特開 2023-169067 燃焼炉

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023169067

(43)【公開日】2023-11-29

(54)【発明の名称】燃焼炉

(51)【国際特許分類】

   F23G 5/32 20060101AFI20231121BHJP

   F23G 5/44 20060101ALI20231121BHJP

   F23L 1/00 20060101ALI20231121BHJP

【ＦＩ】

F23G5/32

F23G5/44 G

F23L1/00 Z

F23L1/00 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022080541

(22)【出願日】2022-05-16

(71)【出願人】

【識別番号】510093336

【氏名又は名称】飛田和 義行

(71)【出願人】

【識別番号】597027796

【氏名又は名称】松竹 孝元

(74)【代理人】

【識別番号】100158023

【弁理士】

【氏名又は名称】牛田 竜太

(72)【発明者】

【氏名】飛田和 義行

(72)【発明者】

【氏名】松竹 孝元

【テーマコード（参考）】

3K023

3K065

3K261

【Ｆターム（参考）】

3K023BA01

3K023GA00

3K065AA23

3K065AB01

3K261AA04

3K261EA03

3K261EA09

(57)【要約】

【課題】
燃焼処理物の高温焼却が可能であって有害物質の発生を抑制することができる焼却炉の提供。
【解決手段】
燃焼炉１は、内側に燃焼室２０を備える筐体２と、空気通路８を通って燃焼室２０に燃焼用空気Ａを送る送風機３と、燃焼室２０に設置され、燃焼用空気Ａを供給する吹出部２１と、を有している。燃焼室２０には燃焼後の空気が排出される排気口２ａが設けられている。吹出部２１は、燃焼用空気Ａを、燃焼室２０の内壁２０Ａから燃焼室２０内に向けて、内壁２０Ａに沿う方向であって排気口２ａ側に傾斜した方向に噴出する第１吹出部２２Ａと、第１吹出部２２Ａよりも排気口２ａに近い位置に設置され、第１吹出部２２Ａ側に傾斜する方向に燃焼用空気Ａを噴出する押さえ部２３と、を有している。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

内側に燃焼室を備える筐体と、
空気通路を通って前記燃焼室に燃焼用空気を送る送風機と、
前記燃焼室に設置され、前記燃焼用空気を供給する吹出部と、を有し、
前記燃焼室には燃焼後の空気が排出される排気口が設けられ、
前記吹出部は、
前記燃焼用空気を、前記燃焼室の内壁から前記燃焼室内に向けて、前記内壁に沿う方向であって前記排気口側に傾斜した方向に噴出する第１吹出部と、
前記第１吹出部よりも前記排気口に近い位置に設置され、前記第１吹出部側に傾斜する方向に前記燃焼用空気を噴出する第２吹出部と、を有することを特徴とする燃焼炉。

【請求項2】

前記吹出部は、前記燃焼用空気を、前記燃焼室の内壁から前記燃焼室内に向けて、前記内壁に沿う方向であって前記排気口と反対方向に噴出する第３吹出部をさらに有し、
前記第３吹出部は、前記第２吹出部よりも前記排気口から遠い位置に設置されていて、
前記第２吹出部は、前記第１吹出部側及び前記第３吹出部側に傾斜する方向に前記燃焼用空気を噴出していることを特徴とする請求項１に記載の燃焼炉。

【請求項3】

前記第２吹出部は、前記内壁から前記燃焼室内に向けて、前記第１吹出部側に傾斜する方向に前記燃焼用空気を噴出することを特徴とする請求項１に記載の燃焼炉。

【請求項4】

前記燃焼室には、前記第２吹出部を備えた支持軸が設けられていて、
前記第２吹出部は、前記支持軸の前記排出口側の端部に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の燃焼炉。

【請求項5】

前記空気通路に配置され、磁石を備える磁気通路をさらに有し、
前記磁気通路は二重管構造であって、外管と、内管と、を有し、
前記内管にはスパイラル状に壁が設けられ、前記外管には前記磁石が設けられ、前記燃焼用空気は前記内管と前記外管との間の溝を通過することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の燃焼炉。

【請求項6】

前記送風機の吸気側又は排気側のいずれか一方には、セラミック材が収納されたイオン部が設けられ、
前記燃焼用空気は、前記イオン部を通過して前記送風機により前記燃焼室に供給されることを特徴とする請求項１から４のいずれか1項に記載の燃焼炉。

【請求項7】

内側に燃焼室を備える筐体と、
空気通路を通って前記燃焼室に燃焼用空気を送る送風機と、
前記燃焼室に設置され、前記燃焼用空気を供給する吹出部と、を有し、
前記燃焼室には燃焼後の空気が排出される排気口が設けられ、
前記吹出部は、
支持軸と、
前記支持軸に回転可能に設けられ、前記燃焼用空気を噴出する第１吹出部と、
前記第１吹出部よりも前記排気口に近い位置に設置され、前記第１吹出部側に傾斜する方向に前記燃焼用空気を噴出する第２吹出部と、を有し、
前記第１吹出部は、前記燃焼用空気が吹き出す推力によって前記支持軸に対して回転することを特徴とする燃焼炉。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、燃焼炉に関する。

【背景技術】

【0002】

燃焼処理物を焼却するための燃焼炉では、ダイオキシン等の有害物質を熱分解するために８００℃以上の高温に設定され高温焼却炉が利用されるが、温焼却炉では燃焼室の温度を高く保つために多くの燃料が必要となりランニングコストが高い。また、水分を含む燃焼処理物を燃焼させると、燃焼温度が低下して有害物質が発生する虞があった。

