(57)【要約】【課題】  この発明は分解対象物となる有機物を真空無酸素の状態で加熱しつつ、加熱に伴って放出される気体を分解対象物から引き離し、逆流して戻るのを抑制する空間に誘導し、更に外部に吸引させて閉じ込めることを課題とした不活性炭素を製造する装置および方法。【解決手段】  第一発明は、分解対象物を封入する石英管を真空無酸素の状態にして、分解処理物を加熱しつつ、加熱に伴って放出される酸素、水素、窒素を含む気体を前記石英管内側に配置された２５ｍｍ前後の径で誘導口をもうけた、石英板壁を通過させ、この石英板壁と石英管端末間の一定の距離で形成される逆流を抑制する空間に一時的に閉じ込め、更に外部の吸引タンクによって吸引させる機能を有する不活性炭素を製造する装置であり、第二発明は、３ツのプロセス、５工程を施すことによって、前記気体が不活性炭素の生成を阻害する分解対象物の燃焼や化学反応から回避する手法を有した不活性炭素を製造する方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
分解対象となる有機物である分解処理物が封入される石英管（１）と、この石英管（１）を加熱する加熱機（３７）と、前記加熱機の温度を制御する温度コントローラー（３８）と、前記石英管（１）の両端末を塞ぐ左右フランジ（４）（５）と、左右フランジ（４）（５）から前記石英管（１）の一定距離の長手方向内側に配置される左右石英板壁（４１）（４２）と、この左右石英板壁（４１）（４２）に設けられ前記加熱に伴う気体を誘導する左右誘導口（３９）（４０）と、左右石英板壁（４１）（４２）と左右フランジ（４）（５）との間に形成され、前記誘導された気体が逆流することを抑制する左右抑制空間（４３）（４４）と、この抑制空間（４３）（４４）に連通し、前記石英管（１）の断面よりも小さな断面を有する耐熱チューブ（４７−１）（４７−２）と、この耐熱チューブ（４７−１）（４７−２）に設けられる石英管左右開閉弁（３６）（４５）および左右逆止弁（４６−１）（４６−２）を介して連結される吸引タンク（５２）と、前記石英管（１）および前記吸引タンク（５２）を真空無酸素の状態にする真空装置と、を有することで、前記加熱にともない前記分解処理物より放出される、酸素、水素、窒素を含む前記気体が、気流となり前記石英管（１）端末の前記左右フランジ（４または５）に向かう途中で、前記左右誘導口（３９）（４０）から前記左右抑制空間（４３）（４４）へ誘導されて一時的に閉じ込められることで逆流が抑制され、この抑制された状態で前記吸引タンク（５２）へ吸引されることを特徴とする不活性炭素を製造する装置である。
【請求項２】
請求項１に記載の不活性炭素を製造する装置を用いた不活性炭素を製造する方法であって、熱分解の対象となる有機物である分解処理物を石英管（１）に封入する第１プロセスと、石英管（１）と、吸引タンク（５２）と、から空気を抜きとり、それらを真空無酸素の状態とする第２プロセスと、加熱装置（３７、３８）により石英管の長手方向の一部を、所定の温度と時間で加熱し、この加熱に伴って放出される酸素、水素、窒素を含む気体を、左右誘導口（３９）（４０）をもうけた左右石英板壁（４１）（４２）と左右フランジ（４）（５）の間で形成する気体の逆流抑制空間（４３、４４）へ誘い込み、ここからさらに石英管外部に備えた吸引タンク（５２）の吸引力によって吸引して石英管外の吸引タンク（５２）に閉じ込める第３プロセスの五工程と、を有してなることを特徴とした不活性炭素を製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】この発明は、不活性炭素を製造する装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  有機物を略真空化で加熱して不活性炭素を製造する技術は、既に、複数の技術が存在する。
例えば、
下記特許文献１は、無酸素雰囲気の状態で、低品質の石炭を加熱し燃えやすい石炭に改善する方法だが、この発明は有機物から、不活性炭素を製造する装置および方法である。
下記特許文献２は、鋳型の気孔内に炭素高分子の前駆体を付着させて真空または無酸素下で加熱し炭素分子体を得るものであるが、生産プロセスで有機溶剤を使用し化学反応させて製造する技術であり、
この発明は有機物から熱分解して、不活性炭素を製造する装置および方法である。
