(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
［１］流動材料の供給のための貯蔵（堆積）空間（４２０）を画成する壁部（壁構造）（４１８）、該壁部の周囲に該壁部から離れて延長され、開口（４４４）を有する外壁（４４６）、及び該壁部に設けられ、該貯蔵空間から該壁部を介して該貯蔵空間の外部に連通するオリフィス（４００）を含む容器（４１６）と、該オリフィスを選択的に閉塞するストッパアセンブリ（４０４）との組み合わせからなる容器のオリフィス用ストッパシステムにして、
［２］前記ストッパアセンブリが、前記開口に相補型の挿入部（４４２）を有する端部支持体（４３６）を備え、該挿入部が前記容器の外壁の開口に取り外し可能に嵌入されることにより前記容器に固定されるフレーム（４３２）と、
［３］前記挿入部（４４２）を貫通して該フレームに設けられた本体（４５２）と、該本体にカップリング（５２６）を介して分離可能に固着された筒状の閉塞面（４７８）と含み、
［４］該閉塞面が前記容器及びフレームに対して、ｉ）実質的に該オリフィスを閉塞する閉鎖位置と、ｉｉ）該閉鎖位置から後退した開放位置との間を移動可能なストッパ要素（４２６）と、
［５］該ストッパ要素の前記本体を、軸受けアセンブリ（４５４）内に軸受けし、及び該軸受けアセンブリに対して摺動可能に把持し、該ストッパ要素を、前記開放及び閉鎖位置間で実質的に直線移動により往復動させ、該ストッパ要素が該閉鎖位置にとどまるとき、該ストッパ要素を前記容器及びフレームに対して動かして該ストッパ要素が該容器に固着するのを防止する変位機構（４８２）と、
を含み、
［６］前記オリフィスの中心軸（４２８）が、前記ストッパ要素の閉塞面の中心軸（４４０）と実質的に一致し、
［７］前記ストッパ要素の直線移動による往復動は前記中心軸と実質的に平行であり、
［８］前記オリフィスを形成するインサート（４２７）の面（４３０）の前記中心軸に直角な断面は環状で、該断面の面積は前記壁部（壁構造４１８）の外側に向けて漸進的に増大し、
［９］前記ストッパ要素の閉塞面の中心軸に直角な断面は前記オリフィスの中心軸に直角な断面よりも若干小さく、前記ストッパ要素が前記閉鎖位置にあるとき、前記閉塞面（４７８）と前記オリフィスを形成するインサートの面（４３０）との間にギャップが形成され、
［１０］前記容器の貯蔵空間（４２０）内に堆積した溶融材料（４２２）が該ギャップにしみ出し固化して漏れ止めシールを形成し、
［１１］前記変位機構が、前記ストッパ要素が前記閉鎖位置にあるとき、前記ストッパ要素を、前記中心軸を中心に回動させることにより前記容器に対して動かし、
［１２］前記ストッパ要素の閉塞面（４７８）は凸状の自由端（４８０）を有し、
［１３］前記ストッパ要素（４２６）の閉塞面（４７８）を形成する第２部品（５２４）が、耐火性材料及びセラミック材料（５３０）の少なくとも一つで構成され、
［１４］前記ストッパ要素（４２６）が、貫通路（５０６、５０８）を備えた本体（第１部品５２２）を有し、該貫通路が冷却液を流して該ストッパ要素の前記第２部品と熱交換させる所定の通路を形成し、
［１５］前記貫通路と連通する入口及び出口と該入口を介して該貫通路に至り、該貫通路から該出口ヘと移動する加圧冷却流体の供給源（５１６）とをさらに組み合わせて成る、
ことを特徴とする容器のオリフィス用ストッパシステム。
以上
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排出オリフィスを有する型の容器、より詳細には該オリフィスを選択的に閉塞しうるストッパシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
選択的に開閉する必要のある排出オリフィスを有する容器には多くの種類がある。ある環境ではこれを実現するのに比較的簡単な弁構造を利用することができる。しかし、高温の流動性材料の排出には実質的に異なった構造が必要である。
比較的複雑な弁機構が溶融金属用の容器のために案出されている。これらの弁は一般に交換可能な耐火性要素を用いる。弁の作動は、耐火性の板（複数）を相対的に摺動させて選択的に互いの開口を位置合わせすることにより行われる。
【０００３】
この型の耐火性弁は作動が良好であることが判明しているが、多くの欠点を有している。まず、耐火性の板は連続使用すると摩耗しやすく、その結果排出特性が変化し、シールが損なわれかねない。
そのような弁において部品の交換が必要な場合には、この交換を行うのに必要な分解作業がきわめて大がかりで時間のかかるものである。その結果、手待ち時間が過大となる。
【０００４】
容器のオリフィスの状態を制御するより未熟な方法としては砂を用いるものがある。砂をオリフィスに盛り溶融金属又はスラグの排出を防止するものである。オリフィスを開くときには、砂をどけてオリフィスを露出させる。
この作業を手動で行うときには、時間がかかり、厄介なものとなる。さらに、弁の作業者は、高温の容器のごく近くにいなければならないため、高温及び、より悪い場合には排出材料に身をさらすことになる。
【０００５】
容器のオリフィスを密閉するための先行技術による別の方法は、排出材料をオリフィス中で固化させるものである。これはオリフィスの回りを冷却することにより行うことができる。オリフィスを通る流れを開始させるときには、固化材料を液状に加熱し、オリフィスの外に流出させるようにする。
別の利用可能な方法は、オリフィスに遊挿するストッパ要素を利用するものである。容器内の材料をストッパ要素の周囲に流し、固化させて完全なシールを形成する。材料を容器から流出させるには、ストッパ要素を加熱して固化材料を溶かし、ストッパを除去可能として流れを作るようにするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
