(57)【要約】【課題】出滓部材の長寿命化を図ることにより、出滓部材の頻繁な交換が抑制され、かつ、長期間にわたって連続的な運転を行うことが可能な溶融炉を提供する。【解決手段】この溶融炉２０は、溶融スラグ１を生成する溶融炉本体３０と、溶融炉本体３０の開口部３２に設置され、溶融スラグ１を排出するスラグ出滓口５１と、溶融スラグ１をスラグ出滓口５１に導く湯道５２とを含む出滓部材５０とを備え、湯道５２は、縦断面形状において、開口部３２の開口縁部３２ａから突出する湯切部５４を含む。そして、湯切部５４は、斜め下方向に延びる上面５４ａと、下面５４ｂよりも下方に突出する段差部５４ｅと、段差部５４ｅの下端５４ｆから湯切部５４の先端まで延びる平坦部５４ｇとを有する下面５４ｂと、上面５４ａの先端と平坦部５４ｇの先端とを接続するとともに平坦部５４ｇに対して略垂直方向に延びる先端側面５４ｃとを含む。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼性物を燃焼させて発生する残渣を燃焼溶融して溶融スラグを生成する溶融炉本体と、
前記溶融炉本体の開口部に設置され、前記溶融スラグを排出するスラグ出滓口と、前記溶融スラグを前記スラグ出滓口に導く湯道とを含む出滓部材とを備え、
前記出滓部材の前記湯道は、縦断面形状において、前記溶融炉本体の開口部の開口縁部から突出する湯切部を含み、
前記湯道の前記湯切部は、
前記湯切部の先端に向かって略水平方向または斜め下方向に延びる上面と、
前記湯道の前記湯切部以外の部分の下面よりも下方に突出する段差部と、前記段差部の下端から前記湯切部の先端まで延びる平坦部とを有する下面と、
前記湯切部の上面の先端と前記湯切部の下面の前記平坦部の先端とを接続するとともに、前記湯切部の下面の前記平坦部とのなす角度が略直角または鈍角になる方向に延びる先端側面とを含む、溶融炉。
【請求項２】
前記湯切部の先端側面の上下方向の厚みは、前記湯切部の下面の前記段差部の下方への突出長さよりも大きいとともに、前記湯切部の下面の前記段差部の下端における前記湯切部の上下方向の厚みは、前記湯切部の先端側面の上下方向の厚み以上の大きさを有する、請求項１に記載の溶融炉。
【請求項３】
前記出滓部材は、中央に前記スラグ出滓口を有する環状に形成されており、
前記湯道は、環状の前記出滓部材の外周部から内周部の前記スラグ出滓口にまで延びる溝部を含み、
前記環状の出滓部材の内周部側の下面に、前記湯切部以外の部分の下面よりも下方に突出する前記段差部と前記平坦部とが周状に設けられている、請求項１または２に記載の溶融炉。
【請求項４】
前記湯切部の下面の前記段差部は、前記溶融炉本体の開口部の開口縁部近傍に配置されているとともに、前記溶融炉本体の開口部の開口縁部から離れる方向に斜め下方に延びる段差面を含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の溶融炉。
【請求項５】
前記湯切部の上面は、前記湯切部の先端に向かって斜め下方向に延びるように形成され、
前記湯切部の下面の前記平坦部は、前記段差部の下端から前記湯切部の先端まで略水平方向に延びるように形成され、
前記湯切部の先端側面は、略垂直方向に延びるように形成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の溶融炉。
【請求項６】
前記湯道の前記湯切部以外の部分の下面は、略水平面状に形成され、前記溶融炉本体の開口部近傍の炉床に設置される炉床設置面を含み、
前記湯道の下面において、略水平面状の前記炉床設置面に対して下方に突出する前記段差部を介して前記平坦部が設けられている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の溶融炉。
【請求項７】
前記湯道の縦断面形状において、前記溶融炉本体の開口部の開口縁部から突出する前記湯切部の突出長さは、前記湯切部の下面の前記段差部の下端における前記湯切部の上下方向の厚みよりも大きい、請求項１〜６のいずれか１項に記載の溶融炉。
【請求項８】
前記湯切部の先端側面は、平坦面状に形成されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載の溶融炉。
【請求項９】
前記出滓部材は、クロムの酸化物であるクロミアを１０質量％以上８５質量％以下含むクロミア質耐火物により構成されている、請求項１〜８のいずれか１項に記載の溶融炉。
【請求項１０】
燃焼性物を燃焼させて発生する残渣を燃焼溶融して溶融スラグを生成する溶融炉本体と、
前記溶融炉本体の開口部に設置され、前記溶融スラグを排出するスラグ出滓口と、前記溶融スラグを前記スラグ出滓口に導く湯道とを含む出滓部材とを備え、
前記出滓部材の前記湯道は、縦断面形状において、前記溶融炉本体の開口部の開口縁部から突出する湯切部を含み、
前記湯道の前記湯切部は、
前記湯切部の先端に向かって略水平方向または斜め下方向に延びる上面と、
前記湯道の前記湯切部以外の部分の下面よりも下方に突出する段差部と、前記段差部の下端から前記湯切部の先端まで延びる平坦部とを有する下面と、
前記湯切部の上面の先端と前記湯切部の下面の前記平坦部の先端とを接続するとともに、前記湯切部の下面の前記平坦部とのなす角度が略直角または鈍角になる方向に延びる先端側面とを含む、溶融炉に用いられる出滓部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融炉および溶融炉に用いられる出滓部材に関し、特に、溶融スラグを生成する溶融炉本体を備えた溶融炉およびこの溶融炉に用いられる出滓部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、都市ごみや産業廃棄物などを燃焼させた後の焼却灰をさらに燃焼溶融させて溶融スラグを生成するガス化溶融炉が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１には、円筒状に形成された壁部を有する溶融炉本体と、溶融炉本体の底部を構成する出滓部（出滓部材）とを備えた溶融炉が開示されている。この特許文献１に記載の溶融炉では、耐火物からなる出滓部材は、中央部を上下方向に貫通するスラグ流出孔（スラグ出滓口）を有して円環状に形成されており、溶融炉内で生成された溶融スラグが出滓部材のスラグ流出孔から下方のスラグ抜き室へと排出されるように構成されている。なお、出滓部材は、出滓部材が設置されるスラグ抜き室の円筒状の内壁上端から半径方向内側に突出する湯切部を含んでいる。この湯切部は、縦断面形状において、湯切部の下部先端部分（スラグ流出孔の下端部近傍部分）が内側斜め下方に向かって鋭角状に先細りする剣先のような形状を有している。
【０００４】
ここで、上記特許文献１のような従来の溶融炉では、溶融炉本体に投入される廃棄物（焼却灰）の性状の変動などに起因して溶融炉の運転温度が低下したり溶融スラグの出滓量が減少して溶融スラグの流れが細くなった際に、溶融スラグがスラグ流出孔の出口部（湯切部の下部先端部分）で固化し始め、固化スラグが成長する場合がある。この場合に、従来では、スラグ流出孔の出口部に発生した固化スラグを除去する方法として、たとえば、運転管理者が出滓部材下方のスラグ抜き室の内壁に設けられた点検口から鉄棒を斜め上方向に挿入して鉄棒の先端部で湯切部の下部先端部分から垂れ下がる固化スラグを剥いだり叩き壊すなどして除去する突き作業が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−３０４１２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１の溶融炉では、出滓部材の湯切部の下部先端部分（スラグ流出孔の下端部近傍部分）が斜め下方に向けて鋭角状に先細りする剣先のような形状であるため、運転管理者による突き作業に伴う衝撃力が固化スラグのみならず湯切部にまで伝わった場合に湯切部にクラック（損傷）が発生しやすくなる。クラック（割れ）が発生すると、出滓部材の損耗速度が大きくなるため、出滓部材の寿命が短くなる。その結果、出滓部材を頻繁に交換する必要があるとともに、溶融炉を長期間にわたって連続して運転することができないという問題点がある。
【０００７】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、出滓部材の長寿命化を図ることにより、出滓部材の頻繁な交換が抑制され、かつ、長期間にわたって連続的な運転を行うことが可能な溶融炉およびこの溶融炉に用いられる出滓部材を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本願発明者が鋭意検討した結果、湯切部の縦断面形状を適切に形成することによって、固化スラグを鉄棒により機械的に除去する際の機械的衝撃力に耐えることが可能な剛性（機械的強度）を有する出滓部材を得ることができることを見い出した。すなわち、この発明の第１の局面による溶融炉は、燃焼性物を燃焼させて発生する残渣を燃焼溶融して溶融スラグを生成する溶融炉本体と、溶融炉本体の開口部に設置され、溶融スラグを排出するスラグ出滓口と、溶融スラグをスラグ出滓口に導く湯道とを含む出滓部材とを備え、出滓部材の湯道は、縦断面形状において、溶融炉本体の開口部の開口縁部から突出する湯切部を含み、湯道の湯切部は、湯切部の先端に向かって略水平方向または斜め下方向に延びる上面と、湯道の湯切部以外の部分の下面よりも下方に突出する段差部と、段差部の下端から湯切部の先端まで延びる平坦部とを有する下面と、湯切部の上面の先端と湯切部の下面の平坦部の先端とを接続するとともに、湯切部の下面の平坦部とのなす角度が略直角または鈍角になる方向に延びる先端側面とを含む。
【０００９】
この発明の第１の局面による溶融炉では、上記のように、湯道の湯切部の下面に、湯道の湯切部以外の部分の下面よりも下方に突出する段差部を設けるとともに、段差部の下端から湯切部の下面の先端まで延びる平坦部とのなす角度が略直角または鈍角になる方向に延びるように湯切部の先端側面を設けることによって、段差部を介して先端側に位置する下面の平坦部から湯切部の上面までの厚みが、段差部を設ける分より大きくなるとともに、湯切部の下部先端部分の形状が、湯切部の下面の平坦部と先端側面とのなす角度が略直角または鈍角になる非鋭角形状となるので、湯切部の厚みの増加および湯切部の下部先端部分の非鋭角形状により、湯切部の剛性（機械的強度）を効果的に向上させることができる。これにより、溶融炉の運転中にスラグ出滓口の出口部（湯切部の下部先端部分）に発生した固化スラグを除去するために運転管理者が鉄棒を使用して固化スラグを叩き壊すなどの衝撃力が湯切部に加えられた場合であっても、衝撃力に起因して湯切部にクラック（損傷）が発生するのを抑制することができる。そのため、クラックの発生に起因する損耗速度の増大化を抑制することができるので、出滓部材の長寿命化を図ることができる。その結果、出滓部材の頻繁な交換が抑制されるとともに長期間にわたって連続的な運転を行うことが可能な溶融炉を得ることができる。なお、この効果は、後述する実証実験により確認済みである。
【００１０】
