JP3236885B2 - 廃棄物処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、廃棄物、特に原子
力関連施設の運転及び解体に伴って発生する固体状の廃
棄物の処理装置に関する。更に詳しくは可燃性、難燃性
及び不燃性の廃棄物が雑多に混在したものを一括して溶
融することにより、処分に有利な溶融固化体とするため
の、若しくは上記廃棄物のうちの金属を再利用するため
の、又は容積を減じる即ち減容化して廃棄物の貯蔵余裕
を増すための処理装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の廃棄物処理装置として、
放射性廃棄物の焼却固化装置（特開昭６０−１８６８０
０）や、放射性廃棄物の溶融炉（特開昭５７−１８７６
９８）や、有害廃棄物の減容処理装置（特開平７−１２
８４９８）等が開示されている。上記放射性廃棄物の焼
却固化装置では、密封容器状の炉本体の底部が昇降可能
な底蓋によって開放可能に閉止され、炉本体の側壁の外
周部に誘導加熱コイルが設けられ、更に炉本体内部に誘
導加熱コイルに対向して金属製の筒状加熱体が設置され
る。底蓋上面に固着された支台上には底蓋による炉本体
底部の閉止時に筒状加熱体の下端部をほぼ閉止する底板
が取付けられ、底板上には筒状加熱体内に下方から挿入
可能な容器が載置される。また炉本体の上部には、排ガ
ス口と、容器内に放射性廃棄物及び共融物形成用の融剤
を供給するための供給口と、燃焼用の酸素含有ガスを供
給するための酸素供給管とがそれぞれ設けられる。この
ように構成された放射性廃棄物の焼却固化装置では、容
器を炉本体内に設置し、誘導コイルに通電すると、筒状
加熱体が誘導加熱により加熱される。この状態で放射性
廃棄物の焼却灰と融剤を供給口から供給すると、筒状加
熱体の熱輻射、熱伝達による加熱作用にて融解する。供
給口から可燃性廃棄物を供給し、酸素供給管から燃焼用
空気を供給すると、可燃性廃棄物は燃焼して焼却灰とな
り、融剤と共融して溶解する。容器内が共融物で満たさ
れると、共融物を冷却・固化し底蓋を降下して容器ごと
取出す。このように同一装置内で放射性廃棄物の焼却と
溶融固化処理を行えるので、飛散し易い粉粒状の焼却灰
の取扱作業が不要となり、能率的に放射性廃棄物を処理
できるようになっている。

【０００３】また、放射性廃棄物の溶融炉では、凹状の
湯溜を有する炉体の上部に中空筒状の案内筒が挿着さ
れ、この案内筒は放射性廃棄物が詰められたドラム缶を
挿通可能な内径を有する。案内筒の軸心は湯溜内に向
き、案内筒の長さはドラム缶を複数個縦列状に挿入可能
な長さを有する。案内筒の軸心の傾度は、案内筒内の最
下端のドラム缶が上方のドラム缶によって下方に押し進
められる程度に構成される。また炉体の上部にはプラズ
マトーチが湯溜内に向って挿入される。このプラズマト
ーチは導電性材料により形成された耐火材及び下部炉殻
を対向電極とし、湯溜内のドラム缶に向ってプラズマア
ークを照射する移行型ＤＣプラズマトーチである。耐火
材内の底部にはぐり石程度の大きさの鉄材等がダミー材
として敷き詰められ、下部炉殻の下部外周面には湯溜内
の溶融物の攪拌及びプラズマトーチによるプラズマアー
クの方向制御のための電磁コイルが設けられる。このよ
うに構成された放射性廃棄物の溶融炉では、プラズマト
ーチから放出されるプラズマアークによりダミー材が溶
融され、この状態で放射性廃棄物が詰められたドラム缶
を案内筒に縦列状に挿入すると、案内筒内の最下端のド
ラム缶がダミー材の溶融物に漬かる。この溶融物に漬か
ったドラム缶はその内容物である放射性廃棄物とともに
上記溶融物からの加熱及びプラズマアークによる加熱に
より溶融される。この結果、案内筒内のドラム缶は放射
性廃棄物とともに連続的に溶融されて減容化されるの
で、溶融能率を向上できるようになっている。

