JP6034559B2 - Soil improvement equipment - Google Patents
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Description
本発明は、水分や油分を多く含んだり、ヘドロなどの不純物を含んだりしている土壌を、改質して一般用途に使用可能な土壌を得る土壌改質装置に関する。 The present invention relates to a soil reforming apparatus that modifies soil that contains a large amount of moisture and oil or contains impurities such as sludge and obtains soil that can be used for general purposes.
農地や耕作地を形成する場合はもちろん、建造物を建設するためには、用地を必要とする。これらの用地は、様々な環境にさらされていることが多く、水分や油分を多く含んでいたり、ヘドロや有機物などの不純物を含んでいたりすることがある。これらの土壌は、そのままでは建造物を建設したり、農地や耕作地のような特定用途に用いたりすることが困難である。あるいは、工場や下水からの汚水や汚泥によって、土壌が不純物を多く含むようになってしまうこともある。 Of course, land is required to construct a building as well as to form farmland and cultivated land. These sites are often exposed to various environments and may contain a lot of moisture and oil, or may contain impurities such as sludge and organic matter. These soils are difficult to construct as they are and to be used for specific purposes such as farmland and cultivated land. Or soil and sludge from factories and sewage may cause the soil to contain a large amount of impurities.
これらの汚泥や汚水によって不純物を含む土壌は、放置されると、悪臭や公害になることもある。もちろん、上述の通り、特定用途に用いたり、建設用地として利用したりすることが困難である。これらのような不純物や水分などを多く含む土壌は、一般的な場所においても存在し、これら一般土壌の改質を行うことが求められている。 If soil containing impurities from these sludge and sewage is left untreated, it may become a foul odor or pollution. Of course, as described above, it is difficult to use for specific purposes or as a construction site. Soil containing a large amount of impurities, moisture, and the like exists also in general places, and it is required to modify these general soils.
このような改質を必要とする不純物を含む一般土壌を、効果的かつ効率的に改質することが求められている。この一般土壌が改質されないままであると、上述の通り、公害問題が発生したり、土地の有効活用が図られなかったりするからである。一方で、一般土壌の改質が行われれば、土地の有効活用が図られる上に、種々の問題を解決することもできるようになる。 There is a need to effectively and efficiently improve general soil containing impurities that require such modification. This is because if this general soil is left unmodified, as mentioned above, pollution problems will occur or the land will not be used effectively. On the other hand, if general soil is reformed, land can be used effectively and various problems can be solved.
不純物を含む一般土壌の改質においては、石灰やベントナイトなどの改質材を用いて土壌改質する技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 In the modification of general soil containing impurities, a technique for soil modification using a modifying material such as lime or bentonite has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1は、不純物や汚染物質を含む汚泥土壌に、粘土鉱物と中和が可能となる量の石灰を混合させることで、土壌を改質する技術を開示する。
特許文献1に開示される技術は、一般的に土壌が酸性となったりアルカリ性となったりしている状態に、これらを中和する特定物質を混合させることで、土壌を改質することを目的としている。これら石灰などの特定物質を用いることは一般的に行われており、特許文献1の技術は、これらの特定物質を用いる際のより具体的な工夫を提案している。
The technique disclosed in
このように、従来技術においては、改質を行う特性を有する固体素材を、土壌に混合させることが一般的であった。このような改質用固体素材の混合は、土壌改質を必要とする現場で行う事もあるし、改質が必要な土壌を回収して工場などの拠点で改質してから、現場に戻すこともある。 As described above, in the prior art, it is common to mix a solid material having the property of modifying with soil. This mixing of the solid material for reforming may be performed at the site that requires soil reforming, or the soil that needs reforming is collected and reformed at a site such as a factory before being put on site. May return.
しかしながら、特許文献1に代表される従来技術では、石灰やベントナイトなどの改質材を多く使用する必要がある。これらの改質材を多く使用することで、土壌改質に必要なコストが大きくなる問題もある。また、改質材としてセメント系固化材が添加されることがあるが、六価クロムなどの溶出、高アルカリへの土質の変化などの問題が生じることもある。これらは、近年の環境問題への意識の高まりの中で、配慮が非常に必要となっている要素でもある。
However, in the prior art represented by
また、改質材を用いることでは、土壌改質に養生期間を必要とするため、工期が長くなる問題もある。工期が長くなれば施工コストも高くなってしまう。一方で、土壌改質を必要とすることは多くあり、効率的かつ低コストの土壌改質が求められている。特に、土壌改質を希望するのは、行政区であることが多く、行政区の依頼によって事業者が土壌改質を行うので、工期や材料コストが明瞭かつ低いことが、依頼者にとっても実行者にとっても好適である。 Moreover, since the curing period is required for soil reforming by using the modifying material, there is a problem that the construction period becomes long. If the construction period is long, the construction cost will be high. On the other hand, there are many cases that require soil modification, and there is a demand for efficient and low-cost soil modification. In particular, it is often the administrative district that wants to improve the soil, and since the business operator performs soil modification at the request of the administrative district, it is clear that the construction period and material costs are clear and low for the client as well. It is very suitable.
以上のような状況において、環境への配慮が高く、コストや工期の少ない効率的かつ効果的な土壌改質装置が求められている。 Under the circumstances as described above, there is a demand for an efficient and effective soil reforming apparatus that is highly environmentally friendly and has low cost and construction period.
本発明は、上記課題に鑑み、環境への配慮がなされており、効率的かつ効果的である低コスト、短期間の土壌改質を実現する土壌改質装置を提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a soil reforming apparatus that is environmentally friendly and realizes low-cost, short-term soil reforming that is efficient and effective.
本発明の土壌改質装置は、改質対象の土壌を収容する収容部と、バイオマス燃料を燃焼させる燃焼装置と、燃焼装置で生じる燃焼熱を収容部に運搬する伝熱管と、収容部で生じる排気熱を伝熱管に運搬する排気管と、伝熱管と排気管を連結する連結部と、を備え、収容部は、収容する土壌に燃焼熱および排気熱の少なくとも一方を加え、燃焼装置は、同軸で回転可能な外筒と内筒との二重構造を有する本体筒と、本体筒の先端に接続して、バイオマス燃料を燃焼させる燃焼筒と、外筒と内筒との隙間を利用して、内筒および燃焼筒の内部空間に、空気を供給する通風路と、を有し、本体筒および燃焼筒は、水平面に対して上向きの傾斜を有し、通風路は、供給可能な全空気量の30%〜50%を、内筒の内部空間に供給し、供給可能な全空気量の50%〜70%を、燃焼筒の内部空間に供給する。 The soil reforming apparatus of the present invention is generated in a housing unit that houses the soil to be reformed, a combustion device that burns biomass fuel, a heat transfer tube that conveys combustion heat generated in the combustion device to the housing unit, and a housing unit. An exhaust pipe that conveys the exhaust heat to the heat transfer pipe, and a connecting portion that connects the heat transfer pipe and the exhaust pipe, and the storage section applies at least one of combustion heat and exhaust heat to the soil to be stored. Utilizing a gap between the outer cylinder and the inner cylinder, a main cylinder having a double structure of an outer cylinder and an inner cylinder that can rotate coaxially, a combustion cylinder that is connected to the tip of the main cylinder and burns biomass fuel A ventilation passage for supplying air to the inner space of the inner cylinder and the combustion cylinder, the main body cylinder and the combustion cylinder have an upward inclination with respect to the horizontal plane, Total air that can be supplied by supplying 30% to 50% of the amount of air to the inner space of the inner cylinder 50% to 70% of the supply to the internal space of the combustion liner.
