JP2525506B2 - 高温発熱体を用いる電子焼却炉 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は高温発熱体を用いる電子焼却炉に関し、特に
マイクロ波の照射によって高温度を発する高温発熱体を
用いることによって、被加熱物を焼却するための電子焼
却炉に関する。

（従来の技術とその問題点） 従来、マイクロ波を利用して物体を加熱する装置いわ
ゆる電子レンジは広く普及されている。即ち、電子レン
ジは食品の再加熱、解凍等の食品調理が主目的であっ
て、被加熱物をその焼却温度まで加熱して焼却・廃棄に
至らしめる装置は従来存在しなかった。それは被加熱物
をその焼却温度までの高い温度に到達せしめることが困
難であったからである。

即ち、従来技術としては、（１）電子レンジを使用し
て加熱される食品等に焦目を付けるために、石英ガラス
管内壁にカーボン粉末を主成分とする膜を形成してなる
加熱体にマイクロ波を照射するもの（特公昭48−84335
や特開昭47−22537）、（２）同じく食品に焦目を付け
るために、セラミック円形基板上に電気抵抗膜（主とし
てグラファイト粉末の他炭化珪素、ガラス粉末、アルミ
ナ粉末等を組成分とする電気抵抗膜）に、マイクロ波を
照射するもの（特開昭50−22337）、（３）汚物や生ご
み等を処理するために、シリコンカーバイトや炭化珪素
等からなる例えば容器を発熱体とするもの（特開昭62−
27100や特開昭62−217124）、及び（４）使用する複数
のマグネトロン相互間の破壊を防止するために、マグネ
トロン導波管をキャビティ壁面に対して傾斜させて設け
るもの（実開昭52−61559）等が知られている。

しかしながら、上記（１）に述べた従来技術は石英ガ
ラス等の耐熱材料の内部にカーボン粉末を含むコロイド
状カーボン体を真空封入した高温発熱体を開示するに過
ぎず、また上記（２）で述べた従来技術が黒鉛と抵抗値
調整剤として機能するアルミナ粉末との混合体を利用し
た高温発熱体を開示しているが、本発明の特徴とする、
カーボン粉末とアルミナ粉末との混合比率範囲及び昇温
時間範囲の選択に関しては全く示唆されていない。

さらに、上記（３）で述べた従来技術では導波管軸を
キャビティ壁面に対して傾斜させる構成が記載され、図
面には複数導波管軸を鋭角に交差させる構成がたまたま
示されているが、導波管軸を傾斜させる場合に鋭角とい
う角度範囲が好適であるという記載は全くない。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、前記した従来技術の問題点を解決すること
を目的とし、マイクロ波の照射によって高温度を発生す
る高温発熱体を提供すること、及び該高温発熱体の発す
る高温度を利用して被加熱物を焼却・廃棄に至らしめる
電子焼却炉を提供することを目的とする。

その目的を達成するために、本発明の電子焼却炉は次
の構成を有する。

耐熱材料からなる管体の内部に、主剤としてのカーボ
ン粉末とアルミナ粉末との混合比率（容積比）が、カー
ボン粉末1.5に対してアルミナ粉末0.5からカーボン粉末
1.0に対してアルミナ粉末1.0までの範囲にある混合体を
真空封入してなる、少なくとも１つの発熱体と、該発熱
体に対してマイクロ波を照射するための導波管を備え
た、少なくとも２つのマイクロ波発生源と、該発熱体が
底部に設けられ、その上部に被焼却物を収容するための
被焼却物収容部とを備え、前記マイクロ波発生源が、互
いの干渉を防止するためにそれぞれの導波管軸が鋭角で
交差するように配置されていると共に、前記混合比率範
囲内で混合比率を選択することによって昇温時間を約１
分10秒から約２分までの範囲で選択可能とした構成。

（実施例） 以下、図面に示す本発明の一実施例につき詳細にのべ
る。

第１図は、複数個の高温発熱体１とそれを発熱源とし
て被加熱物を焼却するための焼却炉２の全体構成をしめ
す概略斜視図である。

第２図は、高温発熱体１の構成を示す斜視図であっ
て、石英管11の内部にはカーボン粉末とアルミナ粉末と
の混合物12が真空で封入され、石英管11の両端部には石
英ウール13が混合物12を封止するために詰められ、また
石英管11の両端は熱封止された封止部14となっている。
石英管11は外径約８ミリ、長さ約100ミリ程度のもので
良い。

