により蒸気分圧も増加しようとするが、制御装置４４の制御により前記換気ファン４２により換気制御が行われるため、その内部温度の上昇及び蒸気分圧の増加が抑制される。そして、ペレットから水分が所定量ずつ連続して蒸発して、図９の恒温乾燥期間に示すように、そのペレットの含水率が一定の割合で低減していく。このとき、ペレットから蒸発熱が奪われるため、ペレットの昇温が抑制される。そして、制御装置４４は、水分蒸発による奪熱と加熱とのバランスが均衡するように、ハロゲンヒータ３７、温風ファン４０及び換気ファン４２を作動制御し、ペレットはほぼ一定の温度状態に維持される。
【００３８】
従って、ペレットは恒温乾燥期間において、ほぼ一定の温度に維持され、表面硬化を抑制ながら、短時間で高効率に、かつ内外均一に乾燥され、恒温を維持できる限界含水率まで一定の割合で低減される。そして、図９に示すように、この恒温乾燥期間を越えて減率乾燥期間まで加熱乾燥が行われると、ペレットからの水分蒸発が少なくなって、そのペレットから奪われる蒸発熱が減少する。このため、ペレットの温度が急激に上昇して、過剰熱によりペレットの炭化等が生じるおそれがある。よって、この乾燥機１７では制御装置４４の制御により、恒温乾燥期間を越えた時点でペレットの加熱乾燥が終了するように、すなわち、恒温乾燥期間を越えた時点でペレットが加熱用キルン２１Ａ，２１Ｂから冷却用キルン２２に移行するようにすれば、最も効率のよい乾燥が行われることになる。しかし、ペレットの各キルン２１Ａ，２１Ｂ，２２内の移動速度は、キルンの回転速度によって変わるようにしてある。所定の含水率が得られるように乾燥するためには、キルン２１Ａ，２１Ｂ，２２の回転速度を任意に設定できるようにしておくほうがよい、そして、加熱乾燥後のペレットが冷却用キルン２２にて所定温度まで冷却された後、流路切換機２３上に送り出される。
【００３９】
このとき、流路切換機２３が循環流路側に切り換えられていると、乾燥ペレットが循環用コンベア２４を介して調整材用ホッパー１３から搬送ミキサー１１内に循環供給され、水分調整材として使用される。また、流路切換機２３が排出流路側に切り換えられると、循環使用されないペレットが排出用コンベア２５を介して収納容器２６内に排出され、肥料等としてリサイクル使用される。従って、所要量の水分調整材が得られるように、適当な期間あるいはタイミングで流路切換機２３が切り換えられる。このため、水分調整材を別に用意する必要がなく、製造された乾燥ペレットを循環使用しながら、以降の廃棄物処理を続行することができる。
【００４０】
従って、この実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１） この廃棄物の乾燥処理方法では、廃棄物を加熱用キルン２１Ａ，２１Ｂ内で加熱器３５により加熱するとともに、加熱用キルン２１Ａ，２１Ｂ内の空気を換気ファン４２により換気して、廃棄物の乾燥処理を行うようにしている。また、この乾燥処理時には、廃棄物の含水率が所定の減少変化傾向を示す恒温乾燥期を維持するように、制御装置４４により加熱器３５及び換気ファン４２等の作動を制御している。
【００４１】
このため、廃棄物の乾燥処理に際して、短時間で高効率に、表面硬化等を生じることなく、内外均一に乾燥させることができる。このため、エネルギーを効率的に利用することができ、廃棄物の乾燥処理における処理経費及び処理時間を低減することができる。
【００４２】
（２） この廃棄物の乾燥処理方法では、前記加熱器３５としてハロゲンヒータ３７を使用している。このため、バーナによる燃焼熱を使用している従来方法とは異なって、処理現場における二酸化炭素の発生を抑制することができる。また、バーナを用いる場合と比較して、温度コントロールを正確かつ小刻みに、しかも容易に行うことができる。このため、エネルギーロスを最小限にできるとともに、廃棄物を適切な乾燥度合いに処理することができる。
【００４３】
（３） 前述したように、この廃棄物の乾燥処理方法では、前記加熱器３５としてハロゲンヒータ３７を使用しているため、エネルギーとして重油を用いる場合のように燃料タンクは不要である。このため、処理施設内に余分なスペースを確保する必要がなく、設備のスペース効率を向上できる。また、ハロゲンヒータ３７を用いた場合には、メンテナンスがほとんどフリーになるため、ランニングコストも低減できる。
【００４４】
（４） この廃棄物の乾燥処理方法では、前記廃棄物の乾燥処理に先立って、廃棄物を水分調整材との混練により水分調整するとともに、ペレット状に成形している。このため、廃棄物の乾燥処理を水分調整後のペレット状態で効率よく行うことができて、処理経費及び処理時間を一層低減することができる。また、乾燥処理後のペレットの一部を水分調整材として循環使用しているため、水分調整材を別途用意する必要がなく、処理経費を一層低減することができる。
【００４５】
（５） この廃棄物の乾燥処理方法では、廃棄物の乾燥処理中に、温度検出センサ４３にて加熱用キルン２１Ａ，２１Ｂ内の温度を検出し、その検出結果に基づいて加熱器３５及び換気ファン４２を作動制御するようになっている。このため、廃棄物が恒温乾燥期間を維持して効率良く乾燥処理されるように、加熱用キルン２１Ａ，２１Ｂ内の状況に応じて加熱器３５及び換気ファン４２を的確に作動制御することができる。
【００４６】
（６） この廃棄物の乾燥処理方法では、前記廃棄物と水分調整材とをニーディングにより混練するようになっているため、その廃棄物が混練中に内部摩擦によりて予備加熱されて、乾燥工程に送り込まれる。よって、乾燥処理の熱効率を一層高めることができて、乾燥熱源の費用を節約することができ、処理経費をさらに低減することができる。
【００４７】
（７） この廃棄物の乾燥処理方法では、前記乾燥雰囲気中から排出される空気を水蒸気回収機構４６に通して、その空気内の水蒸気を回収するようになっている。このため、廃棄物の乾燥に伴って発生する水蒸気や臭気を含んだ空気が大気中に放出されるのを防止することができる。
【００４８】
（第２実施形態）
