JP4252800B2 - 酸化性流体のための流通／混合チャンバを有する廃棄物処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、廃棄物の処理、処置、廃棄等の廃棄物の転化のための装置に関する。より詳細には、本発明は、プラズマトーチ型廃棄物処理プラントの炉に提供される、ガスその他の反応物質等の酸化性流体を混合し、流通させ、また予熱するための改良された配置に関する。

都市廃棄物や医療廃棄物、毒性及び放射性の廃棄物等の廃棄物の処理を、プラズマトーチ型廃棄物処理プラントによって行うことはよく知られている。図１を参照すると、従来技術にかかる典型的なプラズマ型処理プラント（１）は、通常縦型シャフト形状を有する処理チャンバ（１０）を備えており、通常、固形廃棄物及び混合廃棄物（一般に、固形廃棄物と液状及び／又は半液状廃棄物）（２０）は、エアロック装置を有する廃棄物取込手段（３０）によって、チャンバの上端部に導入される。チャンバ（１０）の下端部に設けられた一又は複数のプラズマトーチ（４０）によって、チャンバ（１０）内の廃棄物柱状体（３５）を加熱し、この廃棄物をガスと液体材料（３８）（通常、溶融金属及び／又はスラグ）とに転化する。ガスは排出口（５０）から系外へと導かれ、液体材料（３８）はチャンバ（１０）の下端部においてリザーバ（６０）から定期的に又は連続的に回収される。例えば、空気、酸素、水蒸気等の酸化性ガスあるいは流体（７０）をチャンバ（１０）の下端部に提供して、有機廃棄物の処理の際生ずる炭化した残留物をＣＯやＨ₂等の有用ガスに転化する。固形廃棄物を処理するための同様の配置が米国特許第５１４３０００号公報（特許文献１）に記載されており、その内容を本明細書の一部を構成するものとしてここに援用する。
米国特許第５１４３０００号公報

通常、酸化性流体のチャンバへの提供に関連して少なくとも二点の問題が生じ、これによりこのような処理プラント即ち処理炉の円滑な稼動が妨げられる。廃棄物が処理されてチャンバの下方のより熱い部分に進むに従い、溶融あるいは半溶融物質の状態（金属、酸化物、塩等を含む）の無機廃棄物がチャンバの壁に堆積する。これにより、プラズマトーチの吹出口が閉塞されるのと同様、酸化性ガスあるいは酸化性流体のチャンバへの吹出口を完全にあるいは部分的に閉塞させる。一度このような事態が起ると、堆積した物質は人手によってしか除去できない。即ち、プラントを停止し、プラントが冷却した後、機械を用いる等の方法で閉塞部を除去する、あるいはチャンバ内の温度を上げ、堆積した物質（金属、酸化物、塩等）を溶かして酸化性ガス吹出口から飛ばし去る。前者の解決方法では、プラント停止時間が増え、経済的に打撃を被る。後者の解決方法は常に実施可能であるとは限らないと共にチャンバに提供されるパワーがより多く必要となり、プラントの熱効率及び経済効率が悪化する。

二点目の問題は、廃棄物中の炭化物を酸化性流体あるいは酸化性ガスを廃棄物に十分に且つ迅速に提供し、廃棄物中に含まれる炭化物の全てを有用なガスに効果的に且つ効率的に転化することに関するものである。多くの従来技術に係る処理プラントにおいては、酸化性ガスはチャンバの軸に向けられており、ある程度は廃棄物柱状体に入り込むが、均一な流通は得られない。米国特許第５１４３０００号公報（特許文献１）では、処理チャンバの下方部分の、チャンバ長手方向軸と壁の略中間から、蒸気を接線方向に導入する。この構成もまた、酸化性流体を流通させるのに非常に有効であるという訳ではない。これは、チャンバのこの部分は密度の高いアモルファスな廃棄物組成であるので、酸化性流体が廃棄物の全部分に効果的に達することができないからである。ＳＵ１７１５１０７号公報（特許文献２）は、下方部二重壁水冷金属るつぼと、耐火性材料で製作され且つ内径が該るつぼと等しい上方部分とを含む廃棄物処理プラントについて記載している。該るつぼでは、廃棄物を加熱するためにインダクタが用いられる。酸化性ガスは、金属製の外側環状空気管から供給され、周囲に亘って設けられた複数の空間部を通って上方部分とるつぼの間の地点に提供される。この配置に関する記載は誘導加熱を用いるプラントを特に意図したものとなっており、プラズマ型プラントには適さないであろう。なぜなら、プラズマ型プラントでは稼動時の温度が誘導加熱のプラントよりかなり高く、るつぼ部分は金属製管では溶けてしまうために耐火性材料が通常必要とされるからである。実際、この環状管構成は、チャンバに酸化性流体投入口を多く設けるので、処理チャンバ下方部分が金属ではなく耐火性材料で製作されている処理プラントには簡単に適用できるものではない。これは、このような耐火性材料に複数の孔を空けてしまうと、例えば炉壁の機械強度が大幅に弱くなるので、このような材料は複数の孔を空けるのには向かないためである。更に、周に沿って酸化性ガスを注入する位置を複数、個々に独立に設けても、廃棄物柱状体にガスを入り込ませるのに極めて有効という訳ではない。特に、前述の通り、個々の取込口はチャンバの稼動中に詰まりがちであり、るつぼに提供される水冷のために固体化や材料の堆積が起こり、取込口の詰まりを更に悪化させる。
ＳＵ１７１５１０７号公報

従って、前掲の特許公報のいずれも、廃棄物柱状体に酸化性ガスを十分に流通させるものではなく、とりわけ、処理チャンバの下方のより熱い部分が耐火性材料で製作されているプラントにおいては、流通が十分ではない。なお、これらの各特許公報を、本明細書の一部を構成するものとしてここに援用する。更に、これらの特許公報のいずれも、溶融あるいは半溶融無機廃棄物の堆積による酸化性ガス取込口入口部やプラズマトーチの閉塞を避ける方法を記載していないし、提案もしていない。

従って、本発明は、従来技術に係るプラントの限界を超える、廃棄物に酸化性ガスを効率よく迅速に導入できる、酸化性ガス取込システムを提供することを目的とする。

また、本発明は、比較的冷たい酸化性ガスあるいは酸化性流体と、プラズマトーチにより生成される熱いプラズマガスを混合して、ガス化領域において被予熱酸化性ガスあるいは酸化性流体と炭化物とが均一且つ迅速に反応できるようにさせ得る、前記システムを提供することを目的とする。

また、本発明は、固体廃棄物処理装置に組み込むことができる前記システムを提供することを目的とする。

また、本発明は、プラズマ−トーチ方処理装置において、酸化性ガス取込口及び／又はプラズマトーチの詰まりを実質的に避けるためのシステムを提供することを目的とする。

また、本発明は、処理チャンバの設計に組み入れるのに機械的にシンプルで経済的であるデバイスを提供することを目的とする。

また、本発明は、プラズマトーチ型混合廃棄物変換器の構成部分として組み込まれる前記システムを提供することを目的とする。

また、本発明は、少なくともある種の既存のプラズマ型廃棄物変換器に対して容易に改良可能な前記システムを提供することを目的とする。

本発明では、これら及びその他の目的を、処理チャンバの設計に酸化性流体流通チャネルあるいはチャンバを組み込むことにより達成する。該チャネルは、これと協同する酸化性流体導入口乃至取込口を少なくとも一箇所有し、適切な供給源から酸化性流体をその中に導入する。このチャネルは廃棄物柱状体から見て後退して設けられているので、酸化性流体は最初、廃棄物柱状体と離れている。これにより、酸化性流体を廃棄物柱状体の周囲に沿ってあるいは少なくとも周縁部に流通させ、ひいては酸化性流体を廃棄物柱状体に全ての方向から入り込ませることができる。このようなチャネルは、耐火性材料を用いるチャンバの構成部分として形成されてもよい。これと同様、プラズマトーチも、同じく耐火性材料に組み込まれている後退部の形状に設けられていてもよく、この場合、無機物質の付着による閉塞は抑制防止される。

プラズマ型処理プラントには、廃棄物柱状体の一部と処理チャンバの壁の一部との間に後退部あるいはチャネルを有するものがあるが、このような後退部は本発明の意味においては機能的ではない。言い換えると、このような後退部は、酸化性流体を、炭化物が生成ガスに変換される廃棄物柱状体の部分の周りに流通させることを目的としたものではなく、実際そのようにするための構成となっていない。実際、米国特許第４８３１９４４号公報（特許文献３）に例示されるように、従来技術に係るこのようなプラントのあるものにおいては、廃棄物に酸化性流体を提供するための設備は全く記載されていないし提案もされていない。況してや酸化性流体を廃棄物の周りに流通させることについては全く記載されていないし提案もされていない。即ち、このようなプラントは、本発明が焦点を当てている問題を解決することを目的としたものではないし、本発明と同様の解決法を提供するものでもない。日本特許第１０１１０９１７号公報（特許文献４）及び日本特許第１００８９６４５号公報（特許文献５）はそれぞれ、竪型融解炉を記載している。この竪型融解炉は張り出した中央部を有しており、該中央部には複数の燃焼ガス供給口が設けられて環状燃焼チャンバを形成している。これらの炉ではプラズマトーチは使用されていない。燃焼ガスは、この中央部に設けられた環状の燃焼空間に提供されて熱分解ゾーンで廃棄物を燃やし、これによりブリッジ形成を防止するあるいは低減させる。空気は、炉の下方端に設けられた複数の取込口入口部から炉に提供される。炉の下方端の断面は、張り出していない元の大きさとなっている。このようなシステムは、そのままではプラズマトーチ型処理プラントに適したものとはならない。例えば、処理チャンバの下方端部に提供される空気の冷却効果により、当該部における溶融無機物質は幾分冷却され、その結果無機物質の固化による流体取込口入口部の詰まりが生じるであろう。更に、生成ガスを燃やすために燃焼ガスが張り出し部に提供されるが、炭化物等の有機廃棄物を生成ガスに転化することのみを目的として酸化性流体を供給することは提案されていない。それどころか、これらの特許の目的はブリッジ形成を低減することであるので、これを達成するためには燃焼ガスが張り出し部に添加される必要があり、酸化性である空気は、張り出し部にではなく、上述の通り下方の取込口入口部を通って炉に提供される。従ってこのようなシステムは、そのままでは、燃焼チャンバの中で燃料を燃焼させずに酸化性ガスと炭化物を予熱するのに適したものとはならない。
米国特許第４８３１９４４号公報 日本特許第１０１１０９１７号公報 日本特許第１００８９６４５号公報

米国特許第５６５７７０６号公報（特許文献６）は、廃棄物処理装置に関するものであり、該装置は縦に３分割されている。廃棄物は、中央部分の気化チャンバを通って投入され、燃焼空気はソールプレート（図示されていない）と同じ高さの横方向開口部から供給される。しかしながら、廃棄物柱状体の周囲において酸化性流体を流通及び混合させるための流通／混合チャンバについては開示も示唆もないように見える。とりわけ、流通／混合チャンバが廃棄物柱状体と周縁において連続的な流体連通関係にある周縁空間部を有することについてや本発明のように形成される外周壁を有することについては、記載も暗示もされていない。
米国特許第５６５７７０６号公報

