JP2018520873A - 有機固形都市廃棄物及び無機固形都市廃棄物をアグリゲートに変換する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

有機固形都市廃棄物及び無機固形都市廃棄物をアグリゲートに変換する方法及び装置（１００）であって、リアクタに接続されている押出機を備える。この押出機は、押出キャビティ（１０６）の内部でピストンが（１０４）移動する押出シリンダ（１０３）により形成されている。押出キャビティ（１０６）は、３つのセクション（１０７、１１０、１１１）を含み、廃棄物に前処理を行った後で得られる漆喰が供給される。第３セクション（１１１）の端部（１１５）は、開口部（１１４）を介してリアクタ（１１２）に接続されている。リアクタの長手方向シャフトは、回転スチールシャフト（１１６）により形成されている。このシャフトに複数のスチールブレード（１０８）が配置され、スチールブレード（１０８）の端部は、回転しながら、切断、ハンマリング、穴あけ及び圧撚りの役割を果たす。ブレードの端部とリアクタの壁部との間には、０．１ｍｍの厚さを超える隙間が存在する。このリアクタは、漆喰が一連の圧力、振動エネルギー及び減圧サイクルにより処理された後、境界領域に存在する漆喰を複数の開口部（３０４）を介して吐出する吐出弁（３００）を有する。

Description

本発明は、固形都市廃棄物をアグリゲートに変換する方法に関する。本発明はまた、固形都市廃棄物をアグリゲートに変換する装置に関する。

先進国においても、固形都市廃棄物成分を収集し、輸送し、分別して最終処分を行うことは経済的にも環境的にも問題である。なぜなら、理想的な状態では、固形都市廃棄物を１００％リサイクルして、原材料や、有価物源等として再利用すべきだからである。

例えば、ガラス、プラスチック及び金属の場合は、ボトル、器、缶等の容器を新規に製造するための原材料となる。

生物由来の有機物の場合は、例えば、バランスのとれた飼料、堆肥及び肥料を調製するための原材料となる。

後発開発途上国又は発展途上国では、固形都市廃棄物を収集し、輸送し、分別して、最終処分を行うことは、大抵は結局、大量の露天のゴミの山になってしまうか、ゴミの山を土で覆ったものになってしまう。

本発明は概略として、固形都市廃棄物の一部であるこれらの成分を処理し、回収して、リサイクルすることに関する。

本発明は、特に、有機固形都市廃棄物及び無機固形都市廃棄物をアグリゲートに変換する方法及び装置に関する。これらの廃棄物は、電池、鉄及び非鉄金属成分、汚染のないボトル、ガラス及びプラスチック容器、そしてその硬度や量を理由に本発明の処理での処理に適していない、例えば玉石や堅い木片といった有機材料又は無機材料を前もって除いたものである。リサイクルされることのない残りの廃棄物を「除去物」という。

除去物は、不適当な管理の結果、相互汚染されてリサイクルできなくなった有機要素及び無機要素と考えられ、こうした除去物は通常埋められる。

本発明の目的は、この除去物から発生する問題を解決することである。

本発明の文脈において、「有機固形都市廃棄物及び無機固形都市廃棄物」という表現は、食物消費の結果として人々から生成される、主に生物由来の廃棄物を組み合わせたものを意味する。

この廃棄物の例としては、骨、肉の残渣、軟骨、グリース、油、野菜、果物、穀類、油用植物、浸出液等が挙げられる。これらは一般に、袋やプラスチック、紙、厚紙及びガラス容器等の、有機廃棄物で汚染された残存無機廃棄物を伴っている。

一方で、本発明の文脈において「アグリゲート」という用語は、割栗石や石等の、粒状で無菌、かつ乾燥した石質の生成物を意味し、ＥＰＡＳＷ４８６及びＥＰＡ１３１０の標準に準拠している。つまり、モルタルや道路の埋め戻し材としての利用に適した生成物である。

本発明の目的は、固形都市廃棄物をアグリゲートに変換する方法であって、
固体廃棄物から除去物を選定し準備する段階により漆喰を得ることを含み、
有機固形都市廃棄物及び無機固形都市廃棄物をアグリゲートに変換する装置の供給段階であって、この装置は、押出機とリアクタとを備え、押出機は、押出シャフトを画定する押出キャビティの内部でピストンが移動する押出シリンダを有し、押出キャビティの端部は、リアクタに密閉した状態で接続されており、リアクタの長手方向シャフトは、複数のブレードが配置された回転シャフトを含み、ブレードの端部とリアクタの壁部又はドームとの間には隙間が存在し、この隙間を、リアクタの境界層と称し、リアクタの回転シャフトとブレードとをあわせてロータと称する、供給段階と、
前方に移動する押出機のピストンにより、リアクタのブレードに接触するまで漆喰を加圧して、ブレードで漆喰を排出することにより、押出チャンバの内部に漆喰を推し進め、結果として生じる圧力の増加により漆喰が前方に移動することを防止する、圧縮段階と、
処理段階であって、
［ａ］ピストンが前方に移動することにより漆喰をさらに圧縮して、リアクタの境界層を強制的に通過させて、ペリメータフィルムを形成することと、
［ｂ］リアクタシャフトが共鳴を始めると、ロータシャフトが蓄積した位置エネルギーを衝撃波列の送出として放出することにより、押出キャビティ内部の漆喰を激しく攪拌し、さらに、境界層にある漆喰を、ロータシャフトの振動により発生する圧力ピークに暴露することと、
［ｃ］共鳴現象が終了したら、押出機のピストンの圧力を低減することで漆喰を減圧し、再び共鳴を始めて衝撃波が新しく送出されるまで、ロータに対する漆喰の圧縮を繰り返すことと、
［ｄ］共鳴及び減圧のサイクルは、漆喰の温度が８５℃〜９８℃、好ましくは９２℃に達するまで繰り返されることと、
を含む、処理段階と、
吐出段階と、
を含むことを特徴とする方法を提供することである。

