JP2002275475A

JP2002275475A - 有機材料の乾燥・炭化装置

Info

Publication number: JP2002275475A
Application number: JP2001079081A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Saito; 繁齋藤
Original assignee: ONAHAMA SEISAKUSHO KK; VAN INDUSTRY KK
Current assignee: ONAHAMA SEISAKUSHO KK; VAN INDUSTRY KK
Priority date: 2001-03-19
Filing date: 2001-03-19
Publication date: 2002-09-25

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】生ごみなどの水分を含有する有機材料を効率
よく撹拌混合しながら、均一円滑に加熱処理できる乾燥
・炭化装置を提供する。【解決手段】双胴横型外筒１の各円筒部（Ａ１，Ａ
２）内に水平に配置された各スクリュー（Ｂ１，Ｂ２）
を持つ基本構造を有しており、スクリュー羽根４の先端
部が各円筒部内の底部から内壁に沿って外側方向に向か
って回転するように、各スクリューの回転軸を互いに異
方向に回転させるように構成されている有機材料の乾燥
・炭化装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、有機材料の乾燥及
び／または炭化を行なうための装置に関し、さらに詳し
くは、水分を含有する生ごみ等の有機廃棄物などを効率
よく乾燥することができ、また、乾燥した有機廃棄物な
どを効率よく炭化して、資源として回収するのに適した
有機材料の乾燥・炭化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】家庭などから排出される生ごみなどの有
機廃棄物は、多くの場合、自治体などで回収された後、
焼却されたり、埋め立てられたりしている。しかし、廃
棄物の焼却や埋め立てに伴う環境汚染問題が全国的な広
がりを見せている。

【０００３】生ごみは、多量の水分を含んでいるため、
重たく、回収や運搬に手間と費用がかかるという問題が
ある。そのため、ダイオキシンなどの有害物を発生しな
い高性能のごみ処理施設を建設しても、過疎地や広域地
などでは、各家庭などから生ごみを頻繁に回収し運搬し
て、ごみ処理施設に集中させることが困難である。

【０００４】また、生ごみは、有機材料であるため、炭
化すれば、例えば、活性炭、ゴムや樹脂の充填剤、融雪
剤などとして有効利用を図ることが可能である。しか
し、多量の水分を含有する生ごみを効率よく乾燥させ、
さらに、乾燥物を加熱処理して効率よく炭化させること
は容易ではない。

【０００５】生ごみなどの有機廃棄物を乾燥及び／また
は炭化させる方法として、加熱手段を備えた既存の撹拌
装置を用いることが考えられる。しかし、生ごみなどの
有機廃棄物は、不定形で、雑多な成分を含有し、水分を
多量に含んでいるため、撹拌しても、均一な加熱処理を
行うことが難しい。通常の撹拌装置では、攪拌機の撹拌
速度を高めると、生ごみなどの有機廃棄物は、回転翼に
付着して一緒に共回りするものと、撹拌されないものと
に分かれてしまう。攪拌機の撹拌速度を緩めると、有機
廃棄物は撹拌装置の内壁に沿って動ききれずに落下し
て、満足に撹拌されない。

【０００６】スクリューを備えた横型の攪拌装置を用い
ると、有機廃棄物が一方向に移動するだけであり、その
間に均一に加熱処理することは困難である。スクリュー
を備えた横型の撹拌装置において、スクリューの回転方
向を途中で変えると、有機廃棄物の混合による加熱処理
の均一化の程度を上げることが期待できる。しかし、ス
クリューの回転方向の切替機構が複雑であり、また、有
機廃棄物を収容したままでの高速回転するスクリュー羽
根の急停止、急発進の繰り返しは、操作の円滑性や装置
の耐久性などの点で、現実には困難である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、生ご
みなどの水分を含有する有機材料を乾燥及び／または炭
化させるための装置であって、投入した有機材料を効率
よく撹拌混合しながら、均一かつ円滑に加熱処理を行う
ことができる有機材料の乾燥・炭化装置を提供すること
にある。

