(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼器（２）が配置された天井部（１ａ）の周囲に内筒（１）を立設するとともに、底部（４）に出滓口（４ａ）を形成してある有底の外筒（３）を前記内筒（１）の外側に相対回転駆動自在に配して、前記天井部（１ａ）の下部空間を主室（Ｍ）に構成し、前記底部（４）上に被処理物の堆積部（６）を形成し、前記堆積部（６）の上方で前記内筒（１）と前記外筒（３）との間に被処理物を供給する被処理物供給装置（５）を設け、前記堆積部（６）から前記被処理物を切り出して前記主室（Ｍ）内に露出させる切出手段（７）を設けて、前記堆積部（６）の炉内表面（６ａ）が前記主室（Ｍ）内の熱により溶融した擂り鉢状の溶融表面（Ｆ）を形成するように構成してある廃棄物溶融処理炉であって、
前記外筒（３）の前記内筒（１）に対する相対回転位相を特定可能な複数の位相点（Ｐ）を設定して、前記位相点（Ｐ）を検出自在な位相検出手段（９）を設けると共に、前記位相点（Ｐ）夫々に対応して前記溶融表面（Ｆ）に検出位置  （Ｄ）を設定し、前記検出位置（Ｄ）における前記溶融表面（Ｆ）の表面状態を、前記位相検出手段（９）による前記位相点（Ｐ）の検出に同期して夫々検出自在な溶融表面状態検出手段（８）を設けてある廃棄物溶融処理炉。
【請求項２】
前記溶融表面状態検出手段（８）を、前記外筒（３）の径方向に設定される複数の検出位置（Ｄ）に於ける前記溶融表面（Ｆ）の表面状態を検出可能に構成してある請求項１記載の廃棄物溶融処理炉。
【請求項３】
燃焼器（２）が配置された天井部（１ａ）の周囲に内筒（１）を立設するとともに、底部（４）に出滓口（４ａ）を形成してある有底の外筒（３）を前記内筒（１）の外側に相対回転駆動自在に配して、前記天井部（１ａ）の下部空間を主室（Ｍ）に構成し、前記底部（４）上に被処理物の堆積部（６）を形成し、前記堆積部（６）の上方で前記内筒（１）と前記外筒（３）との間に被処理物を供給する被処理物供給装置（５）を設け、前記堆積部（６）から前記被処理物を切り出して前記主室（Ｍ）内に露出させる切出手段（７）を設けて、前記堆積部（６）の炉内表面（６ａ）が前記主室（Ｍ）内の熱により溶融した擂り鉢状の溶融表面（Ｆ）を形成するように構成してある廃棄物溶融処理炉であって、
前記外筒（３）の前記内筒（１）に対する相対回転位相を特定可能な複数の位相点（Ｐ）を設定して、前記位相点（Ｐ）を検出自在な位相検出手段（９）を設けると共に、前記溶融表面（Ｆ）に対して前記外筒（３）の径方向に複数の検出位置（Ｄ）を設定し、前記検出位置（Ｄ）における前記溶融表面（Ｆ）の表面状態を、前記位相検出手段（９）による前記位相点（Ｐ）の検出に同期して検出可能な溶融表面状態検出手段（８）を設けてある廃棄物溶融処理炉。
【請求項４】
前記溶融表面状態検出手段（８）を、周方向に複数配置してある請求項１〜３の何れか１項に記載の廃棄物溶融処理炉。
【請求項５】
前記溶融表面状態検出手段（８）が、炉内での相対位置を検出する位置検出手段（２０）で構成されている請求項１〜４の何れか１項に記載の廃棄物溶融処理炉。
【請求項６】
燃焼器（２）が配置された天井部（１ａ）の周囲に内筒（１）を立設するとともに、底部（４）に出滓口（４ａ）を形成してある有底の外筒（３）を前記内筒（１）の外側に相対回転駆動自在に配して、前記天井部（１ａ）の下部空間を主室（Ｍ）に構成し、前記底部（４）上に被処理物の堆積部（６）を形成し、前記堆積部（６）の上方で前記内筒（１）と前記外筒（３）との間に被処理物を供給する被処理物供給装置（５）を設け、前記堆積部（６）から前記被処理物を切り出して前記主室（Ｍ）内に露出させる切出手段（７）を設けて、前記堆積部（６）の炉内表面（６ａ）が前記主室（Ｍ）内の熱により溶融した擂り鉢状の溶融表面（Ｆ）を形成するように構成してある廃棄物溶融処理炉において、
前記外筒（３）の前記内筒（１）に対する相対回転位相を特定可能な複数の位相点（Ｐ）を設定すると共に、前記位相点（Ｐ）に対応する前記溶融表面（Ｆ）上に設定した複数の検出位置（Ｄ）における前記溶融表面（Ｆ）の表面状態を検出して、検出した夫々の検出位置（Ｄ）における表面状態に基づき、全面に亘る前記溶融表面（Ｆ）の状態を推定する溶融表面状態検出方法。
【請求項７】
