JP2023163576A - 乾燥炭化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】全体の構成を簡易化してコストを低減することができると共に、設置スペースも大幅に削減することが可能となり、作業時間も短縮することができる乾燥炭化装置を提供する。【解決手段】縦型の円筒形状をなし被処理物が投入される本体槽１１と、該本体槽１１内で軸心に沿う回転軸２０周りに設けられ、被処理物を回転により巻き上げつつ遠心力で伝熱面１２ａに押し付ける上下複数段の回転巻上羽根３０と、を有する。本体槽１１内は、その上部より投入された被処理物を、上方回転巻上羽根３０Ａの回転により乾燥させる乾燥領域１１ａと、その下方で乾燥済みの被処理物を受け入れ、該被処理物を、下方回転巻上羽根３０Ｂの回転により炭化させる炭化領域１１ｂとに、隔壁１１０を介して区画されている。【選択図】図１

Description

本発明は、縦型の円筒形状をなし被処理物が投入される本体槽と、該本体槽内で軸心に沿う回転軸周りに設けられ、被処理物を回転により巻き上げつつ遠心力で前記本体槽内周の伝熱面に押し付ける上下複数段の回転巻上羽根と、を有する乾燥炭化装置に関する。

従来より、粒状、粉末状、液状、塊状等と種々様々な被処理物を乾燥させた後、続けて炭化させる乾燥炭化装置が知られている。特に本出願人は、サイクロンフィンと呼ばれる独自の羽根の開発により、理想の乾燥条件ないし炭化条件を実現することができる乾燥炭化装置を既に提案している（例えば特許文献１，２参照）。

このような乾燥炭化装置は、縦型の円筒形状の本体槽内に投入された被処理物を、回転軸に取り付けられた回転巻上羽根の回転により、本体槽内壁の伝熱面に薄膜状に押し付けられて乾燥させる乾燥機と、この乾燥機と同様の構成で、乾燥機で生成された乾燥物を、さらに高温かつ無酸素状態で炭化させる炭化機とを、それぞれ並設したものであった。

特開平１０－１８５１３８号公報 特開２０１１－０６３７４３号公報

しかしながら、前述した特許文献１，２に記載された乾燥炭化装置では、乾燥機と炭化機とが、同様な構成であるにも関わらず、別々の本体槽等を備えた装置として構成されていた。そのため、装置全体として大掛かりとなるだけでなく、乾燥機から炭化機へ被処理物を移送する配管設備も必要となり、コストが嵩むものとなり、また、設置するために広いスペースが必要であるという問題点があった。さらに、乾燥機から乾燥物を炭化機まで移送することにより、作業時間も長くなるという問題点もあった。

本発明は、前述したような従来の技術が有する問題点に着目してなされたものであり、乾燥機と炭化機とを１つの装置としてまとめて構成したことにより、全体の構成を簡易化してコストを低減することができると共に、設置スペースも大幅に削減することが可能となり、省スペース化の要請にも応じることができ、さらに、作業時間も短縮することができる乾燥炭化装置を提供することを目的としている。

前述した目的を達成するため、本発明の一態様は、
縦型の円筒形状をなし被処理物が投入される本体槽と、該本体槽内で軸心に沿う回転軸周りに設けられ、被処理物を回転により巻き上げつつ遠心力で前記本体槽内周の伝熱面に押し付ける上下複数段の回転巻上羽根と、を有する乾燥炭化装置において、
前記本体槽内は、該本体槽の上部より投入された被処理物を、前記回転巻上羽根の回転により乾燥させる乾燥領域と、該乾燥領域の下方で乾燥済みの被処理物を受け入れ、該被処理物を、前記回転巻上羽根の回転により炭化させる炭化領域とに、隔壁を介して区画されたことを特徴とする。

本発明に係る乾燥炭化装置によれば、乾燥機と炭化機とを１つの装置としてまとめて構成したことにより、全体の構成を簡易化してコストを低減することができると共に、設置スペースも大幅に削減することが可能となり、省スペース化の要請にも応じることができ、しかも、被処理物の乾燥処理ないし炭化処理を効率良く実行することが可能となり、作業時間も短縮することができる。

本発明の実施形態に係る乾燥炭化装置の内部構造を概略的に示す縦断面図である。 本発明の実施形態に係る乾燥炭化装置の全体的な構成と処理を概略的に示すフロー図である。 本発明の実施形態に係る乾燥炭化装置における処理中の被処理物の様子を示す説明図である。

以下、図面に基づき、本発明を代表する実施形態を説明する。
本実施形態に係る乾燥炭化装置１０は、本体槽１１に投入された被処理物を、本体槽１１内で鉛直軸心に沿って延びる回転軸２０に設けられた上下複数段の回転巻上羽根３０の回転により、先ずは乾燥処理により乾燥物を生成し、次いで乾燥物を炭化処理して炭化物を生成するための装置である。ここで被処理物は、生ゴミ、残飯、食品残滓、汚泥、スラッジ、家畜糞尿等と多岐に渡り、その形態も、粒状、粉末状、液状、塊状等、種々様々で、水分含量も多様である。

