JP2012063088A

JP2012063088A - 乾燥装置

Info

Publication number: JP2012063088A
Application number: JP2010208189A
Authority: JP
Inventors: Kiyomi Yoshimura; 清己吉村; Ken Taniwaki; 憲谷脇; Masateru Yamashita; 正照山下; Tsutomu Kano; 勉加納; Osamu Sugihara; 治杉原
Original assignee: INOUE SEIHYO REIZO KK
Current assignee: INOUE SEIHYO REIZO KK
Priority date: 2010-09-16
Filing date: 2010-09-16
Publication date: 2012-03-29

Abstract

【課題】シンプルな構造で、取り扱い性及びメンテナンス性が良好であり、処理対象物を効率良く乾燥減容並びに炭化処理することのできる乾燥装置を提供する。
【解決手段】乾燥装置１０は、処理対象物Ｘを収容する内部ケーシング１４及び外部ケーシング２４などで形成された処理槽１１と、処理槽１１内に設けられた複数の撹拌手段１２，１３と、処理槽１１内の処理対象物Ｘを昇温させるため処理槽１１の内部ケーシング１４の底部１４ｂ下面側に配置された加熱手段１５と、処理槽１１内へ高温水蒸気ＨＳを送り込むための水蒸気供給手段１６と、処理槽１１内の水蒸気Ｓを排出する吸引排気手段１７と、を備え、処理槽１１内の水蒸気Ｓを処理槽１１内で凝縮させて処理槽１１外へ排出する凝縮排水手段１８が設けられている。凝縮排水手段１８は、貫通孔１８ｃを有する天井部材１８ａと、天井部材１８ａの結露水を排出する排水経路１８ｂとを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、生ごみや食品加工残渣などの有機性廃棄物を乾燥減容及び炭化する際に使用される乾燥装置に関する。

生ごみや食品加工残渣などの有機性廃棄物の乾燥装置としては、従来、様々な方式が提案されているが、本願発明に関連するものとして、特許文献１記載の「廃棄物処理システム」がある。この「廃棄物処理システム」は、処理槽内に収容された廃棄物を加熱撹拌しながら乾燥させ、さらに、処理槽内へ高温水蒸気を供給して廃棄物を炭化熱分解させる機能を有している。

特開２００７−２６０５４８号公報

特許文献１記載の「廃棄物処理システム」においては、真空ポンプで処理槽内を強制排気することより、処理槽内の処理対象物（廃棄物）からの揮発物を乾留する方式が用いられている。しかしながら、実際には、加熱水蒸気によって昇温した被処理物から発生した水蒸気は真空ポンプによる強制排気のみでは排出されず、処理槽内の処理対象物に戻ることが多いので、乾燥時間を短縮して乾燥効率を高めることが困難である。

また、真空ポンプによる強制排気システムを構築する場合、処理槽及び配管系統などを全て気密構造及び耐圧構造とする必要があるので、システムの複雑化を招来するだけでなく、取り扱い性やメンテナンス性も良くない。このため、小規模事業者などが簡単に導入することができない面がある。

本発明が解決しようとする課題は、シンプルな構造で、取り扱い性及びメンテナンス性が良好であり、処理対象物を効率良く乾燥減容並びに炭化処理することのできる乾燥装置を提供することにある。

本発明に係る乾燥装置は、処理対象物を収容する処理槽と、前記処理槽内に設けられた撹拌手段と、前記処理槽内を昇温させる加熱手段と、前記処理槽内へ高温水蒸気を送り込む水蒸気供給手段と、前記処理槽内の水蒸気を排出する吸引排気手段と、を備え、前記処理槽内の水蒸気を前記処理槽内にて凝縮させて前記処理槽外へ排出する凝縮排水手段を設けたことを特徴とする。

ここで、前記凝縮排水手段として、前記処理槽内に配置された通気性を有する結露発生部材と、前記結露発生部材に生じた結露水を前記処理槽外へ排出する排水経路とを設けることが望ましい。

この場合、前記結露発生部材として、前記処理槽内に、貫通孔を有する天井部材を設けることができる。

一方、前記撹拌手段として、前記処理槽内に配置された回転軸と、前記回転軸に放射状に設けられた複数の破砕促進羽根と、前記回転軸の周りに螺旋を描くような状態で前記破砕促進羽根に取り付けられたロッド状の撹拌羽根とを設けることが望ましい。

また、前記処理槽内から前記吸引排気手段によって排出された水蒸気を液化する冷却手段を設けることができる。

本発明により、シンプルな構造で、取り扱い性及びメンテナンス性が良好であり、処理対象物を効率良く乾燥減容並びに炭化処理することのできる乾燥装置を提供することができる。

