JPH01263410A - 廃棄物処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、家庭あるいは業務上で発生する生ごみや可燃
性のごみやし尿等の廃棄物の処理に利用されるものであ
る。

従来の技術 従来廃棄物処理装置は、ディスポーザーと呼ばれる機械
式処理装置と、焼却炉と呼ばれる燃焼式処理装置との２
方式があフた。しかし、これらの装置は下水道を詰まら
せたり、発煙や発臭などを起こしやすく、環境汚染を生
じるなどの大きな欠点があった。

そこで、これらの問題を解決するために、マグネトロン
やヒータを利用し、廃棄物を分解燃焼する廃棄物処理装
置が提案されている。この装置について第５図をもとに
説明する。

第５図において、燃焼室１の内部に廃棄物収納部２を設
置し、廃棄物収納部２乙こ廃棄物３を収納しておく。燃
焼室１とマグネトロン４を導波管５て連結し、燃焼室１
と導波管５の接続部にはマイクロ波透過体６を設けてあ
り、燃焼ガスの導波管５内への侵入を防ぎ、マグネトロ
ン４を保護している。

そして、マグネトロン４から照射されたマイクロ波は、
導波管を５通って燃焼室１に供給される。

燃焼室１に放出されたマイクロ波は廃棄物３で受信され
、マイクロ波のエネルギを熱に変換して、廃棄物３の乾
燥、燃焼、灰化を行う。

また、燃焼室１には複数個の１次空気ロアと複数個の２
次空気口８が設けてあり、送風機（図示せず）より送ら
れた燃焼用空気を１次空気９と２次空気１０に分岐し、
それぞれ１次空気ロアと２次空気口８より燃焼室１に供
給する。そして、燃焼室１の下流には触媒室１１を設け
、触媒室１１の中には触媒１２、フィルタ１３、触媒加
熱用ヒータ１４が納められており、燃焼ガスを触媒１２
て浄化し、クリーンな排ガスにして、排気筒１５より排
出する。

発明が解決しようとする課題 このような従来の廃棄物処理装置には、以下に示すよう
な課題があった。

燃焼室に備えられた加熱手段により、廃棄物が乾燥し、
廃棄物から可燃性のガスを発生して燃焼を行う。そして
燃焼を行いながら、廃棄物の炭化を促進する。可燃性ガ
スの燃焼が終了し、廃棄物か完全に炭化し、燃焼室内で
廃棄物が固体燃焼（いこり燃焼）を始める。このときに
、炭化した廃棄物に燃焼用空気が効率よく供給されない
と、炭化物の燃焼量は供給空気量に比例するために、炭
化物の燃焼に長時閏を有するという課題が生じる。

また、次のような課題もあった。マグネトロンより発せ
られたマイクロ波は、燃焼室内に置かれた廃棄物に照射
する。そして廃棄物に水分が多量に含まれているうちは
、マイクロ波はすべて水分に吸収されてしまう。ところ
か、廃棄物が乾燥し、廃棄物に含まれる水分量が少量に
なると、燃焼室内のマイクロ波の電界分布が問題になっ
てくる。

このとき、マイクロ波の電界分布が燃焼室内で不均一で
あると、廃棄物が部分的に乾燥が進み、乾燥が不完全な
うちに炭化水素の発生が始まる。この水分を多量に含ん
だ炭化水素ガスは非常に着火しづらく、不完全燃焼や臭
気の発生の原因になるで、燃焼時間を短くし、不完全燃
焼や臭気の発生を抑える廃棄物処理装置を提供するもの
である。

課題を解決するための手段 禾俗ｙＲＩま、 燃焼室が廃棄物を収納する１次燃焼室と２次燃焼室とか
ら構成され、１次燃焼室とマグネトロンを導波管で連結
し、燃焼用空気を燃焼室に１次空気及び２次空気として
別個に供給する送風手段を設け、１次燃焼室に廃棄物と
対向するように１次空気口を穿つものである。またマグ
ネトロンから発振されたマイクロ波が１次空気流と同方
向で１次燃焼室内に照射されるように、１次燃焼室の天
井部で導波管と接続する構成にする。