【０００４】更に、有害廃棄物の減容処理装置では、容
器が複数個のドラム缶を積み立てた状態で内蔵する空間
を有し、この容器の外周部に誘導コイルが配設される。
ドラム缶には有害廃棄物又は有害廃棄物の焼却灰が充填
される。また容器の上部にはプラズマトーチ、蓋及び排
ガス口が配設され、容器の下部には誘導コイルと、プラ
ズマトーチにより溶融した溶融物を排出する排出口が配
設される。上記プラズマトーチとしては、プラズマトー
チ内に陰極及び陽極を有する非移行型ＤＣプラズマトー
チ、容器内に対向電極を有し加熱対象物に電流を流す移
行型ＤＣプラズマトーチ、又は交流によりプラズマアー
クを発生させるＡＣプラズマトーチが用いられる。この
ように構成された有害廃棄物の減容処理装置では、容器
に複数のドラム缶を挿入した状態で、誘導コイルに通電
すると、ドラム缶が加熱し発熱体として作用し、ドラム
缶内の充填物が溶融し、プラズマトーチにより溶融温度
の高い非金属の溶融が支援される。この結果、短時間で
容易に有害廃棄物及びその焼却灰を溶融・固化処理で
き、減容化を図ることができるようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の放
射性廃棄物の焼却固化装置では、誘導加熱コイルで筒状
加熱体及び容器を誘導加熱し、これらの熱により放射性
廃棄物を溶融する間接加熱であるため、熱効率が低い問
題点があった。特に放射性廃棄物に金属の占める割合が
多い場合には、誘導加熱コイルと容器内の廃棄物との間
に筒状加熱体があるため廃棄物中の金属が直接誘導加熱
される割合が少なくなり、熱効率の低下を招き、多くの
処理時間を要する問題点があった。また上記従来の放射
性廃棄物の焼却固化装置では、酸素供給管から冷たい酸
素含有ガスを供給するため、更に熱的に不利であった。
また、上記従来の放射性廃棄物の溶融炉では、放射性廃
棄物に金属の占める割合が多い場合に、移行型ＤＣプラ
ズマトーチから放出されるプラズマアークの上記金属へ
の照射が部分的となり、プラズマトーチによる上記金属
の加熱が間接的なものとなる。また、溶融炉側面の電磁
コイルは溶融金属の撹拌とプラズマアークの方向制御の
ためのものであり、金属を誘導加熱により溶融するもの
ではない。これらの理由から従来の放射性廃棄物の溶融
炉では熱効率が低い問題点があった。

【０００６】また、上記従来の有害廃棄物の減容処理装
置では、放射性廃棄物に金属の占める割合が少ない場合
に、上記廃棄物への誘導コイルによる誘導加熱が作用し
難く、やはり熱効率が低い問題点があった。また、移行
型ＤＣプラズマトーチを用いた装置では、湯溜や容器内
の廃棄物とプラズマトーチとの距離を制御するため、プ
ラズマトーチ駆動機構とその制御手段とを必要とし、装
置が複雑になる問題点があり、またプラズマガスとして
不活性ガスを用いるため、可燃性廃棄物や難燃性廃棄物
の燃焼に対して不利になる問題点があった。更に、移行
型ＤＣ、非移行型ＤＣ及びＡＣプラズマトーチを用いた
装置では、電極の消耗が激しいため、電極を頻繁に交換
しなければならない問題点があった。

【０００７】本発明の目的は、廃棄物中における金属の
占める割合の多少に拘わらずに、短時間で効率良く廃棄
物を燃焼・溶融できる廃棄物処理装置を提供することに
ある。本発明の別の目的は、プラズマトーチの駆動機構
及び制御手段を必要とせず構造が比較的簡単であり、ま
たプラズマトーチの電極の交換を不要にできる廃棄物処
理装置を提供することにある。

【０００８】

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
図１に示すように、可燃物、難燃物及び不燃物のうちの
１種又は２種以上が混在した廃棄物１５を詰めたドラム
缶１３を収容可能な耐熱性を有する溶融炉１４と、溶融
炉１４にドラム缶１３を供給する廃棄物供給手段１６
と、溶融炉１４の周囲に設けられ溶融炉１４内のドラム
缶１３及び廃棄物１５のうち導電性を有するものを電磁
誘導により加熱して溶融する誘導加熱コイル１２と、溶
融炉１４内の廃棄物１５に対向して設けられ所定のガス
を電離して加熱しかつ溶融炉１４内の廃棄物１５に向っ
て放出することにより溶融炉１４内の廃棄物１５を焼却
・溶融する誘導熱プラズマトーチ１１と、溶融炉１４の
底部に形成され溶融炉１４内の溶融した廃棄物１５を排
出可能な排出口１４ａと、排出口１４ａを開閉するバル
ブ１７とを備えた廃棄物処理装置であって、廃棄物供給
手段１６が、溶融炉１４の上端に接続されドラム缶１３
が通過可能な通過孔２４ａが形成された筒状部２４と、
筒状部２４に上下方向にドラム缶１３の高さより大きな
間隔をあけて設けられ通過孔２４ａを開放可能に閉止す
る第１及び第２シャッタ３１，３２と、筒状部２４のう
ち第１及び第２シャッタ３１，３２間に位置する筒状部
２４外面に設けられ第２シャッタ３２上のドラム缶１３
を電磁石ブロック２６ｄ及びワイヤ２６ｃを介して溶融
炉１４に下ろす一対の吊下ろし装置２６とを備えたこと
を特徴とする。この請求項１に係る廃棄物処理装置で
は、バルブ１７を閉止した状態で廃棄物供給手段１６に
より溶融炉１４内に廃棄物１５を詰めたドラム缶１３を
供給する。この状態で誘導加熱コイルに通電すると、上
述したように溶融炉１４内のドラム缶１３及び廃棄物１
５のうちの金属が誘導加熱により溶融され、誘導熱プラ
ズマトーチ１１にて発生したプラズマガス１１ａにより
廃棄物１５のうちの可燃物、難燃物及び金属以外の不燃
物が焼却・溶融し、溶融炉１４には溶融した廃棄物１５
が貯留される。この廃棄物１５が所定量になると、バル
ブ１７を開閉することにより上記溶融した廃棄物１５を
金属溶融物とスラグ溶融物とに分けて排出口１４ａから
排出される。

