JPS5836000Y2 - マイクロ波溶融装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は焼却灰・下水スラッジ・メッキスラッジ等廃棄
物で、粉状体・塊状体またはその混合物のマイクロ波溶
融による処理装置に関する。

従来、焼却灰・下水スラッジ・メッキスラッジ等廃棄物
で、粉状体・′塊状体またはその混合物の処理方法とし
ては、そのまま投棄するか、またはセメントやアスファ
ルト中に混入固化して投棄する方法がとられている。

しかしそのまま投棄した場合は、有害物質の流出、雨水
による汚泥化、風による飛散等により環境を破壊し、セ
メントやアスファルト中に混入固化して投棄した場合で
も、セメントやアスファルトによる体積の増加に伴なう
用地難、および経年変化によるクラック等により有害物
質の流出等環境破壊になり、共に公害化しつつある。

そのため最近粉状体・塊状体またはその混合物であるこ
れらの廃棄物を、マイクロ波で溶融し固化して投棄する
方法が検討されつつある。

すなわちこれら粉状体等は熱伝導が悪く、また誘電体損
が大きいため、外部加熱では効率が悪い反面、マイクロ
波では中心部から加熱されるため、溶融炉の温度をあま
り上げる必要がなく、効率良く加熱溶融することができ
るためである。

第１図は現在実用化が検討されつつある従来のマイクロ
波溶融装置の一例で、１はマイクロ波供給口、２はマツ
チング機構、３は共振形容融炉、４は粉状体等の被加熱
材、５はホッパ、６はスクリューフィーダー、７は溶融
物、８は溶融物の流出口、９は開閉機構である。

この装置において、流出口８を開閉機構９により閉じて
おき、スクリューフィーダー６により被加熱材４を溶融
炉３内に適量投入する。

この状態で、マイクロ波供給口１よりマイクロ波を導入
し、マツチング機構２により完全に共振させれば、溶融
炉３内に生じた強いマイクロ波電界による誘電体損によ
り、中心部から加熱されて溶融する。

この溶融装置は、ＴＭｏ１ｎモードで共振するよう設計
されているため、溶融炉３の底面中心部から溶融し、図
のように溶融物７が溶融炉３の底面中央部にたまる。

この溶融物の成分は半分以上が二酸化珪素（ＳｉＯ２）
のため、他の酸化物も共有結合されガラス化し、これを
流出口８から開閉機構９を開いて適時流出させ固化させ
れば、体積はｈ以下となり強固な固化体が得られるため
、廃棄処理が容易となり非常に便利である。

しかしこの装置では、溶融体の温度が １４００〜１６００℃に上昇するため、この高温溶融体
から出る紫外線により、未溶融の被加熱材４の上面部の
空気が電離され、電離気体が浮遊したり、あるいは高温
溶融体内部から発生するプラズマジェット等により、マ
イクロ波気体放電を生じる。

このマイクロ波気体放電が生じると、溶融炉内のマイク
ロ波電界が乱され、加熱溶融に寄与しなくなす、シかも
放電により溶融炉３が損耗したり、またマイクロ波供給
口の方への反射電力により、マイクロ波供給源であるマ
グネトロン（図示せず）を破損したり、非常に好ましく
ないため、マイクロ波の供給を調節したり中止したりし
なければならない。

この防止策として、溶融体の上をできるだけ未溶融の被
加熱材で覆って、紫外線およびプラズマジェットが阻止
された気体と触れないように、常に未溶融の被加熱材の
層ができるよう、ホッパ５から被加熱材を供給すること
が考えられるが、完全には防止できず、やや改善される
程度でしかない。

本考案はこれらの欠点を除去するため、溶融炉側壁に一
対の通風口を設けることにより、その通風口への供給ガ
スにより電離した気体を溶融炉３の外側へ排出すること
を特徴とし、その目的はマイクロ波気体放電の起り難い
、マイクロ波溶融装置を提供することにある。

以下図面により説明する。

第２図は本考案の実施例で、１〜９は第１図の場合と同
じである。

１０は未溶融の被加熱材、１１は電離気体の発生し易い
場所、１２はガス供給口、１３はガス排出口である。

この溶融炉の動作については第１図の場合と同じである
が、溶融体７からの紫外線による電離気体は、第２図の
１１の部分を中心に多く発生する。

即ち、紫外線による電離気体はごく僅かであるが、マイ
クロ波電界の強い場所ではこの電離気体にエネルギーが
与えられ、更にエネルギーを与えられた電離気体が中性
の気体を電離し、ネズミ算式に電離気体の数を増す。

従ってこの電離気体の発生し易い場所は、共振蓋形溶融
炉内に形成したマイクロ波電界の強い場所で、しかも被
加熱材上部空間となり、第２図の×印を付した部分とな
る。

電離気体中においては、電離と再結合が同時に行なわれ
ているから、電離の方が多ければ再結合に伴う発光を行
ないつつ放電現象となり、マイクロ波溶融には適さなく
なる。

また再結合の方が多い場合でも、連続的放電とはならな
いまでも、ときどき放電し好ましくない。

そのため、この電離気体を冷却してエネルギを下げるか
、あるいは電離気体を取り去る必要がある。

そこで本装置では、マイクロ波を供給して溶融が開始さ
れたら、ガス供給口１２からできるだけ電離し難いガス
（たとえば、Ｎ２、Ｈｅまたは電離気体の少い低温の空
気等）を送り込み、そのガスにより発生した電離気体を
冷却すると共に、供給したガスと一緒に排出口１３から
排出する構成になっている。

この供給口１２および排出口１３は、マイクロ波に対し
てカットオフとなるような金網で蓋をすることにより、
マイクロ波に関しては完全に遮断され、通風には支障な
く行なえる。

また被加熱材４が、焼却灰等軽いものであるときは、供
給ガスとともに被加熱材４が流出する可能性もあるが、
このような軽い被加熱材を加熱溶融する場合には、ガス
排出口１３の後方にフィルタをつけて、被加熱材を回収
し、ホッパ５に戻すようにすれば良い。

以上説明したように、溶融炉にガス供給口と排出口を設
け、被加熱材の上に発生した電離気体を、溶融炉外に排
出するため、マイクロ波気体放電が起り難くなり、マイ
クロ波電力を調節したり中止したりする必要がなく、連
続的に加熱溶融を続けることができ、しかも溶融炉およ
びマイクロ波発生器であるマグネトロンの保守にも役立
ち、経済的効果は非常に大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のマイクロ波溶融装置の断面図、第２図は
本考案に係るマイクロ波溶融装置の断面図で゛ある。 １・・・・・・マイクロ波供給口、２・・・・・・マツ
チング機構、３・・・・・・共振形溶融炉、７・・・・
・・溶融体、１０・・・・・・未溶融の被加熱材、１２
・・・・・・ガス供給口、１３・・・・・・ガス排出口
。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. マイクロ波共振器とした溶融炉と、該溶融炉にマイクロ
   波を導入するマイクロ波供給口と、該溶融炉を共振させ
   るマツチング機構とを具備したマイクロ波溶融装置にお
   いて、定在波を形成した該溶融炉の電離気体の発生し易
   い場所の側壁に対向して、電離気体を排出するためのガ
   ス供給口と排出口を設けたことを特徴とするマイクロ波
   溶融装置。