JP2003014214A - 焼却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被加熱対象物を収納して燃焼させる処理容器
に触媒からの排気ガスの廃熱を伝達させる構造を備えた
焼却装置において、廃熱回収量の制御と、処理効率の向
上を図ることを目的とする。 【解決手段】 焼却装置において、処理容器２内の被加
熱対象物Ｏの燃焼時に発生する可燃ガスＧが触媒１２に
送られ浄化され、触媒１２から排気された高温の排気ガ
スＨが冷却手段からの冷却空気と混合されて、処理容器
２に対して排気ガスＨからの廃熱の伝達熱量が調整され
るよう構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃焼処理における
廃熱を回収する循環熱を補助熱源とし、使用済紙オム
ツ、厨芥等の可燃物の燃焼処理を行う焼却装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】図３は特開平１１−２４２９９３号公報
に開示された従来の焼却装置を示す断面図である。図３
に示した焼却装置は、マイクロ波を使用して被加熱対象
物を加熱し、その加熱に伴って発生する可燃ガスを燃焼
処理する装置である。本体１０１は、処理容器１０２を
内部に備えた第１筐体１０３と、その第１筐体１０３の
上部に形成された開口１０４を覆う蓋体である第２筐体
１０５とを有している。第２筐体１０５は、第１筐体１
０３に対して開口１０４を開閉可能に蝶番１０８により
接続されており、図３において２点鎖線の矢印で示す方
向へ回動可能に設けられている。第２筐体１０５は、第
１筐体１０３の開口１０４からのマイクロ波の装置外部
への漏洩を遮断し、第１筐体１０３を密閉する。第２筐
体１０５にはマグネトロン装置１０７が設けられてお
り、このマグネトロン装置１０７には導波管１０６の一
端が接続されている。導波管１０６の他端である開口端
部１０６ａは、処理容器１０２の上部に設けられてい
る。

【０００３】上記のように構成された従来の焼却装置に
おける主加熱手段であるマグネトロン装置１０７からの
マイクロ波Ｍは、導波管１０６を通して開口端部１０６
ａから処理容器１０２内に投入された被加熱対象物Ｏに
照射されるよう構成されている。第１筐体１０３内部に
は、処理容器１０２の第１処理室とその下方に配置され
た第２処理室１１０が設けられている。第１処理室はガ
ス通路管１０９を介して第２処理室１１０と連通してい
る。第１筐体１０３の側面には送風ファン１１１が設け
られており、この送風ファン１１１により外部からの空
気が空気流通路１１９ａ，１１９ｂを通って第１処理室
及び第２処理室１１０に送られるよう構成されている。

【０００４】処理容器１０２内に投入されて、マイクロ
波が照射された被加熱対象物Ｏから発生した可燃ガスＧ
及び水蒸気Ｓは、ガス取入孔１０９ａからガス連通管１
０９に入り、このガス連通管１０９を通って、第２処理
室１１０に開口したガス流出孔１０９ｂから第２処理室
１１０へ送られる。さらに、可燃ガスＧ及び水蒸気Ｓは
触媒加熱ヒータ１１３により加熱されて酸化反応温度に
達している触媒１１２を通過する。

