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1. (WO2018179052) 脱煙脱臭装置
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明 細 書

発明の名称 脱煙脱臭装置

技術分野

0001  

背景技術

0002   0003   0004   0005  

先行技術文献

特許文献

0006  

発明の概要

発明が解決しようとする課題

0007   0008  

課題を解決するための手段

0009   0010   0011   0012  

発明の効果

0013   0014   0015   0016  

図面の簡単な説明

0017  

符号の説明

0018  

発明を実施するための形態

0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039  

産業上の利用可能性

0040  

請求の範囲

1   2   3   4  

図面

1   2   3   4   5   6  

明 細 書

発明の名称 : 脱煙脱臭装置

技術分野

[0001]
 本発明は、生ごみ、廃木材や廃プラスチック等の有機性廃棄物等の被処理物を熱分解する熱分解装置などの排気路に接続される脱煙脱臭装置に関する。

背景技術

[0002]
 例えば、特許文献1には、廃木材や廃プラスチック等の被処理物を加熱処理してセラミック灰にするセラミック灰の製造装置が開示されている。図6に示すように、このセラミック灰の製造装置100は、円筒型で断熱構造の加熱炉119と、加熱炉119の上位置に第1の開閉扉112を介して配置された蓋120付きの乾燥室121とを有している。加熱炉119は、天井部111に被処理物の投入口113を、高さ方向中央位置より下側の側壁114には磁界を通過した空気を取り入れる吸気口115,115aを、天井部111と吸気口115,115aとの間の側壁114には排気口116を、下部には加熱処理した被処理物のセラミック灰を排出する排出口118をそれぞれ備える。
[0003]
 また、加熱炉119内の中央部には、中央に開口を有し縮径側を下方に向けた複数のコーン部材122が、支持部材123を介して上下方向に隙間を有し、かつ側壁114の内周面とは隙間を設けて配置されており、被処理物を加熱炉119内の中央にガイドしている。吸気口115,115aは、それぞれ側壁114に水平斜め方向を向いて間隔を設けて配置されており、加熱炉119内の被処理物と側壁114との間に磁界を通過した空気の旋回流を発生させ、被処理物に磁界を通過した空気を供給して被処理物の加熱処理を行う。
[0004]
 このセラミック灰の製造装置100では、乾燥室121の第1の開閉扉112を介して加熱炉119内に投入された被処理物は、加熱炉119内で上下方向に隙間を有して配置された複数のコーン部材122によりガイドされ、被処理物と加熱炉119の側壁114との間に発生した磁界を通過した空気の旋回流は、上下のコーン部材122間の隙間を通過する際に、ガイドされている被処理物の表層部に沿うように流れるとともに、一部は隙間の上側に配置されたコーン部材122の開口からガイドされている被処理物の内部へも進入することができ、ガイドされている被処理物を均一かつ効率的に加熱処理することができる。
[0005]
 また、乾燥室121内には予め乾燥させておいた被処理物を投入するが、被処理物の加熱処理が一旦開始されると加熱炉119内で被処理物が加熱処理されるときに発生する熱が、第1の開閉扉112の仕切り板の先端に形成される隙間を介して乾燥室121内に流入してくるので、続いて処理する被処理物が乾燥状態でなくても、乾燥室121内に投入しておくと、加熱炉119内で被処理物の加熱処理を行いながら、乾燥室121内で被処理物の乾燥を同時に行うことが可能となっている。

先行技術文献

特許文献

[0006]
特許文献1 : 国際公開第2011/92847号

発明の概要

発明が解決しようとする課題

[0007]
 ところで、上記従来のセラミック灰の製造装置100では、排気口116には二次燃焼室152が設けられ、排ガス中の煤、有害成分、悪臭成分を燃焼処理して除去するようにしているが、これらの燃焼処理には別途加熱のための燃料が必要となる。また、燃焼処理では排ガス中の煤、有害成分、悪臭成分を完全に除去することが難しいという問題がある。
[0008]
 そこで、本発明においては、生ごみ、廃木材や廃プラスチック等の有機性廃棄物等の被処理物を熱分解する熱分解装置などから排出される排気に含まれる煤、有害成分や悪臭成分の燃焼処理に代わる方式により脱煙脱臭を行うことが可能な脱煙脱臭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

