JPH07101086B2 - 廃棄物質の焼却、熱分解および融解のための装置とその方法 - Google Patents

廃棄物質の焼却、熱分解および融解のための装置とその方法

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JPH07101086B2
JPH07101086B2 JP63109835A JP10983588A JPH07101086B2 JP H07101086 B2 JPH07101086 B2 JP H07101086B2 JP 63109835 A JP63109835 A JP 63109835A JP 10983588 A JP10983588 A JP 10983588A JP H07101086 B2 JPH07101086 B2 JP H07101086B2
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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、廃棄物質、特に可燃物や敏感に反応する合金
を含有した危険な廃棄物質の処理に関する改良技術、と
りわけ焼却、熱分解および融解によって危険な廃棄物質
を処理する装置と方法に係る。
（従来の技術） 廃棄物質、とりわけ有毒な廃棄物質をプラズマトーチを
使って処理することは周知であり、従来から行なわれて
きている。そうした方法において、プラズマトーチはイ
オン化ガスの流れを通して電気エネルギーを伝達してお
り、ガスは導電体となっている。そうしたトーチでは、
摂氏10,000度から15,000度の範囲の非常な高温を得るこ
とができる。
一般には、非トランスファー形式のアークトーチとトラ
ンスファー形式のアークトーチの２つの形式のプラズマ
トーチが用いられている。非トランスファー形式のアー
クトーチでは、トーチの内部すなわち軸方向に間隔を設
けた２つのリングの間に電位が閉じ込められている。こ
の種のトーチでは、トーチの一方の端部から高温ガスが
放出されている。
これに対し、トランスファー形式のアークトーチは、ト
ーチチューブまたはトーチ本体を電界の一方の側に、ま
た電界の反対の側をトーチの外部で当該トーチから間隔
を設けた状態で使用することができる。トランスファー
形式のアークトーチは非常に効率の高い器具であり、高
い操作温度を得ることができる。
プラズマトーチ式の反応装置は、有毒な廃棄物質を含む
各種の廃棄物質の温度を、これら廃棄物質が化学分解
（熱分解）を起こす温度まで加熱するようになってい
る。またこの分解作用は、焼却炉内を適当なガス雰囲気
にしておくことで促進される。こうした処理の行なわれ
た後には、通常、毒性のないガスや固形分が残り、焼却
炉から適当に取り除かれるようになっている。
従来のプラズマトーチ焼却炉は特定の用途には満足のい
くものであるが、場合によっては処理しようとする廃棄
物質をプラズマトーチに効果的に晒して完全燃焼、熱分
解または融解させることのできない欠点がある。こうし
た欠点のために、プラズマトーチ反応装置に改良を加え
る必要があったもので、本発明によればこの必要性を満
足することができる。
素材の燃焼の分野に係わる特許には、米国特許第3,599,
581号、第3,779,182号、第4,181,504号、第4,582,004号
および第4,615,285号と、英国特許第1,170,548号があ
る。
（課題を解決するための手段） 本発明は、廃棄物質の焼却、熱分解および融解のための
反応装置にして、内側の内部空間を取り囲む壁手段を備
え、前記壁手段が焼却したり融解させる廃棄物質を受け
取るための第１の開口、および燃焼生成物を内部空間か
ら排出することのできる第２の開口を備えているような
密封された中空な収容器と、前記第１の開口を通じて収
容器内に送り込まれる廃棄物質を受け取るための第３の
開口を備えた、収容器の内部に位置するドラムと、前記
ドラムを、前記収容器に対して回転可能に、前記収容器
に装着する手段と、前記収容器に対して、前記ドラムを
０ないし20G以上の遠心力で可変に回転させて廃棄物質
の遠心分離を生じさせるためのドラムに連結された手段
と、前記収容器により支持されかつ前記内部空間に侵入
しているプラズマトーチであって、前記プラズマトーチ
は高温プラズマをドラム内部の廃棄物質と熱交換の行わ
れる関係に案内し、廃棄物質の燃焼又は熱分解を制御し
て、廃棄物質を投棄可能な安全な生成物に変化させるプ
ラズマトーチとを、備えて構成されている。また、別の
発明において、廃棄物質を焼却したり融解したりする方
法にして、廃棄物質を外気から密封した収容器内に収容
されたドラム区域内に送り込む段階と、前記ドラム区域
を０ないし20G以上の遠心力で可変に回転させて廃棄物
質の遠心分離を生じさせる段階と、前記ドラム区域に高
温のプラズマを照射して廃棄物質を燃焼しかつ融解させ