本発明の土壌改質装置は、水分の脱水を中心とした改質を行うので、石灰、セメント、ベントナイトといった改質材を多く必要としない。この結果、改質に要するコストや工期を低減できる。加えて、これらの改質材を多く必要としないので、不純物や環境負荷物質が土壌に残留するといった問題も解決できる。 Since the soil reforming apparatus of the present invention performs reforming with a focus on dehydration of water, it does not require many modifying materials such as lime, cement and bentonite. As a result, the cost and work period required for reforming can be reduced. In addition, since many of these modifiers are not required, the problem of impurities and environmentally hazardous substances remaining in the soil can be solved.
また、本発明の土壌改質装置は、脱水に必要となる燃焼熱の燃料として、バイオマス燃料を使用する。バイオマス燃料の燃焼の際に、燃焼熱と共にバイオマス燃料の燃えかすである灰が生じ、この灰も燃焼熱と共に改質対象の土壌に送られるので、土壌改質を更に促進できる。特に、燃焼熱と合わせて灰が土壌に送り込まれるので、土壌は、脱水による水分や油分の減少を受けつつ、燃焼灰による化学的な改質をうけて、より十分な土壌の改質が行われる。 Moreover, the soil reformer of this invention uses biomass fuel as a fuel of combustion heat required for dehydration. When the biomass fuel is burned, ash which is a burnout of the biomass fuel is generated together with the combustion heat, and this ash is also sent to the soil to be reformed together with the combustion heat, so that the soil reforming can be further promoted. In particular, as the ash is sent to the soil together with the combustion heat, the soil undergoes a chemical modification by the combustion ash while undergoing a reduction in moisture and oil due to the dehydration, so that the soil is more fully modified. Is called.
また、燃焼装置および混合容器などが、自走式の輸送機器に搭載されることで、改質を必要とする土壌が存在する場所において、土壌改質を行うことができ、土壌改質装置は、フレキシビリティの高い土壌改質を実現できる。 In addition, combustion equipment and mixing containers are mounted on self-propelled transportation equipment, so that soil modification can be performed in places where there is soil that requires modification. Highly flexible soil improvement can be realized.
本発明の第1の発明に係る土壌改質装置は、改質対象の土壌を収容する収容部と、バイオマス燃料を燃焼させる燃焼装置と、燃焼装置で生じる燃焼熱を収容部に運搬する伝熱管と、収容部で生じる排気熱を伝熱管に運搬する排気管と、伝熱管と排気管を連結する連結部と、を備え、収容部は、収容する土壌に燃焼熱および排気熱の少なくとも一方を加え、燃焼装置は、同軸で回転可能な外筒と内筒との二重構造を有する本体筒と、本体筒の先端に接続して、バイオマス燃料を燃焼させる燃焼筒と、外筒と内筒との隙間を利用して、内筒および燃焼筒の内部空間に、空気を供給する通風路と、を有し、本体筒および燃焼筒は、水平面に対して上向きの傾斜を有し、通風路は、供給可能な全空気量の30%〜50%を、内筒の内部空間に供給し、供給可能な全空気量の50%〜70%を、燃焼筒の内部空間に供給する。
A soil reforming apparatus according to a first aspect of the present invention includes a housing unit that houses soil to be reformed, a combustion device that burns biomass fuel, and a heat transfer tube that conveys combustion heat generated in the combustion device to the housing unit. And an exhaust pipe that conveys the exhaust heat generated in the storage section to the heat transfer pipe, and a connecting section that connects the heat transfer pipe and the exhaust pipe, and the storage section supplies at least one of combustion heat and exhaust heat to the soil to be stored. In addition, the combustion apparatus includes a main body cylinder having a double structure of an outer cylinder and an inner cylinder that can be rotated coaxially, a combustion cylinder that is connected to the tip of the main body cylinder to burn biomass fuel , and an outer cylinder and an inner cylinder And a ventilation path for supplying air to the inner space of the inner cylinder and the combustion cylinder, and the main body cylinder and the combustion cylinder have an upward inclination with respect to the horizontal plane, and the
この構成により、土壌改質装置は、多くの改質材を必要とせず、土壌の特質に着目した土壌改質を行うことができる。 With this configuration, the soil reformer does not require a large amount of modifying material, and can perform soil reforming focusing on the characteristics of the soil.
本発明の第2の発明に係る土壌改質装置では、第1の発明に加えて、伝熱管は、燃焼装置および収容部とを接続し、排気管は、収容部と伝熱管を接続する。 In the soil reforming apparatus according to the second invention of the present invention, in addition to the first invention, the heat transfer tube connects the combustion device and the storage unit, and the exhaust pipe connects the storage unit and the heat transfer tube.
この構成により、土壌改質装置は、燃焼熱のみならず排気熱も土壌に付与することができる。 With this configuration, the soil reformer can apply not only combustion heat but also exhaust heat to the soil.
本発明の第3の発明に係る土壌改質装置では、第1又は第2の発明に加えて、伝熱管は、収容部に、燃焼熱および連結部で供給される排気熱を混合して供給する。 In the soil reforming apparatus according to the third invention of the present invention, in addition to the first or second invention, the heat transfer tube supplies the housing part with a mixture of combustion heat and exhaust heat supplied at the connecting part. To do.
この構成により、土壌は、より効率よく脱水・脱脂される。 With this configuration, the soil is dehydrated and degreased more efficiently.
本発明の第4の発明に係る土壌改質装置では、第1から第3のいずれかの発明に加えて、伝熱管は、バイオマス燃料の燃焼灰を、収容部に運搬する。 In the soil reforming apparatus according to the fourth invention of the present invention, in addition to any of the first to third inventions, the heat transfer tube conveys the combustion ash of the biomass fuel to the accommodating portion.
この構成により、土壌改質装置は、脱水・脱脂という物理的改質に加えて、化学的改質も実現できる。 With this configuration, the soil reformer can realize chemical reforming in addition to physical reforming such as dehydration and degreasing.
本発明の第5の発明に係る土壌改質装置では、第1から第4のいずれかの発明に加えて、排気管は、排気熱に加えて、水蒸気を運搬する。 In the soil reforming apparatus according to the fifth aspect of the present invention, in addition to any one of the first to fourth aspects, the exhaust pipe carries water vapor in addition to the exhaust heat.
本発明の第6の発明に係る土壌改質装置では、第5の発明に加えて、伝熱管は、排気管から混入する水蒸気を加熱して加熱蒸気を生じさせて、収容部に運搬する。 In the soil reforming apparatus according to the sixth aspect of the present invention, in addition to the fifth aspect, the heat transfer pipe heats the water vapor mixed from the exhaust pipe to generate heated steam, and transports it to the accommodation section.
これらの構成により、土壌改質装置は、加熱蒸気を利用した改質を促進できる。 With these configurations, the soil reformer can promote reforming using heated steam.
本発明の第7の発明に係る土壌改質装置では、第1から第6のいずれかの発明に加えて、収容部は、収容する土壌を撹拌する撹拌機能を有する。 In the soil reforming apparatus according to the seventh aspect of the present invention, in addition to any one of the first to sixth aspects, the storage section has a stirring function of stirring the soil to be stored.
この構成により、収容部は、より効率的に土壌を乾燥できる。 With this configuration, the storage unit can dry the soil more efficiently.
本発明の第8の発明に係る土壌改質装置では、第1から第7のいずれかの発明に加えて、連結部は、排気管との連結部分を開閉可能である。 In the soil reforming apparatus according to the eighth aspect of the present invention, in addition to any of the first to seventh aspects, the connecting portion can open and close the connecting portion with the exhaust pipe.
