JP2004067468A - Carbonizing apparatus and carbonizing method - Google Patents

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稲垣 實男
Tsuruhiko Kiuchi
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To instantly carbonize a waste material at an ultrahigh temperature to obtain a high purity carbonized product at a low cost without producing exhaust combustion gas or harmful byproducts. <P>SOLUTION: After a sealed container 60 housing a waste material 100 is evacuated by a vacuum apparatus 3, the waste material 100 in the sealed container 100 is irradiated with a converged beam 200 produced by a sun ray converging apparatus 1. Thus, the waste material can be instantly carbonized at an ultrahigh temperature to obtain a high purity carbonized product at a low cost without producing exhaust combustion gas or harmful byproducts. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、処理対象物を炭化して処理する炭化装置及び炭化方法に係り、特に処理対象物としての廃棄物を瞬時に超高温で処理する加熱方法を備えた前記装置及び方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、家庭のゴミ及び産業廃棄物の処理については各自治体の軽視できない行政課題であり、その処理方法としては、重油などの補助燃材を用いて通常焼却処理される場合が殆どで、このような通常焼却処理では、酸素によって燃焼が行われる。
【0003】
また、重油などの補助燃材を用いないで廃棄物を完全燃焼させ、悪臭や有害な燃焼ガスの発生を極力抑制した装置として、廃棄物を減圧マイクロ波加熱により乾燥し、水分を除去した廃棄物を燃焼室に送って酸素焼却を行うという焼却装置が、特開平7−233931号公報に開示されている。
【0004】
更に、畜産業及び食品工業、外食産業などがそれぞれ排出した有機性廃棄物は腐敗し易いため、悪臭を発するなど、その処分に苦慮しているが、これら有機性廃棄物を熱源を備えた炭化炉により炭化して炭化物にして処理する事が行われている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記した通常燃焼焼却処理では、酸素を供給するために大量の空気を必要とし、これにより燃焼排気ガスが大量に発生し、その際、窒素酸化物、硫黄酸化物、塩化水素、炭酸ガスなどの有害な副生成物が生成する。そのため、これら副生成物を除去するために排気ガス処理装置を必要とし、それが大きく複雑になり、廃棄物の処理コストが高くなるという問題があった。
【0006】
また、マイクロ波加熱を用いる例では、廃棄物をマイクロ波加熱により直接燃焼させるのではなく燃焼前に廃棄物を乾燥させるために用いているだけで、乾燥した廃棄物の燃焼時には酸素が必要であり、燃焼排気ガスの発生及び有害副生成物の発生を完全になくすことができないし、乾燥した廃棄物自体が可燃物でなくてはならず、処理対象の廃棄物の種類が限られると共に、マイクロ波加熱に電力を必要とし、廃棄物の処理コストを低減させることはできなかった。
【0007】
更に、有機性廃棄物を炭化する処理では、炭化炉の熱源として例えば電力を用いるため、炭化コストが高くなると共に、生成された炭化物の純度が低く、高純度な炭素により製造されるカーボンファイバーやカーボンセラミックなどの原料として再利用することができなかった。
【0008】
本発明は、上述の如き従来の課題を解決するためになされたもので、その目的は、燃焼排気ガス及び有害副生成物を発生することなく、廃棄物を超高温で瞬時に炭化させて高純度の炭化物を安価に得ることができる炭化装置及び炭化方法を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の第1の特徴は、一部分が光透過部材ででき、処理対象物を収納する密閉容器と、前記密閉容器内を減圧して真空にする真空装置と、太陽光を光学系にて収斂して収斂光束を発生し、発生した収斂光束を前記密閉容器内の前記処理対象物に照射する太陽光収斂装置と、前記収斂光束を前記処理対象物に照射した後の密閉容器を冷却する冷却装置とを具備することにある。
【0010】
上記発明によれば、処理対象物を収納した密閉容器内を減圧して真空にし、太陽光を光学系にて収斂して発生した収斂光束を前記密閉容器内の前記処理対象物に光透過部分から照射して前記処理対象物を炭化する。照射後の密閉容器を冷却した後、内部の炭化物を取り出す。
【0011】
本発明の第2の特徴は、前記冷却した密閉容器の内部に発生したガスを回収すると共に前記内部を加圧する加圧装置を設けたことにある。
【0012】
本発明の第3の特徴は、前記太陽光を収斂する光学系を日周運動に合わせて移動させることにより太陽を逐次追尾させる太陽追尾装置を設けたことにある。
【0013】
本発明の第4の特徴は、前記光学系を構成し、太陽光を受光するパラボラ凹面集光鏡の反射面に金鍍金を施したことにある。
【0014】
本発明の第5の特徴は、前記光学系を構成し、太陽光を受光するパラボラ凹面集光鏡は、複数の反射鏡を集合させて形成し且つ、任意の反射鏡を凹面鏡形成面から外した位置に移動可能としたことにある。
【0015】
本発明の第6の特徴は、前記凹面鏡形成面から外す反射鏡の枚数を調整して前記パラボラ凹面集光鏡の太陽光受光総面積を変化させることにある。
【0016】
本発明の第7の特徴の前記パラボラ凹面集光鏡を形成する複数の反射鏡はプレス金属板である。
【0017】
本発明の第8の特徴は、前記光学系により生成された前記収斂光束の進行方向を変更する平面反射鏡を設け、前記密閉容器が前記収斂光束の照射点に位置する場合のみ前記平面反射鏡を操作して前記収斂光束が前記照射点に進行するようにしたことにある。
【0018】
本発明の第9の特徴は、処理対象物を炭化する炭化方法において、前記処理対象物を真空空間内に密閉するステップと、太陽光を光学系にて収斂して収斂光束を発生するステップと、前記発生された収斂光束を前記真空空間内に密閉された処理対象物に照射するステップとを具備することにある。
【0019】
本発明の第10の特徴の前記処理対象物を真空空間内に密閉するステップは、前記処理対象物を密閉容器に充填した後、当該密閉容器の内部を減圧して真空にすることである。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図1は、本発明の第1の実施の形態に係る炭化装置の構成例を示した概略構成図である。炭化装置は、太陽を自動追尾して太陽光の収斂光束200を生成してセラミック製の密閉容器(セラミックカプセル)60に照射する太陽光収斂装置1、廃棄物100を密閉容器60に充填する廃棄物充填装置2、廃棄物100が充填された密閉容器60の内部を真空にする真空装置3、収斂光束200の照射後の密閉容器60を冷却する冷却装置4、冷却後の密閉容器60の内部を加圧する加圧装置5及び密閉容器60を上記した各装置間で運搬するベルトコンベアなどの運搬装置6を有している。また、運搬装置6により移動する密閉容器60の位置をセンサで検出し、その位置に基づいて上記した各装置を統括的に制御して廃棄物100の炭化処理を行うコンピュータなどを用いた制御系が備えられているが、図面の繁雑さを避けるために図示を省略する。
