(57)【要約】【目的】高効率で廃棄物を加熱することが出来、廃棄物の大幅な減容を行なうことが出来るようにする。【構成】外部より高周波を照射する炉壁が石英ガラスから成ると共に逆Ｕ字形に形成されている石英ガラス炉とした。また炉に対し外部より高周波を照射する高周波照射機を備えた炉壁が右英ガラスから成る石英ガラス炉とした。またこの石英ガラス炉を用い高周波照射機がミリ波発振機であり且つ炉内にコンベアを備えた廃棄物の減容装置とした。またこの減容装置を廃棄物の焼却装置の前段に設けた廃棄物の焼却システムとした。【選択図】      図１
2004195447.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉に対して外部より高周波を照射する炉であって、炉壁が石英ガラスから成ると共に逆Ｕ字形状に形成されていることを特徴とする石英ガラス炉。
【請求項２】
炉に対して外部より高周波を照射する高周波照射機を備えた炉であって、炉壁が石英ガラスから成ることを特徴とする石英ガラス炉。
【請求項３】
前記炉壁が逆Ｕ字形状に形成されている、請求項１に記載の石英ガラス炉。
【請求項４】
前記高周波照射装置がミリ波発振機である、請求項１に記載の石英ガラス炉。
【請求項５】
炉に対して外部よりミリ波を照射するミリ波発振機を備えた炉壁が石英ガラスから成る炉であって、この石英ガラス炉中にコンベアを備えていることを特徴とする廃棄物の減容装置。
【請求項６】
前記炉壁が逆Ｕ字形状に形成されている、請求項５に記載の廃棄物の減容装置。
【請求項７】
前記石英ガラス炉にシャッターを設けると共に、炉内の抜気を行なうための減圧装置を設けた、請求項５に記載の廃棄物の減容装置。
【請求項８】
前記石英ガラス炉を複数の部屋に区切るためのシャッターを備えると共に、この複数の部屋ごとにコンベアを備えている、請求項７に記載の廃棄物の減容装置。
【請求項９】
廃棄物の焼却装置の前段に、炉に対し外部からミリ波を照射するミリ波発振機を備えた炉壁が石英ガラスから成る炉の内部にコンベアを取り付けて成る廃棄物の減容装置、を備えていることを特徴とする廃棄物の焼却システム。
【請求項１０】
前記炉壁が逆Ｕ字形状に形成されている、請求項９に記載の廃棄物の焼却システム。
【請求項１１】
前記焼却装置が、燃焼筒の周囲に高周波を印加するコイルを設けた誘導加熱方式の熱分解装置である、請求項９に記載の廃棄物の焼却システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、石英ガラスの容器を用いた石英ガラス炉、廃棄物の減容装置及びこれを用いた廃棄物の熱分解システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より廃棄物の焼却装置の前段に、廃棄物に含まれている水分を蒸発させて廃棄物の容積を減らし、一時に多くの焼却処理が行なえるようにするための減容装置が取り付けられた焼却システムが用いられることがあった。廃棄物は通常、プレス装置に掛けられて方形に圧縮され、野積みされることが多いものであるために周囲を合成樹脂テープで被覆されている。このようなテープ被覆された廃棄物から水分を取り去って減容するのである。
【０００３】
この減容装置に用いられる炉には、炉に対して外部から高周波照射機によって高周波を照射する炉壁がガラス製の炉や、炉壁がステンレスから構成された炉などがある。このような炉の中に廃棄物を入れておき、高周波照射機からマイクロ波を照射して廃棄物の水分を蒸発させ減容するのである。なおこれに類似するものとして家庭用の電子レンジでは、容器内に入れた食品に対して容器内で２．４ギガヘルツのマイクロ波を照射し、摩擦熱を発生させて食品の温度を上昇させている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上述したような従来のガラス炉では、廃棄物から蒸発した水分がガラスの炉壁に付着すると、そこにマイクロ波が集中してしまい、肝心の廃棄物への加熱能力が低下すると言う問題が発生している。