この構成により、土壌の特性に応じた乾燥が実現される。 With this configuration, drying according to the characteristics of the soil is realized.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(実施の形態1) (Embodiment 1)
まず、土壌改質装置の全体概要について説明する。 First, the general outline of the soil reformer will be described.
(全体概要)
図1は、本発明の実施の形態1における土壌改質装置のブロック図である。図1は、土壌改質装置1を、模式的に表しており、必要な要素のそれぞれをブロックとして示している。すなわち、図1は、実施の形態1における土壌改質装置1の概念を示しており、実際には種々の形態で実現される。
(Overview)
FIG. 1 is a block diagram of a soil reforming apparatus according to
土壌改質装置1は、収容部2、燃焼装置3、伝熱管5、排気管6、連結部7を備える。収容部2は、改質対象となる土壌10を収容する。収容部2が収容する土壌は、改質対象となる場所から運搬されてきた土壌であっても良いし、改質対象となる場所に収容部2が設置されて、その場で改質対象となる土壌が収容部2に投入されても良い。
The
燃焼装置3は、例えば燃焼バーナー4を備えており、様々な燃料を燃焼して燃焼熱を生じさせる。このとき、燃焼装置3は、環境への配慮および土壌改質の促進のために、バイオマス燃料8を用いることが好適である。バイオマス燃料8は、燃焼装置3に投入可能であればよく、人力あるいは自動で燃焼装置3にバイオマス燃料8が投入される。
The
燃焼装置3は、バイオマス燃料を燃焼させることで燃焼熱を生じさせる。この燃焼熱は、燃焼装置3に接続している伝熱管5に送出される。伝熱管5は、燃焼熱を最終的に収容部2に運搬する。伝熱管5は、燃焼熱を収容部2に送り込んで、収容部2が収容する土壌10の水分および油分を蒸発させて脱水・脱脂する。伝熱管5は、収容部2に接続しており、この接続によって燃焼熱を収容部2に送り込むことができる。
The
収容部2では、土壌10に燃焼熱が加えられることで、水分や油分が蒸発して排気ガスが生じる。排気ガスと合わせて水蒸気も生じる。これらの排気ガスや水蒸気は熱を有しており、収容部2は、土壌への燃焼熱の付与による排気熱を生じさせる。収容部2には、排気管6が接続されている。排気管6は、排気熱を連結部7を介して伝熱管5に運搬する。連結部7は、燃焼装置3から接続される伝熱管5の一部からの燃焼熱と、排気管6からの排気熱を混合して、連結部6の先に延伸する伝熱管5に送り込む。結果として、連結部6の先に延伸する伝熱管5は、燃焼熱と排気熱とを混合した熱を、収容部2に運搬する。もちろん、排気熱が生じるまでの期間では、伝熱管5は、燃焼熱のみを運搬する。
In the
これらの結果、伝熱管5は、収容部2に燃焼熱および排気熱の少なくとも一方を運搬し、収容部2は、土壌10に、燃焼熱および排気熱の少なくとも一方を加える。土壌10は、この加えられる熱によって、含んでいる水分および油分を減少させて、その土質を改質することができる。特に、燃焼装置3により生じる燃焼熱だけでなく、土壌10への加熱によって生じる排気熱も有効利用して、土壌10の脱水・脱脂を促すことができる。
As a result, the heat transfer tube 5 conveys at least one of combustion heat and exhaust heat to the
(土壌の問題)
ここで、改質が必要な土壌の問題について説明する。発明者は、固化材などを用いて土壌を改質する従来技術の問題点を検討・分析する中で、改質が必要な土壌の問題点を分析した。発明者は、土壌は土粒子だけでなく、土粒子、水分・油分、空気の3つの要素から成り立っていることに想到した。図2は、土壌の特性を示す模式図である。図2に示されるように、土壌は、土粒子だけでなく、土粒子、水分・油分、空気の3つの要素から成り立っている。この水分・油分の増減によって、土壌はその特性を変化させる。すなわち、水分・油分が増加すれば、ゆるい土壌となり、水分・油分が減少すれば硬い土壌となる。土壌の改質は、土壌の使用目的に合わせて、土壌の硬さに起因する特性の調整を行うことが中心である。
(Soil problem)
Here, the problem of soil that requires modification will be described. The inventor analyzed the problems of the soil that needs to be improved while studying and analyzing the problems of the conventional technique for modifying the soil using a solidifying material or the like. The inventor has conceived that soil is not only composed of soil particles but also composed of three elements: soil particles, moisture / oil, and air. FIG. 2 is a schematic diagram showing soil characteristics. As shown in FIG. 2, the soil includes not only soil particles but also three elements: soil particles, moisture / oil, and air. The soil changes its properties by increasing and decreasing the moisture and oil content. That is, if the moisture / oil content increases, the soil becomes loose, and if the moisture / oil content decreases, the soil becomes hard. The improvement of soil is centered on adjusting the characteristics due to the hardness of the soil according to the purpose of use of the soil.
このような分析結果に基づいて、発明者は、土壌の改質においては土壌そのものの化学的特性を固化材などを用いて変化させることを主とするよりも、土壌に含まれる水分・油分を減少させることを主とすることが好適であるとの考えに至った。すなわち発明者は、土壌に含まれる水分・油分を減少させて土壌の物理的特性を改質し、その上で、必要に応じて固化材などを用いて化学的特性の改質を行うことが、適当であるとの発明に至ったものである。このように、まず水分・油分の減少による物理的特性の改質を行うことで、最終的な改質を完了させる化学物質の使用量が大きく減少し、コストの低減、環境負荷の低減が実現されるようになる。 Based on such analysis results, the inventor has determined the moisture and oil content contained in the soil rather than mainly changing the chemical characteristics of the soil itself by using a solidifying material or the like. It came to the thought that it was suitable to make it mainly reduce. In other words, the inventor can reduce the moisture and oil content in the soil to modify the physical properties of the soil, and then modify the chemical properties using a solidifying material or the like as necessary. The inventors have arrived at the invention as appropriate. In this way, by first modifying the physical properties by reducing the moisture and oil content, the amount of chemical substances used to complete the final reforming is greatly reduced, reducing costs and reducing environmental impact. Will come to be.