[0009]
 本発明の脱煙脱臭装置は、排気路に接続される脱煙脱臭装置であって、排気路内を流れる排気に対して水を噴霧する水霧処理部を有するものである。これにより、排気路内を流れる排気に噴霧された水霧により排気内に含まれる煤、有害成分や悪臭成分が除去され、脱煙脱臭が行われる。
[0010]
 ここで、水霧処理部は、排気の流れ方向を交互に下向きおよび上向きにする流路と、排気の流れ方向を上向きにする流路に対しては上方から下方へ向かって水を噴霧し、排気の流れ方向を下向きにする流路に対しては下方から上方へ向かって水を噴霧する噴霧装置と、排気の流れ方向を下向きにする流路の下部に排気中の煙を水流で絡め取る手段とを有するものであることが望ましい。これにより、排気の流れ方向を交互に下向きおよび上向きとしながら繰り返し水霧と接触させるとともに、排気中の煙を水流で絡め取ることで、排気内に含まれる煤、有害成分や悪臭成分をさらに除去することができる。
[0011]
 また、本発明の脱煙脱臭装置は、水霧処理部よりも上流側に水霧処理部に向かって排気を送出するファンを有することが望ましい。これにより、排気を水霧処理部に向かってファンにより送り込み、水霧内を突破させることで、排気内に含まれる煤、有害成分や悪臭成分を効率的に除去することができる。
[0012]
 また、本発明の脱煙脱臭装置は、水霧処理部よりも下流側に酵素水を噴霧する酵素水霧処理部を備えたものであることが望ましい。これにより、水霧と接触させることにより、排気内に含まれる煤、有害成分や悪臭成分を除去したうえで、酵素水霧内を通過させることで、臭気をさらに分解し、確実に消臭することが可能となる。

発明の効果

[0013]
(1)排気路内を流れる排気に対して水を噴霧する水霧処理部を有する脱煙脱臭装置により、排気に噴霧された水霧により脱煙脱臭が行われ、排気を無色無臭にすることが可能となる。
[0014]
(2)水霧処理部が、排気の流れ方向を交互に下向きおよび上向きにする流路と、排気の流れ方向を上向きにする流路に対しては上方から下方へ向かって水を噴霧し、排気の流れ方向を下向きにする流路に対しては下方から上方へ向かって水を噴霧する噴霧装置と、排気の流れ方向を下向きにする流路の下部に排気中の煙を水流で絡め取る手段とを有する構成により、排気内に含まれる煤、有害成分や悪臭成分をさらに除去することができる。
[0015]
(3)水霧処理部よりも上流側に水霧処理部に向かって排気を送出するファンを有する構成により、排気内に含まれる煤、有害成分や悪臭成分を効率的に除去することができる。
[0016]
(4)水霧処理部よりも下流側に酵素水を噴霧する酵素水霧処理部を備えたものであることにより、臭気をさらに分解し、確実に消臭することが可能となる。

図面の簡単な説明

[0017]
[図1] 本発明の実施の形態における熱分解装置の構成を示す概略断面図である。
[図2] 図1のII-II線断面図である。
[図3] 図1の熱分解装置の排気路に接続される脱煙脱臭装置の構成を示す概略断面図である。
[図4] フィンの形状を示す側面図である。
[図5] フィンの断面を示す図である。
[図6] 従来のセラミック灰の製造装置を示す断面図である。

符号の説明

[0018]
 1 熱分解装置
 2 材料タンク
 3 処理炉
 3A 乾燥部
 3B 熱分解部
 4 蒸気発生パイプ
 5 回転軸
 6 排気路
 10 壁
 11 断熱材
 12 円筒体
 30 棚
 31,33 アーム
 32 ロストル
 34 コック付き空気吸入口
 35 点火用バーナ
 36 ファン
 50 モータ
 60 脱煙脱臭装置
 61 流路
 62 スプレーノズル
 63A,63B フィン
 64 ファン
 65 循環式タンク
 66 スプレーノズル
 67 酵素水タンク
 68 ファン

