(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室の炉床上にセラミック灰等の灰を堆積し、その上に投入した可燃性廃棄物を高濃度オゾンを供給しつつ熱分解処理を行う熱分解処理装置であって、
前記燃焼室の炉床中央部の堆積灰の上層付近に配置される管状の吸熱部と前記炉床周辺部に沿って堆積灰の下層付近に埋没させて配置される管状の放熱部とが一体的に連結されてなる伝熱体を備え、
前記吸熱部で吸収した周囲の熱を放熱部に伝えて当該放熱部周囲の堆積灰を加熱し、堆積灰中に吸収されている水分を除去することを特徴とする熱分解処理装置。
【請求項２】
伝熱体の少なくとも吸熱部の外周面に、伝熱フィンが設けられていることを特徴とする請求項１記載の熱分解処理装置。
【請求項３】
燃焼室の周壁内面に、前記燃焼室内面からの突出量が上方から下方に向けて連続的に減少するヒレ状のガイド板が縦方向に複数並行して設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の熱分解処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生ごみや落ち葉、プラスチック等の可燃性廃棄物を、有害物質や悪臭を発生させずに分解処理するための熱分解処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、可燃性廃棄物の焼却処理を行う場合に、例えば、特許文献１に記載されているように、有害物質等を熱分解して、これらの有害物質や悪臭を発生させずに焼却処理を行えるようにした熱分解炉が提案されている。
【０００３】
前記熱分解炉は、炉本体の底部に、セラミック灰等の粉粒体を積層させているとともに、当該粉粒体層を貫通してその上方に突出する発熱体を備えていて、この熱分解炉で被処理物を焼却処理する場合、被処理物を紙屑等とともに炉内に投入して粉粒体層上に敷き詰め、発熱体を発熱させることにより、炉本体内の温度が５０℃〜３００℃程度の低温熱分解温度に達すると被処理物が燃焼して熱分解が行われるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−４１８００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述したような、炉の底部の粉粒体層の上で被処理物を熱分解する構造の熱分解炉においては、例えば、生ごみや濡れた落ち葉等のような水分を多量に含んだ被処理物を熱分解処理する場合には、被処理物から排出された水分が粉粒体層に浸透し、発熱体から離れた炉底付近では、粉粒体層内部に吸収された水分が残って粉粒体層が固まってしまう問題があり、粉粒体層から水分を除去するためには、別途ヒータ等の熱源を炉底付近に付設したり、炉底に溜まった水分を排出するためのドレインを設けたりする必要がある。
【０００６】
そこで、本発明は、前述したような従来技術における問題点を解消し、炉床上に堆積させたセラミック灰等の堆積灰が吸収した水分を、別途ヒータ等の熱源を必要とすることなく効果的に除去することができる熱分解処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的のために提供される本発明の熱分解処理装置は、燃焼室の炉床上にセラミック灰等の灰を堆積し、その上に投入した可燃性廃棄物を高濃度オゾンを供給しつつ熱分解処理を行うものであって、前記燃焼室の炉床周辺部に沿って堆積灰の下層付近に埋没させて配置される管状の放熱部と、前記炉床中央部の堆積灰の上層付近に配置される管状の吸熱部とが一体的に連結されてなる伝熱体を備え、前記吸熱部で吸収した周囲の熱を放熱部に伝えて当該放熱部周囲の堆積灰を加熱し、堆積灰中に吸収されている水分を除去することを特徴としている。
【０００８】
本発明の熱分解処理装置においては、伝熱体の少なくとも吸熱部の外周面に、伝熱フィンが設けられていることが望ましい。また、燃焼室の周壁内面に、前記燃焼室内面からの突出量が上方から下方に向けて連続的に減少するヒレ状のガイド板が縦方向に複数並行して設けられていることも望ましい。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１記載の発明に係る熱分解処理装置によれば、堆積灰の上で燃焼する可燃性廃棄物から発生する熱を伝熱体の吸熱部が吸収し、熱伝導によって堆積灰の下層付近に埋没させて配置される放熱部に伝え、ここからその周囲の堆積灰に放熱して加熱するようにしているため、別途炉床に電熱ヒータ等を必要とせずに、堆積灰が吸収した水分を蒸発させ、堆積灰を乾燥した状態に保つことができる。
