(57)【要約】【課題】被加熱物を効率よく攪拌することができ、被加熱物から発生する可燃ガスの排出効率を向上させることのできる炭化炉を提供する。【解決手段】バーナー６を有している加熱室３と、この加熱室３内で僅かに傾斜している管状のレトルト５とを備えている。レトルト５は回転可能に支持されており、内部に投入される被加熱物Ｗを移動させつつ加熱室３での熱によって被加熱物Ｗを加熱する。レトルト５の内部に攪拌部材７が取り付けられており、攪拌部材７はレトルト５と一体回転して被加熱物Ｗを攪拌する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱手段によって室内が加熱される加熱室と、
この加熱室に回転可能に導入されているとともに内部に投入された被加熱物を回転に伴って移動させつつ前記加熱室での熱によって当該被加熱物を加熱させる管状のレトルトと、
このレトルトの内外を連通させて加熱された前記被加熱物から生じる可燃ガスを前記加熱室に排出する排気管と、
前記レトルトの内部に設けられ、当該レトルトと一体回転することにより前記被加熱物をすくい上げて攪拌する攪拌部材と、を備えていることを特徴とする炭化炉。
【請求項２】
前記攪拌部材は、前記排気管の近傍に設けられている請求項１に記載の炭化炉。
【請求項３】
前記攪拌部材は、前記レトルトの管壁内面に対向させて当該レトルトの軸線回りに複数設けられている攪拌板を有し、周方向において隣り合う前記攪拌板は軸方向に位置ずれしている請求項１又は２に記載の炭化炉。
【請求項４】
前記攪拌部材は、前記攪拌板における前記被加熱物の移動方向下流側の端部から前記レトルトの管壁内面に向かって、すくい上げた前記被加熱物の落下を抑制するガイド板を立設している請求項３に記載の炭化炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、有機質廃材を炭化する炭化炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機質廃材を炭化するための炭化炉として従来知られているものに、複数のバーナーによって室内が加熱される加熱室と、この加熱室内で僅かに傾斜しているとともに回転可能に支持されている管状のレトルトとを備えたものがある。この種の炭化炉では、レトルト内部に有機質廃材（被加熱物）を投入し、レトルトを回転させ、底部に堆積している有機質廃材を加熱しつつ軸方向に移動させて炭化している。
この炭化する処理において、有機質廃材からは可燃ガスが発生する。そこで、レトルトの管壁の複数箇所に排気管を挿通し、レトルト内部で発生した可燃ガスをこの排気管を通じて加熱室へ排気している。この可燃ガスは加熱室内で燃焼させ、その熱を有機質廃材の加熱に利用している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特許第３６５８７４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載されている炭化炉は、レトルトを回転させることのみによって内部の有機質廃材を混ぜている。すなわち、レトルトを回転させることによって、有機質廃材を管壁内面との摩擦で管壁に沿って回転軸回りにわずかに揺動させて混ぜている。この場合、混ぜられるのは表面部のみとなるため、堆積している有機質廃材の内部から生じる可燃ガスは、表面部の有機質廃材によって排出が阻害されてしまう。これにより、有機質廃材からの可燃ガスの発生が抑制されてしまい、可燃ガスの排出効率が低下してしまう。このように従来の炭化炉では炭化の際に有機質廃材から発生する可燃ガスを効果的に排出できないという問題点がある。
【０００５】
そこでこの発明は、被加熱物を効率よく攪拌することができ、被加熱物から発生する可燃ガスの排出効率を向上させることのできる炭化炉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】
【０００６】
