JP2007204544A - 安全破裂板を備えた有機廃棄物処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】炭化方式や、乾燥又はバイオ方式の有機廃棄物処理装置において、簡単な構成により、異常時の爆風衝撃圧力を安全に開放可能とする。
【解決手段】炭化方式の有機廃棄物処理装置１は、有機物を収納する容器２と、容器２を収容する共に加熱手段を有して容器２内部に収納した有機物２０を加熱手段を用いて炭化処理する炭化処理室３と、炭化処理室３で発生したガスを燃焼させる燃焼処理室４と、燃焼ガスを希釈冷却して排気する排気処理室５と、を備えている。そして、有機廃棄物処理装置１は、炭化処理室３の底面に、炭化処理室３内の異常圧力によって破裂する安全破裂板６を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、異常時の爆風衝撃圧力を開放する安全破裂板を備えた炭化方式や乾燥又はバイオ方式の有機廃棄物処理装置に関する。

従来から、生ゴミ、廃プラスチック、紙くず、繊維くず、汚泥などの有機廃棄物を処理する装置として、炭化方式の装置と乾燥又はバイオ方式の装置が知られている。炭化方式の装置は、略密閉した炭化炉内で有機性廃棄物を加熱し、炭化炉温度４００℃以上で水素、メタンなど可燃性ガスを含む乾留ガスを追い出し、炭化物の状態にして減容する。可燃性の乾留ガスは、ガス爆発の可能性があるので、ガス燃焼炉で適切にコントロールした通気条件のもとで燃焼して排気する。このような炭化方式の装置は、停電などにより排気が停止した場合のために、バックアップ電源による排気、ボンベから供給される窒素ガスや炭酸ガスによる可燃性ガスの強制パージ、炭化炉の冷却による乾留ガス発生の停止など、安全面の対策が行われている。

また、乾燥方式の装置は、有機廃棄物を、略密閉した処理容器の中で、乾留ガス発生に至らない大凡１５０℃程度の温度まで加熱して、主に水分を蒸発させて脱臭排気することにより乾燥物の状態にして減容する。このような乾燥方式の装置では、通常、可燃性のガスが発生しないが、処理槽の攪拌停止やヒータ過熱等の何らかの装置トラブルによって、可燃性のガスが発生する可能性がある。

また、バイオ方式の装置は、有機廃棄物を、略密閉した処理容器の中で、その廃棄物内の微生物や別途投入した資材中の微生物により、大凡３０〜６０℃で発酵分解させ、生物反応による発生ガスを脱臭排気すると共に分解生成物として堆肥、いわゆるコンポスト、の状態にして減容、有用化する。このようなバイオ方式の装置では、攪拌通気による好気性条件のもとでメタン等の可燃性ガスは発生しないが、乾燥方式の装置と同様に、何らかの装置トラブルによって、可燃性のガスが発生する可能性がある。

上述のように、廃棄物処理は必要最小限のガス排気口を除いて略密閉した炭化炉や処理容器の中で処理される。そして、略密閉した空間のガス圧が異常に上昇しないように種々の対策が施されている。しかし、万一、炭化炉や処理容器の略密閉空間内のガス圧力が、可燃性ガスのガス爆発などにより急激に上昇した場合には、その爆風衝撃圧力による二次災害への対策が必要である。

上述の対策として、例えば、エチルアルコールなどの危険物が厨芥とともに乾燥式の有機物処理装置に投入された場合に、乾燥処理中に危険物が爆発して処理機を損傷させるという問題を解消するため圧力調整弁を処理容器に設けたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、大型の密閉空間を有する装置において、所定圧力で破裂して爆風衝撃を開放する安全破裂板を備えた焼却炉（例えば、特許文献２参照）、ガス化溶融炉（例えば、特許文献３参照）、吸収冷却機・冷温水機（例えば、特許文献４参照）が知られている。
特開平１０−０５７９３３号公報 特開１９９３−２９６４３１号公報 特開２０００−１１１０３０号公報 特開２００１−０１２８３１号公報

