(57)【要約】【課題】伝熱面上の残渣の除去を簡易に実施できると共に熱分解槽の保守等の作業を容易に実施でき、更に熱分解する材料の投入量によらず常に高い熱伝達効率を維持できる熱分解装置を提供する。【解決手段】分解槽１は本体底面１３ａの直径Ｉが高さＨより充分大きい円筒状の加熱空間を有し、螺旋状の羽根を有する攪拌羽根１２を底面１３ａに接した状態と離れた状態の双方で回転可能とした。また、底面中央に取出孔１５を設けて下方に開放可能な下蓋１６を設け、攪拌羽根１２を底面１３ａに接した状態で回転させることで分解槽１内の残渣を掻き取らせ、取出孔１５から回収可能とした。分離した蓋体１４は架台７に固定して分解槽１を開けた状態を保持させた。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体と蓋体とから成る分解槽と、該分解槽を加熱する加熱装置と、分解槽内を攪拌操作する攪拌装置とを有し、前記分解槽内に投入した被分解物を気化させて熱分解する熱分解装置において、前記攪拌装置は下降して前記分解槽の底面に接触した状態と上昇して非接触の状態の双方で攪拌動作可能な攪拌羽根を有することを特徴とする熱分解装置。
【請求項２】
分解槽は略円筒形状の加熱空間を有し、前記底面の半径が加熱空間の高さより大きく、加熱装置は前記底面のみ加熱する請求項１記載の熱分解装置。
【請求項３】
攪拌羽根は、分解槽底面と略同一の直径を有して渦巻き状に形成された羽根を有し、該羽根を前記底面に接触させた位置で分解槽中心に回転させることで、前記底面に付着している残渣を掻き取り、且つ分解槽中心へ集合させる請求項２記載の熱分解装置。
【請求項４】
残渣の取出孔を分解槽底面中央に設け、前記取出孔に下方に開放可能な下蓋を設けた請求項３記載の熱分解装置。
【請求項５】
残渣の取出孔に攪拌羽根の回転軸を保持する攪拌羽根保持具を設け、該攪拌羽根保持具は、弾性部材により本体に支持され、攪拌羽根が下降して分解槽底面に接した際に前記弾性部材の復元力により攪拌羽根の下降圧力を抑制し、底面に接した状態で攪拌羽根の回転を可能とする請求項４記載の熱分解装置。
【請求項６】
攪拌羽根は攪拌羽根保持具の下降動作により分解槽底面に接触動作し、前記攪拌羽根保持具は下蓋の開動作に応じて下降動作する請求項５記載の熱分解装置。
【請求項７】
分解槽を本体と該本体の開放された上部を閉塞する蓋体とで構成し、前記蓋体を固定する架台と前記本体を昇降動させる昇降手段とを備え、前記蓋体を前記架台に固定させて前記本体を前記昇降手段により下降操作することで、本体と蓋体とを分離する請求項１乃至６の何れかに記載の熱分解装置。
【請求項８】
残渣の取出孔を分解槽底面中央に設け、前記取出孔に下方に開放可能な下蓋を設けた熱分解装置にあっては、本体と蓋体とを連結した状態で、蓋体を架台に固定して昇降手段を下降操作した際に、下蓋が昇降手段の下降動作を受けて開放動作する請求項７記載の熱分解装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、石油化学製材料を加熱して熱分解させ、熱分解後の気化生成物を採取する熱分解装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば廃プラスチック等の石油製品を溶解気化させて油に還元する際に使用する熱分解装置は、図８に示す構成のものが知られている。図８は熱分解装置の断面説明図であり、４０は分解槽、４１は分解槽の蓋、４２は材料を投入する投入口、４３は気化物出口、４４は攪拌羽根、４５は攪拌羽根の駆動装置、４６は残渣取出用バルブ、４７は加熱ヒータである。
【０００３】
分解漕４０へ供給された材料は、加熱ヒータ４７で加熱されて熱分解され、気化生成物が発生して気化物出口４３から取出される。そして、取り出された気化生成物は冷却装置を経て、凝縮されて軽質の油として回収される。分解槽４０は、攪拌羽根４４で攪拌されることで、槽内の材料の温度勾配が小さくなり、全体に熱を均一に伝導させる。また、攪拌羽根４４と分解漕４０の隙間を小さく保持することにより、分解漕４０内の近傍に生ずる熱境界層を破壊して熱伝達効率が落ちないようにしている（例えば特許文献１参照）。
