JP2024079880A - 有機物灰化処理装置 - Google Patents
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Abstract
Description
そこで、炭化装置にて使用される酸素をより簡単に窒素と分離させるための磁化装置について、簡単な構造であって処理層内の処理熱による影響を受けず、処理槽内の酸素濃度を常時安定させることが可能な炭化装置が求められていた。
しかしながら、流体発磁機内の磁石部として異なる磁極を、中間部を挟んで対向させるといった複雑な構造が必要であると共に、有機物の投入や灰化物の回収時に、外気が開口部より処理槽内部へ流入し、酸素濃度が上昇し発火してしまう危険性があり、上記問題の解決には至っていない。また、同技術によれば、廃棄物の投入から炭化までに要する時間として、対象物に含まれる水分量にもよって変わるところではあるが、概ね12~24時間を要しており、更に炭化から酸化反応による灰化までは48時間~72時間を要しており、最終処理までに要する時間の効率化に対する新たな問題も生じていた。
以下、本発明にかかる有機物灰化処理装置1の実施形態を、図面に基づいて説明する。
本発明にかかる有機物灰化処理装置1は、主に筐体2と、処理槽3と、投入口4と、排出口5と、磁化ユニット6と、電気トーチ7で構成されている。
この際、処理槽3内の酸素濃度を燃焼における限界酸素濃度である16.5%以下となるよう調整することで、該処理槽3内部に貯留された有機物の燃焼を防ぐことが可能となる。酸素濃度の調整方法について特に限定はないが、例えば、処理槽3内に酸素濃度センサを設置することで、該処理槽3内部の酸素濃度を常時検知可能とし、検知結果を元に自動で磁化空気を流入・流出させて酸素濃度を調整可能な制御部を備えることで、酸素濃度を調整するといった態様も好適である。
筐体2は、中空部を有し、上部に開閉可能な投入口4を備えると共に、下方に開閉可能な排出口5を備えた箱状体から構成されている。筐体2の形状については、箱状であれば特に限定はなく、矩形状や多角形状、円筒状等が考え得る。また、筐体2の素材についても特に限定はないが、耐熱性を有する鉄やステンレス等の金属類が好適であり、有機物灰化処理装置1の使用態様や設置箇所等から適宜決定されることとなる。
投入口4は、筐体2の上部所定箇所(例えば平面略視中央箇所)に形成され、処理槽3内にて処理させる有機物を投入可能な大きさを有し、該投入口4を閉塞可能な外扉10が上部に備わった構成となっている。投入口4の設置位置については、処理槽3の上部と連通可能な箇所であれば特に限定はなく、筐体2の上部である天面部や側面部等が考え得る。
投入口4の大きさについて、特に限定するものではないが、処理槽3上部の開口部と同程度以下の大きさとすることで、有機物の投入を効率よく行うことが可能となる。また、外扉10の大きさについては、投入口4と同程度以上の大きさとすることで、該投入口4の閉塞を容易にすることができる。尚、外扉10の開閉方法について、スライド式や観音開き式等が考え得るが、特に限定するものではない。
処理槽3は、中空部を有すると共に、天面部及び底面部が開放され、天面部(上部)は投入口4、底面部(下部)は排出管25を介して排出口5と夫々接続されている。また、処理槽3の形状について特に限定はなく、例えば、上部の投入口4から略中央箇所までの断面積はほぼ一定で、略中央箇所から下部の排出管25の開口部に向かって徐々に窄まる部分円錐形や、下部方向へ徐々に狭まるV型の底面を有する形状等が考えられ、筐体2の形状や有機物の処理量等を考慮しつつ使用者によって決定される。
