(57)【要約】【課題】  燃焼効率が高く、消費する燃料が少ない火葬炉を提供する。【解決手段】  棺４を収容する主燃焼室１の内壁面における前記主燃焼室１の長手方向に直交する断面の形状が、円周角が２１０°以上の円弧、もしくは当該円弧のいずれか一方向の半径の長さを変更した楕円形からなる曲線と、その下方に形成されて少なくとも台車５が収まる多角直線とからなるように形成し、棺４の下部にある主バーナー７により、棺４の下部から燃焼させることによって燃焼効率を上げ、燃料の消費を少なくした。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
棺を収容する主燃焼室の内壁面における前記主燃焼室の長手方向に直交する断面の形状が、円周角が２１０°以上の円弧、もしくは当該円弧のいずれか一方向の半径の長さを変更した楕円形からなる曲線と、その下方に形成されて少なくとも台車が収まる多角直線とからなる火葬炉。
【請求項２】
前記主燃焼室において、主バーナーと空気及び酸素を供給する空気ノズルとを、前記棺の挿入時の下面が位置する高さより低い位置に設けた請求項１に記載の火葬炉。
【請求項３】
前記主燃焼室と連通する再燃焼室と、前記主燃焼室と前記再燃焼室との間にあって前記再燃焼室と隣接する旋回混合室と、当該旋回混合室内に設けた再燃バーナーとを備え、前記再燃焼室の内壁面の形状が、前記再燃焼室の長手方向に直交する断面において略円形となるように形成されている請求項１に記載の火葬炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼効率が高いため燃料の消費が少ない火葬炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の火葬炉は、棺を収容する主燃焼室において、棺が位置する高さか、それよりも上側に１本の火炎を噴射する主バーナーが設けられており、火炎によって遺体を焼くものである。通常、可燃物である遺体を主バーナーで焼くには、大量の過剰空気が必要であり、しかもその燃焼温度を保つためには、相当量の灯油やガス等の補助燃料も必要となる。
【０００３】
また、通常は主バーナーが遺体の頭部側上方に設けられているため、火炎が遺体の下半身部分までには十分に届き難く、遺体を完全に燃焼させるためには、主バーナーの角度を調整したり、途中で遺体の位置を移動させたりして、時間と手間が掛かる。
【０００４】
これらの問題に対しては、短時間で遺体を燃やすために、主燃焼室に複数の主バーナーを設けたものがある。この種の技術としては、主燃焼室内の長手方向の片側の壁に、棺の位置に対し上下一対の主バーナーを設け、遺体を上下両面から燃やすようにしたもの（例えば、特許文献１参照）や、主燃焼室の天井部に複数のバーナーを設け、遺体の上面全体に直接火炎が当たるようにしたもの（例えば、特許文献２参照）が試みられている。
【０００５】
さらに、主燃焼室において燃焼が不十分なために発生する煙や不完全燃焼ガスについては、別途再燃焼室を設けて、再燃バーナーで完全燃焼させる火葬炉も知られている。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２９１９１８号公報（第１−３図）
【０００７】
【特許文献２】特開２００２−１０６８１４号公報（第１−３図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前記従来の火葬炉では遺体を上面から焼き、燃焼ガスは上方に流れるために、燃焼ガスによって遺体を予熱することができず、大量の補助燃料を必要とする問題がある。
【０００９】
また、従来の火葬炉では使用している耐火煉瓦の量が多くて遺体１体を完全に燃焼させるために消費する補助燃料に対して炉の加温に消費する燃料の方が多く、燃焼効率が悪いという問題もある。さらには、炉の蓄熱量が多いため、炉の冷却に長時間を要するという問題もある。