【０００５】このように可燃ガスＧ及び水蒸気Ｓが触媒
１１２を通ることにより、可燃成分の燃焼と脱臭が行わ
れる。触媒を通過した高温の排気ガスＨは、最終的に二
酸化炭素と水分となり、これらの二酸化炭素と水分は排
気通路１１４を通って排気用開口部１１５から外部へ排
出される。処理容器２内の被加熱対象物Ｏは、可燃ガス
Ｇと水蒸気Ｓを放出する過程において炭化され、その炭
化終了後は大量の燃焼用空気が処理容器１０２内の被加
熱対象物Ｏに送られることにより灰化される。排気ガス
Ｈは排気通路１１４を通過する際に処理容器１０２の外
面に沿って流れるため、排気ガスＨの熱は処理容器１０
２内の被加熱対象物Ｏに伝達される。このように、排気
ガスＨの廃熱が被加熱対象物Ｏに伝達されるため、被加
熱対象物Ｏはさらに加熱されて、廃熱回収が行われる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように構成された従来の焼却装置では、可燃ガスの発生
量を抑制する手段が不十分であり、可燃ガスの発生を調
整する手段はなかった。被加熱対象物の加熱が過剰に進
行したときマイクロ波を停止させても、排気ガスからの
廃熱により被加熱対象物が加熱されて、この被加熱対象
物から可燃ガスがさらに大量に発生する場合があった。
このような場合に、大量に発生した可燃ガスを触媒に導
いても、触媒による浄化作用が間に合わず、未燃焼の可
燃ガスや黒煙が排気ガスとして排出されてしまい、環境
保護の点で問題があった。また、従来の焼却装置は、焼
却終了後の装置の冷却のために長い時間を要し、装置が
停止するまでの焼却処理全体の処理時間が長くなるとい
う問題があった。本発明は、触媒通過後の高温の排気ガ
スにより処理容器が過剰に熱っせられることを防止し、
被加熱対象物から発生する可燃ガス量を制御することが
でき、焼却終了後の装置の冷却に要する時間を短縮する
ことができる焼却装置を提供することを目的とするもの
である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る焼却装置は、被加熱対象物を収納し燃
焼させるための処理容器と、前記処理容器の下方に配設
され、前記被加熱対象物から発生した可燃ガスを浄化す
るための触媒と、前記被加熱対象物の燃焼を促進させる
ための燃焼用空気を前記処理容器に供給する空気供給手
段と、前記可燃ガスを前記処理容器から前記触媒に導く
ためのガス通路管と、前記触媒からの排気ガスを前記処
理容器外面に沿って流し、装置外部に排気する排気通路
と、前記触媒の排気側と処理容器外面との間の空間に冷
却用空気を供給する冷却手段とを具備する。このように
構成された焼却装置は、被加熱対象物から発生する可燃
ガス量を抑制することができ、未燃焼の可燃ガスや黒煙
の排出を防止することができる。

【０００８】また、本発明に係る焼却装置は、前記空気
供給手段が前記処理容器に空気を供給する第１の空気流
通路と、前記触媒の吸気側に空気を供給する第２の空気
流通路とを有し、前記冷却手段が前記空気供給手段の空
気流通路と連通する第３の空気流通路を有している。こ
のように構成された焼却装置は、空気供給手段により供
給された空気の一部を冷却風として触媒と処理容器との
間の空間に送り込むことができるため、新たに特別の断
熱構造及び冷却装置を設ける必要がなく簡単な構造で安
全性の高い処理時間の短い装置となる。

【０００９】また、本発明に係る焼却装置は、前記第３
の空気流通路に流れる空気量を調整する流量調整弁をさ
らに具備する。このように構成された焼却装置は、廃熱
を得る処理容器内の被加熱対象物への熱伝達量を制御可
能となる。

【００１０】さらに、本発明に係る焼却装置は、前記触
媒の排気側と処理容器外面との間に形成された空間の温
度を検出する温度検知手段を設け、前記温度検知手段か
らの信号に基づき前記流量調整弁の開閉率を制御するよ
う構成されている。このように構成された焼却装置は、
廃熱を得る処理容器内の被加熱対象物への熱伝達量を最
も処理効率の良い状態に最適化できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る焼却装置の好
適な実施の形態について、添付の図面を参照しつつ説明
する。

【００１２】《第１の実施の形態》図１は本発明の第１
の実施の形態である焼却装置の内部構成を示す断面図で
ある。図１に示すように、第１の実施の形態の焼却装置
は、マイクロ波を使用して被加熱対象物を加熱し、その
加熱に伴って発生する可燃ガスを燃焼処理する装置であ
る。焼却装置の本体１は、処理容器２を内部に備えた第
１筐体３と、その第１筐体３の上部に形成された開口４
を覆う蓋体である第２筐体５とを有している。第２筐体
５は第１筐体３の開口４を開閉可能に構成されており、
第１筐体３と第２筐体５は蝶番８により接続されてい
る。これにより、第１筐体３は第２筐体５に対して、図
１で２点鎖線の矢印で示す方向へ回動可能に設けられて
いる。

