特開 2022-39879 旋回式プラズマ溶融装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022039879

(43)【公開日】2022-03-10

(54)【発明の名称】旋回式プラズマ溶融装置

(51)【国際特許分類】

   F23G 5/00 20060101AFI20220303BHJP

   F23G 5/32 20060101ALI20220303BHJP

【ＦＩ】

F23G5/00 115B

F23G5/32

【審査請求】有

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020169986

(22)【出願日】2020-10-07

(31)【優先権主張番号】10-2020-0107963

(32)【優先日】2020-08-26

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(71)【出願人】

【識別番号】521036654

【氏名又は名称】コリア インスティテュート オブ フュージョン エナジー

(74)【代理人】

【識別番号】100079049

【弁理士】

【氏名又は名称】中島 淳

(74)【代理人】

【識別番号】100084995

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 和詳

(72)【発明者】

【氏名】チェ、ヨン ソプ

(72)【発明者】

【氏名】チェ、テ ヒョン

(72)【発明者】

【氏名】カン、イン チェ

(72)【発明者】

【氏名】キム、チ フン

(72)【発明者】

【氏名】チ、ソン フン

(72)【発明者】

【氏名】シン、トン フン

(72)【発明者】

【氏名】キム、ソン ポン

(72)【発明者】

【氏名】ファン、ソン モ

(72)【発明者】

【氏名】チェ、チ キョ

【テーマコード（参考）】

3K161

3K261

【Ｆターム（参考）】

3K161AA11

3K161BA04

3K161CA03

3K161CA05

3K161DB03

3K161DB04

3K161EA01

3K161EA02

3K161GA03

3K161GA20

3K161HA69

3K161HA85

3K161HD02

3K161HD04

3K261EA02

3K261EA05

(57)【要約】

【課題】旋回式プラズマ溶融装置を提供する。
【解決手段】本発明に係る旋回式プラズマ溶融装置は、一側に廃棄物が投入される投入口と、前記投入口に対向する方向に、空気またはガスが排出される流出口と、が形成された溶融炉チャンバー本体と、前記溶融炉チャンバー本体に、前記空気またはガスが前記流出口に排出される方向に対して所定の角度で傾斜して形成される少なくとも１つのプラズマトーチと、を含む、旋回式プラズマ溶融装置を提供することができる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

一側に廃棄物が投入される投入口と、前記投入口に対向する方向に、空気またはガスが排出される流出口と、が形成された溶融炉チャンバー本体と、
前記溶融炉チャンバー本体に、前記空気またはガスが前記流出口に排出される方向に対して所定の角度で傾斜して形成される少なくとも１つのプラズマトーチと、を含む、旋回式プラズマ溶融装置
（地面に垂直な方向を「Ｚ」軸方向、前記流出口の形成方向に平行な方向を「Ｘ」軸方向、前記「Ｘ」軸方向に垂直な方向を「Ｙ」軸方向）。

【請求項2】

前記プラズマトーチは、前記流出口を中心に、前記溶融炉チャンバー本体の対面する部位にそれぞれ形成される、請求項１に記載の旋回式プラズマ溶融装置。

【請求項3】

前記プラズマトーチは、前記溶融炉チャンバー本体の対面する部位において、互いに非対称方向に傾斜して形成される、請求項２に記載の旋回式プラズマ溶融装置。

【請求項4】

前記プラズマトーチは、前記投入口及び流出口の方向から外れる方向に所定の角度で傾斜して形成される、請求項１に記載の旋回式プラズマ溶融装置。

【請求項5】

前記プラズマトーチの傾斜角度は、前記溶融炉チャンバー本体の支持面に垂直な方向を「Ｚ」軸方向、前記流出口の形成方向に平行な方向を「Ｘ」軸方向、前記「Ｘ」軸方向に垂直な方向を「Ｙ」軸方向と仮定したときに、前記「Ｙ」軸方向または前記「Ｚ」軸方向と「Ｙ」軸方向に傾斜して形成される、請求項１に記載の旋回式プラズマ溶融装置。

