(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水分を含む可燃性廃棄物と、該可燃性廃棄物から水分の除去を促す脱水処理剤とが混練した混合物を生成する混合物生成手段と、
円筒状で自転可能に構成され、内部空間に混合物を収容する混合物収容手段と、
前記混合物収容手段に外気を導入する吸気手段と、
前記混合物収容手段からの排気を外部に排出する排気手段と、
前記混合物収容手段を回転させる駆動手段と、
前記駆動手段の動きを制御する制御手段と、
前記混合物収容手段に収容した前記混合物を破砕する破砕手段と、を備え、
前記脱水処理剤は、合成樹脂を含んだエマルションからなる処理剤であること、
前記破砕手段は、前記混合物収容手段の内周壁に沿って配設され、前記混合物収容手段の自転運動により、前記混合物を、前記内部空間の上方に掻き揚げると共に、前記内部空間の上方から下方に自由落下可能な構造で形成されていること、
を特徴とする固形燃料製造装置。
【請求項２】
請求項１に記載する固形燃料製造装置において、
荷重センサが、前記混合物収容手段を支持する位置に配設され、前記制御手段が、前記荷重センサの検出信号に基づいて、前記駆動手段の動きを制御すること、
を特徴とする固形燃料製造装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載する固形燃料製造装置において、
当該固形燃料製造装置は、目的地まで輸送する貨物用コンテナの室内に設置されていること、
を特徴とする固形燃料製造装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載する固形燃料製造装置において、
前記吸気手段により導入される前記外気の温度が２０℃未満である場合、前記外気を、２０℃以上３０℃以下の範囲で昇温させる昇温手段を備えていること、
を特徴とする固形燃料製造装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか１つに記載する固形燃料製造装置を用いて、前記可燃性廃棄物を乾燥させ、破砕してペレット状の固形燃料を生成すること、
を特徴とする固形燃料の製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載する固形燃料製造方法において、
前記可燃性廃棄物は、少なくとも下水汚泥、食品廃棄物、動物の排泄物、または植物性廃棄物のうちの何れかであること、
を特徴とする固形燃料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、水分を含む可燃性廃棄物として、例えば、下水汚泥、食品廃棄物、農作物廃棄物等の有機系廃棄物に含まれる水分を除去し、破砕してペレット状の固形燃料を生成する固形燃料製造装置、及び固形燃料製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、公共下水や工業排水等の下水処理時に生じる有機汚泥は、可燃成分を含み、含有する水分を除去すると、燃料として有効に利用できることから、近年、有機汚泥を固形燃料に生成して資源化することが提案されている。このような固形燃料の製造技術の一例として、特許文献１〜３が開示されている。【０００３】
汚泥を炭化処理して固形燃料化する技術として、特許文献１は、汚泥を炭化炉で炭化処理して得られた汚泥炭化物を、水冷コンベアを通じて冷却した後、気流搬送管により、不活性ガスを用いて気流搬送し、バグフィルタにより搬送気流中に含まれる汚泥炭化物を分離回収した後、加湿器で汚泥炭化物を加湿して、汚泥炭化物燃料を生成する技術である。特許文献１のように、炭化処理法による汚泥の固形燃料化は現在、一般的に広く行われている技術であり、更なる技術進歩を図った開発が日々進められている一方で、特許文献２、３のように、炭化処理法以外の有機汚泥の固形燃料化もまた、技術開発されている。【０００４】
特許文献２は、現場で活性汚泥が生じる工場等において、活性汚泥に、消臭機能を有するコーヒーかすと、有機系の凝集沈殿汚泥を添加し撹拌して生成した活性汚泥混合物を、常温で自然乾燥させて臭気のない固形燃料を生成する技術である。特許文献２では、活性汚泥混合物を含水率２０〜２５％程度まで乾燥するのに必要な時間は、夏季の場合で２〜３日、冬季になると、１週間程度である。また、撹拌後、高温乾燥装置により温度８０℃で５分間乾燥させた後、常温で放置した場合でも、乾燥時間は１日間必要とされている。【０００５】
また、特許文献３は、前処理工程において、下水汚泥、食品廃棄物等の有機系廃棄物を、加圧下で粉砕しながら混練し、混練時に発生する摩擦熱で２０〜４０℃に加温して、有機系廃棄物に内在する好気性微生物を発酵させ易い状態にしている。その後、発酵工程において、断熱構造の発酵槽内で、発酵物を、撹拌して細分化すると共に、空気の送風により発酵を促進しながら、発酵物の含水率を下げ、次の粉砕工程では、発酵槽内において、ベルト駆動するブレードで上方に掻き揚げられた発酵物を落下させることにより、発酵物を、更なる破砕と発酵を促し熟成させ、固形燃料化している。特許文献３では、前処理工程の開始から固形燃料化するまで、少なくとも１０日間の処理時間が必要となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２９１３７０号公報
【特許文献２】特開２０１２−１２２０４４号公報
【特許文献３】特開２０１２−１６６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１〜３のような従来技術には、以下のような問題があった。特許文献１のような汚泥炭化処理プラントは一般的に、加熱源のほか、処理炉の耐熱対策、作業者への防熱対策、防臭対策等、投入した有機系廃棄物を固形燃料に生成するまでに必要な各種装置を具備して構成されるため、構造が複雑で大型化し、設備コストが高額になる。また、このような炭化処理プラントは、有機系廃棄物を加熱して炭化するのに、熱源に供給するエネルギ（燃料）が大量に必要となるため、ランニングコストが高価である。【０００８】
一方、特許文献２は、活性汚泥混合物を自然乾燥させて固形燃料を生成しているため、活性汚泥混合物の水分除去に時間が相当長くかかり、固形燃料の生産性は極めて低い。また、特許文献３は、有機系廃棄物の発酵に、混練時に生じる有機系廃棄物自体の摩擦熱と、送風した空気を利用しつつ、発酵物を落下させて小さく破砕することにより、空気との接触表面積を増大して発酵物の含水率を下げているため、省エネルギでランニングコストは安価であるが、特許文献２と同様、固形燃料の生産性が極めて低い。【０００９】
特許文献２、３のような技術は、自社の現場で生じた活性汚泥を、工場内の敷地で固形燃料化する分には有効な技術となり得るが、特に自治体における下水汚泥処理のほか、食品メーカーやスーパーマーケット等の施設では、食品廃棄物等の有機系廃棄物が毎日、大量に発生する。そのため、このような有機系廃棄物を処理して固形燃料化する場合には、特許文献２、３の技術は処理能力に欠けて実用できない。【００１０】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、可燃性廃棄物に含まれる水分を短い時間で除去し、低コストで、固形燃料を生成することができる固形燃料製造装置、及びその製造方法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】
【００１１】
上記課題を解決するためになされた本発明の一態様における固形燃料製造装置は、水分を含む可燃性廃棄物と、前記可燃性廃棄物から水分の除去を促す脱水処理剤とが混練した混合物を生成する混合物生成手段と、円筒状で自転可能に構成され、内部空間に該混合物を収容する混合物収容手段と、前記混合物収容手段に外気を導入する吸気手段と、前記混合物収容手段からの排気を外部に排出する排気手段と、前記混合物収容手段を回転させる駆動手段と、前記駆動手段の動きを制御する制御手段と、前記混合物収容手段に収容した前記混合物を破砕する破砕手段と、を備え、前記脱水処理剤は、合成樹脂を含んだエマルションからなる処理剤であること、前記破砕手段は、前記混合物収容手段の内周壁に沿って配設され、前記混合物収容手段の自転運動により、前記混合物を、前記内部空間の上方に掻き揚げると共に、前記内部空間の上方から下方に自由落下可能な構造で形成されていること、を特徴とする。【００１２】
この態様によれば、可燃性廃棄物に含む水分は、脱水処理剤によって蒸発し易くなっており、混合物の撹拌と、高温に加熱せず、例えば、２０℃程度等、ほぼ常温に近い温度の外気を導入するだけで、固形燃料として、破砕手段により細分化された乾燥処理後の混合物が生成できる。また、本発明の一態様における固形燃料製造装置では、その構成や構造が簡単である上、可燃性廃棄物から、固形燃料である乾燥処理後の混合物を生成するのに、可燃性廃棄物を加熱する熱源が不要で、その熱源に供給するエネルギ（燃料）も必要としない。【００１３】
