JP6905242B1

JP6905242B1 - 有機物の無機物化装置

Info

Publication number: JP6905242B1
Application number: JP2020013807A
Authority: JP
Inventors: 弘明太幡
Original assignee: 弘明太幡
Priority date: 2020-01-30
Filing date: 2020-01-30
Publication date: 2021-07-21
Anticipated expiration: 2040-01-30
Also published as: JP2021120144A

Abstract

【課題】熱伝導が良好に行われるために効率のよい低温熱分解処理が可能で、灰を排出するスクリューフィーダーに灰が詰まるおそれがない有機物の無機物化装置を提供することを課題とする。【解決手段】上面に投入口２を有する本体ケース１内に断面Ｖ型底面１２を有する処理炉１１が配備され、本体ケース１に設置された磁化ボックス２１によって磁化された空気が処理炉１１内に向かう多数の磁化酸素供給ノズル２２から供給されることにより処理炉１１内に投入された有機物が低温熱分解され、Ｖ型底面１２の中央部に配備された排出手段３１によって熱分解により生じた灰が排出される装置であって、本体ケース１に、処理炉１１内への常時定量強制給気手段が設置される。【選択図】図１

Description

本発明は、有機物の無機物化装置に関するものであり、より詳細には、産業廃棄物等の有機物を、磁気化した空気（酸素のみが磁性体であるので、以下酸素とする。）の作用で低温熱分解処理して無機物化するための装置に関するものである。

産業廃棄物等の有機物を、磁気化した酸素の作用で低温熱分解処理して無機物化するための装置としては、特許第４４８６６７１号の発明に係る低温熱分解装置が知られている。この空気を磁化する磁化流体供給機２と、鉄製の側部３及び底部５を有し、ゴミが投入されて貯留される処理室６と、ゴミの投入口７ａが設けられた上壁部７と、投入口７ａを覆う蓋部８と、磁化流体供給機２と連通されるとともに、先端が処理室６の側部３及び底部５から処理室６内部に向かって突出して配された複数の流体供給管部１０と、熱処理後に生じたダイオキシン等の有害物質含む空気を浄化するための気体浄化機１１と、を備えている。空気を磁化する磁化流体供給機２と、鉄製の側部３及び底部５を有し、ゴミが投入されて貯留される処理室６と、ゴミの投入口７ａが設けられた上壁部７と、投入口７ａを覆う蓋部８と、磁化流体供給機２と連通されるとともに、先端が処理室６の側部３及び底部５から処理室６内部に向かって突出して配された複数の流体供給管部１０と、熱処理後に生じたダイオキシン等の有害物質含む空気を浄化するための気体浄化機１１と、を備えている。低温熱分解装置は、磁化された酸素を導入して処理対象物を熱処理するための装置であって、空気を磁化する磁化流体供給機と、ゴミが投入されて貯留される処理室と、蓋部を有する投入口と、磁化流体供給機と連通されると共に、先端が処理室の側部及び底部から処理室内部に向かって突出して配された複数の流体供給管部と、熱処理後に生じたダイオキシン等の有害物質含む空気を浄化するための気体浄化機とを備えて成るものである。

特許第４４８６６７１号

上記磁気処理装置の場合、以下のような問題がある。
１）処理室内の給気が、供給量が不安定な自然給気のため、処理ムラが起こるおそれがある（例えば、廃棄物がプラスチック類のみの場合、分解前に硬化してしまうおそれがある。）。
２）この種磁気処理装置は熱伝導型であるため、有機物同士が密着していないと熱が伝わらずに分解できないが、上記磁気処理装置の場合は、有機物は単に投入口から投入されるに過ぎないため、有機物間に隙間ができやすく、十分に熱伝導が行われないおそれがある。
３）熱処理後に生じた灰を排出するための機構が一対の並設されたスクリューフィーダーであって、互いに内向きに回転して灰を巻き込む構成のために灰が詰まりやすく、故障の原因となる。

