JP2000314518A

JP2000314518A - マイクロ波溶融装置

Info

Publication number: JP2000314518A
Application number: JP11122541A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Asano; 啓行浅野; Kazuhisa Henmi; 和久逸見; Susumu Maeda; 進前田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1999-04-28
Filing date: 1999-04-28
Publication date: 2000-11-14

Abstract

(57)【要約】【課題】従来のマイクロ波溶融装置は、処理効率が悪
い。【解決手段】マイクロ波放射装置から放射されるマイ
クロ波によって、焼却灰などの被溶融物５を溶融させる
マイクロ波溶融装置において、斜め下向きに開口部１ａ
を有する容器１に納められる被溶融物５に、斜め下から
上記開口部を介してマイクロ波を照射する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロ波により
焼却灰などを溶融させるマイクロ波溶融装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】産業廃棄物，家庭から出されるゴミなど
は、産業構造の変化，経済活動の発展に伴って増大の一
途をたどっている。近年、地球環境問題に対する認識の
高まりにより再資源化率の向上の兆しを見せているが、
依然として焼却処理，直接投棄が廃棄物処理の主流を占
めている。焼却時に残る焼却灰あるいは飛灰からは重金
属やダイオキシンなどの有害物質が溶出する可能性があ
るため、そのまま投棄できない。マイクロ波を用いた溶
融装置で焼却灰あるいは飛灰などを溶融すれば、処理温
度が高温であるためダイオキシンは発生せず、また溶
融，ガラス化による有害物質の閉じこめ効果が期待でき
る。

【０００３】図８は、特開平９−１１２８７３号公報に
示されたマイクロ波溶融装置を示す図である。本装置で
はマイクロ波放射装置としてジャイロトロンを用いてお
り、１ｃｍ程度の短い波長のマイクロ波を利用してい
る。短波長のマイクロ波を用いれば容易に高い電力密度
が得られる。というのも、集束ミラーを用いればマイク
ロ波ビームを波長程度の直径にまで絞り込むことが可能
だからである。被加熱物の温度は、入射するマイクロ波
の電力密度と、輻射により放出される熱の密度とが釣り
合うことによりほぼ決まるので、高い電力密度でマイク
ロ波を照射すれば被加熱物の温度を容易に高温にするこ
とができ、溶融，ガラス化が可能である。

【０００４】図８において、５は溶融炉１００内におい
て溶融されて減容，固化された後に処分される焼却灰な
どの被溶融物、２７は被溶融物５を加熱するためのマイ
クロ波を放射する例えばジャイロトロンなどのマイクロ
波放射装置、２８はこのマイクロ波放射装置２７に接続
され、マイクロ波を伝送する導波管、２５は導波管２８
の先端部に設けられ、溶融炉１００内においてマイクロ
波を放射するアンテナ、２９は溶融炉１００内において
アンテナ２５に対向して設置され、アンテナ２５から照
射されたマイクロ波を被溶融物５に集束して照射する集
束ミラー、４０は溶融炉１００内で発生する水蒸気や他
のガス類を外部に排気する排気管、４１は被溶融物５を
溶融炉１００内に投入するための投入口、４３は集束ミ
ラー２９を駆動して、被溶融物５へのマイクロ波照射位
置を移動させるミラー駆動装置、４５はマイクロ波放射
装置２７としてのジャイロトロンを発振動作させるため
の電源、４６はジャイロトロンを冷却するための冷却装
置、４７は焼却灰などの被溶融物５が溶融し、ガラス状
に固化，減容された溶融物を外へ取り出すための取り出
し口、４８は溶融炉１００を支持する支持構台である。

