TW201832886A - 自燃碳化熱處理裝置及使用其之自燃碳化熱處理方法 - Google Patents

Abstract

提供即使對稻殼等較小尺寸的碳化用材料亦可以容易地進行碳化處理，可以縮短碳化處理所要時間的自燃碳化熱處理裝置及自燃碳化熱處理方法等。

自燃碳化熱處理裝置(100)具備：圓筒狀的本體部(10)；緊閉其上方開口部(10a)的蓋體(12)；本體部(10)內之底板(11)之上方所配置之帶通氣孔(20a)的隔壁板(20)；供氣路徑(31)，將空氣導入底板(11)與隔壁板(20)之間之供氣室(30)；排氣用外筒體(40)，由底板(11)之上面貫穿隔壁板(20)而被立設，具有複數個通氣孔(40a)；排氣用內筒體(50)，以上方開口部(50a)位於排氣用外筒體(40)內之狀態被插入排氣用外筒體(40)內；及帶有通氣孔(60a)的供氣用筒體(60)，在與隔壁板(20)之通氣孔(20a)連通之狀態下被立設於隔壁板(20)上。

Description

自燃碳化熱處理裝置及使用其之自燃碳化熱處理方法

本發明關於自燃碳化熱處理裝置及使用其之自燃碳化熱處理方法，係具有使稻殼、竹粉、木片、竹片或堅果類的殼等之碳化用材料在氧氣不足狀態下自發燃燒進行碳化，或對電線廢材或電路基板等之被熱處理材料進行加熱處理之機能者。

關於使木材片或竹材片等在氧氣不足狀態下自發燃燒(以下略記為「自燃」)、碳化的裝置，習知有具有各種構造、機能者被開發，和本發明具有關連者，例如有專利文獻1記載的「碳化裝置」。

上述「碳化裝置」具備碳化爐，該碳化爐具有：在內底部具有複數個空氣導入孔的大略密閉式的爐本體；設於爐本體之上部，用於開/閉材料出入口的蓋板；立設於爐本體內，上端到達爐本體天井部附近的加熱排氣筒；對空氣導入孔供給空氣的空氣取入口；及對於空氣取入口的空氣供給量調整手段。

又，構成上述碳化爐的加熱排氣筒係形成為 二重筒，該二重筒由以下構成：在下部具備與爐內空間連通的排氣導入孔，且上部為閉塞的外筒；於該外筒內以同心狀配置的內筒；內筒係上端在外筒內之頂部附近開口，而且下端與爐外之排氣路連通，以爐本體之底部側作為着火部，具有使爐本體內裝填的碳化用材料在氧氣不足狀態下自燃、碳化的機能。

[先行技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]特開2004-339327號公報

專利文獻1記載的「碳化裝置」雖較適合使用在對木材片或竹材片等比較大的尺寸(例如長度100mm~150mm左右，最大外徑50mm~100mm左右)的碳化用材料進行碳化的情況，但難以對稻殼、竹片、木片或堅果類的殼等之比較小尺寸(例如外徑或粒徑等為1mm~3mm左右)的碳化用材料進行碳化。

具體言之，將稻殼、竹片、木片或堅果類的殼等之比較小的尺寸的碳化用材料裝填於爐本體內時，彼等碳化材料在爐內空間內成為緻密的狀態，為了基於碳化用材料之不完全燃燒所產生的高溫燃燒氣體之加熱作用、及維持適合碳化反應之氧氣不足狀態所必要的空氣無法均 等地擴散至爐內空間全體，造成碳化狀態不均勻或者需要長時間的碳化處理。

又，碳化裝置中，習知上不受碳化用材料的種類、尺寸、形狀之左右，而要求縮短碳化處理所要的時間。

另外，近年來，各種產業領域中大量產生電線廢材或使用完畢的電路基板等之產業廢棄物，要求對彼等產業廢棄物有效地處分，或回收包含於產業廢棄物的有效資源之技術。

於此，本發明所欲解決的課題在於提供，即使是稻殼、竹片、木片或堅果類的殼等較小尺寸的碳化用材料亦可以容易地進行碳化處理，可以達成碳化處理所要的時間之縮短的自燃碳化熱處理裝置及自燃碳化熱處理方法，以及可以對電線廢材或使用完畢的電路基板等之產業廢棄物進行熱處理的自燃碳化熱處理裝置及自燃碳化熱處理方法。

為解決上述課題，本發明的自燃碳化熱處理裝置，其特徵為具備：筒狀的本體部，下方部被底板閉塞；蓋體，可以開/閉地將上述本體部之上方開口部進行緊閉；帶有通氣孔的隔壁板，以橫斷上述本體部之軸心的方 式被配置在從上述本體部內的上述底板分離之位置；供氣路徑，將空氣導入形成於上述本體部內的上述底板與上述隔壁板之間的供氣室；排氣用外筒體，從上述本體部內的上述底板之上面貫穿上述隔壁板而立設於上述本體部之軸心方向，在比起上述隔壁板更上方之區域具有通氣孔，而且上方開口部被閉塞；排氣用內筒體，上方開口部位於上述排氣用外筒體內而且下方開口部開口於上述底板之外部的狀態下被配置於上述排氣用外筒體內；及帶有通氣孔的供氣用筒體，在與上述隔壁板之通氣孔連通之狀態下立設於上述隔壁板上。