【０００８】本発明者は、前記目的を達成するために鋭
意研究を行った結果、双胴横型外筒内に２本のスクリュ
ーを水平に配置した装置に想到した。この装置を用い
て、２本のスクリューの回転方向を異方向とし、投入し
た有機材料を各スクリューのスクリュー羽根によって底
部から掻き揚げて、双胴横型円筒の連通部で互いに衝突
／混合させるとともに、一方のスクリューで有機材料を
前進移動させ、他方のスクリューで有機材料をそれとは
逆方向に後退移動させ、全体として、循環移動させなが
ら加熱処理を行うと、十分な撹拌混合が行われて、均一
かつ円滑に乾燥及び／または炭化処理を行うことができ
る。

【０００９】本発明の装置は、スクリューの回転方向の
切り替えなどの複雑な機構を必要とすることがなく、装
置の耐久性に優れ、小型品から大型品まで製造すること
が可能である。本発明の装置は、各地域に配置すれば、
生ごみの乾燥による減量化に寄与し、ひいては、廃棄物
の回収や運搬などにかかる費用の削減に寄与することが
できる。また、本発明の装置を用いて生ごみなどの有機
廃棄物から、資源として有用な炭化物を製造することが
できる。本発明は、これらの知見に基づいて完成するに
至ったものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】かくして、本発明によれ
ば、有機材料を加熱処理して乾燥及び／または炭化する
ための乾燥・炭化装置であって、（１）２つの円筒が長
手方向に沿って部分的に重なり合い、その重なり合った
部分で互いに連通している断面形状を有する双胴横型外
筒と、該双胴横型外筒を構成する各円筒部(A1、A2)内に
水平に配置された各スクリュー(B1、B2)とからなる基本
構造を有しており、（２）双胴横型外筒には、投入口と
排出口とが設けられているとともに、加熱手段として、
加熱ガスの導入口もしくは加熱媒体を導入するためのジ
ャケットまたはこれら両者が設けられており、（３）各
スクリュー(B1、B2)は、回転軸上にスクリュー羽根が設
けられた形状を有しており、かつ、スクリュー羽根の回
転半径をｒ（ｍ）、回転角速度をω（ラジアン／秒）、
地球の引力による加速度をｇ（９．８ｍ／秒²）とした
場合、スクリュー羽根の周端速度ｒω²／ｇが０．３以
上となるように回転させることができるものであり、そ
して、（４）スクリュー羽根の先端部が各円筒部(A1、A
2)内の底部から内壁に沿って外側方向に向かって回転す
るように、各スクリュー(B1、B2)の回転軸を互いに異方
向に回転させるように構成されていることを特徴とする
有機材料の乾燥・炭化装置が提供される。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の装置について、図面を参
照しながら説明する。図１は、本発明の双胴横型外筒に
２本のスクリューを配置した乾燥・炭化装置の断面略図
である。本発明の装置は、２つの円筒が長手方向に沿っ
て部分的に重なり合い、その重なり合った部分で互いに
連通している断面形状を有する双胴横型外筒１をハウジ
ングとして備えている。双胴横型外筒１の外周には、加
熱媒体を導入して外部から装置内を加熱することができ
るように、ジャケット２が配置されている。

【００１２】双胴横型外筒１は、２つの円筒部(A1)及び
円筒部(A2)が互いに交錯した状態となっており、重なり
合った部分の内部は、内壁がなく連通している。重なり
の程度は、各円筒の直径の１／７〜１／３程度である。
各円筒(A1、A2)の内部には、長手方向に沿って、それぞ
れスクリュー(B1）及びスクリュー（B2)が水平に配置さ
れている。スクリュー(B1）は、回転軸３とスクリュー
羽根４から構成され、スクリュー（B2)は、回転軸５と
スクリュー羽根６から構成されている。スクリュー羽根
は、回転軸上の長手方向に沿って、連続的または不連続
的に設けられている。

【００１３】図１の矢印Ｃ及びＤに示されているよう
に、各スクリュー羽根４，６の先端部が各円筒部(A1、A
2)内の底部から内壁に沿って外側方向に向かって回転す
るように、各スクリュー(B1、B2)の回転軸を互いに異方
向に回転させるように構成している。