【請求項6】

前記プラズマトーチは、前記溶融炉チャンバー本体の流出口に隣接した部位に形成される、請求項１に記載の旋回式プラズマ溶融装置。

【請求項7】

前記プラズマトーチは、互いに異なる角度で傾斜して形成される、請求項１に記載の旋回式プラズマ溶融装置。

【請求項8】

前記プラズマトーチの傾斜角度（θ）は、ｘｙ軸において、下記関係式（１）

Ｒ：プラズマトーチの噴射曲率半径
θ：ｘｙ軸における平面上のプラズマトーチの傾斜度
Ｌ：ｘｙ軸における平面上の第１距離
Ｌ’：ｘｙ軸における溶湯内の平面上の第２距離
Ｗ：溶湯の幅
により定義される、請求項１に記載の旋回式プラズマ溶融装置。

【請求項9】

前記溶融炉チャンバー本体には、溶融炉で生成される溶湯を排出する排出口が形成される、請求項１に記載の旋回式プラズマ溶融装置。

【請求項10】

前記プラズマトーチの角度は、地面に対して、平面上の溶湯が保管される領域範囲内の角度で形成される、請求項１に記載の旋回式プラズマ溶融装置。

【請求項11】

前記プラズマトーチの傾斜角度（θ）は、ｘｚ軸において、前記溶湯が保管される領域に対して下記の関係式（２）

Ｒ：プラズマトーチの噴射曲率半径
θ：ｘｚ軸におけるプラズマトーチの傾斜度
Ｌ：ｘｚ軸における平面上の第１距離
Ｌ”：ｘｚ軸における平面上の第２距離
Ｗ：溶湯の幅
により定義される、請求項１０に記載の旋回式プラズマ溶融装置。

【請求項12】

前記溶湯が保管される領域は、前記流出口に隣接した部位で凹陥した領域である、請求項１０に記載の旋回式プラズマ溶融装置。

【請求項13】

前記旋回式プラズマ溶融装置のチャンバー本体は、複数個が備えられ、一側に連続的に連結されて配置される、請求項１に記載の旋回式プラズマ溶融装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本出願は、２０２０年８月２６日付で韓国特許庁に提出された韓国特許出願第１０‐２０２０‐０１０７９６３号の出願日の利益を主張し、その内容のすべては本明細書に組み込まれる。

【0002】

本発明は、旋回式プラズマ溶融装置に関する。

【背景技術】

【0003】

近年、急速な産業化と人口増加により、産業廃棄物及び生活廃棄物などの発生が急増している。このような廃棄物は、一般に埋立てる方式により処理されているが、埋立てる方式は、埋立地を確保することが困難であるだけでなく、地下水汚染及び土地汚染などの環境問題が発生する。

【0004】

そこで、廃棄物をより効率的に処理し、且つ環境汚染の問題を低減するために、プラズマトーチを用いて廃棄物を熱分解溶融及びガス化させる技術が開発された。プラズマトーチは、高電圧・高電流のアークを用いてイオン化されたプラズマガスによりプラズマジェットを生成するものであって、プラズマトーチを利用する場合、溶湯を安定して形成及び維持することができ、ガス化溶融炉の内部温度を、１４００度以上の高温環境とすることができる。

【0005】

プラズマトーチを用いて廃棄物を処理する場合、有機化合物は、プラズマトーチの高い温度と熱容量により、Ｃ、ＣｎＨｍ、ＣＯ、Ｈ_２のような化学的に安定した化合物と燃焼ガスに分解させることができ、無機化合物は、溶融されて極めて微細な物質に分解したり、固形体にガラス化させることができる。このように、プラズマトーチを用いて廃棄物を処理すると、熱分解により有害物質が浄化された燃焼ガスが生産され、溶融によりガラス化されて非溶出性形態で処理されるため、廃棄物を効率的に処理し、且つ環境汚染の問題を低減することができる。

【0006】

そのため、産業廃棄物が最終的に埋立てられないように、廃棄物を効率的に処理し、且つ環境汚染の問題を低減するための、より効果的な廃棄物処理装置についての必要性が求められている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】韓国特許登録第１０-０５０８１２９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明の目的は、廃棄物が収容されるプラズマ溶融炉のプラズマトーチを特定の構造で配置することで、かかる廃棄物の熱分解及び溶融が溶融炉内の全領域にわたって効果的に行われる旋回式プラズマ溶融装置を提供することにある。

