(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被溶融物を投入するタンクと、このタンクに投入された被溶融物を搬送する搬送手段と、この搬送手段により搬送された被溶融物を上端に投入し、下端から取り出すように傾斜して設けられたシュートと、このシュートを包囲して被溶融物を加熱する加熱手段と、この加熱手段により被溶融物を加熱して放出された炭化水素ガスを前記シュートの上端部から外部に排出するフィルタを有する送風機と、前記シュートの下端付近に配置され、炭化水素ガスを放出した被溶融物を収納する溶融容器と、この溶融容器に収納した被溶融物に照射するマイクロ波を発生するマイクロ波発生手段と、このマイクロ波発生手段により発生したマイクロ波を前記溶融容器の炭化水素ガスが放出された被溶融物に照射するようにマイクロ波の照射方向を変えるミラーと、少なくとも前記ミラーを収納してマイクロ波の外部放射を遮蔽するチェンバーと、前記溶融容器に生成したスラグを回収する回収容器とを備えたことを特徴とするマイクロ波溶融装置。
【請求項２】
被溶融物を投入するタンクと、このタンクに投入された被溶融物を搬送する搬送手段と、この搬送手段により搬送された被溶融物を収納する複数の溶融容器と、これらの溶融容器を載置して間欠的に移動させる移動手段と、この移動手段により移動されてきた各溶融容器に収納された被溶融物を順次に加熱する加熱手段と、この加熱手段により加熱されて被溶融物から放出された炭化水素ガスを外部に排出するフィルタを有する送風機と、前記移動手段により搬送され、前記加熱手段及び前記送風機により炭化水素ガスを放出された溶融容器の被溶融物に対して照射するマイクロ波を発生するマイクロ波発生手段と、このマイクロ波発生手段により発生したマイクロ波を前記溶融容器の炭化水素ガスが放出された被溶融物に照射するようにマイクロ波の照射方向を変えるミラーと、少なくとも前記ミラーを収納してマイクロ波の外部放射を遮蔽するチェンバーと、前記溶融容器に生成したスラグを回収する回収容器とを備えたことを特徴とするマイクロ波溶融装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、マイクロ波加熱を利用して焼却灰等の被溶融物を溶融処理するマイクロ波溶融装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の従来における焼却灰処理装置は、例えば特開平１０−５４５３９号公報に記載のものがあった。この公報には、図５に示すような焼却灰処理装置が記載され、図６に示すような焼却灰反応室の形状が記載されている。ここでは、アルミニウム粉末と金属酸化物との混合物をテルミットと呼び、テルミット・焼却灰混合部１は、混合・攪拌部５と焼却灰混合物送り用のフィーダー６とから構成されている。混合・攪拌部６は、テルミット・焼却灰・バインダーを投入するための攪拌容器７と攪拌用羽根８とを有し、これらを均一に攪拌混合して焼却灰混合物を得ている。フィーダー６は、焼却灰混合物を圧縮・固形化部２に供給するスクリューコンベア等により形成され、このコンベアによりその搬送工程で攪拌・混合し、テルミットと焼却灰とを均一状態にしている。攪拌容器７の底面７ａは傾斜しており、焼却灰混合物を送り出し部３にスムーズに供給している。
【０００３】
送り出し部３はスクリューコンベア１５と送り出し通路１６から構成され、送り出し通路１６は燃焼・溶融化部４側の通路幅ｃを幅狭に形成されている。燃焼・溶融化部４は、焼却灰混合物を燃焼させて溶融するためのもので、耐火製炉体２０から構成されている。耐火製炉体２０の中央部にはこれを貫通する筒状の焼却灰溶融室２１が設けられ、耐火製炉体２０と焼却灰溶融室２１との間にマイクロ波加熱装置又は誘導加熱装置からなる加熱室２２が形成されている。耐火製炉体２０は、例えばＳｉＯ２−Ｆｅ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３−ＣａＯ―ＭｇＯの耐火性材料により形成されている。
【０００４】
焼却灰溶融室２１は予熱室２４と反応室２５とを有し、予熱室４は焼却灰混合物の送り出し部３の送り出し通路１６に接続され、反応室２５は予熱室２４に着脱自在に、かつ、回動自在に取り付けられている。反応室２５と加熱室２２は、耐火製炉体２０の耐火製蓋２６で開閉自在の構成とされ、この耐火製蓋２６の一部には反応室２５に導入されている焼却灰混合物を着火するための着火源（バーナー等）を入れるための着火源挿入口と焼却灰混合物の溶融物、即ち溶融スラグを取り出す溶融スラグ回収口が設けられている。予熱室２４と反応室２５とは、耐火製炉体２０と同様な耐火性材料で構成され、その内部には焼却灰混合物を導入・流通させる通路が形成されている。予熱室２４は筒状であり、反応室は一種のるつぼであって、このるつぼを横倒し、その底部分を開口して予熱室２４と連通し、るつぼの先端側から溶融スラグを回収できる構成となっている。