【００１０】請求項２に係る発明は、請求項１に係る発
明であって、更に図１及び図４に示すように、誘導熱プ
ラズマトーチ１１が、蓋体１９の外周面に取付けられた
ベース板２７と、このベース板２７上に立設された小径
セラミック管２８と、この小径セラミック管２８に遊嵌
され小径セラミック管２８より大径の大径セラミック管
２９とを有し、小径セラミック管２８と大径セラミック
管２９との間に冷却水が通過可能な冷却水通路３９が形
成されたことを特徴とする。請求項３に係る発明は、図
１に示すように、溶融炉１４が、廃棄物１５を詰めたド
ラム缶１３を収容可能に形成され下方に向かうに従って
次第に径が細くなる円錐台状に形成されかつ上面にロア
開口部１８ａが形成された炉本体１８と、下面にロア開
口部１８ａと同一形状のアッパ開口部１９ａが形成され
上方に向かうに従って次第に径が細くなる円錐台状に形
成されかつ炉本体１８の上端に接続された蓋体１９とか
らなり、誘導熱プラズマトーチ１１が、蓋体１９の外周
面に取付けられたベース板２７と、このベース板２７上
に立設された小径セラミック管２８と、この小径セラミ
ック管２８に遊嵌され小径セラミック管２８より大径の
大径セラミック管２９とを有し、小径セラミック管２８
と大径セラミック管２９との間に冷却水が通過可能な冷
却水通路３９が形成されたことを特徴とする。請求項４
に係る発明は、図１及び図４に示すように、廃棄物供給
手段１６が、溶融炉１４の上端に接続されドラム缶１３
が通過可能な通過孔２４ａが形成された筒状部２４と、
筒状部２４に上下方向にドラム缶１３の高さより大きな
間隔をあけて設けられ通過孔２４ａを開放可能に閉止す
る第１及び第２シャッタ３１，３２と、筒状部２４のう
ち第１及び第２シャッタ３１，３２間に位置する筒状部
２４外面に設けられ第２シャッタ３２上のドラム缶１３
を電磁石ブロック２６ｄ及びワイヤ２６ｃを介して溶融
炉１４に下ろす一対の吊下ろし装置２６とを備え、溶融
炉１４が、廃棄物１５を詰めたドラム缶１３を収容可能
に形成され下方に向かうに従って次第に径が細くなる円
錐台状に形成されかつ上面にロア開口部１８ａが形成さ
れた炉本体１８と、下面にロア開口部１８ａと同一形状
のアッパ開口部１９ａが形成され上方に向かうに従って
次第に径が細くなる円錐台状に形成されかつ炉本体１８
の上端に接続された蓋体１９とからなり、誘導熱プラズ
マトーチ１１が、蓋体１９の外周面に取付けられたベー
ス板２７と、このベース板２７上に立設された小径セラ
ミック管２８と、この小径セラミック管２８に遊嵌され
小径セラミック管２８より大径の大径セラミック管２９
とを有し、小径セラミック管２８と大径セラミック管２
９との間に冷却水が通過可能な冷却水通路３９が形成さ
れたことを特徴とする。請求項５に係る発明は、請求項
１ないし４いずれか記載の廃棄物処理装置と排ガス処理
装置とからなり、この排ガス処理装置が、廃棄物処理装
置から排出される未燃焼のカーボン、一酸化炭素及び水
素を燃焼させる二次燃焼器と、二次燃焼器から出る排ガ
スを水スプレーにより冷却する冷却塔と、廃棄物処理装
置から排出される粉塵、ダスト状のダイオキシン及び放
射し物質を除去又は取除くフィルタと、廃棄物処理装置
から排出される塩化水素及び硫黄酸化物を中和するアル
カリスクラバと、溶融炉内でのプラズマ燃焼による窒素
酸化物を取除く脱硝塔とを備えた廃棄物処理設備であ
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を図面に
基づいて詳しく説明する。図１〜図６に示すように、本
発明の廃棄物１５を溶融するための廃棄物処理装置１０
では加熱源として誘導熱プラズマトーチ１１及び誘導加
熱コイル１２が併用される。廃棄物１５は可燃物、難燃
物及び不燃物のうちの１種又は２種以上が混在した廃棄
物である。また上記廃棄物１５はこの実施の形態では原
子力関連施設の運転及び解体に伴って発生した固体状の
廃棄物であり、ドラム缶１３に詰められる。廃棄物処理
装置１０は上記廃棄物１５を収容可能な溶融炉１４と、
溶融炉１４に廃棄物１５を供給する廃棄物供給手段１６
と、溶融炉１４の周囲に設けられた上記誘導加熱コイル
１２と、溶融炉１４内の廃棄物１５に対向して設けられ
た上記誘導熱プラズマトーチ１１と、溶融炉１４の底部
に形成された排出口１４ａと、排出口１４ａを開閉する
バルブ１７とを備える（図１〜図３）。

