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(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】P2024037359
(43)【公開日】2024-03-19
(54)【発明の名称】加熱井戸
(51)【国際特許分類】
H05B 3/48 20060101AFI20240312BHJP
B09C 1/06 20060101ALI20240312BHJP
【ＦＩ】
H05B3/48
B09C1/06 ZAB
【審査請求】未請求
【請求項の数】2
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022142163
(22)【出願日】2022-09-07
(71)【出願人】
【識別番号】000002299
【氏名又は名称】清水建設株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100149548
【弁理士】
【氏名又は名称】松沼 泰史
(74)【代理人】
【識別番号】100161506
【弁理士】
【氏名又は名称】川渕 健一
(74)【代理人】
【識別番号】100161207
【弁理士】
【氏名又は名称】西澤 和純
(72)【発明者】
【氏名】土田 充
(72)【発明者】
【氏名】小松 大祐
(72)【発明者】
【氏名】保坂 幸一
(72)【発明者】
【氏名】中島 邦将
(72)【発明者】
【氏名】平澤 卓也
(72)【発明者】
【氏名】白石 知成
(72)【発明者】
【氏名】中島 均
(72)【発明者】
【氏名】穂刈 利之
【テーマコード（参考）】
3K092
4D004
【Ｆターム（参考）】
3K092PP20
3K092QA01
3K092QB02
3K092QB15
3K092QB16
3K092QB24
3K092RA01
3K092RD03
3K092RD04
3K092RD05
3K092RD08
3K092TT38
3K092VV15
3K092VV40
4D004AA41
4D004AB02
4D004AB03
4D004AB06
4D004AB07
4D004AC07
4D004CA22
4D004CB32
(57)【要約】
【課題】従来の加熱井戸において、熱は、輻射により処理対象領域に伝達される。輻射による熱伝達は、伝導による熱伝達に比べて熱伝達の効率（加熱効率）が劣る。そこで、本発明は、加熱効率をより高められる加熱井戸を目的とする。
【解決手段】汚染土壌の原位置浄化に用いられる加熱井戸であって、閉空間を形成する外管１０と、外管１０の内部に充填された流動性を有する熱媒体３０と、外管１０内に収容され、上部及び下部に開口を有する内管１２と、内管１２の内部の熱媒体３０を加熱するヒーター２０とを有する、加熱井戸。
【選択図】図１
【解決手段】汚染土壌の原位置浄化に用いられる加熱井戸であって、閉空間を形成する外管１０と、外管１０の内部に充填された流動性を有する熱媒体３０と、外管１０内に収容され、上部及び下部に開口を有する内管１２と、内管１２の内部の熱媒体３０を加熱するヒーター２０とを有する、加熱井戸。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
汚染土壌の原位置浄化に用いられる加熱井戸であって、
閉空間を形成する外管と、
前記外管の内部に充填された流動性を有する熱媒体と、
前記外管内に収容され、上部及び下部に開口を有する内管と、
前記内管の内部の熱媒体を加熱するヒーターとを有する、加熱井戸。
閉空間を形成する外管と、
前記外管の内部に充填された流動性を有する熱媒体と、
前記外管内に収容され、上部及び下部に開口を有する内管と、
前記内管の内部の熱媒体を加熱するヒーターとを有する、加熱井戸。
【請求項2】
前記内管は、上端及び下端が開口しており、前記内管の下端は、前記熱媒体が通過可能なスリットを有する固定部材を介して前記外管の底部に固定されている、請求項１に記載の加熱井戸。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、加熱井戸、より具体的には、汚染土壌の原位置浄化に用いられる加熱井戸に関する。
【背景技術】
【0002】
揮発性有機化合物（ＶＯＣ）等で汚染された汚染土壌を浄化する方法としては、掘削して除去する方法（掘削除去法）が知られている。
しかし、掘削除去法では、汚染土壌を大量に搬出、運搬しなければならず、膨大なコストを要していた。
しかし、掘削除去法では、汚染土壌を大量に搬出、運搬しなければならず、膨大なコストを要していた。
【0003】
