(57)【要約】      （修正有）【課題】  本発明は、低周波電磁誘導加熱等により、汚泥などの炭化材を燃焼させることなく炭化し、目的に適した炭化物の生成を可能とする加熱式炭化装置及びその炭化方法を提供することを目的とするものである。【解決手段】  本発明は、テーパー状に下側が細くなったホッパーに貯留された炭化材を投入する炭化材投入部２と、前記炭化材投入部２から投入された炭化材を密閉された炭化缶に入れ、前記炭化缶内を縦に通る攪拌羽の付いたシャフトを攪拌モーターで回転させながら、前記炭化缶を加熱して炭化処理する炭化部３と、前記炭化部内の気体を水流ポンプ又は真空ポンプで水槽に送ることにより減圧し、炭化処理後は不活性ガス発生装置により減圧解除する調整確認部４と、前記炭化部で炭化処理された炭化物を冷却し、炭化物排出口から排出する炭化物冷却保管部５とからなることを特徴とする加熱式炭化装置１の構成とした。【選択図】  図１
2006160946.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
テーパー状に下側が細くなったホッパーに貯留された炭化材を投入する炭化材投入部と、前記炭化材投入部から投入された炭化材を密閉された炭化缶に入れ、前記炭化缶内を縦に通る攪拌羽の付いたシャフトを攪拌モーターで回転させながら、前記炭化缶を加熱して炭化処理する炭化部と、前記炭化部内の気体を水流ポンプ又は真空ポンプで水槽に送ることにより減圧し、炭化処理後は不活性ガス発生装置により減圧解除する調整確認部と、前記炭化部で炭化処理された炭化物を冷却し、炭化物排出口から排出する炭化物冷却保管部とからなることを特徴とする加熱式炭化装置。
【請求項２】
不活性ガスを窒素としたことを特徴とする請求項１に記載の加熱式炭化装置。
【請求項３】
炭化処理で発生した気体が溶け込んだ水槽水を、調整確認部の水槽に設けた電気伝導率計、酸化還元電位計又は透視度計で計測することにより、炭化処理の完了時間を判断できることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の加熱式炭化装置。
【請求項４】
炭化処理後に炭化缶内に不活性ガスを注入して減圧解除することにより、炭化缶を冷却することなく炭化材を逐次投入でき、炭化処理済みの炭化物を熱源として利用できることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３に記載の加熱式炭化装置。
【請求項５】
加熱を低周波電磁誘導で行い、炭化缶、炭化部内の攪拌羽等の磁性材質、炭化材に含まれる磁性物質又は加熱により磁性を持つようになった凝集剤を、中心部から自己発熱させて炭化処理時間を短縮できるようにしたことを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３又は請求項４に記載の加熱式炭化装置。
【請求項６】
炭化材投入部に貯留した炭化材を最初に炭化部に投入する第１炭化材投入工程と、前記第１炭化材投入工程後に炭化部で加熱により炭化処理する第１炭化工程と、前記第１炭化工程後に炭化材投入部に貯留した炭化材を続けて炭化部に投入する第２炭化材投入工程と、前記第２炭化材投入工程後に炭化部で加熱により炭化処理する第２炭化工程と、前記第２炭化材投入工程及び第２炭化工程を数回繰り返した後に炭化物を炭化物冷却保管部に移し、冷却後に排出する炭化物冷却工程とからなることを特徴とする加熱式炭化装置の炭化方法。
【請求項７】
第１炭化工程又は第２炭化工程の炭化処理の完了時間を、電気伝導率計、酸化還元電位計又は透視度計の値により決定し、目的に適した炭化物を生成することができることを特徴とする請求項６に記載の加熱式炭化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低周波電磁誘導加熱等により、汚泥などの炭化材を燃焼させることなく炭化する加熱式炭化装置及びその炭化方法に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
木くずや動物の糞尿等の事業系廃棄物である産業廃棄物や、生ゴミや浄化槽汚泥等の生活系廃棄物である一般廃棄物の増加から、ごみの減量又は再利用が求められている。排泄物などの有機系の産業廃棄物等は、そのまま捨てられることが多かったが、炭化して再利用されるようになってきた。
【０００３】
産業廃棄物等を燃焼させると二酸化炭素が発生し、大気汚染など環境への影響が大きいため、産業廃棄物等を燃焼させずに炭化することにより、二酸化炭素の排出量を減少させる方法もある。
【０００４】
炭化方法としては、バーナータイプの炭化装置を利用する方法、電気ヒーターを利用する方法又は電磁誘導加熱を利用する方法などがある。バーナータイプの炭化装置を利用する方法では、装置が大型なものが多く、火を使うため危険性が高い。
【０００５】
電気ヒーターを利用する方法の場合は、装置を小型化することができるが、炭化缶を外側から熱するため、炭化缶の外部への熱損失も大きく、余計に電力を消費するので、運転費用がかさんでしまう。
【０００６】
特許文献１に記載されているように、電磁誘導で全体が均一に発熱し、通過する液体を拡散させて均一に加熱することができる液体の電磁誘導加熱装置という発明も公開されている。
【特許文献１】特開平０９−１６７６７９号公報
【発明の開示】
【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に記載の発明は、高周波電磁誘導により加熱しているため、炭化缶の表面付近は急速に発熱するが、中心部付近まで熱が伝わりにくい場合もある。また、高周波を発生させるため、多くの電力を必要とする。
【０００８】
また、従来の炭化装置では、炭化物の性状（含水率、揮発分、固定炭素、窒素、リン又はカリウム等の肥料成分）は、炭化材に大きく左右されるが、一般的に、炭化物の性状を微調整し、目的に合った炭化物を作るという概念は無かった。
【０００９】
そこで、本発明は、低周波電磁誘導加熱等により、汚泥などの炭化材を燃焼させることなく炭化し、目的に適した炭化物の生成を可能とする加熱式炭化装置及びその炭化方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記の課題を解決するために、テーパー状に下側が細くなったホッパー２ａに貯留された炭化材２ｈを投入する炭化材投入部２と、前記炭化材投入部２から投入された炭化材２ｈを密閉された炭化缶３ａに入れ、前記炭化缶３ａ内を縦に通る攪拌羽３ｅの付いたシャフト３ｄを攪拌モーター３ｇで回転させながら、前記炭化缶３ａを加熱して炭化処理する炭化部３と、前記炭化部３内の気体３ｉを水流ポンプ４ａ又は真空ポンプで水槽４ｃに送ることにより減圧し、炭化処理後は不活性ガス発生装置４ｋにより減圧解除する調整確認部４と、前記炭化部３で炭化処理された炭化物３ｋを冷却し、炭化物排出口５ｉから排出する炭化物冷却保管部５とからなることを特徴とする加熱式炭化装置１、及び炭化処理７ｂ、９ｂの完了時間を、電気伝導率計４ｅ、酸化還元電位計４ｆ又は透視度計４ｇの値により決定し、目的に適した炭化物３ｋを生成することができることを特徴とする加熱式炭化方法１ａの構成とした。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、以上の構成であるから以下の効果が得られる。第１に、電磁誘導加熱を利用することにより、汚泥などの炭化材を燃焼させずに炭化することができるので、二酸化炭素の排出量を減少させた上で、再資源化することができる。
