(57)【要約】本発明は、圧力を制御するマイクロ波サービスを利用するタイヤ等のリサイクルであって、かかる方法にてより均一な温度を可能にし、および爆発性ガスの蓄積を防止するのを助けるものに関する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ波オーブンシステムを利用して、有機物含有固体材料を、低分子量のガス状炭化水素、液体炭化水素および固体炭素成分に還元するための改良された方法であって、
ａ）リング真空ポンプを利用して、マイクロ波システムからガスを除去すること、および
ｂ）それぞれのマイクロ波源が分岐波を漏洩導波路ディフューザーに供給する少なくとも２つのマイクロ波源を前記システムの天井に平行に並んで配置すること、
を含む、方法。
【請求項２】
ガスパージ環を利用する高熱のオーガーを利用して、固体炭素成分を除去する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
パージガスが窒素である、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
高熱のオーガーが、液体で冷却されたオーガーに供給する、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
電気機械式分離器ドラムを使用して残留スチール片を除去する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
任意の発生ガスを封止するために利用されるドアは、システムの内側にボルトで固定される少なくとも３／４インチの厚さの平坦なアルミニウムドアであり、ドアの継ぎ目はドア用のガスケットとして配置されたガラス繊維織テープでテーピングすることによって封止される、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記材料中の不純物は、交換可能な固体媒体強制空気乾燥システムを利用して除去される、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
材料は、マイクロ波透過性である高熱プラスチックベルトシステムを利用して運搬される、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記方法において発生したガスが窓上で凝縮するのを防ぐのに十分な窒素ブランケットがオーブン内の任意の窓に設けられる、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
有機物含有固体材料を、低分子量のガス状炭化水素、液体炭化水素および固体炭素成分に還元するための改良されたマイクロ波オーブンシステムであって、
ａ）マイクロ波システムからガスを除去するためのリング真空ポンプ、および
ｂ）それぞれのマイクロ波源が分岐波を漏洩導波路ディフューザーに供給するオーブンの天井に平行に並んで配置される少なくとも２つのマイクロ波源、
を含む、システム。
【請求項１１】
固体炭素成分を除去するために配置されるガスパージ環を利用する高熱のオーガーをさらに含む、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
パージガスが窒素である、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
残留スチール片を除去するために配置される電気機械式分離器ドラムをさらに含む、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１４】
少なくとも３／４インチの厚さの平坦なアルミニウムであり、オーブンの内側にボルトで固定され、ドアの継ぎ目がドア用のガスケットとして配置されるガラス繊維織テープでテーピングすることによってシールされる、任意の発生ガスを封止するために利用されるドアをさらに含む、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１５】
不純物を除去するために配置および設計されている交換可能な固体媒体強制空気乾燥システムをさらに含む、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１６】