【００１０】
一方、火葬時間の短縮のためには、容量の大きな主バーナーが使用されるが、主バーナーの容量が大きくなると、特に棺と炉壁との間隔が小さい場合には、火葬の度に炉壁が急加熱、急冷却されることになり、炉壁の表面と内部との温度差が大きくなって、スポーリング現象を起こし易くなるため火葬炉の寿命が短くなる。特に灯油を燃料にする場合は、灯油の油滴が炉壁に当たり、そこで燃焼してその部分が著しく高温になるために、炉壁の損傷が激しいという問題もある。
【００１１】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、燃焼効率が高く、消費する燃料が少なくて寿命の長い火葬炉を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するための本発明に係る火葬炉の第１特徴構成は、棺を収容する主燃焼室の内壁面における前記主燃焼室の長手方向に直交する断面の形状が、円周角が２１０°以上の円弧、もしくは当該円弧のいずれか一方向の半径の長さを変更した楕円形からなる曲線と、その下方に形成されて少なくとも台車が収まる多角直線とからなる点にある。
【００１３】
この第１特徴構成によれば、主燃焼室に棺を収容した際に、棺の長手方向の断面において、棺の断面周囲のうち、一定部分が炉の曲面で囲まれ、棺を包み込んだ形状になるため、棺の燃焼による火炎が直接炉壁に接触することなく、放射熱が主燃焼室の壁の大部分に均等に行き渡り、炉壁の局部的な温度上昇を緩和するとともに炉全体を暖めることができる。さらに、壁から反射する再放射熱は、その中心部分にある棺に直接あたるため、棺の温度上昇の手助けとなり、短時間で遺体を焼くことができ、消費する燃料を少なくすることができる。
【００１４】
また、壁を内曲面にすることで、一定の強度を保つことができるようになるため、例えば、セラミック繊維のように断熱性能は良いが、機械的強度が小さいためにこれまで火葬炉には使用できなかった耐火材が使用できるようになる。また、このような機械的強度は小さいが、蓄熱量の小さい耐火材を使用することで、燃料の消費が少ない火葬炉とすることができ、さらには、火葬炉の冷却時間も少なくなり、遺体１体当たりの全火葬時間を短くすることもできる。
【００１５】
さらに、内壁面を曲面とすることによって、棺に対して一定の距離を保つことができるようになるので、内壁面が、棺からの火炎や放射熱による局所的な温度上昇によって損傷することがなく、火葬炉の寿命が長くなる。
【００１６】
本発明に係る火葬炉の第２特徴構成は、上記第１特徴構成に加えて、前記主燃焼室において、主バーナーと空気及び酸素を供給する空気ノズルとを、前記棺の挿入時の下面が位置する高さより低い位置に設けた点にある。
【００１７】
この第２特徴構成によれば、下からの燃焼した燃焼ガスが、上方にある棺や遺体を予熱したり、乾留・ガス化を促進するため、過剰空気や二次空気で燃焼しやすくなり、補助燃料が少なくてすむ。
【００１８】
さらには、バーナーの過剰空気だけでは燃焼しきれなくなって発生する煙や未燃焼ガスについても、炉内の温度が高くなった後には、下方から供給する二次空気によって、主燃焼室上部で燃焼させることが可能となる。また、ここで完全燃焼できずに残った未燃ガスは再燃焼室に入って燃焼される。
【００１９】
また、燃焼時間をさらに短縮する場合や、燃えにくい遺体の場合には、炉底から供給する空気の酸素含有量を増やすことで燃焼効率を向上させることが可能となる。
【００２０】
また、遺体よりも下から燃焼させることにより、遺体を燃焼させる際に棺の台車または受け皿等の上へ落ちる液状物も燃焼させることができるため、遺体焼却後の台車等の臭いを抑えることもできる。
【００２１】
特に、この第２特徴構成においては、棺と棺を載せる台車または受け皿等との間に、棺の支持構造を設けて隙間を作ることにより、バーナーの火炎と空気とが入り込むために、棺の下面全体に炎と空気とを行き渡らせて燃焼効率を高めることができる。
