特許 6285588 自燃炭化熱処理装置及びこれを使用した自燃炭化熱処理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6285588

(24)【登録日】2018年2月9日

(45)【発行日】2018年2月28日

(54)【発明の名称】自燃炭化熱処理装置及びこれを使用した自燃炭化熱処理方法

(51)【国際特許分類】

   C10B 53/02 20060101AFI20180215BHJP

【ＦＩ】

   C10B53/02

【請求項の数】11

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2017-42316(P2017-42316)

(22)【出願日】2017年3月7日

【審査請求日】2017年6月1日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】517079641

【氏名又は名称】五友エコワークス株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】517079652

【氏名又は名称】永山 美鈴

(73)【特許権者】

【識別番号】517079663

【氏名又は名称】唐仁原 寿人

(74)【代理人】

【識別番号】100195327

【弁理士】

【氏名又は名称】森 博

(72)【発明者】

【氏名】永山 美鈴

(72)【発明者】

【氏名】唐仁原 寿人

【審査官】 森 健一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−３３９３２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実公第０２７９００（大正１５年）（ＪＰ，Ｙ１Ｔ）

【文献】 特開２０１６−０８８９４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１１５５７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０７７３７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００４−５３４８８８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ１０Ｂ ９／００

Ｃ１０Ｂ ４９／００

Ｃ１０Ｂ ５３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

下方部が底板で閉塞された筒状の本体部と、
前記本体部の上方開口部を開閉可能に閉止する蓋体と、
前記本体部内の前記底板から離れた位置に前記本体部の軸心を横断するように配置された通気孔付きの隔壁板と、
前記本体部内の前記底板と前記隔壁板との間に形成された給気室に空気を導入する給気経路と、
前記本体部内の前記底板の上面から前記隔壁板を貫通し前記本体部の軸心方向に立設され、前記隔壁板より上方の領域に通気孔を有するとともに上方開口部が閉塞された排気用外筒体と、
上方開口部が前記排気用外筒体内に位置するとともに下方開口部が前記底板の外部に開口した状態で前記排気用外筒体内に配置された排気用内筒体と、
前記隔壁板の通気孔と連通した状態で前記隔壁板上に着脱可能に立設された通気孔付きの複数の給気用筒体と、を備え、
前記通気孔付きの隔壁板は、前記本体部の軸心の周りに配置された複数の通気孔と、前記通気孔と連通した状態で前記隔壁板の上面に垂直に固着された複数の円筒体とを有し、
前記複数の給気用筒体は、前記隔壁板の前記円筒体に対して、その下端部が差し込まれた状態で前記隔壁板の上面に起立姿勢で保持されて、前記本体部の軸心の周りを少なくとも１周するように配置され、かつ、
前記底板と前記隔壁板との間隔が変更可能である、
ことを特徴とする自燃炭化熱処理装置。

【請求項2】

前記給気経路に流量調整手段を備えた請求項１記載の自燃炭化熱処理装置。

【請求項3】

前記給気経路を経由して前記給気室内へ空気を送給する送風手段を備えた請求項１または２記載の自燃炭化熱処理装置。

【請求項4】

前記隔壁板の下面の前記通気孔の周囲の一部に、前記通気孔内への空気流入を促進する誘導部材を設けた請求項１〜３の何れかの項に記載の自燃炭化熱処理装置。

【請求項5】

前記本体部の内周面に沿って配設され、前記本体部の外部に流入口及び流出口を有する流体循環経路を備えた請求項１〜４の何れかの項に記載の自燃炭化熱処理装置。

【請求項6】

前記底板の外部から前記給気室に連通するとともに開閉蓋を有する着火用経路を備えた請求項１〜５の何れかの項に記載の自燃炭化熱処理装置。

【請求項7】

請求項１〜６の何れかの項に記載の自燃炭化熱処理装置を構成する本体部内に炭化用材料を収容して自燃炭化処理し、前記炭化用材料に由来する炭化物を製造することを特徴とする炭化物の製造方法。

【請求項8】

前記炭化用材料が、籾殻、竹粉、木材チップ、竹材チップ及びナッツ類の殻から選択される１種以上である請求項７記載の炭化物の製造方法。

【請求項9】

請求項１〜６の何れかの項に記載の自燃炭化熱処理装置を構成する本体部内に収容した炭化用材料の上方に被熱処理材料を収容し、前記炭化用材料の自燃炭化処理中に発生する熱により前記被熱処理材料を加熱処理することを特徴とする自燃炭化熱処理方法。

【請求項10】

前記被熱処理材料を、有底の筒状若しくは箱状の容器、または、少なくとも一部が通気性を有する容器に入れた状態で前記本体部内に収容する請求項９記載の自燃炭化熱処理方法。

【請求項11】

前記被熱処理材料が、電線廃材、電気回路基板、または、強酸、強アルカリ若しくは油分を吸着した炭化物の１種以上である請求項１０記載の自燃炭化熱処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、籾殻、竹粉、木材チップ、竹材チップあるいはナッツ類の殻などの炭化用材料を酸素不足状態で自発燃焼させて炭化したり、電線廃材や電気回路基板などの被熱処理材料を加熱処理したりする機能を有する自燃炭化熱処理装置及びこれを使用した自燃炭化熱処理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

木材片や竹材片などを酸素不足状態で自発燃焼（以下「自燃」と略記する）させて炭化する装置については、従来、様々な構造、機能を有するものが開発されているが、本発明に関連するものとして、例えば、特許文献１に記載された「炭化装置」がある。

【0003】

前記「炭化装置」は、内底部に複数の空気導入孔を有する略密閉式の炉本体と、炉本体の上部に設けられた材料出入口を開閉する蓋板と、炉本体内に立設されて上端が炉本体天井部近傍に達する加熱排気筒と、空気導入孔への空気を供給する空気取入れ口と、空気取入れ口に対する空気供給量調整手段と、を有する炭化炉を備えている。