【0021】
ここで、上記した太陽光収斂装置1の構成を更に詳しく説明する。太陽光収斂装置1は、パラボラ凹面集光鏡M1、双曲面凸反射鏡M2、平面反射鏡M3及びM4などの光学部品により構成される光学系と、この光学系を支持し、DEC軸12、RA軸13の2軸を回転させて太陽を自動追尾する太陽追尾機能を有するクーデ式赤道儀11から成っている。
【0022】
本装置の光学系は、表面鍍金された反射鏡を組み合わせた反射カセグレン型である。主鏡であるパラボラ凹面集光鏡M1(口径=Φ4m)と副鏡である双曲面凸反射鏡M2(口径=Φ1m)により太陽光を収斂させる。収斂された太陽光は平面反射鏡M3及びM4(口径=Φ80〜52cm)によりDEC軸に沿って進行させ、更にRA軸に沿って進行させることにより、収斂光束200を目的物 (本例では密閉容器60)へ導いて照射する。従って太陽光照射点は密閉容器60内部の廃棄物100で、ここが燃焼点になる。太陽光照射点はパラボラ凹面集光鏡M1より入射した太陽光量が例えば1040倍に圧縮された位置であり、平面反射鏡M4の後方6.5mに位置する。
【0023】
また、本光学系は、図1のごとくクーデ式赤道儀11に支持される。この赤道儀11は、太陽高度を導入するDEC軸と太陽移動を追尾するRA軸の2軸が回転し、両軸は図示されないコンピューターによってコントロールされることによって、移動する太陽を逐次自動的に追尾する。クーデ式の特徴として、収斂させた太陽光束は太陽の位置にかかわらず常に極軸(RA)後方に放出される構造を有している。
【0024】
尚、本光学系は対象物体の映像を得ることを目的とするものではなく熱量のみを収束させることを目的としているため、各光学面の精度は望遠鏡ほどの厳しい研磨精度を必要とせず、反射鏡の反射面は金属板をプレスした程度で充分に活用可能である。特に4m主鏡であるパラボラ凹面集光鏡M1は図2に示すようにプレスした金属板製の複数の反射鏡111で凹面を形成するようにしてあるが、これら反射鏡111を中央の貫通穴の外周を軸として回動できるように接続して折りたたみ可能とし、傘状の構造にして形状をコンパクトとして、移動や設置を簡便にしている。更に、複数の反射鏡の一部111a,111bを開き切らず凹面鏡形成面より角度を付けて、これら反射鏡111a,111bからの反射光を双曲面凸反射鏡M2の軸外に外すことにより、収斂光束200の照射点の熱量を変化できるようにしてある。
【0025】
即ち、季節やその他の天候により、太陽の熱量は常に変化する。したがって照射目的に必要な太陽熱量を常時コントロールしなければならない。そこで、照射熱量の程度によってパラボラ凹面集光鏡M1を構成する各反射鏡111の一部 (111a,111b)を上記のように凹面鏡形成面より外して、光束の一部 (L′)を双曲面凸反射鏡M2の軸外へ導き、パラボラ凹面集光鏡M1の受光総面積をコントロールすることにより、収斂光束200の照射点の熱量を変化できるようにしている。更に、反射鏡111の反射面は純金メッキされているため、波長600nm〜2100nmの太陽光を反射するため、紫外線をカットした波長600nm〜2100nmの収斂光束200が得られるようになっている。
【0026】
また、危険防止のため、照射対象物である密閉容器60の交換作業中には、収斂された高熱の太陽光束を遮断する必要がある。このため、平面反射鏡M4は、図3に示すように、DEC軸及びRA軸が直行する面に垂直な軸(T軸)を中心としてa位置からb位置へ90度回転できるようになっている。通常、平面反射鏡M4はb位置にあって平面反射鏡M3から収束してくる光束を密閉容器60とは逆方向、すなわち天空側へ向かわせ、必要な時以外は照射点に収斂光束200が進行しないようにするシャッターの役割を果している。
【0027】
図4は上記した密閉容器60の構造例を示した一部側面断面図と正面図である。密閉容器60は、セラミック製の円筒形の本体61と耐熱耐圧ガラス63が中央部分に装着されたステンレス製の蓋62とで構成され、この蓋62を本体61に耐熱性の真空パッキング64を挟んで捩子締結(不図示)にて装着することにより、本体61の内部を気密的に密閉することができる。また、本体61の側面には本体61の内部を真空にする際に用いる真空用逆止弁65が取り付けてある。尚、密閉容器60は蓋62全体が耐熱耐圧ガラスでできた物でもよく、更に、セラミック製の本体61をステンレスで覆うような構造としてもよい。
【0028】
次に、本実施の形態の動作について図5のフローチャートを参照して説明する。空の密閉容器60が運搬装置6により廃棄物充填装置2の所に運ばれてくると、蓋62が取られて廃棄物充填装置2より本体61の内部に廃棄物100が充填される(ステップS1)。その後、蓋62が本体61に気密的に締結された後、更に運搬装置6より真空装置3の所に運ばれる。
【0029】
真空装置3の所に運ばれた密閉容器60はその真空用逆止弁65と真空装置3の配管31とが接続され、内部の空気が抜かれて真空にされる(ステップS2)。その後、真空になった密閉容器60は運搬装置6により太陽光収斂装置1からの収斂光束200の照射位置に運ばれてくる。その際、図示されないガイドにより密閉容器60は垂直方向に対して所定の傾きで前記照射位置に到着する。
【0030】
太陽光収斂装置1の平面反射鏡M4は、前述したように、通常は図3のbの破線の位置にあるが、密閉容器60が収斂光束200の照射位置に到着すると、図示されない制御系によりT軸を中心にして回転され、aの実線の位置に固定される。このため、平面反射鏡M3からの収斂光束200はこの平面反射鏡M4より反射されてRA軸の先端にある密閉容器60側に進行し、収斂光束200が密閉容器60の蓋62の耐熱耐圧ガラス部分を透過して密閉容器60内の廃棄物100に照射される(ステップS3)。
【0031】
これにより、廃棄物100は瞬時(数十秒)に1000℃〜2000℃程度に加熱されて炭化し、高純度の炭化物となる。その際、廃棄物100から発生するガスも超高温のためほとんど元素にまで分解され、有害な副生成物は発生しない。収斂光束200の照射を開始してから所定時間経つ(数十秒)と、前記制御系により太陽光収斂装置1の平面反射鏡M4はaの実線の位置からbの破線の位置に回転して固定され、密閉容器60内の廃棄物100に対する収斂光束200の照射が停止される。
【0032】
収斂光束200の照射が終了した密閉容器60は運搬装置6により冷却装置4内に運ばれて空冷にて冷却される(ステップS4)。こうして冷却された密閉装置60は運搬装置6により加圧装置5の所に運ばれてくる。加圧装置5の所に運ばれた密閉容器60はその真空用逆止弁65と加圧装置5の配管51とが接続され、内部のガスが抜かれて回収される共に汚れていない空気が充填されて大気圧に加圧される(ステップS5)。
【0033】
大気圧に加圧された密閉容器60は更に運搬装置6により運ばれて炭化物廃棄処理部Aに来ると、蓋62が取られて内部の炭化物が外部へ取り出されて回収され、空になる(ステップS6)。蓋62が閉められた空の密閉容器60は運搬装置6により更に運ばれて、最初の廃棄物充填装置2の所に戻ることになる。
【0034】
本実施の形態によれば、収斂光束200を真空の密閉容器60内部の廃棄物100に照射することにより、廃棄物100を超高温で瞬時に炭化することができる。したがって、有害な燃焼ガスの発生はなく炭化過程で生成されるガスなども元素まで分解されるため、有害な副生成物を生じることなく、廃棄物100を炭化することができる。しかも、廃棄物100の炭化は密閉容器60内で行われるため、周囲に悪臭や分解ガスが放散することなく、極めてクリーンに行うことができる。しかも、熱源として太陽光の収斂光束200を用いるため、燃料費や電気代がかからず、極めて低価格にて廃棄物100の炭化を行うことができる。更に、超高温で炭化させるため、処理対象物の種類は問わずPCBなどの化学物質も処理することが可能である。
【0035】
また、廃棄物100の炭化に際して発生した例えば水素などの元素は加圧装置5により回収されて、再利用されるため、炭化時に発生するガスは空気中に放散されず、大気汚染を皆無にすることができる。
【0036】
