(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤ片から所望の物質を再生し且つ回収する熱分解処理方法であって、
前記タイヤ片を供給源から熱分解処理チャンバへ移送する工程と、
前記熱分解処理チャンバの第１加熱領域内で前記タイヤ片を、摂氏７００度〜８００度である第１温度で加熱する工程と、
前記タイヤ片を前記第１加熱領域から前記熱分解処理チャンバの第２加熱領域へ移送する工程と、
前記第２加熱領域内で前記タイヤ片を、第１温度とは異なり、摂氏６００度〜７００度である第２温度で加熱する工程と、
前記タイヤ片を前記第２加熱領域から前記熱分解処理チャンバの第３加熱領域へ移送する工程と、
前記第３加熱領域内で前記タイヤ片を、第２温度よりも低い第３温度で加熱する工程と、
前記熱分解処理チャンバから前記タイヤ片を除去して前記所望の物質を分離する工程とを含む、熱分解処理方法。
【請求項２】
前記タイヤ片は、供給シリンダの回転により前記熱分解処理チャンバに移送され、前記供給シリンダの内壁に沿って羽根が形成され、もって、該供給シリンダの回転により、前記タイヤ片が該供給シリンダの第１端部から第２端部へ案内される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記熱分解処理チャンバの回転によって前記タイヤ片が前記熱分解処理チャンバを介して搬送される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記熱分解処理チャンバの前記第２加熱領域の近傍で前記タイヤ片からガスを抜き出す工程を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記ガスを抜き出す工程は、前記第２加熱領域の近傍に位置する第１端部と、前記熱分解処理チャンバから前記ガスを抜き出す負圧源に接続された第２端部とを有する排出管を、前記熱分解チャンバ内に位置決めする工程を含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記第１温度は前記第２温度より、又、前記第２温度は前記第３温度より夫々高い、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記第３温度は摂氏５００度〜６００度である、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記所望の物質を分離する工程は、
スロットと、弧状に配置された偏向傾斜部とを有する回転篩内に処理したタイヤ片を投入する工程と、
該回転篩を介して通過したチャーを回収すると共に別の場所でスチールのスクラップ片を回収する工程とを含み、
前記スロットと前記偏向傾斜部はチャーを通過させる一方、スチールのスクラップ片の通過は阻止する大きさに設定される、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
車両タイヤから切り落とされたタイヤ片から所望の物質を再生し且つ回収する熱分解処理方法であって、
回転炉内に前記タイヤ片を移送する工程であって、前記回転炉は供給端部と排出端部を有し、前記回転炉は、空気が存在しない内部開口を有し、又複数の加熱領域に分画される、回転炉内に前記タイヤ片を移送する工程と、
前記回転炉内の前記加熱領域を各々異なる温度に加熱する工程と、
前記回転炉からの排出のために、前記複数の加熱炉を介して前記回転炉の前記供給端部から前記回転炉の前記排出端部へ前記タイヤ片を移送する工程であって、前記タイヤ片が前記回転炉内を横切る時に該タイヤ片が熱分解処理される、前記タイヤ片を移送する工程と、
熱分解処理された前記タイヤ片を前記回転炉から除去する工程と、
熱分解処理された前記タイヤ片から所望の物質を分離する工程とを含む、方法。
【請求項１０】
前記回転炉の前記供給端部から前記回転炉の前記排出端部へ前記タイヤ片を移送する工程は、前記供給端部を前記排出端部よりも垂直方向の上方に配置して前記回転炉を傾斜させ、もって前記タイヤ片を前記回転炉内で横断させる、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
熱処理中に前記回転炉内のタイヤ片からガスを抜き出す工程を更に含み、前記回転炉の前記排出端部から内側に離間した箇所で前記ガスが抜き出される、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記ガスを抜き出す工程は、排出管を前記回転炉内に位置決めする工程を含み、前記排出管は、前記回転炉の前記排出端部から軸方向内側に位置する第１端部と、負圧源に接続された第２端部を有し、前記ガスは負圧作用により前記排出管を介して該回転炉から抜き出される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記回転炉の前記加熱領域の各々に加熱装置を設ける工程を更に含み、該加熱装置は各加熱領域の処理温度が異なるように別個に制御可能である、請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
前記加熱領域の処理温度は前記回転炉の前記供給端部から前記回転炉の前記排出端部に向けて低くなる、請求項９に記載の方法。
【請求項１５】
前記回転炉は３つの加熱領域に分画され、第１加熱領域は摂氏７００度〜８００度、第２加熱領域は摂氏６００度〜７００度、第３加熱領域は摂氏５００度〜６００度で作動する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記タイヤ片は回転式の移送シリンダによって前記回転炉に移送され、該移送シリンダはその内壁に沿って羽根を有し、該羽根の回転によって前記タイヤ片が該移送シリンダの第１端部から第２端部へ案内される、請求項９に記載の方法。
