JP4486671B2 - 流体発磁機、磁化流体供給機、磁気処理装置及び磁気処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、流体発磁機、磁化流体供給機、磁気処理装置及び磁気処理方法に関する。

ごみの焼却時に４００℃〜７００℃程度で燃焼処理させた場合には、ダイオキシンが発生してしまうことが知られている。そこで、ダイオキシンの発生を抑えるため、従来より、８００℃以上での高温燃焼処理が行われている。

しかし、このような高温燃焼処理を行う設備を設置するためには、膨大な設備投資が必要となるうえ、許認可手続きや規制が多く、容易に設備を設置することが困難となっている。また、高温での燃焼を行うために、石油や電力等の燃料が大量に必要とされることから、ランニングコストが増大し、処理事業の負担となっている。

そこで、石油や電力等の燃料を要することなく、磁気のみによってごみの熱分解作用を促し、ダイオキシンの発生を抑制しつつ、低ランニングコストで廃棄物の分解処理を行うことができる磁気処理装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００７−２０９８４３号公報

しかしながら、上記従来の磁気処理装置では、処理速度が遅かったり、運転が中断してしまったりする不具合が多発している。
本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、処理速度を向上して長期間の運転を可能とする流体発磁機、磁化流体供給機、磁気処理装置及び磁気処理方法を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
本発明に係る磁化流体供給機は、樹脂からなり、第一中心軸線を有して流体が流通する管部と、第二中心軸線を有して円管状に形成され、磁化方向が、前記第一中心軸線及び前記第二中心軸線と略同一となるように配された磁石部と、を有する流体発磁機と、該流体発磁機が内部に複数固定された箱体部と、を備え、前記磁石部が、樹脂からなる中間部と、該中間部を間に挟み、かつ異なる磁極で対向して配された一対の磁石と、を備えて、電気的又は磁気的極性を帯びた部材が、前記磁石部の周囲を覆うように前記箱体部の一部に充填されていることを特徴とする。

この発明は、上記構成を備えているので、磁石部から生じる磁力線が管部及び磁石部を流通する流体に好適に作用して、流体を磁化させることができる。

また、前記管部の一端が前記箱体部の内部に開口して配され、前記流体を取り込む一つの吸入口が前記箱体部に設けられていることが好ましい。

この発明は、箱体部を介することによって、一つの吸入口から箱体部内に取り込まれた流体を複数の各管部に等分配させることができ、略同一流量の磁化された流体を供給することができる。

本発明に係る磁気処理装置は、本発明に係る磁化流体供給機と、側部及び底部を有し、処理対象物が投入されて貯留される処理室と、前記管部の他端とそれぞれ連通されるとともに、先端が前記側部及び前記底部の少なくとも一方から前記処理室内部に向かって一定の角度で傾斜した方向に突出して配された複数の流体供給管部と、を備え、該流体供給管部の突出方向が、前記流体供給管部の突出位置における水平面に対して重力方向に第一角度にて傾斜し、かつ、前記流体供給管部の突出位置にて前記側部又は前記底部と接する仮想平面の法線の前記水平面への投影線に対して、水平方向に第二角度にて傾斜して配され、前記第二角度の傾斜方向が、北半球では時計回り、南半球では反時計回りの方向とされていることを特徴とする。

この発明は、処理室内で流体供給管部が一定の角度で傾斜した方向に突出して配されているので、磁化された流体を処理室内で好適に循環させることができ、処理速度を高めることができる。

また、前記第一角度が、０度を超えて５度以下とされ、前記第二角度が、０度を超えて１０度以下とされていることが好ましい。

さらに、前記処理対象物の投入口が設けられた上壁部と、前記投入口を覆う蓋部と、
を備え、前記上壁部及び前記蓋部が、磁性層を備えていることが好ましい。

本発明によれば、処理対象物の処理速度を向上して長期間にわたって安定した熱処理を続けることができる。

本発明に係る一実施形態について、図１から図１０を参照して説明する。
本実施形態に係る低温熱分解装置（磁気処理装置）１は、磁化された空気を導入して図示しないゴミ（処理対象物）を熱処理するための装置であって、図１及び図２に示すように、空気を磁化する磁化流体供給機２と、鉄製の側部３及び底部５を有し、ゴミが投入されて貯留される処理室６と、ゴミの投入口７ａが設けられた上壁部７と、投入口７ａを覆う蓋部８と、磁化流体供給機２と連通されるとともに、先端が処理室６の側部３及び底部５から処理室６内部に向かって突出して配された複数の流体供給管部１０と、熱処理後に生じたダイオキシン等の有害物質含む空気を浄化するための気体浄化機１１と、を備えている。