こうした問題に対し、例えば、特許文献１には、汚染物質を含む処理対象領域に熱を加え、汚染物質の一部を気化させてこれを吸引し、処理対象領域から除去する、汚染土壌の原位置浄化方法が提案されている。特許文献１の発明によれば、原位置の加熱及び蒸気抽出により汚染物質の除去効率を高めることが図られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特許第４５０９５５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献１の加熱用井戸（加熱井戸）は、スリーブ管（外管）の内部にヒーターとして電熱線が配置され、外管と電熱線とは、空気によって絶縁されている。高温（例えば、１００℃以上）に加熱した電熱線の熱は、放射（輻射）により処理対象領域に伝達される。輻射による熱伝達は、伝導による熱伝達に比べて熱伝達の効率（加熱効率）が劣る。
【0006】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、加熱効率をより高められる加熱井戸を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決するために、本発明は以下の態様を有する。
[１] 汚染土壌の原位置浄化に用いられる加熱井戸であって、閉空間を形成する外管と、前記外管の内部に充填された流動性を有する熱媒体と、前記外管内に収容され、上部及び下部に開口を有する内管と、前記内管の内部の熱媒体を加熱するヒーターとを有する、加熱井戸。
[２] 前記内管は、上端及び下端が開口しており、前記内管の下端は、前記熱媒体が通過可能なスリットを有する固定部材を介して前記外管の底部に固定されている、[１]の加熱井戸。
[１] 汚染土壌の原位置浄化に用いられる加熱井戸であって、閉空間を形成する外管と、前記外管の内部に充填された流動性を有する熱媒体と、前記外管内に収容され、上部及び下部に開口を有する内管と、前記内管の内部の熱媒体を加熱するヒーターとを有する、加熱井戸。
[２] 前記内管は、上端及び下端が開口しており、前記内管の下端は、前記熱媒体が通過可能なスリットを有する固定部材を介して前記外管の底部に固定されている、[１]の加熱井戸。
【発明の効果】
【0008】
本発明の加熱井戸によれば、加熱効率をより高められる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【発明を実施するための形態】
【0010】
本発明の加熱井戸は、汚染物質で汚染された汚染土壌が存在する処理対象領域を加熱して汚染物質を揮発あるいは昇温により汚染物質の粘性を低減させることで流動性を大きくし、吸引処理を容易にさせ（以下、「揮発等」ともいう。）、土壌を浄化する原位置浄化に用いられる。
本発明の加熱井戸は、外管と、内管と、熱媒体と、ヒーターと、を有する。外管は閉空間を形成するように設けられる。内管は外管内に収容されている。内管は上部及び下部に開口を有する。熱媒体は流動性を有する。熱媒体は、外管の内部に充填されている。外管の内部には内管の内部が含まれている。すなわち、熱媒体は、内管の内部にも充填されている。ヒーターは内管の内部の熱媒体を加熱するように設けられる。
内管内の熱媒体は、内管の上部の開口を通って、外管と内管との間へ移動可能である。外管と内管との間の熱媒体は、内管の下部の開口を通って、内管内へ移動可能である。
以下、本発明の加熱井戸の一実施形態について、図面を参照して説明する。
本発明の加熱井戸は、外管と、内管と、熱媒体と、ヒーターと、を有する。外管は閉空間を形成するように設けられる。内管は外管内に収容されている。内管は上部及び下部に開口を有する。熱媒体は流動性を有する。熱媒体は、外管の内部に充填されている。外管の内部には内管の内部が含まれている。すなわち、熱媒体は、内管の内部にも充填されている。ヒーターは内管の内部の熱媒体を加熱するように設けられる。
内管内の熱媒体は、内管の上部の開口を通って、外管と内管との間へ移動可能である。外管と内管との間の熱媒体は、内管の下部の開口を通って、内管内へ移動可能である。
以下、本発明の加熱井戸の一実施形態について、図面を参照して説明する。
【0011】
≪加熱井戸≫
図１の加熱井戸は、外管１０と、内管１２と、ヒーター２０と、熱媒体３０と、を有する。
外管１０及び内管１２は筒状であり、地表面Ｇから下方の深さ方向に延びるように配置されている。内管１２は外管１０内に収容されている。熱媒体３０は、内管１２の内部を含む外管１０の内部全体に充填されている。ヒーター２０は内管１２内に配置されている。
加熱井戸は、汚染土壌が存在する処理対象領域Ａに設置される。加熱井戸は、地表面Ｇから下方の深さ方向に延びるように配置される。加熱井戸の上面はコンクリート層４０で覆われている。コンクリート層４０は、好ましくはエネルギー効率の観点から断熱性の高いエアモルタルで形成される。ヒーター２０は、地表に設置された電源５０と電気的に接続されている。
図中の矢印Ｆは、熱媒体３０の流動方向を示し、矢印Ｑは、熱エネルギーの移動方向を示す。