この発明の炭化炉は、加熱手段によって室内が加熱される加熱室と、この加熱室に回転可能に導入されているとともに内部に投入された被加熱物を回転に伴って移動させつつ前記加熱室での熱によって当該被加熱物を加熱させる管状のレトルトと、このレトルトの内外を連通させて加熱された前記被加熱物から生じる可燃ガスを前記加熱室に排出する排気管と、前記レトルトの内部に設けられ、当該レトルトと一体回転することにより前記被加熱物をすくい上げて攪拌する攪拌部材とを備えているものである。
【０００７】
この構成によれば、レトルトと一体回転する攪拌部材によって、レトルト底部に堆積している被加熱物をすくい上げて攪拌できる。これにより、堆積している被加熱物の内部で発生する可燃ガスについても外部へ出すことができ、この可燃ガスを前記排気管を通じて加熱室へ効率よく排出させることができる。また、被加熱物をすくい上げて攪拌できることにより、効率よく被加熱物を乾燥させ、炭化させることができる。
【０００８】
また、前記攪拌部材は、前記排気管の近傍に設けられているのが好ましい。これにより、被加熱物から発生した可燃ガスを迅速に加熱室へ排出させることができる。
【０００９】
また、前記攪拌部材は、前記レトルトの管壁内面に対向させて当該レトルトの軸線回りに複数設けられている攪拌板を有し、周方向において隣り合う前記攪拌板は軸方向に位置ずれしているのが好ましい。
これによれば、攪拌板が軸線回りに複数設けられていることにより、レトルトが回転することで当該レトルトの底部に堆積している被加熱物を連続的にすくい上げ、落下させて攪拌できる。特に、周方向隣り合う攪拌板が軸方向に位置ずれしていることにより、レトルトが回転することで、それぞれの攪拌板は被加熱物を支障なく、すくい上げるようにして攪拌することができる。攪拌板とレトルトの管壁内面との間ですくい上げた被加熱物を、レトルト内の頂部を越えて持ち上げ、落下させることができ、確実に攪拌することができる。
【００１０】
また、前記攪拌部材は、前記攪拌板における前記被加熱物の移動方向下流側の端部から前記レトルトの管壁内面に向かって、すくい上げた前記被加熱物の落下を抑制するガイド板が立設しているのが好ましい。
これによれば、攪拌板とレトルトの管壁内面との間で、すくい上げられた被加熱物がすぐにレトルト底部に落下してしまうのを抑制でき、確実に攪拌板上に被加熱物を保持させてレトルト内の頂部を越えてからレトルト底部に落下させることができる。このため、より一層確実に被加熱物を攪拌することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の炭化炉によれば、攪拌部材によって堆積している被加熱物をすくい上げて攪拌できる。これにより、内部から発生する可燃ガスについても外部へ出すことができ、可燃ガスの排出効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図１はこの発明に係る炭化炉の実施の一形態を示す全体概略図であり、図２はこの炭化炉の要部を示す模式図である。
本発明の炭化炉は、有機質廃材（被加熱物）Ｗを加熱することによって乾燥させ、炭化させて炭化物を得るものであり、有機質廃材Ｗとしては例えば不要となった植物の幹を破砕したものがある。
【００１３】
図１と図２において、この炭化炉が有している炉体１は、水平状の炉床２を挟んで上部の一次燃焼室となる加熱室３と下部の二次燃焼室４とを有している。加熱室３は炉床２上にバーナー（加熱手段）６を有しており、このバーナー６によって室内が加熱される。二次燃焼室４は炉体１の床面上にバーナー１６を有しており、バーナー１６によって室内が加熱される。加熱室３と二次燃焼室４とは炉床２に複数設けられた吸引孔１７を介して連通しており、各吸引孔１７の加熱室３側にその開度を調整するダンパー１８が設けられている。そして、この加熱室３内に円管状のレトルト５が導入されている。
【００１４】
加熱室３は鉛直方向に立設している仕切板１３によって複数の加熱領域に区画されている。図２においては２枚の仕切板１３によって３つの加熱領域に区画されており、左側から主として有機質廃材Ｗを乾燥させる第１領域２１と、炭化させる第２領域２２と、さらに活性炭へと賦活させる第３領域２３とに区画されている。これら領域２１，２２，２３はそれぞれ温度が相違するように設定されており、第２領域２２は第１領域２１よりも温度が高く、第３領域２３は第２領域２２よりも温度が高く設定されている。そして、レトルト５は加熱室３の左右壁と前記仕切板１３を貫通しており、レトルト５内部に投入された有機質廃材Ｗの乾燥、炭化、活性炭への賦活までを単一の炭化炉によって行っている。
