(57)【要約】【課題】炉内における溶融状況の推定に有効な酸素洗浄装置を提供する。【解決手段】酸素洗浄装置は、廃棄物溶融炉内に酸素を導く酸素供給パイプ１００を保持するパイプ保持部２００と、廃棄物溶融炉内に対して酸素供給パイプ１００の先端部を進退させるように、酸素供給パイプ１００を第一方向Ｄ１に沿って移動させる駆動部と、を備え、パイプ保持部２００は、第一方向Ｄ１に沿ってスライド可能となるように酸素供給パイプ１００を保持し、駆動部３００に接続される第一保持部２１０と、第一方向Ｄ１に沿って第一保持部２１０に並ぶように配置され、酸素供給パイプ１００の基端部１００ｂに固定される第二保持部２２０と、第二保持部２２０に設けられた測長センサ２２３と、第一保持部２１０及び第二保持部２２０をつなぐ連結部２３０と、連結部２３０に設けられた力センサ２３３と、を有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融炉内に酸素を導く酸素供給パイプを保持するパイプ保持部と、
溶融炉内に対して前記酸素供給パイプの先端部を進退させるように、前記パイプ保持部を第一方向に沿って移動させる駆動部と、を備え、
前記パイプ保持部は、
前記第一方向に沿ってスライド可能となるように前記酸素供給パイプを保持し、前記駆動部に接続される第一保持部と、
前記第一方向に沿って前記第一保持部に並ぶように配置され、前記酸素供給パイプの基端部に固定される第二保持部と、
前記第二保持部に設けられ、前記酸素供給パイプの長さを検出する測長センサと、
前記第一保持部及び前記第二保持部をつなぐ連結部と、
前記連結部に設けられ、前記第一方向において前記第一保持部及び前記第二保持部の間に作用する力を検出する力センサと、を有する酸素洗浄装置。
【請求項２】
前記連結部は、前記第一保持部及び前記第二保持部の間に介在し、前記第一保持部及び前記第二保持部の両方に固定された第一部分と、前記第一保持部及び前記第二保持部の間に介在し、前記第一保持部及び前記第二保持部の少なくとも一方に対し、前記第一方向に沿ってスライド可能となるように設けられた第二部分とを含み、
前記力センサは前記第一部分に設けられている、請求項１記載の酸素洗浄装置。
【請求項３】
前記パイプ保持部は、前記第一保持部及び前記第二保持部の間に設けられ、前記酸素供給パイプ内に酸素を導入する酸素導入部を更に有する、請求項１又は２記載の酸素洗浄装置。
【請求項４】
前記酸素供給パイプは、前記第二保持部側から順に連なる第一パイプ及び第二パイプと、前記第一パイプに対して前記第二パイプを着脱自在に取り付けるパイプ取付部とを含み、
前記第一保持部は前記パイプ取付部を保持する、請求項１〜３のいずれか一項記載の酸素洗浄装置。
【請求項５】
前記パイプ保持部の移動範囲内に配置され、前記酸素供給パイプを支持する支持ローラと、
前記パイプ保持部の通過に応じて前記支持ローラを前記酸素供給パイプから遠ざける退避機構と、を更に備える、請求項１〜４のいずれか一項記載の酸素洗浄装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、溶融炉の酸素洗浄装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
廃棄物を溶融させ、溶融スラグを回収するための廃棄物溶融炉が知られている。廃棄物溶融炉の操業においては、炉底部内の酸素洗浄作業が行われる。この作業は、出湯後に炉底に残った未溶融スラグ等を排出すべく、酸素供給パイプを炉底部内に挿入して酸素を供給し、パイプ自体の燃焼熱等によって未溶融スラグ等を流動化させるものである。
【０００３】
炉底部内は高温であるため、酸素供給パイプは先端部側から徐々に消耗する。このような条件下にて酸素洗浄を確実に遂行するには、酸素供給パイプの先端部の位置をリアルタイムに検出することが望まれる。これに対し、例えば特許文献１には、マイクロ波を利用して酸素ランスパイプ（酸素供給パイプ）の長さを測定し、これにより当該パイプの先端位置を求めるように構成された酸素洗浄装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−６１１０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した酸素洗浄装置によれば、酸素供給パイプの先端部の位置を求めることができる。酸素供給パイプの先端部の位置情報を活かしてより適切な酸素洗浄を行うためには、炉内の溶融状態を推定できることが望ましい。そこで本開示は、炉内の溶融状態の推定に有効な酸素洗浄装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示に係る酸素洗浄装置は、溶融炉内に酸素を導く酸素供給パイプを保持するパイプ保持部と、溶融炉内に対して酸素供給パイプの先端部を進退させるように、パイプ保持部を第一方向に沿って移動させる駆動部と、を備え、パイプ保持部は、第一方向に沿ってスライド可能となるように酸素供給パイプを保持し、駆動部に接続される第一保持部と、第一方向に沿って第一保持部に並ぶように配置され、酸素供給パイプの基端部に固定される第二保持部と、第二保持部に設けられ、酸素供給パイプの長さを検出する測長センサと、第一保持部及び第二保持部をつなぐ連結部と、連結部に設けられ、第一方向において第一保持部及び第二保持部の間に作用する力を検出する力センサと、を有する。
