炭化装置
【課題】木チップ、木皮、家庭用ゴミ・製紙スラッジ・汚泥・野菜クズ等の廃材チップ、その他の材料を炭化物に変換する炭化装置において、ホッパーからの乾留ガスの拡散等の安全性の問題解決と熱効率の改善を行なう。
【解決手段】 炭材供給機構、排気ガス排出路をそれぞれ備えた炭化炉内に、加熱室と炭化筒を設けてなる構成であって、加熱室と炭化筒とを連通路を介して連通し、また加熱室に加熱部を設け、炭化炉に吊下した撹拌羽根を供えた撹拌軸を炭化筒に垂下し、撹拌軸内を貫通するワイヤの上部を炭化炉の捲装手段に設け、このワイヤの下部に開閉具を吊下し、開閉具で炭化筒の開閉口を開閉する炭化装置。
【解決手段】 炭材供給機構、排気ガス排出路をそれぞれ備えた炭化炉内に、加熱室と炭化筒を設けてなる構成であって、加熱室と炭化筒とを連通路を介して連通し、また加熱室に加熱部を設け、炭化炉に吊下した撹拌羽根を供えた撹拌軸を炭化筒に垂下し、撹拌軸内を貫通するワイヤの上部を炭化炉の捲装手段に設け、このワイヤの下部に開閉具を吊下し、開閉具で炭化筒の開閉口を開閉する炭化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、木チップ、木皮、家庭用ゴミ・製紙スラッジ・汚泥・野菜クズ等の廃材チップ、その他の材料を炭化物に変換する炭化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の家庭用ゴミ・製紙スラッジ・汚泥・野菜クズ等の廃材の燃焼処理による方法おいては、この燃焼時に発生する二酸化炭素の量が年々増加の一途を辿っており、問題化している。この問題改良の一環として、この種の家庭用ゴミ・製紙スラッジ・汚泥・野菜クズ等の廃材を、脱水・固形化して廃材チップ（チップ形状）に変換し、この廃材チップを炭化処理により炭化物として有効利用する方法（炭化処理方式）が採用されつつある。所謂、廃材チップの炭化装置である。この炭化装置は、その後、種々の改良を行うことで、新たな問題となっている住宅廃材、間伐材、又は家庭用木質ゴミ等の木質廃材の炭化処理に採用されつつある。そして、この木質廃材を有効に炭化処理するには、前述の家庭用ゴミ等の廃材と同様にチップ化する方法が効率的であることが理解される状況となりつつある。
【０００３】
そして、従来の炭化処理方式では、バッチ炉が主体であって処理能率（処理能力）が悪く、また処理量の向上が望めないことと、この処理能率が処理対象となるゴミの種類によって不安定になり問題である。そして、ゴミの炭化物がスポンジ状になってその断熱作用により熱効率が悪く、ダイオキシンの発生が見られる等の問題点があった。一方炭化炉においては、この炉内温度が高温になると、炭素の存在化での金属炉材の浸炭腐食も問題となることが考えられる。この炭化処理方式の改良案として、連続炉方式といわれているロータリー炉が開発された。しかし、この連続炉方式は前述の問題点を改良するには適する反面、例えば、炉の大型化を招来すること、また設備が膨大となる等の設備面と、連続運転方式であって、かつ乾留ガスの処理能力・処理結果が十分でないこと等よりして、一部でダイオキシンを含むダストの飛散が問題となるケースが考えられる。
【０００４】
そして、この種の連続炉は、社会が要求する処理能率を達成し、また所定の処理量が望めること等よりして有益であり、また連続炉に関する従来の文献（先行文献）を挙げられる。この文献は、特開２００３−３０００４９の「ゴミ処理方法および装置」である（文献（１）とする）。この文献（１）の内容は、縦型の加熱塔内にゴミを上部より投入し、この加熱塔内に充填したゴミを外部より加熱して順次に乾燥、炭化処理して生成した炭化物を、加熱塔の底部の排出口より連続的に排出する構成であり、前記加熱塔内の乾燥及び／又は炭化処理中におけるスポンジ状のゴミ炭化物を撹拌すること、加熱塔内の乾燥及び／又は炭化処理中のゴミから発生する乾留ガスを回収して加熱用の補助燃料として使用することを特徴とするものであって、各種のゴミを安定かつ能率良く処理すること、また熱効率が良くて安価なゴミ処理方法および装置を提供することにある。
【０００５】
また前記従来技術及び／又は文献（１）等においても問題となる炭化物、材料（鋳物砂）排出用の排出口に関しは、この炭化物等の詰まり（ブリッジ）問題の解消が必須条件である。しかし、この条件を満足するには十分でない。そして、この必須条件を確保するための解消策として、次の文献が挙げられる。この文献は、特開２００２−３６１４０４の「砂投入バケットと充填砂の充填方法」である（文献（２））。その内容は、従来の充填砂の排出方法の課題、即ち、円筒状保形金物を羽口れんが孔の孔縁に配置した状態で充填砂をノズル孔へ充填する際におけるその充填高さを制御し、かつそれぞれの操業条件に応じて充填高さを制御することで充填砂の焼結厚みを変化さ得ることと、焼結層のブリッジングによる不開孔を防止することであって、この文献（２）は、溶融金属容器のノズル孔の周縁部に保形筒を置くとともに、このノズル孔へ充填砂を充填する砂投入バケットであって、タンクは保持スタンドに上下方向に移動可能に設け、またこのタンクには投入口、排出口及び保形筒掴みを備え、さらにこの保持スタンドにはタンクの排出口を開閉するストッパーと保形筒掴みを開閉するための開閉部材を備え、タンクの上下方向の相対移動によって、排出口と保形筒掴みをそれぞれ開閉できることを特徴とするものであって、溶融金属容器に充填砂を充填する際に、充填砂を自動的に投入できる構造の砂投入バケット及びこれを利用した充填砂の充填方法を提供するにある。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−３０００４９
【０００７】
【特許文献２】特開２００２−３６１４０４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前記文献（１）の発明は、連続式であるが、ゴミ投入装置（ホッパー）と加熱炉との境界及び／又は遮断が十分でなく、乾留ガスの逆流によるホッパーでの火災の危険性と、乾留ガスの拡散の危険性が指摘でき、安全性と燃焼効率の向上等の面において課題を抱えている。
【０００９】
次に文献（２）の発明は、タンクの下方に形成した漏斗状の排出口を、略逆台形のストッパーを介して開閉する構成であり、鋳物砂の充填及び／又は排出においてはさして問題となる構造とは考えられない。しかし、この構造では、炭化物の生成と、この炭化物を確実に排出し、また炭化筒内で発生するブリッジを確実に回避するためには、極めて困難と考えられる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１の発明は、木チップ、木皮、家庭用ゴミ・製紙スラッジ・汚泥・野菜クズ等の廃材チップ、その他の材料（主としてチップ化された廃材、即ち、廃材チップ）等を間欠式で、連続的に炭化物に変換する炭化装置を提供することを主目的とし、この目的を達成するために、廃材チップを間欠式に供給し、この供給時に乾留ガスの逆流を防止し、廃材チップへの着火防止を図りつつ、この乾留ガスを加熱室にリターンし、熱効率を確保することと、また炭化筒に供給された廃材チップの確実な撹拌と、輻射熱との熱交換を介して炭化の促進と、高品質の炭化物を生成すること、そして、炭化筒で生成された炭化物を開口から炉外に排出すること等を意図する。
【００１１】
また請求項１の発明は、炭化筒に供給された廃材チップを、この炭化筒に滞留させて炭化の促進と、高品質の炭化物を生成すること、また炭化筒内の廃材チップの撹拌を介して熱交換の促進を図ること等を意図する。
【００１２】
さらに請求項１の発明は、炭化筒で生成された乾留ガスを略１００％加熱室に還流し、この加熱室で完全燃焼し、熱源の有効利用と、燃料消費量の効率化等を図ることを意図する。