次に、この発明の第２実施形態を、前記第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００４９】
さて、この第２実施形態においては、図１０に示すように、ペレッター１６がマッシャー１４の出口側に直結されることなく、間隔をおいて隣接配置されている。そして、マッシャー１４から排出される破砕・混練後の廃棄物が搬送用コンベア５１を介して、ペレッター１６に供給されるようになっている。
【００５０】
従って、この第２実施形態においても、前記第１実施形態における（１）〜（７）に記載の効果とほぼ同様な効果を得ることができる。特に、この第２実施形態においては、マッシャー１４とペレッター１６との間においても、廃棄物を有効に自然乾燥させることができる。
【００５１】
（変更例）
なお、この実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・ 換気ダクト４１の下流域に熱交換装置を設けて、加熱用キルン２１Ａ，２１Ｂからの排気の熱をその熱交換装置により回収し、その回収した熱を廃棄物の加熱のために利用すること。このように構成すれば、エネルギーコストをさらに低減できる。この場合は、排気ガスから熱を吸収するので、この時点で大量の水蒸気の凝縮液化が起こり、熱交換器からの結露回収が必要である。
【００５２】
・ 前記各実施形態において、図２及び図８に示すように、換気ダクト４１の途中に湿度検出センサ５２を設けて、排気空気の湿度を検出する。そして、この湿度検出センサ５２からの湿度検出結果及び前記温度検出センサ４３からの温度検出結果に基づいて、制御装置４４により、ハロゲンヒータ３７、温風ファン４０及び換気ファン４２を作動制御するように構成すること。従って、このように構成すれば、さらに正確な乾燥制御が可能となる。
【００５３】
・ 前記各実施形態において、乾燥機１７の加熱手段として、実施形態のハロゲンヒータ３７とは異なった加熱源、例えばニクロムヒータ、ヒートポンプ等を使用すること。
【００５４】
・ 同じく加熱手段として、重油バーナやガスバーナを使用すること。ただし、このようなバーナを使用した場合には、その燃焼を精度よくコントロールできる機構を用いる必要がある。
【００５５】
・ 前記各実施形態において、乾燥機１７の加熱用キルン２１Ａ，２１Ｂ及び冷却用キルン２２の装設本数を、廃棄物の含水率や大きさ等の処理条件に応じて適宜に変更すること。
【００５６】
・ 前記各実施形態において、排気空気から蒸気を回収する水蒸気回収機構４６として、実施形態とは異なった蒸気回収方式の機構を使用すること。例えば、蒸気を所定構造の通路内に通して、その通路内で凝縮して回収すること。
【００５７】
・ 前記各実施形態において、マッシャー１４を搬送ミキサー１１の出口側に直結配置し、廃棄物と水分調整材との混合及び破砕・混練が連続的に行われるように構成すること。
【００５８】
（他の技術的思想）
前記請求項に記載の技術的思想以外の技術的思想を以下に記す。
（ａ） 前記廃棄物の乾燥処理中に温度検出手段により乾燥雰囲気中の温度を検出し、その検出結果に基づいて加熱手段及び換気手段の作動を制御することを特徴とする前記請求項１〜請求項３のうちのいずれか一項に記載の廃棄物の乾燥処理方法。
【００５９】
このようにした場合には、廃棄物の乾燥処理中に、乾燥雰囲気中の温度の検出に基づいて、廃棄物が恒温乾燥期間を維持して効率良く乾燥処理されるように、加熱手段及び換気手段を容易に作動制御することができる。
【００６０】
（ｂ） 前記廃棄物と水分調整材とをニーディングにより混練することを特徴とする前記請求項３に記載の廃棄物の乾燥処理方法。
このようにした場合には、廃棄物が混練により内部摩擦にて予備加熱されるとともに、ペレット状に成形された状態で、乾燥工程に送り込まれる。よって、乾燥処理の熱効率を一層高めることができて、乾燥熱源の費用を節約することができ、処理経費をさらに低減することができる。
【００６１】
（ｃ） 前記乾燥雰囲気中から排出される空気を水蒸気回収手段に通して、水蒸気を回収することを特徴とする前記請求項１〜請求項３、前記技術的思想（ａ），（ｂ）のうちのいずれか一項に記載の廃棄物の乾燥処理方法。
【００６２】
このようにした場合には、廃棄物の乾燥に伴って発生する水蒸気を含んだ空気が大気中に直接放出されるのを防止することができる。
（ｄ） 加熱手段として電気ヒータを用いたことを特徴とする請求項１に記載の廃棄物の乾燥処理方法。
【００６３】
このようにすれば、廃棄物乾燥のための加熱制御を簡単かつ正確に行うことができる。
（ｅ） 廃棄物を乾燥雰囲気中で加熱して乾燥処理する加熱手段と、乾燥雰囲気中の空気を換気する換気手段と、廃棄物の含水率が所定の減少変化傾向を示す恒温乾燥期間を維持するように、前記加熱手段及び換気手段の作動を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする廃棄物の乾燥処理システム。
【００６４】
このように構成した場合には、前記請求項１に記載の効果と同様の効果を得ることができる。
（ｆ） 請求項１〜３，前記技術的思想（ａ）〜（ｄ）のいずれか一項に記載の廃棄物の乾燥処理方法を実行するために、廃棄物を乾燥雰囲気中で加熱して乾燥処理する加熱手段と、乾燥雰囲気中の空気を換気する換気手段と、廃棄物の含水率が所定の減少変化傾向を示す恒温乾燥期間を維持するように、前記加熱手段及び換気手段の作動を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする廃棄物の乾燥処理システム。
【００６５】
【発明の効果】
以上、実施形態で例示したように、この発明においては、廃棄物を高効率で均一に乾燥処理することができて、処理経費及び処理時間を低減することができる等の優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の廃棄物の処理システムを示す構成図。
【図２】乾燥機の構成を拡大して示す断面図。