【０００７】
この酸素洗浄装置によれば、測長センサにより検出された酸素供給パイプの長さと、パイプ保持部の位置とに基づいて、酸素供給パイプの先端部の位置を検出することができる。パイプ保持部においては、駆動部から第一保持部に伝わった駆動力が連結部及び第二保持部を経て酸素供給パイプに伝わり、酸素供給パイプの先端部の進退に対する抵抗力が第二保持部及び連結部を経て第一保持部に伝わる。このように、力の伝達経路となる連結部に力センサが設けられているので、上記抵抗力を当該力センサによって検出することができる。
【０００８】
ここで、力センサに伝わる力は、上記抵抗力に起因する力成分と、その他の力成分（例えば、酸素供給パイプの自重などに起因する力成分）とを含み得る。これに対し、第一保持部は、第一方向に沿ってスライド可能となるように酸素供給パイプを保持する。これにより、上記抵抗力に起因する力成分の多くが力センサに伝わる。一方、その他の力成分の多くは第一保持部において受け止められ、力センサには伝わらない。これにより、力センサによる検出結果において、上記抵抗力に起因する成分の比率が高まる。このため、上記抵抗力を高い信頼性で検出できる。また、力センサに過負荷が作用することも抑制されるので、上記抵抗力の検出結果の信頼性を継続的に維持できる。このように高い信頼性で得られる上記抵抗力の検出結果と、上記先端部の位置の検出結果とを組み合わせることによって、炉内における溶融状態を、炉内における位置ごとに高い信頼性で推定することが可能となる。従って、炉内における溶融状況の推定に有効である。
【０００９】
連結部は、第一保持部及び第二保持部の間に介在し、第一保持部及び第二保持部の両方に固定された第一部分と、第一保持部及び第二保持部の間に介在し、第一保持部及び第二保持部の少なくとも一方に対し、第一方向に沿ってスライド可能となるように設けられた第二部分とを含み、力センサは第一部分に設けられていてもよい。この場合、第二部分が第一保持部及び第二保持部の少なくとも一方に対しスライド可能となっていることで、上記抵抗力に起因する力成分が第一部分に集中して作用する。一方、その他の力成分は第一部分及び第二部分に分散する。このため、力センサに伝わる力において、上記抵抗力に起因する成分の比率が更に高まる。このため、上記抵抗力をより高い信頼性で検出できる。
【００１０】
パイプ保持部は、第一保持部及び第二保持部の間に設けられ、酸素供給パイプ内に酸素を導入する酸素導入部を更に有してもよい。この場合、第一保持部及び第二保持部の間のスペースを酸素導入部として有効活用できる。
【００１１】
酸素供給パイプは、第二保持部側から順に連なる第一パイプ及び第二パイプと、第一パイプに対して第二パイプを着脱自在に取り付けるパイプ取付部とを含み、第一保持部はパイプ取付部を保持してもよい。この場合、第一方向において、パイプ取付部の位置と第一保持部の位置とを重複させることで、第一方向における省スペース化を図ることができる。
【００１２】
パイプ保持部の移動範囲内に配置され、酸素供給パイプを支持する支持ローラと、パイプ保持部の通過に応じて支持ローラを酸素供給パイプから遠ざけるローラ退避機構と、を更に備えてもよい。この場合、支持ローラを設けることで酸素供給パイプの撓みを抑制し、測長センサによる検出結果の信頼性を高めることができる。また、退避機構により、パイプ保持部の通過に応じて支持ローラを退避させることが可能となる。これにより、パイプ保持部の大きさに対する制約が小さくなるので、余裕を持って第一保持部、第二保持部、連結部及び力センサを実装することができる。従って、上記位置の検出結果の信頼性向上と、上記抵抗力の検出結果の信頼性向上との両立を図ることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本開示によれば、炉内の溶融状態の推定に有効な酸素洗浄装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】酸素洗浄装置の全体構成を示す模式図である。
【図２】駆動部の動作を示す模式図である。
【図３】パイプ保持部の構成を示す断面図である。
【図４】図３中のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。
【図５】パイプサポート部の側面図である。
【図６】パイプサポート部を前方から見た図である。
【図７】退避機構の動作を示す図である。
【図８】退避機構の動作を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１６】
〔酸素洗浄装置〕
図１に示す酸素洗浄装置１は、廃棄物溶融炉１０の炉底部１０ａの酸素洗浄を行うための装置である。炉底部１０ａは、廃棄物溶融炉１０の下部に位置し、廃棄物の溶融により生成された溶融スラグを蓄積する。炉底部１０ａの周壁には、溶融スラグを取り出すための出湯口１１が設けられている。
【００１７】
溶融スラグは、出湯後に炉底に残り、冷えて固化してしまう（以下、固化した部分を「未溶融スラグ」という。）場合がある。酸素洗浄装置１は、酸素供給パイプ１００を通して炉底部１０ａ内に酸素を供給することにより、酸素供給パイプ１００自体の燃焼熱等によって未溶融スラグを十分に溶融させるための装置である。
【００１８】
