(57)【要約】【課題】石油やガスなどの燃焼エネルギーが不要であり、有害化合物の発生を伴うことなく、有機廃棄物を効率的に分解することのできる技術を提供する。【解決手段】有機物分解装置１０は、強磁性体の一つである鉄鋼材料で形成された略円筒形状の反応容器１と、反応容器１の周壁１ａの下部に形成された複数の開口部２７と、これらの開口部２７と連通して設けられた外部管路１７と、それぞれの外部管路１７に連結された磁場発生器２とを備えている。略円筒形状をした反応容器１は、接続部１ｄにより着脱可能に接続された下部容器１ｃと上部容器１ｂとで形成され、下部容器１ｃの底部寄りの部分の周壁１ａに沿って等間隔に開設された複数の開口部２７にそれぞれ外部管路１７および磁場発生器２が接続され、外部管路１７の一部に開閉バルブ１６が設けられている。これらの磁場発生器２の外周には、保護カバー３が配置されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
強磁性体で形成された反応容器内に有機物を収容し、前記反応容器の内部と連通する外部管路を挟んでＮ極とＳ極とを互いに対向させて配置された少なくとも一対の磁石により形成された磁場を前記反応容器内に導入し、前記反応容器内に生じる磁場振動によって前記反応容器内の有機物を分解することを特徴とする有機物分解方法。
【請求項２】
強磁性体で形成された反応容器と、前記反応容器の周壁に形成された複数の開口部と、前記開口部と連通して設けられた外部管路と、前記外部管路を挟んでＮ極とＳ極とが互いに対向する状態に配置された少なくとも一対の磁石と、を備えたことを特徴とする有機物分解装置。
【請求項３】
複数の前記開口部を、前記反応容器の周壁と前記周壁を水平または斜めに横切る仮想平面との交差部分に配置した請求項１記載の有機物分解装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生ゴミ、古紙類、廃木材などの有機廃棄物を、有害化合物を生成することなく分解して、炭化若しくは灰化する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般家庭から発生する生ゴミや古紙類あるいは家屋解体現場から発生する廃木材などの有機廃棄物は、従来、焼却処理されているが、これらの有機廃棄物は年々増大する傾向にある。このため、各自治体などにおいては、焼却処分場の増設などの対策が講じられているが、有機廃棄物の増大に追いつかず、抜本的な解決が図られていないのが実状である。
【０００３】
一方、水に磁石を作用させると、水は特異な物性を示すことが知られており、様々な産業分野において研究対象となり、物理化学的な確証は得られていないものの、水や湯の浄化技術として利用されている（例えば、特許文献１，２参照。）。
【０００４】
【特許文献１】特開平７−１８５５７３号公報
【特許文献２】特開平１１−１８８５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
有機廃棄物の処理方法としては焼却処理が主流であるが、塩素化合物を含む有機廃棄物を燃焼させた場合にはダイオキシンが発生することがあるため、高温で燃焼させなければならない。このため、塩素化合物を含む有機廃棄物の焼却処理には大量のエネルギーを必要とするだけでなく、燃焼に伴って大量の炭酸ガスも排出するため、環境破壊、地球温暖化を促進する要因の一つとなっている。
【０００６】
一方、特許文献１，２に記載された磁石を利用した浄化技術は水や湯の浄化手段として有効であっても、生ゴミや古紙類あるいは家屋解体現場から発生する廃木材などの有機廃棄物の処理技術として利用することはできない。
【０００７】
本発明は、石油やガスなどの燃焼エネルギーが不要であり、有害化合物の発生を伴うことなく、有機廃棄物を効率的に分解することのできる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の有機物分解方法は、強磁性体で形成された反応容器内に有機物を収容し、前記反応容器の内部と連通する外部管路を挟んでＮ極とＳ極とを互いに対向させて配置された少なくとも一対の磁石により形成された磁場を前記反応容器内に導入し、前記反応容器内に生じる磁場振動によって前記反応容器内の有機物を分解することを特徴とする。