【図３】図２の３−３線における拡大断面図。
【図４】乾燥機の構成を分解して示す斜視図。
【図５】キルンの内部構造を示す簡略断面図。
【図６】図３の加熱器の取付部分を拡大して示す部分断面図。
【図７】図６の６−６線における部分断面図。
【図８】乾燥機関係の回路構成を示すブロック図。
【図９】材料温度と含水率との変化状態を示すグラフ。
【図１０】第２実施形態の廃棄物の処理システムを示す部分構成図。
【符号の説明】
１１…水分調整手段としての搬送ミキサー、１２…廃棄物用ホッパー、１３…調整材用ホッパー、１４…破砕手段及び水分調整手段としてのマッシャー、１６…ペレット成形手段としてのペレッター、１７…乾燥処理手段としての乾燥機、２０…断熱容器、２１Ａ，２１Ｂ…加熱用キルン、２２…冷却用キルン、２３…流路切換機、２４…循環手段としての循環用コンベア、３５…加熱手段としての加熱器、３７…ハロゲンヒータ、４０…温風ファン、４１…換気ダクト、４２…換気手段としての換気ファン、４３…温度検出手段としての温度検出センサ、４４…制御手段としての制御装置、４５…メモリ、４６…水蒸気回収手段としての水蒸気回収機構。
【発明の属する技術分野】
この発明は、食品廃棄物等の廃棄物を乾燥処理する廃棄物の乾燥処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、食品業界等においては、野菜屑、残飯、お茶等の各種飲料の煎じ済み残材、残汁等の高含水率（通常６０％以上）の廃棄物が多量に生じる。また、畜産農家においては、家畜の糞尿等の同じく高含水率廃棄物が多量に生じる。これらの廃棄物からは、汚水や汚濁水が溢れ出して、川や土壌等を汚染したり、汚泥として蓄積されたり、あるいは放置により腐敗が進行して悪臭を放ったりする。このため、これらの廃棄物あるいは汚水は早急に処理する必要がある。
【０００３】
ところが、この廃棄物から出た汚水を河川等に放流処理する場合には、ＢＯＤ等の規制があり、基準値以下となるように、浄化処理を施す必要があるが、この浄化処理には、大掛かりな処理設備を要するために、処理経費が高くなるという不具合があった。また、廃棄物を焼却処理する方法もあるが、廃棄物には大量の水分が含まれているため、この水分を蒸発させるのに多大なエネルギーロスを生じ、前記と同様に処理経費が高くなるものであった。
【０００４】
このような不具合に対処するため、例えば、廃棄物を撹拌し、必要に応じて破砕した後に、その廃棄物に対して外部から燃焼熱等を与えて乾燥させるようにする処理方法も従来から提案されている。すなわち、この従来の処理方法では、撹拌・破砕後の廃棄物を乾燥機のキルン内で移動させながら、石油燃料等の化石燃料をバーナによる燃焼熱により加熱して、所定の含水率まで乾燥処理している。そして、この処理方法で処理された廃棄物は、焼却処理したり、肥料としてリサイクル使用したりしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この種の乾燥処理において、水分蒸発により生じる乾燥物の重量減少は、次の式（１）にて表される。
【０００６】
ｄＷ／ｄｔ＝Ｋｒ×（Ｐｍ−Ｐ）×Ａ …（１）
ただし、Ｗ：液状分の重量［ｋｇ］、Ｋｒ：表面蒸発係数［ｋｇ／（ｍ２・ｈ・Ｐａ）］、Ｐｍ：乾燥温度における液体の飽和蒸気圧［Ｐａ］、Ｐ：乾燥時の液体の蒸気圧［Ｐａ］、Ａ：乾燥物の表面積［ｍ２］を指す。
【０００７】
この式（１）から明らかなように、雰囲気温度を上げて飽和蒸気圧を高くしたり、乾燥物の表面積を増大させたりすれば、乾燥を促進できることがわかる。しかしながら、前述した従来のキルンを用いた廃棄物の乾燥処理方法では、バーナの燃焼空気量の調整により、不完全燃焼をさせないように配慮されているが、乾燥時間を短縮することを目的として、燃料を闇雲に燃焼させて消費し、廃棄物の温度の設定管理は行われていなかった。
【０００８】
このため、廃棄物に過剰な熱が加えられて、廃棄物の表面のみが異常に乾燥硬化され、場合によっては炭化されることになる。この結果、廃棄物の内部からの水分蒸発が妨げられて、廃棄物の乾燥が内外不均一になるばかりでなく、燃料を多量に消費したにもかかわらず、廃棄物全体として乾燥度合いが足りなくなるという問題があった。また、燃料を過剰に燃焼させているため、前述した廃棄物を浄化処理または焼却処理している従来方法と同様に、大きなエネルギーロスを生じて、処理経費が高くなるとともに、環境保全の面から好ましくないという問題があった。
【０００９】
この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的は、廃棄物を高効率で均一に乾燥処理することができて、処理経費及び処理時間を低減することができるとともに、環境負荷を低減できる廃棄物の乾燥処理方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、加熱手段により加熱された乾燥雰囲気中で、換気手段により換気しながら、廃棄物の乾燥処理を行うようにした廃棄物の乾燥処理方法において、前記廃棄物の含水率が所定の減少変化傾向を示す恒温乾燥期間を維持するように、前記加熱手段及び換気手段のうち、少なくとも加熱手段の作動を制御することを特徴とするものである。
【００１１】
従って、この請求項１に記載の発明によれば、廃棄物の乾燥処理に際して、加熱手段により廃棄物が恒温乾燥期間を維持するように加熱されるとともに、必要に応じて換気手段により乾燥雰囲気中が不飽和状態に保持される。よって、廃棄物の含水率を所定の減少変化傾向に基づいて高効率で均一に減少させることができ、処理経費及び処理時間を低減することができる。ここで、恒温乾燥期を維持するということは、乾燥物を加熱した際に、乾燥物の含水率が所定の傾向をもって低減するとともに、その乾燥物が蒸発熱を奪われてほぼ一定温度が保たれる状態を指す。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記加熱手段としてハロゲンヒータを使用することを特徴とするものである。
