JP2010261639A - 火葬炉 - Google Patents

Abstract

【課題】 火葬炉に適した炉内の熱量及び燃焼空気の管理を細やかに行なうことが出来る低燃費な火葬炉の提供。
【解決手段】 台車１が出し入れされ遺体の燃焼が行なわれる主燃焼室２に、バーナ３と、主燃焼室２における台車１の表裏空間相互の気密を確保する密封手段と、主燃焼室２における台車１の表空間に補助空気を取り入れる補助空気供給口４を備える火葬炉。
【選択図】 図１

Description

本発明は、火葬炉に関し、主に、エネルギー削減を目的とした炉内の燃焼管理に関する。

火葬炉は、燃焼の容易な物と困難なものが炉内の広域に亘って存在し、燃焼物は、工業炉のそれとは異なり、流動することはなく、原則として定位置に静止して燃焼する。
そのため、単一のバーナで遺体を完全燃焼させるには、既に燃焼が完了した位置へも高出力で火炎放射を継続することが余儀なくされ、大量の燃料が無駄に消費されていた（例えば、下記特許文献１参照）。

そこで、棺の長手方向に沿って複数のバーナを配設し、各バーナの定格を落とし、且つ単一のバーナが担当する領域を狭めることにより、火葬炉内の熱量管理を領域別に行なえる構成を採る手法が案出された（例えば、下記特許文献２参照）。
更に、バーナの燃焼空気の他に、遺体や副葬品等が燃焼する為に炉内への補助空気の供給を管理する手法（例えば、下記特許文献３乃至特許文献５参照）が案出されている。

登録実用新案公報第３０８３９１３号 特開２００２−１０６８１４号公報 特開昭６４−６６１０号公報 登録実用新案公報第３００１２１６号 特開２００７−５１８６０号公報 特開２００６−１４５１００号公報

しかし、火葬炉は、炉内の熱量バランスを重視する工業炉とは異なり、バーナの向きに燃焼すべき物が存在しなくなった際に、稼動を継続すべき要請は少ない。よって、燃焼すべき物が存在しない領域の燃焼を担当するバーナは停止させるのが燃料消費の効率上好ましいと言える。

一方、燃焼すべき物がいぜんとして存在する領域にあっては、バーナを適当に稼動させ、且つその物自体が燃焼するに要する補助空気の供給も不可欠である。それでも、補助空気をいたずらに炉内へ供給することは炉内温度の低下を引き起こす要因となるので、補助空気の給排については十分な管理が必要である。

従来の火葬炉は、汚汁の漏洩防止の為に炉の床を封じることはあっても（例えば、上記特許文献６参照）、一般的には台車の表空間の気密は不完全であった。加えて、台車の車軸の焼き付きを防ぐため、冷却用の孔が炉壁に開けられていることが多く、この孔を経て流入する空気が台車と炉壁との隙間を流通し、炉内温度を下げることなく目的領域に対して的確に熱量を与え、且つ燃焼空気を与えることはできない構造であった。

本発明は、上記実情に鑑みて成されたものであって、火葬に最適なバーナの熱量及び補助空気の管理を細やかに行なうことが出来る低燃費な火葬炉の提供を目的とする。

上記課題を解決する為になされた本発明による火葬炉は、台車が出し入れされ遺体の燃焼が行なわれる主燃焼室に、バーナと、主燃焼室における台車の表裏空間相互の気密を確保する密封手段と、主燃焼室における台車の表空間に補助空気を取り入れる補助空気供給口を備えることを特徴とする。

主燃焼室の側面に、台車の表空間における担当領域が定められたバーナを複数備える構造や、主燃焼室の側面に、台車の表空間における担当領域が定められた補助空気供給口を複数備える構造を採ることができる。

密封手段は、主燃焼室における台車の表裏空間相互の気密を確保する際に、主燃焼室の前壁において昇降する耐火扉の下端を台車の後部に柔軟性がある耐火シール材を介して圧接させ、主燃焼室の後壁に台車の先端を柔軟性がある耐火シール材を介して圧接させ、主燃焼室の側壁と台車との隙間を柔軟性がある耐火シール材を被覆材とする封鎖パッドを隙間の全長に亘って圧接させる構造であっても良い。

