(57)【要約】【課題】廃棄物の熱分解を好適な雰囲気で行うことができ、しかも小型化を図ることができる廃棄物の熱分解装置を提供する。【解決手段】導電材料で形成されかつ軸線の周りに回転自在となされた横向きのドラム１と、ドラム１の周囲に配置された電磁誘導加熱コイル２とを備えている。ドラム１は軸線の周りに回転自在であり、駆動モータ７により回転させられる。ドラム１は電磁誘導加熱コイル２により誘導加熱されてドラム１内の廃棄物を加熱する。ドラム１が回転することにより、ドラム１内の廃棄物を攪拌する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物を熱分解する熱分解容器と、熱分解容器の周囲に配置された電磁誘導加熱コイルと、熱分解容器内に臨みかつ電磁誘導加熱コイルにより誘導加熱されて熱分解容器内の廃棄物を加熱する導電材料製発熱体と、熱分解容器内の廃棄物を攪拌する手段とを備えている廃棄物の熱分解装置。
【請求項２】
熱分解容器が周壁が導電材料で形成されかつ軸線の周りに回転自在となされた横向きのドラムからなるとともに、ドラムを軸線の周りに回転させる回転手段を備えており、ドラムの周壁が電磁誘導加熱コイルにより誘導加熱される発熱体となり、回転手段により軸線の周りに回転させられるドラムが廃棄物を攪拌する手段となっている請求項１の廃棄物の熱分解装置。
【請求項３】
熱分解容器が周壁が導電材料で形成されかつ固定された横向きのドラムからなり、ドラムの周壁が電磁誘導加熱コイルにより誘導加熱される発熱体となり、ドラム内に、ドラムの軸線の周りに回転しかつドラム内の廃棄物を攪拌する攪拌装置が設けられ、ドラム外に、攪拌装置を回転させる回転手段が配置されている請求項１記載の廃棄物の熱分解装置。
【請求項４】
攪拌装置が、ドラムの軸線上に回転自在に配された回転軸と、回転軸に設けられた複数の攪拌パドルとよりなり、回転軸が回転手段により回転させられるようになっている請求項３の廃棄物の熱分解装置。
【請求項５】
熱分解容器が周壁が非導電材料で形成された横向きのドラムからなり、ドラム内に導電材料で形成された攪拌部材を有する攪拌装置が設けられ、攪拌部材が電磁誘導加熱コイルにより誘導加熱される発熱体となり、ドラムおよび攪拌装置のうちの少なくともいずれか一方が、ドラムの軸線の周りに回転するようになされている請求項１の廃棄物の熱分解装置。
【請求項６】
ドラムが軸線の周りに回転自在となされるとともにドラムを回転させる回転手段を備えており、攪拌装置が、ドラム内の両端部にそれぞれドラムとともに回転するように配された支持部材と、ドラムの長さ方向に伸びかつ両端がそれぞれ支持部材に固定された複数の直線状攪拌部材とよりなる請求項５の廃棄物の熱分解装置。
【請求項７】
ドラムの１つの半径上における径方向外側部分、またはドラムの周壁から軸線に向かってドラムの回転方向前方に傾斜した１つの直線上におけるドラム周壁側の部分に配された複数の攪拌部材からなる攪拌部材群が、ドラムの周方向に間隔をおいて複数設けられている請求項６の廃棄物の熱分解装置。
【請求項８】
ドラムが固定されており、攪拌装置が、ドラム内の両端部にそれぞれドラムに対してその軸線の周りに回転自在に配された回転支持部材と、ドラムの長さ方向に伸びかつ両端がそれぞれ回転支持部材に固定された複数の直線状攪拌部材とよりなり、ドラム外に、回転支持部材を回転させる回転手段が配置されている請求項５の廃棄物の熱分解装置。
【請求項９】
ドラムの１つの半径上における径方向外側部分、またはドラムの周壁から軸線に向かって回転支持部材の回転方向前方に傾斜した１つの直線上におけるドラム周壁側の部分に配された複数の攪拌部材からなる攪拌部材群が、ドラムの周方向に間隔をおいて複数設けられている請求項８の廃棄物の熱分解装置。
【請求項１０】
