CN218951323U - 碳化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型要解决的问题是，提供一种能够抑制废气向外部排出的碳化装置。为了解决上述问题，本实用新型的碳化装置(1)包括：第一室(碳化室21)，收容处理对象有机物(9)；加热装置(3)，对第一室(21)内的处理对象有机物(9)进行加热；第二室(二次燃烧室22)，与第一室(21)邻接配置，被导入在第一室(21)内由处理对象有机物(9)产生的气体；及，第一通路(510)，连接第一室(21)与第二室(22)；加热装置(3)配置在第二室(22)的内部中的第一室(21)与第二室(22)邻接的邻接面(23)侧，以与第一通路(510)合流的方式设置有导入来自外部的空气的第二通路(520)。

Description

碳化装置

技术领域

本实用新型涉及一种碳化装置。

背景技术

以往，由于在对湿垃圾等处理对象有机物进行处理时，借由进行使其碳化的处理，比焚烧更能减少二氧化碳的排出，因此正在进行碳化装置的研究开发。提出了一种技术，在装置的上部对碳化时产生的燃烧气体进行搅拌，进一步使其燃烧(例如参照专利文献1)。

现有技术专利文献1：日本特开2019-183167号公报

实用新型内容

[实用新型所要解决的问题]

碳化时产生的大量的燃烧气体及烟对人的健康有害，因此需要以尽可能不释放至外部的方式进行处理，并缓和气候变化或者减轻对气候变化的影响。

[解决问题的技术手段]

(1)一种碳化装置(例如碳化装置1)，包括：第一室(例如碳化室21)，收容处理对象有机物(例如处理对象有机物9)；加热装置(例如加热装置3)，对前述第一室内的前述处理对象有机物进行加热；第二室(例如二次燃烧室22)，与前述第一室邻接配置，被导入在前述第一室内由前述处理对象有机物产生的气体；及，第一通路(例如第一通路510)，连接前述第一室与前述第二室；前述加热装置配置在前述第二室的内部中的前述第一室与前述第二室邻接的邻接面(例如邻接面23)侧，以与前述第一通路合流的方式设置有导入来自外部的空气的第二通路(例如，第二通路520)。

(2)根据(1)所述的碳化装置，其中，前述第一通路沿着与前述邻接面大致正交的面，并且与前述第一室及前述第二室空开间隔配置。

(3)根据(1)或(2)所述的碳化装置，其中，前述第二室具有搅拌内部的气体的气体搅拌部(例如气体搅拌部24)，前述第一通路的下游侧的端部连接于前述气体搅拌部。

(4)根据(1)或(2)所述的碳化装置，其还具有排出在前述第二室燃烧后的前述气体的排气通路(例如排气通路60)，在前述排气通路的中途设置有排气净化催化剂(例如排气净化催化剂61)。

(实用新型的效果)

根据(1)的碳化装置，加热装置可以在低氧状态下对第一室进行加热，并且还向因加热而产生的气体供热。因此，可以促进合成气体的二次燃烧。由此，可以在二次燃烧中利用含有有害成分等的合成气体，所以容易减少排出至外部的有害成分。另外，借由加热装置向第一室与第二室这两者供热，可以实现碳化装置的小型化，能够提供用于家庭等的碳化装置。

根据(2)的碳化装置，借由将第一通路与第一室及第二室空开间隔配置，可以保护第一通路免受第一室或第二室的高热。

根据(3)的碳化装置，由于气体搅拌部配置在第二室内，并连接于第一通路的下游侧的端部，所以不另外占用气体搅拌部的设置空间，就能够搅拌所导入的合成气体或空气。由此，可以使碳化装置小型化。

根据(4)的碳化装置，借由在从第二室内排出的合成气体的排气通路上设置排气净化催化剂61，可以将合成气体所具有的热量用于排气净化催化剂的活化。由此，可以提高热效率。

附图说明

图1是绘示本实施方式的碳化装置的图。

图2是绘示本实施方式的碳化装置的运转控制的流程图。

图3是绘示本实施方式的碳化装置中的物质的量变的图。

图4是绘示本实施方式的碳化装置中的加热装置与吸气扇的运转状况的图。

[附图标记]

1 碳化装置

3 加热装置

9 处理对象有机物

21 碳化室(第一室)

22 二次燃烧室(第二室)

