(57)【要約】【課題】  変動性の高い処理物を含む処理対象の種類や状況に応じて変動する処理条件に追随して処理を行うことが可能な小型で従来に比してさらに高い性能プラズマ溶融装置を提供する。【解決手段】  溶融処理する処理物を導入する導入口１４と、炉頂に位置するプラズマトーチ１１と、炉底の前記プラズマトーチに相当する位置に配置された底部電極１２と、排ガス出口１６、１７を有する炉体から成るプラズマ溶融炉１と、前記プラズマ溶融炉１と接続された、水素と酸素との混合ガス供給装置２とから構成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融処理する処理物を導入する導入口と、
炉頂に位置するプラズマトーチと、
炉底の前記プラズマトーチに相当する位置に配置された底部電極と、
排ガス出口を有する炉体から成る
プラズマ溶融装置本体と、
前記プラズマ溶融装置本体の炉体に接続され、前記プラズマ溶融装置の炉体内に水素と酸素との混合ガスを供給する酸素／水素混合ガス供給装置と
から構成されていることを特徴とするプラズマ溶融装置。
【請求項２】
前記混合ガス供給装置は、水の電気分解により水素と酸素を発生させる電気分解装置からなることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ溶融装置。
【請求項３】
前記混合ガス供給装置は、前記水素と酸素との混合比と流入量を炉内温度および処理物の内容に基づいて変化させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプラズマ溶融装置。
【請求項４】
前記プラズマ溶融装置本体は炉体内の温度分布を表示する温度分布測定装置を有しており、前記前記水素と酸素との混合比と流入量を前記路体の温度分布に基づいて供給することを特徴とする請求項３に記載のプラズマ溶融装置。
【請求項５】
前記混合ガス供給装置は、前記プラズマ溶融装置本体内の酸素と水素とのモル比が１：２に近づくような酸素と水素との比率で酸素と水素との混合ガスを供給することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のプラズマ溶融装置。
【請求項６】
前記混合ガス供給装置は、発生した酸素と水素とを各々別個に保存する保存容器を備えており、前記各保存容器から必要量の酸素と水素を混合して供給することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のプラズマ溶融装置。
【請求項７】
プラズマ溶融装置を含む廃棄物処理システムであって、
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のプラズマ溶融装置と、
前記プラズマ溶融装置の導入口に配置され前記プラズマ溶融装置で処理を最適化するための前処理装置と、
前記プラズマ溶融装置で発生した排ガスを処理する排ガス処理装置と、
を含むことを特徴とする廃棄物処理システム。
【請求項８】
前記排ガス処理装置が、プラズマ溶融装置を備えていることを特徴とする請求項７に記載の廃棄物処理システム。
【請求項９】
前記前処理装置が、円筒型の装置本体と、
前記装置本体の上側側面に設けられた廃棄物投入口と、
前記装置本体の頂部にストロークにより下方に押圧するための押圧装置と、
前記押圧装置と接続され前記押圧装置により装置本体に投入された廃棄物を下方に押込む押さえディスクと、
前記装置本体の底部にブレードが付された回転式切断装置と、
を備えていることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の廃棄物処理システム。
【請求項１０】
前記装置本体からの排熱を回収する蓄熱手段を有することを特徴とする請求項７から請求項９のいずれか１項に記載の廃棄物処理システム。
【請求項１１】
前記蓄熱手段が、前記装置本体からの排熱を集熱する集熱炉と、前記集熱炉からの熱を蓄熱する蓄熱装置と、前記蓄熱炉からの熱を前記蓄熱装置に供給するための前記集熱炉と前記蓄熱装置の間を循環する熱輸送媒体を含む熱循環ラインとから構成されることを特徴とする請求項１０に記載の廃棄物処理システム。
【請求項１２】
前記蓄熱装置は、前記蓄熱装置で蓄熱された熱を利用して発電する発電系、給湯系または両者を二次側として備えていることを特徴とする請求項１１に記載の廃棄物処理システム。
【請求項１３】
前記発電系は、ピストンモータと、冷却装置と、前記蓄熱装置とこれらの間を循環する循環ガスの流路から主として構成されており、前記蓄熱装置により加温膨張した循環ガスによる圧力が前記ピストンモータにより回転力に変換されて前記発電機により発電する構成を有していることを特徴とする請求項１２に記載の廃棄物処理システム。
【請求項１４】
前記前処理装置は、前記装置本体から排気した排ガスの熱により処理物を乾燥させる乾燥装置であることを特徴とする請求項７から請求項１３のいずれか１項に記載の廃棄物処理システム。
【請求項１５】