この高温発熱体１に通常電子レンジ等で使用されてい
るマイクロ波である2450MHzの電波が照射されると、主
としてカーボン粉末が誘電加熱され高温度となる。カー
ボン粉末とアルミナ粉末との混合比率を調整することに
よって、約30℃から約1600℃までの温度調整が可能であ
る。因みに石英管の熔融温度は約1200℃である。上記混
合比率に依存して昇温速度が相違するが、約３グラムの
混合物12が約600゜から700゜に達するまでの時間を混合
比率（容積比）を変えて実験した結果を次の表に示す。

以上の表から明らかなように、アルミナ粉末が全く存
在しないと１分という短時間で上記所定温度に達するが
アルミナ粉末が増えるに従い昇温時間が増加する。即
ち、アルミナ粉末は急激な昇温を抑制する働き及び高温
発熱体の高温度を保持する働きを有する。又、アルミナ
粉末がカーボン粉末よりも多くなると、昇温速度が遅い
のみならず上昇限度温度も約400゜から500゜に制限され
る。

一般に昇温時間が短かければ、長いものに較べてより
高い加熱温度が得られる。従って、例えば家庭用生ごみ
を焼却後肥料として再利用したいような場合には、昇温
時間が長くなるようなカーボン／アルミナ混合比率を選
択することになり、他方肥料としての再利用を考えず完
全に焼却したいような場合には、短い昇温時間が得られ
るようなカーボン／アルミナ混合比率を選択することに
なる。このように、焼却目的物（例えば紙ごみか家庭用
生ごみか）に応じて更には焼却目的（再利用を図るか完
全焼却かの目的）に応じて昇温時間を選択することが可
能となる。

焼却炉１の主な構成は、被加熱物を収容するための箱
状の収容部３と、その収容部３の底部に設けられた合計
12個の高温発熱体１と、マグネトロンのようなマイクロ
波発振器４（第３図）と、焼却中に発生する炭酸ガス等
の気体を真空ポンプ（図示しない）を利用して吸引する
吸引装置５と、該吸引装置５の吸引通路内に設けられ
た、マイクロ波発振器61と高温発熱体62とからなる排気
浄化装置６と、収容部３で焼却された後の残滓（図示し
ない）を下方に落下させるための落下機構７と、落下し
た残滓を歯車を利用して粉砕する粉砕機構８とからな
る。

上記した各構成要素について、より詳しく以下に説明
する。

収容部３の内壁は例えばステンレスのような金属で構
成され、底部は回動可能な２枚の扉31と32とからなり、
それぞれの扉はそれぞれの軸33,34を回転中心として矢
印A,Bの方向に回転可能である。軸33,34にはそれぞれ歯
車35,36が固定され、それらはチェーン37で互いに連結
されている。軸34に固定されたハンドル38を、ばね39に
抗して左回りに回転すると、扉31,32は矢印A,Bの方向に
回動して底部に堆積した焼却残滓（図示しない）を自然
落下させる。扉31,32の上側表面には例えば石綿のよう
な耐熱物質が張付け固定されており、その耐熱物質の上
に複数の高温発熱体１が耐熱接着剤で固定されている。

この高温発熱体を発熱させるためのエネルギー源とし
て、マグネトロン発振器4A,4B（第３図）が図示のよう
に配置されている。通常の電子レンジではマグネトロン
発振器は１個のみであるが、本発明のように２個または
それ以上使用する場合には発振器同士の干渉を防止する
ためにその取付け配置の適性化がなかなか困難である。
本発明では、第３図に示したように、発振器4A,4Bの出
力側に接続された導波管41,42の軸を結ぶ直線が互いに
角度θとなるように配置する。この角度θは90゜より小
さい鋭角であれば良い。マグネトロン発振器４として
は、通常の電子レンジで使用される2450MHzのマイクロ
波を放射できるものであれば良い。発振器４を駆動する
電源は電子レンジと同等のもので良いのでここでは詳細
な説明を省く。

焼却中に発生する炭酸ガスや水蒸気等の煙りは、収容
部３の側壁に設けられた煙吸引口51から真空ポンプ（図
示しない）によってダクト52内に吸引される。煙吸引口
51から吸引された煙りは、排気浄化装置６の発振器61で
駆動される高温発熱体62によってさらに燃焼されて浄化
された後装置の外部に放出される。このように煙りが約
700゜の高温度に曝されるので、一酸化炭素などが更に
酸化されて無害の気体（炭酸ガス）となり、また細菌な
どが滅菌され得る。

