JP5116783B2

JP5116783B2 - 含水物乾燥装置

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Publication number: JP5116783B2
Application number: JP2010024701A
Authority: JP
Inventors: 知通江草; 慶一林; 裕彦貝田
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Environmental and Chemical Engineering Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Environmental and Chemical Engineering Co Ltd
Priority date: 2010-02-05
Filing date: 2010-02-05
Publication date: 2013-01-09
Anticipated expiration: 2030-02-05
Also published as: CN102147186A; JP2011163602A; TWI410597B; TW201128152A; CN102147186B

Description

本発明は、水分を含んだ含水物を減圧環境下で加熱することで乾燥させる含水物乾燥装置に関し、特に、含水物の連続した供給と乾燥後の乾燥物の連続した排出が可能な含水物乾燥装置に関するものである。

各種バイオマスや廃棄物等の含水物を減圧環境下で加熱することで乾燥させる手段として、含水物乾燥装置が従来用いられている。この含水物乾燥装置は、密閉された装置内を減圧することによって沸点を下げ、その装置内に供給した含水物を低温で乾燥させるものである。ここで、含水物乾燥装置における被処理物としての含水物の処理方式の一種として、バッチ処理方式が挙げられる。このバッチ処理方式とは、所定量の含水物を装置内に供給した後、乾燥処理が完了するまで含水物を装置外に取り出さず、含水物を撹拌して均一な状態に保ちながら乾燥させる方式である。

しかし、このバッチ処理方式では、乾燥処理の後半には水分の蒸発によって含水物の容量が大幅に減量化されるため、装置内に無駄な空間が生じ、熱放散が増加していわゆる空焚き状態になる。従ってバッチ処理方式は熱効率が悪く、乾燥処理に長時間を要するという問題がある。また、バッチ処理方式によれば、乾燥処理の初期において含水物からの水分の蒸発速度が最大となる状態を基準として、含水物乾燥装置を構成するボイラやコンデンサや冷却機器等を設計する必要がある。従って、これらの機器が過剰仕様となり、高価で大型な機器を購入することによって、コストアップ及び装置の大型化を招くという問題がある。更に、バッチ処理方式では、前述のように乾燥処理の間に含水物を撹拌するため、乾燥処理の終期には含水率が低下した乾燥物が粉塵化して装置内に飛散し、この乾燥物を装置外に排出する際に周囲を汚染するという問題もある。

このようなバッチ処理方式の問題点を解決すべく、含水物の他の処理方式として連続処理方式が従来用いられている（例えば、特許文献１参照）。この連続処理方式とは、含水物を連続的に装置内に供給し、この含水物を一定方向に搬送しながら加熱することによって乾燥処理を行い、乾燥処理後の乾燥物を連続的に装置外に排出する方式である。そして、この連続処理方式によれば、含水物が連続的に装置内を搬送されるので、含水物の容量が乾燥に伴って減量化されても、バッチ処理方式のように装置内に無駄な空間が生じることがない。従って、連続処理方式による含水物乾燥装置では熱効率が悪化することがなく、また乾燥処理に長時間を要することもない。更に、連続処理方式では、乾燥処理の間、含水物からの水分の蒸発速度がバッチ処理方式ほど大きく変化はしない。従って、含水物乾燥装置を構成する各種機器の設計に際しては、平均的な蒸発速度を基準とすることができ、バッチ処理方式のように機器が過剰仕様となってコストアップや装置の大型化を招くこともない。更に、連続処理方式では装置内で含水物を撹拌しないので、バッチ処理方式のように乾燥物が粉塵化して装置内に飛散することもない。

特開２００６−１５３３７６号公報

しかし、連続処理方式による従来の含水物乾燥装置では、含水率が十分に低くなるまで含水物を乾燥させることができないという問題がある。より詳細に説明すると、連続処理方式では、装置内を密閉した状態に保持したまま含水物を連続的に装置内に供給及び排出するために、含水物を供給及び排出するために含水物乾燥装置に設けられた供給口及び排出口の両方に、いわゆるマテリアルシールが用いられる。このマテリアルシールは、含水物や乾燥物それ自体で供給口や排出口を密閉するものである。そのため、供給口において含水物は気体を透過しない程度まで圧密された状態で供給口から供給される。また、排出口において、乾燥物もその含水率が低下し過ぎると気体を透過可能な状態となってしまいマテリアルシールを実現できないため、適度な含水率を有している必要がある。このため、含水率が６０質量％以上となる範囲までしか含水物を乾燥させることができないのが通常である（特許文献１の段落［００５５］参照）。

