JP3973499B2 - 乾燥装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばリンゴ・野菜等の食品の残滓や下水道汚泥等の有機性廃棄物のオンサイト乾燥処理、電子工業で発生するレジスト廃等の加工洗浄廃液乾燥処理、食品・薬品製造時の乾燥処理等において使用される圧力空気噴射装置を用いた乾燥装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、地域循環型社会を構築する上で、有機性廃棄物の循環再生利用の機運が高まってきている。特に、食品廃棄物においては腐敗防止の観点からオンサイト処理装置は必須である。従来の乾燥または発酵型処理装置では、食品汚泥等の高含水率汚泥の処理は困難であり、しかも装置導入側のコスト負担も大きくなる場合が多い。そこで、従来においては高温高圧のジェット流を利用したジェットバーナ式乾燥機が利用されている。また、特開平１０−３３７４９１号公報に開示されているように、外部からの高温高圧の蒸気が一端から供給されて蒸気流の調整を成す蒸気流調整部と、この蒸気流調整部の他端に設けられて蒸気を超音速流で噴射するスロートを有するノズルと、蒸気流調整部の周囲に取り付けられた断熱部材とを含む蒸気ジェット噴流噴射装置が提案されている。さらに、特開２００１−７４３７０号公報に開示されているように、乾燥対象物に圧力空気を噴射し、この空気圧力の運動エネルギーによって、この乾燥対象物を粉砕、分散および移送する圧力空気噴射手段を備えた乾燥装置が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらこのような従来提案の装置では、例えばジェットバーナ式乾燥機の場合、高温高圧のジェット流のため装置自体が非常に高価なものとなり、部品の寿命も短いため維持費も高価なものとなる。また、特開平１０−３３７４９１号公報の場合、蒸気流の調整を成す蒸気流調整部を備えた蒸気ジェット噴流方式を利用した乾燥装置であるため、メンテナンス等においてはジェットバーナの問題点を解決したものではあるが、乾燥度の高いケースでは蒸気の再付着による乾燥効率の悪化等の問題が残されている。さらに噴射ノズルの開口形状が、丸型で単数であるため、超音速流によって伴って発生する定常な衝撃波による粉砕・分散の効果が十分に得られない恐れもある。さらに、特開２００１−７４３７０号公報の場合、ジェット噴流流体を蒸気に替えて圧力空気としたことで乾燥効率を蒸気ジェットに比して３〜５割も向上させているものとしているが、対象乾燥物が微小固形物、溶液状およびスラリー状に限定されているため用途が狭い。また、トータル的な乾燥コストを考慮した場合、圧力空気の生成に要するコスト面の削減が重要となってくるのであるが未だ十分に解決されていないのが実情である等の諸々の問題点を有していた。
【０００４】
そこで本発明は叙上のような従来存した諸事情に鑑み創出されたもので、圧力空気噴射式の乾燥装置の高効率化を図り、装置導入側のコスト面での負担を低減することができ、また廃棄物処理コストおよび環境負荷が従来の処理方式と比べて非常に有利なものとなり、汚泥等の液状物から固形物にいたるまで幅広く対応可能な圧力空気噴射装置を用いた乾燥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】
前記目的を達成するために、本発明による装置を実施例に対応させて説明すると、請求項１記載の装置は、
圧力空気噴射部（１２）、熱風噴射部（１３）、およびその下流の原料投入口から、圧力空気、熱風、および原料が接続されている乾燥筒（６）と、
原料（Ｐ）および圧力空気と熱交換をする熱交換機（５）と、
原料（Ｐ）を前記熱交換機（５）を通過させて前記原料投入口に接続する原料供給手段と、
圧力空気を前記熱交換機（５）を介して前記圧力空気噴射部（１２）に接続する圧力空気供給装置（３）と、