【００１２】
第２に、低周波で電磁誘導加熱を行うので内部加熱に優れ、炭化缶表面からの外部放出熱を抑えることができる。高周波で電磁誘導加熱を行う場合よりも、炭化缶内部に投入された炭化材を効率よく炭化することができる。
【００１３】
第３に、炭化材に水分が多く含まれていると、水分を除去するために多くの熱量と時間を要するが、炭化缶内を減圧して真空状態にすることにより、水分除去に掛かる時間を短縮することができる。
【００１４】
第４に、窒素などの不活性ガスを炭化缶内に注入して減圧状態を解除するので、空気が混入して燃焼することもない。また、減圧解除により炭化物の冷却時間が短縮され、炭化材の逐次投入も可能となる。
【００１５】
第５に、炭化処理の完了時間を電気伝導率計（ＥＣ計）、酸化還元電位計（ＯＲＰ計）又は透視度計により判断することができるので、余分に加熱したりすることもなくなり、効率良く処理することができる。
【００１６】
第６に、電気伝導率、酸化還元電位又は透視度の値により、炭化物の含有成分を調整できる。予め、炭化の時間を決定しておくことにより、目的に応じた炭化物を生成することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
汚泥などの炭化材を再資源化するに際して、加熱した炭化材が燃焼することなく炭化できるようにする方法を、炭化缶内に窒素などの不活性ガスを注入し、空気を混入しないように装置を構成することで実現した。
【実施例１】
【００１８】
以下に、添付図面に基づいて、本発明である加熱式炭化装置及びその炭化方法について詳細に説明する。
【００１９】
加熱式炭化装置１は、テーパー状に下側が細くなったホッパー２ａに貯留された炭化材２ｈを投入する炭化材投入部２と、前記炭化材投入部２から投入された炭化材２ｈを密閉された炭化缶３ａに入れ、前記炭化缶３ａ内を縦に通る攪拌羽３ｅの付いたシャフト３ｄを攪拌モーター３ｇで回転させながら、前記炭化缶３ａを加熱して炭化処理する炭化部３と、前記炭化部３内の気体３ｉを水流ポンプ４ａ又は真空ポンプで水槽４ｃに送ることにより減圧し、炭化処理後は不活性ガス発生装置４ｋにより減圧解除する調整確認部４と、前記炭化部３で炭化処理された炭化物３ｋを冷却し、炭化物排出口５ｉから排出する炭化物冷却保管部５とからなる。
【００２０】
また、加熱式炭化装置１は、加熱を低周波電磁誘導、高周波電磁誘導又は電気ヒーターのいずれかの方法で行い、不活性ガスには窒素を使用し、加熱により炭化缶、炭化部内の攪拌羽、炭化材に含まれる金属又は加熱により磁性を持つようになった凝集剤を自己発熱させて炭化処理時間を短縮し、炭化処理で発生した気体が溶け込んだ水槽水を、調整確認部の水槽に設けた電気伝導率計、酸化還元電位計又は透視度計で計測することにより、炭化処理の完了時間を判断し、炭化処理後に炭化缶内に不活性ガスを注入して減圧解除することにより、炭化缶を冷却することなく炭化材を逐次投入でき、炭化処理済みの炭化物を熱源として利用できることを特徴とする。
【００２１】
図１は、本発明である加熱式炭化装置の全体図である。加熱式炭化装置１は、炭化材投入部２、炭化部３、調整確認部４及び炭化物冷却保管部５からなり、炭化材投入部２から投入した炭化材２ｈを、炭化部３で炭化処理し、炭化物冷却保管部５から排出する。尚、調整確認部４では、装置内の調整及び確認を行う。
【００２２】
炭化材投入部２は、炭化部３の上部に設置され、一旦炭化材２ｈを貯留した後、炭化部３に炭化材２ｈを投入する。尚、炭化材２ｈは主として汚泥であるが、炭化処理可能な産業廃棄物等であれば何でも構わない。
【００２３】
炭化部３は、加熱式炭化装置１の本体であり、炭化材投入部２から投入された炭化材２ｈを低周波の電磁誘導加熱により炭化する。低周波で行うことにより、中心部付近まで充分に熱を与えることができる。尚、低周波電磁誘導だけでなく、高周波電磁誘導又は電気ヒーター等で加熱することも可能である。
【００２４】
調整確認部４は、炭化処理時は炭化部３内の気体３ｉを吸引して減圧し、炭化処理後は炭化部３に不活性ガス４ｔを注入して次の炭化処理を続行する。また、炭化物冷却保管部５に炭化物３ｋ移す場合にも不活性ガス４ｔを注入する。
【００２５】
炭化物冷却保管部５は、炭化部３で炭化材２ｈを炭化処理した炭化物３ｋを取り出し、炭化物３ｋが冷えるまで保管する。冷却中は炭化部３で次の炭化材２ｈを炭化処理することも可能である。冷却後は炭化物３ｋを排出する。
【００２６】
図２は、本発明である加熱式炭化装置の炭化材投入部の拡大図である。炭化材投入部２は、ホッパー２ａ、蓋２ｂ、側面スクリュー２ｄ、水平スクリュー２ｅ及びゲートバルブ２ｆなどからなる。
【００２７】
ホッパー２ａは、テーパー状に下側が細くなった容器である。上面及び下面は開いており、上面には蓋２ｂが設けられ、炭化材投入経路２ｇに続く下面はゲートバルブ２ｆにより塞がれる。
【００２８】
ホッパー２ａ内に貯留される炭化材２ｈは、粘性の高い汚泥等が対象となるので、傾斜角度２ｊは６０度以上にする。尚、炭化材２ｈは、予め脱水処理されており、脱水処理の過程において、ポリ硫酸第二鉄又は塩化第二鉄などの無機凝集剤２ｉが添加される。
【００２９】
ホッパー２ａには計量ライン２ｃも設けられてあり、内部に貯留された炭化材２ｈの量を把握することができる。計量ライン２ｃにより、炭化材投入経路２ｇを通じて炭化部３に送り込む炭化材２ｈの量を調整することも可能である。尚、一回の量は約５０キログラムが適当である。
【００３０】
蓋２ｂは、ホッパー２ａの上面を塞ぐ部材である。蓋２ｂの一端が、ホッパー２ａの上面の一端に接続され、回動するようにして開閉する。通常は閉じておき、ホッパー２ａ内に炭化材２ｈを入れる際に開く。
【００３１】
側面スクリュー２ｄ及び水平スクリュー２ｅは、脱水された炭化材２ｈが粘性によりゲートバルブ２ｆ上部で詰まってしまうのを防ぐために、炭化材２ｈを炭化材投入経路２ｇに流し込む装置である。
【００３２】
側面スクリュー２ｄは、モーターによりホッパー２ａ内部を上から下に向けて螺旋状に回転する。同様に、水平スクリュー２ｅは、モーターによりホッパー２ａ底部を横方向に螺旋状に回転する。
【００３３】
ゲートバルブ２ｆは、炭化処理中は炭化部３を密閉するために炭化材投入部２と炭化部３の間の炭化材投入経路２ｇを閉じるためのものである。また、ゲートバルブ２ｆの開閉により、ホッパー２ａから炭化部３への炭化材２ｈの流出量を調整することもできる。
【００３４】
図３は、本発明である加熱式炭化装置の炭化部の拡大図である。炭化部３は、炭化缶３ａ、低周波電磁誘導コイル３ｃ、シャフト３ｄ、攪拌羽３ｅ、カップリング３ｆ及び攪拌モーター３ｇなどからなる。
【００３５】