23 邻接面

24 气体搅拌部

60 排气通路

61 排气净化催化剂

510 第一通路

520 第二通路。

具体实施方式

以下，参照图式对本实用新型的实施方式进行说明。图1是处理湿垃圾的碳化装置1。碳化装置1是以无氧或低氧使湿垃圾等处理对象有机物9碳化的无烟碳化器，例如是可以在家庭等中利用的小型的装置。在本说明书中，处理对象有机物9例如是湿垃圾那样的作为要进行碳化的对象的有机物，也包括从湿垃圾的状态干燥后的状态的垃圾、碳化进行过程中的碳化物。碳化装置1具有处理机主体2、加热装置3、传感器4、空气导入管5、排气管6及控制装置7，由电力进行驱动。

处理机主体2由大致长方形的容器构成，内部被分割为两室。处理机主体2具有作为第一室的碳化室21及作为第二室的二次燃烧室22。

碳化室21配置在处理机主体2的上部，收容处理对象有机物9。碳化室21的上部开口而由盖211开闭。向碳化室21中直接投入例如湿垃圾。碳化室21的底面21b与后述的二次燃烧室22的上表面22a邻接，由传热性高的部件、例如金属等构成。在碳化室21中，也可以配置使处理对象有机物9容易进出的内锅那样的内衬部件。内衬部件也由金属构成。

二次燃烧室22配置在碳化室21的下方，内部为空洞的空间。二次燃烧室22在内部具有气体搅拌部24。二次燃烧室22是被导入在碳化室21中由湿垃圾等产生的合成气体，以供合成气体进行燃烧的空间。合成气体是以无氧或低氧加热湿垃圾等有机物时产生的气体，由水蒸气、甲烷、氢、二氧化碳、一氧化碳、氮等构成，含有有害/可燃成分。因而，合成气体是可燃性气体。

二次燃烧室22的上表面22a与碳化室21的底面21b邻接。二次燃烧室22的上表面22a及碳化室21的底面21b构成碳化室21与二次燃烧室22邻接的邻接面23，沿与上下方向交叉的方向延伸。更具体而言，邻接面23沿大致水平方向延伸。借由在二次燃烧室22与碳化室21的邻接面23侧配置后述的加热装置3，而对碳化室21与二次燃烧室22这两者进行加热。二次燃烧室22被加热至例如800度左右。

气体搅拌部24是具有旋流式的叶片的搅拌机，对二次燃烧室22内的气体进行搅拌。在气体搅拌部24连接有后述的空气导入管5的下游端。

加热装置3沿着二次燃烧室22的内部中的邻接面23侧、即二次燃烧室22的上表面22a配置。加热装置3是电热线圈，利用电力进行加热而升温。加热装置3经由碳化室21的底面21b，对配置在底面21b侧的碳化室21内的处理对象有机物9进行加热，使其干燥及碳化。另外，借由加热装置3升温，并从后述的空气导入管5接受氧的供给，充满二次燃烧室22的可燃性的合成气体起火而燃烧。

空气导入管5具有导入管主体51、碳化室连接部52、二次燃烧室连接部53、吸气扇54、开闭阀55及止回阀56。另外，空气导入管5具有第一通路510及第二通路520。

导入管主体51是在处理机主体2的旁边，沿着上下方向延伸的管。导入管主体51相对于处理机主体2空开间隔配置。导入管主体51在上端开放的状态下配置在处理机主体2的上部，下端经由后述的二次燃烧室连接部53而连接于二次燃烧室22。

碳化室连接部52是一端与碳化室21连接，另一端与导入管主体51连接的管状的部分。碳化室连接部52从导入管主体51分支出来。

二次燃烧室连接部53是一端与二次燃烧室22连接，另一端与导入管主体51连接的管状的部分。二次燃烧室连接部53与碳化室连接部52空开间隔而配置在下方，并从导入管主体51分支出来。二次燃烧室连接部53的二次燃烧室22侧的下游端连接于二次燃烧室22内的气体搅拌部24。二次燃烧室连接部53配置成：将碳化室21内所生成的合成气体供给至二次燃烧室22内，同时使用气体搅拌部24进行搅拌。

第一通路510是连接碳化室21与二次燃烧室22的连接通路。第一通路510是合成气体从碳化室连接部52向导入管主体51的下方流动，通过二次燃烧室连接部53而到达二次燃烧室22的流路。如图1所示，第一通路510沿着处理机主体2中的相对于碳化室21与二次燃烧室22的邻接面23大致正交的面，与碳化室21及二次燃烧室22空开间隔配置。第一通路510构成为在碳化室连接部52的附近截面积变窄，从而利用文丘里效应(venturi effect)对碳化室21内的合成气体进行抽吸。在第一通路510中，流通由处理对象有机物9产生的合成气体、及由后述的吸气扇54导入的大气这两者。