炉壁がステンレスのものに付いても同様で、炉壁に開けた孔から内部にマイクロ波を照射すると炉壁内部に付着した水分にマイクロ波が集中すると言うことが起こる。従ってこの発明は、このような問題点を解決して、高効率で廃棄物を加熱することが出来、廃棄物の減容を行ない得るようなガラス炉、このガラス炉を使用した廃棄物の減容装置、及びこのような減容装置を用いた廃棄物の熱分解システムを提供することを課題とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段及び作用】
上記の課題はガラス炉に付いては、炉に対して外部より高周波を照射する炉であって、炉壁が石英ガラスから成ると共に逆Ｕ字形状に形成されていることを特徴とする石英ガラス炉とすることにより達成される。
【０００６】
現在では純度９９．８〜９９．９パーセントの石英ガラスが得られているが、これを炉形に形作ることにより高純度の石英ガラス炉が得られるのである。この石英ガラス炉に例えば上述したテープ被覆の廃棄物を入れ、炉外に設けた高周波照射機から高周波を照射するのである。この炉の特長として、廃棄物から蒸発した水分が石英ガラスの炉壁に付着することが極めて少ない。従って高周波が減衰し損失することも極めて少なく、廃棄物を加熱しその減容を行なうことを高効率で実現している。当発明者の成果として水分抜きの処理に関しては廃棄物のほぼ１／２減容を実現することに成功している。なお炉壁を逆Ｕ字形状に形成したので、石英ガラス炉の底面がフラットに成っていることにより廃棄物を姿勢安定的に置くことが可能に成る。なお後述する廃棄物の減容装置に於いて、石英ガラス炉の内部に廃棄物移送のためのコンベアを設ける場合でも、廃棄物のための空間容積を断面形状が円形のものより広く取ることが出来る利点を有する。
【０００７】
また上記の課題はガラス炉に付いては、炉に対して外部より高周波を照射する高周波照射機を備えた炉であって、炉壁が石英ガラスから成ることを特徴とする石英ガラス炉とすることにより達成される。この石英ガラス炉の断面形状は任意であり、円形、逆Ｕ字形等に形成すればよい。この石英ガラス炉に向けて照射が可能なように高周波照射機を設けている。高純度の石英ガラス炉では廃棄物から蒸発した水分が石英ガラスの炉壁に付着することが極めて少なく、高周波が減衰し損失することも極めて少なく、廃棄物の減容を高効率で行なうことが出来るのである。
【０００８】
このように優れた透過性を誇る石英ガラス炉の断面形状を逆Ｕ字形状とすることが出来る。この構成によれば石英ガラス炉の底面がフラットに成っているため廃棄物を姿勢安定的に置くことが可能に成る。なお後述する廃棄物の減容装置に於いて、石英ガラス炉の内部に廃棄物移送のためのコンベアを設ける場合でも、廃棄物のための空間容積を断面形状が円形のものより広く取ることが出来る利点を有する。
【０００９】
また前記高周波照射装置がミリ波発振機であるものとすることが出来る。上述したように家庭用の電子レンジでは２．４ギガヘルツのマイクロ波を用いているが、当発明者はこれが高効率で廃棄物の加熱処理を行なうには不向きであることを確認し、代わりにミリ波、特に３８ギガヘルツ付近の周波数のミリ波を用いることで最も優れた結果が得られると言う結論を得た。こうして石英ガラス炉内の温度を摂氏１０００度にも高めることが出来るのである。なおミリ波発振機として一例ジャイラトロン発振器を上げる。石英ガラス炉の内側に水滴が付着するとこれが熱を持ち、炉壁の全体が加熱される特徴を有する。
【００１０】
次に上記の課題は廃棄物の減容装置に付いては、炉に対して外部よりミリ波を照射するミリ波発振機を備えた炉壁が石英ガラスから成る炉であって、この石英ガラス炉中にコンベアを備えていることを特徴とする廃棄物の減容装置とすることにより達成される。