【００１３】
請求項１は、炭材供給機構を上方の一方側に、また排気ガス排出路を下方の接線方向にそれぞれ備えた炭化炉内に、加熱室と、この加熱室に囲繞されるように上下部を開放した炭化筒とを設けてなる構成であって、
前記加熱室と炭化筒とを連通路を介して連通し、また前記加熱室にバーナ等の加熱部を設け、前記炭化炉の上部より吊下した回転自在の撹拌軸を前記炭化筒に垂下し、この撹拌軸に間欠式に撹拌羽根を設け、またこの撹拌軸内を貫通するワイヤの上部を前記炭化炉の捲装手段に設けるとともに、その下部を炭化筒の下部に至らしめ、このワイヤの下部に開閉具を吊下し、この開閉具を介して前記炭化筒の下部に設けた開口を開閉し、この開口の下部に排出機構を設ける構成とした炭化装置である。
【００１４】
請求項２の発明は、請求項１の目的を達成すること、この目的を達成するに最適な排気ガス排出路と二次燃焼室の構造を提供することを意図する。
【００１５】
請求項２は、請求項１の排気ガス排出路に二次燃焼室を形成し、この二次燃焼室内に送風ユニット及び／又は燃焼エア供給管・吸引エア供給管等を付設する構成とした炭化装置である。
【００１６】
請求項３の発明は、請求項１の目的を達成すること、この目的を達成するに最適な撹拌軸を提供し、またこの撹拌軸の清掃の容易化と、交換の容易な撹拌軸を提供すること等を意図する。
【００１７】
請求項３は、請求項１の撹拌軸は、炭化炉に設けた耐熱手段を経由して延設し、この延設した上端に連結用フランジを設け、この連結用フランジは前記炭化炉に開閉自在に設けてなるタワーフレームに軸承した連結軸に連結可能とし、またこの連結軸に設けた歯車にチェーンを介して駆動部に連繋し、この駆動部を前記タワーフレームに設ける構成とした炭化装置である。
【００１８】
請求項４の発明は、請求項１の目的を達成すること、この目的を達成するに最適な炭材供給機構を提供し、またこの炭材供給機構の提供を介して乾留ガスの逆流防止と、この逆流に基づくトラブル、例えば、廃材チップへの着火防止を図ること、そして、この加熱室における熱効率を確保するとともに、熱交換を介して炭化の促進と、高品質の炭化物を生成すること等を意図する。
【００１９】
請求項４は、請求項１に記載の炭材供給機構（廃材チップ供給機構）は、ホッパーと、このホッパーの収歛口に設けたこの収歛口と相似形の中間チャンバーと、この中間チャンバーの駆動を司る第一のシリンダーと、またこの中間チャンバーの移動端に設けた当該中間チャンバーの開閉を司るシャッターと、このシャッターの下部に設けた当該シャッターに連通する連通口を供えた供給路と、この供給路内を移動するピストン形の摺動チャンバーと、この摺動チャンバーを可動する第三のシリンダーとで構成した炭化装置である。
【００２０】
請求項５の発明は、請求項１の目的を達成すること、この目的を達成するに最適な中間チャンバー及び／又は摺動チャンバーを提供すること等を意図する。
【００２１】
請求項５は、請求項４に記載の中間チャンバーの容積に対して、摺動チャンバーの容積を大きくする構成とした炭化装置である。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１の発明は、炭材供給機構を上方の一方側に、また排気ガス排出路を下方の接線方向にそれぞれ備えた炭化炉内に、加熱室と、加熱室に囲繞されるように上下部を開放した炭化筒とを設けてなる構成であって、
加熱室と炭化筒とを連通路を介して連通し、また加熱室にバーナ等の加熱部を設け、炭化炉の上部より吊下した回転自在の撹拌軸を前記炭化筒に垂下し、撹拌軸に間欠式に撹拌羽根を設け、また撹拌軸内を貫通するワイヤの上部を炭化炉の捲装手段に設けるとともに、その下部を炭化筒の下部に至らしめ、ワイヤの下部に開閉具を吊下し、開閉具を介して炭化筒の下部に設けた開口を開閉し、開口の下部に排出機構を設ける炭化装置である。
【００２３】
従って、請求項１は、木チップ、木皮、家庭用ゴミ・製紙スラッジ・汚泥・野菜クズ等の廃材チップ、その他の材料等を間欠式で、連続的に炭化物に変換する炭化装置を提供することを主目的とする。この目的を達成するために、廃材チップを間欠式に供給し、この供給時に乾留ガスの逆流を防止し、廃材チップへの着火防止を図りつつ、この乾留ガスを加熱室にリターンし、優れた熱効率が確保できることと、また炭化筒に供給された廃材チップの確実な撹拌と、輻射熱との熱交換を介して炭化の促進と、高品質の炭化物が生成できること、そして、炭化筒で生成された炭化物を開口から炉外に排出できること等の特徴がある。
【００２４】
また請求項１は、炭化筒に供給された廃材チップを、この炭化筒に滞留させて炭化の促進と、高品質の炭化物が生成できること、また炭化筒内の廃材チップの撹拌を介して熱交換の促進が図れること等の特徴がある。
【００２５】
さらに請求項１は、炭化筒で生成された乾留ガスを略１００％加熱室に還流し、この加熱室で完全燃焼し、熱源の有効利用と、燃料消費量の効率化等が図れること等の特徴がある。
【００２６】
請求項２発明は、請求項１の排気ガス排出路に二次燃焼室を形成し、二次燃焼室内に送風ユニット及び／又は燃焼エア供給管・吸引エア供給管等を付設する炭化装置である。
【００２７】
従って、請求項２は、請求項１の目的を達成できること、この目的を達成するに最適な排気ガス排出路と二次燃焼室の構造を提供できること等の特徴がある。
【００２８】
請求項３の発明は、請求項１の撹拌軸は、炭化炉に設けた耐熱手段を経由して延設し、この延設した上端に連結用フランジを設け、この連結用フランジは前記炭化炉に開閉自在に設けてなるタワーフレームに軸承した連結軸に連結可能とし、またこの連結軸に設けた歯車にチェーンを介して駆動部に連繋し、この駆動部を前記タワーフレームに設ける構成とした炭化装置である。
【００２９】
従って、請求項３は、請求項１の目的を達成できること、この目的を達成するに最適な撹拌軸を提供し、またこの撹拌軸の清掃の容易化と、交換の容易な撹拌軸を提供できる等の特徴がある。
【００３０】
請求項４の発明は、請求項１に記載の炭材供給機構は、ホッパーと、ホッパーの収歛口に設けた収歛口と相似形の中間チャンバーと、中間チャンバーの駆動を司る第一のシリンダーと、また中間チャンバーの移動端に設けた中間チャンバーの開閉を司るシャッターと、シャッターの下部に設けたシャッターに連通する連通口を供えた供給路と、供給路内を移動するピストン形の摺動チャンバーと、摺動チャンバーを可動する第三のシリンダーとでなる炭化装置である。
【００３１】
従って、請求項４は、請求項１の目的を達成できること、この目的を達成するに最適な炭材供給機構を提供し、またこの炭材供給機構の提供を介して乾留ガスの逆流防止と、この逆流に基づくトラブル、例えば、廃材チップへの着火防止が図れること、そして、この加熱室における熱効率を確保するとともに、熱交換を介して炭化の促進と、高品質の炭化物を生成できること等の特徴がある。
【００３２】
請求項５の発明は、請求項４に記載の中間チャンバーの容積に対して、摺動チャンバーの容積を大きくする炭化装置である。
【００３３】
従って、請求項５は、請求項１の目的を達成できること、この目的を達成するに最適な中間チャンバー及び／又は摺動チャンバーを提供できること等の特徴がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明の実施の態様（形態）を説明する。
【００３５】