そのため、本発明の一態様における固形燃料製造装置では、従来技術の固形燃料製造装置に比して、イニシャルコストとランニングコストとも、高額なコストが掛からない利点がある。また、可燃性廃棄物から乾燥処理後の混合物を、効率良く、短い処理時間で生成することができる利点がある。しかも乾燥処理後の混合物の生成時に悪臭が発生しないため、防臭対策を必要とせず、作業性も良い。【００１４】
特に自治体における下水汚泥処理のほか、食品メーカーやスーパーマーケット等の施設では、例えば、下水処理時に生じる有機汚泥、食品廃棄物等、有機系廃棄物である可燃性廃棄物が毎日、大量に発生する。本発明の一態様における固形燃料製造装置は、このような可燃性廃棄物から乾燥処理後の混合物を生成するのに、例えば、数十〜数百ｋｇの可燃性廃棄物を、数時間等の処理時間で乾燥処理する高い処理能力を有しているため、このような施設において、可燃性廃棄物を固形燃料化する処理を行うのに適した装置となり得る。【００１５】
上記の態様においては、荷重センサが、前記混合物収容手段を支持する位置に配設され、前記制御手段が、前記荷重センサの検出信号に基づいて、前記駆動手段の動きを制御すること、が好ましい。【００１６】
この態様によれば、混合物収容手段の内部空間では、混合物が万遍なく撹拌され、導入した外気に晒される混合物の表面積を、より大きくすることができ、水分の蒸発と、混合物の細分化が促進され易くなる。【００１７】
上記の態様においては、当該固形燃料製造装置は、目的地まで輸送する貨物用コンテナの室内に設置されていること、が好ましい。【００１８】
この態様によれば、本発明の固形燃料製造装置を室内に設置した貨物用コンテナを、本発明の固形燃料製造装置の設置場所にアンカ止めして固定するだけで、本発明の固形燃料製造装置の設置が完了し、その設置作業が容易になる。【００１９】
上記の態様においては、前記吸気手段により導入される前記外気の温度が２０℃未満である場合、前記外気を、２０℃以上３０℃以下の範囲で昇温させる昇温手段を備えていること、が好ましい。【００２０】
この態様によれば、季節や環境によって外気の温度が２０℃未満であっても、悪臭を発生させずに、混合物に含まれる水分を、混合物収容手段の内部空間の雰囲気に、効率良く、蒸発させることができる。【００２１】
また、上記の態様における固形燃料製造方法は、本発明の前記一態様における固形燃料製造装置を用いて、前記可燃性廃棄物を乾燥させ、破砕してペレット状の固形燃料を生成すること、が好ましい。【００２２】
この態様によれば、乾燥処理後の混合物が燃焼し易い状態となる。また、乾燥処理後の混合物は、固形燃料を燃焼させて熱源を生む装置に対し、幅広い用途で、利用することができる。【００２３】
上記の態様においては、前記可燃性廃棄物は、少なくとも下水汚泥、食品廃棄物、動物の排泄物、または植物性廃棄物のうちの何れかであること、が好ましい。【００２４】
この態様によれば、可燃性廃棄物は、可燃成分を含んだまま、含有する水分を除去すると、有効な燃料資源として活用することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明に係る固形燃料製造装置、及び固形燃料製造方法によれば、可燃性廃棄物に含まれる水分を短い時間で除去し、低コストで、固形燃料を生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】実施形態１に係る固形燃料製造装置を示す正面図である。
【図２】図１に示す固形燃料製造装置の平面図である。
【図３】図１に示す固形燃料製造装置の左側側面図である。
【図４】図１に示す固形燃料製造装置の右側側面図である。
【図５】図１中、Ａ−Ａ矢視位置から見た図である。
【図６】図１中、Ｂ−Ｂ矢視位置から見たバッチ式ドラムの内部の様子を示す図であり、ブレードの取り付け位置を説明する図である。
【図７】図２中、Ｃ−Ｃ矢視位置から見た図であり、ブレードの配置位置を説明する図である。
【図８】変形例１に係るブレードの配置位置の説明図である。
【図９】変形例２に係るブレードの配置位置の説明図である。
【図１０】図３中、Ｄ−Ｄ矢視位置から見たバッチ式ドラム内を示す図であり、レーキの説明図である。
【図１１】図２中、Ｃ−Ｃ矢視位置から見た図であり、スクレーパの説明図である。
【図１２】図１１中、Ｅ−Ｅ矢視位置から見たスクレーパを示す説明図である。
【図１３】実施形態１〜４において、処理対象である下水汚泥を構成する粒状体を示す説明図である。
【図１４】図１３に示す粒状体表面に脱水処理液が接触した状態を示す説明図である。
【図１５】被覆粒状体を示す説明図である。
【図１６】実施形態２に係る固形燃料製造装置を示す正面図である。
【図１７】図１６に示す固形燃料製造装置の平面図である。
【図１８】図１６中、Ｆ−Ｆ矢視位置から見た連続式ドラムの内部の様子を示す説明図である。
【図１９】実施形態３に係る固形燃料製造装置を示す平面図である。
【図２０】図１９に示す固形燃料製造装置の正面図である。
【図２１】図１９に示す固形燃料製造装置の左側側面図である。
【図２２】図１９に示す固形燃料製造装置の右側側面図である。
【図２３】図１９に示す固形燃料製造装置の混合物乾燥装置の斜視図である。
【図２４】図２３に示す混合物乾燥装置の平面図である。
【図２５】図２３に示す混合物乾燥装置の正面図である。
【図２６】図２５に示す混合物乾燥装置の右側側面図である。
【図２７】図２３に示す混合物乾燥装置の回転ドラムの平面図である。
【図２８】図２７中、Ｇ−Ｇ矢視位置から見た回転ドラム内部の様子を示す図であり、撹拌スクリュ及びブレードの取り付け位置を説明する図である。
【図２９】図２３に示す混合物乾燥装置の回転ドラムの正面図である。
【図３０】図２９中、Ｈ−Ｈ矢視位置から見た回転ドラム内部の様子を示す図であり、撹拌スクリュ及びブレードの取り付け位置を説明する図である。
【図３１】実施形態４に係る固形燃料製造装置の混合物生成装置を示す側面図である。
【図３２】図３１に示す混合物生成装置の正面図である。
【図３３】図３１に示す混合物生成装置の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明に係る固形燃料製造装置と、この装置を用いた固形燃料製造方法について、実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。固形燃料製造装置は、少なくとも下水汚泥、食品廃棄物、動物の排泄物、または植物性廃棄物等の可燃性廃棄物に含まれている水分を乾燥させ、破砕してペレット状の固形燃料を生成する装置である。実施形態１〜４では、可燃性廃棄物が下水汚泥である場合を挙げて、説明する。
【００２８】
（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る固形燃料製造装置１０を示す正面図である。固形燃料製造装置１０は、図１に示すように、大別して、混合物生成装置１０Ａ（混合物生成手段）と混合物乾燥装置１０Ｂとからなる。固形燃料製造装置１０は、本実施形態１では、目的地まで輸送する貨物用コンテナ２０の室内に設置可能な大きさで構成され、具体的には、例えば、ＩＳＯ規格に準じた、いわゆる２０ｆｔの海上輸送用ドライコンテナ（室内寸法：長さ５．９００ｍ、幅２．３５０ｍ、高さ２．３９０ｍ）の室内に設置されることを前提に構成されている。
【００２９】
なお、固形燃料製造装置１０は、貨物用コンテナ２０の室内に限定して設置されるものではなく、貨物用コンテナ２０を用いず、建物内の床に設置する場合もある。この場合には、固形燃料製造装置１０は、貨物用コンテナ２０に合わせた寸法で構成される必要はない。
【００３０】
混合物生成装置１０Ａは、水分を含む可燃性廃棄物１（図１３参照）と、この可燃性廃棄物１から水分の除去を促す脱水処理液２（脱水処理剤）とを混練した混合物３を生成する装置である。混合物生成装置１０Ａは、固形燃料の素材である可燃性廃棄物１を投入する原料投入口１２と、後述する脱水処理液２を注入する脱水処理液注入口１３と、可燃性廃棄物１と脱水処理液２とを周知技術により混練する混練部１４と、混練部１４で混練した混合物３を外部に吐出する押出し部１５とを有し、これら全てが第１フレーム１１に載置されている。
【００３１】