酸素洗浄装置１は、酸素供給パイプ１００と、パイプ保持部２００と、駆動部３００と、複数のパイプサポート部４００とを備える。酸素供給パイプ１００は、酸素を炉底部１０ａ内に導く。酸素供給パイプ１００の構成の詳細については後述する。パイプ保持部２００は、酸素供給パイプ１００を保持する。パイプ保持部２００は、酸素供給パイプ１００を略水平に保持してもよいし、水平に対して傾斜させるように保持してもよい。パイプ保持部２００の構成の詳細については後述する。
【００１９】
駆動部３００は、廃棄物溶融炉１０の炉底部１０ａ内に対して酸素供給パイプ１００の一端部を進退させるように、パイプ保持部２００を一方向に沿って移動させる。例えば駆動部３００は、酸素供給パイプ１００の中心軸線に沿ってパイプ保持部２００を移動させる。以下、酸素供給パイプ１００の上記一端部を「先端部１００ａ」といい、駆動部３００によるパイプ保持部２００の移動方向を「第一方向Ｄ１」という。また、第一方向Ｄ１に沿って炉底部１０ａに向かう方向を前方とし、第一方向Ｄ１に沿って炉底部１０ａの逆側に向かう方向を後方とする。
【００２０】
駆動部３００は、第一方向Ｄ１に沿って酸素供給パイプ１００を移動させる第一ユニット３１０と、第一方向Ｄ１に沿って第一ユニット３１０を移動させる第二ユニット３２０とを有する。
【００２１】
第一ユニット３１０は、例えばボールねじ式の駆動装置である。より具体的に、第一ユニット３１０は、第一方向Ｄ１に沿うように配置されたボールねじ３１４と、ボールねじ３１４を回転させる回転アクチュエータ３１５と、ボールねじ３１４の回転角度を検出するセンサ３１６と、ボールねじ３１４の回転に応じて移動するブラケット３１７とを含む。
【００２２】
回転アクチュエータ３１５は、例えば電動モータ及び減速機を含む。回転アクチュエータ３１５は第一ユニット３１０の基端部（後側の端部）に設けられており、その出力軸がボールねじ３１４の基端部に接続されている。
【００２３】
ブラケット３１７は、ボールねじ３１４の外周に装着される雌ねじ部を有し、ボールねじ３１４の回転に伴い第一方向Ｄ１に沿って移動する。ブラケット３１７にはパイプ保持部２００が固定される。このため、ボールねじ３１４を回転させることにより、パイプ保持部２００を第一方向Ｄ１に沿って移動させることができる。
【００２４】
センサ３１６は、例えばロータリーエンコーダであり、回転アクチュエータ３１５の出力軸の回転角度に相関する電気信号を出力する。パイプ保持部２００の位置は、ボールねじ３１４の回転角度に相関するので、センサ３１６の検出結果に基づいてパイプ保持部２００の位置を導出することが可能である。
【００２５】
第二ユニット３２０は、例えばチェーン式の駆動装置である。より具体的に、第二ユニット３２０は、駆動ホイール３２２と、駆動ホイール３２２を回転させる回転アクチュエータ３２１と、駆動ホイール３２２の回転角度を検出するセンサ３２３と、駆動ホイール３２２の回転に応じて循環する無端のチェーン３２４と、チェーン３２４の循環に応じて移動するブラケット３２７とを含む。
【００２６】
回転アクチュエータ３２１は、例えば電動モータ及び減速機を含み、その出力軸が駆動ホイール３２２に接続されている。センサ３２３は、例えばロータリーエンコーダであり、回転アクチュエータ３２１の出力軸の回転角度に相関する電気信号を出力する。
【００２７】
チェーン３２４は、一対の従動ホイール３２５，３２５に架け渡されている。従動ホイール３２５，３２５は、駆動ホイール３２２の下方に配置され、第一方向Ｄ１に沿って前後に並んでいる。
【００２８】
チェーン３２４のうち、従動ホイール３２５，３２５の上側に位置する部分は、第一方向Ｄ１に沿って前後に並ぶ一対の従動ホイール３２６，３２６を介して上側に引き出され、駆動ホイール３２２に掛けられている。
【００２９】
ブラケット３２７は、チェーン３２４のうち、従動ホイール３２５，３２５の下側に位置する部分に取り付けられている。駆動ホイール３２２の回転に伴ってチェーン３２４が循環すると、従動ホイール３２５，３２５の間において、ブラケット３２７が第一方向Ｄ１に沿って移動する。ブラケット３２７には、第一ユニット３１０が接続されている。このため、駆動ホイール３２２を回転させることにより、第一ユニット３１０を第一方向Ｄ１に沿って移動させることができる。ブラケット３２７の位置は、駆動ホイール３２２の回転角度に相関するので、センサ３２３の検出結果に基づいてブラケット３２７の位置を導出することが可能である。
【００３０】
複数（例えば３つ）のパイプサポート部４００は、第一方向Ｄ１に沿って並んでおり、それぞれが酸素供給パイプ１００を支持する。いずれのパイプサポート部４００も、第一方向Ｄ１における酸素供給パイプ１００の移動範囲Ａ１内に配置されており、支持部材３２８を介して第二ユニット３２０の下部に固定されている。パイプサポート部４００の構成の詳細については後述する。
【００３１】
酸素洗浄を実行するときには、図２の（ａ）に示すように、第二ユニット３２０によって第一ユニット３１０を廃棄物溶融炉１０に接近させることで、第一ユニット３１０による酸素供給パイプ１００の可動範囲を廃棄物溶融炉１０側に寄せることができる。
【００３２】
酸素洗浄を実行しないときには、図２の（ｂ）に示すように、第一ユニット３１０を廃棄物溶融炉１０から遠ざけることで、廃棄物溶融炉１０からの伝熱を抑制して装置の耐久性を高めることができる。
【００３３】