炭化缶３ａは、密閉された中空の容器で、上部は、炭化材投入部２から炭化材２ｈが送られてくる炭化材投入経路２ｇ及び気体３ｉの通り道となる気体経路３ｈに続いており、下部は、炭化物３ｋを炭化物冷却保管部５に送る炭化物取出経路３ｊに続く。
【００３６】
炭化缶３ａの下部は、低周波電磁誘導コイル３ｃにより加熱する加熱部３ｂであり、下に向かってテーパー状に細くなる。炭化材２ｈは加熱部３ｂで炭化処理されて炭化物３ｋとなり、加熱により発生した気体３ｉは気体経路３ｈから抜けていく。
【００３７】
炭化処理時は、低周波の電磁誘導加熱により表面から中心部付近までじっくりと加熱されるが、炭化缶３ａ自体が高温にならないように、炭化缶３ａの材質は、磁性が低い弱く電磁誘導を起こしにくいオーステナイト系ステンレス又は陶器などを使用し、外側は断熱材で覆う。
【００３８】
高周波電磁誘導加熱の特性が、磁性材質を特異的に、かつ材質の表面を自己発熱させるのに対し、低周波電磁誘導加熱の特性は、磁性材質を特異的に、かつ材質の中心部を自己発熱させる。
【００３９】
低周波電磁誘導加熱は、内部発熱に優れ、炭化缶３ａ表面からの外部放出熱を抑えることができる。高周波電磁誘導加熱の場合に比べ、炭化缶３ａ内部に投入された炭化材２ｈを効率良く炭化することができる。
【００４０】
低周波電磁誘導コイル３ｃは、銅管などを巻いてコイルにしたもので、炭化缶３ａ下部の周囲に設ける。低周波電源３ｌから低周波電磁誘導コイル３ｃに電流を流すと、炭化缶３ａ及び炭化缶３ａ内部材質が電気抵抗により熱を発する。
【００４１】
炭化缶３ａを加熱すると、温度は約５００℃に上昇するが、炭化缶３ａからの輻射熱等で低周波電磁誘導コイル３ｃが高温になるのを防ぐために、冷却ユニット３ｍから冷却水を循環させて低周波電磁誘導コイル３ｃを冷却する。
【００４２】
シャフト３ｄは、炭化缶３ａ内を上下に通った軸である。シャフト３ｄには、攪拌羽３ｅが数枚取り付けられており、攪拌モーター３ｇからシャフト３ｄに回転力が加えられると、攪拌羽３ｅが螺旋状に回転して、炭化缶３ａ内の炭化材２ｈを攪拌する。
【００４３】
シャフト３ｄは、炭化缶３ａの上側において、攪拌モーター３ｇに連結されるが、シャフト３ｄと攪拌モーター３ｇの軸継手としてカップリング３ｆが設けられる。シャフト３ｄの材質は、攪拌モーター３ｇへの伝熱を防ぐため、熱伝導度が小さく磁性の弱いオーステナイト系ステンレスを使用する。
【００４４】
シャフト３ｄに熱伝導度の小さい材質を用いても、電磁誘導加熱により約２００℃まで温度が上昇するので、カップリング３ｆにヒートシンク、冷却ファン、冷却水又は断熱材などを設けることが好ましい。
【００４５】
攪拌羽３ｅは、上下方向に攪拌しやすい形状であり、炭化材投入部２から炭化材２ｈが投入される際に炭化材投入経路２ｇが閉塞するのを防いだり、気体経路３ｈに炭化材２ｈが流れ込むのを防いだりする。
【００４６】
また、攪拌羽３ｅは、炭化処理後に炭化物冷却保管部５から炭化物３ｋを移送する際には逆回転させ、炭化缶３ａ内に残った炭化物３ｋを炭化物取出経路３ｊに落下させる役割も持つ。
【００４７】
攪拌羽３ｅの材質は、磁性が強く電磁誘導を起こしやすいフェライト系ステンレスを使用する。炭化処理時は、攪拌羽３ｅが電磁誘導加熱により自己発熱し、外部からだけでなく内部からも炭化材２ｈを加熱することができる。
【００４８】
炭化材２ｈには、凝集剤２ｉが添加されているが、凝集剤２ｉに含まれるポリ硫酸第二鉄又は塩化第二鉄などは、炭化の際に鉄成分が磁性を持ち、電磁誘導加熱により自己発熱し、炭化完了時間を短縮させる効果がある。
【００４９】
炭化処理前は、気体経路３ｈから気体３ｉを抜いて、炭化缶３ａ内を真空状態になるまで減圧する。炭化缶３ａから酸素を排除することで、炭化材２ｈが燃焼して二酸化炭素が発生するのを防ぐことができる。
【００５０】
炭化処理中も、炭化材２ｈから発生した気体３ｉを気体経路３ｈから調整確認部４に送り続けるが、減圧したことにより炭化缶３ａ内の水分を低温で蒸発させることができ、炭化材２ｈの水分除去時間が短縮される。
【００５１】
炭化処理後は、減圧解除するために気体経路３ｈから窒素などの不活性ガス４ｔが注入される。不活性ガス４ｔを満たしておくことで、酸素が混入するのを防ぐことができ、炭化缶３ａを冷却することなく、次の炭化材２ｈを投入することができる。炭化缶３ａ内は約３００℃の保温状態であるため、次の炭化処理時間が短縮される。
【００５２】
また、炭化処理後の炭化物３ｋをすぐに炭化物冷却保管部５に送らずに、炭化缶３ａ内に残したまま次の炭化材２ｈの炭化処理をすることにより、約３００℃である炭化物３ｋを熱源として利用し、次の炭化処理時間を短縮することもできる。尚、含水率約８０％の有機汚泥の場合、約１時間の短縮が期待できる。
【００５３】
図４は、本発明である加熱式炭化装置の循環型の調整確認部の拡大図である。調整確認部４は、炭化部３から気体３ｉを抜き取る役割と、炭化部３又は炭化物冷却保管部５に不活性ガス４ｔを注入する役割とがある。
【００５４】
気体３ｉを抜き取る役割をするのが、水流ポンプ４ａ、循環ポンプ４ｂ、水槽４ｃ及びモーターバルブ４ｏなどであり、不活性ガス４ｔを注入する役割をするのが、不活性ガス発生装置４ｋ及び三方モーターバルブ４ｐなどである。尚、水流ポンプ４ａは、真空ポンプに代えても良い。
【００５５】
気体経路３ｈは、気体３ｉを抜き取る場合又は不活性ガス４ｔを注入する場合に共通して使用される気体３ｉの通り道であり、気体３ｉを抜き取る場合は、炭化部３から出るように流れ、不活性ガス４ｔを注入する場合は、炭化部３に向かうように流れる。
【００５６】
水流ポンプ４ａは、水を高速で循環させることにより、気体３ｉを吸引する装置である。水流ポンプ４ａにより炭化部３の炭化缶３ａ内を約マイナス７００ｍｍＨｇ以下の真空状態まで減圧する。尚、真空ポンプを使用する場合は、炭化缶３ａ内の気体３ｉを真空ポンプで吸引し、水槽水４ｖにバブリングして取り込ませる。
【００５７】
循環ポンプ４ｂは、水流ポンプ４ａに水を循環させるために水流を送り出す装置であり、冷水又は温水に適応できる。水流ポンプ４ａに送られた水は、気体３ｉと共に水槽４ｃに送られ、また循環ポンプ４ｂに戻ることで循環する。
【００５８】
水槽４ｃから循環ポンプ４ｂに至る通路には、直径０．３ミリメートルの穴を多数空けたステンレス板を張り、循環ポンプ４ｂに大きな物体が流れ込まないようにし、循環ポンプ４ｂの故障を防ぐ。
【００５９】
水槽４ｃには、水槽水４ｖが満たされており、炭化部３から高温の気体３ｉが送られてくるため、水槽４ｃ内の水温も上昇して減圧効果が下がるので、投込み式の冷却装置４ｄを設けて水温を下げる。また、水槽４ｃ内の水の汚れを監視することにより、炭化処理の状況を確認することができる。
【００６０】
炭化処理が始まると、電気伝導率計４ｅ（ＥＣ計）の値は、炭化が進むにつれて値が増加し、炭化が完了に近づくと値の変化が小さくなり、炭化終了時点ではほぼフラット状になる。また、酸化還元電位計４ｆ（ＯＲＰ計）の値は、炭化開始から減少していくが、炭化終了近くなると上昇し、炭化終了時点ではほぼフラット状になる。
【００６１】
電気伝導率計４ｅ又は酸化還元電位計４ｆを確認することで、炭化処理の完了を判断することができる。また、透視度計４ｇを利用して、水の汚れを確認することで、炭化処理の完了を判断することもできる。