【００２２】
本発明に係る火葬炉の第３特徴構成は、上記第１特徴構成に加えて、前記主燃焼室と連通する再燃焼室と、前記主燃焼室と前記再燃焼室との間にあって前記再燃焼室と隣接する旋回混合室と、当該旋回混合室内に設けた再燃バーナーとを備え、前記再燃焼室の内壁面の形状が、前記再燃焼室の長手方向に直交する断面の形状が略円形となるように形成されている点にある。
【００２３】
この第３特徴構成によれば、旋回混合室において、不完全燃焼ガスと再燃バーナーの燃焼ガスおよび空気を十分に混合することが可能となり、燃焼効率が向上する。また、この混合ガスが再燃焼室に入った後は、部分的に滞留することなく、再燃焼室の長手方向の速度が断面内で一様になって、滞留時間も大差がなくなるため、再燃焼室を小さくしても完全燃焼させることが可能となり、大きな再燃焼室に比べて、補助燃料の消費を少なくすることができる。
【００２４】
再燃焼室の断面が略円形であるために、主燃焼室と同様に、断熱性の高いセラミック繊維等を使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
本実施形態に係る火葬炉は、図１に示すように、主燃焼室１、旋回混合室２、再燃焼室３を有して構成される。遺体（図示せず）は、棺４に入れられて主燃焼室１へ収容され、棺４と共に燃やされる。棺４は、台車５に載せられて主燃焼室１へ収容されるが、棺４と台車５との間には、炎および空気が入り込めるように支持構造によって隙間が設けられている。
【００２６】
主燃焼室１は、鏡板６に設置された燃料を燃焼して火炎を噴射する主バーナー７、二次空気および酸素を供給する空気ノズル８を備えており、主燃焼室１の内壁面の断面は、図２に示すように円周角が略２７０°の円弧と矩形とを組み合わせた形状になって、円弧が棺４を斜め下方まで覆うように形成されている。内壁面の断面形状は、円周角が２１０°以上の円弧、もしくはその円弧のいずれか一方向の半径の長さを変更した楕円形からなる曲線となるように形成されていれば、本発明の効果は発揮できるが、内壁面から棺４への再放射率を高めて、本発明の効果を良好に発揮させるためには、曲線となる部分が多くなる方が好ましく、さらにその曲線の形状は円弧形状に近い方が好ましい。また、主燃焼室下部の形状は、必ずしも矩形である必要はなく、台車が収まる形状であればよい。
【００２７】
主燃焼室１の外形寸法は、本実施形態では、円弧形状部分の直径が１２５０ｍｍで、奥行が２７００ｍｍとしているが、特に限定されるものではなく、棺４が収容できるスペースがあればよい。但し、主燃焼室１のスペースが大きくなりすぎると、室内全体の温度を上げるのには、時間と燃料が多く必要になるため燃焼効率が悪くなってしまう。また、一方で、主燃焼室１のスペースが小さくなりすぎると、棺４と内壁面との距離が近すぎる部分ができるため、棺４を燃やす際の火炎によって、棺４と近い部分の内壁の温度が局所的に高くなり、損傷しやすくなる。
【００２８】
主燃焼室１を形成する材質は、煉瓦やキャスタブル耐火物等の従来の火葬炉で使用される耐火材が使用可能であり、さらに、機械的強度が弱いため従来の火葬炉では使用し難かったセラミック繊維についても、主燃焼室１を本発明の形状とすることで使用可能となる。特にセラミック繊維は、断熱性能が高いため、主燃焼室１の燃焼効率をより高めることができ、熱容量が小さく、急激な温度変化にも耐えられるため、全火葬時間を短縮することができる。
【００２９】
鏡板６は、主燃焼室１の長手方向両端面のうちの一方の面に取り付けられ、前述の通りその下部に主バーナー７が設けられている。また、鏡板６には遺体の焼き具合を確認するための覗き窓（図示せず）を設けることもできる。もちろん覗き窓は、必ずしも鏡板６に設ける必要はなく、主燃焼室１の壁面に設けてもよく、またその両方に設けることもできる。
【００３０】