しかしながら、上述した特許文献１に示されるような有機物処理装置は、摩擦力によって保持したボール弁や、板バネの力によって閉じた弁などによる圧力調整弁を備えているものであり、家庭用の小型の有機物処理装置として好適であっても、中型の有機廃棄物処理装置としては適さないものである。このような装置は、たとえ、処理容器の容量を大きくしても、圧力調整弁が、処理容器の増大に追随して大量の高圧ガスを一気に排出することができない。また、特許文献２，３，４に示されるような安全破裂板は、大量の高圧ガスを一気に排出することができるが、このような安全破裂板を適切に備えた中型の有機廃棄物処理装置は知られていない。

本発明は、上記課題を解消するものであって、簡単な構成により、異常時の爆風衝撃圧力を安全に開放できる炭化方式や、乾燥又はバイオ方式の有機廃棄物処理装置を提供することを目的とする。

上記課題を達成するために、請求項１の発明は、有機物を収納する容器と、前記容器を収容すると共に加熱手段を有して該容器内部に収納した有機物を該加熱手段を用いて炭化処理する炭化処理室と、前記炭化処理室で発生したガスを燃焼させる燃焼処理室と、を備えた炭化方式の有機廃棄物処理装置であって、前記炭化処理室の底面に、該炭化処理室内の異常圧力によって破裂する安全破裂板を備えたものである。

請求項２の発明は、有機物を収納すると共にその有機物を乾燥又は発酵分解させる処理槽を備えた乾燥方式又はバイオ方式の有機廃棄物処理装置であって、前記処理槽の背面に、該処理槽内の異常圧力によって破裂する安全破裂板を備えたものである。

請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の有機廃棄物処理装置において、前記安全破裂板は、当該破裂板を配置する面に対する有効面積が１／５００〜１／５のものである。

請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の有機廃棄物処理装置において、前記安全破裂板は、０．０５ＭＰａ以上の衝撃圧力で破裂するものである。

請求項５の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の有機廃棄物処理装置において、前記安全破裂板は、板厚が０．５〜１．０ｍｍのベークライト板、又は板厚が０．１〜０．５ｍｍのアルミ板のものである。

請求項１の発明によれば、異常時の爆風衝撃圧力を安全に開放できる炭化方式の有機廃棄物処理装置を提供できる。

請求項２の発明によれば、異常時の爆風衝撃圧力を安全に開放できる乾燥又はバイオ方式の有機廃棄物処理装置を提供できる。

請求項３の発明によれば、適切で効果的な安全破裂板を備えた有機廃棄物処理装置を提供できる。

請求項４の発明によれば、適切で効果的な安全破裂板を備えた有機廃棄物処理装置を提供できる。

請求項５の発明によれば、容易に入手できる材料で安全破裂板を形成できる。

以下、本発明の有機廃棄物処理装置について、図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態に係る安全破裂板を備えた炭化方式の有機廃棄物処理装置１を示し、図２（ａ）（ｂ）は有機廃棄物処理装置１の安全破裂板とその周辺部分を示す。炭化方式の有機廃棄物処理装置１は、有機物を収納する容器２と、容器２を収容する共に加熱手段を有して容器２内部に収納した有機物２０を加熱手段を用いて炭化処理する炭化処理室３と、炭化処理室３で発生したガスを燃焼させる燃焼処理室４と、燃焼ガスを希釈冷却して排気する排気処理室５と、を備えている。そして、有機廃棄物処理装置１は、炭化処理室３の底面に、炭化処理室３内の異常圧力によって破裂する安全破裂板６を備えている。

炭化処理室３は、耐熱性の熱絶縁部材（保温材）で囲まれて乾留ガスが排出される開口を除いて密閉された空間に、電気ヒータなどの加熱手段を備えて形成されている。炭化処理室３の前面には、扉２１が設けられている。炭化処理する厨芥や残飯、木片などの有機廃棄物は、容器２に入れられて、この扉２１を開いて炭化処理室３に投入される。また、炭化処理された炭化物は容器２に収納された状態で、扉２１を開いて炭化処理室３から取り出される。扉２１は、熱絶縁構造を有すると共にシール構造とロック構造を有しており、炭化処理中の炭化処理室３は、乾留ガス経路を除いて密閉状態となる。