る段階と、燃焼生成物を前記ドラム区域からの排出物と
して取り出す段階とを有して構成されている。
本発明の他の利点は、プラズマトーチのプラズマをドラ
ム自体の静止部分に向けては供給するようになっていな
いことが挙げられる。このためドラムを過熱してしまう
ことがなく、プラズマトーチは操作温度に制限を受ける
ことがない。実際には、プラズマトーチはドラムの回転
部分に向けられている。このため良好な温度分布が得ら
れ、またプラズマトーチのプラズマ・プルーム（plasma
plume）が直接当たっていない時期には、このドラム
の可動部分を冷却することができる。従って、本発明の
改良技術によれば、固体はもとより液体の廃棄物質を回
転ドラム内に直接送り込むことができ、そうした廃棄物
質の取り扱いは大幅に簡素化されている。
本発明の目的は、廃棄物質、特に可燃物質、不燃物質お
よび金属を含有する廃棄物質を処理するための装置と方
法を提供することにある。装置は、廃棄物質を受け入れ
るようになった密封された収容器内に回転ドラムを備
え、このドラムの速度を調節してドラムの内側表面部分
に広がっている廃棄物質の分布を変化させ、廃棄物質を
効果的にプラズマトーチのプラズマ・プルームに晒す一
方で、プラズマトーチの温度を廃棄物質の効果的な燃
焼、熱分解または融解を行なえる高温に保てるようにな
っている。
本発明の他の目的は、トランスファー・アーク形式のプ
ラズマトーチを用いて比較的高い操作温度を得ることが
でき、しかも処理物質用受入れドラム自体の回転部分を
プラズマトーチのプラズマに晒すことができる。従っ
て、ドラムはプラズマに接触する静止部分を備えておら
ず、回転時に定期的にドラムの冷却を行なえる。
本発明のその他の目的は、本発明の実施例を示す添付図
面に基づいた以下の詳細な説明から明らかである。
（実施例） 本発明のプラズマ反応装置の第１の実施例が、参照番号
10を用いて第１図に示されている。反応装置10は、密封
された中空な汚染物質収容器12を備えている。この汚染
物質収容器12は、天井壁14、円筒状の側壁16および底壁
18を備えている。天井壁14はパイプ22に接続された第１
の開口20を備え、廃棄物質を収容器12の内部空間に送り
込むようになっている。また天井壁14はパイプ28に接続
された第２の開口26を備え、燃焼産物または生成物を空
間24から外に取り出すことができる。
回転ドラム30は収容器12の内部に設置され、ほぼ垂直方
向の軸線32の廻りで回転することができる。この軸線32
は、収容器12の側壁16の中心軸である。ドラム30は開口
上部と底34を備え、この底34の上部に耐熱材料の層36が
設けられている。層36は環状の形をしていて、傾斜した
第１の表面38とこの傾斜した表面38の外縁から上向きに
延びる垂直な第２の表面40を備えている。円錐形をした
導電部材42が底34に一体化されており、またこの導電部
材42は円錐形の外側表面44を備えている。部材42は底34
から上向きに突き出す一方で、この底に一体化されてい
てしかもドラムの底34の開口48を通り抜けて下向きに突
き出たスピンドル46を備えている。
スピンドル46は、垂直に間隔を開けて設置されたベアリ
ング50と52を介して装着されている。これらベアリング
50と52は、収容器12の底壁18に設けられたスリーブ54に
よって保持されている。回転シール56がスピンドル46を
取り囲み、外気から内部空間24を密封している。ベルト
60を備えたベルト・プーリ組立体58がスピンドル46の下
部に接続されている。前記ベルト60は、スピンドル46の
下側端部に一体化されたプーリ62に掛け渡されている。
さらにベルトは、変速駆動モーター68の駆動シャフト66
に設けられた第２のプーリ64に接続されている。前記変
速駆動モーター68は収容器12の下側に位置する固定支持
体の適当な位置に取り付けられている。
導電体69が、スピンドル46に電気接触した状態でスリッ
プリング70に接続されている。導電体69は電気アース71
に接続され、スピンドル46とこれにつながった部材42は
電気アース電位に保たれている。
プラズマトーチ72はトーチ本体74を備え、収容器12の天
井壁14にある枢軸手段76により枢軸的に取り付けられて
いる。枢軸手段76は、天井壁14のソケット79に収容され
たボール78を備えている。ボール・ソケット継手76はこ
のボール・ソケット継手に接合されたシール手段（図示
せず）を備え、内部空間24は収容器12を取り囲む外気か
ら遮断されている。
トーチ74は下側開口端部80を備えている。この下側開口
端部80からは、トーチ本体72と部材42の間にアークを形
成した後に、前記下側開口端部80からプラズマ・プルー
ム82が流出していく。このため、適当な導電体83が種々
の方法により電気的にトーチ電極72に接続され、さらに
適当な電源84の高電圧端子に接続されている。電源84は
アースに電気的に接続された一方の端子を備えている。
