JP7049635B1 - Solid-liquid separator, manufacturing method of raw materials for fuel and manufacturing method of food materials - Google Patents
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Abstract
【課題】処理原料を効率的かつ低コストで乾燥することができる固液分離装置、燃料用原料の製造方法および食品材料の製造方法を提供する。【解決手段】処理原料を搬送しながら乾燥する原料乾燥部10と、ヒートポンプを用いて、原料乾燥部10から回収した湿潤空気から水分を抜いて乾燥させて乾燥空気に変えた後に、原料乾燥部10に乾燥空気を供給する空気処理部20と、を有し、空気処理部20は、ヒートポンプにより発生させた気化熱を用いて湿潤空気を冷却し、湿潤空気に含まれる水蒸気を結露させることで、湿潤空気を抜水する冷却部21と、冷却部21で抜水した空気をヒートポンプにより発生させた凝縮熱で加熱し、原料乾燥部10へと供給する加熱部22と、を有することを特徴とする、固液分離装置。【選択図】図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solid-liquid separation device capable of drying a processing raw material efficiently and at low cost, a method for producing a raw material for fuel, and a method for producing a food material. SOLUTION: A raw material drying unit 10 is used to dry while transporting a processed raw material, and a heat pump is used to remove water from the moist air recovered from the raw material drying unit 10 to dry the raw material and change it into dry air. The air treatment unit 20 has an air treatment unit 20 for supplying dry air to 10, and the air treatment unit 20 cools the moist air using the heat of vaporization generated by the heat pump and condenses the water vapor contained in the moist air. It is characterized by having a cooling unit 21 for draining moist air and a heating unit 22 for heating the air drained by the cooling unit 21 with the heat of condensation generated by a heat pump and supplying it to the raw material drying unit 10. A solid-liquid separator. [Selection diagram] Fig. 1
Description
本発明は、処理原料から水分(液体分)を固体分と分離させることで、水分含量の少ない処理原料を生成するための固液分離装置、並びにそれを用いた燃料用原料の製造方法および食品材料の製造方法に関する。 The present invention is a solid-liquid separation device for producing a processing raw material having a low water content by separating water (liquid content) from the processing raw material from the solid content, and a method for producing a raw material for fuel and a food product using the same. Regarding the manufacturing method of materials.
近年、地球環境の保全や維持の重要性が高まる中、発明者らは、特許文献1において、木材加工工場、廃棄物中間処理場などから発生する木質材や生物由来の有機性資源、草木、藻類、生ごみ、鶏糞、畜糞、都市汚泥、し尿汚泥、建設廃材、食品廃棄物、炭素を含む廃プラスチックなどの処理原料を高効率で半炭化または炭化させて、燃料とする技術を開示している。 In recent years, as the importance of preserving and maintaining the global environment has increased, the inventors have stated in Patent Document 1 that woody materials, biologically-derived organic resources, vegetation, etc. generated from wood processing plants, waste intermediate treatment plants, etc. Disclosure of technology to semi-carbonize or carbonize processing raw materials such as algae, swill, chicken manure, livestock manure, city sludge, manure sludge, construction waste, food waste, and carbon-containing waste plastic with high efficiency and use them as fuel. There is.
特許文献1では、燃焼炉で生成した燃焼ガスを用い、処理原料を乾燥させた後に、乾燥させた処理原料を半炭化または炭化させているが、水分を多く含む汚泥や生ごみなどの処理原料をそのまま投入する場合には、処理原料を乾燥させるために多大なエネルギーが必要となり、燃料を高効率で生成することができないという問題があった。そのため、燃焼ガスを用いるよりも、低コストかつ高効率に処理原料を乾燥させることができる固液分離装置が希求されていた。 In Patent Document 1, the combustion gas generated in the combustion furnace is used to dry the processed raw material, and then the dried processed raw material is semi-carbonized or carbonized. However, the treated raw material such as sludge and food waste containing a large amount of water is used. When the fuel is added as it is, a large amount of energy is required to dry the raw material for processing, and there is a problem that fuel cannot be produced with high efficiency. Therefore, there has been a demand for a solid-liquid separation device capable of drying a processing raw material at a lower cost and higher efficiency than using a combustion gas.
本発明は、処理原料を効率的かつ低コストで乾燥させることができる固液分離装置、燃料用原料の製造方法および食品材料の製造方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a solid-liquid separation device capable of drying a processing raw material efficiently and at low cost, a method for producing a raw material for fuel, and a method for producing a food material.
