JP2001328084A - 電極マニプレーター - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】電極マニプレーターに於いて、電極棒が溶融炉
の底面に接触した場合に電極棒とホルダーの自重以上の
力を作用させず、且つ何らかの故障が発生した場合であ
っても電極棒が落下するのを防止する。 【解決手段】電極棒１を保持する昇降アーム２に係合部
18を設け、駆動部材４に駆動されるチェン３ａの連結バ
ー３ｂに設けた突起３ｅに載置する。駆動部材４の減速
機４ｂをリード角の小さいウオーム減速機によって構成
する。チェン３ａを下降方向に駆動し、この過程で電極
棒１が溶融炉の底面と当接したとき、連結バー３ｂの突
起３ｅが係合部18から離脱し、電極棒１には、該電極棒
１と昇降アーム２の重量のみが作用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマアークに
よって例えば焼却灰や煤塵等を溶融させてスラグ化する
際に、電極棒を把持して昇降させる電極マニプレーター
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】焼却炉から排出された焼却灰や煤塵等を
プラズマアークによって加熱，溶融させてスラグ化し、
これにより、容積を小さくすると共に無害化することが
行なわれている。このような装置は、黒鉛製の電極棒と
溶融炉に設けた電極との間で放電させてプラズマアーク
を形成し、この溶融炉内に焼却灰等の被溶融物を供給す
ると共に溶融物を排出するように構成されている。

【０００３】上記装置では、電極棒はホルダーによって
保持されており、電極棒の消耗に伴うアーク長の変化、
或いは溶融スラグのレベルの変化に伴うアーク長の変
化、に対応させてホルダーを昇降させることで、安定し
たプラズマアークを維持し得るように、ホルダーの昇降
機構を制御している。

【０００４】ホルダーの昇降は、電極マニプレーターと
呼ばれる、ラック，ピニオン機構或いはネジ機構による
直線送り機構、ホイストによる巻上機構等の機構によっ
て行なわれるのが一般的であり、これらの昇降機構の制
御は電極棒と溶融スラグとの間の電流値や電圧値を測定
し、この測定結果に基づいて行なわれる。またホルダー
の昇降ストロークは無制限なものではなく、選択した機
構に応じて夫々上昇限，下降限が設定され、夫々の限界
位置にセンサーが配置されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記直線送り機構を用
いた場合、昇降制御が失調したとき、ホルダーに保持さ
れている電極棒が消耗が進行せずに充分に長い場合、ホ
ルダーが下降して下降限のセンサーに検出される以前に
電極棒が溶融炉の底面に衝突することがある。そして引
き続く直線送り機構の駆動力によって電極棒に大きな圧
縮力が作用し、該電極棒を破損したり、溶融炉の一部に
損傷を与えるという問題がある。

【０００６】また巻上機構を用いた場合、昇降制御が失
調して電極棒が溶融炉の底面に衝突しても、ワイヤに弛
みが発生することにより電極棒には該電極棒とホルダー
の自重以上の力は作用しない。このため、電極棒の破損
や溶融炉に対する損傷の可能性は減少する。しかし、巻
上機構を構成する巻上ドラムのブレーキが不調を来した
場合、電極棒，ホルダーが落下してしまうという問題が
生じる。特に巻上機構では、電極棒及びホルダーの重量
は常にワイヤを介して巻上ドラムに作用しており、ブレ
ーキの故障は重大な障害となる。

【０００７】本発明の目的は、電極棒が溶融炉の底面に
接触した場合に電極棒とホルダーの自重以上の荷重が作
用することがなく、且つ何らかの故障が発生した場合で
あっても電極棒が落下する虞のない電極マニプレーター
を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明に係る電極マニプレーターは、プラズマアーク
を形成する電極棒を保持すると共に上下させる電極マニ
プレーターであって、上下に配置された回転部材に掛け
渡され所定位置に載置部を設けた伝導部材と、前記伝導
部材を駆動する駆動部材と、電極棒を保持すると共に前
記伝導部材に設けた載置部に載置される係合部を設けた
保持部材とを有し、前記保持部材の係合部を前記伝導部
材の載置部に載置して駆動部材を駆動することで電極棒
を昇降させるように構成したものである。

【０００９】上記電極マニプレーターでは、電極棒を保
持する保持部材が係合部を介して伝導部材に設けた載置
部に載置されているため、駆動部材によって伝導部材を
駆動するのに伴って載置部が駆動方向に移動して保持部
材を昇降させる。保持部材に保持された電極棒が下降し
て溶融炉の底面に当接し、伝導部材の載置部が更に下降
した場合、保持部材が単に載置部に載置されているのみ
であることから、載置部が係合部から離脱して駆動部材
による駆動力が保持部材に作用することがない。

