JPH094978A - 乾燥装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 効率的な加熱・乾燥を可能とする乾燥装置を
提供する。 【構成】 傍熱式の乾燥装置において、運転開始後所定
時関経過して、凝縮器２０３に貯留される凝縮水が所定
水位になった旨を検出する水位検知器３９の検知出力が
所定間隔以上のインターバルになったことを制御装置１
０１が判定すると、攪拌駆動部６９に信号を出力する。
攪拌駆動部６９は、その信号に応答して乾燥容器２０１
内の攪拌アームの回転を一定時間反転する。これによっ
て、被乾燥物の硬化現象による水分の蒸発の減少を緩和
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、乾燥装置に関し、特
に厨芥等の被乾燥物を収容加熱し、その水分を蒸発して
乾燥させる真空乾燥装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】厨芥等の被乾燥物を収容した乾燥容器を
真空に減圧して沸点を下げる一方、ヒートポンプを用い
て、その温熱により乾燥容器を加熱して被乾燥物より水
分を蒸発させると共にこの蒸発した水分をヒートポンプ
で発生する冷熱により凝縮した水に戻し、この水分を装
置外に排出する真空乾燥装置が知られている。

【０００３】図６は、このような真空乾燥装置の概略構
成を示した図である。図を参照して、真空乾燥装置は、
大きくは厨芥等の被乾燥物が収容される密閉容器状の乾
燥容器２０１と、乾燥容器２０１に蒸気排出管１１を介
して接続される凝縮器２０３と、ヒートポンプ式チラー
ユニット等からなる冷温熱発生装置２０５と、凝縮器２
０３及び蒸気排出管１１を介して乾燥容器２０１の内部
を真空状態にするための真空ポンプ３３とから構成され
る。尚、乾燥容器２０１の底部には攪拌駆動部６９に接
続された攪拌アーム及びスクレーパ（図示せず）が取付
けられている。

【０００４】冷温熱発生装置２０５は圧縮機１９を中心
として、凝縮ユニット２１と、膨張弁２３と、蒸発ユニ
ット２５とから構成され、各々その中に例えばフロン等
の冷媒が封入される冷媒管３０１ａ〜３０１ｄによって
相互に接続されている。蒸発ユニット２５の出口と凝縮
器２０３の入口には往き冷水管２０７ａが接続され、蒸
発ユニット２５の入口と凝縮器２０３の出口には戻り冷
水管２０７ｂが接続されており、戻り冷水管２０７ｂに
はポンプ２７が設置され、ポンプ２７の上流側には膨張
タンク１３が、その下流側には水流スイッチ２８が取付
けられている。

【０００５】一方、凝縮ユニット２１の出口と乾燥容器
２０１の入口とには往き温水管２０９ａが接続され、凝
縮ユニット２１の入口と乾燥容器２０１の出口とには戻
り温水管２０９ｂが接続されている。戻り温水管２０９
ｂには膨張タンク１５が設置され、その下流側には水流
スイッチ３０３とファンクーリングユニット１７が取付
けられている。又、凝縮器２０３の下部にはポンプ３１
が取付けられ、その下流に凝縮器２０３に設けられた水
位検知器３９と連動して開閉する電磁弁３７が取付けら
れている。更に、真空ポンプ３３は、逆止弁３４を介し
て排気管３６によって凝縮器２０３に接続され、その下
流側には排出ベント３５が設けられている。

【０００６】以下この従来の真空乾燥容器の動作につい
て簡単に説明する。被乾燥物が乾燥容器２０１に収容さ
れ乾燥処理が開始されると、真空ポンプ３３がＯＮとな
り、乾燥容器２０１の内部の水蒸気を含んだ空気を蒸気
排出管１１及び凝縮器２０３を介して排出する。これに
よって、乾燥容器２０１内部は負圧になり、その沸点が
下がり被乾燥物からの水分が蒸発し易い状態となる。
尚、運転が開始されると、乾燥容器内に取付けられた攪
拌アームが攪拌駆動部６９によって回転し、被乾燥物を
攪拌してその水蒸気の発生を促進する。

