(57)【要約】【課題】小型の設備で、ダイオキシンの発生を防止しながら、廃棄物の減容処理を行う廃棄物の減容装置および減容方法を提供する。【解決手段】本発明の廃棄物の減容装置１は、金属を除く廃棄物を収容する容器２と、容器２内の廃棄物を攪拌する攪拌手段３と、容器２内に蒸気を送給して加湿および加圧するボイラ４とを基台５上に配置して、収容された廃棄物を減容する廃棄物の減容装置１において、ボイラ４が発生させる蒸気は、飽和蒸気であることを特徴とする。【選択図】　　　　　図１
2004130235.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属を除く廃棄物を収容する容器と、容器内の廃棄物を攪拌する攪拌手段と、前記容器内に蒸気を送給して加湿および加圧するボイラとを備え、収容された廃棄物を減容する廃棄物の減容装置において、
前記ボイラが発生させる蒸気は、飽和蒸気であることを特徴とする廃棄物の減容装置。
【請求項２】
金属を除く廃棄物を収容する容器と、容器内の廃棄物を攪拌しながら摩擦によって静電気を発生させる攪拌手段と、前記容器内に蒸気を送給して加湿および加圧するボイラとを基台上に配置して、収容された廃棄物を減容する廃棄物の減容装置において、
前記容器および前記攪拌手段は、帯電性を有し、かつ前記基台に対して絶縁状態に設置されていることを特徴とする廃棄物の減容装置。
【請求項３】
前記容器の内壁には、静電気量を調整する導電性または絶縁性のライニングが施されていることを特徴とする請求項１または２に記載の廃棄物の減容装置。
【請求項４】
前記攪拌手段には、静電気量を調整する導電性または絶縁性のライニングが施されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかの項に記載の廃棄物の減容装置。
【請求項５】
前記攪拌手段および前記容器の間に所定の電圧を加える電源を備えていることを特徴とする請求項１から４のいずれかの項に記載の廃棄物の減容装置。
【請求項６】
前記攪拌手段は、前記容器内に回動可能に支持された回転軸と、この回転軸に基部が設けられ、半径方向に突出した複数の支持軸と、この支持軸の先部に設けられ、前記支持軸とともにＴ字状に形成された板状の攪拌羽根とを備えていることを特徴とする請求項１から５のいずれかの項に記載の廃棄物の減容装置。
【請求項７】
容器に金属を除く廃棄物を収容し、この廃棄物を攪拌手段で攪拌するとともに、前記容器内に蒸気を送給して加湿および加圧を行い、前記廃棄物を減容する廃棄物の減容方法において、
前記送給する蒸気を３００℃以下の飽和蒸気にすることを特徴とする廃棄物の減容方法。
【請求項８】
基台に帯電性を有する容器および攪拌手段を絶縁状態に設け、容器に金属を除く廃棄物を収容し、この廃棄物を攪拌手段で攪拌するとともに、前記容器内に蒸気を送給して加湿および加圧を行い、前記廃棄物を減容する廃棄物の減容方法において、
前記容器内の温度を３００℃以下にして運転することを特徴とする廃棄物の減容方法。
【請求項９】
前記容器に、前記廃棄物に発生する静電気量を調整する導電性物質または絶縁性物質を投入することを特徴とする請求項７または８に記載の廃棄物の減容方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属を除く廃棄物を減容処理する廃棄物の減容装置および減容方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、廃棄物を減容する方法として、焼却作業が一般的に行われている。近年の研究によって、４００〜８００℃の範囲内で焼却を行うと、多量のダイオキシンが発生することが明らかになったため、新設される焼却設備では、８００℃以上の温度で廃棄物を燃焼させる方法が採用されている。
【０００３】
しかし、ダイオキシンの発生を防止するために８００℃以上の温度で加熱することはエネルギーの無駄であり、設備投資、処理にかかる手間および費用が増大することになる。このため、大型の設備で大量の廃棄物をまとめて処理することしかできないという問題点がある。