前記廃棄物処理システムは、危険物を含む廃棄物を処理するシステムであり、前記プラズマ溶融装置本体から排出される処理物を誘導加熱によりガラス化処理する誘導加熱装置が前記プラズマ溶融装置本体の後段に備えていることを特徴とする請求項７から請求項１４のいずれか１項に記載の廃棄物処理システム。
【請求項１６】
前記廃棄物処理システムは、危険物を含む廃棄物を処理するシステムであり、前記プラズマ溶融装置本体から排出される処理物を充填容器に挿入し、挿入した処理物に危険物封入用ポリマを投与し、前記充填容器を密封する充填装置を備えていること特徴とする請求項７から請求項１４のいずれか１項に記載の廃棄物処理システム。
【請求項１７】
前記廃棄物処理装置が、端末により遠隔操作可能であることを特徴とする請求項７から請求項１６のいずれか１項に記載の廃棄物処理システム。
【請求項１８】
前記廃棄物処理システムは、可搬式に構成されていることを特徴とする請求項７から請求項１７のいずれか１項に記載の廃棄物処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、プラズマ溶融装置およびこれを用いた廃棄物処理システムに関する。より詳しく述べると、廃棄物等の多種多様の成分を含む処理物をを省スペースでかつ高効率で溶融処理するプラズマ溶融装置およびこれを用いた廃棄物処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】  アスベスト廃棄物やダイオキシンを含有した焼却灰などの有害な廃棄物を廃棄物の発生場所で加熱溶融し、有機成分をガス化し、金属成分と非金属成分を溶融して分離回収し、非金属成分をガラス化・岩石化させるプラズマ溶融装置は、公知技術である。【０００３】  従来の移行形プラズマトーチを用いたプラズマ溶融炉では、１本のプラズマトーチと底部電極間、複数本のプラズマトーチ間にアークプラズマを発生させる方法（例えば特許文献１，２，３参照）、複数本のプラズマトーチと底部電極間にアークプラズマを発生させる方法（例えば特許文献４参照）が用いられている。１本のプラズマトーチを用いた場合には、プラズマから周辺に向かうガス流やスラグの湧き出しが生じるため、投入した廃棄物が低温の周辺部へ押しやられる。また、複数のプラズマトーチ間のアークプラズマを発生させる場合、それらの出力を電流で独立に調整することはできない。さらに、複数本のプラズマトーチと底部電極間にアークプラズマを発生させる場合には、プラズマトーチの中間部を高温とすることを目的としているため、全ての電極に流れる電流が等しくなるように設定されている。【０００４】  スラグは、溶融時には導電性があるものの、凝固すれば導電性が失われて通電不可となり、アークプラズマを発生させることができなくなる。そこで、起動を簡便に行えるようにするため、例えば、溶融処理後に電極を溶融スラグの下部にある金属層に接触させて運転を停止する方法（特許文献５参照）、凝固したスラグの上部に粒状のカーボンを投入しこれを介在してプラズマアークを発生させる方法（特許文献６参照）、底部電極上に金属をセットし起動させる方法（特許文献７，８参照）が提案されている。
プラズマ溶融処理装置を移動可能とする技術も種々のものが開示されている。例示すると、
（ａ）ケーシングされた穴の中へ所定の位置までプラズマアークトーチを挿入し、穴の周の土壌を溶解して固化する方法（特許文献９参照）、
（ｂ）土壌を溶融し、発生する有害なガスを処理する装置を追加するが、この際に汚染土壌や焼却灰なども処理することにより有害な廃棄物の溶融処理を可能とするもの（特許文献１０参照）
などが開示されている。【０００５】  また、（ｃ）移動可能とした赤外レーザーを空中、土中、水中等に存在する汚染物質に照射し、これを選択的に励起することにより熱分解するという技術も開示されている（例えば、特許文献１１参照）。【０００６】  さらには、（ｄ）抵抗加熱による汚染土壌などの溶融技術においては、土中に鋼製の容器を設置し、その中にセラミック製の容器を据え付け、容器の中に電極を挿入し、ジュール加熱により廃棄物を溶融するという技術もある。鋼製の容器にはフードが取り付けられていて、発生する排ガスを回収できるようになっている。回収された排ガスは除害された後で大気へと放出される。【０００７】  また、特許文献１２には、アークプラズマの安定性を損なうことなく安定な運転を可能とし、さらには装置の起動時において簡便に起動することのできる廃棄物処理用プラズマ溶融処理装置を移動可能として有害な廃棄物の発生場所での無害化処理を可能とすることを目的として溶融対象物たる廃棄物と接触した場合にも溶融処理の継続が可能な黒鉛電極式プラズマトーチを前記廃棄物の投入口の近傍に配置する一方で、指向性の高いアークプラズマを発生する金属電極式プラズマトーチを溶融処理後の廃棄物の出湯口近傍に配置し、さらにこれら黒鉛電極式プラズマトーチおよび金属電極式プラズマトーチと対向する底部電極を設けた廃棄物処理用プラズマ溶融処理装置であって、車両、船舶、貨車、飛行機などの移動媒体に積載可能としたことを特徴とする可搬式廃棄物処理用プラズマ溶融処理装置が開示されている。
【先行技術文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平９−４９６１６号公報