【００１４】図２は、本発明の装置を上方から見た透視
図である。双胴横型外筒１内には、回転軸３の上にスク
リュー羽根４が設けられたスクリュー(B1)が、該回転軸
に挿入された駆動軸１１により軸受７及び８で回動自在
に支持されている。同様に、回転軸５の上にスクリュー
羽根６が設けられたスクリュー(B2)が、該回転軸に挿入
された駆動軸１２により軸受９及び１０で回動自在に支
持されている。スクリュー(B1)の駆動軸は、モーター１
５によって駆動される。モーター１５によるスクリュー
(B1)の駆動軸１１の回転は、ギア１３からギア１４を経
て、スクリュー(B2)の駆動軸１２に伝えられる。これら
のギア１３，１４の作用によって、スクリュー(B1)とス
クリュー(B2)は、互いに異方向に回転する。双胴横型外
筒１の外周には、ジャケット２が設けられている。

【００１５】図３は、図２の側面透視図である。双胴横
型外筒の円筒部(A1)内には、スクリュー(B1)が水平に配
置されており、モーター１５によって駆動されるように
構成されている。双胴横型外筒には、１箇所または数箇
所に投入口１６と排出口１７が形成されている。投入口
１６は、通常、双胴横型外筒の上部に配置され、排出口
１７は、下部または側部に配置される。図３には、円筒
部(A2)及びスクリュー(B2)は省略されている。また、図
１〜３には、加熱ガスの導入口や廃ガスの排出口を省略
してあるが、これらは、適宜の箇所に設けることができ
る。

【００１６】スクリュー羽根４，５は、図２及び３に示
すように、回転軸上の長手方向に沿って、連続的に形成
することができるが、これに限定されるものではない。
スクリュー羽根は、回転軸上に不連続的に設けることが
できる。スクリュー羽根の形状は、特に限定されない
が、双胴横型外筒１の各円筒部(A1、A2)の底部に落ちる
有機材料（被処理物）を掻き揚げることができるよう
に、各円筒部の内壁との間のクリアランスが小さくなる
ような大きさのものが好ましい。このクリアランスは、
装置の大きさにもよるが、通常１〜５０ｍｍ、好ましく
は２〜３０ｍｍ程度である。

【００１７】回転軸上にスクリュー羽根を不連続的に設
ける場合、その形状は、図４に示すように、扇型に広が
った形状のものが好ましい。図４では、円筒部(A2)内に
配置するスクリュー(B2)を例にとっているが、このスク
リュー(B2)は、回転軸５上に扇型のスクリュー羽根６が
取り付けられた構造を有している。このようなスクリュ
ー羽根は、回転軸の長さ方向に沿って、適宜の個数で配
置される。回転方向を矢印Ｄの方向にすると、被処理物
は、矢印Ｅの方向に移動する。

【００１８】図１に示すように、双胴横型外筒１内に投
入された被処理物は、２つの円筒部(A1、A2)内における
各スクリュー(B1、B2)の回転により、スクリュー羽根
４，６によって底部から掻き揚げられて、各円筒部間の
連通部分で互いに衝突・混合される。すなわち、スクリ
ュー羽根によって掻き揚げられた被処理物は、内壁に沿
って回転しながら移動するが、２つの円筒部(A1、A2)の
連通部では、遠心力から解放されて、円筒部(A1)から円
筒部(A2)へ、また、円筒部(A2)から円筒部(A1)へと投げ
出され、互いに激しく衝突・混合される。各スクリュー
(B1、B2)は、それぞれのスクリュー羽根が回転時に立体
的な位相が異なるように配置する。したがって、連通部
において、各スクリュー羽根同士が衝突することはな
い。

【００１９】上記の激しい衝突・混合の作用とともに、
一方の円筒部(A1)内においては、スクリュー(B1)の回転
により有機材料が回転軸に沿って移動させられ、他方の
円筒部(A2)内においては、スクリュー(B2)の回転により
有機材料が円筒部(A1)内とは逆方向に移動させられ、そ
れによって、全体として、双胴横型外筒内において円筒
部(A1)から円筒部(A2)へ、そして、円筒部(A2)から円筒
部(A1)へと有機材料の循環移動が行われる。

【００２０】各スクリュー(B1、B2)に、その回転により
回転軸に沿って有機材料が移動する方向の終端部に、当
該移動方向とは逆方向に移動させ得る形状のスクリュー
羽根を設けると、双胴横型外筒内の各円筒部(A1、A2)の
端部に被処理物が滞留するのを防ぐことができる。例え
ば、回転軸に沿って被処理物を所定の方向に移動させる
ためのスクリュー羽根（前進翼）の合計数に対して、そ
れとは逆方向に移動させ得るスクリュー羽根（後退翼）
の合計数の割合を１／２０〜３／１０程度とすることが
好ましい。

