(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内釜及び外釜から構成される炉本体内に撹拌スクリューを有して前記炉本体内に投入されたゴミを撹拌しながら加熱する一次加熱炉と、この一次加熱炉で発生したガスを加熱する二次加熱炉と、前記炉本体内の温度制御及び前記撹拌スクリューの駆動制御を行う制御装置と、前記炉本体及び前記制御装置を収容する箱状体と、前記炉本体内の温度を測る第１温度センサと、前記二次加熱炉内の温度を測る第２温度センサとを備えたゴミ処理システムであって、
前記一次加熱炉は前記制御装置により開閉制御されるゴミの投入口蓋及び排出口蓋を有し、該一次加熱炉を構成する内釜の壁面には該壁面を加熱する電熱ヒータが配され、
前記二次加熱炉は、内筒と外筒で挟まれる空間をガス通過域として該ガス通過域に前記第２温度センサを配すると共に前記外筒の外周に電熱ヒータを設けて構成され、該二次加熱炉の上端は前記箱状体の外部に開放され、
前記箱状体にはダクト、該ダクトを通じて外部から前記一次加熱炉内にゴミを搬入する際に開かれるゴミ搬入扉、及び前記一次加熱炉から処理後の炭化物を取り出すための炭化物回収扉が設けられることを特徴とするゴミ処理システム。
【請求項２】
請求項１記載のゴミ処理システムを用いたゴミ炭化処理方法であり、ゴミ搬入扉が手動にて開けられた後、制御装置により一次加熱炉の投入口蓋を自動開放すると共に撹拌スクリューを回転駆動し、前記一次加熱炉内へのゴミ投入後、前記制御装置により投入口蓋を自動閉鎖すると共に前記撹拌スクリューを停止し、次いで前記制御装置により二次加熱炉の電熱ヒータに通電して前記二次加熱炉を温度制御しつつ加熱し、第２温度センサにより前記二次加熱炉が所定温度以上に加熱されたことが感知されたとき、前記制御装置により一次加熱炉の電熱ヒータに通電して前記一次加熱炉を温度制御しつつ加熱すると共に、前記撹拌スクリューの回転駆動を再開し、前記一次加熱炉の加熱開始から８〜１５時間経過後に一次加熱炉の電熱ヒータへの通電を停止し、その通電停止から所定時間経過後に前記撹拌スクリューと前記二次加熱炉の電熱ヒータへの通電とを停止することを特徴とするゴミ炭化処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は学校、病院、企業、その他の施設で利用が可能な集中制御によるゴミ処理システムとゴミ炭化処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のゴミ（廃棄物）の処理は、可燃物であれば焼却炉にて燃やして灰にし、不燃物であれば地下に埋めることが一般的であった。最近ではゴミ資源の再利用の推進という施策によって、プラスチックを始めとする一部のゴミは再処理がなされる場合も多くなっている。
【０００３】
一方、ゴミ処理に伴う環境汚染の問題が全国的に問題となっている。特にプラスチック廃棄物の焼却処理についてはゴミ焼却施設からのダイオキシン類の排出の問題が深刻化しており、規制立法がなされて早急な対策が要請されている。即ち、一般にプラスチック廃棄物を燃やした時に発生するガス中には法的規制対象のダイオキシン類（ポリ塩化ジベンゾダイオキシンＰＣＤＤとポリ塩化ジベンゾフランＰＣＤＦの総称）が含まれるが、このダイオキシン類は環境中で分解されにくく、所定温度（約８５０℃）以上で焼却すれば発生が抑えられるが、そのような高温処理可能な焼却炉を備える焼却施設は高価であり各自治体でも導入は遅々として進んでいない。ましてや、病院や企業等が個々に環境対策の万全な既存のゴミ焼却施設を導入することはコスト面や施工場所の確保等の点で難しい。従来、学校に設置されていた焼却炉は廃止されるに至っているのである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
既存の焼却炉を中心としたゴミ焼却処理システムでは、ゴミ資源の再利用の道を阻んでおり、ゴミ資源の有効活用の観点からは望ましいとは言えない。また、ダイオキシン類排出対策を講じた焼却施設は大掛かりで高コストであって、排煙等の問題は未解決である。
