JP3835551B2 - Treatment equipment using atmospheric superheated steam as a heat source - Google Patents
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Description
【0001】
【発明が属する技術分野】
本発明は、常圧(大気圧)下で過熱蒸気を熱源として、加熱、乾燥処理を行う処理装置に関し、例えば、可燃性廃棄物や生ゴミの加熱処理、食品の加熱、乾燥処理、冷凍食品の解凍処理、食品をはじめとする各種製品の滅菌、殺菌処理を行う処理装置に関する。なお、過熱蒸気とは、飽和蒸気に熱を加えたもので、大気圧(760mmHg)では100°Cより高い温度の蒸気をいう。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種処理装置の熱源としては、灯油、ガス、電気を利用するのが一般的である。例えば、可燃性廃棄物や生ゴミなどの処理方法としての加熱による乾燥炭化法の場合には温風やバーナー炎による加熱乾燥、また、排気ガスの処理の場合にはバーナー炎や電気ヒータによる燃焼などの処理を行っているが、処理時間に、通常1サイクル10時間程度を要し、また、燃焼過程で有害物質が発生するという不都合がある。この不都合を解消するために、従来からクリーンなエネルギーである過熱蒸気を熱源として利用することが提案されており、過熱蒸気の発生装置として、水や蒸気を収容した容器の周囲に絶縁材を介してコイルを巻き付け、前記コイルに高周波電圧を印加することにより容器内の水や蒸気を加熱し、過熱蒸気とする誘導加熱方式による過熱蒸気発生装置が知られている。(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】
米国特許第5,773,797号明細書
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の過熱蒸気発生装置によると、十分な量の過熱蒸気を得るためには容量の大きな容器が必要になる一方、常に一定温度以下に冷却しないと熱効率が低下するため、高周波誘導加熱コイルの冷却が必要となり、また、水や蒸気を過熱蒸気とするにはその量に比例した大容量の電力と時間がかかるので、効率よく十分な量の過熱蒸気を得ることは困難であるという問題点があった。本発明はこの問題点を解消した常圧下で過熱蒸気を熱源とする処理装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、本発明に係る請求項1に記載の常圧過熱蒸気を熱源とする処理装置は、天板、底板、周壁を有し、上部には処理物の投入口を、下部には処理物の排出口を、中心部には処理物を攪拌する撹拌機構をそれぞれ備えたほぼ円筒状の処理室と、この処理室内に配置し、一端は前記処理室内で開口して過熱蒸気吐出口となり、他端は前記処理室を気密かつ絶縁状態で貫通して開口し、過熱蒸気となる蒸気又は霧状の水を導入する導入口となるとともに、前記処理室の周壁内側に沿って螺旋状に配設され、電圧が印加されて導入した蒸気又は霧状の水を加熱して過熱蒸気にするパイプヒータと、このパイプヒータと前記攪拌機構の間に位置するとともに、拡径した上下端を前記投入口と前記排出口を閉鎖しないように前記周壁に固定した多数の通気孔を有する円筒状のカバーと、ブロアで前記処理室内の過熱蒸気やガスを吸気還流パイプ内に吸引しこの吸気還流パイプ内を移動する途上で脱臭及び濾過したうえ前記処理室内に再度供給する循環機構と、印加電圧、蒸気等の供給量、処理時間等の作業条件を設定し、設定条件を維持するよう制御する制御部とからなり、前記攪拌機構は、前記処理室の底板中心に軸支されて上方に延び回転駆動される回転軸、この回転軸に取り付けた回転攪拌羽根、この回転攪拌羽根より下方で前記底板に沿うように前記回転軸に取り付けた攪拌兼排出羽根からなることを特徴とするものである。
【0006】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を生ゴミ処理装置に適用した場合の好適な実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。ここにおいて、図1は装置全体を示す部分断面図、図2は処理系統を示すブロック図である。
【0007】
図1に示すように、生ゴミ処理装置1は、処理物である生ゴミ(図示せず)の投入部である投入口2を周壁5a上端部に設け、加熱、乾燥処理した後の生ゴミを取り出す排出部である排出口3を周壁5a下端部に設けるとともに、内部には撹拌機構たる3枚の撹拌羽根4bを設けた回転撹拌羽根4の回転軸4aを底板5b中央で回転可能に垂直に支持した処理室5を備えている。また、前記投入口2と前記排出口3には、それぞれ開閉可能で公知のロック機構(図示せず)を備えた蓋体6,7を設けている。
【0008】
この処理室5は、ステンレス等の導電材からなり、上下両面を閉塞したほぼ円筒状で、周壁5a、底板5b、天板5cのほぼ全体を公知の断熱材40で被覆し、また、電気的に接地されている。さらに、前記処理室5の周壁5a上端部には、内部の状況を確認するための観察窓41を設け、前記処理室5の底板5cには、内部に溜まった熱分解により処理物から抽出された水等の液体を排出するためのドレイン39を設けている。
【0009】
回転撹拌羽根4の回転軸4aは、処理室5の底板5bを気密状態で貫通して、貫通端には複数の歯車(図示せず)を介してウォーム歯車9に連繋し、このウォーム歯車9はウォーム8と噛合している。ウォーム8を固定した回転軸8aの一端は、処理室5を複数の支持脚34を介して支持する支持台10に設けた軸受11に回転可能に支持し、その他端は駆動モータ12の駆動軸に連結している。なお、前記回転撹拌羽根4、前記ウォーム8、前記ウォーム歯車9、前記軸受11、前記駆動モータ12で撹拌機構を構成している。また、前記回転軸4aの最下端には、前記底板5bに沿うようにして、撹拌兼排出羽根13を設けている。
【0010】