本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、含水物を連続的に装置内に供給しながら乾燥物を連続的に装置外に排出する連続処理方式を採用した含水物乾燥装置において、含水率が十分に低くなるまで含水物を乾燥させることを可能にする含水物乾燥装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を採用している。
すなわち、本発明に係る含水物乾燥装置は、減圧された状態の内部に含水物が供給され、該含水物を加熱しながら一定方向に搬送する乾燥機本体部と、前記乾燥機本体部の含水物搬送方向に沿って下流側にその内部を前記乾燥機本体部の内部と連通させて設けられるとともに、前記含水物を排出する排出口を気密に閉塞可能であって且つ開放可能な開閉機構を有する貯留ホッパ部と、を備え、前記貯留ホッパ部は、円筒状を成し、円筒の周面上の位置で乾燥機本体の端部開口と連通していると共に、円筒の周面上の他の位置に前記排出口が形成されているホッパ本体を有していると共に、前記開閉機構として、前記排出口を閉塞する一方で前記端部開口を塞がない位置と、該端部開口を閉塞する一方で該排出口を塞がない位置との間で、ホッパ本体の周面に沿ってスライドする蓋部材を有し、前記ホッパ本体には、減圧吸引用の配管が接続されていることを特徴とする。
この構成によれば、貯留ホッパ部に設けられた開閉機構で排出口を閉塞した状態とすれば、貯留ホッパ部の内部を乾燥機本体部の内部と同程度に減圧させることができる。一方、開閉機構で排出口を開放すれば、貯留ホッパ部に貯留された乾燥物を装置外部へ排出することができる。さらに、乾燥機本体部の端部開口を閉塞する位置へと蓋部材を移動させれば、貯留ホッパ部の排出口が開放されるとともに、乾燥機本体部の内部が密閉に保たれる。従って、乾燥物を貯留ホッパ部から装置外部へ排出する際に、蓋部材によって乾燥機本体の内部が減圧された状態のまま密閉に保たれるので、次回の乾燥処理を開始するべく蓋部材を移動させて貯留ホッパ部の排出口を閉塞すると、互いに連通した貯留ホッパ部の内部と乾燥機本体の内部とは、ある程度減圧された状態となる。これにより、乾燥処理の開始に先立って乾燥機本体部と貯留ホッパ部とを減圧するのに要する時間を短縮することができ、乾燥処理の終了から次の乾燥処理の開始までの時間を短縮することができる。

また、本発明に係る含水物乾燥装置は、前記乾燥機本体部は、含水物搬送方向に沿って設けられて回転駆動される駆動軸の周面に所定ピッチで羽根部材が突出されてなる搬送機構を有するものである。このような構成によれば、駆動軸が回転すると、含水物が羽根部材によって乾燥機本体部の内部を一定方向に搬送される。従って、含水物が含水物搬送方向に逆流して後続の含水物と混合することがないので、より確実且つ高速な含水物の搬送及び乾燥処理が可能となる。

また、本発明に係る含水物乾燥装置は、前記羽根部材は、含水物搬送方向の位置によってピッチが異なるものである。このような構成によれば、搬送機構による含水物の搬送力が、含水物搬送方向の位置によって異なる大きさとなる。従って、含水物が例えば所定の含水率に達した時に高粘性となる特性を有する場合にも、それに応じて搬送機構の搬送力を変化させることで対応することができる。尚、本発明において「含水物の搬送力」とは、搬送機構を構成する駆動軸が含水物の粘性に逆らって回転する回転力のことを意味する。

また、本発明に係る含水物乾燥装置は、前記乾燥機本体部を構成するケーシングと前記羽根部材の先端との間のクリアランスが、含水物搬送方向への位置によって異なるものである。このような構成によれば、搬送機構による含水物の搬送力が、含水物搬送方向の位置によって異なる大きさとなる。従って、含水物が例えば所定の含水率に達した時に高粘性となる特性を有する場合にも、それに応じて搬送機構の搬送力を変化させることで対応することができる。

また、本発明に係る含水物乾燥装置は、前記乾燥機本体部が複数の前記搬送機構を有し、隣り合う前記搬送機構は、前記羽根部材が互いに噛み合うようにして設けられたものである。このような構成によれば、ある搬送機構の羽根部材に付着した含水物が、他の搬送機構の羽根部材によって強制的に剥離されて含水物搬送方向へと搬送される。従って、含水物が化学物質や高糖分含有物質等の高粘性物質である場合や、含水物が所定の含水率に達した時に高粘性となる特性を有する場合や、含水物が繊維質等の種々の異物を含む場合でも、搬送機構によって含水物をより確実に搬送することができる。

また、本発明に係る含水物乾燥装置は、前記搬送機構は、前記駆動軸の回転数を任意に変更可能であるものである。このような構成によれば、駆動軸の回転数を変化させることにより、搬送機構による含水物の搬送速度を任意に調節することができる。従って、含水物が乾燥機本体部の内部に滞留する平均時間を変化させることによって、乾燥物の含水率を任意に調節することができる。

本発明に係る含水物乾燥装置によれば、貯留ホッパ部の内部を乾燥機本体の内部と同程度に減圧させた状態で乾燥処理を行えば、含水率が十分に低くなるまで含水物を乾燥させた後、乾燥機本体部から連続的に排出される乾燥物を貯留ホッパの内部に貯留することができる。そして、所定時間に渡って乾燥処理を行った後、排出口を開放すれば、貯留ホッパ部内の乾燥物を装置外部へ排出することができる。このように、連続的に含水物を供給し且つ連続的に乾燥物を排出しながら、含水率が十分に低くなるまで含水物を乾燥させることができる。

本発明の第１実施形態に係る含水物乾燥装置１の構成を示す模式図である。第１実施形態に係る減圧乾燥機６の構成を示す概略縦断面図である。図２において貯留ホッパ部１２の周辺を拡大した部分拡大縦断面図である。第２実施形態に係る乾燥機本体部４０の一部を拡大した部分拡大図である。第３実施形態に係る乾燥機本体部５０の一部を拡大した部分拡大図である。第４実施形態に係る乾燥機本体部６０の一部を拡大した部分拡大図である。第５実施形態に係る乾燥機本体部７０の一部を拡大した部分拡大図である。第６実施形態に係る乾燥機本体部８０の一部を拡大した部分拡大図である。第７実施形態に係る乾燥機本体部９０の一部を拡大した部分拡大図である。第８実施形態に係る乾燥機本体部１００の一部を拡大した部分拡大図である。第９実施形態に係る乾燥機本体部１１０の一部を拡大した部分拡大図である。第１０実施形態に係る乾燥機本体部１２０の一部を拡大した部分拡大図である。

