JP2007271223A - 真空乾燥装置及び乾燥方法 - Google Patents

Abstract

【課題】乾燥釜に投入される被乾燥物の含水率に違いがある場合にも、被乾燥物を過不足なく確実に乾燥でき、しかも乾燥釜の重量を計測するロードセルのような高価で構造が複雑な計器を乾燥釜に設ける必要のない乾燥方法及び真空乾燥装置を提供する。
【解決手段】乾燥釜１内を真空ポンプ８で真空状態とすると共に加熱手段で加熱して乾燥釜１内に投入された被乾燥物２を乾燥する乾燥方法。被乾燥物２の乾燥運転時において乾燥釜１内で発生する水蒸気を凝縮手段で凝縮する。制御装置により被乾燥物２の乾燥運転時において凝縮水の所定時間ｔ２当たりの発生量が予め設定した量よりも少なくなった場合に乾燥運転を終了する。
【選択図】図１

Description

本発明は乾燥釜の内部を真空状態で加熱して被乾燥物を乾燥する真空乾燥装置及び乾燥方法に関する。

従来、残飯や保証期間の過ぎた食料品、食品工場における残滓物等の有機廃棄物を減量する手段として真空乾燥装置が利用されている。一般的な真空乾燥装置は、例えば特許文献１に示すように被乾燥物が投入される乾燥釜と、乾燥釜内を加熱する加熱手段と、乾燥釜内を真空引きする真空ポンプを備え、乾燥釜内を真空状態で加熱して乾燥釜内の被乾燥物を乾燥するものである。

ところでこの種の真空乾燥装置の乾燥釜による乾燥運転を終了時点を決定する方式として、タイマーにより乾燥運転を終了するものがあるが、乾燥前の被乾燥物の含水率に違いがある場合、乾燥後の被乾燥物の含水率が不安定になり、十分に乾燥できなかったり、乾燥しすぎたりしてしまう。

また他の方式として、乾燥釜の重量を測定するロードセルを設け、被乾燥物の乾燥に伴う水分蒸発により乾燥釜の重量が所定量低下した場合に、十分に乾燥がなされたと判断して乾燥釜による乾燥運転を終了するもの等もあるが、このものも乾燥前の被乾燥物の含水率に違いがある場合には乾燥後の被乾燥物の含水率が定まらず、また乾燥釜の重量を測定するロードセルが必要であるためコストが高くなるという問題もある。
特開平１１−３３７２５８号公報

本発明は上記従来の問題点に鑑みて発明したものであって、乾燥前の含水率に違いがある場合にも、被乾燥物を過不足なく確実に乾燥でき、しかも乾燥釜の重量を計測するロードセルのような高価な計器を設ける必要のない真空乾燥装置及び乾燥方法を提供することを課題とするものである。

上記課題を解決するために請求項１の乾燥装置は、被乾燥物２が投入される乾燥釜１と、乾燥釜１内を加熱する加熱手段と、乾燥釜１内を真空状態とする真空ポンプ８を備え、乾燥釜１内を真空状態で加熱して被乾燥物２を乾燥する真空乾燥装置において、乾燥釜１内で発生する水蒸気を凝縮する凝縮手段と、乾燥釜１内に連通すると共に凝縮手段で得られた凝縮水が流入する貯留部６を備え、貯留部６内に流入した凝縮水を受けるカップ部２６と、カップ部２６内の凝縮水の水位を検知する水位検知手段と、カップ部２６の底部に接続した排出流路２７と、排出流路２７に設けた排出バルブ２８を備え、乾燥運転時において所定時間ｔ２毎にカップ部２６内の凝縮水の水位が予め設定した所定水位以上であるか否かを判定し、カップ部２６内の凝縮水の水位が予め設定した所定水位以上の場合には排出バルブ２８を開いてカップ部２６内の凝縮水を排出流路２７を介して排出してカップ部２６内を空とし、この後排出バルブ２８を閉じてカップ部２６内に凝縮水を貯留可能な状態とし、カップ部２６内の凝縮水の水位が前記所定水位よりも低い場合には乾燥運転を終了する制御装置を設けて成ることを特徴とする。

