(57)【要約】【課題】ダイオキシンの発生を回避することができるとともに、成果物の再利用も可能となる無酸素炭化システムを提供することである。【解決手段】無酸素状態で３０°Ｃ〜６００°Ｃで被焼却物を１次焼却させるための低温炭化装置（２０）と、無酸素状態で６００°Ｃ〜２０００°Ｃで１次焼却された被焼却物を２次焼却させるためのマイクロ波炭化装置（４０）とを備え、マイクロ波炭化装置が、円筒形の外部本体（４２）と、外部本体の内部に外部本体と共軸に回転可能に配置された円筒形の内部本体（４８）とを有し、外部本体に複数のマイクロ波発生器（４６）が配置されており、内部本体が、その長さ方向軸線（Ｙ）を中心として回転するように構成されており、内部本体の内面にセラミック層（５６）が設けられ、セラミック層の内側にチタン層（５８）が設けられている。【選択図】  図１
2004263972.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無酸素炭化システムであって、
無酸素状態で３０°Ｃ〜６００°Ｃで被焼却物を１次焼却させるための低温炭化装置を備え、前記低温炭化装置が、外壁、内壁、及び外壁と内壁との間に配置されたヒータが設けられた円筒形の本体を有し、前記本体が、その長さ方向軸線を中心として回転するように構成されており、
無酸素状態で６００°Ｃ〜２０００°Ｃで前記１次焼却された被焼却物を２次焼却させるためのマイクロ波炭化装置を備え、前記マイクロ波炭化装置が、円筒形の外部本体と、前記外部本体の内部に前記外部本体と共軸に回転可能に配置された円筒形の内部本体とを有し、前記外部本体に複数のマイクロ波発生器が配置されており、前記内部本体が、その長さ方向軸線を中心として回転するように構成されており、前記内部本体の内面にセラミック層が設けられ、前記セラミック層の内側にチタン層又は所定の粒径以下の炭化物粒子を水に混入し攪拌して得られるナノカーボン水溶液で加工処理した金属材料の層が設けられていることを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記低温炭化装置の前記本体の内部に、本体の中心部の方へ延びた多数のかき羽根が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記低温炭化装置が、基台を有しており、前記基台が、上側に位置し、前記本体を支持する上部基台と、前記上部基台と間隔を隔てて下側に位置する下部基台とを有しており、前記上部基台と前記下部基台が、一端に設けられた回転支承によって連結され、他端に略垂直方向に伸縮するジャッキが配置されており、これにより、前記本体を一方向に傾斜させることができることを特徴とする請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項４】
前記請求項１から３までのいずれか１項に記載の無酸素炭化システムを利用する発電システムであって、
前記マイクロ波炭化装置の前記内部本体のほぼ中央に通される蒸気管を有しており、前記蒸気管内に、ノズルを介して水が噴霧されるようになっており、
高温状態にある前記蒸気管内に水を噴霧して高圧蒸気を生成し、このようにして発生した高圧蒸気を利用して発電を行うことを特徴とするシステム。
【請求項５】
前記蒸気管が、所定の粒径以下の炭化物粒子を水に混入し攪拌して得られるナノカーボン水溶液に、加熱した金属材料を浸漬し、或いは、加熱した金属材料に前記ナノカーボン水溶液を吹付け又は塗布する処理を所定回数繰り返すことによって提供される材料で形成されることを特徴とする請求項４に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一般に、容易に焼却しにくい廃棄物（以下「難燃性廃棄物」という）を焼却するシステム、及び該システムを利用する発電システムに関する。より詳細には、本発明は、難燃性廃棄物を焼却する無酸素炭化システム、及び該システムを利用する発電システムに関する。本発明おける難燃性廃棄物としては、例えば、食物の残滓、植物や魚具類の残滓、動物の死骸、家畜・家禽の肉骨粉、間伐材や枝木・建物の解体材、ペットボトルのような合成樹脂材料製品等があげられる。
【０００２】
【従来の技術】
従来、上述のような難燃性廃棄物は、種々の方法によって処理されている。例えば、生ゴミのような食物残滓は焼却炉で焼却され、魚具類の残滓はキルン型の燃焼処理機で処理されている。また、ペットボトル等の合成樹脂材料製品は、焼却処理した後に焼却灰を埋立処理している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、焼却炉では、ダイオキシンの発生を抑制すべく、廃棄物を８００°Ｃ以上の温度で燃焼させているが、燃焼後に温度が低下すると、ダイオキシンが発生するという不都合がある。また、焼却炉が小規模である場合には、燃焼温度を８００°Ｃに維持することが容易ではないため、ダイオキシンが発生したり、廃棄物を完全に燃焼させ尽くすことが難しいという不都合がある。また、漁具類を焼却炉で焼却処理するのは、コストがかかりすぎるため、処理後の成果物の再利用をしにくいという課題がある。このように、従来の廃棄物の焼却処理には、種々の課題があり、満足すべきものが見当たらないのが現状である。