本発明に係る固液分離装置は、処理原料に乾燥空気を接触させ、処理原料の水分を乾燥空気に吸収させて湿潤空気に変えることで、処理原料を搬送しながら乾燥する原料乾燥部と、冷媒を圧縮した圧縮熱で空気を加熱する加熱器と、前記圧縮された冷媒を減圧した気化熱で空気を冷却する冷却器とを備えるヒートポンプ機構が配置され、当該ヒートポンプ機構により発生させた気化熱および凝縮熱の両方を用いて、前記原料乾燥部から回収した前記湿潤空気から水分を抜いて乾燥させて前記乾燥空気に変えた後に、前記原料乾燥部に前記乾燥空気を供給する空気処理部とを有し、前記空気処理部は、前記冷却器により前記湿潤空気を冷却し、前記湿潤空気に含まれる水蒸気を結露させることで、前記湿潤空気を抜水する冷却部と、前記冷却部で抜水した空気を、前記加熱器により前記冷却部で抜水した空気を加熱し、前記原料乾燥部へと供給する加熱部と、を有することを特徴とする。
上記固液分離装置において、前記原料乾燥部は、水平方向に並列する一対のスクリューコンベアを有し、前記一対のスクリューコンベアで処理原料を攪拌しながら、当該処理原料に前記空気処理部で生成された乾燥空気を接触させることで、処理原料を乾燥させるように構成することができる。
上記固液分離装置において、前記原料乾燥部と前記空気処理部とを連通する配管と、前記配管を介して前記原料乾燥部と前記空気処理部との間で空気を循環させるファンとを有し、前記ファンが、前記原料乾燥部と前記空気処理部の前記冷却部との間に配置され、前記原料乾燥部から前記空気処理部に向かって送風を行うことで、前記原料乾燥部内が負圧条件下とされているように構成することができる。
上記固液分離装置において、前記加熱部は、複数の加熱器を有し、前記原料乾燥部に供給する乾燥空気の温度および相対湿度を50℃以上および15%以下とするように構成することができる。
上記固液分離装置において、前記冷却部は、1または複数の冷却器と、前記冷却器への着氷を防止するためのヒーターと、を有するように構成することができる。
上記固液分離装置において、前記冷却部は、複数の冷却器を有し、各冷却器のフィンの大きさが直径20cm以下であるように構成することができる。
上記固液分離装置において、前記冷却部は、前記原料乾燥部から回収した湿潤空気を10℃以下まで冷却するように構成することができる。
上記固液分離装置において、前記処理原料が、木質材、生物由来の有機性資源、草木、藻類、生ごみ、鶏糞、畜糞、都市汚泥、し尿汚泥、建設廃材、食品廃棄物、または廃プラスチックであるように構成することができる。
本発明に係る燃料用原料の製造方法は、上記固液分離装置を用いて前記処理原料を乾燥させることで、燃料の元となる燃料用原料を製造することを特徴とする。
本発明に係る食品材料の製造方法は、前記処理原料が野菜や果物の搾り残渣であり、上記固液分離装置を用いて前記処理原料を乾燥さることで、前記搾り残渣から栄養素を含む食品材料を製造することを特徴とする。
The solid-liquid separation device according to the present invention has a raw material drying unit that dries while transporting the processed raw material by contacting the processed raw material with dry air and absorbing the moisture of the processed raw material into the dry air to change it into moist air . A heat pump mechanism including a heater that heats the air with the compression heat of compressing the refrigerant and a cooler that cools the air with the heat of vaporization of the compressed refrigerant is arranged, and the heat of vaporization generated by the heat pump mechanism is provided. And the air treatment unit that supplies the dry air to the raw material drying unit after removing water from the moist air recovered from the raw material drying unit and drying it to change to the dry air using both the heat of condensation and the heat of condensation. The air treatment unit has a cooling unit for draining the moist air by cooling the moist air with the cooler and condensing water vapor contained in the moist air, and a cooling unit for removing the moist air. It is characterized by having a heating unit for heating the air drained from the cooling unit by the heater and supplying the watered air to the raw material drying unit.
In the solid-liquid separation device, the raw material drying section has a pair of screw conveyors arranged in parallel in the horizontal direction, and the processing raw material is generated by the air processing section while stirring the processing raw material with the pair of screw conveyors. It can be configured to dry the processing raw material by bringing it into contact with the dry air.
The solid-liquid separation device has a pipe that connects the raw material drying unit and the air processing unit, and a fan that circulates air between the raw material drying unit and the air processing unit via the pipe. The fan is arranged between the raw material drying section and the cooling section of the air processing section, and blows air from the raw material drying section toward the air processing section to create a negative pressure in the raw material drying section. It can be configured to be a condition.