【００６２】
炭化材２ｈに硫黄分が含まれていると、有害な硫化水素等として出てくることがあるので、水槽４ｃから硫化水素等の排気ガス４ｕが外部に逃げないように、上部を排気フード４ｈで覆う。
【００６３】
排気フード４ｈからは排気ダクト４ｉが出ており、排気ガス処理装置４ｊに接続される。排気ダクト４ｉから送られた排気ガス４ｕは、排気ガス処理装置４ｊにおいて燃焼分解され、無害な状態で排出される。
【００６４】
水槽４ｃに硫化水素等が送られてきても、排気ガス４ｕとして分離されるので、水槽水４ｖを硫化物が少ない状態に保つことができる。加熱式炭化装置１は、硫黄分を特異的に分離除去することができ、腐敗成分である硫化物が少ない炭化物３ｋにすることができる。
【００６５】
電磁誘導加熱による炭化であるため、炭化缶３ａの温度調整が容易であり、炭化材２ｈに含まれる水量、窒素量又は硫黄量などを調整したり、水、窒素又は硫黄などを蒸留分離させることもできる。
【００６６】
不活性ガス発生装置４ｋは、窒素などの不活性ガス４ｔを作り出す装置であり、窒素ボンベ等を利用する場合もある。不活性ガス４ｔは、圧力調整器４ｌにより約０．４メガパスカルの圧力に調整されて送り出される。
【００６７】
不活性ガス４ｔは、第１経路４ｑ又は第２経路４ｒを通って炭化部３に送られる、又は第３経路４ｓを通って炭化物冷却保管部５に送られる。尚、第１経路４ｑには第１フローメーター４ｍが設置されており、不活性ガス４ｔの流量を測ることができる。
【００６８】
モーターバルブ４ｏは、炭化部３と水流ポンプ４ａを繋いだり遮断したりする機器であり、三方モーターバルブ４ｐは、炭化部３と不活性ガス発生装置４ｋを繋いだり遮断したりする機器であり、切替えに関して安全弁４ｎも備えられる。
【００６９】
また、ボールバルブ５ｆは、炭化物冷却保管部５と不活性ガス発生装置４ｋを繋いだり遮断したりする機器であり、第２フローメーター５ｇにより不活性ガス４ｔの流量を測ることができる。
【００７０】
炭化部３から気体３ｉを抜き取る際は、三方モーターバルブ４ｐを閉じ、モーターバルブ４ｏを開く。炭化部３に不活性ガス４ｔを注入する際は、モーターバルブ４ｏを閉じ、三方モーターバルブ４ｐを開く。
【００７１】
三方モーターバルブ４ｐには、第１経路４ｑを開く場合と、第２経路４ｒを開く場合とがある。単純に不活性ガス４ｔを送る場合は第２経路４ｒを使用し、流量を測りながら不活性ガス４ｔを送る場合は第１フローメーター４ｍのある第１経路４ｑを使用する。
【００７２】
炭化部３から気体３ｉを抜き取る役割をする部分は、水流ポンプ４ａとモーターバルブ４ｏとを分離して取り外すことができる構造であり、更に性能の良い減圧装置に代えることも可能である。
【００７３】
図５は、本発明である加熱式炭化装置の給水型の調整確認部の拡大図である。給水型の調整確認部４は、図４の循環型の調整確認部４に一定流量の給水４ｗ及び排水４ｘを行う仕組みを付加したものである。
【００７４】
炭化部３から高温の気体３ｉが送られ、水槽４ｃ内の水温が上昇するので、給水４ｗにより水を供給することで、温度上昇を抑える。尚、余分な水は排水４ｘにより水槽４ｃから水が溢れないようにする。
【００７５】
循環型は、給水４ｗが不要なため、車両搭載や移動が容易であり、災害時などの運搬には適しているが、炭化缶３ａからの排熱に対する冷却装置４ｄが必要となり、設備コスト及び電力のランニングコストが高くなる欠点がある。
【００７６】
それに対し、給水型は、給水４ｗを行うため、給水可能な場所での設置型になり、車両搭載や移動が困難となるが、炭化缶３ａからの排熱に対する冷却装置４ｄは設ける必要がなくなる。
【００７７】
尚、循環型の調整確認部４では冷却装置４ｄにより水槽４ｃの温度上昇を抑えていたが、給水型の調整確認部４では給水４ｗが冷却の役割を果たすので、冷却装置４ｄは省くこともでき、併用することも可能である。
【００７８】
循環型では、給水４ｗ及び排水４ｘを行わないので、廃棄物等の炭化材２ｈを炭化した際に出た成分が、炭化時間と共に濃縮されるが、給水型では、給水４ｗ及び排水４ｘを行うので、廃棄物等の炭化材２ｈを炭化した際に出る成分の推移が、水槽水４ｖの電気伝導率（ＥＣ）等の値として顕著に現れる。
【００７９】
炭化処理が始まると、電気伝導率計４ｅ（ＥＣ計）の値は増加し、酸化還元電位計４ｆ（ＯＲＰ計）はプラスからマイナスに変化する。炭化処理が完了すると、電気伝導率計４ｅ及び酸化還元電位計４ｆが炭化処理前の値に戻る。
【００８０】
炭化材２ｈの炭化状況が電気伝導率（ＥＣ）等の値で分かるため、炭化終了時間を判断しやすい。また、逆に炭化終了時間を調整することにより、目的に適した炭化物３ｋを安定して生成することも可能となる。
【００８１】
図６は、本発明である加熱式炭化装置の調整確認部に慣性衝突板を設けた場合の図であり、図７は、本発明である加熱式炭化装置の調整確認部に小型サイクロンを設けた場合の図であり、図８は、本発明である加熱式炭化装置の調整確認部に冷却トラップ缶を設けた場合の図である。
【００８２】
調整確認部４において、モーターバルブ４ｏは取外しができる構造となっており、モーターバルブ４ｏと水流ポンプ４ａとを密着させているフランジから切り離すことにより、間に慣性衝突板１１、小型サイクロン１１ａ又は冷却トラップ缶１１ｂを設置することができる。尚、単独で付設しても良いし、組み合わせて付設することもできる。
【００８３】
図６に示すように、慣性衝突板１１は、装置内に板を上下から交互に設置し、下部に飛散炭化物排出口１１ｃを設ける。炭化缶３ａから流入してきた気体３ｉは波状に流れた後、水流ポンプ４ａに送られる。
【００８４】
気体３ｉの流れが波状になることで、気体３ｉと共に飛んできた微細な炭化物３ｋが板に当たり、飛散炭化物排出口１１ｃから落下する。慣性衝突板１１により、調整確認部４に炭化物３ｋの粉末が流入するのを防止することができる。
【００８５】
図７に示すように、小型サイクロン１１ａは、装置内の気体３ｉを旋回１１ｄさせ、遠心力を利用して飛散炭化物を分離する。炭化缶３ａから流入してきた気体３ｉは、旋回１１ｄさせられた後、水流ポンプ４ａに送られる。
【００８６】
気体３ｉに旋回運動を与えることで、気体３ｉと共に入ってきた微細な炭化物３ｋは、遠心力により気体３ｉから離され、飛散炭化物排出口１１ｅに落下する。慣性衝突板１１と同様、小型サイクロン１１ａにより、調整確認部４に炭化物３ｋの粉末状が流入するのを防止することができる。
【００８７】
図８に示すように、冷却トラップ缶１１ｂは、装置の上部に設けた冷却装置１１ｆから下方に冷却管１１ｇを延ばし、気体３ｉを冷却する。炭化缶３ａから流入してきた気体３ｉは、冷却されながら通過し、水流ポンプ４ａに送られる。
【００８８】
冷却トラップ缶１１ｂに入った気体３ｉのうち、沸点の高い油分等の成分が冷却により液化され、油分等排出口１１ｈに落下する。冷却トラップ缶１１ｂにより、沸点の違いを利用して不要な物質を除去することができ、調整確認部４に油分等が流入するのを防止することができる。
【００８９】
