マイクロ波処理装置
【課題】処理空間に存在する処理対象物にマイクロ波を照射して処理を行う際、より効率よく処理を行えるとともに、処理対象物等がマイクロ波発振器側に侵入することを低コストで且つ確実に防止できる技術の提供。
【解決手段】内部に処理対象物の処理空間１を形成する筐体２と、筒状の導波管３０を介して筐体２に配設されるマイクロ波発振器３１とを備え、マイクロ波発振器３１から発振されて導波管３０内を通過したマイクロ波ＭＷを処理空間１内の処理対象物に照射して処理するマイクロ波処理装置５０であって、導波管３０内にマイクロ波透過性のフィルタ３２が配設され、導波管３０内におけるフィルタ３２のマイクロ波発振器３０側に圧縮ガスＰＡを供給して、マイクロ波発振器３１とフィルタ３２との間を陽圧状態に維持し、フィルタ３２を介して圧縮ガスＰＡを処理空間１内に流通させるガス供給機構４０を備えた。
【解決手段】内部に処理対象物の処理空間１を形成する筐体２と、筒状の導波管３０を介して筐体２に配設されるマイクロ波発振器３１とを備え、マイクロ波発振器３１から発振されて導波管３０内を通過したマイクロ波ＭＷを処理空間１内の処理対象物に照射して処理するマイクロ波処理装置５０であって、導波管３０内にマイクロ波透過性のフィルタ３２が配設され、導波管３０内におけるフィルタ３２のマイクロ波発振器３０側に圧縮ガスＰＡを供給して、マイクロ波発振器３１とフィルタ３２との間を陽圧状態に維持し、フィルタ３２を介して圧縮ガスＰＡを処理空間１内に流通させるガス供給機構４０を備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波処理装置に関し、特に、内部に処理対象物の処理空間を形成する筐体と、筒状の導波管を介して筐体に配設されるマイクロ波発振器とを備え、マイクロ波発振器から発振されて導波管内を通過したマイクロ波を処理空間内の処理対象物に照射して処理するマイクロ波処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、このようなマイクロ波処理装置の一例として、例えば、特許文献１のマイクロ波処理装置では、筒状の導波管内におけるマイクロ波発振器と処理空間との間を気密に仕切るマイクロ波透過性ガラス等からなる遮断壁が配設され、当該遮断壁の処理空間側の表面に気体を吹付けるガス洗浄装置を備えた構成が開示されている。
このマイクロ波処理装置では、遮断壁によりマイクロ波発振器を筐体の処理空間から遮断し、処理空間内の粒子状の汚染物質だけでなく、腐食性物質から発生する気体のマイクロ波発振器への逆流を防止することができ、また、遮断壁に付着した粒子状の汚染物質を、遮断壁の処理空間側の表面に高圧の気体を吹き付けることで洗浄して遮断壁の汚れを防止し、長期の連続使用を実現することができる、とされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２２６９６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示のマイクロ波処理装置において、遮断壁の処理空間側の表面に高圧の気体を吹き付けるのみでは、処理空間内においてマイクロ波により加熱処理等された粒子状の汚染物質や当該汚染物質から発生した凝縮性ガス等が、処理空間から導波管内における遮断壁近傍に巻き込まれ、遮断壁に付着してしまう虞があり、また、遮断壁に付着すると十分に剥離することが困難となる場合があった。このように遮断壁に粒子状の汚染物質等が付着すると、マイクロ波による当該汚染物質等の加熱に伴って遮断壁も加熱され高温となり、当該遮断壁が破損する虞があるとともに、汚染物質等がマイクロ波発振器を損傷する虞があり、さらに、汚染物質等によりマイクロ波が遮られて、処理空間内の汚染物質の処理効率が低下する虞がある。
一方で、遮断壁の処理対象空間側の表面に吹き付ける高圧の気体を、より大量にし、しかもより高圧且つ高速にして吹き付けることも考えられるが、ランニングコストが増大し好ましい改良とはいえない。
【０００５】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、処理空間に存在する処理対象物にマイクロ波を照射して処理を行う際、より効率よく処理を行えるとともに、処理対象物等がマイクロ波発振器側に侵入することを低コストで且つ確実に防止できる技術を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための本発明に係るマイクロ波処理装置は、内部に処理対象物の処理空間を形成する筐体と、筒状の導波管を介して前記筐体に配設されるマイクロ波発振器とを備え、前記マイクロ波発振器から発振されて前記導波管内を通過したマイクロ波を前記処理空間内の前記処理対象物に照射して処理するマイクロ波処理装置であって、その特徴構成は、
前記導波管内にマイクロ波透過性のフィルタが配設され、
前記導波管内における前記フィルタのマイクロ波発振器側に圧縮ガスを供給して、前記マイクロ波発振器と前記フィルタとの間を陽圧状態に維持し、前記フィルタを介して当該圧縮ガスを前記処理空間内に流通させるガス供給機構を備えた点にある。
【０００７】
上記特徴構成によれば、導波管内に配設されたフィルタのマイクロ波発振器側に、ガス供給機構による圧縮ガスが供給されるので、導波管内において、マイクロ波発振器側からフィルタを介して処理空間側へ流動する圧縮ガスの流れを発生させることができる。この圧縮ガスの流れは、フィルタを通過する際に生じる所定の圧損により、マイクロ波発振器とフィルタとの間を陽圧状態に維持しながら、当該フィルタを介して処理空間側に流動することとなる。
従って、導波管内においては、フィルタを境界として、処理空間側の圧力に対してマイクロ波発振器側の圧力が陽圧に維持されることとなり、マイクロ波発振器側の圧縮ガスをフィルタを介して処理空間側に、常時、且つ、強制的に流動させることができる。これにより、処理空間における処理対象物の浮遊物やマイクロ波の照射で加熱された処理対象物から発生した凝縮性ガス等（以下、単に、処理対象物等という）が導波管内に侵入しようとしても、上記圧縮ガスの常時且つ強制的な流動によりその侵入を良好に防止でき、また、仮に導波管内に処理対象物等が侵入してもフィルタの近傍に到達することを良好に防止することができる。
また、仮に、フィルタの処理空間側の表面に処理対象物等が付着したとしても、上記圧縮ガスの常時且つ強制的な流動により、その処理対象物等を良好に剥離することができる。
なお、フィルタは、マイクロ波透過性であるので、処理空間内における処理対象物のマイクロ波の照射を阻害することはない。
さらに、ガス供給機構により供給される圧縮ガスは、導波管内においてマイクロ波発振器とフィルタとの間を陽圧状態に維持できる程度の流量及び圧力であれば充分であり、比較的簡便で、低コストな構成となる。
【０００８】
これらより、マイクロ波発振器から発振されて導波管内を通過したマイクロ波を、筐体の処理空間内に存在する処理対象物に照射して処理する際、処理対象物等によりマイクロ波が遮断されることがないとともに、処理対象物等が導波管を介してマイクロ波発振器側へ侵入することを良好に防止することができる。
よって、処理空間に存在する処理対象物にマイクロ波を照射して処理を行う際、より効率よく処理を行えるとともに、処理対象物等がマイクロ波発振器側に侵入することを低コストで且つ確実に防止できる。
【０００９】
本発明に係るマイクロ波処理装置の更なる特徴構成は、前記導波管内における前記マイクロ波発振器と前記フィルタとの間に、マイクロ波透過性の照射窓が配設され、
前記ガス供給機構が、前記圧縮ガスを前記導波管内における前記照射窓と前記フィルタとの間の空間内に供給させる点にある。
【００１０】
本特徴構成によれば、導波管内におけるマイクロ波発振器とフィルタとの間にマイクロ波透過性の照射窓が配設されるので、照射窓とフィルタとの間の空間を、マイクロ波発振器とフィルタとの間の空間に対して比較的小さな空間とすることができる。そして、比較的小さな空間である照射窓とフィルタとの間の空間に、ガス供給機構により圧縮ガスを供給するので、当該空間を陽圧状態に維持するための圧縮ガスの量を、より少量にすることができ、低コスト化を実現することができる。
また、仮に、処理空間内の処理対象物等がフィルタを通過したとしても、照射窓によりマイクロ波発振器側に処理対象物等が侵入することを確実に防止することができる。なお、照射窓は、マイクロ波透過性であるので、処理空間内における処理対象物のマイクロ波の照射を阻害することはない。
