JPH0449033B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は直接通電式溶融処理炉の電極挿入制御
装置に関し、特に電極の消耗に合わせて、電極を
炉内に挿入してゆく制御装置に関する。

［従来技術］ 従来、ガラス原材料あるいは各種産業廃棄物又
は都市ゴミ等の溶融処理装置の１つとして直接通
電式溶融処理炉が用いられている。

この直接通電式溶融処理炉とは溶融する物質に
強制的に電流を流すことにより、ジユール熱を発
生させて被処理物を昇温させ、溶融処理する加熱
炉のことである。

上記直接通電式溶融処理炉は被処理物中に直接
通電するため、複数の電極が被処理物内部へ挿入
されている。

ところが、上記電極は被処理物による浸蝕ある
いは摩耗等によりその長さが時間の経過とともに
しだいに短くなつていく。そのため、電極間距離
が次第に長くなり、電極間の電気抵抗が増す。そ
の結果、同一電圧では電流量が低下し、内部の被
処理物の溶融状態を一定に保つことが不可能とな
る。この場合、電流量を一定に保持するよう調節
した場合、抵抗が大きくなつているため、逆に、
必要以上のジユール熱が発生し被処理物を加熱し
すぎるという事態も生じ、溶融状態が変化すると
ともに無駄なエネルキーを消費することになつ
た。

そのため、電極の長さがしだいに短縮されるの
に応じて、炉の内部での電極間距離が常に一定長
さとなつているよう電極を炉内部へ挿入する作業
をする必要があつた。しかし、その調整作業が高
電流を通電している電極であり、かつ高温状態で
あることから、その安全面あるいは調整作業の煩
雑さを考慮して、現実には、かなり電極が消耗し
短縮してからでなければその電極間の調整作業と
いうものは行われなかつた。このため必要以上に
電流を流したり、又は電流量が逆に不足したりし
て、炉内温度あるいは溶融状態の精密な制御が困
難となり、内部の被処理物の品質に悪影響を及ぼ
していた。

［発明の目的］ そこで本発明は、上記危険かつ繁雑な調節作業
を自動化し、かつほぼ炉内部の電極間距離を常に
一定に保持する制御装置を提供することを目的と
するものである。

［発明の構成］ 本発明の要旨とするところは、第１図の基本的
構成図に示すごとく、 電極Ｍ１を被処理物Ｍ２中に挿入し、ジユール
熱により上記被処理物Ｍ２を溶融する直接通電式
溶融処理炉Ｍ３の電極挿入制御装置Ｍ４におい
て、 上記溶融処理炉Ｍ３内へ電極Ｍ１を挿入する電
極挿入手段Ｍ５と、 電極Ｍ１間の電気抵抗値を検出する電気抵抗値
検出手段Ｍ６と、 電極Ｍ１間の電気抵抗値が所定値以上となつた
場合、前記電極挿入手段Ｍ５を駆動させ、電極Ｍ
１を溶融処理炉内Ｍ３内へ所定量挿入するよう制
御する制御手段Ｍ７と を備えたことを特徴とする直接通電式溶融処理炉
Ｍ３の電極挿入制御装置Ｍ４にある。Ｍ８は電源
である。

次に本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。

［実施例］ 第２図は本発明の直接通電式溶融処理炉の電極
挿入制御装置の一実施例を表わす概略系統図であ
る。ここで１は直接通電式溶融処理炉を示し、耐
火材料からなり、その側面部の炉壁３には電極挿
入口５，６が溶融処理炉１の中心軸を対象として
２個所設けられている。

上記、電極挿入口５，６には金属モリブデン又
は黒鉛等の電極７，８が電極ホルダー９，１０に
支持されて挿入されており、電極７，８の先端部
７ａ，８ａは溶融処理炉１内の被処理物１１中に
侵入している。

上記一方の電極７は導線１３と接続し、その導
線１３の他端は電源１５の一方の極に接続してい
る。また他方の電極８は導線１７と接続し、スイ
ツチ１９と電流計２１とを介して電源１５の他方
の極に接続している。