本発明の実施形態である乾燥装置を示す垂直断面図である。図１中のＡ−Ａ線付近における断面図である。図１に示す乾燥装置の処理槽付近の拡大図である。

図１，図２に示すように、本実施形態の乾燥装置１０は、処理対象物Ｘを収容する内部ケーシング１４及び外部ケーシング２４などで形成された処理槽１１と、処理槽１１内に設けられた複数の撹拌手段１２，１３と、処理槽１１内の処理対象物Ｘを昇温させるため処理槽１１の内部ケーシング１４の底部１４ｂ下面側に配置された加熱手段１５と、処理槽１１内へ高温水蒸気ＨＳを送り込むための水蒸気供給手段１６と、処理槽１１内の水蒸気Ｓを排出する吸引排気手段１７と、を備え、処理槽１１内の水蒸気Ｓを処理槽１１内にて凝縮させて処理槽１１外へ排出する凝縮排水手段１８が設けられている。また、加熱手段１５として電気ヒータを使用しているが、これに限定するものではない。

処理槽１１の上面には、処理対象物Ｘの投入口２０及びその開閉扉２１と、吸引排気手段１７による水蒸気排出通路となる排気経路１７ａに連通する排気口１７ｂとが設けられている。処理槽１１の内部ケーシング１４は、処理対象物Ｘを保持する側壁部１４ａ及び底部１４ｂなどで構成され、底部１４ｂの上方に、破砕羽根２３を有する破砕排出スクリュウ２２、撹拌手段１２，１３、蒸気噴出管１９などが設けられている。処理槽１１の外部ケーシング２４と内部ケーシング１４との間及び内部ケーシング１４の底部１４ｂ下面側には断熱保温材２５が設けられている。

図３に示すように、凝縮排水手段１８は、処理槽１１内に配置された通気性を有する結露発生部材である天井部材１８ａと、天井部材１８ａに生じた結露水を処理槽１１外へ排出する排水経路１８ｂとを備えている。天井部材１８ａは、複数の貫通孔１８ｃを有する金属板で形成され、処理槽１１内の撹拌手段１２，１３及び蒸気噴出管１９より高い位置に、排水経路１８ｂに向かって下り勾配をなす状態で配置されている。

撹拌手段１２，１３は、処理槽１１の内部ケーシング１４内に互いに平行をなすように略水平配置された回転軸１２ａ，１３ａと、各回転軸１２ａ，１３ａに放射状に設けられた複数の破砕促進羽根１２ｂ，１３ｂと、各回転軸１２ａ，１３ａの周りに螺旋を描くような状態で各破砕促進羽根１２ｂ，１３ｂの先端部に取り付けられたロッド状の撹拌羽根１２ｃ，１３ｃと、を備えている。撹拌手段１２，１３下方の中間に位置する破砕排出スクリュウ２２の回転軸２２ａの先端側には、開閉式の排出口２７が設けられている。

撹拌手段１２，１３の回転軸１２ａ，１３ａ及び破砕排出スクリュウ２２の回転軸２２ａはそれぞれギヤードモータ２８，２９により正転・逆転いずれの方向にも回転可能に駆動されている。なお、撹拌手段１２，１３の回転軸１２ａ，１３ａ及び破砕排出スクリュウ２２の回転軸２２ａの回転方向、回転数はそれぞれ独立して制御可能である。

図１に示すように、水蒸気供給手段１６は、水道などからの供給水を加熱して水蒸気を発生させる蒸気発生部１６ａと、蒸気発生部１６ａで発生した水蒸気を加熱して低酸素の高温水蒸気ＨＳを形成する加熱部１６ｂと、を備えている。また、蒸気発生部１６ａ内の水位を検出する水位センサ１６ｃと、加熱部１６ｂ内の圧力を検出する圧力計１６ｄが設けられている。加熱部１６ｂで形成された低酸素の高温水蒸気ＨＳは蒸気供給管２６を経由して処理槽１１に向かって送出され、処理槽１１内に略水平配置された複数の蒸気噴出管１９から処理槽１１内の処理対象物Ｘに向かって噴出される。蒸気発生部１６ｂ及び加熱部１６ａの熱源として電気ヒータを使用しているが、これに限定するものではない。

水蒸気供給手段１６には加熱部１６ｂから送り出される高温水蒸気の温度を検知する温度センサ３０が設けられ、処理槽１１の上方には、その内部温度を検出する温度センサ３１が設けられ、処理槽１１の下方には、その内部に収容された処理対象物Ｘの温度を検出する温度センサ３２と、内部ケーシング１４の底部１４ｂの温度を検出する温度センサ３３と、が設けられている。