【００１１】
本発明に係るマイクロ波処理装置の更なる特徴構成は、前記導波管内における前記フィルタの処理空間側の表面に向けて、払落しガスを噴射させる払落し機構を備えた点にある。
【００１２】
本特徴構成によれば、導波管内におけるフィルタの処理空間側の表面に向けて払落しガスを噴射させる払落し機構を備えているので、仮に、フィルタの処理空間側の表面に処理対象物等が付着したとしても、上記圧縮ガスの処理空間側への常時且つ強制的な流動と相俟って、当該処理対象物等に対する払落し機構による払落しガスの噴射により、付着した処理対象物等をより良好且つ確実に剥離することができる。
【００１３】
本発明に係るマイクロ波処理装置の更なる特徴構成は、前記導波管内における前記マイクロ波発振器と前記照射窓との間に、乾燥ガスを供給させる結露防止機構を備えた点にある。
【００１４】
本特徴構成によれば、導波管内におけるマイクロ波発振器と照射窓との間に結露防止機構による乾燥ガスを供給させるので、マイクロ波発振器と照射窓との間の空間を乾燥状態に維持することができ、照射窓のマイクロ波発振器側の表面に結露が生じることを良好に防止することができる。
例えば、マイクロ波発振器と照射窓との間の空間に、マイクロ波発振器から発振され導波管内を通過するマイクロ波を透過し、処理空間等から反射されてマイクロ波発振器側に戻ってくる反射マイクロ波を吸収するアイソレータが配設され、当該アイソレータに冷却水を利用した冷却機構が採用されている場合がある。この場合には、当該冷却機構によりマイクロ波発振器と照射窓との間の空間内に結露が発生する場合があり、この結露が照射窓のマイクロ波発振器側の表面に発生すると、マイクロ波により加熱されて高温となり、照射窓を破損する虞がある。しかしながら、このような場合でも、上述の通り、マイクロ波発振器と照射窓との間の空間内の結露が良好に防止されているので、照射窓の破損を良好に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本願に係るマイクロ波処理装置の概略縦断面図
【図２】導波管近傍の要部を示す拡大縦断面図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本願に係るマイクロ波処理装置５０について、図１及び図２に基づいて説明する。
マイクロ波処理装置５０は、マイクロ波ＭＷにより処理対象物を処理する装置であり、この処理対象物としては、気体、液体、固体が例示でき、例えば、飛灰、粉塵などの粉体（固体の一例）が例示できる。
【００１７】
図１及び図２に示すように、マイクロ波処理装置５０は、内部に処理対象物を処理可能な処理空間１を形成する筐体２と、処理空間１内に存在する処理対象物にマイクロ波ＭＷを照射するマイクロ波照射機構３とを備えて構成されている。
また、マイクロ波処理装置５０には、汚染された処理対象物を搬送し、当該処理対象物を筐体２の天部２ａから導入口４を介して処理空間１内に導入する搬入機構５が接続されており、当該処理対象物の処理が終了した処理済の処理対象物を筐体２の底部２ｂから排出口６を介して処理空間１の外部に搬出する搬出機構７が接続されている。さらに、マイクロ波処理装置５０の筐体２内の底部２ｂには、処理空間１の主処理領域１ａ付近に存在する処理対象物を攪拌し、また処理済の処理対象物を排出口６に案内可能なモータ８ａにより駆動するロータリースクレーパ８ｂを備えた攪拌機構８が設けられている。なお、主処理領域１ａは、処理空間１の底部から処理対象物が導入される高さの上面付近までの領域をいう。
したがって、マイクロ波処理装置５０においては、搬入機構５から処理空間１に導入された処理対象物にマイクロ波ＭＷを照射して処理した後、当該処理対象物を処理空間１から搬出機構７に排出することが可能に構成され、処理対象物の連続的な処理、或いはバッチ処理を実現可能に構成されている。
【００１８】
以下、本願に係るマイクロ波処理装置５０の構成の詳細について説明する。
筐体２は、図１に示すように、概略円筒状の密閉容器で形成されており、内部に処理空間１を形成できるように構成されている。筐体２の側面部２ｃは、上部側面部２ｃ１、中間側面部２ｃ２、下部側面部２ｃ３から構成されており、上部側面部２ｃ１は、処理空間１内に照射されるマイクロ波ＭＷが当該上部側面部２ｃ１で反射して特定箇所に集中することがないよう、平断面形状が５角形程度以上の多角形に形成され、筐体２の鉛直面に対して数度〜２０度程度傾斜するように形成される。なお、上部側面部２ｃ１の平断面形状を、円筒形状に形成することもできる。下部側面部２ｃ３は、ロータリースクレーパ８ｂを配設する関係上円筒形状に形成されている。中間側面部２ｃ２は、上部側面部２ｃ１と下部側面部２ｃ３とをなだらかに接続するように構成されており、マイクロ波ＭＷに対してアンテナとなる突起物が少ない構造とされている。筐体２は、例えば、鉄、アルミニウム、銅等の金属、ステンレス鋼、ジュラルミン等の合金で構成することができ、処理空間１内でマイクロ波ＭＷを良好に反射し、処理対象物へのマイクロ波ＭＷの照射を確実に行えるとともに、筐体２の外部にマイクロ波ＭＷが漏出することを防止するように構成されている。
【００１９】
図１に示すように、筐体２の天部２ａには、排気ガス排出管９が接続され、処理空間１において発生した凝縮性ガス等の排気ガスを吸引ファン（図示せず）により吸引して、フィルタ１０を介して筐体２の外部に排出できるように構成されている。また、筐体２の天部２ａには、マイクロ波ＭＷを発振可能なマイクロ波照射機構３が設けられ、筐体２の天部２ａ（処理空間１の上部）から処理空間１内にマイクロ波ＭＷを照射可能に構成されている。さらに、筐体２の天部２ａには、上述の導入口４が設けられている。
【００２０】
マイクロ波照射機構３は、筒状の導波管３０と、導波管３０内を介して処理空間１内にマイクロ波ＭＷを照射するマイクロ波発振器３１とを備え、導波管３０の一端側にマイクロ波発振器３１が配設され、他端側が筐体２の天部２ａに開口したマイクロ波通過口２ｄに接続されている。
マイクロ波発振器３１は、マイクロ波ＭＷを発振可能に構成されるが、例えば、マグネトロン等を用いることができる。ここで、マイクロ波ＭＷとは、周波数が３００ＭＨｚ〜３ＴＨｚ程度であり、波長が１００μｍ〜１ｍ程度の電磁波であり、例えば、９５０ＭＨｚ、２．４５ＧＨｚ、５．８ＧＨｚ程度の周波数が含まれる。処理空間１に照射されたマイクロ波ＭＷは、処理空間１内に存在する処理対象物に照射され、処理対象物の分解処理を行うことができる。
【００２１】
また、マイクロ波照射機構３の導波管３０内には、処理空間１側からマイクロ波発振器３１側に向かう順に、マイクロ波透過性の多孔体からなるセラミックフィルタ３２（フィルタの一例）、マイクロ波透過性の石英ガラス３３（照射窓の一例）、処理空間１側から反射した反射マイクロ波を吸収可能なアイソレータ３４が配設されている。
【００２２】
セラミックフィルタ３２は、マイクロ波透過性で多孔体からなり、後述する圧縮空気ＰＡ（圧縮ガスの一例）をある程度通過させることができるセラミックスであれば、特に限定なく用いることができ、その場合、厚みや材質等は、除去対象となる物質や圧縮空気ＰＡを通過させる流量等に応じて任意に設定可能である。この場合、セラミックフィルタ３２による圧縮空気ＰＡの圧損は、１〜２０００Ｐａ程度とすることが好ましく、この場合、セラミックフィルタ３２の気孔率を、８０〜９９％程度とし、厚みを１〜４０ｍｍ程度とすることが好ましい。セラミックフィルタ３２に、マイクロ波吸収性が低いセラミック繊維体を基材として用いることもできる。なお、セラミックフィルタ３２は、導波管３０内における処理空間１の近傍に、当該導波管３０の横断面を完全に閉塞する状態で配設されるが、多孔体で形成されているので、圧縮空気ＰＡを通過することは可能に構成されている。
このようなマイクロ波透過性で多孔体からなるセラミックスとしては、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、シリカ（ＳｉＯ2）等が例示でき、これらセラミックスを単体或いは複数種類混合して焼成したものを用いることができる。なお、これらセラミックスを主成分とするものであれば、マイクロ波吸収性の高いセラミックス等が若干程度含有していてもよい。また、セラミックフィルタ３２は、処理空間１が非常に高温（例えば、３５０〜４００℃程度）となることに加え、マイクロ波ＭＷによる直接的な加熱或いは加熱された高温の処理対象物や当該処理対象物から発生した凝縮性ガス等（以下、処理対象物等という）が付着しても耐えることができるように、耐熱性が高いセラミックスを採用することが好ましい。