【特許文献２】特開平８−５２４７号公報
【特許文献３】特開平８−５７４４１号公報
【特許文献４】特開２００１−３２４１２５号公報
【特許文献５】特開２００２−２１３７２６号公報
【特許文献６】特開平１０−２５３２６６号公報
【特許文献７】特開２００１−３２４１２４号公報
【特許文献８】特開２００２−３１４８６号公報
【特許文献９】特開平５−５１３３７３号公報
【特許文献１０】特開２００１−１７３９３２号公報
【特許文献１１】特開２００１−２３１８８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】  しかし、従来技術では、例えば廃棄物等の変動性の高い処理物を含む処理対象の種類や状況に応じて変動する処理条件に追随して処理を行うことが可能ではなかった。
そのため、処理対象の種類状況に応じて変動する処理条件に追随して処理を行うことが可能な小型で従来に比してさらに高い性能（処理能力・省エネルギ）のプラズマ溶融装置に対する要望があった。【００１０】  さらに、このような小型で高性能のプラズマ溶融装置を用いた過般式処理システム、特に廃棄物に対する要望があった。【００１１】  従って、本発明の課題は、変動性の高い処理物を含む処理対象の種類や状況に応じて変動する処理条件に追随して処理を行うことが可能な小型で従来に比してさらに高い性能プラズマ溶融装置を提供ですることである。【００１２】  本発明の別の課題は、このような小型で従来に比してさらに高い性能プラズマ溶融装置を搭載した廃棄物処理システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】  本発明は、上記課題に鑑みて創作されたものであり、下記項目に関するものである。【００１４】（第１の発明：プラズマ溶融装置）
１  溶融処理する処理物を導入する導入口と、
炉頂に位置するプラズマトーチと、
炉底の前記プラズマトーチに相当する位置に配置された底部電極と、
排ガス出口を有する炉体から成る
プラズマ溶融装置本体と、
前記プラズマ溶融装置本体の炉体に接続され、前記プラズマ溶融装置の炉体内に水素と酸素との混合ガスを供給する酸素／水素混合ガス供給装置と
から構成されていることを特徴とするプラズマ溶融装置。【００１５】  前記混合ガス供給装置は、水の電気分解により水素と酸素を発生させる電気分解装置からなることを特徴とする１に記載のプラズマ溶融装置。【００１６】３  前記混合ガス供給装置は、前記水素と酸素との混合比と流入量を炉内温度および処理物の内容に基づいて変化させることを特徴とする１または２に記載のプラズマ溶融装置。【００１７】  前記プラズマ溶融装置本体は炉体内の温度分布を表示する温度分布測定装置を有しており、前記前記水素と酸素との混合比と流入量を前記路体の温度分布に基づいて供給することを特徴とする３に記載のプラズマ溶融装置。【００１８】５  前記混合ガス供給装置は、前記プラズマ溶融装置本体内の酸素と水素とのモル比が１：２に近づくような酸素と水素との比率で酸素と水素との混合ガスを供給することを特徴とする１から４のいずれか１項に記載のプラズマ溶融装置。【００１９】６  前記混合ガス供給装置は、発生した酸素と水素とを各々別個に保存する保存容器を備えており、前記各保存容器から必要量の酸素と水素を混合して供給することを特徴とする１から５のいずれか１項に記載のプラズマ溶融装置。【００２０】（第２の発明）
７  プラズマ溶融装置を含む廃棄物処理システムであって、
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のプラズマ溶融装置と、
前記プラズマ溶融装置の導入口に配置され前記プラズマ溶融装置で処理を最適化するための前処理装置と、
前記プラズマ溶融装置で発生した排ガスを処理する排ガス処理装置と、
を含むことを特徴とする廃棄物処理システム。【００２１】８  前記排ガス処理装置が、プラズマ溶融装置を備えていることを特徴とする７に記載の廃棄物処理システム。【００２２】９  前記前処理装置が、円筒型の装置本体と、
前記装置本体の上側側面に設けられた廃棄物投入口と、
前記装置本体の頂部にストロークにより下方に押圧するための押圧装置と、
前記押圧装置と接続され前記押圧装置により装置本体に投入された廃棄物を下方に押込む押さえディスクと、
前記装置本体の底部にブレードが付された回転式切断装置と、