上記構成により乾燥運転時において被乾燥物２の単位時間当たりの蒸発水の量が少なくなったことをカップ部２６内の凝縮水の水位に基づいて判定して乾燥運転を終了でき、これにより被乾燥物２が十分に乾燥した時に乾燥釜１の乾燥運転を確実に終了できる。またこの場合、ロードセルのような構造が複雑で高価な計器を設けることなく乾燥運転の終了時点を決定できてコストを削減できる。

請求項２は請求項１において、前記貯留部６は、乾燥釜１内に連通すると共に凝縮手段で得られた凝縮水が流入するクッションタンク２２と、クッションタンク２２よりも下方に位置してクッションタンク２２に連通路２４を介して接続される貯留タンク２３を備え、クッションタンク２２の上部に前記真空ポンプ８を接続し、連通路２４に連通バルブ２５を設けると共に貯留タンク２３の排水部３０に排水バルブ３４を設け、乾燥運転時において、連通バルブ２５を開くと共に排水バルブ３４を閉じてクッションタンク２２内の凝縮水を連通路２４を介して貯留タンク２３に流入させて貯留する通常状態と、連通バルブ２５を閉じると共に排水バルブ３４を開いて乾燥釜１内の真空状態を維持しつつ貯留タンク２３内の凝縮水を排水部３０から排水する排水状態とに切替えるものであって、クッションタンク２２内に流入した凝縮水を受けるカップ部２６と、カップ部２６内の凝縮水の水位を検知する水位検知手段と、一端をカップ部２６の底部に接続すると共に他端を貯留タンク２３の上部に接続した排出流路２７と、排出流路２７に設けた排出バルブ２８を備え、乾燥運転時において所定時間ｔ２毎にカップ部２６内の凝縮水の水位が予め設定した所定水位以上であるか否かを判定し、カップ部２６内の凝縮水の水位が予め設定した所定水位以上の場合には排出バルブ２８を開いてカップ部２６内の凝縮水を排出流路２７を介して貯留タンク２３に流してカップ部２６内を空とし、この後排出バルブ２８を閉じてカップ部２６内に凝縮水を貯留可能な状態とし、カップ部２６内の凝縮水の水位が前記所定水位よりも低い場合には乾燥運転を終了する制御装置を設けて成ることを特徴とする。

上記構成により、通常状態と排水状態とに切替えて乾燥釜１内の真空状態を維持しつつ貯留タンク２３内の凝縮水を排水できる真空乾燥装置において、乾燥運転を確実に終了でき、コストを削減できる。

また請求項３の乾燥方法は、乾燥釜１内を真空ポンプ８で真空状態とすると共に加熱手段で加熱して乾燥釜１内に投入された被乾燥物２を乾燥する乾燥方法において、該乾燥運転時において乾燥釜１内で発生する水蒸気を凝縮手段で凝縮し、該乾燥運転時において凝縮水の所定時間ｔ２当たりの発生量が予め設定した量よりも少なくなった場合に乾燥運転を自動的に終了することを特徴とする。

上記乾燥方法により、被乾燥物２が十分に乾燥した時に確実に乾燥運転を終了でき、またロードセルのような高価な計器を設ける必要がない。

本発明の乾燥方法及び乾燥装置では、乾燥釜に投入される被乾燥物の含水率に違いがある場合にも、被乾燥物を過不足なく確実に乾燥でき、また乾燥釜の重量を計測するロードセルのような高価な計器を設ける必要がなくてコストを削減できる。