燃焼処理室４では、炭化処理室３からの乾留ガスに空気を供給すると共に電気ヒータなどを用いて熱エネルギを供給し、触媒と８００゜近くの高温のもとで乾留ガスを完全燃焼する。なお、熱エネルギは、可燃性のガスを多く含む乾留ガスが発生しているときは、乾留ガスの燃焼熱で維持される。

排気処理室５は、燃焼済みのガスを空気で希釈冷却すると共に、排出口５１から外気中へ、又は、他の排気配管へと排出される。排気処理室５には、燃焼済みのガスや燃焼前の乾留ガスを、炭化処理室３から排出口５１へと導くための、一方方向の流れを形成するブロアを備えている。この一方方向のガス流れによって、炭化処理室３への空気の進入を防止すると共に、燃焼処理室４への空気の導入が行われる。

有機廃棄物処理装置１は、上述の動作を行うために、ブロア、ヒータ、温度制御装置、扉ロック装置、温度センサや、これらを制御する制御装置などを備えている（不図示）。ユーザは装置正面の制御パネル１０を介して、処理の開始や停止などの操作を行う。

上述のように、炭化処理室３は、略密閉された空間となっている上に、乾留ガスを発生しながら運転される。そこで、ヒータの暴走や停電による排気ブロアの停止、爆発物や異常圧力上昇を引き起こす廃棄物の混入などにより、炭化処理室３の圧力が異常に高くなるおそれがある。例えば、乾留ガスの代表例であるメタンは、温度７００〜８００℃、濃度１０％の雰囲気下で静電気により爆発することがあり、その爆発時の圧力上昇は０．８ＭＰａ程度となる。水蒸気爆発による圧力上昇は、大凡０．１ＭＰａ程度といわれている。また、密閉飲料缶は、例えば０．１ＭＰａ以下で破裂する。

このようなことから、有機廃棄物処理装置１には、異常時の爆風衝撃圧力を安全に開放できるように安全破裂板６が備えられている。安全破裂板６は、圧力が増加して所定の値に達した際に破裂するものであり、例えば、０．０５ＭＰａ以上の圧力で破裂し、略密閉空間の高圧ガスを開放する。また、所望の圧力で破裂するように、安全破裂板６を選定して用いることが、安全な装置とするために重要である。

安全破裂板６は、上述のように、所定圧力以上で確実に破裂させることの他に、より安全な位置に配置することも重要である。すなわち、安全破裂板６の配置場所は、安全破裂板６の破裂によって人が被害を受けにくい場所とすることが必要である。安全破裂板６の配置場所は、処理方式や装置内のレイアウトによっても異なる。

上述の、図１に示した炭化方式の有機廃棄物処理装置１は、縦型の装置であり、最下部に略密閉空間となる炭化処理室３が配置されている。また、この処理装置１は、バッチ方式の装置である。一般に、バッチ式の装置では、本装置のように、炭化処理室３内に、有機性廃棄物を投入する蓋付容器２を配置することが多い。万一の爆発時には、炭化処理室３の全体に衝撃圧力がかかるが、衝撃圧力を特定の場所で開放するため開放口６０を設けておき、通常はその開放口６０を安全破裂板６で閉塞しておく。このような開放口６０、及び安全破裂板６を、人が直接、被害を受けにくい場所に配置することが望ましい。

そこで、本処理装置１においては、安全破裂板６が、図２（ａ）に示すように、床面Ｇに対向した炭化処理室３の底面側に配置されている。炭化処理室３の断面は、床面Ｇに対向する側から、炭化処理室３を密閉して構成する筐体壁３１、筐体壁３１の上の熱絶縁部材３０、その上に若干の空間をおいて、有機廃棄物を収納する容器２、その中の有機物２０という構成になっている。

