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JPH0776609B2 - 焼却装置 - Google Patents
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JPH0776609B2 - 焼却装置 - Google Patents

焼却装置

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JPH0776609B2
JPH0776609B2 JP63192900A JP19290088A JPH0776609B2 JP H0776609 B2 JPH0776609 B2 JP H0776609B2 JP 63192900 A JP63192900 A JP 63192900A JP 19290088 A JP19290088 A JP 19290088A JP H0776609 B2 JPH0776609 B2 JP H0776609B2
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    • F23G7/00—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals
    • F23G7/06—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases
    • F23G7/061—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases with supplementary heating
    • F23G7/065—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases with supplementary heating using gaseous or liquid fuel
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23M—CASINGS, LININGS, WALLS OR DOORS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION CHAMBERS, e.g. FIREBRIDGES; DEVICES FOR DEFLECTING AIR, FLAMES OR COMBUSTION PRODUCTS IN COMBUSTION CHAMBERS; SAFETY ARRANGEMENTS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION APPARATUS; DETAILS OF COMBUSTION CHAMBERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は焼却装置に関する。
〔従来の技術〕
エネルギ再生式の従来技術の装置において、汚染された
煙や臭気を燃焼室に導いて十分な高温でこれらを燃焼さ
せ実質的に二酸化炭素と水蒸気だけを大気に放出するも
のが公知となっている。
また、燃焼室への上記ガスの通路において、燃焼室への
途中でガスが石器床（stoneware bed）を予め通過する
ように構成された装置が周知となっている。石器床は予
熱されており、流入するガスが石器床により余熱され、
燃焼室に導入されるガスは直ちに確実に燃焼する。導入
されるガスが揮発性の有機化合物を含んでいる場合、こ
のようなガスは、石器室内の石器により自己着火するこ
ともできるが、一般的には主燃焼は燃焼室内で生じる。
この種の焼却装置では、ガスの流動は定期的に反転され
る。すなわち、燃焼生成物が大気へ向かって外方に流れ
るときに、燃焼室からの燃焼ガスが石器室を通過して石
器室を予熱するように、ガスの流れが制御される。一般
に、こうした燃焼プロセスでは、石器を備えたエネルギ
回収室を通過する流れが規則的に交替、制御され、エネ
ルギ回収室内の石器は、交互に、好ましくない揮発性有
機化合物を含む流入ガスを予熱し、そして、燃焼室から
外気へ通過する排ガスにより加熱される。
この装置の一例は、1975年７月22日に発行されたジェイ
ムズ・エイチ・ミューラー（James H.Mueller）の米国