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態について説明する。まず、第１実施形態に係る含水物乾燥装置の構成について説明する。図１は、第１実施形態に係る含水物乾燥装置１の構成を示す模式図である。含水物乾燥装置１は、含水物Ｇを供給するための供給口２、乾燥物Ｋを排出するための排出口３、含水物Ｇから発生した蒸気を外部に排出するための複数の排気口４、加熱用の蒸気を内部に導入するための複数の蒸気導入口５、加熱用の蒸気を外部に排出するための複数の蒸気排出口６、が設けられた減圧乾燥機７と、前記供給口２に接続された供給器８と、前記排出口３に接続された乾燥物回収器９と、前記各排気口４に接続された排気減圧ユニット１０と、前記蒸気導入口５に接続された加熱器１１と、この加熱器１１に接続された蒸気ドレン回収器１２と、を備えるものである。尚、本発明において「含水物Ｇ」とは、所定量の水分を含んだ各種バイオマスや廃棄物のことをいい、廃棄物としては下水汚泥，工場排水汚泥，食品廃棄物，生ゴミ，し尿汚泥，家畜糞尿，植物搾汁粕等が挙げられる。

前記減圧乾燥機７は、被処理物としての含水物Ｇを減圧条件下で加熱することによって乾燥処理するためのものである。図２は、減圧乾燥機７の構成を示す概略縦断面図である。尚、図２では説明の便宜上、図１を反転させた状態で図示している。減圧乾燥機７は、内部で含水物Ｇが乾燥処理される乾燥機本体部１３と、乾燥物Ｋすなわち乾燥処理を経て含水物Ｇの含水率が低下した物質が一時的に貯留される貯留ホッパ部１４と、を有している。

乾燥機本体部１３は、図２に示すように、略円筒形状を有するケーシング１５の内部に、図に矢印で示す含水物搬送方向に含水物Ｇを搬送する２個の搬送機構１６が収容されてなるものである。尚、図２では１個の搬送機構１６しか図示されていないが、紙面奥側にもう１個の搬送機構１６が収容されている。ケーシング１５には、含水物搬送方向に沿って上流側（以下、単に「上流側」と略す）の端部に前記供給口２が設けられるとともに、この供給口２より含水物搬送方向に沿って下流側（以下、単に「下流側」と略す）の位置に所定間隔で３個の前記排気口４がそれぞれ設けられている。この３個の排気口４のうち、含水物搬送方向に沿って最も上流側に位置する第１排気口４Ａと、真ん中に位置する第２排気口４Ｂは、最も下流側に位置する第３排気口４Ｃと比較して大径に形成されている。そして、各排気口４には配管１７がそれぞれ接続され、第１排気口４Ａに接続された第１配管１７Ａと第２排気口４Ｂに接続された第２配管１７Ｂとが連結用配管１８によって互いに接続されるとともに、第３排気口４Ｃに接続された第３配管１７Ｃが第２配管１７Ｂに接続されている。これにより、３個の排気口４から延びる各配管１７はすべて連通した状態となっている。更に、ケーシング１５には、含水物搬送方向に沿って所定間隔で複数の蒸気排出口６が設けられている。

一方、図２に示す２個の搬送機構１６それぞれは、複数の軸受け１９によって回転可能に支持されてモータ（不図示）によって回転駆動される駆動軸２０と、この駆動軸２０に接続されてその周面に羽根部材２１が突出して設けられた中空軸２２とを有している。ここで、本実施形態では、羽根部材２１はいわゆるスクリュー型の形状を有しており、そのピッチＰは含水物搬送方向に沿って一定の大きさとなっている。また、駆動軸２０は内部が中空に形成されており、その一端側には前記蒸気導入口５と蒸気排出口６とがそれぞれ設けられている。一方、図２に詳細は示さないが、羽根部材２１も内部が中空に形成されており、駆動軸２０の内部と連通している。このように構成される各搬送機構１６は、各駆動軸２０が互いに平行するようにして、且つ、各羽根部材２１が互いに噛み合うようにして、ケーシング１５の内部にそれぞれ設置されている。

尚、本実施形態では乾燥機本体部１３を構成するケーシング１５を略円筒形状としたが、ケーシング１５の形状はこれに限られず、含水物搬送方向に一定の長さを有していれば、縦断面の外形を四角形や多角形等にしてもよい。また、本実施形態では羽根部材２１をスクリュー型の形状としたが、その他の形状、例えばいわゆるネジ型やパドル型やスタティックミキサー型としてもよい。但し、本実施形態のようにスクリュー型とすれば、他の形状と比較して含水物Ｇとの接触面積が広くなるので、後述するように搬送機構１６による含水物Ｇの加熱を効率良く行うことができるという利点がある。更に、本実施形態では搬送機構１６を２個設けたが、搬送機構１６の数は１個でもよく、更には３個以上の複数であってもよい。しかし、本実施形態のように２個の搬送機構１６を設ければ、一方の搬送機構１６の羽根部材２１に付着した含水物Ｇが他方の搬送機構１６の羽根部材２１によって強制的に剥離される。従って、１個の搬送機構１６を設ける場合と比較すると、含水物Ｇが化学物質や高糖分含有物質等の高粘性物質である場合や、含水物Ｇが所定の含水率に達した時に高粘性となる特性を有する場合や、含水物Ｇが繊維質等の種々の異物を含む場合でも、含水物Ｇをより確実に搬送できるという利点がある。また、３個以上の搬送機構１６を設ける場合のようにコストアップや装置の大型化を招くこともない。