一つの形態では、本発明は、容器とストッパアセンブリの組み合わせを提供する。容器は、流動性材料の供給のための貯蔵空間を画成する壁部、及び該壁部に設けられ、該貯蔵空間から該壁部を介して該貯蔵空間の外部に連通するオリフィスを有する。ストッパアセンブリは、フレームと、閉塞面を備え該フレームに設けられ該容器に対してｉ）該閉塞面が実質的に該オリフィスを閉塞する閉鎖位置と、ｉｉ）開放位置との間を移動可能なストッパ要素と、該ストッパ要素が該閉鎖位置にとどまるとき、該ストッパ要素を該容器に対して動かして該ストッパ要素が該容器に固着するのを防止する変位機構とを有する。
【０００７】
一つの形態では、オリフィスは中心軸を有し、ストッパ要素は該オリフィスの中心軸と実質的に平行に該開放及び閉鎖位置間を移動する。
オリフィスは、その中心軸と交差する方向の断面でみて均一でない断面を有する。
一つの形態では、オリフィスは面によって形成され、ストッパ要素が閉鎖位置にあるとき、該ストッパ要素の閉塞面と該オリフィスを形成する面との間にギャップが形成される。
前記オリフィスを形成する面は環状で、中心軸を有する。ストッパの閉塞面は筒状で、中心軸を有する。オリフィスを形成する面及びストッパの閉塞面の中心軸は実質的に一致する。
一つの形態では、ストッパ要素は自由端を有し、ストッパ要素の閉塞面は該ストッパ要素の自由端において凸状である。
前記変位機構はストッパ要素を該容器に対して往復動させる。
一つの形態では、ストッパ要素は、該開放及び閉鎖位置間を実質的に直線的に移動可能であり、前記変位機構は、該ストッパ要素を該容器に対して該直線を中心に回動させる。
一つの形態では、ストッパ要素は耐火性材料及びセラミック材料の少なくとも一つで構成される本体を有する。
一つの形態では、ストッパ要素は、貫通路を備えた本体を有し、該貫通路は冷却液を流して該ストッパ要素の本体と熱交換させる所定の通路を形成する。
入口及び出口を前記貫通路と連通させることができる。加圧冷却流体が供給されて、該入口を介して該貫通路に至り、該貫通路から該出口へと移動する。
ストッパ要素の本体は、前記閉塞面を形成する分離可能な部分を有する。
本発明により、上記構成は前記容器の貯蔵空間内の溶融材料と組み合わせて用いることができる。
【０００８】
別の形態では、本発明は容器のオリフィス用のストッパアセンブリを提供するものであり、該ストッパアセンブリは、フレームと、閉塞面を備え、該フレームに設けられ、該フレームに対してｉ）該閉塞面が容器のオリフィスを閉塞するため配置される閉鎖位置と、ｉｉ）該閉塞面が該第１位置から後退する開放位置との間を移動可能なストッパ要素と、該ストッパ要素が該閉鎖位置にとどまるとき、該ストッパ要素を該フレームに対して動かして該ストッパ要素が容器に固着するのを防止する変位機構とを有する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
まず図１−３を参照すると、１０は本発明を適用するのにふさわしい廃棄物処理システムである。廃棄物処理システム１０は、以下に個別に説明するいくつかの協働するサブシステムにより構成されている。１２で示す廃棄物供給サブシステムは、廃棄物をスラグに再構成する焼却サブシステム１４に廃棄物を送出し、該スラグは溶融した状態でスラグ溜サブシステム１６に排出される。焼却サブシステム１４は、主要な第１段階焼却ユニットとして機能する廃棄物処理装置１８及び第２段階焼却ユニット２０を含む。
【００１０】
本発明は主として、廃棄物処理装置１８の一部としてのトーチアセンブリ２２に向けられたものであり、該トーチアセンブリ２２は冷却サブシステム２４を含む。トーチアセンブリ２２のトーチ２６の作動は制御サブシステム２８を介して行われる。
【００１１】
手短にいえば、廃棄物供給サブシステム１２は、廃棄物を入れた個々の容器３０を廃棄物処理装置１８の上面に送出し、容器３０はそこから焼却空間／熱分解室３２に導入される。焼却空間３２において廃棄物はスラグに再構成され、該スラグはスラグ溜サブシステム１６に排出され、そこから適切に処分される。上記再構成での副生物のガスは集められて第２段階焼却ユニット２０で処理される。制御サブシステム２８により、トーチの作動と第２段階焼却ユニット２０の作動とが調和する。トーチ２６の作動時、トーチアセンブリ２２と熱交換するように冷却液、好ましくは水を冷却サブシステム２４を介して循環させる。廃棄物処理システム１０内の個々のサブシステムを以下個別に詳細に説明する。なお、廃棄物処理装置１８は、特定の配列に係る協働構成部品との関係で説明するが、本発明によれば他の環境でも使用可能である。
【００１２】
廃棄物供給サブシステム１２
廃棄物供給サブシステム１２は、廃棄物収容容器３０をインプット位置３４から廃棄物処理装置１８の上の送出位置３６まで連続的に搬送するよう設計されている。サブシステム１２は、全体として正方形の容器３０を搬送するよう設計されている。安全及び生態学的理由から、容器３０は好ましくはポリエチレンベース材料で作るが、そのような型の容器は商業化され容易に入手可能である。この型の容器３０は焼却しても著しく有害で毒性のあるガスを発生しない。
【００１３】
廃棄物供給サブシステム１２は、一対の垂直に離隔したインプットコンベヤ３８と、エレベータ部４０と、アウトプットコンベヤ４２とを有する。各コンベヤ３８上の複数の筒状支持ローラ４４はモータ４６により駆動されて、各コンベヤ３８のインプット端４８から容器３０を矢印５０の方向にエレベータ部４０へと前進させる。
【００１４】
エレベータ部４０は、容器３０のための垂直搬送空間５４を形成するフレーム５２を有する。Ｌ形のリフト用台５６はフレーム５２に沿って空間５４内を図２で実線で示す下方コンベヤ３８のためのピックアップ位置と、空間５４の上部の排出位置との間を案内される。リフト用台５６は支持板５８を担持し、該支持板には容器３０を支持するための複数の筒状搬送ローラ６０が取り付けられる。
【００１５】
