本发明涉及一种用于通过在阴极与阳极之间所产生的电弧放电而喷射水等离子体的涡水流产生器、水等离子体产生装置、分解处理装置、搭载分解处理装置的车辆以及分解处理方法。
背景技术
作为利用水等离子体对废弃物进行处理的装置，已知专利文献1所述的装置。专利文献1的装置中，使用水作为等离子体稳定化介质，并向通过电弧放电而产生的水等离子体喷射气流中供给焚烧灰来对该焚烧灰进行溶解。水等离子体喷射气流由水等离子体燃烧器喷射出，该水等离子体燃烧器具备：用于产生电弧放电的阴极以及阳极、和被配置在阴极的端部侧并形成涡水流的腔室。
水等离子体燃烧器的腔室具备：呈圆筒状并被导入高压水的筒状部、和分别形成在筒状部的两端部以及内周的分隔部，通过所导入的高压水的流向沿着筒状部的内周面从而形成涡水流。在各分隔部且在筒状部的中心轴线位置形成有开口部，成为涡水流的高压水中的一部分成为水等离子体，除此以外，通过各开口部而被排出至筒状部的外部。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第3408779号公报
技术实现要素：
发明所要解决的课题
所述水等离子体燃烧器通过通过涡水流的中心的空洞来进行电弧放电，从而喷射水等离子体。因此，即使向腔室导入高压水也未形成空洞时，变得不产生电弧放电，甚至无法喷射水等离子体。在这一点上，本发明人经过反复实验并多次深入研究了解到为了稳定地形成涡水流的空洞，各分隔部的开口部的形状的重要性高。也就是说，发现了与专利文献1那样各开口部被形成为同一形状相比，能够稳定地喷射水等离子体的开口部。
本发明是鉴于上述方面而完成的，本发明的目的在于提供一种能够实现水等离子体的喷射的稳定化的涡水流产生器、水等离子体产生装置、分解处理装置、搭载分解处理装置的车辆以及分解处理方法。
用于解决课题的方法
本发明的涡水流产生器的特征在于，所述涡水流产生器被配置在喷射通过水的离解、电离而成为喷射气流的水等离子体的水等离子体产生装置的阴极与阳极之间，并且形成具有用于供在它们之间所产生的电弧放电通过的空洞的涡水流，所述涡水流产生器具备：筒状部，其使所述涡水流沿着内周形成；中间分隔部，其从所述筒状部的内周突出；一端侧分隔部，其被形成在所述筒状部的一端侧，并与所述阴极对置；以及另一端侧分隔部，其被形成在所述筒状部的另一端侧，所述各分隔部分别在包括所述筒状部的中心轴线在内的位置处具有开口部，这些开口部的开口形状被形成为不同的大小，所述中间分隔部以及所述另一端侧分隔部的所述阴极侧的面由越靠近所述中心轴线越远离所述阴极的锥面形成，在所述锥面与所述开口部的内周面之间形成有圆弧状的倒角部。
根据该结构，在包括筒状部的中心轴线在内的位置排列而成的多个开口部的开口形状被形成为不同的大小，因此能够针对跨及分隔部而流动的水量提高调节的自由度。由此，为了涡水流良好地形成空洞，可采用各种变化的开口形状，能够稳定地喷射水等离子体。此外，通过形成圆弧状的倒角部，从而能够抑制对于涡水流的流动的阻力，能够更好地形成涡水流的空洞。
所述涡水流产生器优选为，所述中间分隔部以及所述另一端侧分隔部的开口部被形成为，按照远离所述阴极的排列顺序而逐渐增大的开口形状。根据该结构，随着靠近水等离子体的喷射侧，开口部的开口形状逐渐增大，从而在筒状部内形成呈锤状的空间。由此，能够稳定地形成涡水流的空洞，其理由可推测为，水变得容易流向水等离子体的喷射侧。
所述涡水流产生器优选为，所述中间分隔部被设置有多个。该构成中，能够将筒状部内分隔成多个空间来形成涡水流。
优选为，所述锥面以沿着碗状面而凹陷的方式弯曲。
所述涡水流产生器优选为，所述锥面与所述开口部的内周面之间形成有圆弧状的倒角部。以此方式使锥面进行弯曲，从而能够抑制相对于涡水流的流动的阻力，能够更好地形成涡水流的空洞。
所述涡水流产生器优选为，所述筒状部中形成有供水从其外部向内部通过的通道，所述通道以及筒状部分别具有圆筒内周面，在所述筒状部的切线位置，所述通道的内周面呈线状重叠。根据该结构，使从通道流入的水顺畅地沿着筒状部的圆筒内周面，能够有助于涡水流的稳定形成。
所述涡水流产生器优选为，所述通道被形成在相邻的所述分隔部之间。根据该结构，能够使水流在由分隔部夹着的狭小空间中进行回旋。
所述涡水流产生器优选为，所述通道在所述中心轴线的延伸方向的同一位置，在所述筒状部的周向上形成有多个。根据该结构，能够在形成了通道的位置处，从筒状部的周向多处流入水而稳定地形成涡水流。
所述涡水流产生器优选为，所述各分隔部被设置成，相对于所述筒状部可拆装。该结构可易于更换分隔部，从而易于进行维护、调节作业等。
本发明的水等离子体产生装置的特征在于，具备：所述涡水流产生器；对该涡水流产生器进行收纳的腔室；以及产生电弧放电的阳极以及阴极，所述涡水流产生器被配置在所述阴极与阳极之间，从而形成供在它们之间所产生的电弧放电通过的涡水流。
本发明的分解处理装置的特征在于，具备：所述水等离子体产生装置；以及向该水等离子体产生装置所喷射出的水等离子体供给分解对象物的供给装置，通过所述水等离子体对所述分解对象物进行分解处理。
所述分解处理装置优选为，所述供给装置具备从顶端投入所述分解对象物的喷嘴，该喷嘴的顶端被配置在所述水等离子体的喷射气流的内部。根据该结构，能够向水等离子体的喷射气流的内部投入分解对象物，从而能够在极高温下对分解对象物进行分解处理。由此，分解对象物的分解的可靠性提高，能够高效地实施该分解。
所述分解处理装置优选为，所述喷嘴的顶端被设置在所述喷射口的开口沿其中心轴线延伸出的空间内。