【００１５】
レトルト５はその軸線が僅かに傾斜した姿勢で加熱室３を挿通している。さらに、レトルト５は回転可能に炉体１に支持されている。図示しないが炉体１の外部においてレトルト５にスプロケットが取り付けられており、炭化炉が有しているモータなどの動力源がチェーンによってこのスプロケットを回転させることで、レトルト５は加熱室３内で一方向に回転することができる。
【００１６】
軸方向に長いレトルト５は、加熱室３外部における一端部側（図１と図２の左側）に、有機質廃材Ｗをレトルト５内に投入する投入部１１を有し、加熱室３外部の他端部側（右側）に、投入した有機質廃材Ｗを炭化させた炭化物（活性炭）を排出する排出部１２を有している。なお、このレトルト５の姿勢をさらに説明すると、その軸線は前記投入部１１側から前記排出部１２側に向かってわずかに下方に傾斜している。従って、レトルト５を回転させることで、投入部１１から投入されてレトルト５の底部に堆積している有機質廃材Ｗは、レトルト５の管壁内面５ａに沿って底部を滑って排出部１２側へ移動することができる。これにより、回転するレトルト５内において、有機質廃材Ｗをレトルト５の長手方向一端部側から他端部側に移動させながら加熱室３における熱によって加熱し、炭化させることができる。なお、レトルト５の排出部１２側が有機質廃材Ｗの移動方向下流側となり、反対の投入部１１側が上流側となる。
【００１７】
図３はレトルト５の上流側のほぼ半分を示す図であり、図４はレトルト５の横断面図である。図２〜図４において、レトルト５には複数本の排気管８が取り付けられており、有機質廃材Ｗを加熱して炭化させる際に発生する可燃ガスは、この排気管８を通じて加熱室３に排出される。加熱室３に排出された可燃ガスはバーナー６によって燃焼し、その燃焼による熱はレトルト５を介して有機質廃材Ｗを加熱するために利用できる。さらに可燃ガスのバーナー６による燃焼で生じた排ガスは、加熱室３から前記ダンパー１８を通じて二次燃焼室４へ排出され、二次燃焼室４のバーナー１６によってこの排ガスを二次燃焼させ、脱臭、脱煙し、炉体１の外部へ排出する。
【００１８】
また、本発明の炭化炉は、図１において、前記二次燃焼室４につながっているブロア１５と、このブロア１５の動作を制御する制御装置２０とを備えている。このブロア１５によって二次燃焼室４内の前記排ガスを吸引することで、排ガスを炉体１の外部へ強制的に排出している。また、制御装置２０は、炉体１の加熱室３における温度や圧力を所定の値に維持するように、加熱室３に設けたセンサ（図示せず）からの信号に基づいてブロア１５の回転数を制御している。ブロア１５の吸引によって加熱室３における内圧はレトルト５の内圧よりも低くされており、さらに、ブロア１５の回転数を制御することで加熱室３内の圧力を調整することができる。また、加熱室３の第１領域２１、第２領域２２、第３領域のそれぞれに設けたダンパー１８の開度を調整することで、これら領域２１，２２，２３における内圧を相違させることができる。
【００１９】
レトルト５の管壁に取り付けられている前記排気管８はレトルト５の内外を連通しており、加熱した有機質廃材Ｗから生じる可燃ガスを加熱室３に排出することができる。排気管８はレトルト５の軸方向に間隔を有しかつ周方向に所定のピッチで複数本設けられている。具体的には図２において、排気管８は軸方向に間隔をもって５本設けられており、第１領域２１に２本、第２領域２２に２本、第３領域に１本設けられている。さらに、図３と図４において、これら排気管８は上流側から順番に周方向に９０°の位相差を有してそれぞれ設けられている。排気管８はレトルト５の中心部から管壁を貫通して外部まで径方向外方へ延伸するようにレトルト５の管壁に取り付けられている。
【００２０】
図３において、レトルト５の内部には、投入され堆積している有機質廃材Ｗをすくい上げて攪拌する攪拌部材７が設けられている。
