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【発明の名称】 乾燥装置の制御方法
【発明者】 【氏名】山下 彰広

【氏名】金子 一久

【氏名】岡村 和正

【氏名】笠羽 賢一
【要約】 【課題】処理コストが安く、乾燥時間の短い乾燥装置を得るため、被乾燥物の乾燥の制御手段を得る。

【解決手段】温度センサおよび湿度センサから得られる循環空気温度、循環空気湿度、循環空気の露点温度、除湿乾燥手段の熱交換器表面温度等の情報に基づき、被乾燥物の水切り、空運転防止、被乾燥物の軟化・粉砕、除湿乾燥、乾燥度合いの判定、乾燥終了判定、および、仕上げ乾燥を行う。
【特許請求の範囲】
【請求項１】被乾燥物を保持する処理容器と、前記処理容器内に設けられ乾燥物を攪拌する手段と、被乾燥物の水分の蒸発によって得られた湿り空気を冷却して、前記空気中に含まれる水分を凝縮させて減湿する手段及び前記減湿された空気を加熱する手段を有する除湿乾燥手段と、前記処理容器と前記除湿乾燥手段との間で空気を循環させ、前記加熱された空気を被乾燥物を通して巡回させるための空気循環手段と、前記被乾燥物を直接加熱するためのマイクロ波発生手段とを備える乾燥装置を制御するために、前記マイクロ波発生手段から前記被乾燥物にマイクロ波を照射して前記被乾燥物を軟化し、前記攪拌手段によって被乾燥物を粉砕するステップと、前記除湿乾燥手段と前記空気循環手段によって被乾燥物の除湿乾燥を行うステップと、前記除湿乾燥手段と前記空気循環手段によって被乾燥物の除湿乾燥を行いながら前記マイクロ波発生手段から所定期間マイクロ波を照射するステップと、前記マイクロ波発生手段オフ後、所定時間前記除湿乾燥手段と前記空気循環手段によって除湿乾燥を行うステップとを設けることを特徴とする乾燥装置の制御方法。
【請求項２】請求項１記載の乾燥装置の制御方法において、前記除湿乾燥手段の入口の相対湿度が所定値以下の場合に被乾燥物にマイクロ波を所定時間照射しても前記入口の相対湿度が所定値を超えない場合は装置の動作を停止するステップを設けることを特徴とする乾燥装置の制御方法。
【請求項３】請求項１に記載の乾燥装置の制御方法において、除湿乾燥手段入口空気の露点温度と空気を冷却する除湿乾燥手段の熱交換器の表面温度との差が所定時間つねに第１の所定値以内になった時、及び空気を冷却する除湿乾燥手段の熱交換器の入口配管温度と出口配管温度との差が所定時間つねに第２の所定値以内になった時のいづれか一方になった時にマイクロ波発生手段をオンさせるステップを設けることを特徴とする乾燥装置の制御方法。
【請求項４】請求項１に記載の乾燥装置の制御方法において、前記被乾燥物の除湿乾燥と所定期間マイクロ波を照射する前記ステップは、前記マイクロ波照射中に、前記除湿乾燥手段の入口空気の露点温度が、前記除湿乾燥手段の空気冷却用熱交換器の表面温度より高い状態から前記除湿乾燥手段入口空気の露点温度が前記除湿乾燥手段の前記熱交換器の表面温度より低い状態になった時を乾燥終了と判定し、前記マイクロ波発生手段をオフするステップを備えることを特徴とする乾燥装置の制御方法。
【請求項５】請求項１記載の乾燥装置の制御方法において、前記被乾燥物の除湿乾燥と所定期間マイクロ波を照射する前記ステップは、前記マイクロ波照射中に前記除湿乾燥手段の入口空気の露点温度が、所定時間の間、前記除湿乾燥手段の空気冷却用熱交換器の表面温度より低く保たれている場合に乾燥終了と判定するステップを備えることを特徴とする乾燥装置の制御方法。
【請求項６】請求項１記載の乾燥装置の制御方法において、前記被乾燥物の除湿乾燥と所定期間マイクロ波を照射する前記ステップは、前記マイクロ波照射中に前記除湿乾燥手段の入口空気の露点温度が前記除湿乾燥手段の空気冷却用熱交換器の表面温度より高い状態から、所定時間の間に低くならなかった時には前記マイクロ波発生手段をオフし、再度除湿乾燥手段による除湿乾燥を行うステップを備えることを特徴とする乾燥装置の制御方法。
【請求項７】請求項１記載の乾燥装置の制御方法において、前記被乾燥物の除湿乾燥と所定期間マイクロ波を照射する前記ステップは、前記除湿乾燥手段の入口空気の温度と相対湿度から前記除湿乾燥手段の入口の絶対湿度を換算し、前記除湿乾燥手段の出口空気の温度と相対湿度から前記除湿乾燥手段の出口の絶対湿度を換算し、前記除湿乾燥手段の入口空気の絶対湿度から前記除湿乾燥手段の出口空気の絶対湿度をひいた値である除湿量を計算し、前記除湿量あるいは前記除湿乾燥手段の入口の絶対湿度が所定値以下となったときに、移行してマイクロ波を所定の間隔で被乾燥物に照射し、そのマイクロ波照射中に、前記除湿量あるいは前記除湿乾燥手段入口の絶対湿度が所定値以下となった時を乾燥終了と判定するステップを備えることを特徴とする乾燥装置の制御方法。