エンドレスチェーン６２は垂直に離隔したスプロケット６４、６６に巻回される。下方のスプロケット６６は軸６８に固定され、該軸はモータ７０により別のチェーン又はベルト７２を介して駆動される。モータ７０が作動されると、チェーン６２が反対方向に選択的に駆動されて、チェーン６２に取り付けられたリフト用台５６を昇降させる。釣合重り７４がチェーン６２に取り付けられて、チェーン６２を前進させリフト用台５６を移動させるためモータ７０により発生するトルクを減少させる。
【００１６】
搬送ローラ６０はモータ７６により駆動されて、容器３０をインプットコンベヤ３８からアウトプットコンベヤ４２に移送させる。支持板５８は、垂直に延長する軸の回りを回転するようリフト用台５６に枢動自在に取り付けられる。板５８はモータ７７を介して回転運動をし、これによってローラ６０の配向が変えられて容器３０の受容及び排出が容易になる。
【００１７】
アウトプットコンベヤ４２は、容器３０をエレベータ部４０から送出位置３６の高さ、すなわち廃棄物処理装置１８の上面のところの中間位置７８に向ける。コンベヤ４２は、筒状の支持ローラ８０を有し、上流端８１側の該ローラ８０はモータ８２により駆動される。コンベヤ４２の下流端８６側のローラ８０は自由に回転可能である。
【００１８】
コンベヤ４２は関連する押しシステム８８を有する。押しシステム８８は、前進する容器３０の後端とコンベヤ４２の中間部で係合する板９２を備えた片持ちの押しアーム９０を含む。押しアーム９０は、両頭矢印９４で示すように、エアシリンダ９６によってコンベヤ４２の長さ方向に対し横方向に選択的に延長し、後退する。第２エアシリンダ９８が延長し、後退して、両頭矢印１００で示すように、エアシリンダ９６及びアーム９０をコンベヤ４２の長さ方向と平行に移動させる。
【００１９】
押しシステム８８によって容器３０をコンベヤ４２に沿って前進させるためには、シリンダ９６、９８を作動してアーム９０及び板９２を下方及び図３の左側に移動させる。シリンダ９６を作動して、コンベヤ４２上の一つの容器３０の後端に隣接させる。その後シリンダ９８を作動すると、押し板９２が左から右に移動し、容器３０を中間位置７８に前進させる。
【００２０】
なお、各コンベヤ３８、４２及びリフト用台５６上にはローラを図示してあるが、これらのローラに代えてチェーン又はゴムベルト等の他の公知の前進機構を用いることも可能である。
容器３０は、一連の協働するダンパシステム１０４、１０６、１０８によって中間位置７８から送出位置３６に、さらに廃棄物処理装置１８の上部入口開口１０２を経て焼却空間３２に送られる。
【００２１】
ダンパシステム１０４は垂直に延長した閉塞板１１０を有し、該板はシリンダ１１２によって、図３に実線で示す閉塞位置と、コンベヤ４２及び中間位置７８間の軌道から外れた後退位置との間を移動可能である。この閉塞板１１０の進退は、シリンダ１１２のロッド１１４が延長、後退することにより行われる。
ダンパシステム１０６は垂直に延長する閉塞板１１６を有し、該板はシリンダ１１８の作動によって、図３に実線で示す閉塞位置及び後退位置に選択的に配置される。
【００２２】
ダンパシステム１０８は水平に配置された閉塞板１２０を有し、該板はシリンダ１２２を介して、該板が入口開口１０２を密閉する閉塞位置と、入口開口１０２を開いて容器３０が焼却空間３２に送られるのを可能にする後退位置との間を進退する。
囲い板１２４が入口開口１０２を覆うように設けられ、容器３０が入口開口１０２に送られるときに通過する室１２５を画成する。さらに、囲い板１２６が容器３０のため中間位置７８において室１２８を画成する。
【００２３】
作動時、閉塞板１１０を後退させると、コンベヤ４２上を矢印１３０の方向に搬送される容器３０は室１２８に排出される。次の閉塞板１１６を後退させると、ラム１３２が空気圧又は油圧シリンダ１３４を介して図３の上方に延長し、容器３０を室１２５内の入口開口１０２の真上に駆動する。閉塞板１２０をシリンダ１２２を介して後退させると、容器３０は自重により入口開口１０２と、通路１３９及び入口開口１０２を画成するネック１３８を介して焼却空間３２に落下する。入口開口１０２及びネック通路１３９は、容器３０がさしたる抵抗もなく焼却空間３２へ通過するのに充分な大きさの筒状の径を有するのが好ましい。
【００２４】
焼却サブシステム１４
廃棄物処理装置１８は、図１及び図４−９に示すように、焼却空間３２を形成し、かつ溶融スラグを焼却空間３２からスラグ溜サブシステム１６に送るための排出ノズル１４２を画成する壁構造１４０を有する。焼却空間３２を形成する壁構造１４０の内面１４４は防火性材料で構成する。適当な材料としては、ＳｉＯ2又はＴｉＯ2、又は塩素ベース耐性ＭｇＯ又はＣａＯ等の耐酸材料がある。壁構造１４０の外部ケーシング１４６は、好ましくはステンレス鋼等の非磁性材料で構成する。
【００２５】
焼却空間３２の高温溶融／熱分解部１４８は、壁構造１４０の段部１５０によって形成される。段部１５０上の上方に突出するレッジ１５２はリザーバ１５４を形成する。入ってくる容器３０は、焼却空間３２を通ってリザーバ１５４内に、すなわちリザーバ１５４を形成する上向き面１５６上に送り込まれる。面１５６は、レッジ１５２、及び排出ノズル１４２により形成される排出通路１６０と連通する隣接の出口開口１５８に向けて下方に傾斜している。リザーバ１５４に堆積する容器３０は、トーチ２６からの熱が当たるよう戦略的に配置される。
【００２６】
好ましい形態では、トーチ２６は、容器３０及びその中身を溶融させるプラズマアーク１６２を発生するプラズマトーチである。リザーバ１５４内で充分な量の材料がスラグに再構成されると、スラグの高さはレッジ１５２の高さを上まわり、スラグはレッジ１５２を越え、出口開口１５８及びノズル１４２の排出通路１６０を通ってノズル１４２の出口端１６４へと流れる。スラグのリザーバ１５４から出口開口１５８への排出は、継手１６８によって画成され、排出ノズル１４２の排出通路１６０と連通する通路１６６に吸引力を発生させることによりさらに容易になる。継手通路１６６に発生する吸引力により高温溶融部１４８から排ガスが吸引され、そこから第２段階の焼却ユニット２０に送られる。
