JP2006341175A - 生ゴミ等の圧縮減圧乾燥方法及び圧縮減圧乾燥機 - Google Patents

Abstract

【課題】 処理量の制約がなく、処理物（生ゴミ等）の補充を行いながら運転効率良く長時間連続処理することができるとともに、生ゴミ等に対する熱効率及び乾燥率が高い生ゴミ等の圧縮減圧乾燥方法及び圧縮減圧乾燥機を提供する。
【解決手段】 減圧下の減圧加熱槽１内に投入された生ゴミ等を減圧加熱槽１内で加熱しつつ撹拌しながら、減圧加熱槽１内に設置されたスクリューコンベア３中に減圧加熱槽１内の下部から導入して上昇させ、このスクリューコンベア３による上昇力を利用してその上端の絞り脱水部１２で絞り脱水する。脱水された処理物は、加熱板８上で加熱してから再び減圧加熱槽１内に返戻する一方、分離された廃液は、減圧加熱槽外の減圧蒸発槽２４に回収して減圧下で蒸発させる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、生ゴミや汚泥や水分を含む有機・無機の廃棄物等を撹拌しながら加熱乾燥及び強制脱水して圧縮するとともに、脱水による廃液を減圧下で分離して蒸発させる生ゴミ等の圧縮減圧乾燥方法及び圧縮減圧乾燥機に関する。

このような技術を開示した特許文献として、例えば特許文献１（特許第３０５７１６９号公報）及び特許文献２（特開２００３−１３６０３７号公報）がある。

特許文献１に開示のものは、粉砕装置と真空脱水槽とを備え、真空脱水槽は、回転槽内に水切り籠を取り外し可能に設置するとともに、回転槽の周囲にヒータを設置したもので、粉砕装置で粉砕した生ゴミ等を水切り籠に入れて、ヒータで加熱しながら撹拌装置で撹拌し、回転槽と一体に水切り籠を高速回転させることにより遠心力で脱水するとともに、真空ポンプにて真空吸引して水分を蒸発させるようになっている。

しかし、これは、回転槽と一体に水切り籠を高速回転させることにより遠心力で脱水するため、処理量が少量に制限され、また生ゴミ等の補充を行いながら長時間連続処理することはできない。さらに、生ゴミ等に対する熱効率が低い。

特許文献２に開示のものは、乾燥処理容器内に生ゴミ等を入れ、この乾燥処理容器内に設置された回転する撹拌手段で撹拌しながら、乾燥処理容器の蓋に内蔵された遠赤外線ヒータで加熱するとともに、乾燥処理容器内を吸引減圧して水分を蒸発させ、その蒸気を乾燥処理容器の外周に配管した吸引排気路で凝固させ、その凝固水を貯溜するようになっている。

しかし、これも処理量が少量に制限され、また生ゴミ等の補充を行いながら長時間連続処理することはできない。さらに、生ゴミ等に対する熱効率が低い。
特許第３０５７１６９号公報 特開２００３−１３６０３７号公報

本発明の課題は、処理量の制約がなく、処理物（生ゴミ等）の補充を行いながら運転効率良く長時間連続処理することができるとともに、生ゴミ等に対する熱効率及び乾燥率が高い生ゴミ等の圧縮減圧乾燥方法及び圧縮減圧乾燥機を提供することにある。

本発明の圧縮減圧乾燥方法では、減圧加熱槽内に投入された生ゴミ等を減圧下の減圧加熱槽内で加熱しつつ撹拌しながら、減圧加熱槽内に設置されたスクリューコンベア中に減圧加熱槽内の下部から導入して上昇させ、このスクリューコンベアによる上昇力を利用してその上端部で絞り脱水し、脱水された処理物は、加熱板上で加熱してから再び減圧加熱槽内に返戻する一方、分離された廃液は、減圧加熱槽外の減圧蒸発槽に回収して減圧下で蒸発させる。

スクリューコンベアのチューブの外周に撹拌羽根を設け、チューブの回転により撹拌羽根を旋回させて減圧加熱槽内の生ゴミ等を撹拌すると、スクリューコンベアのチューブを撹拌軸として撹拌できる。

本発明による圧縮減圧乾燥方法は更に次のような構成を採用できる。
乾燥された処理物は、スクリューコンベアのスクリューを逆回転することにより減圧加熱槽外へ排出することができる。

