JP3128184U - 小型処理炉 - Google Patents

Abstract

【課題】経済的で効率よく熱回収する装置を備えた、より実用的な小型処理炉を提供する。
【解決手段】従来からある小型の焼却炉は、ダイオキシンの発生という問題がある。
本考案の小型処理炉は、吸入量調整弁５ａを備えた吸気部材５を側壁に複数設けて外気を少量取り入れ、有機廃棄物を酸素不足の状態で無火炎燃焼させて処理する。そして、炉内に側壁から１０〜１５ｃｍ離して有機廃棄物を囲むように熱交換器６を配置している。この熱交換器６は、熱媒体が横方向へつづら折状に流れるように樋６ｂを形成した板状の熱回収材６Ａ〜６Ｄを連結して配置している。
【選択図】 図１

Description

本考案は、有機廃棄物を無火炎燃焼によって処理する小型処理炉に関するものである。

従来、中小の企業、病院、農家では、発生する有機廃棄物を、小型の焼却炉を用いて焼却していたが、大気に放出される燃焼ガス中に、ダイオキシン等の有害物質が含まれることが問題となった。そこで、燃焼温度をより高めたり、再燃焼などの対策をしたものが提案されている（例えば、特許文献１）。
また、近年、無火炎燃焼によって有機廃棄物を処理するものも開発されている（例えば、特許文献２）。

特許文献１の焼却炉は、燃焼室を過給気状態（空気比１．８〜２．０）にし、再燃焼室において排ガス中の未燃ガスを８００℃以上で完全に再燃焼させ、ダイオキシン類を熱分解し、冷却筒において排ガス温度を８００℃から２００℃以下に急冷させることによりダイオキシン類の再合成を抑制するようにしている。
また、特許文献２の有機廃棄物処理炉は、燃焼空気の吸気通路に磁石を設け、磁場を通過させた外気を炉内へ供給して有機廃棄物を酸素不足の状態で無火炎燃焼させることにより、ダイオキシン類の発生を抑制している。

特開２００４−２４５４７８号公報。 特開２００４−３３９６６号公報。

特許文献１の焼却炉のように、廃棄物を高温で焼却するものでは、有害物質を出さないように、後処理などの装置を付設するとともに十分な管理を行う必要がある。そのため、設備が高価になり、設置スペースも大きくなるという問題がある。
一方、特許文献２の有機廃棄物処理炉は、大量には処理することはできないが、燃料や廃棄物の撹拌などの動力を必要とせず、設置スペースも小さくて済む。
しかしながら、欲を言えば、単に有機廃棄物を処理するだけでなく、熱エネルギを回収して利用できるようにするなど、付加価値を高めた実用的なものにしてほしいという要望がある。

そこで、本考案は、スペースを拡大することなく、経済的で効率よく熱回収する装置を備えた、より実用的な小型処理炉を提供することを目的としている。

本考案の小型処理炉は、上記の目的を達成するため次の手段を採った。すなわち、請求項１の考案は、有機廃棄物を酸素不足の状態で無火炎燃焼させて処理する小型処理炉において、熱媒体を流通させる流路を形成させた略平板状の熱回収材を炉内に側壁から離して有機廃棄物を囲むように複数個配置した熱交換器を備えたことを特徴としている。

小型処理炉の形状は直方体、円筒体など特に問わない。
熱交換器は複数の熱回収材からなり、熱回収材は、側壁から離して側壁に沿うように配置する。側壁から離す距離は、伝熱効率の点から、１０ｃｍ以上にするのが望ましい。なお、熱回収材は有機廃棄物を囲むように配置するが、例えば、三方を囲むなど、周囲すべてを囲わなくてもよい。
熱回収材の構成は、内部に熱媒体を流通させる流路を形成させた略平板状のもので、ステンレスなど耐腐食性の強い材料を使用する。なお、形状は矩形に限らず、例えば、円筒形でもよい。また、熱媒体は、水が一般的であるが、他の液体でもよく、また空気でもよい。
熱媒体を流通させる流路は、配管をつづら折に配置するなど適宜なものとすることができる。なお、熱回収材は、小型処理炉の上方から設置できるように構成するのが望ましい。

