JP3612114B2 - 乾燥装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、乾燥装置に関し、特に厨芥等の被乾燥物を収容加熱し、その水分を蒸発して乾燥させる真空乾燥装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
厨芥等の被乾燥物を収容した乾燥容器を真空に減圧して沸点を下げる一方、ヒートポンプを用いて、その温熱により乾燥容器を加熱して被乾燥物より水分を蒸発させると共にこの蒸発した水分をヒートポンプで発生する冷熱により凝縮した水に戻し、この水分を装置外に排出する真空乾燥装置が知られている。
【０００３】
図１２は、このような真空乾燥装置の概略構成を示した図である。
図を参照して、真空乾燥装置は、大きくは厨芥等の被乾燥物が収容される密閉容器状の乾燥容器２０１と、乾燥容器２０１に蒸気排出管１１を介して接続される凝縮器２０３と、ヒートポンプ式チラーユニット等からなる冷温熱発生装置２０５と、凝縮器２０３及び蒸気排出管１１を介して乾燥容器２０１の内部を真空状態にするための真空ポンプ３３とから構成される。尚、乾燥容器２０１の底部には攪拌駆動部６９に接続された攪拌アーム及びスクレーパ（図示せず）が取付けられている。
【０００４】
冷温熱発生装置２０５は圧縮機１９を中心として、凝縮ユニット２１と、膨張弁２３と、蒸発ユニット２５とから構成され、各々その中に例えばフロン等の冷媒が封入される冷媒管３０１ａ〜３０１ｄによって相互に接続されている。蒸発ユニット２５の出口と凝縮器２０３の入口には往き冷水管２０７ａが接続され、蒸発ユニット２５の入口と凝縮器２０３の出口には戻り冷水管２０７ｂが接続されており、戻り冷水管２０７ｂにはポンプ２７が設置され、ポンプ２７の上流側には膨張タンク１３が、その下流側には水流スイッチ２８が取付けられている。
【０００５】
一方、凝縮ユニット２１の出口と乾燥容器２０１の入口とには往き温水管２０９ａが接続され、凝縮ユニット２１の入口と乾燥容器２０１の出口とには戻り温水管２０９ｂが接続されている。戻り温水管２０９ｂには膨張タンク１５が設置され、その下流側には水流スイッチ３０３とファンクーリングユニット１７が取付けられている。又、凝縮器２０３の下部にはポンプ３１が取付けられ、その下流に凝縮器２０３に設けられた水位検知器３９と連動して開閉する電磁弁３７が取付けられている。更に、真空ポンプ３３は、逆止弁３４を介して排気管３６によって凝縮器２０３に接続され、その下流側には排出ベント３５が設けられている。
【０００６】
図１３は図１２における乾燥容器２０１の内部構造を示す概略断面図である。図を参照して、乾燥容器２０１は円筒形状を有する胴部５５と胴部５５の底縁に接続する底部５７と胴部５５の上縁に接続する鏡部５９とから構成される。底部５７の下部は温水熱交換器７７となっており、温水熱交換器７７には、往き温水管２０９ａに接続される往き温水管接続部７５ａと戻り温水管２０９ｂに接続される戻り温水管接続部７５ｂとが取付けられている。胴部５５には乾燥処理された被乾燥物を取り出すための排出口６５が設けられ、鏡部５９には被乾燥物を投入するための投入口６１と蒸気排出管１１に接続される蒸気管接続部６３とが取付けられている。被乾燥物の攪拌装置として、底部５７の中央部を貫通して攪拌駆動部６９に接続される回転軸６７に複数の攪拌アーム７１が取付けられ、攪拌アーム７１の各々の端部にはスクレーパ７３が、その中央部には中央スクレーパ１０９が取付けられている。
【０００７】
以下、この従来の真空乾燥容器の動作について簡単に説明する。
被乾燥物が乾燥容器２０１に収容され乾燥処理が開始されると、真空ポンプ３３がＯＮとなり、乾燥容器２０１の内部の水蒸気を含んだ空気を蒸気排出管１１及び凝縮器２０３を介して排出する。これによって、乾燥容器２０１内部は負圧になり、その沸点が下がり被乾燥物からの水分が蒸発し易い状態となる。尚、運転が開始されると、乾燥容器内に取付けられた攪拌アーム７１が攪拌駆動部６９によって回転し、被乾燥物を攪拌してその水蒸気の発生を促進する。
