JP2013006176A - 二重ナイフゲート弁を有する熱分解廃棄物処理システム - Google Patents

Abstract

【課題】供給材料入口制御と供給材料出口制御とを備えた、効率的で維持管理が容易な改良型熱分解廃棄物処理システムを提供する。
【解決手段】廃棄材料を処理する装置が、熱分解室１１０と、熱分解室１１０に結合され、廃棄材料を熱分解室１１０の中に供給する供給材料入口１２０と、熱分解室１１０を加熱する天然ガス燃焼器１４４と、廃棄材料が装置の内部空間を通過するのを制限し、ガスの熱分解室の中への導入を限定するように、装置内に位置決めされた、少なくとも１つの二重ナイフゲート弁１６０Ａ、１６０Ｂ、１６０Ｃ、１６０Ｄとを有し、この二重ナイフゲート弁１６０Ａ、１６０Ｂ、１６０Ｃ、１６０Ｄは、別のブレードに向かって移動する少なくとも１つの可動式ブレードを有する。
【選択図】図１

Description

本発明の分野は、熱分解廃棄物処理である。

熱分解は、知られている廃棄物処理法である。熱分解廃棄物処理システムの例を、米国特許第４７５９３００号明細書、第５６５３１８３号明細書、第５８６８０８５号明細書、第６６１９２１４号明細書、および米国特許出願公開第２００５／００３９６５５号明細書（これらの全ては、その全体が参照により本明細書に組み込まれる）に見ることができる。焼却とは異なり、熱分解は、酸素の存在しないところで間接熱を使用して廃棄材料を破壊的に分解するものである。酸素の存在するところで直火を用いた燃焼によって廃棄物を焼くと、爆破を生じる可能性があり、これによって焼却炉内で乱流が起こる。これは放出ガスの再結合を助長する。酸素を豊富に含む環境内での廃棄物破壊は、転換を非常に不完全なものにする。これはきわめて非効率的であり、有害物質を生じる。

以上とは対照的に、熱分解プロセスは、最も望ましくは実質的に酸素の無い環境（例えば実際的な意味での真空）内で高温を使用することによって、廃棄物の固体成分を、動作温度、圧力、酸素含有量、および他の条件によって決定された割合の固体、液体、およびガスの混合物に転換する。熱分解後に残る固体残留物は一般的に炭化物（ｃｈａｒ）と呼ばれている。熱分解の蒸発物は、酸化を促進するプロセスによってさらに処理される場合が多い。これは、蒸発物を「清掃」して、蒸発物から油および他の粒子状物を取り除くことによって、その結果生じたガスが大気中に安全に放出されることを可能にする。

熱分解廃棄物処理システムは一般的に、サーマルチャンバ、供給材料入口、および供給材料出口を含む。知られている熱分解処理システムでは典型的には、少なくとも１つの単独ブレードナイフゲート弁が、サーマルチャンバの進入点および／または出口点付近に配設されている。これらの単独ブレードナイフゲート弁は、熱分解室から空気を締め出し、廃棄材料が供給材料入口を経てサーマルチャンバへと通ってゆくのを制御し、また廃棄材料（または炭化物）の供給材料出口を経たサーマルチャンバからの退出を制御するために設けられている。典型的なナイフゲート弁が米国特許第５２９５６６１号明細書で開示されており、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

米国特許第４７５９３００号明細書 米国特許第５６５３１８３号明細書 米国特許第５８６８０８５号明細書 米国特許第６６１９２１４号明細書 米国特許出願公開第２００５／００３９６５５号明細書 米国特許第５２９５６６１号明細書

これらの単独ブレードナイフゲート弁はいくつかの欠点を有する。例えば、ブレードを弁アセンブリの受け取り端部（座部）に向けて滑動させることによって単独ブレードナイフが閉鎖する際に、廃棄材料がブレードの受け取り端部の中に詰まる場合が多い。時間が経過すると、このような弁の適正な動作を継続するために大掛かりな清掃が必要となる。このような弁が一旦詰まると、定常的に詰まり続けるようになることが判明している。単独パネルの弁を解体してこの詰まりを清掃し、取り除くことが一般的である。これらのことは全て、時間と手間という資源を不要に浪費することにつながる。

さらに、熱分解システムで利用することのできる、知られているナイフゲートバルブが有するナイフのブレードは、弁ハウジングの中に完全には回収されず、弁が開放位置にあるとき、ブレードの一部分が入口の内部ルーメン内に露出されたままとなる。弁のこのような不完全な開放は不充分であり廃棄材料の通過を妨害する。

これらの欠点にもかかわらず、単独ブレードの設計が、一般的に強靭で堅牢な構造を有するものと認識されていることから、熱分解システムは、一般的に単独ブレードナイフゲート弁を使用している。弁座の中に受け取られる単独ブレードは、一般的に、比較的強靭で、単独ブレードの直接上の廃棄材料の重量に耐えることができると考えられている。また、ブレードと弁座の係合は、まるで料理人が肉を、肉切り包丁を用いてまな板でたたき切るようなやり方で、大型ごみを効率的にたたき切ることをもたらすものと考えられている。さらに、詰まりを取り除くために解体と組み立てが必要であることから、解体／組み立てをするべき可動部品の少ない単独ブレードが有利となる。