【0004】

また、前記炭化炉を構成する加熱排気筒は、下部に炉内空間に連通する排気導入孔を備えて上部が閉塞した外筒と、この外筒内に同心状に配置した内筒とからなる二重筒をなし、内筒は、上端が外筒内の頂部近傍で開口すると共に、下端が炉外への排気路に連通しており、炉本体の底部側を着火部として、炉本体内に装填された炭化用材料を酸素不足状態で自燃させて炭化する機能を有している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００４−３３９３２７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１に記載された「炭化装置」は、木材片や竹材片など比較的大きいサイズ（例えば、長さ１００ｍｍ〜１５０ｍｍ程度、最大外径５０ｍｍ〜１００ｍｍ程度）の炭化用材料を炭化する場合には好適に使用することができるのであるが、籾殻、竹材チップ、木材チップあるいはナッツ類の殻などの比較的小さいサイズ（例えば、外径や粒径などが１ｍｍ〜３ｍｍ程度）の炭化用材料を炭化することが困難である。

【0007】

具体的には、籾殻、竹材チップ、木材チップあるいはナッツ類の殻などの比較的小さいサイズの炭化用材料を炉本体内に装填すると、これらの炭化材料が炉内空間内で緻密な状態となり、炭化用材料の不完全燃焼で発生する高温の燃焼ガスによる加熱作用、及び、炭化反応に適した酸素不足状態を維持するのに必要な空気が炉内空間全体に均等に行き渡らず、炭化状態にムラが生じたり、炭化処理に長時間を要したりしている。

【0008】

また、炭化装置においては、従来から、炭化用材料の種類、サイズ、形状に左右されることなく、炭化処理に要する時間を短縮することが要請されている。

【0009】

一方、近年は、様々な産業分野において電線廃材や使用済みの電気回路基板などの産業廃棄物が大量に発生しているが、これらの産業廃棄物を効率良く処分したり、産業廃棄物に含まれている有効資源を回収したりする技術が要請されている。

【0010】

そこで、本発明が解決しようとする課題は、籾殻、竹材チップ、木材チップあるいはナッツ類の殻など比較的小さいサイズの炭化用材料であっても容易に炭化処理することができ、炭化処理に要する時間の短縮を図ることもできる自燃炭化熱処理装置及び自燃炭化熱処理方法、並びに電線廃材や使用済み電気回路基板などの産業廃棄物を熱処理することができる自燃炭化熱処理装置及び自燃炭化熱処理方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

前記課題を解決するため、本発明に係る自燃炭化熱処理装置は、
下方部が底板で閉塞された筒状の本体部と、
前記本体部の上方開口部を開閉可能に閉止する蓋体と、
前記本体部内の前記底板から離れた位置に前記本体部の軸心を横断するように配置された通気孔付きの隔壁板と、
前記本体部内の前記底板と前記隔壁板との間に形成された給気室に空気を導入する給気経路と、
前記本体部内の前記底板の上面から前記隔壁板を貫通し前記本体部の軸心方向に立設され、前記隔壁板より上方の領域に通気孔を有するとともに上方開口部が閉塞された排気用外筒体と、
上方開口部が前記排気用外筒体内に位置するとともに下方開口部が前記底板の外部に開口した状態で前記排気用外筒体内に配置された排気用内筒体と、
前記隔壁板の通気孔と連通した状態で前記隔壁板上に立設された通気孔付きの給気用筒体と、を備えたことを特徴とする。

【0012】

このような構成とすれば、サイズが比較的小さい炭化用材料が本体部内に緻密な状態で収容されていても、隔壁板の通気孔と連通した状態で隔壁板上に立設された通気孔付きの給気用筒体を介して、炭化用材料の不完全燃焼で発生する高温の燃焼ガスによる加熱作用、及び、炭化反応に適した酸素不足状態を維持するのに必要な空気が本体部の内部全体に均等に行き渡るので、炭化反応が本体部内の広い範囲で均等かつ速やかに進行する。

【0013】

従って、籾殻、竹材チップ、木材チップあるいはナッツ類の殻など比較的小さいサイズの炭化用材料であっても容易に炭化処理することができ、炭化処理に要する時間の短縮を図ることもできる。

【0014】

前記自燃炭化熱処理装置においては、前記給気経路に流量調整手段を備えたものとすることもできる。

【0015】

このような構成とすれば、給気経路を経由して給気室に導入される空気量を流量調整手段で増減させることにより、本体部内に収容された炭化用材料の炭化反応温度を調整することができるので、炭化用材料に適した温度設定とすることができる。また、流量調整手段で空気量を増減して設定温度を変えることにより、炭化物の性質や性状などを変化させることができるので、使用目的に適した炭化物を製造することができる。

【0016】

前記自燃炭化熱処理方法においては、前記給気経路を経由して前記給気室内へ空気を送給する送風手段を備えたものとすることができる。

【0017】

このような構成とすれば、必要に応じて、前記送風手段により前記給気経路を経由して前記給気室内へ空気を送り込むと、この空気は隔壁板の通気孔を経て本体部内へ送り込まれるので、例えば、本体部内に収容された炭化用材料に対し、後述する着火用経路を利用して着火する際に、前記送風手段で前記給気室内へ空気を送り込むことによって着火性を向上させることができる。

【0018】

前記自燃炭化熱処理装置においては、前記隔壁板の下面の前記通気孔の周囲の一部に、前記通気孔内への空気流入を促進する誘導部材を設けることができる。

【0019】

このような構成とすれば、給気室に送り込まれた空気は、前記誘導部材に誘導されて通気孔へ流入し、通気孔を通過して本体部内へ速やかに送り込まれるので、着火作業性が向上し、また、自燃炭化熱処理を効率化することもできる。

【0020】

また、前記自燃炭化熱処理装置においては、複数の前記給気用筒体を、前記本体部の軸心の周りを少なくとも１周するように立設することができる。

【0021】

このような構成とすれば、燃焼ガスにより加熱作用や空気を本体部の内部全体に均等に行き渡らせることが可能となるので、炭化反応の促進に有効である。

【0022】

前記自燃炭化熱処理装置においては、前記給気用筒体が前記隔壁板に対して着脱可能に立設することもできる。

【0023】

このような構成とすれば、本体部内に収容する炭化用材料の種類、サイズ、形状などに応じて給気用筒体の本数を増減させることができる。また、清掃が必要となったときなどは、隔壁板から給気用材料を取り外して作業することもできるので、メンテナンス性が向上する。

