JP2005078818A - 誘導加熱式乾留炉 - Google Patents

Abstract

【課題】金属系廃棄物の処理を行う際に、被乾留物を誘導加熱によって直接加熱することなく炉体を均一に加熱することのできるようにする。
【解決手段】円筒状の炉体１をその外側に配置した加熱コイル２で誘導加熱することにより、炉体１内の被乾留物６を乾留処理する誘導加熱式乾留炉において、炉体の上端部１ａ及び下端部１ｂを被乾留物６の上位面Ｘ及び下位面Ｙよりも上方及び下方にそれぞれ伸び出させるとともに、加熱コイル２をその上端面と下端面とが炉体１の上端面及び下端面と被乾留物６の上位面及び下位面との間にそれぞれ位置する高さに定める。これにより、加熱コイル２磁束が炉内に回り込んで被乾留物が直接加熱されることがなく、また炉体１の上下端部を所要温度まで確実に上昇させることができる。
【選択図】 図１

Description

この発明は、塗料、樹脂などの高分子化合物を含む廃棄物、特に使用済み飲料缶などの金属系廃棄物を誘導加熱により乾留処理するバッチ式の誘導加熱式乾留炉に関する。

バッチ式の誘導加熱式乾留炉については、例えば特許文献１に記載されているが、図４に従来の乾留炉の原理図を示す。図４において、乾留炉は磁性材（鉄）からなる円筒状の炉体１の外側に加熱コイル２を備え、炉体１は断熱壁３により密閉されるようになっている。炉体１の底部には炉底板４が設けられ、加熱コイル２は励磁電源５により励磁されるようになっている。乾留炉内に飲料缶などの被乾留物６を入れた後、炉内を窒素ガスなどの不活性ガスを充填して不活性雰囲気とし、誘導コイル２により炉体１を誘導加熱する。被乾留物６は炉体１からの輻射や熱伝導よって加熱され、所定の温度まで到達した後、その温度で一定時間保持されることで乾留処理される。

特開平１０−４３７１４号公報

図５は図４における加熱コイル２の磁束Φの分布を示すものであるが、図４の乾留炉のように、炉体１の上端面及び下端面が炉体１に充填された被乾留物６の上位面Ｘ及び下位面Ｙと高さ位置が同じ場合、使用済み飲料缶などの金属系廃棄物を含む被乾留物６を乾留処理しようとすると、炉体１の端部から炉体内に回り込んだ磁束Φによって被乾留物６が誘導加熱されてしまうという問題があった。

炉体１自体は表面温度を監視しながらインバータ電源５の電力をコントロールしているため設定温度以上に昇温することはないが、被乾留物６が誘導加熱された場合、その温度を制御することは困難である。例えば、飲料缶の乾留では炉体温度は550〜600℃に設定されており、アルミニウムの融点は660℃であるため、炉体内の飲料缶が局部的に誘導加熱されて所定の温度を保持できずに炉体温度よりも昇温すると、アルミニウムが溶融するなど品質や歩留りの低下が生じる。

また、炉体１の温度は図３に示すように、コイル端部に近づくにつれて落ちてしまう。図３は炉体１の温度分布を示すもので、横軸は炉体１の下端面からの高さ位置、縦軸は炉体１の温度である。図示の通りコイル端部の近傍では炉体１の温度が下がるため、図４の乾留炉のように、加熱コイル２の上端面及び下端面を被乾留物６の上位面Ｘ及び下位面Ｙとそれぞれ同じ高さ位置として炉体１を誘導加熱した場合には、図３に破線Ｒで示したように、炉体１の上下端部の温度は被乾留物６を乾留するのに必要な温度、例えば550〜600℃に達しない。そのため、炉体温度が低い上下端部分では乾留が不完全となり乾留品質が低下する。なお、炉体上下端部分の温度を無理に上げると中央部分が過昇温になり、上記したアルミ缶の溶融などが生じる。

この発明は、上記課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、金属系廃棄物の処理を行う際に被乾留物が誘導加熱によって直接加熱されることがなく、かつ、炉体を均一に加熱することのできる乾留装置を提供することにある。

