JP2010223550A

JP2010223550A - 真空乾燥装置

Info

Publication number: JP2010223550A
Application number: JP2009074345A
Authority: JP
Inventors: Kiyoto Ogawa; 清登小川
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 2009-03-25
Filing date: 2009-03-25
Publication date: 2010-10-07

Abstract

【課題】乾燥釜を加熱する際に温度ムラが生じ難く、加熱効率が良く、熱源温度の設定精度が良いと共に、乾燥釜を加熱し過ぎて団子状の塊が発生しない真空乾燥装置を提供する。
【解決手段】内部が真空状態で加熱する処理空間１０となる乾燥釜１と、乾燥釜１の周囲に設けられ熱媒が供給されて乾燥釜１を加熱する加熱ジャケット１２とを具備する。乾燥釜１の処理空間１０で真空状態で被乾燥物３を加熱して乾燥処理を行う。加熱ジャケット１２に熱媒として真空蒸気を供給する。
【選択図】図１

Description

本発明は、水分を含んだ有機廃棄物を真空状態で加熱して乾燥する真空乾燥装置に関するものである。

一般に水分を含んだ有機廃棄物としては、食堂やホテルにおける厨房残滓物や残飯、学校や病院等の給食の残飯、スーパーマーケット、コンビニ、デパート、食料品店等における保証期間の過ぎた食料品、食品工場における残滓物等がある。このような有機廃棄物はそのままでは産業廃棄物処理業者に引き取って貰う量が極めて多くなり、コストが嵩んだりするという問題がある。

そこで、有機廃棄物を減量するために近年、有機廃棄物を真空状態で加熱して乾燥する真空乾燥装置が提供されている（例えば、特許文献１参照）。かかる真空乾燥装置は、内部が真空状態で加熱される乾燥釜と、被乾燥物を攪拌するために乾燥釜に設けられた攪拌機とを具備し、被乾燥物を装置内に投入して密閉し、真空状態で被乾燥物を加熱すると共に攪拌して乾燥するバッチ式の処理を行うようになっている。

この装置の主体となる乾燥釜は内部に投入した被乾燥物を真空状態で加熱して乾燥するもので、乾燥釜の周囲には加熱ジャケットが設けてあり、この加熱ジャケットに温水又は油、蒸気等の熱媒で熱を供給することで乾燥釜の内壁を加熱できるようになっている。

特開平１１−３３７２５８号公報

上記において、熱媒として温水を用いる場合、加熱ジャケット中で温度ムラが生じ易く、均一に加熱することが難しい点、加熱効率が悪く、熱源温度の設定に時間がかかる点、熱源温度の設定精度が悪い点、等の問題点があるため制御性が悪いものであった。

また、熱媒として蒸気を用いる場合、通常は圧力０．１〜０．３ＭＰａ、温度１００〜１３３℃の蒸気を加熱ジャケットに供給するもので、温度ムラが生じ難い点、加熱効率が良い点、熱源温度の設定精度が良い点、において温水より優れているものの、温度が１００℃以上となり、乾燥釜内が高温になり過ぎる。このため、乾燥釜の伝熱面となる内面に焦げ付きが発生すると共に、蒸発能力が低下し、被乾燥物が白米等の澱粉系食品残渣である場合、練りこねる動作によって、攪拌軸部等への固着（団子現象）が発生して大きな塊状となり、場合によっては、大きな塊同士が付着し、巨大な塊となり、良好な乾燥処理が困難であった。

本発明は上記の従来の問題点に鑑みて発明したものであって、その目的とするところは、乾燥釜を加熱する際に温度ムラが生じ難く、加熱効率が良く、熱源温度の設定精度が良いと共に、乾燥釜を加熱し過ぎて団子状の塊が発生しない真空乾燥装置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に係る発明は、内部が真空状態で加熱する処理空間１０となる乾燥釜１と、乾燥釜１の周囲に設けられ熱媒が供給されて乾燥釜１を加熱する加熱ジャケット１２とを具備し、乾燥釜１の処理空間１０で真空状態で被乾燥物３を加熱して乾燥処理を行う真空乾燥装置において、加熱ジャケット１２に熱媒として真空蒸気を供給して成ることを特徴とするものである。