ＥＰ８５０８８５号公報（特許文献７）は溶融処理装置に関するものであり、該溶融処理装置はそのメインチャンバから横方向に延設された通路を含み、更に空気等のガスの取込口を含む。この通路は溶融物排出のために設けられており、廃棄物の周りに酸化性流体を行きわたらせせるためではない。また、ガス取込口は実質的に廃棄物下端の下流にある。酸化性流体のための流通／混合チャンバについては、記載も暗示もない。況や、流通／混合チャンバが、廃棄物柱状体と周縁において連続的な流体連通関係にある周縁空間部を有することについてあるいは本発明のように形成される外周壁を有することについては、記載や暗示は全くない。
ＥＰ８５０８８５号公報

ＥＰ８３７０４１号公報（特許文献８）は灰のプラズマ処理に関する。この処理においては、複数の傾動可能な電極がプラズマ型装置に設けられている。装置下方部分の壁は、上方部分の壁に対して横方向に隔てられた位置にあるが、空気や蒸気を供給するために使用されるランスは装置の上方部分に設けられているため、隔てられた位置にある下方部分の壁とは直接協同していない。更に、チャンバの稼動中には上方部分には廃棄物が充填されてチャンバを塞いでいるため、ランスを含むチャンバ上方部分とチャンバの幅広下方部分との間には流体連通がない。ランスから廃棄物柱状体の下方部分の周囲に酸化性流体を流通させるための混合／流通チャンバについては記載も暗示もなく、況や本発明の混合／流通チャンバについては全く記載も暗示もない。
ＥＰ８３７０４１号公報

ＥＰ６２５８６９号公報（特許文献９）は、廃棄物の処理に使用され得るプラズマアーク装置に関する。融解シェルが設けられており、その外側の融解フードより直径が小さいので、環状の間隙が形成されてプラズマアーク炉に空気が侵入できるようになっている。従って、この公報の図に示されているように、上方部分（フードを含む）の内面壁は、実際には装置の下方部分（融解シェル）に対して外方に位置する。この構造は、下の記載により明らかになるであろう本発明の配置と逆である。更に、チャンバへの酸化性流体の唯一の取込口は上方中央の入口であり、廃棄物柱状体の上方部分の中央に位置する。従って、このような構成では、チャンバの稼動中には廃棄物が充填されてチャンバを塞いでいるため、この取込口を含むチャンバ上方部分とチャンバ下方部分の間には流体連通関係はない。ランスから廃棄物柱状体の下方部分の周囲に酸化性流体を流通させるための混合／流通チャンバについては記載も暗示もなく、況や本発明の混合／流通チャンバについては全く記載も暗示もない。
ＥＰ６２５８６９号公報

これらの文献には、次の構成を有する流通／混合チャンバは開示も示唆もされていない。即ち、
周縁空間部と、
該空間部の外周壁と
を有し、
前記周縁空間部は、前記廃棄物柱状体が前記下方部分に収容されているとき前記廃棄物柱状体の下方部分とその周縁において実質的に連続的な流体連通関係にあると共に、少なくとも一個の前記酸化性流体取込口と流体連通関係にあり、
前記外周壁は、前記処理チャンバの前記下方部分の内面壁を処理チャンバの前記上方部分の内面壁に対して横方向外方に変位させて形成されており、
少なくとも一個の前記酸化性流体取込口は、前記少なくとも一個のプラズマトーチ手段から離れていると共に前記少なくとも一個のプラズマトーチ手段と協同して、前記装置の稼動中に前記少なくとも一個の酸化性流体取込口から前記流通／混合チャンバに流れ込む酸化性流体が、前記少なくとも一個の酸化性流体取込口と協同する少なくとも一個のプラズマトーチ手段により提供される高温ゾーンに向けられているように構成された流通／混合チャンバは、開示も示唆もされていない。

これらの文献は、本発明と同様の混合／流通チャンバを提供することを目的としたものではないだけでなく、これらの文献に記載されている処理チャンバの特徴は、構造や機能の点において本発明の混合／流通チャンバとは異なる。

一般に、プラズマトーチからのみ酸化剤を提供するプラズマ型処理プラントには、炭化物を処理するためにより多量の酸化性流体が必要な場合、プラズマトーチにより生成される温度が該流体の増加に応じて低くなるという限界もある。このため、無機物質の堆積が増え、前述の詰まりの問題が生じる。一方、プラズマトーチの温度を上げることが望まれる場合、プラズマトーチに提供される酸化性流体の量を減らさなければならず、その結果、廃棄物に含まれる炭化物から生成ガスへの完全な酸化が起こらない、あるいはプラズマトーチに提供される必要があるパワーを増やさなければならずプロセスの効率が低下する。従って、プラズマトーチとは独立に酸化性流体取込口を設けると、プラズマジェットの温度と酸化性流体の体積流量の両方を必要に応じて同時に増加させることができるため、処理プラントの使用方法における自由度が増える。しかしながら、プラズマトーチとは独立させた酸化性流体取込口を採用したプラズマトーチ型の炉に、問題点が必ずしもない訳ではない。このような炉は、相対的に冷たい酸化性ガスあるいは酸化性流体を提供する酸化性流体取込口を、無機溶融生成物から、とりわけ無機溶融生成物の排出口から十分離して設けるように設計する必要がある。さもなければ、相対的に冷たい酸化性流体が溶融物に作用し溶融物を冷却する（更に固化する）ことにより排出口の詰まりが発生するであろう。

本発明は、廃棄物を柱状に廃棄物柱状体として収容するように構成された廃棄物処理チャンバと、チャンバの長手方向上方部分に設けられた少なくとも一個のガス排出手段と、少なくとも一個のプラズマトーチ手段とを含む廃棄物処理装置であって、該プラズマトーチ手段は、少なくとも前記下方部分に収容されている有機廃棄物が燃料ガスに転換されることができるのに十分な熱を該下方部分に提供するための、前記廃棄物処理チャンバの下方部分内に延設された出力端を有し、前記処理チャンバは底部端を有し、該装置は、少なくとも一個の酸化性流体流通／混合チャンバと、これと協同して適切な供給源から前記流通／混合チャンバに酸化性流体を提供する少なくとも一個の酸化性流体取込口とを含むことを特徴とし、前記酸化性混合チャンバは、周縁空間部と、該空間部の外周壁とを有し、前記周縁空間部は、前記廃棄物柱状体が前記下方部分に収容されているとき前記廃棄物柱状体の下方部分とその周縁において実質的に連続的な流体連通関係にあると共に、少なくとも一個の前記酸化性流体取込口と流体連通関係にあり、前記外周壁は、前記処理チャンバの前記下方部分の内面壁を処理チャンバの前記上方部分の内面壁に対して横方向外方に変位させて形成されており、少なくとも一個の前記酸化性流体取込口は、前記少なくとも一個のプラズマトーチ手段から離れていると共に前記少なくとも一個のプラズマトーチ手段と協同して、前記装置の稼動中に前記少なくとも一個の酸化性流体取込口から前記流通／混合チャンバに流れ込む酸化性流体が、前記少なくとも一個の酸化性流体取込口と協同する少なくとも一個のプラズマトーチ手段により提供される高温ゾーンに向けられている、廃棄物処理装置に関する。

従って、通常、前記処理チャンバの前記下方部分の内面壁の少なくとも一部は、処理チャンバの前記上方部分の内面壁に対して横方向外方に隔てられて、前記横方向外側に隔てられた内面壁と、廃棄物柱状体の内の前記上方部分の下流の前記処理チャンバ内に収容されている部分の周縁部との間に、前記少なくとも一個の流通／混合チャンバを提供し、前記少なくとも一個の流通／混合チャンバは、前記下方部分に収容された廃棄物柱状体の前記縁部と前記少なくとも一個の酸化性流体取込口の間に流体連通関係を提供するように構成されている。

横方向に隔てられた内面壁と前記処理チャンバの前記下方部分の内面部分は、通常、適切な耐火性材料で製作される。

横方向に隔てられた内面壁は、前記上方部分の前記内面壁から、前記内面壁の周囲に亘って略一定である第一の距離だけ横方向に隔てられていてもよい。別の形態では、前記横方向に隔てられた内面壁は前記上方部分の前記内面壁から第一の距離だけ横方向に隔てられるが、前記少なくとも一個の酸化性流体取込口が設けられている位置における第一の距離は、前記内面壁に沿って取った前記第一の距離の平均よりも相対的に大きい。前記少なくとも一個の酸化性流体取込口から約１８０°の位置の前記第一の距離は、前記内面壁に沿って取った前記距離の平均よりも相対的に小さくすることができる。

前記流通／混合チャンバの上方部分は、前記横方向に隔てられた内面壁から横方向即ち半径方向に環状壁の中心に向かって第二の距離だけ延在する上方の実質的に環状の壁により連結されていてもよい。通常、第二の距離は前記第一の距離とほぼ同じ大きさである。少なくとも一個の酸化性流体取込口は、前記横方向に隔てられた内面壁に及び／又は前記上方環状壁に設けることができる。

少なくとも前記処理チャンバの前記下方部分の内面壁は、処理チャンバの前記上方部分の内面壁よりも大きい半円錐角を有する実質的に円錐台の形状とすることができる。また、この上方部分は、実質的に円筒形状とする、即ち半円錐角を約０°とすることができる。

あるいは、少なくとも前記処理チャンバの前記下方部分の内面壁は、実質的に円筒形状である処理チャンバの前記上方部分よりも大きい内半径を有する実質的に円筒の形状である。

別の形態では、前記処理チャンバの前記下方部分の内面壁は、前記処理チャンバの長手方向軸に実質的に垂直な面において実質的に多角形の断面形状を有する実質的に角錘の形状とすることができる。また、前記処理チャンバの前記上方部分の内面壁は、前記処理チャンバの長手方向軸に実質的に垂直な面において実質的に多角形の断面形状を有する実質的に角錘の形状とすることができる。任意的ではあるが、前記上方部分及び前記下方部分の多角形断面形状は実質的に長方形であってもよい。

任意的ではあるが、前記流通／混合チャンバの下方部分は、前記横方向に隔てられた内面壁から下方へと延びる前記処理チャンバの前記下方部分の底部と開放連通関係にあってもよい。

更に任意的ではあるが、前記流通／混合チャンバの下方部分は、前記横方向に隔てられた内面壁から横方向即ち半径方向に環状壁の中心に向かって第三の距離だけ離れた下方の環状の壁により連結されていてもよい。通常、第三の距離は前記第二の距離より小さい。前記下部環状壁の表面積は前記上方環状壁の表面積よりＳだけ小さくすることが好ましく、Ｓは前記上方環状壁の前記表面積の約１％〜約９９％の範囲とすることができる。

任意的ではあるが、廃棄物処理装置は、更に、前記流通／混合チャンバから縦方向下方に隔てられた第二の酸化性流体流通／混合チャンバを含んでもよい。下部環状壁の表面積は上方環状壁の表面積よりＳ’だけ小さくするのが好ましく、Ｓ’は前記第二の酸化性流体流通／混合チャンバの前記上方環状壁の前記表面積の約１％〜約９９％の範囲とすることができる。