前記溶融表面状態検出手段（８）により前記検出位置（Ｄ）における前記溶融表面（Ｆ）の相対位置を検出して、検出した相対位置から前記溶融表面（Ｆ）の形状を推定する請求項６記載の溶融表面状態検出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃棄物溶融処理炉に関し、詳しくは、燃焼器が配置された天井部の周囲に内筒を立設するとともに、底部に出滓口を形成してある有底の外筒を前記内筒の外側に相対回転駆動自在に配して、前記天井部の下部空間を主室に構成し、前記底部上に被処理物の堆積部を形成し、前記堆積部の上方で前記内筒と前記外筒との間に被処理物を供給する被処理物供給装置を設け、前記堆積部から前記被処理物を切り出して前記主室内に露出させる切出手段を設けて、前記堆積部の炉内表面が前記主室内の熱により溶融した擂り鉢状の溶融表面を形成するように構成してある廃棄物溶融処理炉に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、廃棄物溶融処理炉としては、表面溶融炉が挙げられるが、これは、例えば燃焼器が配置された天井部の周囲に内筒を立設すると共に、底部に出滓口を形成してある有底の外筒を前記内筒の外側に相対回転駆動自在に配して構成してある。そして、前記天井部の下部空間に被処理物を溶融処理する主室を形成してある。また、前記内筒の外周に沿って、前記外筒との間の環状空間を気密に覆う外側天井部を設けて、前記外側天井部に、前記内筒と前記外筒との間から被処理物を供給する被処理物供給装置を設け、前記底部上に被処理物の堆積部を形成してある。また、前記被処理物供給装置から供給されて前記堆積部に形成する被処理物の堆積層から前記被処理物を切り出して前記主室内に露出させる切出羽根を設けて、前記堆積層の炉内表面が前記主室内の熱により溶融した溶融表面を形成し、そこに生成した溶融スラグが前記炉内表面に沿って流下し、前記出滓口から下方の水冷槽に滴下することで、擂り鉢状の溶融表面が形成されるように構成してある。
【０００３】
そして、前記内筒は固定してあり、前記外筒が前記内筒に対して回転駆動されるもので、主として廃棄物焼却炉からの焼却残渣等の不燃物を被処理物として前記堆積部に投入し、前記天井部に取り付けた燃焼器のバーナに低空気比で燃料を供給し、その燃焼熱によって主室内を高温に維持し、その主室内の熱により、前記炉内表面を溶融させて、前記溶融表面を形成するのである。そして、前記切出羽根を切出手段として前記内筒の下端部に沿って多数配置して設けてある。この切出羽根が前記堆積層に対して相対回転することで、前記内筒直下の被処理物を前記炉内表面上に前記堆積層から送り出すのである。上述の表面溶融炉は、元来不燃物を溶融処理するもので、前記溶融表面に位置する被処理物が溶融流下して前記堆積層を形成する被処理物の減量により、前記溶融表面が擂り鉢状になるのである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のように構成した表面溶融炉は、前記溶融表面の位置を連続して検出できるセンサ等の計測手段を備えていなかったから、この表面溶融炉の溶融制御には、不十分な面が多くみられる。つまり、前記主室内の温度と、前記出滓口から前記水冷槽に滴下して急冷されてできた水砕スラグの排出量等を検出して、前記相対回転の相対回転速度及び前記燃焼器への燃料供給量を調節して溶融制御を行うしかなかったのである。従って、前記水砕スラグの排出量或いは前記主室内温度の検出結果からは、即時に炉内状態を把握することができず、前記被処理物供給装置からの被処理物の供給量と前記燃焼器からの前記主室内への入熱量のバランスが悪く、前記主室内の温度が高くなり過ぎれば、前記被処理物の溶融が促進され過ぎて、前記溶融表面の位置が後退し、前記出滓口周辺の炉底を焼損するおそれがあり、また、これとは逆に、前記主室内の温度が低下すると、前記溶融表面が前記出滓口を覆う位置まで前進し、完全に溶融していない被処理物が前記出滓口から排出されて落下し、前記出滓口の下方を閉塞するおそれがあった。
【０００５】
そこで、発明者は、図５に例を示すように、燃焼器２が配置された天井部１ａの周囲に内筒１を立設すると共に、底部４に出滓口４ａを形成してある有底の外筒３を前記内筒１の外側に相対回転駆動自在に配して構成して、前記天井部１ａの下部空間で主室Ｍを形成してある溶融炉に対して、前記天井部１ａに配置され、溶融表面Ｆ上に光ビームＢを照射して検出位置Ｄ上にビームスポットＴを形成するレーザ照射装置から成る検出位置参照手段２１と、前記溶融表面Ｆの画像を検出する画像検出手段２４としてのＣＣＤカメラ２４Ａと、前記画像検出手段２４で検出した検出画像を基に前記検出位置Ｄにおける前記ビームスポットＴを形成した溶融表面Ｆの前記底部４に対する相対位置を演算導出する溶融面距離演算手段２７とを備える位置検出手段２０を設けて、その位置検出手段２０の検出結果に基づき前記検出位置Ｄの前記底部４からの高さｈを所定範囲内に維持するように、回転駆動機構１０の駆動速度を調節するようにした回転速度制御機構１３を設けて、前記切出羽根７Ａによる前記被処理物の切出速度を調節するように構成した溶融面計測装置及びそのための溶融面計測方法を先に提案した（特開平１１−３２５８５５号公報参照）。
【０００６】
