(57)【要約】【課題】含液（有機）廃棄物を乾燥、さらには、適宜炭化するに際して、乾燥／炭化処理を一つの装置で、効率良く、しかも、高品質の炭化物を得ることができる減圧乾燥／炭化装置を提供すること。【解決手段】  乾燥／炭化室２と熱気発生／加熱炉５とを備えた減圧乾燥／炭化装置１。乾燥／炭化室２は、被処理物投入口２１とガス出口１２と処理済物排出口２４とを備えている。熱気発生／加熱炉５は、熱気発生部５ａと乾燥／炭化室２を加熱するための熱気ガイド部５ｂを備えている。熱気発生部５ａには、ガス入口９を壁面に備えるとともにバーナ６（熱気熱源）を内設している。そして、減圧乾燥／炭化室のガス出口１２と熱気発生／加熱炉のガス入口９とは、ガス入口９にエアエジェクタ８を配してガス配管１４で連結する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
乾燥／炭化室と熱気発生／加熱炉とを備え、
前記乾燥／炭化室は、被処理物投入口とガス出口と処理済物排出口とを備えるとともに、混合手段を内設しており、
前記熱気発生／加熱炉は、熱気発生部と熱気ガイド部を備えるとともに、前記熱気発生部には、ガス入口を備えるとともに熱気熱源を内設しており、さらに、
前記減圧乾燥／炭化室のガス出口と前記熱気発生／加熱炉のガス入口とが、前記ガス入口に減圧・噴射手段を配してガス配管により接続されている、
ことを特徴とする減圧乾燥／炭化装置。
【請求項２】
前記混合手段が、前記乾燥／炭化室に内設された攪拌機であることを特徴とする請求項１記載の減圧乾燥／炭化装置。
【請求項３】
前記減圧・噴射手段が、エアを第１流体（駆動流体）とするエジェクタ（以下「エアエジェクタ」という。）であることを特徴とする請求項１又は２記載の減圧乾燥／炭化装置。
【請求項４】
前記熱気熱源が、バーナ又は電熱ヒータであることを特徴とする請求項１、２又は３記載の減圧乾燥／炭化装置。
【請求項５】
前記熱気ガイド部が、内部に熱気流通路を形成する邪魔板（案内板）を備えたジャケット部で形成されていることを特徴とする請求項１〜４いずれか一記載の減圧乾燥／炭化装置。
【請求項６】
前記攪拌機の攪拌軸が中空軸とされ該中空軸を介して減圧乾燥／炭化室の下部位置を吸引口とする処理物排出配管が接続されていることを特徴とする請求項１〜５いずれか一記載の減圧乾燥／炭化装置。
【請求項７】
下記工程からなることを特徴とする含液被処理物の乾燥／炭化処理方法。
(1)含液被処理物を減圧手段で減圧とした炭化室内で乾燥／炭化（乾留）処理する乾燥／炭化処理工程。
(2)前記炭化室（乾燥／炭化処理部位）におけるエア及び発生ガス（蒸気を含む。）を前記減圧手段で吸引して熱気熱源に対して噴射接触させて、熱気（熱媒体）を発生させる熱気発生工程。
(3)該熱気を、前記炭化室に対して伝導伝熱しながら上方から排出する伝熱・排出工程。
【請求項８】
前記減圧手段が、エアエジェクタであることを特徴とする請求項７記載の含液被処理物の乾燥／炭化処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機質又は無機質の含液被処理を乾燥、前者の場合は、さらには炭化（乾留）も同時的に行うことができる新規な減圧乾燥／炭化装置に関し、特に、含液有機廃棄物を乾燥／炭化処理をするに好適なものである。
【０００２】
ここで、含液有機廃棄物としては、各種汚泥、人糞、家畜糞尿、オカラ、生ごみ、食品残渣、木質系／プラスチック系／ゴム系廃棄物等の有機物系廃棄物のみならず、包帯、ガーゼ、オムツ等の医療廃棄物その他の含液有機廃棄物を含むものである。
【０００３】
ここでは、被処理物として、含液有機廃棄物を例に採り説明するが、含液有機廃棄物に限定されるものではない。
【背景技術】
【０００４】