【0003】

特許文献１の焼却炉では、８００℃以下の低温であっても触媒によって有害物質を無害化している。触媒は高温の排気によって劣化するため、排気を触媒通過前に冷却することにより触媒の長寿命化を図ることができる。低温焼却であれば燃料使用量を抑えることができるため、ランニングコストの低減化が期待される。

【0004】

特許文献２の焼却炉では、燃焼後の燃焼ガスを燃焼ガス処理装置に送り水分を除去するとともに通路部を通過することによってセラミックで煙、におい、又はその両方を除去することができる。通路部は、複数の孔が形成された板状部材であるセラミックが複数積層されていて、当該板状部材の孔を燃焼後の燃焼ガスが通過する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１６－２００３５２号公報

【特許文献2】特開２０１０－２８１４８６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１又は特許文献２に記載の燃焼炉では、焼却対象物の種類によっては多量の煙が発生するため高温焼却を行う必要がある。高温焼却では燃焼のための燃料が多く必要となり、ランニングコストが嵩んでしまう。低温焼却を行った場合は、焼却対象物が不完全燃焼のまま焼却残渣として残るとともに、燃焼ガスから有害物質を除去のためのアフターバーナーやフィルタ装置等が必要となり導入コストが高くなってしまう。

【0007】

燃焼ガスに含まれるダイオキシンを熱分解するためには、炉内の温度を８００℃以上として滞留時間が２秒以上となることが望ましい。燃焼室内の温度を８００℃以上に保つために燃料を供給してバーナーによって高温状態を維持することが行われているが、低コストで高温状態を維持することが可能な焼却炉が求められていた。

【0008】

そこで本発明は、燃焼処理物の高温焼却が可能であって有害物質の発生を抑制することができる焼却炉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】

【0009】

上記課題を解決するために第１の本発明は、内側に燃焼室を備える筐体と、空気通路を通って前記燃焼室に燃焼用空気を送る送風機と、前記燃焼室に設置され、前記燃焼用空気を供給する吹出部と、を有し、前記燃焼室には燃焼後の空気が排出される排気口が設けられ、前記吹出部は、前記燃焼用空気を、前記燃焼室の内壁から前記燃焼室内に向けて、前記内壁に沿う方向であって前記排気口側に傾斜した方向に噴出する第１吹出部と、前記第１吹出部よりも前記排気口に近い位置に設置され、前記第１吹出部側に傾斜する方向に前記燃焼用空気を噴出する第２吹出部と、を有することを特徴とする燃焼炉を提供している。

【0010】

第２の発明は、第１の発明の燃焼炉であって、前記吹出部は、前記燃焼用空気を、前記燃焼室の内壁から前記燃焼室内に向けて、前記内壁に沿う方向であって前記排気口と反対方向に噴出する第３吹出部をさらに有し、前記第３吹出部は、前記第２吹出部よりも前記排気口から遠い位置に設置されていて、前記第２吹出部は、前記第１吹出部側及び前記第３吹出部側に傾斜する方向に前記燃焼用空気を噴出していることを特徴としている。

【0011】

第３の発明では、第１の発明の燃焼炉であって、前記第２吹出部は、前記内壁から前記燃焼室内に向けて、前記第１吹出部側に傾斜する方向に前記燃焼用空気を噴出することを特徴としている。

【0012】

第４の発明は、第１の発明の燃焼炉であって、前記燃焼室には、前記第２吹出部を備えた支持軸が設けられていて、前記第２吹出部は、前記支持軸の前記排出口側の端部に設けられていることを特徴としている。

【0013】

第５の発明は、第１の発明から第４の発明のいずれかの燃焼炉であって、前記空気通路に配置され、磁石を備える磁気通路をさらに有し、前記磁気通路は二重管構造であって、外管と、内管と、を有し、前記内管にはスパイラル状に壁が設けられ、前記外管には前記磁石が設けられ、前記燃焼用空気は前記内管と前記外管との間の溝を通過することを特徴としている。

【0014】

第６の発明は、第１の発明から第４の発明のいずれかの燃焼炉であって、前記送風機の吸気側又は排気側のいずれか一方には、セラミック材が収納されたイオン部が設けられ、
前記燃焼用空気は、前記イオン部を通過して前記送風機により前記燃焼室に供給されることを特徴としている。

【0015】

第７の発明は、内側に燃焼室を備える筐体と、空気通路を通って前記燃焼室に燃焼用空気を送る送風機と、前記燃焼室に設置され、前記燃焼用空気を供給する吹出部と、を有し、前記燃焼室には燃焼後の空気が排出される排気口が設けられ、前記吹出部は、支持軸と、前記支持軸に回転可能に設けられ、前記燃焼用空気を噴出する第１吹出部と、前記第１吹出部よりも前記排気口に近い位置に設置され、前記燃焼室の内壁から前記燃焼室内に向けて、前記第１吹出部側に傾斜する方向に前記燃焼用空気を噴出する第２吹出部と、を有し、前記第１吹出部は、前記燃焼用空気が吹き出す推力によって前記支持軸に対して回転することを特徴とする燃焼炉を提供している。

【発明の効果】

【0016】

第１の発明によると、第１吹出部によって燃焼用空気が内壁を沿いながら排気口側に向けて噴出されることにより、筐体内に回転上昇気流が発生する。同時に、第２吹出部から排気口と反対側に向けて燃焼用空気が噴出されることにより、回転上昇気流が排気口から排気されることを抑制して燃焼用空気を長い時間燃焼室に留まらせる。これにより、燃焼室の燃焼効率を向上させるとともに燃焼処理物を高温で完全燃焼させることができ、有害物質の発生及び燃焼残渣を抑制することができる。また、燃焼処理物自身が高温で燃焼するため、温度を維持するための追加の燃料投下が不要となり、ランニングコストを低減できる。

