JP6523652B2 - 連続減圧固液分離装置 - Google Patents

Description

本発明は、水分を含む含水処理物を低真空領域の減圧空間中において脱水・乾燥させる連続減圧固液分離装置に関する。

現代社会の発展の裏で産業廃棄物は増加の一途を辿り、その産業廃棄物としては半分近くを下水処理から生じた含水率７０〜８０％の脱水汚泥である余剰汚泥が占めている。有機性の余剰汚泥は、悪臭や有害ガスという二次的公害発生の問題や埋め立て容積の問題などから、容積を１／５〜１／７に減容する焼却処理を施した後、埋め立て廃棄されている。しかし、焼却処理は、焼却設備の確保や燃料費など経費負担が大きく、より安価で余剰汚泥の減容化が急務とされている。

下水道汚泥以外にも、例えば、北海道だけでも、ホタテの養殖時には、ホタテ貝殻に付着して成長を阻害するために貝殻表面から除去されるザラボヤが年間約２万１千トン、ホタテの加工時には、不要部位のウロや生殖巣が約３万トン、ホタテ以外にも、イカの加工時には不要部位の内蔵が９千トンと大量の水産系廃棄物が廃棄されている。この他の産業分野においても、野菜クズや果物絞りかす、デンプン廃液やテンサイ廃液のような農業系作物残渣廃棄物などの含水量の多い廃棄物が大量に廃棄されており、効果的な減容化が課題となっている。

また、２０１１年の東日本大震災の際に発生した福島第一原発事故により生じた大量の放射能汚染廃棄物や放射能汚染水は、いまだ処理せずに放置されており、これらの安全な処理が求められている。

特許文献１には、原子力発電所の蒸気発生器において、二次測伝熱管に高温化学洗浄を適用した際に生じた廃液の処理方法について記載されている。特許文献１に記載の処理方法の第２の実施形態においては、廃液を真空式乾燥機に供給し、廃液を攪拌しながら機内の空気を吸気して減圧し、さらに加熱して廃液中の水分を蒸発させて乾燥固形物とする処理を行っている。

特開２００２−３４６５４４号公報

しかしながら、特許文献１に記載の真空式乾燥機においては、機内に廃液を供給してから吸気して減圧するようにされているため、機内に対して処理物である廃液を供給する際および処理後に生じる乾燥固形物を取り出す際には、機内をその都度、大気圧状態に戻す必要があり、廃液の脱水乾燥を連続的に行うことができないという問題を有していた。

そこで、本発明においては、減圧室の減圧状態を保持した状態で水分を含む含水処理物の搬入・搬出を行い、減圧状態における含水処理物の連続的な脱水・乾燥による固液分離を可能とする連続減圧固液分離装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するべく本発明の第１の連続減圧固液分離装置は、大気圧空間から減圧空間に含水処理物を搬入するための処理物搬入部と、前記減圧空間から大気圧空間に処理後の乾燥処理物を搬出するための処理物搬出部とを有する減圧乾燥機と、前記減圧乾燥機の減圧空間内を減圧するための真空ポンプとを備え、前記減圧空間内への含水処理物の搬入および前記減圧空間からの乾燥処理物の搬出を連続で行って含水処理物の脱水・乾燥を行う連続減圧固液分離装置であって、前記処理物搬入部には、減圧空間の減圧状態を保持しながら大気圧空間側から減圧空間側に含水処理物を移動可能な搬入部側処理物搬送機が設けられ、前記処理物搬出部には、大気圧空間側もしくは減圧空間側に開口を移動させて乾燥処理物を保持・解放可能な少なくとも１つのポケット部を有する搬出部側処理物搬送機が設けられ、前記減圧乾燥機の減圧空間は、内周面にネジ溝が形成されるとともに前記減圧空間内の前記含水処理物を加熱するヒータを備えた円筒からなり、モータによって前記円筒の中心軸まわりに回転可能であって、前記処理物搬入部側が低くかつ処理物搬出部側が高く傾斜しているロータリコンベアとされており、前記ロータリコンベアの上端部には、前記乾燥処理物を前記搬出部側処理物搬送機に導く処理物搬送管が連接されているとともに、固液分離されて生成された水蒸気を排出する真空ポンプが連接されており、前記減圧空間内から乾燥処理物を搬出する際には、前記搬出部側処理物搬送機の前記ポケット部の開口を減圧空間側に位置させて乾燥処理物を前記ポケット部内に保持した後、前記開口を大気圧空間側に移動させるとともに前記ポケット部内の乾燥処理物を大気圧空間内に解放して前記減圧空間内から乾燥処理物を搬出するように形成されていることを特徴とする。

また、本発明の第２の連続減圧固液分離装置は、前記搬入部側処理物搬送機は、大気圧空間側もしくは減圧空間側に開口を移動させて含水処理物を保持・解放可能な少なくとも１つのポケット部を備え、前記減圧空間内に含水処理物を搬入する際には、前記搬入部側処理物搬送機の前記ポケット部の開口を大気圧空間側に位置させて含水処理物を前記ポケット部内に保持した後、前記開口を減圧空間側に移動させるとともに前記ポケット部内の含水処理物を減圧空間内に解放して前記減圧空間内に含水処理物を搬入するように形成されていることを特徴とする。

このような、本発明の第１または第２の連続減圧固液分離装置においては、減圧状態を保持した状態で、大気圧空間である外部から減圧乾燥機の減圧空間に対して処理物を搬入または搬出することができるので、搬入・搬出を行う毎に減圧乾燥機を大気圧に戻す必要がなく、処理物の連続した脱水・乾燥による固液分離を行うことを可能とする。また、減圧乾燥方式を用いることにより、低い加熱温度で含水処理物中の水分を蒸発させることができるので容易な含水処理物の脱水・乾燥を可能とする。この脱水・乾燥による固液分離の結果、下水道汚泥、水産系廃棄物、農業系作物残渣廃棄物、放射能汚染廃棄物または放射能汚染水などの大幅な減容化を図り、従来の水分を含む廃棄物と比べて、その後の処理や埋め立て地への負担を大幅に軽減することを可能とする。また、本発明においては、減圧乾燥機の減圧空間をロータリコンベアとすることによって、当該ロータリコンベアを回転させることで減圧空間内の含水処理物を攪拌しながら加熱し、さらにロータリコンベアの内周面に形成されているネジ溝によって減圧空間内における搬送をも可能とする。また、減圧空間に搬入された含水処理物は水蒸気の蒸発にともない蒸発熱（潜熱）を奪われて急激に温度が低下し凍結するが、ロータリコンベアにおいて攪拌および搬送を同時に行うようにしていることで、処理物が凍結することを防止し、均一に処理物を加熱して処理物の脱水・乾燥による効率の良い固液分離が可能となる。

本発明の第３の連続減圧固液分離装置は、前記搬入部側処理物搬送機は、含水処理物を減圧空間側に押し出し可能な押出機からなり、前記減圧空間内に粘性を有する含水処理物を押し出して搬入するように形成されていることを特徴とする。

このような、本発明の第３の連続減圧固液分離装置においては、泥や粘度の高いヘドロもしくはゲルなどの粘性を有する含水処理物を効率よく減圧空間に搬入することを可能とする。

本発明の第４の連続減圧固液分離装置は、前記第１のおよび第２の連続減圧固液分離装置において、前記搬入部側処理物搬送機および前記搬出部側処理物搬送機が、前記ポケット部が形成され前記ポケット部の開口を大気圧空間側または減圧空間側に移動可能に形成されたトラップ部材と、 前記大気圧空間側と前記減圧空間側に開口部が形成され、前記トラップ部材を内部に収納可能なケーシング部材とを有し、前記ケーシング部材の内部において、前記トラップ部材と前記ケーシング部材の内壁との間にはオイルシールもしくはパッキンが設けられていることを特徴とする。また、本発明の第５の連続減圧固液分離装置は、前記トラップ部材が、球状、楕円球状、円錐状もしくは円柱状であることを特徴とする。

このような、本発明の第４および第５の連続減圧固液分離装置においては、減圧状態を保持した状態で、大気圧空間である外部から減圧乾燥機の減圧空間に対して含水処理物を搬入または搬出することができるので、搬入・搬出を行う毎に減圧乾燥機を大気圧に戻す必要がなく、含水処理物の脱水・乾燥によるスムーズな固液分離処理を可能とする。