図１は、本実施形態に係る乾燥炭化装置１０の内部構造を示す縦断面図である。図２は、本実施形態に係る乾燥炭化装置１０の全体的な構成と処理を概略的に示すフロー図である。図１ではハッチングを省略している。各図における各構成要素の相対的な寸法や形状等は、適宜設計変更されるものであり、実際とは異なる場合がある。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではなく、既に周知な事項の詳細な説明や、実質的に同一の構成に対する重複説明等は、適宜省略する場合がある。

＜本体槽１１について＞
図１に示すように、本体槽１１は、縦型の円筒形状に金属材により形成され、外周をなす周壁部１２と、下側を塞ぐ底面部１４と、上側を塞ぐ上面部１５と、により内部が閉じられている。本体槽１１は、脚部１によってフロア上に軸心が鉛直となる姿勢で設置される。本体槽１１の周壁部１２の内周面（本体槽内周）は、加熱手段からの熱を被処理物に伝える伝熱面１２ａとなる。加熱手段は、例えば、本体槽１１の周壁部１２の外周面（本体槽外周）を囲むように形成したジャケット１３と、このジャケット１３に接続され、ジャケット１３内に熱風を送り込む熱風発生炉４０（図２参照）と、を備えている。

ジャケット１３は、周壁部１２の外周面をその最下端から上端付近に亘って囲うように形成され、その内部は中空となっている。ジャケット１３には、熱風をジャケット１３内に受け入れる熱風流入部１３ａと、余分な熱風をジャケット１３外に排出する熱風流出部１３ｂと、が設けられている。熱風流入部１３ａは、ジャケット１３のうち後述する本体槽１１の炭化領域１１ｂに重なる部位の下側（例えば最下端）に、配管を接続可能な管状に設けられている。

熱風流出部１３ｂは、ジャケット１３のうち後述する乾燥領域１１ａに重なる部位の上側（例えば最上端）に、配管を接続可能な管状に設けられている。図２に示すように、熱風流出部１３ｂに接続された排気ラインをなす配管の終端側には、ブロワー５０が設けられており、熱風流出部１３ｂから排出された熱風は、例えば大気中に放出される。なお、ジャケット１３の内部は、熱風流出部１３ｂから導入された熱風を伝熱面１２ａの全周に亘って上方へ行き渡らせるように螺旋状の仕切板が設けられている。

また、加熱手段の他の例として、後述する熱風発生炉４０からの熱風の代わりに、蒸気をジャケット１３内に送り込むように構成したり、あるいは、ジャケット１３内に収容した熱媒体と、ジャケット１３の外周に配設した電気ヒーターとから構成しても良い。すなわち、電気ヒーターからの熱を熱媒体を介して伝熱面１２ａに伝えるものである。さらに構成を簡略化して、ジャケット１３の外周に配設した電気ヒーターの熱を伝熱面１２ａに直接伝えるようにしても良い。このように加熱手段には種々のものが考えられる。

本体槽１１の内部は、その上部より投入された被処理物を乾燥させる乾燥領域１１ａと、その下方で乾燥済みの被処理物を受け入れて炭化させる炭化領域１１ｂとに、隔壁１１０を介して区画されている。隔壁１１０は、例えば、本体槽１１の軸心と直交する円板状に形成され、周壁部１２を高さ方向に略２等分する位置に設けられている。隔壁１１０は、乾燥領域１１ａの底面をなしている。なお、本体槽１１は、周壁部１２が後述のジャケット１３と共に、隔壁１１０より下側の位置で上下に２分割されており、上下間の接合部１８で分離可能に組み合わされている。これにより、本体槽１１内への部品の組み付けや保守点検が可能となる。

乾燥領域１１ａは、本体槽１１内の上半側であり、後述の供給管１６より投入された被処理物を、当該領域に位置する上方回転巻上羽根３０Ａの回転により巻き上げつつ遠心力により伝熱面１２ａに押し付ける乾燥処理により、乾燥物を生成する領域である。乾燥領域１１ａには、上面部１５にある通気口１５ａ（図２参照）から空気が供給される。一方、炭化領域１１ｂは、本体槽１１内の下半側であり、乾燥領域１１ａより落下した乾燥物を受け入れて、当該領域に位置する下方回転巻上羽根３０Ｂの回転により巻き上げつつ遠心力により伝熱面１２ａに押し付ける炭化処理により、炭化物を生成する領域である。

隔壁１１０における偏心した位置には、シャッター１１１ａより開閉可能な落下口１１１が設けられている。シャッター１１１ａは、例えばソレノイド１１１ｂ等によって開閉駆動される。落下口１１１は、通常はシャッター１１１ａによって閉じられているが、開状態のときは、この落下口１１１を通じて乾燥領域１１ａ内の被処理物が炭化領域１１ｂへ重力で自然落下するように構成されている。なお、落下口１１１は、１つだけに限らず複数設けても良い。