【0009】

本発明の技術的課題は、以上で言及した技術的課題に制限されず、言及されなかった他の技術的課題は、以下の記載から通常の技術者に明確に理解される。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明に係る旋回式プラズマ溶融装置は、一側に廃棄物が投入される投入口と、前記投入口に対向する方向に、空気またはガスが排出される流出口と、が形成された溶融炉チャンバー本体と、前記溶融炉チャンバー本体に、前記空気またはガスが前記流出口に排出される方向に対して所定の角度で傾斜して形成される少なくとも１つのプラズマトーチと、を含むことができる（地面に垂直な方向を「Ｚ」軸方向、前記流出口の形成方向に平行な方向を「Ｘ」軸方向、前記Ｘ軸方向に垂直な方向を「Ｙ」軸方向）。

【0011】

本発明の一実施形態において、前記プラズマトーチは、前記流出口を中心に、前記溶融炉チャンバー本体の対面する部位にそれぞれ形成されることができる。

【0012】

本発明の一実施形態において、前記プラズマトーチは、前記溶融炉チャンバー本体の対面する部位において、互いに非対称方向に傾斜して形成されることができる。

【0013】

本発明の一実施形態において、前記プラズマトーチは、前記投入口及び流出口の方向から外れる方向に所定の角度で傾斜して形成されることができる。

【0014】

本発明の一実施形態において、前記プラズマトーチの傾斜角度は、前記溶融炉チャンバー本体の支持面に垂直な方向を「Ｚ」軸方向、前記流出口の形成方向に平行な方向を「Ｘ」軸方向、前記Ｘ軸方向に垂直な方向を「Ｙ」軸方向と仮定したときに、前記Ｙ軸方向または前記Ｚ軸方向とＹ軸方向に傾斜して形成されることができる。

【0015】

本発明の一実施形態において、前記プラズマトーチは、前記溶融炉チャンバー本体の流出口に隣接した部位に形成されることができる。

【0016】

本発明の一実施形態において、前記プラズマトーチは、互いに異なる角度で傾斜して形成されることができる。

【0017】

本発明の一実施形態において、前記プラズマトーチの傾斜角度（θ）は、ｘｙ軸において、下記関係式（１）により定義されることができる。

【0018】

【数1】

Ｒ：プラズマトーチの噴射曲率半径
θ：ｘｙ軸における平面上のプラズマトーチの傾斜度
Ｌ：ｘｙ軸における平面上の第１距離
Ｌ’：ｘｙ軸における溶湯内の平面上の第２距離
Ｗ：溶湯の幅

【0019】

本発明の一実施形態において、前記溶融炉チャンバー本体には、溶融炉で生成される溶湯を排出する排出口が形成されることができる。

【0020】

本発明の一実施形態において、前記プラズマトーチの角度は、地面に対して、平面上の溶湯が保管される領域範囲内の角度で形成されることができる。

【0021】

本発明の一実施形態において、前記プラズマトーチの傾斜角度（θ）は、ｘｚ軸において、前記溶湯が保管される領域に対して下記の関係式（２）により定義されることができる。

【0022】

【数2】

Ｒ：プラズマトーチの噴射曲率半径
θ：ｘｚ軸におけるプラズマトーチの傾斜度
Ｌ：ｘｚ軸における平面上の第１距離
Ｌ”：ｘｚ軸における平面上の第２距離
Ｗ：溶湯の幅

【0023】

本発明の一実施形態において、前記溶湯が保管される領域は、前記流出口に隣接した部位で凹陥した領域であることができる。

【0024】

本発明の一実施形態において、前記旋回式プラズマ溶融装置のチャンバー本体は、複数個が備えられ、一側に連続的に連結されて配置される構造であることができる。

【発明の効果】

【0025】

本発明に係る旋回式プラズマ溶融装置を適用すると、廃棄物が収容されるプラズマ溶融炉のプラズマトーチを特定の構造で配置することで、かかる廃棄物の熱分解及び溶融が溶融炉内の全領域にわたって効果的に行われる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】本発明に係る旋回式プラズマ溶融装置の斜視図である。