従属項は、本発明の方法による様々な有利な変形例及び好適な実施形態について説明している。

本発明の別の目的は、有機固形都市廃棄物及び無機固形都市廃棄物をアグリゲートに変換する装置であって、
リアクタに接続されている押出機を備え、
押出機は、押出シャフトを画定する押出キャビティの内部でピストンが移動する押出シリンダを備え、
押出キャビティの端部は、リアクタに密閉した状態で接続されており、
リアクタは回転対称なドラムであり、その長手方向シャフトは、開口部により、押出機のシリンダの押出キャビティの端部に連結されており（好ましくは、押出シャフトに９０°に横方向に）、
リアクタの長手方向シャフトは回転シャフトを備え、回転シャフトはベッドに挿入され、ベッドはリアクタの端部に配置されており、このシャフトには複数のスチールブレードが配置されており、ブレードの端部とリアクタの壁又はドームとの間に隙間が存在し、この隙間をリアクタの境界層と称し、
リアクタの回転シャフトとブレードとをあわせてロータと称し、
リアクタは吐出弁を有する、
ことを特徴とする装置を提供することである。

従属項は、本発明の装置による様々な有利な変形例及び好適な実施形態について説明している。

本発明のさらなる利点及び特徴は、本発明の好適な実施形態について説明し添付の図面について述べる以下の記載から、明らかになるであろう。しかし、本発明はこれらに限定されるものではない。
本発明の装置の断面側面図である。 ロータの斜視図である。 本発明の装置の断面を示す断面側面図であって、リアクタの吐出弁を閉じた状態での、ロータのブレードによる漆喰の圧縮段階の図である。 本発明の装置の断面を示す断面側面図であって、リアクタの弁が開いた状態で、リアクタの境界層及びリアクタの底部の開口部を介して、漆喰をアンロードする図である。 ロータシャフトを支持するブレードを示す図であって、ロータシャフトを支持する内側ブレードを示す図である。 ロータシャフトを支持するブレードを示す図であって、ロータシャフトを支持する内側ブレードを示す側面正面図である。 ロータシャフトを支持するブレードを示す図であって、ＢーＢ線における内側ブレードの断面を示す図である。 ロータシャフトを支持するブレードを示す図であって、ＡーＡ線における内側ブレードの断面を示す図である。 ロータシャフトを支持するブレードを示す図であって、ロータシャフトを支持するサイドブレード（４００）のうちの１つを示す斜視図である。このようなサイドブレードは２つあり、ロータの２つの端部それぞれに位置していて、鏡像をなしている。 リアクタの吐出弁を示す正面図であって、リアクタの吐出弁を閉じた状態を示す図である。 リアクタの吐出弁を示す正面図であって、吐出弁が開いた状態を示す図である。 電気エンジン、フライホイール、及びリアクタとその吐出弁に連結された圧縮チャンバを示す斜視図である。

固形都市廃棄物を処理するためのパイロットプラントスケールの、本発明の手順の好適な実施形態を参照する。つまり、技術的概念としては１日あたり数十〜数百トンの廃棄物を処理するような工業プラントにも同様に適用可能であるが、１日あたりの廃棄物が約２０００ｋｇまでの処理を行うための手順である。

本発明の手順は、一連のステップから開始する。これらのステップ自体は新規ではないが、以下の段階を含む。
ａ）固形都市廃棄物を、廃棄物処理プラントに供給する。
ｂ）部分的に又は全体的に混じり合い、相互汚染された無機廃棄物及び有機廃棄物を、もし袋があれば裂いて、シュレッダ内にロードし、廃棄物の内容物を、広く露出する所定の速度のベルトコンベヤにアンロードして、リサイクル可能な廃棄物の初期選定を行う。
ｃ）初期選定の間に、次の廃棄物を以下のように連続して抽出する。
・電池、電子部品、マイクロプロセッサ、家庭用電気製品等を、手動又は機械的に抽出する。
・ボトル、ガラス容器及びプラスチック容器を、手動又は機械的に抽出する。
・強磁性金属類：シート、鉄、ボルト、ネジ、くぎ、ヒンジ等を、磁気システムを介して抽出する。
・非鉄金属類：鉛、アルミニウム、青銅、銅、真鍮を、手動、機械的、電気機械的又は電磁的に抽出する。
そして、処理プラント外部でその処理を行うために、この廃棄物を送出する。
ｄ）残存廃棄物（これを除去物と呼ぶ）を、円形ホッパ内で回転する関節ローラを有する粉砕圧砕機に送出して、均質化を行うこと。
このような残存廃棄物が「除去物」である。除去物は、生物由来の固体有機残渣と液体有機残渣とからなり、初期選定の間に抽出されなかった無機残渣及び有機残渣で汚染された状態である。
処理した廃棄物の総重量に対する除去物のパーセンテージは大きく変動し、廃棄物が生じる都市の地理的領域、時節、廃棄物を生み出す居住者の生活水準に大幅に依存する。
ｅ）除去物を粉砕圧砕機内にロードし、ウォームギヤを介してバインダと任意に割栗石とを追加し、計量ノズルを介して水を追加する。

バインダは、コンクリートである。つまり、石灰ミネラル及び粘土（クリンカー）を、建設産業においてこの種の供給材料に用いられる一般的な添加剤とともに焼成することにより生じる材料である。