ここで、脱水処理液２について、図１３〜図１５を用いて説明する。図１３は、処理対象である下水汚泥を構成する粒状体１Ａを示す説明図であり、図１３に示す粒状体表面に脱水処理液２が接触した状態を、図１４に示す。図１５は、被覆粒状体４Ａを示す説明図である。脱水処理液２は、合成樹脂を含んだエマルションからなる。具体的には、脱水処理液２は、例えば、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、または酢酸ビニル樹脂等の合成樹脂を含有したものであり、表１に示すように、種々の合成樹脂を含有するエマルションを、水で適宜希釈したものである。
【００３２】
【表１】
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【００３３】
この脱水処理液２は、混合物生成装置１０Ａにより、可燃性廃棄物１を構成する粒状体１Ａと混ぜ合わせた混合物３を生成し、図１３〜図１５に示すように、脱水処理液２を粒状体１Ａの表面に接触させると、可燃性廃棄物１において、粒状体１Ａ同士の間に形成される空間１Ｂに脱水処理液２が入り込み、粒状体１Ａの表面にむらなく被覆する特性を有している。また、上述した合成樹脂を含む脱水処理液２には、粒状体１Ａの乾燥を促進させる作用を比較的大きくする特性がある。
【００３４】
また、図１５に示すように、上述した合成樹脂からなる合成樹脂皮膜２Ａは、撥水性を有しており、混合物３を乾燥させて生成した固形燃料である乾燥可燃物質４が貯蔵されているときにでも、乾燥可燃物質４への吸湿が低減でき、この合成樹脂皮膜２Ａは、乾燥可燃物質４の含水率の増加や、乾燥可燃物質４に粘着性が帯びるのを抑制する特性を備えている。なお、本実施形態では、含水率ｗ（質量％）とは、可燃性廃棄物１、混合物３、乾燥可燃物質４等の測定対象物の全重量Ｗ（ｋｇ）に占める水分含有量（水分重量）ｈ（ｋｇ）の割合であり、下記式（１）により算出される。
ｗ＝ｈ／Ｗ×１００      （１）
【００３５】
このような特性を有する脱水処理液２を用いた混合物３の乾燥工程では、後述する混合物乾燥装置１０Ｂにより混合物３を、温度が２０℃程度の外気ＡＲによる送風で乾燥させると、粒状体１Ａ表面に付着した脱水処理液２が乾燥してなる合成樹脂皮膜２Ａが形成されると共に、粒状体１Ａに含む水分が蒸発する。
【００３６】
これにより、含水率が低減した粒状体１Ａと、その表面を被覆する合成樹脂皮膜２Ａとからなる被覆粒状体４Ａが生成される。また、乾燥に伴って混合物３が収縮することにより、混合物３が小さく分割して細分化され易くなる。従って、合成樹脂皮膜２Ａを介して、互いに密着した複数の被覆粒状体４Ａからなる乾燥物質４が生成される。
【００３７】
次に、混合物乾燥装置１０Ｂについて、説明する。図２は、固形燃料製造装置１０の平面図である。図３は、固形燃料製造装置１０の左側側面図であり、その右側側面図を図４に示す。混合物乾燥装置１０Ｂは、回転ドラム３０（混合物収容手段）と、吸気口３３（吸気手段）と、換気扇４１（排気手段）と、ヒートポンプ４６（昇温手段）と、モータ５１（駆動手段）と、操作制御盤６０（制御手段）と、ブレード７２（図６参照）（破砕手段）等とを有している。
【００３８】
混合物乾燥装置１０Ｂでは、その設置面との高さを調整可能な高さ調整ボルト２２と、当該混合物乾燥装置１０Ｂの移動時に吊り上げる搬送用フック２３とが、外形が四角枠状の第２フレーム２１に設けられている。この第２フレーム２１には、モータ５１、ドラム下側支持部５６、ドラム上側支持部５７、及び操作制御盤６０等が載置されている。
【００３９】
回転ドラム３０は、円筒状で自転可能に構成され、内部空間３０Ｓ（図６参照）に混合物３を収容するドラムであって、本実施形態１では、混合物３を内部空間３０Ｓに投入した分だけ処理するバッチ処理式の回転ドラムである。この回転ドラム３０は、２つの駆動ローラ５４と、４つの従動ローラ５５によって支持されている。駆動ローラ５４は、第２フレーム２１に載置された４箇所のドラム下側支持部５６のうち、２箇所のドラム下側支持部５６に、それぞれ回転可能に軸支されている。
【００４０】
また、回転ドラム３０外周には、ローラ走行面５８が２箇所に形成されている。ローラ走行面５８は、回転する駆動ローラ５４が転動しながら接触して転圧する面であり、駆動ローラ５４の回転力により、回転ドラム３０に回転力が伝達され、ローラ走行面５８に接触する従動ローラ５５が、従動的に転動しながら、回転する回転ドラム３０を保持して支持する。
【００４１】
具体的には、４つのうち、２つの従動ローラ５５は、残り２箇所のドラム下側支持部５６にそれぞれ回転可能に軸支されており、残り２つの従動ローラ５５はそれぞれ、図１及び図３に示すように、第２フレーム２１に立設された２箇所のドラム上側支持部５７に回転可能に軸支されている。ドラム上側支持部５７は、従動ローラ５５の軸心高さを上下方向に調整可能に構成されており、ドラム上側支持部５７に軸支した従動ローラ５５の高さを位置調整することにより、駆動ローラ５４による回転ドラム３０への与圧が調整される。
【００４２】
モータ５１は、回転ドラム３０を回転させる駆動源であり、モータ出力軸５２と連結する動力伝達軸５３の回転により、回転力が駆動ローラ５４に伝達される構造となっている。操作制御盤６０は、混合物生成装置１０Ａの作動ＯＮ／ＯＦＦ、回転ドラム３０の回転動作ＯＮ／ＯＦＦ、換気扇４１の作動ＯＮ／ＯＦＦ、ヒートポンプ４６の作動ＯＮ／ＯＦＦ等、当該固形燃料製造装置１０の操作を行う操作機能を備えている。
【００４３】
また、この操作制御盤６０は、タイマ機能、モータ５１の回転数を制御するインバータ、換気扇４１の風量を制御するインバータ、回転ドラム３０の回転数及び回転方向の設定や変更等の当該固形燃料製造装置１０の各動作における動作制御や、プログラミングを行うシーケンサ等の電気的制御機器をも備えている。
【００４４】
４箇所のドラム下側支持部５６にはそれぞれ、荷重センサ５９が配設されている。４つの荷重センサ５９は、内部空間３０Ｓに収容された混合物３を含む回転ドラム３０全体に掛かる荷重のうち、各ドラム下側支持部５６の所定部位（例えば、駆動ローラ５４の回転軸またはその軸受、従動ローラ５５の回転軸またはその軸受等）に作用する荷重を各々検出する。荷重センサ５９は、操作制御盤６０と電気的に接続されており、荷重センサ５９の検出信号が、操作制御盤６０に出力される。
【００４５】
これにより、回転ドラム３０の内部空間３０Ｓに収容された混合物３が、内部空間３０Ｓのどのあたりにあるのかについて、作業者は、各荷重センサ５９から検出された信号に基づいて、操作制御盤６０により確認することができる。すなわち、回転ドラム３０の内部空間３０Ｓにおいて、混合物３が偏り、回転ドラム３０全体の重心が吸気口３３側または排気口４５側に偏ったときの各荷重センサ５９の検出信号に基づいて、回転ドラム３０全体の重心位置を元に戻すよう、回転ドラム３０の回転方向が反転され、混合物３が偏った位置に留まらないよう、回転ドラム３０の回転が操作制御盤６０により制御されている。
【００４６】
また、本実施形態１では、操作制御盤６０に入力された荷重センサ５９からの検出信号に基づいて、操作制御盤６０内の電気的制御機器が、回転ドラム３０における回転数変更、回転方向変更、回転と停止とを複合的に組み合わせた動作等の動作制御を、自動的に行う。
【００４７】
次に、本発明の破砕手段であるブレード７２について、説明する。図６は、図１中、Ｂ−Ｂ矢視位置から見たバッチ式の回転ドラム３０の内部の様子を示す図であり、ブレード７２の取り付け位置を説明する図である。ブレード７２は、回転ドラム３０の内部空間３０Ｓに収容した混合物３を破砕する部材として、回転ドラム３０の内周壁３１に沿って配設され、回転ドラム３０の自転運動により、混合物３０（または乾燥可燃物質４）を、内部空間３０Ｓの上方に掻き揚げると共に、内部空間３０Ｓの上方から下方に自由落下可能な構造で形成されている。
【００４８】
具体的には、各ブレード７２は、例えば、曲げ加工により板材を、二辺のなす曲げ角度θ１が１３５°（図６に示すように、内周壁３１におけるブレードブラケット７１の取付け位置の接線方向に対し、ブレード７２の一辺となる一面部を４５°に傾けた状態）の略く字型形状、または９０°のＬ字型形状に屈曲させて形成されている。ブレード７２は、そのもう一辺となる他面部を、回転ドラム３０の内周壁３１に固着した板状のブレードブラケット７１に、ねじ締結で固定して取り付けられている。
【００４９】
なお、本実施形態１では、図６において、ブレードブラケット７１は、内周壁３１に、回転ドラム３０の周方向ＣＲに対し、１２０°等分の位置に３箇所配置されているが、ブレードブラケット７１の取り付ける位置、取り付ける数、周方向ＣＲに対し取り付ける間隔は、乾燥処理する混合物３の物性に応じて、適宜変更可能であり、本実施形態１に限定されるものではない。
【００５０】
図７は、図２中、Ｃ−Ｃ矢視位置から見た図であり、ブレード７２の配置位置を説明する図である。図８は、変形例１に係るブレード７２の配置位置の説明図である。図９は、変形例２に係るブレード７２の配置位置の説明図である。
