JP3034461B2 - 焼却炉 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般の可燃ゴミ
（生ゴミ、プラスチック、廃液、廃油等を含む）を焼
却、溶融する焼却炉、一次焼却された後の焼却灰、ばい
塵を更に二次的に焼却して溶融する焼却灰溶融型焼却炉
に関するものであり、特にイオン火炎を発生する火炎バ
ーナーを用いるのに適したものである。

【０００２】

【従来の技術】ゴミ、焼却灰等の処理対象物を１０００
℃以上の高温により溶融して処理する焼却炉には各種方
式のものがあり、これまでは次のようなものがある。 １）表面方式 ２）旋回流方式 ３）コークスベッド方式 ４）アーク方式 ５）プラズマ方式 ６）電気抵抗方式 ７）誘導加熱方式

【０００３】１）の表面方式は、焼却炉内に投入した処
理対象物を灯油又は重油バーナーの燃焼火炎やその熱で
溶融するものである。この方式には、炉に投入した処理
対象物を炉を回転させながら溶融する回転式、炉に投入
した処理対象物を押し具等で押し出しながら溶融する固
定式、炉に投入した処理対象物をその内部に吹き込んだ
可燃ガスにより溶融させる内部溶融式、バーナーの燃焼
火炎及びその熱を反射鏡で集中し、炉に投入した処理対
象物を効果的に溶融させる反射式がある。

【０００４】２）の旋回流方式は、サイクロンの遠心分
離の原理を応用したものであり、燃焼に必要な燃料及び
空気と微粉砕した処理対象物とを筒型の焼却炉内に噴射
して焼却炉内において渦を発生させ、炉内壁面を旋回し
ながら落下する処理対象物を溶融する。これは乾燥させ
た汚泥を処理する場合に良く用いられる。この方式に
は、炉が縦向きの立型の他、炉が横向きの横型、炉が斜
め向きの傾斜型、それらの複合型がある。

【０００５】３）のコークスベッド方式は、筒型の焼却
炉内に処理対象物とコークス、石灰石、砕石（塩基度調
整剤）を投入し、焼却炉の底側から吹き込んだ熱風でコ
ークスベッドを高温化し、この熱で処理対象物を溶融す
るものである。

【０００６】４）のアーク方式は、焼却炉内に設けた電
極とベースメタルとの間にアーク放電を起こし、このア
ーク放電の熱で焼却炉内に投入した処理対象物を溶融す
るものである。

【０００７】５）のプラズマ方式は、焼却炉内に設けた
プラズマトーチにより高温のプラズマガスを発生し、こ
の高温のプラズマガスにより焼却炉内に投入した処理対
象物を溶融するものである。プラズマトーチは放電によ
りガスをプラズマ化する。

【０００８】６）の電気抵抗方式は、焼却炉内に投入し
た処理対象物の溶融部分に電極棒を差し込み、溶融物の
電気抵抗熱により加熱し、さらに投入される処理対象物
を溶融するものである。

【０００９】７）の誘導加熱方式は、焼却炉内に投入し
た処理対象物と鉄屑等の誘電体との混合物に炉の外周に
設けた誘導コイルからの磁束を作用して誘電体に渦電流
を発生し、そのジュール熱で誘電体を加熱し処理対象物
を溶融するものである。

【００１０】前記説明したものは何れも溶融温度が１０
００〜１５００℃位のものであるが、より高温を発生す
ることができるものとして、バーナーで灯油、重油等の
燃料を燃焼し、その燃焼火炎をプラズマ化（イオン化）
して、そのイオン火炎で処理対象物を溶融するものがあ
る。図１２、１３はこのイオン火炎を用いた焼却炉の従
来例である。

【００１１】この焼却炉は、キャスターブル耐火物で筒
状に作製された焼却炉本体Ａの内部に火格子Ｂ、Ｃを介
して上下に中性火炎室Ｄ、準プラズマ（準イオン）火炎
室Ｅ、プラズマ（イオン）火炎室Ｆが形成され、イオン
火炎室Ｆ部分の炉壁に３機の灯油バーナーＧが取り付け
られ、イオン火炎室Ｆ内の灯油バーナーＧの先に火炎接
触電離材Ｈなるものが配置され、また灯油バーナーＧの
火炎が当たる部分の炉壁面に電磁コイルＩが配備されて
なる。この焼却炉では、前記電磁コイルＩにパルス電流
等を印加して高周波磁場（例えば磁束密度１００００以
上、周波数２０〜５０ＭＨｚ程度の高周波磁場）を発生
すると、高周波磁場で火炎接触電離材Ｈが活性化され
て、同火炎接触電離材Ｈにエネルギー印加作用がもたら
され、この火炎接触電離材Ｈに触れた灯油バーナーＧの
燃焼火炎（炭化水素火炎）がイオン化（プラズマ化）さ
れてイオン火炎となる。このイオン火炎はイオン火炎室
Ｆにおいてイオン数が多い状態にあるが、準イオン室Ｅ
においてはイオン数が減少して準イオン火炎となり、中
性火炎室Ｄでは通常の中性火炎となる。この焼却炉で
は、ゴミ投入口Ｊにゴミ等の処理対象物を投入すると、
中性火炎室Ｄで乾燥、燃焼され、準イオン火炎室Ｅ、イ
オン火炎室Ｆを落下しながら徐々に溶融されて排出口Ｋ
から溶融物となって排出される。

