混合物および混合廃棄物の脱脂およびリサイクル装置
【課題】被処理物が処理される際に発生する油煙分や固形物を再利用することにより、環境汚染を防止し、省エネルギー効果を高め、安全に使用することが可能となる混合物および混合廃棄物の脱脂およびリサイクル装置を提供する。
【解決手段】外熱式ロータリーキルン炉１８を用いて混合物および混合廃棄物を過熱水蒸気により加熱処理し、その際に生成された固形物と油煙分を分離する手段２３と、前記油煙分を冷却し水分と油分に分離する手段２７と、固形物を回収し再利用する手段２５と、水分を蒸気ボイラ６の供給水の一部として使用する手段と、油分を燃焼させることにより発生した熱量を熱分解炉２２の加熱用熱源の一部として使用する手段と、前記熱分解炉２２の加熱部より発生する排気ガスを過熱水蒸気発生装置１の加熱熱源の一部として使用する手段と過熱水蒸気発生装置１より発生する排気ガスを熱分解炉２２の加熱用熱源の一部として使用する手段とを備える。
【解決手段】外熱式ロータリーキルン炉１８を用いて混合物および混合廃棄物を過熱水蒸気により加熱処理し、その際に生成された固形物と油煙分を分離する手段２３と、前記油煙分を冷却し水分と油分に分離する手段２７と、固形物を回収し再利用する手段２５と、水分を蒸気ボイラ６の供給水の一部として使用する手段と、油分を燃焼させることにより発生した熱量を熱分解炉２２の加熱用熱源の一部として使用する手段と、前記熱分解炉２２の加熱部より発生する排気ガスを過熱水蒸気発生装置１の加熱熱源の一部として使用する手段と過熱水蒸気発生装置１より発生する排気ガスを熱分解炉２２の加熱用熱源の一部として使用する手段とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、自動車産業および各種金属素材産業や金型加工産業等における、金属切削加工時に発生する、金属切粉と切削油等の混合物および混合廃棄物から前記金属切粉と切削油等を分離し、再利用したり、あるいは、例えば、金属、非鉄金属、ガラス、セラミックス、樹脂、プラスチックなどを含む各種産業廃棄物を処理し、再利用したりするものであって、近年要求がさらに高まっている、省エネルギーで、環境にやさしい混合物および混合廃棄物の処理およびリサイクル装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
上記のような処理装置の具体例が、例えば特開平０９−２４１７３４号公報に開示されている。その装置は、図２に示すように、蒸気ボイラー６、過熱水蒸気発生装置１、熱処理炉２で構成され、熱処理炉２の被処理物挿入口１０に任意に配設されている予熱装置４で、被処理物３を、事前にプレヒーティングすることによって、脱脂効果を向上させる構造となっている。
【０００３】
また、その主な動作概要は、熱処理炉２に被処理物３を送り込み、蒸気ボイラー６により発生する水蒸気を連設する過熱水蒸気発生装置１に送り込み、バーナーなどの加熱熱源７によってさらに加熱して発生した過熱水蒸気を蒸気誘導管１４で熱処理炉２に誘導し、該熱処理炉２の中の過熱水蒸気雰囲気のなかで、最適圧力（１．０〜５．０ｋｇ／ｃｍ２）、と最適温度（２００℃〜６００℃）により、ほぼ１０分〜４５分の間、被処理物３に蒸気噴射することによって、被処理物３の脱脂、焼鈍、焼き戻し、防錆を行うものである。
【０００４】
また、熱処理炉２の内部には、被処理物３を回転移動させるスパイラル状の回転棒１２が配設され、その回転スピードを調節することによって、被処理物３がスパイラル状の回転棒１２の上で、過熱水蒸気の噴射の圧力が加わり、任意に、被処理物３が位置移動することから、被処理物３の脱脂、焼鈍、焼き戻し、防錆処理などが、行われるようになっている。
【０００５】
さらに、熱処理炉２の内部の上部、下部、あるいは側面に過熱水蒸気の蒸気噴出口１３が配設され、かつ、熱処理炉２の下部に過熱水蒸気の蒸気排出口９を配設することによって、熱処理炉２の上部に集中している過熱水蒸気を熱処理炉２の下部に自動的に移動させて脱脂加工、焼鈍、焼き戻し、防錆処理などを効率化させている。
【０００６】
また、熱処理炉２から排出される過熱水蒸気を、予熱装置４に還熱パイプ８によって連携して配管することによって、排気熱を再利用し、省エネルギー効果を得つつ被処理物３の予熱ができるようにしている。さらに、下部の過熱水蒸気の排出口９から排出する過熱水蒸気を過熱水蒸気発生装置１に排気誘導管５によって、連携して配管することによって、排気熱を再利用し、省エネルギー効果をさらに向上させようとするものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来装置においては、熱処理炉２によって被処理物３が加熱処理される際に発生する油煙分と過熱水蒸気の混合排気ガスは、排気誘導管５によって過熱水蒸気発生装置１に送られ、過熱水蒸気発生装置１の過熱熱源として熱エネルギーの再利用はされるが、油煙分と過熱水蒸気の混合排気ガスは、全て大気中へ排出される構造となっているため、地球温暖化等の環境汚染を生じやすいという問題がある。
【０００８】
また、前記再利用される混合排気ガスには、比熱の大きい水蒸気が含まれているため、過熱水蒸気発生装置１内で再加熱する際に、改めて大きな熱エネルギーを必要とし、省エネルギーという観点から考えてもそれほど大きな効果があるとはいえない。
【０００９】
さらに、前記熱処理炉２は、外気と遮断されていない開放型であり、外気中の酸素と接触可能なため、例えば被処理物３が、引火性や爆発性のある場合、過大な危険を伴う恐れがあるという問題があった。
【００１０】
本発明は、上記した従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、被処理物３が処理される際に発生する油煙分や固形物を再利用することにより、環境汚染を防止し、また、前記油煙分や各部から排出される排気ガスを、本発明を稼動させるためのエネルギー源として極力再利用することにより、省エネルギー効果を高め、さらに、前記熱処理炉２を外気と遮断された密閉型とすることにより、被処理物３が、引火性や爆発性のある場合でも、安全に使用することが可能となる混合物および混合廃棄物の脱脂およびリサイクル装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の混合物および混合廃棄物の脱脂およびリサイクル装置は、上記の目的を達成するために、請求項１は、蒸気ボイラー６と加熱熱源７を有する過熱水蒸気発生装置１と、前記過熱水蒸気発生装置１から供給された過熱水蒸気により混合物および混合廃棄物１１を加熱処理する熱分解炉２と、前記熱分解炉２により生成された固形物１５と油煙分を分離する手段と、前記油煙分を冷却し水分と油分に分離する手段と、前記分離された固形物１５を回収し再利用する手段と、前記分離された水分を前記蒸気ボイラー６の供給水の一部として使用する手段と、前記分離された油分を燃焼させることにより発生した熱量を前記熱分解炉の加熱用熱源１６の一部として使用する手段と、前記熱分解炉２の加熱部より発生する排気ガスを前記過熱水蒸気発生装置１の加熱熱源７の一部として使用する手段と前記過熱水蒸気発生装置１より発生する排気ガスを前記熱分解炉の加熱用熱源１６の一部として使用する手段とを備えたことを特徴としている。
【００１２】
また請求項２は、請求項１において、前記熱分解炉２を加熱ジャケット１７を有しかつ外気と遮断された外熱式ロータリーキルン炉で構成したことを特徴としている。
【００１３】
また請求項３は、請求項１または請求項２において、前記分離された油分を乳化させる手段３９を備えたことを特徴としている。
【００１４】
また請求項４は、請求項１または請求項２または請求項３において、前記混合物および混合廃棄物１１の主な構成成分が、鉄またはその合金、銅またはその合金、アルミニュウムまたはその合金、油脂を含む液体または固体、水のいずれかを含むことを特徴としている。