所述分解处理装置优选为，所述喷嘴的顶端被设置在所述阴极沿其中心轴线延伸出的空间内。
所述分解处理装置优选为，所述喷嘴的顶端被设置成，与所述喷射口的中心轴线位置一致或重叠。以此方式配置喷嘴顶端，从而在水等离子体的喷射气流中的、更高温的部分，设定分解对象物的投入位置，进而更进一步地实现分解处理的效率化。
所述分解处理装置优选为，所述喷嘴在顶端侧内部具备供冷却水流过的冷却结构，所述冷却结构具备：第一通道，其供所述分解对象物通过；第二通道，其被形成在所述第一通道的外侧，并且供冷却水自所述喷嘴的基端侧起朝向顶端侧通过；第三通道，其被形成在所述第二通道的外侧，并且与所述第二通道在所述顶端侧连通，从而供冷却水自该顶端侧起朝向基端侧通过。根据该结构，对由水等离子体而加热的喷嘴进行冷却能够防止喷嘴的损伤，能够稳定地投入分解对象物。此外，不但可靠地冷却被配置在水等离子体内的喷嘴的顶端，还能够冷却喷嘴整体来提高冷却效果。
所述分解处理装置优选为，还具有：排气处理装置，其具有对分解处理所述分解对象物所产生的气体进行处理的处理空间；壁体，其对所述处理空间的内外进行分隔；以及筒状的收纳体，其对所述阳极和所述喷射口进行收纳，并将所述气体向所述处理空间排出，所述喷嘴由所述收纳体支承，所述收纳体中在其厚度内形成有供冷却水流过的空间。根据该结构，能够通过筒状体来对气化了的废弃物进行处理，并且能够采用不使冷却水露出的方式的同时对被水等离子体加热的收纳体进行冷却。此外，能够将收纳体用作喷嘴的夹具，能够实现结构的简化。
本发明的搭载分解处理装置的车辆的特征在于，被构成为，将所述分解处理装置搭载在卡车的载货台上。
本发明的分解处理方法的特征在于，向所述水等离子体产生装置所喷射出的水等离子体供给分解对象物而对该分解对象物进行分解处理。
发明效果
根据本发明，多个开口部的开口形状被形成为不同大小，因此能够稳定地形成涡水流的空洞，能够实现水等离子体的喷射的稳定化。
附图说明
图1为实施方式所涉及的搭载分解处理装置的车辆的侧视图。
图2为对载货台的内部进行透视后的车辆的俯视图。
图3为在载货台的内部的左右方向中央位置对载货台的内部进行透视后的车辆的左侧视图。
图4为在载货台的内部的靠左的位置对载货台的内部进行透视后的车辆的左侧视图。
图5为在处理室的内部的上下方向中央位置对处理室的内部进行透视后的车辆的俯视图。
图6为将本实施方式的分解处理装置部分侧剖视后的说明图。
图7为收纳体的侧剖视图。
图8中图8a为从后方观察收纳体的图，图8b为从前方观察收纳体的图。
图9为第一喷嘴及第二喷嘴的顶端位置的说明图。
图10为表示第一喷嘴及第二喷嘴的内部结构的剖视图。
图11为腔室的侧剖视图。
图12为腔室的平面剖视图。
图13为腔室的纵剖视图。
图14为腔室的一部分与涡水流产生器的分解纵剖视图。
图15为涡水流产生器的分解纵剖视图。
图16为涡水流产生器的一部分的分解立体图。
图17为用于说明将图11部分扩大后的涡水流的图。
图18为电弧放电以及水等离子体的产生状态的说明图。。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细地说明。另外，实施方式所涉及的各结构并不局限于如下所示的结构，也可以进行适当地变更。此外，下图中，有时会省略一部分结构，以便于说明。
图1为实施方式所涉及的搭载分解处理装置的车辆的侧视图。另外，以下的说明中，只要未明示，则“左”、“右”、“前”、“后”为相对于车身的朝向，各图中使用箭头所示的方向来作为基准使用。另，以下的实施方式中的各结构的朝向仅为一个示例，可变更为任意的朝向。
如图1所示，搭载分解处理装置的车辆(以下称为“车辆”)10以卡车作为基本结构，并在车辆前方设置有驾驶室11，驾驶室11的后方设置有在前后方向上延伸存在的载货台12。驾驶室11的下部设置有用于对前轮14及后轮15进行驱动的发动机13。载货台12上，于前后方向上形成有三个划区，并且从前方向后方按顺序具备发电区12a、等离子体处理区12b、作业区12c。
接着对发电区12a的各结构进行说明。图2为对载货台的内部进行透视后的车辆的俯视图。如图2所示，车辆10在发电区12a中具备在左右排列配置的直流发电机17以及交流发电机18。发电区12a中，直流发电机17以及交流发电机18的前后以及左右方向被周壁20包围。此外，发电区12a中，直流发电机17以及交流发电机18的上方设置有后述的排气部21(参照图3)，并且在车辆行驶时等，由排气部21和周壁20形成对发电区12a进行封闭而成的空间。左右两侧的周壁20作为翼体而进行开闭，从而可将发电区12a内向外部开放而使各发电机17、18露出于外部。交流发电机18搭载与图1所示的发动机13不同的发动机，并利用该发动机的输出来发交流电。
图3为在载货台的内部的左右方向中央位置对载货台的内部进行透视后的车辆的左侧视图。直流发电机17利用发动机13的输出进行发电。具体而言，如图3所示，发动机13的驱动使传动轴22旋转，该旋转经由齿轮箱23而使直流发电机17的输入轴旋转从而发直流电。如这样，可发交流以及直流电，从而即使无电源设备的保管场所，也能够使后述的水等离子体产生装置等各机器工作。