熱回収材は、望ましくは、請求項２に記載のように、矩形の平板状の容器内に、横方向に長いリブを等間隔に固設し、リブの両端側は交互に切り欠いてつづら折に流れるように流路を形成したものとするとよい。
また、請求項３に記載のように、熱回収材は、二枚の板を溶着して形成され、少なくとも一枚の板はプレスにより、横方向へ一定間隔で半円状に形成するとともに両端部を連通して、つづら折に流れるように流路を形成してもよい。なお、請求項１〜３の考案においては、熱媒体を流す方向は、上から下、または、下から上のいずれでもよい。
さらに、熱回収材のより簡便な手段としては、請求項４に記載のように、矩形の平板状の容器に形成し、上端に熱対流による高温の熱媒体を取り出す流出口を備えたものとしてもよい。なお、流入口は流出口の対角である下端に設けるか、上端から該下端へ配管すればよい。

一方、請求項５の考案は、有機廃棄物を酸素不足の状態で無火炎燃焼させて処理する小型処理炉において、炉内に側壁から離し有機廃棄物を囲むように、つづら折または螺旋状に熱回収管を配置した熱交換器を備えたことを特徴としている。
熱回収管は縦に折り返して側壁に沿うように設けるか、側壁に沿うように螺旋状に上方へ巻回するように設ける。
熱回収管は銅管やステンレス鋼管など耐腐食性の強い材料を使用する。なお、形状は円筒形でなくてもよい。また、熱回収管は、直径８〜１６ｍｍを使用するとよい。

請求項１の考案の小型処理炉は、有機廃棄物を酸素不足の状態で無火炎燃焼させて処理する炉内に、熱媒体を流通させる流路を形成させた略平板状の熱回収材を炉内に側壁から離して有機廃棄物を囲むように複数個配置した熱交換器を備えたので、有機廃棄物の処理に伴い、経済的に効率よく熱を回収できる。また、熱交換器は、炉内に設置されるので別途スペースを必要とせず、既設の炉体にそのまま設置でき、実用上の効果多大である。

また、熱回収材は、請求項２に記載のように、矩形の平板状の容器に形成し、該容器内に、横方向に長いリブを等間隔に固設し、該リブの両端側は交互に切り欠いて熱媒体がつづら折に流れるように流路を形成すれば、故障が少なく掃除も簡便であり、かつ、安価にできる。

また、請求項３に記載のように、熱回収材は、二枚の板を溶着して形成され、少なくとも一枚の板はプレスにより、横方向へ一定間隔で半円状に形成するとともに両端部を連通して熱媒体がつづら折に流れるように流路を形成すれば、軽量化できるとともに安価にできる。

さらに、請求項４に記載のように、熱回収材は、矩形の平板状の容器に形成し、上端に熱対流による高温の熱媒体を取り出す流出口を備えたものとすれば、より、簡便安価なものとすることができる。

請求項５の考案は、炉内に側壁から離し有機廃棄物を囲むように、つづら折または螺旋状に熱回収管を配置した熱交換器を備えたので、上記と同様に有機廃棄物の処理に伴い、経済的に効率よく熱を回収できる。また、熱回収管は、有機廃棄物の投入の邪魔にならず、炉内の空気に接触する面積が大きく、効率よく熱を回収でき、また、簡便に炉内に配置することができる。

本考案の小型処理炉の実施の形態を、図１〜図１２に基づいて以下に具体的に説明する。
図１１は、本考案の実施例の小型処理炉の全体を示す斜視図で、図１は断面図である。
処理炉１は１．８ｍ×１．８ｍ×１．８ｍの立方体状であり、側壁は断熱を図るため２重構造としている。そして、上部に廃棄物を投入するための投入口２と、燃焼ガスを導入して処理する処理水槽３が設けられている。図において、４は、処理済みの排気を放出するための煙突である。

処理炉１の最下部には、火種を入れる開口１３が設けられ、それより若干上の高さの位置に複数の吸気部材５が設けられている。この吸気部材５は、外気を炉内へ自然流入させるもので、吸入量調整弁５ａを備えている。

