JP2015202487A - 廃棄物処理装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 食品の包装袋や容器等に使用されていたプラスチックの破砕片や食品残渣等の生ゴミからなる廃棄物を圧力釜に投入して加熱し、その熱と廃棄物に含まれる水分の蒸発による水蒸気で圧力釜内を高温高圧にして廃棄物を熱分解する廃棄物処理装置において、装置のトラブル低減、製作コストの削減、廃棄物の未処理解消、乾燥時間の短縮を図る。【解決手段】 圧力釜１の周囲を外壁２で覆って圧力釜１と外壁２との間に加熱室３を形成し、外壁３の下部に圧力釜１を加熱するバーナー４を設け、外壁３の上部に廃棄物を圧力釜１へ投入する開閉弁付きの投入口５を設け、圧力釜１内の廃棄物を攪拌する攪拌羽根６を設け、外壁２の両端部に横向きの回転軸２ａを設けてスタンド８で圧力釜１を上下反転可能に軸支し、処理後に圧力釜１を反転させて内部の残渣を投入口５から排出可能にする。【選択図】 図１
Description
本発明は、食品の包装袋や容器等に使用されていたプラスチックの破砕片や食品残渣等の生ゴミからなる廃棄物を熱分解する廃棄物処理装置に関する。
従来、プラスチックや生ゴミ等の廃棄物は焼却炉（例えば特許文献１参照）で燃焼させて処分していたが、煤塵や不完全燃焼による汚染物質の懸念があった。この問題に対して、廃棄物を熱分解によって処理できる装置が提案されている。その装置としては、圧力釜の上部に廃棄物を投入する開閉弁付きの投入口を設け、外壁の下部に圧力釜内の残渣を排出する開閉弁付きの排出口を設け、圧力釜に熱源の蒸気を供給するボイラーを外部に設備した技術がある。
ところで、前記技術では以下の問題があった。
・圧力釜の姿勢が固定されているから、開閉弁付きの投入口と排出口を別々に設ける必要があり、製作にコストがかかる。また、廃棄物の投入時や残渣の排出時の詰まりを防止するために高圧の空気を送り込む送気路も別々に設ける必要があり、トラブルが生じやすい構造となっている。
・排出用の開閉弁を下方に有しているから、その開閉弁と圧力釜の底面との間がデッドゾーンとなり、その部分の廃棄物が未処理残渣となって排出後の選別を難しくしている。
・ボイラーを圧力釜とは別に設備するから、製作やメンテナンスにコストがかかり、作業も煩雑である。また、外部のボイラーから熱と蒸気を供給するから、圧力釜が必要な温度と圧力に達するまでの時間変動が大きく、ボイラーの燃費を悪くしている。さらに、廃棄物の温度上昇に時間を要して蒸気が凝縮し、処理後の残渣が高含水率となって乾燥に時間を要する。
・液体肥料を製造する場合、蒸気の凝縮水が液体肥料に混入するため、製造時の気温や水温に影響されて品質が安定しない。
・圧力釜の姿勢が固定されているから、開閉弁付きの投入口と排出口を別々に設ける必要があり、製作にコストがかかる。また、廃棄物の投入時や残渣の排出時の詰まりを防止するために高圧の空気を送り込む送気路も別々に設ける必要があり、トラブルが生じやすい構造となっている。
・排出用の開閉弁を下方に有しているから、その開閉弁と圧力釜の底面との間がデッドゾーンとなり、その部分の廃棄物が未処理残渣となって排出後の選別を難しくしている。
・ボイラーを圧力釜とは別に設備するから、製作やメンテナンスにコストがかかり、作業も煩雑である。また、外部のボイラーから熱と蒸気を供給するから、圧力釜が必要な温度と圧力に達するまでの時間変動が大きく、ボイラーの燃費を悪くしている。さらに、廃棄物の温度上昇に時間を要して蒸気が凝縮し、処理後の残渣が高含水率となって乾燥に時間を要する。
・液体肥料を製造する場合、蒸気の凝縮水が液体肥料に混入するため、製造時の気温や水温に影響されて品質が安定しない。