【０００９】
このような構成とすれば、反応容器内に収容された有機物に含まれる有機分子が励起、活性化され、徐々に分解しながらエネルギーを放出し、周囲の有機物の分解を促進して、炭酸ガス、水、無水硫酸ガスを形成しながら、やがて炭化、灰化されていく。このため、石油やガスなどの燃焼エネルギーは不要であり、有害化合物の発生を伴うことなく、有機廃棄物を効率的に分解することが可能となる。
【００１０】
このように有機物が分解、炭化、灰化するメカニズムについては、まだ不明な点も多いが、反応容器内において磁波を形成させ、かつその磁波が振動することにより、有機物中の水分や炭素−水素結合、炭素−炭素結合、酸素分子などが励起状態となり、大幅に活性化エネルギーが上がって、分解処理されやすい状態となる結果、有機物の持つエネルギーが放出されて分解、反応するのであろうと推定している。
【００１１】
反応容器内の有機物は最終的にアッシュや炭化物、炭酸ガス、水蒸気に変化し、若しくは有機物に硫黄や塩素が含まれている場合には硫黄酸化物や硫酸などに変化し、アッシュと反応して硫酸塩や塩化物などが形成される。分解に要するエネルギーは、有機が分解、反応する際に発生するので、起動時に内部の酸素を消化することにより定常運転となり、外部から全くエネルギーを加えることなく有機物を分解、炭化、灰化処理することができる。なお、磁波の作用効果については現在研究中であり詳しいことは分かっていない。但し、本発明における有機物分解反応において発生する排煙の状態やアッシュの状態は通常の乾留・炭化装置の場合とは明らかに相違していることは判明している。
【００１２】
ここで、現在までの研究により明らかになった反応メカニズムについて具体的に説明する。まず、有機物の組成を炭水化物(Ｃ12Ｈ22Ｏ11）で代表させて反応エネルギー収支を考察してみた。磁波の作用によって励起状態となった炭水化物の一部は反応容器内に存在する少量の酸素によって燃焼してエネルギーを発生する。このときに発生する燃焼熱（ｋＪ／ｍｏｌ）は、
Ｃ12Ｈ22Ｏ11＋１２Ｏ2=１２ＣＯ2＋１１Ｈ2Ｏ            １６，７００(発熱)
となる。
【００１３】
このとき、更に励起された炭水化物は、例えば、次のように分解してエネルギーを発散する。
Ｃ12Ｈ22Ｏ11＝１２Ｃ＋１１Ｈ2＋５.５Ｏ2                 ８，８３４(発熱)
Ｃ12Ｈ22Ｏ11＝Ｃ＋１１ＣＯ＋１１Ｈ2                   １０，０５０(発熱)
Ｃ12Ｈ22Ｏ11＝１２Ｃ＋１１Ｈ2Ｏ                       １１，９７８(発熱)
Ｃ12Ｈ22Ｏ11＝７Ｃ＋５ＣＯ2＋Ｈ2Ｏ＋１０Ｈ2            １１，０８７(発熱)
【００１４】
これらの反応過程で発生した酸素、水素および一酸化炭素は、次のように反応する。
Ｈ2＋０.５Ｏ2＝Ｈ2Ｏ                                 ２８５．８４(発熱)
ＣＯ＋０.５Ｏ2＝ＣＯ2                                １１０．５２(発熱)
Ｃ＋Ｈ2Ｏ＝ＣＯ＋Ｈ2                                     −１７５(吸熱)
【００１５】
このような条件下では、通常、有機物分子が自ら分解、反応することはかなり困難であるが、本発明のように、反応容器の外部に対向配置された複数の磁石により反応容器内に外部磁場を導入して磁波振動を形成すれば、反応容器内にある有機物分子が励起、活性化されることが判明した。これによって有機物分子は容易に分解、反応してエネルギーを放出し、周囲にある有機物の分解、反応を促進し、最終的に無機物や炭酸ガス、水、無水硫酸ガスが形成されることを確認することができた。
【００１６】