【００５１】
なお、図７〜図９では、ブレードブラケット７１に対し、ブレード７２を配置する位置や向き、配置する数、曲げ角度θ１、取り付け角度θ２は、単に例示したに過ぎず、本実施形態１に限定されるものではなく、適宜変更可能である。
【００５２】
また、図７〜図９では、３つのブレードブラケット７１のうち、１つブレードブラケット７１に取り付けられたブレード７２について、図示したものであるが、３つのブレードブラケット７１全てで、ブレード７２の配置位置や向き、配置する数、曲げ角度θ１、取り付け角度θ２が同じであっても良い。あるいは、図７〜図９の各図にそれぞれ示したブレード７２の配置形態が、３つのブレードブラケット７１毎に異なって分けられていても良い。
【００５３】
ブレード７２は、回転ドラム３０の軸方向ＡＸ（図１中、左右方向）に沿って、１つのブレードブラケット７１に複数（図７では４つ）取り付けられている。具体的には、図７に示すように、１つのブレードブラケット７１に、回転ドラム３０のドラム開閉扉３２側（図７中、左側）に位置するブレード７２が、時計回り方向に１０°程度傾いて取り付けられていると共に、排気口４５側（図７中、右側）に位置するブレード７２が、反時計回り方向に１０°程度傾いて取り付けられている。
【００５４】
（変形例１）
図８に示すように、１つのブレードブラケット７１に取り付けられている全てのブレード７２が、反時計回り方向に１０°程度傾いて取り付けられている。
【００５５】
（変形例２）
図９に示すように、１つのブレードブラケット７１に取り付けられている全てのブレード７２が、時計回り方向に１０°程度傾いて取り付けられている。なお、図７〜図９に示すブレード７２が、ブレードブラケット７１に対し、傾斜して取り付ける角度は、１０°程度に限らず、乾燥処理する混合物３の粘度等に応じて、適宜変更可能である。
【００５６】
回転ドラム３０は、軸方向ＡＸ（図１中、左右方向）の一方側（図１中、左側）の開口部に、開閉可能なドラム開閉扉３２を有し、図３に示すように、ドラム開閉扉３２の内部に、通気可能なメッシュ構造で形成された吸気口３３を備えている。吸気口３３は、換気扇４１により吸引される外気ＡＲを、回転ドラム３０の内部空間３０Ｓに導入する開口部である。図１０は、図３中、Ｄ−Ｄ矢視位置から見たバッチ式ドラム内を示す図であり、レーキ(rake)３４の説明図である。
【００５７】
レーキ３４は、ドラム開閉扉３２の吸気口３３の下方位置に設けられている（図１及び図１０参照）。レーキ３４は、ちょうど櫛のように、複数本の棒材を、間隙を介して平行に整列した部材であり、回転ドラム３０の内部空間３０Ｓで乾燥処理している混合物３が、レーキ３４に接触することによって、細分化する機能を有する。図５は、図１中、Ａ−Ａ矢視位置から見た図であり、図を見易くするため、ブレード及びスクレーパと、これらに関係する各部材の図示を省略した図である。
【００５８】
回転ドラム３０の軸方向ＡＸの他方側（図１中、右側）の開口部は、筒状のダクト４３と、相対的に回転可能に連結されている。このダクト４３は、カバー４２によって覆われた換気扇４１により、外部から吸気口３３に吸引した外気ＡＲを回転ドラム３０の内部空間３０Ｓに送風して供給する中間流路として、機能する。回転ドラム３０とダクト４３との間には、図５に示すように、排気口４５が設けられている。
【００５９】
排気口４５は、内部空間３０Ｓに投入した混合物３や、この混合物３の乾燥処理を行っている間に細分化された乾燥処理終了直前の乾燥可燃物質４を、ダクト４３内に流出するのを防ぐことができる比較的細かな開孔率のメッシュ構造で形成されている。ダクト４３は、排気口４５と換気扇４１との間に接続されている。回転ドラム３０の内部空間３０Ｓ内の雰囲気は、換気扇４１により、排気口４５を通じてダクト４３内に吸引されて、外部に排気される。
【００６０】
図１１は、図２中、Ｃ−Ｃ矢視位置から見た図であり、スクレーパ７４の説明図である。図１２は、図１１中、Ｅ−Ｅ矢視位置から見たスクレーパ７４を示す説明図である。排気口４５には、図１１及び図１２に示すように、スクレーパ７４が配設されている。スクレーパ７４は、排気口４５のメッシュに付着した混合物３（または乾燥可燃物質４）を、メッシュから払拭するブラシ状の部材であり、回転ドラム３０に配設されたスクレーパ取付け部材７３に固設して支持されている。
【００６１】
このスクレーパ７４は、排気口４５のメッシュにおいて径方向の半分以上の範囲を払拭可能な大きさに形成されている。これにより、スクレーパ７４の毛先が排気口４５のメッシュの一定の位置に接触していれば、回転ドラム３０の回転に伴って、排気口４５のメッシュも自転するため、スクレーパ７４は、排気口４５のメッシュ全体にわたって付着した混合物３（または乾燥可燃物質４）を、排気口４５のメッシュから除去することができる。
【００６２】
図１に示すように、混合物生成装置１０Ａの第１フレーム１１の下側には、ヒートポンプ４６が配置されている。ヒートポンプ４６のエア吐出部４８は、図１〜図３に示すように、混合物乾燥装置１０Ｂのドラム開閉扉３２に接続されている。外気ＡＲの温度が２０℃未満である場合、ヒートポンプ４６が、エア吸気部４７から導入された外気ＡＲを、２０℃以上及び３０℃以下の範囲で昇温する。昇温した外気ＡＲは、エア吐出部４８を通じて、回転ドラム３０の内部空間３０Ｓに供給される。
【００６３】
次に、固形燃料製造装置１０を用いた固形燃料製造方法について、説明する。はじめに、混合物生成装置１０Ａにより、所定量（例えば、１バッチあたり数十〜数百ｋｇ）の可燃性廃棄物１を原料投入口１２に投入し、脱水処理液２を脱水処理液注入口１３に注入して、可燃性廃棄物１と脱水処理液２とを混練部１４で混練して混合物３を生成し、押出し部１５から吐出する。
【００６４】
本実施形態１では、可燃性廃棄物１は９７％、脱水処理液２は３％の重量比率で混ぜ合され、混合した可燃性廃棄物１と脱水処理液２との含水率は、概ね７０〜８０％である。また、回転ドラム３０の内部空間３０Ｓに投入する混合物３の総体積は、内部空間３０Ｓ全体の容積比で、１／２以下の範囲内であり、より好ましくは、内部空間３０Ｓに投入する混合物３の量は、内部空間３０Ｓの内径に対応する高さに対し、１／３以下の範囲内であると良い。
【００６５】
その理由として、内部空間３０Ｓに投入した混合物３は、回転ドラム３０の回転により、複数のブレード７２で、内部空間３０Ｓの上方に掻き揚げられると共に、内部空間３０Ｓの上方から下方に自由落下する複雑な運動を繰り返しながら、換気扇４１により吸引される外気ＡＲに触れて乾燥し、細分化される。このとき、混合物３の投入量が、上述した範囲内であると、混合物３は積極的に撹拌され、外気ＡＲに接触する混合物３の表面積をより大きくすることができる。そのため、混合物３の乾燥が促進され、水分の蒸発と共に、混合物３が収縮することにより、混合物３が小さく分割して細分化され易くなるからである。
【００６６】
作業者は、押出し部１５から吐出した混合物３を、回転ドラム３０の内部空間３０Ｓに投入し、ドラム開閉扉３２により内部空間３０Ｓを閉塞する。次いで、作業者は、混合物３の乾燥処理工程を行う前に、内部空間３０Ｓに混合物３を投入した直後の回転ドラム３０全体の重量を、荷重センサ５９で検出することにより、混合物３の乾燥処理前重量を予め計測しておく。次いで、操作制御盤６０を操作して、例えば、回転ドラム３０を、周速１４０ｍｍ／ｓｅｃ．で一方向に回転させ、換気扇４１の作動により、外気ＡＲを、風速３〜６ｍ／ｓｅｃ．等の条件で内部空間３０Ｓに導入する。外気ＡＲの温度が２０℃未満である場合には、ヒートポンプ４６を作動させ、内部空間３０Ｓに流入する外気ＡＲを、温度２０℃以上及び３０℃以下の範囲で昇温する。
【００６７】
そして、混合物乾燥装置１０Ｂを、この状態で、例えば、５時間程度、運転を続ける。その間、内部空間３０Ｓに投入した混合物３は、各ブレード７２により、内部空間３０Ｓの上方に掻き揚げられると共に、内部空間３０Ｓの上方から下方に自由落下を繰り返しながら、４つの荷重センサ５９の検出信号に基づく回転ドラム３０の動作制御により、軸方向ＡＸに沿った往来を繰り返す。
【００６８】
混合物乾燥装置１０Ｂのドラム開閉扉３２には、吸気口３３が排気口４５と対向する位置に設けられているため、換気扇４１により外気ＡＲが、吸気口３３を通じて内部空間３０Ｓに流入しても、内部空間３０Ｓからの排気ＥＧが排気口４５から排出され易く、吸排気効率が高くなっている。そのため、乾燥処理中、水分が混合物３から蒸発しても、内部空間３０Ｓの雰囲気は飽和状態にならず、混合物３を撹拌している最中に、この混合物３から水分が内部空間３０Ｓの雰囲気に蒸発するのを阻むことはない。
【００６９】