長い間求められ、かつこれまで利用可能とならなかったものは、供給材料入口制御と供給材料出口制御とを備えた、比較的効率的であり、比較的維持管理することが容易な改良型熱分解廃棄物処理システムである。本発明の要点は、このような改良型の熱分解廃棄物処理システムを提供することである。

ここで参照している特許、出願、および文献はその全てが参照により本明細書に組み込まれる。さらに、参照により本明細書に組み込まれる参照物の用語の定義および使用法が、本明細書で提示しているその用語の定義と矛盾し、またはその反対である場合、本明細書で提示しているその用語の定義がここでは適用され、参照物のその用語の定義は適用されない。

本発明は廃棄材料を処理するための装置、システム、および方法を対象としている。装置は、サーマルチャンバが中に配設された熱反応器と、廃棄材料を熱反応器のサーマルチャンバの中に供給するように熱反応器に結合された供給材料入口と、サーマルチャンバを加熱するための加熱器と、廃棄材料が装置の内部空間を通る通路を制限するための、装置内に位置決めされた少なくとも１つのナイフゲート弁とを備える。

ここで企図している多数の異なった可能性の中で、装置は、第１ブレードと第２ブレードとを有する第１ナイフゲート弁を有することができる。第１ブレードが、第２ブレードに向かって移動しこれに接触することが可能である、可動式ナイフブレードであることをさらにここで企図するものである。

さらに、装置の内部空間を通過する廃棄材料の一部分を切断するように、第１ブレードと第２ブレードとが互いに協働することをここで企図するものである。

ここで企図している装置は、第１ブレードに結合されたアクチュエータを有することができる。アクチュエータは電力、油圧力、および空気圧力のうちの少なくとも１つによって駆動される。

好ましい実施形態では、第１ブレードと第２ブレードとはそれぞれ長手軸、上方側、下方側、ブレード側、およびブレードエッジを有する。ブレードエッジと長手軸とは、９０度以外の角度で互いに近寄るようにここで企図している。さらに好ましい実施形態では、ブレードエッジと長手軸とは７５度の角度をなしている。

ここで企図している装置は、廃棄材料が装置の内部空間を通過する通路を実質的に封鎖するために、第１ブレードのエッジ側が、第２ブレードのエッジ側の一部分と接触し、当接するように、第２ブレードに向かって移動することが可能な第１ブレードを有する。

ここで企図している他のブレードの構成では、第１ブレードの下方側が第２ブレードの上方側の一部分と接触して通路の断面積を縮小し、これによって装置の内部空間を通過する廃棄材料の通路を実質的に阻止するように、第１ブレードが第２ブレードに向かって移動することが可能である。

好ましい実施形態では、第１ブレードのブレードエッジは、第１ブレードの下方側とエッジ側とが出会うところで創出される尾根部である。ここでさらに企図している装置では、第１ブレードの下方側とエッジ側とは４５度の角度で出会う。

任意選択で、装置は、第１ナイフゲート弁と熱分解室との間に動作可能に配設された第２ナイフゲート弁を有する。第２ナイフゲート弁は、廃棄材料が装置の内部空間を通過するのを制限するように対合し、互いに協働する第３ブレードと第４ブレードとを有する。

装置内の様々な位置におけるいくつかのナイフゲート弁の多数の異なった構成をここに企図するものである。このような弁を少なくとも１つ入口セクションに配設することができる。他のこのような弁を少なくとも１つ、出口セクションに配設することもできる。例えば、第１ナイフゲート弁と第２ナイフゲート弁とを、これら２つの弁それぞれの第１ブレードと第２ブレードとが供給材料入口の内部ルーメン内に移動可能に配設されるように、供給材料入口に結合することができる。さらに、第３ナイフゲート弁と第４ナイフゲート弁とを、第３ナイフゲート弁と第４ナイフゲート弁とのブレードが供給材料出口の内部ルーメン内に移動可能に配設されるように、供給材料出口に結合することができる。この構成では、第１ナイフゲート弁と第２ナイフゲート弁とが廃棄材料およびガスがサーマルチャンバの中に進入するのを動作可能に制限し、第３ナイフゲート弁と第４ナイフゲート弁とが、廃棄材料がサーマルチャンバから退出するのを、移動可能に限定し、ガスが供給材料出口からサーマルチャンバの中に進入するのを制限する。

以下の本発明の好ましい実施形態についての詳細な説明を、同様の数字が同様の構成要素を表している添付図面に沿って読めば、本発明の様々な目的、特徴、態様、および利点がさらに明らかになろう。

本発明の主題の一態様による二重ナイフゲート弁を有する熱分解廃棄物処理システムの第１実施形態の側面図である。 図１の二重ナイフゲート弁を有する熱分解廃棄物処理システムの上面図である。 図１の二重ナイフゲート弁を有する熱分解廃棄物処理システムの近位端部から見た斜視図である。 本発明の主題の一態様による二重ナイフゲート弁の第１実施形態の上面図である。 開放位置における図４の二重ナイフゲート弁の底面図である。 供給材料入口に動作可能に結合された、図４の二重ナイフゲート弁の側面図である。 本発明の第１実施形態の第１ブレードと第２ブレードとの上面図である。 図７の第１ブレードと第２ブレードとの側面図である。 本発明の主題の一態様によるブレードの第１実施形態の側面図である。 本発明の主題の一態様によるブレードの第２実施形態の側面図である。