【0024】

前記自燃炭化熱処理装置においては、前記底板と前記隔壁板との間隔を変更可能とすることもできる。

【0025】

このような構成とすれば、本体部内における隔壁板の高さ位置を、本体部内に収容する炭化用材料の種類、サイズ、形状などに応じて変更可能となるので、炭化用材料に適した設定とすることができる。なお、本体部に対して隔壁板が着脱可能な構成とすれば、隔壁板の交換が可能となり、メンテナンス性も向上する。

【0026】

前記自燃炭化熱処理装置においては、前記本体部の内周面に沿って配設され、前記本体部の外部に流入口及び流出口を有する流体循環経路を備えたものとすることもできる。

【0027】

このような構成とすれば、外部から流体循環経路に液体や気体などの流体を供給することにより、本体部内で発生する熱を利用して液体や気体を加熱することができるので、熱エネルギーの有効活用を図ることができる。前記液体には水が含まれ、前記気体には空気が含まれる。

【0028】

前記自燃炭化熱処理装置においては、前記底板の外部から前記給気室に連通するとともに開閉蓋を有する着火用経路を備えたものとすることができる。

【0029】

このような構成とすれば、本体部内に収容した炭化用材料の炭化処理を開始するときの着火作業を容易化することができる。

【0030】

次に、本発明に係る第１の自燃炭化熱処理方法は、前述した何れかの自燃炭化熱処理装置を構成する本体部に炭化用材料を収容して炭化処理し、前記炭化用材料に由来する炭化物を製造することを特徴とする。

【0031】

このような構成とすれば、籾殻、竹材チップ、木材チップあるいはナッツ類の殻など比較的小さいサイズの炭化用材料であっても容易に炭化処理することができ、炭化処理に要する時間の短縮を図ることもできる。

【0032】

次に、本発明に係る第２の自燃炭化熱処理方法は、前述した何れかの自燃炭化熱処理装置を構成する本体部内に収容した炭化用材料の上方に被熱処理材料を収容し、前記炭化用材料の自燃炭化処理中に発生する熱により前記被熱処理材料を加熱処理することを特徴とする。

【0033】

このような構成とすれば、自燃炭化処理中に発生する熱を利用して、産業廃棄物などの被熱処理材料を熱分解処理することができる。

【0034】

前記自燃炭化熱処理方法においては、前記被熱処理材料を、有底の筒状若しくは箱状の容器、または、少なくとも一部が通気性を有する容器に入れた状態で前記本体部内に収容することもできる。

【0035】

このような構成とすれば、前記本体部内に対する被熱処理材料の出し入れ作業が容易となるだけでなく、被熱処理材料が、その下方に収容された炭化用材料へ混入することを防止することができる。また、前記容器については、蓋体を備えた容器を使用することもできる。

【0036】

前記自燃炭化熱処理方法においては、前記被熱処理材料は特に限定しないが、産業廃棄物、例えば、電線廃材、電気回路基板、または、強酸、強アルカリ若しくは油分を吸着した炭化物などを好適に自燃炭化熱処理することができる。そのほか、病死した畜産動物の骨肉や魚介類の骨肉などを被熱処理材料として自燃炭化熱処理することもできる。

【発明の効果】

【0037】

本発明により、籾殻、竹材チップ、木材チップあるいはナッツ類の殻など比較的小さいサイズの炭化用材料であっても容易に炭化処理することができ、炭化処理に要する時間の短縮を図ることもできる自燃炭化熱処理装置及び自燃炭化熱処理方法、並びに、電線廃材や使用済み電気回路基板などの産業廃棄物を熱処理することができる自燃炭化熱処理装置及び自燃炭化熱処理方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0038】

【図1】本発明の実施形態である自燃炭化熱処理装置を示す一部省略垂直断面図である。

【図2】図１に示す自燃炭化熱処理装置の一部省略水平断面図である。

【図3】図１に示す自燃炭化熱処理装置を構成する隔壁板の中央寄り付近の一部省略拡大図である。

【図4】図２中のＡ−Ａ線における一部省略断面図である。

【図5】図１に示す自燃炭化熱処理装置を構成する給気用筒体の正面図である。

【図6】図１に示す自燃炭化熱処理装置を構成する流体循環経路の正面図である。

【図7】図６に示す流体循環経路の平面図である。

【図8】図１に示す自燃炭化熱処理装置を使用した自燃炭化熱処理方法で使用する熱処理容器の斜視図である。

【図9】図１に示す自燃炭化熱処理装置を使用した自燃炭化熱処理方法で使用するその他の熱処理容器の斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0039】

以下、図１〜図７に基づいて、本発明の実施の形態である自燃炭化熱処理装置１００及びこれを使用した自燃炭化熱処理方法について説明する。図１，図２に示すように、本実施形態の自燃炭化熱処理装置１００は、本体部１０、底板１１、蓋体１２、隔壁板２０、給気室３０、給気経路３１、排気用外筒体４０、排気用内筒体５０、給気用筒体６０、流量調整手段７０、流体循環経路８０、着火用経路９０及び排気経路９５などで構成されている。本体部１０の外周面には、本体部１０を起倒可能に軸支するための軸体１４が、本体部１０の軸心１０ｃと直交する方向に取り付けられている。

【0040】

本体部１０の外周部分は鋼板製の円筒部材１６で形成され、その下方部１０ｂは底板１１で閉塞され、本体部１０の上方開口部１０ａを開閉可能に閉止する蓋体１２を備えている。本体部１０内の底板１１から離れた位置に本体部１０の軸心１０ｃを横断するように隔壁板２０が配置されている。隔壁板２０は中心に円形の貫通孔２０ｃを有する円板状の部材であり、その全面に亘って複数の通気孔２０ａが開設されている。

【0041】

図２に示すように、複数の通気孔２０ａは、本体部１０の軸心１０ｃを中心とする半径の異なる３つの仮想円Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３に沿って開設されている。最も内側の仮想円Ｃ１に沿って８個の通気孔２０ａが等間隔に開設され、その外側の仮想円Ｃ２に沿って１２個の通気孔２０ａが等間隔に開設され、最も外側の仮想円Ｃ３に沿って９個の通気孔２０ａが等間隔に開設されている。図３に示すように、全ての通気孔２０ａの上方を覆うような状態で、屋根形のカバー２０ｂが隔壁板２０の上面に固着されている。