従って、この請求項２に記載の発明によれば、バーナによる燃焼熱を使用している従来方法とは異なって、処理現場における二酸化炭素の発生を抑制することができる。また、電気エネルギーの供給制御により、温度の調整設定を迅速かつ正確に行うことができる。加えて、バーナの火力調節のような技量を要する温度調節は不要で、その温度調整を簡単に行うことができ、さらには、燃料タンクの設置スペースが不要で、廃棄物処理のために要するスペースを狭くすることができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記廃棄物の乾燥処理に先立って、廃棄物を水分調整材との混練により造粒化に適する水分調整を行って（一般的には含水率５０〜６０％）ペレット状に成形し、乾燥処理後のペレットの一部を水分調整材として循環使用することを特徴とすることを特徴とするものである。
【００１４】
従って、この請求項３に記載の発明によれば、乾燥後のペレットの一部を水分調整材として循環使用するため、水分調整材を別途用意する必要がなく、かつ廃水処理が不要で、処理経費を効果的に低減することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下に、この発明の第１実施形態を、図１〜図４に基づいて説明する。
【００１６】
図１に示すように、この実施形態における廃棄物の処理システムでは、撹拌用及び搬送用のスクリュー１１ａを有する搬送ミキサー１１が装備されている。この搬送ミキサー１１は、水分調整手段を構成している。搬送ミキサー１１の入口側には、食品廃棄物等の廃棄物を搬送ミキサー１１内に供給するための廃棄物用ホッパー１２と、水分調整材を同じく搬送ミキサー１１内に供給するための調整材用ホッパー１３とが配設されている。従って、この搬送ミキサー１１において、廃棄物用ホッパー１２からの廃棄物が調整材用ホッパー１３からの水分調整材と混合されて、廃棄物が全体として所定の含水率となるように水分調整される。
【００１７】
前記搬送ミキサー１１の出口側にはマッシャー１４が配設され、搬送ミキサー１１で水分調整された廃棄物が搬送用コンベア１５を介して、マッシャー１４に供給される。このマッシャー１４は破砕手段を構成するとともに、前記搬送ミキサー１１と同様に水分調整手段を構成している。また、図示しないが、このマッシャー１４の内部には、搬送用のスクリューと、ニーディング用のブレードとが装備されている。
【００１８】
そして、このマッシャー１４内において、水分調整済みの廃棄物がスクリューにて混練されながら搬送され、さらにこの搬送中に、廃棄物はブレードによるニーディング作用にて破砕されながら、さらに混練される。このため、廃棄物と水分調整材とが均一な分散状態になって、それらが出口側に向かって搬送される。ここで、ニーディング作用とは、廃棄物を混練しながら移送する途中で、前記ニーディング用のブレードにより廃棄物に対して移送方向とは逆方向への力を与えて、廃棄物を揉むようにして混練することを指す。また、この場合には廃棄物及び水分調整材と水との分散状態も均一となり、従って、このマッシャー１４においても廃棄物の水分調整が行われることになる。さらに、前記ニーディング用のブレードによる混練時に、水分調整済みの廃棄物がその内部摩擦によって発熱し、その摩擦熱により乾燥予熱エネルギーを与えることなく予熱状態が得られ、廃棄物中の水分蒸発が開始される状態になっている。
【００１９】
前記マッシャー１４の出口側には、ペレット成形手段としてのペレッター１６が直結状態で配設されている。そして、マッシャー１４から送り出された破砕・混練状態の廃棄物がこのペレッター１６の口金１６ａを通過することによって、多数のペレットが連続的に成形される。なお、このペレッター１６は、混練状態の廃棄物を連続的に断面小円形（直径３〜１０ｍｍ程度）の棒状に押し出すもので、押し出された廃棄物は、押し出し直後に自重で適当長さ（５〜２０ｍｍ程度）に折れて分離し、多数のペレットとなる。この場合、ペレッター１６に供給される廃棄物が前記摩擦熱にて予め発熱されているとともに、ペレッター１６内でも搬送や押し出しにともなう同廃棄物の内部摩擦により発熱状態が維持される。このため、ペレッター１６からは所定の発熱温度（通常は５０〜８０℃の範囲内であり、７０℃以上が好ましい）のペレットが連続して送り出される。
【００２０】
また、前記マッシャー１４は、ニーディング機能と、造粒機能とを備えているが、材料の繊維質が強い場合や、混練状態をより良くし、処理能力向上を目的とする場合には、マッシャー機とペレッター機とに分けて対応することも可能である。
【００２１】
前記ペレッター１６の出口側には乾燥処理手段としての乾燥機１７が配設され、ペレッター１６で成形されたペレットが搬送用コンベア１８を介して、この乾燥機１７内に投入用ホッパー１９から供給される。なお、この搬送用コンベア１８が長い場合には、この搬送用コンベア１８またはその周囲にペレットの温度低下を防止するための加熱手段を設けてもよい。乾燥機１７の断熱容器２０内には、一対の加熱用キルン２１Ａ，２１Ｂと冷却用キルン２２とが設けられている。そして、ペレットが加熱用キルン２１Ａ，２１Ｂを通過することによって、所定の含水率まで加熱乾燥されるとともに、冷却用キルン２２を通過することによって、所定温度（通常、常温）まで冷却される。
【００２２】
前記乾燥機１７の出口側には、流路切換機２３を介して循環用コンベア２４及び排出用コンベア２５が配設されている。この流路切換機２３及び循環用コンベア２４は、循環手段を構成している。そして、流路切換機２３が搬送ミキサー１１及びマッシャー１４等を含む循環流路側に切り換えられたときには、乾燥機１７から排出される乾燥後のペレットが循環用コンベア２４を介して前記調整材用ホッパー１３内に循環供給される。また、流路切換機２３が排出流路側に切り換えられたときには、循環使用されないペレットが排出用コンベア２５を介して収納容器２６内に排出され、肥料等としてリサイクル使用に供される。
【００２３】
次に、前記乾燥機１７の構成を詳細に説明する。