接下来对等离子体处理区12b的各结构进行说明。图4为在载货台的内部靠左的位置对载货台的内部进行透视后的车辆的左侧视图。如图2及图4所示，车辆10在等离子体处理区12b中具备成为封闭空间的处理室25。此外，车辆10在处理室25内还具备在前后排列配置的水等离子体产生装置27以及排气处理装置28。水等离子体产生装置27从直流发电机17(图4中未图示)被供直流电而产生直流电弧(电弧放电)。通过该直流电弧的产生而喷射出对被供给至水等离子体产生装置27内的水进行离解、电离而成为高能量的水等离子体的喷射气流。水等离子体产生装置27的详细结构将在后文叙述。
经由后述的供给装置向从水等离子体产生装置27所喷射出的水等离子体的喷射气流中投入有害废弃物(分解对象物)。水等离子体的喷射气流在极高温下成为超高速的流体，从而使被投入至该流体内的有害废弃物的有害物质瞬时被分解并进行等离子化，之后，成为气体。
排气处理装置28被设置在水等离子体产生装置27的水等离子体喷射下游侧、即水等离子体产生装置27的前方。排气处理装置28对通过水等离子体而气化的分子进行处理，使成为酸性的气体通过强碱性水而被中和并使成为无害的气体排出至上方的排气部21(图2未图示)。排气部21具备多个风扇而将发电区12a的上部作为排气用的通道，从而将气体从发电区12a的前方排出。排气处理装置28的详细的结构将在后文叙述。
图5为在处理室的内部的上下方向中央位置对处理室的内部进行透视后的车辆的俯视图。如图2、图3及图5所示，处理室25内的靠前方的位置上下并列设置有供给泵31(图5中未图示)和真空泵32(图2中未图示)。上段的供给泵31向水等离子体产生装置27供给冷却水以及等离子体用水，等离子体用水还通过高压泵33(图5中未图示)作为高压水而被压送。真空泵32为了将冷却水以及等离子体用水从水等离子体产生装置27中排出而进行抽吸。由于真空泵32在混合有水和空气的状态下进行抽吸，因此混合后的水和空气被送出至气液分离器35而被分离。各泵31～33以及气液分离器35通过从交流发电机18所供给的交流电进行驱动。
如图2及图4所示，在将各泵31～33与水等离子体产生装置27连接的配管(未图示)的路径中设置有稳压箱37。经由所涉及的稳压箱37来抑制由各泵31～33实现的水压的变化(脉动)，从而能够通过稳定后的水压来实施冷却水以及等离子体用水向水等离子体产生装置27的供给及排出。
水等离子体产生装置27的冷却水以及等离子体用水被贮存在图3及图5所示的水槽40中，并通过各泵31～33而被循环利用。另外，冷却水以及等离子体用水以仅供给至水等离子体产生装置27时的水压不同的方式来利用相同的水。利用真空泵32进行抽吸而通过气液分离器35被分离的水(冷却水以及等离子体用水)流入水槽40内。水槽40使处理室25的后半部区域中的地板部分成为双层地板结构，并且被设置在由所涉及的双层地板形成的空间内。水槽40设置为前后2列、左右4列共计8个，如图5的箭头所示那样，水通过各水槽40而蜿蜒流动。各个水槽40通过管道(pipe)等连接。并且，流经全部水槽40的水经由被设置在载货台12的下方且后轮15的前方的散热器41而流入罐42内。所涉及的水的流动使由水等离子体产生装置27加热的水被冷却，并通过供给泵31再次被供给至水等离子体产生装置27中。
另外，如图4所示，水等离子体产生装置27被设置在水槽40的上方，因此从水等离子体产生装置27所发出的声音以通过水槽40内的水而衰减的方式获得防音效果。
如图2所示，形成处理室25的后方的壁体在左右分别设置有出入口47，并设置有对该出入口47进行开闭的门48。因此，作业人员可通过出入口47出入处理室25内和处理室25的后方的载货台12上的空间。
接下来，对作业区12c的各结构进行说明。如图2及图4所示，车辆10在成为开放的空间的作业区12c中还具备被设置在载货台12上的供给装置50。供给装置50具备：压缩机51；对由压缩机51压缩的压缩空气进行储存的空气罐52；通过空气罐52内的压缩空气对粉状的有害废弃物进行输送的粉体输送装置53；以及通过空气罐52内的压缩空气对液状的有害废弃物进行输送的液体输送装置54。供给装置50在处理室25内还具备后述的喷嘴110、111(参照图7)，喷嘴110、111将从粉体输送装置53以及液体输送装置54经由未图示的配管而被送出的有害废弃物，投入至从水等离子体产生装置27喷射出的水等离子体中。
作业区12c中，于载货台12的左右两侧分别设置有侧倾板56。侧倾板56在下端部与载货台12铰链连结，从而在立起位置与水平位置之间可旋转。在水平位置的侧倾板56位于与载货台12同一平面上，并且在作业区12c中与载货台12一起作为地板面而形成作业空间。在立起位置的各侧倾板56的内表面上分别设置有梯部57(图4中未图示)，各梯部57的前端部以可旋转的方式与侧倾板56的前端部连结。因此，使侧倾板56成为水平位置之后，以使梯部57的后端位于前方的方式进行旋转来实现接地，从而作业人员经由梯部57能够容易地在载货台12与地面之间升降。
在此。如图6所示，包括上述的水等离子体产生装置27、排气处理装置28以及供给装置50，构成能够对有害废弃物进行分解处理的分解处理装置60。以下，对本实施方式的分解处理装置60的各结构进行说明。图6为对本实施方式的分解处理装置的部分侧进行剖视后的说明图。
水等离子体产生装置27经由支架70而被支承在规定高度的位置。水等离子体产生装置27被构成为，具备：在前后延伸的阴极71；被插入有阴极71的前端侧的腔室72；被设置在腔室72的斜下前方的铁制圆板状的阳极73；对阳极73进行支承的阳极支承部75。