【請求項１７】
前記羽根は前記移送シリンダの内壁から径方向内側に延在すると共に、前記移送シリンダの第１端部から第２端部に向けてスクリュー状である、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記所望の物質を分離する工程は、
回転篩内に熱分解処理した前記タイヤ片を投入する工程であって、前記回転篩は、スロットと、弧状に配置された偏向傾斜部とを有し、前記スロット及び前記偏向傾斜部は、チャーを通過させる一方、鋼線スクラップの通過を阻止する大きさに設定される、熱分解処理した前記タイヤ片を投入する工程と、
前記回転篩を介して通過したチャーを第１位置で回収すると共に、鋼線スクラップを第２位置で回収する、回収する工程とを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１９】
車両タイヤからチャーを再生し且つ回収するための熱分解処理システムであって、
供給される車両タイヤ片を案内するための供給チャンバと、
供給される前記車両タイヤ片を前記供給チャンバから移送するように配置された供給装置と、
供給端部および排出端部を有し空気の無い状態にある熱分解処理部であって、前記供給端部が、前記車両タイヤ片を前記供給装置から受け取るように配置されており、前記熱分解処理部が複数の個別の加熱領域に分割されており、個別のそれぞれの前記加熱領域が、前記熱分解処理部を通して前記車両タイヤ片が移動するときに、該タイヤ片を加熱するための個別の処理温度を有しており、それによって、前記車両タイヤ片が前記熱分解処理部の前記供給端部から前記排出端部へと該熱分解処理部を通過する際に、該タイヤ片が熱分解処理される、熱分解処理部と、
前記チャーを分離すべく前記熱分解処理部に隣接して配置される分離装置とを備える、熱分解処理システム。
【請求項２０】
請求項１９に記載のシステムにおいて、前記複数の加熱領域の前記処理温度が、前記熱分解処理部の前記供給端部から前記熱分解処理部の前記排出端部へ向かって低くなる、システム。
【請求項２１】
請求項１９に記載のシステムにおいて、前記熱分解処理部が３つの加熱領域に分割されており、各加熱領域が個別の処理温度を有する、システム。
【請求項２２】
請求項２１に記載のシステムにおいて、第１加熱領域の処理温度が摂氏７００度〜摂氏８００度であり、第２加熱領域の処理温度が摂氏６００度〜７００度であり、第３加熱領域の処理温度が摂氏５００度〜６００度である、システム。
【請求項２３】
請求項１９に記載のシステムにおいて、前記熱分解処理部が、供給端部および排出端部を有する回転炉を備えており、該回転炉が、前記複数の加熱領域に分割されている、システム。
【請求項２４】
請求項２３に記載のシステムにおいて、前記熱分解処理部がさらに、複数の個別のバーナ組立体を備えており、各バーナ組立体が、前記加熱領域の一つ一つに割り当てられ、且つ、前記それぞれの加熱領域のための前記個別の処理温度を生成するために互いに独立して制御可能とされる、システム。
【請求項２５】
請求項１９に記載の熱分解処理システムにおいて、前記供給装置が、回転可能な供給シリンダを含んでおり、該供給シリンダが、前記供給チャンバに連結された第１端部と、前記熱分解処理部に連結された第２端部とを備えており、前記供給シリンダが、前記供給シリンダの内壁に沿って形成された羽根を有しており、該羽根が、前記供給シリンダが回転するにつれて、前記車両タイヤ片を前記供給シリンダの前記第１端部から前記第２端部まで案内するように構成される、システム。
【請求項２６】
請求項２５に記載の熱分解処理システムにおいて、前記羽根が、前記供給シリンダの前記内壁から径方向内側へと延びており、また該羽根は、前記供給シリンダの前記第１端部から前記供給シリンダの前記第２端部までスクリュー状のパターンで延びる、システム。
【請求項２７】
請求項１９に記載の熱分解処理システムにおいて、前記分離装置が、前記熱分解処理部の前記排出端部に連結された回転可能な回転篩を含んでおり、該回転篩は、その外周に沿って互いに間隔をおかれて配置された複数のスロットを有しており、該スロットの大きさは、チャーが当該スロットを通過することはできるが、鋼線スクラップが通過することはできない程度とされる、システム。
【請求項２８】
請求項２７に記載の熱分解処理システムにおいて、前記回転篩の外周に形成された前記スロットのそれぞれに隣接して弧状に配置した偏向傾斜部をさらに備えており、該弧状に配置した偏向傾斜部は、前記回転篩が回転する際に該偏向傾斜部に隣接する前記スロットから前記鋼線スクラップが偏向されるように配置されている、システム。
【請求項２９】
請求項１９に記載の熱分解処理システムにおいて、第１端部及び第２端部を有するガス排出管をさらに備えており、前記第１端部は前記熱分解処理部内に配置され、前記第２端部は負圧源に連結され、前記ガス排出管に加えられる負圧により、前記排出端部から間隔をおかれた位置から、ガスを前記熱分解処理部の外部へと掃引する、システム。
【請求項３０】
車両タイヤからチャー及びスチールのスクラップを再生し且つ回収するための熱分解処理システムであって、
供給される前記車両タイヤ片を案内するための供給チャンバと、
第１端部と第２端部との間に延びる回転可能な供給シリンダであって、前記供給シリンダの前記第１端部が前記供給チャンバに連結されており、前記供給シリンダは、前記供給シリンダの内壁に沿って形成された羽根を有しており、且つ前記供給シリンダの前記第１端部と前記第２端部との間に延びており、前記羽根が、前記車両タイヤ片を前記供給シリンダの前記第１端部から前記第２端部へと案内するように構成される、供給シリンダと、
