JPH0739856B2 - 廃棄物処理装置 - Google Patents

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 従来の廃棄物処理装置は、ディスポーザーと呼ばれる機
械式処理装置と、燃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、マイクロ波を
応用した廃棄物処理装置が提案されている。この装置に
ついて正面断面図（ａ）および側面断面図（ｂ）を示す
第３図をもとに説明する。

第３図（ａ）（ｂ）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に廃棄物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で連結
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次空気口７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次空気口７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で浄化し、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問題点 しかし、このような従来の廃棄物処理装置には、以下に
示すような問題点があった。

マグネトロンより発せられたマイクロ波は、燃焼室内に
置かれた廃棄物に電界が集中するように、燃焼室内の電
界分布を調整してある。廃棄物に水分が含まれているう
ちは、マイクロ波はすべて水分に吸収されてしまうが、
廃棄物が完全に乾燥してからは、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。ところが、燃焼室に１次空気が多
量に供給されると廃棄物自身が発火してしまい、廃棄物
が自分の火炎の熱を受けて、可燃性ガス多量に発生し、
燃焼を制御することが非常にむずかしくなり、不完全燃
焼を引き起こす。

そこで、通常は１次空気量をできるだけ少なく供給し、
燃焼室では廃棄物に火炎が付着しないようにしている。
このために、廃棄物が完全に炭化し、燃焼室内で廃棄物
が固体燃焼（いこり燃焼）を始めても、その燃焼量は供
給空気量に比例して増大するために、炭化物の燃焼に長
時間を有するという問題が生じた。

本発明は簡単な構成で、不完全燃焼することなく、短時
間で廃棄物を処理できる廃棄物処理装置を提供するもの
である。

問題点を解決するための手段 燃焼室をマイクロ波減衰部で１次燃焼室と２次燃焼室に
分割し、燃焼用空気を１次燃焼室及び２次燃焼室に１次
空気及び２次空気として別個に供給し、１次燃焼室内に
廃棄物収納部を設け、１次燃焼室とマグネトロンを導波
管で連結し、１次燃焼室の下流に位置した２次燃焼室内
に燃焼検出手段を設け、燃焼検出手段からの信号によ
り、１次空気の供給量を増加するものである。

作用 この技術的手段による作用は次のようになる。

燃焼室内の廃棄物収納部に廃棄物を収納する。この状態
で、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。廃棄物が完全に乾
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、廃棄物はマグネトロンからのマ
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が消
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、その燃焼量は供給空気量に比例
して増大するために、燃焼温度の低下があまりなけれ
ば、１次燃焼室に供給される１次空気量は多いほど燃焼
が短時間で終了する。さらに、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、マイクロ波を受
信して放電を行っている。この放電は、１次空気量が多
いほど激しくなり、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、速やかに１次空
気量を増加すれば、燃焼も早く終了し、灰化の状態も良
好になる。

そこで、２次燃焼室内に燃焼検出部を設け、燃焼検出部
の信号により、２次燃焼室内での燃焼終了を検知し、１
次空気量を増加することにより、不完全燃焼することな
く、短時間で廃棄物の燃焼、灰化を行うことができる。

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（ａ）は正面断面図、第１図（ｂ）は側面断
面図である。第１図（ａ）（ｂ）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17の内部に廃棄物収納部19を設置し、廃
棄物20をセットする。マグネトロン21の発信、燃焼用空
気の供給、および触媒室22に設けた触媒加熱用ヒータ23
の通電を開始して、触媒24を加熱する。なお触媒室22内
には、フィルタ25が設けてあり、燃焼ガス中に含まれる
ススや灰から触媒24を保護している。

2450MHzのマイクロ波がマグネトロン21より発信され、
導波管26を通り１次燃焼室17内に照射される。１次燃焼
室17は、廃棄物収納部19に置かれた廃棄物20に電界が集
中するように、１次燃焼室17内の電界分布を調整してあ
る。このために、マイクロ波はすべて廃棄物20に吸収さ
れ、廃棄物20の水分が蒸発し、廃棄物20は急速に乾燥す
る。この時、廃棄物20に含まれる水の誘電率は、その他
の廃棄物20に含まれる成分の誘電率に比べて非常に大き
いために、廃棄物20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20が完全に乾燥してから、マ
イクロ波は廃棄物20を加熱し始める。

廃棄物20がある程度高温になると、廃棄物20から可燃性
のガスを発生しながら、廃棄物20の炭化が始まる。この
可燃性ガスは１次空気口27より供給される１次空気28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18内に設けられた
点火器29により着火し、２次空気口30より供給される２
次空気31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29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、フィルタ25を通り、触媒24で浄化された後に、
排気筒32より排出される。

