(57)【要約】【課題】本発明は、廃タイヤなどの炭化装置に関し、炭化炉を効果的に加熱し、熱損失が少なく、投入した炭化処理物を素早く、且つ、中心部まで均一に炭化処理することができ、大量処理が可能であり、また、炭化物の交換にかかる作業時間を短縮し、効率良く炭化処理作業を行うことができる炭化装置を提供するものである。【解決手段】炭化炉内に投入された廃タイヤチップを攪拌しながら炭化処理を行うための攪拌手段が設けられていること。また、炭化炉の軸心部の水平断面より下部側を加熱するための加熱室が設けられていること。また、耐火断熱体が分割分離着脱構造であること。また、前記の加熱室内を冷却するための送風手段が設けられていること。また、複数の攪拌羽根を有する回転軸と該回転軸を回転させるための回転駆動手段とからなる攪拌手段が設けられていることを特徴とする廃タイヤの炭化装置である。【選択図】      図１
2004323788.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃タイヤチップを炭化処理するための炭化炉において、該炭化炉に投入された廃タイヤチップを炭化処理中に攪拌しながら炭化処理を行うための攪拌手段が設けられていることを特徴とする廃タイヤの炭化装置。
【請求項２】
廃タイヤチップを炭化処理するための円筒横置型炭化炉と、該炭化炉の外周部に設けられる耐火断熱体と、該炭化炉の軸心部の水平断面より下部側を加熱するための加熱室とが設けられており、該加熱室を熱源などで加熱することにより炭化炉を加熱することを特徴とする廃タイヤの炭化装置。
【請求項３】
前記耐火断熱体は、分割分離着脱構造であることを特徴とする請求項２に記載の炭化装置。
【請求項４】
前記の加熱室内を冷却するための送風手段が設けられていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の炭化装置。
【請求項５】
前記の円筒横置型炭化炉において、炭化炉の内部に設けられ、複数の攪拌羽根を有する回転軸と、炭化炉の外部に設けられ、前記の回転軸を回転させるための回転駆動手段とからなる廃タイヤチップの攪拌手段が設けられていることを特徴とする請求項２から請求項４までのいずれかの項に記載の炭化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃タイヤなどの廃材等を炭化処理する炭化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、特公昭６３−３６６３０号公報等に見られるような廃タイヤ、廃材等を乾留炉内で乾留して炭化する炭化炉が知られている。
【０００３】
そして、従来の炭化炉のほとんどは、特開平９−３２４１７９号及び特開平１０−２７９９５０号公報に開示されているように縦長型のものが一般的であった。しかし、この縦長型炭化炉は、炉の底部又は側部を加熱するようにしているため、炉全体に熱が行き渡らず、そのため処理量が少ないという問題があった。
【０００４】
そこで、特開平７−１１２５５号、特開平１０−３１０７７４号及び特開２００１−１３９９５５号公報では、効率的に炭化炉を加熱するために、外炉の中に乾留炉である内炉に間隙を設けて配置し、前記間隙を燃焼室にするように構成した横長型の炭化炉が開示されている。
【０００５】
前記間隙を燃焼室にすることで、内炉の周囲全てが加熱され、廃材等を極めて効率的に且つ大量に炭化処理できるというものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特開平７−１１２５５号、特開平１０−３１０７７４号及び特開２００１−１３９９５５号公報に開示されている横長型の炭化炉を実際にテストした結果、炭化炉内の温度が十分に上がらなかった。
【０００７】
これは、２重構造になっている外炉と内炉の間の間隙部分全てを燃焼室にしていることにより、加熱空間が大き過ぎることが原因で、燃焼室の下部から加熱バーナーで加熱して、乾留炉である内炉の周囲すべては加熱されるものの、加熱空間が大きい燃焼室全体を高温にするのはとても困難であり、下部側からのみの加熱では不十分であり、効果的な加熱を行うためには、側部及び上部からも加熱が必要となり、加熱コストが高くなる問題がある。