発明を実施するための形態

[0019]
 図1は本発明の実施の形態における熱分解装置の構成を示す概略断面図、図2は図1のII-II線断面図である。
[0020]
 図1において、本発明の実施の形態における熱分解装置1は、被処理物M0が収容される材料タンク2と、材料タンク2から供給される被処理物M0を処理する処理炉3とを有する。処理炉3は円筒状であり、上部に材料タンク2から供給される被処理物M0(M1)を乾燥する乾燥部3Aを、下部に乾燥部3Aにおいて乾燥された被処理物M1(M2)を熱分解する熱分解部3Bを有する。処理炉3の壁10内には断熱材11が充填されている。なお、本実施形態における熱分解装置1が処理する被処理物M0は、生ごみ、廃木材や廃プラスチック等の有機性廃棄物等である。
[0021]
 乾燥部3Aは、円筒体12内に上下方向に間隔を設けて配置された複数の棚30を有し、熱分解部3Bから上昇した熱により棚30上の被処理物M1を乾燥するものである。なお、本実施形態においては、乾燥部3Aにおいて炭化まで行うが、炭化まで行わない場合もある。各棚30は高温耐熱ステンレス板の上面を耐火セメントによって覆うことにより形成されている。棚30は、図2に示すように、それぞれの中央部から外側に向かって放射状に形成された複数の間隙30Aを有する。各段の棚30の間隙30Aは平面視で重ならない位置となるように配設されている。
[0022]
 また、本実施形態においては、上下の棚30の間隔は20cm~30cm程度とし、各棚30の間隙30Aは棚30の面積よりも小さくして、上下の棚30間の蓄熱効果を上げている。また、相互の棚30の下面に露出された高温耐熱ステンレス板により熱を反射させることで、棚30上の被処理物M1の乾燥炭化を早めている。
[0023]
 また、乾燥部3Aは、複数の棚30のそれぞれの上部で複数の棚30の中央部回りに回転する複数のアーム31からなる第1アーム群を有する。第1アーム群は、各アーム31が各棚30上でそれぞれ回転することで、棚30上の被処理物M1を乾燥炭化しながら、複数の間隙30Aから下段の棚30へ順次落としていくものである。また、乾燥部3Aの上部には壁10を貫通して処理炉3内の排気を行う排気路6が設けられている。
[0024]
 さらに、乾燥部3Aの円筒体12の周囲には、熱分解部3Bから上昇した熱を利用して蒸気を発生させるための蒸気発生パイプ4が螺旋状に設けられている。この蒸気発生パイプ4の入口4Aおよび出口4Bには、例えば蒸気発電機(図示せず。)が接続される。
[0025]
 熱分解部3Bは、熱分解部3B内を上下方向に分割するロストル32と、ロストル32の上下で熱分解部3Bの中央部周りにそれぞれ回転する複数のアーム33からなる第2アーム群を有する。第2アーム群は、各アーム33の回転により熱分解部3B内の被処理物M2を攪拌して、その熱分解を促進する。また、ロストル32上で熱分解された被処理物M2はロストル32の格子の目から熱分解部3Bの下部へ落下する。
[0026]
 また、熱分解部3Bには、ロストル32の上下に、それぞれ空気を取り入れるコック付き空気吸入口34と、被処理物M2に点火するための点火用バーナ35と、炉内の高温空気を攪拌するためのファン36とを備えている。点火用バーナ35は運転初期に約15分程度被処理物M2の点火に使用され、点火後は熱分解部3B内の被処理物M2が継続的に熱分解する。コック付き空気吸入口34は、熱分解部3B内の被処理物M2が継続的に熱分解するように低酸素状態を維持するために使用される。低酸素状態では、被処理物M2は酸化(燃焼)に移行することなく、熱分解が進行する。
[0027]
 また、処理炉3内には、乾燥部3Aから熱分解部3Bまで鉛直方向に延びる回転軸5を有する。回転軸5は処理炉3の上方の材料タンク2内に設けられたモータ50により回転駆動される。上述の第1アーム群および第2アーム群は、この回転軸5の周りに固定され、回転軸5とともに回転する。
[0028]
 上記構成の熱分解装置1では、生ごみ、廃木材や廃プラスチック等の有機性廃棄物等の被処理物M0は、材料タンク2から処理炉3内へ供給され、熱分解部3Bから上昇した熱により乾燥部3Aにおいて乾燥炭化処理される。このとき、被処理物M1は、乾燥部3A内に上下方向に間隔を設けて配置された複数の棚30上でそれぞれ第1アーム群のアーム31により回転され、複数の棚30上で順次乾燥炭化されつつ、各棚30に放射状に形成された複数の間隙30Aから落下する。これにより、被処理物M1は乾燥部3Aにおいて短時間で効率良く乾燥炭化される。
[0029]
 そして、乾燥部3Aにおいて乾燥炭化された被処理物M1は、続けて下部の熱分解部3Bにおいて熱分解される。熱分解部3Bでは、コック付き空気吸入口34により低酸素状態が維持されるように空気が吸入されることで、熱分解部3B内の被処理物M2は酸化(燃焼)に移行することなく、熱分解が進行する。すなわち、酸素濃度の薄い状態では空気の大部分が窒素となり、熱分解部3B内は低酸素状態で燃焼が抑制され、熱分解(蒸し焼き状態)が進行する。
[0030]