磁化流体供給機２は、図３及び図４に示すように、磁力線を生じて空気（流体）を磁化（マイナスイオン化）させる流体発磁機１２と、流体発磁機１２が複数配されるとともに空気を取り込む吸入口１３ａが設けられた箱体部１３と、を備えている。
流体発磁機１２は、塩化ビニール樹脂からなる複数の円形断面短管１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃが螺合接続されてなり、第一中心軸線Ｃ１を有して空気が流通する管部１４と、第二中心軸線Ｃ２を有して円管状に形成され、磁化方向Ｍが、第一中心軸線Ｃ１及び第二中心軸線Ｃ２と略同一となるように配された磁石部１５と、磁石部１５に内挿された内管１６と、を備えている。なお、管部１４は、複数の短管が嵌合されてなるものでもよく、１本の管からなるものでも構わない。

磁石部１５は短管１４Ｂの内側に配されており、塩化ビニール樹脂からなる円筒状の中間部１５Ｂと、円筒状に形成され、中間部１５Ｂを間に挟み、かつ異なる磁極で対向して配された一対の磁石１５Ａ，１５Ｃと、を備えている。内管１６は、ガラス又は塩化ビニール樹脂のような非金属からなり、中間部１５Ｂ及び一対の磁石１５Ａ，１５Ｂに内挿されている。なお、管部は、内管１６を備える代わりに、一対の磁石１５Ａ，１５Ｃ及び中間部１５Ｂが短管１４Ｂの外周側に配されていても構わない。また、磁石部全体が、一つの磁石のみからなるものでも構わない。

箱体部１３は鉄製部材からなる中空の略矩形箱状に形成されている。そのうちの壁面の一つを構成する背壁部１３Ａには、複数の流体発磁機１２が貫通して固定支持されている。箱体部１３の内部には、複数の流体発磁機１２が固定支持された内壁部１３Ｂが設けられている。吸入口１３ａは、背壁部１３Ａとは別の壁面である下壁部１３Ｃに設けられており、吸入口１３ａから箱体部１３の内部に導入管１７が突設されている。図５に示すように、導入管１７には、導入管１７を流れる空気量を調整するための調節弁１８が配されている。なお、本実施形態では、箱体部１３は処理室６の左右に一つずつ配されている。

背壁部１３Ａと内壁部１３Ｂとの隙間Ｓ１には、ゴミが熱処理された後の灰（帯電体又は帯磁体）１９が磁石部１５の周囲を覆うように充填されている。なお、充填されるものとしては灰１９に限らず、電気的又は磁気的極性を帯びたものであれば構わない。

図５から図７に示すように、処理室６の側部３は、平面状の第一側部３Ａ及び第二側部３Ｂが、第一側部３Ａが長辺、第二側部３Ｂが短辺を構成するように重力方向断面視略長方形状に配されて構成されている。底部５は、互いに対向する第一側部３Ａのそれぞれから中央に向かって重力方向に傾斜して延びる第一底部５Ａ及び第二底部５Ｂを備えている。そして、第一底部５Ａ及び第二底部５Ｂは、処理室６の中央で当接するように形成されている。この当接位置には、熱処理後に灰となったゴミを外部へ取り出す際に駆動されるかき出し部２０が配されている。