【０００４】
一方、４００℃以下の温度で加熱する装置として、特許文献１に記載した飼料の煮沸調整装置がある。この装置は、収容体内に加熱蒸気を送給しながら攪拌することによって、飼料原料を均一に煮熟調整でき、作業者の労働負担を軽減できるとしている。
ここで、この煮沸調整装置を用いて廃棄物を減容することが考えられる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−１８６８９号公報　（第２−６頁、第１図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、煮沸を行うのみでは、廃棄物を改質させて減容するには不十分であり、このままでは廃棄物処理に対応させることができない。
【０００７】
そこで本発明が解決しようとする課題は、小型の設備で、ダイオキシンの発生を防止しながら、廃棄物の減容処理を行う廃棄物の減容装置および減容方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明の廃棄物の減容装置は、金属を除く廃棄物を収容する容器と、容器内の廃棄物を攪拌する攪拌手段と、前記容器内に蒸気を送給して加湿および加圧するボイラとを備え、収容された廃棄物を減容する廃棄物の減容装置において、前記ボイラが発生させる蒸気は、飽和蒸気であることを特徴とする。
【０００９】
ボイラで発生した蒸気は、容器に投入されて少し温度が下がり、細かい水滴となって現れる。細かい水滴同士が衝突したり摩擦したりすることによって、静電気が発生する。また、送入された飽和蒸気によって、内部の空気が追い出され、廃棄物中にも蒸気が浸透する。
水滴に蓄積された静電気は、廃棄物を介して、または直接に容器に到達する。廃棄物中の静電気が流れた部分は、局所的に発熱して温度が上昇し、破砕されるが、電流は、連続して流れるものではなく、また、電力量としては小さいので、温度上昇は小さく、容器内の平均温度は送入される飽和蒸気の温度以上には上昇しないので、ダイオキシンが発生しにくくなっている。また、容器内には飽和水蒸気が充填されているので、静電気が流れることによって火花が発生しても、可燃性ガス等に引化して爆発することが防止される。
このように、飽和蒸気の熱、圧力および静電気を用いることによって、廃棄物を減容するという作用を有する。
【００１０】
本発明の他の廃棄物の減容装置は、金属を除く廃棄物を収容する容器と、容器内の廃棄物を攪拌しながら摩擦によって静電気を発生させる攪拌手段と、前記容器内に蒸気を送給して加湿および加圧するボイラとを基台上に配置して、収容された廃棄物を減容する廃棄物の減容装置において、前記容器および前記攪拌手段は、帯電性を有し、かつ前記基台に対して絶縁状態に設置されていることを特徴とする。
【００１１】
容器および攪拌手段は帯電性を有し、かつ基台に対して絶縁状態に設置されているので、廃棄物との摩擦によって、廃棄物と、容器および攪拌手段には、プラスまたはマイナスの電荷（静電気）が蓄積する。一方、容器内には加熱および加圧された飽和蒸気が送給され、この飽和蒸気が廃棄物の内部に浸透するので、廃棄物の内部の電気抵抗が下がり、電気が流れやすくなっている。
【００１２】
ここで、帯電性を有するとは、電気抵抗が大きく、投入される廃棄物に対してプラスまたはマイナスに帯電可能であることをいい、プラスまたはマイナスのどちらに帯電しても構わない。本発明の容器および攪拌手段においては、放電によって破損しない程度の厚みおよび耐久性を有するステンレス等の金属を用いることが好ましい。また、容器および攪拌手段は同じ材質でもよいが、異なる材質を用いることも可能である。
【００１３】