本発明の第６の連続減圧固液分離装置は、前記搬入部側処理物搬送機の上流側には、前記減圧乾燥機に搬入前の含水処理物を粉砕するための粉砕機が設けられていることを特徴とする。

本発明の第６の連続減圧固液分離装置においては、粉砕機によって処理物中の固形成分を粉砕し、粒径を小さくすることができるので、含水処理物の表面積を増大させて効率よく処理物を加熱し、短時間での脱水・乾燥による固液分離を可能とする。さらに、粉砕によって処理物中の固形成分の粒径を小さくすることにより、処理後の処理物のさらなる減容化を実現することができる。

本発明の第７の連続減圧固液分離装置は、脱水乾燥した際に含水処理物から蒸発した水蒸気を急冷して氷として保持するコールドトラップが設けられていることを特徴とする。

本発明の第８の連続減圧固液分離装置は、前記コールドトラップの表面に保持した氷を掻き落とすための切削カッターが設けられていることを特徴とする。

本発明の第７および第８の連続減圧固液分離装置においては、脱水された水分を効率よく除去することを可能とする。

本発明の第９の連続減圧固液分離装置は、脱水乾燥した際に含水処理物から蒸発した水蒸気を減圧空間において冷却管の表面で凝縮して液体とする減圧凝縮室が設けられていることを特徴とする。

本発明の第９の連続減圧固液分離装置においては、含水処理物から分離された水分を効率よく回収することができるとともに、省エネルギー化を可能とすることで低兼化を実現することができる。

本発明の第１０の連続減圧固液分離装置は、前記減圧乾燥機と前記減圧凝縮室との間には、前記減圧乾燥機から前記減圧凝縮室に流入する水蒸気の流入量を調整する流量調整部材が設けられていることを特徴とする。

本発明の第１０の連続減圧固液分離装置においては、流量調整部材によって水蒸気の流入量を適宜調整しながら固液分離を行うことで、減圧凝縮室における凝縮機能を低下させることなく効率よく水蒸気の凝縮を続けることができる。

本発明の連続減圧固液分離装置によれば、減圧室の減圧状態を保持した状態で水分を含む含水処理物の搬入・搬出を行い、減圧状態における含水処理物の連続的な脱水・乾燥による固液分離を可能とする。

本発明の第１実施形態の連続減圧固液分離装置を示すブロック図 本発明の連続減圧固液分離装置における処理物搬送機を示し、（ａ）は当該処理物搬送機の断面図、（ｂ）は当該処理搬送機に採用可能な形状のトラップ部材の種類 押出式の搬入部側処理物搬送機の要部拡大図 より具体的な本発明の連続減圧固液分離装置の態様を示す断面図 図４における搬入部側処理物搬送機３ｉｎの断面図 図４における搬出部側処理物搬送機３ｏｕｔの断面図 (ａ)乃至（ｅ）は搬入部側処理物搬送機３ｉｎおよび搬出部側処理物搬送機３ｏｕｔの動作を示す断面図 乾燥室のその他の形態を示し、（ａ）は乾燥室の横断面図、（ｂ）は乾燥室の縦断面図 本発明の連続減圧固液分離装置の第２実施形態を示す断面図 実施例１における本発明の連続減圧固液分離装置の動作手順を示すフローチャート 実施例２における本発明の連続減圧固液分離装置の動作手順を示すフローチャート

以下に、本発明の連続減圧固液分離装置１の第１実施形態について図１乃至図８を用いて説明する。

本発明の連続減圧固液分離装置１の第１実施形態においては、図１に示すように、大気圧空間Ａにある水分を含む含水処理物Ｗｐ（Ａ）を減圧状態とされた減圧空間Ｖに搬入し、減圧空間Ｖ中において、含水処理物Ｗｐ（Ｖ）を加熱して脱水・乾燥による固液分離を行い、乾燥された乾燥処理物Ｗｆ（Ｖ）を大気圧空間Ａに搬出する処理を連続して行うものである。なお、記号の（Ａ）は、大気圧空間Ａ内の処理物Ｗを示し、記号の（Ｖ）は、減圧空間Ｖ内の処理物Ｗを示す。また、以降、処理前の水分を含む処理物Ｗを含水処理物Ｗｐ、処理後の乾燥した処理物Ｗを乾燥処理物Ｗｆとして説明する。そして、図１においては、大気圧空間Ａ内の含水処理物Ｗｐを含水処理物Ｗｐ（Ａ）、減圧空間Ｖ内の含水処理物Ｗｐを含水処理物Ｗｐ（Ｖ）、減圧空間Ｖ内の乾燥処理物Ｗｆを乾燥処理物Ｗｆ（Ｖ）、大気圧空間Ａ内の乾燥処理物Ｗｆを乾燥処理物Ｗｆ（Ａ）として示す。

本発明の連続減圧固液分離装置１においては、図１に示すように、減圧空間Ｖを備えた減圧乾燥機２を有する。この減圧乾燥機２は、ヒーターＨによって、減圧空間Ｖ中の処理物Ｗ（Ｖ）が、これに含まれる水分が目標とする水蒸気の蒸発量となる温度に加熱されるように構成されており、さらに、当該減圧空間Ｖに対して大気圧空間Ａにある含水処理物Ｗｐ（Ａ）を搬入するための処理物搬入部２１と、当該減圧空間Ｖ内において脱水・乾燥を行った後の乾燥処理物Ｗｆ（Ｖ）を大気圧空間Ａへ搬出するための処理物搬出部２２とが設けられている。

また、減圧乾燥機２には、外部に設けられた真空ポンプＰが接続されており、当該真空ポンプＰによって減圧空間Ｖ内部の空気および含水処理物Ｗｐ（Ｖ）から蒸発した水蒸気を排気して減圧し、減圧乾燥機２の内部を減圧状態、より具体的には低真空状態とするように構成されている。

そして、減圧空間Ｖと真空ポンプＰとの間には、排気された水蒸気を捕集するためのコールドトラップ６が設けられている。なお、含水処理物Ｗｐから分離された水分、すなわち、水蒸気はコールドトラップ６以外にも、例えば、減圧乾燥機２に対して以降の第２実施形態において説明する減圧凝縮室６００を接続して、減圧状態において水蒸気を凝縮させて液体の水として捕集するようにしてもよい。

処理物搬入部２１には、大気圧空間Ａと減圧空間Ｖとの間で、両空間の気圧を等しくすることなく、すなわち、減圧区間Ｖの減圧状態を維持したままで、含水処理物Ｗｐを減圧空間Ｖに搬入可能な搬入部側処理物搬送機３ｉｎが設けられ、処理物搬出部２２には、大気圧空間Ａと減圧空間Ｖとの間で、両空間の気圧を等しくすることなく、すなわち、減圧空間Ｖの減圧状態を維持したままで、乾燥処理物Ｗｆを大気圧空間Ａに搬出可能な搬出部側処理物搬送機３ｏｕｔが設けられている。

搬入部側処理物搬送機３ｉｎおよび搬出部側処理物搬送機３ｏｕｔは、図２（ａ）に示すように、処理物Ｗを内部に保持するポケット部３１ａが形成されたトラップ部材３１がケーシング部材３２の内部で回転軸３１ｂまわりに回転移動可能に収納されており、ケーシング部材３２には、大気圧空間Ａ側と減圧空間Ｖ側とにそれぞれ開口部３２ａ，３２ｂが形成されている。なお、トラップ部材３１の形状は、ケーシング部材３２の内部において、大気圧空間Ａ側の開口部３２ａまたは減圧空間Ｖ側の開口部３２ｂにポケット部３１ａの開口を一致させるように移動することができる形状であればよく、図２（ｂ）に示すように、球状、楕円球状、円錐状もしくは円柱状とすることが可能である。図２（ｂ）の破線部は、それぞれポケット部３１ａが形成される位置を示す。

