JPH076618B2

JPH076618B2 - 廃棄物処理装置

Info

Publication number: JPH076618B2
Application number: JP63127779A
Authority: JP
Inventors: 正人保坂; 西野　　敦; 次郎鈴木; 良隆川崎
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1988-05-25
Filing date: 1988-05-25
Publication date: 1995-01-30
Anticipated expiration: 2010-01-30
Also published as: JPH01300114A

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
方式であった。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
のエネルギを熱に交換して、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。この可
燃性ガスはその中に多量の固形分（煙分）を含んでお
り、燃焼用空気と可燃性ガスの混合を良好にすることが
むずかしく、非常に燃焼しづらいガスである。このめに
通常の都市ガスや灯油の燃焼器に較べて燃焼用空気の供
給量を多くして燃焼しなければならず、また排ガスの浄
化用に触媒を使用せざるをえない。

ところが燃焼用空気量を増加すると、触媒を通過するガ
ス量も増加し、触媒の温度が低下しやすくなる。このた
め、着火直後に不完全燃焼を起こしやすくという課題が
生じた。

また、廃棄物が乾燥する過程において、廃棄物から発生
する水分が着火手段に多量に付着し、乾燥が終了したと
きに、着火手段を動作しようすると、たとえば着火手段
に点火プラグを用いた場合には、付着した水分のために
放電を行わないとか、着火手段に点火ヒータを用いた場
合には、付着した水分が蒸発するまでヒータが高温にな
らないなど、着火手段が正常に動作しなくなり、着火不
良を起こしやすいという課題が生じた。

さらに、燃焼室内に形成された火炎により、着火手段が
加熱され、着火手段の熱変形や溶断など着火手段の寿命
が短くなることや、燃焼後半に火炎が不安定になり、火
炎燃焼だけでは可燃性ガスを処理できなくなり、触媒で
処理する時間が長くなり触媒の寿命が短くなるという課
題も生じた。

本発明は上記従来技術にもとづき、簡単な構成で、触媒
の温度低下を防いで触媒の活性を維持し、燃焼特性を良
好にするとともに、着火時に着火手段を正常に動作させ
て着火不良を抑え、着火手段の熱変形や溶断を抑え、触
媒の寿命を長く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が廃棄物を収納する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次空気の供給経路内に加熱手段を設け、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
乾燥終了を検出し、乾燥終了時に２次空気の供給量を増
加するものである。

また、２次燃焼室内に着火手段を設け、始動時より着火
手段を動作するものである。

さらに、２次燃焼室内に温度検出手段と着火手段を設
け、温度検出手段からの信号が設定値以下の時に、着火
手段の動作を行うものである。

作用この技術的手段による作用は次のようになる。

燃焼室内の廃棄物処納部に廃棄物を収納する。この状態
で、２次空気室内に設けた加熱装置に通電するととも
に、２次空気を供給することにより、高温に予熱された
２次空気で触媒を加熱する。ここで供給する２次空気量
は、２次燃焼室に火炎が形成されて安定して燃焼するた
めに必要な空気量より少ない量にしておく。このように
することにより触媒に送られる空気の温度を高温にする
ことでき、触媒が活性を維持する温度まで上昇する時間
を短縮することができる。触媒が活性温度に達した後
に、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。このとき、２
次燃焼室に設けた温度検出手段の信号はたとえばサーモ
カップルの場合には、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。廃棄物が完全に乾燥する
と、マイクロ波は廃棄物を加熱するようになり、熱平衡
が崩れ、温度検出部での温度が上昇するとともに、廃棄
物から可燃性のガスを発生するようになる。この温度上
昇を検出して、２次空気量を所定の値まで増加すると、
２次空気量の増加による触媒温度の低下を最小限に防ぐ
ことができる。

また、始動時から着火手段を作動させておくと、触媒の
予熱が終了し、マイクロ波を廃棄物に照射した時点で、
着火手段の表面温度が高温になっている。このため、廃
棄物が乾燥する過程で発生した水蒸気は、着火手段表面
で結露することはなく、水分の付着による着火手段の動
作不良を防止することができる。