【０００８】
また、廃タイヤチップは、内炉に隙間なく一杯に投入されるわけではなく、上部に空間が生じることは避けられない。このため、内炉の外周部全体から加熱しても、上部側からの熱伝達はこの空間のために著しく低下し、実際には、ほとんどが下部側からの加熱により炭化処理が有効に働いており、上部側からの加熱は炭化処理に対して有効に機能しているとは言いがたい。
【０００９】
さらに、また、内炉に投入された廃タイヤチップは、その中心部まで十分に加熱することが非常に困難であり、廃タイヤチップ全部を満遍なく加熱することは難しい。均一な炭化処理を実現するために、内炉の直径を大きくできないという、多量処理ができない大きな問題があった。
【００１０】
また、炭化処理後、一定程度（１５時間〜２４時間）冷却するのを待ってから炭化炉を開けて、内炉の炭化物を取り出していた為、炭化作業に時間がかかり、作業効率が悪かった。
【００１１】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、内炉を効果的に加熱し、熱損失が少なく、投入した炭化処理物を素早く、且つ、中心部まで均一に炭化処理することができ、大量処理が可能であり、また、炭化物の交換にかかる作業時間を短縮し、効率良く炭化処理作業を行うことができる炭化装置を提供するものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記に示す課題を、以下の手段によって解決することができる。
【００１３】
請求項１は、廃タイヤチップを炭化処理するための炭化炉において、該炭化炉に投入された廃タイヤチップを炭化処理中に攪拌しながら炭化処理を行うための攪拌手段が設けられていることを特徴とする廃タイヤの炭化装置である。
【００１４】
該攪拌手段は、炭化炉内に投入された廃タイヤチップや廃材等の炭化処理物を攪拌し、乾留、冷却を促進するためのものである。
【００１５】
該攪拌手段は、炭化炉内部に投入された炭化処理物を攪拌できるものであればいずれでも良く、例えば、炭化炉本体を回転や揺動させることができるものや、炭化炉内に投入した炭化処理物を掻き混ぜるもの、回転させるもの、あるいは移動させるものなどでも良い。
【００１６】
これらの攪拌手段によって、加熱時においては、炭化処理物の中心部まで万遍なく加熱でき、より早く均一に乾留が行われ、また炭化終了後の冷却時においては、炭化処理物がより早く冷却され、炭化処理にかかる時間を大幅に削減することができる。よって、従来、困難とされていた、大型の炭化装置を可能とし、廃タイヤの大量処理が可能となる。また、すばやく加熱できるため、流動床式など連続処理なども可能となる。
【００１７】
請求項２は、廃タイヤチップを炭化処理するための円筒横置型炭化炉と、該炭化炉の外周部に設けられる耐火断熱体と、該炭化炉の軸心部の水平断面より下部側を加熱するための加熱室とが設けられており、該加熱室を熱源などで加熱することにより炭化炉を加熱することを特徴とする廃タイヤの炭化装置である。
【００１８】
該炭化炉は、横置きの円筒型であり、内部に廃タイヤチップを投入し、密封加熱により、炭化処理するものであり、５００℃から６５０℃程度の高温に耐える耐熱金属製、例えばステンレス鋼などで製造される。
【００１９】
該加熱室は、炭化炉の水平断面より下部側を高温に加熱するための加熱空間であり、燃焼バーナーなどの加熱源が設けられる。
【００２０】
これにより、炭化炉の周囲全ての間隙を加熱空間とした従来例の炭化炉の場合よりも、加熱部分に対してより集中的に加熱することができ、昇温が早く、無駄の無い、効果的な加熱が実現できる。
【００２１】
また、炭化炉の内炉の周囲全てを加熱室とした従来の炭化炉よりも、少ない熱量で加熱させることができ、炭化に必要な熱量の節約、燃焼効率の向上が実現できる。
【００２２】
炭化炉の上部側においては、断熱体と炉壁との隙間を設けずに、完全に断熱保温を行うことでこの上部側での熱損失が極力少なくなり、下部側からのみで内炉の加熱を十分に行うことができ、結局、内炉と外炉の空間部を加熱室とする従来炉の場合に比べて、非常に早く、内炉を加熱することができる。