【0017】

第２の発明によると、第３吹出部が内壁に沿う方向であって排気口と反対側に燃焼用空気を噴出するため、燃焼室内で回転上昇気流が乱流となり燃焼用空気と燃料とが混合される。これにより、燃焼室の燃焼効率を向上させるとともに燃焼処理物を高温で完全燃焼させることができ、有害物質の発生及び燃焼残渣を抑制することができる。

【0018】

第３の発明によると、第２吹出部が内壁から燃焼室内に向けて燃焼用空気を噴出するため、燃焼室内に部材等を配置する必要がない。これにより、燃焼室を広く確保することができるとともに、燃焼室の燃焼効率を向上させ燃焼処理物を高温で完全燃焼させることができ、有害物質の発生及び燃焼残渣を抑制することができる。また、内壁から燃焼用空気を噴出するため、燃焼室内に配管等を配置する必要がない。これにより、高温による配管等の部材の劣化を防止できる。

【0019】

第４の発明によると、燃焼室に設けられた支持軸の端部に第２吹出部が設けられているため、燃焼炉の周囲に燃焼用空気を供給するための配管を設置する必要がない。これにより、燃焼炉を小型化及び簡素化することができる。

【0020】

第５の発明によると、燃焼用空気が磁気通路を通過して筐体に供給されるため、磁気通路通過の際に磁石によって磁気通路通過時の空気の流れが湾曲する。これにより、燃焼用空気の流れが不安定な状態で筐体内に供給されるため、燃焼室の燃焼効率を向上させるとともに燃焼処理物を高温で完全燃焼させることができ、有害物質の発生及び燃焼残渣を抑制することができる。また、燃焼用空気は磁石を保持する外管とスパイラル状の壁が設けられた内管との間の溝を通過するため、溝通過の際に磁石によって空気の流れが湾曲する。これにより、燃焼用空気の流れが不安定な状態で筐体内に供給されるため、燃焼室の燃焼効率を向上させるとともに燃焼処理物を高温で完全燃焼させることができ、有害物質の発生及び燃焼残渣を抑制することができる。

【0021】

第６の発明によると、送風機の吸気側又は排気側のいずれか一方にはセラミック材が収納されたイオン部が設けられているため、燃焼用空気に各種イオンを含有させた状態で筐体に供給することができる。これにより、燃焼室の燃焼効率を向上させるとともに燃焼処理物を高温で完全燃焼させることができ、有害物質の発生及び燃焼残渣を抑制することができる。

【0022】

第７の発明によると、燃焼用空気が第１吹出部によって回転しながら供給されることにより、筐体内に支持軸を中心とした回転気流が発生する。同時に、第２吹出部から第１吹出部側に向けて燃焼用空気が噴出されることにより、回転気流が排気口から排気されることを抑制して燃焼用空気を長い時間燃焼室に留まらせる。これにより、燃焼室の燃焼効率を向上させるとともに燃焼処理物を高温で完全燃焼させることができ、有害物質の発生及び燃焼残渣を抑制することができる。

【0023】

本発明によれば、燃焼処理物の高温焼却が可能であって有害物質の発生を抑制できる焼却炉を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本発明の第１の実施の形態の燃焼炉の外観図。

【図2】本発明の第１の実施の形態の燃焼炉の構成を表す図。

【図3】本発明の第１の実施の形態の燃焼炉の筐体の断面図。

【図4】本発明の第１の実施の形態の燃焼炉の筐体の断面図。

【図5】本発明の第１の実施の形態の燃焼炉のセラミック部の分解斜視図。

【図6】本発明の第１の実施の形態の燃焼炉の第１磁気通路の斜視図。

【図7】本発明の第１の実施の形態の燃焼炉の第１磁気通路の側面図。

【図8】本発明の第１の実施の形態の燃焼炉の第２磁気通路の断面図。

【図9】本発明の第１の実施の形態の燃焼炉の動作フローチャート。

【図10】本発明の第２の実施の形態の燃焼炉の構成を表す図。

【図11】本発明の第３の実施の形態の燃焼炉の構成を表す図。

【図12】本発明の第４の実施の形態の燃焼炉の構成を表す図。

【図13】本発明の第４の実施の形態の燃焼炉の筐体の断面図。

【発明を実施するための形態】

【0025】

本発明の実施の形態による燃焼炉１を、図１から図９に基づき説明する。図中に示すように、上下左右方向を定義する。燃焼炉１は、筐体２と、送風機３と、イオン部４と、第１磁気通路５と、第２磁気通路６と、制御パネル７と、空気通路８と、を有している。燃焼炉１では、イオン部４を介して送風機３が取り込んだ燃焼用空気Ａが、空気通路８に設置された第１磁気通路５及び第１磁気通路５を通過して筐体２に供給される。燃焼炉１は、燃焼のための燃料をほとんど使用することなく、燃焼処理物を１０００℃以上の高温で処理することができる。本実施の形態の燃焼炉１では、バイオマス発電によって副産物として発生する不純物を多く含んだ木タールＦを燃焼処理物とするが、これに限定されず任意の廃棄物又は処理物を有害物質の発生を抑えて燃焼させることができる。

【0026】

筐体２は、所定の肉厚を有する略円筒形状の耐熱セラミックセメントで構成されていて上に排気口２ａが形成され、図２に示すように、内部に燃焼室２０が規定されている。筐体２の底面には、燃焼室２０で燃焼した燃焼残渣を排出するための図示せぬ排出部が設けられていて、排出部の扉を開けることにより燃焼室２０内にアクセスできる。筐体２の上部は開放されているが、燃焼によって発生する熱を回収してボイラーによって蒸気タービンを運転することで発電を行ってもよい。