本発明が解決しようとする課題は、従来のこれらの問題点を解消し、トラブルの少ない簡易な構造による製作コストの削減、デッドゾーンの解消による廃棄物の完全な処理、迅速な加熱による蒸気の凝縮防止及び含水率上昇の抑制による乾燥時間の短縮を図ることにある。
かかる課題を解決した本発明の構成は、
１） プラスチックの破砕片及び生ゴミからなる廃棄物を圧力釜に投入して加熱し、その熱と廃棄物に含まれる水分の蒸発による水蒸気で圧力釜内を高温高圧にして廃棄物を熱分解する廃棄物処理装置であって、前記圧力釜の周囲を外壁で覆って圧力釜と外壁との間に加熱室を形成し、外壁の下部に圧力釜を加熱するバーナーを設け、外壁の上部に廃棄物を圧力釜へ投入する開閉弁付きの投入口を設け、圧力釜内の廃棄物を攪拌する攪拌羽根を設け、外壁の両端部に横向きの回転軸を設けてスタンドで圧力釜を上下反転可能に軸支し、処理後に圧力釜を反転させて内部の残渣を投入口から排出可能にしたことを特徴とする、廃棄物処理装置
２） 攪拌羽根を外壁の回転軸と同軸に設け、その攪拌羽根の回転軸と外壁の回転軸を一方向のみに回転を伝える噛み合いクラッチで接続し、１体のモーターの正逆回転による噛み合いクラッチの繋ぎと切り離しで圧力釜の反転と攪拌羽根の回転を切り換えできるようにした、前記１）記載の廃棄物処理装置
にある。
１） プラスチックの破砕片及び生ゴミからなる廃棄物を圧力釜に投入して加熱し、その熱と廃棄物に含まれる水分の蒸発による水蒸気で圧力釜内を高温高圧にして廃棄物を熱分解する廃棄物処理装置であって、前記圧力釜の周囲を外壁で覆って圧力釜と外壁との間に加熱室を形成し、外壁の下部に圧力釜を加熱するバーナーを設け、外壁の上部に廃棄物を圧力釜へ投入する開閉弁付きの投入口を設け、圧力釜内の廃棄物を攪拌する攪拌羽根を設け、外壁の両端部に横向きの回転軸を設けてスタンドで圧力釜を上下反転可能に軸支し、処理後に圧力釜を反転させて内部の残渣を投入口から排出可能にしたことを特徴とする、廃棄物処理装置
２） 攪拌羽根を外壁の回転軸と同軸に設け、その攪拌羽根の回転軸と外壁の回転軸を一方向のみに回転を伝える噛み合いクラッチで接続し、１体のモーターの正逆回転による噛み合いクラッチの繋ぎと切り離しで圧力釜の反転と攪拌羽根の回転を切り換えできるようにした、前記１）記載の廃棄物処理装置
にある。
本発明の前記１）記載の構成によれば、以下の効果を奏する。
・圧力釜を上下反転可能としたから、投入口と投入用の開閉弁が排出用に兼用でき、排出口と排出用の開閉弁の製作コストを削減できる。また、詰まり防止用の送気路も投入用のみでよく、トラブルの少ない構造となる。
・圧力釜の底面に排出用の開閉弁を設けないから、デッドゾーンが解消されて未処理残渣の発生がなくなり、排出後の選別作業が不要となる。
・熱分解の処理と乾燥を１体の圧力釜で一貫して行うから、製作やメンテナンスにかかるコストが削減され、作業性も優れる。また、圧力釜に直接設けたバーナーによって熱が直に伝わるから、必要な温度と圧力に達するまでの時間変動が小さくなり、バーナーの燃費も良好となる。さらに、廃棄物が短時間で必要温度に上昇するから、蒸気の凝縮が無くなって残渣の含水率上昇を抑制でき、圧力釜の残熱で乾燥時間も短縮できる。
・液体肥料を製造する場合は、水分の増減がないから品質が安定する。
・圧力釜を上下反転可能としたから、投入口と投入用の開閉弁が排出用に兼用でき、排出口と排出用の開閉弁の製作コストを削減できる。また、詰まり防止用の送気路も投入用のみでよく、トラブルの少ない構造となる。
・圧力釜の底面に排出用の開閉弁を設けないから、デッドゾーンが解消されて未処理残渣の発生がなくなり、排出後の選別作業が不要となる。