【００１０】このため、電極棒には該電極棒と保持部材
の重量のみが作用することとなり、過大な力が作用する
ことを防止出来る。従って、電極棒の破損や溶融炉に発
生する虞のある損傷を防止することが出来る。

【００１１】上記マニプレーターに於いて、駆動部材
が、リード角の小さいウオーム減速機を用いて構成され
たものであることが好ましい。電極マニプレーターをこ
のように構成した場合には、電極棒が溶融炉の底面から
離隔した位置に待機している状態（伝導部材に電極棒と
保持部材の重量が作用している状態）に於ける伝導部材
に作用する電極棒と保持部材の重量を駆動部材のウオー
ム減速機によって支持することが出来る。

【００１２】即ち、ウオーム減速機のリード角が小さい
ので、電極棒及び保持部材の重量に応じて出力軸に回転
力が作用しても、この回転力をリード角の小さいウオー
ムとウオームホイールとの接触によって支持し、該ウオ
ーム減速機の入力軸が逆転することがない。従って、電
極棒及び保持部材の重量を機械的に支持することが可能
となり、電極マニプレーターに何らかの故障が生じた場
合であっても、電極棒及び保持部材が落下することがな
い。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、上記電極マニプレーターの
好ましい実施形態について図を用いて説明する。図１は
電極マニプレーターの全体構成を説明する図である。図
２は伝導部材の載置部と保持部材の係合部との関係を説
明する図である。図３は電極シール部の構成を説明する
図である。

【００１４】図に示す電極マニプレーターＡは、電極棒
１を保持部材となる昇降アーム２によって保持すると共
に該昇降アーム２を伝導部材３に載置し、この伝導部材
３を駆動部材４によって矢印ａ方向に駆動するすること
で下降させ、且つ矢印ｂ方向に駆動することで上昇させ
るように構成したものであり、電極棒１が図示しない溶
融炉の底面に当接して下降が停止したとき、伝導部材３
が引き続き矢印ａ方向に駆動されている場合であって
も、この伝導部材３との係合を離脱し得るように構成さ
れている。

【００１５】従って、電極棒１には該電極棒１及び昇降
アーム２の自重のみが作用することとなり、駆動部材４
による駆動力が作用することなく、過大な力の作用を防
止して電極棒１の破損や溶融炉の損傷を防止することが
可能である。

【００１６】電極マニプレーターＡは、フレーム10と該
フレーム10の所定位置に設けたマスト11を有している。
マスト11には縦方向にガイドレール12が設けられてお
り、このガイドレール12に昇降アーム２の一方側の端部
２ａが嵌めあわされて案内されるように構成されてい
る。

【００１７】フレーム10の上部であってマスト11の近傍
には駆動部材４が配置されている。この駆動部材４は、
モーター４ａと減速機４ｂとからなり、モーター４ａの
回転を図示しない制御装置によって制御することで、伝
導部材３を介して昇降アーム２（電極棒１）を昇降させ
るように構成されている。

【００１８】減速機４ｂは、ウオームとウオームホイー
ルを組み合わせたウオーム減速機として構成されてい
る。この減速機４ｂは、減速比を大きくとることによっ
てリード角を小さくし、これにより、伝導部材３を介し
てウオームホイールの軸（出力軸４ｃ）に電極棒１，昇
降アーム２の重量が作用した場合であっても、この力に
よってウオームが回転し得ないように形成している。

【００１９】本実施例では、減速機４ｂの減速比を１／
２５０とし、これにより、出力軸４ｃに作用する力がウ
オームホイールの歯面とウオームの歯面に作用したと
き、ウオームの回転方向の分力を小さくし、この力によ
ってウオームが回転を始めることのないように構成され
ている。尚、前記減速比は本実施例の値に限定するもの
ではなく、要するに、出力軸４ｃに作用する電極棒１と
昇降アーム２の重量によって入力軸４ｄが回転すること
のない比率であれば良い。

【００２０】駆動部材４を構成する減速機４ｂの出力軸
４ｃとマスト11の上端部に於ける出力軸４ｃと対向する
位置に、夫々伝導部材３を構成するスプロケット３ｃ，
３ｄが配置されている。各スプロケット３ｃ，３ｄには
伝導部材を構成するチェン３ａが巻き回されており、こ
のチェン３ａは連結バー３ｂによって接続されている。