【００１０】
また、請求項２記載の発明に係る熱分解処理装置によれば、伝熱体の少なくとも吸熱部の外周面に伝熱フィンを設けているため伝熱体の伝熱効率を高めることができ、堆積灰からより効率的に水分を除去することができる。
【００１１】
また、請求項３記載の発明に係る熱分解処理装置によれば、燃焼室の周壁内面に、当該内面からの突出量が上方から下方に向けて連続的に減少するヒレ状のガイド板が縦方向に複数並行して設けられているため、ポリ袋などに入れられた生ごみ等の廃棄物が投入する途中で詰まったり引っ掛かることなく、炉床上の堆積灰の上にスムーズに落下させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る熱分解処理装置の外観を示す概略側面図である。
【図２】本発明に係る熱分解処理装置の内部構造を示す平面図である。
【図３】本発明に係る熱分解処理装置の左右方向に見た内部構造図である。
【図４】本発明に係る熱分解処理装置の前後方向に見た内部構造図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明に係る熱分解処理装置の外観を示す斜視図であって、同図に示す熱分解処理装置１は、紙屑、木材、落ち葉、生ごみやプラスチック類のような種々の可燃性廃棄物を燃焼させ、その際発生する有害物質や臭い物質を熱分解処理するものである。
【００１４】
熱分解処理装置１で燃焼処理された廃棄物の燃焼ガスは、隣接して設けられた消煙消臭装置２に送り込まれて清浄化された後、その排気口２Ａから大気中に放出される。なお、前記消煙消臭装置２としては、燃焼ガスを水のシャワーの中を通過させ、且つ、オゾン発生装置によって発生させた高濃度オゾンと接触させることにより、前記燃焼ガス中の煙の微粒子や臭気を除去する既存の装置が用いられている。
【００１５】
次に、図２は、熱分解処理装置１の内部構造を示す平面図、図３は、左右方向に見た内部構造図、図４は、前後方向に見た内部構造図であって、これらの図に示すように、本実施形態における熱分解処理装置１は、箱状に形成されていて、底面の４隅に設けられているキャスタ車輪３によって、移動可能になっている。
【００１６】
また、熱分解処理装置１の周壁４は、角筒状に形成されており、断熱効果を高めるために、外壁板４Ａと内壁板４Ｂからなる二重壁構造としてある。周壁４と底板５、及び、天板６によって仕切られた内部の空間は、被処理物（可燃性廃棄物）を燃焼処理する燃焼室７となっている。
【００１７】
図１及び図３に示すように、天板６には、水平なヒンジ軸８によって投入蓋９が開閉自在に取り付けられた、被処理物の投入口１０が設けられている。図３に示すように、投入口１０の内部には、底が傾斜した投入受箱１１が設けられている。
【００１８】
前記投入受箱１１には、燃焼室７内に連通する開口部１２が設けられていて、前記開口部１２には、水平な開閉軸１３に固定された中蓋１４が取り付けられている。前記開閉軸１３は、その両端部で周壁４の左右に対向する両側部分に回動自在に軸受支持されていて、その一方の端部には、中蓋開閉アーム１５が固定されている。
【００１９】
前記中蓋開閉アーム１５は、その一方の端部に手でつかむためのハンドル部１５Ａが設けられており、また、他方の端部と、周壁４外面に突設されている支持ピン１６との間にはコイルバネ１７が掛け渡されている。
【００２０】
前記コイルバネ１７は、中蓋開閉アーム１５及び開閉軸１３を介して中蓋１４を常時開口部１２を閉ざすように付勢しており、ハンドル部１５Ａをつかんで中蓋開閉アーム１５を下向きに回動させたときにのみ、中蓋１４が開いて開口部１２が開かれるようになっている。
【００２１】
一方、周壁４の前面下部には、燃焼室７内の底に溜まった灰を取り出したり、投入口１０から燃焼室内７に投入された被処理物に着火するための灰取口１８が設けられており、この灰取口１８には灰取口扉１９が開閉自在に取り付けられている。
【００２２】
図３に示すように、周壁４の後面側の上端付近には、燃焼室７内から燃焼ガスを排気するための排気筒２０が設けられている。本実施形態のものにおいては、図示していないが、この排気筒２０は、連結管によって、図１に示す消煙消臭装置２の吸入口と連結されている。
【００２３】
また、本実施形態のものにおいては、前記消煙消臭装置２に内蔵されているオゾン発生装置が発生した高濃度オゾンの一部が、オゾン誘導管２１を通して熱分解処理装置１の燃焼室７内に供給されるようになっている。
【００２４】
