(57)【要約】【課題】食品廃棄物などの処理対象物質をきわめて良好にかつきわめて効率良くプラズマ還元処理することができる物質処理装置１を提供する。【解決手段】コンベア機構６のリードスクリュー１３のスクリュー構成部７１が、上流側Ａにある第１のグループのスクリュー構成部７２と、下流側Ｂにある第２のグループのスクリュー構成部７４とを備えている。第１のグループのスクリュー構成部７２は、外筒１１との間に実質的な空間を備えていない。第２のグループのスクリュー構成部７４は、外筒１１との間に少なくとも部分的に実質的な空間を備えている。【選択図】図３
2012024672.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理対象物質を移送することができるリードスクリュー式のコンベア機構と、
上記コンベア機構によって移送されつつある処理対象物質を加熱することができる加熱槽とを備え、
上記コンベア機構が、外筒と、この外筒に回転可能に配された回転軸と、上記外筒の内部空間に配されるように上記回転軸に設けられたリードスクリューとを備え、
上記リードスクリューが、上記回転軸にそれぞれ設けられた多数のスクリュー構成部を備え、
上記多数のスクリュー構成部が、上記外筒の上記内部空間の第１の領域に配された第１のグループのスクリュー構成部と、上記外筒の上記内部空間のうちの上記第１の領域よりも下流側の第２の領域に配された第２のグループのスクリュー構成部とを備え、
上記第１のグループのスクリュー構成部が、上記回転軸の軸心方向から見たときに、上記外筒の内周面にほぼ取り囲まれていて上記外筒の上記内部空間との間に実質的な空間を備えておらず、
上記第２のグループのスクリュー構成部が、上記回転軸の軸心方向から見たときに、上記外筒の上記内周面から実質的に離れている部分を有していて上記外筒の上記内部空間との間に少なくとも部分的に実質的な空間を備えていることを特徴とするプラズマ還元方式の物質処理装置。
【請求項２】
上記第１のグループのスクリュー構成部が、上記外筒の小径パイプ部の内部空間に配され、
上記第２のグループのスクリュー構成部が、上記外筒の大径パイプ部の内部空間に配されていることを特徴とする請求項１に記載の物質処理装置。
【請求項３】
上記大径パイプ部の上記内部空間の下端が、上記小径パイプ部の上記内部空間の下端と実質的に面一であることを特徴とする請求項１または２に記載の物質処理装置。
【請求項４】
上記第２のグループのスクリュー構成部が、上記第１のグループのスクリュー構成部とその間隔のピッチが実質的に同一の第３のグループのスクリュー構成部と、上記第３のグループのスクリュー構成部よりもその間隔のピッチが大きい第４のグループのスクリュー構成部と、上記第３のグループのスクリュー構成部とその間隔のピッチが実質的に同一の第５のグループのスクリュー構成部とを備え、
上記第３のグループのスクリュー構成部が、上記第４のグループのスクリュー構成部よりも上流側に配され、
上記第５のグループのスクリュー構成部が、上記第４のグループのスクリュー構成部よりも下流側に配されていることを特徴とする請求項１、２または３に記載の物質処理装置。
【請求項５】
上記第４のグループのスクリュー構成部が、上記加熱槽の加熱用内部空間に配されていることを特徴とする請求項１〜４のうちのいずれか１つに記載の物質処理装置。
【請求項６】
上記第３のグループのスクリュー構成部のうちの少なくとも下流側のスクリュー構成部と、上記第４のグループのスクリュー構成部と、上記第５のスクリュー構成部のうちの少なくとも上流側のスクリュー構成部とが、上記加熱槽の加熱用内部空間に配されていることを特徴とする請求項１〜５のうちのいずれか１つに記載の物質処理装置。
【請求項７】
上記第１の領域に水を供給することができる水供給部を備えていることを特徴とする請求項１〜６のうちのいずれか１つに記載の物質処理装置。
【請求項８】
請求項１〜７のうちのいずれか１つに記載の物質処理装置を用いて処理対象物質をプラズマ還元するように構成したことを特徴とするプラズマ還元方式の物質処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、処理すべき物質（以下、「処理対象物質」という。）を移送することができるリードスクリュー式のコンベア機構と、上記コンベア機構によって移送されつつある処理対象物質を加熱することができる加熱槽とを備え、上記コンベア機構が、外筒と、この外筒に回転可能に配された回転軸と、上記外筒の内部空間に配されるように上記回転軸に設けられたリードスクリューとを備え、上記リードスクリューが、上記回転軸にそれぞれ設けられた多数のスクリュー構成部を備えているプラズマ還元方式の物質処理装置に関するものである。また、本発明は、このような物質処理装置を用いて処理対象物質をプラズマ還元するように構成した物質処理方法にも関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プラズマ処理を施すようにしたゴミ処理装置およびゴミ処理方法として、特許文献１に記載の装置および方法が知られている。そして、この特許文献１に記載のゴミ処理装置およびゴミ処理方法においては、ミル機能によってゴミから分離されたゴミ水分中の細胞壁をプラズマ処理によって破壊して、ゴミ水分の発酵を促し、この発酵によってメタンガスを得るようにしている。