更に、生成された炭化物は土木建築、農業など、各方面に再利用されるが、本例の廃棄物100の炭化により得られる炭化物は超高温で処理してあるため、不純物が分解して飛んでおり、高純度の炭化物となっているので、回収した炭化物をカーボンファイバーやカーボンセラミックなどの原料として再利用することができる。しかも、この炭化物は極めて低価格で得られるため、高純度の付加価値の高い炭化物を安価に生産して供給することができ、高純度炭化物を売却した代金を炭化装置の運用費に充てることにより、更に廃棄物100の処理コストを低減することもできる。
【0037】
また、廃棄物100として牛骨肉を処理する場合、乾燥させた牛骨肉をそのまま密閉容器60に入れたままで無公害、無臭、無煙で炭化処理し、得られた炭化物として再利用する新たなサイクルを構築することができ、牛骨粉として再利用できない牛骨肉の処理問題を一気に解決することができる。
【0038】
更に、熱源として太陽光の収斂光束200を用いているため、その熱出力は天気に左右されるが、太陽光収斂装置1のパラボラ凹面集光鏡M1を形成する複数の反射鏡111の一部を凹面鏡形成面から外したり、外した反射鏡111を元の凹面鏡形成面に戻すことにより、太陽光収斂装置1の太陽光の受光総面積を変化させて収斂光束200の持つ熱量を変化させることができる。これにより、雲の出方などにより収斂光束200の持つ熱量を制御系によりほぼ一定に制御することができ、設定した熱量で安定的に炭化処理を行うことができる。
【0039】
また、本例は反射鏡111の表面を純金鍍金することにより太陽光線の利用波長を600nm〜2100nmとすることによって、化学変化を助長すると共に雲などに吸収されやすい紫外線領域を除外しているため、薄雲程度であれば、収斂光束200の熱量変化に余り影響を与えないようにすることができる。その上、上記収斂光束200の熱量制御を行うことにより、多少の天気の変化に対して設定した熱量で極めて安定な炭化処理を行うことができる。
【0040】
更に、太陽光収斂装置1の平面反射鏡M4のシャッター機能により収斂光束200の照射点に密閉容器60が存在しない時は収斂光束200を照射しないようにしてあるため、安全に作業を行うことができる。
【0041】
また、太陽光収斂装置1はその反射鏡として安価なプレス金属板製の物を使用し、パラボラ凹面集光鏡M1も4mほどの物であるため、装置全体もそれ程大きくならないので、低価格で製造することができる。更に、廃棄物充填装置2、真空装置3、冷却装置4、加圧装置5及び運搬装置6も特殊な装置ではなくそれ程高価でないため、炭化装置全体としての建設費用をかなり低価格(通常の廃棄物処理装置の半分程度)とすることができる。ここで、上記した4mのパラボラ凹面集光鏡M1を用いた場合、1日8時間稼働させると、牛骨肉及び牛骨粉を月当たり4320トン程度処理できるという試算があり、十分実用的な処理能力を得ることができる。
【0042】
更に、本例では廃棄物100を密閉容器60に充填し、この充填した分の廃棄物100に収斂光束200を照射して炭化しているため、運搬装置6上に流す密閉容器60の個数を調整することにより、廃棄物100の処理量に柔軟に対応することができる。即ち、廃棄物100の処理量が少ない時は密閉容器60の個数を少なくし、多い時は密閉容器60の個数を多くすればよい。また、密閉容器60を用いることにより、酪農家が乾燥した牛骨肉を密閉容器60に直接充填して、炭化装置の所に運んで来ることもでき牛骨肉の収集を柔軟に行うこともできる。
【0043】
図6は、本発明の第2の実施の形態に係る炭化装置の構成例を示した概略構成図である。但し、図1に示した第1の実施の形態と同様の部分には同一符号を付し、適宜その説明を省略する。
【0044】
本例の炭化装置は、太陽を自動追尾して太陽光の収斂光束200を生成してセラミック製の密閉容器60に照射する太陽光収斂装置1、廃棄物100を密閉容器60に充填する廃棄物充填装置2、廃棄物100が充填された密閉容器60の内部を真空にする真空装置3、収斂光束200の照射後の密閉容器60を冷却する冷却装置4及び上記した各装置間で密閉容器60を運搬するベルトコンベアなどの運搬装置6を有して構成されているが、第1の実施の形態と異なる主な点は、冷却後の密閉容器60の内部を加圧する処理がない点と、太陽光収斂装置1に平面反射鏡M5が追加され、収斂光束200の進行方向を更に変更して収斂光束200が垂直方向から密閉容器60に照射されるようになっている点である。
【0045】
次に本実施の形態の動作について説明する。密閉容器60の内部が真空装置3により真空にされるまでは第1の実施の形態と同様である。その後、密閉容器60は運搬装置6上に立てたまま太陽光収斂装置1の所に運ばれてくる。太陽光収斂装置1の照射点に密閉容器60が到達すると、太陽光収斂装置1の平面反射鏡M4が回転して収斂光束200が平面反射鏡M5の方向に進行し、更にこの平面反射鏡M5によりその進行方向が変更され、密閉容器60の上部垂直方向から収斂光束200が密閉容器60内の廃棄物100に照射され、廃棄物100を炭化する。
【0046】
その後、密閉容器60は冷却装置4の所に運搬されて空冷されるが、その時、密閉容器60内部は真空用逆止弁65から大気が入って自然に大気圧状態になる。したがって、本例の密閉容器60に取り付けてある真空用逆止弁65は上記の動作を行えるような構造のものが用いられている。それ故、密閉容器60内の廃棄物100を炭化したときに万一大量のガスが発生して密閉容器60内が大気圧以上になると、真空用逆止弁65が開いて内部のガスを外部に放出する。これにより密閉容器60内が高圧になることが阻止されるため、密閉容器60が爆発するなどの事故を防止でき、安全に作業を行うことができる。
【0047】
冷却されて大気圧状態になった密閉容器60は蓋62が開けられて内部の高純度炭化物が取り出されて回収される。
【0048】
本実施の形態によれば、密閉容器60の上部垂直方向から収斂光束200が密閉容器60の廃棄物100に照射されるため、太陽光収斂装置1の照射点に密閉容器60を運搬してくる時に密閉容器60を傾けるガイドなどの機械的設備を設ける必要がないと共に、収斂光束200を照射した後の密閉容器60の内部を加圧する設備がないため、密閉容器60の運搬機構を簡単化することができる。また、密閉容器60の上部垂直方向から収斂光束200を照射するため、密閉容器60の運搬設備が地下などに設置される場合に適した構造となっている。他の効果は、廃棄物100の炭化時に発生した密閉容器60内のガスが回収されない以外、第1の実施の形態と同様である。
【0049】
尚、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲において、具体的な構成、機能、作用、効果において、他の種々の形態によっても実施することができる。例えば、上記実施の形態では太陽光線の利用波長を600nm〜2100nmとして紫外線領域を除外したが、反射鏡111の表面を純金鍍金せずに、紫外線領域も含めて太陽光線を利用した場合、薄い雲が出た場合でも紫外線領域は極端に弱まるため安定した熱量を得るには不利であるが、紫外線の殺菌効果により有機廃棄物を処理するには都合のよいこともある。
【0050】
上記実施の形態では、パラボラ凹面集光鏡M1を複数の金属板製の反射鏡111で形成したものを用いているが、1枚の反射鏡で形成してある場合の収斂光束200の熱量の調整は、パラボラ凹面集光鏡M1の前に絞り機能を有する蓋を用いて行うことができ、同様の効果がある。
【0051】
また、上記実施の形態の炭化装置は廃棄物100を収斂光束200により炭化させて廃棄物100を処理する廃棄物処理装置の側面を主に論じたが、この炭化装置は高純度の炭化物を生産する側面も有している。この場合は、収斂光束200により炭化させる処理対象物は廃棄物でなく、高純度の炭化物の原料になる適切な物質を選択すればよく、この場合は高純度の炭化物を燃焼排気ガス及び有害副生成物を生じることなく、しかも極めて安価に生産できるという効果がある。
【0052】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、請求項1、9、10の発明によれば、真空の容器内に密閉された処理対象物に収斂光束を照射する際に、処理対象物を廃棄物とすれば、廃棄物を燃焼排気ガス及び有害副生成物を発生することなく、超高温で瞬時に炭化させて高純度の炭化物を安価に得ることができる。