第二通路520是向第一通路510导入来自外部的空气的通路，与第一通路510合流。具体而言，第二通路520是指，从导入管主体51的上端到碳化室连接部52与导入管主体51的连接部为止。

吸气扇54设置于第二通路520，以将大气导入第二通路520内的方式旋转。由吸气扇54从外部导入的大气从第二通路520流通至第一通路510，并被导入至二次燃烧室22。吸气扇54例如可以是多叶片式风扇(Sirocco Fan)那样的风扇。

止回阀56设置于第二通路520。止回阀56设置为：使第二通路520中流通的大气仅从外部朝处理机主体2侧流动。止回阀56例如优选盘式阀等用于纵向配管的阀。但是，止回阀56的种类没有特别限定，可根据导入管主体51的配置适当变更。

开闭阀55设置于第一通路510。在碳化室21中燃烧湿垃圾时，在初期阶段，会由湿垃圾产生水蒸气。借由后述的传感器4检测碳化室21内的温度，根据所检测出的温度对开闭阀55进行开闭。开闭阀55的种类没有特别限制，但优选为能够进行流量调节的阀。例如，也可以将蝶阀设置于第一通路510，同时在第一通路510配置通向外部的开口。另外，也可以是如下结构：在第一通路510设置开口，调整覆盖开口的盖的开闭角度。

排气管6是一端与二次燃烧室22连接，另一端向外部开放的管。排气管6是将在二次燃烧室22中燃烧合成气体而生成的废气排出至外部的管，构成排气通路60。在排气通路60设置有排气净化催化剂61。排气净化催化剂61可以是促进氧化反应的氧化催化剂，只要是能够使合成气体中所含有的有害物质无害化的催化剂，则没有特别限定。排气净化催化剂61以过滤器的形式配置在排气通路60。排气净化催化剂61通过排气管6并由于二次燃烧室22的热量而升温。

传感器4是检测对碳化装置进行控制时所需的值的各种传感器4，包括温度传感器41、压力传感器42、空燃比传感器43、重量传感器44。这些传感器4与后述的控制装置7以可发送信号的方式连接，所检测出的值被发送给控制装置7。

温度传感器41配置在碳化室21内。温度传感器41是检测碳化室21的室内温度的装置。温度传感器41例如可以将热敏电阻安装在碳化室21内部而直接检测温度。温度传感器41也可以非接触地配置在碳化室21外而间接检测温度。

压力传感器42配置在碳化室21内。压力传感器42能够检测碳化室21内的压力。压力传感器42例如可以是表(gauge)式的。

空燃比传感器43设置于排气管6内的排气通路60，检测在排气通路60内流通的合成气体的氧浓度。

重量传感器44是测量被收容在碳化室21内的处理对象有机物9的重量的传感器。重量传感器44在碳化装置1运转期间中含有水分的湿垃圾不断碳化而成为碳化物的期间，持续地测量处理对象有机物9的重量。

控制装置7从上述传感器4分别接收检测结果，并基于检测结果来进行反馈控制。控制装置7是设置于处理机主体2的中央运算处理装置。

参照图2对碳化装置1的运转控制方法进行说明。打开碳化装置1的盖211，将湿垃圾等处理对象有机物9配置在碳化室21，并对其进行干燥(干燥工序S1)。在干燥工序S1中，控制装置7控制加热装置3及吸气扇54，以使由温度传感器41检测出的碳化室21内的温度变为作为第一规定温度的100度。将该处理设为第一处理。如图3所示，在干燥工序S1中，借由使加热装置3升温，使湿垃圾进行干燥。另外，随着干燥，处理对象有机物9的重量逐渐下降。此处，借由压力传感器42检测碳化室21内的压力，控制碳化室21内的压力低于大气压。由此进行减压干燥，从而高效地对湿垃圾进行干燥。减压干燥以如下方式进行：使吸气扇54旋转，由此从第一通路510抽吸碳化室21的空气，从而对碳化室21减压。同时，随着干燥，由湿垃圾产生水蒸气。