【００１２】ところで、通常の燃焼による炭化水素火炎
中にも価電粒子（炭素イオン、水素イオン、酸素イオン
等）の存在するイオン火炎の状態が存在するが、発生さ
れるイオンの数は少なく、また磁場の無い状態ではイオ
ン同士がすぐに再結合してＨ２Ｏ、ＣＯ２等を生成し、
中性火炎の状態になってしまう。イオン火炎から中性火
炎に移行する段階では、吸熱作用を有する再結合反応が
起きて火炎から熱が奪われるため、中性火炎はイオン火
炎に比べてエネルギー量が減少した状態となる。例え
ば、灯油は１リットル当り約８０００Ｋカロリーのエネ
ルギーを持つと言われ、原子状の解離反応で放出される
カロリーは１００００Ｋカロリーを超えるとされている
が、通常の燃焼ではイオン火炎状態が非常に短命であ
り、すぐに中性火炎の状態に移行してしまうため、高温
を発生させることができなかった。

【００１３】しかし図１２、１３の焼却炉では、火炎接
触電離材Ｈの助けで多数のイオンを発生してイオン火炎
を作ることができ、また発生したイオンの再結合を電磁
コイルＩの高周波磁場で幾分阻止することができるた
め、比較的長い時間に渡ってイオン火炎の状態を維持す
ることができ、炉内温度を３０００度以上にすることが
可能となっていた。

【００１４】なお、前記焼却炉で用いられる火炎接触電
離材Ｈは、光活性物質に磁性体を配合してなる組成物
を、酸化雰囲気中で結晶することにより製造されるもの
である。前記光活性物質は、セレン、カドミウム、チタ
ニウム、リチウム、バリウム、タリウム等の単体や、そ
の酸化物、硫化物、ハロゲン化物等の化合物であり、磁
性体としては、強磁性体（鉄、ニッケル、コバルト及び
その化合物等）や常磁性体（マンガン、アルミニウム、
スズ及びその化合物）、反磁性体（ビスマス、リン、
銅、カルシウム、及びその化合物）である。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】図１２、１３の焼却炉
は、灯油、重油等の燃料を通常燃焼させる焼却炉に比べ
て格段の高温を発生することができ、各種処理対象物を
短時間で処理することができるが次のような問題もあっ
た。１．投入口Ｊに投入した処理対象物が中性火炎室Ｄ
で焼却される際、投入口Ｊや排煙筒Ｌから外に焼却灰が
飛散することがあり、このため焼却炉に飛散防止のフィ
ルタ等を設ける必要がある。２．処理対象物は火格子
Ｂ、Ｃを介して上下に仕切られた中性火炎室Ｄ、準イオ
ン火炎室Ｅ、イオン火炎室Ｆで段階的に処理されるた
め、処理に時間がかかる。

【００１６】本発明の目的は、灰等の飛散が防止され、
尚且つ処理対象物が速やかに処理される処理能力の高い
焼却炉を提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明のうち請求項１記
載の焼却炉は、焼却炉本体１内にゴミ等の処理対象物を
通す耐熱性パイプ３が上下方向に配管され、焼却炉本体
１の周囲に前記耐熱性パイプ３に向けて火炎を噴射する
火炎バーナー２が取り付けられ、耐熱性パイプ３は黒鉛
パイプ２５の外周面に酸化物等被覆２６が形成されてな
り、黒鉛パイプ２５をマイナス電位にした焼却炉であ
る。

【００１８】本発明のうち請求項２記載の焼却炉は、焼
却炉本体１内にゴミ等の処理対象物を通す耐熱性パイプ
３が上下方向に２本以上配管され、焼却炉本体１の周囲
に前記耐熱性パイプ３に向けて火炎を噴射する火炎バー
ナー２が放射状に２機以上取り付けられ、耐熱性パイプ
３は黒鉛パイプ２５の外周面に酸化物等被覆２６が形成
されてなり、黒鉛パイプ２５をマイナス電位にした焼却
炉である。

【００１９】本発明のうち請求項３記載の焼却炉は、焼
却炉本体１内にゴミ等の処理対象物を通す耐熱性パイプ
３が上下方向に１本配管され、焼却炉本体１の周囲に前
記耐熱性パイプ３に向けて火炎を噴射する火炎バーナー
２が１機取り付けられ、焼却炉本体１の周囲のうち火炎
バーナー２と対向する位置に、焼却炉本体１内に高周波
磁場を発生させる電磁コイル１００を設け、耐熱性パイ
プ３は黒鉛パイプ２５の外周面に酸化物等被覆２６が形
成されてなり、黒鉛パイプ２５をマイナス電位にした焼
却炉である。

【００２０】本発明のうち請求項４記載の焼却炉は、請
求項１〜請求項３記載の焼却炉における焼却炉本体
（１）は下部に溶融溜（１８）があり、それより下に溶
解取出筒口（１２）があり、焼却炉本体（１）の上部の
排煙口に排気ガス浄化装置が取り付けられたものであ
る。