【０００３】
しかし、特許文献１に記載の装置および方法においては、微生物を利用してゴミ水分の発酵を行うようにしているために、プラズマ処理装置におけるプラズマ放電によって、微生物が死滅したり、発酵活動が減退したりする可能性がある。したがって、特許文献１に記載の装置および方法においては、微生物補給装置によって微生物の補給を行う必要がある。
【０００４】
また、特許文献１に記載の装置および方法においては、上述のようにメタンガスを得ることができるが、処理されるゴミ自体は、分離されるゴミ水分に相当する分だけ減量されるものの、結局はゴミとして処理される必要がある。
【０００５】
また、食品や飼料の圧搾または脱水加工を行う装置として、特許文献２に記載のスクリュープレス式圧搾機が知られている。そして、このスクリュープレス式圧搾機は、透水性を有するスクリーン部材で構成された外筒の内部でスクリューを回転させることによって、被圧搾物を移送しながら脱水するようにしている。また、この特許文献２の装置においては、含水率が大きくて流動性のある被圧搾物を移送する際に、被圧搾物がスクリューの回転翼を乗り越えて逆戻りすることを防止することによって、被圧搾物を効率的に固形化するようにしている。そして、特許文献２に記載の圧搾機によって処理された被圧搾物は、水分が搾り取られた固形物（いわゆる、ケーキ）となって、圧搾機から排出される。さらに、この圧搾機によって圧搾された処理後の被圧搾物が処理前の圧搾物と相違する点は、含水率が低下していることだけである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２８８２７７号公報
【特許文献２】特開平１１−２４５０９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載の装置および方法によれば、ゴミからメタンガスを得ることができるが、投入されたゴミは、減量されるものの、ゴミとして処理される必要がある。また、ゴミ処理の際に微生物を利用しているので、微生物を用意する必要があるとともに、プラズマ処理装置のプラズマ放電によって、微生物が死滅したり、発酵活動が減退したりすることがあり、このために、微生物を補充する必要もある。
【０００８】
また、特許文献２に記載の圧搾機によれば、被圧搾物を効率的に圧搾処理することができるが、この圧搾機によって圧搾された処理後の被圧搾物が処理前の圧搾物と相違する点は、含水率が低下していることだけである。したがって、例えば養豚業者向けの豚の飼料として、含水率が或る程度高いものを得ようとする場合、飼料として給餌する前に水分を付加する手間が必要になる。また、被圧搾物の含水率を低くするだけなので、飼料としての有用な成分（換言すれば、家畜の肥育に必要な栄養素）は、圧搾によって流出する水分とともに減少することはあっても、増加することはない。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、その第１の観点においては、処理対象物質を移送することができるリードスクリュー式のコンベア機構と、上記コンベア機構によって移送されつつある処理対象物質を加熱することができる加熱槽とを備え、上記コンベア機構が、外筒と、この外筒に回転可能に配された回転軸と、上記外筒の内部空間に配されるように上記回転軸に設けられたリードスクリューとを備え、上記リードスクリューが、上記回転軸にそれぞれ設けられた多数のスクリュー構成部を備え、上記多数のスクリュー構成部が、上記外筒の上記内部空間の第１の領域に配された第１のグループのスクリュー構成部と、上記外筒の上記内部空間のうちの上記第１の領域よりも下流側の第２の領域に配された第２のグループのスクリュー構成部とを備え、上記第１のグループのスクリュー構成部が、上記回転軸の軸心方向から見たときに、上記外筒の内周面にほぼ取り囲まれていて上記外筒の上記内部空間との間に実質的な空間を備えておらず、上記第２のグループのスクリュー構成部が、上記回転軸の軸心方向から見たときに、上記外筒の上記内周面から実質的に離れている部分を有していて上記外筒の上記内部空間との間に少なくとも部分的に実質的な空間を備えていることを特徴とするプラズマ還元方式の物質処理装置に係るものである。
【００１０】
そして、本発明の上記第１の観点の第１の態様においては、上記第１のグループのスクリュー構成部が、上記外筒の小径パイプ部の内部空間に配され、上記第２のグループのスクリュー構成部が、上記外筒の大径パイプ部の内部空間に配されているのが好ましい。また、本発明の上記第１の観点の第２の態様においては、上記大径パイプ部の上記内部空間の下端が、上記小径パイプ部の上記内部空間の下端と実質的に面一であるのが好ましい。
【００１１】
そして、本発明の上記第１の観点の第３の態様においては、上記第２のグループのスクリュー構成部が、上記第１のグループのスクリュー構成部とその間隔のピッチが実質的に同一の第３のグループのスクリュー構成部と、上記第３のグループのスクリュー構成部よりもその間隔のピッチが大きい第４のグループのスクリュー構成部と、上記第３のグループのスクリュー構成部とその間隔のピッチが実質的に同一の第５のグループのスクリュー構成部とを備え、上記第３のグループのスクリュー構成部が、上記第４のグループのスクリュー構成部よりも上流側に配され、上記第５のグループのスクリュー構成部が、上記第４のグループのスクリュー構成部よりも下流側に配されているのが好ましい。また、本発明の上記第１の観点の第４の態様においては、上記第４のグループのスクリュー構成部が、上記加熱槽の加熱用内部空間に配されているのが好ましい。
