JP2009142760A - マイクロ波とマイクロ波吸収発熱材料を利用した生活廃棄物簡易焼却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
簡単な構造で、汚物や生ゴミを汲み取ることなく加熱乾燥処理することにより汲
み取りの手間と糞尿や生ゴミ 処理の手間とを省いて維持費を安くするとともに、
臭気を燃焼させ、消臭させることにより使用感を良くし糞尿や生ゴミ処理の利便
性の向上と密閉された容器内で安全に糞尿や生ゴミの燃焼処理を行うことがで
き、しかも処理コストの低減を図ることにある。さらに廃棄物の現象に繋がる。
【解決手段】 糞尿や生ゴミをマイクロ波とマイクロ波吸収発熱材料を利用して
乾燥及び熱分解してガスと灰分を生成することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

生活廃棄物簡易焼却装置における発明は糞尿、燃焼可能なオムツ、紙等〈シリコン、フッ素、塩素化合物などは除く〉、生ゴミなどを脱水、濾過、殺菌、乾燥、炭化、灰化、消臭等の処理ができ、公的水道を使用せず自動的に上記の処理が可能な技術に関する。

従来は簡易トイレを除く殆どが大規模な下水施設を使用した、いわゆる水洗トイレが主流であり、最大の欠点は大規模であるため、単独では設置者には経済的な負担が大きく、又経済的負担以外に下水道が近くにない場合はこの方法は不可能である。また生ゴミにおいてはごみ収集にて収集して消却するか個別に堆肥として埋め立てるしかなかった。
特開２００１−３０１８８２ 粉粒体の供給・排出装置 特開２０００−２１３０４１ 人体局部洗浄装置 特開平０８−０７１５３６ 屎尿処理装置 特開平０８−０５７４６８ 屎尿処理装置 特開平０７−１３６６４０ 屎尿処理装置 特開平０７−３１２１７４ 屎尿処理装置

この発明は下水道設備および大規模焼却炉を必要としないため、市町村団体でも其の一部又は全体で採用可能であり廃棄物の減少にも繋がり経済的メリットが大であり、特に工事現場、仮設住宅、キャンプ場ロッジなどで設置しやすいのが特徴であり、なお災害などに備えて病院、公共施設、ビル等には本特許が有効である。

便器からの糞尿の糞と尿の分離を初期の段階で行い、糞は焼却灰化し、尿は活性炭、砂、イオン交換樹脂などにて、吸着ろ過にて排水処理を行うことにあり、糞の分離はセラミック等の耐熱材料で出来た粒状体の層により行い、粒状体により分離された固形物の糞は粒状体層の表面、又は層内部に付着堆積し、これをマイクロ波と吸引ファンによって加熱、脱蒸気させながら、乾燥させ、粒状体の一部又は、全体がマイクロ波吸収体でできていて、吸収体部分がマイクロ波を吸収して高温になることにより其の周辺の糞、紙類を燃焼、炭化、灰化する。

また便器から水分は粒状体層をすぐさま通過して下部濾過層に一旦溜り、濾過層面にはマイクロ波吸収体発熱材料で出来た耐熱フィルターがあり、マイクロ波を吸収して、濾液の殺菌作用や未燃物の燃焼作用を行い、灰分が溜まれば外部に除去し、水分は下部濾過層を通って外部の濾過層に送られ、最終雨水として処理される。吸引ファンによる排気ガス蒸気は最終、外部濾過層でパブリング、脱臭、脱ガスすることが出来る。

マイクロ波吸収発熱粒状体層に付着した炭化、又は灰化物は、必要に応じて粒状体を支持しているグレーチングを作動させマイクロ波吸収発熱粒状体より炭物、灰化物を下部に落下させ、粒状体表面は清掃され、落下物は砂層に混ざり、尿の濾過に役立つようになる。