少なくとも１つの窓上でガスが凝縮するのを防ぐのに十分な窒素ブランケットを備えたオーブンのキャビティの上方に配置された少なくとも１つの窓をさらに含む、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１７】
オーブンの内部寸法は９１５ＭＨｚのマイクロ波の長さの倍数であり、少なくとも長さ１２フィート、幅６フィートおよび高さ４フィートである、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１８】
導波路は、標準アルミニウム製である、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１９】
マイクロ波透過性である高熱プラスチックベルトを含む運搬システムがある、請求項１０に記載のシステム。
【請求項２０】
有機物含有固体材料はタイヤである、請求項１０に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１６年６月１日に出願された米国の非仮特許出願番号１５／１６９,９９５に対する優先権を主張し、該出願は参照により全体においてここに組み込まれる。
【０００２】
著作権表示
本特許の開示の一部は、著作権保護の対象となる資料を含む。著作権所有者は、特許商標庁の特許ファイルまたは記録に見られるような特許文書または特許開示の任意の者による複製に異議を唱えないが、それ以外の場合はすべての著作権を留保する。
【０００３】
本発明は、ポリマーベースの材料を離して増加させる（ｄｅｐｒｏｐａｇａｔｉｎｇ）ための装置、システムおよび方法に関する。特に、具体的には自動車タイヤに使用される、離して増加させるポリマーに関する。
【背景技術】
【０００４】
石油化学製品の分野では、石油、天然ガス、液化石油ガスおよび液化天然ガスのエネルギーコストの高騰は、有機材料、化学物質および石油製品の処理に関わる人々にとって、関心が増している。さらに増大するエネルギーおよび資本設備のコストと相まって、施設固有の老朽化によるこれらのプラントの改修および交換のコストを正当化することは、ますます困難になっている。実質的に改善された処理量、作業効率の増加、エネルギー消費の減少、またはさらなる処理なしで、スクラップタイヤまたはプラスチックから直接使用可能な燃料を製造するために、技術分野に記載された適用において多くの努力が費やされてきた。しかし、これらの努力は経済的または技術的な理由で失敗した。
【０００５】
かなりの努力と費用が、無駄なエネルギーおよび他の代替燃料プログラムに投資されてきたが、それらは、技術的問題、限られた処理能力、高価な後処理費用、低い作業効率、高いエネルギー消費または商業的に実現不可能な対策のために、不十分であった。
【０００６】
これらのプログラムにいくらかの努力が注がれてきたが、どれも効率性、または爆発性ガスの蓄積もしくは過剰加熱の問題を抱えている。特に、特許文献１、特許文献２、特許文献３および特許文献４（全て参照により本明細書に組み込まれる）は、全て、マイクロ波エネルギーを使用することを試みている。しかしながら、それらは全て、システム内のマイクロ波の急速な破壊または窓の融解、許容可能な初期目標を有さないマイクロ波、冷却されたガスの過度の放出（そのため、操作温度を機能温度より低下させる）、および、最終的には爆発の危険をもたらす設計上のシステムにおける過度の圧力を含む問題を有する。従って、上記の特許化されたシステムは、現在使用されていない。そのため、これらの設計上の問題のうちの１つ以上を克服するように設計された新しいシステムが必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第６６１８９５７号明細書
【特許文献２】米国特許第７９２７４６５号明細書
【特許文献３】米国特許第８２８３６１６号明細書
【特許文献４】米国特許第８３８２９５７号明細書
【発明の概要】
【０００８】
本発明は、ますます減少する埋立地の空間における、タイヤ、プラスチック、屋根ふき根板（ｒｏｏｆｉｎｇ  ｓｈｉｎｇｌｅｓ）および建設ゴミを含む廃棄物の蓄積の問題に取り組む。米国では、この出願の提出日の現在、絶えず増加する量の産業廃棄物、汚染された土壌、およびスーパーファンド地区としてＥＰＡによって指定された場所から除去された材料に対して、６つの危険廃棄物埋立地しか利用できない。新しい石油精製所が約３０年以上建設されておらず、新しい主要な原油源の発見は過去数十年において減少しており、危険物および非危険物の廃棄物材料の新たな埋立地の数が減少しているだけでなく、既存の埋立地がそれらの収容能力に達していることも考慮すると、廃棄物を使用可能な副産物に変換することがこれらの問題を克服するために必要となる。本発明は、ここでさらに詳述されるように、従来のマイクロ波タイプの装置の制限および問題を克服し、そのようなタイプの装置における改良を表す。
