(57)【要約】【課題】  処理対象物の熱処理温度の制御に用いる専用の熱源を不要にする。【解決手段】  熱処理装置１は、処理対象物を収納する処理容器３と、処理容器３に備えたガス入口７と、開閉可能な出入口１２を備えて処理容器３を収容する熱処理室２と、熱処理室２に、収容した処理容器３のガス入口７と近接する配置で設けられた容器内ガス供給管２０と、熱処理室２に、排ガス処理装置が付設された燃焼炉の炉内の熱を導く手段と、熱処理室２に設けられたガス排出管２４と、ガス排出管２４を燃焼炉に接続するガス排出ライン３５と、を備えた構成とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理対象物を収納する処理容器と、
前記処理容器に備えたガス入口と、
開閉可能な出入口を備えて前記処理容器を収容する熱処理室と、
前記熱処理室に、該熱処理室に収容した前記処理容器の前記ガス入口と近接する配置で設けられた容器内ガス供給管と、
前記熱処理室に、排ガス処理装置が付設された燃焼炉の炉内の熱を導く手段と、
前記熱処理室に設けられたガス排出管と、
前記ガス排出管を前記燃焼炉に接続するガス排出ラインと、を備えたこと
を特徴とする熱処理装置。
【請求項２】
前記熱処理室に、前記排ガス処理装置が付設された前記燃焼炉の炉内の熱を導く手段は、
前記熱処理室に備えて前記燃焼炉に連通接続された連通口と、
前記連通口を開閉する連通口ゲートと、を備える構成とした
請求項１に記載の熱処理装置。
【請求項３】
前記熱処理室に、前記排ガス処理装置が付設された前記燃焼炉の炉内の熱を導く手段は、
前記熱処理室に設けた入口および出口と、
前記入口を前記燃焼炉の炉内と連通させる導入通路と、
前記出口を前記燃焼炉の炉内と連通させる戻り通路と、
前記導入通路および前記戻り通路に設けた個別のダンパと、を備える構成とした
請求項１に記載の熱処理装置。
【請求項４】
前記処理容器に、温度計挿入口を備え、
前記熱処理室に、該熱処理室に収容した前記処理容器の前記温度計挿入口と近接する配置で、前記温度計挿入口を通して前記処理容器内に差し込み可能に設けられた容器内温度計と、を備えた
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の熱処理装置。
【請求項５】
前記排ガス処理装置が付設された前記燃焼炉を、排ガス処理装置が付設された廃棄物焼却炉とした
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の熱処理装置。
【請求項６】
前記処理対象物を、リチウムイオン電池とした
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、処理対象物を熱処理する熱処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン電池は、エネルギー密度が高く、他の二次電池に比して軽量化、小型化を図ることができるなどの特性を備えているため、電気・電子機器用、自動車用などの用途で広く使用されている。そのため、将来的には、使用済みのリチウムイオン電池の量が増加すると考えられる。
【０００３】
ところで、リチウムイオン電池は、リチウム、コバルト、ニッケル、銅、アルミニウムなどの有価物を含んでいる。そのため、使用済みのリチウムイオン電池を処分する際には、これらの有価物を回収することが望まれている。
【０００４】
リチウムイオン電池から有価物を回収する方法は、先ず、リチウムイオン電池を、設定された熱処理温度、たとえば、アルミニウムの融点（６６０℃）未満の温度である４００〜６００度で熱処理する。なお、この熱処理は焙焼ともいわれる。
【０００５】
リチウムイオン電池は、前記所定の温度で熱処理を行うと、リチウムイオン電池の構成要素のうち、電解液、セパレータ、バインダー、負極活物質などに含まれる炭素系の材料や有機物の大部分が、蒸発（揮発）または熱分解してガス化される。この際、アルミニウムは溶融しないため、他の金属などがアルミニウムの溶融物に巻き込まれることはない。
【０００６】
したがって、前記熱処理に伴って生じるガスを分離することにより、処理物は、主として、リチウムイオン電池のケース、正極および負極、配線、端子、基盤、その他の金属製の部材に由来する金属が、粉、塊、箔、板などの形状で残留したものとなる。
【０００７】
よって、その後は、前記処理物を、破砕処理や粉砕処理、篩分け処理、選別処理などを適宜行うことで、有価物の金属の回収を行うことができると考えられている。
【０００８】
ところで、リチウムイオン電池の熱処理を行う場合の一つの手法として、火炎により焼却対象物を焼却処理する焼却炉内で、リチウムイオン電池を、リチウムイオン電池の筐体に火炎が直接的に当たることを防ぐ電池保護コンテナ内に配置し、この電池保護コンテナの外面に火炎を当てる手法が、従来提案されている。また、電池保護コンテナが、リチウムイオン電池から生じるガスを電池保護コンテナの外側へ排出するためのガス抜き孔を備える構成とする考えも、従来提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１６−２０７６４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、特許文献１に示された電池保護コンテナは、焼却炉内に単に配置されるものであって、焼却炉の炉内で受ける熱を制御する手段や、リチウムイオン電池を収納しているコンテナ内部の温度を制御する手段を有していない。
【００１１】
そのため、特許文献１に示されたものでは、電池保護コンテナ内のリチウムイオン電池の温度を所定の熱処理温度にするためには、前記焼却炉の炉内温度を制御する必要がある。
【００１２】
したがって、特許文献１に示された電池保護コンテナを用いてリチウムイオン電池の熱処理を行う焼却炉は、炉内温度をリチウムイオン電池の熱処理温度に応じて制御する必要がある。よって、この焼却炉は、実際には、化石燃料を使用するバーナなどの発熱量の制御が可能な燃焼器を、リチウムイオン電池の熱処理温度の制御に専用に用いる熱源として備えた構成とする必要が生じる。したがって、この熱源を備えた焼却炉は、リチウムイオン電池の熱処理専用の焼却炉となる。
【００１３】
更に、リチウムイオン電池は、熱処理を行うと、フッ化水素のような腐食性のガスや、有害物質を含むガスが発生することがある。特許文献１に示されたものでは、リチウムイオン電池の熱処理に伴って発生したガスは、電池保護コンテナからガス抜き孔を通して排出されるが、その排出先は、焼却炉の炉内である。そのため、リチウムイオン電池の熱処理に伴って発生するガスのうち、可燃性のガスは、焼却炉の炉内で焼却されるとしても、焼却炉の炉内温度では分解されないガスや、不燃性のガスは、焼却炉の燃焼排ガスに同伴されて焼却炉より排出される。
【００１４】
したがって、リチウムイオン電池の熱処理に用いる焼却炉は、燃焼排ガスに同伴されるフッ化水素のような腐食性のガス、および、有害物質を含むガスを処理するための排ガス処理装置を付設する必要がある。
【００１５】
したがって、特許文献１に示されたものを実現するためには、リチウムイオン電池の熱処理温度の制御を行う専用の熱源を備えた構成の焼却炉を、リチウムイオン電池の熱処理専用の焼却炉として設けると共に、この焼却炉用の排ガス処理装置を設ける必要がある。
【００１６】
しかし、このようなリチウムイオン電池の熱処理専用の焼却炉と、排ガス処理装置を新たに設ける場合は、それらを設置する場所の確保が必要となると共に、設備コストが嵩むというのが実状である。
【００１７】