を備えていることを特徴とする７または８に記載の廃棄物処理システム。【００２３】１０  前記装置本体からの排熱を回収する蓄熱手段を有することを特徴とする７から９のいずれか１項に記載の廃棄物処理システム。【００２４】１１  前記蓄熱手段が、前記装置本体からの排熱を集熱する集熱炉と、前記集熱炉からの熱を蓄熱する蓄熱装置と、前記蓄熱炉からの熱を前記蓄熱装置に供給するための前記集熱炉と前記蓄熱装置の間を循環する熱輸送媒体を含む熱循環ラインとから構成されることを特徴とする１０に記載の廃棄物処理システム。【００２５】１２  前記蓄熱装置は、前記蓄熱装置で蓄熱された熱を利用して発電する発電系、給湯系または両者を二次側として備えていることを特徴とする１１に記載の廃棄物処理システム。【００２６】１３  前記発電系は、ピストンモータと、冷却装置と、前記蓄熱装置とこれらの間を循環する循環ガスの流路から主として構成されており、前記蓄熱装置により加温膨張した循環ガスによる圧力が前記ピストンモータにより回転力に変換されて前記発電機により発電する構成を有していることを特徴とする１２に記載の廃棄物処理システム。【００２７】１４  前記前処理装置は、前記装置本体から排気した排ガスの熱により処理物を乾燥させる乾燥装置であることを特徴とする７から１３のいずれか１項に記載の廃棄物処理システム。【００２８】１５  前記廃棄物処理システムは、危険物を含む廃棄物を処理するシステムであり、前記プラズマ溶融装置本体から排出される処理物を誘導加熱によりガラス化処理する誘導加熱装置が前記プラズマ溶融装置本体の後段に備えていることを特徴とする７から１４のいずれか１項に記載の廃棄物処理システム。【００２９】１６  前記廃棄物処理システムは、危険物を含む廃棄物を処理するシステムであり、前記プラズマ溶融装置本体から排出される処理物を充填容器に挿入し、挿入した処理物に危険物封入用ポリマを投与し、前記充填容器を密封する充填装置を備えていること特徴とする７から１４のいずれか１項に記載の廃棄物処理システム。【００３０】１７  前記廃棄物処理装置が、端末により遠隔操作可能であることを特徴とする７から１６のいずれか１項に記載の廃棄物処理システム。【００３１】１８  前記廃棄物処理システムは、可搬式に構成されていることを特徴とする７から１７のいずれか１項に記載の廃棄物処理システム。
【発明の効果】
【００３２】  第１の発明によると、本発明のプラズマ溶融装置は、溶融処理する処理物を導入する導入口と、炉頂に位置するプラズマトーチと、炉底の前記プラズマトーチに相当する位置に配置された底部電極と、排ガス出口を有する炉体から成るプラズマ溶融炉と、前記プラズマ溶融炉と接続された、水素と酸素との混合ガス導入装置とから構成されているので、プラズマトーチと底部電極での発熱に加えて、水素・酸素混合気体の助燃により炉内温度を効率よく加熱できる。【００３３】  特に、従来のプラズマ溶融装置のように、炉内の温度分布が中心部が高温となり、炉壁に向かうに従って低温になる（あるいは、炉壁に副電極を有する場合には中心と炉壁の中間部分が低温になる）ことによる温度むらがなくなり、本発明のプラズマ溶融装置は、炉内全体が均一に高温を維持できる。そのため、本発明のプラズマ溶融装置は、小型化しても高い性能を維持することができる。【００３４】  第２の発明によると、本発明の廃棄物処理システムは、小型で高い性能を有するプラズマ溶融炉を備えているので、廃棄物の状況に依存せず省スペースで高性能の溶融処理が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】  本発明の第１実施形態に係るプラズマ溶融装置を示す図面である。
【図２】  （ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、各々本発明のプラズマ溶融装置に用いる酸素／水素供給装置の一例を示す図面である。
【図３】  図２で示す酸素／水素供給装置の構成を示す図面である。
【図４】  本発明の第２実施形態に係る廃棄物処理システムの一例を示す図面である。
【図５】  図４に示す廃棄物処理システムにおける前処理装置の一例である粉砕装置を示す図面である。
【図６】  図４に示す廃棄物処理システムにおける付帯設備である発電システムの一例を示す図面である。
【図７】  図４に示す廃棄物処理システムにおける熱の有効利用を示す一例を示す図面である。
【図８】  図４に示す廃棄物処理システムにおける熱の有効利用を示す一例を示す図面である。
【図９】  図４に示す廃棄物処理システムにおける後処理装置の一例である高周波誘導加熱装置を示す図面である。
【図１０】  図４に廃棄物処理システムにおける後処理装置の一例である処理物を充填容器に封入しポリマ被覆するラインを説明する図面である。
【図１１】  本発明の廃棄物処理システムを遠隔操作する例を示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】  以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
まず、図１から図３に基づいて、第１の発明であるプラズマ溶融装置を説明する。
図１に示す通り、本発明のプラズマ溶融装置１は、溶融処理する処理物を導入する導入口１と、炉頂に位置するプラズマトーチ（主電源）１と、炉底のプラズマトーチに相当する位置に配置された底部電極１２と、排ガス出口１５から主として構成されている溶融炉本体１００と、酸素・水素混合ガスを溶融炉本体１００に導入管２Ａを介して供給する酸素／水素供給装置２００とから主として構成されている。
【００３７】  本発明におけるプラズマ溶融装置１における溶融炉本体１は従来公知のプラズマ溶融炉から適宜選択して使用することができ、特に限定されるものではないが、図１に示す通り、溶融炉本体１の炉壁部分に補助電極１３を設けることが好ましい。