なお、以上に示した駆動部３００の構成はあくまで一例である。駆動部３００は、パイプ保持部２００を第一方向Ｄ１に沿って移動させられるものであれば、どのように構成されていてもよい。例えば、第一ユニット３１０及び第二ユニット３２０の両方がボールねじ式であってもよいし、第一ユニット３１０及び第二ユニット３２０の両方がチェーン式であってもよい。また、駆動部３００は第二ユニット３２０を有しなくてもよい。
【００３４】
〔酸素供給パイプ〕
続いて、酸素供給パイプ１００の構成を詳細に例示する。図３に示すように、酸素供給パイプ１００は、後側から前側に連なる第一パイプ１０１及び第二パイプ１０２と、第一パイプ１０１に対して第二パイプ１０２を着脱自在に取り付けるパイプ取付部１１０とを有する。
【００３５】
第一パイプ１０１及び第二パイプ１０２は、例えば鋼管により構成されている。第一パイプ１０１の内外径と、第二パイプ１０２の内外径とは同等である。第一パイプ１０１は、第一方向Ｄ１に沿うように配置され、パイプ保持部２００に固定される。第一パイプ１０１の基端部の側部には、第一パイプ１０１内に酸素を導入するための複数の導入開口１０３が形成されている。
【００３６】
パイプ取付部１１０は、第一取付部１２０と、第二取付部１３０と、パッキン１４１と、一対のカラー１４２，１４２と、引き寄せ機構１２４と、着脱機構１３５とを含む。
【００３７】
第一取付部１２０は、金属製の筒状部材であり、後側に開口して第一パイプ１０１の先端部を受け入れる嵌合孔１２１と、前側に開口して第二パイプ１０２の基端部を受け入れる嵌合孔１２２と、嵌合孔１２１，１２２の境界部に設けられた内向きフランジ１２３とを含む。
【００３８】
嵌合孔１２１の内径は、第一パイプ１０１の外径に対して僅かに大きく、嵌合孔１２１の内周面と第一パイプ１０１の外周面とが嵌合する。嵌合孔１２１に挿入された第一パイプ１０１の先端部は、内向きフランジ１２３に突き当てられた状態にて第一取付部１２０に固定されている。嵌合孔１２２の内径は、第二パイプ１０２の外径に対して大きく、嵌合孔１２２の内周面と第二パイプ１０２の外周面との間にシール用の隙間Ｓ１が形成される。内向きフランジ１２３の内径は、第一パイプ１０１の内径及び第二パイプ１０２の内径と同等である。
【００３９】
パッキン１４１は、嵌合孔１２２の内周面と第二パイプ１０２の外周面との間を密封する。パッキン１４１は、例えばシリコンゴム等の弾性材料により構成された筒状部材であり、第二パイプ１０２の外周に装着され、隙間Ｓ１に配置される。カラー１４２，１４２は、例えば金属又は硬質樹脂等により構成された筒状部材であり、第一方向Ｄ１においてパッキン１４１を挟むように第二パイプ１０２の外周に配置され、パッキン１４１と共に隙間Ｓ１に配置される。
【００４０】
第二取付部１３０は、第二パイプ１０２の外周において第一取付部１２０の前方に配置される本体１３１と、第二パイプ１０２を囲んだ状態で本体１３１から後方に突出する圧縮筒１３２と、本体１３１を第一取付部１２０側に引き寄せるための引っ掛け部１３３と、第二パイプ１０２を保持するための保持壁１３４とを含む。圧縮筒１３２の長さは、圧縮筒１３２の基端（後側の端）が隙間Ｓ１内のカラー１４２に到達するように設定されている。引っ掛け部１３３は、本体１３１から第二パイプ１０２の外周方向に突出している。保持壁１３４は、本体１３１から前方に突出し、第二パイプ１０２の外周の一部を覆う。
【００４１】
引き寄せ機構１２４は、第二取付部１３０を第一取付部１２０側に引き寄せることで、第一方向Ｄ１においてパッキン１４１を圧縮する。例えば引き寄せ機構１２４は、第一取付部１２０の外周に設けられており、第二取付部１３０の引っ掛け部１３３に引っ掛け可能な牽引部材１２６と、牽引部材１２６を第一取付部１２０側（後側）に引き寄せるためのレバー１２７とを含む。レバー１２７は、第一方向Ｄ１に交差（例えば直交）する軸線まわりに回転可能となっている。
【００４２】
牽引部材１２６を引っ掛け部１３３に引っ掛けた状態でレバー１２７を後側に倒すと、牽引部材１２６と共に第二取付部１３０が後側に引き寄せられ、前側のカラー１４２が圧縮筒１３２によって後方に押される。これにより、第一方向Ｄ１においてパッキン１４１が圧縮される。第一方向Ｄ１において圧縮されたパッキン１４１は、第二パイプ１０２の外周面側及び嵌合孔１２２の内周面側に膨らむ。これにより、パッキン１４１が第二パイプ１０２の外周面及び嵌合孔１２２の内周面にしっかりと密着する。
【００４３】
着脱機構１３５は、第二取付部１３０に設けられており、第二パイプ１０２を着脱自在に保持する。例えば着脱機構１３５は、第二パイプ１０２を挟んで保持壁１３４の逆側に設けられており、回転可能なカム部材１３６と、カム部材１３６に固定されたレバー１３７とを含む。
【００４４】
レバー１３７によりカム部材１３６を回すことで、第二パイプ１０２を保持する保持状態と、第二パイプ１０２の保持を解除した解除状態とを切り換えることが可能である。保持状態においては、カム部材１３６が第二パイプ１０２を保持壁１３４に押し付ける。解除状態においては、保持壁１３４への第二パイプ１０２の押し付けが解除される。
【００４５】
パイプ取付部１１０によれば、例えば次の手順にて第二パイプ１０２を第一パイプ１０１に取り付けることができる。まず、カラー１４２、パッキン１４１、カラー１４２、及び第二取付部１３０を後側から前側に順に並べて第二パイプ１０２の外周に装着し、第二パイプ１０２の基端部を嵌合孔１２２内に挿入し、パッキン１４１及びカラー１４２，１４２を隙間Ｓ１内に配置する。