【0027】

燃焼室２０の内壁２０Ａには、内壁２０Ａから内側に突出し、送風機３からの燃焼用空気Ａを噴出する吹出部２１が設けられている。吹出部２１は、回転上昇気流Ｕを発生させる回転流発生部２２と、押さえ部２３と、を備えている。吹出部２１の各部材は、ニッケル基やコバルト基の耐熱合金で構成されているが、各部材の内部を燃焼用空気Ａが流れることにより冷却されるため、焼却熱による劣化を抑制することができる。回転流発生部２２は、上方に向けて燃焼用空気Ａを噴出する第１発生部２２Ａと、下方に向けて燃焼用空気Ａを噴出する第２発生部２２Ｂと、を有している。第１発生部２２Ａは第１吹出部の一例であって、押さえ部２３は第２吹出部の一例であって、第２発生部２２Ｂは第３吹出部の一例である。

【0028】

吹出部２１は、空気通路８によって筐体２の外側まで案内され、筐体２を貫通して燃焼室２０内に燃焼用空気Ａを噴出する。換言すると、燃焼用空気Ａの流路において、筐体２に案内されるまでを空気通路８と規定し、筐体２に貫通している部分以降の下流側を吹出部２１と規定する。吹出部２１は、図１及び図２に示すように、筐体２の周囲に上下に延びるように立設された４本の空気通路８である第１空気管８１及び第２空気管８２から燃焼室２０に燃焼用空気Ａを供給している。

【0029】

回転流発生部２２は、筐体２の下方に設けられ、回転上昇気流Ｕを発生させるための回転流発生部２２である第１発生部２２Ａ及び第２発生部２２Ｂが、図２に示すように上下に２層であって、図３に示すように円周方向に等間隔に４か所の合計８か所設けられている。図３に示すように、第１発生部２２Ａが円周方向に２つ並んだ後、第２発生部２２Ｂが円周方向に２つ並んでいる。第１発生部２２Ａは、筐体２の内壁２０Ａに沿うようにアール状に湾曲し、上方である排気口２ａ側に向けて燃焼用空気Ａを噴出している。詳細には、第１発生部２２Ａは、内壁２０Ａから燃焼室２０の中心に延び、内壁２０Ａに沿って円周方向に湾曲すると同時に、斜め上方に延びている。第１発生部２２Ａの噴出口は、斜め上方に向けて開口している。

【0030】

第２発生部２２Ｂは、筐体２の内壁２０Ａに沿うようにアール状に湾曲し、下方である排気口２ａと反対側に向けて燃焼用空気Ａを噴出している。詳細には、第２発生部２２Ｂは、内壁２０Ａから燃焼室２０の中心に延び、内壁２０Ａに沿って円周方向に湾曲すると同時に、斜め下方に延びている。第２発生部２２Ｂの噴出口は、斜め下方に向けて開口している。第１発生部２２Ａ及び第２発生部２２Ｂから燃焼用空気Ａが噴出されることにより、筐体２内に回転上昇気流Ｕが発生すると同時に燃焼室２０内に乱流が発生する。本実施の形態では、回転上昇気流Ｕが回転する方向は半時計回りだが、時計回りであってもよい。効率的に燃焼処理物の燃焼を行うために地球の自転の影響を勘案すると、北半球では反時計回りであって、南半球では時計回りであることが望ましい。

【0031】

押さえ部２３は、図４に示すように、回転流発生部２２の上方に、円周方向に等間隔に８か所設けられている。押さえ部２３には、図１に示すように、筐体２の外側において、円周方向に延びる第２空気管８２によって燃焼用空気Ａが供給されている。押さえ部２３は、筐体２の中心に延びるように略水平に配置され、吹出口２３ａは下方斜め４５°を向いている。これにより、図２に示すように、燃焼用空気Ａは下方斜め４５°となるように押さえ部２３から噴出される。換言すると、押さえ部２３から吹き出される燃焼用空気Ａは、図２に一点鎖線で示す上下方向に直交する平面２３Ｐに対して、排気口２ａと反対側に傾斜する方向に吹き出される。押さえ部２３の噴射角度は、下方斜め４５°に限定されず、水平方向から下方に傾斜した方向であって回転流発生部２２側、つまり排気口２ａから離間する方向であれば良い。

【0032】

筐体２の底面であって回転流発生部２２の近傍には、バーナー２６が設けられている。バーナー２６は、燃焼炉１の運転開始時の着火のために設けられていて、燃焼処理物の種類によっては運転開始から所定時間経過後に停止させてもよい。これにより、バーナー２６によって使用される燃料を削減し、低コストでの燃焼炉１の運転が可能となる。

【0033】

筐体２の下部側壁には、燃焼室２０に燃焼処理物である木タールＦを供給するノズル２７が設けられている。ノズル２７は、図示せぬ燃料タンクに接続されていて、圧送ポンプ及び電磁弁２８によって一定時間毎に木タールＦが燃焼室２０内に噴霧される。燃料タンクにはヒータが設置されていて、供給される木タールＦは６０℃まで温められている。本実施の形態では、燃焼処理物が粘性を有する液体であったためノズル２７による噴霧で燃焼室２０への供給を行ったが、燃焼処理物が固形物である場合には、コンベヤ等によって排気口２ａから供給してもよい。

【0034】

筐体２の側壁には、制御パネル７に電気的に接続された温度センサ２９が設けられていて、燃焼室２０内の燃焼温度を表示している。温度センサ２９によって検出された温度に基づいて、電磁弁２８を制御して木タールＦの供給量を調整してもよい。

【0035】

送風機３は、真空ブロワであって筐体２に燃焼用空気Ａを供給するために用いられる。本実施の形態の真空ブロワの真空圧は、２０ｋＰａに設定したが、燃焼炉１の規模、木タールＦの投入量、また筐体２の形状等に応じて任意の値を設定することができる。