従って、部材42とトーチ72の間の電位差は、部材42とト
ーチ72の内側端部との間の隙間にプラズマ・プルーム82
を維持しておけるだけの電界を作り出すことができる。
例えば、トーチ72は、非トランスファー形式のアークト
ーチよりもさらに効率のよいトランスファー形式のアー
クトーチで構成することもできる。後者の非トランスフ
ァー形式のアークトーチによれば、例えばトーチ本体に
軸方向に間隔をおいて設けた２つのリング間で、全体が
トーチ本体の内部に収まる電界が得られる。
運転に際して駆動モーター68は励磁され、ドラム30を中
心軸32の廻りで回転させる。こうしておいて、アークが
部材42とトーチ72の間に形成され、パイプ22を通じてド
ラム30に流入する廃棄物質を燃焼させ、溶融し、熱分解
しまた反応させるためのプラズマ・プルーム82が形成さ
れる。収容器12に送り込まれる廃棄物質はドラム30内に
落下し、ドラムの底に溜まる。
プラズマトーチは、摂氏10,000度から15,000度の範囲の
温度を作り出すことができる。ドラム30は、燃焼させる
廃棄物質の種類および反応装置10の処理量の条件に合わ
せて、適当な大きさのものから構成することができる。
駆動モーター68の回転速度は、ドラム30の外周に沿って
０から20Gまたはそれ以上の重力が得られるように設定
される。廃棄材料には、可燃物や不燃物、液体あるいは
金属のようなものがある。
ドラムが回転すると、廃棄物質は遠心力によりドラム30
の中心軸32から半径方向外向きに移動していく。廃棄物
質の塊51は、第１図に示すように、ドラムの垂直な側壁
40の内側表面に集まっている。廃棄物質は、ドラムが中
心軸32の廻りを回転するためこの位置に留まっている。
ドラムの回転速度を調節することにより、液体または固
体の廃棄物質は、この廃棄物質の燃焼、熱分解反応また
は溶融処理の行なわれる高熱領域へと滑り落ちていく。
用途に応じてそれぞれに異なった幾何学形状の構造のも
のをを利用することもできるが、反応装置10の構造上の
主だった特徴は、攪拌されながら供給される廃棄物質を
プラズマトーチ72によって作りだされる高熱エネルギー
に晒すことにある。
溶融した金属は、固まった後にリングの形で反応装置10
から取り出すことができる。剥取りアームを設置すれ
ば、必要に応じてドラム30の側壁の内側表面から遠心分
離物質を剥がすことができる。重力Ｇを変化させながら
行なわれる燃焼、反応または溶融状態の制御操作は、封
込め容器12にプラズマガスまたは直接ガスを添加するこ
とにより、ドラム内の雰囲気を管理しながら行なうこと
ができる。
反応装置10は、様々な種類の原材料、例えば溶剤、PC
B、金属、木材、プラスチック、炭化水素あるいはこれ
らの類似するものを取扱い処理することができる。反応
装置10によりプラズマの熱と化学反応によりこうした原
材料は変化し、廃棄物質を無毒化することができる。
ドラム30の底と側面を第１図に示すように形作ることに
より、またドラムの回転速度を変化させることにより、
廃棄物質をドラムの傾斜した垂直壁に沿って広げること
ができる。この操作により比較的薄い廃棄物質の層51が
形成される。この層51は広い表面積を持ち、所定の高温
まで速やかに加熱することができる。さらに、ドラムの
回転速度を定期的に減速して広がっていった層51を再び
循環させて攪拌を行ない、物質をドラムの側壁40から下
向きに流動させることもできる。
第１図の反応装置によって得られる別の利点として、高
温プラズマの流れ82がドラム30の静止部分に向けられな
いことが挙げられる。そうした高温プラズマの流れ82が
静止部分に向けられるようなことがあると、この部分は
過熱されてしまい、またプラズマトーチ72の操作温度に
制約が生じてくる。これに対し、トーチ72は回転部材42
に向けられている。この回転部材42により適切な温度分
布が得られ、またロータ部分にプラズマの流れ82が直接
当たらなくなる時期に、そうしたロータ部分を冷却する
ことができる。このため、従来のプラズマ燃焼装置の場
合のように、廃棄材料を液体の状態で反応装置10に送り
込まなくともよくなる。従ってこの反応装置10を用いれ
ば、液体はもとより固体の廃棄物を反応装置内に直接送
り込んで、様々な種類の廃棄物質を手軽に処理すること
ができる。
本発明の反応装置の第２の実施例が、参照番号100を用
いて第２図と第2A図に示されている。反応装置100は、
内部に回転ドラム104を収容してある密封された水ジャ
ケット式の収容器102を備えている。ドラムはベアリン
グ手段（図示せず）を備え、収容器102内にドラムを収
容して中心軸の廻りを回転させることができる。収容器
102は、清掃口106と、収容器の内部空間110から燃焼生
成物を排出するための取出し口108と、収容器102の領域
110内に廃棄材料を送り込むための供給口112とを備えて
いる。
ドラムは円錐形をした部材114を備えている。この円錐