【図2】本発明に係る旋回式プラズマ溶融装置の透明斜視図である。

【図3】本発明に係る旋回式プラズマ溶融装置の構成図である。

【図4】本発明に係る旋回式プラズマ溶融装置の構成図である。

【図5】本発明に係る旋回式プラズマ溶融装置の構成図である。

【図6】本発明に係る旋回式プラズマ溶融装置の構成図である。

【図7】本発明に係る旋回式プラズマ溶融装置の温度分布結果を示す分布図である。

【図8】本発明に係る旋回式プラズマ溶融装置の特定地点を示した例示図である。

【図9】本発明に係る旋回式プラズマ溶融装置の特定地点での温度偏差の結果を示すグラフである。

【図10】本発明に係る旋回式プラズマ溶融装置内におけるガス旋回形態を示す図である。

【図11】本発明に係る、容量が拡張された旋回式プラズマ溶融装置を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

以下、本発明の一部の実施形態を例示的な図面を参照して詳細に説明する。各図面の構成要素に参照符号を付すに際し、同一の構成要素に対しては、たとえ他の図面上に表示されるとしても、できるかぎり同一の符号を用いるようにしていることに留意すべきである。また、本発明の実施形態の説明において、関連した公知構成または機能についての具体的な説明が、本発明の実施形態の理解を妨害すると判断される場合には、その詳細な説明は省略する。

【0028】

本発明の実施形態の構成要素を説明するに際し、第１、第２、Ａ、Ｂ、（ａ）、（ｂ）などの用語を使用することができる。このような用語は、その構成要素を他の構成要素と区別するためのものであって、その用語によって該当構成要素の本質や順番または順序などが限定されるものではない。また、別に定義されない限り、技術的もしくは科学的な用語を始めとするここで用いられる全ての用語は、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者により一般に理解されるものと同一の意味を有する。一般に用いられる辞書に定義されているような用語は、関連技術の文脈上有する意味と一致する意味を有すると解釈すべきであり、本出願において明白に定義しない限り、理想的もしくは過度に形式的な意味で解釈されない。

【0029】

図１は、本発明に係る旋回式プラズマ溶融装置の斜視図であり、図２は、本発明に係る旋回式プラズマ溶融装置の透明斜視図である。

【0030】

図１及び図２を参照すると、本発明に係る旋回式プラズマ溶融装置１００は、廃棄物を熱分解及び溶融させる装置であり、前記廃棄物が保管されるプラズマ溶融炉チャンバー本体１１０と、溶融炉チャンバー本体１１０の一側に形成され、前記廃棄物を熱分解及び溶融させるプラズマトーチ２００、３００と、を含むことができる。

【0031】

溶融炉チャンバー本体１１０の一側には、前記廃棄物が投入されるための投入口１２０が形成されており、それに対向する部位に、前記廃棄物が溶融されて発生するガスが排出される流出口１５０が形成されることができる。また、溶融炉チャンバー本体１１０の下部には、プラズマトーチ２００、３００により溶融された前記廃棄物から生成されるスラグ（ｓｌａｇ）が保管される溶湯貯蔵部１３０が形成されることができる。

【0032】

溶融炉チャンバー本体１１０の底部は、前記廃棄物が投入される投入口１２０から所定の傾斜を持って下向きに傾斜して形成され、前記廃棄物から生成されたスラグ（ｓｌａｇ）が容易に保管されるように溶湯貯蔵部１３０が形成されることができる。これにより、前記廃棄物が溶融された後、溶湯貯蔵部１３０に容易に捕集されることができる。

【0033】

また、本発明に係る旋回式プラズマ溶融装置１００は、使用環境に応じて処理容量を拡大することができる。すなわち、旋回式プラズマ溶融装置１００の溶融炉チャンバー本体１１０は、図１１に示されたように、複数個が備えられ、一側方向に連結されて連続的に配置されることで、サイズが拡張される構造を有することができる。この際、連続的に隣接して配置される複数の各溶融炉チャンバー本体１１０には、互いに対向する部位に一対のプラズマトーチ２００、３００がそれぞれ形成されることができる。

