JP2006234292A - 誘導加熱式乾留炉 - Google Patents

Abstract

【課題】炉体の発熱面積を増やして、乾留炉の処理能力を向上させる。
【解決手段】不活性ガス雰囲気を形成する構造体４の内側に、磁性材からなる筒状の炉体１が環状空間１５を介して設置され、構造体４の外側に配置された加熱コイル２により炉体１を誘導加熱し、炉内のガスをファン１２により環状空間１５を通して強制循環させながら、炉体１に収容された被乾留物３を乾留する誘導加熱式乾留炉において、炉体１の外周部に環状空間１５に突出する伝熱フィン１８を炉体１の軸方向と平行に取り付ける。炉体１の熱は伝熱フィン１８に伝わり、伝熱フィン１８の熱は環状空間１５を通流する循環ガスを介して炉体１内の被乾留物３に伝達される。
【選択図】 図１

Description

この発明は、使用済み飲料缶などの廃棄物から塗料や樹脂などの高分子成分を乾留除去する誘導加熱式乾留炉に関する。

誘導加熱式乾留炉は、加熱コイルが作る磁束により被乾留物を収容した炉体を誘導加熱し、炉体内の被乾留物を炉壁からの輻射熱や熱伝導により不活性ガス雰囲気で加熱して乾留するものである。その場合、炉内周辺部の被乾留物は炉壁からの輻射熱及び熱伝導で速やかに昇温するが、炉内中央部の被乾留物は専ら周囲の被乾留物からの熱伝導により加熱されるため昇温に遅れが生じる。そこで、特許文献１に記載された誘導加熱式乾留炉では、炉内ガスをファンにより強制循環させ、炉壁近傍の高温の被乾留物が持つ熱を循環ガスを媒体として炉内中心部の低温の被乾留物に移動させ、炉内周辺部と炉内中心部での被乾留物の温度差の縮小を図っている。

図５は、特許文献１に記載された誘導加熱式乾留炉を示した縦断面図である。図５において、磁性材（鋼鈑）からなる炉体１は直立円筒体で、断熱壁からなる底付き直立円筒体の構造体４内に環状空間１５を介して同軸に支持されている。炉体１の上部及び下部には、炉内と環状空間１５との間を連通する通流窓１６及び１７が周方向複数箇所にそれぞれ設けられている。炉体１の上面は鋼板製の蓋体５で閉塞され、吊りボルト６が取り付けられた蓋体５の外側は断熱材７により覆われている。炉体１の底部中心には、吐出側を上にしてファン８が垂直に設置され、ファン８の上方には被乾留物３を支持する被乾留物支え９が水平に設置されている。被乾留物支え９は不活性ガスが自由に通過するように、パンチングメタルなどで構成されている。

ファン８は円錐状の通風ガイド１０で囲まれ、通風ガイド１０はファン８の下側（吸込側）が開口し、その周縁と炉体１との間は閉じられている。ファン８は構造体４の外部からモータ１２により駆動される。加熱コイル２は構造体４の外側に配置され、励磁電源１３により励磁される。炉体１の温度は温度センサ１４により検出され、励磁電源１３はその検出信号に基づき炉体１の温度が一定の乾留温度、例えば550℃に維持されるように加熱コイル２への投入電力を制御する。

図５の乾留炉の運転時には、被乾留物支え９上に被乾留物３、例えば空缶が装入され、炉内が窒素あるいはアルゴンなどの不活性ガスで置換された後、加熱コイル２に交番電流が通電され、同時にファン８が起動される。加熱コイル２の励磁により生じた磁束は構造体４を貫通して炉体１と鎖交し、炉体１に誘導電流を生じさせる。これにより、炉体１は発熱し、炉内の被乾留物３を加熱する。その場合、炉体１に近接する炉内周辺部の被乾留物３は、炉体１からの輻射熱と熱伝導の双方により加熱されて急速に昇温する。これに対して、炉内中央部の被乾留物３は、専らその外側の被乾留物３からの熱伝導により加熱され炉内周辺部より遅れて昇温する。

一方、ファン８の起動により、炉内の不活性ガスは矢印で示すように循環する。すなわち、炉内中央部の被乾留物３を通して炉体１の軸方向上向きに貫流した不活性ガスは、通流窓１６、環状空間１５、通流窓１７を通して炉内に還流しファン８に吸い込まれる。この循環により、炉壁近傍の高温の被乾留物３から熱を奪った不活性ガスは、この熱を炉内中央部の低温の被乾留物３に与え昇温させる。その結果、不活性ガスを媒体として炉壁近傍の高温の被乾留物３から炉内中央部の低温の被乾留物３への熱移動が行われ、炉内中央部の被乾留物３の昇温が促される。
特開２００４−４４８２４号公報

ところで、図５に示したような乾留炉において、炉内の被乾留物は一定温度まで昇温させた後、その温度に所定時間維持して乾留処理を行うが、その場合に昇温時間を短縮すれば処理能力を増やすことができる。しかし、炉体の発熱量は炉体の温度とガス循環速度が決まれば炉体の発熱面積で決まるため、発熱量を増やして昇温時間を短縮するには発熱面積を増やす必要がある。ところが、炉体の直径や高さを大きくして発熱面積を増やすと炉体の体格が大きくなり、設置面積が増えるとともに炉の製作コストも上昇する。