主バーナー７は、鏡板６の棺４の下面よりも低い位置に２本設置されている。主バーナー７は、従来の火葬炉のように遺体に直接火炎をあてて燃焼させるのではなく、棺に火をつけるために用い、着火後は主として燃焼の補助として用いられる。このため、主バーナー７の角度を調整したり、途中で遺体を動かしたりする必要はないが、火炎の長さと強さが調節できるようにしている。主バーナー７の設置位置は、棺４の下面よりも低い位置である方が好ましいが、鏡面６に限らず、炉の他の面に設置してもよい。主バーナー７の数は、特に限定されず、１本でも遺体を燃焼させることができ、また、燃焼時間を短縮するために複数の主バーナーを設置してもよい。
【００３１】
空気ノズル８は燃焼に必要な空気を供給するもので、主バーナー７と同様に、棺４の下面よりも低い位置の壁面に１本設置され、空気量を調整できるようになっている。空気ノズル８は、主バーナー７によって遺体に着火した後に、遺体の下から空気を供給することによって燃焼を促進させるものである。空気ノズル８の設置位置は、主バーナー７と同様に、棺４の下面よりも低い位置である方が好ましいが、主燃焼室１のどの内壁面でも設置できる。主バーナー７と空気ノズル８との設置位置の上下関係については、空気を供給しつつ、着火、燃焼させるためには、空気ノズル８は主バーナー７よりも下に設置する方が好ましく、特に台車５の下から入れると台車５の冷却と同時に空気の予熱ができ、燃焼しやすくなる。また、設置する空気ノズル８を複数設けることは、主燃焼室１の全体に空気を行き渡せることができるため好ましいことであるが、制御を簡単にするためには少ない方がよい。空気ノズル８から供給される空気中の酸素濃度は、通常の空気に含有される酸素濃度に限らず、燃焼させる遺体の大きさや燃焼速度等によって、制御可能であり、例えば、燃焼しにくい遺体の場合には、酸素を空気に混入して供給すれば燃料の消費が少なく、時間を短縮することができる。
【００３２】
旋回混合室２は、主燃焼室１から上がってきた不完全燃焼ガスと空気とを混合させるためのもので、主燃焼室１と再燃焼室３との間に、再燃焼室３と隣接して設けられており、旋回混合室２を形成する炉材質は、ガスの旋回速度が大きくなるため、煉瓦やキャスタブル耐火物等の耐摩耗性のある材料を使用している。また、旋回混合室２における再燃焼室３との連通孔と対向する端面には、不完全燃焼ガスを燃焼するための再燃バーナー９が設けられている。旋回混合室２および再燃焼室３は、図２に示すように主燃焼室１に対して偏心しているため、主燃焼室１から上がってきた不完全燃焼ガスは、旋回混合室２で渦流となって余剰の空気と十分に混合される。空気と混合された不完全燃焼ガスは、再燃バーナー９で燃焼されながら、旋回混合室２と再燃焼室３との間の連通孔を通って再燃焼室３へ流入される。なお、再燃バーナー９は、火炎を噴射する従来のバーナーが使用される。
【００３３】
再燃焼室３は、旋回混合室２において、空気と十分に混合された不完全燃焼ガスを、完全燃焼させるためのもので、再燃焼室３の内壁の断面は、図２に示すように円形形状になっている。旋回混合室２から渦巻きながら入ってきた不完全燃焼ガスと空気は、そのまま再燃焼室３の内部でもゆっくり旋回しながら完全燃焼される。このとき、再燃室の中央部と周辺部の速度は異なるが、軸方向の速度ができるだけ同じになるように旋回させている。また、部分的にガスが滞留する部分があると灰がたまりやすくなり、ダイオキシン類の発生の原因となるために、再燃焼室のガスを旋回させるようにしている。
【００３４】
また、火葬開始前から再燃焼室３を予熱しておくことで、棺への着火直後に炉内温度が十分に高くないために不完全燃焼して発生する煙やガス等についても、再燃焼室３において再燃バーナーによって完全燃焼させることが可能となる。
【００３５】