図２に示すように、オゾン誘導管２１は、熱分解処理装置１の周壁４後面に沿って左右両側に分岐し、さらに左右それぞれの側面でさらに２股に分岐してそれぞれの末端が合計４つの筒状の磁気処理ユニット２２に連結されている。
【００２５】
また、図４に示すように、磁気処理ユニット２２は、その内部にオゾン誘導管２１から供給された高濃度オゾンを下方に通過させる垂直な流路を有しており、その内部には、高濃度オゾンが通過する隙間をあけて、水平方向に異極どうし対向配置された対の永久磁石２２Ａの組が上下２段に配置されている。
【００２６】
これらの永久磁石２２の組は、上段のものと下段のものとは極の配列方向が互いに水平方向に向きを９０°回転させて配置されている。なお、これらの磁気処理ユニット２２は、図１に示すカバー２３の内側に配置されているが、他の図においては、前記カバー２３は図示を省略してある。
【００２７】
また、それぞれの磁気処理ユニット２２の下端には、水平方向に周壁４を貫通して燃焼室７内の下部に連通するオゾン導入筒２４の末端が連結されている。これらのオゾン導入筒２４の互いに横に並んでいる組どうしは、高さが段違いに配置されており、また、燃焼室７内に突出しているこれらのオゾン導入筒２４の筒端は、上側が下側よりも突出して、上方からの落下物で筒端開口部が詰まりにくい形状としてある。
【００２８】
本実施形態の熱分解処理装置１においては、底板５の上面が、セラミック灰からなる堆積灰ａが堆積された炉床５Ａを構成している。この炉床５Ａの上には、伝熱体２５が設置されている。
【００２９】
図２に示すように、伝熱体２５は、平面視略矩形状に形成されたものが左右対称に２組設置されており、それぞれの伝熱体２５は、炉床５Ａ中央部の堆積灰ａの上層付近に配置される管状の吸熱部２５Ａと、炉床５Ａの周辺部に沿って堆積灰ａの下層付近に埋没させて配置される管状の放熱部２５Ｂとが一体的に連結されて構成されている。
【００３０】
伝熱体２５は、金属材料，例えばステンレス鋼や銅により、中実もしくは中空に形成されている。なお、伝熱体２５は、耐熱鋼やステンレス鋼のような耐熱性・耐蝕性に優れた金属の管の内側に銅のような熱伝導性に優れた金属を同心状に設けたり、低融点金属を封入した構造としてもよい。
【００３１】
また、本実施形態の熱分解処理装置１においては、内壁板４Ｂの内側に、縦方向に所定長さ並行するように、ヒレ状のガイド板２６が取り付けられている。これらのガイド板２６は、内壁板４Ｂの内面からの突出量が上方から下方に向けて直線的に減少する形状とし、前後または左右方向で対向するガイド板２６の間の対向間隔が下方に向かって拡がるように構成されている。
【００３２】
次に、前述したように構成されている熱分解処理装置１を用いた可燃性廃棄物の熱分解処理の手順について説明する。被処理物（可燃性廃棄物）は、熱分解処理装置１の天板６に設けられている投入蓋９を上方に回動することによって投入口１０を開き、ここから投入受箱１１内に投入する。（図１及び図３参照）
【００３３】
この際、投入受箱１１の開口部１２に設けられている中蓋１４は、コイルバネ１７の付勢力によって閉じられていて、投入された被処理物は一旦、投入受箱１１内に保留される。
【００３４】
次いで、投入蓋９を閉じてから、ハンドル部１５Ａを手でつかんで前記コイルバネ１７の付勢力に抗して中蓋開閉アーム１５を下方へ回動させると、開閉軸１３とともに中蓋１４が回動して開口部１２が開き、投入受箱１１内の被処理物は燃焼室７内に排出される。
【００３５】
この際、被処理物は、燃焼室７を４方から包囲している内壁板４Ｂの内面に取り付けられている複数のガイド板２６に案内されて、炉床５Ａの堆積灰ａの上に落下するが、ガイド板２６は、前述したように内壁板４Ｂの内面からの突出量が上方から下方に向けて直線的に減少する形状になっているため、ポリ袋などに入れられた生ごみ等の廃棄物も途中で引っ掛かることなく、堆積灰ａ上にスムーズに落下する。
【００３６】
なお、本実施形態のものにおいては、それぞれのガイド板２６は、内壁板４Ｂの内面からの突出量が上方から下方に向けて直線的に減少する形状としてあるが、これに限定するものではなく、前記突出量が、例えば、緩い曲線状に漸減するような形状としてもよい。
【００３７】
こうして、被処理物を燃焼室７内に取り込んだら、灰取口扉１９を開いて、灰取口１８から着火具やマッチ等により、堆積灰ａ上に投下されている被処理物に点火する。この際、被処理物が燃えにくいものの場合には、灰取口１８がら焚き付け用の紙屑や木片等を被処理物の周囲に置いて点火するか、投入口１０から被処理物を投入するときに、これらの燃えやすいものを一緒に投入しておき、灰取口１８から点火する。