請求項2の発明によれば、炭化時に発生するガスを大気放出しないで回収することにより、大気を汚染しないと共に水素などの有用な副生成物を回収して再利用することができる。
請求項3の発明によれば、太陽を自動追尾することにより、常に太陽光の収斂光束を得ることができ、炭化処理を中断することなく継続的に行うことができる。
請求項4の発明によれば、パラボラ凹面集光鏡に金鍍金を施すことにより、紫外線を除去した600nm〜2100nmの波長の収斂光束が得られるため、処理対象物の無用な化学反応を助長せずにしかも薄雲程度であれば雲のない時と同様の処理熱量を安定に得ることができる。
請求項5、6の発明によれば、パラボラ凹面集光鏡を構成する任意の枚数の反射鏡を凹面鏡形成面から外すことにより、パラボラ凹面集光鏡の受光総面積を変化させて収斂光束の熱量を調整することができる。
請求項7の発明によれば、パラボラ凹面集光鏡を構成する複数の反射鏡をプレス金属板製にすることにより、太陽光収斂装置を低価格とすることができる。
請求項8の発明によれば、処理対象物が入った密閉容器が照射点に位置している時のみ収斂光束を照射することにより、装置の安全性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る炭化装置の構成例を示した概略構成図である。
【図2】図1に示した太陽光収斂装置の光学系を形成するパラボラ凹面集光鏡の構造例を示した斜視図である。
【図3】図1に示した太陽光収斂装置の光学系を形成する平面反射鏡M4のシャッター機能を説明する図である。
【図4】図1に示した密閉容器の構造例を示した一部側面断面図と正面図である。
【図5】図1に示した炭化装置の廃棄物を炭化する際の処理過程を示したフローチャートである。
【図6】本発明の第2の実施の形態に係る炭化装置の構成例を示した概略構成図である。
【符号の説明】
1 太陽光収斂装置
2 廃棄物充填装置
3 真空装置
4 冷却装置
5 加圧装置
6 運搬装置
11 クーデ式赤道儀
31、51 配管
60 密閉容器
61 本体
62 蓋
63 耐熱耐圧ガラス
64 真空パッキング
65 真空用逆止弁
111 反射鏡
M1 パラボラ凹面集光鏡
M2 双曲面凸反射鏡
M3、M4、M5 平面反射鏡
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a carbonization apparatus and a carbonization method for carbonizing and treating an object to be treated, and more particularly to an apparatus and method having a heating method for instantly treating waste as an object to be treated at an ultra-high temperature. .
[0002]
[Prior art]
In recent years, the disposal of household garbage and industrial waste has been an administrative issue that cannot be neglected by local governments, and most of the disposal methods are usually incinerated using auxiliary fuel such as heavy oil. In normal incineration, combustion is performed by oxygen.
[0003]
In addition, as a device that completely burns waste without using auxiliary fuel such as heavy oil and minimizes the generation of odors and harmful combustion gases, waste is dried by microwave heating under reduced pressure to remove water, and waste is removed. Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-233931 discloses an incinerator in which a substance is sent to a combustion chamber to perform oxygen incineration.
[0004]
Furthermore, the organic wastes discharged by the livestock industry, the food industry, the food service industry, etc., are easily decomposed and produce a bad smell, which makes it difficult to dispose of such organic wastes. A furnace is used to carbonize and process it.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-described normal combustion incineration requires a large amount of air to supply oxygen, which generates a large amount of combustion exhaust gas. At this time, nitrogen oxide, sulfur oxide, hydrogen chloride, carbon dioxide gas And other harmful by-products. Therefore, an exhaust gas treatment device is required to remove these by-products, which is large and complicated, and there is a problem in that the cost of treating waste is increased.
[0006]
In the case of using microwave heating, waste is not directly burned by microwave heating, but is used only for drying the waste before combustion. Yes, the generation of combustion exhaust gas and the generation of harmful by-products cannot be completely eliminated, the dry waste itself must be flammable, and the types of waste to be treated are limited, Electric power was required for microwave heating, and the cost of treating waste could not be reduced.
[0007]
Furthermore, in the process of carbonizing organic waste, for example, electric power is used as a heat source of the carbonization furnace, so that carbonization costs are high, and the purity of the generated carbide is low, and carbon fibers produced from high-purity carbon and It could not be reused as a raw material such as carbon ceramic.