このようにして個性されたプラズマ溶融装置１は、導入口１から導入された処理物が主電源１１と底部電極１２との間で発生した高温のプラズマにより加熱溶融する仕組みである。加熱溶融した処理物は、焼却灰層１８Ａ、溶融で電離層１８Ｂ、金属層１８Ｃに分離され、各々スラグ排出口１６および金属排出口１７を介してスラグ回収部１９Ａ、金属回収部１９Ｂへと分離回収される。
【００３８】  本発明は、このようなプラズマ溶融装置１００において、溶融炉本体１に酸素／水素混合ガス供給装置２より導入管２Ａを介して酸素／水素混合気体を所定量導入することを特徴としている。
【００３９】  本発明における酸素／水素導入装置は、図２および図３に示す通り、水の電気分解装置２０から主として構成されている。
【００４０】  水の電解装置は、図３に示す通り、水（電解質水溶液）に陽極と陰極を設け、所定の電圧を負荷することにより水を酸素と水素とに分離する周知の装置である（通常、酸素１：水素１）。
【００４１】  この際発生した酸素と水素を、例えば図２（ａ）に示すように酸素／水素混合液として溶融炉本体１へ供給することもできるが、例えば図２（ｂ）に示すように酸素と水素を予め各々酸素タンク２１Ａと水素タンク２１Ｂへ保存しておいて、これらの保存した酸素・水素を別途混合して溶融炉本体１へ供給することもできる。さらに、図２（ｃ）に示す通り、別々に保存して酸素と水素に加えて、酸素濃縮装置であるＰＳＡ２０’や水素ボンベらの水素供給源２０”により濃縮酸素を別途添加して溶融炉本体１に加えることも可能である。
【００４２】  このように本発明においては、プラズマ溶融装置本体１の内部に酸素／水素混合ガスを供給して炉体内の温度分布を高温かつ均一に保つことが特徴である。
【００４３】  一般に、溶融炉本体１は、主電極１１と底部１２との間で高温となり炉壁側に向かうに従って温度が低温となる。そのために溶融装置本体１の炉壁に補助電極１３を設けているが、補助電極１３の設置だけでは炉内温分布を均一にするのは困難である。
【００４４】  そこで、本発明では、酸素・水素混合ガスを所定量プラズマ溶融炉本体１に供給することにより炉内温度を迅速に均一にすることが特徴である。
【００４５】  本発明においては、処理物を導入口１４から投入時にプラズマ溶融炉本体１の炉内温度が低下し炉内で温度むらが発生する。その際に、所定量の酸素／水素混合ガスを導入することにより酸素／水素混合ガスが助燃剤として作用し、炉内温度を均一にすることが可能である。
【００４６】  本発明における酸素／水素ガス混合ガス供給装置における酸素／水素ガス混合ガスにおける酸素／水素の混合比（モル比、以下同様）は、１：２であるのが一般的であるが、酸化炎の発生を防ぐために水素量を過剰（通常は１：４〜５）にすることもできる。
【００４７】  酸素／水素混合ガスは温度が発火点になると自発的に燃焼する。酸素と水素が１：２の混合ガス（水素爆鳴気）は、常圧において発火点が約５７０℃となる。そのような混合気体へ着火するのに必要なスパークの最小エネルギーは、約２０マイクロジュールである。常温常圧では、水素が体積の４％から９５％を占めている場合、酸水素ガスは燃焼可能である。
【００４８】  ひとたび着火すると、酸素／水素混合ガスは発熱反応により水蒸気へと変わり、その発熱によって反応が持続する。１モルの水素の燃焼につき２４１．８ｋＪのエネルギー（低発熱量）を発生する。発生する熱エネルギーの量は燃焼の形式に影響されないが、炎の温度は変化する。酸素と水素の組成を正確に調整すると炎は最高で約２８００℃となり、大気中で水素ガスを燃やしたときより７００℃も高い。混合比率が２：１でない場合や、窒素のような不活性気体が混ざっている場合、熱がより大きな体積へ拡散するため、温度が低くなる。
【００４９】  本発明のプラズマ溶融装置１００の炉内は、処理物、例えば廃棄物は、その組成が一定でないため溶融処理中の酸素：水素比は、一定でない。そのため、本発明の好ましい実施形態では、炉内における酸素：水素比を２：１に近づけるように酸素：水素の添加量を変化させて水素：酸素比を調整する。
【００５０】  酸素：水素の混合比の調整は、例えば図２（ｂ）または好ましくは図２（ｃ）に記載の通り、酸素ガス、水素ガスを別々に蓄え、所定の混合比で混合してからプラズマ溶融装置本体１００へ導入することにより実施することができる。
【００５１】  プラズマ溶融炉本体１００の炉内の酸素・水素の混合比を２：１に近づけるためには、炉内温度（温度分布）を監視することが重要である。炉内温度の監視のために、プラズマ溶融炉本体１は、所定箇所に図示しない温度測定手段を設置することが好ましい。温度測定手段としては、赤外線高温測定カメラ、熱伝対、特に金属炭素系熱伝対などを利用することが可能である。これらを用いることにより炉内温度を監視することが可能である。
【００５２】  酸素・水素の混合比に加えて、酸素・水素混合ガスの供給量も重要な因子である。すなわち、酸素・水素混合ガスの導入量が少ないと酸素・水素混合ガスによる助燃作用が十分でなく、多すぎると酸素・水素混合ガスの消費量が無駄となる。