【0036】

イオン部４は、図５に示すように、外筒４１と、内筒４２と、セラミックボール４３と、から構成される。イオン部４では、内筒４２に多数のセラミックボール４３が封入され外筒４１に固定される。イオン部４は、送風機３の吸気口に配置されていて、送風機３によって吸引される空気は外筒４１と内筒４２との隙間及びセラミックボール４３の隙間を通過する。内筒４２に封入される素材は、セラミックボール４３に限らず、セラミック素材であれば形状は限定されない。セラミックボール４３は、本発明のセラミック材の一例である。イオン部４は、送風機３の吸気側に配置されているが、排気側に配置されていてもよく、両方に配置されていてもよい。

【0037】

セラミックボール４３の成分は特に限定されず、各種酸化物、窒化物、炭化物、ホウ化物及びその他の化合物等が挙げられる。例えば、酸化アルミニウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン、溶融シリカ、非溶融シリカ、スピネル、コージェライト、フォルステライト、ジルコン及びムライトなどセラミック成分、窒化アルミニウム、窒化ジルコニウム、窒化チタン、窒化ホウ素、炭化アルミニウム、炭化カルシウム、炭化ケイ素、炭化ジルコニウム、炭化チタン、炭化タングステン、ホウ化ジルコニウム、ホウ化チタン、ホウ化タングステン、チタン酸アルミニウム及びチタン酸ジルコン酸アルミニウム等のセラミック成分が挙げられる。これらは単独で含有されてもよく、２種以上が含有されてもよい。２種以上が含有される場合とは、例えば、カオリナイト、ハロイサイト、スメクタイト、パイロフィライト、セリサイト及びタルク等の各種粘土鉱物のうちの少なくとも１種を主成分とする粘土、並びに、これらの粘土を原料とするシャモットを焼成して得られた耐火セラミック等が挙げられる。

【0038】

ここで言う「主成分とする」とは、セラミックボール４３を１００質量％とした場合に、上記所定のセラミック成分であって１種の場合は単独、２種以上の場合は合計を５０質量％以上含有することを意味する。つまり、１種類の場合には所定のセラミック成分が１００質量％となる。この含有量は、所定のセラミック成分が１種のみ含有される場合には、このセラミック成分の含有量であり、所定のセラミック成分が２種以上含有される場合には、これらのセラミック成分の合計含有量である。

【0039】

セラミックボール４３は、浸食性を向上させるために各種の処理を施したものを用いてもよい。各種の処理とは、例えば、耐食性を向上させる各種の処理が挙げられる。即ち、コーティングにより形成された耐食層（ジルコニア質コート層、カルシア質コート層等）、含浸形成された耐食層（基材表面部にジルコニア、カルシア等が定着された層）などが挙げられる。含浸形成された耐食層とは、Ｃａ等（Ｚｒ、Ｍｇなど）の金属元素を含有する水溶性有機金属化合物（酢酸カルシウム等）の水溶液に基材を浸漬して基材に水溶液を含浸させた後、加熱して金属酸化物を基材の表面部に定着させた層や、同様にアルミナゾルに浸漬して基材にアルミナゾルを含浸させた後、加熱してアルミナを基材の表面部に定着させた層などである。セラミックボール４３は、キャスタブル材及び天然材のいずれであってもよい。また、キャスタブル材である場合には、セメントのみからなるものであってもよく、セラミック繊維及び／又はセラミックフィラー等を含有するものであってもよい。なお、セラミックボール４３の気孔率は、送風機３の吸込口における抵抗に応じて任意に設定することができる。

【0040】

セラミックボール４３は、１つのセラミックボール４３のイオン測定器によって測定される値が５００［個／ｃｃ］以上であればよく、１０００［個／ｃｃ］以上であることがより好ましい。イオン部４が送風機３の吸込口に設置されているため、空気がセラミックボール４３の隙間を通過することにより燃焼用空気Ａに多くのマイナスイオン等の各種イオンが含有される。

【0041】

第１磁気通路５は、図２に示すように、送風機３と筐体２との間の流路に設置される。第１磁気通路５は、図６に示すように、第１ベース５１と、第２ベース５２と、磁石５３と、を有している。第１ベース５１及び第２ベース５２は、ステンレス鋼で構成される。第１ベース５１は、第２ベース５２と通路Ｈを隔てて離間しており、複数の磁石５３を内蔵している。第１ベース５１と第２ベース５２の合計で磁石５３の磁束密度は１４万ガウスであるが、送風機３の能力及び燃焼炉１の規模に応じて任意の磁束密度を設定することができる。磁石５３には、希土類元素を利用したネオジム磁石、又はサマリウムコバルト磁石等の永久磁石を用いてもよい。本実施の形態では、通路Ｈの幅が６ｍｍであって第１ベース５１の幅を７０ｍｍとしたが、これに限定されない。送風機３から排出された燃焼用空気Ａは、第１磁気通路５の通路Ｈで絞られるため圧力及び温度が上昇する。

【0042】

磁石５３は、図７に示すように、第１ベース５１と第２ベース５２とで通路Ｈを挟んで対応する位置に設けられていて、Ｓ極とＮ極とを所定の順序で配列する。ＳＳ又はＮＮで通路Ｈを挟んで対向させることによる反発作用、及びＳＮで通路Ｈを挟んで対向させることによる吸引作用を利用して、通路Ｈを流れる空気を一定方向に湾曲させる。強力な磁石５３の磁場により、空気は一種の磁性流体のように振る舞うため、磁石５３に引き付けられる。これは、空気に含まれる酸素が例外的に大きな磁化率（常磁性）を有していることに起因する。燃焼用空気Ａは、通路Ｈ内を第１ベース５１に近接した後、第２ベース５２に近接し、再び第１ベース５１に近接し、第２ベース５２に近接するようなジグザグ形状で第１磁気通路５を通過する。磁石５３の極の配置は、燃焼室２０の燃焼状態が最適となるように設定する。

