【手続補正書】
【提出日】平成15年7月3日(2003.7.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】含水有機性廃棄物を乾燥及び炭化処理する方法
【特許請求の範囲】
【請求項１】内部に撹拌、移送部材を有すると共に、外部が加熱される円筒体を、横置きの多段状に複数個連結してなる外熱式の炭化処理炉に、水分を含有する有機性廃棄物を前記円筒体の上部の一端に設けた供給口から供給して、前記移送部材により撹拌しながら他端の排出口へ移送しつつ向流式に加熱しながら、前段の加熱円筒部に於いて加熱乾燥し、次いで後段の加熱円筒部に於いて加熱炭化する際に、供給口および被処理物により混入した空気は各段の加熱円筒体の端部に設けた排気口から排出せしめて、炭化工程に於いては無酸素状態にして炭化せしめることを特徴とする含水有機性廃棄物を乾燥及び炭化処理する方法。
【請求項２】前記水分を含有する廃棄物として、砂や金属その他の無機物質を含有する刈り芝その他の有機性破棄物を供給口から供給して、前記炭化処理炉で処理した焼成物を、排出口に設けた冷却装置により冷却した後、分離装置により炭化物と無機物質とを分離して回収することを特徴とする請求項１に記載した含水有機性廃棄物を乾燥及び炭化処理する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水分を含有する有機性排気物を乾燥及び炭化処理するに関するものであり、中でも、乾燥して処理する装置を用いて牛舎や厩舎の敷き藁、鶏糞、籾殻、コーヒー豆や大豆滓、野菜屑その他の厨芥、更には、ゴルフ場の刈り芝等の有機性廃棄物を処理するのに適した乾燥及び炭化処理する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から用いられている植物性廃棄物の処理方法として、特開昭５０−１３０８０３号公報には、野菜や草木の屑等を乾留して焼却する方法が記載されているが、この発明は燃焼室と乾留室とを分離して設けた処理炉の燃焼室内に燃焼し易い木片等を投入して燃焼させて、その燃焼熱で乾留室内の野菜や草木の屑等を乾留するものであるから、燃焼効率が悪くて、また、悪臭を発生する恐れがある。同じく特開昭５２−２１１６７号公報に記載された発明は、厨芥や雑草等を粗砕及び異物分離した後、ジューサー又はすりつぶし機により微細化してから一次乾燥したものを造粒化し、これを二次乾燥して、発生するガスを分離した後、有機質肥料または飼料に加工する方法があるが、その処理には多くの手間を要するので、刈り芝や籾殻等を乾燥したり、炭化したりする処理にはあまり適さないものである。
【０００３】
そして、これらの従来技術を、牛舎や厩舎で使用した敷き藁や、脱穀した後の籾殻、あるいは、砂を含有する刈り芝等の処理に適用しようとすると、これらは含水率が多過ぎたり、難燃性であったりして、思うような処理ができないし、また、天火乾燥してから処理しようとすれば、腐敗して悪臭を放つことになるから、一層その処理に困る原因となる。
特に、ゴルフ場の刈り取った芝は、芝生と雑草のみからなる生草だけではなくて、生草に相当量の砂が混ざったものであるから、従来のような焼却装置を用いて、刈り取ったすぐの生の状態の芝は、完全に燃焼させることもできず、また、炭化処理することも不可能であった。
【０００４】
そのような中で、刈り芝や籾殻等の水分を含んだ有機物を炭化処理する装置としては、図２に示すように、加熱炉の天井面にバーナを備えた熱輻射源６ａを設けて、且つ、炉内を貧酸素状態に保つようにした円筒状をした乾燥炉２内に、刈り芝を撹拌しつつ移送する一対のパドル２ａを配置した加熱処理炉に、ホッパから供給コンベアにより水分を含んだ刈り芝を投入する投入口５と、芝から蒸発した水分を排出する排気口４とを乾燥炉２の一端に設けると共に、先端部に設けたオーバフローシュートを介して乾燥炉２よりも高い温度に保つ熱輻射源を天井面に設けた炭化炉３を接続して、前記乾燥炉２で乾燥した芝を炭化炉３内に供給して、一対のパドル３ａにより撹拌、移送しつつ炭化させた後、前記シュートとは反対側の端部に開閉弁Ｖを設けて形成した排出口７に草炭を取り出すようにしたものがある。（特開平６−１２２８７９号公報参照）