また、両導線１３，１７間には電極７，８間の
電圧を測定するための電圧形２３が接続されてい
る。

また、電極７，８には電極挿入装置２５，２７
が取り付けられ、その駆動装置２９，３１により
必要に応じて電極７，８を溶融処理炉１内部方向
へ送り出す働きをしている。上記電極挿入装置２
５，２７は、例えば電極７，８を２本のローラー
で保持しそのローラに接続したサーボモータ等の
回転により電極７，８を溶融処理炉１内方向へ必
要量送出するよう構成されている。上記駆動装置
２９，３１はそのモータへの電流量及び通電時間
を制御するように構成することができる。

前記、電極ホルダー９，１０は、その内部に完
全に密閉された冷却水の通路９ａ，１０ａが形成
されており、切替弁３３の切替に応じて冷却水通
路９ａ，１０ａ内へ、冷却水が供給あるいは停止
される。ただし、切替弁３３は冷却水を停止して
いる場合には、空気を電極ホルダー９，１０の冷
却水通路９ａ，１０ａ内に送り、内部の冷却水を
完全に空気と置換する。また、切替弁３３はその
駆動装置３５により上記した冷却水、空気の切替
を行つている。

また、一方の電極ホルダー１０の処理炉１内部
表面には電極ホルダー表面温度の温度検出器３７
が付設され、電極ホルダー１０の処理炉１内部表
面の温度に応じた信号を出力している。

３９は演算制御回路であり、電流計２１、電圧
計２３及び温度検出器３７から入力された信号に
基づき、電極挿入装置２５，２７の駆動装置２
９，３１あるいは切替弁３３の駆動装置３５へ、
駆動信号を出力することにより、電極７，８の挿
入量あるいは切替弁３３の切り替えを制御してい
る。

演算制御回路３９は第３図で示すように、マイ
クロコンピユータにより構成されている。ここで
演算制御回路３９は、CPU４０、演算に必要な
制御プログラムや各種データが格納されている固
定メモリのROM４１、一時記憶用のRAM４２、
電源スイツチをオフにした後も記憶を保持するよ
うバツテリーにて電源がバツクアツプされたバツ
クアツプRAM４３、入出力ポート４４、出力ポ
ート４５を備え、各素子はバスライン４６により
接続されている。上記入出力ポート４４には、バ
ツフア回路４７，４８，４９、マルチプレクサ５
０、Ａ／Ｄ変換器５１を介して電流計２１、電圧
計２３、温度検出器３７の出力信号が接続されて
いる。また出力ポート４５からは駆動回路５２，
５３，５４に対して制御信号が出力され、上記各
駆動回路５２，５３，５４は、各々電極挿入装置
２５，２７の駆動装置２９，３１及び切替弁３３
の駆動装置３５に対し駆動電流を出力している。

上述した構成のうち電極挿入装置２５，２７と
その駆動装置２９，３１との組み合わせが電極挿
入手段に該当し、電流計２１と電圧計２３との組
み合わせが電気抵抗値検出手段に該当し、演算制
御回路３９が制御手段に該当する。