図示していないが、加熱井戸とは別に、地中の汚染物を吸引する吸引井戸が設けられている。
図１の加熱井戸は、外管１０と、内管１２と、ヒーター２０と、熱媒体３０と、を有する。
外管１０及び内管１２は筒状であり、地表面Ｇから下方の深さ方向に延びるように配置されている。内管１２は外管１０内に収容されている。熱媒体３０は、内管１２の内部を含む外管１０の内部全体に充填されている。ヒーター２０は内管１２内に配置されている。
加熱井戸は、汚染土壌が存在する処理対象領域Ａに設置される。加熱井戸は、地表面Ｇから下方の深さ方向に延びるように配置される。加熱井戸の上面はコンクリート層４０で覆われている。コンクリート層４０は、好ましくはエネルギー効率の観点から断熱性の高いエアモルタルで形成される。ヒーター２０は、地表に設置された電源５０と電気的に接続されている。
図中の矢印Ｆは、熱媒体３０の流動方向を示し、矢印Ｑは、熱エネルギーの移動方向を示す。
図示していないが、加熱井戸とは別に、地中の汚染物を吸引する吸引井戸が設けられている。
【0012】
外管１０は、加熱井戸のケーシングである。外管１０としては、例えば、配管用炭素鋼鋼管（ＳＧＰ管）、ステンレス鋼管等が挙げられる。
外管１０は、熱媒体３０が加熱井戸の外部に漏出しないように閉空間を形成する。熱媒体が液体であるとき外管１０は液密である。熱媒体が気体であるとき、外管は気密である。
本実施形態において、外管１０の底部は閉形式であり、底面１０ｂで閉じられている。外管１０の上端１０ａは蓋部材１１で閉じられ、さらにコンクリート層４０で覆われている。
蓋部材１１の材質は、外管１０と同じであってもよい。
外管１０は、例えば円筒状でもよいし、多角筒状でもよい。円筒状が好ましい。
外管１０は、熱媒体３０が加熱井戸の外部に漏出しないように閉空間を形成する。熱媒体が液体であるとき外管１０は液密である。熱媒体が気体であるとき、外管は気密である。
本実施形態において、外管１０の底部は閉形式であり、底面１０ｂで閉じられている。外管１０の上端１０ａは蓋部材１１で閉じられ、さらにコンクリート層４０で覆われている。
蓋部材１１の材質は、外管１０と同じであってもよい。
外管１０は、例えば円筒状でもよいし、多角筒状でもよい。円筒状が好ましい。
【0013】
内管１２は外管１０の内部に収容されている。外管１０と内管１２とは同軸であることが好ましい。
内管１２の材質は熱媒体３０を透過せず、熱媒体３０の加熱温度において耐熱性を有するものであればよい。例えば、配管用炭素鋼鋼管（ＳＧＰ管）、ステンレス鋼管等が挙げられる。
内管１２の長さ方向に垂直な径方向において、内管１２の外径は外管１０の内径より小さく、外管１０と内管１２の間を熱媒体３０が流動できるようになっている。
内管１２の長さは外管１０の長さより短い。内管１２の上端１２ａ及び下端１２ｂは開口している。
内管１２は、例えば円筒状でもよいし、多角筒状でもよい。円筒状が好ましい。
内管１２の材質は熱媒体３０を透過せず、熱媒体３０の加熱温度において耐熱性を有するものであればよい。例えば、配管用炭素鋼鋼管（ＳＧＰ管）、ステンレス鋼管等が挙げられる。
内管１２の長さ方向に垂直な径方向において、内管１２の外径は外管１０の内径より小さく、外管１０と内管１２の間を熱媒体３０が流動できるようになっている。
内管１２の長さは外管１０の長さより短い。内管１２の上端１２ａ及び下端１２ｂは開口している。
内管１２は、例えば円筒状でもよいし、多角筒状でもよい。円筒状が好ましい。
【0014】
内管１２内の熱媒体３０は、内管１２の上端１２ａの開口を通って、外管１０と内管１２との間へ移動可能である。外管１０と内管１２との間の熱媒体は、内管１２の下端１２ｂの開口を通って、内管１２内へ移動可能である。
本実施形態において、内管１２の上端１２ａと外管１０の上端１０ａとは離間しており、両者の間の空間が、内管１２内の熱媒体３０が内管１２と外管１０との間へ流出するための流路（流出部１３）となっている。
本実施形態において、内管１２の下端１２ｂは、スリット１４ａを有する固定部材１４を介して外管１０の底面１０ｂに固定されている。スリット１４ａは、外管１０と内管１２との間の熱媒体３０が内管１２内へ流入するための流路（流入部）となっている。
本実施形態において、内管１２の上端１２ａと外管１０の上端１０ａとは離間しており、両者の間の空間が、内管１２内の熱媒体３０が内管１２と外管１０との間へ流出するための流路（流出部１３）となっている。
本実施形態において、内管１２の下端１２ｂは、スリット１４ａを有する固定部材１４を介して外管１０の底面１０ｂに固定されている。スリット１４ａは、外管１０と内管１２との間の熱媒体３０が内管１２内へ流入するための流路（流入部）となっている。
【0015】