【0042】

また、図４に示すように、隔壁板２０の下面の通気孔２０ａの周囲の一部に、通気孔２０ａ内への空気流入を促進する平板状の誘導部材２０ｅ（所謂、邪魔板）が垂下状に取り付けられている。誘導部材２０ｅは、隔壁板２０の下面において、それぞれの通気孔２０ａの周囲の下流側、即ち、隔壁板２０の下面部分を流動する空気流の下流側に配置されている。

【0043】

図３に示すように、隔壁板２０は、排気用外筒体４０の下端部付近の周りに上下に重ねて嵌装された二つの片側フランジ管Ｆ１，Ｆ２と、底板１１の上面に立設された複数の支柱２１及びその延長部材２２と、により、底板１１から所定距離だけ離れた位置に水平保持されている。片側フランジ管Ｆ２は片側フランジ管Ｆ１上に着脱可能に載置され、片側フランジ管Ｆ１，Ｆ２のフランジ部ｆ１，ｆ２はそれぞれ底板１１の下面を保持可能である。支柱２１、延長部材２２はそれぞれの上端側に縮径部２１ａ，２２ａを有し、延長部材２２は支柱２１の上端側の同軸上に着脱可能に接続されている。隔壁板２０に開設された貫通孔２０ｄに対し、それぞれの縮径部２１ａ，２２ａが着脱可能に嵌入される。

【0044】

図３に示すように、二つの片側フランジ管Ｆ１，Ｆ２は積み重ねられ、支柱２１の上端部に延長部材２２が接続されているが、片側フランジ管Ｆ２、延長部材２２をそれぞれ片側フランジ管Ｆ１、支柱２１に着脱することにより、底板１１と隔壁板２０との距離を変更することができる。

【0045】

底板１１から所定距離だけ離れた位置に隔壁板２０を保持することにより、本体部１０内の底板１１と隔壁板２０との間に給気室３０が形成されている。給気室３０内に空気を導入するための給気経路３１が本体部１０の下端部寄りの部分から外部へ突出した状態に設けられている。図２に示すように、給気経路３１は、本体部１０の軸心１０ｃを中心とする仮想円（図示せず）の接線方向と平行をなすように配置されている。給気経路３１の上流側端部には、給気経路３１内に流入する空気量を増減するための流量調整手段７０が配置されている。流量調整手段７０は、モータ７０ａの駆動によりボールバルブ７０ｂを開閉する機能を有する電動式ボールバルブであるが、これに限定するものではない。

【0046】

図１に示すように、流量調整手段７０の上流側には、流量調整手段７０及び給気経路３１を経由して給気室３０内へ空気を送給する送風手段である電動送風機１５が配置されている。電動送風機１５を稼働させると、流量調整手段７０及び給気経路３１を経由して給気室３０内へ空気を送給することができる。

【0047】

図１，図３に示すように、排気用外筒体４０は、本体部１０内の底板１１の上面から隔壁板２０の貫通孔２０ｃを貫通して本体部１０の軸心１０ｃと同軸上に立設されている。排気用外筒体４０は、複数の通気孔４０ａを有する下部筒体４１と、下部筒体４１の上端に接続された上部筒体４２とで形成されている。下部筒体４１の長さは上部筒体４２の半分程度であり、下部筒体４１の周壁の厚さは上部筒体４２の２倍程度である。

【0048】

下部筒体４１において、隔壁板２０より上方の領域に複数の通気孔４０ａが開設されている。複数の通気孔４０ａが開設されている領域の軸心１０ｃ方向の長さは、隔壁板２０の上面から排気用外筒体４０の上方部４０ｂまでの長さの１／４程度である。排気用外筒体４０の内部は、複数の通気孔４０ａを経由して、本体部１０内の隔壁板２０より上方の空間（燃焼室１３）と連通しているが、排気用外筒体４０の内部と給気室３０の内部とは連通していない。排気用外筒体４０の上方部４０ｂは開閉可能な蓋体４３によって閉止されている。

【0049】

図１，図３に示すように、排気用外筒体４０の内部には、排気用内筒体５０が軸心１０ｃと同軸上に配置されている。排気用内筒体５０の上方開口部５０ａは排気用外筒体４０内の蓋体４３から離れた位置にあり、下方開口部５０ｂは底板１１の外部に開口した状態となっている。下方開口部５０ｂにはチーズ管５１が接続され、チーズ管５１の一方の開口部５１ａは排気経路９５に接続されている。チーズ管５１の他方の開口部５１ｂ側は開閉可能な蓋体５２で閉塞されている。

【0050】

図１〜図３に示すように、仮想円Ｃ２に沿って隔壁板２０に開設された１２個の通気孔２０ａのうちの半数の通気孔２０ａとそれぞれ連通した状態で６本の給気用筒体６０が隔壁板２０上に立設されている。給気用筒体６０は、仮想円Ｃ２に沿って、通気孔２０ａの一つ置きの位置に立設されている。

【0051】

図２〜図４に示すように、仮想円Ｃ２に沿って、通気孔２０ａの一つ置きの位置の隔壁板２０の上面に、給気用筒体６０より短い円筒体６１が通気孔２０ａと連通した状態で垂直に固着されている。円筒体６１の外径は給気用筒体６０の内径より小さく、円筒体６１の長さは給気用筒体６０の長さの１／１０程度である。６本の給気用筒体６０は、それぞれの下端部６０ｂの開口内に円筒体６１が差し込まれた状態で隔壁板２０の上面に起立姿勢で保持されている。給気用筒体６０は円筒体６１に対して着脱可能である。