阴极71通过由碳构成的圆棒形成，并经由进给丝杠轴机构76而在前后方向上进行位移，从而对插入腔室72的插入量进行调节。腔室72经由支承板78而被支承在阳极支承部75的上方。阳极支承部75的后端与前后延伸的延长筒体79连结，延长筒体79的后端设置有电机80。电机80的驱动力通过延长筒体79以及阳极支承部75而被传递至阳极73上，从而阳极73被设置为可旋转。
腔室72经由供给泵31而被供给有冷却水，此外，经由高压泵33而被供给有等离子体用水。等离子体用水的一部分作为水等离子体而从腔室72的前端侧被喷射出。被供给至腔室72中的冷却水与未被喷射出的等离子体用水经由真空泵32而被抽吸。在阳极支承部75中，经由供给泵31也被供给有流经阳极73的内部的冷却水，并且经由真空泵32来抽吸在阳极73进行了吸热的冷却水。
载货台12上，排气处理装置28具备箱状的筐体83、和被设置在筐体83的下部并且开放上部并对高碱性水进行贮存的水槽84。排气处理装置28在筐体83内且水槽84的上方形成对气化了的废弃物进行处理的处理空间85。此外，排气处理装置28还具备被设置在处理空间85内的喷淋装置87以及面板体88。
在水槽84的内部设置有抽水口90，从而通过未图示的泵91(参照图2)的工作使水槽84内的高碱性水从抽水口90供给至喷淋装置87。喷淋装置87在处理空间85内喷射所供给的高碱性水，从而使气化了的酸性气体中和。被中和后的分子通过排气部21而被排出至外部。此外，水槽84内的高碱性水从抽水口90汲取至面板体88上部的供给口92，从而所汲取的高碱性水遍及整个面板体88的后表面并流落至水槽84中。通过该高碱性水的流动，从而与上述同样地实施与酸性气体的中和，此外，对由水等离子体所产生的热量进行吸收而获得排气处理装置28整体的冷却作用。
排气处理装置28与水等离子体产生装置27以隔着壁体93的方式配置。壁体93从排气处理装置28的处理空间85的后方对排气处理装置28的处理空间85进行封闭，并且对处理空间85的内部与外部的设置有水等离子体产生装置27的空间进行分隔，来维持它们之间的气密性。
在此，壁体93上贯穿设置有筒状的收纳体95，收纳体95对腔室72的成为后述的喷射口侧的前端侧和阳极73进行收纳。由此，通过收纳体95来覆盖从水等离子体产生装置27喷射出的水等离子体的喷射气流。壁体93上的收纳体95的贯穿部分整个被焊接，从而通过壁体93来保持收纳体95，并且维持它们之间的气密性。收纳体95具备：被形成为圆筒状的筒主体部96；被形成在筒主体部96的一端侧(水等离子体产生装置27侧)的后方开口形成部97；被形成在筒主体部96的另一端侧(排气处理装置28侧)的前方开口形成部98。筒主体部96的轴线方向以排气处理装置28侧低于水等离子体产生装置27侧的方式倾斜。
图7为收纳体的侧剖视图。如图7所示，构成收纳体95的筒主体部96、后方开口形成部97以及前方开口形成部98成为双层结构，并在该厚度内形成供冷却水流过的单一空间100。该空间100与冷却水用的供给通道102和排出通道103连通。供给通道102被设置在筒主体部96的前方下端侧，排出通道103被形成在后方开口形成部97的上端侧。在收纳体95中，经由未图示的泵而使冷却水从供给通道102被供给，并导入至空间100内。并且，通过空间100中从供给通道102流向排出通道103的冷却水，对由水等离子体所产生的热量进行吸收，从而获得收纳体95的冷却作用。
图8a为从后方观察收纳体的图，图8b为从前方观察收纳体的图。如图8a所示，被形成在后方开口形成部97上的开口97a以可收纳阳极73和腔室72的前端侧的方式而被形成为与它们对应的开口形状。如图8b所示，被形成在前方开口形成部98上的开口98a，被形成在前方开口形成部98的上半部区域，并且下端部沿着水平方向延伸存在。因此，如图6所示，在收纳体95内的前方开口形成部98与筒主体部96的下侧拐角部形成有贮存空间105。该贮存空间105贮存有未被水等离子体分解处理的有害废弃物，并经由贯穿前方开口形成部98的下部的通道106而被排出。
返回至图7，收纳体95上贯穿支承有构成供给装置50(参照图4)的第一喷嘴110。本实施方式中，第一喷嘴110被安装在收纳体95的上部，并且以顶端向下的方式配置。第一喷嘴110与液体输送装置54连接，液状的有害废弃物从液体输送装置54经由未图示的配管等而被输送至第一喷嘴110，成为可从第一喷嘴110的顶端投入有害废弃物。
在此，收纳体95可贯穿支承第二喷嘴111。即，供给装置50除了第一喷嘴110以外还具备第二喷嘴111，可选择性地利用第一喷嘴110及第二喷嘴111。本实施方式中，第二喷嘴111被安装在收纳体95的下部，并且以顶端向上的方式配置。第二喷嘴111与粉体输送装置53连接，粉状的有害废弃物从粉体输送装置53经由未图示的配管等而被输送至第二喷嘴111，成为可从第二喷嘴111的顶端投入有害废弃物。另外，经由未图示的循环单元，再次向第一喷嘴110及第二喷嘴111中投入从通道106所排出的有害废弃物。
在收纳体95上的贯穿各喷嘴110、111的贯穿部分设置有内螺纹部112，而在各喷嘴110、111的外周设置有可拧入内螺纹部112的外螺纹部113。因此，通过在内螺纹部112拧入外螺纹部113，从而各喷嘴110、111被保持在收纳体95上，此外，通过使拧入量发生变化，从而可进行各喷嘴110、111的延伸方向的位置调节。
如图8a所示，第一喷嘴110也可以设置在收纳体95上部的左右两处，第二喷嘴111也可以设置在收纳体95下部的左右两处。在该情况下，在收纳体95的上下两处设置内螺纹部112并在内螺纹部112拧入外螺纹部113时，以使左右的各喷嘴110、111的顶端位置对齐的方式进行配置调节。