実施の形態1における土壌改質装置1は、燃焼熱および排気熱を効率的に活用して、土壌10に含まれる水分・油分を減少させる。水分・油分が減少した土壌10は、工場、耕作地、宅地などの様々な用途に用いられるに際して、十分な硬さや強度を有することができる。すなわち、使用可能な状態に土壌10は、改質されることになる。また必要に応じて、石灰やベントナイトなどの固化材を追加的に付与することで、土壌10の改質が完了するようになる。もちろん、上述の通り、この場合でも使用される固化材の量は少なくて済む。
The
(処理手順)
実施の形態1の土壌改質装置1を用いた土壌改質の処理手順について説明する。
燃焼装置3は、燃焼バーナー4を備え、別途用意されているバイオマス燃料8を燃焼させる。バイオマス燃料8は、燃料収容部などに一時的に収容されており、ベルトコンベアーなどの自動送り装置によって、燃料収容部から燃焼装置3に自動的に投入される。あるいは、燃焼装置3が燃料収容部を備えており、燃焼バーナー4が燃料収容部に収容されるバイオマス燃料8を燃焼させても良い。もちろん、バイオマス燃料8が手動で燃焼装置3に投入されて、燃焼バーナー4がこのバイオマス燃料を燃焼させてもよい。
(Processing procedure)
A procedure for soil reforming using the
The
燃焼装置3が、バイオマス燃料8を燃焼させると、燃焼熱が発生する。燃焼装置3と収容部2とは、伝熱管5によって接続されている。伝熱管5が内部空間を有する管路である場合には、伝熱管5の一方の開口部が燃焼装置3に繋がっている。燃焼装置3は、この開口部へ燃焼熱を送出する。例えば、燃焼装置3の備える燃焼バーナー4が先端に燃焼熱をその先端に集めやすい構造を有している場合には、燃焼バーナー4の先端が伝熱管5の開口部と対向していればよい。この対向によって、燃焼装置3は、燃焼熱を伝熱管5に送出することができる。
When the
あるいは、燃焼装置3が開口部に対向する送風ファンを備えており、送風ファンが、燃焼熱を伝熱管5に送出してよい。このように、燃焼装置3は、バイオマス燃料8を燃焼させて燃焼熱を発生させるだけでなく、伝熱管5に燃焼熱を送出する機能も果たす。
Alternatively, the
伝熱管5は、内部空間を通じて、燃焼熱を収容部2に運搬する。このとき、伝熱管5の途中に連結部7が備わる。連結部7は、排気熱を運搬する排気管6と伝熱管5とを連結する。伝熱管5は、連結部7を経由してから、収容部2にかけて延伸する。図1に示されるとおりである。
The heat transfer tube 5 conveys combustion heat to the
伝熱管5は、収容部2と接続している。燃焼装置3との接続と同様に、伝熱管5は内部空間と繋がる開口部を有しており、この開口部が収容部2と接続している。このため、伝熱管5は、管路である内部空間を運搬された燃焼熱を、収容部2と接続する開口部から収容部2内部に送り込む。
The heat transfer tube 5 is connected to the
収容部2は、改質対象の土壌10を収容している。収容部2に到達した燃焼熱は、この土壌10を加熱する。加熱によって、土壌10は、含まれている水分・油分を蒸発させる。すなわち、土壌10は、乾燥する方向に進む。また、燃焼熱の付与による加熱によって、土壌10は、排気ガスを発生させる。この排気ガスは、排気熱を伴っている。この排気熱は、収容部2に留まっている状態では土壌10を更に加熱する。
The
収容部2は、排気管6を接続している。排気管6は、伝熱管5と同様に内部空間を有する管路であり、内部空間に繋がる開口部が収容部2に接続している。収容部2は、この開口部を介して排気熱を排気管6に送出する。燃焼装置3と同様に収容部2が送風ファンを備えており、この送風ファンの働きによって排気熱が排気管6に送出されれば良い。
The
排気管6は、収容部2と連結部7とに接続されている。排気管6は、連結部7を介して伝熱管5に排気熱を送り込む。すなわち、排気熱が発生した後では、連結間7の先から延伸する伝熱管5は、燃焼熱と排気熱とを混合した熱を運搬するようになる。
The exhaust pipe 6 is connected to the
最終的には、伝熱管5は、燃焼熱と排気熱とを混合した熱を土壌10に付与する。燃焼装置3で生じる燃焼熱だけでないことで、より熱効率と省エネルギーに優れた加熱が、土壌10に行われるようになる。混合熱の付与によることで、土壌10の乾燥(脱水・脱脂)がより促進される。もちろん、燃焼装置3での燃焼が終了すれば、土壌10の乾燥処理も終了することになる。例えば、収容部2に収容される土壌10を入れ替える際には、燃焼装置3での燃焼を停止したり抑えたりする。このような乾燥によって、土壌10に含まれる余分な水分や油分が減少し、土壌10の改質が進むことになる。
Eventually, the heat transfer tube 5 applies heat, which is a mixture of combustion heat and exhaust heat, to the
乾燥によって改質された土壌10は、収容部2から取出される。例えば収容部2は、投入口と排出口を備えておき、排出口から乾燥されて改質処理の完了した土壌10が取出されれば良い。取出された改質後の土壌10は、必要な土地に運搬されて、運搬された土地において活用される。また、土壌改質装置1による改質だけでは化学的特性の改質が不十分な場合には、石灰やベントナイトなどの改質材を用いて更なる改質が行われてもよい。
The
以上のように、実施の形態1の土壌改質装置1は、コストや環境負荷を低減しつつ、効率的に土壌を改質できる。
As described above, the
(バイオマス燃焼灰)
燃焼装置3は、バイオマス燃料8を燃焼させて燃焼熱を発生させる。この燃焼装置3での燃焼においては、燃焼熱に加えて、バイオマス燃料8の燃焼灰も生じる。燃焼装置3は、伝熱管5を通じて燃焼熱のみならず燃焼灰も送出できる。伝熱管5は、燃焼装置3から送出された燃焼灰を運搬できる。
(Biomass combustion ash)
The
バイオマス燃料の燃焼によって生じる燃焼灰は、アルカリ性などの特性を有しており、この特性は、土壌改質に好適である。いわゆる、石灰やベントナイトと同様に、土壌10の化学的特性を改質できる。燃焼装置3は、燃焼用の燃料としてバイオマス燃料8を用いるので、燃焼後の燃焼灰は、添加物や化学物質の混入のほとんどない、理想的な灰である。燃焼装置3は、燃焼による風圧で、伝熱管5を通じて、燃焼灰を収容部2まで運搬して、土壌10にこの燃焼灰を加えることができる。
Combustion ash produced by the combustion of biomass fuel has characteristics such as alkalinity, and this characteristic is suitable for soil reforming. Similar to so-called lime and bentonite, the chemical properties of the
収容部2は、運搬された燃焼灰を土壌10に加える。収容部2は、当然ながら燃焼熱も土壌10に加えて土壌10を乾燥させる。この土壌10の乾燥に合わせて、土壌10には、燃焼灰が付加される。燃焼灰は、上述の通り、天然素材の燃焼後に生じる燃えカスであるので、アルカリ性などの特性を土壌10に付与できる。この結果、従来技術で用いられていた改質材が付与されるのと同じ効果を生じさせる。
The
実施の形態1における土壌改質装置1は、燃焼熱(および排気熱)による土壌10の脱水・脱脂による乾燥だけでなく、燃焼灰による化学的改質も同時並行的に実現できる。この同時進行により、物理的特性と化学的特性に対する改質が実現できる。
The
もちろん、燃焼灰は、燃焼熱と合わせて同時に土壌10に付与されても良いし、燃焼熱に続いて土壌10に付与されても良い。燃焼灰の付与される態様について特に限定されるものではない。
Of course, the combustion ash may be applied to the
(加熱蒸気)
排気管6は、収容部2で発生する排気熱を運搬して、伝熱管5に燃焼熱と排気熱を混合して収容部2へより強い熱を加える。この排気熱は、土壌10への加熱によって生じる排気ガスに起因する。
(Heating steam)
The exhaust pipe 6 conveys exhaust heat generated in the
この排気ガスは、水分が蒸発して生じる水蒸気を含んでいる。収容部2は、排気管6に排気熱を送出するのに合わせて、水蒸気を排気管6に送出できる。水蒸気は気体であるので、排気熱と合わせて排気管6に押し出されるからである。排気管6は、この水蒸気を連結部7に運搬する。
This exhaust gas contains water vapor generated by evaporation of moisture. The
連結部7には、伝熱管5を通じて運搬された燃焼熱が到達する。この燃焼熱は、連結部7においてこの排気管6から運搬された水蒸気を加熱する。この加熱によって、水蒸気は加熱蒸気へと変化する。加熱蒸気は、強い熱性を有する。連結部7から先で延伸する伝熱管5は、強い熱性を有する加熱蒸気を収容部2に運搬する。この運搬によって、収容部2には、燃焼熱、排気熱、加熱蒸気のそれぞれが混合された熱が付与される。この熱の付与によって、土壌10の脱水・脱脂が更に促進される。
Combustion heat conveyed through the heat transfer tube 5 reaches the connecting
特に、加熱蒸気は、強い熱性を有するだけでなく、物質の物理的特性を変化させつつ物質の粘性を弱める働きを生じさせる。この粘性を弱める働きによって、土壌10の乾燥が更に促進されやすくなる。すなわち、土壌10を構成する土粒子のそれぞれが加熱蒸気によって分離される。この分離された土粒子のそれぞれに燃焼熱と排気熱の混合熱が加わって乾燥されるからである。もちろん、加熱蒸気による熱も、土壌10の乾燥そのものを生じさせる。
In particular, the heating steam not only has a strong thermal property, but also acts to weaken the viscosity of the substance while changing the physical characteristics of the substance. The action of weakening the viscosity further facilitates the drying of the
このように、加熱蒸気による土壌10の土粒子の分離、燃焼熱および排気熱による脱水・脱脂の組み合わせによって、土壌改質装置1は、改質対象となる土壌10の乾燥をより進めて、物理的特性の改質を実現できる。もちろん、上述の通り、燃焼灰による化学的特性の改質も実現できる。また、土壌改質装置1だけでは、土壌の改質が不十分であっても、僅かな量の改質材の添加で済むので、従来技術と異なり、コストおよび環境負荷を低減できる。
Thus, the
以上のように、伝熱管5は、燃焼熱のみならず、(1)排気熱、(2)燃焼灰、(3)加熱蒸気、をも収容部2に運搬する。これらが運搬されることで、収容部2は、土壌10の乾燥を始めとした物理的特性の改質と化学的特性の改質を実現できる。
As described above, the heat transfer tube 5 conveys not only combustion heat but also (1) exhaust heat, (2) combustion ash, and (3) heated steam to the
次に各部の詳細について説明する。 Next, the detail of each part is demonstrated.
