JPH11104510A - 回転式冷凍ドラム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】廃タイヤを低温粉砕するシステムの処理量を増
加させ、廃タイヤの単位あたりの処理費用を低減する回
転式冷凍ドラムを提供すること。 【解決手段】対象物（１８）を冷凍粉砕するための回転
式冷凍ドラムであって、ドラム５内に中間円筒層１６を
設けるとともに、前記回転式冷凍ドラムの回転方向と同
一方向の渦流が発生するよう、前記中間円筒層１６にそ
の内方向に向かって渦発生孔１３を設け、前記中間円筒
層１６に蓄冷熱剤１７を充填した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、廃タイヤゴムの低
温粉砕を行なうシステムにおける回転式冷凍装置に適用
される回転式冷凍ドラムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来では、廃タイヤを処理する主な方法
は焼却処理であったが、最近ではリサイクルの要望か
ら、廃タイヤを低温粉砕する方法が採用されている。こ
の低温粉砕法では、一般に廃タイヤを予め常温で粗いゴ
ム片に破砕しておき、それをドラムの中に投入し、この
ドラムの中へ低温の液体窒素（−１９６℃）を注入して
ゴム片を冷凍する。

【０００３】図２は、従来の廃タイヤ低温粉砕システム
における処理手順を説明するための図である。まず廃タ
イヤ２１を粗破砕機２２に投入し、破砕後粗いフィルタ
２３を通して廃タイヤチップ２４を生成する。フィルタ
２３に留まった大きなゴムの破砕片は、再び粗破砕機２
２に入れて破砕する。

【０００４】廃タイヤチップ２４は冷凍ドラム２５に入
り、さらに液体窒素タンク２６からの液体窒素（−１９
６℃）が噴出孔２７を介して冷凍ドラム２５内に注入さ
れ、低温（−４０℃以下）に冷凍される。冷凍ドラム２
５内で長時間にわたって冷凍されたチップがハンマミル
２８で粉砕されることで、１ｍｍ前後の大きさのゴム粉
ができる。冷凍ドラム２５内では、多量の廃タイヤチッ
プが滞留し、上部から低温の液体窒素が吹き付けられて
冷凍されることになる。

【０００５】以下、図２を基に従来の廃タイヤ低温粉砕
システムにおける処理を詳しく説明する。廃タイヤ２１
は、乗用車やバス・トラックにて廃却された廃タイヤで
ある。廃タイヤ２１は粗破砕機２２に投入され、回転す
る鋭い刃により粗破砕される。この粗破砕された廃タイ
ヤの破片は、粗フィルタ２３により選別される。この粗
フィルタ２３を通過したものが、廃タイヤチップ２４で
ある。

【０００６】粗フィルタ２３上に残った廃タイヤの破片
は、再び粗破砕機２２に回収されて破砕される。廃タイ
ヤチップ２４は、冷凍ドラム２５に投入される。冷凍ド
ラム２５は中空状になっており、廃タイヤチップ２４が
滞留する。この冷凍ドラム２５に、液体窒素タンク２６
から噴出孔２７を介して低温液が噴出され、冷凍ドラム
２５中の廃タイヤチップを冷凍する。

【０００７】冷凍された廃タイヤチップは、冷凍ドラム
２５を傾けることにより排出される。この排出された冷
凍廃タイヤチップは、ハンマミル２８に投入されて微粉
砕される。この微粉砕されたゴムチップは、微細フィル
タ２９により選別され、微細ゴム粉タンク３０に貯えら
れ、リサイクル商品になる。微細フィルタ２９上に残っ
た繊維と金属は別途選別され、それぞれ繊維タンク３１
及び金属タンク３２に貯えられる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述した廃タイヤ低温
粉砕システムは、いかに安い費用で、速く、安全に冷凍
廃タイヤチップを生成するかということが重要な課題で
ある。そのために、粗いタイヤチップを速く冷凍ドラム
内で冷凍することが重要であり、冷凍ドラム内に投入さ
れたタイヤチップの冷却効率を上昇させることが先決で
ある。

【０００９】従来では、図２に示す冷凍ドラム内の液体
窒素にタイヤチップが浸るような状態であったため、タ
イヤチップの重なりによる冷却不良が生じるとともに、
滞留しているタイヤチップの下部が冷却されないことに
より冷却効率が低下する。よって、廃タイヤ低温粉砕シ
ステムにおける１日あたりの処理量が限られていた。