In the solid-liquid separation device, the heating unit may have a plurality of heaters, and the temperature and relative humidity of the dry air supplied to the raw material drying unit may be set to 50 ° C. or higher and 15% or lower. can.
In the solid-liquid separation device, the cooling unit can be configured to have one or more coolers and a heater for preventing icing on the coolers.
In the solid-liquid separation device, the cooling unit has a plurality of coolers, and the fin size of each cooler can be configured to have a diameter of 20 cm or less.
In the solid-liquid separation device, the cooling unit can be configured to cool the moist air recovered from the raw material drying unit to 10 ° C. or lower.
In the solid-liquid separation device, the processing raw material is wood material, biological organic resources, plants, algae, food waste, chicken manure, livestock manure, urban sludge, human waste sludge, construction waste material, food waste, or waste plastic. It can be configured to be.
The method for producing a raw material for fuel according to the present invention is characterized in that the raw material for fuel, which is the source of fuel, is produced by drying the processed raw material using the solid-liquid separation device.
In the method for producing a food material according to the present invention, the processed raw material is a squeezed residue of vegetables and fruits, and the processed raw material is dried using the solid-liquid separation device to contain nutrients from the squeezed residue. It is characterized by manufacturing.
本発明によれば、ヒートポンプで発生する気化熱と凝縮熱の両方を用いて処理原料を乾燥するための乾燥空気を生成することができるため、処理原料を効率的かつ低コストで乾燥することができる。 According to the present invention, it is possible to generate dry air for drying the processing raw material by using both the heat of vaporization and the heat of condensation generated by the heat pump, so that the processing raw material can be dried efficiently and at low cost. can.
以下に、図を参照して、本発明の実施形態を説明する。図1は、本実施形態に係る固液分離装置1を示す構成概要図である。図1に示すように、本実施形態に係る固液分離装置1は、処理原料を搬送しながら乾燥させる原料乾燥部10と、原料乾燥部10から排出された湿潤空気を乾燥させて乾燥空気を生成し、生成した乾燥空気を原料乾燥部10に供給する空気処理部20とから構成される。以下に、各構成について説明する。なお、図1においては、原料乾燥部10と空気処理部20との間の空気の循環を、黒色および灰色の矢印で示す。なお、黒色の矢印は、湿潤空気を表し、灰色の矢印は乾燥空気を表すものとする。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration schematic diagram showing a solid-liquid separation device 1 according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the solid-liquid separation device 1 according to the present embodiment dries the raw
本実施形態に係る原料乾燥部10は、図1および図2に示すように、鉛直方向に並んで配置された3つのキルン11,12,13から構成される。なお、図2(A)は、本実施形態に係る原料乾燥部10の上面図であり、図2(B)は、本実施形態に係る原料乾燥部10の右側面図である。また、図1および図2においては、説明の便宜のため、内部に設置された一対のスクリューコンベアを図示している。
As shown in FIGS. 1 and 2, the raw
第1キルン11は、投入ホッパー111を有し、投入ホッパー111から乾燥前の処理原料を第1キルン11内に投入することが可能となっている。また、第1キルン11は、図2(A),(B)に示すように、一対のスクリューコンベア112,113を有しており、一対のスクリューコンベア112,113を回転させることで、第1キルン11に投入された処理原料を攪拌しながら、投入ホッパー111から第1シュート114まで搬送させることが可能となっている。そして、第1シュート114まで搬送された処理原料は、第1シュート114を落下して、第2キルン12に投入される。
The