【００１２】溶融炉１４は上記廃棄物１５を詰めたドラ
ム缶１３を収容可能に形成され下方に向かうに従って次
第に径が細くなる円錐台状に形成されかつ上面にロア開
口部１８ａが形成された炉本体１８と、下面に上記ロア
開口部１８ａと同一形状のアッパ開口部１９ａが形成さ
れ上方に向かうに従って次第に径が細くなる円錐台状に
形成されかつ下端が上記炉本体１８の上端に接続された
蓋体１９とを有する（図１〜図３）。炉本体１８の上面
外周縁にはロアフランジ１８ｂが設けられ、蓋体１９の
下面外周縁にはアッパフランジ１９ｂが設けられ、これ
らのフランジ１８ｂ，１９ｂを図示しないボルトなどに
より締付けることにより炉本体１８の上面に蓋体１９が
固定される。炉本体１８及び蓋体１９は耐熱性を有する
マグネシア系若しくはアルミナ系の耐火物等により形成
され、炉本体１８及び蓋体１９の外面はロア断熱壁２１
及びアッパ断熱壁２２によりそれぞれ被覆される。蓋体
１９の外周面にはガス排出管２３の一端が接続され、ガ
ス排出管２３の他端には排ガス浄化装置（図示せず）を
介してブロワ（図示せず）に接続される。排ガス処理装
置は図示しないが未燃焼のカーボンや一酸化炭素、水素
等を燃焼させる二次燃焼器と、二次燃焼器から出る排ガ
スを水スプレーにより冷却する冷却塔と、粉塵及びダス
ト状のダイオキシンを除去するセラミックフィルタ又は
バグフィルタと、放射性物質を殆ど取除くＨＥＰＡフィ
ルタと、塩化ビニールやゴムの燃焼による塩化水素や硫
黄酸化物を中和するアルカリスクラバと、溶融炉１４内
でのプラズマ燃焼による窒素酸化物を取除く脱硝塔とを
有する。また蓋体１９の上面にはドラム缶１３を遊挿可
能な挿入孔１９ｃが形成される。

【００１３】廃棄物供給手段１６は下端が蓋体１９の上
端に接続され内部にドラム缶１３が通過可能な通過孔２
４ａが形成されかつ鉛直方向に延びる筒状部２４と、筒
状部２４に上下方向に所定の間隔をあけて設けられ通過
孔２４ａを開放可能に閉止する第１及び第２シャッタ３
１，３２と、筒状部２４のうち第１及び第２シャッタ３
１，３２間に位置する筒状部２４外面に設けられた一対
の吊下ろし装置２６とを備える（図１〜図３）。筒状部
２４の上端にはドラム缶１３を筒状部２４内に挿入し易
くするために漏斗状の廃棄物供給口２４ｂが形成され
る。第１シャッタ３１は筒状部２４の上部を横断するよ
うに水平方向に延びて設けられた第１レール部４１に摺
動可能に挿入され、図示しない駆動手段により駆動され
て通過孔２４ａを開放可能に閉止する。第２シャッタ３
２は筒状部２４の下部を横断するように水平方向に延び
て設けられた第２レール部４２に摺動可能に挿入され、
図示しない駆動手段により駆動されて通過孔２４ａを開
放可能に閉止する。

【００１４】第１シャッタ３１と第２シャッタ３２との
間隔はドラム缶１３の高さより僅かに大きく形成され
る、即ち閉止した第２シャッタ３２上に１個のドラム缶
１３を置いた状態で第１シャッタ３１を閉止可能な間隔
に形成される。また第１及び第２シャッタ３１，３２は
これらのいずれかのシャッタ３１，３２を閉止した状態
ではシャッタ３１，３２から溶融炉１４内のガスが漏れ
ないように気密が保たれた構造になっている。また吊下
ろし装置２６は筒状部２４外面に取付けられたケース２
６ａと、ケース２６ａに収容された電動ウインチ２６ｂ
と、このウインチ２６ｂに繰出し可能に巻取られたワイ
ヤ２６ｃと、ワイヤ２６ｃの先端に取付けられた電磁石
ブロック２６ｄとを有する。ワイヤ２６ｃは筒状部２４
に形成された通孔２４ｃを通って筒状部２４内に挿通さ
れる。電磁石ブロック２４ｄはブロック２４ｄ内の図示
しないコイルに通電すると磁力が発生して第２シャッタ
３２上のドラム缶１３の外周面に吸着し、非通電時に消
磁してドラム缶１３から離れるように構成される。

【００１５】誘導加熱コイル１２は炉本体１８の外周壁
を被覆するロア断熱壁２１内に炉本体１８の外周面を囲
むように埋設され（図１〜図３）、図示しないが高周波
電源に電気的に接続される。また誘導熱プラズマトーチ
１１は蓋体１９の外周面に炉本体１８内に向って取付け
られ、蓋体１９の軸心に対して等間隔に複数個取付けら
れることが好ましい。プラズマトーチ１１は図４に詳し
く示すように、蓋体１９の外周面に取付けられたベース
板２７と、このベース板２７上に立設された小径セラミ
ック管２８と、この小径セラミック管２８に遊嵌され小
径セラミック管２８より大径の大径セラミック管２９
と、大径セラミック管２９に嵌入して下端をベース板２
７に取付けることにより大径セラミック管２９の中央部
を保持する中央保持具３３と、大径セラミック管２９の
上部に嵌入され下端が中央保持具３３の上面に取付けら
れた上部保持具３４と、下端が小径セラミック管２８の
上端に臨むように上部保持具３４に挿通されアルゴンガ
ス、ヘリウムガス、窒素ガス等の不活性ガスに酸素を混
合したガスを小径セラミック管２８内に導入するガス導
入管３６ａ，３６ｂとを有する。蓋体１９及びベース板
２７には同一孔心を有するテーパ状の放出孔１９ｄ及び
連通孔２７ａがそれぞれ形成される。