割栗石は、タイル、下地床、二次舗装、れんが、下塗り等の、建設産業から生じるあらゆるタイプの余剰材料として理解されるものである。

粉砕圧砕機に加えるコンクリートの量は、上記機械にロードする廃棄物の量に対して２０％〜３０％の間である。

粉砕クランチ機にロードされる廃棄物が含む水の含有率によるが、水の含有率の最終パーセンテージが廃棄物／バインダ／水の混合物の総重量の２５％〜３５％の間になるように、一般におよそ５〜１０％の水が添加される。

廃棄物に含まれる水の含有率が非常に高い場合は、最終混合物の過剰な水分を吸収する機能を有する割栗石、あるいは同じ機能を有する他の材料を追加することが考えられる。

粉砕圧砕機の動作は連続である。加えられた材料は、粉砕され、圧砕され、そして部分的に均質化されて、粒度分布が５〜１２ｍｍの間であり表面に浮いている材料が機械の上部に位置する「サプライヤ（ｓｕｐｐｌｉｅｒ）」により連続して除去され、ベルトコンベヤに送られる。除去の様子は、粉砕圧砕機から除去される材料の量を調整するマイクロプロセッシングユニットで監視される。

除去された材料は、非均質で不揃いな漆喰であり、ベルトコンベヤによりホッパに送られ、ホッパは漆喰をピストン押出機に供給する。ピストン押出機は、液圧で動作し、リアクタに接続されている。

ｆ）この段階及び以下の段階に、本発明の新規性及び進歩性の特徴が集約されている。

前段階からの漆喰を、ピストン押出機のホッパに注入する。ピストン押出機には、液圧を発生する液圧ポンプが備えられている。液圧ポンプは、ピストンを押出キャビティに挿入する液圧シリンダを起動させる。

押出キャビティは、シリンダを備え、その内部でピストンが動く。押出キャビティは、容積が略同じである３つのセクションを有している。パイロットプラントの場合は、例えば１０Ｌである。

押出キャビティのシリンダの第１セクションを、受動チャンバと呼ぶ。ここからピストンが始動し、第２セクションに達するまで移動する。第２セクションを入口チャンバと呼ぶ。

入口チャンバは、押出機のホッパに接続されている開口部を有し、１０Ｌ分の漆喰が入口チャンバに入る。この量の漆喰を、押出機のシリンダの入口チャンバ内にロードした後で、ホッパの漆喰流入弁が閉じる。

次に、液圧で起動されたピストンが、その容量の漆喰を、押出キャビティのシリンダの第３セクションに押し付けて押し出す。この第３セクションを、圧縮チャンバと呼ぶ。この圧縮チャンバでは、ピストンにより加圧されている状態の漆喰は、シリンダのセクションを完全に充填し、押出機のシリンダの端部まで引き入れられる。

圧縮チャンバの端部は、リアクタと呼ばれる装置に密閉した状態で接続されている。

ｇ）リアクタは、円筒形スチールドラムであって、その長手方向シャフトは水平に配置され、押出機のシリンダの圧縮チャンバの端部と横方向に９０°で、開口部を介して連結されている（以下の図面の説明を参照）。

このリアクタの長手方向シャフトは、回転スチールシャフトを備える。回転スチールシャフトは、リアクタの端部（又は「ヘッド」）に配置されたベッドに挿入されている。シャフトにおいては、複数のスチールブレードが備えられ、その端部は、回転しながら、切断、ハンマリング、穴あけ、及び圧撚りの役割を果たす。ブレードの端部とリアクタの壁又はドームとの間には、０．２ｍｍの隙間が設けられている。

本発明の文脈において、このブレードの端部とリアクタの壁部との間の隙間、つまり自由空間を、リアクタの境界層と称する。

リアクタの回転シャフトとブレードとを、あわせてロータと称する。さらに、このリアクタシャフトは、ロータを高速で回転可能にする電気モータに連結している。

この説明に添付の図面を参照して、本発明の装置の詳細な説明において、リアクタ及びロータの構造的、機能的な面について、さらに詳細に説明する。

ブレードの数及びブレードの幾何形状から、これが高速回転すると、圧縮チャンバの端部に到達する時点では、漆喰には「見ていると見えなくなる壁(see and come to an invisible wall)」になっている。

この作用は、ブレードが速く回転すると、これを通過しようとする物体を排除する見えない壁となる、ファンブレードを例として想起すれば良く理解することができる。

それに応じて、ピストンにより加圧された漆喰が、ひとたびロータに接触すると、以下の一連の事象が発生する。

発生する第１の事象は、漆喰内のゲージ圧力が低く電気モータの電力消費は低い状態において、逆ボンバードすなわち物体の力強い排出を行ってブレードに接触させることである。漆喰内で圧力はかからずに、粉砕及び混合が発生する。

第２の事象は、漆喰をロータに押しつけるピストンの圧力がわずかに増加する結果として発生する。漆喰は、ロータの反対方向に回転を始め、低圧で粉砕され混合される。

第３事象の間、弱い粉砕と強い混合とが継続される。この事象は、漆喰のコアで約４９０ｋＰａ（約５ｋｇ／ｃｍ^２）の圧力で起こる。

第４の事象の間、ピストンの圧力は継続して上昇し、摩擦の作用により、漆喰の温度は７５℃に達し、漆喰をさらに均質化する。

第５の事象の間、蓄積したガス又は閉じ込められた可能性のある気泡が全て、漆喰から除去される。

第６の事象の間、漆喰にかかる圧力は非常に高く、およそ９８０ｋＰａ（約１０ｋｇ／ｃｍ^２）である。これにより、新しい段階を生じさせる。

ｈ）この段階において、高い圧力が加えられた漆喰は、ピストンとロータの回転前部との間で、ロータとは反対方向へ約３０ｋｍ／ｈの回転に晒され、ブレードにより、リアクタの境界層を強制的に通過させられる。これにより、リアクタ／押出機の両方に対して完全な液圧シールとして作用する、０．２ｍｍ厚のペリメータフィルムを形成する。

