(57)【要約】【課題】反応室（２）内の各分割領域の温度を常時計測して、各分割領域に供給される酸素の量を制御することにより、効率良い減容を可能とする減容装置（１）を提供する。【解決手段】不完全燃焼処理により減容する本発明による減容装置（１）の反応室（２）の内部空間分割領域は、外壁を基準にして多数領域に分割されている。温度検知器（１４）は、前記分割領域ごとに配置され当該領域の温度を検出する。データベース記憶装置（１６）には前記分割領域ごとに、反応室（２）内の処理状態条件で決められる不完全燃焼処理温度プロファイルがデータベースとして格納されている。制御ユニット（１５）は、演算装置を含み、各温度検知器（１４）の検出温度と対応するデータベース記憶装置（１６）のデータを比較して各自動流量制御手段（１３）に制御信号を発生する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応室に処理対象物を投入して、不完全燃焼処理により減容する減容装置において、
前記反応室を、反応室を囲む外壁を基準にして多数領域に仮想分割して形成した内部空間分割領域と、
前記分割領域ごとに設けられ酸素を含む気体を調節して導入する自動流量制御手段と、
前記分割領域ごとに配置され当該領域の温度を検出する温度検知器と、
前記分割領域ごとに、反応室内の処理状態条件で決められる不完全燃焼処理温度プロファイルがデータベースとして格納されているデータベース記憶装置と、
演算装置を含み、前記各温度検知器の検出温度と対応する前記データベース記憶装置のデータを比較して前記各自動流量制御手段に制御信号を発生する制御ユニットと、
から構成した減容装置。
【請求項２】
請求項１記載の減容装置において、
前記反応室は、外部からの空気の自然流入を制限可能であり、減容するべき処理対象物を装置上部より受け入れるように構成され、
前記温度検知器は反応室を囲む外壁より分割領域内に突出配置された熱電対，サーミスタおよび白金抵抗体であり、
前記自動流量制御手段は、前記制御ユニットからの信号により開口度が調節可能な流量制御弁により構成されていることを特徴とする減容装置。
【請求項３】
請求項１記載の減容装置において、
前記処理状態条件は、処理対象物の種別，投入量および投入時点からの経過時間の組み合わせに依存する条件であり、
前記データベース記憶装置はさらに、バッチ処理中の処理状態条件とその状態条件における前記温度検知器の測定値からなる処理記録を記憶する領域をさらに備えており、
前記制御ユニットは前記処理記録を処理して、既存の不完全燃焼処理温度プロファイルの修正、または新規な不完全燃焼処理温度プロファイルを算出設定し、前記データベース記憶装置に記憶させることを特徴とする減容装置。
【請求項４】
請求項１〜３記載の減容装置において、前記自動流量制御手段によって反応室に導入される不完全燃焼に要する酸素を含む気体を、反応室に導入する前に、温度，成分，圧力の調整、または電気的粒子を含ませる処理のいずれかまたはそれらの組み合わせ処理を行うことを特徴とする減容装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機系廃棄物に代表される処理対象物を、低温発熱反応により、ダイオキシンなどの有害物の発生を最小限度に抑え、多様化する処理対象物の物性に合わせて、最適な条件で減容する減容装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機系廃棄物の、燃焼による減容装置が知られている。有機系廃棄物の燃焼による減容は、燃焼という化学反応を使うものであり、また、発熱を伴う一種の発熱反応である。
燃焼は、有機系廃棄物に含まれる水素や炭素などの可燃元素と、酸素との間に起こる化学反応である。
一定量の元素が、完全に燃焼されるには、一定量の酸素が必要とされる。
たとえば炭素が完全燃焼する時の反応は次式で示される。
Ｃ＋Ｏ2 ＝ＣＯ2 ＋９７０００ｋｃａｌ／ｋｍｏｌ
１ｋｇの炭素（Ｃ）を完全燃焼させるには、２．６６ｋｇの酸素（Ｏ2 ）が必要であり、完全燃焼の結果、３．６６ｋｇの炭酸ガス（ＣＯ2 ）が発生する。この時８１００ｋｃａｌ／ｋｇの発熱が生じる。