そして、タイムアップ後、作業者は、混合物３における水分の含有率を、荷重センサ５９の検出信号により測定する。具体的には、作業者は、混合物３の乾燥処理工程のタイムアップ後に、内部空間３０Ｓに混合物３を投入されたままの回転ドラム３０全体の重量を、荷重センサ５９で検出することにより、混合物３の乾燥処理後重量を計測する。そして、作業者は、混合物３の乾燥処理前重量に対し、混合物３の乾燥処理後重量の比率（混合物３に含有する水分の含水率）を求め、この含水率が２０％以下にあるか否かを判断する。含水率が２０％を超えるようなら、作業者は、操作制御盤６０を再度操作して、含水率２０％以下になるまで、混合物３の乾燥処理時間を延長し、含水率２０％以下となっていれば、乾燥処理を終える。
【００７０】
このように、内部空間３０Ｓに投入した混合物３は、混合物乾燥装置１０Ｂにより、含水率２０％以下に乾燥処理され、約4,000〜5,000ｋｃａｌ／ｋｇのエネルギを有する乾燥可燃物質４となる。かくして、可燃性廃棄物１に含まれている水分を乾燥させ、破砕して、１ｃｍ３より小さいペレット状の固形燃料として、乾燥可燃物質４が生成できる。
【００７１】
ここで、本実施形態１の固形燃料製造装置１０を用いた固形燃料製造方法について、その有意性を確認する調査を行った。確認調査は、可燃性廃棄物１として、廃棄されたキャベツを試料とするテスト１と、腐食したみかんを試料とするテスト２とを実施した。
【００７２】
〔テスト１とテスト２の共通条件〕
（１）可燃性廃棄物１と脱水処理液２との混合重量比率；９７：３
（２）混合前の可燃性廃棄物１の表面温度；２８℃
（３）乾燥処理時間；６時間
（４）含水率の分析；専門機関において、乾燥処理した乾燥可燃物質４を、水分計を用いて１時間毎に、含水率を計測
（５）含水率の計測；５分間、試料を撹拌した後、加熱乾燥式水分計（株式会社エー・アンド・デイ製  機種ＭＬ−５０）を用いて計測
【００７３】
〔テスト１の結果〕
テスト１では、混合前のキャベツの含水率は９２％であったが、キャベツから生成された乾燥可燃物質４の含水率は、乾燥処理開始後６時間で１３．５％となり、この乾燥可燃物質４の表面温度は３０．１℃であった。また、乾燥可燃物質４は、米一粒の大きさ程度まで破砕され、ペレット状の固形燃料になっていることが確認された。また、テスト１に係る乾燥可燃物質４を分析したところ、キャベツから生成された乾燥可燃物質４の発熱量は、18,800Ｊ／ｇであった。
【００７４】
〔テスト２の結果〕
テスト２では、混合前のみかんの含水率は８０．６％であったが、腐食したみかんから生成された乾燥可燃物質４の含水率は、乾燥処理開始後６時間で２１．４％となり、この乾燥可燃物質４の表面温度は２６．１℃であった。また、乾燥可燃物質４は、概ね０．８ｃｍ３程度まで破砕され、ペレット状の固形燃料になっていることが確認された。また、テスト２に係る乾燥可燃物質４を分析したところ、腐食したみかんから生成された乾燥可燃物質４の発熱量は、19,800Ｊ／ｇであった。
【００７５】
テスト１、２では、含水率８０％以上の水分を含む可燃性廃棄物１に、脱水処理液２を僅かに注入して混練した後、その生成物である混合物３に、６時間程、ほぼ常温である２０℃程度の外気ＡＲを送風しながら撹拌するだけで、固形燃料として使用できる目安の含水率２０％程度の乾燥可燃物質４が生成でき、固形燃料製造装置１０を用いた固形燃料製造方法に有意性があることが確認できた。しかも、乾燥可燃物質４の生成処理の過程では、可燃性廃棄物１が、従来技術による固形燃料製造装置のように、１００℃近い高温下の雰囲気に晒されないため、悪臭が全く発生することもない。
【００７６】
前述した構成を有する本実施形態１に係る固形燃料製造装置１０と、この装置を用いた固形燃料製造方法の作用・効果について説明する。
【００７７】
固形燃料製造装置１０は、水分を含む可燃性廃棄物１と、可燃性廃棄物１から水分の除去を促す脱水処理液２とが混練した混合物３を生成する混合物生成装置１０Ａと、円筒状で自転可能に構成され、内部空間３０Ｓに混合物３を収容する回転ドラム３０と、回転ドラム３０に外気ＡＲを導入する換気扇４１と、を備える。
【００７８】
また、内部空間３０Ｓからの排気ＥＧを外部に排出する排気口４５と、回転ドラム３０を回転させるモータ５１と、モータ５１の動きを制御する操作制御盤６０と、内部空間３０Ｓに収容した混合物３を破砕するブレード７２と、を備える。そして、脱水処理液２は、合成樹脂を含んだエマルションからなる処理剤である。ブレード７２は、回転ドラム３０の内周壁３１に沿って配設され、回転ドラム３０の自転運動により、混合物３を、内部空間３０Ｓの上方に掻き揚げると共に、内部空間３０Ｓの上方から下方に自由落下可能な構造で形成されている。
【００７９】
これにより、固形燃料製造装置１０では、可燃性廃棄物１に含む水分は、脱水処理液２によって蒸発し易くなっており、混合物３の撹拌と、高温に加熱せず、ほぼ常温に近い２０℃程度の外気ＡＲを送風するだけで、固形燃料として、ブレード７２及びレーキ３４により細分化された乾燥可燃物質４が生成できる。また、固形燃料製造装置１０では、その構成や構造が簡単である上、可燃性廃棄物１から、固形燃料である乾燥可燃物質４を生成するのに、可燃性廃棄物１を加熱する熱源の設備が不要で、その熱源に供給するエネルギ（燃料）も必要としない。
【００８０】
そのため、固形燃料製造装置１０では、従来技術の固形燃料製造装置に比して、イニシャルコストとランニングコストとも、高額なコストが掛からない利点がある。加えて、可燃性廃棄物１から乾燥可燃物質４を、効率良く、短い処理時間で生成することができる。しかも乾燥可燃物質４の生成時に悪臭が発生しないため、防臭対策を必要とせず、作業性も良い。
【００８１】
特に自治体における下水汚泥処理のほか、食品メーカーやスーパーマーケット等で発生した食品廃棄物等の施設では、例えば、下水処理時に生じる有機汚泥、食品廃棄物等、有機系廃棄物である可燃性廃棄物が毎日、大量に発生する。固形燃料製造装置１０は、このような可燃性廃棄物から乾燥処理後の混合物を生成するのに、例えば、数十〜数百ｋｇの可燃性廃棄物１を、数時間等の処理時間で乾燥処理する高い処理能力を有しているため、このような施設において、可燃性廃棄物１を固形燃料化する処理を行うのに適した装置となり得る。
【００８２】
従って、本実施形態１に係る固形燃料製造装置１０によれば、可燃性廃棄物１である下水汚泥に含まれる水分を短い時間で除去し、低コストで、固形燃料である乾燥可燃物質４を生成することができる、という優れた効果を奏する。
【００８３】
また、本実施形態１では、回転ドラム３０の内周壁３１に取り付けられたブレード７２は、回転ドラム３０の軸方向ＡＸと周方向ＣＲに対し、複数箇所に、少なくとも取付け角度、または取付け向きを変えて配設されている。また、荷重センサ５９が、回転ドラム３０を支持する位置に配設され、操作制御盤６０が、荷重センサ５９の検出信号に基づいて、モータ５１の動きを制御している。
【００８４】
そのため、回転ドラム３０の内部空間３０Ｓでは、混合物３が万遍なく撹拌され、吸気口３３から導入される外気ＡＲに晒される混合物３の表面積を、より大きくすることができ、水分の蒸発と、混合物３の細分化が促進され易くなる。
【００８５】
また、本実施形態１では、回転ドラム３０はバッチ処理式の回転ドラムであるので、固形燃料化する処理対象の可燃性廃棄物１が比較的少量の場合に、固形燃料製造装置１０の使用は適する。また、固形燃料製造装置１０はコンパクトであり、設備コストも安価である。
【００８６】
また、本実施形態１では、換気扇４１により導入される外気ＡＲの温度が２０℃未満である場合、外気ＡＲを、２０℃以上及び３０℃以下の範囲で昇温させるヒートポンプ４６を備えているので、季節や環境によって外気ＡＲの温度が２０℃未満であっても、悪臭を発生させずに、混合物３に含まれる水分を、回転ドラム３０の内部空間３０Ｓの雰囲気に、効率良く、蒸発させることができる。
【００８７】
また、本実施形態１では、排気口４５にスクレーパ７４が設けられているので、換気扇４１により導入される外気ＡＲを、回転ドラム３０の内部空間３０Ｓに送風するのにあたり、外気ＡＲの流れが、排気口４５のメッシュ全体にわたって付着した混合物３（または乾燥可燃物質４）によって、阻害されるのを防止することができる。
【００８８】
また、本実施形態１では、固形燃料製造装置１０は貨物用コンテナ２０の室内に設置されているので、室内に固形燃料製造装置１０を設置した貨物用コンテナ２０を、固形燃料製造装置１０の設置場所にアンカ止めして固定するだけで、固形燃料製造装置１０の設置が完了し、その設置作業が容易になる。
【００８９】
また、本実施形態１では、固形燃料製造装置１０を用いて、可燃性廃棄物１に含まれている水分を乾燥させ、破砕して、１ｃｍ３より小さいペレット状の固形燃料である乾燥可燃物質４を生成するので、乾燥可燃物質４が燃焼し易い状態となる。また、乾燥可燃物質４は、固形燃料を燃焼させて熱源を生む装置に対し、幅広い用途で、利用することができる。
