(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
扉（４）側から搬入される棺（１０）を載置する主燃焼室（２）と、燃焼ガスの浄化を行う再燃焼室（３）と、主燃焼室（２）と再燃焼室（３）とを結ぶ煙路（６）と、主燃焼室（２）に空気を送り込むための送風口（５）と、電力によって発熱するヒータ（７，８，９）と、を
備え、
前記ヒータ（７，８，９）は、棺（１０）の両側面に沿うように配置した側部ヒータ（７）と、棺（１０）の真上を横断するように配置した橋状ヒータ（８）と、燃焼ガスの流れに直交し再燃焼室（３）内に格子状に配置した再加熱ヒータ（９）と、から成っており、
前記送風口（５）は、前記扉（４）に対向している耐熱壁（１９）を切り欠いて形成され、且つ前記煙路（６）に隣接して形成され、
前記主燃焼室（２）内には光学センサ（２５）を設置してあり、また前記橋状ヒータ（８）は昇降手段（３１）によって上下方向に移動可能であり、さらに全体を管理する運営コンピュータ（２６）を備え、該運営コンピュータ（２６）は、前記光学センサ（２５）で得られた画像に基づいて前記橋状ヒータ（８）を下降させていくことを特徴とする火葬炉。
【請求項２】
前記ヒータ（７，８，９）のうち、側部ヒータ（７）と橋状ヒータ（８）のいずれか一方または双方は、特定の時間帯に限定して通電を行い、主燃焼室（２）内を予熱する機能を備えたことを特徴とする請求項１記載の火葬炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力による発熱で棺などの被火葬体の燃焼を実施する火葬炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在国内で使用されている火葬炉は、石油やガスなどの化石燃料を熱源としているが、第二次世界大戦以前を中心として電力を熱源とする電気式火葬炉も使用されており、これに関連する特許および実用新案が十件以上出願されている。しかし戦後は石油などの燃料が安定して供給されるようになり、またバーナなどの周辺技術も進歩したため、電気式火葬炉は費用などの面で利点がないため使用されなくなり、当然ながら新規に製作されることもなかった。
【０００３】
過去に特許出願がなされた電気式火葬炉の一つとして下記特許文献１が挙げられる。当該特許は、「有臭有毒のガスを発することなく衛生的に且つ経済的に作業を遂行できる」ことを目的としており、各図には被火葬体の燃焼に使用するニクロム線を始めとする火葬炉の構造が示されており、しかも排気ガスの浄化対策として火葬炉と煙筒とを結ぶ煙道に、再燃焼用のニクロム線を配置している。また他の特許文献等においても、火葬という本来の目的に加えて環境対策などにも考慮された技術が記載されている。
【特許文献１】特明４１１９７号公報
【特許文献２】実公昭１２−００６５４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年の石油などを熱源とした火葬炉は、周辺環境の悪化を防止するために細心の注意が払われており、灰などの固形物が屋外に排出されることは全くなく、窒素酸化物などの有害物質も環境基準を大幅に下回る程度に抑制されている。しかし単に環境基準に達していれば問題がないのではなく、火葬場周辺の環境に何らの影響も与えないよう極限までの対策が要求されている。また諸般の事情から火葬時間の短縮という要望があり、これに応えるべくバーナの性能増大などの対策が講じられることも多い。しかしバーナの性能増大は、集塵機などの環境対策設備の増強を伴い、設備投資や維持管理費用のほか、敷地面積も増大するという問題がある。加えて火葬中は係員による火力の調整などが不可欠であり、その職務環境にも十分な配慮が必要である。
【０００５】