先ず図面の説明をすると、図１は炭化装置に付設されたフレーム、屋根、柵（図示せず）等の必要機材を含めて示した全体正面図、図２は図１の要部の断面図、図３は図１の要部の平面図、図４は図１に示した加熱室、炭化筒、撹拌軸等の要部を示した断面図、図５は図１の全体側面図、図６は図４に示した炭化筒、撹拌軸等の要部を示した拡大断面図、図７は図４に示した炭化筒、撹拌軸の要部を示した拡大断面図、図８は炭材供給機構の全体を示した拡大正面図、図９は図８の背面図、図１０は図８の平面図、図１１は図８の左側面図、図１２は図８の右側面図、図１３は炭化炉の上方に設けたタワーフレームと連結軸、駆動部、ワイヤ等を示した一部欠截の拡大断面図、図１４は図１３に示したタワーフレームと連結軸、駆動部、ワイヤ等を示した拡大平面図、図１５は図１３に示したタワーフレームと連結軸、駆動部、ワイヤ等を示した拡大左側面図、図１６は図１３に示したタワーフレームと連結軸、駆動部、ワイヤ等を示した拡大右側面図である。
【００３６】
本発明は、フレームＡに設けた耐熱及び／又は耐火構造の炭化炉Ｃと、この炭化炉Ｃの上方の一方側に設けた炭材供給機構Ｂ（廃材チップ供給機構）と、またこの炭化炉Ｃの下方の接線方向に設けた排気ガス排出路Ｄ（乾留ガス排出路）と、この排気ガス排出路Ｄに連設した耐熱及び／又は耐火構造の排気ガス二次燃焼室Ｅ（乾留ガス二次燃焼室）と、前記炭化炉Ｃの上方に設けたタワーフレームＦとを主構成要素とする。以下、個別に説明する。
【００３７】
炭化炉Ｃは、下方本体部Ｃ１と収斂された上方筒部Ｃ２とで構成し、この下方本体部Ｃ１には加熱室１と、この加熱室１に囲繞された炭化筒２とを設け、またこの下方本体部Ｃ１にはバーナ３と炭化筒２用の開口部４、並びに排気ガス排出路４とを設ける。そして、この炭化筒２の開口２００と前記加熱室１とは、開口部４及び／又は連通路２０１を介して連通されており、炭化筒２からの乾留ガスの略全部を加熱室１に送り、バーナ３を介して再燃焼して熱風に変換し、この熱風との熱交換で炭化筒２に投入された廃材チップＷ１を炭化する。この乾留ガスの再燃焼で、燃料の節約と、二酸化炭素の発生回避及び／又は量の削減化等を図る。またこの炭化筒２には筒状の撹拌軸５が吊下（垂下）されており、この撹拌軸５には間欠式に撹拌羽根５００が設けられている。この撹拌羽根５００は、廃材チップＷ１及び／又は炭化物Ｗの撹拌と流下とを図り、この廃材チップＷ１及び／又は炭化物Ｗを炭化筒２の壁面への移動を介して熱交換の促進が図れる可能があり有益である。また撹拌羽根５００を間欠式に設けることで、炭化筒２内に存在する廃材チップＷ１及び／又は炭化物Ｗの滞留時間の確保と、炭化の効率化等が図れる。尚、この撹拌軸５は炭化筒２の上方に延設されており、その上部は筒外に至り、その上部端には連結用フランジ５０１が設けられている。またこの炭化筒２の開口部２０２と炭化炉Ｃの閉口部Ｃ３との間にはホッパー形状の排出口６を着脱自在に設ける。そして、この排出口６（炭化筒２の下部に設けた開口）には円錐形状のダンパー７（開閉具）を設け、このダンパー７の降下で閉塞し、その上昇で開放する構造となっている。そして、このダンパー７の降下・上昇はワイヤ８（チェーン等の懸架手段であれば採用できる）で操作する。従って、このワイヤ８の一端はダンパー７に固止されている。またこのワイヤ８は撹拌軸５内を貫通し、他端がタワーフレームＦに設けた捲装手段９（巻取り装置）に捲装されていることから、この捲装手段９の操作で、弛緩（巻戻し）又は緊張（巻取り）される。このワイヤ８の弛緩又は緊張で、ダンパー７が降下・上昇する構造である。尚、炭化炉Ｃは、下方本体部Ｃ１から収斂部を介して上方筒部Ｃ２を形成する構成とすることで、炭化筒２からの乾留ガスの上方筒部Ｃ２への容易な排気と、所望する乾留ガスを加熱室１に流下できる利点がある。図中６００は排出口６を受ける台座である。
【００３８】
尚、この炭化炉Ｃの開口部Ｃ３には、炭化物冷却室Ｇ（水冷式が簡便でよいが、空冷式等も有り得る）と搬送用コンベヤＨが設けられている。図中Ｇ１は炭化物冷却室Ｇの開閉蓋を示す。この炭化物冷却室Ｇで連脚した炭化物Ｗは、搬送用コンベヤＨで所定のヤード及び／又は容器等に送られる。
【００３９】
この炭化炉Ｃの接線方向に設けた排気ガス排出路Ｄ（乾留ガス排出路）には排気ガス二次燃焼室Ｅが連通されていることから、前述の如く、加熱室１に至った乾留ガスを複数のバーナ３で熱風とし、この熱風で熱交換し、働き終えた排気ガスは、排気ガス排出路Ｄ（炭化炉Ｃの接線方向に設けた排気ガス排出路Ｄ）より排気ガス二次燃焼室Ｅに導かれ、導入した空気中の雰囲気下で二次燃焼される。この二次燃焼した略無臭及び／又は略無色・無害状態となった最終の排気ガスは、煙突１０を介して空気中に拡散される。従って、乾留ガスの有効利用と、公害の回避が図れる。また前記働き終えた排気ガスを、接線方向に設けた排気ガス排出路Ｄに確実、スムーズに送風できる。
【００４０】
炭材供給機構Ｂは、上部筒部Ｃ２に突出した導入管Ｃ２０に連通するフレームＡ１に偏倚して設けた供給路１１と、この供給路１１内を略密着状態で移動（摺動移動）する摺動チャンバー１２と、この摺動チャンバー１２を可動する第三のシリンダー１３と、前記フレームＡ１に移動可能に設けた中間チャンバー１４と、この中間チャンバー１４の開放底部１４０を一定の箇所で隠蔽するフレームＡ１に設けた底板１５と、前記中間チャンバー１４の開口１４０を開閉するシャッター１６と、前記シャッター１６を可動する第二のシリンダー１７と、また前記中間チャンバー１４を可動する第一のシリンダー１８と、さらにこの中間チャンバー１４に廃材チップＷ１を供給するホッパー１９とで構成されている。従って、ホッパー１９に供給された廃材チップＷ１はホッパー１９の一部を兼用する中間チャンバー１４に導入される。この中間チャンバー１４の開放底部１４０は、ホッパー１９と連通し、ホッパー１４の一部となる位置関係（フレームＡ１の中心位置「図１０の破線で示した位置」）においては、底板１５により閉塞されている。従って、この中間チャンバー１４には、ホッパー１４内の廃材チップＷ１が収容（充填）されている。この廃材チップＷ１の充填状態で、第一のシリンダー１８を可動し、当該中間チャンバー１４が移動端に達した段階で、前記底板１５に設けた開口１５０に位置することから、この中間チャンバー１４の開放底部１４０は開放状態となり、廃材チップＷ１は摺動チャンバー１２に落込まれる（フレームＡ１の左端位置「図１２の破線で示した位置」）。そして、中間チャンバー１４の容積に対して、摺動チャンバー１２の容積を大きくし、廃材チップＷ１をこの摺動チャンバー１２に山なりに落込む構造となっている。尚、この炭材供給機構Ｂは、上方筒部Ｃ２に存在する乾留ガスの逆流を防止するために、摺動チャンバー１２を供給路１１に略密着状態に収容するとともに、シャッター１６及び／又は中間チャンバー１４を介して防止する構造である。尚、この逆流防止は、乾留ガスの効率的な利用が図れること、乾留ガスの温度低下等を回避できること等の特徴がある。また摺動チャンバー１２が上方筒部Ｃ２に至り、収容する廃材チップＷ１を炭化筒２に落込む状態では、中間チャンバー１４は、ホッパー１９の直下にあり（フレームＡ１の中心位置）、この供給路１１及び／又は開口１５０とは離間されるとともに、この炭化筒２とは完全に離間されている。従って、ホッパー１９内の廃材チップＷ１への着火は全くなく安全である。また爆発等の危険性を回避できる特徴がある。尚、この炭材供給機構Ｂは、一例であり、簡易な構造では図示しないがスクリューコンベア方式、落下方式、バケット供給方式等の採用も可能である。
【００４１】