【００１５】
また請求項６は、請求項１または請求項２または請求項３において、前記混合物および混合廃棄物の主な構成成分が、金属類、木類、ゴム類、プラスチック類、油脂を含む液体または固体、水のいずれかを含むことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１６】
上記構成においては、被処理物３が処理される際に発生する油煙分や固形物を再利用することにより、環境汚染を防止し、また、前記油煙分や各部から排出される排気ガスを、本発明を稼動させるためのエネルギー源として極力再利用することにより、省エネルギー効果を高め、さらに、前記熱処理炉２を外気と遮断された密閉型とすることにより、発生ガスおよび油煙が、引火性や爆発性のある場合でも、安全に使用することが可能となる混合物および混合廃棄物の脱脂およびリサイクル装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について説明する。まず、本発明の構成について説明する、図１に示すように、本発明では、熱処理炉２として外熱式のロータリーキルン炉１８を採用している。ロータリーキルン炉１８は、被処理物挿入口１０と螺旋状の送り羽の付いた供給フィーダ２０と過熱水蒸気導入口２１を有した入り側フード１９と、横置きされた回転可能な筒状のキルン本体２２と、前記キルン本体２２を外部から過熱可能とする火炎バーナー等の燃焼手段１６を有した過熱ジャケット１７と、油煙分排出口２４と固形物収納室２５を有した出側フード２３を備えている。
【００１８】
前記ロータリーキルン炉１８は、被処理物挿入口１０から投入された混合物および混合廃棄物１１が、図示されないモーターなどで回転駆動される供給フィーダ２０により順次キルン本体２２の内部へ送られ、やはり図示されない他のモーターなどでキルン本体２２が回転駆動されることにより出側フード２３の方向へ移動し、この際に、前記過熱水蒸気導入口２１から流入する過熱水蒸気と前記過熱ジャケット１７からのキルン本体２２内への放射熱により混合物および混合廃棄物１１の熱処理を行う構造である。
【００１９】
なお、前記ロータリーキルン炉１８は、キルン本体２２と、入り側フード１９および出側フード２３が当接する部位が、シールゴムなどを用いたシール構造をしており、キルン本体２２が回転稼動中であっても、外気がキルン本体２２の内部へ流入しないように配慮された密閉型として構成されている。このような構造とすることにより、外気中の酸素のキルン本体２２内部への流入を遮断することができ、例えば発生ガスおよび油煙が、引火性や爆発性のある場合でも、安全に熱処理を行うことが可能となる。
【００２０】
また、前記ロータリーキルン炉１８には、蒸気ボイラー６と火炎バーナー等の加熱熱源７を有した過熱水蒸気発生装置１が併設されており、前記過熱水蒸気発生装置１で発生した過熱水蒸気をロータリーキルン炉１８内に導入するために、過熱水蒸気発生装置１とロータリーキルン炉１８の過熱水蒸気導入口２１が、配管３０を用いて接続されている。
【００２１】
前記過熱水蒸気発生装置１は、その内部に蛇管状に構成された蒸気パイプ３３が設置されており、前記蒸気ボイラー６により発生した約１００℃〜１５０℃の温度を有する水蒸気が前記蒸気パイプ３３を通過する際に、火炎バーナー等の加熱熱源７により蒸気パイプ３３をさらに加熱し、その温度が約２００℃〜６００℃の過熱水蒸気を発生させる構造をしている。
【００２２】
また、図１に示すように、過熱水蒸気発生装置１と加熱ジャケット１７の排気ガス導入口２６を配管３１を用いて接続することにより、過熱水蒸気発生装置１で発生した排気ガスを加熱ジャケット１７内に導入し、熱源として再利用している。さらに、前記加熱ジャケット１７で発生した排気ガスを前記過熱水蒸気発生装置１内に導入し、熱源として再利用するために、加熱ジャケット１７の排気ガス排出口９と過熱水蒸気発生装置１が配管３２を用いて接続されている。
【００２３】
このような構造とすることにより、本発明は、従来捨てられていた排気ガス等の余剰熱源を、本発明を稼動させるためのエネルギー源として極力再利用することが可能となり、省エネルギー化を図ることが可能となる。また、本発明は、前記従来捨てられていた排気ガス等の余剰熱源が、大気中に排出される量を極力少なくすることが可能となり、地球温暖化等の環境汚染を防止することが可能となる。
【００２４】
さらに、前記ロータリーキルン炉１８は、加熱処理の際に発生する油煙分を冷却し液化させるための、例えばラジエーター構造等を有する油煙分冷却手段２７が配管３３を用いて接続され、また、前記油煙分冷却手段２７には、前記液化した油煙分を水分と油分に分離させるための水分・油分分離手段２８が配管３４を用いて接続されている。
【００２５】
またさらに、前記水分・油分分離手段２８には、分離された油分を燃焼させ前記加熱ジャケット１７の加熱用熱源として再利用するために、火炎バーナー等の燃焼手段１６が配管３５を用いて接続され、かつ分離された水分を蒸気ボイラー６の供給水として再利用するために、給水タンク２９が配管３６を用いて接続され、前記給水タンク２９は前記蒸気ボイラー６に供給水を供給するために、配管３７を用いて接続された構造としてある。
【００２６】
なお、既述された各配管３０、３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７は、その規模、材質、形状等が、それぞれを通過する液体や気体の形態に応じて適宜選定され、また、従来から行われているように、図示されない流体ポンプや送風機並びにダンパー等を適宜配設することにより、流量、流速等を調節し、本発明が円滑に機能するように配慮された構造とすると良い。
【００２７】
このような構造とすることにより、本発明は、廃棄されていた油煙分を回収しさらに水分と油分に分離し、前記水分は本発明の蒸気ボイラー６の供給水として再利用し、前記油分はさらに燃焼させることにより本発明を稼動させるためのエネルギー源として極力再利用することが可能となり、省エネルギー、省資源およびリサイクル化を図ることが可能となる。また、当然のことながら、省エネルギーで、省資源およびリサイクル可能であるという理由により、本発明を稼動させるためのランニングコストを低減させるという利点が生じることは明白である。
【００２８】
次に、本発明の稼動状態および使用方法について説明する。まず図１において、蒸気ボイラー６は、給水タンク２９から供給される供給水を、その温度が約１００℃〜１５０℃の水蒸気として過熱水蒸気発生装置１に送り出す。前記過熱水蒸気発生装置１の内部には螺旋状に構成された蒸気パイプ３３が設置されており、前記蒸気ボイラー６から送られてきた水蒸気は、前記蒸気パイプ３３を通過する際に、火炎バーナー等で構成された加熱熱源７により、さらに加熱され、その結果、その温度が約２００℃〜６００℃の過熱水蒸気として成生され、配管３０を通じてロータリーキルン炉１８の内部に導入される。
【００２９】
前記ロータリーキルン炉１８に設置されている加熱ジャケット１７内部には、火炎バーナー等で構成された燃焼手段１６によって発生した、熱ガスが加熱ガス導入口２６から高温の状態に保たれている。
【００３０】
ここで、前記加熱ジャケット１７には排気ガス排出口９が設けられており、ここから排気ガスとして排出されるが、まだ十分な余剰熱エネルギーを有している。
【００３１】
従来技術では、この排気ガスを大気中に無為に放出していたが、本発明では、前記排出口９と過熱水蒸気発生装置１を配管３２を用いて接続し、前記加熱ジャケット１７からの排気ガスを過熱水蒸気発生装置１に還流させることにより、加熱用熱源として再利用している。
【００３２】