このペリメータフィルムの容積は漆喰の全容量の５％を占め、残りの９５％は、圧縮チャンバの内部で回転を継続する。

ペリメータフィルムは、約１５０ｋｍ／ｈの速度で循環し、わずか２秒で漆喰の全容量が交換される。

手順のこの時点で、また、漆喰に加わる圧力が増加して、圧縮チャンバで漆喰に加わるピストンの圧力が約１１７６ｋＰａ（約１２ｋｇ／ｃｍ^２）に達した時に、ロータシャフトに物理現象が発生する。

したがって、ロータのブレードに加わる漆喰の圧力が増加すると、そのシャフトは、漆喰が前方へ移動するのと同じ方向に若干湾曲し、ロータシャフトの中央において立位に最大０．２ｍｍずれるため、大きな位置エネルギーを得る。このエネルギーは、ロータシャフトに２トンの荷重をかけることと同等である。

この時点で、ロータシャフトから共鳴という物理事象が発生し、基本波と予想される高調波とを含む衝撃波列を発生する。つまり、ロータシャフトは、湾曲するように多少回転しながら、今度は、その位置エネルギーを振動すなわち共鳴運動エネルギーに変換する。

低い周波数（８０Ｈｚ未満）の衝撃波列により、境界層の循環速度に対し低い循環速度で圧縮チャンバの内部にある漆喰を、激しく攪拌する。

この物理現象の結果として、振動と摩擦とのため、漆喰のコアで崩壊が発生する。生物組織のこれら複合構造の全てにおいて、部分的であれ全体的であれ、有機、無機、高分子複合分子がばらばらになる。この事象は、温度の幾何学的増加を伴うため、漆喰内に非常に高温に暴露される微小容積が生成されることもある。

この共鳴現象が発生する理由は、２９００ｒｐｍで回転するロータが、漆喰により加圧されるからである。漆喰が、中間ピストンとして作用し、これがロータシャフトを湾曲させて、大きな位置エネルギーを溜め込む。このエネルギーは、ロータシャフトに対する２トンの荷重と同等である

この時点で、ロータシャフトは、巨大なバネとして溜めた位置エネルギーを、機械的振動に戻す。つまり、衝撃波列を放出する。

境界層内では、境界層のつぶれが発生し、この場合、極端な圧力ピークが発生する間は特に急激なつぶれが発生する。

リアクタが共鳴を始めると、この事象は、瞬間的にエネルギーを大量に消費する。この課題を解決するため、電気モータシャフトにフライホイールが連結されており、これが運動エネルギーを構築する。

ロータが１００ｒｐｍで停止すると、ホイールが７４．５７０Ｊ／ｓ（約１００ＨＰ）を発生することにより、モータが電気的な同期から外れることを防止し、その配列における張力が続いて減少することを防止する。

この共鳴現象は、約１〜２秒間継続する。

次に、押出機のピストンに作用する液圧が１．５〜２秒除去され、衝撃波が新たに放出されるまで、ロータに対する漆喰の圧縮サイクルが繰り返される。全ての手順は、本発明の装置が備える適切なセンサに接続されているマイクロプロセッサにより、自動監視される。

押出機とリアクタ／ロータの両方とを動作させるこの同期方法により、電気モータエネルギーをホイールに置き換えることができるので、張力が低下して突然エネルギーが消耗してしまうことを防止する。

この圧縮及び減圧サイクルは、漆喰温度が約９２℃に達するまで繰り返される。装置のセンサが、この温度を検出する。

圧縮サイクル数は処理される廃棄物の性質によるが、この手順の段階は一般に２５〜５０秒間が必要である。

ｉ）最終手順段階
２５〜５０秒経過した後、リアクタの吐出弁が開き、漆喰に加えられるピストンの圧力により、境界層とリアクタの底部に配置された開口部とを介して、押出機が処理した漆喰を吐出して、ベルトコンベヤ上に配置する。ベルトコンベヤは、漆喰を貯蔵領域に送り、貯蔵領域において、漆喰は粒状形状に凝固してアグリゲートに変換される。

＜発明の装置の好ましい実施形態＞
以下に、この説明の添付の図面を参照しながら好適な実施形態について説明する。

粉砕圧砕機から生じる材料は、ベルトコンベヤを介して、液圧で動作しリアクタに接続されているピストン押出機に供給するホッパへと送られる。

図１は、押出機（１０２）とリアクタ（１１２）とを備える装置（１００）を概略で示す。

この漆喰は、ベルトコンベヤ（図示せず）を介して、押出機（１０２）のホッパ（１０１）に供給される。

押出機は、ピストン（１０４）が移動する押出シリンダ（１０３）を備える。ピストン（１０４）は、液圧ポンプ（図示せず）からの液圧により動作する。液圧ポンプは、ピストンを押出キャビティ（１０６）内に移動させる液圧シリンダ（１０５）を動作させる液圧を発生する。

押出キャビティは、内径が２０ｃｍのシリンダを備える。シリンダの内部でピストンが移動する。押出キャビティは、容積が略同じである（パイロットプラントの場合は、例えば、１０Ｌである）３つのセクションを有している。

