(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高分子化合物の塊を未破砕あるいは粗破砕した状態で、前記高分子化合物を含む空間内の空気を排除する空気削減装置と、
導入された前記高分子化合物を加熱して分解する熱分解装置と、
前記熱分解装置と連通するシリンダと、このシリンダ内を往復動可能に配置されるピストンと、このピストンの外周面に設けられピストン外周面とシリンダ内壁面との間を封止するピストンリングとを備え、前記空気削減装置によって空気が削減された高分子化合物を熱分解装置まで移送する移送装置と、
前記熱分解装置と連通するシリンダと、このシリンダ内を往復動可能に配置されるピストンと、このピストンの外周面に設けられピストン外周面とシリンダ内壁面との間を封止するピストンリングとを備え、前記熱分解装置内の圧力変動を一定範囲内に維持する炉圧維持装置とを備え、
前記炉圧維持装置のピストンは、前記移送装置のピストンと同期して動作し、かつ前記移送装置のピストンの押し込み動作時には引き込み動作を行い、前記移送装置のピストンの引き込み動作時には押し込み動作を行うことで前記熱分解装置内の炉圧を維持する、
ことを特徴とする熱分解システム。
【請求項２】
高分子化合物の塊を未破砕あるいは粗破砕した状態で、前記高分子化合物を含む空間内の空気を排除する空気削減装置と、
この空気削減装置から熱分解装置まで前記高分子化合物を移送する移送装置と、
前記熱分解装置内の熱分解ガスが上流側へ逆流するのを防ぐ分解ガス封止装置と、
前記熱分解装置内の圧力変動を一定範囲内に維持する炉圧維持装置とを備え、
前記炉圧維持装置は、炉内の圧力低下時に無酸素ガスまたは可燃性ガスを注入する、
ことを特徴とする熱分解システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、未破砕、あるいは粗破砕した高分子化合物を熱分解する熱分解システムに係わり、特に熱分解装置内に酸素が入り難くするとともに、圧力変動を抑制して、高分子化合物を安定的に熱分解処理するようにした熱分解システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
内包した球体によって破砕機能が付加された従来の熱分解システムでは、未破砕、あるいは粗破砕した高分子化合物を投入できる大きな断面積の投入装置を使用して、空気を大量に含んだ高分子化合物を熱分解装置内に投入し、また分解ガス封止装置として、投入口径の２倍〜３倍程度の大きさを持つ高温用ボールバルブを使用して、熱分解装置で発生した分解ガスが上流側に戻らないようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の熱分解システムにおいては、高分子化合物を投入する際、熱分解装置内の圧力が大きく変動し、後工程の不安定要因になってしまうという問題があった。
【０００４】
また、酸素を含んだ空気を高分子化合物と一緒に投入するために、環境に悪影響を及ぼす酸化物が発生していた。
【０００５】
また、分解ガス封止装置としての高温用ボールバルブは、投入口径の２倍〜３倍程度の大きさになるため、装置が大型化してしまうのみならず、バルブ本体を昇温させ、温度を保持するために、大きな熱エネルギーを必要としていた。
【０００６】
さらに、高分子化合物を投入する際には、ピストンなどの移送装置が熱分解装置の炉から引き出されたとき、炉の圧力が降下し、またピストンが押し込まれたとき、炉の圧力が上昇し、後工程が不安定になってしまうという問題があった。
【０００７】
さらに、熱分解装置内に冷たい高分子化合物を投入した後、熱分解装置内の高温ガスが冷やされて、炉内圧力が大きく降下し、後工程が不安定になってしまうという問題があった。
【０００８】
本発明は、かかる従来の事情に鑑みてなされたものであり、酸素を含んだ空気の投入量を減らすことにより、環境に悪影響を及ぼす酸化物の発生を抑えることができるとともに、高分子化合物を投入する際の圧力変動を一定範囲内に抑制して、後工程の安定性を向上させることができる熱分解システムを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項ｌの熱分解システムでは、高分子化合物の塊を未破砕あるいは粗破砕した状態で、前記高分子化合物を含む空間内の空気を排除する空気削減装置と、導入された前記高分子化合物を加熱して分解する熱分解装置と、前記熱分解装置と連通するシリンダと、このシリンダ内を往復動可能に配置されるピストンと