(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱分解ドラムと、該熱分解ドラムの内壁面に沿って設けられた複数の伝熱管と、を備えた間接加熱式の熱分解装置であって、
前記伝熱管は、熱分解ドラムの入口から出口までの全領域における中央部の約３分の１の領域の外径が小径部であり、前記入口側の約３分の１の領域と前記出口側の約３分の１の領域の外径が大径部である異径管であることを特徴とする間接加熱式の熱分解装置。
【請求項２】
請求項１に記載の間接加熱式の熱分解装置であって、
前記小径部の範囲は、処理対象物の温度が約２００℃〜４００℃の領域であることを特徴とする間接加熱式の熱分解装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃棄物（処理対象物）を熱分解処理する熱分解装置に関し、特にカーシュレッダーダスト等のプラスチック含有割合の高い廃棄物の熱分解処理に適した間接加熱式の熱分解装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プラスチック含有割合の高い廃棄物の熱分解処理に適した熱分解装置として、例えば特許文献１に記載されるものが挙げられる。この熱分解装置はロータリーキルンを備えている。
【０００３】
図５に、熱分解装置の一例としてのロータリーキルンの概略の縦断面図を示す。ロータリーキルンは、横型回転ドラム式の熱分解炉であって、処理対象物Ａに対して熱分解処理を行う熱分解ドラム３と、この熱分解ドラム３を回転可能に支持する支持体１３、１４と、加熱処理によって生じた熱分解ガス及び熱分解残渣を排出する排出装置１８と、を備えて構成されている。熱分解ドラム３の入口４側から投入された処理対象物Ａは、該熱分解ドラム３の回転に伴ってゆっくりと出口５側に移動しながら加熱されることにより熱分解される。
【０００４】
熱分解ドラム３は、その内壁面１７に沿って多数の伝熱管１６を有している。この伝熱管１６には、加熱媒体である高温の加熱ガスＧが処理対象物Ａの移動方向に対して対向流で流れるように構成されている。すなわち、加熱ガスＧは、熱分解ドラム３の出口５側が加熱ガス入口８となり、該熱分解ドラム３の入口４側が加熱ガス出口９となっている。この対向流で高温の加熱ガスＧが伝熱管１６内を通ることにより、内部の処理対象物Ａは間接的に加熱され、熱分解されるようになっている。
【特許文献１】特開２００３−３２１５７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、都市ゴミ等の一般廃棄物を処理する場合に比して、産業廃棄物、その中でも特にカーシュレッダーダスト（以下「ＡＳＲ」と言う）を処理する場合には、以下の様な不具合が生じる。即ち、ＡＳＲは、自動車のシートやインパネ等の部品を構成するプラスチック、繊維、発泡ウレタン等の可燃物と、金属やガラス等の不燃物とからなるが、都市ゴミ等と比べてプラスチックの比率が大きいという性質を有している。
【０００６】
加熱分解のために加熱管１６内を流される加熱ガスは、その温度が加熱管１６の前記入口８側（熱分解ドラム３の出口５側）で通常５００℃〜５５０℃程度である。この加熱ガスＧの温度は、加熱管１６内をその出口９（熱分解ドラム３の入口４側）に向かって流れ、その間に処理対象物Ａに熱を吸収されて次第に温度が下がり、図６に示したような温度プロファイルＬ１となる。すなわち、出口９（熱分解ドラム３の入口４側）において２８０℃〜３００℃程度に温度が下がる。
【０００７】
一方、処理対象物Ａは、熱分解ドラム３の入口４から室温（２０℃程度）で熱分解ドラム３内に投入され、伝熱管１６内を流れる対向流の加熱ガスＧによって間接加熱され、次第に温度が上昇し、熱分解ドラム３の出口５では４３０℃〜５００℃程度になる。図６に、処理対象物Ａの温度プロファイルＬ２を示した。
【０００８】
図６に示したように、熱分解ドラム３の入口４から出口５までの全領域におけるほぼ中央部の約３分の１の領域Ｍにおいて、処理対象物Ａの温度が２００℃〜４００℃になる。処理対象物ＡがＡＳＲ等のプラスチックの比率の多いものである場合、この温度の領域Ｍにおいて、熱分解ドラム３の内壁面１７（伝熱管１６の表面）にプラスチックが分解しきれずに付着し、成長する問題が発生する。この問題は熱分解処理の効率を低下させ、運転継続を困難にする。
【０００９】
そのため、伝熱管１６同士の間隔を広くとり、すなわち伝熱管１６自体を細くすることによって、伝熱管１６に固着したプラスチックを他の廃棄物、例えば金属などで剥ぎ取るようにしている（セルフクリーニング機能）。つまり、伝熱管１６同士の間隔を広くとることで、大きくて硬い金属が伝熱管１６同士の間を通過できるようにして、金属と伝熱管１６に固着したプラスチックとを接触させプラスチックを伝熱管１６から剥ぎ取るようにしている。
【００１０】
