(57)【要約】  本発明は、有機物と無機物との複合体から無機物を回収する方法及び装置であって、使用した触媒粒子を有機物の分解に再利用するために、分解処理後の触媒粒子と無機物を分別することが不要であり、触媒粒子を廃棄することが不要であり、より効率的に有機物と無機物との複合体の有機物を処理して、無機物を回収する方法及び装置を提供することを目的とする。触媒粒子は通過することができるが、得られる無機物は通過できないような大きさの開口部を有する壁部材により構成され、複合体を内部に保持するための保持要素を用いることで、上述の無機物を回収する方法及び装置を提供できる。保持要素は、球状でカゴ状であることが好ましい。
2009004802.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機物と無機物を含む複合体を触媒粒子と接触させることで、複合体の有機物を分解除去して無機物を回収するために使用する保持要素であって、
開口部を有する壁部材により構成され、複合体を内部に保持するための保持要素。
【請求項２】
壁部材の開口部は、触媒粒子が出入り自由な寸法を有する請求項１に記載の保持要素。
【請求項３】
壁部材の開口部は、回収される無機物が保持要素内に保持される寸法を有する請求項１又は２に記載の保持要素。
【請求項４】
保持要素は球形である請求項１〜３のいずれかに記載の保持要素。
【請求項５】
保持要素はカゴ状である請求項１〜４のいずれかに記載の保持要素。
【請求項６】
有機物と無機物を含む複合体が、請求項１〜５のいずれかに記載の保持要素内に保持された状態で触媒粒子と接触させられることで、複合体の有機物を分解して無機物を回収する方法。
【請求項７】
保持要素内に保持された複合体と触媒粒子との接触が、連続式で行われる請求項６に記載の回収方法。
【請求項８】
スクリューフィーダーを用いて連続式で行われる請求項７に記載の回収方法。
【請求項９】
保持要素内に保持された複合体と触媒粒子との接触が、バッチ式で行われる請求項６に記載の回収方法。
【請求項１０】
攪拌槽を用いてバッチ式で行われる請求項９に記載の回収方法。
【請求項１１】
触媒粒子は、ＴｉＯ２粒子である請求項６〜１０のいずれかに記載の回収方法。
【請求項１２】
無機物は、金属である請求項６〜１１のいずれかに記載の回収方法。
【請求項１３】
電気器具部品である有機物と無機物を含む複合体から無機物を回収する請求項６〜１２のいずれかに記載の回収方法。
【請求項１４】
触媒と請求項１〜５のいずれかに記載の保持要素を有する、有機物と無機物を含む複合体の有機物を分解して無機物を回収する装置であって、
複合体が保持要素内に保持された状態で触媒粒子と接触させられることで、複合体の有機物を分解して無機物を回収する装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機物と無機物を含む複合体を触媒粒子と接触させることで、複合体の有機物を分解して無機物を回収するために使用する保持要素であって、開口部を有する壁部材により構成され、複合体を内部に保持するための保持要素に関する。本発明は、特に無機物が金属である複合体を触媒粒子としてのＴｉＯ２粒子と接触させることで、複合体の有機物を分解して金属を回収するために使用する保持要素に関する。更に、本発明は、そのような保持要素を用いる無機物の回収方法に関し、これは実質的に無機物の製造方法に関する。更にまた、そのような保持要素を有する無機物の回収装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境保護等の観点から、様々なリサイクルが行われるようになった。しかし、プラスチック等の有機物のリサイクルは非常に困難であるため、現在、有機物の大部分は埋立て又は焼却により処理されている。【０００３】
有機物の焼却による処理として、例えばキルン式ガス化炉を用いる処理を例示できる。キルン式ガス化炉は、廃棄物を間接的に加熱して、廃棄物中の有機物を熱分解する。そして、発生した熱分解ガスを熱分解残渣から分離する。多くの焼却施設では、得られた熱分解ガスや熱分解残渣は、ガスタービンによる発電を行うための、また廃棄物を間接的に加熱するための燃料として利用される。
このような焼却による有機物の処理では、有毒ガスやダイオキシンの発生等の問題が生じ得る。
また、埋立てによる有機物の処理では、埋立て場所等の不足の問題を生じ得る。【０００４】
これに対し、新たな有機物の処理方法として、加熱した酸化チタン粒子と有機物を接触させて分解する方法が提案されている（例えば、特許文献１及び２参照）。この方法は、焼却と比較して低温で簡単に行うことができ、有毒ガスやダイオキシンの発生を抑制できるという特徴を有する。【０００５】
図１は、特許文献１に記載の有機物分解装置の一部を破断した斜視図を示す。また、図２に、該有機物分解装置を用いる有機物分解方法のフローを示す。
該有機物分解装置１は、空気導入装置２、有機物導入部３及び加熱装置４を有する。分解装置１に酸化チタン粒子５が供給具６から充填され、加熱装置４によって所定の温度に加熱される。有機物導入部３から有機物が分解装置１内に導入され、所定温度の酸化チタン粒子５と混合され攪拌されると、酸化チタン触媒によって有機物は分解されて気体が発生する。尚、この例では、空気導入装置２から噴出する空気を用いて攪拌も同時に行われるので、分解装置１に攪拌装置は特に設けられていない。
発生した気体及び反応に使用されなかった空気は、排出口７から排出されるが、この際、酸化チタン粒子５の一部も空気に同伴して排出される。そこで、排出口７から排出される酸化チタン粒子５を補うため、酸化チタン粒子５が供給具６から分解装置１に補給される。
従って、図１に示す有機物分解装置を用いる有機物分解方法のフローは、図２に示すように、まず、有機物を分解工程に送り、そこで酸化チタン触媒を用いて有機物を分解して分解ガスを発生させ、その後、分解ガスを気体として排出し、また残留する酸化チタン触媒を、固形粒子として回収するものとなる。【０００６】
一般に廃棄物として有機物のみが単独で廃棄されることもあるが、金属等の無機物との複合物として有機物は廃棄されることも多い。これは、元々有機物と無機物の複合物として種々の製品が製造され、使用されるからである。従って、前記有機物分解装置をそのまま用いて、有機物と無機物の複合物を処理すると、有機物のみが分解されるので、分解装置１内に無機物が蓄積する。従って、複合物を処理すると、無機物が蓄積され、その結果、目的とする有機物の分解効率が低下するという問題がある。【０００７】
従って、上述の有機物分解装置１を用いる有機物と無機物の複合体を処理するフローは、図３に示すフローとなる。図３に示すフローは、有機物の分解工程を完了すると、分解ガスを排気することは図２に示すフローと同じであるが、図３に示すフローでは、二酸化チタン触媒粒子は、複合体の有機物が分解除去されて得られる無機物との混合物となる。即ち、図３に示す処理フローは、得られる無機物が、二酸化チタン触媒との混合物となる点で、図２に示すフローと異なる。一般に触媒粒子は高価であり、地球環境の点からも、再使用することが好ましい。図３に示すフローでは、使用した触媒粒子を、有機物の分解に再利用するために、分解処理後の触媒粒子と無機物とを分別することが必要である。篩による選別及び磁力による選別等の既存技術で、全ての無機物を触媒粒子から分別し回収することは容易ではない。従って、図３に示すフローでは、触媒粒子は有機物の分解に再利用されることなく、二酸化チタン触媒粒子と無機物は一緒に廃棄処分されている。【０００８】
【特許文献１】特開２００５−４８１６０号公報
【特許文献２】特開２００５−１６９２９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、かかる課題を解決するために行われたものであって、有機物と無機物の複合体から無機物を回収する従来の方法及び装置と比較して、使用した触媒粒子を、有機物の分解に再利用するために、分解処理後の触媒粒子と無機物とを分別することが容易であり、その結果、分別した触媒粒子を容易に再利用できる、即ち、より効率的に有機物と無機物を含む複合体の有機物を処理して、無機物を回収する方法及び装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、触媒粒子は通ることができるが、得られる無機物は通ることができないような大きさの開口部を有する壁部材で構成された、複合体用の保持要素（又は治具）を用いることで上述の課題を解決することができることを見出した。即ち、上記特定の保持要素内に、有機物と無機物を含む複合体を保持した状態で、触媒粒子と複合体とを接触させると、複合体の有機物の分解を行いながら、得られる無機物を保持要素内に保持することができるので、有機物の分解処理後の触媒粒子と無機物とを分別することが容易であり、触媒粒子を実質的に廃棄することなく、より効率的に有機物と無機物を含む複合体の有機物を分解処理して、無機物を回収することができることを見出して、本発明を完成させるに至ったものである。【００１１】
