JPH01296005A - 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
方式があった。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２図をもとに説明する。第２図にお
いて、燃焼室をマイクロ波減衰部１で１次燃焼室２と２
次燃焼室３に分割し、１次燃焼室２の内部に廃棄物収納
部４を設置し、廃棄物５をセットする。燃焼用空気の供
給、および２次空気室６に設けた触媒加熱用ヒータ７の
通電を開始して、触媒８を加熱する。触媒８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９の通電
を開始する。

２４５０ＭＨＺのマイクロ波がマグネトロン９より発信
され、導波管ｌＯを通り１次燃焼室２内に照射される。

このために、マイクロ波はすべて廃棄物５に吸収され、
廃棄物６の水分が蒸発し、廃棄物５は急速に乾燥する。

廃棄物６が完全に乾燥してから、マイクロ波は廃棄物５
を加熱し始める。廃棄物５がある程度高温になると、廃
棄物５から可燃性のガスを発生しながら、廃棄物５の炭
化が始まる。この可燃性ガスは１次空気口１１より供給
される１次空気と混合して、２次燃焼室３に供給される
。２次＃！焼室３に送られた可燃性混合気は、２次燃焼
室３内に設けられた点火器１２により着火し、２次空気
口１３より供給される２次空気と混合して２次燃焼する
。燃焼ガスは、触媒８で浄化された後に、排気筒Ｉ４よ
り排出される。

以後は、廃棄物５は温度検出部Ｉ５からの信号に応じた
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５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３内で火炎燃焼が続く。廃
棄物５が完全に炭化すると、２次燃焼室３内での火炎は
消炎し、１次燃焼室２内で固体燃焼（いこり燃焼）を始
め、灰化に至る。このようにして、廃棄物を処理するわ
けである。

発明が解決しようとする課題 燃焼ガスの温度によりマグネトロンの出力を制御すると
、廃棄物の燃焼を制御する上では非常に効果があるが、
次のような新たな問題が生ずる可能性がある。

廃棄物の燃焼が安定しているときは、燃焼室内の温度は
安定しているために、燃焼ガスの温度と廃棄物の燃焼量
は、はぼ比例関係にある。ところが、着火直後の燃焼初
期にはまだ燃焼室内の温度が低いために、燃焼ガスが燃
焼室の冷たい壁面と接触して触媒に供給されるために、
燃焼による発熱は燃焼室内の壁面に吸収され、燃焼ガス
温度の上昇に結びつかない。したがって、燃焼量のフン
トロールを燃焼ガス温度で制御すると、着火時は燃焼ガ
スの温度に比べて燃焼量が大きくなるという現象が生じ
やすい。このために、着火時のオーバーシュートが大き
くなり、着火時に空気不足になり、不完全燃焼を起こし
やすいという問題が生じる。

また、マイクロ波により廃棄物が均一に乾燥されれば、
廃棄物が完全に乾燥してから可燃性ガスを発生するが、
実際には廃棄物を均一に乾燥することはむずかしい。廃
棄物の乾燥が局所的に進行すると、廃棄物がまだ乾燥し
ないうちに、廃棄物の温度が高温になる部分が生じてく
る。このような場所では、廃棄物の表面で炭化が始まり
、炭化した廃棄物がマイクロ波を受電し、廃棄物表面で
放電が起こるとともに、可燃性ガスを発生するようにな
る。この放電により炭化した廃棄物の表面温度が上昇し
、温度が上昇することにより炭化した廃棄物の誘電率も
大きくなり、マイクロ波を吸収しやすくなり、さらに放
電が激しくなり、可燃性ガスの発生も激しくなる。

このように廃棄物の乾燥が均一に行われないと、水分の
発生と可燃性ガスの発生が同時に生じてしまう。この水
分を多量に含んだ可燃性ガスは、非常に燃焼しづらいガ
スであるために、着火不良を起こしやすという課題が生
じた。

また、局所的に炭化が進むと前述のように、誘電率の温
度特性と放電との相乗効果により、着火時に可燃性ガス
が多量に発生しやすい。加えて、着火直後の燃焼初期に
はまだ燃焼室内の温度が低いために、燃焼ガスが燃焼室
の冷たい壁面と接触して触媒に供給されるために、燃焼
による発熱は燃焼室内の壁面に吸収され、２次燃焼室内
の温度上昇に結びつきづらい。したがって、燃焼量のコ
ントロールを温度検出部で制御、すると、着火時は２次
燃焼室内の温度に比べて燃焼量が大きくなるという現象
が生じやすい。このために、着火時のオーバーシュート
が大きくなり、着火時に空気不足になり、不完全燃焼を
起こしやすいという課題が生じた。