第2キルン12は、第1キルン11と同様に、一対のスクリューコンベア122,123を有しており、一対のスクリューコンベア122,123を回転させることで、第2キルン12に投入された処理原料を攪拌しながら第2シュート124まで搬送することが可能となっている。そして、第2シュート124まで搬送された処理原料は、第2シュート124を落下して、第3キルン13に投入される。同様に、第3キルン13も、一対のスクリューコンベア132,133を有しており、一対のスクリューコンベア132,133を回転させることで、第3キルン13に投入された処理原料を攪拌しながら排出口134まで搬送し、排出口134から外部へと排出することが可能となっている。
Like the
なお、第1キルン11、第2キルン12および第3キルン13において、一対のスクリューコンベア112,113,122,123,132,133の回転方向は、特に限定されないが、下記のように回転させることができる。すなわち、一対のスクリューコンベアを、処理原料の搬送元側から搬送先側に向けて見た場合に、左側に位置するスクリューコンベア112,122,132を左回転(反時計回りに回転)させ、右側に位置するスクリューコンベア112,122,132を右回転(時計回りに回転)させる構成とすることができる。これにより、乾燥空気が導入されるキルン上側において、処理原料を、キルンの中央側から外周側へと拡散するように攪拌することができ、処理原料の乾燥効率をより高めることができる。また、一対のスクリューコンベア112,113,122,123,132,133の回転は、各キルン11,12,13ごとに設置されたモーター117,127,137により行われる。
In the
また、原料乾燥部10は、配管30,40を介して、空気処理部20と連通しており、空気処理部20で生成された高温(たとえば60℃程度)の乾燥空気が、原料乾燥部10に供給される。具体的には、第1キルン11は空気処理部20から乾燥空気を導入するための空気導入口115を有し、同様に、第2キルン12および第3キルン13は空気処理部20から乾燥空気を導入するための空気導入口125,135を有する。そして、空気処理部20から供給された乾燥空気は、配管30を通過して、各キルン11,12,13の空気導入口115,125,135から各キルン11,12,13の内部へと供給される。
Further, the raw
本実施形態に係る固液分離装置1では、図1に示すように、空気導入口115,125,135は、第1キルン11、第2キルン12および第3キルン13の搬送先側に配置されており、第1キルン11、第2キルン12および第3キルン13の搬送元側には、排気口116,126,136が配置されている。これにより、空気導入口115,125,135により第1キルン11、第2キルン12および第3キルン13の内部に導入された乾燥空気は、最初に、搬送先側にある処理原料と接触して処理原料の水分を吸収することができる。そのため、乾燥時間がより長くより乾燥している搬送先側の処理原料(言い換えると、ある程度乾燥しているために乾燥しにくい処理原料)を、より乾燥した乾燥空気でより乾燥させることができ、たとえば空気導入口115のノズルがキルン全体に複数配置されている場合と比べて、原料乾燥部10から最終的に排出される処理原料の含有水分率を低下させることが可能となる。特に、本実施形態では、処理原料として含有水分率が45%程度の未利用材チップを処理した場合に、含有水分率を20%未満、好ましくは15%未満まで低下させることができるように、固液分離装置1が構成される。
In the solid-liquid separation device 1 according to the present embodiment, as shown in FIG. 1, the
第1キルン11、第2キルン12および第3キルン13の内部において、処理原料と接触することで、乾燥空気は処理原料から水分を吸収し湿潤空気へと変わる。そして、湿潤空気は、第1キルン11、第2キルン12および第3キルン13の排気口116,126,136から配管40へと排出される。さらに、湿潤空気は、配管40を通り、空気処理部20に回収され、後述するように、空気処理部20において乾燥空気に変えられることとなる。
By contacting the processing raw material inside the
なお、原料乾燥部10において、3つのキルン11,12,13の長さは、特に限定されないが、本実施形態においては8m~12mとされる。また、キルン11,12,13の内幅も、特に限定されないが、本実施形態においては0.5m~2.0mとされる。
In the raw
次に、空気処理部20について説明する。空気処理部20は、原料乾燥部10と配管40を介して空間的に連続しており原料乾燥部10から湿潤空気が導入される冷却部21と、原料乾燥部10と配管30を介して空間的に連続しており原料乾燥部10に乾燥空気を提供する加熱部22とを有する。また、冷却部21と加熱部22との間も連通しており、ファン60の作用により、冷却部21から加熱部22へと空気が流れるようになっている。
Next, the
冷却部21は、第1冷却器23および第2冷却器24を有しており、第1冷却器23および第2冷却器24により、原料乾燥部10から回収した湿潤空気を冷却する。また、加熱部22は、第1加熱器25および第2加熱器26を有しており、第1加熱器25および第2加熱器26により、冷却部21により冷却された空気を加熱する。
The cooling
ここで、冷却部21において湿潤空気が冷却されると、空気の飽和水蒸気量が低下するため、湿潤空気に含まれていた水蒸気は結露し、蒸留水として、図示しないドレインから排出されることとなる。特に、本実施形態では、複数台の冷却器23,24を用いて空気の温度を3~10℃まで冷却することで、たとえば、温度が60℃程度であり相対湿度が80%程度の湿潤空気を結露させ、温度が10℃程度であり相対湿度が98%程度の空気に変えることが可能となっている。なお、結露時には、その温度で空気に含むことができる水蒸気が飽和状態であり、相対湿度は論理上100%となる。
Here, when the moist air is cooled in the
また、加熱部22では、冷却部21で冷却された空気の加熱が行われる。冷却部21で冷却された空気は、加熱部22で加熱されると、空気の飽和水蒸気量が増加するため、相対湿度は低下し、高温の乾燥空気が生成される。特に、本実施形態では、複数の加熱器25,26を用いて冷却部21で冷却された空気を加熱することで、温度が50℃以上、好ましくは60℃以上であり、かつ、相対湿度が20%以下、好ましくは15%以下の乾燥空気を生成することが可能となっている。たとえば、冷却部21において、湿潤空気を4℃まで冷却し、4℃での相対湿度を98%とした場合に、その空気を加熱部22で50℃まで加熱することで、相対湿度6.5%の乾燥空気を生成することができる(なお、34℃では相対湿度は57%となる。)。また、加熱部22は、廃熱を利用する構成とすることができ、廃熱を利用して乾燥空気の温度をさらに昇温させることで、乾燥空気の相対湿度をさらに低くし乾燥効率を高めることができる。