従来の乾燥炭化装置は、乾燥炉と炭化炉が分離されていたり、ガス冷却塔やバグフィルターを必要としたりして、装置が複雑でトラブルも多く処理品もよいものが得られなかった。炭化機には、一部原料を燃やして蒸し焼きにする方法もあるが、これは灰が多く出ることになり、良質な炭（乾留物）を得難い。
【０００５】
各種汚泥、人糞、家畜糞尿、オカラ、生ごみ、食品残渣等の有機廃棄物は、乾燥処理して肥料等の再利用できるが、他の木質系／プラスチック系／ゴム系廃棄物や上記医療廃棄物は、そのような形での再利用はできない。
【０００６】
そこで、それらを一緒に炭化することが考えられる。このため、有機物の炭化装置が各種市場に出回っている、すなわち、上市されている。
【０００７】
しかし、これらの炭化装置は、含水廃棄物においては、脱水・乾燥処理手段(乾燥装置）と乾留手段（炭化装置）は別手段としたもので、乾燥装置と乾留（炭化）装置の双方が必要であった。また、通常、ガス冷却塔やバグフィルターを必要とし、装置が複雑で、処理品（炭化物又は乾留物）として品質の良いものを得難かった。
【０００８】
なお、炭化装置では、被処理物の一部を燃焼させて、蒸し焼きにする方法であるが、これは、灰が多く出て、やはり、品質の良い炭化物を得難かった。
【０００９】
これらの技術は、本発明者が、現場や他社製品を見聞したものを述べたものであり、特定に先行技術文献に記載されたものではない。
【００１０】
なお、本発明の発明性に影響を与えるものではないが、本発明に使用する減圧乾燥／炭化装置に関連する先行技術文献として、本発明者自身が先に提案した特許文献１等が存在する。
【特許文献１】特開２０００−３２０９６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記にかんがみて、含液（有機）廃棄物を乾燥、さらには、適宜炭化するに際して、乾燥／炭化処理を一つの装置で、効率良く、しかも、高品質の炭化物を得ることができる減圧乾燥／炭化装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の減圧乾燥／炭化装置は、上記課題を下記構成により解決するものである。
乾燥／炭化室と熱気発生／加熱炉とを備え、
乾燥／炭化室は、被処理物投入口とガス出口と処理済物排出口とを備えるとともに、混合手段を内設しており、
熱気発生／加熱炉は、熱気発生部と熱気ガイド部を備えるとともに、熱気発生部には、ガス入口を備えるとともに熱気熱源を内設しており、さらに、
乾燥／炭化室の蒸気出口と熱気発生／加熱炉のガス入口とが、ガス入口に減圧・噴射手段を配してガス配管により接続されている、ことを特徴とする。
【００１３】
乾燥／炭化室に投入された被処理物は、加熱と減圧により蒸発が促進されて、蒸発蒸気（ガス）は熱気発生／加熱炉に噴射導入される。該霧状となった蒸発蒸気は、該熱気発生／加熱炉の内部熱気熱源と接触して熱気（通常、過熱蒸気）となり、乾燥／炭化室に対する加熱効率が向上して、乾燥／炭化室内の蒸発さらには炭化（乾燥・乾留）が相乗的に促進される。また、乾留ガスも熱気熱源に接触して熱気（過熱ガス）又は燃焼して同様に炭化を促進させる。さらには、蒸発蒸気中または乾留ガスの臭気成分は熱気熱源に接触して熱分解されて臭気はほとんどなくなる。
【００１４】
そして、本発明の減圧乾燥／炭化装置で得られた炭化物（乾燥乾留物）は、多孔炭化物（コークス様）となるため、土壌改良剤（植物栽培用の）、水分調節剤、融雪剤、保温剤、吸着剤、燃料（バイオマスエネルギー）等の有価物となり循環（リサイクル）利用可能となる。
【００１５】
なお、本発明において、上記混合手段、減圧・噴射手段、熱気熱源の態様は下記の如くとする。
【００１６】
