JP2000028117A - 汚物焼却器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱利用効率が高く、排ガスのクリーンな小型
可搬性の汚物処理器を実現する。 【解決手段】 燃料と空気の混合気が流れる燃焼室内５
に設置した触媒体７の上流面に対向させて汚物容器８を
設置するとともに、混合気が汚物容器８近傍を経て触媒
体７に流通するようガス流路を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、触媒燃焼を用いた
汚物の無臭焼却処理の技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】汚泥や糞尿など、湿潤性の汚物を焼却す
る装置は従来より多数提案されているが、その加熱手段
としては電熱ヒータを用いた電気加熱、もしくは都市ガ
スや灯油を燃料とするバーナを用いた火炎加熱が一般的
である。これらの加熱手段を用いて、最初は水分を多量
に含んだ汚物から水分を蒸発させて乾燥状態とし、さら
に加熱して汚物を熱分解させて可燃成分を発生させ、燃
焼させるという操作が行われていた。

【０００３】火炎加熱式で汚物処理を行う従来の装置と
しては、ドラムスクリーン回転型の焼却炉がある。これ
は、ドラムスクリーン構造を採用し、回転による攪拌作
用とともに、燃焼を妨げる焼却灰や炭化物をスクリーン
外へ除去排出するするものである。図３において２１、
２２は灯油または重油を燃焼させ火炎を発生させるバー
ナ、２３は投入された汚物を乾燥させる乾燥筒、２４は
乾燥筒２３で乾燥した汚物を燃焼させるドラムスクリー
ン、２５は燃焼したあとの焼却灰や炭化物を排出する排
出口、２６は排気口、２７は汚物を投入する投入口であ
る。

【０００４】次にこのような本従来例の動作について説
明する。投入口２７から、汚物が投入されると、まず乾
燥筒２３にて、バーナ２１の火炎により水分を除去され
る。水分が除去された汚物はドラムスクリーン２４に運
ばれ、ドラムスクリーン２４にて攪拌されるとともに、
バーナ２２により燃焼される。燃焼された汚物は排出口
２５から排出される。

【０００５】また、触媒体をもちいて効率よく燃焼を行
う装置として、触媒燃焼装置がある。これは加熱、暖
房、乾燥などにもちいられるものである。触媒燃焼装置
の例として特公平６−１０３０９２がある。これは、燃
料と空気の混合室の下流に主触媒層と補助触媒層を備え
ると共に、両者に温度検出手段を配設して、両者の温度
差が所定値以下となった時に燃料および空気の供給を停
止する制御手段を備えたものである。図４において３１
は燃料タンク、３２は燃料用ポンプ、３３は送風用ファ
ン、３４は混合室で、混合室３４の出口には予燃用の炎
口３５と点火装置３６が備えられている。炎口３５の上
方には多数の連通孔３７ａを穿設したシリカ・アルミナ
を主成分とするハニカム状セラミック平板に白金属の活
性成分を担持させた主触媒層３７が直立して備えられ、
その上流面（全面）に対向してガラス板からなる透過窓
３８が配置されている。また主触媒層３７の下流側上方
には多数の連通孔３９ａを有する補助触媒層３９が備え
られている。また主触媒層３７の上流側表面および補助
触媒層３９の上流側表面に接して、温度検出用の熱電対
３１０ａ、３１０ｂが配設されおり、両者は制御回路３
１１を介して燃料用ポンプ３２及びファン３３に連接さ
れている。