【００２７】
焼却空間３２の上部の排ガスは導管１７０を介して引き出される。導管１７０の環状の露出面は、焼却空間３２を形成する内面１４４と同じ防火性材料で構成するのが好ましい。
【００２８】
本発明によれば、トーチアセンブリ２２は壁構造１４０を貫通する開口１７６に取り外し自在に取り付けられる。トーチアセンブリ２２は、図１及び５−９に最もよく示すように、基板１７８と、図１、５及び６に示すように、基板１７８に動作位置にて取り外し可能に取り付けられるトーチホルダ１８０とから成る。トーチホルダ１８０は突出した筒状の要素１８２、１８３を有し、該要素はそれぞれくぼみ型の座１８４、１８６を有し、各座には単一のトーチ２６が収容される。トーチホルダ１８０は、一対のトーチ２６を互いに対し、かつ焼却空間３２内の高温溶融部１４８に対し好ましい角度関係に保持するよう設計されている。
【００２９】
本発明の別の側面は、トーチアセンブリ２２に自蔵式の冷却システムを設けることにある。好ましい形態では、基板１７８及びトーチホルダ１８０は、互いに独立で、かつ廃棄物処理装置１８の壁構造１４０から独立した冷却システムを備える。
【００３０】
より詳細には、冷却構造は、冷却流体を循環させて基板１７８及びトーチホルダ１８０のそれぞれと熱交換させる手段から成る。トーチホルダ１８０の場合、冷却液用の流路１８８は金属フレーム１９０によって画成される。金属フレーム１９０は、複数の溶接金属部品により画成される。第１及び第２の実質的に平らなフレーム部品１９２、１９４はその間に流路１８８の一部を画成するための空間１９６を残して、一方が他方の中に嵌め合わされる。フレーム部品１９２、１９４は継目１９８に沿って溶接される。例示の筒状要素１８３は筒状のフレーム部品２００により一部形成され、該フレーム部品はその内端２０２がフレーム部品１９４に溶接されている。環状空間２０４が筒状フレーム部品２００の全周に保持され、空間１９６と連通して流路１８８の一部を構成している。
【００３１】
供給源２０６からの冷却液、好ましくは水はポンプ２０８により加圧され、入口導管２１０を介してポンプ２０８からトーチホルダ１８０上の三つの入口ノズル２１２、２１４、２１６のそれぞれに送出され、通路１８８を通って金属フレーム１９０と熱交換し、出口ノズル２１８、２２０、２２２を経て、戻り導管２２４を介して水供給源２０６に戻される。
【００３２】
基板１７８の冷却システムもまた、平らな部品２２８、２３０を含む金属フレーム２２６によって画成され、該部品がその間に流路２３２を形成する壁を構成する。壁を構成する部品２２８、２３０は継目２３４において溶接により接合される。冷却液は、入口ノズル２３６により入口導管２１０から通路２３２へ、そして戻り導管２２４に取り付けられた出口ノズル２３８に送られる。
【００３３】
各フレーム１９０、２２６は防火、耐火性材料に埋め込まれている。基板のフレーム２２６は、壁構造１４０を貫通する開口１７６とサイズ及び形状が相補型の耐火性本体２４０を有する。金属バンド２４２が耐火性本体２４０を囲み、壁構成部品２２８の背後に溶接されている。耐火性本体２４０は、トーチホルダ１８０を受容するため形成されたくぼみ型の座２４４、及びトーチ２６のための内方に拡開する開口２４６を有する。トーチホルダ１８０と座２４４との間には明瞭化のためわずかな空間を図示したが、この空間は本実施態様では存在しないものである。
【００３４】
トーチホルダ１８０は、耐火性本体２４８と、これを囲む、基板１７８内の座２４４と整合した楕円形の金属バンド２５０とを有する。金属バンド２５０は、金属バンド２５０の周囲に内向きの肩部２５２が形成されるようフレーム部品１９２に溶接される。トーチホルダ１８０を基板１７８上の作動位置に置くと、肩部２５２が基板１７８の外向き面２５４と当接することになる。一対の取付用ブラケット２５６、２５８がトーチホルダ１８０を基板１７８上の作動位置に保持する。この配列によって、トーチホルダ１８０は基板１７８上の作動位置に取り外し可能に保持される。
【００３５】
基板１７８はまた壁構造１４０上の作動位置に取り外し可能に保持される。基板１７８を壁構造１４０上に適切に位置づけるため、突部２６０、２６２が金属フレーム２２６に形成され、壁構造１４０の相補型のくぼみ２６４、２６６に収容されるようになっている。パッキン材料２６８がくぼみ２６４、２６６において突部２６０、２６２と壁構造１４０との間に配置される。
基板１７８は、この配列により、壁構造の開口１７６を密閉する。突部２６０、２６２とくぼみ２６４、２６６との協働により、基板１７８が常に開口１７６に整列することが確保される。これにより楕円形のトーチホルダ１８０もまた常に作動位置において基板１７８に整列される。
【００３６】
トーチ２６は、筒状要素１８２、１８３の座１８４、１８６に取り外し可能に配置可能である。例示の座１８６は、トーチ２６の半径方向拡大部２７０をぴったりと受け入れる。トーチの拡大部２７０の肩部２７２が座１８６の底面２７４に当接すると、トーチの小径部２７６が耐火性本体２４８の貫通開口２７８内に突出し、これにぴったりと囲まれる。図７に示すように、筒状要素１８２の中心軸Ｘは、トーチホルダ１８０を二分する面Ｙに対し、筒状要素１８３の中心軸Ｘ1よりも大きく角度づけられている。トーチ２６のトーチホルダ１８０への正確な整列がこの配列により確保される。
【００３７】