【００５３】  このような酸素／水素混合ガスの比率および供給量を変化させて、特に炉内温度の変化状況に応じて酸素／水素混合ガス装置２からプラズマ溶融炉本体１に投入することにより、処理物の投入時等の炉内環境の変化に追従して炉内温度を適正に保つことが可能である。
【００５４】  以上説明した通り、本発明の第１実施形態にかかるプラズマ溶融装置は、炉内状況の変化に追従して迅速かつ効率的に炉内温度を高温かつ均一に保つことが可能であるので、炉内容量に対して処理量を増加させることが可能となる。そのため、同一内容量で多量の処理物を処理することが可能となる。従って、本発明のプラズマ溶融装置は、装置を小型化することが可能となる。また、炉内温度を常に高温で一定に保つことができるので、本発明のプラズマ溶融装置は、安定した処理を行うことが可能となる。
【００５５】  従って、本発明の第１実施形態にかかるプラズマ溶融装置は、処理物を連続導入したり、組成が不安定な廃棄物、特にいわゆる都市ゴミを処理したりするのに好適に利用することが可能となる。
【００５６】  なお、図２（ｂ）、図２（ｃ）に示す燃焼系（例えば、熱分解装置、燃焼炉）に酸素・水素混合ガスを燃焼系内の酸素：水素混合比が１；２となるように供給する装置は、新規である。従って、本発明は、このような酸素・水素混合ガスを供給する装置および当該装置を備えた燃焼システムまで拡張される。
【００５７】（廃棄物処理システム）
次に、本発明の第２実施形態にかかる廃棄物処理システムについて、図４から図７に基づいて説明する。
【００５８】  図４に示す本発明の第２実施形態にかかる廃棄物処理システム１０００は、前述した第１実施形態にかかるプラズマ溶融装置１００を主体にしたシステムである。なお、図４に示す廃棄物処理システムは、都市ゴミ等の廃棄物を処理するシステムを例示しているが本発明は、これに限定されるものではない。本発明でいう廃棄物とは、いわゆる都市ゴミに加えて、一般廃棄物、有機物（汚泥・厨芥物等）、焼却灰、無機系廃棄物や低レベルの放射線廃棄物等を含むことを意味し、これらの処理物に応じて前段の前処理装置や後段の後処理装置は適宜変化することを当業者は理解するであろう。
【００５９】  図４に示す通り、本発明の第２実施形態にかかる廃棄物処理システム１０００は、廃棄物を前処理するための前処理装置（破砕機２０１、乾燥装置２０２、廃棄物供給装置２０３）により予め処理した廃棄物を本発明のプラズマ溶融装置１００に投入して処理するものである。
【００６０】  この際の前処理装置２０１、２０２、２０３は、従来公知のものでよく、所定の水分含有量で所定のサイズ（例えば１０ｍｍ以下）に予め処理される。
【００６１】  この際に、破砕機２０１は、連続運転を可能とするために図５に示すものが好ましい。図５に示す破砕機は、円筒型の装置本体２０１Ａと、前記装置本体の上側側面に設けられた廃棄物投入口２０１Ｂと、前記装置本体の頂部にストロークにより下方に押圧するための押圧装置２０１Ｃ（例えばエアシリンダ）と押圧装置２０１Ｃと接続され押圧装置２０１Ｃにより装置本体２０１Ａに投入された廃棄物を下方に押込む装置本体２０１Ａに嵌合された押さえディスク２０１Ｄと、装置本体２０１Ａの底部にブレードが付された回転式切断装置２０１Ｅ（モータ２０１Ｄにより回転）と、を備えていることが好ましい。
【００６２】  このように構成すると、廃棄物投入口２０１Ｂから投入された廃棄物が押圧手段により矢印下方にいくに従って、回転式切断装置２０１Ｅの回転により所定の寸法にワンストロークで切断できる。従って、省スペースで所定サイズに廃棄物を切断することが可能である。
【００６３】  なお、廃棄物の寸法がかなり大きい場合あるいは大きい寸法の廃棄物が含むことが想定される廃棄物の場合、周知の方法で粗粉砕することも有効である。
【００６４】  なお、このように円筒型の装置本体２０１Ａと、前記装置本体の上側側面に設けられた廃棄物投入口２０１Ｂと、前記装置本体の頂部にストロークにより下方に押圧するための押圧装置２０１Ｃ（例えばエアシリンダ）と押圧装置２０１Ｃと接続され押圧装置２０１Ｃにより装置本体２０１Ａに投入された廃棄物を下方に押込む押さえディスク２０１Ｄと、装置本体２０１Ａの底部にブレードが付された回転式切断装置２０１Ｅと、を備えた廃棄物の前処理装置は、新規である。従って、本発明は、このような前処理装置およびこれを含む廃棄物処理システムまで拡張される。
【００６５】  このようにして所定サイズに調整された廃棄物は、乾燥機２０２で所定の水分含有量となるまで乾燥された後、本発明のプラズマ溶融装置１００により溶融処理される。この際に、処理物（スラグ等）、本発明のプラズマ溶融装置１００を冷却するための冷却水２０４は、本発明の酸素／水素混合ガスを発生するための電気分解装置から構成される酸素／水素混合ガスの水源として使用することが好ましい。
【００６６】  このようにして、本発明のプラズマ溶融装置１００で処理された処理物はスラグとしてスラグ回収部で回収される。また、本発明のプラズマ溶融装置１００で処理の際に発生した排ガスおよび乾燥機２０２により乾燥した際に発生する排ガスは、熱交換器３０１により熱交換された後、排ガス処理装置３０２、吸着塔３０３を介して排気される。