台車が出し入れされ遺体の燃焼が行なわれる主燃焼室に、バーナと、主燃焼室における台車の表裏空間相互の気密を確保する密封手段と、主燃焼室における台車の表空間に補助空気を取り入れる補助空気供給口を備えることによって、台車の表裏空間の空気の流通ができない様に保たれた状態で、台車の表空間に必要最小限の燃焼空気を補助空気として、一定の管理の下で取り入れることができ、いたずらに炉内へ補助空気を供給することによる台車の表空間の温度低下を防止することができる。

主燃焼室の側面に、台車の表空間における担当領域が定められたバーナを複数備える構造を採ることによって、燃焼が完了した領域を担当するバーナの稼動を終了することができる一方、燃焼すべき物がいぜんとして存在する領域にあってはバーナを適当に稼動させることができる。
その際、密封手段の存在によって、バーナの稼動領域において燃焼するに要する燃焼空気を必要量のみ供給することができ、稼動するバーナの熱量とも相俟って、台車の表空間の温度低下を防止することができる。

主燃焼室の側面に、台車の表空間における担当領域が定められた補助空気供給口を複数備える構造を採ることによって、燃焼が完了した領域を担当する補助空気の供給を停止することができる一方、燃焼すべき物がいぜんとして存在する領域にあっては補助空気を適量供給することができる。
その際、密封手段の存在によって、バーナの稼動領域において燃焼するに要する補助空気を必要量のみ必要な領域に供給することができ、稼動するバーナの熱量とも相俟って、台車の表空間の温度低下を防止することができる。

本発明による火葬炉の一例を示す縦断面図、及び主燃焼炉へ導入する過程の台車の一例を示す縦断面図である。 本発明による火葬炉の主燃焼炉において台車の側方に生じる隙間を封じる封鎖パッドの動作の一例を示す側面図である。 本発明による火葬炉の主燃焼炉において台車の側方に生じる隙間を封じる封鎖パッドの動作の一例を示す横断面図である。 本発明による火葬炉の一例を示す水平断面図である。 本発明による火葬炉のバーナ出力の制御態様の一例を示す説明図である。 本発明による火葬炉の補助空気の供給制御態様の一例を示す説明図である。

以下、本発明による火葬炉の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１乃至図４に記載の火葬炉は、耐火煉瓦やセラミック等（以下、耐火素材と記す。）を内壁とする主燃焼室２及び再燃焼室１１を備えたものである。

主燃焼室２は、前壁５、天壁１２、側壁９、後壁８、及び床２７よりなり、その内部空間は、主燃焼室２に入れた台車１の表裏に、前壁５及び後壁８を共有した火葬空間２ａと軌道空間２ｂに分かれる。火葬空間２ａと軌道空間２ｂとを隔てる台車１の前方、側方、及び後方に生じる隙間Ａ，Ｂ，Ｃは、主燃焼室２の後壁８に設けたストッパ１３、台車１の側方に圧着する封鎖パッド１０、及び台車１の後部に設けた封鎖ポケット１４を用いた密封手段によって封じる。

前壁５は、台車１が出入りするための開口部とそれを封じる耐火扉６を備える。
耐火扉６は、耐火素材からなり、主燃焼室２の開口部を封じ得る大きさ及び形態に成形されている。耐火扉６は、開口部の側部に併設されたガイドに沿って昇降し、台車１が主燃焼室２内に存在する際には、耐火扉６の下端が台車１の後端部の封鎖ポケット１４に収まって停止し、台車１が主燃焼室２内に存在しない場合には、当該台車１が存在すべき空間に隙間を残して耐火扉６は停止する。

天壁１２は、全幅に亘るアーチ状の内面を有し、長手方向の中間部が高く、前壁５の近傍及び後壁８の近傍が低い構造となっている。後壁８の近傍には、上段の再燃焼室１１に通じる煙路１５への入口を備える。