【００１６】大径セラミック管２９の下部にはトーチ用
誘導コイル３７が巻回され、このコイル３７は高周波電
源３８に電気的に接続される。またベース板２７には小
径セラミック管２８と大径セラミック管２９との間に形
成された冷却水通路３９の下端に連通する供給通路２７
ｂが形成され、上部保持具３４には冷却水通路３９の上
端に連通する排出通路３４ａが形成される。供給通路２
７ｂにはポンプ（図示せず）により冷却水タンク（図示
せず）の冷却水が供給され、冷却水通路３９及び排出通
路３４ａを通った冷却水は冷却器（図示せず）を介して
冷却水タンクに戻るように構成される。この冷却水は小
径セラミック管２８又は大径セラミック管２９が割れた
場合の水漏を防ぐために、大気圧よりも低い圧力で循環
する。ガス導入管３６ａ，３６ｂの基端は上記不活性ガ
スに酸素を混合したガスを貯留するタンク（図示せず）
に接続される。図４の符号３５はプラズマトーチ１１を
覆う電磁シールド部材である。

【００１７】排出口１４ａは溶融炉１４内の溶融した廃
棄物１５を排出するために設けられ、バルブ１７は溶融
炉１４の下面に取付けられる。バルブ１７はスライドバ
ルブである。バルブ１７は図５及び図６に詳しく示すよ
うに、溶融炉１４の下面に取付けられ排出口１４ａに連
通するベース孔４３ａを有するたベース板４３と、排出
口１４ａ及びベース孔４３ａに挿入されノズル孔４４ａ
を有するインサートノズル４４と、ベース板４３の下面
に取付られたボトムプレート４６及びシールプレート４
７と、ボトムプレート４６及びシールプレート４７間に
摺動可能に挿入されたスライドプレート４８と、ベース
板４３に取付けられスライドプレート４８を駆動する油
圧シリンダ４９とを有する。ボトムプレート４６及びシ
ールプレート４７にはノズル孔４４ａに連通する孔４６
ａ，４７ａがそれぞれ形成される。スライドプレート４
８には上記孔４６ａ，４７ａに連通可能な連通孔４８ａ
と、連通孔４８ａ近傍にノズル孔４４ａに向って空気又
はアルゴンガスを吹込み可能な多数の小孔（図示せず）
とが形成される。これらの小孔はスライドプレート４８
内に形成された吹込み通路４８ｂを介して図示しない空
気タンク又はアルゴンガスタンクに接続される。またス
ライドプレート４８は連結具５０を介して油圧シリンダ
４９のピストン４９ａに接続される。油圧シリンダ４９
のピストン４９ａを突出させると排出口１４ａがスライ
ドプレート４８により閉止されかつ上記小孔が排出口１
４ａに臨み、ピストン４９ａを引込むと排出口１４ａが
スライドプレート４８の連通孔４８ａに連通して開放さ
れるように構成される。図５及び図６の符号５１はシュ
ート孔５１ａを有するシュートノズルである。

【００１８】なお、この実施の形態では廃棄物として原
子力関連施設の運転及び解体に伴って発生した固体状の
廃棄物を挙げたが、これに限定されるものではない。ま
た、この実施の形態では廃棄物をドラム缶に詰めた状態
で溶融炉に収容したが、廃棄物がばらの状態でも或いは
圧縮された状態のままでもよい。廃棄物がばらの状態で
はバケット等に装填して溶融炉内に装荷し、廃棄物が圧
縮された状態では把持して溶融炉内に装荷する。また、
この実施の形態では誘導熱プラズマトーチに供給される
ガスとして不活性ガスに酸素を混合したガスを挙げた
が、これは一例であって空気でもよい。また、この実施
の形態では連通孔をボトムプレート、スライドプレート
及びシールプレートの３枚で閉止するバルブを挙げた
が、ボトムプレート及びシールプレートの２枚で閉止す
るバルブでもよい。更に、この実施の形態ではバルブを
油圧シリンダにより駆動したが、エアシリンダ又はその
他のアクチュエータにより駆動してもよい。

【００１９】このように構成された廃棄物処理装置の動
作を説明する。先ずバルブ１７を閉止した状態で（図
５）排出口１４に砂５２を充填し、スライドプレート４
８の吹込み通路４８ｂを介して小孔（図示せず）から空
気又はアルゴンガスを溶融炉１４内に連続的に吹込む。
次いで第２シャッタ３２を閉止した状態で第１シャッタ
３１を開放して廃棄物１５が詰められたドラム缶１３を
第２シャッタ３２上に置き、第１シャッタ３１を閉止す
る。この状態で吊下ろし装置２６の電磁石ブロック２６
ｄのコイル（図示せず）に通電して電動ウインチ２６ｂ
によりワイヤ２６ｃを僅かに繰出すと、電磁石ブロック
２６ｄがドラム缶１３の外周面に吸着する。次に第２シ
ャッタ３２を開放し、電動ウインチ２６ｂによりワイヤ
２６ｃを徐々に繰出してドラム缶１３を溶融炉１４の底
部上面に下ろす（図２）。この後に電磁石ブロック２６
ｄのコイルへの通電を停止すると電磁石ブロック２６ｄ
がドラム缶１３から離れるので、ワイヤ２６ｃを電動ウ
インチ２６ｂにより巻取って、第２シャッタ３２を閉止
する。