炉内には熱交換器６が配設されており、１４は、その始端に接続された水供給口、また、１５は、その終端に接続された熱水取出口である。
熱交換器６は、図２に示すように、４個の熱回収材６Ａ〜６Ｄで、それぞれ側壁から１０〜１５ｃｍ離して四方を囲むように配置されている。また、下端は炉内の底板から１５〜２０ｃｍ浮かせて、上端をステー１２で側壁に支持されている（図１参照）。
熱回収材６Ａ〜６Ｄはそれぞれ同じものであり、熱回収材６Ａは、図３に示すように、樋付板６ａと覆い板６ｃとからなり、図２では覆い板６ｃを外した状態で示しているが、重ね合わせて周囲を溶着している。なお、６ｆは炉壁に固定するための取付用孔である。

樋付板６ａは、矩形の板に横に長い樋材６ｂが一定の間隔で固設されたものであり、両端部は、交互に切欠かれている。そして、最上段の右端には吸入管６ｄが付設されており、最下段の左端には流出管６ｅが付設されている。
このように構成されているので、覆い板６ｃが溶着された状態では、熱回収材６Ａの吸入管６ｄ（＝水供給口１４）から供給された水は最上段の樋材６ｂに仕切られた樋を左方へ流れ、左端で次の下の段に移動して右方へ流れ、右端では次の段へ移動し最下段で流出管６ｅから排出される。そして、流出管６ｅは熱回収材６Ｄの吸入管６ｄにホース６ｇで連結されているので、熱媒体である水は熱回収材６Ｄへ流れ、続いて熱回収材６Ｃ、熱回収材６Ｂへと流れ、流出管６ｅ（＝熱水取出口１５）から系外へ取り出される。
なお、熱回収材６Ａ〜６Ｄはそれぞれ、炉壁に支持されており、互いに連結はされていない。
また、吸気部材５は炉側壁を貫通して、熱回収材６Ａ〜６Ｄの下方を潜って炉内中央部へ配設されている。

このように、構成された小型処理炉の作用について次に説明する。
有機廃棄物は、通常、朝と夕方に投入し、小型処理炉を連続して稼働させる。
処理炉１内の下部には、有機廃棄物が処理されたセラミックス灰が溜まっており、通常はこのセラミック灰は取り出さずにそのまま利用する。
まず、投入口２を開放して有機廃棄物を上方から投入する。
有機廃棄物は、例えば、農家に設置した場合には、農作業で排出された残渣、枯れ木、枯葉のほか、生草、生木などを投入する。なお、家庭から排出される野菜屑や残飯や、ビニールや塩ビなども同時に投入してもよい。この場合、乾燥しているものを下に位置するように投入するとよい。
投入が終わったら、投入口２を閉鎖して、種火（新聞紙を丸めて点火）を開口１３を開けてセラミック灰に投入する。そして、炉内温度を見ながら、吸気部材５の吸入量調整弁５ａを調整して吸入外気を制御する。また、熱水取出口１５の取り出す量を制御する。

有機廃棄物は、図１２に示す、Ａ〜Ｃの段階を経て処理される。Ａは、投入されて時間が経っておらず未処理状態である。
Ｂは、投入されてから一定時間が経過したものであって、下部からの熱と炉内温度により乾燥が行われている状態のものである。この段階では、乾留ガスが発生し、側壁にタールとして付着する。
Ｃは処理中のもので、ここでは、酸素不足の状況下にあってセラミックス灰の蓄熱作用と吸気部材５からの外気の作用とによって有機廃棄物を熱分解して炭化させる。そして、最下部にセラミック灰として堆積する。

投入された有機廃棄物は処理が進むにつれ、体積が減少し下降するので、上からゴミを継ぎ足すことが可能である。なお、金属やビンなどのガラスは、処理できないが、誤って投入しても、処理されずにそのまま残るので後で取除くことができる。

処理中に発生した排気ガスは、処理炉１の上部の処理水槽３へ導かれ、処理水槽３内を循環し未燃性ガスが除去され、煙突から排出される。なお、処理水槽３内に貯水された水は、木酢と同様なものである。なお、この水は、凝集剤で固めて再度処理炉に投入すれば、セラミック灰に処理できる。