隔壁１１０の中央には、後述する上方回転軸２０Ａの下端を回転可能に支える下軸受け部を兼ねた連通部１２０が設けられている。連通部１２０は、隔壁１１０の中央に貫通した状態で固定された軸受け円筒部材１２１と、この円筒部材１２１の上面開口を上から囲うように被さる状態で上方回転軸２０Ａの途中に固定された覆い円筒部材１２２と、を備えてなる。軸受け円筒部材１２１の途中で隔壁１１０より下方の炭化領域１１ｂに位置する箇所には、その内部に連通する通気口１２１ａが設けられている。

軸受け円筒部材１２１の内側は、通気口１２１ａを通じて炭化領域１１ｂに連通すると共に、円筒部材１２１の上面開口と覆い円筒部材１２２との隙間を通じて乾燥領域１１ａに連通している。このような連通部１２０によって、炭化領域１１ｂで発生する廃ガスは乾燥領域１１ａに送り込まれる一方、乾燥領域１１ａにおける被処理物が連通部１２０から炭化領域１１ｂへ落下しないように構成されている。なお、後述する上方回転巻上羽根３０Ａは、覆い円筒部材１２２の外周下端側に固定されており、上方回転巻上羽根３０Ａは上方回転軸２０Ａと一体に回転する。

また、本体槽１１の内部に被処理物を供給したり外部に排出する構成は様々である。本実施形態では、本体槽１１の上面部１５付近の周壁部１２に供給管１６を接続する一方、底面部１４付近の周壁部１２に排出管１７を接続している。供給管１６には、図示省略した被処理物の受入れ用のホッパーを接続する投入口１６ａと、この投入口１６ａを開閉するシャッター１６ｂが設けられている。シャッター１６ｂは、例えばソレノイド１６ｃ等によって開閉駆動される。また、供給管１６内には、投入口１６ａに投入された被処理物を本体槽１１内の上面部１５付近、すなわち乾燥領域１１ａの上部に移送する供給スクリュー１６ｄが回転可能に設けられている。供給スクリュー１６ｄは、例えば駆動モータ１６ｅ等によって回転駆動される。

一方、排出管１７には、外部に開口する排出口１７ａと、この排出口１７ａを開閉するシャッター１７ｂが設けられている。シャッター１７ｂは、例えばソレノイド１７ｃ等によって開閉駆動される。また、排出管１７内には、本体槽１１内の底面部１４付近、すなわち炭化領域１１ｂの底部から炭化済みの被処理物（炭化物）を排出口１７ａまで移送する排出スクリュー１７ｄが回転可能に設けられている。排出スクリュー１７ｄは、例えば駆動モータ１７ｅ等によって回転駆動される。

このような構成によれば、被処理物は、供給管１６から供給スクリュー１６ｄの回転駆動によって本体槽１１内の乾燥領域１１ａに供給される。一方、本体槽１１内の炭化領域１１ｂで処理後の炭化物は、排出口１７ａから排出スクリュー１７ｄの回転駆動によって外部に排出される。これにより、被処理物の供給を区切って、間欠的に炭化物を得るバッチ式の処理だけでなく、被処理物を連続的に供給しながら後述する乾燥処理ないし炭化処理を実行し、炭化物を連続的に排出する連続式の処理が可能となる。

あるいは、図示省略したが、本体槽１１の上面部１５の一部に開閉可能な供給口を設けて、この供給口より被処理物を内部に投入する一方、本体槽１１の底面部１４付近に開閉可能な排出口を設けて、この排出口より炭化物を外部に排出するように構成しても良い。このような構成によれば、全ての処理工程が終了するまで、途中で被処理物の供給ないし排出を行わないバッチ式の処理を行うものとなる。

また、本体槽１１のうち乾燥領域１１ａには、本体槽１１内で発生した廃ガスを外部に排出する廃ガス排気部１９が設けられている。廃ガス排気部１９の基端口は、上面部１５に連通接続されている。廃ガス排気部１９は、例えば煙突状に形成されており、配管を介して後述する熱風発生炉４０（図２参照）に排ガスを供給するように接続されている。廃ガス排気部１９の途中には、開閉可能なシャッター１９ａが設けられており、シャッター１９ａが開いた時に廃ガスを排出するように構成されている。シャッター１９ａは、例えばソレノイド１９ｂ等によって開閉駆動される。

＜回転軸２０について＞
図１に示すように、本体槽１１内には、その鉛直軸心に沿って延びる回転軸２０が配設されている。回転軸２０は、乾燥領域１１ａに配される上方回転軸２０Ａと、炭化領域１１ｂに配される下方回転軸２０Ｂと、に上下に分断されている。以下の説明で、上方回転軸２０Ａと下方回転軸２０Ｂとを総称するときは、単に回転軸２０と表記する。