ところが、上記のように伝熱管１６同士の間隔を広くとると、すなわち伝熱管１６自体を細くすると、伝熱管１６へのプラスチックの固着は減少するが、伝熱管１６自体が細くなるため、大きな伝熱面積を確保することができず、熱分解装置自体の処理能力を低下させてしまうという欠点を有している。
【００１１】
また、伝熱管１６同士の間隔を広くとれば伝熱管１６同士を密に配列することができなくなり、熱分解装置が大型化するという欠点も有している。
【００１２】
本発明はこのような事情に鑑みなされたもので、その目的は、プラスチック溶融付着の問題が発生しやすい領域において、隣り合う伝熱管同士の間隔を処理対象物が通過しやすい寸法に設定して、プラスチック付着に対するセルフクリーニング効果が確実に得られるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様は、熱分解ドラムと、該熱分解ドラムの内壁面に沿って設けられた複数の伝熱管と、を備えた間接加熱式の熱分解装置であって、
前記伝熱管は小径部と大径部を有する異径管で構成されていることを特徴とするものである。
【００１４】
本発明によれば、小径部と大径部を有する伝熱管を用いたので、各一本の伝熱管の周囲には、隣り合う伝熱管との間隔において、その全長において大きい領域（小径部）と小さい領域（大径部）とができる。従って、間隔の小さい領域に処理対象物が引っかかったりプラスチックが付着することがあっても、処理対象物熱分解ドラム内を入口から出口に向かって移動する力によって、前記引っかかり物や付着プラスチックは長手方向に移動して間隔の大きい領域に移動することができ、そこで、容易に外れることができる。これにより、伝熱面積を向上しつつ（大径部）、引っかかりやプラスチック付着の問題を低減することができる（小径部）という効果が得られる。
【００１５】
本発明の第２の態様は、熱分解ドラムと、該熱分解ドラムの内壁面に沿って設けられた複数の伝熱管と、を備えた間接加熱式の熱分解装置であって、前記伝熱管は、熱分解ドラムの入口から出口までの全領域における中央部の約３分の１の領域が小径部であり、前記入口側の約３分の１の領域と前記出口側の約３分の１の領域は大径部である異径管であることを特徴とするものである。
【００１６】
熱分解ドラムの入口から出口までの全領域における中央部の約３分の１の領域において、プラスチックの溶融付着の問題が発生する。  
しかし、本発明によれば、この領域では伝熱管の外径が小さく形成されているので、隣り合う伝熱管同士の間隔を処理対象物が通過しやすい寸法に容易に設定することができ、プラスチック付着に対するセルフクリーニング効果が確実に得られるようにすることができる。
【００１７】
一方、前記入口側の約３分の１の領域と前記出口側の約３分の１の領域はプラスチックの溶融付着の問題がほとんど発生しない。従って、各伝熱管の外径寸法を大きく設定して、伝熱効率を高めることができ、以て、熱分解装置全体としての分解能力を、プラスチック付着の問題を低減しつつ、従来よりも高めることができる。
【００１８】
本発明の第３の態様は、前記第１または第２の態様の間接加熱式の熱分解装置であって、前記小径部の範囲は、処理対象物の温度が約２００℃〜４００℃の領域であることを特徴とするものである。
【００１９】
プラスチック溶融付着の問題は処理対象物の温度が約２００℃〜４００℃の領域で生じる。本発明によれば、この温度領域部分において伝熱管同士の間隔が大きくなっているので、プラスチック付着に対するセルフクリーニング効果を確実に得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を図１から図４に沿って説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
【００２１】
[第１の実施形態]
図１は本発明に係る熱分解装置の熱分解ドラム１の長手方向における縦断面図、図２は本発明に係る熱分解装置の図１におけるＤ、Ｅの部分の伝熱管２の拡大図、図３（Ａ）は図１におけるＸ−Ｘの断面図、図３（Ｂ）は図１におけるＹ−Ｙの断面図である。
【００２２】
図１において、被処理物は図面の左側から投入され熱分解装置内で処理され、右側へ排出される。  
熱分解ドラム１は、Ａ〜Ｃの３つのゾーンに分かれている。ここで、Ａ及びＣのゾーンはプラスチックが伝熱管２に付着しにくい部分であり、Ｂゾーンはプラスチックが伝熱管２’に付着し易いゾーンである。
【００２３】
Ａゾーンにおいては、処理温度が低いため、プラスチックがまだ融けている状態にない。そのため伝熱管２にプラスチックが付着しにくい。  
Ｂゾーンにおいては、処理温度が次第に上昇しプラスチックの融点を超える温度になる。そのため、伝熱管２にプラスチックが付着しやすくなる。  
Ｃゾーンにおいては、処理温度が最も高くなり、既にプラスチックが分解する温度となるので、伝熱管２にプラスチックが付着しにくい。  