【００２１】

【発明の実施の形態１】本発明の焼却炉の実施形態例を
図１〜９に基づいて説明する。図１に示す焼却炉は、架
台１０の上に略円筒状の焼却炉本体１を設置してあり、
同焼却炉本体１の周囲に、イオン増殖器４を付加したイ
オン火炎発生装置（火炎バーナー）２を４機、放射状に
配置して設けてある。この焼却炉本体１の上部中央には
排煙筒１１を設けてあり、またこの排煙筒１１を取り囲
むように４本の耐熱性パイプ３を設けてある。この焼却
炉本体１の外側は防磁性を有する鉄板でカバーしてあ
り、これにより鉄製ケーシング（外ケーシング）１３を
設けてある。

【００２２】前記焼却炉本体１は、４５００度程度の高
温に耐えうるキャスターブル耐火物、即ち耐火性骨材と
アルミナセメント又はリン酸等の水硬剤を混合した耐火
物で作製し、同キャスターブル耐火物の外表面を鉄板で
被覆して内ケーシング１４を設けてある。なお、焼却炉
本体１は黒鉛、その他の耐火物で作製することもでき
る。

【００２３】前記耐熱性パイプ３は図８に示すように、
黒鉛素材をパイプ状に成型圧縮した後に焼成した黒鉛パ
イプ２５であり、その外表面に酸化物被膜２６を形成し
てある。黒鉛パイプ２５は導電性であり、同パイプ２５
に電源装置２７のマイナス極を、焼却炉本体１の鉄製内
ケーシング１４にプラス極を接続してある。電源装置２
７は、電圧１５０００〜３００００Ｖ、電流２０〜５０
ｍＡの直流電圧を発生し、この直流電圧により黒鉛パイ
プ２５をマイナス電位に設定することができる。黒鉛そ
のものは融点が４５００度程度の高耐熱性素材である
が、空気（酸素）雰囲気中では１５００度程度で酸化さ
れ、すぐに劣化してしまう。しかし、黒鉛パイプ２５に
酸化物被膜２６を形成し、且つ黒鉛パイプ２５をマイナ
ス電位とすることにより、酸化を促進する酸素イオン
（陰イオン）の結合を阻止し、４０００度前後の高温下
でも長期使用できるようにしてある。

【００２４】前記耐熱性パイプ３は図２に示すように焼
却炉本体１の内側に設けた上下２枚の黒鉛製火格子板１
５、１６によって支持され、各耐熱性パイプ３はイオン
火炎発生装置２の真正面に配置されるようにしてある。
この耐熱性パイプ３はその上端を焼却炉本体１の上部の
ゴミ投入ホッパー１７へ配管してあり、下端を焼却炉本
体１の底の溶融溜１８内へ通してある。ゴミ投入ホッパ
ー１７に投入された処理対象物は耐熱性パイプ３内を落
下して焼却炉本体１の溶融溜１８内に溶融物となって溜
められる。

【００２５】前記火格子板１５、１６のうち上側のもの
はイオン火炎発生装置２の取り付け位置より上側に、下
側のものはイオン火炎発生装置２の取り付け位置より下
側に、夫々配置され、イオン火炎発生装置２の噴射火炎
（陽イオン火炎）は第１、２両火格子板１５、１６の間
の空間内に収まるようにしてある。但し、この陽イオン
火炎は、炉内に形成される後述の高周波磁場により焼却
炉本体１の内側にドーナツ状に閉じ込められ、火格子板
１５、１６や炉壁に触れることはない。

【００２６】前記排気筒１１は焼却炉本体１と同じキャ
スターブル耐火物で筒状に作製してあり、炉内で発生し
た煙や熱を外に排気することができる。この排気筒１１
の先端は図９の排気ガス浄化装置群と接続してある。焼
却炉本体１の底部中央には筒状の溶解取出筒１２を設け
てあり、排気筒１１同様にキャスターブル耐火物で作製
してある。この溶解取出筒１２の先には開閉シャッター
１９を設けてあり、同シャッター１９は図示されていな
い駆動装置により開閉駆動され、溶融溜１８が溶融物で
一杯になると自動的に開いて溶融物を排出し、溶融物が
排出されて空になると自動的に閉じる。

【００２７】前記焼却炉本体１の溶融溜１８部分の外壁
には水冷ジャケット２０を取り付け、その外周に高周波
コイル２１を取り付けてある。この高周波コイル２１か
ら発せられる高周波磁場は溶融溜１８内の溶融物を加熱
し、溶融物の固化を防止して、溶解取出筒１２からのス
ムーズな排出を可能にする。

【００２８】前記焼却炉本体１の外側を覆う外ケーシン
グ１３は図１に示すごとく４本の熱風回収パイプ２２を
取り付けてあり、各熱風回収パイプ２２の先は対応する
イオン火炎発生装置２と接続してある。この熱風回収パ
イプ２２は焼却炉本体１からの輻射熱で加熱された高温
の空気を回収し、高温の空気をイオン火炎発生装置２に
送り込んで熱の再利用を行ない、焼却炉のエネルギー効
率を高めるものである。

【００２９】図１のイオン火炎発生装置２は図３に示す
ように、ターボファン３０と、モータ３１と、同モータ
３１により駆動される軸流圧縮機（タービン）３２と、
イオン火炎発生部４０とを備え、火炎噴射口の先に図４
のイオン増殖器４を設けてある。このイオン火炎発生装
置２のイオン火炎発生部４０には図示されていない燃料
パイプ及びエアパイプを介して図９に示す燃料装置７０
及びエアータンク７４を接続してある。