さらに、ケーシング部材３２の内部において、ケーシング部材３２の内壁とトラップ部材３１の外周面との間に形成された間隙Ｓには、図２（ａ）に示すように、当該間隙Ｓを介して大気圧空間Ａと減圧空間Ｖとの間で空気の移動を完全に遮断するためのパッキン４が設けられている。なお、パッキン４の他にも、オイルシールを用いることができ、パッキン４とオイルシールとの両方を組み合わせて設けるようにしてもよい。また、回転軸３１ｂとケーシング部材３２との間においても、図示を省略した周知の軸シール機構によって大気圧空間Ａと減圧空間Ｖとの間での空気の移動を完全に遮断するように構成されている。

図２に示すような、搬入部側処理物搬送機３ｉｎおよび搬出部側処理物搬送機３ｏｎｔとすることにより、減圧空間Ｖの減圧状態を保持したままで、大気圧空間Ａと減圧空間Ｖとの間で、処理物Ｗの連続した搬入・搬出を行うことを可能とする。

またさらに、搬入部側処理物搬送機３ｉｎは、図３に示すように、大気圧空間Ａに設けられ処理物搬入部２１の上流側に粘度の高い含水処理物Ｗｐ（Ａ）を貯留するためのシューター８ａと、シューター８ａに所定量の含水処理物Ｗｐ（Ａ）が貯められると、含水処理物Ｗｐ（Ａ）を圧縮するとともに減圧空間Ｖに押し出すための押出部材８ｂと、シューター８ａ内部と減圧空間Ｖとを隔て、レバーなどの操作によって開閉可能な仕切り部材８ｃとを備え、シューター８ａ内部に粘度の高い含水処理物Ｗｐ（Ａ）を投入し、シューター８ａに所定量の含水処理物Ｗｐ（Ａ）が投入されると、押出部材８ｂが降下して含水処理物Ｗｐ（Ａ）を圧縮するとともに、レバーを操作して仕切り部材８ｃを移動させて含水処理物Ｗｐ（Ａ）を減圧空間内Ｖに押し出して、粘度の高い含水処理物Ｗｐ（Ａ）を減圧空間Ｖに搬入する押出機８とすることができる。

搬入部側処理物搬送機３ｉｎを押出機８とすることにより、減圧空間Ｖの減圧状態を保持したままで、固形廃棄物や高粘度のヘドロなどの粘度の高い含水処理物Ｗｐ（Ａ）を効率よく減圧空間Ｖに搬入することを可能とする。

なお、含水処理物Ｗｐとしては、例えば、下水道汚泥、ザラボヤ、ホタテのウロや生殖巣、イカの内蔵などの水産系廃棄物、野菜くずや果物絞りかすなどの農業系作物残渣廃棄物、デンプン廃液やテンサイ廃液などの汚水、放射能汚染水や放射能汚染汚泥などの放射能汚染廃棄物、この他にも、建設汚泥や汚染土壌など水分と個体成分の混合物からなるものであればいかなるものでもよい。

本実施形態のより具体的な態様について説明すると、図４に示すように、処理物Ｗの搬送方向における上流側から、含水処理物Ｗｐ（Ａ）を粉砕するための粉砕機５、粉砕機５によって粉砕された含水処理物Ｗｐ（Ａ）を大気圧空間Ａから減圧空間Ｖに搬入するための搬入部側処理物搬送機３ｉｎ、搬入部側処理物搬送機３ｉｎによって搬入された含水処理物Ｗｐ（Ｖ）を減圧乾燥機２の乾燥室２４に搬送する処理物搬送管２３ａ、処理物乾燥管２３ａを介して搬送されてくる含水処理物Ｗｐ（Ｖ）を脱水・乾燥させる乾燥室２４、乾燥室２４において脱水・乾燥処理が終わった乾燥処理物Ｗｆ（Ｖ）を処理物搬送機３ｏｕｔに搬送するための処理物搬送管２３ｂ、処理物搬送管２３ｂによって搬送されてきた乾燥処理物Ｗｆ（Ｖ）を減圧空間Ｖから大気圧空間Ａに搬出するための搬出部側処理物搬送機３ｏｕｔが設けられている。

また、減圧乾燥機２には、少なくとも処理物搬送管２３および乾燥室２４の内部の空気および含水処理物Ｗｐ（Ｖ）から蒸発した水蒸気を排気して減圧空間Ｖを形成するための真空ポンプＰが接続されている。真空ポンプＰとしては、例えば、油回転真空ポンプ、メカニカルブースターポンプと油回転真空ポンプとのユニット、水封式真空ポンプまたはエジェクター式真空ポンプなどを用いることができる。

乾燥室２４は、円筒形状とされ、円筒内部の表面にはネジ溝２５ａが形成され、当該円筒を円心軸まわりに回転させることにより内部に投入された処理物Ｗ（Ｖ）を搬送可能なロータリコンベア２５とで構成されている。処理物Ｗ（Ｖ）を脱水・乾燥させる際には、乾燥室２４を円心軸まわりに回転させることによって、内部に搬入された処理物Ｗ（Ｖ）を攪拌するように形成されており、さらに、処理物Ｗ（Ｖ）をネジ溝２５ａに沿って移動させて、搬出部側処理物搬送機３ｏｕｔが設けられた下流側へ搬送するように形成されている。

乾燥室２４の外周面には、減圧空間Ｖ内の含水処理物Ｗｐ（Ｖ）を加熱するためのヒータＨが一部もしくは全周を覆うようにして設けられている。

また、図４に示すように、処理物搬送管２３ａと真空ポンプＰとの間には、脱水・乾燥時に含水処理物Ｗｐ（Ｖ）から蒸発して分離された水蒸気を捕集するため固定トラップ板６ａを有するコールドトラップ６が設けられている。コールドトラップ６の内部には、固定トラップ板６ａの表面に凝結した氷を掻き落とすための回転式切削カッター６ｂが設けられており、図示を省略した駆動手段によって回転式切削カッター６ｂを回転駆動することにより、固定トラップ板６ａの表面に過剰に氷が堆積することを防止して、効率よく水蒸気を捕集するようにされている。この時、固定トラップ板６ａの表面には、入口と出口とが図示を省略した冷凍機に接続され、内部に冷媒を送水するための冷媒パイプが張り巡らされており、当該冷凍機から冷媒パイプ内に冷媒を循環通水させることによって、固定トラップ板６ａの表面を冷却して、含水処理物Ｗｐ（Ｖ）から蒸発した水蒸気を凝結させて捕集するように形成されている。

さらに、コールドトラップ６には、図４に示すように、導入される水蒸気にオゾンを曝気するためのオゾン発生器７が接続されており、処理物から発生した悪臭や微生物などをオゾンガスによって消臭・殺菌するようにされている。

＜搬入部側処理物搬送機３ｉｎについて＞
ここで、処理物搬入部２１としての搬入部側処理物搬送機３ｉｎについて図５を用いて説明する。なお、図５においては、上方が大気圧空間Ａ、下方が減圧空間Ｖとして示している。

搬入部側処理物搬送機３ｉｎは、大気圧空間Ａ側の開口部３２ａ、減圧空間Ｖ側の開口部３２ｂおよび内部にトラップ部材３１を収納するための収納部３２ｃが形成されたケーシング部材３２と、ケーシング部材３２の収納部３２ｃに支持されるとともに、回転軸３１ｂまわりに回転移動可能に配設された球状のトラップ部材３１とを備えている。

ケーシング部材３２の大気圧空間Ａ側の開口部３２ａには、含水処理物Ｗｐ（Ａ）をトラップ部材３１へ投入するための投入口ＩＮが接続されており、投入口ＩＮには、含水処理物Ｗｐ（Ａ）を粉砕するためのミキサーなどからなる粉砕機５が設けられている。そして、ケーシング部材３２の減圧空間Ｖ側の開口部３２ｂには、減圧乾燥機２の乾燥室２４へ含水処理物Ｗｐ（Ｖ）を搬送するための処理物搬送管２３ａの端部が接続されている。

トラップ部材３１には、図５に示すように、外周面の一部（図５においては上方部分）に開口を有するポケット部３１ａが形成されており、図示を省略した回転駆動手段によって回転軸３１ｂを回転駆動してトラップ部材３１を回転軸３１ｂまわりに回転移動させることによって、ポケット部材３１ａの開口をケーシング部材３２の大気圧空間Ａ側の開口部３２ａ、または減圧空間Ｖ側の開口部３２ｂに位置させるように形成されている。