本発明の一の要旨において、有機物と無機物を含む複合体を触媒粒子と接触させることで、複合体の有機物を分解して無機物を回収するために使用する保持要素であって、
開口部を有する壁部材により構成され、複合体を内部に保持するための保持要素を提供する。
本発明に係る保持要素を、複合体の有機物を分解して無機物を回収する方法及び装置に使用すると、従来の有機物と無機物を含む複合体から無機物を回収する方法及び装置と比較して、使用した触媒粒子を、有機物の分解に再利用するために、分解処理後の触媒粒子と無機物を分別することが不要であり、触媒粒子を廃棄することが不要であり、より効率的に有機物と無機物を含む複合体の有機物を処理して、無機物を回収することができる。【００１２】
本発明の一の態様において、壁部材の開口部は、触媒粒子が出入り自由な寸法を有する保持要素を提供する。保持要素の壁部材の開口部が、触媒粒子が出入り自由な寸法を有する場合、有機物の分解反応をより良好に制御できるので、よりスムーズによりバランスよく無機物の回収を行うことができる。
本発明の他の態様において、壁部材の開口部は、回収される無機物が保持要素内に保持される寸法を有する保持要素を提供する。壁部材の開口部が、回収される無機物が保持要素内に保持される寸法を有する場合、回収される無機物がより十分に保持要素に保持され、より触媒と無機物との分離が容易となる。【００１３】
本発明の更なる態様において、球形である保持要素を提供する。保持要素が球状である場合、保持要素が処理装置内部でより円滑に回転し、複合体の有機物の分解処理がより均等に行われる。
本発明の好ましい態様において、カゴ状の保持要素を提供する。保持要素がカゴ状の場合、保持要素内に触媒がより均一に出入り自由となり、複合体の有機物の分解処理がより均一に行われる。【００１４】
本発明の他の要旨において、有機物と無機物を含む複合体が、上述のいずれかに記載の保持要素内に保持された状態で触媒粒子と接触させられることで、複合体の有機物を分解して無機物を回収する方法を提供する。
本発明に係る保持要素を、複合体の有機物を分解して無機物を回収する方法に使用するので、上述したように、使用した触媒粒子を、有機物の分解に再利用するために、分解処理後の触媒粒子と無機物を分別することを要さず、触媒粒子を廃棄することが不要となり、より効率的に有機物と無機物との複合体の有機物を分解処理して、無機物を回収することができる。【００１５】
本発明の一の態様において、保持要素内に保持された複合体と触媒粒子との接触が、連続式で行われる回収方法を提供する。保持要素内に保持された複合体と触媒粒子との接触が、連続式で行われるので、より効率的に無機物の回収を行うことができる。
本発明の他の態様において、スクリューフィーダーを用いて連続式で行われる回収方法を提供する。回収方法は、スクリューフィーダーを用いて連続式で行われ、保持要素を一つずつ触媒の中に分離して入れることができるので、より確実に各々の複合体の有機物の分解を行うことができる。【００１６】
本発明の更なる態様において、保持要素内に保持された複合体と触媒粒子との接触が、バッチ式で行われる回収方法を提供する。保持要素内に保持された複合体と触媒粒子との接触を、バッチ式で行うことで、一度に大量の保持要素を攪拌槽内に入れることができる。また、保持要素を確実に触媒粒子の中に埋没させた状態で処理を開始できるため、複合体と触媒粒子との接触をより確実に行うことができ、より高速かつ安全性の高い処理を行うことができる。（接触状態が悪い場合、複合体の有機物の分解が不十分となり得、有毒ガスが発生し得る。）更に保持要素内に保持された複合体と触媒粒子との接触を、バッチ式で行う場合、撹拌槽の高さを保持要素の最大の幅（例えば、球形の場合、直径であり、楕円体の場合、長径である）に対して十分な寸法（又は高さ）にし得るので、保持要素が、触媒粒子内に常に沈んだ状態で接触分解反応を行うことができる。従って、複合体に付着した有機物が触媒粒子と常に接触し、その結果有機物の分解が促進され得ると同時に、有機物の分解により発生する有機成分を含むガス（接触分解反応による熱で、有機物がガス化したもの）も、触媒粒子により効率的に分解され得る。
本発明の更なる別の態様において、攪拌槽を用いてバッチ式で行われる回収方法を提供する。本発明に係る処理方法は、攪拌槽を用いてバッチ式で、より手軽に容易に複合体の有機物の分解処理を行うことができる。【００１７】
本発明の好ましい態様において、触媒粒子は、ＴｉＯ２粒子である回収方法を提供する。触媒粒子として、ＴｉＯ２粒子を使用することで、より効率的に、無機物を回収することができる。
本発明の他の好ましい態様において、無機物は、金属である回収方法を提供する。本発明に係る回収方法は、回収する無機物として、金属に対して好ましく適用することができる。
本発明の他のより好ましい態様において、有機物と無機物を含む複合体が電気器具部品であり、その電気器具部品から無機物を回収する方法を提供する。本発明に係る回収方法は、電器器具部品に好ましく適用して、無機物を回収することができる。【００１８】
本発明の更なる要旨において、触媒と上述のいずれかに記載の保持要素を有する、有機物と無機物を含む複合体の有機物を分解して無機物を回収する装置であって、
複合体が保持要素内に保持された状態で触媒粒子と接触させられることで、複合体の有機物を分解して無機物を回収する装置を提供する。
本発明に係る装置は、上述の本発明に係る保持要素を使用するので、上述したように、使用した触媒粒子を、有機物の分解に再利用するために、分解処理後の触媒粒子と無機物を分別することを要さず、触媒粒子を廃棄することが不要となり、より効率的に有機物と無機物との複合体の有機物を分解処理して、無機物を回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、特許文献１に記載の従来の有機物分解方法で用いられる分解装置を一部破断して得られる斜視図を示す。
【図２】図２は、特許文献１に記載の従来の有機物分解方法を用いて、有機物のみを処理した場合のフロー図を示す。
【図３】図３は、特許文献１に記載の従来の有機物分解方法を用いて、有機物と無機物を含む複合体を処理した場合のフロー図を示す。
【図４】図４は、本発明の実施の形態１で記載した保持要素を示す。
【図５】図５は、本発明の実施の形態２で用いたスクリューフィーダーを用いた連続式装置を模式的に示した。
【図６】図６は、本発明の実施の形態３で用いた攪拌槽を用いたバッチ式装置を模式的に示した。
【符号の説明】
【００２０】
１  有機物分解装置、  ２  空気導入部、  ３  有機物導入部、  ４  加熱装置、  ５  酸化チタン粒子、  ６  排出口、  ７  補給具、  １０  保持要素、  １１  上部保持要素、  １２  下部保持要素、  １３  メネジ加工部、  １４  オネジ加工部、  １５  フィーダー槽、  １６  スクリュー、  １７  回転用モーター、  １８  投入装置、  １９  シャッター、  ２０  スクリューフィーダーを用いた連続式装置、  ２１  酸化チタン粒子、  ２２  取り出し装置、  ２３  開閉蓋、  ２４  リターン装置、  ２５  網（メッシュ）、  ２６  排気装置、  ２７  酸素（又は空気）供給装置、  ２８  排出口、  ２９  回転用モーター、  ３０  攪拌槽、  ３１  攪拌羽根、  ３２  酸素（又は空気）供給装置、  ３３  排気装置、  ３５  攪拌槽を用いたバッチ式装置
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明に係る「保持要素」は、開口部を有する壁部材で構成される。
「壁部材」とは、保持要素の壁部分を構成する部材であって、複合体の有機物を分解する条件下で、劣化しないものであれば特に制限されるものではない。そのような部材の素材として、例えば、金属、セラミック、ガラス等を例示することができる。尚、「壁部材」は、ほとんど枠のみであってよい。
【００２２】
「壁部材」が有する「開口部」は、少なくとも保持要素内に触媒粒子が出入り自由である程度に大きく、保持要素内に入れた複合体から回収される無機物が、保持要素内部から外部に出られない程度に小さいことを要する。そのような開口部の寸法及び形状は、触媒粒子の寸法及び形状、複合物から回収される無機物の寸法及び形状に基づいて適切に定められるものである。開口部の形状は、円形、楕円形、三角形（例えば、正三角形等）、四角形（例えば正方形、長方形等）、五角形、六角形（例えば、正六角形等）を例示できるが、円形、長方形等が好ましい。