かつて使用されていた電力を熱源とした火葬炉は、石油などの化石燃料を使用しないため窒素酸化物を始めとする有害物質の発生を大幅に抑制できるなど、様々な利点がある。しかし火葬を電力だけに依存した場合、電気料金は石油などの調達費用に比べて割高になるため、現実的には採用が困難である。ただし様々な対策によって電気料金の低減は可能であり、これによって環境対策や設備投資といった総合的な面までを考慮すると、従来の火葬炉に比べて遜色のない運営も可能になると期待される。
【０００６】
本発明はこうした実情を基に開発されたもので、周辺環境にほとんど影響を与えることがなく、設備投資や運営経費の軽減が可能で、しかも係員の職務環境にも配慮された火葬炉の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記の課題を解決するための請求項１記載の発明は、扉側から搬入される棺を載置する主燃焼室と、燃焼ガスの浄化を行う再燃焼室と、主燃焼室と再燃焼室とを結ぶ煙路と、主燃焼室に空気を送り込むための送風口と、電力によって発熱するヒータと、を備え、前記ヒータは、棺の両側面に沿うように配置した側部ヒータと、棺の真上を横断するように配置した橋状ヒータと、燃焼ガスの流れに直交し再燃焼室内に格子状に配置した再加熱ヒータと、から成っており、前記送風口は、前記扉に対向している耐熱壁を切り欠いて形成され、且つ前記煙路に隣接して形成され、前記主燃焼室内には光学センサを設置してあり、また前記橋状ヒータは昇降手段によって上下方向に移動可能であり、さらに全体を管理する運営コンピュータを備え、該運営コンピュータは、前記光学センサで得られた画像に基づいて前記橋状ヒータを下降させていくことを特徴とする火葬炉である。
【０００８】
本発明の火葬炉において主燃焼室は、棺を載置する空間で全周囲が耐熱壁で覆われており、その一角には棺の搬入を行うための扉を備えており、これらの基本的な形態は従来と同一であるが、火葬には火炎を放射するバーナを一切使用しないで、替わって電力によって発熱するヒータを使用する。また再燃焼室は、主燃焼室からの燃焼ガスを導き、これをもう一度加熱することで未燃成分を完全に燃焼する役割があり、この点も基本的に従来と変わりはないが、ここでもバーナを使用せず替わってヒータを使用する。そのほか煙路は、主燃焼室で発生した燃焼ガスを再燃焼室に送り込むための流路であり、その断面積は主燃焼室や再燃焼室の面積に比べて大幅に小さい。
【０００９】
ヒータは、通電によって発熱するものであればニクロム線を始めとして任意の素材を使用できる。ただし燃焼に必要な温度を安定して発生でき、しかも過酷な環境下でも劣化の少ない耐久性に優れた物が最適である。そして側部ヒータは棺の側面から加熱を行うもので、棒状あるいは面状のヒータが棺の両側面に沿って配置される。これについては、前記引用文献に類似する形態が提示されている。また本発明の最大の特徴である橋状ヒータは、棺の上部を横断するように棒状のヒータを配置したものであり、棺の上部から加熱を行う役割があるほか、被火葬体から浮遊した燃焼ガスに触れて、再燃焼を促進させる役割もある。この橋状ヒータは、棺の搬入の障害にならないような高さに配置され、しかも両端または一端が火葬炉の壁面で支持された形態になる。なお橋状ヒータは、棒状のものを所定の間隔を空けて複数配置して、棺の上部を均等に加熱できることが好ましい。
【００１０】
送風口は、被火葬体の燃焼に必要な空気を供給する役割を持つが、主燃焼室において任意の場所に設置できるわけではなく、主燃焼室全体に空気を送り込むため、扉と対向している面に設置する必要がある。これによって被火葬体は、全体的に十分な酸素の供給を受けることが可能になり燃焼が持続する。また煙路についても、主燃焼室において任意の場所に設置できるわけではなく、送風口に隣接して設置する必要がある。ここで隣接するとは、送風口および煙路を構成する耐熱壁が同一面になっているなど、双方が極めて近い位置に配置されている状態を指す。
【００１１】