本発明は、従来技術におけるこのような問題をすべて解決するためになされたもので、処理室内の給気が定量強制給気のために処理ムラが起こらず、投入された有機物間における熱伝導が良好に行われるために効率のよい低温熱分解処理が可能であり、また、灰を排出するスクリューフィーダーに灰が詰まるおそれがない有機物の無機物化装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するための請求項１に記載の発明は、上面に投入口を有する本体ケース内に断面Ｖ型底面を有する処理炉が配備され、前記本体ケースに設置された磁化ボックスによって磁化された空気が前記処理炉内に向かう多数の磁化酸素供給ノズルから供給されることにより前記処理炉内に投入された有機物が低温熱分解され、前記Ｖ型底面の中央部に配備された排出手段によって前記熱分解により生じた灰が排出される装置であって、
前記本体ケースに、前記処理炉内への常時定量強制給気手段が設置され、また、前記処理炉内に、投入された有機物を加圧するウエイトが設置されて成り、
前記ウエイトは、複数の支持アームを介して回動軸に取り付けられ、前記回動軸は、前記本体ケースの外側面に枢着されたウエイト駆動シリンダーのシリンダーロッドの先端部に枢支されたリンク板に固定されることにより回動駆動可能であり、
前記ウエイトは、前記ウエイト駆動シリンダーの作用で前記Ｖ型底面上に堆積している有機物の上方に引き上げられ、その後前記ウエイト駆動シリンダーのエアが抜かれることでフリーの状態となり、自重で下方に回動して前記有機物を加圧することを特徴とする有機物の無機物化装置である。

一実施形態においては、前記排出手段は１軸のスクリューフィーダーであって、その一半部のスクリューの向きと他半部のスクリューの向きが逆にされる。

一実施形態においては、多数並設される前記磁化酸素供給ノズルを覆うようにカバーが配設される。また、一実施形態においては、前記磁化酸素供給ノズルは、垂直面から水平に１１〜２０度反時計回りに傾斜させ、また、水平面から６〜１０度下向きに傾斜させて設置される。

一実施形態においては、前記投入口には、外扉の下側に位置してシリンダー駆動により開閉し、投入された有機物を一時的に受け止める下側内扉が設置される。

前記本体ケースの側壁から前記処理炉の側壁を抜けるように、前記処理炉内の有機物を突き崩す突き崩し棒の操作用扉が設けられる。

一実施形態においては、前記処理炉に、使用後の不要空気の排出を行なうための還流用窓が形成される。

本発明に係る有機物の無機物化装置は上記のとおりであって、処理室内の給気が常時定量強制給気とされるために処理ムラが起こらず、投入された有機物がウエイトにより加圧されることにより有機物間に隙間ができないために熱伝導が良好に行われ、以て、効率のよい低温熱分解処理が可能であり、また、このウエイトの動きから処理状況を把握して対処することが可能であり、更に、灰を排出するスクリューフィーダーが一軸であって、一半部のスクリューの向きと他半部のスクリューの向きが逆であるため、灰を詰まらせることなくスムーズに排出することが可能といった効果がある。

本発明に係る有機物の無機物化装置の構成を示す正面図である。本発明に係る有機物の無機物化装置の構成を示す右側面図である。本発明に係る有機物の無機物化装置の構成を示す左側面図である。本発明に係る有機物の無機物化装置の処理炉の内部構成を示す図である。本発明に係る有機物の無機物化装置の排出部の構成を示す平面図である。本発明に係る有機物の無機物化装置の排出部の構成を示す縦断面図である。本発明に係る有機物の無機物化装置におけるウエイトの構成を示す正面図及び側面図である。

本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。熱処理が必要とされる産業廃棄物等の有機物を燃焼により処理する場合、有機物は、十分な酸素（空気）の供給の下に炎を出しながら完全燃焼して灰になるが、熱分解の場合有機物は、最低限の酸素（空気）の存在下で乾燥分解し、炎を出さずに蒸し焼き状態で灰になり、処理された灰の容積は、有機物の約３００分の１から４００分の１に減容される。

本発明に係る有機物の無機物化装置は、燃料を必要としない上記熱分解によって有機物を処理して無機物化するための装置であり、この装置は図１〜３に示されるように、上面に投入口２を備えた本体ケース１内に、断面Ｖ型底面１２を有する処理炉１１が配備されて構成される。また、本体ケース１には、熱処理後に生じたダイオキシン等の有害物質を含む空気を浄化するための気体浄化機３が付設される。気体浄化機３は、処理炉１１から処理後の空気を取り込み、浄化処理後、大気に排出する役目を果たす。