そこで、本発明は、リチウムイオン電池のように、設定された熱処理温度での熱処理が必要とされ、熱処理に伴って可燃性のガスや腐食性のガスなどの排出ガスを生じる処理対象物について、熱処理温度の制御に用いる専用の熱源、および、専用の排ガス処理装置を必要とすることなく、処理対象物の熱処理を行うことができる熱処理装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は、前記課題を解決するために、処理対象物を収納する処理容器と、前記処理容器に備えたガス入口と、開閉可能な出入口を備えて前記処理容器を収容する熱処理室と、前記熱処理室に、該熱処理室に収容した前記処理容器の前記ガス入口と近接する配置で設けられた容器内ガス供給管と、前記熱処理室に、排ガス処理装置が付設された燃焼炉の炉内の熱を導く手段と、前記熱処理室に設けられたガス排出管と、前記ガス排出管を前記燃焼炉に接続するガス排出ラインと、を備えた構成を有する熱処理装置とする。
【００１９】
前記熱処理室に、前記排ガス処理装置が付設された前記燃焼炉の炉内の熱を導く手段は、前記熱処理室に備えて前記燃焼炉に連通接続された連通口と、前記連通口を開閉する連通口ゲートと、を備える構成とした構成としてもよい。
【００２０】
前記熱処理室に、前記排ガス処理装置が付設された前記燃焼炉の炉内の熱を導く手段は、前記熱処理室に設けた入口および出口と、前記入口を前記燃焼炉の炉内と連通させる導入通路と、前記出口を前記燃焼炉の炉内と連通させる戻り通路と、前記導入通路および前記戻り通路に設けた個別のダンパと、を備える構成としてもよい。
【００２１】
前記処理容器に、温度計挿入口を備え、前記熱処理室に、該熱処理室に収容した前記処理容器の前記温度計挿入口と近接する配置で、前記温度計挿入口を通して前記処理容器内に差し込み可能に設けられた容器内温度計と、を備えた構成としてもよい。
【００２２】
前記排ガス処理装置が付設された前記燃焼炉を、排ガス処理装置が付設された廃棄物焼却炉とした構成としてもよい。
【００２３】
前記処理対象物を、リチウムイオン電池とした構成としてもよい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の熱処理装置によれば、設定された熱処理温度での熱処理が必要とされ、熱処理に伴って可燃性のガスや腐食性のガスなどの排出ガスを生じる処理対象物について、熱処理温度の制御に用いる専用の熱源、および、専用の排出ガスの処理装置を必要とすることなく、処理対象物の熱処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】熱処理装置の第１実施形態を示す概略切断側面図である。
【図２】図１の熱処理装置の概略切断平面図である。
【図３】第１実施形態の熱処理装置が取り付けられた廃棄物焼却炉の概要を示すもので、廃棄物焼却炉の切断側面図である。
【図４】熱処理装置における処理容器を拡大して示す図である。
【図５】熱処理装置の使用手順を説明するための図である。
【図６】熱処理装置の図５に続く使用手順を説明する図である。
【図７】熱処理装置の図６に続く使用手順を説明する図である。
【図８】熱処理装置の第２実施形態を示す概略切断側面図である。
【図９】図８の熱処理装置の概略切断平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本開示の熱処理装置について、図面を参照して説明する。
【００２７】
［第１実施形態］
図１は、熱処理装置の第１実施形態を示す概略切断側面図である。図２は、図１の熱処理装置の概略切断平面図である。図３は、図１の熱処理装置が取り付けられた廃棄物焼却炉を示す概略切断側面図である。図４は、熱処理装置における処理容器を拡大して示すもので、図４（ａ）は、容器本体から蓋を取り外した状態を示す概略斜視図、図４（ｂ）は、容器本体の上側に蓋を取り付けた状態を示す概略切断側面図である。
【００２８】
図５は、熱処理装置の使用手順を説明するための図で、図５（ａ）は、パージ工程を示す図、図５（ｂ）は、収容工程を示す図である。図６は、図５（ａ）（ｂ）に続く熱処理装置の使用手順を説明するための図で、図６（ａ）は、熱処理工程を示す図、図６（ｂ）は、冷却工程を示す図である。図７は、図６（ａ）（ｂ）に続く熱処理装置の使用手順を説明するための図で、図７（ａ）は、排出工程を示す図、図７（ｂ）は、回収工程を示す図である。
【００２９】
本実施形態の熱処理装置は、図１、図２に符号１で示すものである。なお、本実施形態は、熱処理装置１を用いて熱処理を行う処理対象物が、リチウムイオン電池５０であり、また、本実施形態の熱処理装置１が、熱源および排出ガスの処理装置として利用するものが、図３に示すように、廃棄物焼却炉１００とそれに付設された排ガス処理装置１０１である場合の例について説明する。
【００３０】
本実施形態の熱処理装置１は、処理対象物であるリチウムイオン電池５０を収納可能な処理容器３と、処理容器３を収容可能な内部空間を有する熱処理室２とを備えた構成とされている。
【００３１】
ここで、先ず、処理容器３の構成について説明する。
【００３２】
処理容器３は、たとえば、図４（ａ）（ｂ）に示すように、上端側が開口部５とされた箱形の容器本体４と、容器本体４の上端側に被せる形状の蓋６とを備えた構成とされている。
【００３３】
容器本体４と蓋６は、リチウムイオン電池５０の熱処理温度よりも高い耐熱温度を有し、設定された熱伝導率を備え、更に、リチウムイオン電池５０の熱処理時に発生する腐食性のガスに対するある程度の耐食性を備えた材質であれば、金属製やセラミック製とすればよい。
【００３４】
蓋６は、中央部に、上下に延びる管状のガス入口７が設けられている。更に、蓋６は、中央付近におけるガス入口７と干渉しない位置に、上下に延びる管状の温度計挿入口８が設けられている。
【００３５】
ガス入口７と温度計挿入口８は、蓋６から上方へ突出する寸法が、図１に示すように処理容器３を熱処理室２の内部に収容したときに、ガス入口７と温度計挿入口８の上端側開口が、熱処理室２の天井面の近傍に配置されるよう設定されている。
【００３６】
更に、図４（ａ）（ｂ）に示すように、容器本体４は、たとえば、一対の対向する側壁９の上端縁に、切欠き１０を備えた構成とされている。これにより、処理容器３は、容器本体４の上側に蓋６を載置して、容器本体４の開口部５が蓋６により塞がれた状態のときにも、図４（ｂ）に二点鎖線で示すように、側壁９の切欠き１０の内側を通して処理容器３の内外方向にガスの流通が可能な経路が形成されるようにしてある。
【００３７】
処理容器３の内部には、熱処理を行うリチウムイオン電池５０が収納される。処理容器３に複数のリチウムイオン電池５０を収納する場合は、たとえば、ラックやスペーサのような図示しない間隔保持具を用いて、複数個のリチウムイオン電池５０が互いに隙間を隔てた状態で一つに纏められた集合体を形成する。なお、図示する便宜上、図１、図２、図４（ｂ）では、この集合体を、リチウムイオン電池５０を代表するものとして示してある。
【００３８】
図１、図４（ｂ）に示すように、処理容器３には、このリチウムイオン電池５０の集合体を、スペーサ１１を介して隙間を隔てた状態で積層して収納するようにすればよい。このようにすれば、処理容器３の内部では、個々のリチウムイオン電池５０の周囲に、ガスが連続して流通可能な隙間が形成される。したがって、処理容器３に収納したリチウムイオン電池５０の熱処理を行うときには、加熱されたガスが各リチウムイオン電池５０の周囲を流通することで、各リチウムイオン電池５０への熱の供給を効率よく行うことができると共に、リチウムイオン電池５０から生じるガスが、リチウムイオン電池５０の周囲に滞留することも防ぐことができる。なお、図示しない間隔保持具やスペーサ１１は、リチウムイオン電池５０の熱処理温度よりも高い耐熱温度を有する材質製のものとすればよい。