図５はレトルト５の攪拌部材７が取り付けられている部分を示す横断面図であり、上流側から見た図である。攪拌部材７は複数枚の攪拌板９を有しており、図５では４枚の攪拌板９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄが軸線回りに（周方向に）等ピッチで設けられている。攪拌板９はそれぞれ矩形の平板部材とされており、攪拌板９の長手方向両端縁がレトルト５の管壁内面５ａに固定されている。そして、攪拌板９の長手方向がレトルト５の周方向に対応しており、攪拌板９の長手方向に直交する方向がレトルト５の軸方向に平行な方向となる。攪拌板９はそれぞれ、レトルト５の管壁内面５ａの一部と対向しており、さらに４枚のうちの一対の攪拌板９ａ，９ｃがレトルト５の中心を挟んで対向しており、他の一対の攪拌板９ｂ，９ｄがレトルト５の中心を挟んで対向している。また、一対の攪拌板９ａ，９ｃと他の一対の攪拌板９ｂ，９ｄとは軸方向に位置ずれしてレトルト５の内部に取り付けられている（図３参照）。つまり、周方向において隣り合う攪拌板９は軸方向に位置ずれして取り付けられている。
さらに、隣り合う攪拌板９同士は、図５に示しているように、それぞれの長手方向端部において交差するように設けられており、井桁構造とされている。これにより有機質廃材Ｗを連続的にすくい上げて攪拌することができる。
【００２１】
さらに、攪拌板９のそれぞれはレトルト５の管壁内面５ａ側に向かってガイド板１０を立設している。ガイド板１０は攪拌板９に直交する板状の部材であり、攪拌板９における有機質廃材Ｗの移動方向下流側の端部からレトルト５の管壁内面５ａに向かって立設している。これにより、後で詳述するが攪拌板９によってすくい上げられた有機質廃材Ｗが、直ぐにレトルト５に落下してしまうのをガイド板１０が抑制することができる。
また、図５に示しているように、ガイド板１０は攪拌板９の長手方向全長にわたって設けられているのではなく、例えば攪拌板９ａにおいてレトルト５の回転方向後方側の端部ｅを始点として中間部ｆを越えて途中部ｇを終点としている。なお、図５において矢印Ｒがレトルト５の回転方向を示している。つまり、ガイド板１０は攪拌板９の長手方向寸法よりも短くされている。これにより、攪拌板９の下流側端部はガイド板１０が存在している部分と、ガイド板１０が存在していない切り欠き部１４とが形成されており、攪拌板９によってすくい上げられて周方向に所定角度だけ移動させた有機質廃材Ｗをこの切り欠き部１４からレトルト５に落下させることができ、レトルト５内全体の広い範囲で有機質廃材Ｗを効率よく攪拌することができる。
【００２２】
また、攪拌部材７は排気管８の近傍に設けられている。具体的には、レトルト５の内径が５００ｍｍ程度とされており、排気管８の直径が８０ｍｍ程度とされている場合、攪拌部材７は排気管８の中心線から軸方向に１００ｍｍ〜５００ｍｍ離れた近い範囲内に設けられている。
なお、攪拌部材７はすべての排気管８のそれぞれの近傍に設けてもよく、または、これらのうちのいくつかの排気管８の近傍に設けてもよい。図２と図３においては、有機質廃材Ｗの移動方向上流側の４本の排気管８について、それぞれの上流側の近傍位置に攪拌部材７が設けられている。
【００２３】
図６〜図９は、攪拌部材７によって行われる有機質廃材Ｗの攪拌動作を説明する説明図である。なお、これら図はレトルト５を上流側から見た断面図であり、また説明を容易とするために攪拌部材７は１枚の攪拌板９と１枚のガイド板１０のみを有している構成としている。また、矢印Ｒをレトルト５の回転方向としている。
図６の状態からレトルト５が回転して図７の状態となると、攪拌部材７の攪拌板９とガイド板１０はレトルト５の底部に堆積している有機質廃材Ｗに埋没した状態となる。これにより、レトルト５の管壁内面５ａとこれに対向している攪拌板９の外面３１との間に有機質廃材Ｗが挟まれた状態となり、さらに、レトルト５の中心側に向く攪拌板９の内面３２上に有機質廃材Ｗが載った状態となる。そして、レトルト５がさらに回転することで、攪拌板９は有機質廃材Ｗをすくい上げることができる。
【００２４】
攪拌板９の前記内面３２に載った有機質廃材Ｗがその安息角を越えると、当該有機質廃材Ｗは当該内面３２から滑り落ちる。しかし、図８に示しているように攪拌板９が立ち上がった角度となっても、前記攪拌板９の外面３１とレトルト５の管壁内面５ａとの間に存在している有機質廃材Ｗの一部は、その間に挟まったままの状態となって落下することなく、その外面３１に載った状態となる。なお、攪拌部材７のガイド板１０によって外面３１に載っている有機質廃材Ｗは攪拌板９の長手方向下流側面からレトルト５に落下するのを防いでいる。