固定部材１４は、熱媒体３０が通過できる形状のスリット１４ａ（流入部）を有し、内管１２を外管１０に固定できるものであればよい。本実施形態における固定部材１４は、内径及び外径が内管１２と同じである筒状部材の側面に、スリット１４ａが設けられている。
固定部材１４の材質は、内管１２と同じであってもよい。固定部材１４と内管１２とが一体であってもよい。
スリット１４ａの開口面積は、大きすぎると固定部材１４の強度が不充分となるおそれがあり、小さすぎると熱媒体３０が流入しにくくなる。これらの不都合が生じない範囲に設定することが好ましい。
固定部材１４の材質は、内管１２と同じであってもよい。固定部材１４と内管１２とが一体であってもよい。
スリット１４ａの開口面積は、大きすぎると固定部材１４の強度が不充分となるおそれがあり、小さすぎると熱媒体３０が流入しにくくなる。これらの不都合が生じない範囲に設定することが好ましい。
【0016】
熱媒体３０は、常温（５℃～３０℃）において、液体でもよく、気体でもよい。
熱媒体３０としては、例えば、水（沸点１００℃）、１－オクタノール（沸点１９４．５℃）、エチレングリコール（沸点１９７℃）、ジエチレングリコール（沸点２４５℃）、プロピレングリコール（沸点１８７℃）、熱媒体油（使用可能温度３７０℃以下）、シリコーンオイル（使用可能温度４００℃以下）等が挙げられる。ここで、「沸点」は、１気圧（０．１ＭＰａ）における沸点を表す。
熱媒体油としては、例えば、松村石油株式会社製のバーレル（登録商標）サームシリーズ等が挙げられる。
シリコーンオイルとしては、例えば、松村石油株式会社製のバーレル（登録商標）シリコーンフルード等が挙げられる。
熱媒体３０は、空気、窒素、アルゴン等の気体であってもよい。
熱媒体３０としては、例えば、水（沸点１００℃）、１－オクタノール（沸点１９４．５℃）、エチレングリコール（沸点１９７℃）、ジエチレングリコール（沸点２４５℃）、プロピレングリコール（沸点１８７℃）、熱媒体油（使用可能温度３７０℃以下）、シリコーンオイル（使用可能温度４００℃以下）等が挙げられる。ここで、「沸点」は、１気圧（０．１ＭＰａ）における沸点を表す。
熱媒体油としては、例えば、松村石油株式会社製のバーレル（登録商標）サームシリーズ等が挙げられる。
シリコーンオイルとしては、例えば、松村石油株式会社製のバーレル（登録商標）シリコーンフルード等が挙げられる。
熱媒体３０は、空気、窒素、アルゴン等の気体であってもよい。
【0017】
熱媒体３０としては、加熱井戸内の蒸気、湯気の処理が不要なことから、沸点が１００℃よりも高い物質が好ましい。このような物質としては、上述した、１－オクタノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、熱媒体油、シリコーンオイル等が挙げられる。
【0018】
ヒーター２０は、内管１２内の熱媒体３０を加熱して、熱媒体３０の温度変化による密度変化に起因する流動（流動方向Ｆ）を生じさせるものであればよい。ヒーター２０の大きさや形状は特に限定されない。コスト低減の点からはコンパクトなものが好ましい。
ヒーター２０は、内管１２の内部に配置されていればよい。ヒーター２０の一部が内管１２内に存在してもよく、ヒーター２０の全部が内管１２内に存在してもよい。
コスト低減の点からは、ヒーター２０を内管１２内の上部に配置することが好ましいが、上端１２ａに近すぎると、内管１２内での上昇流の強さが減じやすい。内管１２の長さ方向におけるヒーター２０の位置は、ヒーターの大きさも考慮して、内管１２内での上昇流の確保とコストとの兼ね合いで設計することが好ましい。
ヒーター２０は、内管１２との接触による漏電を防止できる点で、絶縁性ヒーターが好ましい。図２に、ヒーター２０の一例を示す。ただし、熱媒体３０が絶縁性である場合については、この限りではない。
ヒーター２０は、内管１２の内部に配置されていればよい。ヒーター２０の一部が内管１２内に存在してもよく、ヒーター２０の全部が内管１２内に存在してもよい。
コスト低減の点からは、ヒーター２０を内管１２内の上部に配置することが好ましいが、上端１２ａに近すぎると、内管１２内での上昇流の強さが減じやすい。内管１２の長さ方向におけるヒーター２０の位置は、ヒーターの大きさも考慮して、内管１２内での上昇流の確保とコストとの兼ね合いで設計することが好ましい。
ヒーター２０は、内管１２との接触による漏電を防止できる点で、絶縁性ヒーターが好ましい。図２に、ヒーター２０の一例を示す。ただし、熱媒体３０が絶縁性である場合については、この限りではない。
【0019】
図２に示すように、ヒーター２０は、ヒーターシース２２と、電熱線２４と、絶縁体２６とを有する。
ヒーターシース２２は、管軸方向に延びる筒状の形状をしている。本実施形態において、内管１２とヒーターシース２２は同軸である。ヒーター２０は、ヒーターシース２２の管軸方向を長手とする。ヒーターシース２２の内部には、発熱体となるコイル状の電熱線２４又は直線状の電熱線（不図示）が配置され、絶縁体２６が充填されている。