本体ケース１には更に磁化ボックス２１が設置され、そこにおいて磁化された酸素が処理炉１１内に突出する多数の磁化酸素供給ノズル２２から供給され、以て、処理炉１１内に投入された有機物が低温熱分解され、Ｖ型底面１２の中央部に配備された排出手段３１によって熱分解により生じた灰が排出される。

本発明においては更に、本体ケース１の外側に、処理炉１１内へ常時定量強制送気を行なうためのエアポンプ（図示してない）が配備される。エアポンプから各磁化ボックス２１への送気は、例えば、気体浄化機３内に配備されるバルブ及び減圧弁を介して行なわれる。そして、磁化ボックス２１において磁化された酸素が、磁化酸素供給ノズル２２から処理炉１１内に常時定量供給される。

このように常時定量強制給気手段であるエアポンプを配備して常時定量給気を行うのは、主に、処理速度のムラを少なくすることにより、プラスチック廃棄物の硬化といった問題を回避するためである。また、灰取出し口３４や投入口２を長時間開放して内部温度が上昇した後、灰取出し口３４や投入口２を閉じた際に起こる磁化酸素供給ノズル２２への逆流を抑えるためでもある。更に、本体ケース１の外側に、後述する扉開閉シリンダー７及びウエイト駆動シリンダー４３に圧縮空気を供給するためのエアコンプレッサ（図示してない）が設置される。

投入口２には、実質的に三重構造の蓋が被せられる。その蓋は、外扉４と、それに近接して配置される上側内扉５と、上側内扉５の下に位置してシリンダー駆動により開閉動作し、投入された有機物を一時的に受け止める下側内扉６の３つの蓋から成る（図２参照）。外扉４と上側内扉５はそれぞれ手動とされ、下側内扉６は扉開閉シリンダー７による機械駆動とされる。外扉４には、ダンパー１０が取り付けられる。

下側内扉６は観音開き式の一対の扉で、水平の閉状態（図２参照）から一対の扉開閉シリンダー７に駆動されて下方に回動して開状態（図３参照）となり、受け止めていた有機物を落下させる。扉開閉シリンダー７は、その下端部が本体ケース１の外側面に枢着されて設置され、そのシリンダーロッドの先端部が、下側内扉６の長尺辺に沿って延びる回動軸８の端部に固定されたリンク板９に枢着される（図１，３参照）。かかる構成において、シリンダーロッドの伸縮動作に伴ってリンク板９及び回動軸８が一体に回動することで、下側内扉６が開閉動作する。

上記構造の蓋の場合、投入口２から有機物を投入するに当たっては、先ず、下側内扉６を閉じた状態で、手動で外扉４と上側内扉５を開け（図２の仮想線参照）、有機物を投入して閉じている下側内扉６上に落とす。そして、その状態のまま人的操作によって外扉４と上側内扉５を閉じ、次いで扉開閉シリンダー７を始動して下側内扉６を開くことにより、下側内扉６上の有機物を自重で落下させる（図３参照）。このように、有機物を直接落下させることなく、一旦下側内扉６で受け止めるようにしたのは、有機物を投入する際に、外気が流入することを抑え、また、処理炉１１内の蒸気が逃げるのを防止するためである。

本体ケース１には、処理炉１１内に投入された有機物を加圧するウエイト４１が設置される（図１〜３，７）。図示した例におけるウエイト４１は、複数の支持アーム４１ａを介して回動軸４２に取り付けられ、その回動軸４２の両端が、本体ケース１の両側壁に設置された軸受によって軸支されることにより、処理炉１１内に配備される。本発明においては、かかる構成のウエイト４１が、図２、３において左右一対配備され、それぞれ本体ケース１の外側面に枢着により設置されたウエイト駆動シリンダー４３によって回動駆動される。その場合、上記下側内扉６の場合と同様に、ウエイト駆動シリンダー４３のシリンダーロッドの先端部が、ウエイト４１の回動軸４２に固定されたリンク板４４に枢着される。