上記第１の局面による溶融炉において、好ましくは、湯切部の先端側面の上下方向の厚みは、湯切部の下面の段差部の下方への突出長さよりも大きいとともに、湯切部の下面の段差部の下端における湯切部の上下方向の厚みは、湯切部の先端側面の上下方向の厚み以上の大きさを有する。このように構成すれば、湯切部の先端側面での上下方向の厚み（湯切部の下面の平坦部の先端から湯切部の上面の先端までの厚み）が大きくなるのみならず、湯切部の下面の段差部の下端における湯切部の上下方向の厚み（段差部の下端から湯切部の上面までの厚み）もより大きくなるので、段差部の下端から先端側面までの全ての領域にわたって湯切部の剛性（機械的強度）を向上させることができる。したがって、出滓部材における湯切部の剛性を確実に向上させることができる。
【００１１】
上記第１の局面による溶融炉において、好ましくは、出滓部材は、中央にスラグ出滓口を有する環状に形成されており、湯道は、環状の出滓部材の外周部から内周部のスラグ出滓口にまで延びる溝部を含み、環状の出滓部材の内周部側の下面に、湯切部以外の部分の下面よりも下方に突出する段差部と平坦部とが周状に設けられている。このように構成すれば、段差部および平坦部が溝部からなる湯道にのみ局所的に設けられる場合と異なり、湯道における段差部および平坦部が延びて周状に設けられることにより、湯道（湯切部）における段差部および平坦部の機械的強度をより向上させることができる。
【００１２】
上記第１の局面による溶融炉において、好ましくは、湯切部の下面の段差部は、溶融炉本体の開口部の開口縁部近傍に配置されているとともに、溶融炉本体の開口部の開口縁部から離れる方向に斜め下方に延びる段差面を含む。このように構成すれば、段差部を溶融炉本体の開口部の開口縁部近傍に配置することにより開口縁部から突出する湯切部のうち段差部より先端側の上下方向の厚みが大きくなる部分（剛性が高められた部分）をより増加させることができるので、この点でも湯切部の機械的強度を向上させることができる。また、段差部が開口部の開口縁部から離れる方向に斜め下方に延びる段差面を含むことによって、湯切部の厚みを増加させるために段差部を設けたとしても、開口縁部から離れる方向に延びる段差面により、スラグ出滓口から流れ落ちる溶融スラグが溶融炉本体の開口部の開口縁部に達するのが容易に抑制されるので、溶融炉本体の開口縁部近傍に溶融スラグを付着させにくくすることができる。これにより、溶融スラグがスラグ出滓口の出口部のみならず溶融炉本体の開口縁部近傍にも付着して固化することを極力避けることができるので、このような固化スラグを除去するための除去作業回数を低減することができる。その結果、除去作業（鉄棒の衝撃による機械的な除去作業や火炎バーナ（ガスバーナ）の熱による除去作業）に起因して湯切部が早期に損傷することを効果的に抑制することができる。
【００１３】
上記第１の局面による溶融炉において、好ましくは、湯切部の上面は、湯切部の先端に向かって斜め下方向に延びるように形成され、湯切部の下面の平坦部は、段差部の下端から湯切部の先端まで略水平方向に延びるように形成され、湯切部の先端側面は、略垂直方向に延びるように形成されている。このように構成すれば、湯切部の先端に向かって斜め下方に延びる上面に沿って溶融スラグをスラグ出滓口まで円滑に導くことができるとともに、段差部の下端から略水平方向に延びる平坦部と略垂直方向に延びる先端側面とのなす角度（湯切部の下部先端部分の形状）を略直角（非鋭角）にすることができる。これにより、湯道における溶融スラグの円滑な流動を確保しながら、湯切部の剛性（機械的強度）を向上させることができる。
【００１４】
上記第１の局面による溶融炉において、好ましくは、湯道の湯切部以外の部分の下面は、略水平面状に形成され、溶融炉本体の開口部近傍の炉床に設置される炉床設置面を含み、湯道の下面において、略水平面状の炉床設置面に対して下方に突出する段差部を介して平坦部が設けられている。このように構成すれば、湯切部以外の部分の下面となる炉床設置面よりも段差部を容易に下方に突出させることができるので、出滓部材における湯切部の下面の平坦部から湯切部の上面までの厚みを段差部の厚み（突出長さ）の分だけ出滓部材の炉床設置面における厚みよりもより容易に大きくすることができる。
【００１５】
上記第１の局面による溶融炉において、好ましくは、湯道の縦断面形状において、溶融炉本体の開口部の開口縁部から突出する湯切部の突出長さは、湯切部の下面の段差部の下端における湯切部の上下方向の厚みよりも大きい。このように構成すれば、湯切部の開口縁部からの突出長さを大きくすることができるので、その分、溶融スラグが溶融炉本体の開口部の開口縁部または開口縁部下方の内壁面に到達しにくくなる。これにより、固化スラグの除去作業回数を減少させることができるので、その分、除去作業（鉄棒の衝撃による機械的な除去作業や火炎（ガス）バーナの熱による除去作業）に起因して湯切部が早期に損傷することをより効果的に抑制することができる。その結果、出滓部材の交換頻度を効果的に減少させることができる。
【００１６】
上記第１の局面による溶融炉において、好ましくは、湯切部の先端側面は、平坦面状に形成されている。このように構成すれば、先端側面を円弧状の面にする場合と異なり、溶融スラグをより均一に平坦面状の先端側面を伝って下方に流下（落下）させることができる。
【００１７】
上記第１の局面による溶融炉において、好ましくは、出滓部材は、クロムの酸化物であるクロミアを１０質量％以上８５質量％以下含むクロミア質耐火物により構成されている。このように構成すれば、クロミアを８５質量％以下に抑えることにより耐火物としての出滓部材の弾性率が高くなりすぎるのを抑制することができる。すなわち、高すぎない弾性率を有するクロミア質耐火物を用いることにより、出滓部材の熱応力（熱膨張または熱収縮に対する母材材料内の応力）が大きくなるのが抑制されるので、固化スラグを除去する際、火炎バーナ（ガスバーナ）によりスラグ出滓口の出口部（湯切部の下部先端部分）近傍の固化スラグを溶融する場合であっても、出滓部材が火炎バーナによる熱衝撃に耐えることができる。これにより、熱衝撃に起因して湯切部にクラックが発生して損傷（損耗）するのを抑制することができる。また、クロミアを１０質量％以上含有することにより、出滓部材の弾性率および耐溶損性が低くなりすぎるのを抑制することができるので、一定以上の剛性および耐溶損性を有する出滓部材を作ることができ、その結果、流動する溶融スラグによって湯道（稼働面）が溶損するのを抑制しつつ湯切部が有する剛性（機械的強度）を高く維持することができる。すなわち、固化スラグの除去作業時における鉄棒による機械的衝撃力に起因する機械的損傷のみならず火炎バーナの熱に起因する熱的損傷にも耐えうる出滓部材を得ることができるので、出滓部材の長寿命化をより確実に図ることができる。
【００１８】
この発明の第２の局面における溶融炉に用いられる出滓部材は、燃焼性物を燃焼させて発生する残渣を燃焼溶融して溶融スラグを生成する溶融炉本体と、溶融炉本体の開口部に設置され、溶融スラグを排出するスラグ出滓口と、溶融スラグをスラグ出滓口に導く湯道とを含む出滓部材とを備え、出滓部材の湯道は、縦断面形状において、溶融炉本体の開口部の開口縁部から突出する湯切部を含み、湯道の湯切部は、湯切部の先端に向かって略水平方向または斜め下方向に延びる上面と、湯道の湯切部以外の部分の下面よりも下方に突出する段差部と、段差部の下端から湯切部の先端まで延びる平坦部とを有する下面と、湯切部の上面の先端と湯切部の下面の平坦部の先端とを接続するとともに、湯切部の下面の平坦部とのなす角度が略直角または鈍角になる方向に延びる先端側面とを含む。
【００１９】
この発明の第２の局面による溶融炉に用いられる出滓部材では、上記のように、湯道の湯切部の下面に、湯道の湯切部以外の部分の下面よりも下方に突出する段差部を設けるとともに、段差部の下端から湯切部の下面の先端まで延びる平坦部とのなす角度が略直角または鈍角になる方向に延びるように湯切部の先端側面を設けることによって、段差部を介して先端側に位置する下面の平坦部から湯切部の上面までの厚みが、段差部を設ける分より大きくなるとともに、湯切部の下部先端部分の形状が、湯切部の下面の平坦部と先端側面とのなす角度が略直角または鈍角になる非鋭角形状となるので、湯切部の厚みの増加および湯切部の下部先端部分の非鋭角形状により、湯切部の剛性（機械的強度）を効果的に向上させることができる。これにより、溶融炉の運転中にスラグ出滓口の出口部に発生した固化スラグを除去するために運転管理者が鉄棒を使用して固化スラグを叩き壊すなどの衝撃力が湯切部に加えられた場合であっても、衝撃力に起因して湯切部にクラック（損傷）が発生するのを抑制することができる。そのため、クラックの発生に起因する損耗速度の増大化を抑制することができるので、出滓部材の長寿命化を図ることができる。すなわち、本発明による出滓部材を使用することによって、出滓部材の頻繁な交換が抑制されるとともに溶融炉の連続的な運転を長期間にわたって行うことができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、上記のように、出滓部材の長寿命化を図ることにより、出滓部材の頻繁な交換が抑制され、かつ、長期間にわたって連続的な運転を行うことが可能な溶融炉を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態による溶融炉を適用した廃棄物処理装置の概略構成を示した図である。
【図２】本発明の一実施形態による溶融炉のスラグ出滓口からスラグ室にかけての構造を示した断面図である。
【図３】本発明の一実施形態による溶融炉に用いられる出滓部材が炉床に設置された状態での出滓部材の湯道における縦断面図である。
【図４】本発明の一実施形態による溶融炉に用いられる出滓部材の構造を示した上面図である。
【図５】本発明の一実施形態による溶融炉に用いられる出滓部材の構造を示した下面図である。
【図６】本発明の一実施形態の第１変形例による出滓部材の湯道における縦断面図である。
【図７】本発明の一実施形態の第２変形例による出滓部材の湯道における縦断面図である。
【図８】本発明の一実施形態の第３変形例による出滓部材の湯道における縦断面図である。
【図９】本発明の一実施形態の第４変形例による出滓部材の湯道における縦断面図である。
【図１０】本発明の一実施形態の第５変形例による出滓部材の湯道における縦断面図である。
【図１１】本発明の一実施形態の第５変形例による出滓部材の構造を示した上面図である。
【図１２】本発明の一実施形態の第６変形例による出滓部材の構造を示した上面図である。
【図１３】本発明の一実施形態による出滓部材の長寿命化を検討するために行った評価試験の内容および評価試験結果を示した図である。
【図１４】図１３に示した出滓部材の長寿命化を検討した評価試験において、実施例４による湯切部の湯道における断面形状の寸法測定結果を示した図である。
【図１５】図１３に示した出滓部材の長寿命化を検討した評価試験において、比較例２による湯切部の湯道における断面形状の寸法測定結果を示した図である。
【図１６】図１３に示した出滓部材の長寿命化を検討した評価試験において、湯切部の突出長さと水平方向（Ｘ方向）の湯切部の平均損耗速度との関係を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２３】
図１〜図５を参照して、本発明の一実施形態による溶融炉２０を備えた廃棄物処理装置１００の構成について説明する。以下では、まず、廃棄物処理装置１００の全体的な構成について説明し、その後、溶融炉２０の詳細な構成について説明する。
【００２４】