【０００５】次に動作について説明する。上記構成のマ
イクロ波溶融装置を用いて被溶融物５を溶融する場合に
は、まず、ベルトコンベア５０などで運ばれてくる被溶
融物５を投入口４１より溶融炉１００内に投入する。次
に電源４５より電力を供給してマイクロ波放射装置２７
としてのジャイロトロンを動作させ、発生させたマイク
ロ波を導波管２８にて溶融炉１００内に導き、アンテナ
２５から、対向配置している集束ミラー２９に放射す
る。次にミラー駆動装置４３を作動させて集束ミラー２
９を制御し、集束ミラー２９を回転および平行移動させ
る。これによって、マイクロ波を溶融炉１００内の所定
の範囲にビーム状に鋭く集束させて照射し、さらにはそ
の集束したマイクロ波ビームを走査させることにより、
溶融炉１００内に投入された被溶融物５をその誘電損に
て内部より発熱させて溶融させる。この被溶融物５の溶
融時には水蒸気やその他のガス類が発生するので、それ
らを排気管４０に接続された排気装置（図示省略）で処
理する。溶融炉１００内の被溶融物５が溶融して一定時
間経過した後、ガラス状に固化した溶融物を取り出し口
４７より溶融炉１００外に取り出し、ベルトコンベア５
１などで運搬して処分する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来のマイクロ波溶融
装置は、上述したように被溶融物５に対してマイクロ波
を上方から照射するものである。この場合、被溶融物５
は表面から溶融し始めるが、溶融して高温になると強烈
な赤外線を放射し、入射するマイクロ波による熱入力と
赤外線による放射熱が釣り合う。こうなれば、マイクロ
波パワーはそれ以上は被溶融物５に入らなくなる。ま
た、一般に被溶融物５は熱伝導率が小さいため、溶融部
分の熱は未溶融の部分には伝わりにくく、結局、溶融部
分がそれ以上大きくならない。また、溶融部分から放射
された赤外線は溶融炉１００の内壁を加熱することにな
り、結局、損失となって加熱効率が低い。

【０００７】本発明は、上述した課題を解決するために
なされたもので、装置の処理能力を向上でき、効率の良
いマイクロ波溶融装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、マイクロ波放
射装置から放射されるマイクロ波によって、焼却灰など
の被溶融物を溶融させるマイクロ波溶融装置において、
斜め下向きに開口部を有する容器に納められる上記被溶
融物に、斜め下から上記開口部を介してマイクロ波を照
射するようにした。また、少なくとも上記開口部側の部
分が１４００℃以上の融点を持った高融点材料で形成さ
れたものとする。また、少なくとも上記開口部側の部分
が筒状に形成されたものを用い、この筒状部分の軸中心
が水平面に対して４５°〜６０°の角度で傾斜する状態
に容器を支持する。また、少なくとも上記開口部側の筒
状部分を、軸中心を回転中心として回転させる。また、
表面に、上記マイクロ波の波長より小さく、上記容器の
開口部付近にある被溶融物から放射される赤外線の波長
より長いピッチで断面Ｖ字型の溝が連続して設けられて
成る反射板を備え、この反射板を介して上記容器の開口
部付近の被溶融物にマイクロ波を照射するようにした。
また、上記容器の開口部と上記反射板との間に、上記赤
外線を反射板に導くとともに、再び被溶融物の方に戻す
ための赤外線閉じ込め手段を備えた。また、上記赤外線
閉じ込め手段には、マイクロ波が進入してくる側の開口
の面積を該赤外線閉じ込め部品の断面積より小さくし、
かつマイクロ波をスムーズに上記開口から入射させるた
めの、ホーンなどの手段を備えた。また、反射板の表面
に気体を吹き付ける気体吹き付け手段や、容器内におい
て溶融物から発生するガスを排出するようための排気手
段を設ける。また、容器の上端側には、当該容器に被溶
融物を入れる前に当該被溶融物を押し固める機構を設け
た。また、マイクロ波の放射方向と同方向から反射板の
表面に気体を吹き付ける気体吹き付け手段を備えている
とともに、赤外線閉じ込め手段に排気用のスリットを設
け、このスリットに排気手段の一部を構成する排気パイ
プを繋ぐようにした。

【０００９】

【発明の実施の形態】実施の形態１．以下、本発明の実
施の形態１について、図１，２を用いて説明する。図１
において、１はマイクロ波で溶融される焼却灰などの被
溶融物５が詰め込まれる円筒状の容器であり、内部で被
溶融物５を溶融させるための例えば炭化珪素等の高融点
材料から成る高融点容器６と，金属容器１０とを組合わ
せて成るものである。この容器１は、高融点容器６を下
側にして斜めに設置される。２は反射板であり、これは
マイクロ波を容器１の下部側となる高融点容器６の下端
開口部１ａ方向に反射させるものである。３は反射板２
を冷却するための水を流すためのパイプ、４は赤外線の
発散を防ぐ赤外線閉じ込め部品、２７Ａはジャイロトロ
ンなどのマイクロ波放射装置、２５Ａはマイクロ波放射
装置２７Ａからのマイクロ波を放射するアンテナ、２９
Ａはアンテナ２５Ａから放射されてくるマイクロ波を反
射板２に集中させるためのマイクロ波集束ミラーであ
る。７は高融点容器６を高温に保ち、溶融物を流れ出し
やすくするために高融点容器６を断熱する断熱材、８は
断熱材７を納めるケース、９はマイクロ波を遮蔽するた
めのマイクロ波遮蔽筐体、１１は金属容器１０に固定さ
れた歯車、１２は容器１を回転させるモータ、１３は容
器１の支持体、１３ａ〜１３ｄは容器１を回転自在に支
えるローラ、１４は投入口シャッター、１５は被溶融物
５を押し固めるための容器、１６は被溶融物５を押しつ
けるピストン、１７は被溶融物５を蓄えるタンク、１８
は投入口シャッター１４を出し入れするシャフト、１９
は容器１内の被溶融物５から放出されるガスを排出する
ために一端側が排気ポンプに繋がれ、他端側１９ａが容
器１内に延長されたガス排出パイプ、２０は反射板２の
表面に空気を勢いよく吹き付けるためにコンプレッサな
どに繋がれた空気吹き付けパイプ、２１はマイクロ波遮
蔽材、２２は溶融物を収集するタンクである。

