(57)【要約】【課題】磁気を帯びた空気を用いて熱分解によって廃棄物を処理するための装置及び方法であって、３００℃以下の低温で、かつ短時間で熱分解を行うことができるものを提供すること。【解決手段】内部側面全面がトルマリンで被覆された筒状の反応炉と、反応炉の下方に設けられた２以上の空気流入路と、空気流入路に交差し表面がセリウムで被覆された網状体と、反応炉の底部の永久磁石と、反応炉の底面を被覆するセラミック粒体とを備えた廃棄物処理装置を提供する。この廃棄物処理装置で、反応炉内の空気を１５０〜２００℃の所定の温度に加熱し、反応炉に廃棄物を投入し、空気流入路から空気を流入させつつ加熱を行わずに被廃棄物を熱分解させることができる。【選択図】図１
2019000778.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部側面全面がトルマリンで被覆された筒状の反応炉と、
前記反応炉の下方に設けられた２以上の空気流入路と、
前記空気流入路に交差し、表面がセリウムで被覆された網状体と、
前記反応炉の底部の永久磁石と、
前記反応炉の底面を被覆するセラミック粒体とを備え、
前記２以上の空気流入路は、流入方向が少なくとも９０度相違する２の空気流入路を含み、
前記セラミック粒体は、放出する遠赤外線の波長が４〜１４μｍであることを特徴とする、廃棄物処理装置。
【請求項２】
前記反応炉内の空気を加熱する加熱装置を備えることを特徴とする、請求項１に記載の廃棄物処理装置。
【請求項３】
前記反応炉内の気体を吸引して前記反応炉の上方に排出する排気装置と、
前記反応炉の底部の残渣を取り出すための排出口とを備えることを特徴とする、請求項２に記載の廃棄物処理装置。
【請求項４】
請求項３に記載の廃棄物処理装置を用い、
前記加熱装置によって前記反応炉内の空気を１５０〜２００℃の所定の温度に加熱する工程と、
前記反応炉に廃棄物を投入する工程と、
前記空気流入路から空気を流入させつつ前記加熱装置による加熱を行わずに前記被廃棄物を放置する工程と、
前記排気装置によって排ガスを排出する工程と、
前記排出口から残渣を取り出す工程とを含むことを特徴とする、廃棄物処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃棄物処理装置及び廃棄物処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種の廃棄物を処理する際に、有害物質（例えばダイオキシン）を発生させないことが課題となる。合わせて、廃棄物中に含まれる有益物質（例えば電子回路中のレアアース）を回収すること、廃棄に係るコストを小さくすることについても検討したい。
【０００３】
廃棄物を燃焼させる旧来の方法では、上記の課題が解決されていなかった。この点、例えば特許文献１に示すように、磁気を帯びた空気を導入し、廃棄物自身の熱分解による方法が提案された。
【０００４】
しかし、かかる方法によっても、廃棄物が高温となってしまうと、有益物質の回収及びコストの点で有用性に乏しい。そこで、特許文献２には、２５０〜３５０℃の温度で熱分解を行う方法が開示されている。しかし、熱分解に要する時間が長く（特許文献２の記載によれば１０時間）、コストの点で十分な効果が得られるものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−０５５３８１号公報
【特許文献２】特開２０１６−０９０２１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、磁気を帯びた空気を用いて熱分解によって廃棄物を処理するための装置及び方法であって、３００℃以下の低温で、かつ短時間で熱分解を行うことができるものを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
磁気を帯びさせる空気を、よりラディカル化し、マイナスイオンを多く発生させることで、特許文献２に比して短時間で熱分解を行うことができる。
【０００８】
本発明の廃棄物処理装置は、 
内部側面全面がトルマリンで被覆された筒状の反応炉と、
前記反応炉の下方に設けられた２以上の空気流入路と、
前記空気流入路に交差し、表面がセリウムで被覆された網状体と、
前記反応炉の底部の永久磁石と、
前記反応炉の底面を被覆するセラミック粒体とを備え、