即ち、前記還流させられた排気ガスは、既述の如く十分な余剰熱エネルギーを有しているため、過熱水蒸気発生装置１に併設されている加熱熱源７の加熱能力を補助することになり、従って加熱用燃料を節約し、かつ、大気中に排出される排気ガスの量を極力少なくすることが可能となる。これは、本発明が、省エネルギー、省資源および環境汚染防止に大きく寄与することを示している。
【００３３】
またここで、前記過熱水蒸気発生装置１の内部には、加熱ジャケット１７から還流した排気ガスと加熱熱源７によって発生した、高熱ガスの放射熱および伝導熱により、前記蒸気パイプ３３内部に過熱水蒸気を発生させている。
【００３４】
前記高熱ガスは、前記蒸気パイプ３３を加熱した後、過熱水蒸気発生装置１から排気ガスとして排出されるが、この時点での前記排気ガスの温度は、低下しているが、まだ十分な余剰熱エネルギーを有している。
【００３５】
従来技術では、この排気ガスを大気中に無為に放出していたが、本発明では過熱水蒸気発生装置１と加熱ジャケット１７の加熱ガス導入口２６を、配管３１を用いて接続し、前記過熱水蒸気発生装置１からの排気ガスを加熱ジャケット１７内に還流させることにより、前記加熱ジャケット１７の加熱用熱源として再利用している。
【００３６】
即ち、加熱ジャケット１７内に還流させられた前記過熱水蒸気発生装置１からの排気ガスは、既述の如く十分な余剰熱エネルギーを有しているため、加熱ジャケット１７に併設されている燃焼手段１６の加熱能力を補助することになり、従って加熱用燃料を節約し、かつ、大気中に排出される排気ガスの量を極力少なくすることが可能となる。これは、本発明が、省エネルギー、省資源および環境汚染防止に大きく寄与することを示している。
【００３７】
次に、被処理物挿入口１０から混合物および混合廃棄物１１が投入されると、供給フィーダ２０によりキルン本体２２の内部へと順次送られる。キルン本体２２の内部は、既述の如く、既に高温の状態に保たれているので、混合物および混合廃棄物１１がキルン本体２２に投入されても、キルン本体２２内の温度低下は僅少に抑えられる。また、キルン本体２２は回転駆動されているので、混合物および混合廃棄物１１は出側フード２３の方向へ順次移動して行くが、この際に、前記混合物および混合廃棄物１１は、過熱水蒸気導入口２１から流入する過熱水蒸気の雰囲気にさらされ、熱処理が行われる。
【００３８】
ところで、過熱水蒸気の保有する熱量は、５００℃の場合約２２９ｋｃａｌ／ｍ３であり、従来より使用されている、熱風の保有する約５７ｋｃａｌ／ｍ３と比較して、約４倍の熱量を保有している。従って、その高い保有顕熱により、処理時間の大幅な短縮が可能となる。
【００３９】
また、過熱水蒸気を使用した場合、洗剤や溶剤を使用せずに、被処理物の洗浄や脱脂が可能となるため、前記洗剤や溶剤を管理し、取り扱うための設備が不要となり、設備費の低減が可能となる。またさらに、過熱水蒸気雰囲気は、無酸素雰囲気であるため、被処理物３を酸化させることが無く、また、発火あるいは引火させる恐れもないという特徴を持つ。
【００４０】
前記のような特徴を持つ過熱水蒸気雰囲気に、前記混合物および混合廃棄物１１がさらされると、前記混合物および混合廃棄物１１を構成している固形分１５から、水分と油分が、気体である油煙分となって分離する。
【００４１】
ここで、前記固形分が金属である場合は、酸化されること無く生成されるので、通常はそのままリサイクル使用が可能であるが、必要に応じて分別や再溶融等の２次加工を行うと良い。また、前記固形分がプラスチックなどの有機化合物である場合は、燃焼すること無く、過熱水蒸気によって熱分解、分離され、油煙分として、出側フード２３の上方に設置された油煙分排出口２４から排出され、配管３３を通して油煙分冷却手段２７内に導入される。前記油煙分冷却手段２７は、従来より使用されているラジエーター構造等を用いて構成されており、前記導入された油煙分は、前記油煙分冷却手段２７によって、ほぼ常温にまで冷却され、液状となる。
【００４２】
以上のようにして、過熱水蒸気によって処理された固形分１５は、出側フード２３の方向へ順次移動して行き、キルン本体２２の終端部に達すると、出側フード２３の下方に設置された固形物収納室２５に落下回収される。固形物収納室２５には、図示されない密閉蓋等を有した取り出し口等が適宜設けられており、前記固形分１５をリサイクルし易いように配慮されている。
【００４３】
前記液状となった油煙分は、配管３４を通して水分・油分分離手段２８内に導入される。前記水分・油分分離手段２８は、従来より使用されている比重差分離法等を用いて構成されており、前記液状となった油煙分は、水分と油分に分離される。
【００４４】
ここで、好ましくは、前記分離された水分の純度が低いと判断される場合には、従来より使用されている、浄水器等を内設し、水分の純度を高めると良い。またここで、好ましくは、前記分離された油分に異物が含まれ易いと判断される場合には、従来より使用されているフィルター装置等を内設し、油分の純度を高めると良い。
【００４５】
さらに、前記分離された水分は、配管３６を通して給水タンク２９内に導入される。給水タンク２９は、配管３７によって、蒸気ボイラー６と接続されており、過熱水蒸気の源となる供給水を供給している。このような構造とすることにより、前記分離された水分を供給水の一部として再利用することが可能となる。また、配管３６と油分乳化手段３９を配管４０で接続することにより、さらに水資源の節約を図ることができる。
【００４６】
ここで、例えば、本発明による混合物および混合廃棄物１１の処理能力を１５ｔ／時間と設定すると、必要な供給水の必要量は約２００Ｌ／時間であるが、この内、前記再利用される水分の量は約１００Ｌ／時間であるので、供給水の使用量を従来の半分程度にすることが可能である。これは、本発明が、省エネルギー、省資源および環境汚染防止に大きく寄与することを示している。
【００４７】
また、前記分離された油分は、配管３５を通して燃焼手段１６内に導入される。前記燃焼手段１６は従来より使用されている、火炎バーナー等で構成されており、加熱ジャケット１７内に加熱ガス導入口２６を通して被処理物の最適温度に制御している。このような構造とすることにより、前記分離された油分を前記燃焼手段１６の燃料の一部として再利用することが可能となり、燃料資源の節約を図ることができる。これは、本発明が、省エネルギー、省資源および環境汚染防止に大きく寄与することを示している。
【００４８】
ところで、前記分離された油分の純度が十分に高くない場合、そのまま前記燃焼手段１６の燃料の一部として使用すると不完全燃焼を起こし、前記過熱ジャケット１７内に十分な高温ガスを供給することができなくなる可能性があるが、この場合は、図３に示すように、前記水分・油分分離手段２８と前記燃焼手段１６との間に、配管３８および油分乳化手段３９を追加設置すると良い。
【００４９】
ここで、前記油分乳化手段３９は、いわゆる、エマルジョン燃料を生成する装置である。即ち、前記分離された油分に水を３％〜３０％混入させることにより乳化させ、微細な水粒子を含むＷ／０型（Ｗａｔｅｒ ｉｎ ｏｉｌ）エマルジョン燃料を生成するものである。
【００５０】
前記エマルジョン燃料は、これを前記燃焼手段１６内で燃焼させる際に、バーナーより噴霧された油滴中の水粒子が燃焼室内温度により、急速に気化し、この気化した水蒸気が外側の油を拡散させ粉砕する。この現象を「微爆」といい、周囲の油滴をさらに微粒化して、燃焼用空気との混合効率を向上させることによって、燃焼状態をより完全にし、燃焼を促進させることができる。
【００５１】
従来の燃焼方法では、油分を完全燃焼させるためには、理論空気量の１．２〜１．５倍の過剰空気を必要とするが、このため、排気による熱ロスは、油分の持っているエネルギーの１５％〜４０％に達する。
【００５２】