上方回転軸２０Ａは、上端部が、本体槽１１の上面部１５の中央上側に設けられた上方軸受部２１に回転可能に軸支され、下端部は、隔壁１１０の中央を貫通した前述の軸受け円筒部材１２１に回転可能に軸支されている。ここで上方軸受部２１の上方に突出した上方回転軸２０Ａの上端部には、上駆動モータ２３がギヤボックス２３ａを介して動力伝達可能に連結されている。上方回転軸２０Ａは、上駆動モータ２３によって一方向へ軸心を中心に回転駆動される。

一方、下方回転軸２０Ｂは、下端部が、本体槽１１の底面部１４の下方に設けられた下方軸受部２２に回転可能に軸支され、上端部は、そのまま立設された状態となる。ここで下方軸受部２２の下方に突出した下方回転軸２０Ｂの下端部には、下駆動モータ２４がギヤボックス２４ａを介して動力伝達可能に連結されている。下方回転軸２０Ｂは、下駆動モータ２４によって前記上方回転軸２０Ａと同様に一方向へ軸心を中心に回転駆動される。

＜回転巻上羽根３０について＞
図１に示すように、回転軸２０には、被処理物を回転により巻き上げつつ遠心力で伝熱面１２ａに押し付ける上下複数段の回転巻上羽根３０が支持されている。すなわち、上方回転軸２０Ａには、乾燥領域１１ａに配される上方回転巻上羽根３０Ａが支持され、下方回転軸２０Ｂには、炭化領域１１ｂに配される下方回転巻上羽根３０Ｂが支持されている。以下の説明で、上方回転巻上羽根３０Ａと下方回転巻上羽根３０Ｂとを総称するときは、単に回転巻上羽根３０と表記する。

上方回転巻上羽根３０Ａは、上駆動モータ２３の駆動により上方回転軸２０Ａと一体に一方向へ回転する。一方、下方回転巻上羽根３０Ｂは、下駆動モータ２４の駆動により下方回転軸２０Ｂと一体に同じく一方向へ回転する。ここで上方回転巻上羽根３０Ａ（上駆動モータ２３）と下方回転巻上羽根３０Ｂ（下駆動モータ２４）の回転駆動は、それぞれ別々に制御可能に構成されている。

回転巻上羽根３０は、回転軸２０を中心に円周方向に並ぶように配された複数の基羽根３１から成る。本実施形態では、上方回転巻上羽根３０Ａは、２枚の基羽根３１を備えている。また、下方回転巻上羽根３０Ｂも、同様に２枚の基羽根３１を備えている。各基羽根３１は、それぞれ同一形状に形成されており、位相が略１８０度ずれた状態に配置されている。

各基羽根３１は、平面視でそれぞれが円周方向に延び、被処理物をそれぞれの始端側から載せて終端側へ移動させつつ巻き上げ可能な平坦面３１ａ（図３参照）を備えている。この平坦面３１ａは、回転巻上羽根３０の回転方向と逆方向に向かい始端側から終端側にかけて斜め上方へ延びるように形成されている。すなわち、各基羽根３１は、被乾燥物を平坦面３１ａ上に載せて巻き上げつつ、遠心力（図３参照）によって前記伝熱面１２ａに押し付けるように構成されている。

各基羽根３１の平坦面３１ａの外周端は、本体槽１１の伝熱面１２ａと近接した円弧状となっている。ここで平坦面３１ａの外周端と伝熱面１２ａとの間には、各基羽根３１の回転を許容する隙間Ｕ（図３参照）が確保されている。なお、基羽根３１の平坦面３１ａの高い位置となる終端側は、回転方向と反対の方向に隣接する基羽根３１の平坦面３１ａの低い位置となる始端側の上にオーバーラップさせても良い。

各基羽根３１は、それぞれ回転軸２０から径方向に延在させた取付アーム３２の先端に始端側が連結されている。取付アーム３２は、回転軸２０の軸方向と直交する平面上に展開するように配され、それぞれが対応する基羽根３１を支持している。本実施の形態では、基羽根３１と取付アーム３２とは一体成形されたものであり、一枚の金属板を裁断して曲げ加工することにより構成されている。

詳しく言えば、上方回転巻上羽根３０Ａにおける取付アーム３２の基端は、上方回転軸２０Ａに直接ではなく、覆い円筒部材１２２の外周下端側に固定されている。一方、下方回転巻上羽根３０Ｂにおける取付アーム３２の基端は、下方回転軸２０Ｂに直接固定されている。なお、各取付アーム３２は、その幅方向において基羽根３１の平坦面３１ａの傾斜に合わせて斜めに傾いている。

各基羽根３１の終端側や途中も、必要に応じて回転軸２０から径方向に延在させた別体の取付アーム３２により支持しても良い。この場合、取付アーム３２の先端は、各基羽根３１の平坦面３１ａの裏側に固定される。また、各基羽根３１は、取付アーム３２を介さずに、それぞれ始端側を回転軸３０に直接連結して、始端側から終端側にかけて伝熱面１２ａに徐々に近接する形状としても良い。