本発明は簡単な構成で、着火性と燃焼特性を良好にする
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 燃焼室を廃棄物を収納する１次燃焼室とその下流に位置
した２次燃焼室とから構成し、１次燃焼室とマグネトロ
ンを導波管で連結し、燃焼用空気を各燃焼室に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、２
次燃焼室内に温度検出手段を設け、温度検出手段からの
信号により、マグネトロンの出力を制御し、着火時に一
定時間、定常時より低い設定温度でマグネトロンの出力
を制御するものである。

また、始動時よりマイクロ波を間欠照射し、温度検出手
段からの信号が設定値になるとマイクロ波を連続照射す
るものである。

作用 １次燃焼室内にマイクロ波を照射すると、マイクロ波は
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
燃性ガスが点火し、２次燃焼室内で、火炎燃焼する。

ところが、着火直後の一定時間は、定常時よりも低い温
度でマグネトロンを制御するために、可燃性ガスの発生
量が少ない量に抑えられている。

このため着火直後の燃焼室内の温度が低い状態でも、空
気不足から不完全燃焼を起こすという現象が起こらなく
なる。そして、この低い燃焼量で一定時間燃焼を行うと
、２次燃焼室の壁面が加熱されることになる。したがっ
て、一定時間経過後に、温度検出部の設定温度を定常時
の設定値に戻す時点ですでに２次燃焼室内の温度がある
程度上昇しており、燃焼により発生した燃焼ガスは、そ
の温度をあまり下げることなく、温度検出部を通過する
。

したがって、燃焼量のコントロールを燃焼ガス温度で制
御しても、廃棄物の燃焼量を十分に制御することができ
る。このために、着火時のオーバーシュートが小さくな
り、着火時の空気不足が発生せず、不完全燃焼をを防止
することができ、排ガスを非常にクリーンにすることが
できる。

また、１次燃焼室内にマイクロ波を間欠照射すると、マ
イクロ波の照射が停止している間に、乾燥が進行した部
分には回りのまだ湿っている部分から水分が浸透してく
る。したがってマイクロ波を間欠で照射すると、乾燥が
局所的に進行することなく廃棄物を均一に乾燥できる。

このために、水分の蒸発と可燃性ガスの発生時期をずら
すことができ、着火性を良好にすることができる。

さらに乾燥が進み、廃棄物の温度が高温になってくる。

マイクロ波の照射が停止している間に、高温になった場
所から回りへ熱が伝導し、廃棄物の温度が急速に低下す
る。このために廃棄物は均一に温度が上昇し、炭化が均
一に行われる。

廃棄物の炭化が均一に行われるために、着火直後の可燃
性ガスの多量発生を防ぐことができ、可燃性ガスの発生
が徐々に増加することになる。このために、燃焼量も徐
々に増加するので、着火時のオーバーシュートを防ぐこ
とができる。このため、着火時のに空気不足を解消し、
不完全燃焼を防止し、燃焼特性を良好にすることができ
る。

そして、２次燃焼室内で火炎燃焼が行われ、２次燃焼室
内の温度検出部の温度が設定値になると、マイクロ波を
連続照射に変更すると、廃棄物が減少し、可燃性ガスの
発生量が低下しても、マイクロ波を連続で照射するため
に、間欠照射のままの場合に較べて、２次燃焼室での火
炎燃焼の時間を長くすることができ、可燃性ガスを触媒
で処理する時間が短くなり、触媒の寿命を延ばすことが
できる。加えて、廃棄物の灰化過程において、廃棄物の
温度を高温に維持することができるので、廃棄物の灰化
状態を良好にすることができる。

実施例 以下、本発明の一実施例を添付図面を基づいて説明する
。

第１図において、１次燃焼室１Ｂの内部に廃棄物収納部
１７を設ける。廃棄物収納部１７の内側は断熱材１８で
ライニングされ、底面にはマイクロ波加熱体Ｉ９が設置
されている。１火燃焼室ｉ６の上部は複数個の１次空気
口２０を穿った断熱材２１で廃棄物収柄部１７と１次空
気室２２を分離している。また断熱材２１の中央部には
フィルタ２３を設け、廃棄物２４が燃焼する際に発生す
る埋置や廃棄物２４の灰化過程における灰分の飛散をこ
のフィルタ２３でトラップするものである。ここで用い
られている断熱材１８．２１、フィルタ２３はすべてマ
イクロ波を透過する物質で構成されており、１次燃焼室
１Ｂ内の電界分布に同等影響を与えないものである。