【００２３】
すなわち、炭化炉の上部側において、隙間なく耐火断熱体を設け、加熱域を効果的な下部側のみとし、非常に効果的な無駄のない加熱を行い、飛躍的にすばやく、内炉を加熱することを可能としたものである。
【００２４】
請求項３は、前記耐火断熱体は、分割分離着脱構造であることを特徴とする炭化装置である。
【００２５】
耐火断熱体は、分割でき、かつ、分離着脱できる構造になっており、炭化炉から分割して分離着脱が容易であり、炭化処理物の冷却時間を短縮し、作業効率の向上が実現できる。
【００２６】
従来の炭化炉では、炭化処理後、そのままの状態で一定温度（７０℃程度）まで放冷した後、外炉を分解し、または、外炉から内炉を引き抜き、内炉を開け、炭化物を取り出す作業をしていた。ここで、炭化処理後の放冷には、５００℃以上の高温から常温まで冷却する必要があり、断熱層があるため、１５時間以上の冷却時間が必要であった。
【００２７】
本発明では、耐火断熱体を分割して取り外すことが可能な構造とすることにより、特に上部側の保冷部分をはずすことで冷却時間を大幅に短縮することが可能となる。約８時間程度で常温まで冷却できる。また、保温層がないため、外部よりファンなどで強制空冷することも可能となる。
【００２８】
請求項４は、前記の加熱室内を冷却するための送風手段が設けられていることを特徴とする炭化装置である。
【００２９】
該送風手段は、加熱室内に外気を送り込むことでできるものであればいずれでも良く、送風装置による風を送風パイプなどで加熱室内に送り込むようにしたものでも良く、コンプレッサーなどによる圧縮空気などを送りこむものでも良い。また、燃焼バーナーと兼用として、燃料供給を止めて、点火せずに、送風できるようにしても良い。
【００３０】
加熱室を送風などにより、冷却することにより、断熱材の分解、取り外しが困難な下部側においても、すばやく、効果的に冷却することが可能となる。３００℃以上の高温の状態においては、窒素などの不燃性ガスにより送風してもよい。
【００３１】
上部の断熱材を取りはずし、炭化炉内部の攪拌手段と併用して送風するといっそう効果的である。送風の一部、あるいは、加熱室から排気された風を、断熱材が取り外された上部の炉壁に吹き付けるようにしても良い。
【００３２】
請求項５は、前記の円筒横置型炭化炉において、炭化炉の内部に設けられ、複数の攪拌羽根を有する回転軸と、炭化炉の外部に設けられ、前記の回転軸を回転させるための回転駆動手段とからなる廃タイヤチップの攪拌手段が設けられていることを特徴とする炭化装置である。
【００３３】
回転軸は、円筒状の炭化炉の内部に軸線方向に設けられ、複数の攪拌羽根が取り付けられた攪拌羽根材であり、耐熱性の金属、たとえば、ステンレス鋼などが使用できる。耐熱性のＳＵＳ３１０Ｓなどが好ましい。攪拌羽根は、攪拌機能を発揮できるものであればいずれの形状でも良く、板状、棒状、椀状、プロペラ状などでも良い。
【００３４】
この攪拌羽根を回転させることで、取り付けられた攪拌羽根が回転し、炭化炉内の炭化処理物を攪拌させるものである。攪拌においては、必ずしも全体を隈なく掻き混ぜる必要はなく、特に熱の集中する下部側や、熱が伝わりにくい中心部分を効果的に攪拌できることが好ましい。
【００３５】
回転軸の位置は、炭化炉の中心軸に設けても良いが、中心軸より下側に設けても良い。また、回転軸は複数設けても良い。攪拌羽根の大きさは、投入された廃タイヤチップを掻き混ぜることができれば、小さくてもよく、一部を攪拌できるものでも良く、炭化炉の下部のみを攪拌できるものでも良い。
【００３６】
回転駆動手段は、回転軸を炭化炉の外部から回転させることのできるものであればいずれでも良く、例えば、エンジンや電動モーターなどでも良い。回転速度は、炭化処理部が十分に万遍なく加熱できるのであれば良く、ゆっくりと回転できれば十分であり、１〜１０回／分程度でも良い。
【００３７】
また、回転速度を処理開始時は早く、処理が進むにつれて遅くなるように変化させることができる、調整手段を設けても良い。また、回転軸に熱電対などを設け、温度計測して、温度の上昇に従って速度を調整できるようにしても良い。
【００３８】