上記溶融面計測装置の検出位置参照手段２１及び画像検出手段２４は、天井部１ａに設けられた紫外線を透過可能な照射窓２２及び測定窓２５を通して炉内に光ビームＢを照射し、その光ビームが照射されるビームスポットＴを参照して前記検出位置Ｄの情報を読み取るように構成されるものである。そのために、前記検出位置参照手段２１の照射する光ビームの中心波長を、炉内の燃焼火炎や前記溶融表面Ｆからの放射スペクトルのほぼ下限波長である４５０ｎｍより短く設定し、前記ＣＣＤカメラ２４Ａも、所定の帯域通過フィルタを装着して、検出波長領域が前記４５０ｎｍより短波長側になるように設定してある。
【０００７】
上述の溶融面計測装置により検出位置Ｄの底部４に対する高さｈの計測の原理は、その詳細説明を上記公開公報の記載に譲るが、概略以下の通りである。図６に示すように、溶融表面Ｆにおける検出位置Ｄに形成されるビームスポットＴの位置が前記ＣＣＤカメラ２４Ａの撮像画面Ｖに検出される。この撮像画面Ｖは、前記ＣＣＤカメラ２４Ａの撮像レンズの光軸Ｌと前記ビームスポットＴの検出位置で直交するものとして、前記撮像レンズの視野角β内で観察される。そこで、例えば前記溶融表面Ｆが上方に移動すると、検出位置Ｄは、前記光ビームＢ上で上方に移動し、ＣＣＤカメラ２４Ａの画面上ではＶ’面上のＤ’として検出される。前記位置検出手段２０による前記溶融表面Ｆの位置検出は、前記検出位置Ｄの底部４に対する相対位置の検出なのである。
【０００８】
ところで、上述の構成の廃棄物溶融処理炉においては、前記天井部１ａの一箇所に、単一の位置検出手段２０を設けて溶融表面Ｆの前記底部４に対する高さｈを求め、前記外筒３の回転に伴う前記検出位置Ｄの前記溶融表面Ｆに対する相対移動により周方向の前記溶融表面Ｆの高さ変化を検出しているだけで、径方向に位置の異なる点の高さを検出していないこと、及び、周方向に複数箇所で高さを検出しているものの、炉に対する絶対位置を特定できないことから、以下の問題点が考えられ、十分なものとは考えていなかった。つまり、前記検出位置Ｄの移動が大きく、前記ＣＣＤカメラ２４Ａの視野角β外に前記撮像画面Ｖ上で前記ビームスポットＴが移動すれば、所定の観察範囲から逸脱していること、及び、前後の状況からその逸脱した方向は確認できるが、前記ＣＣＤカメラ２４Ａの俯角αを変更しない限りその状態での検出位置Ｄの炉内相対位置を検出できず、前記検出位置参照手段２１が固定されているために、そのレーザ照射装置の方向によって決まる光ビームＢ上から外れた位置に関する情報が得られない点が挙げられる。
【０００９】
例えば、前記溶融表面Ｆに窪みが生じ、それが深くなれば、その上方の前記炉内表面６ａに位置する堆積層Ｓの被処理物が前記窪みに向けて崩落する場合が考えられ、この窪みが深ければ、前記崩落した被処理物が殆ど処理されないままに前記出滓口４ａから水冷槽１１に落下するおそれもある。また、前記溶融表面Ｆを面的に検出していないから、例えば前記窪みがどのような状態になれば、上記崩落を引き起こすのかは把握できないため、これに対する対策を講ずることが困難であるという問題も残していた。さらに、例えば前記切出羽根７Ａの何れかが損傷した場合、その損傷した切出羽根７Ａの部位においては、被処理物の送り出される量が減少した場合や、前記被処理物が送り出されなくなった場合や、前記被処理物供給装置５からの被処理物の供給に障害が生じて、前記堆積層Ｓの上面が極端に下がり過ぎた場合に、仮に前記溶融表面Ｆの高さｈに異常を見出したとしても、前記内筒１或いは前記外筒３で原因となった箇所とを対応付けることも困難であると考えられた。
【００１０】
殊に、廃棄物を焼却した後の可燃成分を含む焼却残渣を、廃棄物溶融処理炉内で焼却処理する場合を考えると、前記炉内表面６ａに露出する可燃物が燃焼した場合における前記溶融表面Ｆの後退が大きくなり過ぎることもあり、これに対して回転駆動機構１０を操作して供給量を制御する必要が生ずるが、前記位置検出手段２０が一箇所にのみ設けられている場合には、前記外筒３の相対回転が一周を終えた後でなければ状態は把握できない。しかも、前記溶融表面Ｆを面的に把握しておらず、前記溶融表面Ｆの後退が大きくなった領域に前記ビームスポットＴが形成されない場合には、前記溶融表面Ｆの後退を検出できないおそれもある。また、仮に前記切出羽根７Ａの損傷に起因して前記溶融表面Ｆの高さｈに異常が生じた場合でも、その原因である切出羽根７Ａを特定できないという問題も考えられた。そこで、前記検出位置Ｄの炉における絶対位置を検出する手段を考えたのである。
【００１１】
つまり、本発明の廃棄物溶融処理炉及び溶融表面状態検出方法は、上記の問題点を解決し、炉内における溶融表面の状態を、立体的に、かつ、炉体に対する相対位置を確定した状態で認識する手段を提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
【００１３】