下記特許文献３は、コンテナ内の空気を窒素雰囲気に置き換えて熱分解する。
この技術は、大量の生ゴミや産業廃棄物などから不活性炭素や金属、燃料等を再利用可能な形態で回収する方法であるが、
この発明は真空無酸素の状態で有機物から熱分解して、不活性炭素を製造する装置および方法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】  特開２０１３−１８１１７４
【特許文献２】  特開２００３−０３４５１６
【特許文献３】  特許第４０４７３３１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  しかしながら、分解処理物を窒素雰囲気や不活性ガス雰囲気、真空無酸素の状態で、加熱分解しても、この加熱に伴って放出される酸素、水素、窒素を含む気体が分解処理物の重なり合う部分や周辺に残留または回遊していれば、不活性炭素の生成を阻害する原因となり、分解処理物の燃焼、二酸化炭素の発生、ひいては炭や灰を作りだしてしまう。
この発明は分解対象となる有機物である分解処理物を真空無酸素の状態で加熱し、この加熱に伴う分解処理物より放出される前記気体を、分解処理物から引き離し、逆流して戻るのを抑制し、さらに外部に吸引させて閉じ込めつつ加熱することを課題とした不活性炭素を製造する装置および方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】  以上の課題を解決するために、第一発明は、分解対象となる有機物である分解処理物が封入される石英管（１）と、この石英管（１）を加熱する加熱機（３７）と、前記加熱機の温度を時間軸で制御する温度コントローラー（３８）と、前記石英管（１）の両端末を塞ぐ左右フランジ（４）（５）と、この左右フランジ（４）（５）から前記石英管（１）の一定距離の長手方向内側に配置される左右石英板壁（４１）（４２）と、この左右石英板壁（４１）（４２）に設けられ前記加熱に伴う気体を誘導する、左右誘導口（３９）（４０）と、左右石英板壁（４１）（４２）と左右フランジ（４）（５）との間に形成され、前記誘導された気体が逆流することを抑制する左右抑制空間（４３）（４４）と、この左右抑制空間（４３）（４４）に連通し、前記石英管（１）の断面よりも小さな断面を有する耐熱チューブ（４７−１）（４７−２）と、この耐熱チューブ（４７−１）（４７−２）に設けられる石英管左右開閉弁（３６）（４５）および左右逆止弁（４６−１）（４６−２）を介して連結される吸引タンク（５２）と、前記石英管（１）および前記吸引タンク（５２）を真空無酸素の状態にする真空装置と、を有することで、前記加熱にともない前記分解処理物より放出される、酸素、水素、窒素を含む前記気体が、気流となり前記石英管（１）端末の前記左右フランジ（４）（５）に向かう途中で、前記誘導口（３９）（４０）から前記抑制空間（４３）（４４）へ誘導されて一時的に閉じ込められることで逆流が抑制され、この抑制された状態で前記吸引タンク（５２）へ吸引されることを特徴とする不活性炭素を製造する装置である。【０００６】  第二発明は、第一発明に記載の不活性炭素を製造する装置を用いた不活性炭素を製造する方法であって、熱分解の対象となる有機物である分解処理物を前記石英管に封入する第１プロセスと、石英管と、吸引タンクと、から空気を抜きとり、それらを真空無酸素の状態とする第２プロセスと、前記加熱装置により石英管の長手方向の一部を加熱し、分解対象物を所定の温度と時間で加熱し、この加熱に伴って放出される酸素、水素、窒素を含む気体を、誘導口をもうけた左右石英板壁と左右フランジの間で形成する気体の逆流を抑制する左右抑制空間へ誘い込み、ここからさらに石英管外部に備えた吸引タンクの吸引力によって吸引して閉じ込め、石英管外へ排除する第３プロセスと、を有してなることを特徴とした不活性炭素を製造する方法である。
【発明の効果】
【０００７】  第一発明、または第二発明によれば、真空無酸素の状態で分解処理物を加熱し、熱分解にともなって放出する気体を、左右石英板壁と左右フランジ間でなす左右抑制空間に引き入れ、前記分解処理物側への逆流を抑制し、外部の吸引タンクの吸引力によって吸い込み、閉じ込めながら加熱することにより、分解環境である石英管内部は真空無酸素の状態を保ち、前記分解処理物の燃焼や化学反応を回避する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の一実施形態を示す図である。