【０００９】
従って、１つの態様において、マイクロ波オーブンシステムを利用して、有機物含有固体材料（または原料もしくは物質）を、低分子量のガス状炭化水素、液体炭化水素および固体炭素成分（または組成（ｃｏｎｓｔｉｔｕｅｎｔｓ））に還元するための改良された方法であって、
ａ）リング真空ポンプ（ｒｉｎｇ  ｖａｃｕｕｍ  ｐｕｍｐ）を利用して、マイクロ波システムからガスを除去すること、および
ｂ）それぞれのマイクロ波源が分岐波を漏洩導波路ディフューザーに供給する少なくとも２つのマイクロ波源を前記システムの天井に平行に並んで配置すること、
を含む、方法がある。
【００１０】
他の態様において、有機物含有固体材料を、低分子量のガス状炭化水素、液体炭化水素および固体炭素成分に還元するための改良されたマイクロ波オーブンシステムであって、
ａ）マイクロ波システムからガスを除去するためのリング真空ポンプ、および
ｂ）それぞれのマイクロ波源が分岐波を漏洩導波路ディフューザーに供給するオーブンの天井に平行に並んで配置される少なくとも２つのマイクロ波源、
を含む、システムがある。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本システムの図である。
【図２】図２は、本発明の方法のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明は多くの異なる形態における実施形態を取り得、図面において示されており、ここに詳細に説明されるが、そのような実施形態の本開示は原理の１例として考えられるべきであり、本発明を図示され説明した特定の実施形態に限定することを意図するものではない。以下の説明では、図面のいくつかの箇所において、同じ、類似の、または対応する部分を説明するために、類似の参照符号が使用されている。この詳細な説明は、ここで使用される用語の意味を定義し、当業者が本発明を実施するための実施形態を具体的に説明する。利点は以下の定義に概説されており、固体出発材料からの処理のみを行う従来のマイクロ波システムとは異なり、固体および液体の両方の有機材料を処理する能力を含む。
【００１３】
定義
用語「約」および「本質的に」は、±１０パーセントを意味する。
【００１４】
ここで使用される用語「ａ」または「ａｎ」は、１またはそれより大きい数として定義される。ここで使用される「複数」という用語は、２またはそれより大きい数として定義される。ここで使用される「他の」という用語は、少なくとも第２のまたはそれより大きい数として定義される。ここで使用される「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」および／または「有する（ｈａｖｉｎｇ）」という用語は、含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）（すなわち、オープンランゲージ）として定義される。ここで使用される「結合された（または結合される）（ｃｏｕｐｌｅｄ）」という用語は、必ずしも直接ではなく、および必ずしも機械的ではないが、接続されているものとして定義される。
【００１５】
「含む」という用語は、かかる含むとの言語で本発明を請求することのみに発明を限定することを意図していない。含むという用語を使用するいかなる発明も、「からなる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ）」または「構成される（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｏｆ）」という特許請求の範囲の言語を使用する１以上の特許請求の範囲に分離することができ、そのように意図されている。
【００１６】