尚、壁部材は、開口率が、４０％以上であることが好ましい。ここで、開口率とは、保持要素の外側の表面積（開口部の表面積も含む）を１００％とする、開口部の割合（％）をいう。
保持要素内に入れられた複合体の有機物の接触分解をできるだけ速く行うためには開口率を大きくして酸化チタンの出入りを積極的にすることが望ましいが、保持要素は、一般的に４８０℃〜５００℃という温度領域で空気等にさらされ、流動する酸化チタンの圧力や攪拌を促進するスクリューとの接触により変形する恐れがあるため、保持要素構成部品の壁部材の厚みを薄くして開口率を極端に大きくすることは望ましくない。開口率は４０〜８５％であることが好ましく、６０〜８０％であることがより好ましく、７０〜８０％であることが特に好ましい。
【００２３】
開口部を有する壁部材で構成された「保持要素」は、その内部に複合体を含むことができる限り、その形状及び寸法は特に制限されるものではない。「保持要素」の形状は、球状、卵状、袋状、箱状であってよい。また、保持要素は、カゴ状であってよい。複合体を入れるための入口を設け、入口を開き、複合体を中に入れた後、入口を閉じてよい。「保持要素」は、球状であって、カゴ状であることがより好ましい。「保持要素」の寸法は、その中に入れる複合体及び触媒と複合体を接触させるために用いる装置等に基づいて適切に選択される。「保持要素」の寸法は、「保持要素」が球状の場合、直径が、８０〜１２０ｃｍであることが好ましく、９０〜１００ｃｍであることがより好ましい。
【００２４】
本発明において無機物を回収するために処理する複合体は、有機物と無機物を含んで成る。
本発明において「有機物」とは、一般に炭素原子を構造の基本骨格に持つ化合物であるが、無機物と複合体を形成し得るものであって、触媒粒子と接触することで分解し得るものであれば、特に制限されるものではない。
そのような有機物として、例えば、プラスチック、潤滑油、接着剤、塗料等を例示することができる。有機物は、有機物の単独又は組み合わせであってよい。
【００２５】
本発明において「無機物」とは、一般に有機物以外の化合物をいい、上記有機物と複合体を形成し得るものであれば、特に制限されるものではない。
そのような無機物として、例えば、金属、セラミック、ガラス等を例示することができる。無機物は、無機物の単独又は組み合わせであってよい。
【００２６】
本発明に係る「複合体」は、上述のような有機物と無機物を含んで成るが、有機物は触媒粒子と接触して分解されることから、分解すべき有機物は複合体中で触媒と接触可能なように存在することが必要である。従って、通常、分解すべき有機物は無機物の外側に存在し、例えば外側に付着している。
【００２７】
複合体は、有機物と無機物を含んで成り、触媒粒子と接触させることで有機物を分解して無機物を回収できるものであれば、特に制限されるものではない。複合体は、例えば、電気器具部品（特に廃家電）、自動車部品（特に、廃車）等に由来することを例示することができる。複合体も、複合体の単独又は組合せであってよい。
【００２８】
複合体は、保持要素内に保持された状態で触媒粒子と接触させられるので、保持要素内に保持される大きさであることが必要である。従って、保持要素と比較して複合体が大きすぎる場合、複合体と触媒との接触を妨げない範囲で、複合体をつぶしたり、折り曲げたり、より小さいサイズに分解することが好ましい。但し、複合体のサイズは、保持要素内部から外側へ脱落しないよう、保持要素の壁部材の開口部より大きいことが好ましい。
より具体的には、複合体のサイズは、２〜９ｃｍであることが好ましく、３〜５ｃｍであることがより好ましい。
更に、壁部材の有する開口部のサイズは、開口部が円形の場合、直径が、０．５〜３ｃｍであることが好ましく、１〜２ｃｍであることがより好ましい。
また、壁部材の有する開口部のサイズは、開口部が長方形の場合、長辺の長さが、０．５ｃｍ〜３ｃｍであることが好ましく、１ｃｍ〜２ｃｍであることがより好ましい。短辺の長さが、０．５ｃｍ〜２ｃｍであることが好ましく、１ｃｍ〜１．５ｃｍであることがより好ましい。
【００２９】
本発明に係る保持要素は、複合体の有機物を分解して無機物を回収する方法及び装置に好適に使用することができる。本発明に係る保持要素を使用できる無機物回収方法及び装置であれば、方法及び装置は特に制限されるものではない。
【００３０】
本発明では、複合体を上述の保持要素内に保持した状態で触媒粒子と接触させる。触媒粒子は、保持要素の壁にある開口部を通って保持要素内に入り、保持要素内の複合体の有機物と接触する。その後、触媒粒子は、保持要素の壁の開口部を通って外に出る。
このような保持要素内の複合体と触媒粒子とを接触させる有機物の分解は、種々の装置及び種々の方式を利用して行うことができる。有機物を分解して無機物を回収することができる限り、方法及び装置は、特に制限されるものではない。
【００３１】
有機物の分解は連続式で行うことができる。「連続式」とは、一般的に連続式と呼ばれる反応形式であればよく、通常、連続的に反応物である複合体が供給され、処理により得られた無機物を連続的に取り出すことができる反応形式をいう。連続式の反応は、種々の装置を使用して行うことができる。例えば、キルン、スクリューフィーダー等を用いることができる。
【００３２】
また、有機物の分解はバッチ式で行うことができる。「バッチ式」とは、一般的にバッチ式と呼ばれる反応形式であればよく、通常、一回の反応毎に反応物である複合体が供給されて、得られた無機物を取り出す反応形式をいう。バッチ式の反応は、種々の装置を使用して行うことができる。例えば攪拌槽等を用いることができる。
【００３３】
複合体と接触させる「触媒粒子」は、有機物を分解することができるものであれば特に制限されるものではない。そのような触媒として、酸化チタンであることが好ましい。
また、触媒粒子の形状及び寸法は、有機物を分解することができ、保持要素の開口部を出入り自由に通ることができる限り特に制限されるものではない。
【００３４】
複合体に含まれる有機物と触媒粒子とを接触させるときの反応条件は、使用する触媒、分解すべき有機物、反応時間等を考慮して、適切に選択される。例えば、使用する触媒が、酸化チタンである場合、空気雰囲気下、反応温度４８０〜５００℃を例示できる。
【００３５】
更に本発明は、有機物と無機物を含む複合体を、上述の保持要素内に保持した状態で、触媒粒子と接触させることで、複合体の有機物を分解して無機物を回収する方法を提供する。
上述の保持要素を用いる無機物回収方法として、例えば、下記の方法を例示することができる。
まず、上述の保持要素内に有機物と無機物を含む複合体を入れる。複合体は、保持要素内に入るように適宜つぶしてよい。次に、複合体を入れた保持要素を触媒と接触させる。バッチ式で、例えば攪拌槽に触媒を入れてその中に保持要素を入れて攪拌することで、保持要素と触媒を接触させてもよいし、連続式で、例えば触媒を充填したスクリューフィーダーに保持要素を入れてスクリューを回転することで、保持要素と触媒を接触させてもよい。複合体に含まれる有機物の分解を行うために、適宜触媒を加熱したり、酸素ガス又は空気を触媒に送り込みながら、保持要素と触媒を接触させる。保持要素は、分解処理中、全体が完全に触媒内に没することが好ましいが、複合体が触媒の外部にさらされない程度に、保持要素の一部は触媒内部から触媒の外側に出ていてもよい。分解反応終了後、例えば攪拌槽から保持要素を取り出すことで無機物を回収することができる。スクリューフィーダーを使用する場合、スクリューフィーダーから保持要素及び触媒を押し出すことで、反応を終了させると同時に無機物を回収することができる。
【００３６】
また本発明は、触媒と上述の保持要素を有する、有機物と無機物を含む複合体の有機物を分解して無機物を回収する装置であって、複合体を保持要素内に保持した状態で触媒粒子と接触させることで、複合体の有機物を分解して無機物を回収する装置を提供する。無機物回収装置としては、バッチ式の装置と連続式の装置を例示することができる。バッチ式の装置として、例えば攪拌槽を用いる装置を例示することができ、連続式の装置として、スクリューフィーダーを用いる装置を例示することができる。
【００３７】
以下、更に実施の形態及び実施例を参照してより詳細に本発明を説明するが、これらの説明は、本発明を説明するためだけを目的として記載されており、本発明を制限することを何ら意図するものではない。
【実施例】
【００３８】
実施の形態１