任意的ではあるが、少なくとも一個のプラズマトーチ手段は、前記処理チャンバの前記底部に形成された適切な隙間に、前記少なくとも一個のプラズマトーチの出力端が、前記処理チャンバに収容されている前記廃棄物柱状体から隔てられるように設けられてもよい。更に任意的ではあるが、少なくとも一個のプラズマトーチ手段は、処理チャンバに対し横方向に隔てられていると共に適切な入口（以下「ポータル」ともいう。）を介して処理チャンバと連通関係にある適切な補助チャンバ内に、前記少なくとも一個のプラズマトーチ手段の出力端が前記処理チャンバに収容されている前記廃棄物柱状体から隔てられるように設けられてもよい。これとは別に、廃棄物処理チャンバは、前記補助チャンバを更に複数含んでもよく、ここにおいて、前記付加的な補助チャンバの各々は、処理チャンバに対し横方向に配置されると共に適切な入口（以下「ポータル」ともいう。）を介して処理チャンバと連通関係にあり、チャンバ内に設けられた前記少なくとも一個のプラズマトーチ手段の出力端が前記処理チャンバに収容されている前記廃棄物柱状体から隔てられる。少なくとも一個の前記補助チャンバは、更に、前記酸化性流体取込口を少なくとも一個含む。

任意的ではあるが、処理チャンバの内部断面プロフィールにおける「不連続部」を、処理チャンバの前記上方部分と前記下方部分の間に設けることができる。特に、少なくとも、最も上方にある前記酸化性流体取込口の中心の縦方向での位置と最も下方にある前記プラズマトーチ手段の出力端の中心の縦方向での位置の間における、縦方向軸に垂直な面における前記処理チャンバの横方向断面積は、前記不連続部の直上の前記上方部分の横方向断面積より実質的に大きい。任意的ではあるが、少なくとも一個の前記酸化性流体取込口を、処理チャンバの縦方向軸と前記酸化性流体取込口の中心を含む面において、前記酸化性流体取込口の中心と前記不連続部を結ぶ仮想線と前記長手方向軸とが成す角φが約０．５°〜約１２０°の範囲であるような前記流通／混合チャンバの位置に設けることができる。更に、任意の形態としては、少なくとも一個の前記酸化性流体取込口は、処理チャンバの縦方向軸と前記酸化性流体取込口の中心とを含む面と、前記縦方向軸と前記プラズマトーチの端部の中心とを含む面とが成す角βが約±１７０°以下、好ましくは約±２０°以下となるような位置に設けることができる。

任意的ではあるが、前記不連続部は、前記上部から垂れ下がっていると共に、前記横方向に隔てられた内面壁に対し内方に横方向に隔てられた、円筒形の壁で形成されてもよい。

本発明はまた、廃棄物処理装置に収容された廃棄物柱状体の周縁に沿って且つ該周縁の内方に酸化性流体を流通及び混合させる方法であって、該廃棄物処理装置は廃棄物処理チャンバを有し、該チャンバはこのような廃棄物柱状体を処理するように構成されていると共に少なくとも一個のプラズマトーチ手段を有し、該プラズマトーチ手段の出力端は前記廃棄物処理チャンバの下方部分内に延設されて少なくとも前記下方部分に収容されている有機廃棄物を燃料ガスに転換することができるのに十分な熱を該下方部分に提供するものであり、
前記方法は、（ａ）前述の流通／混合チャンバを設ける段階と、（ｂ）前記処理チャンバの稼動中、前記少なくとも一個の酸化性流体取込口から前記流通／混合チャンバ内に且つ前記処理チャンバに収容された廃棄物柱状体の周縁の周囲に酸化性流体を流れさせて、前記酸化性流体が、前記少なくとも一個の酸化性流体取込口と協同する少なくとも一個のプラズマトーチ手段により提供される高温ゾーンに向くようにさせる段階とを含む方法に関するものである。

本発明は特許請求の範囲により定義されるが、その内容は本明細書の開示事項に含まれるものとして読まれるべきである。次に、本発明を実施例によって添付図面を参照しつつ説明する。

本発明は、廃棄物変換装置内の廃棄物柱状体への、予熱された酸化性の流体やガスの迅速且つ効果的な流通を提供するシステムに関する。ここで、用語「廃棄物変換装置」は、都市廃棄物、家庭廃棄物、産業廃棄物、医療廃棄物、核廃棄物等の廃棄物材料を処置、処理又は廃棄するように構成された装置を含む。更に本発明は、前記システムを備えたこれらの廃棄物変換装置、及びこれらシステム及び装置を操作する方法に関する。典型的には、本発明装置は、廃棄物柱状体を収容するように構成された廃棄物変換チャンバと、高温ガスジェットをその出力端にて生成し、前記ジェットをチャンバの長手方向底部へと向けさせるための少なくとも一個のプラズマトーチ手段とを含む。廃棄物変換装置は、チャンバの長手（縦）方向上方部分に少なくとも一個のガス排出手段と、チャンバの長手方向下方部分に少なくとも一個の液体生成物排出口とを更に含んでもよい。特に、廃棄物変換装置は、プラズマトーチから離れていると共に廃棄物変換・処理チャンバの下方のより熱い部分に設けられて該チャンバに酸化性流体を提供する少なくとも一個の酸化性流体取込口をさらに含む。ここで「酸化性流体」とは、廃棄物処置装置の処理チャンバのより熱い下方の部分に見出される或いはそこで生成される炭化物を少なくとも部分的に酸化することができる一切の気体その他の流体を含むものとして理解され、例えば、酸素、蒸気、空気、ＣＯ₂及びこれらの適切な混合物等が挙げられる。

本発明によれば、流通／混合チャンバに酸化性流体取込口を設けるに当たっては、酸化性流体取込口が該チャンバと協同するように、特に、これと流体連通するように設ける。この流通／混合チャンバは、廃棄物柱状体の周縁を取り囲むように形成され、これにより廃棄物柱状体の周囲外縁と酸化性流体取込口との間の流体連通を可能にする。有利な形態においては、流通／混合チャンバは、処理チャンバ内に設けられている、チャンバの断面プロファイルに見られる傾斜部における角部、屈曲部、その他何らかの変化部等である「不連続部」と協同しており、これにより、廃棄物柱状体が処理チャンバを降下するのと同様に廃棄物柱状体をオーバーシュートさせることが可能となり、よって流通／混合チャンバを処理チャンバと一体化させて形成することが可能となる。

特に、本発明に係る流通／混合チャンバは、前記下方部分に収容されている前記廃棄物柱状体とその周縁において略連続的な流体連通関係にあると共に、少なくとも一個の前記酸化性流体取込口と流体連通関係にある、周縁空間部を有することを特徴とする。「周縁空間部」とは、流通／混合チャンバの周縁に沿って略連続して存在する、流通／混合チャンバへと開かれた空間部を意味する。言い換えると、周縁空間部は、処理チャンバの稼動中、その下方部分において、流通／混合チャンバの略全ての部分と廃棄物柱状体周縁の略全ての部分との間に流体連通を可能にするものである。

後に詳細に述べるように、流通／混合チャンバは更に、処理チャンバの前記上方部分の内面壁に対し前記処理チャンバの前記下方部分の内面壁を横方向外方に変位させて設けることにより形成される外周壁を有することを特徴とする。言い換えると、処理チャンバの稼動中、流通／混合チャンバの下方部分に収容されている廃棄物柱状体の周縁を取り囲む流通／混合チャンバの壁は、処理チャンバの上方部分に対し横方向に外側に設けられている。

更に、酸化性流体取込口の少なくとも一個は、廃棄物処理装置の稼動中、酸化性流体取込口から前記流通／混合チャンバに流れ込む酸化性流体がプラズマトーチ手段により提供される高温ゾーンに向けられて酸化性流体を加熱しこれにより炭化物のガス化を促進して生成ガスを提供するように、少なくとも一個のプラズマトーチ手段と協同する。

図を参照すると、図２は、本発明の第一の実施形態を示す。符号（１００）で示されるプラズマ廃棄物処理装置は処理チャンバ（１０）を有する。処理チャンバ（１０）の上方部分（１４）は通常、円柱状あるいは円錐台状の縦型シャフト形状を有するが、いかなる所望の形状を有していてもよい。通常、固形／混合廃棄物供給システム（２０）から、通常固形の廃棄物がエアロック装置（３０）を有する廃棄物取込手段を経由してチャンバ（１０）の上端部に導入される。混合廃棄物がチャンバ（１０）内に供給されることもある。但し、一般に気体状廃棄物及び液状廃棄物は実質的な処理を行うことなしに装置（１０）から除去される。固形／混合廃棄物供給システム（２０）は適切なコンベア手段等を有することができ、また更に、廃棄物を細かい破片へと粉砕するためのシュレッダを有することができる。エアロック装置（３０）は、上方バルブ（３２）及び下方バルブ（３４）を有することができ、それらの間に充填チャンバ（３６）を画定する。バルブ（３２）及び（３４）は、電気的に、空気圧により、又は水圧により作動するゲートバルブであって、それぞれが必要に応じて独立して開閉することが好ましい。上方バルブ（３２）が開き、下方バルブ（３４）が閉止位置にあるとき、閉鎖可能なホッパー装置（３９）は、通常固形及び／又は混合形態である廃棄物を供給システム（２０）から充填チャンバ（３６）内に送る。通常、充填チャンバ（３６）への廃棄物の供給は、充填チャンバ（３６）内の廃棄物のレベルがチャンバの最大容量を下回る所定のポイントに達するまで続けられ、廃棄物によって上方バルブ（３２）の閉止が妨げられる可能性を最小限に抑える。次いで、上方バルブ（３２）を閉じる。バルブ（３２）及び（３４）が閉止位置にあると、気密状態が提供される。次いで、必要に応じて、下方バルブ（３４）を開けることによって、処理チャンバ（１０）内に入る空気を比較的少量、あるいは全く空気を入れずに、廃棄物をチャンバ（１０）内に供給することができる。バルブ（３２）及び（３４）の開閉及びフィーダ（２０）からの廃棄物の供給は、適切なコントローラ（５００）によって制御することができ、このコントローラ（５００）は、人的コントローラ及び／又は適切なコンピュータ制御システムを包含することができる。該コンピュータ制御システムは、コントローラ（５００）や装置（１００）の他の要素に作用的に接続される。好ましくは、廃棄物フロー感知システム（５３０）を設け、コントローラ（５００）に作用的に接続する。通常、感知システム（５３０）は、チャンバ（１０）の上方部分あるいはレベル（Ｆ）に設けられ廃棄物のレベルがこのレベルに達したことを感知する一以上の適切なセンサ（３３）を有する。同様に、通常、感知システム（５３０）は、レベル（Ｅ）（即ち、チャンバ（１０）のレベル（Ｆ）に対して縦方向下方）に設けられ廃棄物のレベルがこのレベルに達したことを感知する一以上の適切なセンサ（３３’）をも有する。レベル（Ｆ）は、チャンバ（１０）内での廃棄物の最大安全限界を示すことが好ましく、一方、レベル（Ｅ）は、廃棄物を更にチャンバ（１０）に供給することが効率的であるチャンバ（１０）内の廃棄物のレベルを示すことができる。従って、チャンバ（１０）のレベル（Ｅ）とレベル（Ｆ）の間の体積は、充填チャンバ（３６）に収容し得る廃棄物の体積とほぼ同等となり得る。別の方法として又は追加的に、レベル（Ｆ）及び（Ｅ）に設けられたセンサ（３３）及び（３３’）の位置は、例えば、廃棄物のレベルがレベル（Ｆ）である時からレベル（Ｅ）に達するまでの時間を測定することによりチャンバ（１０）内の廃棄物の実際の流量を決定するための適切なデータを提供するように選択することができる。また、コントローラ（５００）をバルブ（３２）及び（３４）に作用的に接続し、供給システム（２０）から充填チャンバ（３６）への廃棄物の充填及び充填チャンバ（３６）から処理チャンバ（１０）への廃棄物の供給を調整することができる。