特許第3895918号に開示されており、この開示全体はこ
こに説明のため合体される。
熱交換要素を保持するエネルギ回収室から燃焼室を分離
する燃焼室の側壁を、弧形状、好ましくは円形に構成さ
れた装置が周知となっている。この装置では、各エネル
ギ回収室内に設けられた熱交換要素の重量または重力が
ブロックより成る側壁の凸状の表面に対して作用し、側
壁を構成する多くのブロックが圧縮を受けて、エネルギ
回収室内に積み重ねられた石器の重さに耐え得るように
構成されている。この装置の特徴は、1986年７月16日に
出願されたエドワード・エイチ・ベネディクト（Edward
H.Benedict）の係属中の米国特許出願番号874876号に
おいて開示されており、この完全な開示もまたここに説
明のため合体される。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明は焼却装置、さらに詳細には、ガス状の煙または
同様のものを焼却するための焼却装置の改良および最も
好ましい型式を示すものである。
本発明の第１の目的は、燃焼室の構造寸法が、寸法およ
び形状において実質的に制限されないことを可能ならし
める新規な焼却装置を提供することである。
更に本発明の目的は、上記目的で述べられたような焼却
装置用の熱交換装置を提供することであり、ここにおい
て、燃焼室をエネルギ回収室から分離する壁部は、エネ
ルギ回収室内の熱交換要素の荷重によりブロックが崩壊
しないような合理的な薄さの耐火性ブロックから構成さ
れ、かつ、単一の耐火性ブロックの厚みにより構成され
る。
さらに本発明の目的は、上記目的を達成することであ
り、ここにおいて、燃焼室とエネルギ回収室との間の分
離壁を弧形状に形成することにより、この壁部の厚みを
最小にすることが可能となる。
更に、本発明の他の目的は上記目的を達成することであ
り、ここにおいて、この壁部は実質的な多孔性すなわち
貫通孔が形成されたブロックで構成される。
〔課題を解決するための手段〕
本発明によれば、燃焼室の円形の大きさが制限されない
焼却装置が提供され、或いは、実質的には、直線形状の
側壁を有する燃焼室を備えた焼却装置とすることもでき
る。このような装置において、燃焼室は長方形形状であ
っても、実質的に平坦か又は直線状の部分を有する側壁
を有する全体的に長円形形状であってもよい。上記側壁
は小区分を有しており、該小区分は実質的に弧形状に湾
曲されており、高温燃焼室の石器床による荷重に耐え、
かつ、燃焼室をエネルギ回収領域としてのエネルギ回収
室から分離する壁部の内方への崩壊を防止している。こ
れらの弧形状の壁部は不必要に厚くする必要はない。
本発明は、焼却装置、すなわち、ガスを燃焼させる高温
の燃焼領域と、 燃焼領域の外側に隣接して設けられ、内部に複数の熱交
換要素を備えた複数のエネルギ回収領域と、 複数のエネルギ回収領域のうち選択された複数のエネル
ギ回収領域を介して燃焼領域に気体を供給し、かつ、燃
焼領域から気体を選択された複数のエネルギ回収領域に
分配する手段とを具備する焼却装置であって、 燃焼領域が側壁、すなわち、関連するエネルギ回収領域
から燃焼領域を分離するための、エネルギ回収領域と共
通する複数の分離壁部を少なくとも一部に備えた側壁を
有し、 分離壁部が複数の耐火性ブロックから構成され、関連す
るエネルギ回収領域と燃焼領域との間でガスを通過させ
ることの可能な多孔性を有し、エネルギ回収領域内の熱
交換要素に対面する凸状側面と燃焼領域内に面した凹状
側面とを備えた概ね弧形状に形成され、かつ、熱交換要
素を支持している焼却装置において、 弧形状に形成された複数の分離壁部の少なくとも一部の
分離壁部の弧の半径は、燃焼領域の側壁が有する半径よ
り小さい半径であり、熱交換要素の荷重から生じる分離
壁部の凸部側面に作用する力により弧形状の分離壁部が
圧縮状態に維持され、 焼却装置が、更に、上記力により分離壁部が内方へ崩壊
することを防止するために弧形状の分離壁部の端部を固
定する手段を含む焼却装置を要旨とする。
本発明の他の目的や利点は、以下の図面の簡単な説明、
実施例および請求の範囲から、当業者に容易に理解され
るであろう。
〔実施例〕
図面を参照して詳細に説明する。
まず第１図を参照すると、焼却装置10は燃焼領域として
の高温燃焼室11を有している。第１図の燃焼室11は、概