上記課題を解決するためにこの発明は、円筒状の炉体と、この炉体の外側に配置された加熱コイルとを備え、この加熱コイルで前記炉体を誘導加熱することにより、前記炉体内に充填された高分子化合物を含む廃棄物を不活性ガス雰囲気で加熱し、前記高分子化合物を乾留処理する誘導加熱式乾留炉において、前記炉体の上端部及び下端部を前記炉体に充填される被乾留物の上位面及び下位面よりも上方及び下方にそれぞれ伸び出させるとともに、前記加熱コイルをその上端面と下端面とが前記炉体の上端面及び下端面と前記被乾留物の上位面及び下位面との間にそれぞれ位置する高さに定めるものである（請求項１）。

この請求項１の発明によれば、炉体の上端部及び下端部を被乾留物の上位面及び下位面よりも上方及び下方にそれぞれ伸び出させることにより、磁束が炉内に回り込んで被乾留物が直接加熱されることがなくなる。また、加熱コイルの上端面と下端面とを炉体の上端面及び下端面と被乾留物の上位面及び下位面との間にそれぞれ位置する高さに定めることにより、被乾留物の上位面及び下位面の位置で炉体を所要温度まで確実に上昇させることができる。

請求項１の発明において、前記炉体の上端部及び下端部の張り出し長さをＬ１、前記炉体の内径をＤとして、Ｌ１をＤの１０％以上（Ｄ×０．１≦Ｌ１）の範囲内に定めるとよい（請求項２）。また、前記炉体の内径をＤとし、前記被乾留物の上位面又は下位面から前記加熱コイルの上端面又は下端面までの長さをＬ２として、Ｌ２をＤの５％以上（Ｄ×０．０５≦Ｌ２）の範囲内に定めるとよい（請求項３）。

更に、前記加熱コイルをその上端部及び下端部を中央部よりも密に巻いた粗密巻きコイルとすれば、炉体の温度分布がより改善される（請求項４）。その場合、前記加熱コイルの全高をＨ、密巻きにした前記加熱コイルの上端部及び下端部の長さをＨ１として、Ｈ１をＨの１０％から３０％（Ｈ×０．１≦Ｈ１≦Ｄ×０．３）の範囲に定めるとよい（請求項５）。

この発明によれば、被乾留物が直接誘導加熱されることがなく、かつ被乾留物の上位面から下位面にわたって炉体温度を適正に分布させることができるので、被乾留物が炉体からの輻射や熱伝導によって加熱される際の温度ムラが改善されて乾留品質が向上する。

この発明の実施の形態を図１に示す。図１において、炉体１の上端部１a及び下端部1ｂは、被乾留物６の上位面Ｘ及び下位面Ｙよりも上方及び下方にそれぞれ伸び出ている。炉体１の上下端部１ａ，１ｂの伸出し長さをＬ１、炉体内径をＤとして、Ｌ１をＤの２０％とした。従来の構成では炉体端部１ａ，１ｂが短いため、加熱コイル２の磁束が炉体１の端部から回りこんで炉体内に入り、被乾留物６は加熱コイル２が炉体１に投入している電力の約７％を費消していたが、炉体端部１ａ，１ｂを長くすることで炉体内に磁束が入らなくなる。その結果、被乾留物自体が誘導加熱されて局部的に加熱されることがなく、乾留後の回収金属の品質が向上する。

図２に炉体端部の伸出し長さＬ１と被乾留物６での電力損失の関係を示す。炉体の上端部１ａ及び下端部１ｂの伸出し長さＬ１は、炉体内径Ｄに対する比で表している。被乾留物６での電力損失は、炉体端部１ａ，１ｂの伸出し長さＬ１が０のときの損失を１００％とした。伸出し長さＬ１が１０％で被乾留物での電力損失は１／１０に低減し、１０％以上で十分な効果が得られることがわかった。端部の伸出し長さＬ１を２０％まで長くすれば、発生損失は１／１００まで低減することができる。