【請求項８】請求項１、２、３、４、５、６または７項記載の乾燥装置の制御方法において、マイクロ波の照射時間を少なくして低消費電力で被乾燥物を乾燥させる省エネルギーモードと、マイクロ波の照射時間を長くして被乾燥物の乾燥速度を速くする速乾モードを設けることを特徴とする乾燥装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は一般家庭、飲食店、食品工業等から発生する生ごみを乾燥する乾燥装置の制御方法に関する。本発明は特に、食品、廃棄物、薬品、衣類（繊維等を含む）等を乾燥する乾燥装置の制御方法に応用して好適である。
【０００２】
【従来の技術】現在、電気式の生ごみ処理装置は、大別して、微生物を用いて生ごみを分解処理するバイオ式と、ヒータやマイクロ波を用いて生ごみを加熱して乾燥させる乾燥式がある。バイオ式の生ごみ処理装置は、おがくず等に生息させた微生物を処理容器に投入し、攪拌機やヒータを用いて微生物が活動し易い環境（水分、温度、酸素）を保ちつつ、微生物のえさとなる生ごみを適量投入することによって、微生物に生ごみを分解させるものである。一方、電気式の生ごみ処理装置は、処理容器に生ごみを投入し、ヒータ等で加熱した空気（温風）を生ごみにあてて加熱し、生ごみの水分を蒸発させ、その蒸気を温風とともに装置外に排気して生ごみを乾燥するものである。また、マイクロ波を生ごみに照射し、生ごみの水分を直接加熱して蒸発させ、ファンや真空ポンプを用いて蒸気を装置外へ排気して生ごみを乾燥させるものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記のバイオ式、乾燥式の生ごみ処理装置は、以下のような問題及び課題がある。
【０００４】先ず、バイオ式においては、微生物が活発に活動することが出来るように、装置内の環境（水分、温度、酸素）を適切に保ち、微生物のえさとなる生ごみを定期的に適量投入しなければならない。そのため、生ごみがない日が続く、生ごみが少ない日が続く、生ごみが多い日が続く等、投入する生ごみの量が適量から極端に外れる場合、微生物の生息環境がくずれ、生ごみの処理能力が低下し、ついには微生物が生息できなくなり、生ごみを処理できなくなることがある。また、微生物が生ごみを分解処理する際に臭気が発生するため、適切な脱臭装置を具備しなければ処理装置を室内に設置できない。さらに、微生物を生息させるに必要なおがくず等は定期的に交換しなければならないし、生ごみの種類によっては処理できないことがある。このように、バイオ式の生ごみ処理装置は、使用方法に制約が多く、使い勝手が悪いという問題がある。また、生ごみの水分を蒸発させる熱エネルギーは発酵熱のみでは足りず、電気ヒータで補う必要があり、一日の消費量でみると乾燥式の１回分に近い電力が必要となる。
【０００５】一方、乾燥式においては、生ごみに微生物を投与する必要は無く、基本的に電気のみで処理可能であるが、生ごみの水分を蒸発させるための熱エネルギーをすべてヒータやマイクロ波等を用いて生ごみに与えなければならない。ヒータの場合、電気エネルギーを熱に変換し、高温側のヒータから低温側の生ごみへ空気を介して熱伝達させることで、生ごみに熱を加える。マイクロ波の場合、電気エネルギーを高周波（マイクロ波）に変換し、高周波を生ごみにあてることによって、生ごみ中の水分子を振動させ、分子間の摩擦により生ごみ中の水分に熱を生じさせている。いずれの場合も、電気エネルギーの変換効率、熱伝達の際の熱損失、高周波伝搬の際の損失等があるため、生ごみ中の水分蒸発に必要なエネルギー以上の電気エネルギーが必要になる。このように、エネルギー変換効率及び熱や電波の損失等が、生ごみ処理コスト（電気代）に大きく影響する。いかにして、消費電力を低減するかが乾燥式の課題である。
【０００６】また、乾燥式においては、生ごみの加熱によって発生する蒸気に生ごみの悪臭が含まれるため、蒸気の排気の際、悪臭も同時に排気されてしまう。装置を室内に設置する場合は、悪臭防止対策も課題となる。マイクロ波発生器とヒートポンプを組み合わせ、乾燥時間の短縮と消費電力の低減を図った乾燥装置が提案されているが、より具体的な構成、また乾燥の効率化を図る方法を考慮する必要があり、改良の余地が残されている。
【０００７】本発明の発明者等は乾燥時間の短縮と消費電力の低減を図った乾燥装置について提案した。本発明は本発明者等が提案した乾燥装置を効率よく制御するための制御方法を提案するものである。本発明の目的は処理コストが安く、乾燥時間を短く効率化出来る乾燥装置の制御方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の目的を達成するために、本発明による乾燥装置の制御方法は、被乾燥物を保持する処理容器と、前記処理容器内に設けられ乾燥物を攪拌する手段と、被乾燥物の水分の蒸発によって得られた湿り空気を冷却して、前記空気中に含まれる水分を凝縮させて減湿する手段及び前記減湿された空気を加熱する手段を有する除湿乾燥手段と、前記処理容器と前記除湿乾燥手段との間で空気を循環させ、前記加熱された空気を被乾燥物を通して巡回させるための空気循環手段と、前記被乾燥物を直接加熱するためのマイクロ波発生手段とを備える乾燥装置を制御するために、前記マイクロ波発生手段から前記被乾燥物にマイクロ波を照射して前記被乾燥物を軟化し、前記攪拌手段によって被乾燥物を粉砕するステップと、前記除湿乾燥手段と前記空気循環手段によって被乾燥物の除湿乾燥を行うステップと、前記除湿乾燥手段と前記空気循環手段によって被乾燥物の除湿乾燥を行いながら前記マイクロ波発生手段から所定期間マイクロ波を照射するステップと、前記マイクロ波発生手段オフ後、所定時間前記除湿乾燥手段と前記空気循環手段によって除湿乾燥を行うステップとを設ける。