前記２以上の空気流入路は、流入方向が少なくとも９０度相違する２の空気流入路を含み、
前記セラミック粒体は、放出する遠赤外線の波長が４〜１４μｍであることを特徴とする。
【０００９】
この特徴によれば、空気流入路から流入する空気は、セリウムによってラディカル化し、永久磁石によって磁気を与えられて、多くのマイナスイオンを発生する（以下、ラディカル化して多くのマイナスイオンを発生することを「活性化」と呼ぶ。）。ここで、流入方向が相違する２の空気流入路を含むので、反応炉下方で活性化した空気がほぼ均一に配される。また、反応炉の上方までトルマリンに被覆されていることにより、空気は、上方に移動しても活性化された状態を保つ。さらに、セラミック粒体の発生する微弱電流と遠赤外線によって、活性化が促進される共に、反応炉内の温度が安定する。
【００１０】
本発明の廃棄物処理装置は、
前記反応炉内の空気を加熱する加熱装置を備えることを特徴とする。
【００１１】
この特徴によれば、熱分解を開始させるために空気の温度を上昇させることができる。
【００１２】
本発明の廃棄物処理装置は、
前記反応炉内の気体を吸引して前記反応炉の上方に排出する排気装置と、
前記反応炉の底部の残渣を取り出すための排出口とを備えることを特徴とする。
【００１３】
この特徴によれば、熱分解の後に、上方から排気し、排出口から有益物質を取り出すことができる。
【００１４】
本発明の廃棄物処理方法は、
上記の廃棄物処理装置を用い、
前記加熱装置によって前記反応炉内の空気を１５０〜２００℃の所定の温度に加熱する工程と、
前記反応炉に廃棄物を投入する工程と、
前記空気流入路から空気を流入させつつ前記加熱装置による加熱を行わずに前記被廃棄物を放置する工程と、
前記排気装置によって排ガスを排出する工程と、
前記排出口から残渣を取り出す工程とを含むことを特徴とする。
【００１５】
この特徴によれば、１５０〜２００℃の温度で熱分解を開始させ、３００℃以下の低温で熱分解を継続させ、短時間で熱分解を行って、排気し、有益物質を取り出すことができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、磁気を帯びた空気を用いて熱分解によって廃棄物を処理するための装置及び方法であって、３００℃以下の低温で、かつ短時間で熱分解を行うことができるものを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、廃棄物処理装置を示す図である。
【図２】図２は、廃棄物処理方法の手順を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１９】
本実施例は、本発明の廃棄物処理装置及び処理手順について説明するものである。具体的な廃棄物の処理については、実施例２以下で詳述する。
【００２０】
図１は、廃棄物処理装置を示す図である。図１（Ａ）は廃棄物処理装置１を正面から見た外観図、図１（Ｂ）は廃棄物処理装置１の内部を示す断面図、図１（Ｃ）は廃棄物処理装置１を上面から見た断面図（図１（Ｂ）のＳ−Ｓ線断面図）である。
【００２１】
図１（Ａ）に示すように、廃棄物処理装置１は、複数（本実施例では２）の空気流入路２、加熱装置３、廃棄物投入口４、排気装置５及び排出口６を備え、排気装置５は煙突５ａから排気する。
【００２２】
図１（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、廃棄物処理装置１の内部には、網状体２ａ、反応炉７、ロストル８、セラミック粒体９、永久磁石１０、分散口１１及び温度計１２が設けられ、反応炉７にはトルマリン被覆７ａが施されている。
【００２３】
空気流入路２は、外部の空気を反応炉７に導入するための流入路である。空気流入路２は、空気の反応炉７への導入有無及び導入量を制御するため、開閉弁や送風ファンを備えてもよい。複数（本実施例では２）の空気流入路２があり、流入方向が少なくとも９０度（本実施例では１８０度）相違する。これにより、反応炉７に空気がほぼ均一に導入される。
【００２４】
網状体２ａは、空気流入路２の全体に交差して（本実施例では垂直に）設けられたメッシュ状の部材である。網状体２ａの表面（メッシュの網目部分）はセリウムで被覆されている。空気流入路２を透過する空気は、セリウムに触れて、活性化される。
