JP2010137214A - 生ゴミ用炭化処理機 - Google Patents

Abstract

【課題】大衆飲食店などから排出される多量の生ゴミを処理するための炭化装置を提供する。
【解決手段】内面に断熱層１１が形成され、前記断熱層１１の内面には耐火層１２が形成される本体１０と、前記耐火層１２の内部空間に設けられ上側の加熱炉３０と下側の燃焼室４０に分割し、下半球状の断面形状を有する炭化誘導管２０′と、前記加熱炉３０を選択的に開放するため前記本体１０に設けられる投入蓋と、前記本体１０の外部に配設された駆動モーター５３により回転されるように炭化誘導管２０′の内に設けられる攪拌スクリューと、前記燃焼室４０に離間して設けられる第１バーナー及び第２バーナーと、一端は前記燃焼室４０の底に配設し、他端は前記本体１０の天頂に貫設されるように前記燃焼室４０の内部に立設される排気管４３と、前記加熱炉３０と燃焼室４０を互いに連通するように前記燃焼室４０の内に設けられるガス移送管４４とを含む生ゴミ炭化処理機。
【選択図】図３

Description

本発明は、大衆飲食店などから排出される多量の生ゴミを処理するための炭化装置に関する。より詳細には、本発明は、本体の内部空間を上下に区画して加熱炉と燃焼室を形成し、この加熱炉には所定の傾斜角を有する攪拌スクリューを並べて配設し、燃焼室にはバーナーと排気管を設け、加熱炉と燃焼室はガス移送管により連通させることによって、投入蓋を通じて加熱炉の内部に供給した生ゴミは加熱炉の熱気により熱分解され、この時生じた乾溜や有害ガスはガス移送管を通じて移送され、燃焼室では加熱炉の間接加熱と同時に乾溜や有害ガスを燃焼させて大気中に排出すると共に、攪拌スクリューにより移送される生ゴミは熱分解を通じて完全乾燥した状態の炭化物として排出させる、生ゴミ用炭化処理機に関するものである。

最近、外食産業とサービス産業が発達するに伴って、一般家庭や大衆飲食店などから排出される生ゴミの発生及び排出量が増加している趨勢である。このような生ゴミは、規定されたシステムと関係法令によって、一定の経路を通じて回収して安全に処理されている。このような生ゴミの処理方法としては、大部分を地中に埋め込み又は焼却することが普遍的な方法であり、場合によっては多様な処理過程を経て動物用飼料や堆肥などに再加工される。

しかし、埋め込みによる生ゴミの処理方法には広い埋立地が必要であり、衛生的な側面と環境的な側面においても不利な結果を招くため、地方自治体と住民の反対がある場合がある。また、動物の副産物の場合には、関係法令によって飼料を作ることが求められ、又はこれを埋め込んで処理することが禁止され若しくは厳格に制限される場合がある。

すなわち、承認された既存の埋立地の場合、生ゴミの受け入れが飽和状態となって新しい埋立地の指定が不可避であるにも関わらず、当該地域の住民は勿論、地方自治体の反対が深刻であるため、新しい埋立地を指定することにおいて多くの困難を経験している。また、環境的な側面においても、埋め込み過程で発生する悪臭や浸出水による土壌の汚染、又は有害ガスによる深刻な大気汚染が発生すると報告されているため、生ゴミに対する好ましい処理方法としては不適合である。

このような実情から、前述したような生ゴミに対する効果的な処理方法として、焼却及び炭化方法が台頭している。この方法によれば、一定水準の設備を備えた状態で生ゴミを高温で焼却させてこれを処理し、又は乾燥と炭化過程を経て含水率が極めて低い炭化物の状態で排出させることによって、炭化物を堆肥や埋立土用途に活用することができる。

しかしながら、焼却及び炭化方法による生ゴミの処理方法では多量の有害ガスや浸出水が発生するが、現在は埋め込み以外の最も効果的な処理方法として知られているので、過度な運営費や施設費の負担にも拘わらず、不可避的に運営している実情である。