次に、請求項で定義される本発明の図示実施例としてここに提示している、好ましい実施形態についての以下の詳細な説明を読めば、本発明およびその様々な実施形態を、より充分に理解することができる。明らかに、言うまでもなく、請求項によって規定される通りの本発明は、以下に述べる図示実施形態よりも広範であり得ることを理解されたい。

多数の変化形態および修正形態が、当業者によって、本発明の精神および範囲から逸脱せずに行われることが可能である。したがって、ここに図示する実施形態が単に実施例として記載されていること、また請求項によって定義される通りの本発明を限定するものとして捉えるべきではないことが理解されなければならない。例えば、一請求項の要素が以下に特定の組み合わせで記載されているという事実にかかわらず、明らかに、言うまでもなく、本発明は、最初はそのような組み合わせで請求されていない場合にも本明細書で開示しているものより少ない、多い、または異なった要素からなる他の組み合わせをも含むことが理解されなければならない。

本発明およびその様々な実施形態について説明するために本明細書で使用されている文言は、それらの一般的に定義された意味だけでなく、本明細書の特別な定義によって、一般的に定義されている意味の範囲を超えた構造、材料、または作用を含むものとして理解されたい。したがって、一要素が本明細書の文脈において、１つの意味よりも多くのものを含むように理解されることが可能である場合、一請求項におけるその用法を、本明細書によって、またその文言によって支持されている全ての可能な意味を包括するものとして理解されなければならない。

したがって、以下の請求項の文言または要素の定義は、ここで文字通り記載している要素の組み合わせだけでなく、実質的に同じ結果を得るために、実質的に同じやり方で実質的に同じ機能を実行するための等価の構造、材料または作用の全てを含むものである。したがってこの意味において、以下の請求項の要素のうち任意の１つに対して２つ以上の要素で等価の置き換えを行えること、あるいは一請求項の２つ以上の要素に対して単一の要素で置き換えられることをここで企図している。要素を、特定の組み合わせにおいて作用するものとして以上に述べ、最初にそのようなものとして請求さえしているが、明らかに、請求した組み合わせからの１つまたは複数の要素を、場合によってはその組み合わせから削除することができ、その請求した組み合わせは、副次的組み合わせを、または副次的組み合わせの変化形態を対象としてよいことを理解されたい。

現時点で知られている、または後で考案される、当業者から見て微細な、請求した主題からの変化は、明らかに、請求項の範囲内に等しく入るものとしてここに企図するものである。したがって、当業者に現時点で知られている、または後で知られる明らかな置き換えは、ここで規定している要素の範囲内に入るものと規定される。

したがってこれらの請求項は、先に特別に示し説明したもの、概念的に等価であるもの、明らかに置き換え可能であるもの、また本発明の本質的アイデアを本質的に組み込んでいるものを含むものとして理解されるべきである。

したがって、ここに添付する図面に関連して以下に記載する詳細な説明は、本発明の現時点で好ましい実施形態についての説明であることを目的としており、本発明を構築または利用できる形態だけを表すことを目的としていない。この説明は、本発明を構築し、動作させるための機能および一連のステップを、ここに示している実施形態と関連して記載している。しかし、言うまでもなく、同じまたは均等の機能を、本発明の精神がなおも網羅することを意図する異なった実施形態によって、達成し得ることを理解されたい。

本発明者らは、熱分解廃棄物処理システムに、単独ナイフブレードを有するナイフゲート弁を使用するのではなく、二重ブレードを有するナイフゲート弁を使用することが、ナイフゲート弁の弁座に詰まった廃棄材料を取り除く必要を縮小する上で、有利であることを発見した。

本明細書において、「熱分解室」という用語は、「高温解室」、「反応室」、および「サーマルチャンバ」と同意語である。これらの用語は全て、廃棄材料の熱分解が行われる室を指している。

図１は、本発明による熱分解廃棄物処理システムの基本構造の全体を表している。熱分解廃棄物処理システム１００は、熱分解室（または反応室）１１０、供給材料入口１２０、供給材料出口１３０、加熱源、および複数の二重ナイフゲート弁１６０ＡからＤを備える。熱分解室は廃棄材料を受け取り、廃棄材料を熱にさらし、室内のガスの存在を充分に限定して、熱分解室内の廃棄材料が実質的に熱分解されるようにする。複数の二重ナイフゲート弁は互いに協働して、室内のガスの存在を限定する。

熱分解室１１０は供給材料入口１２０に結合しており、最初に供給材料入口１２０の上部開口を通過する廃棄材料を受け取る。図１のシステム１００は、任意選択の供給材料の点検窓１２２を有する。供給材料入口１２０も、供給材料点検窓１２２を入口の側壁に位置決めして有して、供給材料入口１２０の内部を見ることを可能にしている。点検窓１２２によって、操作者が、廃棄材料が供給材料入口１２０を通過するのを監視することも可能になる。図１で示すように、供給材料点検窓は、二重ナイフゲート弁１６０Ａに直接隣接して、この上に位置決めされている。このような配置によって、操作者が有利に、二重ナイフゲート弁１６０Ａおよび１６０Ｂの動作を監視することが可能になる。このような点検窓を有することについて、点検窓を二重ナイフゲート弁１６０Ａと１６０Ｂとの間に位置付けて有するなど、他の場所も企図するものである。同様に、システム１００の他の部分も、システム１００の内部を見ることが可能となるこのような点検窓を有することができる。