安全破裂板６は、筐体壁３１に設けた開放口６０を塞ぐように配置され、その周辺部は、押え板３２と固定ネジ３３によって筐体壁３１に固定されている。また、安全破裂板６の上部の熱絶縁部材３０は、開放口６０を通過できる形状に切り込みが入れられている。そして、図２（ｂ）に示すように、炭化処理室３の圧力Ｐが異常に高くなって、安全破裂板の破裂圧力に達したとき、安全破裂板６が破裂して、その上の熱絶縁部材３０と共に開放口６０を開口するように床面Ｇに向けて吹き飛ばされる。なお、開放口６０の形は特に限定するものではないが、通常円形である。

（第２の実施形態）
図３（ａ）（ｂ）は本発明の第２の実施形態に係る安全破裂板を備えた乾燥方式又はバイオ方式の有機廃棄物処理装置１を示し、図４は有機廃棄物処理装置１の安全破裂板とその周辺部分を示す。本発明の乾燥方式又はバイオ方式の有機廃棄物処理装置１は、有機物２０を収納すると共にその有機物を乾燥又は発酵分解させる処理槽７を備えており、処理槽７の背面に、処理槽７内の異常圧力によって破裂する安全破裂板６を備えている。

ところで、乾燥方式やバイオ方式のいずれにおいても、その乾燥処理や分解処理の間に臭気が発生するので、これらの処理は、排気口に通じる開口以外を密封した略密閉空間で行われる。そして、発生した臭気を有する排気ガスは、脱臭装置を経て脱臭された状態で外部空間に排気される。

図３（ａ）（ｂ）に示した有機廃棄物処理装置１は、上述の乾燥方式とバイオ方式の特徴的な点を主に示したものである。さらに詳細に述べると、処理槽７は略密閉された空間を構成しており、その内部に、加熱及び保温手段を構成する水ジャケット、ヒータジャケット、温風発生器などの加熱保温装置８と、加熱保温装置８内に設けた回転軸とその回りの腕木等からなる攪拌装置９と、を備えている。また、処理槽７の上部外面には、内圧に抗して密閉可能な開閉扉２１が斜め正面向きに設けられている。また、有機廃棄物処理装置１には、排気装置、脱臭装置、加熱源、温度計などのセンサ類、これらを制御する制御装置などを備えているが、図示省略している。

有機廃棄物処理装置１は、通常、その背面を壁Ｗに対向させて、床面Ｇに設置される。この状態で、上述した安全破裂板６は、有機廃棄物処理装置１のユーザから離れた配置となっている。すなわち、ユーザは、有機廃棄物処理装置１の前面に立って開閉扉２１を開け、処理槽７の開口２２から有機物２０を、処理槽７内の加熱保温装置８内部に投入する。開閉扉２１は、有機廃棄物処理装置１の運転に際して自動的に又は半自動的にロックされる。

ところで、乾燥方式の処理槽において、例えば、１５０℃程度の高温空気を処理槽内に直接供給する方式の場合、もし槽内の攪拌が停止すれば、槽内の蓄熱と酸素不足によりメタン等の乾留ガスの発生が想定される。そして、ガスが処理槽内に滞留すれば、ガス爆発が起こる可能性がある。また、バイオ方式の処理槽においては、乾燥方式に比較してメタンなどの還元性ガスの発生確率は低いが、やはり、このような可燃性ガスの発生する可能性がある。

そこで、有機廃棄物処理装置１の背面に設けた安全破裂板６は、上述のような可燃性のガスの発生とそれに伴うガス爆発による危害が、ユーザや装置周辺の人などに及ぶことを防止する。すなわち、ガス爆発が発生した万一の場合、図４に示すように、処理槽７に設けた圧力開放用の開放口６０を押えフランジ７１とネジ７２で固定して閉塞していた安全破裂板６は、異常な内部の圧力Ｐにより破裂し、その破片は壁Ｗに向かって吹き飛ばされる。このように、有機廃棄物処理装置１では、処理槽７内部の高圧ガスが、安全な特定方向に設けられた開放口６０から外部に開放され、異常時の爆風衝撃圧力を安全に開放できる。