【００１２】
そして、本発明の上記第１の観点の第５の態様においては、上記第３のグループのスクリュー構成部のうちの少なくとも下流側のスクリュー構成部と、上記第４のグループのスクリュー構成部と、上記第５のスクリュー構成部のうちの少なくとも上流側のスクリュー構成部とが、上記加熱槽の加熱用内部空間に配されているのが好ましい。また、本発明の上記第１の観点の第６の態様においては、上記第１の領域に水を供給することができる水供給部を備えているのが好ましい。
【００１３】
さらに、本発明は、その第２の観点においては、上記第１の観点における物質処理装置を用いて処理対象物質をプラズマ還元するように構成したことを特徴とするプラズマ還元方式の物質処理方法に係るものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、食品廃棄物などの処理対象物質をきわめて良好にかつきわめて効率良くプラズマ還元処理することができる。そして、本発明によれば、特許文献１に記載の装置および方法の場合のように、処理対象物質をゴミとして処理する必要は特になく、また、微生物を用意したり補充したりする必要もない。さらに、本発明によれば、特許文献２に記載の圧搾機の場合のように、含水率が低いものしか得られないのではなく、含水率が高いものも得ることができ、また、飼料などとしての有用な成分が、圧搾によって流出する水分とともに減少するようなことはない。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施例によるプラズマ還元方式の物質処理装置の概略的な斜視図である。（実施例１）
【図２】図１に示す物質処理装置の概略的な正面図である。（実施例１）
【図３】図１のＩ−Ｉ線における縦断面図である。（実施例１）
【図４】図１に示す物質処理装置に用いられているリードスクリュー式のコンベア機構の斜視図である。（実施例１）
【図５】図４に示すコンベア機構のうちの外筒部分を縦断して示すコンベア機構の斜視図である。（実施例１）
【図６】図５に示すコンベア機構の外筒部分とリードスクリュー部分とを互いに分離した状態で示すコンベア機構の斜視図である。（実施例１）
【図７】図４のＩＩ−ＩＩ線における断面図である。（実施例１）
【発明を実施するための形態】
【００１６】
つぎに、本発明の一実施例によるプラズマ還元方式の物質処理装置と、この物質処理装置を用いたプラズマ還元方式の物質処理方法とを、「１、物質処理装置の構成」、「２、コンベア機構の各部の寸法、寸法比などの数値」および「３、物質処理方法の構成」に項分けして、図面を参照しつつ説明する。
【００１７】
１、物質処理装置の構成
図１〜図７に示すプラズマ還元方式の物質処理装置１は、主要な構成要素として、つぎの（ア）項〜（カ）項に記載のものを備えている。
（ア）他の構成要素が直接または間接的に支持されている基台２、
（イ）基台２の上流側Ａの部分上に取り付けられている補助台３、
（ウ）補助台３上に載置されて取り付けられているホッパー４、
（エ）基台２の上流側Ａを除く部分（換言すれば、上流側Ａの部分と下流側Ｂの部分との中間の部分、および、下流側Ｂの部分）上に載置されて取り付けられている加熱槽５、
（オ）補助台３の上流側Ａの端部から加熱槽５を貫通してこの加熱槽５からさらに下流側Ｂに向かって突出しているリードスクリュー式コンベア機構６、および
（カ）コンベア機構６の上流側Ａの端部付近の下方において補助台３に取り付けられている減速ギヤ付き電動モータ７。
【００１８】
図２および図６に示すように、コンベア機構６は、外筒１１と、この外筒１１を上流側Ａから下流側Ｂまで貫通しているほぼ円形断面の回転軸１２と、この回転軸１２に配設されたリードスクリュー１３とを備えている。そして、外筒１１は、上流側Ａに配置された径の小さい小径パイプ部１４と、下流側Ｂに配設された径の小さい小径パイプ部１５と、これら２つの小径パイプ部１４、１５の間に配置された径の大きい大径パイプ部１６とを備えている。また、これらの小径パイプ部１４、１５および大径パイプ部１６のそれぞれの内部空間は、ほぼ円柱形状に構成されている。さらに、これら２つの小径パイプ部１４、１５のそれぞれの内側面の下端は、大径パイプ部１６の内側面の下端と実質的に面一になっている。したがって、外筒１１の内側面の下端には、大径パイプ部１６と２つの小径パイプ部１４、１５との接合箇所において、段差が実質的に存在しないように構成されている。このために、コンベア機構６によって搬送される処理対象物質が特定の箇所に必要以上に滞留するおそれがない。また、コンベア機構６の外筒１１の内部に洗浄水を流し込んで外筒１１の内部を洗浄するときに、この洗浄水は、外筒１１の内部を滞りなく流れることができる。なお、大径パイプ部１６の両端部には、リング状の端板部１７、１８がそれぞれ設けられている。そして、小径パイプ部１４の下流側Ｂの端部には、リング状の端板部１９が設けられている。さらに、小径パイプ部１５の上流側Ａの端部には、リング状の端板部２０が設けられている。そして、端板部１７と端板部１９とは、互いに一体的に結合されている。また、端板部１８と端板部２０とは、互いに一体的に結合されている。