そこで、この発明の課題は、炉体の体格を大きくすることなく発熱面積を増やし、乾留炉の処理能力を向上させることにある。

上記課題を解決するために、この発明は、不活性ガス雰囲気を形成する構造体の内側に、磁性材からなる筒状の炉体が環状空間を介して設置され、前記構造体の外側に前記炉体と同心的に配置された加熱コイルにより前記炉体を誘導加熱し、この炉体に収容された被乾留物を乾留するとともに、その際、前記炉体内のガスをファンにより前記環状空間を通して強制循環させるようにした誘導加熱式乾留炉において、前記炉体の外周部に前記環状空間に突出する伝熱フィンを前記炉体の軸方向と平行に取り付けるものとする。

この発明によれば、炉体の外周部に構造体との間の環状空間に突出する伝熱フィンを炉体の軸方向と平行に取り付けることにより、炉体の体格を大きくすることなく発熱面積を増やすことができる。伝熱フィンは炉体の周方向に適宜の間隔で複数設けることが可能である。伝熱フィンの熱は環状空間を通流する循環ガスを介して炉体内の被乾留物に伝達される。

図１は、この発明の実施の形態を示す乾留炉の縦断面図である。図１において、図５の従来技術と相違するのは、炉体１の外周部に環状空間１５に突出する伝熱フィン１８が炉体１の軸方向と平行に取り付けられている点である。図２は炉体１を示す斜視図で、鋼板からなる伝熱フィン１８は図示の通り短冊状に形成され、炉体１の外周部複数箇所（図示は４箇所）に放射状に溶接により接合されている。

図１において、加熱コイル２に通電すると炉体１が誘導電流により発熱し、この熱は伝熱フィン１８に伝わり、更に環状空間１５を通流する循環ガスを加熱して被乾留物３に伝えられる。伝熱フィン１８の取り付けにより発熱面積が増えるので、炉体１から被乾留物３に伝わる熱量が増加し、被乾留物３が同じであれば昇温時間が短縮され、結果として乾留時間が短縮される。あるいは、伝熱フィン１８の取り付けにより、循環ガスが炉体１から奪う熱量が増えるので、炉体１の温度を一定に制御するための投入電力が増え、被乾留物３の昇温時間が短縮されるともいえる。しかも、伝熱フィン１８は炉内ガスを循環させるための環状空間１５内に納められるので、伝熱フィン１８の取り付けにより炉体１の体格が大きくならず、炉コストや設置面積の増加を招くことがない。

図４は、加熱コイル２の磁束分布を示す乾留炉の要部縦断面図である。炉体１は表皮効果により加熱コイル２との対向面が発熱するので、伝熱フィン１８は炉体１の内側ではなく図示の通りに外側に設けるのがよい。また、伝熱フィン１８を炉体１の軸方向と平行に取り付けることにより、図４に示す磁束線１９が伝熱フィン１８と平行になり、磁束線１９が伝熱フィン１８を横切ることによる伝熱フィン１８の局部的な発熱が生じない。なお、図４においては、加熱コイル２の外側に、磁束の外部への漏れを防止する鉄心２０が設けられている。

図３は、この発明の異なる実施の形態を示す炉体１の斜視図である。この場合、伝熱フィン１８は半円弧断面の樋状に形成されている。この実施の形態によれば、炉体１と伝熱フィン１８との接合面積が増え、炉体１から伝熱フィン１８への熱伝導が良好になる。いずれにしても、伝熱フィン１８はガス通流方向及び磁束線方向に沿わせて、炉体１の軸方向に長いレール状に形成するのがよい。また、伝熱フィン１８の取り付け数は、図示４個に限らず任意である。

この発明の実施の形態を示す乾留炉の縦断面図である。 図１における炉体の斜視図である。 この発明の異なる実施の形態を示す炉体の斜視図である。 図１の乾留炉における磁束分布を示す要部縦断面図である。 従来技術を示す乾留炉の縦断面図である。

符号の説明

１ 炉体
２ 加熱コイル
３ 被乾留物
４ 構造体
８ ファン
９ 被乾留物支え
１０ 通風ガイド
１３ 励磁電源
１４ 温度センサ
１５ 環状空間
１６ 通流窓
１７ 通流窓
１８ 伝熱フィン

Claims (1)

1. 不活性ガス雰囲気を形成する構造体の内側に、磁性材からなる筒状の炉体が環状空間を介して設置され、前記構造体の外側に前記炉体と同心的に配置された加熱コイルにより前記炉体を誘導加熱し、この炉体に収容された被乾留物を乾留するとともに、その際、前記炉体内のガスをファンにより前記環状空間を通して強制循環させるようにした誘導加熱式乾留炉において、
   前記炉体の外周部に前記環状空間に突出する伝熱フィンを前記炉体の軸方向と平行に取り付けたことを特徴とする誘導加熱式乾留炉。

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