図４は、本発明の実施の形態１の球状でカゴ状の保持要素１０を示す。保持要素１０は、上部保持要素１１と、下部保持要素１２の２つの部品で構成される。上部保持要素１１と下部保持要素１２を組み合わせて一体化することで、保持要素１０を構成することができる。両者を一体化するためには、例えば後述するねじ込み及び針金でしばる等の方法を利用することができる。上部保持要素１１と下部保持要素１２を一体化する方法は、両者を一体化することができ、中に入れる複合体を保持できる限り、制限されるものではない。保持要素１０では、上部保持要素１１の外径部分には、めねじ１３が加工されており下部保持要素１２の内径部分には、おねじ１４が加工されている。上部保持要素１１を下部保持要素１２にねじ込むことで両者を一体化して保持要素１０を組み立てることができる。複合体の分解処理を行う場合は、下部保持要素１２もしくは上部保持要素１１のどちらかに、必要に応じて保持要素１０に入るように破砕された複合体を入れた後に、上部保持要素１１と下部保持要素１２の両者を合わせてねじ込みを行って、複合体を保持要素１０内に保持する。保持要素１０では、上部保持要素１１と下部保持要素１２の締結方法に上述のようにねじ込み式を採用することで、特殊な工具を用いることなく短時間で、複合体を保持要素に挿入すること及び複合体を保持要素から取り出すことが可能である。【００３９】
球状の保持要素１０の大きさ、即ち直径は、後述する使用する装置、中に入れる複合体の大きさ等を考慮して適宜選択することができる。保持要素１０では、具体的には例えば直径１００ｍｍの球状である。保持要素１０の球状部は針金で作られている。針金の材料と針金の直径は、十分な開口部を確保できる強度があり、複合体に含まれる有機物の分解処理条件下、酸化反応に安定であれば特に限定されるものではない。開口部の広さと保持要素１０の強度を考慮して、保持要素１０では、直径２ｍｍのステンレス製の針金を使用した。この保持要素の開口率は８０％である。最も大きな開口部は、およそ長方形で、長辺が２ｃｍ、短辺が１．５ｃｍである。【００４０】
実施の形態２
実施の形態２は、保持要素内に保持された複合体と触媒粒子との接触による複合体の有機物の分解が、連続式で行われる装置及び方法を説明する。
図５に、実施の形態１の保持要素１０を有する無機物回収装置２０及びその装置を用いる無機物回収方法を示す。装置２０として一般的なスクリューフィーダーを用いる。
フィーダー槽１５の中には保持要素１０と酸化チタン２１を搬送するためのスクリュー１６が設けられている。槽内には、ＴｉＯ２粒子を充填する。フィーダー槽１５の外部に設置された回転用モーター１７によりスクリュー１６が回転する。フィーダー槽１５の上部に設けられた投入装置１８には複合体が詰め込まれた保持要素１０が格納されている。シャッター１９を開閉することで投入装置１８の保持要素１０がフィーダー槽１５へ投入され、保持要素１０内の複合体の処理が開始される。投入された保持要素１０は、スクリュー１６の回転によって、酸化チタン２１内をＴｉＯ２粒子と一緒に図中の左から右へ移動し、フィーダー槽１５の端部に設置された取り出し装置２２から取り出される。【００４１】
処理される複合体を保持する保持要素１０の供給速度、スクリュー１６の回転速度は、フィーダー槽１５内の酸化チタン２１の温度や、酸化チタン２１の活性化に必要な酸素ガス又は空気供給装置２７からの酸素ガス又は空気供給量、取り出し装置２２から取り出された保持要素１０内部の複合体の有機物の分解の状況に基づいて制御される。
複合体に含まれる有機物の分解が最も促進される条件を見つけ出せば、そのときの保持要素１０の供給速度及びスクリュー１６の回転速度に基づいて、シャッター１９を開閉するタイミングを自動制御することで、投入装置１８からの保持要素１０の供給は自動的かつ連続的に行われる。【００４２】
具体的には、例えば、保持要素１０として、実施の形態１で示した保持要素と同様の形状の直径９０ｍｍで開口率４０％の球状の保持要素を作成した。最大の開口部は、長辺が１．２ｃｍで短辺が１．０ｃｍのおよそ長方形である。複合体として、具体的には、テレビから取り出した消磁石コイル（約８０重量％の無機物としての銅線およびその周囲に巻きつけられた約２０重量％の有機物としての塩化ビニルテープ）を処理した。光触媒として市販されている顆粒状の酸化チタン約２００ｋｇを、フィーダー槽１５に充填した。フィーダー槽１５内の酸化チタン２１の温度は４８０〜５００℃であった。酸素ガス供給装置２７から、酸化チタン２１の活性化に必要な酸素ガスを供給しながら約２２０秒間、有機物の分解反応を行った。保持要素１個当たりの消磁コイルの詰め込み量は１５０〜２００ｇである。このような条件で、複合体の有機物が分解され無機物を回収することができた。【００４３】
投入された保持要素１０はスクリュー１６の回転により酸化チタン２１と接触しながら複合体の有機物が分解、ガス化される。酸化チタン２１と複合体の有機物が接触することにより発生するガス（二酸化炭素、水、一酸化炭素など）はフィーダー槽１５内を排気する排気装置２６にて吸引され、その後必要に応じて無害化された後に大気放出される。取り出し装置２２の底部には保持要素１０の外径よりも小さく、酸化チタン２１の粒径よりも大きな目開きを有する網２５が取り付けられており保持要素１０と一緒にここに入って来た酸化チタン２１と保持要素１０が選別される。選別された酸化チタン２１はリターン機構（例えばベルトコンベア）２４にて再びフィーダー槽１５へ戻される。取り出し装置２２に回収された保持要素１０は、取り出し装置２２の上部に設けられた開閉フタ２３をあけて装置２０の外部へ取り出される。取り出された保持要素１０は、作業者により、上部保持要素１１と下部保持要素１２に分割され、内部に残った無機物が回収される。回収された無機物については別工程にて鉄・非鉄など材料別に選別される。【００４４】
一連の作業において、保持要素１０を複数準備し、作業者が保持要素１０内部への破砕した複合体の詰め込み作業と処理終了後の保持要素１０内から無機物を取り出す作業を行うことで効率的な運転が可能である。【００４５】
実施の形態３
実施の形態３は、保持要素内に保持された複合体と触媒粒子との接触による複合体の有機物の分解が、バッチ式で行われる装置及び方法を説明する。
図６は、上述の保持要素１０を有する別の無機物回収装置３５及びその装置を用いる無機物回収方法を示す。無機物回収装置３５として、一般的な攪拌槽を用いた。
攪拌槽３０の内部には、酸化チタン２１（点線は酸化チタン粒子による酸化チタン層の表面ラインを示す）と保持要素１０が投入されている。保持要素１０の内部には破砕された複合体が詰め込まれている。攪拌槽３０の下部には、槽内の酸化チタン２１と保持要素１０を攪拌するための、攪拌羽根３１を回転させる回転用モーター２９が設置されている。攪拌羽根３１の回転速度、酸素（又は空気）供給装置３２から攪拌槽３０へ送り込まれる酸素（又は空気）量、酸化チタン２１の温度は、一定時間攪拌後の保持要素１０内の複合体に含まれる有機物の分解の状況に基づいて、最も分解・ガス化が促進されるような条件に設定する。有機物の分解により発生するガスは、攪拌槽３０の上部に設置された排気装置３３にて吸引され、無害化された後に、大気へ放出される。排出口２８は、複合体の有機物の分解処理中は閉じられており、分解処理終了後、排出口２８が開放され、酸化チタン２１と保持要素１０は全て排出される。排出された酸化チタン２１と保持要素１０は、後工程で分別される。保持要素１０内部に残った無機物についても後工程で先と同様に材料別に分別される。【００４６】
具体的には、例えば、保持要素１０として、直径１００ｍｍで直径２ｍｍの針金を用いて、実施の形態１で示した保持要素と同様の球状の保持要素を作成した。開口率は、８０％である。最大の開口部は、長辺が２ｃｍで短辺が１．５ｃｍのおよそ長方形である。複合体として、具体的には、テレビの電子銃部分を用いた。複合体は、無機物としての銅線（コイル状）、マグネット等に有機物としてエポキシ樹脂、塩ビ被覆等が付着したものである。複合体が保持要素１０に入るように適宜つぶした。空気を供給し、酸化チタン２１の温度は４８０℃〜５００℃と成るようにしながら、９０〜１２０秒間反応させた。尚、触媒として光触媒用の酸化チタン粒子を用いた。このような条件で、複合体の有機物が分解され無機物を回収することができた。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、従来の有機物と無機物との複合体から無機物を回収する方法及び装置と比較して、使用した触媒粒子を、有機物の分解に再利用するために、分解処理後の触媒粒子と無機物との分別が容易である無機物回収方法及び装置を提供するものである。【００４８】
［関連出願］
尚、本出願は、２００７年７月５日に日本国で出願された出願番号２００７−１７７２０１を基礎出願とするパリ条約又は日本国特許法第４１条に基づく優先権を主張する。この基礎出願の内容は、参照することによって、本明細書に組み込まれる。
【図１】
2009004802.tif 000003
【図２】
2009004802.tif 000004
【図３】
2009004802.tif 000005
【図４】
2009004802.tif 000006
【図５】
2009004802.tif 000007
【図６】