さらに、燃焼室が廃棄物を収納する１次燃焼室と２次燃
焼室とから構成され、１次燃焼室とマグネトロンを導波
管て連結し、燃焼用空気を燃焼室に１次空気及び２次空
気として別個に供給する送風手段を設け、１次燃焼室の
底面の一部をマイクロ波加熱体で構成する。また、マイ
クロ波加熱体の面積を１次燃焼室底面積の少なくとも１
７２以下にする構成をとる。

作用 この技術的手段による作用は次のようになる。

１次燃焼室内に廃棄物を収納する。この吠態て、１次燃
焼室内にマイクロ波を照射すると、マイクロ波はすべて
廃棄物に含まれる水分に吸収され、廃棄物の水分が蒸発
し、廃棄物は急速に乾燥する。

廃棄物が乾燥してから、マイクロ波は廃棄物を加熱し、
廃棄物から可燃性のガスを発生しながら、廃棄物の炭化
を促進する。そして、２次燃焼室に設けた点火装置によ
り、廃棄物から発生している可燃性ガスが発火、２次燃
焼室内で火炎燃焼する。

以後は、廃棄物はマグネ）Ｉ−７ンからのマイクロ波を
受けて、可燃性ガスを発生しながら炭化を促進させ、廃
棄物が完全に炭化して可燃性ガスが発生しなくなるまで
、２次燃焼室内で火炎燃焼が続く。

廃棄物が完全に炭化すると、２次燃焼室内での火炎は消
炎し、１次燃焼室内で固体燃焼（いこり燃焼）を始める
。固体燃焼において、その燃焼は供給空気中の酸素の拡
散に支配されるので、炭化した廃棄物に燃焼用空気を吹
きイく１けるように供給すれは燃焼が短時間で終了する
。ざらζこ、炭化した廃棄物の表面では、炭素が電気の
良導体であるために、マイクロ波を受信して放電を行っ
ている。

この放電は、放電している炭化物表面に空気が供給され
るほど激しくなり、燃焼後の灰化の状態が良好になる。

したがって、固体燃焼に推移した時に、１次空気を廃棄
物に吹き付けるように供給すれば、燃焼も早く終了し、
灰化の状態も良好になる。

そこで、１次燃焼室に廃棄物と対向するように１次空気
口を穿つことにより、１次空気を廃棄物シこ効果的に供
給することができ、短時間で廃棄物の燃焼、灰化な行う
ことができる。さらに、マイクロ波を１次燃焼室の天井
部から１次空気と同方向で照射することにより、炭化物
表面での放電が非常に激しくなり、炭化物の燃焼を急速
に進行することができる。

また、１次燃焼室の底面の一部をマイクロ波加熱体ｔこ
することにより、廃棄物の乾燥過程において、１次燃焼
室の底面に向けて照射されたマイクロ波の一部はマイク
ロ波加熱体に吸収されてマイクロ波加熱体の温度を上昇
させる。マイクロ波の残りの部分は、底面で反射された
後、１次燃焼室内を縦横無Ｊざに反射しながら廃棄物に
照射されるために、１次燃焼室内のマイクロ波の電界分
布が均一になり、非常に効率的に廃棄物の乾燥を行うこ
とができる。特ζこマイクロ波加熱体の面積を１次燃焼
室底面の面積の１／２以下にすると、１次燃焼室内のマ
イクロ波の電界分布が均一になり易い。