【図２】加熱装置
【図３】真空装置
【図４】吸引装置
【図５】抑制空間
【発明を実施するための形態】
【０００９】  この発明の実施形態を、図に示す。
【実施例１】  この発明は、加熱装置  図２と、真空装置  図３と、吸引装置  図４と、で構成されるが、真空装置と、吸引装置は真空精度が優れたもので配管し、接続される。【００１０】加熱装置を図２に示す。
石英管（１）は石英管継手（２）により、石英管（１）の右の分断部分（３）を取り外せる仕組みになっており、（３）を取り外した状態で分解処理物を石英管（１）の分解処理領域（３７−１）に封入した後、（３）を気密装着して石英管（１）となす。
この石英管（１）の長手方向の一部である分解処理領域（３７−１）を覆う加熱機（３７）と、（３７）の温度コントローラー（３８）と、を一連とする加熱装置によって分解処理物を所定の加熱温度と時間をコントロールする機能を有する。【００１１】真空装置を図３に示す。
真空ポンプ（３１）は、石英管（１）と吸気タンク（５２）へと連通される。【００１２】  真空ポンプ（３１）から石英管（１）への連結は、
真空ポンプ（３１）と、真空ポンプ（３１）を一定の圧力に保つ自動リーク弁（３０）と、クランプ（２９）と、真空ポンプ開閉弁（２８）と、クランプ（２７）と、配管（２６）と、クランプ（２５）と、Ｔ配管（２４）と、（２４）の直上にクランプ（２３）と、石英管開閉弁（２２）と、クランプ（２１）と、Ｔ配管（１６）と、（１６）の水平にクランプ（１７）と、エルボ配管（１８）と、クランプ（１９）と、石英管真空達成計（２０）と、が連結される。
（１６）直上にクランプ（１５）と、フレキシブル配管（１４）と、クランプ（１３）と、エルボ配管（１２）と、クランプ（１１）と、変換ピース（１０）と、耐熱チューブ（９）と、右フランジ側の三方弁（８）と、（８）の左側とジョイント（７）と、右フランジ（５）に通じるパイプ（６）と、右フランジ（５）と、を一連とした配管となる。【００１３】  真空ポンプ（３１）を稼働し、真空ポンプ開閉弁（２８）と、石英管開閉弁（２２）のみを開放して、石英管（１）内部の真空無酸素の状態を石英管真空達成計（２０）で確認後に、石英管開閉弁（２２）を閉鎖して、石英管（１）の真空無酸素の状態を確保できる。【００１４】  真空ポンプ（３１）から吸引タンク（５２）への連結は、
Ｔ配管（２４）の水平にクランプ（３２）と、吸引タンク開閉弁（３３）と、クランプ（６２）と、Ｔ配管（５９）と、（５９）直上にクランプ（６０）と、吸引タンク真空達成計（６１）と、Ｔ配管（５９）の左水平にクランプ（５８）と、変換ピース（５７）と、耐熱チューブ（５６）と、ジョイント（５５）と、吸引タンク右側フランジ（５３）に通じるパイプ（５４）と、吸引タンク右側フランジ（５３）と、吸引タンク（５２）と、を一連とした配管となる。【００１５】  真空ポンプ（３１）を稼働し、真空ポンプ開閉弁（２８）と、吸引タンク開閉弁（３３）のみ開放して、吸引タンク（５２）内部の真空無酸素の状態を吸引タンク真空達成計（６１）で確認後に、吸引タンク開閉弁（３３）を閉鎖して、吸引タンク（５２）の真空無酸素の状態を確保できる。【００１６】吸引装置を図４に示す。
吸引装置は、石英管（１）の左右フランジ（４）（５）から連通される吸引タンク（５２）により、分解処理物の加熱によって放出される気体を吸引する、左右の系統からなる。【００１７】  左の系統は、石英管（１）と、左フランジ（４）から一定距離の長手方向内側に配置される気体の左誘導口（３９）を設けた左石英板壁（４１）と、石英管（１）を塞ぐ左フランジ（４）の間からなる気体の逆流を抑制する左抑制空間（４３）と、左フランジ（４）と、（４）に通じるパイプ（３４）と、ジョイント（３５）と、石英管左開閉弁（３６）と、左逆止弁（４６−１）と、耐熱チューブ（４７−１）と、三方弁（４８）左側と、（４８）右側とジョイント（４９）と、吸引タンク左側フランジ（５１）に通じるパイプ（５０）と、吸引タンク左側フランジ（５１）と、に連結される。