以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて説明する。

図１は本発明の真空乾燥装置の全体のシステムを示すものである。真空乾燥装置の主体となる乾燥釜１は内部に収納した被乾燥物２を真空状態で加熱して乾燥するようになっている。乾燥釜１の周囲には乾燥釜１内を加熱する加熱手段として加熱ジャケット３を設けてあり、この加熱ジャケット３に温水、蒸気等の熱媒で熱を供給することで乾燥釜１の内壁を加熱できるようになっている。この熱媒が温水の場合、図１の矢印Ａのように加熱ジャケット３に熱媒が入り、加熱ジャケット３から図１の矢印Ｂのように熱媒が出るように熱源機を介して循環するようになっている。また熱媒が蒸気の場合は、図１の矢印Ｂと逆方向に熱媒が加熱ジャケット３に入り、図１の矢印Ａと逆方向に加熱ジャケット３から熱媒が出るようになっている。

乾燥釜１内の空気は集塵器４、熱交換器５、貯留部６、逆止弁７を順に介して真空ポンプ８で吸引されて乾燥釜１内の真空状態が維持されるようになっている。またクーリングタワー９で冷却された冷却水が熱交換器５に循環させられて熱交換器５が冷却されるようになっている。真空ポンプ８を駆動して乾燥釜１内を真空引きしたとき乾燥釜１内が６０〜１００Ｔｏｒｒ程度に減圧されるようになっている。乾燥釜１の加熱により乾燥釜１内の被乾燥物２に含有した水が蒸発されて行き、真空ポンプ８の吸引により蒸発水含有排ガスは集塵器４を通り、熱交換器５で冷却凝縮されて気液分離され、凝縮水が貯留部６に溜まると共にドライ排ガスは大気に排気される。つまり本例ではクーリングタワー９と凝縮部となる熱交換器５とで乾燥時に乾燥釜１内で発生する水蒸気を凝縮する凝縮手段を構成している。なお貯留部６に一定量の凝縮水が溜まると装置外部に排水されるようになっている。

乾燥釜１の上部には水分を含んだ有機廃棄物からなる被乾燥物２が投入される投入口１０を設けてあり、投入口１０は開閉自在な投入口蓋１１にて気密的に閉塞されている。乾燥釜１内の上部には投入口１０から投入した被乾燥物２を受けるホッパー１２を設けてあり、ホッパー１２の下端の出口には破砕機１３を配置してある。破砕機１３はモータにて回転駆動される一対の駆動軸１４と、各駆動軸１４に軸方向に複数枚並べるように装着した破砕刃１５とで構成されている。

乾燥釜１内の下部には攪拌機１６を内装し、被乾燥物２を攪拌機１６にて攪拌することにより乾燥を促進できるようになっている。攪拌機１６はモータで駆動される攪拌軸１７から羽根支持軸１８を放射状に突設すると共に羽根支持軸１８の先端に羽根１９を装着してあり、攪拌軸１７を回転駆動することで羽根１９にて攪拌できるようになっている。乾燥釜１の底部には乾燥した乾燥物を排出する乾燥物排出部２０を設けてある。

上記のように構成せる真空乾燥装置で水分を含んだ有機廃棄物からなる被乾燥物２を乾燥する場合バッチ式で次のように行う。投入口１０から乾燥釜１内のホッパー１２に被乾燥物２を投入し、投入口蓋１１を閉じた状態で、乾燥釜１の加熱ジャケット３に熱媒を供給して乾燥釜１内を加熱すると共に真空ポンプ８を駆動して乾燥釜１内を真空引きし、破砕機１３を駆動し、攪拌機１６を駆動する。すると、ホッパー１２に投入された被乾燥物２は破砕機１３で破砕され乾燥釜１内の下部に供給される。乾燥釜１内の下部に落下した被乾燥物２は攪拌機１６で攪拌されながら乾燥釜１の雰囲気で乾燥される。例えば含水率が６０％から１０％になるように乾燥される。この乾燥された乾燥物は細かな粒状となり、乾燥物が排出部２０から排出され、これにより乾燥運転が終了する。