図３は、図２において貯留ホッパ部１４の周辺を拡大した部分拡大図である。貯留ホッパ部１４は、縦断面で略円形の外形を有しており中空に形成されたホッパ本体２３、及びこのホッパ本体２３の周面に沿ってスライド可能に設けられた蓋部材２４を有している。ホッパ本体２３は、内部に乾燥物Ｋを貯留するための容器としての役割を果たすものである。このホッパ本体２３には、その頂部に、蒸気を外部に排出するための第４排気口４Ｄが形成される一方、その底部に、乾燥物Ｋを外部に排出するための前記排出口３が形成されている。そして、第４排気口４Ｄには第４配管１７Ｄが接続され、この第４配管１７Ｄは前記第３配管１７Ｃに接続されている。これにより、第４配管１７Ｄも第１〜第３配管１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃと連通した状態となっている。このように構成される貯留ホッパ部１４は、乾燥機本体部１３の下流側端部に、その内部を乾燥機本体部１３の内部と連通させるようにして設けられている。

一方、蓋部材２４は、ホッパ本体２３の排出口３を閉塞または開放する役割を果たすものであって、排出口３を気密に閉塞する閉塞位置Ｐ１（図２に記載）から、排出口３を外部に開放する開放位置Ｐ２（図３に記載）へとスライド可能となっている。また、蓋部材２４は、開放位置Ｐ２に位置した状態で、前述のように排出口３を開放すると同時に、乾燥機本体部１３を構成するケーシング１５の下流側の端部開口２５を閉塞するようになっている。

尚、ホッパ本体２３の形状は、縦断面で略円形に限られず、任意の形状に設計変更が可能である。また、蓋部材２４は、開放位置に位置した状態で少なくとも排出口３を開放すれば足り、必ずしもケーシング１５の端部開口２５を閉塞する必要はない。

図１に示す前記供給器８は、減圧乾燥機７の内部に含水物Ｇを供給するためのものである。この供給器８は、含水物Ｇを圧密した状態で送出可能ないわゆる一軸偏心ネジポンプであって、供給管２６を介して減圧乾燥機７の供給口２に対して接続されている。これにより、含水物Ｇの供給に際しては圧密された含水物Ｇによって供給口２が密閉されることにより、前記マテリアルシールが実現される。尚、減圧乾燥機７の内部を密閉状態に保持したままで含水物Ｇを供給可能であれば、必ずしもマテリアルシールに限らず、他の手段によって含水物Ｇを減圧乾燥機７に供給してもよい。具体的には、例えば排出側の貯留ホッパ部１４と同様の構成としてもよい。また、供給器８としては、含水物Ｇを送出可能なその他の種別のポンプ、例えばピストンポンプ等の容積ポンプを用いてもよい。

図１に示す前記乾燥物回収器９は、減圧乾燥機７から排出されて落下する乾燥物Ｋを下方で受けて回収する容器としての役割を果たすものである。この乾燥物回収器９は、減圧乾燥機７を構成する貯留ホッパ部１４の直下に、その容器開口を貯留ホッパ部１４の排出口３の側に向けて配置されている。尚、図に詳細は示さないが、貯留ホッパ部１４の排出口３と乾燥物回収器９とを配管で接続し、ポンプ等を用いて排出口３から乾燥物回収器９に向かって含水物Ｇを送出してもよい。

図１に示す前記排気減圧ユニット１０は、減圧乾燥機７の内部から蒸気を排気するとともに、その内部を減圧させる役割を果たすものである。この排気減圧ユニット１０は、前記連結用配管１８に一端が接続された第１排気管２７Ａの他端に接続されたダスター２８と、このダスター２８に一端が接続された第２排気管２７Ｂの他端に接続されたコンデンサ２９と、このコンデンサ２９に一端が接続された第３排気管２７Ｃの他端に接続されたエゼクタ３０と、を有している。ここで、ダスター２８は、減圧乾燥機７から回収した蒸気から埃等の飛散物を除去するためのものである。このダスター２８には、飛散物の捕集に使用する水を循環させるためのダスター循環ポンプ３１が接続されている。また、コンデンサ２９は、回収した蒸気を冷却して水分を凝集するためのものである。このコンデンサ２９には、蒸気を冷却するための冷媒を循環させるために、冷媒を冷却する冷却塔３２、冷却した冷媒を貯留する冷媒貯留水槽３３、貯留した冷媒をコンデンサ２９に向けて送出するコンデンサ循環ポンプ３４がそれぞれ接続されている。また、エゼクタ３０は、減圧乾燥機７から蒸気を吸引することによってその内部を減圧するためのものである。このエゼクタ３０には、エゼクタ３０の内部で水を高圧噴射するためのエゼクタ循環ポンプ３５、エゼクタ３０から回収した水を貯留する水貯留水槽３６がそれぞれ接続されている。