形をした部材114は、ドラムの中心軸に沿って中心部に
配置されている。ドラムは、ほぼ水平な平らな底表面11
6とこの底表面116の外周に沿った円筒状の垂直壁表面11
8を備えている。ドラム104の上側境界縁120は、第１図
に示すように、清掃口106の下側部分と排出口108よりも
低いかまた僅かに高く設定されている。
回転ドラム104をこのドラムの中心軸の廻りで回転させ
るための手段は、プーリ124を備えたベルト・プーリ組
立体122を備えている。プーリ124は、ドラム104に直接
接合されたスピンドル126に一体化されている。タイミ
ングベルト128が、プーリ126とプーリ130に掛け渡され
ている。プーリ130は、収容器102の下側に位置する変速
モーター134の駆動シャフト132に一体化されている。導
電体136が適当なスリップリング組立体を介してスピン
ドル126に接続され、また電気アース138にも接続されて
いる。
プラズマトーチ140は、第２図に示すように、部材114の
上方で収容器102内に配置されている。プラズマトーチ1
40はトーチ本体142を備えている。このトーチ本体142
は、ボール・ソケット継手144を介して収容器102に枢軸
的に取り付けられている。継手144の上側部分にある構
造体146はアーム148を備えている。このアーム148は、
収容器102の固定支持体152で支持された流体ピストン・
シリンダ組立体150に連結されている。組立体150を作動
させれば、トーチ140は継手144の軸線の廻りを枢動して
トーチ本体142の下側端部141の位置を変え、ドラム104
内の温度分布を変化させることができる。第２図は、ト
ーチ140の下側端部141の複数の取付け姿勢を示してい
る。
トーチ140は、導電体151を介して高電圧側の電源152に
接続されている。低電圧側はアース電位に接続されてい
る。
運転に際し、ドラム104を中心軸の廻りで回転させなが
ら、供給口112から容器102内に廃棄物質が送り込まれ
る。さらに、部材114とトーチ140の間をアークが飛び、
例えば摂氏10,000度から15,000度の範囲の高温のプラズ
マの流れを形成してから、容器102内に廃棄物質が送り
込まれる。
収容器102内に送り込まれた廃棄物質はドラム104内に落
下し、またドラムの回転によってそうした物質には遠心
力が作用し、ドラム104の側壁の内側表面に材料を押し
付けるようになる。ドラムの回転速度を変えることによ
り、ドラム104内の廃棄物質は表面116に加わる重力の作
用によって廃棄材料を広げられ、廃棄材料を所望の温度
までさらに速やかに加熱することができる。廃棄材料を
広げることにより廃棄材料を攪拌し、ドラム内でさらに
効果的な燃焼または溶融操作を行なうことできる。ドラ
ム104内で行なわれる燃焼および焼却の過程でできる生
成物は、取出し口108を通じて収容器102の外に流出して
いく。
第3A図と第3B図は、反応装置10または100を有毒廃棄物
質処理用の他の構成要素と組み合わせて使用するシステ
ム例を示している。第3A図に示すように、反応装置10
は、例えば任意の適当な方法で表面11上に配置されてお
り、またパイプ22を通じてプランジャ弁160の出口端部
に接続された廃棄物質入口を備えている。前記プランジ
ャ弁160の入口端部はスクリューフィーダー161に接続さ
れている。スラッシャー（thrasher）162がスクリュー
フィーダー161の入口に接続されていて、また廃棄物質
を反応装置10に送り込むための貯蔵ドラム163が容器ロ
ック（container lock）164に連結されている。さらに
この容器ロック164はドラムチッパー（drum tipple）16
5に連結されている。従って、ドラム163から取り出され
た廃棄物質は容器ロック164を通じてスラッシャー162に
流入し、次いでスクリューフィーダー161に入りそして
このスクリューフィーダーを通り、プランジャ弁160を
通り抜けてパイプ22から反応装置に送り込まれる。
廃棄物質は、トーチ72によって燃焼し溶融する。このト
ーチ72は、典型的には使用される箇々の反応装置に見合
った出力のプラズマトーチである。反応装置10内の燃焼
生成物を取り出すための出口パイプ28は、サイクロン固
形物分離器166につながっている。このサイクロン固形
物分離器166は、ガス清浄器168の入口に連結されたガス
供給パイプ167を備えている。パイプ167は、適当な大き
さの非トランスファー形式のプラズマトーチを備えたア
フターバーナ169を通り抜ける。アフターバーナは固形
物分離器166の上流側または下流側のいずれか一方の側
に配置できるが、第3A図では分離器の下流側に置かれて
いる。
ガス清浄器168からガスの一部はフィルタ乾燥器170に送
られる。このフィルタ乾燥器170は、チューブまたはパ
イプ170aを介して、排圧安全弁172と排圧フレア弁173を
