熱分解装置
【課題】 熱分解ガスおよび加熱空気が大気に漏洩することを防止するシール装置の磨耗を低減でき、シールの寿命を長くでき、保守を容易にできる熱分解装置を提供する。
【解決手段】 熱分解装置１は、被処理物が内部に供給されるキルン３と、キルンの外周を取り囲み、内部にキルンを加熱する熱媒体が供給されるジャケット５と、キルン３とジャケット５との間およびキルン３と装置固定部２，８との間に設けられたシール装置１０，１０Ａを備えており、該シール装置は、キルンに固定された回転リング１１と、回転リングと接触するようにジャケット５に固定された固定リング１５とから構成され、回転リングはキルンの回転軸方向に延出する筒状部を有すると共に、筒状部１１ｂの外周面が傾斜外周面１１ｃに形成されており、固定リングはジャケットにキルンの回転軸方向に沿って伸縮可能なジャバラ１２を介して固定されると共に、傾斜外周面１１ｃに接触する。
【解決手段】 熱分解装置１は、被処理物が内部に供給されるキルン３と、キルンの外周を取り囲み、内部にキルンを加熱する熱媒体が供給されるジャケット５と、キルン３とジャケット５との間およびキルン３と装置固定部２，８との間に設けられたシール装置１０，１０Ａを備えており、該シール装置は、キルンに固定された回転リング１１と、回転リングと接触するようにジャケット５に固定された固定リング１５とから構成され、回転リングはキルンの回転軸方向に延出する筒状部を有すると共に、筒状部１１ｂの外周面が傾斜外周面１１ｃに形成されており、固定リングはジャケットにキルンの回転軸方向に沿って伸縮可能なジャバラ１２を介して固定されると共に、傾斜外周面１１ｃに接触する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理物を熱分解するロータリーキルン方式のガス化溶融炉を備える熱分解装置に係り、特に、熱分解ガスや加熱空気等の熱媒体を装置外に漏洩させないシール装置を備える熱分解装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ロータリーキルン方式のガス化溶融炉を備える熱分解装置においては、キルン内で生成する熱分解ガスや、キルンを加熱するための加熱ガスを、熱分解装置外へ漏洩することを防止するため、シール装置を有している。
【０００３】
従来の熱分解装置のシール装置の例として、図４，５に示す熱分解装置は、焼却場に持ち込まれたごみ４１は、前処理工程を経た後、熱分解装置に投入され、スクリューフィーダー４２により、横置きされたキルン４３の入口からキルン内に送り込まれる。キルン内のごみは、出口に向かって移動する間に、空気を遮断した雰囲気中で加熱されることにより、熱分解ガス４４とチャー４５に分解されて、それぞれの処理系に送られる。この過程で、アルミや鉄等は融点以下で処理されるため、そのままの形態で不燃物４６として回収される。一方ごみを加熱するための加熱ガス４７は、キルン４３とジャケット４８で構成された経路に、ごみの移動方向に対して順方向または逆方向に循環させることによりキルンを加熱する。キルン内のごみには、加熱されたキルンから熱が供給される。この際ごみへの熱供給を均一かつ効率的に行うためキルンを回転させる。
【０００４】
前記の熱分解装置のシール装置５０は、キルン４３の外周から突出して回転リング５１が固定され、この回転リングの一方の面に接するように固定シール部材５２が配置され、固定シール部材５２はキルン回転軸方向に伸縮可能なジャバラ５３によりジャケット４８に固定されている。そして、回転リング５１の他方の面に固定シール部材５４が接しており、固定シール部材５４は固定シール部材５２とボルト５５とスプリング５６により連結され、回転リング５１は２つの固定シール部材５２，５４により押圧状態に挟まれてシールが行なわれ、ジャケット４８内部の加熱ガスが大気中に漏れるのを防止している。このシール装置は、キルン４３と固定物であるごみ投入部との間や、キルン４３と熱分解ガス等を排出するフード部との間にも設置される。
【０００５】
このように、回転リング５１がキルン４３の回転軸に対して垂直方向位置に配置され、キルン長さの熱伸縮量を吸収するジャバラ５３の反力を、回転リング５１と固定シール部材５２とのシール面で受ける構造となっている。ジャバラ５３はキルン内部の高温熱分解ガスに耐えるためステンレス鋼等の材料が使用され、また伸縮量は長いキルンの長さに比例するため、ジャバラ反力が大きく、その結果として図３（Ａ）のようにシール面の面圧も大きくなっている。
【０００６】
また、特許文献１に記載のロータリーキルンのシール装置は、図６に示すように、ロータリーキルン６１の外周に沿って可動側のシールリング６２を設けるとともに、可動側のシールリングと対向する位置に固定側のシールリング６３を配置し、固定側のシールリング６３を可動側のシールリング６２に一定圧力で押付けるように構成したものである。そして、一定圧力で押付ける手段が、流体圧供給装置６５と、流体圧配管６６の途中に設けられ流体圧を検出する圧力検出器６７と、流体圧を一定に制御する圧力制御装置６８とから構成され、伸縮可能な袋体６９に流体圧を供給できるようにしている。
【特許文献１】特開２００３−２６９８６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記のロータリーキルン方式の熱分解装置のシール装置では、運転時にキルンが熱膨張すると、熱伸縮吸収用ジャバラが伸長してシール面を押圧する。この結果、シール面の面圧が増えて磨耗が大きくなり、シール部材の寿命が短くなる問題点が発生する。シール面圧は、図３に示されるように、ジャバラの伸長により大きくなる傾向がある。この種のシール構造において、ジャバラの伸長量は１４０ｍｍ程度に設定されるが、このときのシール面圧は１〜１０Ｎ／ｍｍ２程度に変化する。したがってシール面磨耗も過大となり、頻繁にシールを交換しなければならなかった。
【０００８】
また、特許文献１に記載のロータリーキルンのシール装置は、前記のようなシール面圧の変動を防止するもので、固定側のシールリングを可動側のシールリングに一定圧力で押付けるように構成している。しかし、このシール装置は一定圧力で押付ける手段が流体圧を供給できる伸縮可能な袋体であり、流体圧を供給する流体圧供給装置と、流体圧を検出する圧力検出器と、測定した圧力に基づき流体圧が一定となるように制御する圧力制御装置を必要としており、構成が煩雑で制御が複雑という問題点がある。
【０００９】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、ロータリー式のキルンを備える熱分解装置において、運転時のキルンの熱膨張による伸縮時にシール部分に作用するジャバラの反力を小さくし、シール部分の面圧を小さくすることにより磨耗低減でき、シール装置の寿命を長くでき、保守を容易にできる熱分解装置を提供することにある。また、シール装置のシール性能を向上して熱分解ガスや加熱空気が大気に漏洩することを防止できる熱分解装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成すべく、本発明に係る熱分解装置は、被処理物が内部に供給され、該被処理物を熱分解する回転可能のキルンを備える熱分解装置であって、この装置は、キルンと装置固定部との間にシール装置を備えており、このシール装置は、前記キルンに固定された回転側シール部材と、該回転側シール部材と接触するように装置固定部に固定された固定側シール部材とから構成され、回転側シール部材は、キルンの回転軸方向に延出する筒状部を有すると共に、該筒状部の外周面が傾斜外周面に形成されており、固定側シール部材は、装置固定部に、キルンの回転軸方向に沿って伸縮可能な伸縮部材を介して固定されると共に、傾斜外周面に接触することを特徴としている。