任意的ではあるが、ホッパー装置（３９）に消毒剤噴霧システム（３１）を設けて、必要に応じて、特に医療廃棄物を装置（１００）によって処理する際に、定期的に又は連続的に同装置に消毒剤を噴霧するようにしてもよい。

処理チャンバ（１０）は、液体生成物回収ゾーン（４１）を含む底部を有する。液体生成物回収ゾーン（４１）は、通常、るつぼ形状を呈し、一以上の回収リザーバ（６０）に接続された少なくとも一個の排出口（６５）を有する。処理チャンバ（１０）はその上端部に、主に廃棄物の処理からの生成ガスを回収するための少なくとも一個のガス排出口（５０）を更に有する。処理チャンバ（１０）の上端部には、前記エアロック装置（３０）が設けられ、処理チャンバ（１０）は通常、ほぼ第一ガス排出口（５０）のレベルまでエアロック装置（３０）からの廃棄物材で満たされる。感知システム（５３０）は、（チャンバ（１０）内での廃棄物処理の結果）廃棄物のレベルが十分に低下したことを感知し、廃棄物の次のバッチを充填チャンバ（３６）から処理チャンバ（１０）へ供給できることをコントローラ（５００）に知らせる。次いで、コントローラ（５００）は、供給システム（２０）から充填チャンバ（３６）に廃棄物の再充填を可能にするために下方バルブ（３４）を閉じ上方バルブ（３２）を開け、次いで次の処理サイクルの準備のため上方バルブ（３２）を閉じる。

処理チャンバ（１０）の下端部に設けられた一又は複数のプラズマトーチ（４０）は、適切な電源、ガス源及び水冷源（４５）に作用的に接続される。プラズマトーチ（４０）は、可動式でも非可動式でもよい。トーチ（４０）は適切にシールされたスリーブによってチャンバ（１０）に設置されるが、このスリーブはトーチ（４０）の交換や修理を容易にするものである。トーチ（４０）は、下方に一定の角度で廃棄物柱状体の底部に向けられる高温ガスを生成する。稼動中にトーチ（４０）から発生するプルームが廃棄物柱状体の底を可能な限り均一に一定の高温（通常約１６００℃以上）に加熱するように、トーチ（４０）をチャンバ（１０）の底部に分散配置する。トーチ（４０）は、その下流出力端に、平均温度約２０００℃〜約７０００℃の高温ガスジェットあるいはプラズマプルームを生成する。トーチ（４０）から発生した熱は廃棄物柱状体を通じて上昇し、その結果、処理チャンバ（１０）内に温度勾配が形成される。プラズマトーチ（４０）により生成された高温ガスにより、チャンバ（１０）内の温度レベルが維持される。この温度レベルは、少なくともチャンバ（１０）の下方部分において、廃棄物を生成ガスと溶融金属及び／又はスラグを含んでいるかもしれない液体材料（３８）とに連続的に転化するのに十分なレベルである。生成ガスは排出口（５０）から系外へと導かれ、液体材料（３８）はチャンバ（１０）の下端部において一以上のリザーバ（６０）から定期的に又は連続的に回収される。

装置（１００）には更に、排出口（５０）に作用的に接続されたスクラバシステム（図示せず）を設け、粒状物質及び／又は他の液滴（ピッチを含む）や不必要なガス（例えば、ＨＣｌ、Ｈ₂Ｓ、ＨＦ等）をチャンバ（１０）の排出口（５０）から排出される生成ガス流から除去するようにしてもよい。粒状物質としては、有機成分や無機成分が挙げられる。ピッチが排出口（５０）から排出されるガス流中に含まれる場合がある。このような仕事を行うことが可能なスクラバは当該分野ではよく知られており、ここで更に詳述する必要はない。通常、クリーンな生成ガス（通常この段階では、Ｈ₂、ＣＯ、ＣＨ₄、ＣＯ₂及びＮ₂を含む）を経済的に利用するために、スクラバはその下流において、例えば、ガスタービン発電プラントや製造プラント等の適切なガス処理手段（図示せず）に作用的に接続される。スクラバは更に、スクラバによりガス生成物から除去された粒状物質やピッチ、液状物質を回収するためのリザーバ（図示せず）を有してもよい。このような粒状物質や液状物質（ピッチを含む）は更に処理を施す必要がある。

任意的ではあるが、装置（１００）は更に、生成ガス中の有機成分や他の可燃成分を燃焼させるために排出口（５０）に作用的に接続されると共に適切なアフターバーナエネルギー利用システムとガスクリーニングシステム（図示せず）とに接続されたアフターバーナ（図示せず）を有してもよい。このようなエネルギー利用システムとしては、発電機に連結されたボイラ・蒸気タービン装置が挙げられる。ガスクリーニングシステムは、反応物を伴うフライアッシュ等の固形廃棄物材、及び／又は更なる処理を施す必要のある廃棄物材を含む溶液を生成し得る。

空気や酸素、水蒸気等の酸化性流体を適切な供給源（７０）から提供することができ、有機廃棄物の熱分解時に生ずる炭化物を、例えば、ＣＯやＨ₂等の有用なガスに転化することができる。酸化性流体は、一以上の適切な取込口（７５）からチャンバ（１０）の下方部分に導入される。

処理チャンバ（１０）は、互いに開放連通関係にある下方部分（２００）と上方部分（１４）を有し、この構成により廃棄物柱状体の中の廃棄物が該チャンバのより熱い部分へ下降することができる。チャンバ（１０）のこの上方部分（１４）は、通常、略鉛直方向の長手方向軸（１８）を有する円筒形シャフトの形状であるが、必ずしもそうである必要はない。該上方部分は、ガス生成物排出口（５０）を有する。チャンバ（１０）の下方部分（２００）は、るつぼ（４１）、一以上のプラズマトーチ（４０）及び一以上の酸化性流体取込口入口部（７５）を有し、従って、廃棄物のガス化と溶融が起こる、チャンバ（１０）の部分を含む。処理チャンバ（１０）の内面、少なくともその下方部分（２００）の内面は、通常一以上の適切な耐火材料（例えば、アルミナ、アルミナ−シリカ、マグネサイト、クロム−マグネサイト、シャモット、耐火煉瓦）から製作される。通常、処理チャンバ（１０）、一般には装置（１００）全体を金属層や鋳物（図示せず）で覆い、チャンバの機械的完全性を向上させ、外部環境に対して処理チャンバを気密にすることができる。

本発明は、酸化性流体流通／混合チャンバ（３００）を、処理チャンバ（１０）の下方部分（２００）に主にあるいは完全に組み込んだ形態で提供することを特徴とする。図５を参照すると、この流通／混合チャンバ（３００）は、処理チャンバ（１０）の内面又は内壁（２２２）と廃棄物柱状体（３５）の間の空間を廃棄物柱状体の外縁の周りに提供し、よって前記廃棄物柱状体とその周囲において実質的に連続的な流体連通関係にある実質的に連続的な周縁空間部（１４２）を含み、一以上の酸化性流体孔又は取込口（７５）から流通／混合チャンバ（３００）に提供される酸化性流体は、廃棄物柱状体（３５）の略全ての部分にその周囲あるいは外縁部から回り込んで到達することができる。従って、上に述べたこの連続的な周縁空間部（１４２）は、廃棄物柱状体（３５）の外縁（３７）により画定される。酸化性流体は、廃棄物柱状体の中心に向かって通常おおよそ横方向又は半径方向に且つおおよそ該柱状体のどの側からも等しく廃棄物柱状体（３５）内に入り込むことができ、炭化物（主にはカーボンやコークスの形の炭化物）を所望のガス生成物に効率的に転化することができる。

このように、流通／混合チャンバ（３００）は、処理チャンバ壁（２５０）の一部である内面壁（２２２）と廃棄物柱状体（３５）の間に周囲スロット乃至隙間を提供するように構成することができる。このスロット乃至隙間の幅（ｔ）は、酸化性流体取込口（７５）の位置を含む廃棄物柱状体（３５）の周囲、即ち該柱状体の外縁部（３７）の周囲において、所定の長さである。言い換えると、内面壁（２２２）は、前記上方部分（１４）の内面壁に対し横方向即ち半径方向に第一の距離（Ｄ１）だけ外方に位置する(図２)。この第一の距離（Ｄ１）は、一般に（ｔ）に等しく、（ｔ）は下方部分（２００）における廃棄物柱状体（３５）の広がりによって異なる。流通／混合チャンバ（３００）の幅（ｔ）は図５に示すように略均一であることができるが、柱状体（３５）内の廃棄物の物質組成や均一性、特に柱状体の外縁（３７）における廃棄物の物質組成や均一性によって異なる。これとは別に、周囲の各位置で異なる幅を提供するように、流通／混合チャンバ（３００）を構成してもよい。例えば、図６に示すように、酸化性流体取込口（７５）に近い位置における流通／混合チャンバ（３００）の幅（ｔ_max）を、その位置から１８０°の位置の幅（ｔ_min）より大きくしてもよく、この場合酸化性流体が取込口（７５）を通ってから廃棄物柱状体（３５）内に間断なくに入り込むので酸化性流体の流域面積の減少が補償される。異なる幅ｔ_maxとｔ_minは、チャンバ（１０）の縁部の周囲に亘って壁（２２２）を、これらに対応してそれぞれ異なる第一の距離（Ｄ１）だけ変位させることにより達成される。

本発明の多くの実施形態において、流通／混合チャンバ（３００）は、縦断面で見た場合の処理チャンバ（１０）形状における「不連続部」（４００）を提供することにより、効果的には、処理チャンバ（１０）の下方部分（２００）の内面壁（２２２）を通常酸化性流体取込口（７５）の位置において、該取込口の直上にある処理チャンバ（１０）上方部分の内面壁に対し横方向に（多くの形状においては半径方向に）外方に変位させることにより形成される。ここで用語「不連続部」は、長手方向（即ち軸（１８）と平行な方向）に見たときの処理チャンバ形状中の傾斜部における角部や屈曲部、急激な変化部、長手方向突出部、その他の変化部をいうものとする。廃棄物は完全流体の流れ特性を示さないし、また均一な粒子や緩やかに流れる流体で構成されていないので、廃棄物は処理チャンバ（１０）を通過して下方に移動する際に不連続部を通り越してしまい、よって廃棄物柱状体（３５）と壁（２２２）の間に横方向乃至半径方向の空間を提供する。他の実施形態として、不連続部（４００）を、下方部分（２００）に対して滑らかにあるいはカーブ状に移行変化させた形状とすることができる。但し、この移行変化は、廃棄物が上と同様、形状変化部を通り越し且つ横方向に互いに離間した内面壁（２２２）と廃棄物柱状体（３５）の間に半径方向（少なくとも横方向）のギャップを提供することを確実にするように構成される。更に別の実施形態では、不連続部は、上部から垂れ下がっていると共に、横方向に隔てられた内面壁（２２２）に対し内方に横方向に変位させた周壁（通常円筒形）で形成される。