ね円周上に配設された側壁13により周囲を囲われてい
る。燃焼室11の周囲には、燃焼領域に隣接する隣接領域
または熱交換領域として、複数のエネルギ回収室12が配
設されている。側壁13は、エネルギ回収室12を燃焼室11
から分離するために、エネルギ回収室12の各々と燃焼室
11の両者に共通する分離壁部としての壁部14を具備して
いる。第１図において、燃焼室11の直径の縮尺はエネル
ギ回収室12の半径の縮尺に対して、燃焼室の直径がより
小さく示されているが、これらの相対的な位置関係は正
しく示されている。第２図を参照すると、壁部14は凸状
側面15と凹状側面16とを有している。エネルギ回収室12
内に設けられた熱交換要素としての石器床17の重量また
は重力から発生する力が、壁部14の凸状側面15に対して
作用して壁部を圧縮状態とし、これにより個々のブロッ
ク18が保持される（第４図参照）。更に、ブロック18は
複数の貫通孔20を有している。後述するように、ガスは
貫通孔20を凹状側面16から凸状側面15に、または、その
逆方向に通過する。ブロック18は一般に耐火性の材料で
形成され、概ね水平な列に配置される。第４図に示され
るように、各列は複数のブロックから成り、隣接する列
はブロックの端部において相互に互い違いに配列され
る。
燃焼室11はその内部に複数のバーナ22を有している。バ
ーナ22は、第１図および第２図に示されるように燃焼室
11の底部を上方に貫通するように設けられている。バー
ナ22は側壁13を貫通するように設けてもよい。バーナ22
は、ガスの成分により、燃焼室11内で1093℃（2000°
Ｆ）または、それ以上の温度での燃焼を可能とする。
一般に、適当な工場や、プラントまたは同様のものから
導入されるガスは、入口23から環状の分配ダクト24に入
る。このガスは、環状分配ダクト24から垂直ダクト19を
通過して、上述した複数のエネルギ回収室12のうち予熱
された複数のエネルギ回収室12に選択的に導入され、こ
のエネルギ回収室内に積み重ねられ予熱された熱交換要
素としての石器床を通過する。このときガスは余熱さ
れ、予熱されたガスが多孔性の壁部14を通過して燃焼室
11に供給される。この余熱されたガスは燃焼室11内で容
易に燃焼される。燃焼後、ガスは上記のエネルギ回収室
12とは異なる予熱が完了していないエネルギ回収室12の
多孔性の壁部14を外方に通過し、この予熱が完了してい
ないエネルギ回収室12内の石器床を通過する。こうし
て、ガスは排気に際して石器床を通過するとき、予熱さ
れていない石器床を加熱する。次いで、ガスは環状の吐
出ダクト27に向かい、図示のようにポンプ作動ダクト28
を経て、好ましくは、二酸化炭素と水分のかたちで大気
に排気されされる。
焼却装置10のエネルギ回収室12は、吸気モードと排気モ
ードで作動することが可能である。そのために、エネル
ギ回収室12は、環状分配ダクト24と垂直ダクト19との
間、および、垂直ダクト19と吐出ダクト27との間に弁装
置30が配設されており、弁装置30によりガスの流れが制
御される。すなわち、吸気モードでは、複数のエネルギ
回収室12のうち選択された複数のエネルギ回収室12に対
応する垂直ダクト19と環状分配ダクト24との間の弁装置
30が開かれ、かつ、垂直ダクト19と吐出ダクト27との間
の弁装置30との間の弁装置30が閉じられる。これによ
り、ガスが選択されたエネルギ回収室12を通過させて燃
焼室11に導入される。反対に、排気モードでは、残りの
エネルギ回収室12に対応する垂直ダクト19と環状分配ダ
クト24との間の弁装置30が閉られ、垂直ダクト19と吐出
ダクト27との間の弁装置30が開かれる。これにより、燃
焼ガスが燃焼室11から上記残りのエネルギ回収室12を通
過し、エネルギ回収室12内の熱交換要素としての石器床
を余熱して外気に排気される。こうして、燃焼装置10に
おいて、ガスの流れは、複数のエネルギ回収室12のう
ち、吸気モードにある選択されたエネルギ回収室12から
燃焼室11へ内方に導入され、かつ、排気モードにある残
りのエネルギ回収室12へ向かって燃焼室11から外方に排
気される。
第２図と第４図を参照すると、壁部14は複数のブロック
18から構成されていることが理解されるであろう。好ま
しくは、該ブロック18は図示のように貫通孔20を有して
いる。貫通孔20は内面すなわち凹状側面から外面すなわ