攪拌部材が、棒状、パイプ状、チェーン状、数珠状、ワイヤ状またはプレート状となされている請求項５〜９のうちのいずれかの廃棄物の熱分解装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は都市ごみ等の廃棄物を熱分解処理する熱分解装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
廃棄物処理方式として、廃棄物をロータリキルン（熱分解装置）において加熱することにより熱分解し、発生した熱分解ガスおよび熱分解残渣を燃焼させ、灰分を溶融炉で溶融させて溶融スラグとして取り出すようにしたガス化溶融方式が知られている。
【０００３】
従来、ロータリキルンとしては、キルン本体内にバーナを臨ませ、バーナに点火することによりキルン本体内の廃棄物を熱分解させるもの（たとえば、特許文献１参照）や、キルン本体が、外周面が耐火材で覆われた外筒と、外筒内に同心状に配された内筒とよりなるとともに、外筒と内筒との間が熱風通路となされ、内筒内の廃棄物を、熱風通路内に流される高温の熱風により加熱して熱分解するもの（たとえば、特許文献２参照）などが知られている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−３３９１６号公報（段落０００７）
【０００５】
【特許文献２】
特開２００２−１８８８９０号公報（段落００１４）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載されたロータリキルンにおいては、キルン本体内を任意の雰囲気にすることができず、廃棄物の熱分解を最適の雰囲気で行うことができないという問題がある。
【０００７】
特許文献２に記載されたロータリキルンにおいては、廃棄物が入れられる内筒内を窒素ガス雰囲気、水蒸気雰囲気等の任意の雰囲気にすることが可能であるが、キルン本体が内筒および外筒よりなる２重構造となるので、全体が大型化するという問題がある。
【０００８】
この発明の目的は、上記問題を解決し、廃棄物の熱分解を好適な雰囲気で行うことができ、しかも特許文献２記載の装置に比較して小型化を図ることができる廃棄物の熱分解装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段と発明の効果】
請求項１の発明による廃棄物の熱分解装置は、廃棄物を熱分解する熱分解容器と、熱分解容器の周囲に配置された電磁誘導加熱コイルと、熱分解容器内に臨みかつ電磁誘導加熱コイルにより誘導加熱されて熱分解容器内の廃棄物を加熱する導電材料製発熱体と、熱分解容器内の廃棄物を攪拌する手段とを備えているものである。
【００１０】
請求項１の発明の熱分解装置によれば、熱分解容器内に臨みかつ電磁誘導加熱コイルにより誘導加熱された導電材料製発熱体によって熱分解容器内の廃棄物を加熱するので、熱分解容器内を任意の雰囲気にすることができ、廃棄物の熱分解を好適な雰囲気中で行うことができる。また、特許文献２記載の装置に比較して小型化を図ることができる。さらに、廃棄物を攪拌しつつ、電磁誘導加熱コイルにより誘導加熱された導電材料製発熱体によって熱分解容器内の廃棄物を加熱することができるので、特許文献１および２に記載された装置に比べて、短時間に廃棄物を所定の温度まで効率良く加熱することができる。その結果、廃棄物の熱分解処理効率が向上する。
【００１１】
請求項２の発明による廃棄物の熱分解装置は、請求項１の発明において、熱分解容器が周壁が導電材料で形成されかつ軸線の周りに回転自在となされた横向きのドラムからなるとともに、ドラムを軸線の周りに回転させる回転手段を備えており、ドラムの周壁が電磁誘導加熱コイルにより誘導加熱される発熱体となり、回転手段により軸線の周りに回転させられるドラムが廃棄物を攪拌する手段となっているものである。この場合、ドラムが発熱体と攪拌手段を兼ねることになり、全体構成がシンプルになる。
【００１２】