[0008]
The present invention has been made to solve the conventional problems as described above, and an object of the present invention is to instantaneously carbonize waste at an extremely high temperature without generating combustion exhaust gas and harmful by-products. An object of the present invention is to provide a carbonization apparatus and a carbonization method capable of obtaining a carbide of high purity at low cost.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a first feature of the present invention is that a part is made of a light-transmitting member, a sealed container that stores an object to be processed, and a vacuum device that depressurizes and vacuums the inside of the sealed container, A convergent light beam is generated by converging sunlight with an optical system, and the generated convergent light beam is applied to the object to be processed in the closed container, and the convergent light beam is applied to the object to be processed. And a cooling device that cools the closed container.
[0010]
According to the above invention, the inside of the closed container storing the object to be processed is decompressed and evacuated, and the convergent light flux generated by converging the sunlight with the optical system is transmitted to the object to be processed in the closed container by the light transmitting portion. To carbonize the object to be treated. After cooling the closed container after irradiation, the internal carbide is taken out.
[0011]
A second feature of the present invention is that a pressurizing device is provided for recovering gas generated inside the cooled closed container and pressurizing the inside.
[0012]
A third feature of the present invention is that a sun tracking device that sequentially tracks the sun by moving the optical system that converges the sunlight in accordance with the diurnal motion is provided.
[0013]
A fourth feature of the present invention resides in that the reflecting surface of the parabolic concave condensing mirror that receives the sunlight and constitutes the optical system is plated with gold.
[0014]
A fifth feature of the present invention is that the concave parabolic condensing mirror that constitutes the optical system and receives sunlight is formed by assembling a plurality of reflecting mirrors, and an arbitrary reflecting mirror is separated from the concave mirror forming surface. It is possible to move to the specified position.
[0015]
A sixth feature of the present invention is that the total number of sunlight receiving areas of the parabolic concave condensing mirror is changed by adjusting the number of reflecting mirrors to be removed from the concave mirror forming surface.
[0016]
The plurality of reflecting mirrors forming the parabolic concave condensing mirror according to the seventh aspect of the present invention are pressed metal plates.
[0017]
An eighth feature of the present invention is that a flat reflecting mirror for changing a traveling direction of the convergent light beam generated by the optical system is provided, and the flat reflecting mirror is provided only when the closed container is located at an irradiation point of the convergent light beam. Is operated so that the convergent light beam travels to the irradiation point.
[0018]
According to a ninth feature of the present invention, in the carbonization method for carbonizing a processing target, the step of sealing the processing target in a vacuum space, and the step of converging sunlight with an optical system to generate a converged light flux. Irradiating the generated convergent light beam to a processing object sealed in the vacuum space.
[0019]
The step of sealing the object to be processed in a vacuum space according to the tenth feature of the present invention is that, after the object to be processed is filled in a closed container, the inside of the closed container is evacuated to a vacuum.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a configuration example of a carbonizing device according to the first embodiment of the present invention. The carbonization device automatically tracks the sun, generates a convergent light flux 200 of the sunlight, and irradiates the closed container (ceramic capsule) 60 made of ceramic with the sunlight. Object filling device 2, vacuum device 3 for evacuating the inside of closed container 60 filled with waste 100, cooling device 4 for cooling closed container 60 after irradiation of convergent light beam 200, inside closed container 60 after cooling And a transport device 6 such as a belt conveyor for transporting the closed container 60 between the above-described devices. In addition, a control system using a computer or the like that detects the position of the sealed container 60 moved by the transport device 6 with a sensor and controls the above-described devices comprehensively based on the position to carbonize the waste 100. Are provided, but are not shown in order to avoid complication of the drawing.
[0021]
Here, the configuration of the solar converging device 1 will be described in more detail. The solar converging device 1 supports an optical system including optical components such as a parabolic concave condensing mirror M1, a hyperboloid convex reflecting mirror M2, and plane reflecting mirrors M3 and M4, and supports this optical system. It comprises a coup equatorial mount 11 having a sun tracking function for automatically tracking the sun by rotating two axes of the RA axis 13.
[0022]
The optical system of this device is a reflection Cassegrain type combining surface-plated reflectors. Sunlight is converged by a parabolic concave condensing mirror M1 (diameter = Φ4 m) as a primary mirror and a hyperboloid convex reflecting mirror M2 (diameter = Φ1 m) as a secondary mirror. The converged sunlight travels along the DEC axis by the plane reflecting mirrors M3 and M4 (diameter = Φ80 to 52 cm), and further travels along the RA axis to converge the convergent light beam 200 (in this example, closed). It is guided to the container 60) and irradiated. Therefore, the sunlight irradiation point is the waste 100 inside the closed container 60, and this is the combustion point. The sunlight irradiation point is a position where the amount of sunlight incident from the parabolic concave converging mirror M1 is compressed, for example, 1040 times, and is located 6.5 m behind the plane reflecting mirror M4.
[0023]
The optical system is supported by a coup equatorial mount 11 as shown in FIG. In this equatorial mount 11, two axes, a DEC axis for introducing the solar altitude and an RA axis for tracking the movement of the sun, are rotated, and both axes are controlled by a computer (not shown) to automatically and automatically track the moving sun. I do. As a characteristic of the coup-type, the converged sunlight flux is always emitted backward of the polar axis (RA) regardless of the position of the sun.
[0024]
Note that this optical system is not intended to obtain an image of the target object, but to converge only the amount of heat.Therefore, the accuracy of each optical surface does not require the strict polishing accuracy required by a telescope. The reflecting surface of the mirror can be sufficiently utilized by pressing a metal plate. In particular, the parabolic concave condensing mirror M1, which is a 4-meter primary mirror, has a concave surface formed by a plurality of pressed metal plate reflecting mirrors 111 as shown in FIG. Is connected so as to be rotatable about the outer periphery of the umbrella, and is foldable, has an umbrella-like structure, has a compact shape, and is easy to move and install. Further, by setting the angles of the reflecting mirrors 111a and 111b off the axis of the hyperboloid convex reflecting mirror M2 by setting a part of the plurality of reflecting mirrors 111a and 111b at an angle from the concave mirror forming surface without opening them, The amount of heat at the irradiation point of the convergent light beam 200 can be changed.
[0025]
That is, the amount of heat of the sun constantly changes depending on the season and other weather. Therefore, the amount of solar heat required for the purpose of irradiation must be constantly controlled. Therefore, depending on the amount of irradiation heat, a part (111a, 111b) of each of the reflecting mirrors 111 constituting the parabolic concave condensing mirror M1 is removed from the concave mirror forming surface as described above, and a part (L ') of the light flux is changed. The amount of heat at the irradiation point of the convergent light beam 200 can be changed by guiding the curved concave reflecting mirror M2 off-axis and controlling the total light receiving area of the parabolic concave reflecting mirror M1. Furthermore, since the reflecting surface of the reflecting mirror 111 is plated with pure gold, it reflects sunlight of a wavelength of 600 nm to 2100 nm, so that a convergent light beam 200 of a wavelength of 600 nm to 2100 nm obtained by cutting ultraviolet rays can be obtained.