例えば、廃棄物内にマイナスの電荷、容器および攪拌手段にプラスの電荷が蓄積されているとき、廃棄物内に一定量のマイナス電荷が溜まると、この電荷は廃棄物の内部を通って、容器および攪拌手段に流れる。廃棄物は攪拌されているので、電荷の溜まる量は各部分によって異なり、また、電荷が流れる経路や時間も異なっている。また、容器内には飽和蒸気が充填されているので、電気抵抗が大きくなり過ぎ、静電気が溜まり過ぎることもない。従って、静電気は少しずつ放電され、放電時の放電経路に瞬間的に熱量を発生させながら廃棄物を破砕する。しかし、放電は連続的には行われないため、廃棄物は高温にならず、容器内全体の温度は、加熱蒸気による設定温度から大きく上昇することはなく、廃棄物は、ダイオキシンの発生を抑えながら減容される。
【００１４】
ここで、前記容器の内壁に、静電気量を調整する導電性または絶縁性のライニングを施すことも可能である。
容器内で発生して溜まっている電荷は、容器の内周面および攪拌手段の複数箇所に流れる。容器の内部は、充填された飽和蒸気によって、あまり大きな電荷は溜まらないように構成されているが、それでも容器内の特定の場所に集中して放電が行われることもあり、このような場合には、容器が破損することも考えられる。そこで、導電性のライニングを、内周面の一部または全部に設けることにより、廃棄物から容器への電荷の移動を促進させ、また、放電箇所を調整することができる。また、逆に静電気の発生量が少ない場合には、絶縁性のライニングを施して静電気の発生量を増加させ、処理を促進することができる。
【００１５】
前記攪拌手段に、静電気量を調整する導電性または絶縁性のライニングを施すことも可能である。攪拌手段としては、例えば、回転軸およびこの回転軸に設けた攪拌羽根を用いることができる。攪拌手段に導電性のライニングを設けて摩擦により発生する静電気の発生量を抑え、また、絶縁性のライニングを設けて静電気の発生量を増加させることができる。
【００１６】
前記攪拌手段および前記容器の間に所定の電圧を加える電源を具備すると、攪拌手段および容器の間に、廃棄物を介して放電を行うことができる。
【００１７】
前記攪拌手段に、前記容器内に回動可能に支持された回転軸と、この回転軸に基部が設けられ、半径方向に突出した複数の支持軸と、この支持軸の先部に設けられ、前記支持軸とともにＴ字状に形成された板状の攪拌羽根とを設けると、突起部を増やして廃棄物との間で電流が流れやすくすることができる。また、容器の下部に滞留している廃棄物と攪拌羽根との接触面積を増やして、摩擦による静電気の発生量を増加させることができる。
【００１８】
本発明の廃棄物の減容方法は、容器に金属を除く廃棄物を収容し、この廃棄物を攪拌手段で攪拌するとともに、前記容器内に蒸気を送給して加湿および加圧を行い、前記廃棄物を減容する廃棄物の減容方法において、前記送給する蒸気を３００℃以下の飽和蒸気にすることを特徴とする。
容器内に送給する蒸気を３００℃以下にすることにより、容器内での減容処理中にダイオキシンが発生することが防止される。また、飽和蒸気を送給するので、容器内で温度が下がったときに細かい水滴が発生し、この水滴が衝突、または摩擦することによって、静電気が発生し、この静電気が廃棄物中を流れることにより廃棄物が破砕され、減容処理が促進される。
【００１９】
本発明の廃棄物の減容方法は、基台に帯電性を有する容器および攪拌手段を絶縁状態に設け、容器に金属を除く廃棄物を収容し、この廃棄物を攪拌手段で攪拌するとともに、前記容器内に飽和蒸気を送給して加湿および加圧を行い、前記廃棄物を減容する廃棄物の減容方法において、前記容器内の温度を３００℃以下にして運転する。
【００２０】
容器内の温度を３００℃以下にして運転するとは、飽和蒸気の送給温度を３００℃以下にすればよい。このとき、静電気の放電による温度上昇は微小であるため、考慮しなくてもよい。容器内の温度が３００℃以下なので、ダイオキシンの発生が確実に抑えられる。
【００２１】