タワーフレームＦは、炭化炉Ｃの上方に取付け、取外し自在又は可動自在に設け、前記撹拌軸５の取付け、取外しの際に、この炭化炉Ｃから一時的に離間できる構成となっている。このタワーフレームＦには、数段の区画板Ｆ１〜Ｆｎ等を介して第一のスペース２１〜第三のスペース２１ｎに区画する。そして、この第一のスペース２１〜第三のスペース２１ｎには、回転自在の連結軸２２を垂設する。この連結軸２２の垂設は、区画板Ｆ１、Ｆ２に設けた各軸受け２３〜２３ｎを介して確保する。そして、この連結軸２２に設けたスプロケット２４は懸架したチェーン２５及び／又はモータ２６を介して回転される。尚、連結軸２２の下端に設けた被連結用フランジ２２０には、前述の撹拌軸５に設けた連結用フランジ５０１が合体され、かつ緊締具（図示せず）により固止される。これにより、撹拌軸５は連結軸２２と同時に回転する。そして、この連結軸２２にはダンパー７を吊下するワイヤ８が貫設されている。このワイヤ８はタワーフレームＦに設けた滑車２７を経由して捲装手段９に捲装されている。この構成により、捲装手段９の操作（駆動）で、ワイヤ８を弛緩又は緊張し、ダンパー７の降下・上昇を図るとともに、排出口６を開閉する。尚、前記撹拌軸５及び／又は撹拌はね５００の修理又は交換等の際において、この撹拌軸５を取外す場合には、連結用フランジ５０１と被連結用フランジ２２０との合体を開放し、タワーフレームＦを炭化炉Ｃより取外して離間する。このタワーフレームＦの離間で、この炭化炉Ｃの上方筒部Ｃ２が開放されるので、この撹拌軸５を炭化炉Ｃより引抜いた後において、修理及び／又は交換を図ることが可能となる。尚、図中２８は断熱手段の一例である石綿ケース、２９は同様に一例である断熱ファイバーを示す。
【００４２】
尚、図中Ｉは屋根、Ｊは送風機ユニット、Ｋはエア供給管をそれぞれ示す。
【００４３】
次に本発明の炭化装置の作用を概述すると、ホッパー１９に供給された廃材チップＷ１は、ホッパー１９の収歛口を経由して中間チャンバー１４（収斂口と相似形のチャンバー）に導入された後、この廃材チップＷ１が充填された中間チャンバー１４は、第一のシリンダー１８により、移動端に達した段階で、底板１５に設けた開口１５０を介して摺動チャンバー１２に山なりに落込む構造となっている。この落込まれた廃材チップＷ１は、当該摺動チャンバー１２が第三のシリンダー１３により押圧されることで、供給路１１を前進し、その前進端に達した段階で、炭化炉Ｃの上方筒部Ｃ２に至る。この摺動チャンバー１２の前面及び／又は先端底部より炭化筒２内に廃材チップＷ１を投入する。この炭化筒２内に投入された廃材チップＷ１は、撹拌羽根５００で解されながら（団子状にならず）下方に向かって順次送込まれる。この送込まれる過程で炭化されるとともに、この廃材チップＷ１は炭化筒２の周壁部に導かれて、乾留ガス（熱風）との熱交換を介して効率よく、かつ高温（略７００℃〜８５０℃）雰囲気の中で炭化される。従って、炭化物Ｗは、高品質で、火力が強く、また脱臭、吸着性が優れた物性を備えており、本来の炭と略同程度の物性を備えている。そして、本発明では、従来の炭化装置では不可能であった物性を備えた炭化物Ｗを製造できる。
【００４４】
尚、この炭化筒２で発生した乾留ガスは、連通路２０１を介して略全部を加熱室１に送り、バーナ３を介して再燃焼して熱風に変換し、前述の如く、この熱風との熱交換で炭化筒２に投入された廃材チップＷ１を炭化する。この炭化筒２で生成された炭化物Ｗは、炭化筒２の下方に至り、排出口６に達した後、この排出口６を閉塞するダンパー７の開放により落下し炭化物冷却室Ｇに送られる。その後、搬送用コンベヤＨで所定の箇所に搬送、収容等する。尚、加熱室１で生成された熱風は、熱交換用として利用された後（働きを終えた乾留ガス）、排気ガス排出路Ｄより排気ガス二次燃焼室Ｅに導かれて、二次燃焼される。この二次燃焼された排気ガスは、煙突１０を介して空気中に拡散される。以上で説明した廃材チップＷ１の供給と、炭化物Ｗの排出は間欠式に行われるが、炭化装置は連続式に稼働される。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】図１は炭化装置に付設されたフレーム、屋根等の必要機材を含めて示した全体正面図
【図２】図２は図１の要部の断面図
【図３】図３は図１の要部の平面図
【図４】図４は図１に示した加熱室、炭化筒、撹拌軸等の要部を示した断面図
【図５】図５は図１の全体側面図
【図６】図６は図４に示した炭化筒、撹拌軸等の要部を示した拡大断面図
【図７】図７は図４に示した炭化筒、撹拌軸の要部を示した拡大断面図
【図８】図８は炭材供給機構の全体を示した拡大正面図
【図９】図９は図８の背面図
【図１０】図１０は図８の平面図
【図１１】図１１は図８の左側面図
【図１２】図１２は図８の右側面図
【図１３】図１３は炭化炉の上方に設けたタワーフレームと連結軸、駆動部、ワイヤ等を示した一部欠截の拡大断面図
【図１４】図１４は図１３に示したタワーフレームと連結軸、駆動部、ワイヤ等を示した拡大平面図
【図１５】図１５は図１３に示したタワーフレームと連結軸、駆動部、ワイヤ等を示した拡大左側面図
【図１６】図１６は図１３に示したタワーフレームと連結軸、駆動部、ワイヤ等を示した拡大右側面図
【符号の説明】
【００４６】
Ａ フレーム
Ａ１ フレーム
Ｂ 炭材供給機構
Ｃ 炭化炉
Ｃ１ 下方本体部
Ｃ２ 上方筒部
Ｃ３ 開口部
Ｃ２０ 導入管
Ｄ 排気ガス排出路
Ｅ 排気ガス二次燃焼室
Ｆ タワーフレーム
Ｆ１〜Ｆｎ 区画板
Ｇ 炭化物冷却室
Ｇ１ 開閉蓋
Ｈ 搬送用コンベヤ
Ｉ 屋根
Ｊ 送風ユニット
Ｋ エア供給管
Ｗ 炭化物
Ｗ１ 廃材チップ
１ 加熱室
２ 炭化筒
２００ 開口
２０１ 連通路
２０２ 開口部
３ バーナ
４ 開口部
５ 撹拌軸
５００ 撹拌羽根
５０１ 連結用フランジ
６ 排出口
６００ 台座
７ ダンパー
８ ワイヤ
９ 捲装手段
１０ 煙突
１１ 供給路
１２ 摺動チャンバー
１３ 第三のシリンダー
１４ 中間チャンバー
１４０ 開放底部
１５ 底板
１５０ 開口
１６ シャッター
１７ 第二のシリンダー
１８ 第一のシリンダー
１９ ホッパー
２１〜２１ｎ 第一のスペース〜第三のスペース
２２ 連結軸
２２０ 被連結用フランジ
２３〜２３ｎ 軸受け
２４ スプロケット
２５ チェーン
２６ モータ
２７ 滑車
２８ 石綿ケース
２９ 断熱ファイバー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、木チップ、木皮、家庭用ゴミ・製紙スラッジ・汚泥・野菜クズ等の廃材チップ、その他の材料を炭化物に変換する炭化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の家庭用ゴミ・製紙スラッジ・汚泥・野菜クズ等の廃材の燃焼処理による方法おいては、この燃焼時に発生する二酸化炭素の量が年々増加の一途を辿っており、問題化している。この問題改良の一環として、この種の家庭用ゴミ・製紙スラッジ・汚泥・野菜クズ等の廃材を、脱水・固形化して廃材チップ（チップ形状）に変換し、この廃材チップを炭化処理により炭化物として有効利用する方法（炭化処理方式）が採用されつつある。所謂、廃材チップの炭化装置である。この炭化装置は、その後、種々の改良を行うことで、新たな問題となっている住宅廃材、間伐材、又は家庭用木質ゴミ等の木質廃材の炭化処理に採用されつつある。そして、この木質廃材を有効に炭化処理するには、前述の家庭用ゴミ等の廃材と同様にチップ化する方法が効率的であることが理解される状況となりつつある。
【０００３】
そして、従来の炭化処理方式では、バッチ炉が主体であって処理能率（処理能力）が悪く、また処理量の向上が望めないことと、この処理能率が処理対象となるゴミの種類によって不安定になり問題である。そして、ゴミの炭化物がスポンジ状になってその断熱作用により熱効率が悪く、ダイオキシンの発生が見られる等の問題点があった。一方炭化炉においては、この炉内温度が高温になると、炭素の存在化での金属炉材の浸炭腐食も問題となることが考えられる。この炭化処理方式の改良案として、連続炉方式といわれているロータリー炉が開発された。しかし、この連続炉方式は前述の問題点を改良するには適する反面、例えば、炉の大型化を招来すること、また設備が膨大となる等の設備面と、連続運転方式であって、かつ乾留ガスの処理能力・処理結果が十分でないこと等よりして、一部でダイオキシンを含むダストの飛散が問題となるケースが考えられる。