各プラズマトーチ（４０）に対し、第二の後退部チャンバ（６００）を、プラズマトーチの先端が廃棄物柱状体（３５）の外縁部（３７）に対し半径方向外方に位置するように設けることができ、この構成により溶融生成物のトーチ上への堆積を最小限にし、よってトーチが詰まる可能性を低く抑えることができる。

このように、図２を参照すると、本発明の第一の実施形態では、前記下方部分（２００）の前記内壁（２５０）の少なくとも一部である内面壁（２２２）を含む周縁部は、上方部分（１４）に対し前記第一の距離（Ｄ１）だけ横方向外側に位置している。従って、不連続部（４００）は、酸化性流体取込口（７５）の位置の直上においてステップ状の変化により処理チャンバ（１０）の断面あるいは半径を大きくすることにより、形成される。このように、流通／混合チャンバ（３００）は、処理チャンバ（１０）に収容された廃棄物柱状体（３５）の一部の周囲縁部（３７）と壁（２２２）の間の、長手方向において壁（２２２）に対応する位置に設けられ、ここで前記縁部は、流通／混合チャンバ（３００）の周縁空間部（１４２）の少なくとも一部を画定する。この実施形態においては、少なくとも一個の酸化性流体取込口（７５）が壁（２２２）に設けられる。また、流通／混合チャンバ（３００）は、軸（１８）に向かって壁（２２２）から第二の距離（Ｄ２）だけ内方に延び、直接的にあるいは間接的に内面壁（２２２）と不連続部（４００）を接続する上方環状壁（２２４）を更に含む。従って、通常、第二の前記距離（Ｄ２）は、前記第一の距離（Ｄ１）と等しい大きさである。他の実施形態、例えば図１１の実施形態においては、第二の距離（Ｄ２）は実際に第一の距離（Ｄ１）より小さい。周囲壁（２２２）は、図示したように円筒形とすることができるが、実際は円錐台状でも他の適切な形状でもよい。

従って、図２を参照すると、少なくとも、最も上方にある前記酸化性流体取込口（７５）の縦方向での位置（Ａ２）と最も下方にある前記プラズマトーチ（４０）の縦方向での位置（Ａ３）の間における、縦方向軸（１８）に垂直な面における前記処理チャンバ（１０）の横方向断面積は、不連続部（４００）の直上の（Ａ１）における前記上方部分（１４）の横方向断面積より実質的に大きい。

一般に、処理チャンバ（１０）の長手方向軸（１８）と前記酸化性流体取込口（７５）の中心を含む面において、前記酸化性流体取込口の中心と前記不連続部（４００）を結ぶ仮想線と前記長手方向軸とが成す角をφとしたとき、前記酸化性流体取込口（７５）を、φが通常約０．５°〜約１２０°の範囲であるような前記流通／混合チャンバ（３００）の位置に設けることができる。例えば、図１１に示す第五の実施形態等のケースでは、φは９０°より大きく、例えば１２０°程度になることもある。この実施形態については後で説明する。

これに加えて又は別態様として、図３に示すように、環状壁（２２４）に一以上の酸化性流体取込口（７５）を設けることができる。このような縦方向の取込口は、次のようにして設けることができる。水平方向のシャフトあるいは孔を耐火煉瓦の中に設け、これと交差するように耐火煉瓦内に縦シャフトを設ける。これにより、煉瓦の下方部分から水平方向端部まで延設されたＬ型通路を形成する。この通路により形成される煉瓦の下方部分の開口は、前記酸化性流体取込口（７５）となる。一方、この通路の水平方向端部の開口は、適切な酸化性流体源に適切に接続される。

別態様を図４に示す。この図では、流通／混合チャンバ（３００）は、上方円錐台状壁（２２３）を更に含む。該円錐台状壁は、壁（２２２）から軸（１８）に向かって内方に延在しており、横方向で見て第二の距離（Ｄ２）だけ離間している内面壁（２２２）と不連続部（４００）を直接あるいは間接的に接続する。このように、典型的には、前記第二の横方向距離（Ｄ２）もまた、この実施形態における前記第一の距離（Ｄ１）と等しい大きさである。適切な酸化性流体取込口（７５）は、次のようにして円錐台状の内面壁（２２３）に設けることができる。耐火煉瓦に設けた水平方向シャフトと交差するように適切な角度でシャフトを耐火煉瓦に設け、煉瓦の下方傾斜部分から水平方向端部まで延設されたエルボ型通路を形成する。この通路により形成される煉瓦の傾斜部分の開口は、前記酸化性流体取込口（７５）となる。一方、この通路の水平方向端部の開口は、適切な酸化性流体源に適切に接続される。

図２、図３及び図４に示した実施形態では、流通／混合チャンバ（３００）の下方端は、開放されていると共に廃棄物柱状体とその周縁部で流体連通関係にある。実際は、処理チャンバ（１０）の下方部分（２００）の断面あるいは半径はプラズマトーチ（４０）の直上において再度拡大し前記第二のチャンバ（６００）が設けられている。従って、流通／混合チャンバ（３００）は、第二のチャンバ（６００）とも流体連通関係にある。一以上の酸化性流体取込口（７５）は、廃棄物処理装置（１００）の稼動中に酸化性流体取込口（７５）から前記流通／混合チャンバ（３００）に流れ込む酸化性流体がプラズマトーチ（４０）により提供される高温ゾーンに向けられて酸化性流体を加熱しこれにより炭化物のガス化を促進して生成ガスを提供するように、少なくとも一個のプラズマトーチ（４０）と協同する。好ましくは、図５、図６に示すように、長手方向軸（１８）と一個の酸化性流体取込口（７５）の中心とを含む面と、長手方向軸（１８）と前記プラズマトーチ（４０）の端部の中心とを含む面とが成す角βは約±１７０°以下であり、より好ましくは約±９０°以下、更に好ましくは約±２０°以下である。

本発明の第二の実施形態を図７に示す。この実施形態には、前述の第一の実施形態の前記下方部分（２００）、不連続部（４００）、流通／混合チャンバ（３００）に必要な変更を加えた以外は、第一の実施形態と同じ構成要素が含まれる。本発明の第二の実施形態では、不連続部（４０２）は、酸化性流体取込口（７５）の位置の直上において第一の実施形態よりも緩やかに処理チャンバ（１０）の断面あるいは半径を増加させることにより、処理チャンバ（１０）の上方部分（１４）と下方部分（２０２）の間に形成されている。処理チャンバ（１０）の下方部分（２０２）の内面壁は円錐台状とすることができ、その半円錐角をαとする。一方、上方部分（１４）は例えば円筒形あるいは円錐角がαよりやや小さい円錐台状としてもよい。この実施形態では、αはφと一致しており、等しい。αは、約０．５°から約９０°までの適切な値をとることができる。このように、本発明の第二の実施形態では、前記下方部分（２０２）の内面壁（２５２）の少なくとも一部が、下方部分（２００）の上部に対し、即ち実際には上方部分（１４）に対し横方向外方に位置しており、この横方向即ち半径方向の距離は、長手方向軸（１８）に沿って下流側に行くに従い増加する。言い換えると、第一の距離（Ｄ１）と第二の距離（Ｄ２）は、前記軸（１８）と直交するどの面においても公称値が等しく、（Ｄ１）と（Ｄ２）は、増加率は異なるが、軸（１８）に沿って下方に増加している。

第一の実施形態と同様、流通／混合チャンバ（３０２）は、前記廃棄物柱状体（３５）とその周囲において実質的に連続的な流体連通関係にある周縁空間部（２４２）を有する。該空間部は、処理チャンバの稼動時に収容されている廃棄物柱状体（３５）の縁部（３７）で画定される。更に、流通／混合チャンバ（３０２）の下方端は開放されており、実際に第二の実施形態では、処理チャンバ（１０）の下方部分（２０２）の断面あるいは半径はプラズマトーチ（４０）の位置の付近で増加している。尚、この増加は不連続部（４０２）から連続的になされている。従って、流通／混合チャンバ（３０２）はトーチ（４０）とも流体連通関係にある。前記の場合と同様、少なくとも一個の好ましくは全ての酸化性流体取込口（７５）はそれぞれ少なくとも一個のプラズマトーチ（４０）と協同し、廃棄物処理装置（１００）の稼動中に酸化性流体取込口（７５）から前記流通／混合チャンバ（３０２）に流れ込む酸化性流体が、プラズマトーチ（４０）により提供される高温ゾーンに向けられて酸化性流体を加熱しこれにより炭化物の迅速且つ均一なガス化を促進して生成ガスを提供する。第一の実施形態と同様、酸化性流体取込口（７５）はそれぞれ、長手方向軸（１８）と前記酸化性流体取込口（７５）の中心とを含む面と、長手方向軸（１８）と前記プラズマトーチ（４０）の端部の中心とを含む面とが成す角βが約±１７０°以下、好ましくは約±２０°以下となるような位置に設けられるのが好ましい。

本発明の第三の実施形態を図８に示す。この実施形態には、前述の第一の実施形態の前記下方部分（２００）、不連続部（４００）、流通／混合チャンバ（３００）に必要な変更を加えた以外は、第一の実施形態と同じ構成要素が含まれる。本発明の第三の実施形態では、不連続部（４０３）は、酸化性流体取込口（７５）の位置あるいはその直上において第一の実施形態よりも緩やかに処理チャンバ（１０）の断面あるいは半径を、第一の実施形態と同様にステップ状の変化で増加させることにより、処理チャンバ（１０）の上方部分（１４）と下方部分（２０３）の間に形成されている。しかしながら、この実施形態においては、流通／混合チャンバ（３０３）は、不連続部（４０３）と内面壁（２５３）とを接続する上方環状壁（２２４）と、壁（２５３）に形成された下方環状壁（２６０）とによって区切られる。即ち、前記下方環状壁（２６０）は軸（１８）に向かって第三の距離（Ｄ３）に亘り内方に延在しており、第三の距離は一般にこの実施形態における前記第二の距離（Ｄ２）より小さい。よって、この流通／混合チャンバ（３０３）は、内面壁（２５３）に形成された環状後退部を形成し、該後退部は図８に示すように円筒形や実際には円錐台状や他の適切な形状とすることができる。また、この流通／混合チャンバは、前記廃棄物柱状体（３５）とその周囲において略連続的な流体連通関係にある周縁空間部（３４２）を有する。該空間部は、処理チャンバの稼動時に収容されている廃棄物柱状体（３５）の縁部（３７）で画定される。酸化性流体取込口入口部（７５）は、例えば外壁（２２２）や後退部（３１３）の環状壁（２２４）や（２６０）等、チャンバ（３０３）の適切な部分に設けることができる。下方環状壁（２６０）の表面積は上方環状壁（２２４）の表面積よりＳだけ小さく、Ｓは上方環状壁（２２４）の面積の１％〜約９９％の範囲とすることができる。面積の差Ｓは、プラズマトーチ（４０）により生成された熱いプラズマガスが流通／混合チャンバ（３０３）に入り込むことができるのに十分なものとする。この実施形態では、処理チャンバ（１０）の下方部分（２０３）の断面あるいは半径はプラズマトーチ（４０）の直上において再度拡大し、従って、流通／混合チャンバ（３０３）は、廃棄物柱状体（３５）を介してプラズマトーチとも流体連通関係にある。