しかしながら、本発明のように、油分をエマルジョン化して燃焼させることにより、非常に少ない空気で完全燃焼させることが可能となる。これは前述の如く、油中に分散している水の微粒子が、燃焼室内で瞬時に爆発気化し、油粒子をさらに微細に分割し、飛散させ、酸素との接触を助けるためである。そのため過剰空気を従来燃焼の場合の１／２以下に抑えることができる。これにより、燃焼効率を向上させ、ＮＯｘ（窒素酸化物）を抑制し、煤塵を低減させるという効果を生じる。これは、本発明が、省エネルギー、省資源および環境汚染防止に大きく寄与することを示している。
【００５３】
次に、本発明によって処理される混合物および混合廃棄物１１について説明する。前記混合物および混合廃棄物１１として最適なものは、例えば、自動車産業および各種金属素材産業や金型加工産業等における、金属切削加工時に発生する、金属切粉と切削油等の混合物および混合廃棄物である。これらの混合物および混合廃棄物は、主な構成成分として、鉄またはその合金、銅またはその合金、アルミニュウムまたはその合金、油脂を含む液体または固体、水のいずれかを含む場合が通常である。本発明は、既に説明したように、これらの混合物および混合廃棄物を処理し、リサイクルする装置として最適であることは明白である。
【００５４】
また、本発明によって処理される前記混合物および混合廃棄物１１として最適なものは、例えば、金属、非鉄金属、ガラス、セラミックス、樹脂、プラスチックなどを含む各種産業廃棄物等である。これらの混合物および混合廃棄物は、主な構成成分として、金属類、木類、ゴム類、プラスチック類、油脂を含む液体または固体、水のいずれかを含む場合が通常である。本発明は、既に説明したように、これらの混合物および混合廃棄物を処理し、リサイクルする装置として最適であることは明白である。
【００５５】
以上のことより明らかなように、本発明は、被処理物３が処理される際に発生する油煙分や固形物を再利用することにより、環境汚染を防止し、また、前記油煙分や各部から排出される排気ガスを、本発明を稼動させるためのエネルギー源として極力再利用することにより、省エネルギー効果を高めることが可能となる混合物および混合廃棄物の脱脂およびリサイクル装置を提供することができる。
【００５６】
即ち、本発明は、従来捨てられていた、加熱ジャケット１７から排出される排気ガスを過熱水蒸気発生装置１に還流させることにより、加熱用熱源として再利用し、さらに、前記過熱水蒸気発生装置１からの排気ガスを加熱ジャケット１７内に還流させることにより、前記加熱ジャケット１７の加熱用熱源として再利用しているので、これら排気ガス等の余剰熱源を、本発明を稼動させるためのエネルギー源として極力再利用することが可能となり、省エネルギー化を図ることが可能となる混合物および混合廃棄物の脱脂およびリサイクル装置を提供することができる。
【００５７】
また本発明は、前記従来捨てられていた排気ガス等の余剰熱源が、大気中に排出される量を極力少なくすることが可能となり、地球温暖化等の環境汚染を防止することが可能となる混合物および混合廃棄物の脱脂およびリサイクル装置を提供することができる。
【００５８】
また本発明は、廃棄されていた油煙分を回収しさらに水分と油分に分離し、前記水分は本発明の蒸気ボイラー６の供給水および回収油の乳化用水分として再利用し、前記油分はさらに燃焼させることにより本発明を稼動させるためのエネルギー源として極力再利用することが可能となり、省エネルギー化、省資源およびリサイクル化を図ることが可能となる混合物および混合廃棄物の脱脂およびリサイクル装置を提供することができる。また、当然のことながら、省エネルギーで、省資源およびリサイクル可能であるという理由により、本発明を稼動させるためのランニングコストを低減させるという利点を生じることは明白であり、これは、本発明が、省エネルギー、省資源および環境汚染防止に大きく寄与することを示している。
【００５９】
また本発明は、過熱水蒸気を使用しているため、洗剤や溶剤を使用せずに、被処理物の洗浄や脱脂が可能となるため、前記洗剤や溶剤を管理し、取り扱うための設備が不要となり、設備費の低減が可能となる混合物および混合廃棄物の脱脂およびリサイクル装置を提供することができる。
【００６０】
またさらに、過熱水蒸気雰囲気は、無酸素雰囲気であるため、被処理物を酸化させることが無く、また、発火あるいは引火させる恐れもないので、本発明は、安全に使用することが可能となる混合物および混合廃棄物の脱脂およびリサイクル装置を提供することができる。
【００６１】
また本発明は、油分乳化手段３９を備え、油分をエマルジョン化して燃焼させることにより、非常に少ない空気で完全燃焼させることが可能となるので、燃焼効率を向上させ、ＮＯｘ（窒素酸化物）を抑制し、煤塵を低減させるという効果を生じる。これは、本発明が、省エネルギー、省資源および環境汚染防止に大きく寄与することを示している。
【００６２】
よって本発明は、従来の問題点を解消した混合物および混合廃棄物の脱脂およびリサイクル装置として、工業的価値はきわめて大きい。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の一実施例における混合物および混合廃棄物の脱脂およびリサイクル装置を示す全体面図である。
【図２】従来の混合物および混合廃棄物の脱脂およびリサイクル装置を示す全体面図である。
【図３】本発明の他の実施例における混合物および混合廃棄物の脱脂およびリサイクル装置を示す全体面図である。
【符号の説明】
【００６８】
１ 過熱水蒸気発生装置
２ 熱処理炉
３ 被処理物
４ 予熱装置
５ 排気誘導管５
６ 蒸気ボイラー
７ 加熱熱源
８ 還熱パイプ
９ 排出口
１０ 被処理物挿入口
１１ 混合物および混合廃棄物
１２ スパイラル状の回転棒
１３ 蒸気噴出口
１４ 蒸気誘導管
１５ 固形物
１６ 燃焼手段
１７ 加熱ジャケット
１８ ロータリーキルン炉
１９ 入り側フード
２０ 供給フィーダ
２１ 過熱水蒸気導入口
２２ キルン本体
２３ 出側フード
２４ 油煙分排出口
２５ 固形物収納室
２６ 加熱ガス導入口
２７ 油煙分冷却手段
２８ 水分・油分分離手段
２９ 給水タンク
３０ 配管
３１ 配管
３２ 配管
３３ 配管
３４ 配管
３５ 配管
３６ 配管
３７ 配管
３８ 配管
３９ 油分乳化手段
４０ 配管
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、自動車産業および各種金属素材産業や金型加工産業等における、金属切削加工時に発生する、金属切粉と切削油等の混合物および混合廃棄物から前記金属切粉と切削油等を分離し、再利用したり、あるいは、例えば、金属、非鉄金属、ガラス、セラミックス、樹脂、プラスチックなどを含む各種産業廃棄物を処理し、再利用したりするものであって、近年要求がさらに高まっている、省エネルギーで、環境にやさしい混合物および混合廃棄物の処理およびリサイクル装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
上記のような処理装置の具体例が、例えば特開平０９−２４１７３４号公報に開示されている。その装置は、図２に示すように、蒸気ボイラー６、過熱水蒸気発生装置１、熱処理炉２で構成され、熱処理炉２の被処理物挿入口１０に任意に配設されている予熱装置４で、被処理物３を、事前にプレヒーティングすることによって、脱脂効果を向上させる構造となっている。
【０００３】
また、その主な動作概要は、熱処理炉２に被処理物３を送り込み、蒸気ボイラー６により発生する水蒸気を連設する過熱水蒸気発生装置１に送り込み、バーナーなどの加熱熱源７によってさらに加熱して発生した過熱水蒸気を蒸気誘導管１４で熱処理炉２に誘導し、該熱処理炉２の中の過熱水蒸気雰囲気のなかで、最適圧力（１．０〜５．０ｋｇ／ｃｍ２）、と最適温度（２００℃〜６００℃）により、ほぼ１０分〜４５分の間、被処理物３に蒸気噴射することによって、被処理物３の脱脂、焼鈍、焼き戻し、防錆を行うものである。
【０００４】