【０００９】更に、前記除湿乾燥手段の入口の相対湿度が所定値以下の場合に被乾燥物にマイクロ波を所定時間照射しても前記入口の相対湿度が所定値を超えない場合は装置の動作を停止するステップを設けると好適である。
【００１０】また、前記除湿乾燥手段入口空気の露点温度と空気を冷却する除湿乾燥手段の熱交換器の表面温度との差が所定時間つねに第１の所定値以内になった時、及び空気を冷却する除湿乾燥手段の熱交換器の入口配管温度と出口配管温度との差が所定時間つねに第２の所定値以内になった時のいづれか一方になった時にマイクロ波発生手段をオンさせるステップを設けると好適である。
【００１１】また、前記被乾燥物の除湿乾燥と所定期間マイクロ波を照射する前記ステップは、前記マイクロ波照射中に、前記除湿乾燥手段の入口空気の露点温度が、前記除湿乾燥手段の空気冷却用熱交換器の表面温度より高い状態から前記除湿乾燥手段入口空気の露点温度が前記除湿乾燥手段の前記熱交換器の表面温度より低い状態になった時を乾燥終了と判定し、前記マイクロ波発生手段をオフするステップを備える。また、前記被乾燥物の除湿乾燥と所定期間マイクロ波を照射する前記ステップは、前記マイクロ波照射中に前記除湿乾燥手段の入口空気の露点温度が、所定時間の間、前記除湿乾燥手段の空気冷却用熱交換器の表面温度より低く保たれている場合に乾燥終了と判定するステップを備える。また、前記被乾燥物の除湿乾燥と所定期間マイクロ波を照射する前記ステップは、前記マイクロ波照射中に前記除湿乾燥手段の入口空気の露点温度が前記除湿乾燥手段の空気冷却用熱交換器の表面温度より高い状態から、所定時間の間に低くならなかった時には前記マイクロ波発生手段をオフし、再度除湿乾燥手段による除湿乾燥を行うステップを備える。
【００１２】また、前記被乾燥物の除湿乾燥と所定期間マイクロ波を照射する前記ステップは、前記除湿乾燥手段の入口空気の温度と相対湿度から前記除湿乾燥手段の入口の絶対湿度を換算し、前記除湿乾燥手段の出口空気の温度と相対湿度から前記除湿乾燥手段の出口の絶対湿度を換算し、前記除湿乾燥手段の入口空気の絶対湿度から前記除湿乾燥手段の出口空気の絶対湿度をひいた値である除湿量を計算し、前記除湿量あるいは前記除湿乾燥手段の入口の絶対湿度が所定値以下となったときに、移行してマイクロ波を所定の間隔で被乾燥物に照射し、そのマイクロ波照射中に、前記除湿量あるいは前記除湿乾燥手段入口の絶対湿度が所定値以下となった時を乾燥終了と判定するステップを備える。
【００１３】これらの乾燥装置の制御方法において、マイクロ波の照射時間を少なくして低消費電力で被乾燥物を乾燥させる省エネルギーモードと、マイクロ波の照射時間を長くして被乾燥物の乾燥速度を速くする速乾モードを設けると好適である。
【００１４】本発明の目的を達成するために、本発明による乾燥装置は除湿乾燥手段の入出口側に設けられた温度センサと、除湿乾燥手段の入出口側に設けられた湿度センサを具備する。この温度センサの出力によって空気冷却手段の駆動が制御され、温度センサと湿度センサの出力によって、被乾燥物の乾燥の終了が検知される。
【００１５】本発明の実施例においては、上記の各センサから得られる情報（空気温度、空気湿度、空気の露点温度、除湿乾燥手段の熱交換器表面温度、水切り状態）に基づき、被乾燥物の水切り、空運転防止、被乾燥物の軟化・粉砕、乾燥度合いの判定、乾燥終了判定、仕上げ乾燥の制御を行う。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態について、幾つかの実施例を用い、図を参照して説明する。
【００１７】
【実施例】図１は本発明による乾燥装置の一実施例を示す内部構造の平面図である。図１に示す生ごみ乾燥装置は、主に、マイクロ波発生手段１と、除湿乾燥手段２と、乾燥処理槽３と、ダクト４と、処理容器５と、撹拌手段６と、空気循環手段７と、空気冷却手段８と、温度センサ６１、６２、６４、６６、６７と、湿度センサ６３、６５と、生ごみ１２の水切りの状態を検知するセンサ６８または６９と、各センサによって検出されたデータに基づき生ごみ１２の乾燥処理を効率化する制御手段１１から構成されている。
【００１８】なお、除湿乾燥手段２は、循環空気を加熱する空気加熱器２１（熱交換器）と、循環空気を冷却する空気冷却器２２（熱交換器）と、圧縮機２３と、膨張弁２４からなり、図１のように各々が配管で接続されて、その内部を冷媒が循環して冷凍サイクルを形成し、循環空気の熱を冷媒を介して空気冷却器２２で奪い、空気加熱器２１までくみあげるヒートポンプとして動作する。また、空気冷却手段８は、放熱器２５と、その放熱器２５を強制的に空冷するためのファン２６からなり、本実施例においては、図１のように、放熱器２５を空気加熱器２１と膨張弁２４の間に接続し、除湿乾燥手段２の冷媒が放熱器２５内部を流れるようにしてある。これによって、放熱器２５をファン２６で冷却すると、放熱器２５内部を流れる冷媒の温度が下がり、冷凍サイクル全体の温度を下げることができる。つまり、空気冷却手段８を駆動（ファン２６を駆動）させると、空気加熱器２１及び空気冷却器２２の温度が下がり、乾燥装置内の循環空気の温度を下げることができる。