2009004802.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成22年1月26日(2010.1.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機物と無機物を含む複合体を触媒粒子と接触させることで、複合体の有機物を分解して無機物を回収するために使用する保持要素であって、開口部を有する壁部材により構成され、複合体を内部に保持するための保持要素に関する。本発明は、特に無機物が金属である複合体を触媒粒子としてのＴｉＯ２粒子と接触させることで、複合体の有機物を分解して金属を回収するために使用する保持要素に関する。更に、本発明は、そのような保持要素を用いる無機物の回収方法に関し、これは実質的に無機物の製造方法に関する。更にまた、そのような保持要素を有する無機物の回収装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境保護等の観点から、様々なリサイクルが行われるようになった。しかし、プラスチック等の有機物のリサイクルは非常に困難であるため、現在、有機物の大部分は埋立て又は焼却により処理されている。
【０００３】
有機物の焼却による処理として、例えばキルン式ガス化炉を用いる処理を例示できる。キルン式ガス化炉は、廃棄物を間接的に加熱して、廃棄物中の有機物を熱分解する。そして、発生した熱分解ガスを熱分解残渣から分離する。多くの焼却施設では、得られた熱分解ガスや熱分解残渣は、ガスタービンによる発電を行うための、また廃棄物を間接的に加熱するための燃料として利用される。
このような焼却による有機物の処理では、有毒ガスやダイオキシンの発生等の問題が生じ得る。
また、埋立てによる有機物の処理では、埋立て場所等の不足の問題を生じ得る。
【０００４】
これに対し、新たな有機物の処理方法として、加熱した酸化チタン粒子と有機物を接触させて分解する方法が提案されている（例えば、特許文献１及び２参照）。この方法は、焼却と比較して低温で簡単に行うことができ、有毒ガスやダイオキシンの発生を抑制できるという特徴を有する。
【０００５】
図１は、特許文献１に記載の有機物分解装置の一部を破断した斜視図を示す。また、図２に、該有機物分解装置を用いる有機物分解方法のフローを示す。
該有機物分解装置１は、空気導入装置２、有機物導入部３及び加熱装置４を有する。分解装置１に酸化チタン粒子５が供給具６から充填され、加熱装置４によって所定の温度に加熱される。有機物導入部３から有機物が分解装置１内に導入され、所定温度の酸化チタン粒子５と混合され攪拌されると、酸化チタン触媒によって有機物は分解されて気体が発生する。尚、この例では、空気導入装置２から噴出する空気を用いて攪拌も同時に行われるので、分解装置１に攪拌装置は特に設けられていない。
発生した気体及び反応に使用されなかった空気は、排出口７から排出されるが、この際、酸化チタン粒子５の一部も空気に同伴して排出される。そこで、排出口７から排出される酸化チタン粒子５を補うため、酸化チタン粒子５が供給具６から分解装置１に補給される。
従って、図１に示す有機物分解装置を用いる有機物分解方法のフローは、図２に示すように、まず、有機物を分解工程に送り、そこで酸化チタン触媒を用いて有機物を分解して分解ガスを発生させ、その後、分解ガスを気体として排出し、また残留する酸化チタン触媒を、固形粒子として回収するものとなる。
【０００６】
一般に廃棄物として有機物のみが単独で廃棄されることもあるが、金属等の無機物との複合物として有機物は廃棄されることも多い。これは、元々有機物と無機物の複合物として種々の製品が製造され、使用されるからである。従って、前記有機物分解装置をそのまま用いて、有機物と無機物の複合物を処理すると、有機物のみが分解されるので、分解装置１内に無機物が蓄積する。従って、複合物を処理すると、無機物が蓄積され、その結果、目的とする有機物の分解効率が低下するという問題がある。
【０００７】
従って、上述の有機物分解装置１を用いる有機物と無機物の複合体を処理するフローは、図３に示すフローとなる。図３に示すフローは、有機物の分解工程を完了すると、分解ガスを排気することは図２に示すフローと同じであるが、図３に示すフローでは、二酸化チタン触媒粒子は、複合体の有機物が分解除去されて得られる無機物との混合物となる。即ち、図３に示す処理フローは、得られる無機物が、二酸化チタン触媒との混合物となる点で、図２に示すフローと異なる。一般に触媒粒子は高価であり、地球環境の点からも、再使用することが好ましい。図３に示すフローでは、使用した触媒粒子を、有機物の分解に再利用するために、分解処理後の触媒粒子と無機物とを分別することが必要である。篩による選別及び磁力による選別等の既存技術で、全ての無機物を触媒粒子から分別し回収することは容易ではない。従って、図３に示すフローでは、触媒粒子は有機物の分解に再利用されることなく、二酸化チタン触媒粒子と無機物は一緒に廃棄処分されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−４８１６０号公報
【特許文献２】特開２００５−１６９２９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、かかる課題を解決するために行われたものであって、有機物と無機物の複合体から無機物を回収する従来の方法及び装置と比較して、使用した触媒粒子を、有機物の分解に再利用するために、分解処理後の触媒粒子と無機物とを分別することが容易であり、その結果、分別した触媒粒子を容易に再利用できる、即ち、より効率的に有機物と無機物を含む複合体の有機物を処理して、無機物を回収する方法及び装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、触媒粒子は通ることができるが、得られる無機物は通ることができないような大きさの開口部を有する壁部材で構成された、複合体用の保持要素（又は治具）を用いることで上述の課題を解決することができることを見出した。即ち、上記特定の保持要素内に、有機物と無機物を含む複合体を保持した状態で、触媒粒子と複合体とを接触させると、複合体の有機物の分解を行いながら、得られる無機物を保持要素内に保持することができるので、有機物の分解処理後の触媒粒子と無機物とを分別することが容易であり、触媒粒子を実質的に廃棄することなく、より効率的に有機物と無機物を含む複合体の有機物を分解処理して、無機物を回収することができることを見出して、本発明を完成させるに至ったものである。
【００１１】
本発明の一の要旨において、有機物と無機物を含む複合体を触媒粒子と接触させることで、複合体の有機物を分解して無機物を回収するために使用する保持要素であって、
開口部を有する壁部材により構成され、複合体を内部に保持するための保持要素を提供する。
本発明に係る保持要素を、複合体の有機物を分解して無機物を回収する方法及び装置に使用すると、従来の有機物と無機物を含む複合体から無機物を回収する方法及び装置と比較して、使用した触媒粒子を、有機物の分解に再利用するために、分解処理後の触媒粒子と無機物を分別することが不要であり、触媒粒子を廃棄することが不要であり、より効率的に有機物と無機物を含む複合体の有機物を処理して、無機物を回収することができる。
【００１２】
本発明の一の態様において、壁部材の開口部は、触媒粒子が出入り自由な寸法を有する保持要素を提供する。保持要素の壁部材の開口部が、触媒粒子が出入り自由な寸法を有する場合、有機物の分解反応をより良好に制御できるので、よりスムーズによりバランスよく無機物の回収を行うことができる。
本発明の他の態様において、壁部材の開口部は、回収される無機物が保持要素内に保持される寸法を有する保持要素を提供する。壁部材の開口部が、回収される無機物が保持要素内に保持される寸法を有する場合、回収される無機物がより十分に保持要素に保持され、より触媒と無機物との分離が容易となる。
【００１３】
本発明の更なる態様において、球形である保持要素を提供する。保持要素が球状である場合、保持要素が処理装置内部でより円滑に回転し、複合体の有機物の分解処理がより均等に行われる。
本発明の好ましい態様において、カゴ状の保持要素を提供する。保持要素がカゴ状の場合、保持要素内に触媒がより均一に出入り自由となり、複合体の有機物の分解処理がより均一に行われる。
【００１４】
本発明の他の要旨において、有機物と無機物を含む複合体が、上述のいずれかに記載の保持要素内に保持された状態で触媒粒子と接触させられることで、複合体の有機物を分解して無機物を回収する方法を提供する。
本発明に係る保持要素を、複合体の有機物を分解して無機物を回収する方法に使用するので、上述したように、使用した触媒粒子を、有機物の分解に再利用するために、分解処理後の触媒粒子と無機物を分別することを要さず、触媒粒子を廃棄することが不要となり、より効率的に有機物と無機物との複合体の有機物を分解処理して、無機物を回収することができる。