【００１０】上記マイクロ波遮蔽筐体９は、例えばステ
ンレスで形成され、マイクロ波遮蔽筐体９の外にマイク
ロ波が漏れるのを防いで、モータ１２などの機械部品を
マイクロ波から保護するためにマイクロ波を遮蔽するた
めのものであり、図２に示すような斜面部９ｆを有する
外形の筐体から成り、内部には、マイクロ波を放射して
上記高融点容器６の下端開口部１ａ方向に導くための構
成部品としての上記アンテナ２５Ａ，マイクロ波集束ミ
ラー２９Ａ，反射板２，赤外線閉じ込め部品４、及び溶
融物を収集するための上記タンク２２などが配置されて
いる。尚、このタンク２２は上記マイクロ波遮蔽筐体９
の側面に設けられた扉（図示せず）を介して外部に出せ
るようになっている。マイクロ波遮蔽筐体９の斜面部９
ｆには円形孔９ｓが形成されており、上記容器１は、上
記高融点容器６の下端開口部１ａが上記円形孔９ｓを介
してマイクロ波遮蔽筐体９内に臨むように配置され、か
つ、ローラ１３ａ〜１３ｄにより回転自在に支持されて
いる。

【００１１】上記ローラ１３ａ〜１３ｄ及びモータ１２
は、上記容器１を囲む例えば図２に示すような円筒状の
支持体１３の内周側の数箇所から上記容器１の外周側に
突出する支持アーム１３ｘの先端側に取付けられてい
る。ガイドローラ１３ａ〜１３ｃは金属容器１０の外周
面に沿って滑走し、ガイドローラ１３ｄは金属容器１０
の容器１５側の一端側に設けられたフランジ１０ａと外
周面との間に形成されたＲ周面１０ｒに沿って滑走す
る。また、マイクロ波遮蔽板９と上記ケース８のフラン
ジ８ａとの間は摺動可能な材料を用いたマイクロ波遮蔽
材２１により遮蔽されている。即ち、フランジ８ａの表
面には、マイクロ波遮蔽筐体９の円形孔９ｓの周囲内面
側に対応するようにリング状の金属製のマイクロ波遮蔽
材２１が取付けられており、このマイクロ波遮蔽材２１
が上記円形孔９ｓの周囲内面側を摺動する。従って、容
器１は、ガイドローラ１３ｄにより、図１に示すように
斜面部９ｆに対して直角に延長する状態、即ち、水平面
に対してその軸中心が傾斜した状態に支持され、かつ、
ガイドローラ１３ａ〜１３ｄにより回転自在に支持され
ている。

【００１２】上記容器１の傾斜角度は、被溶融物５が溶
融状態になった物が高融点容器６の下端開口部１ａから
タンク２２にスムーズに落下し、かつ、焼却灰などの被
溶融物５が粉の状態でボロボロと落下しないような条件
を満たす傾斜角度に設定する。尚、マイクロ波を照射し
始めると、被溶融物においてマイクロ波が当たる部分は
全表面が短時間で溶融してしまうので、こうなると、そ
の奥にある粉状の被溶融物５はボロボロと落ちることは
無くなるため、溶融状態物をスムーズに落下させること
を優先して、容器１の軸中心が水平面に対して４５°〜
６０°ぐらいで傾斜するような状態に容器１を設置する
のが適当かと思われるが、上記条件を満たすのであれば
４５°〜６０°の範囲以外であってもかまわない。ただ
し、極端に緩やかな傾斜角度だと、被溶融物５が溶融状
態になった物がスムーズに落下しにくく、また、極端に
急な傾斜角度だと、焼却灰などの被溶融物５が粉の状態
でボロボロと落下してしまうと考えられるので、好まし
くない。