本発明の第四の実施形態を図９に示す。この実施形態には、前述の第三の実施形態に必要な変更を加えた以外は第三の実施形態と同じ構成要素が含まれる。本発明の第四の実施形態では、第二の流通／混合チャンバ（３０４）を第一の流通／混合チャンバ（３０３）の下流に設ける。第二の流通／混合チャンバは、第二の不連続部（４０４）を有する。第二の不連続部は、更に設けた酸化性流体取込口（７５）の位置あるいはその直上で、上方の流通／混合チャンバ（３０３）の場合と同様ステップ状の変化でチャンバの断面あるいは半径を大きくすることにより、処理チャンバ（１０）の下方部分（２０２）に形成される。第二の流通／混合チャンバ（３０４）も、壁（２５３）に形成された下方環状壁（２６２）と上方環状壁（２６４）とにより区切られる。従って、第二の流通／混合チャンバ（３０４）は、壁（２５３）に設けられた環状後退部（３１４）を形成する。該後退部は図９に示すように円筒形とすることができ、実際には円錐台状やその他の適切な形状とすることができる。第一の流通／混合チャンバ（３０３）と同様、第二の流通／混合チャンバ（３０４）は、前記廃棄物柱状体（３５）とその周囲において略連続的な流体連通関係にある周縁空間部（４４２）を有する。該空間部は、処理チャンバの稼動時に収容されている廃棄物柱状体（３５）の縁部（３７）で画定される。この付加的な一以上の酸化性流体取込口入口部（７５）は、第二の流通／混合チャンバ（３０４）の適切な部分、例えば後退部（３１４）の円筒乃至環状部に設けることができる。下部環状壁（２６２）の表面積は上方環状壁（２６４）の表面積よりＳ’だけ小さく、Ｓ’は上方環状壁（２６４）の面積の１％〜約９９％の範囲とすることができる。面積の差Ｓ’は、プラズマトーチ（４０）により生成された熱いプラズマガスが流通／混合チャンバ（３０４）に入り込むことができるのに十分なものとする。通常、第二のチャンバ（３０４）の上方環状壁（２６４）もまた、第一のチャンバ（３０３）の下方環状壁（２６０）よりも横方向の隔たりが小さいが、その差は、少なくとも、プラズマトーチ（４０）によって生成された熱いプラズマガスが、プラズマトーチ（４０）から直接的に及び／又は下方の流通／混合チャンバ（３０４）から上方の第一の流通／混合チャンバ（３０３）に入り込むことができるのに十分な大きさとする。この実施形態では、処理チャンバ（１０）の下方部分（２０３）の断面、半径あるいは横方向距離はプラズマトーチ（４０）の直上において更に再び大きくなり、従って、第一の流通／混合チャンバ（３０３）及び第二の流通／混合チャンバは、廃棄物柱状体（３５）を介してプラズマトーチとも流体連通関係にある。

本発明の第五の実施形態を図１１に示す。この実施形態には、前述の第一の実施形態の前記下方部分（２００）、不連続部（４００）、流通／混合チャンバ（３００）に必要な変更を加えた以外は、第一の実施形態と同じ構成要素が含まれる。本発明の第五の実施形態では、不連続部（４０５）は、処理チャンバ（１０）の上方部分（１４）から下方部分（２０５）に延在している円筒状の立ち上がり部あるいは壁（４０５’）の形
状で設けられる。この実施形態では、流通／混合チャンバ（３０５）は、下方部分（２０５）の壁（２５５）内へと上方に延在する環状後退部（３１５）を少なくとも含む。環状後退部の断面あるいは半径は、処理チャンバ（１０）の上方部分（１４）よりも大きい。任意的ではあるが、流通／混合チャンバ（３０５）は、下方部分（２０５）において下方にも延設することができる。言い換えると、円筒状壁（４０５’）は、前記上
方部分（１４）から下方に垂れ下がって設けられ、前記横方向に変位している内面壁（２５５）に対し横方向内方に隔てられる。あるいは、壁（４０５’）は上方部分（１４
）の一部を形成していると考えることができ、この場合、流通／混合チャンバ（３０５）の少なくとも上方部分は、上方部分（１４）の下方部と長手方向に重複して装置（１００）の上方部分に含まれていると考えることができる。従って、流通／混合チャンバ（３０５）において、後退部（３１５）の下方を向いた環状空間部（４１０）は、前記廃棄物柱状体（３５）とその縁部において略連続的な流体連通関係にある周縁空間部（５４２）の少なくとも一部を構成するものである。更に、流通／混合チャンバ（３０５）が、図１１に示すように不連続部（４０５）の高さを下回って設けられている場合、流通／混合チャンバ（３０５）の連続的な周縁空間部（５４２）は、処理チャンバの稼動時に収容されている廃棄物柱状体（３５）の縁部（３７）により更に画定される。有利なものとしては、酸化性流体取込口（７５）は後退部（３１５）の内部に設けられ、この場合、更に、取込口を溶融生成物の堆積から保護すると共に酸化性流体の周囲への流通を促進する。第五の実施形態は特に、流動性の高い廃棄物に使用するのにも適している。他の実施形態であれば、流動性の高い廃棄物は半径方向に膨らみ、流通／混合チャンバを埋めてしまうか、詰まらせてしまうであろう。後退部（３１５）の下方部分は廃棄物柱状体（３５）と開放連通関係にあるので、酸化性ガスは該柱状体の全ての側から自由に入り込むことができる。この実施形態においては、処理チャンバ（１０）の下方部分（２０５）の断面あるいは半径はプラズマトーチ（４０）の直上において再度拡大し、従って、流通／混合チャンバ（３０５）は、プラズマトーチとも流体連通関係にある。酸化性流体取込口入口部（７５）は、チャンバ（３０５）の適切な部分、例えば後退部（３１５）の円筒あるいは上方環状部に設けることができる。更に、少なくとも一個の好ましくは全ての酸化性流体取込口（７５）はそれぞれ少なくとも一個のプラズマトーチ（４０）と組合され、廃棄物処理装置（１００）の稼動中に酸化性流体取込口（７５）から前記流通／混合チャンバ（３０５）に流れ込む酸化性流体が、プラズマトーチ（４０）により提供される高温ゾーンに向けられて酸化性流体を加熱しこれにより炭化物の燃焼を促進して生成ガスを提供する。第一の実施形態と同様、酸化性流体取込口（７５）はそれぞれ、長手方向軸（１８）と前記酸化性流体取込口（７５）の中心とを含む面と、長手方向軸（１８）と前記プラズマトーチ（４０）の端部の中心とを含む面とが成す角βが約±１７０°以下、好ましくは約±２０°以下となるような位置に設けられるのが好ましい。

本発明の第六の実施形態を図１２に示す。この実施形態には、前述の第二の実施形態の前記不連続部（４０２）に必要な変更を加えた以外は、第二の実施形態と同じ構成要素が含まれる。本発明の第六の実施形態では、不連続部（４０６）は、処理チャンバ（１０）の上方部分（１４）から下方部分（２０２）に延在している円筒状の立ち上がり部あるいは壁（４０６’）の形状で設けられる。言い換えると、円筒状壁（４０６’）
は、前記上方部分（１４）から下方に垂れ下がって設けられ、前記横方向に隔てられた内面壁（２５２）に対し横方向内方に隔てられる。あるいは、壁（４０６’）は上方部
分（１４）の一部を形成していると考えることができ、この場合、流通／混合チャンバ（３０２）の少なくとも上方部分は、上方部分（１４）の下方部と長手方向に重複して装置（１００）の上方部分に含まれていると考えることができる。従って、流通／混合チャンバ（３０２）において、後退部（３１５’）の下方を向いた環状空間部（４１１）は、前記廃棄物柱状体（３５）とその周囲において略連続的な流体連通関係にある周縁空間部（６４２）の少なくとも一部を構成するものである。更に、任意的に且つ有利なものとしては、流通／混合チャンバ（３０５）が、図１２に示すように不連続部（４０６）の高さを下回って設けられているので、流通／混合チャンバ（３０６）の連続的な周縁空間部（６４２）は、処理チャンバが稼動時に収容されている廃棄物柱状体（３５）の縁部（３７）により更に画定される。第二の実施形態と同様、一以上の酸化性流体取込口（７５）はそれぞれ少なくとも一個のプラズマトーチ（４０）と組合され、廃棄物処理装置（１００）の稼動中に酸化性流体取込口（７５）から前記流通／混合チャンバ（３０２）に流れ込む酸化性流体が、プラズマトーチ（４０）により提供される高温ゾーンに向けられて酸化性流体を加熱しこれにより炭化物の燃焼を促進して生成ガスを提供する。このように、本発明の第六の実施形態では、前記下方部分（２０２）の内面壁（２５２）の少なくとも一部が、前記上方部分（１４）の内面壁に対し横方向外方に位置しており、この横方向即ち半径方向の距離は、長手方向軸（１８）に沿って下流側に行くに従い増加する。この実施形態においては、第一の距離（Ｄ１）は、前記軸（１８）に直交するどの面においても、第二の距離（Ｄ２）よりも壁（４０６’）の横方向の幅に等しい大きさだけ大きく、（Ｄ１）と（Ｄ２）の両方とも軸（１８）に沿って下方に増加している。第一の実施形態と同様、酸化性流体取込口（７５）はそれぞれ、長手方向軸（１８）と前記酸化性流体取込口（７５）の中心とを含む面と、長手方向軸（１８）と前記プラズマトーチ（４０）の端部の中心とを含む面とが成す角βが約±１７０°以下、好ましくは約±２０°以下となるような位置に設けられるのが好ましい。

このように、全ての実施形態において周縁部分を、処理チャンバ（１０）の上方部分の内面壁に対し横方向即ち半径方向の外方に位置する、処理チャンバ（１０）の下方部分の内面壁の形で設けることにより、流通／混合チャンバを形成する。流通／混合チャンバは、処理チャンバの稼動時に処理チャンバの下方部分に収容されている廃棄物柱状体の縁部と流通／混合チャンバとの間に実質的に連続的な流体連通関係を提供する周縁空間部を含む。このような流通／混合チャンバは、一以上の酸化性流体取込口と組み合わされると、酸化性流体を予熱することができるが、これは主として、プラズマトーチ（４０）から流れてくる熱いプラズマガスと混合されることによるものであり、また、酸化性流体は廃棄物柱状体（３５）の縁部（３７）の相当する一点から周り込み縁部に亘って流通させることができる。更に、酸化性流体取込口（７５）は、廃棄物柱状体に対して半径方向あるいは横方向に離間しているので、取込口（７５）が溶融した廃棄物材により閉塞される可能性はより低くなる。同様に、後退部（６００）を設けることにより、プラズマトーチ（４０）の出力端を廃棄物柱状体（３５）に対して半径方向に離間させることができ、この結果上に準じた利点が得られる。