熱交換器６に供給された水（ここでは井戸水を使用）は、循環しながら周囲から熱を吸収して昇温し熱水取出口１５から取り出される。この熱源は暖房に使用するほか、発電に使用するなど用途は自由である。
なお、有機廃棄物を投入した時点では、炉内温度は急激に低くなるが、時間の経過とともに高くなるので、熱交換器６の水は炉内温度と連動させて供給水量を制御すればよい。また、炉内温度は通常、３５０度Ｃより高くはならないので、熱交換器６の耐熱対策は特に必要とはしない。

考案者等は熱交換器を配置した場合と、これが無い場合について有機廃棄物の処理効率を調査したが、ほとんど差は見られなかった。なお、この点については、有機廃棄物の性状が大きく関係しており、処理する有機廃棄物と種々ある有機廃棄物の混合の仕方によって処理効率が変化する。一般的には、処理効率を上げるようにすれば、熱源の回収量も大きくなる傾向にある。

次に、熱交換器の別の実施例（請求項３の考案）を、図４および図５に基づいて説明する。
熱交換器７は、上記と同様、側壁から１０〜１５ｃｍ離して４枚の熱回収材７Ａ〜７Ｄで四方を囲むように配置されている。熱回収材７Ａ〜７Ｄは同じものであり、熱回収材７Ａは、図５に示すように、樋付板７ａと覆い板７ｆとからなり、重ね合わせて周囲を溶着している。なお、７ｈは熱回収材７Ａ〜７Ｄを炉壁に固定するための取付用孔である。

樋付板７ａは、矩形の板にプレスによって横に長い半円状の樋部７ｂを一定の間隔で形成するとともに、両端部は、継ぎ部７ｃが形成されている。そして、覆い板７ｆが固設された状態では、図５（ｂ）に示すように、桶部７ｂの谷の部分である凹部７ｊを覆い板７ｆと連続して溶着している。
このように構成されているので、最上段の右端に固設された吸入管７ｄから供給された水は最上段の樋材７ｂで形成された樋を左方へ流れ、左端で次の段に移動して右方へ流れ、最下段で流出管７ｅから排出される。
なお、上記の実施の形態では、覆い板７ｆは平板状のものとしたが、これも樋付板７ａと同じものとして、流路を略円形としてもよい。

次に、熱交換器の別の実施例（請求項４の考案）を、図６および図７に基づいて説明する。
熱交換器８は、図６に示すように、上記と同様、４枚の熱回収材８Ａ〜８Ｄで四方を囲むように配置されている。熱回収材８Ａは、図７に示すように、平板状の基材８ｃに四方の端部が折り曲げられた皿状の容器材８ａが溶着され、薄い直方体の容器を形成し、内部に補強材８ｂが水平に２個固設されている。
そして、上端部の一方に吸入管８ｄが、他方には流出管８ｅが固設されている。吸入管８ｄは、先端部は容器材８ａの底部まで延設されている。なお、８ｆは熱回収材８Ａ〜８Ｄを炉壁に固定するための取付用孔である。

このように構成されているので、最上段の右端に固設された吸入管８ｄ（＝水供給口１４）から供給された水は熱回収材８Ａの底部へ供給され、炉内の温度によって暖められ温度の高いものが熱対流によって上昇する。補強板８ｂはその端部側が交互に切欠かれ、吸入管８ｄの供給水が流出管８ｅへ短絡しないように邪魔板としても機能する。
熱回収材８Ａの流出管８ｅは、熱回収材８Ｄの吸入管８ｄに連結されているので、熱媒体である水は熱回収材８Ｄへ流れ、また、同様に接続されているので、熱回収材８Ｃ、熱回収材８Ｂへ順次流れ、流出管８ｅ（＝熱水取出口１５）から系外へ取り出される。

次に、請求項５の考案の小型処理炉の実施の形態を、図８〜図１０に基づいて説明する。熱交換器以外の構成については、上記と同じであるので、説明を省略する。
熱交換器９は、図８に示すように、炉内に側壁から１０〜１５ｃｍ離して、熱回収管９ａを１．５ｍの正方形状に巻回し螺旋状に上方へ重ねて配置している。なお、熱回収管９ａは、ここでは直径１２ｍｍの銅管を使用しており、長さは約５６０ｍである。
９ｂは支柱であり、熱回収管を正方形状に巻回し易いようにガイドとなり、また、形状が崩れないように補強するものである。また、１４は、水供給口、１５は熱水取出口である。