【００１３】容器１はモータ１２による回転駆動力で回
転する。つまり、モータ１２の回転駆動力が歯車１２ａ
を介して歯車１１に伝達され、これにより、容器１がガ
イドローラ１３ａ〜１３ｄでガイドされながら回転す
る。よって、容器１の高融点容器６の下端開口部１ａを
介してこの下端開口部１ａ側付近にある被溶融物５の表
面全体にマイクロ波を照射できるようになり、また、溶
融物の落下を促進させることができる。尚、この時の回
転速度は１秒に１回転以下の低速がよい。なぜならば、
溶融物は溶融することにより流動性を持つようになる
が、粘度は依然大きく、流れ出すまでに時間がかかるた
めである。

【００１４】上記赤外線閉じ込め部品４は、高融点容器
６の下端開口部１ａ付近にある被溶融物５から放射され
る赤外線の発散を防止し、できるだけ多くの赤外線を反
射板２に導いて、再び被溶融物５の方に戻すことにより
加熱効率を向上する第１の目的と、溶融物をタンク２２
に落下させるために高融点容器６と反射板２との間に隙
間を設けるための第２の目的のために取り付けられてい
る。赤外線閉じ込め部品４は、例えばステンレスにより
形成された円筒の一端側の一部を切欠いたものを用い、
この切欠部４ａを、図１に示すように、高融点容器６の
下端開口部１ａの下方側に対応するよう位置させること
で上記隙間が設けられることになる。尚、赤外線閉じ込
め部品４は、その軸中心が容器１の軸中心と一致するよ
うに、高融点容器６の下端開口部１ａと反射板２との間
に設置される。従って、上記切欠部４ａにより、赤外線
閉じ込め部品４の一端側を高融点容器６の下端開口部１
ａに近接して配置できるようになって上記第１の目的を
達成できるとともに、高融点容器６の下端開口部１ａの
下方側と反射板２との間に大きな隙間が設けられること
になって上記第２の目的を達成できる。

【００１５】上記反射板２は、例えばアルミニウムやス
テンレスより成り、図３のように、表面にＶ字型の溝２
ａが形成されている。このＶ字型の溝２ａのピッチＰは
マイクロ波の波長に対しては十分小さいが、赤外線の波
長に対しては十分大きくしてある。例えば、２８ＧＨｚ
のマイクロ波の波長は約１０ｍｍであるので、ピッチＰ
を１〜２ｍｍ程度にしておけばよい。このようにしてお
けば、マイクロ波に対しては反射板２は単に平面ミラー
として働くので、マイクロ波は矢印２４ａから２４ｂの
方向に進む。一方、被溶融物５から放射される赤外線に
対しては、Ｖ字型の溝２ａの１段１段がミラーとして働
くので、赤外線は２６の破線の矢印のように反射されて
戻って行く。その結果、被溶融物５からの赤外線による
熱の逃げを抑え、加熱効率を向上させることができる。
また、この反射板２は表面に付着物があると十分な効果
が得られなくなるので、コンプレッサなどによりパイプ
２０を介して表面に空気を勢いよく吹き付け、表面に付
着しようとする物を吹き飛ばすようにする。また、反射
板２は赤外線を受けて高温になるので、パイプ３を介し
て供給される冷却水で冷却するようにしている。パイプ
３は反射板２内に延長してジグザグ状に配置され、冷却
水を反射板のすみずみまで循環できるようにしている。

【００１６】上記マイクロ波放射装置２７Ａとしてのジ
ャイロトロンは図１，図２に示すように、マイクロ波遮
蔽筐体９の側面に配置され、別の支持装置で支持されて
いる。尚、このジャイロトロンの一般的な構成は図４に
示すとおりである。即ち、電子銃２７ａから放射される
電子ビームは、電磁石あるいは永久磁石で構成される磁
場発生装置２７ｂによって供給される軸方向磁界に巻く
付きように旋回運動をしながらキャビティ２７ｃに入射
する。キャビティ２７ｃでは、電子ビームと電磁波(マ
イクロ波)とが相互作用を行う事により、電磁波が励振
される。相互作用後の電子ビームはコレクタ２７ｄで回
収され、発生した電磁波は出力窓２７ｅを通過して外部
へ放出される。即ち、アンテナ５を介してマイクロ波集
束ミラー２９Ａに放射される。

【００１７】次に動作について説明する被溶融物５は、
最初にシャッター１４が閉じた状態でタンク１７から導
入され、ピストン１６により容器１５内で押し固められ
る。その後、シャッター１４を開いて、ピストン１６で
被溶融物５を容器１の中に押し込む。押し固める目的
は、押し固めることによって被溶融物５の密度を大きく
し、マイクロ波の吸収効率を高めることと、容器１を斜
めに設置しても被溶融物５が落下することなく、表面か
らマイクロ波の照射を受けて溶融して行くようにするた
めである。