以後は、廃棄物20はマグネトロン21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20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20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
始める。一般に、固体燃焼は燃焼温度の低下があまりな
ければ、燃料に供給された空気量に比例して、燃焼量が
増大する。したがって、固体燃焼に移行したときに、速
やかに１次空気量を増加すれば、炭化した廃棄物20の燃
焼が短時間で終了する。ところが、２次燃焼室18に火炎
が存在するような状態、すなわち１次燃焼室17内の廃棄
物にまだ十分に可燃性ガス成分が含まれている間に、１
次空気量を増加すると、１次燃焼室17内で廃棄物20が発
火する。このために、１次燃焼室17内に存在する火炎の
熱を廃棄物20が受け、可燃性ガスを多量に発生するよう
になる。このことにより、燃焼を制御することがむずか
しくなり、不完全燃焼を引き起こすことになる。したが
って、廃棄物20から発生する可燃性ガスの発生が完全に
終了してから、１次空気量を増加しなければならない。

そこで、２次燃焼室18内に燃焼検出部33を設け、燃焼状
態を検出できるようにしてある。ここで、燃焼検出部33
は、サーモカップル、フレームロッド、ガスモニタ、光
センサなどで、温度、火炎、ガス組成、光などを検知し
て、燃焼状態を検出できるものである。たとえば、燃焼
検出部33にサーモカップルを用いた場合について第２図
に基づいて説明する。

第２図はマグネトロン21をONしてからの燃焼検出部33か
らの信号（サーモカップルの場合は温度）を示したもの
である。マグネトロン21をONすると廃棄物20に含まれる
水分がマイクロ波を吸収し、水分を蒸発しながら急速に
乾燥する。このとき、検出部33の温度は水の沸点と２次
空気の温度により決まる温度でほぼ一定となる（第２図
）。廃棄物20の乾燥が終了すると、廃棄物20は可燃性
ガスを発生しながら、炭化が促進される。この発生した
可燃性ガスは２次燃焼室18で点火器29により着火し、２
次燃焼室18内で燃焼を開始する。したがって、検出部の
温度は火炎の形成とともに急激に上昇する（第２図
）。これ以後、２次燃焼室18での燃焼は、マグネトロ
ン21の出力に応じた燃焼量で燃焼する。すなわち、検出
部33の温度が所定値になるようにマグネトロン21の出力
をコントロールすることにより、廃棄物20の燃焼量を一
定にコントロールすることができる（第２図）。さら
に燃焼が進み、廃棄物20から発生する可燃性ガス量が減
少してくると、マグネトロン21の能力を最大にしても、
検出部33での温度を所定値に保つことがむずかしくな
り、検出部33の温度は次第に低下していく（第２図
）。加えて、燃焼初期で、まだ廃棄物があまり炭化し
ていない時には、廃棄物から発生する可燃性ガスの成分
は水素の割合が大きい炭化水素が主体であるのに対し、
燃焼末期で、廃棄物が大部分炭化したときには、廃棄物
から発生する可燃性ガスの成分は炭素の割合が大きい炭
化水素が主体であるために、燃焼末期のの燃焼ガス温度
は燃焼初期に比べて低くなる。

したがって、この燃焼ガス温度の差異を燃焼検出部33が
検出することにより、廃棄物の燃焼状態を判断すること
ができる。すなわち、２次燃焼室18に設けた燃焼検出部
33が着火後に設定温度以下になったときに１次空気量を
増加すれば、廃棄物20から発生する可燃性ガス成分は、
廃棄物20中にほとんど含まれていないために、１次燃焼
室17内での燃焼熱を廃棄物20が受け、可燃性ガスを多量
に発生するというようなことは起こらなくなる。

この結果、１次空気量を増加しても燃焼を制御すること
が容易になり、不完全燃焼を起こさずに短時間で炭化し
た廃棄物の燃焼、灰化を行うことができる。

加えて、炭化した廃棄物20が固体燃焼を行っているとき
に、１次空気量を増加することは次のような効果も現れ
る。すなわち、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、１次空気量が多いほど激しくな
るために、炭化した廃棄物表面での燃焼も激しくなる。
そして激しい放電をともなう燃焼が、炭化した廃棄物表
面で起きるために、廃棄物の温度が非常に高温になり、
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べて、非常に良好になる。

上記実施例では、燃焼検出部23にサーモカップルを用い
た場合について行ったが、燃焼検出部23にフレームロッ
ド、ガスモニタ、光センサなどを用いても、同様な制御
を行うことができる。

発明の効果 以上のように本発明においては、１次空気の供給量を増
加することにより、不完全燃焼することなく、短時間で
廃棄物の燃焼、灰化を行うことができ、灰化の状態も従
来のものと比べ、非常に良好になる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）（ｂ）は本発明の一実施例の廃棄物処理装
置の断面図、第２図は同装置の検出部の信号の時間特性
図、第３図（ａ）（ｂ）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、18……２次燃焼室、21……マグネト
ロン、29……点火器、33……燃焼検出部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川崎 良隆 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−70315（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−218719（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−94717（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】燃焼室をマイクロ波減衰部で１次燃焼室と
   ２次燃焼室に分割し、燃焼用空気を前記１次燃焼室及び
   ２次燃焼室に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次燃焼室内に廃棄物収納部を
   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１次燃焼室の下流に位置した前記２次燃焼室内
   に燃焼検出手段を設け、前記燃焼検出手段からの信号に
   より、前記１次空気の供給量を増加することを特徴とす
   る廃棄物処理装置。