図１に示す前記加熱器１１は、図２に示す搬送機構１６およびケーシング１５を加熱するためのものである。本実施形態ではこの加熱器１１としてボイラを使用し、図１及び図２に示すように、加熱器１１に一端を接続した蒸気導入管３７の他端を、搬送機構１６を構成する駆動軸２０の一端側に設けられた蒸気導入口５、及びケーシング１５に設けられた複数の蒸気導入口５にそれぞれ接続している。これにより、加熱器１１で生成された蒸気が、蒸気導入管３７を介して供給されることによって、搬送機構１６とケーシング１５がそれぞれ加熱される。

図１に示す前記蒸気ドレン回収器１２は、蒸気ドレンすなわち加熱用の蒸気が液化したものを回収して再利用するためのものである。本実施形態では、図２に示すように、蒸気ドレン回収器１２に一端を接続した蒸気回収管３８の他端を、駆動軸２０の一端に設けられた蒸気排出口６、及びケーシング１５に設けられた複数の蒸気排出口６にそれぞれ接続している。これにより、搬送機構１６とケーシング１５を加熱して液化した蒸気ドレンが、蒸気回収管３８を介して蒸気ドレン回収器１２によって回収される。そして、蒸気ドレン回収器１２は回収した蒸気ドレンを加熱器１１に送り、加熱器１１が蒸気ドレンから蒸気を生成する。このようにして、加熱用の蒸気が再利用される。

次に、第１実施形態に係る含水物乾燥装置１を用いた含水物Ｇの乾燥処理の動作、及びその作用効果について説明する。乾燥処理の開始に際しては、まず減圧乾燥機７の内部が減圧される。具体的には、貯留ホッパ部１４を構成する蓋部材２４が排出口３を閉塞する閉塞位置Ｐ１に位置した状態で、図１に示すエゼクタ３０が作動される。そうすると、エゼクタ３０が第１〜第３排気管２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃを介して乾燥機本体部１３から空気を吸引することにより、その内部が減圧される。この時、乾燥機本体部１３の内部は貯留ホッパ部１４の内部に連通しており、且つ、貯留ホッパ部１４の排出口３は蓋部材２４によって閉塞されているので、貯留ホッパ部１４も乾燥機本体部１３と同程度に減圧される。

他方、減圧乾燥機７の減圧に伴って、搬送機構１６及びケーシング１５の加熱が行われる。具体的には、図１に示す加熱器１１から発生した蒸気が、蒸気導入管３７を介して蒸気導入口５から搬送機構１６の内部に送り込まれ、この蒸気が中空軸２２や羽根部材２１の内部空洞を循環することによって搬送機構１６の全体が加熱される。また、加熱器１１から発生した蒸気は、蒸気導入管３７を介して複数の蒸気導入口５からケーシング１５の内部にも送り込まれ、この蒸気がケーシング１５の内部空洞を循環することによってケーシング１５の全体が加熱される。そして、搬送機構１６及びケーシング１５が十分に加熱されると、次に減圧乾燥機７の内部に含水物Ｇが供給される。具体的には、図１に示す供給器８が作動され、供給器８から送出される含水率６０〜１００質量％程度の含水物Ｇが、供給管２６を介して供給口２から乾燥機本体部１３の内部に送り込まれる。

また、この含水物Ｇの供給開始に伴って、搬送機構１６による含水物Ｇの搬送が開始される。具体的には、駆動軸２０が不図示のモータによって回転駆動され、羽根部材２１が含水物Ｇを含水物搬送方向に沿って上流側から下流側へ向かって搬送する。そして、搬送機構１６による含水物Ｇの搬送が開始されると、前述のように加熱された搬送機構１６やケーシング１５に対して含水物Ｇが接触することにより、含水物Ｇが加熱される。これにより、含水物Ｇに含まれる水分が蒸発し、含水物Ｇは含水物搬送方向に沿って下流側に搬送されるに従ってその含水率が低下していく。そして、含水物Ｇは、乾燥機本体部１３の最下流端に到達した時には、加熱器１１によって与えられる時間当たりの熱量、或いは搬送機構１６による乾燥機本体部１３内での搬送時間等に応じて、その含水率が０〜６０質量％程度の乾燥物Ｋへと変化している。

その後、この乾燥物Ｋは乾燥機本体部１３の下流側の端部開口２５から順次排出され、貯留ホッパ部１４のホッパ本体２３の内部に貯留される。ここで、前述のようにエゼクタ３０によって貯留ホッパ部１４も乾燥機本体部１３と同程度に減圧されているので、貯留ホッパ部１４に貯留された乾燥物Ｋは、乾燥機本体部１３の最下流端部に到達した時と同程度の含水率で保持される。このように、本発明の含水物乾燥装置１によれば、乾燥機本体部１３に含水物Ｇを連続的に供給し、且つ乾燥機本体部１３から乾燥物Ｋを連続的に排出しながら、含水率が十分に低くなるまで含水物Ｇを乾燥させることができる。

