(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃プラスチックを加熱して熱分解させる熱分解槽を備える廃プラスチックの油化還元装置において、上側に対して下側の幅が狭くなる形状の槽本体と、この槽本体の内部に、当該槽本体の内面に沿って上下方向に所定間隔毎に配した複数の水平な加熱管を設け、かつ上方に配した加熱管の温度に対して下方に配した加熱管の温度を低く設定した加熱機構とを有する熱分解槽を備えることを特徴とする廃プラスチックの油化還元装置。
【請求項２】
前記槽本体は半円形の両端面を有する半円筒形に形成することを特徴とする請求項１記載の廃プラスチックの油化還元装置。
【請求項３】
下方に配した加熱管の温度は、廃プラスチックを溶解させる温度に設定してなることを特徴とする請求項１記載の廃プラスチックの油化還元装置。
【請求項４】
上方に配した加熱管の温度は、溶解した廃プラスチックを熱分解させる温度に設定してなることを特徴とする請求項１記載の廃プラスチックの油化還元装置。
【請求項５】
複数の加熱管は一本の連続管をジグザグ状に折曲することによって形成される複数の直線部により構成し、最上部に配した加熱管に熱風を供給するとともに、最下部に配した加熱管から排風することを特徴とする請求項１記載の廃プラスチックの油化還元装置。
【請求項６】
前記連続管は左右に一対配設することを特徴とする請求項５記載の廃プラスチックの油化還元装置。
【請求項７】
前記槽本体の上端には、当該槽本体の軸方向に配し、かつ下部が溶解した廃プラスチックに浸かるように配した回転スクリュを設けることを特徴とする請求項１記載の廃プラスチックの油化還元装置。
【請求項８】
前記槽本体の一端部には前記回転スクリュの一側を収容させた廃プラスチックの供給部を設けることを特徴とする請求項７記載の廃プラスチックの油化還元装置。
【請求項９】
前記槽本体の他端部には前記回転スクリュの他側を収容させた異物回収部を設けることを特徴とする請求項７記載の廃プラスチックの油化還元装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は廃プラスチックを再資源化するための廃プラスチックの油化還元装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、廃プラスチック（高分子廃棄物）を加熱して熱分解した後、重油（Ａ重油相当）に還元する油化還元装置は知られている。
【０００３】
この種の油化還元装置は、ポリエチレン，ポリステロール，塩化ビニル等の固形の廃プラスチックを比較的低温となる２５０℃（塩化ビニルは７０℃）前後で加熱する溶解槽により溶解させ、この後、４００℃（塩化ビニルは１７０℃）前後の高温に加熱した熱分解槽によって溶解した廃プラスチックを熱分解させるとともに、気化した分解ガスを冷却して重油を得る。なお、固形の廃プラスチックを熱分解槽に直接投入した場合には、廃プラスチックが炭化し、還元効率が大きく低下するのみならず、炭化物の処理が大変となるため、溶解槽を設けることにより、最初に固形の廃プラスチックを溶解させている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来における廃プラスチックの油化還元装置は、次のような解決すべき課題が存在した。
【０００５】
第一に、熱分解槽に加えて別途の溶解槽が必要になるため、装置全体の複雑化及び大型化、さらには大幅なコストアップを招くとともに、メンテナンス性においても著しく不利になる。
【０００６】
第二に、廃プラスチックに対する処理速度が遅くなり、重油の生産性が低下するとともに、生産時の経済性に劣る。
【０００７】
本発明はこのような従来の技術に存在する課題を解決したものであり、装置全体の単純化及び小型コンパクト化を実現し、大幅なコストダウンとメンテナンスの容易化を図るとともに、生産性及び経済性を飛躍的に高めることができる廃プラスチックの油化還元装置の提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段及び実施の形態】
本発明は、廃プラスチックＰ…を加熱して熱分解させる熱分解槽２を備える廃プラスチックの油化還元装置１を構成するに際して、特に、上側に対して下側の幅が狭くなる形状の槽本体３と、この槽本体３の内部に、当該槽本体３の内面に沿って上下方向に所定間隔毎に配した複数の水平な加熱管４ａ…，４ｂ…，４ｃ…を設け、かつ上方に配した加熱管４ａ…の温度に対して下方に配した加熱管４ｃ…の温度を低く設定した加熱機構５とを有する熱分解槽２を備えることを特徴とする。