混合手段は、連続運転が容易な攪拌機（固定型)とする。炭化室を回転させる容器回転型としてもよい（ロータリバルブ等の接続手段が必要である。）。
【００１７】
減圧・噴射手段は、構造が簡単でメインテナンスも容易な、エア（空気）を第１流体（駆動流体）とするエジェクタ（以下「エアエジェクタ」という。：噴射ポンプ）とする。気体輸送機（圧縮機：ターボ型、容積型を含む。）と噴射ノズル（スプレーノズル）とを組み合わせて使用可能である。
【００１８】
熱気熱源は、通常、バーナ又は電熱ヒータ（抵抗加熱器）とする。設備が大型とする場合は、熱風発生炉を石炭や木質燃料等の燃焼炉（釜）としてもよい。
【００１９】
本発明の減圧乾燥／炭化装置においては、更に、下記各態様とすることが可能である。
【００２０】
攪拌機の攪拌軸を、中空軸とし、該中空軸を介して乾燥／炭化室の下部位置を吸引口とする処理物排出配管を接続することを特徴とする。
【００２１】
なお、本発明の減圧乾燥／炭化装置を、方法の発明として記載すると、下記構成となる。
【００２２】
下記工程からなることを特徴とする含液被処理物の乾燥／炭化処理方法。
【００２３】
(1)含液被処理物を減圧手段で減圧とした炭化室内で乾燥／炭化（乾留）処理する乾燥／炭化処理工程。
【００２４】
(2)炭化室（炭化処理工部位）におけるエア及び発生ガス（蒸気を含む。）を前記減圧手段で吸引して熱気熱源に対して噴射接触させて、熱気（熱媒体）を発生させる熱気発生工程。
【００２５】
(3)該熱気を、前記炭化室に対して伝導伝熱しながら上方から排出する伝熱・排出工程。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
最良の実施形態の一つを、図１〜２に基づいて説明する。先ず、該略を述べる。
【００２７】
ジャケット構造の減圧乾燥／炭化装置であり、乾燥炭化室１とジャケット部１５で形成される熱気発生／加熱炉５を備えたものである。
【００２８】
乾燥／炭化室２の形状は、竪型及び横型の円筒形状及び逆かまぼこ形状のものがよく、内部を攪拌混合する横型の攪拌機３（混合手段）を有する。ジャケット構造の下部には熱気発生／加熱炉５を有し、該熱気発生／加熱炉５は、熱気発生部（熱風発生部）５ａ及び熱気ガイド部５ｂを備えている。そして、熱気発生部５ａは、熱気熱源としてバーナ６を備えている。更に、前記乾燥／炭化室２と熱気発生部５ａとは、ガス配管（連結配管）１４により接続され、ガス配管１４のガス出口、すなわち、熱風発生部５ｂのガス入り口は、エアエジェクタ８（減圧噴射手段）を介して、熱気発生部熱５ｂに臨んでエジェクタ吐出口（噴射口）９とされている。
【００２９】
こうして、エアエジェクタ８により強制減圧され、引き込まれた空気、被処理物に加えられた間接加熱により発生する蒸発蒸気、ガスを熱気発生／加熱炉５に高温のまま導入でき、再加熱されることにより、熱気発生／加熱炉５の熱気発生部５ａで、過熱化又は熱分解皿には燃やされて熱気（熱風や過熱蒸気や過熱分解ガス）となり、より効率よく、乾燥や炭化を行えるようになっている。
【００３０】
以下、図１〜２に基づいてさらに詳細に説明をする。
【００３１】
外壁の内側又は外側が断熱加工された減圧乾燥炭化装置１で、装置１内に乾燥／炭化室２が設置され、乾燥／炭化室２の内部には、回転可能な横型の攪拌機３（混合手段）が耐熱軸受４に軸支されて装着（配設）されている。軸受４は、パッキンを介して、外気とは遮断された構造である。乾燥／炭化室２の周面には、熱気発生／加熱炉５がジャケット状（覆うように）に形成されている。該熱気発生／加熱炉５の乾燥／炭化室２の下面側は、熱気発生部５ａとされ、該熱気発生部５ａには、熱気熱源であるバーナ６が配されている。
【００３２】