本実施形態による溶融炉２０を備えた廃棄物処理装置１００は、図１に示すように、粉砕処理がなされた都市ごみなどの一般廃棄物や廃プラスチックまたは産業廃棄物などの廃棄物（燃焼性物）を流動床式のガス化炉１０内で燃焼させ熱分解ガス化させた後、その焼却灰（残渣）を溶融炉２０内において熱分解ガスを利用して約１３００℃以上の高温で燃焼溶融させることにより溶融スラグ１を生成するように構成されている。そして、生成された溶融スラグ１がスラグ生成装置６０内の水槽６１に落下して急冷（粒状化）された後、黒い粒状（ガラス状）の物質であるスラグ（水砕スラグ）２となってコンベア６２により搬送されるとともに外部に取り出されるように構成されている。廃棄物処理装置１００により生成されたスラグ２は、道路の路盤材などに有効利用される。また、ガス化炉１０に投入される廃棄物には金属（鉄・アルミなど）の不燃物も含まれており、ガス化炉１０内で燃焼せず熱分解ガス化しない不燃物は、ガス化炉１０の炉下部１１から排出されて再資源化（リサイクル）の処理工程へと送られる。
【００２５】
溶融炉２０の下流側（出口側）には蒸気発生用のボイラ７０が接続されており、溶融炉２０の排熱が回収されるように構成されている。また、ボイラ７０で熱回収された排ガスは、減温塔７１で冷却された後、排ガス処理装置７２により煤塵やダイオキシン類を含む有害物質が除去されて無害化され、煙突７３から大気中に放出されるように構成されている。
【００２６】
また、溶融炉２０は、図１および図２に示すように、溶融スラグ１を生成する溶融炉本体３０を備えている。また、溶融炉本体３０の炉床３１には、下方に開口する円形状の開口部３２が形成されている。また、開口部３２の下方にはスラグ室３３が接続されている。スラグ室３３は、炉床３１の開口部３２近傍から下方に延びるとともに略円筒状に形成された側壁部３４を有している。なお、スラグ室３３は、開口部３２における側壁部３４の内径（水平方向）が最も小さく、開口部３２近傍から側壁部３４が下方（Ｚ２方向）に延びるにしたがって内径が段階的に大きくなった後、略一定の内径を保ったままスラグ生成装置６０（図１参照）内の水槽６１近傍にまで延びるように構成されている。
【００２７】
また、スラグ室３３の側壁部３４には、各々が放射状に延びる複数の点検口３５および３６が設けられている。なお、開口部３２に近い高さ位置の点検口３５には、覗き窓（図示せず）が取り付けられており、オペレータ（運転管理者）が溶融炉２０の運転時に点検口３５を介して開口部３２周辺の様子（溶融スラグ１の出滓具合など）を確認することが可能に構成されている。また、点検口３５よりも低い位置に設けられた点検口３６は、通常状態では閉じられている一方、必要に応じてオペレータが後述する鉄棒５や火炎バーナ（ガスバーナ）６を挿入して所定の作業を行うことが可能に構成されている。
【００２８】
また、図２に示すように、溶融炉本体３０の開口部３２に下面側（Ｚ２側）の一部が嵌め込まれるようにして出滓部材５０が設置されている。出滓部材５０は、中心部において厚み方向（上下方向（Ｚ方向））に貫通するスラグ出滓口５１が設けられることにより、円環状（図４参照）を有するように形成されている。また、出滓部材５０が開口部３２に設置された状態で、溶融炉本体３０により生成された高温の溶融スラグ１が出滓部材５０のスラグ出滓口５１を介してスラグ室３３側に排出されるように構成されている。また、出滓部材５０は、クロムの酸化物であるクロミアを１０質量％以上８５質量％以下含有したクロミア質の耐火物を用いて形成されている。この点については、後に詳細に説明する。
【００２９】
また、出滓部材５０を上面側（Ｚ１側）から見た場合、図４に示すように、出滓部材５０には、溶融スラグ１（図２参照）をスラグ出滓口５１に導くための溝形状を有する湯道５２が１箇所に形成されている。溝形状を有する湯道５２は、環状の出滓部材５０の外周部５０ａからスラグ出滓口５１の内周面５１ａ（先端側面５４ｃ）にまでＸ１方向に直線状に延びている。なお、湯道５２は、本発明の「溝部」の一例である。また、スラグ出滓口５１は、図４に示すように、湯道５２に対応する平坦面状の内周面５１ａ（先端側面５４ｃ）と、平面視で内周面５１ａに対して傾斜した状態で内周面５１ａの両端（Ｙ方向）に接続される平坦面状の内周面５１ｂと、内周面５１ａおよび５１ｂ以外の部分に設けられる円弧状の内周面５１ｃとを含んでいる。すなわち、スラグ出滓口５１の内周面５１ａ〜５１ｃは、平面視で完全な円形状ではなく、湯道５２のＸ１側の先端に位置する平坦面状の内周面５１ａが、湯道５２以外の円弧状の内周面５１ｃよりもスラグ出滓口５１の中心に向かって迫り出すような内周形状を有している。より詳細には、湯道５２における外周部５０ａからスラグ出滓口５１の内周面５１ａまでの水平方向（Ｘ方向）の長さＬ１は、湯道５２とは反対側の部分の外周部５０ａからスラグ出滓口５１の円弧状の内周面５１ｃまでの水平方向の長さＬ２よりも大きい。なお、内周面５１ａは、本発明の「内周部」の一例である。
【００３０】
また、溝形状を有する湯道５２は、後述する堰部５３の上面５３ａから下方（紙面奥方向）に凹状に窪んだ位置に形成された溝底部５２ａと、溝底部５２ａの両側端に接続される側壁部５２ｂとを有している。ここで、溝底部５２ａの両側端と側壁部５２ｂの下端とは、所定の曲率半径を有して曲面状（Ｒ形状）に形成された接続部分（図示せず）を介して接続されている。また、溝底部５２ａの側壁部５２ｂとの接続部分以外の部分は、略平坦面状に形成されている。また、湯道５２の溝幅（Ｙ方向）は、溶融スラグ１が流れるＸ方向において略均一に形成されている。なお、溝底部５２ａは、本発明の「湯切部の上面」の一例である。
【００３１】
また、湯道５２は、図３に示すように、出滓部材５０の外周部５０ａからスラグ出滓口５１の内周面５１ａに進むにしたがって徐々に溝の深さ（溝底部５２ａのＺ２方向の深さ）を増すようにして延びている。なお、図３に示した湯道５２の縦断面形状は、図４に示した出滓部材５０における１２０−１２０線に沿った断面図である。また、出滓部材５０は、図４に示すように、湯道５２以外の部分が堰部５３となっており、出滓部材５０は、湯道５２と堰部５３とによって環状に一体的に形成されている。また、堰部５３の上面５３ａは、平坦面状に形成されている。したがって、図２に示すように、溶融スラグ１は、通常運転時、堰部５３を超えてスラグ出滓口５１に流れ込むようなことはない。すなわち、炉床３１の底部周辺に集められた溶融スラグ１は、出滓部材５０の外周部５０ａに沿って湯道５２が配置された側に集められて湯道５２を介してスラグ出滓口５１に流れ込むように構成されている。
【００３２】
また、出滓部材５０における湯道５２は、図３に示すように、スラグ出滓口５１側に配置（形成）された湯切部５４と、外周部５０ａ側に配置（形成）された炉床設置部５５とからなる。ここで、炉床設置部５５は、図５に示すように、平面視で円環状に形成されている。また、図３に示すように、炉床設置部５５の下面５５ａは、略水平方向（Ｘ方向）に延びる平坦面状に形成されている。また、溶融炉本体３０の炉床３１は、開口部３２近傍に下方に窪んだ部分からなる取付部３１ａを有している。取付部３１ａの取付面（上面）は、略水平面状でかつ円環状に形成されている。これにより、出滓部材５０の炉床設置部５５の下面５５ａが、炉床３１の取付部３１ａの取付面上に略水平に設置されている。また、出滓部材５０が炉床３１に設置された状態で、溝状の湯道５２の溝底部５２ａの外周側端部が炉床３１の上面と略面一になるように取付部３１ａの下方への窪み量が調整されている。また、湯道５２における湯切部５４は、縦断面形状において、開口部３２の開口縁部３２ａから略水平方向（Ｘ１方向）に開口部３２の中心に向かって庇状に突出するように構成されている。なお、炉床設置部５５は、本発明の「湯道の湯切部以外の部分」の一例である。また、下面５５ａは、本発明の「炉床設置面」の一例である。
【００３３】
ここで、溶融炉２０（図１参照）を運転して溶融スラグ１（図２参照）を生成する際、ガス化炉１０（図１参照）に投入される廃棄物の性状（カロリーや灰分）や廃棄物処理装置１００（図１参照）の運転環境（気温など）の変動などに起因して溶融炉２０の運転温度が低下したり溶融スラグ１の出滓量が減少して溶融スラグ１の流れが細くなる場合がある。このような場合、湯道５２（図２参照）を流れる溶融スラグ１が、スラグ出滓口５１（図３参照）の出口部（後述する湯切部５４の下部先端部分５４ｄ（図３参照））で固化し始めるとともに、固化スラグが成長する場合がある。オペレータ（運転管理者）が点検口３５（図２参照）から内部を覗き込んで出滓部材５０（図２参照）の下面側におけるスラグ出滓口５１の出口部に固化スラグが発生している様子が確認された場合、図２に示すように、オペレータは、点検口３５から鉄棒５（破線で示す）を斜め上方向に挿入して鉄棒５の先端部で出滓部材５０（湯切部５４）の下部先端部分５４ｄから垂れ下がる固化スラグを剥いだり叩き壊すなどして、固化スラグを除去する作業（突き作業）が行われる。また、オペレータは、固化状況に応じて、点検口３５からガスバーナなどの火炎バーナ６（破線で示す）を挿入して火炎バーナ６の熱で湯切部５４周辺の固化スラグを再溶融させることにより再溶融した溶融スラグ１をスラグ室３３下方の水槽６１に落下させる作業なども行われる。
【００３４】
また、このような固化スラグの除去作業においては、鉄棒５で固化スラグを叩き落す際の衝撃力が固化スラグのみならず出滓部材５０の湯切部５４にまで伝わる。さらには、火炎バーナ６で固化スラグを再溶融させる際の熱が固化スラグのみならず湯切部５４にまで伝わる。このように、溶融スラグ１が固化した際の固化スラグの除去作業に伴って、出滓部材５０には機械的衝撃力や熱衝撃がしばしば加えられる。また、固化スラグの除去作業は湯切部５４周辺の様子をオペレータが目視しながら行われるが、長尺物の鉄棒５で固化スラグを叩き落す際など、固化スラグに鉄棒５の先端部が適切に命中する場合のみならず、鉄棒５が湯切部５４を直接突いてしまう場合もある。
【００３５】
そこで、本実施形態では、湯切部５４の縦断面形状を適切に形成することによって、固化スラグを鉄棒５により機械的に除去する際の機械的衝撃力や火炎バーナ６による熱衝撃に耐えることが可能な剛性（機械的強度）を有するように出滓部材５０を構成している。すなわち、図３に示すように、湯道５２における湯切部５４は、湯道５２の溝底部５２ａとなる上面５４ａ（Ｚ１側）と、屈曲する下面５４ｂ（Ｚ２側）と、上面５４ａおよび下面５４ｂを接続する先端側面５４ｃとによって外形（縦断面形状）が形成されている。ここで、下面５４ｂと先端側面５４ｃとの接続部分が、湯切部５４の下部先端部分５４ｄである。
【００３６】
より詳細に説明すると、湯切部５４は、縦断面形状において、湯切部５４の先端（Ｘ１側）に向かって斜め下方向に延びる上面５４ａ（溝底部５２ａ）と、湯道５２の炉床設置部５５の下面５５ａよりも下方（Ｚ２方向）に突出する段差部５４ｅと、段差部５４ｅの下端５４ｆ（Ｚ２側の頂部）から湯切部５４の先端（Ｘ１側の下部先端部分５４ｄ）まで略水平方向（Ｘ方向）に延びる平坦部５４ｇとを有する下面５４ｂと、湯切部５４の上面５４ａの先端（Ｘ１側）と下面５４ｂの平坦部５４ｇの先端（Ｘ１側の下部先端部分５４ｄ）とを接続するとともに、平坦部５４ｇに対して略直角な垂直方向（Ｚ方向）に延びる先端側面５４ｃとを含んでいる。すなわち、下部先端部分５４ｄにおける平坦部５４ｇと先端側面５４ｃとのなす角度αは、略９０度である。また、下面５５ａよりも下方に突出する段差部５４ｅは、湯切部５４の下面５４ｂの一部が斜め下方に延びるように形成された略平坦な斜面５４ｈを含んでいる。すなわち、湯切部５４は、炉床設置部５５の下面５５ａのＸ１側の端部を起点として斜面５４ｈが斜め下方に延びている。斜面５４ｈの下端５４ｆにおいて下面５４ｂが略水平方向に屈曲するとともに、略水平方向に延びる平坦部５４ｇが段差部５４ｅ（斜面５４ｈ）の下端５４ｆに接続されている。また、図４に示すように、湯切部５４の先端側面５４ｃによって、スラグ出滓口５１の内周面５１ａが構成されている。なお、斜面５４ｈは、本発明の「段差面」の一例である。