[0026]
In order to prevent danger, it is necessary to shut off the converged high-heat sunlight flux during the replacement work of the closed container 60 that is the irradiation target. For this reason, as shown in FIG. 3, the plane reflecting mirror M4 can rotate 90 degrees from position a to position b around an axis (T axis) perpendicular to the plane where the DEC axis and the RA axis are orthogonal. I have. Normally, the plane reflecting mirror M4 is located at the position b and directs the light flux converging from the plane reflecting mirror M3 in the opposite direction to the closed container 60, that is, toward the sky. Plays the role of a shutter to keep it from advancing.
[0027]
FIG. 4 is a partial side sectional view and a front view showing a structural example of the closed container 60 described above. The sealed container 60 is composed of a cylindrical body 61 made of ceramic and a stainless steel lid 62 having a heat-resistant and pressure-resistant glass 63 attached to a central portion. The lid 62 is sandwiched between the main body 61 and a heat-resistant vacuum packing 64. By mounting with screws (not shown), the inside of the main body 61 can be hermetically sealed. A vacuum check valve 65 used to evacuate the inside of the main body 61 is attached to a side surface of the main body 61. In addition, the closed container 60 may be made of a material in which the entire lid 62 is made of heat-resistant and pressure-resistant glass, and may have a structure in which the ceramic main body 61 is covered with stainless steel.
[0028]
Next, the operation of the present embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. When the empty sealed container 60 is carried to the waste filling device 2 by the transport device 6, the lid 62 is removed and the waste 100 is filled into the main body 61 by the waste filling device 2 (step). S1). Then, after the lid 62 is airtightly fastened to the main body 61, the lid 62 is further transported to the vacuum device 3 by the transport device 6.
[0029]
The sealed container 60 carried to the vacuum device 3 is connected to the check valve 65 for vacuum and the pipe 31 of the vacuum device 3, and the inside air is evacuated to make a vacuum (step S2). After that, the vacuumed closed container 60 is transported by the transport device 6 to the irradiation position of the convergent light beam 200 from the sunlight converging device 1. At that time, the closed container 60 arrives at the irradiation position at a predetermined inclination with respect to the vertical direction by a guide (not shown).
[0030]
As described above, the plane reflecting mirror M4 of the sunlight converging device 1 is normally at the position indicated by the broken line in FIG. 3B, but when the closed container 60 reaches the irradiation position of the converging light beam 200, a control system (not shown) operates. It is rotated about the T axis and fixed at the position indicated by the solid line a. For this reason, the convergent light beam 200 from the plane reflecting mirror M3 is reflected by the plane reflecting mirror M4 and advances toward the closed container 60 at the tip of the RA axis. The light passes through the portion and is irradiated on the waste 100 in the closed container 60 (step S3).
[0031]
As a result, the waste 100 is instantaneously (several tens of seconds) heated to about 1000 ° C. to 2000 ° C. and carbonized, and becomes a high-purity carbide. At that time, the gas generated from the waste 100 is also decomposed to almost elements due to the extremely high temperature, and no harmful by-product is generated. When a predetermined time (several tens of seconds) elapses after the irradiation of the convergent light beam 200 is started, the plane reflecting mirror M4 of the solar light converging device 1 is rotated from the position of the solid line of a to the position of the broken line of b by the control system. The irradiation of the convergent light beam 200 to the waste 100 in the fixed container 60 is stopped.
[0032]
The closed container 60 after the irradiation of the convergent light beam 200 is conveyed into the cooling device 4 by the transport device 6 and cooled by air (step S4). The sealing device 60 cooled in this way is carried to the pressurizing device 5 by the transport device 6. The sealed container 60 conveyed to the pressurizing device 5 is connected to the vacuum check valve 65 and the piping 51 of the pressurizing device 5, and the inside gas is extracted and collected, and also filled with clean air. Then, the pressure is increased to the atmospheric pressure (step S5).
[0033]
When the sealed container 60 pressurized to the atmospheric pressure is further transported by the transporting device 6 and arrives at the carbide waste treatment section A, the lid 62 is removed, and the internal carbide is taken out to be collected and emptied ( Step S6). The empty closed container 60 with the lid 62 closed is further transported by the transport device 6 and returns to the original waste filling device 2.
[0034]
According to the present embodiment, by irradiating the condensed light beam 200 to the waste 100 inside the vacuum sealed container 60, the waste 100 can be instantaneously carbonized at an extremely high temperature. Accordingly, no harmful combustion gas is generated, and gases generated in the carbonization process are decomposed into elements, so that the waste 100 can be carbonized without generating harmful by-products. In addition, since the carbonization of the waste 100 is performed in the closed container 60, it can be performed extremely cleanly without emitting odor and decomposition gas to the surroundings. Moreover, since the convergent luminous flux 200 of sunlight is used as a heat source, the fuel cost and electricity cost are not required, and the waste 100 can be carbonized at an extremely low price. Further, since carbonization is performed at an ultra-high temperature, it is possible to treat chemical substances such as PCB regardless of the type of the object to be treated.
[0035]
Elements such as hydrogen generated during carbonization of the waste 100 are recovered by the pressurizing device 5 and reused, so that gas generated during carbonization is not released into the air, thereby eliminating air pollution. be able to.
[0036]
Furthermore, the generated carbides are reused in various fields such as civil engineering and agriculture. However, since the carbides obtained by carbonizing the waste 100 in this example are treated at an ultra-high temperature, impurities are decomposed and fly. Since it is a high-purity carbide, the collected carbide can be reused as a raw material such as carbon fiber or carbon ceramic. In addition, since this carbide can be obtained at an extremely low price, it is possible to produce and supply high-purity, high-value-added carbide at low cost, and to use the proceeds from selling the high-purity carbide for operating costs of the carbonization equipment. Further, the cost of treating the waste 100 can be reduced.
[0037]
In the case of treating beef bone as the waste 100, a new cycle in which the dried beef bone is subjected to carbonization without pollution, odorless, and smokeless as it is in the closed container 60, and reused as the obtained carbide. It can be constructed and can solve the problem of processing beef bone meat which cannot be reused as beef bone meal at once.
[0038]
Furthermore, since the convergent light flux 200 of sunlight is used as a heat source, the heat output thereof depends on the weather, but a part of the plurality of reflecting mirrors 111 forming the parabolic concave condensing mirror M1 of the solar light converging device 1 is used. By removing the reflecting mirror 111 from the concave mirror forming surface or returning the removed reflecting mirror 111 to the original concave mirror forming surface, thereby changing the total light receiving area of the sunlight of the solar light converging device 1 to change the amount of heat of the convergent light flux 200. Can be. Thus, the amount of heat of the convergent light beam 200 can be controlled to be substantially constant by the control system depending on how the cloud emerges, and the carbonization can be stably performed with the set amount of heat.