【００１９】本実施例の乾燥装置では、底面が通気可能なパンチングプレート５１でできた処理容器５の中に生ごみ１２を投入し、その処理容器５を乾燥処理槽３の中に取り付けて、マイクロ波発生手段１から出るマイクロ波と、除湿乾燥手段２で作られる高温低湿の空気で、生ごみ１２を乾燥する。
【００２０】除湿乾燥手段２で作られた高温低湿の空気は、空気循環手段７に吸い込まれ、処理容器５の上部から吹き込まれ、生ごみ１２に当たり、生ごみ１２の表面にある水分を蒸発させて、水分を多く含んだ湿り空気になる。湿り空気は、処理容器５の底のパンチングプレート５１を通って除湿乾燥手段２に入る。湿り空気は、除湿乾燥手段２の空気冷却器２２で冷却されて、湿り空気中の水分が空気冷却器２２の表面で結露し、湿り空気中の水分が低減されて低温低湿の空気になる。そして、低温低湿の空気は、除湿乾燥手段２の空気加熱器２１で加熱されて高温低湿の空気となり、再び空気循環手段７により処理容器５の中に吹き込まれる。このように、装置内の空気は循環されて、生ごみ１２の乾燥（以下除湿乾燥と呼ぶ。）が進む。
【００２１】なお、除湿乾燥は、生ごみ１２の種類や形状によって、乾燥速度が大きく変わる。例えば、茶殻などのような水分の吸水が良く細かい（表面積が大きい）ものは速く乾燥する。一方、ブロック状の野菜や肉などは、乾燥が進むにつれて乾燥速度が遅くなる。これは、生ごみ１２の表面付近の水分が先に蒸発して乾燥し、乾燥した表面が膜となって、生ごみ１２の内部にある水分が、生ごみ１２の表面まで染み出しにくくなるためである。本装置は、このような時に、マイクロ波発生手段１を用いて、生ごみ１２にマイクロ波を照射し、内部の水分を強制的に加熱して染み出させることによって蒸発させるようにしている。
【００２２】図２は本発明による乾燥装置の制御手段の一実施例を示すブロック図である。
【００２３】制御手段１１は、乾燥処理の制御の中枢となるＣＰＵ（中央処理装置）７１と、制御プログラム及び制御に必要なデータ（各センサによって検出されたデータ、各種設定値など）を格納する記憶装置７２と、各種センサから出力される各温度、各湿度及び水切り状態等に対応したアナログ信号を入力し、ＣＰＵ１７で処理可能なデジタルデータに変換する信号変換手段７３と、電源８０からの電力を乾燥装置の主要な手段であるマイクロ波発生手段１、除湿乾燥手段２、攪拌手段６、空気循環手段７、空気冷却手段８に供給するか否かをＣＰＵ７１からの制御信号によって制御するための電源供給手段７４からなる。６０は乾燥装置の運転スイッチであり、このスイッチ６０をオンさせることによって、乾燥処理が開始される。
【００２４】制御手段１１による乾燥処理の制御は、ＣＰＵ７１が、記憶装置７２に格納された制御プログラムを実行し、信号変換手段７３を介して入力される各種センサのデータと、記憶装置７２に予め格納された乾燥処理に必要な各種設定値に基づいて演算及び制御を行い、乾燥装置の主要な手段を駆動させるための信号を出力する。従って、電源供給手段７４によって乾燥装置の主要な各手段への電源の供給が自動的に制御される。
【００２５】次に、センサについて簡単に説明する。本実施例の乾燥装置においては、温度センサ６１、６２、６４、６６、６７として、熱電対や測温抵抗体などが使用できる。熱電対は、２種類の導体の一端を電気的に接続したもので、その接続部分の温度に対応した起電力をもとに温度を検出するものである。測温抵抗体は、抵抗素子の温度による抵抗変化を利用しして温度を検出するものである。また、湿度センサ６３、６５としては、電気容量式のセンサ素子などが使用できる。これは、感湿膜を２つの電極ではさみ、感湿膜に含まれている水分量の変化によって電気容量が変わることを利用して相対湿度を検出するものである。水切りの状態を検出するセンサとしては、水の流れの有無を検出するセンサ６８や、容器の重量を検出するセンサ６９などがある。センサ６８は、水の通り道に、接触していない一対の電極を置き、水が流れていると電極間が導通することを利用したものである。センサ６９は、外力による抵抗素子のひずみに対応した抵抗変化を利用して重さを検出するものである。
【００２６】図３は本発明による乾燥装置の制御方法の一実施例を示すフロー図である。乾燥装置を始動させる前に、生ごみ１２を処理容器５に入れ、処理容器５を乾燥処理槽３に取り付ける。乾燥処理は、生ごみ１２の水切り、乾燥初期、中期、終期の順に制御を進めていく。ステップ１００において、まず、乾燥装置の運転スイッチ６０（図１参照）を投入する。運転スイッチ６０が投入されると、センサ６８が動作し、ステップ２００に移行する。