【００１１】
この石英ガラス炉の特長として、廃棄物から蒸発した水分が石英ガラスの炉壁に付着することが極めて少ないと言う点を上げることが出来る。従って高周波が減衰し損失することも極めて少なく、廃棄物を加熱しその減容を行なうことを高効率で実現している。当発明者の成果として水分抜きの処理に関しては廃棄物のほぼ１／２減容を実現することに成功している。またミリ波を用いることによって優れた結果が得られると言う結論を得た。例えばミリ波発振機としてジャイラトロン発振器を用い、３８ギガヘルツ付近の周波数のミリ波を照射するようにすると良い。この石英ガラス炉中にコンベアを備えているため、廃棄物例えば上述したテープ被覆の廃棄物の石英ガラス炉への出し入れや炉内での移動が容易である。なおローラーコンベア等の任意のコンベアを利用することが出来るが、コンベアの概念には風圧で廃棄物を送るものも含まれる。なお炉壁の断面形状が円形のものに付いては後述するスクリューコンベアを適用してもよい。
【００１２】
この廃棄物の減容装置に使用されている石英ガラス炉の断面形状を逆Ｕ字形状とすることが出来る。この構成によれば石英ガラス炉の底面がフラットに成っているため、上述した石英ガラス炉の内部に廃棄物移送のためのコンベアを安定して設置することが可能であり、また廃棄物のための空間容積を断面形状が円形のものより広く取ることが出来る。
【００１３】
また前記石英ガラス炉にシャッターを設けると共に、炉内の抜気を行なうための減圧装置を設けたものとすることが出来る。更に前記石英ガラス炉を複数の部屋に区切るためのシャッターを備えると共に、この複数の部屋ごとにコンベアを備えているものとすることが出来る。前者では石英ガラス炉にシャッターと減圧装置とを設けているので、シャッターを閉じると石英ガラス炉を環境から略気密に遮断することが出来、減圧装置によって石英ガラス炉内の酸素を排出することが出来る。石英ガラス炉内の廃棄物にミリ波を照射した時に、廃棄物を乾燥させるのにより都合が良い構成である。また後者では、現状では長尺の石英ガラス炉を作ることが難しいため（略９００ミリメートル長まで）、この問題への暫定的な対処法として複数個の石英ガラス炉を前記シャッターで区切って連結するのである。
【００１４】
このように石英ガラス炉を複数個連結することによって長尺の石英ガラス炉を得ることが出来るが、間々をシャッターで区切っているため、石英ガラス炉中にコンベアを設ける場合には、コンベアは個々の石英ガラス炉ごとに設置するようにする。従って廃棄物の円滑な送りのためには隣り合うコンベアの連係的動作、各々のコンベアの間欠送り、またこれ等のコンベアと連係したシャッターの開閉動作を適切に設計すればよい。なお例えば鉄製シャッターに排気路を設けて、このシャッターを通じて石英ガラス炉内の減圧を行ない得るように設計することも可能である。
【００１５】
次に上記の課題は廃棄物の焼却システムに付いては、廃棄物の焼却装置の前段に、炉に対し外部からミリ波を照射するミリ波発振機を備えた炉壁が石英ガラスから成る炉の内部にコンベアを取り付けて成る廃棄物の減容装置、を備えていることを特徴とする廃棄物の焼却システムとすることにより達成される。
【００１６】
廃棄物の焼却装置へは減容装置で処理されて容積が小さく成った廃棄物が送り込まれるため、焼却装置では一時に多くの焼却処理が行なえるように成る。前記減容装置では次の点が達成されている。すなわちミリ波発振機として一例ジャイラトロン発振器を用いてミリ波を廃棄物に照射することにより、高効率で廃棄物の加熱処理を行なうことが出来る。特に３８ギガヘルツ付近の周波数のミリ波を照射するようにすると良いことが分かっている。またミリ波を利用していることから、炉壁を石英ガラスによって構成することは、ミリ波の減衰を防いで損失を小さくするためには極めて都合がよい。また石英ガラス炉中にコンベアを備えているため、廃棄物を減容装置内へ送り込んだり炉内で移動させたり、また後段の焼却装置へ送り出す作業が容易である。なお焼却装置の焼却には熱分解の意味が含まれる広い概念のものである。