【００４６】
次に、第二取付部１３０の圧縮筒１３２を隙間Ｓ１内に挿入し、引き寄せ機構１２４の牽引部材１２６を第二取付部１３０の引っ掛け部１３３に掛け、レバー１２７を後側に倒す。
【００４７】
次に、着脱機構１３５のレバー１３７を回し、カム部材１３６によって第二パイプ１０２を保持壁１３４に押し付ける。以上により、第二パイプ１０２が第一パイプ１０１に取り付けられる。また、以上とは逆の手順によって、第二パイプ１０２を第一パイプ１０１から取り外すことができる。
【００４８】
なお、以上に示した酸素供給パイプ１００の構成はあくまで一例である。酸素供給パイプ１００は、酸素を廃棄物溶融炉１０の炉底部１０ａ内に導入可能な管状部材であればどのように構成されていてもよい。例えば、パイプ取付部１１０は上述した構成に限られず、第一パイプ１０１に対して第二パイプ１０２を着脱可能とするものであればどのように構成されていてもよい。酸素供給パイプ１００は、必ずしも第一パイプ１０１及び第二パイプ１０２に分かれていなくてよく、一本のパイプにより構成されていてもよい。
【００４９】
〔パイプ保持部〕
続いて、パイプ保持部２００の構成を詳細に例示する。図３及び図４に示すように、パイプ保持部２００は、第一保持部２１０と、第二保持部２２０と、連結部２３０と、酸素導入部２４０と、カバー２５０とを有する。
【００５０】
第一保持部２１０は、第一方向Ｄ１に沿ってスライド可能となるように酸素供給パイプ１００を保持し、駆動部３００に接続される。例えば第一保持部２１０は、パイプ取付部１１０の第一取付部１２０を保持し、第一ユニット３１０のブラケット３１７に接続される。第一保持部２１０は金属製の部材であり、第一方向Ｄ１に沿った貫通孔２１１と、後側において外周に張り出した連結フランジ２１３とを有する。
【００５１】
貫通孔２１１には第一取付部１２０が通される。貫通孔２１１に対し第一取付部１２０が嵌合することで、酸素供給パイプ１００の姿勢を第一方向Ｄ１に沿った状態に保ちながら、第一方向Ｄ１に沿って酸素供給パイプ１００をスライドさせることが可能である。貫通孔２１１の内径は、第一取付部１２０の外径に比べ大きく、貫通孔２１１の内周面と第一取付部１２０の外周面との間には隙間Ｓ２が形成される。隙間Ｓ２には、第一方向Ｄ１に沿う方向及び第一取付部１２０を囲む方向に並ぶ複数のボール２１２が配置されている。ボール２１２の転がりにより、第一保持部２１０に対し第一取付部１２０をスムーズにスライドさせることが可能である。
【００５２】
連結フランジ２１３の上側部分には、連結部２３０の第一部分２３１（後述）を固定するための連結孔２１４が形成されている。連結フランジ２１３の下側部分には、連結部２３０の第二部分２３２（後述）を固定するための連結孔２１５が形成されている。
【００５３】
第二保持部２２０は、第一方向Ｄ１に沿って第一保持部２１０に並ぶように配置され、酸素供給パイプ１００の基端部１００ｂ（後側の端部）に固定される。第二保持部２２０は、第一保持部２１０の後側において、第一保持部２１０から離れて配置されている。
【００５４】
第二保持部２２０は、本体２２１と、前側において本体２２１から外周に張り出した連結フランジ２２２とを有する。本体２２１には、酸素供給パイプ１００の長さを検出する測長センサ２２３が設けられている。例えば測長センサ２２３は、本体２２１に内蔵されている。
【００５５】
測長センサ２２３は、例えばマイクロ波距離計であり、マイクロ波を出力して酸素供給パイプ１００の基端部１００ｂに伝播させ、先端部１００ａにて反射して戻ってくるマイクロ波に基づいて酸素供給パイプ１００の全長を検出する。測長センサ２２３は、マイクロ波の入出力部２２４を有する。入出力部２２４は、第二保持部２２０の先端部に露出しており、基端部１００ｂが入出力部２２４に固定される。
【００５６】
連結フランジ２２２の上側部分には、連結部２３０の第一部分２３１（後述）を固定するための連結孔２２５が形成されている。連結フランジ２２２の下側部分には、連結部２３０の第二部分２３２（後述）をスライド可能にするための連結孔２２６が形成されている。
【００５７】
連結部２３０は、第一保持部２１０及び第二保持部２２０をつなぐ。連結部２３０は、第一部分２３１と、第二部分２３２と、力センサ２３３とを有する。
【００５８】
第一部分２３１は、パイプ取付部１１０の周囲において第一保持部２１０及び第二保持部２２０の間に介在し、第一保持部２１０及び第二保持部２２０の両方に固定される。例えば第一部分２３１は、第一保持部２１０及び第二保持部２２０の間において第一方向Ｄ１に沿うように配置される接続ロッド２３４を有する。接続ロッド２３４の先端部は、連結孔２１４に通された状態で、例えばナット２３５等の固定部材により連結フランジ２１３に固定されている。これにより、接続ロッド２３４が第一保持部２１０に固定されている。接続ロッド２３４の基端部は、連結孔２２５に通された状態で、例えばナット２３５等の固定部材により連結フランジ２２２に固定されている。これにより、接続ロッド２３４が第二保持部２２０に固定されている。
【００５９】