ち凸状側面に向かってブロック18を完全に貫通してい
る。ブロック18は、図示するように、両端部に突起部と
溝部とを具備している。各列において隣接するブロック
は、各々の突起部と溝部とを嵌合させて互いに入れ子式
に連結されている。そして、壁部14の各々は概ねブロッ
ク１つ分だけの厚さを有している。
壁部14の両端は、エネルギ回収室に配設された石器床の
重量または重力から発生する力を吸収して、該力により
分離壁部が内方へ崩壊することを防止するために、弧形
状の分離壁部の端部を固定する手段としての固定装置が
設けられている。
第３図を参照して上記固定装置を説明をすると、固定装
置の一例として、固定装置29は耐火性表面部材33を具備
している。耐火性表面部材33は、吹付けられた（gunne
d）耐火性部材34に対設されている。耐火性部材34に
は、支持用に複数の鋼製固定具35と、構造支持部材36と
が設けられている。構造支持部材36は、隣接するエネル
ギ回収室12の各々の弧状の壁部14の隣接する端部ブロッ
ク37、38の間に配置されている。
弧状の壁部14の両端で発生する力に耐える限り、任意の
適当な固定装置または固定構造が使用可能であるとは言
うまでもない。壁部14の端部からの半径方向内方に向く
力が構造支持部材36を内側に動かさない場合には、構造
支持部材36のような適当な支持部材は固定装置としてそ
れ自身で十分である。例えば、構造部材36が半径方向内
方に動くのを防止するために、任意のタイプの適当な保
持手段を設けることが可能であるが、こうした支持手段
は全て本発明の精神と範囲に包含される。
第２図を参照すると、壁部14の各々の半径R1は、燃焼室
11の側壁13の半径R2より十分に小さい。これにより、凸
状側面に向かう熱交換要素の重量による力に耐えるに必
要な弧状の形状が与えられる。
第５図を参照すると、高温燃焼室50は一対の概ね直線状
に延びる側壁51、52を有している。直線状の側壁51、52
に各々はエネルギ回収室53を備えている。エネルギ回収
室53は、分離壁部として弧形状に形成された多孔性の壁
部54により燃焼室11から分離されている。エネルギ回収
室53の内部には、石器床（図示せず）が、弧状の多孔性
の壁部54の凸状側面55に相対して設けられている。
第５図の装置では、ほとんど任意の寸法、形状の焼却装
置を構成可能であり、焼却装置の側壁51の本質的な形状
は、必要に応じて湾曲していても或いは平坦であっても
よい。しかし個々の小さい区分すなわち壁部54は十分に
弧状に湾曲しているので壁部は薄くできる（例えば、厚
さが単一の耐熱ブロックの厚さとなる）。このように壁
部54が湾曲しているので、壁部54は、凸状部分に相対し
て積み上げられた石器床より成る熱交換要素の重量また
は重力による力に対抗することができる。
既述の説明から以下のような改善が存在することが理解
されるであろう。すなわち、壁部54の弧の半径R3は側壁
51の半径より小さく、側壁51の弧の半径は無限大まで
（図示のように直線状に）任意に与えることができる。
側壁51の弧の半径が無限大の場合、側壁は実質的に直線
となるが、壁部の弧の半径は、壁部の凸状側面に対する
石器床からの力が、弧状の壁部を圧縮して保持するよう
に作用するのになお十分である。同様に、第３図に示さ
れる固定装置または同等の装置が設けられる。
好ましくは、壁部14を構成するブロック18は、ブロック
を貫通する複数の貫通孔を有しているという意味におい
て多孔性であり、貫通孔は、前記各ブロックの体積の約
30％〜40％を占めている。
このように構成された上記実施例の焼却装置では、汚染
された煙や臭気は、環状ダクト24のような入口マニホル
ドを介して装置に導入される。弁装置30により、煙や同
様のものを含むガスは、複数のエネルギ回収室12から選
択されたエネルギ回収室12導入され、熱交換要素として
の石器床を通過して燃焼室に供給される。ガスは、その
温度が燃焼温度に非常に近い温度に余熱されてエネルギ
回収室12から燃焼室11に供給される。燃焼室11内では、
所定の燃焼温度に維持するためのガス（またはオイル）
バーナにより酸化が完了する。
ガスは、熱交換要素としての石器床に滞留する間に自己
着火する揮発性有機化合物を含んでいてもよい。この揮
発性有機化合物を含んでいる場合、バーナ22による補助
燃料の必要をさらに減少できる。ダクト23に導入される