そして、所定時間経過後に貯留ホッパ部１４を空にする。すなわち、貯留ホッパ部１４が乾燥物Ｋである程度一杯になったことを検知すると、減圧乾燥機７への含水物Ｇの供給を続けたまま、貯留ホッパ部１４に貯留された乾燥物Ｋを装置外部へと排出する。具体的には、貯留ホッパ部１４を構成する蓋部材２４を図２に示す閉塞位置Ｐ１から図３に示す開放位置Ｐ２へとスライドさせることにより、ホッパ本体２３の排出口３を開放する。これにより、ホッパ本体２３の内部に貯留された乾燥物Ｋが排出口３から落下し、直下に配置された乾燥物回収器９の内部に回収される。尚、蓋部材２４が開放位置Ｐ２に位置した状態では、貯留ホッパ部１４の端部開口２５は蓋部材２４によって閉塞された状態になっている。従って、貯留ホッパ部１４から乾燥物Ｋを排出している間は、貯留ホッパ部１４の下流端まで搬送された乾燥物Ｋは端部開口２５の付近に滞留した状態となっている。そして、貯留ホッパ部１４が空になったことを検知すると、蓋部材２４をスライドさせて開放位置Ｐ２から閉塞位置Ｐ１へと戻す。これにより、乾燥機本体部１３から排出された乾燥物Ｋが、貯留ホッパ部１４に順次貯留されるようになる。

ところで、本実施形態では前述のように蓋部材２４は開放位置Ｐ２に位置した状態で乾燥機本体部１３の端部開口２５を閉塞する。従って、排出口３の開放によって貯留ホッパ部１４の内部は大気圧に等しくなるが、この時、蓋部材２４によって密閉に保たれた乾燥機本体部１３の内部は、減圧された状態のまま保持される。これにより、次回の乾燥処理を開始するべく蓋部材２４を閉塞位置Ｐ１へと戻して排出口３を閉塞すると、互いに連通した貯留ホッパ部１４の内部と乾燥機本体部１３の内部とは、ある程度減圧された状態となる。これにより、乾燥処理の開始に先立って乾燥機本体部１３と貯留ホッパ部１４とをエゼクタ３０で減圧するのに要する時間を短縮することができ、乾燥処理の終了から次の乾燥処理の開始までの時間を短縮することができる。

次に、第２実施形態に係る含水物乾燥装置１の構成について説明する。本実施形態の含水物乾燥装置１は、第１実施形態の含水物乾燥装置１と比較すると、図１に示す減圧乾燥機４０の構成が、より詳細には乾燥機本体部４１を構成する２個の搬送機構４２の構成が異なっている。それ以外の構成及びその作用効果については第１実施形態と同じであるため、第１実施形態と同じ符号を用い、ここでは説明を省略する。図４は、本実施形態における乾燥機本体部４１の一部を拡大した部分拡大図である。２個の搬送機構４２は、第１実施形態と同様に、駆動軸４３と中空軸４４と羽根部材４５とをそれぞれ有するが、羽根部材４５の構成が第１実施形態とは異なっている。すなわち、本実施形態の羽根部材４５は、第１実施形態と同様にスクリュー型の形状を有するが、そのピッチＰが上流側から下流側に向かって徐々に狭くなっている。

このような構成によれば、含水物Ｇの容量が乾燥に伴って減量化されても、熱効率が悪化しないという利点がある。より詳細に説明すると、図２に示すように、第１実施形態の羽根部材２１のように含水搬送方向にピッチＰが一定の大きさであると、乾燥処理が進んで含水物Ｇの容量が減量化される下流側では、羽根部材４５の隙間には含水物Ｇと接触しない領域が生じる。このような領域が生じると、容積効率が低くなり、その結果熱効率が悪く乾燥処理に長時間を要してしまう。この点、本実施形態の羽根部材４５のように上流側から下流側に向かってピッチＰが徐々に狭くなっていると、下流側でも羽根部材４５の隙間は含水物Ｇで満たされて無駄な領域が生じないので、容積効率を高く維持することができ、熱効率が良く乾燥処理が短時間で済む。

次に、第３実施形態に係る含水物乾燥装置１の構成について説明する。本実施形態の含水物乾燥装置１も、第１実施形態の含水物乾燥装置１と比較すると、図１に示す減圧乾燥機５０の構成が、より詳細には乾燥機本体部５１を構成する２個の搬送機構５２の構成が異なっている。それ以外の構成及びその作用効果については第１実施形態と同じであるため、第１実施形態と同じ符号を用い、ここでは説明を省略する。図５は、本実施形態における乾燥機本体部５１の一部を拡大した部分拡大図である。２個の搬送機構５２は、第１実施形態と同様に、駆動軸５３と中空軸５４と羽根部材５５とをそれぞれ有するが、羽根部材５５の構成が第１実施形態とは異なっている。すなわち、本実施形態の羽根部材５５は、第１実施形態と同様にスクリュー型の形状を有するが、第２実施形態とは逆に、そのピッチＰが下流側から上流側に向かって徐々に狭くなっている。このような構成によれば、搬送機構５２の上流部では羽根部材５５が狭いピッチＰで密集し、含水物Ｇとの接触面積が広いため、含水物Ｇからの水分の蒸発速度が速くなる。これにより、乾燥が進んで含水率が低下しても容量が大きく変化しないような含水物Ｇ、例えばコーヒー粕や茶滓の乾燥処理を行う場合に、乾燥初期で含水物Ｇの含水率がまだ高い領域である上流部において、より高速な乾燥処理を行うことができる。