【００３９】
次に、熱処理室２の構成について説明する。
【００４０】
熱処理室２は、図１、図２に示すように、本実施形態では、水平方向に延びる角筒形状とされている。熱処理室２は、耐火材によって形成されている。
【００４１】
熱処理室２の長手方向一端側の開口は、処理容器３を熱処理室２内へ出し入れするための出入口１２とされている。
【００４２】
出入口１２には、出入口１２の開放状態と閉止状態とを切り替える出入口ゲート１３が設けられている。出入口ゲート１３には、出入口ゲート１３の開閉動作を行うアクチュエータ１４が取り付けられている。
【００４３】
これにより、熱処理室２は、アクチュエータ１４により出入口ゲート１３を動作させて開姿勢にすると、出入口１２を開放することができて、出入口１２を通して外部から熱処理室２へ処理容器３を入れる操作と、熱処理室２から出入口１２を通して処理容器３を外部へ取り出す操作を行うことが可能になる。
【００４４】
一方、熱処理室２は、アクチュエータ１４により出入口ゲート１３を動作させて閉姿勢に動作にすると、出入口１２を出入口ゲート１３により閉止することができる。この際、閉止した出入口１２の気密性を高めるために、出入口ゲート１３の外周部と、出入口１２の周囲の壁や床における閉姿勢の出入口ゲート１３の外周部が接する個所には、図示しないが、互いに嵌合する凹凸を備えるようにしてもよいし、シール手段を備えるようにしてもよい。
【００４５】
熱処理室２の長手方向他端側の開口は、連通口１５とされ、この連通口１５は、廃棄物焼却炉１００の側壁１０２に設けられた開口部１０３に、接続筒１６を介して連通するように接続されている。接続筒１６は、たとえば、接続筒１６の底面が、熱処理室２側から廃棄物焼却炉１００側に向けて下方傾斜する構成を備えるものとして、接続筒１６の底面に、廃棄物焼却炉１００の炉内で浮遊する粒子が堆積すること防ぐようにすることが好ましい。
【００４６】
熱処理室２の連通口１５には、連通口１５の開放状態と閉止状態とを切り替える連通口ゲート１７が設けられている。連通口ゲート１７には、連通口ゲート１７の開閉動作を行うアクチュエータ１８が取り付けられている。
【００４７】
これにより、熱処理室２は、処理容器３を収容した状態で、アクチュエータ１８により連通口ゲート１７を動作させて開姿勢にすると、連通口１５を開放して、熱処理室２内の処理容器３を、連通口１５、接続筒１６、側壁１０２の開口部１０３を通して廃棄物焼却炉１００の炉内に曝すことができる。よって、この状態で、本実施形態の熱処理装置１は、熱処理室２内に収容した処理容器３を、廃棄物焼却炉１００の炉内からの輻射により加熱することができる。
【００４８】
また、この状態では、熱処理室２の内部のガス３６を、図６（ａ）に示すように、連通口１５、接続筒１６、側壁１０２の開口部１０３を通して廃棄物焼却炉１００の炉内に排出することができる。
【００４９】
一方、熱処理室２は、アクチュエータ１８により連通口ゲート１７を動作させて閉姿勢にすると、熱処理室２内の処理容器３について、廃棄物焼却炉１００の炉内からの輻射による加熱を停止させることができる。また、この状態では、熱処理室２と廃棄物焼却炉１００の炉内との間での連通口１５を経るガス３６の流通は、停止させることができる。この際、閉止した連通口１５の気密性を高めるために、連通口ゲート１７の外周部と、連通口１５の周囲の壁や床における閉姿勢の連通口ゲート１７の外周部が接する個所には、図示しないが、互いに嵌合する凹凸を備えるようにしてもよいし、シール手段を備えるようにしてもよい。
【００５０】
熱処理室２の内底部、および、出入口１２の外側には、処理容器３を熱処理室２に出し入れする方向に沿って移動させる移動装置１９が設けられている。この移動装置１９は、駆動源を備えたコンベヤであってもよいし、駆動源を備えずに、載置された処理容器３を単にスライド可能に支持するローラコンベヤのようなものであってもよい。なお、熱処理室２は、床面が摩擦係数の小さい材質製とされていれば、移動装置１９を省略した構成としてもよい。更に、移動装置１９は、処理容器３を載置して移動させるものに限定されず、出入口１２の外側から、処理容器３を押し引きして移動させる形式のものとしてもよいことは勿論である。
【００５１】
熱処理室２の内部には、図示しないが、出入口１２を通して熱処理室２に収容される処理容器３の位置決めを行う位置決め部材が設けられている。これにより、熱処理室２は、処理容器３を、決められた姿勢で出入口１２を通して熱処理室２へ収容すると、位置決め部材により、処理容器３を毎回同じ位置に配置できるようにしてある。
【００５２】
このように、熱処理室２に収容された処理容器３が、毎回決められた姿勢で同じ位置に配置されると、処理容器３の蓋６に設けられているガス入口７、および、温度計挿入口８も、毎回同じ位置に配置される。
【００５３】
この点に鑑みて、熱処理室２の天井には、熱処理室２に収容された処理容器３のガス入口７が配置される位置の直上に、容器内ガス供給管２０が、上下方向に貫通するように設けられている。容器内ガス供給管２０の下端側の開口は、処理容器３のガス入口７の上端側開口と、同様の口径に設定されている。
【００５４】
これにより、熱処理室２では、熱処理室２に処理容器３を収容すると、処理容器３のガス入口７の上端側開口が、容器内ガス供給管２０の下端側の開口の近傍に、互いに対向して配置される。よって、この状態では、容器内ガス供給管２０からガスを供給すると、そのガスを、ガス入口７を通して処理容器３内へ吹き込むように供給することができる。
【００５５】
また、熱処理室２の天井には、熱処理室２に収容された処理容器３の温度計挿入口８が配置される位置の直上に、容器内温度計２１が、アクチュエータ２２により上下方向に移動可能な状態で設けられている。容器内温度計２１は、アクチュエータ２２により、図１に示すように、温度計挿入口８を通して処理容器３の内部まで差し込まれた温度計測姿勢と、図５（ａ）に示すように、容器内温度計２１が熱処理室２の内側に突出しない退避姿勢との間で移動可能とされている。
【００５６】
これにより、熱処理室２では、容器内温度計２１を図５（ａ）に示した如き退避姿勢とすることにより、容器内温度計２１との干渉を生じさせることなく、処理容器３を熱処理室２へ出し入れする操作を行うことができる。
【００５７】
また、熱処理室２に処理容器３を収容すると、処理容器３の温度計挿入口８の上端側開口が、容器内温度計２１の下方近傍位置に配置される。よって、この状態では、アクチュエータ２２により、容器内温度計２１を、処理容器３に温度計挿入口８より差し込んで温度計測姿勢に移動させることができる。容器内温度計２１は、この温度計測姿勢とされた状態では、処理容器３の内部の温度、すなわち、処理容器３に収納されたリチウムイオン電池５０が曝されている雰囲気の温度を計測することができる。
【００５８】
更に、熱処理室２の天井には、容器内ガス供給管２０、および、容器内温度計２１とアクチュエータ２２に干渉しない配置で、ガス供給管２３とガス排出管２４が接続され、更に、熱処理室２の室内の温度を計測するための温度計２５が設けられている。
【００５９】
ガス供給管２３とガス排出管２４は、後述するパージ工程では、ガス供給管２３から熱処理室２に吹き込むガスにより、熱処理室２内の既存のガスをガス排出管２４を通して追い出す処理を行う。そのため、ガス供給管２３と、ガス排出管２４は、或る距離を隔てた配置で設けられている。