また、ケーシング部材３２の収納部３２ｃにおける、トラップ部材３１の外周面と収納部３２ｃの内周面との間には、真空シールのためのパッキン４が設けられている。本実施形態においては、ケーシング部材３２の大気圧空間Ａ側の開口部３２ａおよび減圧空間Ｖ側の開口部３２ｂの近傍（図５におけるトラップ部材３１の上方と下方）に、トラップ部材３１の回転軸３１ｂと平行にリング状のパッキン４ｐがそれぞれ設けられ、ケーシング部材３２に支持された回転軸３１ｂの近傍（図５におけるトラップ部材３１の左方と右方）に、回転軸３１ｂに対して垂直、すなわち、回転軸３１ｂと同心にリング状のパッキン４ｃがそれぞれ設けられている。

＜搬出部側処理物搬送機３ｏｎｔについて＞
同様に、処理物搬出部２２としての搬出部側処理物搬送機３ｏｕｔについて図６を用いて説明する。なお、図６においては、上方が減圧空間Ｖ、下方が大気圧空間Ａとして示している。また、搬入部側処理物搬送機３ｉｎと同じ構成については、同じ符号を用いて説明する。

搬出部側処理物搬送機３ｏｕｔは、減圧空間Ｖ側の開口部３２ｂ、大気圧空間Ａ側の開口部３２ａおよび内部にトラップ部材３１を収納するための収納部３２ｃが形成されたケーシング部材３２と、ケーシング部材３２の収納部３２ｂに支持された回転軸３１ｂまわりに回転移動可能に配設された球状のトラップ部材３１とを備えている。

ケーシング部材３２の減圧空間Ｖ側の開口部３２ｂには、減圧乾燥機２の乾燥室２４において脱水・乾燥された乾燥処理物Ｗｆ（Ｖ）を搬出するための処理物搬出管２３ｂの端部が接続されている。そして、ケーシング部材３２の大気圧空間Ａ側の開口部３２ａには、トラップ部材３１によって搬出された乾燥処理物Ｗｆ（Ａ）を大気圧空間Ａに排出するための排出口ＯＵＴが接続されている。なお、排出口ＯＵＴには、乾燥処理物Ｗｆ（Ａ）を更に粉砕するための粉砕機や排出された乾燥処理物Ｗｆ（Ａ）が外気と接触することを防止するための包装機などを設けてもよい。

トラップ部材３１には、図６に示すように、外周面の一部（図６においては上方部分）に開口を有するポケット部３１ａが形成されており、図示を省略した回転駆動手段によって回転軸３１ｂを回転駆動してトラップ部材３１を回転軸３１ｂまわりに回転移動させることによって、ポケット部材３１ａの開口をケーシング部材３２の減圧空間Ｖ側の開口部３２ｂまたは大気圧空間Ａ側の開口部３２ａに位置させるように形成されている。

また、ケーシング部材３２の収納部３２ｃにおける、トラップ部材３１の外周面と収納部３２ｃの内周面との間には、真空シールのためのパッキン４が設けられている。本実施形態においては、ケーシング部材３２の大気圧空間Ａ側の開口部３２ａおよび減圧空間Ｖ側の開口部３２ｂの近傍（図６におけるトラップ部材３１の上方と下方）に、トラップ部材３１の回転軸３１ｂと平行にリング状のパッキン４ｐがそれぞれ設けられ、ケーシング部材３２に支持された回転軸３１ｂの近傍（図６におけるトラップ部材３１の左方と右方）に、回転軸３１ｂに対して垂直、すなわち、回転軸３１ｂと同心にリング状のパッキン４ｃがそれぞれ設けられている。

搬入部側処理物搬送機３ｉｎおよび搬出部側処理物搬送機３ｏｕｔには、ニッケル基の耐食性合金、ステンレス鋼、鋼、ニッケル、チタン、アルミニウムまたはアルミニウム合金などの金属、ウレタンゴム、シリコンゴム、フッ素ゴム、天然ゴムなどの高分子化合物もしくはセラミックスなどの材料を用いることが好ましい。

このような、第１実施形態における搬入部側処理物搬送機３ｉｎおよび搬出部側処理物搬送機３ｏｕｔによれば、回転軸３１ｂと平行なパッキン４ｐと同心なパッキン４ｃとを設けることにより、大気圧空間Ａと減圧空間Ｖとを完全に隔てた状態で、トラップ部材３１を回転移動させることを可能とし、外気圧の異なる大気圧空間Ａ側から減圧空間Ｖ側に対して処理物Ｗを搬入・搬出することを可能とする。

＜搬入部側・搬出部側処理物搬送機３ｉｎ，３ｏｕｔの搬送方法＞
以下に、搬入部側処理物搬送機３ｉｎおよび搬出部側処理物搬送機３ｏｕｔによる処理物Ｗの搬送方法について図７を用いて説明する。なお、図７においては、処理物Ｗの移動を斜線領域の移動によって示す。

まず、図７（ａ）に示すように、処理物Ｗが貯められている側の開口部、すなわち、搬入部側処理物搬送機３ｉｎにおいては大気圧空間Ａ側の開口部３２ａ、搬出部側処理物搬送機３ｏｕｔにおいては減圧空間Ｖ側の開口部３２ｂにトラップ部材３１のポケット部３１ａの開口を位置させて、処理物Ｗをポケット部３１ａ内に投入する。

次に、図７（ｂ）に示すように、トラップ部材３１を回転軸３１ｂまわりに回転移動させて（図７においては、紙面方向に対して垂直方向に回転軸３１ｂが存在する。）、開口部の端部で余分な処理物Ｗをすり切った後、図７（ｃ）に示すように、所定量の処理物Ｗをポケット部３１ａに保持した状態で、さらに回転移動させる。

そして、図７（ｄ）に示すように、処理物Ｗを解放する側の開口部、すなわち、搬入部側処理物搬送機３ｉｎにおいては減圧空間Ｖ側の開口部３２ｂ、搬出部側処理物搬送機３ｏｕｔにおいては大気圧空間Ａ側の開口部３２ａと、ポケット部３１ａの開口とが一致し始めると、開口と開口部によって形成される隙間から処理物Ｗが解放され始め、図７（ｅ）に示すように、ポケット部３１ａの開口と開口部とが一致したところでポケット部３１ａ内に保持していた処理物Ｗが自重によって完全に放出される。

ポケット部３１ａ内の処理物Ｗを完全に解放した後に、トラップ部材３１を再度、図７（ａ）の位置まで回転移動させるとともに、図７（ａ）〜（ｅ）に示す動作を繰り返すことにより、互いに外気圧の異なる空間の間における処理物Ｗを搬入・搬出を連続で行うことを可能とする。

第１実施形態の連続減圧固液分離装置１の動作を図４を用いて説明する。

投入口ＩＮに含水処理物Ｗｐ（Ａ）が投入されると、ミキサーなどからなる粉砕機５が含水処理物Ｗｐ（Ａ）中の固形成分の粉砕を行う。含水処理物Ｗｐ（Ａ）中の固形成分が所定の粒径となったら、モータＭによって搬入部側処理物搬送機３ｉｎの回転軸３１ｂを所定の回転速度で回転駆動させる。

この回転駆動によって搬入部側処理物搬送機３ｉｎのトラップ部材３１は、ケーシング部材３２の収納部３２ｃにおいて回転移動を開始し、トラップ部材３１のポケット部３１ａの開口と大気圧空間Ａ側の開口部２３ａとが重なり初めてポケット部３１ａ内が大気圧状態とされると、ポケット部３１ａに含水処理物Ｗｐ（Ａ）が投入され始め、ポケット部３１ａの開口が開口部３２ａと完全に一致した時点でポケット部３１ａ内が完全に含水処理物Ｗｐ（Ａ）で満たされる（図７（ａ）参照）。

搬入部側処理物搬送機３ｉｎのトラップ部材３１が図７（ｂ）〜（ｃ）と更に回転移動を続けて、ポケット部３１ａの開口と減圧空間Ｖ側の開口部３２ｂとが重なり初めてポケット部３１ａ内が減圧状態とされると（図７（ｄ）参照）、処理物搬送管２３ａ内に含水処理物Ｗｐ（Ｖ）が搬入され始めて、ポケット部３１ａの開口が開口部３２ｂと完全に一致した時点（図７（ｅ）参照）でポケット部３１ａ内に保持されていた全ての含水処理物Ｗｐ（Ｖ）が処理物搬送管２３ａ内に搬入される。この時、トラップ部材３１は、モータＭによる回転軸３１ｂの回転駆動が停止されるまで回転移動し続けて、間欠的にかつ連続的に処理物搬送管２３ａ内に含水処理物Ｗｐ（Ｖ）を搬入し続ける。