かき出し部２０は、熱処理後の灰を外部へとり出すための一対のかき出し機構２１Ａ，２１Ｂと、底部５との間に隙間Ｓ２を形成するよう第一底部５Ａ及び第二底部５Ｂから離間して配されて、一対のかき出し機構２１Ａ，２１Ｂを保護するゴミ受け部２２と、を備えている。
一対のかき出し機構２１Ａ，２１Ｂは、かき出し軸部２１ａと、かき出し軸部２１ａの周囲に螺旋状に配された一枚のスクリュー２１ｂと、をそれぞれ備えている。

この処理室６は、上壁部７、側壁部２３、及び底壁部２４によって中空の略直方体に構成される鉄製の収容体２５内に収容されている。上壁部７に配された投入口７ａは処理室６と連通されている。上壁部７は、側壁部２３に対して所定の角度で傾斜して配されている。処理室６と側壁部２３とは、所定の間隔で離間して配され、処理室６と底壁部２４との間の空間Ｓ３と連通する隙間Ｓ４が形成されている。

収容体２５には、図１に示すように、運転開始時に火種を投入するため、及び熱処理によって形成された灰をかき出すための開口部２６と、熱処理によって生じた排ガス（気体）を排出するための排気口２７と、が設けられている。排気口２７と気体浄化機１１とは接続管２９によって連通されている。図６及び図７に示すように、上壁部７、底壁部２４、及び蓋部８は、熱処理後の灰からなる磁性層２８を備えている。この磁性層２８は、灰に限らず電気的又は磁気的極性を帯びたものであれば構わない。

収容体２５には、図１及び図２に示すように、蓋部８の開閉機構３０が配されている。この開閉機構３０は、エアシリンダー３１と、エアシリンダー３１に接続されて直線運動を回転方向に変換するリンク部３２と、リンク部３２と回転自在に接続された回転軸部３３とを備えている。回転軸部３３は、蓋部８に配されている。

流体供給管部１０は、図５から図７に示すように、処理室６の第一側部３Ａの下方、第二側部３Ｂの中央下方、及び底部５のそれぞれから一定の角度で傾斜した方向に突出して配されている。この流体供給管部１０の突出方向は、流体供給管部１０のそれぞれの突出位置における水平面Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３に対して重力方向に第一角度Ｒ１にて傾斜した方向となっている。さらに、第一側部３Ａの法線Ｎ１方向及び第二側部３Ｂの法線Ｎ２方向に対して、反時計回りの方向に第二角度Ｒ２にて傾斜した方向となっている。この流体供給管部１０で囲まれる領域ＲＣを炉心としてゴミが熱処理される。

ここで、低温熱分解装置１が南半球に設置される場合には、第一側部３Ａの法線Ｓ１及び第二側部３Ｂの法線Ｓ２に対して、流体供給管部１０の突出方向が時計回りの方向に第二角度Ｒ２で傾斜した方向に配される。また、側部及び底部が曲面の場合には、流体供給管部１０の突出位置において側部と接する仮想平面の法線の水平面Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３への投影線に対して傾斜して突出するように、流体供給管部１０が配される。なお、炉心をより好適に形成するためには、形成第一角度Ｒ１は０度を超えて５度以下、第二角度Ｒ２は０度を超えて１０度以下の角度がそれぞれ好ましい。

気体浄化機１１は、図８及び図９に示すように、処理室６内にて熱処理された後の有害物質を含む排ガスを内部に導入する流入口１１ａと外部へ排出する流出口１１ｂとが設けられ、重力方向に延びて流入口１１ａから流入された排ガスを下方に誘導する複数の下向き通路３５と、重力方向と反対方向に延びて排ガスを上方に誘導する複数の上向き通路３６と、が、仕切り板３７を挟んで水平方向に交互に並んで連通された鉄製の通路部３８と、下向き通路３５の上方にそれぞれ配されて水（浄化処理液）３９を下方に噴出する噴液部４０と、下向き通路３５を落下する水３９が貯留される貯留部４１と、を備えている。