【０００８】
一方、冷温熱発生装置２０５では圧縮機１９が動作を開始し、冷媒の圧縮、凝縮、膨張、蒸発の各工程により、蒸発ユニット２５においては、ポンプ２７の動作によって往き冷水管２０７ａおよび戻り冷水管２０７ｂを循環する水に対して冷熱を与える。この冷熱は凝縮器２０３において乾燥容器２０１から、蒸気排出管１１を介して流入する水蒸気を冷やし、そこで凝縮させる。この凝縮水は、水位検知器３９によって所定水位が検知されると、電磁弁３７を”開”としてポンプ３１を所定時間駆動することによって装置外に排出される。又、凝縮ユニット２１においては、ポンプ２９の動作によって往き温水管２０９ａおよび戻り温水管２０９ｂを循環する水に対して温熱を与える。この温熱は乾燥容器２０１の温水熱交換器７７において被乾燥物を熱し、水分の蒸発を促進する。このようにして、従来の真空乾燥装置は厨芥等の被乾燥物を加熱乾燥してその水分を除去している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の乾燥装置では、乾燥容器２０１の温水熱交換器７７による被乾燥物の加熱効果が十分ではなかった。乾燥容器２０１に収容される被乾燥物はある程度の嵩高さがあり、被乾燥物は乾燥容器２０１の胴部５５にも接した状態で攪拌される。しかし、温水熱交換器７７は、乾燥容器２０１の底面のみを加熱するため、乾燥容器２０１の胴部５５に接した被乾燥物を十分に加熱することができなかった。そのため、全体として、被乾燥物の蒸発処理に時間がかかることになる。
【００１０】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、効率的に乾燥容器を加熱して被乾燥物の加熱、蒸発を促進する乾燥装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明にかかる乾燥装置は、乾燥装置であって、厨芥等の被乾燥物を収容する円筒形状の胴部と底部とを有する乾燥容器と、乾燥容器の底部及び胴部であって底部側の少なくとも一部を加熱する熱交換器とを備え、前記熱交換器の内部は、所定間隔で複数のゲートが形成されたリング状のバッフルを設けた構成としたものである。
請求項２の発明にかかる乾燥装置は、請求項１の乾燥装置において、熱交換器が、乾燥容器の底部側から供給された温水が移動し、移動した温水が胴部側の上部から排出される温水熱交換器を含むものである。
【００１２】
請求項３の発明にかかる乾燥容器は、請求項１又は請求項２の乾燥容器において、熱交換器が、乾燥容器に収容される被乾燥物の定格量で定まる嵩高さの２分の１から３分の１の範囲の高さの乾燥容器の側面を加熱するものである。
請求項１の発明においては、乾燥容器の底部及び胴部の底部側の少なくとも一部が加熱される。しかも、熱交換器に流入した温水は、バッフルに形成されたゲートを次々に通って乱流されることとなる。
【００１３】
請求項２の発明においては、請求項１の発明の作用に加えて、乾燥容器の底部側から供給された温水が移動し、移動した温水が胴部側の上部から排出される。請求項３の発明においては、請求項１又は請求項２の発明の作用に加えて、乾燥容器に収容される被乾燥物の定格量で定まる嵩高さの２分の１から３分の１の範囲の高さの乾燥容器の側面が加熱される。
【００１４】
【発明の効果】
請求項１の発明は以上説明したとおり、乾燥容器の底部のみならず、胴部の底部側の少なくとも一部が加熱されるので被乾燥物の加熱が効率的に行なわれ、加熱乾燥に要する時間が短縮される。しかも、熱交換器内に流れる温水の乱流効果により乾燥容器が効率的に加熱されるので、被乾燥物の加熱が効率的に行われる。