ヒーターシース２２は、管軸方向に延びる筒状の形状をしている。本実施形態において、内管１２とヒーターシース２２は同軸である。ヒーター２０は、ヒーターシース２２の管軸方向を長手とする。ヒーターシース２２の内部には、発熱体となるコイル状の電熱線２４又は直線状の電熱線（不図示）が配置され、絶縁体２６が充填されている。
【0020】
図３に示すように、ヒーター２０の管軸方向に垂直な断面の形状は円形である。
ヒーター２０のヒーターシース２２は、管軸方向に垂直な断面の形状が円形である。ヒーターシース２２の内部には、コイル状に形成された電熱線２４が配置されている。
電熱線２４の断面形状は湾曲した楕円形である。ヒーターシース２２と、電熱線２４とは、絶縁体２６によって絶縁されている。コイル状の電熱線２４に代えて直線状の電熱線（不図示）を用いることもできる。
ヒーター２０のヒーターシース２２は、管軸方向に垂直な断面の形状が円形である。ヒーターシース２２の内部には、コイル状に形成された電熱線２４が配置されている。
電熱線２４の断面形状は湾曲した楕円形である。ヒーターシース２２と、電熱線２４とは、絶縁体２６によって絶縁されている。コイル状の電熱線２４に代えて直線状の電熱線（不図示）を用いることもできる。
【0021】
ヒーターシース２２は、ヒーター２０のケーシングである。ヒーターシース２２としては、例えば、ステンレス鋼、インコネル（登録商標）鋼、チタン、アルミニウム等の高温耐熱性を有する金属管等が挙げられる。
ヒーターシース２２の外径Ｌ２２は特に限定されないが、例えば、５～２０ｍｍが好ましい。ヒーターシース２２の外径Ｌ２２が上記下限値以上であると、加熱井戸の加熱効率をより高められる。ヒーターシース２２の外径Ｌ２２が上記上限値以下であると、絶縁体２６の使用量を低減でき、コスト面で有利である。
ヒーターシース２２の外径Ｌ２２は特に限定されないが、例えば、５～２０ｍｍが好ましい。ヒーターシース２２の外径Ｌ２２が上記下限値以上であると、加熱井戸の加熱効率をより高められる。ヒーターシース２２の外径Ｌ２２が上記上限値以下であると、絶縁体２６の使用量を低減でき、コスト面で有利である。
【0022】
電熱線２４は、熱源である。電熱線２４の材質は特に限定されないが、例えば、ニクロム、タングステン、黒鉛、白金等の金属；セラミック；炭素繊維等が挙げられる。電熱線２４の材質としては、例えば、炭化ケイ素等の非金属化合物であってもよい。
【0023】
絶縁体２６は、絶縁性を有していればよく、例えば、酸化マグネシウム、マイカ、磁器、ガラス等の粉末等が挙げられる。
【0024】
電源５０としては、特に限定されず、例えば、加熱用電源装置等が挙げられる。
電源５０は、ヒーター２０と電気的に接続されている。電源５０がヒーター２０と電気的に接続されていることで、ヒーター２０の電熱線２４に電圧を印加でき、電熱線２４を加温できる。電源５０は、自身で電力を供給できるものであってもよく、配線等を介して外部の電源設備等から電力を供給されるものであってもよい。
電源５０は、ヒーター２０と電気的に接続されている。電源５０がヒーター２０と電気的に接続されていることで、ヒーター２０の電熱線２４に電圧を印加でき、電熱線２４を加温できる。電源５０は、自身で電力を供給できるものであってもよく、配線等を介して外部の電源設備等から電力を供給されるものであってもよい。
【0025】
≪加熱井戸の使用方法≫
本実施形態の加熱井戸は、汚染土壌が存在する処理対象領域Ａを加熱して汚染物質を揮発等させ、土壌を浄化する原位置浄化に用いられる。
本実施形態の原位置浄化方法は、いわゆる原位置熱脱着法である。原位置熱脱着法の加熱方式としては、例えば、電気加熱ヒーター式、電気抵抗式、スチーム式等の方式が挙げられる。原位置熱脱着法の加熱方式としては、加熱温度が高く、土壌を均一に加熱しやすいことから電気加熱ヒーター式が好ましい。本実施形態の加熱井戸は、ヒーター２０を用いているため、電気加熱ヒーター式の加熱方式に分類される。
本実施形態の加熱井戸は、汚染土壌が存在する処理対象領域Ａを加熱して汚染物質を揮発等させ、土壌を浄化する原位置浄化に用いられる。
本実施形態の原位置浄化方法は、いわゆる原位置熱脱着法である。原位置熱脱着法の加熱方式としては、例えば、電気加熱ヒーター式、電気抵抗式、スチーム式等の方式が挙げられる。原位置熱脱着法の加熱方式としては、加熱温度が高く、土壌を均一に加熱しやすいことから電気加熱ヒーター式が好ましい。本実施形態の加熱井戸は、ヒーター２０を用いているため、電気加熱ヒーター式の加熱方式に分類される。
【0026】