【００１８】  右の系統は、石英管（１）と、右フランジ（５）から一定距離の長手方向内側に配置される気体の誘導口（４０）を設けた右石英板壁（４２）と、石英管（１）を塞ぐ右フランジ（５）の間からなる気体の逆流を抑制する抑制空間（４４）と、右フランジ（５）と、（５）に通じるパイプ（６）と、ジョイント（７）と、三方弁（８）の左側と、（８）の直下に石英管右開閉弁（４５）と、右逆止弁（４６−２）と、耐熱チューブ（４７−２）と、三方弁（４８）直上と、に連結される。【００１９】  吸引装置は、石英管（１）内で分解対象物の加熱分解にともなって放出される気体が、抑制空間（４３）または（４４）に誘導されて、一時的に閉じ込められることで逆流が抑制され、この抑制された状態で、左右フランジから連通される吸引タンク（５２）により吸引して閉じ込める機能を有する。【００２０】抑制空間を図５に示す。
石英管（１）内で熱分解して分解処理物より放出される気体は、分解処理物から引き離され、石英管左右の両端末に向かう軌道線上にもうけられた左右石英板壁（４１）（４２）の誘導口（３９）（４０）から抑制空間（４３）（４４）に誘い込まれ、端末で反射して戻る気流に対して、これを左右石英板壁（４１）（４２）が壁となり再び端末方向に反射させて逆流を抑制して一時的に閉じ込める機能を有する。【００２１】第１プロセス
分解処理物を図２の加熱機が覆う石英管（１）の長手方向の一部である分解エリア（３７−１）に封入し、石英管継手（２）により石英管（１）の右分断部分（３）を気密装着して石英管（１）となす。
前記分解処理物の量は、石英管（１）の内部体積に対し、分解処理物の水分含有量の比率を一定の割合で設定される。【００２２】第２プロセス
前記真空装置（図３）の真空ポンプ開閉弁（２８）と、石英管開閉弁（２２）を開放し、吸引タンク開閉弁（３３）及び石英管左右開閉弁（３６）（４５）を閉鎖し、真空ポンプ（３１）を稼働して石英管（１）内部から空気を抜き取り、石英管の真空を監視する石英管真空達成計（２０）で真空達成を確認した後、石英管開閉弁（２２）を閉鎖する。
真空ポンプ（３０）は稼働したまま、真空ポンプ開閉弁（２８）と吸引タンク開閉弁（３３）を開放し、吸引タンク（５２）の真空を監視する吸引タンク真空達成計（６１）により吸引タンク（５２）の真空達成を確認した後、吸引タンク開閉弁（３３）を閉鎖して真空ポンプを停止する。【００２３】第３プロセス
真空無酸素の状態で分解処理物を加熱し分解を実施する、以下５工程を行う。【００２４】第１工程
石英管（１）内部を真空無酸素の状態で、分解処理物を１６５℃以下の所定の温度と時間で加熱し、（図４）の石英管左開閉弁（３６）と、石英管右開閉弁（４５）を開放する。
分解処理物から、放出する気体の軌道は石英管端末方向に誘導され、誘導口（３９）（４０）を設けた左右石英板壁（４１）（４２）と、両端末の左右フランジ（４）（５）の間でなす抑制空間（４３）（４４）に誘い込まれ、逆流を抑制され、この抑制された状態で石英管（１）の両端末から石英管左右開閉弁（３６）（４５）と、左右逆止弁（４６−１）（４６−２）と、各耐熱チューブ（４７−１）（４７−２）と、三方弁（４８）と、ジョイント（４９）と、吸引タンク左側フランジ（５１）に通じるパイプ（５０）と、吸引タンク左側フランジ（５１）を介して、真空無酸素の状態にある吸引タンク（５２）によって前記気体を吸い込んで閉じ込める。
吸引タンク（５２）に吸引した気体や、水溶液は、左右逆止弁（４６−１）（４６−２）により石英管（１）への逆流は防がれる。【００２５】  石英管真空達成計（２０）を監視し、石英管（１）内部の真空達成していることを確認する。
次に、真空ポンプ（３１）を稼働し、真空ポンプ開閉弁（２８）を開放、吸引タンク開閉弁（３３）を開放し、吸引タンク真空達成計（６１）によって吸引タンク（５２）の真空状態を確認した後、真空ポンプ（３１）を停止する。【００２６】第２工程
石英管（１）内部を真空無酸素の状態で、分解処理物を２５０℃以下、所定の温度と時間で加熱し、第１工程と同様の手順を実施する。【００２７】第３工程
石英管（１）内部を真空無酸素の状態で、分解処理物を３６０℃以下、所定の温度と時間で加熱し第１工程と同様の手順を実施する。【００２８】第４工程
石英管（１）内部を真空無酸素の状態で、分解処理物を４００℃以下、所定の温度と時間で加熱し、第１工程と同様の手順とする。【００２９】第５工程
石英管（１）内部を真空無酸素の状態で、分解処理物を４３５℃以下、所定の温度と時間で加熱し、第１工程と同様の手順を実施するが、不活性炭素製造の仕上げ工程となる。