供給端部および排出端部を有する回転炉であって、前記供給端部が前記供給シリンダから前記車両タイヤ片を受け取るように配置されており、前記回転炉が複数の個別の加熱領域に分割されており、各個別の前記加熱領域が、前記回転炉を通して前記車両タイヤ片が移動するときに、前記タイヤ片を加熱するための個別の処理温度を有しており、それによって、前記車両タイヤ片が前記回転炉の前記供給端部から前記排出端部へと前記回転炉を通過する際に前記車両タイヤ片が熱分解処理される、回転炉と、
前記熱分解処理部の前記排出用端部に連結された回転可能な回転篩であって、当該回転篩が、前記チャーを前記スチールのスクラップから分離するように構成される、回転篩とを備える、システム。
【請求項３１】
請求項３０に記載の熱分解処理システムにおいて、前記加熱領域の前記処理温度が、前記回転炉の前記供給端部から前記回転炉の前記排出端部へ向かって低くなる、システム。
【請求項３２】
請求項３０に記載の熱分解処理システムにおいて、前記供給シリンダが、前記回転炉とともに回転すべく該回転炉に連結されている、システム。
【請求項３３】
請求項３０に記載の熱分解処理システムにおいて、前記回転可能な回転篩は、その外周に沿って互いに間隔をおかれて配置された複数のスロットと、該外周に形成された該スロットの一つひとつに隣接してそれぞれ設けられた複数の弧状に配置した偏向傾斜部とを備えており、前記スロットの大きさは、チャーが当該スロットを通過することはできるが、スチールのスクラップが前記スロットを通過することはできない程度のものとされる、システム。
【請求項３４】
請求項３０に記載の熱分解処理システムにおいて、前記回転炉が複数の個別のバーナ組立体を備えており、各バーナ組立体が、前記加熱領域の一つひとつに割り当てられ、且つ、前記それぞれの加熱領域のための前記個別の処理温度を生成するために互いに独立して制御可能とされる、システム。
【請求項３５】
請求項３４に記載の熱分解処理システムにおいて、前記回転炉が３つの加熱領域に分割されており、各加熱領域は個別の処理温度を有しており、第１加熱領域の処理温度は、第２加熱領域の処理温度より高く、第２加熱領域の処理温度は、第３加熱領域の処理温度よりも高い、システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は概略的に言って、スクラップタイヤの熱分解抽出によるカーボンブラックの製造に関する。より詳しくは、本発明はタイヤ熱分解システム及び新規な供給チューブ及びゾーン式加熱（カーボンブラック、スクラップスチール、加熱オイル及びガスを抽出するためタイヤスクラップ材料のゾーン式加熱）を用いる方法に関する。
【０００２】
利用できる埋め立て領域の減少に伴い、使用済みの車両タイヤの環境に配慮すべき処理は重要がますます大きくなっている問題である。米国単独でも毎年２億８千万の車両タイヤがスクラップにされ埋め立て地に運ばれている。使用済みのタイヤのいくらかは舗装に使われるようにリサイクルされ、他はボイラーの燃料として燃されているが、８０％以上の使用済み車両タイヤは最終的に埋立地において処理される。埋立地において使用済み車両タイヤを廃棄するのはリサイクル可能な資源の大きな消費であると考えられている。長年に渡って車両タイヤは熱分解によって、販売可能なまた再使用可能な価値のある副産物を得るようにリサイクルできることが認識されている。熱分解は、一般的に言って物質の熱的抽出あるいは分離である。使用済み車両タイヤの場合、このプロセスは酸素不在の条件でかつほぼ摂氏５００度〜８００度の温度範囲で実施される。
【０００３】
熱分解による使用済みタイヤのリサイクルプロセスは、かなりの量のオイル、ガス、カーボンブラック、及びスクラップスチールの回収を可能とする。特にここで開示する装置を用いることにより、１００トンの砕片化した車両タイヤから約３５トンのカーボンブラック及び１０トンのスクラップスチールが回収できると考えられている。
【０００４】
熱分解により使用済みタイヤをリサイクルするよう設計された多くの機械が存在するが、完全に満足できるものはない。多くの先行する機械における問題の１つには、タイヤから出るガスに細片物質が含まれるということにある。細片物質（主としてカーボンダストおよびグラスファイバー）は通路を形成する管路取り付け具、通気部、及び火炎抑制器に堆積し爆発の大きな恐れを生じる。
【０００５】
熱分解により使用済みタイヤをリサイクルする現在の方法の他の問題は、得られる固形のカーボンあるいはカーボンブラックは、市販に最も適するグレードの仕様から外れ市販に適さないということである。
【０００６】
従って市販に適するグレードのカーボンブラックを生産するには、熱エネルギーを、熱分解を介して回収されたオイルに投じる必要がある。理解できるように、使用済みタイヤの熱分解により市販グレードのカーボンブラックを回収できれば非常にエネルギー効率がよい。
【０００７】
既知の熱分解機械の欠点はカーボンブラックにおけるオイルによる汚染で、これはその市販価値を落とす。高質のカーボンブラックを製造するため実質上全てのオイルは取り除かれねばならない。既知の熱分解機械では熱分解された物質からのオイル蒸気は、少なくともその一部がカーボンブラック製品を通って導かれ、それをオイル残留物で汚染する。
【０００８】