在由温度传感器41检测的碳化室21内的温度低于100度的情况下，打开开闭阀55将碳化室21内生成的水蒸气排出至外部。在出自湿垃圾的气体为水蒸气的阶段，挥发性的气体少，即使将水蒸气导入至二次燃烧室22也难以有助于有效率的燃烧。另外，在碳化室21内的温度为100度以下时，由处理对象有机物9产生有害气体的可能性也低。因此，根据由温度传感器41检测出的碳化室21内的温度，执行开闭阀55的开闭控制。

来自外部的空气被吸气扇54抽吸，从第二通路520合流于第一通路510并被导入至二次燃烧室22。

温度传感器41持续检测从碳化室21排出的气体的温度。当检测到从温度传感器41排出的气体的温度超过100度时，控制装置7判断为干燥工序S1结束。

此外，当在干燥工序S1期间，由温度传感器41检测出的碳化室21内的温度在规定时间内升温了固定温度以上时，可以使吸气扇54运作，同时使加热装置3停止。此处所说的规定时间、固定温度是相对较短的时间，在短时间内存在急速的温度升温的情况下，推定为湿垃圾未碳化而与氧结合进行了燃烧。因此，停止加热装置3，同时增加外部空气的导入量对碳化室21进行冷却。规定时间、固定温度是根据碳化装置1的规模和要处理的湿垃圾的量来设定。加热装置3可以在停止后经过规定时间后自动地开始运转，或者也可以停止碳化装置1的运转本身，直至由使用者开始再次运转。

如图3及图4所示，在干燥工序S1之后，控制装置7控制加热装置3及吸气扇54，以使碳化室21内的温度变为作为比100度高的第二规定温度的350度。由此，控制装置7使二次燃烧室22内的合成气体(可燃性气体)燃烧。借由燃烧产生的燃烧热，对碳化室21内的处理对象有机物9进行加热，使干燥后的处理对象有机物9碳化。将该处理设为第二处理。

在第二处理中，控制装置7基於各个传感器4检测出的值，进行反馈控制，使由温度传感器41检测出的碳化室21内的温度为350度且恒定。加热装置3为了使从碳化室21排出的气体的温度从100度变为350度，在初期急剧升温。然后，为了对其进行维持，而逐渐降低加热装置3自身的温度。另外，控制装置7控制吸气扇54的转速来控制空气导入量。在碳化工序S2的初期，会从碳化室21生成合成气体，因此，增加吸气扇54的转速，而增加导入至二次燃烧室22的空气的量。与加热装置3的加热温度同样，随着处理对象有机物9的碳化的进行，使导入的空气的量下降。

在碳化工序S2中，在碳化室21内由处理对象有机物9产生的合成气体通过第一通路510而被送往二次燃烧室22。然后，借由气体搅拌部24搅拌合成气体。二次燃烧室22内由于加热装置3而变为高温，因此由于合成气体中所含有的可燃性的成分而起火。

在碳化工序S2中，借由空燃比传感器43，检测排气通路60内的空燃比。然后，相对于预先作为目标而设定的空燃比的值，根据排气通路60内的氧浓度的值，增减吸气扇54的转速，以接近目标空燃比的方式控制吸气扇54。

重量传感器44在碳化装置1的运转过程中，检测碳化室21的湿垃圾等处理对象有机物9的重量。在碳化工序S2中，控制装置7基于由温度传感器41检测出的碳化室21内的温度以及由重量传感器44检测出的处理对象有机物9的重量，控制加热装置3及吸气扇54。具体而言，当在规定时间内重量传感器44检测出处理对象有机物9的重量减少，且发生该重量减少时的碳化室21内的温度为100度以上、350度左右时，控制吸气扇54的转速来增加空气导入量，并使加热装置3停止。作为湿垃圾而被投入至处理装置中的处理对象有机物9中，有时混合有容器等塑料原材料。当塑料因吸热反应而分解时，作为废气，有时会排出一氧化碳等有害气体。因此，设想塑料等异物起火，当在短时间内急速地发生重量的减少时，进行上述控制。如果发生重量减少时的碳化室21的温度为100度以上、350度左右，则是在碳化工序S2过程中，因此认为是塑料等异物的吸热反应。如果发生重量减少时的碳化室21内的温度低于100度，则是在干燥工序S1过程中，认为是由水蒸气蒸发所致。因此，当在碳化工序S2过程中检测出重量减少时，增加吸气扇54的旋转，使二次燃烧室骤冷，同时停止对排出有害气体的处理对象有机物9的加热。规定时间、重量是根据碳化装置1的规模和要处理的湿垃圾的量来设定。加热装置3可以在停止后经过规定时间后自动地开始运转，或者也可以停止碳化装置1的运转本身，直至由使用者开始再次运转。