(収容部)
収容部2は、改質対象の土壌10を収容する。収容部2は、例えばコンテナ態様やボックス態様である内部空間を有する箱である。開閉可能な扉を有することで、収容部2は、内部空間に土壌10を投入できる。
(Container)
The
ここで、収容部2には、ベルトコンベアや重機などによって、受身的に土壌10が投入されても良い。あるいは、収容部2は、地面から土壌を掻き出すようにして自身の内部に取り込んでも良い。例えば、収容部2の底面に、重機に備わるショベルが付いており、このショベルが収容部2の底面からその下にある土壌を取り込む。このような機能を収容部2が有することで、必要な場所において収容部2が土壌を内部に収容できる。
Here, the
収容部2が、このような自身で土壌を取り込む機能を有している場合には、土壌改質装置1が改質を必要とする土壌の存在する地域に移動して、その場で改質対象となる土壌を、自身の中に収容できる。この結果、収容部2に土壌10を取り込むための重機や作業が簡略化できる。
When the
あるいは、収容部2は、自身の上部に扉を有しており、備えるショベルで地面の土壌を掻き出して、扉からその内部に土壌10を取り込んでも良い。
Or the
収容部2は、内部空間を有していれば様々な形状でよい。箱型、楕円形、円柱、角柱など様々な形状が選択されれば良い。また、収容部2は、内部空間を有して、この内部空間において収容している土壌10に熱を付与するので、その周囲は閉鎖されているもしくは閉鎖されるようになっていることが好適である。
The
収容部2は、内部に収容する土壌10に対して燃焼熱や排気熱を付与する。すなわち、土壌10は、高い温度となりうる。このため内部空間も高い温度となりうるので、収容部2は、断熱性、耐熱性の高い素材で形成されることが好適である。金属や合金で形成されることが適当である。
The
また、収容部2は、伝熱管5および排気管6と接続しているので、これらとの接続部分においては、必要に応じて開口部を備えることも好適である。もちろん、伝熱管5や排気管6が、管路でなく熱伝導を行う棒部材などであれば、開口部ではなく接続部を備えれば良い。
Moreover, since the
収容部2は、収容する土壌10の量や設置場所などの都合によって、その収容能力が定められる。収容部2は、内部が複数のユニットに分割されており、収容する土壌10の量によって、ユニットの連結などでフレキシブルに容量が対応可能であることも好適である。
The storage capacity of the
また、収容部2は、土壌10を攪拌する攪拌機能を有することも好適である。図1は、収容部2が、攪拌爪21を有していることを示している。攪拌爪21は、土壌10を混ぜ合わせることで攪拌する。攪拌によって、土壌10には多くの空気と共に燃焼熱や排気熱が入り込み、土壌10は、より乾燥しやすくなる。加えて、燃焼灰が土壌10内部に入り込みやすくなって、改質がより進みやすくなる。攪拌爪21は、土壌10をかき混ぜるように回転することで、土壌10を攪拌できる。特に、攪拌爪21は、土壌21に対して斜めに回転することで、攪拌能力を高めることも適当である。あるいは、攪拌爪21は、歯車やスクリュー形状を有しており、歯車やスクリューの回転に合わせて、土壌10を攪拌することも好適である。
Moreover, it is also suitable that the
攪拌機能を実現する攪拌爪21などは、収容部2の底面から突出しても良いし、側面や上面から突出しても良い。収容している土壌10を攪拌しながら、土壌10に熱が加えられるような態様であればよい。
The agitation claw 21 or the like that realizes the agitation function may protrude from the bottom surface of the
また、収容部2は、排気熱や水蒸気を排気管6に送出しやすいように、送風ファンを備えていることも好適である。
In addition, it is also preferable that the
(燃焼装置)
燃焼装置3は、バイオマス燃料8を燃焼させて燃焼熱を生じさせる。燃焼装置3は、燃焼バーナー4を備えており、この燃焼バーナー4にバイオマス燃料8が投入されて、燃焼を行う。バイオマス燃料8は手動で投入されても良いし、ベルとコンベアなどの動力源によって運搬されて、燃焼バーナー4に投入されてもよい。
(Combustion device)
The
燃焼装置3は、所定の温度でバイオマス燃料8を燃焼させる。所定温度は、バイオマス燃料8を燃焼させるに十分な温度であればよく、バイオマス燃料8の種類、量、燃焼バーナー4の特性に応じて定められる。
The
燃焼バーナー4は、例えば筒状の外形を有しており、この筒状は、先端に向けて燃焼熱を放出しやすい構造を有している。この構造によって、燃焼バーナー4は、燃焼熱を先端に放出しやすくなる。燃焼装置3は、燃焼バーナー4の先端から放出しやすくなった燃焼熱を、伝熱管5に送出する。このとき、燃焼装置3は、送風ファンを備えており、この送風ファンによって伝熱管5に燃焼熱を送出しやすいことも好適である。
The
なお、燃焼装置3と燃焼バーナー4とは、別個の要素として把握される必要があるわけではなく、説明の便宜上のものである。要は、燃焼装置3がバイオマス燃料8を燃焼させて、燃焼熱を生じさせれば良い。なお、バイオマス燃料8としては、様々なものが使用されれば良い。例えば、木質チップ、竹質チップ、バイオエタノール燃料およびバイオディーゼル燃料などである。
The
(伝熱管)
伝熱管5は、燃焼装置3で発生した燃焼熱を収容部2に運搬する。伝熱管5は、連結部7で排気管6と連結されている。このため、連結部7において、燃焼装置3側と収容部2側とに分けられる。このように分けられるからといって、特段に異なる部材であったり、異なる素材であったりする必要はない。また、発明の要素として分離して把握される必要があるものでもない。
(Heat transfer tube)
The heat transfer tube 5 conveys the combustion heat generated in the
伝熱管5は、内部空間を有するパイプ状の管路であってもよい。パイプ状の管路である場合には、この内部空間を熱風となった燃焼熱が移動する。管路である場合には、伝熱管5は、熱風などの気体の状態で燃焼熱を運搬できるので、効率が良い。また、管路である場合には、伝熱管5は、燃焼灰も燃焼熱に合わせて運搬できるので、その点でも効率的である。 The heat transfer pipe 5 may be a pipe-shaped pipe having an internal space. In the case of a pipe-shaped pipeline, the combustion heat that has become hot air moves through this internal space. In the case of a pipe line, the heat transfer tube 5 can carry the combustion heat in the state of a gas such as hot air, so that the efficiency is good. In the case of a pipe line, the heat transfer tube 5 is also efficient in that respect because the combustion ash can be transported in accordance with the combustion heat.