ここで上記熱交換器５により得た凝縮水が流入する貯留部６の構造について詳述する。

図２に示すように貯留部６は、熱交換器５で得られた凝縮水が流入するクッションタンク２２と、クッションタンク２２の下方に位置してクッションタンク２２に接続された貯留タンク２３を備えており、クッションタンク２２の上端部に前述の真空ポンプ８を接続している。

クッションタンク２２の底部には下端を貯留タンク２３の上端部に接続した連通路２４の上端を接続している。連通路２４には電磁開閉弁からなる連通バルブ２５を設けてあり、連通バルブ２５を開くことでクッションタンク２２内に流入した凝縮水を連通路２４を介して貯留タンク２３に排出できる。クッションタンク２２内の底部における連通路２４とは別の箇所には熱交換器５側から流れ込んだ凝縮水を直接受けるカップ部２６を設けてあり、カップ部２６の底部には下端を貯留タンク２３の上端部に接続した排出流路２７の上端を接続している。排出流路２７には電磁開閉弁からなる排出バルブ２８を設けてあり、排出バルブ２８を閉じることでカップ部２６内に熱交換器５側から流入した凝縮水を貯留でき、また排出バルブ２８を開くことでカップ部２６内の凝縮水を排出流路２７を介して貯留タンク２３に流すことができる。またクッションタンク２２にはカップ部２６内の水位を検知するカップ部２６内水位検知手段としてカップ部２６内の水位が予め設定した所定水位以上であるか否かを検知する水位センサ２９を設けている。

一方、貯留タンク２３の底部には貯留タンク２３内の凝縮水を外部に排出する排水口からなる排水部３０を設けてあり、排水部３０には電磁開閉弁からなる排水バルブ３４を設けている。貯留タンク２３の上端部には貯留タンク２３内を大気開放する開放口からなる大気開放部３１を設けてあり、大気開放部３１には電磁開閉弁からなる大気開放バルブ３２を設けている。また貯留タンク２３には貯留タンク２３内に貯留された凝縮水の水位を検知する貯留タンク２３内水位検知手段として貯留タンク２３内の水位が予め設定した所定水位以上であるか否かを検知する水位センサ３３を設けている。

そして上記クッションタンク２２の連通バルブ２５及び排出バルブ２８、貯留タンク２３の排出バルブ２８及び大気開放バルブ３２は真空乾燥装置に設けた制御装置（図示せず）によって以下に示すように制御される。なお図３は乾燥運転時におけるタイムチャートである。

制御装置は、加熱ジャケット３、真空ポンプ８、破砕機１３、攪拌機１６の夫々を駆動して乾燥釜１の乾燥運転を開始すると、連通バルブ２５を開くと共に排出バルブ２８、排水バルブ３４、大気開放バルブ３２を閉じた通常状態とする。これにより乾燥釜１内の空気はクッションタンク２２を介して真空ポンプ８で吸引されて乾燥釜１内は真空状態となる。またこの時、乾燥釜１の乾燥運転時において熱交換器５で得られた凝縮水は、図２の白抜き矢印に示すようにクッションタンク２２のカップ部２６内に流れ込んでカップ部２６に貯留され、カップ部２６一杯に溜まった後はカップ部２６から溢れ出て、クッションタンク２２の底部から連通路２４を介して貯留タンク２３に流入して貯留される。なおこの通常状態では、連通バルブ２５が開き、且つ排水バルブ３４及び大気開放バルブ３２が閉じた状態にあるため、貯留タンク２３内も真空引きされて真空状態となる。