また、熱処理炉２の内部には、被処理物３を回転移動させるスパイラル状の回転棒１２が配設され、その回転スピードを調節することによって、被処理物３がスパイラル状の回転棒１２の上で、過熱水蒸気の噴射の圧力が加わり、任意に、被処理物３が位置移動することから、被処理物３の脱脂、焼鈍、焼き戻し、防錆処理などが、行われるようになっている。
【０００５】
さらに、熱処理炉２の内部の上部、下部、あるいは側面に過熱水蒸気の蒸気噴出口１３が配設され、かつ、熱処理炉２の下部に過熱水蒸気の蒸気排出口９を配設することによって、熱処理炉２の上部に集中している過熱水蒸気を熱処理炉２の下部に自動的に移動させて脱脂加工、焼鈍、焼き戻し、防錆処理などを効率化させている。
【０００６】
また、熱処理炉２から排出される過熱水蒸気を、予熱装置４に還熱パイプ８によって連携して配管することによって、排気熱を再利用し、省エネルギー効果を得つつ被処理物３の予熱ができるようにしている。さらに、下部の過熱水蒸気の排出口９から排出する過熱水蒸気を過熱水蒸気発生装置１に排気誘導管５によって、連携して配管することによって、排気熱を再利用し、省エネルギー効果をさらに向上させようとするものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来装置においては、熱処理炉２によって被処理物３が加熱処理される際に発生する油煙分と過熱水蒸気の混合排気ガスは、排気誘導管５によって過熱水蒸気発生装置１に送られ、過熱水蒸気発生装置１の過熱熱源として熱エネルギーの再利用はされるが、油煙分と過熱水蒸気の混合排気ガスは、全て大気中へ排出される構造となっているため、地球温暖化等の環境汚染を生じやすいという問題がある。
【０００８】
また、前記再利用される混合排気ガスには、比熱の大きい水蒸気が含まれているため、過熱水蒸気発生装置１内で再加熱する際に、改めて大きな熱エネルギーを必要とし、省エネルギーという観点から考えてもそれほど大きな効果があるとはいえない。
【０００９】
さらに、前記熱処理炉２は、外気と遮断されていない開放型であり、外気中の酸素と接触可能なため、例えば被処理物３が、引火性や爆発性のある場合、過大な危険を伴う恐れがあるという問題があった。
【００１０】
本発明は、上記した従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、被処理物３が処理される際に発生する油煙分や固形物を再利用することにより、環境汚染を防止し、また、前記油煙分や各部から排出される排気ガスを、本発明を稼動させるためのエネルギー源として極力再利用することにより、省エネルギー効果を高め、さらに、前記熱処理炉２を外気と遮断された密閉型とすることにより、被処理物３が、引火性や爆発性のある場合でも、安全に使用することが可能となる混合物および混合廃棄物の脱脂およびリサイクル装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の混合物および混合廃棄物の脱脂およびリサイクル装置は、上記の目的を達成するために、請求項１は、蒸気ボイラー６と加熱熱源７を有する過熱水蒸気発生装置１と、前記過熱水蒸気発生装置１から供給された過熱水蒸気により混合物および混合廃棄物１１を加熱処理する熱分解炉２と、前記熱分解炉２により生成された固形物１５と油煙分を分離する手段と、前記油煙分を冷却し水分と油分に分離する手段と、前記分離された固形物１５を回収し再利用する手段と、前記分離された水分を前記蒸気ボイラー６の供給水の一部として使用する手段と、前記分離された油分を燃焼させることにより発生した熱量を前記熱分解炉の加熱用熱源１６の一部として使用する手段と、前記熱分解炉２の加熱部より発生する排気ガスを前記過熱水蒸気発生装置１の加熱熱源７の一部として使用する手段と前記過熱水蒸気発生装置１より発生する排気ガスを前記熱分解炉の加熱用熱源１６の一部として使用する手段とを備えたことを特徴としている。
【００１２】
また請求項２は、請求項１において、前記熱分解炉２を加熱ジャケット１７を有しかつ外気と遮断された外熱式ロータリーキルン炉で構成したことを特徴としている。
【００１３】
また請求項３は、請求項１または請求項２において、前記分離された油分を乳化させる手段３９を備えたことを特徴としている。
【００１４】
また請求項４は、請求項１または請求項２または請求項３において、前記混合物および混合廃棄物１１の主な構成成分が、鉄またはその合金、銅またはその合金、アルミニュウムまたはその合金、油脂を含む液体または固体、水のいずれかを含むことを特徴としている。
【００１５】
また請求項６は、請求項１または請求項２または請求項３において、前記混合物および混合廃棄物の主な構成成分が、金属類、木類、ゴム類、プラスチック類、油脂を含む液体または固体、水のいずれかを含むことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１６】
上記構成においては、被処理物３が処理される際に発生する油煙分や固形物を再利用することにより、環境汚染を防止し、また、前記油煙分や各部から排出される排気ガスを、本発明を稼動させるためのエネルギー源として極力再利用することにより、省エネルギー効果を高め、さらに、前記熱処理炉２を外気と遮断された密閉型とすることにより、発生ガスおよび油煙が、引火性や爆発性のある場合でも、安全に使用することが可能となる混合物および混合廃棄物の脱脂およびリサイクル装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について説明する。まず、本発明の構成について説明する、図１に示すように、本発明では、熱処理炉２として外熱式のロータリーキルン炉１８を採用している。ロータリーキルン炉１８は、被処理物挿入口１０と螺旋状の送り羽の付いた供給フィーダ２０と過熱水蒸気導入口２１を有した入り側フード１９と、横置きされた回転可能な筒状のキルン本体２２と、前記キルン本体２２を外部から過熱可能とする火炎バーナー等の燃焼手段１６を有した過熱ジャケット１７と、油煙分排出口２４と固形物収納室２５を有した出側フード２３を備えている。
【００１８】
前記ロータリーキルン炉１８は、被処理物挿入口１０から投入された混合物および混合廃棄物１１が、図示されないモーターなどで回転駆動される供給フィーダ２０により順次キルン本体２２の内部へ送られ、やはり図示されない他のモーターなどでキルン本体２２が回転駆動されることにより出側フード２３の方向へ移動し、この際に、前記過熱水蒸気導入口２１から流入する過熱水蒸気と前記過熱ジャケット１７からのキルン本体２２内への放射熱により混合物および混合廃棄物１１の熱処理を行う構造である。
【００１９】
なお、前記ロータリーキルン炉１８は、キルン本体２２と、入り側フード１９および出側フード２３が当接する部位が、シールゴムなどを用いたシール構造をしており、キルン本体２２が回転稼動中であっても、外気がキルン本体２２の内部へ流入しないように配慮された密閉型として構成されている。このような構造とすることにより、外気中の酸素のキルン本体２２内部への流入を遮断することができ、例えば発生ガスおよび油煙が、引火性や爆発性のある場合でも、安全に熱処理を行うことが可能となる。
【００２０】
また、前記ロータリーキルン炉１８には、蒸気ボイラー６と火炎バーナー等の加熱熱源７を有した過熱水蒸気発生装置１が併設されており、前記過熱水蒸気発生装置１で発生した過熱水蒸気をロータリーキルン炉１８内に導入するために、過熱水蒸気発生装置１とロータリーキルン炉１８の過熱水蒸気導入口２１が、配管３０を用いて接続されている。
【００２１】
前記過熱水蒸気発生装置１は、その内部に蛇管状に構成された蒸気パイプ３３が設置されており、前記蒸気ボイラー６により発生した約１００℃〜１５０℃の温度を有する水蒸気が前記蒸気パイプ３３を通過する際に、火炎バーナー等の加熱熱源７により蒸気パイプ３３をさらに加熱し、その温度が約２００℃〜６００℃の過熱水蒸気を発生させる構造をしている。