【００１１】
前記のごとく構成された本発明の熱分解装置は、被処理物を熱分解処理する際にキルンが回転し、回転しているキルンと装置固定部とのシール装置から熱分解ガスや加熱空気が漏れないようにシールがなされる。キルンが加熱され熱膨張すると、ジャバラ等の伸縮部材が伸縮されてシール面の押圧力が変化するが、この押圧力は筒状部の傾斜外周面に作用するため、押圧力の変化は小さいものとなる。このように、キルンの熱膨張方向とシール面の方向が平行に近い傾斜面に弾接しているため、シール面に加わる面圧が大きく変化することはない。このためシール性能が安定して、内部のガスが漏れることを防止し、シール装置の寿命を延ばすことができる。すなわち、ジャバラの伸縮方向は回転軸に沿う方向であり、固定側シール部材の回転側シール部材を押圧する方向は傾斜外周面に沿う方向であり、従来のように押圧方向と接触面とが直角でないため、シール面に加わる面圧を小さい状態に保つことができる。
【００１２】
また、本発明に係る熱分解装置の好ましい具体的な態様としては、前記回転側シール部材は、筒状部の内周面が傾斜内周面に形成され、この熱分解装置は該傾斜内周面と接触する固定側内周シール部材をさらに備えており、前記固定側シール部材と固定側内周シール部材は、前記筒状部の傾斜外周面と傾斜内周面を挟むように付勢されることを特徴としている。
【００１３】
この構成によれば、回転側シール部材は傾斜外周面と傾斜内周面が、固定側内周シール部材と固定側外周シール部材とにより挟まれてシールされるため、シール性能が安定して好ましい。すなわち、外周側の固定側シール部材と固定側内周シール部材とは回転側シール部材の筒状部の傾斜外周面と傾斜内周面を挟むように付勢されるため、固定側シール部材と固定側内周シール部材とは自動調心されてシール部からの漏洩を確実に抑えることができる。
【００１４】
さらに、前記固定側シール部材および固定側内周シール部材の少なくとも一方は、潤滑材を保持する溝部を備えることが好ましい。この構成によれば、傾斜外周面と固定側外周シール部材との接触面、傾斜内周面と固定側内周シール部材との接触面の少なくとも一方が潤滑剤で潤滑されるため、シール面の保護、低騒音化が達成できるとともに、シール部の磨耗の低減が図れる。また、前記回転側シール部材と、前記固定側シール部材および固定側内周シール部材との少なくとも一方は、クロムモリブデン鋼で形成されるか、クロムモリブデン鋼のコーティングがされていることが好ましい。この構成によれば、クロムモリブデン鋼は硬度が高いため、シール装置の長寿命化を図ることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ロータリー式のキルンを備える熱分解装置は、回転するキルンの回転側シール部材と装置固定部の固定側シール部材とを傾斜面で接触させたので熱伸縮による面圧を逃がすことができ、シール部材の接触面の面圧を低減できるため、シール装置の寿命を延長することが可能である。また、シール装置の面圧を小さくできるためシール性能が安定し、騒音を低減でき、シール装置の寿命を延長することができるため、シール部材の交換等のメンテナンスが容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明に係る熱分解装置の一実施形態を図面に基づき詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る熱分解装置の概略構造を示す断面図、図２は、図１のシール装置の詳細を示す要部断面図、図３は伸縮部材であるジャバラ伸縮量とシール面圧の関係を示す図である。
【００１７】
図１，２において、本実施形態の熱分解装置１は、ガス化溶融方式により被処理物として廃棄物を熱分解して焼却する装置であり、図４で示す従来の熱分解装置と基本構成が同じであり、ごみを熱分解ガスと熱分解カーボン（チャー）に分離した後、熱分解ガスにより高温にした溶融炉（図示せず）に、チャーと灰分を投入することにより、灰分を溶融スラグ化するものである。
【００１８】
この方式の熱分解装置は、ごみを高温で処理できるためダイオキシンの発生を抑制でき、また最終生成物であるスラグは建築資材等に有効利用できるため、最終処分場への埋立量を大幅に低減できる。さらに、この熱分解装置は、これらの処理を、ごみが持つエネルギーで賄っているため、ごみ処理に必要とされる外部エネルギーを大幅に低減することができる特長がある。
【００１９】
ガス化溶融炉を構成する熱分解装置１は、中央部に回転可能に支持されたキルンを備えた装置として構成されている。熱分解装置１は焼却場に持ち込まれたごみを投入する投入口２ａを有する投入フード２をキルン３の一端側（左側）に備えている。投入口２の下方には、投入されたごみを搬送するスクリューフィーダー４が設置され、このスクリューフィーダーによりごみは、キルン３内に供給される構成となっている。キルン３は図示していない軸受機構で両端部を支持され、同様に図示していない回転駆動機構により低速で回転される。
【００２０】
キルン３の外周には燃焼室としてジャケット５が取り囲んで設置され、ジャケット５の上流にはキルン３内で発生した熱分解ガスを燃焼する熱分解ガスバーナー（図示せず）が設置されている。ジャケット５は熱分解装置１の基礎に固定され、装置固定部であるジャケット５の内周をキルン３が回転する構成となっている。キルン３がジャケット５内に供給される加熱ガス６により外周から加熱され、キルン３内をごみが図１において右方に移動する間に、キルン３内のごみは空気を遮断した雰囲気中で加熱されることにより、熱分解ガス６とチャー７に分解されて、キルン３の他端側（右側）に位置する排出フード８の上下の出口からそれぞれの処理系に送られる。この過程で、アルミや鉄等は融点以下で処理されるため、そのままの形態で不燃物９として回収される。
【００２１】
ごみを加熱するためのジャケット５内に供給される加熱空気６は、キルン３とジャケット５で構成された経路に、ごみの移動方向に対して順方向または逆方向に循環させることによりキルン３を外周から加熱する。キルン内のごみには、加熱されたキルンから熱が供給され熱分解される。この際ごみへの熱供給を均一かつ効率的に行うためキルンを回転させる。熱分解装置１から得られる熱分解ガス６は熱分解ガスバーナー（図示せず）で燃焼後、ジャケット５内に供給され、キルン３の加熱に用いられる。
【００２２】
キルンにて生成する熱分解ガスは、一酸化炭素や水素、炭化水素等の燃焼ガスを含むものであり、一酸化炭素等の有害ガスを含むと共に臭気を帯びているため、大気中に漏洩させることはできない。また熱分解ガスを熱分解ガスバーナーで加熱した加熱ガス６も、同様に有毒ガスを含むものであるため、ジャケット５から大気中に漏洩させることはできない。
【００２３】
そのため、熱分解ガスや加熱空気の経路である熱分解装置の装置固定部と、熱分解ガスを発生させる回転式のキルン３との間においては、これらのガスが大気中に漏洩することを防止するためのシール装置が必要になる。これらのシール装置は、回転するキルン３と固定部であるジャケット５との接合部分のシール装置１０と、回転するキルン３とごみ投入フード２との接合部分のシール装置１０Ａが必要である。また、図示していないが、排出フード８とキルン３との間にもシール装置が必要である。これらのシール装置１０，１０Ａは基本的には同一構造でよい。そこで本実施形態に係る熱分解装置１で使用するシール装置の構造の詳細を、回転するキルン３と装置固定部であるジャケット５との接合部分のシール装置１０を例として以下説明する。