【0034】

ここで、溶融炉チャンバー本体１１０の一側には、本発明に係るプラズマトーチ２００、３００が、対向する部位にそれぞれ所定の角度を持って形成されることができる。プラズマトーチ２００、３００は、溶融炉チャンバー本体１１０の内部に、前記廃棄物を溶融するための溶融熱を提供する。かかるプラズマトーチ２００、３００は、プラズマを溶融熱として溶融炉チャンバー本体１１０の内部に提供する。プラズマトーチ２００、３００は、公知の電極、ノズル、及びキャップで構成されており、作動ガスとしては、空気、窒素、酸素などが使用可能である。

【0035】

上記のように、プラズマトーチ２００、３００が溶融炉チャンバー本体１１０に形成される傾斜角度は、溶融炉チャンバー本体１１０の支持面に垂直な方向を「Ｚ」軸方向、前記流出口の形成方向に平行な方向を「Ｘ」軸方向、前記Ｘ軸方向に垂直な方向を「Ｙ」軸方向と仮定して定義されることができる。このように所定の傾斜度で形成されるプラズマトーチ２００、３００については、下記でより詳細に説明する。

【0036】

図３から図６は、本発明に係る旋回式プラズマ溶融装置の構成図であり、図７は、本発明に係る旋回式プラズマ溶融装置の温度分布の結果を示す分布図であり、図８及び図９は、本発明に係る旋回式プラズマ溶融装置の特定地点を表示した例示図及び特定地点での温度偏差の結果を示すグラフであり、図１０は、本発明に係る旋回式プラズマ溶融装置内におけるガス旋回形態を示す図である。

【0037】

図３から図１０を参照すると、本発明に係る旋回式プラズマ溶融装置１００のプラズマトーチ２００、３００は、溶融炉チャンバー本体１１０に所定の角度で傾斜して形成されることができる。ここで、プラズマトーチ２００、３００は、溶融炉チャンバー本体１１０の第１設置面１１１と第２設置面１１２に、それぞれ対面する部位に形成されることができる。すなわち、第１プラズマトーチ２００が第１設置面１１１に形成され、第１設置面１１１に対面する第２設置面１１２に第２プラズマトーチ３００がそれぞれ形成されることができる。

【0038】

具体的に、第１プラズマトーチ２００は、溶融炉チャンバー本体１１０の流出口１５０に隣接した部位に形成されることができる。第１プラズマトーチ２００は、第１設置面１１１に形成され、且つ第１プラズマトーチ２００から排出される気体が第２設置面１１２の方向に噴射されることができる方向に形成されることができる。すなわち、第１プラズマトーチ２００は、溶融炉チャンバー本体１１０の支持面に垂直な方向を「Ｚ」軸方向、流出口１５０が形成された方向に平行な方向を「Ｘ」軸方向、前記Ｘ軸方向に垂直な方向を「Ｙ」軸方向と仮定したときに、前記「Ｙ」軸方向、すなわち、流出口１５０の隣接部位に形成され、且つ流出口１５０ 及び投入口１２０の方向から外れる方向に傾斜して形成されることができる。

【0039】

換言すれば、第１プラズマトーチ２００は、溶融炉チャンバー本体１１０の投入口１２０と流出口１５０を連結する仮想の水平線に沿って所定の角度で形成され、且つ第１プラズマトーチ２００から排出される気体が、投入口１２０及び流出口１５０と直接的に対面しないように形成される。これにより、投入口１２０に投入される前記廃棄物にトーチの火炎が直接接触しないようにするとともに、流出口１５０に排出されるガスの流速が増加することを防止することができる。

【0040】

ここで、本発明によると、第１プラズマトーチ２００の傾斜角度（θ）は、ｘｙ軸において、下記関係式（１）により定義される範囲の傾斜角度を持って形成されることができる。

【0041】

【数1】

Ｒ：プラズマトーチの噴射曲率半径
θ：ｘｙ軸における平面上のプラズマトーチの傾斜度
Ｌ：ｘｙ軸における平面上の第１距離
Ｌ’：ｘｙ軸における溶湯内の平面上の第２距離
Ｗ：溶湯の幅（Ｗ）