【００３０】前記ターボファン３０は熱風回収パイプ２
２から高温の空気を取り込んでタービン３２に送り出
す。このターボファン３０は図３に示すようにエア調整
弁（ダンパー）３３を備え、同ダンパー３３の開度を調
整することにより空気吸入量を調整して、タービン３２
に供給する空気量を調整することが可能である。タービ
ン３２はモータ３１で回転駆動されるシャフト３４に動
翼３５、圧縮翼３６、分配翼３７を取り付けてあり、こ
れら翼３５、３６が固定された静翼３８の内側で回転さ
れると、ターボファン３０から送り込まれた空気がイオ
ン火炎発生部４０側に圧縮されて噴射される。ここで噴
射されるエアは分配翼３７で攪拌され、均圧化されてイ
オン火炎発生部４０の５本の燃料煙霧化器４３に送り出
される。

【００３１】前記イオン火炎発生部４０は図３に示すよ
うに、その筒状本体４１を強磁性金属（鉄、ニッケル、
コバルト等）で作製し、同筒状本体４１内に図６に示す
燃料煙霧化器４３を５本、図５のように配置して取り付
け、燃料煙霧化器４３の先方には略筒状の火炎接触電離
材４４を取り付けてある。また筒状本体４１の外周には
鉄芯入の電磁コイル４５を取り付けてある。なお、燃料
煙霧化器４３は図５に示した金属板４２により筒状本体
４１内に固定してある。

【００３２】前記燃料煙霧化器４３は図６に示すよう
に、その筒状本体５０を非磁性金属（真鍮、ステンレス
等）で作製し、その後端部内側に、約１５ｋ圧の高圧空
気を噴射する非磁性金属製の空気噴射ノズル（ノズル内
径１〜２ｍφ）５１と、燃料（灯油、金属粉末混合油、
水）を滴下する非磁性金属製の燃料滴下ノズル５２を挿
入・固定してある。この燃料煙霧化器４３の筒状本体５
０の先端部５３内面は図示されているごとく外広がりに
テーパー加工され、テーパー面の角度θは４０〜６０
度、テーパー部長ｄは１０〜１５ｍｍである。この燃料
煙霧化器４３の筒状本体５０の後端部外周面は、その周
方向に間隔を空けて幅１．５〜２ｍｍのスリット５４を
１５〜２０個程度設け、これらスリット５４の先方部分
の角度φを４５度としてある。前記燃料滴下ノズル５２
はこれらスリット５４の一つから差し込んである。な
お、燃料煙霧化器４３の筒状本体５０の内径ｃは３５〜
４５ｍｍ、全長（ａ＋ｂ＋ｄ）は１７０〜２１５ｍｍで
ある。ちなみにａは１６０〜２００ｍｍ、ｂは５０〜６
０ｍｍである。また、前記燃料滴下ノズル５２は、燃料
装置７０から供給される燃料を攪拌するための攪拌器５
５を備え、この攪拌器５５はスパイラル状の回転翼５６
を有し、モータ５７で回転翼５６が回転される。

【００３３】前記燃料煙霧化器４３では、燃料滴下ノズ
ル５２から滴下される燃料が、その後方のタービン３３
から送風される高速の空気と、空気噴射ノズル５１から
噴射される高圧の空気で０．０１μ以下の微粒子に煙霧
化されて、先端部５３から噴射される。この燃料煙霧化
器４３では、先端部５３のテーパーにより、一度煙霧化
した燃料が再液化されることなくスムーズに噴出され、
高い煙霧化効率が達成される。

【００３４】前記火炎接触電離材４４は、光活性物質に
磁性体を配合してなる組成物を酸化雰囲気中で結晶する
ことにより製造されるものである。前記光活性物質は、
セレン、カドミウム、チタニウム、リチウム、バリウ
ム、タリウム等の単体や、その酸化物、硫化物、ハロゲ
ン化物等の化合物であり、磁性体は、強磁性体（鉄、ニ
ッケル、コバルト及びその化合物等）や常磁性体（マン
ガン、アルミニウム、スズ及びその化合物）、反磁性体
（ビスマス、リン、銅、カルシウム、及びその化合物）
である。

【００３５】前記電磁コイル４５は図３に示すように、
鉄芯４７に銅線コイル４６を取り付けたものであり、銅
線コイル４６には図示されていない電源装置を接続して
ある。この電磁コイル４５は、電源装置からパルス電流
が印加されると同コイル内側に強力な高周波磁場を発生
し、イオン火炎発生部４０の強磁性金属製筒状本体４１
を強力に磁化する。前記高周波磁場は、例えば磁束密度
１００００以上、周波数２０〜５０ＭＨｚ程度のもので
ある。電磁コイル４５で磁化された筒状本体４１はその
内側に高周波磁場を発生し、火炎接触電離材４４を活性
化し、火炎接触電離材４４に触れる炭化水素火炎を陽イ
オン（炭素イオン、水素イオン、鉄イオン等）と陰イオ
ン（酸素イオン）を多数有するイオン火炎にする。な
お、高周波磁場で活性化された火炎接触電離材４４では
煙霧化された燃料が触れるだけで発火が誘発されるが、
火炎接触電離材４４に着火電極４８を設けて火炎着火の
確実性を高めてある。

