(57)【要約】【課題】排ガス処理部の処理能力を維持した場合であっても、処理対象物の処理量を向上させることのできる炭化装置を提供する。【解決手段】炭化装置は、処理対象物を収容する熱分解槽と、熱分解槽を加熱するヒータと、ヒータによる加熱を制御する制御手段と、処理対象物から発生した排気ガスを処理する排ガス処理手段とを備える。制御手段は、ヒータを制御して、逐次設定温度が高くなる３設定温度で熱分解槽を加熱させる。第１の設定温度は、処理対象物を脱水させるため温度、第２の設定温度は、脱水させた処理対象物を乾燥し炭化させるための温度、第３の設定温度は、炭化させた処理対象物の安定化と処理対象物の臭気を減少するため温度とする。そして、各温度設定においては、その温度を所定時間維持させる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理対象物を収容する熱分解槽と、
前記熱分解槽を加熱するヒータと、
前記ヒータによる加熱を制御する制御手段と、
前記処理対象物から発生した水分を主成分とする排気ガスを処理する排ガス処理手段と、
を備え、
前記制御手段は、
前記処理対象物を脱水させる第１の設定温度と、
前記第１の設定温度よりも高く、前記処理対象物を乾燥し炭化させる第２の設定温度と、
前記第２の設定温度よりも高く、前記炭化させた処理対象物の安定化とその臭気を減少する第３の設定温度と、
に逐次設定温度を高くして、前記熱分解槽を加熱させること、
を特徴とする炭化装置。
【請求項２】
前記制御手段は、
前記第１の設定温度、前記第２の設定温度、及び前記第３の設定温度に到達すると、それぞれ前記ヒータによる加熱を一度停止させること、
を特徴とする請求項１記載の炭化装置。
【請求項３】
前記第２の設定温度は、１６５℃乃至２４０℃であること、
を特徴とする請求項１又は２記載の炭化装置。
【請求項４】
前記制御手段は、
前記第２の設定温度を、逐次温度が高くなる複数の設定温度に更に分けて各設定温度を所定時間維持させること、
を特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の炭化装置。
【請求項５】
前記制御手段は、
第３の設定温度を３００℃に設定して、その温度を所定時間維持させること、
を特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の炭化装置。
【請求項６】
処理対象物を収容する熱分解槽をヒータで加熱して、前記処理対象物から発生した排気ガスを処理する炭化装置の温度制御方法であって、
前記処理対象物を脱水させる第１の設定温度まで加熱して当該温度を所定時間維持する脱水工程と、
前記脱水させた処理対象物を乾燥し炭化させる第２の設定温度まで加熱して当該温度を所定時間維持する炭化工程と、
前記炭化させた処理対象物の安定化と処理対象物の臭気を減少する第３の設定温度まで加熱して当該温度を所定時間維持する安定化工程と、
を実行するように前記ヒータによる前記熱分解槽の加熱を制御すること、
を特徴とする炭化装置の温度制御方法。
【請求項７】
前記第１の設定温度、前記第２の設定温度、及び前記第３の設定温度に到達すると、それぞれ前記ヒータによる加熱を一度停止させること、
を特徴とする請求項６記載の炭化装置の温度制御方法。
【請求項８】
前記炭化工程では、前記熱分解槽を１６５℃乃至２４０℃に徐々に加熱して所定時間維持すること、
を特徴とする請求項６又は７記載の炭化装置の温度制御方法。
【請求項９】
前記炭化工程では、逐次温度が高くなる複数の設定温度に更に分けて各設定温度を所定時間維持させること、
を特徴とする請求項６乃至８の何れかに記載の炭化装置の温度制御方法。
【請求項１０】
前記安定化工程では、温度を３００℃に温度を設定し、その温度を所定時間維持させること、
を特徴とする請求項６乃至９の何れかに記載の炭化装置の温度制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、廃棄物や汚泥などの処理対象物を加熱処理して炭化する炭化装置、及び当該炭化装置の温度制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
炭化装置は、投入された処理対象物を加熱処理して炭化させる装置である。炭素を多く含有する処理対象物を低酸素又は無酸素状況下で高温加熱処理することで炭化物を生成する。当該炭化物は、その熱量から固形燃料、還元剤、融雪剤、又は活性炭として再利用が可能となる。
【０００３】