ガスが十分な揮発性有機化合物を含有する場合、放出さ
れるエネルギは装置に必要な熱エネルギの全てを供給す
るのに充分であり、その場合にはバーナは自動的にパイ
ロットバーナとなる。燃焼室11で燃焼により浄化された
ガスは、燃焼室11から排気モードにある選択されたエネ
ルギ回収室12内の熱交換要素たる石器床を通過し、熱交
換要素に熱が伝達され熱交換要素がこの熱を吸収する。
吸気モードと排気モードが逆転されることが理解されよ
う。すなわち、バルブ30にて吸気モードと排気モードを
設定することにより、吸気モードにある場合に熱交換要
素は排気ガスから熱を受け、排気モードにある場合に流
入ガスを予熱し、この作用が交互に実施される。
〔発明の効果〕
本発明によれば、燃焼領域を関連するエネルギ回収領域
から分離する分離壁部が弧形状に形成されているでの、
その厚さを薄くすることが可能である。と言うのは、弧
形状の壁部は、エネルギ回収領域に配設された熱交換要
素の重量または重力により発生される力に充分耐え得る
からである。
本発明の焼却装置は、例えば、噴霧ブースからのガスを
標準状態で、4248m3/min（15,000SCFM（standard cubic
feet per minute（15,000f3/min.））の処理速度にて
処理することが可能である。更に、例えば、農業用殺虫
剤、塗布または積層用の広い範囲の溶剤、紙やフィルム
のコーティングからの排気、炭化水素やセラミック炉か
らの排気、各種化学製造工程での排気、および、本発明
により処理される他の同様なものが効率でエネルギ回収
しながら処理可能である。
本発明によれば、請求の範囲において明確にされた本発
明の概念を使用する装置の他の多くの使用や構造を使用
でき、同様に特徴の他の多くの組合せを使用できる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の焼却装置の好ましい実施例を一部破
断して示す略斜視図である。 第２図は、第１図の燃焼室の概ね半分の略横断面図であ
り、隣接するエネルギ回収室の部分を示す図である。 第３図は、第２図においてIIIで示す、隣接する湾曲ま
たは弧状の壁部の間の固定部の部分的な拡大略平面図で
ある。 第４図は、エネルギ回収室から燃焼室を分離する壁部の
部分斜視図である。 第５図は、他の実施例による燃焼室の略図である。 〔符号の説明〕 10……焼却装置 11……燃焼室 12……エネルギ回収室 13……側壁 14……壁部 15……凸状側面 16……凹状側面 17……石器床 18……ブロック 20……貫通孔 24……環状分配装置 29……固定装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロドニー エル．ペニングトン アメリカ合衆国，ニュージャージー 07960，モリス タウンシップ，スカイラ イン ドライブ 15 (56)参考文献 特開 昭58−158415（ＪＰ，Ａ)

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】焼却装置、すなわち、ガスを燃焼させる高
    温の燃焼領域と、 内部に複数の熱交換要素を備え、燃焼領域の外側に隣接
    して設けられた複数のエネルギ回収領域と、 複数のエネルギ回収領域のうち選択された複数のエネル
    ギ回収領域を介して燃焼領域に気体を供給し、かつ、燃
    焼領域から気体を選択された複数のエネルギ回収領域に
    分配する手段とを具備する焼却装置であって、 燃焼領域が側壁、すなわち、関連するエネルギ回収領域
    から燃焼領域を分離するための、エネルギ回収領域と共
    通する複数の分離壁部を少なくとも一部に備えた側壁を
    有し、 分離壁部が複数の耐火性ブロックから構成され、関連す
    るエネルギ回収領域と燃焼領域との間でガスを通過させ
    ることの可能な多孔性を有し、エネルギ回収領域内の熱
    交換要素に対面する凸状側面と燃焼領域内に面した凹状
    側面とを備えた概ね弧形状に形成され、かつ、熱交換要
    素を支持している焼却装置において、 弧形状に形成された複数の分離壁部の少なくとも一部の
    分離壁部の弧の半径は、燃焼領域の側壁が有する半径よ
    り小さい半径であり、熱交換要素の荷重から生じる分離
    壁部の凸状側面に作用する力により弧形状の分離壁部が