【０００４】
したがって、本発明は、ダイオキシンの発生を回避することができるとともに、成果物の再利用も可能となる無酸素炭化システムを提供することを目的とする。本発明の別の目的は、上述の無酸素炭化システムを利用して発電を行う発電システムを提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本願請求項１に記載の無酸素炭化システムは、無酸素状態で３０°Ｃ〜６００°Ｃで被焼却物を１次焼却させるための低温炭化装置を備え、前記低温炭化装置が、外壁、内壁、及び外壁と内壁との間に配置されたヒータが設けられた円筒形の本体を有し、前記本体が、その長さ方向軸線を中心として回転するように構成されており、無酸素状態で６００°Ｃ〜２０００°Ｃで前記１次焼却された被焼却物を２次焼却させるためのマイクロ波炭化装置を備え、前記マイクロ波炭化装置が、円筒形の外部本体と、前記外部本体の内部に前記外部本体と共軸に回転可能に配置された円筒形の内部本体とを有し、前記外部本体に複数のマイクロ波発生器が配置されており、前記内部本体が、その長さ方向軸線を中心として回転するように構成されており、前記内部本体の内面にセラミック層が設けられ、前記セラミック層の内側にチタン層又は所定の粒径以下の炭化物粒子を水に混入し攪拌して得られるナノカーボン水溶液で加工処理した金属材料の層が設けられていることを特徴とするものである。
【０００６】
本願請求項２に記載の無酸素炭化システムは、前記請求項１のシステムにおいて、前記低温炭化装置の前記本体の内部に、本体の中心部の方へ延びた多数のかき羽根が設けられていることを特徴とするものである。
【０００７】
本願請求項３に記載の無酸素炭化システムは、前記請求項１又は２のシステムにおいて、前記低温炭化装置が、基台を有しており、前記基台が、上側に位置し、前記本体を支持する上部基台と、前記上部基台と間隔を隔てて下側に位置する下部基台とを有しており、前記上部基台と前記下部基台が、一端に設けられた回転支承によって連結され、他端に略垂直方向に伸縮するジャッキが配置されており、これにより、前記本体を一方向に傾斜させることができることを特徴とするものである。
【０００８】
本願請求項４に記載の発電システムは、前記請求項１から３までのいずれか１項に記載の無酸素炭化システムを利用するシステムであって、前記マイクロ波炭化装置の前記内部本体のほぼ中央に通される蒸気管を有しており、前記蒸気管内に、ノズルを介して水が噴霧されるようになっており、高温状態にある前記蒸気管内に水を噴霧して高圧蒸気を生成し、このようにして発生した高圧蒸気を利用して発電を行うことを特徴とするものである。
【０００９】
本願請求項５に記載の発電システムは、前記請求項４のシステムにおいて、前記蒸気管が、所定の粒径以下の炭化物粒子を水に混入し攪拌して得られるナノカーボン水溶液に、加熱した金属材料を浸漬し、或いは、加熱した金属材料に前記ナノカーボン水溶液を吹付け又は塗布する処理を所定回数繰り返すことによって提供される材料で形成されることを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に図面を参照して、本発明の好ましい実施の形態に係る無酸素炭化システムについて詳細に説明する。図１において全体として参照符号１０で示される本発明の好ましい実施の形態に係る無酸素炭化システムは、低温炭化装置２０を備えている。低温炭化装置２０は、無酸素状態で比較的低い温度（約３０°Ｃ〜約６００°Ｃ）で物質を焼却して炭化させるための装置である。
【００１１】
低温炭化装置２０は、水平方向に延びた円筒形の本体２２を有している。本体２２は、図２に示されるように、外壁２２ａと内壁２２ｂによって構成される二重構造をなしており、内壁２２ａと外壁２２ｂとの間には、ヒータ２４が配置されている。ヒータ２４は、公知の型式のものを使用してよい。
【００１２】
本体２２は、その長さ方向軸線Ｘ−Ｘを中心として回転するように構成されている。すなわち、図２に最も良く示されるように、本体２２の両端部付近の外周面に、タイヤ２６が取付けられており、タイヤ２６は、モータ２８によって回転駆動されるローラ３０で接触状態で支持されている。これにより、モータ２８を作動させてローラを回転させることにより、本体２２が回転するようになっている。なお、本体２２を回転させるために、例えばタイヤ２６の代わりに外周面に第１歯車（図示せず）を取付け、ローラ３０の代わりに第１歯車に噛み合う第２歯車（図示せず）を取付け、第２歯車を回転させることにより、本体２２を回転させる等の、他の構成を採用してもよい。