Further, in the
さらに、本実施形態に係る固液分離装置1では、冷却部21が有する第1冷却器23および第2冷却器24と、加熱部22が有する第1加熱器25および第2加熱器26とが、それぞれヒートポンプ機構を構成することを特徴としている。具体的には、第1冷却器23および第1加熱器25は、冷媒が循環する配管により互いに接続されており、配管上に設置された第1減圧弁27および第1圧縮機29とともに、第1ヒートポンプ機構を構成している。同様に、第2冷却器24および第2加熱器26は、冷媒が循環する配管により互いに接続されており、配管上に設置された第2減圧弁28および第2圧縮機210とともに、第2ヒートポンプ機構を構成している。
Further, in the solid-liquid separation device 1 according to the present embodiment, the
第1ヒートポンプ機構において、第1減圧弁27は、第1冷却器23と第1加熱器225との間に配置され、第1加熱器25から第1冷却器23へと流れる冷媒(圧縮媒体)を減圧し昇華させることで、気化熱を発生させ、気化熱により冷却された冷媒により第1冷却器23を冷却する。また、第1圧縮機29は、第1冷却器23と第1加熱器25との間に配置され、第1冷却器23から第1加熱器25へと流れる冷媒を圧縮することで、凝縮熱を発生させ、凝縮熱により加熱された冷媒により第1加熱器25を加熱させる。同様に、第2ヒートポンプ機構においても、第2減圧弁28は、第2冷却器24と第2加熱器26との間に配置され、気化熱により冷却された冷媒により第2冷却器24を冷却し、第2圧縮機210は、第2冷却器24と第2加熱器26との間に配置され、凝縮熱により加熱された冷媒により第2加熱器26を加熱させる。
In the first heat pump mechanism, the first
このように、本実施形態では、第1ヒートポンプ機構および第2ヒートポンプ機構により、凝縮熱および気化熱の両方を用いて、湿潤空気を乾燥空気に変えることで、乾燥に係るエネルギー効率を高めることができる。また、本実施形態では、第1冷却器23および第2冷却器24のそれぞれに対してマイクロヒーターが設けられており、第1冷却器23および第2冷却器24の凍結を有効に防止することが可能となっている。さらに、本実施形態では、大型の冷却器を1つ備えるよりも、比較的小型の冷却器23,24を複数備え、各冷却器23,24のファンを小さくすること(たとえば、ファンを直径30cm以下とすること、より好ましくは直径20cm以下とすること)で、冷却部21において湿潤空気を冷却するためのエネルギー効率を高めている。また、冷却器23,24は、ファンを有しない構成とすることもできる。冷却器23,24がファンを有しない構成とした場合でも、設計上、湿潤空気を10℃以下まで低下させることは可能である。
As described above, in the present embodiment, the first heat pump mechanism and the second heat pump mechanism can improve the energy efficiency of drying by converting the moist air into dry air by using both the heat of condensation and the heat of vaporization. can. Further, in the present embodiment, microheaters are provided for each of the
また、本実施形態では、配管40の途中に、バグフィルターなどの集塵装置50を有しており、虫や処理原料が空気処理部20に侵入することを防止している。さらに、原料乾燥部10と空気処理部20との間には、ファン60が配置されており、ファン60が送風を行うことで、原料乾燥部10と空気処理部20との間で空気の循環が行われている。具体的には、ファン60の作用により、空気処理部20で生成された乾燥空気が、配管30を介して加熱部22から原料乾燥部10へと提供され、原料乾燥部10において処理原料と接触し、処理原料から水分を吸収して、湿潤空気へと変化する。そして、乾燥空気から変化した湿潤空気は、原料乾燥部10から排出され、配管40を介して空気処理部20の冷却部21へと回収される。また、本実施形態では、ファン60が原料乾燥部10と空気処理部20の冷却部21との間に配置されることで、原料乾燥部10の空気を吸引する力が原料乾燥部10に空気を供給する力よりも強く働き、原料乾燥部10内を負圧状態とすることができる。これにより、原料乾燥部10内の処理原料のにおいが、原料乾燥部10から外部へと漏れることを有効に防止することができる。
Further, in the present embodiment, a
次に、本実施形態に係る固液分離装置1の動作例について説明する。本実施形態に係る固液分離装置1では、固液分離装置1の電源をオンにすると、ファン60が動作し、原料乾燥部10と空気処理部20との間の空気の循環が開始される。また、電源のオンにより、第1キルン11の第1モーター117、第2キルン12の第2モーター127、第3キルン13の第3モーター137が動作し、第1キルン11の一対のスクリューコンベア112、113、第2キルン12の一対のスクリューコンベア122、123、第3キルン13の一対のスクリューコンベア132、133の回転が開始される。さらに、電源のオンにより、空気処理部20の第1ヒートポンプ機構および第2ヒートポンプ機構の動作が開始され、冷却器23、24による湿潤空気の冷却と、加熱器25,26による乾燥空気の生成が行われる。そして、空気処理部20で生成された乾燥空気は、ファン60の作用により、配管30を介して、原料乾燥部10へと提供され、処理原料から水分を吸収して湿潤空気へと変化した後、配管40を介して、空気処理部20に回収される。
Next, an operation example of the solid-liquid separation device 1 according to the present embodiment will be described. In the solid-liquid separation device 1 according to the present embodiment, when the power of the solid-liquid separation device 1 is turned on, the