【００６０】
温度計２５は、処理容器３を熱処理室２へ出し入れする操作を行うときに、処理容器３のガス入口７および温度計挿入口８が移動する経路と干渉しない位置に設けられている。
【００６１】
なお、ガス供給管２３とガス排出管２４は、図１では、熱処理室２における出入口１２寄りと連通口１５寄りに配置した例を示したが、これは一例であり、熱処理室２の平面形状の対角方向に距離を隔てた配置や、熱処理室２の長手方向と直交する水平方向に距離を隔てた配置としてもよいことは勿論である。
【００６２】
容器内ガス供給管２０は、開閉弁２６を介して、ガス供給ライン２７の下流側端部に接続されている。また、ガス供給管２３は、開閉弁２８を介して、ガス供給ライン２９の下流側端部に接続されている。
【００６３】
ガス供給ライン２７とガス供給ライン２９の上流側は、それぞれ２本に分岐され、各分岐端部が空気供給装置３０と、不活性ガス供給装置としての窒素ガス供給装置３１に接続されている。空気供給装置３０は、ガス供給ライン２７とガス供給ライン２９に対し、空気３２の供給と供給停止とを、個別に切り替え可能な機能を備えている。窒素ガス供給装置３１は、ガス供給ライン２７とガス供給ライン２９に対し、不活性ガスとしての窒素ガス３３の供給と供給停止とを、個別に切り替え可能な機能を備えている。
【００６４】
これにより、本実施形態の熱処理装置１は、開閉弁２６を開操作した状態では、空気供給装置３０からガス供給ライン２７への空気３２の供給と、窒素ガス供給装置３１からガス供給ライン２７への窒素ガス３３の供給とを切り替えて行うことにより、熱処理室２に収容された処理容器３内へ、容器内ガス供給管２０から空気３２を供給する状態と、窒素ガス３３を供給する状態とを切り替えて実施することができる。
【００６５】
また、本実施形態の熱処理装置１は、開閉弁２６を閉操作した状態では、容器内ガス供給管２０を経る空気３２や窒素ガス３３の供給を停止することができる。
【００６６】
同様に、本実施形態の熱処理装置１は、開閉弁２８を開操作した状態では、空気供給装置３０からガス供給ライン２９への空気３２の供給と、窒素ガス供給装置３１からガス供給ライン２９への窒素ガス３３の供給とを切り替えて行うことにより、熱処理室２へ、ガス供給管２３から空気３２を供給する状態と、窒素ガス３３を供給する状態とを切り替えて実施することができる。
【００６７】
また、本実施形態の熱処理装置１は、開閉弁２８を閉操作した状態では、ガス供給管２３を経る空気３２や窒素ガス３３の供給を停止することができる。
【００６８】
ガス排出管２４には、開閉弁３４を介して、ガス排出ライン３５の上流側端部が接続されている。ガス排出ライン３５の下流側端部は、廃棄物焼却炉１００の側壁１０２に、炉内と連通するように接続されている。
【００６９】
これにより、本実施形態の熱処理装置１は、熱処理室２の出入口１２と連通口１５が共に閉止され、更に、容器内ガス供給管２０とガス供給管２３のいずれかから空気３２または窒素ガス３３が供給されている状態で、開閉弁３４を開操作すると、熱処理室２の内部のガス３６を、ガス排出管２４とガス排出ライン３５とを通して廃棄物焼却炉１００の炉内へ送ることができる。
【００７０】
一方、本実施形態の熱処理装置１は、開閉弁３４を閉操作した状態では、ガス排出管２４を経るガス３６の流通を停止することができる。
【００７１】
本実施形態の熱処理装置１を取り付ける廃棄物焼却炉１００は、たとえば、図３に示すように、一次燃焼室１０４と二次燃焼室１０５と後燃焼室１０６とを備えた構成とされている。
【００７２】
一次燃焼室１０４は、図示しない供給装置より供給される図示しない廃棄物を、一次空気供給部１０７より供給される一次空気により乾燥、熱分解および燃焼させる処理を行う機能を備えている。
【００７３】
二次燃焼室１０５は、一次燃焼室１０４で生じた可燃性のガスを、二次空気供給部１０８より供給される二次空気により完全燃焼させる処理を行う機能を備えている。
【００７４】
また、二次燃焼室１０５は、頂部に、燃焼排ガス１１０のガス出口１０９を備え、このガス出口１０９の下流側に、排ガスライン１１１を介して排ガス処理装置１０１が接続されている。
【００７５】
なお、排ガス処理装置１０１は、熱回収ボイラやガス冷却塔のようなガス冷却装置、集じん装置、および、燃焼排ガス１１０に含まれる各種有害物質の除去装置を適宜組み合わせた、既存の廃棄物焼却炉１００に付設される排ガス処理装置１０１であればよい。
【００７６】
後燃焼室１０６は、一次燃焼室１０４で生じた固形の熱分解残渣に含まれている固定炭素のような未燃物を、後燃焼空気供給部１１２より供給される後燃焼空気により完全燃焼させる処理を行う機能を備えている。
【００７７】
かかる構成を備えた廃棄物焼却炉１００は、炉内では、図３に矢印で示すように、一次燃焼室１０４で発生した可燃性のガスが二次燃焼室１０５に向けて流れるガス流れが生じる。
【００７８】
そこで、本実施形態では、図３に示すように、廃棄物焼却炉１００にて、炉内のガス流れ方向に関して二次燃焼室１０５の上流側となる個所の側壁１０２（図１参照）に、開口部１０３を設け、この開口部１０３に、本実施形態の熱処理装置１における熱処理室２の連通口１５（図１参照）が、接続筒１６（図１参照）を介して連通するように取り付けられている。
【００７９】
また、図３では記載を省略するが、本実施形態の熱処理装置１は、ガス排出ライン３５（図１参照）の下流側端部も、廃棄物焼却炉１００にて、炉内のガス流れ方向に関して二次燃焼室１０５の上流側となる個所の側壁１０２（図１参照）に接続されている。
【００８０】
これにより、本実施形態では、熱処理装置１の熱処理室２の内部のガス３６が、熱処理室２から連通口１５と接続筒１６を経た後、開口部１０３を通して廃棄物焼却炉１００の炉内に流入すると、ガス３６は、廃棄物焼却炉１００の炉内のガス流れにより二次燃焼室１０５へ送られる。また、熱処理装置１の熱処理室２の内部のガス３６が、熱処理室２からガス排出管２４とガス排出ライン３５とを経て廃棄物焼却炉１００の炉内に流入する場合も、ガス３６は、廃棄物焼却炉１００の炉内のガス流れにより二次燃焼室１０５へ送られる。
【００８１】
したがって、いずれの場合も、本実施形態の熱処理装置１の熱処理室２から廃棄物焼却炉１００の炉内へ導かれるガス３６は、廃棄物焼却炉１００の二次燃焼室１０５へ送られるため、ガス３６に含まれている可燃性のガスは、廃棄物焼却炉１００の二次燃焼室１０５にて二次燃焼空気による完全燃焼が行われる。
【００８２】
また、この際、ガス３６に含まれている有害物質のうち、二次燃焼室１０５の炉内温度で分解可能なものは、二次燃焼室で分解される。
【００８３】
その後、ガス３６に含まれていた有害物質のうちの二次燃焼室１０５では処理されない残分と、二次燃焼室１０５の炉内温度で分解された有害物質から生じた成分は、燃焼排ガス１１０と共に、二次燃焼室１０５のガス出口１０９から排ガスライン１１１を経て排ガス処理装置１０１へ送られて処理される。
【００８４】
よって、本実施形態の熱処理装置１では、熱処理室２のガス３６は、すべて廃棄物焼却炉１００へ送ることができて、ガス３６を、廃棄物焼却炉１００における燃焼と分解処理、または、廃棄物焼却炉１００に付設された排ガス処理装置１０１により処理することができる。
【００８５】
以上の構成としてある本実施形態の熱処理装置１は、処理対象物であるリチウムイオン電池５０の熱処理に使用する場合は、以下のような手順で行う。
【００８６】