【００１８】そして、ジャイロトロンを駆動して発生さ
せたマイクロ波はアンテナ２５によって集束ミラーに照
射され、マイクロ波ビームの中心が矢印２４ａおよび赤
外線閉じ込め部品４を介して矢印２４ｂに沿うように進
み、回転する容器１の高融点容器６の下端開口部１ａ付
近に位置する被溶融物５に照射され、この被溶融物５を
加熱する。被溶融物５は１４００℃程度に加熱され、溶
融して流動性を帯びて流れ出し、タンク２２に落下す
る。溶融物はこのように高温になるので、それを納める
部材は高融点の材料で製作された物である必要があるた
め、１４００℃以上の融点をもつ高融点材料で形成され
た高融点容器６を用いている。ただ、このように高温に
なるのは一部分であるので、それ程高温にならない部分
は高価な高融点材料を用いた部品である必要はなく、安
価で加工の容易なステンレスなどの金属でよい。高融点
容器６と金属容器１０を接合して容器１を構成している
のはこの理由による。

【００１９】尚、溶融時には被溶融物５からガスが発生
し、マイクロ波により点火される。この現象が起こる
と、炎はマイクロ波の反射体となり、加熱効率が低下し
たり、マイクロ波放射装置２７Ａの動作を不安定にする
原因となるため、パイプ１９に排気ポンプを繋げ、発生
ガスを排出するようにしている。

【００２０】実施の形態１のマイクロ波溶融装置によれ
ば、斜め下向きに開口部１ａを持った容器１に納められ
る被溶融物５に対してマイクロ波を斜め下から照射する
ようにし、溶融した部分は、マイクロ波の照射を受けな
いように上記開口部１ａから次々と落下させて除去され
るように構成したので、溶融した部分を次々と落下させ
て未溶融部分にマイクロ波を効率よく照射できて単位時
間内の被溶融物の処理量を増やせるという効果が得られ
る。また、容器１を回転させることにより、より確実に
上記効果を達成できる。また、被溶融物５に含まれるダ
イオキシンや重金属などの有害物質が溶出しないように
して無害化し、安全に廃棄あるいは再利用できるように
なる。さらに、マイクロ波に対しては単に平面ミラーと
して、被溶融物５から放射される赤外線に対しては１段
１段がミラーとして機能するようなＶ字溝を表面に形成
して成る反射板２を備えたので、被溶融物５を効率よく
加熱することができ、実用的なマイクロ波溶融装置を提
供することができる。また、赤外線閉じ込め部品４を備
えているので、被溶融物５を効率よく加熱することがで
き、また、切欠部４ａを形成した赤外線閉じ込め部品４
を用いているので、赤外線閉じ込め部品９の一端側を高
融点容器６の下端開口部１ａに近接して配置できるよう
になるので、より加熱効率を向上できるとともに、高融
点容器６の下端開口部１ａの下方側と反射板２との間に
大きな隙間が設けられることになって溶融物をタンク２
２に確実に落下させることができる。

【００２１】実施の形態２．実施の形態１では、マイク
ロ波放射装置２７Ａとして用いるジャイロトロンは、そ
の管軸が図１の紙面に垂直となるよう配置したが、図５
に示すように、ジャイロトロンの管軸が容器１の軸中心
と略平行となるようにジャイロトロンを配置する。この
ように配置すれば実施の形態１で述べた効果の他に、図
５の奥行き方向の装置寸法が小さくなり、設置場所を小
さくすることが可能となる。尚、本実施の形態２の場
合、ジャイロトロンの管軸が容器１の軸と略平行となる
ようにマイクロ波放射装置２７Ａとしてのジャイロトロ
ンを配置するために、支持体１３としては、図２のよう
な円筒状のものでなく、例えば角筒状のものを用い、平
面となる上面にジャイロトロンを配置する方が、ジャイ
ロトロンを安定に配置するためには好ましい。

【００２２】実施の形態３．また、図６のようにしても
よい。図６は、例えば図１を左側から見た図に相当す
る。ここでは、ジャイロトロンを床面Ｆに設置するよう
にする。即ち、この場合、ジャイロトロンの管軸が鉛直
方向（即ち、水平面に対して直角方向）を向くように設
置するが、曲がった導波管２８を用いてマイクロ波をマ
イクロ波遮蔽筐体９内に導くようにする。この場合、ジ
ャイロトロンを床面Ｆなどに設置することができ、高所
に設置する必要がなくなる。マイクロ波放射装置２７Ａ
として用いる一般的なジャイロトロンは大きな重量を持
っており、このようにすることにより、実施の形態１で
述べた効果の他に、設置作業が簡単になると同時に、安
全である。