【００１９】
図２に示すように、コンベア機構６の回転軸１２の上流側Ａの端部には、従動用スプロケット２１が配設されている。そして、電動モータ７の出力軸２２の先端部には、駆動用スプロケット２３が配設されている。また、これら２つのスプロケット２１、２３の間には、駆動用チェーン２４が掛け渡されている。なお、図１および図２において、符号２５、２６は、電動モータ７を補助台３に支持するための支持板である。
【００２０】
図２および図４〜図６に示すように、外筒１１の上流側Ａの小径パイプ部１４には、ホッパー接続用開口２７が設けられている。そして、この開口２７には、ホッパー４の下端部が対向して配置されている。また、補助台３上には、外筒１１の小径パイプ部１４内に給水孔（図示せず）を通して水を供給するための水供給部２８が載置されて取り付けられている。なお、この水供給部２８は、小径パイプ部１４内に水を供給することができるように構成されている。そして、この小径パイプ部１４内の臭気を含む気体は、この水供給部２８を通して脱臭用吸い出しパイプ３０に導かれる。なお、この脱臭用吸い出しパイプ３０には、流量調節弁、開閉弁などの弁（図示せず）を開閉操作するための操作レバー３１が設けられている。
【００２１】
図２および図４〜図６に示すように、外筒１１の小径パイプ部１４の上流側Ａの端部には、軸挿通孔３２を有するほぼ円板形状の端板部３３が配設されている。そして、回転軸１２の上流側Ａの端部は、端板部３３に軸支されるとともに、この軸挿通孔３２を貫通して外筒１１の外部まで延在しているので、既述のように、スプロケット２１をこの上流側Ａの端部に配設することができる。また、外筒１１の小径パイプ部１５の下流側Ｂの端部には、軸挿通孔３４を有するほぼ円板形状の端板部３５が配設されている。そして、回転軸１２の下流側Ｂの端部は、端板部３５に軸支されている。
【００２２】
図１および図２に示すように、加熱槽５の正面側Ｃの壁体３６の外側面には、左右一対のヒータ機構４１、４２が取り付けられている。そして、これらのヒータ機構４１、４２の背面側には、正面側Ｃの壁体３６に取り付けられたヒータ用接続パイプ４３、４４がそれぞれ突設されている。また、ヒータ用接続パイプ４３には、脱臭用吸い出しパイプ３０の端部が接続されている。なお、図３に示す熱風導入部４５、４６は、ヒータ用接続パイプ４３、４４にそれぞれ連通している。さらに、加熱槽５の正面側Ｃの壁体３６には、左右一対のヒータ機構４１、４２の間に位置するように、排気口４７が設けられている。そして、加熱槽５の背面側Ｄの壁体４８にも、排気口４７に対応するように、排気口４９が設けられている。なお、これらの排気口４７、４９は、これらのうちのいずれか一方のみを選択的に使用可能にすることができる。そして、図示の実施例においては、排気口４７は、蓋５１によって閉塞されているので、排気口４９のみが使用可能な状態になっている。
【００２３】
図３に示すように、加熱槽５は、金属製などの外側筐体５２と、この外側筐体５２の内側面に取り付けられて配設された耐熱レンガ製などの内側筐体５３とを備えている。一方、図１〜図３に示すように、ヒータ用接続パイプ４４には、ほぼ逆Ｕ字状の水蒸気用吸い出しパイプ５４の一端部が接続されている。そして、この吸い出しパイプ５４は、外筒１１の正面側Ｃの壁体３６の外側面に沿って上方に延在してから外筒１１の上面側Ｅの壁体５５の上側面に沿って延在した後に、上面側Ｅの壁体５５を貫通するように下方に延在している。また、この吸い出しパイプ５４の下端部には、水蒸気回収用のカバー部材５６が取り付けられている。なお、このカバー部材５６は、外筒１１の大径パイプ部１６の外周面の一部分を上方から覆っている。そして、大径パイプ部１６の上記一部分には、水蒸気流出のための多数の小孔５７が設けられている。また、この水蒸気用吸い出しパイプ５４には、流量調整弁、開閉弁などの弁（図示せず）を操作するための操作レバー５８が設けられている。
【００２４】
図３に示すように、加熱槽５の背面側Ｄの壁体４８には、既述のように、排気口４９が設けられている。そして、壁体４８には、この排気口４９に連通するように、排気用ダクト６１の一端部が取り付けられている。そして、この排気用ダクト６１には、流量調整弁、開閉弁などの弁（図示せず）を操作するための操作レバー６２が設けられている。さらに、図３〜図７に示すように、外筒１１の大径パイプ部１６の外周囲には、この大径パイプ部１６のほぼ軸心方向に沿って延在している好ましくは複数本（図示の実施例においては、ほぼ等角度で４本）のアース線６３が配設されている。なお、アース線６３のそれぞれは、複数個の絶縁用ガイシ６４を介して補強用リブ６５に取り付けられている。したがって、補強用リブ６５は、大径パイプ部１６の補強手段と、アース線６３の取り付け手段とを兼用している。そして、アース線６３および補強用リブ６５は、大径パイプ部１６のうちでも、加熱槽５の加熱用の内部空間６７に存在している箇所にのみ配設されている。また、アース線６３は、当然のことながら、接地されている。さらに、図１および図２に示すように、小径パイプ部１５の下流側Ｂの先端部付近には、排出口６６を備えた排出用パイプ部６８が設けられている。