【０００７】一方、冷温熱発生装置２０５では圧縮機１
９が動作を開始し、冷媒の圧縮、凝縮、膨張、蒸発の各
工程により、蒸発ユニット２５においては、ポンプ２７
の動作によって往き冷水管２０７ａおよび戻り冷水管２
０７ｂを循環する水に対して冷熱を与える。この冷熱は
凝縮器２０３において乾燥容器２０１から、蒸気排出管
１１を介して流入する水蒸気を冷やし、そこで凝縮させ
る。この凝縮水は、水位検知器３９によって所定水位が
検知されると、電磁弁３７を”開”としてポンプ３１を
所定時間駆動することによって装置外に排出される。
又、凝縮ユニット２１においては、ポンプ２９の動作に
よって往き温水管２０９ａおよび戻り温水管２０９ｂを
循環する水に対して温熱を与える。この温熱は乾燥容器
２０１において被乾燥物を熱し、水分の蒸発を促進す
る。このようにして、従来の真空乾燥装置は厨芥等の被
乾燥物を加熱乾燥してその水分を除去している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の真
空乾燥装置では、運転時間が経過すると、被乾燥物の乾
燥状態の変化によって乾燥容器内での蒸気発生量の急激
な減少が生じてしまい、効率的な乾燥処理が十分できな
いという問題点があった。図７は図６の装置において、
乾燥容器２０１に収容された被乾燥物からの水分の蒸発
量、即ち、ポンプ３１によって排出される凝縮水の排水
量の時間的変化を示した図である。

【０００９】図を参照して、真空乾燥装置の運転が開始
されても、すぐには蒸発は起こらず、時間Ｔの間は温水
管２０９ａ、２０９ｂを介して与えられ、温熱は被乾燥
物の昇温に使われる。そして、被乾燥物の温度が徐々に
上がると実線に示されているように蒸発が始まる。そし
て、時刻Ｔ₁ までは排水量は急激に増加するがその時刻
を過ぎると、被乾燥物の保有水分の減少のために排水量
は減少しだす。この排水量の変化が生じる理由について
以下説明する。

【００１０】投入された被乾燥物は、加熱と共にバラバ
ラの固体から混合（固体同士の間に隙間があり、蒸気
は逃げ易い状態）糊化（被乾燥物の水分が減少したペ
ースト状態）硬化（更に水分が奪われた状態）脆化
（水分が殆どなくなった状態）分塊（ある程度の固ま
りとなって、分離する状態）粒状粉状の各状態に進
んで乾燥処理が行なわれる。図７で具体的に言えば、時
刻Ｔ₁ に近付く段階ではの混合からの糊化状態に進
み、被乾燥物からの水分の蒸発が徐々に低下する。そし
て、時刻Ｔ₁ から時刻Ｔ₂ にかけての硬化、の脆化
状態に進む。即ち、被乾燥物が硬化状態に入るとその水
分が被乾燥物の中に密閉された状態になり、水分の蒸発
がその保有量にかかわらず、極めて、低下することにな
る。このような密閉された状態でなければ図７の破線で
示したように水分の蒸発量は、徐々に減少すると考えら
れるが、この密閉現象で実線のごとく急激な減少とな
る。そのため、全体として、被乾燥物の蒸発処理に時間
がかかることになる。

【００１１】又、乾燥容器に設置されている攪拌アーム
は一定方向に回転するだけであるので、硬化、脆化状態
の被乾燥物からの水分の蒸発促進を十分に改善するもの
ではない。更に、攪拌アームに取付けられているスクレ
ーパは攪拌アームに平行に取付けられているので、乾燥
容器の底部で加熱された被乾燥物を単に攪拌しているだ
けで、その上部の余り加熱されていない被乾燥物の温度
を上昇させるには効率的な攪拌とは言えない。

【００１２】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたもので、効率的な加熱・乾燥を可能とす
る乾燥装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明にかかる
乾燥装置は、乾燥装置であって、厨芥等の被乾燥物を収
容する乾燥容器と、乾燥容器に接続され、乾燥容器から
排出された蒸気を冷却して凝縮水として排出する凝縮器
と、乾燥容器内に設置され、収容された被乾燥物を一定
方向に攪拌する攪拌手段と、凝縮器から排出される凝縮
水の時間的変化を検出する検出手段と、検出手段によ
る、排出された凝縮水の時間当りの減少量が所定量以上
となった旨の検出出力に応答して、攪拌手段の攪拌方向
を前記一定方向と反対方向に切り替える制御手段とを備
えたものである。