マイクロ波減衰部２５を介して１次燃焼室１Ｂと２次燃
焼室２６を接続し、廃棄物２４から発生した可燃性ガス
を２次燃焼室２６で火炎燃焼させる。２次燃焼室２Ｂの
外側に２次空気室２７を設け、さらに２次空気室２７の
内部に触媒加熱用ヒータ２８を設け、触媒加熱用ヒータ
２８により２次空気を加熱し、高温になった２次空気に
より２次燃焼室２Ｂ下流に設けた触媒２９を加熱する。

２次燃焼室２Ｂは内部を複数個の燃焼室に分割され、第
１室のマイクロ波減衰部２５近傍に点火ヒータ３０を設
け、最終室には温度検出部３１を設けである。１次燃焼
室１Ｂと２次燃焼室２Ｂとの境目にはマイクロ波減衰部
２５を設けてあり、マイクロ波が２次燃焼室２Ｂへ侵入
するのを防いでいる。したがって、点火゛ヒータ３０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。

＄３２を開け、廃棄物収納部１７に廃棄物２４を収納し
、　＄３２を閉める。１次燃焼室１Ｂの下方に設けた送
風機３３を始動させ、給気パイプ３４．３５により１次
空気および２次空気を各燃焼室に供給する。触媒２Ｂ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
３Ｂの通電を開始する。

２４５０ＭＨ２のマイクロ波がマグネトロン３６より発
信され、導波管３７を通り１次燃焼室！Ｂ内に照射され
る。導波管３７と１火煙焼室Ｉ６の接続部にはマイクロ
波透過体３８を設け、燃焼ガスを遮断しマグネトロ７３
Ｂの発信部を保護しである。１次空気は１次燃焼室１６
の外側に設けた１次空気供給経路３９を通って１次燃焼
室１Ｇに供給されるために、１次燃焼室１［ｉの保温性
を高めている。また、１次空気が１次燃焼室１Ｂに供給
される際に、マイクロ波透過体３８を冷却するように、
１次空気室２２と導波管３７を接続しであるために、マ
イクロ波透過体３８が高温になることを防止している。

１次燃焼室１Ｇは、廃棄物収納部Ｉ７に置かれた廃棄物
２４に電界が集中するように、１次燃焼室１６内の電界
分布を調整しである。このために、マイクロ波はすべて
廃棄物２４に吸収され、廃棄物２４の水分が蒸発し、廃
棄物２４は急速に乾燥する。この時、廃棄物２４に含ま
れる水の誘電率は、その他の廃棄物２４に含まれる成分
やマイクロ波加熱体１Ｂの誘電率に比べて非常に大きい
ために、廃棄物２４に含まれる水分に総て吸収されてし
まう。したがって、廃棄物２４が完全に乾燥してから、
マイクロ波はマイクロ波加熱体１９を加熱し始める。

マイクロ波加熱体１９がある程度高温になると、廃棄物
２４から可燃性のガスを発生しながら、廃棄物２４の炭
化が始まる。この可燃性ガスは１次空気口２Ｇより供給
される１次空気と混合して、２次燃焼室２Ｂに供給され
る。２次燃焼室２Ｂに送られた可燃性混合気は、２次燃
焼室２Ｂ内に設けられた点火ヒータ３０により着火し、
２次空気口４０より供給される２次空気と混合して２次
燃焼する。燃焼ガスは、触媒２９で浄化された後に、希
釈室４１で給気パイプ４２より供給された３次空気混合
した後、排気筒４３より排出される。なお、３次空気の
供給経路内にはマグネトロンのラジエタを設け、３次空
気をマグネトロンの冷却用と兼用している。

以後は、廃棄物２４はマグネトロン３６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２４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２６内で火炎燃焼が続く。廃棄物
２４が完全に炭化すると、２次燃焼室２Ｂ内での火炎は
消炎し、１次燃焼室１６内で固体燃焼（いこり燃焼）を
始める。そして固体燃焼に移行したときに、１次空気量
を増加し、炭化した廃棄物２４の燃焼を行い、灰化に至
る。ここで、１次燃焼室１Ｂおよび廃棄物収納部１７の
内側は断熱材で覆われ、また１次燃焼室１６の外側には
１次空気供給経路３９を設けであるために、１次燃焼室
１６の保温状態は非常に良好で、マイクロ波を受信した
マイクロ波加熱体１９は非常に高温になる。このために
廃棄物２４の灰化状態が非常に良好になる。

