JP4096258B2 - 誘導加熱式乾留炉 - Google Patents

Description

この発明は、高分子化合物を含む廃棄物を乾留処理する誘導加熱式乾留炉に関し、特に被乾留物の温度を測定する手段に関する。

炉体を誘導加熱することにより、不活性ガス雰囲気の炉内で被乾留物を乾留処理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。この種の乾留炉は、不活性ガス雰囲気を形成する閉塞された断熱槽の内部に炉体が設置され、断熱槽の外側に加熱コイルが設けられている。炉体に被乾留物を投入し、加熱コイルに高周波電流を通流すると、加熱コイルが作る磁束が炉体と鎖交して炉体に誘導電流が流れ、炉体の抵抗損により炉体が発熱する。炉体の温度は加熱コイルの電力制御により、設定温度で飽和するように制御される。この炉体の熱は炉壁からの輻射や熱伝導により被乾留物に伝えられ、被乾留物が温度上昇して被乾留物に含まれる塗料などの高分子化合物が熱分解（乾留）される。炉内の被乾留物は乾留処理が終了すれば、その都度、入れ替えられる。
特開平１０−４３７１４号公報

上記した誘導加熱式乾留炉において、被乾留物温度の測定は、従来は炉内の被乾留物に温度センサを直接取り付けて行っている。ところが、被乾留物は乾留処理が終了すると炉外に排出されるため、同時に温度センサも排出されてしまい、従来は被乾留物の入れ替えの都度、温度センサを被乾留物に取り付けなければならない。これは温度センサを無駄に費消することになるとともに、温度センサの取り付けに多くの時間を要していた。

そこで、この発明の課題は、被乾留物の入れ替えの度に温度センサを取り付けることなく、被乾留物の温度を測定できるようにすることにある。

上記の過大を解決するために、この発明は、不活性ガス雰囲気の上下に炉蓋及び炉底を備えた円筒状の断熱槽内に環状の通風空間を介して同心的に設置され、内部に被乾留物を収容した炉体を誘導加熱して前記被乾留物を乾留処理する誘導加熱式乾留炉において、前記乾留炉内に、前記被乾留物が収容された炉体の内部と前記通風空間とを通して炉内ガスを循環させるファンを設置し、このファンにより前記被乾留物を通して炉内ガスを強制循環させるとともに、前記炉体内の被乾留物に流入する側で前記炉内ガスの温度を測定する流入ガス温度センサと、前記炉体内の被乾留物から流出する側で前記炉内ガスの温度を測定する流出ガス温度センサとを設け、前記流入ガス温度センサと前記流出ガス温度センサとの測定値から前記被乾留物の温度を判断するようにするものとする。

誘導加熱式乾留炉においては、炉体の熱は炉壁からの輻射や熱伝導により被乾留物に伝えられるが、炉体の中心部の被乾留物は炉壁からの輻射を受けることが少なく、専ら隣接する被乾留物からの熱伝導により加熱されるため昇温しにくい。そこで、炉内にファンを設け、このファンにより炉内ガスを被乾留物を通して強制的に循環させれば、被乾留物は循環ガスからの熱伝達により加熱されるので、炉体中心部の被乾留物も速やかに昇温させることができる。

しかして、被乾留物を通して炉内を循環する炉内ガスは、炉体と接触して温度が上昇した後、被乾留物に流入して低温の被乾留物を加熱し、温度が低下して被乾留物から流出する。そのため、被乾留物に流入する炉内ガスの温度は被乾留物より高く、被乾留物から流出する炉内ガスの温度は被乾留物よりも低い。すなわち、被乾留物の温度は、被乾留物に流入する炉内ガスの温度と被乾留物から流出する炉内ガスの温度との間にある。従って、被乾留物に流入する炉内ガスの温度と被乾留物から流出する炉内ガスの温度とを測定すれば、被乾留物の温度はそれらの温度の間にあるものとして、間接的に測定することができる。

この発明によれば、被乾留物に流入する炉内ガスの温度を測定する流入ガス温度センサと被乾留物から流出する炉内ガスの温度を測定する流出ガス温度センサとの２つの温度センサの測定値から被乾留物の温度を判断することにより、被乾留物に温度センサを取り付けることなく被乾留物の温度を間接的に判断でき、被乾留物の入れ替えの度に温度センサを取り付ける手間と費用が不要になる。

図１は、この発明の実施の形態を示す乾留炉の概略縦断面図である。図１において乾留炉は、不活性ガス雰囲気を形成する閉塞された円筒状の断熱槽１と、断熱槽１内に環状の通風空間２を介して同心的に設置された円筒状の炉体３と、断熱槽１の外側に配置された加熱コイル４と、炉体３の内部と通風空間２とを通して炉内ガスを循環させるファン５とを備えている。

