JPH0781693B2 - 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、特公平1-16
7510号に示されたような廃棄物処理装置が提案されてい
る。この装置について第３図をもとに説明する。

第３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10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５
の水分が蒸発し、廃棄物５は急速に乾燥する。廃棄物５
がある程度高温になると、廃棄物５からの可燃性のガス
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次燃焼室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、排気筒14より排出される。

以後、廃棄物５は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 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。

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。マイクロ波により廃棄物の乾燥
が進行すると、廃棄物が高温になり廃棄物から可燃性ガ
スを発生するようになる。この可燃性ガスには水蒸気や
煙が含まれており、通常用いられる気体燃料と比べて非
常に燃料しづらい燃料である。とくに廃棄物の不均一な
乾燥により可燃性ガス中に含まれる水蒸気は可燃性ガス
の火炎温度を低下する原因となり、２次燃焼室で着火不
良を起こしやすく、この結果触媒で処理する未燃ガス量
が増加し、触媒温度が非常に高温になり、触媒の耐久性
に支障をきたすという課題があった。

本発明は簡単な構成で触媒温度の高温化を防ぐ、触媒の
耐久性を向上させ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 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、１次燃焼室に廃棄物加熱手
段を具備し、２次燃焼室の下流に触媒を設け、触媒温度
検出手段を設け、触媒温度検出手段からの信号が設定値
を越える際は、廃棄物加熱手段の運転を制御するもので
ある。

また、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を有し、１次燃焼室に廃
棄物加熱手段を具備し、２次燃焼室内に燃焼検出手段を
具備し、２次燃焼室の下流に触媒を設け、触媒温度検出
手段を具備し、燃焼検出手段からの信号と触媒温度検出
手段からの信号とを比較し、両者の差が設定値以下にな
るように、前記廃棄物加熱手段の運転を制御するもので
ある。

作用 マイクロ波により廃棄物の乾燥が進行すると、廃棄物が
高温になり廃棄物から可燃性ガスを発生するようにな
る。

可燃性ガスの発生初期は可燃性ガスの濃度が低いために
２次燃焼室内で火炎が形成されず、触媒燃焼のみで可燃
性ガスが処理される。可燃性ガスの発生量の増加にとも
ない、触媒における処理量（燃焼量）も増加し、触媒温
度が上昇する。可燃性ガスの濃度が可燃範囲に入ると、
２次燃焼室に設けた点火手段により２次燃焼室内で火炎
燃焼が始まる。

このため触媒で処理する未燃ガス量が急激に減少するた
めに、触媒温度が低下する。すなわち火炎燃焼の起きる
際は通常、設定値を越えない。

しかし可燃性ガスには水蒸気や煙が含まれており、通常
用いられる気体燃料と比べて非常に燃焼しづらいため
に、着火不良を越こしやすい。

着火不良を起こすと多量の可燃性ガスが触媒ですべて処
理されるようになるので、触媒温度が高温になり、設定
値を越えてしまう危険がある。

したがって、触媒温度が設定値を越えるような場合には
着火不良であると判断して、加熱手段の運転を制御すれ
ば触媒温度の上昇を抑えることができる。

実施例 以下、本発明の一実施例を添付図面に基づいて説明す
る。

第１図において、１次燃焼室15の内部に廃棄物収納部16
を設ける。廃棄物収納部16の内側は断熱材17でライニン
グされている。１次燃焼室15の上部は複数個の１次空気
口18を穿った断熱材19で廃棄物収納部16と１次空気室20
を分離している。また断熱材19の中央部にはフィルタ21
を設け、廃棄物22が燃焼する際に発生する煙分や廃棄物
22の灰化過程における灰分の飛散をこのフィルタ21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1
7、18、フィルタ21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15内の電界分布に何等影
響を与えないものである。

マイクロ波減衰部23を介して１次燃焼室15と２次燃焼室
24を接続し、廃棄物22から発生した可燃性ガスを２次燃
焼室24で火炎燃焼させる。２次燃焼室24の外側に２次空
気室25を設け、さらに２次空気室25の内部に触媒加熱用
ヒータ26を設け、触媒加熱用ヒータ26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24下流
に設けた触媒27を加熱する。

２次燃焼室24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23近傍に点火ヒータ28を設けてあ
る。１次燃焼室15と２次燃焼室24との境目にはマイクロ
波減衰部23を設けてあり、マイクロ波が２次燃焼室24へ
侵入するのを防いでいる。したがって、点火ヒータ28
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。また触媒温度検出部29を設け触媒27の温度を検出で
きるようにしてある。

扉30を開け、廃棄物収納部16に廃棄物22を収納し、扉30
を閉める。１次燃焼室15の下方に設けた送風機31を始動
させ、給気パイプ32、33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27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34の通電を開始する。