従って、外部から酸素をほとんど供給することがなくても、反応容器内の有機物の分解反応は進行する。なお、少量の供給があっても、前述の有機物分解反応が悪影響を受けることはない。また、反応温度については、分解反応のメカニズムが未だ判明していない点があるため、調査中である。一方、塩素は有機物中に含まれるＮａ，Ｃａと反応してコロイド生成化されてしまうため、分解反応に伴って生じるアッシュや排ガス中に飛散しにくくなるという効果もある。
【００１７】
次に、本発明の有機物分解装置は、強磁性体で形成された反応容器と、前記反応容器の周壁に形成された複数の開口部と、前記開口部と連通して設けられた外部管路と、前記外部管路を挟んでＮ極とＳ極とが互いに対向する状態に配置された少なくとも一対の磁石と、を備えたことを特徴とする。
【００１８】
このような構成とすれば、前述したように、磁石により形成された磁場が反応容器内に導入され、反応容器内に生じる磁場振動によって、反応容器内の有機物に含まれる有機分子が励起、活性化され、徐々に分解しながらエネルギーを放出し、周囲の有機物の分解を促進して、炭酸ガス、水、無水硫酸ガスを形成しながら、やがて炭化、灰化されていくこととなる。このため、石油やガスなどの燃焼エネルギーは不要であり、有害化合物の発生を伴うことなく、有機廃棄物を効率的に分解することが可能となる。
【００１９】
ここで、複数の前記開口部を、前記反応容器の周壁と前記周壁を水平または斜めに横切る仮想平面との交差部分に配置することが望ましい。このような構成とすれば、開口部を経由して反応容器内に導入される外部磁場を、反応容器内における前記仮想平面領域に集中させることが可能となるため、分解反応を促進させることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明により、石油やガスなどの燃焼エネルギーを使用することなく、有害化合物の発生を伴うこともなく、有機廃棄物を効率的に分解することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の実施の形態である有機物分解装置を示す一部省略正面図、図２は図１に示す有機物分解装置の一部省略側面図、図３は図１におけるＡ−Ａ線断面図である。
【００２２】
図１〜図３に示すように、本実施形態の有機物分解装置１０は、強磁性体の一つである鉄鋼材料で形成された略円筒形状の反応容器１と、反応容器１の周壁１ａの下部に形成された複数の開口部２７と、これらの開口部２７と連通して設けられた外部管路１７と、それぞれの外部管路１７に連結された磁場発生器２とを備えている。略円筒形状をした反応容器１は、接続部１ｄにより着脱可能に接続された下部容器１ｃと上部容器１ｂとで形成され、下部容器１ｃの底部寄りの部分の周壁１ａに沿って等間隔に開設された複数の開口部２７にそれぞれ外部管路１７および磁場発生器２が接続され、外部管路１７の一部に開閉バルブ１６が設けられている。これらの磁場発生器２の外周には、保護カバー３が配置されている。
【００２３】
本実施形態の有機物分解装置１０において、複数の開口部２７は、反応容器１の周壁１ａと、この周壁１ａを水平に横切る仮想平面（図示せず）との交差部分に等間隔に配置されている。これによって、複数の開口部２７は全て、周壁１ａを横切る水平な仮想平面上に位置するように配置されている。
【００２４】
反応容器１の上方には、排気筒５が立設されたサービスタンク９が配置され、反応容器１の上部に開設された排気口１３と、サービスタンク９の下部に開設された導気口１４とが排気管１５によって連通されている。排気筒５とサービスタンク９との間には脱臭フィルタ８が配置されている。反応容器１の上面には、有機物を投入するための開閉可能な投入扉６が設けられている。反応容器１を構成する下部容器１ｃの内部には、接続部１ｄから下に向かってスカート状に拡径した隔壁１２が配置され、この隔壁１２で包囲された部分が有機物の処理室１１となっている。下部容器１ｃの底部１ｅと周壁１ａとの境界付近の一部に、開閉可能な排灰口４が設けられている。
【００２５】
図１に示すように、有機物分解装置１０の近傍には操作盤７が配置されているが、この操作盤７は、有機物分解装置１０の稼働状況を表示したり、部外者が有機物分解装置１０を勝手に操作したときに警報を発したり、有機物分解装置１０に設けられた法定の予備ヒータ（図示せず）を制御したりする機能を備えたものであって、有機物分解装置１０を稼働させる際に直接的に必要なものではない。