【００１３】第２筐体５は、第１筐体３の開口４から装
置外部へのマイクロ波の漏洩を遮断し、第１筐体３を密
閉する。第２筐体５にはマイクロ波を発生させるマグネ
トロン装置７が設けられている。このマグネトロン装置
７には導波管６の一端６ｂが接続されており、導波管６
の他端である開口端部６ａが処理容器２の実質的中央上
部に設けられている。また、第２筐体５には開口４を遮
蔽することができる遮蔽板１７が設けられている。この
遮蔽板１７は、セラミック等のマイクロ波を通す材質に
より形成されており、第１筐体３の開口４が第２筐体５
により閉じられたとき、処理容器２の気密を保つために
設けられている。

【００１４】上記のように構成された第１の実施の形態
の焼却装置における主加熱手段であるマグネトロン装置
７からのマイクロ波Ｍが、導波管６を通して開口端部６
ａから処理容器２内の被加熱対象物Ｏに均一に照射され
る。第１筐体３内部には、処理容器２で構成される第１
処理室２０とその下方に配置された第２処理室１０が配
設されている。第１処理室２０はガス通路管９を介して
第２処理室１０と連通している。第１筐体３の側面には
送風ファン１１が設けられている。送風ファン１１によ
り外部からの空気は、３つに枝分かれした第１の空気流
通路１９ａ、第２の空気流通路１９ｂ、及び第３の空気
流通路１９ｃに送られる。第１の空気流通路１９ａを通
った空気は、第１の処理室２０にその上方から送り込ま
れる。第２の空気流通路１９ｂを通った空気は、第２の
処理室２０にその測方から触媒加熱ヒータ１３を通過し
て送り込まれる。

【００１５】第３の空気流通路１９ｃを通った空気は、
触媒１２の下流側（図１における触媒の上面）と処理容
器２の外面との間の空間に送り込まれる。第３の空気流
通路１９ｃを通った冷たい空気は、触媒１２から排出さ
れた高温ガス、例えば７００℃〜８００℃の温度のガス
と混合されて低い温度、例えば５００℃〜６００℃の冷
却用空気となる。この冷却用空気は、処理容器２の外面
に沿って流れ、処理容器２を冷却する。

【００１６】次に、以上のように構成された第１の実施
の形態の焼却装置の使用方法も含めてその動作を説明す
る。まず、第１筐体３に対して回動可能な第２筐体５を
２点鎖線の矢印で示す方向へ回転させて、第１筐体３の
開口４を開放する。この開口４から第１の処理室２０の
マイクロ波空間である処理容器２の内部に使用済紙オム
ツ、厨芥等の被加熱対象物Ｏを投入する。被加熱対象物
Ｏを投入した後、第２筐体５は第１筐体３の開口４を閉
塞するよう閉じられる。被加熱対象物Ｏが処理容器２内
に収納された状態において、マグネトロン７を起動させ
てマイクロ波Ｍを発生させる。マグネトロン装置７から
のマイクロ波Ｍは、導波管６を通り、遮蔽板１７を通過
してマイクロ波空間となる処理容器２内部を照射し、処
理容器２内の被加熱対象物Ｏを加熱する。

【００１７】このように処理容器２内において被加熱対
象物Ｏを加熱処理することにより、被加熱対象物Ｏから
可燃ガスＧ及び水蒸気Ｓが発生する。処理容器２内にお
いて発生した可燃ガスＧ及び水蒸気Ｓは、ガス取入孔９
ａからガス通路管９を通ってガス流出孔９ｂから排出さ
れて第２処理室１０へ送られる。ガス流出孔９ｂは第２
処理室１０における触媒１２の上流側に配設されてい
る。第２処理室１０へ送られた可燃ガスＧ及び水蒸気Ｓ
は、触媒加熱ヒータ１３により加熱されている触媒１２
を通過する。このとき触媒１２は触媒加熱ヒータ１３に
より酸化反応温度に達している。可燃ガスＧ及び水蒸気
Ｓが触媒１２を通るとき、可燃成分の燃焼と脱臭、即ち
ガスの浄化が行われる。触媒１２を通過した高温の排気
ガスＨは、最終的に二酸化炭素と水分となり、排気通路
１４を通って排気用開口部１５から外部へ排出される。