１ｋｇのＣに対して、供給される酸素量が２．６６ｋｇまでに到らなければ、不完全燃焼という現象が発生する。
たとえばＯ2 が、完全燃焼に必要な量に対して半分であれば、
Ｃ＋（１／２）Ｏ2 ＝ＣＯ＋２９４００ｋｃａｌ／ｋｍｏｌ
という不完全燃焼の式に現されるように、未燃焼分として一酸化炭素（ＣＯ）が発生し、発生熱量は、完全燃焼に比較して、非常に小さいものになる。発熱量が少ない分、低い温度での反応ということになる。
【０００３】
４００℃近辺のダイオキシン発生領域の燃焼温度をもつ、いわゆる焼却炉と呼ばれるものから、低温で、完全燃焼させるには不十分な酸素雰囲気の中で燃焼させる処理方法が、下記特許文献などにおいて提案されているが、作業が一律的であり、多様化する処理対象物に対応することは、困難である。
特許文献１において、焼却処理室への空気流入量を、焼却処理室の単位床面積あたりの量として、一律的に提案しているが、本来は、処理物の特性、温度、反応の進行の度合などに合わせて変化させなければ、残留物の均一化、全体としての処理時間の短縮は困難である。
特許文献２においては、焼却炉への空気導入は、単に流量調整バルブが設けられているだけで計測もされず、理由のある流量制御をするには、不十分である。
また、これらの方法ではダイオキシンの発生に対する対策は十分ではない。
【特許文献１】特開２００１−３０４５２０号公報
【特許文献２】特開２００４−３３９６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本件発明者等は、今までの低温発熱反応型の減容装置においては、処理対象物の物性の違い、反応の進行過程に合わせて反応条件を最適化することについて、実施予定化減容装置を用いて種々の実験を行った結果、反応室内の領域（床上の位置、床からの高さ、その他により規定される）における温度分布（処理対象によって異なる）の標準値をきめて、それに従って、特定対象ごとに反応を進行させることが好ましいことに着目した。
そして、前述したように、低温発熱反応型の減容装置においては理論的に酸素の供給量が目的温度の維持に直接関係していることを確認して、酸素供給量の目的値制御を行うことにした。そして、本発明における低温の範囲（低温発熱反応の範囲）は、温度１００℃以下とした。
【０００５】
本願発明の目的は、反応室に処理対象物である、たとえば有機系廃棄物を投入して、不完全燃焼処理により減量する減容装置において、反応室内の各分割領域の温度を常時計測して、各分割領域に供給される酸素の量を制御することにより、効率良い減容を可能とする減容装置を提供することにある。
本願発明のさらに他の目的は、基準となる不完全燃焼処理温度プロファイルを修正または新規に設定することができる減容装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するために、本発明による請求項１記載の減容装置は、
反応室に処理対象物を投入して、不完全燃焼処理により減容する減容装置において、
前記反応室を、反応室を囲む外壁を基準にして多数領域に仮想分割して形成した内部空間分割領域と、
前記分割領域ごとに設けられ酸素を含む気体を調節して導入する自動流量制御手段と、
前記分割領域ごとに配置され当該領域の温度を検出する温度検知器と、
前記分割領域ごとに、反応室内の処理状態条件で決められる不完全燃焼処理温度プロファイルがデータベースとして格納されているデータベース記憶装置と、
演算装置を含み、前記各温度検知器の検出温度と対応する前記データベース記憶装置のデータを比較して前記各自動流量制御手段に制御信号を発生する制御ユニットと、
から構成されている。
本発明による請求項２記載の減容装置は、請求項１記載の減容装置において、
前記反応室は、外部からの空気の自然流入を制限可能であり、減容するべき処理対象物を装置上部より受け入れるように構成され、
前記温度検知器は反応室を囲む外壁より分割領域内に突出配置された熱電対，サーミスタおよび白金抵抗体であり（なお、１００℃以下の温度を測定できる他の形式の温度検知器の利用も可能）、