【0043】

第２磁気通路６は、図２に示すように、第１磁気通路５と筐体２との間の空気通路８に設置される。第２磁気通路６は、図８に示すように、外殻６１と、スクリュー６２と、マグネット６３と、を備えている。外殻６１は所定の肉厚を有しており、内部に複数のマグネット６３が配置される。燃焼用空気Ａは、スクリュー６２の溝６２ａに沿って第２磁気通路６内を流れる。外殻６１は本発明の外管の一例であって、スクリュー６２は本発明の内管の一例である。

【0044】

マグネット６３は、スクリュー６２の円周方向において１８０°隔てた位置に２か所設置され、第２磁気通路６全体で８万ガウスの磁束密度を有する。マグネット６３は、磁石５３と同様に、ＳＳ又はＮＮで通路Ｈを挟んで対向させることによる反発作用、及びＳＮで通路Ｈを挟んで対向させることによる吸引作用を利用して、溝６２ａを流れる空気を一定方向に湾曲させる。詳細には、溝６２ａ内において燃焼用空気Ａが回転するように流れる。本実施の形態では、マグネット６３の極の配列を予め設定された配列とすることにより、効率的に溝６２ａを流れる空気を攪拌することができる。

【0045】

制御パネル７には図示せぬ制御部が設けられていて、筐体２への木タールＦの供給、及びバーナー２６の点火及び消火を制御しており、温度センサ２９の検出結果がパネル７１に表示される。制御パネル７には、送風機３の起動・停止を行うレバー７２と、送風機３運転時に点灯するパイロットランプ７３と、が設けられている。

【0046】

空気通路８は、送風機３からの空気を第１磁気通路５及び第２磁気通路６を通過させ、筐体２の外側に立設された４本の第１空気管８１及び筐体２上部に円周方向全周に設けられた第２空気管８２を介して燃焼室２０内に供給している。第１空気管８１の下部に第１発生部２２Ａ及び第２発生部２２Ｂが設けられるとともに、第２空気管８２の円周方向に等間隔に８か所押さえ部２３が設けられている。

【0047】

次に、図９を参照して燃焼炉１の動作フローを説明する。燃焼炉１を運転する際は、作業者は制御パネル７の電源を投入し、レバー７２を操作して送風機３を起動する（Ｓ１）。これにより、回転流発生部２２の第１発生部２２Ａ及び第２発生部２２Ｂから燃焼用空気Ａが噴出されて回転上昇気流Ｕ及び乱流が発生する。同時に、押さえ部２３から斜め下方に向けて燃焼用空気Ａが噴出される。送風機３が起動してから所定時間経過後、自動的にバーナー２６が点火する（Ｓ２）。

【0048】

バーナー２６が点火してから所定時間が経過した後、木タールＦを供給するための圧送ポンプが稼働し、電磁弁２８が開いて筐体２に燃料が供給される（Ｓ３）。木タールＦはノズル２７から噴霧されるため、バーナー２６の炎によって点火し燃焼する。このとき、筐体２に投入された木タールＦは、燃焼しながら回転流発生部２２によって発生する反時計回りの回転上昇気流Ｕによって上方に上るとともに第２発生部２２Ｂによる乱流で燃焼用空気Ａと混合され、押さえ部２３から斜め下方に噴出される燃焼用空気Ａによって下方に押し下げられる。これにより、筐体２内に燃焼用空気Ａが長い時間滞在するとともに部分的に乱気流が発生して温度センサ２９によって検出される筐体２内の温度が１５００℃以上、最大で１８００℃に達する。

【0049】

制御パネル７はタイマーを備えていて、電磁弁２８を開いてから一定時間が経過した後、再び電磁弁２８を開いて筐体２に木タールＦを供給する（Ｓ４：ＹＥＳ）。電磁弁２８を開いてから一定時間が経過していない場合は（Ｓ４：ＮＯ）、レバー７２によって送風機３の停止が操作されたか否かを判断する。レバー７２によって送風機３が停止された場合は（Ｓ５：ＹＥＳ）、圧送ポンプを停止して木タールＦの供給を止める（Ｓ６）。圧送ポンプの停止から所定時間経過し、筐体２内の木タールＦが完全に燃焼したらバーナー２６及び送風機３を停止する（Ｓ７、Ｓ８）。

【0050】

このような構成によると、回転流発生部２２の第１発生部２２Ａによって燃焼用空気Ａが内壁２０Ａを沿いながら排気口２ａ側に向けて噴出されることにより、筐体２内に回転上昇気流Ｕが発生する。同時に、押さえ部２３から排気口２ａと反対側に向けて燃焼用空気Ａが噴出されることにより、回転上昇気流Ｕが排気口２ａから排気されることを抑制して燃焼用空気Ａを長い時間燃焼室２０に留まらせる。これにより、燃焼室２０の燃焼効率を向上させるとともに燃焼処理物を高温で完全燃焼させることができ、有害物質の発生及び燃焼残渣を抑制することができる。また、燃焼処理物自身が高温で燃焼するため、温度を維持するための追加の燃料投下が不要となり、ランニングコストを低減できる。

【0051】

このような構成によると、回転流発生部２２の第２発生部２２Ｂが内壁２０Ａに沿う方向であって排気口ａと反対側に燃焼用空気Ａを噴出するため、燃焼室２０内で回転上昇気流Ｕが乱流となり燃焼用空気Ａと木タールＦとが混合される。これにより、燃焼室２０の燃焼効率を向上させるとともに木タールＦを高温で完全燃焼させることができ、有害物質の発生及び燃焼残渣を抑制することができる。