次に本実施例に適用され、演算制御回路３９に
より実行される第１制御例のフローチヤートを第
４図に示す。

ここにおいて、１１０は初期設定を表わす。例
えば、冷却水切替弁３３を駆動し、冷却水が電極
ホルダー９，１０に通ずるように設定等する処理
である。１２０は電流計２１からの検出信号に基
づき、電流量をＡとして読み込み、電圧計２３か
らの検出信号に基づき、電圧をＶとして読み込む
ステツプを表わす。130は電極７，８間の電気抵
抗値を算出するステツプを表わす。ここで、電気
抵抗値ＲはＲ＝Ｖ／Ａなる計算式によつて算出さ
れる。140はステツプ130にて求めた電気抵抗値Ｒ
が所定値R1以上か否かを判定するステツプを表
わす。１50は切替弁３３を冷却水側から空気側へ
切り替え、電極ホルダー９，１０へ空気を供給す
るステツプを表わす。このステツプ150の処理は、
電極ホルダー９，１０の温度を上げ、第２図に示
す電極７，８周辺の固着物１１ａ，１１ｂを溶融
し、電極７，８の移動をスムーズにするためにな
される。再度、第４図に戻り、160は電極ホルダ
ー１０の処理炉１内表面の温度を、温度検出器３
７の検出信号に基づきThとして読み込むステツ
プを表わす。170は上記ステツプ160にて求められ
た温度Thが800℃以上か否かを判定するステツプ
を表わす。180は電極挿入装置２５，２７を所定
量、例えば増加にした抵抗を元に戻す量だけ駆動
するため、各駆動装置２９，３１に駆動電流を出
力するステツプを表わす。190はステツプ120と同
様に電流量Ａと電圧Ｖとを読み込むステツプを表
わす。200はステツプ130同様に電気抵抗値Ｒを算
出するステツプを表わす。210はステツプ140と同
様に電気抵抗値Ｒが所定値R1以上か否かを判定
するステツプを表わす。ステツプ220は切替弁３
３を空気側から冷却水側へ切り替え、電極ホルダ
ー９，１０へ冷却水を供給するステツプを表わ
す。これは電極７，８やホルダー９，１０等の熱
劣化を防止するとともに、再度、電極７，８周辺
を固化物で覆い、電極ホルダー９，１０と電極
７，８との間から被処理物が漏れ出すのを防止す
るためである。

上述した第１制御例の処理が開始されると、ま
ずステツプ110にて初期設定がなされる。次いで
ステツプ120が実行され、電流量Ａと、電圧Ｖと
の値が検出され読み込まれる。次にステツプ130
にて上記Ｖ及びＡの値を用いて電気抵抗値Ｒが算
出され、そのＲの値に基づき、次のステツプ140
にて所定値R1との比較がなされる。

電極７，８間の距離が適切な距離にあれば、Ｒ
はR1未満であるので、ここでは「NO」と判定さ
れ、再度ステツプ120に戻り、電流量と電圧とを
読み込む処理を開始することになる。

このように電極７，８間の距離が適当な距離に
ある限り、本フローチヤートにてはステツプ120、
130、140の処理を繰り返すことになる。

次に、電極７あるいは８が摩耗、浸蝕等により
短くなつてきた場合、電極７，８間の抵抗は増大
するが、その抵抗が所定値R1を越えた場合、ス
テツプ140の処理にて「YES」と判定される。次
いでステツプ150が実行され、電極ホルダー９，
１０に対して切替弁３３の働きにより冷却水の供
給は停止され、空気が置換することになる。次い
でステツプ160が実行され電極ホルダー１０の表
面の温度Thが読み込まれる。通常、電極ホルダ
ー１０内は冷却水にて冷却されているので温度検
出器３７により検出されている温度は100℃前後
であるが、上記ステツプ150の処理にて冷却水が
ストツプされ、その代わり空気が置換されている
ので電極ホルダー９，１０の温度は炉内の熱によ
り、急速に上昇することになる。そして800℃未
満まではステツプ170にて「NO」と判定され、
再度ステツプ160の処理が繰り返されるが、昇温
が継続することによりThが800℃以上を越えた場
合、ステツプ170にて「YES」と判定される。こ
れは炉１内の固化物１１ａ及び１１ｂが完全に溶
融する温度を越えたことを判定することになる。
次いでステツプ180が実行され、初めて電極挿入
装置が駆動し、電極７，８が所定量溶融処理炉１
内へ挿入されることになる。次いでステツプ190
が実行され電流量Ａ及び電圧Ｖが読み込まれ、次
いでステツプ200にて電気抵抗値Ｒが算出され、
次いでステツプ210において電気抵抗値ＲがR1以
上か否かが判定される。ステツプ180の一度の実
行における一定量の電極挿入によつても、電気抵
抗値ＲがR1未満とならなければステツプ210にて
「YES」と判定され再度ステツプ180が実行され、
２回目の電極の一定量挿入が行われる。このよう
に電気抵抗値Ｒが所定値R1未満になるまで電極
挿入処理が繰り返されることになる。

