(57)【要約】【課題】廃プラスチック、廃木材、生ゴミ、古紙、粘着性の汚泥等の廃棄物を効率よく焼却することができる熱分解装置を提供する。【解決手段】本発明の熱分解装置は、廃棄物を熱分解する有底筒状の処理室と、処理室の底板に配置し、廃棄物に磁気を作用する磁気作用手段と、処理室の底板上で磁気作用手段の周囲に敷設する断熱材層Ｉと、処理室の側面に配置する空気導入管とを備える。磁気作用手段は、Ｎ極とＳ極とが鉛直方向を向くように配置する磁石と、磁石を被覆する断熱材層ＩＩと、磁石により磁気誘導されるようにその磁石の上方にその磁石に近接して配置する常磁性の板状体とを備える。【選択図】図１
2012073016.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物を熱分解する有底筒状の処理室と、
前記処理室の底板に配置し、廃棄物に磁気を作用する磁気作用手段と、
前記処理室の底板上で前記磁気作用手段の周囲に敷設する断熱材層Ｉと、
前記処理室の側面に配置する空気導入管と、
を備える熱分解装置であって、
前記磁気作用手段は、
Ｎ極とＳ極とが鉛直方向を向くように配置する磁石と、
該磁石を被覆する断熱材層ＩＩと、
前記磁石により磁気誘導されるように、該磁石の上方に該磁石に近接して配置する常磁性の板状体と、
を備える熱分解装置。
【請求項２】
前記磁気作用手段を複数配置し、該磁気作用手段における常磁性の板状体が平面視破線状に配置する請求項１に記載の熱分解装置。
【請求項３】
前記磁気作用手段は、処理室の底板に埋め込まれて配置する請求項１または２に記載の熱分解装置。
【請求項４】
前記磁石は、ネオジム磁石またはサマリウムコバルト磁石である請求項１〜３のいずれかに記載の熱分解装置。
【請求項５】
前記処理室は、側面と天井面の内壁が反磁性である請求項１〜４のいずれかに記載の熱分解装置。
【請求項６】
前記空気導入管は、
空気導入管の側面のうち対向する２面の一方に配置する磁石と、
空気導入管内に、空気の流れる方向と平行になるように配設し、前記磁石を配置した部位において、磁石側を通過する空気Ａと、空気Ａ以外の空気Ｂとに分離する仕切り板と、
空気Ａを前記処理室の下部に導入する導入管と、
空気Ｂを前記処理室内の上部に導入する導入管と、
を備える請求項１〜５のいずれかに記載の熱分解装置。
【請求項７】
前記空気導入管は、
空気導入管の側面のうち対向する２面の一方に磁石のＮ極を配置し、他方に磁石のＳ極を配置し、
空気導入管内に、空気の流れる方向と平行になるように並列に配置し、前記磁石を配置した部位において、前記磁石側を通過する空気Ｃと空気Ｄと、空気Ｃと空気Ｄ以外の空気Ｅとに分離する２枚の仕切り板と、
空気Ｃと空気Ｄを前記処理室の下部に導入する導入管と、
空気Ｅを前記処理室内の上部に導入する導入管と、
を備える請求項１〜５のいずれかに記載の熱分解装置。
【請求項８】
前記空気導入管は、内壁が反磁性である請求項６または７に記載の熱分解装置。
【請求項９】
前記空気導入管は、平板状の前記仕切り板に平行な内壁面を有する請求項６〜８のいずれかに記載の熱分解装置。
【請求項１０】
前記空気導入管における磁石は、該磁石を囲むヨークを有する請求項６〜９のいずれかに記載の熱分解装置。
【請求項１１】
前記処理室の側面に配置し、廃棄物に磁気を作用する磁気作用手段を備える請求項１〜１０のいずれかに記載の熱分解装置。
【請求項１２】
前記処理室の側面に配置する磁気作用手段は、
Ｎ極とＳ極とが水平方向を向くように配置する磁石と、
該磁石を被覆する断熱材層ＩＩＩと、
該断熱材層ＩＩＩと、処理室の側面との間に配置する断熱材層ＩＶと、
前記磁石から処理室の内部に向かって断熱材層ＩＶと処理室の側壁を貫通して配置する板状体であって、前記磁石により磁気誘導されるように前記磁石に近接して配置する常磁性の板状体と
を備える請求項１１に記載の熱分解装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱分解装置に関するものであり、特に酸素による燃焼効率の高い熱分解装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
廃棄物を焼却処理すると、廃棄物の燃焼によるダイオキシンの発生が大きな環境問題となる。ダイオキシンの発生を抑制する方法としては、廃棄物の高温処理が挙げられるが、廃プラスチックを含む産業廃棄物を焼却すると、焼却炉内が著しく高温となる。このため、耐熱性に優れた焼却炉が必要となり、かかる焼却炉の設置には多大な設備投資及び許認可手続が必要であることから、容易に設置できないという問題がある。また、廃棄物の高温処理には、石油及び電力が多量に必要であるため、運転コストが増大して、廃棄物処理を益々困難にしている。
【０００３】