【0042】

すなわち、本発明に係る第１プラズマトーチ２００は、溶融炉チャンバー本体１１０の下部に形成された溶湯貯蔵部１３０の直径を超えない範囲の傾斜角度で形成されることができる。例えば、図３及び図４に示されたように、溶湯貯蔵部１３０の前記「Ｘ」軸方向の溶湯貯蔵部１３０の直径Ｗから「Ｙ」軸方向に所定の傾斜度で傾斜するように平面上の第１距離Ｌの方向に形成され、且つ溶湯貯蔵部１３０の斜線方向の平面上の直線である第２距離Ｌ’を超えない角度で形成されることが好ましい。

【0043】

したがって、このような第１プラズマトーチ２００の配置位置、配置方向と傾斜角度で形成される場合、第１プラズマトーチ２００から噴射される前記気体が、第１プラズマトーチ２００から遠い位置でガス流動が停滞される現象が防止されるようにすることで、溶融炉チャンバー本体１１０内に乱流が容易に形成されるようにし、より効果的に前記廃棄物を溶融させることができる環境を提供することができる。

【0044】

上記のような構造において、本発明によると、第２プラズマトーチ３００は、第１プラズマトーチ２００が形成された第１設置面１１１に対面する溶融炉チャンバー本体１１０の第２設置面１１２に、所定の傾斜を持って形成されることができる。

【0045】

ここで、第２プラズマトーチ３００は、図５に示されたように、第１プラズマトーチ２００と互いに非対称する方向に傾斜して形成されることが好ましい。すなわち、第１プラズマトーチ２００と第２プラズマトーチ３００は、互いに向かい合わない方向に傾斜度を持って形成されることができる。例えば、第１プラズマトーチ２００は、流出口１５０と対面しないように反対方向に形成され、傾斜方向が、溶湯貯蔵部１３０の形成領域を超えない傾斜角度を持って、第２設置面１１２の方向に傾斜するように形成されることができる（図５の細線矢印参照）。また、第２プラズマトーチ３００は、投入口１２０と対面しない方向に傾斜度を持って形成され、第１設置面１１１の方向に傾斜して形成されることができる（図５の太線矢印参照）。

【0046】

さらに、第２プラズマトーチ３００は、図５に示されたように、溶湯貯蔵部１３０の形成領域と傾斜面１３１との境界面に形成されることができる。すなわち、第１プラズマトーチ２００は、溶湯貯蔵部１３０の形成領域範囲内で傾斜する角度で形成され、第２プラズマトーチ３００は、溶湯貯蔵部１３０の領域の最外側部位のうち、対角線方向の角部位に、第１プラズマトーチ２００が形成された第１設置面１１１と向かい合う第２設置面１１２に形成されることができる。したがって、図１０に示されたように、第１プラズマトーチ２００から噴射される熱が、第２プラズマトーチ３００の方向に流動しつつ、傾斜面１３１の部位で乱流が形成されるように旋回しながらタービュランス（ｔｕｒｂｕｌｅｎｃｅ）を容易に形成させることができる。

【0047】

一方、第１プラズマトーチ２００は、溶融炉チャンバー本体１１０の支持面に垂直な方向を「Ｚ」軸方向、流出口１５０の形成方向に平行な方向を「Ｘ」軸方向、前記Ｘ軸方向に垂直な方向を「Ｙ」軸方向と仮定したときに、前記「Ｚ」軸方向、すなわち、溶湯貯蔵部１３０の方向に下向きに傾斜して形成されることができる。この際、本発明の図面には示されていないが、上述のように、第２プラズマトーチ３００が第２設置面１１２に「Ｚ」方向に下向きに傾斜して形成され、且つ第１プラズマトーチ２００と互いに異なる傾斜度を持って非対称形態で形成されることが好ましい。

【0048】

第１プラズマトーチ２００の傾斜角度（θ）は、ｘｚ軸において、溶湯が保管される溶湯貯蔵部１３０の領域に対して下記の関係式（２）により定義される範囲の傾斜角度を持って形成されることができる。

【0049】

【数2】

Ｒ：プラズマトーチの噴射曲率半径
θ：ｘｚ軸におけるプラズマトーチの傾斜度
Ｌ：ｘｚ軸における溶湯までの平面上の第１距離
Ｌ”：ｘｚ軸における溶湯までの平面上の第２距離
Ｗ：溶湯の幅