【００３８】
また、点火する際に、図１に示す消煙消臭装置２を稼働させ、内蔵されているオゾン発生装置で高濃度オゾンを発生させて、これをオゾン誘導管２１を通じて熱分解処理装置１の周壁４の左右両側面にそれぞれ２つずつ設けられている磁気処理ユニット２２に分配して送り込む。
【００３９】
なお、磁気処理ユニット２２へ供給する高濃度オゾンは、消臭消煙装置２に内蔵するオゾン発生装置で生成したものを使わずに、熱分解処理装置１専用に設けたオゾン発生装置によって生成してもよい。
【００４０】
それぞれの磁気処理ユニット２２に送り込まれた高濃度オゾンは、これらの磁気処理ユニット２２の内部で、水平方向に異極どうし対向配置された対の永久磁石２２Ａ間を通過する過程で活性化され、オゾン導入筒２４を通じて燃焼室７の下部に流入する。
【００４１】
一方、燃焼室７内の被処理物に火がついたら灰取口扉１９を閉じる。そうすると、その後前記被処理物は、オゾン導入筒２４から供給される活性化された高濃度オゾンによって、燃焼時に発生する有害物質や臭気が分解されつつ、２００℃〜３００℃の温度で燃焼が継続する。
【００４２】
このとき被処理物が発生する燃焼ガスや煙は、燃焼室７内から排気筒２０を通じて外部に排出されるが、本実施形態のものにおいては、前記排気筒２０は、熱分解処理装置１の後方に隣接して設置されている消煙消臭装置２に連結されていて、燃焼室７内で発生した燃焼ガスや煙は直ちに消煙消臭装置２内に取り込まれ、ここで燃焼ガスに含まれる煙の微粒子や残留している臭気成分が除去されて高度に清浄化された後、排気口２Ａから大気中に放出される。
【００４３】
また、被処理物の燃焼処理の途中において、投入蓋９と中蓋１４とを順に開閉することによって、燃焼室７内から煙や有害物質を外部に流出させることなく、新たな可燃性廃棄物を順次燃焼室７内に投入して焼却・熱分解処理を行うことができる。
【００４４】
この際、生ごみや湿った落ち葉等、水分を含んだ廃棄物を処理すると、燃焼室７内に多量の水分が排出され、これが炉床５Ａに積層されている堆積灰ａ中に吸収される。しかしながら、被処理物の燃焼により炉床５Ａ中央部の堆積灰ａ上層部分は高温になっており、その熱は、この部分に配置されている伝熱体２５の吸熱部２５Ａに吸収される。
【００４５】
伝熱体２５は金属製で、堆積灰ａよりも熱伝導率の大きいため、吸熱部２５Ａに吸収された熱は、直ちに炉床５Ａの周辺部に沿って堆積灰ａの下層付近に埋没させて配置されている放熱部２５Ｂへ伝達されて、ここから周囲の堆積灰ａを高温に加熱し、その中に吸収されている水分を蒸発させて除去する。
【００４６】
本実施形態のものにおいては、伝熱体２５の吸熱部２５Ａにおける周囲からの熱の吸収効率を高めるために、当該吸熱部２５Ａの外周面に多数枚の伝熱フィン２５Ｃを設けているが、伝熱体２５の構造は本実施形態のものに限定するものではなく、製造コストの低減を優先する場合等においては、伝熱フィン２５Ｃは省略してもよい。
【００４７】
また、伝熱フィン２５Ｃと同様な構造の伝熱フィンを放熱部２５Ｂにも設けて放熱部２５Ｂにおける放熱効率を高めることによって、伝熱体２５による熱の伝達効率をより高めるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明の熱分解処理装置は、生ごみ、紙屑、木屑、布、プラスチック類等、様々な種類の可燃性廃棄物の熱分解処理に幅広く利用可能である。
【符号の説明】
【００４９】
１  熱分解処理装置
２    消煙消臭装置
３    キャスタ車輪
４    周壁
４Ａ  外壁板
４Ｂ  内壁板
５    底板
５Ａ  炉床
６    天板
７    燃焼室
８    ヒンジ軸
９    投入蓋
１０    投入口
１１    投入受箱
１２    開口部
１３    開閉軸
１４    中蓋
１５    中蓋開閉アーム
１５Ａ  ハンドル部
１６    支持ピン
１７    コイルバネ
１８    灰取口
１９    灰取口扉
２０    排気筒
２１    オゾン誘導管
２２    磁気処理ユニット
２２Ａ  永久磁石
２３    カバー
２４    オゾン導入筒
２５    伝熱体
２５Ａ  吸熱部
２５Ｂ  放熱部
２５Ｃ  伝熱フィン
２６    ガイド板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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