前記容器に、前記廃棄物に発生する静電気量を調整する導電性物質または絶縁性物質を投入すると、廃棄物に発生する静電気量が多くなり過ぎるときは、導電性物質を投入し、静電気量が少なくなり過ぎるときは、絶縁性物質を投入することにより、発生する静電気量を調整することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態の廃棄物の減容装置の正面図、図２は同廃棄物の減容装置の平面図である。図１、図２に示すように、本発明の廃棄物の減容装置１は、金属を除く廃棄物を収容する容器２と、容器２内の廃棄物を攪拌しながら、廃棄物との摩擦によって静電気を発生させる攪拌手段３と、容器２内に飽和水蒸気を送給して加湿および加圧する２台のボイラ４とを基台５上に配置して、収容された廃棄物を減容する装置である。
【００２３】
容器２は、ステンレス等の金属からなり、８．０ＭＰａまで耐圧性能を有し、横置きされた樽状に形成されている。詳しくは、中央部を円筒状に形成し、中央部に接続された両側部を、それぞれの両端部に向かって徐々に縮径するように形成されている。容器２の両端部には、減速機６がそれぞれ設けられ、攪拌手段３は、両減速機６の間に、容器２内を貫通して設けられている。容器２および攪拌手段３は、基台５に対して、例えば、絶縁シートを介して、絶縁状態に設置されている。
【００２４】
容器２の上部中央には、廃棄物の投入口８が開閉可能に設けられ、下部中央には、減容処理後の廃棄物の取り出し口９が開閉可能に設けられている。また、容器２の両側部には、ボイラ４からの飽和水蒸気を、調整器１１、空圧弁１２および蒸気吸入管１６を介して供給する蒸気供給口１０がそれぞれ開閉可能に設けられている。また、蒸気供給口１０には、ドレン抜き用の同圧タンク１３が接続されている。
【００２５】
容器２の上部には、蒸気排気管１４を介して脱臭器１５が接続されている。ボイラ４から蒸気吸入管１６を介して容器２内に供給された蒸気は、蒸気排気管１４から排出される。また、容器２の上部には安全弁放気管１７が設けられ、急激な圧力上昇により容器２が破損する恐れがあるときには、ここから容器２内を減圧することができる。
【００２６】
ボイラ４は、オイルタンク１８から燃料を供給される。また、軟水機１９および純水機２０を介して供給される水を加熱して、加圧水蒸気を容器２に供給する。ここで、軟水とは、水中のカルシウムイオンおよびマグネシウムイオンを除去して硬度を０〜６０ｍｇ／Ｌ未満に調整した水をいい、純水とは、シリカや硬度分を含む不純物を除去した水をいう。
【００２７】
水は、軟水機１９および純水機２０を順に通過して、不純物を除去された純水となってから使用される。不純物を除去しないで使用すると、水分中の不純物が容器２の管壁や加熱管等に析出してスケール化してしまうが、純水を用いることによって、スケール化を防止して、装置の破損を防止することができる。
【００２８】
図３は、容器の正断面図である。図３に示すように、容器２の内部には、両端部を減速機６に回動可能に支持された回転軸７が設けられている。回転軸７には、上下で一対となった２本の支持軸１９の組が４組と、左右で一対となった２本の支持軸１９の組が４組とが、軸方向に交互に配置され、合計１６本の支持軸１９のそれぞれの基部を固定している。支持軸１９の先部には、板状の攪拌羽根２０の中央部がそれぞれ設けられ、支持軸１９と攪拌羽根２０によって外形をＴ字状に形成している。容器２の内周に近接している攪拌羽根２０の外側縁は、円弧状に形成され、角部が衝突することを防止している。攪拌羽根２０と容器２の内周は、廃棄物の滞留を防止するために近接していることが好ましく、例えば、５ｍｍ程度の隙間をあけて形成されている。
【００２９】
攪拌羽根２０は、支持軸１９の軸方向に対して傾斜配置され、支持軸１９を一方向に回転させたときは、容器２内の廃棄物を軸方向の中央に集めるように、また、逆方向に回転させたときは、容器２内の廃棄物を軸方向の両側にそれぞれ分散させるように配置されている。
攪拌手段３は、回転軸７、支持軸１９および攪拌羽根２０によって構成され、各部材は、例えば、ステンレス等の帯電性部材で形成されている。
なお、容器２の上方には、回転軸７に平行な駆動軸が設けられ、回転軸７の両端部をそれぞれ支持する減速機６に、スプロケットおよびチェーンを介して接続されている。