【００１０】本発明の目的は、廃タイヤを低温粉砕する
システムの処理量を増加させ、廃タイヤの単位あたりの
処理費用を低減する回転式冷凍ドラムを提供することに
ある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決し目的を
達成するために、本発明の回転式冷凍ドラムは以下の如
く構成されている。本発明の回転式冷凍ドラムは、対象
物を冷凍粉砕するための回転式冷凍ドラムであって、ド
ラム内に中間円筒層を設けるとともに、前記回転式冷凍
ドラムの回転方向と同一方向の渦流が発生するよう、前
記中間円筒層にその内方向に向かって渦発生孔を設け、
前記中間円筒層に蓄冷熱剤を充填した。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１の（ａ）は本発明の実施の形
態に係る回転式冷凍ドラムの構成を示す全体図であり、
図１の（ｂ）は図１の（ａ）のＡ−Ａ′断面図である。
当該回転式冷凍ドラムを図２に示した冷凍ドラムに代え
て適用することで、廃タイヤ低温粉砕システムが構成さ
れる。

【００１３】図１の（ａ）に示すように回転式冷凍ドラ
ム１は、端部のフランジ部に設けられた歯面２が、モー
タ（不図示）で動く駆動歯車３で駆動されることで回転
する。この回転式冷凍ドラム１には、廃タイヤチップ投
入口４から粗く粉砕された廃ゴム片すなわち廃タイヤチ
ップが投入され、ドラム５内で冷凍され、冷凍廃タイヤ
チップ排出口６から外部へ排出される。冷凍剤（ＬＮ2
、ＬＮＧまたは低温空気）は、冷凍剤噴入孔７からド
ラム５内に噴入される。

【００１４】図１の（ｂ）に示すように、回転式冷凍ド
ラム１の最外側では、ゴムなどの断熱緩衝材からなる保
温外筒１０が鋼製円筒１１の表面に貼り付けてある。冷
凍剤（ＬＮ2 等）１２は、上記冷凍剤噴入孔７からドラ
ム５内に入る。この冷凍剤１２が気化して、渦発生孔１
３から中央円筒１４内に、強い冷気渦流（スワール）１
５が発生する。また、中間円筒層（凝固層）１６には、
蓄冷熱剤１７（凝固アルコール等）が封入されている。

【００１５】また、冷熱を有効に利用するために、冷凍
剤噴出孔８から出た未だ常温より低温であるガス（冷媒
剤）を、再び冷凍剤噴入孔７に入れて廃タイヤチップ１
８を常温から予冷したり、回転ドラム５の周囲に流して
保冷したりすることで、冷凍効率をさらに上昇させるこ
とができる。

【００１６】また、回転ドラム５内のスワール（冷気渦
流１５）は、廃タイヤチップをドラム５内で円周運動さ
せ冷却効率を上昇させるだけでなく、渦発生孔１３がド
ラム５の軸方向（出口方向）へ冷気を流すよう傾斜した
形状になっているため、廃タイヤチップがドラム５内で
スムーズに出口方向へ移動し、滞りなく処理される。

【００１７】上述したように冷凍ドラム１を回転式にす
ることにより、内部の廃タイヤチップが常に回転移動し
移動撹拌されて、冷却剤（ＬＮＧ、ＬＮ2 または液体空
気）１２からの熱伝達が良くなる。なお回転式冷凍ドラ
ム１は、廃タイヤチップの入口４から出口６の方向へ向
けわずかに下方へ傾斜しており、排出しやすくなってい
る。

【００１８】冷却剤１２は、回転式冷凍ドラム１内に入
り、液体から気体に気化しガス状になり、中間円筒層１
６に設けられた渦発生孔１３から、廃タイヤチップが投
入されている中央円筒１４内に、その円周方向からスワ
ール（渦流）を形成するように吹き込まれる。このスワ
ールの向きは廃タイヤチップの回転方向と同じ方向であ
るため、廃タイヤチップはスワールにより吹き飛ばさ
れ、中央円筒１４内をスワールにのって加速して円運動
を行なうため、冷熱伝達が早まり冷却効率を高める。

【００１９】また中間円筒層１６には、凝固アルコール
などの蓄冷熱剤１７が充填されており、この中間円筒層
１６が蓄冷及び保温の作用をし、安定した廃タイヤチッ
プの冷却を行なうことができる。この中間円筒層１６
は、回転ドラム５内の下方に停留しやすい廃タイヤチッ
プあるいは滞留した廃タイヤチップを底面から冷却する
ため、回転ドラム５全体として効率良く冷却を行なうこ
とができる。