次に、第４実施形態に係る含水物乾燥装置１の構成について説明する。本実施形態の含水物乾燥装置１も、第１実施形態の含水物乾燥装置１と比較すると、図１に示す減圧乾燥機６０の構成が、より詳細には乾燥機本体部６１を構成する２個の搬送機構６２の構成が異なっている。それ以外の構成及びその作用効果については第１実施形態と同じであるため、第１実施形態と同じ符号を用い、ここでは説明を省略する。図６は、本実施形態における乾燥機本体部６１の一部を拡大した部分拡大図である。２個の搬送機構６２は、第１実施形態と同様に、駆動軸６３と中空軸６４と羽根部材６５とをそれぞれ有するが、羽根部材６５の構成が第１実施形態とは異なっている。すなわち、本実施形態の羽根部材６５は、第１実施形態と同様にスクリュー型の形状を有するが、含水物搬送方向に沿って中央部のピッチＰが、上流部及び下流部のピッチＰより狭くなっている。このような構成によれば、搬送機構６２の搬送力はピッチＰの狭い中央部において大きくなる。これにより、含水率５０〜６０％付近の塑性限界水域で高粘性となる特性を有する含水物Ｇ、例えば汚泥の乾燥処理を行う場合に、含水物Ｇが高粘性を有する搬送機構６２の中央部において、より確実且つ高速な搬送を行うことができる。

次に、第５実施形態に係る含水物乾燥装置１の構成について説明する。本実施形態の含水物乾燥装置１も、第１実施形態の含水物乾燥装置１と比較すると、図１に示す減圧乾燥機７０の構成が、より詳細には乾燥機本体部７１を構成するケーシング７２の形状が異なっている。それ以外の構成及びその作用効果については第１実施形態と同じであるため、第１実施形態と同じ符号を用い、ここでは説明を省略する。図７は、本実施形態における乾燥機本体部７１の一部を拡大した部分拡大図である。乾燥機本体部７１を構成するケーシング７２は、その内径Ｄが含水物搬送方向に沿って上流側から下流側に向かって徐々に小さくなっている。

このような構成によれば、第２実施形態と同様に、含水物Ｇの容量が乾燥に伴って減量化されても、熱効率が悪化しないという利点がある。すなわち、本実施形態のケーシング７２のように上流側から下流側に向かって内径Ｄが徐々に小さくなっていると、搬送機構７３を構成する羽根部材７４の先端とケーシング７２とのクリアランスＣが、上流側から下流側に向かって徐々に狭くなる。従って、乾燥処理が進んで含水物Ｇの容量が減量化される下流側でも、羽根部材７４とケーシング７２との間は含水物Ｇで満たされて無駄な領域が生じない。これにより、容積効率を高く維持することができ、熱効率が良く乾燥処理が短時間で済む。

次に、第６実施形態に係る含水物乾燥装置１の構成について説明する。本実施形態の含水物乾燥装置１も、第１実施形態の含水物乾燥装置１と比較すると、図１に示す減圧乾燥機８０の構成が、より詳細には乾燥機本体部８１を構成する２個の搬送機構８２の構成が異なっている。それ以外の構成及びその作用効果については第１実施形態と同じであるため、第１実施形態と同じ符号を用い、ここでは説明を省略する。図８は、本実施形態における乾燥機本体部８１の一部を拡大した部分拡大図である。２個の搬送機構８２は、第１実施形態と同様に、駆動軸８３と中空軸８４と羽根部材８５とをそれぞれ有するが、中空軸８４の構成が第１実施形態とは異なっている。すなわち、本実施形態の各中空軸８４は、その外径が上流側から下流側に向かって徐々に大きくなっている。

このような構成によれば、第２実施形態と同様に、含水物Ｇの容量が乾燥に伴って減量化されても、熱効率が悪化しないという利点がある。すなわち、本実施形態の中空軸８４のように上流側から下流側に向かって内径Ｄが徐々に大きくなっていると、第５実施形態と同様に、搬送機構８２を構成する羽根部材８５の先端とケーシング８５とのクリアランスＣが、上流側から下流側に向かって徐々に狭くなる。従って、乾燥処理が進んで含水物Ｇの容量が減量化される下流側でも、羽根部材８５とケーシング８６との間は含水物Ｇで満たされて無駄な領域が生じない。これにより、容積効率を高く維持することができ、熱効率が良く乾燥処理が短時間で済む。

次に、第７実施形態に係る含水物乾燥装置１の構成について説明する。本実施形態の含水物乾燥装置１も、第１実施形態の含水物乾燥装置１と比較すると、図１に示す減圧乾燥機９０の構成が、より詳細には乾燥機本体部９１を構成するケーシング９２の形状が異なっている。それ以外の構成及びその作用効果については第１実施形態と同じであるため、第１実施形態と同じ符号を用い、ここでは説明を省略する。図９は、本実施形態における乾燥機本体部９１の一部を拡大した部分拡大図である。乾燥機本体部９１を構成するケーシング９２は、第５実施形態とは逆に、その内径Ｄが含水物搬送方向に沿って上流側から下流側に向かって徐々に大きくなっている。このような構成によれば、搬送機構９３の上流部では羽根部材９４の先端とケーシング９２とのクリアランスＣが狭く、熱伝導率が高くなるため、含水物Ｇからの水分の蒸発速度が速くなる。これにより、乾燥が進んで含水率が低下しても容量が大きく変化しないような含水物Ｇ、例えばコーヒー粕や茶滓の乾燥処理を行う場合に、乾燥初期で含水物Ｇの含水率がまだ高い領域である上流部において、より高速な乾燥処理を行うことができる。