【００２６】
次に、図４〜図７を参照して、有機物分解装置１０を構成する磁場発生器２について説明する。図４は磁場発生器２付近を示す斜視図、図５は図４に示す磁場発生器２を外部管路１７から離脱させた状態で示す正面図、図６は図５に示す磁場発生器２の背面図、図７は図５に示す磁場発生器２の分解斜視図である。
【００２７】
図４に示すように、磁場発生器２は外形が略直方体形状であり、周壁１ａの開口部２７に連通するエルボ形状の外部管路１７の先端部に着脱可能かつ外部管路１７の軸心を中心に回動可能に接続されている。外部管路１７は鋼管で形成され、外部管路１７の先端部寄りの部分には、外部管路１７を開閉するための開閉バルブ１６を有している。磁場発生器２を構成する磁石収容器２１，２２および蓋体２３，２４は、非磁性体の一つであるプラスチックス（塩化ビニル）で形成されている。
【００２８】
図５，図６に示すように、磁場発生器２の正面には、外部管路１７の先端部に取り付けるための開口部１８および管路収容部２５が形成され、磁場発生器２の長手方向に沿って管路収容部２５と連通する角形管路１９が形成されている。即ち、管路収容部２５および角形管路１９は、磁場発生器２の内部を長手方向に貫通した状態に形成され、後述するように、角形管路１９を挟んでＳ極とＮ極とが対向する状態で一対の磁石３１が配置されている。
【００２９】
図７に示すように、磁場発生器２は、境界部２ａにおいて着脱可能に接合された２つの磁石収容器２１，２２と，それぞれの磁石収容器２１，２２内に配置された短い円柱形状のネオジウム磁石３１と、これらの磁石収容器２１，２２を覆う蓋体２３，２４とによって形成されている。なお、磁石収容器２１，２２および蓋体２３，２４の構造は同じであるため、以下、図７において明確に表れている部分を参照しながら各部の形状、機能について説明する。
【００３０】
図７に示すように、磁石収容器２２（２１）の内部はリブ２９，３２によって区画されており、４つのリブ２９によって包囲された箱体状の磁石収容部３０内に磁石３１が配置されている。そして、磁石収容部３０の上面を含む面を覆うように蓋体２４（２３）が取り付けられる。
【００３１】
磁石収容器２１（２２）における蓋体２３（２４）の反対面には、管路収容部２５（図５参照）を形成するための円弧溝２５ａと、外部管路１７（図４参照）の先端部に設けられたフランジ（図示せず）を収容するためのフランジ溝２８と、角形管路１９（図５参照）を形成するための角形溝１９ａとが形成され、円弧溝２５ａおよび角形溝１９ａを挟むように、磁石収容器２１（２２）の長手方向と平行な凸条２１ａ（２２ｂ）および凹溝２１ｂ（２２ａ）が設けられている。凸条２１ａ（２２ｂ）と凹溝２１ｂ（２２ａ）とは互いに嵌合可能であり、磁石収容器２１，２２を接合する際の位置合わせ機能および接合後のズレ防止機能を有している。
【００３２】
次に、このような構成を備えた有機物分解装置１０の使い方について説明する。ポリ袋に詰め込まれた生ゴミ１００ｋｇ、電話帳、雑誌、新聞などの古紙類１００ｋｇ、石膏ボードの廃材１００ｋｇおよび木材屑１５０ｋｇを含む有機物（有機廃棄物）を、投入扉６を開いて反応容器１内の処理室１１に投入した後、これらの有機廃棄物の隙間を籾殻で充填する。反応容器１の底部にある排灰口４を開いて処理室１１内にバーナーを差し込み、その燃焼反応を利用して処理室１１内の酸素濃度を低下させた後、バーナーを抜き出して直ちに灰排口４を密閉する。
【００３３】
分解処理を開始して初めのうちは開閉バルブ１６をやや開放状態にしておき、分解反応が順調に開始された後は僅かに開放した状態としたところ、処理室１１内は部分的な昇温状態から全体的な昇温状態へと変化していき、やがて処理室１１の内部全体が均等な温かさとなった。このときの反応容器１の周壁１ａの温度は５０℃〜６０℃程度となった。この状態で２４時間放置して分解処理を行った後、処理室１１内を確認したところ、投入した有機廃棄物が全て灰化していることを目視確認することができた。２４時間経過中に排気筒５から排出された乾留液は約１０リットル程度であった。