【０００５】
上記のような事情の下で、学校、病院、企業、その他個々の施設でのゴミ処理を一括して行い、且つダイオキシン汚染等の環境問題が解消され、ゴミ資源の有効活用が実現できるようなクリーンで場所を取らない低コストのゴミ処理システムの実現が強く望まれているのである。
【０００６】
本発明は上記ゴミ処理の現状に鑑みてなされたものであり、焼却炉によってゴミを燃して灰にする従来のゴミ焼却システムに代替するものとして、ゴミの焼却ではなく炭化を行う炭化炉を備えて生ゴミやプラスチックゴミ等を再利用可能な形態で且つクリーンにゴミ処理を行うようにした場所を取らないゴミ処理システムとそれを用いたゴミ炭化処理方法を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するため、
（１）内釜及び外釜から構成される炉本体内に撹拌スクリューを有して前記炉本体内に投入されたゴミを撹拌しながら加熱する一次加熱炉と、この一次加熱炉で発生したガスを加熱する二次加熱炉と、前記炉本体内の温度制御及び前記撹拌スクリューの駆動制御を行う制御装置と、前記炉本体及び前記制御装置を収容する箱状体と、前記炉本体内の温度を測る第１温度センサと、前記二次加熱炉内の温度を測る第２温度センサとを備えたゴミ処理システムであって、前記一次加熱炉は前記制御装置により開閉制御されるゴミの投入口蓋及び排出口蓋を有し、該一次加熱炉を構成する内釜の壁面には該壁面を加熱する電熱ヒータが配され、前記二次加熱炉は、内筒と外筒で挟まれる空間をガス通過域として該ガス通過域に前記第２温度センサを配すると共に前記外筒の外周に電熱ヒータを設けて構成され、該二次加熱炉の上端は前記箱状体の外部に開放され、前記箱状体にはダクト、該ダクトを通じて外部から前記一次加熱炉内にゴミを搬入する際に開かれるゴミ搬入扉、及び前記一次加熱炉から処理後の炭化物を取り出すための炭化物回収扉が設けられることを特徴とする。
（２）又、上記（１）記載のゴミ処理システムを用いたゴミ炭化処理方法であり、ゴミ搬入扉が手動にて開けられた後、制御装置により一次加熱炉の投入口蓋を自動開放すると共に撹拌スクリューを回転駆動し、前記一次加熱炉内へのゴミ投入後、前記制御装置により投入口蓋を自動閉鎖すると共に前記撹拌スクリューを停止し、次いで前記制御装置により二次加熱炉の電熱ヒータに通電して前記二次加熱炉を温度制御しつつ加熱し、第２温度センサにより前記二次加熱炉が所定温度以上に加熱されたことが感知されたとき、前記制御装置により一次加熱炉の電熱ヒータに通電して前記一次加熱炉を温度制御しつつ加熱すると共に、前記撹拌スクリューの回転駆動を再開し、前記一次加熱炉の加熱開始から８〜１５時間経過後に一次加熱炉の電熱ヒータへの通電を停止し、その通電停止から所定時間経過後に前記撹拌スクリューと前記二次加熱炉の電熱ヒータへの通電とを停止することを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳しく説明する。図１、図２に示される本発明のゴミ処理システム４０は、プラスチック廃棄物から発生するダイオキシン類の対策を念頭に創案されたものである。係るゴミ処理システム４０は、内釜４７と外釜４８からなる炉本体の底部に配されてモータ４１にて駆動される撹拌スクリュー４２と、内釜４７の側壁面の外周と底壁外面に配設された電熱ヒータ４３ａ、４３ｂと、炉内温度を測る温度センサ４４（第１温度センサ）と、ゴミの投入口蓋４５及び排出口蓋４６と、を備えて炉内のゴミを空気流入遮断状態で加熱して炭化する一次加熱炉５０（炭化炉である）と、炉内温度を測る温度センサ５１（第２温度センサ）と、炉の側壁面の外周に配された電熱ヒータ５２とを備えるとともに一次加熱炉５０の上方に連結配置されて一次加熱炉５０で発生するガスＧを通過させるとともに加熱処理する二次加熱炉６０（これも空気流入遮断状態での加熱なので炭化炉である）と、一次加熱炉５０と二次加熱炉６０の始動・停止制御及び温度制御とゴミ撹拌制御（撹拌スクリュー４２の駆動制御）と投入口蓋４５と排出口蓋４６の開閉制御を行う制御装置１１（マイクロコンピュータ）と、を備える。