【００１３】
低温炭化装置２０は又、基台３２を有している。基台３２は、上側に位置し、本体２２を支持する上部基台３２ａと、上部基台３２ａと間隔を隔てて下側に位置する下部基台３２ｂとを有している。上部基台３２ａと下部基台３２ｂは、一端に設けられた回転支承３２ｃによって連結されており、他端には略垂直方向に伸縮するジャッキ３２ｄが配置されている。これにより、ジャッキ３２ｄを伸長させると、上部基台３２ａ（従って、本体２２）を傾斜させることができ、後述するマイクロ波炭化装置４０への被焼却物の移動を容易に行うことができるようになっている。
【００１４】
本体２２の両端部は、開閉式の端壁（図示せず）によって閉鎖されており、閉鎖時には本体２２の内部が密封されるように、前記両端部及び／又は端壁に密封シール（図示せず）が取付けられている。本体２２の左端部には、本体２２内に投入する原料（焼却しようとする物質）を供給するための管路３４が配置されており、管路３４には、開閉用バルブ３４ａが介在されている。
【００１５】
なお、本体２２の内部には、本体２２の中心部の方へ延びた多数のかき羽根３６が設けられている。
【００１６】
無酸素炭化システム１０は又、マイクロ波炭化装置４０を備えている。マイクロ波炭化装置４０は、無酸素状態で高温（約６００°Ｃ〜約２０００°Ｃ）で物質を焼却し炭化させるための装置である。マイクロ波炭化装置４０は、水平方向に延びた円筒形の外部本体４２を有し、外部本体４２は、支柱４４によって床面から所定高さのところに支持されている。外部本体４２は、後述するマイクロ波発生器４６を支持する役目を果たす。
【００１７】
マイクロ波炭化装置４０は又、外部本体４２の外面に配置された複数のマイクロ波発生器４６を有している。マイクロ波発生器４６は、公知の型式のものを使用してよい。
【００１８】
マイクロ波炭化装置４０は又、外部本体４２の内部に、外部本体４２と共軸に回転可能に配置された円筒形の内部本体４８を有している。内部本体４８の外面には、図３に示されるように、歯車５０が取付けられており、歯車５０は、支柱４４の上端に配置され、モータ５２によって回転駆動される歯車５４と噛み合うようになっている。これにより、モータ５２を作動させて歯車５４を回転させることにより、内部本体４８がその長さ方向軸線Ｙ−Ｙを中心として回転するようになっている。なお、内部本体４８を回転させるため、他の公知の回転機構を採用してもよい。
【００１９】
内部本体４８の内面には、セラミック層５６（厚さ２０ｍｍ）が設けられており、セラミック層５６の内側には、チタン層５８（厚さ１０ｍｍ）が設けられている。
【００２０】
内部本体４８の両端部は、開閉式の端壁（図示せず）によって閉鎖されており、閉鎖時には内部本体４８の内部が密封されるように、前記両端部及び／又は端壁に密封シール（図示せず）が取付けられている。
【００２１】
低温炭化装置２０の右端部（即ち、出口端）とマイクロ波炭化装置４０の左端部（即ち、入口端）との間には、低温炭化装置２０で１次焼却された被焼却物をマイクロ波炭化装置４０に投入するための管路５０が配置されており、管路５０には、開閉用バルブ５０ａが介在されている。
【００２２】
無酸素炭化システム１０は更に、マイクロ波炭化装置４０で２次焼却された被焼却物を管路５４を介して搬出するための装置５２を備えている。装置５２は、例えばスクリューコンベア等の公知の装置を使用してよい。
【００２３】
以上のように構成された無酸素炭化システム１０の作動について説明する。まず、焼却しようとする原料（例えば、生ゴミ）を、管路３４を介して、低温炭化装置２０の本体２２内に投入し、本体２２を回転させながらヒータ２４を作動させて、無酸素状態で１次焼却する。これにより、生ゴミ等の水分を含んだ原料を乾燥させることができる。次いで、本体２２で焼却された被焼却物を、管路５０を介して、マイクロ波炭化装置４０の内部本体４８内に投入する。そして、内部本体４８にマイクロ波発生器４６からマイクロ波を照射して、被焼却物を無酸素状態で２次焼却し炭化させる。このようにして炭化された被焼却物を、搬出装置５２を使用して、システム２０外に搬出する。
【００２４】
次に、無酸素炭化システム１０を利用する発電システムについて説明する。図４は、無酸素炭化システム１０を利用する発電システムの一例を示した全体概略図である。図４において全体として参照符号１１０で示される発電システムは、低温炭化装置１２０と、マイクロ波炭化装置１４０とを備えている。発電システム１１０の低温炭化装置１２０は、無酸素炭化システム１０の低温炭化装置２０と実質的に同一である。図４において、１２２は本体、１２６はタイヤ、１２８はモータ、１３０はローラ、１３２は基台、１３４は管路をそれぞれ示している。