【００３４】
また、排気筒５から排出されたガス、乾留液およびアッシュなどを採取して、これらに含有されるダイオキシン、コプラナＰＣＢ3を分析したところ、それぞれ毒性等級で２．７ｎｇ−ＴＢＱ／Ｎｍ3，２．６ｎｇ−ＴＢＱ／Ｎｍ3という結果が得られた。これらの数値は、排ガスに関する国の環境基準値５．０ｎｇ−ＴＢＱ／Ｎｍ3、処理灰に関する国の基準値３．０ｎｇ−ＴＢＱ／Ｎｍ3を下回っており、有害化合物の発生を伴うことなく、有機廃棄物を効率的に分解することができた。なお、分解反応に伴って発生するガスや蒸気などは、サービスタンク９で冷やされ、脱臭フィルタ８で脱臭された後、排気筒５を通じて大気中へ放出されるため、有機物分解装置１０の周辺に悪臭、異臭が漂うようなこともない。
【００３５】
このように、外部管路１７と連通する磁場発生器２内の角形管路１９を挟んでＮ極とＳ極とを対向させて配置した磁石３１で発生する磁場を外部管路１７を経由して反応容器１の処理室１１内部に導入すると、処理室１１内に形成された磁場振動により、有機廃棄物中の水分や炭素−水素結合、炭素−炭素結合、酸素分子などが励起状態となり、大幅に活性化エネルギーが上がって、分解処理されやすい状態となる結果、有機物の持つエネルギーが放出されて分解、反応するものと推定される。従って、石油やガスなどの燃焼エネルギーを使用することなく、処理室１１内の有機廃棄物を効率的に分解することができる。
【００３６】
前述したように、有機物分解装置１０においては、複数の開口部２７を、反応容器１の周壁１ａと、周壁１ａを水平に横切る仮想平面との交差部分に配置したことにより、開口部２７を経由して反応容器１内に導入される外部磁場を、反応容器１内における前記仮想平面領域に集中させることができるため、分解反応をより促進させることができる。
【００３７】
本実施形態の有機物分解装置１０は、本発明の一例であり、本発明に係る有機物分解技術はこれに限定するものではないので、処理対象となる有機廃棄物の種類や性状、処理すべき有機廃棄物の分量あるいは使用条件などに応じて、反応容器のサイズや形状、磁石の材質や形状などを変更することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明の有機物分解方法および有機物分解装置は、生ゴミ、古紙類、廃木材などの有機性廃棄物の分解処理を行う産業分野において広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施の形態である有機物分解装置を示す一部省略正面図である。
【図２】図１に示す有機物分解装置の一部省略側面図である。
【図３】図１におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図４】磁場発生器付近を示す斜視図である。
【図５】図４に示す磁場発生器をパイプから離脱させた状態で示す正面図である。
【図６】図５に示す磁場発生器の背面図である。
【図７】図５に示す磁場発生器の分解斜視図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  反応容器
１ａ  周壁
１ｂ  上部容器
１ｃ  下部容器
１ｄ  接続部
１ｅ  底部
２  磁場発生器
２ａ  境界部
３  保護カバー
４  排灰口
５  排気筒
６  投入扉
７  操作盤
８  脱臭フィルタ
９  サービスタンク
１０  有機物分解装置
１１  処理室
１２  隔壁
１３  排気口
１４  導気口
１５  排気管
１６  開閉バルブ
１７  外部管路
１８  開口部
１９  角形管路
１９ａ  角形溝
２１，２２  磁石収容器
２１ａ，２２ｂ  凸条
２１ｂ，２２ａ  凹溝
２３，２４  蓋体
２５  管路収容部
２５ａ  円弧溝
２７  開口部
２８  フランジ溝
２９，３２  リブ
３０  磁石収容部
３１  磁石
【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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