〔本発明の特徴構成〕
本発明に係る廃棄物溶融処理炉は、燃焼器が配置された天井部の周囲に内筒を立設するとともに、底部に出滓口を形成してある有底の外筒を前記内筒の外側に相対回転駆動自在に配して、前記天井部の下部空間を主室に構成し、前記底部上に被処理物の堆積部を形成し、前記堆積部の上方で前記内筒と前記外筒との間に被処理物を供給する被処理物供給装置を設け、前記堆積部から前記被処理物を切り出して前記主室内に露出させる切出手段を設けて、前記堆積部の炉内表面が前記主室内の熱により溶融した擂り鉢状の溶融表面を形成するように構成してある廃棄物溶融処理炉において、前記溶融表面の状態を検出する検出位置の炉内における相対位置を、相対回転位相に対応して特定可能な表面状態検出手段を設けてある点に特徴を有するものであり、夫々に以下のような特徴を備えるものである。
【００１４】
上記の目的のための本発明に係る廃棄物溶融処理炉の第１特徴構成は、請求項１に記載の如く、外筒の内筒に対する相対回転位相を特定可能な複数の位相点を設定して、前記位相点を検出自在な位相検出手段を設けると共に、前記位相点夫々に対応して前記溶融表面に検出位置を設定し、前記検出位置における前記溶融表面の表面状態を、前記位相検出手段による前記位相点の検出に同期して夫々検出自在な溶融表面状態検出手段を設けてある点にある。尚、前記表面状態は、その検出位置における堆積層の炉内表面に形成された前記溶融表面の高さであってもよく、また、その検出位置における前記溶融表面の温度であってもよい。
【００１５】
上記の目的のための本発明に係る廃棄物溶融処理炉の第２特徴構成は、請求項２に記載の如く、前記第１特徴構成における溶融表面状態検出手段を、前記外筒の径方向に設定される複数の検出位置に於ける前記溶融表面の表面状態を検出可能に構成してある点にある。
【００１６】
上記の目的のための本発明に係る廃棄物溶融処理炉の第３特徴構成は、外筒の内筒に対する相対回転位相を特定可能な複数の位相点を設定して、前記位相点を検出自在な位相検出手段を設けると共に、溶融表面に対して前記外筒の径方向に複数の検出位置を設定し、前記検出位置における前記溶融表面の表面状態を、前記位相検出手段による前記位相点の検出に同期して検出可能な溶融表面状態検出手段を設けてある点にある。
【００１７】
上記の目的のための本発明に係る廃棄物溶融処理炉の第４特徴構成は、請求項４に記載の如く、前記第１特徴構成〜第３特徴構成の何れかにおける溶融表面状態検出手段を、周方向に複数配置してある点にある。
【００１８】
上記の目的のための本発明に係る廃棄物溶融処理炉の第５特徴構成は、請求項５に記載の如く、前記第１特徴構成〜第４特徴構成の何れかにおける溶融表面状態検出手段が、炉内での相対位置を検出する位置検出手段で構成されている点にある。
【００１９】
〔特徴構成の作用及び効果〕
上記本発明に係る廃棄物溶融処理炉によれば、内筒と外筒との間の相対回転位相を検出できることで、その相対回転位相に対応する溶融表面の状態を検出できるから、前記溶融表面の周方向に沿う状態を、炉の周方向の相対回転位相に対応して把握できるようになり、夫々に、以下のような独特の作用効果を奏する。
【００２０】
上記廃棄物溶融処理炉の第１特徴構成によれば、炉内の溶融表面の表面状態を周方向に相対回転位相を特定して検出できるから、前記表面状態を、少なくとも前記内筒並びに前記外筒の周方向での分布として検出でき、しかも、その分布を、前記内筒と前記外筒との相対回転位相に対応し、かつ、炉内の周方向に亘って前記溶融表面の表面状態を認識することが可能である。さらに、その状態を前記内筒の相対回転位相に関連付けて検出できることで、前記認識した溶融表面の表面状態と被処理物供給装置及び切出手段との間の位置関係を推定可能である。例えば、前記表面状態が前記溶融表面の炉内に対する相対位置である場合に、前記溶融表面Ｆに後退を検出した場合であっても、その原因を推定することが可能であり、被処理物の供給制御や、炉の回転制御が容易になる。仮に、切出手段に異常が生じた場合には、その後退は相対回転位相には関係なく、全周に亘るものであり、また、被処理物供給装置からの被処理物の供給量が炉内への入熱に対して相対的に不足した場合には、その後退は相対回転位相に関係し、特定される一つの位相点に対応する検出位置から次第に後退が大きくなるものであり、さらに、被処理物中の可燃成分が多い場合には、不特定の位相点に対応する検出位置で大きな溶融表面の後退を示すものであるからである。
【００２１】