当温度传感器41检测出碳化室21的温度下降，空燃比传感器43检测出在排气通路60中流通的气体的氧浓度上升，重量传感器44检测出处理对象有机物9的重量变小时，控制装置7判断为碳化结束。

当碳化工序S2结束时，控制装置7使加热装置3停止。另一方面，控制装置7使吸气扇54运作，进行强制冷却(冷却工序S3)。由于加热装置3未运行，所以通过空气导入管5而被导入的大气通过二次燃烧室22而被送往碳化室21，对处理完毕后碳化的处理对象有机物9进行冷却。将该处理设为第三处理。

当碳化室21的温度进一步下降，处理对象有机物9的重量减少时，控制装置7判断为冷却工序S3结束。由此，控制装置7结束碳化装置1的运转控制。

根据本实施方式的碳化装置，发挥以下效果。

(1)将碳化装置1构成为包括：碳化室21，收容处理对象有机物9；加热装置3，对碳化室21内的处理对象有机物9进行加热；二次燃烧室22，与碳化室21邻接配置，被导入在碳化室21内由处理对象有机物9产生的气体；及，第一通路510，连接碳化室21与二次燃烧室22。将加热装置3配置在二次燃烧室22的内部中的碳化室21与二次燃烧室22邻接的邻接面23侧，并将第一通路510设置成与导入来自外部的空气的第二通路520合流。

由此，加热装置3可以在低氧状态下对碳化室21进行加热，并且还向因加热而产生的气体供热。因此，可以促进合成气体的二次燃烧。由此，可以在二次燃烧中利用含有有害成分等的合成气体，所以容易减少排出至外部的有害成分。另外，借由加热装置3向碳化室21与二次燃烧室22这两者供热，可以实现碳化装置1的小型化，能够提供用于家庭等的碳化装置1。

(2)根据本实施方式，使第一通路510沿着与邻接面23大致正交的面，并且与碳化室21及二次燃烧室22空开间隔配置。

由此，借由第一通路510与碳化室21及二次燃烧室22空开间隔配置，可以保护第一通路510免受碳化室21或二次燃烧室22的高热。

(3)根据本实施方式，将二次燃烧室22构成为包括搅拌内部的气体的气体搅拌部24，并将第一通路510的下游侧的端部连接于气体搅拌部24。

由此，由于气体搅拌部24配置在二次燃烧室22内，并连接于第一通路510的下游侧的端部，所以不另外占用气体搅拌部24的设置空间，就能够搅拌所导入的合成气体或空气。由此，可以使碳化装置1小型化。

(4)根据本实施方式，构成为还包括排出在二次燃烧室22燃烧后的气体的排气通路60，在排气通路60的中途设置了排气净化催化剂61。

由此，借由在二次燃烧室22内排出的合成气体的排气通路60上设置排气净化催化剂61，可以将合成气体所具有的热量用于排气净化催化剂61的活化。由此，可以提高热效率。

本公开并不限定于上述实施方式，在可以实现本公开的目的的范围内的变形、改良等包含在本公开中。例如，作为传感器4而说明的温度检测装置、重量检测装置、空燃比检测装置等只要能够恰当地检测对象，则对种类和方式没有特别限定。另外，将空气导入装置设为吸气扇进行了说明，但并不限定于此。例如也可以是吸气泵等。

Claims (4)

1.一种碳化装置，其特征在于，包括：

第一室，收容处理对象有机物；

加热装置，对前述第一室内的前述处理对象有机物进行加热；

第二室，与前述第一室邻接配置，被导入在前述第一室内由前述处理对象有机物产生的气体；及，

第一通路，连接前述第一室与前述第二室；

前述加热装置配置在前述第二室的内部中的前述第一室与前述第二室邻接的邻接面侧，

以与前述第一通路合流的方式设置有导入来自外部的空气的第二通路。

2.根据权利要求1所述的碳化装置，其中，前述第一通路沿着与前述邻接面大致正交的面，并且与前述第一室及前述第二室空开间隔配置。

3.根据权利要求1或2所述的碳化装置，其中，前述第二室具有搅拌内部的气体的气体搅拌部，

前述第一通路的下游侧的端部连接于前述气体搅拌部。

4.根据权利要求1或2所述的碳化装置，其特征在于，其还具有排出在前述第二室燃烧后的前述气体的排气通路，

在前述排气通路的中途设置有排气净化催化剂。

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