接下来，以下参照图9对第一喷嘴110及第二喷嘴111的顶端的位置进行说明。图9为第一喷嘴及第二喷嘴的顶端位置的说明图。在此，如图9所示，在水等离子体产生装置27中，从如后述那样成为圆筒内周面的喷射口145喷射水等离子体的喷射气流j。在本实施方式中，该水等离子体的喷射气流j从喷射口145以随着向前方锤状扩大的方式进行喷射，其中心轴线位置c1与喷射口145的中心轴线位置c1相同地在前后方向上延伸。
投入有害废弃物时，各喷嘴110、111的顶端被设置在水等离子体的喷射气流j的内部。在此水等离子体的喷射气流j成为因喷射而发光的区域。优选为，各喷嘴110、111的顶端以位于喷射口145的开口沿着中心轴线位置c1而延伸得到的空间a1内的方式配置。虽然在图9中各喷嘴110、111的顶端离开中心轴线位置c1，但也可以以与该中心轴线位置c1一致或重叠的方式配置。此外，也可以在阴极71沿着中心轴线位置c1而延伸得到的空间a2内配置各喷嘴110、111的顶端。如此设定喷嘴110、111的顶端位置，从而能够将有害废弃物投入到水等离子体的喷射气流j的更高温的部分。由此，能够将投入的有害废弃物高效地分解成气化了的废弃物，并通过收纳体51排出至排气处理装置28的处理空间85(参照图6)。
接着，参照图10对第一喷嘴110及第二喷嘴111的内部结构进行说明。图10为第一喷嘴及第二喷嘴的内部结构的剖视图。如图10所示，第一喷嘴110具备成为三层管结构的冷却结构120，并且从内侧向外侧按顺序形成第一通道121、第二通道122以及第三通道123。第一喷嘴110的基端部(图9中上端)设为连接部110a，并同与液体输送装置54(参照图6)连通的配管(未图示)连接。连接部110a与第一通道121连通。因此，第一通道121供从液体输送装置54输送的有害废弃物通过，并可从第一喷嘴110的顶端投入有害废弃物。
第二通道122以及第三通道123在第一喷嘴110的顶端侧相互连通而成为供冷却水流过的单一空间，该空间与冷却水用的供给通道125和排出通道126连通。在第一喷嘴110的基端侧，供给通道125与第二通道122连通，排出通道126与第三通道123连通。具体而言，在第一喷嘴110中，经由未图示的泵而将冷却水从供给通道125供给，并导入至第二通道122内。并且，在第二通道122内，冷却水从第一喷嘴110的基端侧朝向顶端侧通过之后，在该顶端以折返的方式流动而导入至第三通道123内，即，。第三通道123中，冷却水从第一喷嘴110的顶端侧朝向基端侧通过并通过排出通道126而被排出。通过这样的冷却水的流动来对由水等离子体所产生的热量进行吸收，从而可获得遍及第一喷嘴110的整个长度方向整体的冷却作用。
另外，第一喷嘴110及第二喷嘴111为上下朝向大致相反的同一结构，由于仅是连接处在液体输送装置54和粉体输送装置53上不同，因此省略针对第二喷嘴111的结构的说明。
接下来，参照图11至图13对腔室72的内部结构进行说明。图11为腔室的侧剖视图，图12为腔室的平面剖视图，图13为腔室的纵剖视图。
如图11及图12所示，构成水等离子体产生装置27的腔室72具备形成在前后方向上延伸的圆筒内周面的腔室主体140、和被安装在腔室主体140的前方的前壁部141，在它们的内侧形成用于产生水等离子体的内部空间142。前壁部141上形成有与内部空间142连通的开口，并且以从前方堵住该开口的方式安装喷射口形成板144。喷射口形成板144上形成有喷射水等离子体的喷射口145。
在腔室主体140的内部且在靠前方的位置形成有在周向上延伸的肋部140a，并且在与该肋部140a相比靠前侧形成有等离子体用水供给通道147。此外，前壁部141上形成有供流入至其开口内的等离子体用水排出的等离子体用水排出通道148。从高压泵33向等离子体用水供给通道147中供给有高压的等离子体用水，并且利用真空泵32的负压从等离子体用水排出通道148抽吸等离子体用水。
腔室主体140的与肋部140a相比靠后侧形成有冷却水供给通道150以及冷却水排出通道151(图12中未图示)。从供给泵31向冷却水供给通道150供给冷却水，并且利用真空泵32的负压从冷却水排出通道151抽吸冷却水。等离子体用水供给通道147、冷却水供给通道150以及冷却水排出通道151被形成为，成为圆筒内周面的圆孔状。
如图13所示，等离子体用水供给通道147，在纵向剖视观察下成为圆形的内部空间142的下部连通并在左右方向上延伸。具体而言，等离子体用水供给通道147在内部空间142的下部切线方向上延伸存在，更具体而言，等离子体用水供给通道147的下端位于从内部空间142的下端延伸的切线上。由此，从等离子体用水供给通道147流入的等离子体用水沿着内部空间142的周向流畅地流动。
另外，等离子体用水供给通道147的内径d1被设定为，形成内部空间142的腔室主体140的内周面与后述的筒状部162之间的宽度h1相同或大致相同。对冷却水供给通道150进行纵向剖面观察时的形状与等离子体用水供给通道147相同，从而冷却水与等离子体用水同样地，也能够流入内部空间142。此外，冷却水排出通道151在纵向剖面观察下与内部空间142的上部连通并在左右方向上延伸。