【００２５】
図２〜図６に示すように、コンベア機構６のリードスクリュー１３は、回転軸１２の軸心方向に沿ってこの回転軸１２にそれぞれ配設された多数のスクリュー構成部７１を備えている。そして、図示の実施例においては、回転軸１２の軸心方向から見たときの多数のスクリュー構成部７１のそれぞれの直径Ｄ１（図７参照）は、実質的に互いに同一である。また、スクリュー構成部７１は、小径パイプ部１４にそれぞれ配設された複数の第１のスクリュー構成部７２と、小径パイプ部１５にそれぞれ配設された複数の第２のスクリュー構成部７３と、大径パイプ部１６にそれぞれ配設された複数の中間のスクリュー構成部７４とを含んでいる。さらに、中間のスクリュー構成部７４は、上流側Ａから下流側Ｂに向かって順次配設された複数の第３のスクリュー構成部７４ａ、複数の第４のスクリュー構成部７４ｂおよび複数の第５のスクリュー構成部７４ｃから成っている。
【００２６】
図３および図４に示すように、第１のスクリュー構成部７２と第３のスクリュー構成部７４ａとの全体は、これらの構成部７２、７４ａの数だけ巻回したスパイラル状に連続した状態でもって構成されている。そして、第５のスクリュー構成部７４ｃと第２のスクリュー構成部７３との全体は、これらの構成部７４ｃ、７３の数だけ巻回したスパイラル状に連続した状態でもって構成されている。また、第１のスクリュー構成部７２のうちの最も上流側Ａに存在している第１のスクリュー構成部７２から、第３のスクリュー構成部７４ａのうちの最も下流側Ｂに存在しているスクリュー構成部７４ａまでのスクリュー構成部７１のピッチ（換言すれば、傾斜の度合いと、配置の間隔との両方であって、以下、「第１のピッチ」という。）Ｐ１は、ほぼ一定である。さらに、複数の第５のスクリュー構成部７４ｃのうちの最も上流側Ａに存在している第５のスクリュー構成部７４ｃから、第２のスクリュー構成部７３のうちの最も下流側Ｂに存在している第２のスクリュー構成部７３までのスクリュー構成部７１のピッチ（換言すれば、傾斜の度合いと、配置の間隔との両方であって、以下、「第２のピッチ」という。）Ｐ２は、ほぼ一定である。そして、この第２のピッチＰ２は、図示の実施例においては、第１のピッチＰ１とほぼ同一の値である。
【００２７】
図３、図４および図６に示すように、第４のスクリュー構成部７４ｂのそれぞれは、残りのスクリュー構成部７１のそれぞれとほぼ同形のほぼスパイラル形状（換言すれば、ほぼ１回転のみの短いほぼスパイラル形状）であってよい。したがって、回転軸１２の軸心方向から見たときには、上記残りのスクリュー構成部７１のそれぞれがほぼ円形であるように、第４のスクリュー構成部７４ｂのそれぞれもほぼ円形であってよく、また、両者７４ｂ、７１のそれぞれの直径Ｄ１は、実質的に互いに同一であってよい。また、第４のスクリュー構成部７４ｂの傾斜の度合い（換言すれば、傾斜のピッチ）は、上記残りのスクリュー構成部７１の傾斜のピッチＰ１、Ｐ２と実質的に同一であってよい。しかし、複数の第４のスクリュー構成部７４ｂの配置の間隔（換言すれば、配置のピッチであって、以下、「第３のピッチ」という。）Ｐ３は、第１のピッチＰ１および第２のピッチＰ２のそれぞれのほぼ２倍になっている。
【００２８】
２、コンベア機構の各部の寸法、寸法比などの数値
図１〜図７に示すコンベア機構６についての各部の寸法、寸法比などの数値は、つぎの（ａ）項〜（ｑ）項に記載のとおりである。
（ａ）スクリュー構成部７１の傾斜のピッチ（第１のピッチＰ１および第２のピッチＰ２を含む。）のそれぞれは、約１００ｍｍであること、
（ｂ）第４のスクリュー構成部７４ｂの配置のピッチ（換言すれば、第３のピッチＰ３）のそれぞれは、約２００ｍｍであること、
（ｃ）第４のスクリュー構成部７４ｂを除くスクリュー構成部７１の配置のピッチ（換言すれば、第１のピッチＰ１および第２のピッチＰ２）は、約１００ｍｍであること、
（ｄ）上記（ｃ）項に記載のピッチＰ１、Ｐ２に対する上記（ｂ）項に記載の配置のピッチＰ３の比は、約２であること、
（ｅ）スクリュー構成部７１が設けられている部分における回転軸１２の直径は、約８０ｍｍであること、
（ｆ）回転軸１２の軸心方向から見たときのスクリュー構成部７１の直径Ｄ１は、約２００ｍｍであること、
（ｇ）小径パイプ部１４、１５のそれぞれの内径は、約２１０ｍｍであること、
（ｈ）大径パイプ部１６の内径は、約２６０ｍｍであること、
（ｉ）回転軸１２の軸心方向から見たときのスクリュー構成部７４ａ、７４ｂの外周囲によって囲まれる領域の面積に対する、回転軸１２の軸心方向から見たときの大径パイプ部１６の内部空間の面積の比は、約１．７であること、
（ｊ）上記（ｇ）項に記載の内径に対する上記（ｈ）項に記載の内径の比は、約１．２であること、
（ｋ）第１のスクリュー構成部７２の個数は、８個であること、
（ｌ）第２のスクリュー構成部７３の個数は、２個であること、
（ｍ）中間のスクリュー構成部７４の個数は、１８個であること、
（ｎ）第３、第４および第５のスクリュー構成部７４ａ、７４ｂ、７４ｃのそれぞれの個数は、６個であること、