請求項３の発明による廃棄物の熱分解装置は、請求項１の発明において、熱分解容器が周壁が導電材料で形成されかつ固定された横向きのドラムからなり、ドラムの周壁が電磁誘導加熱コイルにより誘導加熱される発熱体となり、ドラム内に、ドラムの軸線の周りに回転しかつドラム内の廃棄物を攪拌する攪拌装置が設けられ、ドラム外に、攪拌装置を回転させる回転手段が配置されているものである。
【００１３】
請求項４の発明による廃棄物の熱分解装置は、請求項３の発明において、攪拌装置が、ドラムの軸線上に回転自在に配された回転軸と、回転軸に設けられた複数の攪拌パドルとよりなり、回転軸が回転手段により回転させられるようになっているものである。
【００１４】
請求項５の発明による廃棄物の熱分解装置は、請求項１の発明において、熱分解容器が周壁が非導電材料で形成された横向きのドラムからなり、ドラム内に導電材料で形成された攪拌部材を有する攪拌装置が設けられ、攪拌部材が電磁誘導加熱コイルにより誘導加熱される発熱体となり、ドラムおよび攪拌装置のうちの少なくともいずれか一方が、ドラムの軸線の周りに回転するようになされているものである。この場合、廃棄物を攪拌するために廃棄物に直接触れる攪拌部材が電磁誘導加熱コイルにより誘導加熱されるので、廃棄物を短時間に所定温度まで効率良く加熱することができ、廃棄物の熱分解処理効率が向上する。
【００１５】
請求項６の発明による廃棄物の熱分解装置は、請求項５の発明において、ドラムが軸線の周りに回転自在となされるとともにドラムを回転させる回転手段を備えており、攪拌装置が、ドラム内の両端部にそれぞれドラムとともに回転するように配された支持部材と、ドラムの長さ方向に伸びかつ両端がそれぞれ支持部材に固定された複数の直線状攪拌部材とよりなるものである。
【００１６】
請求項７の発明による廃棄物の熱分解装置は、請求項６の発明において、ドラムの１つの半径上における径方向外側部分、またはドラムの周壁から軸線に向かってドラムの回転方向前方に傾斜した１つの直線上におけるドラム周壁側の部分に配された複数の攪拌部材からなる攪拌部材群が、ドラムの周方向に間隔をおいて複数設けられているものである。この場合、処理対象物に応じて適正な攪拌部材の配置を選択でき、効率的な加熱処理が可能になる。
【００１７】
請求項８の発明による廃棄物の熱分解装置は、請求項５の発明において、ドラムが固定されており、攪拌装置が、ドラム内の両端部にそれぞれドラムに対してその軸線の周りに回転自在に配された回転支持部材と、ドラムの長さ方向に伸びかつ両端がそれぞれ回転支持部材に固定された複数の直線状攪拌部材とよりなり、ドラム外に、回転支持部材を回転させる回転手段が配置されているものである。
【００１８】
請求項９の発明による廃棄物の熱分解装置は、請求項８の発明において、ドラムの１つの半径上における径方向外側部分、またはドラムの周壁から軸線に向かって回転支持部材の回転方向前方に傾斜した１つの直線上におけるドラム周壁側の部分に配された複数の攪拌部材からなる攪拌部材群が、ドラムの周方向に間隔をおいて複数設けられているものである。この場合、処理対象物に応じて適正な攪拌部材の配置を選択でき、効率的な加熱処理が可能になる。
【００１９】
請求項１０の発明による廃棄物の熱分解装置は、請求項５〜９のうちのいずれかの発明において、攪拌部材が、棒状、パイプ状、チェーン状、数珠状、ワイヤ状またはプレート状となされているものである。
【００２０】
【発明の実施形態】
以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。なお、全図面を通じて同一物および同一部分には同一符号を付して重複する説明を省略する。また、以下の説明において、図１〜図３および図５の左右を左右といい、各図面の上下を上下というものとする。
【００２１】
実施形態１
この実施形態は図１に示すものである。
【００２２】
図１において、廃棄物の熱分解装置は、両端が開口した横向き円筒状体からなりかつ図示しない固定部に軸線の周りに回転自在に支持されたドラム(1)（熱分解容器）と、ドラム(1)の周囲に配置された電磁誘導加熱コイル(2)とを備えている。