【００１５】
本発明の一の態様において、保持要素内に保持された複合体と触媒粒子との接触が、連続式で行われる回収方法を提供する。保持要素内に保持された複合体と触媒粒子との接触が、連続式で行われるので、より効率的に無機物の回収を行うことができる。
本発明の他の態様において、スクリューフィーダーを用いて連続式で行われる回収方法を提供する。回収方法は、スクリューフィーダーを用いて連続式で行われ、保持要素を一つずつ触媒の中に分離して入れることができるので、より確実に各々の複合体の有機物の分解を行うことができる。
【００１６】
本発明の更なる態様において、保持要素内に保持された複合体と触媒粒子との接触が、バッチ式で行われる回収方法を提供する。保持要素内に保持された複合体と触媒粒子との接触を、バッチ式で行うことで、一度に大量の保持要素を攪拌槽内に入れることができる。また、保持要素を確実に触媒粒子の中に埋没させた状態で処理を開始できるため、複合体と触媒粒子との接触をより確実に行うことができ、より高速かつ安全性の高い処理を行うことができる。（接触状態が悪い場合、複合体の有機物の分解が不十分となり得、有毒ガスが発生し得る。）更に保持要素内に保持された複合体と触媒粒子との接触を、バッチ式で行う場合、撹拌槽の高さを保持要素の最大の幅（例えば、球形の場合、直径であり、楕円体の場合、長径である）に対して十分な寸法（又は高さ）にし得るので、保持要素が、触媒粒子内に常に沈んだ状態で接触分解反応を行うことができる。従って、複合体に付着した有機物が触媒粒子と常に接触し、その結果有機物の分解が促進され得ると同時に、有機物の分解により発生する有機成分を含むガス（接触分解反応による熱で、有機物がガス化したもの）も、触媒粒子により効率的に分解され得る。
本発明の更なる別の態様において、攪拌槽を用いてバッチ式で行われる回収方法を提供する。本発明に係る処理方法は、攪拌槽を用いてバッチ式で、より手軽に容易に複合体の有機物の分解処理を行うことができる。
【００１７】
本発明の好ましい態様において、触媒粒子は、ＴｉＯ２粒子である回収方法を提供する。触媒粒子として、ＴｉＯ２粒子を使用することで、より効率的に、無機物を回収することができる。
本発明の他の好ましい態様において、無機物は、金属である回収方法を提供する。本発明に係る回収方法は、回収する無機物として、金属に対して好ましく適用することができる。
本発明の他のより好ましい態様において、有機物と無機物を含む複合体が電気器具部品であり、その電気器具部品から無機物を回収する方法を提供する。本発明に係る回収方法は、電器器具部品に好ましく適用して、無機物を回収することができる。
【００１８】
本発明の更なる要旨において、触媒と上述のいずれかに記載の保持要素を有する、有機物と無機物を含む複合体の有機物を分解して無機物を回収する装置であって、
複合体が保持要素内に保持された状態で触媒粒子と接触させられることで、複合体の有機物を分解して無機物を回収する装置を提供する。
本発明に係る装置は、上述の本発明に係る保持要素を使用するので、上述したように、使用した触媒粒子を、有機物の分解に再利用するために、分解処理後の触媒粒子と無機物を分別することを要さず、触媒粒子を廃棄することが不要となり、より効率的に有機物と無機物との複合体の有機物を分解処理して、無機物を回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、特許文献１に記載の従来の有機物分解方法で用いられる分解装置を一部破断して得られる斜視図を示す。
【図２】図２は、特許文献１に記載の従来の有機物分解方法を用いて、有機物のみを処理した場合のフロー図を示す。
【図３】図３は、特許文献１に記載の従来の有機物分解方法を用いて、有機物と無機物を含む複合体を処理した場合のフロー図を示す。
【図４】図４は、本発明の実施の形態１で記載した保持要素を示す。
【図５】図５は、本発明の実施の形態２で用いたスクリューフィーダーを用いた連続式装置を模式的に示した。
【図６】図６は、本発明の実施の形態３で用いた攪拌槽を用いたバッチ式装置を模式的に示した。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明に係る「保持要素」は、開口部を有する壁部材で構成される。
「壁部材」とは、保持要素の壁部分を構成する部材であって、複合体の有機物を分解する条件下で、劣化しないものであれば特に制限されるものではない。そのような部材の素材として、例えば、金属、セラミック、ガラス等を例示することができる。尚、「壁部材」は、ほとんど枠のみであってよい。
【００２１】
「壁部材」が有する「開口部」は、少なくとも保持要素内に触媒粒子が出入り自由である程度に大きく、保持要素内に入れた複合体から回収される無機物が、保持要素内部から外部に出られない程度に小さいことを要する。そのような開口部の寸法及び形状は、触媒粒子の寸法及び形状、複合物から回収される無機物の寸法及び形状に基づいて適切に定められるものである。開口部の形状は、円形、楕円形、三角形（例えば、正三角形等）、四角形（例えば正方形、長方形等）、五角形、六角形（例えば、正六角形等）を例示できるが、円形、長方形等が好ましい。
尚、壁部材は、開口率が、４０％以上であることが好ましい。ここで、開口率とは、保持要素の外側の表面積（開口部の表面積も含む）を１００％とする、開口部の割合（％）をいう。
保持要素内に入れられた複合体の有機物の接触分解をできるだけ速く行うためには開口率を大きくして酸化チタンの出入りを積極的にすることが望ましいが、保持要素は、一般的に４８０℃〜５００℃という温度領域で空気等にさらされ、流動する酸化チタンの圧力や攪拌を促進するスクリューとの接触により変形する恐れがあるため、保持要素構成部品の壁部材の厚みを薄くして開口率を極端に大きくすることは望ましくない。開口率は４０〜８５％であることが好ましく、６０〜８０％であることがより好ましく、７０〜８０％であることが特に好ましい。
【００２２】
開口部を有する壁部材で構成された「保持要素」は、その内部に複合体を含むことができる限り、その形状及び寸法は特に制限されるものではない。「保持要素」の形状は、球状、卵状、袋状、箱状であってよい。また、保持要素は、カゴ状であってよい。複合体を入れるための入口を設け、入口を開き、複合体を中に入れた後、入口を閉じてよい。「保持要素」は、球状であって、カゴ状であることがより好ましい。「保持要素」の寸法は、その中に入れる複合体及び触媒と複合体を接触させるために用いる装置等に基づいて適切に選択される。「保持要素」の寸法は、「保持要素」が球状の場合、直径が、８０〜１２０ｃｍであることが好ましく、９０〜１００ｃｍであることがより好ましい。
【００２３】
本発明において無機物を回収するために処理する複合体は、有機物と無機物を含んで成る。
本発明において「有機物」とは、一般に炭素原子を構造の基本骨格に持つ化合物であるが、無機物と複合体を形成し得るものであって、触媒粒子と接触することで分解し得るものであれば、特に制限されるものではない。
そのような有機物として、例えば、プラスチック、潤滑油、接着剤、塗料等を例示することができる。有機物は、有機物の単独又は組み合わせであってよい。
【００２４】
本発明において「無機物」とは、一般に有機物以外の化合物をいい、上記有機物と複合体を形成し得るものであれば、特に制限されるものではない。
そのような無機物として、例えば、金属、セラミック、ガラス等を例示することができる。無機物は、無機物の単独又は組み合わせであってよい。
【００２５】
本発明に係る「複合体」は、上述のような有機物と無機物を含んで成るが、有機物は触媒粒子と接触して分解されることから、分解すべき有機物は複合体中で触媒と接触可能なように存在することが必要である。従って、通常、分解すべき有機物は無機物の外側に存在し、例えば外側に付着している。
【００２６】
複合体は、有機物と無機物を含んで成り、触媒粒子と接触させることで有機物を分解して無機物を回収できるものであれば、特に制限されるものではない。複合体は、例えば、電気器具部品（特に廃家電）、自動車部品（特に、廃車）等に由来することを例示することができる。複合体も、複合体の単独又は組合せであってよい。
【００２７】
複合体は、保持要素内に保持された状態で触媒粒子と接触させられるので、保持要素内に保持される大きさであることが必要である。従って、保持要素と比較して複合体が大きすぎる場合、複合体と触媒との接触を妨げない範囲で、複合体をつぶしたり、折り曲げたり、より小さいサイズに分解することが好ましい。但し、複合体のサイズは、保持要素内部から外側へ脱落しないよう、保持要素の壁部材の開口部より大きいことが好ましい。