2450MHzのマイクロ波がマグネトロン34より発信され、
導波管35を通り１次燃焼室15内に照射される。導波管35
と１次燃焼室15の接続部にはマイクロ波透過体36を設
け、燃焼ガスを遮断しマグネトロン34の発信部を保護し
てある。１次空気は１次燃焼室15の外側に設けた１次空
気供給経路37を通って１次燃焼室15に供給されるため
に、１次燃焼室15の保温性を高めている。また、１次空
気が１次燃焼室15に供給される際に、マイクロ波透過体
36を冷却するように、１次空気室20と導波管35を接続し
てあるために、マイクロ波透過体36が高温になることを
防止している。

１次燃焼室15は、廃棄物収納部16に置かれた廃棄物22に
電界が集中するように、１次燃焼室15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22
に吸収され、廃棄物22の水分が蒸発し、廃棄物22は急速
に乾燥する。

廃棄物22がある程度高温になえると、廃棄物22から可燃
性のガスを発生しながら、廃棄物22の炭化が始まる。こ
の可燃性ガスは１次空気口18より供給される１次空気と
混合して、２次燃焼室24に供給される。２次燃焼室24に
送られた可燃性混合気は、２次燃焼室24内に設けられた
点火ヒータ28により着火し、２次空気口38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
27で浄化された後に、希釈室39で給気パイプ40より供給
された３次空気と混合した後、排気筒41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22はマグネトロン34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22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24内で火炎燃焼が続く。廃棄物22が完全
に炭化すると、２次燃焼室24内での火炎は消失し、１次
燃焼室15内で固体燃焼（いこり燃焼）を始める。そして
固体燃焼に以降したときに、１次空気量を増加し、炭化
した廃棄物22の燃焼を行い、灰化に至る。ここで、１次
燃焼室15および廃棄物収納部16の内側は断熱材で覆わ
れ、また１次燃焼室15の外側には１次空気供給路37を設
けてあるために、１次燃焼室15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18は非常に
高温になる。このために廃棄物22の灰化状態が非常に良
好になる。

次に具体的動作関係について以下に説明する。本発明で
は触媒に近接して触媒温度検出部39を設けて触媒27の温
度を検出できるようにしてある。触媒温度検出部29は本
実施例のように触媒27に近接して設けてもよいし、触媒
27に直接接触して取り付けてもよい。ここで、触媒温度
検出部29は、サーモカップル、光センサなどで、温度、
光などを検知して、触媒27温度を検出できるものであ
る。

たとえば、触媒温度検出部29にサーモカップルを用いた
場合について説明する。始動時に触媒加熱用ヒータ26に
通電し、あらかじめ触媒27を活性温度まで昇温させる。
触媒温度検出部29からの信号により、触媒27が活性温度
に到達したことを確認すると、マグネトロン34の通電を
開始する。マイクロ波により廃棄物22の乾燥が進行する
と、廃棄物が高温になり廃棄物22から可燃性ガスを発生
するようになる。可燃性ガスの発生初期は可燃性ガスの
濃度が低いために２次燃焼室24内で火炎が形成されず、
触媒燃焼のみで可燃性ガスが処理される。したがって可
燃性ガスの発生量の増加にともない、触媒27における処
理量（燃焼量）も増加し、触媒温度が上昇する。可燃性
ガスの濃度が可燃範囲に入ると、２次燃焼室24に設けた
点火ヒータ28により２次燃焼室24内で火炎燃焼が始ま
る。このため触媒27で処理する未燃ガス量が急激に減少
するために、触媒温度が低下する。すなわち火炎燃焼の
起きる際は通常、設定値を越えない。このため触媒温度
の変化より正常着火を検出することができる。

しかし可燃性ガスには水蒸気や煙が含まれており、通常
用いられる気体燃料と比べて非常に燃焼しづらいため
に、着火不良を起こしやすい。着火不良を起こすと多量
の可燃性ガスが触媒27ですべて処理されるようになるの
で、触媒温度が高温になり、設定値を越えてしまう危険
がある。したがって、触媒温度は正常着火の場合とは明
らかに異なる挙動を示す。このため触媒温度検出部から
の信号により触媒温度が設定値を越えるような場合には
着火不良であると判断して、マグネトロン34の運転を停
止すれば触媒温度の上昇を抑えることができる。

このように触媒温度検出部29からの信号により正常着火
か着火不良かを判断することができ、着火不量の場合に
はマグネトロン34の運転を停止し、可燃性ガスの発生量
を抑えれば、触媒27の温度の異常昇温を防止することが
できる。

また、この着火不良は乾燥が不均一に行われ、可燃性ガ
ス中に水蒸気が多く含まれる場合によく生じる現象であ
る。したがって着火不良を触媒温度で検出し、着火不良
の場合にはマグネトロン34の運転を停止すれば、廃棄物
22の乾燥が不十分で着火不良が生じやすい状態ではマイ
クロ波が間欠に廃棄物22に照射されることになる。この
ためにマイクロ波の照射が停止している間に、乾燥が進
行した部分に回りのまだ湿っている部分から水分が浸透
するようになる。したがってマイクロ波が間欠で照射さ
れるために、廃棄物22の乾燥が局所的に進行することな
く廃棄物22を均一に乾燥できる。このため触媒温度によ
りマグネトロン34を制御することにより、廃棄物22を均
一に乾燥することができ、触媒の異常昇温を抑制すると
ともにスムーズに正常着火することができる。