藉由設為此一構成，即使在本體部內以緻密的狀態收容有尺寸較小的碳化用材料之情況下，透過在與隔壁板之通氣孔連通之狀態下被立設於隔壁板上的帶有通氣孔的供氣用筒體，可以使為了碳化用材料之不完全燃燒所產生的高溫燃燒氣體引起的加熱作用、及維持適合碳化反應之氧氣不足狀態所必要的空氣，均勻地擴散至本體部之內部全體，因此可以在本體部內的寬廣範圍均等而且快速地進行碳化反應。

因此，即使是稻殼、竹片、木片或堅果類的殼等較小尺寸的碳化用材料亦可以容易地進行碳化處理，可以達成碳化處理所要的時間之縮短。

上述自燃碳化熱處理裝置中，可以在上述供 氣路徑具備流量調整手段。

藉由設為此一構成，可以藉由流量調整手段增減經由供氣路徑導入至供氣室的空氣量，據此，可以對本體部內所收容的碳化用材料之碳化反應溫度進行調整，因此可以設為適合碳化用材料之溫度。又，藉由流量調整手段增減空氣量並變化設定溫度，據此，可以變化碳化物之性質或性狀等，因此可以製造適合使用目的之碳化物。

上述自燃碳化熱處理方法中，可以具備經由上述供氣路徑對上述供氣室內供給空氣的送風手段。

藉由設為此一構成，必要時，藉由上述送風手段經由上述供氣路徑將空氣送入上述供氣室內，該空氣經由隔壁板之通氣孔被送入本體部內，因此例如利用後述的點火用路徑使本體部內所收容的碳化用材料點火時，藉由上述送風手段將空氣送入上述供氣室內可以提升點火性。

上述自燃碳化熱處理裝置中，可以在上述隔壁板之下面之上述通氣孔之周圍之一部分，設置促進空氣流入上述通氣孔內的導引構件。

藉由設為此一構成，送入供氣室的空氣係被上述導引構件導引而流入通氣孔，經由通氣孔快速地被送入本體部內，因此可以提升點火作業性，另外，自燃碳化熱處理可以效率化。

又，上述自燃碳化熱處理裝置中，複數個上述供氣用筒體係至少繞上述本體部之軸心之周圍一周而立 設。

藉由設為此一構成，藉由燃燒氣體可以使加熱作用或空氣均等地遍及本體部之內部全體，因此可以有效促進碳化反應。

上述自燃碳化熱處理裝置中，上述供氣用筒體可以裝拆地立設於上述隔壁板。

藉由設為此一構成，和本體部內收容的碳化用材料之種類、尺寸、形狀等對應地可以增減供氣用筒體之個數。又，需要清掃時等，可以進行由隔壁板拆下供氣用材料之作業，因此維護性可以提升。

上述自燃碳化熱處理裝置中，可以變更上述底板與上述隔壁板之間隔。

藉由設為此一構成，本體部內的隔壁板之高度位置可以和本體部內收容的碳化用材料之種類、尺寸、形狀等對應地進行變更，因此可以適合碳化用材料之設定。又，構成為隔壁板相對於本體部可以裝拆，據此，隔壁板之交換為可能，維護性亦可以提升。

上述自燃碳化熱處理裝置中，可以具備沿著上述本體部之內周面而配設，在上述本體部之外部具有流入口及流出口的流體循環路徑。

藉由設為此一構成，從外部對流體循環路徑供給液體或氣體等之流體，據此，可以利用本體部內所產生的熱對液體或氣體進行加熱，因此可以達成熱能之有效活用。上述液體包含水，上述氣體包含空氣。

上述自燃碳化熱處理裝置中，可以具備由上述底板之外部與上述供氣室連通、而且具有開/閉蓋的點火用路徑。

藉由設為此一構成，可以使開始本體部內收容的碳化用材料之碳化處理時的點火作業容易化。

接著，本發明的第1自燃碳化熱處理方法之特徵在於，在構成上述任一自燃碳化熱處理裝置的本體部收容碳化用材料並進行碳化處理，製造源自於上述碳化用材料的碳化物。

藉由設為此一構成，即使對於稻殼、竹片、木片或堅果類的殼等較小尺寸的碳化用材料亦可以容易地進行碳化處理，可以達成碳化處理所要的時間之縮短。

接著，本發明的第2自燃碳化熱處理方法之特徵為：在構成上述任一自燃碳化熱處理裝置的本體部內所收容的碳化用材料之上方將被熱處理材料進行收容，藉由上述碳化用材料之自燃碳化處理中所產生的熱對上述被熱處理材料進行加熱處理。

藉由設為此一構成，可以利用自燃碳化處理中所產生的熱，對產業廢棄物等之被熱處理材料進行熱分解處理。

上述自燃碳化熱處理方法中，可以將上述被熱處理材料放入有底之筒狀或箱狀之容器、或者放入至少一部分具有通氣性的容器之狀態下，使其被收容於上述本體部內。

藉由設為此一構成，不僅被熱處理材料出入上述本體部內之作業變為容易，亦可以防止被熱處理材料混入被收容於其下方的碳化用材料。又，上述容器可以使用具備蓋體的容器。

上述自燃碳化熱處理方法中，上述被熱處理材料不特別限定，產業廢棄物，例如可以是電線廢材、電路基板、或者吸附有強酸、強鹼或油分的碳化物等適合進行自燃碳化熱處理者。此外，病死的家畜動物之骨肉或海鮮類之骨肉等亦可以作為被熱處理材料進行自燃碳化熱處理。