【０００４】
そして、この種の連続炉は、社会が要求する処理能率を達成し、また所定の処理量が望めること等よりして有益であり、また連続炉に関する従来の文献（先行文献）を挙げられる。この文献は、特開２００３−３０００４９の「ゴミ処理方法および装置」である（文献（１）とする）。この文献（１）の内容は、縦型の加熱塔内にゴミを上部より投入し、この加熱塔内に充填したゴミを外部より加熱して順次に乾燥、炭化処理して生成した炭化物を、加熱塔の底部の排出口より連続的に排出する構成であり、前記加熱塔内の乾燥及び／又は炭化処理中におけるスポンジ状のゴミ炭化物を撹拌すること、加熱塔内の乾燥及び／又は炭化処理中のゴミから発生する乾留ガスを回収して加熱用の補助燃料として使用することを特徴とするものであって、各種のゴミを安定かつ能率良く処理すること、また熱効率が良くて安価なゴミ処理方法および装置を提供することにある。
【０００５】
また前記従来技術及び／又は文献（１）等においても問題となる炭化物、材料（鋳物砂）排出用の排出口に関しは、この炭化物等の詰まり（ブリッジ）問題の解消が必須条件である。しかし、この条件を満足するには十分でない。そして、この必須条件を確保するための解消策として、次の文献が挙げられる。この文献は、特開２００２−３６１４０４の「砂投入バケットと充填砂の充填方法」である（文献（２））。その内容は、従来の充填砂の排出方法の課題、即ち、円筒状保形金物を羽口れんが孔の孔縁に配置した状態で充填砂をノズル孔へ充填する際におけるその充填高さを制御し、かつそれぞれの操業条件に応じて充填高さを制御することで充填砂の焼結厚みを変化さ得ることと、焼結層のブリッジングによる不開孔を防止することであって、この文献（２）は、溶融金属容器のノズル孔の周縁部に保形筒を置くとともに、このノズル孔へ充填砂を充填する砂投入バケットであって、タンクは保持スタンドに上下方向に移動可能に設け、またこのタンクには投入口、排出口及び保形筒掴みを備え、さらにこの保持スタンドにはタンクの排出口を開閉するストッパーと保形筒掴みを開閉するための開閉部材を備え、タンクの上下方向の相対移動によって、排出口と保形筒掴みをそれぞれ開閉できることを特徴とするものであって、溶融金属容器に充填砂を充填する際に、充填砂を自動的に投入できる構造の砂投入バケット及びこれを利用した充填砂の充填方法を提供するにある。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−３０００４９
【０００７】
【特許文献２】特開２００２−３６１４０４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前記文献（１）の発明は、連続式であるが、ゴミ投入装置（ホッパー）と加熱炉との境界及び／又は遮断が十分でなく、乾留ガスの逆流によるホッパーでの火災の危険性と、乾留ガスの拡散の危険性が指摘でき、安全性と燃焼効率の向上等の面において課題を抱えている。
【０００９】
次に文献（２）の発明は、タンクの下方に形成した漏斗状の排出口を、略逆台形のストッパーを介して開閉する構成であり、鋳物砂の充填及び／又は排出においてはさして問題となる構造とは考えられない。しかし、この構造では、炭化物の生成と、この炭化物を確実に排出し、また炭化筒内で発生するブリッジを確実に回避するためには、極めて困難と考えられる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１の発明は、木チップ、木皮、家庭用ゴミ・製紙スラッジ・汚泥・野菜クズ等の廃材チップ、その他の材料（主としてチップ化された廃材、即ち、廃材チップ）等を間欠式で、連続的に炭化物に変換する炭化装置を提供することを主目的とし、この目的を達成するために、廃材チップを間欠式に供給し、この供給時に乾留ガスの逆流を防止し、廃材チップへの着火防止を図りつつ、この乾留ガスを加熱室にリターンし、熱効率を確保することと、また炭化筒に供給された廃材チップの確実な撹拌と、輻射熱との熱交換を介して炭化の促進と、高品質の炭化物を生成すること、そして、炭化筒で生成された炭化物を開口から炉外に排出すること等を意図する。
【００１１】
また請求項１の発明は、炭化筒に供給された廃材チップを、この炭化筒に滞留させて炭化の促進と、高品質の炭化物を生成すること、また炭化筒内の廃材チップの撹拌を介して熱交換の促進を図ること等を意図する。
【００１２】
さらに請求項１の発明は、炭化筒で生成された乾留ガスを略１００％加熱室に還流し、この加熱室で完全燃焼し、熱源の有効利用と、燃料消費量の効率化等を図ることを意図する。
【００１３】
請求項１は、炭材供給機構を上方の一方側に、また排気ガス排出路を下方の接線方向にそれぞれ備えた炭化炉内に、加熱室と、この加熱室に囲繞されるように上下部を開放した炭化筒とを設けてなる構成であって、
前記加熱室と炭化筒とを連通路を介して連通し、また前記加熱室にバーナ等の加熱部を設け、前記炭化炉の上部より吊下した回転自在の撹拌軸を前記炭化筒に垂下し、この撹拌軸に間欠式に撹拌羽根を設け、またこの撹拌軸内を貫通するワイヤの上部を前記炭化炉の捲装手段に設けるとともに、その下部を炭化筒の下部に至らしめ、このワイヤの下部に開閉具を吊下し、この開閉具を介して前記炭化筒の下部に設けた開口を開閉し、この開口の下部に排出機構を設ける構成とした炭化装置である。
【００１４】
請求項２の発明は、請求項１の目的を達成すること、この目的を達成するに最適な排気ガス排出路と二次燃焼室の構造を提供することを意図する。
【００１５】
請求項２は、請求項１の排気ガス排出路に二次燃焼室を形成し、この二次燃焼室内に送風ユニット及び／又は燃焼エア供給管・吸引エア供給管等を付設する構成とした炭化装置である。
【００１６】
請求項３の発明は、請求項１の目的を達成すること、この目的を達成するに最適な撹拌軸を提供し、またこの撹拌軸の清掃の容易化と、交換の容易な撹拌軸を提供すること等を意図する。
【００１７】
請求項３は、請求項１の撹拌軸は、炭化炉に設けた耐熱手段を経由して延設し、この延設した上端に連結用フランジを設け、この連結用フランジは前記炭化炉に開閉自在に設けてなるタワーフレームに軸承した連結軸に連結可能とし、またこの連結軸に設けた歯車にチェーンを介して駆動部に連繋し、この駆動部を前記タワーフレームに設ける構成とした炭化装置である。
【００１８】
請求項４の発明は、請求項１の目的を達成すること、この目的を達成するに最適な炭材供給機構を提供し、またこの炭材供給機構の提供を介して乾留ガスの逆流防止と、この逆流に基づくトラブル、例えば、廃材チップへの着火防止を図ること、そして、この加熱室における熱効率を確保するとともに、熱交換を介して炭化の促進と、高品質の炭化物を生成すること等を意図する。
【００１９】
請求項４は、請求項１に記載の炭材供給機構（廃材チップ供給機構）は、ホッパーと、このホッパーの収歛口に設けたこの収歛口と相似形の中間チャンバーと、この中間チャンバーの駆動を司る第一のシリンダーと、またこの中間チャンバーの移動端に設けた当該中間チャンバーの開閉を司るシャッターと、このシャッターの下部に設けた当該シャッターに連通する連通口を供えた供給路と、この供給路内を移動するピストン形の摺動チャンバーと、この摺動チャンバーを可動する第三のシリンダーとで構成した炭化装置である。
【００２０】
請求項５の発明は、請求項１の目的を達成すること、この目的を達成するに最適な中間チャンバー及び／又は摺動チャンバーを提供すること等を意図する。
【００２１】