【００２１】連結バー３ｂは、チェン３ａを連結する機
能と、昇降アーム２を載置して昇降させる機能とを有し
ている。このため、連結バー３ｂの所定位置には載置部
となる突起３ｅが形成され、この突起３ｅに昇降アーム
２を載置している。従って、通常、電極棒１を含む昇降
アーム２の重量は、突起３ｅを介してチェン３ａに伝達
されている。

【００２２】昇降アーム２は、黒鉛からなり予め設定さ
れた直径を持った円柱状の電極棒１を保持する機能を有
するものである。この昇降アーム２は、マスト11から突
出した端部２ｂに図示しない絶縁材を介して取り付けた
クランプ部材13によって電極棒１を保持し得るように構
成されている。またクランプ部材13には図示しない電源
装置に接続されたケーブル15ａがブスバー15ｂを介して
接続されており、更に、冷却水の配管16が接続されてい
る。

【００２３】昇降アーム２のチェン３ａの連結バー３ｂ
と対応する位置には停止機構17が設けられており、該停
止機構17に形成した係合部18が連結バー３ｂに形成した
突起３ｅに載置されるように構成されている。

【００２４】従って、停止機構17の係合部18を連結バー
３ｂの突起３ｅに載置することによって、昇降アーム２
をチェン３ａに固定することなく載置して重量を支持す
ることが可能であり、チェン３ａを駆動することで昇降
アーム２を昇降させることが可能である。このとき、昇
降アーム２は端部２ａがガイドレール12によって案内さ
れ、該ガイドレール12に沿って上下方向に昇降する。

【００２５】停止機構17は、爪片17ａと、カム片17ｂ
と、付勢バネ17ｃを含むリンク機構として構成されてお
り、係合部18が連結バー３ｂの突起３ｅに載置されてい
るとき、カム片17ｂが矢印ｃ方向に回転して爪片17ａを
矢印ｄに回転させて退避位置に移動させ、この状態で昇
降アーム２が昇降可能となる。また係合部18が突起３ｅ
から離脱したとき、カム片17ｂが矢印ｅ方向に回転する
のに伴って爪片17ａが矢印ｆ方向に回転し、この回転に
ょって爪片17ａがマスト11に取り付けた図示しないラチ
ェット爪と係合することで、昇降アーム２の昇降を停止
させるように構成されている。

【００２６】またマスト11の上下方向の所定位置には夫
々図示しない上限センサー及び下限センサーが配置され
ており、これらのセンサーによって昇降アーム２を検出
したとき、所定の信号が発生して駆動部材４を構成する
モーター４ａの回転を停止させるように構成されてい
る。

【００２７】電極棒１は電極シール19を貫通して溶融炉
に挿入され、該溶融炉内でプラズマアークを形成したと
き、内部の熱やガスが外部に漏洩することのないように
構成されている。この電極シール19は、取付板19ａとの
間に複数のバネ19ｂを介して取り付けたケーシング19ｃ
に複数のグランドパッキン19ｄを封入すると共にパッキ
ン押さえ19ｅによってグランドパッキンの離脱を防止し
得るように構成されている。また取付板19ａとケーシン
グ19ｃとの間にはジャバラ19ｆが設けられており、溶融
炉内の熱の輻射やガスの漏洩を防止し得るように構成さ
れている。

【００２８】上記の如く構成された電極マニプレーター
Ａでは、上昇させた昇降アーム２のクランプ部材13に下
端側を電極シール19に貫通させた電極棒１を保持させ、
電極棒１と溶融炉内の電極との間に所定の電流或いは電
圧を印加すると共に窒素ガスや空気等のプラズマ化する
ガスを供給しつつ、電極棒１を下降させると、両電極間
で放電してプラズマアークが形成される。このプラズマ
アークの発生する熱により、溶融炉内に供給された焼却
灰等の被溶融物が溶融する。

【００２９】溶融物が通電性を有する場合、該溶融物の
表面が実質的に溶融炉の電極となり、この表面と電極棒
１の間で放電する。従って、溶融物を溶融炉から排出し
たような場合、電極棒１と溶融物の表面との距離が大き
くなって通電されている電流値或いは電圧値に変化が生
じる。この場合、変化した電流値或いは電圧値を予め設
定された値となるように、昇降アーム２を昇降させるこ
とで安定したプラズマアークを形成することが可能であ
る。

【００３０】またプラズマアークを形成している時間が
延長されるのに伴って電極棒１が消耗する。この場合、
電極間の距離が大きくなって通電されている電流値或い
は電圧値に変化が生じる。従って、変化した電流値或い
は電圧値を予め設定された値となるように、昇降アーム
２を昇降させることで安定したプラズマアークを形成す
ることが可能である。