【０００５】
また、加熱室２２にはマイクロ波加熱装置又は誘導加熱装置が設けられている．このマイクロ波加熱装置又は誘導加熱装置は、溶融炉その他の溶融するための加熱装置として通常使用されているものを用いている。この加熱装置により、予熱室２４内の焼却灰混合物を予熱し、反応室２５の温度を上昇させて焼却灰混合物の燃焼・溶融状態を調整・促進させることができる。また、反応室２５は、図６に示すように、るつぼを横倒しにした構成で、その先端部には溶融スラグが流れ易くするためにテーパ２８が形成されている。また、反応室２５には酸素供給口が設けられ、溶融スラグ回収口の下部にはスラグとして回収するための水槽３０が設置されている。
【０００６】
さて、従来の焼却灰処理装置は、図５に示すように、混合・攪拌部５の攪拌容器７にテルミット、焼却灰及びバインダーを投入して攪拌機の攪拌用葉ねを駆動することにより、テルミット等を攪拌・混合し、粉末状の焼却灰混合物を得ている。この焼却灰混合物は、攪拌容器７の下部に設けられたシュート11、ロータリバルブ１２を介して焼却灰混合物の送り出し部２に供給され、スクリューコンベア１５により焼却灰固形物の送り出し通路１６を通じて焼却灰混合物の燃焼・溶融化部４の方向に送られ、耐火製炉体２０に導入される。ここで、耐火製炉体２０のマイクロ波加熱装置又は誘導加熱装置をＯＮ状態にして燃焼ガスが焼却灰溶融室２１を加熱するようにしている。焼却灰混合物は、溶融室２１に導入され、予熱されながら次の反応室２５に導入され、着火されると加熱室２２からの熱により反応室５の室内温度が上昇するが、１１００℃程度までになるとテルミット反応により焼却固形物が燃焼し始め、その反応熱により２７５０℃程度になり、焼却混合物は溶融スラグ化して溶融スラグ回収口から回収される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように従来の焼却灰処理装置では、被溶融物を加熱して温度を上昇させる過程において、被溶融物からガスが放出されてこれにマイクロ波が照射されると、マイクロ波の電界により放電が生じる場合があるが、この放電により形成されるプラズマはマイクロ波を反射する性質を有するため、マイクロ波の伝搬を妨げて加熱効率の低下を生じうるという課題があった。
そこで、この発明は、かかる課題を解決するためになされたもので、予め被溶融物からガスを放出させておき、マイクロ波の照射中にプラズマの発生を抑制して加熱効率の向上を図った新規なマイクロ波溶融装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係るマイクロ波溶融装置は、被溶融物を投入するタンクと、このタンクに投入された被溶融物を搬送する搬送手段と、この搬送手段により搬送された被溶融物を上端に投入し、下端から取り出すように傾斜して設けられたシュートと、このシュートを包囲して被溶融物を加熱する加熱手段と、この加熱手段により被溶融物を加熱して放出された炭化水素ガスを前記シュートの上端部から外部に排出するフィルタを有する送風機と、前記シュートの下端付近に配置され、炭化水素ガスを放出した被溶融物を収納する溶融容器と、この溶融容器に収納した被溶融物に照射するマイクロ波を発生するマイクロ波発生手段と、このマイクロ波発生手段により発生したマイクロ波を前記溶融容器の炭化水素ガスが放出された被溶融物に照射するようにマイクロ波の照射方向を変えるミラーと、少なくとも前記ミラーを収納してマイクロ波の外部放射を遮蔽するチェンバーと、前記溶融容器に生成したスラグを回収する回収容器とを備えたものである。
【０００９】
請求項２に係るマイクロ波溶融装置は、被溶融物を投入するタンクと、このタンクに投入された被溶融物を搬送する搬送手段と、この搬送手段により搬送された被溶融物を収納する複数の溶融容器と、これらの溶融容器を載置して間欠的に移動させる移動手段と、この移動手段により移動されてきた各溶融容器に収納された被溶融物を順次に加熱する加熱手段と、この加熱手段により加熱されて被溶融物から放出された炭化水素ガスを外部に排出するフィルタを有する送風機と、前記移動手段により搬送され、前記加熱手段及び前記送風機により炭化水素ガスを放出された溶融容器の被溶融物に対して照射するマイクロ波を発生するマイクロ波発生手段と、このマイクロ波発生手段により発生したマイクロ波を前記溶融容器の炭化水素ガスが放出された被溶融物に照射するようにマイクロ波の照射方向を変えるミラーと、少なくとも前記ミラーを収納してマイクロ波の外部放射を遮蔽するチェンバーと、前記溶融容器に生成したスラグを回収する回収容器とを備えたものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１について、図１及び図２を用いて説明する。