スクリューコンベアのスクリューとチューブの上端部との間の隙間を部分的に狭くすることで、スクリューにて上昇されてきた生ゴミ等を絞り脱水することができる。

減圧加熱槽の下端部を円錐形にすると、生ゴミ等をスクリューコンベアのチューブ中に誘導することができる。

本発明による圧縮減圧乾燥機は、生ゴミ等が投入される減圧加熱槽内に、減圧加熱槽内の生ゴミ等を縦長のチューブ中に導入してスクリューの回転により上昇させるスクリューコンベアが設置され、このスクリューコンベアの上端部に、スクリューにて上昇されてきた生ゴミ等を絞り脱水する絞り脱水部が形成され、また、スクリューコンベアの上端部の周囲には、脱水後の処理物を加熱板で加熱してから減圧加熱槽内に返戻する処理物返戻部が形成されているとともに、分離された廃液を回収して減圧により蒸発させる減圧蒸発槽が、減圧加熱槽と連結してその外部に設けられている。

その好ましい形態は次のとおりである。
絞り脱水部は、スクリューコンベアのスクリューとチューブの上端部との間の隙間を部分的に狭くするとともに、チューブに脱水用スリットを形成することで構成できる。

処理物返戻部は、減圧加熱槽内に設置された加熱板と、スクリューコンベアのチューブと一体的に回転する擂りつぶし部材とを有し、絞り脱水部からの処理物を加熱板に向かって擂りつぶしながら、加熱板の下方の減圧加熱槽内に返戻する構造とする。さらに、スクリューコンベアのチューブと一体的に回転して加熱板上の処理物を掻き取る掻き取り部材を備えるとよい。絞り脱水部及び処理物返戻部は、１段又は複数段にすることができる。

処理物をスクリューコンベアのチューブ中に誘導するため、減圧加熱槽の下端部が円錐形になっているとともに、チューブの下端部に導入口が形成されている。

スクリューコンベアのチューブが撹拌軸を兼ねるように、減圧加熱槽内に軸受けされ、該チューブの外周に撹拌羽根が設けられている。

本発明によれば、減圧下の減圧加熱槽内に投入された生ゴミ等を減圧加熱槽内で加熱しつつ撹拌しながら、減圧加熱槽内の下部からスクリューコンベア中に導入して上昇させ、その上端の絞り脱水部で絞り脱水した後、脱水された処理物を更に加熱板上で加熱してから再び減圧加熱槽内に返戻して循環させ、しかもこのような処理を全て減圧下で繰り返し、また分離された廃液も、減圧蒸発槽に回収して減圧下で蒸発させるので、処理量の制約がなく、処理物（生ゴミ等）の補充を行いながら運転効率良く長時間連続処理することができるとともに、生ゴミ等に対する熱効率及び乾燥率が極めて高い。また、絞り脱水は、スクリューコンベアによる上昇力を利用して行うので、脱水のための専用の動力や設備が不要であり、経済的に実施できる。

次に、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

図１に本実施例の圧縮減圧乾燥機の全体の概要構造を示す。この圧縮減圧乾燥機は、縦長円筒形の減圧加熱槽１を本体とする縦型となっている。減圧加熱槽１の胴部外周には、その円錐形の下部１ａの外周を含めて、オイル等の熱媒体で加熱を行うための加熱ジャケット２が設けられ、全周から加熱されるようになっている。なお、熱効率の向上及び製作コスト低減のため、オイル加熱に代えてグラファイトシート等を用いた加熱方法でもよい。

減圧加熱槽１内の中央には、スクリューコンベア３が減圧加熱槽１の軸線に沿って垂直に設置されている。このスクリューコンベア３は、縦長円筒形のチューブ（いわゆるパイプも含む）４中でスクリュー５を回転させることで処理物である生ゴミ等を搬送するが、チューブ４自体も撹拌軸を兼ねて回転するように、その上下両端が減圧加熱槽１に対して軸受けされている。

スクリュー５は、減圧加熱槽１の外側でその天井部１ｂ上に設置されたスクリュー回転用モータ６により回転されるのに対し、チューブ４は、減圧加熱槽１の外側でその底部下側に設置された撹拌用モータ７により、スクリュー５とは逆方向に回転される。