この炭化装置は、処理対象物が投入される熱分解槽と、当該熱分解槽を加熱するヒータと、投入された処理対象物を撹拌する撹拌部とを有する。更に、この炭化装置は、処理対象物の加熱処理中に発生した排気ガスを処理する排気ガス処理部を有する。排気ガスは、処理対象物の水分等を含む。この排気ガス処理部は、排気ガスから煤塵やその他の微粒子を除いて消臭し、冷却した後に機外へ放出する（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
このような炭化装置の能力は、投入可能な処理対象物の収容可能量もさることながら、排気ガス処理部の排気ガス処理能力にも依存する。即ち、排気ガス処理部で処理しきれない量の排気ガスが単位時間当たりに発生する量の処理対象物は、環境を考慮すると効率よく処理ができなくなる。
【０００５】
従って、炭化装置の能力を向上させるためには、排気ガス処理部の単位時間当たりに処理可能な排気ガスの量を向上させる必要があった。しかし、そのような排気ガス処理部は、その処理可能量に応じて高価となり、炭化装置のコストを押し上げていた。
【０００６】
ここで、従来の炭化装置では、処理対象物から炭化物を生成することを目的とする場合、処理対象物を炭化させるため高温で加熱処理を開始することが一般的である。処理対象物を高温で加熱処理する場合には、発生する排気ガスの容量が大きくなる。そのため、処理対象物から炭化物を生成することを目的とする場合、高性能な排気ガス処理部を備えるか、その処理量を少なくしなくてはならない。排気ガスの容量は、その温度に比例するからである。
【０００７】
このように、従来の炭化装置を用いて炭化物を生成しようとすると、処理対象物の一回当たりの処理量を少なくするか、または、より高性能な排気ガス処理部を必要とし、炭化装置の価格と処理コストが上がってしまっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−１２８２６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
この発明は、上述のような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、排気ガス処理部の処理能力を維持した場合であっても、処理対象物の処理量を向上させることのできる炭化装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、請求項１記載の本発明に係る炭化装置は、処理対象物を収容する熱分解槽と、前記熱分解槽を加熱するヒータと、前記ヒータによる加熱を制御する制御手段と、前記処理対象物から発生した水分を主成分とする排気ガスを処理する排ガス処理手段と、を備え、前記制御手段は、前記処理対象物を脱水させる第１の設定温度と、前記第１の設定温度よりも高く、前記処理対象物を乾燥し炭化させる第２の設定温度と、前記第２の設定温度よりも高く、前記炭化させた処理対象物の安定化とその臭気を減少する第３の設定温度と、に逐次設定温度を高くして、前記熱分解槽を加熱させること、を特徴とする。
【００１１】
前記制御手段は、前記第１の設定温度、前記第２の設定温度、及び前記第３の設定温度に到達すると、それぞれ前記ヒータによる加熱を一度停止させるようにしてもよい（請求項２記載の発明に相当）。
【００１２】
前記第２の設定温度は、１６５℃乃至２４０℃であるようにしてもよい（請求項３記載の発明に相当）。
【００１３】
前記制御手段は、前記第２の設定温度を、逐次温度が高くなる複数の設定温度に更に分けて各設定温度を所定時間維持させるようにしてもよい（請求項４記載の発明に相当）。
前記制御手段は、第３の設定温度を３００℃に設定して、その温度を所定時間維持させるようにしてもよい（請求項５記載の発明に相当）。
【００１４】
また上記課題を解決するために、請求項６記載の本発明に係る温度制御方法は、処理対象物を収容する熱分解槽をヒータで加熱して、前記処理対象物から発生した排気ガスを処理する炭化装置の温度制御方法であって、前記処理対象物を脱水させる第１の設定温度まで加熱して当該温度を所定時間維持する脱水工程と、前記脱水させた処理対象物を乾燥し炭化させる第２の設定温度まで加熱して当該温度を所定時間維持する炭化工程と、前記炭化させた処理対象物の安定化と処理対象物の臭気を減少する第３の設定温度まで加熱して当該温度を所定時間維持する安定化工程と、を実行するように前記ヒータによる前記熱分解槽の加熱を制御すること、を特徴とする。
【００１５】
前記第１の設定温度、前記第２の設定温度、及び前記第３の設定温度に到達すると、それぞれ前記ヒータによる加熱を一度停止させるようにしてもよい（請求項７記載の発明に相当）。
【００１６】
前記炭化工程では、前記熱分解槽を１６５℃乃至２４０℃に徐々に加熱して所定時間維持するようにしてもよい（請求項８記載の発明に相当）。