本実施形態の熱処理装置１は、使用していないときには、熱処理室２は処理容器３を入れない空の状態とし、熱処理室２の出入口１２は出入口ゲート１３により閉止し、連通口１５は連通口ゲート１７により閉止し、容器内ガス供給管２０の開閉弁２６、ガス供給管２３の開閉弁２８、および、ガス排出管２４の開閉弁３４はすべて閉操作状態とし、更に、容器内温度計２１は退避姿勢とした状態とする。本実施形態の熱処理装置１は、この状態を初期状態とする。
【００８７】
廃棄物焼却炉１００は、廃棄物の焼却を行う運転状態としておく。この際、廃棄物焼却炉１００の運転は、設定されている廃棄物焼却炉１００の制御手法に従って行えばよい。
【００８８】
ところで、本実施形態の熱処理装置１は、初期状態で、連通口１５を連通口ゲート１７により閉止状態としてあっても、連通口１５の漏れにより廃棄物焼却炉１００の炉内のガスが熱処理室２に侵入する可能性はある。
【００８９】
そこで、本実施形態の熱処理装置１は、初期状態から使用を開始する場合は、先ず、パージ工程を行う。
【００９０】
パージ工程では、図５（ａ）に示すように、本実施形態の熱処理装置１は、ガス供給管２３の開閉弁２８を開操作すると共に、ガス排出管２４の開閉弁３４を開操作し、この状態で、先ず、窒素ガス供給装置３１からガス供給ライン２９を通して導かれる窒素ガス３３を、ガス供給管２３から熱処理室２に供給する。これにより、熱処理室２では、それまで存在していた熱処理室２内のガス３６が、ガス排出管２４およびガス排出ライン３５を通して廃棄物焼却炉１００の炉内へ追い出されて、熱処理室２内は、窒素ガス３３の雰囲気とされる。
【００９１】
したがって、初期状態の熱処理室２内に存在していたガス３６が可燃性のガスを含んでいたとしても、そのガスに着火させることなく、熱処理室２内のガス３６は、廃棄物焼却炉１００の炉内へ追い出すことができる。
【００９２】
次に、本実施形態の熱処理装置１は、窒素ガス供給装置３１からガス供給ライン２９への窒素ガス３３の供給を停止した後、空気供給装置３０からガス供給ライン２９を通して導かれる空気３２を、図５（ａ）に二点鎖線で示すように、ガス供給管２３から熱処理室２に供給する。これにより、熱処理室２は、窒素ガス３３に置換されていた熱処理室２内のガス３６が、ガス排出管２４およびガス排出ライン３５を通して廃棄物焼却炉１００の炉内へ追い出されて、熱処理室２内は、空気３２の雰囲気とされる。
【００９３】
その後、本実施形態の熱処理装置１は、ガス供給管２３の開閉弁２８を閉操作すると共に、ガス排出管２４の開閉弁３４を閉操作して、パージ工程を終了する。
【００９４】
また、本実施形態の熱処理装置１は、熱処理室２について行うパージ工程とは別に、熱処理室２の外部で、処理容器３に、処理対象物であるリチウムイオン電池５０を、前記したように、スペーサ１１等を用いて所定の収納状態とする。
【００９５】
次に、本実施形態の熱処理装置１は、収容工程を行う。
【００９６】
収容工程では、図５（ｂ）に示すように、本実施形態の熱処理装置１は、出入口ゲート１３を開姿勢に動作させて出入口１２を開放した後、移動装置１９を用いて、リチウムイオン電池５０を収納した処理容器３を、出入口１２を通して熱処理室２内の所定の配置で収容する。
【００９７】
次に、本実施形態の熱処理装置１は、退避姿勢とされていた容器内温度計２１を、アクチュエータ２２により、温度計挿入口８を通して処理容器３の内部まで差し込むように動作させて、温度計測姿勢とする。
【００９８】
次いで、本実施形態の熱処理装置１は、出入口ゲート１３を閉姿勢に動作させて出入口１２を閉止して収容工程を終了する。なお、容器内温度計２１の動作と出入口ゲート１３の動作は、順序を入れ替えてもよいし、同時に進行させるようにしてもよい。
【００９９】
次いで、本実施形態の熱処理装置１は、熱処理工程を行う。
【０１００】
熱処理工程では、図６（ａ）に示すように、本実施形態の熱処理装置１は、容器内ガス供給管２０の開閉弁２６を開操作し、この状態で、窒素ガス供給装置３１からガス供給ライン２７を通して導かれる窒素ガス３３を、容器内ガス供給管２０から供給する。これにより、熱処理室２内に収容された処理容器３は、容器内ガス供給管２０から供給される窒素ガス３３が、ガス入口７から処理容器３内へ吹き込まれるように供給される。更に、処理容器３では、ガス入口７から吹き込まれた窒素ガス３３は、処理容器３に収納されているリチウムイオン電池５０の周囲を流通した後、処理容器３の内側から側壁９の切欠き１０（図４（ａ）（ｂ）参照）を通して、熱処理室２にて処理容器３の外部となる空間に排出される。
【０１０１】
この状態で、本実施形態の熱処理装置１は、連通口ゲート１７を開姿勢に動作させて、連通口１５を開放する。これにより、本実施形態の熱処理装置１は、熱処理室２に収容した処理容器３を、廃棄物焼却炉１００の炉内からの輻射により加熱することができる。したがって、本実施形態では、熱処理室２における連通口ゲート１７を備えた連通口１５が、熱処理室２に廃棄物焼却炉１００の炉内の熱を導く手段となる。
【０１０２】
この際、本実施形態の熱処理装置１では、容器内温度計２１により処理容器３の内部の温度を計測することで、処理容器３の内部でリチウムイオン電池５０が曝される雰囲気の温度を知ることができる。
【０１０３】
また、本実施形態の熱処理装置１では、処理容器３の内部に窒素ガス供給装置３１から導かれる窒素ガス３３を供給して、流通させているため、この窒素ガス３３の流通量を増減させることで、処理容器３の内部を流通する窒素ガス３３が処理容器３から奪う熱量を増減させることができる。したがって、本実施形態の熱処理装置１は、処理容器３の内部における窒素ガス３３の流通量を増加させることで、処理容器３からリチウムイオン電池５０へ付与される熱を減少させることができ、処理容器３の内部における窒素ガス３３の流通量を減少させることで、処理容器３からリチウムイオン電池５０へ付与される熱を増加させることができる。
【０１０４】
更に、本実施形態の熱処理装置１は、連通口ゲート１７による連通口１５の開度を増減させることで、熱処理室２内の処理容器３が廃棄物焼却炉１００の炉内から受ける輻射の量を増減させることができて、リチウムイオン電池５０が収納された処理容器３に付与される熱を増減させることもできる。
【０１０５】
そこで、本実施形態の熱処理装置１は、容器内温度計２１で計測される処理容器３の内部の温度を基に、処理容器３に収納されているリチウムイオン電池５０の温度が、リチウムイオン電池５０から有価物を回収する場合に所望される熱処理温度に保持されるように、処理容器３の内部に流通させる窒素ガス３３の流通量の制御と、連通口ゲート１７による連通口１５の開度の制御のいずれか一方、または、双方を実施する。このような処理容器３の内部の窒素ガス３３の流通量の制御と、連通口ゲート１７による連通口１５の開度の制御は、容器内温度計２１の計測結果を基に、図示しない制御装置によりフィードバック制御などの制御則にしたがって自動化することが好ましいが、作業者が行ってもよいことは勿論である。
【０１０６】
なお、リチウムイオン電池５０の熱処理温度は、リチウムイオン電池５０の熱処理後に残留する処理物５１から有価物を回収する手法として、従来実施されているか、または、従来提案されている手法に応じて、適宜設定すればよい。
【０１０７】
これにより、本実施形態の熱処理装置１は、処理容器３に収納されたリチウムイオン電池５０を、設定された熱処理温度で熱処理することができる。
【０１０８】
更に、リチウムイオン電池５０の熱処理に伴ってリチウムイオン電池５０から発生するフッ化水素のような腐食性のガスや、有害物質を含むガスは、処理容器３の内部を流通する窒素ガス３３の流れにより、リチウムイオン電池５０の周囲より速やかに除去することができる。