上記廃棄物溶融処理炉の第２特徴構成によれば、上記第１特徴構成の作用効果を奏する中で、夫々の位相点に対応して溶融表面の径方向に表面状態を検出することが可能となるから、前記溶融表面の表面状態を三次元的に認識できるようになる。従って、その三次元的な前記表面状態を解析すれば、被処理物の溶融状態を炉内の広範囲の領域に亘って把握することが可能となるから、前記溶融表面における表面状態の異常が検出しやすくなり、その対策も容易になる。また、仮に被処理物中の可燃成分が多くて前記溶融表面の後退速度に位置的な変化が生じた場合に、その特徴を容易に把握できるから、これに対応する溶融炉の制御がさらに容易になる。
【００２２】
上記廃棄物溶融処理炉の第３特徴構成によれば、位相点の検出に同期して、炉の径方向における複数の検出位置で溶融表面の表面状態を検出できるから、前記位相点に対応する堆積層の径方向断面上の溶融表面の複数箇所で前記表面状態を検出できるようになり、前記表面状態を立体的に把握できるようになる。
【００２３】
上記廃棄物溶融処理炉の第４特徴構成によれば、上記第１特徴構成〜第３特徴構成における夫々の作用効果を奏する中で、溶融表面の表面状態をより確実に立体的に把握できるようになる。つまり、同時に検出できる検出位置が周方向に複数箇所存在することで、例えば切出手段に起因する前記表面状態の変化を特定の切出手段に関連づけることが容易になるのである。さらに、複数の位相点における溶融表面を同時に検出することで、より正確な溶融表面全体の溶融状態を認識出来るようになる。従って、溶融炉の制御を適時に出来るようになる。
【００２４】
上記廃棄物溶融処理炉の第５特徴構成によれば、上記第１特徴構成〜第４特徴構成の何れかにおける作用効果を奏する中で、溶融表面検出手段を簡単に構成できながら、溶融表面の高さ分布を検出できるようになり、前記溶融表面の形状を検出できるようになる。従って、前記溶融表面の後退或いは前進を適時に検出できるから、溶融炉の制御がさらに容易になる。
【００２５】
〔本発明の特徴手段〕
本発明に係る溶融表面状態検出方法は、燃焼器が配置された天井部の周囲に内筒を立設するとともに、底部に出滓口を形成してある有底の外筒を前記内筒の外側に相対回転駆動自在に配して、前記天井部の下部空間を主室に構成し、前記底部上に被処理物の堆積部を形成し、前記堆積部の上方で前記内筒と前記外筒との間に被処理物を供給する被処理物供給装置を設け、前記堆積部から前記被処理物を切り出して前記主室内に露出させる切出手段を設けて、前記堆積部の炉内表面が前記主室内の熱により溶融した擂り鉢状の溶融表面を形成するように構成してある廃棄物溶融処理炉において、前記溶融表面の表面状態を前記外筒の前記内筒に対する相対回転に関する位相点に対応して検出する点に特徴を有するものであり、夫々に以下のような特徴を備えるものである。
【００２６】
上記の目的のための本発明に係る溶融表面状態検出手段の第１特徴手段は、請求項６に記載の如く、外筒の内筒に対する相対回転位相を特定可能な複数の位相点を設定すると共に、前記位相点に対応する溶融表面上に設定した複数の検出位置における前記溶融表面の表面状態を検出して、検出した夫々の検出位置における表面状態に基づき、全面に亘る前記溶融表面の状態を推定する点にある。
【００２７】
上記の目的のための本発明に係る溶融状態検出方法の第２特徴手段は、請求項７に記載の如く、上記第６特徴手段における溶融表面状態検出手段により前記検出位置における前記溶融表面の相対位置を検出して、検出した相対位置から前記溶融表面の形状を推定する点にある。
【００２８】
〔特徴手段の作用効果〕
上記本発明のよれば、溶融表面の表面状態を周方向の位相に対応して検出するから、少なくとも前記溶融表面の基準位相に対する相対位置を把握した状態で表面状態を検出できるようになるもので、夫々に以下の特有の作用効果を奏するものである。
【００２９】
上記溶融表面状態検出方法の第１特徴手段の構成によれば、前記外筒の前記内筒に対する相対回転位相を特定可能な位相点が複数存在することで、前記検出位置が前記外筒の周方向で前記溶融表面上に複数設定されるから、前記表面状態は、前記外筒の周方向に複数位置で前記溶融表面上に検出されるようになる。さらに、前記検出位置は、前記位相点に対応して複数位置に設定されるから、前記検出位置は、面的に離散して広がることになり、これらの検出位置における前記表面状態を検出して、前記溶融表面上をほぼ全面に亘ってその状態を推定するのである。
【００３０】
上記溶融表面状態検出方法の第２特徴構成によれば、上記第１特徴構成の作用効果に加えて、前記溶融表面の形状を立体的に推定できるようになる。つまり、検出する表面状態が前記溶融表面における検出位置の相対位置であるから、離散する検出位置の座標から前記溶融表面の形状を推定できるのである。
【００３１】
【発明の実施の形態】
上記本発明の廃棄物溶融処理炉並びにその溶融表面状態検出方法の実施の形態について、以下に、その一例を示す図面を参照しながら説明する。尚、前記従来の技術において説明した要素と同じ要素並びに同等の機能を有する要素に関しては、先の図５及び図６に付したと同一の符号を付し、詳細の説明の一部は省略する。