【００９０】
また、本実施形態１では、可燃性廃棄物１は、少なくとも下水汚泥、食品廃棄物、動物の排泄物、または植物性廃棄物のうちの何れかを対象としているので、可燃性廃棄物１は、可燃成分を含んだまま、含有する水分を除去すると、有効な燃料資源として活用することができる。
【００９１】
（実施形態２）
次に、実施形態２に係る固形燃料製造装置１１０について、図１６〜図１８を用いて説明する。図１６は、実施形態２に係る固形燃料製造装置１１０を示す正面図であり、図１６に示す固形燃料製造装置１１０の平面図を図１７に、図１６中、Ｆ−Ｆ矢視位置から見た連続式の回転ドラム１３０の内部の様子を示す説明図を図１８に、それぞれ示す。
【００９２】
実施形態１の固形燃料製造装置１０では、本発明の混合物形成手段を、バッチ処理式の回転ドラム３０とした。本実施形態２の固形燃料製造装置１１０では、本発明の混合物形成手段が、連続処理式の回転ドラム１３０であり、搬入用コンベア１８０が構成されている。このほか、主に吸気手段及び排気手段と、固形燃料製造装置１１０を収容する貨物用コンテナのサイズと、回転ドラム１３０の回転駆動構造等とが、実施形態１と異なっている。
【００９３】
それ以外の部分は、実施形態１と同様である。従って、実施形態１と同じ部分は同じ符号を用いて、実施形態１と異なる部分を中心に説明し、その他については説明を簡略または省略する。
【００９４】
固形燃料製造装置１１０は、図１に示すように、大別して、混合物生成装置１０Ａと混合物乾燥装置１１０Ｂとからなる。固形燃料製造装置１１０は、本実施形態２では、目的地まで輸送する貨物用コンテナ１２０の室内に設置可能な大きさで構成され、具体的には、例えば、ＩＳＯ規格に準じた、いわゆる４０ｆｔハイキューブ（背高型）の海上輸送用ドライコンテナ（室内寸法：長さ１２．０３０ｍ、幅２．３５０ｍ、高さ２．７００ｍ）の室内に設置されることを前提に構成されている。
【００９５】
なお、固形燃料製造装置１１０は、貨物用コンテナ１２０の室内に限定して設置されるものではなく、貨物用コンテナ１２０を用いず、建物内の床に設置する場合もある。この場合には、固形燃料製造装置１１０は、貨物用コンテナ１２０に合わせた寸法で構成される必要はない。
【００９６】
回転ドラム１３０は、本実施形態２では、処理前の混合物３を軸方向ＡＸ一方側（図１６中、左側）にある内部空間１３０Ｓの入口に搬入し、内部空間１３０Ｓを軸方向ＡＸに通過することにより処理されて、他方側（図１６中、右側）にある内部空間１３０Ｓの出口から処理後の混合物３（乾燥可燃物質４）が搬出される連続処理式の回転ドラムである。
【００９７】
回転ドラム１３０は、第２フレーム１２１に載置された４箇所のドラム下側支持部５６に、それぞれ回転可能に軸支した４つの従動ローラ５５によって、支持されている。回転ドラム１３０外周には、ローラ走行面１５８が２箇所に形成され、２つで１組の従動ローラ５５が、ローラ走行面１５８と接触して従動的に転動しながら、回転する回転ドラム１３０を保持して支持する。
【００９８】
この回転ドラム１３０外周には、エクスターナルリングギヤのように、駆動チェーン１５３と噛み合い可能な複数の外歯を断続的に形成したチェーン噛み合い部１５４が設けられている。モータ１５１は、回転ドラム１３０を回転させる駆動源であり、モータ出力軸１５２にスプロケットが連結され、駆動チェーン１５３が、このスプロケットとチェーン噛み合い部１５４とに掛け回されており、モータ出力軸１５２の回転により、回転ドラム１３０が回転するようになっている。
【００９９】
なお、上記スプロケット及び駆動チェーン１５３に代えて、モータ出力軸１５２に駆動ギヤ（外歯ギヤ）を、回転ドラム１３０外周に従動ギヤ（環状の外歯ギヤ）をこの駆動ギヤと噛み合せて設け、モータ１５１の回転を、この駆動ギヤを介して従動ギヤに伝達することにより、モータ１５１の回転力が回転ドラム１３０に伝達する構造であっても良い。
【０１００】
操作制御盤１６０は、シーケンサにより、モータ１５１に対し、作動ＯＮ／ＯＦＦと、回転制御等の各動作制御を行う。なお、操作制御盤１６０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭ等の公知の構成のマイクロコンピュータ（図示せず）を備えて構成されている。ＲＯＭ等には、例えば、荷重センサにより検出される負荷荷重の大きさに基づいて、回転ドラム１３０における回転数の設定やその変更、回転方向の切り換え、回転動作のインチング運転、回転とその停止を制御するプログラムや、供給する外気ＡＲの流量設定とその変更、外気ＡＲの風量調整を自動で行うプログラム、その他のプログラムが記憶されている。
【０１０１】
そして、操作制御盤１６０では、ＣＰＵにロードすることにより、例えば、内部空間１３０Ｓに投入された混合物３の状態、すなわち体積、含水率、内部空間１３０Ｓでの散在状況等、混合物３の状態に対応した最適な運転条件で、回転ドラム１３０の回転動作、外気ＡＲの送風等の所定の動作が実行できる。
【０１０２】
回転ドラム１３０の内部空間１３０Ｓには、複数（図１８では４本）のエア管１４２（吸気手段）が、軸方向ＡＸに沿って並列に配管されおり、乾燥ブロア１４０（吸気手段）と接続されている。各エア管１４２には、送風ノズル１４３（吸気手段）が、所定ピッチの間隔で複数箇所に配設されており、必要な流量の外気ＡＲが、送風ノズル１４３から内部空間１３０Ｓに供給される。
【０１０３】
なお、送風ノズル１４３は、例えば、隣り合うエア管１４２で千鳥状配置とすること、ノズル先端の向きを一定の配置規則に基づいて変化させること等のほか、ノズル径の異なる複数種の送風ノズル１４３が用いられても良い。また、換気扇１４１（排気手段）がそれぞれ、回転ドラム１３０の内部空間１３０Ｓの入口側と、出口側に設けられている。
【０１０４】
本実施形態２では、固形燃料製造装置１１０には、搬入用コンベア１８０が配設されている。搬入用コンベア１８０は、周知技術で構成したベルトコンベアであり、混合物生成装置１０Ａの押出し部１５から吐出する混合物３を、ベルト上に載置した混合物受け台１８３に供給し、ベルトの回転により、所定量の混合物３が載せられた混合物受け台１８３を最上位置まで搬送する。
【０１０５】
混合物受け台１８３に載せられた所定量の混合物３は、回転ドラム１３０の内部空間１３０Ｓの入口側に配置された搬入用ホッパ１８１に投入され、回転ドラム１３０の内部空間１３０Ｓに収容される。混合物３は、回転ドラム１３０の自転運動により、内部空間１３０Ｓにおいて、複数のブレード７２により、内部空間１３０Ｓの上方に掻き揚げると共に、内部空間１３０Ｓの上方から下方に自由落下する複雑な運動を繰り返しながら、内部空間１３０Ｓを軸方向ＡＸに一方向に進んで移動する。
【０１０６】
この移動の間に、混合物３は、乾燥され、かつ細かく破砕されて乾燥可燃物質４となり、内部空間１３０Ｓの出口側に配置された搬出用ホッパ１８２に搬出される。固形燃料製造装置１１０は、例えば、７００ｋｇ／ｈｏｕｒ等、高い処理能力で、断続的に投入される混合物３から、乾燥可燃物質４を連続して生成することができる。
【０１０７】
本実施形態２の固形燃料製造装置１１０の作用・効果について、説明する。前述した実施形態１の固形燃料製造装置１０と同様、本実施形態２の固形燃料製造装置１１０でも、可燃性廃棄物１である下水汚泥に含まれる水分を短い時間で除去し、低コストで、固形燃料である乾燥可燃物質４を生成することができる、という優れた効果を奏する。
【０１０８】
また、固形燃料製造装置１１０では、回転ドラム１３０が連続処理式の回転ドラムであるので、固形燃料化する処理対象の可燃性廃棄物１が比較的大量の場合に、固形燃料製造装置１１０の使用は適しており、生産性を高くして、混合物３から乾燥可燃物質４を生成することができる。
【０１０９】
固形燃料製造装置１１０におけるその他の作用・効果については、実施形態１に係る固形燃料製造装置１０において、バッチ処理式の回転ドラム３０であることにより及ぼす作用を除いて、実施形態１に係る固形燃料製造装置１０に及ぼす作用と同じであるため、ここではその説明を割愛する。
【０１１０】
（実施形態３）
次に、実施形態３に係る固形燃料製造装置について、図１９〜図３０を用いて説明する。図１９は、実施形態３に係る固形燃料製造装置２３０を示す平面図であり、その正面図を図２０に、左右の側面図を図２１及び図２２に、それぞれ示す。なお、図１９では、図を見易くするため、ヒートポンプ４６の図示が省略されている。
【０１１１】