図９は、本発明である加熱式炭化装置の炭化物冷却保管部の拡大図である。炭化物冷却保管部５は、炭化物取出バルブ５ａ、負圧解除弁５ｃ、ボールバルブ５ｆ及び炭化物排出口５ｉなどからなり、炭化部３の炭化缶３ａと同様に密閉された構造である。
【００９０】
炭化物取出バルブ５ａは、炭化部３と炭化物冷却保管部５を繋いだり遮断したりする機器である。炭化部３から炭化物３ｋを排出する際に、炭化物取出バルブ５ａを開いて炭化物冷却保管部５に移送する。尚、炭化部３の攪拌モーター３ｇを逆回転させて炭化物３ｋを残らず吐き出す。
【００９１】
炭化物取出バルブ５ａの上下にはフランジ５ｂがあり、炭化部３と炭化物冷却保管部５とを分離して取り外すことができる。炭化物冷却保管部５で炭化物３ｋを冷却中に、別の炭化物冷却保管部５を炭化部３に接続して炭化処理を行うことも可能となる。
【００９２】
負圧解除弁５ｃは、炭化物冷却保管部５の内部気圧が外部と異なると、蓋などが開かないので、大気圧に戻すためのものである。炭化物冷却保管部５内を不活性ガス４ｔに置換する場合や、炭化物３ｋを炭化物排出口５ｉから出す場合に解除する。
【００９３】
ボールバルブ５ｆは、第３経路４ｓ上に設けられており、調整確認部４の不活性ガス発生装置４ｋから不活性ガス４ｔを注入し、炭化物冷却保管部５内を不活性ガス４ｔに置換する場合に開く。尚、不活性ガス４ｔの流量は、第２フローメーター５ｇにより把握することができる。
【００９４】
調整確認部４から延びた第３経路４ｓは、炭化物冷却保管部５の不活性ガス注入口５ｅに接続されており、逆止弁５ｈにより、調整確認部４から炭化物冷却保管部５への向きのみ不活性ガス４ｔが流れる。
【００９５】
炭化物３ｋは加熱され約３００℃の高温状態であるため、酸素が混入すると燃焼して二酸化炭素が発生してしまうので、炭化物冷却保管部５に炭化物３ｋを移送する際は、内部を不活性ガス４ｔで置換しておく。
【００９６】
不活性ガス４ｔで満たされた状態で炭化物冷却保管部５に炭化物３ｋが移送され、炭化物３ｋが１００℃以下になるまで、自然放冷、ファン放冷、不活性ガス連続注入放冷又は不活性ガス循環放冷などの方法で冷却される。
【００９７】
炭化物排出口５ｉは、炭化物冷却保管部５下部の回動する栓がされた箇所であり、炭化物３ｋの冷却が完了したら栓を開いて排出する。栓の部分にはパッキン５ｊが設けられ、炭化物冷却保管部５をしっかりと密閉する。
【００９８】
尚、炭化物３ｋの温度は温度センサー５ｋにより確認することができ、冷却中における炭化物冷却保管部５内部の気圧は、安全逃し弁５ｄにより調整する。また、炭化物冷却保管部５の下部は、炭化物３ｋが落下しやすいように傾斜角度５ｌは４５度である。
【００９９】
図１０は、本発明である加熱式炭化装置の調整確認部が循環型の場合のＥＣ値の変化を示すグラフであり、図１１は、本発明である加熱式炭化装置の調整確認部が給水型の場合のＥＣ値の変化を示すグラフである。
【０１００】
図１０に示すように、循環型の場合、水槽水４ｖに排出される成分が濃縮されるため、電気伝導率（ＥＣ）の値の変化は、最初は低い値で、炭化が進むにつれて値が増加し、炭化が完了に近づくと値の変化が小さくなるようなＳ字型の曲線１２を描く。
【０１０１】
ポイント１２ｃは炭化が始まって電気伝導率の値が上昇し始めた時点であり、ポイント１２ｂは炭化が進んで電気伝導率の値の上昇が少なくなった時点であり、ポイント１２ａは炭化が完了して電気伝導率の値の上昇がほどんどなくなった時点である。
【０１０２】
図１１に示すように、給水型の場合、水槽水４ｖに排出される成分の推移が現れるため、電気伝導率（ＥＣ）の値の変化は、最初は低い値で、炭化が進むにつれて値が増加し、炭化が完了に近づくと値が減少し、元の低い値に戻るようなピークを有する曲線１３を描く。
【０１０３】
ポイント１３ｃは炭化が始まって電気伝導率が上昇した時点であり、ポイント１３ｂは炭化が進んで電気伝導率が下降した時点であり、ポイント１３ａは炭化が完了して電気伝導率が元に戻った時点である。
【０１０４】
尚、曲線１２と曲線１３とは、グラフは異なるが、炭化材２ｈが同じであれば、ポイント１２ａ、１２ｂ、１２ｃで生成される炭化物３ｋと、ポイント１３ａ、１３ｂ、１３ｃで生成される炭化物３ｋとは同じ成分となる。
【０１０５】
図１２は、本発明である加熱式炭化装置の炭化物又は肥料としての組成及び溶出試験の結果を示す表である。尚、原料となる炭化材２ｈは全て同一のものを使用している。
【０１０６】
図１１のグラフのポイント１３ａで炭化を終了した場合の炭化物Ａ、ポイント１３ｂで炭化を終了した場合の炭化物Ｂ及びポイント１３ｃで炭化を終了した場合の炭化物Ｃについて、炭化物組成１４、肥料組成１４ａ及び溶出試験１４ｂの内容である。
【０１０７】
炭化物組成１４は、炭化物Ａ、炭化物Ｂ及び炭化物Ｃの炭化物としての組成であり、水分、灰分、揮発分及び固定炭素分の割合を示す。尚、炭化物３ｋは、揮発分が３０％以下、好ましくは１５％以下であり、固定炭素分が１０％以上、好ましくは３０％以上であり、黒色で無臭の性状のものである。
【０１０８】
炭化物Ａの場合、水分は０％、灰分は４２．５８％、揮発分は１９．７９％、固定炭素分は３７．６３％であった。炭化物Ｂの場合、水分は０％、灰分は４７．０３％、揮発分は２３．９３％、固定炭素分は２９．０４％であった。炭化物Ｃの場合、水分は０％、灰分は５１．４６％、揮発分は３０．２９％、固定炭素分は１８．２５％であった。
【０１０９】
肥料組成１４ａは、炭化物Ａ、炭化物Ｂ及び炭化物Ｃの肥料としての組成であり、リン酸（Ｐ２Ｏ５）、全窒素（Ｔ−Ｎ）、酸化カリウム（Ｋ２Ｏ）及び全炭素（Ｔ−Ｃ）の割合並びに炭素窒素比（Ｃ／Ｎ比）を示す。
【０１１０】
尚、炭素窒素比（炭素率）は、炭素と窒素の含有比率であり、堆肥等の炭素窒素比は、原料となる有機物の種類により大きく異なる。また、炭素窒素比の値より有機物の分解の程度を知ることもできる。
【０１１１】
例えば、炭素窒素比が２０以上であると、分解の際に土壌中の窒素が微生物に利用され、作物は窒素餓死状態となり、炭素窒素比が１０以下であると、窒素が有機物から土壌に速やかに放出され、作物に供給される。
【０１１２】
炭化物Ａの場合、リン酸は１４％、全窒素は０．１４％、酸化カリウムは０．７１％、全炭素は１８．７％であり、炭素窒素比は１３４となった。炭化物Ｂの場合、リン酸は１３％、全窒素は５．５％、酸化カリウムは０．５９％、全炭素は６．４％であり、炭素窒素比は１．１６となった。炭化物Ｃの場合、リン酸は１２％、全窒素は２７．１％、酸化カリウムは０．４９％、全炭素は２．５％であり、炭素窒素比は０．０９となった。
【０１１３】
溶出試験１４ｂは、炭化物Ａ、炭化物Ｂ及び炭化物Ｃの肥料分析法による溶出試験の結果であり、ｐＨ、電気伝導率（ＥＣ）及び３日後の電気伝導率（ＥＣ）を示す。
【０１１４】
ｐＨは、炭化物３ｋの水処理液中の水素イオン濃度を示す。溶出前の蒸留水のｐＨは６．４であることから、ｐＨが上がれば、炭化物３ｋは溶液をアルカリ性にする性質があると言える。
【０１１５】
また、電気伝導率（ＥＣ）は、炭化物３ｋの塩類濃度の程度を判定する指標として利用することができる。電気伝導率の値が高いと作物が枯死しやすくなる塩害を生じやすくなる。
【０１１６】