図２〜図４に示すように、乾燥機１７の断熱容器２０は、図示しないフレームに対して複数の断熱パネル２７を着脱可能に組み付けることにより、全体としてほぼ四角箱形状に形成されている。また、各断熱パネル２７は、基板２７ａの外面に断熱材２７ｂを取り付けることによって形成されている。なお、基板２７ａの周囲には外枠２７ｃが設けられ、断熱材２７ｂはその外枠２７ｃ内に嵌合されている。断熱容器２０の内部には隔壁２８により、上部の加熱室２９と下部の冷却室３０とが区画形成され、加熱室２９の内周面全体にはアルミ箔、ステンレス鋼板等よりなる輻射熱を反射させるための反射板３１が貼着されている。この反射板３１の反射面は、断熱容器２０の各断熱パネル２７を前記フレームから取り外すことにより、容易に清掃することができる。
【００２４】
前記一対の加熱用キルン２１Ａ，２１Ｂはステンレス鋼等により円筒状に形成され、断熱容器２０の加熱室２９内に上下に所定間隔をおいて横方向へ平行に延長配置されている。冷却用キルン２２は同様にステンレス鋼等により円筒状に形成され、断熱容器２０の冷却室３０内に加熱用キルン２１Ａ，２１Ｂと平行に延長配置されている。そして、図示しないが、各キルン２１Ａ，２１Ｂ，２２の内周面全体には、図５に示すようにペレット送り羽板２１ａが螺旋状に取り付けられている（図５ではペレット送り羽板２１ａをキルン２１Ａ，２１Ｂ，２２の一部のみに図示）。そして、キルン２１Ａ，２１Ｂ，２２の回転によりペレットは撹拌を繰り返しながら漸次搬送されていく。
【００２５】
前記一対の加熱用キルン２１Ａ，２１Ｂの図１における右端部間には移送路３２が設けられるとともに、加熱用キルン２１Ｂ及び冷却用キルン２２の図１における左端部間には移送路３３が設けられている。そして、各キルン２１Ａ，２１Ｂ，２２内のスクリューコンベアが回転されることにより、投入用ホッパー１９から供給されるペレットが、上方の加熱用キルン２１Ａ、移送路３２、下方の加熱用キルン２１Ｂ、移送路３３及び冷却用キルン２２内を通って順に搬送される。
【００２６】
図３〜図７に示すように、前記上方の加熱用キルン２１Ａの外周面及び下方の加熱用キルン２１Ｂの外周面に対応して、断熱容器２０の断熱パネル２７には複数の取付孔３４が各キルン２１Ａ，２１Ｂの軸線方向に沿って所定間隔おきに貫通形成されている。各取付孔３４には加熱手段としての加熱器３５がブラケット３６を介して取り付けられ、その内部には赤外線を放射するハロゲンヒータ３７が設けられている。そのハロゲンヒータ３７にはハロゲンヒータ３７からの赤外線を反射させて各キルン２１Ａ，２１Ｂの外周面に集光させるための反射板３８が付設されている。そして、これらのハロゲンヒータ３７からの赤外線により各キルン２１Ａ，２１Ｂが輻射加熱されて、各キルン２１Ａ，２１Ｂ内の乾燥雰囲気中において、ペレットが軸線方向に搬送されながら加熱乾燥される。
【００２７】
前記各加熱器３５の前面から横方向に外れた位置において、取付孔３４にはエア噴射口３９が配設されている。そして、このエア噴射口３９から加熱器３５の前面に向かってエアが吹き付けられることにより、加熱器３５の前面に対する塵埃や結露の付着が抑制されるとともに、塵埃や結露が付着したとしても、それらが除去される。
【００２８】
図２に示すように、前記各加熱用キルン２１Ａ，２１Ｂの上流側の端部には加熱機構（図示しない）を内蔵した温風ファン４０がそれぞれ接続されている。また、両加熱用キルン２１Ａ，２１Ｂ及び冷却用キルン２２の下流側の端部には換気ダクト４１が接続され、その換気ダクト４１の端部には換気手段としての換気ファン４２が設けられている。そして、前記ハロゲンヒータ３７によるペレットの加熱乾燥に際して、温風ファン４０の作動により加熱用キルン２１Ａ，２１Ｂ内に温風が供給されるとともに、換気ファン４２の作動により加熱用キルン２１Ａ，２１Ｂ内の乾燥雰囲気中から空気（通常は水蒸気を含む空気）が排出される。また、この換気ファン４２の作動により、冷却用キルン２２内からも排気が行われて、加熱乾燥後のペレットの冷却が行われる。
【００２９】
前記各加熱用キルン２１Ａ，２１Ｂに近接して、断熱容器２０内には温度検出手段としての温度検出センサ４３が配設されている。そして、ペレットの乾燥処理中に、これらの温度検出センサ４３により加熱用キルン２１Ａ，２１Ｂの内部温度が検出され、その温度検出結果が図８に示す制御手段としての制御装置４４に出力される。制御装置４４は、この温度検出結果とメモリ４５に予め記憶された設定温度とを比較し、それらの差に基づいて前記ハロゲンヒータ３７、温風ファン４０及び換気ファン４２の作動の強弱あるいはオン・オフを制御する。なお、温度検出センサ４３は、実際には加熱用キルン２１Ａ，２１Ｂの外側の温度を検出するが、制御装置４４は、その検出温度に対してあらかじめ定められた係数を乗して、加熱用キルン２１Ａ，２１Ｂの内部温度を判定し、それに応じて各種の制御を行う。
【００３０】
すなわち、前記メモリ４５には、図９に示すように、ペレットの乾燥処理時に、その含水率が限界含水率に向かって所定の減少変化傾向を示すような恒温乾燥期間における材料温度のデータが予め記憶されている。そして、制御装置４４は、ペレットがこのメモリ４５に記憶された恒温乾燥期間の材料温度を維持しながら乾燥が実行されるように、ハロゲンヒータ３７、温風ファン４０及び換気ファン４２の作動を制御する。この場合、ハロゲンヒータ３７については、使用寿命が短縮されるのを防止するように、定格容量の約７０％を超えない出力で作動させる。
【００３１】
図２に示すように、前記換気ファン４２の出口側には、水蒸気回収手段としての水蒸気回収機構４６が接続されている。この水蒸気回収機構４６には濾過水を収容したタンク４７が装備され、その底部付近には網体４７ａが張設されている。タンク４７にはファンクーラ４８が接続され、タンク４７内の濾過水が循環ポンプ４９によりファンクーラ４８とタンク４７との間を循環されて所定温度に冷却される。そして、換気ファン４２からの排出空気（通常、約１００℃の水蒸気を含む空気）が換気ダクト４１を介してタンク４７の濾過水中に放出される。この排出空気は網体４７ａで拡散されて冷却され、排出空気中の水蒸気が濾過水により水として回収されるとともに、水蒸気回収後の空気がタンク４７の排気口４７ｂから大気中に排出される。また、タンク４７内の濾過水が所定量を越えたときには、タンク４７のオーバーフロー口４７ｃから回収容器５０内にオーバーフローして回収される。