依據本發明提供的自燃碳化熱處理裝置及自燃碳化熱處理方法，即使是對稻殼、竹片、木片或堅果類的殼等較小尺寸的碳化用材料亦可以容易地進行碳化處理，可以達成碳化處理所要的時間之縮短，又，依據本發明提供的自燃碳化熱處理裝置及自燃碳化熱處理方法，可以對電線廢材或使用完畢的電路基板等之產業廢棄物進行熱處理。

10‧‧‧本體部

10a、50a、300a‧‧‧上方開口部

10b‧‧‧下方部

10c、200c、300c‧‧‧軸心

11‧‧‧底板

12‧‧‧蓋體

13‧‧‧燃燒室

14‧‧‧軸體

15‧‧‧電動送風機

16‧‧‧圓筒構件

20‧‧‧隔壁板

20a、20c、40a、302‧‧‧通氣孔

20b‧‧‧覆蓋部

20e‧‧‧導引構件

21‧‧‧支柱

21a、22a‧‧‧縮徑部

22‧‧‧延長構件

30‧‧‧供氣室

31‧‧‧供氣路徑

40‧‧‧排氣用外筒體

40b‧‧‧上方部

41‧‧‧下部筒體

42‧‧‧上部筒體

43、52、303‧‧‧蓋體

44‧‧‧空間

50‧‧‧排氣用內筒體

51‧‧‧T形管

51a、51b、91、201a、301a‧‧‧開口部

60‧‧‧供氣用筒體

60b‧‧‧下端部

60c‧‧‧上端部

61‧‧‧圓筒體

70‧‧‧流量調整手段

70a‧‧‧馬達

70b‧‧‧球閥

80‧‧‧流體循環路徑

81‧‧‧流入口

82‧‧‧流出口

83‧‧‧熔鑄耐火物

84‧‧‧隔熱材

85‧‧‧鋼板

86‧‧‧綿狀材

90‧‧‧點火用路徑

92‧‧‧開/閉蓋

95‧‧‧排氣路徑

200、300‧‧‧熱處理容器

201、301‧‧‧筒狀體

C1、C2、C3‧‧‧假想圓

CB‧‧‧電路基板

F1、F2‧‧‧單側凸緣管

f1、f2‧‧‧凸緣部

L‧‧‧電線廢材

[圖1]表示本發明之實施形態的自燃碳化熱處理裝置的一部分被省略的垂直斷面圖。

[圖2]圖1所示自燃碳化熱處理裝置之一部分被省略的水平斷面圖。

[圖3]構成圖1所示自燃碳化熱處理裝置的隔壁板之靠近中央附近之一部分被省略的擴大圖。

[圖4]圖2中之A-A線之一部分被省略的斷面圖。

[圖5]構成圖1所示自燃碳化熱處理裝置的供氣用筒體之正面圖。

[圖6]構成圖1所示自燃碳化熱處理裝置的流體循環路徑之正面圖。

[圖7]圖6所示流體循環路徑之平面圖。

[圖8]使用圖1所示自燃碳化熱處理裝置之自燃碳化熱處理方法所使用的熱處理容器之斜視圖。

[圖9]使用圖1所示自燃碳化熱處理裝置之自燃碳化熱處理方法所使用的另一熱處理容器之斜視圖。

以下，參照圖1~圖7說明本發明實施形態的自燃碳化熱處理裝置100及使用其之自燃碳化熱處理方法。如圖1、圖2所示，本實施形態之自燃碳化熱處理裝置100，係由本體部10、底板11、蓋體12、隔壁板20、供氣室30、供氣路徑31、排氣用外筒體40、排氣用內筒體50、供氣用筒體60、流量調整手段70、流體循環路徑80、點火用路徑90及排氣路徑95等構成。在本體部10之外周面，在與本體部10之軸心10c正交之方向安裝有 將本體部10軸支成為可以站起/倒下之軸體14。

本體部10之外周部分由鋼板製之圓筒構件16形成，其下方部10b被底板11閉塞，具備可以開/閉地將本體部10之上方開口部10a進行緊閉的蓋體12。在由本體部10內之底板11分離之位置以橫斷本體部10之軸心10c的方式配置隔壁板20。隔壁板20係中心具有圓形之貫穿孔20c的圓板狀之構件，遍及其全面開設有複數個通氣孔20a。

如圖2所示，複數個通氣孔20a沿著以本體部10之軸心10c為中心的半徑不同的3個假想圓C1、C2、C3開設。8個通氣孔20a沿著最內側之假想圓C1等間隔地被開設，12個通氣孔20a沿著其外側之假想圓C2等間隔地被開設，9個通氣孔20a沿著最外側之假想圓C3等間隔地被開設。如圖3所示，屋頂形之覆蓋部20b在覆蓋全部通氣孔20a之上方的狀態下被固定於隔壁板20之上面。

又，如圖4所示，在隔壁板20之下面之通氣孔20a之周圍之一部分，以下垂狀安裝著平板狀之導引構件20e(所謂擋板)用於促進空氣流入通氣孔20a內。導引構件20e，係在隔壁板20之下面，配置於各別之通氣孔20a之周圍之下游側，亦即，配置於在隔壁板20之下面部分流動的空氣流之下游側。