第二部分２３２は、パイプ取付部１１０の周囲において第一保持部２１０及び第二保持部２２０の間に介在し、第一保持部２１０及び第二保持部２２０の少なくとも一方に対し、第一方向Ｄ１に沿ってスライド可能となるように設けられている。第二部分２３２は、パイプ取付部１１０を挟んで第一部分２３１の逆側に設けられている。例えば第二部分２３２は、第一保持部２１０及び第二保持部２２０の間において第一方向Ｄ１に沿うように配置される接続ロッド２３６を有する。接続ロッド２３６の先端部は、連結孔２１５に通された状態で、例えばナット２３７等の固定部材により連結フランジ２１３に固定されている。これにより、接続ロッド２３６が第一保持部２１０に固定されている。接続ロッド２３６の基端部は、連結フランジ２２２に対し第一方向Ｄ１に沿ってスライド可能となっている。例えば連結孔２２６には、摩擦低減用に管状のリニアブッシュ２３８が挿入されており、接続ロッド２３６の基端部がリニアブッシュ２３８に挿入されている。
【００６０】
なお、接続ロッド２３６は、第二保持部２２０に固定され、第一保持部２１０に対してスライド可能となっていてもよいし、第一保持部２１０及び第二保持部２２０の両方に対してスライド可能となっていてもよい。
【００６１】
力センサ２３３は、第一方向Ｄ１において第一保持部２１０及び第二保持部２２０の間に作用する力を検出する。例えば力センサ２３３は、ひずみゲージ式等のロードセルであり、第一部分２３１に設けられている。具体的に、力センサ２３３は、接続ロッド２３４に沿った引っ張り力及び圧縮力を検出するように、接続ロッド２３４の中間部分に設けられている。
【００６２】
以上に示した連結部２３０の構成はあくまで一例である。連結部２３０は、第一方向Ｄ１に沿った力を伝達可能となるように第一保持部２１０及び第二保持部２２０をつなぐものであればどのように構成されていてもよい。例えば連結部２３０は第二部分２３２を有しなくてもよい。
【００６３】
酸素導入部２４０は、第一保持部２１０及び第二保持部２２０の間に設けられ、酸素供給パイプ１００内に酸素を導入する。例えば酸素導入部２４０は、第一パイプ１０１の基端部の外周面との間に閉空間Ｓ３をなす外装部材２４１と、外装部材２４１内に酸素を導入する導入管２４２とを有する。外装部材２４１は、第一パイプ１０１の基端部を囲む筒状の側壁２４３と、側壁２４３の先端部と第一パイプ１０１の外周面との間を塞ぐ前壁２４４とを含む。側壁２４３の基端部は、入出力部２２４の周囲において本体２２１に固定されている。導入管２４２の一端部は、側壁２４３に接続されており、閉空間Ｓ３に連通している。導入管２４２は、側壁２４３からパイプ保持部２００外に引き出され、酸素の供給源（不図示）に接続される。
【００６４】
カバー２５０は、後述のパイプサポート部４００から第一保持部２１０、第二保持部２２０、連結部２３０及び酸素導入部２４０を保護する。例えばカバー２５０は、第一保持部２１０と共にブラケット３１７に取り付けられる。カバー２５０は、ブラケット３１７に取り付けられ、第一方向Ｄ１に沿うように広がっている側板２５１と、側板２５１の下部から張り出して第一保持部２１０、第二保持部２２０、連結部２３０及び酸素導入部２４０の下方に位置する底板２５２とを有する。平面視にて（鉛直上方から見て）、底板２５２の縁は酸素供給パイプ１００に到達しておらず、側板２５１と酸素供給パイプ１００との間に位置している。このため、酸素供給パイプ１００の下部は底板２５２に覆われていない。底板２５２は、前方に向かうに従って高くなるように傾斜した前側傾斜部２５３を前側に有し、後方に向かうに従って高くなるように傾斜した後側傾斜部２５４を後側に有する。
【００６５】
以上に示したパイプ保持部２００の構成はあくまで一例である。パイプ保持部２００は、第一保持部２１０、第二保持部２２０及び連結部２３０を有する限り、どのように構成されていてもよい。例えば、パイプ保持部２００はカバー２５０を有しなくてもよい。
【００６６】
〔パイプサポート部〕
続いて、パイプサポート部４００の構成を詳細に例示する。図５及び図６に示すように、パイプサポート部４００は、支持ローラ４１０及び退避機構４２０を含む。
【００６７】
支持ローラ４１０は、第一方向Ｄ１において上記移動範囲Ａ１に配置され（図１参照）、酸素供給パイプ１００を支持する。退避機構４２０は、パイプ保持部２００の通過に応じて支持ローラ４１０を酸素供給パイプ１００から遠ざける（退避させる）。例えば退避機構４２０は、パイプ保持部２００の通過に応じて支持ローラ４１０を下方に退避させる。以下、酸素供給パイプ１００を支持可能な位置を「支持位置」といい、酸素供給パイプ１００から遠ざかった位置を「退避位置」という。
【００６８】
退避機構４２０は、接触ローラ４２１と、支持アーム４２２と、第一ウェイト４２３と、第二ウェイト４２４と、第一規制部４２５と、第二規制部４２６とを含む。
【００６９】
接触ローラ４２１は、支持ローラ４１０に対し同軸であり、カバー２５０の移動を妨げる位置に配置されている。例えば接触ローラ４２１は、前方から見て、支持ローラ４１０に対して上記側板２５１側に位置している。支持ローラ４１０が上記支持位置にある状態において、接触ローラ４２１の少なくとも一部は前方から見て底板２５２の前側傾斜部２５３及び後側傾斜部２５４と重複する。
【００７０】