そのため、処理原料を第1キルン11の投入ホッパー111に投入すると、処理原料は、第1キルン11内を搬送されながら乾燥空気と接触し次第に乾燥していくこととなる。さらに、本実施形態において、処理原料は、第1キルン11内を搬送された後は、第1シュート114から落下し、第2キルン12へと投入され、第1キルン11と同様に、第2キルン12内を搬送されながら乾燥空気と接触してさらに乾燥が行われることとなる。さらに、処理原料は、第2キルン12を搬送された後は、第2シュート124から落下して第3キルン13に投入され、第3キルン13内を搬送されながら乾燥空気と接触しさらに乾燥が行われ、第3キルン13の排出口134から外部に排出されることとなる。
Therefore, when the processing raw material is charged into the
また、本実施形態では、各キルン11,12,13において、搬送先側に空気導入口115,125,135が配置され、搬送元側に排気口116,126,136が配置されており、搬送先側から乾燥空気が供給され、搬送元側から湿潤空気が排出されるように構成されている。そのため、処理原料を各キルン11,12,13内で搬送した場合に、より長い時間乾燥が行われた処理原料ほど、より乾燥した乾燥空気と接することができるため、乾燥の度合いを高めることが可能となっている。
Further, in the present embodiment, in each of the
以上のように、本実施形態に係る固液分離装置1では、空気処理部20がヒートポンプ機構を有し、冷却部21の冷却器23,24において気化熱を用いて湿潤空気を冷却し、湿潤空気に含まれる水蒸気を結露させることで、湿潤空気を乾燥させるとともに、同じくヒートポンプ機構における加熱部22の加熱器25,26において凝縮熱を用いて、冷却部21で乾燥させた空気を加熱して、原料乾燥部10へと供給する。このように、本実施形態に係る固液分離装置1では、ヒートポンプ機構により発生する気化熱と凝縮熱の両方を用いて乾燥空気を生成することができるため、処理原料を低コストかつ高効率で乾燥させることができる。
As described above, in the solid-liquid separation device 1 according to the present embodiment, the
たとえば、本実施形態に係る固液分離装置1では、石油やガスなどの化石燃料を利用する熱風式乾燥機や冷凍式乾燥機と比べて、エネルギー損失が少なく消費電力量に対する乾燥効率を高くすることができ、ランニングコストを2/3~1/3程度まで削減することが可能となる。さらに、本実施形態に係るヒートポンプ機構を用いた乾燥方式では、高温の燃焼排ガスを処理原料に直接接触させて処理原料(処理原料に含まれる水分)を100℃まで上昇させ乾燥させる熱風式の乾燥方式、高温の燃焼排ガスと常温の空気とを熱交換して高温のホットエアーを処理原料に接触させて乾燥させるホットエアー式の乾燥方式と比べても、イニシャルコストを1~5割程度低くすることができる。また、本実施形態に係る乾燥方式では、加熱蒸気を直接処置原料に接触させて乾燥させる加熱蒸気式の乾燥方式、熱風式やホットエアー式の乾燥方式と比べても、ランニングコストを半分から1/3程度まで低くすることが可能となる。加熱蒸気式、熱風式、ホットエアー式の乾燥方式では、通常、気化した水蒸気を煙筒等でそのまま屋外に放出するため、大きなエネルギー損失が生じるためである。 For example, the solid-liquid separator 1 according to the present embodiment has less energy loss and higher drying efficiency with respect to power consumption than a hot air dryer or a refrigerating dryer that uses fossil fuels such as petroleum and gas. It is possible to reduce the running cost to about 2/3 to 1/3. Further, in the drying method using the heat pump mechanism according to the present embodiment, the hot air type drying in which the high temperature combustion exhaust gas is brought into direct contact with the processing raw material to raise the processing raw material (moisture contained in the processing raw material) to 100 ° C. and dried. Compared to the hot air type drying method, which exchanges heat between high temperature combustion exhaust gas and normal temperature air and brings hot hot air into contact with the processing raw material to dry it, the initial cost is reduced by about 10 to 50%. be able to. Further, in the drying method according to the present embodiment, the running cost is reduced by half to 1 as compared with the heating steam type drying method in which the heated steam is directly brought into contact with the treatment raw material to dry it, and the hot air type or hot air type drying method. It can be lowered to about / 3. This is because in the heating steam type, hot air type, and hot air type drying method, the vaporized steam is usually discharged to the outside as it is by a chimney or the like, which causes a large energy loss.