【００１４】請求項２の発明にかかる乾燥装置は、請求
項１の乾燥装置において、攪拌手段が、乾燥容器の底部
の中心回りに回動するアームと、アームに取付けられ、
収容された被乾燥物を乾燥容器の中心部から側壁部へ攪
拌しながら押しやる形状のスクレーパを有するものであ
る。

【００１５】

【作用】請求項１の発明においては、排出された凝縮水
の時間当りの減少量が所定量以上となった旨の検出出力
に応答して、攪拌手段の攪拌方向を一定方向から反対方
向に切り替える。請求項２の発明においては、請求項１
の発明の作用に加えて、攪拌手段が、乾燥容器の底部の
中心回りに回動するアームと、アームに取付けられ、収
容された被乾燥物を乾燥容器の中心部から側壁部へ攪拌
しながら押しやる形状のスクレーパを有する。

【００１６】

【発明の効果】請求項１の発明は以上説明したとおり、
排出された凝縮水の時間当りの減少量が所定量以上とな
った旨の検出出力に応答して、攪拌手段の攪拌方向を一
定方向から反対方向に切り替えるので、被乾燥物からの
水蒸気の発生を促進する。請求項２の発明は以上説明し
たとおり、請求項１の発明の効果に加えて、攪拌手段
が、乾燥容器の底部の中心回りに回動するアームと、ア
ームに取付けられ、収容された被乾燥物を乾燥容器の中
心部から側壁部へ攪拌しながら押しやる形状のスクレー
パを有するので、上下の被乾燥物の攪拌が効率的に行な
われ、被乾燥物からの水蒸気の発生を更に促進する。

【００１７】

【実施例】図１はこの発明の第１の実施例による真空乾
燥装置の構成を示した図である。図を参照して、その構
成について説明するが、ここでは図４で示した従来の真
空乾燥装置と比べた場合の相違点について主に説明す
る。図を参照して、凝縮器２０３に取付けられた水位検
知器３９の水位検知信号は制御装置１０１に入力し、制
御装置１０１はこの水位検知器３９からの信号に基づい
て乾燥容器２０１の下部に設置された攪拌駆動部６９を
制御する。具体的には、水位検知器３９からの水位検知
信号の出力インターバルを制御装置１０１は検出するこ
とになる。これによって、乾燥容器２０１に収容された
被乾燥物からの水蒸気の発生量の変化を検出する。即
ち、凝縮器２０３の凝縮水が所定量になると水位検知器
３９が信号を出力して電磁弁３７が”開”となり、一方
制御装置１０１はその信号に基づいてポンプ３１を一定
時間作動させてその凝縮水を排出する。ポンプ３１の一
回の作動による凝縮水の排出量はポンプの能力から一定
であるので、その作動のインターバルを検出することに
よって、制御装置１０１は凝縮水の発生量の変化、即
ち、乾燥容器２０１からの水蒸気の発生量の変化を検知
することができる。この出力インターバルが所定時間を
越える時、即ち、水蒸気の発生量の減少程度が所定量以
上になると、被乾燥物の乾燥状態が硬化状態又は、脆化
状態になっていると判断し、攪拌駆動部６９に制御信号
を送信してその駆動軸の回転方向を逆転させる。これに
よって、乾燥容器２０１内の被乾燥物の攪拌方向を逆に
して密閉状態にある被乾燥物の水分の蒸発を促進する。

【００１８】図２は図１における乾燥容器２０１の内部
構造を示す概略断面図である。図を参照して、乾燥容器
２０１は円筒形状を有する胴部５５と胴部５５の底縁に
接続する底部５７と胴部５５の上縁に接続する鏡部５９
とから構成される。底部５７の下部はバッフル形式の温
水熱交換器７７となっており、温水熱交換器７７には、
往き温水管２０９ａに接続される往き温水管接続部７５
ａと戻り温水管２０９ｂに接続される戻り温水管接続部
７５ｂが取付けられている。胴部５５には乾燥処理され
た被乾燥物を取り出すための排出口６５が設けられ、鏡
部５９には被乾燥物を投入するための投入口６１と蒸気
排出管１１に接続される蒸気管接続部６３が取付けられ
ている。被乾燥物の攪拌装置として、底部５７の中央部
を貫通して攪拌駆動部６９に接続される回転軸６７に複
数の攪拌アーム７１が取付けられ、攪拌アーム７１の各
々の端部にはスクレーパ７３が、中央部にはスクレーパ
１０９が取付けられている。