熱気発生部５ａのガス入口は、減圧手段としてのエアエジェクタ８の吐出口９で形成されており、エアエジェクタ８の駆動流体（第１流体）のエアを発生する送風機１０を運転（稼動）することにより、乾燥／炭化室２内の空気や被処理物より発生する水分、ガスは、乾燥／炭化室２のガス出口１２より吸引され、乾燥／炭化室２は減圧される。
【００３３】
吸引された空気、蒸発蒸気、ガスは熱気発生／加熱炉５へガス配管（連結配管）１４を経て高温のまま導入され、バーナ６（熱気熱源）の火炎にて再加熱により、過熱化されて過熱ガス及び熱分解ガスさらには燃やされて燃焼ガスからなる熱気となって、乾燥・炭化（乾留）の加熱源である熱気の加熱エネルギーを増大させる。
【００３４】
該熱気（熱風、過熱ガス、熱分解ガス、燃焼ガス）は、乾燥／炭化室２と装置の外壁とで形成されたジャケット部１５で形成された熱気ガイド部５ｂを通り内部の被処理物１１を間接加熱する。ジャケット部で形成される熱気ガイド部（熱気通路）５ｂは、ショートパスを防ぐためバッフル（邪魔板、案内板）１６が設けられている。こうして、熱気１７は、乾燥／炭化室２の外周を回り排気筒１８から排気される。排気筒１８には、排気ダンパ２０が付設されている。該排気ダンパ２０は、熱風流量を制御（コントロール）することにより、熱気発生／加熱炉５内の温度・風圧を制御する。被処理物１１は、原料投入口２１から投入され、されに、攪拌機３のパドル（攪拌羽根）２２にて攪拌されることにより、均一に加熱される。攪拌機３は、減速駆動モータ２３にて回転駆動される。なお、攪拌機３のパドル（攪拌羽根）２２は、攪拌機３の回転方向によって、粉粒体の軸方向に搬送（移送）が可能となっている。こうして、被処理物の処理品（処理済物：乾燥物、炭化物）は、攪拌機３の回転により、排出口２４より排出される。
【００３５】
また、処理品３６の排出は、図３に示すような構成としてもよい。図３では、熱気熱源として、バーナの代わりに電熱ヒータ７を使用している。電熱ヒータ７は、ヒータ保護管３４で保護されている。
【００３６】
攪拌機３の回転軸３ａを中空シャフトとし、該中空シャフト３ａの処理物搬送方向の一端に吸引パイプ３ｂが連結され、吸引パイプ３ｂの開口端が処理物吸引口２７とされている。そして、中空シャフト３ａの処理物排出側は、ロータリジョイント２６を介して、真空吸引器（バキューマー、集塵機又は掃除機）２５と連結された真空吸引配管（処理物搬送配管）３７に接続されている。真空吸引配管３７は、バルブ３５を備えている。この構成の場合、攪拌パドル２２の搬送作用を利用すれば全量吸引することができる。
【００３７】
処理品３６の冷却は連結配管（ガス配管）１４に付設されたバルブ２９を閉じて、送風機１０にて送風冷却すればよい。運転時の安全対策は、送風機１０の停止には逆止弁３０の作用によって熱気（熱風）の逆流が阻止でき、乾燥／炭化室２が異常内圧となったときは、安全弁３１にて圧を逃がすことができるようになっている。
【００３８】
乾燥／炭化装置１の材質は、耐熱性ステンレス鋼が望ましく、断熱材は、セラミックファイバー耐火材、珪酸カルシウム保温材、ロックウール保存材等が、軽量であり施工に適している。なお、耐火レンガ又は耐火キャスタでもよいが重量が増加する。
【００３９】
乾燥／炭化室２内の減圧度は、例えば、−１．３３〜−５．３３ｋＰａ（−１００〜−４００ｍｍＨｇ）とすれば、沸点（水の場合）約９６〜８０℃となる。この減圧度を得るには、エアエジェクタ８の運転条件は、２０〜１５０ｋＰａ、吐出量２〜２０ｍ3／ｍｉｎとする。
【００４０】
バーナ６の燃料は、灯油、重油、都市ガス、ＬＰＧ等とする。そして、熱気発生／加熱炉５内の温度は、熱気発生／加熱炉５内に、熱気発生部５ａ近傍に付設された温度センサ３２及び乾燥／炭化室２内に付設された温度センサ３３からの検知信号により燃料供給量を制御（コントロール）して、所定の温度に維持する。