、このピストンの外周面に設けられピストン外周面とシリンダ内壁面との間を封止するピストンリングとを備え、前記空気削減装置によって空気が削減された高分子化合物を熱分解装置まで移送する移送装置と、前記熱分解装置と連通するシリンダと、このシリンダ内を往復動可能に配置されるピストンと、このピストンの外周面に設けられピストン外周面とシリンダ内壁面との間を封止するピストンリングとを備え、前記熱分解装置内の圧力変動を一定範囲内に維持する炉圧維持装置とを備え、前記炉圧維持装置のピストンは、前記移送装置のピストンと同期して動作し、かつ前記移送装置のピストンの押し込み動作時には引き込み動作を行い、前記移送装置のピストンの引き込み動作時には押し込み動作を行うことで前記熱分解装置内の炉圧を維持する、ことを特徴としている。
【００１０】
上記構成の熱分解システムにおいては、高分子化合物と一緒に空気を投入しないために環境に悪影響を及ぼす酸化物の発生を抑制させ、さらに熱分解ガスが上流側へ逆流して装置の外へ漏れるのを防止させる。
【００１１】
また、移送装置のピストンリングが分解ガス封止装置を兼ねるので、システム全体を小型化させ得るようにするとともに、昇温、保温に要するエネルギーを小さくする。
【００１２】
上記構成の炉圧維持装置においては、高分子化合物を投入するため、移送装置のピストンが炉外から炉内へ向かって押し込まれる押し込み動作時には、炉圧維持装置のピストンを炉内から炉外へ向かって引き出させる引き込み動作を実行させ、高分子化合物を投入するため、移送装置のピストンが炉内から炉外へ向かって引き出される引き込み動作時には、炉圧維持装置のピストンを炉外から炉内へ向かって押し込ませる押し込み動作を実行させて、炉内の圧力変動を抑制させる。
【００１３】
請求項２の熱分解システムでは、高分子化合物の塊を未破砕あるいは粗破砕した状態で、前記高分子化合物を含む空間内の空気を排除する空気削減装置と、この空気削減装置から熱分解装置まで前記高分子化合物を移送する移送装置と、前記熱分解装置内の熱分解ガスが上流側へ逆流するのを防ぐ分解ガス封止装置と、前記熱分解装置内の圧力変動を一定範囲内に維持する炉圧維持装置とを備え、前記炉圧維持装置は、炉内の圧力低下時に無酸素ガスまたは可燃性ガスを注入することを特徴としている。
【００１４】
上記構成の炉圧維持装置においては、炉内に冷たい高分子化合物が投入された時に、高温ガスが冷やされて収縮しても、ガスを炉内に注入して、炉内の圧力が降下しないようにする。
【００１５】
また、後工程が燃焼工程の場合に、可燃性ガスを炉内に注入することにより炉圧の低下を防止するのみならず、燃焼熱量の変動を抑制し、燃焼を安定させる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明に係る熱分解システムを詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本発明に係る熱分解システムの第１の参考例を示すブロック図である。
【００１８】
この図に示す熱分解システム１は、熱分解対象となる高分子化合物２に含まれている空気を削減する空気削減装置３と、この空気削減装置３によって空気が削減された高分子化合物２を取り込んで、次工程に送る移送装置４と、この移送装置４によって送り込まれた高分子化合物２に熱を与えて、分解する熱分解装置６と、この熱分解装置６と移送装置４との間に配置され、移送装置４から熱分解装置６に高分子化合物２を送り込むときだけ、開いて移送装置４から熱分解装置６に高分子化合物２を送り込ませ、それ以外のとき、閉じて、熱分解装置６の熱分解工程で発生した分解ガスが上流側、あるいは外部に漏れないようにする分解ガス封止装置５とを備えている。
【００１９】
そして、空気削減装置３によって、熱分解対象となる高分子化合物２に含まれる空気を削減した後、移送装置４によって、分解ガス封止装置５で分解ガスが上流側、外部に漏れないように封止された熱分解装置６に高分子化合物２を送り込んで、熱分解処理させる。
【００２０】
このように、本参考例によれば、空気を一緒に投入しないようにすることができ、これによって環境に悪影響を及ぼす酸化物の発生を抑制することができるとともに、熱分解ガスが上流側へ逆流し、装置の外へ分解ガスが漏れるのを防止することができる。
【００２１】
図２は、本発明に係る熱分解システムの第２の参考例を示す構成図である。なお、この図において、図１の各部と同じ部分には、同じ符号が付してある。
【００２２】