そこで、石油及び電力を多量に消費することなく、磁気により廃棄物を熱分解し、灰化する熱分解装置が提案されている。たとえば、特許文献１〜５には、処理室内に導入する空気の流通路を挟むように一対の磁石を配設することにより、導入する空気を磁化する技術が開示されている。処理室内に投入した廃棄物を発火し、熱処理を開始すると、処理室内の温度が上昇し、処理室内の底部から上方への空気の流れが生じる。このため、処理室の下部に配置した流通路から磁化された空気が吸引され、磁化により酸素濃度が高められた空気を廃棄物に供給することにより、熱分解を促進することができると記載されている。また、磁化によりマイナスイオンを発生し、ダイオキシンを構成するベンゼン環の生成を抑制するため、ダイオキシンが発生せず、低ランニングコストで廃棄物の熱分解が可能であると記載されている。
【０００４】
空気を構成する主成分のうち、２１体積％を占める酸素は常磁性であり、外部磁場の方向に磁化されて磁石に引き寄せられるが、７８体積％を占める窒素は反磁性であり、外部磁場と反対方向に磁化され、Ｎ極であるか、Ｓ極であるかを問わず、磁石に対し反発する。しかし、空気導入管において外部磁場をかけた後、分離した酸素と窒素をそのまま混合して処理室内に導入する処理機構では、磁化された酸素を選択的に廃棄物に供給することができないため、処理効率が低くなるという問題がある。
【０００５】
一方、特許文献６には、廃棄物を投入する容器状の処理室の側壁と、底部と、加圧板に磁気作用手段を備える熱分解装置が開示されている。処理室の側壁に設ける磁気作用手段は、処理室内に空気を導入する空気導入管と、空気導入管を挟むように設置した磁石からなり、磁化した空気を処理室に供給する。また、処理室の底部に設ける磁気作用手段は、処理室の底部に形成した空間に、磁化したセラミック灰を充填した構造を有し、加圧板に設ける磁気作用手段は、加圧板の内部に形成した空間に、磁化したセラミック灰を充填した構造を有する。充填するセラミック灰はいずれも、この熱分解装置により処理した後の残渣を利用する。
【０００６】
処理室内に投入された廃棄物は、加圧板により圧縮されながら、３００℃〜３５０℃で磁場振動により分解され、この装置によれば分解後の残渣が少なく、ランニングコストが低いと記載されている。しかし、３００℃〜３５０℃の低温で磁場振動により熱分解する方法では、廃棄物の熱分解に長時間を要するため、処理効率が低いという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−２０９８４３号公報
【特許文献２】特許第４４８６６７１号公報
【特許文献３】特許第４３３７１２８号公報
【特許文献４】特許第４００８１８１号公報
【特許文献５】特許第４００６４２７号公報
【特許文献６】特開２００９−１７２４６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、廃プラスチック、廃木材、生ゴミ、古紙、粘着性の汚泥等の廃棄物を効率よく焼却することができる熱分解装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の熱分解装置は、廃棄物を熱分解する有底筒状の処理室と、処理室の底板に配置し、廃棄物に磁気を作用する磁気作用手段と、処理室の底板上で磁気作用手段の周囲に敷設する断熱材層Ｉと、処理室の側面に配置する空気導入管とを備える。磁気作用手段は、Ｎ極とＳ極とが鉛直方向を向くように配置する磁石と、磁石を被覆する断熱材層ＩＩと、磁石により磁気誘導されるように、その磁石の上方にその磁石に近接して配置する常磁性の板状体とを備える。
【００１０】
磁気作用手段を複数配置し、磁気作用手段における常磁性の板状体が平面視破線状に配置する態様が好ましい。また、磁気作用手段は、処理室の底板に埋め込まれて配置する態様が好適である。磁石としては、ネオジム磁石またはサマリウムコバルト磁石を好ましく使用することができる。また、処理室は、側面と天井面の内壁が反磁性である態様が好適である。
【００１１】
空気導入管は、空気導入管の側面のうち対向する２面の一方に配置する磁石と、空気導入管内に、空気の流れる方向と平行になるように配設し、磁石を配置した部位において、磁石側を通過する空気Ａと、空気Ａ以外の空気Ｂとに分離する仕切り板と、空気Ａを処理室の下部に導入する導入管と、空気Ｂを処理室内の上部に導入する導入管とを備える態様が好ましい。
【００１２】
他の好ましい態様として、空気導入管の側面のうち対向する２面の一方に磁石のＮ極を配置し、他方に磁石のＳ極を配置する。この空気導入管は、空気の流れる方向と平行になるように並列に配置し、磁石を配置した部位において、磁石側を通過する空気Ｃと空気Ｄと、空気Ｃと空気Ｄ以外の空気Ｅとに分離する２枚の仕切り板と、空気Ｃと空気Ｄを処理室の下部に導入する導入管と、空気Ｅを処理室内の上部に導入する導入管とを備える。