実施形態１の固形燃料製造装置１０では、混合物生成装置１０Ａと混合物乾燥装置１０Ｂとも、１つの貨物用コンテナ２０内に収めた。本実施形態３の固形燃料製造装置２１０では、混合物生成装置２１０Ａと混合物乾燥装置２１０Ｂとが、並置した２つの貨物用コンテナ２０内に別々に収められている。また、主に撹拌スクリュ２７１の配備、ブレード２７２の形状、回転ドラム２３０の回転駆動構造、換気扇２４１の取付け形態、固形燃料製造装置２１０全体を構成する機器のレイアウト等が、実施形態１と異なっている。
【０１１２】
混合物３の乾燥方法、ヒートポンプ４６（昇温手段）の具備等、それ以外の部分は、実施形態１と同様である。従って、実施形態１と同じ部分は同じ名称または符号を用いて、実施形態１と異なる部分を中心に説明し、その他については説明を簡略または省略する。
【０１１３】
図１９に示すように、混合物生成装置２１０Ａは、操作制御盤２６０と共に一方の貨物用コンテナ２０内に水平な配置姿勢で収められている。貨物用コンテナ２０は、ＩＳＯ規格に準じた、いわゆる２０ｆｔである。混合物生成装置２１０Ａは、水分を含む可燃性廃棄物１と、この可燃性廃棄物１から水分の除去を促す脱水処理液２（脱水処理剤）とを混練した混合物３を生成する装置であり、操作制御盤２６０による操作及び制御で動作する。
【０１１４】
混合物生成装置２１０Ａは、固形燃料の素材である可燃性廃棄物１を投入する原料投入口２１２と、脱水処理液２を注入する脱水処理液注入口（図示省略）と、可燃性廃棄物１と脱水処理液２とを混練部で混練した混合物３を外部に吐出する押出し部２１５とを有し、これら全てが第１フレームに載置されている。
【０１１５】
図２３は、図１９に示す固形燃料製造装置２１０の混合物乾燥装置２１０Ｂの斜視図であり、その混合物乾燥装置２１０Ｂの平面図を図２４に、その正面図を図２５に、右側側面図を図２６に、それぞれ示す。一方の貨物用コンテナ２０内には、混合物乾燥装置２１０Ｂが収められている。混合物乾燥装置２１０Ｂは、回転ドラム２３０、換気扇２４１等を有している。
【０１１６】
回転ドラム２３０は、内部空間２３０Ｓ（図３０参照）に混合物３を収容する円筒状のドラムで、混合物３を内部空間２３０Ｓに投入した分だけ処理する自転可能なバッチ処理式の回転ドラムであり、全長が実施形態１の回転ドラム３０より長く、容積も大きく構成されている。第３フレーム２２２には、４つのドラム下側支持部２５６が固設されており、この回転ドラム２３０は、このドラム下側支持部２５６に転動可能に軸支された４つの従動ローラ２５５を、回転ドラム２３０外周に形成された２つのローラ走行面２５８と当接して支持されている。
【０１１７】
２つのローラ走行面２５８の間に位置する回転ドラム２３０外周には、エクスターナルリングギヤである従動ギヤ２５３が設けられている。モータ２５１の出力軸には、駆動ギヤ２５２が取り付けられ、駆動ギヤ２５２と従動ギヤ２５３とが噛み合って、モータ２５１の回転力を従動ギヤ２５３に伝達することにより、回転ドラム２３０が自転する。
【０１１８】
換気扇２４１等は、第２フレーム２２１に載置されている。この第２フレーム２２１と第３フレーム２２２との間には、４つの荷重センサ２５９が、各ドラム下側支持部２５６のそれぞれ下方位置に配設されている。４つの荷重センサ２５９は、内部空間２３０Ｓに収容された混合物３を含む回転ドラム２３０全体に掛かる荷重のうち、各ドラム下側支持部２５６の所定部位（例えば、従動ローラ２５５の回転軸またはその軸受等）に作用する荷重を各々検出する。
【０１１９】
荷重センサ２５９は、操作制御盤２６０と電気的に接続されており、荷重センサ２５９の検出信号が、操作制御盤２６０に出力される。すなわち、回転ドラム２３０の内部空間２３０Ｓにおいて、混合物３が偏り、回転ドラム２３０全体の重心が、回転ドラム２３０長手方向（図２３中、左下‐右上方向）に対し、ドラム開閉扉２３２側またはその反対側に偏ったときの各荷重センサ２５９の検出信号に基づいて、回転ドラム２３０全体の重心位置を元に戻すよう、回転ドラム２３０の回転方向が反転され、混合物３が偏った位置に留まらないよう、回転ドラム２３０の回転が操作制御盤２６０によって制御されている。
【０１２０】
図２７は、図２３に示す混合物乾燥装置２１０Ｂの回転ドラム２３０を示す平面図であり、図２７中、Ｇ−Ｇ矢視位置から見た回転ドラム２３０の内部の様子を図２８に示す。図２９は、図２３に示す混合物乾燥装置２１０Ｂの回転ドラム２３０の正面図であり、図２９中、Ｈ−Ｈ矢視位置から見た回転ドラム２３０の内部の様子を図３０に示す。
【０１２１】
本実施形態３では、図２８及び図３０に示すように、撹拌スクリュ２７１が、回転ドラム２３０の内部空間２３０Ｓに設けられている。撹拌スクリュ２７１は、回転ドラム２３０全長分の範囲に亘って、板材を、回転ドラム２３０の法線方向径内側に立設し、内周壁２３１に周方向ＣＲに沿いながら、軸方向ＡＸに所定ピッチの間隔でスパイラル状に延びて形成されている。この撹拌スクリュ２７１の間隔には、回転ドラム２３０一周につき、３つのブレード２７２が、回転ドラム２３０の周方向ＣＲに対し、１２０°等分の位置に配置されている。なお、ブレード２７２の取り付ける位置、取り付ける数、周方向ＣＲに対し取り付ける間隔は、乾燥処理する混合物３の物性に応じて、適宜変更可能であり、本実施形態３に限定されるものではない。
【０１２２】
ブレード２７２は、回転ドラム２３０の内部空間２３０Ｓに収容した混合物３を破砕する部材として、回転ドラム２３０の内周壁２３１に沿って配設され、回転ドラム２３０の自転運動により、混合物３（または乾燥可燃物質４）を、内部空間２３０Ｓの上方に掻き揚げると共に、内部空間２３０Ｓの上方から下方に自由落下可能な構造で形成されている。具体的には、本実施形態３では、各ブレード２７２は、例えば、曲げ加工により板材を、二辺のなす曲げ角度９０°に屈曲させて形成されている。
【０１２３】
本実施形態３の固形燃料製造装置２１０の作用・効果について、説明する。前述した実施形態１，２の固形燃料製造装置１０，１１０と同様、本実施形態３の固形燃料製造装置２１０でも、可燃性廃棄物１である下水汚泥に含まれる水分を短い時間で除去し、低コストで、固形燃料である乾燥可燃物質４を生成することができる、という優れた効果を奏する。
【０１２４】
その他、固形燃料製造装置２１０におけるその他の作用・効果については、実施形態１に係る固形燃料製造装置１０において、回転ドラム３０の内周壁３１に取り付けたブレード７２の形状、取付け形態、及び取付け位置により及ぼす作用を除いて、実施形態１に係る固形燃料製造装置１０に及ぼす作用と同じであるため、ここではその説明を割愛する。
【０１２５】
（実施形態４）
次に、実施形態４に係る固形燃料製造装置について、図２３、及び図３１〜図３３を用いて説明する。図３１は、実施形態４に係る固形燃料製造装置３１０の混合物生成装置３１０Ａを示す側面図であり、その正面図を図３２に、平面図を図３３に、それぞれ示す。
【０１２６】
実施形態４の固形燃料製造装置３１０では、混合物生成装置３１０Ａの構成が実施形態３の固形燃料製造装置２１０の混合物生成装置２１０Ａと異なるが、混合物乾燥装置の構成は実施形態３の混合物乾燥装置２１０Ｂと同じである。従って、実施形態３と同じ部分は同じ名称または符号を用いて、実施形態３と異なる部分を中心に説明し、その他については説明を簡略または省略する。
【０１２７】
固形燃料製造装置３１０では、混合物生成装置３１０Ａは、図３３に示すように、１つの混練ユニット３１１と、１つのメイン混合物供給ユニット３１２と、３つのサブ混合物供給ユニット３１３とからなる。これらの計５つのユニットは、いわゆる２０ｆｔの各貨物用コンテナ２０に、１つの貨物用コンテナ２０と１つの混合物乾燥装置２１０Ｂとが１対１の関係で、それぞれ収容されており、この５つの貨物用コンテナ２０が横並びに整列して配置されている。
【０１２８】
混合物供給ユニット３１２は、列中央位置に配置され、この混合物供給ユニット３１２を挟む片側に、混練ユニット３１１が、サブ混合物供給ユニット３１３を介して配置されている。また、混合物供給ユニット３１２を挟むその反対側に、２つのサブ混合物供給ユニット３１３が並置されている。
【０１２９】
混練ユニット３１１は、混練部３１４を備えたユニットである。混練部３１４では、可燃性廃棄物１が原料投入口３１５から投入され、脱水処理液２（図１４参照）が図示しない注入口から注入されて可燃性廃棄物１と混ぜ合される。そして、可燃性廃棄物１と脱水処理液２との混合物３が、原料吐出部３１６で圧送されることにより、直径約１０ｍｍ程度の太さで小さく細分化された状態で、原料吐出部３１６から原料ホッパ部３１７に落下して供給される。
【０１３０】
本実施形態３では、図示していないが、原料ホッパ部３１７は、例えば、ホッパの入力側は１つで、その直径が約２００ｍｍ程度であるのに対し、ホッパの出力側では複数の細管に分割されており、一つの細管の直径が約１０ｍｍ程度等で構成されている。そのため、この混合物３が原料吐出部３１６の複数の細管を圧送して通過するときに、混合物３は細管の内壁との間で摩擦を受け、このときの摩擦熱で、混合物３が、小さく細分化し易くなっている。