また、このような焼却及び炭化方法は回収した生ゴミを破砕させた状態で、これを乾燥させた後、焼却または炭化させるものであり、乾燥過程と焼却または炭化過程で多量のエネルギーを消費する。

また、前述したような一般的な生ゴミの処理方法は、生ゴミの貯蔵段階と生ゴミの破砕段階、脱水段階、乾燥段階及び炭化段階で多量の浸出水及び廃水が発生する。このような浸出水と廃水は２次処理処置を通じて浄化しなければならないため、２重の処理費用が必要である問題点がある。

これを詳細に説明すると、一般的な生ゴミの焼却処理過程において、大型貯蔵タンク内に回収したゴミを、破砕機を利用して細かく破砕した後、これに対する含水率を低下するために脱水過程を行い、脱水した生ゴミは含水率をより低下させるために乾燥過程を経ると共に、乾燥した状態の生ゴミは焼却または炭化過程を経て処理する。

一方、前述したような処理過程においては、廃水と有害ガス及び粉塵と炭化物が最終的に排出される。この時、廃水は貯蔵庫から発生する大量の浸出水と破砕及び脱水、乾燥過程で発生する廃水を全て集めて別の浄化槽に回収し、浄化槽内の廃水は化学処理を通じて海洋に投棄する方法で処理される。しかし、ロンドン協約によれば、２０１２年からは生ゴミを含んだ有機性廃棄物に対する浸出水や廃水に対する浄化水の海洋投棄が全面的に禁止される。そのため、廃水処理施設に対する拡充や廃水処理に対する所要費用が大きく増大することが予想される。

また、前述したような処理過程で発生する有害ガスには多量の粉塵が含まれているため、一次的に高温で有害ガスに対する燃焼を進行させた後、燃焼ガス及び粉塵を最終的に湿式粉塵除去装置を経て大気中に排出させる。ところが、前述したような焼却処理過程で発生するダイオキシンのような多量の有害ガスは公害と環境汚染を深刻に誘発するものと知られている。

さらに、前述したような湿式粉塵除去装置で使用する処理用水は多量の粉塵を含んでいるため、このような処理用水もやはり浸出水及び廃水の処理過程と同一な経路を経て浄化された後、海洋に投棄される。結局、海洋投棄による環境と費用的な側面で改善及び解決しなければならない問題が加重される原因になる。

特に、焼却及び炭化過程と燃焼過程で消費する大部分の燃料として、石油エネルギーや電気エネルギーが使用されるため、大量の生ゴミを連続して処理するためには莫大な量のエネルギーが必要である。このように、使用するエネルギー消費量の増大により、生ゴミの埋め込み方法に比べて過度な処理費用が発生するため、長期的な側面で過度なエネルギー使用により競争力が低下すると共に、財源の確保にも相当な困難を経験している。

そこで、本発明は、最小の消費燃料だけでも比較的多量の生ゴミを効果的に炭化させることができ、従来の生ゴミに対する回収費用及び処理費用を大きく節減できると共に、環境的な側面においても環境親和的であって、従来の生ゴミ処理システムが有する上述した諸般の問題点を効果的に克服することのできる、生ゴミ用炭化処理機を提供することを目的とする。

前述した目的を達成するために、本発明に係る生ゴミ用炭化処理機は、内面に断熱層が形成され、前記断熱層の内面には耐火層が形成される本体と、前記耐火層の内部空間に設けられて上側の加熱炉と下側の燃焼室に分割し、下半球状の断面形状を有する連続の炭化誘導管と、前記加熱炉を選択的に開放するため前記本体に開閉可能に設けられる投入蓋と、前記本体の外部に配設された駆動モーターにより回転されるように炭化誘導管の内に設けられる攪拌スクリューと、前記燃焼室に離間して設けられる第１バーナー及び第２バーナーと、一端は前記燃焼室の底に配設し、他端は前記本体の天頂に貫設されるように前記燃焼室の内部に立設される排気管と、前記加熱炉と燃焼室を互いに連通するように前記燃焼室の内に設けられるガス移送管と、を含み、前記第１バーナー及び第２バーナーは、加熱炉内部の炭化誘導管に投入された生ゴミを高熱により熱分解し、前記ガス移送管は、熱分解過程で生じた乾溜や有害ガスを燃焼室の内部へ運搬させて燃焼除去させ、前記炭化誘導管は、熱分解された生ゴミを本体の外部に排出可能なように構成されることを特徴とする。