押出キャビティのシリンダの第１セクションを、受動チャンバ（１０７）と呼ぶ。受動チャンバ（１０７）の内部で、ピストンが、第２セクションに達するまで４５ｃｍ移動し始める。第２セクションは、アクセスチャンバ（１１０）と呼ばれる。スペースの関係で、図１では、受動チャンバが他の２つのセクションより短く示されている。

４５ｃｍ長のアクセスチャンバは、ホッパ（１０１）に接続されている開口部（１０９）を有する。ホッパ（１０１）は、１０Ｌ分の漆喰をアクセスチャンバ内にロードする。この量の漆喰を押出機のシリンダのアクセスチャンバ内にロードすると、ホッパの漆喰流入弁（図示せず）が閉じられる。

次に、液圧により動作させられるピストンが、その容量の漆喰を圧して押出キャビティのシリンダの第３セクションに押し出す。５０ｃｍ長のこの第３セクションを、圧縮チャンバ（１１１）と呼ぶ。

この圧縮チャンバにおいて、ピストンにより加圧されている状態の漆喰がシリンダセクションを完全に充填し、押出機のシリンダの端部まで引き入れられる。

圧縮チャンバの端部は、リアクタ（１１２）と称する装置に密閉した状態で接続されている。

リアクタは、長さ２３ｃｍ、内径３０ｃｍの円筒形スチールドラム（１１３）である。その長手方向シャフトは水平に配置され、横方向に９０°で、開口部（１１４）を介して、押出機のシリンダの圧縮チャンバ（１１５）の端部に連結されている。押出シャフトは、押出キャビティにより画定されている。

このリアクタの長手方向シャフトは、回転スチールシャフト（１１６）で形成されている。回転スチールシャフト（１１６）は、リアクタの端部（又はヘッド）に配置されるベッド（１１７）に挿入される。このシャフトに沿って、複数のＳＡＥ５５６０スチールブレード（１０８）が存在する。これらの端部は、回転しながら切断、ハンマリング、穴あけ、及び圧撚りの役割を果たす。ブレードの端部とリアクタの壁又はドームとの間には、０．２ｍｍの厚さの隙間がある。

本発明の文脈において、このブレードの端部とリアクタの壁部との間の隙間、つまり自由空間をリアクタの境界層と称する。

リアクタの回転シャフトとブレードとを、あわせてロータと称する。さらに、このリアクタシャフトは、ロータを高速で回転させることができる電気モータ（図１では図示せず）に連結されている。

ブレードの自由端部は、外側表面を延出しており、その横幅は、リアクタの長手方向シャフトの方向において隣接するブレードの横幅に部分的に重複している。そのため、ブレードが回転すると、ブレード全てでカバーする面が連続面となる。なお、その横幅は、リアクタの長手方向シャフトの方向において、リアクタの一方の端部に一番近い外側表面の点からリアクタの反対側の端部に一番近い外側表面の点までの距離として理解されたい。

ブレードの数及びブレードの幾何形状のため、これが高速で回転することで、圧縮チャンバの端部に到達する時点では、漆喰には「見ていると見えなくなる壁」になっている。

この作用は、ブレードが速く回転するとこれを通過しようとする物体を排除する見えない壁となる、というファンブレードを例として想起すれば良く理解することができる。

図２は、ロータ（２００）の斜視図を示し、このロータは、ロータシャフト（１１６）に連結された７枚のブレード（１０８）から形成されている。

ロータシャフト（１１６）は、ＳＡＥ４１４０スチールから形成されている。その硬度は、２５Ｒｃ（ロックウェル硬度）を超え、直径は５０ｍｍ、ベッドサポート（シャフトの全長）は３０ｃｍである。

こうした対策により、シャフトの長手方向中央にリップルが発生し、振動が起き、基本波長と予想される高調波とに同調する。

ベッドのベアリング（ころ軸受とも称する）は、シャフトを含む。シャフトは、わずかな角度変動を許容し、シャフトのリップル及び共振を促進する。

シャフトにネジが切ってあり、ロータのブレードを互いに隔てるハブ（２０３）は、ブレードの間で湾曲した形状を有し、ロータシャフトにより形成されている背骨の脊椎骨として作用する。

枚数が可変で処理する都市廃棄物の種類に依存するブレード（図２の場合は７枚のブレード）は、ＳＡＥ５５６０スチールから形成され、それらの外周の核硬度は２５Ｒｃ及び４５Ｒｃである。

各ブレードの長さは２９．９６ｃｍであるが、その機能は、境界層に近いわずか３ｃｍの部分で発揮される。

このため、ロータは、共鳴するスチールであればいずれでも形成されるが、リアクタは共鳴が非常に低い鋳物で構成されている。

なお、リアクタは、共鳴すべきものではなく、非共鳴固体として作用するものである。共鳴してしまうと、ロータが発生する衝撃波による作用が失われてしまう。

ロータは、漆喰の処理を実行する内側ブレードと、ロータの端部に配置され、基本的に液圧シールとして作用するサイドブレードとを有する。

図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃ、図４Ｄ及び図４Ｅは、ロータシャフトを支持するブレードを示す図である。
図４Ａは、ロータシャフトを支持する内側ブレードを示す図である。
図４Ｂは、ロータシャフトを支持する内側ブレードを示す側面正面図である。
図４Ｃは、ＢーＢ線で切断した、内側ブレードの断面を示す図であり、図４Ｄは、ＡーＡ線で切断した、内側ブレードの断面を示す図である。
図４Ｅは、ロータシャフトを支持するサイドブレード（４００）のうちの１つを示す斜視図である。