【００２４】
図２において、キルン３の外周には、円周方向に沿って２条の取付リブが突設され、この取付リブに回転側シール部材を構成する回転リング１１がボルトナット等により固定されている。回転リング１１はキルン３に固定されるつば状部１１ａと、このつば状部からキルンの回転軸方向に延出する筒状部１１ｂとから構成され、筒状部の外周面は、その延出方向に沿って徐々に半径が縮小する傾斜外周面１１ｃに形成されている。すなわち、基端部の半径Ｒ１に対して先端部の半径Ｒ２は小さく形成され、それらの途中は傾斜面となっており、この傾斜面の勾配は１／１０から１／２０程度が好ましい。このように、傾斜外周面１１ｃは円錐台の外周面に相当する面となっている。
【００２５】
また、筒状部１１ｂの内周面は、その延出方向に沿って徐々に半径が拡大する傾斜内周面１１ｄに形成されている。すなわち、基端部の半径Ｒ４に対して先端部の半径Ｒ３が大きく形成され、それらの途中は半径が徐々に直線的に変化する傾斜面に形成されている。この傾斜内周面１１ｄの勾配も、傾斜外周面１１ｃと同様な１／１０から１／２０程度が好ましい。この結果、筒状部１１ｂの断面形状は延出方向の基端部から先端部に向けて細くなる楔状に形成されている。そして、楔の中心線はキルン３の回転軸と平行になっている。
【００２６】
回転リング１１は、つば状部１１ａと筒状部１１ｂとが一体に形成された金属材から形成され、筒状部１１ｂの傾斜外周面１１ｃと傾斜内周面１１ｄは表面が研磨されて円滑面となっていることが好ましい。回転リング１１はキルン３の外周面の取付リブにボルトナットで固定する例を示したが、溶接等により直接固着してもよい。回転リング１１はステンレス鋼等で形成されるが、硬度の高いクロムモリブデン鋼を用いることが好ましい。また、ステンレス鋼で形成し、表面にクロムモリブデン鋼をコーティングして表面の硬度を高めるようにしてもよい。
【００２７】
一方、キルン３の外周側に位置する固定側のジャケット５は、回転するキルン３との間に間隙が形成され、この間隙部分にキルンの回転軸方向に伸縮可能のジャバラ１２が固定されている。ジャバラ１２は例えばステンレス鋼板等の金属板材をＵ字状に湾曲させ、次いで逆Ｕ字状に湾曲させ、これを複数形成して気密状態に伸縮可能としている。湾曲数を増やすことで伸縮量を増やすことができ、ジャバラのＵと、逆Ｕの湾曲数はキルンやジャケットの形状に合わせて設定される。
【００２８】
ジャバラ１２の一端部はジャケット５の円周に沿って、気密状態に固定され、ジャバラの他端部には外周側の固定リング１５が気密状態に固定されている。そして、固定リング１５はキルンの回転軸方向に延びるベース部１６からキルン方向に延びる２本のシール部１７，１８が間隔を有して突設され、２本のシール部の先端が回転リング１１の傾斜外周面１１ｃと接触している。したがって、２本のシール部の先端面は、回転リブの傾斜外周面１１ｃと同じ勾配の連続する傾斜面となっている。２本のシール部１７，１８の間に形成された溝内にはグリース等の潤滑剤１９が充填され、保持されている。
【００２９】
回転リング１１の筒状部１１ｂの傾斜外周面１１ｃには、前記のように外周側の固定リング１５が接触しているが、本実施形態ではさらに、筒状部１１ｂの傾斜内周面１１ｄにも内周固定リング２０が接触している。この内周固定リング２０はベース部２１からキルンの外周方向に延びる２本の内周シール部２２，２３が間隔を有して突設され、２本の内周シール部の外周側先端が回転リング１１の傾斜内周面１１ｄに接触している。２本の内周シール部２２，２３は外周固定リングの２本の外周シール部と対向するように設定されている。したがって、２本のシール部の先端面は、回転リブの傾斜内周面１１ｄと同じ勾配の連続する傾斜面となっている。２本のシール部２２，２３の間に形成された溝内にはグリース等の潤滑剤２４が充填され、保持されている。
【００３０】
前記の外周側の固定リング１５と内周固定リング２０とは、円周上の複数の連結部２５…で連結されている。したがって、内周固定リング２０は、複数の連結部２５…、外周固定リング１５を介してジャケット５に固定されている。すなわち、外周側の固定リング１５のジャバラ固定面と反対面には、板状の外周支持部２６が突設され、同様に内周固定リング２０には支持部２６に対向して内周支持部２７が突設され、両支持部の貫通孔を通して長尺のボルト２８が貫通され、ボルトの端部にナット２８ａが螺合され、ボルトの頭部と外周支持部との間に圧縮スプリング２９が装着されている。この構成により、回転リング１１の傾斜外周面１１ｃには外周側の固定リング１５が弾接し、傾斜内周面１１ｄには内周固定リング２０が弾接し、回転リング１１の筒状部１１ｂは外周側の固定リング１５と内周固定リング２０により挟まれ、付勢された構成となっている。
【００３１】
キルン３に固定された回転リング１１は前記のようにステンレス鋼等が用いられ、回転リング１１の筒状部１１ｂに接触する外周側の固定リング１５や内周固定リング２０はステンレス鋼あるいは炭素鋼等が用いられる。また、固定リング１５や内周固定リング２０をクロムモリブデン鋼で形成してもよく、クロムモリブデン鋼のコーティングを施してもよい。このように、回転するキルン３と固定側のジャケット５とは金属接触によってシールされ、シール部には潤滑剤１９，２４が供給され気密状態で円滑にスリップできるように構成されている。
【００３２】
金属接触によるシール装置１０は、回転側の回転リング１１と、固定側の固定リング１５および内周固定リング２０とにより構成され、３つの部材のうちの少なくとも１つの部材がクロムモリブデン鋼で形成されるか、クロムモリブデン鋼の表面処理（コーティング）がなされると好適である。そして、接触部分の硬度は固定部分である外周側の固定リング１５や内周固定リング２０の磨耗が早く、回転リング１１の磨耗が遅くなるように回転リングの硬度を高くなるように設定すると、外周側の固定リング１５と内周固定リング２０が早めに磨耗するため、この部材を交換すればよい。また、接触するすべての部材を高硬度の部材で形成してもよい。
【００３３】
前記の如く構成された本実施形態の熱分解装置１の動作について以下に説明する。熱分解装置１を起動させ、キルン３を回転させ、ジャケット５内に熱分解ガスバーナーで燃焼させた加熱ガス６を供給し、投入口２ａからごみを投入する。ごみはスクリューフィーダー４によりキルン３の内部に搬送され、外周のジャケット５から加熱されて搬送される。ごみは搬送されながら熱分解して熱分解ガス６とチャー７に分解される。チャー７は熱分解装置１の排出フード８の下方から排出され、熱分解ガス６は排出フード８の上方から排出され、ジャケット５に供給されキルン３内の加熱に用いられる。
【００３４】
前記の熱分解の工程において、回転しているキルン３は熱膨張し、特に長手方向である回転軸に沿う方向の膨張が大きいため、図２に示されるシール装置１０で吸収される。キルン３が回転すると、キルン３と共に回転リング１１が同じ回転速度で回転する。回転リング１１の筒状部１１ｂは、その傾斜外周面１１ｃに外側側の固定リング１５の２つのシール部１７，１８が弾接してシールし、傾斜内周面１１ｄに内側固定リング２０の２つのシール部２２，２３が弾接してシールするため、ジャケット５内の熱分解ガスが大気中に漏れることはない。このシール部１０は２つのシール部の間に充填される潤滑剤１９，２４により潤滑されるため、磨耗を少なくできると共に、ガスの漏洩をより防止することができる。
【００３５】