また制御装置は、上記乾燥釜１の乾燥運転時の通常状態において貯留タンク２３の水位センサ３３により貯留タンク２３内の凝縮水の水位が所定水位以上となったことを検知した際には、連通バルブ２５及び排出バルブ２８を閉じ、この後、大気開放バルブ３２を開き、さらにこの後、排水バルブ３４を開いた排水状態とする。これにより乾燥釜１内の空気がクッションタンク２２を介して真空ポンプ８で吸引されたままの状態（即ち乾燥釜１側が密閉状態にあり真空を維持した状態）で、貯留タンク２３内が大気開放部３１から大気開放されて貯留タンク２３内の真空が破壊された後に貯留タンク２３内に貯留された凝縮水が排水部３０を介して外部に排水されて貯留タンク２３内が空となる。なおこの時連通バルブ２５が閉じた状態にあるため熱交換器５側からクッションタンク２２内に流入した凝縮水はクッションタンク２２内で一時的に貯留され、貯留タンク２３側には流れない。そしてこの後、制御装置は所定時間が経過した時点で排水バルブ３４及び大気開放バルブ３２を閉じ、この後、連通バルブ２５を開き、これにより前記通常状態に復帰する。即ち制御装置は上記通常状態と排水状態を交互に繰り返し行って乾燥運転を行う。

また制御装置は、上記乾燥釜１の乾燥運転時おいて、凝縮水の所定時間当たりの発生量が予め設定した量よりも少なくなった場合に、加熱ジャケット３、真空ポンプ８、破砕機１３、攪拌機１６等の運転を停止して乾燥運転を終了する。

具体的には、制御装置は、まず乾燥釜１の乾燥運転開始から所定時間ｔ１（１〜２時間）が経過するまでの間は被乾燥物２の水が蒸発し難い初期期間として排出バルブ２８を閉じた状態を維持する。なおこの初期期間終了時点において被乾燥物２から発生する凝縮水の単位時間あたりの量は、後述のように乾燥運転の終了を決定する時における所定時間ｔ２あたりの凝縮水の発生量に見合った単位時間当たりの凝縮水の発生量よりも大きいものである。そしてこの初期期間が終えた時点から所定時間ｔ２（３０分）毎に水位センサ２９によりカップ部２６内の凝縮水の水位が予め設定した所定水位以上であるか否かを判定する。そしてこの判定により、カップ部２６内の凝縮水の水位が予め設定した所定水位以上の場合には、排出バルブ２８を開いてカップ部２６内の凝縮水を排出流路２７を介して貯留タンク２３に流してカップ部２６内を空とし、この後排出バルブ２８を閉じてカップ部２６内に凝縮水を貯留可能な状態とする。またこの判定により、カップ部２６内の凝縮水の水位が所定水位よりも低い場合には、加熱ジャケット３や真空ポンプ８の運転を停止して乾燥運転を終了する。なお上記判定により、カップ部２６内の凝縮水の水位が予め設定した所定水位以上であった場合に行う排出バルブ２８の開動作は、真空乾燥装置が上記排水状態にあり排出バルブ２８を閉じた状態にある時には無効とされ、次回判定時や次回通常状態復帰時に所定時間排出バルブ２８を開くものとする。

このように本発明では制御装置により被乾燥物２の乾燥運転時において排出される凝縮水の所定時間当たりの排出量が予め設定した量よりも少なくなった場合に乾燥運転を終了するので、以下の効果が得られる。即ち、被乾燥物２を乾燥した場合、通常、単位時間当たりに被乾燥物２から蒸発する水の量は被乾燥物２の含水率が低くなる程少なくなるものであるため、該単位時間当たりの蒸発水の量が少なくなった場合には被乾燥物２が十分に乾燥したと判断できるものである。つまり本発明では上記のように乾燥運転時に凝縮手段にて得られる凝縮水の所定時間当たりの発生量が予め設定した量よりも少なくなった場合に乾燥運転を終了するので、乾燥釜１に投入される乾燥前の被乾燥物２の含水率に違いがある場合にも、被乾燥物２を乾燥しすぎることなく且つ十分に乾燥できる。また本発明では上記被乾燥物２の単位時間当たりの蒸発水の量が少なくなったことをカップ部２６内の凝縮水の水位に基づいて判定でき、ロードセルのような構造が複雑で高価な計器を乾燥釜に設けることなく乾燥運転の終了時点を決定できてコストを削減できる。