このため、廃棄物より発生した炭化水素ガスは水分を含
んでおらず、不完全燃焼や臭気の発生を防止する・ 実施例 以下、本発明の一実施例を添付図面に基づいて説明する
。第１図において、燃焼室をマイクロ波減衰部１６で１
次燃焼室１７と２次燃焼室１８に分割し、１次燃焼室１
７の内部乙こ廃棄物１９をセットする。燃焼用空気の供
給、および２次空気室２０に設けた触媒加熱用ヒータ２
１の通電を開始して、触媒２２を加熱する。触媒２２の
温度が高温になり、活性温度以上になるとマグネトロン
２３の通電を開始する。

２４５０Ｍ　Ｈｚのマイクロ波がマグネトロン２３より
発信され、導波管２４を通り１次燃焼室１７内に照射さ
れる。マイクロ波は廃棄物１９に吸収され、廃棄物１９
の水分が蒸発し、廃棄物１９は急速に乾燥する。

この時、廃棄ＬｐＩｊ１９に含まれる水の誘電率は、そ
の他の廃棄物１９に含まれる成分の誘電率に比へて非常
に大きいために、廃棄物１９に含まれる水分に大部分吸
収されてしまう。したがって、廃棄物１９が乾燥してか
ら、マイクロ波は廃棄物１９を加熱し始める。

廃棄物１９がある程度高温になると、廃棄物】９から可
燃性のガスを発生しながら、廃棄物１９の炭化が始まる
。この可燃性ガスは１次空気口２５より供給される１次
空気２６と混合して、２次燃焼室１８に供給される。２
次燃焼室１８に送られた可燃性混合気は、２次燃焼室１
８内に設けられた点火器２７により着火し、２次空気口
２８より供給される２次空気２９と混合して２次燃焼す
る。１次燃焼室１７と２次燃焼室１８との境目にはパン
チングメタルなどのマイクロ波減衰部１６を設けてあり
、マイクロ波が２次燃焼室１８へ侵入するのを防いでい
る。したがって、点火器２７は、マイクロ波を受信して
アーキングを起こすなどの影響を受けずに、可燃性混合
気を着火させることができる。燃焼ガスは、触媒２２て
浄化された後に、排気筒３０より排出される。

以後は、廃棄物１９はマグネトロン２３からのマイクロ
波を受けて、可燃性ガスを発生しながら炭化を促進させ
、廃棄物１９が完全に炭化して可燃性ガスが発生しなく
なるまで、２次燃焼室１８内で火炎燃焼が続く。廃棄物
１９が完全に炭化すると、２次燃焼室１８内での火炎は
消炎し、１次燃焼室１７内で固体燃焼（いこり燃焼）を
始め、灰化に至る。

このような本発明の具体的動作関係について以下に説明
する。一般に、同体燃焼において、その燃焼は供給空気
中の酸素の拡散に支配され、酸素の拡散量に比例して燃
焼量が増加する。そこで本発明ではこのことを利用して
、１次燃焼室１７の上部にに廃棄物と対向するように１
次空気口２５を穿いである。このために送風機（図示せ
ず）から送られてきた１次空気２６は、１次空気室３１
を通り、１次燃焼室１７に供給される際に、廃棄物１９
に吹き付けられる。したがって、廃棄物１９表面には絶
えず新鮮な燃焼用空気が供給され、１次燃焼室１７内で
固体燃焼を始めた炭化した廃棄物１９表面で酸素の拡散
が効果的に行われることになる。このことにより、廃棄
物１９に供給された燃焼用空気が有効に活用されるため
に、燃焼用空気を廃棄物１９に対向して供給しない場合
と比へて、燃焼量が非常に増加し、燃焼時間を大幅に短
縮することができる。

また、燃焼用空気を有効に使い、燃焼量が増加するとい
うことは、固体燃焼の際の燃焼温度が従来の装置に比べ
で、高温ζこなるということであるから、廃棄物１９の
灰化促進され、灰化状態が非常に良好になる。