尿の濾過材は、時々上部マイクロ波吸収発熱粒状体の上部に入れ、活性炭は灰化し、砂と共に殺菌され、田畑他への廃棄処理となる。

電磁波のうち周波数300MHz〜300GHｚをマイク波と呼称される、一方誘電加熱に使用される電磁波の周波数は30KHz〜30GHzであり、今回の特許で使用されるマイクロ波とは双方が重なる300MHz〜30GHzの電磁波のことをいっている。マイクロ波は空間を自由に伝搬するが金属綿では反射し、電気的に絶縁物である誘導体の中ではエネルギーを次第に失いながら、減退しつつ伝搬する。このエネルギーの衰退は誘電体によるマイクロ波の吸収、即ちマイクロ波加熱となるマイクロ波の波長によりマイクロ波吸収体の種類は異なるが、ここで云うマイクロ波吸収体とはマイクロ波の吸収が特に強く加熱しやすい物質をさしている。

マイクロ波吸収発熱材料は粒状体、グレーチング、フィルター等の一部又は全体に含まれており有機物を焼却、炭化、灰化するまで、温度が一定温度になれば電源が切れ、また設定されればタイマーにより時間制御されるよう設計されている。

連続焼成装置を用いて糞を連続焼成する場合、照射するマイクロ波の波長、電力量は便器システムの要求量に応じ適宜利用される。

本発明による便器システムは、マイクロ波照射による乾燥・灰化処理糟（１）と振動供給排出装置により粉砕排出する処理糟（２）と尿等の液体処理糟（３）から構成されている。以下に詳細に説明する。

便座１、便器２、ダンパー３の下部にはマイクロ波照射による乾燥・灰化処理糟があり、これは便器の支え土台４、無機耐熱断熱材５とマイクロ波発生装置１３に囲まれている。無機耐熱断熱材５としては（例えばイソライト工業製カオウールで出来た処理層）陶磁器材料やファインセラミックス材料などで、アルミナ又はジルコニア、セラミックファイバーやアルミナファイバー、市販のセラミックファイバーボードである、商品名『イソウール１２６０ボード』（イソライト工業株式会社製造）等は、以上のような特性を有する層（板）に予め成形されているのでマイクロ波を照射しても温度が上がらないが利用出来る。

便器２と処理糟（１）の間にはマイクロ波を吸収しない耐熱性材料で出来たダンパー３がありトイレが使用されていないときダンパーは閉まりマイクロ波が働くよう制御されている。処理糟（１）のマイクロ波吸収発熱粒状体層７で尿と糞やオムツなどの固形物が分離され、その後マイクロ波発生装置１３から照射されるマイクロ波による発熱により炭化、灰化されさらに振動供給排出装置６〈特願２０００−１２４２３７〉により粉砕され処理糟（２）に移される。

処理糟（１）のマイクロ波吸収発熱粒状体層７（粒径１〜20mm）には適当な層厚（５〜２００mm）のスペースを設ける。この粒状体、粒状体を支持駆動させるためのグレーティング６（粉粒体の供給・排出装置 特開２００１−３０１８８２）の一部又は全体がマイクロ波吸収発熱材料で出来ていて、高温の乾燥物、炭化物、灰化物の一部、及びガス、蒸気を濾過するのに耐熱濾布（グラスファイバー製、カーボン繊維製、テフロン製（登録商標）、ポリアミド製、ポリイミド製等）臭気を吸着除去するのに活性炭、ゼオライト等がもちいられ、乾燥蒸気、燃焼ガス量に見合った風量のファン装置１１で吸引することにより、乾燥燃焼を速めることが可能である。また、マイク波は、使い方によっては人体に有害なため、トイレルームに入ればマイクロ波の電源はＯＦＦになる配線、制御になっていて、無人のときのみ起動するよう設定されている。