電極７，８間の距離が適当な距離に縮まり電気
抵抗Ｒが所定値R1未満となつた場合、ステツプ
210にて「NO」と判定され、次いでステツプ220
にて電極ホルダー９，１０へ冷却水が切替弁３３
の切り替えにより、供給されることになる。この
ことにより再度電極ホルダー９，１０の溶融処理
炉１内に露出している面及びその近傍に被処理物
１１の固化物１１ａ，１１ｂが固着することにな
る。このことにより電極７，８と電極ホルダー
９，１０との間がシールされ被処理物１１の溶融
物が漏出するのを防止することができる。次いで
処理は再度120に戻り上述したような処理を繰り
返すことになる。

上述した如く本制御例によれば電極７，８間の
距離を常に適当な距離に保持することにより、溶
融作業の効率向上及び電気エネルギーの節約に貢
献することができ、更に電極周辺の固化物１１
ａ，１１ｂを電極挿入前にあらかじめ溶融してお
くことにより電極７，８を必要以上の力で押し込
む必要がなく挿入装置２５，２７も簡単な装置で
済みかつ電極７，８を損傷することがないもので
ある。

次に第５図に第２制御例を示す。この第２制御
例は第１制御例に電極取り替え時期を指示する制
御を加味したものである。

ここにおいて320、330、340、350、360、370、
390、410、420、430及び440は第１制御例のステ
ツプ120、130、140、150、160、170、180、190、
200、210及び220の該当する各ステツプの処理と
同一の処理を行うステツプを表わす。

310は初期設定をするステツプを表わし、第１
制御例のステツプ110の初期設定における電極ホ
ルダー９，１０へ冷却水を供給するよう切替弁３
３を切り替えておくこと以外に電極７，８の長さ
Ｌの設定処理も行う。380は電極の長さＬが所定
値L1以下か否かを判定するステツプを表わす。
400はＬから所定長ａを引いた値を新たにＬとし
て設定するステツプを表わす。450は電極７，８
を取り替える警告表示をブザーあるいは警告ラン
プ等により出力するステツプを表わす。

上述した如くの第２制御例が開始されると第１
制御例と同様に電気抵抗値Ｒが所定値R1未満で
ある限り電流量Ａ、電圧Ｖが読み込まれ、そして
電気抵抗値Ｒの算出処理が繰り返される。そし
て、電気抵抗値Ｒが所定値R1以上となれば、ス
テツプ340にて「YES」と判定され、次いでステ
ツプ350にて電極ホルダー９，１０への冷却水の
供給が停止され内部が空気で置換されることにな
る。次いでステツプ360、370にて被処理物１１の
固化物１１ａ，１１ｂが溶融するのを持ち、溶融
すればステツプ370にて「YES」と判定される。
次いでステツプ380が実行され、電極７，８の長
さＬが所定値L1以下か否かが判定される。ここ
で電極の長さＬは電極７，８を取り替えた際に更
新しておく。このＬの値はバツクアツプRAM４
３中にも記憶保持され、全システムの運転を停止
するため本制御装置の電源が切られた後、再度制
御装置が運転開始された際に前回の電極７，８の
長さを利用できるようになつている。このステツ
プ380で、いまだ電極７，８が消耗していず、Ｌ
がL1を越える値であつた場合「NO」と判定さ
れ、次いでステツプ390が実行され、電極挿入装
置を駆動し所定量電極７，８が溶融処理炉１内に
挿入されることになる。次いでステツプ400にて
ＬにＬ−ａの値が設定される。ここでａの値は上
記ステツプ390にて挿入された量を表わしている。
つまり上記ステツプ390にて電極の長さＬが所定
長ａ分だけ小さくなつたことを記憶するためステ
ツプ400にてＬの減算を行う。次いでステツプ410
にて電流量Ａ及び電圧Ｖが読み込まれ、次いでス
テツプ420にて電気抵抗値Ｒが算出され、次いで
ステツプ430にて電気抵抗値Ｒが所定値R1以上で
あるか否かが判定される。ここで未だ適当な抵抗
値になつていなければ再度ステツプ380に戻り、
電極７，８の長さＬがL1と比較され、未だＬが
L1以下となつていなければ再度ステツプ390が実
行されて電極の挿入がなされる処理が繰り返され
ることなる。上記のステツプ380、390、400、
410、420、430の繰り返しによりＬがL1以下とな
らないうちにＲがR1未満となればステツプ430に
て「NO」と判定され、次いでステツプ440にて
電極ホルダー９，１０に対して、切替弁３３の切
り替えにより、冷却水が供給されることになる。
そして再度ステツプ320の処理に戻ることになる。