処理室5内には、周壁5aに沿って螺旋状に、インコネル、ハステロイあるいはステンレス等の導電材からなるパイプヒータ14を配設し、このパイプヒータ14を絶縁材からなる多数の保持碍子15によって前記周壁5aに固定している。このパイプヒータ14の一端は前記処理室5内で開口して過熱蒸気吐出口16となる一方、その他端は前記処理室5を絶縁材からなる保持管17を介して気密かつ絶縁状態で貫通し、過熱蒸気となる蒸気をボイラ35(図2参照)から供給する供給パイプ(図示せず)に接続具18を介して接続している。そして、この接続開口端がパイプヒータ14内に前記蒸気を導入する導入口となる。
【0011】
パイプヒータ14には、処理室5外の保持管17近傍に放熱板19と電源端子20を設ける一方、処理室5の周壁5aに電気的に接続した端子棒21を前記処理室5外に設け、前記端子棒21にも放熱板22と電源端子23を設けている。また、前記パイプヒータ14の過熱蒸気吐出口16端は、接地されている前記処理室5に電気的に接続している。図示していない商用電源から電源トランス36(図2参照)を介して前記電源端子20にプラス電圧を印加し、前記電源端子23にマイナス電圧を印加することで、パイプヒータ14を加熱し、パイプヒータ14の内部に導入口から導入した蒸気を過熱蒸気とし、この過熱蒸気を過熱蒸気吐出口16から処理室5内に吐出するよう構成している。
【0012】
また、パイプヒータ14と回転撹拌羽根4との間には、生ゴミが直接前記パイプヒータ14に触れないように上下両端が拡径した円筒状のカバー24を配置し、前記上下両端を処理室5の周壁5aに固定している。このカバー24には、図1には部分的にのみ図示しているが、その上端部を除いてほぼ均一に多数の小孔状の通気孔を設けている。
【0013】
処理室5の周壁5a下部には、吸気口25として開口した吸気還流パイプ29の一端を貫通固定し、この吸気還流パイプ29の他端は、天板5cに貫通固定し、処理室5内に開口している。前記吸気還流パイプ29には、前記吸気口25側から順次、濾過フィルタを内設した濾過器38、ブロア28、排気調整弁27、濾過フィルタを内設した酸化触媒型の脱臭器26を設けている。
【0014】
これによって、ブロア28の作用で吸気口25から吸引した処理室5内の過熱蒸気や乾留ガスを、脱臭器26で脱臭及び濾過したうえ前記処理室5内に再度供給するよう構成している。また、前記ブロア28は支持台10に固定した載置台30に設置している。なお、前記吸気口25、前記濾過器38、前記ブロア28、前記排気調整弁27、前記脱臭器26、前記吸気還流パイプ29によって循環機構を構成する。
【0015】
さらに、各電源端子20,23を介して印加する電圧、パイプヒータ14に対する蒸気の供給量、処理時間等の作業条件をキーやボリュームで入力設定し、設定した作業条件を維持するよう制御するIC回路を備え、電源トランス36、蒸気供給制御弁(図示せず)に電気的に接続した制御部たるコントローラ37(図2参照)を収容するコントロールボックス31を設けている。また、このコントローラ37で、過熱蒸気の吐出時の温度を約100°C〜1100°Cの範囲で設定可能である。
【0016】
また、支持台10には複数のキャスタ32を設けて、処理装置1の移動を容易にする一方、作業時には複数の固定脚33を伸ばして床面に接触することにより、図1に示すように前記キャスタ32を床面から浮上させて前記処理装置1を安定状態で固定するものである。
【0017】
続いて、上述した生ゴミ処理装置1を用いて行う生ゴミ処理について説明する。まず、コントローラ37に作業条件を入力設定し、電源端子20,23を介して電源に接続した電源トランス36から所定電圧をパイプヒータ14に印加し、パイプヒータ14が所定温度、例えば150°Cになったところでボイラ35から蒸気を前記パイプヒータ14に導入し、蒸気を過熱蒸気化して処理室内5に吐出する。処理室5内が所定温度、例えば400°Cになったところで蓋6を開いて投入口2から処理物である生ゴミを適宜量投入するとともに、駆動モータ12を始動して回転撹拌羽根4を回転し、撹拌羽根4b及び撹拌兼排出羽根13で生ゴミを撹拌しつつ、過熱蒸気で加熱、乾燥する。なお、処理室5内の温度は、過熱蒸気に加えてパイプヒータ14自身も発熱し、複合的な伝熱作用によって速やかに上昇するものである。
【0018】
処理室5内の過熱蒸気や生ゴミから発生した乾留ガスは、ブロア28の吸引作用で吸気口25から吸気還流パイプ29に吸引し、脱臭器26で脱臭及び濾過したうえ前記処理室5内に再度供給する。このように、過熱蒸気を循環利用することにより、熱源の省エネルギー化が可能となり、効率のよい加熱、乾燥作業を行うことができる。また、生ゴミから発生した臭気をともなうガスは、処理室5内で熱分解された後、前記吸気口25通過時に濾過されたうえ、さらに前記脱臭器26通過時に脱臭及び濾過され、処理室5内に戻されて再度熱分解されるという動作を繰り返すことにより、臭気や不純物が除去されたものとなる。処理したガスや過熱蒸気は、必要に応じて排気調整弁27を開いて放出することができる。
【0019】
この処理中において、過熱蒸気の特性により処理室5内は少酸素状態となるので、生ゴミや発生した乾留ガスが燃焼することはなく、燃焼にともない発生する有害物質を生成することはない。そして、所定時間後には、処理室5内の生ゴミは乾燥状態となる。この乾燥状態で処理を終了することもできるが、処理作業をさらに継続すると、炭化状態として処理を終了することができる。処理が完了した生ゴミは、排出口3の扉7を開けて、取り出すことができる。この取り出し作業は、撹拌兼排出羽根13の回転により前記排出口3付近に移動してきた処理完了物を取り出すことにより、容易に行うことができる。
【0020】
処理完了物は、減量、減容、殺菌され、安全な資源として、家畜など動物の飼料、農作物など植物の肥料、脱臭剤、あるいは土壌改良材などに利用することができる。ここで、過熱蒸気による加熱処理が殺菌作用を有するのは、乾燥速度が大きく、処理物の表面硬化が起こり難く、乾燥物がポーラスとなるためである。
【0021】
なお、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、例えば、処理装置として冷凍食品の解凍処理に適用すればジューシー感のある解凍処理物を得られる。また、加熱調理に適用すれば、澱粉の良質なアルファ化ができるとともに、物性破壊も少なく、少酸素状態下での処理なので、保存性がよく、食感を損なわない調理物を得られる。さらには、豆類、芋類等の各種穀物類、各種ジュース、牛乳、飲料水等の液状飲食材、水処理プラント、食品加工施設、各種容器、医療機材等を対象とする滅菌処理あるいは殺菌処理にも適用可能である。