熱風を前記熱風噴射部（１３）に接続する熱風発生装置（４）と、
前記乾燥筒でさらに粉砕され熱風内に分散させられている原料を熱風とともに受け入れて熱風と原料を分離するサイクロン（７）と、
前記サイクロン（７）で原料から分離された排ガスを熱交換機（５）に接続し、前記熱交換機（５）を通過した還流ガスを前記熱風発生装置（４）に熱風源として接続する循環経路と、から構成されている。
【０００６】
本発明による請求項２記載の装置は、請求項１記載の乾燥装置において、
前記熱風噴射部（１３）は、圧力空気噴射部（１２）の外周から熱風を噴射するように配置されていることを特徴とする。
本発明による請求項３記載の装置は、請求項２記載の乾燥装置において、
前記圧力空気噴射部（１２）は複数のノズルを束ねて構成したものであり、
前記原料（Ｐ）は必要に応じて破砕機（２Ａ）により破砕されて供給されることを特徴とするものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の一実施の形態を説明すると、図において示される符号１は、被乾燥物Ｐを粉砕・拡散しながら乾燥するための圧力空気噴射装置１１を用いた乾燥装置１の全体構成を示すものであり、この乾燥装置１は、図１に示すように、処理物供給装置２と、圧力空気供給装置３と、熱風発生装置４と、熱交換機５と、圧力空気噴射装置１１を備えた乾燥筒６と、サイクロン７とを備えている。
【０００８】
処理物供給装置２は、溶液・スラリー状または固形状の被乾燥物Ｐを熱交換機５を経て乾燥筒６に通じる圧力空気噴射装置１１の後述する圧力空気噴射部１２前方位置へ供給するための装置であり、被乾燥物Ｐを破砕する破砕機２Ａと、破砕された被乾燥物Ｐを熱交換機５内に送るためのホッパー２Ｂとを備えている。
【０００９】
圧力空気供給装置３は、例えば３〜５ｋｇｆ／ｃｍ２ 以上の高圧の圧力空気を生成し、この圧力空気を熱交換機５を経て乾燥筒６の圧力空気噴射装置１１に供給するための装置であり、この圧力空気の運動エネルギーによって被乾燥物Ｐを粉砕・分散および移送する装置である。
【００１０】
熱風発生装置４は、燃料と外気との供給によって例えば約１５０〜３００℃程度の熱風を発生し、この熱風をファン４Ａを介して乾燥筒６の一端側内部における後述する圧力空気噴射部１２の周囲に配した熱風噴射部１３に供給するための装置であり、熱風噴射部１３は、圧力空気噴射部１２の圧力空気による噴流の周囲に熱風を噴射して、被乾燥物Ｐを乾燥する装置である。
【００１１】
熱交換機５は、サイクロン７から発生分離されて大気中に放出される例えば温度約１００℃程度の高温の排ガスの一部を循環させて、熱エネルギーの再利用による省エネ化を図るためのものであり、処理物供給装置２からの被乾燥物Ｐ、圧力空気供給装置３からの圧力空気それぞれに対し熱エネルギーを付与した後、熱風発生装置４に送られてそこで約３００℃以上に再度加熱されてからファン４Ａを介して乾燥筒６の前記熱風噴射部１３に供給するようにしてある。
【００１２】
乾燥筒６に備え付けられている圧力空気噴射装置１１は、図２に示すように、熱風発生装置４に接続された乾燥筒６の一端側内部の熱風噴射部１３側に、ラバル管状のノズル（Lavel nozzle) を例えば上段、中段、下段との３箇所に筒体の一端開口側に配置させて成る圧力空気噴射部１２を臨ませてあり、当該ノズルの噴出開口部１２Ａを乾燥筒６側へ向けて配置させてある。そして、圧力空気噴射部１２の他端開口側は熱交換機５を経て圧力空気供給装置３に接続されている。
【００１３】