全ての実施形態において、それぞれの実施形態に対応する流通／混合チャンバ、好ましくはそれぞれの実施形態に対応する不連続部を、処理チャンバ（１０）の下方部分における他の部分や該下方部分全体と同様、処理チャンバ（１０）の断面プロフィールに組み込む、即ち、耐火性材料で形成されるチャンバ構成部分とすることが有利である。前述の各実施形態では、各流通／混合チャンバは、適切な大きさ・形状のスラブに成形された耐火性材料から製作することができる。あるいは、耐火性材料は、標準の大きさ・形状の通常の煉瓦の形状で形成されていてもよく、この煉瓦は所望の形状を提供するように適切に並べられる。例えば、第二及び第六実施形態の処理チャンバ下方部分の傾斜形状は、実際には煉瓦の段状配置を含むことができる。この段状配置では、例えば図１３に示すように、煉瓦の一段上の列はそれぞれ軸（１８）側に横方向に若干ずれている。これと同様に、第一、第三、第四、第五実施形態の混合あるいは流通／混合チャンバの環状形状は、煉瓦の異なる段状配置で近似されるので、該配置を含むことができる。この配置では、例えば図１０に示すように、煉瓦の一段上の列はそれぞれまず軸（１８）から若干外方に遠ざかってずれ、最大変位に達し、次に煉瓦の一段上の列はそれぞれ軸（１８）側に横方向にずれて、その結果、理想状態では「環状」を呈する流通／混合チャンバを提供する。とりわけ標準煉瓦を用いる場合、長手方向から見た場合の処理チャンバ（１０）の断面形状は、環状というよりむしろ実質的には矩形あるいは多角形であろう。

本発明の第七の実施形態を図１４〜図１７に示す。この実施形態では、前述の第一の実施形態に必要な変更を加えた第一の実施形態と同じ構成要素が含まれる。変更点を次に示す。本発明の第七の実施形態は、特に、廃棄物の小規模な処理に適している。処理チャンバ（１０７）は、前記処理チャンバ長手方向軸に略垂直な面において略多角形断面を有する略角錐台形状の下方部分を含む。本明細書では、「角錘台状」とは、３面以上の三角形側面を有し、該側面は多角形（角数は側面数に相当する３以上）の底面から頂点に向かって立ち上がり、このピラミッド構造の頂点が切り取られたピラミッド構造をいうものとする。好ましくは、上方部分もまた、前記処理チャンバ長手方向軸に略垂直な面において略多角形断面を有する略角錐台形状である。前記上方部分と前記下方部分の多角形断面は通常相似しており、この実施形態においては、図１７に示すように長手方向から見た断面では略長方形である。尚、他の実施形態では、所望の側面数を有することができる。上方部分（１４７）は、長手方向軸（１８）に対する角度δが小さい傾斜面を含み、通常、δは約０．１°〜約０．４°であるが、必ずしもこれに限定されない。下方部分（２０７）もまた、傾斜壁を含む。その長手方向軸（１８）に対する角度θは、通常、約０．５°〜約３０°の範囲でθ＞δであるが、必ずしもこれに限定されない。本明細書では、これらの角度δ及びθは、前出の半円錐角と同等であると考えられる。従って、不連続部（４０７）は上方部分（１４７）と下方部分（２０７）の間に形成される。処理チャンバ（１０７）は通常、標準の矩形状の煉瓦を局所的に段形状にして製作されるので、不連続部（４０７）は、煉瓦群の包絡線である仮想線に対応する勾配における変化部として定義してもよい。金属外皮層（７７０）は、装置全体の機械的完全性を向上させるために且つ装置を外部環境に対してシール性あるいは気密性を維持するにするために設けられる。この実施形態では、一以上のプラズマトーチ（４０）が横置補助チャンバ（７５０）に設けられ、該補助チャンバは処理チャンバ（１０７）とその下方部分において開放連通関係にあり、特に、通常アーチ形状の適切なポータル（７５５）を介して流通／混合チャンバ（３０７）と開放連通関係にある。任意的ではあるが、更に付加的に横置補助チャンバを処理チャンバ（１０７）の下方部分（２０７）の周りに設けてもよく、これによりプラズマトーチ（４０）の数を更に増やして流通を向上させることができる。付加的な横置補助チャンバもまた、処理チャンバ（１０７）とその下方部分において例えば適切なアーチあるいはポータルを介して開放連通関係にある。この実施形態では、図１７に示すように、流通／混合チャンバ（３０７）は略矩形であり、その周縁空間部（７４２）は縁部に沿って廃棄物柱状体（３５）を囲むため、酸化性流体を、そこに含まれ得る一以上の酸化性流体取込口（７５）により廃棄物柱状体にその周縁から流通させることができる。プラズマトーチ（４０）により提供される熱いガスは、補助チャンバ（７５０）からポータル（７５５）を通って流通／混合チャンバ（３０７）に至る高温ゾーンを提供する。これに加えて又はこれとは別に、一以上の酸化性流体取込口（７５）を、酸化性流体が最初はプラズマトーチ（４０）により近い位置にあり、その後この酸化性流体がポータル（７５５）を介して流通／混合チャンバ（３０７）に流れるようにするように補助チャンバ（７５０）に設けることができる。

このように、一以上の酸化性流体取込口（７５）はそれぞれ少なくとも一個のプラズマトーチ（４０）と協同し、廃棄物処理装置（１００）の稼動中に酸化性流体取込口（７５）から前記流通／混合チャンバ（３０７）に流れ込む酸化性流体が、プラズマトーチ（４０）により提供される高温ゾーンに向けられて酸化性流体を加熱しこれにより炭化物のガス化を促進して生成ガスを提供する。第一の実施形態と同様、酸化性流体取込口（７５）はそれぞれ、長手方向軸（１８）と前記酸化性流体取込口（７５）の内の一個の中心とを含む面と、長手方向軸（１８）と前記プラズマトーチ（４０）の端部の中心とを含む面とが成す角βが約±１７０°以下、好ましくは約±２０°以下となるような位置に設けられるのが好ましい。

このように、第一の距離（Ｄ１）は、処理チャンバ下方部分の内面壁が、上方部分（１４）内面壁から横方向外側に離れている距離である。図２、図３、図４、図５、図６、図８、図９及び図１１の各実施形態に例示したような環状流通／混合チャンバでは、（Ｄ１）はどのような所定の横方向においても略一定である。図７、図１２及び図１３の実施形態や図１４の実施形態に例示したような円錐形の流通／混合チャンバでは、距離あるいは変位距離（Ｄｌ）は、軸（１８）に沿って下方に行くに従い増加する。第二の距離（Ｄ２）は、流通／混合チャンバの内面壁と不連続部とを接続する上方の壁の横方向の広がりをいう。図２、図３、図４、図５、図６、図７、図８、図９及び図１４〜１７に例示した各実施形態では、（Ｄ１）と（Ｄ２）は公称値が等しい。しかしながら、図１１及び図１２に例示した実施形態では、流通／混合チャンバの上方の壁は不連続部に向かって全てが横方向に延びている訳ではないので、（Ｄ２）は、不連続部において下方に垂れ下がっている壁の幅に等しい公称値の大きさだけ（Ｄ１）よりも小さい。前述の通り、これらの実施形態における不連続部は、上方部分の内の下方部から長手方向に、対応する下方部分に突出している壁あるいは伸張部の形状である。第三の距離（Ｄ３）は、流通／混合チャンバの下方の壁の横方向の広がりをいう。このような下方の壁は図８及び図９に例示した実施形態に含まれており、（Ｄ３）は通常（Ｄ２）よりも小さい。しかしながら、各図に示された他の実施形態では、流通／混合チャンバはこのような下方の壁を含まない。

従って、本発明はまた、廃棄物処理装置に収容された廃棄物柱状体の周縁に沿って且つ該周縁の内方に酸化性流体を流通及び混合させる方法であって、該廃棄物処理装置は廃棄物処理チャンバを有し、該チャンバはこのような廃棄物柱状体を処理するように構成されていると共に少なくとも一個のプラズマトーチ手段を有し、該プラズマトーチ手段の出力端は前記廃棄物処理チャンバの下方部分内に延設されて少なくとも前記下方部分に収容されている有機廃棄物を燃料ガスに転換することができるのに十分な熱を該下方部分に提供するものであり、
前記方法は、次の各段階（ａ）及び（ｂ）、
（ａ）本明細書に記載の流通／混合チャンバを設ける段階と、
（ｂ）前記処理チャンバの稼動中、前記少なくとも一個の酸化性流体取込口から前記流通／混合チャンバ内に且つ前記処理チャンバに収容された廃棄物柱状体の周縁の周囲に酸化性流体を流れさせて、前記酸化性流体が、前記少なくとも一個の酸化性流体取込口と協同する少なくとも一個のプラズマトーチ手段により提供される高温ゾーンに向くようにさせる段階と
を含む方法に関するものである。

本発明に係る流通／混合チャンバは、プラズマ型廃棄物変換又は処理装置の構成部分として最も良く組み込まれるが、多数の既存のプラズマ型廃棄物処理装置に本発明の流通／混合チャンバを個々の状況に応じ必要な変更を加えて更新することができる。

以上、本発明を特定の実施形態の数例のみについてを詳細に説明したが、本発明がこれら実施形態に限定されないこと、また、本明細書に開示した本発明の範囲と精神から逸脱することなく形状及び細部において他の数々の変更が可能であることは当業者によって了解されるであろう。

従来技術に係る典型的な固形／混合廃棄物プラズマ処理装置の主要な要素及び全体配置の概略を示す。 本発明の第一の実施形態の主要な要素を典型的なプラズマ処理装置に関連させて概略的に示す。 図２の実施形態の別の配置を示す。 図２の実施形態の更に別の配置を示す。 図２の実施形態のＸ−Ｘから見た断面を示す。 図２の実施形態のＸ−Ｘから見た断面を示す。 本発明の第二の実施形態の主要な要素の概略を示す。 本発明の第三の実施形態の主要な要素の概略を示す。 本発明の第四の実施形態の主要な要素の概略を示す。 標準の耐火煉瓦で製作した流通／混合チャンバの壁の断面プロフィールを詳細に示す。 本発明の第五の実施形態の主要な要素の概略を示す。 本発明の第六の実施形態の主要な要素の概略を示す。 標準の耐火煉瓦で製作した流通／混合チャンバの壁の断面プロフィールを詳細に示す。 本発明の第七の実施形態の主要な要素を典型的なプラズマ処理装置に関連させて概略的に示す。 図１４の実施形態のＰ−Ｐから見た断面を示す。 図１４の実施形態のＱ−Ｑから見た断面を示す。 図１４の実施形態のＳ−Ｓから見た断面を示す。