【００３６】図１のイオン増殖器４は図４に示すよう
に、その筒状本体６０を非磁性金属（真鍮、ステンレス
等）のリング６１と強磁性金属（鉄、ニッケル、コバル
ト等）のリング６２を交互につないで筒状に作製し、各
強磁性金属リング６２の外周に電磁コイル６３を取り付
けてある。強磁性金属リング６２は３段有り、電磁コイ
ル６３も３段ある。各電磁コイル６３は強磁性金属リン
グ６２の外周に絶縁紙６４を挟んでホルマル銅線６５を
巻き付け、その外周に絶縁紙６４を挟んで冷却用銅パイ
プ６６を巻き付け、その外周に絶縁紙６４を挟んで金属
カバー６７を巻き付けて作製してある。なお、個々の電
磁コイル６３は発生した磁力やバーナー２の振動で位置
ずれ等を起こさないよう、筒状本体６０の外周のフラン
ジ６８に強固に固定してある。

【００３７】前記各電磁コイル６３のホルマル銅線６５
は図示されていない電源装置と配線し、同電源装置から
大パルス電流を印加できるようにしてある。この電磁コ
イル６３は、大パルス電流を流すとコイル内側に強力な
高周波磁場を発生し、この高周波磁場で内側の強磁性金
属リング６２を強力に磁化し、磁化された各強磁性金属
リング６２はその内側に強力な高周波磁場を形成する。
この強磁性金属リング６２の内側の高周波磁場はイオン
火炎発生部４０で発生されるイオン火炎中のイオンを振
動させると共に陽イオンを火炎噴射口側に加速し、陰イ
オンをイオン火炎発生部側に加速し、また陽イオンや陰
イオンを他の粒子（イオン化された粒子やされていない
粒子）に弾性衝突させながら陽イオン及び陰イオンの数
を増大する。また、交互に配した強磁性金属リング６２
及び非磁性金属リング６１により、イオン火炎に段階的
な磁気絞りをかけて圧縮し（ピンチ効果）、圧縮した陽
イオン火炎を焼却炉本体１内に噴射する。なお、陰イオ
ン火炎はイオン火炎発生部４０側に噴射される。

【００３８】前記各電磁コイル６３の冷却用銅パイプ６
６は図示されていない冷却装置と配管し、冷却用銅パイ
プ６６に冷却水を流して電磁コイル６３を冷却すること
ができるようにしてある。電磁コイル６３は、大電流が
流れるホルマル銅線６５の熱と、内側のイオン火炎によ
る熱を受けて高温になるが、前記冷却水により加熱防止
を達成している。電磁コイル６３の冷却には、水、その
他の各種冷媒を用いる他、強制空冷方式を採用すること
もできる。

【００３９】以上説明したイオン火炎発生装置２におい
て、イオン増殖器４は多段式の電磁コイル６３による高
周波磁場を用いたが、イオン増殖器４の筒状本体６０内
にイオンを振動させ、加速させることのできる強電場を
形成するようにしてもよい。

【００４０】前記イオン火炎発生装置２に燃料を供給す
る燃料装置７０は図９に示すように、灯油、金属粉末混
合油、水を供給するための灯油供給器７１、水供給器７
２、金属燃料供給器７３の３つからなる。このうち灯油
供給器７１は灯油を溜めるタンク、水供給器７２は水を
溜めるタンクである。

【００４１】前記金属燃料供給器７３は図７に示すよう
に、絶縁物質で作製した灯油タンク８０の底にマイナス
電極８１を取り付け、同マイナス電極８１に近接して２
本のプラス電極棒８２を取り付ける。マイナス電極８１
はタンク８０の底の中央部に垂直に縦て固定し、２本の
プラス電極棒８２は、タンク８０の両側壁に水平に差し
込む形態で取り付け、同差し込み部には差し込んだプラ
ス電極棒８２を抜き差し自在にすると共に液漏れを防止
するグランドパッキン８４を取り付ける。

【００４２】前記マイナス電極８１は導電性金属を円柱
状に作製したものであるが、左右両側のプラス電極棒８
２との間で効率の良い放電が実現されるような他の形状
に作製することもできる。また前記２本のプラス電極棒
８２のうち１本は鉄を長尺な丸棒状に作製したものであ
り、１本はアルミを長尺な丸棒状に作製したものであ
る。夫々のプラス電極棒８２はマイナス電極８１との間
に効率の良い放電が実現される他の形状や、角棒状等に
も作製することができる。

【００４３】前記各プラス電極棒８２は自動送込機（電
極可動装置）８５により支持し、その先端部を燃料タン
ク８０の側面のグランドパッキン８４から同燃料タンク
８０の内側に差し込ませてマイナス電極８１との間で放
電が起こりやすい間隔に調整してある。自動送込機８５
は、プラス電極棒８２の先端が減って短くなると、その
短くなった分だけをマイナス電極８１側に自動的に送り
出すことができ、電極間距離を常時一定に保持すること
ができる。ちなみに、前記自動送込機８５によるプラス
電極棒８２の送り出し量制御は、例えばタンク８０の外
側から光学センサで電極間の距離を測定する、電極間の
電位や電流をモニタして適切な放電が起こるようにす
る、放電による電極棒の減り具合を単位時間当りの減少
量として予め求めておく、等の各種方法により実現する
ことができる。