キルン３が加熱されることにより熱膨張し、特に長手方向の熱膨張が大きくなるが、この膨張はジャバラ１２により吸収される。そして、熱膨張がジャバラにより吸収されるため、シール装置の回転リング１１と外周側の固定リング１５および内周固定リング２０との位置関係は変わらず、シール部１０，１０Ａから熱分解ガス等が漏洩することはない。キルン３の外周方向の熱膨張についても、ジャバラ１２により吸収されるため、熱分解ガスや加熱空気の漏洩は防止できる。また、ジャバラ１２の伸縮によるシール面圧の変化は傾斜外周面１１ｃ、傾斜内周面１１ｄに作用するため、シール面圧が大きく変化することはなく、シール面圧を小さい状態に維持することができる。
【００３６】
外側シール材である外周側の固定リング１５、および内側シール部材である内周固定リング２０は、回転リング１１の筒状部１１ｂが傾斜面で楔型に形成されており、この傾斜面１１ｃ，１１ｄに外周側の固定リング１５と内周固定リング２０が弾接しているため、シール部分に隙間が発生せず、キルン３内部の熱分解ガスや、ジャケット５内部の熱分解ガス、加熱空気等が外部に漏れることはない。キルン３と固定部である投入フード２および排出フード８とのシール装置１０Ａについても、同様に内部のガスが大気中に漏れないようにシールがなされる。
【００３７】
このように構成された熱分解装置１は、長期間の運転によりシール装置の接触部分に磨耗が発生し、傾斜外周面１１ｃと外周側の固定リング１５との接触部と、傾斜内周面１１ｄと内周固定リング２０との接触部に隙間が発生すると、外周側の固定リング１５と内周固定リング２０とは圧縮スプリング２９により狭められる方向に付勢されているため、外周側の固定リング１５と内周固定リング２０とのアセンブリーは回転リング１１に対して相対的に、図２において右方向にわずかに移動し、シール部分の磨耗による隙間がなくなり、ジャケット５内の熱分解ガス等の漏洩が防止される。前記の相対移動はジャバラ１２により吸収されるため、キルン３の熱伸縮と干渉することはない。
【００３８】
また、図２において、ジャバラ１２が伸長した場合に、外周側の固定リング１５と回転リング１１の傾斜外周面１１ｃとの間、および内周固定リング２０と傾斜内周面１１ｄとの間に隙間が生じやすいが、外周側の固定リング１５と内周固定リング２０とは圧縮スプリング２９により互いに接近するように付勢されているため、隙間が生ずることなく固定リング１５と回転リング１１の傾斜外周面１１ｃとは密着し、内周固定リング２０と回転リング１１の傾斜内周面１１ｄとは密着して、ジャケット５内部やキルン３内部の加熱空気や熱分解ガスが外部に漏れることはない。
【実施例１】
【００３９】
熱分解装置の運転時に、キルン３の軸方向の熱伸縮時のジャバラ１２の伸縮量は、合計約１４０（ｍｍ）としてある。このようなジャバラ１２を用いた熱分解装置１を運転すると、実施例１ではジャバラ伸縮による反力の影響をほとんど受けず圧縮スプリング２９の力が主体となり、図３（Ｂ）のようにシール面圧は最大約２（Ｎ／ｍｍ２）であった。
【００４０】
これに対し、従来技術の場合は、スプリング５６の締付力およびキルン３の軸方向の熱伸縮時のジャバラ伸縮による反力の両者の影響を受けるため、図３（Ａ）のようにジャバラ側シール面圧は最大約１０（Ｎ／ｍｍ２）となった。実施例１の場合の面圧は、従来技術の場合の約２０％になり、したがってシール寿命も約５倍に延長することができる。
【００４１】
このように、熱分解装置１の運転時に、ジャバラ１２の伸縮による圧力変化がシール装置１０，１０Ａの回転リング１１と外周側の固定リング１５および内周固定リング２０との接触面に直接加わらず、勾配の緩やかな傾斜外周面１１ｃ、傾斜内周面１１ｄに加わるため、シール面圧を大幅に低減することができる。この結果、シール部分の磨耗を大幅に低減できるためシール性能が安定し、シール装置の磨耗部品の交換周期を大幅に伸ばすことができ、メンテナンスが容易となる。また、シール部分のシール面圧を低減できるため、運転時の騒音を低減することもできる。
【００４２】
以上、本発明の一実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。例えば、回転リングと外周側の固定リングおよび内周固定リングの材質は金属に限らず、セラミック等を用いることもできる。また、回転リングを金属で形成し、傾斜面をセラミック等でコーティングするようにして磨耗を少なくしてもよい。
【００４３】
回転リングと外周側の固定リングおよび内周固定リングを金属で形成するとき、回転リングの硬度を高くすることが好ましい。例えば、回転リングをクロムモリブデン鋼で形成し、固定リングおよび内周固定リングをステンレス鋼で形成することが好ましい。回転リングの表面にクロムモリブデン鋼をコーティングして硬度を高めてもよい。さらに、回転するキルンは、水平方向の軸に沿って回転するものでなく、垂直方向の軸に沿って回転するタイプでもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明の活用例として、焼却ごみを熱分解する装置に限らず、各種のプラントで原料等の被処理物を熱分解する装置の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明に係る熱分解装置の一実施形態の概略構造を示す断面図。
【図２】図１のシール装置の詳細を示す要部断面図。
【図３】従来技術および本発明の熱分解装置のキルン軸方向ジャバラ伸縮量とシール面圧の関係を示す図。
【図４】従来技術である熱分解装置の構造の例を示す図。
【図５】図４に示す熱分解装置のシール装置の要部断面図。
【図６】従来のロータリーキルンのシール装置の概略断面を示す構成図。
【符号の説明】
【００４６】
１：熱分解装置、２：投入フード（装置固定部）、３：キルン、５：ジャケット（装置固定部）、８：排出フード（装置固定部）、１０，１０Ａ：シール装置、１１：回転リング（回転側シール部材）、１１ｂ：筒状部、１１ｃ：傾斜外周面、１１ｄ：傾斜内周面、１２：ジャバラ（伸縮部材）、１５：外周側の固定リング（固定側シール部材）、１７，１８：外周シール部、１９，２４：潤滑剤、２０：内周固定リング（固定側シール部材）、２２，２３：内周シール部、２５：連結部、２６：外周支持部、２７：内周支持部、２８：ボルト、２８ａ：ナット、２９：圧縮スプリング
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理物を熱分解するロータリーキルン方式のガス化溶融炉を備える熱分解装置に係り、特に、熱分解ガスや加熱空気等の熱媒体を装置外に漏洩させないシール装置を備える熱分解装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ロータリーキルン方式のガス化溶融炉を備える熱分解装置においては、キルン内で生成する熱分解ガスや、キルンを加熱するための加熱ガスを、熱分解装置外へ漏洩することを防止するため、シール装置を有している。
【０００３】
従来の熱分解装置のシール装置の例として、図４，５に示す熱分解装置は、焼却場に持ち込まれたごみ４１は、前処理工程を経た後、熱分解装置に投入され、スクリューフィーダー４２により、横置きされたキルン４３の入口からキルン内に送り込まれる。キルン内のごみは、出口に向かって移動する間に、空気を遮断した雰囲気中で加熱されることにより、熱分解ガス４４とチャー４５に分解されて、それぞれの処理系に送られる。この過程で、アルミや鉄等は融点以下で処理されるため、そのままの形態で不燃物４６として回収される。一方ごみを加熱するための加熱ガス４７は、キルン４３とジャケット４８で構成された経路に、ごみの移動方向に対して順方向または逆方向に循環させることによりキルンを加熱する。キルン内のごみには、加熱されたキルンから熱が供給される。この際ごみへの熱供給を均一かつ効率的に行うためキルンを回転させる。