【００４１】
また、図３に示すような電熱ヒータ７の場合は、複数本のヒータ７を設置しておき、それらのヒータ７を適宜、通電、遮断を繰り返して温度制御をする。
【００４２】
ヒータ７の種類は、鋳込みヒータ、パイプヒータ、カートリッジヒータ等がよくカートリッジヒータの場合は、ヒータ保護管３４を使用すれば寿命も長くすることができる。
【００４３】
また、乾燥／炭化室２の攪拌機３の回転数は、１〜１５ｒｐｍ（平均周速３〜４５ｍ／ｍｉｎ）程度とする。したがって、攪拌機の駆動は、低動力、高トルクモータ２３ですむ。
【００４４】
次に、上記実施形態の使用態様を説明する。
【００４５】
本発明は、被処理物によって、乾燥装置として、又は炭化装置として、使い分けることが可能となる。
【００４６】
すなわち、オカラ、野菜くずのような食品残渣等を飼料として、又は、生ごみ、汚泥等を肥料として再利用する場合は乾燥装置として使用可能である一方、飼料や肥料にはならない可燃性有機廃棄物等は、炭化装置として使用できる。乾燥装置として使用する場合、乾燥化室内の温度センサの温度によって乾燥終点がわかる。
【００４７】
エアエジェクタ８等にて減圧された乾燥／炭化室１内は、被処理物（含液有機廃棄物）の水分があるうちは温度センサが示す表面温度は、通常、８５℃前後であるが、水分が蒸発してなくなった時点で温度が上昇しはじめる。温度が９０℃程度に上昇したとき、熱気熱源６を停止し、ガス配管（連通配管）１４のバルブ２９を閉じて送風機１０にて冷却してやれば、おおむね含水率７〜１５％程度の乾燥処理品を得ることができる。
【００４８】
そして、被処理物の炭化品（乾留品）を得ようとする場合は、乾燥／炭化室の温度センサ３３の表示温度が２５０℃程度で良質な炭化物（乾留物）を得ることができる。
【００４９】
被処理物を乾燥／炭化室１に投入しバーナ６（熱気熱源）にて加熱し、エアエジェクタ８にて乾燥／炭化室内を減圧すれば、当初、乾燥／炭化室１内の空気を熱気発生／加熱炉５に引き込む（吸引する）。該吸引されたエアは、バーナ６（熱気熱源）と接触して熱気となり、ジャケット部１５（熱気ガイド部）に沿って、乾燥／炭化室１を加熱（熱交換）をしながら上昇して、排気筒１９を経て排気される。こうして、乾燥／炭化室１内の被処理物が加熱されて、水分の蒸発が起き、その蒸発蒸気が、熱気発生／加熱炉５へ、吸引導入され、過熱蒸気（熱気）となり、より多くの熱が、効率よく被処理物に加えられる。それにより、蒸発も促進され、相乗効果が期待できる。
【００５０】
他方、乾燥装置として使用する場合は、熱気発生／加熱炉１内の温度センサ３２の温度を４００〜５００℃程度に保つように、バーナ６（熱気熱源）の運転をコントロールしてやれば、非常に省エネで処理することができる。
【００５１】
また、本発明の減圧乾燥／炭化装置は、上記の如く、中温（８００℃以下）で運転するため、高温運転装置に比べて、耐久性が向上する。
【００５２】
含液有機廃棄物（被処理物）の水分が蒸発し、さらに加熱すると次に乾留ガスが発生する。この乾留ガスがエアエジェクタ８により吸引され、熱気発生／加熱炉５へ導入され、熱分解ガス又は燃料となり、より加熱効果（火力：加熱エネルギー量）が増大（上昇）する。
【００５３】
熱気発生／加熱炉５内の温度は、４００〜５００℃程度で運転してもよいが、炭化（乾留）の場合は乾燥／炭化室内の温度を２５０℃程度まで上昇させなければならないため８００℃程度まで温度を上げて運転すれば、時間を短縮することができ、さらには、ダイオキシンの発生の抑制も期待できる。
【００５４】
乾燥／炭化室２内の攪拌機３にて攪拌（混合）することにより、被処理物に均一に熱を加えることができ、処理品に出来上がりむらが発生することもなく、減圧させることにより沸点も下がり、蒸発効率が上昇して、結果的に熱効率も向上する（省エネとなる。）。