・熱分解の処理と乾燥を１体の圧力釜で一貫して行うから、製作やメンテナンスにかかるコストが削減され、作業性も優れる。また、圧力釜に直接設けたバーナーによって熱が直に伝わるから、必要な温度と圧力に達するまでの時間変動が小さくなり、バーナーの燃費も良好となる。さらに、廃棄物が短時間で必要温度に上昇するから、蒸気の凝縮が無くなって残渣の含水率上昇を抑制でき、圧力釜の残熱で乾燥時間も短縮できる。
・液体肥料を製造する場合は、水分の増減がないから品質が安定する。
本発明の前記２）記載の構成によれば、圧力釜の反転用と攪拌羽根用のモーターを別々に設ける必要がなく、簡易な構造となって低コストで製作できる。
以下、本発明を実施するための形態を代表的な実施例と図面に基づいて具体的に説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではなく、様々な組み合わせや変形が可能である。
図１〜４に本実施例の廃棄物処理装置Ａを示す。図中、１は圧力釜、２は外壁、３は加熱室、４はバーナー、５は投入口、６は攪拌羽根、７は噛み合いクラッチ、８はスタンド、９はモーター、１０は排気筒、１１は減圧筒、１２は残渣を収容する排出受けボックス、１３は排出受けボックス１２を搬送するコンベヤである。
圧力釜１は、熱伝導性を有する素材で構成した耐圧構造の球状である。外壁２は断熱性を有する素材で構成した外径２．５ｍの球状で、その左右両端部に横向きの回転軸２ａをそれぞれ突設している。この外壁２で圧力釜１の周囲を覆って圧力釜１と外壁２との間に加熱室３を形成している。
バーナー４は、外壁２の下部に２体取り付け、その火炎が圧力釜１の下部を直接加熱するとともに、燃焼ガスが加熱室３に充満するようになっている。そのバーナー４に接続される電気配線や燃料供給管（図示は省略）は、脱着できる構造となっている。
投入口５は、外壁２の上方に配置し、その投入口５の下部に廃棄物の投入と残渣の排出を制御する電動開閉弁５ａを取り付け、その電動開閉弁５ａと圧力釜１とを投入路５ｂで接続している。投入路５ｂの途中には送気路５ｃを形成し、その送気路５ｃの接続口に圧縮ポンプ（図示は省略）で供給された高圧の空気を送り込む送気パイプ５ｄを脱着可能に接続している。圧力釜１の反転時は送気パイプ５ｄを取り外す。送気路５ｃの途中には安全弁５ｅと電磁弁５ｆと温度・圧力センサー５ｇを取り付けている。
攪拌羽根６は、圧力釜１の内部に横断するように横向きに取り付け、その回転軸６ａを外壁２の回転軸２ａの内部に通して軸支している。回転軸６ａの片側にはギヤ６ｂを設けている。
噛み合いクラッチ７は、外壁２の片側の回転軸２ａに一方の噛合部７ａを設け、攪拌羽根６の回転軸６ａに他方の噛合部７ｂを軸方向に移動可能に設けている。符号７ｃはキーである。噛合部７ｂとギヤ６ｂの間には圧縮バネ７ｄを設け、その圧縮バネ７ｄの反発力で噛合部７ａ，７ｂ同士を一方向のみ回転が伝わるように噛み合わせている。
スタンド８は、左右一対設けてそれぞれに軸受８ａを取り付け、その軸受８ａに外壁２の回転軸２ａを軸支している。
モーター９は、片方のスタンド８に取り付け、その出力軸９ａにギヤ９ｂを設けて攪拌羽根６のギヤ６ｂと噛合している。処理中は、モーター９で図２（ａ）に示す方向に回転させることで噛合部７ａ，７ｂが滑って噛み合いクラッチ７が切れ、攪拌羽根６のみが回転する。処理後と残渣排出後は、モーター９で図２（ｂ）に示す方向に回転させることで噛合部７ａ，７ｂが掛合して噛み合いクラッチ７が繋がり、圧力釜１が反転する（攪拌羽根６も連動する）。