【００２７】ステップ２００においては生ごみ１２の「水切り」の制御を行う。ステップ２００では生ごみ１２の水分をできるだけ少なくして、乾燥に必要なランニングコストを少なくするのが目的である。その水切り制御について説明する。生ごみ１２に水分が含まれている場合には処理容器５からセンサ６８が設けられている排水管８１を通して水が流れ出る。この水はセンサ６８によって検出される。センサ６８によって、排水管８１を流れる水が検出されなくなるまでは次のステップへの移行は停止される。排水管８１を流れる水がセンサ６８で検出されなくなると、乾燥初期の内空運転防止工程のステップ３０１に進む。生ごみの水分含有量を検出する手段としては、この他に、生ごみ１２が入った処理容器５の重量を重量センサ６９で検出し、水分が滴り落ちて、処理容器５の重量が変化しなくなったことを利用して検知してもよい。また、単に処理容器５を乾燥処理槽３に入れた時間と運転スイッチが押された時間を記憶し、この間の時間間隔が予め定められた時間になって始めて次のから運転防止工程に進むようにしても同等の効果を得ることができる。この場合、水切りのために撹拌手段６を動作させてもよい。
【００２８】これらの制御は、例えば、家庭における生ごみの水を切るためのシンクの三角コーナーの役目を果たすことになる。これにより、ランニングコストを低減することができるだけでなく、シンクに三角コーナーが不要となり、シンク内を清潔に保つことが可能となる。
【００２９】次に乾燥初期について説明する。乾燥初期は大きく分けて「空運転防止」と「軟化・粉砕」の２工程からなる。生ごみ１２の有無を判断する「空運転防止」は生ごみ１２が処理容器５に無く空の状態、生ごみ１２が少ない状態、乾燥物が入ったままの状態等を検出する。このような生ごみが少ない状態でマイクロ波を照射すると、マイクロ波を良く吸収する水分が無いもしくは少ないため、マイクロ波の強い反射波がマイクロ波発生手段１に戻り、マイクロ波発生手段１を損傷したり、マイクロ波の局部集中による放電が発生する等の危険性がある。「空運転防止工程」はこれを防止するための安全対策である。
【００３０】「空運転防止」工程はステップ２００の工程が終了すると自動的にステップ３０１に移行することから始まる。ステップ３０１においては、空気循環手段７のファンを駆動し、装置内部の空気を循環させ、次にマイクロ波発生手段１を駆動してマイクロ波を照射し、除湿乾燥手段２を駆動する。これら各手段７、１、２が駆動されると自動的にステップ３０２に移行する。ステップ３０２においては、除湿乾燥手段２の空気加熱器２１によって温風が処理容器５を経由して空気冷却器２２に導かれ、ここで冷やされて湿り空気から水滴を取り除いている。従って、湿度センサ６３によって湿り空気中の水分の量の割合、すなわち相対湿度が検出される。この湿度センサ６３の検出結果である除湿乾燥手段２の入口空気（湿り空気）の相対湿度が、所定値ｃ（１）（例えば９５％。なお、本所定値は９５％に限定するものではない。）に達している場合には、次の工程ステップ４０１へ移行する。所定値ｃ（１）に達していない場合はステップ３０３へ移行する。
【００３１】ステップ３０３においては、マイクロ波発生手段１からマイクロ波を照射し、照射経過時間が、所定時間ｃ（２）（例えば５分。なお、本所定時間は５分に限定するものではない。）経過したかを検出する。所定時間ｃ（２）が経過していない場合は、ステップ３０２に戻り、更に、入口空気の相対湿度が所定値に達しない場合に再びステップ３０３に移行する。所定時間ｃ（２）が経過している場合は制御手段１１は生ごみ１２が所定量投入されていないと判断し、ステップ３０４に移行して乾燥装置の処理を停止する。なお、空運転防止対策は湿度センサ６３を用いる以外に温度センサ６２によって装置内の循環空気の温度検出結果を用いても対応可能である。すなわち、所定時間マイクロ波を照射しても、温度センサ６２の検出結果である除湿乾燥手段２の入口空気（湿り空気）の温度が所定値に達しなかった場合、処理容器５には生ごみ１２が所定量投入されていないと判断し、乾燥装置の停止処理を行う。
【００３２】以上の「空運転防止」の工程において、処理容器５の中に生ごみ１２が所定量以上入っていると判断された場合、乾燥初期の次の制御として、生ごみ１２の「軟化・粉砕」の工程に移行する。この工程は、生ごみ１２を粉砕することにより、生ごみ１２の表面積を増やし、生ごみ１２の水分を蒸発する面積を増やすことによって、マイクロ波乾燥や除湿乾燥による乾燥速度を向上させるものである。生ごみ１２の粉砕手段にはミキサー、カッター、その他攪拌装置等が考えられる。本実施例ではこれらを総称して攪拌手段６と云う。カッターを使わない攪拌手段ではカボチャ等の固い野菜を粉砕するには、高強度と高トルクが要求される。そこで、本実施例では攪拌手段６の負担を軽減するために、生ごみ１２を加熱し、柔らかくしてから粉砕する。
【００３３】「軟化・粉砕」の工程はステップ３０２で入り口空気の相対湿度が所定値ｃ（１）以上になると自動的にステップ４０１に移行することから始まる。ステップ４０１においては、空気循環手段７及び除湿乾燥手段２を停止し、空気が循環しないようにする。ステップ４０１が終了すると自動的にステップ４０２に移行する。ステップ４０２においては、マイクロ波発生手段１を用いて、マイクロ波を生ごみ１２に照射している時に、温度センサ６１の検出結果である生ごみ１２から出る蒸気温度と所定値ｃ（３）とを比較する。