本実施形態では、多孔体からなるセラミックフィルタ３２として、マイクロ波吸収性の低いセラミック短繊維を押し固めた繊維構造体のアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）及びシリカ（ＳｉＯ2）を、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）を４４重量部、シリカ（ＳｉＯ2）を５４重量部の割合で混合し焼成したセラミックスを採用した。
【００２３】
照射窓としてのマイクロ波透過性の石英ガラス３３は、セラミックフィルタ３２よりもマイクロ波発振器３１側において、分割された導波管３０同士の隣接間に気密状態で挟持固定されている。なお、石英ガラス３３は、導波管３０の横断面を完全に閉塞する状態で気密に配設され、圧縮空気ＰＡを通過不能に構成されている。なお、照射窓としては、マイクロ波ＭＷを透過可能な部材で圧縮空気ＰＡを遮断できる部材であれば、その他の部材で構成することもでき、例えば、ガラス等の無機材料、陶器、磁器等の焼成体等により構成することもできる。
【００２４】
アイソレータ３４は、石英ガラス３３よりもマイクロ波発振器３１側に配設され、マイクロ波発振器３１から発振されたマイクロ波ＭＷを処理空間１側に通過可能で、処理空間１側から反射した反射マイクロ波を吸収可能に構成されている。アイソレータ３４には、図示しないが、冷却水Ｗ又は冷却空気が通流するジャケット部を有する冷却機構が配設され、アイソレータ３４の発熱部が冷却水Ｗ又は冷却空気の通流するジャケット部を介して熱交換して冷却される構成とされている。
【００２５】
また、導波管３０には、圧縮空気ＰＡを連続的に供給する圧縮空気供給機構４０（ガス供給機構の一例）と、払落し空気ＣＡ（払落しガスの一例）を断続的又は連続的に噴射させる払落し機構４１と、乾燥空気ＤＡ（乾燥ガスの一例）を連続的に供給させる結露防止機構４２とが配設されている。
【００２６】
圧縮空気供給機構４０は、セラミックフィルタ３２と石英ガラス３３との間における導波管３０の外周面に貫通接続された圧縮空気供給管部４０ａと、図示しない圧縮空気供給源とを備える。そして、圧縮空気供給機構４０は、所定の流量及び圧力で圧縮空気供給源からの圧縮空気ＰＡを、圧縮空気供給管部４０ａを介して導波管３０内におけるセラミックフィルタ３２と石英ガラス３３との間の空間（セラミックフィルタ３２のマイクロ波発振器３１側の一例）に連続供給可能に構成されている。この圧縮空気ＰＡの流量および圧力は、セラミックフィルタ３２の処理空間１側の空間の圧力に対してセラミックフィルタ３２と石英ガラス３３との間の空間の圧力を陽圧に維持することができる範囲で、適宜設定することができるが、本実施形態では、圧縮空気供給源での元圧が０．１〜０．３ＭＰａＧ（ゲージ圧）程度の圧縮空気ＰＡを、０．５〜２０Ｌ／ｍｉｎ程度の流量で連続的に供給している。詳細は後述するが、これにより、セラミックフィルタ３２を介して処理空間１内に圧縮空気ＰＡを連続的に流通させることができる。
【００２７】
払落し機構４１は、セラミックフィルタ３２と処理空間１との間における導波管３０の外周面に貫通接続された払落し空気供給管部４１ａと、図示しない払落し空気供給源とを備える。そして、払落し機構４１は、所定の流量、圧力及び噴射時間で払落し空気供給源からの払落し空気ＣＡを、払落し空気供給管部４１ａを介して導波管３０内におけるセラミックフィルタ３２の処理空間１側の表面３２ａに向けて、連続的又は断続的に供給可能に構成されている。この払落し空気ＣＡの流量、圧力及び噴射時間は適宜設定することができる。詳細は後述するが、これにより、セラミックフィルタ３２の処理空間１側の表面に向けて払落し空気ＣＡを連続的又は断続的に噴射させることができる。
【００２８】
結露防止機構４２は、石英ガラス３３とアイソレータ３４との間における導波管３０の外周面に貫通接続された乾燥空気供給管部４２ａ及び乾燥空気排出管部４２ｂと、図示しない乾燥空気供給源とを備える。そして、結露防止機構４２は、所定の流量及び圧力で乾燥空気供給源からの乾燥空気ＤＡ（乾燥ガスの一例）を、乾燥空気供給管部４２ａを介して導波管３０内における石英ガラス３３とアイソレータ３４との間の空間（石英ガラス３３とマイクロ波発振器３１との間の一例）に連続供給可能で、当該空間に連続供給された乾燥空気ＤＡを乾燥空気排出管部４２ｂを介して導波管３０の外部に連続排出可能に構成されている。この乾燥空気ＤＡの流量、及び湿度は適宜設定することができるが、本実施形態では、空気を、０．５〜２０Ｌ／ｍｉｎ程度の流量で、０〜５０％程度の湿度で連続的に供給している。詳細は後述するが、これにより、石英ガラス３３とアイソレータ３４との間の空間内に乾燥空気ＤＡを連続的に流通させることができる。
【００２９】
次に、マイクロ波処理装置５０において、飛灰（処理対象物の一例）中の有機ハロゲン化合物等（有害物質）の分解処理を、バッチ処理で行った場合の動作を例示的に説明する。
【００３０】
マイクロ波発振器３１からマイクロ波ＭＷを発振し、導波管３０内のアイソレータ３４、石英ガラス３３、セラミックフィルタ３２を通過させて、処理空間１内にマイクロ波ＭＷを照射させる。そして、アイソレータ３４に冷却水Ｗを通流させるとともに、結露防止機構４２により、所定の流量及び圧力で乾燥空気供給源からの乾燥空気ＤＡを、乾燥空気供給管部４２ａを介して導波管３０内における石英ガラス３３とアイソレータ３４との間の空間に連続供給させ、乾燥空気排出管部４２ｂを介して導波管３０の外部に連続排出させる。
これにより、マイクロ波発振器３１から発振されたマイクロ波ＭＷの反射マイクロ波はアイソレータ３４で吸収され、マイクロ波発振器３１の不具合の発生を防止できるとともに、石英ガラス３３のマイクロ波発振器３１側の表面３３ａに結露が発生することを良好に防止され、マイクロ波ＭＷの照射による石英ガラス３３の破損を良好に防止することができる。
【００３１】
加えて、このマイクロ波ＭＷの発振に伴って、圧縮空気供給機構４０により圧縮空気ＰＡを、圧縮空気供給管部４０ａを介して導波管３０内におけるセラミックフィルタ３２と石英ガラス３３との間の空間に連続的に供給させる。
【００３２】
これにより、導波管３０内において、セラミックフィルタ３２のマイクロ波発振器３１側（石英ガラス３３側）からセラミックフィルタ３２を介して処理空間１側へ流動する圧縮空気ＰＡの流れを、連続的に発生させることができる。この圧縮空気ＰＡの流れは、セラミックフィルタ３２が多孔体で形成されているため、セラミックフィルタ３２を通過する際に所定の圧損が生じ、石英ガラス３３とセラミックフィルタ３２との間の空間を陽圧状態（例えば、１〜２０００ＰａＧ（ゲージ圧）程度）に維持しながら、当該セラミックフィルタ３２を介して処理空間１側に流動することとなる。なお、この際、処理空間１内は略大気圧程度である。
従って、導波管３０内においては、セラミックフィルタ３２を境界として、処理空間１側の圧力に対してマイクロ波発振器３１側（石英ガラス３３とセラミックフィルタ３２との間の空間）の圧力が陽圧に維持されることとなり、当該空間内の圧縮空気ＰＡをセラミックフィルタ３２を介して処理空間１側に、常時、且つ、強制的に流動させることができる。また、石英ガラス３３とセラミックフィルタ３２との間の空間を、マイクロ波発振器３１とセラミックフィルタ３２との間の空間に対して比較的小さな空間とすることができ、比較的小さな空間である石英ガラス３３とセラミックフィルタ３２との間の空間に、圧縮空気供給機構４０により圧縮空気ＰＡを連続的に供給するので、当該空間を陽圧状態に維持するための圧縮空気ＰＡの量を、より少量にすることができ、低コスト化を実現することができる。
【００３３】
次に、このように処理空間１内にマイクロ波ＭＷが照射され、圧縮空気ＰＡが連続供給されている状態において、処理対象物である飛灰の処理が開始される。
例えば、ごみ焼却炉（図示せず）から排出された一定量の飛灰を搬入機構５から導入口４を介して処理空間１内に導入し、導入後は当該導入口４を閉鎖する。この際には、排出口６を閉鎖し、ロータリースクレーパ８ｂを回転させ、処理空間１の主処理領域１ａに落下した処理対象物が当該処理空間１内で出来るだけ均一に導入されるようにする。導入された飛灰には、筐体２の天部２ａに設置されたマイクロ波発振器３１からのマイクロ波ＭＷが照射され、飛灰中の有機ハロゲン化合物等（有害物質）の分解処理が行われる。また、マイクロ波ＭＷによる処理対象物の処理が進んで発生する凝縮性ガス等の排気ガスは、吸引ファンにより吸引され、フィルタ１０を介して排気ガス排出管９から外部に排出される。