【０００６】次に、このような従来例の動作を説明す
る。燃料用ポンプ３２から供給された燃料（灯油）とフ
ァン３３から供給された空気は、混合室３４内で気化さ
れると共に充分予混合されて上部の炎口３５に送られ
る。点火時にはまず炎口３５において点火装置３６によ
って点火され、ここで火炎燃焼を開始する。高温の排ガ
スは上部へ流れ、主触媒層３７および補助触媒層３９を
昇温させる。主触媒層３７が充分な温度に昇温したこと
が熱電対３１０ａによって検出された時点で一旦燃料供
給を停止し、炎口３５の火炎を消滅させてから再度燃料
の供給を開始する。混合室３４を出た予混合気は上方に
直立する主触媒層３７に至るが、ここは充分昇温されて
いるから、主に上流側（前面）表面で触媒燃焼を生じつ
つ、連通孔３７ａを経て下流側（後面）へと流れる。燃
焼排ガスは更に上部へと流れて補助触媒層３９と接触
し、未燃成分が共存する場合はここで完全に酸化された
後に清浄排ガスとなって連通孔３９ａを経て上部へと排
出される。従って、予混合状態の偏りや温度のむら等に
より主触媒層３７では完全燃焼し得なかった場合でも、
その下流にある補助触媒層３９で反応を完結することが
でき、従来のように不完全燃焼による未燃成分をそのま
ま排出することは避けられる。また長期間の使用によっ
て主触媒層３７の活性が低下した場合においても、補助
触媒層３９がその活性を補い得るから、長寿命で安定し
た性能を維持できる。また燃焼によって主触媒層３７表
面に生じた熱は、透過窓３８を一部透過して、また一部
は透過窓３８を加熱することによってここからの二次輻
射としてそれぞれ全面に放散され、加熱や暖房等に供す
ることができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の装置では、
場合によっては汚物の大半を占める水分の蒸発除去に加
熱熱量の大部分を要し、電気加熱では電力消費量が大き
くなって、処理に長時間を要したり、高速処理には大電
流の使用可能な電気配線が必要であるなど、設備や時間
およびコストの面で制約が多いものであった。また電熱
ヒータはその耐久性により、８００℃を越えるような高
温状態では用い難く、放射熱または伝導熱で加熱するこ
とになるから、汚物の熱分解過程で発生した可燃成分を
安定燃焼させることが難しく、これら可燃成分の反応処
理には、浄化触媒やアフターバーナ等を用いた別途の処
理手段が必要であった。

【０００８】一方火炎燃焼を用いた場合には、燃料使用
量を除外視すれば、加熱量は比較的容易に増加でき、ま
たここで用いる火炎によって汚物の熱分解生成物も同時
に燃焼させることができるが、汚物に対する熱交換は燃
焼排ガスと汚物との対流熱交換となり、熱の利用効率は
比較的低く、汚物の処理量に対する燃料の使用量が大き
くなるという欠点があった。また、安定した火炎燃焼を
行うには、空気過剰率が（バーナ構成や火炎形成状態に
よって異なるが）最大でも１．５程度であるのが一般的
で、汚物からの熱分解生成物が多量に発生する場合には
空気不足状態となる場合もあり、臭気や未燃成分を発生
させないためには、複雑な温度や成分濃度等の検出と最
適空気量の制御が必要になるという面があった。

【０００９】本発明は、かかる従来の欠点を解消して燃
料消費量が少なく、臭気の発生も抑制できる小型高効率
の汚物焼却を可能にするためになされたものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、第１の本発明（請求項１に対応）は、燃料と空
気の混合気が流れる燃焼室と、前記燃焼室内に設置さ
れ、多数の連通穴を有する基材に燃料の酸化活性を有す
る触媒を担持させた触媒体と、前記燃焼室内の前記触媒
体上流面に対向配設された汚物容器とを備え、前記燃焼
室は前記触媒体のみまたは前記触媒体と仕切り板によっ
て、上流側の汚物室と下流側の排気室とに分れており、
前記混合気は前記汚物室を経て前記排気室に流通するこ
とを特徴とする汚物焼却器である。

【００１１】また、第２の本発明（請求項２に対応）
は、 前記触媒体の下流側近傍に、前記混合気への着火
手段とを備えたことを特徴とする第１の発明記載の汚物
焼却器である。