【００１３】
空気導入管は、内壁が反磁性である態様が好ましい。また、空気導入管は、平板状の仕切り板に平行な内壁面を有する態様が好適である。空気導入管における磁石が、磁石を囲むヨークを有すると効果的である。
【００１４】
熱分解装置は、処理室の側面に配置し、廃棄物に磁気を作用する磁気作用手段を備える態様が好ましい。処理室の側面に配置する磁気作用手段は、Ｎ極とＳ極とが水平方向を向くように配置する磁石と、磁石を被覆する断熱材層ＩＩＩと、断熱材層ＩＩＩと処理室の側面との間に配置する断熱材層ＩＶと、磁石から処理室の内部に向かって断熱材層ＩＶと処理室の側壁を貫通して配置する板状体であって、磁石により磁気誘導されるように磁石に近接して配置する常磁性の板状体とを備える態様が好適である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、廃棄物が位置する処理室の底部に集中的に酸素が多量に供給されるため、廃棄物を効率よく燃焼させることができる。さらに、廃棄物の焼却に際して、重油等の燃料費を節減し、処理コストを低減することができる。また、ダイオキシンの発生を抑えることができ、設備コストの低廉な熱分解装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の熱分解装置の断面図の１例である。
【図２】本発明の熱分解装置に配置する磁気作用手段を鉛直方向の平面で切断したときの断面図である。
【図３】空気導入管の好ましい実施形態の概念図である。
【図４】図３に示す空気導入管６のＩＶ−ＩＶにおける断面図であり、空気導入管６における磁石６ｇと仕切り板６ｈを配置した部位における断面図である。
【図５】空気導入管の好ましい他の実施形態の概念図である。
【図６】図５に示す空気導入管６のＶＩ−ＶＩにおける断面図であり、空気導入管６における磁石６ｇと仕切り板６ｈを配置した部位における断面図である。
【図７】本発明の熱分解装置の他の態様の断面図である。
【図８】本発明の熱分解装置の側面に配置する磁気作用手段を鉛直方向の平面で切断したときの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は、本発明の熱分解装置の断面図の１例であり、図１（ａ）は、鉛直方向の平面で切断したときの断面図である。図１（ａ）に示すように、本発明の熱分解装置は、廃棄物１を熱分解する有底筒状の処理室２を有し、処理室２の底板３に配置し、廃棄物１に磁気を作用する磁気作用手段４を備える。処理室２の底板３上には、磁気作用手段４の周囲に断熱材層Ｉ（図中、５と表示する。）を敷設し、処理室２の側面には空気導入管６を有する。図１（ａ）には、底板３が水平である例を示すが、傾斜する底板とすることもできる。
【００１８】
図１（ｂ）は、水平方向の平面で切断したときの断面図である。図１（ｂ）に示す例では、処理室の底板３に、１０個の磁気作用手段４を配置し、磁気作用手段４の周囲に断熱材層Ｉを敷設している。図１（ｂ）では、廃棄物は表示していない。熱分解装置を運転するときは、上蓋７を開けて廃棄物１を処理室２に投入した後、種火により発火し、熱処理を開始する。処理室２の側面に配置する空気導入管６から空気を供給しながら熱分解を行い、必要に応じて、処理中に発生するガスを排気口８より排出し、所定の処理が終了した後、排出口９から残渣を取り除く。
【００１９】
図２は、本発明の熱分解装置に配置する磁気作用手段を鉛直方向の平面で切断したときの断面図であり、磁石として矩形の永久磁石を用いる態様を例示するが、磁石として電磁石を用いることもできる。図２（ａ）に示すように、処理室の底板３に配置する磁気作用手段４は、磁石４ａと、磁石４ａを被覆する断熱材層ＩＩ（図中、４ｂと表示する。）と、常磁性の板状体４ｃとにより構成される。また、磁石４ａは、Ｎ極とＳ極が鉛直方向を向くように配置し、磁石４ａの上方に磁石４ａに近接して配置する常磁性の板状体４ｃは、磁石４ａにより磁気誘導される。このため、磁気作用手段４上には磁場が形成される。
【００２０】
図２には、常磁性の板状体４ｃが、断熱材層ＩＩ（図中、４ｂと表示する。）と接触していない態様を示しているが、常磁性の板状体４ｃと断熱材層ＩＩが接触する態様とすることも可能である。これらの場合には、図２に示すように、固定部材４ｄにより、常磁性の板状体４ｃを断熱材層ＩＩに固定することができる。常磁性の板状体４ｃを断熱材層ＩＩに固定することにより、廃棄物の処理室内への投入時及び熱分解後の残渣の除去時に、常磁性の板状体の配置を保持することができる。一方、常磁性の板状体４ｃを断熱材層ＩＩの中に埋め込んで固定する態様とすることも可能である。かかる態様により、常磁性の板状体４ｃを磁石４ａに接近させ、常磁性の板状体４ｃに対する磁石４ａの磁気誘導効果を高めることができる。