熱分解室１１０は、供給材料出口１３０にも結合されていて、廃棄材料が熱分解室内でプロセスされた後、廃棄材料または供給材料が供給材料出口１３０を通過してゆくようになる。廃棄材料は、最終的に供給材料出口１３０を通過し、炭化物として底部開口（図示せず）から供給材料出口の外に出る。このシステムは、熱分解室１１０内で生成される任意の有機ガスを、ガスが燃やされる酸化装置（２次燃焼装置）へと導く排ガス管１３５を有する。

熱分解室１１０は加熱源に熱的に結合している。図１に示している加熱源は、燃焼用空気マニホルド１４０、燃焼用送風機１４２、および天然ガス燃焼器マニホルド１４４を備える。これは熱分解処理システム用の典型的なガス加熱源を構成している。燃焼用送風機１４２は、燃焼用空気マニホルド１４０からの空気の取り入れを促進する。天然ガス燃焼器マニホルド１４４はガス燃焼器と協働して、熱分解プロセスに必要な熱を生産する。

当業者には言うまでもなく、ここで述べている加熱源を、特定用途での審美的または機能的な必要に応じて、他の知られている加熱機構によって即座に修正することができる。

熱分解処理システム１００は、熱分解室１１０の内側に位置決めされたシャフト（図示せず）に結合した油圧式駆動装置１５０を有する。油圧式駆動装置１５０はシャフトと機械的に係合し、シャフトを回転して熱分解室内の廃棄材料を処理する。当分野では、このようなシャフトについて知られている寸法および構成が多数あり、当業者には、本発明に、任意の知られているこのようなシャフトとの互換性があることは直ちに認識される。さらに、油圧式駆動装置１５０を、代替的動力源によって駆動することもできる。例えば油圧式駆動装置１５０を電気的または磁気的に駆動することができる。

ここには４つの二重ナイフゲート弁１６０ＡからＤを示している。弁１６０Ａ、Ｂは、廃棄材料の少なくとも一部分が熱分解室１１０に進入する前に弁１６０Ａ、Ｂを通過するように、熱分解室１１０の上流に配設されている。図１で示しているように、二重ナイフゲート弁１６０Ａ、Ｂは、弁１６０Ａ、Ｂが閉まると、廃棄材料が供給材料入口１２０を通過することが制限されるように入口１２０に結合されている。後でより詳しく述べるように、二重ナイフゲート弁１６０ＡからＤはそれぞれ、互いに向かって移動して通路を実質的に閉鎖することができる２つの可動式ブレードを有する。またこれらの２つのブレードは、反対方向に移動して通路を開放することができる。任意選択によって、同じ弁の一方のブレードを可動式とし、他方のブレードを固定状態にすることができる。

廃棄材料の通路は、廃棄材料が熱分解廃棄物処理システム１００内を移動して熱分解プロセスを達成する所定ルートとして定義される。供給材料入口１２０と供給材料出口１３０とのいずれをも、廃棄材料が通過するための内部空間を備えて全体に縦形状を有するように示している。内部空間もルーメンであると考えられる。廃棄材料の通路は、熱分解室１１０の内部空間も含む。典型的な熱分解廃棄物処理プロセスでは、廃棄材料は最初に供給材料入口１２０のルーメンを通過し、次いで熱分解室１１０の内部空間の中へと至り、そして供給材料出口１３０のルーメンへ移動し、それを通過してゆく。

二重ナイフゲート弁１６０ＡからＤはそれぞれ独自に、弁を完全または部分的に閉鎖することによって廃棄材料の通過を実質的に制限することが可能である。二重ナイフゲート弁１６０ＡからＤを個別に動作させ、制御させることができる。先に論じたように、二重ナイフゲート弁１６０ＡからＤの機能は、熱分解室１１０内のガスの存在を限定することと、廃棄材料が熱分解廃棄物処理システム１００を通過する速度を制御することと、廃棄材料を適切な長さおよびセクションに切断することによって廃棄材料を事前処理することと、熱分解された廃棄材料を、これらを供給材料出口１３０のルーメン内で切断することによってプロセスすることとを含む。