この際、飛灰や凝縮性ガス等の排気ガス等（以下、単に、処理対象物等という）は、処理空間１内を流動しており、一部はマイクロ波照射機構３の導波管３０が接続される天板２ａのマイクロ波通過口２ｄ近傍にも接近する場合がある。
しかしながら、上述のとおり、処理空間１における処理対象物等が導波管３０内に侵入しようとしても、上記圧縮空気ＰＡの常時且つ強制的な流動によりその侵入を良好に防止でき、また、仮に導波管３０内に処理対象物等が侵入してもセラミックフィルタ３２の近傍に到達することを良好に防止することができる。
また、仮に、セラミックフィルタ３２の処理空間１側の表面３２ａに処理対象物等が付着したとしても、上記圧縮空気ＰＡの常時且つ強制的な流動により、その処理対象物等を良好に剥離することができる。
さらに、圧縮空気供給機構４０により供給される圧縮空気ＰＡは、導波管３０内において石英ガラス３３とセラミックフィルタ３２との間を陽圧状態に維持できる程度の上述の流量及び圧力であれば充分であり、比較的簡便で、低コストな構成となる。
【００３４】
これらより、マイクロ波発振器３１から発振されて導波管３０内を通過したマイクロ波ＭＷを、筐体２の処理空間１内に存在する処理対象物に照射して処理する際、処理対象物等によりマイクロ波ＭＷが遮断されることがないとともに、処理対象物等が導波管３０を介してマイクロ波発振器３１側へ侵入することを良好に防止することができる。
また、仮に、処理空間１内の処理対象物等がセラミックフィルタ３２を通過したとしても、石英ガラス３３によりマイクロ波発振器３１側に処理対象物等が侵入することを確実に防止することができる。
【００３５】
また、必要に応じて、払落し機構４１により導波管３０内におけるセラミックフィルタ３２の処理空間１側の表面３２ａに向けて、払落し空気ＣＡを噴射させることで、仮に、当該表面３２ａに処理対象物等が付着したとしても、上記圧縮空気ＰＡの処理空間１側への常時且つ強制的な流動と相俟って、当該処理対象物等に対する払落し機構４１による払落し空気ＣＡの噴射により、付着した処理対象物等をより良好且つ確実に剥離することができる。
【００３６】
そして、所定時間経過して飛灰中の有機ハロゲン化合物等（有害物質）の処理が終了すると、マイクロ波ＭＷの発振を停止する。続いて、排出口６を開口するとともに、ロータリースクレーパ８ｂの回転速度を少し落とし、処理済の飛灰を排出口６を介して搬出機構７により処理空間１の外部に搬出する。
上記動作が、バッチ処理における処理の１サイクルである。
【００３７】
よって、処理空間１に存在する処理対象物にマイクロ波ＭＷを照射して処理を行う際、より効率よく処理を行えるとともに、処理対象物等がマイクロ波発振器３１側に侵入することを低コストで且つ確実に防止できる。
【００３８】
〔別実施形態〕
（１）上記実施形態では、導波管３０内に配設されるフィルタの一例として、マイクロ波透過性の多孔体からなるセラミックフィルタ３２を用いた場合について説明したが、当該フィルタとしては、マイクロ波透過性で圧縮ガスをある程度通過させることができる構成あれば、その他のフィルタを採用することができる。例えば、マイクロ波透過性のガラス素材フィルタやテフロンフィルタを用いることができる。
【００３９】
（２）上記実施形態では、圧縮空気供給機構４０が、所定の流量及び圧力で圧縮空気供給源からの圧縮空気ＰＡを、圧縮空気供給管部４０ａを介して導波管３０内におけるセラミックフィルタ３２と石英ガラス３３との間の空間に連続供給可能な構成とした。しかしながら、当該空間を処理空間１に対して陽圧に維持することができる構成であれば、圧縮空気供給機構４０が圧縮空気ＰＡを断続的に（パルス状に）供給する構成とすることもできる。
【００４０】
（３）上記実施形態では、結露防止機構４２が、所定の流量及び圧力で乾燥空気供給源からの乾燥空気ＤＡを、乾燥空気供給管部４２ａを介して導波管３０内における石英ガラス３３とアイソレータ３４との間の空間に連続供給可能な構成とした。しかしながら、当該空間を乾燥状態とすることができる構成であれば、結露防止機構４２が乾燥空気ＤＡを断続的に（パルス状に）供給する構成とすることもできる。
【００４１】
（４）上記実施形態では、導波管３０内においてマイクロ波発振器３１とセラミックフィルタ３２との間に照射窓としての石英ガラス３３を配設したが、ガス供給機構としての圧縮空気供給機構４０及びセラミックフィルタ３２により、処理空間１から導波管３０内に侵入してマイクロ波発振器３１に処理対象物等が到達することを防止できる場合には、当該照射窓を省略することもでき、この場合、結露防止機構４２も省略することができる。
【００４２】
（５）上記実施形態では、マイクロ波照射機構３を、筐体２の天部２ａに配設して処理空間１内にマイクロ波ＭＷを照射したが、導波管３０を介して処理空間１内にマイクロ波ＭＷを照射可能であれば、筐体２のその他の箇所にマイクロ照射機構３を配設することができる。例えば、マイクロ波照射機構３を、導波管３０を介して側面部２ｃや底部２ｂに配設することもでき、また、複数のマイクロ波照射機構３を設けることもできる。
【００４３】
（６）上記実施形態では、処理対象物を飛灰（固体の一例）として説明したが、処理空間１に導入し、マイクロ波ＭＷにより処理した後、当該処理空間１から排出できるものであればよく、処理対象物としては、例えば、気体、液体、固体が例示できる。
また、上記実施形態では、マイクロ波処理装置５０において、有機ハロゲン化合物等（有害物質）の分解処理を行う場合について説明したが、処理空間１内の処理対象物にマイクロ波ＭＷを照射することにより行うことができる処理であれば、特に制限なく処理を行うことができる。
【００４４】
（７）上記実施形態では、処理対象物の処理を行うに当たり、一定量の処理対象物毎にバッチ処理を行ったが、処理対象物を十分に処理することが可能であれば、特にこの構成に制限されず、処理対象物を処理空間１に導入しつつ、同時に排出を行って連続的に処理を進めることもできる。例えば、マイクロ波ＭＷにより比較的短い時間で分解処理することができる処理対象物の場合には、このような連続的な処理を行って十分な処理効果を得ることが可能である。
【００４５】
（８）上記実施形態では、筐体２の側面部２ｃを、平断面形状の異なる上部側面部２ｃ１、中間側面部２ｃ２、下部側面部２ｃ３から構成する例について説明したが、特にこの構成に限定されるものではなく適宜変更することができる。例えば、筐体２の側面部２ｃを、平断面形状が略同一で略同面積の円筒形状等の筒形状に形成することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本願発明は、処理空間に存在する処理対象物にマイクロ波を照射して処理を行う際、より効率よく処理を行えるとともに、処理対象物等がマイクロ波発振器側に侵入することを低コストで且つ確実に防止できる技術として良好に利用可能である。
【符号の説明】
【００４７】
１ 処理空間
２ 筐体
３ マイクロ波照射機構
３０ 導波管
３１ マイクロ波発振器
３２ セラミックフィルタ（フィルタ）
３２ａ 処理空間側の表面（セラミックフィルタ）
３３ 石英ガラス（照射窓）
４０ 圧縮空気供給機構（ガス供給機構）
４１ 払落し機構
４２ 結露防止機構
５０ マイクロ波処理装置
ＭＷ マイクロ波
ＰＡ 圧縮空気（圧縮ガス）
ＤＡ 乾燥空気（乾燥ガス）
ＣＡ 払落し空気（払落しガス）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波処理装置に関し、特に、内部に処理対象物の処理空間を形成する筐体と、筒状の導波管を介して筐体に配設されるマイクロ波発振器とを備え、マイクロ波発振器から発振されて導波管内を通過したマイクロ波を処理空間内の処理対象物に照射して処理するマイクロ波処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、このようなマイクロ波処理装置の一例として、例えば、特許文献１のマイクロ波処理装置では、筒状の導波管内におけるマイクロ波発振器と処理空間との間を気密に仕切るマイクロ波透過性ガラス等からなる遮断壁が配設され、当該遮断壁の処理空間側の表面に気体を吹付けるガス洗浄装置を備えた構成が開示されている。