なお、回転巻上羽根３０を構成する基羽根３１の数は、図示した２枚に限られるものではなく、３枚あるいは４枚以上で構成しても良い。各基羽根３１の具体的な長さや横幅の寸法も、適宜定め得る設計事項である。また、本実施形態では、上方回転軸２０Ａと下方回転軸２０Ｂとに、それぞれ１段ずつ回転巻上羽根３０を取り付けたが、本体槽１１の高さや寸法に応じて、２段以上の回転巻上羽根３０を取り付けても良く、上方回転軸２０Ａと下方回転軸２０Ｂとで、回転巻上羽根３０を取り付ける段数を異ならせても良い。

＜熱風発生炉４０について＞
図２に示すように、本体槽１１の傍らには、熱風発生炉４０が本体槽１１と並列する状態で立設されている。熱風発生炉４０は、本体槽１１内で発生した廃ガスを導き直接燃焼させて無害化する炉である。ここでの廃ガスは、水蒸気のほか、臭気成分やＣＯＤ、ＢＯＤ成分を含むものである。熱風発生炉４０は、立設された円筒状の炉筒４１と、炉筒４１内の上部に設けられたバーナー４２と、を備えている。

炉筒４１の上部には、外部から内部のバーナー４２付近に連通する管状の排ガス供給部４３が設けられている。炉筒４１の下部には、内部から外部に連通する管状の熱風排出部４４が設けられている。排ガス供給部４３は、本体槽１１の上面部１５にある廃ガス排気部１９に配管を介して接続されている。熱風排出部４４は、本体槽１１のジャケット１３にある熱風流入部１３ａに配管を介して接続されている。

すなわち、熱風発生炉４０と本体槽１１とは、廃ガス排出ラインをなす配管で接続されていると共に、熱風供給ラインをなす配管で接続されている。これにより、本体槽１１内の廃ガスは、熱風発生炉４０内に導かれて燃焼し、燃焼によって生じた排気ガスは熱風として本体槽１１のジャケット１３内に導かれ、熱風発生炉４０は、本体槽１１の伝熱面１２ａを加熱するための加熱手段を構成している。

＜乾燥炭化装置１０の作用＞
次に、本実施形態に係る乾燥炭化装置１０の作用について説明する。
図２おいて、乾燥炭化装置１０では、先ず本体槽１１の上側の乾燥領域１１ａで被処理物の乾燥処理を行い、次いで本体槽１１の下側の炭化領域１１ｂで被処理物の炭化処理を行う。炭化領域１１ｂでの炭化処理に際しては、同時に乾燥領域１１ａで新たな乾燥処理を行うこともできる。これにより、１つの乾燥炭化装置１０だけで、被処理物の乾燥処理および炭化処理を連続的かつ同時に行うことが可能となる。

最初に本体槽１１の乾燥領域１１ａでは、供給管１６から供給スクリュー１６ｄの回転駆動によって被処理物が供給される。このとき、熱風発生炉４０の駆動により、ジャケット１３内には熱風が導かれて伝熱面１２ａが加熱されている。乾燥領域１１ａに供給された被処理物は、上方回転軸２０Ａの回転駆動による上方回転巻上羽根３０Ａの回転によって、乾燥領域１１ａで上方へ巻き上げられる。

すなわち、上方回転巻上羽根３０Ａが回転すると、各基羽根３１ごとに被処理物が始端側から平坦面３１ａ上に載り、平坦面３１ａに沿って終端側へ移動していく。このとき、被処理物には上方へ向かわせる力が働き、被処理物は巻き上げられると共に、遠心力によって伝熱面１２ａに押し付けられる（図３参照）。これにより、被処理物は、水分が蒸発し乾燥する。

さらに、次述する炭化領域１１ｂにおける炭化処理も同時に進行している場合、炭化処理により発生する廃ガスが、連通部１２０を通じて乾燥領域１１ａに送り込まれる。これにより、被処理物の薄膜状の内周側からも加熱することができ、被処理物の水分蒸発が推進されるため、乾燥領域１１ａにおける被処理物の乾燥効率をよりいっそう高めることができる。ここでの廃ガスは、乾燥済みの被処理物をさらに炭化する際に生じるものであり、主に水蒸気を含む熱風である。

乾燥領域１１ａにおける廃ガスは、上面部１５にある廃ガス排気部１９から外部へ排出され、配管を通して熱風発生炉４０に導かれる。炉筒４１の排ガス供給部４３から導入された廃ガスは、水蒸気のほか、臭気成分やＣＯＤ、ＢＯＤ成分を含むものであり、バーナー４２によって燃焼されて無害化される。このとき発生する熱風は、炉筒４１の熱風排出部４４から配管を介してジャケット１３の下部にある熱風流入部１３ａからジャケット１３内に送られ、伝熱面１２ａを加熱する。

熱風発生炉４０からジャケット１３に導入された熱風は、ジャケット１３に下部から上部へ循環するに従い温度は徐々に下がるが、乾燥領域１１ａを囲う部分でも乾燥処理に十分な高温に保たれている。しかも、乾燥領域１１ａには、前述したように、炭化領域１１ｂからの排ガスが直接導入されるため、最初に被処理物を十分に乾燥させることができる。なお、ジャケット１３内の上部に到達した熱風は、ジャケット１３の上部にある熱風流出部１３ｂから配管を通り、ブロワー５０によって大気中に放出される。