請求項２の発明は以上説明したとおり、請求項１の発明の効果に加えて、乾燥容器の底部側から供給された温水が移動し、移動した温水が胴部側の上部から排出されるので、温水に混入した気泡の除去が容易となる。
【００１５】
請求項３の発明は以上説明したとおり、請求項１又は請求項２の効果に加えて、乾燥容器に収容される被乾燥物の定格量で定まる嵩高さの２分の１から３分の１の範囲の高さの乾燥容器の側面が加熱されるので、乾燥工程によって変化する被乾燥物の嵩高さに応じて効率的な加熱、乾燥が可能になる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明の第１の実施例による真空乾燥装置の構成を示した図であり、図２は、図１における乾燥容器２０１の断面形状を示した図である。
これらの図を参照して、その構成について説明するが、ここでは、図１２及び図１３で示した従来の真空乾燥装置と比べた場合の相違点について主に説明する。
【００１７】
図を参照して、乾燥容器２０１の底面部に往き温水管２０９ａが接続されている点については、従来の真空乾燥装置と同様であるが、戻り温水管２０９ｂの接続は、乾燥容器２０１の底面部ではなく、その側面となっている。即ち、乾燥容器２０１を加熱する温水熱交換器は乾燥容器２０１の底面部のみならず、その側面部であって底面側の一部にも装着されている。
【００１８】
図３は、図２における底板８７の上に取付けられている温水熱交換器７７のバッフルの形状を示した斜視図であり、図４は、図３における”Ｙ”部分の拡大斜視図である。
乾燥容器２０１の下面を加熱する温水熱交換器７７は、底板８７にリング状に形成された溝（図示せず）にゴムパッキンを介して設置される、２枚のリング状のバッフル９３ａ及びバッフル９３ｂよりなる熱交換器である。バッフル９３ａ及びバッフル９３ｂの各々の上部には所定間隔で複数のゲート５２が形成され、その下部には各々少なくとも１か所の排水口５４ａ及び排水口５４ｂが形成されている。バッフル９３ａ及びバッフル９３ｂのゲート５２が形成されていない上面は、乾燥容器２０１の底部５７の下面に押圧された状態で組み込まれ、温水の通過を阻止する。
【００１９】
又、往き温水管２０９ａが接続される往き温水管接続部７５ａは、内周側のバッフル９３ｂと駆動台９７との間に取付けられる。従って、往き温水管接続部７５ａを介して流入した温水は、バッフル９３ｂ及びバッフル９３ａの各々の上面に形成されたゲート５２を次々に通って底部５７と底板８７との各々の外縁部分に挟まれて取付けられる下フランジ６４に向かうことになる。
【００２０】
図５は、図２における”Ｘ”部分の拡大断面図であり、図６は、図５におけるＢ−Ｂラインの断面図である。
これらの図を参照して、乾燥容器２０１の底部５７と温水熱交換器の底面を構成する底板８７との外縁には、バッフル９３の高さに対応した厚さのリング状の下フランジ６４が取付けられている。底部５７の外縁上面には下フランジ６４に対応した形状の上フランジ６６が乾燥容器２０１の胴部５５の下部に取付けられ、上フランジ６６と下フランジ６４とは底部５７を挟んだ状態でボルト７２によって固定されている。
【００２１】
上フランジ６６の上面には乾燥容器２０１の胴部５５から所定距離離れた位置に側面板６８が形成され、ジャケット部８８を形成する。ジャケット部８８の上端部には、戻り温水管２０９ｂに接続する戻り温水管接続部７５ｂが取付けられている。尚、ジャケット部８８の上端部は、図２の破線で示されているように、戻り温水管接続部７５ｂの取付位置に向かって、上り勾配となっている。これは、ジャケット部８８に流入する温水に混入した気泡を戻り温水管接続部７５ｂから外部に排出するためである。
【００２２】
下フランジ６４の内面側には、図６で示すようにその上部に気泡抜き溝７８が設けられた連通穴７４ａが形成されている。一方、上フランジ６６にも連通穴７４ａの端部に対応した位置に連通穴７４ｃが形成され、又、連通穴７４ａと連通穴７４ｃが対向する位置の底部５７にはほぼ同じ径の連通穴７４ｂが形成される。これによって、往き温水管接続部７５ａから流入した温水は、バッフル９３ｂ及びバッフル９３ａを通って下フランジ６４側に移動し、更に、連通穴７４ａ〜ｃを通ってジャケット部８８に流入する。