図９に示す熱交換器１０は、図８の別の実施例を示すもので、熱回収管１０ａは横方向へ二重になるように順次折り返しながら配置している。なお、図９では一辺しか記載してないが、四方とも設けられている。
また、図１０に示す熱交換器１１は、熱回収管１０ａを縦方向へ順次折り返しながら炉内の側壁に沿わせて、配置されている。

なお、上記の実施態様では、一つの熱回収材から流出したものを、次の熱回収材へ順次供給するもので説明したが、各熱回収材毎に熱媒体を供給して回収するようにしてもよい。

請求項１の考案の小型処理炉の実施の形態を示す正面断面図である。 同、熱交換器を示す斜視図である。 同、熱回収材を示す斜視図で、（ａ）は覆い板６ｃを、（ｂ）は樋付板６ａを示す斜視図である。 同、熱交換器の別の例（請求項３の考案）を示す斜視図である。 同、（ａ）は熱回収材を示す斜視図で、（ｂ）はＸ視縦断面図である。 同、熱交換器の別の例（請求項４の考案）を示す斜視図である。 同、熱回収材を示す斜視図である。 請求項５の考案の小型処理炉の実施の形態における熱交換器を示す斜視図である。 同、熱回収管の別の例を示す斜視図である。 同、熱回収管の別の例を示す斜視図である。 本考案の小型処理炉全体の外観斜視図である。 同、有機廃棄物の処理状態を示す説明図である。

符号の説明

１ 処理炉
２ 投入口
３ 処理水槽
３ａ 排出口
４ 煙突
５ 吸気部材
５ａ 吸入量調整弁
６ 熱交換器
６Ａ 熱回収材
６Ｂ 熱回収材
６Ｃ 熱回収材
６Ｄ 熱回収材
６ａ 樋付板
６ｂ 樋材
６ｃ 覆い板
６ｄ 吸入管
６ｅ 流出管
６ｆ 取付用孔
６ｇ ホース
７ 熱交換器
７Ａ 熱回収材
７Ｂ 熱回収材
７Ｃ 熱回収材
７Ｄ 熱回収材
７ａ 樋付板
７ｂ 樋部
７ｃ 継ぎ部
７ｄ 吸入管
７ｅ 流出管
７ｆ 覆い板
７ｇ ホース
７ｈ 取付用孔
７ｊ 凹部
８ 熱交換器
８Ａ 熱回収材
８Ｂ 熱回収材
８Ｃ 熱回収材
８Ｄ 熱回収材
８ａ 容器材
８ｂ 補強材
８ｃ 基材
８ｄ 吸入管
８ｅ 流出管
８ｆ 取付用孔
９ 熱交換器
９ａ 熱回収管
９ｂ 支柱
１０ 熱交換器
１０ａ 熱回収管
１１ 熱交換器
１１ａ 熱回収管
１２ ステー
１３ 開口
１４ 水供給口
１５ 熱水取出口

Claims (5)

1. 有機廃棄物を酸素不足の状態で無火炎燃焼させて処理する小型処理炉において、熱媒体を流通させる流路を形成させた略平板状の熱回収材を炉内に側壁から離して有機廃棄物を囲むように複数個配置した熱交換器を備えたことを特徴とする小型処理炉。
2. 前記熱回収材は、矩形の平板状の容器に形成し、該容器内に、横方向に長いリブを等間隔に固設し、該リブの両端側は交互に切り欠いて熱媒体がつづら折に流れるように流路を形成したことを特徴とする請求項１記載の小型処理炉。
3. 前記熱回収材は、二枚の板を溶着して形成され、少なくとも一枚の板はプレスにより、横方向へ一定間隔で半円状に形成するとともに両端部を連通して熱媒体がつづら折に流れるように流路を形成したことを特徴とする請求項１記載の小型処理炉。
4. 前記熱回収材は、矩形の平板状の容器に形成し、上端に熱対流による高温の熱媒体を取り出す流出口を備えたことを特徴とする請求項１記載の小型処理炉。
5. 有機廃棄物を酸素不足の状態で無火炎燃焼させて処理する小型処理炉において、炉内に側壁から離し有機廃棄物を囲むように、つづら折または螺旋状に熱回収管を配置した熱交換器を備えたことを特徴とする小型処理炉。

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