【００２２】
また、図１に示すように、過熱水蒸気発生装置１と加熱ジャケット１７の排気ガス導入口２６を配管３１を用いて接続することにより、過熱水蒸気発生装置１で発生した排気ガスを加熱ジャケット１７内に導入し、熱源として再利用している。さらに、前記加熱ジャケット１７で発生した排気ガスを前記過熱水蒸気発生装置１内に導入し、熱源として再利用するために、加熱ジャケット１７の排気ガス排出口９と過熱水蒸気発生装置１が配管３２を用いて接続されている。
【００２３】
このような構造とすることにより、本発明は、従来捨てられていた排気ガス等の余剰熱源を、本発明を稼動させるためのエネルギー源として極力再利用することが可能となり、省エネルギー化を図ることが可能となる。また、本発明は、前記従来捨てられていた排気ガス等の余剰熱源が、大気中に排出される量を極力少なくすることが可能となり、地球温暖化等の環境汚染を防止することが可能となる。
【００２４】
さらに、前記ロータリーキルン炉１８は、加熱処理の際に発生する油煙分を冷却し液化させるための、例えばラジエーター構造等を有する油煙分冷却手段２７が配管３３を用いて接続され、また、前記油煙分冷却手段２７には、前記液化した油煙分を水分と油分に分離させるための水分・油分分離手段２８が配管３４を用いて接続されている。
【００２５】
またさらに、前記水分・油分分離手段２８には、分離された油分を燃焼させ前記加熱ジャケット１７の加熱用熱源として再利用するために、火炎バーナー等の燃焼手段１６が配管３５を用いて接続され、かつ分離された水分を蒸気ボイラー６の供給水として再利用するために、給水タンク２９が配管３６を用いて接続され、前記給水タンク２９は前記蒸気ボイラー６に供給水を供給するために、配管３７を用いて接続された構造としてある。
【００２６】
なお、既述された各配管３０、３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７は、その規模、材質、形状等が、それぞれを通過する液体や気体の形態に応じて適宜選定され、また、従来から行われているように、図示されない流体ポンプや送風機並びにダンパー等を適宜配設することにより、流量、流速等を調節し、本発明が円滑に機能するように配慮された構造とすると良い。
【００２７】
このような構造とすることにより、本発明は、廃棄されていた油煙分を回収しさらに水分と油分に分離し、前記水分は本発明の蒸気ボイラー６の供給水として再利用し、前記油分はさらに燃焼させることにより本発明を稼動させるためのエネルギー源として極力再利用することが可能となり、省エネルギー、省資源およびリサイクル化を図ることが可能となる。また、当然のことながら、省エネルギーで、省資源およびリサイクル可能であるという理由により、本発明を稼動させるためのランニングコストを低減させるという利点が生じることは明白である。
【００２８】
次に、本発明の稼動状態および使用方法について説明する。まず図１において、蒸気ボイラー６は、給水タンク２９から供給される供給水を、その温度が約１００℃〜１５０℃の水蒸気として過熱水蒸気発生装置１に送り出す。前記過熱水蒸気発生装置１の内部には螺旋状に構成された蒸気パイプ３３が設置されており、前記蒸気ボイラー６から送られてきた水蒸気は、前記蒸気パイプ３３を通過する際に、火炎バーナー等で構成された加熱熱源７により、さらに加熱され、その結果、その温度が約２００℃〜６００℃の過熱水蒸気として成生され、配管３０を通じてロータリーキルン炉１８の内部に導入される。
【００２９】
前記ロータリーキルン炉１８に設置されている加熱ジャケット１７内部には、火炎バーナー等で構成された燃焼手段１６によって発生した、熱ガスが加熱ガス導入口２６から高温の状態に保たれている。
【００３０】
ここで、前記加熱ジャケット１７には排気ガス排出口９が設けられており、ここから排気ガスとして排出されるが、まだ十分な余剰熱エネルギーを有している。
【００３１】
従来技術では、この排気ガスを大気中に無為に放出していたが、本発明では、前記排出口９と過熱水蒸気発生装置１を配管３２を用いて接続し、前記加熱ジャケット１７からの排気ガスを過熱水蒸気発生装置１に還流させることにより、加熱用熱源として再利用している。
【００３２】
即ち、前記還流させられた排気ガスは、既述の如く十分な余剰熱エネルギーを有しているため、過熱水蒸気発生装置１に併設されている加熱熱源７の加熱能力を補助することになり、従って加熱用燃料を節約し、かつ、大気中に排出される排気ガスの量を極力少なくすることが可能となる。これは、本発明が、省エネルギー、省資源および環境汚染防止に大きく寄与することを示している。
【００３３】
またここで、前記過熱水蒸気発生装置１の内部には、加熱ジャケット１７から還流した排気ガスと加熱熱源７によって発生した、高熱ガスの放射熱および伝導熱により、前記蒸気パイプ３３内部に過熱水蒸気を発生させている。
【００３４】
前記高熱ガスは、前記蒸気パイプ３３を加熱した後、過熱水蒸気発生装置１から排気ガスとして排出されるが、この時点での前記排気ガスの温度は、低下しているが、まだ十分な余剰熱エネルギーを有している。
【００３５】
従来技術では、この排気ガスを大気中に無為に放出していたが、本発明では過熱水蒸気発生装置１と加熱ジャケット１７の加熱ガス導入口２６を、配管３１を用いて接続し、前記過熱水蒸気発生装置１からの排気ガスを加熱ジャケット１７内に還流させることにより、前記加熱ジャケット１７の加熱用熱源として再利用している。
【００３６】
即ち、加熱ジャケット１７内に還流させられた前記過熱水蒸気発生装置１からの排気ガスは、既述の如く十分な余剰熱エネルギーを有しているため、加熱ジャケット１７に併設されている燃焼手段１６の加熱能力を補助することになり、従って加熱用燃料を節約し、かつ、大気中に排出される排気ガスの量を極力少なくすることが可能となる。これは、本発明が、省エネルギー、省資源および環境汚染防止に大きく寄与することを示している。
【００３７】
次に、被処理物挿入口１０から混合物および混合廃棄物１１が投入されると、供給フィーダ２０によりキルン本体２２の内部へと順次送られる。キルン本体２２の内部は、既述の如く、既に高温の状態に保たれているので、混合物および混合廃棄物１１がキルン本体２２に投入されても、キルン本体２２内の温度低下は僅少に抑えられる。また、キルン本体２２は回転駆動されているので、混合物および混合廃棄物１１は出側フード２３の方向へ順次移動して行くが、この際に、前記混合物および混合廃棄物１１は、過熱水蒸気導入口２１から流入する過熱水蒸気の雰囲気にさらされ、熱処理が行われる。
【００３８】
ところで、過熱水蒸気の保有する熱量は、５００℃の場合約２２９ｋｃａｌ／ｍ３であり、従来より使用されている、熱風の保有する約５７ｋｃａｌ／ｍ３と比較して、約４倍の熱量を保有している。従って、その高い保有顕熱により、処理時間の大幅な短縮が可能となる。
【００３９】
また、過熱水蒸気を使用した場合、洗剤や溶剤を使用せずに、被処理物の洗浄や脱脂が可能となるため、前記洗剤や溶剤を管理し、取り扱うための設備が不要となり、設備費の低減が可能となる。またさらに、過熱水蒸気雰囲気は、無酸素雰囲気であるため、被処理物３を酸化させることが無く、また、発火あるいは引火させる恐れもないという特徴を持つ。
【００４０】
前記のような特徴を持つ過熱水蒸気雰囲気に、前記混合物および混合廃棄物１１がさらされると、前記混合物および混合廃棄物１１を構成している固形分１５から、水分と油分が、気体である油煙分となって分離する。
【００４１】