請求項５は、請求項４に記載の中間チャンバーの容積に対して、摺動チャンバーの容積を大きくする構成とした炭化装置である。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１の発明は、炭材供給機構を上方の一方側に、また排気ガス排出路を下方の接線方向にそれぞれ備えた炭化炉内に、加熱室と、加熱室に囲繞されるように上下部を開放した炭化筒とを設けてなる構成であって、
加熱室と炭化筒とを連通路を介して連通し、また加熱室にバーナ等の加熱部を設け、炭化炉の上部より吊下した回転自在の撹拌軸を前記炭化筒に垂下し、撹拌軸に間欠式に撹拌羽根を設け、また撹拌軸内を貫通するワイヤの上部を炭化炉の捲装手段に設けるとともに、その下部を炭化筒の下部に至らしめ、ワイヤの下部に開閉具を吊下し、開閉具を介して炭化筒の下部に設けた開口を開閉し、開口の下部に排出機構を設ける炭化装置である。
【００２３】
従って、請求項１は、木チップ、木皮、家庭用ゴミ・製紙スラッジ・汚泥・野菜クズ等の廃材チップ、その他の材料等を間欠式で、連続的に炭化物に変換する炭化装置を提供することを主目的とする。この目的を達成するために、廃材チップを間欠式に供給し、この供給時に乾留ガスの逆流を防止し、廃材チップへの着火防止を図りつつ、この乾留ガスを加熱室にリターンし、優れた熱効率が確保できることと、また炭化筒に供給された廃材チップの確実な撹拌と、輻射熱との熱交換を介して炭化の促進と、高品質の炭化物が生成できること、そして、炭化筒で生成された炭化物を開口から炉外に排出できること等の特徴がある。
【００２４】
また請求項１は、炭化筒に供給された廃材チップを、この炭化筒に滞留させて炭化の促進と、高品質の炭化物が生成できること、また炭化筒内の廃材チップの撹拌を介して熱交換の促進が図れること等の特徴がある。
【００２５】
さらに請求項１は、炭化筒で生成された乾留ガスを略１００％加熱室に還流し、この加熱室で完全燃焼し、熱源の有効利用と、燃料消費量の効率化等が図れること等の特徴がある。
【００２６】
請求項２発明は、請求項１の排気ガス排出路に二次燃焼室を形成し、二次燃焼室内に送風ユニット及び／又は燃焼エア供給管・吸引エア供給管等を付設する炭化装置である。
【００２７】
従って、請求項２は、請求項１の目的を達成できること、この目的を達成するに最適な排気ガス排出路と二次燃焼室の構造を提供できること等の特徴がある。
【００２８】
請求項３の発明は、請求項１の撹拌軸は、炭化炉に設けた耐熱手段を経由して延設し、この延設した上端に連結用フランジを設け、この連結用フランジは前記炭化炉に開閉自在に設けてなるタワーフレームに軸承した連結軸に連結可能とし、またこの連結軸に設けた歯車にチェーンを介して駆動部に連繋し、この駆動部を前記タワーフレームに設ける構成とした炭化装置である。
【００２９】
従って、請求項３は、請求項１の目的を達成できること、この目的を達成するに最適な撹拌軸を提供し、またこの撹拌軸の清掃の容易化と、交換の容易な撹拌軸を提供できる等の特徴がある。
【００３０】
請求項４の発明は、請求項１に記載の炭材供給機構は、ホッパーと、ホッパーの収歛口に設けた収歛口と相似形の中間チャンバーと、中間チャンバーの駆動を司る第一のシリンダーと、また中間チャンバーの移動端に設けた中間チャンバーの開閉を司るシャッターと、シャッターの下部に設けたシャッターに連通する連通口を供えた供給路と、供給路内を移動するピストン形の摺動チャンバーと、摺動チャンバーを可動する第三のシリンダーとでなる炭化装置である。
【００３１】
従って、請求項４は、請求項１の目的を達成できること、この目的を達成するに最適な炭材供給機構を提供し、またこの炭材供給機構の提供を介して乾留ガスの逆流防止と、この逆流に基づくトラブル、例えば、廃材チップへの着火防止が図れること、そして、この加熱室における熱効率を確保するとともに、熱交換を介して炭化の促進と、高品質の炭化物を生成できること等の特徴がある。
【００３２】
請求項５の発明は、請求項４に記載の中間チャンバーの容積に対して、摺動チャンバーの容積を大きくする炭化装置である。
【００３３】
従って、請求項５は、請求項１の目的を達成できること、この目的を達成するに最適な中間チャンバー及び／又は摺動チャンバーを提供できること等の特徴がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明の実施の態様（形態）を説明する。
【００３５】
先ず図面の説明をすると、図１は炭化装置に付設されたフレーム、屋根、柵（図示せず）等の必要機材を含めて示した全体正面図、図２は図１の要部の断面図、図３は図１の要部の平面図、図４は図１に示した加熱室、炭化筒、撹拌軸等の要部を示した断面図、図５は図１の全体側面図、図６は図４に示した炭化筒、撹拌軸等の要部を示した拡大断面図、図７は図４に示した炭化筒、撹拌軸の要部を示した拡大断面図、図８は炭材供給機構の全体を示した拡大正面図、図９は図８の背面図、図１０は図８の平面図、図１１は図８の左側面図、図１２は図８の右側面図、図１３は炭化炉の上方に設けたタワーフレームと連結軸、駆動部、ワイヤ等を示した一部欠截の拡大断面図、図１４は図１３に示したタワーフレームと連結軸、駆動部、ワイヤ等を示した拡大平面図、図１５は図１３に示したタワーフレームと連結軸、駆動部、ワイヤ等を示した拡大左側面図、図１６は図１３に示したタワーフレームと連結軸、駆動部、ワイヤ等を示した拡大右側面図である。
【００３６】
本発明は、フレームＡに設けた耐熱及び／又は耐火構造の炭化炉Ｃと、この炭化炉Ｃの上方の一方側に設けた炭材供給機構Ｂ（廃材チップ供給機構）と、またこの炭化炉Ｃの下方の接線方向に設けた排気ガス排出路Ｄ（乾留ガス排出路）と、この排気ガス排出路Ｄに連設した耐熱及び／又は耐火構造の排気ガス二次燃焼室Ｅ（乾留ガス二次燃焼室）と、前記炭化炉Ｃの上方に設けたタワーフレームＦとを主構成要素とする。以下、個別に説明する。
【００３７】
炭化炉Ｃは、下方本体部Ｃ１と収斂された上方筒部Ｃ２とで構成し、この下方本体部Ｃ１には加熱室１と、この加熱室１に囲繞された炭化筒２とを設け、またこの下方本体部Ｃ１にはバーナ３と炭化筒２用の開口部４、並びに排気ガス排出路４とを設ける。そして、この炭化筒２の開口２００と前記加熱室１とは、開口部４及び／又は連通路２０１を介して連通されており、炭化筒２からの乾留ガスの略全部を加熱室１に送り、バーナ３を介して再燃焼して熱風に変換し、この熱風との熱交換で炭化筒２に投入された廃材チップＷ１を炭化する。この乾留ガスの再燃焼で、燃料の節約と、二酸化炭素の発生回避及び／又は量の削減化等を図る。またこの炭化筒２には筒状の撹拌軸５が吊下（垂下）されており、この撹拌軸５には間欠式に撹拌羽根５００が設けられている。この撹拌羽根５００は、廃材チップＷ１及び／又は炭化物Ｗの撹拌と流下とを図り、この廃材チップＷ１及び／又は炭化物Ｗを炭化筒２の壁面への移動を介して熱交換の促進が図れる可能があり有益である。また撹拌羽根５００を間欠式に設けることで、炭化筒２内に存在する廃材チップＷ１及び／又は炭化物Ｗの滞留時間の確保と、炭化の効率化等が図れる。尚、この撹拌軸５は炭化筒２の上方に延設されており、その上部は筒外に至り、その上部端には連結用フランジ５０１が設けられている。またこの炭化筒２の開口部２０２と炭化炉Ｃの閉口部Ｃ３との間にはホッパー形状の排出口６を着脱自在に設ける。そして、この排出口６（炭化筒２の下部に設けた開口）には円錐形状のダンパー７（開閉具）を設け、このダンパー７の降下で閉塞し、その上昇で開放する構造となっている。そして、このダンパー７の降下・上昇はワイヤ８（チェーン等の懸架手段であれば採用できる）で操作する。従って、このワイヤ８の一端はダンパー７に固止されている。またこのワイヤ８は撹拌軸５内を貫通し、他端がタワーフレームＦに設けた捲装手段９（巻取り装置）に捲装されていることから、この捲装手段９の操作で、弛緩（巻戻し）又は緊張（巻取り）される。このワイヤ８の弛緩又は緊張で、ダンパー７が降下・上昇する構造である。尚、炭化炉Ｃは、下方本体部Ｃ１から収斂部を介して上方筒部Ｃ２を形成する構成とすることで、炭化筒２からの乾留ガスの上方筒部Ｃ２への容易な排気と、所望する乾留ガスを加熱室１に流下できる利点がある。図中６００は排出口６を受ける台座である。