尚、図1に示すように、処理槽3内において、投入口4から投入された有機物の貯留及び乾燥を行う乾燥層12や、乾燥した有機物の炭化を行う炭化処理層13、炭化した有機物を灰化させ排出口へ送出する灰化処理層14といった、複数の層に分割する態様が好適である。その際、乾燥層12と炭化処理層13の境界箇所や、炭化処理層13と灰化処理層14の境界箇所に、時間や重量等による任意のタイミングで開閉し得る仕切り板を設けたり、有機物の落下を阻害する複数の網状板等を設ける態様も好適であって、かかる態様を採用することで、投入口4から投入された有機物について、上層における必要処理が行われた後でないと下層へ落下しない態様とすることができる。
さらに、処理槽3を各層に分割することで、処理槽3内に配設される電気トーチ7や磁化ノズル15といった各装置の配設位置を、ユニット単位で決定することが可能となる。例えば、電気トーチ7は炭化処理層13の最下段、磁化ノズル15は灰化処理層14の中段から下段に設置することが決定されている場合に、各装置の配設作業をシンプルに行うことができ、且つ、メンテナンス性を向上し得ることとなる。
電気トーチ7として使用される熱源体は、特に限定されるものではなく、従来公知の機器が種々適用できる。また、処理槽3内における設置数にも限定はなく、有機物の炭化処理量や処理時間、使用電力等を考慮しつつ使用者によって決定される。さらに、電気トーチ7の設置態様についても特に限定はないが、有機物の熱分解(炭化)を促進させるにあたって、図1及び図3に図示したように、処理槽3の下方近傍(例えば、炭化処理層13の最下方略中央部)に設けた支柱17から放射状に複数の電気トーチ7を延伸し、該電気トーチ7上に複数のセラミック製ボール18を敷設することで、加熱した電気トーチ7によってセラミック製ボール18が熱伝導により高温化しつつ支柱17を中心とした横回転が行われ、高温のセラミック製ボール18と複数の有機物が連続的に接触して順次炭化させる態様も好適である。かかる態様を採ることにより、炭化処理槽13の下方に貯留した有機物全体への熱分解(炭化)及び加熱が効率的に行われると共に、炭化した有機物(以下、単に「炭化物」という場合がある。)がセラミック製ボール18の通過による振動で灰化処理層14に落下しやすくなる、といった効果も奏する。
磁化ユニット6は、中空部を有する箱状体であり、筐体2内に貯留された空気を中空部へ流入させる流入口19と、中空部に流入した空気を磁化させる電磁石8と、磁化した空気を磁気ノズル15へ送出するための送出管21が接続される一乃至複数の送出口20が夫々備えられている。磁化ユニット6の形状は、箱状体であれば特に限定はなく、矩形状や多角形状、円筒状等が考え得る。また、磁化ユニット6の設置箇所や設置数についても特に限定はないが、図1に図示したように、灰化処理層14近傍に複数設けることで、磁化した空気が磁気ノズル15を介して短時間で処理槽3内へ送気可能となる。
磁化ユニット6に備えられる電磁石8については、従来公知の技術を使用したものであれば特に限定はなく、該電磁石8の設置態様についても、例えば、図2に図示したように、一の送出口20に接続される送出管21と連通する管状の電磁石8を接続し、電磁石8内を空気が通過することにより磁化空気となって送出管21へ送気される、といった態様が考え得る。
磁気ノズル15は、図1に示すように、処理槽3内へ連通する一乃至複数のノズルであり、設置箇所については、灰化処理層14の所定箇所、詳しくは、吹出した磁化空気を、炭化処理層13から落下した炭化物へ接触させることが可能な位置が望ましい。かかる位置へ設置することにより、炭化物の酸化分解反応を促進させ、効率の良い灰化を実現することができる。
排出口5の設置箇所について特に限定しないが、通常、処理槽3底部よりも下方の筐体2の下部に備えられ、処理層3底部から排出管25を介して排出口5に接続される。