ここで、前記固形分が金属である場合は、酸化されること無く生成されるので、通常はそのままリサイクル使用が可能であるが、必要に応じて分別や再溶融等の２次加工を行うと良い。また、前記固形分がプラスチックなどの有機化合物である場合は、燃焼すること無く、過熱水蒸気によって熱分解、分離され、油煙分として、出側フード２３の上方に設置された油煙分排出口２４から排出され、配管３３を通して油煙分冷却手段２７内に導入される。前記油煙分冷却手段２７は、従来より使用されているラジエーター構造等を用いて構成されており、前記導入された油煙分は、前記油煙分冷却手段２７によって、ほぼ常温にまで冷却され、液状となる。
【００４２】
以上のようにして、過熱水蒸気によって処理された固形分１５は、出側フード２３の方向へ順次移動して行き、キルン本体２２の終端部に達すると、出側フード２３の下方に設置された固形物収納室２５に落下回収される。固形物収納室２５には、図示されない密閉蓋等を有した取り出し口等が適宜設けられており、前記固形分１５をリサイクルし易いように配慮されている。
【００４３】
前記液状となった油煙分は、配管３４を通して水分・油分分離手段２８内に導入される。前記水分・油分分離手段２８は、従来より使用されている比重差分離法等を用いて構成されており、前記液状となった油煙分は、水分と油分に分離される。
【００４４】
ここで、好ましくは、前記分離された水分の純度が低いと判断される場合には、従来より使用されている、浄水器等を内設し、水分の純度を高めると良い。またここで、好ましくは、前記分離された油分に異物が含まれ易いと判断される場合には、従来より使用されているフィルター装置等を内設し、油分の純度を高めると良い。
【００４５】
さらに、前記分離された水分は、配管３６を通して給水タンク２９内に導入される。給水タンク２９は、配管３７によって、蒸気ボイラー６と接続されており、過熱水蒸気の源となる供給水を供給している。このような構造とすることにより、前記分離された水分を供給水の一部として再利用することが可能となる。また、配管３６と油分乳化手段３９を配管４０で接続することにより、さらに水資源の節約を図ることができる。
【００４６】
ここで、例えば、本発明による混合物および混合廃棄物１１の処理能力を１５ｔ／時間と設定すると、必要な供給水の必要量は約２００Ｌ／時間であるが、この内、前記再利用される水分の量は約１００Ｌ／時間であるので、供給水の使用量を従来の半分程度にすることが可能である。これは、本発明が、省エネルギー、省資源および環境汚染防止に大きく寄与することを示している。
【００４７】
また、前記分離された油分は、配管３５を通して燃焼手段１６内に導入される。前記燃焼手段１６は従来より使用されている、火炎バーナー等で構成されており、加熱ジャケット１７内に加熱ガス導入口２６を通して被処理物の最適温度に制御している。このような構造とすることにより、前記分離された油分を前記燃焼手段１６の燃料の一部として再利用することが可能となり、燃料資源の節約を図ることができる。これは、本発明が、省エネルギー、省資源および環境汚染防止に大きく寄与することを示している。
【００４８】
ところで、前記分離された油分の純度が十分に高くない場合、そのまま前記燃焼手段１６の燃料の一部として使用すると不完全燃焼を起こし、前記過熱ジャケット１７内に十分な高温ガスを供給することができなくなる可能性があるが、この場合は、図３に示すように、前記水分・油分分離手段２８と前記燃焼手段１６との間に、配管３８および油分乳化手段３９を追加設置すると良い。
【００４９】
ここで、前記油分乳化手段３９は、いわゆる、エマルジョン燃料を生成する装置である。即ち、前記分離された油分に水を３％〜３０％混入させることにより乳化させ、微細な水粒子を含むＷ／０型（Ｗａｔｅｒ ｉｎ ｏｉｌ）エマルジョン燃料を生成するものである。
【００５０】
前記エマルジョン燃料は、これを前記燃焼手段１６内で燃焼させる際に、バーナーより噴霧された油滴中の水粒子が燃焼室内温度により、急速に気化し、この気化した水蒸気が外側の油を拡散させ粉砕する。この現象を「微爆」といい、周囲の油滴をさらに微粒化して、燃焼用空気との混合効率を向上させることによって、燃焼状態をより完全にし、燃焼を促進させることができる。
【００５１】
従来の燃焼方法では、油分を完全燃焼させるためには、理論空気量の１．２〜１．５倍の過剰空気を必要とするが、このため、排気による熱ロスは、油分の持っているエネルギーの１５％〜４０％に達する。
【００５２】
しかしながら、本発明のように、油分をエマルジョン化して燃焼させることにより、非常に少ない空気で完全燃焼させることが可能となる。これは前述の如く、油中に分散している水の微粒子が、燃焼室内で瞬時に爆発気化し、油粒子をさらに微細に分割し、飛散させ、酸素との接触を助けるためである。そのため過剰空気を従来燃焼の場合の１／２以下に抑えることができる。これにより、燃焼効率を向上させ、ＮＯｘ（窒素酸化物）を抑制し、煤塵を低減させるという効果を生じる。これは、本発明が、省エネルギー、省資源および環境汚染防止に大きく寄与することを示している。
【００５３】
次に、本発明によって処理される混合物および混合廃棄物１１について説明する。前記混合物および混合廃棄物１１として最適なものは、例えば、自動車産業および各種金属素材産業や金型加工産業等における、金属切削加工時に発生する、金属切粉と切削油等の混合物および混合廃棄物である。これらの混合物および混合廃棄物は、主な構成成分として、鉄またはその合金、銅またはその合金、アルミニュウムまたはその合金、油脂を含む液体または固体、水のいずれかを含む場合が通常である。本発明は、既に説明したように、これらの混合物および混合廃棄物を処理し、リサイクルする装置として最適であることは明白である。
【００５４】
また、本発明によって処理される前記混合物および混合廃棄物１１として最適なものは、例えば、金属、非鉄金属、ガラス、セラミックス、樹脂、プラスチックなどを含む各種産業廃棄物等である。これらの混合物および混合廃棄物は、主な構成成分として、金属類、木類、ゴム類、プラスチック類、油脂を含む液体または固体、水のいずれかを含む場合が通常である。本発明は、既に説明したように、これらの混合物および混合廃棄物を処理し、リサイクルする装置として最適であることは明白である。
【００５５】
以上のことより明らかなように、本発明は、被処理物３が処理される際に発生する油煙分や固形物を再利用することにより、環境汚染を防止し、また、前記油煙分や各部から排出される排気ガスを、本発明を稼動させるためのエネルギー源として極力再利用することにより、省エネルギー効果を高めることが可能となる混合物および混合廃棄物の脱脂およびリサイクル装置を提供することができる。
【００５６】
即ち、本発明は、従来捨てられていた、加熱ジャケット１７から排出される排気ガスを過熱水蒸気発生装置１に還流させることにより、加熱用熱源として再利用し、さらに、前記過熱水蒸気発生装置１からの排気ガスを加熱ジャケット１７内に還流させることにより、前記加熱ジャケット１７の加熱用熱源として再利用しているので、これら排気ガス等の余剰熱源を、本発明を稼動させるためのエネルギー源として極力再利用することが可能となり、省エネルギー化を図ることが可能となる混合物および混合廃棄物の脱脂およびリサイクル装置を提供することができる。
【００５７】
また本発明は、前記従来捨てられていた排気ガス等の余剰熱源が、大気中に排出される量を極力少なくすることが可能となり、地球温暖化等の環境汚染を防止することが可能となる混合物および混合廃棄物の脱脂およびリサイクル装置を提供することができる。
【００５８】
また本発明は、廃棄されていた油煙分を回収しさらに水分と油分に分離し、前記水分は本発明の蒸気ボイラー６の供給水および回収油の乳化用水分として再利用し、前記油分はさらに燃焼させることにより本発明を稼動させるためのエネルギー源として極力再利用することが可能となり、省エネルギー化、省資源およびリサイクル化を図ることが可能となる混合物および混合廃棄物の脱脂およびリサイクル装置を提供することができる。また、当然のことながら、省エネルギーで、省資源およびリサイクル可能であるという理由により、本発明を稼動させるためのランニングコストを低減させるという利点を生じることは明白であり、これは、本発明が、省エネルギー、省資源および環境汚染防止に大きく寄与することを示している。