【００２１】各スクリュー(B1、B2)は、スクリュー羽根
の回転半径をｒ（ｍ）、回転角速度をω（ラジアン／
秒）、地球の引力による加速度をｇ（９．８ｍ／秒²）
とした場合、スクリュー羽根の周端速度ｒω²／ｇが
０．３以上となるように回転させることができるもので
ある。この条件を満足させるために、スクリュー羽根の
回転半径や材質の選択、回転角速度の調整などを行う。
周端速度が低すぎると、水分を多量に含んだ被処理物を
重力に抗して掻き揚げることが困難となる。周端速度の
上限は、特にないが、通常は５程度である。周端速度が
大きすぎると、スクリュー羽根の空回りなどの不都合を
生じることがある。周端速度は、好ましくは０．５〜３
程度である。

【００２２】このようにして、被処理物は、十分均一に
撹拌混合され、その状態で加熱処理が行われることにな
る。加熱処理を行うには、例えば、重油などの燃焼によ
り生成した高温の燃焼ガスを双胴横型外筒内に直接導入
して、内部で被処理物を加熱する方法がある。また、こ
のような燃焼ガスをジャケットに導入して、外部から加
熱する方法もある。特に作業効率を上げる場合には、こ
れら両者を併用することが好ましい。燃焼室（図示せ
ず）にて生成した３５０〜７００℃、多くの場合４００
〜６００℃程度の中温の燃焼ガスを用いることが好まし
い。加熱処理により生じた水蒸気などの廃ガスは、ガス
排出口（図示せず）から排出される。

【００２３】本発明の装置を用いると、水分を多量に含
んだ被処理物であっても、重力の作用によって装置の底
部にとどまることなく、激しい衝突混合と装置内部での
迅速な循環移動によって、加熱手段による熱を十分に授
受し、かつ、均一な加熱処理を行うことができる。

【００２４】

【実施例】以下に実施例を挙げて、本発明についてより
具体的に説明する。

【００２５】[実施例１]乾燥・炭化装置を構成するハウ
ジングとして、外径が４００ｍｍφ、長さが２０００ｍ
ｍの円筒を２つ部分的に重ね合わせた構造で、各円筒間
の中心間距離が３００ｍｍの連通した双胴横型外筒を準
備し、外周にジャケットを取り付けた。この各円筒内に
は、回転軸に図４に示すような扇型のスクリュー羽根を
２０枚取り付けたスクリューを水平に配置した。スクリ
ュー羽根２０枚のうち、１８枚は前進翼とし、２枚を後
退翼として、被処理物が移動する終端部に配置した。こ
の乾燥・炭化装置内に、生ごみ９０ｋｇ（水分約６０ｋ
ｇ）を投入した。各スクリューの回転数は、両者ともに
１２０ｒｐｍで、ｒω²／ｇ＝０．１８ｍ×（３．１４
×２／秒）²／９．８ｍ／秒²＝０．７２の条件下で運転
した。スクリューの回転方向は、図１に示すように異方
向とした。

【００２６】Ａ重油を熱源とした４００℃の熱風（Ａ重
油使用量１０Ｌ／ｈ）約１０００ｋｇ／ｈ（約８００Ｎ
ｍ³／ｈ）を装置内に導入した。放出される水蒸気で飽
和された廃ガス温度は、約６０℃であった。廃ガスから
の熱回収、乾燥・炭化装置からの熱損失を含めて、有効
熱利用率は、約７５％であった。生ごみ投入後、３０分
にて排出し、被処理物の水分を測定したところ、水分量
は、当初の約６７重量％から約１０重量％に減少してい
た。被処理物の８０％を排出するのに要した時間は、１
分弱であった。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、生ごみなどの水分を含
有する有機材料を乾燥及び／または炭化させるための装
置であって、投入した有機材料を効率よく撹拌混合しな
がら、均一かつ円滑に加熱処理を行うことができる有機
材料の乾燥・炭化装置が提供される。本発明の装置を用
いると、外部からの供給熱を均一、円滑、かつ熱の高い
有効利用度をもって、有機材料の加熱処理を行うことが
できる。また、本発明の装置によれば、必要動力の軽減
を図ることができ、さらには、制御性、迅速な排出など
の作業性に優れている。排出口を適当な箇所に設ける
と、スクリューによる循環移動により、特別な機構を設
けなくても、被処理物を容易に排出することができる。
本発明の装置は、地域においてごみの減量化に寄与する
ことができ、また、炭化により、各種資源として有効利
用ができる炭化物を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の装置の断面図である。