上記構成により、トーチアセンブリ２２は、トーチ２６により最も激しい熱が発生する領域の近辺で冷却される。トーチホルダ１８０及び基板１７８を冷却するシステムは、互いに、かつ壁構造１４０から独立である。従って、何らかの理由により、いずれかの冷却システムを修理又は交換する必要が生じたときには、作業者はトーチホルダ１８０を基板１７８から、及び／又は基板１７８を壁構造１４０から分離すればよい。これにより、修理員が冷却システムに近づくため焼却空間３２に入る必要はなくなる。また、修理員は、焼却空間に入らなくてもよいので、修理を行うのにシステム全体が冷却するのを待つ必要がない。万一いずれかの冷却システムの一部又は全部が故障した場合には、該当するシステムのみを独立に修理することができる。
【００３８】
さらに、冷却システムは、金属フレーム１９０、２２６の部品を接合するのに用いられた溶接箇所が壁構造１４０の厚み内又はその外側に位置するよう設計されている。どちらの場合も、溶接箇所が高温溶融部１４８の激しい熱に直接曝されることはない。例えば、図９に示すように、筒状要素１８３とフレーム部品１９４との間の溶接及びフレーム部品１９２、１９４間の溶接は、壁構造１４０の外側に位置している。金属バンド２５０とフレーム部品１９２との間の溶接は、開口１７６内、すなわち壁構造１４０の厚み内に、壁構造の外側に隣接して位置している。図６において、継目２３４における溶接は壁構造１４０の外側にあり、金属バンド２４２とフレーム部品２２８間の溶接は、壁構造１４０の厚み内の、その外側に隣接した位置にある。
【００３９】
このように、溶接箇所の破損や割れの可能性は、溶接箇所を高温溶融部１４８内の激しい熱に直接曝さないようにすることで最小にされている。万一破損の場合には、トーチアセンブリ２２を取り外せば金属部品に容易に接近可能である。また、上記配列により、トーチ２６の正確な取付及び取り外しが容易となる。記載した配列において、トーチ２６は焼却空間３２に対し常に適正に方向づけられて取り外し可能に取り付けられる。
【００４０】
トーチ２６は、ベースアノードと先端カソードとの間に空間を形成したプラズマトーチが好ましい。アノードとカソード間の電位差により高温溶融部１４８にプラズマアーク１６２が発生する。アークが発生する領域には圧縮空気を供給する。圧縮ガスをプロセスガスとして使用できるが、Ａｒ、Ｎ2、ＣＯ2又はＨ2、又はこれらの混合ガスを使用することも知られている。
【００４１】
好ましい形態では、バックアップバーナーを焼却空間３２に取り付け、アーク１６２と平行となるよう整列させる。この配列により、焼却空間のリザーバ１５４における温度は１５００−１６００゜Ｃのオーダーとなる。バックアップバーナーの角度を変えることにより、バックアップバーナーからのアークは、トーチ２６からのアークと相互に作用し螺旋状となる。
【００４２】
第２段階焼却ユニット２０は、小型ではあるが、壁構造１４０とほぼ同様に形成された壁構造２８２に同様のトーチアセンブリ２２を組み入れている。壁構造２８２は、継手通路１６６及び導管１７０から排ガスを受けるためのインプット開口２８４を有する。排出ダクト２８６により、排ガスが壁構造２８２内の処理空間２８８で燃焼された後の無害の最終生成物が放出される。高温の排ガスに曝される全ての面は、防火性材料で作る。
【００４３】
第２段階焼却ユニット２０と関連するトーチアセンブリ２２は、第１段階焼却ユニットに設けるトーチアセンブリ２２と同様に構成され、取り付けられ及び冷却される。
好ましくは、８５０゜Ｃ以上の温度を発生させ排ガスを効率よく燃焼させるためバックアップバーナーを第２段階焼却ユニット２０においても使用する。バックアップバーナーの角度は、前述の螺旋効果を得るため制御可能である。
【００４４】
スラグ溜サブシステム１６
スラグ溜サブシステム１６は、図１及び１０−１２に示すように、キャリジ２９２に載置された二つ以上の溜バケット２９０から成り、該キャリジは容器２９４内を一対のガイドレール２９６に沿って移動可能である。キャリジ２９２は、レール２９６の上面に沿って動く車輪２９８を有する。容器２９４とキャリジ２９２との間で作用するエアシリンダ３００は、延長及び後退してキャリジ２９２を両頭矢印３０２の方向に移動させる。キャリジ２９２は、図１０に示すように二つのバケット２９０を収容するよう寸法取りされている。
【００４５】
容器２９４は、中央に蓋アセンブリ３０４を有し、該アセンブリの中央には供給通路３０６が貫通して画成されている。蓋アセンブリ３０４は、各バケット２９０の上縁３１０に密接して供給通路３０６を各バケット２９０の内部貯蔵空間３１２と連通させる下方リム３０８を含む。回転可能なねじ３１４又は他の適当な垂直位置調整機構を介して、蓋アセンブリ３０４は下のバケット２９０に対して上げ下げできる。
【００４６】
作動時、容器２９４は、廃棄物処理装置１８の下に、排出ノズル１４２が供給通路３０６の真上に垂直に整列するよう配置される。蓋アセンブリ３０４は、ねじ３１４を介して図１０に示す作動位置に降ろされる。所定の量の溶融スラグがバケット２９０にたまったら、蓋アセンブリ３０４を上昇させる。キャリジ２９２を次ぎに図１０の右側にシフトし、空のバケット２９０を蓋アセンブリ３０４の下に位置させる。これと同時に、充填済のバケット２９０は開き戸３１６の近くまで移動し、該開き戸を開けることにより取り出し可能となる。次のバケット２９０が充填されると、キャリジ２９２は図１０の左側にシフトされ、空のバケット２９０が蓋アセンブリ３０４の下にくるようにすると共に、充填済のバケットは別の開き戸３１８の近くに位置するので、該開き戸を開けてバケット２９０を空にすることができる。
【００４７】
窓３２０により、容器２９４内の三つの異なる位置のそれぞれにあるバケット２９０の中身を視認することができる。容器２９４の上壁３２４に設けたライト３２２がバケット２９０の上の領域を照明して、窓３２０からのバケットの中身の確認を容易にする。
【００４８】
制御サブシステム２８
プラズマトーチ２６のための点火システムを図１に３２６で示す。発電機３２８が点火システム３２６、及びトーチ２６のためのプロセスガスを圧縮する空気圧縮機３２９に電力を供給する。流量調整弁３３０がプロセスガスの送出を制御する。制御パネル３３２を介して、水ポンプ２０８及び発電機３２８を作動を制御する。