このように構成することで送風口から送り込まれた空気は、被火葬体に到達した後、送風口に対向した位置にある扉などによって流れが反転するとともに、加熱によって密度が低くなり上昇を始める。したがって扉によって反転した空気は主燃焼室の上方に流れ込むため、必然的に橋状ヒータの周辺を通過することになり、再度の加熱が行われて未燃成分の燃焼が促進される。そしてこの流れは最終的に送風口付近に戻り、煙路から再燃焼室に送り込まれる。
【００１２】
再加熱ヒータは、再燃焼室に送り込まれた燃焼ガスに残存する未燃成分を完全に燃焼させる役割があり、燃焼ガスとの接触面をできるだけ大きく確保するため、流れに対して直交するように配置され、しかも複数の棒状のヒータを単に平行に配置するのではなく、格子状に配置する。これによって通過する燃焼ガスの全体を均一に加熱できるため、未燃成分が火葬炉の外に到達することを防止できる。
【００１３】
主燃焼室の内部には、光学センサを設置している。光学センサは、被火葬体の燃焼状態を画像として取得できる機能を有しており、この画像を運営コンピュータに送ることで、燃焼の進行によって単なる空間になった部位と、被火葬体が存在している部位と、を自動的に判定することができる。なお運営コンピュータは、火葬炉に付属するもので、運転の自動化や異常の監視などの機能を有する。
【００１４】
橋状ヒータは、昇降手段によって上下方向に移動可能である。昇降手段とは、橋状ヒータの移動を実現するための装置であり、電動機や各種シリンダなどが使用される。橋状ヒータは、棺と接触しない位置に設置する必要があるが、火葬が進むに連れて被火葬体の体積が減少するため、橋状ヒータと被火葬体との距離が増大して熱伝達効率が低下する。そのため光学センサで得られた画像に基づき、運営コンピュータが昇降手段に指令を送り、被火葬体に接触しない程度に橋状ヒータを下降させて、効率の低下を防止する。
【００１５】
請求項２記載の発明は、ヒータのうち、側部ヒータと橋状ヒータのいずれか一方または双方は、特定の時間帯に限定して通電を行い、主燃焼室内を予熱する機能を備えたことを特徴とする請求項１記載の火葬炉である。本発明は従来のような燃料を使用せず、主燃焼室内の温度に依存して火葬を進めていくため、主燃焼室を取り囲む耐熱壁が事前の加熱により十分な熱量を保持していれば、ここから放出される熱によって、火葬時間の短縮および火葬時の電力消費の低減が可能である。しかも予熱を深夜など電力を割安に入手できる時間帯に行うことで、この際の電気料金も抑制できる。また請求項に記載されている「特定の時間帯」とは、電力料金が通常時よりも割安になる時間帯を指している。なお電気料金が割引になる時間帯および単価については、電力会社と需要家の間で都度個別に契約が結ばれることが多い。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１記載の発明のように、石油などに替わって電力によるヒータの発熱だけを熱源として火葬を実施することで、窒素酸化物などの有害物質の発生源が被火葬体の燃焼だけに限定されるため、集塵機など各種の環境対策設備を大幅に簡素化でき、設備投資や維持管理費用の低減が期待でき、またバーナから発生する騒音がなくなり、係員の職務環境も改善される。さらに本発明は単にヒータを使用しただけではなく、棺の上部を横断する橋状ヒータを配置することで、広範囲から被火葬体を加熱できるため火葬時間が短縮できるほか、送風口や煙路の配置を適正化することで、燃焼ガスが煙路に到達する前に橋状ヒータの周辺を通過するようになり、主燃焼室内における未燃成分の燃焼が促進される。したがって再燃焼室での負担が軽減され、その分の電力消費も低減できる。しかも再燃焼室内の再加熱ヒータは、格子状に配置されているため燃焼ガス全体を均一に加熱でき、未燃成分の通過を効率よく防止する。
【００１７】
加えて、燃焼の進行を監視するため主燃焼室内に光学センサを設置するほか、昇降手段によって橋状ヒータを上下方向に移動可能な構造として、これらを運営コンピュータと接続することで、燃焼の進行に応じて橋状ヒータを自動的に下降させて、被火葬体との距離が遠ざかることを防止できる。そのため熱伝達効率の低下を抑制でき、火葬時間の短縮や火葬時の電力消費の低減が可能になる。