炭化物Ａの場合、ｐＨは７．１、電気伝導率は０．３、３日間溶出し続けた電気伝導率は０．７であった。炭化物Ｂの場合、ｐＨは６．８、電気伝導率は０．３３、３日間溶出し続けた電気伝導率は０．９３であった。炭化物Ｃの場合、ｐＨは６．４、電気伝導率は０．３３、３日後の電気伝導率は１．０７であった。
【０１１７】
結果として、炭化物Ａは、揮発分が３０％以下、固定炭素分が３０％以上で、炭化が十分に行われており、炭化物の一般的機能である調湿機能、脱臭機能及び熱吸収機能としては、炭化物Ｂ又は炭化物Ｃに比べて優れている。
【０１１８】
炭化物Ａは、溶出試験１４ｂからアルカリ性を示し、リン酸を含んでいることから酸性土壌の改善に有効である。また、リン及びカリウムを多く含み、炭素窒素比が高いことから、窒素肥料としては不適であるが、リン及びカリウム肥料としては有効である。更に、電気伝導率は炭化物Ａ、Ｂ、Ｃの中では最も低く、土壌に散布しても塩害を生じることは少ない。
【０１１９】
炭化物Ｂは、揮発分が３０％以下、固定炭素分が約３０％で、炭化が行われているので、調湿機能、脱臭機能及び熱吸収機能を有している。炭化物Ｂの肥料成分としては、リン、窒素及びカリウムを適当に含んでおり、炭化物Ａ又は炭化物Ｃより総合的な肥料として有効である。
【０１２０】
炭化物Ｃは、揮発分が３０％以上、固定炭素分が３０％以下で、炭化不十分であり、調湿機能、脱臭機能及び熱吸収機能としては不適である。炭化物Ｃの肥料成分としては、窒素含有量が高く、炭素窒素比が０．０９と低いので、炭化物Ａ又は炭化物Ｂに比べ、窒素を作物に供給しやすい肥料となる。
【０１２１】
炭化物３ｋの性状及び成分含有量は、炭化材２ｈに依存するが、電気伝導率（ＥＣ）の値のグラフ推移を参考に炭化時間を決定することにより、同じ炭化材２ｈでも、異なる性状又は成分に調整することが可能であり、目的に応じた炭化物３ｋを安定して生成できる。
【実施例２】
【０１２２】
加熱式炭化装置の炭化方法１ａは、炭化材投入部２に貯留した炭化材２ｈを最初に炭化部３に投入する第１炭化材投入工程６と、前記第１炭化材投入工程６後に炭化部３で加熱により炭化処理７ｂする第１炭化工程７と、前記第１炭化工程７後に炭化材投入部２に貯留した炭化材２ｈを続けて炭化部３に投入する第２炭化材投入工程８と、前記第２炭化材投入工程８後に炭化部３で加熱により炭化処理９ｂする第２炭化工程９と、前記第２炭化材投入工程８及び第２炭化工程９を数回繰り返した後に炭化物３ｋを炭化物冷却保管部５に移し、冷却後に排出する炭化物冷却工程１０とからなり、前記第１炭化工程７又は第２炭化工程９の炭化処理７ｂ、９ｂの完了時間を、電気伝導率計４ｅ、酸化還元電位計４ｆ又は透視度計４ｇの値により決定し、目的に適した炭化物３ｋを生成することができることを特徴とする。
【０１２３】
図１３は、本発明である加熱式炭化装置の炭化方法の全体の流れを示すフローチャートである。加熱式炭化装置の炭化方法１ａは、第１炭化材投入工程６、第１炭化工程７、第２炭化材投入工程８、第２炭化工程９及び炭化物冷却工程１０からなる。
【０１２４】
炭化材投入工程及び炭化工程を一組の工程として数回繰り返し、炭化物３ｋが一定量以上溜まったら炭化物冷却工程１０を行う。炭化材投入工程及び炭化工程は一回目と二回目以降で若干作業が異なるため、一回目を第１炭化材投入工程６及び第１炭化工程７とし、二回目以降を第２炭化材投入工程８及び第２炭化工程９とする。
【０１２５】
第１炭化材投入工程６は、主として炭化材投入部２における作業であり、炭化材投入部２に貯留した炭化材２ｈを最初に炭化部３に投入する。一回目であるため、最初に準備６ａの作業を行う。
【０１２６】
第１炭化工程７は、主として炭化部３及び調整確認部４における作業であり、炭化部３で低周波電磁誘導加熱により炭化処理７ｂする。一回目であるため、循環ポンプ４ｂを稼働させるなどの作業を行う。
【０１２７】
第２炭化材投入工程８は、主として炭化材投入部２における作業であり、炭化材投入部２に貯留した炭化材２ｈを続けて炭化部３に投入する。二回目以降は、準備６ａなしに続けて作業を行うことができる。
【０１２８】
第２炭化工程９は、主として炭化部３及び調整確認部４における作業であり、炭化部３で低周波電磁誘導加熱により炭化処理９ｂする。二回目以降は、循環ポンプ４ｂは稼働しているので、装置の切替作業を行う。
【０１２９】
炭化物冷却工程１０は、主として炭化物冷却保管部５における作業であり、炭化物３ｋを不活性ガス４ｔで満たした炭化物冷却保管部５に移し、冷却後に排出する。炭化物冷却工程１０中に、改めて第１炭化材投入工程６から作業を開始することも可能である。
【０１３０】
図１４は、本発明である加熱式炭化装置の炭化方法の第１炭化材投入工程のフローチャートである。第１炭化材投入工程６は、準備６ａ、炭化材貯留６ｂ、炭化材投入６ｃ及び投入完了６ｄの手順からなる。
【０１３１】
準備６ａは、加熱式炭化装置の炭化方法１ａを実行するにあたり、加熱式炭化装置１を初期状態にする。各部の連結箇所や制御が必要な部分について、最初に確認しておく。
【０１３２】
炭化材投入部２においては、ゲートバルブ２ｆを閉める。炭化材２ｈをホッパー２ａに入れた際、貯留されずにそのまま炭化部３に流れ込んでしまうのを防ぐ。処理に適した量があるので、炭化材２ｈを計量しながら投入するためである。
【０１３３】
調整確認部４においては、モーターバルブ４ｏを開き、三方モーターバルブ４ｐを閉じる。炭化部３から気体３ｉを抜き取ることができるようにし、不活性ガス４ｔが炭化部３に行かないように制御する。
【０１３４】
炭化物冷却保管部５においては、ボールバルブ５ｆを閉じ、不活性ガス４ｔが炭化物冷却保管部５に行かないように制御する。また、炭化物取出バルブを閉じ、炭化部３に投入された炭化材２ｈが、炭化処理されずに炭化物冷却保管部５に落下してくるのを防ぐ。
【０１３５】
炭化材２ｈに関しては、予め脱水処理をしておく。水分を除去しておけば、炭化処理に掛かる時間を短縮することができる。脱水処理の過程において、炭化材２ｈにはポリ硫酸第二鉄又は塩化第二鉄などの無機系の凝集剤２ｉが添加される。
【０１３６】
炭化材貯留６ｂは、ホッパー２ａの蓋２ｂを開き、炭化材２ｈをホッパー２ａ内に貯留する。ホッパー２ａには計量ライン２ｃが付されているので、例えば５０キログラム入れるなど、炭化材２ｈの量を指定することもできる。
【０１３７】
炭化材投入６ｃは、ホッパー２ａの蓋２ｂを閉じ、ゲートバルブ２ｆを開いて、炭化材２ｈを炭化部３に投入する。ホッパー２ａ内の側面スクリュー２ｄ及び水平スクリュー２ｅを稼働させて炭化材２ｈを流し込むことで、炭化材２ｈが詰まらないようにする。
【０１３８】
また、炭化部３の攪拌モーター３ｇも稼働させて、炭化缶３ａに入ってくる炭化材２ｈが詰まらないようにする。尚、炭化材２ｈの投入の際には出来るだけ空気が混入しないようにする。
【０１３９】
投入完了６ｄは、炭化材２ｈの投入が完了したら、ゲートバルブ２ｆを閉じて炭化材投入経路２ｇを遮断することにより、炭化部３を密閉状態にする。次に第１炭化工程を行うが、次回投入する炭化材２ｈをホッパー２ａに入れ始めることも可能である。
【０１４０】
図１５は、本発明である加熱式炭化装置の炭化方法の第１炭化工程のフローチャートである。第１炭化工程７は、装置稼働７ａ、炭化処理７ｂ、炭化完了７ｃ、不活性ガス注入７ｄ及び減圧解除７ｅの手順からなる。