複数の下向き通路３５は、流入口１１ａと連通された第一下向き通路３５Ａと、第一下向き通路３５Ａ以外の残りの通路であって、第一下向き通路３５Ａの通路幅の１／２程度の幅とされた第二下向き通路３５Ｂと、を備えている。そして、排ガスを通過させる第一貫通孔４２ａが一部に設けられた第一仕切り部４２が、第一下向き通路３５Ａの途中に配されている。また、第一貫通孔４２ａよりも例えば３／５程度小径に形成されて排ガスを通過させる第二貫通孔４３ａが一部に設けられた第二仕切り部４３が、第二下向き通路３５Ｂの途中にそれぞれ配されている。

複数の上向き通路３６は、流出口１１ｂと連通された第一上向き通路３６Ａと、第一上向き通路３６Ａ以外の残りの通路である第二上向き通路３６Ｂと、を備えている。上向き通路３６は、何れも略同一の管路幅とされている。そして、下向き通路３５と上向き通路３６とは、貯留部４１の液面Ｓよりも上方にて連通されている。

流入口１１ａは、図１に示すように、収容体２５の排気口２７と連通されている。また、流出口１１ｂには、図８に示すように、煙突４５が連通されている。煙突４５の内部の流出口１１ｂ近傍には、煙突４５から排ガスを排出直前に加熱して排ガスに含まれる水蒸気を蒸発させる発熱部４６が設けられている。

噴液部４０は、数十ｎｍの微細な噴出径を有するノズルからなり、噴出された水３９が重力方向に対して一定の角度（例えば４５度）に傾斜して広がるように、噴出方向が設定されている。各噴液部４０は、調水弁４７が配された共通の水道管４８から分岐されて接続されている。

貯留部４１の下方には、開閉弁５０が配された水３９の排水管５１が接続されている。また、配水管５１よりも液面Ｓ側には、水３９に浮かんだ油分を回収するための排油管５２が接続されている。

次に、本実施形態にかかる流体発磁機１２、磁化流体供給機２、及び低温熱分解装置１の作用について、低温熱分解方法（磁気処理方法）とともに説明する。

本実施形態にかかる低温熱分解方法は、図１０に示すように、ゴミが投入された処理室６内へ火種を投入する火入れ工程（Ｓ０１）と、流体発磁機１２の磁化方向Ｍに空気を挿通させて空気を磁化させる磁化工程（Ｓ０２）と、磁化流体供給機２から処理室６内へ流体供給管部１０を通して磁化された空気を供給する供給工程（Ｓ０３）と、熱処理によって生じた排ガスを外部へ放出する放出工程（Ｓ０４）と、を備えている。

まず、箱体部１３の調節弁１８を閉めた状態で、蓋部８の開閉機構３０を操作して蓋部８を開ける。そして、開口した投入口７ａから処理室６内にゴミを投入し、再び開閉機構３０を操作して蓋部８を閉じる。

続いて火入れ工程（Ｓ０１）に移行する。ここでは、収容体２５の開口部２６を開けて、図示しない点火された燻燃材を火種として処理室６の内部に挿入する。

そして、火種をもとにゴミを発火させ、領域ＲＣ内にある程度火がまわった時点で開口部２６を閉じ、磁化工程（Ｓ０２）及び供給工程（Ｓ０３）に移行する。
このとき、ゴミは燻燃された状態となり、処理室６の内部では底部５から上方に向かう気流が発生する。ここで、箱体部１３の調節弁１８を所定の分量に開いて、吸入口１３ａから導入管１７を介して箱体部１３内に空気を導入する。

箱体部１３内に導入された空気は、内壁部１３Ｂ及び背壁部１３Ａに固定支持された流体発磁機１２のそれぞれの管部１４内に流入する。そして、磁石部１５を通過する際に、一対の磁石１５Ａ，１５Ｃから生じる磁力線による空気の磁化（及びマイナスイオン化）が行われる（磁化工程（Ｓ０２））。磁化された空気は、流体供給管部１０を介して連続的に処理室６内へ吸引される（供給工程（Ｓ０３））。

このとき、処理室６内部では、流体供給管部１０から送出された空気が領域ＲＣを中心に鉛直上方から見て時計回りの渦を形成する。これによりゴミの熱処理が促され、燻燃された状態で炭化・セラミック化が進行する。