このマイクロ波処理装置では、遮断壁によりマイクロ波発振器を筐体の処理空間から遮断し、処理空間内の粒子状の汚染物質だけでなく、腐食性物質から発生する気体のマイクロ波発振器への逆流を防止することができ、また、遮断壁に付着した粒子状の汚染物質を、遮断壁の処理空間側の表面に高圧の気体を吹き付けることで洗浄して遮断壁の汚れを防止し、長期の連続使用を実現することができる、とされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２２６９６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示のマイクロ波処理装置において、遮断壁の処理空間側の表面に高圧の気体を吹き付けるのみでは、処理空間内においてマイクロ波により加熱処理等された粒子状の汚染物質や当該汚染物質から発生した凝縮性ガス等が、処理空間から導波管内における遮断壁近傍に巻き込まれ、遮断壁に付着してしまう虞があり、また、遮断壁に付着すると十分に剥離することが困難となる場合があった。このように遮断壁に粒子状の汚染物質等が付着すると、マイクロ波による当該汚染物質等の加熱に伴って遮断壁も加熱され高温となり、当該遮断壁が破損する虞があるとともに、汚染物質等がマイクロ波発振器を損傷する虞があり、さらに、汚染物質等によりマイクロ波が遮られて、処理空間内の汚染物質の処理効率が低下する虞がある。
一方で、遮断壁の処理対象空間側の表面に吹き付ける高圧の気体を、より大量にし、しかもより高圧且つ高速にして吹き付けることも考えられるが、ランニングコストが増大し好ましい改良とはいえない。
【０００５】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、処理空間に存在する処理対象物にマイクロ波を照射して処理を行う際、より効率よく処理を行えるとともに、処理対象物等がマイクロ波発振器側に侵入することを低コストで且つ確実に防止できる技術を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための本発明に係るマイクロ波処理装置は、内部に処理対象物の処理空間を形成する筐体と、筒状の導波管を介して前記筐体に配設されるマイクロ波発振器とを備え、前記マイクロ波発振器から発振されて前記導波管内を通過したマイクロ波を前記処理空間内の前記処理対象物に照射して処理するマイクロ波処理装置であって、その特徴構成は、
前記導波管内にマイクロ波透過性のフィルタが配設され、
前記導波管内における前記フィルタのマイクロ波発振器側に圧縮ガスを供給して、前記マイクロ波発振器と前記フィルタとの間を陽圧状態に維持し、前記フィルタを介して当該圧縮ガスを前記処理空間内に流通させるガス供給機構を備えた点にある。
【０００７】
上記特徴構成によれば、導波管内に配設されたフィルタのマイクロ波発振器側に、ガス供給機構による圧縮ガスが供給されるので、導波管内において、マイクロ波発振器側からフィルタを介して処理空間側へ流動する圧縮ガスの流れを発生させることができる。この圧縮ガスの流れは、フィルタを通過する際に生じる所定の圧損により、マイクロ波発振器とフィルタとの間を陽圧状態に維持しながら、当該フィルタを介して処理空間側に流動することとなる。
従って、導波管内においては、フィルタを境界として、処理空間側の圧力に対してマイクロ波発振器側の圧力が陽圧に維持されることとなり、マイクロ波発振器側の圧縮ガスをフィルタを介して処理空間側に、常時、且つ、強制的に流動させることができる。これにより、処理空間における処理対象物の浮遊物やマイクロ波の照射で加熱された処理対象物から発生した凝縮性ガス等（以下、単に、処理対象物等という）が導波管内に侵入しようとしても、上記圧縮ガスの常時且つ強制的な流動によりその侵入を良好に防止でき、また、仮に導波管内に処理対象物等が侵入してもフィルタの近傍に到達することを良好に防止することができる。
また、仮に、フィルタの処理空間側の表面に処理対象物等が付着したとしても、上記圧縮ガスの常時且つ強制的な流動により、その処理対象物等を良好に剥離することができる。
なお、フィルタは、マイクロ波透過性であるので、処理空間内における処理対象物のマイクロ波の照射を阻害することはない。
さらに、ガス供給機構により供給される圧縮ガスは、導波管内においてマイクロ波発振器とフィルタとの間を陽圧状態に維持できる程度の流量及び圧力であれば充分であり、比較的簡便で、低コストな構成となる。
【０００８】
これらより、マイクロ波発振器から発振されて導波管内を通過したマイクロ波を、筐体の処理空間内に存在する処理対象物に照射して処理する際、処理対象物等によりマイクロ波が遮断されることがないとともに、処理対象物等が導波管を介してマイクロ波発振器側へ侵入することを良好に防止することができる。
よって、処理空間に存在する処理対象物にマイクロ波を照射して処理を行う際、より効率よく処理を行えるとともに、処理対象物等がマイクロ波発振器側に侵入することを低コストで且つ確実に防止できる。
【０００９】
本発明に係るマイクロ波処理装置の更なる特徴構成は、前記導波管内における前記マイクロ波発振器と前記フィルタとの間に、マイクロ波透過性の照射窓が配設され、
前記ガス供給機構が、前記圧縮ガスを前記導波管内における前記照射窓と前記フィルタとの間の空間内に供給させる点にある。
【００１０】
本特徴構成によれば、導波管内におけるマイクロ波発振器とフィルタとの間にマイクロ波透過性の照射窓が配設されるので、照射窓とフィルタとの間の空間を、マイクロ波発振器とフィルタとの間の空間に対して比較的小さな空間とすることができる。そして、比較的小さな空間である照射窓とフィルタとの間の空間に、ガス供給機構により圧縮ガスを供給するので、当該空間を陽圧状態に維持するための圧縮ガスの量を、より少量にすることができ、低コスト化を実現することができる。
また、仮に、処理空間内の処理対象物等がフィルタを通過したとしても、照射窓によりマイクロ波発振器側に処理対象物等が侵入することを確実に防止することができる。なお、照射窓は、マイクロ波透過性であるので、処理空間内における処理対象物のマイクロ波の照射を阻害することはない。
【００１１】
本発明に係るマイクロ波処理装置の更なる特徴構成は、前記導波管内における前記フィルタの処理空間側の表面に向けて、払落しガスを噴射させる払落し機構を備えた点にある。
【００１２】
本特徴構成によれば、導波管内におけるフィルタの処理空間側の表面に向けて払落しガスを噴射させる払落し機構を備えているので、仮に、フィルタの処理空間側の表面に処理対象物等が付着したとしても、上記圧縮ガスの処理空間側への常時且つ強制的な流動と相俟って、当該処理対象物等に対する払落し機構による払落しガスの噴射により、付着した処理対象物等をより良好且つ確実に剥離することができる。
【００１３】
本発明に係るマイクロ波処理装置の更なる特徴構成は、前記導波管内における前記マイクロ波発振器と前記照射窓との間に、乾燥ガスを供給させる結露防止機構を備えた点にある。
【００１４】
本特徴構成によれば、導波管内におけるマイクロ波発振器と照射窓との間に結露防止機構による乾燥ガスを供給させるので、マイクロ波発振器と照射窓との間の空間を乾燥状態に維持することができ、照射窓のマイクロ波発振器側の表面に結露が生じることを良好に防止することができる。
例えば、マイクロ波発振器と照射窓との間の空間に、マイクロ波発振器から発振され導波管内を通過するマイクロ波を透過し、処理空間等から反射されてマイクロ波発振器側に戻ってくる反射マイクロ波を吸収するアイソレータが配設され、当該アイソレータに冷却水を利用した冷却機構が採用されている場合がある。この場合には、当該冷却機構によりマイクロ波発振器と照射窓との間の空間内に結露が発生する場合があり、この結露が照射窓のマイクロ波発振器側の表面に発生すると、マイクロ波により加熱されて高温となり、照射窓を破損する虞がある。しかしながら、このような場合でも、上述の通り、マイクロ波発振器と照射窓との間の空間内の結露が良好に防止されているので、照射窓の破損を良好に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本願に係るマイクロ波処理装置の概略縦断面図
【図２】導波管近傍の要部を示す拡大縦断面図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本願に係るマイクロ波処理装置５０について、図１及び図２に基づいて説明する。
マイクロ波処理装置５０は、マイクロ波ＭＷにより処理対象物を処理する装置であり、この処理対象物としては、気体、液体、固体が例示でき、例えば、飛灰、粉塵などの粉体（固体の一例）が例示できる。
