(57)【要約】【課題】被処理物が大きい場合にも、その内部まで十分に燃焼させることができる磁気燃焼装置を提供すること。【解決手段】磁気燃焼装置１によれば、空気送入手段３２に送入される空気に対し、磁気手段３３により磁場が形成された流路を流通させる磁気処理と、旋回流付与手段３４によりその空気の流れを旋回流とする旋回処理とを施すことができる。このような空気を給気手段３により炉室２に供給しつつ被処理物を燃焼させると、被処理物の内部まで十分に燃焼させることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理物を収納する炉室と、前記炉室に空気を供給する給気手段と、前記炉室から空気を排出する排気手段と、を備え、
前記給気手段は、空気の流れる流路と、前記流路に空気を送入する空気送入手段と、前記空気送入手段の下流側に配置され、前記流路に磁場を形成する磁気手段と、前記磁気手段の下流側に配置され、空気の流れを旋回流とする旋回流付与手段と、を備える
ことを特徴とする磁気燃焼装置。
【請求項２】
請求項１に記載の磁気燃焼装置において、
前記給気手段には、前記炉室への空気の供給量を調整する給気調整手段が設けられ、
前記排気手段には、前記炉室からの空気の排出量を調整する排気調整手段が設けられている
ことを特徴とする磁気燃焼装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の磁気燃焼装置を用いて、前記被処理物を炭化する方法であって、
前記磁気燃焼装置を用いて前記被処理物を燃焼させる燃焼工程と、
前記炉室への空気の供給量および前記炉室からの空気の排出量を前記燃焼工程よりも減少させて、前記被処理物を乾燥させ炭化させる炭化工程と、
を備えることを特徴とする炭化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気燃焼装置およびそれを用いた炭化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
焼却炉などの燃焼装置においては、炉室内を流通する空気が不足すると、炉室内の被処理物の燃焼が不十分となってしまう。そのため、燃焼装置においては、炉室内へ空気を安定的に供給することが重要となる。そこで、炉室内へ空気を安定的に供給できる燃焼装置が検討されており、例えば、給気口や排気口を炉室内の所定位置に配置した焼却炉が提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−１２３４１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の焼却炉では、被処理物が大きい場合には、その内部が未燃焼となりやすいという問題があった。一方、被処理物の燃焼を促進する方法としては、後追いバ−ナ燃焼装置を用いて燃焼を促進する方法や、給気装置にて空気を供給して燃焼を促進する方法がある。しかし、後追いバ−ナ燃焼装置を用いる方法では、重油や軽油などの油を使用する必要があるため、環境上の観点やコストの観点で問題がある。また、給気装置を用いる方法では、被処理物の内部の燃焼への効果は低く、未燃焼の問題を解決できない。
【０００５】
そこで、本発明は、被処理物が大きい場合（例えば、被処理物の欠片の平均体積が５０ｃｍ３以上の場合）にも、その内部まで十分に燃焼させることができる磁気燃焼装置、並びに、それを用いた炭化方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、次の知見を見出した。すなわち、燃焼装置の炉室内に空気を給気しつつ被処理物を燃焼させる場合において、給気する空気に対し、磁場が形成された流路を流通させる磁気処理と、その空気の流れを旋回流とする旋回処理とを施すことで、驚くべきことに、被処理物が大きい場合にも、その内部まで十分に燃焼させることができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
本発明の磁気燃焼装置は、被処理物を収納する炉室と、前記炉室に空気を供給する給気手段と、前記炉室から空気を排出する排気手段と、を備え、前記給気手段は、空気の流れる流路と、前記流路に空気を送入する空気送入手段と、前記空気送入手段の下流側に配置され、前記流路に磁場を形成する磁気手段と、前記磁気手段の下流側に配置され、空気の流れを旋回流とする旋回流付与手段と、を備えることを特徴とするものである。
【０００８】
本発明の磁気燃焼装置によれば、炉室内に空気を給気しつつ被処理物を燃焼させる場合において、給気する空気に対し、磁場が形成された流路を流通させる磁気処理と、その空気の流れを旋回流とする旋回処理とを施すことができる。そして、このような空気を給気しつつ被処理物を燃焼させると、被処理物が大きい場合にも、その内部まで十分に燃焼させることができる。この理由については、必ずしも定かではないが、本発明者は以下のように推察する。すなわち、磁気処理および旋回処理が施された空気（酸素および窒素）は、通常の空気と比較して被処理物の内部まで到達していると推察される（この理由も定かではないが、より微細な気泡（ナノバブル）として被処理物に入り込みやすくなると推察される）。また、特に酸素については、通常の酸素と比較して活性化の高い状態（例えば、低温のプラズマなど）となって、被処理物が燃焼しやすくなると推察される。さらに、被処理物の内部まで到達した空気は、燃焼した物質を吹き飛ばして、新たな燃焼面を露出させ、さらに内部まで到達できると推察される。以上のようにして、本発明によれば、被処理物が大きい場合にも、その内部まで十分に燃焼させることができるものと本発明者は推察する。