図１は、実施の形態１に係るマイクロ波溶融装置を説明するための概略構成図である。図２は、図１に示す装置を左側から見たときの構成図である。図１及び図２において、４０は被溶融物を投入するためのタンク、４１はタンク４０に投入された被溶融物を熱処理するためのヒータ加熱装置、４２は断熱材、４３はスクリューコンベア１５から搬出されてくる被溶融物を導くためのシュート、４４はシュート４３により導かれた被溶融物を一時的に蓄えてマイクロ波を照射するためのセラミック製の溶融容器である。
【００１８】
４５はマイクロ波を発生するためのジャイロトロン等のマイクロ波発生装置、４６はマイクロ波発生装置４５、例えばジャイロトロン内に磁界を形成するためのコイル等の磁界発生装置、４７はマイクロ波発生装置４５から放出されたきたマイクロ波を空中に放射するアンテナ、４８はアンテナ４７から放射されたマイクロ波を受けてこれを反射し、なおかつ焦点に対して絞り込むための集束ミラー、４９はマイクロ波を反射する平面ミラーである。５０は第１のチャンバーで、アンテナ４７、集束ミラー４８及び平面ミラー４９を収納してマイクロ波をある程度遮蔽するものである。５１は、図１に示すように第１のチャンバー５０や溶融容器４４等を収納してマイクロ波を完全に遮蔽するための第２のチャンバーである。図２に示すように、５２は溶融容器４４及び断熱材４２を支える支え台、５３は第２のチャンバー５１内の空気をフィルテイングして外部に排出する送風機である。なお、５４はマイクロ波の伝搬経路を示すものである。
【００１９】
さて、実施の形態１に示すようなマイクロ波溶融装置において、タンク４０から投入された被溶融物はスクリューコンベア１５により搬送され、ヒータ加熱装置４１内を通過する。ヒータ加熱装置４１は予め９００℃程度に加熱しているため、被溶融物はヒータ加熱装置４１に進入直後から急速に加熱され、概ね２分程度で８００℃以上にまで温度上昇する。この温度上昇の過程で、被溶融物からメタンやプロパン等の主に炭化水素ガスが放出される。これらの発生ガスはフィルターを備えた送風機５３により、ほこりをこし取った状態で外部に排出される。ここでは、この過程を熱処理と呼ぶこととする。この熱処理が完了した被溶融物は、スクリューコンベア１５の終点まで搬送され、シュート４３により溶融容器４４に流し込まれる。一方、例えばジャイロトロンにより発生したマイクロ波は、アンテナ４７から空中に放射し、集束ミラー４８により方向を変えられると同時に、絞り込まれて溶融容器４４の被溶融物に入射する。
【００２０】
したがって、被溶融物は、入射されたマイクロ波により加熱されて溶融する。熱処理済の被溶融物にマイクロ波を照射する場合にはプラズマの発生は殆どなく、マイクロ波の伝搬を妨げるものがないため、マイクロ波のパワーは効率よく被溶融物に供給される。溶融して生成したスラグは溶融容器４４に溜まる。ある程度溜まると、溶融容器４４には流れ出し口を設けているため、その流れ出し口から流れ出して回収容器３０に回収される。  以上のように実施の形態１によれば、被溶融物から放出される炭化水素ガスにマイクロ波が照射されてプラズマが発生することが殆どなくなるため、マイクロ波を効率よく被溶融物に照射することができる。また、熱処理直後における高温状態の被溶融物にマイクロ波を照射して加熱するようにすれば、マイクロ波加熱のための電力を節約することも可能となる。
【００２１】
実施の形態２．
次に、実施の形態２について、図３を用いて説明する。図３は、図２と対応する構成図である。図３において、５５はシュートで、図３に示すように、その上端から下端に向かって下向きに傾斜させている。実施の形態１の場合と同様に、タンク４０に投入された被溶融物はスクリューコンベア１５により搬送され、シュート５５の上端に投入される。シュート５５に振動機５６を取り付けている。したがって、シュート５５は振動機５６の駆動により適度の振動が与えられるため、被溶融物はスムーズにシュート５５の下端に移動していく。４１はヒータ加熱装置、４２は断熱材である。シュート５５はヒータ加熱装置４１の内部に配設する一方、ヒータ加熱装置４１はシュート５５の傾斜方向に沿って配設している。
【００２２】