この図に示す熱分解システム１は、上述した空気削減装置３として、筒状に形成されるシリンダ７と、このシリンダ７内にスライド自在に配置され、投入口８からシリンダ７内に投入された高分子化合物２を圧縮して、この高分子化合物２に含まれる空気の含有率を下げるピストン９と、シリンダ７の先端部分に開閉自在に設けられ、ピストン９によって圧縮されて、空気含有率が下げられた高分子化合物２を移送装置４、または熱分解装置６などに送る排出蓋１０とによって構成される空気削減装置３を使用し、図２（ａ）に示す如く投入口８から投入された空気含有量の大きな高分子化合物２を図２（ｂ）に示す如くピストン９によって圧縮し、図２（ｃ）に示す如く空気含有率を下げた高分子化合物２を排出口１１から移送装置４、または熱分解装置６などに送る。
【００２３】
このように、本参考例によれば、高分子化合物２を圧縮して、この高分子化合物２に含まれる空気の含有率を小さくすることができ、これによって空気を窒素等で置換することなく、環境に悪影響を及ぼす酸化物の発生を抑制することができる。
【００２４】
図３は、本発明に係る熱分解システムの第３の参考例を示す構成図である。なお、この図において、図１の各部と同じ部分には、同じ符号が付してある。
【００２５】
この図に示す熱分解システム１は、上述した移送装置４として、分解ガス封止装置５のシリンダと兼用されるシリンダ１３と、分解ガス封止装置５のピストンと兼用されるピストン１４と、このピストン１４の周囲に配置され、ピストン１４の外周面とシリンダ１３の内周面との間を封止するピストンリング１２とによって構成される移送装置４を使用し、シリンダ１３、ピストン１４、ピストンリング１２によって、空気削減装置３で圧縮された高分子化合物２を熱分解装置６に送り出した後、ピストン１４を停止させて、熱分解装置６で発生した熱分解ガスが上流側に戻らないようにする。
【００２６】
このように、本参考例によれば、移送装置４のピストン１４、シリンダ１３、ピストンリング１２に分解ガス封止装置５の機能を持たせることができ、これによって移送装置４、分解ガス封止装置５の小型化を達成させることができるとともに、昇温、保温に要するエネルギーを少なくさせることができる。
【００２７】
図４は、本発明に係る熱分解システムの第４の参考例を示す構成図である。なお、この図において、図１、図３の各部と同じ部分には、同じ符号が付してある。
【００２８】
この図に示す熱分解システム１は、上述した移送装置４として、分解ガス封止装置５のシリンダと兼用され、先端側が元端側より下になるように傾けて配置されるシリンダ１３と、分解ガス封止装置５のピストンと兼用されるピストン１４と、このピストン１４の周囲に配置され、ピストン１４の外周面とシリンダ１３の内周面との間を封止するピストンリング１２とによって構成される移送装置４を使用し、シリンダ１３、ピストン１４、ピストンリング１２によって、空気削減装置３で圧縮された高分子化合物２を熱分解装置６に送り出した後、ピストン１４を停止させて、熱分解装置６で発生した熱分解ガスが上流側に戻らないようにする。
【００２９】
このように、本参考例によれば、シリンダ１３を斜めに傾いていることから、ピストン１４によって、空気削減装置３で圧縮された高分子化合物２を熱分解装置６に投入する際、高分子化合物２を熱分解装置６内にスムーズに滑り落とすことができるとともに、分解ガスがシリンダ１３で凝縮しても、熱分解装置６側へ自然流下させて、上流側へ逆流するのを防ぐことができる。
【００３０】
図５は、本発明に係る熱分解システムの第５の参考例を示す構成図である。なお、この図において、図１の各部と同じ部分には、同じ符号が付してある。
【００３１】
この図に示す熱分解システム１は、上述した分解ガス封止装置５として、移送装置４のシリンダと兼用されるシリンダ１５と、移送装置４のピストンと兼用されるピストン１６と、このピストン１６の周囲に配置され、ピストン１６の外周面とシリンダ１５の内周面との間を封止するセラミック製のピストンリング１７とによって構成される分解ガス封止装置５を使用し、シリンダ１５、ピストン１６、ピストンリング１７によって、空気削減装置３で圧縮された高分子化合物２を熱分解装置６に送り出した後、ピストン１６を停止させて、熱分解装置６で発生した熱分解ガスが上流側に戻らないようにする。
【００３２】
このように、本参考例によれば、シリンダ１５が３５０〜６００℃の熱分解温度に曝されて、熱変形したときでも、セラミック製のピストンリング１７をシリンダ１５の形状変化に追随させて、シール性を保持させることができる。
【００３３】