【０１４１】
装置稼働７ａは、循環ポンプ４ｂを稼働し、水流ポンプ４ａにより炭化缶３ａから気体３ｉを吸引することで、炭化缶３ａ内を約マイナス７００ｍｍＨｇ以下まで減圧する。炭化缶３ａが真空状態になったら、低周波電源３ｌから低周波電磁誘導コイル３ｃに電流を流し、低周波電磁誘導加熱を開始する。
【０１４２】
炭化処理７ｂは、炭化材２ｈを低周波電磁誘導加熱により炭化する。真空状態であるため炭化材２ｈは燃焼せず、二酸化炭素でなく炭素とすることができる。また、減圧されているため、水分は常圧における沸点よりも低い温度で蒸発し、短時間で水分を除去できる。
【０１４３】
低周波の電磁誘導加熱は、高周波のように表面付近を急激に加熱する訳ではなく、迅速に中心部付近までほぼ均一に加熱することができる。尚、炭化缶３ａ内の温度は約５００℃まで上昇する
【０１４４】
また、電磁誘導により磁性のある攪拌羽３ｅが自己加熱し、更に、炭化材２ｈに混合した凝集剤２ｉの鉄成分が磁性を持ち、炭化材２ｈ内部から自己発熱するので、より加熱効果が高まる。
【０１４５】
炭化缶３ａの材質は、オーステナイト系ステンレスなど磁性が低いか有しないものを使用しているが、攪拌羽３ｅ及び攪拌羽３ｅをシャフト３ｄへ支える羽支持体には、フェライト系ステンレスを使用しているため、炭化缶３ａ内部にあるにもかかわらず、攪拌羽３ｅ及び羽支持体の加熱温度は炭化缶３ａの加熱温度よりも高くなる。
【０１４６】
炭化完了７ｃは、炭化材２ｈが全て炭化物３ｋに変化したら低周波電磁誘導加熱を停止する。完了の判断は、炭化処理７ｂ中に発生した気体３ｉは吸引されて水槽４ｃに送られるので、水槽内の電気伝導率、酸化還元電位又は透視度の値を確認することで行う。
【０１４７】
炭化材２ｈから気体３ｉが発生すると電気伝導率、酸化還元電位又は透視度の値が変化し、炭化材２ｈから気体３ｉが発生しなくなると電気伝導率、酸化還元電位又は透視度の値が元に戻る。
【０１４８】
電気伝導率、酸化還元電位又は透視度の値の変化により、炭化が完了したかどうか判断することができ、また、逆に炭化の時間を決定することにより、目的に応じた炭化物３ｋを生成することもできる。
【０１４９】
不活性ガス注入７ｄは、モーターバルブ４ｏを閉じて、炭化缶３ａ内の気体３ｉの吸引を止め、三方モーターバルブ４ｐを第２経路４ｒが繋がるように開いて、炭化缶３ａ内に不活性ガス４ｔが流れるようにすることで行う。
【０１５０】
減圧解除７ｅは、不活性ガス４ｔが炭化缶３ａ内に注入され、常圧に戻ったら、三方モーターバルブ４ｐを第１経路４ｑに切り替えて、毎秒約２リットルの不活性ガス４ｔを注入し続ける。
【０１５１】
一定量の不活性ガス４ｔを送り続けるのは、次の第２炭化材投入工程８の際に、空気などが混入しないようにするため、又は炭化物冷却工程１０の際に、炭化物３ｋの落下による負圧を補うためである。
【０１５２】
図１６は、本発明である加熱式炭化装置の炭化方法の第２炭化材投入工程のフローチャートである。第２炭化材投入工程８は、炭化材貯留８ａ、炭化材投入８ｂ及び投入完了８ｃの手順からなる。
【０１５３】
炭化材貯留８ａは、ゲートバルブ２ｆが閉まっていれば、第１炭化工程７又は第２炭化工程９中に行うことも可能であり、既に炭化材２ｈがホッパー２ａ内に貯留されていれば省略することもできる。
【０１５４】
炭化材投入８ｂ及び投入完了８ｃは、一回目である炭化材投入６ｃ及び投入完了６ｄと同様であり、ホッパー２ａ内の炭化材２ｈを炭化部３に投入後、ゲートバルブ２ｆを閉じて、炭化缶３ａを密閉する。
【０１５５】
図１７は、本発明である加熱式炭化装置の炭化方法の第２炭化工程のフローチャートである。第２炭化工程９は、装置稼働９ａ、炭化処理９ｂ、炭化完了９ｃ、不活性ガス注入９ｄ及び減圧解除９ｅの手順からなる。
【０１５６】
装置稼働９ａは、炭化缶３ａを真空状態に戻すために、三方モーターバルブ４ｐを閉じ、モーターバルブ４ｏを開く。循環ポンプ４ｂは既に稼働していることから、炭化缶３ａの減圧が始まり、低周波電磁誘導加熱を開始することができる。
【０１５７】
炭化処理９ｂは、一回目と同様に、攪拌羽３ｅ及び凝集剤２ｉが自己発熱すると共に、前回炭化した炭化物３ｋが磁性物を含んでいれば自己発熱する。炭化缶３ａが既に約３００℃の保温状態になっているのと、炭化物３ｋが約３００℃の加温状態になっていることから、かなりの炭化時間の短縮が図れる。
【０１５８】
炭化完了９ｃ、不活性ガス注入９ｄ及び減圧解除９ｅは、一回目である炭化完了７ｃ、不活性ガス注入７ｄ及び減圧解除７ｅと同様であり、炭化材２ｈを炭化物３ｋに変化させて蓄積する。
【０１５９】
図１８は、本発明である加熱式炭化装置の炭化方法の炭化物冷却工程のフローチャートである。炭化物冷却工程１０は、不活性ガス置換１０ａ、炭化物取出し１０ｂ、炭化物冷却１０ｃ及び炭化物排出１０ｄの手順からなる。
【０１６０】
不活性ガス置換１０ａは、負圧解除弁５ｃを開き、ボールバルブ５ｆを開くことにより炭化物冷却保管部５から空気等を追い出し、不活性ガス４ｔで置換する。第３経路４ｓが開通するので、調整確認部４の不活性ガス発生装置４ｋから不活性ガスが供給される。
【０１６１】
炭化物取出し１０ｂは、不活性ガス４ｔが充満したら、負圧解除弁５ｃ及びボールバルブ５ｆを閉じ、炭化物取出バルブ５ａを開いて、炭化部３に蓄積された炭化物３ｋを炭化物冷却保管部５に落下させる。
【０１６２】
炭化物３ｋの落下が始まり一定時間が経ったら、攪拌モーター３ｇを吐き出し方向に回転させて落下を促進させる。炭化缶３ａ内に残っていたり、攪拌羽３ｅに貼り付いている炭化物３ｋまで落とすことができる。
【０１６３】
炭化物冷却１０ｃは、炭化物３ｋの移送が完了したら炭化物取出バルブ５ａを閉じて炭化物３ｋを冷却する。尚、炭化部３が空くため、新たに第１炭化材投入工程６から処理を開始することも可能である。
【０１６４】
炭化物３ｋの冷却は、自然放冷、ファン放冷、冷水、不活性ガス連続注入放冷又は不活性ガス循環放冷等の方法で行う。炭化物３ｋの冷却又は空気の混入を防止するために不活性ガス４ｔを注入しているので、安全逃し弁５ｄで気圧を調整しつつ、温度が１００℃以下になるまで保管する。
【０１６５】
炭化物排出１０ｄは、温度センサー５ｋで１００℃以下になったのを確認したら、負圧解除弁５ｃを開き、炭化物冷却保管部５内を大気圧と同じにしてから炭化物排出口５ｉを開いて炭化物３ｋを排出する。尚、炭化物排出口５ｉは、温度センサー５ｋにより１００℃以下になるまでは開くことができないようにする。
【０１６６】
以上のように、本発明である加熱式炭化装置１は、電磁誘導加熱を利用することにより、汚泥などの炭化材２ｈを燃焼させずに炭化することができるので、二酸化炭素の排出量を減少させた上で、再資源化することができる。
【０１６７】
低周波で電磁誘導加熱を行うので内部加熱に優れ、炭化缶３ａ表面からの外部放出熱を抑えることができる。高周波で電磁誘導加熱を行う場合よりも、炭化缶３ａ内部に投入された炭化材２ｈを効率よく炭化することができる。
【０１６８】
炭化材２ｈに水分が多く含まれていると、水分を除去するために多くの熱量と時間を要するが、炭化缶３ａ内を減圧して真空状態にすることにより、水分除去に掛かる時間を短縮することができる。