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。

本発明では２次燃焼室内２５に温度検出部３Ｉを設けて
２次燃焼室２Ｂの温度を検出できるようにしである。そ
して、温度検出部３１での温度が一定になるようにマグ
ネトロン３Ｂの出力を制御し、燃焼量の一定化を図って
いる。

廃棄物２４の燃焼が安定しているときは、２次燃焼室２
５内の温度は安定しているために、燃焼ガスの温度と廃
棄物の燃焼量は、はぼ比例関係にある。

ところが、着火直後の燃焼初期にはまだ２次燃焼室２５
内の温度が低いために、燃焼による発熱は２次燃焼室２
５内の壁面に吸収され、燃焼ガス温度の上昇に結びつか
ない。したがって、着火直後の燃焼初期では燃焼ガスの
温度と廃棄物の燃焼量は比例関係にないことになる。と
くに、廃棄物収納部１７内にマイクロ波加熱体１９を設
置した場合は、マイクロ波加熱体１９の熱容量により、
マグネトロン３Ｇの制御と可燃性ガスの発生に時間遅れ
があるために、着火時の燃焼制御がむずかしくなる。

そこで、本発明では２次燃焼室２５内に設けた温度検出
部３１からの信号により、着火時と定常時を判断し、着
火時には定常時よりも温度検出部３１の設定温度を低く
してマグネトロン３６の出力を制御する。このために、
着火直後は定常時に較べて可燃性ガスの発生量が少なく
抑えられている。したがって、着火直後の燃焼室内の温
度が低い状態において、可燃性ガスの発生量も少ない状
態になっている。燃焼用空気は定常時の燃焼量を基準に
して設定されているから、着火時に空気不足から不完全
燃焼を起こすという現象が起こらなくなる。

そして、この低い燃焼量で一定時間燃焼を行うと、２次
燃焼室２Ｂの壁面が徐々に加熱され、壁面の温度が上昇
してくる。したがって、一定時間経過後、温度検出部の
設定温度を定常時の設定値に戻す時点で、２次燃焼室２
６内の温度がある程度上昇しており、燃焼により発生し
た燃焼ガスは、その温度をあまり下げることなく、温度
検出部３１を通過する。したがって、燃焼量のコントロ
ールを燃焼ガス温度で制御しても、廃棄物２４の燃焼量
を十分に制御することができる。

このために、着火時のオーバーシュートが小さくなり、
着火時の空気不足が発生せず、不完全燃焼をを防止する
ことができ、排ガスを非常にクリーンにすることができ
る。

次にマイクロ波を間欠照射したときの効果について説明
する。

マグネトロン３Ｂの通電開始直後から、廃棄物２４にマ
イクロ波を間欠照射すると、マイクロ波が照射されてい
る間は、マイクロ波は廃棄物２４に含まれる水分に吸収
され、廃棄物２４の水分が蒸発し、廃棄物２４は乾燥す
る。次にマイクロ波の照射が停止している間に、水分が
蒸発して乾燥した部分に、回りの間だ湿っている部分か
ら水分が浸透してきて、乾燥した部分が再び湿気を帯び
るようになる。

再びマイクロ波の照射が始まると水分の蒸発が始まる。

このように、マグネトロ７３Ｂが運転している間は水分
の蒸発が生じ、マグネトロン３Ｂが停止している間に水
分の浸透が起こるというサイクルを繰り返す。このため
に、絶えず廃棄物２４の水分の分布を均一のままで、廃
棄物２４の乾燥が進行する。

とくに、廃棄物２４の残留水分が少なくなり、局所加熱
されやすい状態になっても、マイクロ波の間欠照射は廃
棄物２４の均一乾燥に非常に効果がある。すなわち、廃
棄物２４の乾燥が局所的に進行し、廃棄物の内部に水蒸
気がこもったとしても、マグネトロン３Ｂが停止してい
る間に余分な水蒸気が冷却され、その雰囲気を減圧状態
にするために、周囲から急速に余分な水分が浸透して、
廃棄物の温度を冷却するとともに、水分量を均一にする
。このために乾燥が局所的に進行することなく廃棄物２
４を均一に乾燥できる。したがって、水分の蒸発と可燃
性ガスの発生時期をずらすことができ、着火性を良好に
することができる。