より具体的には、複合体のサイズは、２〜９ｃｍであることが好ましく、３〜５ｃｍであることがより好ましい。
更に、壁部材の有する開口部のサイズは、開口部が円形の場合、直径が、０．５〜３ｃｍであることが好ましく、１〜２ｃｍであることがより好ましい。
また、壁部材の有する開口部のサイズは、開口部が長方形の場合、長辺の長さが、０．５ｃｍ〜３ｃｍであることが好ましく、１ｃｍ〜２ｃｍであることがより好ましい。短辺の長さが、０．５ｃｍ〜２ｃｍであることが好ましく、１ｃｍ〜１．５ｃｍであることがより好ましい。
【００２８】
本発明に係る保持要素は、複合体の有機物を分解して無機物を回収する方法及び装置に好適に使用することができる。本発明に係る保持要素を使用できる無機物回収方法及び装置であれば、方法及び装置は特に制限されるものではない。
【００２９】
本発明では、複合体を上述の保持要素内に保持した状態で触媒粒子と接触させる。触媒粒子は、保持要素の壁にある開口部を通って保持要素内に入り、保持要素内の複合体の有機物と接触する。その後、触媒粒子は、保持要素の壁の開口部を通って外に出る。
このような保持要素内の複合体と触媒粒子とを接触させる有機物の分解は、種々の装置及び種々の方式を利用して行うことができる。有機物を分解して無機物を回収することができる限り、方法及び装置は、特に制限されるものではない。
【００３０】
有機物の分解は連続式で行うことができる。「連続式」とは、一般的に連続式と呼ばれる反応形式であればよく、通常、連続的に反応物である複合体が供給され、処理により得られた無機物を連続的に取り出すことができる反応形式をいう。連続式の反応は、種々の装置を使用して行うことができる。例えば、キルン、スクリューフィーダー等を用いることができる。
【００３１】
また、有機物の分解はバッチ式で行うことができる。「バッチ式」とは、一般的にバッチ式と呼ばれる反応形式であればよく、通常、一回の反応毎に反応物である複合体が供給されて、得られた無機物を取り出す反応形式をいう。バッチ式の反応は、種々の装置を使用して行うことができる。例えば攪拌槽等を用いることができる。
【００３２】
複合体と接触させる「触媒粒子」は、有機物を分解することができるものであれば特に制限されるものではない。そのような触媒として、酸化チタンであることが好ましい。
また、触媒粒子の形状及び寸法は、有機物を分解することができ、保持要素の開口部を出入り自由に通ることができる限り特に制限されるものではない。
【００３３】
複合体に含まれる有機物と触媒粒子とを接触させるときの反応条件は、使用する触媒、分解すべき有機物、反応時間等を考慮して、適切に選択される。例えば、使用する触媒が、酸化チタンである場合、空気雰囲気下、反応温度４８０〜５００℃を例示できる。
【００３４】
更に本発明は、有機物と無機物を含む複合体を、上述の保持要素内に保持した状態で、触媒粒子と接触させることで、複合体の有機物を分解して無機物を回収する方法を提供する。
上述の保持要素を用いる無機物回収方法として、例えば、下記の方法を例示することができる。
まず、上述の保持要素内に有機物と無機物を含む複合体を入れる。複合体は、保持要素内に入るように適宜つぶしてよい。次に、複合体を入れた保持要素を触媒と接触させる。バッチ式で、例えば攪拌槽に触媒を入れてその中に保持要素を入れて攪拌することで、保持要素と触媒を接触させてもよいし、連続式で、例えば触媒を充填したスクリューフィーダーに保持要素を入れてスクリューを回転することで、保持要素と触媒を接触させてもよい。複合体に含まれる有機物の分解を行うために、適宜触媒を加熱したり、酸素ガス又は空気を触媒に送り込みながら、保持要素と触媒を接触させる。保持要素は、分解処理中、全体が完全に触媒内に没することが好ましいが、複合体が触媒の外部にさらされない程度に、保持要素の一部は触媒内部から触媒の外側に出ていてもよい。分解反応終了後、例えば攪拌槽から保持要素を取り出すことで無機物を回収することができる。スクリューフィーダーを使用する場合、スクリューフィーダーから保持要素及び触媒を押し出すことで、反応を終了させると同時に無機物を回収することができる。
【００３５】
また本発明は、触媒と上述の保持要素を有する、有機物と無機物を含む複合体の有機物を分解して無機物を回収する装置であって、複合体を保持要素内に保持した状態で触媒粒子と接触させることで、複合体の有機物を分解して無機物を回収する装置を提供する。無機物回収装置としては、バッチ式の装置と連続式の装置を例示することができる。バッチ式の装置として、例えば攪拌槽を用いる装置を例示することができ、連続式の装置として、スクリューフィーダーを用いる装置を例示することができる。
【００３６】
以下、更に実施の形態及び実施例を参照してより詳細に本発明を説明するが、これらの説明は、本発明を説明するためだけを目的として記載されており、本発明を制限することを何ら意図するものではない。
【実施例】
【００３７】
実施の形態１
図４は、本発明の実施の形態１の球状でカゴ状の保持要素１０を示す。保持要素１０は、上部保持要素１１と、下部保持要素１２の２つの部品で構成される。上部保持要素１１と下部保持要素１２を組み合わせて一体化することで、保持要素１０を構成することができる。両者を一体化するためには、例えば後述するねじ込み及び針金でしばる等の方法を利用することができる。上部保持要素１１と下部保持要素１２を一体化する方法は、両者を一体化することができ、中に入れる複合体を保持できる限り、制限されるものではない。保持要素１０では、上部保持要素１１の外径部分には、めねじ１３が加工されており下部保持要素１２の内径部分には、おねじ１４が加工されている。上部保持要素１１を下部保持要素１２にねじ込むことで両者を一体化して保持要素１０を組み立てることができる。複合体の分解処理を行う場合は、下部保持要素１２もしくは上部保持要素１１のどちらかに、必要に応じて保持要素１０に入るように破砕された複合体を入れた後に、上部保持要素１１と下部保持要素１２の両者を合わせてねじ込みを行って、複合体を保持要素１０内に保持する。保持要素１０では、上部保持要素１１と下部保持要素１２の締結方法に上述のようにねじ込み式を採用することで、特殊な工具を用いることなく短時間で、複合体を保持要素に挿入すること及び複合体を保持要素から取り出すことが可能である。
【００３８】
球状の保持要素１０の大きさ、即ち直径は、後述する使用する装置、中に入れる複合体の大きさ等を考慮して適宜選択することができる。保持要素１０では、具体的には例えば直径１００ｍｍの球状である。保持要素１０の球状部は針金で作られている。針金の材料と針金の直径は、十分な開口部を確保できる強度があり、複合体に含まれる有機物の分解処理条件下、酸化反応に安定であれば特に限定されるものではない。開口部の広さと保持要素１０の強度を考慮して、保持要素１０では、直径２ｍｍのステンレス製の針金を使用した。この保持要素の開口率は８０％である。最も大きな開口部は、およそ長方形で、長辺が２ｃｍ、短辺が１．５ｃｍである。
【００３９】
実施の形態２
実施の形態２は、保持要素内に保持された複合体と触媒粒子との接触による複合体の有機物の分解が、連続式で行われる装置及び方法を説明する。
図５に、実施の形態１の保持要素１０を有する無機物回収装置２０及びその装置を用いる無機物回収方法を示す。装置２０として一般的なスクリューフィーダーを用いる。
フィーダー槽１５の中には保持要素１０と酸化チタン２１を搬送するためのスクリュー１６が設けられている。槽内には、ＴｉＯ２粒子を充填する。フィーダー槽１５の外部に設置された回転用モーター１７によりスクリュー１６が回転する。フィーダー槽１５の上部に設けられた投入装置１８には複合体が詰め込まれた保持要素１０が格納されている。シャッター１９を開閉することで投入装置１８の保持要素１０がフィーダー槽１５へ投入され、保持要素１０内の複合体の処理が開始される。投入された保持要素１０は、スクリュー１６の回転によって、酸化チタン２１内をＴｉＯ２粒子と一緒に図中の左から右へ移動し、フィーダー槽１５の端部に設置された取り出し装置２２から取り出される。
【００４０】
処理される複合体を保持する保持要素１０の供給速度、スクリュー１６の回転速度は、フィーダー槽１５内の酸化チタン２１の温度や、酸化チタン２１の活性化に必要な酸素ガス又は空気供給装置２７からの酸素ガス又は空気供給量、取り出し装置２２から取り出された保持要素１０内部の複合体の有機物の分解の状況に基づいて制御される。
複合体に含まれる有機物の分解が最も促進される条件を見つけ出せば、そのときの保持要素１０の供給速度及びスクリュー１６の回転速度に基づいて、シャッター１９を開閉するタイミングを自動制御することで、投入装置１８からの保持要素１０の供給は自動的かつ連続的に行われる。
【００４１】