本発明に係る生ゴミ用炭化処理機によれば、少なくとも３０〜４０Ｋｇの生ゴミを一度に投入し、これを炭化処理できることは勿論、処理機の２４時間フル稼働が可能であり、一般大衆飲食店などで発生する生ゴミを全て処理することができる。また、間接熱による生ゴミの熱分解過程で発生する乾溜ガスを回収し、回収した乾溜ガスの燃焼過程で発生する廃熱は投入した生ゴミの分解熱として作用するため、消費エネルギーの減少により経済性が向上する。また、加熱室内部の高熱により熱分解過程で発生する悪臭やガスなどが分解除去され排出されることにより、環境親和性も向上する。

本発明の一実施形態に係る炭化処理機の全体外形を示す正面図である。 本発明の一実施形態に係る炭化処理機の横断面図である。 本発明の一実施形態に係る炭化処理機のもう一つの横断面図である。 本発明の一実施形態に係る炭化処理機の攪拌スクリュー駆動部を示す側面図である。 本発明の一実施形態に係る炭化処理機の側断面拡大図である。 本発明の一実施形態に係る炭化処理機のもう一つの側断面拡大図である。 本発明の一実施形態に係る炭化処理機の攪拌移送部を示す平面拡大図である。 本発明の一実施形態に係る炭化処理機の攪拌移送部を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る炭化処理機の排出部の密閉状態を示す概略図である。 本発明の一実施形態に係る炭化処理機の排出部の開放状態を示す概略図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

各図に示すように、本発明に係る炭化処理機は、外部ケースを構成する本体１０を備えており、本体１０の内面にはセラミックウールでなった断熱層１１を形成する。また断熱層１１の内面には不定形耐火材であるキャスタブルでなった耐火層１２が形成される。この断熱層１１は本体内部の高温の熱気が外部に伝えられることを防止する役割をし、耐火層１２は高温の熱気によって断熱層１１が損傷されることを防止すると共に、高温の熱気が外部に伝わって損失されることを遮断する役割を果たす。

このような本体１０の内部空間には下半球状の断面を有する炭化誘導管２０、２０′が並べて配設され、炭化誘導管２０、２０′により上側には加熱炉３０が形成され、炭化誘導管２０、２０′の下側には燃焼室４０が形成される。

ここで、加熱炉３０には本体１０の外部から生ゴミを投入する投入蓋３１が設けられており、投入蓋３１は一般的な開閉手段を通じて開放され、及び密閉されることが可能な構造を有する。燃焼室３０には本体１０の外部から内部に向かって挿設された第１バーナー４１と第２バーナー４２が装着されている。

また、燃焼室３０には排気管４３が垂直に装着されており、先端は本体１０の外部に露出している。燃焼室３０の内部から垂直に立設されるガス移送管４４は加熱炉３０の内部空間に先端が露出するように形成されている。

また、第２バーナー４２には燃焼室３０の内部に延設された燃焼管４２ａが設けられており、燃焼管４２ａにはガス移送管４４の下段が連通するように結合されている。

特に、炭化誘導管２０、２０′は一定の傾斜角を持って形成されており、２個の炭化誘導管２０、２０′は反対の傾斜角で互いに離間して配設されるので、これらの２個の炭化誘導管２０、２０′には端部に一定水準の段差が形成される。このような段差は生ゴミの自然的な落下移送を助けるためのものとして、炭化誘導管２０、２０′の端部には段差に対応する傾斜角を有する移送管２０ａを配設されている。