如圖3所示，隔壁板20係藉由在排氣用外筒體40之下端部附近之周圍上下被重疊、嵌裝的二個單側 凸緣管F1、F2，及立設於底板11之上面的複數個支柱21及其延長構件22，被水平保持於底板11起距離特定距離之位置。單側凸緣管F2係可以裝拆地載置於單側凸緣管F1上，單側凸緣管F1、F2之凸緣部f1、f2分別可以保持底板11之下面。支柱21、延長構件22係於各自之上端側具有縮徑部21a、22a，延長構件22係可以裝拆地連接於支柱21之上端側之同軸上。各別之縮徑部21a、22a可以裝拆地被嵌入開設於隔壁板20的貫穿孔20d。

如圖3所示，二個單側凸緣管F1、F2被積層重疊，延長構件22連接於支柱21之上端部，藉由將單側凸緣管F2、延長構件22分別裝拆於單側凸緣管F1、支柱21，可以變更底板11與隔壁板20之距離。

藉由將隔壁板20保持於底板11起分離特定距離之位置，而在本體部10內之底板11與隔壁板20之間形成供氣室30。將空氣導入供氣室30內之供氣路徑31，係以從本體部10之靠近下端部之部分朝外部突出之狀態被設置。如圖2所示，供氣路徑31配置成為與以本體部10之軸心10c為中心的假想圓(未圖示)之切線方向平行。於供氣路徑31之上流側端部配置對流入供氣路徑31內的空氣量進行增減之流量調整手段70。流量調整手段70係具有藉由馬達70a之驅動而對球閥70b進行開/閉之機能的電動式球閥，但不限定於此。

如圖1所示，在流量調整手段70之上流側配置有經由流量調整手段70及供氣路徑31而將空氣供給至 供氣室30內的送風手段亦即電動送風機15。藉由運轉電動送風機15可以經由流量調整手段70及供氣路徑31而將空氣供給至供氣室30內。

如圖1、圖3所示，排氣用外筒體40係由本體部10內之底板11之上面貫穿隔壁板20之貫穿孔20c而立設於與本體部10之軸心10c同軸上。排氣用外筒體40由具有複數個通氣孔40a的下部筒體41，及連接於下部筒體41之上端的上部筒體42形成。下部筒體41之長度為上部筒體42之一半左右，下部筒體41之周壁之厚度為上部筒體42之2倍左右。

下部筒體41中，在比隔壁板20更上方之區域開設複數個通氣孔40a。開設有複數個通氣孔40a的區域在軸心10c方向之長度，係隔壁板20之上面至排氣用外筒體40之上方部40b之長度之1/4左右。排氣用外筒體40之內部，係經由複數個通氣孔40a與本體部10內之比隔壁板20更上方之空間(燃燒室13)連通，排氣用外筒體40之內部與供氣室30之內部不連通。排氣用外筒體40之上方部40b藉由可開/閉的蓋體43被緊閉。

如圖1、圖3所示，排氣用內筒體50在排氣用外筒體40之內部被配置於與軸心10c同軸上。排氣用內筒體50之上方開口部50a位於自排氣用外筒體40內之蓋體43分離之位置，下方開口部50b成為在底板11之外部具有開口的狀態。下方開口部50b連接於T形管51，T形管51之一方之開口部51a連接於排氣路徑95。T形管 51之另一方之開口部51b側被可開/閉的蓋體52閉塞。

如圖1~圖3所示，在與沿著假想圓C2開設於隔壁板20的12個通氣孔20a之中之半數之通氣孔20a分別連通之狀態下，6個供氣用筒體60被立設於隔壁板20上。供氣用筒體60係沿著假想圓C2立設於每隔一個通氣孔20a之位置。

如圖2~圖4所示，沿著假想圓C2，在每隔一個通氣孔20a之位置上的隔壁板20之上面，使較供氣用筒體60短的圓筒體61在與通氣孔20a連通之狀態下垂直地被固定。圓筒體61之外徑小於供氣用筒體60之內徑，圓筒體61之長度為供氣用筒體60之長度之1/10左右。6個供氣用筒體60係以各別之下端部60b之開口內插入有圓筒體61的狀態下以起立姿勢被保持於隔壁板20之上面。供氣用筒體60相對於圓筒體61可以裝拆。

如圖5所示，供氣用筒體60係下端部60b及上端部60c設有開口，周壁開設有複數個通氣孔60a的圓筒狀構件。複數個通氣孔60a，除靠近供氣用筒體60之下端部60b之部分以外，係在供氣用筒體60之長度方向之大致全部之區域以均等分散的方式被開設。供氣用筒體60之長度，係圖1所示隔壁板20之上面至本體部10之上方開口部10a之距離之95%左右，但不限定於此，例如與本體部10之燃燒室13內收容的碳化用材料之收容量(收容高度)等對應地，減少供氣用筒體60之長度(例如設為上述距離之30%~50%左右)亦可。

如圖1、圖2所示，沿著本體部10之內周面配設流體循環路徑80。如圖2、圖6、圖7所示，流體循環路徑80係在本體部10之外部具有流入口81及流出口82的圓管狀之構件，沿著構成本體部10的圓筒構件16之下半部左右之內周面配設成為螺旋狀。

詳言之，如圖1所示，沿著圓筒構件16之內周面使具有1500℃耐熱性的隔熱材84(例如包含石膏的隔熱材)附設成為圓筒狀，在沿著該隔熱材84之內周面以圓筒狀被形成的熔鑄耐火物83(例如混入有火山灰發泡體(Shirasu balloon)的耐熱混凝土)內以螺旋狀埋設流體循環路徑80。