なお、熱分解ドラム１の長さに対してＢゾーンは全体の中央部の約１／３の長さを占める。ＡおよびＣゾーンは、それぞれ入り口側の約１／３、出口側の約１／３の長さを占めている。
【００２４】
従って、ＡおよびＣのゾーンでは、伝熱管２にプラスチックが付着しにくいので、伝熱管２同士の間隔ｂは広く取らなくてもよい。このゾーンでは、従来の熱分解装置で使用されている伝熱管２よりも太い管を用いて伝熱面積を大きくしている。
【００２５】
これに対し、Ｂゾーンでは、伝熱管２にプラスチックが付着しやすいので、伝熱管２’同士の間隔ｃを広く取る必要がある。従って、このゾーンでは、従来の熱分解装置で使用されている細い伝熱管２’をそのまま使用している。
【００２６】
細い伝熱管２’を使用することにより、プラスチックの伝熱管２’への付着を防止することができ、仮に、伝熱管２’にプラスチックが付着しても、セルフクリーニング機能によって、伝熱管２’からプラスチックを剥ぎ取ることが可能となる。
【００２７】
図２のＤにはＡゾーンとＢゾーンの境界部分の伝熱管２、２’の拡大図が、図２のＥにはＢゾーンとＣゾーンの境界部分の伝熱管２、２’の拡大図が示されている。  
ＤとＥについては、寸法・形状が同一なので、Ｄについてのみ説明しＥについての説明は省略する。
【００２８】
伝熱管２と２’は、例えば大径部を有する伝熱管２（外径８９．１ｍｍ）の場合、小径部を有する伝熱管２’（外径７６．３ｍｍ）を差し込むことによって繋ぎ合わされている。
【００２９】
隣接する伝熱管同士の間隔を具体的な数値で示すと、ａ＝１１２．５ｍｍ、ｂ＝２３．４ｍｍ、ｃ＝３６．２ｍｍである。
【００３０】
よって、Ａゾーンにおける大径の伝熱管２同士の間隔ｂは、Ｂゾーンにおける小径の伝熱管同士ｃの間隔よりも小さくなっており、Ａゾーンにおいては伝熱面積を大きくすることができ、Ｂゾーンにおいては、プラスチックの付着を防止することができる構造となっている。
【００３１】
ここで、熱分解ドラム１の全長に前述の小径部を有する伝熱管２’（外径７６．３ｍｍ）を使用した場合と、本発明のように、プラスチックが付着しやすいＢゾーン（全長の中央部分約３０％の部分の長さ）に従来の小径部を有する伝熱管２’（外径７６．３ｍｍ）を使用し、プラスチックが付着しにくいＡおよびＣゾーン（全長からＢゾーンの長さを除いた残りの約７０％の部分の長さ）に大径部を有する伝熱管２（外径８９．１ｍｍ）を使用した際の伝熱面積の比較を行う。
【００３２】
伝熱面積は伝熱管の外径に比例するので、大径部を有する伝熱管２（外径８９．１ｍｍ）は、小径部を有する伝熱管２’（外径７６．３ｍｍ）の１．１６８倍（８９．１／７６．３）
の伝熱面積を有している。
【００３３】
そして、熱分解ドラム１の全長に前述の小径部を有する伝熱管２’（外径７６．３ｍｍ）を使用した場合を１とすると、本発明の場合は、全長の中央部分約３０％（計算では０．３とする）を占めるＢゾーンに小径部を有する伝熱管２’（外径７６．３ｍｍ）を使用し、全長の約７０％（計算では０．７とする）を占めるＡおよびＣゾーンに大径部を有する伝熱管２（外径８９．１ｍｍ）を使用するのであるから、
０．３×１＋０．７×１．１６８＝１．１２となり、全長に従来の小径部を有する伝熱管２’（外径７６．３ｍｍ）を使用した場合より、約１０％伝熱面積を増加させることができる。
【００３４】
すなわち、伝熱管の長さを約１０％短くしても、従来の熱分解ドラムと同等の性能を保つことができるので、装置自体を小型化することが可能となる。
【００３５】
[第２の実施形態]
第２の実施形態としては、図４に記載したように、第１の実施の形態における例えば大径部を有する伝熱管２（外径８９．１ｍｍ）と小径部を有する伝熱管２’（外径７６．３ｍｍ）の結合部分を無くし、伝熱管２、２’を一体成形した伝熱管を使用する形態である。
この態様であれば、結合部分がないので伝熱管の強度を増すことが可能となる。
【００３６】
なお、第１、第２の実施の形態にかかわらず、伝熱管のサイズ、伝熱管の小径部、大径部の位置は装置の規模や処理物の種類等により適宜設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】キルン熱分解装置の熱分解ドラム１の長手方向における縦断面図。
【図２】係るキルン分解装置の図１におけるＤ、Ｅの部分の伝熱管２の拡大図。
【図３】図１におけるＸ−Ｘの断面図およびＹ−Ｙの断面図。
【図４】第２の実施形態における伝熱管の長手方向における縦断面図。
【図５】ロータリーキルンの概略の縦断面図。
【図６】温度プロファイル
【符号の説明】
【００３８】
１    熱分解ドラム    ２、２’    伝熱管
３    熱分解ドラム
【図１】
0005184943.tif 000002
【図２】
0005184943.tif 000003
【図３】
0005184943.tif 000004
【図４】
0005184943.tif 000005
【図５】
0005184943.tif 000006
【図６】
0005184943.tif 000007