【００２３】実施の形態４．本実施の形態４では、図７
に示すように、マイクロ波用ホーン２９を取り付けた赤
外線閉じ込め部品４Ａを用い、被溶融物５から放射され
る赤外線をできるだけ閉じ込めることができる構造と
し、また、ホーン２９を通って出てきた赤外線は反射板
２で反射させ、再び被溶融物５の方へ戻って行くように
している。即ち、ある程度広がりのあるマイクロ波ビー
ムが、ホーン２９の狭い開口２９ａを通過するようにし
て、被溶融物５に照射するマイクロ波ビームを絞り込む
ためと、赤外線の逃げを少なくするために、マイクロ波
ビーム入射側に狭い開口２９ａを持つホーン２９を取付
けて赤外線閉じ込め部品４Ａを構成するようにした。こ
のようなホーン２９を有する赤外線閉じ込め部品４Ａを
用いれば、マイクロ波ビームを絞り込むことができると
ともに、容器１側からマイクロ波の入射側を見たとき
の、赤外線閉じ込め部品の開口部面積を小さくすること
ができ、それだけ赤外線の逃げを少なくできる。また、
本実施の形態４では、パイプ２０による空気の吹き付け
角度を設定し、ホーンから出てくるガスを押し戻すよう
にしている。即ち、空気の吹き付け角度が、マイクロ波
の入射方向２４ａとほぼ同角度となるように、パイプ２
０が配置されている。尚、実施の形態１でも説明したよ
うに、溶融時に被溶融物５から発生するガスはマイクロ
波により点火され、その結果生成される炎はマイクロ波
の反射体となり、場合によっては、炎はマイクロ波の経
路２４ａ，２４ｂを逆行し、マイクロ波放射装置２７Ａ
の動作を不安定にする。よって、図７のようにしておけ
ば、発生ガスがマイクロ波放射装置２７Ａの方へ拡散し
て行くことを防止でき、マイクロ波放射装置２７Ａの動
作を安定化できる。ただ、パイプ２０から吹き付けられ
た空気は赤外線閉じ込め部品４を通って被溶融物５の方
へ進むが、被溶融物５まで達してしまうと被溶融物５を
空冷する事になり、不利である。そこで、本実施の形態
４では、赤外線閉じ込め部品４に排気スリット３０を設
け、この排気スリット３０にパイプ１９を取り付けて排
気するようにしたので、パイプ２０から吹き付けられた
空気は被溶融物５を空冷することなく排気される。この
ようにすることにより、実施の形態１で述べた効果の他
に、赤外線放射による熱損失を小さくし、マイクロ波放
射装置２７Ａの動作を安定化し、また、被溶融物５が空
冷されることを防ぐことができるので、熱効率が良く、
信頼性が高く、使いやすいマイクロ波溶融装置を提供す
ることができる。