 このとき、低酸素状態中の酸素分子は、燃焼(酸化)で炭素分子と化合することなく、着火により燃焼を始めた被処理物M2(有機物)の分子構造体に並進状態で衝突することにより、衝突時のポテンシャルエネルギが熱エネルギに変換され、それぞれの有機物特有の臨界温度付近(低温プラズマ状態)で熱イオン分解(化学反応を伴う分子動力学)を始める。一方、この熱イオン分解に関わらなかった酸素分子は、有機物が熱イオン分解で徐々に炭素(C)や窒素(N)などのセラミックス(灰)化される過程で、酸素分子のファンデルワールス力とその物質の壁が持っているポテンシャルエネルギで互いに引き合うことにより、また、プラズマ状態で生起する電磁界中で酸素分子が格子状(梯子状)に整列した状態で内部に閉じ込められる。これにより、強磁性を持つ磁性セラミックスが生成される。
[0031]
 熱分解部3Bのロストル32上部では、ファン36により高温空気が攪拌されながら、乾燥部3Aにおいて乾燥炭化された被処理物M2がアーム33により攪拌されて熱分解処理が促進され、炭化状態から磁性灰化が進行し、セラミック灰へ変化する。この熱分解処理では、被処理物M2の含有成分はそのままセラミック灰に残り、水分のみが蒸発する。被処理物M2がセラミック灰に変わると、容積が減少するため、セラミック灰に変わった被処理物M2の上方の被処理物M2は順次下方に移動する。
[0032]
 こうして生成されたセラミック灰は粉末状であるため、ロストル32の空隙からロストル32下部に落下する。ロストル32下部では、ファン36により高温空気が攪拌されながら、落下した被処理物M2がロストル32下部のアーム33により攪拌され、さらに熱分解処理が促進されて、さらに磁性化が進んだセラミック灰となる。
[0033]
 本実施形態における熱分解装置1では、この熱分解部3Bにおいて発生した熱が乾燥部3Aに上昇し、乾燥部3Aにおいて前述のように被処理物M1の乾燥炭化に利用されるので、被処理物を事前に乾燥することが不要となり、効率良く熱分解処理することが可能となる。また、本実施形態における熱分解装置1では、乾燥部3Aの周囲に螺旋状に設けられた蒸気発生パイプ4によりこの被処理物M1の乾燥炭化に利用される熱の排熱を利用して蒸気を発生させ、例えば蒸気発電機により発電を行うことが可能である。さらに、おの発生させた蒸気の余熱を給湯に利用することも可能である。
[0034]
 また、本実施形態における熱分解装置1の排気路6には、図3に示す脱煙脱臭装置60が接続されている。図3は図1の熱分解装置1の排気路6に接続される脱煙脱臭装置60の構成を示す概略断面図である。脱煙脱臭装置60は、排気に対して水を噴霧する水霧処理部60Aと、水霧処理部60Aを通過した排気に対して酵素水を噴霧する酵素水霧処理部60Bとを有する。
[0035]
 水霧処理部60Aは、処理炉3内からの排気の流れ方向を交互に下向きおよび上向きにする流路61と、流路61内で排煙の流れる方向に対向して水を噴霧する複数の噴霧装置としてのスプレーノズル62とを有する。スプレーノズル62は、排気の流れ方向を上向きにする流路61に対しては上方から下方へ向かって水を噴霧し、排気の流れ方向を下向きにする流路61に対しては下方から上方へ向かって水を噴霧するものである。
[0036]
 また、流路61内には、スプレーノズル62から噴霧された水霧に向かって排気を送り込むためのファン64を有する。流路61の下部には、スプレーノズル62から噴霧された廃液を回収し、スプレーノズル62で再利用するための循環式タンク65を備えている。循環式タンク65内には、光合成系酵素とHHOガス(ブラウンガス)マイクロナノバブルによる廃液浄化装置が設けられている。
[0037]
 また、排気の流れ方向を下向きする流路61の下部には排気中の煙を水流で絡め取る手段としてのフィン63A,63Bを備えている。図4はフィン63A,63Bの形状を示す側面図、図5はフィン63A,63Bの断面を示す図である。フィン63A,63Bは図5に示すような幅Aの板を角度Dで流路61内面に沿って高さBで半周捻って取り付けたものである。また、フィン63Aとフィン63Bとは流路61内で半周ずらした位置に、かつ高さCだけずらして取り付けている。なお、幅A、高さB,Cおよび角度Dは流路61の内径に応じて寸法調整を行う。
[0038]
 また、酵素水霧処理部60Bは、流路61内に酵素水を噴霧するスプレーノズル66と、スプレーノズル66に供給する酵素水を貯留する酵素水タンク67とを備えている。スプレーノズル66は、竜巻状に酵素水を噴霧するものであり、排気と酵素水とを効率良く接触させて排気内の臭気を分解する。また、酵素水霧処理部60Bの下流位置には、流路61内から排気するファン68が設けられている。
[0039]
 本実施形態における熱分解装置1の排気路6から排出される排気(排煙)には、煤、有害成分や悪臭成分が含まれており、上記構成の脱煙脱臭装置60により脱煙脱臭を行う。この脱煙脱臭装置60では、熱分解装置1の排気路6から排出される排気をファン64により水霧処理部60Aに送り込み、水霧処理部60Aのスプレーノズル62から噴霧された水霧内を突破させ、排気に含まれる煤、有害成分や悪臭成分を除去する。水霧内を突破した排気は、流路61内に設けられたフィン63A,63Bに衝突することで旋回水流となり、排気内の煤はこの水流によって絡め取られ、落下する。このような過程が、排気の流れ方向を交互に下向きおよび上向きにする流路61によって繰り返し行われる。そして、酵素水霧処理部60Bでは、排気が酵素水霧内を通過することで、臭気がさらに分解され、確実に消臭されて、ファン68により排出される。