備えたチーズ171に連結されている。前記排圧フレア弁1
73は、大気中に導通していて無害な可燃ガスを燃焼させ
る一方の分岐パイプ174に連結されている。チーズ171の
他方の分岐パイプ175は、リサイクル弁176を介してリサ
イクルタンク177に連結されている。またこのリサイク
ルタンク177は、送風機178と180を通じパイプ181から反
応装置10の内部に、第3A図に示すように、リサイクル物
質を送り込むようになっている。ガス分析装置170bは、
ガスを排気しても安全であるかどうか、あるいは弁17
2、173および176を調節することにより前述したように
ガスのリサイクルを行なう必要があるかどうかを判断す
る。
第3A図と第3B図の装置を使用することにより、危険な廃
棄物質を受け入れ、反応装置10または100を通して浄化
された成分に変化させることができる。これに伴い、そ
うした物質の持つ毒性を少なくするか事実上なくすこと
ができる。
本発明の第３の実施例が、参照番号200を用いて第４図
に示されている。反応装置200は、パイプ204を備えた密
封された収容器202を備えている。前記パイプ204は開口
206を通り抜け、廃棄物質を収容器202の内部空間208に
送り込むようになっている。収容器202の内部でほぼ垂
直な軸線の廻りを回転することができるように、回転ド
ラム210は下部のベアリング212を介して回転可能に取り
付けられている。ドラムは底216に中央開口214を備えて
いる。穴は底216の最下部にあって、水冷式の回転電極2
18と縦方向に整合している。前記回転電極218は、適当
な方法により収容器202の上部222に固定されたベアリン
グ220を介して、垂直方向に往復運動ができるように取
り付けられている。
適当な駆動手段224が電極218の上部に接続され、この電
極を垂直両方向に移動させることができる。さらに、ベ
アリング手段220により電極を中心軸の廻りで一方向に
回転させることができる。このため、ベルト・プーリ組
立体226が電極218の上側端部に連結され、またこの電極
218を回転させる駆動モーター（図示せず）にも連結さ
れている。回転式の通水継手230が電極218の内部に接続
され、電極の内部に冷却水を送り込むことができる。水
流入口232と水流出口234は継手230を備えている。
底216は、開口214から遠ざかるにつれて上向きに傾斜し
ている。またドラム210は、底216の外周に沿って垂直な
円筒状の側壁219を備えている。側壁219は上向きに延
び、パイプ204の下側端部は一部がドラムの上部開口を
通り抜けている。ドラムが回転している間に、このドラ
ムの外側表面にパイプ221から水を噴射してドラムを冷
却することができる。
ドラムは、スピンドル223を備えている。このスピンド
ル223は、適当な方法により、ベルト・プーリ組立体等
の回転手段（図示せず）と変速駆動モーターに接続され
ている。駆動モーターの回転速度を変えて、必要に応じ
底表面216と側壁表面219に沿って上向きにまたは下向き
に廃棄物質を移動させることができる。
第５図は、ガスの一部から開口214を通じて廃棄物質の
一部の固形分を重力分離する手段を示している。分離手
段は、天井壁251により形成された部屋250（第４図と第
５図）、截頭円錐形の内側側壁252（第５図）、円筒形
の外側側壁253および円筒形の底壁254を備えている。外
側側壁253はガスの一部を取り出すための出口260を備
え、また底壁254は固形物処理ロック（図示せず）につ
なかっている小さい開口255を備えている。固形物とガ
スは開口214から部屋250に入り、固形物は開口255を通
じて下向きに移動していく一方で、ガスは上昇して出口
260から横方向に流出していく。
ボール・ソケット継手229は、容器202の上側壁222の位
置でプラズマトーチ225の本体227を回転可能に保持して
いる。従って、プラズマトーチ225の下側端部231は、電
極218の下側端部に対し枢動させることができる。さら
に、電極は導電体233を備えている。この導電体233は電
極の上側端部に、また電気アース235に接続されてい
る。導電体237は電源239の高電圧側に接続され、電源の
低電圧側は電気アース235に接続されている。従って、
電界が電極218とプラズマトーチの下側端部231の間に形
成され、アークがこれら二つの構成要素の間に形成され
維持される。
トーチ225のプラズマはトランスファー・アーク形式の
ものからなり、アークが飛び始めるとプラズマの流れが
でき、このプラズマの流れは、例えば摂氏10,000度から
15,000度の範囲の非常な高温となっている。プラズマの
流れからの熱は、容器202に対しドラムを回転している
間に、ドラム210内の材料を燃焼し、熱分解し、反応さ
せまたは溶融させる。ドラム210の回転に際し、電極218
も回転させ開口214に近接した点線の位置まで下げるこ