【００３７】
したがって、本実施形態では、炉床設置部５５との位置関係においては、湯切部５４は、湯道５２の下面側（Ｚ２側）において、略水平面状の炉床設置部５５の下面５５ａに対して下方（Ｚ２方向）に突出する段差部５４ｅ（斜面５４ｈ）を介して先端側面５４ｃにまで延びる平坦部５４ｇが設けられた構造を有している。また、溶融炉本体３０との位置関係においては、図３に示すように、湯切部５４の下面５４ｂの一部となる段差部５４ｅ（斜面５４ｈ）は、溶融炉本体３０の開口部３２の開口縁部３２ａ近傍に配置されている。そして、斜面５４ｈは、炉床３１（取付部３１ａ）における開口縁部３２ａ近傍からスラグ室３３の内部空間に向かって斜め下方（水平方向（Ｘ１方向）かつ下方（Ｚ２方向））に離れるように延びている。したがって、平坦部５４ｇは、炉床３１の取付部３１ａ（開口縁部３２ａ）の高さ位置よりも突出長さｔ１だけ下方に下げられた位置に配置されている。
【００３８】
また、湯切部５４の縦断面形状は、以下のような寸法関係を有している。具体的には、図３に示すように、湯切部５４の先端側面５４ｃの上下方向の厚みｔ２（湯切部５４の下面５４ｂの平坦部５４ｇの先端（Ｘ１側の下部先端部分５４ｄ）から湯切部５４の上面５４ａの先端までの厚み）は、湯切部５４の下面５４ｂの段差部５４ｅの下方（Ｚ２方向）への突出長さｔ１よりも大きい（ｔ２＞ｔ１）。そして、湯切部５４の下面５４ｂの段差部５４ｅの下端５４ｆ（Ｚ２側）における湯切部５４の上下方向の厚みｔ３（段差部５４ｅの下端５４ｆから湯切部５４の上面５４ａまでの厚み）は、湯切部５４の先端側面５４ｃの上下方向の厚みｔ２よりも大きい（ｔ３＞ｔ２）。また、先端側面５４ｃの上下方向の厚みｔ２および段差部５４ｅの下端５４ｆから湯切部５４の上面５４ａまでの厚みｔ３は、炉床設置部５５の湯切部５４との接続部分での厚みｔ４（段差部５４ｅの上端から湯切部５４の上面５４ａまでの厚みｔ４）よりも大きい（ｔ２＞ｔ４かつｔ３＞ｔ４）。これにより、湯切部５４は、段差部５４ｅを介して先端側に位置する下面５４ｂの平坦部５４ｇから上面５４ａまでの厚み（厚みｔ２から厚みｔ３までの部分）が、突出長さｔ１の段差部５４ｅを設けることでより大きくなる（厚みを増す）ことに加えて、湯切部５４の下部先端部分５４ｄの形状が、平坦部５４ｇと先端側面５４ｃとのなす角度αが略直角になる非鋭角形状となるように構成されている。したがって、湯切部５４の厚みの増加および湯切部５４の下部先端部分５４ｄの非鋭角形状により、湯切部５４の剛性（機械的強度）が効果的に向上されている。
【００３９】
また、本実施形態では、図３に示すように、湯切部５４の開口縁部３２ａからのＸ方向の突出長さＬ３は、湯切部５４の下面５４ｂの段差部５４ｅの下端５４ｆにおける湯切部５４の上下方向の厚みｔ３よりも大きい（Ｌ３＞ｔ３）。これにより、湯切部５４の開口縁部３２ａからの突出長さＬ３を大きくすることが可能となり、その分、溶融スラグ１（図２参照）が溶融炉本体３０の開口縁部３２ａや開口縁部３２ａ下方の内壁面３４ａにまで到達しにくくなるように構成されている。また、図３および図５に示すように、円弧状の内周面５１ｃでの開口縁部３２ａからの突出長さＬ４は、湯切部５４での突出長さＬ３よりも小さい。すなわち、湯切部５４（湯道５２）がスラグ出滓口５１の中心に向かって迫り出す一方で湯切部５４以外の部分（内周面５１ｃ）は突出長さＬ３よりも小さい突出長さＬ４に抑制することによってスラグ出滓口５１の開口面積が小さくなり過ぎないように構成されている。
【００４０】
また、出滓部材５０を下面側（Ｚ２側）から見た場合、図５に示すように、湯切部５４の下面５４ｂを形成する段差部５４ｅ（斜面５４ｈ）および平坦部５４ｇは、湯道５２の部分のみならず湯道５２以外の堰部５３の領域にまで延びて周状（円環状）に設けられている。したがって、下面５４ｂ側において厚みが増加された湯切部５４の形状が、堰部５３の下面形状にまで反映されるので、出滓部材５０における湯道５２（湯切部５４）の部分の機械的強度がより向上されるように構成されている。
【００４１】
また、本実施形態では、出滓部材５０は、クロミア質の耐火物として１０質量％以上８５質量％以下の所定の割合でクロムの酸化物であるクロミア（Ｃｒ２Ｏ３）が含まれるように構成されている。これにより、クロミアを８５質量％以下に抑えることにより耐火物としての出滓部材５０の弾性率が高くなりすぎるのが抑制されている。また、クロミアを１０質量％以上含有することにより、出滓部材５０の弾性率および耐溶損性が低くなりすぎるのが抑制されている。
【００４２】
このようにして、本実施形態の出滓部材５０および出滓部材５０を用いる溶融炉２０は構成されている。
【００４３】
本実施形態では、上記のように、湯道５２の湯切部５４の下面５４ｂに、湯道５２の炉床設置部５５の下面５５ａよりも下方に突出する段差部５４ｅを設けるとともに、段差部５４ｅの下端５４ｆから湯切部５４の下面５４ｂの先端（下部先端部分５４ｄ）まで延びる平坦部５４ｇとのなす角度αが略直角になる方向に延びるように湯切部５４の先端側面５４ｃを設けるように構成している。これにより、段差部５４ｅを介して先端側に位置する下面５４ｂの平坦部５４ｇから湯切部５４の上面５４ａまでの厚み（厚みｔ２から厚みｔ３までの部分）が、突出長さｔ１の段差部５４ｅを設けることでより大きくなる（厚みを増す）とともに、湯切部５４の下部先端部分５４ｄの形状が、湯切部５４の下面５４ｂの平坦部５４ｇと先端側面５４ｃとのなす角度αが略直角になる非鋭角形状となるので、湯切部５４の厚みの増加および湯切部５４の下部先端部分５４ｄの非鋭角形状により、湯切部５４の剛性（機械的強度）を効果的に向上させることができる。このため、溶融炉２０の運転中にスラグ出滓口５１の出口部（湯切部５４の下部先端部分５４ｄ）に発生した固化スラグを除去するために運転管理者が鉄棒５を使用して固化スラグを叩き壊すなどの衝撃力が湯切部５４に加えられた場合であっても、衝撃力に起因して湯切部５４にクラック（損傷）が発生するのを抑制することができる。そのため、クラックの発生に起因する損耗速度の増大化を抑制することができるので、出滓部材５０の長寿命化を図ることができる。その結果、出滓部材５０の頻繁な交換が抑制されるとともに長期間にわたって連続的な運転を行うことが可能な溶融炉２０を得ることができる。
【００４４】
また、本実施形態では、湯切部５４の先端側面５４ｃの上下方向の厚みｔ２を、湯切部５４の下面５４ｂの段差部５４ｅの下方への突出長さｔ１よりも大きく構成するとともに、湯切部５４の下面５４ｂの段差部５４ｅの下端５４ｆにおける湯切部５４の上下方向の厚みｔ３を、湯切部５４の先端側面５４ｃの上下方向の厚みｔ２よりも大きく構成する。これにより、湯切部５４の先端側面５４ｃでの上下方向の厚みｔ２（湯切部５４の下面５４ｂの平坦部５４ｇの先端（下部先端部分５４ｄ）から湯切部５４の上面５４ａの先端までの厚み）が大きくなるのみならず、湯切部５４の下面５４ｂの段差部５４ｅの下端５４ｆにおける湯切部５４の上下方向の厚みｔ３（段差部５４ｅの下端５４ｆから湯切部５４の上面５４ａまでの厚み）もより大きくなるので、段差部５４ｅの下端５４ｆから先端側面５４ｃまでの全ての領域にわたって湯切部５４の剛性（機械的強度）を向上させることができる。したがって、出滓部材５０における湯切部５４の剛性を確実に向上させることができる。
【００４５】
また、本実施形態では、出滓部材５０は、中央にスラグ出滓口５１を有する円環状に形成されており、湯道５２が円環状の出滓部材５０の外周部５０ａからスラグ出滓口５１の内周面５１ａにまで延びる溝底部５２ａを有する溝形状に形成されている。そして、円環状の出滓部材５０の内周面５１ａ側の下面５４ｂに、炉床設置部５５の下面５５ａよりも下方（Ｚ２方向）に突出する段差部５４ｅと平坦部５４ｇとを周状に設ける。これにより、段差部５４ｅおよび平坦部５４ｇが溝形状を有する湯道５２の下面５４ｂ側にのみ局所的に設けられる場合と異なり、湯道５２における段差部５４ｅおよび平坦部５４ｇが湯道５２以外の堰部５３の領域にまで延びて周状（円環状）に設けられることにより、湯道５２（湯切部５４）における段差部５４ｅおよび平坦部５４ｇの機械的強度をより向上させることができる。
【００４６】
また、本実施形態では、湯切部５４の下面５４ｂの段差部５４ｅを、溶融炉本体３０の開口部３２の開口縁部３２ａ近傍に配置するとともに、段差部５４ｅを、溶融炉本体３０の開口部３２の開口縁部３２ａから離れる方向に斜め下方に延びる斜面５４ｈにより形成する。これにより、段差部５４ｅを溶融炉本体３０の開口部３２の開口縁部３２ａ近傍に配置することにより開口縁部３２ａから突出する湯切部５４のうち段差部５４ｅより先端側の上下方向の厚みが大きくなる部分（剛性が高められた厚みｔ２から厚みｔ３までの部分）をより増加させることができるので、この点でも湯切部５４の機械的強度を向上させることができる。また、段差部５４ｅが開口部３２の開口縁部３２ａから離れる方向に斜め下方に延びる斜面５４ｈを含むことによって、湯切部５４の厚みを増加させるために段差部５４ｅを設けたとしても、開口縁部３２ａから離れる方向に延びる斜面５４ｈにより、スラグ出滓口５１から流れ落ちる溶融スラグ１が溶融炉本体３０の開口部３２の開口縁部３２ａに達するのが容易に抑制されるので、溶融炉本体３０の開口縁部３２ａ近傍に溶融スラグ１を付着させにくくすることができる。これにより、溶融スラグ１がスラグ出滓口５１の出口部のみならず溶融炉本体３０の開口縁部３２ａ近傍にも付着して固化することを極力避けることができるので、このような固化スラグを除去するための除去作業回数を低減することができる。その結果、除去作業（鉄棒５の衝撃による機械的な除去作業や火炎バーナ６の熱による除去作業）に起因して湯切部５４が早期に損傷することを効果的に抑制することができる。
【００４７】
また、本実施形態では、湯切部５４の上面５４ａを湯切部５４の先端に向かって斜め下方向に延びるように形成し、湯切部５４の下面５４ｂの平坦部５４ｇを段差部５４ｅの下端５４ｆから湯切部５４の先端（下部先端部分５４ｄ）まで略水平方向に延びるように形成し、湯切部５４の先端側面５４ｃを略垂直方向（Ｚ方向）に延びるように形成する。これにより、湯切部５４の先端に向かって斜め下方に延びる上面５４ａに沿って溶融スラグ１をスラグ出滓口５１まで円滑に導くことができるとともに、段差部５４ｅの下端５４ｆから略水平方向に延びる平坦部５４ｇと略垂直方向に延びる先端側面５４ｃとのなす角度α（下部先端部分５４ｄの形状）を略直角（非鋭角）にすることができる。これにより、溶融スラグ１の円滑な流動を確保しながら、湯切部５４の剛性（機械的強度）を向上させることができる。
【００４８】
また、本実施形態では、湯道５２における炉床設置部５５の下面５５ａを略水平面状に形成するとともに、下面５５ａを介して出滓部材５０を溶融炉本体３０の開口部３２近傍の炉床３１に設置するように構成する。そして、湯道５２の下面５４ｂにおいて、略水平面状の炉床設置部５５の下面５５ａに対して下方に突出する段差部５４ｅを介して平坦部５４ｇを設ける。これにより、湯切部５４以外の部分の下面５４ｂとなる下面５５ａよりも段差部５４ｅを容易に下方に突出させることができるので、出滓部材５０（湯道５２）における湯切部５４の下面５４ｂの平坦部５４ｇから湯切部５４の上面５４ａまでの厚み（厚みｔ２から厚みｔ３までの部分）を段差部５４ｅの厚み（突出長さｔ１）の分だけ出滓部材５０の炉床設置部５５の湯切部５４との接続部分での厚みｔ４よりもより容易に大きくすることができる。