図６は、本発明に係る熱分解システムの第６の参考例を示すブロック図である。なお、この図において、図１の各部と同じ部分には、同じ符号が付してある。
【００３４】
この図に示す熱分解システム１は、熱分解対象となる高分子化合物２に含まれている空気を削減する空気削減装置３と、この空気削減装置３によって空気が削減された高分子化合物２を取り込んで、次工程に送る移送装置４と、この移送装置４によって送り込まれた高分子化合物２に熱を与えて、分解する熱分解装置６と、この熱分解装置６と移送装置４との間に配置され、移送装置４から熱分解装置６に高分子化合物２を送り込むときだけ、開いて移送装置４から熱分解装置６に高分子化合物２を送り込ませ、それ以外のとき、閉じて、熱分解装置６の熱分解工程で発生した分解ガスが上流側、あるいは外部に漏れないようにする分解ガス封止装置５と、熱分解装置６の炉内圧力を一定に保持する炉圧維持装置１８とを備えている。
【００３５】
そして、空気削減装置３によって、熱分解対象となる高分子化合物２に含まれる空気を削減した後、移送装置４によって、分解ガス封止装置５で分解ガスが外部に漏れないように封止され、さらに炉圧維持装置１８によって、炉圧が一定に保持された熱分解装置６に高分子化合物２を送り込んで、熱分解処理させる。
【００３６】
このように、本参考例によれば、炉圧維持装置１８の動作を停止させた場合、図７の特性曲線Ａに示すように、移送装置４のピストン１４、または分解ガス封止装置５のピストン１６を引き抜いたとき、炉圧が低下し、移送装置４のピストン１４、または分解ガス封止装置５のピストン１６を押し込んで、高分子化合物２を炉内に投入したとき、圧力が上昇した後、冷えていた高分子化合物２により炉内温度が下げられて、炉圧が一時的に低下するが、炉圧維持装置１８を動作させる場合、特性曲線Ｂに示すように、移送装置４のピストン１４、または分解ガス封止装置５のピストン１６を引き抜いたときにも、またこれらピストン１４、１６を押し込んだときにも、炉圧を一定に保持させることができる。
【００３７】
これによって、高分子化合物２を熱分解装置６に投入するとき、炉内の圧力変動を抑制することができ、後工程を安定な定常運転にすることができる。
【００３８】
図８は、本発明に係る熱分解システムの第１の実施の形態を示す構成図である。なお、この図において、図３、図６の各部と同じ部分には、同じ符号が付してある。
【００３９】
この図に示す熱分解システム１は、上述した炉圧維持装置１８として、熱分解装置６の炉に連通されるシリンダ１９と、移送装置４のピストン１４と同期し、かつ逆方向に動かされるピストン２０と、このピストン２０の周囲に配置され、ピストン２０の外周面とシリンダ１９の内周面との間を封止するピストンリング２１とによって構成される炉圧維持装置１８を使用し、移送装置４のピストン１４が引き抜かれたとき、ピストン２０を押し込んで、炉内の圧力が低下しないようにし、また移送装置４のピストン１４が押し込まれて、高分子化合物２が熱分解装置６の炉内に投入されるとき、ピストン２０を引き抜いて、炉内の圧力が上昇しないようにする。
【００４０】
このように、本実施の形態によれば、移送装置４のピストン１４を引き抜きときにも、また押し込んだときにも、熱分解装置６の圧力変動を抑制することができ、後工程を安定な定常運転を行なわせることができる。
【００４１】
図９は、本発明に係る熱分解システムの第２の実施の形態を示す構成図である。なお、この図において、図３、図６の各部と同じ部分には、同じ符号が付してある。
【００４２】
この図に示す熱分解システム１は、上述した炉圧維持装置１８として、無酸素ガス２２を貯蔵するガス供給源２３と、熱分解装置６の炉内圧力を計測して、一定の圧力値以下になったとき、バルブ開信号を出力する圧力スイッチ２４と、この圧力スイッチ２４からバルブ開信号が出力されているとき、開状態になってガス供給源２３に貯蔵されている無酸素ガス２２を熱分解装置６の炉内に供給するバルブ２５とによって構成される炉圧維持装置１８を使用し、ピストン１４が引き抜かれて、炉圧が低下したときなどに、圧力スイッチ２４によってこれを検知して、バルブ２５を開状態にし、ガス供給源２３から炉内に無酸素ガス２２を供給させ、炉内の圧力が低下しないようにする。
【００４３】
このように、本実施の形態によれば、ピストン１４を引き抜いたとき、あるいはピストン１４を押し出して、炉内に冷たい高分子化合物２を投入したときにも、熱分解装置６の圧力変動を抑制することができ、後工程を安定な定常運転を行なわせることができる。
【００４４】