このウエイト４１は、ウエイト駆動シリンダー４３の作用で水平状態に引き上げられた後、ウエイト駆動シリンダー４３のエアを抜くことでフリーの状態にされることにより、自重で下方に回動し（図２参照）、Ｖ型底面１２上に堆積している有機物を自重で加圧する。それにより有機物間の隙間がなくなり、有機物同士が密着して全体的に十分な熱伝導が行なわれることになり、以て、良好な低温熱分解処理が可能となる。更に、このウエイト４１の動きから、処理速度を把握することができる。即ち、ウエイト４１がなかなか下がらないときは、処理速度が遅いと判断することができる。

本体ケース１の外壁に設置される磁化ボックス２１の基本的構成、及び、空気磁化の原理は、従来の装置、例えば、特許文献１の発明におけるものと特に変わりはないので、詳細な説明は省略する。この磁化ボックス２１内において磁化された酸素は、磁化ボックス２１から延びるステンレス等のフレキシブルホース２３を介し、処理炉１１内下部において内方に向くように多数設置されている各磁化酸素供給ノズル２２に送られる（図４参照）。フレキシブルホース２３は磁化酸素供給ノズル２２の数分用意されるので、収まりをよくするために適宜箇所で集束される。

磁化酸素供給ノズル２２は、好ましくは、水平角度が１１〜２０度で下向き垂直角度が６〜１０度となるように設置する。水平角度を１１〜２０度にするのは、処理炉１１内の磁気流は通常渦巻き状に還流するが、その還流をより促進するためである。また、垂直角度を６〜１０度にするのは、磁化酸素供給ノズル２２内における逆流を防止するためである。

また、好ましい実施形態においては、多数並設されている複数の磁化酸素供給ノズル２２を覆うカバー板２４が、ノズル列ごとに配設される。このようにカバ―板２４を配設してその下側に空間を設けることにより、処理炉１１内上部の渦巻き状の還流と同じ還流が生起される。

処理炉１１のＶ型底面１２の底部に設置される排出手段３１は、従来の２軸式の排出手段における問題点、即ち、一対のスクリューフィーダーが互いに内向きに回転して灰を巻き込む構成のために灰が詰まりやすい、という問題を解消するために創案されたもので、それは１軸のスクリューフィーダー３１であって、その一半部のスクリュー３２の向きと他半部のスクリュー３３の向きが逆であることを特徴とする。かかる構成のため、スクリュー３２による排出方向とスクリュー３３による排出方向は逆（それぞれ外方向）となる。それに伴い、灰取出し口３４は本体ケース１の両側面に配設される。

本体ケース１の側壁から処理炉１１の側壁を抜けるように、処理炉１１内の有機物を突き崩すための突き崩し棒の操作用扉５１が複数設けられる。この有機物の突き崩しは、例えば、上述したように、ウエイト４１の下降が遅い場合に操作用扉５１や灰取出し口３４から目視確認し、堆積している有機物を崩す必要がある場合に、操作用扉５１を開けて突き崩し棒を差し込み、堆積している有機物を突き崩すことにより行なう。また、処理炉１１に、使用後の不要な空気を、熱上昇により排出するための還流用窓５２が設けられる。還流用窓５２から出た空気は、処理炉１１と本体ケース１との間の間隙を通って外部に排出される。

上記構成の装置において、無機化する廃棄物等の有機物は、外扉４と上側内扉５を開けて投入口２内に投入し、閉じている下側内扉６の上に一旦堆積させ、外扉４と上側内扉５を閉じた後、下側内扉６を開けて有機物を処理炉１１の底部に落下させ、再び下側内扉６を閉じておく。本発明に係る装置は熱伝導型であるため、有機物同士が密着していないと熱が伝わらずに分解できないため、汚物以外の有機物はすべて、破砕機にかけた後に処理炉１１内に投入し、処理炉１１内において有機物同士が密着し合うようにする。

処理炉１１の底部には、磁化ボックス２１から延びるステンレス等のフレキシブルホース２３に接続された多数本の磁化酸素供給ノズル２２から磁気酸素が供給され続けていて、処理炉１１内の酸素が磁気化される。即ち、処理炉１１内がマイナスイオン化された状態となり、空気中や有機物中の水分が、磁力によって弱い電気分解を起こし、水素イオンと水酸イオンに解離する。そして、有機物の炭素分子に磁気エネルギーを持ったイオンが衝突することで熱が発生し、無酸素状態で熱分解が起こる。