さらに、２次燃焼室に設けた温度検出手段の信号によ
り、２次燃焼室での燃焼を検出し、着火手段の作動を停
止することにより、２次燃焼室に形成された火炎による
着火手段の熱変形や溶断を防ぎ、着火手段の寿命を長く
することができる。さらに、燃焼後半においては再び着
火手段を作動させることのより、着火手段での保炎性を
向上し、２次燃焼室での燃焼時間を長くすることができ
る。このために、触媒の寿命を向上することができる。

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、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
廃棄物処納部19を設置し、廃棄物20をセットする。燃焼
用空気の供給、および２次空気室２に設けた触媒加熱用
ヒータ22の通電を開始して、触媒23を加熱する。触媒23
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24の通電を開始する。

2450MHzのマイクロ波がマグネトロン24より発信され、
導波管25を通り１次燃焼室17内に照射される。１次燃焼
室17は、廃棄物処納部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内に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26より供給される１次空気27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28により着火し、２次空気口29より供給される２
次空気30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で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23で浄化された後に、排気筒31より排出さ
れる。

以後は、廃棄物20はマグネトロン24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。

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18に温度検出部32を設け
て２次燃焼室18の温度を検出できるようにしてある。

第２図は触媒加熱用ヒータ22を通電してからの温度検出
部32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。予熱時に触媒加熱用ヒータ22を通電する
とともに、２次空気30を２次空気室21に供給する。ここ
で触媒加熱用ヒータ22により２次空気30は昇温され、２
次燃焼室18に供給される。この予熱された２次空気30に
より触媒23が加熱される。そして２次空気量と触媒加熱
用ヒータ22の能力により決定される温度でほぼ一定にな
る（第２図）。

廃棄物から発生する可燃性ガスはその中に多量の固形分
（煙分）を含んでおり、燃焼用空気と可燃性ガスの混合
を良好にすることがむずかしく、非常に燃焼しづらいガ
スである。このために通常の都市ガスや灯油の燃焼器に
較べて燃焼用空気の供給量を多くして燃焼しなければな
らない。したがって触媒を通過するガス量も増加し、触
媒の温度が低下しやすくなる。第３図に２次空気量をパ
ラメータにして、ヒータの表面温度と触媒温度の温度変
化を示す。第３図より２次空気量が少ないとヒータの表
面温度が上昇し、触媒温度も短時間で上昇することがわ
かる。すなわち、始動時には２次空気量を少なく供給
し、予熱が終了した時点あるいは乾燥が終了した時点で
２次空気量を増加すれば、効率よく触媒の温度を上昇す
ることができる。

触媒の予熱が終了し、マグネトロン24に通電すると廃棄
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32の温度は、
蒸発する水分の影響により下降し、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、マイクロ波は廃棄
物20を加熱し始め、検出部32の温度は上昇し始める。

第４図に予熱終了時に２次空気量を増加した場合と乾燥
終了時に２次空気量を増加した場合の触媒の温度変化を
示す。第４図より乾燥が終了した時点で２次空気量を増
加した方が、触媒温度を約70℃ほど高く維持できること
がわかる。したがって２次空気の切り替え時期は、予熱
終了時に行うよりも、乾燥終了時に行う方が触媒23の温
度をより高温に維持することができるわけである。本発
明はこのことを利用したもので、検出部32の温度が一定
になったのちの検出部32の温度上昇を検出して乾燥終了
を検出し、乾燥終了時に２次空気量をを増加すると、２
次空気量の増加にする触媒温度の低下を最小限に防ぐこ
とができる。

これ以後、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。２次燃焼室内18で可燃性ガスの濃度が可
燃範囲になると、点火器28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32の温度は火
炎の形成とともに急速に上昇する（第２図）。検出部
32の温度は、廃棄物の燃焼量すなわちマグネトロン24の
出力に応じた燃焼量で決定される。したがって、検出部
32の温度が一定になるようにマグネトロン24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）。