次に、第８実施形態に係る含水物乾燥装置１の構成について説明する。本実施形態の含水物乾燥装置１も、第１実施形態の含水物乾燥装置１と比較すると、図１に示す減圧乾燥機１００の構成が、より詳細には乾燥機本体部１０１を構成する２個の搬送機構１０２の構成が異なっている。それ以外の構成及びその作用効果については第１実施形態と同じであるため、第１実施形態と同じ符号を用い、ここでは説明を省略する。図１０は、本実施形態における乾燥機本体部１０１の一部を拡大した部分拡大図である。２個の搬送機構１０２は、第１実施形態と同様に、駆動軸１０３と中空軸１０４と羽根部材１０５とをそれぞれ有するが、中空軸１０４の構成が第１実施形態とは異なっている。すなわち、本実施形態の各中空軸１０４は、第６実施形態とは逆に、その外径Ｄが上流側から下流側に向かって徐々に小さくなっている。このような構成によれば、第７実施形態と同様に、搬送機構１０２の上流部では羽根部材１０５の先端とケーシング１０６とのクリアランスＣが狭く、熱伝導率が高くなるため、含水物Ｇからの水分の蒸発速度が速くなる。これにより、第７実施形態と同様の作用効果が得られる。

次に、第９実施形態に係る含水物乾燥装置１の構成について説明する。本実施形態の含水物乾燥装置１も、第１実施形態の含水物乾燥装置１と比較すると、図１に示す減圧乾燥機１１０の構成が、より詳細には乾燥機本体部１１１を構成するケーシング１１２の形状が異なっている。それ以外の構成及びその作用効果については第１実施形態と同じであるため、第１実施形態と同じ符号を用い、ここでは説明を省略する。図１１は、本実施形態における乾燥機本体部１１１の一部を拡大した部分拡大図である。乾燥機本体部１１１を構成するケーシング１１２は、含水物搬送方向に沿って中央部の内径Ｄが、上流部及び下流部の内径Ｄより小さくなっている。このような構成によれば、搬送機構１１３の搬送力は、ケーシング１１２の内径Ｄが小さい中央部で大きくなる。これにより、第４実施形態と同様の作用効果が得られる。

次に、第１０実施形態に係る含水物乾燥装置１の構成について説明する。本実施形態の含水物乾燥装置１も、第１実施形態の含水物乾燥装置１と比較すると、図１に示す減圧乾燥機１２０の構成が、より詳細には乾燥機本体部１２１を構成する２個の搬送機構１２２の構成が異なっている。それ以外の構成及びその作用効果については第１実施形態と同じであるため、第１実施形態と同じ符号を用い、ここでは説明を省略する。図１２は、本実施形態における乾燥機本体部１２１の一部を拡大した部分拡大図である。２個の搬送機構１２２は、第１実施形態と同様に、駆動軸１２３と中空軸１２４と羽根部材１２５とをそれぞれ有するが、中空軸１２４の構成が第１実施形態とは異なっている。すなわち、本実施形態の各中空軸１２４は、含水物搬送方向に沿って中央部の外径Ｄが、上流部及び下流部の外径Ｄより大きくなっている。このような構成によれば、搬送機構１２２の搬送力は、駆動軸１２３の外径Ｄが大きい中央部で大きくなる。これにより、第４実施形態と同様の作用効果が得られる。

尚、搬送機構を構成する羽根部材のピッチを含水物搬送方向によって変化させることと、乾燥機本体部を構成するケーシングの内径を含水物搬送方向によって変化させることとを適宜組み合わせることも可能である。また、上述した実施の形態において示した動作手順、あるいは各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

１…含水物乾燥装置
３…排出口
１１…乾燥機本体部
１２…貯留ホッパ部
Ｇ…含水物

Claims

減圧された状態の内部に含水物が供給され、該含水物を加熱しながら一定方向に搬送する乾燥機本体部と、
前記乾燥機本体部の含水物搬送方向に沿って下流側にその内部を前記乾燥機本体部の内部と連通させて設けられるとともに、前記含水物を排出する排出口を気密に閉塞可能であって且つ開放可能な開閉機構を有する貯留ホッパ部と、
を備え、
前記貯留ホッパ部は、円筒状を成し、円筒の周面上の位置で乾燥機本体の端部開口と連通していると共に、円筒の周面上の他の位置に前記排出口が形成されているホッパ本体を有していると共に、前記開閉機構として、前記排出口を閉塞する一方で前記端部開口を塞がない位置と、該端部開口を閉塞する一方で該排出口を塞がない位置との間で、ホッパ本体の周面に沿ってスライドする蓋部材を有し、
前記ホッパ本体には、減圧吸引用の配管が接続されていることを特徴とする含水物乾燥装置。
前記乾燥機本体部は、含水物搬送方向に沿って設けられて回転駆動される駆動軸の周面に所定ピッチで羽根部材が突出されてなる搬送機構を有することを特徴とする請求項１に記載の含水物乾燥装置。
前記羽根部材は、含水物搬送方向の位置によってピッチが異なることを特徴とする請求項２に記載の含水物乾燥装置。
前記乾燥機本体部を構成するケーシングと前記羽根部材の先端との間のクリアランスが、含水物搬送方向への位置によって異なることを特徴とする請求項２又は３に記載の含水物乾燥装置。
前記乾燥機本体部が複数の前記搬送機構を有し、隣り合う前記搬送機構は、前記羽根部材が互いに噛み合うようにして設けられたことを特徴とする請求項２乃至４のいずれか一項に記載の含水物乾燥装置。
前記搬送機構は、前記駆動軸の回転数を任意に変更可能であることを特徴とする請求項２乃至５のいずれか一項に記載の含水物乾燥装置。