自然落下した焼却残滓は粉砕機構８の回転するローラ
歯車81,82の噛み合いによって粉砕される。一方のロー
ラ歯車82の軸受けは長穴内に滑動自在に支持されている
ので、粉砕が困難な固形物が落下してきた場合でもロー
ラ歯車82の軸受けが逃げることによってローラ歯車81,8
2の損傷が防止され得る。尚、このローラ歯車は駆動モ
ータ９によって駆動される。

高温発熱体の動作温度は、温度センサー（図示しな
い）を用いそれ自体公知の温度制御を行うことが可能で
ある。

以上は本発明の位置実施例について述べたが、本発明
はその実施例の構成に限定されない。即ち、高温発熱体
の形状は、棒状に限らず、環状、板状とすることが可能
である。又、少なくともカーボン粉末を、またはカーボ
ン粉末とアルミナ粉末との混合物を例えば石英材料の中
に分散させることも可能である。その場合の高温発熱体
の形状を皿状または鍋状とすることも可能である。ま
た、マイクロ波発振器は２基に限らず３基以上設けるこ
とも可能である。

（発明の効果） 以上述べたように、本発明によればマイクロ波の照射
によって発熱する高効率の高温発熱体を利用することに
よって、短時間内にかつ容易に高温度が得られるので、
医療機関で廃棄されるガーゼ、紙製手術衣、包帯、使い
棄て注射針、腎臓透析用フィルタ、外科手術による摘出
臓器などの外、家庭用生ゴミなども容易に焼却可能とな
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例として示す高温発熱体とそ
れを使用する電子焼却炉の概略全体構成を一部破断して
示す斜視図、第２図は、前記高温発熱体の構成を説明す
るための斜視図、第３図は、前記電子焼却炉の収容部に
取り付けられたマイクロ発振器の配置を示す平面図、第
４図及び第５図は、同じく収容部のまわりに取り付けら
れた吸引装置及び排気浄化装置をそれぞれ示す平面図及
び側面図である。 １…高温発熱体、２…電子焼却炉、３…収容部、４…マ
イクロ発振器、５…吸引装置、６…排気浄化装置、７…
落下機構、８…粉砕機構、９…駆動モータ。

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】石英材料からなる管体の内部に、主剤とし
   てのカーボン粉末とアルミナ粉末との混合比率（容積
   比）が、カーボン粉末1.5に対してアルミナ粉末0.5から
   カーボン粉末1.0に対してアルミナ粉末1.0までの範囲に
   ある混合体を真空封入してなる、少なくとも１つの発熱
   体と、該発熱体に対してマイクロ波を照射するための導
   波管を備えた、少なくとも２つのマイクロ波発生源と、
   該発熱体が底部に設けられ、その上部に被焼却物を収容
   するための被焼却物収容部とを備え、前記マイクロ波発
   生源が、互いの干渉を防止するためにそれぞれの導波管
   軸が鋭角で交差するように配置されていると共に、前記
   混合比率範囲内で混合比率を選択することによって昇温
   時間を約１分10秒から約２分までの範囲で選択可能とし
   たことを特徴とする電子焼却炉。
2. 【請求項２】請求項１の電子焼却炉において、前記収容
   部の底部が回動可能な少なくとも２枚の扉から構成さ
   れ、被焼却物の焼却が終了した後、該扉を下方に開いて
   焼却物を下方に落下させるための落下機構であって、該
   落下機構が、該扉に固定された回転軸と、該回転軸に固
   定された歯車と、該歯車に掛けられたチェーンと、該チ
   ェーンを駆動して該扉を回動するためのハンドルとから
   構成されることを特徴とする電子焼却炉。
3. 【請求項３】請求項２の電子焼却炉において、該落下す
   る焼却物を粉砕するために前記収容部の底部の下方に設
   けられた粉砕機構であって、該粉砕機構が、互いに噛合
   う一対のローラ歯車と、該ローラ歯車を回転駆動するた
   めの駆動モータとから構成されることを特徴とする電子
   焼却炉。
4. 【請求項４】請求項１または２の電子焼却炉において、
   前記被焼却物の焼却によって発生する気体を浄化するた
   めの排気浄化装置が設けられ、該排気浄化装置が、該気
   体を電子焼却炉の外部に誘導するためのダクトと、該ダ
   クト内部に設けられた前記発熱体と、該発熱体にマイク
   ロ波を照射するためのマイクロ発生源とから構成される
   ことを特徴とする電子焼却炉。