ブレード（４００）は、ヘリックス（４０１）の形をした矩形の構成を有している。ヘリックス（４０１）は、矩形中央に位置した円形孔（４０２）を有し、２つのトラッピングハブの間でロータシャフトにねじ込まれるように設計されている。

ブレードの外面（４０３）は、リアクタの内壁の湾曲を模倣した縦円形を有している。これにより、孔の中央からヘリックスの外面までのブレードの直径において、外面とリアクタの壁部との間に０．２ｍｍの隙間を有することができる。

両方のサイドブレードは、ロータシャフトの２つの端部それぞれに位置し鏡像となっている。

図４Ｅは、ブレードを示し、その端部の１つにある湾曲部（４０４）は、ブレード平面の表面に対し迎角を有する。その角度は、回転面に対して０〜４０°である。

図３Ａ及び図３Ｂは、リアクタに連結された圧縮チャンバ部分の断面側面図を示す。

図３Ａは、リアクタの吐出弁（３００）が閉じた状態で、本発明の手順の最終段階で漆喰を処理しているリアクタの断面を示す。これらの最終段階の間、このリアクタは、矢印（３０１）が示す方向に反時計回りに回転するが、その間、漆喰はその反対方向、矢印（３０２）の方向に回転する。

これらの最終段階において、その特徴は、押出機のピストンの作用により漆喰を圧縮すること、ブレードが回る結果としての漆喰を排出すること、漆喰に強制的に境界層領域を通過させること、圧力によりロータシャフトが湾曲する間に蓄積した位置エネルギーをそのロータシャフトが振動又は共鳴エネルギーの形で出力すると激しい現象が発生すること、にある。このとき、リアクタの弁（３００）は液圧装置（３０３）により閉じられた状態であり、液圧装置（３０３）は、リアクタを完全にシールして、境界層領域の漆喰が開口部（３０４）から放出されることを防止する。

上記のように、一連の圧力及び減圧サイクルによって漆喰が完全に処理されたならば、リアクタの吐出弁が自動的に開き、漆喰は放出されて、ベルトコンベヤに送られる。

図３Ｂに示すように、手順のうちのこの最終段階は、装置の配列と一致している。

液圧装置（３０３）が、リアクタ（３００）の吐出弁を「開」位置まで引き上げると、矢印（３０５）の方向にベルトコンベヤ（図示せず）に向かって、境界層領域にある漆喰を、矢印（３０５）の方向にベルトコンベヤ（図示せず）に向けて開口部（３０４）から吐出することができる。

圧縮チャンバにある漆喰は、全て押出機のピストンにより境界層領域に向かって前進し、リアクタの吐出弁の開口部からベルトコンベヤに向かって吐出される。ベルトコンベヤは、凝固処理の開始段階にあった漆喰を、凝固が完了する貯蔵領域に向けて送り込む。

漆喰の凝固処理が終了すると、完全に不活性で汚染のないアグリゲートが得られる。このアグリゲートは砂のように作用するため、自然に帰することが可能である。

このアグリゲートは建設産業でも利用可能であり、道路の基礎を乾燥させるための環境に優しいレンガや、あらゆるタイプのビルにおける下地床を製造するために利用することができる。

図６は、ベルトコンベヤ（６００、６０１）を示す、本発明の装置の概略斜視図である。ベルトコンベヤ（６００、６０１）は、それぞれ、漆喰をホッパ（１０６）に供給するベルトコンベヤと、処理した漆喰をリアクタ（１１２）から取り出すベルトコンベヤとである。

図６は、また、リアクタ（１１２）に接続されている押出機の圧縮チャンバ（１１１）と、電気モータ（６０２）と、フライホイール（６０３）と、リアクタの吐出弁を開閉するための液圧装置（３０３）とを示す。

Claims (33)