【０１６９】
窒素などの不活性ガス４ｔを炭化缶３ａ内に注入して減圧状態を解除するので、空気が混入して燃焼することもない。また、減圧解除により炭化物３ｋの冷却時間が短縮され、炭化材２ｈの逐次投入も可能となる。
【０１７０】
炭化処理の完了時間を電気伝導率計４ｅ（ＥＣ計）、酸化還元電位計４ｆ（ＯＲＰ計）又は透視度計４ｇにより判断することができるので、余分に加熱したりすることもなくなり、効率良く処理することができる。
【０１７１】
電気伝導率、酸化還元電位又は透視度の値により、炭化物３ｋの含有成分を調整できる。予め、炭化の時間を決定しておくことにより、目的に応じた炭化物３ｋを生成することもできる。
【産業上の利用可能性】
【０１７２】
有機汚泥の炭化物の性状、特に肥料成分を電気伝導計、酸化還元電位計又は透視度計の値により推測し、目的に適した含有比率の炭化物を生成することができる。また、有機汚泥の炭化物及び水槽水の植物への影響を調査しても、特に植物に悪影響はなく、肥料にすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１７３】
【図１】本発明である加熱式炭化装置の全体図である。
【図２】本発明である加熱式炭化装置の炭化材投入部の拡大図である。
【図３】本発明である加熱式炭化装置の炭化部の拡大図である。
【図４】本発明である加熱式炭化装置の循環型の調整確認部の拡大図である。
【図５】本発明である加熱式炭化装置の給水型の調整確認部の拡大図である。
【図６】本発明である加熱式炭化装置の調整確認部に慣性衝突板を設けた場合の図である。
【図７】本発明である加熱式炭化装置の調整確認部に小型サイクロンを設けた場合の図である。
【図８】本発明である加熱式炭化装置の調整確認部に冷却トラップ缶を設けた場合の図である。
【図９】本発明である加熱式炭化装置の炭化物冷却保管部の拡大図である。
【図１０】本発明である加熱式炭化装置の調整確認部が循環型の場合のＥＣ値の変化を示すグラフである。
【図１１】本発明である加熱式炭化装置の調整確認部が給水型の場合のＥＣ値の変化を示すグラフである。
【図１２】本発明である加熱式炭化装置の炭化物又は肥料としての組成及び溶出試験の結果を示す表である。
【図１３】本発明である加熱式炭化装置の炭化方法の全体の流れを示すフローチャートである。
【図１４】本発明である加熱式炭化装置の炭化方法の第１炭化材投入工程のフローチャートである。
【図１５】本発明である加熱式炭化装置の炭化方法の第１炭化工程のフローチャートである。
【図１６】本発明である加熱式炭化装置の炭化方法の第２炭化材投入工程のフローチャートである。
【図１７】本発明である加熱式炭化装置の炭化方法の第２炭化工程のフローチャートである。
【図１８】本発明である加熱式炭化装置の炭化方法の炭化物冷却工程のフローチャートである。
【符号の説明】
【０１７４】
１        加熱式炭化装置
１ａ      加熱式炭化装置の炭化方法
２        炭化材投入部
２ａ      ホッパー
２ｂ      蓋
２ｃ      計量ライン
２ｄ      側面スクリュー
２ｅ      水平スクリュー
２ｆ      ゲートバルブ
２ｇ      炭化材投入経路
２ｈ      炭化材
２ｉ      凝集剤
２ｊ      角度
３        炭化部
３ａ      炭化缶
３ｂ      加熱部
３ｃ      低周波電磁誘導コイル
３ｄ      シャフト
３ｅ      攪拌羽
３ｆ      カップリング
３ｇ      攪拌モーター
３ｈ      気体経路
３ｉ      気体
３ｊ      炭化物取出経路
３ｋ      炭化物
３ｌ      低周波電源
３ｍ      冷却ユニット
４        調整確認部
４ａ      水流ポンプ
４ｂ      循環ポンプ
４ｃ      水槽
４ｄ      冷却装置
４ｅ      電気伝導率計
４ｆ      酸化還元電位計
４ｇ      透視度計
４ｈ      排気フード
４ｉ      排気ダクト
４ｊ      排気ガス処理装置
４ｋ      不活性ガス発生装置
４ｌ      圧力調整器
４ｍ      第１フローメーター
４ｎ      安全弁
４ｏ      モーターバルブ
４ｐ      三方モーターバルブ
４ｑ      第１経路
４ｒ      第２経路
４ｓ      第３経路
４ｔ      不活性ガス
４ｕ      排気ガス
４ｖ      水槽水
４ｗ      給水
４ｘ      排水
５        炭化物冷却保管部
５ａ      炭化物取出バルブ
５ｂ      フランジ
５ｃ      負圧解除弁
５ｄ      安全逃し弁
５ｅ      不活性ガス注入口
５ｆ      ボールバルブ
５ｇ      第２フローメーター
５ｈ      逆止弁
５ｉ      炭化物排出口
５ｊ      パッキン
５ｋ      温度センサー
５ｌ      角度
６        第１炭化材投入工程
６ａ      準備
６ｂ      炭化材貯留
６ｃ      炭化材投入
６ｄ      投入完了
７        第１炭化工程
７ａ      装置稼働
７ｂ      炭化処理
７ｃ      炭化完了
７ｄ      不活性ガス注入
７ｅ      減圧解除
８        第２炭化材投入工程
８ａ      炭化材貯留
８ｂ      炭化材投入
８ｃ      投入完了
９        第２炭化工程
９ａ      装置稼働
９ｂ      炭化処理
９ｃ      炭化完了
９ｄ      不活性ガス注入
９ｅ      減圧解除
１０        炭化物冷却工程
１０ａ      不活性ガス置換
１０ｂ      炭化物取出し
１０ｃ      炭化物冷却
１０ｄ      炭化物排出
１１        慣性衝突板
１１ａ      小型サイクロン
１１ｂ      冷却トラップ缶
１１ｃ      飛散炭化物等排出口
１１ｄ      旋回
１１ｅ      飛散炭化物等排出口
１１ｆ      冷却装置
１１ｇ      冷却管
１１ｈ      油分等排出口
１２        曲線
１２ａ      ポイント
１２ｂ      ポイント
１２ｃ      ポイント
１３        曲線
１３ａ      ポイント
１３ｂ      ポイント
１３ｃ      ポイント
１４        炭化物組成
１４ａ      肥料組成
１４ｂ      溶出試験
【図１】
2006160946.tif 000003
【図２】
2006160946.tif 000004
【図３】
2006160946.tif 000005
【図４】
2006160946.tif 000006
【図５】
2006160946.tif 000007
【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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