JPH05299170A - 誘電発熱体を用いた熱風燃焼装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】誘電発熱体の高耐熱性に着目し、この発熱によ
る高温雰囲気を熱源として用い、従来の焼却炉やボイラ
ーに用いられていた燃焼装置に変わる、新規な誘電発熱
体を用いた熱風燃焼装置を提供するものである。 【構成】 内部が燃焼室内に連結開放され、略全体が電
波透過性断熱材で形成されその外側の略全体が電波遮蔽
材で覆われた発熱室と、該発熱室の空間内に適宜個数露
出して配置された誘電発熱体と、電波遮蔽材が除かれた
部分の発熱室の外側に電波透過性断熱材を介して配置さ
れ、該誘電発熱体へマイクロ波を供給放射するマイクロ
波発振装置と、該発熱室内へ送気する送風手段と、から
成る。発熱室を構成する電波透過性断熱材の外側表面の
略全体を覆うように通気経路を設け、該通気の一部又は
全部を前記送風手段により発熱室内に供給するようにし
てもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願発明は、誘電発熱体の発熱に
よる加熱高温雰囲気を熱源として用い、これを焼却炉、
又はボイラ等の焼却室内に熱風として供給することを特
徴とする誘電発熱体を用いた熱風燃焼装置に関する。

【０００２】

【発明の背景】従来から、電気双極子にある分子を含む
物質に、高周波の電波、主にマイクロ波（約１ＧＨｚ〜
３０ＧＨｚ）を放射して、その物質を自ら発熱させる誘
電加熱の原理は、広く一般的に知られていた。この原理
は、例えば、電子レンジや単板積層材の接着、又は食品
の殺菌等、広く各分野に渡って利用されてきていた。

【０００３】しかし、これらは、加工物質自体を発熱さ
せて直接的に処理する用途に用いられてきたのがほとん
どであった。誘電加熱原理により発熱させられた物体
（誘電発熱体）が発する熱そのものを、他の用途に利用
したもの、例えば、焼却炉やボイラの熱源として用い
る、いわば誘電発熱現象の間接的な利用方法はあまり行
われていなかった。

【０００４】ところで、理論上、誘電加熱による発熱温
度は、２０００度以上のかなりの高温までも得ることが
可能であるが、これに耐え得る発熱体が無く、この開発
が待たれていた。ところが、近年これを可能とする発熱
体が開発され、数例が出現し初めてきている。この発熱
体の利用例として、例えば、医療器具廃棄物等の高温焼
却炉が製造されている。かかる焼却炉は、セラミック等
の耐熱材料でるつぼ状の溶融炉を作成し、その内周壁に
複数個の当該発熱体を一部露出させるようにして埋め込
み配置し、この発熱で溶融炉内を高温して、内部の注射
針などを溶融するものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、かかる溶融炉
は、内周面に埋め込み配置したものであるため、炉内の
熱エネルギーの移動は、ほとんどが輻射及び自然対流に
よっているため、その炉内空間には自ずと制限が生じて
いた。したがって、炉を効率的に用いるためには、大き
さ１０数cmから３０数ｃｍぐらいに小型のものに限ら
れ、処理できる廃棄物もそれに合わせた大きさのものに
限定されていた。大型の廃器物焼却炉や大容量のボイラ
に利用するには、炉内の温度勾配が大きくなってしま
い、利用でき難いものであった。また、大型の炉に限ら
ず、上記のように輻射熱を利用する方法では、加熱効率
の面からも得策ではないのは明らかであり、ひいては電
気エネルギーの節約からも課題が残っていた。

【０００６】そこで、本願発明は、上記誘電発熱体の高
耐熱性に着目し、この発熱による高温雰囲気を熱源とし
て用い、従来の焼却炉やボイラーに用いられていた燃焼
装置に変わる、新規な誘電発熱体を用いた熱風燃焼装置
を提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本願の誘電発熱体を用いた熱風燃焼装置は、以下の
ように構成される。内部が燃焼室内に連結開放され、略
全体が電波透過性断熱材で形成されその外側の略全体が
電波遮蔽材で覆われた発熱室と、該発熱室の空間内に適
宜個数露出して配置された誘電発熱体と、電波遮蔽材が
除かれた部分の発熱室の外側に電波透過性断熱材を介し
て配置され、該誘電発熱体へマイクロ波を供給放射する
マイクロ波発振装置と、該発熱室内へ送気する送風手段
と、から成ることを特徴としている。