本発明では、温水でなく蒸気（真空蒸気）を用いるため、加熱ジャケット１２を均一に加熱することができて温度ムラが生じ難い。また、真空蒸気の温度の素早い制御が可能で、負荷変動に柔軟に対応可能であり、また、制御弁４２のＯＮ−ＯＦＦ制御のみで、容易に高精度で所望の温度に設定することができ、制御性に優れる。

また、真空蒸気の凝縮の際の潜熱により乾燥釜１を加熱することができて、非常に高い加熱効率が得られると共に、温度差（ヒートショック）を小さくすることができる。

また請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、飽和温度が９０℃以下の真空蒸気を用いることを特徴とするものである。

このような構成とすることで、温水よりも温度ムラが生じ難く、制御性に優れ、加熱効率のよい蒸気を９０℃以下という１００℃よりも低い温度で使用することができて、過加熱により乾燥釜の伝熱面となる内面に焦げ付きが発生するのを防止することができる。

本発明にあっては、乾燥釜を加熱する際に温度ムラが生じ難く、加熱効率が良く、熱源温度の設定精度が良いと共に、乾燥釜を加熱し過ぎて団子状の塊が発生しないようにすることができる。

本発明の一実施形態の全体をシステムを示す概念図である。

以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基いて説明する。

真空乾燥装置の主体となる乾燥釜１は、内部が真空状態の処理空間１０となるもので、この処理空間１０に投入した被乾燥物３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の周囲には加熱ジャケット１２を設けてあり、この加熱ジャケット１２に熱媒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。本発明では、熱媒として真空蒸気を用いるもので、これについては後述する。

また乾燥釜１内の空気は集塵器１４、熱交換器１５（コンデンサー）、ドレンタンク１６、逆止弁１７を介して真空ポンプ１３で吸引されて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１８で冷却された冷却水が熱交換器１５に循環させられて熱交換器１５が冷却されるようになっている。真空ポンプ１３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。以下、前記程度の圧力状態を真空状態というものとする。乾燥釜１の加熱により乾燥釜１内の被乾燥物３に含有した水が蒸発されて行き、真空ポンプ１３の吸引により蒸発水含有排ガスは集塵器１４を通り、熱交換器１５で冷却凝縮されて気液分離され、凝縮水がドレンタンク１６に溜まると共にドライ排ガスは大気に排気される。ドレンタンク１６には液面計１９が設けられており、ドレンタンク１６に一定量の凝縮水が溜まると排水されるようになっている。

乾燥釜１内には攪拌機２を内装してあり、被乾燥物３を攪拌機２にて攪拌することにより乾燥できるようになっている。この攪拌機２はモータ（図示せず）で駆動される攪拌軸２１から羽根支持軸２２を放射状に突設すると共に羽根支持軸２２の先端に短リボン状の羽根２３を装着してあり、攪拌軸２１を回転駆動することで羽根２３にて攪拌できるようになっている。羽根支持軸２２は攪拌軸２１の周方向及び軸方向に複数本並べて突設してある。図に示す例の場合、攪拌軸２１の周方向に９０°づつ位相をずらせて４本突設してある。また、羽根２３が攪拌軸２１と平行な状態から例えば４５°の角度傾斜させてある。この攪拌軸２１は正転と逆転とを繰り返すように駆動されるようになっており、回転速度は２〜３ｒｐｍ程度である。

また、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２４を設けてある。

上述した真空乾燥装置は、図示しないが制御装置を備えており、真空ポンプ１３や攪拌機２等の全ての被制御機器の制御を行っている。

上記のような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３を乾燥する場合について説明する。投入口蓋を開けて被乾燥物３を乾燥釜１内に投入し、投入口蓋を閉じ、真空ポンプ１３にて真空引きすることで処理空間１０を真空にする。そして、乾燥釜１の加熱ジャケット１２に熱媒としての真空蒸気を供給して乾燥釜１内を加熱し、更に攪拌機２を駆動する。被乾燥物３は乾燥釜１内で攪拌および加熱されて水分が蒸発し、蒸発した蒸気は真空ポンプ１３により吸引され、集塵器１４で集塵された後、熱交換器１５にて凝縮され、凝縮水はドレンタンク１６を経て排水されると共に排気が排出される。