【０００４】
前記の熱分解装置のシール装置５０は、キルン４３の外周から突出して回転リング５１が固定され、この回転リングの一方の面に接するように固定シール部材５２が配置され、固定シール部材５２はキルン回転軸方向に伸縮可能なジャバラ５３によりジャケット４８に固定されている。そして、回転リング５１の他方の面に固定シール部材５４が接しており、固定シール部材５４は固定シール部材５２とボルト５５とスプリング５６により連結され、回転リング５１は２つの固定シール部材５２，５４により押圧状態に挟まれてシールが行なわれ、ジャケット４８内部の加熱ガスが大気中に漏れるのを防止している。このシール装置は、キルン４３と固定物であるごみ投入部との間や、キルン４３と熱分解ガス等を排出するフード部との間にも設置される。
【０００５】
このように、回転リング５１がキルン４３の回転軸に対して垂直方向位置に配置され、キルン長さの熱伸縮量を吸収するジャバラ５３の反力を、回転リング５１と固定シール部材５２とのシール面で受ける構造となっている。ジャバラ５３はキルン内部の高温熱分解ガスに耐えるためステンレス鋼等の材料が使用され、また伸縮量は長いキルンの長さに比例するため、ジャバラ反力が大きく、その結果として図３（Ａ）のようにシール面の面圧も大きくなっている。
【０００６】
また、特許文献１に記載のロータリーキルンのシール装置は、図６に示すように、ロータリーキルン６１の外周に沿って可動側のシールリング６２を設けるとともに、可動側のシールリングと対向する位置に固定側のシールリング６３を配置し、固定側のシールリング６３を可動側のシールリング６２に一定圧力で押付けるように構成したものである。そして、一定圧力で押付ける手段が、流体圧供給装置６５と、流体圧配管６６の途中に設けられ流体圧を検出する圧力検出器６７と、流体圧を一定に制御する圧力制御装置６８とから構成され、伸縮可能な袋体６９に流体圧を供給できるようにしている。
【特許文献１】特開２００３−２６９８６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記のロータリーキルン方式の熱分解装置のシール装置では、運転時にキルンが熱膨張すると、熱伸縮吸収用ジャバラが伸長してシール面を押圧する。この結果、シール面の面圧が増えて磨耗が大きくなり、シール部材の寿命が短くなる問題点が発生する。シール面圧は、図３に示されるように、ジャバラの伸長により大きくなる傾向がある。この種のシール構造において、ジャバラの伸長量は１４０ｍｍ程度に設定されるが、このときのシール面圧は１〜１０Ｎ／ｍｍ２程度に変化する。したがってシール面磨耗も過大となり、頻繁にシールを交換しなければならなかった。
【０００８】
また、特許文献１に記載のロータリーキルンのシール装置は、前記のようなシール面圧の変動を防止するもので、固定側のシールリングを可動側のシールリングに一定圧力で押付けるように構成している。しかし、このシール装置は一定圧力で押付ける手段が流体圧を供給できる伸縮可能な袋体であり、流体圧を供給する流体圧供給装置と、流体圧を検出する圧力検出器と、測定した圧力に基づき流体圧が一定となるように制御する圧力制御装置を必要としており、構成が煩雑で制御が複雑という問題点がある。
【０００９】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、ロータリー式のキルンを備える熱分解装置において、運転時のキルンの熱膨張による伸縮時にシール部分に作用するジャバラの反力を小さくし、シール部分の面圧を小さくすることにより磨耗低減でき、シール装置の寿命を長くでき、保守を容易にできる熱分解装置を提供することにある。また、シール装置のシール性能を向上して熱分解ガスや加熱空気が大気に漏洩することを防止できる熱分解装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成すべく、本発明に係る熱分解装置は、被処理物が内部に供給され、該被処理物を熱分解する回転可能のキルンを備える熱分解装置であって、この装置は、キルンと装置固定部との間にシール装置を備えており、このシール装置は、前記キルンに固定された回転側シール部材と、該回転側シール部材と接触するように装置固定部に固定された固定側シール部材とから構成され、回転側シール部材は、キルンの回転軸方向に延出する筒状部を有すると共に、該筒状部の外周面が傾斜外周面に形成されており、固定側シール部材は、装置固定部に、キルンの回転軸方向に沿って伸縮可能な伸縮部材を介して固定されると共に、傾斜外周面に接触することを特徴としている。
【００１１】
前記のごとく構成された本発明の熱分解装置は、被処理物を熱分解処理する際にキルンが回転し、回転しているキルンと装置固定部とのシール装置から熱分解ガスや加熱空気が漏れないようにシールがなされる。キルンが加熱され熱膨張すると、ジャバラ等の伸縮部材が伸縮されてシール面の押圧力が変化するが、この押圧力は筒状部の傾斜外周面に作用するため、押圧力の変化は小さいものとなる。このように、キルンの熱膨張方向とシール面の方向が平行に近い傾斜面に弾接しているため、シール面に加わる面圧が大きく変化することはない。このためシール性能が安定して、内部のガスが漏れることを防止し、シール装置の寿命を延ばすことができる。すなわち、ジャバラの伸縮方向は回転軸に沿う方向であり、固定側シール部材の回転側シール部材を押圧する方向は傾斜外周面に沿う方向であり、従来のように押圧方向と接触面とが直角でないため、シール面に加わる面圧を小さい状態に保つことができる。
【００１２】
また、本発明に係る熱分解装置の好ましい具体的な態様としては、前記回転側シール部材は、筒状部の内周面が傾斜内周面に形成され、この熱分解装置は該傾斜内周面と接触する固定側内周シール部材をさらに備えており、前記固定側シール部材と固定側内周シール部材は、前記筒状部の傾斜外周面と傾斜内周面を挟むように付勢されることを特徴としている。
【００１３】
この構成によれば、回転側シール部材は傾斜外周面と傾斜内周面が、固定側内周シール部材と固定側外周シール部材とにより挟まれてシールされるため、シール性能が安定して好ましい。すなわち、外周側の固定側シール部材と固定側内周シール部材とは回転側シール部材の筒状部の傾斜外周面と傾斜内周面を挟むように付勢されるため、固定側シール部材と固定側内周シール部材とは自動調心されてシール部からの漏洩を確実に抑えることができる。
【００１４】
さらに、前記固定側シール部材および固定側内周シール部材の少なくとも一方は、潤滑材を保持する溝部を備えることが好ましい。この構成によれば、傾斜外周面と固定側外周シール部材との接触面、傾斜内周面と固定側内周シール部材との接触面の少なくとも一方が潤滑剤で潤滑されるため、シール面の保護、低騒音化が達成できるとともに、シール部の磨耗の低減が図れる。また、前記回転側シール部材と、前記固定側シール部材および固定側内周シール部材との少なくとも一方は、クロムモリブデン鋼で形成されるか、クロムモリブデン鋼のコーティングがされていることが好ましい。この構成によれば、クロムモリブデン鋼は硬度が高いため、シール装置の長寿命化を図ることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ロータリー式のキルンを備える熱分解装置は、回転するキルンの回転側シール部材と装置固定部の固定側シール部材とを傾斜面で接触させたので熱伸縮による面圧を逃がすことができ、シール部材の接触面の面圧を低減できるため、シール装置の寿命を延長することが可能である。また、シール装置の面圧を小さくできるためシール性能が安定し、騒音を低減でき、シール装置の寿命を延長することができるため、シール部材の交換等のメンテナンスが容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明に係る熱分解装置の一実施形態を図面に基づき詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る熱分解装置の概略構造を示す断面図、図２は、図１のシール装置の詳細を示す要部断面図、図３は伸縮部材であるジャバラ伸縮量とシール面圧の関係を示す図である。