（ｏ）第３および第５のスクリュー構成部７４ａ、７４ｃのそれぞれの個数に対する第４のスクリュー構成部７４ｂの個数の比は、１であること、
（ｐ）大径パイプ部１６の軸心方向の長さは、約２，６００ｍｍであること、および
（ｑ）上記（ｈ）項に記載の内径に対する上記（ｐ）項に記載の長さの比は、約１０であること。
【００２９】
本発明によるプラズマ還元方式の物質処理装置１の各部の寸法、寸法比などの数値についての好ましい数値範囲を列挙すれば、実用性の観点から見て一般的に、つぎの（Ａ）項〜（Ｑ）項に記載のとおりである。そして、本発明が適用される物質処理装置１には、これらの（Ａ）項〜（Ｑ）項に記載の構成のうちのいずれか１つの構成またはいずれか複数の構成もしくは全部の構成を備えているのが好ましい。なお、つぎの（Ａ）項〜（Ｑ）項におけるカッコ内に記載の数値範囲は、さらに好ましい数値範囲である。また、つぎの（Ａ）項〜（Ｑ）項の記載のそれぞれは、上記（ａ）項〜（ｑ）項の記載のそれぞれと順次対応している。
【００３０】
（Ａ）スクリュー構成部７１の傾斜のピッチ（第１のピッチＰ１および第２のピッチＰ２を含む。）のそれぞれは、６５〜１３５ｍｍ（８０〜１２０ｍｍ）の範囲であること、
（Ｂ）第４のスクリュー構成部７４ｂの配置のピッチ（換言すれば、第３のピッチＰ３）のそれぞれは、１３５〜２７０ｍｍ（１６０〜２４０ｍｍ）の範囲であること、
（Ｃ）第４のスクリュー構成部７４ｂを除くスクリュー構成部７１の配置のピッチ（換言すれば、第１のピッチＰ１および第２のピッチＰ２）は、６５〜１３５ｍｍ（８０〜１２０ｍｍ）の範囲であること、
（Ｄ）上記（Ｃ）項に記載のピッチＰ１、Ｐ２に対する上記（Ｂ）項に記載の配置のピッチＰ３の比は、１．２〜２．８（１．６〜２．４）の範囲であること、
（Ｅ）スクリュー構成部７１が設けられている部分における回転軸１２の直径は、５５〜１０５ｍｍ（６５〜９５ｍｍ）の範囲であること、
（Ｆ）回転軸１２の軸心方向から見たときのスクリュー構成部７１の直径Ｄ１は、１３５〜２７０ｍｍ（１６０〜２４０ｍｍ）の範囲であること、
（Ｇ）小径パイプ部１４、１５のそれぞれの内径は、１４０〜２８０ｍｍ（１７０〜２５０ｍｍ）の範囲であること、
（Ｈ）大径パイプ部１６の内径は、１７０〜３５０ｍｍ（２１０〜３１０ｍｍ）の範囲であること、
（Ｉ）回転軸１２の軸心方向から見たときのスクリュー構成部７４ａ、７４ｂの外周囲によって囲まれる領域の面積に対する、回転軸１２の軸心方向からみたときの大径パイプ部１６の内部空間の面積の比は、１．２〜３．２（１．４〜２．６）の範囲であること、
（Ｊ）上記（Ｇ）項に記載の内径に対する上記（Ｈ）項に記載の内径の比は、０．８〜１．６（１〜１．４）の範囲であること、
（Ｋ）第１のスクリュー構成部７２の個数は、４〜１２個（６〜１０個）の範囲であること、
（Ｌ）第２のスクリュー構成部７３の個数は、１〜４個（２〜３個）の範囲であること、
（Ｍ）中間のスクリュー構成部７４の個数は、１２〜２４個（１４〜２２個）の範囲であること、
（Ｎ）第３、第４および第５のスクリュー構成部７４ａ、７４ｂ、７４ｃのそれぞれの個数は、４〜８個（５〜７個）の範囲であること、
（Ｏ）第３および第５のスクリュー構成部７４ａ、７４ｃのそれぞれの個数に対する第４のスクリュー構成部７４ｂの個数の比は、０．６〜１．４（０．８〜１．２）の範囲であること、
（Ｐ）大径パイプ部１６の軸心方向の長さは、１，８００〜３，４００ｍｍ（２，０００〜３，１００ｍｍ）の範囲であること、および
（Ｑ）上記（Ｈ）項に記載の内径に対する上記（Ｐ）項に記載の長さの比は、６．５〜１３．５（８〜１２）の範囲であること。
【００３１】
３、物質処理方法の構成
図１〜図７に示すプラズマ還元方式の物質処理装置１を用いたプラズマ還元方式の物質処理方法について、つぎに説明する。
【００３２】
上記物質処理方法によって処理される処理対象物質は、例えば、従来は廃棄処分されていた食品廃棄物であってよい。このような食品廃棄物は、具体的には、食品生産現場や食品の加工過程においてそれぞれ発生した野菜、穀物、海藻、魚貝類、肉類などであってよい。
【００３３】
まず、物質処理装置１を順次運転状態にするとともに、その前後に、処理対象物質をホッパー４内に投入する。なお、このように運転状態にすると、電動モータ７が回転駆動されるので、この電動モータ７の回転が出力軸２２、駆動用スプロケット２３、駆動用チェーン２４および従動用スプロケット２１を介してコンベア機構６の回転軸１２に伝達されて、この回転軸１２が回転する。そして、上述のように投入された処理対象物質は、ホッパー接続用開口２７を通して上流側Ａの小径パイプ部１４内に送り込まれる。この送り込まれた処理対象物質は、第１のスクリュー構成部７２によってかきまぜられながら、この第１のスクリュー構成部７２によって大径パイプ部１６内に送り込まれる。この場合、回転軸１２（ひいては、スクリュー構成部７１）の回転数は、図示の実施例においては、例えば３０ｒ．ｐ．ｍ．であってよい。そして、上記回転数は、実用性の観点から見て一般的に、１０〜６０ｒ．ｐ．ｍ．の範囲であるのが好ましく、２０〜４５ｒ．ｐ．ｍ．の範囲であるのがさらに好ましい。また、処理対象物質が上述のように第１のスクリュー構成部７２によりかきまぜられることによって、この処理対象物質には摩擦が生じるので、プラズマがこの処理対象物質に発生する。このために、処理対象物質には上記プラズマによってエネルギーを与えられるので、処理対象物質に含まれているアミノ酸がアミノ基とカルボキシル基とに分離するとともに、このように分離したアミノ基およびカルボキシル基によって別のアミノ酸が合成される。同様に、タンパク質についても、アミノ酸Ａとアミノ酸Ｂとが結合して、Ａ−Ｂという構造の別のタンパク質が形成される。