次に、第２図に基づいて他の実施例について説明する。
本実施例は触媒温度検出部29に加えて、２次燃焼室24内
に燃焼検出部42を設けて、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42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42にサーモカッ
プルを用いた場合について説明する。

始動時に触媒加熱用ヒータ26に通電し、あらかじめ触媒
27を活性温度まで昇温させる。触媒温度検出部29からの
信号により、触媒27が活性温度に到達したことを確認す
ると、マグネトロン34の通電を開始する。触媒27の加熱
は高温の２次空気により行っているために、この時の触
媒温度検出部29と燃焼検出部42の温度はほぼ同じ値を示
す。

マイクロ波により廃棄物22の乾燥が始まると、廃棄物22
から水蒸気が発生するが、まだ可燃性ガスが発生しない
ために、触媒温度検出部29と燃焼検出部42の温度はやは
りほぼ同じ値を示す。

さらに乾燥が進むと、廃棄物22が高温になり廃棄物22か
ら可燃性ガスを発生するようになる。可燃性ガスの発生
初期は可燃性ガスの濃度が低いために２次燃焼室24内で
火炎が形成されず、触媒燃焼のみで可燃性ガスが処理さ
れる。

したがって可燃性ガスの発生量の増加にともない、触媒
27における処理量（燃焼量）も増加し、触媒温度が上昇
する。しかし２次燃焼室24内には火炎が存在しないため
に、燃焼検出部42の温度はほとんど変化しない。したが
って可燃性ガスの発生量の増加に合わせて、触媒温度検
出部29と燃焼検出部42の温度に差が生じるようになる。
可燃性ガスの濃度が可燃範囲に入ると、２次燃焼室24に
設けた点火ヒータ28により２次燃焼室24内で火炎燃焼が
始まる。このため火炎により燃焼検出部42の温度が急激
に上昇し、一方触媒27で処理する未燃ガス量が急激に減
少するために、触媒温度が低下し、再び両者がほぼ同じ
温度になる。

これに対して、着火不良が生ずると触媒温度検出部29と
燃焼検出部42との温度差が非常に大きくなってくる。こ
のため触媒温度検出部29と燃焼検出部42との温度差によ
りこの温度差が設定値を越えるような場合には着火不良
であると判断して、マグネトロン34の運転を停止すれば
触媒温度の上昇を抑えることができる。

このように触媒温度検出部29と燃焼検出部42との温度差
により正常着火か着火不良かを判断することができ、着
火不良の場合にはマグネトロン34の運転を停止し、可燃
性ガスの発生量を抑えれば、触媒27の温度の異常昇温を
防止することができる。

またこの制御を行うことによりマイクロ波が間欠で照射
されるために、廃棄物22の乾燥が局所的に進行すること
なく廃棄物22を均一に乾燥できる。このため触媒温度検
出部29と燃焼検出部42との温度差によりマグネトロン34
を制御することにより、廃棄物22を均一に乾燥すること
ができ、触媒の異常昇温を抑制するとともにスムーズに
正常着火することができる。

以上の説明は廃棄物加熱手段にマグネトロンを用いた場
合について説明したが、廃棄物加熱手段にヒータを用い
ても同様な効果がある。

発明の効果 以上のように本発明においては、触媒温度検出部からの
信号や触媒温度検出部と燃焼検出部の両者の信号値の差
により、廃棄物加熱手段の運転を制御することにより、
触媒温度の高温化を防ぎ、触媒の耐久性を向上させるこ
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図は本発明の他の実施例の廃棄物処理装置の断面
図、第３図は従来例の廃棄物処理装置の断面図である。 15……１次燃焼室、24……２次燃焼室、27……触媒、29
……触媒温度検出部、34……マグネトロン、42……燃焼
検出部。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】廃棄物を収納する１次燃焼室およびその下
   流に位置した２次燃焼室からなる燃焼室と、前記１次燃
   焼室に設けた廃棄物加熱手段と、前記２次燃焼室の下流
   に触媒、さらに触媒温度検出手段を具備し、前記触媒温
   度検出手段からの信号と所定の設定値との比較により前
   記廃棄物加熱手段の運転を制御し、かつ前記設定値を正
   常着火時における触媒温度より高く設定したことを特徴
   とする廃棄物処理装置。
2. 【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、前記１次燃焼
   室に設けた廃棄物加熱手段と、前記２次燃焼室内に設け
   た燃焼検出手段と、前記２次燃焼室の下流に設けた触媒
   と、触媒温度検出手段を具備し、前記燃焼検出手段から
   の信号と前記触媒温度検出手段からの信号とを比較し、
   両者の差が設定値以下になるように前記廃棄物加熱手段
   の運転を制御することを特徴とする廃棄物処理装置。