【００１７】
図１，２において、本実施形態の熱分解装置１は、ガス化溶融方式により被処理物として廃棄物を熱分解して焼却する装置であり、図４で示す従来の熱分解装置と基本構成が同じであり、ごみを熱分解ガスと熱分解カーボン（チャー）に分離した後、熱分解ガスにより高温にした溶融炉（図示せず）に、チャーと灰分を投入することにより、灰分を溶融スラグ化するものである。
【００１８】
この方式の熱分解装置は、ごみを高温で処理できるためダイオキシンの発生を抑制でき、また最終生成物であるスラグは建築資材等に有効利用できるため、最終処分場への埋立量を大幅に低減できる。さらに、この熱分解装置は、これらの処理を、ごみが持つエネルギーで賄っているため、ごみ処理に必要とされる外部エネルギーを大幅に低減することができる特長がある。
【００１９】
ガス化溶融炉を構成する熱分解装置１は、中央部に回転可能に支持されたキルンを備えた装置として構成されている。熱分解装置１は焼却場に持ち込まれたごみを投入する投入口２ａを有する投入フード２をキルン３の一端側（左側）に備えている。投入口２の下方には、投入されたごみを搬送するスクリューフィーダー４が設置され、このスクリューフィーダーによりごみは、キルン３内に供給される構成となっている。キルン３は図示していない軸受機構で両端部を支持され、同様に図示していない回転駆動機構により低速で回転される。
【００２０】
キルン３の外周には燃焼室としてジャケット５が取り囲んで設置され、ジャケット５の上流にはキルン３内で発生した熱分解ガスを燃焼する熱分解ガスバーナー（図示せず）が設置されている。ジャケット５は熱分解装置１の基礎に固定され、装置固定部であるジャケット５の内周をキルン３が回転する構成となっている。キルン３がジャケット５内に供給される加熱ガス６により外周から加熱され、キルン３内をごみが図１において右方に移動する間に、キルン３内のごみは空気を遮断した雰囲気中で加熱されることにより、熱分解ガス６とチャー７に分解されて、キルン３の他端側（右側）に位置する排出フード８の上下の出口からそれぞれの処理系に送られる。この過程で、アルミや鉄等は融点以下で処理されるため、そのままの形態で不燃物９として回収される。
【００２１】
ごみを加熱するためのジャケット５内に供給される加熱空気６は、キルン３とジャケット５で構成された経路に、ごみの移動方向に対して順方向または逆方向に循環させることによりキルン３を外周から加熱する。キルン内のごみには、加熱されたキルンから熱が供給され熱分解される。この際ごみへの熱供給を均一かつ効率的に行うためキルンを回転させる。熱分解装置１から得られる熱分解ガス６は熱分解ガスバーナー（図示せず）で燃焼後、ジャケット５内に供給され、キルン３の加熱に用いられる。
【００２２】
キルンにて生成する熱分解ガスは、一酸化炭素や水素、炭化水素等の燃焼ガスを含むものであり、一酸化炭素等の有害ガスを含むと共に臭気を帯びているため、大気中に漏洩させることはできない。また熱分解ガスを熱分解ガスバーナーで加熱した加熱ガス６も、同様に有毒ガスを含むものであるため、ジャケット５から大気中に漏洩させることはできない。
【００２３】
そのため、熱分解ガスや加熱空気の経路である熱分解装置の装置固定部と、熱分解ガスを発生させる回転式のキルン３との間においては、これらのガスが大気中に漏洩することを防止するためのシール装置が必要になる。これらのシール装置は、回転するキルン３と固定部であるジャケット５との接合部分のシール装置１０と、回転するキルン３とごみ投入フード２との接合部分のシール装置１０Ａが必要である。また、図示していないが、排出フード８とキルン３との間にもシール装置が必要である。これらのシール装置１０，１０Ａは基本的には同一構造でよい。そこで本実施形態に係る熱分解装置１で使用するシール装置の構造の詳細を、回転するキルン３と装置固定部であるジャケット５との接合部分のシール装置１０を例として以下説明する。
【００２４】
図２において、キルン３の外周には、円周方向に沿って２条の取付リブが突設され、この取付リブに回転側シール部材を構成する回転リング１１がボルトナット等により固定されている。回転リング１１はキルン３に固定されるつば状部１１ａと、このつば状部からキルンの回転軸方向に延出する筒状部１１ｂとから構成され、筒状部の外周面は、その延出方向に沿って徐々に半径が縮小する傾斜外周面１１ｃに形成されている。すなわち、基端部の半径Ｒ１に対して先端部の半径Ｒ２は小さく形成され、それらの途中は傾斜面となっており、この傾斜面の勾配は１／１０から１／２０程度が好ましい。このように、傾斜外周面１１ｃは円錐台の外周面に相当する面となっている。
【００２５】
また、筒状部１１ｂの内周面は、その延出方向に沿って徐々に半径が拡大する傾斜内周面１１ｄに形成されている。すなわち、基端部の半径Ｒ４に対して先端部の半径Ｒ３が大きく形成され、それらの途中は半径が徐々に直線的に変化する傾斜面に形成されている。この傾斜内周面１１ｄの勾配も、傾斜外周面１１ｃと同様な１／１０から１／２０程度が好ましい。この結果、筒状部１１ｂの断面形状は延出方向の基端部から先端部に向けて細くなる楔状に形成されている。そして、楔の中心線はキルン３の回転軸と平行になっている。
【００２６】
回転リング１１は、つば状部１１ａと筒状部１１ｂとが一体に形成された金属材から形成され、筒状部１１ｂの傾斜外周面１１ｃと傾斜内周面１１ｄは表面が研磨されて円滑面となっていることが好ましい。回転リング１１はキルン３の外周面の取付リブにボルトナットで固定する例を示したが、溶接等により直接固着してもよい。回転リング１１はステンレス鋼等で形成されるが、硬度の高いクロムモリブデン鋼を用いることが好ましい。また、ステンレス鋼で形成し、表面にクロムモリブデン鋼をコーティングして表面の硬度を高めるようにしてもよい。
【００２７】
一方、キルン３の外周側に位置する固定側のジャケット５は、回転するキルン３との間に間隙が形成され、この間隙部分にキルンの回転軸方向に伸縮可能のジャバラ１２が固定されている。ジャバラ１２は例えばステンレス鋼板等の金属板材をＵ字状に湾曲させ、次いで逆Ｕ字状に湾曲させ、これを複数形成して気密状態に伸縮可能としている。湾曲数を増やすことで伸縮量を増やすことができ、ジャバラのＵと、逆Ｕの湾曲数はキルンやジャケットの形状に合わせて設定される。
【００２８】
ジャバラ１２の一端部はジャケット５の円周に沿って、気密状態に固定され、ジャバラの他端部には外周側の固定リング１５が気密状態に固定されている。そして、固定リング１５はキルンの回転軸方向に延びるベース部１６からキルン方向に延びる２本のシール部１７，１８が間隔を有して突設され、２本のシール部の先端が回転リング１１の傾斜外周面１１ｃと接触している。したがって、２本のシール部の先端面は、回転リブの傾斜外周面１１ｃと同じ勾配の連続する傾斜面となっている。２本のシール部１７，１８の間に形成された溝内にはグリース等の潤滑剤１９が充填され、保持されている。