【００３０】
次に、減容装置１の使用手順について説明する。
容器２の投入口８から金属を除く廃棄物を投入した後に投入口８を閉じ、次いで、ボイラ４の運転を開始する。発生する飽和水蒸気の温度および圧力は、容器２内の温度が２００〜３００℃で、圧力が１．４〜５ＭＰａとなるように調整する。廃棄物は、例えば、一般可燃ごみ、繊維屑、廃ペンキ、ペットボトル、下水用汚泥、焼却灰等の可燃物が好ましいが、ガラス片等の不燃物を処理することも可能である。
【００３１】
容器２に蒸気供給口１０から加熱および加圧した飽和水蒸気を送給するとともに、蒸気排気管１４から内部の飽和水蒸気を抜く。容器２内に送給された飽和水蒸気は、廃棄物内に浸透して、容器内の気体に置き換わるとともに、細かい多数の水滴を発生させる。この水滴同士が衝突、摩擦することにより静電気が発生する。
廃棄物は、圧力分解および加水分解により減容され、攪拌手段３を回転させることにより、摩擦による静電気が発生し、この摩擦により発生した静電気および浮遊した水滴に溜まっている静電気が、廃棄物の内部を流れることにより、さらに減容処理が進行する。なお、攪拌手段３の回転速度は、３〜７．５回転／分程度である。
【００３２】
この状態で５〜６０分の運転を行うことにより、廃棄物を約４０％減容することができる。
なお、発生する静電気量が少ないときには、静電気を発生しやすい絶縁性物質を減容しようとする廃棄物とともに投入し、減容処理を促進させることも可能で、また、発生する静電気により空中放電が発生し、装置を破損するような場合には、カーボン粉等の導電性物質を投入し、静電気の発生を抑えることも可能である。なお、おがくずのように、絶縁性を有するとともに吸水性を有する物質を投入すると、廃棄物中の無駄な水分を除去して静電気の発生をさらに増加させ、処理を促進することができる。
【００３３】
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態の減容装置は、第１の実施の形態の減容装置１の容器２の内周面および攪拌手段３の一部または全部に、廃棄物との摩擦によって発生する静電気量を調整する導電性または絶縁性のライニング（図示せず）を設けたものである。ライニングは、例えば、シート状の導電性物または絶縁性物を貼着したり溶接したりすることができ、また、導電性または絶縁性を有する塗料を塗布することにより形成することができる。このようにして、発生する静電気量を増加させて処理を促進したり、減少させて装置の破損を防止したりすることができる。
【００３４】
（第３の実施の形態）
第３の実施の形態の減容装置は、第１の実施の形態の減容装置１の攪拌手段３と、容器２の間を絶縁し、攪拌手段３および容器２の間に所定の電圧を加える電源を接続したものである。
加える電圧の大きさの範囲は、容器２内の温度上昇によって、ダイオキシンが発生しない範囲であればよい。なお、容器および攪拌手段の材質を導電性を有する材質に変更して、電流を流れやすくすることも可能である。
【００３５】
【実施例】
第１の実施の形態の減容装置を用いて、各種の廃棄物の減容処理を行った。なお、装置の１回当たりの処理量は、約１．５ｔである。
ボイラの圧力と温度を、標準時と高圧時の２種類に設定し、減容率が４０％以下になるまでの時間を測定した。
【００３６】
【表１】
2004130235.tif 000003
【００３７】
【表２】
2004130235.tif 000004
処理物は、炭状となるので、これを肥料として使用する場合や、飼料として使用する場合等により混入するものを変えて実験した。
表１、表２に示すように、最も時間がかかった焼却灰および廃車シュレッダの処理を行う場合でも、標準の条件で最大９０分、高圧の条件では５０分で処理を行うことができた。攪拌手段の回転速度が遅いため、運転中の騒音はほとんどなく、処理温度が低く燃焼しないため、煙の発生もない。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば次の効果を奏する。