【００１８】
請求項２記載の発明のように、深夜などの時間帯に主燃焼室を予熱する機能を備えることで、火葬に先立って主燃焼室の耐熱壁が十分な熱量を持つため、実際の火葬時において被火葬体の加熱が促進され時間短縮および電力消費の低減が可能であり、また予熱の際に割安な電力を使用することで、この際の電気料金も抑制できる。その結果エネルギー経費は石油などを用いた場合に近づき、さらに火葬時間の短縮も実現するため、多方面において利点を有する。なお予熱の際は、温度計などの監視体制を設けることで、火葬場が無人でも安全に実施可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１は、本発明による火葬炉１の構造を示す縦断面図である。この火葬炉１は棺１０が載置される主燃焼室２と、燃焼ガスの浄化を行うための再燃焼室３に大別されており、棺１０は専用の台車１１に載せられて搬送される。主燃焼室２は棺１０に合わせた細長い直方体状の空間で周囲を耐熱壁１９で取り囲まれており、棺１０を搬入するための扉４を一方の端面に設けている。また扉４に対向する側には、外部に空気管１３など一連の設備が配置され、これらを取り扱う係員が職務を行うための空間が確保されている。なお扉４は耐熱材料で構成され人力での開閉は不可能であり、ウインチ１２によって開閉する構造で離れた場所から操作される。このように主燃焼室２や再燃焼室３や扉４など、火葬炉１の基本的な構成については、本発明においても従来の火葬炉を踏襲している。
【００２０】
棺１０の側面を加熱する側部ヒータ７は、棒状の発熱体を複数配置したもので、発熱体の内部にはニクロム線が隙間なく配置され、その外側を筒状の管が覆い内部を保護している。この側部ヒータ７は、棺１０と接触することのない位置に左右対向して配置され、棺１０の側面全体を均等に加熱できる。また橋状ヒータ８は、棺１０の上を横断するように棒状の発熱体を配置したもので、主燃焼室２両側面の耐熱壁１９によって支持されており、棺１０の上部全体を均等に加熱できるよう、複数の発熱体が使用されている。このように側部ヒータ７と橋状ヒータ８によって、台車１１のある下側を除くほぼ全域から棺１０の加熱ができ、火葬時間の短縮が実現する。
【００２１】
棺１０を始めとする被火葬体の燃焼には酸素が必要であり、主燃焼室２において扉４と対向する耐熱壁１９を長円形に切り欠いた送風口５が形成され、この中に空気を噴射するための可動ノズル１４が配置されている。可動ノズル１４は噴射する空気の方向を係員によって自在に変えることのできる構造で、火葬の状況に応じてきめ細かな調整が可能である。さらに送風口５の上方には、再燃焼室３に接続する煙路６が形成され、温度の上昇によって密度が小さくなった燃焼ガスは、最終的に煙路６の中を上昇していく。なお煙路６の上部には固定ノズル１５が配置され、ここから再燃焼室３での燃焼に用いられる空気が噴射され、煙路６を上昇した燃焼ガスは固定ノズル１５からの噴射に巻き込まれて、再燃焼室３の中に流入する。
【００２２】
再燃焼室３内には、燃焼ガスに残存する未燃成分を完全に燃焼させるため、再加熱ヒータ９が設置されている。この再加熱ヒータ９は、棒状の発熱体を水平方向および垂直方向に並べた格子状であり、燃焼ガスは必然的に再加熱ヒータ９の近傍を通過することになり、残存する未燃成分は完全に燃焼された後、排気管１６を通じて火葬炉１の外に流出していく。なお排気管１６の先には集塵機などの環境対策設備が必要になるが、これらは従来に準じており作図を省略している。ただし燃焼ガスの流量は従来に比べて大幅に軽減され、且つ有害物質も抑制されるため、これらの設備は大幅に簡素化できる利点がある。
【００２３】