【００３８】
尚、この炭化炉Ｃの開口部Ｃ３には、炭化物冷却室Ｇ（水冷式が簡便でよいが、空冷式等も有り得る）と搬送用コンベヤＨが設けられている。図中Ｇ１は炭化物冷却室Ｇの開閉蓋を示す。この炭化物冷却室Ｇで連脚した炭化物Ｗは、搬送用コンベヤＨで所定のヤード及び／又は容器等に送られる。
【００３９】
この炭化炉Ｃの接線方向に設けた排気ガス排出路Ｄ（乾留ガス排出路）には排気ガス二次燃焼室Ｅが連通されていることから、前述の如く、加熱室１に至った乾留ガスを複数のバーナ３で熱風とし、この熱風で熱交換し、働き終えた排気ガスは、排気ガス排出路Ｄ（炭化炉Ｃの接線方向に設けた排気ガス排出路Ｄ）より排気ガス二次燃焼室Ｅに導かれ、導入した空気中の雰囲気下で二次燃焼される。この二次燃焼した略無臭及び／又は略無色・無害状態となった最終の排気ガスは、煙突１０を介して空気中に拡散される。従って、乾留ガスの有効利用と、公害の回避が図れる。また前記働き終えた排気ガスを、接線方向に設けた排気ガス排出路Ｄに確実、スムーズに送風できる。
【００４０】
炭材供給機構Ｂは、上部筒部Ｃ２に突出した導入管Ｃ２０に連通するフレームＡ１に偏倚して設けた供給路１１と、この供給路１１内を略密着状態で移動（摺動移動）する摺動チャンバー１２と、この摺動チャンバー１２を可動する第三のシリンダー１３と、前記フレームＡ１に移動可能に設けた中間チャンバー１４と、この中間チャンバー１４の開放底部１４０を一定の箇所で隠蔽するフレームＡ１に設けた底板１５と、前記中間チャンバー１４の開口１４０を開閉するシャッター１６と、前記シャッター１６を可動する第二のシリンダー１７と、また前記中間チャンバー１４を可動する第一のシリンダー１８と、さらにこの中間チャンバー１４に廃材チップＷ１を供給するホッパー１９とで構成されている。従って、ホッパー１９に供給された廃材チップＷ１はホッパー１９の一部を兼用する中間チャンバー１４に導入される。この中間チャンバー１４の開放底部１４０は、ホッパー１９と連通し、ホッパー１４の一部となる位置関係（フレームＡ１の中心位置「図１０の破線で示した位置」）においては、底板１５により閉塞されている。従って、この中間チャンバー１４には、ホッパー１４内の廃材チップＷ１が収容（充填）されている。この廃材チップＷ１の充填状態で、第一のシリンダー１８を可動し、当該中間チャンバー１４が移動端に達した段階で、前記底板１５に設けた開口１５０に位置することから、この中間チャンバー１４の開放底部１４０は開放状態となり、廃材チップＷ１は摺動チャンバー１２に落込まれる（フレームＡ１の左端位置「図１２の破線で示した位置」）。そして、中間チャンバー１４の容積に対して、摺動チャンバー１２の容積を大きくし、廃材チップＷ１をこの摺動チャンバー１２に山なりに落込む構造となっている。尚、この炭材供給機構Ｂは、上方筒部Ｃ２に存在する乾留ガスの逆流を防止するために、摺動チャンバー１２を供給路１１に略密着状態に収容するとともに、シャッター１６及び／又は中間チャンバー１４を介して防止する構造である。尚、この逆流防止は、乾留ガスの効率的な利用が図れること、乾留ガスの温度低下等を回避できること等の特徴がある。また摺動チャンバー１２が上方筒部Ｃ２に至り、収容する廃材チップＷ１を炭化筒２に落込む状態では、中間チャンバー１４は、ホッパー１９の直下にあり（フレームＡ１の中心位置）、この供給路１１及び／又は開口１５０とは離間されるとともに、この炭化筒２とは完全に離間されている。従って、ホッパー１９内の廃材チップＷ１への着火は全くなく安全である。また爆発等の危険性を回避できる特徴がある。尚、この炭材供給機構Ｂは、一例であり、簡易な構造では図示しないがスクリューコンベア方式、落下方式、バケット供給方式等の採用も可能である。
【００４１】
タワーフレームＦは、炭化炉Ｃの上方に取付け、取外し自在又は可動自在に設け、前記撹拌軸５の取付け、取外しの際に、この炭化炉Ｃから一時的に離間できる構成となっている。このタワーフレームＦには、数段の区画板Ｆ１〜Ｆｎ等を介して第一のスペース２１〜第三のスペース２１ｎに区画する。そして、この第一のスペース２１〜第三のスペース２１ｎには、回転自在の連結軸２２を垂設する。この連結軸２２の垂設は、区画板Ｆ１、Ｆ２に設けた各軸受け２３〜２３ｎを介して確保する。そして、この連結軸２２に設けたスプロケット２４は懸架したチェーン２５及び／又はモータ２６を介して回転される。尚、連結軸２２の下端に設けた被連結用フランジ２２０には、前述の撹拌軸５に設けた連結用フランジ５０１が合体され、かつ緊締具（図示せず）により固止される。これにより、撹拌軸５は連結軸２２と同時に回転する。そして、この連結軸２２にはダンパー７を吊下するワイヤ８が貫設されている。このワイヤ８はタワーフレームＦに設けた滑車２７を経由して捲装手段９に捲装されている。この構成により、捲装手段９の操作（駆動）で、ワイヤ８を弛緩又は緊張し、ダンパー７の降下・上昇を図るとともに、排出口６を開閉する。尚、前記撹拌軸５及び／又は撹拌はね５００の修理又は交換等の際において、この撹拌軸５を取外す場合には、連結用フランジ５０１と被連結用フランジ２２０との合体を開放し、タワーフレームＦを炭化炉Ｃより取外して離間する。このタワーフレームＦの離間で、この炭化炉Ｃの上方筒部Ｃ２が開放されるので、この撹拌軸５を炭化炉Ｃより引抜いた後において、修理及び／又は交換を図ることが可能となる。尚、図中２８は断熱手段の一例である石綿ケース、２９は同様に一例である断熱ファイバーを示す。
【００４２】
尚、図中Ｉは屋根、Ｊは送風機ユニット、Ｋはエア供給管をそれぞれ示す。
【００４３】
次に本発明の炭化装置の作用を概述すると、ホッパー１９に供給された廃材チップＷ１は、ホッパー１９の収歛口を経由して中間チャンバー１４（収斂口と相似形のチャンバー）に導入された後、この廃材チップＷ１が充填された中間チャンバー１４は、第一のシリンダー１８により、移動端に達した段階で、底板１５に設けた開口１５０を介して摺動チャンバー１２に山なりに落込む構造となっている。この落込まれた廃材チップＷ１は、当該摺動チャンバー１２が第三のシリンダー１３により押圧されることで、供給路１１を前進し、その前進端に達した段階で、炭化炉Ｃの上方筒部Ｃ２に至る。この摺動チャンバー１２の前面及び／又は先端底部より炭化筒２内に廃材チップＷ１を投入する。この炭化筒２内に投入された廃材チップＷ１は、撹拌羽根５００で解されながら（団子状にならず）下方に向かって順次送込まれる。この送込まれる過程で炭化されるとともに、この廃材チップＷ１は炭化筒２の周壁部に導かれて、乾留ガス（熱風）との熱交換を介して効率よく、かつ高温（略７００℃〜８５０℃）雰囲気の中で炭化される。従って、炭化物Ｗは、高品質で、火力が強く、また脱臭、吸着性が優れた物性を備えており、本来の炭と略同程度の物性を備えている。そして、本発明では、従来の炭化装置では不可能であった物性を備えた炭化物Ｗを製造できる。
【００４４】