このように、実施の形態２は、シュート５５をヒータ加熱装置４１の内部に配設しているため、被溶融物がシュート５５を移動している最中に加熱され、主に炭化水素ガスを放出する。この放出された炭化水素ガスは、シュート５５の上端付近に配設したダクトを介して送風機５３により外部に排出する。加熱処理の完了した被溶融物は、シュート５５の下端から溶融容器４４に投入され、ここでマイクロ波が照射され、生成したスラグが回収容器３０に回収される。マイクロ波が集束ミラー４８、平面ミラー４９を介して溶融容器４４に溜まったスラグに照射する点は、実施の形態１の場合と同様である。なお、図３において、１０はスクリューコンベア１５を駆動するためのモータである。以上のように実施の形態２によれば、実施の形態１の場合と同様に、被溶融物から放出される炭化水素ガスにマイクロ波が照射されてプラズマが発生することが殆どなくなるため、マイクロ波を効率よく被溶融物に照射することができる。
【００２３】
実施の形態３．
更に、実施の形態３について、図４を用いて説明する。図４は、実施の形態３を説明するための構成図である。図４において、６０はヒータ加熱装置４１の内部を保温するための断熱製シャッター、６１は溶融容器４４内の被溶融物を攪拌して加熱時間を短縮するための攪拌装置、６２は溶融容器４４内のスラグを押し出すための押し出し装置、６３は押し出し装置６２により押し出されたスラグを回収容器３０に運ぶためのスラグ回収用シュートである。さて、  タンク４０に投入された被溶融物はスクリューコンベア１５の上端（一端部）に投入されて搬送され、その下端（他端部）から溶融容器４４に投入される。セラミック製の溶融容器４４は、複数個配置して断熱製コンベアにより順次に図４の左側から右側の方向に間欠的に移動する。
【００２４】
即ち、図４における左端の第１番目の溶融容器４４に被溶融物を投入している時間帯は、断熱製コンベアは停止し、断熱製シャッター６０は閉じておく。この時間帯において、第２番目の溶融容器４４内の被溶融物は攪拌装置６１により攪拌しつつ、ヒータ加熱装置４１により加熱している。また、第３番目の溶融容器４４もヒータ加熱装置４１により加熱している。第２番目及び第３番目の溶融容器４４内の被溶融物は、この加熱により炭化水素ガスを放出するが、炭化水素ガスは送風機５３により外部に排出する。また、その時間帯において、第４番目の溶融容器４４内の被溶融物は、アンテナ４７からのマイクロ波が集束ミラー４８を介して照射されている。更に、第７番目の溶融容器４４内のスラグは押し出し装置６２により押し出され、回収容器３０に回収されている。
【００２５】
このように、その時間帯における被溶融物の投入、ヒータ加熱装置４１による加熱、マイクロ波の照射、及びスラグの回収の各作業が終了した時点で、断熱製シャッター６０を開き、断熱製コンベアを駆動して各溶融容器４４を各々次の作業のために移動させる。第７番目の溶融容器４４はスラグが押し出された後、第１番目の溶融容器４４の位置に配置する。このとき、断熱製コンベアを停止して上記した作業を繰返す。以上のように実施の形態３によれば、実施の形態１及び２の場合と同様に、被溶融物から放出される炭化水素ガスにマイクロ波が照射されてプラズマが発生することが殆どなくなるため、マイクロ波を効率よく被溶融物に照射することができる。
【００２６】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、被溶融物から放出される炭化水素ガスにマイクロ波が照射されてプラズマが発生することが殆どなくなるため、マイクロ波を効率よく被溶融物に照射しうるマイクロ波溶融装置を得ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施の形態１に係るマイクロ波溶融装置を説明するための概略構成図である。
【図２】  図２は、図１に示す装置を左側から見たときの構成図である。
【図３】  実施の形態２における図２に対応する構成図である。
【図４】  実施の形態３を説明するための構成図である。
【図５】  従来の焼却灰処理装置を示す構成図である。
【図６】  従来の焼却灰処理装置における焼却灰反応室の形状を示す構成図である。
【符号の説明】
１５…スクリューコンベア、３０…回収容器、４０…タンク、４１…ヒータ加熱装置、４２…断熱材、４３…シュート、４４…溶融容器、４５…マイクロ波発生装置、４６…磁界発生装置、４７…アンテナ、４８…集束ミラー、４９…平面ミラー、５０…第１のチャンバー、５１…第２のチャンバー、５２…支え台、５３…送風機、５４…マイクロ波の伝搬経路、５５…シュート、５６…振動機、６０…断熱製シャッター、６１…攪拌装置、６２…押し出し装置、６３…スラグ回収用シュート
【図１】
0003843783.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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