【００３４】
上述のように常温で発生するプラズマは、非熱平衡プラズマとも呼称されるものである。この非熱平衡プラズマは、その電子温度が数万度程度でかつそのガス温度が常温である反応性プラズマの一種であって、電子とイオンと気体分子との間に熱平衡が成立していない状態のプラズマである。そして、この非熱平衡プラズマは、反応温度や圧力とは無関係に化学反応を引き起こさせるために、従来の熱化学的な方法では不可能な化学反応を実現させることができるものである。また、上記プラズマは、
【数１】
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の状態にあって、気体温度が室温程度の低温であるから、低温プラズマとも呼ばれる。
【００３５】
上流側Ａの小径パイプ部１４内には、水供給部２８から水を供給することができる。そして、このように水を供給した場合には、小径パイプ部１４内の処理対象物質中の水分の量が多くなるので、第１のスクリュー構成部７２による処理対象物質の移送が良好に行われる。また、水供給部２８から供給される水が還元水である場合には、この還元水、上述の低温プラズマ、後述の遠赤外線（具体的には、大径パイプ部１６の外周面に塗布されている耐熱塗料から放射される遠赤外線）による光電効果などによって、小径パイプ部１４、１５および大径パイプ部１６内の処理対象物質を全体として還元状態にすることができる。この結果、動きと揺らぎとを生じたアミノ酸のアミノ基とカルボキシル基との再結合が促進されて水分子が離脱するので、新たな−ＣＯ−ＮＨ−結合が生じる。そして、このような一連の反応が促進されることによって、つぎつぎと新たなアミノ酸が合成される。
【００３６】
上述のように、大径パイプ部１６内に送り込まれた処理対象物質は、まず、第３のスクリュー構成部７４ａによって、下流側Ｂに向かってこの大径パイプ部１６内を移送される。この場合、図７に示すように、大径パイプ部１６の内周面と第３のスクリュー構成部７４ａの外周囲との間には、回転軸１２の軸心方向から見たときに、大径パイプ部１６の内周面の下端から上端に向かって次第に幅が広くなるほぼリング状の空間７５が、存在している。このために、第３のスクリュー構成部７４ａの回転に伴って処理対象物質に加わる圧力が、第１のスクリュー構成部７１の回転に伴って処理対象物質に加わる圧力よりも、或る程度減少する。
【００３７】
一方、加熱槽５の加熱用内部空間６７には、図１および図２に示すヒータ機構４１、４２からの熱風がヒータ用接続パイプ４３、４４を通して導入されるので、この加熱用内部空間６７は、例えば約２００℃に保持される。このために、大径パイプ部１６の内部（特に、第４のスクリュー構成部７４ｂが設けられている領域内）の処理対象物質は、大径パイプ部１６を通して加熱されるので、平均的に約８０℃まで上昇する。また、加熱用内部空間６７が例えば約２００℃になると、光電効果によって、大径パイプ部１６の外周面に塗布されている耐熱塗料から遠赤外線が放射される。なお、加熱用内部空間６７の温度は、実用性の観点から見て一般的に、１４０℃〜２６０℃の範囲であるのが好ましく、１６０℃〜２４０℃の範囲であるのがさらに好ましい。また、大径パイプ部１６の内部（特に、第４のスクリュー構成部７４ｂが設けられている領域内）の処理対象物質の平均的な温度は、実用性の観点から見て一般的に、５５℃〜１０５℃の範囲であるのが好ましく、６５℃〜９５℃の範囲であるのがさらに好ましい。
【００３８】
上述のとおりであるから、処理対象物質に対する減圧と、耐熱塗料からの遠赤外線と、既述のような低温プラズマと、既述のような還元状態（換言すれば、還元雰囲気）とによって、処理対象物質中のアミノ酸およびタンパク質の再合成が、既述の場合とほぼ同様にまたはそれ以上に促進される。そして、処理対象物質は、大径パイプ部１６の上流側Ａの部分（換言すれば、第３のスクリュー構成部７４ａが配置されている部分）から中間の部分（換言すれば、中流の部分であって、第４のスクリュー構成部７４ｂが配置されている部分）へと送り込まれる。
【００３９】
上述のように、大径パイプ部１６の中流の部分に送り込まれた処理対象物質は、上記上流側Ａの部分の場合に較べて、さらに十分に攪拌される。また、この中流の部分においては、第４のスクリュー構成部７４ｂの配置のピッチＰ３は、第１および第３のスクリュー構成部７２、７４ａの配置のピッチＰ１、Ｐ２のそれぞれのほぼ２倍になっているから、処理対象物質に加わる圧力がさらに下降する。このために、上記中流の部分においては、処理対象物質中のアミノ酸およびタンパク質の再合成が、上記上流側Ａの部分の場合と同様にまたはそれ以上に促進される。そして、処理対象物質は、大径パイプ部１６の中流の部分から下流側Ｂの部分（換言すれば、第５のスクリュー構成部７４ｃが配置されている部分）へと送り込まれる。
【００４０】