【図２】図２は、本発明の装置の上面透視図である。

【図３】図３は、本発明の装置の側面透視図である。

【図４】図４は、本発明で使用するスクリュー羽根の一
例を示す略図である。

【符号の説明】

１：双胴横型外筒２：ジャケットＡ１：円筒部Ａ２：円筒部Ｂ１：スクリューＢ２：スクリュー３：回転軸４：スクリュー羽根５：回転軸６：スクリュー羽根７〜１０：軸受１１，１２：駆動軸１３，１４：ギア１５：モーター１６：投入口１７：排出口Ｃ，Ｄ：回転方向Ｅ：移動方向

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ１０Ｂ 57/10 Ｂ０９Ｂ 3/00 ＺＡＢＦ２６Ｂ 11/16 ３０３ＭＦターム(参考） 3L113 AA07 AC01 AC40 AC58 AC67 BA01 DA11 4D004 AA03 AB07 CA15 CA26 CA42 CB28 CB31 4G037 CA01 EA03 4G078 AA30 AB20 BA01 BA07 DA09 EA03 4H012 HA03 HA05 RA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】有機材料を加熱処理して乾燥及び／また
は炭化するための乾燥・炭化装置であって、（１）２つ
の円筒が長手方向に沿って部分的に重なり合い、その重
なり合った部分で互いに連通している断面形状を有する
双胴横型外筒と、該双胴横型外筒を構成する各円筒部(A
1、A2)内に水平に配置された各スクリュー(B1、B2)とから
なる基本構造を有しており、（２）双胴横型外筒には、
投入口と排出口とが設けられているとともに、加熱手段
として、加熱ガスの導入口もしくは加熱媒体を導入する
ためのジャケットまたはこれら両者が設けられており、
（３）各スクリュー(B1、B2)は、回転軸上にスクリュー
羽根が設けられた形状を有しており、かつ、スクリュー
羽根の回転半径をｒ（ｍ）、回転角速度をω（ラジアン
／秒）、地球の引力による加速度をｇ（９．８ｍ／
秒²）とした場合、スクリュー羽根の周端速度ｒω²／ｇ
が０．３以上となるように回転させることができるもの
であり、そして、（４）スクリュー羽根の先端部が各円
筒部(A1、A2)内の底部から内壁に沿って外側方向に向か
って回転するように、各スクリュー(B1、B2)の回転軸を
互いに異方向に回転させるように構成されていることを
特徴とする有機材料の乾燥・炭化装置。
【請求項２】双胴横型外筒内に投入された有機材料
が、各円筒部(A1、A2)内における各スクリュー(B1、B2)の
回転により、スクリュー羽根によって底部から掻き揚げ
られて、各円筒部間の連通部分で互いに衝突・混合され
るとともに、一方の円筒部(A1)内においては、スクリュ
ー(B1)の回転により有機材料が回転軸に沿って移動させ
られ、他方の円筒部(A2)内においては、スクリュー(B2)
の回転により有機材料が円筒部(A1)内とは逆方向に移動
させられ、それによって、全体として、双胴横型外筒内
において円筒部(A1)から円筒部(A2)へ、そして、円筒部
(A2)から円筒部(A1)へと有機材料の循環移動が行われ、
この循環移動の間に加熱処理が行われる請求項１記載の
装置。
【請求項３】各スクリュー(B1、B2)が、回転軸上の長
手方向に沿って、連続的または不連続的にスクリュー羽
根が設けられたものである請求項１または２記載の装
置。
【請求項４】各スクリュー(B1、B2)が、その回転によ
り回転軸に沿って有機材料が移動する方向の終端部に、
当該移動方向とは逆方向に移動させ得る形状のスクリュ
ー羽根が設けられているものである請求項３記載の装
置。
【請求項５】有機材料が、水分を含む生ごみである請
求項１乃至４のいずれか１項に記載の装置。