【００２１】
図２には、常磁性の板状体４ｃの上部先端が、磁気作用手段４の周囲に敷設する断熱材層Ｉ（図中、５と表示する。）の表面から突出する態様を例示する。一方、常磁性の板状体の上部先端が断熱材層Ｉの内部に埋もれた態様とすることも可能であり、かかる態様においては、処理室内の熱が断熱材層Ｉにより遮断されるため、常磁性の板状体の過熱を回避することができる。また、常磁性の板状体の過熱を回避できるため、常磁性の板状体から磁石への伝熱を抑えて、磁石の過熱も抑えることができる。
【００２２】
空気の主成分である酸素と窒素のうち、常磁性の酸素の磁化率が＋１０７．８×１０-6ｃｍ3／ｇであるのに対して、反磁性の窒素の磁化率は−０．４３×１０-6ｃｍ3／ｇであるため、酸素は磁石に引き寄せられるが、窒素は磁石に対し反発する。図１（ａ）に示すように、本発明の熱分解装置においては、処理室２の底板３に配置する磁気作用手段４により磁場が形成されているため、処理室２内の酸素が磁気作用手段４上に引き寄せられ、磁気作用手段４上にある廃棄物１に酸素がより多く供給され、廃棄物１を酸素により集中的に強く燃焼させることができる。また、熱分解により発生した酸素も磁気作用手段４上に引き寄せられる結果、廃棄物の熱分解を加速度的に高めることができるため、重油等の燃料費を節減し、処理コストを低減することができる。さらに、磁化された酸素は、マイナスイオンを発生するため、ダイオキシン分子を構成するベンゼン環の生成を抑制するため、ダイオキシンの発生を抑えることができる。
【００２３】
廃プラスチック、有機系廃棄物等の炭化水素分子は、電子スピンを有しない反磁性体である。処理室内で熱分解が開始すると、温度と赤外線が発生し、これに外部磁場を加えることにより、炭化水素分子が励起し、外部磁場に対して磁場整列し、共有結合が緩むため、分解反応を容易に進めることができる。一方、反磁性の窒素は、外部磁場により処理室の上部へ押しやられるため、処理室の上部では不燃性の窒素の濃度が高く、助撚性の酸素の濃度が低くなる結果、処理室の上部では燃焼が抑制され、処理室を過熱から保護し、処理室の劣化を抑え、設備コストを低減することができる。
【００２４】
断熱材層Ｉに使用する材料としては、フライアッシュ等のセラミック灰を好ましく使用することができる。フライアッシュは、石炭火力発電所で微粉炭を燃焼した際に発生する石炭灰のうち集塵器で採取されたものであり、シリカ（ＳｉＯ2）とアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）を主成分とする直径１０μｍ〜３０μｍの球状の微粉沫である。フライアッシュ等のセラミック灰を処理室の底板に、好ましくは１００ｍｍ〜２００ｍｍ、より好ましくは１３０ｍｍ〜１７０ｍｍ敷設することにより、処理時の断熱効果（保温効果）を高めることができる。また、熱分解時に高温化したフライアッシュからは大量の遠赤外線が放出されるため、遠赤外線を受けた廃棄物の表面で熱に変わり、熱分解反応を促進することができる。フライアッシュは、融点が１３００℃であるため、熱分解時の温度（たとえば、７００℃〜８００℃）でも変質することはなく、磁気作用手段からの磁場の伝達にも優れている。
【００２５】
磁石として永久磁石を使用する場合は、磁気が強力である点で、希土類磁石が好ましい。希土類磁石には、ネオジム磁石（Ｎｄ2Ｆｅ14Ｂ）、サマリウムコバルト磁石（ＳｍＣo5及びＳｍ2Ｃｏ17）、プラセオジム磁石（ＰｒＣｏ5）等があるが、磁力が大きい点で、ネオジム磁石とサマリウムコバルト磁石が好ましい。ネオジム磁石は、磁束密度が高く、非常に強い磁力を持つ点で好ましく使用することができ、磁束密度５７５０Ｇ（；０．５７５Ｔ）程度のものを容易に入手することができる。また、ネオジム磁石は、磁界が広範囲に及ぶ点でも、本発明の熱分解装置に好ましく使用することができる。磁界が広範囲に及ぶと、処理室内の広い範囲で、酸素と窒素を分離することができるため、多量の酸素を吸引することが可能となり、磁場整列による効果を高めることができる。さらに、ネオジム磁石は、保磁力が磁石の中で最も大きく、減磁が少ない点でも好ましい。ネオジム磁石は、錆びやすいため、表面をニッケルメッキして使用する態様が好ましい。
【００２６】