本実施形態における再燃焼室３は、直径が８００ｍｍ、奥行が２７００ｍｍとしているが、特に限定されるものではなく、主燃焼室１からの不完全燃焼ガスが十分に処理できる容量があればよい。しかしながら、再燃焼室３が大き過ぎる場合には、それだけ熱損失も増加して温度が下がるため、より多くの補助燃料が必要になるため好ましくない。再燃焼室３を形成する材質としては、主燃焼室１と同様に、煉瓦やキャスタブル耐火物等の従来の火葬炉で使用される耐火材やセラミック繊維等が使用可能である。特に、ガスの流速があまり速くないためセラミック繊維を用いるのに適しており、再燃焼室３の断熱性を高め、蓄熱量を少なくして、補助燃料の消費を少なくすることが可能である。旋回混合室２と再燃焼室３との連通孔は、ガスの流れを一様にするために円形で、再燃焼室３の中心部に位置し、連通孔大きさは、その直径が再燃焼室３の直径の１／３〜１／２となるのが好ましい。再燃焼室３において、完全燃焼したガスは、特に限定はされないが、例えば、本実施形態のように再燃焼室３の上面に設けられた排出口から排出される。
【００３６】
本発明に使用する棺４および台車５は、従来の火葬炉で使用されているものが、使用できる。棺４と台車５との隙間を設ける支持構造は、炎と空気が入り込むことができれば特に限定されるものではなく、棺４の下面全体を火格子状物で支える構造や、棺４の下面の数点をスペーサー等で支える構造等が適用できる。また、棺４と棺４に入れられた遺体とが完全に燃え尽きるまで台車５との隙間を設けておく必要はなく、遺体が台車または受け皿の上に落下する状態ではかなり燃焼が進み、台車に落下した後の未燃分は主バーナと空気によって完全燃焼することができる。
【実施例】
【００３７】
本件発明の実施形態に係る火葬炉において、総重量が８０ｋｇとなる棺と遺体とを燃焼させた場合の燃焼効率について、１／２容積のモデルプラントの運転結果を基にしたコンピューターシュミレーションによる計算を行った。その結果、表１に示したとおり、灯油消費量１６．６ｋｇ、全空気使用量７２０Ｎｍ２、全燃焼ガス量８０９Ｎｍ２、炉の吸収放熱損失３２５ＭＪであった。
【００３８】
なお、実施例との比較のために、図３、４に示すような構成の従来の火葬炉で遺体を燃焼させた場合の燃焼効率についても、同様の条件でコンピューターシュミレーションによる計算を行い、表１に示した。図３に示すように、従来の火葬炉は、主燃焼室１１、再燃焼室１３、主燃焼バーナー１７、再燃バーナー１９を有して構成され、遺体の入った棺１４を台車１５にのせて、主燃焼室１１へ収容し、燃やすものである。主燃焼室１１および再燃焼室１３の内壁面の断面形状は、長方形であり、火葬炉の外形寸法は、炉高が３０００ｍｍ、炉幅が１２６０ｍｍ、奥行が２７５０ｍｍである。また、主バーナー１６は、棺１４より上方に設置されている。このような従来の火葬炉では、灯油消費量５２ｋｇ、全空気使用量１５１３Ｎｍ２、全燃焼ガス量１６２７Ｎｍ２、炉吸収放熱損失９７６ＭＪであり、上記実施例１に比べて、燃焼効率が大幅に低いものであった。
【表１】
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【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、人間、動物の遺体を燃やす火葬炉に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本実施形態に係る火葬炉の構成を示す説明図
【図２】本実施形態に係る火葬炉の形状を示す断面図
【図３】従来の火葬炉の構成を示す説明図
【図４】従来の火葬炉の形状を示す断面図
【符号の説明】
【００４１】
１  主燃焼室
２  旋回混合室
３  再燃焼室
４  棺
５  台車
７  主バーナー
８  空気ノズル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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