【００２４】尚、上記各実施の形態においては、円筒状
の容器１や赤外線閉じ込め部品４，４Ａを用いたが、角
筒状など筒状のものを用いればよい。また、上記各実施
の形態においては、斜面部９ｆを有するマイクロ波遮蔽
筐体９に対して筒状の容器１そのものを傾斜させて設置
するようにしたが、必ずしも斜面部９ｆを有するマイク
ロ波遮蔽筐体９を用いる必要はないし、また、マイクロ
波が照射される側の下部にだけ、斜め下向きに開口部を
有する容器を用いてもよい。例えば、金属容器の部分は
垂直あるいは水平に延長していて、高融点容器だけが斜
め下向きのような容器を用い、この高融点容器だけを独
立して回転させるようにしてもよい。また、図１に示す
ような支持体１３を用いずとも、少なくとも容器１の開
口部に近い部分を回転させることができるように支持さ
れていればよい。また、容器を回転させないようにして
もよい。また、反射板や赤外線閉じ込め部品を用いず
に、マイクロ波をマイクロ波集束ミラーを介して容器の
開口部内に照射するようにしてもよい。従って、少なく
とも、斜め下向きに開口部を有する容器をそのまま支持
し、この容器に納められる被溶融物に斜め下からマイク
ロ波を照射して、上記開口部付近の被溶融物を加熱し、
溶融した部分が自然に落下するようにした構成であれば
よい。また、上記各実施の形態において、排気ポンプの
排気側をパイプ２０に繋いで排気を循環させるようにし
て反射板２の表面に吹き付けるようにすれば、排気を効
率的に利用でき、コンプレッサなどが必要なくなるので
設備コストを削減できる。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、斜め下向きに開口部を
有する容器に納められる被溶融物に、斜め下から上記開
口部を介してマイクロ波を照射するようにしたので、装
置の処理能力を向上でき、効率の良いマイクロ波溶融装
置が得られる。また、少なくとも上記開口部側の部分が
筒状に形成されたものを用い、この筒状部分の軸中心が
水平面に対して４５°〜６０°の角度で傾斜する状態に
容器を支持するようにすることで、上記効果が良好に得
られる。また、上記容器の軸中心を回転中心として回転
させることにより、溶融した部分は、より効果的に、マ
イクロ波の照射を受けないように次々と除去されるよう
になって、上記効果をさらに高めることができる。ま
た、反射板を備えたので、被溶融物からの赤外線による
熱の逃げを防ぐことができ、加熱効率を向上させること
ができる。また、赤外線閉じ込め手段を備えたので、加
熱効率を向上させることができ、また、上記赤外線閉じ
込め手段は、一端側が上記容器の開口部に近接するよう
に配置され、かつ、上記開口部の下方側に対応する部分
には切欠部が形成されているものを用いたので、溶融物
の落下を邪魔するものが無くなり、赤外線閉じ込め手段
を用いた場合でも溶融物を確実に落下させることができ
る。また、上記赤外線閉じ込め手段は、上記反射板側で
ある他端側に、マイクロ波が進入してくる側の開口の面
積を該赤外線閉じ込め手段の断面積より小さくし、かつ
マイクロ波をスムーズに上記開口から入射させるための
手段、例えば、ホーンを備えるものとしたので、さらに
加熱効率を上げることができる。また、排気手段を備え
たので、マイクロ波放射装置の動作の安定を担保でき、
加熱効率を上げることができる。また、反射板の表面に
空気を吹き付けるようにしたので、反射板の機能を良好
に維持できる。また、上記マイクロ波の放射方向と同方
向から上記反射板の表面に気体を吹き付ける気体吹き付
け手段を備え、気体が被溶融物の方向に逆行する恐れが
ある場合に、赤外線閉じ込め部品に排気用のスリットを
設けて排気するようにしたので、マイクロ波放射装置の
動作の安定を担保でき、加熱効率を上げることができ
る。また、上記容器に溶融物を入れる前に被溶融物を押
し固めるようにしたので、被溶融物が落下しにくくな
り、また、被溶融物の密度が大きくなるので、被溶融物
のマイクロ波の吸収効率を高めることができる。また、
上記マイクロ波放射装置としてのジャイロトロンの管軸
が被溶融物を納める容器の軸と略平行になるようにジャ
イロトロンを配置すれば、設置場所を小さくする事がで
き、また、その管軸が水平面に対して略直角になるよう
に配置すれば、設置作業を簡単、かつ、安全にできるよ
うになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１のマイクロ波溶融装置の主要部
を示す図である。