【００１７】
前記炭化工程では、逐次温度が高くなる複数の設定温度に更に分けて各設定温度を所定時間維持させるようにしてもよい（請求項９記載の発明に相当）。
【００１８】
前記安定化工程では、温度を３００℃に温度を設定し、その温度を所定時間維持させるようにしてもよい（請求項１０記載の発明に相当）。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、逐次設定温度が高くなる３設定温度で熱分解槽を加熱させ、処理対象物を脱水させるための第１の設定温度と、脱水させた処理対象物を乾燥し炭化させるための第２の設定温度と、炭化させた処理対象物の安定化とその臭気を減少するための第３の設定温度とを所定時間維持させるように温度制御した。即ち、処理対象物を脱水させるための第１の設定温度まで加熱して当該温度を所定時間維持する脱水工程と、脱水させた処理対象物を乾燥し炭化させるための第２の設定温度まで加熱して当該温度を所定時間維持する炭化工程と、前記炭化させた処理対象物の安定化及びその臭気を減少するための第３の設定温度まで加熱して当該温度を所定時間維持する安定化工程とを経る。
【００２０】
これにより、第２及び第３の設定温度よりも設定温度が低い、第１の設定温度で処理対象物を脱水させ、第２の設定温度で処理対象物を徐々に乾燥させながら炭化させるので、単位時間当たりの排気ガスの総発生容量を低く抑えることができる。従って、排気ガス処理手段の排気ガス処理能力に比べて比較的大量の処理対象物の処理を行うことができ、処理対象物の処理能力が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】炭化装置の構成を示す図である。
【図２】炭化装置のコントローラの詳細構成を示すブロック図である。
【図３】間欠撹拌を示すグラフである。
【図４】加熱スケジュールを示すグラフである。
【図５】加熱スケジュールデータを示すデータ構造図である。
【図６】炭化装置の間欠撹拌の制御動作を示すフローチャートである。
【図７】炭化装置の加熱制御の動作を示すフローチャートである。
【図８】炭化装置の加熱制御の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明に係る炭化装置の好適な実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。図１は、炭化装置１の構成を示すブロック図である。
【００２３】
炭化装置１は、内部に投入された処理対象物１００を加熱処理してから所定時間後に攪拌する。攪拌は、比較的低速で行うか、間欠攪拌であってもよい。処理対象物１００の加熱処理とともに、加熱処理の過程で発生した水蒸気等の排気ガスを廃熱処理して機外に排出する。炭素化合物を多く含有する処理対象物１００においては、低酸素又は無酸素状態で加熱乾燥して水蒸気を飛ばすことにより炭化物を生成することができる。
【００２４】
処理対象物１００には、炭化装置１内の加熱処理により燃焼可能な全てが含まれ、例えば、残飯、麺類、魚、野菜屑、肉、果物、鶏卵殻、又は魚の骨等の生ごみ、ビニール袋、又は発泡トレイ等のプラスチックごみ、紙袋、紙パック、段ボール、新聞紙、又は紙おむつ等の紙製ごみ、牛糞等の畜産廃棄物、汚泥等が挙げられる。
【００２５】
この炭化装置１は、熱分解槽２を筐体内部に有し、排気ガス処理部８を筐体外部に有する。排気ガス処理部８を筐体内部に配してもよい。
【００２６】
熱分解槽２は、処理対象物１００を収容して加熱乾燥させる。この熱分解槽２は、両端が閉じられた略Ｕ字状の樋形状を有し、湾曲側を下方に向けて設置されている。換言すると、熱分解槽２の内壁面は、炭化装置１の上方に向いている。この熱分解槽２は、炭化装置１のベースに図示しない架台が設置され、その架台により支持されている。
【００２７】
処理対象物１００は、熱分解槽２内、即ち熱分解槽２の内壁面で囲まれる収容空間に収容される。炭化装置１の上面には熱分解槽２内に通じる投入口３が開口している。この投入口３を通じて処理対象物１００が熱分解槽２内へ収容される。投入口３には、開閉可能な蓋体３１が取着されている。蓋体３１を閉じることによって熱分解槽２内の密閉性を高められる。
【００２８】
また、炭化装置１の上面には、熱分解槽２内に通じる排気口６が開口している。この排気口６は、ダクトを介して排気ガス処理部８に通じている。排気口６は、処理対象物１００から発生した排気ガスをダクトを通じて排気ガス処理部８へ導出させる。
【００２９】
排気ガス処理部８は、排気ガスから煤塵及びその他の微粒子を除去し、排気ガスを消臭及び冷却してから機外へ排出する。この排気ガス処理部８は、集塵装置８１、消臭機８２、冷却ファン８３、及び活性炭吸着部８４を有する。