【００１７】
また前記炉壁が逆Ｕ字形状に形成されているものとすることが出来る。このように石英ガラス炉の底面がフラットに成っているため、上述した石英ガラス炉の内部に廃棄物移送のためのコンベアを安定して設置することが可能であり、また空間容積を、コンベアを設置して尚、断面形状が円形のものより広く取ることが出来ると言う利点がある。
【００１８】
また前記焼却装置が、燃焼筒の周囲に高周波を印加するコイルを設けた誘導加熱方式の熱分解装置であるものとすることが出来る。誘導加熱によれば、黒鉛や金属等の容器のみ加熱されるため、エネルギー効率が良好であり、加熱や冷却の速度が速く、容器以外に発熱するものがないなどの利点がある。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の幾つかの実施形態に付いて図面を参照しながら説明するが、この発明はこれ等の実施形態にのみ限定されるものではない。この発明の思想の範囲内に於いて種々の変形例を提供することが出来る。
【００２０】
（第１の実施の形態）
図１はこの発明の第１実施形態の石英ガラス炉１を表わす。６ミリメートル厚で直径２００ミリメートル、全長９００ミリメートルの円筒形の石英ガラス２を形成し、台座３上に載置固定し、上方にミリ波発振器４をその出力窓が前記石英ガラス２に向かうように設置して石英ガラス炉１としたものである。なお必要に応じて石英ガラス炉１内にコンベアを設置することが出来る。鎖線で表わしたものはローラーコンベア５である。
【００２１】
この石英ガラス炉１の中に例えばテープ被覆の廃棄物を入れてミリ波発振器４を発振させることにより、廃棄物を乾燥させて減容することが出来る。この石英ガラス２は上述したように高純度のものであるから、廃棄物から蒸発した水分が石英ガラス２の内壁に付着することが極めて少なく、このために高周波が減衰し損失することが少ないのである。従って廃棄物を加熱しその減容を行なうことを高効率で処理することが出来る。
【００２２】
（第２の実施の形態）
図２および図３はこの発明の第２実施形態の廃棄物の減容装置１１を表わす。このものは厚さが６ミリメートル、円周部の半径が１００ミリメートル、立壁の部分が２００ミリメートル、全長９００ミリメートルの断面形状を逆Ｕ字形状とした石英ガラス２０を形成したものであり、平らな底部にローラーコンベア５を設置している。このローラーコンベア５は全てが鉄製であり、ミリ波を使用する場合に都合がよい。また石英ガラス２０の上方にはジャイラトロン発振器４０がその出力窓が石英ガラス２０に向かうように設置されている。
【００２３】
この石英ガラス炉１０の利点として、底面がフラットに成っているため、前記ローラーコンベア５を設置するのが容易であると共にその上方に廃棄物Ｄを収容するための空間を広く取ることが出来る点を上げることが出来る。これは上述の第１実施形態の石英ガラス炉１と対照的である。またローラーコンベア５が設置されているため、廃棄物Ｄの炉内への出し入れが容易である。
【００２４】
図４は、この実施形態で使用したジャイラトロン発振器４０を表わしたものである。図中符号４１は電子銃を、符号４２はガンマグネットコイルを、符号４３はビームトンネルを、符号４４はキャビティーを、符号４５はメインマグネットコイルを、符号４６はビームコレクタを、また符号４７は出力窓を示す。周波数帯の３０ギガヘルツから３００ギガヘルツをミリ波と呼称するが、このジャイラトロン発振器４０では３８ギガヘルツ付近の周波数のミリ波を利用する。この辺りの周波数を発振するのにマグネトロンは不向きであり、クライストロンは出力が低い。