炭化処理時および冷却時において、攪拌羽根を回転させ、炭化処理効率、冷却効率の飛躍的な向上を実現するものである。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、実施例の図面を用いて説明する。  図１は、本発明による炭化装置の概略構成図であり、図２は、炭化装置本体の垂直断面図である。
【００４０】
本実施例では、炭化処理物として廃タイヤを破砕した廃タイヤチップを用いて、炭化処理する場合について説明する。
【００４１】
図１に示すように、炭化装置は、攪拌装置１を内設し、廃タイヤチップを炭化処理するための円筒横置型炭化炉２と、炭化炉２の外周部を覆う耐火断熱体３と、炭化炉の水平断面より下部側を加熱するための加熱室４と、その加熱室４を加熱するための加熱バーナー装置５を備えている。また、該炭化炉２の炭化処理に際して発生する乾留ガスを水と油とガスに分離するための凝縮装置６と高温焼却炉７が接続されている。また、加熱室４内の燃焼ガスを処理するための排気装置８が接続されている。
【００４２】
該炭化炉２は、耐熱金属である、ステンレス製の円筒状の炭化炉２であり、内部に廃タイヤチップを攪拌するための攪拌装置１が設けられている。該攪拌装置１は、円筒状炭化炉２の軸心部に耐熱金属製の回転軸１ａを設け、該回転軸１ａに多数の耐熱金属製の攪拌羽根１ｂを取り付けたものである。該回転軸１ａの一方の端部を炭化炉２の内部に設けた軸受１ｃで軸支し、他端部は炭化炉壁を貫通する軸受１ｄで軸支し、炭化炉２の外部まで延出し、延出した回転軸１ａの端部に回転駆動用の攪拌モーター１ｅが取り付けられている。
【００４３】
図２に示すように、炭化炉２は、炉支持柱９により支持され、架台１０に固定されている。また、炭化炉２の外周部は、中心部より下部側の加熱室４を含めて、耐火断熱体３で覆われており、炭化炉を加熱する熱を外部へ逃がさないように遮断されている。
【００４４】
該耐火断熱体３は、炭化炉２内の熱を外部へ逃げるのを防ぐためのもので、例えば、ロックウール珪酸カルシウム保温材などが使用できる。本実施例においては、ロックウール珪酸カルシウム保温材をステンレス板を成形した断熱カバー体内に充填し、炭化炉２壁との接触面には、耐火煉瓦１１を配置した。
【００４５】
また、この耐火断熱体３は、分割、分離着脱できる構造となっており、炭化炉２の水平断面より上部の上部断熱体３ａと、加熱室４を覆うように設けられた下部断熱体３ｂとに分割、分離、着脱できる構造となっている。
【００４６】
耐火断熱体３が分離着脱可能となることで、炭化処理後の冷却において、耐火断熱体３ａの取り外しによる効果的な冷却を実現でき、炭化炉２の交換に要する時間の短縮、炭化処理物の冷却時間の短縮等、作業効率の向上を実現できる。また、図示しないが、加熱バーナー装置５においては、冷却時に、加熱バーナー用の吸気配管を用いて、加熱室の内部に外気を送風する送風装置を設けることで、加熱室の内部を効果的に冷却することができる。
【００４７】
該加熱室４は、炭化炉２下部の空間であり、加熱バーナーによる加熱装置５が設けられている。本実施例では、図２に示すように、炭化炉２の中心部水平断面より下部の炉壁面２ａと、下部断熱体３ｂとで区画された空間であり、架台１０上板を貫通して加熱バーナーのバーナーノズル５ａがその加熱室４内部に突出している。この加熱室４の炭化炉壁２ａ以外の内周面は、耐熱材である耐熱煉瓦１２で囲われている。加熱バーナー装置５は、架台１０上板の下部側に設置されている。
【００４８】
加熱室４を炭化炉２の中心部水平断面より下部側のみとすることで、加熱空間を小さくし、さらに下部側からより集中的に加熱することで、炭化炉の周囲全てを加熱室とした従来の炭化炉よりも、少ない熱量で炭化処理することが可能となり、炭化に必要な熱量の節約、加熱効率の向上が実現できる。
【００４９】
また、炭化炉は、内部に攪拌装置１が設けられている。図１、２に示すように、炭化炉の水平軸心上に回転軸１ａが設けられ、該回転軸１ａには、複数の攪拌羽根１ｂが取り付けられている。該回転軸１ａの一端は、炭化炉２の内壁に設けられた軸受１ｃにより軸支され、他端は、炭化炉２壁及び断熱体３を貫通して炭化炉外部に設けられた攪拌モーター１ｅに接続され、回転駆動されて、内部の廃タイヤチップ１３を攪拌することができる。