【００２９】
回転リング１１の筒状部１１ｂの傾斜外周面１１ｃには、前記のように外周側の固定リング１５が接触しているが、本実施形態ではさらに、筒状部１１ｂの傾斜内周面１１ｄにも内周固定リング２０が接触している。この内周固定リング２０はベース部２１からキルンの外周方向に延びる２本の内周シール部２２，２３が間隔を有して突設され、２本の内周シール部の外周側先端が回転リング１１の傾斜内周面１１ｄに接触している。２本の内周シール部２２，２３は外周固定リングの２本の外周シール部と対向するように設定されている。したがって、２本のシール部の先端面は、回転リブの傾斜内周面１１ｄと同じ勾配の連続する傾斜面となっている。２本のシール部２２，２３の間に形成された溝内にはグリース等の潤滑剤２４が充填され、保持されている。
【００３０】
前記の外周側の固定リング１５と内周固定リング２０とは、円周上の複数の連結部２５…で連結されている。したがって、内周固定リング２０は、複数の連結部２５…、外周固定リング１５を介してジャケット５に固定されている。すなわち、外周側の固定リング１５のジャバラ固定面と反対面には、板状の外周支持部２６が突設され、同様に内周固定リング２０には支持部２６に対向して内周支持部２７が突設され、両支持部の貫通孔を通して長尺のボルト２８が貫通され、ボルトの端部にナット２８ａが螺合され、ボルトの頭部と外周支持部との間に圧縮スプリング２９が装着されている。この構成により、回転リング１１の傾斜外周面１１ｃには外周側の固定リング１５が弾接し、傾斜内周面１１ｄには内周固定リング２０が弾接し、回転リング１１の筒状部１１ｂは外周側の固定リング１５と内周固定リング２０により挟まれ、付勢された構成となっている。
【００３１】
キルン３に固定された回転リング１１は前記のようにステンレス鋼等が用いられ、回転リング１１の筒状部１１ｂに接触する外周側の固定リング１５や内周固定リング２０はステンレス鋼あるいは炭素鋼等が用いられる。また、固定リング１５や内周固定リング２０をクロムモリブデン鋼で形成してもよく、クロムモリブデン鋼のコーティングを施してもよい。このように、回転するキルン３と固定側のジャケット５とは金属接触によってシールされ、シール部には潤滑剤１９，２４が供給され気密状態で円滑にスリップできるように構成されている。
【００３２】
金属接触によるシール装置１０は、回転側の回転リング１１と、固定側の固定リング１５および内周固定リング２０とにより構成され、３つの部材のうちの少なくとも１つの部材がクロムモリブデン鋼で形成されるか、クロムモリブデン鋼の表面処理（コーティング）がなされると好適である。そして、接触部分の硬度は固定部分である外周側の固定リング１５や内周固定リング２０の磨耗が早く、回転リング１１の磨耗が遅くなるように回転リングの硬度を高くなるように設定すると、外周側の固定リング１５と内周固定リング２０が早めに磨耗するため、この部材を交換すればよい。また、接触するすべての部材を高硬度の部材で形成してもよい。
【００３３】
前記の如く構成された本実施形態の熱分解装置１の動作について以下に説明する。熱分解装置１を起動させ、キルン３を回転させ、ジャケット５内に熱分解ガスバーナーで燃焼させた加熱ガス６を供給し、投入口２ａからごみを投入する。ごみはスクリューフィーダー４によりキルン３の内部に搬送され、外周のジャケット５から加熱されて搬送される。ごみは搬送されながら熱分解して熱分解ガス６とチャー７に分解される。チャー７は熱分解装置１の排出フード８の下方から排出され、熱分解ガス６は排出フード８の上方から排出され、ジャケット５に供給されキルン３内の加熱に用いられる。
【００３４】
前記の熱分解の工程において、回転しているキルン３は熱膨張し、特に長手方向である回転軸に沿う方向の膨張が大きいため、図２に示されるシール装置１０で吸収される。キルン３が回転すると、キルン３と共に回転リング１１が同じ回転速度で回転する。回転リング１１の筒状部１１ｂは、その傾斜外周面１１ｃに外側側の固定リング１５の２つのシール部１７，１８が弾接してシールし、傾斜内周面１１ｄに内側固定リング２０の２つのシール部２２，２３が弾接してシールするため、ジャケット５内の熱分解ガスが大気中に漏れることはない。このシール部１０は２つのシール部の間に充填される潤滑剤１９，２４により潤滑されるため、磨耗を少なくできると共に、ガスの漏洩をより防止することができる。
【００３５】
キルン３が加熱されることにより熱膨張し、特に長手方向の熱膨張が大きくなるが、この膨張はジャバラ１２により吸収される。そして、熱膨張がジャバラにより吸収されるため、シール装置の回転リング１１と外周側の固定リング１５および内周固定リング２０との位置関係は変わらず、シール部１０，１０Ａから熱分解ガス等が漏洩することはない。キルン３の外周方向の熱膨張についても、ジャバラ１２により吸収されるため、熱分解ガスや加熱空気の漏洩は防止できる。また、ジャバラ１２の伸縮によるシール面圧の変化は傾斜外周面１１ｃ、傾斜内周面１１ｄに作用するため、シール面圧が大きく変化することはなく、シール面圧を小さい状態に維持することができる。
【００３６】
外側シール材である外周側の固定リング１５、および内側シール部材である内周固定リング２０は、回転リング１１の筒状部１１ｂが傾斜面で楔型に形成されており、この傾斜面１１ｃ，１１ｄに外周側の固定リング１５と内周固定リング２０が弾接しているため、シール部分に隙間が発生せず、キルン３内部の熱分解ガスや、ジャケット５内部の熱分解ガス、加熱空気等が外部に漏れることはない。キルン３と固定部である投入フード２および排出フード８とのシール装置１０Ａについても、同様に内部のガスが大気中に漏れないようにシールがなされる。
【００３７】
このように構成された熱分解装置１は、長期間の運転によりシール装置の接触部分に磨耗が発生し、傾斜外周面１１ｃと外周側の固定リング１５との接触部と、傾斜内周面１１ｄと内周固定リング２０との接触部に隙間が発生すると、外周側の固定リング１５と内周固定リング２０とは圧縮スプリング２９により狭められる方向に付勢されているため、外周側の固定リング１５と内周固定リング２０とのアセンブリーは回転リング１１に対して相対的に、図２において右方向にわずかに移動し、シール部分の磨耗による隙間がなくなり、ジャケット５内の熱分解ガス等の漏洩が防止される。前記の相対移動はジャバラ１２により吸収されるため、キルン３の熱伸縮と干渉することはない。
【００３８】
また、図２において、ジャバラ１２が伸長した場合に、外周側の固定リング１５と回転リング１１の傾斜外周面１１ｃとの間、および内周固定リング２０と傾斜内周面１１ｄとの間に隙間が生じやすいが、外周側の固定リング１５と内周固定リング２０とは圧縮スプリング２９により互いに接近するように付勢されているため、隙間が生ずることなく固定リング１５と回転リング１１の傾斜外周面１１ｃとは密着し、内周固定リング２０と回転リング１１の傾斜内周面１１ｄとは密着して、ジャケット５内部やキルン３内部の加熱空気や熱分解ガスが外部に漏れることはない。
【実施例１】
【００３９】
熱分解装置の運転時に、キルン３の軸方向の熱伸縮時のジャバラ１２の伸縮量は、合計約１４０（ｍｍ）としてある。このようなジャバラ１２を用いた熱分解装置１を運転すると、実施例１ではジャバラ伸縮による反力の影響をほとんど受けず圧縮スプリング２９の力が主体となり、図３（Ｂ）のようにシール面圧は最大約２（Ｎ／ｍｍ２）であった。
【００４０】