符号の説明

１０ 処理チャンバ
１８ 長手方向軸
３５ 廃棄物柱状体
４０ プラズマトーチ
７０ 酸化性流体
３４２、４４２ 周縁空間部
３０３ 第一の流通／混合チャンバ
３０４ 第二の流通／混合チャンバ
４０３ 不連続部
４０４ 第二の不連続部

Claims (35)

1. 廃棄物を柱状に廃棄物柱状体として収容するように構成された実質的に長手方向の廃棄物処理チャンバを含む廃棄物処理装置であって、
   前記処理チャンバはチャンバ下方部分と移行部を介して接続されたチャンバ上方部分を含み、前記上方部分は廃棄物取込手段と少なくとも一個のガス排出手段とを含み、前記下方部分は少なくとも一個のプラズマトーチ手段とを含み、該プラズマトーチ手段は、少なくとも該チャンバに収容されている有機廃棄物が燃料ガスに転換されることができるのに十分な熱を提供するための、前記下方部分に延在する出力端を含み、
   該装置は、前記移行部が、長手方向で見て前記上方部分と前記下方部分の間に処理チャンバ内側形状の傾斜部における変化部を含み、前記下方部分の内壁の少なくとも一部が前記移行部からその周縁に沿って上方部分の内壁に対して横方向外方に隔てられ、これによりチャンバの下方部分に、上方部分に対し付加的な少なくとも一個の酸化性流体流通／混合チャンバとしての周縁空間を形成し、前記酸化性流体流通／混合チャンバは、適切な供給源から該チャンバへ酸化性流体を提供するための少なくとも一個の酸化性流体取込口を含み、前記少なくとも一個の酸化性流体取込口は、前記下方部分の内側横方向断面が前記移行部の少なくとも直上における前記上方部分の内側横方向断面より実質的に大きい位置に配置されることを特徴とする、廃棄物処理装置。
2. 前記少なくとも一個のプラズマトーチ手段が、前記少なくとも一個の酸化性流体取込口の位置より低い位置にあるプラズマトーチの出力端を有する、請求項１に記載の廃棄物処理装置。
3. 前記処理チャンバの前記下方部分の前記内壁及び前記処理チャンバの前記上方部分の前記内壁が適切な耐火性材料で製作される、請求項１に記載の廃棄物処理装置。
4. 前記流通／混合チャンバの前記内壁が、前記処理チャンバの前記上方部分の前記内壁から実質的に均一に、前記流通／混合チャンバの前記内壁の周縁部に沿って略一定である第一の距離だけ横方向に隔てられ、前記第一の距離は処理チャンバの長手方向軸に実質的に垂直な面に沿って定義される、請求項１に記載の廃棄物処理装置。
5. 前記流通／混合チャンバが一個の前記酸化性流体取込口を含み、前記上方部分の前記内壁に対する前記流通／混合チャンバの前記内壁の横方向の距離は、チャンバの長手方向軸に実質的に垂直な面において、前記酸化性流体取込口の位置の方が、前記流通／混合チャンバの前記内壁の周縁部に沿った他の位置よりも大きい、請求項１に記載の廃棄物処理装置。
6. 前記上方部分の前記内壁に対する前記流通／混合チャンバの前記内壁の前記横方向の距離が、前記酸化性流体取込口の位置において最大であり、前記酸化性流体取込口に対し横方向に反対の位置において最小である、請求項５に記載の廃棄物処理装置。
7. 前記流通／混合チャンバが、前記移行部から半径方向に延在する上方環状壁を有する環状後退部の形状である、請求項１に記載の廃棄物処理装置。
8. 前記流通／混合チャンバが、処理チャンバの長手方向軸と実質的に同軸の実質的に円筒形の内壁を含む、請求項７に記載の廃棄物処理装置。
9. 前記少なくとも一個の酸化性流体取込口が前記円筒形内壁に設けられる、請求項８に記載の廃棄物処理装置。
10. 前記少なくとも一個の酸化性流体取込口が前記上方環状壁に設けられる、請求項７に記載の廃棄物処理装置。
11. 前記流通／混合チャンバが、前記処理チャンバの前記下方部分の上部であり、前記移行部から延在する周囲円錐台状の壁の形状であり、その壁と前記チャンバの長手方向軸に平行な線との間の半円錐角は、前記処理チャンバの上方部分の内壁と前記チャンバの長手方向軸に平行な線との間の半円錐角よりも大きい、請求項１に記載の廃棄物処理装置。
12. 前記処理チャンバの前記上方部分が実質的に円筒形である、即ち半円錐角が約０°である、請求項１１に記載の廃棄物処理装置。
13. 少なくとも前記流通／混合チャンバの前記内壁が、少なくとも前記移行部の直上における処理チャンバの前記上方部分の前記内壁よりも大きい内半径を有する実質的に円筒の形状である、請求項１に記載の廃棄物処理装置。
14. 前記処理チャンバの前記上方部分が実質的に円筒の形状である、請求項１３に記載の廃棄物処理装置。
15. 前記流通／混合チャンバの前記内壁が、前記処理チャンバの長手方向軸に実質的に垂直な面において実質的に多角形の断面形状を有する実質的に角錘台の形状である、請求項１に記載の廃棄物処理装置。
16. 前記処理チャンバの前記上方部分の内壁が、前記処理チャンバの長手方向軸に実質的に垂直な面において実質的に多角形の断面形状を有する実質的に角錘台の形状である、請求項１５に記載の廃棄物処理装置。
17. 前記上方部分及び前記下方部分の前記多角形断面形状が実質的に長方形である、請求項１６に記載の廃棄物処理装置。
18. 前記流通／混合チャンバの下方部分が、前記流通／混合チャンバの下方に設けられた前記処理チャンバの前記下方部分の底部と開放連通関係にある、請求項１に記載の廃棄物処理装置。
19. 前記流通／混合チャンバの下方部分が、前記処理チャンバの長手方向軸に向かって延在する下方環状壁により区切られている、請求項７に記載の廃棄物処理装置。
20. 前記下方環状壁の内側の端が、横方向において前記長手方向軸から前記移行部よりも大きく隔てられている、請求項１９に記載の廃棄物処理装置。
21. 前記下方環状壁の表面積が前記上方環状壁の表面積よりＳだけ小さく、Ｓは前記上方環状壁の前記表面積の約１％〜約９９％の範囲とすることができる、請求項２０に記載の廃棄物処理装置。
22. 更に、前記流通／混合チャンバから縦方向下方に隔てられた第二の酸化性流体流通／混合チャンバを含む、請求項２１に記載の廃棄物処理装置。
23. 前記第二の酸化性流体流通／混合チャンバにおいて、下方環状壁の表面積が上方環状壁の表面積よりＳ’だけ小さく、Ｓ’は前記第二の酸化性流体流通／混合チャンバの前記上方環状壁の前記表面積の約１％〜約９９％の範囲とすることができる、請求項２２に記載の廃棄物処理装置。
24. 前記処理チャンバの前記下方部分が前記少なくとも一個のプラズマトーチ手段を収容するための適切な後退部を含み、前記後退部は前記処理チャンバ内において前記流通／混合チャンバの下方の位置にあり、前記後退部は、前記少なくとも一個のプラズマトーチの出力端が処理チャンバの長手方向軸から前記移行部よりも大きく隔てられるように、前記少なくとも一個のプラズマトーチを収容するように構成される、請求項１に記載の廃棄物処理装置。
25. 前記少なくとも一個のプラズマトーチ手段が、処理チャンバに対し横方向に隔てられていると共に適切な入口を介して処理チャンバと連通関係にある適切な補助チャンバ内に、前記少なくとも一個のプラズマトーチ手段の出力端が処理チャンバの長手方向軸から前記移行部よりも大きく隔てられるように設けられる、請求項１に記載の廃棄物処理装置。
26. 複数の前記補助チャンバを更に含み、前記付加的な補助チャンバの各々が、処理チャンバに対し横方向に隔てられると共に適切な入口を介して処理チャンバと連通関係にあり、チャンバ内に設けられた前記少なくとも一個のプラズマトーチ手段の出力端が処理チャンバの長手方向軸から前記移行部よりも大きく隔てられる、請求項２５に記載の廃棄物処理装置。
27. 少なくとも一個の前記補助チャンバが、更に、前記酸化性流体取込口を少なくとも一個含む、請求項２５に記載の廃棄物処理装置。
28. 前記移行部が、前記処理チャンバの長手方向軸を含む縦断面で見たときに、角状、屈曲状、急激な変化を有する形状又は長手方向突出形状；緩やかな移行形状；及び湾曲した移行形状のいずれか一個の形状である、請求項１に記載の廃棄物処理装置。
29. 前記少なくとも一個のプラズマトーチが、前記少なくとも一個のプラズマトーチの出力端の中心位置における前記下方部分の横方向断面が少なくとも前記移行部の直上における前記処理チャンバの前記上方部分の横方向断面よりも実質的に大きくなるように前記チャンバ下方部分に設けられる、請求項１に記載の廃棄物処理装置。
30. 少なくとも一個の前記酸化性流体取込口を、処理チャンバの長手方向軸と前記酸化性流体取込口の中心との両方を含む仮想面に設けられ前記酸化性流体取込口の中心と前記移行部を結ぶ仮想線と前記長手方向軸とが成す角φが約０．５°より大きく約１２０°より小さくあるような前記流通／混合チャンバの位置に設けることができる、請求項１に記載の廃棄物処理装置。
31. 少なくとも一個の前記酸化性流体取込口が、処理チャンバの縦方向軸と前記酸化性流体取込口の中心とを含む面と、前記縦方向軸と前記プラズマトーチの出力端の中心とを含む面とが成す角βが約１７０°以下となるような位置に設けられる、請求項１〜３０のいずれか一項に記載の廃棄物処理装置。
32. 前記角度βが約±２０°である、請求項３１に記載の廃棄物処理装置。
33. 前記移行部から垂れ下がっていると共に、前記処理チャンバの前記下方部分の前記横方向に隔てられた内壁に対し前記処理チャンバの長手方向軸に向かって横方向に隔てられた円筒形の壁を更に含む、請求項１に記載の廃棄物処理装置。
34. 前記少なくとも一個の流通／混合チャンバが、前記処理チャンバの前記下方部分の上部に設けられる、請求項１に記載の廃棄物処理装置。
35. 請求項１〜３０、３３及び３４のいずれか一項に記載の廃棄物処理装置に収容された廃棄物柱状体の周縁に沿って且つ該周縁の内方に酸化性流体を流通及び混合させる方法であって、
    前記方法は、
    （ａ）前記廃棄物取込口を介して前記チャンバ内に廃棄物柱状体を提供する段階と、
    （ｂ）前記処理チャンバの稼動中、前記少なくとも一個の酸化性流体取込口から前記流通／混合チャンバ内に且つ前記処理チャンバに収容された廃棄物柱状体の周縁の周囲に酸化性流体を流れさせて、前記酸化性流体が、少なくとも一個のプラズマトーチ手段により提供される高温ゾーンと連通関係にあるようにさせる段階とを含む方法。

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