具体的には、例えば、保持要素１０として、実施の形態１で示した保持要素と同様の形状の直径９０ｍｍで開口率４０％の球状の保持要素を作成した。最大の開口部は、長辺が１．２ｃｍで短辺が１．０ｃｍのおよそ長方形である。複合体として、具体的には、テレビから取り出した消磁石コイル（約８０重量％の無機物としての銅線およびその周囲に巻きつけられた約２０重量％の有機物としての塩化ビニルテープ）を処理した。光触媒として市販されている顆粒状の酸化チタン約２００ｋｇを、フィーダー槽１５に充填した。フィーダー槽１５内の酸化チタン２１の温度は４８０〜５００℃であった。酸素ガス供給装置２７から、酸化チタン２１の活性化に必要な酸素ガスを供給しながら約２２０秒間、有機物の分解反応を行った。保持要素１個当たりの消磁コイルの詰め込み量は１５０〜２００ｇである。このような条件で、複合体の有機物が分解され無機物を回収することができた。
【００４２】
投入された保持要素１０はスクリュー１６の回転により酸化チタン２１と接触しながら複合体の有機物が分解、ガス化される。酸化チタン２１と複合体の有機物が接触することにより発生するガス（二酸化炭素、水、一酸化炭素など）はフィーダー槽１５内を排気する排気装置２６にて吸引され、その後必要に応じて無害化された後に大気放出される。取り出し装置２２の底部には保持要素１０の外径よりも小さく、酸化チタン２１の粒径よりも大きな目開きを有する網２５が取り付けられており保持要素１０と一緒にここに入って来た酸化チタン２１と保持要素１０が選別される。選別された酸化チタン２１はリターン機構（例えばベルトコンベア）２４にて再びフィーダー槽１５へ戻される。取り出し装置２２に回収された保持要素１０は、取り出し装置２２の上部に設けられた開閉フタ２３をあけて装置２０の外部へ取り出される。取り出された保持要素１０は、作業者により、上部保持要素１１と下部保持要素１２に分割され、内部に残った無機物が回収される。回収された無機物については別工程にて鉄・非鉄など材料別に選別される。
【００４３】
一連の作業において、保持要素１０を複数準備し、作業者が保持要素１０内部への破砕した複合体の詰め込み作業と処理終了後の保持要素１０内から無機物を取り出す作業を行うことで効率的な運転が可能である。
【００４４】
実施の形態３
実施の形態３は、保持要素内に保持された複合体と触媒粒子との接触による複合体の有機物の分解が、バッチ式で行われる装置及び方法を説明する。
図６は、上述の保持要素１０を有する別の無機物回収装置３５及びその装置を用いる無機物回収方法を示す。無機物回収装置３５として、一般的な攪拌槽を用いた。
攪拌槽３０の内部には、酸化チタン２１（点線は酸化チタン粒子による酸化チタン層の表面ラインを示す）と保持要素１０が投入されている。保持要素１０の内部には破砕された複合体が詰め込まれている。攪拌槽３０の下部には、槽内の酸化チタン２１と保持要素１０を攪拌するための、攪拌羽根３１を回転させる回転用モーター２９が設置されている。攪拌羽根３１の回転速度、酸素（又は空気）供給装置３２から攪拌槽３０へ送り込まれる酸素（又は空気）量、酸化チタン２１の温度は、一定時間攪拌後の保持要素１０内の複合体に含まれる有機物の分解の状況に基づいて、最も分解・ガス化が促進されるような条件に設定する。有機物の分解により発生するガスは、攪拌槽３０の上部に設置された排気装置３３にて吸引され、無害化された後に、大気へ放出される。排出口２８は、複合体の有機物の分解処理中は閉じられており、分解処理終了後、排出口２８が開放され、酸化チタン２１と保持要素１０は全て排出される。排出された酸化チタン２１と保持要素１０は、後工程で分別される。保持要素１０内部に残った無機物についても後工程で先と同様に材料別に分別される。
【００４５】
具体的には、例えば、保持要素１０として、直径１００ｍｍで直径２ｍｍの針金を用いて、実施の形態１で示した保持要素と同様の球状の保持要素を作成した。開口率は、８０％である。最大の開口部は、長辺が２ｃｍで短辺が１．５ｃｍのおよそ長方形である。複合体として、具体的には、テレビの電子銃部分を用いた。複合体は、無機物としての銅線（コイル状）、マグネット等に有機物としてエポキシ樹脂、塩ビ被覆等が付着したものである。複合体が保持要素１０に入るように適宜つぶした。空気を供給し、酸化チタン２１の温度は４８０℃〜５００℃と成るようにしながら、９０〜１２０秒間反応させた。尚、触媒として光触媒用の酸化チタン粒子を用いた。このような条件で、複合体の有機物が分解され無機物を回収することができた。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、従来の有機物と無機物との複合体から無機物を回収する方法及び装置と比較して、使用した触媒粒子を、有機物の分解に再利用するために、分解処理後の触媒粒子と無機物との分別が容易である無機物回収方法及び装置を提供するものである。
【００４７】
［関連出願］
尚、本出願は、２００７年７月５日に日本国で出願された出願番号２００７−１７７２０１を基礎出願とするパリ条約又は日本国特許法第４１条に基づく優先権を主張する。この基礎出願の内容は、参照することによって、本明細書に組み込まれる。
【符号の説明】
【００４８】
１  有機物分解装置、  ２  空気導入部、  ３  有機物導入部、  ４  加熱装置、  ５  酸化チタン粒子、  ６  排出口、  ７  補給具、  １０  保持要素、  １１  上部保持要素、  １２  下部保持要素、  １３  メネジ加工部、  １４  オネジ加工部、  １５  フィーダー槽、  １６  スクリュー、  １７  回転用モーター、  １８  投入装置、  １９  シャッター、  ２０  スクリューフィーダーを用いた連続式装置、  ２１  酸化チタン粒子、  ２２  取り出し装置、  ２３  開閉蓋、  ２４  リターン装置、  ２５  網（メッシュ）、  ２６  排気装置、  ２７  酸素（又は空気）供給装置、  ２８  排出口、  ２９  回転用モーター、  ３０  攪拌槽、  ３１  攪拌羽根、  ３２  酸素（又は空気）供給装置、  ３３  排気装置、  ３５  攪拌槽を用いたバッチ式装置
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機物と無機物を含む複合体を触媒粒子と接触させることで、複合体の有機物を分解除去して無機物を回収するために使用する保持要素であって、
開口部を有する壁部材により構成され、複合体を内部に保持するための保持要素。
【請求項２】
壁部材の開口部は、触媒粒子が出入り自由な寸法を有する請求項１に記載の保持要素。
【請求項３】
壁部材の開口部は、回収される無機物が保持要素内に保持される寸法を有する請求項１又は２に記載の保持要素。
【請求項４】
保持要素は球形である請求項１〜３のいずれかに記載の保持要素。
【請求項５】
保持要素はカゴ状である請求項１〜４のいずれかに記載の保持要素。
【請求項６】
有機物と無機物を含む複合体が、請求項１〜５のいずれかに記載の保持要素内に保持された状態で触媒粒子と接触させられることで、複合体の有機物を分解して無機物を回収する方法。
【請求項７】
保持要素内に保持された複合体と触媒粒子との接触が、連続式で行われる請求項６に記載の回収方法。
【請求項８】
スクリューフィーダーを用いて連続式で行われる請求項７に記載の回収方法。
【請求項９】
保持要素内に保持された複合体と触媒粒子との接触が、バッチ式で行われる請求項６に記載の回収方法。
【請求項１０】
攪拌槽を用いてバッチ式で行われる請求項９に記載の回収方法。
【請求項１１】
触媒粒子は、ＴｉＯ２粒子である請求項６〜１０のいずれかに記載の回収方法。
【請求項１２】
無機物は、金属である請求項６〜１１のいずれかに記載の回収方法。
【請求項１３】
電気器具部品である有機物と無機物を含む複合体から無機物を回収する請求項６〜１２のいずれかに記載の回収方法。
【請求項１４】
触媒と請求項１〜５のいずれかに記載の保持要素を有する、有機物と無機物を含む複合体の有機物を分解して無機物を回収する装置であって、
複合体が保持要素内に保持された状態で触媒粒子と接触させられることで、複合体の有機物を分解して無機物を回収する装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2009004802.tif 000009
【図２】
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【図３】
2009004802.tif 000011
【図４】
2009004802.tif 000012
【図５】
2009004802.tif 000013
【図６】
2009004802.tif 000014
【国際調査報告】
2009004802.tif 000015
2009004802.tif 000016
2009004802.tif 000017
2009004802.tif 000018