【０００５】
しかし、上記した発明のような装置により乾燥、炭化しようとすれば、乾燥炉及び炭化炉の天井面に熱輻射源であるバーナを設けた直熱式であるから、各炉内の温度や酸素量をそれぞれの部分で最適な温度範囲となるように制御しなければならないという困難が伴う。
また、ゴルフ場の刈り芝の処理に適用するには、延びた芝を刈り取った後で、芝生の凹凸等の傷んだ部分をなくすために、芝生の窪んだ部分に砂を入れて平らにならす作業を行なわなければならないので、多量の砂を含有しているから炭化物と砂とを分離して再利用可能な砂が必要となるが、この点についての考慮がなされていない。
【０００６】
そこで、これら従来技術を改善するための研究を鋭意重ねた結果、先般、出願人は特願平６−２４４６７９号に記載するように、砂を含んだ刈り芝の処理するのに適した外熱式の炭化処理装置を提案している。
この発明は図３に示すように、内部にスクリューコンベヤ４ｇ又は螺旋状の溝を設けた円筒状の加熱内筒４ｂと該内筒を囲むように加熱路を設けて外套部４ｃを形成して、前記内筒部を外部から加熱して間接的に乾燥、炭化するようにした外熱式の炭化処理炉４を構成し、前記内部加熱筒の一方の端部に刈り取った砂混じりの芝を受入れるためのホッパー２と該ホッパーの下部にスクリューフィーダ２ａを設けると共に、他方の端部には炭化処理炉で処理した芝の炭化生成物と砂とを冷却、分離する冷却分離塔６を設け、炭化処理炉の外套部に熱風を供給する熱風発生炉５を接続して炭化処理するようにしたものである。
上記発明のような処理装置を用いて炭化処理した刈り芝は、炭化物から砂を簡単に分離して再利用することができて効率的であるが、上記の発明は、焼成炉が一基の加熱筒で構成されているので焼成処理量には制限があり、この形式で処理量を大きくしようとすれば、加熱筒を大径にするか、または、長尺のものにすることが必要となるが、そのようにすれば装置が大型化することになり、広い設置場所を要したり、燃料その他の維持費がかかる等の問題があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ゴルフ場等の芝生は機械により刈り取り作業が行なわれて、刈り取られた芝と一緒に砂も吸引して回収さるので、多量の砂を含んだ生芝は乾燥及び炭化効率を損なう恐れがあるので、適切な手段を用いて効率よく処理を行うことができると共に、そのための処理装置も小型化できることが望まれる。
また、生芝と一緒に回収された砂は、雑草の種や病害虫の菌や幼虫が混入しているが、ゴルフ場等に用いられる砂は品質が良く高価であるから、これを回収して再利用するためには、これら病害虫を完全に除去した再利用可能な砂を安価に得られるようにすると共に、刈り芝を炭化処理した炭化物から砂を分離した後の残りは、芝生その他の土壌改良材として利用できるように処理することが望まれる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本願の発明は、刈り取ったままの生芝やその他の含水有機性廃棄物を、外熱式の加熱処理炉を用いて乾燥及び炭化処理をするために、前記処理炉は短い内部の加熱筒部と加熱炉を形成する外套部とからなる小型の加熱処理装置を形成して、前記加熱筒部は、内部に設けたスクリューコンベヤ等の撹拌、移送部材の回転軸の両端又は一端を回動自在に軸支した円筒体を横向きにして複数個重ねて、該円筒体の端部を途中で開閉可能な連通路を介して連結して加熱円筒部となして、前記円筒体の外部に加熱用の熱風通路を形成して多段状に加熱処理部が形成された乾燥、炭化処理炉を構成して、上部円筒体の一端部に設けたホッパー部から投入した含水有機性廃棄物を上部乾燥炉内で乾燥した後、下部円筒体の炭化処理炉内で炭化処理して、炭化生成物と砂等の不燃物とを下部炭化処理炉の端部に設けた冷却分離部により冷却、分離すると共に、下部炭化処理炉の近傍部に設けた熱風発生炉に炭化生成物を供給して、発生した熱風を処理炉の熱風炉に供給して含水有機性廃棄物を乾燥、炭化処理する。