動作中は、二重ナイフゲート弁１６０Ａと１６０Ｂとが同時に開かないことが好ましい。廃棄材料はまず、供給材料入口１２０の上部開口を介してシステム１００の中に導入される。弁１６０Ａは、弁１６０Ｂが閉鎖されている間、開いており、廃棄材料が弁１６０Ａと１６０Ｂとの間のルーメン空間の中に進入することを可能にする。次いで弁１６０Ａは閉鎖して、弁１６０Ａの開口を超えたところで捉えられた廃棄材料をせん断する。弁１６０Ａが閉鎖されているとき、弁１６０Ｂは開いており、弁１６０Ａと１６０Ｂとの間のルーメン空間内の廃棄材料が供給材料入口１２０を去り、熱分解室１１０の中に進入するのを可能にする。供給材料入口は常に、弁１６０Ａ、１６０Ｂの少なくとも一方の閉鎖によって密閉状態にされていることに留意されたい。このような設計によって、ガス（および／または空気）の熱分解室１１０の中への取り入れが最小限度に抑えられることになる。システム１００の外側から熱分解室の中に導入されるガス（および／または空気）の量は（熱分解室内にある間に有機ごみによって生じたガスとは反対に）、熱分解室１１０内のガス（および／または空気）の存在が熱分解室１１０の総容量の２５％未満、より好ましくは１５％未満、さらに好ましくは５％未満、最も好ましくは１％未満となるように限定されることが好ましい。同様に、二重ナイフゲート弁１６０Ｃと１６０Ｄとは、弁１６０Ａ、１６０Ｂについて述べたように、同時に開くことはない。言い換えれば、熱分解室１１０は常に、各端部の少なくとも１つの二重ゲート弁によって、両端で閉鎖／密閉されている。

図２は、熱分解廃棄物処理システム１００の上面図である。供給材料入口１２０を、二重ナイフゲート弁１６０Ａのブレード（閉鎖位置にある）が供給材料入口１２０の上部開口から見えるように示している。二重ナイフゲート弁１６０Ｂは、二重ナイフゲート弁１６０Ａの直ぐ下に位置し、したがって図２の上面図では見ることができない。二重ナイフゲート弁１６０Ｃを部分的に示しているが、これは排ガス管１３５の下に位置している。二重ナイフゲート弁１６０Ｄは、二重ナイフゲート弁１６０Ｃの直ぐ下に位置しており、したがって図２の上面図では見ることができない。

図３は、熱分解廃棄物処理システム１００の近位端部から遠位端部に向かって見たシステム１００の図である。システム１００の近位端部からは、二重ナイフゲート弁１６０Ａ、Ｂを備えた供給材料入口１２０を見ることができる。しかし、二重ナイフゲート弁１６０Ｃは熱分解室１１０によって遮られて、これを見ることができない。

図４は、上面から見た、閉鎖位置にある、ここで企図している二重ナイフゲート弁１６０を接近して見たところを示している。二重ナイフゲート弁１６０は、ナイフのブレード１７０Ａ、Ｂを有する。ここでは、同一の弁１６０のブレード１７０Ａと１７０Ｂは、弁枠１９６によって画定された空間の中に移動し、互いに対合して、廃棄材料の通路を実質的に閉鎖する。図４では、２つのブレード１７０Ａ、１７０Ｂはそれらの端部で対合している。後で論じるように、図１０で示すように、２つのブレードは重なり合う表面で対合することができる。

ここで企図している二重ナイフゲート弁１６０は、ブレード１７０Ａ、１７０Ｂを開放位置から閉鎖位置に、また閉鎖位置から開放位置に移動させる弁アクチュエータを有する。弁アクチュエータを、図４から図６では空気圧式弁アクチュエータ１９０として示している。空気圧式弁アクチュエータ１９０は、二重ナイフゲート弁１６０の位置を、空気圧力を直線運動に変換することによって調整する。典型的には、直線運動デバイスは、ゲート、球、ダイヤフラム、ピッチ、および角度式弁を、閉鎖要素の位置を制御する滑動ステムによって開閉する。ここで、弁アクチュエータ１９０では、滑動ステム１９２にアクチュエータ本体１９１が結合されている。滑動ステム１９２は、アクチュエータ本体１９１の中に受け取られ、アクチュエータ本体１９１の内外にピストン様の作用で滑動することが可能である。

当業者には、このタイプの弁アクチュエータが、ブレードの形式および弁の有用性によって、空気圧力を回転運動にも変換することができることは認識される。

回転運動のデバイスは、球、プラグ、および蝶形弁を、開放位置から閉鎖位置に４分の１回転（９０°）以上移動させる。当分野では、空気圧式弁アクチュエータの作動方法が多数知られている。ダイヤフラムアクチュエータは、主に直線運動の弁に使用されるが、なんらかのタイプの直線−回転運動の連係に使用するときの回転運動弁にも適している。ピストンシリンダ式アクチュエータは、直線運動弁と回転運動弁のいずれにも適している。典型的には、ピストンシリンダ式アクチュエータの直線運動を回転運動に転換するために、ラックピニオン式アクチュエータを使用することもできる。ラックピニオン式の設計は、手動式弁を調整するにも適切であることが当分野で知られている。直線運動を回転運動に転換するために、スコッチヨーク式のデバイスを実施することができる。

滑動ステム１９２の遠位端部には、ブレード１７０を滑動ステム１９２に取り付けるためのブレード固定装置１９４がある。ブレード固定装置１９４は、滑動ステム１９２が滑動運動するとブレード１７０も同じ方向に移動するように、ブレード１７０を滑動ステム１９２にしっかりと取り付ける。滑動ステム１９２が弁アクチュエータ１９０によって作動されて、遠位方向に移動すると、滑動ステムがアクチュエータ本体１９１から外に、弁枠１９６に向かって移動する。弁枠１９６はアクチュエータ枠１９３を介してアクチュエータ本体に結合されている。滑動ステムが、弁枠１９６に向かって直線運動すると、ブレード１７０も同じ方向に移動して、弁枠１９６の中に入るようになる。アクチュエータ枠１９３は構造的支持体をもたらして、アクチュエータ本体１９１を弁枠１９６に結合させる。