砕片化したタイヤ片の取り扱いはまた既知の熱分解システムにとって大きな困難さをもたらす。残留するスチールの短繊維状物と加熱されたゴムの固有の粘着性は合わさって、熱分解されるべき砕片化したタイヤの移送を困難にする。例えば多くの既知の方法は熱分解が行われる炉に砕片化したタイヤを供給するのに回転スクリューを用いる。砕片化したタイヤの特有の性質により既知の機械に付いての常に存在する問題はスクリューコンベヤ内の砕片化したタイヤの（掻き取り）として知られるもので、これはスクリューのそれらを搬送するオーガ（回転スパイラル部材）の膠着を生み出す。
【０００９】
従って本発明の１つの目的は熱分解が行われる回転炉に車両タイヤ砕片を効率よくかつ効果的に供給する熱分解システムを提供することにある。
本発明の他の目的は、車両タイヤを最も効果的に処理するためゾーン分けした手法で熱分解システムを実行することにある。本発明の他の目的は方法をゾーン分けした態様で行い、その各々のゾーンで熱分解の効果を最大にする個別の温度で処理を行うことにある。本発明の他の目的は回転炉の最後の部分でスクラップスチールから、回収したカーボンブラックを効果的に分離することにある。本発明の他の目的は、カーボンブラックの汚染を防ぐため、回転炉の排出端から離れた場所において、炉内からオイルを含む発生ガスを排出することにある。
【００１０】
【発明の概要】
本発明は、細断された乗物用タイヤから熱分解により望ましい材料を再生し回収する処理システムに関する。本発明の処理は、最初に供給室へ細断された乗物用タイヤの供給を受入れることを含む。供給室は、一般に供給室へ空気が入ることを防ぐための空気連動作用を提供する二重減衰機構を含む。
【００１１】
供給室は、また、供給装置（infeed  device）の第１端に結合される。供給装置は、供給室からの乗物タイヤの細片の供給を搬送するために位置決めされる。本発明の好ましい実施例において、供給装置は、第１端と第２端の間に延びる回転供給シリンダである。回転供給シリンダは、第１端と第２端の間に延びる全体的に円筒形の殻体（shell）によって画成される。供給シリンダは、供給シリンダの殻体の内面に沿って形成されるフライト（flight）を含む。供給シリンダ内に形成されたフライトは、供給シリンダの第１端から供給シリンダの第２端へ伸長する。フライトは、殻体の内面から半径方向内方へ伸長し、供給シリンダの第１端から供給シリンダの第２端へねじ状のパターンを形成する。供給シリンダが回転されるとき、供給シリンダの内面に沿って形成されるフライトは、タイヤの細片を供給シリンダの第１端に結合される供給室から供給シリンダの第２端へ向ける。
【００１２】
供給シリンダの第２端は、また、熱分解セクションへ結合される。熱分解セクションにおいて、乗物タイヤの細片が、チャー（炭）及び鋼線スクラップ（scrap）のような、乗物タイヤの構成材料に熱分解される。熱分解セクションは、一般的に熱分解セクション内の熱分解工程を促進するため酸素が無くされる。熱分解セクションは、供給端及び排出端を有する回転炉を含む。回転炉の供給端は、排出端に対し上昇され、回転炉の回転及び傾斜が組合わされ、回転炉を通してタイヤの細片を搬送する。回転炉の供給端は、供給シリンダの第２端に結合され、供給シリンダから乗物タイヤの細片の供給を受ける。好ましくは、回転炉と供給シリンダは、一緒に回転するように結合にされる。
【００１３】
熱分解セクションの回転炉は、複数の別個の加熱ゾーンに分割される。回転炉内に形成された別個の加熱ゾーンの各々は、他の加熱ゾーンの操作温度から独立した別個の操作温度に加熱される。このように、回転炉が回転するとき、乗物タイヤの細片は、回転炉の供給端から排出端へ加熱ゾーンの間を搬送される。タイヤの細片が回転炉を横切るとき、タイヤの細片は熱分解される。
【００１４】
本発明の１つの特徴において、回転炉は、３つの分離した別個の加熱ゾーンに分割され、各加熱ゾーンは、異なる操作温度で運転される。好ましくは、加熱ゾーンの操作温度は、回転炉の供給端から回転炉の排出端へ減少する。本発明の好ましい実施例において、回転炉の供給端に最も近い第１の加熱ゾーンの操作温度は、摂氏７００度〜８００度の間にある。第１の加熱ゾーンに隣接して配置される第２の加熱ゾーンの操作温度は、好ましくは、摂氏６００度〜７００度の間にあり、回転炉の排出端に最も近い位置の第３の加熱ゾーンの操作温度は、摂氏５００度〜６００度の間にある。
【００１５】
本発明の他の特徴において、個々の加熱ゾーンの各々は、別個のバーナー組立体により加熱される。バーナー組立体が個々の加熱ゾーンをそれらの個別の操作温度に加熱するように操作され得るように、各バーナー組立体は、独立的に制御される。
【００１６】
熱分解された後、乗物タイヤの細片は、回転炉の排出端を去り、回転炉の排出端に隣接して配置される回転篩内へ受入れられる。回転篩は、概略円筒形外殻を含み、円筒形外殻は、外殻の内面に沿って形成される複数のスロットを有する。外殻に形成された各スロットは、好ましくは、最初の望ましい材料であるチャーの通過を許すが、第２の望ましい材料である鋼線スクラップの通過を阻止するように寸法付けられる。軌跡変更器が回転篩に形成された各スロットに隣接して配置され、回転篩が回転するとき、軌跡変更器が、第２の望ましい材料である鋼線スクラップを隣接して位置するスロットから離しスロットのつまりを防止するようにする。
【００１７】
熱分解された乗物タイヤの細片が回転篩を通過するとき、より小さなチャー粒子がスロットを通り取り除かれるが、鋼線スクラップは回転篩を通過し回転篩の排出端で排出される。取り除かれたチャー及び鋼線スクラップは、異なる場所へ分離され、本発明のシステムの下流で更に処理され得る。
【００１８】