産業上の利用可能性

[0040]
 本発明の脱煙脱臭装置は、生ごみ、廃木材や廃プラスチック等の有機性廃棄物等の被処理物を熱分解する熱分解装置などの排気路に接続される脱煙脱臭装置として有用である。特に、本発明は、加熱のために必要な燃焼処理に代わり、脱煙脱臭を行うことが可能な脱煙脱臭装置として好適である。

請求の範囲

[請求項1]
 排気路に接続される脱煙脱臭装置であって、
 前記排気路内を流れる排気に対して水を噴霧する水霧処理部を有する脱煙脱臭装置。
[請求項2]
 前記水霧処理部は、
 前記排気の流れ方向を交互に下向きおよび上向きにする流路と、
 前記排気の流れ方向を上向きにする流路に対しては上方から下方へ向かって水を噴霧し、前記排気の流れ方向を下向きにする流路に対しては下方から上方へ向かって水を噴霧する噴霧装置と、
 前記排気の流れ方向を下向きにする流路の下部に前記排気中の煙を水流で絡め取る手段とを有する
請求項1記載の脱煙脱臭装置。
[請求項3]
 前記水霧処理部よりも上流側に前記水霧処理部に向かって前記排気を送出するファンを有する請求項1または2に記載の脱煙脱臭装置。
[請求項4]
 前記水霧処理部よりも下流側に酵素水を噴霧する酵素水霧処理部を備えたものである請求項1から3のいずれかに記載の脱煙脱臭装置。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]

[ 図 5]

[ 図 6]