減圧加熱槽１内の上部には、加熱ジャケット２からの熱で加熱される加熱板８が水平に設置され、減圧加熱槽１内は、この加熱板８により、その下側の加熱乾燥室１Ａと上側の脱水室１Ｂとに区画されている。減圧加熱槽１は、その天井部１ｂから延びている吸引管２８により図示しない真空ポンプと接続され、減圧加熱槽１内の全体が減圧されるようになっている。

減圧加熱槽１には、処理物である生ゴミ等を外部から投入するための投入口９が、加熱板８よりも下方で、円錐形の下部１ａよりも上方において設けられている。

スクリューコンベア３のチューブ４の外周面には、加熱乾燥室１Ａ内において、撹拌羽根１０が上下多段に放射状に突設されており、投入口９から投入された処理物（生ゴミ等）は、チューブ４が回転してこれら撹拌羽根１０が旋回することにより、加熱乾燥室１Ａ内で大きく撹拌されながら、加熱ジャケット２からの熱で加熱される。

スクリューコンベア３のチューブ４には、減圧加熱槽１の下部１ａ内において導入口１１が形成されており、減圧下の減圧加熱槽１内で撹拌羽根１０により撹拌されながら下降してきた処理物は、減圧加熱槽１の下部１ａが円錐形になっていることにより、導入口１１へ誘導される。そして、この導入口１１からチューブ４中に導入された処理物は、スクリュー５の回転によりチューブ４中を撹拌しながら上昇され、スクリューコンベア３の上端に設けられた絞り脱水部１２に達する。処理物は、チューブ４中でのこのような上昇中も加熱される。

このように、撹拌軸を兼ねているチューブ４と、その中のスクリュー５とが互いに逆方向に回転することにより、処理物は、加熱乾燥室１Ａ内では、撹拌羽根１０により大きく撹拌されながら下向きに送られ、チューブ４中では、これと逆方向に回転するスクリュー５により細かく撹拌されながら上向きに送られるので、撹拌効率及び加熱効率が非常に高い。ここで、チューブ４とスクリュー５とが互いに逆方向に回転することにより、処理物の上昇速度は加速される。なお、スクリューコンベア３のスクリュー軸１３を中空にして、その中にオイル等の熱媒体を還流させれば、加熱効率が一層高くなる。

絞り脱水部１２は、図２〜図６にその構造の詳細を示すように、チューブ４側とスクリュー５側とを次のような関係にして形成されている。すなわち、スクリュー５側には、そのスクリュー軸１３の外径を、加熱板８を越えたところから大きくして大径部１３ａが形成されている。一方、チューブ４側には、短筒である脱水ドラム１４がチューブ４の上端の延長部となるように、スクリュー軸１３の大径部１３ａと対向させて付設され、これら大径部１３ａと脱水ドラム１４との間の隙間は、その下方の隙間よりも狭くなっている。脱水ドラム１４の上側には、さらに短筒である処理物回収ドラム１５が付設されているとともに、脱水ドラム１４の外周には、少しの間隔をおいて廃液回収ドラム１６が回転不能に設置されている。

脱水ドラム１４には、縦に細長い多数の脱水用スリット１７が全周に形成されている。処理物回収ドラム１５には排出口１８が形成されている。また、この処理物回収ドラム１５内において、スクリュー軸１３に複数枚の排出羽根１９が固定されており、これら排出羽根１９は処理物回収ドラム１５内で旋回する。廃液回収ドラム１６には、廃液排出管２０が突設されている。

廃液回収ドラム１６は、減圧加熱槽１の天井部１ｂに対して、スクリューコンベア３のチューブ４を軸受けする軸受２１と共に、図３〜図５に示すような三脚構造の架設具２２にて高さ調整可能に架設されている。

従って、スクリュー５と脱水ドラム１４との間の隙間が上記のように狭くなっているため、スクリュー５によりチューブ４中を上昇されてきた処理物は、スクリュー５の回転により脱水ドラム１４にて絞られて脱水しながらさらに上昇する。ここで、絞られた処理物（絞り脱水後のゴミ）は、脱水ドラム１４の上面開口から処理物回収ドラム１５内へ押し出されるのに対し、処理物からの廃液は、脱水ドラム１４の多数のスリット１７を通って廃液回収ドラム１６に一旦回収される。