【００２０】この状態で誘導加熱コイル１２に高周波電
圧を印加すると、溶融炉１４内のドラム缶１３及び廃棄
物１５のうちの金属に電磁誘導により誘導電流が流れ、
このとき発生するジュール熱によりドラム缶１３及び廃
棄物１５中の金属が加熱され溶融される。一方、誘導熱
プラズマトーチ１２の供給通路２７ｂ、冷却水通路３９
及び排出通路３４ａに冷却水を流し、ガス導入管３６
ａ，３６ｂから小径セラミック管２８内にアルゴンガス
等の電離し易いガスに酸素を混合したガスを流した後、
誘導プラズマトーチ１１に高周波電圧を印加する装置
（図示せず）で上記電離し易いガスを電離させてトーチ
用誘導コイル３７で誘導加熱すると、約１００００℃の
高温のプラズマガス１１ａが発生し、連通孔２７ａを介
して放出孔１９ｄから溶融炉１４内に放出される。この
プラズマガス１１ａは溶融炉１４に放出されると約３０
００℃になるが、この高温のプラズマガス１１ａの熱に
より上記廃棄物１５のうちの可燃物及び難燃物が燃焼・
溶融する。これらの燃焼時に発生するガスはガス排出管
２３を通って排ガス処理装置（図示せず）に導かれて浄
化された後、ブロワ（図示せず）により排気される。し
かし、上記プラズマガス１１ａとともに溶融炉１４内に
酸素が放出されるので、上記可燃物及び難燃物の燃焼は
促進される。この結果、排ガス処理装置の二次燃焼器
（図示せず）を小型化できるので、排ガス処理装置の製
造コストを低減できる。

【００２１】溶融炉１４内で廃棄物１５を溶融している
間に、第１シャッタ３１を開放して第２シャッタ３２上
に別のドラム缶１３を置き、第１シャッタ３１を閉じた
後（図３）、上記と同様に吊下ろし装置２６によりドラ
ム缶１３を溶融炉１４内に下ろす。また図３では溶融炉
１４内の廃棄物１５は３層になっているが、これは溶融
処理中の廃棄物１５の中間状態を示す。最上層１５ａは
溶融炉１４に追加投入された金属、可燃物、難燃物及び
不燃物等の混合した廃棄物であり、中間層１５ｂは溶融
したコンクリートや断熱材等の酸化物が溶融した溶融ガ
ラス状の物質であり、最下層１５ｃは溶融した金属であ
る。また溶融炉１４の排出口１４ａには砂５２が詰めら
れ、かつバルブ１７のスライドプレート４８の小孔から
空気又はアルゴンガスが砂５２の間を通って溶融炉１４
内に吹込まれているので、排出口１４ａが閉塞されたり
或いはバルブ１７が動作不能になることはない。また小
孔から空気を吹込めば、溶融炉１４内の廃棄物１５中の
可燃物等の燃焼が促進される。更に溶融炉１４内の溶融
した廃棄物１５が所定量に達すると、バルブ１７を油圧
シリンダ４９により摺動し、スライドプレート４８の連
通孔４８ａが排出口１４ａに連通する（図６）。このと
き先ず砂５２がシュートノズル５１のシュート孔５１ａ
から排出され、続いて溶融した廃棄物１５が排出され、
バルブ１７の開閉により中間層１５ｂと最下層１５ｃと
に分け、図示しない容器に収容されて減容固化する。

【００２２】なお、廃棄物中に金属が多い場合には、金
属に対する加熱効率が高い誘導加熱コイルによる誘導加
熱にて廃棄物を溶融し、プラズマトーチにてこれを支援
し、逆に廃棄物中に金属が少ない場合には、プラズマト
ーチで発生したプラズマガスにて廃棄物を燃焼・溶融
し、誘導加熱コイルにてこれを支援するように誘導加熱
コイル及びプラズマトーチを運転する。また廃棄物中の
金属と非金属との割合が略同量である場合には、誘導加
熱コイル及びプラズマトーチを同時運転して廃棄物を溶
融する。

【００２３】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、可
燃物、難燃物及び不燃物のうちの１種又は２種以上が混
在した廃棄物を焼却・溶融するための加熱源として、誘
導熱プラズマトーチ及び誘導加熱コイルを併用したの
で、誘導加熱コイルに通電すると、廃棄物のうちの金属
が加熱されて溶融され、誘導熱プラズマトーチにて発生
した高温のプラズマガスにより廃棄物のうちの可燃物及
び難燃物が焼却され、不燃物のうち金属以外が溶融され
る。この結果、廃棄物中における金属の占める割合の多
少に拘わらずに、短時間で効率良く廃棄物を燃焼・溶融
できる。またプラズマトーチの駆動機構及び制御手段を
必要とする従来の放射性廃棄物の溶融炉や有害廃棄物の
減容処理装置と比較して、本発明では上記プラズマトー
チの駆動機構及び制御手段を必要としないため、構造が
簡単であり、装置の運転操作や設備保守の簡便化を図る
ことができる。また電極の交換を頻繁に行わなければな
らない従来の放射性廃棄物の溶融炉や有害廃棄物の減容
処理装置と比較して、本発明では電極を有しないため、
煩わしい電極の交換作業を不要にできる。