【００２３】
ドラム(1)は、金属、導電性セラミックス、導電性セメント等の導電材料により形成されている。ドラム(1)の左端部には環状シール部材(3)を介して入口フード(4)が被せられ、同じく右端部には環状シール部材(3)を介して出口フード(5)が被せられている。また、ドラム(1)の周壁(1a)の右端部外周に歯車(6)が固定されている。この歯車(6)は、駆動モータ(7)（回転手段）のモータ軸(7a)に固定された歯車(8)と噛み合っており、駆動モータ(7)によりドラム(1)が回転させられるようになっている。
【００２４】
入口フード(4)の中央部にはスクリューフィーダ(9)が貫通状に固定されており、このスクリューフィーダ(9)により廃棄物(D)がドラム(1)内に供給されるようになっている。出口フード(5)の上端には熱分解ガス出口(5a)が形成され、同じく下端には熱分解残渣出口(5b)が形成されている。
【００２５】
このような構成の熱分解装置を用いての廃棄物の熱分解は次のようにして行われる。
【００２６】
まず、スクリューフィーダ(9)を用いてドラム(1)内に廃棄物(D)を投入する。ついで、駆動モータ(7)によりドラム(1)をその軸線の周りに回転させるとともに電磁誘導加熱コイル(2)に通電してドラム(1)の周壁(1a)を誘導加熱する。すると、ドラム(1)内の廃棄物(D)がドラム(1)の回転により攪拌されつつドラム(1)の周壁(1a)によって加熱され、これにより熱分解される。発生した熱分解ガスは出口フード(5)の熱分解ガス出口(5a)から排出され、熱分解残渣は同じく熱分解残渣出口(5b)から排出される。こうして、廃棄物(D)の熱分解が行われる。
【００２７】
実施形態２
この実施形態は図２に示すものである。
【００２８】
この実施形態の場合、廃棄物の熱分解装置のドラム(10)は両端が閉鎖された横向き円筒状体からなり、かつ図示しない固定部に固定されている。ドラム(10)の周壁(10a)および左右両端閉鎖壁(10b)のうち少なくとも周壁(10a)は、金属、導電性セラミックス、導電性セメント等の導電材料により形成されている。ドラム(10)の周壁(10a)における左端部の上部に廃棄物投入口(11)が形成され、同じく右端部の上部に熱分解ガス出口(12)が形成され、同じく右端部の下部に熱分解残渣出口(13)が形成されている。
【００２９】
ドラム(10)には、ドラム(10)内の廃棄物を攪拌する攪拌装置(14)が設けられており、ドラム(10)外に配置された駆動モータ(17)（回転手段）により回転させられるようになっている。攪拌装置(14)は、左右方向に伸びかつドラム(10)の中心軸線上に位置するように配置された回転軸(15)と、回転軸(15)に固定された複数の攪拌パドル(16)とよりなる。回転軸(15)の左右両端部は、ドラム(10)の左右両端壁(10b)に回転自在に支持されており、ドラム(10)の外部に配置された駆動モータ(17)によりその軸線の周りに回転させられるようになっている。攪拌パドル(16)は、回転軸(15)の周方向に１８０度離隔した位置にある２つのものが対となり、この攪拌パドル(16)対が、回転軸(15)の長さ方向に間隔をおいて複数対固定されている。回転軸(15)の長さ方向に隣接する２つの対の攪拌パドル(16)は、回転軸(15)の周方向に９０度ずれた位置にある。
【００３０】
このような構成の熱分解装置を用いての廃棄物の熱分解は次のようにして行われる。
【００３１】
まず、廃棄物投入口(11)からドラム(10)内に廃棄物を投入する。ついで、駆動モータ(17)により回転軸(15)を回転させるとともに電磁誘導加熱コイル(2)に通電してドラム(10)の周壁(10a)を誘導加熱する。すると、ドラム(10)内の廃棄物が攪拌パドル(16)により攪拌されつつドラム(10)の周壁(10a)によって加熱され、これにより熱分解される。発生した熱分解ガスは熱分解ガス出口(12)から排出され、熱分解残渣は熱分解残渣出口(13)から排出される。こうして、廃棄物の熱分解が行われる。