【０００９】
この場合、好適な実施の形態により、槽本体３は半円形の両端面３ｓ，３ｔを有する半円筒形に形成することが望ましい。なお、下方に配した加熱管４ｃ…の温度は、廃プラスチックＰ…を溶解させる温度に設定するとともに、上方に配した加熱管４ａ…の温度は、溶解した廃プラスチックＬを熱分解させる温度に設定する。また、複数の加熱管４ａ…，４ｂ…，４ｃ…は一本の連続管６…をジグザグ状に折曲することによって形成される複数の直線部により構成し、最上部に配した加熱管４ａ…に熱風を供給するとともに、最下部に配した加熱管４ｃ…から排風する。この連続管６は左右に一対配設することが望ましい。一方、槽本体３の上端には、当該槽本体３の軸方向に配し、かつ下部７ｄが溶解した廃プラスチックＬに浸かるように配した回転スクリュ７を設ける。この際、槽本体３の一端部には回転スクリュ７の一側を収容させた廃プラスチックＰ…の供給部８を設けるとともに、槽本体３の他端部には回転スクリュ７の他側を収容させた異物回収部９を設ける。
【００１０】
これにより、供給部８に投入された固形の廃プラスチックＰ…は、回転スクリュ７により槽本体３の内部に供給される。そして、廃プラスチックＰ…は、最初に、下方に配した比較的低温の加熱管４ｃ…により加熱されて溶解する。一方、溶解した廃プラスチックＬが増加し、その上面が上方に配した高温の加熱管４ａ…に達すれば、当該加熱管４ａ…により加熱され、熱分解により気化する。なお、気化した分解ガスは冷却されることにより、重油（Ａ重油相当）に液化される。また、回転スクリュ７により溶解した廃プラスチックＬの上面に浮遊する炭化物等の異物は異物回収部９により回収されるとともに、廃プラスチックＬの上面の撹拌と浄化が行われ、分解ガスの発生効率が高められる。
【００１１】
よって、熱分解槽２は溶解槽を兼用するため、装置全体の単純化及び小型コンパクト化が実現し、かつ大幅なコストダウンが図られるとともに、メンテナンスの容易化、さらには、廃プラスチックに対する処理速度が速められることにより、重油の生産性及び生産時の経済性が高められる。
【００１２】
【実施例】
次に、本発明に係る好適な実施例を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。
【００１３】
まず、本実施例に係る廃プラスチックの油化還元装置１の構成について、図１〜図５を参照して説明する。
【００１４】
図中、２は油化還元装置１の要部を構成する熱分解槽である。この熱分解槽２は、上側に対して下側の幅が狭くなる形状の槽本体３、即ち、図１及び図２に示すような半円形の両端面３ｓ，３ｔを有する半円筒形に形成した槽本体３を備える。
【００１５】
この槽本体３の上端の中央には当該槽本体３の軸方向に配した回転スクリュ７を設ける。この回転スクリュ７は回転駆動部１１により回転する。また、槽本体３における端面３ｓの上部には外方に延出した供給部８を一体に設けるとともに、端面３ｔの上部には外方に延出した異物回収部９を一体に設け、回転スクリュ７の一側と他側は、それぞれ供給部８及び異物回収部９に収容する。この際、回転スクリュ７の下部７ｄは溶解した廃プラスチックＬに浸かるように配する。さらに、供給部８の上部には固形の廃プラスチックＰ…を投入するホッパー１２を設けるとともに、異物回収部９の上部には回収した異物を取出すための取出口１３を設ける。なお、１３ｃは取出口１３を開閉する開閉蓋である。
【００１６】
また、槽本体３における外面のほぼ全面を外板１４により囲み、外板１４と槽本体３間に密閉された空間Ｓを有する保温部３２を設ける。この保温部３２には後述する加熱装置３１から保温用オイルＣが供給される。この場合、槽本体３の周面３ｆと外板１４間の空間Ｓは保温用オイルＣを満たせばよいため、比較的狭くてよいが、槽本体３の端面３ｓ，３ｔと外板１４間の空間Ｓは、保温用オイルＣを満たすことに加え、後述する連続管６…の湾曲部を収容するため、当該湾曲部を収容できる間隔を確保する。また、１５は槽本体３の上面を覆うカバーであり、カバー１５の中央上端には分解ガスを回収するダクト１６を接続する。このダクト１６は後述するスクラバー５２に接続される。
【００１７】
さらに、槽本体３には加熱機構５を付設する。加熱機構５は槽本体３の内部に設けた複数の水平な加熱管４ａ，４ａ，４ｂ，４ｂ，４ｃ，４ｃを有する。各加熱管４ａ，４ｂ，４ｃは、当該槽本体３の内面に沿って上下方向に所定間隔毎、望ましくは１０〜１５ｃｍ間隔毎に配する。この場合、各加熱管４ａ，４ｂ，４ｃは一本の連続管６をジグザグ状に折曲することによって形成される複数の直線部により構成する。即ち、ジグザグ状に折曲した連続管６における複数の直線部を槽本体３の内部に配し、かつ湾曲部を上述した外板１４と槽本体３間の空間Ｓに収容する。連続管６は図２に示すように、左右に一対配設する。
