JPH07101087B2 - 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、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
ついて第３図をもとに説明する。

第３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。

廃棄物の燃焼量は、マグネトロンの出力により決定さ
れ、マグネトロンの出力を制御することにより、廃棄物
の燃焼を制御することができる。

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、廃棄物から可燃性ガスを発生しながら、廃棄物
の炭化を促進する。この可燃性ガスに着火して燃焼を開
始する。したがって、可燃性ガスに着火する前や燃焼室
内の温度が上昇する前には、燃焼が不完全になりやす
く、HCやCOが発生する。そこで、２次燃焼室の下流に触
媒を設けて、この時期に発生するHCやCOを浄化して、ク
リーンな燃焼ガスにして排出する。このために予熱時間
を設け、触媒が活性を示す温度まで、ヒータなどの加熱
手段で触媒を昇温した後に、燃焼を開始しなければなら
ない。しかし、ひとたび燃焼が開始すると、高温の燃焼
ガスが触媒を通過するために、触媒の温度が高温になり
やすいために、触媒加熱手段を作動させたままでは、触
媒が非常に高温になり、触媒の寿命を短くするという問
題が生じる。

本発明は簡単な構成で、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。

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する送風手段を有
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次空気の供給経路内に加熱手段を設け、２次燃
焼室の下流に触媒を設け、触媒の温度を検出する手段を
設け、触媒温度検出手段からの信号により、加熱手段の
加熱量を制御するものである。

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、２次燃焼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。この時、２次燃焼室の壁面
をも加熱することになるので、２次燃焼室内の温度を高
温に維持することになる。このために、処理初期に発生
する水分が２次燃焼室内で結露することがなく、この結
露水に腐食性ガスがとけ込んで、硝酸や硫酸となり、２
次燃焼室の壁面を腐食することを防止することができ
る。触媒が活性温度に達した後に、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。廃棄物が完全に燃焼してから、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。本願発明で
は、２次燃焼室の外周に設けた２次空気室内に加熱装置
を設けているために、たとえ生ごみから水分や腐食性の
ガスが発生したとしても、加熱装置がこれらのガスに曝
されることがなく、触媒を加熱することができるので、
加熱装置の耐久性を向上することができる。２次燃焼室
内で燃焼が安定すると、加熱装置による加熱量と燃焼ガ
スの発熱量により触媒が高温になる。この触媒温度が設
定温度以上になったときに、加熱装置の作動を停止し、
廃棄物の燃焼熱だけで触媒温度を活性温度以上に維持す
る。そして、燃焼が進み、廃棄物の残量が減少し、廃棄
物の燃焼熱だけでは触媒を活性温度以上に維持できなく
なり、再び触媒温度が設定温度以下になると、加熱装置
の作動を再開し、触媒が活性温度以下になることを防止
する。

このために、触媒を不必要に高温状態で使用することが
なくなり、触媒の寿命が飛躍的に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
廃棄物収納部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21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。この
時、２次燃焼室の壁面をも加熱することになるので、２
次燃焼室18内の温度を高温に維持することになる。この
ために、処理初期に発生する水分が２次燃焼室18内で結
露することがなく、この結露水に腐食性ガスがとけ込ん
で、硝酸や硫酸となり、２次燃焼室の壁面を腐食するこ
とを防止することができる。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は加熱し始める。

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。本願発明では、２次
燃焼室18の外周に設けた２次空気室21内に加熱装置を設
けているために、たとえ生ゴミから水分や腐食性のガス
が発生したとしても、触媒加熱用ヒータ22がこれらのガ
スに曝されることがなく、触媒を加熱することができる
ので、触媒加熱用ヒータ22の耐久性を向上することがで
きる。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、触媒23で浄化された
後に、廃棄筒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。

触媒23の温度は燃焼量の増加とともに上昇する。この触
媒23の温度上昇を検出して、触媒加熱用ヒータ22の通電
量を制御することにより、触媒23が高温になることを防
止する。そこで本発明では、触媒23の上流で、２次燃焼
室内18に触媒温度検出部32を設けて触媒23の温度を検出
できるようにしてある。ここで、温度検出部32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、燃焼状態を検出できるものである。

たとえば、温度検出部32にサーモカップルを用いた場合
について第２図にもとづいて説明する。

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）。ここでマグネトロン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、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
可燃性ガスが触媒23で浄化され、浄化の際の発熱により
触媒23の温度が上昇する。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、触媒23の
温度は火炎の形成とともに急激に上昇する（第２図
）。ここで触媒23の温度が設定温度になると、温度検
出部32からの信号により、触媒加熱用ヒータ22の通電を
停止する。

これ以後、触媒23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、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れ
ば、触媒の温度も一定になる（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、触媒23の
温度は次第に低下していく。触媒23の温度が設定温度以
下になると、温度検出部32の信号により、再び触媒加熱
用ヒータ22に通電することにより、触媒23の温度低下を
防ぎ、触媒23の活性を維持することができる（第２図
）。

以上に示したように、触媒23の温度を検出する温度検出
部32からの信号により、触媒加熱用ヒータ22の通電量を
制御することにより、触媒23を不必要に高温状態で使用
することがなくなり、触媒の寿命が飛躍的に向上するこ
とができる。

また、温度検出部32の取り付け位置を触媒23の上流で、
２次燃焼室内18に設けたが、触媒23にサーモカップルを
埋め込んで、触媒23の温度を直接検出しても良いし、触
媒23下流に温度検出部32を設け、排気ガス温度を検出し
て触媒加熱用ヒータ22の通電量を制御しても同様な効果
がある。

これまでの説明は、温度検出部32にサーモカップルを用
いた場合について行ったが、温度検出部32に光センサな
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、触媒加熱用ヒータの耐
久性が向上するとともに、触媒を不必要に高温状態で使
用することがなくなり、触媒の寿命が飛躍的に向上する
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。

───────────────────────────────────────────────────── 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62−218709（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−218710（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−2879（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−106668（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次燃焼室の下流に触媒を設け、前記触媒の温度を
   検出する手段を設け、前記２次燃焼室の外周に２次空気
   室を設け、前記２次空気室内に前記触媒及び前記２次燃
   焼室を加熱する加熱手段を設け、前記触媒温度検出手段
   からの信号により、前記加熱手段の加熱量を制御するこ
   とを特徴とする廃棄物処理装置。