【００１７】
図１及び図２に示すように、マイクロ波処理装置５０は、内部に処理対象物を処理可能な処理空間１を形成する筐体２と、処理空間１内に存在する処理対象物にマイクロ波ＭＷを照射するマイクロ波照射機構３とを備えて構成されている。
また、マイクロ波処理装置５０には、汚染された処理対象物を搬送し、当該処理対象物を筐体２の天部２ａから導入口４を介して処理空間１内に導入する搬入機構５が接続されており、当該処理対象物の処理が終了した処理済の処理対象物を筐体２の底部２ｂから排出口６を介して処理空間１の外部に搬出する搬出機構７が接続されている。さらに、マイクロ波処理装置５０の筐体２内の底部２ｂには、処理空間１の主処理領域１ａ付近に存在する処理対象物を攪拌し、また処理済の処理対象物を排出口６に案内可能なモータ８ａにより駆動するロータリースクレーパ８ｂを備えた攪拌機構８が設けられている。なお、主処理領域１ａは、処理空間１の底部から処理対象物が導入される高さの上面付近までの領域をいう。
したがって、マイクロ波処理装置５０においては、搬入機構５から処理空間１に導入された処理対象物にマイクロ波ＭＷを照射して処理した後、当該処理対象物を処理空間１から搬出機構７に排出することが可能に構成され、処理対象物の連続的な処理、或いはバッチ処理を実現可能に構成されている。
【００１８】
以下、本願に係るマイクロ波処理装置５０の構成の詳細について説明する。
筐体２は、図１に示すように、概略円筒状の密閉容器で形成されており、内部に処理空間１を形成できるように構成されている。筐体２の側面部２ｃは、上部側面部２ｃ１、中間側面部２ｃ２、下部側面部２ｃ３から構成されており、上部側面部２ｃ１は、処理空間１内に照射されるマイクロ波ＭＷが当該上部側面部２ｃ１で反射して特定箇所に集中することがないよう、平断面形状が５角形程度以上の多角形に形成され、筐体２の鉛直面に対して数度〜２０度程度傾斜するように形成される。なお、上部側面部２ｃ１の平断面形状を、円筒形状に形成することもできる。下部側面部２ｃ３は、ロータリースクレーパ８ｂを配設する関係上円筒形状に形成されている。中間側面部２ｃ２は、上部側面部２ｃ１と下部側面部２ｃ３とをなだらかに接続するように構成されており、マイクロ波ＭＷに対してアンテナとなる突起物が少ない構造とされている。筐体２は、例えば、鉄、アルミニウム、銅等の金属、ステンレス鋼、ジュラルミン等の合金で構成することができ、処理空間１内でマイクロ波ＭＷを良好に反射し、処理対象物へのマイクロ波ＭＷの照射を確実に行えるとともに、筐体２の外部にマイクロ波ＭＷが漏出することを防止するように構成されている。
【００１９】
図１に示すように、筐体２の天部２ａには、排気ガス排出管９が接続され、処理空間１において発生した凝縮性ガス等の排気ガスを吸引ファン（図示せず）により吸引して、フィルタ１０を介して筐体２の外部に排出できるように構成されている。また、筐体２の天部２ａには、マイクロ波ＭＷを発振可能なマイクロ波照射機構３が設けられ、筐体２の天部２ａ（処理空間１の上部）から処理空間１内にマイクロ波ＭＷを照射可能に構成されている。さらに、筐体２の天部２ａには、上述の導入口４が設けられている。
【００２０】
マイクロ波照射機構３は、筒状の導波管３０と、導波管３０内を介して処理空間１内にマイクロ波ＭＷを照射するマイクロ波発振器３１とを備え、導波管３０の一端側にマイクロ波発振器３１が配設され、他端側が筐体２の天部２ａに開口したマイクロ波通過口２ｄに接続されている。
マイクロ波発振器３１は、マイクロ波ＭＷを発振可能に構成されるが、例えば、マグネトロン等を用いることができる。ここで、マイクロ波ＭＷとは、周波数が３００ＭＨｚ〜３ＴＨｚ程度であり、波長が１００μｍ〜１ｍ程度の電磁波であり、例えば、９５０ＭＨｚ、２．４５ＧＨｚ、５．８ＧＨｚ程度の周波数が含まれる。処理空間１に照射されたマイクロ波ＭＷは、処理空間１内に存在する処理対象物に照射され、処理対象物の分解処理を行うことができる。
【００２１】
また、マイクロ波照射機構３の導波管３０内には、処理空間１側からマイクロ波発振器３１側に向かう順に、マイクロ波透過性の多孔体からなるセラミックフィルタ３２（フィルタの一例）、マイクロ波透過性の石英ガラス３３（照射窓の一例）、処理空間１側から反射した反射マイクロ波を吸収可能なアイソレータ３４が配設されている。
【００２２】
セラミックフィルタ３２は、マイクロ波透過性で多孔体からなり、後述する圧縮空気ＰＡ（圧縮ガスの一例）をある程度通過させることができるセラミックスであれば、特に限定なく用いることができ、その場合、厚みや材質等は、除去対象となる物質や圧縮空気ＰＡを通過させる流量等に応じて任意に設定可能である。この場合、セラミックフィルタ３２による圧縮空気ＰＡの圧損は、１〜２０００Ｐａ程度とすることが好ましく、この場合、セラミックフィルタ３２の気孔率を、８０〜９９％程度とし、厚みを１〜４０ｍｍ程度とすることが好ましい。セラミックフィルタ３２に、マイクロ波吸収性が低いセラミック繊維体を基材として用いることもできる。なお、セラミックフィルタ３２は、導波管３０内における処理空間１の近傍に、当該導波管３０の横断面を完全に閉塞する状態で配設されるが、多孔体で形成されているので、圧縮空気ＰＡを通過することは可能に構成されている。
このようなマイクロ波透過性で多孔体からなるセラミックスとしては、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、シリカ（ＳｉＯ2）等が例示でき、これらセラミックスを単体或いは複数種類混合して焼成したものを用いることができる。なお、これらセラミックスを主成分とするものであれば、マイクロ波吸収性の高いセラミックス等が若干程度含有していてもよい。また、セラミックフィルタ３２は、処理空間１が非常に高温（例えば、３５０〜４００℃程度）となることに加え、マイクロ波ＭＷによる直接的な加熱或いは加熱された高温の処理対象物や当該処理対象物から発生した凝縮性ガス等（以下、処理対象物等という）が付着しても耐えることができるように、耐熱性が高いセラミックスを採用することが好ましい。
本実施形態では、多孔体からなるセラミックフィルタ３２として、マイクロ波吸収性の低いセラミック短繊維を押し固めた繊維構造体のアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）及びシリカ（ＳｉＯ2）を、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）を４４重量部、シリカ（ＳｉＯ2）を５４重量部の割合で混合し焼成したセラミックスを採用した。
【００２３】
照射窓としてのマイクロ波透過性の石英ガラス３３は、セラミックフィルタ３２よりもマイクロ波発振器３１側において、分割された導波管３０同士の隣接間に気密状態で挟持固定されている。なお、石英ガラス３３は、導波管３０の横断面を完全に閉塞する状態で気密に配設され、圧縮空気ＰＡを通過不能に構成されている。なお、照射窓としては、マイクロ波ＭＷを透過可能な部材で圧縮空気ＰＡを遮断できる部材であれば、その他の部材で構成することもでき、例えば、ガラス等の無機材料、陶器、磁器等の焼成体等により構成することもできる。
【００２４】
アイソレータ３４は、石英ガラス３３よりもマイクロ波発振器３１側に配設され、マイクロ波発振器３１から発振されたマイクロ波ＭＷを処理空間１側に通過可能で、処理空間１側から反射した反射マイクロ波を吸収可能に構成されている。アイソレータ３４には、図示しないが、冷却水Ｗ又は冷却空気が通流するジャケット部を有する冷却機構が配設され、アイソレータ３４の発熱部が冷却水Ｗ又は冷却空気の通流するジャケット部を介して熱交換して冷却される構成とされている。
【００２５】
また、導波管３０には、圧縮空気ＰＡを連続的に供給する圧縮空気供給機構４０（ガス供給機構の一例）と、払落し空気ＣＡ（払落しガスの一例）を断続的又は連続的に噴射させる払落し機構４１と、乾燥空気ＤＡ（乾燥ガスの一例）を連続的に供給させる結露防止機構４２とが配設されている。
【００２６】