【００２５】
また、発電システム１１０のマイクロ波炭化装置１４０は、マイクロ波炭化装置１４０には蒸気管１６０が設けられている点を除いて、無酸素炭化システム１０のマイクロ波炭化装置４０と実質的に同一である。蒸気管１６０は、マイクロ波炭化装置１４０の内部本体１４８のほぼ中央に通されており、蒸気管１６０内には、蒸気管１６０の入口付近に配置されたノズル１６２を介して、水が噴霧されるようになっている。
【００２６】
蒸気管１６０は、後述するように、非常な高温に曝されるので、本発明者の出願に係る特願２００２−３０１２０８号に記載されている方法に従って特殊な加工処理を施した金属で形成されている。すなわち、蒸気管１６０は、所定の粒径以下の炭化物粒子を水に混入し攪拌して得られるナノカーボン水溶液に、加熱した金属材料を浸漬し、或いは、加熱した金属材料にナノカーボン水溶液を吹付け又は塗布する処理を所定回数繰り返すことによって提供される金属材料で形成される。
【００２７】
なお、図４において、１４２は外部本体、１４４は支柱、１４６はマイクロ波発生器、１５２は搬出装置をそれぞれ示している。また、図５において、１４８は内部本体、１５０は歯車、１５２はモータ、１５４は歯車１５０と噛み合う歯車、１５６はセラミック層、１５８はチタン層をそれぞれ示している。
【００２８】
以上のように構成された発電システム１１０の作動について説明する。まず、無酸素炭化システム１０と同様に、原料を低温炭化装置１２０で無酸素状態で１次焼却した後、マイクロ波炭化装置１４０で無酸素状態で高温で２次焼却し炭化させる。これと共に、タンクから供給される水をノズル１６２を介して蒸気管１６０内に噴霧する。高温状態にある蒸気管１６０内に噴霧された水は、バックドラフト現象により、瞬時に高圧蒸気となり、気化熱が発生する。このようにして発生した高圧蒸気が、減圧熱交換機を介して発電機に送られ、発電が行われる。或いは、気化熱によって得られる高温水を種々の利用に供してもよい。発電に消費された蒸気は、凝縮器に送られて凝縮液化され、冷却塔を経て貯水槽で貯水される。そして、循環ポンプによって凝縮器を経てタンクに送られ、必要時に給水ポンプによって蒸気管１６０に送られて、循環利用される。なお、被焼却物は、搬出装置１５２を介してシステム１１０外に搬出される。
【００２９】
本発明は、以上の発明の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
【００３０】
例えば、前記実施の形態において、内部本体４８、１４８にチタン層５８、１５８が設けられているが、これらの層を、チタンの代わりに、例えばステンレス鋼に上述のナノカーボン水溶液による特殊加工処理を施したものを使用してもよい。
【００３１】
【発明の効果】
本発明の無酸素炭化システムでは、１次焼却により被焼却物を乾燥させた後に高温で２次焼却するので、効率的に処理することができる。また、１３５０°Ｃ〜２０００°Ｃでの焼却ができるので、ダイオキシンが発生するおそれがなく、大気汚染の心配もない。また、本発明の無酸素炭化システムにより、無酸素すなわち蒸し焼き状態で焼却するので、高温処理しても、煙が発生せず、灰分も一切出ない。また、処理後の物質が全て無機物になるため、有害物質を完全に消滅させ、成果物を再利用することも可能になる。本発明の発電システムでは、廃棄物の焼却処理で発生する熱エネルギーを有効に活用して発電を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好ましい実施の形態に係る無酸素炭化システムの全体概略図である。
【図２】図１の線２−２に沿った断面図である。
【図３】図１の線３−３に沿った断面図である。
【図４】本発明の好ましい実施の形態に係る発電システムの一例を示した全体概略図である。
【図５】図４の線５−５に沿った断面図である。
【符号の説明】
１０  無酸素炭化システム
２０  低温炭化装置
２２  本体
２６  タイヤ
３０  ローラ
３２  基台
４０  マイクロ波炭化装置
４２  外部本体
４６  マイクロ波発生器
４８  内部本体
５２  搬出装置
１１０  無酸素炭化システムを利用する発電システム
１２０  低温炭化装置
１２２  本体
１２６  タイヤ
１３０  ローラ
１３２  基台
１４０  マイクロ波炭化装置
１４２  外部本体
１４６  マイクロ波発生器
１４８  内部本体
１５２  搬出装置
１６０  蒸気管
１６２  噴射ノズル
【図１】
2004263972.tif 000003
【図２】
2004263972.tif 000004
【図３】
2004263972.tif 000005
【図４】
2004263972.tif 000006
【図５】
2004263972.tif 000007