乾燥釜１内では、含水率が例えば６０％程であった被乾燥物３は乾燥処理にて含水率が１５％未満にまで減少される。乾燥された乾燥物は細かな粒状となり、乾燥物排出部２４から排出される。このように乾燥することにより減量され、産業廃棄物としての引き取り量を減らすことができる、また乾燥したものは肥料化したりすることもできる。

以下、熱媒について説明する。熱媒としての真空蒸気は、９０℃以下の飽和温度をもつ蒸気とし、本実施形態では一例として８５℃の飽和温度をもつ蒸気、すなわち−０．０４２ＭＰａＧ（５８ｋＰａ、４３５ｍｍＨｇ）とする。

ボイラー等の蒸気供給源４１と加熱ジャケット１２の熱媒入口との間に、制御弁４２を途中に備えた蒸気供給管４３を接続する。加熱ジャケット１２の熱媒出口にドレン排出管４４を接続し、ドレン排出管４４の先端をトラップ４５に接続する。また、加熱ジャケット１２内の温度を計測する温度センサー４６を設け、温度センサー４６の温度に基づいて制御弁４２を制御する。

蒸気供給源４１は、常圧又は高圧の蒸気を発生させるもので、０．１〜０．３ＭＰａ、本実施形態では０．２ＭＰａの蒸気を供給可能となっている。制御弁４２は通常は閉とし、蒸気供給時に開として必要量の蒸気を供給して再び閉とする。

加熱ジャケット１２に供給され８５℃で飽和状態となった真空蒸気は、加熱ジャケット１２を均一に加熱するため、熱媒に温水を用いる従来例のように温度ムラが生じ難いものである。また、被乾燥物３は８５℃以上に加熱されず、乾燥釜１の伝熱面となる内面に焦げ付きが発生して蒸発能力が低下したり、攪拌軸２１等への固着（団子現象）が発生して大きな塊状となったりすることがない。

本発明では、温水でなく真空蒸気を用いるため、加熱ジャケット１２内の真空蒸気の温度の素早い制御が可能で、負荷変動に柔軟に対応可能である。また、制御弁４２のＯＮ−ＯＦＦ制御のみで、容易に高精度で所望の温度（この場合は８５℃）に設定することができ、制御性に優れるものである。

加熱ジャケット１２に供給された飽和状態の真空蒸気は、乾燥釜１を加熱すると、潜熱が奪われ、凝縮したドレンとなる。熱媒に８５℃の温水を用いる従来例と比較すると、加熱温度は同じであるが、従来例では温水の顕熱を回収するのみで加熱効率が低いのに対し、本発明では真空蒸気の凝縮の際の潜熱を回収することができるため、非常に高い加熱効率が得られるものである。また、真空蒸気の潜熱を回収することができるため、移動する熱量の割りには熱源（真空蒸気）と被乾燥物３との温度差（ヒートショック）を小さくすることができる。

また、従来例の温水を用いるもののように、温水を流すためのポンプを設ける必要もなく、省コスト、省施工を図ることができる。

なお、被乾燥物３に油分が多く含まれる場合には、焦げつき防止のため、８０℃の飽和温度をもつ蒸気を用いることが好ましい。

１乾燥釜
１０処理空間
１２加熱ジャケット
１３真空ポンプ
１４集塵器
１５熱交換器
１６ドレンタンク
１７逆止弁
１８クーリングタワー
１９液面計
２攪拌機
２１攪拌軸
２２羽根支持軸
２３羽根
２４乾燥物排出部
３被乾燥物
４１蒸気供給源
４２制御弁
４３蒸気供給管
４４ドレン排出管
４５トラップ
４６温度センサー

Claims

内部が真空状態で加熱する処理空間となる乾燥釜と、乾燥釜の周囲に設けられ熱媒が供給されて乾燥釜を加熱する加熱ジャケットとを具備し、乾燥釜の処理空間で真空状態で被乾燥物を加熱して乾燥処理を行う真空乾燥装置において、加熱ジャケットに熱媒として真空蒸気を供給して成ることを特徴とする真空乾燥装置。
飽和温度が９０℃以下の真空蒸気を用いることを特徴とする請求項１記載の真空乾燥装置。