【００１９】図３は、図２の攪拌アーム７１及びスクレ
ーパ７３をその上部から見た図である。図を参照して、
攪拌装置は、回転軸６７を中心として放射状に配置され
て回転軸６７に固定された４本の攪拌アーム７１ａ〜攪
拌アーム７１ｄと、攪拌アーム７１ａ〜攪拌アーム７１
ｄの各々の下部に固定されたスクレーパ７３ａ〜スクレ
ーパ７３ｄとから構成される。尚、攪拌アーム７１ａ及
び７１ｃの各々にはその中央部にアームと平行な中央ス
クレーパ１０９ａ及び１０９ｂが固定されている。この
スクレーパは、被乾燥物が回転軸６７側に強制的に押し
込まれるのを避けるために設けられており、攪拌アーム
と平行に設けられるのは、攪拌アームを正逆運転したと
きの被乾燥物の移動を考慮したものである。乾燥容器２
０１の底部５７は、スクレーパ７３ａ及びスクレーパ７
３ｃによって被乾燥物の糊状成分が掻き取られる第１領
域７９と、攪拌アーム７１ｄによって掻き取られる第２
領域８１と、スクレーパ７３ｂによって掻き取られる第
３領域８３とに分けられ、このようにスクレーパを駆動
することによりその上面は全ていずれかのスクレーパに
よって掻きとられるようにカバーされている。

【００２０】尚、スクレーパ７３ａ〜スクレーパ７３ｄ
は何れも攪拌アーム７１ａ〜攪拌アーム７１ｄの軸方向
に対して平行ではなく、図のような角度で傾斜して取付
けられている。通常運転では、回転軸６７は図において
時計回転方向に回転するので、このスクレーパの傾斜角
度によって、乾燥容器２０１の被乾燥物は攪拌アーム７
１ａ〜攪拌アーム７１ｄの回転にともない胴部５５方向
に押しやられることになる。このため、乾燥容器２０１
の底部に堆積された被乾燥物は胴部５５に沿って押し上
げられ、被乾燥物は図で矢印で示すような運動をして、
上部に堆積された被乾燥物と攪拌され、水分の蒸発を促
進する。

【００２１】尚、スクレーパ７３ａ〜スクレーパ７３ｄ
の各々の攪拌アーム７１ａ〜攪拌アーム７１ｄに対する
取付け角度は、乾燥すべき厨芥等の種類、水分の保有状
対等に応じて適宜変更すれば良い。又、図３において攪
拌アーム７１ｂにおけるスクレーパ７３ｂの取付け角度
と、攪拌アーム７１ｄにおけるスクレーパ７３ｄの取付
け角度とが異なるのは、各々の回転軸６７からの取付け
距離が異なっているため、攪拌時に攪拌アーム７１ｂと
攪拌アーム７１ｄとにかかる負荷をできるだけ均一にし
て攪拌アームの耐久性を高めるためである。

【００２２】先に図７において示したように、時刻Ｔ₁
を経過すると被乾燥物の硬化現象によって、凝縮水の排
水量が激減してポンプ３１の運転による排水のインター
バルが長くなる。そして、そのインターバルが所定時間
を越えた旨を制御装置１０１が検出すると、制御装置１
０１は攪拌駆動部６９に対してその駆動軸の回転方向を
逆転するように制御する信号を出力する。この信号を受
けると攪拌駆動部６９は回転軸６７を逆転して、図３で
言えば攪拌アーム７１ａ〜攪拌アーム７１ｄを反時計回
りに回転させる。この逆転運転は例えば１時間当り１分
〜２分程度行なえば良い。或は、被乾燥物の種類によっ
ては正転、逆転をほぼ同時間で交互に繰り返すような運
転をしてもよい。この逆転運転によって、被乾燥物の硬
化状態が解きほぐされ、密閉状態にある水蒸気の放出が
促進される。これによって、図７における凝縮器２０３
の凝縮水の排水量は時刻Ｔ₁ からＴ₂ において実線から
破線の理想状態に近付き、排出処理の効率化が図られ
る。