【０００９】
尚、一次加熱炉５０は、箱状体１９の内部に配置される。箱状体１９の壁面には、投入口内蓋１６を備えるダクト１７と、ダクト１７を通して外からゴミを搬入するゴミ搬入扉２１と、炭化処理後の炭化物を取り出す炭化物回収扉２２とが取り付けられている。
【００１０】
箱状体１９は、例えば縦１．３ｍ、横２．４ｍ、高さ２．１ｍ程度の壁面が耐火パネルで覆われたやや大型の物置程度の容積を有し、その中に一次加熱炉５０のほか制御装置１１等が適宜配置されている構成である。
【００１１】
上記のように種々のゴミ処理を物置程度のコンパクトなボックスに集約させて一元化したゴミ処理システムは、病院、学校、公共施設等に導入されることによって、ややもすると曖昧でお荷物的存在のゴミ処理対策が、安全且つ清潔で明快な環境対策として整えることが可能になるのである。
【００１２】
図１または図２に例示される一次加熱炉５０は、ステンレススチール製の立設された円筒状の内釜４７（内径６４０ｍｍ、高さ８００ｍｍ）と外釜４８（外径１０５０ｍｍ、高さ約８００ｍｍ）からなる炉本体であり、撹拌スクリュー４２は内釜４７の底に垂直に軸着されてモータ４１にて回転する。
【００１３】
また、二次加熱炉６０は、同一中心軸を持つ内筒５４（外直径８５ｍｍ程度）と外筒５５（内直径１００ｍｍ程度）の２つの筒状体に挟まれた空間（厚さ７．５ｍｍ程度のパイプ形状の空間）をガス通過域とする２重構造の炉体と、外筒５５の外周に長さ１．２ｍにわたって設けられた電熱ヒータ５２とを備え、外筒５５の周りはステンレススチール製の円筒で放熱を遮断するように覆われている。
【００１４】
一次加熱炉５０は、炉内に投入されたゴミを空気流入遮断状態で３５０〜５００℃で８〜１５時間加熱するとともに撹拌スクリュー４２にて撹拌して均一に炭化して粉砕し、二次加熱炉６０は、一次加熱炉５０で発生したガスＧを空気流入遮断状態で８００〜９００℃に加熱処理して有害物を分解除去した後、クリーンなガスＧ′として外へ排出する。
【００１５】
なお、二次加熱炉６０の構造は上端が開放された煙突状であり、一次加熱炉５０で発生したガスＧは一次加熱炉５０の自身の内圧で二次加熱炉６０の薄い隙間の炉体中に流入してゆっくりと１．２ｍ以上の長い炉内（通過域）を昇っていくが、その間に８００〜９００℃に速やかに加熱処理されて上端から排出される。
【００１６】
仮にプラスチック廃棄物を一次加熱炉５０のみで炭化処理した場合には、従来のような燃焼ではないので、従来の焼却炉に比して格段にダイオキシン類の発生は抑えられるが、猶、僅かの有害なガスＧが発生することは否定できない。二次加熱炉６０はそうした有毒なガスＧを空気流入遮断状態（炉の上端からは圧力差で外気は流入しない）で近接する電熱ヒータ５２にて速やかに８００〜９００℃に加熱処理するので、有害ガスは分解され、最終的に外へ排出されるガスＧ′は蒸気、及び法定基準を満たす僅かの低濃度のガスに過ぎない。
【００１７】
本発明者の実験によれば、二次加熱炉６０をより密閉に近い構造もしくは還流する方式にすると、ガスＧが長時間滞留して加熱が十分に行われるようにも一見想定されるが、実際は圧力の増大を招き、煤煙の量が増大することが判った。そして、二次加熱炉６０の二重煙突構造のように壁面に囲まれた薄く長いガスの通過域を開放された上端に向かって通しつつ加熱する構造が効率的であり、結果的に煤煙を殆ど出さないことが判明したのである。
【００１８】