【0052】

図５に示すように、給気用筒体６０は、下端部６０ｂ及び上端部６０ｃが開口し、周壁に複数の通気孔６０ａが開設された円筒状の部材である。複数の通気孔６０ａは、給気用筒体６０の下端部６０ｂ寄りの部分を除く、給気用筒体６０の長さ方向の略全ての領域に均等に分散するように開設されている。給気用筒体６０の長さは、図１に示す隔壁板２０の上面から本体部１０の上方開口部１０ａまでの距離の９５％程度であるが、これに限定するものではないので、例えば、本体部１０の燃焼室１３内に収容する炭化用材料の収容量（収容高さ）などに応じて、給気用筒体６０の長さを減少すること（例えば、前記距離の３０％〜５０％程度とすること）もできる。

【0053】

図１，図２に示すように、本体部１０の内周面に沿って流体循環経路８０が配設されている。図２，図６，図７に示すように、流体循環経路８０は、本体部１０の外部に流入口８１及び流出口８２を有する円管状の部材であり、本体部１０を構成する円筒部材１６の下半分程度の内周面に沿って螺旋を描くように配設されている。

【0054】

詳しくは、図１に示すように、円筒部材１６の内周面に沿って１５００℃耐熱性を有する断熱材８４（例えば、石膏を含む断熱材）が円筒状に付設され、この断熱材８４の内周面に沿って円筒状に形成された耐火キャスタブル８３（例えば、シラスバルーンが混入された耐熱コンクリート）内に流体循環経路８０が螺旋状に埋設されている。

【0055】

本体部１０内の耐火キャスタブル８３より上方の領域においては、円筒部材１６の内周面に沿ってセラミックス製の綿状材８６が複数層の円筒体を形成するように配設され、最内周に位置する綿状材８６の内周面に沿って鋼板８５が円筒状に配設されている。鋼板８５は、帯板状鋼板を円筒状に湾曲させて配設したものであり、帯板状鋼板の長手方向の両端部分は互いに固着されることなく、開放されているので、後述する炭化物製造工程における燃焼室１３内の比較的大きな温度変化に対し、円筒状の鋼板８５は円周方向に伸縮して対応可能である。

【0056】

図１に示すように、本体部１０の底板１１の下面にはエルボ管状の着火用経路９０が設けられている。着火用経路９０は、底板１１の外部から給気室３０に連通しており、その開口部９１には開閉蓋９２が設けられている。

【0057】

次に、自燃炭化熱処理装置１００を使用して炭化用材料Ｍ（例えば、籾殻、竹材チップ、木材チップなど）を炭化させて炭化物を製造する方法について説明する。図１に示すように、本体部１０の隔壁板２０より上方の燃焼室１３内にＭを投入し、上方開口部１０ａを蓋体１２で閉止し、クランプ金具（図示せず）などを用いて締め付ける。この後、着火用経路９０の開閉蓋９２を開き、ガスバーナー（図示せず）などの着火熱源を開口部９１から着火用経路９０内へ差し込んで加熱する。このとき、図１中に示す電動送風機１５を稼働させると、流量調整手段７０及び給気経路３１を経由して給気室３０内へ空気が送給される。

【0058】

前述したように、給気経路３１は、本体部１０の軸心１０ｃを中心とする仮想円（図示せず）の接線方向と平行をなすように配置されているので、給気経路３１を経由して給気室３０内へ流入した空気は、給気室３０内において、軸心１０ｃの周りを一定方向（図２において反時計方向）に回転流動する。

【0059】

また、前述した図４に示したように、隔壁板２０の下面の通気孔２０ａの周囲の一部に平板状の誘導部材２０ｅが垂下状に取り付けられている。誘導部材２０ｅは通気孔２０ａの周囲において、給気経路３１から給気室３０内へ流入して給気室３０内を回転流動する空気流の下流側に配置されているので、給気室３０内を流動する空気流は誘導部材２０ｅに当接して流動方向が上方へ変わり、通気孔２０ａ内を経由して、速やかに本体部１０の燃焼室１３内へ流れ込むこととなる。

【0060】

着火熱源の加熱及び電動送風機１５からの送風により、着火熱源の燃焼ガスと加熱された空気とが混合した状態で給気室３０内に充満するとともに、誘導部材２０ｅの誘導作用により、隔壁板２０の通気孔２０ａを通過して燃焼室１３内へスムーズに流れ込むので、燃焼室１３内の最下部に位置する炭化用材料Ｍに着火し、その自燃による熱分解が開始する。炭化用材料Ｍの自燃が開始したら、着火熱源を着火用経路９０から取り出し、開口部９１を開閉蓋９２で閉止する。

【0061】

自燃が開始すると、自燃によって発生する高温の燃焼ガスが炭化用材料Ｍの隙間を通って上昇していくので、これに伴って熱気が燃焼室１３内の上方へ伝わっていき、炭化用材料Ｍの下方から上方に向かって自燃が進行する。

【0062】

炭化用材料Ｍの自燃によって発生する燃焼ガスの一部は、排気用外筒体４０の複数の通気孔４０ａを通過して排気用外筒体４０と排気用内筒体５０との間の空間４４内に吸い込まれ、この空間４４内を上昇していき、排気用外筒体４０の上方部４０ｂ付近に位置する上方開口部５０ａから排気用内筒体５０内へ流入し、この排気用内筒体５０内を下降していきチーズ管５１及び排気経路９５を経由して、自燃炭化熱処理装置１００の外部へ流出する。

【0063】

このような過程において、排気用外筒体４０内を通過する燃焼ガスの熱気と、周囲の炭化用材料Ｍの自発燃焼による熱気と、により排気用外筒体４０の下方部分が、その内外両面から加熱され赤熱状態となる。燃焼室１３内での自燃領域が拡がっていくにつれて、増加する燃焼ガスの熱気と蓄熱によって排気用内筒体５０の赤熱部分が次第に上方へ拡大していくので、排気用外筒体４０内の排気用内筒体５０も赤熱し始め、やがて排気用外筒体４０及び排気用内筒体５０全体が赤熱状態となる。

【0064】

これにより、燃焼室１３内の炭化用材料Ｍは、隔壁板２０側から上昇してくる熱気と、赤熱した排気用外筒体４０及び排気用内筒体５０から周囲へ放射される熱気とによって加熱されるので、炭化用材料Ｍの下方部分と中央部分の両方部分から熱分解が開始し、自燃温度に達した部分から自燃が開始する。