【００３０】
集塵装置８１は、排気ガスと当該ガスに含まれる煤塵及びその他の微粒子とを分離する。例えば、排気ガスの旋回流を生じさせ、遠心力により煤塵及びその他の微粒子を排気ガスから分離させる。更に、集塵装置８１の出口にフィルターを配し、このフィルターにより排気ガスから煤塵及びその他の微粒子を除去する。消臭機８２は、集塵装置８１から排出された排気ガスに触媒を接触させ、更に加熱して酸化させることで消臭する。冷却ファン８３は、排気ガスの送管に対して冷風を当てて排気ガスの温度を下げてから、機外へ排出する。排気ガスに有害物質が含まれている場合には、活性炭吸着部８４により除去する。
【００３１】
熱分解槽２による加熱乾燥は、槽内部に設けられた加熱機構により行われる。熱分解槽２を形成する壁の内部には、中空部２１が設けられている。中空部２１には、オイル２２が一定の高さまで充填されている。更に、中空部２１には、ヒータ２３と温度センサ２４が配されている。ヒータ２３のジュール熱によりオイル２２を加熱し、オイル２２の熱を熱分解槽２の内壁面に伝達させることで、この内壁面に接触している処理対象物１００及び熱分解槽２の収容空間内の処理対象物１００を加熱乾燥させる。従って、熱分解槽２の内壁面は、熱伝導性の高いステンレス、鋳鉄、又はアルミ合金等で構成されている。熱分解槽２の外壁面は、図示しない断熱材で覆われ、熱を熱分解槽２の外部へ放出することを防止している。
【００３２】
ヒータ２３による加熱は、温度センサ２４の検知により出力された温度データより管理されており、熱分解槽２の温度は適正に保たれる。この温度センサ２４は、処理対象物１００が接し、熱分解槽２に充填されているオイル２２の温度を計測している。そのため、温度センサ２４は、その熱感知部を熱分解槽２の内壁面の近傍に位置させることが望ましい。このように、温度センサ２４は、処理対象物１００の温度を間接的に測定しているので、設定温度も処理対象物１００自体の厳密な温度値ではなく、各設定温度で目的とする工程を実行する基準値として使用する。
【００３３】
尚、温度センサ２４の計測位置は、上述した熱分解槽２の加熱部分の他にも、処理対象物１００又は熱分解槽２の収容空間の雰囲気中の温度であってもよい。
【００３４】
さらに、熱分解槽２内には、撹拌部４が配されている。撹拌部４は、熱分解槽２内の処理対象物１００を撹拌する。この撹拌部４は、回転軸４１とパドルアーム４２とブレード４３を有する。
【００３５】
回転軸４１は、熱分解槽２のＵ字底部分を円周とした円の中心位置に長手方向に沿って延びるように架設されている。この回転軸４１は、熱分解槽２の両端面を貫き、熱分解槽２の外部で回転可能に軸受け支持されている。
【００３６】
この回転軸４１は、炭化装置１の内部に設置されているモータ５の駆動力が伝達されて軸回転する。回転軸４１にはスプロケットが取着され、モータ５の駆動軸と当該スプロケットとの間にはローラーチェーンが架設されることにより、モータ５の駆動力が伝達されて回転軸４１が軸回転する。
【００３７】
パドルアーム４２は、回転軸４１の円周表面より半径方向に放射状に延びている。このパドルアーム４２は、回転軸４１の回転方向に所定の位相差をもって複数配列されており、かつ回転軸４１の軸方向に多段に配列されている。例えば、パドルアーム４２が同段から放射状に４本延びているものとすると、その位相差は９０度である。
【００３８】
ブレード４３は、パドルアーム４２の先端にその延び方向を横断するように取り付けられている。ブレード４３が熱分解槽２に衝突しないように、パドルアーム４２とブレード４３の長さは調節されている。
【００３９】
この撹拌部４は、回転によりパドルアーム４２で処理対象物１００を撹拌し、ブレード４３で処理対象物１００を熱分解槽２の内周面に押し付けていく。
【００４０】
このような炭化装置１において、熱分解槽２内の温度は、炭化装置１に設置されたコントローラ７により制御される。具体的には、コントローラ７は、ヒータ２３に対する電力供給をオンオフする。また、コントローラ７は、撹拌部４による撹拌を制御する。具体的には、コントローラ７は、モータ５に対する電力供給をオンオフする。
【００４１】
図２は、炭化装置１のコントローラ７の詳細構成を示す図である。
【００４２】
コントローラ７は、操作部７１、撹拌制御部７２、タイマー７３、温度維持制御部７４、加熱制御部７５、及び加熱スケジュール記憶部７６を有する。操作部７１は、キースイッチや運転スイッチ等の各種の入力が可能なボタンやつまみ等を有するマンマシンインターフェースである。
【００４３】