側壁９は、台車１の表面より上位に、台車１の出入りの際に干渉しない程度のクリアランスを保って天壁１２の左右側縁から垂れ下がる形で対照的に設けられている。下端面は、封鎖パッド１０の良好な定着を図るべく全長に亘って略平坦に成形され、その外縁部は外装フレーム２５で支持される。

後壁８は、台車１の先端がその全幅に亘って密着するストッパ１３を備える。

ストッパ１３は、後壁８の台車１の先端が当接する位置に埋め込まれた耐火ブロックである。台車１の先端に当接するストッパ１３の表面は、厚手のセラミッククロスなど柔軟性がある耐火性のシール材７を被覆材とする。台車１を主燃焼室２へ導入し、台車１の先端を後壁８のストッパ１３に圧着させれば、台車１の前方に生じる隙間Ａが封じられる

床２７は、棺を載せる台車１を、所定軌道に沿って走行させる為のレール１６を備える。
レール１６は、耐火扉６で封じられる前壁５の開口部から後壁８に向けて直線的に敷設された平行レールである。

台車１は、耐火素材からなる棺載台１ａと、棺載台１ａを支えるフレーム１ｂと、レール１６を走行する車輪１ｃを備え、フレーム１ｂの後端部に耐火扉６の下端が嵌まる封鎖ポケット１４を備える。封鎖ポケット１４には、セラミッククロス等の柔軟耐熱素材からなる耐火シール材７が充填され、耐火扉６の下端部が封鎖ポケット１４に嵌まることによって、台車１の後方に生じる隙間Ｃが封じられる。
棺載台１ａの側面は、封鎖パッド１０の良好な定着を図るべく略平坦な面とする。

火葬空間２ａは、前壁５、天壁１２、側壁９、後壁８、及び台車１の棺載台１ａに囲まれて構成され、側壁８は、バーナ３と、補助空気を取り入れる補助空気供給口４を備える。
軌道空間２ｂは、前壁５、台車１のフレーム１ｂ、外装フレーム２５、後壁８、及び床２７に囲まれて構成され、台車１の側方に生じた隙間Ｂを封じる封鎖パッド１０及びその駆動手段１７を備える。

封鎖パッド１０は、台車１の全長と略等しい棒状の耐火材１０ａと、耐火材１０ａを油圧シリンダ等のアクチュエータ１８に連結する支持フレーム１０ｂと、耐火材１０ａの表面を全長に亘って被覆する耐火シール材７とで構成される。

駆動手段１７は、前記アクチュエータ１８と、アクチュエータ１８に油圧等の動力源を供給する駆動装置（図示省略）と、駆動装置を制御する制御装置（図示省略）とからなる。当該例では、四基の油圧シリンダで、封鎖パッド１０を台車１と側壁９との隙間Ｂに向かって進退させる。

即ち、台車１が主燃焼炉２に導入されると、四基のシリンダが伸びて、封鎖パッド１０を、台車１の棺載台１ａの側面及び側壁９の下面の双方に圧着させる（図３（Ｂ）参照）。これを以って、台車１の側方に生じる隙間Ｂを封じることができ、その後、燃焼及び冷却が終了した後、四基のシリンダを縮め（図３（Ａ）参照）台車１をフリーにすれば、台車を主燃焼炉２から取り出すことができる。

バーナ３は、図４に示す様に、火葬空間２ａにおける左右両側の側壁９に各々三基ずつ千鳥状の配置で備える。
各バーナ３は、台車１の長手方向の全領域について、その燃焼範囲を分担する様に各々相対する側壁９に面する様に配置されている。各々の能力は、隣接するバーナ３の火力が相互に重複することによって、火葬空間２ａの台車１の全長に亘る領域において火葬に必要な火力がムラ無く行き渡るように設定する（図５参照）。