【００３１】上記の如く、電極棒１と溶融炉内の電極と
の間に通電される電流値或いは電圧値を検出し、検出値
が予め設定された値から変化したとき、この変化を元の
値に復帰させるように駆動部材４を構成するモーター４
ａの回転方向を制御することで、電極間の距離を一定の
値に保持して安定したプラズマアークを形成することが
可能である。

【００３２】例えば、モーター４ａの制御が失調して、
プラズマアークの形成に関わらずチェン３ａを矢印ａ方
向に（昇降モーターアーム２を下降させる方向に）駆動
したとき、電極棒１が充分に長い場合には電極棒１の先
端が溶融炉の底面に当接する。モーター４ａの引き続く
回転により、チェン３ａが矢印ａ方向に駆動され、これ
に伴って連結バー３ｂの突起３ｅが昇降アーム２の係合
部18から離脱する。

【００３３】このとき、昇降アーム２は端部２ａ側がガ
イドレール12に保持され、端部２ｂ側が電極棒１を介し
て溶融炉の底面に支持されて停止する。従って、電極棒
１及び溶融炉には、電極棒１及び昇降アーム２の重量の
みが作用することとなり、モーター４ａの駆動力が作用
することはない。従って、電極棒１の破損、及び溶融炉
の底面の損傷を防止することが可能である。

【００３４】また係合部18が突起３ｅから離脱するのに
伴って、停止機構17を構成する爪片17ａがマスト11方向
に回転して該マスト11に設けたラチェット爪と係合し、
これにより、昇降アーム２はマスト11に係止される。従
って、電極棒１に大きな力が付与されることがない。

【００３５】また電極棒１が溶融炉の底面に当接してい
ない状態では、電極棒１と昇降アーム２の重量はチェン
３ａを介して駆動部材４を構成する減速機４ｂに作用す
る。しかし、減速機４ｂがリード角の小さいウオーム減
速機として構成されているため、ウオームとウオームホ
イールとの噛合構成がロック機構としての機能を発揮し
て入力軸４ｄ側に回転を伝達することがない。

【００３６】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明に係る
電極マニプレーターでは、電極棒を保持する保持部材が
伝導部材に設けた載置部に載置されて昇降するため、電
極棒が溶融炉の底面に当接した場合には、保持部材の移
動が停止して伝導部材のみが移動を継続する。従って、
電極棒や溶融炉には電極棒と保持部材の重量のみが作用
し、駆動部材による駆動力が作用することがない。この
ため、電極棒の破損を防止すると共に溶融炉の損傷を防
止することが出来る。

【００３７】また駆動部材がリード角の小さいウオーム
減速機を用いるため、伝導部材に電極棒と保持部材の重
量が作用した場合であっても、この重量を支持すること
が出来、入力軸を回転させることがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】電極マニプレーターの全体構成を説明する図で
ある。

【図２】伝導部材の載置部と保持部材の係合部との関係
を説明する図である。

【図３】電極シール部の構成を説明する図である。

【符号の説明】

Ａ 電極マニプレーター １ 電極棒 ２ 昇降アーム ２ａ，２ｂ 端部 ３ 伝導部材 ３ａ チェン ３ｂ 連結バー ３ｃ，３ｄ スプロケット ３ｅ 突起 ４ 駆動部材 ４ａ モーター ４ｂ 減速機 ４ｃ 出力軸 ４ｄ 入力軸 10 フレーム 11 マスト 12 ガイドレール 13 クランプ部材 15ａ ケーブル 15ｂ ブスバー 16 配管 17 停止機構 17ａ 爪片 17ｂ カム片 17ｃ 付勢バネ 18 係合部 19 電極シール 19ａ 取付板 19ｂ バネ 19ｃ ケーシング 19ｄ グランドパッキン 19ｅ パッキン押さえ 19ｆ ジャバラ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プラズマアークを形成する電極棒を保持
   すると共に上下させる電極マニプレーターであって、上
   下に配置された回転部材に掛け渡され所定位置に載置部
   を設けた伝導部材と、前記伝導部材を駆動する駆動部材
   と、電極棒を保持すると共に前記伝導部材に設けた載置
   部に載置される係合部を設けた保持部材とを有し、前記
   保持部材の係合部を前記伝導部材の載置部に載置して駆
   動部材を駆動することで電極棒を昇降させるように構成
   したことを特徴とする電極マニプレーター。
2. 【請求項２】 前記駆動部材が、リード角の小さいウオ
   ーム減速機を用いて構成されたものであることを特徴と
   する請求項１に記載した電極マニプレーター。