【００３２】
本発明に係る廃棄物溶融処理炉は、表面溶融炉の例で説明すると、図１に示すように、バーナ２Ａで構成される燃焼器２が配置された天井部１ａの周囲に内筒１を立設するとともに、底部４に出滓口４ａを形成してある有底の外筒３を前記内筒１の外側に相対回転駆動自在に配して構成し、前記天井部１ａの下部空間で主室Ｍを形成してある。そして、前記内筒１の外周に沿って、前記外筒３との間の環状空間を気密に覆う外側天井部１ｂを設けて、前記外側天井部１ｂに、前記内筒１と前記外筒３との間に被処理物を供給する被処理物供給装置５を設け、前記底部４上に被処理物の堆積部６を形成してある。また、前記被処理物供給装置５から供給されて前記堆積部６に形成する被処理物の堆積層Ｓから前記被処理物を切り出して前記主室Ｍ内に露出させる切出手段７を設けて、前記堆積層Ｓの炉内表面６ａが前記主室Ｍ内の熱により溶融した溶融表面Ｆを形成するように構成してある。こうして、前記堆積層Ｓの炉内表面６ａが溶融して前記溶融表面Ｆを形成し、そこに生成した溶融物である溶融スラグが前記炉内表面６ａに沿って流下し、前記出滓口４ａから下方に滴下することで、擂り鉢状の溶融表面Ｆが形成されるのである。前記堆積層Ｓから前記主室Ｍ内に向けて前記被処理物を切り出す切出手段７として、切出羽根７Ａを前記内筒１の下端部に沿って複数配列してある。
【００３３】
前記溶融表面Ｆの相対位置を確定するために、前記外筒３の前記内筒１に対する相対回転位相を特定可能な複数の位相点Ｐを周方向に所定間隔で設定し、その内の一つの位相点Ｐを基準点とする。そして、前記位相点Ｐ夫々に対応して前記溶融表面Ｆに設定される検出位置Ｄにおいて前記溶融表面Ｆの表面状態を夫々検出自在な溶融表面状態検出手段８を設ける。前記位相点Ｐを検出可能とするために、前記外筒３の外周部には、例えば図２に示すように、前記位相点Ｐを検出可能にする位相マーク９ｂを配列して設け、前記溶融表面状態検出手段８の位相検出手段９が、前記位相点Ｐを容易に検出できるように構成する。この位相マーク９ｂは、前記外筒３の外周面に等間隔に配置された突起部で形成し、前記位相検出手段９には、この位相マーク９ｂを検出自在な近接センサ９ａを備えさせる。そして、前記溶融表面状態検出手段８を、前記近接センサ９ａによる前記位相マーク９ｂの検出に同期して前記検出位置参照手段２１で検出位置Ｄを設定し、前記位置検出手段２０で前記位相点Ｐに対応して設定さえた前記検出位置Ｄにおける前記溶融表面Ｆの前記底部４からの高さを表面状態として検出するように構成する。
【００３４】
前記溶融表面状態検出手段８は、例えば図３に示すように、前記溶融表面Ｆの検出位置Ｄに光ビームＢを照射してビームスポットＴを形成するする検出位置参照手段２１と、画像検出手段２４で検出した検出画像を基に前記検出位置Ｄにおける前記ビームスポットＴを形成した溶融表面Ｆの前記底部４に対する相対位置を演算導出する溶融面距離演算手段２７を備える位置検出手段２０を設けて、前記検出位置Ｄの炉内の相対位置、つまり、底部４からの高さｈを検出するように構成し、前記外筒３の半径方向に設定される複数の検出位置Ｄに於ける前記溶融表面Ｆの表面状態を検出可能に、検出位置走査機構２８を設けて構成する。この検出位置走査機構２８は、前記検出位置参照手段２１の光ビームＢを透過する照射窓２２に取り付けられた径方向に向けての第一偏向角度γ１を調節自在な照射鏡２３と、前記画像検出手段２４としてのＣＣＤカメラ２４Ａへの検出光を透過する測定窓２５に、前記照射鏡２３と連動して同じく径方向に向けての第二偏向角度γ２を調節可能に取り付けられている検出鏡２６とで構成する。
【００３５】
前記位置検出手段２０は、前記複数の位相点Ｐの一部に対応して周方向に複数配置する。前記内筒１の直径上に一対の溶融表面状態検出手段８として配置してある（図１及び図２参照）。前記溶融面距離演算手段２７には、これら、照射鏡２３及び検出鏡２６による両偏向角度γ１，γ２も夫々入力され、前記照射鏡２３で偏向された光ビームＢの照射角度を確定し、前記ＣＣＤカメラ２４Ａのレンズ系光軸の俯角δを基に前記検出鏡２６により偏向されて前記ＣＣＤカメラ２４Ａへの画像光の光軸Ｌの俯角αを幾何学的に演算導出する。こうして、前記光ビームＢ及び前記光軸Ｌを径方向に向けて偏向することで、同一位相点Ｐに対しても径方向に複数の検出位置Ｄを設定できるもである。
【００３６】
前記検出位置参照手段２１と前記画像検出手段２４とによる情報から前記溶融面距離演算手段２７による前記高さｈは、図３に沿って、二次元的に概略説明すると、前記ＣＣＤカメラ２４Ａ内の撮像画面Ｖ内に於けるビームスポットＴの位置と、前記画像検出手段２４の視野角βと、前記照射鏡２３の取り付け位置の前記底部４からの高さと、前記検出鏡の取り付け位置の前記底部４からの高さと、前記照射鏡２３と前記検出鏡２６との間の取り付け位置間隔と、前記照射鏡２３による光ビームＢの偏向角度γ１と、前記光軸Ｌの俯角αとから幾何学的に求めることが出来る（計算式は省略する。）。前記光軸Ｌの俯角αは、前記ＣＣＤカメラ２４Ａのレンズ系光軸の俯角δと、前記検出鏡２６による偏向角度γ２とから算出できる。