可動ノズル１４と固定ノズル１５は、いずれも一本の空気管１３から空気が供給されているが、この空気管１３を流れる空気は、排気管１６との交差位置に設置された熱交換器１７を通過している。熱交換器１７は、まだ高温状態にある燃焼ガスを急速に冷却して有害物質の発生を防止する役割と、空気管１３を流れる低温の空気を加熱して、主燃焼室２および再燃焼室３の温度低下を防止する役割を兼ね備えており、電力消費の軽減と環境対策に貢献している。なお空気管１３に送風をするためのポンプ類が必要になるが、これらは汎用の機器を使用できるため作図を省略する。また空気管１３と可動ノズル１４との間には変形可能なダクト２０が介在しており、可動ノズル１４は自在に姿勢変換できる。
【００２４】
図２も本発明による火葬炉の構造を示す断面図であり、図２（Ａ）は図１のＡ−Ａ断面図で、図２（Ｂ）は同じくＢ−Ｂ断面図である。図２（Ａ）のように側部ヒータ７は、棺１０の側面全体を加熱できるよう配置され、個々の棒状の発熱体は、保持具１８を介して耐熱壁１９で支持されている。また図２（Ｂ）のように橋状ヒータ８は、両端が主燃焼室２上方の耐熱壁１９を貫いており、その一端には電力の供給を受けるための電極２１を備えている。また再燃焼室３には、棒状の発熱体が格子状に配置された再加熱ヒータ９が設置されており、燃焼ガスは格子状に区切られた領域を通過する。
【００２５】
図３は、火葬炉１内における燃焼ガスの流れの概要を示すものである。図中の太線で示すように、主燃焼室２の送風口５に差し込まれた可動ノズル１４から噴射された空気は、当初の段階では慣性によって可動ノズル１４の延長線上に進んでいき、やがて棺１０などの被火葬体の周辺に到達して燃焼を促進させる。そして燃焼により温度が上昇した空気は、密度が低下するため上昇を始めるが、新しい空気に押し出されるため次第に扉４付近に到達して、ここで流れが反転する。この流れはやがて主燃焼室２の上部に流れ込み、その一部は橋状ヒータ８の近傍を通過するが、この際に未燃成分の燃焼が促進され、再燃焼室３での負担を軽減できる。そして主燃焼室２の上部に到達した燃焼ガスは、押し出されるように煙路６に流れ込んで上昇してから、固定ノズル１５からの噴射に引き込まれて再燃焼室３に流入する。その後に再加熱ヒータ９を通過してから排気管１６に流れ込み、排気管１６の途中に設置された熱交換器１７によって急速に冷却されると同時に、空気管１３内を流れる空気を加熱する。
【００２６】
図４は、本発明による火葬炉１における電装関係の構成を示すものである。燃焼の主体となる側部ヒータ７および橋状ヒータ８および再加熱ヒータ９は、制御器２２によって個別に発熱量の調整や停止が可能である。また火葬炉１内には、内部の状態を監視するため温度センサ２４や光学センサ２５が設置されており、これらの情報は変換器２３によってデジタルデータに置換される。温度センサ２４を複数配置することで燃焼部位の推定や、燃焼ガスの温度測定が可能になり、また被火葬体の燃焼状態を画像として取得できる光学センサ２５によって、燃焼の状況を直接把握できるようになる。
【００２７】
運営コンピュータ２６は火葬場内に設置され、前記の制御器２２や変換器２３などといった火葬炉１の関連設備と接続され、常時情報の交換を行っており、運転の自動化や異常の監視のほか係員への情報提示といった役割がある。このように構成することで、温度センサ２４や光学センサ２５などからの情報を基に、燃焼の状態に応じて側部ヒータ７などの出力を低下させるといった対応が可能で、電力消費を抑制できる。そして火葬炉１の信頼性を一層向上するため、インターネットなどの通信回線網２８を介して、運営コンピュータ２６を火葬炉１の製造会社等に設置されたサーバコンピュータ２７に接続して、様々な情報をリアルタイムで伝達することも可能である。これによって製造会社等に在籍する専門知識を持つ技術者によって、火葬場設備の監視を遠隔地から実施でき、必要に応じて保守点検を行うことで不具合の発生を未然に防止できる。
【００２８】