キャスタブル断熱材からなる断熱槽１は、円筒体からなる本体１ａの上下に開閉可能な炉蓋１ｂ及び炉底１ｃを備えている。ファン５は炉蓋１ｂに支持され、炉外のモータ６で駆動される。炉体３は鉄からなり、底部に設けられたパンチングメタルなどからなる通風性の炉底板７上に被乾留物８を支持する。炉体３の上方部には、炉蓋１ｂとの間の間隙により通風口９が形成され、また炉体３の下端部には周方向の多数の窓穴からなる通風口１０が設けられている。炉体３の上端面には、ファン５の吸込み側と吐出し側とを仕切る環状の仕切板１１が取り付けられている。

図１に示した乾留炉による被乾留物、ここでは例えば飲料缶の乾留処理について説明すると以下の通りである。まず、図示しない窒素タンクから不活性ガス（窒素ガス）を炉内に導入し、炉内を大気圧よりも若干高い圧力の不活性ガス雰囲気として大気（酸素）を遮断する。次いで、図示しないインバータ電源から、加熱コイル４に高周波電流を供給する。これにより、加熱コイル４が作る磁束が炉体３と鎖交し、この鎖交磁束を打ち消すように炉体３に誘導電流が生じて炉体３が抵抗損で発熱する。図示しない乾留炉の制御部は、炉体３の炉壁温度を図示しない温度センサで検出し、その温度が一定になるように加熱コイル４に供給する電力を制御する。いまの場合、乾留温度を例えば550℃とすれば、炉壁温度を例えば600℃に保つように制御する。

炉壁温度が600℃で飽和したら、図示しない投入シュータを通して被乾留物８を炉内に投入する。この被乾留物８は通風性の炉底板７上に支持される。被乾留物８が投入されたら、ファン５を起動し、同時に図示しない排ガス処理装置を起動する。これで、被乾留物８の乾留処理が開始される。

炉内で被乾留物８は炉体３の壁面からの輻射・熱伝導、被乾留物同士の接触による熱伝導、炉内ガスからの熱伝達により加熱されて温度上昇し、被乾留物８が含む塗料など高分子化合物が熱分解され乾留ガスが発生する。その場合、炉体３内の中心部の被乾留物８は炉壁からの輻射を受けないので昇温しにくい。そこで、ファン５により矢印で示すように、炉内ガスを炉内中心部と通風空間２とを通して循環させる。この循環ガスは通風空間２を通過する間に炉壁と接触して加熱され、次いで通風口１０を通過して炉体３内に入り、中心部を上昇しながら被乾留物８を加熱した後、低温となって再び通風口９から通風空間２に送入される。これにより、炉内中心部の被乾留物８も迅速かつ均一に加熱される。

ここで、被乾留物８に流入する炉内ガスの温度を測定する流入ガス温度センサ１２と被乾留物８から流出する炉内ガスの温度を測定する流出ガス温度センサ１３とが設けられ、これら２つの温度センサ１２，１３の測定値との比較のために、被乾留物８の温度を直接測定する被乾留物温度センサ１４が設けられている。これらの温度センサ１２〜１４にはいずれも熱電対が用いられ、流入ガス温度センサ１２と流出ガス温度センサ１３とは炉内空間に保持され、被乾留物温度センサ１４は被乾留物８の一つに取り付けられている。

図２は、各温度センサ１２〜１４による温度測定値の時間変化を示すもので、横軸は時間、縦軸は温度である。図２において、昇温の初期段階では流入ガス温度センサ１２の測定値は流出ガス温度センサ１３の測定値よりも高く、被乾留物温度センサ１４の測定値はそれらの間にある。時間の経過とともにそれらの測定値の差は小さくなり、炉内ガスと被乾留物８との熱交換がほぼ終了すると、３つの測定値はほとんど同じになる。従って、被乾留物８に流入する炉内ガスの温度と被乾留物８から流出する炉内ガスの温度とから、被乾留物８の温度はその間にあるものとして判断することができ、それらの温度がほぼ同じになれば被乾留物８の昇温が飽和したとみなすことができる。

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の乾留炉における各温度センサの測定値の時間変化を示す線図である。

符号の説明

３ 炉体
４ 加熱コイル
５ ファン
８ 被乾留物
１２ 流入ガス温度センサ
１３ 流出ガス温度センサ
１４ 被乾留物温度センサ

Claims (1)

1. 不活性ガス雰囲気の上下に炉蓋及び炉底を備えた円筒状の断熱槽内に環状の通風空間を介して同心的に設置され、内部に被乾留物を収容した炉体を誘導加熱して前記被乾留物を乾留処理する誘導加熱式乾留炉において、
   前記乾留炉内に、前記被乾留物が収容された炉体の内部と前記通風空間とを通して炉内ガスを循環させるファンを設置し、このファンにより前記被乾留物を通して炉内ガスを強制循環させるとともに、前記炉体内の被乾留物に流入する側で前記炉内ガスの温度を測定する流入ガス温度センサと、前記炉体内の被乾留物から流出する側で前記炉内ガスの温度を測定する流出ガス温度センサとを設け、前記流入ガス温度センサと前記流出ガス温度センサとの測定値から前記被乾留物の温度を判断するようにしたことを特徴とする誘導加熱式乾留炉。

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