本実施形態の加熱井戸を使用する際は、電源５０からヒーター２０へ電力を供給し、ヒーター２０の周辺の熱媒体３０を温める。温められた熱媒体３０に浮力が働き、内管１２の内部に上昇流が生じる。内管１２の内部を上方（地表面側）へ上昇した熱媒体３０は流出部１３から外管１０側へ流出する。これに伴い、外管１０側への流出分を補完する形で、ヒーター２０より下方にある熱媒体３０が内管１２内を上昇する（補償流）。同時に、外管１０と内管１２との間の熱媒体３０が、内管１２の下部の流入部（スリット１４ａ）から内管１２内へ流入し、外管１０と内管１２との間に下降流が生じる。
つまり、内管１２と外管１０を熱媒体３０が循環して、外管１０の全体が温められ、その熱が処理対象領域Ａへ伝達される（加熱処理）。したがって、電熱線２４で生じた熱を効率良く処理対象領域Ａに伝達できる。また、内管１２の長さ方向におけるヒーター２０の長さが短くても、地表面から下方の深い位置の処理対象領域Ａを加熱処理することができる。
つまり、内管１２と外管１０を熱媒体３０が循環して、外管１０の全体が温められ、その熱が処理対象領域Ａへ伝達される（加熱処理）。したがって、電熱線２４で生じた熱を効率良く処理対象領域Ａに伝達できる。また、内管１２の長さ方向におけるヒーター２０の長さが短くても、地表面から下方の深い位置の処理対象領域Ａを加熱処理することができる。
【0027】
内管１２の内径、及び内管１２と外管１０との間の距離は、内管１２の内部に上昇流が生じ、外管１０と内管１２との間に下降流が生じ、内管１２と外管１０を熱媒体３０が循環できる大きさであればよく、適宜設定できる。
内管１２の径方向におけるヒーターシース２２の外面と内管１２の内面との距離、及びヒーターシース２２の長手方向の長さは、熱媒体３０の流れを妨げない範囲で適宜設定できる。
内管１２の径方向におけるヒーターシース２２の外面と内管１２の内面との距離、及びヒーターシース２２の長手方向の長さは、熱媒体３０の流れを妨げない範囲で適宜設定できる。
【0028】
加熱処理を施す際の処理対象領域Ａの加熱温度は、例えば、６０℃以上が好ましく、８０℃以上がより好ましく、地下水の沸点以上がさらに好ましい。加熱温度が上記下限値以上であると、汚染物質の気化、分解が促進され、より多くの汚染物質を除去できる。特に、加熱温度を地下水の沸点以上とした場合、土壌の間隙に含まれる水分を蒸発させ、土壌の粒子間の間隙を拡張し、かつ、脱着した汚染物質を水蒸気で連行できるため、汚染物質を土壌からより効率よく除去できる。加熱温度の上限値は４００℃程度までである。
加熱処理を施す際の加熱温度は、熱電対や温度センサ等を取り付けたモニタリング井戸（不図示）等により測定できる。
加熱処理を施す際の加熱温度は、熱電対や温度センサ等を取り付けたモニタリング井戸（不図示）等により測定できる。
【0029】
汚染物質としては、例えば、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）、油分、水銀、ポリ塩化ビフェニル（ＰＣＢ）、ダイオキシン類等が挙げられる。
ＶＯＣとしては、例えば、ベンゼン、トルエン、ハロゲン化炭化水素（例えば、トリクロロエチレン等）等が挙げられる。
油分としては、例えば、炭素数５～４４の炭化水素等が挙げられる。炭素数５～１８の炭化水素は、主に気体として回収できる。炭素数１９以上の炭化水素であっても、粘度を低下させることで液体として回収可能である。これらの炭化水素は飽和炭化水素でもよく、不飽和炭化水素でもよい。これらの炭化水素は、直鎖状でもよく、分岐鎖状でもよく、環状でもよい。これらの炭化水素の具体例としては、例えば、ｎ－ペンタン、イソペンタン、ｎ－ヘキサン、シクロヘキサン等が挙げられる。
水銀としては、例えば、金属水銀、無機水銀、有機水銀が挙げられる。無機水銀としては、例えば、酸化水銀、硫化水銀、塩化水銀（Ｈｇ２Ｃｌ２、ＨｇＣｌ２）、硝酸水銀等が挙げられる。有機水銀としては、例えば、アルキル水銀（例えば、メチル水銀、エチル水銀）、フェニル水銀（例えば、酢酸フェニル水銀）等が挙げられる。
ＶＯＣとしては、例えば、ベンゼン、トルエン、ハロゲン化炭化水素（例えば、トリクロロエチレン等）等が挙げられる。
油分としては、例えば、炭素数５～４４の炭化水素等が挙げられる。炭素数５～１８の炭化水素は、主に気体として回収できる。炭素数１９以上の炭化水素であっても、粘度を低下させることで液体として回収可能である。これらの炭化水素は飽和炭化水素でもよく、不飽和炭化水素でもよい。これらの炭化水素は、直鎖状でもよく、分岐鎖状でもよく、環状でもよい。これらの炭化水素の具体例としては、例えば、ｎ－ペンタン、イソペンタン、ｎ－ヘキサン、シクロヘキサン等が挙げられる。
水銀としては、例えば、金属水銀、無機水銀、有機水銀が挙げられる。無機水銀としては、例えば、酸化水銀、硫化水銀、塩化水銀（Ｈｇ２Ｃｌ２、ＨｇＣｌ２）、硝酸水銀等が挙げられる。有機水銀としては、例えば、アルキル水銀（例えば、メチル水銀、エチル水銀）、フェニル水銀（例えば、酢酸フェニル水銀）等が挙げられる。
【0030】