【００２４】また廃棄物供給手段が溶融炉に廃棄物を詰
めたドラム缶を供給し、溶融炉周囲の誘導加熱コイルが
溶融炉内のドラム缶及び廃棄物のうち導電性を有するも
のを電磁誘導により加熱して溶融し、溶融炉内の廃棄物
に対向する誘導熱プラズマトーチが所定のガスを電離し
て加熱しかつ溶融炉内の廃棄物に向って放出することに
より溶融炉内の廃棄物を焼却・溶融し、溶融炉の底部に
形成された排出口をバルブが開閉し、更に廃棄物供給手
段が溶融炉の上端に接続された筒状部の通過孔を開放可
能に閉止する第１及び第２シャッタと、第２シャッタ上
のドラム缶を電磁石ブロック及びワイヤを介して溶融炉
に下ろす一対の吊下ろし装置とを備えたので、バルブを
閉止した状態で廃棄物供給手段により溶融炉内に廃棄物
を供給し、誘導加熱コイルによりドラム缶及び廃棄物の
うちの金属を溶融し、誘導熱プラズマトーチにより廃棄
物のうちの可燃物、難燃物及び金属以外の不燃物を焼却
・溶融し、更に溶融した廃棄物が所定量になったときに
バルブを開いて上記溶融した廃棄物を排出口から排出す
る。この結果、廃棄物の処理能力が向上することを除い
て、上記と同様の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明一実施形態の廃棄物処理装置の縦断面
図。

【図２】廃棄物供給手段の第１シャッタを閉じかつ第２
シャッタを開いて、廃棄物を収容したドラム缶を溶融炉
内に下ろした状態を示す図１に対応する断面図。

【図３】第２シャッタを閉じかつ第１シャッタを開い
て、ドラム缶を第２シャッタ上に下ろした状態を示す図
１に対応する断面図。

【図４】図１のＡ部拡大断面図。

【図５】図１のＢ部拡大断面図。

【図６】バルブのスライドプレートをスライドして溶融
炉の排出口が開放された状態を示す図５に対応する断面
図。

【符号の説明】

１０ 廃棄物処理装置 １１ 誘導熱プラズマトーチ １１ａ プラズマガス １２ 誘導加熱コイル１３ ドラム缶 １４ 溶融炉 １４ａ 排出口 １５ 廃棄物 １６ 廃棄物供給手段 １７ バルブ１８ 炉本体 １８ａ アッパ開口部 １９ 蓋体 １９ａ ロア開口部 ２４ 筒状部 ２４ａ 通過孔 ２６ 吊下ろし装置２６ ２６ｂ 電磁石ブロック ２６ｃ ワイヤ ２７ ベース板 ２８ 小径セラミック管 ２９ 大径セラミック管 ３１ 第１シャッタ ３２ 第２シャッタ ３９ 冷却水通路