【００５０】
回転軸１ａ及び攪拌羽根１ｂは、耐熱金属である、ステンレス製である。攪拌羽根１ｂの配置は、炭化炉２の大きさにより、適時調整する。攪拌装置１が設けられているため、廃タイヤチップ１３が均一に加熱できるため、炭化炉２の径を大きくすることが可能となり、処理能力を大幅にアップでき、大量処理が可能となる。
【００５１】
従来、このような横置タイプの炭化炉の場合には、炭化炉の直径が１．５ｍ以下であり、１台１回の炭化処理において、数トン程度しか処理できなかった。したがって、数十トンから数百トンの大量処理を求められる廃タイヤ処理においては、１０数台を必要とし、設備コスト及び広い処理場が求められることとなっていた。
【００５２】
本発明においては、攪拌機能を有するため、直径３ｍで長さ１０ｍの炭化炉２を用いることにより、１回の処理で１５〜２０トンの処理が可能となった。尚、回転軸の軸受１ｃ、１ｄは、耐熱性の金属やセラミック等でも良い。
【００５３】
このように、加熱時において燃焼の斑をなくし、素早く均一に満遍なく加熱させることができ、また冷却時においても放熱を促進し、加熱効率及び冷却効率の向上を実現できる。
【００５４】
図３は、本発明による炭化装置の耐火断熱材の分離着脱状態を示す図である。本実施例では、耐火断熱材３は、炭化炉２の上部に取り付けられる、上部断熱体３ａと、加熱室４下部を覆う下部断熱体３ｂと、炭化炉２の側部断熱体３ｃと、で構成され、図に示すように、上部断熱体３ａと側部断熱体３ｃとが各々分割でき、かつ着脱可能となっている。
【００５５】
このように、上部及び側部の断熱体３ａ、３ｅを容易に分離できるため、全ての断熱体を取り外したり、あるいは炭化炉２を抜き取りなどの解体作業を行う必要はなく、炭化炉２を複数台用意し、上部の断熱体３ａを兼用とし、取り替えて使用すると良い。すなわち、１台で加熱し、炭化処理を行った後、上部断熱体３ａを取り外し、２台目の炭化炉に取り付ける。１台目は冷却を行い、２台目は、加熱を行うようにすることで効率的な炭化処理作業を行うことができる。
【００５６】
【発明の効果】
以上、詳細に説明した本発明では、以下に示すような効果がある。
１）炭化炉内部の炭化処理物を攪拌することによって、燃焼の斑が無く、すばやく均一に加熱でき、炭化炉の容量を大きくすることが可能となり、大量処理を実現できる。また、炭化処理時間も大幅に短縮することを可能とし、また燃焼後の冷却時においても冷却効率を高めることができる。
【００５７】
２）加熱室を下部側のみとし、加熱部分を限定することで、より集中して加熱を行い、炭化処理において、熱損失を少なくし、かつ、十分な加熱を行うことができる。また、熱量を節約でき、加熱効率を向上させ、比較的低コストで実用的炭化炉を実現できる。
【００５８】
３）耐火断熱体を分割分離着脱構造とすることで、炭化炉の冷却、取替えなどが効率よく行える。
【００５９】
４）加熱室内を冷却するための送風手段を設けることで、炭化処理後の冷却時間を大幅に短縮することができる。
【００６０】
５）回転する攪拌羽根による攪拌手段とすることで、炭化炉の下部側からの加熱においても均一に攪拌でき、高品質な炭化処理が行え、処理時間を大幅に短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による炭化装置の実施例を示す概略構成図である。
【図２】本発明による炭化装置の実施例を示す本体垂直断面図である。
【図３】本発明による炭化装置の断熱材の分離着脱状態の実施例を示す図である。
【符号の説明】
１  攪拌装置
１ｂ  攪拌羽根
１ｃ、１ｄ  軸受
１ｅ  攪拌モーター
２  円筒横置型炭化炉
３  耐火断熱体
３ａ  上部断熱体
３ｂ  下部断熱体
３ｃ  側部断熱体
４  加熱室
５  加熱バーナー装置
５ａ  バーナーノズル
６  縮装置
７  高温焼却炉
８  排気装置
９  炉支持柱
１０  架台
１１、１２  耐熱煉瓦
１３  廃タイヤチップ
【図１】
2004323788.tif 000003
【図２】
2004323788.tif 000004
【図３】
2004323788.tif 000005