【００４４】前記マイナス電極８１とプラス電極棒８２
とには高圧電源装置８６を接続してあり、両極間に例え
ば３００００〜１０００００Ｖ位を印加することができ
る。なお、この印加電圧や電流はマイナス電極８１やプ
ラス電極棒８２の形状や極間距離、電極素材に応じて適
宜設定することができる。

【００４５】前記燃料タンク８０には、タンク内の燃料
量を計測する燃料量監視装置（図示されていない）も設
けてあり、タンク８０内のマイナス電極８１及びプラス
電極棒８２が液面から露出するのを防止できるようにし
てある。この燃料量監視装置は例えば、燃料が所定量減
るとその分を追加供給する、或いは管理者に報知するも
のである。この燃料量監視装置により、液面から電極が
露出された状態で放電が起こるのを防止し、燃料である
灯油に着火して燃料タンク８０が火災、爆発するのを防
ぐ。

【００４６】燃料タンク８０の上部には攪拌装置８７を
設けてある。この攪拌装置８７は、モータ８８と同モー
タ８８により駆動されて回転するプロペラ８９とからな
り、燃料タンク８０内の灯油をプロペラ８９により攪拌
することができる。プロペラ８９の回転数は適宜設定す
ることができる。

【００４７】前記金属燃料供給器７３では、マイナス電
極８１と鉄、アルミのプラス電極棒８２との間に３００
００〜１０００００Ｖの電圧を印加して両極間に放電を
起こすと、プラス電極棒８２の表面から微粒子（０．５
ｍｍ以下の粉末）状の鉄粉末、アルミ粉末が剥ぎ取られ
て灯油中に放出され、このとき灯油中で炭化水素の炭素
が折出され、その折出された炭素に鉄やアルミの金属粉
末が付着して金属粉末と灯油が混合した金属粉末混合油
が製造される。この金属粉末混合油には必要に応じて界
面活性剤を加えることができ、このようにすれば金属粉
末混合油を比較的長時間貯蔵しておくことも可能とな
る。但し、使用する界面活性剤は燃焼を妨げないもので
あることとする。

【００４８】なお、図９の灯油供給器７１には、クラッ
キング装置なるものを設けることもできる。クラッキン
グ装置は、沸点の高い重質石油を分解して沸点の低い軽
質石油（ガソリン等）を製造するものである。このクラ
ッキング装置は、例えばシリカ−アルミナ触媒を用いる
接触分解方式のものや、触媒を用いずに高温（８００〜
８５０度）で行なう熱分解方式のものがある。また、ニ
ッケル、タングステン等をシリカ−アルミナに担持させ
た触媒を用い、高圧の水素を利用して行なう水素化分解
方式のものもある。このクラッキング装置は、灯油に替
わり重油等の沸点の高い燃料を用いる場合に特に有効で
ある。

【００４９】図９の灯油供給器７１、水供給器７２、金
属燃料供給器７３は燃料パイプを介してイオン火炎発生
装置２の燃料滴下ノズル５２と接続し、同燃料滴下ノズ
ル５２へ灯油、金属粉末混合油、水を供給できるように
してある。これら供給器７１、７２、７３からは燃料切
替器等により必要な燃料だけを一つ或いは２以上を組み
合わせて燃料滴下ノズル５２に供給することができる。
例えば、イオン火炎発生装置２の点火開始から１８００
度程度までは灯油のみを供給し、その後２５００度程度
までは金属粉末混合油を供給し、その後は金属粉末混合
油と水とを供給することができ、燃焼温度に応じて適切
な燃料を選択して供給することができるようにしてあ
る。

【００５０】前記イオン火炎発生装置２は焼却炉本体１
の外周に４本、十字状（放射状）に取り付け、各２本づ
つが対向するようにしてある。イオン火炎発生装置２を
十字状に配置することにより、各イオン火炎発生装置２
から発せられる爆発的な燃焼（１３〜１５ｍ／ｓの燃
焼）による高燃焼音を互いに衝突させ、音波の打ち消し
作用や音波の衝突により生じるドップラー効果により減
音できるようにしてある。またイオン火炎発生装置２を
均等間隔の放射状に配置することで、各装置２のイオン
増殖器４から発せられる高周波磁場をトカマク方式の閉
じ込めに必要な磁場に成形できるようにもしてある。即
ち、イオン火炎発生装置２から噴射される陽イオン火炎
を前記成形磁場によりトラップし、焼却炉本体１内にお
いてドーナツ状に閉じ込めできるようにしてある。この
トカマク方式の磁場により高温で侵食性の強い陽イオン
火炎を耐熱性パイプ３にのみ集中して効果的な焼却がで
きるようにし、また焼却炉本体１の内壁や火格子板１
５、１６等には当たらないようにして炉の耐久性を高め
ている。