【００３２】
次に、前記のように構成された処理システムにおいて、廃棄物を処理する方法について説明する。
さて、この処理システムの運転に先立って、まず廃棄物用ホッパー１２に食品廃棄物等の廃棄物を投入するとともに、調整材用ホッパー１３に水分調整材を投入する。この場合、この処理システムの最初の運転時等のように、水分調整材としてのペレットが存在しない場合には、例えばおがくず等の低含水率（例えば、２０％以下が好ましい）の乾燥物を水分調整材として使用するが、通常は他の処理システムの運転時によって製造された乾燥ペレットの一部を、水分調整材として使用する。
【００３３】
この状態で、処理システムの運転を開始すると、搬送ミキサー１１により廃棄物用ホッパー１２からの廃棄物と調整材用ホッパー１３からの水分調整材とが混合されて、廃棄物が所定の含水率に水分調整される。そして、水分調整後の廃棄物がマッシャー１４に供給されて、廃棄物及び水分調整材と水分との分散が均一になるように混練されて再び水分調整され、さらに破砕される。また、このマッシャー１４においては、ニーディングにより水分調整材を含む廃棄物全体が摩擦発熱するとともに、その発熱により若干の水分が蒸気となる。すなわち、図９に示すように、所定の含水率に調整された廃棄物は、恒温乾燥期間に先立って所定期間予熱され、この予熱期間においては、外部から予熱エネルギーを付加することなく、ペレットの内部まで所定温度に均一に予熱されているという乾燥効率の良い状態が得られる。そして、この予熱は摩擦によって発熱されるものであるため、ヒータ等の加熱手段は不要である。
【００３４】
その後、破砕・混練状態の廃棄物が発熱状態を維持しながらペレッター１６に供給され、所定温度に発熱した多数のペレットが連続的に成形される。そして、ペレットがコンベア１８を介して乾燥機１７に送り込まれるとき、そのペレットは所定温度に発熱しているためある程度自然乾燥される。次いで、乾燥機１７内に送り込まれたペレットは、加熱用キルン２１Ａ，２１Ｂ内で搬送されながら後述する恒温乾燥期の乾燥メカニズムにより所定の含水率まで加熱乾燥されるとともに、冷却用キルン２２内で搬送されながら所定温度まで冷却される。この場合、廃棄物が小さなペレット状をなしているため、体積に対する表面積の比率が高く、しかも水分調整がなされていることもあり、ペレットの乾燥処理がエネルギーロスを生じることなく、高効率で行われる。
【００３５】
また、前記ペレットの加熱乾燥のために、ハロゲンヒータ３７からの赤外線により加熱用キルン２１Ａ，２１Ｂが加熱されるとともに、温風ファン４０により加熱用キルン２１Ａ，２１Ｂ内に温風が供給される。さらに、換気ファン４２により加熱用キルン２１Ａ，２１Ｂ内の水蒸気を含む空気が、換気ダクト４１を介して水蒸気回収機構４６に導かれ、その空気中から水蒸気を回収除去した後に大気中へ排出される。
【００３６】
そして、このペレットの加熱乾燥中には、温度検出センサ４３により加熱用キルン２１Ａ，２１Ｂの温度が検出されて、その温度検出結果が制御装置４４に入力され、その検出データをもとに加熱用キルン２１Ａ，２１Ｂデータを更新しておく。制御装置４４は、メモリ４５に記憶された図９に示す恒温乾燥期における材料の設定温度と更新されていく内部温度データとを比較し、それらの差に基づいてハロゲンヒータ３７、温風ファン４０及び換気ファン４２を作動制御し、ペレットが恒温乾燥期の設定温度を維持するようにする。
【００３７】
すなわち、加熱用キルン２１Ａ，２１Ｂの内部では、内部温度が次第に上昇するとともに、ペレットから発生する水蒸気により蒸気分圧も増加しようとするが、制御装置４４の制御により前記換気ファン４２により換気制御が行われるため、その内部温度の上昇及び蒸気分圧の増加が抑制される。そして、ペレットから水分が所定量ずつ連続して蒸発して、図９の恒温乾燥期間に示すように、そのペレットの含水率が一定の割合で低減していく。このとき、ペレットから蒸発熱が奪われるため、ペレットの昇温が抑制される。そして、制御装置４４は、水分蒸発による奪熱と加熱とのバランスが均衡するように、ハロゲンヒータ３７、温風ファン４０及び換気ファン４２を作動制御し、ペレットはほぼ一定の温度状態に維持される。
【００３８】
従って、ペレットは恒温乾燥期間において、ほぼ一定の温度に維持され、表面硬化を抑制ながら、短時間で高効率に、かつ内外均一に乾燥され、恒温を維持できる限界含水率まで一定の割合で低減される。そして、図９に示すように、この恒温乾燥期間を越えて減率乾燥期間まで加熱乾燥が行われると、ペレットからの水分蒸発が少なくなって、そのペレットから奪われる蒸発熱が減少する。このため、ペレットの温度が急激に上昇して、過剰熱によりペレットの炭化等が生じるおそれがある。よって、この乾燥機１７では制御装置４４の制御により、恒温乾燥期間を越えた時点でペレットの加熱乾燥が終了するように、すなわち、恒温乾燥期間を越えた時点でペレットが加熱用キルン２１Ａ，２１Ｂから冷却用キルン２２に移行するようにすれば、最も効率のよい乾燥が行われることになる。しかし、ペレットの各キルン２１Ａ，２１Ｂ，２２内の移動速度は、キルンの回転速度によって変わるようにしてある。所定の含水率が得られるように乾燥するためには、キルン２１Ａ，２１Ｂ，２２の回転速度を任意に設定できるようにしておくほうがよい、そして、加熱乾燥後のペレットが冷却用キルン２２にて所定温度まで冷却された後、流路切換機２３上に送り出される。
【００３９】