【００２０】なお、本発明は上記実施の形態のみに限定
されず、要旨を変更しない範囲で適時変形して実施でき
る。本発明は、低温脆性を有する産業廃棄物の低温利用
に用いられる冷凍装置に適用できる。

【００２１】（実施の形態のまとめ）実施の形態に示さ
れた構成及び作用効果をまとめると次の通りである。実
施の形態に示された回転式冷凍ドラム１は回転式冷却装
置であり、低温冷却剤（ＬＮ2 、ＬＮＧまたは液体空
気）１２を一方の入口（７）から入れ、他方の入口
（４）から廃タイヤを粗く切断したゴム粗片である廃タ
イヤチップを入れる。回転式冷凍ドラム１の最外側に
は、ゴムなどの断熱緩衝材からなる保温外筒１０が巻か
れており、ドラム５は鋼製円筒で構成され、さらに中間
円筒層１６には低温の冷却媒体からなる凝固層が封入さ
れ、中心円筒１４内には粗く粉砕した廃タイヤチップ１
８が投入される。

【００２２】また、低温の冷凍剤１２が温度上昇しガス
状になった冷風が中心円筒１４内でスワール１５を形成
して、廃タイヤチップ１８を急速に冷凍する。ドラム５
内の中心円筒１４内に、スワール１５を形成するために
中間円筒層１６を貫通し冷凍風が通る斜め孔からなる渦
発生孔１３を複数設ける。渦発生孔１３はドラム５の軸
方向（出口方向）へ傾斜しており、スワールは円周方向
のみならず出口方向にも向かい、冷凍された廃タイヤチ
ップが出口方向へ移動する。また、ドラム自身５も入口
から出口方向に向けて、下方向への勾配を有している。

【００２３】したがって上記回転式冷凍ドラムによれ
ば、廃タイヤチップ１８は冷凍剤１２から発生する冷気
渦流５により高速に冷却される。ドラム５と冷気渦流１
５は同方向に回転しており、中央円筒１４内の廃タイヤ
チップ１８は中央円筒１４内を吹き飛ばされて上部に向
かって旋回することにより、冷気渦流１５により強制的
に効率良く冷却される。

【００２４】また、蓄冷熱剤１７により、中央円筒１４
下部に溜る廃タイヤチップ１８が底面から冷却されるこ
とで、全体が一様に冷凍される。蓄冷熱剤１７が封入し
ている中間円筒層１６により、中央円筒１４内は常に目
標の低温度に保たれる。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、当該回転式冷凍ドラム
内に投入された廃タイヤチップが高速に冷凍されること
により、廃タイヤチップの冷却効率が向上し、廃タイヤ
低温粉砕システムにおける１日あたりの処理量が格段に
増加し、安価な費用でリサイクルシステムを構成するこ
とが可能になる。すなわち、廃タイヤを低温粉砕するシ
ステムの処理量を増加させ廃タイヤの単位あたりの処理
費用を低減する回転式冷凍ドラムを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る回転式冷凍ドラムの
構成を示す図。

【図２】本発明の実施の形態及び従来例に係る廃タイヤ
低温粉砕システムにおける処理手順を説明するための
図。

【符号の説明】

１…回転式冷凍ドラム ２…歯面 ３…駆動歯車 ４…廃タイヤチップ投入口 ５…ドラム ６…冷凍廃タイヤチップ排出口 ７…冷凍剤噴入孔 ８…冷凍剤噴出孔 １０…保温外筒 １１…鋼製円筒 １２…冷凍剤 １３…渦発生孔 １４…中央円筒 １５…冷気渦流（スワール） １６…中間円筒層 １７…蓄冷熱剤 １８…廃タイヤチップ ２１…廃タイヤ ２２…粗破砕機 ２３…粗フィルタ ２４…廃タイヤチップ ２５…冷凍ドラム ２６…液体窒素タンク ２７…噴出孔 ２８…ハンマミル ２９…微細フィルタ ３０…微細ゴム粉タンク ３１…繊維タンク ３２…金属タンク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 近藤 時生 神奈川県横浜市中区錦町12番地 三菱重工 業株式会社横浜製作所内 (72)発明者 高石 武夫 神奈川県横浜市中区錦町12番地 菱日エン ジニアリング株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】対象物を冷凍粉砕するための回転式冷凍ド
   ラムであって、 ドラム内に中間円筒層を設けるとともに、前記回転式冷
   凍ドラムの回転方向と同一方向の渦流が発生するよう、
   前記中間円筒層にその内方向に向かって渦発生孔を設
   け、 前記中間円筒層に蓄冷熱剤を充填したことを特徴とする
   回転式冷凍ドラム。