【００４９】
また、本実施形態では、湯道５２の縦断面形状において、溶融炉本体３０の開口部３２の開口縁部３２ａから庇状に突出する湯切部５４の突出長さＬ３を、湯切部５４の下面５４ｂの段差部５４ｅの下端５４ｆにおける湯切部５４の上下方向の厚みｔ３よりも大きく構成する。これにより、湯切部５４の開口縁部３２ａからの突出長さＬ３を大きくすることができるので、その分、溶融スラグ１が溶融炉本体３０の開口部３２の開口縁部３２ａまたは開口縁部３２ａ下方の内壁面３４ａに到達しにくくなる。これにより、固化スラグの除去作業回数を減少させることができるので、その分、除去作業（鉄棒５の衝撃による機械的な除去作業や火炎バーナ６の熱による除去作業）に起因して湯切部５４が早期に損傷することをより効果的に抑制することができる。その結果、出滓部材５０の交換頻度を効果的に減少させることができる。
【００５０】
また、本実施形態では、湯切部５４の先端側面５４ｃを平坦面状に形成する。これにより、先端側面５４ｃを円弧状の面にする場合と異なり、溶融スラグ１をより均一に平坦面状の先端側面５４ｃ（スラグ出滓口５１の内周面５１ａ）を伝ってスラグ室３３に流下（落下）させることができる。
【００５１】
また、本実施形態では、クロムの酸化物であるクロミア（Ｃｒ２Ｏ３）を１０質量％以上８５質量％以下含むクロミア質耐火物により出滓部材５０を構成する。これにより、クロミアを８５質量％以下に抑えることにより耐火物としての出滓部材５０の弾性率が高くなりすぎるのを抑制することができる。すなわち、高すぎない弾性率を有するクロミア質耐火物を用いることにより、出滓部材５０の熱応力（熱膨張または熱収縮に対する母材材料内の応力）が大きくなるのが抑制されるので、固化スラグを除去する際、火炎バーナ６によりスラグ出滓口５１の出口部（湯切部５４の下部先端部分５４ｄ）近傍の固化スラグを溶融する場合であっても、出滓部材５０が火炎バーナ６による熱衝撃に耐えることができる。これにより、熱衝撃に起因して湯切部５４にクラックが発生して損傷（損耗）するのを抑制することができる。また、クロミアを１０質量％以上含有することにより、出滓部材５０の弾性率および耐溶損性が低くなりすぎるのを抑制することができるので、一定以上の剛性および耐溶損性を有する出滓部材５０を作ることができ、その結果、流動する溶融スラグ１によって湯道５２（稼働面）が溶損するのを抑制しつつ湯切部５４が有する剛性（機械的強度）を高く維持することができる。すなわち、固化スラグの除去作業時における鉄棒５による機械的衝撃力に起因する機械的損傷のみならず火炎バーナ６の熱に起因する熱的損傷にも耐えうる出滓部材５０を得ることができるので、出滓部材５０の長寿命化をより確実に図ることができる。
【００５２】
（第１変形例）
次に、図３および図６を参照して、上記実施形態の第１変形例について説明する。この第１変形例では、上記実施形態の出滓部材５０の湯切部５４（図３参照）の形状（縦断面形状）とは異なり、湯切部１５４の下部先端部分１５４ｄが直角よりも大きい鈍角形状を有するように出滓部材１５０を構成した例について説明する。なお、図中において、上記実施形態と同様の構成には、上記実施形態と同じ符号を付して図示している。
【００５３】
本発明の一実施形態の第１変形例による出滓部材１５０は、図６に示すように、縦断面形状において、湯切部１５４の先端側面１５４ｃが略水平方向（Ｘ方向）に延びる下面５４ｂの平坦部５４ｇに対して鈍角になる方向（斜め上方向）に延びるように形成されている。したがって、下部先端部分５４ｄにおける平坦部５４ｇと先端側面１５４ｃとのなす角度βは、９０度よりも大きい鈍角である。これにより、図３に示した実施形態による出滓部材５０においては平坦部５４ｇの先端位置（Ｘ１側）と上面５４ａの先端位置（湯道５２のＸ１側の先端位置）とが水平方向においては略同じ位置であったのに対し、図６に示す第１変形例による出滓部材１５０においては、湯道１５２の上面１５４ａの先端位置（Ｘ１側）が平坦部５４ｇの先端位置よりも先端側面１５４ｃが鈍角方向（斜め上方向）に傾斜する分、前方（Ｘ１方向）に突出している。また、出滓部材１５０では、上面１５４ａと先端側面１５４ｃとのなす角度γは、略９０度（略直角）になるように構成されている。すなわち、湯切部１５４の上部先端部分１５４ｂにおいて、上面１５４ａと先端側面１５４ｃとが互いに略直角に接続されている。なお、上面１５４ａの勾配（水平面に対して先端側が下方に下がる傾き）の大きさにもよるが、鈍角を有する角度βの範囲は、９０度＜β＜１１０度であるのが好ましい。
【００５４】
なお、出滓部材１５０においても、先端側面１５４ｃ（スラグ出滓口５１の内周面１５１ａ）の上下方向の厚みｔ２は、段差部５４ｅの下方（Ｚ２方向）への突出長さｔ１よりも大きい。なお、内周面１５１ａは、本発明の「内周部」の一例である。また、湯切部１５４の下面５４ｂの段差部５４ｅの下端５４ｆ（Ｚ２側）における湯切部１５４の上下方向の厚みｔ３は、先端側面１５４ｃの上下方向の厚みｔ２よりも大きい。これにより、湯切部１５４は、段差部５４ｅを介して先端側に位置する下面５４ｂの平坦部５４ｇから上面１５４ａまでの厚み（厚みｔ２から厚みｔ３までの部分）が、突出長さｔ１の段差部５４ｅを設けることでより大きくなる（厚みを増す）ことに加えて、湯切部１５４の下部先端部分５４ｄの形状が、平坦部５４ｇと先端側面１５４ｃとのなす角度βが鈍角になる非鋭角形状となるように構成されている。したがって、出滓部材１５０においても湯切部１５４の厚みの増加および湯切部１５４の下部先端部分１５４ｄの非鋭角形状により、湯切部１５４の剛性が向上されている。なお、第１変形例における出滓部材１５０のその他の構成については、上記実施形態と同様である。
【００５５】
第１変形例では、上記のように、湯切部１５４の先端側面１５４ｃを、略水平方向に延びる下面５４ｂの平坦部５４ｇに対して鈍角になる方向に延びるように形成することによって、湯切部１５４の厚みの増加および湯切部１５４の下部先端部分５４ｄの非鋭角形状により、湯切部５４（図３参照）の場合と同様に、湯切部１５４の剛性（機械的強度）を効果的に向上させることができる。したがって、出滓部材１５０を用いても長期間にわたる溶融炉２０の連続的な運転を行うことができる。なお、第１変形例における出滓部材１５０のその他の効果については、上記実施形態と同様である。
【００５６】
（第２変形例）
次に、図３および図７を参照して、上記実施形態の第２変形例について説明する。この第２変形例では、上記実施形態の出滓部材５０の湯切部５４（図３参照）の形状（縦断面形状）とは異なり、湯切部２５４の上面２５４ａを略水平方向に延びるように出滓部材２５０を構成した例について説明する。なお、図中において、上記実施形態と同様の構成には、上記実施形態と同じ符号を付して図示している。
【００５７】
本発明の一実施形態の第２変形例による出滓部材２５０は、図７に示すように、縦断面形状において、湯切部２５４の上面２５４ａ（Ｚ１側）と下面５４ｂ（Ｚ２側）の平坦部５４ｇとが水平方向（Ｘ方向）に沿って略平行に延びるように形成されている。また、平坦部５４ｇの先端位置（Ｘ１側）と上面２５４ａの先端位置（湯道２５２のＸ１側の先端位置）とは水平方向において略同じ位置であり、平坦部５４ｇおよび上面２５４ａの各々の先端が水平方向に対して略垂直方向に延びる先端側面５４ｃによって接続されている。すなわち、平坦部５４ｇと先端側面５４ｃとのなす角度αおよび上面２５４ａと先端側面５４ｃとのなす角度γは、それぞれ、略直角であるように構成されている。
【００５８】
なお、出滓部材２５０においては、湯切部２５４の下面５４ｂの段差部５４ｅの下端５４ｆ（Ｚ２側）における湯切部２５４の上下方向の厚みｔ５と、先端側面５４ｃ（スラグ出滓口５１の内周面５１ａ）の上下方向の厚みｔ６とは略等しい（ｔ５≒ｔ６）。なお、第２変形例における出滓部材２５０のその他の構成については、上記実施形態と同様である。
【００５９】
第２変形例では、上記のように、湯切部２５４の上面２５４ａ（Ｚ１側）と下面５４ｂ（Ｚ２側）の平坦部５４ｇとが水平方向（Ｘ方向）に沿って略平行に延びるように形成することによって、出滓部材２５０においても炉床設置部５５に対して段差部５４ｅを設ける分、湯切部２５４の厚みが増加される。そして、湯切部２５４の下部先端部分５４ｄが非鋭角形状であることにより、湯切部５４（図３参照）の場合と同様に、湯切部２５４の剛性（機械的強度）を効果的に向上させることができる。なお、第２変形例における出滓部材２５０のその他の効果については、上記実施形態と同様である。
【００６０】
（第３変形例）
次に、図７および図８を参照して、上記実施形態の第３変形例について説明する。この第３変形例では、上記実施形態の第２変形例の出滓部材２５０の湯切部２５４（図７参照）の形状（縦断面形状）とは異なり、垂直方向に延びる先端側面５４ｃ（スラグ出滓口５１の内周面５１ａ）の形状を維持したまま湯切部３５４の下面３５４ｂの平坦部３５４ｇが先端側面５４ｃに対して鈍角になる方向に延びるように出滓部材３５０を構成した例について説明する。なお、図中において、上記実施形態および第２変形例と同様の構成には、上記実施形態と同じ符号を付して図示している。
【００６１】
本発明の一実施形態の第３変形例による出滓部材３５０は、図８に示すように、縦断面形状において、湯切部３５４の上面２５４ａ（Ｚ１側）が水平方向に延びているのに対し、湯切部３５４の下面３５４ｂの平坦部３５４ｇは、段差部３５４ｅの下端３５４ｆから湯切部３５４の先端（Ｘ１側の下部先端部分３５４ｄ）に向けて斜め上方に緩やかに傾斜して延びるように形成されている。したがって、先端側面５４ｃは、平坦部３５４ｇに対して角度βを有する鈍角をなして接続されている。
【００６２】
なお、平坦部３５４ｇが斜め上方に緩やかに傾斜している分、段差部３５４ｅの下方（Ｚ２方向）への突出長さｔ７は、上述した実施形態による段差部５４ｅ（図７参照）の下方への突出長さｔ１（図７参照）よりも大きい。また、この場合も、出滓部材３５０においては、先端側面５４ｃの上下方向の厚みｔ２は、段差部３５４ｅの下方（Ｚ２方向）への突出長さｔ７よりも大きい（ｔ２＞ｔ７）。また、湯切部３５４の下面３５４ｂの段差部３５４ｅの下端３５４ｆ（Ｚ２側）における湯切部３５４の上下方向の厚みｔ８（段差部３５４ｅの下端３５４ｆから湯道３５２における湯切部３５４の上面２５４ａまでの厚み）は、先端側面５４ｃの上下方向の厚みｔ２よりも大きい（ｔ８＞ｔ２）。これにより、湯切部３５４は、段差部３５４ｅを介して先端側に位置する下面３５４ｂの平坦部３５４ｇから上面２５４ａまでの厚み（厚みｔ２から厚みｔ８までの部分）が、突出長さｔ７の段差部３５４ｅを設けることでより大きくなる（厚みを増す）ことに加えて、湯切部３５４の下部先端部分３５４ｄの形状が平坦部３５４ｇと先端側面５４ｃとのなす角度βが鈍角になる非鋭角形状となるように構成されている。したがって、出滓部材３５０においても湯切部３５４の厚みの増加および湯切部３５４の下部先端部分３５４ｄの非鋭角形状により、湯切部３５４の剛性が向上されている。なお、平坦部３５４ｇの勾配（水平面に対して先端側が上方に上がる傾き）の大きさにもよるが、角度βの範囲は、９０度＜β＜１１０度であるのが好ましい。なお、第３変形例における出滓部材３５０のその他の構成については、上記実施形態と同様である。