【００３７】
上述の構成により、前記外筒３の前記内筒１に対する複数の位相点Ｐを設定して、前記内筒１と前記外筒３との相対回転位相が特定可能になり、前記位相点Ｐに対応する前記溶融表面Ｆ上に複数の検出位置Ｄを設定してあるから、前記検出位置Ｄにおける前記溶融表面Ｆの前記底部４に対する高さｈを、前記位相点Ｐの検出に同期して同時に複数の検出位置Ｄで検出し、さらに、これら複数の検出位置Ｄについて、引き続く前記位相点Ｐの検出に応じて順次検出して、検出した夫々の検出位置Ｄにおける高さｈに基づき、全面に亘る前記溶融表面Ｆの形状を推定できるのである。その結果、例えば基準点から次の基準点に至るまでの各位相点Ｐにおける前記検出位置Ｄの高さ変化から、回転速度制御機構１３や燃料供給量制御機構１４による溶融制御をさらに調節して、制御状態をより適正に維持できるようになる。
【００３８】
この他、例えば、前記切出羽根７Ａの中の一枚が欠損した場合には、その切出羽根７Ａの位置に対応する螺旋状の凹部が前記溶融表面Ｆ上に形成されるが、前記位相点Ｐとの対比により、その凹部を形成する、欠損した切出羽根７Ａを、炉の運転中でも確定できる。また、前記溶融表面Ｆに径方向に伸びた凹部又は凸部が生じた場合には、その凹部又は凸部に対応する位相点Ｐを確認できるから、その位相点Ｐに対応する位置に前記被処理物供給装置５が位置する状態で、被処理物の供給量を増加又は減少すればよいのである。さらに、前記溶融表面Ｆに局部的な凹所が検出された場合には、被処理物中の可燃物の量が多いと判断できるから、例えば空気供給量は変化させずに燃料供給量を低下させる等の処置を講ずることもできる。
【００３９】
以上説明した廃棄物溶融処理炉の例における表面状態の検出並びにその検出結果に基づく溶融制御の手順の一例を示すと、概略以下のようになる。通常の状態においては、バーナ２Ａ及び前記回転駆動機構１０の制御は、従来の技術の項で説明した方法と同様に行う。一方、近接センサ９ａが位相マーク９ｂを検出すると、その位相マーク９ｂに付された位置情報（例えば位置番号）と、その時に位置検出手段２０で検出した溶融表面Ｆにおける検出位置Ｄの前記底部４に対する高さｈとを記憶する。この検出及び記憶を、基準点から順次、位相点Ｐ毎に行って、各検出位置Ｄに関する前記高さｈのマップを形成する。この結果を、例えば図４に示すように立体表示すれば解りやすくなって便利である。ここで、前記検出した検出位置Ｄの高さｈが、予め設定された標準高さよりも高い場合には、溶融制御手段１２の回転速度制御機構１３に介入して、前記回転駆動機構１０の回転速度を減速補正し、或いは、前記溶融制御手段１２の燃料供給量制御機構１４に介入し、前記バーナ２Ａへの燃料供給量を増量補正して、主室Ｍ内温度を昇温する。この場合、前記回転速度制御機構１３と前記燃料供給量制御機構１４とに同時に介入してもよい。また、前記検出した検出位置Ｄの高さｈが前記標準高さよりも低い場合には、前記回転駆動機構１０の回転速度を増速補正し、或いは、前記バーナ２Ａへの燃料供給量を減量補正して、前記主室Ｍ内温度を低下させる。この場合も、前記回転速度制御機構１３と前記燃料供給量制御機構１４とに同時に介入してもよい。さらに、前記検出した検出位置Ｄの高さｈに周方向のむらがある場合には、その高さを検査し、これが低い場合には、切出羽根７Ａによる切り出しに異常があるか、被処理物供給装置５に異常がある可能性があるから、警告を発する。この警告が発せられた場合には、保守点検時にこれらを詳しく検査する。
【００４０】
〔別実施形態〕
上記実施の形態において示さなかった本発明に係る廃棄物溶融処理炉及びその溶融表面状態検出方法の実施の形態について以下に説明する。
【００４１】
〈１〉上記実施の形態に於いては、切出手段７として切出羽根７Ａを設けた例について説明したが、前記切出手段７は、前記切出羽根７Ａに限るものではなく、プッシャ、スクリューフィーダ等の方式の異なる手段であってもよい。
【００４２】
〈２〉上記実施の形態に於いては、溶融表面状態検出手段８を、位置検出手段２０で構成して、前記外筒３の半径方向に設定される複数の検出位置Ｄに於ける溶融表面Ｆの表面状態を検出可能に構成する例について説明したが、前記溶融表面状態検出手段８は、前記検出位置参照手段２１と画像検出手段２４と溶融面距離演算手段２７とを組み合わせた位置検出手段２０に限るものではなく、単純な距離検出手段、表面温度検出手段等、方式の異なる検出手段であってもよく、また、前記外筒３の半径方向では特定の検出位置Ｄのみを検出するように構成してあってもよい。例えば、前記天井部１ａに、その半径方向に複数の溶融表面状態検出手段８を配置してもよいのである。