排気筒１０は、外壁２の上部に加熱室３と連通するように取り付け、その排気筒１０と固定排気筒１０ｂをパッキン１０ａを介して分離可能に接続している。固定排気筒１０ｂは定位置に設置されるが、圧縮バネ１０ｃの伸び縮みによって若干動くようになっており、この固定排気筒１０ｂに排気筒１０が当たると図３（ａ）に示すように圧縮バネ１０ｃが縮んで筒同士が隙間なく密接し、圧力釜１が反転すると図３（ｂ）に示すように分離する。排気筒１０と固定排気筒１０ｂは、処理中において加熱室３に充満するバーナー４の燃焼ガスを排出する。
減圧筒１１は、排気筒１０の近傍位置に圧力釜１と連通するように取り付け、その減圧筒１１に減圧ポンプ（図示は省略）のサクションホース１１ａを脱着可能に接続している。減圧筒１１は電磁弁１１ｂを備えている。減圧筒１１とサクションホース１１ａは、処理後に圧力釜１を減圧して分解ガスの排出と残渣の乾燥を行う。圧力釜１の反転時はサクションホース１１ａを取り外す。
以下、本実施例の廃棄物処理装置Ａを使用した廃棄物の処理工程について説明する。まず、投入口５に廃棄物を投入し、電動開閉弁５ａを開いて廃棄物を圧力釜１に投下する。投入路５ｂの途中で廃棄物が詰まった場合は、電磁弁５ｆを開いて圧縮ポンプ（図示は省略）で高圧の空気を送気パイプ５ｄと送気路５ｃを通じて投入路５ｂへ送り込み、その風力で廃棄物の詰まりを解消する。
次に、電動開閉弁５ａを閉めてバーナー４とモーター９を作動させる。バーナー４の火炎は圧力釜１を直接加熱し、加熱室３に充満した燃焼ガスは排気筒１０と固定排気筒１０ｂを通じて排出される。その熱で廃棄物に含まれている水分が蒸発して蒸気が発生し、圧力釜１の内部は蒸気圧０．５〜３ＭＰａ、温度１５０〜２３０℃となる。その高温高圧の環境下で廃棄物は攪拌羽根６で攪拌されながら熱分解する。圧力釜１の底面には排出用のバルブが無いから、デッドゾーンがなくて未処理残渣は発生しない。バーナー４の熱は圧力釜１に直に伝わり、必要な温度と圧力に達するまでの時間変動は小さい。廃棄物の温度は短時間で上昇し、蒸気の凝縮が無くなって残渣の含水率上昇が抑制される。廃棄物の含水率が低い場合は、圧力釜１に投入する前に散水等で必要最小限に加水すれば良く、ボイラーからの飽和蒸気の供給による必要以上の増水がないので乾燥時間が短縮される。
処理が完了すると、バーナー４とモーター９を停止して電磁弁１１ｂを開き、圧力釜１を減圧ポンプ（図示は省略）で減圧しながら分解ガスの排出と残渣の乾燥を行う。この乾燥に圧力釜１の残熱を利用することで乾燥時間が短縮されるとともに光熱費が削減され、熱分解と乾燥の処理も１体の圧力釜１で一貫して行われることで作業性に優れる。また、負圧になるまで強制的に減圧することで乾燥時間をより短縮できる。
乾燥が終了すると、図４に示すように圧力釜１を１８０°反転させ、コンベヤ１３に排出受けボックス１２を置いて電動開閉弁５ａを開く。圧力釜１内の残渣は自重で投入路５ｂを通じて投入口５から落下し、排出受けボックス１２に収容される。このとき、攪拌羽根６を回転させて圧力釜１の内面や攪拌羽根６に付着している残渣を円滑に排出させても良い。投入路５ｂの途中に残渣が詰まった場合は、廃棄物の投入時と同様に電磁弁５ｆを開いて高圧の空気を投入路５ｂへ送り込み、その風力で残渣の詰まりを解消する。この圧力釜１の反転によって投入口５と投入用の電動開閉弁５ａが排出用に兼用され、排出口と排出用の開閉弁の製作コストが削減される。また、詰まり防止用の送気路５ｃも投入用のみでよく、トラブルが減少する。
本発明の技術は、食品の包装袋や容器等に使用されていたプラスチックの破砕片、食品残渣等の生ゴミの処理に利用されるが、食品の殺菌処理や濃縮処理等にも応用できる。
Ａ 廃棄物処理装置
１ 圧力釜
２ 外壁
２ａ 回転軸
３ 加熱室
４ バーナー
５ 投入口
５ａ 電動開閉弁
５ｂ 投入路
５ｃ 送気路
５ｄ 送気パイプ
５ｅ 安全弁
５ｆ 電磁弁