【００２３】図４は、この発明の第２の実施例による乾
燥容器２０１内の攪拌アームの構造をその上部から見た
図である。図を参照して、回転軸６７から放射状にかつ
等間隔に３本の攪拌アーム７１ａ〜攪拌アーム７１ｃが
設けられ、攪拌アーム７１ａ〜攪拌アーム７１ｃの各々
の端部の下面には、その軸方向に対してから所定角度傾
斜した状態でスクレーパ７３ａ〜スクレーパ７３ｃが取
付けられている。又、攪拌アーム７１ａの中央部にはア
ームと平行な中央スクレーパが固定されている。この中
央スクレーパの目的は先の第１の実施例で述べたものと
同様である。乾燥容器２０１の底部５７は、スクレーパ
７３ａによって被乾燥物の糊状成分が掻き取られる第１
領域７９と、攪拌アーム７１ｂによって掻き取られる第
２領域８１と、スクレーパ７３ｃによって掻き取られる
第３領域８３とに分けられ、その上面は全ていずれかの
スクレーパによって掻きとられるれるようにされてい
る。尚、攪拌アーム７１ｃのスクレーパ７３ｃの取付け
角度が他のスクレーパの取付け角度より小さいのは、そ
の位置が回転軸６７に最も近いので攪拌アームの各々に
加わる被乾燥物からの負荷をほぼ一定にするためであ
る。

【００２４】図５は、この発明の第３の実施例による乾
燥容器２０１内の攪拌アームの構造をその上部から見た
図である。図を参照して、回転軸回転軸６７に対向して
２本の攪拌アーム７１ａ及び攪拌アーム７１ｂが設けら
れ、攪拌アーム７１ａ及び攪拌アーム７１ｂの各々の端
部の下面には、その軸方向に対して所定角度傾斜した状
態でスクレーパ７３ａ及びスクレーパ７３ｂが取付けら
れている。又、攪拌アーム７１ａの中央部にはアームと
平行に中央スクレーパ１０９が固定されている。この中
央スクレーパの目的は先の第１の実施例で述べたものと
同様である。尚、乾燥容器２０１の底面は攪拌アーム７
１ａ及び攪拌アーム７１ｂのスクレーパ７３ａ及びスク
レーパ７３ｃの各々に対応する第１領域７９及び第２領
域８１によって全面がスクレープされることになってい
る。

【００２５】以上のように、３種類の攪拌アームの構造
を示したが、各実施例による攪拌アームの構造の何れを
採用するかを決定するのは、乾燥容器２０１に収容され
る被乾燥物の種類、水分の保有状態等によって、決定す
れば良い。尚、上記各実施例では、真空乾燥装置に本願
発明を適用しているが、真空ポンプを用いることなく乾
燥を行なうような乾燥装置にも、同様にこの発明の思想
が適用できることは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施例による真空乾燥装置の
構成を示す図である。

【図２】図１で示されている乾燥容器２０１の内部の概
略構造を示す図である。

【図３】図２で示されている攪拌アームをその上面から
見た構造を示した図である。

【図４】この発明の第２の実施例による攪拌アームの構
造を示した図である。

【図５】この発明の第３の実施例による攪拌アームの構
造を示した図である。

【図６】従来の真空乾燥装置の構成を示した図である。

【図７】従来の真空乾燥装置における、被乾燥物からの
水分の蒸発量の変化を示した図である。

【符号の説明】

３９ 水位検知器 ７１ 攪拌アーム ７３ スクレーパ １０１ 制御装置 ２０１ 乾燥容器 ２０３ 凝縮器 尚、各図中同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 乾燥装置であって、 厨芥等の被乾燥物を収容する乾燥容器と、 前記乾燥容器に接続され、前記乾燥容器から排出された
   蒸気を冷却して凝縮水として排出する凝縮器と、 前記乾燥容器内に設置され、収容された被乾燥物を一定
   方向に攪拌する攪拌手段と、 前記凝縮器から排出される凝縮水の時間的変化を検出す
   る検出手段と、 前記検出手段による、前記排出された凝縮水の時間当り
   の減少量が所定量以下となった旨の検出出力に応答し
   て、前記攪拌手段の攪拌方向を前記一定方向と反対方向
   に切り替える制御手段とを備えた、乾燥装置。
2. 【請求項２】 前記攪拌手段は、前記乾燥容器の底部の
   中心回りに回動するアームと、前記アームに取付けら
   れ、前記収容された被乾燥物を前記乾燥容器の中心部か
   ら側壁部へ攪拌しながら押しやる形状のスクレーパを有
   する、請求項１記載の乾燥装置。