また、図１に示すように、処理槽１１内から吸引排気手段１７によって排出された水蒸気Ｓを液化する冷却手段３４が設けられている。冷却手段３４は、起立状態に配置された冷却水流動管３４ａと、冷却水流動管３４ａ内に略同軸をなすように配置された排気管３４ｂと、を備え、冷却水流動管３４ａの上端開口寄りには脱臭手段３５及びオフガス燃焼手段３６が配置されている。冷却水流動管３４ａの高さ方向の中央付近には、外部から供給される冷却水を冷却水流動管３４ａ内に流入させる入水口３４ｃが設けられ、冷却水流動管３４ａの下端部にはドレン３４ｄが設けられている。

冷却水流動管３４内の排気管３４ｂの上端開口部３４ｄは、冷却水流動管３４ａの上端開口寄りの脱臭手段３５よりも下方に位置し、排気管３４ｂの高さ方向の中央付近に排気経路１７ａの下流側が連通されている。また、排気管３４ｂの下端部には排水管３７が接続されている。入水口３４ｃから冷却水流動管３４ａ内へ流入した冷却水は、排気管３４ｂの上端開口部３４ｄを越流して排気管３４ｂ内へ流れ込み、排気管３４ｂ内を落下した後、排水管３７から排出される。

次に、図１〜図３を参照しながら、乾燥装置１０の機能及び作用効果などについて説明する。生ごみや食品加工残渣などの有機性廃棄物を含む処理対象物Ｘを、開閉扉２１を開いて投入口２０から処理槽１１内へ投入し、開閉扉２１を閉じる。このとき、開閉扉２１は施錠することもできる。処理槽１１内への処理対象物Ｘの投入が完了したら、加熱手段１５、ギヤードモータ２８，２９及び水蒸気供給手段１６を稼働させる。なお、加熱手段１５の発熱温度は３００〜３５０℃の範囲で調節可能であり、高温水蒸気ＨＳは２５０℃〜６００℃の範囲で調節可能である。

これにより、処理槽１１内の処理対象物Ｘは、加熱手段１５によって加熱されながら撹拌手段１２，１３及び破砕排出スクリュウ２２によって撹拌され、処理対象物Ｘに含まれていた水分が水蒸気Ｓとなって蒸発していく。また、処理対象物Ｘは破砕促進羽根１２ｂ，１３ｂによって効率良く破砕されるとともに、撹拌羽根１２ｃ，１３ｃによってムラ無く撹拌される。この過程において、水蒸気噴出管１９から処理対象物Ｘに向かって噴出される低酸素の高温水蒸気ＨＳによって処理対象物Ｘが加熱されるので、加熱手段１５による加熱では蒸発しない処理対象物Ｘ中の水分が水蒸気Ｓとなって放出され、乾燥減容が進行する。処理対象物Ｘの乾燥減容が完了した後、さらに、加熱手段１５及び高温水蒸気ＨＳによる加熱を続行すると、処理対象物Ｘの炭化が進行し、最終的には、処理対象物Ｘは粉炭状の処理物となる。

前述した工程において処理対象物Ｘから発生した水蒸気Ｓの一部は、天井部材１８ａの貫通孔１８ｃを通過して吸引排気手段１７により排気口１７ｂから吸引排出されるが、その他の水蒸気Ｓは天井部材１８ａにて凝縮され結露水となる。結露水は天井部材１８ａの下り勾配に沿って流動し、排水経路１８ｂを経由して冷却手段３４の排気管３４ｂ内へ排出される。

このように、加熱手段１５及び高温水蒸気ＨＳの加熱作用により、処理槽１１内の処理対象物Ｘから発生した水蒸気Ｓは、吸引排気手段１７によって排出されるとともに、凝縮排出手段１８によって排出されるので、一旦発生した水蒸気Ｓが処理槽１１内の処理対象物Ｘに戻ることがなく、処理対象物Ｘを、効率良く、乾燥減容及び炭化処理することができる。

また、乾燥装置１０が、処理槽１１内の水蒸気Ｓを排出する手段として、吸引排気手段１７に加え、凝縮排出手段１８を具備したことにより、吸引排気手段１７を、処理槽１１内を真空化するような強制排気システムとする必要がないので、処理槽１１及び配管系統などをシンプルな構造とすることができ、取り扱い性やメンテナンス性も良好であり、小型化も可能である。このため、乾燥装置１０は、小規模事業者などでも比較的容易に導入することができる。

さらに、処理槽１１内部の温度を検出する温度センサ３１、処理槽１１内部に収容された処理対象物Ｘの温度を検出する温度センサ３２及び内部ケーシング１４の底部１４ｂの温度を検出する温度センサ３３による検出値を時間経過に沿って計測し、それぞれ折れ線グラフ化すると、例えば、温度センサ３３による検出値のグラフは、処理対象物Ｘの乾燥減容が完了した時点や、その後、炭化が完了した時点などを境に上昇し、その他の部分は略水平状態の階段状となることが本願発明者の研究により判明している。