1. 固体廃棄物から除去物を選定し準備する段階により漆喰を得ることを含む、固形都市廃棄物をアグリゲートに変換する方法であって、
   有機固形都市廃棄物及び無機固形都市廃棄物をアグリゲートに変換する装置（１００）の供給段階であって、前記装置は、押出機とリアクタとを備え、前記押出機は、押出シャフトを画定する押出キャビティ（１０６）の内部でピストン（１０４）が移動する押出シリンダ（１０３）を有し、前記押出キャビティの端部は、前記リアクタ（１１２）に密閉した状態で接続されており、前記リアクタの長手方向シャフトは、複数のブレード（１０８）が配置された回転シャフト（１１６）を含み、前記ブレードの端部と前記リアクタの壁部又はドームとの間には前記リアクタの境界層と称する隙間が存在し、前記リアクタの前記回転シャフトと前記ブレードとをあわせてロータと称する、供給段階と、
   前方に移動する前記押出機の前記ピストンにより、前記リアクタの前記ブレードに接触するまで前記漆喰を加圧して、前記ブレードで前記漆喰を排出することにより、前記押出チャンバの内部に前記漆喰を推し進め、結果として生じる圧力の増加により前記漆喰が前方に移動することを防止する、圧縮段階と、
   処理段階であって、
   ［ａ］前記ピストンが前方に移動することにより前記漆喰をさらに圧縮して、前記リアクタの前記境界層を強制的に通過させて、ペリメータフィルムを形成することと、
   ［ｂ］前記リアクタシャフトが共鳴を始めると、前記ロータシャフトが蓄積した位置エネルギーを衝撃波列の送出として放出することにより、前記押出キャビティ内部の前記漆喰を激しく攪拌し、さらに、前記境界層にある前記漆喰を、前記ロータシャフトの振動により発生する圧力ピークに暴露することと、
   ［ｃ］共鳴現象が終了したら、前記押出機の前記ピストンの圧力を低減することで前記漆喰を減圧し、再び共鳴を始めて衝撃波が新しく送出されるまで、前記ロータに対する前記漆喰の圧縮を繰り返すことと、
   ［ｄ］振動及び減圧のサイクルは、前記漆喰の温度が８５℃〜９８℃、好ましくは９２℃に達するまで繰り返されることと、
   を含む、処理段階と、
   吐出段階と、
   を備えることを特徴とする方法。
2. 前記選定し準備する段階が、
   ａ）固形都市廃棄物を、廃棄物処理プラントに供給することと、
   ｂ）袋があれば裂いてシュレッダ内に廃棄物をロードして、前記廃棄物の内容物を、広く露出する所定の速度のベルトコンベヤにアンロードして、リサイクル可能な廃棄物の初期選定を行うことと、
   ｃ）前記初期選定の間に、連続して次の廃棄物、
   ・電池、電子部品、マイクロプロセッサ、家庭用電気製品等を、手動又は機械的に、
   ・ボトル、ガラス容器及びプラスチック容器を、手動又は機械的に、
   ・強磁性金属類であるシート、鉄、ボルト、ネジ、くぎ、ヒンジ等を、磁気システムを介して、
   ・非鉄金属類である鉛、アルミニウム、青銅、銅、真鍮を、手動、機械的、電気機械的又は電磁的に、
   抽出し、処理プラント外でその処理を行うために、この廃棄物を送出することと、
   を含むことを特徴とする、
   請求項１に記載の方法。
3. 前記選定し準備する段階は、前記除去物を粉砕圧砕機内部で粉砕し圧砕することを含むことを特徴とする、
   請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記選定し準備する段階は、バインダ、好ましくはコンクリートを添加することを含み、前記添加されるコンクリートは、前記廃棄物量に対し、２０％〜３０％の重量であることを特徴とする、
   請求項１から３いずれか１項に記載の方法。
5. 前記選定し準備する段階は、割栗石を添加することを含むことを特徴とする、
   請求項１から４いずれか１項に記載の方法。
6. 前記選定し準備する段階は、前記漆喰成分のパーセンテージを調整することを含み、最終的な水の含有率パーセンテージが、前記漆喰の総重量の２５％〜３５％の範囲内になるまで、任意に水を添加することを特徴とする、
   請求項１から５いずれか１項に記載の方法。
7. 前記供給段階は、
   非均質で不揃いな表面に浮いている前記漆喰を「サプライヤ」により前記粉砕圧砕機から除去し、前記サプライヤは、前記粉砕圧砕機から除去される前記漆喰量を調整するマイクロプロセッシングユニットにより制御されることと、
   前記押出キャビティのアクセスチャンバに供給するホッパへ、ベルトコンベヤを介して前記漆喰の一部を送出することと、
   この漆喰の一部を吐出した後で、前記ホッパが有する前記漆喰用の流入弁が閉じられ、前記ピストンが、前記漆喰の容積を押し出して圧縮チャンバ内部へ引き入れることと、
   この圧縮チャンバにおいて、前記ピストンにより加圧されている状態の前記漆喰が前記圧縮チャンバのセクションを完全に充填し、前記押出機キャビティの端部まで引き入れられることと、
   を含むことを特徴とする、
   請求項１から６いずれか１項に記載の方法。
8. 前記供給段階において、前記押出機に供給される前記漆喰が、５〜１２ｍｍの間の粒度分布を有することを特徴とする、
   請求項１から７いずれか１項に記載の方法。
9. 前記圧縮段階において、
   前記ブレードに接触する前記物質を激しく排出し、前記漆喰内に圧力がかけることなく、続けて粉砕及び混合を行う第１の事象と、
   前記ピストンが前方に移動して、前記漆喰を前記ロータに対して押し出す結果、発生する第２の事象であって、前記漆喰が前記押出キャビティの内部で前記ロータの反対方向に回転し、前記漆喰の粉砕及び混合が発生する第２の事象と、
   前記漆喰をより弱く粉砕しかつより強く混合して、３〜７ｋｇ／ｃｍ^２の間の圧力を作用させる第３事象と、
   前記ピストンの圧力が上昇を続け、摩擦の作用により、前記漆喰の温度を６５°Ｃを越える温度、好ましくは７５°Ｃに達する第４の事象と、
   が発生することを特徴とする、
   請求項１から８いずれか１項に記載の方法。
10. 前記圧縮段階において、前記漆喰は９．５〜１１．５ｋｇ／ｃｍ^２の間の最終圧力に達することを特徴とする、
    請求項１から９いずれか１項に記載の方法。
11. 前記処理段階において、前記リアクタの前記境界層は、０．１〜０．５ｍｍの間、好ましくは０．２ｍｍの厚さを有することを特徴とする、
    請求項１から１０いずれかに記載の方法。