【図２】実施の形態１のマイクロ波溶融装置の概観斜
視図である。

【図３】反射板の構造を説明するための図である。

【図４】本発明のマイクロ波溶融装置に使用するジャ
イロトロンの一般的な構造を示す図である。

【図５】実施の形態２のマイクロ波溶融装置の主要部
を示す図である。

【図６】実施の形態３のマイクロ波溶融装置を説明す
る図である。

【図７】実施の形態４のマイクロ波溶融装置を説明す
る図である。

【図８】従来のマイクロ波溶融装置の一例を示す図で
ある。

【符号の説明】

１容器、１ａ容器の開口部、２反射板、４赤外
線閉じ込め部品、５被溶融物、６高融点容器、９マ
イクロ波遮蔽筐体、１０金属容器、１２モータ、１
９，２０パイプ，２７，２７Ａマイクロ波放射装置
(ジャイロトロン)、２９マイクロ波用ホーン、３０
排気スリット。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者前田進東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内Ｆターム(参考） 3K061 AA23 AB03 AC03 BA07 CA13 DA01 DA17 DB03 DB20 NB02 NB14 NB27 NB28 3K090 LA04 LA05 NA06 NA09 PA05 4K061 AA02 BA12 DA00 DA05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】マイクロ波放射装置から放射されるマイ
クロ波によって、焼却灰などの被溶融物を溶融させるマ
イクロ波溶融装置において、斜め下向きに開口部を有する容器に納められる上記被溶
融物に、斜め下から上記開口部を介してマイクロ波を照
射するようにしたことを特徴とするマイクロ波溶融装
置。
【請求項２】上記容器は、少なくとも上記開口部側の
部分が１４００℃以上の融点を持った高融点材料で形成
されたものであることを特徴とする請求項１に記載のマ
イクロ波溶融装置。
【請求項３】上記容器として、少なくとも上記開口部
側の部分が筒状に形成されたものを用い、この筒状部分
の軸中心が水平面に対して４５°〜６０°の角度で傾斜
する状態に容器を支持するようにしたことを特徴とする
請求項１または請求項２に記載のマイクロ波溶融装置。
【請求項４】上記容器の少なくとも上記開口部側の筒
状部分を、軸中心を回転中心として回転させる手段を備
えたことを特徴とする請求項３に記載のマイクロ波溶融
装置。
【請求項５】上記回転させる手段は、上記容器の少な
くとも上記開口部側の筒状部分を、時間平均で１秒に１
回転以下の低速で連続あるいは断続的に回転させること
を特徴とする請求項４に記載のマイクロ波溶融装置。
【請求項６】表面に、上記マイクロ波の波長より小さ
く、上記容器の開口部付近にある被溶融物から放射され
る赤外線の波長より長いピッチで断面Ｖ字型の溝が連続
して設けられて成る反射板を備え、この反射板を介して
上記容器の開口部付近の被溶融物にマイクロ波を照射す
るようにしたことを特徴とする請求項１または請求項２
または請求項３または請求項４または請求項５に記載の
マイクロ波溶融装置。
【請求項７】上記容器の開口部と上記反射板との間
に、上記赤外線を反射板に導くとともに、再び被溶融物
の方に戻すための赤外線閉じ込め手段を備えたことを特
徴とする請求項６に記載のマイクロ波溶融装置。
【請求項８】上記赤外線閉じ込め手段は、一端側が上
記容器の開口部に近接するように配置される筒状体より
成り、かつ、上記開口部の下方側に対応する部分には切
欠部が形成されていることを特徴とする請求項７に記載
のマイクロ波溶融装置。
【請求項９】上記赤外線閉じ込め手段は、上記反射板
側である他端側に、マイクロ波が進入してくる側の開口
の面積を該赤外線閉じ込め部品の断面積より小さくし、
かつマイクロ波をスムーズに上記開口から入射させるた
めの手段を備えていることを特徴とする請求項７または
請求項８に記載のマイクロ波溶融装置。
【請求項１０】請求項６または請求項７または請求項
８または請求項９に記載のマイクロ波溶融装置におい
て、上記反射板の表面に気体を吹き付ける気体吹き付け手段
を備えていることを特徴とするマイクロ波溶融装置。
【請求項１１】請求項１または請求項２または請求項
３または請求項４または請求項５または請求項６または
請求項７または請求項８または請求項９または請求項１
０に記載のマイクロ波溶融装置において、上記容器内において溶融物から発生するガスを排出する
ようための排気手段を備えたことを特徴とするマイクロ
波溶融装置。
【請求項１２】請求項７または請求項８または請求項
９に記載のマイクロ波溶融装置において、上記マイクロ波の放射方向と同方向から上記反射板の表
面に気体を吹き付ける気体吹き付け手段を備えていると
ともに、上記赤外線閉じ込め手段に排気用のスリットを
設け、このスリットに排気手段の一部を構成する排気パ
イプを繋いだことを特徴とするマイクロ波溶融装置。
【請求項１３】請求項１または請求項２または請求項
３または請求項４または請求項５または請求項６または
請求項７または請求項８または請求項９または請求項１
０または請求項１１または請求項１２に記載のマイクロ
波溶融装置において、上記容器の上端側には、当該容器に溶融物を入れる前に
当該溶融物を押し固める機構を備えたことを特徴とする
マイクロ波溶融装置。
【請求項１４】請求項１または請求項２または請求項
３または請求項４または請求項５または請求項６または
請求項７または請求項８または請求項９または請求項１
０または請求項１１または請求項１２または請求項１３
に記載のマイクロ波溶融装置において、上記マイクロ波放射装置としてジャイロトロンを用いた
ことを特徴とするマイクロ波溶融装置。
【請求項１５】ジャイロトロンは、その管軸が略水平
になるように配置したことを特徴とする請求項１４に記
載のマイクロ波溶融装置。
【請求項１６】ジャイロトロンは、その管軸が被溶融
物を納める容器の軸と略平行になるように配置したこと
を特徴とする請求項１４に記載のマイクロ波溶融装置。
【請求項１７】ジャイロトロンは、その管軸が水平面
に対して略直角になるように配置したことを特徴とする
請求項１４に記載のマイクロ波溶融装置。