このように、乾燥領域１１ａにおける乾燥処理は、例えば１～２時間ほど実行することにより、最初の被処理物の重量を、例えば５分の１程度まで減じることができる。乾燥領域１１ａにおいて乾燥された被処理物は、本体槽１１の隔壁１１０にある落下口１１１のシャッター１１１ａを開くことにより、落下口１１１から下方の炭化領域１１ｂへそのまま落下させることができる。ここでシャッター１１１ａは、例えばソレノイド１１１ｂ等によって開閉駆動されるため、任意のタイミングで通常の閉じた状態から開いた状態へと制御することができる。

そして、炭化領域１１ｂにおいて、乾燥された被処理物は引き続き炭化される。炭化領域１１ｂには、乾燥領域１１ａのような通気口１５ａはなく、連通部１２０では、炭化領域１１ｂから乾燥領域１１ａに向かって廃ガスが流れることになる。よって、炭化領域１１ｂにおける炭化処理中は、ほぼ無酸素状態に保たれて酸素の混入による燃焼を防ぐことができる。

炭化領域１１ｂを覆うジャケット１３の下部は、熱風発生炉４０から最初に熱風が送られる。そのため、乾燥領域１１ａを覆うジャケット１３の上部よりも高温となり、伝熱面１２ａの温度を炭化に適した高温に加熱することができる。そして、炭化領域１１ｂにおける処理物は、下方回転軸２０Ｂの回転駆動による下方回転巻上羽根３０Ｂの回転によって、炭化領域１１ｂで上方へ巻き上げられる。

すなわち、下方回転巻上羽根３０Ｂが回転すると、各基羽根３１ごとに被処理物が始端側から平坦面３１ａ上に載り、平坦面３１ａに沿って終端側へ移動していく。このとき、被処理物には上方へ向かわせる力が働き、被処理物は巻き上げられると共に、遠心力によって伝熱面１２ａに押し付けられる（図３参照）。これにより、既に乾燥された被処理物からは、さらに水分が蒸発して炭化する。また、炭化処理において発生した廃ガスは、前述したように連通部１２０より乾燥領域１１ａへ導入され、乾燥処理に利用することができる。

このように、炭化領域１１ｂにおける炭化処理は、例えば１～２時間ほど実行することにより、乾燥領域１１ａから送られてきた乾燥済みの被処理物の重量を、さらに例えば４分の１程度まで減じることができる。そして、炭化された被処理物は、炭化領域１１ｂの下部にある排出管１７から排出スクリュー１７ｄの回転駆動によって外部に排出される。なお、炭化された被処理物（炭化物）は、例えば土壌改良剤、廃水処理剤、燃料等として再利用することができる。

以上のように、本乾燥炭化装置１０によれば、炭化領域１１ｂから炭化された被処理物が排出されると、排出された分だけ、再び乾燥領域１１ａから乾燥済みの被処理物を炭化領域１１ｂへ落下させ、さらに、乾燥領域１１ａには新たに被処理物が供給される。これにより、本乾燥炭化装置１０では、連続的に被処理物の乾燥処理ないし炭化処理を同時に行うことができ、２つの処理にかかる作業時間も全体として大幅に短縮される。

［本発明の構成と作用効果］
以上、本発明の各種実施形態について説明したが、本発明は前述した各種実施形態に限定されるものではない。前述した各種実施形態から導かれる本発明について、以下に説明する。

先ず、本発明は、縦型の円筒形状をなし被処理物が投入される本体槽１１と、該本体槽１１内で軸心に沿う回転軸２０周りに設けられ、被処理物を回転により巻き上げつつ遠心力で前記本体槽１１内周の伝熱面１２ａに押し付ける上下複数段の回転巻上羽根３０と、を有する乾燥炭化装置１０において、
前記本体槽１１内は、該本体槽１１の上部より投入された被処理物を、前記回転巻上羽根３０の回転により乾燥させる乾燥領域１１ａと、該乾燥領域１１ａの下方で乾燥済みの被処理物を受け入れ、該被処理物を、前記回転巻上羽根３０の回転により炭化させる炭化領域１１ｂとに、隔壁１１０を介して区画されたことを特徴とする。

このような乾燥炭化装置１０によれば、本体槽１１の上部より投入された被処理物は、先ず乾燥領域１１ａで回転巻上羽根３０の回転により伝熱面１２ａに押し付けられて乾燥される。次いで乾燥された被処理物は、乾燥領域１１ａの下方の炭化領域１１ｂで回転巻上羽根３０の回転により伝熱面１２ａに押し付けられて炭化される。