搬入部側処理物搬送機３ｉｎによって搬入された含水処理物Ｗｐ（Ｖ）は、処理物搬送管２３ａによって乾燥室２４まで搬送され、乾燥室２４としての回転するロータリコンベア２５内において、攪拌されながらヒータＨの加熱により脱水・乾燥処理が行われ、乾燥処理物Ｗｆ（Ｖ）とされる。ロータリコンベア２５は、その内部において、含水処理物Ｗｐ（Ｖ）を攪拌するとともに、ネジ溝２５ａに沿って処理物搬出部２２方向への搬送も行う。

ここで、乾燥室２４内に発生した水蒸気は、コールドトラップ６内に導入される。コールドトラップ６内に導入された水蒸気は、固定トラップ板６ａの表面に接触すると冷却されて氷として捕集される。また。コールドトラップ６内に対して、オゾン発生器７からオゾンガスを導入して、水蒸気中に含まれる悪臭成分や微生物の消臭・殺菌を行う。当該水蒸気は、真空ポンプＰによって排気されている空気と同様に乾燥室２４内から排気される。

乾燥室２４内にて脱水・乾燥が終了した乾燥処理物Ｗｆ（Ｖ）は、処理物乾燥管２３ｂに搬送され、処理物Ｗの搬送方向における下流側の搬送管２３ｂの端部と搬出部側処理物搬送機３ｏｕｔとの間に堆積される。乾燥処理物Ｗｆ（Ｖ）が所定量堆積すると、モータＭによって搬出部側処理物搬送機３ｏｕｔの回転軸３１ｂの回転駆動が開始される。この回転駆動によって搬出部側処理物搬送機３ｏｕｔのトラップ部材３１は、ケーシング部材３２の収納部３２ｃにおいて回転移動を開始し、トラップ部材３１のポケット部３１ａの開口と減圧空間Ｖ側の開口部２３ｂとが重なり初めてポケット部３１ａ内が減圧状態とされると、ポケット部３１ａに乾燥処理物Ｗｆ（Ｖ）が投入され始め、ポケット部３１ａの開口が開口部３２ｂと完全に一致した時点でポケット部３１ａ内が完全に乾燥処理物Ｗｆ（Ｖ）で満たされる（図７（ａ）参照）。

搬出部側処理物搬送機３ｏｕｔのトラップ部材３１が図７（ｂ）〜（ｃ）と更に回転移動を続けて、ポケット部３１ａの開口と大気圧空間Ａ側の開口部３２ａとが重なり初めてポケット部３１ａ内が大気圧状態とされると（図７（ｄ）参照）、排出口ＯＵＴから乾燥処理物Ｗｆ（Ａ）が搬出され始めて、ポケット部３１ａの開口が開口部３２ａと完全に一致した時点（図７（ｅ）参照）でポケット部３１ａ内に保持されていた全ての乾燥処理物Ｗｆ（Ａ）が排出口ＯＵＴから放出される。

この時、搬出部側処理物搬送機３ｏｕｔのトラップ部材３１は、モータＭによる回転軸３１ｂの回転駆動が停止されるまで回転移動し続けて、間欠的かつ連続的に乾燥処理物Ｗｆ（Ａ）を排出口ＯＵＴから搬出し続ける。モータＭは、処理物搬送管２３ｂの端部と搬出部側処理物搬送機３ｏｕｔとの間に堆積する乾燥処理物Ｗｆ（Ｖ）の堆積量を感知して回転駆動を開始／停止するように自動制御するようにしてもよい。

また、搬入部側処理物搬送機３ｉｎは、第１実施形態において説明した態様に替えて、図３に示す押出機８を採用して粘度の高い含水処理物Ｗｐを減圧空間に対して効率よく搬入可能な構成とするなど、含水処理物Ｗｐの状態に合わせて変更することができる。

また、第１実施形態における減圧乾燥機２の態様以外にも、例えば、図８（ｂ）に示すように、乾燥室２４を直径の異なる複数の円筒を同軸に重ねてた形状としてもよい。各円筒の内側表面には、図８（ａ）に示すように、ネジ溝２５ａが形成されており、最も内側から外側へ順に１番目のロータリコンベア２５ｂ、２番目のロータリコンベア２５ｃとされている。

１番目のロータリコンベア２５ｂは、一方の端部（図８（ａ）における右側端部）が、含水処理物Ｗｐ（Ａ）を減圧空間Ｖに搬入するための処理物搬入部２１とされ、他方の端部（図８（ａ）における左側端部）は閉空間とされた２番目のロータリコンベア２５ｃ内に解放されている。また、２番目のロータリコンベア２５ｃの一方の端部近傍（図８（ａ）における右側端部）には、乾燥処理物Ｗｆ（Ｖ）を搬出するための処理物搬出部２２が設けれている。

１番目のロータリコンベア２５ｂのネジ溝２５ａと２番目のロータリコンベア２５ｃのネジ溝２５ａとは、互いに逆ネジ方向に形成されており、１番目のロータリコンベア２５ｂ内に搬入された含水処理物Ｗｐ（Ｖ）は一方の端部から他方の端部へ搬送しながら乾燥された後、２番目のロータリコンベア２５ｃの内部に解放された１番目のロータリコンベア２５ｂの他方の端部から２番目のロータリコンベア２５ｃ内に含水処理物Ｗｐ（Ｖ）を投入し、次いで、２番目のロータリコンベア２５ｃの他方の端部から一方の端部へ搬送されながら乾燥されて、処理物搬出部２２から大気圧空間Ａへ搬出するように形成されている。この時、１番目のロータリコンベア２５ｂの回転方向と第２のロータリコンベア２５ｃの回転方向とは逆方向とすることにより、円筒の延在方向に対して逆方向に処理物Ｗを搬送することができる。

このような、複数のロータリコンベア２５を同心円状に重ねた形状の乾燥室２４とすることにより、乾燥室２４内において、処理物Ｗ（Ｖ）を長手方向に複数回往復させて搬送距離を長くすることができるので、含水量の多い処理物Ｗｐを脱水・乾燥処理する場合においても、効率よく脱水・乾燥処理を行うことを可能とする。

また、図８に示す乾燥室２４を複数個設けて、１つ目の乾燥室２４の２番目のロータリコンベア２５ｃから搬出された処理物Ｗを、２つめの乾燥室２４の１番目のロータリコンベア２５ｂに搬入して、複数の乾燥室２４を用いて脱水・乾燥処理を施すようにしてもよい。

このような、第１実施形態の連続減圧固液分離装置１とすることにより、減圧空間Ｖの減圧状態を保持した状態で水分を含む含水処理物Ｗｐの搬入・搬出を行うことを可能とするので、当該減圧空間Ｖにおいて連続的な含水処理物Ｗｐからの脱水・乾燥による固液分離を行うことを可能とする。

以下に、本発明の連続減圧固液分離装置１の第２実施形態について図９を用いて説明する。なお、第１実施形態と同じ構成部材については同じ符号を用いて説明する。

本発明の連続減圧固液分離装置１の第２実施形態においては、図９に示すように、処理物Ｗの搬送方向における上流側から、含水処理物Ｗｐ（Ａ）を粉砕するための粉砕機５、粉砕機５によって粉砕された含水処理物Ｗｐ（Ａ）を大気圧空間Ａから減圧空間Ｖとしての減圧乾燥機２に搬入するための搬入部側処理物搬送機３ｉｎ、減圧乾燥機２において搬入された含水処理物Ｗｐ（Ｖ）を脱水・乾燥させる乾燥室２４、乾燥室２４において脱水・乾燥処理が終わった乾燥処理物Ｗｆ（Ｖ）を減圧空間Ｖから大気圧空間Ａに搬出するための搬出部側処理物搬送機３ｏｕｔ、乾燥室２４において含水処理物Ｗｐ（Ｖ）から蒸発分離された水蒸気を凝縮して液体状とする減圧凝縮室６００、減圧乾燥機２から減圧凝縮室６００に高温の水蒸気を送り込むための水蒸気搬送管３００、および減圧凝縮室６００において凝縮された液体を貯水する貯水タンク６０４が設けられている。