図５は、図４の弁１６０であって、開放位置にあり、ブレード１７０Ａ、Ｂが引き出されている、底面から見た弁１６０を示している。ここでは、通路（弁枠１９６によって囲まれた四角形状区域によって画定されている）は制限されておらず、阻止されていない。開放位置では、ブレードのいずれの部分も通路に残らず、廃棄材料が弁を通って移動するのを制限することはない。

図６は、弁が閉鎖位置にある、供給材料入口１２０の断面にわたって配設された二重ナイフゲート弁１６０を示している。ここでは、廃棄材料が供給材料入口１２０のルーメンを通過することが効果的に阻止され、実質的に制限されている。

空気圧式弁アクチュエータ１９０は、任意選択で他の特色も含むことができる。例えば、アクチュエータ１９０は、安全なトルクレベルを超過すると、動力源を停止するトルクセンサを有する、トルク超過保護装置を有し得る。また、アクチュエータ１９０は、アクチュエータの直線運動または回転運動を制限または限定する移動停止装置または移動限定装置を有することができる。さらに、空気圧式弁アクチュエータ１９０は電子機械的なリミットスイッチ（接触式）、または非接触式の近接センサを有することができて、離れた場所からの位置の監視を可能にする。代替方法として、弁アクチュエータ１９０は、局所位置の指示器を有することができる。空気圧式弁アクチュエータ１９０の制御システムは、一体型の押しボタンおよび手動制御装置を含むことができる。他の制御装置には、ハンドル車、手動レバー、または非常時にアクチュエータを解除するように使用することのできる油圧式ハンドポンプが含まれ得る。

ここで企図している二重ナイフゲート弁１６０は、弁を一方向に作動させるために空気圧力を、また弁を反対方向に作動させるために圧縮バネを使用する単動式の機構を実施することができる。好ましくは、ここで企図している二重ナイフゲート弁１９０は、弁を両方向に作動させるために空気圧を使用する複動式の機構を実施することがより好ましい。

弁アクチュエータ１９０の動作には、作動時間、制御信号入力、作動方式、安全装置の位置、供給空気圧力の範囲、および動作温度などのいくつかの変数および仕様事項が含まれ得る。作動時間とは、弁を完全に閉鎖するのに必要な時間のことである。ミリアンペア、ボルト、および圧力信号が、一般的な制御信号入力である。動力故障または制御信号ロスの際に、空気式弁アクチュエータが弁を開放するのか、閉鎖するのかを決定するように、安全装置の位置を任意選択で設けることができる。供給空気圧力範囲は、所望のトルクまたはスラスト出力を達成するのに必要な入力圧力である。ストローク長さ、回転数、およびアクチュエータ力が、本明細書で開示しているタイプの直線運動弁を移動させる、ここで企図している空気式弁アクチュエータのための他の重要な仕様事項である。さらに、ここで企図している弁１６０は、運動の全範囲が４分の１回転、公称１８０°または２７０°の回転、あるいは３６０°を超える複数回転であるかを示す可視指示または電子表示を備えた回転運動デバイスを任意選択で実施することができる。

図７は、ブレード１７０Ａ、Ｂをより詳しく示している。ブレード１７０Ａ、Ｂは上方側１７１を有する。上方側１７１は、二重ナイフゲート弁１６０が熱分解廃棄物処理システム１００上に位置決めされ、動作可能となっているときの、ブレード１７０Ａ、Ｂの上向き側である。同様に、ブレード１７０Ａ、Ｂは下方側１７２を有する。下方側１７２は、二重ナイフゲート弁１６０が熱分解廃棄物処理システム１００上に位置決めされ、動作可能となっているときの、ブレード１７０Ａ、Ｂの下向き側である。

ブレード１７０Ａ、Ｂはそれぞれ長手方向軸１７９を有する。側縁部１７８は、図７で示しているように、軸１７９と平行な上方側１７１と下方側１７２の外側縁部である。図７から図１０では詳しく示していないが、当業者には、ブレードの厚みによって、ブレード１７０Ａ、Ｂはそれぞれ、軸１７９と平行な４つの側縁部１７１を有することは直ちに認識される。

ここで企図しているブレード１７０Ａ、Ｂはそれぞれ、ブレード側１７５が上方側１７１（図９で示しているブレード１７０Ａの場合のように）または下方側１７２（図９で示しているブレード１７０Ｂの場合のように）のうちのいずれかと互いに近寄る尾根部として画定されるブレードエッジ１７４を有する。ここで企図しているブレードエッジ１７４は、廃棄材料の切断／せん断を容易にするように比較的鋭利な尾根部を作り出す角度で形成されている。この角度は概ね、ブレードエッジ１７４を形成した隣接し合った側部によって作り出される角度として画定される。例えば、図８では、ブレード１７０Ａのブレードエッジ１７４は、ブレード側１７５が上方側１７１と互いに近寄る角度１８２を形成している尾根部によって画定されている。角度１８２を、９０度から２５度の間に、より好ましくは８０度から４０度に、最も好ましくは４５度に角度付けすることができる。４５度は、ブレード１７０Ａ、Ｂが互いにより効果的に協働して廃棄材料を切断し、廃棄材料がシステム１００を通過するのを実質的に制限することができる最適な角度であることが判明している。