【００３４】所定値ｃ（３）に達しているときはマイクロ波照射を止めるステップ４０３から、攪拌手段６を駆動して生ごみ１２を攪拌・粉砕するステップ４０４へ自動的に連続して移行する。また、ステップ４０２で、蒸気温度が所定値ｃ（３）に達しなかった場合はマイクロ波による加熱が不足していると判断してステップ４０５へ移行する。ステップ４０５においてはマイクロ波を除湿乾燥手段２のオフ時から所定時間ｃ（４）照射し、ステップ４０３へ移行し、ステップ４０４において攪拌手段６によって生ごみを攪拌して粉砕する。
【００３５】以上により乾燥初期の「軟化・粉砕」工程が終了する。この「軟化・粉砕」工によって、その後の乾燥が効率良く行え、乾燥時間の短縮を図ることが可能となる。なお、この「軟化・粉砕」工程では、空気循環手段７を一時的に停止することによって生ごみ１２の温度上昇の効率化を図っているが、理想的には乾燥処理槽３もしくは処理容器５を加圧容器とし、一定圧力環境下で本工程を行うことが得策である。いわゆる圧力鍋の原理と同じである。また、生ごみ１２が、すでに柔らかく細かいものや、生ごみ１２の表面から水分が蒸発しやすいもの等と予め粉砕の必要が無いとわかっているものは、「軟化・粉砕」の制御を省略することも考えられる。
【００３６】以上の乾燥初期の工程が終了すると乾燥中期の「除湿乾燥」工程に移行する。つまりステップ４０４から自動的にステップ５００に移行する。ステップ５００においては、空気循環手段７と除湿乾燥手段２を再度駆動させ、除湿乾燥手段２による除湿乾燥を主体とし、これを連続で運転する。その際、定期的に攪拌手段６を用いて攪拌し、乾燥の促進を図る。また、除湿乾燥手段２の駆動と攪拌手段６による生ごみ１２の攪拌させるだけでは乾燥の促進が図れない場合には、マイクロ波を定期的に照射して生ごみ１２に含まれる水分を表面に染み出させることによって乾燥の促進を図る。
【００３７】以上の乾燥中期の「除湿乾燥」工程が終了すると乾燥終期の工程に移行する。つまりステップ５００の終了と共に自動的にステップ６００に移行する。乾燥終期では、「乾燥度合い判定」および「乾燥終了判定」の工程と「仕上げ乾燥」の工程に分けられる。乾燥終期では所定の間隔でマイクロ波を照射することで、生ごみ１２の残りの水分を急速に乾燥し、乾燥を終了する。この乾燥終期へ移行するタイミングは、生ごみ１２の乾燥度合いにより決まる。
【００３８】以下、ステップ６００の「乾燥度合い判定」および「乾燥終了判定」について図４を用いて説明する。図４は本発明による乾燥装置の制御方法の乾燥度合い及び乾燥終了判定の一実施例を示すフロー図である。「乾燥度合い判定」はステップ６０１から始まる。ステップ６０１においては、除湿乾燥手段２の入口空気（湿り空気）の露点温度と、空気を冷却する除湿乾燥手段２の空気冷却器２２の表面温度との差が所定時間ｃ（６）（例えば５分。なお、本所定時間は５分に限定するものではない。）の間、つねに所定値ｃ（７）（例えば０．５℃。なお、本所定値は０．５℃に限定するものではない。）より下がった時、あるいは、空気を冷却する除湿乾燥手段２の空気冷却器２２の入口配管温度と出口配管温度の差が所定時間ｃ（８）（例えば５分。なお、本所定時間は５分に限定するものではない。）の間、つねに所定値ｃ（９）（例えば０．５℃。なお、本所定値は０．５℃に限定するものではない。）より下がった時、すなわち、空気冷却器２２が熱交換をほぼ行わなくなり、空気冷却器２２にて循環空気中の水蒸気が結露しづらくなった時を生ごみ１２が乾燥しづらくなったと判定する。
【００３９】ここで、上記の露点温度について説明する。露点温度Ｔｄは、空気中の水蒸気が結露する温度であり、ここでは、温度センサ６２および湿度センサ６３の検出結果である、除湿乾燥手段２の入口空気（湿り空気）の温度Ｔおよび相対湿度ψから換算し求める。まず、湿り空気温度Ｔにおける飽和蒸気圧Ｐｓを、予め用意してあるＴ→Ｐｓ変換テーブルあるいはＴ→Ｐｓ換算近似式により求め、その飽和蒸気圧Ｐｓと相対湿度ψから絶対湿度ｘを（数１）より計算する（（数１）出典：工業熱力学通論 第２版，斎藤武ほか２名，日刊工業新聞社，１９８３，ｐ９８）。Ｐは湿り空気の全圧であるが、本実施例ではＰ＝１気圧＝１０１．３２５［ｋＰａ］として概算する。
【００４０】
【数１】

【００４１】次に（数１）を用いて、求めた絶対湿度ｘにおける飽和蒸気圧Ｐｓ（ψ＝１のときの値）を計算し、最後に、この絶対湿度ｘにおける飽和蒸気圧Ｐｓをもとに、 予め用意してあるＰｓ→Ｔ変換テーブルあるいはＰｓ→Ｔ換算近似式により露点温度Ｔｄを求める。なお、本実施例は、装置簡単化の上で、他の制御でも用いている温度センサ６２および湿度センサ６３を用いて、上記のように湿り空気の温度と相対湿度より露点温度を換算したが、これに限定するものではない。例えば、露点温度計測器を用いて、露点温度そのものを検出してもよい。