【０００９】
【実施例】
図１に示すものは、本願の発明である含水有機物を乾燥、炭化するのに適した装置の一つの実施例を示す概略図であっる。
この装置は、刈り取った芝の含水有機物を受け入れる漏斗状をしたホッパー７の下部にスクリューフィーダー７ａが設けられていて、該スクリューフィーダーの先端開口部は、炭化処理炉１の加熱筒２へ刈り芝等の含水有機物を供給する投入口２ｅに連結されている。
上記のように形成した前記炭化処理炉１は、内部にスクリューコンベヤ３を設けて両端が軸支されている円筒状の加熱筒を複数横置きに重ねて連結してなる加熱内筒部２と該加熱筒部を囲むように形成してなる外套部３とから構成されて、前記外套部３と加熱内筒２との間には仕切り壁３ｅを設けて、前記加熱内筒を熱風により外部から加熱するための熱風路３ａ．．．３ｄが形成されている。
そして、前記加熱筒２は、熱風発生炉５に近い高温で酸欠状態に保たれる炭化処理帯域２ｃ，２ｄと、排気装置８に近いやや低温に保たれる乾燥処理帯域２ａ，２ｂとが構成されている。
また、前記熱風路３ｄには、熱風発生炉５の熱風噴出口５ｃに連結された熱風供給口と、煙突等の排煙装置８が連結される排気口３ｆが設けられて乾燥、炭化処理を可能にした装置に構成されている。
【００１０】
さらに、前記炭化処理炉１の下部円筒に設けた排出口２ｆには、砂が混ざった刈り芝等含水有機物を乾燥、炭化処理した炭化生成物を冷却して、分離するための冷却分離装置９がロータリーバルブＶを介して設けられている。
上記のように形成された加熱内筒２の各端部には、乾燥及び炭化処理帯域で発生したガスを排気する排気口と排気ダクト６が設けられると共に、前記ダクト６には調整弁６ｂが設けられていて、それぞれの排気口のダクトは排煙装置８及び熱風発生炉５へ切り換え自在に接続されて、無酸素状態に於いて無臭、無害に乾燥、炭化処理が行えるように構成されている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本願発明の実施の態様について、上記した実施例の最適な装置を用いて乾燥、炭化処理する方法について以下に説明する。
芝刈機で刈り集められた多量の水分を含有する生芝を、砂等の無機物が混入した状態のまま一緒にホッパー７内に投入して、該ホッパー下部に設けられたスクリューフィーダー７ａにより掻き出すようにして、加熱、炭化処理炉１の加熱筒２の端部に設けられた供給口２ｅに供給する。
そして、前記供給口２から加熱筒２内に供給された被処理物は、熱風発生炉５の熱風供給口５ｃを通して加熱処理炉の下部の熱風路３ｄに供給された高温の熱風により外側から加熱して、前記加熱筒部内の刈り芝等は間接的に加熱処理する。
この時、熱風は加熱筒内の芝等の移動方向とは向流状態になるように送られて、下方の加熱内筒２ｃ，２ｄ部は高温に熱せられるが、上方の加熱筒２ａ，２ｂ部は温度下がってやや低温に熱せられることから、上方の加熱内筒２ａ，２ｂ部は乾燥処理に適した温度帯域に保つと共に、下方の加熱内筒２ｃ，２ｄ部は炭化処理に適した温度帯域に保つようにして加熱することができる。
【００１２】
上記のようにして、前記ホッパー内に投入された生芝等は、加熱筒２内へ送られて、モータＭおよび伝動装置４ａを介して回転するように設けられたスクリューコンベヤ４により加熱筒内を移送されながら撹拌されて、乾燥処理帯域の加熱筒２ａ，２ｂ内で加熱して乾燥されるが、この時、供給口および被処理物により加熱炉内に混入した空気は、各段の加熱筒の端部に設けた排気口から排出して、加熱筒内を無酸素状態にする。
このようにして、乾燥処理帯域で乾燥された芝や砂等は、炭化処理帯域へ送られて、炭化部の加熱筒２ｃ，２ｄ内で撹拌しながら排出口２ｆへ移送されうちに、蒸し焼き状態で炭化処理される。