このラバル管状のノズルとは、最初に断面が小さくなっていくようなノズルを通して気体を加速し、断面が最小になる位置で音速にまで到達させ、次にノズルの断面を広くして気体を膨張させることによってさらに連続的に加速することで超音速流を得るという周知の構造である。そして、ノズルを通り抜ける気体の流量が特別な値であってノズルの噴出開口部１２Ａ位置の圧力が外側の圧力よりも低ければ気体の流出は不連続になってノズルの噴出開口部１２Ａの縁より斜め衝撃波が発生する。このとき気体流の外周部からの外圧によって気体は内側に強く圧縮されるのであるが、その強度があまり大きくない場合にのみ定常な衝撃波がノズルの噴出開口部１２Ａから発生する。このように気体はノズルの長方形状の噴出開口部１２Ａの縁から斜め衝撃波を発生しながら膨張と収縮を繰り返す切刃状のパルス波形をしたジェット噴流となって当該噴出開口部１２Ａから噴射され、この気体の超音速流および衝撃波を被乾燥物Ｐの粉砕・拡散に用いている。
【００１４】
また、図３に示すように、ノズルの噴出開口部１２Ａは、その開口形状を略長方形等の細長状に形成して開口面積を縮小することにより、噴射気体である圧力空気の消費量を削減可能となるようにしてある。このとき、ノズルの噴出開口部１２Ａの断面積は、ノズルを通り抜ける気体の設定された流量に応じてノズルの噴出開口部１２Ａ位置の圧力が外側の圧力よりも低いものとなるように設定されている。
【００１５】
なお、本実施の形態では、ノズルの噴出開口部１２Ａの開口形状の最も好ましいものとして略長方形状としてあるが、本発明はこの形状に限定されるものではなく、例えば長円形状・楕円形状・紡錘形状・扁平菱形状・鼓形状・楔形状等の種々の形状に設定することもでき、要するに本発明では噴出開口部１２Ａの開口形状が従来のような円形ではなく細長状に形成されていれば良いのである。また筒体の一端開口部に設けられているノズルの配置は、例えば図３に示すように、上段の中央に１つ、中段の左右に２つ、下段の中央と左右に３つの合計６個となる配列形態を成しているが、本発明はこれらの数と配列形態に限定されるものではないことは勿論である。例えば上段の中央に１つ、中段の左右に２つで合計３個となる配列形態を成しても良いのである。
【００１６】
サイクロン７は、遠心力により処理後の被乾燥物Ｐの固形分と排ガス分とを分離するための装置であり、固形分は下方に落下して例えば堆肥・肥料・飼料等としてリサイクル利用され、排ガス分はその一部を熱交換機５へ戻して、処理物供給装置２からの被乾燥物Ｐ、圧力空気供給装置３からの圧力空気それぞれに対する加熱に寄与させるようにしてある。
【００１７】
次に以上のように構成された実施の形態についての使用、動作の一例を説明するに、図１に示すように、圧力空気供給装置３によって高圧の圧力空気を生成し、この圧力空気を熱交換機５を経て乾燥筒６の圧力空気噴射装置１１に供給する。これと同時に熱風発生装置４によって熱風を発生し、この熱風をファン４Ａを介して乾燥筒６の一端側内部における圧力空気噴射部１２の周囲に配した熱風噴射部１３に供給する。このとき圧力空気はノズルの長方形状の噴出開口部１２Ａのへりから斜め衝撃波を発生しながら膨張と収縮を繰り返す切刃状のパルス波形をしたジェット噴流となって当該噴出開口部１２Ａから噴射される。
【００１８】
そして処理物供給装置２によって、溶液・スラリー状または固形状の被乾燥物Ｐを熱交換機５を経て乾燥筒６に通じる圧力空気噴射装置１１の圧力空気噴射部１２前方位置へ順次供給する。このとき熱風噴射部１３は、圧力空気噴射部１２の圧力空気による噴流の周囲に熱風を噴射して、被乾燥物Ｐを乾燥すると同時に、圧力空気噴射部１２のノズルからの圧力空気による噴流によって発生する気体の超音速流および衝撃波でもって被乾燥物Ｐを粉砕・拡散させる。
【００１９】
乾燥筒６による処理後において、被乾燥物Ｐはサイクロン７へ送られ、そこで遠心力により処理後の被乾燥物Ｐの固形分と排ガス分とが分離される。そして固形分は下方に落下して例えば堆肥・肥料・飼料等としてリサイクル利用される。一方、排ガス分はその一部を熱交換機５へ戻され、処理物供給装置２からの被乾燥物Ｐ、圧力空気供給装置３からの圧力空気それぞれに対し熱エネルギーを付与した後、熱風発生装置４に送られてそこで再度加熱されてからファン４Ａを介して乾燥筒６の前記熱風噴射部１３に供給される。