加えて、炭化した廃棄物１９が固体燃焼を行っていると
きに、炭化した廃棄物の表面では、炭素が電気の良導体
であるために、マイクｃｒ波を受信して放電を行ってい
る。この放電が行われている廃棄物１９表面に１次空気
を吹き付けると、１次空気の流れにより廃棄物１９の表
面が、こくわずｆｉＹ（はあるが、運動するために、炭
化した廃棄物１９表面での放電が非常に激しくなり、炭
化した廃棄物１９表面での燃焼も激しくなる。そ（〕て
激しい放電をともなう燃焼が、炭化した廃棄物１９表面
で起きるために、廃棄物１９の温度か非常に高温になり
、廃棄物中に含まれる灰分の分解が促進され、燃焼後の
灰化の状態が従来のものと比へで、非常に良好になる。

次に本発明の他実施例について第２図をもとに説明する
。これはマイクロ波を１次燃焼室１７の天井部から１次
空気と同方向で照射した実施例である。１次燃焼室１７
の天井部１７ａに１次空気口２５を穿くとともに、導波
管２４を接続しである。導波管２４は第２図に示してい
るように、曲管のものを用いると、装置をコンパクトに
てきる。そして、マグネトロン２３から発振されたマイ
クロ波が１次空気流と同方向で１次燃焼室１７内に照射
されるように、導波管２４が接続されている。このため
にマイクロ波が直接廃棄物１９に照射されることにより
、炭化した廃棄物１９表面で発生する放電が激しくなる
。そしてこの激しい放電が生じている炭化した廃棄物１
９表面に、１次空気が吹き込むために廃棄物１９での放
電がなお一層激しくなり、効果がさらに増大される。

次に本発明の別の実施例について第３図をもとに説明す
る。本発明の廃棄物処理装置において、灰化過程におけ
る１次燃焼室】７の温度低下を防ぐために、１次燃焼室
Ｉ７内マイクロ波加熱体を設置すると、灰化状態が非常
に良好になる。本実施例は１次燃焼室の底面の一部をマ
イクロ波加熱体にした実施例である。２４５０Ｍ　Ｈｚ
のマイクロ波がマグネトロン２３より発信され、導波管
２４を通り１次゛燃焼室１７内に照射される。１次燃焼
室１７は、底面＋７ｂの一部をマイクロ波加熱体１７ｃ
で構成され、この底面のマイクロ波加熱体１７ｃ以外の
壁面はマイクロ波を反射する金属なとで構成されている
。

廃棄物１９の乾燥過程において、１次燃焼室１７の底面
１７ｂに向けて照射されたマイクロ波は廃棄物１９に吸
収された後にマイクロ波加熱体］７ｃに吸収されて、マ
イクロ波加熱体１７ｃの温度を上昇させる。

もし１次燃焼室底面１７ｂがマイクロ波加熱体だけで構
成されているとすると、廃棄物１９を通過したマイクロ
波は、すべてマイクロ波加熱体に吸収されマイクロ波加
熱体の温度を上昇させる。このために廃棄物１９の乾燥
とマイクロ波加熱体の温度−１−昇が同時に進行する。

廃棄物１９に水分が多量に含まれているうちは、マイク
ロ波はすべて水分に吸収されてしまうために問題はない
が、廃棄物１９が乾燥し、廃棄物１９に含まれる水分量
が少量になると、高温になったマイクロ波加熱体のまわ
りの廃金物から部分的に乾燥が進み、乾燥が不完全なう
ちに可燃性ガス（炭化水素ガス）の発生が始まる。

この水分を多量に含んだ炭化水素ガスは非常に着火しづ
らく、不完全燃焼や臭気の発生の原因になる。ところが
、本発明では底面−ｅ　＋、７　ｂの一部のみマイクロ
波加熱体１７ｃて構成されているために、マイクロ波の
一部はマイクロ波加熱体１７ｃに吸収されるが、残りの
部分は、底面で反射された後、１次燃焼室内を縦横無尽
に反射しながら廃棄物に照射される。これにより１次燃
焼室１７に照射されたマイクロ波は直接あるいは金属壁
面で反射されて、廃棄物１９に照射され、１次燃焼室内
のマイクロ波の電界分布が均一になり、非常に効率的に
廃棄物の乾燥を行うことができる。したがって、廃棄物
の部分的に乾燥を抑え、乾燥が終了するまで炭化水素ガ
スの発生を防止することができる。このために、炭化水
素ガスが発生した際には、炭素ガス中には水分をほとん
ど含んでおらず、着火性が非常に良好で、不完全燃焼や
臭気の発生がほとんど生しない。