【００１２】また、第３の本発明（請求項３に対応）
は、前記燃焼室の上流に、液化ガスの燃料容器と、前記
燃料容器に連通する燃料噴出ノズルと、前記燃料噴出ノ
ズルに嵌合して周囲空気を吸引混合するスロートとを備
え、前記燃料容器中の液化ガス圧は、前記混合気を生成
供給することを特徴とする第１の発明または第２の発明
記載の汚物焼却器である。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。 （実施の形態１）図１は、本発明に係る汚物焼却器の第
１の実施の形態の断面構成図である。図１において、１
は液化ガスを収納する燃料タンク、２は燃焼調節ツマ
ミ、３は燃料タンクから供給された気化燃料が噴出する
ノズル、４はノズル１から噴出した燃料の圧によって周
囲空気を吸引混合するスロート、５は燃焼室である。ス
ロート４下流の燃焼室５内には予混合気を分散供給する
噴射口６が設置され、また燃焼室５の下流域にはコージ
ェライト製のセラミックハニカム基材に白金系の貴金属
を担持させた触媒体７が水平配置され、この触媒体７の
上流側面に対向して汚物容器８が平行配置されている。
ここで汚物容器８は周囲部に多数の流通開口９が開設さ
れ、予混合気は噴射口６から汚物容器８上の汚物１０周
辺を経由して流通開口に流れ、触媒体７上流面に到達す
るよう流路が構成されている。すなわち燃焼室５は触媒
体７と仕切板によって上流側の汚物室と下流側の排気室
が構成されているものである。１１は触媒体７の下流に
配置された点火器、１２は燃焼排ガスを排出する排気
口、１３は燃焼室５の上部を構成して着脱自在に嵌合さ
れた蓋体、１４は装置を収納する外装、１５は把手であ
る。

【００１４】次に、本実施の形態の動作と作用効果につ
いて説明する。燃料タンク１から気化して供給された燃
料ガス（ここではブタンガスを使用）は、燃焼調節ツマ
ミ２で圧力を調節されてノズル３に至り、ここから嵌合
設置されるスロート４内に噴出される。スロート４では
周囲の空気を吸引して空気過剰の予混合気となり、噴射
口６から燃焼室５内に分散供給される。噴射口６下流の
燃焼室５内には、汚物１０が載置された汚物容器が水平
設置されており、予混合気はまず汚物１０の周囲を流
れ、汚物容器８の周辺に開設された流通開口９を経て触
媒体７へ至る。操作開始時には、触媒体７下流にある点
火器１１に通電して赤熱させ、触媒体７を通過して下流
に至った予混合気に着火する。着火初期は触媒体７下流
面近傍に火炎が形成されるが、この火炎によって加熱昇
温された触媒体７が燃料の酸化反応開始温度に至ると、
ここで触媒燃焼を開始し、やがて触媒体７が十分温度上
昇すると触媒体７の上流面近傍を主体として安定した触
媒燃焼反応を継続することになる。

【００１５】触媒体７での触媒燃焼反応状態が開始され
ると、反応熱によって加熱された触媒体７の上流側表面
から多量の放射熱が発散され、ここに対向設置される汚
物容器８を加熱する。加熱された汚物容器８上には汚物
１０が載置されており、最初は水や低沸点揮発成分が放
出され、やがて加熱分解を生ずる汚物１０から熱分解成
分や臭気成分が放出される。これらの放出成分は、噴射
口６から流れ出る予混合気と混合して、下流にある触媒
体７へと流れ、予混合気中の燃料とともに触媒酸化反応
を生じて脱臭あるいは浄化の作用を受けることになる。
この気流中の臭気成分は、操作初期から混合流出され得
るが、常にその下流側の触媒体７で火炎または触媒燃焼
による反応処理可能な状態にあるから、排気口１１から
臭気の漏出はない。また、触媒燃焼反応が燃料濃度の希
薄な予混合気でも（触媒体７の温度が活性温度以上に維
持されている限り）継続できるという特性を有すること
から、噴射口６から流入させる予混合気には、十分過剰
な空気を混合させても安定燃焼は可能で、汚物１０から
急激な可燃物の発生があっても、不完全燃焼を生ずるこ
となく反応処理することができる。