マイクロ波吸収発熱粒状体は耐熱性、熱衝撃性が強ければ形状は、丸でも角でも、不定形でも良く寸法はそっていなくても良い。又材質としては、たとえば天然に産出するチタン鉄鉱、モミガラ炭素化繊維グラファイト、アルミニウムや洞などの金属−グラファイトシート複合体、酸化鉄を主成分として銅、ニッケル、亜鉛、ストロンチウム等を混合して成したフェライト、遠赤外線を放射する物質としてコージライト（２ＭｇＯ・２Ａｌ₂Ｏ₃・５ＳｉＯ₂ ）、チタン酸アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃・Ｔｉ₂Ｏ₃）、β−スポジューメン（Ｌｉ₂Ｏ・Ａｌ₂Ｏ₃・４ＳｉＯ₂）等、強磁性の鉄合金が、Ｆｅ−Ｎｉ系、Ｆｅ−Ｃｏ系、Ｆｅ−Ｃｒ系、Ｆｅ−Ｓｉ系、Ｆｅ−Ａｌ系、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｓｉ系、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ系、Ｆｅ−Ｂ−Ｓｉ系、Ｎｉ−Ｆｅ系、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｎｉ−Ｓｉ−Ｂ系の磁性合金から選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする請求項１記載の電磁波吸収性熱伝導組成物、発熱体の材料としてはＡｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｗ、Ｍｏ等が好ましく用いられるが、これらに限定されるものではない。

さらにマイクロ波吸収発熱粒状体７を載せた可動式グレーティング６の下部には活性炭・砂・マイクロ波吸収発熱体９で出来たフィルターが取り出し皿８に乗っていて、固形分の焼却、灰分や水分の蒸発、殺菌を行い、炭、灰類が溜まれば取り出し、最終廃棄できる。

上記引き出しから取り出したものに炭化物が多いときは再度便座部から投入し最初の工程により灰化することが出来る。

最下糟の尿等の液体処理糟（３）は上記同様引き出し型で、活性炭、砂、ゼオライト等のろ過吸着吸収剤１０とフィルター１２の付いた廃水口から成っておりここから水分を外部へ雨水口より排出することも出来る。さらにポンプ１６でくみ上げ外部濾過糟１７を通し循環してリサイクルすることも可能である。濾過剤１２の効果が少なくなれば濾過材の再生や取替えをすることが出来る。さらにグラスファイバー１４や活性炭フィルター１５などの臭気排気装置をつけることにより本便器システム全体から臭気を外部に排出させることが可能である。

以上の構成が解決の手段である。

上記システムのうち部分的な追加説明は以下に述べる。便座１と便器２は通常出回っている市販のもので十分である。ダンパー３は人が座るとセンサーで開閉することが出来るようにする。又人が座ったときや糞尿が焼却された時マイクロ波５発生装置１３のスイッチが切れるようにセットすればよい。便器支え台４及び無機断熱材５についても市販品でまかなえる。

炭化物・灰分・解砕分離装置・網付きグレーティングと６マイクロ波吸収発熱粒状体７が本発明の尤も重要部分である。マイクロ波とマイクロ波吸収発熱体の組み合わせにより約800℃以上に加熱することが出来る。約1kgの糞尿(１人分)は通常尿が約８７０ｇ、糞が約１３０ｇである。糞の７５％が水分であり、糞が乾燥され約３２ｇに更に燃焼して、炭化して灰化される。約１ｇ以下の灰となる。其のとき蒸発するガスは、水蒸気、炭酸ガス以外に微量の炭素化合物、アンモニア及び窒素化合物、メルカプタン、亜硫酸ガス等のイオウ化合物等である。又この灰の成分は人間が常時摂取する、無機物Si,AL、Fe、Mg, Ca, Na, K ,P ,S、等が主体であり、リサイクルされても排出されても環境汚染に繋がらない。そしてこれらは外部濾過槽にバブリングして補収される。

活性炭・砂・マイクロ波吸収発熱体９については市販の活性炭などが適しているが、替りに木炭の粉末を利用してもよい。取り出し可能装置のためこの活性炭等も時機を見て追加、取り替え可能である。