従って、温度センサ３３などによる検出値のグラフが略水平状態から上昇を開始したときを以て、処理槽１１内の処理対象物Ｘを目視することなく、乾燥減容あるいは炭化が完了したことを確認することができる。また、温度センサ３３などによる検出値グラフが上昇した時点で加熱手段１５及び水蒸気供給手段１６を自動停止する機構などを設ければ、乾燥装置１０の自動運転化を図ることもできる。

このように、温度センサ３３などによる検出値を計測することにより、処理槽１１内の処理対象物Ｘの乾燥減容あるいは炭化の進行状況を把握することができるので、処理対象物Ｘを、必要に応じた処理状態（乾燥状態あるいは炭化状態など）で取り出すことができる。なお、乾燥減容あるいは炭化処理が完了した処理対象物Ｘは、安全な温度まで冷却した後、排出口２７を開いて破砕排出スクリュウ２２を回転させることにより、容易に処理槽１１から排出することができる。

また、処理槽１１内から排気経路１７ａを経由して排気管３４ｂ内へ流入した水蒸気混じりの排気ガスは、排気管３４ｂ内を上昇しながら排気管３４ｂ内を落下する冷却水によって冷却され、排気ガス中の水蒸気などは液化され冷却水に伴って落下し、排水管３７から排出される。また、排水経路１８ｂを経由して冷却手段３４の排気管３４ｂ内へ排出さされた結露水も冷却水とともに落下し、排水管３７から排出される。排水管３７からの排水は、所定の排水処理手段などを経て無害化される。

一方、排気管３４ｂ内で液化された後の排気ガスは、排気管３４ｂの上端開口部３４ｅを出て上昇し、脱臭手段３５及びオフガス燃焼手段３６を経て、無臭化及び無害化された後、放出されるので、大気汚染のおそれもない。

なお、図１〜図３に示す乾燥装置１０は本発明の一例を示すものであり、これに限定するものではないので、処理対象物の種類、必要とする乾燥レベルあるいは使用条件などに応じて構成部分を設定することができる。

本発明の乾燥装置は、生ごみや食品加工残渣などの有機性廃棄物を乾燥減容あるいは炭化する手段として広く利用することができる。

１０乾燥装置
１１処理槽
１２，１３撹拌手段
１２ａ，１３ａ，２２ａ回転軸
１２ｂ，１３ｂ破砕促進羽根
１２ｃ，１３ｃ撹拌羽根
１４内部ケーシング
１４ａ側壁部
１４ｂ底部
１５加熱手段
１６水蒸気供給手段
１６ａ蒸気発生部
１６ｂ加熱部
１６ｃ水位センサ
１６ｄ圧力計
１７吸引排気手段
１７ａ排気経路
１７ｂ排気口
１８凝縮排水手段
１８ａ天井部材
１８ｂ排水経路
１８ｃ貫通孔
１９蒸気噴出管
２０投入口
２１開閉扉
２２破砕排出スクリュウ
２３破砕羽根
２４外部ケーシング
２５断熱保温材
２６蒸気供給管
２７排出口
２８，２９ギヤードモータ
３０，３１，３２，３３温度センサ
３４冷却手段
３４ａ冷水流動管
３４ｂ排気管
３４ｃ入水口
３４ｄドレン
３４ｅ上端開口部
３５脱臭手段
３６オフガス燃焼手段
３７排水管
ＨＳ高温水蒸気
Ｓ水蒸気
Ｘ処理対象物

Claims

処理対象物を収容する処理槽と、前記処理槽内に設けられた撹拌手段と、前記処理槽内を昇温させる加熱手段と、前記処理槽内へ高温水蒸気を送り込む水蒸気供給手段と、前記処理槽内の水蒸気を排出する吸引排気手段と、を備え、前記処理槽内の水蒸気を前記処理槽内にて凝縮させて前記処理槽外へ排出する凝縮排水手段を設けたことを特徴とする乾燥装置。
前記凝縮排水手段として、前記処理槽内に配置された通気性を有する結露発生部材と、前記結露発生部材に生じた結露水を前記処理槽外へ排出する排水経路とを設けた特徴とする請求項１記載の乾燥装置。
前記結露発生部材として、前記処理槽内に、貫通孔を有する天井部材を設けたことを特徴とする請求項２記載の乾燥装置。
前記撹拌手段として、前記処理槽内に配置された回転軸と、前記回転軸に放射状に設けられた複数の破砕促進羽根と、前記回転軸の周りに螺旋を描くような状態で前記破砕促進羽根に取り付けられたロッド状の撹拌羽根とを設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の乾燥装置。
前記処理槽内から前記吸引排気手段によって排出された水蒸気を液化する冷却手段を設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の乾燥装置。