そして、分解槽４０中の残渣濃度が高くなった場合、残渣は分解槽底部に設けられた残渣取出用バルブ４６を開いて排出していた。尚、特許文献１では真空ポンプを使用して分解槽上部から残渣を取す構成となっている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−４１７７３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
熱分解する際に発生する残渣は、底部に蓄積されるだけでなく、加熱運転を続けるに従い分解槽４０壁面にも付着する。この付着物は、加熱ヒータの熱伝達を阻害するため定期的に取り除かなければならないが、運転中に除去することはできないので保守や点検と合わせて蓋４１を開けて除去作業をすることになる。
しかし、上記従来の構成の場合、分解槽４０と蓋４１の分離作業は面倒であるし、作業スペースの確保も難しかったため、作業者に負担の掛かる面倒な作業となっていた。
【０００６】
また、熱分解装置は、分解槽４０の熱伝達効率は、材料へ熱を伝達する伝熱面積が分解槽４０の壁面を覆う加熱手段の伝熱面積に等しいか大きいとき、即ち液面が加熱ヒータの上端位置に等しいかそれより上部（最高位置）にある時に最大となるが、液面位置を常に加熱ヒータの上端位置に保つことは不可能で、例えば、残渣を取り出すサイクルでは、分解槽４０への材料の供給を停止して分解成分を全て気化させて残渣のみが残るようにしなければならない。このような過程では、伝熱面積が小さくなり熱分解に供する熱量が槽全体の加熱能力に対して小さくなり、運転効率が低下し、熱分解時間が長くなってしまう。また、特許文献１に記載されているように、残渣を分解槽上方から取り出す形態では、材料の供給を停止しなくても可能であるが、真空ポンプ等の設備が必要である。
【０００７】
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、伝熱面上の残渣の除去を簡易に実施できると共に熱分解槽の保守等の作業を容易に実施でき、更に熱分解する材料の投入量によらず常に高い熱伝達効率を維持できる熱分解装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、本体と蓋体とから成る分解槽と、該分解槽を加熱する加熱装置と、分解槽内を攪拌操作する攪拌装置とを有し、前記分解槽内に投入した被分解物を気化させて熱分解する熱分解装置において、前記攪拌装置は下降して前記分解槽の底面に接触した状態と上昇して非接触の状態の双方で攪拌動作可能な攪拌羽根を有することを特徴とする。
このように、攪拌羽根が分解槽底面に接触した状態で攪拌動作させることで、分解槽底面の掻き取り動作をさせることが可能であり、熱伝達面の清掃が実施でき、分解槽を開けて更に攪拌羽根等を取り除く厄介な作業をすることなく熱伝達面の掻き取りができる。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、分解槽は略円筒形状の加熱空間を有し、前記底面の半径が加熱空間の高さより大きく、加熱装置は前記底面のみ加熱することを特徴とする。
この構成により、熱分解させる材料の投入量に拘らず、常に加熱手段の高い熱伝達効率を維持できる。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、攪拌羽根は、分解槽底面と略同一の直径を有して渦巻き状に形成された羽根を有し、該羽根を前記底面に接触させた位置で分解槽中心に回転させることで、前記底面に付着している残渣を掻き取り、且つ分解槽中心へ集合させることを特徴とする。
この構成により、羽根を回転させることで、残渣を掻き取ると共に中央に集合させるので、簡単な作業で残渣を回収除去できる。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項３の発明において、残渣の取出孔を分解槽底面中央に設け、前記取出孔に下方に開放可能な下蓋を設けたことを特徴とする。
この構成により、下蓋を開けるだけの簡単な操作で残渣の取出しができるので、分解槽の上部を開放して攪拌手段を取り除く厄介な作業をする必要がないし、真空ポンプ等の吸い上げ手段も必要なく簡易な構成で取出しできる。