撹拌制御部７２は、撹拌部４に間欠撹拌又は連続撹拌させる。図３は、撹拌部４による間欠撹拌を示すグラフである。図３に示すように、撹拌部４は、所定角度又は所定回転数だけ回転して所定時間停止する。撹拌部４は、この所定時間毎の撹拌と停止とを繰り返す。撹拌部４は、撹拌制御部７２の制御により熱分解槽２内の処理対象物１００を間欠撹拌することができる。
【００４４】
この撹拌制御部７２は、撹拌部４に間欠撹拌駆動をさせる場合、モータ５に対する電力供給をオンオフする例えば電磁リレー等のスイッチと、所定時間をカウントするカウンタとを有する。撹拌制御部７２は、タイマーからパルスの供給を受ける度にカウント数をアップし、カウント数が予め定められた所定数に達すると、モータ５に対する電力供給をオンからオフへ、又はオフからオンにし、カウント数をリセットする。オンからオフに対するカウント数とオフからオンに対するカウント数とは異なっていてもよい。
【００４５】
即ち、撹拌制御部７２は、所定間隔で所定時間だけスイッチに駆動信号を出力し、スイッチをオンにする。モータ５は、スイッチがオンになっている間は電源から電力供給を受けて駆動する。撹拌時間、即ちモータ５に電力を供給する時間は、例えば、回転軸４１が１２０度回転するのに要する時間とする。これにより、撹拌部４は、１２０度回転して一定時間停止する間欠撹拌を繰り返す。または、１時間当たり５〜６回程度撹拌と停止とを繰り返すのに要する時間とする。
【００４６】
加熱制御部７５と温度維持制御部７４とは、熱分解槽２内の温度を複数ステップで上昇させ、各ステップで定められた時間だけその温度をホールドさせる。即ち、この加熱制御部７５と温度維持制御部７４とは、各ステップの設定温度までの加熱とその温度の一定時間の維持とを制御するものである。各ステップの設定温度に到達すると、ヒータ２３による加熱を一度停止させ、その後は設定温度を維持するためにヒータ２３への電力供給のオンオフを繰り返させるものである。
【００４７】
このホールド時間を設ける理由をやや詳しく述べると、次の通りである。ホールド期間を設けない場合には、急激な温度上昇となる場合があり、その場合には、温度の滞留時間が少なく処理対象物全体に熱が伝わりにくくなり、しかも一部では急激な反応が起きるので排気ガス量が急に増えたり、あるいは、その成分が不安定になって、排気ガス処理が困難になる。しかし、ホールド時間を設けると、処理対象物表面から中心まで熱が伝わり、安定した熱伝導が行われて、排気ガスの発生とその成分が安定し、排気ガス処理が容易になる。処理対象物の性状は多種多様なので、ホールド時間の設定は調整出来るようにするとよい。
【００４８】
図４は、熱分解槽２による加熱スケジュールの一例を示すグラフである。図４に示すように、熱分解槽２内は、大きく逐次３ステップ、細かくは逐次６ステップの設定温度に上昇する。
【００４９】
第１設定温度（本発明の第１の設定温度に相当）については、熱分解槽２内を１４０℃まで上昇させ、この１４０℃を３０分間維持する。
【００５０】
第２設定温度は、炭化工程を実行するための温度制御であり、細かくは逐次４ステップの設定温度を有する。第２設定温度については、第２−１設定温度である１６５℃まで熱分解槽２内の温度を上昇させ、この１６５℃を３０分間維持する。さらに、第２設定温度では、第２−１設定温度から第２−２設定温度である１９０℃まで熱分解槽２内の温度を上昇させ、この１９０℃を３０分間維持する。さらに、第２設定温度では、第２−２設定温度から第２−３設定温度である２１５℃まで熱分解槽２内の温度を上昇させ、この２１５℃を１５分間維持する。さらに、第２設定温度では、第２−３設定温度から第２−４設定温度である２４０℃まで熱分解槽２内の温度を上昇させ、この２４０℃を１５分間維持する。
【００５１】
第３の設定温度については、安定化工程を実行するため、熱分解槽２内を３００℃まで上昇させ、この３００℃を６０分間維持する。
【００５２】
この加熱スケジュールのうち、第１設定温度は、処理対象物１００を脱水する脱水工程である。この第１設定温度では、処理対象物１００を脱水するために必要な限度の温度に熱分解槽２の温度を抑えている。第１設定温度で設定されている温度は、１４０℃を例示しているが、水分を飛ばすことのできる温度であればよく、処理対象物１１０℃乃至１４０℃であればよい。
【００５３】
処理対象物１００が炭化される第２−１乃至第２−４設定温度は、例えば１６５℃乃至２４０℃である。そのため、この炭化加熱のための温度で発生する排気ガスは、処理対象物１００が高温下におかれているよりも、その容量が小さくなる。また、この加熱スケジュールでは、処理対象物１００を乾燥し炭化するための温度段階を複数のステップ、例えば、４ステップの設定温度に分けている。処理対象物１００を徐々に乾燥し炭化するためである。このように、比較的低温から徐々に高温にしていくことで、と、時間は掛かるが、いきなり高温にする場合に比べて単位時間当たりの排気ガスの発生容量を少量化することができるとともに、低温を維持する場合と比べて乾燥時間を削減できる。