本発明の真空乾燥装置の実施の形態の一例のシステム全体を示す概念図である。 同上の貯留部の説明図である。 同上のタイムチャートである。

符号の説明

１ 乾燥釜
２ 被乾燥物
８ 真空ポンプ
２２ クッションタンク
２３ 貯留タンク
２４ 連通路
２５ 連通バルブ
２６ カップ部
２７ 排出流路
３０ 排水部

Claims (3)

1. 被乾燥物が投入される乾燥釜と、乾燥釜内を加熱する加熱手段と、乾燥釜内を真空状態とする真空ポンプを備え、乾燥釜内を真空状態で加熱して被乾燥物を乾燥する真空乾燥装置において、乾燥釜内で発生する水蒸気を凝縮する凝縮手段と、乾燥釜内に連通すると共に凝縮手段で得られた凝縮水が流入する貯留部を備え、貯留部内に流入した凝縮水を受けるカップ部と、カップ部内の凝縮水の水位を検知する水位検知手段と、カップ部の底部に接続した排出流路と、排出流路に設けた排出バルブを備え、乾燥運転時において所定時間毎にカップ部内の凝縮水の水位が予め設定した所定水位以上であるか否かを判定し、カップ部内の凝縮水の水位が予め設定した所定水位以上の場合には排出バルブを開いてカップ部内の凝縮水を排出流路を介して排出してカップ部内を空とし、この後排出バルブを閉じてカップ部内に凝縮水を貯留可能な状態とし、カップ部内の凝縮水の水位が前記所定水位よりも低い場合には乾燥運転を終了する制御装置を設けて成ることを特徴とする真空乾燥装置。
2. 前記貯留部は、乾燥釜内に連通すると共に凝縮手段で得られた凝縮水が流入するクッションタンクと、クッションタンクよりも下方に位置してクッションタンクに連通路を介して接続される貯留タンクを備え、クッションタンクの上部に前記真空ポンプを接続し、連通路に連通バルブを設けると共に貯留タンクの排水部に排水バルブを設け、乾燥運転時において、連通バルブを開くと共に排水バルブを閉じてクッションタンク内の凝縮水を連通路を介して貯留タンクに流入させて貯留する通常状態と、連通バルブを閉じると共に排水バルブを開いて乾燥釜内の真空状態を維持しつつ貯留タンク内の凝縮水を排水部から排水する排水状態とに切替えるものであって、クッションタンク内に流入した凝縮水を受けるカップ部と、カップ部内の凝縮水の水位を検知する水位検知手段と、一端をカップ部の底部に接続すると共に他端を貯留タンクの上部に接続した排出流路と、排出流路に設けた排出バルブを備え、乾燥運転時において所定時間毎にカップ部内の凝縮水の水位が予め設定した所定水位以上であるか否かを判定し、カップ部内の凝縮水の水位が予め設定した所定水位以上の場合には排出バルブを開いてカップ部内の凝縮水を排出流路を介して貯留タンクに流してカップ部内を空とし、この後排出バルブを閉じてカップ部内に凝縮水を貯留可能な状態とし、カップ部内の凝縮水の水位が前記所定水位よりも低い場合には乾燥運転を終了する制御装置を設けて成ることを特徴とする請求項１に記載の真空乾燥装置。
3. 乾燥釜内を真空ポンプで真空状態とすると共に加熱手段で加熱して乾燥釜内に投入された被乾燥物を乾燥する乾燥方法において、該乾燥運転時において乾燥釜内で発生する水蒸気を凝縮手段で凝縮し、該乾燥運転時において凝縮水の所定時間当たりの発生量が予め設定した量よりも少なくなった場合に乾燥運転を自動的に終了することを特徴とする乾燥方法。

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