一方、図１において、加熱コイル２はその上端面と下端面とが炉体１の上端面及び下端面と被乾留物６の上位面Ｘ及び下位面Ｙとの間にそれぞれ位置する高さに定めている。コイル高さＨは被乾留物充填高さＫの約１．２倍とし、加熱コイル２は中央部の巻線間隔を広く、上下端部２ａの巻線間隔を狭くした粗密巻きコイルを用いた。密巻き部の長さＨ１はコイル高さＨの２０％とした。被乾留物の充填高さＫに対して加熱コイル２を高くしていけば、炉体１の均一加熱性は向上するが、加熱コイル２が高くなり過ぎるため端部２ａを密に巻くことでコイル端部の加熱効率を向上させコイル高さ抑えている。

図３の炉体温度分布図において、すでに述べたように、誘導コイル２の高さＨが図４のように被乾留物６の充填高さＫと同じ場合、温度分布Ｒは端部が乾留温度よりも低くなってしまう。コイル高さＨを被乾留物充填高さＫよりも高くすることにより、温度分布Ｓに示すように炉体端部の温度は上昇する。更に、コイル端部２ａを中央部分よりも密に巻くことにより、温度分布Ｔに示すようにより改善され、炉体１を目標の温度範囲（例えば550〜600℃）まで上昇させることが可能になる。

その場合、被乾留物６の上位面Ｘ又は下位面Ｙから加熱コイル２の上端面又は下端面までの長さＬ２は、短すぎると図３に示すように端部温度が低下するため、Ｌ２は炉体内径Ｄの５％以上、例えば１０％程度まで長くとる必要がある。また、密巻き部の長さＨ１は、短すぎると同様に端部温度が低下し、長すぎると逆に温度が上がりすぎるため、密巻き部の長さＨ１はコイル高さＨの１０〜３０％の長さとすれば目標とする温度範囲を得ることができる。

この発明の実施の形態を示す乾留炉の要部縦断面図である。 乾留炉の炉体端部の伸出し長さと被乾留物での電力損失との関係を示す線図である。 加熱コイルの構成と炉体温度分布の関係を示す線図である。 従来の乾留炉を示す概略図である 従来の乾留炉における磁束分布を示す図である。

符号の説明

１ 炉体
２ 加熱コイル
３ 断熱材
４ 炉底
５ コイル電源
６ 被乾留物

Claims (5)

1. 円筒状の炉体と、この炉体の外側に配置された加熱コイルとを備え、この加熱コイルで前記炉体を誘導加熱することにより、前記炉体内に充填された高分子化合物を含む廃棄物を不活性ガス雰囲気で加熱し、前記高分子化合物を乾留処理する誘導加熱式乾留炉において、
   前記炉体の上端部及び下端部を前記炉体に充填される被乾留物の上位面及び下位面よりも上方及び下方にそれぞれ伸び出させるとともに、前記加熱コイルをその上端面と下端面とが前記炉体の上端面及び下端面と前記被乾留物の上位面及び下位面との間にそれぞれ位置する高さに定めたことを特徴とする誘導加熱式乾留炉。
2. 前記炉体の上端部及び下端部の伸出し長さをＬ１、前記炉体の内径をＤとして、Ｌ１をＤの１０％以上（Ｄ×０．１≦Ｌ１）の範囲内に定めたことを特徴とする請求項１記載の誘導加熱式乾留炉。
3. 前記炉体の内径をＤとし、前記被乾留物の上位面又は下位面から前記加熱コイルの上端面又は下端面までの長さをＬ２として、Ｌ２をＤの５％以上（Ｄ×０．０５≦Ｌ２）の範囲内に定めたことを特徴とする請求項１記載の誘導加熱式乾留炉。
4. 前記加熱コイルをその上端部及び下端部を中央部よりも密に巻いた粗密巻きコイルとしたことを特徴とする請求項１記載の誘導加熱式乾留炉。
5. 前記加熱コイルの全高をＨ、密巻きにした前記加熱コイルの上端部及び下端部の長さをＨ１として、Ｈ１をＨの１０％から３０％（Ｈ×０．１≦Ｈ１≦Ｄ×０．３）の範囲に定めたことを特徴とする請求項４記載の誘導加熱式乾留炉。
   

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