【００２３】
尚、乾燥容器２０１の底部５７は、その中央部から外周にかけて高くなるように８０分の１程度の勾配が付けられている。従って、往き温水管接続部７５ａから流入した温水に含まれている気泡は、バッフル９３ｂ及びバッフル９３ａの各々に形成されているゲート５２を通って下フランジ６４側に移動する。そして、連通穴７４ａの上部に設けられている気泡抜き溝７８によって、この気泡はスムーズに連通穴７４ｂ及び連通穴７４ｃを通ってジャケット部８８に移動し、そこから外部に排出される。ところで、連通穴７４ａ〜ｃを通過する温水が乾燥容器２０１の内部や外部に流出しないように、下フランジ６４と上フランジ６６とはゴム製のシールリング７６ａ〜ｃによってシールされている。
【００２４】
図７は、図２におけるＡ−Ａラインの図であり、図８は図７における”Ｚ”部分の拡大図であり、図９は図７におけるＣ−Ｃラインの図である。
図を参照して、ジャケット部８８を構成する側面板６８は排出口６５の周辺近傍を除いて、ほぼ胴部５５の全周を覆うように形成されており、又、温水熱交換器７７側から温水が流入してくる吐出穴８６は所定間隔でジャケット部８８の全範囲に対して設けられている。これによって、乾燥容器２０１に収容された被乾燥物の胴部５５周辺のものは底面側からのみならず、側面側からも加熱されることになり、効率的な乾燥処理が実現できる。尚、乾燥容器２０１には攪拌アーム７１による攪拌効果を更に向上させるために、回転チョッパ８２及び固定チョッパ８４が取付けられているが、回転チョッパ８２が取り付けられている部分には回転チョッパ８２のフランジ９４と乾燥容器２０１の胴部５５との間に取付ピース９２が設けられ、これに側面板６８の端部が取付けられることによってジャケット部８８を構成する。
【００２５】
ところで、ジャケット部８８を構成する側面板６８の上端の高さは、乾燥容器２０１に収容される被乾燥物の定格量の嵩高さに対して２分の１から３分の１の範囲の高さが望ましい。即ち、被乾燥物はその乾燥度の進展に伴い、基本的にはその体積は減少する（糊化工程から脆化工程に移ると五分の一程度の体積になるが、その後の分塊工程に入ると分塊によって空間比率が増加するために見かけの体積は増加する）。従って、乾燥容器２０１の胴部５５を全面加熱すると、乾燥処理工程によっては胴部５５の加熱面の一部が被乾燥物から蒸発された水蒸気を加熱することになる。このように蒸気がスーパ−ヒートされると、その蒸気の凝縮に要する冷熱量が増加することになる。これによって冷温熱発生装置２０５の負荷が増大することになり、装置全体の熱効率を低下させるので好ましくはない。従って、蒸発した水蒸気を加熱しないように温水熱交換器の加熱範囲を限定する必要がある。又、攪拌アーム７１は所定時間ごとに正転運転から逆転運転に交互に運転を切り替えることが蒸発促進の観点で望ましいが、運転が切り替わった時点では、乾燥容器２０１の胴部５５近傍の被乾燥物の見かけ上の体積は増加することも考慮する必要がある。従って、乾燥容器２０１の胴部５５に対しては、定格量の被乾燥物を投入した時の高さの２分の１から３分の１の範囲を加熱することが実際的であり、効率的となる。
【００２６】
図１０は、この発明の第２の実施例による乾燥容器の構成を示した断面構造図であり、図１１は図１０におけるＤ−Ｄラインの図である。
図を参照して、先の実施例では乾燥容器２０１の胴部５５の上部には鏡部５９が取付けられ、その下部には上フランジ６６が取付けられていたため、温水熱交換器は乾燥容器２０１の底部と胴部とに別個に形成され、これらを連通穴７４ａ〜ｃによって連結していた。この実施例では、乾燥容器２０１の胴部５５の上部には鏡板が取付けられずにフランジ４６が形成され、これに合うように平板よりなる投入口６１が開閉自在に形成されている。そのため、外板９６によって温水熱交換器を乾燥容器２０１の底面、側面に対して一体的に形成している。即ち、外板９６は乾燥容器２０１の底部５７下のみならず、胴部５５の下方部をも覆っている。