本発明の別の特徴において、排出管が回転炉の排出端から回転炉の開放された内部へ伸長するように位置される。排出管は、回転炉内に、好ましくは、回転炉内に画成される第２の加熱ゾーンの近くに配置される第１端により限定される。排出管の第２端は、好ましくは負圧の供給源に連結され、負圧が乗物タイヤの細片の熱分解の間に解放されたガスを回転炉の外へ引き出すようにする。回転炉内から取り出されたガスは、次に、熱分解工程の間に乗物タイヤの細片から放出された油及び他の望ましい材料を取り出すために下流で処理され得る。回転炉の内部からガスを引き出す排出管は、排出ガスの汚染を減少すると共にガス内に浮遊する油が回転炉の排出端に近い別のセクション内で冷却し凝縮することを防止するように機能する。
【００１９】
本発明の他の種々の特徴、目的及び利点は、図面を参照する次の説明から明瞭にされる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１は、本願発明の熱分解システム１０を概ね図示している。熱分解システム１０は、細かく寸断された所定量の車両タイヤの供給を受け、熱分解することにより、細かく寸断された車両タイヤを所望の材料（例えば、カーボンブラック、スチール製のワイヤスクラップ、及びオイルを含むガスを有するチャー）に変換するように作動する。
【００２１】
熱分解システム１０は、概ね、切込みセクション１２、熱分解セクション１４、及び分離セクション１６を有している。車両タイヤ片は、最初に、切込みセクション１２に供給される。切込みセクション１２は、タイヤ片を熱分解セクション１４に供給する搬送システムを有している。タイヤ片が熱分解セクション１４を通って移動するとき、車両タイヤ片内に含まれる重量の低い炭化水素（ハイドロカーボン）をガスとして放出する。熱分解後のタイヤの残りの部分は、チャー及びスチール製のワイヤスクラップのような所望の材料となる。熱分解セクションを離れた後、車両タイヤ片の残りの部分は、分離セクション１６に供給される。分離セクション１６で、所望の材料は、所望の材料の別個のパイルに分離される。分離後、これらの所望の材料は、次いで、既知のプラクティスにしたがって、熱分解システム１０から下流に向けて進められ、最終的に、販売され又は再利用される。
【００２２】
図２を参照すると、車両タイヤ片は、最初に、矢印２０で図示されるようにホッパー１８内に供給される。本願発明の好適な実施例において、車両タイヤ片は、通常の細断技術によって、ホッパー１８の上流で形成することができる。あるいは、車両タイヤ片は、遠く離れたタイヤ細断設備から輸送される。具体的に説明すると、使用済み車両タイヤは、個々の片に細断される。細断された個々の片は、最大のサイズが約４インチ（約１０．１６ｃｍ）となっている。車両タイヤ片は、通常のコンベヤー技術によって、ホッパー１８の入力端に供給される。
【００２３】
熱分解セクション１４で生じる熱分解反応は、空気のない状態で起こさなければならないことから、エアーインターロック（ａｉｒ  ｉｎｔｅｒｌｏｃｋ）として機能する一対のダンプバルブ（ｄｕｍｐ  ｖａｌｖｅ）２２がホッパー１８内に位置決めされている。ダンプバルブ２２は、枢動可能なゲート２４を有している。枢動可能なゲート２４は、ホッパー１８のほぼ開口した内部で、閉鎖位置と開放位置との間を回転できるように取り付けられている。枢動可能なゲート２４の各々は、ダンプバルブ２２の内壁と相互に作用して、ホッパー１８内で気密シールを形成する。上側のダンプバルブ２２に示されているように、枢動可能なゲート２４を閉鎖位置に付勢するように、バランスウェイト２６が、ロッド２８に連結されている。
【００２４】
最初に、ダンプバルブ２２の両ゲート２４が閉じ、参照符号３０によって仮想線で示されるような所定の供給量の車両タイヤ片が、上側のダンプバルブ２２の閉じたゲート２４上に付着させる。次いで、ダンプバルブ２２のゲート２４は、下方へ枢動し、これによって、車両タイヤ片が、下側のダンプバルブ２２の閉じているゲート２４上に落下する。車両タイヤ片が下側のダンプバルブ２２のゲート２４上に支持されている状態で、上側のダンプバルブ２２のゲート２４は、再び、閉鎖位置に戻り、大気からホッパー１８をほぼシールする。
このプロセスは、連続的に繰り返され、これによって、前記所定供給量の車両タイヤ片が供給チャンバ３２に供給され、それによって、一対のダンプバルブ２２がエアーインターロックを形成して、車両タイヤ片３０と一緒に供給チャンバ３２内に入る一定量の空気を制限している。
【００２５】
供給チャンバ３２は、車両タイヤ片がホッパー１８のダンプバルブ２２を通過するとき、所定供給量の車両タイヤ片を貯蔵するような大きさとなっている。供給チャンバ３２は、一対のアクセスパネル３４を有しており、前記所定供給量の車両タイヤ片を保持する開口内部３６を画定している。図２には図示されていないが、供給チャンバ３２内に含まれる空気を排出するように、窒素が、供給チャンバ３２と、供給チャンバ３２に連結された熱分解システム１０の残りの構成要素とに供給されるようになっている。窒素が供給されることによって、熱分解システム１０内に存在する空気と置き換えられ、熱分解システム１０内で起きる熱分解反応に影響を与えない不活性ガスとなる。
【００２６】
図２に示されているように、切込みセクション１２は、さらに、回転可能な供給シリンダ３８を有する。供給シリンダ３８は、供給チャンバ３２と熱分解セクション１４との間に伸長している。供給シリンダ３８は、内部羽根４６を有している。内部羽根４６は、スクリュー状のパターンで、第１端４２から第２端４４に伸長している。内部羽根４６は、シェル４０の内壁面４８から径方向内側に向けて伸長しており、シェル４０の半径よりも小さい径方向の高さを有している。本願発明の好適な実施例において、シェル４０の外径はほぼ３８インチ（約９６．５２ｃｍ）である。一方、内部羽根４６は、内壁面４８からほぼ１３インチ（約３３．０２ｃｍ）だけ径方向内側に伸長しいている。