一方、ネオジム磁石は、耐熱温度が１２０℃程度であり、熱減磁が生じやすく、磁力は６０℃で９５％に低下し、１００℃で９０％にまで低下する。また、キュリー温度が３１０℃であり、３１０℃を越えると脱磁する。したがって、特にネオジム磁石を使用するときは、磁石の過熱に留意する必要があり、図２（ａ）に示すように、磁石４ａを断熱材層ＩＩ（図中、４ｂと表示する。）で被覆する態様が好ましい。断熱材層ＩＩとしては、たとえば、耐火レンガまたはキャスタブルが、断熱性が高く、磁石からの磁界の透過性が良い点で好ましい。断熱材層ＩＩとして、耐火レンガまたはキャスタブルを使用する場合、処理室内の温度により異なるが、厚さ２０ｍｍ〜３０ｍｍ被覆することにより、磁石の過熱を回避することができる。キャスタブルは、アルミナセメント等の水硬性セメントと耐火骨材とを混合した耐火物であり、流し込む、塗り込む、吹き付ける等の施工が可能であり、一体成形の耐火壁を作ることができる点で好ましい。
【００２７】
また、磁石４ａにより磁気誘導されるように、磁石の上方に、磁石に近接して常磁性の板状体４ｃを配置し、板状体４ｃにより廃棄物１に磁界を作用させる態様が好ましい。かかる態様により、磁石４ａが、加熱状態にある廃棄物１に直接、接触することを避け、磁石の過熱を防止することができ、たとえば７００℃〜８００℃で廃棄物を熱分解することができる。
【００２８】
磁石の過熱を避ける方法としては、図１（ａ）に示すように、処理室２の底板３上で、磁気作用手段４の周囲に断熱材層Ｉを敷設する態様が有効である。また、図２（ｂ）に示すように、磁気作用手段４を、処理室の底板３に埋め込むように配置することにより、伝熱性の高い底板３を通して磁気作用手段４からの放熱を促すことができる。かかる放熱効果は、図２（ｂ）に示すように、磁石４ａの底面を、断熱材料層ＩＩ（図中、４ｂと表示する。）で被覆することなく、磁石４ａの底面を直接、底板３に接触させる態様とすることによりさらに高めることができる。
【００２９】
サマリウムコバルト磁石は、最も磁力が強いネオジム磁石につぐ磁力を持つ点で好ましく、磁束密度３７００Ｇ（；０．３７Ｔ）程度のものを容易に入手できる。また、サマリウムコバルト磁石は、耐熱温度が３５０℃で、キュリー温度が７００℃〜８００℃であり、ネオジム磁石より耐熱強度が大きい点で、本発明の熱分解装置に使用する磁石として好ましいが、サマリウムコバルト磁石を使用する場合でも、処理室内の温度によっては断熱及び放熱に留意する必要がある。
【００３０】
永久磁石は、面からではなく、角（端部）から磁力を発生するため、矩形状の磁石を好ましく使用することができる。また、矩形状の磁石は、サイズが大きくなるほど磁力が強くなり、磁界の及ぶ範囲が拡大するため、本発明の熱分解装置では、大サイズの磁石がより好ましい。ネオジム磁石の場合、厚さ３０ｍｍ×縦２００ｍｍ×横１００ｍｍのサイズを容易に入手できる。また、サマリウムコバルト磁石の場合、厚さ１０ｍｍ×縦２０ｍｍ×横２０ｍｍのサイズを容易に入手できる。
【００３１】
常磁性の板状体には、通常の鉄板を使用することができるが、熱分解時には、処理室内の温度を７００℃〜８００℃に設定することもあるため、耐食性を高めることができる点で、ＳＵＳ４３０製の板状体またはガルバリウム鋼板を好ましく使用することができる。常磁性の板状体は、たとえば、幅１ｍｍ〜６ｍｍ、高さ５０ｍｍ〜８０ｍｍのものを使用することができる。
【００３２】
たとえば、矩形のネオジム磁石（厚さ２５．４ｍｍ×縦５０．８ｍｍ×横５０．８ｍｍ、磁束密度５８５０Ｇ（；０．５８５Ｔ））をＮ極とＳ極とが鉛直方向を向くように配置し、この永久磁石を断熱材層ＩＩ（耐火レンガ）により厚さ２５ｍｍ被覆する。つぎに、永久磁石の上方であって、断熱材層ＩＩ上に、鉄製の板状体（高さ５０ｍｍ×幅６ｍｍ×長さ３８００ｍｍ）を固定することにより、磁気作用手段を作成する。この磁気作用手段では、鉄製の板状体と永久磁石とは近接し（距離２５ｍｍ）、鉄製の板状体は永久磁石により磁気誘導され、鉄製の板状体から水平方向に７００ｍｍの範囲内に磁界を及ぼすことができる。したがって、かかる構成の磁気作用手段を処理室底部に複数配置する熱分解装置の場合、廃棄物に均一に磁界を及ぼす点で、隣接する磁気作用手段における常磁性の板状体の水平距離は、１４００ｍｍ（＝７００ｍｍ×２）以内が好ましい。また、永久磁石の仕様と、常磁性の板状体と永久磁石の距離等を調整することにより、隣接する磁気作用手段における常磁性の板状体の水平距離を２０００ｍｍ以内としても、廃棄物を均一に熱分解することができる。
【００３３】
磁石には、永久磁石の代わりに電磁石を使用することができる。電磁石は、同じサイズの永久磁石より強い磁力を発生させることができ、減磁がないため、永久磁石に比較して莫大な磁力を得ることができる。また、通電量により磁力の大きさを調整することができるから、処理室内の燃焼状態に応じて通電量を調整し、消費するエネルギー量を減らし、コストの低減を図ることができる。さらに、電磁石は永久磁石に比べて一般に安価である。
【００３４】