【００２７】
尚、乾燥容器２０１の底部５７は、先の実施例と同様に中央から外周側に向かって高くなるように８０分の１程度の勾配を有しており、その下には、先の実施例と同様にリング上のバッフルが形成されており、更に、その内周側のバッフルの内側には往き温水管接続部７５ａが取付けられている。又、ジャケット部８８を構成する外板９６の上端は先の実施例と同様に、温水に混入した気泡を戻り温水管接続部７５ｂから外部に排出するために破線で示すように戻り温水管接続部７５ｂの取付位置に向かって上り勾配となっている。
【００２８】
尚、この実施例では排出口６５の周辺も外板９６を形成するようにして、より効率的な乾燥容器２０１の胴部５５の加熱を実現している。又、乾燥容器２０１の蒸気が排出される蒸気排出管１１に接続する蒸気管接続部６３は投入口６１が開閉自在とされるため、胴部５５に取付けられ、蒸気管接続部６３の内部側にはミストキャッチャ９８が取り外し自在に設けられている。
【００２９】
尚、上記両実施例では、バッフルは乾燥容器２０１の底部５７下面のみとしているが、胴部５５のジャケット部８８にも設ければ、そこでも乱流効果を生じより効率的な側面加熱となる。
更に、上記実施例では、真空乾燥装置に本願発明を適用しているが、真空ポンプを用いることなく乾燥を行なうような乾燥装置にも、同様にこの発明の思想が適用できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施例による真空乾燥装置の構成を示した図である。
【図２】図１で示されている乾燥容器２０１の内部の概略構造を示した図である。
【図３】図２の温水熱交換器７７に用いられているバッフルの具体的構造を示した斜視図である。
【図４】図３の”Ｙ”部の拡大斜視図である。
【図５】図２の”Ｘ”部の拡大断面構造図である。
【図６】図５におけるＢ−Ｂラインからみた断面図である。
【図７】図２におけるＡ−Ａラインからみた断面図である。
【図８】図７の”Ｚ”部の拡大断面構造図である。
【図９】図７におけるＣ−Ｃラインからみた断面図である。
【図１０】この発明の第２の実施例による乾燥容器２０１の内部の概略構造を示した図である。
【図１１】図１０におけるＤ−Ｄラインからみた断面図である。
【図１２】従来の真空乾燥装置の構成を示した図である。
【図１３】図１２で示されている乾燥容器２０１の内部の概略構造を示した図である。
【符号の説明】
５２ ゲート
５５ 胴部
５７ 底部
７４ａ〜７４ｃ 連通穴
７７ 温水熱交換器
８８ ジャケット部
２０１ 乾燥容器
尚、各図中同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (3)

1. 乾燥装置であって、
   厨芥等の被乾燥物を収容する円筒形状の胴部と底部とを有する乾燥容器と、
   前記乾燥容器の前記底部及び前記胴部であって前記底部側の少なくとも一部を加熱する熱交換器とを備え、
   前記熱交換器の内部は、所定間隔で複数のゲートが形成されたリング状のバッフルを設けた構成とする、乾燥装置。
2. 前記熱交換器は、前記乾燥容器の前記底部側から供給された温水が移動し、前記移動した温水が前記胴部側の上部から排出される温水熱交換器を含む、請求項１記載の乾燥装置。
3. 前記熱交換器は、前記乾燥容器に収容される被乾燥物の定格量で定まる嵩高さの２分の１から３分の１の範囲の高さの前記乾燥容器の側面を加熱する、請求項１又は２記載の乾燥装置。

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