【００１８】
一方、最上部に配した加熱管４ａ，４ａの先端開口は、熱風発生装置２１に接続するとともに、最下部に配した加熱管４ｃ，４ｃの先端開口は、ブロアー２３…を付設した煙突２２，２２に接続する。これにより、熱風発生装置２１から供給される熱風は、最上部の加熱管４ａ…に供給された後、中間部の加熱管４ｂ…を通り、この後、最下部の加熱管４ｃ…から外部に排出される。この際、上方に配した加熱管４ａ…の温度に対して下方に配した加熱管４ｃ…の温度は、熱風が連続管６…を通る際の放熱によって次第に低くなる。したがって、最上部に配した加熱管４ａ…の温度が、溶解した廃プラスチックＬを熱分解させる温度になった際に、下方に配した加熱管４ｃ…の温度が、廃プラスチックＰ…を溶解させる温度になるように、連続管６…の径及び長さ（加熱管４ａ…の本数）等の条件を選定する。
【００１９】
なお、加熱管４ａ…の外周面，槽本体３の内面及び回転スクリュ７の外面等の溶解した廃プラスチックＬ及び分解ガスの触れる面は、耐熱性を有する液状化ガラス（常温ガラス）を塗布する。加熱管４ａ…，槽本体３及び回転スクリュ７等は、通常、スチール等の金属材料により製造されるため、腐食が発生しやすい。特に、廃プラスチックとして塩化ビニルを用いた場合には、発生する塩素により金属の腐食及び酸化がかなりの速度で進行する。このため、加熱管４ａ等の表面を液状化ガラス２５ａ…によりコーティングし、耐薬性，耐食性，耐久性等を高める。この場合、図３に示すように、例えば、加熱管４ａの表面に液状化ガラス２５ａ，２５ｂ…を重ね塗りし、多層のガラス層を設けることが望ましい。
【００２０】
また、熱分解槽２には図５に示す保温装置３０を付設する。保温装置３０は加熱装置３１を備える。加熱装置３１には加熱部３３を備え、この加熱部３３の吐出部は図２及び図５に示すように、バルブ３４を有する配管３５を介して前記保温部３２の上部一側に接続するとともに、加熱部３３の吸入部はバルブ３６を有する配管３７を介して前記保温部３２の上部他側に接続する。これにより、保温用オイルＣは、加熱部３３により加熱された後、配管３５を介して保温部３２を構成する外板１４と槽本体３間の空間Ｓに供給されるとともに、空間Ｓ内の保温用オイルＣは配管３７を介して加熱部３３に戻される加熱循環回路が構成される。なお、３８はバルブ３９を介して加熱部３３に接続したオイルタンク、４０は加熱部３３の運転及び加熱温度等の各種制御を司る制御部、４１は気化した保温用オイルを液化する機能を含むエクステンション部である。
【００２１】
図４は熱分解槽２を備える油化還元装置１の全体構成を示す。同図中、５１は形状の大きな廃プラスチックを小さく砕くためのクラッシャ、５２は塩素ガスを中和するためのスクラバー、５３はスクラバーに付設したＰＨ調整槽、５４は分解ガスを液化するためのコンデンサ、５５はコンデンサ５４を冷却するための冷却機（クーリングタワー）、５６はポンプ、５７は得られた重油と水を分離するための油水分離槽、５８はフィルタ、５９は重油の貯蔵タンクである。
【００２２】
次に、本実施例の要部を構成する熱分解槽２の機能を含む油化還元装置１の全体動作について、各図を参照して説明する。
【００２３】
まず、熱風発生装置２１により最上部に配した加熱管４ａ，４ａに熱風を供給する。これにより、加熱管４ａ，４ａは４００℃（塩化ビニルは１７０℃）前後に加熱される。また、最下部に配した加熱管４ｃ，４ｃは２５０℃（塩化ビニルの場合は７０℃）前後に加熱される。なお、このような温度が得られるように、連続管６…の径及び長さ（加熱管４ａ…の本数）等が選定されている。そして、熱風は煙突２２，２２から外部に排出される。この際、ブロアー２３によっても吸気される。
【００２４】
一方、固形の廃プラスチック（ポリエチレン，ポリステロール，塩化ビニル等）Ｐ…はホッパー１２に投入される。この際、大きな廃プラスチックはクラッシャ５１により小さく砕かれる。また、回転駆動部１１を作動させて回転スクリュ７を回転させる。これにより、ホッパー１２に投入された固形の廃プラスチックＰ…は回転スクリュ７により移送され、槽本体２の内部に供給される。回転スクリュ７の回転速度は任意に制御することにより槽本体２に対する廃プラスチックＰ…の供給量を調整できる。
【００２５】