上記のようにして炭化処理された生成物は、加熱筒の排出口２ｆに設けられたロータリーバルブＶを開くことにより、冷却分離装置９へと送られて除熱されると共に、風選、その他の周知の分離手段により炭化物と砂等の無機物とに分離されて、砂は排出口９ａへ、炭化物は排出口９ｂへと振り分けられて、冷却分離部の下部に設けた排出口から排出して回収された後に、それぞれの用途に応じて再利用されることになる。
【００１３】
また、このようにして炭化処理された生成物は分別した後で、必要に応じて炭化物の分離路に設けたシャッターを開くことにより、炭化物を熱風炉の供給口５ｂから燃焼室へと送り込むことにより、燃料として使用することもできる。
さらに、被処理物の含水量や砂等の含有量に応じて各調整弁６ｂを操作することにより、加熱筒２内の水蒸気や炭酸ガスその他の条件を調整して加熱筒内を最適な状態に保つことができて、また、芝を加熱処理する際に加熱筒２内で加熱されて発生した水蒸気等は、燃焼ガスと一緒に排気ダクト６を通して排煙装置８から排気される。
しかし、水蒸気中に分解ガスが混入して、可燃性ガスや悪臭を伴っている場合には、ダクト６の前記調整弁を切り換えて、ファン６ａを作動さて熱風発生炉５へ送ることにより、炉内で燃料と一緒に燃焼、分解されて熱風となって加熱路３ｄへ送られた後に、煙突等の排煙装置８へと送られて、無色、無臭、無害の気体となって大気中へ放出されるようにすることもできる。
【００１４】
上記した本願の発明は、加熱筒内のスクリューコンベヤ４の回転数を調節して、被処理物の各加熱筒２内に於ける滞留時間を処理量その他の条件に合わせて適宜に調節して、被処理物が炭化しないように制御すれば、被処理物を炭化させることなしに乾燥処理を行うこともできる。
また、熱風発生炉５の温度を調節して下方の加熱内筒２ｃ，２ｄ部の温度を炭化温度よりも低く保つようにして、被処理物を加熱処理することにより効率のよい乾燥装置として使用することができる。
尚、上記した構成の炭化処理装置に於いては、炭化処理炉１の加熱筒２内に設けられたスクリューコンベヤ４は、一軸形式のものが示されているが、この形式に限られることなく、熱風発生炉５の容量や加熱筒２の撹拌効率等を考慮して、二軸以上のスクリューコンベヤを設けた多軸形式にしてもよく、また、スクリューコンベヤに換えてパドルコンベヤを用いても、上記した場合と同じような処理操作を行うことができる。
【００１５】
【発明の効果】
本願の発明は、上記したような構成にした処理装置を用いて含水性有機物を加熱、炭化処理することにより、以下のような効果を奏するものである。
燃焼炉本体を、加熱するための内筒とそれを囲む外套とで構成して、生芝等の含水性有機物を加熱筒内で攪拌しつつ移送しながら加熱、焼成して乾燥、炭化処理するようにしたので、芝等の被処理物の含水率や燃焼性に合わせて、加熱時間や加熱温度、焼成条件等を選択、調節して、最適の炭化生成物が得られるような処理をすることができる。
そして、多量の砂等の無機物を含有する生芝等を焼成する場合には、加熱された砂が加熱媒体としての作用を行うと共に、焼成される芝が砂と混合、撹拌されるので、芝等を加熱発火させることなしに炭化させることができて、ゴルフ場の補填土及び土壌改良材として最適なものを得ることができ、また、炭化物を再利用することを必要としない場合には、生成物は連続的に燃焼炉へ直接に送って燃料として燃焼することが可能である。
更に、スクリューコンベヤの送り速度や加熱円筒内の水蒸気の量、熱風発生炉の温度等を調節、制御することにより、炭化処理を行うだけでなく、乾燥処理のみを行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の装置全体を示す断面概略図である。
【図２】従来例の断面概略図である。
【図３】本発明の先行例を示す断面概略図である。
【符号の説明】
１    炭化処理炉
２    加熱内筒
２ａ  乾燥処理帯域
２ｃ  炭化処理帯域
３    炭化処理炉の外套部
４    搬送スクリュー
５    熱風発生炉
６    排気ダクト
７    供給ホッパー
８    排煙装置