12. 前記処理段階において、前記押出キャビティ内の前記漆喰に対して、１１〜１４ｋｇ／ｃｍ^２の間の圧力、好ましくは１２ｋｇ／ｃｍ^２の圧力が加えられることを特徴とする、
    請求項１から１１いずれか１項に記載の方法。
13. 前記ロータは、２７００〜３１００ｒｐｍの間の速度、好ましくは２９００ｒｐｍの速度で回転することを特徴とする、
    請求項１から１２いずれか１項に記載の方法。
14. 前記処理段階において、前記衝撃波列は８０Ｈｚ未満であって、基本波と高調波とにより形成されていることを特徴とする、
    請求項１から１３いずれか１項に記載の方法。
15. 前記処理段階において、各共鳴及び減圧サイクルを１〜２秒継続することを特徴とする、
    請求項１から１４いずれか１項に記載の方法。
16. 前記処理段階において、各共鳴サイクル間の前記漆喰の前記減圧は、１．５〜２秒継続することを特徴とする、
    請求項１から１５いずれか１項に記載の方法。
17. 前記処理段階は、２５〜５０秒の間継続することを特徴とする、
    請求項１から１６いずれか１項に記載の方法。
18. 前記吐出段階において、前記ピストンが前記漆喰を圧する結果として、前記リアクタの吐出弁が開き、前記境界層と前記リアクタの底部に配置された開口部とを介して、処理した前記漆喰を吐出してベルトコンベヤ上に配置すると、前記漆喰は前記ベルトコンベヤにより貯蔵領域に送られて、前記貯蔵領域において、粒状形状に凝固してアグリゲートに変換されることを特徴とする、
    請求項１から１７いずれか１項に記載の方法。
19. 有機固形都市廃棄物及び無機固形都市廃棄物をアグリゲートに変換する装置（１００）であって、
    リアクタに接続されている押出機を備え、
    前記押出機は、押出シャフトを画定する押出キャビティ（１０６）の内部でピストン（１０４）が移動する押出シリンダ（１０３）を備え、
    前記押出キャビティの端部は、リアクタ（１１２）に密閉した状態で接続されており、
    前記リアクタは、その長手方向シャフトが開口部により前記押出機（１１４）のシリンダの前記押出キャビティの端部に連結された、回転対称なドラム（１１３）であり、
    前記リアクタの前記長手方向シャフトは、前記リアクタの端部に配置されたベッド（１１７）に挿入されている回転シャフト（１１６）を備え、前記シャフトには複数のスチールブレード（１０８）が配置されており、前記ブレードの端部と前記リアクタの前記壁又はドームとの間に前記リアクタの境界層と称する隙間が存在し、
    前記リアクタの前記回転シャフトと前記ブレードとをあわせてロータと称し、
    前記リアクタは吐出弁（３００）を有する、
    ことを特徴とする装置。
20. 前記ピストンを前記押出キャビティ（１０６）内で移動させる液圧シリンダ（１０５）を動作させる液圧を発生する液圧ポンプを備えることを特徴とする、
    請求項１９に記載の装置。
21. 前記押出キャビティは、前記ピストンが中を移動するシリンダを備え、前記押出キャビティは、受動チャンバ（１０７）と呼ばれる第１セクションと、第２セクションすなわちアクセスチャンバ（１１０）と、第３セクションすなわち圧縮チャンバ（１１１）と、の３つのセクションを有することを特徴とする、
    請求項１９又は２０に記載の装置。
22. 前記シリンダは、２０ｃｍの内径を有することを特徴とする、
    請求項２１に記載の装置。
23. 各セクションは、１０Ｌの容積を有することを特徴とする、
    請求項２１又は２２に記載の装置。
24. 前記アクセスチャンバ内に配置された開口部（１０９）に接続されている、停止弁を有する供給ホッパ（１０１）を備えることを特徴とする、
    請求項２１から２３のいずれか１項に記載の装置。
25. 前記リアクタは、長さが２３ｃｍで内径が３０ｃｍの円筒形スチールドラム（１１３）であることを特徴とする、
    請求項１９から２４のいずれか１項に記載の装置。
26. 前記リアクタの前記境界層は、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍの間、好ましくは０．２ｍｍの厚さを有することを特徴とする、
    請求項１９から２５のいずれか１項に記載の装置。
27. 前記ロータ（２００）は、前記ロータシャフト（１１６）に連結された７枚のブレード（１０８）で形成されており、前記シャフトは、同じＳＡＥ４１４０スチールで製造され、その硬度は２５Ｒｃを越え、５０ｍｍの直径を有し、３０ｃｍのベッドサポートを有していることを特徴とする、
    請求項１９から２６のいずれか１項に記載の装置。
28. 前記ベッドの前記ベアリングが前記ロータシャフトを含むことにより、ごく小さな角度変動が可能であることを特徴とする、
    請求項１９から２７のいずれか１項に記載の装置。
29. 前記シャフトにねじ込まれていて、前記ロータの前記ブレードを互いに隔てるハブ（２０３）が、互いに異なる対向面を有しており、これにより、前記ロータシャフトから離れにしたがって拡大する隙間を生成することを特徴とする、
    請求項１９から２８のいずれか１項に記載の装置。
30. 前記ブレードは、スチールで製造され、その外周の核硬度が２５Ｒｃ及び４５Ｒｃであることを特徴とする、
    請求項１９から２９のいずれか１項に記載の装置。
31. 前記リアクタは、鋳物により製造されていることを特徴とする、
    請求項１９から３０のいずれか１項に記載の装置。
32. 前記ブレードの前記自由端部は、外側表面を延出しており、その横幅は、前記リアクタの前記長手方向シャフトの方向において隣接する前記ブレードの横幅に部分的に重複しており、前記ブレードが回転すると、前記ブレード全てでカバーする面が連続面となり、前記横幅は、前記リアクタの前記長手方向シャフトの方向において、前記リアクタの一方の端部に一番近い前記外側表面の点から前記リアクタの反対側の端部に一番近い前記外側表面の点までの距離であることを特徴とする、
    請求項１９から３１のいずれか１項に記載の装置。
33. 前記リアクタ（１１２）は、前記押出プレスの前記シリンダの前記押出キャビティの前記端部と、前記押出シャフトに対して９０°で横方向に連結されていることを特徴とする、
    請求項１９から３２のいずれか１項に記載の装置。

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