このとき、流路切換機２３が循環流路側に切り換えられていると、乾燥ペレットが循環用コンベア２４を介して調整材用ホッパー１３から搬送ミキサー１１内に循環供給され、水分調整材として使用される。また、流路切換機２３が排出流路側に切り換えられると、循環使用されないペレットが排出用コンベア２５を介して収納容器２６内に排出され、肥料等としてリサイクル使用される。従って、所要量の水分調整材が得られるように、適当な期間あるいはタイミングで流路切換機２３が切り換えられる。このため、水分調整材を別に用意する必要がなく、製造された乾燥ペレットを循環使用しながら、以降の廃棄物処理を続行することができる。
【００４０】
従って、この実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１） この廃棄物の乾燥処理方法では、廃棄物を加熱用キルン２１Ａ，２１Ｂ内で加熱器３５により加熱するとともに、加熱用キルン２１Ａ，２１Ｂ内の空気を換気ファン４２により換気して、廃棄物の乾燥処理を行うようにしている。また、この乾燥処理時には、廃棄物の含水率が所定の減少変化傾向を示す恒温乾燥期を維持するように、制御装置４４により加熱器３５及び換気ファン４２等の作動を制御している。
【００４１】
このため、廃棄物の乾燥処理に際して、短時間で高効率に、表面硬化等を生じることなく、内外均一に乾燥させることができる。このため、エネルギーを効率的に利用することができ、廃棄物の乾燥処理における処理経費及び処理時間を低減することができる。
【００４２】
（２） この廃棄物の乾燥処理方法では、前記加熱器３５としてハロゲンヒータ３７を使用している。このため、バーナによる燃焼熱を使用している従来方法とは異なって、処理現場における二酸化炭素の発生を抑制することができる。また、バーナを用いる場合と比較して、温度コントロールを正確かつ小刻みに、しかも容易に行うことができる。このため、エネルギーロスを最小限にできるとともに、廃棄物を適切な乾燥度合いに処理することができる。
【００４３】
（３） 前述したように、この廃棄物の乾燥処理方法では、前記加熱器３５としてハロゲンヒータ３７を使用しているため、エネルギーとして重油を用いる場合のように燃料タンクは不要である。このため、処理施設内に余分なスペースを確保する必要がなく、設備のスペース効率を向上できる。また、ハロゲンヒータ３７を用いた場合には、メンテナンスがほとんどフリーになるため、ランニングコストも低減できる。
【００４４】
（４） この廃棄物の乾燥処理方法では、前記廃棄物の乾燥処理に先立って、廃棄物を水分調整材との混練により水分調整するとともに、ペレット状に成形している。このため、廃棄物の乾燥処理を水分調整後のペレット状態で効率よく行うことができて、処理経費及び処理時間を一層低減することができる。また、乾燥処理後のペレットの一部を水分調整材として循環使用しているため、水分調整材を別途用意する必要がなく、処理経費を一層低減することができる。
【００４５】
（５） この廃棄物の乾燥処理方法では、廃棄物の乾燥処理中に、温度検出センサ４３にて加熱用キルン２１Ａ，２１Ｂ内の温度を検出し、その検出結果に基づいて加熱器３５及び換気ファン４２を作動制御するようになっている。このため、廃棄物が恒温乾燥期間を維持して効率良く乾燥処理されるように、加熱用キルン２１Ａ，２１Ｂ内の状況に応じて加熱器３５及び換気ファン４２を的確に作動制御することができる。
【００４６】
（６） この廃棄物の乾燥処理方法では、前記廃棄物と水分調整材とをニーディングにより混練するようになっているため、その廃棄物が混練中に内部摩擦によりて予備加熱されて、乾燥工程に送り込まれる。よって、乾燥処理の熱効率を一層高めることができて、乾燥熱源の費用を節約することができ、処理経費をさらに低減することができる。
【００４７】
（７） この廃棄物の乾燥処理方法では、前記乾燥雰囲気中から排出される空気を水蒸気回収機構４６に通して、その空気内の水蒸気を回収するようになっている。このため、廃棄物の乾燥に伴って発生する水蒸気や臭気を含んだ空気が大気中に放出されるのを防止することができる。
【００４８】
（第２実施形態）
次に、この発明の第２実施形態を、前記第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００４９】
さて、この第２実施形態においては、図１０に示すように、ペレッター１６がマッシャー１４の出口側に直結されることなく、間隔をおいて隣接配置されている。そして、マッシャー１４から排出される破砕・混練後の廃棄物が搬送用コンベア５１を介して、ペレッター１６に供給されるようになっている。
【００５０】
従って、この第２実施形態においても、前記第１実施形態における（１）〜（７）に記載の効果とほぼ同様な効果を得ることができる。特に、この第２実施形態においては、マッシャー１４とペレッター１６との間においても、廃棄物を有効に自然乾燥させることができる。
【００５１】
（変更例）
なお、この実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・ 換気ダクト４１の下流域に熱交換装置を設けて、加熱用キルン２１Ａ，２１Ｂからの排気の熱をその熱交換装置により回収し、その回収した熱を廃棄物の加熱のために利用すること。このように構成すれば、エネルギーコストをさらに低減できる。この場合は、排気ガスから熱を吸収するので、この時点で大量の水蒸気の凝縮液化が起こり、熱交換器からの結露回収が必要である。
【００５２】
・ 前記各実施形態において、図２及び図８に示すように、換気ダクト４１の途中に湿度検出センサ５２を設けて、排気空気の湿度を検出する。そして、この湿度検出センサ５２からの湿度検出結果及び前記温度検出センサ４３からの温度検出結果に基づいて、制御装置４４により、ハロゲンヒータ３７、温風ファン４０及び換気ファン４２を作動制御するように構成すること。従って、このように構成すれば、さらに正確な乾燥制御が可能となる。
【００５３】
・ 前記各実施形態において、乾燥機１７の加熱手段として、実施形態のハロゲンヒータ３７とは異なった加熱源、例えばニクロムヒータ、ヒートポンプ等を使用すること。
【００５４】