【００５４】
ここで、各ステップの温度差２５℃乃至３０℃とすることが好ましい。第１設定温度を１２０℃に設定すれば、ステップ間の温度差を３０℃に、また、１４０℃であれば温度差を２５℃にするとよい。
【００５５】
例えば、各設定温度での排気ガス発生重量を同量であると仮定し、第１設定温度を１２０℃且つガス発生容量をＡ（＝ａ×（２７３＋１２０）／２７３  ；ａは一定排気ガス発生重量及び一定圧力下での定数）とする。この場合、各ステップの温度差が３０℃なら、第２−１設定温度で発生する排気ガスの容量は、ボイルシャルルの法則に基づき１．１１０Ａ（＝ａ×（２７３＋１２０＋３０）／２７３）、同じく第２−２設定温度では１．２２０Ａ、第２−３設定温度では１．３３０Ａ、第５設定温度では１．４４０Ａとなり、第２−４設定温度までの排気ガスの総発生容量は６．１０Ａとなる。
【００５６】
また、第１設定温度を１４０℃とし、他の条件が同条件であれば、各ステップの温度差が２５℃なら、第１設定温度で発生する排気ガスの容量は１．０７３Ａ、第２−１設定温度では１．１６５Ａ、第２−２設定温度では１．２５６Ａ、第２−３設定温度では１．３４８Ａ、第２−４設定温度では１．４４０Ａとなり、第２−４設定温度までの排気ガスの総発生容量は６．２８Ａとなる。
【００５７】
一方、加熱処理開始当初より第５設定温度まで加熱させた場合、同重量の処理対象物１００から発生する排気ガスの総発生容量は、１．４４０Ａ×５＝７．２０Ａとなる。
【００５８】
第１乃至第２−４設定温度までの加熱及び維持の総時間を２時間とすると、単位時間（／ｈ）当たりの排気ガス発生容量は、この炭化装置１では、単位時間当たり３．０５Ａ〜３．１４Ａとなるが、加熱処理開始当初より第２−４設定温度まで加熱させた場合は、単位時間当たり３．６０Ａとなる。即ち、この炭化装置１では、単位時間当たり約１５％の排気ガス容量の削減を達成している。
【００５９】
第３設定温度は、炭化した処理対象物１００を安定化させるとともに、処理対象物１００の臭気を減少する安定化工程である。安定化とは、処理対象物１００を実質的に均一な性状を有する炭化物にすることである。この安定化工程では、炭化した処理対象物１００を安定化し、その臭気を減少するため熱分解槽２の温度を高めている。この場合、処理対象物１００の重量が徐々に減少し、水分がなくなるため重量も減っていく。
【００６０】
このように、この加熱スケジュールは、大きく３設定温度に分かれ、且つそのうちの炭化工程を、更に複数ステップの設定温度、例えば４ステップの設定温度に分けて加熱制御を行っている。即ち、炭化装置１は、いきなり処理対象物１００を炭化させようとはせず、まず処理対象物１００を脱水し、その後、脱水した処理対象物１００を徐々に加熱して多量の排気ガスが発生しないようにしながら、炭化させるものである。
【００６１】
炭化処理の前に、脱水に必要な温度１１０℃乃至１４５℃で処理対象物１００を加熱する脱水工程を設けることで、処理対象物１００からは、水分が蒸発して炭化に必要な温度に比べて低温の排気ガスが発生する。低温の排気ガスであるから、その容量は、炭化に必要な温度で処理対象物１００を加熱した場合に発生する排気ガスに比べて小さい。
【００６２】
この脱水に必要な限度の温度をしばらく維持し、その後に炭化工程のために設定温度を逐次上げることにより、緩やかな速度で排気ガスを発生させ終えるので、排気ガスの処理が容易になる。
【００６３】
次に、通常の生ごみ処理機において中間生成物として生成される処理対象物１００の一例について、その排気ガス量を検討する。この処理対象物は、容量：５００(リットル)、見掛け比重：０．１、含水率：１０％、重量：５０Ｋｇ、炭水化物重量：２５Ｋｇとし、処理時間:：１４ｈ、１時間当たり処理量：１．７９Ｋｇ／ｈ（２Ｋｇ／ｈとして計算）とする。また、常温から３００℃までの最大ガス発生温度は３００℃になるので、３００℃で１時間のガス発生量を求めるものとする。ここで、当該処理対象物の性状は、ばらつきがあるので、安全率を経験則で１．５とし、その性状は次の通りとする。
【００６４】
【表１】
2010248432.tif 000003
【００６５】