【００４２】また、空気冷却器２２の出口配管温度を配管に取り付けた温度センサ６７で検出し、入口配管温度を配管に取り付けた温度センサ６７で検出し、出口配管温度と入口配管温度の差を取り、この温度差が所定値より下がることを検出して乾燥度合いを判定することができる。
【００４３】また、空気冷却器２２の表面温度は、本実施例においては、入口配管温度センサ６６と出口配管温度センサ６７の平均値を用いることが考えられるが、これに限定するものではなく、例えば、低温側の入口配管温度を表面温度とすることや、列数の多い熱交換器の場合には、各列の入口配管温度と出口配管温度の平均値に基づく熱交換器全体の平均表面温度を表面温度にすることなどが考えられる。
【００４４】次に「乾燥終了判定」について説明する。この「乾燥終了判定」はマイクロ波照射中に行う。「乾燥終了判定」はステップ６０１終了後自動的にステップ６１１に移行するところから始まる。ステップ６１１においては、マイクロ波発生手段１を駆動させ、マイクロ波を生ごみ１２に照射する。
【００４５】ステップ６１１においてマイクロ波の照射が始まると自動的にステップ６１２に移行する。ステップ６１２において、マイクロ波照射中に、除湿乾燥手段２の入口空気（湿り空気）の露点温度が、空気を冷却する除湿乾燥手段２の空気冷却器２２の表面温度より高い場合、つまり生ごみ１２の内部から水分が蒸発し、その水分を空気冷却器２２で結露させることが可能であり乾燥が促進している時、ステップ６１３に移行する。ステップ６１３において、除湿乾燥手段２の入口空気（湿り空気）の露点温度が除湿乾燥手段２の空気冷却器２２の表面温度より低くなった時、つまり生ごみ１２の内部からの水分の蒸発が少なくなり、水分を空気冷却器２２で結露できなくなり乾燥が進みづらくなったときは乾燥終了と判定する。その後ステップ６１４に移行し、マイクロ波発生手段１のオン時からマイクロ波照射経過時間が所定時間ｃ（１０）（例えば１０分。なお、本所定時間は１０分に限定するものではない。）になるまでマイクロ波を照射して更に乾燥を促進させる。所定時間ｃ（１０）を経過するとステップ６１５に移行し、マイクロ波発生手段１を停止することによって乾燥度合い判定及び乾燥終了判定が終わる。なお、ステップ６１３において、除湿乾燥手段２の入口空気（湿り空気）の露点温度が所定時間の間に除湿乾燥手段２の空気冷却器２２の表面温度より低くならず、高く保たれている場合には、生ごみ１２の水分がまだ有ると判断してステップ６１６へ自動的に移行する。
【００４６】ステップ６１６において、マイクロ波発生手段１のオン時からのマイクロ波照射経過時間が所定時間ｃ（１０）を経過した後、ステップ６１７に移行してマイクロ波照射を一時中止して攪拌手段６を駆動する。
【００４７】ステップ６１８において、生ごみ１２を攪拌しながら所定時間ｃ（１１）（例えば１０分。なお、本所定時間は１０分に限定するものではない。）除湿乾燥のみの運転を行った後に攪拌手段６を停止する。その後、再びマイクロ波を照射して乾燥終了判定を行うステップ６１１（矢印Ｃ）に戻る。なお、ステップ６１４、６１６において、マイクロ波照射経過時間が所定時間ｃ（１０）に満たない間は所定時間ｃ（１０）を満たすまでマイクロ波の照射が続けられる。
【００４８】一方、ステップ６１２においてマイクロ波照射中に、除湿乾燥手段２の入口空気（湿り空気）の露点温度が、所定時間の間に空気を冷却する除湿乾燥手段２の空気冷却器２２の表面温度より高くならず、低く保たれている場合、ステップ６１９へ自動的に移行する。ステップ６１９においてマイクロ波発生手段１のオン時からのマイクロ波照射経過時間が所定時間ｃ（１０）になった場合、ステップ６１５に移行して（矢印Ｂ）マイクロ波発生手段１を停止して、マイクロ波照射を終了する。なお、ステップ６１９において、ステップ６１１でマイクロ波発生手段１がオンしてからマイクロ波照射経過時間が所定時間ｃ（１０）に満たない間は所定時間ｃ（１０）を満たすまでマイクロ波の照射が続けられる。ここでは、マイクロ波による強制的な水分蒸発を行っているにもかかわらず、空気冷却器２２で湿り空気の水分を結露できなくなった時点を乾燥終了と判定している。これにより、マイクロ波の無駄な加熱を防止することが可能となる。また、上記の除湿乾燥手段２の入口空気（湿り空気）の露点温度および空気冷却器２２の表面温度の考え方は、「乾燥度合い判定」の制御と同様である。
【００４９】以上で「乾燥度合い判定」および「乾燥終了判定」が終了したこととなり、図３における「仕上げ乾燥」の工程へ自動的に移行する。つまり、ステップ６００終了後、自動的にステップ７０１、ステップ７０２に移行する。ステップ７０１においては、ステップ６１５でマイクロ波発生手段１をオフした後、所定時間ｃ（５）（例えば１５分。なお、本所定時間は１５分に限定するものではない。）、除湿乾燥手段２の運転を行い、乾燥を進行させる。所定時間ｃ（５）経過後、攪拌手段６、空気循環手段７、除湿乾燥手段２を停止し、乾燥処理の制御を終了するステップ７０２へと自動的に移行し、全ての乾燥処理が終了する。この「仕上げ乾燥」により、マイクロ波加熱によって生ごみ１２に与えられたエネルギーを乾燥に使用することができ、生ごみ１２の乾燥はよりいっそう進行する。また、生ごみ１２の温度が、マイクロ波加熱時より低下でき、これにより生ごみ１２を取り出す際の悪臭の低減も期待できる。