【0065】

熱分解及び自燃領域が拡がっていくにつれて、排気用外筒体４０及び排気用内筒体５０は流入する燃焼ガスの増加によりさらに高温化して周囲への熱放射を増し、その相乗効果で炭化用材料Ｍの熱分解反応の進行と自発燃焼領域の拡大が促進されるので、やがて燃焼室１３内全体が均一な高温状態になり、収容された炭化用材料Ｍの全てが熱分解・自燃して炭化する。

【0066】

前述した炭化処理工程においては、排気用外筒体４０及び排気用内筒体５０からの燃焼排ガスの排出に伴い、給気経路３１から給気室３０へ吸い込まれた空気は複数の通気孔２０ａを通過して燃焼室１３内に空気が吸入される。また、複数の通気孔２０ａのうち、給気用筒体６０と連通する通気孔２０ａを通過した空気はそれぞれ複数の給気用筒体６０内へ流入し、その内部を上昇していき、複数の通気孔６０ａ及び上方開口部６０ｃから燃焼室１３内へ供給される。

【0067】

また、給気経路３１から給気室３０内へ吸い込まれる空気量は、給気経路３１の上流側に配置された流量調整手段７０で制御することにより、燃焼室１３内を適切な酸素不足状態に維持することができる。従って、燃焼室１３内の炭化用材料Ｍは、不完全燃焼によって炭素成分が殆ど燃焼しない状態で熱分解反応が継続し、最終的に完全に炭化することになる。

【0068】

自燃炭化熱処理装置１００においては、隔壁板２０の通気孔２０ａだけでなく、複数の給気用筒体６０内を上昇する空気がそれぞれ複数の通気孔６０ａや上方開口部６０ｃから炭化用材料Ｍに供給され、これに伴って、炭化用材料Ｍの不完全燃焼で生じる高温の燃焼ガスが給気用筒体６０内容を上昇して炭化用材料Ｍの加熱に供されるので、籾殻などの様に燃焼室１３内に隙間なく充填される粒状の炭化用材料であっても、燃焼室１３全体に適切な酸素不足状態を維持することができる。このため、籾殻などの粒状の炭化用材料を容易に炭化処理することができ、炭化処理時間の短縮を図ることもできる。

【0069】

なお、前述した炭化物製造工程のスタート段階においては、着火熱源を開口部９１から着火用経路９０内へ差し込んで加熱することにより炭化用材料Ｍに着火したが、自燃炭化熱処理装置１００の場合、着火方法は限定されないので、炭化用材料Ｍを燃焼室１３内へ収容して蓋体１２を閉止する前に、炭化用材料Ｍの上面部分を加熱、着火させて蓋体１２を閉止することによって炭化処理を開始することもできる。また、着火用経路９０からの加熱による着火と、炭化用材料Ｍの上面部分の加熱による着火とを併用して炭化処理を開始することもできる。

【0070】

一方、燃焼室１３内の温度は、給気経路３１から給気室３０内へ供給される空気量の多少によって昇降するので、流量調整手段７０のモータ７０ａを作動させてボールバルブ７０ｂの開度を変更することにより、燃焼室１３内の温度を調整することができる。

【0071】

流量調整手段７０による開度調整は、実験によって得られたデータに基づいて、燃焼室１３内に充填する炭化用材料Ｍの種類、粒径、含水率及び充填量などに適した処理温度データを予め作成しておき、これを温度センサーによる計測温度と炉内温度に関連付けた制御データとして制御装置（図示せず）に入力し、制御装置からの指令信号によって自動的に行うように設定することができる。

【0072】

炭化用材料Ｍの熱分解（炭化）が終わると、燃焼排ガスの温度が急速に低下するので、これを温度センサー（図示せず）にて検出することによって炭化終了が判明する。炭化終了後、生成した炭化物の温度が危険性のない程度まで低下したら、クランプ具（図示せず）を外して蓋体１２を上方開口部１０ａから離脱させ、操作ハンドル（図示せず）を回転させ、本体部１０を軸体１４中心に９０度程度（軸心１０ｃが略水平となる程度まで）傾倒させると、燃焼室１３内の炭化物を上方開口部１０ａから取り出すことができる。

【0073】

自燃炭化熱処理装置１００においては、炭化用材料Ｍの自燃によって発生する高温の燃焼排ガスは、排気用外筒体４０下部の複数の貫通孔４０ａから排気用外筒体４０内に流入してその内部を上昇し、排気用外筒体４０の蓋体４３付近の上方開口部５０ａから排気用内筒体５０内へ流入してその内部を下降していき、本体部１０の底板１１から外部へ流出する。

【0074】

このように自燃炭化熱処理装置１００においては、二重管構造をなす、排気用外筒体４０及び排気用内筒体５０により長い排気経路を確保することができるので、燃焼排ガスから排気用外筒体４０及び排気用内筒体５０への熱伝導が多くなるとともに、燃焼排ガスによって外部へ散逸する熱量が減少し、高い熱効率が得られる。

【0075】

また、燃焼排ガスが排気用外筒体４０及び排気用内筒体５０の内部で昇降移動することにより、排気用外筒体４０及び排気用内筒体５０の赤熱化が進行し、この排気用外筒体４０及び排気用内筒体５０からの熱放射によって燃焼室１３内の温度が上昇し、炭化用材料Ｍの熱分解及び自燃の進行が促進されるので、炭化終了までに要する時間を短縮することができる。

【0076】

さらに、図１，図２に示すように、本体部１０の内周面に沿って流体循環経路８０が配設され、この流体循環経路８０は、本体部１０の外部に流入口８１及び流出口８２を有しているので、例えば、流体循環経路８０内に水を流動させれば、炭化処理中に燃焼室１３内で発生する熱を利用して湯を生成することができる。また、流体循環経路８０内に空気を流動させれば、炭化処理中に燃焼室１３内で発生する熱を利用して高温空気を生成することができる。

【0077】

一方、排気経路９５から排出される燃焼排ガスは、ガス再燃焼炉（図示せず）に送って再燃焼させれば、ガス中に微量の有機物が含まれていても完全に分解可能であり、最終的に外部へ排出される排ガスを無毒化、無臭化することができる。また、自燃炭化熱処理装置１００においては、排気経路９５を木酢液抽出器（図示せず）に接続することにより、木酢液や竹酢液を抽出、回収できるようにすることもできる。