【００１８】触媒１２から排出された高温の排気ガスＨ
は、送風ファン１１からの冷却用空気と混合され、ある
程度の温度に冷却される。排気ガスＨが処理容器２の側
面に沿って形成された排気通路１４を通り、排気用開口
部１５から装置外部へ排出される。上記のように排気ガ
スＨが排気通路１４を通る過程において、排気ガスＨと
処理容器２との間で熱交換が行われる。第１の実施の形
態の焼却装置において、処理容器２内の被加熱対象物Ｏ
は、可燃ガスＧと水蒸気Ｓを放出する過程で炭化され、
炭化終了後は大量の燃焼用空気を処理容器２内に送るこ
とにより被加熱対象物Ｏが灰化される。第１の実施の形
態においては、送風ファン１１から冷却用空気が触媒１
２と処理容器２との間の空間に送り込まれる構成である
ため、従来の装置のように処理容器２が高温の排気ガス
Ｈにより過剰に熱せられることが防止されている。第１
の実施の形態においては、熱せられた処理容器２が排気
ガスＨにより適度に冷却される構造であるため、排気ガ
スＨから被加熱対象物Ｏへの熱伝達量が抑制され、被加
熱対象物Ｏからの可燃ガスＧの発生量が抑制される。

【００１９】従って、第１の実施の形態においては、触
媒１２の浄化処理能力以下に可燃ガスＧの発生を抑制す
ることができ、発生した可燃ガスＧは触媒１２により確
実に浄化される。この結果、第１の実施の形態の焼却装
置は、触媒１２による浄化処理能力不足により、未燃焼
の可燃ガスや黒煙が排出されるという従来の装置におけ
る問題を解決している。また、第１の実施の形態におい
ては、焼却終了後の装置の冷却に要する時間が従来の装
置に比べて短くなり、安全性の高い装置となる。さら
に、第１の実施の形態の焼却装置によれば、被加熱対象
物Ｏへの熱伝達量を抑制するために処理容器２を特別な
断熱構造に形成する必要がなく、また特別な冷却装置を
あらたに付加する必要がないため、小型で低コストの焼
却装置となる。加えて、第１の実施の形態においては、
排気用開口部１５から排出される排気ガスＨの温度を大
幅に低下させることができ、安全性が高く汎用性のある
焼却装置を得ることができる。

【００２０】《第２の実施の形態》次に、本発明に係る
焼却装置の第２の実施の形態を添付の図面を参照して説
明する。図２は本発明に係る第２の実施の形態である焼
却装置の内部構成を示す断面図である。以下の説明にお
いて、前述の第１の実施の形態の焼却装置における構成
要素と同じ機能、構成を有するものは同じ符号を付しそ
の説明は省略する。第２の実施の形態の焼却装置におい
ては、前述の第１の実施の形態の焼却装置に送風ファン
１１からの冷却用空気の風量を調整する風量調整手段が
設けられている。

【００２１】図２に示すように、第２の実施の形態の焼
却装置は、第１の実施の形態と同様に、マイクロ波を使
用して被加熱対象物を加熱し、その加熱に伴って発生す
る可燃ガスを燃焼処理する装置である。焼却装置の本体
１は、処理容器２を内部に備えた第１筐体３と、その第
１筐体３の上部に形成された開口４を覆う蓋体である第
２筐体５とを有している。第２筐体５にはマイクロ波を
発生させるマグネトロン装置７が設けられている。マグ
ネトロン装置７からのマイクロ波Ｍが導波管６を通して
開口端部６ａから処理容器２内の被加熱対象物Ｏに均一
に照射される。

【００２２】第１筐体３の側面には送風ファン１１が設
けられており、この送風ファン１１により外部からの空
気は３つに枝分かれした第１の空気流通路１９ａ、第２
の空気流通路１９ｂ、及び第３の空気流通路１９ｃに送
られる。第１の空気流通路１９ａを通った空気は第１の
処理室２０に送り込まれ、第２の空気流通路１９ｂを通
った空気は触媒加熱ヒータ１３を通過して第２の処理室
１０へ送り込まれる。第３の空気流通路１９ｃの入り口
には風量調整手段である流量調整用弁２７が設けられて
いる。第３の空気流通路１９ｃを通った冷たい空気は、
触媒１２から排出された高温ガス、例えば７００℃〜８
００℃の温度のガスと混合されて低い温度、例えば５０
０℃〜６００℃の冷却用空気となる。この冷却用空気
は、処理容器２の外面に沿って流れ、処理容器２を冷却
する。