在本體部10內之比起熔鑄耐火物83更上方之區域，沿著圓筒構件16之內周面配設陶瓷製之綿狀材86用以形成複數層之圓筒體，沿著位於最內周的綿狀材86之內周面以圓筒狀配設鋼板85。鋼板85係將帶板狀鋼板彎曲成為圓筒狀而配設，帶板狀鋼板之長邊方向之兩端部分互相不固定而開放，因此對於後述的碳化物製造工程中的燃燒室13內之比較大的溫度變化，圓筒狀的鋼板85可於圓周方向伸縮應對。

如圖1所示，在本體部10之底板11之下面設置肘形管狀之點火用路徑90。點火用路徑90係由底板11之外部與供氣室30連通，在其開口部91設有開/閉蓋92。

接著，說明使用自燃碳化熱處理裝置100使 碳化用材料M(例如稻殼、竹片、木片等)碳化而製造碳化物的方法。如圖1所示，將M投入本體部10之比起隔壁板20更上方之燃燒室13內，以蓋體12緊閉上方開口部10a，使用夾具(未圖示)等進行螺固。之後，打開點火用路徑90之開/閉蓋92，由開口部91將氣體燃燒器(未圖示)等之點火熱源插入點火用路徑90內進行加熱。此時，使圖1中所示電動送風機15運轉，經由流量調整手段70及供氣路徑31對供氣室30內供給空氣。

如上述說明，供氣路徑31配置成為與以本體部10之軸心10c為中心的假想圓(未圖示)之切線方向平行，因此經由供氣路徑31流入供氣室30內的空氣，在供氣室30內繞軸心10c之周圍沿著一定方向(圖2為逆時針方向)旋轉流動。

又，如上述圖4所示，在隔壁板20之下面之通氣孔20a之周圍之一部分以下垂狀安裝平板狀之導引構件20e。導引構件20e係在通氣孔20a之周圍，配置於由供氣路徑31流入供氣室30內而在供氣室30內旋轉流動的空氣流之下游側，因此在供氣室30內流動的空氣流觸接導引構件20e使其流動方向變為朝上方，經由通氣孔20a內快速地流入本體部10之燃燒室13內。

藉由點火熱源之加熱及電動送風機15之送風，使點火熱源的燃燒氣體與加熱的空氣混合之狀態下充滿供氣室30內，而且，藉由導引構件20e之導引作用，通過隔壁板20之通氣孔20a順暢地流入燃燒室13內，使 位於燃燒室13內之最下部的碳化用材料M點火，藉由其之自燃而開始熱分解。碳化用材料M之自燃開始後，將點火熱源由點火用路徑90取出，以開/閉蓋92緊閉開口部91。

自燃開始後，自燃而產生的高溫的燃燒氣體通過碳化用材料M之間隙上升，因此，伴隨此而使熱氣傳遞至燃燒室13內之上方，由碳化用材料M之下方朝向上方進行自燃。

碳化用材料M之自燃所產生的燃燒氣體之一部分，係通過排氣用外筒體40之複數個通氣孔40a被吸入排氣用外筒體40與排氣用內筒體50之間之空間44內，於該空間44內上升，由位於排氣用外筒體40之上方部40b附近的上方開口部50a流入排氣用內筒體50內，在該排氣用內筒體50內下降並經由T形管51及排氣路徑95流出自燃碳化熱處理裝置100之外部。

該過程中，藉由通過排氣用外筒體40內的燃燒氣體之熱氣，及周圍的碳化用材料M之自發燃燒產生的熱氣，而將排氣用外筒體40之下方部分由其內外兩面進行加熱使成為熾熱狀態。隨著燃燒室13內之自燃區域擴大，藉由增加的燃燒氣體之熱氣與蓄熱使排氣用內筒體50之熾熱部分逐漸朝上方擴大，因此排氣用外筒體40內之排氣用內筒體50亦開始熾熱，不久排氣用外筒體40及排氣用內筒體50全體成為熾熱狀態。

據此，燃燒室13內的碳化用材料M，藉由從 隔壁板20側上升來的熱氣，及從熾熱化的排氣用外筒體40及排氣用內筒體50放射至周圍的熱氣被加熱，因此由碳化用材料M之下方部分與中央部分之兩方部分開始熱分解，從到達自燃溫度之部分開始自燃。

隨著熱分解及自燃區域擴大，排氣用外筒體40及排氣用內筒體50基於流入的燃燒氣體之增加更進一步高溫化而增加對周圍之熱放射，該相乘效果促進碳化用材料M之熱分解反應之進行與自發燃燒區域之擴大，因此不久燃燒室13內全體成為均勻的高溫狀態，收容的碳化用材料M之全部被熱分解．自燃而碳化。

上述碳化處理工程中，伴隨來自排氣用外筒體40及排氣用內筒體50之燃燒排氣體之排出，由供氣路徑31被吸入供氣室30的空氣通過複數個通氣孔20a被吸入燃燒室13內。又，通過複數個通氣孔20a之中與供氣用筒體60連通的通氣孔20a之空氣係分別流入複數個供氣用筒體60內，在其內部上升，由複數個通氣孔60a及上方開口部60c被供給至燃燒室13內。