また、本実施形態において、原料乾燥部10は、水平方向に並列する一対のスクリューコンベア112,113,122,123,132,133を有し、一対のスクリューコンベア112,113,122,123,132,133で処理原料を搬送しながら、処理原料に、空気処理部20で生成された乾燥空気を接触させて、処理原料を乾燥させる。このように、本実施形態では、処理原料が一対のスクリューコンベア112,113,122,123,132,133で攪拌されながら搬送されるため、処理原料全体を比較的均一に乾燥空気と接触させることができ、処理原料の乾燥効率をより高めることもできる。
Further, in the present embodiment, the raw
さらに、本実施形態では、ファン60が、原料乾燥部10と空気処理部20の冷却部21との間に配置され、原料乾燥部10から空気処理部20に向かって送風を行うことで(原料乾燥部10の空気を吸引することで)、原料乾燥部10内を負圧条件下としている。これにより、投入ホッパー111から原料乾燥部10内に投入された処理原料のにおいや、水蒸気やガスなどの異物が、投入ホッパー111や排出口134から空気中に漏れ出てしまうことを有効に防止することができる。また、固液分離装置1は、空気循環式であり密閉性も高いため、静音性能も従来よりも高くすることができる。また、本実施形態に係る固液分離装置1は、密閉循環方式なので、蒸留水の回収以外はほとんど排出されず、悪臭の発生もほぼなくすことができる。
Further, in the present embodiment, the
さらに、本実施形態では、加熱部22は複数の加熱器25,26を有し、原料乾燥部10に供給する乾燥空気の相対湿度を20%以下、好ましくは15%以下とする。これにより、乾燥後の処理原料の含有水分率を大幅に減少させることができ、乾燥後の熱処理の効率を高めることができる。たとえば、本実施形態に係る固液分離装置1では、含有水分率が60~70%の製紙スラッジを含有水分率15~20%程度まで乾燥させることで、その後、乾燥させた製紙スラッジを燃料に変える加熱処理に係る処理効率を大幅に高めることができる。さらに、本実施形態において、冷却部21は、複数の冷却器23,24を有し、冷却器23,24の着氷を防止するためのマイクロヒーターをそれぞれ有している。これにより、効率的に湿潤空気を冷却器23,24に触れさせて冷却することが可能となっている。加えて、冷却部21は、複数の冷却器23,24を有し、各冷却器23,24をフィンの大きさを直径20cm以下とすることで、フィンの大きさが直径20cmを超える大きな冷却器を1つ備える場合と比べて、冷却器21全体での冷却にかかるエネルギー効率を高めることもできる。
Further, in the present embodiment, the
以上、本発明の好ましい実施形態例について説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態の記載に限定されるものではない。上記実施形態例には様々な変更・改良を加えることが可能であり、そのような変更または改良を加えた形態のものも本発明の技術的範囲に含まれる。 Although the preferred embodiment of the present invention has been described above, the technical scope of the present invention is not limited to the description of the above embodiment. Various changes and improvements can be added to the above-described embodiments, and those in which such changes or improvements have been made are also included in the technical scope of the present invention.