水等离子体产生装置27具备被收纳在腔室72内的大致筒状的涡水流产生器160。涡水流产生器160以中心轴线位置c1与内部空间142一致的方式配置。另外，该中心轴线位置c1与上述的喷射口145的中心轴线位置c1(参照图9)一致。因此，在纵向剖面观察下，内部空间142在其内周面与涡水流产生器160的外周面之间形成圆状的空间，如上所述，流入内部空间142的等离子体用水以在圆状的空间内回旋的方式流动。
图14为腔室的一部分与涡水流产生器的分解纵剖视图。如图14所示，涡水流产生器160被形成为如下形状，即，具备：呈圆筒状的筒状部162；以从筒状部162的内周突出的方式形成的第一中间分隔部163以及第二中间分隔部164；被形成在筒状部162的一端侧(后端侧)的后侧分隔部(一端侧分隔部)165；被形成在筒状部162的另一端侧(前端侧)的前侧分隔部(另一端侧分隔部)166的形状。第一中间分隔部163被配置为与第二中间分隔部164相比靠后方。后侧分隔部165被配置为，与后方的阴极71(参照图11)对置。涡水流产生器160的前端部嵌入在前壁部141的开口处。
图15为涡水流产生器的分解纵剖视图。如图15所示，筒状部162为在轴方向(前后方向)上可分割为多个的结构，并且由位于喷射口145侧(前侧)的前端部170、位于前端部170的相反侧(后侧)的后端部171、以及位于它们之间的第一中间部173、第二中间部174、3个水流形成环176和6个隔离环177形成。3个水流形成环176的前后两侧分别设置有隔离环177，隔离环177的内周向前方或后方突出并嵌入至水流形成环176的内周。第一中间部173以及第二中间部174被配置为，在介入了隔离环177状态下从前后两侧被水流形成环176夹持。并且，在前后排列的3个水流形成环176中的、最靠前的水流形成环176的前方，介入隔离环177并设置有前端部170，并且在最靠后的水流形成环176的后方，介入隔离环177并设置有后端部171。
图16为涡水流产生器的一部分的分解立体图。如图15及图16所示，前端部170以呈凸缘状与前侧分隔部166的外周相连的方式形成，后端部171以呈凸缘状与后侧分隔部165的外周相连的方式形成。因此，由前端部170和前侧分隔部166形成作为一个部件的头部160a，由后端部171和后侧分隔部165形成作为一个部件的尾部160b。此外，第一中间部173以呈凸缘状与第一中间分隔部163的外侧相连的方式形成，第二中间部174以呈凸缘状与第二中间分隔部164的外侧相连的方式形成。因此，由第一中间部173和第一中间分隔部163形成作为一个部件的有孔圆板部160c，由第二中间部174和第二中间分隔部164形成作为一个部件的有孔圆板部160d。
各分隔部163～166以包括筒状部162的中心轴线位置c1的方式具备圆形的开口部163a～166a。在本实施方式中，开口部163a～166a的中心位置与中心轴线位置c1一致。各开口部163a～166a的开口形状被形成为不同的大小。具体而言，被形成为，后侧分隔部165的开口部165a的开口径d1最大，第一中间分隔部163的开口部163a的开口径d2最小。此外，当设为第二中间分隔部164的开口部164a的开口径d3、前侧分隔部166的开口部166a的开口径d4时，成为d4＞d3＞d2的大小关系。由此，开口径(开口形状)随着从第一中间分隔部163的开口部163a朝向前方(远离阴极71(参照图11))而增大，从而形成呈锤状的空间。
各分隔部163～166的后表面由越靠近各开口部163a～166a的中心位置越朝向前方的(远离阴极71(参照图11)的)锥面163b～166b形成。第一中间分隔部163、第二中间分隔部164、前侧分隔部166的锥面163b、164b、166b以沿着碗状面凹陷的方式弯曲。具体而言，在剖面观察锥面163b、164b、166b时，开口部163a、164a、166a附近的区域位于与中心轴线位置c1正交的面上，并且成为从所涉及的区域起，越向外侧，倾斜越陡的弯曲面。各分隔部163～166的前表面以位于与中心轴线位置c1正交的面上的方式形成。
第一中间分隔部163、第二中间分隔部164、前侧分隔部166在开口部163a、164a、166a与锥面163b、164b、166b之间形成有圆弧状的倒角部163c、164c、166c。倒角部163c、164c、166c的曲率被设定为，大于锥面163b、164b、166b的曲率。
在此，如图13及图15所示，3个水流形成环176各自形成有多个通道180。本实施方式中，1个水流形成环176形成有三个通道180，在图13中，两个通道180未图示。通过这样的方式形成通道180，从而在中心轴线位置c1的延伸方向上，在配置有水流形成环176的3处，各形成三个通道180，该3个通道180在前后方向上的位置相同。此外，通道180在前后相邻的分隔部163～166之间分别各自形成有三个。各通道180被形成为，成为圆筒内周面的圆孔状。
如图13所示，在水流形成环176的周向上按每个等角度(本实施方式中每120°)形成通道180。各通道180以在水流形成环176的内外连通的方式贯穿，并且在相对于厚度方向倾斜的方向上延伸。具体而言，各通道180被形成为，在连通位置处的水流形成环176的内周切线方向上延伸存在，更具体而言，被形成为，在水流形成环176的内周切线位置与通道180的内周面呈线状重叠。因此，被形成为，通道180的最内侧的端部边缘与水流形成环176的内周之间无隆起的部分。此外，等离子体用水从通道180的外部流向内部的方向与等离子体用水在水流形成环176的外部回旋流动的方向所成的角度θ为锐角。