ブレードエッジ１７４と平行であるのが、鈍角のブレードエッジ１７６である。ブレードエッジ１７６は、ブレード側１７５が下方側１７２（図９で示しているブレード１７０Ａの場合のように）または上方側１７１（図９で示しているブレード１７０Ｂの場合のように）のうちのいずれかと互いに近寄る尾根部として画定されている。

ブレードはその運動の方向に対して直角の端部を有する。即ち、ブレードエッジ１７４は軸１７９に対して垂直であることができる。ブレードは、図面に示しているようにその運動の方向に対して直角ではない端部を有することが好ましい。ブレードエッジ１７４は、軸１７９に関して斜めに形成されていることが好ましい。図７に示しているように、ブレードエッジ１７４は軸１７９に対して傾斜角度１８１を形成している。傾斜角度１８１を、４０度から９０度の間に、より好ましくは６０度から８０度に、さらに好ましくは少なくとも７０度、最も好ましくは７５度に角度付けすることができる。７５度は、ブレード１７０Ａ、Ｂが互いにより効果的に協働して廃棄材料を切断し、廃棄材料がシステム１００を通過するのを実質的に制限することができる最適な角度であることが判明している。図７では、軸１７９が側縁部１７８と平行であることから、側縁部１７８とブレードエッジ１７４とによって形成された角度は、傾斜角度１８１と同じである。

上述のブレードの端部を、勾配付前縁を有するものとして述べることもできる。勾配付前縁は、４５度という好ましい角度（角度１８２）を有することができる。これらの勾配付前縁は、２つのブレードが対合するための対合エッジであることができる。

対合に関して述べると、図８から図１０は、２つのブレード同士の間に最小限度の通過用空間しか残さないように、２つのブレードの一致する端部同士が当接し、または重なり合い、実質的に接合していることを示している。ブレードは、対合を達成するように互いに直接接触することができ、または直接接触することができない。対合の目的は、弁の開口が実質的に閉鎖されて、廃棄物が弁の開口を通過するのを制限するようにすることである。対合を、２つのブレードの様々な対合構成によって行うことができる。図９は、側面図でブレード側が真っ直ぐである場合の、真っ直ぐな勾配付端部の対合を示しているが、一致する勾配付端部は湾曲化形状、ジグザグ状（ｉｎｄｅｎｔｅｄ）、円錐形状、円錐台形状、その他であっても全くかまわない。同様に、上から見て、ブレードの前縁は、波形、不規則形、歯付き、湾曲化形状、皺寄せ形状などである対合端部などのような、図７で示している真っ直ぐなエッジとは異なる構成を有することができる。

図９および図１０に関して以下に示すように、協働するブレード１７０Ａ、Ｂは異なったやり方で互いと接触することができる。図９ではブレード１７０Ａ、Ｂが作動されて二重ナイフゲート弁１６０を実質的に閉鎖するとき、ブレード１７０Ａ、Ｂのブレード側１７５は互いに接触し当接している。ブレード側１７５が互いに当接した後は、図４でも示しているように、二重ナイフゲート弁は閉鎖されている。

図１０では、ブレード１７０Ａ、Ｂが作動されて二重ナイフゲート弁１６０を実質的に閉鎖すると、ブレード１７０Ａの上方側１７１がブレード１７０Ｂの下方側１７２にごく接近する。ブレード１７０Ａの上方側１７１がブレード１７０Ｂの下方側１７２と物理的に接触することが可能であっても、可能でなくても、二重ナイフゲート弁は効果的に廃棄材料を切断し、廃棄材料の通路を実質的に制限する。図９と比較すると、図１０のブレード側１７５は互いに当接せず、それらが出会う点を通過して進んで、これら２つの協働するブレードが重なり合う、重なり区域を作り出す。

これらの図面はブレード１７０Ａと１７０Ｂとを互いの鏡面画像のように示しているが、これら２つの協働するブレード１７０Ａ、Ｂの寸法、構成、形状、角度１８２の度数、鈍角１８３の度数、傾斜角１８１の度数は、互いと異なる可能性があることを認識することが重要である。その目的は、廃棄材料を切断するのに適しているように、また廃棄材料の通路を制限するように、物理的に互いに接触することが可能であり、または可能でない可動式の協働ブレードを有することである。例えば、異なった寸法および形状のブレードエッジをそれぞれに有する、対合するブレードを図１０で示しているように互いに重なるようにすることによって、そのような目的を達成することが可能である。

二重ナイフゲート弁のここで企図している構成要素は、一般的な熱分解廃棄物処理プロセスにおける環境因子（温度、湿度、および化学物質性）に耐えるのに適切な材料から作成することができる。このような材料には、天然および合成ポリマー、種々の金属および金属合金、天然材料、織物繊維、ガラスおよびセラミック材料、ならびにそれらの適当な組み合わせの全てが含まれる。ブレードはステンレススチールから作成されることが最も好ましい。