なお、加熱部22においては、ヒートポンプ機構を構成する加熱器25,26を有する構成を例示したが、この構成に加えて、乾燥空気をさらに乾燥させるためのデシカントをさらに備える構成とすることもできる。
In the
1…固液分離装置
10…原料乾燥部
11…第1キルン
111…投入ホッパー
112,113…スクリューコンベア
114…第1シュート
115…空気導入口
116…排気口
117…第1モーター
12…第2キルン
122,123…スクリューコンベア
124…第2シュート
125…空気導入口
126…排気口
127…第2モーター
13…第3キルン
132,133…スクリューコンベア
134…排出口
135…空気導入口
136…排気口
137…第3モーター
20…空気処理部
21…冷却部
23…第1冷却器
24…第2冷却器
27…第1減圧弁
28…第2減圧弁
22…加熱部
25…第1加熱器
26…第2加熱器
29…第1圧縮機
210…第2圧縮機
30…配管
40…配管
50…集塵装置
60…ファン
1 ... Solid-
Claims (10)
冷媒を圧縮した圧縮熱で空気を加熱する加熱器と、前記圧縮された冷媒を減圧した気化熱で空気を冷却する冷却器とを備えるヒートポンプ機構が配置され、当該ヒートポンプ機構により発生させた気化熱および凝縮熱の両方を用いて、前記原料乾燥部から回収した前記湿潤空気から水分を抜いて乾燥させて前記乾燥空気に変えた後に、前記原料乾燥部に前記乾燥空気を供給する空気処理部と、を有し、
前記空気処理部は、
前記冷却器により前記湿潤空気を冷却し、前記湿潤空気に含まれる水蒸気を結露させることで、前記湿潤空気を抜水する冷却部と、
前記加熱器により前記冷却部で抜水した空気を加熱し、前記原料乾燥部へと供給する加熱部と、を有することを特徴とする、固液分離装置。 A raw material drying unit that dries while transporting the processed raw material by contacting the processed raw material with dry air and absorbing the moisture of the processed raw material into the moist air to change it into moist air .
A heat pump mechanism including a heater that heats the air with the compression heat of compressing the refrigerant and a cooler that cools the air with the heat of vaporization of the compressed refrigerant is arranged, and the heat of vaporization generated by the heat pump mechanism is provided. And the air treatment unit that supplies the dry air to the raw material drying unit after removing water from the moist air recovered from the raw material drying unit and drying it to change to the dry air using both the heat of condensation and the heat of condensation. Have,
The air treatment unit is
A cooling unit that drains the moist air by cooling the moist air with the cooler and condensing water vapor contained in the moist air.
A solid-liquid separation device comprising a heating unit that heats the air drained from the cooling unit by the heater and supplies the air to the raw material drying unit.
前記一対のスクリューコンベアで処理原料を攪拌しながら、当該処理原料に前記空気処理部で生成された乾燥空気を接触させることで、処理原料を乾燥させる、請求項1に記載の固液分離装置。 The raw material drying section has a pair of screw conveyors arranged in parallel in the horizontal direction.
The solid-liquid separation device according to claim 1, wherein the processing raw material is dried by bringing the processing raw material into contact with the dry air generated by the air processing unit while stirring the processing raw material with the pair of screw conveyors.
前記配管を介して前記原料乾燥部と前記空気処理部との間で空気を循環させるファンとを有し、
前記ファンが、前記原料乾燥部と前記空気処理部の前記冷却部との間に配置され、前記原料乾燥部から前記空気処理部に向かって送風を行うことで、前記原料乾燥部内が負圧条件下とされている、請求項1または2に記載の固液分離装置。 A pipe that communicates the raw material drying section and the air processing section,
It has a fan that circulates air between the raw material drying section and the air processing section via the piping.
The fan is arranged between the raw material drying unit and the cooling unit of the air processing unit, and blows air from the raw material drying unit toward the air processing unit to create a negative pressure condition in the raw material drying unit. The solid-liquid separation device according to claim 1 or 2, which is described below.
1または複数の冷却器と、
前記冷却器への着氷を防止するためのヒーターと、を有する、請求項1ないし4のいずれかに記載の固液分離装置。 The cooling unit is
With one or more coolers,
The solid-liquid separation device according to any one of claims 1 to 4, further comprising a heater for preventing icing on the cooler.
請求項1ないし8のいずれかに記載の固液分離装置を用いて前記処理原料を乾燥さることで、前記搾り残渣から栄養素を含む食品材を製造することを特徴とする、食品材料の製造方法。
The processing raw material is a squeezed residue of vegetables and fruits.
A method for producing a food material, which comprises drying the processing raw material using the solid-liquid separation apparatus according to any one of claims 1 to 8 to produce a food material containing nutrients from the squeezed residue. ..
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