とができる。その際、電極はできるだけドラム210と同
じ速度で回転される。必要に際し電極を持ち上げて開口
214を開き、燃焼生成物を排出することができる。
運転に際し、有毒廃棄物質がパイプ204からドラム210内
に送り込まれる。この廃棄物質の送込みは、ドラム210
が回転しだした後に電極218を回転させながら行なわれ
る。通常では、電極218が開口214を塞ぐため、廃棄物質
が燃焼してしまい、嵩張らなくなるかまたは溶融してし
まうまでは廃棄物質は穴を通じて落下することができな
い。プラズマアークは電極218とトーチ225の間に形成さ
れ、このプラズマの流れを廃棄物質処理用の熱源に利用
することができる。トーチは適当な方法によりボール継
手225の軸線の廻りを回転し、トーチから出るプラズマ
の流れの向きを変えることができる。
回転可能な電極218は二重の目的、すなわちトランスフ
ァー・アーク形式のプラズマトーチ225のための中継
器、とりわけ非導電物質をドラム210内で溶融させたり
また燃焼させる場合にこのプラズマトーチ用の中継器を
構成している。さらにこの回転電極218は、開口214を閉
じたり通路を狭める働きをしている。反応装置200内に
供給される廃棄物質は、ドラム210が遠心力により供給
物を動かせるだけの速度で回転している間、廃棄物質は
ドラム210の壁219の内側表面に押えつけられる。
中央開口214を通じてドラムから廃棄物質を流出させる
ために、ドラムの回転速度を調節して固体または液体を
問わず廃棄物質の安息角度を変え、開口が開いている場
合には廃棄物質を傾斜した底216に沿って開口214内に流
入させることができる。このため、回転電極218は必要
に応じ開口214を通り抜ける廃棄物質の流量を制御し、
廃棄物質すべてがトーチ225の熱に充分に晒されるよう
にしている。溶融または燃焼が閉鎖された室内で行なわ
れるため、また反応装置200を密封してプラズマトーチ
から放出される高温ガスだけを充満させ、廃棄物質を開
口214から流出させながら燃焼工程が行なわれるため、
入力される熱によって最大の効率が得られる。その結
果、多くの適用例において、排出開口214に充分な熱を
収束させることができるため、２次バーナを設置する必
要がない。開口214から下流側でガスの冷却が行なわれ
ることから、自然な吸込み作用または引込み作用が得ら
れる。ただし、必要とあらば、ポンプを下流側に設けて
補助吸引作用を加えることもできる。
ドラム210の形状並びに反応装置200を構成するのに用い
られている材料の種類は、金属を溶融するかまたは有毒
廃棄物を燃焼させるものであるかどうかに係わりなく、
様々な用途に使えるように選択しておくことができる。
反応装置200の冷却は、必要に応じてドラム210の外側表
面に水をスプレイしたり、水のジャケットを設置したり
あるいはガスによって空冷することができる。
ドラム210の回転は、ドラムの外側表面のゴムホイール
による摩擦駆動手段、ギア駆動手段、タイミングベルト
駆動手段またはその他の手段により行ない、必要に応じ
て速度を調節することができる。ドラム210を支持する
ベアリングは、必要に応じて水またはその他の冷媒によ
り冷却を加え、損傷しないように保護している。収容器
202は、処理が行なわれている間は常に冷却しておくこ
とができる。
前述したように、重力とガスの所定の流動が廃棄物質の
燃焼、熱分解および融解に関与し、プラズマトーチ225
によって最大の熱効率が得られる。こうした形態は、自
動処理の行なえる連続反応操作を考える上で理想的な構
成と言える。
反応装置200は、様々な種類の液体、固体およびガス状
の廃棄物を取り扱うことができる。またこの反応装置
は、様々な高反応金属の融解にも利用することができ
る。こうした高反応金属の処理を行なうには、個相また
は液相への物質移動を遠心力により制御して、高密度物
質および高密度含有物を除去する装置を組み込んでおく
必要がある。
なお、本発明の構成を実施態様と共にまとめると以下の
通りとなる。
（１）廃棄物質の焼却、熱分解および融解のための反応
装置にして、 内側の内部空間を取り囲む壁手段を備え、当該壁手段が
焼却したり融解させる廃棄物質を受け取るための第１の
開口、および燃焼生成物を内部空間から排出することの
できる第２の開口を備えているような密封された中空な
収容器と、 前記第１の開口を通じて収容器内に送り込まれる廃棄物
質を受け取るための第３の開口を備えた、収容器の内部
に位置するドラムと、 収容器に対して回転するように、ドラムを当該収容器に
装着している手段と、 収容器に対しドラムを回転させるための、当該ドラムに
接続された手段と、 収容器により支持されしかも内部空間内に侵入している
プラズマトーチとを有し、当該プラズマトーチは高温プ
ラズマを空間内部の廃棄物質と熱交換の行なわれる関係
に案内し、廃棄物質の燃焼または熱分解を管理して廃棄
物質を投棄のできる安全な生成物に変化させることので