【００２５】
加熱装置３は、反応炉７内の空気を加熱する装置である。加熱された空気を送り込むのでなく、反応炉７内の空気を加熱することが好ましい。本実施例では、反応炉７内に向けて火炎を送るバーナーとする。なお、反応炉７内に可燃物を配し、それに着火することとしてもよい。その他、各種のものが加熱装置３として考えられる。
【００２６】
廃棄物投入口４は、廃棄物を反応炉７に投入するための開口であり、反応炉７の上部に設けられている。
【００２７】
排気装置５は、反応炉７内の気体を排気する装置である。例えば、ファン等の吸引機が排気装置５となり得る。
【００２８】
煙突５ａは、排気装置５によって排気された気体を上方に送る。なお、排気される気体は無害であるので、必ずしも煙突５ａを設けなくともよい。また、有害な気体が発生してしまう場合に対応して、煙突５ａに浄化装置を付してもよい。
【００２９】
排出口６は、反応炉７の底部に残る残渣を取り出すための開口である。排出口６は、開閉可能であり、熱分解進行中は閉じられる。なお、排出口６は、開口のみであっても、その開口から出入する残渣載置用の板体等を有してもよい。
【００３０】
反応炉７は、廃棄物が熱分解される空間である。
【００３１】
トルマリン被覆７ａは、本実施例では円筒形の反応炉７の内部の側面の全面をトルマリンで被覆したものである。トルマリンには、活性化された空気の活性を維持する作用があり、反応炉７の下方に導入された活性化された空気が、上方に移動しても活性を保つ。
【００３２】
ロストル８は、反応炉７の底面に設けられた網目状のロストルであり、空気流入路２から導入された空気が、ロストル８を透過して反応炉７内に導入される。
【００３３】
セラミック粒体９は、ロストル８の上に敷き詰めるように配されたセラミック製の粒体である。粒体であるので、その間を空気が透過する。すなわち、空気流入路２から導入されロストル８を透過した空気は、セラミック粒体９の間を通って反応炉７内に導入される。セラミック粒体９は、微弱電流及び波長が４〜１４μｍの遠赤外線を発生させる質のセラミックによるものとする。この微弱電流及び遠赤外線によって、空気の活性化が促進される。
【００３４】
永久磁石１０は、反応炉７内の空気を磁化するための永久磁石である。
【００３５】
分散口１１は、空気の方向を分散して反応炉７内で活性化した空気の濃度をほぼ均一にするものである。なお、流入方向が相違する空気流入路２によって十分に均一化されていれば、分散口１１は必ずしもなくともよい。
【００３６】
温度計１２は、反応炉７内の温度を測定する。なお、温度計の位置は任意に設計してよい。図では、廃棄物が投入される箇所の近傍とした。しかし、熱分解を行う箇所の温度が推測できるのであれば、いかなる箇所に温度計１２を配してもよい。
【００３７】
図２は、廃棄物処理方法の手順を示す図である。
【００３８】
廃棄物を処理するに先立ち、加熱装置３によって反応炉７内の空気を加熱する。温度計１２によって温度を測定し、所定の温度（本実施例では２００℃とするが、１５０〜２００℃の範囲で設計してよい。）となったら加熱を終了する。この温度は、活性化された空気を導入すると熱分解が開始される温度である。
【００３９】
次に、廃棄物を投入し、空気流入路２からの空気の流入を開始する。これにより、熱分解が開始される。
【００４０】
熱分解によって排ガスが発生するので、排気装置５による排ガスの排出を開始する。なお、排ガスの排出を熱分解と同時に開始することは必ずしも必要でない。予測される排ガスの発生量に応じて、排ガス排出の開始時を決定すればよい。熱分解終了後の排ガスを廃棄することで十分な場合もある。
【００４１】
以後、熱分解が継続する（図中破線）。熱分解によって発生するエネルギーと空気流入路２から流入する低温の空気との調和により、反応炉７内の廃棄物周辺の温度は、２００〜３００℃に保たれる。ここで、温度を安定させるために空気流入路２から流入させる空気の量を調節することもできる。
【００４２】
廃棄物が有機物である場合、有機物中の炭素（Ｃ）、水素（Ｈ）、酸素（Ｏ）及び窒素（Ｎ）の分子間の結合が、強い磁界によって脆弱になり、熱が加わることで切断される。切断されたＣ，Ｈ，Ｏ，Ｎは、ＣＯ２、Ｈ２Ｏ、Ｎ２等の無害又は低害の物質となる。
【００４３】