排出口5による排出方法について特に限定するものではなく、灰化物の自重によって処理槽3底部から排出管25を介して排出口5に直接落下させる態様の他、排出管25内にスクリューフィーダ24機構を設け、排出管25内の灰化物を手動もしくは自動で排出口5へ搬出させる態様等が考え得る。尚、かかる態様に使用されるスクリューフィーダ24の本数や形状に限定はなく、2本以上のスクリューフィーダ24を並べて回転させる多軸型や、処理槽3側と排出口5側のスクリュー羽根のピッチ(間隔)を変えたバリピッチ型など、種々形態のスクリューフィーダ24を採用し得る。
また、図1に示したように、排出口5の開閉時に該排出口5近傍の外気が処理槽3内部へ侵入しないよう、排出口5を閉塞する排出扉31と、排出管25と排出口5の境界や処理層3底部に下扉26を設け、排出扉31の開放時に下扉26が閉鎖される動作と、排出扉31の閉塞時に下扉が開放される動作が、手動もしくは自動で制御される態様も考え得る。
ガス処理装置9は、無害化ユニット30を備えた中空部を有する箱状体であり、筐体2に隣接して配設される装置である。処理槽3の乾燥層12上部に連通される吸気管27が中空部上方に、該処理槽3の炭化処理層13下部に連通される給気管28が該中空部下方に夫々接続される。該吸気管27内には、処理槽3の乾燥層12からガス処理装置9の中空部に向けた送風が常時可能な吸気ブロア29が備えられており、吸引されたガスは、無害化ユニット30を介して中空部下方へ送気された後、給気管28を経由して処理槽3内へ流出されることとなる。
中空部に備えられる無害化ユニット30によるガス内有害物質の無害化方法については特に限定しないが、吸引したガスを800℃以上に加熱した加熱ヒータに接触させる方法を採用し得る。その場合、図1に示したように、中空部の上部から略中央部(少なくとも吸気管の接続箇所よりも下方)に向けて延伸する加熱ヒータを備えることで、ガスの無害化をスムーズに行うことが可能となる。
(起動)
有機物灰化処理装置1を起動することで、電磁石8へ通電され磁力が発生する。同時にエアポンプ22が作動し、筐体2と処理層3の間隙に存する空気が流入管23を介して磁化ユニット6へ送られ、電磁石8内を通過して非磁性体である窒素と磁性体である酸素に分離され磁化酸素となり、送出管21及び磁気ノズル15を介して処理槽3へ送気される。
また、電気トーチ7も通電して発熱することでセラミック製ボール18が加熱されると共に、支柱17を中心とした回転動作が行われ、処理槽3内へ投入された有機物に対する加熱源として機能する。
併せて、スクリューフィーダ24が回転始動し、処理槽3から排出される灰化物を排出口5まで搬送すべく機能する。
外扉10の開放により、投入口4から有機物を投入する。この時、内扉11は閉塞されるため、投入された有機物は内扉11上に貯留する。有機物の投入後、外扉10を閉塞することで投入口4が閉塞されると同時に、内扉11が開放される。これにより、有機物は処理層3内へ落下・投入される。処理層3内の空気は、磁気ユニット6によって磁化されている。具体的には、乾燥層12及び炭化処理層13近傍は、非磁性体である窒素が多量に含有され酸素に比べ軽い気体である窒素が処理層3内上部に充満した低酸素雰囲気状態、灰化処理層14近傍は、燻焼及び酸化分解に必要な酸素のみが存ずる酸素リッチな状態となっており、炭化物の酸化分解反応を促進させる構造となっている。
処理層3へ投入された有機物は、先ず乾燥層12に備えられた乾燥装置16にて乾燥した後、炭化処理層13へ落下する。
炭化処理層13へ落下し貯留された有機物は、炭化処理層13内に備えられ回転している電気トーチ7及びセラミック製ボール18によって燻焼されることで炭化し、炭化物として灰化処理層14へ落下する。
灰化処理層14へ落下した炭化物は、磁気ノズル15から噴出される磁化酸素及び灰化処理層14内に存する磁化された酸素と接触することで酸化が促進され、炭化物が灰化し灰化物となる。