【００４９】
空気圧縮機３２９はまた、押しシステム８８（図３）と関連するエアシリンダ９６、９８、スラグ溜システム１６（図１０−１２）と関連するエアシリンダ３００及び廃棄物供給サブシステム１２（図３）に設けたエアシリンダ１３４を作動するための圧縮空気を供給する。弁３４２は、流量調整弁３３０がガスを送出する空気通路を開閉する。すべてのエアシリンダを油圧シリンダに置換することができ、その場合は空気圧縮機３４０の代わりに油圧ポンプを用いる。別の制御パネル３４４を廃棄物供給サブシステム１２のために設ける。
【００５０】
全体の作動
血液及び／又は尿で汚染された病院の廃棄物等の廃棄物を容器３０に入れる。容器３０は、インプットコンベヤ３８に乗せられてエレベータ部４０に移送され、アウトプットコンベヤ４２の高さに引き上げられ、モータ７６を作動しローラ６０を回転させることによりその上に移送される。駆動モータ８２を作動して、容器３０をアウトプットコンベヤ４２に沿って、押しアセンブリ８８の板９２によって拾われる地点まで前進させる。閉塞板１１０を後退させ、容器３０を中間室１２８内に前進させる。閉塞板１１０は閉塞位置に戻され、閉塞板１１６が後退する。ラム１３２が容器３０を室１３６内の閉塞板１２０の上に前進させるようシリンダ１３４を作動する。閉塞板１１６をその後閉塞位置に戻し、閉塞板１２０を後退させ、容器３０が入口開口１０２を通って焼却空間３２内に入るようにする。閉塞板１２０をその後閉塞位置に戻し入口開口１０２を覆う。容器３０は高温溶融部１４８に堆積する。トーチ２６によりプラズマ領域を発生させ容器３０及びその中の廃棄物を再構成する。再構成の効率は、バックアップバーナーを用いることにより改良され、これにより処理温度は１５００−１６００゜Ｃに達する。容器３０とその中身はこのように溶融スラグに再構成される。
【００５１】
この再構成により発生する排気は、プラズマアークにより焼却空間３２内で燃やされる。焼却空間３２で完全に分解しない排ガスは、導管１７０及び通路１６６を介して第２段階焼却ユニット２０に送出される。第２段階焼却焼却ユニット２０では、プラズマ領域は同様なトーチアセンブリ２２及びバックアップバーナーを介して発生する。好ましくは、トーチ２６とバックアップトーチの組み合わせ効果による温度は８５０゜Ｃに達する。この高温の燃焼により、ガスは無毒化され、煙りに含まれる黒いすす粒子は除去され、ダイオキシンの発生も制御される。大気中に安全に放出できる無害のガスとなる。
【００５２】
ＨＣＬ及びＳＯx等の毒素がダクト２８６から最終的に排出されるガスから除去されるので、必要に応じて追加の処理工程を行うことができる。処理ガスを冷却塔におけるシャワーを介して５５゜Ｃに冷却する。サイクロン乾燥機又はスクラバを用いて粒子を追加的に除去できる。この工程は、粒子汚染によっては省略できる。その後、毒素はアルカリ洗浄又はチャコールフィルタを介して除去できる。その結果、排ガスは環境に対して実質的に無害のものとなる。
【００５３】
容器３０及びその中身が再構成されるにつれて、スラグがリザーバ１５４に堆積する。ついには、スラグはレッジ１５２の高さにまで堆積し、出口開口１５８内に溢れ出、通路１６０を通過して排出ノズル１４２に至る。排出される溶融スラグは、排出ノズル１４２の通路１６６を介して吸引される高温の排気により加熱され続ける。
排出されるスラグはバケット２９０に堆積され、該バケットはモニターされて一杯になると取り出される。
【００５４】
トーチアセンブリ２２を修理又は交換する必要が生じたときには、制御装置３３２からの単純な指令によりトーチ２６を停止でき、全システムの作動が中断する。トーチアセンブリ２２の全体をその後取り外し、焼却空間３２に入ることなくこれを修理できる。
上記システムは、本発明の精神から離れることなく多くの変形が可能である。例えば、上述した廃棄物供給サブシステム１２に代えて単純なホッパーシステムを用いることができる。上記システム１０において自動的に行われる工程の全体又は一部を手動で行うことができる。記載したダンパシステム１０４、１０６、１０８の数は、設計における選択事項である。溶融スラグは連続的にコンベヤに乗せて搬送することができる。上述したすべては熟慮した変形例の例示である。
【００５５】
さて、図１３−１９を参照すると、廃棄物処理システム４０２のオリフィス４００を選択的に閉塞するストッパアセンブリを全体として４０４に示す。
廃棄物処理システム４０２は、上述の廃棄物処理システム１０と実質的に同様な全体構造及び機能を有する。廃棄物処理システム４０２は、ストッパアセンブリ４０４を使用するのに特に好適な一つの環境を例示するものである。しかしながら、ストッパアセンブリ４０４は、より一般的な用途を有し、流動性材料を入れるのに使用される実質的にどんな型の容器のオリフィスを選択的に閉塞するのに用いることができる。
【００５６】
一般に、廃棄物処理システム４０２は、廃棄物４０８を焼却空間／熱分解室４１０に制御可能に送出する廃棄物供給サブシステム４０６を有し、該焼却空間／熱分解室において廃棄物４０８は、流動性の溶融スラグに再構成され、オリフィス４００を介して廃棄物溜サブシステム４１２に選択的に流される。この再構成は、上述の焼却サブシステム１４と類似の焼却サブシステム４１４によって行うことができる。この焼却サブシステム４１４は、耐火性の壁構造４１８によって画成される内部容器４１６を含み、該壁構造は再構成された廃棄物４０８からの溶融副生物のための貯蔵／堆積空間４２０を形成する。貯蔵／堆積空間４２０に堆積した溶融材料４２２は、重力によりオリフィス４００を介して廃棄物溜サブシステム４１２と関連する連続的に整列した容器４２４まで流される。ストッパアセンブリ４０４は、図１５に示す、溶融材料４２２が空間４２０からオリフィス４００を通って流れることを許容される開放位置と、図１４及び１６に示す、溶融材料４２２の空間４２０からオリフィス４００を通る流れが閉塞される閉鎖位置との間を選択的に移動可能である。