前記自動流量制御手段は、前記制御ユニットからの信号により開口度が調節可能な流量制御弁により構成されていることを特徴としている。なお、前記流量制御弁としては、たとえば、電流型入力信号に応じて開度が変化させられる比例制御弁（類似のものが油圧制御等で使われている）を利用できる。
本発明による請求項３記載の減容装置は、請求項１記載の減容装置において、
前記処理状態条件は、処理対象物の種別，投入量および投入時点からの経過時間（追加投入を含む）の組み合わせに依存する条件であり、
前記データベース記憶装置はさらに、バッチ処理中の処理状態条件とその状態条件における前記温度検知器の測定値からなる処理記録を記憶する領域をさらに備えており、
前記制御ユニットは前記処理記録を処理して、既存の不完全燃焼処理温度プロファイルの修正、または新規な不完全燃焼処理温度プロファイルを算出設定し、前記データベース記憶装置に記憶させることを特徴としている。
本発明による請求項４記載の減容装置は、請求項１〜３記載の減容装置において、
前記自動流量制御手段によって反応室に導入される不完全燃焼に要する酸素を含む気体を、反応室に導入する前に、温度，成分，圧力の調整、または電気的粒子を含ませる処理のいずれかまたはそれらの組み合わせ処理を行うことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明による減容装置では、処理対象物である有機系廃棄物を不完全燃焼（酸素不足）状態で、温度と酸素量を調節し、理想的な状態で減容処理を行うことができる。
本発明による減容装置では分割領域ごとの測定データに基づいて、均一的反応を、どの場所においても生じさせることにより、大型の反応室に対しても、全体として効率的で、有害物も生じにくい、最適化された作業が可能になる。
分割領域ごとにデータを取得して、データとして蓄積し、新しい処理対象物の処理の結果についても、そのデータをデータベース記憶装置に蓄積していくことによって、データベースの修正や新規設定が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明に係る減容装置を図面等を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係る減容装置のブロック図である。
低温発熱反応型の減容装置１は、一定容積の空間を形成する反応室２をもっている。
反応室２の任意の側壁下方寄りに点検および点火用の開口部３が設けられ、開閉扉が配置されている。
反応室２の底面には、減容後の残留物を排出するための排出手段４が設けられている。
排出手段４としては、たとえば良く知られているチェーンコンベアとスクリューコンベアを組み合わせた、かき出し装置が使われる。反応室２の上部には処理対象物である有機系廃棄物用の投入部を形成する二重扉部５が置かれている。
【０００９】
二重扉部５は、下扉開口手段５ｃによって開閉される二重扉部下扉５ａよりなる下扉組み立てと、上扉開口手段５ｄによって開閉される二重扉部上扉５ｂよりなる上扉組み立てが配置されている。各扉組み立て間に一定の容積をもつ中間室５ｅが形成されている。
下扉開口手段５ｃおよび上扉開口手段５ｄは、たとえば油圧シリンダーが使われ、各扉を順次水平方向に移動させる。
二重扉部５の上には、処理対象物投入口６が設けられている。処理対象物の反応室２への投入は、まず二重扉部下扉５ａを閉じ、二重扉部上扉５ｂを開いて、処理対象物投入口６から、中間室５ｅに処理対象物を入れ、その後に二重扉部上扉５ｂを閉じてから、二重扉部下扉５ａを開くことによって、中間室５ｅにあった処理対象物を、反応室２に落とす。その後再び二重扉部下扉５ａを閉じる。
この方法によって、連続的な処理の場合に、処理対象物を反応室２内で反応させている間でも新しい処理対象物の投入が可能であり、その時に反応室２からの気体が、処理対象物投入口６側から外に出ることはない。
前述の投入部から所定の容積の反応室２に、反応室２の高さの６０％から７０％の高さまで、処理対象物である有機系廃棄物を投入する。
【００１０】
反応室２の立上り側壁には、ほぼ全周に全高さ方向に規則的に多くの空気導入穴（図示せず）を設けておく。各々の空気導入穴には、導入管（図示せず）が接続されており、反応室２へ各々の穴から空気を導入する。この空気の導入量は、後述する制御ユニット１５からの制御信号により、流量を制御できる自動流量制御手段１３により調整される。