上述のように、大径パイプ部１６の下流側Ｂの部分に送り込まれた処理対象物質は、第５のスクリュー構成部７４ｃの回転に伴って、下流側Ｂに向かってこの大径パイプ部１６内を移送される。このために、処理対象物質に加わる圧力が、或る程度上昇する。また、この下流側Ｂの部分においては、第５のスクリュー構成部７４ｃの回転に伴って、処理対象物質に摩擦が生じる。したがって、上述のようにして生成されたアミノ酸は、上述のような圧力および摩擦によって、固定される。そして、処理対象物質は、大径パイプ部１６の下流側Ｂの部分から下流側Ｂの小径パイプ部１５へと送り込まれる。
【００４１】
上述のように、下流側Ｂの小径パイプ部１５に送り込まれた処理対象物質は、第２のスクリュー構成部７３の回転に伴って、排出用パイプ部６８の排出口６６から外部に排出される。そして、ホッパー４内の処理対象物質がホッパー接続用開口２７を通して上流側Ａの小径パイプ部１４に送り込まれてから排出パイプ部６８の排出口６６から排出される平均的な時間は、例えば２〜３分間と非情に短い時間である。また、物質処理装置１によって１時間当たりに処理し得る処理対象物質の量（換言すれば、最大処理能力）は、例えば１トン／時間程度である。なお、この排出された処理対象物質（換言すれば、プラズマ還元された食品廃棄物）は、豚、牛などの飼料などに供することができる。具体的には、この処理対象物質は、比較的水分が多いので、そのままの状態でもって豚の餌にすることができる。また、処理対象物質は、乾燥させることによって水分を減少させれば、そのままの状態でもって牛の餌にすることができる。
【００４２】
以上において詳述した物質処理装置１の運転状態においては、上流側Ａの小径パイプ部１４内の臭気を含む気体は、水供給部２８、脱臭用吸い出しパイプ３０、ヒータ用接続パイプ４３および熱風導入部４５をそれぞれ通して、加熱槽５の内部空間６７に導かれる。この場合、操作レバー３１を必要に応じて操作することによって、上記臭気含有気体の流量などを調節することができる。そして、脱臭用吸い出しパイプ３０内の臭気含有気体は、ヒータ機構４１からヒータ用接続パイプ４３に送り込まれる熱風によって、このヒータ用接続パイプ４３に向かって吸い出される。また、上記臭気含有気体は、上記熱風により処理されることによって、脱臭される。
【００４３】
また、大径パイプ部１６の小孔５７から流出する水蒸気は、水蒸気回収用のカバー部材５６に回収される。そして、この回収された水蒸気は、水蒸気用吸い出しパイプ５４、ヒータ用接続パイプ４４および熱風導入部４６をそれぞれ通して、加熱槽５の内部空間６７に導かれる。この場合、操作レバー５８を必要に応じて操作することによって、上記水蒸気の流量などを調節することができる。そして、水蒸気吸い出しパイプ５４内の水蒸気は、ヒータ機構４２からヒータ用接続パイプ４４に送り込まれる熱風によって、このヒータ用接続パイプ４４に向かって吸い出される。
【００４４】
また、加熱槽５の内部空間６７に存在している高温気体は、排気口４９から排気用ダクト６１を通して加熱槽５の外部に適宜排出される。この場合、操作レバー６２を操作することによって、高温気体の排出量などを調節することができる。そして、排気用ダクト６１には、必要に応じて、排気用ファン（図示せず）を設けることができる。
【００４５】
さらに、加熱槽５の内部空間６７において大径パイプ部１６の外周囲に配設されているアース線６３は、加熱槽５の加熱用内部空間６７に存在している熱風などの高温気体がプラス電荷などによって帯電するのを防止するようにしている。
【００４６】
以上において、本発明の一実施例について詳細に説明したが、本発明は、この実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の趣旨に基づいて各種の変更および修正が可能である。
【００４７】
例えば、上述の実施例においては、回転軸１２の軸心を外筒１１の内部空間の軸心（換言すれば、外筒１１の軸心）に対して偏心させたが、場合によっては、両者の軸心を実質的に一致させることも可能である。
【符号の説明】
【００４８】
１        プラズマ還元方式の物質処理装置
５        加熱槽
６        リードスクリュー式コンベア機構
１１      外筒
１２      回転軸
１３      リードスクリュー
１４      上流側Ａの小径パイプ部
１６      大径パイプ部
６７      加熱用内部空間
７１      スクリュー構成部
７２      第１のスクリュー構成部（第１のグループのスクリュー構成部）
７４      中間のスクリュー構成部（第２のグループのスクリュー構成部）
７４ａ    第３のスクリュー構成部（第３のグループのスクリュー構成部）
７４ｂ    第４のスクリュー構成部（第４のグループのスクリュー構成部）
７４ｃ    第５のスクリュー構成部（第５のグループのスクリュー構成部）
Ａ        上流側
Ｂ        下流側
Ｐ１      第１のピッチ
Ｐ２      第２のピッチ
Ｐ３      第３のピッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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