第４図にマイクロ波加熱体の面積に対する着火時のＣＯ
の発生量の関係を示す。この図は、出力３００Ｗのマイ
クロ波を５００ｇの廃棄物に照射したときのものである
。この図より、１次燃焼室の底面＋７ｂの面積が１／２
より大きくなると、ＣＯの発生が著しく増加することが
わかる。このことはすなわち、１次燃焼室１７の電界分
布が均一ではなく、廃棄物１９の乾燥が十分に行われて
いないうちに、炭化水素が発生し、このため発生した炭
化水素中には水分が多量に含まれているので、着火時に
不完全燃焼が起きやすく、ＣＯが発生したことを意味し
ている。そこで本発明では、マイクロ波加熱体１７ｃの
面積を１次燃焼室底面＋７ｂの１７２以下にすることに
３Ｌす、１次燃焼室１７の電界分布を均一にし、非常に
効率的に廃棄物の乾燥を行うことができる。このために
、炭化水素ガスが発生した際には、炭素ガス中には水分
をほとんど含んでおらず、着火性が非常に良好で、不完
全燃焼や臭気の発生の防止ということに関して、なお−
層効果がある。

発明の効果 以上のように本発明においては、短時間で廃棄物の燃焼
、灰化な行うことができる。ざらに、灰化の状態も従来
のものと比へ、非常に良好になる。

また、１次燃焼室の底面の一部をマイクロ波加熱体にす
ることにより、１次燃焼室内のマイクロ波の電界分布が
均一になり、非常に効率的に廃棄物の乾燥を行うことが
でき、着火性が非常に良好で、不完全燃焼や臭気の発生
がほとんど生じない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の廃棄物処理装置の断面図、
第２図および第３図は本発明の他の実施例の廃棄物処理
装置の断面図、第４図は同装置のマイクロ波加熱体の面
積に対するＣＯの発生量の関係図、第５図は従来例の廃
棄物処理装置の断面図である。 １７・・・１次燃焼室、１７ｃ・・・マイクロ波加熱体
、１８・・・２次燃焼室、２３・・−マグネトロン、２
４・・・導波管、２５・・・１次空気口。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　はか１名←

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）廃棄物を収納する１次燃焼室と２次燃焼室とから
   なる燃焼室を有し、前記１次燃焼室とマグネトロンを導
   波管で連結し、燃焼用空気を前記燃焼室に１次空気及び
   ２次空気として別個に供給する送風手段を有し、前記１
   次燃焼室に前記廃棄物と対向するように１次空気口を穿
   つことを特徴とする廃棄物処理装置。
2. （２）マグネトロンから発振されたマイクロ波が１次空
   気流と同方向で１次燃焼室内に照射されるように、前記
   １次燃焼室の天井部で導波管を接続することを特徴とす
   る請求項１記載の廃棄物処理装置。
3. （３）廃棄物を収納する１次燃焼室と２次燃焼室とから
   なる燃焼室を有し、前記１次燃焼室とマグネトロンを導
   波管で連結し、燃焼用空気を前記燃焼室に１次空気及び
   ２次空気として別個に供給する送風手段を有し、前記１
   次燃焼室の底面の一部をマイクロ波加熱体で構成したこ
   とを特徴とする廃棄物処理装置。
4. （４）マイクロ波加熱体の面積を１次燃焼室底面積の少
   なくとも１／２以下にすることを特徴とする請求項３記
   載の廃棄物処理装置。