このように本装置１０では、従来の乾燥機と炭化機とを１つの装置としてまとめて構成したことにより、全体の構成を簡易化してコストを低減することができると共に、設置スペースも大幅に削減することが可能となり、省スペース化の要請にも応じることができる。さらに、本装置１０では、被処理物の乾燥処理ないし炭化処理を同時に行うことが可能であり、２つの処理にかかる作業時間も全体として大幅に短縮することができる。

また、本発明では、前記隔壁１１０に設けられ、シャッター１１１ａより開閉可能な落下口１１１を備え、
前記落下口１１１が開状態のとき、該落下口１１１を通じて前記乾燥領域１１ａ内で乾燥された被処理物が前記炭化領域１１ｂへ落下することを特徴とする。

このような構成により、乾燥領域１１ａにおいて生成された乾燥物を、シャッター１１１ａを開いた状態の落下口１１１から、そのまま重力により下方の炭化領域１１ｂへ容易に移すことができる。ここでシャッター１１１ａの開閉は、任意のタイミングで制御することができる。

また、本発明では、前記炭化領域１１ｂでの炭化処理時に発生する廃ガスを、前記乾燥領域１１ａに送り込む連通部１２０を備えたことを特徴とする。

このような構成により、廃ガスに含まれる廃熱を、乾燥領域１１ａにおける乾燥処理の加熱源として有効に利用することが可能となり、乾燥効率を高めることができる。

また、本発明では、前記連通部１２０は、前記隔壁１１０の中央に貫通した状態で固定され、前記回転軸２０の軸受けを兼ねる有底の軸受け円筒部材１２１と、該軸受け円筒部材１２１の上面開口を塞がずに上から囲うように被さる状態で前記回転軸２０に固定された覆い円筒部材１２２と、を備えてなることを特徴とする。

このような連通部１２０によれば、炭化領域１１ｂで発生した廃ガスを、簡易な構成により効率良く乾燥領域１１ａへ送り込むことができる。しかも、乾燥領域１１ａにおける被処理物が、連通部１２０を通じて炭化領域１１ｂへ落下する事態を防止することができる。

また、本発明では、前記回転軸２０は、前記乾燥領域１１ａに配される前記上方回転巻上羽根３０Ａを支持する上方回転軸２０Ａと、前記炭化領域１１ｂに配される前記下方回転巻上羽根３０Ｂを支持する下方回転軸２０Ｂと、に上下に分断され、
前記上方回転軸２０Ａと前記下方回転軸２０Ｂとは、別々に回転駆動されることを特徴とする。

このような構成によれば、上方回転軸２０Ａおよび上方回転巻上羽根３０Ａの回転と、下方回転軸２０Ｂおよび下方回転巻上羽根３０Ｂの回転と、別々に駆動することが可能となる。よって、乾燥領域１１ａにおける乾燥処理と、炭化領域１１ｂにおける炭化処理を、それぞれ連続的に行ったり同時に行う等と自在なタイミングで制御することができる。

また、本発明では、前記本体槽１１内周の伝熱面１２ａを加熱するための加熱手段を有し、
前記加熱手段は、前記本体槽１１外周を囲うように形成されて内部が中空のジャケット１３と、前記本体槽１１内で発生した廃ガスを導き燃焼させて無害化する熱風発生炉４０と、を備え、
前記本体槽１１のうち前記乾燥領域１１ａに、廃ガスを外部に排出して前記熱風発生炉４０に供給する廃ガス排気部１９が設けられ、
前記ジャケット１３のうち前記炭化領域１１ｂに重なる部位の下側に、前記熱風発生炉４０で発生した熱風を受け入れる熱風流入部１３ａを設ける一方、前記ジャケット１３のうち前記乾燥領域１１ａに重なる部位の上側に、前記ジャケット１３内における余分な熱風を外部に排出する熱風流出部１３ｂを設けたことを特徴とする。

このような構成によれば、本体槽１１内で発生した廃ガスを、熱風発生炉４０に導いて燃焼させるので、廃ガスに含まれる有害成分を無害化することができると共に、臭気成分も分解して悪臭の発生をなくすることができる。また、単に廃ガスを、乾燥処理および炭化処理の熱源として利用するだけでなく、廃ガスには比較的多くのカロリーが含まれているので、熱風発生炉４０の燃料は比較的少量で済むことになり、エネルギーの節約も可能となる。

また、本発明では、前記回転巻上羽根３０は、前記回転軸２０を中心に円周方向に並ぶように配された複数の基羽根から成り、各基羽根は、平面視でそれぞれが円周方向に延び、被処理物をそれぞれの始端側から載せて終端側へ移動させつつ巻き上げ可能な平坦面３１ａを備え、該平坦面３１ａは、回転方向と逆方向に向かい始端側から終端側にかけて斜め上方へ延びるように形成されたことを特徴とする。

このような構成によれば、各回転巻上羽根３０は、それぞれ基羽根３１の平坦面３１ａにより、被処理物を効率良くすくい上げて巻き上げつつ、遠心力によって本体槽１１内周の伝熱面１２ａに薄膜状に押し付けることができる。ここで伝熱面１２ａとの接触により含水率の低くなった被処理物は、含水率の高い被処理物と入れ替わるように、基羽根３１の平坦面３１ａ上を伝熱面１２ａから離反する方向へ移動する。これにより、被処理物を効率良く乾燥させることができる。