【0052】

このような構成によると、押さえ部２３が内壁２０Ａから燃焼室２０内に向けて燃焼用空気Ａを噴出するため、燃焼室２０内に部材等を配置する必要がない。これにより、燃焼室２０を広く確保することができるとともに、燃焼室２０の燃焼効率を向上させ木タールＦを高温で完全燃焼させることができ、有害物質の発生及び燃焼残渣を抑制することができる。また、内壁２０Ａから燃焼用空気Ａを噴出するため、燃焼室２０内に配管等を配置する必要がない。これにより、高温による配管等の部材の劣化を防止できる。

【0053】

このような構成によると、燃焼用空気Ａが第１磁気通路５及び第２磁気通路６を通過して筐体２に供給されるため、通過の際に磁石５３又はマグネット６３によって通過時の空気の流れが湾曲する。これにより、燃焼用空気Ａの流れが不安定な状態で筐体２内に供給されるため、燃焼室２０の燃焼効率を向上させるとともに木タールＦを高温で完全燃焼させることができ、有害物質の発生及び燃焼残渣を抑制することができる。また、燃焼用空気Ａはマグネット６３を保持する外殻６１とスパイラル状の壁が設けられたスクリュー６２との間の溝６２ａを通過するため、溝６２ａ通過の際にマグネット６３によって空気の流れが湾曲する。これにより、燃焼用空気Ａの流れが不安定な状態で筐体内に供給されるため、燃焼室２０の燃焼効率を向上させるとともに燃焼処理物を高温で完全燃焼させることができ、有害物質の発生及び燃焼残渣を抑制することができる。

【0054】

このような構成によると、送風機３の吸気側又は排気側のいずれか一方にはセラミックボール４３が収納されたイオン部４が設けられているため、燃焼用空気Ａに各種イオンを含有させた状態で筐体２に供給することができる。これにより、燃焼室２０の燃焼効率を向上させるとともに木タールＦを高温で完全燃焼させることができ、有害物質の発生及び燃焼残渣を抑制することができる。

【0055】

次に本発明の第２の実施の形態について、図１０を参照して説明する。第２の実施の形態の燃焼炉２０１は、８か所設けられた回転流発生部２２のすべてが第１発生部２２Ａとなる。換言すると、回転流発生部２２のすべてが上方に向かう回転上昇気流Ｕを発生させるように燃焼用空気Ａを噴出する。これにより、より強い回転上昇気流Ｕを発生させることができる。この場合、回転上昇気流Ｕの上昇速度が速くなるため、第２空気管８２及び押さえ部２３の管径を大きくし、押さえ部２３から排出される風量を増やすことが望ましい。これにより、燃焼用空気Ａの筐体２内の滞在時間が長くなり、燃焼効率及び燃焼温度を高めることができる。

【0056】

次に本発明の第３の実施の形態について、図１１を参照して説明する。第３の実施の形態の燃焼炉３０１の燃焼室２０の略中央には、支持軸３２２と、第１吹出口３２４と、第２吹出口３２５と、を備えている。支持軸３２２、第１吹出口３２４、及び第２吹出口３２５の各部材は、ニッケル基やコバルト基の耐熱合金で構成されているが、各部材の内部を燃焼用空気Ａが流れることにより冷却されるため、焼却熱による劣化を抑制することができる。第１吹出口３２４及び第２吹出口３２５は本発明の第２吹出部の一例である。

【0057】

支持軸３２２は、上下方向に延びる略円筒形状の軸であって、送風機３によってイオン部４、第１磁気通路５、及び第２磁気通路６を通過した燃焼用空気Ａが供給される。支持軸３２２の内部には、図示せぬ軸通路が規定されている。

【0058】

第１吹出口３２４は、回転流発生部２２の上方に設けられていて、図１２に示すように、略パイプ形状の両端から径方向外方に向けて燃焼用空気Ａが吹き出される。このとき、燃焼用空気Ａは、下方斜め４５°となるように第１吹出口２４から噴出される。換言すると、第１吹出口２４から吹き出される燃焼用空気Ａは、図中に一点鎖線で示す上下方向に直交する平面３２４Ｐに対して、排気口２ａ側ではなく回転流発生部２２側に傾斜する方向に吹き出される。第１吹出口３２４の噴射角度は、下方斜め４５°に限定されず、水平方向から下方に傾斜した方向、つまり排気口２ａから離間する方向であれば良い。

【0059】

第２吹出口３２５は第１吹出口３２４と略同一形状であって、第１吹出口３２４の上方に設けられている。第２吹出口３２５は、第１吹出口３２４と直交する方向に延びる略パイプ形状であって、両端から支持軸３２２の径方向外方に向けて燃焼用空気Ａが噴出される。このとき、燃焼用空気Ａは、下方斜め４５°となるように第２吹出口３２５から噴出される。換言すると、第２吹出口３２５から吹き出される燃焼用空気Ａは、図中に一点鎖線で示す支持軸３２２に直交する平面３２５Ｐに対して、排気口２ａ側ではなく回転流発生部２２側に傾斜する方向に吹き出される。第２吹出口３２５の噴射角度は、下方斜め４５°に限定されず、水平方向から下方に傾斜した方向であって回転流発生部２２側、つまり排気口２ａから離間する方向であれば良い。

【0060】

燃焼炉３０１における燃焼プロセスにおいて、筐体２に投入された木タールＦは、燃焼しながら回転流発生部２２によって発生する反時計回りの回転上昇気流Ｕによって上方に上るとともに第１吹出口３２４及び第２吹出口３２５から斜め下方に噴出される燃焼用空気Ａによって下方に押し下げられるため、筐体２内に燃焼用空気Ａが長い時間滞在するとともに部分的に乱気流が発生して温度センサ２９によって検出される筐体２内の温度が１５００℃以上、最大で１８００℃に達する。