また、炭化誘導管２０、２０′の上部内側には投入した生ゴミを移送させるための攪拌スクリュー５０、５０′が各々内蔵されている。攪拌スクリュー５０、５０′は本体１０に装着した別の駆動モーター５３から伝えられる動力により自由回転が可能な状態で軸結合されている。これらの攪拌スクリュー５０、５０′は炭化誘導管２０、２０′の傾斜角と同一な傾斜角を有するように形成されて生ゴミの円滑な移送を助ける。

この時、攪拌スクリュー５０、５０′には図８に示すように、四方に連続して突出した支持棒５１、５１′が形成されており、支持棒５１、５１′には傾斜角を有する移送翼５２、５２′が各々形成されている。したがって、攪拌スクリュー５０、５０′が回転すると、移送翼５２、５２′は炭化誘導管２０、２０′の内にある生ゴミを移送翼５２、５２′の傾斜方向に沿って一側から他側に移送させる。

特に、炭化誘導管２０、２０′において、一側の炭化誘導管２０′の側端下部には排出管２１が下方に突出しており、排出管２１の下段には排出案内管２２が連通されて横設される。排出案内管２２の内部には、別の排出モーター２３から伝えられる動力により回転が可能な状態で無軸スクリュー２４が装着される。

また、排出管２１には図９に示すように、排出管２１を密閉させ及び開放させることができる開閉板６０が装着される。本実施形態に係る生ゴミ炭化処理機は、ブラケットにより排出管２１に装着される開閉モーター６３と、この開閉モーター６３のねじ軸６４に螺合されるナット体６２と、一端は開閉板６０の底面にヒンジ結合され、他端はナット体６２にヒンジ結合される回転リンク６１と、をさらに含む。したがって、図１０に示すように、開閉モーター６３の作動によりねじ軸６４が回転すると、これに螺合されたナット体６２が摺動することによって、回転リンク６１を介して開閉板６０を上下に回動できる。

このような構造を有する本発明の生ゴミ炭化処理機の全体的な作動及び作用関係について順次説明する。

まず、ユーザーは本体１０の外面に露出した投入蓋３１を開放して第１炭化誘導管２０の内部に例えば３０〜４０Ｋｇの生ゴミを投入する。この時、燃焼室４０に位置した第１バーナー４１を点火させると、火炎による燃焼室４０内部の熱気が金属材でなった炭化誘導管２０、２０′を通じて伝渡されながら加熱炉３０の内部温度が上昇するようになる。

この時の燃焼室４０の内部温度は、例えば約９００℃程度が理想的であり、燃焼室４０の熱気が伝渡される加熱炉３０の内部温度は例えば５００〜５５０℃が理想的である。

次に、前述のように設定した温度に到達すると、駆動モーター５３を作動させて２個の攪拌スクリュー５０、５０′が同時に回転を開始する。この時、第１炭化誘導管２０の内部に投入した生ゴミは、当該攪拌スクリュー５０が回転することによって一側から他側に混合攪拌されながら移送するようになる。続いて、第１炭化誘導管２０の端部に至った生ゴミは移送管２０ａを通じて他側の炭化誘導管２０′の内部に自由落下しながら移送される。第２攪拌スクリュー５０′は第２炭化誘導管２０′の内部に供給された生ゴミを一側から他側に移送する。

このような生ゴミの移送過程において、生ゴミは移送翼５２、５２′により混合と攪拌及び粉砕が繰り返して持続的に行われながら移送される。したがって、高温の熱気に十分に露出しながら、無酸素状態の熱分解が進行される。

この時、前述したような熱分解過程において、生ゴミから水蒸気と乾溜ガスや有害ガスが排出される。このような水蒸気と乾溜や有害ガスは加熱炉３０の内部圧力を上昇させる作用をするため、結局ガス移送管４４を通じて燃焼室４０に排出される過程が進行する。燃焼室４０は排気管４３により外気と同一の圧力になっているので、前述したように加熱炉３０内部での圧力を上昇させる水蒸気と乾溜や有害ガスは自然にガス移送管４４を通じて燃焼室４０の内部に排出される。