【００６３】
第３変形例では、上記のように、垂直方向に延びる先端側面５４ｃの形状を維持したまま湯切部３５４の下面３５４ｂの平坦部３５４ｇが先端側面５４ｃに対して角度βを有して鈍角になる方向に延びるように湯切部３５４を形成することによって、湯切部５４（図３参照）の場合と同様に、湯切部３５４の剛性（機械的強度）を効果的に向上させることができる。なお、第３変形例における出滓部材３５０のその他の効果については、上記実施形態と同様である。
【００６４】
（第４変形例）
次に、図３および図９を参照して、上記実施形態の第４変形例について説明する。この第４変形例では、上記実施形態の出滓部材５０の湯切部５４（図３参照）の形状（縦断面形状）とは異なり、湯切部４５４が凸状に屈曲する先端側面４５４ｃを有するように出滓部材４５０を構成した例について説明する。なお、図中において、上記実施形態と同様の構成には、上記実施形態と同じ符号を付して図示している。
【００６５】
本発明の一実施形態の第４変形例による出滓部材４５０は、図９に示すように、縦断面形状において、湯切部４５４の先端側面４５４ｃが屈曲部分４５６においてＸ１方向に凸状に屈曲（突出）している。すなわち、図３に示した実施形態による出滓部材５０においては直線的に延びる先端側面５４ｃにより湯切部５４を構成したのに対し、図９に示す第４変形例による出滓部材４５０においては、先端側面４５４ｃの途中の屈曲部分４５６がさらに前方に突出したような形状を有して形成されている。
【００６６】
ここで、第４変形例では、湯切部４５４の下部先端部分４５４ｄにおいて、下面５４ｂの平坦部５４ｇと先端側面４５４ｃとが鈍角からなる角度β１を有して互いに接続されており、下部先端部分４５４ｄが非鋭角形状（鈍角形状）となるように構成されている。また、湯切部４５４の上部先端部分４５４ｂにおいて、上面５４ａと先端側面４５４ｃとが鈍角からなる角度β２を有して互いに鈍角に接続されており、上部先端部分４５４ａが非鋭角形状（鈍角形状）となるように構成されている。また、スラグ出滓口５１の内周面４５１ａとなる先端側面４５４ｃは、屈曲部分４５６において角度β３を有して鈍角に屈曲している。したがって、湯切部４５４は、角度β１〜β３の全てが鈍角（９０度＜β１（β２、β３）＜１１０度）を有するようにして先端側面４５４ｃが形成されている。なお、内周面４５１ａは、本発明の「内周部」の一例である。
【００６７】
なお、第４変形例における出滓部材４５０のその他の構成については、上記実施形態と同様である。
【００６８】
第４変形例では、上記のように、先端側面４５４ｃが前方（Ｘ１方向）に凸状に屈曲する屈曲部分４５６を形成することによって、湯切部５４（図３参照）の場合と同様に、湯切部４５４の剛性（機械的強度）を効果的に向上させることができる。
【００６９】
また、第４変形例では、下面５４ｂの平坦部５４ｇと先端側面４５４ｃとのなす角度β１、上面５４ａと先端側面４５４ｃとのなす角度β２、および、屈曲部分４５６において先端側面４５４ｃが屈曲する角度β３の全てが鈍角を有するように湯切部４５４の先端側面４５４ｃを形成することによって、屈曲部分４５６が鋭角に尖るような場合と異なり、湯切部５４（図３参照）の場合と同様に、湯切部４５４の剛性（機械的強度）を効果的に向上させることができる。なお、第４変形例における出滓部材４５０のその他の効果については、上記実施形態と同様である。
【００７０】
（第５変形例）
次に、図１、図３、図１０および図１１を参照して、上記実施形態の第５変形例について説明する。この第５変形例では、上記実施形態の出滓部材５０（図３参照）の形状（縦断面形状）とは異なり、湯道５５２が設けられた側の堰部５５３の上面５５３ａが、スラグ出滓口５１の中心から外周部５０ａに向かうにしたがって下方（Ｚ２方向）に傾斜するように出滓部材５５０を構成した例について説明する。なお、図中において、上記実施形態と同様の構成には、上記実施形態と同じ符号を付して図示している。
【００７１】
本発明の一実施形態の第５変形例による出滓部材５５０は、図１０に示すように、スラグ出滓口５１の中心よりも右側（Ｘ１側）の堰部５３における上面５３ａは、略水平方向（Ｘ方向）に延びる一方、スラグ出滓口５１の中心よりも左側（Ｘ２側）の堰部５５３における上面５５３ａは、外周部５０ａに向かうにしたがって下方（Ｚ２方向）に傾斜している。したがって、堰部５３は略一定の高さであるのに対し、堰部５５３は、スラグ出滓口５１の中心での高さを最大として外周部５０ａに向かうにしたがって高さが徐々に減少するように構成されている。なお、堰部５３および堰部５５３は同じ材料（耐火物）であり一体的（連続的）に形成されている。これにより、溶融炉本体３０で生成した溶融スラグ１が堰部５３からスラグ出滓口５１に溢れかけたとしても堰部５３を超えることなくより高さの低い堰部５５３およびその上面５５３ａを伝って湯道５５２に導かれるように構成されている。また、堰部５３が堰部５５３よりも高さが大きいので、湯道５５２に流れ込む高温の溶融スラグ１（図１参照）が、溶融炉本体３０内の上流領域３０ａ（図１参照）よりも相対的に温度の低い下流領域３０ｂ（図１参照）の輻射熱の影響を受けて冷えやすくなるのが抑制されている。
【００７２】
また、第５変形例では、出滓部材５５０を上面側（Ｚ１側）から見た場合、図１１に示すように、出滓部材５５０における湯道５５２は、外周部５０ａからスラグ出滓口５１の内周面５１ａに向かって溝幅（溝底部５５２ａのＹ方向の幅）が徐々に狭くなるように形成されている。これにより、湯道５５２を流れる溶融スラグ１が湯切部５４の先端（Ｘ１方向）に近づくにしたがって流れの中央部により集められて流動性が維持されるように構成されている。したがって、相対的に低温なスラグ室３３（図１参照）および下方の水槽６１（図１参照）の影響を受けて溶融スラグ１が容易に固化するのが抑制されている。なお、湯道５５２は、本発明の「溝部」の一例である。また、溝底部５５２ａは、本発明の「湯切部の上面」の一例である。
【００７３】
なお、第５変形例における出滓部材５５０の湯切部５４を含めたその他の構成については、上記実施形態と同様である。
【００７４】
第５変形例では、上記のように、湯道５５２が設けられた側の上面５５３ａをスラグ出滓口５１の中心から外周部５０ａに向かうにしたがって下方（Ｚ２方向）に傾斜するように出滓部材５５０を構成することによって、溶融炉本体３０で生成した溶融スラグ１が堰部５３からスラグ出滓口５１に溢れかけたとしても堰部５３を超えることなく、より高さの低い堰部５５３側を伝って溶融スラグ１を湯道５５２（Ｘ１側）に導くことができる。また、堰部５３が堰部５５３よりも高さが大きいので、湯道５５２に流れ込む高温の溶融スラグ１（図１参照）が、上流領域３０ａ（図１参照）よりも相対的に温度の低い溶融炉本体３０内の下流領域３０ｂ（図１参照）の輻射熱の影響を受けて冷えやすくなるのを抑制することができる。
【００７５】
また、第５変形例では、外周部５０ａからスラグ出滓口５１の内周面５１ａに向かって溝幅（溝底部５５２ａのＹ方向の幅）が徐々に狭くなるように湯道５５２を形成することによって、湯道５５２を流れる溶融スラグ１が湯切部５４の先端（Ｘ方向）に近づくにしたがって流れの中央部により集められて流動性が維持されるので、相対的に低温なスラグ室３３（図１参照）および下方の水槽６１（図１参照）の影響を受けて溶融スラグ１が容易に固化するのを抑制することができる。なお、第５変形例における出滓部材５５０のその他の効果については、上記実施形態と同様である。
【００７６】
（第６変形例）
次に、図３および図１２を参照して、上記実施形態の第６変形例について説明する。この第６変形例では、上記実施形態の出滓部材５０とは異なり、１つの出滓部材６５０が複数のブロック（耐火物）を組み合わせて構成される例について説明する。なお、図中において、上記実施形態と同様の構成には、上記実施形態と同じ符号を付して図示している。
【００７７】
本発明の一実施形態の第６変形例による出滓部材６５０は、図１２に示すように、湯道５２が形成された１つの湯道ブロック６６１と、堰部５３のみが形成された複数（合計６個）の堰ブロック６６２〜６６４とによって構成されている。すなわち、溶融炉本体３０（図３参照）の炉床３１に、湯道ブロック６６１および堰ブロック６６２〜６６４の各々が、順次円環状に設置されることにより、出滓部材６５０は、炉床３１に設置された状態で概略円環状を有するように構成されている。また、出滓部材６５０を構成する湯道ブロック６６１および複数の堰ブロック６６２〜６６４は、クロムの酸化物であるクロミア（Ｃｒ２Ｏ３）を１０質量％以上８５質量％以下含むクロミア質耐火物により構成されている。なお、湯道ブロック６６１は、本発明の「出滓部材」の一例である。
【００７８】
出滓部材６５０は、重量物である。したがって、出滓部材６５０を湯道ブロック６６１〜６６４の各々に分割して構成しておくことにより、出滓部材６５０のメンテナンス時に、堰ブロック６６２〜６６４を残したまま湯道ブロック６６１のみを容易に交換することが可能に構成されている。なお、第６変形例では、湯道ブロック６６１に上記実施形態で説明した縦断面形状を有する湯切部５４および炉床設置部５５が形成されている。すなわち、湯道ブロック６６１の湯道５２における縦断面形状は、図３に示した出滓部材５０の縦断面形状と同様である。
【００７９】
なお、第６変形例における出滓部材６５０のその他の構成については、上記実施形態と同様である。
【００８０】
第６変形例では、上記のように、出滓部材６５０を湯道ブロック６６１および堰ブロック６６２〜６６４に分割するとともに、湯道ブロック６６１に湯切部５４を設ける。このように、湯道ブロック６６１に湯切部５４を設けた場合であっても、湯道ブロック６６１においては、衝撃力に起因して湯切部５４にクラック（損傷）が発生するのを抑制することができる。そのため、クラックの発生に起因する損耗速度の増大化を抑制することができるので、湯道ブロック６６１の長寿命化を図ることができる。その結果、湯道ブロック６６１の頻繁な交換が抑制されるとともに長期間にわたって連続的な運転を行うことが可能な溶融炉２０を得ることができる。なお、第６変形例における出滓部材６５０のその他の効果については、上記実施形態と同様である。
【００８１】
［実施例］
次に、本発明の効果を確認するために、上記実施形態の出滓部材５０に対応する実施例による出滓部材と、比較対象としての従来例に対応する比較例による出滓部材とを作製して行った出滓部材の長寿命化に関する評価試験（実証試験）について説明する。図１３に、本発明の実施例および比較例において作製された出滓部材（耐火物）の形状および成分を示すとともに、作製された各々の出滓部材を用いて溶融炉を運転した場合の評価試験結果を示す。
【００８２】
まず、図３および図１３を参照して、上記した実施形態に対応する実施例１〜６および従来例に対応する比較例１〜４の作製について説明する。
【００８３】
（実施例１）
図３および図１３を参照して、実施例１では、主な成分がＡｌ２Ｏ３：１１質量％−ＳｉＯ２：０．５質量％以下−Ｃｒ２Ｏ３：８１質量％−ＺｒＯ２：６質量％を含むクロミア質耐火物（材料グループＢ）を用いるとともに、湯切部５４（図３参照）の下部先端部分５４ｄの縦断面形状が非鋭角形状（略直角）でかつ湯切部５４の突出長さＬ３が９０ｍｍであるような出滓部材５０を作製した。
【００８４】
（実施例２）