【0022】
また、投入口2を処理室5の天板5cに設け、排出口3を処理室5の底板5bに設けることもできる。この場合には、処理装置1をより小型化することができる。さらに、パイプヒータ14は、2系統設けて並列的に配置することもできる。さらにまた、パイプヒータ14には、蒸気ではなく、霧状の水を供給して過熱蒸気とすることもできる。加えて、処理にあたっては、処理物を処理室5内に投入した後、電圧を印加して作業を開始してもよい。
【0023】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の請求項1に係る処理装置によれば、過熱蒸気というクリーンな熱エネルギーを熱源とし、燃焼処理ではなく、常圧下での少酸素雰囲気で高温加熱ができ、熱効率がよく、短時間での処理が可能となり、殺菌、滅菌作用も有するうえ、パイプヒータを処理室内に配置したので、熱効率がより一層向上するとともに、撹拌機構を設けることにより、処理効率もより一層向上し、さらに、上部の投入口から投入された処理物が処理後には、攪拌兼排出羽根によって排出口から外部に容易に排出され、また、カバーを設けたので、処理物が前記パイプヒータに触れることがないという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 処理装置の全体を示す部分断面図。
【図2】 処理系統を示すブロック図。
【符号の説明】
1 生ゴミ処理装置
2 投入口
3 排出口
4 回転撹拌羽根
5 処理室
8 ウォーム
9 ウォーム歯車
11 軸受
12 駆動モータ
14 パイプヒータ
16 過熱蒸気吐出口
20,23 電源端子
25 吸気口
26 脱臭器
27 排気調整弁
28 ブロア
29 吸気還流パイプ
35 ボイラ
36 電源トランス
37 コントローラ[0001]
[Technical field to which the invention belongs]
The present invention relates to a processing apparatus that performs heating and drying treatment using superheated steam as a heat source under normal pressure (atmospheric pressure), for example, heat treatment of combustible waste and garbage, food heating, drying treatment, and frozen food. The present invention relates to a processing apparatus that performs thawing processing, sterilization of various products including food, and sterilization processing. Note that superheated steam is obtained by adding heat to saturated steam, and means steam having a temperature higher than 100 ° C. at atmospheric pressure (760 mmHg).
[0002]
[Prior art]
Conventionally, kerosene, gas, and electricity are generally used as the heat source of this type of treatment apparatus. For example, in the case of dry carbonization by heating as a treatment method for combustible waste or garbage, heat drying by hot air or burner flame, and in the case of exhaust gas treatment, combustion by burner flame or electric heater However, there are inconveniences that the processing time usually requires about 10 hours per cycle, and harmful substances are generated in the combustion process. In order to eliminate this inconvenience, it has been proposed to use superheated steam, which is clean energy, as a heat source. As a superheated steam generator, an insulating material is interposed around a container containing water or steam. There is known a superheated steam generator using an induction heating method in which a coil is wound and water or steam in a container is heated by applying a high-frequency voltage to the coil to produce superheated steam. (For example, refer to Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
US Pat. No. 5,773,797