【0078】

本実施形態の自燃炭化熱処理装置１００を使用して、即ち、自燃炭化熱処理装置１００の本体部１０内の燃焼室１３内に籾殻を収容し、前述した手順で着火し、８００℃程度の温度で自燃炭化処理したところ、型崩れすることなく、元の籾殻の形状を維持した状態の籾殻炭化物（炭化籾殻）を短時間で生成することができた。型崩れのない籾殻炭化物（炭化籾殻）は多くの微細な空孔（空隙）を有しているので、例えば、土壌改良剤として土中に混入させた場合、籾殻炭化物（炭化籾殻）中の空孔（空隙）が土壌中に生息する有益微生物の住処となり、優れた土壌改良効果を発揮する。

【0079】

本実施形態の自燃炭化熱処理装置１００は、籾殻、竹材チップ、木材チップあるいはナッツ類の殻などの粒状の炭化用材料Ｍを炭化処理するのに好適であるが、用途を限定するものではないので、木材片、竹材片などの炭化用材料であっても容易に炭化処理することができ、前述と同様の優れた作用効果を得ることができる。また、自燃炭化熱処理装置１００は、型枠廃材、住宅用木材、家屋解体廃材なども炭化処理することができ、これらの炭化用材料に塗料やシロアリ駆除剤などが付着していても、前述した自燃炭化熱処理方法によって生成された炭化物にはダイオキシンなどの有害物質が基準値以上に含まれることがない。

【0080】

次に、図１，図８，図９を参照し、図１に記載された自燃炭化熱処理装置１００を使用したその他の自燃炭化熱処理方法、例えば、電線廃材Ｌ及び使用済みの電気回路基板ＣＢの自燃炭化熱処理方法（熱分解処理方法）について説明する。

【0081】

電線廃材Ｌの熱処理を行う場合、図１に示す自燃炭化熱処理装置１００を構成する本体部１０内に立設された給気用筒体６０を隔壁板２０から取り外し、自燃炭化熱処理装置１００から離脱させる。この後、本体部１０内の燃焼室１３に木材チップなどの炭化用材料Ｍを収容する。このとき、炭化用材料Ｍの収容量は、燃焼室１３の深さの１／３〜１／２程度することが望ましい。

【0082】

次に、図８に示すような、熱処理容器２００に電線廃材Ｌを収容し、この熱処理容器２００を、自燃炭化熱処理装置１００の本体部１０の上方開口部１０ａから燃焼室１３内に装入し、前述した炭化用材料Ｍの上に配置する。

【0083】

図８に示すように、熱処理容器２００は、網材で形成された有底円筒体であり、その軸心２００ｃと同軸上に網材で形成された筒状体２０１が配置されている。筒状体２０１の上端及び下端は開口部２０１ａとなっており、下端の開口部（図示せず）は熱処理容器２００の底部と一体化した状態で底部下面（図示せず）に露出している。熱処理容器２００の外径は燃焼室１３の内径より小さく、筒状体２０１の内径は排気用外筒体４０の外径より大である。

【0084】

従って、熱処理容器２００を燃焼室１３内に装入するとき、熱処理容器２００の底部を下にした姿勢で熱処理容器２００の軸心２００ｃを本体部１０の軸心１０ｃに合わせた状態とし、本体部１０の上方開口部１０ａから燃焼室１３内に向かって熱処理容器２００を下降させれば、排気用外筒体４０が筒状体２０１内を貫通した状態で燃焼室１３内に配置される。

【0085】

電線廃材Ｌが収容された熱処理容器２００が燃焼室１３内の炭化用材料Ｍの上方に配置されたら、本体部１０の上方開口部１０ａを蓋体１２で閉塞し、前述した炭化処理の際の手順に従って、炭化用材料Ｍに着火して炭化処理を開始すると、炭化処理中に発生する熱により電線廃材Ｌを形成する合成樹脂製の外被（図示せず）が熱分解される。熱分解された外被は著しく脆化しているので、僅かな外力を加えるだけで容易に崩壊し、金属芯線と分別することができる。本実施形態の自燃炭化熱処理方法においては、本体部１０の燃焼室１３内の温度が６００℃〜８００℃程度に維持されるので、ダイオキシンの発生もなく、安全である。

【0086】

なお、自燃炭化熱処理装置１００を使用して電線廃材Ｌを熱処理する場合、熱処理容器２００を使用せずに、本体部１０の燃焼室１３内に収容された木材チップなどの炭化用材料Ｍの上方に電線廃材Ｌを直接載置して、前述した手順にて熱処理を行うこともできる。

【0087】

次に、図１，図９を参照しながら電気回路基板ＣＢの自燃炭化熱処理方法について説明する。この場合も、前述と同様、図１に示す自燃炭化熱処理装置１００を構成する本体部１０内に立設された給気用筒体６０を隔壁板２０から取り外し、自燃炭化熱処理装置１００から離脱させる。この後、本体部１０内の燃焼室１３に木材チップなどの炭化用材料Ｍを、燃焼室１３の深さの１／３〜１／２程度まで収容する。

【0088】

次に、図９に示すような、熱処理容器３００に電気回路基板ＣＢを収容し、その上方開口部３００ａを蓋体３０３で閉じた後、熱処理容器３００全体を、自燃炭化熱処理装置１００の本体部１０の上方開口部１０ａから燃焼室１３内に装入し、前述した炭化用材料Ｍの上に配置する。熱処理容器３００及び蓋体３０３はアルミニウム製であるが、これに限定するものではない。

【0089】

図９に示すように、熱処理容器３００は、金属材料で形成された有底円筒体であり、その軸心３００ｃと同軸上に金属材料で形成された筒状体３０１が配置されている。筒状体３０１の上端及び下端は開口部３０１ａとなっており、下端の開口部（図示せず）は熱処理容器３００の底部と一体化した状態で底部下面（図示せず）に露出している。熱処理容器３００及び筒状体３０１の軸心３００ｃ方向の上半分程度の領域にはそれぞれ複数の通気孔３０２が分散状に開設されている。熱処理容器３００の外径は燃焼室１３の内径より小さく、筒状体３０１の内径は排気用外筒体４０の外径より大である。