伝熱管5は、管路である場合には、端部に開口部を有しており、一端の開口部は燃焼装置3に接続し、他方の開口部は、収容部2に接続する。もちろん、連結部7とも接続する。伝熱管5の開口部は、燃焼熱や燃焼灰を受け取って、内部空間を通じて運搬することになる。
When the heat transfer tube 5 is a pipe line, the heat transfer tube 5 has an opening at the end, the opening at one end is connected to the
また、伝熱管5は、管路ではなく、熱伝導性の高い棒状部材でもよい。すなわち、金属や合金などでできたフレームであってもよく、熱伝導性の高さによって、伝熱管5は、燃焼熱を運搬できる。この場合には、燃焼灰を運搬しにくい問題はあるが、構造が簡単となり、施工や設置が容易であるメリットもある。 Further, the heat transfer tube 5 may be a rod-like member having a high thermal conductivity instead of a pipe line. That is, it may be a frame made of a metal, an alloy, or the like, and the heat transfer tube 5 can carry the combustion heat due to its high thermal conductivity. In this case, there is a problem that it is difficult to transport the combustion ash, but there is also an advantage that the structure is simple and construction and installation are easy.
なお、伝熱管5は、単数だけでなく複数設けられても良い。複数となることで、燃焼熱の運搬がより容易となり、土壌10の改質が促進される。
In addition, the heat exchanger tube 5 may be provided not only with one but with two or more. By becoming more than one, conveyance of combustion heat becomes easier and reforming of the
(排気管)
排気管6は、収容部2の土壌10へ熱が付与されることで生じる排気ガスに基づく排気熱を運搬する。土壌10に熱が付与されることで、排気ガスが発生する。排気ガスは、一定の熱量を有しており、排気熱を発生させる。排気管6は、この排気熱を運搬して、連結部7で排気熱を燃焼熱に混合させる。
(Exhaust pipe)
The exhaust pipe 6 conveys exhaust heat based on the exhaust gas generated by applying heat to the
また、土壌10に熱が付与されると土壌10の水分が蒸発して、水蒸気が発生する。排気管6は、この水蒸気も運搬する。水蒸気は、連結部7において燃焼熱と混合されることで加熱蒸気になって、燃焼熱、排気熱と合わせて、最終的に伝熱管5から収容部2に供給される。
In addition, when heat is applied to the
排気管6は、このように排気熱や水蒸気を運搬するために、収容部2に接続している。伝熱管5と同様に管路であっても良いし棒状部材であっても良い。但し、水蒸気を運搬できるように、管路であることが好適である。管路であることで、排気熱と水蒸気を合わせて連結部7に運搬できるからである。
The exhaust pipe 6 is connected to the
排気管6は、連結部7において伝熱管5と連結し、排気熱や水蒸気を、連結部7の先側の伝熱管5に混合させる。ここで、排気管6は、伝熱管5と少なくとも一部において同一部材で構成されても良い。もちろん、図1に示されるように別部材で構成されても良い。同一部材で構成される場合には、管路の一部が連結していることでもよい。
The exhaust pipe 6 is connected to the heat transfer pipe 5 at the
(連結部)
連結部7は、排気管6と伝熱管5とを連結して、最終的に伝熱管5に混合する。すなわち、燃焼熱と排気熱とを混合する。この結果、連結部7の先に延伸する伝熱管5では、燃焼熱と排気熱とが混合された状態の熱が運搬される。
(Connecting part)
The connecting
連結部7は、伝熱管5と排気管6とを接続するが、排気管6との連結部分を開閉可能であることも好適である。連結部7は、伝熱管5の開口部と排気管6の開口部とに接続している。このため、この開口部との接続部分は、連結部分となっている。連結部7は、この連結部分の内、排気管6との連結部分を開閉可能である。排気管6からの排気熱や水蒸気を、燃焼熱に混合したい場合には、この連結部分が開放される。一方、燃焼熱のみで土壌10の改質を行いたい場合には、この排気管6との連結部分は閉鎖される。
The connecting
このように連結部分が開閉可能であることで、様々なパターンによる土壌10への熱の付与が可能である。土壌10の性質によっては、燃焼熱のみが良い場合もあり、排気熱や加熱蒸気が付与されるほう良い場合もあって、フレキシブルに対応できることが好ましいからである。
Thus, the connection part can be opened and closed, so that heat can be applied to the
以上のように、実施の形態1の土壌改質装置1は、土壌改質のメカニズムに着目して、多くの改質材を必要としない。この結果、コストおよび工期を削減しつつ、環境負荷も低減して土壌を改質することができる。
As described above, the
(実施の形態2) (Embodiment 2)
次に、実施の形態2について説明する。
実施の形態2では、燃焼装置3に特殊な装置を用いる場合について説明する。図3は、本発明の実施の形態2における燃焼装置の側面図である。図3は、燃焼装置3の一例である燃焼装置30の内部構造が分かるように示している。
Next, a second embodiment will be described.
In the second embodiment, a case where a special device is used as the
燃焼装置30は、前方が開口しており、後方が閉塞している。開口している前方において燃焼した熱量が放散され、閉塞している後方において、バイオマス燃料8や空気が取り込まれる。
The
本体筒29は、同軸で回動可能な外筒32と内筒33とを備え、内筒33の周囲を一定の隙間を保って外筒32が覆う二重構造となっている。本体筒29は、回動可能であるので、内筒33は、回動する。この回動によって、内筒33の内部空間も回動できる。回動によって、内筒33の内部空間に収納されるバイオマス燃料8が、燃えながら回転できるので、バイオマス燃料8に満遍なく空気や炎が接触でき、内筒33での一次燃焼が促進される。
The main body cylinder 29 includes an outer cylinder 32 and an
本体筒29の開口部には、同じ筒体である燃焼筒35が接続する。燃焼筒35は、外筒32と接続する状態で接続するので、内筒33と外筒32との間に生じる隙間の一端が、そのまま燃焼筒35の内部空間に接続する。燃焼筒35は、一次燃焼の終わった燃焼剤が、質量低下と温度上昇によって物理的に上昇するのを捕捉して、バイオマス燃料8を更なる高温で燃焼させる。
A combustion cylinder 35, which is the same cylinder, is connected to the opening of the main body cylinder 29. Since the combustion cylinder 35 is connected in a state of being connected to the outer cylinder 32, one end of the gap generated between the
ここで、本体筒29と燃焼筒35とは水平面に対して上向きの傾斜を有する。ここで、上向きとは、燃焼筒35の開口部が上向きとなる状態を言う。 Here, the main body cylinder 29 and the combustion cylinder 35 have an upward inclination with respect to the horizontal plane. Here, upward refers to a state in which the opening of the combustion cylinder 35 faces upward.