【０００８】また必要により、発熱室を構成する電波透
過性断熱材の外側表面の略全体を覆うように通気経路を
設け、該通気の一部又は全部を前記送風手段により発熱
室内に供給するようにしてもよい。さらに、より強く熱
風を吹き出たせために、燃焼室と発熱室とをノズルを介
して連結してもよい。

【０００９】

【作用】かかる構成により本願発明は、次のように作用
する。マイクロ波発振装置から放射されるマイクロ波
は、発熱室内の誘電発熱体を発熱させ、発熱室空間を高
温雰囲気にする。それに共に、この高温雰囲気は、送風
手段の作動による送気力によって、連通解放された燃焼
室内に熱風となって吹き出される。また、この場合ノズ
ルを介することにより、より強い熱風が吹出し、燃焼室
内の温度分布を均一にする。

【００１０】

【実施例】次に、本願発明にかかる熱風燃焼装置の具体
的実施の一例を、図面に基づき以下にその詳細を説明す
る。図１は、本実施例装置の全体を示す縦断面図であ
り、図２は図１のＡーＡ線断面図（配管は除いてあ
る。）を示したものである。

【００１１】本実施例装置１は、主に、発熱室２と、誘
電発熱体３と、マイクロ波発振装置４、及び送風手段５
とから構成されている。発熱室２は、先ず内部に断面矩
形の略筒状の発熱空間６が設けられてセラミック等の電
波透過性断熱材７により箱体状に形成される。そして、
その電波透過性断熱材７の外表面全体を、主に空気が流
通する通気経路８で覆い、その外側全体を金属板等、公
知技術で形成された電波遮蔽材９で覆うようにして構成
されている。これにより、発熱空間６内の熱を外部へ遮
断する共に、放射されたマイクロ波が外部へ漏れること
防止している。なお、発熱空間６の断面形は、矩形に限
定されるものではなく、適宜円形、又は楕円形としても
よい。

【００１２】発熱空間６の内周面６ｓには、棒状で適宜
長さの複数個の発熱体３が、その一端の一部を電波透過
性断熱材７に埋め込み、他の部分の殆どを露出するよう
にして、植設配置されている。該発熱体３の植設は、該
内周面６ｓの（図２において）上下左右方向から中央に
向かって行われており、その配置は、内周面６ｓを（図
１において）左右方向に３分割し、３群３ａ、３ｂ、３
ｃに分けて行われている。

【００１３】なお、ここで用いられる誘電発熱体３は、
現在存する数種類から所望の規格にあったものが適宜選
択されるが、一例として挙げれば、商品名：「アルカ
ボ」（製造元：奈良精機株式会社）によって所期の好ま
しい効果を得ることができた。次に、マイクロ波発振装
置４は、発熱室２を構成する電波透過性断熱材７の外側
から前記誘電発熱体３の３群３ａ、３ｂ、３ｃにそれぞ
れ対応させて、かつ（図面上において）上下にそれぞれ
独立して配置さている。なお、この配置は、上下に限定
するものではなく、上下左右、又はその何れかでも良
い。マイクロ波発振装置４は、既に公知技術であるマグ
ネトロンを用いて構成されており、内部には各種制御装
置が配置されるため、熱の影響の少ない電波遮蔽材７の
外側に配置されている。これには導波管１０が接続さ
れ、電波遮蔽材７を除いた部分の電波透過性断熱材７の
外側において、前記誘電発熱体３に対応した位置方向に
開口して配置されている。これにより、マイクロ波発振
装置４から発振されたマイクロ波を、各誘電発熱体３に
放射するようされている。

【００１４】このように、発熱体３を３群に分け、それ
ぞれに独立して対応させたマイクロ波発振装置４を配置
することとしたのは、各マイクロ波発振装置４の作動を
制御することによって、各発熱体群３ａ、３ｂ、３ｃの
うち発熱箇所を適宜設定することにより、発熱空間６内
の温度を広い範囲で制御するためである。次に、発熱室
２は、空間６を小径に絞って形成されたノズル部１１を
介して、燃焼室１２に連通されている。このようにノズ
ル部１１を設けることにより、強い熱風を燃焼室１２に
送ることができ、燃焼室１２内の温度分布を均一に保こ
とができる。