これによって、前述したように水蒸気と乾溜や有害ガスの発生が開始すると、第１バーナー４１の稼動を中断させて第２バーナー４２を稼動させる。第２バーナー４２の稼動によって発生する火炎は水蒸気と乾溜や有害ガスを蒸発及び燃焼させる役割をすると共に、燃焼が可能な乾溜ガスは第２バーナー４２の火炎を増大させる役割をする。したがって、乾溜ガスの追加によって第１バーナー４１より弱い火炎で第２バーナー４２を稼動させても乾溜ガスが燃焼しながら、燃焼室４０の内部温度は一定の水準に維持される。

したがって、生ゴミの熱分解過程で発生する乾溜ガスを回収して熱源として使用することによって、生ゴミの炭化に必要な消耗エネルギー量を大きく低減することができる。

また、前述したような炭化過程が約３〜４時間程度進行すると、生ゴミは完全に乾燥した状態の炭化物に変わる。この時にはバーナーの稼動を中断させて排出管２１を開放して炭化誘導管２０、２０′の内部にある炭化物を外部に排出させる。

すなわち、排出管２１に位置した開閉板６０を下方に開放した状態で攪拌スクリュー５０、５０′を回転させると、移送翼５２、５２′の回転傾斜角により炭化誘導管２０、２０′の内部にある炭化物が移送されながら、開放状態の排出管２１に落下する。続いて、排出管２１の下段に横設された排出案内管２２に炭化物が落下すると、排出モーター２３を回転させて無軸スクリュー２４により炭化物が本体１０の外部に排出されるようになる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

以上のように、本発明に係る生ゴミ炭化処理機は、比較的簡単な構成だけでも多量の生ゴミを炭化処理できると共に、回収した乾溜ガスの燃焼廃熱を活用するので、炭化に必要なエネルギー消費量を大きく減らすことができ経済性を向上させる。

１０ 本体、１１ 断熱層、１２ 耐火層、２０、２０′ 炭化誘導管、２０ａ 移送管、２１ 排出管、２２ 排出案内管、２３ 排出モーター、２４ 無軸スクリュー、３０ 加熱炉、３１ 投入蓋、４０ 燃焼室、４１ 第１バーナー、４２ 第２バーナー、４２ａ 燃焼管、４３ 排気管、４４ ガス移送管、５０、５０′ 攪拌スクリュー、５１、５１′ 支持棒、５２、５２′ 移送翼、５３ 駆動モーター、６０ 開閉板、６１ 回転リンク、６２ ナット体、６３ 開閉モーター、６４ ねじ軸

Claims (10)