本明細書全体を通して「１つの実施形態（ｏｎｅ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」、「特定の実施形態」および「実施形態（ａｎ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」または類似の用語に対しての参照は、その実施形態に関して記載された特定の特徴、構造または特性が、本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。従って、本明細書を通した様々な箇所でのそのような句の出現は、必ずしもすべてが同じ実施形態について参照しているわけではない。さらに、特定の特徴、構造または特性は、限定されることなく、１以上の実施形態において任意の適切な方法で組み合わせてよい。
【００１７】
ここで使用される「または」という用語は、包含的に解釈されるべきであり、任意の１つもしくは任意の組み合わせを意味しているものと解釈されるべきできある。従って、「Ａ、ＢまたはＣ」は、「Ａ；Ｂ；Ｃ；ＡおよびＢ；ＡおよびＣ；ＢおよびＣ；Ａ、ＢおよびＣ」のいずれかを意味する。この定義の例外は、要素、機能、工程または動作の組み合わせが何らかの方法で本質的に相互に排他的である場合にのみ生じる。
【００１８】
図面に示されている図は、本発明の特定の好都合な実施形態を例示する目的のためのものであり、それに限定されると見なされるべきではない。動作の現在分詞の前の「手段（ｍｅａｎｓ）」という用語は、１以上の実施形態で存在する所望の機能、すなわち所望の機能を達成するための１以上の方法、デバイスまたは装置を示し、当業者がここでの開示を考慮してこれらまたはそれらの均等物から選択することができ、「手段」という用語の使用は限定を意図するものではないことを示す。
【００１９】
ここで使用される用語「マイクロ波オーブンシステムを利用して、有機物含有固体材料を、低分子量のガス状炭化水素、液体炭化水素および固体炭素成分に還元するためのデバイスまたは方法」は、互いに垂直に配置されたマイクロ波の使用を教示し処理中のガスの高い蓄積を有する傾向がある特許文献１、特許文献２、特許文献３および特許文献４（全て参照により本明細書に組み込まれる）において教示されているような、システムを示す。本発明は、特にタイヤを処理するときに、システムの安全性および有効性を全体的に向上させるいくつかの改良に関する。
【００２０】
ここで使用される用語「リング真空ポンプ」は、マイクロ波システムのオーブン内に蓄積するガスを除去するようなリング真空ポンプの配置を指す。従来技術のデバイスを用いて作業する際にオーブンを満たすときマイクロ波の処理はかかるシステムについて教示される動作温度（６８０°Ｆ）をはるかに下回る温度で膨大な量の可燃性ガスを放出する。システムの冷却と爆発性ガスの発生に加えて、この放出は、オーブン内に通常の周囲圧力の２〜３倍の過剰な圧力を生じ、その結果、導波管の石英圧力窓が壊れ、ガスが極度に凝縮し、生成した液体を除去するのが困難になる。リング真空ポンプをオーブンのキャビティに係合させ、オーブン内をわずかな正圧に維持することによって、蓄積ガスの除去は外部の酸素化空気を導入することなく達成することができる。本発明は、起動時の加熱を助け、高圧および可燃性ガスに関連する危険性を軽減する。
【００２１】
ここで使用される用語「分岐波を漏洩導波路ディフューザーに供給する平行に並んでいる２つのマイクロ波源」は、マイクロ波源の配置を指す。従来技術では、マイクロ波源は互いに垂直に配置されていたが、オーブンの天井内でそれらを平行に配置することによって所定方向の（ｄｉｒｅｃｔｅｄ）浸透性が良好になり、オーブン内の活性を増加させるマイクロ波活性化剤の必要性がなくなる。他の１つの利点は、高価であり、かつマイクロ波電力を保存しない傾向がある低損失アルミニウム導管で作られた導波管の代わりに、本発明の配置は、導波管に、通常の、あるいは未処理のアルミニウムの使用を可能とする。
【００２２】
ここで使用される用語「ガスパージ環（ｃｏｌｌａｒ）を利用する高熱のオーガー（ａｕｇｅｒ）」は、従来技術の回転供給見積（ｖａｌｕｅ）または引き出し／パージシステムの代わりの、システムからカーボンブラックを除去するためのオーガーを指す。本発明のシステムは、ガスパージを利用し、１つの実施形態では、それは窒素ガスである。これは、１つの実施形態では、液体で冷却されたオーガーに供給することができ、次いで、カーボンブラックが除去のための袋詰めシステムにオーガーされる（ａｕｇｕｒｅｄ）前に、電磁気式分離器ドラムに供給して残留スチール片を除去することができる。
【００２３】
ここで使用される１つの実施形態のように、オーブン内の任意の発生ガスを封止するために利用されるドア（ｄｏｏｒｓ）は、システムの内側にボルトで固定される少なくとも３／４インチの厚さの平坦なアルミニウムドアであり、ドアの継ぎ目はドア用のガスケットとして配置されたガラス繊維織テープでテーピングすることによって封止される。