【００５０】ここで「乾燥度合い判定」のステップ６０１の他の実施例について説明する。除湿乾燥手段２の入口空気の温度と相対湿度の測定結果から除湿乾燥手段入口の絶対湿度を換算し、また除湿乾燥手段２の出口の空気の温度と相対湿度の測定結果から除湿乾燥手段２の出口の絶対湿度を換算する。次に、それぞれ換算した除湿乾燥手段２の入口空気の絶対湿度から除湿乾燥手段２の出口の空気の絶対湿度をひいた値である除湿量を計算し、その除湿量が所定値以下となった時を乾燥終期と判定するように制御することが考えられる。また、「乾燥度合い判定」のステップ６０１の更に他の実施例として、次の制御方式も考えられる。除湿乾燥手段２の入口空気の温度と相対湿度の測定結果から除湿乾燥手段入口の絶対湿度を換算し、その絶対湿度が所定値以下となった時を乾燥終期と判定する簡易的な制御が考えられる。
【００５１】さらに、「乾燥終了判定」の他の実施例としては、次の制御方式が考えられる。この実施例においては、図４のステップ６１２及びステップ６１９を無くし、上記の制御をステップ６１３と代替する。そして、生ごみ１２の乾燥は、「乾燥度合い判定」の他の実施例と同様に除湿量を求め、その除湿量が、マイクロ波照射中に、所定値以下になったとき、終了したと判定する。
【００５２】また、「乾燥終了判定」の更に他の実施例として、次の制御方式も考えられる。この実施例は図４のステップ６１２及びステップ６１９を無くし、上記の制御をステップ６１３と代替する他の実施例である。そして、生ごみ１２の乾燥は、除湿乾燥手段２の入口空気の温度と相対湿度の測定結果から除湿乾燥手段入口の絶対湿度を換算し、その絶対湿度が、マイクロ波照射中に、所定値以下となったとき、終了したと判定する簡易的な制御である。上記の「乾燥度合い判定」および「乾燥終了判定」の制御の組み合わせは、これに限定するものではなく、他の組み合わせも考えられる。また、上記の「乾燥度合い判定」の制御は、前述の乾燥中期のマイクロ波照射のタイミング判定にも用いることができる。
【００５３】また、本発明の各制御におけるマイクロ波の照射は、生ごみ１２の焦げを防止するために、マイクロ波発生手段１を時間により間欠に駆動させるか、温度センサ６２、６４や湿度センサ６３、６５の検出結果を基に間欠に駆動させてもよい。さらに、マイクロ波の局部加熱を防止するため、マイクロ波の照射停止中に攪拌手段６により生ごみ１２の攪拌を行っているが、攪拌手段６にテフロン（登録商標）コーテイング等のマイクロ波の放電防止機構を設けた場合は、マイクロ波の照射中に攪拌を行ってもよい。
【００５４】また、乾燥処理中（特にマイクロ波照射中）に、温度センサ６２の検出結果である温度を、循環空気の温度として把握し、循環空気が温度上昇した場合、空気冷却手段８を駆動させることで、循環空気の温度を下げることができる。この制御により、乾燥装置内の乾燥状態を安定させることができ、乾燥効率の向上が図れる。
【００５５】また、「乾燥度合い判定」の制御において、ステップ６０１の所定時間ｃ（６）、所定値ｃ（７）、所定時間ｃ（８）、所定値ｃ（９）や、ステップ６０１の他の実施例及び更に他の実施例の所定値を可変にすることで、マイクロ波の照射時間を少なくして低消費電力で生ごみ１２を乾燥させる省エネルギーモードと、マイクロ波の照射時間を長くして生ごみ１２の乾燥速度を速くする速乾モードを設けることができる。この２つの乾燥制御方式を用いることで、ユーザの使い勝手の向上が図れる。なお、上記の設定値の可変の他に、インバータやコンデンサ容量の変換により、マイクロ波強度を変えて、上記の２つのモードを作ることもできる。さらに、運転スイッチ６０が押された後、予め設定した時刻に乾燥処理を開始するモードも考えられる。これにより、１日分ためた生ゴミを夜間などに一括して処理することができる。この制御によって、生ごみ１２の種類によっては、一括することによって消費電力を低減できることや、一般家庭では夜間に他の電気機器を停止している場合が多いために、ブレーカが落ちる等の問題も少なくなる。
【００５６】本発明の実施例の説明においては、生ごみの乾燥について説明したが、本発明は必ずしも生ごみに限定されるものではなく、他の廃棄物、食品、薬品、繊維、その他乾燥を必要とするいかなる被乾燥物にも使用する事が出来る。
【００５７】
【発明の効果】本発明によれば、迅速な乾燥と低消費電力を両立出来、使勝手の良い生ごみ乾燥装置を提供することが出来る。
【出願人】 【識別番号】０００００５１０８
【氏名又は名称】株式会社日立製作所
【出願日】 平成１０年１２月２４日（１９９８．１２．２４）
【代理人】 【識別番号】１０００６１８９３
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 明夫 （外１名）
【公開番号】 特開２０００−１９３３６８（Ｐ２０００−１９３３６８Ａ）
【公開日】 平成１２年７月１４日（２０００．７．１４）
【出願番号】 特願平１０−３６６２７８