【００２３】第２の実施の形態の焼却装置には触媒１２
の排気側近傍に熱電対などの温度検知手段２１が設けら
れており、燃焼処理時の触媒１２からの排気ガスＨの温
度が検出されている。第２の実施の形態においては、処
理容器２における燃焼制御を行うために、予め設定した
所定温度を基準として流量調整弁２７の開閉制御を行っ
ている。

【００２４】次に、以上のように構成された第２の実施
の形態の焼却装置の動作を説明する。第２の実施の形態
の焼却装置において、処理容器２内の被加熱対象物Ｏを
加熱処理することにより、被加熱対象物Ｏから可燃ガス
Ｇ及び水蒸気Ｓが発生する。処理容器２内において発生
した可燃ガスＧ及び水蒸気Ｓは、ガス通路管９を通って
第２処理室１０へ送られる。第２処理室１０へ送られた
可燃ガスＧ及び水蒸気Ｓは、触媒１２を通過する。可燃
ガスＧ及び水蒸気Ｓが触媒１２を通るとき、可燃成分の
燃焼と脱臭、即ちガスの浄化が行われる。触媒１２を通
過した高温の排気ガスＨは、排気通路１４を通って排気
用開口部１５から外部へ排出される。

【００２５】第２の実施の形態において、触媒１２から
排出された高温の排気ガスＨは温度検知手段２１により
温度管理されており、送風ファン１１からの冷却用空気
の風量は流量調整用弁２７より調整されている。流量調
整用弁２７により風量調整された冷却用空気は、第３の
空気流通路１９ｃを通り、処理容器２と触媒１２との間
の空間で排気ガスＨと混合される。このように混合され
て所望の温度となった排気ガスＨは、処理容器２の側面
に沿って形成された排気通路１４を通り、排気用開口部
１５から外部へ排出される。このように排気ガスＨが排
気通路１４を通る過程において、排気ガスＨが有する熱
量が処理容器２を介して被加熱対象物Ｏに伝達される。
この結果、第２の実施の形態においては、排気ガスＨを
所望の温度に制御し、処理容器２内の被加熱対象物Ｏを
最も処理効率の高い状態に制御することが可能となり、
処理速度の向上を図ることができる。

【００２６】第２の実施の形態においては、送風ファン
１１からの冷却用空気の風量が調整されて、触媒１２と
処理容器２との間の空間に送り込む構成であるため、従
来の装置のように処理容器２が高温の排気ガスＨにより
過剰に熱せられることが防止されている。第２の実施の
形態においては、熱せられた処理容器２が冷却用空気と
排気ガスＨとの混合により適度に冷却される構造である
ため、排気ガスＨから被加熱対象物Ｏへの熱伝達量が抑
制され、被加熱対象物Ｏからの可燃ガスＧの発生量を抑
制することができる。

【００２７】従って、第２の実施の形態においては、可
燃ガスＧの発生を制御して、触媒１２の浄化処理能力以
下に抑制することができるため、発生した可燃ガスＧを
確実に浄化することができると共に、浄化処理能力を効
率高く利用することができる。また、第２の実施の形態
においては、焼却終了後の装置の冷却に要する時間が従
来の装置に比べてさらに短くなり、処理時間の短い効率
の高い装置となる。なお、上記の各実施の形態において
は、主加熱手段としてマイクロ波を発生させるマグネト
ロン装置を用いた例で説明したが、本発明はこのような
構成に限定されるものではなく、本発明は燃焼処理にお
ける廃熱を回収する燃焼方式を用いた焼却装置であれば
適用でき、例えば電気ヒーター、石油等の燃料を主加熱
手段として用いても良い。