【００２７】
供給シリンダ３８は、長手方向軸線を中心にして回転可能になっている。供給シリンダ３８内に形成された内部羽根４６は、アルキメデスのねじポンプとして作動して、第１端４２から供給シリンダ３８の第２端４４に、前記所定供給量の車両タイヤ片を搬送することができるようになっている。内部羽根４６は内壁面４８から径方向内側に向けて伸長していることから、車両タイヤ片が第１端４２から第２端４４に移動することによって、車両タイヤ片の結合は、供給シリンダ３８内で、ほとんど除去される。本願発明の好適な実施例において、内部羽根４６のねじピッチはほぼ３８インチ（約９６．５２ｃｍ）となっており、これによって、供給チャンバ３２と熱分解セクション１４との間で、十分な生成物の流れが生成される。
【００２８】
図２に示されているように、供給シリンダ３８の第１端４２は、内部羽根４６の形状によって画定されている。この態様において、供給シリンダ３８の第１端４２は、スコップを形成している。前記スコップは、供給シリンダ３８が回転するとき、供給チャンバ３２の開口内部３６内から車両タイヤ片を引き出すようになっている。
【００２９】
密封装置５０は、供給シリンダ３８が供給チャンバ３２に入る位置において、供給シリンダの回りに配置されている。供給シリンダ３８は静止供給チャンバ３２に対して回転するので、密封装置５０は、供給シリンダ３８と供給チャンバ３２との管の接続部において、空気が熱分解処理システム内に入るのを阻止する。
【００３０】
図１及び図２において、熱分解処理セクション１４は、概して絶縁された炉５４を通して伸びる回転炉（ロータリーキルン）５２を備えている。回転炉５２は、供給端部５８と排出端部６０との間で伸びるほぼ円筒状のシェル５６を備えている。回転炉５２はその長手方向軸線の回りで回転可能であり、供給端部５８が排出端部６０の鉛直方向上方に配置されて車両タイヤ片製品の流れ６１が供給端部５８から排出端部６０に回転炉を横切るようにされる。
【００３１】
図２に示されるように、供給シリンダ３８は回転炉５２の供給端部５８を通してシェル５６によって画成される開放した内部６２内に伸びる。特に、供給シリンダ３８は、回転炉５２の供給端部５８に一対のコネクタ６６により取り外し可能に取り付けられた端板６４を通して伸びている。密封装置５０は、供給シリンダ３８を囲み、回転炉５２と供給シリンダ３８との間で気密シールを提供し、空気が熱分解処理システム内に入るのを阻止する。
【００３２】
回転炉５２の供給端部５８は、炉５４の絶縁された外側壁７２を通って長手方向外側に伸びている。延長部分７０は一端において端板６４によって画成されかつ他端において回転炉５２のシェル５６の内側壁面７６間で半径方向に伸びる内側ドラム７４によって画成される。図２に示されるように、回転する供給シリンダ３８によって輸送される車両タイヤ片は、内側ドラム７４より下流側で回転炉５２の開放内部６２内に堆積される。発明の好ましい実施例において、第２端４４近くの供給シリンダ３８のシェル４０は内側ドラム７４にしっかりと固定され、供給シリンダ３８は回転炉５２の回転に関連して回転する。
【００３３】
発明の好ましい実施例において、駆動機構７８が供給端部５８の近くで回転炉５２に連結され、回転炉５２及び供給シリンダ３８の両者を回転させる。回転炉５２の回転速度は、部分的に、製品の流れが供給端部５８から排出端部６０に回転炉を横切るのに必要な時間を決定する。容易に理解できるように、回転炉が早く回転すると、製品の流れ６１は供給端部５８から排出端部により敏速に移動し、一方、回転炉の回転が減速すれば製品の流れ６１が回転炉５２内に留まる時間が長くなる。
【００３４】
図１において、炉５４は回転炉５２の一部を囲み、回転炉５２の外側シェル５６を加熱するように動作する複数の別個のバーナーを備えている。個々のバーナー組立体８０ａ−cは、独立して動作可能であり、各個々のバーナー組立体８０ａ−ｃは回転炉５２のシェル５６の異なる部分を別個の動作温度に加熱できる。このように、複数のバーナー組立体８０ａ−ｃは、回転炉５２の長手方向長さに沿った個々の加熱ゾーンを作る。個々のバーナー組立体８０ａ−ｃの各々は、供給パイプ８２を介して別個の燃料源から供給される。発明の好ましい実施例において、バーナー組立体８０ａ−ｃの各々は、関連する供給パイプ８２を介して天然ガスが供給される。図に示されていないが、制御装置がバーナー組立体８０ａ−ｃ及び一連の温度センサに接続され、それぞれのバーナー組立体８０ａ−ｃの動作を監視しかつ制御し、加熱ゾーンの各々を所望の動作温度に保つ。
【００３５】
バーナー組立体８０ａ−ｃの各々は、回転炉５２のシェル５６の下に配置され、シェル５６が炉５４内で回転するときシェル５６を加熱する。各バーナー組立体８０ａ−ｃによって発生される熱はシェル５６を通して、回転炉５２を通して供給端部５８から排出端部６０に輸送される車両タイヤ片に伝達される。一連の排出パイプ８３が炉内に伸び、バーナー組立体８０ａ−ｃによって発生された排気を除去する。
【００３６】
発明の好ましい実施例において、各加熱ゾーンは別個の動作温度に加熱され、その別個の動作温度は残りの加熱ゾーンの動作温度と異なっている。発明の好ましい実施例において、回転炉５２の長手方向長さに沿って形成された加熱ゾーンの動作温度は、供給端部５８から排出端部６０に向かって減少する。回転炉５２の長手方向に沿った変化する動作温度により、回転炉５２を通る車両タイヤ片から成る製品の流れ６１はより効果的に熱分解処理され、回転炉５２の排出端部６０において商業的に望ましい最終製品を作り出す。
【００３７】