【０１０９】
処理容器３の内部を流通する間にリチウムイオン電池５０から発生したフッ化水素のような腐食性のガスや、有害物質を含むガスを同伴した窒素ガス３３は、処理容器３の内側から側壁９の切欠き１０を通して、熱処理室２に順次排出される。その後、熱処理室２の内部のガス３６は、開放されている連通口１５を通して廃棄物焼却炉１００の炉内に排出される。
【０１１０】
したがって、本実施形態の熱処理装置１では、熱処理されるリチウムイオン電池５０から発生したフッ化水素のような腐食性のガスや、有害物質を含むガスは、熱処理室２の内部のガス３６と一緒に、熱処理室２から連通口１５を通して廃棄物焼却炉１００の炉内に送ることができる。
【０１１１】
このように、本実施形態の熱処理装置１より廃棄物焼却炉１００に送られたガス３６は、廃棄物焼却炉１００の炉内のガス流れに同伴されて二次燃焼室１０５（図３参照）に送られる。したがって、ガス３６に含まれている可燃性のガスは、廃棄物焼却炉１００の二次燃焼室１０５にて二次燃焼空気による完全燃焼が行われる。また、このガス３６に含まれている有害物質のうち、二次燃焼室１０５の炉内温度で分解可能なものは、二次燃焼室で分解される。更に、ガス３６に含まれていた有害物質のうちの二次燃焼室１０５では処理されない残分と、二次燃焼室１０５の炉内温度で分解された有害物質から生じた成分は、廃棄物焼却炉１００の燃焼排ガス１１０（図３参照）により希釈されると共に、燃焼排ガス１１０と共に排ガス処理装置１０１（図３参照）へ送られて処理される。
【０１１２】
その後、本実施形態の熱処理装置１は、処理容器３に収納されたリチウムイオン電池５０が、設定された熱処理温度に設定された時間保持されると、連通口ゲート１７を閉姿勢に動作させて連通口１５を閉止して熱処理工程を終了する。
【０１１３】
なお、前記熱処理工程は、熱処理室２の容器内ガス供給管２０から、窒素ガス３３を処理容器３の内部へ供給する例について示したが、処理容器３の内部でリチウムイオン電池５０を熱処理する際に、リチウムイオン電池５０の熱処理により生成する処理物５１についての酸化処理が望まれる場合は、熱処理室２の容器内ガス供給管２０から処理容器３の内部へ、空気供給装置３０より導かれる空気３２（図１参照）を供給するようにしてもよいことは勿論である。
【０１１４】
本実施形態の熱処理装置１は、熱処理工程を終了すると、続けて冷却工程を行う。
【０１１５】
冷却工程では、図６（ｂ）に示すように、本実施形態の熱処理装置１は、熱処理室２の容器内ガス供給管２０から窒素ガス３３を処理容器３の内部へ供給する処理を継続した状態で、熱処理室２のガス排出管２４の開閉弁３４を開操作する。
【０１１６】
これにより、本実施形態の熱処理装置１では、処理容器３の内部に供給された窒素ガス３３は、熱処理工程と同様に、処理容器３の内部を流通した後、処理容器３の内側から側壁９の切欠き１０を通して、熱処理室２にて処理容器３の外部となる空間に排出される。更に、窒素ガス３３は、この空間を流通した後、熱処理室２の内部のガス３６として、ガス排出管２４およびガス排出ライン３５を通して廃棄物焼却炉１００の炉内へ送られる。
【０１１７】
したがって、本実施形態の熱処理装置１は、前記した窒素ガス３３の流れにより、処理容器３の内部に残る処理物５１が保有する熱、処理容器３自体が保有する熱、更には、熱処理室２が保有する熱を奪って、処理容器３とその内部の処理物５１、更には、熱処理室２を冷却することができる。
【０１１８】
更に、本実施形態の熱処理装置１は、前記した窒素ガス３３の流れにより、処理容器３の内部のガスを熱処理室２へ追い出すことができ、更に、熱処理室２の内部のガス３６を、ガス排出管２４およびガス排出ライン３５を通して廃棄物焼却炉１００の炉内へ追い出すことができる。なお、冷却工程にて、本実施形態の熱処理装置１から廃棄物焼却炉１００の炉内へ追い出されたガス３６は、前記した熱処理工程の際に本実施形態の熱処理装置１より廃棄物焼却炉１００の炉内へ送られたガス３６と同様に、廃棄物焼却炉１００の炉内、または、排ガス処理装置１０１で処理される。
【０１１９】
よって、本実施形態の熱処理装置１は、後述するように熱処理室２から処理容器３を取り出す作業や、処理容器３から処理物５１を取り出す作業を行うときに、残留していた腐食性のガスや、有害物質を含むガスが放出されることを防ぐことができる。
【０１２０】
本実施形態の熱処理装置１は、容器内温度計２１により処理容器３の内部の温度を計測することで、処理物５１が存在している処理容器３の内部の雰囲気の温度を知ることができる。また、温度計２５により、熱処理室２の温度を計測することができる。よって、本実施形態の熱処理装置１は、容器内温度計２１の計測結果が、処理物５１の取り出しが可能な温度まで低下し、温度計２５の計測結果が、熱処理室２の出入口１２を開放可能な温度まで低下すると、熱処理室２の容器内ガス供給管２０の開閉弁２６と、熱処理室２のガス排出管２４の開閉弁３４を共に閉操作して、冷却工程を終了する。
【０１２１】
なお、冷却工程は、容器内温度計２１の計測結果と、温度計２５の計測結果が前記所定の温度まで低下した時点か、または、温度低下する前に、熱処理室２の容器内ガス供給管２０から処理容器３の内部へ供給するガスを、窒素ガス３３から空気３２（図１参照）に切り替えて、熱処理室２の内部の雰囲気、および、処理容器３の内部の雰囲気を、空気３２に置換する処理を行うようにしてもよい。
【０１２２】
本実施形態の熱処理装置１は、冷却工程が終了すると、排出工程を行う。
【０１２３】
排出工程では、図７（ａ）に示すように、本実施形態の熱処理装置１は、先ず、容器内温度計２１を、アクチュエータ２２により、温度計測姿勢から退避姿勢まで動作させる。
【０１２４】
次いで、出入口ゲート１３を開姿勢に動作させて出入口１２を開放した後、移動装置１９を用いて、処理容器３を、出入口１２を通して熱処理室２から外部へ取り出す。次いで、本実施形態の熱処理装置１は、出入口ゲート１３を閉姿勢に動作させて出入口１２を閉止して排出工程を終了する。
【０１２５】
その後は、図７（ｂ）に示すように、処理容器３の蓋６を開けて、処理容器３の内部から処理物５１を回収する回収工程を行うようにすればよい。回収された処理物５１は、従来実施されているか、または、従来提案されている有価物の回収手法に従った処理を行って、処理物５１からの有価物の回収を行うようにすればよい。
【０１２６】
このように、本実施形態の熱処理装置１は、処理容器３に収納したリチウムイオン電池５０の熱処理を行う際に、熱処理室２の内部に収容した処理容器３を加熱するための熱源として、廃棄物焼却炉１００の炉内の熱を用いることができる。その際、本実施形態の熱処理装置１は、リチウムイオン電池５０の熱処理温度の制御を、廃棄物焼却炉１００の炉内の温度制御を必要とすることなく実施することができる。また、リチウムイオン電池５０の熱処理に伴ってリチウムイオン電池５０から発生するフッ化水素のような腐食性のガスや、有害物質を含むガスは、その全量を廃棄物焼却炉１００の炉内へ送ることができて、廃棄物焼却炉１００の炉内、または、廃棄物焼却炉１００に付設された排ガス処理装置１０１で処理することができる。
【０１２７】
したがって、本実施形態の熱処理装置１は、リチウムイオン電池５０の熱処理温度の制御に用いる専用の熱源、および、専用の排ガス処理装置を必要とすることなく、リチウムイオン電池５０の熱処理を行うことができる。
【０１２８】