【００６７】  この際に使用する排ガス処理装置３０２も本発明のあるいは周知のプラズマ溶融装置を用いることが好ましい。
【００６８】  このように構成された第２実施形態にかかる本発明の廃棄物処理システム１０００は、本発明のプラズマ溶融装置１００を主体としているので小型化で非常に高い処理量で処理物である廃棄物を均一に処理することが可能である。従って、コンテナ等に搭載した可般式システムや省スペース処理システムとして有効に利用することが可能となる。
【００６９】  なお、本システム１０００で発生した排熱は、従来公知の発電システム３０４で電力に変換することも可能であり、あるいは排熱を蓄熱装置で蓄熱した後に有効利用することも可能である。
【００７０】  図６は、本発明のシステム１０００で発生した排熱を発電に利用する場合の構成を示す図面である。
【００７１】  図６に示す通り、発電システムは、集熱炉３０４Ａと蓄熱装置３０４Ｃと、集熱炉３０４Ａと蓄熱装置３０４Ｃの間で熱を輸送する熱輸送ライン３０Ｂから構成される蓄熱系と、蓄熱装置３０４Ｃで蓄熱された熱を利用して発電する発電系とから構成されている。
【００７２】  発電系は、ピストンモータ３０４Ｄと冷却装置３０４Ｇと蓄熱装置３０４Ｃとこれらの間を循環する循環ガス（膨張係数の高い不燃ガス）の流路（ガス循環ライン３０４Ｄ）から主として構成されており、蓄熱装置３０４Ｃにより加温膨張した循環ガスによる圧力（例えば０．５Ｍｐａ）がピストンモータ３０４Ｄにより回転力に変換されて発電機３０４Ｅにより発電する構成を有している。なお、ピストンモータ３０４Ｄと発電機３０４Ｅの間には図示しない増速装置を介して回転数を増加させる構成とすることが好ましい。
【００７３】  このようにして発電に使用された循環ガスは、冷却装置３０４Ｇで冷却され（例えば０．０５Ｍｐａ）再び蓄熱装置３０４Ｃで加熱される。このように、本発明の発電システムは、循環ガスの差圧による新規の発電システムであり、本発明はこのような発電システムにまで拡張される。
【００７４】  また、図７および図８に示す通り、本発明の廃棄物処理システム１０００において、プラズマ溶融装置１００から排出した高温の排ガスは、発電のみならず、多種多様に有効利用可能である。
【００７５】  例えば、図７に示す通り、プラズマ溶融装置１００から排出した高温の排ガスは、図６に示す実施形態と同様に集熱炉３００Ａに集熱しそして蓄熱装置３００Ｃで蓄熱した後、発電系のみならず給湯系に利用可能である。
【００７６】  さらに、図８に示す通り、プラズマ溶融装置１００から排出した高温の排ガスは、廃棄物を乾燥するのに利用した後、図６に示す実施形態と同様に集熱炉３００Ａに集熱しそして蓄熱装置３００Ｃで蓄熱し、そして発電系や給湯系に利用可能である。
【００７７】  このように、プラズマ溶融装置１００のような廃棄物熱処理装置からの排熱を前処理側の乾燥機２０２の乾燥用の熱源として使用することは新規である。従って、本発明は、このような乾燥システムにまで拡張される。
【００７８】（第３実施形態）
次に、図９および図１０に基づいて、図４に示す廃棄物処理システムの応用例を説明する。
図９および図１０に示すシステムは、図４に示す廃棄物処理システム１０００において、本発明のプラズマ溶融装置１００で処理された廃棄物（スラグ）を更に安全な形態に処理するシステムであり、例えば低レベルの放射線を含む廃棄物やＰＣＢを含むトランスなどを処理するためのシステムである。
【００７９】  図９に記載の装置は、プラズマ溶融装置１００のスラグ排出口１６から排出するスラグを低温誘導加熱処理により誘導過熱してガラス化する低温誘導過熱処理装置４００を表している。誘導過熱処理装置４００は、図４に示す本発明の廃棄物処理システム１０００に組み込まれ、処理した廃棄物を更にガラス化して安全な形態に処理する装置である。
【００８０】  そのため、本発明の低温誘導過熱処理装置は、耐熱性の誘導過熱装置本体４０１の上側に設けられ、プラズマ溶融装置１００のスラグ排出口１６からのスラグを投入する廃棄物投入口４０２と、本体内に酸素を導入するために誘導過熱装置本体４０１の上側に設けられた酸素導入口４０３と前記スラグを誘導過熱するための誘導コイル４０４と、誘導過熱処理によりガラス化されたスラグを排出する処理物出口４０５とから主として構成されている公知の誘導過熱処理装置である。なお、酸素導入口４０３に導入される酸素は、ＰＳＡ等の酸素濃縮装置を別途用いてもよいが、好ましくは図２に示す酸素／水素混合ガス供給装置２０、より好ましくは図２（ｂ）または図２（ｃ）に示す酸素／水素混合ガス供給装置２０から供給される。
【００８１】  本発明において、図４に示す廃棄物処理システム１０００のプラズマ溶融装置１００の後段にこのような低温誘導過熱処理４００を備えることにより、放射性物質等の危険物が廃棄物中に含まれる場合にも安全にガラス化処理し、放射性物質を封入することが可能となる。