電磁石から発生する磁力は、コイルの巻き数と通電する電流の大きさに比例するが、コイルの巻き数を多くすると、電線の長さが長くなり、電線の長さに比例して電気抵抗が大きくなり、通電量が減少する。したがって、コイルの電気抵抗を小さくし、通電する電圧を大きくする態様が強磁力を得る点で好ましい。使用する鉄芯は、透磁率が大きく、断面積が大きいほど、発生する磁力が大きくなる。また、コイルの周囲を鉄等で被覆することにより周囲の磁力線を掻き集めるため、強力な電磁石が得られる。電磁石を使用する場合にも、処理室内の高温から電磁石を保護するために、永久磁石を使用する場合と同様に上述した断熱および放熱対策を施す態様が好ましい。
【００３５】
本発明の熱分解装置は、処理室内に均一に磁界を及ぼす点で、処理室の底板上に磁気作用手段を複数配置し、各磁気作用手段における常磁性の板状体を連結する態様が好ましい。また、処理室内により均一に磁界を及ぼすことができる点で、図１（ｂ）に示すように、底板３上に磁気作用手段４を複数配置し、磁気作用手段４における常磁性の板状体４ｃが平面視破線状に配置する態様が好ましい。図１（ｂ）に示す例では、処理室が平面視矩形状であるため、常磁性の板状体４ｃは、平面視長方形状の破線となるように配置するが、処理室が平面視円形状であるときは、常磁性の板状体は、平面視円形状の破線となるように配置する態様が好ましい。また、磁化された酸素を底板上の廃棄物に集め、処理室の側面と天井面には反磁性の窒素を集めることができる点で、処理室の側面と天井面の内壁が反磁性である態様が好ましい。銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、ビスマス（Ｂｉ）等は反磁性体であるため、たとえば銅又は亜鉛でメッキをした鉄板を使用して、内壁を形成する態様とすることにより、処理室の側面と天井面に窒素富化空気を滞留させ、処理室を過熱から保護して、処理室の寿命を長くし、装置価格を低減することができる。また、処理室は、保温効果を高める点で、二重構造とする態様が好ましい。
【００３６】
本発明の熱分解装置は、図１（ａ）に示すように、処理室２の側面に配置する空気導入管６のうち空気導入管６ａにより、酸素富化空気を処理室２の下部に供給する。このため、廃棄物１が位置する底板３上に酸素富化空気が供給され、高濃度酸素は、処理室の底板に配置する磁気作用手段により吸引されるため、さらに効果的に廃棄物１を熱分解することができる。一方、空気導入管６ｂにより、処理室内の上部に窒素富化空気を供給し、処理室上部の窒素濃度を高めることにより、処理室の寿命を長くし、装置価格を低減することができる。
【００３７】
図７は、本発明の熱分解装置の他の態様の断面図である。この熱分解装置は、図７に示すように、処理室２の側面に配置し、廃棄物１に磁気を作用する磁気作用手段１４を備える。処理室２の底板３に配置し、廃棄物１に磁気を作用する磁気作用手段４のほかに、磁気作用手段１４を設けることにより、未燃焼ガスを有効に利用し、廃棄物の熱分解効率を高めることができる。特に、図７に示すように、廃棄物１の量が比較的多いときに、廃棄物１の表面および中層域の燃焼を促進する効果が大きい。
【００３８】
また、処理室２の側面に磁気作用手段１４を設けることにより、磁気作用手段４と協働して、処理室２内の温度を容易に６５０℃程度の高温領域に上昇することができるため、廃棄物の処理能力を一層高めることができる。また、廃棄物の種類により、納豆屑や粘着性の汚泥のように、廃棄物間に酸素富化空気が通過する隙間が少ないような廃棄物に対して、磁気作用手段１４により廃棄物１の上面からの熱分解を促進するできるため、特に効果的である。かかる観点から、図７に示すように、磁気作用手段１４は空気導入管６ａの下方に設ける態様が好ましい。
【００３９】
磁気作用手段１４は、図７に示すように、熱分解装置の処理室２の側面に配置する。図８は、本発明の熱分解装置の側面に配置する磁気作用手段を鉛直方向の平面で切断したときの断面図である。図８に示すように、磁気作用手段１４は、磁石１４ａと、磁石１４ａを被覆する断熱材層ＩＩＩ（図中、１４ｂと表示する。）と、断熱材層ＩＩＩと処理室の側面１３ａとの間に配置する断熱材層ＩＶ（図中１４ｆと表示する。）と、常磁性の板状体１４ｃとを備える。磁石１４ａは、Ｎ極とＳ極とが水平方向を向くように配置する。また、図７に示すように、常磁性の板状体１４ｃは、断熱材層ＩＩＩ（図中、１４ｂと表示する。）内の磁石（図示していない。）から処理室２の内部に向かって、断熱材層ＩＶ（図中、１４ｆと表示する。）と処理室２の側壁を貫通して配置する。常磁性の板状体１４ｃを磁石に近接することにより、常磁性の板状体１４ｃが磁石により磁気誘導され、磁場を形成することができる。
【００４０】