    圧縮状態に維持され、 焼却装置が、更に、上記力により分離壁部が内方へ崩壊
    することを防止するために弧形状の分離壁部の端部を固
    定する手段を含む焼却装置。
  2. 【請求項２】分離壁部が、貫通孔を有するブロックによ
    り形成されている請求項１記載の装置。
  3. 【請求項３】分離壁部はブロックの複数の列から構成さ
    れており、列の各々は複数のブロックから形成されてい
    る請求項１記載の装置。
  4. 【請求項４】ブロックは、両端部に突起部と溝部とを有
    しており、列の各々において隣接するブロックの各々
    は、突起部と溝部と嵌合させて互いに端部と端部とが入
    れ子式に連結されている請求項３記載の装置。
  5. 【請求項５】各列は、概ね水平に設けられている請求項
    ３記載の装置。
  6. 【請求項６】ブロックより成る隣接した列は、相互に互
    い違いに構成されている請求項５記載の装置。
  7. 【請求項７】分離壁部の各々は概ね均一な厚さを有して
    おり、凹状側面から凸状側面まで実質的に１つのブロッ
    クの厚さだけで構成される請求項２記載の装置。
  8. 【請求項８】前記貫通孔がブロックを貫通して延びてい
    る請求項２記載の装置。
  9. 【請求項９】前記貫通孔は、ブロックの体積の約30％〜
    40％を占める通路である請求項２記載の装置。
  10. 【請求項１０】前記貫通孔は関連するブロックを貫通し
    ており、分離壁部はブロックの複数の列から構成されて
    おり、列の各々は複数のブロックから形成されており、
    ブロックの各々は両端部に突起部と溝部とを有し、列の
    各々において隣接するブロックは、突起部と溝部と嵌合
    させて互いに端部と端部とが入れ子式に連結されてお
    り、各列は概ね水平に設けられており、ブロックより成
    る隣接した列は相互に互い違いに構成されており、分離
    壁部の各々は概ね均一な厚さを有し、凹状側面から凸状
    側面まで実質的に１つのブロックの厚さだけで構成され
    る請求項２記載の装置。
  11. 【請求項１１】高温燃焼領域の側壁は全体的に円形形状
    である請求項１から請求項10の何れか１項に記載の装
    置。
  12. 【請求項１２】高温燃焼領域の側壁は、少なくとも１つ
    の前記弧形状の分離壁部を備えて、少なくとも一本の直
    線状に延在している請求項１から10の何れか１項に記載
    の装置。
  13. 【請求項１３】燃焼領域と、隣接するように設けられた
    少なくとも１つの隣接領域とを具備する焼却装置であっ
    て、 隣接領域には重量を発生する熱交換要素が配設されてお
    り、 前記焼却装置は、更に、隣接領域を介して燃焼領域にガ
    スを分配し、かつ、燃焼領域からガスを分配する手段を
    具備し、 燃焼領域が側壁、すなわち、隣接領域から燃焼領域を分
    離するための、隣接領域と共通の少なくとも１つの分離
    壁部を一部に備えた側壁を有し、 分離壁部が複数の耐火性ブロックから構成され、隣接領
    域と燃焼領域との間でガスを通過させることの可能な多
    孔性を有し、隣接領域内の熱交換要素に対面する凸状側
    面と燃焼領域内に面した凹状側面とを有するように概ね
    弧形状に形成され、かつ、熱交換要素を支持している焼
    却装置において、 弧形状に形成された複数の分離壁部の少なくとも一部の
    分離壁部の弧の半径は、燃焼領域の側壁が有する半径よ
    り小さい半径であり、以て、熱交換要素の荷重から生じ
    る分離壁部の凸状側面に作用する力により弧形状の分離
    壁部が圧縮状態に維持され、 焼却装置が、更に、上記力により分離壁部が内方へ崩壊
    することを防止するために弧形状の分離壁部の端部を固
    定する手段を含む焼却装置。
JP63192900A 1987-08-11 1988-08-03 焼却装置 Expired - Lifetime JPH0776609B2 (ja)

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US84382 1993-06-29

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