以上の説明のように、本発明によれば市販の簡単な機材を利用して特別な下水道設備を必要とせずに本発明の便器システム内で勘弁に糞尿を完全に処理が可能であり廃棄物の減少にも繋がり経済的メリットが大であり、特に工事現場、仮設住宅、キャンプ場ロッジなどで設置しやすいのが特徴であり、なお災害などに備えて病院、公共施設、ビル等には本発明が有効である。最終的に本発明は他の燃焼可能物の乾燥焼成にも応用できる。大型化により産業廃棄物にも応用可能であるが最も簡単に応用できるのが家庭用生ゴミ焼却装置である。

排泄物を活性炭・砂・マイクロ波吸収発熱体などを振動させながら効率よくマイクロ波により乾燥・粉砕・燃焼させることにより短時間でほとんど全てを灰となるまで燃焼処理する。

実施例１ マイクロ波吸収材料別昇温テスト
マイクロ波発生装置：電気容量960KW． １００V． 60Hz．
定格高周波出力５００W。
実験方法：マイクロ波発生装置に各材料を入れ温度測定器で測定。0〜10分まで昇温時間を測定。（数字は温度）
材料重量 各34ｇ。 使用容器 9０ミリ×74ミリ 蓋なし坩堝。

以上の結果からマイクロ波吸収体である４．のフェライト５６％加工品にマイクロ波吸収効果が認められ急速に温度が上昇した。またチップ状炭に更に強度の電磁波吸収効果があり実用の可能性が考えられる。しかしながら、１、３および５の様にマイクロ波を吸収しないセラミックスは温度上昇が期待できない。
なお製品時の形状は10〜30mmくらいが望ましい。

実施例2 マイクロ波吸収材料別昇温テスト。
実験方法などは実施例１と同じ

実施例３マイクロ波吸収体＋おからの昇温テスト
実験法は実施例1と同じ
糞便とほぼ同様の組成比率からなるおからは約８６％が水分であり人糞の含水率と類似しているためテスト剤として使用。

およそ５〜９分で燃焼した。

参考例１ おからの水分減少テスト
糞便とほぼ同様の組成比率からなるおから50ｇを100度の電子レンジに入れ1分ごとに重量を測定

本発明による便器装置の説明図 本発明による家庭用生ゴミ焼却装置

符号の説明

1 便座
2 便器
3 ダンパー
4 便器支え台
5 無機断熱材
6 炭化物・灰分・解砕分離装置・網付きグレーティング
7 マイクロ波吸収発熱粒状体
8 取り出し皿
9 活性炭・砂・マイクロ波吸収発熱体
10 ろ過吸着吸収剤
11 ファン装置
12 セラミックフィルター
13 マイクロ波発生装置
14 グラスファイバー
15 活性炭フィルター
16 ポンプ
17 活性炭・砂濾過装置
１８ 電磁波発生装置
１９ 蓋
２０ 電磁波吸収壁
２１ 焼却物、 生ゴミなど
２２ 断熱壁
２３ 電磁波吸収体
２４ 取り出し口
２５ 灰化物
２６ 貯水槽
２７ 真空ポンプ装置

Claims (5)

1. 可動分散可能な粒状体の一部又は全体がマイクロ波吸収発熱材料で出来ている生活廃棄物簡易焼却装置。
2. マイクロ波吸収発熱材料で出来た複数の粒状体を振動供給排出装置（特開２００１−３０１８８２）で稼動させ乾燥物、炭化物、灰化物を解砕、分離排出する請求項１記載の生活廃棄物簡易焼却装置
3. 本願で照射されるマイクロ波は、水分及びマイクロ波吸収発熱材料のみに作用し発熱させ、他の材料には作用せず、発熱させないことを特徴とした請求項１又は請求項２に記載の生活廃棄物簡易焼却装置。
4. マイクロ波吸収発熱粒状体よりなる層により、廃棄物は固形物と液状物に分離され、固形物は粒状体層の上部又は内部に付着堆積し昇温乾燥、炭化、燃焼、灰化され、液状物は濾過され別処理工程にて浄水にすることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の生活廃棄物簡易焼却装置。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の生活廃棄物簡易焼却装置とは簡易便器焼却装置及び／または家庭用生ゴミ焼却簡易装置をいう。