これに対し、従来技術の場合は、スプリング５６の締付力およびキルン３の軸方向の熱伸縮時のジャバラ伸縮による反力の両者の影響を受けるため、図３（Ａ）のようにジャバラ側シール面圧は最大約１０（Ｎ／ｍｍ２）となった。実施例１の場合の面圧は、従来技術の場合の約２０％になり、したがってシール寿命も約５倍に延長することができる。
【００４１】
このように、熱分解装置１の運転時に、ジャバラ１２の伸縮による圧力変化がシール装置１０，１０Ａの回転リング１１と外周側の固定リング１５および内周固定リング２０との接触面に直接加わらず、勾配の緩やかな傾斜外周面１１ｃ、傾斜内周面１１ｄに加わるため、シール面圧を大幅に低減することができる。この結果、シール部分の磨耗を大幅に低減できるためシール性能が安定し、シール装置の磨耗部品の交換周期を大幅に伸ばすことができ、メンテナンスが容易となる。また、シール部分のシール面圧を低減できるため、運転時の騒音を低減することもできる。
【００４２】
以上、本発明の一実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。例えば、回転リングと外周側の固定リングおよび内周固定リングの材質は金属に限らず、セラミック等を用いることもできる。また、回転リングを金属で形成し、傾斜面をセラミック等でコーティングするようにして磨耗を少なくしてもよい。
【００４３】
回転リングと外周側の固定リングおよび内周固定リングを金属で形成するとき、回転リングの硬度を高くすることが好ましい。例えば、回転リングをクロムモリブデン鋼で形成し、固定リングおよび内周固定リングをステンレス鋼で形成することが好ましい。回転リングの表面にクロムモリブデン鋼をコーティングして硬度を高めてもよい。さらに、回転するキルンは、水平方向の軸に沿って回転するものでなく、垂直方向の軸に沿って回転するタイプでもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明の活用例として、焼却ごみを熱分解する装置に限らず、各種のプラントで原料等の被処理物を熱分解する装置の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明に係る熱分解装置の一実施形態の概略構造を示す断面図。
【図２】図１のシール装置の詳細を示す要部断面図。
【図３】従来技術および本発明の熱分解装置のキルン軸方向ジャバラ伸縮量とシール面圧の関係を示す図。
【図４】従来技術である熱分解装置の構造の例を示す図。
【図５】図４に示す熱分解装置のシール装置の要部断面図。
【図６】従来のロータリーキルンのシール装置の概略断面を示す構成図。
【符号の説明】
【００４６】
１：熱分解装置、２：投入フード（装置固定部）、３：キルン、５：ジャケット（装置固定部）、８：排出フード（装置固定部）、１０，１０Ａ：シール装置、１１：回転リング（回転側シール部材）、１１ｂ：筒状部、１１ｃ：傾斜外周面、１１ｄ：傾斜内周面、１２：ジャバラ（伸縮部材）、１５：外周側の固定リング（固定側シール部材）、１７，１８：外周シール部、１９，２４：潤滑剤、２０：内周固定リング（固定側シール部材）、２２，２３：内周シール部、２５：連結部、２６：外周支持部、２７：内周支持部、２８：ボルト、２８ａ：ナット、２９：圧縮スプリング
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理物が内部に供給され、該被処理物を熱分解する回転可能のキルンを備える熱分解装置であって、
該装置は、前記キルンと装置固定部との間にシール装置を備えており、
該シール装置は、前記キルンに固定された回転側シール部材と、該回転側シール部材と接触するように前記装置固定部に固定された固定側シール部材とから構成され、
前記回転側シール部材は、前記キルンの回転軸方向に延出する筒状部を有すると共に、該筒状部の外周面が傾斜外周面に形成されており、
前記固定側シール部材は、前記装置固定部に、前記キルンの回転軸方向に沿って伸縮可能な伸縮部材を介して固定されると共に、前記傾斜外周面に接触することを特徴とする熱分解装置。
【請求項２】
前記回転側シール部材は、前記筒状部の内周面が傾斜内周面に形成され、
前記熱分解装置は、該傾斜内周面と接触する固定側内周シール部材をさらに備えており、
前記固定側シール部材と固定側内周シール部材は、前記筒状部の傾斜外周面と傾斜内周面を挟むように付勢されることを特徴とする請求項１に記載の熱分解装置。
【請求項３】
前記固定側シール部材および固定側内周シール部材の少なくとも一方は、潤滑材を保持する溝部を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の熱分解装置。
【請求項４】
前記回転側シール部材と、前記固定側シール部材および固定側内周シール部材との少なくとも一方は、クロムモリブデン鋼で形成されるか、クロムモリブデン鋼のコーティングがされていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の熱分解装置。
【請求項１】
被処理物が内部に供給され、該被処理物を熱分解する回転可能のキルンを備える熱分解装置であって、
該装置は、前記キルンと装置固定部との間にシール装置を備えており、
該シール装置は、前記キルンに固定された回転側シール部材と、該回転側シール部材と接触するように前記装置固定部に固定された固定側シール部材とから構成され、
前記回転側シール部材は、前記キルンの回転軸方向に延出する筒状部を有すると共に、該筒状部の外周面が傾斜外周面に形成されており、
前記固定側シール部材は、前記装置固定部に、前記キルンの回転軸方向に沿って伸縮可能な伸縮部材を介して固定されると共に、前記傾斜外周面に接触することを特徴とする熱分解装置。
【請求項２】
前記回転側シール部材は、前記筒状部の内周面が傾斜内周面に形成され、
前記熱分解装置は、該傾斜内周面と接触する固定側内周シール部材をさらに備えており、
前記固定側シール部材と固定側内周シール部材は、前記筒状部の傾斜外周面と傾斜内周面を挟むように付勢されることを特徴とする請求項１に記載の熱分解装置。
【請求項３】
前記固定側シール部材および固定側内周シール部材の少なくとも一方は、潤滑材を保持する溝部を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の熱分解装置。
【請求項４】
前記回転側シール部材と、前記固定側シール部材および固定側内周シール部材との少なくとも一方は、クロムモリブデン鋼で形成されるか、クロムモリブデン鋼のコーティングがされていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の熱分解装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００６−３２９５３６（Ｐ２００６−３２９５３６Ａ）
【公開日】平成１８年１２月７日（２００６．１２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１５４３５９（Ｐ２００５−１５４３５９）
【出願日】平成１７年５月２６日（２００５．５．２６）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１２月７日（２００６．１２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年５月２６日（２００５．５．２６）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
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