尚、図１に示す様に、後壁８に前壁５に面するバーナ１９を併設しても良いし、天壁１２に、台車１に面するバーナを併設しても良い。また、側壁９、後壁８、又は天壁１２に設けたバーナについて、向きの変更や揺動を可能とする首振り機構を付設してもよい。
首振り機構を付設する際には、側壁９におけるバーナ３の周囲に、バーナ３の揺動範囲を確保するための窓孔２３を設ける。各窓孔２３において、バーナ３の胴部と側壁９との隙間は、且つバーナ３の揺動を許容する気密カバー２４で覆う。

補助空気供給口４は、火葬空間２ａにおける両側壁９，９に各々三個ずつ千鳥状の配置で備え、各々が、対向する側壁９に配置されたバーナ３と向き合う配置とする。

再燃焼室１１は、主燃焼室２の天壁１２の上に配置され、再燃焼室１１の後方に配設された煙路１５を介して主燃焼室２と連通すると共に、再燃焼室１１の前部に、その下位から火葬炉の外部と通じる排気路２０を備える。尚、図に示す例では、主燃焼室２の後方から再燃焼室１１に連通させる煙路１５が設けられているが、主燃焼室２の前方から再燃焼室１１に連通させるなど、設計変更は適宜可能である。

また、再燃焼室１１は、後壁８に、再燃焼バーナ２１を前壁５に向けて備え、排気路２０に、排気の残留酸素量を検出する燃焼センサ２２を備える。当該燃焼センサ２２を用いて、火葬空間２ａの燃焼管理を行なう場合には、煙路１５に燃焼センサ２２を配置しても良い。

火葬空間２ａにおける燃焼制御は、第一の手法として、例えば、火葬過程における燃焼分布の実績に基づき、火葬開始からの時間経過に応じて補助空気を各補助空気供給口４へ送る補助空気管理手段と、火葬開始からの時間経過に応じて各バーナ３の出力を増減する熱量管理手段とで行うことができる。

その他、排気の残留酸素を検出する燃焼センサ２２、又は火葬空間２ａに設けた温度センサ２６と、燃焼センサ２２又は温度センサ２６の出力に応じて補助空気を各補助空気供給口４へ送る補助空気管理手段と、燃焼センサ２２又は温度センサ２６の出力に応じて各バーナ３の出力を増減する熱量管理手段とで行うこともでき、更に、前記第一の手法と併用することもできる。

上記構成によれば、火葬開始からの経過時間に対する熱量分布の実績又は、燃焼センサ２２若しくは温度センサ２６が検出する残留酸素量に対する燃焼分布の実績に基づき、火葬空間２ａにおける前部、中央部、及び後部のそれぞれについて熱量管理手段によりバーナ３の出力を相違させる手法を採ることができる（例えば、図５参照。）。

制御の態様は、通常、胴部、頭部、脚部の順で稼動時間を長く設定することとなり、殊に、遺体の脚部が存在する前壁５に近いバーナ３については、稼動を停止させても良い場合がある。

仮に、火葬空間２ａにおいて、バーナ３のいずれかの稼動を停止させた後に、バーナ３の稼動時と同量の補助空気を継続して導入すれば、燃焼させるべき物が無いにも関らず、比較的低温の雰囲気によって炉内温度の低下を招来することとなり、好ましくない。

補助空気管理手段は、基本的に、可変式の流量調節弁等を用い、火葬開始からの経過時間に対する熱量分布の実績に基いて、補助空気の導入を抑えるべき時期、又は燃焼センサ２２が検出した残留酸素量が上昇した場合、若しくは火葬空間２ａの温度が低下した場合には、補助空気の導入量を絞り、火葬開始からの経過時間に対する熱量分布の実績に基いて、補助空気の導入を増加すべき場合、又は燃焼センサ２２が検出した残留酸素量が低下した場合、若しくは火葬空間２ａの温度が上昇した場合には、補助空気の導入量を増やす制御を行い、火葬空間２ａ内の温度の低下を抑制しつつ好適な燃焼を維持する。