このような傾斜を有することで、内筒33の内部空間で所定の温度で燃焼したバイオマス燃料8は、その質量が減じるので、上方に移動しやすくなる。上方においては、燃焼筒35が位置するので、燃焼筒35は、この移動してきたバイオマス燃料8を燃焼させる。すなわち、二次燃焼させる。
By having such an inclination, the
ここで、外筒32と内筒33との間の隙間は、通風路37となる。通風路37は、空気の供給口45から取り込まれた空気を、内筒33の内部空間と燃焼筒35の内部空間に供給する。ここで、供給口45は、外界とつながっており、外界から空気を取り込んで、通風口38を介して空気を通風路37に送る。通風路37は、この供給された空気を移動させて、その一部を内筒33の内部空間に供給し、残りを燃焼筒35の内部空間に供給する。
Here, a gap between the outer cylinder 32 and the
内筒33は、その外周に吹き出し口40を備える。吹き出し口40は通風路37と連通するので、通風路37を通る空気は、吹き出し口40から漏れて、内筒33の内部空間に送り込まれる。すなわち、通風路37は、吹き出し口40を介して、内筒33の内部空間に空気を供給する。
The
一方、通風路37の先端は、燃焼筒35に直接的に接続している。このため、通風路37は、先端から燃焼筒35の内部空間に空気を供給する。通風路37は、外界から取り込める(すなわち燃焼装置6に供給できる)全空気量の30%〜50%を内筒33の内部空間に供給する。一方通風路37は、全空気量の50〜70%を燃焼筒35の内部空間に供給する。すなわち、燃焼筒35に供給される空気量が、内筒33に供給される空気量よりも多い。結果として、より高温で燃焼する必要のある二次燃焼を行う燃焼筒35に供給される空気量が多くなり、二次燃焼が最適に行われる。
On the other hand, the tip of the
なお、吹き出し口40の位置、数、開口面積、形状、角度などを調整することで、通風路37による内筒33への供給量と燃焼筒35への供給量との割合を、適宜調節できる。たとえば、吹き出し口40の総開口面積と通風路37と燃焼筒35との接続する総開口面積との比較において、前者よりも後者を大きくすれば、内筒33の内部空間に供給される空気量よりも、燃焼筒35の内部空間に供給される空気量が多くなるように調整できる。
The ratio of the supply amount to the
燃焼装置6は、全空気量の30〜50%が供給されると共に物理的に下方に位置する内筒33における一次燃焼と、この一次燃焼に続き、全空気量の50%〜70%が供給されると共に内筒33よりも物理的に上方に位置する燃焼筒35の二次燃焼との連続性によって、バイオマス燃料8を確実に燃焼させる。この確実な燃焼によって、有機廃棄物は完全に灰化して、無機廃棄物へと変化する。もちろん、高い燃焼熱を発生させて、燃焼筒35の先端開口部から燃焼熱を外に放出できる。加えて、無機廃棄物となった燃焼灰も放出できる。
Combustion device 6 is supplied with 30 to 50% of the total amount of air and is supplied with 50% to 70% of the total amount of air following the primary combustion in
これら放出される燃焼熱や燃焼灰は、伝熱管5を介して、収容部2に運搬される。このように燃焼装置3が、燃焼装置30のような構成を有していることで、バイオマス燃料8を高い効率で燃焼させるので、高い効率で、燃焼熱を収容部2に運搬でき、土壌10を効率よく改質できる。
The released combustion heat and combustion ash are transported to the
(実施の形態3) (Embodiment 3)
次に、実施の形態3について説明する。
Next,
実施の形態3では、土壌改質装置1を構成する要素の少なくとも一つが搭載されて、自走可能となって改質を必要とする土壌の存在する場所に土壌改質装置1が移動できる場合を説明する。
In
図4は、本発明の実施の形態3における土壌改質装置の模式図である。
図4に示される土壌改質装置1は、搭載装置100に搭載されている。土壌改質装置1を構成する要素の少なくとも一つである収容部2、伝熱管5、排気管6および燃焼装置3が、搭載装置100に搭載されている。搭載装置100は、駆動装置101と駆動装置101によって走行を生じさせる車輪102を備えている。すなわち、搭載装置100は、トレーラーのような輸送車両である。
FIG. 4 is a schematic diagram of a soil reforming apparatus according to
The
搭載装置100は、トレーラーの積載部分と同様の構成を有しており、土壌改質装置1の要素を搭載できる。駆動装置101と車輪102によって、搭載装置100は、土壌改質装置1を搭載した状態で移動できる。例えば、土壌の改質が必要となる土地に移動する。搭載装置100は、土壌改質装置1を土壌の改質が必要となる土地に移動させ、その場所で実施の形態1,2で説明したような処理手順によって、土壌改質の作業を実行させる。
The mounting
このとき、土壌改質装置1は、搭載装置100に搭載されたままで、土壌10の改質を行っても良いし、搭載装置100から降ろされて土壌10の改質を行っても良い。
At this time, the
搭載装置100に搭載されたままでは、土壌改質装置1は、パワーショベルなどで取出された土壌10を収容部2に収容する。その後、実施の形態1、2で説明した手順で、土壌10を改質する。このように、搭載されたままで実行されることで、作業が効率化する。
While being mounted on the mounting
一方、搭載装置100から降ろされて土壌改質装置1が処理を実行することで、作業の安全や確実化が図られるメリットもある。
On the other hand, there is also a merit that work safety and reliability can be achieved when the
いずれの場合でも、土壌改質を必要とする土地に、自走して土壌改質装置1が運搬されるので、土壌改質を必要とする土壌の改質が、効率的に行われる。特に、様々な場所で必要となる土壌改質が、効率的に行われるので、土壌改質に必要となる工期・コストが低減する。結果として、様々な用地活用が図られるようになる。
In any case, since the
また、図5に示されるように、燃焼熱や排気熱の流れは逆であっても良い。図5は、本発明の実施の形態2における土壌改質装置のブロック図である。図4に示される土壌改質装置と同様に、搭載装置100に搭載されることで、自走可能である。
Further, as shown in FIG. 5, the flow of combustion heat and exhaust heat may be reversed. FIG. 5 is a block diagram of the soil reforming apparatus according to
図5に示される土壌改質装置1では、燃焼装置3で発生する燃焼熱は、伝熱管5および連結部7を通じて、矢印に従って、伝熱管5から収容部2に運搬される。このため、燃焼熱が、まず収容部2に入り込む。この燃焼熱によって、土壌10が乾燥され、排気ガスが生じて、水蒸気や排気熱が発生する。この水蒸気や排気熱は、収容部2において伝熱管5と逆側に設置された排気管6から送出される。排気管6は、図4の場合と逆向きに連結部7に接続し、連結部7において、燃焼熱と混合されて、再び伝熱管5から収容部2に運搬される。このように、排気熱と燃焼熱の運搬経路が、図5の場合と逆であっても、同様の効果を得ることができる。
In the
(その他の適用例)
また、本発明の土壌改質装置1は、図6に示されるような構成に適用されることも好適である。図6は、本発明の実施の形態3における土壌改質装置のブロック図である。図6に示される土壌改質装置1は、図5に示される土壌改質装置1と同様に、自走可能(もちろん、自走しなくともよい)な土壌改質装置1であり、それぞれの要素や基本的な性能は、実施の形態1〜3で説明した通りである。
(Other application examples)
Moreover, it is also suitable that the
図6に示される土壌改質装置1は、排気管6を通じて、収容部2で発生した蒸発気体を燃焼装置3に送出する。収容部2では、燃焼装置3から付与される燃焼熱によって土壌の水分や油分が蒸発し、この蒸発において可燃ガス(石油やベンゼンなど)も発生する。排気管6は、これらの可燃ガスを、燃焼装置3に送出する。すなわち、排気管6は、燃焼によって発生する可燃ガスを燃焼装置3に戻す。
The
燃焼装置3は、この可燃ガスを再利用して、燃焼装置3での燃焼を促進させることができる。土壌10は、種々の化石燃料や合成燃料を含んでいることも多く、これらの燃料をガス化して燃焼に再利用することで、土壌改質装置1の燃料効率が更に高まるメリットがある。
The
また、連結部7などでの、気圧バランスを取ることもできる。
Further, it is possible to balance the atmospheric pressure at the connecting
もちろん、可燃ガスの還流においては、気圧調整弁などを設けることで、それぞれの要素同士での気圧バランスを取ることも好適である。このような、要素同士での気圧バランスが取られることで、土壌改質装置1の使用上の安全性が高まる。特に、土壌10の油分の蒸発によって生じる可燃ガスが、燃焼装置3に還流することで、可燃ガスによる、不測の事故や問題を事前に解消できるメリットもある。
Of course, it is also suitable to balance the atmospheric pressure between the respective elements by providing an atmospheric pressure adjusting valve or the like in the recirculation of the combustible gas. The safety in use of the
このような土壌改質装置1により、燃焼効率や燃料効率を向上させて、土壌を改質できるようになる。
With such a
(実験結果) (Experimental result)
次に、実際の実験結果を説明する。 Next, actual experimental results will be described.