有機物にはＣ，Ｈ，Ｏ，Ｎ以外の分子（例えば塩素（Ｃｌ）、硫黄（Ｓ））が含まれることもあるが、上記のとおり分子間の結合が切断されるので、有機物中のＣ，Ｈ，Ｏ，Ｎ分子は無害又は低害の物質となる。すなわち、有機物の具体的な化学式でなく、構成する分子によって排出物が定まる。ＨＣｌ、ＳＯｘ等の有害物が発生し得る廃棄物を処理する場合には、浄化装置により除去すればよい。
【００４４】
廃棄物が無機物である場合、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、レアアース（Ｓｃ、Ｙ等）の金属分子が含まれることが多い。金属分子は、その融点が３００℃以上であれば、固体として残存する。すなわち、金属は、鉛（Ｐｂ）とスズ（Ｓｎ）との合金のような一部の例外を除き、固体として残存する。
【００４５】
熱分解が完了したら、残渣を取り出す。残渣の中には、廃棄物中に含まれる金属の有益物質が含まれる。
【００４６】
ここで、熱分解が完了したことは、温度計１２によって測定される温度が低下することにより検知できる。また、廃棄物の種類に対応させて熱分解に要する時間を経験的に推定してもよい。
【００４７】
以上詳細に説明したように、本実施例の廃棄物処理装置及び廃棄物処理方法によれば、空気を十分に活性化し、廃棄物を強い磁界に曝して熱分解を進行させることができ、短時間での熱分解による処理が可能であると共に、廃棄物中に含まれる金属の有益物質を回収することができる。
【実施例２】
【００４８】
本実施例から実施例４まで、実際の廃棄物に係る処理結果を示す。
【００４９】
廃棄物として、直径６０ｃｍのゴムタイヤ２本をホイール付のまま、破砕もせずに装置上部投入口から投入し、実施例１の廃棄物処理装置及び廃棄物処理方法により処理した。
【００５０】
１．５時間の熱分解により、タイヤ中央のホイール及びピアノ線が残渣として残り、ゴムタイヤ本体は気体として排出されて姿を無くしていた。また、熱分解の過程においてこれまでタイヤ処理で問題とされていた黒煙は発生しなかった。
【００５１】
ゴムタイヤ２本を、わずか１．５時間の所要時間で、黒煙を発生させずに処理できたことは、従来にはみられない成果である。
【実施例３】
【００５２】
廃棄物として、太陽光発電用のソーラーパネルを装置上部投入口から投入し、実施例１の廃棄物処理装置及び廃棄物処理方法により処理した。
【００５３】
１時間の熱分解により、外枠の鉄材、銅線及び細かく分離されたガラスが残渣として残り、他の部分は気体として排出されて姿を無くしていた。
【００５４】
樹脂等が、鉄材、銅線及びガラスと一体化されたソーラーパネルについて、部材が分離されて処理されたことは、従来技術に比して埋設以外の方法による廃棄の可能性を拡げた成果である。
【実施例４】
【００５５】
廃棄物として、中古の携帯電話機（スマートホンではないもの）５台を、金属網に載置して装置上部投入口から投入し、実施例１の廃棄物処理装置及び廃棄物処理方法により処理した。
【００５６】
５０分の熱分解により、基盤、細かく分離されたガラス及び金属類が残渣として残り、他の部分は気体として排出されて姿を無くしていた。
【００５７】
レアアース等の有益物質を含む携帯電話機について、部材が分離されて処理されたことは、従来技術に比して有益物質を取り出しつつ廃棄処理を行う可能性を拡げた成果である。
【００５８】
実施例２〜実施例４において説明したように、本発明の廃棄物処理装置及び廃棄物処理方法によれば、従来は処理が困難であった廃棄物を短時間で処理することができ、廃棄物中に含まれる金属の有益物質を回収することができた。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
磁気を帯びた空気を用いて熱分解によって廃棄物を処理するための装置及び方法であって、３００℃以下の低温で、かつ短時間で熱分解を行うことができるものである。多くの廃棄物処理業者による利用が考えられる。
【符号の説明】
【００６０】
１    廃棄物処理装置
２    空気流入路
２ａ  網状体
３    加熱装置
４    廃棄物投入口
５    排気装置
５ａ  煙突
６    排出口
７    反応炉
７ａ  トルマリン被覆
８    ロストル
９    セラミック粒体
１０  永久磁石
１１  分散口
１２  温度計
【図１】
2019000778.tif 000003
【図２】
2019000778.tif 000004