しかも、本実施形態の熱処理装置１は、廃棄物焼却炉１００に取り付けて設けることができるため、リチウムイオン電池の熱処理温度の制御に用いる専用の熱源、および、専用の排ガス処理装置が要求される装置構成に比して、設備コストの低減化を図ることができる。更に、本実施形態の熱処理装置１は、既設の廃棄物焼却炉１００を改修して取り付ければ、既設の廃棄物焼却炉１００に、リチウムイオン電池５０の熱処理（焙焼）を行う機能を付加することができる。
【０１２９】
ところで、特許文献１に示された電池保護コンテナは、ガス抜き孔を備えているため、電池保護コンテナ内に収まらない余剰分のガスを外部に排出することはできる。しかし、電池保護コンテナ内に収まるガスを積極的に排出することはできないものである。そのため、リチウムイオン電池の熱処理中には、たとえば、電解液、炭素系の材料や有機物の蒸発や熱分解により発生したガスが電池保護コンテナ内に充満するため、新たな蒸発や熱分解によるガスの発生が抑制される可能性がある。更に、熱処理後に電池保護コンテナから処理物を回収するときには、熱処理されるリチウムイオン電池より発生して電池保護コンテナ内に滞留していたガスが、処理物の回収に伴い外部に放出される可能性もある。
【０１３０】
これに対し、本実施形態の熱処理装置１は、熱処理工程および冷却工程では、処理容器３の内部に窒素ガス３３、あるいは、空気３２を流通させて、熱処理されるリチウムイオン電池５０から発生するガスを、処理容器３の内部から熱処理室２を経て廃棄物焼却炉１００の炉内へ順次追い出すことができる。よって、本実施形態の熱処理装置１では、熱処理されるリチウムイオン電池５０より発生するガスが処理容器３の内部に充満することはないため、リチウムイオン電池５０の熱処理によるガスの発生を促進する効果が期待できる。また、熱処理室２の出入口１２を開放するとき、および、処理容器３から処理物５１を取り出すときに、熱処理されるリチウムイオン電池５０より発生したガスが外部へ放出されることを防ぐことができる。
【０１３１】
［第２実施形態］
図８は、熱処理装置の第２実施形態を示す概略切断側面図、図９は、図８の熱処理装置の概略切断平面図である。
【０１３２】
なお、図８、図９において、第１実施形態と同一のものには同一符号を付して、その説明を省略する。
【０１３３】
本実施形態の熱処理装置は、図８、図９に符号１Ａで示すもので、第１実施形態の熱処理装置１と同様の構成において、熱処理室２に収容した処理容器３の加熱用の熱源として、廃棄物焼却炉１００の炉内からの輻射を用いる構成に代えて、廃棄物焼却炉１００の炉内に存在している高温ガス３７を熱処理室２に循環供給して、この高温ガス３７が有する熱を、熱処理室２に収容した処理容器３を加熱するための熱源として用いる構成としたものである。
【０１３４】
具体的には、本実施形態の熱処理装置１Ａでは、熱処理室２は、長手方向の他端側が端壁３８により閉塞されている。更に、熱処理室２は、高温ガス３７の入口３９と出口４０とを備えた構成とされている。なお、熱処理室２では、入口３９から流入する高温ガス３７は、出口に向かう流れを形成する。よって、熱処理室２は、高温ガス３７が有する熱を処理容器３に付与する効率を高めるためには、熱処理室２に入口３９から流入して出口４０へ向かう高温ガス３７の流れが、熱処理室２内で処理容器３が配置される領域を通過する構成とすることが好ましい。この点に鑑みて、本実施形態では、熱処理室２は、たとえば、入口３９を、端壁３８の下部の中央部に備え、出口４０を、一方の側壁における出入口１２の内側付近の上部位置に備えた構成とされている。
【０１３５】
熱処理室２の入口３９は、導入通路４１の下流側となる一端側が接続されている。導入通路４１の上流側となる他端側は、廃棄物焼却炉１００の側壁１０２に、炉内と連通するように接続されている。
【０１３６】
熱処理室２の出口４０は、戻り通路４２の上流側となる一端側が接続されている。戻り通路４２の下流側となる他端側は、廃棄物焼却炉１００の側壁１０２に、炉内と連通するように接続されている。
【０１３７】
なお、図示しないが、本実施形態の熱処理装置１Ａは、導入通路４１と戻り通路４２は、廃棄物焼却炉１００にて、炉内のガス流れ方向に関して二次燃焼室１０５の上流側となる個所の側壁１０２に接続されている。
【０１３８】
導入通路４１と戻り通路４２は、開操作と閉操作により、熱処理室２と廃棄物焼却炉１００の炉内とを連通させた状態と、両者間の連通を遮断した状態とを切り替える個別のダンパ４３，４４を備えた構成とされている。
【０１３９】
更に、戻り通路４２は、熱処理室２から廃棄物焼却炉１００の炉内へ向かう方向に沿い圧縮ガス４６を噴射するガス噴射ノズル４５を備えた構成とされている。これにより、戻り通路４２は、ダンパ４４を開操作した状態で、ガス噴射ノズル４５から圧縮ガス４６を噴射すると、エジェクタ効果により、戻り通路４２に、熱処理室２の内部のガス３６を吸引して、廃棄物焼却炉１００の炉内へ送る方向のガス流れを強制的に形成することができる。
【０１４０】
熱処理室２は、出入口１２が閉止された状態で、前記したように内部のガス３６が戻り通路４２に吸引されると、内部が負圧になるので、このとき、導入通路４１のダンパ４３が開操作されていれば、廃棄物焼却炉１００の炉内の高温ガス３７が、導入通路４１を通して熱処理室２に導入されるようになる。したがって、この状態で、本実施形態の熱処理装置１Ａは、熱処理室２に、廃棄物焼却炉１００の炉内の高温ガス３７を、導入通路４１と戻り通路４２とを介して循環供給することができる。
【０１４１】
なお、戻り通路４２は、廃棄物焼却炉１００の炉内から導かれる高温ガス３７が流通するようになると共に、熱処理室２にて処理容器３に収納されたリチウムイオン電池５０が熱処理される際にリチウムイオン電池５０から発生するガスも、高温ガス３７に同伴されて、戻り通路４２を流通するようになる。この際、廃棄物焼却炉１００の炉内から導かれた高温ガス３７は、可燃性のガスを含んでいることがあり、リチウムイオン電池５０から発生したガスも、可燃性のガスを含んでいることがある。
【０１４２】
そこで、戻り通路４２を流通するガスに含まれている可燃性のガスが戻り通路４２内で燃焼することを防ぐ必要がある場合は、ガス噴射ノズル４５から噴射する圧縮ガス４６としては、窒素ガスのような不活性ガスを使用すればよい。一方、戻り通路４２を流通するガスに含まれている可燃性のガスが戻り通路４２内で燃焼してもよい場合は、ガス噴射ノズル４５から噴射する圧縮ガス４６としては、空気を用いるようにすればよい。
【０１４３】
以上の構成としてある本実施形態の熱処理装置１Ａは、処理対象物であるリチウムイオン電池５０の熱処理に使用する場合は、以下のような手順で行う。
【０１４４】
本実施形態の熱処理装置１Ａは、使用していないときには、熱処理室２は処理容器３を入れない空の状態とし、熱処理室２の出入口１２は出入口ゲート１３により閉止し、導入通路４１と戻り通路４２のダンパ４３，４４は閉操作し、戻り通路４２に備えたガス噴射ノズル４５は圧縮ガス４６の噴射を停止し、容器内ガス供給管２０の開閉弁２６、ガス供給管２３の開閉弁２８、および、ガス排出管２４の開閉弁３４はすべて閉操作状態とし、更に、容器内温度計２１は退避姿勢とした状態とする。本実施形態の熱処理装置１Ａは、この状態を初期状態とする。
【０１４５】
本実施形態の熱処理装置１Ａは、パージ工程および収容工程は、第１実施形態の熱処理装置１と同様に行う。
【０１４６】