圧縮空気供給機構４０は、セラミックフィルタ３２と石英ガラス３３との間における導波管３０の外周面に貫通接続された圧縮空気供給管部４０ａと、図示しない圧縮空気供給源とを備える。そして、圧縮空気供給機構４０は、所定の流量及び圧力で圧縮空気供給源からの圧縮空気ＰＡを、圧縮空気供給管部４０ａを介して導波管３０内におけるセラミックフィルタ３２と石英ガラス３３との間の空間（セラミックフィルタ３２のマイクロ波発振器３１側の一例）に連続供給可能に構成されている。この圧縮空気ＰＡの流量および圧力は、セラミックフィルタ３２の処理空間１側の空間の圧力に対してセラミックフィルタ３２と石英ガラス３３との間の空間の圧力を陽圧に維持することができる範囲で、適宜設定することができるが、本実施形態では、圧縮空気供給源での元圧が０．１〜０．３ＭＰａＧ（ゲージ圧）程度の圧縮空気ＰＡを、０．５〜２０Ｌ／ｍｉｎ程度の流量で連続的に供給している。詳細は後述するが、これにより、セラミックフィルタ３２を介して処理空間１内に圧縮空気ＰＡを連続的に流通させることができる。
【００２７】
払落し機構４１は、セラミックフィルタ３２と処理空間１との間における導波管３０の外周面に貫通接続された払落し空気供給管部４１ａと、図示しない払落し空気供給源とを備える。そして、払落し機構４１は、所定の流量、圧力及び噴射時間で払落し空気供給源からの払落し空気ＣＡを、払落し空気供給管部４１ａを介して導波管３０内におけるセラミックフィルタ３２の処理空間１側の表面３２ａに向けて、連続的又は断続的に供給可能に構成されている。この払落し空気ＣＡの流量、圧力及び噴射時間は適宜設定することができる。詳細は後述するが、これにより、セラミックフィルタ３２の処理空間１側の表面に向けて払落し空気ＣＡを連続的又は断続的に噴射させることができる。
【００２８】
結露防止機構４２は、石英ガラス３３とアイソレータ３４との間における導波管３０の外周面に貫通接続された乾燥空気供給管部４２ａ及び乾燥空気排出管部４２ｂと、図示しない乾燥空気供給源とを備える。そして、結露防止機構４２は、所定の流量及び圧力で乾燥空気供給源からの乾燥空気ＤＡ（乾燥ガスの一例）を、乾燥空気供給管部４２ａを介して導波管３０内における石英ガラス３３とアイソレータ３４との間の空間（石英ガラス３３とマイクロ波発振器３１との間の一例）に連続供給可能で、当該空間に連続供給された乾燥空気ＤＡを乾燥空気排出管部４２ｂを介して導波管３０の外部に連続排出可能に構成されている。この乾燥空気ＤＡの流量、及び湿度は適宜設定することができるが、本実施形態では、空気を、０．５〜２０Ｌ／ｍｉｎ程度の流量で、０〜５０％程度の湿度で連続的に供給している。詳細は後述するが、これにより、石英ガラス３３とアイソレータ３４との間の空間内に乾燥空気ＤＡを連続的に流通させることができる。
【００２９】
次に、マイクロ波処理装置５０において、飛灰（処理対象物の一例）中の有機ハロゲン化合物等（有害物質）の分解処理を、バッチ処理で行った場合の動作を例示的に説明する。
【００３０】
マイクロ波発振器３１からマイクロ波ＭＷを発振し、導波管３０内のアイソレータ３４、石英ガラス３３、セラミックフィルタ３２を通過させて、処理空間１内にマイクロ波ＭＷを照射させる。そして、アイソレータ３４に冷却水Ｗを通流させるとともに、結露防止機構４２により、所定の流量及び圧力で乾燥空気供給源からの乾燥空気ＤＡを、乾燥空気供給管部４２ａを介して導波管３０内における石英ガラス３３とアイソレータ３４との間の空間に連続供給させ、乾燥空気排出管部４２ｂを介して導波管３０の外部に連続排出させる。
これにより、マイクロ波発振器３１から発振されたマイクロ波ＭＷの反射マイクロ波はアイソレータ３４で吸収され、マイクロ波発振器３１の不具合の発生を防止できるとともに、石英ガラス３３のマイクロ波発振器３１側の表面３３ａに結露が発生することを良好に防止され、マイクロ波ＭＷの照射による石英ガラス３３の破損を良好に防止することができる。
【００３１】
加えて、このマイクロ波ＭＷの発振に伴って、圧縮空気供給機構４０により圧縮空気ＰＡを、圧縮空気供給管部４０ａを介して導波管３０内におけるセラミックフィルタ３２と石英ガラス３３との間の空間に連続的に供給させる。
【００３２】
これにより、導波管３０内において、セラミックフィルタ３２のマイクロ波発振器３１側（石英ガラス３３側）からセラミックフィルタ３２を介して処理空間１側へ流動する圧縮空気ＰＡの流れを、連続的に発生させることができる。この圧縮空気ＰＡの流れは、セラミックフィルタ３２が多孔体で形成されているため、セラミックフィルタ３２を通過する際に所定の圧損が生じ、石英ガラス３３とセラミックフィルタ３２との間の空間を陽圧状態（例えば、１〜２０００ＰａＧ（ゲージ圧）程度）に維持しながら、当該セラミックフィルタ３２を介して処理空間１側に流動することとなる。なお、この際、処理空間１内は略大気圧程度である。
従って、導波管３０内においては、セラミックフィルタ３２を境界として、処理空間１側の圧力に対してマイクロ波発振器３１側（石英ガラス３３とセラミックフィルタ３２との間の空間）の圧力が陽圧に維持されることとなり、当該空間内の圧縮空気ＰＡをセラミックフィルタ３２を介して処理空間１側に、常時、且つ、強制的に流動させることができる。また、石英ガラス３３とセラミックフィルタ３２との間の空間を、マイクロ波発振器３１とセラミックフィルタ３２との間の空間に対して比較的小さな空間とすることができ、比較的小さな空間である石英ガラス３３とセラミックフィルタ３２との間の空間に、圧縮空気供給機構４０により圧縮空気ＰＡを連続的に供給するので、当該空間を陽圧状態に維持するための圧縮空気ＰＡの量を、より少量にすることができ、低コスト化を実現することができる。
【００３３】
次に、このように処理空間１内にマイクロ波ＭＷが照射され、圧縮空気ＰＡが連続供給されている状態において、処理対象物である飛灰の処理が開始される。
例えば、ごみ焼却炉（図示せず）から排出された一定量の飛灰を搬入機構５から導入口４を介して処理空間１内に導入し、導入後は当該導入口４を閉鎖する。この際には、排出口６を閉鎖し、ロータリースクレーパ８ｂを回転させ、処理空間１の主処理領域１ａに落下した処理対象物が当該処理空間１内で出来るだけ均一に導入されるようにする。導入された飛灰には、筐体２の天部２ａに設置されたマイクロ波発振器３１からのマイクロ波ＭＷが照射され、飛灰中の有機ハロゲン化合物等（有害物質）の分解処理が行われる。また、マイクロ波ＭＷによる処理対象物の処理が進んで発生する凝縮性ガス等の排気ガスは、吸引ファンにより吸引され、フィルタ１０を介して排気ガス排出管９から外部に排出される。
この際、飛灰や凝縮性ガス等の排気ガス等（以下、単に、処理対象物等という）は、処理空間１内を流動しており、一部はマイクロ波照射機構３の導波管３０が接続される天板２ａのマイクロ波通過口２ｄ近傍にも接近する場合がある。
しかしながら、上述のとおり、処理空間１における処理対象物等が導波管３０内に侵入しようとしても、上記圧縮空気ＰＡの常時且つ強制的な流動によりその侵入を良好に防止でき、また、仮に導波管３０内に処理対象物等が侵入してもセラミックフィルタ３２の近傍に到達することを良好に防止することができる。
また、仮に、セラミックフィルタ３２の処理空間１側の表面３２ａに処理対象物等が付着したとしても、上記圧縮空気ＰＡの常時且つ強制的な流動により、その処理対象物等を良好に剥離することができる。
さらに、圧縮空気供給機構４０により供給される圧縮空気ＰＡは、導波管３０内において石英ガラス３３とセラミックフィルタ３２との間を陽圧状態に維持できる程度の上述の流量及び圧力であれば充分であり、比較的簡便で、低コストな構成となる。
【００３４】
これらより、マイクロ波発振器３１から発振されて導波管３０内を通過したマイクロ波ＭＷを、筐体２の処理空間１内に存在する処理対象物に照射して処理する際、処理対象物等によりマイクロ波ＭＷが遮断されることがないとともに、処理対象物等が導波管３０を介してマイクロ波発振器３１側へ侵入することを良好に防止することができる。
また、仮に、処理空間１内の処理対象物等がセラミックフィルタ３２を通過したとしても、石英ガラス３３によりマイクロ波発振器３１側に処理対象物等が侵入することを確実に防止することができる。
【００３５】
また、必要に応じて、払落し機構４１により導波管３０内におけるセラミックフィルタ３２の処理空間１側の表面３２ａに向けて、払落し空気ＣＡを噴射させることで、仮に、当該表面３２ａに処理対象物等が付着したとしても、上記圧縮空気ＰＡの処理空間１側への常時且つ強制的な流動と相俟って、当該処理対象物等に対する払落し機構４１による払落し空気ＣＡの噴射により、付着した処理対象物等をより良好且つ確実に剥離することができる。
【００３６】
そして、所定時間経過して飛灰中の有機ハロゲン化合物等（有害物質）の処理が終了すると、マイクロ波ＭＷの発振を停止する。続いて、排出口６を開口するとともに、ロータリースクレーパ８ｂの回転速度を少し落とし、処理済の飛灰を排出口６を介して搬出機構７により処理空間１の外部に搬出する。