また、減圧乾燥機２および減圧凝縮室６００には、内部を減圧空間Ｖとするための真空ポンプＰが接続されており、減圧乾燥機２から減圧凝縮室６００に対して水蒸気を送り込む水蒸気搬送管３００の内部についても減圧空間Ｖとされている。真空ポンプＰとしては、例えば、油回転真空ポンプ、メカニカルブースターポンプと油回転真空ポンプとのユニット、水封式真空ポンプまたはエジェクター式真空ポンプなどを用いることができる。より具体的には、減圧乾燥機２および減圧凝縮室６００の内部は共に低真空に保たれており、固液分離処理時においては、減圧凝縮室６００の圧力は減圧乾燥機２の圧力よりも低くなるように運転されていることが好ましい。

減圧乾燥機２は、図９に示すように、外側円筒２０１の内部に内側円筒２０２が同心軸上で重ねて配置された構成とされており、外側円筒２０１の内部において内側円筒２０２が図示を省略したモータＭなどによって当該同心軸を回転軸として回転するように形成されている。外側円筒２０１は円周に沿って内部にヒータＨが埋設された鋳込みヒータとされ、外側円筒２０１の内周面２０１ａと内側円筒２０２の外周面２０２ｂとで形成される空間が乾燥室２４としての乾燥領域とされている。なお、当該鋳込みヒータは、乾燥領域に搬入された含水処理物Ｗｐを４０〜５０℃程度の温度に加熱可能な構成とされていることが好ましい。内側円筒２０２の外周面２０２ｂには、複数のブレード２０２ａが設けられており、内側円筒２０２の回転に伴って処理物Ｗ（Ｖ）を外側円筒２０１の内周面２０１ａに接触させるように攪拌するとともに、回転軸方向の搬出部側処理物搬送機３ｏｕｔが配設された側に向かって処理物Ｗ（Ｖ）を搬送するように形成されている。さらに、乾燥領域２２４の搬入部側処理物搬送機３ｉｎが設けられた側の端部（図９における左側）には、含水処理物Ｗｐ（Ｖ）から脱水・乾燥によって分離された水蒸気を減圧凝縮室６００に送り込むための水蒸気搬送管３００の端部が接続されており、高温な水蒸気を減圧凝縮室６００に導入するようにされている。なお、搬出部側処理物搬送機３ｏｕｔの構成については、第１実施形態において説明したものと同一の構成であるため説明を省略する。また、搬入部側処理物搬送機３ｉｎは、第１実施形態において説明した構成のものの他に、含水処理物Ｗｐの状態（固体状、粘土状など）に応じて、図３に示す構成のものを適宜採用することができる。

減圧凝縮室６００は、図９に示すように、円筒型チャンバ６０１の空間内に冷却管６０２が設けられた構成とされており、当該冷却管６０２の内部には冷却水が循環されて常に冷却管６０２の表面温度が一定温度となるようにされている。そして、このような減圧凝縮室６００においては、減圧乾燥機２から水蒸気搬送管３００を介して導入された高温の水蒸気が冷却管６０２に触れると一気に水蒸気が冷却されて液体へと凝縮される。さらにこの時、円筒型チャンバ６０１は常温とされていることが好ましく、これによって、当該円筒型チャンバ６０１の内壁に水蒸気が触れることによっても、水蒸気が冷却されて液体の水へと凝縮させることができる。なお、当該円筒型チャンバ６０１が減圧乾燥機２からの熱によって必要以上に高温となる場合には、水冷などの冷却手段を用いて冷却する構成としてもよい。また、円筒型チャンバ６０１の底部には、凝縮された凝縮水を貯水タンク６０４に排出するための凝縮水排出部６０３が形成されている。当該凝縮水排出部６０３には、搬出部側処理物搬送機３ｏｕｔと同じ構成の排出機構を適用することにより、凝縮水を排出する度に減圧凝縮室６００内の圧力状態を大気圧に戻すことなく連続して排出を行うことができる。冷却管６０２は、図９に示すように、円筒型チャンバ６０１内の高さ方向に螺旋状に形成されており、冷却管６０２の両端部はそれぞれ円筒型チャンバ６０１の外部に設けられた冷却水循環機６０５の排水部６０５ａと入水部６０５ｂとに接続されている。当該冷却管６０２の温度は、常温程度とされていればよく、より具体的には、水蒸気の温度よりも１０〜２０℃低い温度とされていればよい。

水蒸気搬送管３００には、図９に示すように、減圧乾燥機２から減圧凝縮室６００に流入する水蒸気の流入量を調整するための流量調整部材３０１が設けられている。この流量調整部材３０１によって水蒸気の流入量を調整することによって、減圧凝縮室６００に過度の水蒸気が流入して冷却管６０２の表面における凝縮作用が低下することを防止することができる。仮に、流量調整部材３０１を設けずに減圧乾燥機２における加熱温度を低下させて水蒸気の発生量を抑制しようとすると、減圧空間Ｖにおいては加熱温度の低下が処理物Ｗの凍結を招く恐れがあるため好ましくない。より具体的には、流量調整部材３０１としては、ボールバルブ、ゲートバルブまたはコンダクタンスバルブのように減圧乾燥機２内の気相と減圧凝縮室６００の気相とが接する水蒸気搬送管３００における断面積を調整できる機構を有するものが好ましい。また、水蒸気搬送管３００は、図示を省略したヒータなどによって、減圧乾燥機２と同程度の温度となるように一定の温度に保たれていることが好ましい。

第２実施形態の連続減圧固液分離装置１の動作を図９を用いて説明する。

予め、減圧乾燥機２の乾燥領域２２４、減圧凝縮室６００および水蒸気搬送管３００の内部を真空ポンプＰによって低真空状態に減圧しておく。減圧乾燥機２においては、鋳込みヒータで加熱して外側円筒２０１の内周面の温度を４０℃以上に保持しておく。さらに、冷却水循環機６０５によって冷却管６０２内に冷却水を循環させて、冷却管６０２の外表面を２０〜３０℃程度に保持しておく。

減圧乾燥機２および減圧凝縮室６００の準備が整ったら、投入口ＩＮに含水処理物Ｗｐ（Ａ）を投入するとともにミキサーなどからなる粉砕機５によって含水処理物Ｗｐ（Ａ）中の固形成分の粉砕を行い、当該固形成分が所定の大きさとなったらモータＭによって搬入部側処理物搬送機３ｉｎを所定の回転速度で回転駆動させて含水処理物Ｗｐ（Ａ）を減圧乾燥機２の乾燥領域２２４に連続的に搬入する。

乾燥領域２２４内に搬送された含水処理物Ｗｐ（Ｖ）は、回転する内側円筒２０２の外周面２０２ｂに設けられたブレード２０２ａによって攪拌されながら排出部側処理物搬送機３ｏｕｔの方向へ搬送される。減圧乾燥機２の内部においては含水処理物Ｗｐ（Ｖ）が常に攪拌されていることが重要であり、含水処理物Ｗｐ（Ｖ）を加熱して水分を蒸発させるには当該含水処理物Ｗｐ（Ｖ）を満遍なく外側円筒２０１の内周面２０１ａ、すなわち鋳込みヒータの表面に接触させ続ける必要がある。このようにして固液分離が完了した乾燥処理物Ｗｆ（Ｖ）は、排出部側処理物搬送機３ｏｕｔによって排出口ＯＵＴから連続的に乾燥領域２２４の外部へ放出される。

一方、含水処理物Ｗｐ（Ｖ）から固液分離された水蒸気は、水蒸気搬送管３００を介して乾燥領域２２４と減圧凝縮室６００との圧力差によって減圧凝縮室６００に送り込まれる。このとき、水蒸気搬送管３００に設けられた流量調整部材３０１により水蒸気搬送管３００の開口量を調整して減圧凝縮室６００に送り込まれる水蒸気量を調整することができる。減圧凝縮室６００に送り込まれた高温の水蒸気は、冷却管６０２に接触すると凝縮して液体となり凝縮水として円筒型チャンバ６０１の底部に設けられた凝縮水排出部６０３から貯水タンク６０４へ排出される。