【００１２】
請求項５の発明は、請求項４の発明において、残渣の取出孔に攪拌羽根の回転軸を保持する攪拌羽根保持具を設け、該攪拌羽根保持具は、弾性部材により本体に支持され、攪拌羽根が下降して分解槽底面に接した際に前記弾性部材の復元力により攪拌羽根の下降圧力を抑制し、底面に接した状態で攪拌羽根の回転を可能とすることを特徴とする。
この構成により、攪拌羽根保持具が分解槽底面が受ける攪拌羽根の重量圧力を軽減するので、攪拌羽根が底面に接した状態でもスムーズな残渣掻き取り動作が可能である。
【００１３】
請求項６の発明は、請求項５の発明において、攪拌羽根は攪拌羽根保持具の下降動作により分解槽底面に接触動作し、前記攪拌羽根保持具は下蓋の開動作に応じて下降動作することを特徴とする。
このように、下蓋の開動作により攪拌羽根が分解槽底面に接するので、残渣の掻き取り及び回収操作が簡単な操作で行うことができる。
【００１４】
請求項７の発明は、請求項１乃至６の何れかの発明において、分解槽を本体と該本体の開放された上部を閉塞する蓋体とで構成し、前記蓋体を固定する架台と前記本体を昇降動させる昇降手段とを備え、前記蓋体を前記架台に固定させて前記本体を前記昇降手段により下降操作することで、本体と蓋体とを分離することを特徴とする。
この構成により、本体と蓋体との分離を簡単な操作で実施でき、然も開けた状態で双方を保持できるので、分解槽内の保守や清掃が容易である。
【００１５】
請求項８の発明は、請求項７の発明において、残渣の取出孔を分解槽底面中央に設け、前記取出孔に下方に開放可能な下蓋を設けた熱分解装置にあっては、本体と蓋体とを連結した状態で、蓋体を架台に固定して昇降手段を下降操作した際に、下蓋が昇降手段の下降動作を受けて開放動作することを特徴とし、このように構成することで、下蓋の開操作を容易に実施できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。図１〜図３は本発明に係る熱分解装置の一例を示す説明図であり、図１は縦断面図、図２は架台を組み付けて分解槽を開けた状態の縦断面図、図３は分解槽の拡大図を示している。図において、１は分解槽、２は加熱装置、３は残渣受箱、４は支柱、５は昇降軸、６は基台、７は架台であり、１０は材料投入口、１１は気化物取出口、１２は攪拌羽根である。
【００１７】
分解槽１は、加熱空間１ａが形成された本体１３と本体上部を閉塞する蓋体１４とから成り、本体１３に形成された加熱空間１ａは円筒状に形成され、高さＨに対して底面１３ａが広く、例えば底面の直径Ｉが高さＨの数倍となるよう十分大きく形成されている。そして、底面１３ａ全体のみが加熱装置２で覆われ、底面１３ａは投入された材料に熱を伝達する伝熱面となっている。
加熱装置２は、例えばシーズヒータで構成され、底面１３ａを均一に加熱するように構成されている。また、底面１３ａ中央には残渣を取り出すための取出孔１５が設けられ、下蓋１６により開閉可能となっている。尚、加熱素子はシーズヒータの他、高周波コイル、過熱蒸気等各種方法が利用できる。
このように、加熱空間を高さに比べて底面を大きく形成し、底面のみを伝熱面とすることで、分解槽内の材料液面が変化しても材料に対する伝熱面積は常に一定であり、加熱装置の熱伝達効率を常に最高効率に保つことができ、常に最大能力での運転が可能となる。
【００１８】
一方、蓋体１４は、表面が保温材１９で覆われて、開口部周囲にはフランジ１７ａが設けられている。このフランジ１７ａを分解槽本体１３の上部周囲に設けられた同一径のフランジ１７ｂに係合させることで加熱空間１ａは閉塞される。また、蓋体１４の分解槽１の中心軸Ｍの上方には攪拌羽根１２を駆動するモータ１８が組み付けられ、端部には架台７から延びた腕体７ａが連結され、基台６に対して固定されている。
【００１９】
攪拌羽根１２は、中心軸Ｍ上に上方に伸びた駆動軸２０が垂設され、図６の平面図に示すように、その駆動軸２０を中心に渦巻き状に羽根２１が羽根支持部材２２に支持されて形成されている。尚、羽根２１は、一定の幅を有する渦巻状であれば良く、例えば帯状鋼板を渦巻き状に丸めて形成される。