由于以上述那样的方式形成通道180，因此，在筒状部162的外部沿着腔室主体140的内周面而流动的等离子体用水穿过通道180流入筒状部162的内部。并且，等离子体用水沿着筒状部162的内周面流畅地流动，并且在纵向剖视观察时，以在中心轴线位置c1处形成空洞的方式形成呈圆状回旋的涡水流。
水等离子体产生装置27在腔室72内且在涡水流产生器160的后方还具备各种结构。以下，从前方至后方按顺序对所涉及的结构进行说明。
如图11所示，圆筒状的止挡件201以与腔室主体140的肋部140a后表面接触的方式设置。止挡件201的开口部嵌入有涡水流产生器160的后侧分隔部165以及后端部171，从而以涡水流产生器160不会向后方移动的方式进行定位。
阶梯圆筒状的壳体202以与止挡件201的后表面接触的方式设置，并且圆筒状的水流形成筒体203以嵌入在该壳体202的后表面的方式设置。在图12中也进行了图示，水流形成筒体203形成有呈与上述的通道180相同的形状的多个通道203a。通过这些通道203a从冷却水供给通道150而被供给至内部空间142的冷却水流入水流形成筒体203内，并与阴极71接触而冷却。冷却后的冷却水从冷却水排出通道151(图12中未图示)排出。
另外，从冷却水供给通道150所供给的冷却水通过止挡件201等流入前方的涡水流产生器160，并且也可以用作等离子体用水。此外，不妨碍等离子体用水通过止挡件201等来对阴极71进行冷却。总之，等离子体用水以及冷却水是指根据供给位置以及供给压力的不同而主要利用的用途，各自兼具彼此的用途来利用。
水流形成筒体203的左侧形成有传感器用孔203b，并且在与该传感器用孔203b对置的位置处设置有传感器204(图11中未图示)。传感器204被安装在腔室主体140上所形成的传感器安装孔140b(图11中未图示)内。传感器204穿过传感器用孔203b对在该传感器用孔203b的前后位置处的阴极71的有无进行检测。当传感器204检测出无阴极71时，其检测数据被输出至控制单元(未图示)并对进给丝杠轴机构76(参照图6)进行驱动，从而使阴极71前进规定量。由此，能够将阴极71的前端位置维持在从传感器用孔203b向前方的规定范围内。
在水流形成筒体203的后方设置有内部形成有高低差的阶梯圆筒状的壳体206。壳体206的前端部被嵌入在水流形成筒体203的后端侧。壳体206的内部设置有以与阴极71接触的方式保持的接触体207。虽然省略了图示，但接触体207以在周向上按每个规定角度进行分割的方式形成，其内径尺寸可变。此外，接触体207的外周设置有环状的弹性体208，通过该弹性体208的弹力经由接触体207对阴极71进行紧固，从而保持阴极71与接触体207的接触状态。
接触体207的后端面与环状的密封保持体209接触，在密封保持体209的内部设置有密封件210。密封件210维持与阴极71之间的液密性，从而限制冷却水向与密封件210相比靠后方漏出。
密封保持体209的后端面与环状的连接器211接触，连接器211经由适配器等(未图示)与配线213连接。配线213经由配电盘等而被供给有来自直流发电机17(参照图2)的直流电。连接器211、密封保持体209以及接触体207由导电体构成，通过它们进行阴极71与配线213的电导通。由此，阴极71被供给有用于产生电弧放电的直流电。
连接器211的后端面与环状的隔离件214接触，隔离件214的后端面与被贯穿有阴极71的止动螺钉215接触。在腔室主体140的后方的内周面形成有可与止动螺钉215螺纹结合的内螺纹(未图示)，通过拧入止动螺钉215使其前进，从而进行上述的涡水流产生器160后方的各结构在前后方向上的定位。
另外，在腔室72内，标注了符号221～225的结构为，由o环等构成的密封部材，并且为维持它们的接触面上的液密性的结构。
接下来，对涡水流产生器160中的涡水流进行说明。如图13所示，当从等离子体用水供给通道147供给成为高压的等离子体用水时，等离子体用水以在形成内部空间142的腔室主体140的内周面与涡水流产生器160的外周面之间且在被形成为筒状的空间中进行回旋的方式流过。通过该回旋的等离子体用水的流动而使等离子体用水穿过通道180流入筒状部162的内部。此时，通道180的内周面与水流形成环176的内周切线位置呈线状重叠，因此等离子体用水沿着筒状部162的内周面顺畅地流动。
图17为用于将图11部分放大后的说明涡水流的图。如图17所示，从通道180流入筒状部162的内侧的等离子体用水以在前后方向相邻的分隔部163～165之间进行回旋的方式流动。在此，从前壁部141上所形成的等离子体用水排出通道148对回旋流动的等离子体用水进行抽吸。因此，等离子体用水穿过开口部163a、164a、166a流向前方，并穿过前侧分隔部166的前端与喷射口形成板144之间的间隙从等离子体用水排出通道148被排出。此时形成有以在中心轴线位置c1上形成空洞h的方式进行回旋的涡水流w。在此，涡水流w未形成空洞h时，阳极73与阴极71之间不会产生电弧放电ar(参照图18)，因此以稳定地产生空洞h的方式形成涡水流w是较为重要的。