【０００９】
本発明の磁気燃焼装置においては、前記給気手段には、前記炉室への空気の供給量を調整する給気調整手段が設けられ、前記排気手段には、前記炉室からの空気の排出量を調整する排気調整手段が設けられていることが好ましい。
これらの給気調整手段および排気調整手段によれば、炉室での酸素量などを調整でき、炉室での燃焼の度合いを調整できる。また、炉室での酸素量などを調整できるために、本発明の磁気燃焼装置を炭化装置（炭焼き窯）としても好適に利用できる。
【００１０】
本発明の炭化方法は、前記磁気燃焼装置を用いて、前記被処理物を炭化する方法であって、前記磁気燃焼装置を用いて前記被処理物を燃焼させる燃焼工程と、前記炉室への空気の供給量および前記炉室からの空気の排出量を前記燃焼工程よりも減少させて、前記被処理物を乾燥させ炭化させる炭化工程と、を備えることを特徴とする方法である。
本発明の炭化方法によれば、前記本発明の磁気燃焼装置を用いているために、被処理物の内部まで十分に燃焼させた後に、炭化工程を行うことができる。そのため、本発明の炭化方法によれば、被処理物を内部まで十分に炭化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る磁気燃焼装置を一部断面して示す正面図。
【図２】前記実施形態に係る磁気燃焼装置を示す側面図。
【図３】前記実施形態に係る給気手段の近傍を示す一部断面図。
【図４】図３のIV−IV断面を示す断面図。
【図５】前記実施形態に係る旋回流付与手段を示す一部透過斜視図。
【図６】本発明の他の実施形態に係る給気手段の近傍を示す一部断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
まず、磁気燃焼装置１について図１および図２に基づいて説明する。
また、実施形態では、特に明示しない限り、「上」、「下」、「左」、「右」といった方向を示す用語は、図１を基準として用いる。
【００１３】
（１）磁気燃焼装置１の構成
磁気燃焼装置１は、図１および図２に示すように、炉室２と、給気手段３と、排気手段４と、を備えている。
炉室２は、被処理物を収納可能に設けられている。この炉室２の容量としては、特に限定されないが、処理の効率と設備の簡易さとの両立の観点から、１ｍ３以上３０ｍ３以下であることが好ましく、５ｍ３以上１５ｍ３以下であることがより好ましい。炉室２の内部は高温（例えば３００℃以上）になるため、炉室２の材質は、耐熱性のある素材であることが好ましい。
被処理物としては、一般廃棄物、産業廃棄物などの被燃焼処理物の他に、木材、褐炭などの被炭化処理物が挙げられる。これらの被処理物は、その欠片が所定体積以下となるよう、予め粉砕などしておくことが好ましい。被処理物の欠片の体積、特に限定されないが、磁気燃焼装置１によれば、被処理物の欠片の平均体積が、５０ｃｍ３以上、更には１００ｃｍ３以上であっても燃焼処理や炭化処理が可能である。
【００１４】
炉室２には、被処理物を収納して運搬可能なトロッコ５を配置している。これにより、処理が完了した場合に、被処理物を容易に運搬できる。トロッコ５には、給気手段３の位置に対応するように、孔５１が設けられている。給気手段３からの空気は、この孔５１を通って、被処理物に供給される。
また、磁気燃焼装置１は、炉室２に隣接する冷却室６をさらに備えている。この場合、炉室２と冷却室６との間には、開閉可能な開閉壁７が設けられている。開閉壁７が閉まっている場合には、炉室２の熱が冷却室６に移動しないよう隔離できる。また、開閉壁７が開いている場合には、処理が完了した被処理物をトロッコ５で冷却室６に運搬できる。
【００１５】
給気手段３は、炉室２に空気を供給可能な手段である。給気手段３は、流路３１と、空気送入手段３２と、磁気手段３３と、旋回流付与手段３４と、を備えている。給気手段３は、炉室２の下方から２つ、炉室２の側方から６つ、合計８つ設けられている。また、図３に示すように、給気手段３には、給気調整手段３５が設けられている。
流路３１は、空気の流れる路であり、配管などで構成される。流路３１の口径は、特に限定されないが、２ｃｍ以上２０ｃｍ以下であることが好ましい。
空気送入手段３２は、前記流路に空気を送入する手段である。空気送入手段３２としては、給気ブロアーなどが挙げられる。
【００１６】
磁気手段３３は、空気送入手段３２の下流側に配置され、流路３１に磁場を形成する手段である。磁気手段３３は、図４に示すように、流路３１を挟んで両側に配置された磁石３３１と、流路３１および磁石３３１を覆うように配置され、磁石３３１を保持する保持部材３３２と、を備えている。
磁石３３１としては、永久磁石であってもよく、電磁石であってもよい。永久磁石としては、ネオジム磁石、アルニコ磁石、フェライト磁石などが挙げられる。これらの中でも、磁束密度の観点から、ネオジム磁石が好ましい。
磁石３３１により形成される磁場の磁束密度は、０．５テスラ以上であることが好ましく、０．６テスラ以上であることがより好ましい。
保持部材３３２の材質としては、アルミニウム、ステンレスなどの非磁性材料が挙げられる。
【００１７】