【００５５】
また、減圧されて吸引されたガス（気体）（空気、蒸発蒸気、乾留ガス）を熱気発生／加熱炉５に導き、バーナ６（熱気熱源：接触加熱器）により過熱化することにより、よりよく熱効率をあげつつ乾燥と炭化を行うことができる。
【００５６】
被処理物が持つ水分や揮発性有機質を内部から減圧して引き出すことにより、炭化の場合、賦活処理をしている状態と同じ状態になり、低温でも良好な細孔を持った炭化品（乾留品）が得られ、活性炭等としても利用が可能となる。
【００５７】
また、使用済み活性炭の場合、吸着物質は有機質であるため、本発明の装置にて熱分解処理をすれば、活性炭の再生も可能となり、活性炭の再生装置としても利用できる。
【００５８】
本発明装置を使用して処理を行った乾燥品は、飼料、肥料等にリサイクルすることができ、また、炭化物は、燃料、土壌改良剤、調湿剤、ろ過剤、融雪剤、堆肥等に利用することができる。
【００５９】
また、二次公害を発生することなく低温での処理ができ、したがって耐久性も増大し操作が簡単で、運転技術者も不要、危険性も無く安全で、自動運転ができ、安価な装置である。
【００６０】
自動運転の場合は、温度センサを管理して、バーナやヒータの運転を停止し、排気ダンパの開閉をコントロール（制御）してやれば完全自動運転ができる。
【００６１】
上記図１に示す各実施形態において、攪拌機を竪型の攪拌機３Ｂとした減圧乾燥／炭化装置１Ａの正面概略断面図を図４に示す。更に、図４において、処理物を吸引排出する構成とし、熱気発生／加熱炉１Ａを省略した乾燥／炭化室の正面概略断面図を図５に示す。
これらの減圧乾燥／炭化装置１Ｂおよび乾燥炭化室２Ａは、図１および図３において攪拌機を竪型とした以外は、基本的には同一であるため、同一部分については、同一図符号を付して説明を省略する。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は、各種汚泥、各種濃高廃液、人糞尿、牛豚鳥の糞尿、食品残渣、農産系廃棄物、木質系廃棄物、ゴム系廃棄物、紙質系廃棄物、医療廃棄物、廃プラスチック、一般都市ごみ等の可燃性有機廃棄物の乾燥及び炭化を行うものである。
【００６３】
また、含液無機物の乾燥及び活性炭の再処理にも使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の攪拌機横型で処理物側壁排出方式の乾燥／炭化装置の一実施形態を示す正面断面概略図である。
【図２】同じく側面断面概略図である。
【図３】図１において処理物吸引排出方式とした減圧乾燥／炭化装置の一実施形態を示す正面断面概略図である。
【図４】図１において攪拌機を縦型とした減圧乾燥／炭化装置の一実施形態を示す正面断面概略図である。
【図５】図３において攪拌機を縦型とした減圧乾燥／炭化装置の一実施形態を示す正面断面概略図（熱気発生／加熱炉省略）である。
【符号の説明】
【００６５】
１、１Ａ・・・減圧乾燥／炭化装置
２、２Ａ・・乾燥／炭化室
３、３Ａ・・・攪拌機（混合手段）
５・・・熱気発生／加熱炉
５ａ・・・熱気発生部
５ｂ・・・熱気ガイド部
６・・・バーナ（熱気熱源）
７・・・電熱ヒータ（熱気熱源）
８・・・エジェクタ（減圧噴射手段）
１１・・・被処理物（含液有機廃棄物）
１３・・・処理随伴ガス
１７・・・熱気発生部
３６・・・処理品（乾燥物、乾留物）
【図１】
2005238120.tif 000003
【図２】
2005238120.tif 000004
【図３】
2005238120.tif 000005
【図４】
2005238120.tif 000006
【図５】
2005238120.tif 000007