【００１６】汚物１０の熱分解が終了して、灰分（アッ
シュ）のみが残った状態で燃焼を停止し、着脱自在な蓋
体１３を開けて汚物容器８を取り出せば、小量で無臭の
灰分を廃棄処理することができる。 （実施の形態２）図２は、本発明に係る汚物焼却器の第
２の実施の形態の断面構成図である。

【００１７】本実施の形態と第１の実施の形態との相違
点は、第１の実施の形態が触媒体７を汚物容器８の下面
に設置していたのに対して、噴射口６を下方に備え、触
媒体７を上方に置いて、汚物容器８中の汚物１０に触媒
体７の上流（赤熱）面が対向するように配置したもので
ある。図２において、１は液化ガスを収納する燃料タン
ク、２は燃焼調節ツマミ、３は燃料タンクから供給され
た気化燃料が噴出するノズル、４はノズル１から噴出し
た燃料の圧によって周囲空気を吸引混合するスロート、
５は燃焼室である。スロート４下流の燃焼室５内には予
混合気を分散供給する噴射口６が設置され、また燃焼室
５の下流域にはコージェライト製のセラミックハニカム
基材に白金系の貴金属を担持させた触媒体７が水平配置
され、この触媒体７の上流側面に対向して汚物容器８が
平行配置されている。ここで汚物容器８は周囲部に多数
の流通開口９が開設され、予混合気は噴射口６から汚物
容器８上の汚物１０周辺を経由して流通開口９に流れ、
触媒体７上流面に到達するように流路が構成されてい
る。すなわち燃焼室５は触媒体７と仕切板によって上流
側の汚物室と下流側の排気室が構成されているものであ
る。１１は触媒体７の下流に配置された点火器、１２は
燃焼排ガスを排出する排気口、１３は燃焼室５の上部を
構成して着脱自在に嵌合された蓋体、１４は装置を収納
する外装、１５は把手である。

【００１８】本実施の形態の動作は第１の実施の形態と
同一である。ただし、本実施の形態では、触媒体７が汚
物容器８を介さず汚物１０を直接加熱することになるか
ら、乾燥や熱分解を第１の実施の形態よりもさらに効率
的に行うことができる。

【００１９】なお、燃焼反応の終了は、外装１４および
燃焼室５の壁面にのぞき窓を開設して黙視確認する方
法、燃料タンク１内の燃料を必要十分量に設定して、燃
料を使い切るまで燃焼させる方法、タイマーによって燃
焼調節ツマミ２を閉止動作させる方法、あるいは燃料の
みの燃焼反応と汚物１０の分解生成物が付加された場合
の触媒体７の温度変化を検知して燃焼調節ツマミ２を閉
止する方法等があり、いずれの方法を用いてもよい。

【００２０】さらに、噴射口６を燃焼室５の中段側壁に
設けるとともに、触媒体７を汚物容器の上面と下面の双
方に対向させて複数設置することも可能で、汚物１０の
乾燥や熱分解のムラをなくし、すばやくかつ完全に必要
な処理を行うことができる。

【００２１】さらに、触媒体７の温度上昇には、別途電
気加熱手段を設ける方法や、噴射口６で操作初期に火炎
を形成させ、その高温排ガスで触媒体７を加熱した後に
一旦燃料の供給を停止して火炎を消滅させる方法もある
が、これらの方法では触媒体７が十分活性な温度に上昇
するまで、汚物１０から発生する揮発性の臭気物質を反
応除去することができないという欠点がある。これに対
して、第１の実施の形態と第２の実施の形態のように触
媒体７下流面近傍に点火器１１を設置し、ここで火炎を
形成させて触媒体７を逐次加熱していく方法にすれば、
臭気物質は必ず火炎または昇温した触媒体７のいずれか
を経由することになり、未反応状態で排出することは避
けられ、初期から最終段階まで、未反応成分のない無臭
でクリーンな排気状態を確保することが可能となる。