【００５７】
耐火性のインサート４２７が壁構造４１８に取り付けられてオリフィス４００を画成する。オリフィス４００は軸線４２８を有し、オリフィス４００の軸方向長さに沿った軸４２８と直角の断面で見て均一でない面積を有する。オリフィス４００は、そのように見て、実質的に壁４１８の全厚みに亘って実質的に同形の、環状断面積を有する。オリフィス４００を形成するインサート４２７の面４３０は、その出口端４３１に向けて外方にフレアになっており、これによりオリフィス４００は壁構造４１８の外側に向けて漸進的に増大する断面積を有する。
【００５８】
ストッパアセンブリ４０４は、車輪付きの下キャリジ４３４を備えたフレーム４３２を有し、該下キャリジによりフレーム４３２は廃棄物処理システム４０２の他の部分に対し便利に移動可能となり、これによってストッパアセンブリ４０４の作動位置への移動と、ストッパアセンブリ４０４を破棄物処理システム４０２の他の部分から引き離すことができるのでストッパアセンブリ４０４自体及びオリフィス４００の近辺の廃棄物処理システム４０２の部分の修理とが容易化される。
【００５９】
ストッパ要素４２６は、細長く、端部支持体４３６とキャリジ４３８との間に延長し、該キャリジはストッパ要素４２６の長さ方向の中心軸４４０と平行にフレーム４３２に対して移動して、以下に詳細に説明するようにストッパ要素を移動させる。
【００６０】
端部支持体４３６は挿入部４４２を有し、該挿入部は、容器４２４の周囲にこれから離れて延長する外壁構造４４６に設けた相補型の開口４４４にぴったりと嵌入する。端部支持体４３６の周囲の拡大フランジアセンブリ４４８は、外壁構造４４６の外面４５０に当接し、ストッパアセンブリ４０４が図１５−１６の作動位置に置かれる。端部支持体４３６は、前述の、トーチアセンブリ２２を固定するのに用いたのと類似の手段等によってその作動位置に適切に固定できる。
ストッパ要素４２６の本体４５２は、軸４４０を中心に回転するよう軸受アセンブリ４５４内に軸受けされている。本体４５２は軸受アセンブリ４５４に対し軸４４０に沿って摺動することも可能である。
【００６１】
フレーム４３２はベッド要素４５６を有し、該ベッド要素は、互いに離隔した平行の案内レール４５８、４６０をそこから上昇した位置に支持する。案内レール４５８、４６０は、それぞれキャリジ４３８に設けられた懸垂型の案内フレーム４６１、４６２を貫通して延長して、キャリジ４３８がストッパ要素の軸４４０と平行に並進運動するのを案内し、これによってストッパ要素４２６を図１５の開放位置と、図１４及び１６の閉鎖位置とを間を移動させる。
【００６２】
キャリジ４３８の移動はねじ付き棒４６３を介して行われ、該棒はレール４５８、４６０間に位置し、その長さ方向軸４６４を中心に回転するようベッド要素４５６に支持される。棒４６３はキャリジ４３８から懸垂するスリーブ４６６内に螺合される。ねじ付き棒４６３は、ベッド要素４５６に対し長さ方向に固定されて保持されるようフレーム４３２に取り付けられる。その結果、ねじ付き棒４６３が回転すると、キャリジ４３８が並進運動をする。キャリジ４３８は、ストパ要素４２６がキャリジ４３８の軸方向の移動に従動するようストッパ要素４２６に接続される。
【００６３】
ねじ付き棒４６３の回転は、出力軸４７０を有するモータ４６８を介して行うことができる。ベルト／チェーン４７２を軸４７０及びねじ付き棒４６３に巻回して、軸４７０の回転がねじ付き棒４６３に回転力を付与するようにする。モータ４６８は、電動モータ、油圧モータその他でよい。水圧モータを使用する場合には、流体供給管４７４を用いて流体を流体供給源５７４に及びから移送する。任意のクランクハンドル４７６をねじ付き棒４６３に接続し、ねじ付き棒４６３の手動回転によりキャリジ４３８及びストッパ要素４２６を移動できるようにする。
【００６４】
ストッパ要素４２６は、そのほぼ全長に亘って筒状の閉塞面４７８及び凸状の自由端４８０を有する。ストッパアセンブリ４０４が作動位置にあって、ストッパ要素４２６が開放位置から閉鎖位置に向けて前進すると、ストッパ要素４２６は自由端４８０に案内されて挿入面３０を経てオリフィス４００内に至る。ストッパ要素４２６は、均一な径の外面４７８のかなりの長さ部分が壁４４６内のオリフィス４００の均一な径を有する部分内に位置するよう充分に前進させる。面４７８の径はオリフィス４００の径より若干小さく、環状のギャップを形成する。その結果、ストッパ要素４２６が閉鎖位置にあると、空間４２０内に堆積した溶融材料は、オリフィス４００内の面４７８の回りのギャップにしみ出てくる。耐火性インサート４２７は充分冷めたままなので、しみ出た溶融材料は面４７８、４３０間のギャップ内で次第に固化して漏れ止めシールを形成する。もしストッパ要素４２６をこの閉鎖位置に止めておくと、ストッパ要素４２６は耐火性インサート４２７に固着してしまうことになる。
【００６５】
本発明により、耐火性インサート４２７内の閉鎖位置においてストッパ要素４２６を連続的に動かす変位機構４８２が提供される。変位機構４８２は、ストッパ要素４２６が閉鎖位置にあるときオリフィス４００の軸４２８と一致する軸４４０を中心にストッパ要素４２６を連続的に往復動させる。これを実現するため、モータ４８４をキャリジ４３８に取り付け、これを作動してディスク４８６を軸４８８を中心に回転させる。駆動リンク４９０が、ディスク４８６と、ストッパ要素４２６に取り付けられた駆動板４９１とを連結する。駆動リンク４９０の一端４９２は、軸４８８に対して半径方向に偏ったピボットピン４９４を介してディスク４８６に連結される。他端４９６は、ピボットピン４９８を介して、軸４４０から半径方向に偏った位置で駆動板４９１に取り付けられる。モータ４８４を介してディスク４８６をまず、図１８に示すように、矢印５００で示す時計方向に回転させると、リンク４９０が矢印５０１で示す反時計方向に板４９１を引っ張る。図１９に示す状態の変位機構４８２をさらに回転させると、駆動リンク４９０が板４９１を矢印５０２で示すように時計方向に駆動する。この前後運動により、ストッパ要素が固化スラグによって耐火性インサート４２７内に固着するのが防止される。同時に、溶融材料が次第に固化するにつれて、連続運動する面４７８には固化材料により該面に正確に一致するシールが形成される。これにより、面４７８の周囲に好ましいシールが得られる。ストッパ要素４２６は固着しないので、望みのときに容易に開放位置に後退させて溶融材料を空間４２０から流すことができる。