【００２０】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されているために、圧力空気噴射式の乾燥装置１の高効率化を図り、且つ装置導入側のコスト面での負担を低減することができ、また廃棄物処理コストおよび環境負荷が従来の処理方式と比べて非常に有利なものとなり、しかも汚泥等の液状物から固形物にいたるまで幅広く対応可能な圧力空気噴射装置１１を用いた乾燥装置１を提供することができる。
【００２１】
また、廃棄物排出者の経済性の問題を一挙に解決することができ、さらに地域循環型処理を促進して、地域産業の活性化に資することができる。そして、有機性廃棄物のリサイクル率を向上させることができ、炭酸ガスの排出量の削減にも寄与できる。しかも食品廃棄物の飼料化を促進し、飼料自給率の向上にも寄与することができる。
【００２２】
特に、ラバル管状のノズルを複数に配置させ圧力空気供給装置３に接続されて成る圧力空気噴射部１２を、熱風発生装置４に接続された乾燥筒６内部の熱風噴射部１３側に臨ませると共に、ノズルの噴出開口部１２Ａの開口形状を略長方形等の細長状に形成して、ノズルの噴出開口部１２Ａの開口面積を縮小することにより、噴射気体である圧力空気の消費量を約半分以下にまで削減可能となる。しかもこのためノズルを複数化することができ、被乾燥物Ｐの粉砕・拡散効率をいっきに高めることができる。また、圧力空気はノズルの長方形状の噴出開口部１２Ａのへりから斜め衝撃波を発生しながら膨張と収縮を繰り返す切刃状のパルス波形をしたジェット噴流となって当該噴出開口部１２Ａから噴射され、この気体の超音速流および衝撃波を被乾燥物Ｐの粉砕・拡散に用いているため、従来技術では困難であった固形物の粉砕・拡散および即時乾燥を可能にした。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態における乾燥装置の構成図である。
【図２】同じく圧力空気噴射装置の断面図である。
【図３】同じくその正面図である。
【符号の説明】
Ｐ…被乾燥物
１…乾燥装置
２…処理物供給装置
３…圧力空気供給装置
４…熱風発生装置
５…熱交換機
６…乾燥筒
７…サイクロン
１１…圧力空気噴射装置
１２…圧力空気噴射部
１２Ａ…噴出開口部
１３…熱風噴射部

Claims (3)

1. 圧力空気噴射部、熱風噴射部、およびその下流の原料投入口から、圧力空気、熱風、および原料が接続されている乾燥筒と、
   原料および圧力空気と熱交換をする熱交換機と、
   原料を前記熱交換機を通過させて前記原料投入口に接続する原料供給手段と、
   圧力空気を前記熱交換機を介して前記圧力空気噴射部に接続する圧力空気供給装置と、
   熱風を前記熱風噴射部に接続する熱風発生装置と、
   前記乾燥筒でさらに粉砕され熱風内に分散させられている原料を熱風とともに受け入れて熱風と原料を分離するサイクロンと、
   前記サイクロンで原料から分離された排ガスを熱交換機に接続し、前記熱交換機を通過した還流ガスを前記熱風発生装置に熱風源として接続する循環経路と、
   から構成した乾燥装置。
2. 請求項１記載の乾燥装置において、
   前記熱風噴射部は、圧力空気噴射部の外周から熱風を噴射するように配置されていることを特徴とする乾燥装置。
3. 請求項２記載の乾燥装置において、
   前記圧力空気噴射部は複数のノズルを束ねて構成したものであり、
   前記原料は必要に応じて破砕機により破砕されて供給されることを特徴とする乾燥装置。

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