【００３２】
実施形態３
この実施形態は図３および図４に示すものである。
【００３３】
この実施形態の場合、廃棄物の熱分解装置における両端が開口した横向き円筒状体からなるドラム(21)は、非導電性材料により形成されている。ドラム(21)内に、ドラム(21)内の廃棄物を攪拌する攪拌装置(25)が設けられている。攪拌装置(25)は、ドラム(21)の周壁(21a)の左右両端部の内周面にドラム(21)の周方向に間隔をおいて固定された複数の内方突出帯板状のブラケット(22)（支持部材）と、左右方向に伸びかつ左右両端部がそれぞれ左右のブラケット(22)に固定された直線状攪拌部材(23)とよりなる。左端部の各ブラケット(22)と右端部の各ブラケット(22)とは周方向に合致した位置にある。各ブラケット(22)は、ドラム(21)の周壁(21a)側から中心軸線に向かってドラム(21)の回転方向前方（図４に矢印Ｘで示す方向）に傾斜している。そして、周方向に合致した位置にある左右のブラケット(22)に、左右方向に伸びる複数の直線状攪拌部材(23)がブラケット(22)の長さ方向に間隔をおいて配置され、攪拌部材(23)の左右両端部が左右のブラケット(22)に固定されており、これにより１つの攪拌部材群(23A)が構成されている。したがって、ドラム(21)の周壁(21a)から中心軸線に向かってドラム(21)の回転方向前方に傾斜した１つの直線上における周壁(21a)側の部分に配された複数の攪拌部材(23)からなる攪拌部材群(23A)が、ドラム(21)の周方向に間隔をおいて複数設けられていることになる。
【００３４】
攪拌部材(23)は、金属、導電性セラミックス、導電性セメント等の導電材料により、棒状、パイプ状、チェーン状、数珠状、ワイヤ状またはプレート状に形成されたものである。
【００３５】
このような構成の熱分解装置を用いての廃棄物の熱分解は次のようにして行われる。
【００３６】
まず、スクリューフィーダ(9)を用いてドラム(21)内に廃棄物を投入する。ついで、駆動モータ(7)によりドラム(21)を回転させるとともに電磁誘導加熱コイル(2)に通電して攪拌部材(23)を誘導加熱する。すると、ドラム(21)内の廃棄物が、ドラム(21)とともに回転する各攪拌部材群(23A)の攪拌部材(23)によりドラム(21)の中心軸線の真上よりも図４の矢印Ｘ方向前方に至る位置まで持ち上げられた後落下するということを繰り返すことによって攪拌され、これと同時に攪拌部材(23)によって加熱され、その結果廃棄物が効率良く熱分解される。発生した熱分解ガスは出口フード(5)の熱分解ガス出口(5a)から排出され、熱分解残渣は同じく熱分解残渣出口(5b)から排出される。こうして、廃棄物の熱分解が行われる。
【００３７】
実施形態４
この実施形態は図５および図６に示すものである。
【００３８】
この実施形態の場合、廃棄物の熱分解装置のドラム(31)は、両端が閉鎖された横向き円筒状体からなり、かつ図示しない固定部に固定されている。ドラム(31)の周壁(31a)および左右両端閉鎖壁(31b)はそれぞれ非導電材料により形成されている。ドラム(31)の左端閉鎖壁(31b)の中央部には、外方突出円筒状部(33)により囲まれた開口(32)が形成されている。左端閉鎖壁(31b)の開口(32)にスクリューフィーダ(9)が通されており、このスクリューフィーダ(9)により廃棄物がドラム(31)内に供給されるようになっている。
【００３９】
ドラム(31)内には、ドラム(31)内に投入された廃棄物を攪拌する攪拌装置(34)が設けられており、ドラム(10)外に配置された駆動モータ(36)（回転手段）により回転させられるようになっている。攪拌装置(34)は、ドラム(31)内の左右両端部にそれぞれドラム(31)と同心状となりかつドラム(31)の中心軸線の周りに回転自在となるように配された回転円板(35)（回転支持部材）と、２つの回転円板(35)間の外周寄りの略半部にドラム(31)の周方向に間隔をおいて設けられた複数の攪拌部材群(23A)とよりなる。