車両タイヤ片を含めて製品流れ６１が回転炉５２の開放内部に入るとき、製品流れ６１は回転炉５２の供給端部５８に最も近くに配置されたバーナ組立体８０ａによって、第１運転温度で加熱される。本発明の好適実施例においては、第１バーナ組立体８０ａは摂氏７００度〜８００度の間の運転温度で回転炉５２の第１加熱領域を保持するように動作する。さらに詳しく言えば、第１加熱領域のための最適運転温度は摂氏７００度〜７５０度の間であることがわかった。車両タイヤ片が第１加熱領域を移動するとき、高運転温度が車両タイヤ片を急速に加熱し、これが車両タイヤ片に含有される軽い炭化水素破片の亀裂を促進しかつ蒸発させる。蒸発された炭化水素破片は、回転炉５２の開放内部６２にガスを排気するように開放される。
【００３８】
回転炉５２内で第１加熱領域を通過した後に、製品流れ６１がバーナ組立体８０ｂによって制御された第２運転温度を有する第２加熱領域に入る。第２加熱領域の運転温度は、第１加熱領域の運転温度よりも低いが、回転炉５２内の高温分解反応を継続する程度に比較的高い。本発明の好適実施例においては、第２運転温度は、摂氏６００度〜７００度の間、摂氏約６００度の最適温度である。製品流れ６１の車両タイヤ片が第２加熱領域にある間に、第２運転温度が車両タイヤ片から軽い揮発性物質を押し出し続け、回転炉５２の開放内部６２にガスを排出し続ける。
【００３９】
第２加熱領域を通過した後、製品流れ６１の車両タイヤ片は、バーナ組立体８０ｃによって制御された第３運転温度を有する第３加熱領域に入る。本発明の好適実施例においては、第３運転温度は第２運転温度よりも低い。好ましくは、第３運転温度は、摂氏５００度〜６００度の間、摂氏約５００度が最適温度である。車両タイヤ片が第３加熱領域にある間に、車両タイヤ片はそこからの揮発性物質を押し出し続けるように第３加熱領域の運転温度に近づく。車両タイヤ片が第３加熱領域を通過し、炉５４を出た後、製品流れ６１は約１％だけの揮発性物質を含有し、残りの揮発性物質は回転炉５２内で高温分解過程中追い出される。
【００４０】
図３において、回転炉５２の排出端部６０は、炉５４の外側壁７２を通過して延びる。密封構成は、回転炉５２の回転自在シェル５６と固定外側壁７２に形成された開口８６との間で気密シールを与える。第２駆動部材８８は、回転炉５２をその縦軸のまわりに回転させるように回転炉５２のシェル５６に連結される。
【００４１】
回転炉５２の排出端６０は、図１および３に示すように、炉５４から延び、分離セクション１６に入る。特に、排出端６０は、ほぼ開放した内部９４を画定するフード９２に形成された開口９０を貫通する。密封構造９６は、空気が開放内部９４に入らないようにフード９２に形成された開口９０に対して気密シールを与えるために、回転炉５２のシェル５６を包囲する。
【００４２】
回転炉５２は、外周にそって形成されかつ排出端部６０から軸方向内方に定置された回転篩（トロンメル）９８を含む。車両タイヤ片が炉５４に含まれる回転炉５２の一部にそって画定された複数の加熱領域内で熱分解される。特に、車両タイヤ片は、チャー材料および鋼線スクラップ内で熱分解される。回転篩９８は、チャー材料を鋼線スクラップから分離するように機能する。各鋼線スクラップは、車両タイヤ片から回収された望ましい材料である。
【００４３】
図４において、回転篩９８は、その円筒形シェル１０１にそって円周方向に離隔された複数の開放スロット１００を有する。好ましくは、回転篩９８は、回転炉５２のシェル５６の一部として形成され、したがって回転炉５２と同じ外周を有する。スロット１００は、相当量の鋼線スクラップが通過しないように十分小さくなるように、チャーが通過できないように採寸される。
【００４４】
鋼線スクラップからチャーを分離することをさらに促進するために、弧状に配置された偏向傾斜部１０２が、回転篩９８の外周に形成された各スロット１００に隣接して配置される。偏向傾斜部１０２は、チャー粒子がスロット１００を通過させる間に、詰まりを防止するために、鋼線スクラップをスロット１００から偏向するように作用する。図４に示すように、各偏向傾斜部１０２は、シェル１０１から離れて延び、スロット１００に隣接して配置された後続縁１０６で終了する傾斜表面１０４を含む。傾斜表面１０４は、スロット１００の詰まりを防止するために、開放スロット１００から離れて鋼線スクラップを偏向させる。
【００４５】
再び図３を参照すると、回転篩９８により製品の流れから分離されたチャー１０８は、回転篩内のスロット１００を通ってチャーシュート１１０内に入る。チャーシュート１１０は、除去されたチャー１０８を収集容器１１２内へ誘導する。そして、収集容器１１２内に入れられた、分離されたチャーは、従来の処理技術によって下流部門で処理され、公知の機能を果たすのに利用することができる市販できる品質のカーボンブラックを生じる。
【００４６】
回転篩９８から下流側の製品流れ６１内に残っている鋼線くずは、回転炉５２の排出端６０の外へ流れる。鋼線くずは、排出端６０を出たスチールシュート１１４を通って収集容器１１６に入る。そして、収集容器１１６内に集められた鋼線くずは、下流部門で処理され、新たな車両用タイヤの生産のような、従来の用途に使用するために要求される製品として販売される。
【００４７】
回転篩９８のスロット１００は鋼線くずの実質的な部分が通過してしまうことを防止するように機能するが、少ないパーセントの鋼線くずが回転篩９８内のスロット１００を通過して、収集容器１１２内の物質に含まれる。これは、収集容器１１２内のチャー物質が収集容器の下流の磁気分離回路を通過してその中に認められる鋼線くずを除去するためである。そして、除去された鋼線くず物質は、収集容器１１６内の鋼線くず物質と混合され、上述したように販売される。
【００４８】