旋回流付与手段３４は、磁気手段３３の下流側に配置され、空気の流れを旋回流とする手段である。旋回流付与手段３４は、図５に示すように、流路３１の内部に設けられた板状部材３４１から構成される。この板状部材３４１は、流路３１の進行方向に沿って捻じれている。これにより、旋回流付与手段３４を流通した空気の流れを旋回流とすることができる。また、板状部材３４１は、固定されていてもよいが、固定されていなくてもよい。板状部材３４１が固定されていない場合、流路３１の進行方向を軸として回転するような構成としてもよい。さらに、旋回流付与手段３４は、給気手段３の先端部より手前に設けられていることが好ましく、給気手段３の先端部から旋回流付与手段３４までの距離は、１０ｃｍ以上１５ｃｍ以下であることがより好ましい。なお、旋回流とは、流体が流れ方向に平行なある軸を中心として回転しながら流れる流れのことをいう。
【００１８】
給気調整手段３５としては、手動弁、電磁弁などが挙げられる。給気調整手段３５により、炉室２への空気の供給量を調整できる。また、炉室２への空気の供給量は、炉室２からの空気の排出量と合わせることが好ましい。
【００１９】
排気手段４は、炉室２から空気を排出可能な手段であり、炉室２の上部に設けられている。また、排気手段４には、炉室２からの空気の排出量を調整する排気調整手段４１が設けられている。
【００２０】
（２）磁気燃焼装置１を用いた燃焼方法および炭化方法
次に、上記のような構成の磁気燃焼装置１を用いた燃焼方法および炭化方法について説明する。
まず、図示しない投入口より、被処理物を収納したトロッコ５を炉室２に投入する。被処理物の投入量としては、炉室２の容量やトロッコ５の容量によるが、１トン以上３０トン以下であることが好ましく、５トン以上１５トン以下であることがより好ましい。
次に、被処理物に着火した後に、図示しない投入口を閉めて炉室２を密閉する。そして、空気送入手段３２により空気を送入し、磁気手段３３により磁気処理がされ、旋回流付与手段３４により旋回流とされた空気を、給気手段３から炉室２に供給する。このときの給気手段３からの空気の流量については、炉室２の容量や被処理物の量に応じて、適宜設定することができる。また、このときに、排気手段４により、給気手段３から炉室２に供給される空気と同量の空気を排出する。このようにして、磁気燃焼装置１を用いて被処理物を燃焼させることができる（燃焼工程）。この燃焼工程における処理時間については、被処理物の質や量に応じて、適宜設定することができる。
【００２１】
次いで、炉室２への空気の供給量および炉室２からの空気の排出量を燃焼工程よりも減少させる。このときの給気手段３からの空気の流量は、燃焼工程における流量の１０分の１以下（好ましくは２０分の１以下）とすることがより好ましい。また、このときに、排気手段４により、給気手段３から炉室２に供給される空気と同量の空気を排出する。このようにして、燃焼工程後の被処理物を乾燥させ炭化させることができる（炭化工程）。この炭化工程における処理時間については、被処理物の質や量に応じて、適宜設定することができる。
【００２２】
（３）実施形態の効果
上記のような構成の磁気燃焼装置１によれば、以下の効果を奏することができる。
本実施形態によれば、炉室２内に空気を給気しつつ被処理物を燃焼させる場合において、給気する空気に対し、磁場が形成された流路を流通させる磁気処理と、その空気の流れを旋回流とする旋回処理とを施すことができる。そして、磁気燃焼装置１を用いて、このような空気を給気しつつ被処理物を燃焼させることで（燃焼工程）、被処理物が大きい場合にも、その内部まで十分に燃焼させることができる。
【００２３】
給気調整手段３５および排気調整手段４１によれば、炉室２での酸素量などを調整でき、炉室２での燃焼の度合いを調整できる。また、炉室２での酸素量などを調整できるために、磁気燃焼装置１を炭化装置（炭焼き窯）としても好適に利用できる。そして、燃焼工程により被処理物の内部まで十分に燃焼させた後に、この被処理物を乾燥させ炭化させることで（炭化工程）、被処理物の内部まで十分に炭化させることができる。
【００２４】
（４）実施形態の変形
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
前記実施形態では、給気手段３を合計８つ設けたが、これに限定されない。給気手段３の数は、適宜設定することができ、例えば、炉室２の容積が大きい場合には、給気手段３の数を増やせばよく、炉室２の容積が小さい場合には、給気手段３の数を減らせばよい。
前記実施形態では、炉室２の底部は平坦としたが、これに限定されない。例えば、図６に示すように、炉室２の底部に溝２１を設けてもよい。このようにすれば、炉室２の底部の面積を変えずに、給気手段３の数を増やすことができる。また、空気をより均一に供給するという観点から、給気手段３の出口部分の軸線と炉室２の底部平面とのなす角度θを、４５°とすることが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明の磁気燃焼装置は、焼却炉や炭化装置（炭焼き窯）として好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００２６】
１…磁気燃焼装置、２…炉室、３…給気手段、３１…流路、３２…空気送入手段、３３…磁気手段、３４…旋回流付与手段、３５…給気調整手段、４…排気手段、４１…排気調整手段。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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