かかる態様により、図８に示すように、断熱材層ＩＩＩ（図中、１４ｂと表示する。）と断熱材層ＩＶ（図中、１４ｆと表示する）と処理室２の側壁１３とで磁石１４ａを過熱から保護しながら、廃棄物に磁力を作用し、熱分解することができる。図７では、常磁性の板状体１４ｃの先端が処理室２の内壁から突出している例を示す。また、図８に示す例では、処理室の側壁１３の内側に断熱材層Ｖ（図中、１５と表示する。）が形成され、常磁性の板状体１４ｃの先端が断熱材層Ｖから突出しているため、磁石１４ａを過熱からより一層保護することができる。
【００４１】
断熱材層ＩＶと断熱材層Ｖは、たとえばグラスウール、シリカファイバー、アルミナファイバー等から形成することができる。グラスウールは、遠心法により綿状とした短繊維のものと、溶融された原料をフィラントとして取り出し、集束剤によって糸状にした長繊維のものに大別され、６００℃の高温に耐える。また、シリカファイバーとアルミナファイバーは、原料であるシリカまたはアルミナから溶融、ゾルゲル法等で製造し、耐熱温度は１０００℃以上である。断熱材層ＩＶと断熱材層Ｖは、処理室の温度によっても異なるが、厚さを３０ｍｍ〜７０ｍｍとすることにより優れた断熱効果を発揮する。断熱材層Ｖは、表面をガルバリウム鋼板等で被覆する態様が好ましい。
【００４２】
磁石は、永久磁石または電磁石を使用することができ、図８では、永久磁石を使用する態様を例示する。また、図８に示す例では、磁気作用手段１４は筐体１４ｅを備え、筐体１４ｅにより磁気作用手段１４は処理室の外壁面に固定される。図８には、常磁性の板状体１４ｃが、断熱材層ＩＩＩ（図中、１４ｂと表示する。）と接触していない態様を示しているが、常磁性の板状体１４ｃと断熱材層ＩＩＩが接触する態様とすることも可能である。これらの場合には、図８に示すように、固定部材１４ｄにより、常磁性の板状体１４ｃを断熱材層ＩＩＩに固定することができる。
【００４３】
一方、常磁性の板状体１４ｃを断熱材層ＩＩＩの中に埋め込んで固定する態様とすることも可能である。これらの態様については、処理室２の底板３上に配置する磁気作用手段４における場合と同様である。断熱材層ＩＩＩ（図中、１４ｂと表示する。）に使用する材料としては、耐火レンガやキャスタブルが、断熱効果が大きく、磁界を容易に透過する点で好ましい。耐火レンガとキャスタブルの好ましい態様については前述のとおりである。
【００４４】
図８には、常磁性の板状体１４ｃの先端が、断熱材層Ｖ（図中、１５と表示する。）の表面から突出する態様を例示する。一方、常磁性の板状体１４ｃの先端が断熱材層Ｖの内部に埋もれた態様とすることも可能であり、かかる態様においては、処理室内の熱が断熱材層Ｖにより遮断されるため、常磁性の板状体の過熱を回避することができる。また、常磁性の板状体の過熱を回避できるため、常磁性の板状体から磁石への伝熱を抑えて、磁石の過熱を抑えることができる。
【００４５】
空気導入管の好ましい実施形態の概念図を図３に示す。図３に示すように、空気導入管６は、磁石６ｇと、仕切り板６ｈと、導入管６ａ、６ｂとを備え、原料空気が矢印に示すように供給される。磁石６ｇは、空気導入管６の側面のうち対向する２面の一方に配置する。図３に示す例では、磁石６ｇは、空気導入管６の内壁面に配置するが、空気導入管の外壁面に配置することもできる。磁石６ｇとしては、磁束密度が１００Ｔ（；１０6Ｇ）以上のものが好ましい。
【００４６】
空気の主成分である酸素と窒素のうち、常磁性の酸素の磁化率と反磁性の窒素の磁化率とは相違するため、酸素は磁石に引き寄せられるが、窒素は磁石に対し反発する。図３に示すように、磁石６ｇは、空気導入管６の側面のうち対向する２面の一方に配置するため、磁石６ｇの磁場により、酸素富化空気と窒素富化空気に分離することができる。
【００４７】
仕切り板６ｈは、図３に示すように、空気導入管６内に、空気の流れる方向と平行になるように配設し、磁石６ｇを配置した部位において、磁石側を通過する空気Ａ（酸素富化空気）と、空気Ａ以外の空気Ｂ（窒素富化空気）とに分離することができる。その後、空気Ａ（酸素富化空気）は、導入管６ａにより処理室の下部に供給され、空気Ｂ（窒素富化空気）は、導入管６ｂにより処理室内の上部に供給する。空気導入管の内壁と、仕切り板６ｈは、空気の供給を効率的にすることができる点で、反磁性である態様が好ましい。
【００４８】
処理室２の下部とは、処理室２の下半分を意味し、導入管６ａにより、底板３上の廃棄物１の上面に酸素富化空気を供給する態様が、廃棄物の熱分解を促進する点で好ましい。たとえば、図１（ａ）に示すように、廃棄物１が比較的少量の場合には、導入管６ａにより、酸素富化空気を底板３付近に導入することにより、廃棄物１の上面に酸素富化空気を供給できる。一方、図７に示すように、廃棄物１が比較的多量の場合には、上位に取り付けた導入管６ａにより、酸素富化空気を廃棄物１の表面に導入する態様が好ましい。
【００４９】