【００２５】
そして、レトルト５がさらに回転して攪拌部材７がレトルト５の上点を越えて図９に示している状態となると、攪拌板９の外面３１とレトルト５の管壁内面５ａとの間に存在していた有機質廃材Ｗは、その安息角を越えることで外面３１からレトルト５へ滑り落ちる。この際、ガイド板１０が存在していない前記切欠部１４から有機質廃材Ｗは下流側へ落下する。これにより、レトルト５の底部に堆積していた有機質廃材Ｗはその内部から攪拌される。また、堆積している有機質廃材Ｗを内部から攪拌することで、効率よく有機質廃材Ｗを乾燥させ、炭化させることができる。
【００２６】
以上の実施形態によれば、レトルト５が回転することにより攪拌部材７は共に回転することができ、レトルト５底部に堆積している有機質廃材Ｗをすくい上げて攪拌できる。これにより、堆積している有機質廃材Ｗの内部から発生する可燃ガスについても外部へ出すことができ、この可燃ガスを排気管８を通じて加熱室３へ効率よく排出することができる。そして、攪拌部材７は排気管８の近傍に設けられていることにより、有機質廃材Ｗから発生した可燃ガスを迅速に加熱室３へ排出することができる。
【００２７】
さらに、４枚の攪拌板９が、相互隣り合う攪拌板９とは軸方向に位置ずれして井桁状に設けられていることにより、レトルト５が回転することによってそれぞれの攪拌板９は底部に堆積している有機質廃材Ｗをすくい上げるようにして連続的に攪拌することができ、有機質廃材Ｗから出る可燃ガスを効率よく排出させることができる。
【００２８】
また、本発明の炭化炉によれば、レトルト５内部で有機質廃材Ｗから発生した可燃ガスを排気管８を通じて加熱室３内へ排出させ、この可燃ガスを加熱室３のバーナー６によって燃焼させその熱を有機質廃材Ｗの加熱に利用することができる。これにより、エネルギー効率の高い炭化炉とできる。
さらに、加熱室３と二次燃焼室４が炉床２を挟んで上下に一体とされているため、相互からの放熱によるロスを低減でき、省エネルギー型の炭化炉とできる。
【００２９】
また、本発明の炭化炉は、図示する形態に限らずこの発明の範囲内において他の形態のものであっても良く、例えば攪拌部材７において、攪拌板９の枚数を４枚として説明したが、これ以外に３枚や５枚以上であってもよい。また、攪拌部材７をレトルト５の軸方向に間隔を設けて４カ所として説明したが、この配置、数についても制限されるものではなく、レトルト５の長さ、排気管８の数に応じて変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係る炭化炉の実施の一形態を示す全体概略図である。
【図２】この炭化炉の要部を示す模式図である
【図３】レトルトの上流側のほぼ半分を示す図である。
【図４】排気管を説明するためのレトルトの横断面図である。
【図５】攪拌部材が取り付けられている部分を示すレトルトの横断面図である。
【図６】攪拌部材によって行われる有機質廃材の攪拌動作を説明する説明図である。
【図７】図６の状態からレトルトが回転した状態を示す説明図である。
【図８】図７の状態からさらにレトルトが回転した状態を示す説明図である。
【図９】図８の状態からさらにレトルトが回転した状態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  炉体
３  加熱室
５  レトルト
５ａ  管壁内面
６  バーナー（加熱手段）
７  攪拌部材
８  排気管
９  攪拌板
１０  ガイド板
Ｗ  有機質廃材（被加熱物）
【図１】
2007119524.tif 000003
【図２】
2007119524.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2007119524.tif 000008
【図７】
2007119524.tif 000009
【図８】
2007119524.tif 000010
【図９】
2007119524.tif 000011