各々の空気導入穴ごとに、あるいは、複数の空気導入穴をグループ分けした領域ごとに、反応室２の内側の温度を測定する手段を設けているから、仮想内部空間分割領域ごとの反応の制御を行うことができる。なお、本発明において「仮想」という用語は、反応室内に物理的な仕切り等を用いずにいくつかの空間が規定されていることを意味している。
自動流量制御手段１３は、温度測定の結果に基づいて、他の条件も組み合わせて、各々の自動流量制御手段で導入するべき空気導入量を決め、データベース記憶装置１６内のデータを根拠として制御される。この制御は、反応の進行にしたがって変化していくことになる。
【００１１】
反応室２への処理対象物の投入は、先ず、反応室２の底に炭などの可燃物で一定の厚み（たとえば１５ｃｍ）の層を造り、その表面全体を燃焼させ、層が燃え尽きる時間の充分前に、自動流量制御手段１３から、前段的な空気量を導入しながら行なう。
【００１２】
二重扉部下扉５ａの下位置に、排出管７が設けられ、反応室２からの燃焼ガスの排出に使われる。
排出管７の先には熱交換器８が設けられている。熱交換器８は、冷却水供給装置９からの冷却水を使って、排出管７からの燃焼ガスを冷却し、復液させ、復液タンク１０に導入する。
熱交換器８から復液されないで排出されたガスは、排気ガス処理装置１１（たとえばダストフィルタ）を通って、排気ガス処理装置１１の先端に置かれた排気ブロアー１２によって外部に出される。
【００１３】
反応室２の側壁には、反応室に任意に制御された空気を供給できるように多数の自動流量制御手段１３が全外周に規則的に配置されている。配置の理解を容易にするために図１では、外周の６個のみ示してある。なお、この実施例では外周を３分割し、３段、３×３個の領域を規定し、各領域に自動流量制御手段１３を配し、これに対応して９個の温度検知器１４を配置してある。
自動流量制御手段１３の数は、本実施例のように温度検知器１４の数と１対１に対応させる必要はなく、温度検知器１台に対して複数個設けてもよい。
自動流量制御手段１３は、側壁の穴（図示されていない）を介して、反応室２内に調整された量の空気を導入できるようになっている。
自動流量制御手段１３の近くには、反応室２内の温度を測定するための、温度検知器１４が、各々の自動流量制御手段１３の影響領域に置かれる。
自動流量制御手段１３は、一種の弁であり、制御ユニット１５からの信号によって弁の開度が調整される。この調整は、反応室２への個々の自動流量制御手段１３ごとに行われる。
一つの温度検知器１４に対して自動流量制御手段１３を複数個設ける場合には、同一グループ（領域）内の各々の自動流量制御手段１３には、あらかじめ定めた一定の比率をもって信号を入力する。温度検知器１４の数および自動流量制御手段１３の数は、反応室２の大きさや形状に対応して種々変更が可能である。
【００１４】
自動流量制御手段１３から反応室２に導入する空気は、導入前に必要に応じて前段処理装置（または酸素源）２０から供給される。
燃焼に要する酸素を含む気体を、反応室に導入する前に、温度，成分，圧力の調整、または電気的粒子を含ませる処理を行うこともできる。
単なる空気ではなく、酸素単一でもよい。また、プラズマ発生期の放電によって生じる、非常に高い活性をもったＯＨラジカルや、オゾンなどが含まれるものであってもよい。
【００１５】
温度検知器１４および自動流量制御手段１３は、ともに制御ユニット１５に接続されている。制御ユニット１５は、各温度検知器１４が置かれている影響する領域を代表して温度を計測し、同じ領域内で反応室２内に空気を導入するための、各々の自動流量制御手段１３に制御信号を送り出す機能をもっている。
【００１６】
制御ユニット１５は、一定のプログラムによって動かされるコンピュータをもち、後述する図３に示す制御を行う。
制御ユニット１５は、データベース記憶装置１６と通信線１７によって接続されている。データベース記憶装置１６は、複数の温度検知器１４からの情報により、反応室２内の温度分布の差をプロファイル化する。この差のプロファイルは反応室２内で、各領域ごとの不完全燃焼状態の最適値からのずれを示すことになる。