【０１３１】
メイン混合物供給ユニット３１２とサブ混合物供給ユニット３１３には、それぞれ吸引室３２２が設けられ、各吸引室３２２は、第１バルブ３２４及び第２バルブ３２５を介して先端に吐出口３２８を有する混合物投入配管３３１と接続されている。吐出口３２８は、混合物乾燥装置２１０Ｂの回転ドラム２３０のドラム開閉扉２３２側で、内部空間２３０Ｓに混合物３を投入する混合物投入口２３５の真上に配置される（図２３等参照）。
【０１３２】
原料ホッパ部３１７と接続する混合物搬送配管３３２は、開閉ゲート３２７を介して４つの吸引室３２２と、それぞれ並列に接続されている。開閉ゲート３２７は、この配管内で細分化された混合物３の移動を、遮断またはその解除する弁である。
【０１３３】
また、メイン混合物供給ユニット３１２は、空気を吸引する吸引ポンプ３２１を備え、操作制御盤２６０（図１９参照）と電気的に接続されている。吸引ポンプ３２１は、エア切替バルブ３２３と直列に接続されたエア配管３３３から、第３バルブ３２６を介して４つの吸引室３２２と、それぞれ並列に接続されている。吸引ポンプ３２１は、エア配管３３３内の空気を、図３１の黒塗り矢印に示す方向に吸引して外部に排気する。
【０１３４】
混合物生成装置３１０Ａにより生成された混合物３を、混合物乾燥装置２１０Ｂの回転ドラム２３０の内部空間２３０Ｓに投入するまでの過程について説明する。まず、混練部３１４により小さく細分化された混合物３が、原料ホッパ部３１７に供給される。原料ホッパ部３１７に供給された混合物３は、第１バルブ３２４を閉路した状態で、吸引ポンプ３２１により、図３１の白塗り矢印に示す方向に吸引され、吸引室３２２内に搬送される。
【０１３５】
このとき、メイン混合物供給ユニット３１２以外に、３つのサブ混合物供給ユニット３１３の吸引室３２２に対し、サブ混合物供給ユニット３１３から、対応する混合物乾燥装置２１０Ｂの回転ドラム２３０の内部空間２３０Ｓに混合物３を投入する必要に応じて、開閉ゲート３２７の開閉が行われる。同様に、第３バルブ３２６の開閉が行われる。
【０１３６】
すなわち、サブ混合物供給ユニット３１３を稼働して、混合物３を、混合物乾燥装置２１０Ｂの回転ドラム２３０の内部空間２３０Ｓに投入する場合には、開閉ゲート３２７と第３バルブ３２６は開路される。一方、サブ混合物供給ユニット３１３を稼働せず、混合物乾燥装置２１０Ｂの回転ドラム２３０の内部空間２３０Ｓに投入しない場合には、開閉ゲート３２７と第３バルブ３２６は閉路される。
【０１３７】
吸引ポンプ３２１により吸引された混合物３は、メイン混合物供給ユニット３１２の吸引室３２２と、３つのサブ混合物供給ユニット３１３の各吸引室３２２まで、エア配管３３３の内壁で摩擦を受けながら移送され、４つの吸引室３２２にそれぞれ、貯留される。このとき、混合物３は、吸引ポンプ３２１で吸引される空気に触れると共に、移送時に混合物搬送配管３３２の内壁との間で生じる摩擦熱を受けて、混合物３に含有する水分は移送中に、混練部３１４に投入前の状態における可燃性廃棄物１の含水率の対比で、１０％程度除去される。
【０１３８】
水分含有率が１０％程度低減した状態の混合物３が、吸引室３２２に所定量まで貯留されたら、吸引ポンプ３２１の吸引を停止し、エア配管３３３内の圧力を大気圧にする。次いで、開閉ゲート３２７が閉路された後、第１バルブ３２４が開路されると同時に、第２バルブ３２５が開路される。これにより、吸引室３２２に貯留された混合物３が、混合物投入配管３３１を通じて、吐出口３２８から、混合物乾燥装置２１０Ｂの回転ドラム２３０の混合物投入口２３５に自由落下して、内部空間２３０Ｓに投入される。
【０１３９】
固形燃料製造装置３１０では、混合物乾燥装置２１０Ｂの回転ドラム２３０の内部空間２３０Ｓに混合物３を投入すること、吸引ポンプ３２１により混合物３を吸引室３２２に吸引して貯留することが、交互に繰り返し断続的に行われる。そのため、所定量の混合物３が回転ドラム２３０の内部空間２３０Ｓに投入されたら、第２バルブ３２５は開路されたまま、第１バルブ３２４は閉路される。また、開閉ゲート３２７が開路される。このような一連動作が繰り返し行われる。
【０１４０】
前述した実施形態３の固形燃料製造装置２１０と同様、本実施形態４の固形燃料製造装置２１０でも、可燃性廃棄物１である下水汚泥に含まれる水分を短い時間で除去し、低コストで、固形燃料である乾燥可燃物質４を生成することができる、という優れた効果を奏する。
【０１４１】
その他、固形燃料製造装置３１０におけるその他の作用・効果については、実施形態１に係る固形燃料製造装置１０において、回転ドラム３０の内周壁３１に取り付けたブレード７２の形状、取付け形態、及び取付け位置により及ぼす作用を除いて、実施形態３に係る固形燃料製造装置２１０に及ぼす作用と同じであるため、ここではその説明を割愛する。
【０１４２】
以上において、本発明を実施形態１〜４に即して説明したが、本発明は上記実施形態１〜４に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できる。
【０１４３】
（１）例えば、実施形態１〜４では、可燃性廃棄物１を下水汚泥としたが、可燃性廃棄物は、実施形態に限定されるものではなく、水分と共に、可燃成分を含む性状であれば良い。
【０１４４】
（２）また、実施形態１、２では、図６〜図９に示す形状、配置位置のブレード７２を、破砕手段として説明したが、ブレードの形状、ブレードの配置位置は、実施形態に限定されるものではなく、適宜変更可能である。
【０１４５】
（３）また、実施形態１では、第１フレーム１１に対し、ドラム開閉扉３２側にある高さ調整ボルト２２の高さを、換気扇４１側にある高さ調整ボルト２２より低くして、混合物乾燥装置１０Ｂを、ドラム開閉扉３２側に傾斜させた。そして、内部空間３０Ｓに収容した混合物３を、ドラム開閉扉３２側に引き寄せつつ、回転ドラム３０の回転動作と、ブレード７２による撹拌動作とによって、換気扇４１側に向けて移動させ、軸方向ＡＸに沿う混合物３の往来を積極的に行った。しかしながら、調整ボルト２２の高さに、顕著な高低差を付けずに、混合物乾燥装置１０Ｂを水平に配置しても良い。
【０１４６】
（４）また、実施形態１と同様、実施形態２にも、荷重センサを、混合物収容手段を支持する位置に配設しても良い。これにより、断続的に投入される混合物が、混合物収容手段の内部空間の入口から出口まで、一定の時間をかけて移動できるよう、混合物収容手段の回転が、荷重センサの検出信号に基づいて制御することが可能になる。
【０１４７】
（５）また、実施形態４では、混練ユニット３１１とメイン混合物供給ユニット３１２とを、各々１つ配置し、サブ混合物供給ユニット３１３を３つ構成した混合物生成装置３１０Ａを挙げたが、サブ混合物供給ユニットの数量、混練ユニット、混合物供給ユニット、及びサブ混合物供給ユニットにおける配置位置は、限定されるものではなく適宜変更可能である。
【符号の説明】
【０１４８】
１  可燃性廃棄物
２  脱水処理剤
３  混合物
１０、１１０、２１０、３１０  固形燃料製造装置
１０Ａ、２１０Ａ、３１０Ａ  混合物生成装置（混合物生成手段）
２０、１２０  貨物用コンテナ
３０、１３０、２３０  回転ドラム（混合物収容手段）
３０Ｓ、１３０Ｓ、２３０Ｓ  内部空間
３１、２３１  内周壁（混合物収容手段の内周壁）
３３  吸気口（吸気手段）
４１、２４１  換気扇（排気手段）
４６  ヒートポンプ（昇温手段）
５１、１５１、２５１  モータ（駆動手段）
５９、２５９  荷重センサ
６０、１６０、２６０  操作制御盤（制御手段）
７２、２７３  ブレード（破砕手段）
ＡＲ  外気
ＥＧ  排気
【要約】
固形燃料製造装置は、水分を含む可燃性廃棄物と、この水分の除去を促す脱水処理剤との混合物を生成する混合物生成手段と、内部空間に混合物を収容する円筒状で自転可能な混合物収容手段と、混合物収容手段に外気を導入する吸気手段と、混合物収容手段から排気を外部に排出する排気手段と、混合物収容手段を回転させる駆動手段と、駆動手段を制御する制御手段と、混合物収容手段に収容した混合物を破砕する破砕手段とを備え、脱水処理剤は、合成樹脂を含んだエマルションからなる処理剤であること、破砕手段は、混合物収容手段の内周壁に配設され、混合物収容手段の自転運動により、混合物を、内部空間の上方に掻き揚げると共に、内部空間の上方から下方に自由落下可能に形成されている。【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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