【0061】

このような構成によると、燃焼室２０に設けられた支持軸３２２の端部に第１吹出口３２４及び第２吹出口３２５が設けられているため、燃焼炉３０１の周囲に燃焼用空気Ａを供給するための配管を設置する必要がない。これにより、燃焼炉３０１を小型化及び構造簡素化することができる。

【0062】

次に、第４の実施の形態について、図１２及び図１３を参照して説明する。第４の実施の形態による燃焼炉４０１の燃焼室２０の略中央には、支持軸４２２と、回転部４２３と、を備えている。支持軸４２２及び回転部４２３の各部材は、ニッケル基やコバルト基の耐熱合金で構成されているが、各部材の内部を燃焼用空気Ａが流れることにより冷却されるため、焼却熱による劣化を抑制することができる。回転部４２３は、本発明の第１吹出部の一例である。

【0063】

回転部４２３は、支持軸４２２の下部に配置され、支持軸４２２の円周方向に回転可能である。回転部４２３は、円筒形である支持軸４２２の略接線方向に燃焼用空気Ａを排出する第１噴出口４２３Ａと、支持軸４２２の中心に対して第１噴出口４２３Ａと略対称に設けられた第２噴出口４２３Ｂと、を備えている。回転部４２３に送風機３からの燃焼用空気Ａが供給されると、推力によって上方から見て半時計回りに回転部４２３が回転する。図１３に示すように回転部４２３が燃焼用空気Ａを噴出しながら支持軸４２２を中心に回転することにより、図１２に示すように燃焼室２０に回転部４２３の上方に反時計回りの回転上昇気流Ｕが発生する。なお、回転部４２３の回転方向は、時計回りであってもよい。効率的に燃焼処理物の燃焼を行うために地球の自転の影響を勘案すると、北半球では反時計回りであって、南半球では時計回りであることが望ましい。

【0064】

燃焼炉４０１における燃焼プロセスにおいて、筐体２に投入された木タールＦは、燃焼しながら回転部４２３によって発生する反時計回りの回転上昇気流Ｕによって上方に上るとともに押さえ部２３から斜め下方に噴出される燃焼用空気Ａによって下方に押し下げられるため、筐体２内に燃焼用空気Ａが長い時間滞在するとともに部分的に乱気流が発生して温度センサ２９によって検出される筐体２内の温度が１５００℃以上、最大で１８００℃に達する。

【0065】

このような構成によると、燃焼用空気Ａが回転部４２３によって回転しながら供給されることにより、筐体２内に支持軸４２２を中心とした回転上昇気流Ｕが発生する。同時に、押さえ部２３から回転部４２３側に向けて燃焼用空気が噴出されることにより、回転上昇気流Ｕが排気口２ａから排気されることを抑制して燃焼用空気Ａを長い時間燃焼室に留まらせる。これにより、燃焼室２０の燃焼効率を向上させるとともに木タールＦを高温で完全燃焼させることができ、有害物質の発生及び燃焼残渣を抑制することができる。

【0066】

本発明による燃焼炉は、上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明の要旨の範囲内で種々の変更が可能である。

【0067】

上述の実施の形態による燃焼炉１では、８つの回転流発生部２２のうち、４つの第１発生部２２Ａと、４つの第２発生部２２Ｂと、が設けられていたが、これに限定されない。例えば、少なくとも１つの第１発生部２２Ａと、残りの第２発生部２２Ｂであってもよく、逆に少なくとも１つの第２発生部２２Ｂと、残りの第１発生部２２Ａであってもよい。また、第１発生部２２Ａ及び第２発生部２２Ｂの個数及び配置は、これらに限定されない。

【0068】

上述の形態による燃焼炉１及び燃焼炉４０１では、回転上昇気流Ｕを発生させるために、回転流発生部２２、又は回転部４２３のいずれか一方を設けたが、これに限定されない。例えば、回転流発生部２２と回転部４２３の両方を設けてもよい。

【0069】

上述の実施の形態による燃焼炉１及び燃焼炉３０１では、排気口２ａから遠ざかる方向に燃焼用空気Ａを噴出する押さえ部２３、又は第１吹出口３２４及び第２吹出口３２５のいずれか一方を設けたが、これに限定されない。例えば、押さえ部２３並びに第１吹出口３２４及び第２吹出口３２５の両方を設けてもよい。

【0070】

上述の実施の形態による燃焼炉では、イオン部４、第１磁気通路５、及び第２磁気通路６を設けたが、これに限定されない。これらの３つの機構のうち、少なくともいずれか１つを設けていればよい。

【産業上の利用可能性】

【0071】

本発明の燃焼炉は、燃焼処理物を完全燃焼させ有害物質の排出を抑えるための燃焼炉として利用可能である。

【符号の説明】

【0072】

１、２０１、３０１、４０１ 燃焼炉
２ 筐体
２ａ 排気口
３ 送風機
４ イオン部
５ 第１磁気通路
６ 第２磁気通路
７ 制御パネル
８ 空気通路
２０ 燃焼室
２０Ａ 内壁
２１ 吹出部
２２ 回転流発生部
２２Ａ 第１発生部
２２Ｂ 第２発生部
２３ 押さえ部
４３ セラミックボール
５１ 第１ベース
５２ 第２ベース
５３ 磁石
６１ 外殻
６２ スクリュー
６３ マグネット
３２２、４２２ 支持軸
３２４ 第１吹出口
３２５ 第２吹出口
４２３ 回転部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】