この実施例２では、主な成分がＡｌ２Ｏ３：１８質量％−Ｃｒ２Ｏ３：７７質量％を含むクロミア質耐火物（材料グループＣ）を用いる点を除いて、上記実施例１と同様の突出長さＬ３および縦断面形状（非鋭角形状）を有する出滓部材５０を作製した。
【００８５】
（実施例３）
この実施例３では、湯切部５４の突出長さＬ３を９０ｍｍから１１０ｍｍに変更した点を除いて、上記実施例２と同様の成分および縦断面形状（非鋭角形状）を有する出滓部材５０を作製した。
【００８６】
（実施例４）
この実施例４では、主な成分がＡｌ２Ｏ３：２０質量％−Ｃｒ２Ｏ３：７１質量％を含むクロミア質耐火物（材料グループＤ）を用いる点を除いて、上記実施例２と同様の突出長さＬ３（＝９０ｍｍ）および縦断面形状（非鋭角形状）を有する出滓部材５０を作製した。
【００８７】
（実施例５）
この実施例５では、湯切部５４の突出長さＬ３を９０ｍｍから１１０ｍｍに変更した点を除いて、上記実施例４と同様の成分および縦断面形状（非鋭角形状）を有する出滓部材５０を作製した。
【００８８】
（実施例６）
この実施例６では、主な成分がＣｒ２Ｏ３：５７質量％を含むクロミア質耐火物（材料グループＥ）を用いる点を除いて、上記実施例５と同様の突出長さＬ３（＝１１０ｍｍ）および縦断面形状（非鋭角形状）を有する出滓部材５０を作製した。
【００８９】
（比較例１）
また、上記実施例１〜６に対する比較例１では、主な成分がＡｌ２Ｏ３：２５質量％−ＳｉＯ２：１質量％−Ｃｒ２Ｏ３：６２質量％−ＺｒＯ２：８質量％を含むクロミア質耐火物（材料グループＡ）を用いるとともに、湯切部の下部先端部分の縦断面形状が鋭角形状（７２度）でかつ湯切部の突出長さ（水平方向）が４５ｍｍであるような出滓部材を作製した。
【００９０】
（比較例２）
この比較例２では、湯切部の突出長さ（水平方向）を４５ｍｍから６０ｍｍに変更した点を除いて、上記比較例１と同様の成分および縦断面形状（鋭角形状）を有する出滓部材を作製した。
【００９１】
（比較例３）
この比較例３では、主な成分がＡｌ２Ｏ３：１１質量％−ＳｉＯ２：０．５質量％以下−Ｃｒ２Ｏ３：８１質量％−ＺｒＯ２：６質量％を含むクロミア質耐火物（材料グループＢ）を用いる点を除いて、上記比較例２と同様の縦断面形状（鋭角形状）および突出長さ（＝６０ｍｍ）を有する出滓部材を作製した。
【００９２】
（比較例４）
この比較例４では、主な成分がＡｌ２Ｏ３：１８質量％−Ｃｒ２Ｏ３：７７質量％を含むクロミア質耐火物（材料グループＣ）を用いる点を除いて、上記比較例２と同様の縦断面形状（鋭角形状）および突出長さ（＝６０ｍｍ）を有する出滓部材を作製した。
【００９３】
次に、図１〜図３および図１３〜図１６を参照して、上記実施例１〜６による出滓部材５０および比較例１〜４の出滓部材の耐用期間（寿命）を確認するために行った評価試験結果について説明する。なお、出滓部材の長寿命化の検討において行われた評価試験では、まず、比較例１〜４により作製された出滓部材の耐用期間（寿命）を確認するとともに、それらの結果を踏まえて実施例１〜６により作製された出滓部材５０の耐用期間（寿命）を確認した。
【００９４】
この評価試験では、実施例１〜６による出滓部材５０（図３参照）および比較例１〜４の出滓部材を、実際に稼働中の廃棄物処理装置１００（図１参照）における溶融炉２０（図１参照）にそれぞれ設置した。そして、流動床式のガス化炉１０（図１参照）に投入された都市ごみおよび産業廃棄物などを熱分解ガス化させた後、焼却灰を溶融炉２０で通常の運転条件下で燃焼溶融させて溶融スラグ１（図１参照）を生成して出滓部材５０から出滓させた。また、オペレータ（運転管理者）が運転中にスラグ室３３（図２参照）に設けられた点検口３５（図２参照）から内部を覗き込んで出滓部材のスラグ出滓口５１（図２参照）の出口部近傍に固化スラグが発生している様子が確認された場合に鉄棒５または火炎バーナ６（図２参照）を挿入して湯切部５４（図３参照）周辺（スラグ出滓口５１の出口部近傍）の固化スラグを除去する作業についても、通常通りに行われた。
【００９５】
そして、溶融炉２０を所定期間連続的に稼働させた後、出滓部材５０を溶融炉２０から取り出して湯道５２（図３参照）における湯切部５４の損傷状況（損耗状況）を調べた。すなわち、使用前の出滓部材５０の湯切部５４に対して、使用後（交換時）の出滓部材５０の湯切部５４がどの程度損耗したかを湯切部５４の形状寸法を測定することにより定量的に把握した。この際、湯切部５４の損耗量としては、水平方向（Ｘ方向）の平均損耗量および垂直方向（Ｚ方向）の平均損耗量を算出した。
【００９６】
具体的には、たとえば、実施例４に関して、図１４に示すように、破線で示される使用前の出滓部材５０（耐火物）に対して太い実線で示される使用後（交換時）の出滓部材５０のＸ方向（水平方向）の平均損耗量を算出する場合、湯切部５４の先端側面５４ｃが後退した長さ（損耗量（ｍｍ））を先端側面５４ｃの高さ方向（Ｚ方向）に１０ｍｍ間隔で測定した各値の平均値を求めた。同様に、出滓部材のＺ方向（垂直方向）の平均損耗量を算出する場合、湯切部５４の上面５４ａ（溶融スラグが流れる稼働面）が下方にすり減った長さ（損耗量（ｍｍ））を湯切部５４の突出方向（Ｘ方向）に１０ｍｍ間隔で測定した各値の平均値を求めた。そして、各々の方向における平均損耗量を出滓部材５０の使用日数（溶融炉の稼働日数）で除した値を湯切部の平均損耗速度（ｍｍ／日）とした。
【００９７】
まず、図１３に示すように、比較例１による出滓部材では、湯切部の水平方向（Ｘ方向）の平均損耗速度は１．０６ｍｍ／日であり、垂直方向（Ｚ方向）の平均損耗速度は０．０３ｍｍ／日であった。また、比較例１に対して突出長さを４５ｍｍから６０ｍｍに変更した比較例２による出滓部材では、湯切部の水平方向（Ｘ方向）の平均損耗速度は０．７３ｍｍ／日であり、垂直方向（Ｚ方向）の平均損耗速度は０．０５ｍｍ／日であった。また、比較例２に対して耐火物の材料を変更した比較例３による出滓部材では、湯切部の水平方向（Ｘ方向）の平均損耗速度は０．８６ｍｍ／日であり、垂直方向（Ｚ方向）の平均損耗速度は０ｍｍ／日（損耗なし）であった。また、比較例３に対して耐火物の材料をさらに変更した比較例４による出滓部材では、湯切部の水平方向（Ｘ方向）の平均損耗速度は１．１９ｍｍ／日であり、垂直方向（Ｚ方向）の平均損耗速度は０ｍｍ／日（損耗なし）であった。なお、比較例１〜４を通して、湯切部は水平方向（Ｘ方向）にのみ顕著な損耗が確認される一方、垂直方向（Ｚ方向）には損耗が全くないかまたはほとんど確認されなかった。また、耐火物の組織観察をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）を用いて行った。その結果、湯道（湯切部の上面）には、溶損（耐火物が溶融スラグとの化学反応に起因して溶ける減少）した形跡が認められなかった。
【００９８】
一例として、図１５に示すように、比較例２による出滓部材では、湯切部の下部先端部分が７２度の鋭角形状に形成された先端側面が出滓部材の使用とともに炉床設置部側に後退して、出滓部材の交換時には、鋭角形状の先端部分がほとんどなくなるほどにまで損耗していた。また、この出滓部材は、平均損耗速度（Ｘ方向）に換算して０．７３ｍｍ／日であった。この結果から、スラグ出滓口の出口部近傍に発生した固化スラグを除去する際に、火炎バーナで固化スラグが炙られることによる熱衝撃（熱的スポーリング）や、鉄棒で固化スラグが突き落とされる機械的衝撃力（機械的スポーリング）が湯切部の先端部分の損耗にも大きく影響し、湯切部が短期間のうちに損傷（損耗）したと考えられる。
【００９９】
これに対して、図１３に示すように、実施例１による出滓部材５０（図３参照）では、湯切部５４（図３参照）の水平方向（Ｘ方向）の平均損耗速度は０．４６ｍｍ／日であり、垂直方向（Ｚ方向）の平均損耗速度は０ｍｍ／日（損耗なし）であった。また、実施例１に対して耐火物の材料を変更した実施例２による出滓部材５０では、湯切部５４の水平方向（Ｘ方向）の平均損耗速度は０．６０ｍｍ／日であり、垂直方向（Ｚ方向）の平均損耗速度は０．１０ｍｍ／日であった。また、実施例２に対して突出長さＬ３を９０ｍｍから１１０ｍｍに変更した実施例３による出滓部材５０では、湯切部５４の水平方向（Ｘ方向）の平均損耗速度は０．２３ｍｍ／日であり、垂直方向（Ｚ方向）の平均損耗速度は０ｍｍ／日（損耗なし）であった。
【０１００】
また、実施例２に対して耐火物の材料を変更した実施例４による出滓部材５０では、湯切部５４の水平方向（Ｘ方向）の平均損耗速度は０．２４ｍｍ／日であり、垂直方向（Ｚ方向）の平均損耗速度は０．０１ｍｍ／日であった。また、実施例４に対して突出長さＬ３を９０ｍｍから１１０ｍｍに変更した実施例５による出滓部材５０では、湯切部５４の水平方向（Ｘ方向）の平均損耗速度は０．１２ｍｍ／日であり、垂直方向（Ｚ方向）の平均損耗速度は０．０２ｍｍ／日であった。また、実施例５に対して耐火物の材料を変更した実施例６による出滓部材５０では、湯切部５４の水平方向（Ｘ方向）の平均損耗速度は０．１３ｍｍ／日であり、垂直方向（Ｚ方向）の平均損耗速度は０．０２ｍｍ／日であった。なお、実施例１〜６を通して、湯切部５４は水平方向（Ｘ方向）にのみ顕著な損耗が確認される一方、垂直方向（Ｚ方向）には損耗が全くないかまたはほとんど確認されなかった。また、耐火物の組織観察をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）を用いて行った。その結果、湯道５２（湯切部５４の上面５４ａ（図３参照））には、溶損した形跡が認められなかった。
【０１０１】
このように、実施例１〜６では、水平方向の平均損耗速度が０．１２ｍｍ／日〜０．６０ｍｍ／日であり、比較例１〜４の水平方向の平均損耗速度（０．７３ｍｍ／日〜１．１９ｍｍ／日）に比べて小さくなっていることが確認された。
【０１０２】
一例として、図１４に示すように、実施例４による出滓部材５０では、湯切部５４の非鋭角形状に形成された下部先端部分５４ｄ（図３参照）における先端側面５４ｃが出滓部材５０の使用とともに炉床設置部５５（図３参照）に向かって後退しているものの、出滓部材５０の交換時においても、炉床設置部５５の下面５５ａ（図３参照）よりも下方に突出する段差部５４ｅは残されていた。また、出滓部材５０は、平均損耗速度（Ｘ方向）に換算して０．２４ｍｍ／日であり、図１５に示した比較例２の場合の平均損耗速度（Ｘ方向）の約３分の１のペースでしか湯切部５４が損耗しなかった結果が得られた。この結果から、スラグ出滓口５１の出口部近傍に発生した固化スラグを除去する際の火炎バーナ６による熱衝撃（熱的スポーリング）や、鉄棒５による機械的衝撃力（機械的スポーリング）が出滓部材５０に加えられたとしても、湯切部５４の垂直方向（Ｚ方向）の厚みが元々増加されていた分、剛性が高められており、これにより、機械的または熱的衝撃に起因して湯切部５４に早期にクラック（損傷）が発生するのが抑制されたと考えられる。
【０１０３】
また、図１６に示すように、グラフ横軸に湯切部の突出長さＬ３（Ｘ方向）をとるとともに縦軸にＸ方向における湯切部の平均損耗速度（ｍｍ／日）をとった場合の上記した実施例１〜６および比較例１〜４の評価試験結果をプロットした。
【０１０４】