又，由供氣路徑31被吸入供氣室30內的空氣量，係藉由配置於供氣路徑31之上流側的流量調整手段70進行制御，據此，可以將燃燒室13內維持在適當的氧氣不足狀態。因此，燃燒室13內的碳化用材料M在基於不完全燃燒造成碳成分幾乎未燃燒之狀態下乃能繼續熱分解反應，最終而能完全碳化。

自燃碳化熱處理裝置100中，不僅是隔壁板 20之通氣孔20a，還有在複數個供氣用筒體60內上升的空氣亦分別由複數個通氣孔60a或上方開口部60c被供給至碳化用材料M，伴隨此，碳化用材料M之不完全燃燒產生之高溫的燃燒氣體在供氣用筒體60內上升並供作為碳化用材料M之加熱，因此即使如稻殼等般在燃燒室13內無間隙地被填充之粒狀的碳化用材料，在燃燒室13全體亦可以維持適當的氧氣不足狀態。因此，稻殼等之粒狀的碳化用材料可以容易地進行碳化處理，可以達成碳化處理時間之縮短。

又，上述碳化物製造工程之開始階段中，係將點火熱源由開口部91插入點火用路徑90內進行加熱而使碳化用材料M點火，但是自燃碳化熱處理裝置100之場合，點火方法無限定，因此將碳化用材料M收容於燃燒室13內並緊閉蓋體12之前，對碳化用材料M之上面部分加熱使點火並緊閉蓋體12，據此，而開始碳化處理亦可。又，並用源自於點火用路徑90之加熱點火以及對碳化用材料M之上面部分之加熱引起的點火而開始碳化處理亦可。

另外，燃燒室13內之溫度依據由供氣路徑31供給至供氣室30內的空氣量之多少而昇降，因此藉由作動流量調整手段70之馬達70a變更球閥70b之開度，可以對燃燒室13內之溫度進行調整。

流量調整手段70之開度調整，係依據實驗獲得的資料，事先作成適合燃燒室13內所填充的碳化用材 料M之種類、粒徑、含水率及填充量等之處理溫度資料，將其與溫度感測器獲得的計測溫度及爐內溫度設定關連對應而成為控制資料並輸入控制裝置(未圖示)，依據控制裝置之指令信號自動地進行而加以設定。

碳化用材料M之熱分解(碳化)結束後，燃燒排氣之溫度急速降低，因此藉由溫度感測器(未圖示)檢測此降低可以判定碳化結束。碳化結束後，生成的碳化物之溫度降低至無危險性左右之後，拆除夾具(未圖示)使蓋體12由上方開口部10a脫離，旋轉操作把手(未圖示)，使本體部10之軸體14中心傾斜90度左右(使軸心10c成為大致水平之程度)，由上方開口部10a取出燃燒室13內之碳化物。

自燃碳化熱處理裝置100中，碳化用材料M之自燃所產生的高溫之燃燒排氣係由排氣用外筒體40下部之複數個貫穿孔40a流入排氣用外筒體40內在其內部上升，由排氣用外筒體40之蓋體43附近之上方開口部50a流入排氣用內筒體50內並在其內部下降，由本體部10之底板11流出外部。

如此般，自燃碳化熱處理裝置100中，形成二重管構造，藉由排氣用外筒體40及排氣用內筒體50可以確保長的排氣路徑，因此由燃燒排氣傳導至排氣用外筒體40及排氣用內筒體50之熱變多，而且，因為燃燒排氣而散逸至外部之熱量減少，可以獲得高的熱效率。

又，藉由燃燒排氣在排氣用外筒體40及排氣 用內筒體50之內部昇降移動，進行排氣用外筒體40及排氣用內筒體50之熾熱化，藉由該排氣用外筒體40及排氣用內筒體50之熱放射使燃燒室13內之溫度上升，促進碳化用材料M之熱分解及自燃之進行，因此碳化結束為止所要的時間可以縮短。

另外，如圖1、圖2所示，沿著本體部10之內周面配設流體循環路徑80，該流體循環路徑80係在本體部10之外部具有流入口81及流出口82，因此例如使水流動於流體循環路徑80內，藉由碳化處理中燃燒室13內所產生的熱可以生成熱水。又，使空氣流動於流體循環路徑80內，利用碳化處理中燃燒室13內所產生的熱可以生成高溫空氣。

另外，由排氣路徑95排出的燃燒排氣，送入氣體再燃燒爐(未圖示)再燃燒時，即使氣體中含有微量之有機物亦可以完全分解，可以使最終排出至外部的排氣無毒化、無臭化。又，自燃碳化熱處理裝置100中，將排氣路徑95連接於木醋液抽出器(未圖示)，可以抽出、回收木醋液或竹醋液。

使用本實施形態之自燃碳化熱處理裝置100，亦即，在自燃碳化熱處理裝置100之本體部10內之燃燒室13內收容稻殼，依據上述順序進行點火，在800℃左右之溫度進行自燃碳化處理結果，不會走形，可以在短時間生成維持有原本之稻殼形狀之狀態的稻殼碳化物(碳化稻殼)。無走形之稻殼碳化物(碳化稻殼)具有多數之微 細空孔(空隙)，因此例如作為土壤改良劑混入土中時，稻殼碳化物(碳化稻殼)中之空孔(空隙)成為土壤中生息的有益微生物之住處，可以發揮良好的土壤改良效果。