また、当該例の様に複数の補助空気供給口４を備え、装備するバーナ３が担当する領域について各々補助空気供給口４を配置する例においては、原則として、熱量管理手段により制御された各バーナ３の出力の変化に応じて、出力が絞られたバーナ３が担当する領域の補助空気供給口４における補助空気の供給を減少させ、出力が高く維持されたバーナ３が担当する領域の補助空気供給口４からの導入を維持・促進する制御を行うことができる（例えば、図６参照。）。

一方、仮に、補助空気供給口４を単一とする場合には、火葬空間２ａの前壁５の近傍に、火葬空間２ａの全域の酸素濃度に配慮した補助空気を供給する場合もある。

この様に、火葬空間２ａと軌道空間２ｂの空気の流通を遮断し、火葬空間２ａの内部を分担して補助空気を取り入れる為の複数の補助空気供給口４を備える構成を採り、上記の如く、経時的に、又は残留酸素量や炉内温度やバーナ３の出力に応じて、火葬空間２ａの内部の各担当領域に予め設定された補助空気を各補助空気供給口４へ送る補助空気管理手段を備える構造を採れば、要所にのみ適量の補助空気を供給しつつ、適切な熱量を供給することで、様々な燃焼状態となっている各燃焼領域に対し、火葬空間２ａの内部の温度を低下させることの無い適正な燃焼環境を実現することが可能となる。

状況に応じて、各バーナ３や補助空気供給口４の担当領域毎に、複数の燃焼センサ２２や温度センサ２６を設け、各々の出力変化に応じて、各バーナ３や各補助空気供給口４に、バーナ３の出力及び補助空気の供給制御を行っても良いし、経時的な燃焼分布の実績に基づく制御と併用しても良い。

１ 台車，１ａ 棺載台，１ｂ フレーム，１ｃ 車輪，
２ 主燃焼室，２ａ 火葬空間，２ｂ 軌道空間，
３ バーナ，４ 補助空気供給口，
５ 前壁，６ 耐火扉，７ 耐火シール材，８ 後壁，
９ 側壁，１０ 封鎖パッド，
１１ 再燃焼室，１２ 天壁，１３ ストッパ，１４ 封鎖ポケット，１５ 煙路，
１６ レール，１７ 駆動手段，１８ アクチュエータ，１９ バーナ，
２０ 排気路，２１ 再燃焼バーナ，２２ 燃焼センサ，
２３ 窓孔，２４ 気密カバー，２５ 外装フレーム，２６ 温度センサ，
２７ 床，
Ａ 隙間（前方），Ｂ 隙間（側方），Ｃ 隙間（後方），

Claims (4)

1. 台車（１）が出し入れされ遺体の燃焼が行なわれる主燃焼室（２）に、バーナ（３）と、主燃焼室（２）における台車（１）の表裏空間相互の気密を確保する密封手段と、主燃焼室（２）における台車（１）の表空間に補助空気を取り入れる補助空気供給口（４）を備える火葬炉。
2. 主燃焼室（２）の側面に、台車（１）の表空間における担当領域が定められたバーナ（３）を複数備える前記請求項１に記載の火葬炉。
3. 主燃焼室（２）の側面に、台車（１）の表空間における担当領域が定められた補助空気供給口（４）を複数備える前記請求項１又は請求項２のいずれかに記載の火葬炉。
4. 密封手段は、主燃焼室（２）における台車（１）の表裏空間相互の気密を確保する際に、
   主燃焼室（２）の前壁（５）において昇降する耐火扉（６）の下端を台車（１）の後部に柔軟性がある耐火シール材（７）を介して圧接させ、
   主燃焼室（２）の後壁（８）に台車（１）の先端を柔軟性がある耐火シール材（７）を介して圧接させ、
   主燃焼室（２）の側壁（９）と台車（１）との隙間を柔軟性がある耐火シール材（７）を被覆材とする封鎖パッド（１０）を隙間の全長に亘って圧接させる前記請求項１又は請求項２のいずれかに記載の火葬炉。

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