【００５１】図９に示す排気ガス浄化装置群は、排気ガ
ス冷却タンク９０、クーリングタワー９１、脱塩装置
（脱塩槽）９２、脱硫装置（脱硫槽）９３、脱硝装置
（脱窒素槽）９４、水槽９５からなる。焼却炉本体１の
排気筒１１から排気される高温で有害ガスは、排気ガス
冷却タンク９０で冷却され、脱塩槽９２で塩化物が除去
され、脱硫槽９３で硫化物が除去され、脱窒素槽９３で
窒素ガスが除去されて、低温、無公害のガスを大気中に
放出できるようにしてある。

【００５２】前記焼却炉は図９に示すように、搬送され
てきた処理対象物を高所のゴミ投入ホッパー１７に送り
込む搬送装置９５や、焼却炉の溶解取出筒１２から排出
される溶融物を冷やし、固化し、粉砕してダンプカー等
に積載するための処理装置９６等を備える。

【００５３】

【動作例】前記焼却炉の動作例を以下に説明する。前記
イオン火炎発生装置２は、スタートすると、１８００度
位まで灯油を燃焼して陽イオン火炎を発生し、その後１
８００度を超えたころから金属粉末混合油を燃焼して陽
イオン火炎を発生し、その後２５００度を超えるころか
ら水も燃焼して４０００度を超える強力な陽イオン火炎
を発生する。

【００５４】焼却炉本体１内には４機のイオン火炎発生
装置２から高エネルギーの陽イオン火炎が噴射され、こ
の陽イオン火炎がドーナツ状に閉じ込められ、炉内温度
が４０００〜４５００度程度に保たれる。この状態でゴ
ミ投入ホッパー１７に処理対象物を投入すると、これら
処理対象物は耐熱性パイプ３を落下する際、炉内の陽イ
オン火炎及びその熱にさらされて瞬時に焼却、溶融さ
れ、高温の溶融物となって溶融溜１８に溜められる。溶
融溜１８内は高周波により加温されており、溶融物は固
化することなく溶融状態のまま溜められる。溶融溜１８
が溶融物で一杯になると開閉シャッター１９が開き、排
出される溶融物は後段の装置９６により冷却、固化さ
れ、粉砕されてスラグとなり、トラック等により搬出さ
れる。

【００５５】

【発明の実施の形態２】本発明の焼却炉においては、焼
却炉本体１にイオン増殖器４を付加したイオン火炎発生
装置２を２機以上、放射状に設けることが望ましく、例
えば３機、５機、６機等と設ける。図１１の焼却炉は５
機のイオン火炎発生装置２を備えるものであり、各イオ
ン発生装置２のイオン増殖器４から放射される高周波磁
場がトカマク式の閉じ込めに適する磁場に成形され、ま
た各イオン火炎発生装置２から噴射される燃焼音が焼却
炉本体１内で互いに衝突されて消音される。なお、放射
状にイオン火炎発生装置２を配置しても十分なトカマク
式の閉じ込め磁場が形成されない場合には、別途電磁コ
イルを設けてイオン火炎をドーナツ状に封じ込めするよ
うにすることも可能である。

【００５６】

【発明の実施の形態３】本発明の焼却炉においては、焼
却炉本体１に１機だけイオン火炎発生装置２を設けるこ
とも可能である。図１０はその例であり、イオン火炎発
生装置２の対向位置、及び左右位置に別途電磁コイル
（強磁場／電場発生器）１００を設けるものである。こ
の電磁コイル１００は図４に示したイオン増殖器４と同
一の構造を有するものであり、筒状本体６０を非磁性金
属（真鍮、ステンレス等）のリング６１と強磁性金属
（鉄、ニッケル、コバルト等）のリング６２を交互につ
ないで筒状に作製し、各強磁性金属リング６２の外周に
電磁コイル６３を取り付けるものである。

【００５７】この焼却炉において、焼却炉本体１内に噴
射される陽イオン火炎は、イオン増殖器４から発生され
る高周波磁場と電磁コイル１００から発生される高周波
磁場によりドーナツ状に閉じ込められる。焼却炉本体１
に設ける耐熱性パイプ３はイオン火炎発生装置２に近付
けて配置することもできるが、図中に仮想線で示される
ように炉の中心に配置することもできる。

【００５８】

【発明の効果】本発明のうち請求項１から請求項４記載
の焼却炉を用いれば次のような効果を得ることができ
る。 １．処理対象物を火炎が直接作用する耐熱性パイプに投
入して焼却、溶融するため、連続的、且つ迅速な処理が
可能となり、大量の焼却物を高速で処理することができ
る。 ２．特にイオン火炎発生装置を火炎バーナーとして使用
すると、処理対象物をより高速に処理することができ
る。 ３．処理対象物を耐熱性パイプ内に通して焼却、溶融す
るため、焼却の際に灰が外に飛散しない。灰の飛散を防
止するフィルタ類が不要となる。４．耐熱性パイプがマイナス電位に設定されるため、イ
オン火炎を用いるときの酸化が防止され、耐用年数が向
上する。

【００５９】本発明のうち請求項２記載の焼却炉を用い
れば次のような効果が期待できる。 １．放射状に配置された火炎バーナーの火炎が焼却炉本
体内に集中されると共に、耐熱性パイプに集中されるた
め処理対象物を高速に処理することができる。２．耐熱性パイプがマイナス電位に設定されるため、イ
オン火炎を用いるときの酸化が防止され、耐用年数が向
上する。