【００８２】  図１０に示すシステムも図９に示す装置と同様に図４に示す本発明の廃棄物処理システム１０００に組み込むことにより放射性廃棄物等を安全に処理するためのシステムであり、図１０に示すシステムでは、処理されたスラグを充填容器に充填して放射性遮断性のあるポリマにより被覆・封入することにより放射能を外部に漏らさない仕組みを有している。
【００８３】  より具体的には、廃棄物処理システム１０００は、プラズマ溶融装置１００の排出口１６から排出される処理物であるスラグを導入するための処理物導入塔５０１を有するスクリュ式原料供給装置５０２とスクリュ式原料供給装置に充填容器Ｃを自動開閉ドアＤ１を介して搬送するための容器供給装置５０３’を有する容器供給装置５０３とスクリュ式原料供給装置によりスラグが充填された充填容器を自動開閉ドアＤ１を介して搬送してにコーティング用のポリマを充填するためのポリマ充填ライン５０５とポリマが充填された充填容器Ｃに蓋体Ｃ’をキャッピングするためのキャッパ５０６’を備えたキャッピングライン５０６から主として構成されている。
【００８４】  このようなコーティング用のポリマとして、ＧＧＩポリマーコーティングの商品名でＧＧＩジャパン株式会社から販売されている二液のポリマーコート剤がある。このＧＧＩポリマーコーティング剤は、スラグ等の処理物の表面を被覆することにより被覆物内から放射能を排出することがなくなる。
【００８５】  そのため、例えば、本発明の廃棄物処理システム１０００でプラズマ処理した放射性廃棄物の表面全体をポリマで被覆するので、処理済の廃棄物を充填した充填容器Ｃから放射能が漏れることがなくなる。
【００８６】  以上説明した通り、本発明の廃棄物処理システムにおいて、本発明のプラズマ溶融装置で処理した放射性廃棄物等の危険物を含む廃棄物を低温誘導過熱処理装置（図９参照）または処理物充填ラインで充填容器に充填しポリマ被覆することにより、放射能等の危険物が系外に流出することがなくなるという利点を有している。
【００８７】  以上、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。例えば、図１１に示す通り、図４に示す廃棄物処理システムにおける制御信号を制御ボックスＣＢとメインサーバＳとの間で通信し、これをインターネット等のネットワーク網（例えば、ＷＩＦＩまたは３Ｇ）を介して携帯電話、スマートフォン、情報端末、パーソナルコンピュータ等により遠隔制御したり、操作状況をモニタリングすることも本発明の範囲内である。
【００８８】  また、本発明のプラズマ溶融装置は、非常にコンパクトでも高い処理能力を有しているので例えば２０フィートまたは４０フィートコンテナに搭載したり、所定単位（例えば前処理ライン、プラズマ溶融システムおよび排ガス処理ライン）でコンテナに搭載して接続したりすることによりユニット式または可搬式システムとして組み込むことが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８９】  以上説明した通り、本発明の第１実施形態にかかるプラズマ溶融装置は、炉内状況の変化に追従して迅速かつ効率的に炉内温度を高温かつ均一に保つことが可能であるので、炉内容量に対して処理量を増加させることが可能となる。そのため、同一内容量で多量の処理物を処理することが可能となる。従って、本発明のプラズマ溶融装置は、装置を小型化することが可能となる。また、炉内温度を常に高温で一定に保つことができるので、本発明のプラズマ溶融装置は、安定した処理を行うことが可能となる。【００９０】  従って、本発明の第１実施形態にかかるプラズマ溶融装置は、処理物を連続導入したり、組成が不安定な廃棄物、特にいわゆる都市ゴミを処理したりするのに好適に利用することが可能となる。【００９１】  このように構成された第２実施形態にかかる本発明の廃棄物処理システム１０００は、本発明のプラズマ溶融装置１００を主体としているので小型化で非常に高い処理量で処理物である廃棄物を均一に処理することが可能である。従って、コンテナ等に搭載した可般式システムや省スペース処理システムとして有効に利用することが可能となる。【００９２】  以上説明した通り、本発明の廃棄物処理システムにおいて、本発明のプラズマ溶融装置で処理した放射性廃棄物等の危険物を含む廃棄物を低温誘導過熱処理装置（図９参照）または処理物充填ラインで充填容器に充填しポリマ被覆することにより、放射能等の危険物が系外に流出することがなくなるという利点を有している。
【符号の説明】
【００９３】  １  溶融炉本体１
２  酸素／水素混合ガス供給装置
１１  主電極
１２  底部電極
１３  補助電極
１４  導入口
１５  排ガス排出口
１６  スラグ排出口
１７  金属排出口
２０  電気分解装置
２０’  ＰＳＡ
２０”  水素源
２１Ａ  酸素タンク
２２Ａ  水素タンク
１００  プラズマ溶融装置
２０１  破砕機
２０２  電磁式熱風乾燥機
２０３  廃棄物供給装置
３０１  熱交換機
３０２  排ガス処理装置
３０３  吸着塔
【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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