支持アーム４２２は支持ローラ４１０及び接触ローラ４２１を支持する。支持ローラ４１０及び接触ローラ４２１は、支持アーム４２２の一端部において、左右方向（鉛直方向及び第一方向Ｄ１に直交する方向）に沿う回転軸４３１まわりに回転自在となっている。支持アーム４２２の他端部は、支持部材３２８に固定された支柱３３１の上端部に連結されており、左右方向に沿う回転軸４３２まわりに回転自在となっている。支持アーム４２２は、鉛直に起立した際に支持ローラ４１０を上記支持位置に配置するように構成されており、前側又は後側に倒れることで支持ローラ４１０を退避位置に移動させる。
【００７１】
第一ウェイト４２３は、回転軸４３２を挟んで支持アーム４２２の逆側に位置し、支持アーム４２２に固定されている。第一ウェイト４２３は、その自重により支持アーム４２２を回転軸４３２の上に起立させる。第二ウェイト４２４は、回転軸４３２まわりに回転可能となるように設けられている。
【００７２】
第二ウェイト４２４は、回転軸４３２を基準にして第一ウェイト４２３よりも外周側に張り出している。
【００７３】
第一規制部４２５は、第二ウェイト４２４に設けられており、第二ウェイト４２４に対する第一ウェイト４２３の回転を規制する。例えば第一規制部４２５は、第一ウェイト４２３及び第二ウェイト４２４の両方が回転軸４３２の下側に位置する状態にて、第一ウェイト４２３の後側に接し、第一ウェイト４２３の後側への回転を規制する。
【００７４】
第二規制部４２６は、支持部材３２８の下に固定されており、第二ウェイト４２４の回転を規制する。例えば第二規制部４２６は、第一ウェイト４２３及び第二ウェイト４２４の両方が回転軸４３２の下側に位置する状態にて、第二ウェイト４２４の前側に接し、第二ウェイト４２４の前側への回転を規制する。
【００７５】
第一ウェイト４２３及び第二ウェイト４２４の質量は、第二ウェイト４２４の自重により回転軸４３２まわりに発生するモーメントが、第一ウェイト４２３の自重により回転軸４３２まわりに発生するモーメントに比較して大きくなるように設定されている。このため、第二ウェイト４２４は、第一ウェイト４２３により第一規制部４２５が後側に押されている状態においても、前側に向かって第二規制部４２６に押し当たる。第一ウェイト４２３が第一規制部４２５に当たり、第二ウェイト４２４が第二規制部４２６に当たることで、支持アーム４２２が回転軸４３２上に鉛直に起立し、支持ローラ４１０の位置が安定する。
【００７６】
退避機構４２０は、パイプ保持部２００がパイプサポート部４００を通過する際に次のように動作する。図７の（ａ）に示すように、パイプ保持部２００が後方から前方に通過する場合には、まず底板２５２の前側傾斜部２５３が接触ローラ４２１に接し、接触ローラ４２１が前方に押される。これにより、第一ウェイト４２３及び第二ウェイト４２４を後側に持ち上げながら支持アーム４２２が前方に倒れ、支持ローラ４１０が下方の退避位置に移動する。底板２５２の前側に前側傾斜部２５３が設けられていることで、支持アーム４２２の急な転倒が抑制される。このため、退避機構４２０の各部への負担が軽減される。
【００７７】
その後、図７の（ｂ）に示すように、底板２５２の後側傾斜部２５４が接触ローラ４２１を通過するのに応じて支持アーム４２２が起立し、支持ローラ４１０が支持位置に戻る。底板２５２の後側に後側傾斜部２５４が設けられていることで、支持アーム４２２の急な起立が抑制される。このため、退避機構４２０の各部への負担が軽減される。
【００７８】
図８の（ａ）に示すように、パイプ保持部２００が前方から後方に通過する場合には、まず底板２５２の後側傾斜部２５４が接触ローラ４２１に接し、接触ローラ４２１が後方に押される。これにより、第一ウェイト４２３を前側に持ち上げながら支持アーム４２２が後方に倒れ、支持ローラ４１０が下方の退避位置に移動する。底板２５２の後側に後側傾斜部２５４が設けられていることで、支持アーム４２２の急な転倒が抑制される。このため、退避機構４２０の各部への負担が軽減される。
【００７９】
その後、図８の（ｂ）に示すように、底板２５２の前側傾斜部２５３が接触ローラ４２１を通過するのに応じて支持アーム４２２が起立し、支持ローラ４１０が支持位置に戻る。底板２５２の前側に前側傾斜部２５３が設けられていることで、支持アーム４２２の急な起立が抑制される。このため、退避機構４２０の各部への負担が軽減される。
【００８０】
以上に示した退避機構４２０の構成はあくまで一例である。退避機構４２０は、パイプ保持部２００の通過に応じて支持ローラ４１０を退避させられるものであればどのように構成されていてもよい。例えば退避機構４２０は、ばね要素の弾性変形により支持ローラ４１０を退避させるように構成されていてもよい。
【００８１】
〔本実施形態の効果〕
以上に説明した酸素洗浄装置１は、廃棄物溶融炉１０内に酸素を導く酸素供給パイプ１００を保持するパイプ保持部２００と、廃棄物溶融炉１０内に対して酸素供給パイプ１００の先端部１００ａを進退させるように、酸素供給パイプ１００を第一方向Ｄ１に沿って移動させる駆動部３００と、を備え、パイプ保持部２００は、第一方向Ｄ１に沿ってスライド可能となるように酸素供給パイプ１００を保持し、駆動部３００に接続される第一保持部２１０と、第一方向Ｄ１に沿って第一保持部２１０に並ぶように配置され、酸素供給パイプ１００の基端部１００ｂに固定される第二保持部２２０と、第二保持部２２０に設けられ、酸素供給パイプ１００の長さを検出する測長センサ２２３と、第一保持部２１０及び第二保持部２２０をつなぐ連結部２３０と、連結部２３０に設けられ、第一方向Ｄ１において第一保持部２１０及び第二保持部２２０の間に作用する力を検出する力センサ２３３と、を有する。