1. 内面に断熱層１１が形成され、前記断熱層１１の内面には耐火層１２が形成される本体１０と、
   前記耐火層１２の内部空間に設けられて上側の加熱炉３０と下側の燃焼室４０に分割し、下半球状の断面形状を有する連続の炭化誘導管２０、２０′と、
   前記加熱炉３０を選択的に開放するため前記本体１０に開閉可能に設けられる投入蓋３１と、
   前記本体１０の外部に配設された駆動モーター５３により回転されるように炭化誘導管２０、２０′の内に設けられる攪拌スクリュー５０、５０′と、
   前記燃焼室４０に離間して設けられる第１バーナー４１及び第２バーナー４２と、
   一端は前記燃焼室４０の底に配設し、他端は前記本体１０の天頂に貫設されるように前記燃焼室４０の内部に立設される排気管４３と、
   前記加熱炉３０と燃焼室４０を互いに連通するように前記燃焼室４０の内に設けられるガス移送管４４と、を含み、
   前記第１バーナー４１及び第２バーナー４２は、加熱炉３０内部の炭化誘導管２０、２０′に投入された生ゴミを高熱により熱分解し、
   前記ガス移送管４４は、熱分解過程で生じた乾溜や有害ガスを燃焼室４０の内部へ運搬させて燃焼除去させ、
   前記炭化誘導管２０、２０′は、熱分解された生ゴミを本体１０の外部に排出可能なように構成されることを特徴とする、
   生ゴミ用炭化処理機。
2. 前記断熱層１１は、セラミックウールにより形成されることを特徴とする、請求項１に記載の生ゴミ用炭化処理機。
3. 前記耐火層１２は、不定形耐火材であるキャスタブルで形成されることを特徴とする、請求項１に記載の生ゴミ用炭化処理機。
4. 前記炭化誘導管２０、２０′は、反対の傾斜角を有して互いに離間して設けられ、
   前記炭化誘導管２０、２０′の内部に装着される前記攪拌スクリュー５０、５０′は、前記炭化誘導管２０、２０′と同一の傾斜角を有するように形成され、
   第１炭化誘導管２０に投入された生ゴミを、第１攪拌スクリュー５０の回転を通じて他端部に移送し、当該他端部において隣り合う炭化誘導管２０、２０′の高さの差により第１炭化誘導管２０から第２炭化誘導管２０′の内部に落下移送し、第２炭化誘導管２０′の内部において第２攪拌スクリュー５０′の回転により一側から他側に攪拌移送するように構成されることを特徴とする、
   請求項１に記載の生ゴミ用炭化処理機。
5. 前記第１炭化誘導管２０と前記第２炭化誘導管２０′の端部は、所定の角度で傾斜して設けられた移送管２０ａにより互いに連結されて、前記第１炭化誘導管２０から移送された生ゴミを前記移送管２０ａを通じて前記第２炭化誘導管２０′の内部に落下移送するように構成されることを特徴とする、
   請求項４に記載の生ゴミ用炭化処理機。
6. 前記第２バーナー４２には、前記燃焼室４０の内部に向かって延びた燃焼管４２ａが連設され、前記燃焼管４２ａには前記ガス移送管４４の下段が連設されて、前記第２バーナー４２の点火で生じた高熱により前記ガス移送管４４を通じて排出される乾溜や有害ガスを燃焼及び除去するように構成されることを特徴とする、
   請求項１に記載の生ゴミ用炭化処理機。
7. 前記攪拌スクリュー５０、５０′には、四方に突出する支持棒５１、５１′が連設され、前記支持棒５１、５１′には、当該支持棒５１、５１′の中心軸から所定の角度で傾斜した移送翼５２、５２′が設けられて、前記炭化誘導管２０、２０′の内にある生ゴミを前記攪拌スクリュー５０、５０′の回転時に前記移送翼５２、５２′により一側から他側に移送するように構成されることを特徴とする、
   請求項１に記載の生ゴミ用炭化処理機。
8. 一側の前記炭化誘導管２０′の端部には排出管２１が連設され、前記排出管２１には開閉板６０が装着され、前記開閉板６０の作動によって前記炭化誘導管２０′の内にある炭化物を選択的に排出するように構成されることを特徴とする、
   請求項１に記載の生ゴミ用炭化処理機。
9. 前記排出管２１は、その下段に連絡される排出案内管２２が横設され、前記排出案内管２２の内部には排出モーター２３に連結された無軸スクリュー２４が内蔵されて、前記排出案内管２２に供給される炭化物が前記無軸スクリュー２４の回転により横方向に排出されるように構成されることを特徴とする、
   請求項８に記載の生ゴミ用炭化処理機。
10. ブラケットにより前記排出管２１に装着される開閉モーター６３と、当該開閉モーター６３のねじ軸６４に螺合されるナット体６２と、一端は前記開閉板６０の底面にヒンジ結合され、他端は前記ナット体６２にヒンジ結合される回転リンク６１と、をさらに含み、
    前記開閉モーター６３の作動により前記ねじ軸６４が回転すると、前記ナット体６２が摺動することによって、前記回転リンク６１を介して前記開閉板６０を上下に回動できるように構成されることを特徴とする、
    請求項８に記載の生ゴミ用炭化処理機。
    

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