【0050】

すなわち、第１プラズマトーチ２００は、溶湯貯蔵部１３０の方向に下向きに傾斜して形成されることができ、第１プラズマトーチ２００の傾斜角度（θ）は、図６に示されたように、溶湯貯蔵部１３０の直径Ｗの範囲内で、前記「Ｚ」軸方向に所定の傾斜度を持って形成されることができる。

【0051】

したがって、このように、第１プラズマトーチ２００と第２プラズマトーチ３００が、非対称に形成される配置位置、配置方向と傾斜角度で形成される場合、第１プラズマトーチ２００から噴射される前記気体が、第１プラズマトーチ２００から遠い位置でガス流動が停滞される現象が防止されるようにすることで、溶融炉チャンバー本体１１０内に乱流が容易に形成されるようにし、より効果的に前記廃棄物を溶融させることができる環境を提供することができる。

【0052】

このような効果を確認するために、本発明では、上述の一対の非対称構造のプラズマトーチ２００、３００の配置による効果を実験的に確認した。図７に示されたように、同一流量と電力を溶融炉チャンバー本体１１０に注入する場合、プラズマトーチ２００、３００による内部温度の差と、流出口１５０に排出される熱流束（ｈｅａｔ ｆｌｕｘ）の差の結果を示すものであって、プラズマトーチ２００、３００が溶融炉チャンバー本体１１０の両面に対称して形成される場合（図７（ａ）参照）と、１つのプラズマトーチ２００のみが形成される場合（図７（ｃ）参照）に比べて、一対の非対称構造のプラズマトーチ２００、３００が形成される場合（図７（ｂ）参照）に、溶融炉チャンバー本体１１０内の温度が最も高く、排出される前記熱流束が相対的に小さく示されることを確認することができる。

【0053】

尚、本発明では、図８及び図９に示されたように、上述の一対の非対称構造のプラズマトーチ２００、３００が設置された溶融炉チャンバー本体１１０内の任意の熱電対（ＴＣ）地点（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ）で、内部の温度偏差を確認した。この際、１４００度以上の条件で、溶融炉チャンバー本体１１０の内部の温度偏差が略５０度未満に維持されることが確認された。これは、溶融炉チャンバー本体１１０の投入口１２０側の「Ｆ」地点及び「Ｅ」地点が最も高い温度を示し、流出口１５０側の「Ｃ」地点及び「Ｇ」地点が最も低い温度を示すことで、前記廃棄物が投入される投入口１２０から流出口１５０の方向に温度が次第に低くなる一方、図１０に示されたように、一対の非対称構造のプラズマトーチ２００、３００により、流出口１５０への流速が過度に大きくならない範囲で線形に拡張されながら、溶融炉チャンバー本体１１０内に死領域（ｄｅａｔｈ ａｒｅａ）が生じることなく乱流が発生する流動状態を確認することができる。

【0054】

以上の説明は、本発明の技術思想を例示的に説明したものにすぎず、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者であれば、本発明の本質的な特性から免脱しない範囲で様々な修正及び変形が可能である。

【0055】

したがって、本発明に開示された実施形態は、本発明の技術思想を限定するためのものではなく、説明するためのものであり、このような実施形態により本発明の技術思想の範囲が限定されるのではない。本発明の保護範囲は添付の特許請求の範囲により解釈されるべきであり、それと同等範囲内にある全ての技術思想は、本発明の権利範囲に含まれると解釈されるべきである。

【符号の説明】

【0056】

１００ プラズマ溶融装置
１１０ 溶融炉チャンバー本体
１１１ 第１設置面
１１２ 第２設置面
１２０ 投入口
１３０ 溶湯貯蔵部
１３１ 傾斜面
１５０ 流出口
２００ 第１プラズマトーチ
３００ 第２プラズマトーチ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【手続補正書】

【提出日】2022-01-18

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

一側に廃棄物が投入される投入口と、前記投入口に対向する方向に、空気またはガスが排出される流出口と、が形成された溶融炉チャンバー本体と、
前記溶融炉チャンバー本体に、前記空気またはガスが前記流出口に排出される方向に対して所定の角度で傾斜して形成される複数のプラズマトーチと、を含み、
地面に垂直な方向を「Ｚ」軸方向、前記流出口の形成方向に平行な方向を「Ｘ」軸方向、前記「Ｘ」軸方向に垂直な方向を「Ｙ」軸方向とし、
前記プラズマトーチは、前記流出口を中心に、前記溶融炉チャンバー本体の対面する部位にそれぞれ形成され、かつ、前記溶融炉チャンバー本体の対面する部位において、互いに非対称方向に傾斜して形成される、旋回式プラズマ溶融装置。