(実験1)
実験1では、サンプル対象として採取された土壌に対して、実施の形態1、2で説明した土壌改質装置1による処理を行った場合の、含水率の差分を確認した。実験手順としては、所定の土地で採取される土壌を、土壌改質装置1による処理前と処理後とに分けて、それぞれの含水率を測定した。
(Experiment 1)
In
この処理前と処理後とにおける含水率の差によって、土壌改質装置1による処理によって、改質が進んでいることを確認した。実験結果を図7に示す。図7は、本発明の実験1の実験結果を示す表である。
Based on the difference in moisture content before and after the treatment, it was confirmed that the reforming proceeded by the treatment by the
なお、実験の精度を上げるために、処理前と処理後において、同一日かつ同様の天気になる天候において実験を行った。加えて、複数の日にわたって実験を実施した。なお、図7の表に記載している日付は、いずれも2011年である。 In order to increase the accuracy of the experiment, the experiment was performed on the same day and in the same weather before and after the treatment. In addition, experiments were conducted over multiple days. Note that the dates shown in the table of FIG. 7 are all 2011.
10月28日における、処理前と処理後(表においては、事前、事後と記載しているが、これは、処理前と処理後の意味である)では、同じ土壌における含水率が、1.1%減少している。同様に、10月29日においても、土壌改質装置1を用いて土壌改質を行った場合には、その土壌の含水率が2.4%減少している。同様に、他の日に行った実験でも、2.7%の含水率の減少が確認できた。
On October 28, before and after treatment (in the table, it is described as pre- and post-treatment, this means pre-treatment and post-treatment), the moisture content in the same soil is 1. It has decreased by 1%. Similarly, also on October 29, when soil reforming is performed using the
これらの実験1の結果から分かるように、土壌改質装置1によって、土壌の含水率が下がっている。このように含水率が下がっているということは、土壌に含まれる水分・油分が減少していることを示す。含水率が下がった土壌は、建設用地や耕作地など、様々な用途に使いやすくなる。
As can be seen from the results of these
このように、含水率のみに着目しても、土壌改質装置1は、土壌の水分・油分を減少させる改質を行えることがわかる。
Thus, even if paying attention only to the moisture content, it can be seen that the
(実験2)
また、実験2ではPH値の変化を実験した。
(Experiment 2)
In
特定の場所から採取された土壌に対して、土壌改質装置1による処理を施した。この処理によって、Ph値が低下することが、実験2で確認された。実験2の結果を下記に示す。
The soil collected from a specific place was treated with the
温度 PH
セメント系固化材添加後 19 12.5
熱処理1回 43 11.4
2回 44 10.5
3回 45 9.9
Temperature PH
After adding cement-based solidifying material 19 12.5
One heat treatment 43 11.4
2 times 44 10.5
3
実験2の結果からわかる通り、セメント系固化材を添加するだけの場合よりも、土壌改質装置1によって乾燥および燃焼灰によるPh値の改善効果が高いことが分かる。Ph値が改善されることで、当然に土壌として様々な用途に使用が可能となる。実験2の結果からも、土壌改質装置1の土壌改善効果が明確である。
As can be seen from the results of
以上の実験1および実験2から、土壌改質装置1は、水分・油分の改善およびPh値の改善のいずれをも実現できる。これら両者が実現できることで、大量の改質材を用いることなく、土壌の改質を行うことができる。
From
以上、実施の形態1〜3で説明された土壌改質装置は、本発明の趣旨を説明する一例であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲での変形や改造を含む。 As mentioned above, the soil improvement apparatus demonstrated by Embodiment 1-3 is an example explaining the meaning of this invention, and includes the deformation | transformation and remodeling in the range which does not deviate from the meaning of this invention.
1 土壌改質装置
2 収容部
3 燃焼装置
4 燃焼バーナー
5 伝熱管
6 排気管
7 連結部
8 バイオマス燃料
10 土壌
29 本体筒
32 外筒
33 内筒
34 管路
35 燃焼筒
37 通風路
38 通風口
39 フレーム部材
40 吹き出し口
41 支持体
42 軸受け
45 供給口
DESCRIPTION OF
Claims (10)
バイオマス燃料を燃焼させる燃焼装置と、
前記燃焼装置で生じる燃焼熱を前記収容部に運搬する伝熱管と、
前記収容部で生じる排気熱を前記伝熱管に運搬する排気管と、
前記伝熱管と前記排気管を連結する連結部と、を備え、
前記収容部は、収容する土壌に前記燃焼熱および前記排気熱の少なくとも一方を加え、
前記燃焼装置は、
同軸で回転可能な外筒と内筒との二重構造を有する本体筒と、
前記本体筒の先端に接続して、前記バイオマス燃料を燃焼させる燃焼筒と、
前記外筒と内筒との隙間を利用して、前記内筒および前記燃焼筒の内部空間に、空気を供給する通風路と、を有し、
前記本体筒および前記燃焼筒は、水平面に対して上向きの傾斜を有し、
前記通風路は、供給可能な全空気量の30%〜50%を、前記内筒の内部空間に供給し、供給可能な全空気量の50%〜70%を、前記燃焼筒の内部空間に供給する、土壌改質装置。 A storage section for storing the soil to be modified;
A combustion device for burning biomass fuel;
A heat transfer tube that conveys combustion heat generated in the combustion device to the housing portion;
An exhaust pipe that conveys exhaust heat generated in the housing part to the heat transfer pipe;
A connecting portion for connecting the heat transfer tube and the exhaust pipe,
The storage unit adds at least one of the combustion heat and the exhaust heat to the soil to be stored,
The combustion device comprises:
A main body cylinder having a double structure of an outer cylinder and an inner cylinder that are coaxially rotatable;
A combustion cylinder that is connected to the tip of the main body cylinder and burns the biomass fuel ;
A ventilation path for supplying air to the inner space of the inner cylinder and the combustion cylinder using a gap between the outer cylinder and the inner cylinder;
The main body cylinder and the combustion cylinder have an upward inclination with respect to a horizontal plane,
The ventilation path supplies 30% to 50% of the total amount of air that can be supplied to the inner space of the inner cylinder, and 50% to 70% of the total amount of air that can be supplied to the inner space of the combustion cylinder. Supply soil reforming equipment.
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