さらに乾燥が進むと、廃棄物２４の温度が高温になり、
廃棄物２４から可燃性ガスを発生するようになる。マイ
クロ波が照射されると、マイクロ波は廃棄物２４の温度
を上昇させる。次にマイクロ波の照射が停止している間
に、高温になった部分から周囲の低温の部分に熱が伝導
し、高温の部分の温度が急速に低下する。再びマイクロ
波の照射が始まると廃棄物２４の温度上昇が始まる。こ
のように、マグネトロン３６が運転している間は廃棄物
２４の温度上昇が起こり、マグネトロン３６が停止して
いる間に熱伝導により温度の均一かが起こるというサイ
クルを繰り返す。このために、廃棄物２４の温度分布を
均一のままで、廃棄物２４の温度を高温にすることがで
きる。したがって、廃棄物２４の炭化が均一に行われ、
着火直後の可燃性ガスの多量発生を防ぐとともに、可燃
性ガスの発生が徐々に増加することになる。このために
、燃焼量も徐々に増加するので、燃焼量が定常時に近づ
゛いた時点で２次燃焼室２Ｂ内の温度がかなり高温にな
っている。

このために燃焼量のコントロールを温度検出部３１で制
御しても、２次燃焼室２Ｂ内の温度と燃焼量はほぼ相関
があり、着火時のオーバーシュートを防ぐことができる
。このため、着火時のに空気不足を解消し、不完全燃焼
を防止し、燃焼特性を良好にすることができる。

そして、２次燃焼室２Ｇ内で火炎燃焼が行われ、２次燃
焼室２Ｂ内の温度検出部３１の温度が設定値になると、
マイクロ波を連続照射に変更するとともに、マグネ、ト
ロン３Ｂの出力を制御し、廃棄物の燃焼量が一定になる
ように制御する。このことにより、廃棄物２４が減少し
、可燃性ガスの発生量が低下しても、マイクロ波を連続
で照射するために、間欠照射のままの場合に較べて、２
次燃焼室２６での火炎燃焼の時間を長くすることができ
、可燃性ガスを触媒２９で処理する時間が短くなり、触
媒２９の寿命を延ばすことができる。加えて、マイクロ
波の照射を間欠から連続に変更することは、廃棄物２４
の灰化過程において、廃棄物２４の温度を高温に維持す
ることができるので、廃棄物の灰化状態を良好にするこ
とができる。

発明の効果 以上のように本発明においては、温度検出手段からの信
号により、マグネトロンの出力を制御し、着火時に一定
時間、定常時より低い設定温度でマグネトロンの出力を
制御することにより、着火時の空気不足が発生せず、不
完全燃焼をを防止することができ、排ガスを非常にクリ
ーンにすることができる。

また、始動時よりマイクロ波を間欠照射し、温度検出手
段からの信号が設定値になるとマイクロ波を連続照射す
ることにより、マイクロ波により廃棄物を均一に乾燥し
、水分の蒸発と可燃性ガスの発生時期をずらし、着火性
と燃焼特性を良好にすることができる。

【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図は従来例の廃棄物処理装置の断面図である。 １Ｂ・・・１次燃焼室、２Ｂ・・・２次燃焼室、３０・
・・点火ヒータ、３０・・・温度検出部、３１・・・マ
グネトロン。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　はか１名２　−−　
１　　ｆ！　燃焼室 ３　　＝−２次だ＊　望 ？−マグネトロン １５−　温度検出部 第２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）廃棄物を収納する１次燃焼室とその下流に位置し
   た２次燃焼室とからなる燃焼室と、燃焼用空気を前記各
   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
   風手段と、前記２次燃焼室内に温度検出手段を設け、前
   記１次燃焼室とマグネトロンを導波管で連結し、前記温
   度検出手段からの信号により、前記マグネトロンの出力
   を制御し、着火時に一定時間、定常時より低い設定温度
   で前記マグネトロンの出力を制御することを特徴とする
   廃棄物処理装置。
2. （２）請求項１において、始動時よりマイクロ波を間欠
   照射し、前記温度検出手段からの信号が設定値になると
   マイクロ波を連続照射することを特徴とする廃棄物処理
   装置。