【００４０】
左側の回転円板(35)の中央部には貫通穴(35a)が形成され、この貫通穴(35a)の周囲に、ドラム(31)の左端閉鎖壁(31b)の円筒状部(33)とスクリューフィーダ(9)との間に位置するように左方に突出した円筒状回転軸部(35b)が一体に設けられている。回転軸部(35b)の外周面と円筒状部(33)の内周面との間には転がり軸受(37)およびグランドパッキン(38)が配置されるとともに、回転軸部(35b)の内周面とスクリューフィーダ(9)の外周面との間には軸受メタル(39)およびグランドパッキン(40)が配置されており、回転軸部(35b)が円筒状部(33)およびスクリューフィーダ(9)に対して回転自在となっている。
【００４１】
右側の回転円板(35)の中央部には回転軸(41)が固定されている。この回転軸(41)はドラム(31)の右端閉鎖壁(31b)を回転自在に貫通してドラム(31)外に突出し、かつ駆動モータ(36)に連結されており、駆動モータ(36)により、回転軸(41)が図６に矢印Ｙで示す方向に回転させられるようになっている。
【００４２】
各攪拌部材群(23A)は、ドラム(31)の周壁(31a)側から中心軸線に向かって回転円板(35)の回転方向前方に傾斜した１つの直線上に配され、かつ左右方向に伸びる複数の直線状攪拌部材(23)からなる。したがって、攪拌装置(34)が、駆動モータ(36)により図６に矢印Ｙで示す方向に回転させられる。
【００４３】
このような構成の熱分解装置を用いての廃棄物の熱分解は次のようにして行われる。
【００４４】
まず、スクリューフィーダ(9)を用いてドラム(31)内に廃棄物を投入する。ついで、駆動モータ(36)により攪拌装置(34)を回転させるとともに電磁誘導加熱コイル(2)に通電して攪拌部材(23)を誘導加熱する。すると、ドラム(31)内の廃棄物が攪拌部材(23)により攪拌されつつ攪拌部材(23)によって加熱され、これにより熱分解される。発生した熱分解ガスは熱分解ガス出口(12)から排出され、熱分解残渣は同じく熱分解残渣出口(13)から排出される。こうして、廃棄物の熱分解が行われる。
【００４５】
上記実施形態３および４においては、各攪拌部材群(23A)において、攪拌部材(23)はドラム(31)の周壁側から中心軸線に向かって攪拌装置(34)の回転方向前方に傾斜した１つの直線上に配されているが、これに限定されるものではなく、１つの半径上に配されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による熱分解装置の実施形態１を示す縦断面図である。
【図２】この発明による熱分解装置の実施形態２を示す縦断面図である。
【図３】この発明による熱分解装置の実施形態３を示す縦断面図である。
【図４】図３のIV−IV線断面図である。
【図５】この発明による熱分解装置の実施形態４を示す縦断面図である。
【図６】図５のVI−VI線断面図である。
【符号の説明】
(1)(11)(21)(31)：ドラム（熱分解容器）
(2)：電磁誘導加熱コイル
(6)(8)：歯車
(7)：駆動モータ（回転手段）
(14)：攪拌装置
(15)：回転軸
(16)：攪拌パドル
(17)：駆動モータ（回転手段）
(22)：ブラケット（支持部材）
(23)：攪拌部材
(23A)：攪拌部材群
(25)：攪拌装置
(31)：ドラム
(34)：攪拌装置
(35)：回転円板（回転支持部材）
(36)：駆動モータ（回転手段）
【図１】
2004209339.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2004209339.tif 000006
【図５】
2004209339.tif 000007
【図６】
2004209339.tif 000008