熱処理に伴って発生した排ガスは、上壁部７に接触すると外気によって冷却される。このとき、排ガスに含まれる水蒸気の一部が結露して付着する。付着した結露はそのまま壁面を伝って処理室６と側壁部２３との間に形成された隙間Ｓ４から、処理室６と底壁部２４との間に形成された空間Ｓ３内に流れていく。

所定時間の熱処理後、一対のかき出し機構２１Ａ，２１Ｂを駆動してかき出し軸部２１ａを回転させる。このとき、スクリュー２１ｂの回転にともない、処理室６の底部５中央に溜まった灰が開口部２６までかき出される。こうして、かき出された灰を開口部２６から回収する。そして、開閉機構３０を駆動して蓋部８を開けて新たなゴミを処理室６に投入することによって、引き続きゴミの熱処理が行われる。

一方、開閉弁５０を閉めた状態で調水弁４７を開け、水道管４８から水３９を各噴液部４０に供給して水３９を噴出させる。そして、液面Ｓが一定の高さとなるように開閉弁５０の開閉量を調節しておく。この状態で、排気ガスが排気口２７から接続管２９を介して気体浄化機１１の流入口１１ａに流れて通路部３８の第一下向き通路３５Ａに流入して放出工程（Ｓ０４）が行われる。

このとき、第一下向き通路３５Ａを鉛直下方に流れる排ガスに対して噴液部４０から水３９が噴出される。このとき、排ガスに含まれる油分や有害物質は、水３９によって冷却されるとともに、鉛直下方に配された貯留部４１内に水３９とともに落下する。

また、排ガスが第一下向き通路３５Ａの途中で第一貫通孔４２ａを通過する際にも、噴液部４０から噴出されて第一仕切り部４２表面に貯留された水３９に触れる。そのため、排ガスに含まれる油分や有害物質がここでも冷却され、水３９とともに第一貫通孔４２ａから貯留部４１に落下する。

第一下向き通路３５Ａの下方まで到達した排ガスは、貯留部４１に貯留された水面上を通過して隣接する第二上向き通路３６Ｂ内を今度は鉛直上方に向かって流れていく。そして、上方まで到達した排ガスは、今度はこれと連通された隣接する第二下向き通路３５Ｂに流入する。ここでも、第一下向き通路３５Ａ内と同様の作用によって、排ガスに含まれる油分や有害物質が水３９によって洗い流される。

これを繰り返しながらやがて第二下向き通路３５Ｂから第一上向き通路３６Ａに流入した排ガスは、油分や有害物質が洗い流された状態となっている。そして、そのまま上昇して流出口１１ｂから煙突４５内に流入する。このとき、発熱部４６を加熱して排ガス内に残った水分を蒸発させる。こうして無色透明で清浄なガスが大気中に放出される。

貯留部４１に貯留された水３９の液面Ｓに浮遊する油分等は、排油管５２を介して外部に取り出す。また、貯留部４１に貯留された水３９は開閉弁５０を開いて排出管５１を介して外部に取り出す。回収した油分等は再びゴミと一緒に処理室６内に投入する。

この流体発磁機１２によれば、磁石部１５から生じる磁力線が管部１４及び磁石部１５を流通する空気に好適に作用して、流体を磁化させることができる。

特に、磁石部１５が、樹脂からなる中間部１５Ｂと、中間部１５Ｂを間に挟み、かつ異なる磁極で対向して配された一対の磁石１５Ａ，１５Ｃと、を備え、さらに、磁石部１５の周囲が磁化された灰１９で覆われているので、より強力に空気を磁化させることができる。また、内管１６が一対の磁石１５Ａ，１５Ｃに内挿されているので、一対の磁石１５Ａ，１５Ｃを通過する空気の流量を好適に増大させることができる。

また、この磁化流体供給機２によれば、一つの吸入口から導入管１７を通じて箱体部１３内に一旦空気を取り込んでから複数の各管部１４に等分配させることができ、略同一流量の空気を磁化させて流体供給管部１０へと供給することができる。