[Problems to be solved by the invention]
According to the above conventional superheated steam generator, a container with a large capacity is required to obtain a sufficient amount of superheated steam. On the other hand, if it is not always cooled below a certain temperature, the thermal efficiency is lowered. Cooling is required, and since it takes a large amount of power and time proportional to the amount of water and steam to make superheated steam, it is difficult to efficiently obtain a sufficient amount of superheated steam. was there. It is an object of the present invention to provide a processing apparatus using superheated steam as a heat source under normal pressure, which solves this problem.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
To this end, the processing apparatus for a heat source of atmospheric pressure superheated steam according to claim 1 according to the present invention, the top plate, the bottom plate has a peripheral wall, the inlet of the workpiece on the top, the outlet of the workpiece in the lower, a substantially cylindrical processing chamber having respective stirring mechanism for stirring the treated product in the center, placed in this treatment chamber, one end opened in the processing chamber overheat It becomes a steam discharge port, and the other end penetrates the processing chamber in an airtight and insulated state and opens, and serves as an introduction port for introducing steam or mist-like water that becomes superheated steam and along the inner peripheral wall of the processing chamber. And a pipe heater that is heated to superheated steam by heating the steam or mist-like water introduced by applying a voltage, and located between the pipe heater and the stirring mechanism, and has a diameter increased. Make sure that the upper and lower ends do not close the inlet and outlet. Fixed a cylindrical cover having a large number of vent holes, the processing after having deodorized and filtered through a developing that sucks superheated steam or gas in the processing chamber to the intake reflux pipe by a blower to move the intake reflux pipe to a circulating mechanism for supplying again the room, the applied voltage, the supply amount of such steam, sets the working conditions such as processing time, Ri Do and a control unit for controlling so as to maintain the setting condition, the stirring mechanism, the process A rotating shaft that is pivotally supported by the center of the bottom plate of the chamber and extends upward, a rotating stirring blade attached to the rotating shaft, and a stirring and agitating member attached to the rotating shaft along the bottom plate below the rotating stirring blade. It consists of discharge blades .