また、駆動軸２０の上端は、モータ１８に連結された連結軸２３に接続され、連結軸２３との接続は、駆動軸２０に外スプライン、連結軸２３に内スプラインが形成されて実施されている。このように、連結軸２３に駆動軸２０を挿入する形でモータ１８と攪拌羽根１２は連結され、上下方向に伸縮可能に攪拌装置は構成されている。
そして、駆動軸２０は攪拌羽根１２の下方に伸び、下端は分解槽底面１３ａに接する円錐状のセンタ２０ａが形成されている。センタ２０ａは、分解槽１の取出孔１５に組み付けられている攪拌羽根保持具２４に係合し、攪拌羽根保持具２４により駆動軸２０の下端は支持、即ち攪拌羽根１２の下端は支持されている。そのため、攪拌羽根１２は回転軸の上下部位が支持されることになり、高精度な回転を実施でき、振動が発生するようなことが無い。
【００２０】
攪拌羽根保持具２４は、図５の平面図に示すように、リング状のフランジ部２５と、フランジ部２５の中心に配置され、フランジ部２５と３枚の板バネ２６により連結されたフロート体２７とから成り、このフロート体２７が駆動軸２０のセンタ２０ａを支持している。
フロート体２７は、図３に示すように下蓋１６中央に設けられた係合突起１６ａが係合し、下蓋１６が取出孔１５を閉塞した状態ではフロート体２７を押上げて攪拌羽根１２と分解槽底面１３ａとの間に隙間δが形成されるよう構成され、下蓋１６を下げて取出孔１５を開放した状態では、図４の説明図に示すようにフロート体２７は下がり、攪拌羽根１２が分解槽底面１３ａに接するように構成されている。尚、下蓋１６により取出孔１５を閉塞した際、攪拌羽根保持具２４のフランジ部２５は、下蓋１６に設けたシール面に当接して取出孔１５は密閉される。
【００２１】
このフロート体２７の作用を詳しく説明すると、取出孔１５が開放されることで、フロート体２７は下がり、分解槽底面１３ａに攪拌羽根１２が接するが、攪拌羽根１２の全重量が底面１３ａに加わることが無く、板バネ２６の上方への復元力により、接触圧は残渣を掻き取りながら回転するのに適した大きさに設定されている。そのため、モータ１８に大きな負荷を掛けずに、また、羽根２１や底面１３ａを劣化させること無く、接した状態でも攪拌羽根１２を回転させることができ、残渣の回収をスムーズに実施できる。然も、フロート体２７の駆動軸２０に対する支持が、取出孔１５の開閉の如何に関わらず実施されるので、攪拌羽根１２の回転が不安定になることがない。
【００２２】
そして、残渣受箱３は、底板３ａが支柱４に組み付けられ、その周囲に支柱４を覆うように側板３ｂが設けられている。上部は取出孔１５を覆う十分な広さを有して開放され、側板３ｂのうちの一面は扉３ｃとして形成され、底板３ａに蝶着されて排出口を構成している。
【００２３】
図７は昇降軸５の昇降機構の説明図で、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は昇降軸を下げた状態の側面図を示している。図示するように、昇降軸５は支柱４内に配置され軸受２９に支持され、下部にナット３０を備え、そのナット３０が支柱４内に立設されたネジ３１に螺合されている。
ネジ３１は、支柱４下部に設けた歯車３２を介して隣接して設けたハンドル３４に、歯車３３、傘歯車３５ａ，３５ｂ等を介して連結され、ハンドル３４を回転操作することで、歯車３２を介してネジ３１を回転させ、ナット３０を上下させて昇降軸５を昇降動させるよう構成されている。その際、傘歯車３５ａ，３５ｂを有する歯車軸３６及びハンドル軸３７はトーションバネの作用を奏し、ハンドル３４の操作で所定のトルクを与えた後に、ピン３８でハンドル３４を固定することで、昇降軸５にはハンドル軸３７及び歯車軸３６の捻り合成に応じた推力が発生して下蓋１６を確実に取出孔１５の閉塞をさせるようになっている。
【００２４】
次に、上記構成の熱分解装置の操作手順を説明する。最初に、下蓋１６の開閉操作を説明すると、下蓋１６の操作は本体１３と蓋体１４が密閉された状態で行われる。本体１３と蓋体１４との密閉はボルト等の締着手段により行えば良く、密閉後に蓋体１４を架台７に保持させた状態でハンドル３４を操作して昇降軸５を下降させれば、分解槽１全体が架台７に保持されているので、下蓋１６のみが下降して取出孔１５は開放される。尚、蓋体１４は常時架台７に保持させた状態で使用される。また、取出孔１５を開放した状態で攪拌羽根１２を回転させれば、残渣は中央に集められて取出孔１５から落下して回収される。