しかしながらジャイラトロン発振器は核融合の分野で開発されたものであるため、廃棄物の減容のためには余裕の出力が得られる。このためこの発明の高周波照射機には最適であるが、他の種類の高周波照射機を用いても良いことは言うまでもない。なおここで用いたジャイラトロン発振器４０は、電子銃４１でビームを発生し、この電子ビームをキャビティー４４で高周波電磁界と相互作用させて電磁波を発生させ、相互作用を終えた電子ビームをビームコレクタ４６で回収し、前記発生した電磁波を出力窓４７より取り出すものである。従ってこの電磁波を石英ガラス２０に照射するのである。
【００２５】
（第３の実施の形態）
図５はこの発明の第３実施形態の廃棄物の減容装置１２を表わす。現在の所は長尺の石英ガラス炉を作ることが難しいため（略９００ミリメートル長まで）、この問題への暫定的な対処法として４台の石英ガラス炉１０を３台のゲート６でで区切って連結し、全長略３６００ミリメートルの石英ガラス炉としたものである。また両端の石英ガラス炉１０にもゲート６０を取り付けた。また各々の石英ガラス２０の底面にローラーコンベア５を設置している。シャッター６０を開放した状態では廃棄物はローラーコンベア５を跨ぐようにして次段の石英ガラス炉１０へ送られるように成っている。また前記石英ガラス炉１０の上方にジャイラトロン発振器４０を、その出力窓が石英ガラス炉１０の天部に向かうように設置している。なお抜気口をゲート６に設けず、例えば炉壁に開孔してここに設ける構成なども可能である。
【００２６】
各々のゲート６は、抜気口７と、前後２基のシャッター６０，６０とを備えている。前記抜気口７は図示しない抜気装置に接続され、シャッター６０を閉じた状態で石英ガラス炉１０の減圧を行なう。この減圧を行なうのは、廃棄物が入っておりミリ波を照射する区画の石英ガラス炉１０に付いてである。また廃棄物を次段の石英ガラス炉１０へ送る場合は、この段と次段の石英ガラス炉１０に向けられた２基のジャイラトロン発振器４０を停止させてから、この段と次段との間のシャッター６０を開放して、両方のローラーコンベア５，５を動作させるようにする。このようにして次々と効率的に廃棄物の減容処理を行なうことが出来るのである。
【００２７】
（第４の実施の形態）
図６および図７はこの発明の第４実施形態の誘導加熱焼却システムを表わす。該システムでは搬送装置５０によって搬送されて来るテープ被覆の廃棄物をこの発明の減容装置１２へ送り込み、容積を減じた後、次段の搬送装置５０にて誘導加熱装置８へと送り込む。
【００２８】
この誘導加熱装置８は熱分解装置８０とガス焼却装置８１と冷却装置８２から成る。熱分解装置８０に於いて廃棄物は摂氏４３０〜４８０度に加熱され、ガス化が行なわれる。この後ガス焼却装置８１に於いて廃棄物ガスの燃焼が行なわれるがこの時には摂氏１３００度まで加熱されて完全に燃焼してしまい、この排気にはダイオキシンを実質的に含まない。
【００２９】
この誘導加熱装置８では図７に示すような熱分解炉８３を使用している。この熱分解炉８３は燃焼筒８４を備えて、その周囲に間隙を取るようにして円筒形のコイル８５を３段に配設して成る。前記コイル８５には各々交流電流を印加するが、そのレベルは燃焼筒８４に生ずる誘導電流が発する温度が前段のコイル付近で摂氏１００度、中段で摂氏２００度、また後段のコイル付近では摂氏４３０〜４８０度と成るように設定されている。
【００３０】
このように誘導加熱装置８の前段に減容装置１２を配置したことにより、誘導加熱装置８へは減容装置１２で処理されて容積が小さく成った廃棄物が送り込まれるため、誘導加熱装置８では一時に多くの焼却処理が効率的に行なえるように成っている。また誘導加熱によれば、黒鉛や金属等の容器のみ加熱されるため、エネルギー効率が良好であり、加熱や冷却の速度が速く、容器以外に発熱するものがないなどの利点がある。
【００３１】