ＰＣＢとしては、例えば、３，３’，４，４’－テトラクロロビフェニル、３，４，４’，５－テトラクロロビフェニル、３，３’，４，４’，５－ペンタクロロビフェニル、３，３’，４，４’，５，５’－ヘキサクロロビフェニル、２，３，３’，４，４’－ペンタクロロビフェニル、２，３，３’，４，４’，５－ヘキサクロロビフェニル、２，３，３’，４，４’，５，５’－ヘプタクロロビフェニル等が挙げられる。
ダイオキシン類としては、例えば、２，３，７，８－テトラクロロパラジオキシン、２，３，４，７，８－ペンタクロロジベンゾフラン等が挙げられる。
ダイオキシン類としては、例えば、２，３，７，８－テトラクロロパラジオキシン、２，３，４，７，８－ペンタクロロジベンゾフラン等が挙げられる。
【0031】
汚染物質の除去は、例えば、吸引井戸（不図示）を用いて、加熱によって土壌から脱着した汚染物質を含む流体を吸引することにより行うことができる。
【0032】
本実施形態の加熱井戸は、ヒーター２０で発生した熱が熱媒体３０によって伝達されるため、従来の加熱井戸に比べて処理対象領域Ａの加熱効率をより高められる。
本実施形態の加熱井戸は、温められた熱媒体３０が外管１０と内管１２との間を下降する流れを生じて循環するため、深度方向に熱を効率良く伝達できる。したがって、深度方向におけるヒーター２０の長さが短くても、深度方向に熱を効率良く伝達できる。また、ヒーター２０を地中の浅部付近に設置しても深度方向に熱を効率良く伝達できる。
本実施形態の加熱井戸は、温められた熱媒体３０が外管１０と内管１２との間を下降する流れを生じて循環するため、深度方向に熱を効率良く伝達できる。したがって、深度方向におけるヒーター２０の長さが短くても、深度方向に熱を効率良く伝達できる。また、ヒーター２０を地中の浅部付近に設置しても深度方向に熱を効率良く伝達できる。
【0033】
ヒーター２０の長さを短くすると、ヒーター単位表面積当たりの出力は大きくなるが、ヒーター２０の表面から発生する熱が、流動する熱媒体３０によって伝達されるため、ヒーター２０周囲に熱が滞留しない。したがって、ヒーター２０自身の温度が上昇し難く、ヒーター２０の内部の電熱線の耐熱限界（例えば、１０００℃程度）に対して十分に低く抑えることができる。その結果、電熱線の断線等のトラブルのリスクを低減できる
また、ヒーター２０を短小化できるため、例えば既存のヒーターを用いることができ、ヒーター調達の費用削減を図ることができる。
また、ヒーターを短小化でき、かつ地下浅部に設置できることで、ヒーター調達費の削減、ヒーター設置工事時の費用削減・工期の短縮が可能となる。また、ヒーター故障時の対応の簡素化・費用の削減が図れる。
また、ヒーター２０を短小化できるため、例えば既存のヒーターを用いることができ、ヒーター調達の費用削減を図ることができる。
また、ヒーターを短小化でき、かつ地下浅部に設置できることで、ヒーター調達費の削減、ヒーター設置工事時の費用削減・工期の短縮が可能となる。また、ヒーター故障時の対応の簡素化・費用の削減が図れる。
【0034】
以上、本発明の加熱井戸及び加熱井戸の使用方法について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、加熱井戸は、地表面から下方の深さ方向に延びるように配置されているが、加熱井戸は、地中において水平方向や斜め下方に延びるように配置されていてもよい。
加熱井戸は、一つのみを設置してもよく、二つ以上を設置してもよい。
例えば、加熱井戸は、地表面から下方の深さ方向に延びるように配置されているが、加熱井戸は、地中において水平方向や斜め下方に延びるように配置されていてもよい。
加熱井戸は、一つのみを設置してもよく、二つ以上を設置してもよい。
【0035】
また、本実施形態では、ヒーター２０を、地下浅部である内管１２の上部近傍に配置したが、これに限らない。深度方向におけるヒーター２０の位置は、内管１２内の熱媒体３０を加熱することにより、熱媒体３０の流動が生じる位置であれはよい。
【0036】
また、本実施形態では、内管１２として、上端１２ａ及び下端１２ｂが開口している筒状の管を用いたが、開口の位置及び形状は限定されない。内管１２の上部に、内管１２内を上昇した熱媒体３０が流出する開口が存在し、内管１２の下部に、内管１２と外管１０との間を下降した熱媒体３０が、内管１２内へ流入する開口が存在すればよい。
また、本実施形態では、内管１２の下端１２ｂと外管１０の底面との間に、スリット１４ａを有する固定部材１４を設けたが、外管１０の内部に内管１２を支持することができ、かつ内管１２と外管１０との間を下降した熱媒体３０が内管１２内へ流入できる構造であればよい。例えば、外管１０の底面を内方に凸の円錐状とし、内管１２の下端１２ｂを外管１０の底面に直接固定し、内管１２の円周方向の一部に切り込みを設けた構造としてもよい。