処理物回収ドラム１５内へ押し出された絞り脱水後の処理物は、スクリュー５と一体に旋回する排出羽根１９により、処理物回収ドラム１５の排出口１８から直ぐに排出され、加熱板８上に落下する。

加熱板８の上側に形成された脱水室１Ｂ内は、絞り脱水後の処理物を更に脱水しながら加熱乾燥室１Ａ内に返戻する、次のような処理物返戻部２３にもなっている。
すなわち、スクリューコンベア３のチューブ４には、図８に示すように、掻き取り部材２４と擂りつぶし部材２５とが互いに反対向きにして突設され、これらは加熱板８上を同時に旋回する。

掻き取り部材２４は、旋回しながら処理物を加熱板８から掻き取るためのもので、図９に示すように、旋回の進行方向（チューブ４の回転方向）に向かって、加熱板８に徐々に接近するような傾斜になっている。しかも、掻き取り部材２４は、チューブ４に対してはその中心からの放射線上に突設されている。

これに対して、擂りつぶし部材２５は、加熱板８上に落下した絞り脱水後の処理物を、加熱されている加熱板８に押しつけ、旋回に伴い擂りつぶしながら更に脱水するためのもので、そのため、図９に示すように、掻き取り部材２４とは逆に、旋回の進行方向とは逆方向に向かって、加熱板８に徐々に接近するような傾斜になっている。しかも、擂りつぶし部材２５は、チューブ４の処理物を加熱板８に押しつけながら脱水室１Ｂの周縁へ向かって誘導するため、図８に示すように、チューブ４に対しては、その中心からの放射線上ではなく、旋回の進行方向へ平行にずらして突設されている。

掻き取り部材２４と擂りつぶし部材２５とのこのような作用で、さらに加熱及び強制脱水されて脱水室１Ｂの周縁に誘導されてきた処理物は、加熱板８に形成された返戻口（落下口）８ａから加熱乾燥室１Ａ内に落下し、加熱乾燥室１Ａ内で再び上記のように撹拌されながら加熱される。処理物はこのように循環しながら、終始減圧下で繰り返し処理される。なお、脱水ドラム１４及び加熱板８を複数段に設けて、これらによる処理を複数段に繰り返してもよい。

一方、廃液回収ドラム１６に一旦回収された廃液は、廃液排出管２０から流出し、廃液通路である廃液管２３を通じて、減圧加熱槽１外に設置の減圧蒸発槽２４内に流入し、ここに回収される。

減圧蒸発槽２４は、吸引管２５を通じて図示しない真空ポンプに連結されているため、減圧蒸発槽２４内は真空吸引により減圧される。また、廃液管２３は脱水室１Ｂ内で開口しているため、減圧加熱槽１内はここでも減圧される。

従って、減圧蒸発槽２４に回収された廃液は、減圧下における間接加熱により蒸留蒸散される。また、同時に脱水室１Ｂ内も真空吸引されるので、廃液の蒸発はここでも行われる。

以上のように、本実施例の圧縮減圧乾燥機では、減圧加熱槽１の加熱乾燥室１Ａ内に投入された処理物（生ゴミ等）を、加熱乾燥室１Ａ内では、加熱しながら大きく撹拌して円錐形の下部１ａへ向かって下降させ、ここでスクリューコンベア３のチューブ４に導入し、このチューブ４中をスクリュー５により細かく撹拌するとともに更に加熱しながら上昇させ、上端の絞り脱水部１２で絞り脱水する。そして、絞り脱水後の処理物は、脱水室１Ｂ内で加熱板８に押しつけて擂りつぶしながら更に加熱し、加熱乾燥室１Ａに返戻して再び同じ処理を繰り返す。このような処理は、新たな処理物を随時補充しながら、長時間連続して行うことができる。

一方、絞り脱水部１２で分離された廃液は、減圧蒸発槽２４内に回収して減圧により蒸発させるとともに、脱水室１Ｂ内でも減圧により蒸発させる。

乾燥された処理物は、図７に示すように、減圧加熱槽１の下端部に設けられた取り出し口２６の取り出し蓋２７を開け、スクリュー５を逆回転させて取り出し口２６から機外へ取り出す。