【００１７】
データベース記憶装置１６は、反応室２内を、複数の領域（各領域ごとに温度検知器１４および自動流量制御手段１３が設けられている）に分けてデータを管理し、制御ユニット１５はデータベースを参照してシステム全体として反応速度と反応の特性（有害物の排出の最小化等）を最適化するための複数の自動流量制御手段１３を、個々に、全体の温度のプロファイルが適正なものになるように制御していく。
不完全燃焼においては、発熱量（温度として測定される）は、供給される酸素の量との間に相関性を有している。
【００１８】
データベース記憶装置１６には、本発明に係る減容装置が取り扱うことが予想される範囲の処理対象物をいくつかに分類し、各分類ごとに、任意の時点での実質的に最適なプロファイルと、そのプロファイルに近づけていくための過程の制御条件をデータベースとして蓄積してある。
制御ユニット１５でコンピュータ処理によって造られた測定時点のデータは、データベース記憶装置１６に蓄えられている対応データベースと比較され、制御条件にしたがった制御信号に変換されて、自動流量制御手段１３に入力される。
【００１９】
自動流量制御手段１３は、制御ユニット１５からの制御信号によって、反応室２の各々の属する領域に空気を導入していく。
その結果、各々の領域における不完全燃焼の状態が変化する。結果として温度も変化していく。
このような、一種のフィードバック制御によって、全体のプロファイルを最適なものに近づけていく。
【００２０】
温度検知器１４は、一般的に熱電対が使われる。自動流量制御手段１３は、球型やスプール型の弁形式として、電圧、電流、パルス信号などによって、弁の開度が調整される方式を使うことができる。
【００２１】
前述した制御系を要約すると、分割領域対応の温度検知器１４からの実測温度情報はそれぞれ制御ユニット１５に接続され、制御ユニット１５はデータベース記憶装置１６の最適プロファイル値を参照して、制御情報を自動流量制御手段１３に送信し、弁の開度が調整されるのである。
なお、制御ユニット１５には、Ｉ／Ｏ装置１８が接続されている。
Ｉ／Ｏ装置１８は外部からのデータの入力インターフェイスを兼ねており、制御ユニット１５の起動や停止の入力手段として、また、必要な外部データの入力に用いられる。
この入力インターフェイスを利用してデータベースの加工が可能になる。
【００２２】
ここで前述した装置の既存データに基づく制御について説明する。
データベース記憶装置１６には、既に獲得したデータに基づく温度制御の分割領域対応の最適プロファイルが格納されている。最適プロファイルは、処理対象物、処理時間、処理条件の関数として与えられるものである。処理対象物は、家畜等動物系廃棄物（鶏糞等の複数種類）、植物系廃棄物（木屑、野菜屑等の複数種類）、工業製品廃棄物（タイヤ等の複数種類）が挙げられる。
ここで、図２を参照して、ある分類に属する処理対象物のある時点における、本発明による前述の実施例装置の制御の状態を説明する。
図２は、本発明による前述の実施例装置（領域は円周方向３分割で高さ方向３段の９領域）のある時点での分割領域，最適プロファイル（目的値），測定プロファイル，弁開度制御信号を示している。処理対象物は野菜屑（Ａ１とする）で、処理開始１時間後の状態を示している。
図において、処理中のある時点（１時間後；なお、処理開始・処理終了時点等でプロファイルは異なる）における、領域１，２〜９に対応する最適プロファイル（６０，６０，〜，１００℃）と、測定プロファイル（６０，７０，〜，９０℃）を示している。最適値に温度を制御するために、図２最下段の弁開度制御信号が発生させられる。一定時間（たとえば３０分〜６０分）ごとに温度がサンプリングされ、最適プロファイル（データベース記憶装置のデータ）と比較され、修正制御が行われる。
【００２３】
反応室２に導入される空気は、処理対象物の不完全燃焼が維持される程度に制限されているため、そのほとんどが不完全燃焼に使われ、ダイオキシンの生成の抑制に十分低い温度（本実施例では１００℃以下）に細かく制御され、局部的にもダイオキシンの生成に寄与しないようにする。