次に、ゴミ処理システム４０を用いたゴミ炭化処理方法の主要な手順を図３により説明する（符号は図１、２を参照）。先ず、ゴミ搬入扉２１を手動にて開け（ステップ１）、ステップ１の２〜１０秒後に一次加熱炉５０の投入口蓋４５を制御装置１１が自動にて開けるとともに撹拌スクリュー４２を回し（ステップ２）、ゴミ投入後にゴミ搬入扉２１を手動にて閉じるとともに制御装置１１が一次加熱炉５０の投入口蓋４５を自動にて閉めてゴミを撹拌していた撹拌スクリュー４２を停止し（ステップ３）、ゴミ処理起動スイッチを入れ（ステップ４）、制御装置１１が二次加熱炉６０の電熱ヒータ５２に通電して設定温度ｔ２＝８５０℃まで温度制御しつつ加熱し（ステップ５）、制御装置１１が温度センサ５１にて二次加熱炉６０が所定温度（例えば５００℃）以上に加熱されたことを感知して一次加熱炉５０の電熱ヒータ４３ａ、４３ｂに通電して温度制御しつつ設定温度ｔ１＝３７０〜４５０℃に加熱し（ステップ６）、制御装置１１がステップ４から所定時間経過後（例えば２時間後）に撹拌スクリュー４２を回転始動させ（ステップ７）、制御装置１１が一次加熱炉５０の加熱開始後８〜１５時間経過後に一次加熱炉５０の電熱ヒータ４３ａ、４３ｂの通電を停止し（ステップ８）、一次加熱炉５０の通電停止後所定時間経過後（例えば２時間後）に撹拌スクリュー４２を停止するとともに二次加熱炉６０の通電を停止し（ステップ９）、ステップ９の後一次加熱炉５０が所定温度以下（例えば８０℃以下）になって炉内温度が冷まされた時に制御装置１１が排出口蓋４６の閉解除（安全ロック解除である）を行うとともに再稼働可能状態に自動にて戻り（ステップ１０）、最後に排出口蓋４６を開けて炭化物を排出する。
【００１９】
本発明のゴミ処理方法の要諦は、ゴミ搬入扉２１を開けてゴミを投入する所作と、処理起動スイッチを入れる所作のみでゴミ炭化処理が開始され、以後は完全自動化されており、ゴミ処理終了後は、炭化物回収扉２２を開けて炉内から排出される炭化物を回収する所作のみで済む点にある。なお、ゴミ炭化処理中は箱状体１９内への立ち入りは禁止されて安全が確保される。
【００２０】
以上の構造と処理手順を用いたゴミ処理システム４０は、生ゴミ（学校における給食の食べ残し、レストランの残飯等）は勿論、病院における紙おむつ等の医療産廃物、その他のプラスチックゴミは全て炭化して元の１／５０〜１／２０以下に減量した所謂「炭」になっており、後の廃棄処理が容易であり、また生ゴミ等を炭化させたものは飼料、肥料として農家、園芸用に土壌改良としても再利用できる。
【００２１】
念のために付言すれば、本発明のゴミ処理システム４０は箱状体１９に装置全てが収まって自動制御されるので利用者が中に立ち入る必要がなく、また有害物質を排出せず環境汚染の恐れが解消されるので、安全、衛生的であって、学校、病院、レストラン、老人センター等の諸施設に殊の外有益なゴミ処理システムとなることは疑いない。
【００２２】
【発明の効果】
本発明に係るゴミ処理システム及びゴミ処理方法は上記のように構成されているため、
（１）生ゴミを炭化処理するので、環境汚染の恐れがなく安全である。
（２）炭化処理された生ゴミの炭化物は飼料、肥料として再利用できるのでゴミ資源のリサイクルに資する。
（３）箱状体によりシステム全体がコンパクトな処理施設としてまとまり、設置場所を確保し易い。
（４）自動制御されていて、生ゴミの最適な炭化処理が安全に行われる。
（５）燃焼ではなく炭化させるので、ダイオキシン類の発生は抑えられ、二次加熱炉は高温で熱処理を行ってダイオキシン類を分解除去するので極めてクリーンな排気となり、煤煙は殆ど出ない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るゴミ処理システムの構成を示す斜視図
【図２】本発明に係るゴミ処理システムの構成を示す正面図
【図３】本発明に係るゴミ炭化処理方法の手順を示すフロー図
【符号の説明】
４２    撹拌スクリュー
４３ａ、４３ｂ、５２    電熱ヒータ
４５    投入口蓋
４６    排出口蓋
１１    制御装置
１６    内蓋
１７    ダクト
１９    箱状体
４０    ゴミ処理システム
２１    ゴミ搬入扉
２２    炭化物回収扉
４４    第１温度センサ
４７    内釜
４８    外釜
５１    第２温度センサ
５０    一次加熱炉
５４    内筒
５５    外筒
６０    二次加熱炉
【図１】
0003621053.tif 000002
【図２】
0003621053.tif 000003
【図３】
0003621053.tif 000004