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G21F 9/30 G21F 9/32

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 可燃物、難燃物及び不燃物のうちの１種
   又は２種以上が混在した廃棄物(15)を詰めたドラム缶(1
   3)を収容可能な耐熱性を有する溶融炉(14)と、 前記溶融炉(14)に前記ドラム缶(13)を供給する廃棄物供
   給手段(16)と、 前記溶融炉(14)の周囲に設けられ前記溶融炉(14)内のド
   ラム缶(13)及び廃棄物(15)のうち導電性を有するものを
   電磁誘導により加熱して溶融する誘導加熱コイル(12)
   と、 前記溶融炉(14)内の廃棄物(15)に対向して設けられ所定
   のガスを電離して加熱しかつ前記溶融炉(14)内の廃棄物
   (15)に向って放出することにより前記溶融炉(14)内の廃
   棄物(15)を焼却・溶融する誘導熱プラズマトーチ(11)
   と、 前記溶融炉(14)の底部に形成され前記溶融炉(14)内の溶
   融した廃棄物(15)を排出可能な排出口(14a)と、 前記排出口(14a)を開閉するバルブ(17)とを備えた廃棄
   物処理装置であって、 前記廃棄物供給手段(16)が、 前記溶融炉(14)の上端に接続され前記ドラム缶(13)が通
   過可能な通過孔(24a)が形成された筒状部(24)と、 前記筒状部(24)に上下方向に前記ドラム缶(13)の高さよ
   り大きな間隔をあけて設けられ前記通過孔(24a)を開放
   可能に閉止する第１及び第２シャッタ(31,32)と、 前記筒状部(24)のうち前記第１及び第２シャッタ(31,3
   2)間に位置する前記筒状部(24)外面に設けられ前記第２
   シャッタ(32)上の前記ドラム缶(13)を電磁石ブロック(2
   6d)及びワイヤ(26c)を介して溶融炉(14)に下ろす一対の
   吊下ろし装置(26)と を備えたことを特徴とする廃棄物処
   理装置。
2. 【請求項２】 誘導熱プラズマトーチ(11)が、蓋体(19)
   の外周面に取付けられたベース板(27)と、このベース板
   (27)上に立設された小径セラミック管(28)と、この小径
   セラミック管(28)に遊嵌され前記小径セラミック管(28)
   より大径の大径セラミック管(29)とを有し、 前記小径セラミック管(28)と前記大径セラミック管(29)
   との間に冷却水が通過可能な冷却水通路(39)が形成され
   た請求項１記載の廃棄物処理装置。
3. 【請求項３】 可燃物、難燃物及び不燃物のうちの１種
   又は２種以上が混在した廃棄物(15)を詰めたドラム缶(1
   3)を収容可能な耐熱性を有する溶融炉(14)と、 前記溶融炉(14)に前記ドラム缶(13)を供給する廃棄物供
   給手段(16)と、 前記溶融炉(14)の周囲に設けられ前記溶融炉(14)内のド
   ラム缶(13)及び廃棄物(15)のうち導電性を有するものを
   電磁誘導により加熱して溶融する誘導加熱コイル(12)
   と、 前記溶融炉(14)内の廃棄物(15)に対向して設けられ所定
   のガスを電離して加熱しかつ前記溶融炉(14)内の廃棄物
   (15)に向って放出することにより前記溶融炉(14)内の廃
   棄物(15)を焼却・溶融する誘導熱プラズマトーチ(11)
   と、 前記溶融炉(14)の底部に形成され前記溶融炉(14)内の溶
   融した廃棄物(15)を排出可能な排出口(14a)と、 前記排出口(14a)を開閉するバルブ(17)とを備えた廃棄
   物処理装置であって、 前記溶融炉(14)が、 前記廃棄物(15)を詰めたドラム缶(13)を収容可能に形成
   され下方に向かうに従って次第に径が細くなる円錐台状
   に形成されかつ上面にロア開口部(18a)が形成された炉
   本体(18)と、 下面に前記ロア開口部(18a)と同一形状のアッパ開口部
   (19a)が形成され上方に向かうに従って次第に径が細く
   なる円錐台状に形成されかつ前記炉本体(18)の上端に接
   続された蓋体(19)とからなり、 前記誘導熱プラズマトーチ(11)が、前記蓋体(19)の外周
   面に取付けられたベース板(27)と、このベース板(27)上
   に立設された小径セラミック管(28)と、この小径セラミ
   ック管(28)に遊嵌され前記小径セラミック管(28)より大
   径の大径セラミック管(29)とを有し、 前記小径セラミック管(28)と前記大径セラミック管(29)
   との間に冷却水が通過可能な冷却水通路(39)が形成され
   た ことを特徴とする廃棄物処理装置。
4. 【請求項４】 可燃物、難燃物及び不燃物のうちの１種
   又は２種以上が混在した廃棄物(15)を詰めたドラム缶(1
   3)を収容可能な耐熱性を有する溶融炉(14)と、 前記溶融炉(14)に前記ドラム缶(13)を供給する廃棄物供
   給手段(16)と、 前記溶融炉(14)の周囲に設けられ前記溶融炉(14)内のド
   ラム缶(13)及び廃棄物(15)のうち導電性を有するものを
   電磁誘導により加熱して溶融する誘導加熱コイル(12)
   と、 前記溶融炉(14)内の廃棄物(15)に対向して設けられ所定
   のガスを電離して加熱しかつ前記溶融炉(14)内の廃棄物
   (15)に向って放出することにより前記溶融炉(14)内の廃
   棄物(15)を焼却・溶融する誘導熱プラズマトーチ(11)
   と、 前記溶融炉(14)の底部に形成され前記溶融炉(14)内の溶
   融した廃棄物(15)を排出可能な排出口(14a)と、 前記排出口(14a)を開閉するバルブ(17)とを備えた廃棄
   物処理装置であって、 前記廃棄物供給手段(16)が、前記溶融炉(14)の上端に接
   続され前記ドラム缶(13)が通過可能な通過孔(24a)が形
   成された筒状部(24)と、前記筒状部(24)に上下方向に前
   記ドラム缶(13)の高さより大きな間隔をあけて設けられ
   前記通過孔(24a)を開放可能に閉止する第１及び第２シ
   ャッタ(31,32)と、前記筒状部(24)のうち前記第１及び
   第２シャッタ(31,32)間に位置する前記筒状部(24)外面
   に設けられ前記第２シャッタ(32)上のドラム缶(13)を電
   磁石ブロック(26d)及びワイヤ(26c)を介して前記溶融炉
   (14)に下ろす一対の吊下ろし装置(26)とを備え、 前記溶融炉(14)が、前記廃棄物(15)を詰めたドラム缶(1
   3)を収容可能に形成され下方に向かうに従って次第に径
   が細くなる円錐台状に形成されかつ上面にロア開口部(1
   8a)が形成された炉本体(18)と、下面に前記ロア開口部
   (18a)と同一形状のアッパ開口部(19a)が形成され上方に
   向かうに従って次第に径が細くなる円錐台状に形成され
   かつ前記炉本体(18)の上端に接続された蓋体(19)とから
   なり、 前記誘導熱プラズマトーチ(11)が、前記蓋体(19)の外周
   面に取付けられたベース板(27)と、このベース板(27)上
   に立設された小径セラミック管(28)と、この小径セラミ
   ック管(28)に遊嵌され前記小径セラミック管(28)より大
   径の大径セラミック管(29)とを有し、 前記小径セラミック管(28)と前記大径セラミック管(29)
   との間に冷却水が通過可能な冷却水通路(39)が形成され
   たことを特徴とする廃棄物処理装置。
5. 【請求項５】 請求項１ないし４いずれか記載の廃棄物
   処理装置と排ガス処理装置とからなり、 前記排ガス処理装置が、前記廃棄物処理装置から排出さ
   れる未燃焼のカーボン、一酸化炭素及び水素を燃焼させ
   る二次燃焼器と、前記二次燃焼器から出る排ガスを水ス
   プレーにより冷却する冷却塔と、前記廃棄物処理装置か
   ら排出される粉塵、ダスト状のダイオキシン及び放射し
   物質を除去又は取除くフィルタと、前記廃棄物処理装置
   から排出される塩化水素及び硫黄酸化物を中和するアル
   カリスクラバと、溶融炉内でのプラズマ燃焼による窒素
   酸化物を取除く脱硝塔とを備えた廃棄物処理設備。