[0039]
Further, in this example, the surface of the reflecting mirror 111 is plated with pure gold so that the use wavelength of sunlight is 600 nm to 2100 nm, thereby promoting a chemical change and excluding an ultraviolet region which is easily absorbed by clouds and the like. In the case of a thin cloud, the change in the amount of heat of the convergent light flux 200 can be prevented from being affected so much. In addition, by controlling the amount of heat of the convergent light beam 200, it is possible to perform extremely stable carbonization processing with the amount of heat set for a slight change in weather.
[0040]
Further, the shutter function of the plane reflecting mirror M4 of the solar light converging device 1 prevents the convergent light beam 200 from being irradiated when the closed container 60 does not exist at the irradiation point of the convergent light beam 200, so that the operation can be performed safely. it can.
[0041]
In addition, the solar converging device 1 uses an inexpensive pressed metal plate as its reflecting mirror, and the parabolic concave condensing mirror M1 is also about 4 m in size. Can be manufactured. Further, since the waste filling device 2, the vacuum device 3, the cooling device 4, the pressurizing device 5, and the transporting device 6 are not special devices and are not so expensive, the construction cost of the entire carbonizing device can be considerably reduced. (Approximately half of the material processing apparatus). Here, when the above-mentioned 4-m parabolic concave condensing mirror M1 is used, there is a trial calculation that if it is operated for 8 hours a day, it can process about 4320 tons of beef bone meat and beef bone powder per month. Can be obtained.
[0042]
Furthermore, in this example, the waste 100 is filled in the closed container 60, and the filled waste 100 is irradiated with the convergent light beam 200 and carbonized. By adjusting, it is possible to flexibly cope with the processing amount of the waste 100. That is, when the amount of waste 100 to be treated is small, the number of closed containers 60 may be reduced, and when the amount of waste 100 is large, the number of closed containers 60 may be increased. In addition, by using the closed container 60, the dairy farmer can directly fill the closed container 60 with the dried beef bone and bring it to the carbonization device, so that the beef bone can be collected flexibly.
[0043]
FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing a configuration example of a carbonization device according to the second embodiment of the present invention. However, the same parts as those in the first embodiment shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted as appropriate.
[0044]
The carbonization apparatus of this example automatically tracks the sun, generates a convergent light flux 200 of the sunlight, and irradiates the closed vessel 60 made of ceramic with the sunlight. The filling device 2, the vacuum device 3 for evacuating the inside of the closed container 60 filled with the waste 100, the cooling device 4 for cooling the closed container 60 after the irradiation of the convergent light beam 200, and the closed container 60 between the above-described devices. It is configured to have a transport device 6 such as a belt conveyor for transporting the air. However, the main points different from the first embodiment are that there is no processing for pressurizing the inside of the closed container 60 after cooling, The point is that the plane reflecting mirror M5 is added to the solar light converging device 1, and the traveling direction of the convergent light beam 200 is further changed so that the convergent light beam 200 is irradiated onto the closed container 60 from the vertical direction.
[0045]
Next, the operation of the present embodiment will be described. The process until the inside of the sealed container 60 is evacuated by the vacuum device 3 is the same as in the first embodiment. Thereafter, the sealed container 60 is carried to the sunlight converging device 1 while standing on the transport device 6. When the closed container 60 reaches the irradiation point of the solar converging device 1, the plane reflecting mirror M4 of the solar converging device 1 rotates, and the convergent light beam 200 travels in the direction of the plane reflecting mirror M5. , The traveling direction is changed, and the convergent light flux 200 is irradiated onto the waste 100 in the closed container 60 from the upper vertical direction of the closed container 60 to carbonize the waste 100.
[0046]
Thereafter, the sealed container 60 is conveyed to the cooling device 4 and air-cooled. At this time, the inside of the sealed container 60 enters the atmosphere from the check valve 65 for vacuum and is naturally brought to the atmospheric pressure state. Therefore, the vacuum check valve 65 attached to the closed vessel 60 of the present embodiment has a structure capable of performing the above operation. Therefore, if a large amount of gas is generated when the waste 100 in the closed container 60 is carbonized and the pressure in the closed container 60 becomes higher than the atmospheric pressure, the check valve 65 for vacuum is opened and the internal gas is discharged to the outside. To be released. This prevents the inside of the sealed container 60 from becoming high pressure, so that accidents such as the explosion of the sealed container 60 can be prevented, and the operation can be performed safely.
[0047]
The closed container 60 cooled to the atmospheric pressure is opened with the lid 62, and the high-purity carbide inside is taken out and collected.
[0048]
According to the present embodiment, since the convergent light beam 200 is irradiated onto the waste 100 of the closed container 60 from the upper vertical direction of the closed container 60, the closed container 60 is transported to the irradiation point of the solar light converging device 1. Sometimes, there is no need to provide mechanical equipment such as a guide for tilting the sealed container 60, and there is no equipment for pressurizing the inside of the sealed container 60 after irradiating the convergent light flux 200, so that the transport mechanism of the sealed container 60 is simplified. be able to. In addition, since the convergent light beam 200 is emitted from the upper vertical direction of the closed container 60, the structure is suitable for a case where the transportation equipment of the closed container 60 is installed underground or the like. Other effects are the same as those of the first embodiment, except that the gas in the closed container 60 generated when the waste 100 is carbonized is not recovered.
[0049]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and may be embodied in various other forms with specific configurations, functions, operations, and effects without departing from the gist thereof. For example, in the above-described embodiment, the ultraviolet light region is excluded by setting the use wavelength of the solar light to 600 nm to 2100 nm. However, when the surface of the reflecting mirror 111 is not pure gold-plated and the solar light is used including the ultraviolet light region, a thin cloud is used. Although the ultraviolet ray region is extremely weakened even when the light is generated, it is disadvantageous to obtain a stable calorific value. However, it may be convenient to treat the organic waste by the sterilizing effect of the ultraviolet ray.
[0050]
In the above embodiment, the parabolic concave converging mirror M1 is formed by a plurality of metal plate reflecting mirrors 111. However, when the parabolic concave condensing mirror M1 is formed by one reflecting mirror, the amount of heat of the convergent light flux 200 is reduced. The adjustment can be performed by using a lid having a diaphragm function in front of the parabolic concave condensing mirror M1 and has the same effect.
[0051]
The carbonization apparatus according to the above embodiment mainly discusses aspects of the waste treatment apparatus that treats the waste 100 by carbonizing the waste 100 with the convergent light beam 200. However, this carbonization apparatus produces high-purity carbide. It also has the side to do. In this case, the object to be carbonized by the convergent light beam 200 is not a waste, but an appropriate substance that becomes a raw material of high-purity carbide may be selected. There is an effect that production can be performed at a very low cost without producing a product.
[0052]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the first, ninth, and tenth aspects of the present invention, when irradiating a convergent light beam on a processing object sealed in a vacuum container, the processing object is regarded as waste. In addition, the waste can be carbonized instantaneously at an ultra-high temperature without generating combustion exhaust gas and harmful by-products, and a high-purity carbide can be obtained at low cost.