まず、比較例１〜４（白抜きのマーク）による出滓部材を使用した場合の耐用期間については、いずれも交換目安（寿命）に換算して３ヶ月未満の期間に相当する耐損耗性しか有していないことが分かった。すなわち、スラグ出滓口５１（図３参照）の出口部近傍に発生した固化スラグを除去する際の火炎バーナ６による熱衝撃（熱的スポーリング）や、鉄棒５による機械的衝撃力（機械的スポーリング）が出滓部材に加えられた場合に、湯切部が鋭角形状（図１５参照）に形成されているので湯切部の剛性（機械的強度）が満足に得られておらず、このため、機械的または熱的衝撃に起因して湯切部にクラック（損傷）が発生して湯切部が早期に損傷（損耗）したと考えられる。なお、図１６に示す寿命を示す３本のグラフ線（破線および実線）については、湯切部（湯道）が損耗して後退してスラグ室３３の内壁面３４ａの開口縁部３２ａ（図３参照）にまで到達した時点を出滓部材の交換目安（寿命）とみなして設定した。
【０１０５】
これに対して、湯切部の突出長さＬ３を９０ｍｍとして作製した実施例１（黒塗四角マーク）および実施例２（黒塗菱形マーク）による出滓部材５０を使用した場合、６ヶ月前後の耐用期間（寿命）を有する出滓部材として使用可能であることが分かった。また、突出長さＬ３が９０ｍｍであってもクロミア（Ｃｒ２Ｏ３）を７１質量％にまで減少させた実施例４（黒塗丸マーク）による出滓部材５０を使用した場合、８ヶ月を超える耐用期間（寿命）を有する出滓部材として使用可能であることが分かった。また、実施例２と同じ材料（主な成分がＡｌ２Ｏ３：１８質量％−Ｃｒ２Ｏ３：７７質量％を含むクロミア質耐火物）を用いた場合であっても湯切部の突出長さＬ３を２０ｍｍ延長して１１０ｍｍとした実施例３（黒塗菱形マーク）による出滓部材５０を使用した場合も、実施例４と同様に８ヶ月を超える耐用期間（寿命）を有する出滓部材として使用可能であることが分かった。また、湯切部の突出長さＬ３を１１０ｍｍとしたままクロミアを７１質量％にまで減少させた実施例５（黒塗丸マーク）による出滓部材５０を使用した場合、および、クロミア含有率をさらに５７質量％にまで減少させた実施例６（黒塗星マーク）による出滓部材５０を使用した場合のいずれも、８ヶ月を容易に超えてかつ実施例３よりも長い耐用期間（寿命）を有する出滓部材として使用可能であることが分かった。すなわち、実施例１〜６による出滓部材５０を用いて廃棄物処理装置１００を稼働させた場合、出滓部材５０を交換することなく約半年以上の長期間にわたって溶融炉２０を連続的に運転することが可能であることが分かった。
【０１０６】
これらの評価試験結果から、出滓部材５０の交換頻度を１年間で１回ないし２回に抑えるために１つの出滓部材５０に少なくとも６ヶ月の寿命を確保するためには、湯道５２における湯切部５４の縦断面形状が図３に示すような非鋭角形状（略直角）で、かつ、湯切部５４の突出長さＬ３は９０ｍｍ以上であるのが好ましく、さらには、１１０ｍｍ以上であるのがより好ましいと考えられる。ただし、突出長さＬ３は、溶融スラグ１がスラグ出滓口５１の湯切部５４とは反対側（Ｘ１側）の内周面５１ａ（図３参照）に接触しない程度に設計されるのが好ましい。
【０１０７】
なお、損耗により湯切部５４の先端側面５４ｃが所定の位置（出滓部材５０の交換時期に相当する位置）に後退するまでの時間（寿命）を確保することを目的として、出滓部材５０における湯切部５４の突出長さＬ３を単により長く形成するわけではない。湯切部５４の縦断面形状が図３に示すような下方に突出する段差部５４ｅと段差部５４ｅに続く平坦部５４ｇを有する下面５４ｂと、先端側面５４ｃとを有して非鋭角形状に形成された場合に、湯切部５４の突出長さＬ３を上記の長さに形成されることが出滓部材５０の長寿命化に寄与する。この理由は以下の通りである。図３に示すように、非鋭角形状を有する湯切部５４の突出長さＬ３が大きくなるので、その分、先端側面５４ｃをＺ２方向に流れ落ちる溶融スラグ１（図２参照）が庇状の湯切部５４の下面５４ｂ（平坦部５４ｇおよび段差部５４ｅ）を伝って溶融炉本体３０の開口部３２の開口縁部３２ａまたは開口縁部３２ａ下方の内壁面３４ａに到達しにくくなる。すなわち、溶融スラグ１をスラグ室３３の内壁面３４ａに極力付着させることなく溶融スラグ１を湯切部５４から真っ直ぐ下方に向けて安定して出滓させることができるので、固化スラグが発生する頻度が下げられるとともに固化スラグの除去作業回数を減少させることができる。したがって、除去作業（鉄棒５（図２参照）の衝撃による機械的な除去作業や火炎バーナ６（図２参照）の熱による除去作業）に起因して湯切部５４が早期に損傷するような確率そのものを低減させることにつながる。このような理由によって湯切部５４の損耗速度を低下させることができるので、その分、出滓部材５０の長寿命化が図られる。
【０１０８】
また、実施例６のように、クロミア（Ｃｒ２Ｏ３）の含有率を５７質量％にまで減少させた出滓部材５０では、クロミアのより少ない含有率によって耐火物の弾性率が実施例１（クロミア含有率：８１質量％）や実施例３（クロミア含有率：７７質量％）よりも低減される分、出滓部材５０の熱応力（熱膨張または熱収縮に対する母材材料内の応力）が大きくなるのが抑制されたと考えられる。したがって、実施例６による出滓部材５０では、火炎バーナ６により固化スラグを再溶融させる際の熱が固化スラグのみならず湯切部５４にまで伝わったとしても、耐火物の熱応力が小さいので湯切部５４が火炎バーナ６の熱衝撃にも耐えたと考えられる。したがって、火炎バーナ６のみによって固化スラグを除去するような廃棄物処理装置１００に対しては、実施例６による出滓部材５０を用いることは非常に有用である。
【０１０９】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【０１１０】
たとえば、上記実施形態および第１〜第６変形例では、湯道５２（１５２、２５２、３５２および５５２）の溝底部５２ａ（５５２ａ）を概略平坦面状に形成した例について示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、底部全体が湯道の幅方向に沿って略Ｕ字状または略Ｖ字状であるように湯道を形成してもよい。
【０１１１】
また、上記実施形態および第１〜第６変形例では、略平坦面からなる斜面５４ｈにより湯切部５４（１５４、２５４、３５４および４５４）の段差部５４ｅ（３５４ｅ）を構成した例について示したが、本発明はこれに限られない。本発明の「段差部」は、縦断面形状において、緩やかな所定の曲率を有する曲面からなる「段差面」を用いて構成してもよい。
【０１１２】
また、上記実施形態および第１〜第６変形例では、炉床設置部５５の下面５５ａに対して斜め下方に延びる斜面５４ｈにより湯切部５４（１５４、２５４、３５４および４５４）の段差部５４ｅ（３５４ｅ）を構成した例について示したが、本発明はこれに限られない。本発明の「段差部」は、炉床設置部５５の水平な下面５５ａに対して略直角になる方向（垂直下方向）に延びる「段差面」を形成して「湯切部」を構成してもよい。
【０１１３】
また、上記実施形態および第１〜第６変形例では、平面視で概略円環状を有するように出滓部材５０（１５０、２５０、３５０、４５０、５５０および６５０）を形成した例について示したが、本発明はこれに限られない。中央にスラグ出滓口５１を有して環状に構成されるならば、円環状以外の四角形形状や多角形形状などの外形形状を有するようにして本発明の「出滓部材」を形成してもよい。
【０１１４】
また、上記実施形態の第４変形例では、湯切部４５４を角度β１、β２およびβ３の全てが鈍角を有するようにして先端側面４５４ｃを形成した例について示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、屈曲部分４５６の角度β３を直角とし、角度β１および角度β２が共に鈍角となるようにして湯切部４５４の縦断面形状を構成してもよい。この場合も、角度β１および角度β２は、１１０度未満であるのが好ましい。
【０１１５】
また、上記実施形態の第４変形例では、湯切部４５４の先端側面４５４ｃが屈曲部分４５６を有して前方に凸状に屈曲するように出滓部材４５０を構成した例について示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、縦断面形状において、緩やかな所定の曲率を有する曲面からなる「先端側面」を形成して湯切部４５４を構成してもよい。
【０１１６】
また、上記実施形態および上記実施形態の第１〜第６変形例では、出滓部材５０（１５０、２５０、３５０、４５０、５５０および６５０）の上面５３ａ（５５３ａ）のうちの一箇所にスラグ出滓口５１にまで延びる湯道５２を設けた例について示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、外周部５０ａから内周面５１ａに貫通する湯道５２を出滓部材５０に複数本設けてもよい。したがって、複数の湯道５２の各々の湯切部５４に、本発明の「段差部」、「平坦部」および「先端側面」を用いて湯切部５４の下部先端部分５４ｄが略直角形状または鈍角形状の非鋭角形状（図３参照）となるように構成してもよい。
【０１１７】
また、上記実施形態および上記実施形態の第１〜第６変形例では、出滓部材５０（１５０、２５０、３５０、４５０、５５０および６５０）の上面５３ａ（５５３ａ）のうちの一箇所にスラグ出滓口５１にまで延びる湯道５２を設けた例について示したが、本発明はこれに限られない。出滓部材５０の上面５３ａ（５５３ａ）全体が、本発明における「湯道」であるように出滓部材が構成されていてもよい。この場合、本発明の「湯切部」は、スラグ出滓口５１を周状に囲むようにして連続的に形成される。したがって、固化スラグがスラグ出滓口５１の出口近傍のどのような位置に発生したとしても、固化スラグの除去作業における機械的衝撃力および熱衝撃に耐えうる出滓部材を得ることができる。
【０１１８】
また、上記実施形態の第６変形例では、出滓部材６５０を構成する湯道ブロック６６１および複数の堰ブロック６６２〜６６４においてクロミアを１０質量％以上８５質量％以下含むクロミア質耐火物により構成した例について示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、湯道ブロック６６１のみをクロムの酸化物であるクロミアを１０質量％以上８５質量％以下含むクロミア質耐火物により構成してもよい。
【符号の説明】
【０１１９】
１  溶融スラグ
１０  ガス化炉
２０  溶融炉
３０  溶融炉本体
３１  炉床
３２  開口部
３２ａ  開口縁部
３３  スラグ室
５０、１５０、２５０、３５０、４５０、５５０、６５０  出滓部材
５０ａ  外周部
５１  スラグ出滓口
５１ａ、１５１ａ、４５１ａ  内周面（内周部）
５２、１５２、２５２、３５２、５５２  湯道（溝部）
５２ａ、５５２ａ  溝底部（湯切部の上面）
５４、１５４、２５４、３５４、４５４  湯切部
５４ａ、１５４ａ、２５４ａ  上面
５４ｂ、３５４ｂ  下面
５４ｃ、１５４ｃ、４５４ｃ  先端側面
５４ｄ、３５４ｄ  下部先端部分
５４ｅ、３５４ｅ  段差部
５４ｆ、３５４ｆ  下端
５４ｇ、３５４ｇ  平坦部
５４ｈ  斜面（段差面）
５５  炉床設置部（湯道の湯切部以外の部分）
５５ａ  下面（炉床設置面）
６０  スラグ生成装置
１００  廃棄物処理装置
６６１  湯道ブロック（出滓部材）
【図１】
2014163576.tif 000003
【図２】
2014163576.tif 000004
【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】
2014163576.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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