【００８２】
この酸素洗浄装置１によれば、測長センサ２２３により検出された酸素供給パイプ１００の長さと、パイプ保持部２００の位置とに基づいて、酸素供給パイプ１００の先端部１００ａの位置を検出することができる。パイプ保持部２００においては、駆動部３００から第一保持部２１０に伝わった駆動力が連結部２３０及び第二保持部２２０を経て酸素供給パイプ１００に伝わり、酸素供給パイプ１００の先端部１００ａの進退に対する抵抗力が第二保持部２２０及び連結部２３０を経て第一保持部２１０に伝わる。このように、力の伝達経路となる連結部２３０に力センサ２３３が設けられているので、上記抵抗力を当該力センサ２３３によって検出することができる。
【００８３】
ここで、力センサ２３３に伝わる力は、上記抵抗力に起因する力成分と、その他の力成分（例えば、酸素供給パイプ１００の自重などに起因する力成分）とを含み得る。これに対し、第一保持部２１０は、第一方向Ｄ１に沿ってスライド可能となるように酸素供給パイプ１００を保持する。これにより、上記抵抗力に起因する力成分の多くが力センサ２３３に伝わる。一方、その他の力成分の多くは第一保持部２１０において受け止められ、力センサ２３３には伝わらない。これにより、力センサ２３３による検出結果において、上記抵抗力に起因する成分の比率が高まる。このため、上記抵抗力を高い信頼性で検出できる。また、力センサ２３３に過負荷が作用することも抑制されるので、上記抵抗力の検出結果の信頼性を継続的に維持できる。このように高い信頼性で得られる上記抵抗力の検出結果と、上記先端部１００ａの位置の検出結果とを組み合わせることによって、炉内における溶融状態を、炉内における位置ごとに高い信頼性で推定することが可能となる。従って、炉内における溶融状況の推定に有効である。
【００８４】
連結部２３０は、第一保持部２１０及び第二保持部２２０の間に介在し、第一保持部２１０及び第二保持部２２０の両方に固定された第一部分２３１と、第一保持部２１０及び第二保持部２２０の間に介在し、第一保持部２１０及び第二保持部２２０の少なくとも一方に対し、第一方向Ｄ１に沿ってスライド可能となるように設けられた第二部分２３２とを含み、力センサ２３３は第一部分２３１に設けられていてもよい。この場合、第二部分２３２が第一保持部２１０及び第二保持部２２０の少なくとも一方に対しスライド可能となっていることで、上記抵抗力に起因する力成分が第一部分２３１に集中して作用する。一方、その他の力成分は、第一部分２３１及び第二部分２３２に分散する。このため、力センサ２３３に伝わる力において、上記抵抗力に起因する成分の比率が更に高まる。このため、上記抵抗力をより高い信頼性で検出できる。
【００８５】
パイプ保持部２００は、第一保持部２１０及び第二保持部２２０の間に設けられ、酸素供給パイプ１００内に酸素を導入する酸素導入部２４０を更に有してもよい。この場合、第一保持部２１０及び第二保持部２２０の間のスペースを酸素導入部２４０として有効活用できる。
【００８６】
酸素供給パイプ１００は、第二保持部２２０側から順に連なる第一パイプ１０１及び第二パイプ１０２と、第一パイプ１０１に対して第二パイプ１０２を着脱自在に取り付けるパイプ取付部１１０とを含み、第一保持部２１０はパイプ取付部１１０を保持してもよい。この場合、第一方向Ｄ１において、パイプ取付部１１０の位置と第一保持部２１０の位置とを重複させることで、第一方向Ｄ１における省スペース化を図ることができる。
【００８７】
パイプ保持部２００の移動範囲Ａ１内に配置され、酸素供給パイプ１００を支持する支持ローラ４１０と、パイプ保持部２００の通過に応じて支持ローラ４１０を酸素供給パイプ１００から遠ざける退避機構４２０と、を更に備えてもよい。この場合、支持ローラ４１０を設けることで酸素供給パイプ１００の撓みを抑制し、測長センサ２２３による検出結果の信頼性を高めることができる。また、退避機構４２０により、パイプ保持部２００の通過に応じて支持ローラ４１０を退避させることが可能となる。これにより、パイプ保持部２００の大きさに対する制約が小さくなるので、余裕を持って第一保持部２１０、第二保持部２２０、連結部２３０及び力センサ２３３を実装することができる。従って、上記位置の検出結果の信頼性向上と、上記抵抗力の検出結果の信頼性向上との両立を図ることができる。
【００８８】
以上、実施形態について説明したが、本発明は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
【符号の説明】
【００８９】
１…酸素洗浄装置、１０…廃棄物溶融炉、１００…酸素供給パイプ、２００…パイプ保持部、３００…駆動部、１００ａ…先端部、Ｄ１…第一方向、３１０…第一ユニット、３２０…第二ユニット、Ａ１…移動範囲、４１０…支持ローラ、１０１…第一パイプ、１０２…第二パイプ、１１０…パイプ取付部、２１０…第一保持部、２２０…第二保持部、２３０…連結部、２４０…酸素導入部、２３１…第一部分、２３２…第二部分、１００ｂ…基端部、２２３…測長センサ、２３３…力センサ、４２０…退避機構。
【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】
2018063098.tif 000009
【図８】
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