【請求項2】

前記プラズマトーチは、前記投入口及び流出口の方向から外れる方向に所定の角度で傾斜して形成される、請求項１に記載の旋回式プラズマ溶融装置。

【請求項3】

前記プラズマトーチの傾斜角度は、前記溶融炉チャンバー本体の支持面に垂直な方向を「Ｚ」軸方向、前記流出口の形成方向に平行な方向を「Ｘ」軸方向、前記「Ｘ」軸方向に垂直な方向を「Ｙ」軸方向と仮定したときに、前記「Ｙ」軸方向または前記「Ｚ」軸方向と「Ｙ」軸方向に傾斜して形成される、請求項１に記載の旋回式プラズマ溶融装置。

【請求項4】

前記プラズマトーチは、前記溶融炉チャンバー本体の流出口に隣接した部位に形成される、請求項１に記載の旋回式プラズマ溶融装置。

【請求項5】

前記プラズマトーチは、互いに異なる角度で傾斜して形成される、請求項１に記載の旋回式プラズマ溶融装置。

【請求項6】

前記プラズマトーチの傾斜角度（θ）は、ｘｙ軸において、下記関係式（１）

Ｒ：プラズマトーチの噴射曲率半径
θ：ｘｙ軸における平面上のプラズマトーチの傾斜度
Ｌ：ｘｙ軸における平面上の第１距離
Ｌ’：ｘｙ軸における溶湯内の平面上の第２距離
Ｗ：溶湯の幅
により定義される、請求項１に記載の旋回式プラズマ溶融装置。

【請求項7】

前記溶融炉チャンバー本体には、溶融炉で生成される溶湯を排出する排出口が形成される、請求項１に記載の旋回式プラズマ溶融装置。

【請求項8】

前記プラズマトーチの角度は、地面に対して、平面上の溶湯が保管される領域範囲内の角度で形成される、請求項１に記載の旋回式プラズマ溶融装置。

【請求項9】

前記プラズマトーチの傾斜角度（θ）は、ｘｚ軸において、前記溶湯が保管される領域に対して下記の関係式（２）

Ｒ：プラズマトーチの噴射曲率半径
θ：ｘｚ軸におけるプラズマトーチの傾斜度
Ｌ：ｘｚ軸における平面上の第１距離
Ｌ”：ｘｚ軸における平面上の第２距離
Ｗ：溶湯の幅
により定義される、請求項８に記載の旋回式プラズマ溶融装置。

【請求項10】

前記溶湯が保管される領域は、前記流出口に隣接した部位で凹陥した領域である、請求項８に記載の旋回式プラズマ溶融装置。

【請求項11】

前記旋回式プラズマ溶融装置のチャンバー本体は、複数個が備えられ、一側に連続的に連結されて配置される、請求項１に記載の旋回式プラズマ溶融装置。

【手続補正2】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１０

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0010】

本発明に係る旋回式プラズマ溶融装置は、一側に廃棄物が投入される投入口と、前記投入口に対向する方向に、空気またはガスが排出される流出口と、が形成された溶融炉チャンバー本体と、前記溶融炉チャンバー本体に、前記空気またはガスが前記流出口に排出される方向に対して所定の角度で傾斜して形成される少なくとも１つのプラズマトーチと、を含むことができる（地面に垂直な方向を「Ｚ」軸方向、前記流出口の形成方向に平行な方向を「Ｘ」軸方向、前記Ｘ軸方向に垂直な方向を「Ｙ」軸方向）。
前記プラズマトーチは、前記流出口を中心に、前記溶融炉チャンバー本体の対面する部位にそれぞれ形成されることができ、かつ、前記溶融炉チャンバー本体の対面する部位において、互いに非対称方向に傾斜して形成されることができる。

【手続補正3】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１１

【補正方法】削除

【補正の内容】

【手続補正4】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１２

【補正方法】削除

【補正の内容】