[0006]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a preferred embodiment when the present invention is applied to a garbage disposal apparatus will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Here, FIG. 1 is a partial sectional view showing the entire apparatus, and FIG. 2 is a block diagram showing a processing system.
[0007]
As shown in FIG. 1, the garbage processing apparatus 1 is provided with an input port 2 that is an input part for processing garbage (not shown) at the upper end of the peripheral wall 5a, and is heated and dried. A discharge port 3 is provided at the lower end of the peripheral wall 5a, and a rotary shaft 4a of the rotary stirring blade 4 provided with three stirring
[0008]
The
[0009]
The rotating shaft 4a of the rotating stirring blade 4 passes through the
[0010]
In the
[0011]
The
[0012]
Between the
[0013]
One end of an
[0014]
Thus, the superheated steam and dry distillation gas in the
[0015]
Further, an IC for controlling to maintain the set work conditions by inputting and setting work conditions such as a voltage to be applied through the
[0016]
In addition, a plurality of
[0017]
Next, garbage processing performed using the above-described garbage processing apparatus 1 will be described. First, work conditions are input and set in the
[0018]
The dry distillation gas generated from superheated steam and raw garbage in the
[0019]
During this process, the inside of the
[0020]
The processed product is reduced in volume, reduced in volume, sterilized, and can be used as a safe resource for animal feed such as livestock, plant fertilizer such as farm products, deodorant, or soil conditioner. Here, the reason why the heat treatment with superheated steam has a sterilizing action is that the drying rate is high, the surface of the treated product is hardly hardened, and the dried product becomes porous.
[0021]
In addition, this invention is not limited to the said embodiment at all, For example, if it applies to the thawing | decompression process of frozen food as a processing apparatus, the thawing | decompression processed material with a juicy feeling can be obtained. In addition, when applied to cooking, the starch can be made into high-quality alpha, and there is little destruction of physical properties, and since the treatment is performed under a low oxygen state, a cooked product that has good preservation and does not impair the texture can be obtained. Furthermore, for sterilization treatment or sterilization treatment for various cereals such as beans and strawberries, liquid food and drink materials such as various juices, milk and drinking water, water treatment plants, food processing facilities, various containers, medical equipment, etc. Is also applicable.
[0022]
Alternatively, the inlet 2 can be provided in the
[0023]
【The invention's effect】
As described above, according to the processing apparatus according to claim 1 of the present invention, clean heat energy called superheated steam is used as a heat source, high temperature heating can be performed in a low oxygen atmosphere under normal pressure instead of combustion processing, and thermal efficiency is improved. Well, it can be processed in a short time, has a sterilization and sterilization action , and the pipe heater is placed in the processing chamber, so the thermal efficiency is further improved and the processing efficiency is further improved by providing a stirring mechanism. In addition, the processed material introduced from the upper charging port is easily discharged from the discharge port to the outside by the stirring and discharge blade after the processing, and the cover is provided so that the processed material touches the pipe heater. There is an effect that there is nothing .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing an entire processing apparatus.
FIG. 2 is a block diagram showing a processing system.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Garbage disposal apparatus 2 Input port 3 Discharge port 4
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