このように、二重ナイフゲート弁の特定の実施形態および適用を以上に開示した。しかし、当業者には、既に述べたものとは別に、多数のさらなる修正形態が、本明細書の本発明の概念から逸脱せずに可能であることは明らかである。したがって、本発明の主題は、請求項の精神以外には制限されるものではない。さらに、本明細書および請求項のいずれをも解釈するにあたっては、全ての用語は、この文脈と整合する限り最も広い意味で解釈されるべきである。特に、「備える」および「備えている」という用語は、要素、構成要素、またはステップを非排他的な意味で指しているものとして、ここで指している要素、構成要素、またはステップを、ここで明らかには指していない他の要素、構成要素、またはステップとともに提示、または利用、または組み合わせできることを示しているものとして解釈されるべきである。本明細書が、Ａ、Ｂ、Ｃ、．．．Ｎからなる群より選択された少なくとも１つの何かを請求し、または指しているところでは、本文はこの一群からの要素を１つだけ指しているのであって、ＡプラスＮ、またはＢプラスＮ等を指しているのではないと解釈されるべきである。

Claims (22)

1. 廃棄材料を処理する装置であって、
   サーマルチャンバと、
   廃棄材料をサーマルチャンバに供給するようにサーマルチャンバに動作可能に結合された供給材料入口と、
   廃棄材料が入口のルーメンを通る通路を実質的に制限するように供給材料入口に結合された第１ナイフゲート弁と、を備え
   第１ナイフゲート弁が第１ブレードと第２ブレードとを含む、装置。
2. 第１ブレードが可動式ナイフブレードであり、第２ブレードに向かって移動し、第２ブレードと接触することが可能であって、装置の内部空間を通過する廃棄材料の一部分がこのような接触によって切断されるようになる、請求項１に記載の装置。
3. 第１ブレードに結合されたアクチュエータをさらに備え、アクチュエータが電力、油圧力、および空気圧力のうちの少なくとも１つによって駆動される、請求項２に記載の装置。
4. 第１ブレードと第２ブレードがそれぞれ長手軸、上方側、下方側、ブレード側、およびブレードエッジを有する、請求項２に記載の装置。
5. ブレードエッジが長手軸に対して７５度に角度付けされている、請求項４に記載の装置。
6. 廃棄材料が装置の内部空間を通過する通路を実質的に封鎖するように、第１ブレードのブレード側が、第２ブレードのブレード側の一部分と接触し、当接するように、第１ブレードが第２ブレードに向かって移動することが可能である、請求項４に記載の装置。
7. ルーメンの断面積を縮小するように、第１ブレードの下方側が第２ブレードの上方側の一部分と接触するように、第１ブレードが第２ブレードに向かって移動することが可能である、請求項４に記載の装置。
8. 第１ブレードの下方側が、第１ブレードのエッジ側に対して４５度に角度付けされている、請求項７に記載の装置。
9. 第１ナイフゲート弁が、第１ブレードと第２ブレードが供給材料出口の内部ルーメン内で移動可能に配設されるように、供給材料出口に結合されている、請求項２に記載の装置。
10. 熱分解廃棄物処理システムであって、
    廃棄材料を受け取り、廃棄材料を熱にさらし、熱分解室内のガスの存在を充分に限定して、廃棄材料が実質的に熱分解されるようにする熱分解室と、
    第１ブレードと第２ブレードを有し、廃棄材料の少なくとも一部分が、熱分解室に進入する前に第１弁を通過するように熱分解室の上流に配設される第１弁とを備える、熱分解廃棄物処理システム。
11. 第１ブレードが第２ブレードと対合する、請求項１０に記載の熱分解廃棄物処理システム。
12. 第１ブレードが第２ブレードとそれらの端部で対合する、請求項１１に記載の熱分解廃棄物処理システム。
13. 第１ブレードと第２ブレードが重なり合う表面で対合する、請求項１１に記載の熱分解廃棄物処理システム。
14. 第３と第４の対合するブレードを有する第２弁をさらに備え、第２弁が第１弁と熱分解室との間に動作可能に配設されている、請求項１２に記載の熱分解廃棄物処理システム。
15. 第１ブレードが勾配付前縁を有する、請求項１１に記載の熱分解廃棄物処理システム。
16. 勾配付前縁が４０度から８０度の間に角度付けされている、請求項１５に記載の熱分解廃棄物処理システム。
17. 第１ブレードと第２ブレードとが対合する勾配付エッジを有する、請求項１２に記載の熱分解廃棄物処理システム。
18. 第１ブレードが可動式であり、第２ブレードが固定式である、請求項１０に記載の熱分解廃棄物処理システム。
19. 第１ブレードと第２ブレードのそれぞれが反対方向に移動可能である、請求項１０に記載の熱分解廃棄物処理システム。
20. 第１ブレードがその運動の方向に対して直角の端部を有する、請求項１０に記載の熱分解廃棄物処理システム。
21. 第１ブレードがその運動の方向に対して直角ではない端部を有する、請求項１０に記載の熱分解廃棄物処理システム。
22. 第１ブレードがその運動の方向に対して少なくとも７０°に角度付けされた端部を有する、請求項２１に記載の熱分解廃棄物処理システム。

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