次に、本実施形態の熱処理装置１Ａで熱処理工程を行う場合は、第１実施形態の熱処理装置１と同様の熱処理工程の操作において、第１実施形態の熱処理装置１にて熱処理室２の連通口１５を開放するという操作を、本実施形態の熱処理装置１Ａでは、導入通路４１と戻り通路４２のダンパ４３，４４を開操作し、戻り通路４２に備えたガス噴射ノズル４５からの圧縮ガス４６の噴射を開始するという操作に置き換える。また、第１実施形態の熱処理装置１で熱処理室２の連通口１５を閉止するという操作は、本実施形態の熱処理装置１Ａでは、導入通路４１と戻り通路４２のダンパ４３，４４を閉操作し、戻り通路４２に備えたガス噴射ノズル４５からの圧縮ガス４６の噴射を停止するという操作に置き換える。
【０１４７】
これにより、本実施形態の熱処理装置１Ａは、熱処理工程では、熱処理室２に収容した処理容器３を、廃棄物焼却炉１００の炉内から、熱処理室２へ循環供給する高温ガスが有する熱により加熱することができる。したがって、本実施形態では、導入通路４１および戻り通路４２が、熱処理室２に高温ガス３７を循環供給して、熱処理室２に廃棄物焼却炉１００の炉内の熱を導く手段となる。
【０１４８】
この際、本実施形態の熱処理装置１Ａは、処理容器３の内部における窒素ガス３３の流通量を増減させることに加えて、導入通路４１および戻り通路４２の各ダンパ４３，４４の開度を調整して、廃棄物焼却炉１００から熱処理室２へ循環供給される高温ガスの流量を増減させることによっても、リチウムイオン電池５０が収納された処理容器３に付与される熱を増減させることができる。
【０１４９】
そこで、本実施形態の熱処理装置１Ａは、容器内温度計２１で計測される処理容器３の内部の温度を基に、処理容器３に収納されているリチウムイオン電池５０の温度が、リチウムイオン電池５０から有価物を回収する場合に所望される熱処理温度に保持されるように、処理容器３の内部に流通させる窒素ガス３３の流通量の制御と、導入通路４１および戻り通路４２の各ダンパ４３，４４の開度の調整のいずれか一方、または、双方を実施する。このような処理容器３の内部の窒素ガス３３の流通量の制御と、導入通路４１および戻り通路４２の各ダンパ４３，４４の開度の調整は、容器内温度計２１の計測結果を基に、図示しない制御装置によりフィードバック制御などの制御則にしたがって自動化することが好ましいが、作業者が行ってもよいことは勿論である。
【０１５０】
これにより、本実施形態の熱処理装置１Ａは、処理容器３に収納されたリチウムイオン電池５０を、設定された熱処理温度で熱処理することができる。
【０１５１】
また、本実施形態の熱処理装置１Ａは、熱処理室２のガス３６は、すべて戻り通路４２を経て廃棄物焼却炉１００の炉内へ送ることができる。したがって、本実施形態の熱処理装置１Ａは、熱処理室２のガス３６を、廃棄物焼却炉１００における燃焼と分解処理、または、廃棄物焼却炉１００に付設された排ガス処理装置１０１により処理することができる。
【０１５２】
本実施形態の熱処理装置１Ａは、冷却工程、排出工程および回収工程は、第１実施形態の熱処理装置１と同様に行う。
【０１５３】
したがって、本実施形態の熱処理装置１Ａは、第１実施形態の熱処理装置と同様の効果を得ることができる。
【０１５４】
更に、本実施形態の熱処理装置１Ａは、熱処理室２が導入通路４１と戻り通路４２とを介しては廃棄物焼却炉１００に接続された構成とすればよいので、熱処理室２の配置の自由度を高める効果が期待できる。
【０１５５】
なお、本開示の熱処理装置は、前記各実施形態にのみ限定されるものではない。
【０１５６】
各図に示した熱処理室２と処理容器３のサイズ、形状、および、熱処理室２と処理容器３のサイズの比は、図示するための便宜上のもので、実際のサイズや形状、サイズの比を反映したものではない。
【０１５７】
熱処理室２は、廃棄物焼却炉１００から離れた端部側に出入口１２を備えた構成を示したが、廃棄物焼却炉１００に対して近接離反する方向と直交する方向の側面に出入口を備えた構成としてもよい。また、熱処理室２は、上面や底部に、処理容器３を出し入れする出入口を備えた構成としてもよい。
【０１５８】
熱処理室２に備える容器内ガス供給管２０と、処理容器３のガス入口７は、熱処理室２に収容した処理容器３のガス入口７が容器内ガス供給管２０に近接して配置されるようにしてあれば、処理容器３の側部にガス入口７を設け、熱処理室２の側壁に容器内ガス供給管２０を設けた構成とするなど、熱処理室２における容器内ガス供給管２０の配置、および、処理容器３におけるガス入口７の配置は、適宜変更してもよい。
【０１５９】
同様に、熱処理室２に備える容器内温度計２１と、処理容器３の温度計挿入口８は、熱処理室２に収容した処理容器３の温度計挿入口８が、容器内温度計２１に近接して配置されるようにしてあれば、熱処理室２における容器内温度計２１の配置、および、処理容器３における温度計挿入口８の配置は、適宜変更してもよい。
【０１６０】
熱処理室２におけるガス供給管２３とガス排出管２４の配置は、熱処理室２の側壁に設けるなど適宜変更してもよい。
【０１６１】
熱処理室２のガス供給ライン２７とガス供給ライン２９には、窒素ガス３３以外の不活性ガスを供給するようにしてもよい。この場合は、ガス供給ライン２７とガス供給ライン２９の上流側は、その不活性ガスを供給する不活性ガス供給装置と、空気供給装置３０に接続された構成とすればよい。
【０１６２】
処理容器３は、処理対象物であるリチウムイオン電池５０を収納して熱処理することができ、処理物５１を取り出すことができるようにしてあれば、蓋を容器本体に片持ち式で連結した構成など、形式の異なる蓋を備える構成としてもよい。また、処理容器は、蓋により開閉可能な開口を、上部に代えて側部に備える構成としてもよい。
【０１６３】
前記各実施形態では、処理対象物をリチウムイオン電池５０とする例を示した。これに対し、本開示の熱処理装置は、設定された熱処理温度での熱処理が必要とされる処理対象物であって、熱処理に必要とされる熱処理温度が、燃焼炉の炉内からの輻射、または、炉内からの高温ガスの循環供給により加熱可能な温度である処理対象物、更には、熱処理に伴って熱による分解処理や、有害物質の除去処理が必要とされるガスを発生する処理対象物であれば、リチウムイオン電池５０以外の処理対象物の熱処理に適用してもよい。
【０１６４】
一般に、廃棄物焼却炉１００は、廃棄物の焼却処理に伴って生じる様々な有害物質を処理するための排ガス処理装置１０１が付設されている。そのため、本開示の熱処理装置は、各実施形態に示したように、処理対象物を収納した処理容器３を熱処理室２で加熱するための熱源として、廃棄物焼却炉１００の炉内の熱を用いる構成とすることが好ましい。なお、本開示の熱処理装置は、処理対象物から発生するガスを処理することが可能な排ガス処理装置が付設された燃焼炉であれば、その燃焼炉の熱を、処理対象物を収納した処理容器３を熱処理室２で加熱するための熱源として使用してもよいことは勿論である。
【０１６５】
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【０１６６】
２  熱処理室
３  処理容器
７  ガス入口
８  温度計挿入口
１２  出入口
１５  連通口（手段）
１７  連通口ゲート（手段）
２０  容器内ガス供給管
２１  容器内温度計
２４  ガス排出管
３５  ガス排出ライン
３９  入口（手段）
４０  出口（手段）
４１  導入通路（手段）
４２  戻り通路（手段）
４３  ダンパ（手段）
４４  ダンパ（手段）
５０  リチウムイオン電池（処理対象物）
１００廃棄物焼却炉（燃焼炉）
１０１  排ガス処理装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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