在此，本发明人在各种各样的条件下进行多次实验后了解到，如图14以及图16所示，开口部163a、164a、166a的开口径d2～d4成为d4＞d3＞d2的大小关系时，最稳定地形成涡水流w的空洞h。推测其原因在于，由于形成有成为越朝向前方开口径d2～d4越增大的锤状的空间，因此越靠下游侧(靠前)、等离子体用水越容易从后向前流动。另外，即使是上述以外的大小关系，根据开口径d1～d4被形成为不同的大小，也会稳定地形成空洞h。此时，只要开口部163a～166a中的至少一个与其它相比是不同的大小即可。以此方式形成为不同的大小，从而能够针对穿过各开口部163a、164a、166a而流过的等离子体水的量提高调节的自由度。由此，为了使涡水流w良好地形成空洞h，可采用各种开口径，从而能够稳定地喷射水等离子体。
此外，由于锥面163b、164b、166b以沿着碗状面凹陷的方式弯曲，或者，形成了圆弧状的倒角部163c、164c、166c，因此不容易产生防碍涡水流w的形成的紊流，从而有助于稳定地形成空洞h。另外，等离子体用水也会实现因回旋的流动而对涡水流产生器160、腔室主体140进行冷却的效果。
在形成具有空洞h的涡水流w的状态下，如图18所示，阳极73以及阴极71被供给有直流电时，它们之间会产生电弧放电ar。此时，为了穿过涡水流w的空洞h而产生电弧放电ar。形成涡水流w的等离子体用水因该电弧放电ar的产生被离解、电离而成为高能量的水等离子体的喷射气流j从喷射口145被喷射出。
水等离子体的喷射气流j在极高温下成为超高速的流体，如图9所示，从各喷嘴110、111的顶端投入的有害废弃物被分解。由于在本实施方式中，在利用图9所述的位置配置了各喷嘴110、111的顶端，因此在水等离子体的喷射气流j的成为更高温的部分能够在良好条件下进行分解，从而能够高效地将投入了的有害废弃物分解为气化后的废弃物。在此，作为有害废弃物，可例示出pcb、酸渣、石棉、氟利昂、卤化烷(halon)、轮胎、各种垃圾等，如图7所示，液状的物质经由液体输送装置54，粒状、粉状的物质经由粉体输送装置53，从喷嘴110、111被投入。即使投入这样的有害废弃物，也能够分解成无害化的废弃物。
有害废弃物的分解处理过程中会对收纳体95进行加热，但能够通过使冷却水穿过其厚度内来进行冷却来利用。此外，各喷嘴110、111尤其顶端位于水等离子体的喷射气流j中，因此接受巨大的能量被加热，但能够通过使用图10所述的冷却结构120来抑制由加热导致的损伤。
通过水等离子体的喷射气流j而气化了的酸性气体通过使用图6所述的排气处理装置28而中和，从而能够将通过水等离子体处理后的气体变为更安全的排气气体。并且，成为无害的气体可从上方的排气部21排出。
根据上述实施方式，能够在车辆10中进行上述的有害废弃物的处理，因此可使水等离子体产生装置27运送及工作，从而能够在其保管场所中对移动困难的有害排气物进行处理。由此，能够在削减有害废弃物的处理移动成本的基础上，可进行大量的处理，从而能够实现处理費用的削减。
然而，上述的专利文献1中，水等离子体喷射气流通过水等离子体燃烧器而被释放出，并且从水等离子体燃烧器的喷射口至规定范围为止，水等离子体喷射气流以越远离该喷射口越扩大的方式被释放出。专利文献1中，在从水等离子体燃烧器的喷射口远离了规定距离的位置处设置有从水等离子体喷射气流的上方供给焚烧灰的供给单元。
专利文献1的装置中，供给单元的成为供给口的顶端(下端)被配置在与水等离子体的喷射气流相比靠上方。由于水等离子体的喷射气流越远离喷射口，温度越降低，焚烧灰的分解能力越下降，因此针对该分解能力还有改善的余地。鉴于所涉及的方面，从而以实现由水等离子体进行的分解处理的效率化为目标而采用上述结构，即、供给装置50具备从顶端投入有害废弃物(分解对象物)的喷嘴110、111，并且该喷嘴110、111的顶端被配置在水等离子体的喷射气流的内部的结构。根据该结构，能够向水等离子体的喷射气流的内部投入分解对象物，从而能够在极高温下对分解对象物进行分解处理。由此，分解对象物的分解的可靠性提高，从而能够高效地进行该分解。
另外，本发明并不局限于上述实施方式，可进行各种变更来实施。上述实施方式中，附图中所图示的大小、形状、方向等并不局限于此，可在发挥本发明的效果的范围内进行适当变更。此外，只要不脱离本发明的目的的范围，则可进行适当变更来实施。
例如，虽然在上述实施方式中，将中间分隔部设为第一中间分隔部163以及第二中间分隔部164这两个，但只要如上述那样能够形成涡水流w，则也可以将中间分隔部设为3个以上，或者1个。
此外，虽然如图15所示那样将涡水流产生器160设为可由多个部件分割的结构，但并不局限于此，也可以将前后相邻的部件一体化来形成。例如，头部160a变更为一体地具备其后方的隔离环177以及水流形成环176的形状等，只要可成形，则能够采用各种各样的结构。
此外，开口部163a～166a的开口形状并不局限于圆形，如上所述，只要能够形成涡水流w，则也可以变更成椭圆形或多边形形状等。
此外，水流形成环176在周向上的通道180的位置并不特别限定。虽然在图15中，全部的水流形成环176中通道180的位置对齐，但也可针对每个水流形成环176变更通道180的位置。
此外，各喷嘴110、111的位置、朝向只要设为与上述实施方式同样的顶端位置，则也可以进行变更。
此外，通过水等离子体产生装置27进行分解处理的对象物并不局限于上述的有害废弃物，也可以将非有害的物质作为分解处理的对象物。而且，水等离子体产生装置27并不局限于利用在废弃物处理中，可用于喷涂等利用水等离子体的任意的处理。
产业上的可利用性
本发明可获得如下效果，即，能够从水等离子体产生装置稳定地喷射水等离子体的喷射气流。
本申请基于2016年1月5日提出的日本特愿2016-519以及2016年1月5日提出的日本特愿2016-527。其内容全部包括于此。