（第３の実施形態）
次に、本発明の有機廃棄物処理装置１の第３の実施形態として、上述の第１及び第２の実施形態の有機廃棄物処理装置１に用いられる安全破裂板６の材質や寸法構造について説明する。圧力開放を行う開放口６０の大きさ、すなわち安全破裂板６の有効面積は、炭化処理室３や処理槽７の強度、及び、安全破裂板６の材質を考慮して設定すればよい。安全破裂板６の有効面積が小さすぎれば、安全破裂板６が破裂しないリスクが増え、大きすぎれば異常でもないのに通常時に破裂してしまうリスクが増える。安全破裂板６の有効面積は、特に限定するものではないが、安全破裂板６を配置する面に対する有効面積が１／５００〜１／５、より好ましく、１／５０〜１／１０がよい。

また、安全破裂板６は、水蒸気爆発やメタンガス爆発の際の予想値から推定して、０．０５ＭＰａ以上、望ましくは０．１ＭＰａ以上の圧力で破裂するのがよい。

安全破裂板６の材質は、特に限定するものではないが、ベークライト、エポキシガラス、ガラス繊維、セラミック、ポリアセタール、ナイロン樹脂、ポリエチレン、ふっ素樹脂、ＡＢＳ樹脂、アルミ（箔、板）、ステンレスなどから選択して用いることができる。安全破裂板６の配置される温度や湿度など環境条件を考慮して、例えば、耐熱性や耐湿性ある材質を選定することが必要である。

安全破裂板６の厚みは、０．０５Ｍｐａ以上の圧力で破裂する安全破裂板６の場合、例えば、ベークライトでは０．５ｍｍ〜１．０ｍｍ、特に０．５ｍｍ〜０．８ｍｍが、また、アルミ板では０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ、特に０．１ｍｍ〜０．３ｍｍが好ましい。

安全破裂板６の破裂を誘発するトリガとして、図５（ａ）（ｂ）に示すように、予め安全破裂板６の表面に、点描、十字などの切り込み６ａを入れてもよい。特に、アルミ板並びにステンレス薄板などの金属材料では効果的である。なお、本発明は、上記構成に限られることなく種々の変形が可能である。

本発明の第１の実施形態に係る安全破裂板を備えた炭化方式の有機廃棄物処理装置の斜視図。 （ａ）は同上有機廃棄物処理装置の安全破裂板とその周辺の部分拡大断面図、（ｂ）は（ａ）の安全破裂板が破裂した状態を示す断面図。 （ａ）は本発明の第２の実施形態に係る安全破裂板を備えた乾燥方式又はバイオ方式の有機廃棄物処理装置の斜視図、（ｂ）は同断面図。 同上有機廃棄物処理装置の安全破裂板とその周辺の部分拡大断面図。 （ａ）は本発明の有機廃棄物処理装置で用いられる安全破裂板の例を示す平面図、（ｂ）は同側面図。

符号の説明

１ 有機廃棄物処理装置
２ 容器
３ 炭化処理室
４ 燃焼処理室
６ 安全破裂板
６０ 開放口
７ 処理槽

Claims (5)

1. 有機物を収納する容器と、前記容器を収容すると共に加熱手段を有して該容器内部に収納した有機物を該加熱手段を用いて炭化処理する炭化処理室と、前記炭化処理室で発生したガスを燃焼させる燃焼処理室と、を備えた炭化方式の有機廃棄物処理装置であって、
   前記炭化処理室の底面に、該炭化処理室内の異常圧力によって破裂する安全破裂板を備えたことを特徴とする有機廃棄物処理装置。
2. 有機物を収納すると共にその有機物を乾燥又は発酵分解させる処理槽を備えた乾燥方式又はバイオ方式の有機廃棄物処理装置であって、
   前記処理槽の背面に、該処理槽内の異常圧力によって破裂する安全破裂板を備えたことを特徴とする有機廃棄物処理装置。
3. 前記安全破裂板は、当該破裂板を配置する面に対する有効面積が１／５００〜１／５であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の有機廃棄物処理装置。
4. 前記安全破裂板は、０．０５ＭＰａ以上の衝撃圧力で破裂することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の有機廃棄物処理装置。
5. 前記安全破裂板は、板厚が０．５〜１．０ｍｍのベークライト板、又は板厚が０．１〜０．５ｍｍのアルミ板であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の有機廃棄物処理装置。

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