尚、この炭化筒２で発生した乾留ガスは、連通路２０１を介して略全部を加熱室１に送り、バーナ３を介して再燃焼して熱風に変換し、前述の如く、この熱風との熱交換で炭化筒２に投入された廃材チップＷ１を炭化する。この炭化筒２で生成された炭化物Ｗは、炭化筒２の下方に至り、排出口６に達した後、この排出口６を閉塞するダンパー７の開放により落下し炭化物冷却室Ｇに送られる。その後、搬送用コンベヤＨで所定の箇所に搬送、収容等する。尚、加熱室１で生成された熱風は、熱交換用として利用された後（働きを終えた乾留ガス）、排気ガス排出路Ｄより排気ガス二次燃焼室Ｅに導かれて、二次燃焼される。この二次燃焼された排気ガスは、煙突１０を介して空気中に拡散される。以上で説明した廃材チップＷ１の供給と、炭化物Ｗの排出は間欠式に行われるが、炭化装置は連続式に稼働される。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】図１は炭化装置に付設されたフレーム、屋根等の必要機材を含めて示した全体正面図
【図２】図２は図１の要部の断面図
【図３】図３は図１の要部の平面図
【図４】図４は図１に示した加熱室、炭化筒、撹拌軸等の要部を示した断面図
【図５】図５は図１の全体側面図
【図６】図６は図４に示した炭化筒、撹拌軸等の要部を示した拡大断面図
【図７】図７は図４に示した炭化筒、撹拌軸の要部を示した拡大断面図
【図８】図８は炭材供給機構の全体を示した拡大正面図
【図９】図９は図８の背面図
【図１０】図１０は図８の平面図
【図１１】図１１は図８の左側面図
【図１２】図１２は図８の右側面図
【図１３】図１３は炭化炉の上方に設けたタワーフレームと連結軸、駆動部、ワイヤ等を示した一部欠截の拡大断面図
【図１４】図１４は図１３に示したタワーフレームと連結軸、駆動部、ワイヤ等を示した拡大平面図
【図１５】図１５は図１３に示したタワーフレームと連結軸、駆動部、ワイヤ等を示した拡大左側面図
【図１６】図１６は図１３に示したタワーフレームと連結軸、駆動部、ワイヤ等を示した拡大右側面図
【符号の説明】
【００４６】
Ａ フレーム
Ａ１ フレーム
Ｂ 炭材供給機構
Ｃ 炭化炉
Ｃ１ 下方本体部
Ｃ２ 上方筒部
Ｃ３ 開口部
Ｃ２０ 導入管
Ｄ 排気ガス排出路
Ｅ 排気ガス二次燃焼室
Ｆ タワーフレーム
Ｆ１〜Ｆｎ 区画板
Ｇ 炭化物冷却室
Ｇ１ 開閉蓋
Ｈ 搬送用コンベヤ
Ｉ 屋根
Ｊ 送風ユニット
Ｋ エア供給管
Ｗ 炭化物
Ｗ１ 廃材チップ
１ 加熱室
２ 炭化筒
２００ 開口
２０１ 連通路
２０２ 開口部
３ バーナ
４ 開口部
５ 撹拌軸
５００ 撹拌羽根
５０１ 連結用フランジ
６ 排出口
６００ 台座
７ ダンパー
８ ワイヤ
９ 捲装手段
１０ 煙突
１１ 供給路
１２ 摺動チャンバー
１３ 第三のシリンダー
１４ 中間チャンバー
１４０ 開放底部
１５ 底板
１５０ 開口
１６ シャッター
１７ 第二のシリンダー
１８ 第一のシリンダー
１９ ホッパー
２１〜２１ｎ 第一のスペース〜第三のスペース
２２ 連結軸
２２０ 被連結用フランジ
２３〜２３ｎ 軸受け
２４ スプロケット
２５ チェーン
２６ モータ
２７ 滑車
２８ 石綿ケース
２９ 断熱ファイバー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭材供給機構を上方の一方側に、また排気ガス排出路を下方の接線方向にそれぞれ備えた炭化炉内に、加熱室と、この加熱室に囲繞されるように上下部を開放した炭化筒とを設けてなる構成であって、
前記加熱室と炭化筒とを連通路を介して連通し、また前記加熱室にバーナ等の加熱部を設け、前記炭化炉の上部より吊下した回転自在の撹拌軸を前記炭化筒に垂下し、この撹拌軸に間欠式に撹拌羽根を設け、またこの撹拌軸内を貫通するワイヤの上部を前記炭化炉の捲装手段に設けるとともに、その下部を炭化筒の下部に至らしめ、このワイヤの下部に開閉具を吊下し、この開閉具を介して前記炭化筒の下部に設けた開口を開閉し、この開口の下部に排出機構を設ける構成とした炭化装置。
【請求項２】
請求項１の排気ガス排出路に二次燃焼室を形成し、この二次燃焼室内に送風ユニット及び／又は燃焼エア供給管・吸引エア供給管等を付設する構成とした炭化装置。
【請求項３】
請求項１の撹拌軸は、炭化炉に設けた耐熱手段を経由して延設し、この延設した上端に連結用フランジを設け、この連結用フランジは前記炭化炉に開閉自在に設けてなるタワーフレームに軸承した連結軸に連結可能とし、またこの連結軸に設けた歯車にチェーンを介して駆動部に連繋し、この駆動部を前記タワーフレームに設ける構成とした炭化装置。
【請求項４】
請求項１に記載の炭材供給機構は、ホッパーと、このホッパーの収歛口に設けたこの収歛口と相似形の中間チャンバーと、この中間チャンバーの駆動を司る第一のシリンダーと、またこの中間チャンバーの移動端に設けた当該中間チャンバーの開閉を司るシャッターと、このシャッターの下部に設けた当該シャッターに連通する連通口を供えた供給路と、この供給路内を移動するピストン形の摺動チャンバーと、この摺動チャンバーを可動する第三のシリンダーとで構成した炭化装置。
【請求項５】
請求項４に記載の中間チャンバーの容積に対して、摺動チャンバーの容積を大きくする構成とした炭化装置。
【請求項１】
炭材供給機構を上方の一方側に、また排気ガス排出路を下方の接線方向にそれぞれ備えた炭化炉内に、加熱室と、この加熱室に囲繞されるように上下部を開放した炭化筒とを設けてなる構成であって、
前記加熱室と炭化筒とを連通路を介して連通し、また前記加熱室にバーナ等の加熱部を設け、前記炭化炉の上部より吊下した回転自在の撹拌軸を前記炭化筒に垂下し、この撹拌軸に間欠式に撹拌羽根を設け、またこの撹拌軸内を貫通するワイヤの上部を前記炭化炉の捲装手段に設けるとともに、その下部を炭化筒の下部に至らしめ、このワイヤの下部に開閉具を吊下し、この開閉具を介して前記炭化筒の下部に設けた開口を開閉し、この開口の下部に排出機構を設ける構成とした炭化装置。
【請求項２】
請求項１の排気ガス排出路に二次燃焼室を形成し、この二次燃焼室内に送風ユニット及び／又は燃焼エア供給管・吸引エア供給管等を付設する構成とした炭化装置。
【請求項３】
請求項１の撹拌軸は、炭化炉に設けた耐熱手段を経由して延設し、この延設した上端に連結用フランジを設け、この連結用フランジは前記炭化炉に開閉自在に設けてなるタワーフレームに軸承した連結軸に連結可能とし、またこの連結軸に設けた歯車にチェーンを介して駆動部に連繋し、この駆動部を前記タワーフレームに設ける構成とした炭化装置。
【請求項４】
請求項１に記載の炭材供給機構は、ホッパーと、このホッパーの収歛口に設けたこの収歛口と相似形の中間チャンバーと、この中間チャンバーの駆動を司る第一のシリンダーと、またこの中間チャンバーの移動端に設けた当該中間チャンバーの開閉を司るシャッターと、このシャッターの下部に設けた当該シャッターに連通する連通口を供えた供給路と、この供給路内を移動するピストン形の摺動チャンバーと、この摺動チャンバーを可動する第三のシリンダーとで構成した炭化装置。
【請求項５】
請求項４に記載の中間チャンバーの容積に対して、摺動チャンバーの容積を大きくする構成とした炭化装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２００６−２１９５９７（Ｐ２００６−２１９５９７Ａ）
【公開日】平成１８年８月２４日（２００６．８．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３４９６７（Ｐ２００５−３４９６７）
【出願日】平成１７年２月１０日（２００５．２．１０）
【出願人】（５０１１７５７８６）
【出願人】（５０５０５３４０８）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年８月２４日（２００６．８．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年２月１０日（２００５．２．１０）
【出願人】（５０１１７５７８６）
【出願人】（５０５０５３４０８）
【Ｆターム（参考）】
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