【００２５】
分解槽本体１３と蓋体１４の分離は、本体１３と蓋体１４の密閉状態を解除して、昇降軸５を下降操作することで行われる。蓋体１４は架台７に保持されているので、昇降軸５を下降させることで、取出孔１５は開放されずに本体１３が下降し、本体１３と蓋体１４とは分離される。そして、この分離操作は、図２に示すように、残渣受箱３を支柱４から取り外すせば、残渣受箱３の高さ分更に下降させることができる。そうすることで、蓋体１４と本体１３との間に隙間Ｌを設けることができ、保守作業や清掃等の作業空間を十分確保することができる。
尚、攪拌羽根１２の駆動軸２０とモータ１８の連結軸２３は、内スプラインと外スプラインの結合による連結のため、本体１３下降の際に両者の連結は容易に外れ、攪拌羽根１２が本体１３の分解槽に残った状態で下降する。
【００２６】
このように、攪拌羽根を分解槽底面に当接させて回転させることで、残渣の掻き取動作をさせることができる。そのため、熱伝達面である底面の清掃が実施でき、分解槽を開けて更に攪拌羽根等を取り除く厄介な作業をすることなく熱伝達面の掻き取りができる。
また、攪拌羽根がスクロール形状を呈するので、掻き取られた残渣は中央に集められ、集合している残渣を回収する簡単な作業で残渣を除去できる。然も、その際に分解槽底部の取出孔に設けた下蓋を開ける簡易な操作で残渣を取り出すことができ、分解槽の上部を開放して攪拌手段を取り除く厄介な作業をする必要がないし、真空ポンプ等の吸い上げ手段も必要もなく、簡易な構成で取出すことができる。
更に、蓋体を架台に固定することで、本体と蓋体との分離を簡単な操作で実施でき、然も開けた状態で双方を保持できるので、分解槽内の清掃やメンテナンスが容易であるし、蓋体を架台に固定して昇降軸を下降することで、下蓋が開動作するので、下蓋の開操作を容易に実施できる。
【００２７】
尚、上記実施形態では、底面は平坦としたが緩やかな曲面でも良く、結果として加熱空間の高さよりも底面半径が充分に大きければ投入された材料の多少に拘らず効率の良い材料加熱が可能である。
【００２８】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、伝熱面である分解層底面を高さに対して大きく形成したので、分解する材料の投入量によらず常に高い熱伝達効率を維持できるし、攪拌動作により伝熱面上の残渣を掻き取り、分解層底部に設けた下蓋から残渣を回収するので、残渣の掻き取り及び除去を簡易に実施できる。また、分解層の蓋体を開けた状態で保持するので、熱分解槽の保守等の作業を容易に実施できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る熱分解装置の実施形態の一例を示す要部断面説明図である。
【図２】図１の熱分解装置に開閉操作装置を組み付けて、本体と蓋体を分離した状態の縦断面説明図である。
【図３】図１の分解槽の拡大図である。
【図４】図３に示す下蓋装置の動作を説明する説明図である。
【図５】攪拌羽根保持具の平面図である。
【図６】回転羽根の平面図である。
【図７】昇降装置を示し、（ａ）は分解槽を含む側面説明図、（ｂ）は縦断面説明図である。
【図８】従来の熱分解装置の概略図である。
【符号の説明】
１・・分解槽、１ａ・・加熱空間、２・・加熱装置、３・・残渣受箱、４・・支柱、５・・昇降軸、７・・架台、１０・・材料投入口、１１・・気化物取出口、１２・・攪拌羽根、１３・・本体、１３ａ・・底面、１４・・蓋体、１５・・取出孔、１６・・下蓋、１８・・モータ、２０・・駆動軸、２１・・羽根、２３・・連結軸、２４・・攪拌羽根保持具。
【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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【図７】
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【図８】
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