本発明の一実施例の圧縮減圧乾燥機の全体概要断面図である。 その詳細断面図である。 絞り脱水部の断面図である。 その平面図である。 その詳細断面図である。 図５とは異なる位置での絞り脱水部の断面図である。 図２のＡ−Ａ線での断面図である。 同じくＢ−Ｂ線での断面図で、掻き取り部材と擂りつぶし部材と返戻口との平面位置関係を示す。 掻き取り部材と擂りつぶし部材との傾斜関係を示す側面図である。

符号の説明

１ 減圧加熱槽
１Ａ 加熱乾燥室
１Ｂ 脱水室
１ａ 下部
１ｂ 天井部
２ 加熱ジャケット
３ スクリューコンベア
４ チューブ
５ スクリュー
６ スクリュー回転用モータ
７ 撹拌用モータ
８ 加熱板
８ａ 返戻口
９ 投入口
１０ 撹拌羽根
１１ 導入口
１２ 絞り脱水部
１３ スクリュー軸
１３ａ 大径部
１４ 脱水ドラム
１５ 処理物回収ドラム
１６ 廃液回収ドラム
１７ 脱水用スリット
１８ 排出口
１９ 排出羽根
２０ 廃液排出管
２１ 軸受
２２ 架設具
２３ 処理物返戻部
２４ 掻き取り部材
２５ 擂りつぶし部材
２３ 廃液管
２４ 減圧蒸発槽
２５ 吸引管
２６ 取り出し口
２７ 取り出し蓋
２８ 吸引管

Claims (7)

1. 減圧加熱槽内に投入された生ゴミ等を減圧下の減圧加熱槽内で加熱しつつ撹拌しながら、減圧加熱槽内に設置されたスクリューコンベア中に減圧加熱槽内の下部から導入して上昇させ、このスクリューコンベアによる上昇力を利用してその上端部で絞り脱水し、脱水された処理物は、加熱板上で加熱してから再び減圧加熱槽内に返戻する一方、分離された廃液は、減圧加熱槽外の減圧蒸発槽に回収して減圧下で蒸発させることを特徴とする生ゴミ等の圧縮減圧乾燥方法。
2. スクリューコンベアのチューブの外周に撹拌羽根を設け、チューブの回転により撹拌羽根を旋回させて減圧加熱槽内の生ゴミ等を撹拌することを特徴とする請求項１に記載の生ゴミ等の圧縮減圧乾燥方法。
3. 生ゴミ等が投入される減圧加熱槽内に、減圧加熱槽内の生ゴミ等を縦長のチューブ中に導入してスクリューの回転により上昇させるスクリューコンベアが設置され、このスクリューコンベアの上端部に、スクリューにて上昇されてきた生ゴミ等を絞り脱水する絞り脱水部が形成され、また、スクリューコンベアの上端部の周囲には、脱水後の処理物を加熱板で加熱してから減圧加熱槽内に返戻する処理物返戻部が形成されているとともに、分離された廃液を回収して減圧により蒸発させる減圧蒸発槽が、減圧加熱槽と連結してその外部に設けられていることを特徴とする生ゴミ等の圧縮減圧乾燥機。
4. 絞り脱水部は、スクリューコンベアのスクリューとチューブの上端部との間の隙間を部分的に狭くするとともに、チューブに脱水用スリットを形成することで構成されていることを特徴とする請求項３に記載の生ゴミ等の圧縮減圧乾燥機。
5. 処理物返戻部は、減圧加熱槽内に設置された加熱板と、スクリューコンベアのチューブと一体的に回転する擂りつぶし部材とを有し、絞り脱水部からの処理物を加熱板に向かって擂りつぶしながら、加熱板の下方の減圧加熱槽内に返戻することを特徴とする請求項３又は４に記載の生ゴミ等の圧縮減圧乾燥機。
6. 処理物返戻部は、スクリューコンベアのチューブと一体的に回転して加熱板上の処理物を掻き取る掻き取り部材を有することを特徴とする請求項５に記載の生ゴミ等の圧縮減圧乾燥機。
7. スクリューコンベアのチューブが、撹拌軸を兼ねるように減圧加熱槽内に軸受けされ、該チューブの外周に撹拌羽根が設けられていることを特徴とする請求項３ないし６のいずれかに記載の生ゴミ等の圧縮減圧乾燥機。

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