・ 同じく加熱手段として、重油バーナやガスバーナを使用すること。ただし、このようなバーナを使用した場合には、その燃焼を精度よくコントロールできる機構を用いる必要がある。
【００５５】
・ 前記各実施形態において、乾燥機１７の加熱用キルン２１Ａ，２１Ｂ及び冷却用キルン２２の装設本数を、廃棄物の含水率や大きさ等の処理条件に応じて適宜に変更すること。
【００５６】
・ 前記各実施形態において、排気空気から蒸気を回収する水蒸気回収機構４６として、実施形態とは異なった蒸気回収方式の機構を使用すること。例えば、蒸気を所定構造の通路内に通して、その通路内で凝縮して回収すること。
【００５７】
・ 前記各実施形態において、マッシャー１４を搬送ミキサー１１の出口側に直結配置し、廃棄物と水分調整材との混合及び破砕・混練が連続的に行われるように構成すること。
【００５８】
（他の技術的思想）
前記請求項に記載の技術的思想以外の技術的思想を以下に記す。
（ａ） 前記廃棄物の乾燥処理中に温度検出手段により乾燥雰囲気中の温度を検出し、その検出結果に基づいて加熱手段及び換気手段の作動を制御することを特徴とする前記請求項１〜請求項３のうちのいずれか一項に記載の廃棄物の乾燥処理方法。
【００５９】
このようにした場合には、廃棄物の乾燥処理中に、乾燥雰囲気中の温度の検出に基づいて、廃棄物が恒温乾燥期間を維持して効率良く乾燥処理されるように、加熱手段及び換気手段を容易に作動制御することができる。
【００６０】
（ｂ） 前記廃棄物と水分調整材とをニーディングにより混練することを特徴とする前記請求項３に記載の廃棄物の乾燥処理方法。
このようにした場合には、廃棄物が混練により内部摩擦にて予備加熱されるとともに、ペレット状に成形された状態で、乾燥工程に送り込まれる。よって、乾燥処理の熱効率を一層高めることができて、乾燥熱源の費用を節約することができ、処理経費をさらに低減することができる。
【００６１】
（ｃ） 前記乾燥雰囲気中から排出される空気を水蒸気回収手段に通して、水蒸気を回収することを特徴とする前記請求項１〜請求項３、前記技術的思想（ａ），（ｂ）のうちのいずれか一項に記載の廃棄物の乾燥処理方法。
【００６２】
このようにした場合には、廃棄物の乾燥に伴って発生する水蒸気を含んだ空気が大気中に直接放出されるのを防止することができる。
（ｄ） 加熱手段として電気ヒータを用いたことを特徴とする請求項１に記載の廃棄物の乾燥処理方法。
【００６３】
このようにすれば、廃棄物乾燥のための加熱制御を簡単かつ正確に行うことができる。
（ｅ） 廃棄物を乾燥雰囲気中で加熱して乾燥処理する加熱手段と、乾燥雰囲気中の空気を換気する換気手段と、廃棄物の含水率が所定の減少変化傾向を示す恒温乾燥期間を維持するように、前記加熱手段及び換気手段の作動を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする廃棄物の乾燥処理システム。
【００６４】
このように構成した場合には、前記請求項１に記載の効果と同様の効果を得ることができる。
（ｆ） 請求項１〜３，前記技術的思想（ａ）〜（ｄ）のいずれか一項に記載の廃棄物の乾燥処理方法を実行するために、廃棄物を乾燥雰囲気中で加熱して乾燥処理する加熱手段と、乾燥雰囲気中の空気を換気する換気手段と、廃棄物の含水率が所定の減少変化傾向を示す恒温乾燥期間を維持するように、前記加熱手段及び換気手段の作動を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする廃棄物の乾燥処理システム。
【００６５】
【発明の効果】
以上、実施形態で例示したように、この発明においては、廃棄物を高効率で均一に乾燥処理することができて、処理経費及び処理時間を低減することができる等の優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の廃棄物の処理システムを示す構成図。
【図２】乾燥機の構成を拡大して示す断面図。
【図３】図２の３−３線における拡大断面図。
【図４】乾燥機の構成を分解して示す斜視図。
【図５】キルンの内部構造を示す簡略断面図。
【図６】図３の加熱器の取付部分を拡大して示す部分断面図。
【図７】図６の６−６線における部分断面図。
【図８】乾燥機関係の回路構成を示すブロック図。
【図９】材料温度と含水率との変化状態を示すグラフ。
【図１０】第２実施形態の廃棄物の処理システムを示す部分構成図。
【符号の説明】
１１…水分調整手段としての搬送ミキサー、１２…廃棄物用ホッパー、１３…調整材用ホッパー、１４…破砕手段及び水分調整手段としてのマッシャー、１６…ペレット成形手段としてのペレッター、１７…乾燥処理手段としての乾燥機、２０…断熱容器、２１Ａ，２１Ｂ…加熱用キルン、２２…冷却用キルン、２３…流路切換機、２４…循環手段としての循環用コンベア、３５…加熱手段としての加熱器、３７…ハロゲンヒータ、４０…温風ファン、４１…換気ダクト、４２…換気手段としての換気ファン、４３…温度検出手段としての温度検出センサ、４４…制御手段としての制御装置、４５…メモリ、４６…水蒸気回収手段としての水蒸気回収機構。
Claims (3)
- 加熱手段により加熱された乾燥雰囲気中で、換気手段により換気しながら、廃棄物の乾燥処理を行うようにした廃棄物の乾燥処理方法において、
前記廃棄物の含水率が所定の減少変化傾向を示す恒温乾燥期間を維持するように、前記加熱手段及び換気手段のうち、少なくとも加熱手段の作動を制御することを特徴とする廃棄物の乾燥処理方法。 - 前記加熱手段としてハロゲンヒータを使用することを特徴とする請求項１に記載の廃棄物の乾燥処理方法。
- 前記廃棄物の乾燥処理に先立って、廃棄物を水分調整材との混練により水分調整するとともにペレット状に成形し、乾燥処理後のペレットの一部を水分調整材として循環使用することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の廃棄物の乾燥処理方法。
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