図５は、電力料金が割安になる特定時間帯を利用して主燃焼室２を予熱する際のフローを示している。火葬に先立ち電力料金が割安な時間帯に主燃焼室２を予熱しておくことで、実際の火葬の際に要する時間の短縮と電力消費の削減が可能になる。予熱は運営コンピュータ２６に組み込まれたプログラムによって自動的に実施され、翌日に火葬が行われるか、予熱に際して安全上の問題がないか、といった基本的な条件が成立しており、さらに割引対象となる時刻になった際、側部ヒータ７と橋状ヒータ８の一方または双方に通電して予熱が始まる。なおこのフローでは割引の開始時刻を深夜１１時としているため「翌日に火葬の予定があるか？」といった条件になっている。また予熱が行われる夜間は火葬場が無人であることから、温度監視などを常時行い異常があると判断された場合には、直ちに予熱を中止するといった安全対策も必要である。そのほか予熱の際は空気の供給が不要であり、熱の発散を防止するため排気管１６を一時的に塞ぐといった対策も可能である。そして温度測定によって主燃焼室２の耐熱壁１９に十分な熱量が蓄積されたと判断された場合、または割引時間帯を過ぎた場合、予熱は終了となる。
【００２９】
図６は、橋状ヒータ８が昇降可能な構造になっている火葬炉１の断面構造を示しており、図６（Ａ）は橋状ヒータ８が最上昇位置にある際の幅方向の断面図で、図６（Ｂ）は橋状ヒータ８が最下降位置にある際の幅方向の断面図で、図６（Ｃ）は橋状ヒータ８が最上昇位置にある際の長手方向の断面図である。この昇降を実現するため耐熱壁１９の両側面には、上下に延びる長円状に切り欠かれた横穴２９が形成され、この横穴２９を完全に塞ぐため、火葬炉１の側面に沿って移動可能なプレート３０が設置され、このプレート３０を貫通する形で橋状ヒータ８が固定されている。なおプレート３０を人力で移動させることは不可能であり、この昇降手段として電動シリンダ３１を使用している。この電動シリンダ３１を図４に示す運営コンピュータ２６と接続させることで、火葬に先立ち橋状ヒータ８を棺１０の上面に接触しない程度に下降させて、火葬の進行に応じて図４に示す光学センサ２５などの情報を基に、橋状ヒータ８を段階的に降下させることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明による火葬炉の構造を示す縦断面図である。
【図２】本発明による火葬炉の構造を示す断面図であり、（Ａ）は図１のＡ−Ａ断面図で、（Ｂ）は同じくＢ−Ｂ断面図である。
【図３】火葬炉内における燃焼ガスの流れの概要を示す図で、図中の太線が燃焼ガスの流れである。
【図４】本発明による火葬炉における電装関係の構成を示す図である。
【図５】電力料金が割安な時間帯に主燃焼室を予熱する際のフローである。
【図６】橋状ヒータが昇降可能な構造になっている火葬炉の断面構造を示しており、（Ａ）は橋状ヒータ８が最上昇位置にある際の幅方向の断面図で、（Ｂ）は橋状ヒータが最下降位置にある際の幅方向の断面図で、（Ｃ）は橋状ヒータが最上昇位置にある際の長手方向の断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  火葬炉
２  主燃焼室
３  再燃焼室
４  扉
５  送風口
６  煙路
７  側部ヒータ
８  橋状ヒータ
９  再加熱ヒータ
１０  棺
１１  台車
１２  ウインチ
１３  空気管
１４  可動ノズル
１５  固定ノズル
１６  排気管
１７  熱交換器
１８  保持具
１９  耐熱壁
２０  ダクト
２１  電極
２２  制御器
２３  変換器
２４  温度センサ
２５  光学センサ
２６  運営コンピュータ
２７  サーバコンピュータ
２８  通信回線網
２９  横穴
３０  プレート
３１  昇降手段（電動シリンダ）
【図１】
0004712542.tif 000002
【図２】
0004712542.tif 000003
【図３】
0004712542.tif 000004
【図４】
0004712542.tif 000005
【図５】
0004712542.tif 000006
【図６】
0004712542.tif 000007