【００２２】さらに、燃焼室５に供給される燃料は、触
媒体７において安定した触媒燃焼反応を維持し、汚物１
０を加熱するような放射熱を発生させるものであればよ
く、都市ガスやプロパンガス等のガス燃料の他、灯油や
アルコール等の液体燃料でも使用可能である。しかし、
液体燃料を使用する場合には燃料を予め気化させる手段
が必要であり、また都市ガス等の配管供給ガスでは燃料
供給管があるために、いずれも携帯用機器とするのが困
難である。これに対してブタンガスのような液化ガス燃
料をタンク１に収納して用い、その噴出圧を用いた空気
自給のスロート４を備えた構成にすることにより、把手
１５を持って搬送しながら上記の汚物１０焼却処理も可
能となり、たとえばペットの散歩中に糞便を処理する等
の任意の場所での使用が可能になる。

【００２３】さらに、触媒体７はセラミックハニカムか
らなる基材に白金系の貴金属を担持させたものを用いて
いるが、基材は多数の気体流通孔を有する耐熱性材料で
あればよく、セラミックや金属の焼結多孔体や金属ハニ
カム、セラミック繊維の編組体など任意に用いることが
できる。また活性成分としては白金やパラジウム等の貴
金属単体あるいはそれらの混合体や、貴金属や卑金属の
複合酸化物など、用いる燃料や汚物１０の分解生成物に
対して十分な酸化活性を有する材料であれば、任意に選
択して用いることが可能である。

【００２４】さらに、本発明の触媒体と仕切板は、上述
した実施の形態における仕切板と触媒体で汚物室と排気
室を構成するものに限らず、仕切板を使用せず触媒体の
みで汚物室と排気室を構成するなど、要するに、汚物室
と排気室が構成され、混合気が汚物室を経て触媒体を通
り排気室に流通するものでありさえすればよい。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したところから明らかなよう
に、本発明に係る汚物焼却器は、触媒体から放射される
熱線を有効利用して汚物の乾燥、熱分解および灰化処理
をしつつ、汚物から発生する臭気や可燃成分を排出する
ことなく浄化処理できるクリーンで簡便かつ可搬性のあ
る汚物焼却器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の汚物焼却器の第１の実施の形態の断
面構成図。

【図２】 本発明の汚物焼却器の第２の実施の形態の断
面構成図。

【図３】 従来のドラムスクリーン回転型焼却炉の断面
構成図。

【図４】 従来の触媒燃焼装置の断面構成図。

【符号の説明】

１ 燃料タンク ２ 燃焼調節ツマミ ３ ノズル ４ スロート ５ 燃焼室 ６ 噴射口 ７ 触媒体 ８ 汚物容器 ９ 流通開口 １０ 汚物 １１ 点火器 １２ 排気口 １３ 蓋体 １４ 外装 １５ 把手

フロントページの続き (72)発明者 鈴木 基啓 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 3K078 BA03 CA03 DA06 DA14

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料と空気の混合気が流れる燃焼室と、 前記燃焼室内に設置され、多数の連通穴を有する基材に
   燃料の酸化活性を有する触媒を担持させた触媒体と、 前記燃焼室内の前記触媒体上流面に対向配設された汚物
   容器とを備え、 前記燃焼室は前記触媒体のみまたは前記触媒体と仕切り
   板によって、上流側の汚物室と下流側の排気室とに分れ
   ており、前記混合気は前記汚物室を経て前記排気室に流
   通することを特徴とする汚物焼却器。
2. 【請求項２】 前記触媒体の下流側近傍に、前記混合気
   への着火手段とを備えたことを特徴とする請求項１記載
   の汚物焼却器。
3. 【請求項３】 前記燃焼室の上流に、液化ガスの燃料容
   器と、 前記燃料容器に連通する燃料噴出ノズルと、 前記燃料噴出ノズルに嵌合して周囲空気を吸引混合する
   スロートとを備え、 前記燃料容器中の液化ガス圧は、前記混合気を生成供給
   することを特徴とする請求項１または２記載の汚物焼却
   器。