第１工程から、この第５工程まで継続的に加熱し、温度を上昇させるが、この第５工程での所定の加熱後は、分解処理物を常温まで冷ましてから、有機物から生成した不活性炭素と微量の金属をとりだす。
【実施形態の効果】
【００３０】  この発明の装置は小規模でシンプル、かつ低コストで実現が可能である。
また、メンテナンスに手間暇かからない。
更に、窒素ガスなども充填せず、二酸化炭素や毒性のガスも発生せず、製造した不活性炭素は、安心して安全に取り出すことが可能である。
【他の実施形態】
【００３１】  分解処理物から放出される気体の軌道線上にあわせて石英板壁に誘導口をもうけているが、５〜１５ｍｍ径の複数の誘導口を設けても良い。
また、石英板壁は左右に１枚としているが、２枚以上の複数を配置しても良い。
誘導口に蒸気浸透・逆流阻止膜を使用しても良いが、なくても良い。
石英管の内部体積に対して吸引タンクの内部体積比率が２以下の場合、第１〜第５工程をとうして真空ポンプで吸引タンクを吸引することになる。
この場合は吸引タンクに冷却効果をもたらせる機構があれば良い。
【産業上の利用可能性】
【００３２】  不活性炭素は超微粒子に粉砕しても不燃性であり、安全性が高く扱いやすい。
応用範囲は広く、防火シート、防火ズキン、不燃性布団、不燃性塗料、ヒートテック繊維、また化粧品や食品、栄養補助食品、飲料の添加材料などに応用が見込まれる。
【符号の説明】
【００３３】１    石英管
２    石英管継手
３    石英管（１）の右分断部分
４    左フランジ
５    右フランジ
６    パイプ（右フランジに通じる）
７    ジョイント（右パイプ側）
８    三方弁（右フランジ側、９を繋ぐ）
９    耐熱チューブ（右三方弁側から１０を繋ぐ）
１０  変換ピース（真空装置の上段）
１１  クランプ（１０と１２を繋ぐ）
１２  エルボ配管（１３を繋ぐ）
１３  クランプ（１２と１４を繋ぐ）
１４  フレキシブル配管（１５を繋ぐ）
１５  クランプ（１４と１６を繋ぐ）
１６  Ｔ配管（１７を繋ぐ）
１７  クランプ（１６と１８を繋ぐ）
１８  エルボ配管（１９を繋ぐ）
１９  クランプ（２０を繋ぐ）
２０  石英管真空達成計
２１  クランプ（１６と２２を繋ぐ）
２２  石英管開閉弁
２３  クランプ（２２と２４を繋ぐ）
２４  Ｔ配管（２５を繋ぐ）
２５  クランプ（２４と２６を繋ぐ）
２６  配管（２７を繋ぐ）
２７  クランプ（２６と２８を繋ぐ）
２８  真空ポンプ開閉弁
２９  クランプ（２８と３０を繋ぐ）
３０  自動リーク弁（３１の圧力自動調整）
３１  真空ポンプ
３２  クランプ（２４と３３を繋ぐ）
３３  吸引タンク開閉弁
３４  パイプ（左フランジに通じる）
３５  ジョイント（３４と３６を繋ぐ）
３６  石英管左開閉弁
３７  加熱機
３７−１  分解処理領域
３８  温度コントローラー
３９  左誘導口（左石英板壁）
４０  右誘導口（右石英板壁）
４１  左石英板壁（左側の石英管内）
４２  右石英板壁（右側の石英管内）
４３  左抑制空間
４４  右抑制空間
４５  石英管右開閉弁
４６−１  左逆止弁（３６への逆流防止）
４６−２  右逆止弁（４５への逆流防止）
４７−１  耐熱チューブ（石英管左と吸引タンクに連なる）
４７−２  耐熱チューブ（石英管右と吸引タンクに連なる）
４８  三方弁（４７−１と４７−２の耐熱チューブを繋ぐ）
４９  ジョイント（４８と５０を繋ぐ）
５０  パイプ（吸引タンク左側フランジに通じる）
５１  吸引タンク左側フランジ
５２  吸引タンク
５３  吸引タンク右側フランジ
５４  パイプ（吸引タンク右側フランジに通じる）
５５  ジョイント（５４と５６に繋ぐ）
５６  耐熱チューブ（５５と５７）に繋ぐ
５７  変換ピース（５６と５８に繋ぐ）
５８  クランプ（５７と５９に繋ぐ）
５９  Ｔ配管（吸引タンクの真空達成計と真空ポンプ側に繋ぐ）
６０  クランプ（５９と６１に繋ぐ）
６１  吸引タンク真空達成計
６２  クランプ（５９と３３に繋ぐ）
【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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