【００６６】
モータ４８４はどのような型のものでもよい。電動モータでも、油圧供給源４７５又は別の供給源により作動する油圧モータでもよい。
【００６７】
本発明の別の側面は、図１７に５０４で示す冷却システムを提供することにある。送出導管５０６が本体４５２を画成する外側導管５０８内に同軸に配置される。環状の冷却空間５１０が導管５０６、５０８間に画成される。この配列により、矢印５１１で示すように、送出導管５０６を通り、その自由端５１２を回って冷却空間５１０に至り、これを経て出口５１４に通じる冷却通路が形成される。供給源５１６からの冷却流体は、所定の経路に従い、導管５１８を通って送出導管５０６の入口５２０に入り、出口５１４から別の導管５２２を通って供給源５１６に戻される。この配列により、冷却流体はストッパ要素の本体４５２内を連続的に循環することができる。冷却媒体は空気又は水等の液体でもよい。
【００６８】
図１７の実施例では、ストッパ要素の本体４５２は、冷却通路を形成する第１部品５２２と、閉塞面４７８を形成する第２部品５２４との二つの主要部品を有する。カップリング５２６が部品５２２、５２４を接合するのに用いられている。第２部品５２４は、摩耗したときに交換しやすいようカップリング５２６と分離可能であると好ましい。
図１７に示す実施例では、第２部品５２４はセラミック材料で作ってある。初期の実験を通して、セラミック材料を用いれば部品５２４のための内部補強構造が必要でないことが分かっている。
【００６９】
セラミック材料を用いる代わりに、図２０及び２１に示すように、耐火性材料５３０を用いて対応する第２部品５２４’を形成することもできる。この実施例では、補強要素５３２を用い、対応するカップリング５２６’から突出させている。補強要素５３２は、カップリング５２６’に溶接され、そこから片持ち方式で突出する筒状本体５３４を有する。複数のひれ５３６が本体５３４に溶接され、本体５３４の周方向にも、長さ方向にも互い違いとなっている。耐火性材料は補強要素５３２の周囲に直接形成して部品５２４と同様な形状とすることができる。
【００７０】
本発明の別の特徴は、ストッパ要素４２６の位置を廃棄物処理システム４０２の外部から観測することを可能とする視認管５４０（図１４−１５）を提供することにある。これにより、必要なシステムの状態の調整及びモニターが容易になる。
上述の具体的な実施例の開示は、本発明に含まれる広い概念を例証する意図の下になされたものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による廃棄物処理装置を組み込んだ廃棄物処理システムの略正面図である。
【図２】図１の廃棄物処理システムの略側面図である。
【図３】図１及び２の廃棄物処理システムの部分略平面図である。
【図４】図１−３の廃棄物処理装置の焼却空間及び排出ノズルの部分拡大断面図である。
【図５】本発明による廃棄物処理装置のトーチアセンブリの拡大立面図である。
【図６】図５の線６−６についてのトーチアセンブリの断面図である。
【図７】図５及び６のトーチアセンブリのトーチホルダの拡大立面図である。
【図８】図７のトーチホルダ拡大底面図である。
【図９】図７の線９−９についてのトーチホルダの断面図である。
【図１０】図１−３の廃棄物処理システムの溶融スラグ溜ユニットの立面図である。
【図１１】図１０の溶融スラグ溜ユニットの平面図である。
【図１２】図１０及び１１の溶融スラグ溜ユニットの側面図である。
【図１３】溶融スラグを選択的に流出させるオリフィスのためのストッパシステムを備えた本発明による廃棄物処理システムの改変形態の側面図である。
【図１４】そのストッパ要素が閉鎖位置にある図１３のストッパシステムの部分拡大正面図である。
【図１５】ストッパ要素が開放位置にある図１４と同様の図である。
【図１６】ストッパシステムのストッパ要素が閉鎖位置にある図１３−１５の廃棄物処理システムの部分拡大平面図である。
【図１７】図１３−１６のストッパシステムのストッパ要素の拡大断面図である。
【図１８】ストッパ要素が閉鎖位置にあるときストッパ要素を往復動させる変位機構の拡大側面図であり、ストッパ要素が一方向に変位されている状態を示す図である。
【図１９】ストッパ要素が図１８におけるのとは反対方向に変位されている状態を示す図１８と同様の図である。
【図２０】別の形態のストッパ要素のための補強構造の拡大側面図である。
【図２１】図２０の線２１−２１についての補強構造の断面図である。
【符号の説明】
４００          オリフィス
４０４          ストッパアセンブリ
４１８          壁構造
４２０          貯蔵空間
４２２          溶融材料
４２６          ストッパ要素
４３２          フレーム
４７８          閉塞面
４８２          変位機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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