なおこの後悪臭処理装置９１によりダスト処理・臭気排気処理が行なわれる。なお誘導加熱装置８には更に発電装置９２や炭化装置９、粉末化装置９０が取り付けられることもある。発電装置９２を備えることによって、ガス焼却装置８１から排出される高温の排気ガスを利用して発電することが可能と成り、この電力を電磁誘導コイルに与えることが出来、廃棄物処理コストの低減を実現することが出来る。なお固体廃棄物として炭化物が残るため、これを粉末化装置９０によって粒度の細かいものにする。
【００３２】
（第５の実施の形態）
図８はこの発明の第５実施形態の誘導加熱焼却システムの減容装置部分を表わす。円筒形の石英ガラス２を台座３の上に載置固定して、石英ガラス２の上方にジャイラトロン発振器４０をその出力窓が石英ガラス２に向かうように設置し、さらに石英ガラス２内に鉄製のスクリューコンベア５１を設置して減容装置１３としたものである。この実施の形態の特徴は、スクリューコンベア５１によって廃棄物を攪拌しながら搬送することが出来る点にある。また場合によってはスクリューの回転端部をカッターのように使用して、廃棄物を破砕しつつ次段へ送ることが可能である。なおどのようなコンベアを用いようとも、コンベアとは別に専用のカッターを取り付けて良いことは言うまでもない。
【００３３】
【発明の効果】
以上この発明は、外部より高周波を照射する炉壁が石英ガラスから成ると共に逆Ｕ字形状に形成されている石英ガラス炉である。また炉に対して外部より高周波を照射する高周波照射機を備えた炉壁が石英ガラスから成る石英ガラス炉である。またこの石英ガラス炉を用いており高周波照射機がミリ波発振機であり且つ炉内にコンベアを備えた廃棄物の減容装置である。またこの減容装置を廃棄物の焼却装置の前段に設けた廃棄物の焼却システムである。
【００３４】
このような構成とした結果、高効率で廃棄物を加熱することが出来、廃棄物の大幅な減容を行なうことが出来ると言う優れた効果を生じて、所期の目的を達成している。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の石英ガラス炉の模式図である。
【図２】第２実施形態の減容装置の模式図である。
【図３】同実施形態の斜視図である。
【図４】同実施形態で使用するジャイラトロン発振器の説明図である。
【図５】第３実施形態の廃棄物の減容装置の模式図である。
【図６】第４実施形態の廃棄物の誘導加熱焼却システムのブロック図である。
【図７】同実施形態で使用した熱分解装置の説明図である。
【図８】第５実施形態の減容装置部分の模式図である。
【符号の説明】
１    石英ガラス炉
１０  石英ガラス炉
１１  減容装置
１２  減容装置
１３  減容装置
２    石英ガラス
２０  石英ガラス
３    台座
４    ミリ波発振器
４０  ジャイラトロン発振器
４１  電子銃
４２  ガンマグネットコイル
４３  ビームトンネル
４４  キャビティー
４５  メインマグネットコイル
４６  ビームコレクタ
４７  出力窓
５    ローラーコンベア
５０  搬送装置
５１  スクリューコンベア
６    ゲート
６０  シャッター
７    抜気口
８    誘導加熱装置
８０  熱分解装置
８１  ガス焼却装置
８２  冷却装置
８３  熱分解炉
８４  燃焼筒
８５  コイル
９    炭化装置
９０  粉末化装置
９１  臭処理装置
９２  発電装置
【図１】
2004195447.tif 000003
【図２】
2004195447.tif 000004
【図３】
2004195447.tif 000005
【図４】
2004195447.tif 000006
【図５】
2004195447.tif 000007
【図６】
2004195447.tif 000008
【図７】
2004195447.tif 000009
【図８】
2004195447.tif 000010