【００２８】

【発明の効果】以上、実施の形態について詳細に説明し
たところから明らかなように、本発明は次の効果を有す
る。本発明の焼却装置は、触媒通過後の排気ガスを冷却
する手段を備えることにより、処理容器内の被加熱対象
物への熱伝達量を低下させることができ、その結果処理
中の装置からの未燃焼の可燃ガスや黒煙の排出を防止
し、安全性の高い環境保護に適した焼却装置となる。ま
た、本発明によれば、焼却終了後の装置の冷却時間を短
縮できるため、処理効率の高い焼却装置を得ることがで
きる。

【００２９】また、本発明の焼却装置は、前記冷却手段
として、触媒と処理容器の間の空間と空気供給手段とを
接続する冷却空気通路管を備えることにより、空気供給
手段からの燃焼用空気の一部を冷却用空気として前記触
媒と処理容器の間の空間に送り込むことができるため、
処理容器内の被加熱対象物への熱伝達量を抑制すること
ができる。さらに、本発明によれば、冷却用空気を調節
する手段として、冷却空気通路管に流量調整弁を備える
ことにより、排気ガスから処理容器内の被加熱対象物へ
の熱伝達量を最も処理効率の良い状態に制御することが
可能となり、焼却処理速度の向上を図ることができる安
全性の高い焼却装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１の実施の形態の焼却装置の内
部構成を示す断面図である。

【図２】本発明に係る第２の実施の形態の焼却装置の内
部構成を示す断面図である。

【図３】従来の焼却装置の内部構成を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１ 本体 ２ 処理容器 ９ ガス通路管 ９ａ ガス取入孔 ９ｂ ガス流出孔 １１ 送風ファン １２ 触媒 １４ 排気通路 １５ 排気用開口部 １９ａ 第１の空気流通路 １９ｂ 第２の空気流通路 １９ｃ 第３の空気流通路 ２１ 温度検知手段 ２７ 流量調整弁 Ｏ 被加熱対象物 Ｇ 可燃ガス Ｓ 水蒸気 Ｈ 排気ガス

フロントページの続き (71)出願人 000156938 関西電力株式会社 大阪府大阪市北区中之島３丁目３番22号 (72)発明者 倉井 良昭 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 野村 英司 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 佐々木 数広 愛知県名古屋市緑区大高町字北関山20番地 の１ 中部電力株式会社電気利用技術研究 所内 (72)発明者 中山 哲夫 富山県富山市牛島町15番１号 北陸電力株 式会社内 (72)発明者 佐野 和善 大阪府大阪市北区中之島３丁目３番22号 関西電力株式会社内 Ｆターム(参考） 3K062 AA19 AB01 AC01 AC20 EA03 EA13 EB18 EB25 3K078 BA03 BA22 DA02 DA25 DA32 DA34 3K090 PA00

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被加熱対象物を収納し燃焼させるための
   処理容器と、前記処理容器の下方に配設され、前記被加
   熱対象物から発生した可燃ガスを浄化するための触媒
   と、前記被加熱対象物の燃焼を促進させるための燃焼用
   空気を前記処理容器に供給する空気供給手段と、前記可
   燃ガスを前記処理容器から前記触媒に導くためのガス通
   路管と、前記触媒からの排気ガスを前記処理容器外面に
   沿って流し、装置外部に排気する排気通路と、前記触媒
   の排気側と処理容器外面との間の空間に冷却用空気を供
   給する冷却手段と、を具備することを特徴とする焼却装
   置。
2. 【請求項２】 前記空気供給手段が前記処理容器に空気
   を供給する第１の空気流通路と、前記触媒の吸気側に空
   気を供給する第２の空気流通路とを有し、前記冷却手段
   が前記空気供給手段の空気流通路と連通する第３の空気
   流通路を有する請求項１記載の焼却装置。
3. 【請求項３】 前記第３の空気流通路に流れる空気量を
   調整する流量調整弁をさらに具備する請求項２記載の焼
   却装置。
4. 【請求項４】 前記触媒の排気側と処理容器外面との間
   に形成された空間の温度を検出する温度検知手段を設
   け、前記温度検知手段からの信号に基づき前記流量調整
   弁の開閉率を制御するよう構成された請求項３記載の焼
   却装置。