（１）本発明の廃棄物の減容装置は、廃棄物を収容する容器と、攪拌手段と、ボイラとを備え、収容された廃棄物を減容する廃棄物の減容装置において、ボイラが発生させる蒸気を、飽和蒸気とするので、容器内に細かい水滴が発生し、この水滴から静電気が発生して廃棄物中を流れ、廃棄物を破砕するので、廃棄物は、飽和蒸気の熱、圧力および静電気によって減容されることになり、小型の設備で、ダイオキシンの発生を防止しながら、廃棄物の減容処理を行うことができる。
（２）本発明の他の廃棄物の減容装置は、容器と、容器内の廃棄物を攪拌しながら摩擦によって静電気を発生させる攪拌手段と、容器内に飽和蒸気を送給するボイラとを基台上に配置して、廃棄物を減容する廃棄物の減容装置において、容器および攪拌手段に帯電性を設け、かつ基台に対して絶縁状態に設置しているので、廃棄物、容器および攪拌手段が帯電しやすくなり、静電気を流すことによって、低温での減容処理を促進させ、小型の設備で、ダイオキシンの発生を防止しながら、廃棄物の減容処理を行うことができる。
（３）容器の内壁に、静電気量を調整する導電性または絶縁性のライニングを施すと、導電性のライニングを、内周面の一部または全部に設けることにより、廃棄物から容器への電荷の移動を促進させ、また、放電箇所を調整することができる。また、逆に静電気の発生量が少ない場合には、絶縁性のライニングを施して静電気の発生量を増加させ、処理を促進することができる。このように、廃棄物の性質に応じて静電気の発生量を調整し、最適な処理を行うことができる。
（４）攪拌手段に、静電気量を調整する導電性または絶縁性のライニングを施すと、導電性のライニングを設けることにより摩擦により発生する静電気の発生量を抑え、また、絶縁性のライニングを設けて静電気の発生量を増加させることができるので、廃棄物の性質に応じて静電気の発生量を調整し、最適な処理を行うことができる。
（５）攪拌手段および容器の間に、両者の間に所定の電圧を加える電源を接続すると、攪拌手段および容器の間に、廃棄物を介して放電を行うことができ、減容処理を促進することができる。
（６）攪拌手段に、容器内に回動可能に支持された回転軸と、この回転軸に基部が設けられ、半径方向に突出した複数の支持軸と、この支持軸の先部に設けられ、支持軸とともにＴ字状に形成された板状の攪拌羽根とを設けると、突起部を増やして廃棄物との間で電流が流れやすくすることができる。また、容器の下部に滞留している廃棄物と攪拌羽根との接触面積を増やして、摩擦による静電気の発生量を増加させることができる。このようにして、減容処理を促進することができる。
（７）本発明の廃棄物の減容方法は、送給する蒸気を３００℃以下の飽和蒸気にするので、容器内での減容処理中にダイオキシンが発生することが防止され、また、静電気を廃棄物中を流すことにより廃棄物が破砕され、減容処理を促進することができる。
（８）容器に、導電性物質または絶縁性物質を投入すると、廃棄物に発生する静電気量が多くなり過ぎるときは、導電性物質を投入し、静電気量が少なくなり過ぎるときは、絶縁性物質を投入することにより、発生する静電気量を調整することができ、減容処理を最適化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の廃棄物の減容装置の正面図である。
【図２】同廃棄物の減容装置の平面図である。
【図３】容器の正断面図である。
【符号の説明】
１　減容装置
２　容器
３　攪拌手段
４　ボイラ
５　基台
６　減速機
７　回転軸
８　投入口
９　取り出し口
１０　蒸気供給口
１１　調整器
１２　空圧弁
１３　同圧タンク
１４　蒸気排気管
１５　脱臭器
１６　蒸気吸入管
１７　安全弁放気管
１８　オイルタンク
１９　支持軸
２０　攪拌羽根
【図１】
2004130235.tif 000005
【図２】
2004130235.tif 000006
【図３】
2004130235.tif 000007