また、この低温熱分解装置１によれば、処理室６内で流体供給管部１０が側部３及び底部５に対して一定の角度で傾斜した方向に突出して配されているので、磁化された空気を処理室６内の領域ＲＣで好適に循環させて熱処理領域を形成・維持させることができ、処理速度を高めて長時間にわたって運転させることができる。

特に、流体供給管部１０の突出方向が、第一角度Ｒ１及び第二角度Ｒ２に傾斜した方向となっているので、より好適に処理領域を形成・維持させることができる。

また、収容体２５の上壁部７と蓋部８とが、磁性層２８を備えているので、さらに、好適に領域ＲＣを形成・維持させることができる。

なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記実施形態では、処理室、収容体とも略矩形箱状としているが、この形状に限らず、壁面が曲面であっても構わない。

本発明の一実施形態にかかる低温熱分解装置を示す側面図である。 本発明の一実施形態にかかる低温熱分解装置を示す正面図である。 本発明の一実施形態にかかる磁化流体供給機を示す概略斜視図である。 本発明の一実施形態にかかる流体発磁機を示す断面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 図１のＢ−Ｂ断面図である。 図２のＣ−Ｃ断面図である。 本発明の一実施形態にかかる低温熱分解装置の気体浄化機を示す正面図である。 図８のＤ−Ｄ断面図である。 本発明の一実施形態にかかる低温熱分解方法を示すフロー図である。

符号の説明

１ 低温熱分解装置（磁気処理装置）
２ 磁化流体供給機
３ 側部
５ 底部
６ 処理室
７ 上壁部
７ａ 投入口
８ 蓋部
１０ 流体供給管部
１２ 流体発磁機
１３ 箱体部
１３ａ 吸入口
１４ 管部
１５ 磁石部
１５Ａ，１５Ｃ 一対の磁石
１５Ｂ 中間部
１９ 灰（帯電体又は磁性体）
Ｃ１ 第一中心軸線
Ｃ２ 第二中心軸線
Ｍ 磁化方向
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３ 水平面
Ｒ１ 第一角度
Ｒ２ 第二角度

Claims (5)

1. 樹脂からなり、第一中心軸線を有して流体が流通する管部と、第二中心軸線を有して円管状に形成され、磁化方向が、前記第一中心軸線及び前記第二中心軸線と略同一となるように配された磁石部と、を有する流体発磁機と、
   該流体発磁機が内部に複数固定された箱体部と、
   を備え、
   前記磁石部が、樹脂からなる中間部と、
   該中間部を間に挟み、かつ異なる磁極で対向して配された一対の磁石と、
   を備えて、
   電気的又は磁気的極性を帯びた部材が、前記磁石部の周囲を覆うように前記箱体部の一部に充填されていることを特徴とする磁化流体供給機。
2. 前記管部の一端が前記箱体部の内部に開口して配され、
   前記流体を取り込む一つの吸入口が前記箱体部に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の磁化流体供給機。
3. 請求項２に記載の磁化流体供給機と、
   側部及び底部を有し、処理対象物が投入されて貯留される処理室と、
   前記管部の他端とそれぞれ連通されるとともに、先端が前記側部及び前記底部の少なくとも一方から前記処理室内部に向かって一定の角度で傾斜した方向に突出して配された複数の流体供給管部と、
   を備え、
   該流体供給管部の突出方向が、前記流体供給管部の突出位置における水平面に対して重力方向に第一角度にて傾斜し、かつ、前記流体供給管部の突出位置にて前記側部又は前記底部と接する仮想平面の法線の前記水平面への投影線に対して、水平方向に第二角度にて傾斜して配され、
   前記第二角度の傾斜方向が、北半球では時計回り、南半球では反時計回りの方向とされていることを特徴とする磁気処理装置。
4. 前記第一角度が、０度を超えて５度以下とされ、
   前記第二角度が、０度を超えて１０度以下とされていることを特徴とする請求項３に記載の磁気処理装置。
5. 前記処理対象物の投入口が設けられた上壁部と、
   前記投入口を覆う蓋部と、
   を備え、
   前記上壁部及び前記蓋部が、磁性層を備えていることを特徴とする請求項４に記載の磁気処理装置。

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