５ｇ 温度・圧力センサー
６ 攪拌羽根
６ａ 回転軸
６ｂ ギヤ
７ 噛み合いクラッチ
７ａ 噛合部
７ｂ 噛合部
７ｃ キー
７ｄ 圧縮バネ
８ スタンド
８ａ 軸受
９ モーター
９ａ 出力軸
９ｂ ギヤ
１０ 排気筒
１０ａ パッキン
１０ｂ 固定排気筒
１０ｃ 圧縮バネ
１１ 減圧筒
１１ａ サクションホース
１１ｂ 電磁弁
１２ 排出受けボックス
１３ コンベヤ
１ 圧力釜
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３ 加熱室
４ バーナー
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５ａ 電動開閉弁
５ｂ 投入路
５ｃ 送気路
５ｄ 送気パイプ
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６ 攪拌羽根
６ａ 回転軸
６ｂ ギヤ
７ 噛み合いクラッチ
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７ｄ 圧縮バネ
８ スタンド
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１０ｂ 固定排気筒
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１１ 減圧筒
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１１ｂ 電磁弁
１２ 排出受けボックス
１３ コンベヤ
Claims (2)
- プラスチックの破砕片及び生ゴミからなる廃棄物を圧力釜に投入して加熱し、その熱と廃棄物に含まれる水分の蒸発による水蒸気で圧力釜内を高温高圧にして廃棄物を熱分解する廃棄物処理装置であって、前記圧力釜の周囲を外壁で覆って圧力釜と外壁との間に加熱室を形成し、外壁の下部に圧力釜を加熱するバーナーを設け、外壁の上部に廃棄物を圧力釜へ投入する開閉弁付きの投入口を設け、圧力釜内の廃棄物を攪拌する攪拌羽根を設け、外壁の両端部に横向きの回転軸を設けてスタンドで圧力釜を上下反転可能に軸支し、処理後に圧力釜を反転させて内部の残渣を投入口から排出可能にしたことを特徴とする、廃棄物処理装置。
- 攪拌羽根を外壁の回転軸と同軸に設け、その攪拌羽根の回転軸と外壁の回転軸を一方向のみに回転を伝える噛み合いクラッチで接続し、１体のモーターの正逆回転による噛み合いクラッチの繋ぎと切り離しで圧力釜の反転と攪拌羽根の回転を切り換えできるようにした、請求項１記載の廃棄物処理装置。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014084860A JP6087863B2 (ja) | 2014-04-16 | 2014-04-16 | 廃棄物処理装置 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014084860A JP6087863B2 (ja) | 2014-04-16 | 2014-04-16 | 廃棄物処理装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2014084860A Active JP6087863B2 (ja) | 2014-04-16 | 2014-04-16 | 廃棄物処理装置 |
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|---|---|
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