また、槽本体２の内部に供給された廃プラスチックＰ…は、槽本体２の底部に落下し、槽本体２の最下部に配した比較的低温の加熱管４ｃ，４ｃにより加熱され、溶解する。溶解した廃プラスチックＬは槽本体２の内部に蓄えられるとともに、増加に伴って溶解した廃プラスチックＬの液面が上昇する。そして、上昇した液面が最上部の加熱管４ａ，４ａに達すれば、高温の加熱管４ｂ，４ａにより加熱され、廃プラスチックＬは熱分解することにより気化する。なお、廃プラスチックＬの上面に浮遊する炭化物等の異物は、回転スクリュ７により異物回収部９により回収されるとともに、廃プラスチックＬの上面の撹拌と浄化が行われ、分解ガスの発生効率が高められる。
【００２６】
他方、気化した分解ガスはダクト１６を通ってスクラバー５２に供給され、混在する塩素ガスが中和される。さらに、分解ガスはスクラバー５２からコンデンサ５４に供給され、冷却されることにより、重油（Ａ重油相当）に液化される。コンデンサ５４は冷却機５５から送られる冷却液により常時冷却される。そして、得られた重油は油水分離槽５７に供給される。油水分離槽５７では水と重油が分離され、重油はフィルタ５８により不純物の除去が行われた後、貯蔵タンク５９に供給されて貯蔵されるとともに、一部は熱風発生装置２１に供給されて熱風発生装置２１の燃料に使用される。
【００２７】
なお、夜間等において液化還元装置１の運転を停止している期間では、保温装置３０により、熱分解槽２を保温する。この場合、保温用オイルＣは、加熱部３３により７０〜４００℃の温度に加熱され、配管３５を介して保温部３２を構成する外板１４と槽本体３間の空間Ｓに供給されるとともに、空間Ｓ内の保温用オイルＣは配管３７を介して加熱部３３に戻される。これにより、槽本体３内に残留する廃プラスチックＬは保温され、運転再開時の立上げ時間を大幅に短縮することができる。
【００２８】
以上、実施例について詳細に説明したが、本発明はこのような実施例に限定されることなく、細部の構成，形状，素材，数量，手法等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で任意に変更できる。
【００２９】
例えば、槽本体は半円筒形の形状を例示したが、例えば、断面が逆三角形或いは逆台形等のように、上側に対して下側の幅が狭くなる任意の形状の槽本体を利用できる。また、複数の加熱管は一本の連続管をジグザグ状に折曲することによって形成される複数の直線部により構成したが、文字通り複数の加熱管を配してもよい。さらに、回転スクリュは一本の場合を例示したが、複数本の回転スクリュを平行に並べて配設してもよい。
【００３０】
【発明の効果】
このように、本発明に係る廃プラスチックの油化還元装置は、上側に対して下側の幅が狭くなる形状の槽本体と、この槽本体の内部に、当該槽本体の内面に沿って上下方向に所定間隔毎に配した複数の水平な加熱管を設け、かつ上方に配した加熱管の温度に対して下方に配した加熱管の温度を低く設定した加熱機構とを有する熱分解槽を備えるため、次のような顕著な効果を奏する。
【００３１】
▲１▼  熱分解槽は溶解槽を兼用するため、装置全体の単純化及び小型コンパクト化を実現できるとともに、大幅なコストダウンとメンテナンスの容易化を図ることができる。
【００３２】
▲２▼  廃プラスチックに対する処理速度が速められるため、重油の生産性及び生産時の経済性を飛躍的に高めることができる。
【００３３】
▲３▼  好適な実施の形態により、槽本体の上端に、当該槽本体の軸方向に配し、かつ下部が溶解した廃プラスチックに浸かるように配した回転スクリュを設ければ、廃プラスチックの供給と異物の回収を効率的に行うことができるとともに、溶解した廃プラスチックの上面の撹拌と浄化が行われることにより分解ガスの発生効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例に係る油化還元装置の要部を構成する熱分解槽の断面側面図、
【図２】同熱分解槽の断面正面図、
【図３】同熱分解槽における加熱管の一部断面図、
【図４】同油化還元装置の全体構成を示すブロック系統図、
【図５】同油化還元装置に備える保温装置のブロック系統図、
【符号の説明】
１    油化還元装置
２    熱分解槽
３    槽本体
３ｓ  槽本体の端面
３ｔ  槽本体の端面
４ａ  加熱管
４ｂ  加熱管
４ｃ  加熱管
５    加熱機構
６    連続管
７    回転スクリュ
７ｄ  回転スクリュの下部
８    供給部
９    異物回収部
Ｐ…  廃プラスチック
【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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