廃棄物20が乾燥する過程において、廃棄物20から発生す
る水蒸気が点火器28に多量に付着する。このために、た
とえば点火器28に点火プラグを用いた場合には、点火プ
ラグ先端に水滴が付着し、点火トランスから高電圧を供
給しても、点火プラグ先端では放電を行わなくなるし、
点火器28に点火ヒータを用いた場合には、点火ヒータ表
面に水滴が付着し、付着した水分が蒸発するまでヒータ
が高温にならなくなる。そこで本発明では、始動時から
点火器28を作動させることにより、予熱過程において、
点火プラグ先端や点火ヒータ表面の温度を高温に維持し
ておくという方法をとっている。このために、乾燥過程
において、マイクロ波が廃棄物20に照射され、水蒸気が
発生しても、点火器28表面には水滴が付着することはな
い。このために、点火器28の動作不良を防止することが
できる。

また、２次燃焼室18に火炎が形成されると、点火器28に
火炎が付着したり、火炎からの輻射熱により、点火器28
の表面が高温になり、点火器28の熱変形や溶断などを起
こしやすい。そこで本発明では、２次燃焼室18に設けた
検出部32からの信号により、点火器28の作動を制御する
という方法をとっている。このために、２次燃焼室18内
に安定した火炎が形成されると、検出部32の信号値が設
定値を越えるために、これを検出して点火器28の動作を
停止することにより、点火器28表面が高温になることを
防ぎ、点火器28の寿命を長くすることができる。

加えて、次のような効果もある。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24の能力を最大にしても、廃棄物の燃焼量を
一定に保つことはむずかしくなり、燃焼量が低下し、火
炎が徐々に小さくなりる。これにともない検出部32の信
号値も小さくなる（第２図）。火炎が小さくなると燃
焼が不安定になり、火炎燃焼だけでは可燃性ガスを処理
できなくなり、どうしても触媒23に頼らざるを得なくな
る。しかし、本発明では検出部32の信号値が小さくなる
と、点火器28が再び動作するために、点火器28の先端部
が火炎の保炎部になり、小さいながらも安定した火炎を
形成するようになる。このために、２次燃焼室18で火炎
燃焼する時間が増加し、触媒23の負担が少なくなる。こ
のために、触媒23の寿命がかなり延びるという効果もあ
る。

発明の効果以上のように本発明においては、触媒の温度低下を防い
で触媒の活性を維持し、燃焼特性を良好にするととも
に、着火時に着火手段を正常に動作させて着火不良を防
ぎ、着火手段の熱変形や溶断を抑えて点火器の寿命を向
上し、触媒の寿命も向上することができる。

【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図は同装置の温度検出部の信号の時間特性図、第３
図は同装置の触媒加熱用ヒータの表面温度と触媒温度の
時間特性図、第４図は同装置の２次空気の切り替え時期
の違いによる触媒温度の時間特性図、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、18……２次燃焼室、21……２次空気
室、22……触媒加熱用ヒータ、23……触媒、24……マグ
ネトロン、32……温度検出部。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項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次燃焼室内に設けた温度検出手
段と、前記２次空気の供給経路内に設けた加熱手段と、
前記１次燃焼室とマグネトロンを連結する導波管を具備
し、前記温度検出手段からの信号により乾燥終了を検出
し、乾燥終了時に前記２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。
【請求項２】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次燃焼室内に設けた温度検出手
段および着火手段と、前記２次空気の供給経路内に設け
た加熱手段と、前記１次燃焼室とマグネトロンを連結す
る導波管を具備し、始動時より前記着火手段を動作する
ことを特徴とする廃棄物処理装置。
【請求項３】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次燃焼室内に設けた温度検出手
段と、前記２次空気の供給経路内に設けた加熱手段と、
前記１次燃焼室とマグネトロンを連結する導波管を具備
し、前記温度検出手段からの信号が設定値以下の場合、
前記着火手段の動作を行うことを特徴とする廃棄物処理
装置。