図４は、図３に示す空気導入管６のＩＶ−ＩＶにおける断面図であり、空気導入管６における磁石６ｇと仕切り板６ｈを配置した部位における断面図である。空気導入管６は、図４に示すように、平板状の仕切り板６ｈに平行な内壁面６ｆを有する。かかる内壁面を有する空気導入管を使用することにより、内壁面が円形状の空気導入管等を使用する場合に比べて、効率的に酸素富化空気を分離することができる。また、図４に示すように、空気導入管６における磁石６ｇは、磁気の漏れを軽減し、酸素と窒素の分離効率を高める点で、磁石６ｇを囲むヨーク６ｉを有する態様が好ましい。
【００５０】
磁石６ｇには、ネオジム磁石、サマリウムコバルト磁石等の永久磁石を使用することができる。また、永久磁石の代わりに、電磁石を好ましく使用することができる。電磁石は、通電を停止することにより磁力をほぼ０にすることができるから、電磁石への通電を断続的に行うことにより、電磁石に引き寄せられ、滞留している酸素富化空気を効率的に処理室へ移動させることができるようになる。
【００５１】
空気導入管の好ましい他の実施形態の概念図を図５に示す。図５に示すように、空気導入管６は、磁石６ｇと、２枚の仕切り板６ｈと、導入管６ｃ、６ｄ、６ｅとを備え、原料空気が矢印に示すように供給される。磁石６ｇは、空気導入管６の側面のうち対向する２面の一方に磁石のＮ極を配置し、他方に磁石のＳ極を配置するように構成する。図５に示す例では、磁石６ｇは、空気導入管６の内壁面に配置するが、空気導入管の外壁面に配置することもできる。磁石６ｇとしては、磁束密度が１００Ｔ（；１０6Ｇ）以上のものが好ましい。空気の主成分である酸素と窒素のうち、酸素は磁石に引き寄せられるが、窒素は磁石に対し反発する。図５に示すように、磁石６ｇは、空気導入管６の側面のうち対向する２面に配置するため、磁石６ｇの磁場により、酸素富化空気と窒素富化空気に分離することができる。
【００５２】
２枚の仕切り板６ｈは、空気導入管６内に、空気の流れる方向と平行になるように並列に配置する。仕切り板６ｈにより、磁石６ｇを配置した部位において、磁石側を通過する空気Ｃ（酸素富化空気）と空気Ｄ（酸素富化空気）と、空気Ｃと空気Ｄ以外の空気Ｅ（窒素富化空気）とに分離することができる。その後、空気Ｃ（酸素富化空気）は、導入管６ｃを経て導入管６ａにより処理室の下部に供給され、空気Ｄ（酸素富化空気）は、導入管６ｄを経て導入管６ａにより処理室の下部に供給され、廃棄物の熱分解を高めることができる。一方、空気Ｅ（窒素富化空気）は、導入管６ｅを経て導入管６ｂにより処理室内の上部に供給する。空気導入管の内壁と、仕切り板６ｈは、空気の供給を効率的にすることができる点で、反磁性である態様が好ましい。
【００５３】
図６は、図５に示す空気導入管６のＶＩ−ＶＩにおける断面図であり、空気導入管６における磁石６ｇと仕切り板６ｈを配置した部位における断面図である。空気導入管６は、図６に示すように、平板状の仕切り板６ｈに平行な内壁面６ｆを有する。かかる内壁面を有する空気導入管を使用することにより、効率的に酸素富化空気を分離することができる。また、図６に示すように、空気導入管６における磁石６ｇは、磁気の漏れを軽減し、酸素と窒素の分離効率を高める点で、磁石６ｇを囲むヨーク６ｉを有する態様が好ましい。磁石６ｇには、永久磁石または電磁石を使用することができ、電磁石を使用する場合の長所は前述のとおりである。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
廃棄物の燃焼効率が高く、処理コストの安い熱分解装置を提供することができる。また、ダイオキシンの発生が少ない、設備コストの低廉な熱分解装置を提供することができる。
【符号の説明】
【００５５】
１  廃棄物
２  処理室
３  底板
４  磁気作用手段
４ａ  磁石
４ｂ  断熱材層ＩＩ
４ｃ  板状体
４ｄ  固定部材
５  断熱材層Ｉ
６  空気導入管
６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅ  導入管
６ｆ  内壁面
６ｇ  磁石
６ｈ  仕切り板
６ｉ  ヨーク
１３  側壁
１３ａ  側面
１４  磁気作用手段
１４ａ  磁石
１４ｂ  断熱材層ＩＩＩ
１４ｃ  板状体
１４ｄ  固定部材
１４ｅ  筐体
１４ｆ  断熱材層ＩＶ
１５  断熱材層Ｖ
【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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【図７】
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【図８】
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