【００６０】本発明のうち請求項３記載の焼却炉を用い
れば次のような効果が期待できる。 １．火炎バーナーの火炎が焼却炉本体内に集中されると
共に、耐熱性パイプに集中されるため処理対象物を高速
に処理することができる。 ２．イオン火炎発生装置２から発せられる爆発的な燃焼
による高燃焼音が互いに衝突して、音波の打ち消し作用
や音波の衝突により生じるドップラー効果により、焼却
炉本体１内にドーナツ状に閉じ込められ減音される。 ３．イオン火炎発生装置２が放射状に配置されているの
で、イオン増殖器４から発せられる高周波磁場がトカマ
ク方式の閉じ込めに必要な磁場に成形され、この磁場に
より高温で侵食性の強い陽イオン火炎が耐熱性パイプ３
にのみ集中し、効果的な焼却ができる。また、当該陽イ
オン火炎が焼却炉本体１の内壁や火格子板１５、１６に
当たらず炉の耐久性が高まる。 ４．耐熱性パイプがマイナス電位に設定されるため、イ
オン火炎を用いるときの酸化が防止され、耐用年数が向
上する。

【００６１】本発明のうち請求項４記載の焼却炉を用い
れば次のような効果が期待できる。１．溶融された処理対象物を外部から閉ざされた焼却炉
本体内の溶融溜に溜めることができるので、一時的な溶
融物の保管が可能である。 ２．溜められた溶融物を後処理装置で一括処理するのに
有用である。 ３．排気ガス浄化装置群があるため、焼却炉本体１の排
気筒１１から排気されるガスを浄化して大気中に放出す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の焼却炉の第１の実施形態を示した概略
斜視図。

【図２】図１の焼却炉の縦断面図。

【図３】図１のイオン火炎発生装置の縦断面図。

【図４】図１のイオン増殖器の縦断面図。

【図５】図３のイオン火炎発生装置に取り付けられる燃
料煙霧化器の取り付け説明図。

【図６】図５の燃料煙霧化器の縦断面図。

【図７】図１の焼却炉に取り付けられる燃料装置のうち
金属燃料供給器の縦断面図。

【図８】図１の耐熱性パイプの酸化防止構造を示した説
明図。

【図９】図１の焼却炉の付加設備を示した概略図。

【図１０】本発明の焼却炉の第２の実施形態を示した横
断面図。

【図１１】本発明の焼却炉の第３の実施形態を示した横
断面図。

【図１２】従来のイオン火炎発生装置を用いた焼却炉の
縦断面図。

【図１３】（ａ）は図１２の焼却炉の横断面図、（ｂ）
は（ａ）の部分断面図。

【符号の説明】

１ 焼却炉本体 ２ 火炎バーナー ３ 耐熱性パイプ １８ 溶融溜 ２５ 黒鉛パイプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭52−105671（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−50405（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F23G 5/24 F23G 5/48 F23J 1/00 F23M 5/00 F23G 5/00 115

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】焼却炉本体（１）内にゴミ等の処理対象物
   を通す耐熱性パイプ（３）が上下方向に配管され、焼却
   炉本体（１）の周囲に前記耐熱性パイプ（３）に向けて
   火炎を噴射する火炎バーナー（２）が取り付けられ、耐
   熱性パイプ（３）は黒鉛パイプ（２５）の外周面に酸化
   物等被覆（２６）が形成されてなり、黒鉛パイプ（２
   ５）をマイナス電位にしたことを特徴とする焼却炉。
2. 【請求項２】焼却炉本体（１）内にゴミ等の処理対象物
   を通す耐熱性パイプ（３）が上下方向に２本以上配管さ
   れ、焼却炉本体（１）の周囲に前記耐熱性パイプ（３）
   に向けて火炎を噴射する火炎バーナー（２）が放射状に
   ２機以上取り付けられ、耐熱性パイプ（３）は黒鉛パイ
   プ（２５）の外周面に酸化物等被覆（２６）が形成され
   てなり、黒鉛パイプ（２５）をマイナス電位にしたこと
   を特徴とする焼却炉。
3. 【請求項３】焼却炉本体（１）内にゴミ等の処理対象物
   を通す耐熱性パイプ（３）が上下方向に１本配管され、
   焼却炉本体（１）の周囲に前記耐熱性パイプ（３）に向
   けて火炎を噴射する火炎バーナー（２）が１機取り付け
   られ、焼却炉本体（１）の周囲のうち火炎バーナー
   （２）と対向する位置に、焼却炉本体（１）内に高周波
   磁場を発生させる電磁コイル（１００）を設け、耐熱性
   パイプ（３）は黒鉛パイプ（２５）の外周面に酸化物等
   被覆（２６）が形成されてなり、黒鉛パイプ（２５）を
   マイナス電位にしたことを特徴とする焼却炉。
4. 【請求項４】請求項１乃至請求項３記載のいずれかの焼
   却炉において、焼却炉本体（１）は下部に溶融溜（１
   ８）があり、それより下に溶解取出筒口（１２）があ
   り、焼却炉本体（１）の上部の排煙口に排気ガス浄化装
   置が取り付けられたことを特徴とする焼却炉。