本発明に係る有機物の無機物化装置における処理の流れは、従来の装置の場合と変わりがない。即ち、処理すべき有機物の処理炉１１内への投入工程、処理炉１１内への火種投入工程、磁化ボックス２１内へ空気を導入して酸素を磁化する酸素磁化工程、磁化された酸素を磁化酸素供給ノズル２２から処理炉１１内へ供給する磁化酸素供給工程、熱処理によって生じた排ガスの、気体浄化機３を介しての外部排出工程、及び、スクリューフィーダー３１による灰の排出工程の各工程を含む。

本発明に係る有機物の無機物化装置は上記のとおりであって、処理炉１１内の給気が常時定量強制給気とされるために処理ムラが起こらず、投入された有機物がウエイト４１により加圧されることにより有機物間に隙間ができないために熱伝導が良好に行われ、以て、効率のよい低温熱分解処理が可能であり、また、このウエイト４１の動きから処理状況を把握して対処することが可能であり、更に、灰を排出するスクリューフィーダー３１が一軸であって、一半部のスクリュー３２の向きと他半部のスクリュー３３の向きが逆であるために、灰を詰まらせることなくスムーズに排出することが可能といった効果のあるものであり、その産業上の利用可能性は極めて大である。

１本体ケース
２投入口
３気体浄化機
４外扉
５上側内扉
６下側内扉
７扉開閉シリンダー
１１処理炉
１２Ｖ型底面
２１磁化ボックス
２２磁化酸素供給ノズル
２４カバー
３１スクリューフィーダー
４１ウエイト
４３ウエイト駆動シリンダー
５１操作用扉
５２還流用窓

Claims

上面に投入口を有する本体ケース内に断面Ｖ型底面を有する処理炉が配備され、前記本体ケースに設置された磁化ボックスによって磁化された空気が前記処理炉内に向かう多数の磁化酸素供給ノズルから供給されることにより前記処理炉内に投入された有機物が低温熱分解され、前記Ｖ型底面の中央部に配備された排出手段によって前記熱分解により生じた灰が排出される装置であって、
前記本体ケースに、前記処理炉内への常時定量強制給気手段が設置され、また、前記処理炉内に、投入された有機物を加圧するウエイトが設置されて成り、
前記ウエイトは、複数の支持アームを介して回動軸に取り付けられ、前記回動軸は、前記本体ケースの外側面に枢着されたウエイト駆動シリンダーのシリンダーロッドの先端部に枢支されたリンク板に固定されることにより回動駆動可能であり、
前記ウエイトは、前記ウエイト駆動シリンダーの作用で前記Ｖ型底面上に堆積している有機物の上方に引き上げられ、その後前記ウエイト駆動シリンダーのエアが抜かれることでフリーの状態となり、自重で下方に回動して前記有機物を加圧することを特徴とする有機物の無機物化装置。
前記排出手段は１軸のスクリューフィーダーであって、その一半部のスクリューの向きと他半部のスクリューの向きが逆であることを特徴とする、請求項１に記載の有機物の無機物化装置。
多数並設される前記磁化酸素供給ノズルを覆うようにカバーが配設される、請求項１又は２に記載の有機物の無機物化装置。
前記磁化酸素供給ノズルは、垂直面から水平に１１〜２０度反時計回りに傾斜させ、また、水平面から６〜１０度下向きに傾斜させて設置される、請求項１乃至３のいずれかに記載の有機物の無機物化装置。
前記投入口には、外扉の下側に位置してシリンダー駆動により開閉し、投入された有機物を一時的に受け止める下側内扉が設置される、請求項１乃至４のいずれかに記載の有機物の無機物化装置。
前記本体ケースの側壁から前記処理炉の側壁を抜けるように、前記処理炉内の有機物を突き崩す突き崩し棒の操作用扉が設けられる、請求項１乃至５のいずれかにに記載の有機物の無機物化装置。
前記処理炉に、使用後の不要空気の排出を行なうための還流用窓が形成される、請求項１乃至６のいずれかに記載の有機物の無機物化装置。