【００２４】
ここで使用されているように、システムは、１日に数千ガロンの水が利用され得る複雑な液体スクラバーを使用しないだろう。液体スクラバーは、１つの実施形態では、不純物を除去するための固体媒体強制空気乾燥システムに置き換えられている。そのようなデバイスは、Ｓｃｈｌｕｍｂｅｒｇｅｒ（登録商標）、ＳｕｌｆａＴｒｅａｔ（登録商標）吸着剤等で容易に利用可能であるが、かかるスクラバーは本発明以前においてこの種のシステムには利用されていなかった。
【００２５】
１つの実施形態では、オーブンの内部のサイズは、運搬ベルトおよびシステムで利用される付随する駆動システムのサイズに良好に適合するように拡大される。この実施形態では、オーブンの内部寸法は９１５ＭＨｚのマイクロ波の長さの倍数であり、１つの実施形態では、最小寸法が長さ１２フィート、幅６フィートおよび高さ４フィートである。
【００２６】
ここで使用されている用語「ベルト」は、本方法のために材料をオーブン中に輸送するための運搬システムを指す。本発明では、１つの実施形態において、標準的に開示されているベルトを、マイクロ波透過性である高熱プラスチック（例えば、Ｄｕｐｏｎｔ（登録商標）、ＶＥＳＰＥＬ（登録商標））ベルトと置き換えることによって、効率性およびコストの改良が達成される。この変化は、本方法におけるシステム内でのマイクロ波の反射を少なくして、そのため、温度の良好な制御を付与する。
【００２７】
１つの実施形態では、本方法において発生したガスが窓上で凝縮するのを防ぐのに十分な窒素ブランケットがオーブン内の任意の窓上に提供される。
【００２８】
図面
図面にて参照されるように、図１は本発明の改良の図である。この図において、マイクロ波オーブンシステム１を見ることができる。システム１は、タイヤ粒子３がマイクロ波透過性ベルト４を介してオーブン２を通って導入されるオーブン２を含む。オーブン２内には、マイクロ波を均一に分布するために天井内に配置された導波管５を有するマイクロ波エミッターが平行に配置されている。オーブン２は、ドア６、およびガスが窓上で凝縮するのを防ぐための窒素パージ８を有する窓７を有する。この実施形態におけるドアは、内側にボルトで固定されている３／４インチの厚さの平坦なアルミニウムであり、ガラス繊維織テープで継ぎ目を封止されている。リング真空ポンプ１０は、ガスが蓄積して低圧になるにつれてガスを除去して、冷却されたガスがオーブン内の温度を下げないようにする。熱交換凝縮器１９を通過して強制空気乾燥機／精製機１８を通過した後、液体１１は前述の既知の方法により除去される。不純物は、交換可能な固体媒体強制空気乾燥システムを介して取り除かれる。カーボンブラック１２等の固体は、窒素パージ１４を用いる高熱のオーガー１３を介して除去される。次いで、カーボンブラックは冷却されたオーガー１５に供給され、その後、電気機械式分離器ドラム１６で、スチールベルトラジアルタイヤと見られるタイヤから、スチール片１６ａが除去される。それらの除去の後、カーボンブラックは、袋１７に詰められる。
【００２９】
図２は、本発明の方法の実施形態を示す。かかる方法では、タイヤ２０等の有機物含有固体材料は、平行に並んだマイクロ波源を有するマイクロ波オーブン２１のシステム内で処理され、ガスは真空ポンプ２２を介して除去される。リング真空ポンプ２２がオーブンからガスを除去する一方、高熱のオーガー２３が炭素を除去する。スチール分離２５の前に、炭素を冷却されたオーガー２４で冷却し、次いで、残留カーボンブラックの袋詰め２６がなされる。
【００３０】
本発明が属する技術分野の当業者は、特に前述の教示を考慮すると、その精神または特徴から逸脱することなく、本発明の原理を使用する他の実施形態をもたらす変形を行うことができる。従って、説明した実施形態は、あらゆる点で例示的であり限定的ではないとみなされるべきであり、従って、本発明の範囲は、前述の説明または図面によってではなく、添付の特許請求の範囲によって示される。その結果、本発明を特定の実施形態を参照して説明したが、当業者に明らかな構造、配列、材料等の変形は、依然として本出願人によって主張されている本発明の範囲内に含まれる。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
2019522717.tif 000005