きるような反応装置。
（２）上記（１）記載の反応装置において、トーチは、
ある電位を持つトーチ本体と第２の電位を持つドラム部
分とを備えたトランスファー・アークトーチであり、前
記プラズマがドラム部分に向けられるようになっている
ような反応装置。
（３）上記（２）記載の反応装置において、前記ドラム
部分は、当該ドラムの底から上向きに突き出ている円錐
形の部材を有しているような反応装置。
（４）上記（３）記載の反応装置において、円錐形の部
材はドラムの中心軸に対し中央に配置され、前記プラズ
マトーチ本体が前記中心軸から横にずれているような反
応装置。
（５）上記（１）記載の反応装置において、ドラムはス
ピンドルの設置された底を備え、当該スピンドルは壁手
段を通り抜けており、またスピンドルと壁手段と交差箇
所にはシールが設けられ、ドラムはスピンドルの中心軸
の廻りを回転することができる一方で、内部空間を外気
から遮断しているような反応装置。
（６）上記（５）記載の反応装置において、前記回転手
段は、変速駆動モーターと、当該駆動モーターをスピン
ドルに接合する手段とを備えているような反応装置。
（７）上記（１）記載の反応装置において、ドラムは、
底と、当該底の外縁の位置でこの底に接続された側壁と
を備えているような反応装置。
（８）上記（７）記載の反応装置において、底は傾斜し
た上側表面を備え、また側壁がほぼ垂直な内側表面を備
えているような反応装置。
（９）上記（７）記載の反応装置において、底はほぼ水
平な上側表面を備え、また側壁がほぼ垂直な内側表面を
備えているような反応装置。
（10）上記（１）記載の反応装置において、トーチの縦
軸線に直交する軸線の廻りを枢軸運動することができる
ように、トーチを前記壁手段に取り付けている手段が設
置されており、トーチから放出されたプラズマの角度を
変えることができるような反応装置。
（11）上記（１）記載の反応装置において、ドラムは底
を備え、この底には上向きに延びている突起が設けてあ
り、また前記トーチはドラムの起立した部分に向けてプ
ラズマの流れを送るようになっており、またトーチはト
ランスファー・アークトーチであり、このトーチのトー
チ本体がある電位を持ち、ドラムの前記突起が別の電位
を備えているような反応装置。
（12）上記（11）記載の反応装置において、突起は円錐
形をしているような反応装置。
（13）上記（１）記載の反応装置において、底は当該底
を通り抜けて前記第２の開口を形成している穴を備え、
また穴を選択的に閉塞するための手段が設けられている
ような反応装置。
（14）上記（10）記載の反応装置において、前記閉塞手
段は、穴に向かってまた穴からざかる向きに垂直方向に
移動可能な細長い電極と、収容器の壁手段に対して電極
を動かすための手段とを備えているような反応装置。
（15）上記（13）記載の反応装置において、前記閉塞手
段は、細長い電極と、縦方向軸線の廻りを回転できるよ
うに電極を取り付けるための、当該電極に接続された手
段と、電極を回転するための手段とを備えているような
反応装置。
（16）上記（15）記載の反応装置において、電極を当該
電極の縦方向軸線に沿って移動させることができるよう
に取り付ける手段と、電極を移動させるための手段とを
備えているような反応装置。
（17）上記（13）記載の反応装置において、前記プラズ
マトーチは空間内に侵入し、プラズマ手段に近接してし
かもこのプラズマ手段から間隔を開けて端部が位置して
おり、プラズマトーチがトランスファー・アーク形式の
ものからできているような反応装置。
（18）上記（17）記載の反応装置において、プラズマト
ーチの内側端部と前記プラズマ手段との間に電界を形成
するための手段が設けられているような反応装置。
（19）上記（１）記載の反応装置において、枢動運動で
きるようにプラズマトーチを前記壁手段に装着している
手段を備えているような反応装置。
（20）上記（19）記載の反応装置において、前記装着手
段はボール・ソケット継手を備え、継手に接合されて前
記空間を密封した状態に保つシールの設けられているよ
うな反応装置。
（21）廃棄物質を焼却したり融解させる方法にして、 廃棄物質を外気から密封した領域内に送り込む段階と、 この領域を内部の廃棄物質と共に回転させる段階と、 高温プラズマを領域内に送り込み、廃棄物質を燃焼し且
つ融解させる段階と、 燃焼生成物を区域からの排出物として取り出す段階とを
有するような方法。
（22）上記（21）記載の方法において、流出物は区域上
方の通路に沿って移動していくような方法。
（23）上記（21）記載の方法において、プラズマが摂氏
10,000度から15,000度の温度範囲内にあるような方法。
（24）上記（21）記載の方法において、前記廃棄物質が
危険な廃棄物質であるような方法。
（25）上記（21）記載の方法において、流出物は前記領
域の下側の通路に沿って移動していくような方法。