一方、上記ステツプを繰り返している内、Ｒが
R1未満とならない間にＬがL1以下となれば、ス
テツプ380にて「YES」と判定され、次いでステ
ツプ450が実行される。ステツプ450にてはブザー
あるいはランプにて取り替えが必要なことが監視
者に対して知らされることになり、本制御を終了
し電極挿入の制御が停止する。こうして監視者の
取替警告表示により溶融処理炉１の運転が停止し
て電極７，８を適当な時に取り替えることができ
る。

上述した如く、本制御例によれば第１制御例の
効果に加えて電極７，８の寿命を自動的にチエツ
クすることができ、適当な時期に電極７，８を取
り替えることが可能となるので、電極がまだ十分
使用可能なうちに取り替えたりあるいは必要以上
に短くなり電極間距離の制御が困難になつてから
取り替えることがなくなり、省資源、省エネルギ
ーに貢献するものである。

［発明の効果］ 本発明の直接通電式溶融処理炉の電極挿入制御
装置によれば、 電極を被処理物中に挿入し、ジユール熱により
上記被処理物を溶融する直接通電式溶融処理炉の
電極挿入制御装置において、 上記溶融処理炉内へ電極を挿入する電極挿入手
段と、 電極間の電気抵抗値を検出する電気抵抗値検出
手段と、 電極間の電気抵抗値が所定値以上となつた場
合、前記電極挿入手段を駆動させ、電極を溶融処
理炉内へ所定量挿入するよう制御する制御手段と
を備えたことにより、常に電極間距離が適切な状
態に保持されるため、電気エネルギーが効率よく
熱エネルギーに変換されるので、省エネルギーに
貢献するとともに、炉内の溶融被処理物の品質を
一定に保持し、歩留を高くし、又省資源にも貢献
するものである。更に副次的な効果として、作業
の完全にもつながる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的構成図、第２図は本発
明の１実施例を表わす概略系統図、第３図はその
演算制御回路のブロツク図、第４図は上記実施例
の第１制御例を表わすフローチヤート、第５図は
第２制御例のフローチヤートである。 １……直接通電式溶融処理炉、７，８……電
極、９，１０……電極ホルダー、２１……電流
計、２３……電圧計、２５，２７……電極挿入装
置、３３……切替弁、３７……温度検出器、３９
……演算制御回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電極を被処理物中に挿入し、ジユール熱によ
   り上記被処理物を溶融する直接通電式溶融処理炉
   の電極挿入制御装置において、 上記溶融処理炉内へ電極を挿入する電極挿入手
   段と、 電極間の電気抵抗値を検出する電気抵抗値検出
   手段と、 電極間の電気抵抗値が所定値以上となつた場
   合、前記電極挿入手段を駆動させ、電極を溶融処
   理炉内へ所定量挿入するよう制御する制御手段と を備えたことを特徴とする直接通電式溶融処理炉
   の電極挿入制御装置。