上記動作が、バッチ処理における処理の１サイクルである。
【００３７】
よって、処理空間１に存在する処理対象物にマイクロ波ＭＷを照射して処理を行う際、より効率よく処理を行えるとともに、処理対象物等がマイクロ波発振器３１側に侵入することを低コストで且つ確実に防止できる。
【００３８】
〔別実施形態〕
（１）上記実施形態では、導波管３０内に配設されるフィルタの一例として、マイクロ波透過性の多孔体からなるセラミックフィルタ３２を用いた場合について説明したが、当該フィルタとしては、マイクロ波透過性で圧縮ガスをある程度通過させることができる構成あれば、その他のフィルタを採用することができる。例えば、マイクロ波透過性のガラス素材フィルタやテフロンフィルタを用いることができる。
【００３９】
（２）上記実施形態では、圧縮空気供給機構４０が、所定の流量及び圧力で圧縮空気供給源からの圧縮空気ＰＡを、圧縮空気供給管部４０ａを介して導波管３０内におけるセラミックフィルタ３２と石英ガラス３３との間の空間に連続供給可能な構成とした。しかしながら、当該空間を処理空間１に対して陽圧に維持することができる構成であれば、圧縮空気供給機構４０が圧縮空気ＰＡを断続的に（パルス状に）供給する構成とすることもできる。
【００４０】
（３）上記実施形態では、結露防止機構４２が、所定の流量及び圧力で乾燥空気供給源からの乾燥空気ＤＡを、乾燥空気供給管部４２ａを介して導波管３０内における石英ガラス３３とアイソレータ３４との間の空間に連続供給可能な構成とした。しかしながら、当該空間を乾燥状態とすることができる構成であれば、結露防止機構４２が乾燥空気ＤＡを断続的に（パルス状に）供給する構成とすることもできる。
【００４１】
（４）上記実施形態では、導波管３０内においてマイクロ波発振器３１とセラミックフィルタ３２との間に照射窓としての石英ガラス３３を配設したが、ガス供給機構としての圧縮空気供給機構４０及びセラミックフィルタ３２により、処理空間１から導波管３０内に侵入してマイクロ波発振器３１に処理対象物等が到達することを防止できる場合には、当該照射窓を省略することもでき、この場合、結露防止機構４２も省略することができる。
【００４２】
（５）上記実施形態では、マイクロ波照射機構３を、筐体２の天部２ａに配設して処理空間１内にマイクロ波ＭＷを照射したが、導波管３０を介して処理空間１内にマイクロ波ＭＷを照射可能であれば、筐体２のその他の箇所にマイクロ照射機構３を配設することができる。例えば、マイクロ波照射機構３を、導波管３０を介して側面部２ｃや底部２ｂに配設することもでき、また、複数のマイクロ波照射機構３を設けることもできる。
【００４３】
（６）上記実施形態では、処理対象物を飛灰（固体の一例）として説明したが、処理空間１に導入し、マイクロ波ＭＷにより処理した後、当該処理空間１から排出できるものであればよく、処理対象物としては、例えば、気体、液体、固体が例示できる。
また、上記実施形態では、マイクロ波処理装置５０において、有機ハロゲン化合物等（有害物質）の分解処理を行う場合について説明したが、処理空間１内の処理対象物にマイクロ波ＭＷを照射することにより行うことができる処理であれば、特に制限なく処理を行うことができる。
【００４４】
（７）上記実施形態では、処理対象物の処理を行うに当たり、一定量の処理対象物毎にバッチ処理を行ったが、処理対象物を十分に処理することが可能であれば、特にこの構成に制限されず、処理対象物を処理空間１に導入しつつ、同時に排出を行って連続的に処理を進めることもできる。例えば、マイクロ波ＭＷにより比較的短い時間で分解処理することができる処理対象物の場合には、このような連続的な処理を行って十分な処理効果を得ることが可能である。
【００４５】
（８）上記実施形態では、筐体２の側面部２ｃを、平断面形状の異なる上部側面部２ｃ１、中間側面部２ｃ２、下部側面部２ｃ３から構成する例について説明したが、特にこの構成に限定されるものではなく適宜変更することができる。例えば、筐体２の側面部２ｃを、平断面形状が略同一で略同面積の円筒形状等の筒形状に形成することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本願発明は、処理空間に存在する処理対象物にマイクロ波を照射して処理を行う際、より効率よく処理を行えるとともに、処理対象物等がマイクロ波発振器側に侵入することを低コストで且つ確実に防止できる技術として良好に利用可能である。
【符号の説明】
【００４７】
１ 処理空間
２ 筐体
３ マイクロ波照射機構
３０ 導波管
３１ マイクロ波発振器
３２ セラミックフィルタ（フィルタ）
３２ａ 処理空間側の表面（セラミックフィルタ）
３３ 石英ガラス（照射窓）
４０ 圧縮空気供給機構（ガス供給機構）
４１ 払落し機構
４２ 結露防止機構
５０ マイクロ波処理装置
ＭＷ マイクロ波
ＰＡ 圧縮空気（圧縮ガス）
ＤＡ 乾燥空気（乾燥ガス）
ＣＡ 払落し空気（払落しガス）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に処理対象物の処理空間を形成する筐体と、筒状の導波管を介して前記筐体に配設されるマイクロ波発振器とを備え、前記マイクロ波発振器から発振されて前記導波管内を通過したマイクロ波を前記処理空間内の前記処理対象物に照射して処理するマイクロ波処理装置であって、
前記導波管内にマイクロ波透過性のフィルタが配設され、
前記導波管内における前記フィルタのマイクロ波発振器側に圧縮ガスを供給して、前記マイクロ波発振器と前記フィルタとの間を陽圧状態に維持し、前記フィルタを介して当該圧縮ガスを前記処理空間内に流通させるガス供給機構を備えたマイクロ波処理装置。
【請求項２】
前記導波管内における前記マイクロ波発振器と前記フィルタとの間に、マイクロ波透過性の照射窓が配設され、
前記ガス供給機構が、前記圧縮ガスを前記導波管内における前記照射窓と前記フィルタとの間の空間内に供給させる請求項１に記載のマイクロ波処理装置。
【請求項３】
前記導波管内における前記フィルタの処理空間側の表面に向けて、払落しガスを噴射させる払落し機構を備えた請求項２に記載のマイクロ波処理装置。
【請求項４】
前記導波管内における前記マイクロ波発振器と前記照射窓との間に、乾燥ガスを供給させる結露防止機構を備えた請求項３に記載のマイクロ波処理装置。
【請求項１】
内部に処理対象物の処理空間を形成する筐体と、筒状の導波管を介して前記筐体に配設されるマイクロ波発振器とを備え、前記マイクロ波発振器から発振されて前記導波管内を通過したマイクロ波を前記処理空間内の前記処理対象物に照射して処理するマイクロ波処理装置であって、
前記導波管内にマイクロ波透過性のフィルタが配設され、
前記導波管内における前記フィルタのマイクロ波発振器側に圧縮ガスを供給して、前記マイクロ波発振器と前記フィルタとの間を陽圧状態に維持し、前記フィルタを介して当該圧縮ガスを前記処理空間内に流通させるガス供給機構を備えたマイクロ波処理装置。
【請求項２】
前記導波管内における前記マイクロ波発振器と前記フィルタとの間に、マイクロ波透過性の照射窓が配設され、
前記ガス供給機構が、前記圧縮ガスを前記導波管内における前記照射窓と前記フィルタとの間の空間内に供給させる請求項１に記載のマイクロ波処理装置。
【請求項３】
前記導波管内における前記フィルタの処理空間側の表面に向けて、払落しガスを噴射させる払落し機構を備えた請求項２に記載のマイクロ波処理装置。
【請求項４】
前記導波管内における前記マイクロ波発振器と前記照射窓との間に、乾燥ガスを供給させる結露防止機構を備えた請求項３に記載のマイクロ波処理装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１３−１１４９３０（Ｐ２０１３−１１４９３０Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２６０６９９（Ｐ２０１１−２６０６９９）
【出願日】平成２３年１１月２９日（２０１１．１１．２９）
【出願人】（０００２２９０４７）日本スピンドル製造株式会社 (328)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２９日（２０１１．１１．２９）
【出願人】（０００２２９０４７）日本スピンドル製造株式会社 (328)
【Ｆターム（参考）】
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