なお、搬入部側処理物搬送機３ｉｎおよび搬出部側処理物搬送機３ｏｕｔは、トラップ部材３１のポケット部３１ａに堆積した処理物Ｗの堆積量を感知して回転駆動を開始／停止するように自動制御するようにしてもよい。

このような、第２実施形態の連続減圧固液分離装置１とすることにより、含水処理物Ｗｐの固液分離を減圧空間Ｖの減圧状態を保持した状態で容易に行うことを可能とする。

＜実施例１＞
本発明の第１実施形態の連続減圧固液分離装置１を用いた含水処理物Ｗｐの脱水・乾燥処理を行った実施例１について述べる。

＜動作手順＞
本発明の第１実施形態における連続減圧固液分離装置１の具体的な動作手順について図１０を用いて説明する。以下の動作手順においては、予め、装置の主電源はＯＮ状態とされており、「ＯＮ状態とする」は対象の装置を動作状態とすることを意味する。

まず、真空ポンプＰをＯＮ状態として図示を省略した粗引きバルブを解放し乾燥室２４内部の空気の排気を開始する（ＳＴ１１）。乾燥室２４に設けられたピラニー真空計において１．０Ｐａ以下の真空度となるまで真空引きを行い（ＳＴ１２）、ピラニー真空計において１．０Ｐａ以下となったらコールドトラップ６の冷却水の通水を開始する（ＳＴ１２のＹＥＳの場合、ＳＴ１３へと移行する）。次いで、ヒータＨをＯＮ状態としてロータリコンベア２５の加熱を開始する（ＳＴ１４）。ロータリコンベア２５および処理物搬送管２３ａ，２３ｂが１００℃以上となったら（ＳＴ１５のＹＥＳの場合）、搬入部側処理物搬送機３ｉｎおよび搬出部側処理物搬送機３ｏｕｔをＯＮ状態として処理物Ｗの搬入・搬出を開始する（ＳＴ１６）。同時に、ロータリコンベア２５の回転を開始する（ＳＴ１７）。

以上の動作手順によって動作を開始し、含水処理物Ｗｐの脱水・乾燥処理を行う。なお、処理条件は、乾燥室内圧力を１．５×１０^３Ｐａ、ロータリコンベア２５による搬送速度を１０００ｍ／ｈｒ、ロータリコンベア２５内の温度を１００℃、コールドトラップ６内の温度を０℃以下とすることが好ましい。

以下に、本発明の第１実施形態の連続減圧固液分離装置を用いた放射能汚染土壌の減容実験を行った結果を表１を用いて説明する。

減容前の汚染土壌には、含水率３０％の汚染土壌２５０ｇを用いた。また、放射性ヨウ素１３１、放射性セシウム１３４および放射性セシウム１３７の項目について検査を行い、放射性ヨウ素１３１が検出しない（４９Ｂｑ／ｋｇ未満）、放射性セシウム１３４が９８００Ｂｑ／ｋｇ、放射性セシウム１３７が１７０００Ｂｑ／ｋｇであることを確認した。この減容前の汚染土壌に対して、乾燥室内温度を１００℃、乾燥室内真空度を７９０Ｐａ、乾燥時間を３時間とした条件下において減容処理を行った。

減容処理の結果、表１に示すように減容後の汚染土壌の重量は１９５ｇ、含水率は１５％であった。また、放射性ヨウ素１３１は検出しない（５７Ｂｑ／ｋｇ未満）、放射性セシウム１３４は１２０００Ｂｑ／ｋｇ、放射性セシウム１３７は２１０００Ｂｑ／ｋｇであった。

ここで、減容処理時に排出された排水についても放射性物質の検査を行ったところ、放射性ヨウ素１３１、放射性セシウム１３４および放射性セシウム１３７の３項目について、すべて検出しない（３Ｂｑ／ｋｇ未満）との結果を得られた。

本減容実験から、本発明の第１実施形態の連続減圧固液分離装置１を用いて脱水・乾燥処理を行うことにより、放射性物質を含む含水処理物Ｗｐから放射性物質を含まない水を分離することができることが明らかとなった。

＜実施例２＞
本発明の第２実施形態の連続減圧固液分離装置１を用いた含水処理物Ｗｐの脱水・乾燥処理を行った実施例１について述べる。

＜動作手順＞
本発明の第２実施形態における連続減圧固液分離装置１の具体的な動作手順について図９および図１１を用いて説明する。以下の動作手順においては、予め、装置の主電源および冷却水循環機６０５はＯＮ状態とされており、「ＯＮ状態とする」は対称の装置を動作状態とすることを意味する。

まず、流量調整部材３０１としてのコンダクタンスバルブを開放した状態で真空ポンプＰをＯＮ状態として減圧乾燥機２側の粗引きバルブ７００ａおよび減圧凝縮室６００側の粗引きバルブ７００ｂを開放して乾燥領域２２４および減圧凝縮室６００とそれらを接続する水蒸気搬送管３００の内部の空気の排気を開始する（ＳＴ２１）。乾燥室２４および減圧凝縮室６００に設けられたピラニー真空計において１０Ｐａ程度となったら粗引きバルブ７００ａ，７００ｂを閉じる（ＳＴ２２のＹＥＳの場合、ＳＴ２３へと移行する）。次いで、コンダクタンスバルブを閉じる（ＳＴ２４）。乾燥領域２２４の鋳込みヒータをＯＮ状態として外側円筒２０１の内周面２０１ａの表面温度が４５℃以上となったら（ＳＴ２５のＹＥＳの場合）、搬入部側処理物搬送機３ｉｎおよび搬出部側処理物搬送機３ｏｕｔをＯＮ状態として処理物Ｗの搬入・搬出を開始する（ＳＴ２６）。同時に、内側円筒２０２の回転を開始する（ＳＴ２７）。乾燥領域２２４内において処理物Ｗから水蒸気が蒸発し始めるのでコンダクタンスバルブを所定量開放する（ＳＴ２８）。同時に、凝縮水排出部６０３をＯＮ状態として凝縮水の排出を開始する（ＳＴ２９）。装置の定常運転中においては、真空ポンプＰによる排気を行わず、減圧凝縮室６００の冷却管６０２および円筒型チャンバ６０１による凝縮作用によって、すなわち減圧凝縮室６００がポンプの役割を果たすことによって水蒸気の全てを乾燥領域２２４から減圧凝縮室６００に導入するようにすることが好ましい。

以上の動作手順によって動作を開始し、含水処理物Ｗｐの脱水・乾燥処理を行う。なお、処理条件の一例としては、乾燥室内圧力を１．６×１０^４Ｐａ、減圧凝縮室内圧力を７．０×１０^３Ｐａ、乾燥領域２２４における処理物Ｗの表面温度を４５℃、冷却管６０２の表面温度を２０℃とする場合が挙げられる。

以下に、本発明の第２実施形態の連続減圧固液分離装置を用いた海水の淡水化実験を行った結果を表２を用いて説明する。

淡水化前の海水からは、表２に示すように、１Ｌあたり塩化物イオンが１８０００ｍｇ、溶存ナトリウムが８９００ｍｇ、硫酸イオンが２１００ｍｇ、溶存マグネシウムが１１００ｍｇ、溶存カルシウムが３５０ｍｇ、溶存カリウムが５５０ｍｇ、炭酸水素イオンが１２０ｍｇ、臭化物イオンが６１ｍｇ、ストロンチウムが６．３ｍｇ、ホウ素が３．５ｍｇが検出された。この海水を本発明の第２実施形態の連続減圧固液分離装置を用いて淡水化処理を行った。

淡水化処理の結果、表２に示すように、淡水化処理後に得られた凝縮水においては１Ｌあたり塩化物イオンが３５０ｍｇ、溶存ナトリウムが１６ｍｇ、硫酸イオンが４０ｍｇ、溶存マグネシウムが２０ｍｇ、溶存カルシウムが１８ｍｇ、溶存カリウムが４４ｍｇ、炭酸水素イオンが１４ｍｇ、臭化物イオンが１．１ｍｇ、ストロンチウムが０．１２ｍｇ、ホウ素が０．９７ｍｇであった。