【００１５】また、その（図面上において）右側壁６ｒ
には、送風管１３が連通されている。送風管１３は、ブ
ロアー等の送風手段５に連通されている。送風手段５か
らは、該送風管１３と前記通気経路８に吸熱のための主
に空気を送る配管１４とが接続されている。さらに、送
風手段５から送風管１３の間には、ジェットポンプ１５
が介入されており、これによって通気経路８内を流通し
て熱せられた空気を吸気管１６によって回収し、送風手
段５の送気と合わせて発熱空間６へ送風するようにして
いる。このようにジェットポンプ１５を介することとし
たのは、高温の空気による送気手段５の損傷を回避する
ためである。

【００１６】上記のように構成して本実施例の熱風燃焼
装置１では、実施の結果、誘電発熱体３の発熱温度は約
２０００度に達し、この加熱高温の雰囲気を送風手段５
で燃焼室１２に送風した場合、ノズル部１１の出口付近
では、温度約１８００度の熱風を得ることができ、焼却
炉、又はボイラーの熱源として充分使用できることが実
証できた。また、発熱体群３ａ、３ｂ、３ｃを１箇所、
２箇所、３箇所と各場合に分けて発熱させた結果、吹き
出す熱風は、それぞれ約６００度、１２００度、１８０
０度となり、広い範囲の温度制御が可能であることも実
証された。

【００１７】

【効果】上記構成により、本願発明は以下に列挙する効
果を奏する。誘電発熱体を熱源としているため、高い温
度を得ることができる共に、エネルギーの変換効率が高
いため、エネルギーを節約することができる。これが経
費の節減にもつながり非常な経済的効果がある。

【００１８】また、誘電発熱体の選択により、種々の温
度を設定することでき、各種の焼却炉およびボイラー等
の燃焼装置として広く用いることができる。さらに、断
熱材の他に通気経路を設け、そこを通気する空気を温め
これを送風手段にって、発熱空間内に送っているため、
外気のみを送風するより内部の温度降下を小さくするこ
とかできる。誘電発熱体の発熱には、原理的に酸素を必
要としないため、発熱空間に送る気体は、空気である必
要はなく、燃焼排気を循環させて送ることもでき、その
結果、熱効率も良くなる効果がある。

【００１９】さらにまた、本願の熱風燃焼装置は、燃料
や酸素の供給等の配管をする必要がなく、外観が簡素で
かつコンパクトに構成することができ、そのため上記以
外に、従来の燃焼装置に代わって広く利用することがで
きる可能性がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例装置の全体を示す縦断面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。

【符号の説明】 １・・・本実施例装置 ２・・・発熱室 ３・
・・誘電発熱体 ３ａ，３ｂ，３ｃ・・・誘電発熱体群 ４・
・・マイクロ波発振装置 ５・・・送風装置 ６・・・発熱空間 ６ｓ
・・内周面 ６ｒ・・右側壁 ７・・・電波透過性断熱材
８・・・通気経路 ９・・・電波遮蔽材 10・・・導波管 11・
・・ノズル部 12・・・燃焼室 13・・・送風管 14・
・・配管 15・・・ジェットポンプ 16・
・・吸引管

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内部が燃焼室内に連結開放され、略全体が
   電波透過性断熱材（７）で形成されその外側の略全体が
   電波遮蔽材（９）で覆われた発熱室（２）と、 該発熱室（２）の空間内に適宜個数露出して配置された
   誘電発熱体（３）と、電波遮蔽材（９）が除かれた部分
   の発熱室（２）の外側に電波透過性断熱材（７）を介し
   て配置され、該誘電発熱体（３）へマイクロ波を供給放
   射するマイクロ波発振装置（４）と、 該発熱室内へ送気する送風手段（５）と、からなること
   を特徴とする誘電発熱体を用いた熱風燃焼装置。
2. 【請求項２】発熱室（２）を構成する電波透過性断熱材
   （７）の外側表面の略全体を覆うように通気経路（８）
   を設け、該通気の一部又は全部を前記送風手段（５）に
   より発熱室（２）内に供給することを特徴とした請求項
   １記載の誘電発熱体を用いた熱風燃焼装置。
3. 【請求項３】燃焼室（１２）と発熱室（２）とをノズル
   （１１）を介して連結したことを特徴とする請求項１、
   又は２記載の誘電発熱体を用いた熱風燃焼装置。