（26）上記（25）記載の方法において、領域が回転を続
ける一方で、流出物の前記通路を遮断する段階を備えて
いるような方法。
（27）上記（21）記載の方法において、プラズマを領域
内に向けまた領域を回転させる一方で、プラズマの方向
を変化させる段階を備えているような方法。
（28）上記（21）記載の方法において、ガス状の燃焼生
成物から固形の燃焼生成物を分離する段階を備えている
ような方法。
（29）上記（21）記載の方法において、領域の回転速度
を変化させる段階を備えているような方法。
（30）上記（21）記載の方法において、領域の外側境界
部に廃棄材料を層の状態に熱め、廃棄物質はプラズマの
熱に対して比較的大きい表面積を形成しているような方
法。
（31）上記（30）記載の方法において、層を形成する前
記段階が、前記領域の回転速度を変化させる段階を備え
ているような方法。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明のプラズマ反応装置の第１の実施例の
一部分を示す縦断面図である。 第２図は、本発明の反応装置の第２の実施例の一部分を
断面にして示す断面側面図にして、構造を詳しく図解説
明するために一部を切除しまた断面にして示している。 第2A図は、第２図の反応装置の底面図である。 第3A図は、本発明の反応装置を用いた有毒廃棄物質の処
理用装置系統を示す説明図である。 第3B図は、第3A図の装置系統の続きの部分を示す説明図
である。 第４図は、第１図と同様の図であるが、本発明の反応装
置の他の実施例を示している。 第５図は、第４図の反応装置の底部に連結される排出物
受けの縦断面図である。 10……第１の実施例のプラズマ反応装置 12……密封された中空な汚染物質収容器 14……収容器の天井壁 16……収容器の円筒状の側壁 18……底壁 20……開口 24……収容器の内部空間 26……第２の開口 28……パイプ 30……回転ドラム 32……中心軸 34……ドラムの底 36……耐熱材料の層 38……傾斜した第１の表面 40……垂直な第２の表面 42……導電部材 44……導電部材の円錐形の外側表面 46……スピンドル 58……ベルト・プーリ組立体 62、64……プーリ 68……変速駆動モーター 72……プラズマトーチ 74……トーチ本体 76……枢軸手段 78……ボール 79……ソケット 82……プラズマ・プルーム 84……電源

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】廃棄物質の焼却、熱分解および融解のため
    の反応装置にして、 内側の内部空間を取り囲む壁手段を備え、前記壁手段が
    焼却したり融解させる廃棄物質を受け取るための第１の
    開口、および燃焼生成物を内部空間から排出することの
    できる第２の開口を備えているような密封された中空な
    収容器と、 前記第１の開口を通じて収容器内に送り込まれる廃棄物
    質を受け取るための第３の開口を備えた、収容器の内部
    に位置するドラムと、 前記ドラムを、前記収容器に対して回転可能に、前記収
    容器に装着する手段と、 前記収容器に対して、前記ドラムを０ないし20G以上の
    遠心力で可変に回転させて廃棄物質の遠心分離を生じさ
    せるためのドラムに連結された手段と、 前記収容器により支持されかつ前記内部空間に侵入して
    いるプラズマトーチであって、前記プラズマトーチは高
    温プラズマをドラム内部の廃棄物質と熱交換の行われる
    関係に案内し、廃棄物質の燃焼又は熱分解を制御して、
    廃棄物質を投棄可能な安全な生成物に変化させるプラズ
    マトーチとを、備えた反応装置。
  2. 【請求項２】前記ドラムが底部に軸方向の開口を有して
    いる請求項１記載の反応装置。
  3. 【請求項３】廃棄物質を焼却したり融解したりする方法
    にして、 廃棄物質を外気から密封した収容器内に収容されたドラ
    ム区域内に送り込む段階と、 前記ドラム区域を０ないし20G以上の遠心力で可変に回
    転させて廃棄物質の遠心分離を生じさせる段階と、 前記ドラム区域に高温のプラズマを照射して廃棄物質を
    燃焼しかつ融解させる段階と、 燃焼生成物を前記ドラム区域からの排出物として取り出
    す段階とを有することを特徴とする、廃棄物質を焼却し
    たり融解したりする方法。
  4. 【請求項４】前記燃焼生成物を前記ドラム区域からの排
    出物として取り出す段階が、前記ドラム区域の回転速度
    を減少させて、ドラム区域の底部の軸方向に明けられた
    開口を介してドラム区域内の融解された物質の少なくと
    も幾分かを排出する段階を備えている請求項３記載の方
    法。
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