また、本実施形態では、内管１２の下端１２ｂと外管１０の底面との間に、スリット１４ａを有する固定部材１４を設けたが、外管１０の内部に内管１２を支持することができ、かつ内管１２と外管１０との間を下降した熱媒体３０が内管１２内へ流入できる構造であればよい。例えば、外管１０の底面を内方に凸の円錐状とし、内管１２の下端１２ｂを外管１０の底面に直接固定し、内管１２の円周方向の一部に切り込みを設けた構造としてもよい。
【0037】
＜変形例＞
本実施形態において、熱媒体３０の地中への漏洩をより確実に防止するために、外管１０の外部に、外管１０を収容する保護管（不図示）を設置してもよい。その場合、熱伝達の効率性を考えて、外管１０と保護管との間隙に、空気より熱伝導率が高い物質（以下、熱伝導性物質という。）を充填することが好ましい。
本実施形態において、熱媒体３０の地中への漏洩をより確実に防止するために、外管１０の外部に、外管１０を収容する保護管（不図示）を設置してもよい。その場合、熱伝達の効率性を考えて、外管１０と保護管との間隙に、空気より熱伝導率が高い物質（以下、熱伝導性物質という。）を充填することが好ましい。
【0038】
加熱井戸において、外管１０と保護管との間に熱伝導性物質が充填されていると、外管１０の熱を放射ではなく、伝導によって処理対象領域Ａに伝達できる。このため、加熱井戸の加熱効率をより高められる。
【0039】
空気の熱伝導率は、２０℃で０．０２５７Ｗ／ｍ・Ｋである。熱伝導性物質は、２０℃における熱伝導率が０．０２５７Ｗ／ｍ・Ｋよりも高ければよい。熱伝導性物質としては、例えば、砂（０．３Ｗ／ｍ・Ｋ）、土（０．１４Ｗ／ｍ・Ｋ）、ガラス粒（０．２～０．８Ｗ／ｍ・Ｋ）、アルミナ粒（５～３０Ｗ／ｍ・Ｋ）、鉄系材料（砂鉄、鉄粉、鉄粒、鉄切崩し屑、酸化鉄、１０～８０Ｗ／ｍ・Ｋ）、コンクリート（１．５Ｗ／ｍ・Ｋ）等のセメント系材料、非鉄金属粉、非鉄金属粒等の無機粒状物が挙げられる。カッコ内は、２０℃又は常温（５～３０℃）における熱伝導率を示す。ここで示した熱伝導率は、一例であり、熱伝導性物質の形状、熱伝導性物質の充填状態等によって変化する。例えば、同じ材質であっても、粒状の物質の熱伝導率は、密な固体の熱伝導率の数分の１程度になると考えられる。このように、熱伝導率は、熱伝導性物質の測定時の形状、充填状態等によって変化するため、実験によって実測して求めることが好ましい。熱伝導率を実測する方法としては、例えば、熱線法が挙げられる。
なお、本明細書において、平均粒子径が１ｍｍ未満のものを「粉体」（鉄粉、非鉄金属粉）といい、平均粒子径が１ｍｍ以上のものを「粒体」（鉄粒、非鉄金属粒）というものとする。
なお、本明細書において、平均粒子径が１ｍｍ未満のものを「粉体」（鉄粉、非鉄金属粉）といい、平均粒子径が１ｍｍ以上のものを「粒体」（鉄粒、非鉄金属粒）というものとする。
【0040】
熱伝導性物質の熱伝導率は、例えば、０．１Ｗ／ｍ・Ｋ以上が好ましく、１Ｗ／ｍ・Ｋ以上がより好ましく、２０Ｗ／ｍ・Ｋ以上がさらに好ましい。熱伝導性物質の熱伝導率が上記下限値以上であると、加熱井戸の加熱効率をより高められる。熱伝導性物質の熱伝導率の上限値は高いほど好ましいが、本実施形態においては、実質的には、８０Ｗ／ｍ・Ｋほどである。
【0041】
熱伝導性物質としては、安価なことから砂、土が好ましい。
また、熱伝導性物質としては、熱伝導率が高いことから、鉄系材料、非鉄金属粉、非鉄金属粒等が好ましく、鉄系材料がより好ましく、砂鉄がさらに好ましい。非鉄金属粉としては、アルミ粉（１０～４０Ｗ／ｍ・Ｋ）、銅粉（２０～８０Ｗ／ｍ・Ｋ）等が挙げられる。非鉄金属粒としては、アルミ粒状物（５～３０Ｗ／ｍ・Ｋ）、銅粒状物（１０～６０Ｗ／ｍ・Ｋ）等が挙げられる。
熱伝導性物質として、非鉄金属粉、非鉄金属粒を用いた場合、加熱井戸を解体、撤去する際に磁石で容易に回収できることから、非鉄金属としては、磁性体金属であることが好ましい。
熱伝導性物質は、１種類の物質を用いてもよく、２種類以上の物質を組み合わせて用いてもよい。
また、熱伝導性物質としては、熱伝導率が高いことから、鉄系材料、非鉄金属粉、非鉄金属粒等が好ましく、鉄系材料がより好ましく、砂鉄がさらに好ましい。非鉄金属粉としては、アルミ粉（１０～４０Ｗ／ｍ・Ｋ）、銅粉（２０～８０Ｗ／ｍ・Ｋ）等が挙げられる。非鉄金属粒としては、アルミ粒状物（５～３０Ｗ／ｍ・Ｋ）、銅粒状物（１０～６０Ｗ／ｍ・Ｋ）等が挙げられる。
熱伝導性物質として、非鉄金属粉、非鉄金属粒を用いた場合、加熱井戸を解体、撤去する際に磁石で容易に回収できることから、非鉄金属としては、磁性体金属であることが好ましい。
熱伝導性物質は、１種類の物質を用いてもよく、２種類以上の物質を組み合わせて用いてもよい。
【符号の説明】
【0042】
１０…外管、１２…内管、１４…固定部材、２０…ヒーター、２２…ヒーターシース、２４…電熱線、２６…絶縁体、３０…熱媒体、４０…コンクリート層、５０…電源。
【図1】
【図2】
【図3】