本淡水化実験から、本発明の第２実施形態の連続減圧固液分離装置１を用いて固液分離を行うことにより、海水から飲料用としても用いることができる程度の淡水を分離することができることが明らかとなった。しかしながら、海水から分離された淡水は、一般的な飲料水とは溶け込んでいる成分の組成割合に違いがあるため、ミネラル分を添加したり、イオン交換樹脂を使って一部のイオンを除去するなどして味を調整することが好ましい。また、本発明者らの追加確認によって海水に限らず、砂糖水や牛乳などのコロイド溶液についても同様に淡水を分離することが可能であった。

本発明の連続減圧固液分離装置１は、上記の実施形態および実施例に限定されるものではなく、例えば、減圧乾燥機２を複数台配置して処理効率を向上させるようにしてもよい。この他にも、第２実施形態においては、冷却水の循環させることによって冷却管を冷却する構成を用いて説明しているが、冷却用の水が河川水や海水のように潤沢に用いることができる場合には、必ずしも循環式とする必要は無く冷却管を所定の温度に保持できる構成であれば種々の周知の技術を用いることができる。これらの変更に限らず、発明の特徴を損なわない範囲において、種々の変更が可能である。

また、本発明の連続減圧固液分離装置１は、船舶の内燃機関の廃熱を利用した装置とするなどの応用が考えられ、例えば、減圧乾燥機２の加熱部分を内燃機関の廃熱を利用して行い、海水から淡水を分離して飲料水とすることで海上においても容易に真水を利用できるようにしたり、バラスト水の処理に用いることでバラストタンク内の汚染を防止するなどの優れた効果を発揮することができる。

この他にも、自動車エンジンや発電機の廃熱を利用した装置とする応用例においては、運用コストの低兼化が見込めるだけでなく、自走することによって災害地や未開発地域での飲料水・生活用水を確保するライフラインとしての活用が考えられるなど優れた効果を奏することができる。

１ 連続減圧固液分離装置
２ 減圧乾燥機
２１ 処理物搬入部
２２ 処理物搬出部
２３ａ，２３ｂ 処理物搬送管
２４ 乾燥室
２５ ロータリコンベア
２５ａ ネジ溝
２５ｂ １番目のロータリコンベア
２５ｃ ２番目のロータリコンベア
３ｉｎ 搬入部側処理物搬送機
３ｏｕｔ 搬出部側処理物搬送機
３１ トラップ部材
３１ａ ポケット部
３１ｂ 回転軸
３２ ケーシング部材
３２ａ 大気圧空間側の開口部
３２ｂ 減圧空間側の開口部
３２ｃ 収納部
４ パッキン
５ 粉砕機
６ コールドトラップ
６ａ 固定トラップ板
６ｂ 切削カッター
７ オゾン発生器
８ 押出機
８ａ シューター
８ｂ 押出部材
８ｃ 仕切り部材
２０１ 外側円筒
２０１ａ 内周面
２０２ 内側円筒
２０２ａ ブレード
２０２ｂ 外周面
２２４ 乾燥領域
３００ 水蒸気搬送管
３０１ 流量調整部材
６００ 減圧凝縮室
６０１ 円筒型チャンバ
６０２ 冷却管
６０３ 凝縮水排出部
６０４ 貯水タンク
６０５ 冷却水循環機
６０５ａ 排水部
６０５ｂ 入水部
７００ａ 減圧乾燥機２側の粗引きバルブ
７００ｂ 減圧凝縮室６００側の粗引きバルブ
Ｗ 処理物
Ｗｐ、Ｗｐ（Ａ）、Ｗｐ（Ｖ） 処理前の処理物
Ｗｆ、Ｗｆ（Ａ）、Ｗｆ（Ｖ） 処理後の処理物
Ａ 大気圧空間
Ｖ 減圧空間
Ｐ 真空ポンプ
Ｈ ヒータ
Ｍ モータ
Ｓ 間隙
ＩＮ 投入口
ＯＵＴ 排出口

Claims (10)

1. 大気圧空間から減圧空間に含水処理物を搬入するための処理物搬入部と、前記減圧空間から大気圧空間に処理後の乾燥処理物を搬出するための処理物搬出部とを有する減圧乾燥機と、
   前記減圧乾燥機の減圧空間内を減圧するための真空ポンプとを備え、
   前記減圧空間内への含水処理物の搬入および前記減圧空間からの乾燥処理物の搬出を連続で行って含水処理物の脱水乾燥を行う連続減圧固液分離装置であって、
   前記処理物搬入部には、減圧空間の減圧状態を保持しながら大気圧空間側から減圧空間側に含水処理物を移動可能な搬入部側処理物搬送機が設けられ、
   前記処理物搬出部には、大気圧空間側もしくは減圧空間側に開口を移動させて乾燥処理物を保持・解放可能な少なくとも１つのポケット部を有する搬出部側処理物搬送機が設けられ、
   前記減圧乾燥機の減圧空間は、内周面にネジ溝が形成されるとともに前記減圧空間内の前記含水処理物を加熱するヒータを備えた円筒からなり、モータによって前記円筒の中心軸まわりに回転可能であって、前記処理物搬入部側が低くかつ処理物搬出部側が高く傾斜しているロータリコンベアとされており、
   前記ロータリコンベアの上端部には、前記乾燥処理物を前記搬出部側処理物搬送機に導く処理物搬送管が連接されているとともに、固液分離されて生成された水蒸気を排出する真空ポンプが連接されており、
   前記減圧空間内から乾燥処理物を搬出する際には、前記搬出部側処理物搬送機の前記ポケット部の開口を減圧空間側に位置させて乾燥処理物を前記ポケット部内に保持した後、前記開口を大気圧空間側に移動させるとともに前記ポケット部内の乾燥処理物を大気圧空間内に解放して前記減圧空間内から乾燥処理物を搬出するように形成されていることを特徴とする連続減圧固液分離装置。
2. 前記搬入部側処理物搬送機は、大気圧空間側もしくは減圧空間側に開口を移動させて含水処理物を保持・解放可能な少なくとも１つのポケット部を備え、
   前記減圧空間内に含水処理物を搬入する際には、前記搬入部側処理物搬送機の前記ポケット部の開口を大気圧空間側に位置させて含水処理物を前記ポケット部内に保持した後、前記開口を減圧空間側に移動させるとともに前記ポケット部内の含水処理物を減圧空間内に解放して前記減圧空間内に含水処理物を搬入するように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の連続減圧固液分離装置。
3. 前記搬入部側処理物搬送機は、含水処理物を減圧空間側に押し出し可能な押出機からなり、
   前記減圧空間内に粘性を有する含水処理物を押し出して搬入するように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の連続減圧固液分離装置。
4. 前記搬入部側処理物搬送機および前記搬出部側処理物搬送機は、
   前記ポケット部が形成され前記ポケット部の開口を大気圧空間側または減圧空間側に移動可能に形成されたトラップ部材と、
   前記大気圧空間側と前記減圧空間側に開口部が形成され、前記トラップ部材を内部に収納可能なケーシング部材とを有し、
   前記ケーシング部材の内部において、前記トラップ部材と前記ケーシング部材の内壁との間にはオイルシールもしくはパッキンが設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の連続減圧固液分離装置。
5. 前記トラップ部材が、球状、楕円球状、円錐状もしくは円柱状であることを特徴とする請求項４に記載の連続減圧固液分離装置。
6. 前記搬入部側処理物搬送機の上流側には、前記減圧乾燥機に搬入前の含水処理物を粉砕するための粉砕機が設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の連続減圧固液分離装置。
7. 脱水乾燥した際に含水処理物から蒸発した水蒸気を急冷して氷として保持するコールドトラップが設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の連続減圧固液分離装置。
8. 前記コールドトラップの表面に保持した氷を掻き落とすための切削カッターが設けられていることを特徴とする請求項７に記載の連続減圧固液分離装置。
9. 脱水乾燥した際に前記含水処理物から蒸発した水蒸気を減圧空間において冷却管の表面で凝縮して液体とする減圧凝縮室が設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の連続減圧固液分離装置。
10. 前記減圧乾燥機と前記減圧凝縮室との間には、前記減圧乾燥機から前記減圧凝縮室に流入する水蒸気の流入量を調整する流量調整部材が設けられていることを特徴とする請求項９に記載の連続減圧固液分離装置。