【００２４】
（データの収拾  評価  データベースの修正または新規設定）
以上の説明から明らかなように本発明による減容装置を動作させるつど、その処理における温度の変化のデータが分割領域ごとに取得される。したがって、本発明によれば、バッチ処理ごとに、処理の対象と反応過程の温度のプロファイルおよび反応の結果物（処理済）のデータの取得が可能になる。
反応結果のデータについては減容率および質（処理済のものの性質、経済的価値を含む）の両面の評価を行い、評価とともに反応過程の温度のプロファイルを保存する。
これらのデータを蓄積して統計処理し、適時にデータベースの更新を行うことができる。
（新規な処理対象の温度のプロファイルの仮定）
かつて処理をしたことのない処理対象物の処理にあたっても、反応過程の温度のプロファイルが必要である。
このような場合には既存のデータ間の内挿、外挿により、仮の温度のプロファイルを設定し、これに基づいてデータを取得して修正することができる。
【００２５】
本発明に係る減容装置の動作例を図３の流れ図を参照して説明する。
（ステップ３００）動作を開始する。
（ステップ３０１）下扉開の状態を形成する。
（ステップ３０２）可燃物層を作成する。
（ステップ３０３）点火を開始する。
（ステップ３０４）点火開始後、一定時間経過したことを判定する。
（ステップ３０５）一定時間経過が確認されると、処理対象物の投入を開始する。
なお、この間の上扉および下扉の動作は、段落０００９で説明してある。この投入の工程は、後述する自動制御開始後の減容が進み、その上に処理対象物を投入する場合にも同様に行われる。
（ステップ３０６）投入が完了するまで前述の処理対象物の投入が繰り返され、投入完了を確認する。投入完了時には、下扉は開の状態であり、上扉は閉の状態である。
（ステップ３０７）投入完了が確認されると、下扉を閉じる命令が発せられる。
（ステップ３０８）下扉の閉が確認されると、次のステップに進む。
（ステップ３０９）自動制御（温度検知器と自動流量制御手段の動作）を開始させる。
（ステップ３１０）あらかじめ定められたサンプル期間で規定のサンプル回数計測が繰り返される。
（ステップ３１１）投入された処理対象物の減容処理後、一定冷却時間（ｔ）経過を確認して完了する。
（ステップ３１２）減容された処理対象物は、残留物排出手段から排出される。
（ステップ３１３）動作を終了する。
【実施例】
【００２６】
前述の実施例の諸元を要約して示す。
反応室（直径：１．５ｍ、高さ：２ｍ）
温度検知器（配置位置：上・中・下段，円周方向：３分割で９本、種別：熱電対）
自動流量制御手段（種別：比例制御弁）
処理対象物の例（野菜屑，減容率：１／２００）
【００２７】
以上詳しく説明した具体例について、本発明の範囲内で種々の変形を施すことができる。本発明によれば、処理対象物のデータを蓄積し、各処理対象物の最適プロファイルを設定することができる。これにより、バッチ処理の形態（逐次投入または一回投入など）を変形して確立することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係る減容装置のブロック図である。
【図２】本発明に係るデータベースの全体のある時点の局部のデータを示す図である。
【図３】本発明に係る減容装置の動作の流れ図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  減容装置
２  反応室
３  開口部
４  残留物排出手段
５  二重扉部
５ａ  二重扉部下扉
５ｂ  二重扉部上扉
５ｃ  下扉開口手段
５ｄ  上扉開口手段
５ｅ  中間室
６  処理対象物投入口
７  排出管
８  熱交換器
９  冷却水供給装置
１０  復液タンク
１１  排気ガス処理装置
１２  排気ブロアー
１３  自動流量制御手段
１４  温度検知器
１５  制御ユニット
１６  データベース記憶装置
１７  通信線
１８  Ｉ／Ｏ装置
２０  前段処理装置
【図１】
2008302292.tif 000003
【図２】
2008302292.tif 000004
【図３】
2008302292.tif 000005