また、水が水蒸気になるときの体膨張係数：１．２４であるから、重量：５Ｋｇであれば、仮に１時間で水が全て蒸気になったとすれば、その発生ガス量：６．２２２Ｎｍ３／ｈとなる。この処理対象物１００の排気ガスの容量は、水蒸気とそれ以外のガスの発生量を加え、１時間あたり計算値で１７．８９７Ｎｍ３／ｈとなり、１００℃に換算すると、１７．８９７Ｎｍ３／ｈ×（２７３＋１００）／２７３＝２４．４５２ｍ３／ｈとなる。さらに、排気ガス量は、３００℃では水分が蒸発しているので、計算値：２４．５０２ｍ３／ｈとなる。
【００６６】
このように、加熱スケジュールを大きく脱水工程、炭化工程及び安定化工程の３設定温度に分け、炭化工程の前に脱水工程を加え、炭化工程において複数の設定温度とそれらの維持過程を設けて比較的緩速で炭化することで、排気ガスの発生容量は低く抑えられる。
【００６７】
尚、加熱制御部７５は、この加熱スケジュールを、加熱スケジュールデータ７７に従うことで実現させる。加熱スケジュールデータ７７は、不揮発性メモリからなる加熱スケジュール記憶部７６に記憶されている。
【００６８】
図５は、加熱スケジュールデータ７７を示すデータ構造図である。図５に示すように、加熱スケジュールデータ７７には、各段階の設定温度を示す値とホールド時間を示す値とが対にして記録されている。
【００６９】
加熱制御部７５は、加熱スケジュールデータ７７に記録された目的の設定温度まで熱分解槽２内の温度を上昇させる。加熱制御部７５は、その設定温度と対になって記録されているホールド時間が経過すると、次工程に移り、加熱スケジュールデータ７７に記録された次の設定温度まで熱分解槽２内の温度を上昇させる。
【００７０】
この加熱制御部７５は、例えば、ヒータ２３に対する電力供給をオンオフする電磁リレー等のスイッチと、温度センサ２４から出力された温度データと加熱スケジュールデータ７７に記録された設定温度とを比較する比較回路と、所定時間をカウントするカウンタと、カウントされた時間と加熱スケジュールデータ７７に記録されたホールド時間とを比較する比較回路とを有する。
【００７１】
このような加熱制御部７５は、ヒータ２３に対する電力供給をオンにして加熱を開始させ、温度センサ２４から出力された温度データの値と加熱スケジュールデータ７７の目的段階の設定温度を示す値とが一致すると、ヒータ２３に対する電力供給をオフにする。そして、電力供給をオフにしてからカウントを開始し、カウント数が示す時間と加熱スケジュールデータ７７の現段階のホールド時間とが一致すると、次段階の温度上昇処理に遷る。
【００７２】
ホールド時間中の温度維持は、温度維持制御部７４により行われる。温度維持制御部７４は、温度センサ２４から出力された温度データが示す値が加熱スケジュールデータ７７に記録された現工程の設定温度が示す値よりも所定値ほど低いと、ヒータ２３に電力を供給させ、これら値が一致又は温度データが示す値が所定値ほど高くなると、ヒータ２３の電力供給をオフにする。尚、加熱制御部７５による温度上昇処理中は、温度維持制御部７４は待機状態とされる。また、ここでいう所定値は、例えば２℃とする。
【００７３】
図６は、炭化装置１の間欠撹拌の制御動作を示すフローチャートである。
【００７４】
尚、間欠撹拌の前工程において、操作者は、蓋体３１を開けて水切りを行った処理対象物１００を熱分解槽２内に投入して蓋体３１を再び閉じる。そして、操作部７１に配されたキースイッチを押下することでコントローラ７を作動させ、操作部７１に配された運転スイッチを押下することでコントローラ７に撹拌制御を開始させる。
【００７５】
撹拌制御の開始後は、まず、撹拌制御部７２は、モータ５を駆動させて撹拌部４に撹拌を開始させる（Ｓ０１）。同時に、撹拌制御部７２は、撹拌開始から所定の撹拌時間をカウントする（Ｓ０２）。
【００７６】
撹拌時間が経過すると、撹拌制御部７２は、モータ５の駆動を停止させて撹拌部４の撹拌を停止させる（Ｓ０３）。同時に、撹拌制御部７２は、所定の停止時間をカウントする（Ｓ０４）。そして、停止時間が経過すると、撹拌制御部７２は、加熱制御部７５による加熱スケジュールデータ７７に従った温度制御が終了していなければ（Ｓ０５，Ｎｏ）、このＳ０１〜Ｓ０４の動作を繰り返す。尚、このＳ０５の判断は、Ｓ０１〜Ｓ０４の処理と並行して処理されるようにしてもよい。
【００７７】
図７及び図８は、炭化装置１の加熱制御の動作を示すフローチャートである。
【００７８】
尚、加熱制御の前工程において、操作者は、蓋体３１を開けて水切りを行った処理対象物１００を熱分解槽２内に投入して蓋体３１を再び閉じる。そして、操作部７１に配されたキースイッチを押下することでコントローラ７を作動させ、操作部７１に配された運転スイッチを押下することでコントローラ７に加熱制御を開始させる。
【００７９】