以上、本発明の実施形態を図面によって説明してきたが、具体的な構成はこれらの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。例えば、前記実施形態の本体槽１１は、全体的に寸胴の円筒形であるが、他に例えば、本体槽１１の上面部１５から底面部１４に向かって横断面積が漸次縮径する逆円錐台形に構成しても良い。

また、前記実施形態では、本体槽１１の内部における乾燥領域１１ａと炭化領域１１ｂとを、ほぼ同じ大きさとしたが、例えば乾燥領域１１ａの容積を大きくする等、異なる大きさに設計しても良い。もちろん、乾燥領域１１ａと炭化領域１１ｂとにそれぞれ配した回転巻上羽根３０の数や構成も、図示したものに限定されることはない。例えば、乾燥領域１１ａと炭化領域１１ｂとで、回転巻上羽根３０の段数を異ならせたり、基羽根３１の数や形状を異ならせることもできる。

本発明の乾燥炭化装置においては、様々な種類の被処理物に対応可能であり、特に、固形物や半固形物を含む被処理物や粘性の強い被処理物であっても、効率良く乾燥ないし炭化させることが可能な乾燥炭化装置として幅広く利用することができる。

１０…乾燥炭化装置
１１…本体槽
１１ａ…乾燥領域
１１ｂ…炭化領域
１２…周壁部
１２ａ…伝熱面
１３…ジャケット
１４…底面部
１５…上面部
１１０…隔壁
１１１…落下口
２０Ａ…上方回転軸
２０Ｂ…下方回転軸
３０Ａ…上方回転巻上羽根
３０Ｂ…下方回転巻上羽根
３１…基羽根

Claims (7)

1. 縦型の円筒形状をなし被処理物が投入される本体槽と、該本体槽内で軸心に沿う回転軸周りに設けられ、被処理物を回転により巻き上げつつ遠心力で前記本体槽内周の伝熱面に押し付ける上下複数段の回転巻上羽根と、を有する乾燥炭化装置において、
   前記本体槽内は、該本体槽の上部より投入された被処理物を、前記回転巻上羽根の回転により乾燥させる乾燥領域と、該乾燥領域の下方で乾燥済みの被処理物を受け入れ、該被処理物を、前記回転巻上羽根の回転により炭化させる炭化領域とに、隔壁を介して区画されたことを特徴とする乾燥炭化装置。
2. 前記隔壁に設けられ、シャッターより開閉可能な落下口を備え、
   前記落下口が開状態のとき、該落下口を通じて前記乾燥領域内で乾燥された被処理物が前記炭化領域へ落下することを特徴とする請求項１に記載の乾燥炭化装置。
3. 前記炭化領域での炭化処理時に発生する廃ガスを、前記乾燥領域に送り込む連通部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の乾燥炭化装置。
4. 前記連通部は、前記隔壁の中央に貫通した状態で固定され、前記回転軸の軸受けを兼ねる有底の軸受け円筒部材と、該軸受け円筒部材の上面開口を塞がずに上から囲うように被さる状態で前記回転軸に固定された覆い円筒部材と、を備えてなることを特徴とする請求項２に記載の乾燥炭化装置。
5. 前記回転軸は、前記乾燥領域に配される前記回転巻上羽根を支持する上方回転軸と、前記炭化領域に配される前記回転巻上羽根を支持する下方回転軸と、に上下に分断され、
   前記上方回転軸と前記下方回転軸とは、別々に回転駆動されることを特徴とする請求項１，２，３または４に記載の乾燥炭化装置。
6. 前記本体槽内周の伝熱面を加熱するための加熱手段を有し、
   前記加熱手段は、前記本体槽外周を囲うように形成されて内部が中空のジャケットと、前記本体槽内で発生した廃ガスを導き燃焼させて無害化する熱風発生炉と、を備え、
   前記本体槽のうち前記乾燥領域に、廃ガスを外部に排出して前記熱風発生炉に供給する廃ガス排気部が設けられ、
   前記ジャケットのうち前記炭化領域に重なる部位の下側に、前記熱風発生炉で発生した熱風を受け入れる熱風流入部を設ける一方、前記ジャケットのうち前記乾燥領域に重なる部位の上側に、前記ジャケット内における余分な熱風を外部に排出する熱風流出部を設けたことを特徴とする請求項５に記載の乾燥炭化装置。
7. 前記回転巻上羽根は、前記回転軸を中心に円周方向に並ぶように配された複数の基羽根から成り、各基羽根は、平面視でそれぞれが円周方向に延び、被処理物をそれぞれの始端側から載せて終端側へ移動させつつ巻き上げ可能な平坦面を備え、該平坦面は、回転方向と逆方向に向かい始端側から終端側にかけて斜め上方へ延びるように形成されたことを特徴とする請求項６に記載の乾燥炭化装置。

Images