【００４３】
〈３〉上記実施の形態に於いては、溶融表面状態検出手段８に、半径方向に設定される複数の検出位置Ｄに於ける表面状態を夫々検出可能にする検出位置走査機構２８を設ける例について説明したが、上記〈２〉にも示したとおり、半径方向には固定された検出位置Ｄにおける表面状態を検出するように構成してもよいのであって、半径方向に走査するに代えて、前記検出位置走査機構２８を、前記溶融表面の周方向に走査させるように構成してもよい。
【００４４】
〈４〉上記実施の形態に於いては、検出位置走査機構２８を、検出位置参照手段２１に照射鏡２３を設け、画像検出手段２４に検出鏡２６を設けて、前記検出位置参照手段２１の光ビームＢ及び前記画像検出手段２４の光軸Ｌを、夫々鏡を用いて偏向する例について説明したが、前記検出位置参照手段２１及び前記画像検出手段２４を共に揺動駆動可能に天井部１ａ若しくは炉の他の位置に取り付けて、直接それら自身を揺動駆動するようにしてもよい。
【００４５】
〈５〉上記実施の形態に於いては、溶融表面状態検出手段８を、前記複数の位相点Ｐの一部に対応して周方向に複数配置する例について説明したが、周方向に夫々配置された溶融表面状態検出手段８を、その検出位置参照手段２１の形成するビームスポットＴの位置が径方向に異なるように構成してあってもよい。このような構成であれば、基準点から次の基準点に至るまでの各位相点Ｐで、順次異なる半径方向位置に検出位置Ｄが設定され、この検出位置Ｄの高さｈを検出することになるから、比較的単純な機構でありながら、前記溶融表面Ｆの形状を推定できるようになる。
【００４６】
〈６〉上記実施の形態に於いては、溶融表面状態検出手段８を、前記複数の位相点Ｐの一部に対応して周方向に複数配置する例について説明したが、前記溶融表面状態検出手段８は、単一であってもよく、また、単一の位相点Ｐに対応して、径方向に複数配置してあってもよく、さらに、全ての位相点Ｐに対応して配置してあってもよい。
【００４７】
〈７〉上記実施の形態に於いては、外筒３の外周部に、位相点Ｐを検出可能にする位相マーク９ｂを配列して設け、溶融表面状態検出手段８の位相検出手段９が、前記位相点Ｐを容易に検出できるように構成し、前記溶融表面状態検出手段８を、前記位相検出手段９による前記位相点Ｐの検出に同期して位置検出手段２０で前記溶融表面Ｆの前記位相点Ｐに対応する検出位置Ｄを検出するように構成する例について説明したが、前記位相マーク９ｂを設ける代わりに、回転駆動機構１０のために前記外筒３の周囲に沿って配置された歯車の歯に前記位相点Ｐを設定して前記位相検出手段９を構成してもよい。また、前記回転駆動機構１０の回転数に基づき前記位相点Ｐを検出するようにしてもよい。
【００４８】
〈８〉上記実施の形態においては、溶融表面状態検出手段８が各検出位置Ｄにおける溶融表面Ｆの表面状態をその高さｈとして検出するものである例について説明したが、前記溶融表面Ｆの表面状態としては、前記検出位置Ｄにおける溶融表面Ｆの温度であってもよく、色調であってもよい。何れも炉内の状態を代表する指標となるものである。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によって、廃棄物溶融処理炉における溶融表面の形状を、炉本体に対する位置を確定した状態で推定できるようになった。
【００５０】
尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は添付図面の構成に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る廃棄物溶融処理炉の一例を示す要部縦断面図
【図２】図１に示した表面溶融炉の要部を示す一部切り欠き斜視図
【図３】例示した溶融表面状態検出手段の表面状態検出の原理を示す概念図
【図４】溶融表面を検出した結果の表示例を示す概念図
【図５】従来の廃棄物溶融処理炉の一例を示す要部縦断面図
【図６】表面高さ検出の原理を示す概念図
【符号の説明】
１      内筒
１ａ    天井部
２      燃焼器
３      外筒
４      底部
４ａ    出滓口
５      被処理物供給装置
６      堆積部
６ａ    炉内表面
７      切出手段
８      溶融表面状態検出手段
９      位相検出手段
２０    位置検出手段
Ｄ      検出位置
Ｆ      溶融表面
Ｍ      主室
Ｐ      位相点
【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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