本實施形態之自燃碳化熱處理裝置100雖適合用於對稻殼、竹片、木片或堅果類的殼等粒狀的碳化用材料M進行碳化處理，但並非限定用途者，因此木材片、竹材片等碳化用材料亦可以容易地進行碳化處理，可以獲得和上述同樣之良好的作用效果。又，自燃碳化熱處理裝置100亦可以對模板廢材、住宅用木材、家屋解體廢材等進行碳化處理，即使彼等碳化用材料附著有塗料或白蟻驅除劑等之情況下，藉由上述自燃碳化熱處理方法生成的碳化物不會包含基準值以上之二噁英等之有害物質。

接著，參照圖1、圖8、圖9說明使用圖1記載的自燃碳化熱處理裝置100之另一自燃碳化熱處理方法，例如說明電線廢材L及使用完畢的電路基板CB之自燃碳化熱處理方法(熱分解處理方法)。

進行電線廢材L之熱處理時，將構成圖1所示自燃碳化熱處理裝置100的本體部10內所立設的供氣用筒體60由隔壁板20拆除，使其由自燃碳化熱處理裝置100脫離。之後，在本體部10內之燃燒室13收容木片等之碳化用材料M。此時，碳化用材料M之收容量較好是燃燒室13之深度之1/3~1/2左右。

接著，如圖8所示，於熱處理容器200收容電線廢材L，將該熱處理容器200由自燃碳化熱處理裝置 100之本體部10之上方開口部10a裝入燃燒室13內，配置於上述碳化用材料M之上。

如圖8所示，熱處理容器200係由網材形成的有底圓筒體，在和其軸心200c同軸上配置有由網材形成的筒狀體201。筒狀體201之上端及下端成為開口部201a，下端之開口部(未圖示)係與熱處理容器200之底部成為一體化之狀態下露出於底部下面(未圖示)。熱處理容器200之外徑小於燃燒室13之內徑，筒狀體201之內徑大於排氣用外筒體40之外徑。

因此，將熱處理容器200裝入燃燒室13內時，以熱處理容器200之底部朝下之姿勢使熱處理容器200之軸心200c與本體部10之軸心10c成為一致之狀態，使熱處理容器200由本體部10之上方開口部10a朝燃燒室13內下降，依此即可使排氣用外筒體40貫穿筒狀體201內之狀態下被配置於燃燒室13內。

將收容有電線廢材L的熱處理容器200配置於燃燒室13內的碳化用材料M之上方之後，以蓋體12閉塞本體部10之上方開口部10a，依據上述碳化處理時之順序，使碳化用材料M點火並開始碳化處理，藉由碳化處理中所產生的熱使形成電線廢材L的合成樹脂製之外殼(未圖示)熱分解。熱分解後的外殼顯著脆化，因此施加些許外力即可容易破壞，而與金屬芯線分開。本實施形態之自燃碳化熱處理方法中，本體部10之燃燒室13內之溫度維持於600℃~800℃左右，因此不會產生二噁英，具 有安全性。

又，使用自燃碳化熱處理裝置100對電線廢材L進行熱處理時，不使用熱處理容器200，使電線廢材L直接載置於本體部10之燃燒室13內所收容的木片等之碳化用材料M之上方，依據上述順序進行熱處理亦可。

接著，參照圖1、圖9說明電路基板CB之自燃碳化熱處理方法。此時亦和上述同樣，將構成圖1所示自燃碳化熱處理裝置100的本體部10內所立設的供氣用筒體60由隔壁板20取下，使其脫離自燃碳化熱處理裝置100。之後，在本體部10內之燃燒室13收容木片等之碳化用材料M，收容量為燃燒室13之深度之1/3~1/2左右。

接著，如圖9所示，於熱處理容器300收容電路基板CB，以蓋體303緊閉其上方開口部300a之後，將熱處理容器300全體由自燃碳化熱處理裝置100之本體部10之上方開口部10a裝入燃燒室13內，配置於上述碳化用材料M之上。熱處理容器300及蓋體303為鋁製，但不限定於此。

如圖9所示，熱處理容器300係由金屬材料形成的有底圓筒體，金屬材料形成的筒狀體301被配置於與其軸心300c同軸上。筒狀體301之上端及下端成為開口部301a，下端之開口部(未圖示)與熱處理容器300之底部成為一體化之狀態下由底部下面(未圖示)露出。在熱處理容器300及筒狀體301之軸心300c方向之上一 半左右之區域分別以分散狀開設複數個通氣孔302。熱處理容器300之外徑小於燃燒室13之內徑，筒狀體301之內徑大於排氣用外筒體40之外徑。

因此，將熱處理容器300之底部朝下之姿勢使熱處理容器300之軸心300c與本體部10之軸心10c成為一致之狀態，使熱處理容器300由本體部10之上方開口部10a朝燃燒室13內下降，即可在排氣用筒體40貫穿筒狀體301內之狀態下將其配置於燃燒室13內。

收容有電路基板B的熱處理容器300被配置於燃燒室13內的碳化用材料M之上方後，以蓋體12閉塞本體部10之上方開口部10a，依據上述碳化處理時之順序，使碳化用材料M點火，並開始碳化處理，藉由碳化處理中所產生的熱使形成電路基板CB的合成樹脂部分(未圖示)熱分解。熱分解之過程中，形成電路基板CB的合成樹脂部分脆化，因此包含於電路基板CB的金屬材料由合成樹脂部分分離，貯存於熱處理容器300內之底部，因此有用的金屬材料可以容易回收。