図１０は、本発明に係る熱分解システムの第３の実施の形態を示す構成図である。なお、この図において、図６、図９の各部と同じ部分には、同じ符号が付してある。
【００４５】
この図に示す熱分解システム１は、上述した炉圧維持装置１８として、可燃性ガス２６を貯蔵するガス供給源２３と、熱分解装置６の炉内圧力を計測して、一定の圧力値以下になったとき、バルブ開信号を出力する圧力スイッチ２４と、この圧力スイッチ２４からバルブ開信号が出力されているとき、開状態になってガス供給源２３に貯蔵されている可燃性ガス２６を熱分解装置６の炉内に供給するバルブ２５とによって構成される炉圧維持装置１８を使用し、ピストン１４が引き抜かれて、炉圧が低下したときなどに、圧力スイッチ２４によってこれを検知して、バルブ２５を開状態にし、ガス供給源２３から炉内に可燃性ガス２６を供給させ、炉内の圧力が低下しないようにする。
【００４６】
このように、本実施の形態によれば、ピストン１４を引き抜いたとき、あるいはピストン１４を押し出して、炉内に冷たい高分子化合物２を投入したときにも、熱分解装置６の圧力変動を抑制することができ、後工程を安定な定常運転を行なわせることができるとともに、後工程が燃焼を伴うとき、窒素などのガスを注入する場合に比べて発熱量を変動させずに運転させることができ、後工程の安定性を向上させることができる。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、未破砕あるいは粗破砕した高分子化合物を熱分解する際に、高分子化合物と一緒に空気を投入しないために環境に悪影響を及ぼす酸化物の発生を抑制し、熱分解ガスが上流側へ逆流して装置の外へ分解ガスがもれるのを防止することができる。また、ピストンリングが分解ガス封止装置を兼ねるので、小型化され、昇温させ、保温するのにも少ないエネルギーですませることができる。
【００４８】
また、熱分解装置の圧力変動を抑える炉圧維持装置を設け、炉圧維持装置のピストンを移送装置のピストンと反対方向に動作させるようにしたので、高分子化合物投入時に、炉内の圧力変動を抑制し、後工程を定常運転化させ、安定性を増大させることができる。
【００４９】
さらに、炉圧が降下したとき、炉圧維持装置によって、炉内に無酸素ガスを注入させることができ、これによって圧力の低下を防止させて、冷たい高分子化合物などによる炉内の圧力低下を防ぐことができる。
【００５０】
さらに、炉圧が降下したとき、炉圧維持装置によって、炉内に可燃性ガスを注入させることができ、これによって圧力の低下を防止させて、冷たい高分子化合物などによる炉内の圧力低下を防ぐことができるとともに、後工程が燃焼工程の場合に燃焼熱量の変動を抑制し安定な燃焼を維持させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る熱分解システムの第１の参考例を示すブロック図である。
【図２】  本発明に係る熱分解システムの第２の参考例を示す構成図である。
【図３】  本発明に係る熱分解システムの第３の参考例を示す構成図である。
【図４】  本発明に係る熱分解システムの第４の参考例を示す構成図である。
【図５】  本発明に係る熱分解システムの第５の参考例を示す構成図である。
【図６】  本発明に係る熱分解システムの第６の参考例を示すブロック図である。
【図７】  図６に示す熱分解装置の炉圧変動特性を示すグラフである。
【図８】  本発明に係る熱分解システムの第１の実施の形態を示す構成図である。
【図９】  本発明に係る熱分解システムの第２の実施の形態を示す構成図である。
【図１０】  本発明に係る熱分解システムの第３の実施の形態を示す構成図である。
【符号の説明】
１：熱分解システム
２：高分子化合物
３：投入空気削減装置
４：移送装置
５：分解ガス封止装置５
６：熱分解装置
７、１３、１５、１９：シリンダ
８：投入口
９、１４、１６、２０：ピストン
１０：排出蓋
１１：排出口
１２、１７、２１：ピストンリング
１８：炉圧維持装置
２２：無酸素ガス
２３：ガス供給源
２４：圧力スイッチ
２５：バルブ
２６：可燃性ガス
【図１】
0003923744.tif 000002
【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】
0003923744.tif 000007
【図７】
0003923744.tif 000008
【図８】
0003923744.tif 000009
【図９】
0003923744.tif 000010
【図１０】
0003923744.tif 000011