According to the second aspect of the present invention, by collecting the gas generated during carbonization without releasing it to the atmosphere, it is possible to not only pollute the atmosphere but also collect and reuse useful by-products such as hydrogen.
According to the third aspect of the invention, by automatically tracking the sun, a convergent luminous flux of the sunlight can be always obtained, and the carbonization can be continuously performed without interruption.
According to the invention of claim 4, by applying gold plating to the concave parabolic condensing mirror, a convergent light flux having a wavelength of 600 nm to 2100 nm from which ultraviolet rays have been removed can be obtained, thereby promoting unnecessary chemical reaction of the object to be treated. In addition, if the thickness is about thin cloud, the same amount of processing heat as when there is no cloud can be stably obtained.
According to the fifth and sixth aspects of the present invention, by removing an arbitrary number of reflecting mirrors constituting the parabolic concave converging mirror from the concave mirror forming surface, the total light receiving area of the parabolic concave converging mirror is changed to change the convergent light flux. The amount of heat can be adjusted.
According to the seventh aspect of the present invention, the plurality of reflecting mirrors constituting the parabolic concave condensing mirror are made of a pressed metal plate, so that the cost of the solar light converging device can be reduced.
According to the invention of claim 8, the safety of the apparatus can be ensured by irradiating the convergent light beam only when the closed container containing the object to be processed is located at the irradiation point.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a configuration example of a carbonization device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing a structural example of a parabolic concave condensing mirror forming an optical system of the sunlight converging device shown in FIG.
FIG. 3 is a diagram illustrating a shutter function of a plane reflecting mirror M4 forming an optical system of the sunlight converging device shown in FIG.
FIG. 4 is a partial side sectional view and a front view showing a structural example of the closed container shown in FIG. 1;
FIG. 5 is a flowchart showing a process of carbonizing the waste in the carbonizing apparatus shown in FIG. 1;
FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing a configuration example of a carbonization device according to a second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS LIST 1 solar converging device 2 waste filling device 3 vacuum device 4 cooling device 5 pressurizing device 6 transport device 11 coup equatorial mount 31, 51 piping 60 closed container 61 main body 62 lid 63 heat-resistant pressure-resistant glass 64 vacuum packing 65 reverse for vacuum Stop valve 111 Reflector M1 Parabolic concave reflector M2 Hyperbolic convex reflector M3, M4, M5 Planar reflector

Claims (10)

一部分が光透過部材ででき、処理対象物を収納する密閉容器と、
前記密閉容器内を減圧して真空にする真空装置と、
太陽光を光学系にて収斂して収斂光束を発生し、発生した収斂光束を前記密閉容器内の前記処理対象物に照射する太陽光収斂装置と、
前記収斂光束を前記処理対象物に照射した後の密閉容器を冷却する冷却装置と、
を具備することを特徴とする炭化装置。
A sealed container that is partially made of a light transmitting member and stores the object to be processed,
A vacuum device for decompressing the inside of the closed container to make a vacuum,
A sunlight converging device that converges sunlight with an optical system to generate a convergent light beam, and irradiates the generated convergent light beam to the object to be processed in the closed container;
A cooling device that cools the closed container after irradiating the processing object with the convergent light beam,
A carbonization device comprising:
前記冷却した密閉容器の内部に発生したガスを回収すると共に前記内部を加圧する加圧装置を設けたことを特徴とする請求項1に記載の炭化装置。The carbonization apparatus according to claim 1, further comprising a pressurizing device that collects gas generated inside the cooled closed container and pressurizes the inside. 前記太陽光を収斂する光学系を日周運動に合わせて移動させることにより太陽を逐次追尾させる太陽追尾装置を設けたことを特徴とする請求項1又は2に記載の炭化装置。The carbonization apparatus according to claim 1, further comprising a sun tracking device that sequentially tracks the sun by moving the optical system that converges the sunlight in accordance with a diurnal motion. 前記光学系を構成し、太陽光を受光するパラボラ凹面集光鏡の反射面に金鍍金を施したことを特徴とする請求項1乃至3いずれかに記載の炭化装置。The carbonization apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the optical system is configured, and the reflecting surface of the concave parabolic condensing mirror that receives sunlight is plated with gold. 前記光学系を構成し、太陽光を受光するパラボラ凹面集光鏡は、複数の反射鏡を集合させて形成し且つ、任意の反射鏡を凹面鏡形成面から外した位置に移動可能としたことを特徴とする請求項1乃至4いずれかに記載の炭化装置。Constituting the optical system, the parabolic concave condensing mirror for receiving sunlight, is formed by collecting a plurality of reflecting mirrors, and can be moved to a position where any reflecting mirror is removed from the concave mirror forming surface. The carbonizing device according to any one of claims 1 to 4, wherein 前記凹面鏡形成面から外す反射鏡の枚数を調整して前記パラボラ凹面集光鏡の太陽光受光総面積を変化させることを特徴とする請求項5に記載の炭化装置。The carbonization apparatus according to claim 5, wherein the total number of sunlight receiving areas of the parabolic concave condensing mirror is changed by adjusting the number of reflecting mirrors to be removed from the concave mirror forming surface. 前記パラボラ凹面集光鏡を形成する複数の反射鏡はプレス金属板であることを特徴とする請求項4又は6に記載の炭化装置。The carbonizing device according to claim 4, wherein the plurality of reflecting mirrors forming the parabolic concave condensing mirror are pressed metal plates. 前記光学系により生成された前記収斂光束の進行方向を変更する平面反射鏡を設け、前記密閉容器が前記収斂光束の照射点に位置する場合のみ前記平面反射鏡を操作して前記収斂光束が前記照射点に進行するようにしたことを特徴とする請求項1乃至7いずれかに記載の炭化装置。Providing a plane reflecting mirror for changing the traveling direction of the convergent light beam generated by the optical system, operating the plane reflecting mirror only when the closed container is located at the irradiation point of the convergent light beam, the convergent light beam is The carbonization device according to any one of claims 1 to 7, wherein the carbonization device is configured to advance to an irradiation point. 処理対象物を炭化する炭化方法において、
前記処理対象物を真空空間内に密閉するステップと、
太陽光を光学系にて収斂して収斂光束を発生するステップと、
前記発生された収斂光束を前記真空空間内に密閉された処理対象物に照射するステップと、
を具備することを特徴とする炭化方法。
In a carbonization method for carbonizing an object to be treated,
Sealing the processing object in a vacuum space,
Converging sunlight with an optical system to generate a converged light flux;
Irradiating the processing object sealed in the vacuum space with the generated convergent light beam,
A carbonization method characterized by comprising:
前記処理対象物を真空空間内に密閉するステップは、前記処理対象物を密閉容器に充填した後、当該密閉容器の内部を減圧して真空にすることであることを特徴とする請求項9に記載の炭化方法。The method according to claim 9, wherein the step of sealing the object to be processed in a vacuum space includes filling the object to be processed into an airtight container and then reducing the pressure inside the airtight container to a vacuum. The carbonization method described.
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