【００５９】
また本発明は、過熱水蒸気を使用しているため、洗剤や溶剤を使用せずに、被処理物の洗浄や脱脂が可能となるため、前記洗剤や溶剤を管理し、取り扱うための設備が不要となり、設備費の低減が可能となる混合物および混合廃棄物の脱脂およびリサイクル装置を提供することができる。
【００６０】
またさらに、過熱水蒸気雰囲気は、無酸素雰囲気であるため、被処理物を酸化させることが無く、また、発火あるいは引火させる恐れもないので、本発明は、安全に使用することが可能となる混合物および混合廃棄物の脱脂およびリサイクル装置を提供することができる。
【００６１】
また本発明は、油分乳化手段３９を備え、油分をエマルジョン化して燃焼させることにより、非常に少ない空気で完全燃焼させることが可能となるので、燃焼効率を向上させ、ＮＯｘ（窒素酸化物）を抑制し、煤塵を低減させるという効果を生じる。これは、本発明が、省エネルギー、省資源および環境汚染防止に大きく寄与することを示している。
【００６２】
よって本発明は、従来の問題点を解消した混合物および混合廃棄物の脱脂およびリサイクル装置として、工業的価値はきわめて大きい。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の一実施例における混合物および混合廃棄物の脱脂およびリサイクル装置を示す全体面図である。
【図２】従来の混合物および混合廃棄物の脱脂およびリサイクル装置を示す全体面図である。
【図３】本発明の他の実施例における混合物および混合廃棄物の脱脂およびリサイクル装置を示す全体面図である。
【符号の説明】
【００６８】
１ 過熱水蒸気発生装置
２ 熱処理炉
３ 被処理物
４ 予熱装置
５ 排気誘導管５
６ 蒸気ボイラー
７ 加熱熱源
８ 還熱パイプ
９ 排出口
１０ 被処理物挿入口
１１ 混合物および混合廃棄物
１２ スパイラル状の回転棒
１３ 蒸気噴出口
１４ 蒸気誘導管
１５ 固形物
１６ 燃焼手段
１７ 加熱ジャケット
１８ ロータリーキルン炉
１９ 入り側フード
２０ 供給フィーダ
２１ 過熱水蒸気導入口
２２ キルン本体
２３ 出側フード
２４ 油煙分排出口
２５ 固形物収納室
２６ 加熱ガス導入口
２７ 油煙分冷却手段
２８ 水分・油分分離手段
２９ 給水タンク
３０ 配管
３１ 配管
３２ 配管
３３ 配管
３４ 配管
３５ 配管
３６ 配管
３７ 配管
３８ 配管
３９ 油分乳化手段
４０ 配管
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気ボイラーと加熱熱源を有する過熱水蒸気発生装置と、前記過熱水蒸気発生装置から供給された最適圧力、最適温度の過熱水蒸気により混合物および混合廃棄物を１０分〜４５分の間、被処理物に蒸気噴霧し、加熱処理する熱分解炉と、前記熱分解炉により生成された固形物と油煙分を分離する手段と、前記油煙分を冷却し水分と油分に分離する手段と、前記分離された固形物を回収し再利用する手段と、前記分離された水分を前記蒸気ボイラーの供給水の一部として使用する手段と、前記分離された油分を燃焼させることにより発生した熱量を前記熱分解炉の加熱用熱源の一部として使用する手段と、前記熱分解炉の加熱部より発生する排気ガスを前記過熱水蒸気発生装置の加熱熱源の一部として使用する手段と前記過熱水蒸気発生装置より発生する排気ガスを前記熱分解炉の加熱用熱源の一部として使用する手段とを備えたことを特徴とする混合物および混合廃棄物の脱脂およびリサイクル装置。
【請求項２】
前記熱分解炉を加熱ジャケットを有しかつ外気と遮断された外熱式ロータリーキルン炉で構成したことを特徴とする請求項１に記載の混合物および混合廃棄物の脱脂およびリサイクル装置。
【請求項３】
前記分離された油分を乳化させる手段を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の混合物および混合廃棄物の脱脂およびリサイクル装置。
【請求項４】
前記混合物および混合廃棄物の主な構成成分が、鉄またはその合金、銅またはその合金、アルミニュウムまたはその合金、油脂を含む液体または固体、水のいずれかを含むことを特徴とする請求項１または請求項２または請求項３に記載の混合物および混合廃棄物の脱脂およびリサイクル装置。
【請求項５】
前記混合物および混合廃棄物の主な構成成分が、金属類、木類、ゴム類、プラスチック類、油脂を含む液体または固体、水のいずれかを含むことを特徴とする請求項１または請求項２または請求項３に記載の混合物および混合廃棄物の脱脂およびリサイクル装置。
【請求項１】
蒸気ボイラーと加熱熱源を有する過熱水蒸気発生装置と、前記過熱水蒸気発生装置から供給された最適圧力、最適温度の過熱水蒸気により混合物および混合廃棄物を１０分〜４５分の間、被処理物に蒸気噴霧し、加熱処理する熱分解炉と、前記熱分解炉により生成された固形物と油煙分を分離する手段と、前記油煙分を冷却し水分と油分に分離する手段と、前記分離された固形物を回収し再利用する手段と、前記分離された水分を前記蒸気ボイラーの供給水の一部として使用する手段と、前記分離された油分を燃焼させることにより発生した熱量を前記熱分解炉の加熱用熱源の一部として使用する手段と、前記熱分解炉の加熱部より発生する排気ガスを前記過熱水蒸気発生装置の加熱熱源の一部として使用する手段と前記過熱水蒸気発生装置より発生する排気ガスを前記熱分解炉の加熱用熱源の一部として使用する手段とを備えたことを特徴とする混合物および混合廃棄物の脱脂およびリサイクル装置。
【請求項２】
前記熱分解炉を加熱ジャケットを有しかつ外気と遮断された外熱式ロータリーキルン炉で構成したことを特徴とする請求項１に記載の混合物および混合廃棄物の脱脂およびリサイクル装置。
【請求項３】
前記分離された油分を乳化させる手段を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の混合物および混合廃棄物の脱脂およびリサイクル装置。
【請求項４】
前記混合物および混合廃棄物の主な構成成分が、鉄またはその合金、銅またはその合金、アルミニュウムまたはその合金、油脂を含む液体または固体、水のいずれかを含むことを特徴とする請求項１または請求項２または請求項３に記載の混合物および混合廃棄物の脱脂およびリサイクル装置。
【請求項５】
前記混合物および混合廃棄物の主な構成成分が、金属類、木類、ゴム類、プラスチック類、油脂を含む液体または固体、水のいずれかを含むことを特徴とする請求項１または請求項２または請求項３に記載の混合物および混合廃棄物の脱脂およびリサイクル装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００７−５４８１５（Ｐ２００７−５４８１５Ａ）
【公開日】平成１９年３月８日（２００７．３．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２７６６８５（Ｐ２００５−２７６６８５）
【出願日】平成１７年８月２５日（２００５．８．２５）
【出願人】（０００２１７５８３）株式会社タナベ (11)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年３月８日（２００７．３．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年８月２５日（２００５．８．２５）
【出願人】（０００２１７５８３）株式会社タナベ (11)
【Ｆターム（参考）】
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