【0090】

従って、熱処理容器３００の底部を下にした姿勢で熱処理容器３００の軸心３００ｃを本体部１０の軸心１０ｃに合わせた状態とし、本体部１０の上方開口部１０ａから燃焼室１３内に向かって熱処理容器３００を下降させれば、排気用筒体４０が筒状体３０１内を貫通した状態で燃焼室１３内に配置される。

【0091】

電気回路基板Ｂが収容された熱処理容器３００が燃焼室１３内の炭化用材料Ｍの上方に配置されたら、本体部１０の上方開口部１０ａを蓋体１２で閉塞し、前述した炭化処理の際の手順に従って、炭化用材料Ｍに着火し、炭化処理を開始すると、炭化処理中に発生する熱により電気回路基板ＣＢを形成する合成樹脂部分（図示せず）が熱分解される。熱分解の過程において、電気回路基板ＣＢを形成する合成樹脂部分は脆化するので、電気回路基板ＣＢに含まれていた金属材料は合成樹脂部分から分離され、熱処理容器３００内の底部に貯留するので、有用な金属材料を容易に回収することができる。

【0092】

また、熱処理容器３００の上方開口部３００ａは蓋体３０３で閉塞されているので、熱処理中に、熱処理容器３００内へ異物が侵入したり、熱処理容器３００内の電気回路基板ＣＢ中の有用金属資源が散逸したりするのを防止することができる。

【0093】

なお、前述した実施形態に係る自燃炭化熱処理方法においては、本体部１０内に立設された給気用筒体６０を隔壁板２０から取り外して、前記熱処理を行ったが、これに限定しないので、例えば、給気用筒体６０の代わりに、給気用筒体６０より短い長さ（例えば、燃焼室１３の深さの１／３〜１／２程度の長さ、あるいは、燃焼室１３内に熱処理容器２００を収容可能なスペースを確保できる長さ）の給気用筒体を取り付けた状態で炭化用材料を燃焼室１３内に収容し、この炭化用材料の上方に、被熱処理材料を直接または熱処理容器に収容した状態で配置して、前述した自燃炭化熱処理方法を実施することもできる。

【0094】

また、自燃炭化熱処理装置１００を使用した自燃炭化熱処理方法の対象となる被熱処理材料は、前述した電線廃材Ｌあるいは電気回路基板ＣＢに限定しないので、その他のもの（例えば、病死した畜産動物類の骨肉や魚介類の骨肉など）を自燃炭化熱処理することもできる。

【0095】

なお、図１〜図９に基づいて説明した自燃炭化熱処理装置１００及びこれを使用した自燃炭化熱処理方法は本発明に係る自燃炭化熱処理装置及び自燃炭化熱処理方法を例示するものであり、本発明に係る自燃炭化熱処理装置及び自燃炭化熱処理方法は前述した自燃炭化熱処理装置１００や自燃炭化熱処理方法に限定されない。

【産業上の利用可能性】

【0096】

本発明の自燃炭化熱処理装置及び自燃炭化熱処理方法は、籾殻、竹材チップ、木材チップあるいはナッツ類の殻あるいは木材片、竹材片などの炭化用材料を製造したり、電線廃材や使用済み電気回路基板などの電気産業廃棄物を熱処理したりする技術として、様々な産業分野において広く利用することができる。

【符号の説明】

【0097】

１０ 本体部
１０ａ，５０ａ，３００ａ 上方開口部
１０ｂ 下方部
１０ｃ，２００ｃ，３００ｃ 軸心
１１ 底板
１２，４１ 蓋体
１３ 燃焼室
１４ 軸体
１５ 電動送風機
１６ 円筒部材
２０ 隔壁板
２０ａ，２０ｃ，４０ａ，３０２ 通気孔
２０ｂ カバー
２０ｅ 誘導部材
２１ 支柱
２１ａ，２２ａ 縮径部
２２ 延長部材
３０ 給気室
３１ 給気経路
４０ 排気用外筒体
４０ｂ 上方部
４１ 下部筒体
４２ 上部筒体
４３，５２，３０３ 蓋体
４４ 空間
５０ 排気用内筒体
５０ａ 上方開口部
５１ チーズ管
５１ａ，５１ｂ，９１，２０１ａ，３０１ａ 開口部
６０ 給気用筒体
６０ｂ 下端部
６０ｃ 上端部
６１ 円筒体
７０ 流量調整手段
７０ａ モータ
７０ｂ ボールバルブ
８０ 流体循環経路
８１ 流入口
８２ 流出口
８３ 耐火キャスタブル
８４ 断熱材
８５ 鋼板
８６ 綿状材
９０ 着火用経路
９２ 開閉蓋
９５ 排気経路
２００，３００ 熱処理容器
２０１，３０１ 筒状体
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３ 仮想円
ＣＢ 電気回路基板
Ｆ１，Ｆ２ 片側フランジ管
ｆ１，ｆ２ フランジ部
Ｌ 電線廃材

【要約】

【課題】籾殻など比較的小さいサイズの炭化用材料でも容易に炭化処理することができ、炭化処理に要する時間も短縮することができる自燃炭化熱処理装置及び自燃炭化熱処理方法などを提供する。
【解決手段】自燃炭化熱処理装置１００は、円筒状の本体部１０と、その上方開口部１０ａを閉止する蓋体１２と、本体部１０内の底板１１の上方に配置された通気孔２０ａ付きの隔壁板２０と、底板１１と隔壁板２０との間の給気室３０に空気を導入する給気経路３１と、底板１１の上面から隔壁板２０を貫通して立設され、複数の通気孔４０ａを有する排気用外筒体４０と、上方開口部５０ａが排気用外筒体４０内に位置した状態で排気用外筒体４０内に挿入された排気用内筒体５０と、隔壁板２０の通気孔２０ａと連通した状態で隔壁板２０上に立設された通気孔６０ａ付きの給気用筒体６０と、を備えている。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】