図１に戻り、一組の隔離ゲート１１８は、収集容器１１２、１１６とチャーシュート１１０及びスチールシュート１１４との間に配置される。隔離ゲートは、チャー１０８及び鋼線くずが各収集容器１１２、１１６内に排出されるときに空気が熱分解システム１０の中へ入ることを防止する。収集容器１１２、１１６を隔離することに加えて、隔離ゲートは、システム内に入る空気の熱分解システム１０を洗浄するための窒素の供給部に接続される。
【００４９】
図１及び図３を参照すると、ガス排出管１２０は、回転炉５２の通常開状態の内部６２の中へ延び、熱分解プロセスの間に放出されるガスを除去する。特に、ガス排出管の第１端部１２２は回転炉５２の排出端６０から軸方向内側へ延び、回転炉５２の第２加熱ゾーンに対応するエリア内に通常配置される。排出管１２０はフード９２の外側壁を通って延び、負圧源（不図示）へ接続される。負圧源は、回転炉５２の内部６２から外へ排出されるガスを吸い込むように作用する。排出されたガスは分離セクション１６の前で回収されるので、分離されたガスは分離セクション１６のフード９２内でガスを分離する熱分解システムよりはるかに少ない浮遊汚染物質しか含まない。加えて、ガスは上昇した温度で分離されるので、従来の熱分解システムの場合のように、ガス内に含まれる油分は分離せず、分離セクション１６の内部構造をコーティングする。排出管１２０から除去されたガスは、良く知られた手法で下流部分の処理を受ける。例えば、分離されたガスは冷却され、油粒子は回収されて商業的に要求されるオイルの供給を作り出す。更に、ガスは、良く知られた手法で他の要求された粒子を取り除くために洗浄される。
【００５０】
上述した記載により理解されるように、車両タイヤ片は、炉５４内に含まれる回転炉５２の一部の中にあるときに熱分解される。熱分解の割合は、回転炉５２に沿って画定される複数の加熱ゾーンの温度操作によって制御される。加えて、熱分解の割合はまた、製品流れ６１内の車両タイヤ片が供給端部５８から排出端部６０へ回転炉５２を横切る割合によって制御される。回転炉５２を通る車両タイヤ片の流れの割合は、回転炉５２の傾斜及び回転炉５２が回転する割合によって制御される。
【００５１】
各々が別個の操作温度で操作される複数の独立した加熱ゾーンを有する本発明の熱分解システム１０を用いて行われた試験において、１００トンの車両タイヤ片は、平均で、３５トンのカーボンブラックと１１トンのくず鉄とを生じた。この結果は、全回転炉内を一定の温度に管理された熱分解プロセスにおける従来の熱分解システムを越える実質的な増加を示している。
【００５２】
車両タイヤ片の与えられた重量から大きなパーセントのカーボンブラックを生産することに加えて、本発明の熱分解システム１０は、現在使用されている他の従来の熱分解システムものより実質的に高品質のカーボンブラック製品を生産する。図５及び下に示す表は、本発明の熱分解システム１０によって生産されたカーボンブラックを用いた試験の結果を示している。
【００５３】
近似分析
投入時 処理後
％水分                    ０．７４          ＸＸＸＸＸ
％灰                    １５．２６          １５．３７
％揮発成分                ４．３              ４．３３
％固定カーボンブラック    ７９．７     ８０．３  
１００            １００
ＢＴＵ／ｌｂ            １２４２９        １２５２２
％硫黄                      ２．８            ２．９
ＭＡＦ  ＢＴＵ                            １４７９６
元素分析                  投入時 処理後
％水分                    ０．７４          ＸＸＸＸＸ
％炭素                  ８０                ８０．６
％水素                    ０．７６            ４．３３
％窒素                    ０．２８            ０．２８
％硫黄                    ２．８８            ２．９
％灰                    １５．２６          １５．３７
％酸素                    ０．０８     ０．０８
１００              １００
様々な選択肢及び実施形態が、特許請求の範囲に特に示した範囲内のものとして、及び本発明に関連する内容を明確にクレームするものとして、考慮される。
【図面の簡単な説明】
図面は、本願発明を実施するうえで現在考えられる最適な態様を図示している。
【図１】  図１は、細かく寸断された車両タイヤから所望の材料を再生し且つ回収するための本願発明の熱分解システムの概略図である。
【図２】  図２は、本願発明の熱分解システムの熱分解セクションの切込みセクション及び切込みエンドの部分断面図である。
【図３】  図３は、熱分解された車両タイヤから所望の材料を分離する回転可能な回転篩を含む、熱分解セクションの排出端の部分断面図である。
【図４】  図４は、所望の材料を分離する回転篩に形成された一連のスロット及び弧状に配置された偏向傾斜部を図示する、図３の線４−４に沿って取った部分断面図である。
【図５】  図５は、本願発明の熱分解によって生成されたカーボンブラックのサイズ分析チャートである。
【図１】
0004615127.tif 000002
【図２】
0004615127.tif 000003
【図３】
0004615127.tif 000004
【図４】
0004615127.tif 000005
【図５】
0004615127.tif 000006