又，熱處理容器300之上方開口部300a被蓋體303閉塞，因此熱處理中，可以防止異物侵入熱處理容器300內，或熱處理容器300內之電路基板CB中之有用金屬資源之逸散。

又，上述實施形態的自燃碳化熱處理方法中，係將立設於本體部10內的供氣用筒體60由隔壁板20拆下，而進行上述熱處理，但不限定於此，例如取代 供氣用筒體60，在安裝有比起供氣用筒體60短之長度(例如燃燒室13之深度之1/3~1/2左右之長度，或可以確保在燃燒室13內能收容熱處理容器200之空間的長度)之供氣用筒體的狀態下將碳化用材料收容於燃燒室13內，將被熱處理材料直接或以被收容於熱處理容器的狀態配置於該碳化用材料之上方，實施上述自燃碳化熱處理方法亦可。

又，作為使用自燃碳化熱處理裝置100之自燃碳化熱處理方法的對象之被熱處理材料，不限定於上述電線廢材L或電路基板CB，因此亦可以對其他(例如病死的家畜動物類之骨肉或海鮮類之骨肉等)進行自燃碳化熱處理。

又，依據圖1~圖9進行說明的自燃碳化熱處理裝置100及使用其之自燃碳化熱處理方法僅為本發明的自燃碳化熱處理裝置及自燃碳化熱處理方法之例示，本發明的自燃碳化熱處理裝置及自燃碳化熱處理方法不限定於上述自燃碳化熱處理裝置100或自燃碳化熱處理方法。

[產業上之可利用性]

本發明之自燃碳化熱處理裝置及自燃碳化熱處理方法，係作為製造稻殼、竹片、木片或堅果類的殼或木材片、竹材片等之碳化用材料，或對電線廢材或使用完畢的電路基板等之電氣產業廢棄物進行熱處理之技術，可以廣泛利用於各種產業領域。

Claims (14)

1. 一種自燃碳化熱處理裝置，具備：筒狀的本體部，下方部被底板閉塞；蓋體，可以開/閉地將上述本體部之上方開口部進行緊閉；帶有通氣孔的隔壁板，以橫斷上述本體部之軸心的方式被配置於從上述本體部內的上述底板分離之位置；供氣路徑，將空氣導入形成於上述本體部內的上述底板與上述隔壁板之間的供氣室；排氣用外筒體，從上述本體部內的上述底板之上面貫穿上述隔壁板而立設於上述本體部之軸心方向，在比起上述隔壁板更上方之區域具有通氣孔，而且上方開口部被閉塞；排氣用內筒體，在上方開口部位於上述排氣用外筒體內而且下方開口部開口於上述底板之外部的狀態下被配置於上述排氣用外筒體內；及帶有通氣孔的供氣用筒體，在與上述隔壁板之通氣孔連通之狀態下立設於上述隔壁板上。
2. 如申請專利範圍第1項之自燃碳化熱處理裝置，其中在上述供氣路徑具備流量調整手段。
3. 如申請專利範圍第1或2項之自燃碳化熱處理裝置，其中具備經由上述供氣路徑對上述供氣室內供給空氣的送 風手段。
4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之自燃碳化熱處理裝置，其中在上述隔壁板之下面之上述通氣孔之周圍之一部分，設置促進空氣流入上述通氣孔內的導引構件。
5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之自燃碳化熱處理裝置，其中複數個上述供氣用筒體係以至少繞上述本體部之軸心之周圍一周的方式立設。
6. 如申請專利範圍第1至5項中任一項之自燃碳化熱處理裝置，其中上述供氣用筒體可以裝拆地立設於上述隔壁板。
7. 如申請專利範圍第1至6項中任一項之自燃碳化熱處理裝置，其中可以變更上述底板與上述隔壁板之間隔。
8. 如申請專利範圍第1至7項中任一項之自燃碳化熱處理裝置，其中具備沿著上述本體部之內周面而配設，在上述本體部之外部具有流入口及流出口的流體循環路徑。
9. 如申請專利範圍第1至8項中任一項之自燃碳化熱處理裝置，其中具備由上述底板之外部連通至上述供氣室、而且具有開/閉蓋的點火用路徑。
10. 一種自燃碳化熱處理方法，其特徵為： 在構成如申請專利範圍第1至9項中任一項之自燃碳化熱處理裝置的本體部內收容碳化用材料並進行自燃碳化處理，製造源自於上述碳化用材料的碳化物。
11. 如申請專利範圍第10項之自燃碳化熱處理方法，其中上述碳化用材料係由稻殼、竹粉、木片、竹片及堅果類的殼所選擇的1種以上。
12. 一種自燃碳化熱處理方法，其特徵為：在構成如申請專利範圍第1至9項中任一項之自燃碳化熱處理裝置的本體部內所收容的碳化用材料之上方將被熱處理材料進行收容，藉由上述碳化用材料之自燃碳化處理中所產生的熱對上述被熱處理材料進行加熱處理。
13. 如申請專利範圍第12項之自燃碳化熱處理方法，其中上述被熱處理材料係在放入有底之筒狀或箱狀之容器、或者至少一部分具有通氣性的容器之狀態下，被收容於上述本體部內。
14. 如申請專利範圍第13項之自燃碳化熱處理方法，其中上述被熱處理材料，係電線廢材、電路基板、或者吸附有強酸、強鹼或油分的碳化物之1種以上。