この一連の灰化処理において、常時処理槽3内の酸素濃度や温度の管理が行われ、必要に応じて適宜調整が成される。具体的には、電磁石8への電流量やエアポンプ22による流量、電気トーチ7の発熱量の調整が行われ、灰化処理に最適な処理槽3内の環境が創出される。
灰化処理層14の下部で貯留している灰化物は、処理層3底部に設けられたスクリューフィーダ24によって搬送され、筐体2に備えられた排出口5より外部へ排出されることとなる。このとき、灰化物の排出量によりスクリューフィーダ24の回転量を調整するなど、必要に応じて灰化物の搬送量を調整する。
2 筐体
3 処理槽
4 投入口
5 排出口
6 磁化ユニット
7 電気トーチ
8 電磁石
9 ガス処理装置
10 外扉
11 内扉
12 乾燥層
13 炭化処理槽
14 灰化処理層
15 磁気ノズル
16 乾燥装置
17 支柱
18 セラミック製ボール
19 流入口
20 送出口
21 送出管
22 エアポンプ
23 流入管
24 スクリューフィーダ
25 排出管
26 下扉
27 吸気管
28 給気管
29 吸気ブロア
30 無害化ユニット
31 排出扉
尚、図1に示すように、処理槽3内において、投入口4から投入された有機物の貯留及び乾燥を行う乾燥層12や、乾燥した有機物の炭化を行う炭化処理層13、炭化した有機物を灰化させ排出口へ送出する灰化処理層14といった、複数の層に分割する態様が好適である。その際、乾燥層12と炭化処理層13の境界箇所や、炭化処理層13と灰化処理層14の境界箇所に、時間や重量等による任意のタイミングで開閉し得る仕切り板を設けたり、有機物の落下を阻害する複数の網状板から成る炭化物分離ユニット等を設ける態様も好適であって、かかる態様を採用することで、投入口4から投入された有機物について、上層における必要処理が行われた後でないと下層へ落下しない態様とすることができる。
さらに、処理槽3を各層に分割することで、処理槽3内に配設される電気トーチ7や磁化ノズル15といった各装置の配設位置を、ユニット単位で決定することが可能となる。例えば、電気トーチ7は炭化処理層13の最下段、磁化ノズル15は灰化処理層14の中段から下段に設置することが決定されている場合に、各装置の配設作業をシンプルに行うことができ、且つ、メンテナンス性を向上し得ることとなる。
Claims (6)
- 筐体と、該筐体と所定間隔を開けて内蔵される処理槽と、該筐体上部に備えられ該処理槽と連通される投入口と、該筐体下部に備えられ該処理槽と連通される排出口と、該筐体と該処理槽の間隙に配設される磁化ユニットと、から成り、
処理槽の加熱手段として電気トーチが備えられ、磁化ユニットにおける磁力源として電磁石が配設され、筐体内と処理槽の間隙に存する空気を磁化ユニットを介して磁化して酸素及び窒素に分離した後、処理槽内へ流入させることを特徴とする有機物灰化処理装置。 - 前記投入口が、二重扉構造を有することを特徴とする請求項1に記載の有機物灰化処理装置。
- 前記排出口の上部に、炭化物のみを分離して排出させる炭化物分離ユニットが備えられていることを特徴とする請求項1に記載の有機物灰化処理装置。
- 前記排出口が、スクリューフィーダ構造であることを特徴とする請求項1に記載の有機物灰化処理装置。
- 前記処理槽に、処理槽上部近傍のガスを吸引後、有害物質を加熱により無害化し該処理槽下部近傍へ送気する有害ガス処理装置が備えられていることを特徴とする請求項1に記載の有機物灰化処理装置。
- 前記処理槽に、電磁波発生装置が備えられていることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれかに記載の有機物灰化処理装置。
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