まず、加熱制御が開始されると、加熱制御部７５は、Ｘ＝１に初期化し（Ｓ１０）、加熱スケジュール記憶部７６から第Ｘ設定温度を示す値を読み出す（Ｓ１１）。そして、ヒータ２３に電力を供給させて熱分解槽２内の加熱を開始させる（Ｓ１２）。
【００８０】
熱分解槽２内の加熱を開始させると、加熱制御部７５は、温度センサ２４から出力されてくる温度データが示す値を取得し（Ｓ１３）、その値と第Ｘ設定温度の値とを比較する（Ｓ１４）。温度データが示す値が設定温度よりも低ければ（Ｓ１４，Ｎｏ）、熱分解槽２内の加熱を維持する。
【００８１】
一方、温度データが示す値が第Ｘ設定温度の値と一致するか当該設定温度を超えていれば（Ｓ１４，Ｙｅｓ）、加熱制御部７５は、ヒータ２３に対する電力供給を遮断することで熱分解槽２内の加熱を終了する（Ｓ１５）。
【００８２】
同時に、加熱制御部７５は、第Ｘ設定温度と対のホールド時間を示す値を読み出し（Ｓ１６）、タイマー７３からタイミングパルスの供給を受けて時間をカウントする（Ｓ１７）。そして、加熱制御部７５は、一定タイミング毎に時間のカウント数とホールド時間を示す値とを比較する（Ｓ１８）。Ｓ１８においては、カウント数がホールド時間を示す値に到達するまで（Ｓ１８，Ｙｅｓ）、Ｓ１７〜Ｓ１８を繰り返す（Ｓ１８，Ｎｏ）。
【００８３】
一方、ホールド時間中において、温度維持制御部７４は、温度センサ２４から出力されてくる温度データが示す値を取得し（Ｓ１９）、第Ｘ設定温度から温度データが示す値を差し引いた差分をとる（Ｓ２０）。差分が所定温度以上であれば（Ｓ２１，Ｙｅｓ）、温度維持制御部７４は、ヒータ２３に対して電力を供給することで熱分解槽２内の加熱を行わせる（Ｓ２２）。
【００８４】
そして、温度維持制御部７４は、温度センサ２４から出力されてくる温度データが示す値を取得し（Ｓ２３）、温度データが示す値から設定温度を差し引いた差分が所定温度に達していれば（Ｓ２４，Ｙｅｓ）、温度維持制御部７４は、ヒータ２３に対する電力供給を遮断することで熱分解槽２内の温度維持のための加熱を終了させる（Ｓ２５）。
【００８５】
このＳ１９〜Ｓ２５の処理は、加熱制御部７５によるホールド時間の到達検知まで（Ｓ２６，Ｙｅｓ）、繰り返す（Ｓ２６，Ｎｏ）。
【００８６】
カウント数がホールド時間を示す値に到達すると（Ｓ１８，Ｙｅｓ）、加熱制御部７５は、Ｘが最終次を示す値でなければ（Ｓ２７，Ｎｏ）、Ｘ＝Ｘ＋１とし（Ｓ２８）、加熱制御部７５と温度維持制御部７４とはＳ１１以降を繰り返す。一方、Ｘが最終段を示す値であれば（Ｓ２７，Ｙｅｓ）、熱分解槽２内の温度制御を終了する。
【００８７】
以上のように、本実施形態に係る炭化装置１は、逐次設定温度が高くなる３設定温度で熱分解槽を加熱させ、処理対象物１００を脱水させるための第１の設定温度と、脱水させた処理対象物１００を乾燥し炭化させるための第２の設定温度と、炭化させた処理対象物１００の安定化とその臭気を減少するための第３の設定温度とを所定時間維持させるように温度制御した。即ち、本発明に係る炭化装置においては、処理対象物１００を脱水させるための第１の設定温度まで加熱して当該温度を所定時間維持する脱水工程と、脱水させた処理対象物１００を乾燥し炭化させるための第２の設定温度まで加熱して当該温度を所定時間維持する炭化工程と、前記炭化させた処理対象物１００の安定化及びその臭気を減少するための第３の設定温度まで加熱して当該温度を所定時間維持する安定化工程とを経る。
【００８８】
これにより、第２及び第３の設定温度よりも設定温度が低い、第１の設定温度で処理対象物を脱水させ、第２の設定温度で処理対象物１００を徐々に乾燥させながら炭化させるので、単位時間当たりの排気ガスの総発生容量を低く抑えることができる。従って、排気ガス処理部８の排気ガス処理能力に比べて比較的大量の処理対象物１００の処理を行うことができ、処理対象物の処理能力が向上する。
【符号の説明】
【００８９】
１    炭化装置
２    熱分解槽
３    投入口
４    撹拌部
５    モータ
６    排気口
７    コントローラ
８    排気ガス処理部
２１  中空部
２２  オイル
２３  ヒータ
２４  温度センサ
３１  蓋体
４１  回転軸
４２  パドルアーム
４３  ブレード
７１  操作部
７２  撹拌制御部
７３  タイマー
７４  温度維持制御部
７５  加熱制御部
７６  加熱スケジュール記憶部
７７  加熱スケジュールデータ
８１  集塵機
８２  消臭機
８３  冷却ファン
８４  活性炭吸着部
１００  処理対象物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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