(57)【要約】【課題】プラスチックを効率良く熱分解させる。【解決手段】熱分解装置１は、熱分解炉５にプラスチックを供給する投入部４を有する。投入部４は、プラスチックを一時的に収容可能な前処理室２１と、前処理室２１内のプラスチックを熱分解炉５に投入する投入量を制御するピストン３１とを有する。前処理室２１は、熱分解炉５の熱によってプラスチックを溶融させ、溶けたプラスチックをピストン３１内に流れ込ませる。ピストン３１を熱分解炉５内に突出させると、ピストン３１内の溶けたプラスチックが流れ落ち、ヒーター４５の熱で分解される。【選択図】図１
2014066426.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投入孔から容器に投入されたプラスチックを熱源で熱分解させ、発生したガスを配管から排出する熱分解炉と、
前記投入孔に接続され、前記熱分解炉で発生した熱を用いてプラスチックを溶かすと共に、溶けたプラスチックを貯溜可能な前処理室と、
前記投入孔内をスライド移動可能で、前記前処理室内に一部が引き込まれ、前記投入孔を閉鎖する待機位置と、前記熱分解炉内に突出し、前記前処理室で溶かしたプラスチックを前記熱分解炉内に投入する供給位置との間で移動可能な投入制御装置と、
を有するプラスチックの熱分解装置。
【請求項２】
前記配管の内部に前記前処理室が配置されていることを特徴とする請求項１に記載のプラスチックの熱分解装置。
【請求項３】
前記投入制御装置は、前記投入孔を摺動可能なピストンを有し、前記ピストンには前記前処理室内で溶かしたプラスチックが流出流可能な空間が形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のプラスチックの熱分解装置。
【請求項４】
前記投入制御装置は、前記投入孔を摺動可能なピストンを有し、前記ピストンには前記前処理室側が開放されたスリットが形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のプラスチックの熱分解装置。
【請求項５】
前記熱分解炉は、前記容器内に、プラスチックを熱分解する前記熱源が配置されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のプラスチックの熱分解装置。
【請求項６】
前記熱源は、前記容器の中心からオフセットさせた位置に、前記容器の一端から他端に向かって延び、前記投入制御装置は、前記容器の中心から前記熱源とは反対側にずらした位置に突没可能に配置されていることを特徴とする請求項５に記載のプラスチックの熱分解装置。
【請求項７】
前記容器の底部に、プラスチックを熱分解したときに形成される残渣を押し出すプッシャを有し、前記容器の側部には前記プッシャで押し出した残渣を前記容器外に排出する弁が取り付けられていることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載のプラスチックの熱分解装置。
【請求項８】
前記容器の底部には、ボールと、ボールを収容する枠体とが回動自在に配置され、前記ボール及び枠体の融点はプラスチックの熱分解温度より高いことを特徴とする請求項５から請求項７のいずれか一項に記載のプラスチックの熱分解装置。
【請求項９】
プラスチックを前処理室に供給する工程と、
プラスチックを熱分解する熱分解炉で発生させた熱を用いて前記前処理室内のプラスチックを溶かす工程と、
前記前処理室内で溶かしたプラスチックをピストン内に流入させる工程と、
溶けたプラスチックが流入したピストンを熱分解炉内に突出させ、前記ピストン内の溶けたプラスチックを前記熱分解炉内に導入する工程と、
前記プラスチックを前記熱分解炉内で熱分解させてガスを発生させる工程と、
を含むことを特徴とするプラスチックの熱分解方法。
【請求項１０】
前記熱分解炉でプラスチックを熱分解させることによって発生させた高温のガスを前記
前処理室の周囲に流す工程を含むことを特徴とする請求項９に記載のプラスチックの熱分解方法。
【請求項１１】
前記ピストン内の溶けたプラスチックを前記熱分解炉内に導入した後、前記ピストンを前記前処理室に引き戻し、溶けたプラスチックを前記ピストン内に再び流入させる工程を含むことを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載のプラスチックの熱分解方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラスチックの熱分解炉及びプラスチックの熱分解方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
廃プラスチックのリサイクル工場では、プラスチックを熱分解装置に搬入し、熱分解炉内でプラスチックを熱分解させて揮発性の気体を発生させ、気体から油を回収している。熱分解装置は、熱分解炉に投入するプラスチックを貯め置くホッパを有し、ホッパから熱分解炉までの間は、スクリューコンベアを設置している。ホッパ内のプラスチックは、スクリューコンベアで連続して一定量ずつ熱分解炉に導入されて分解される。熱分解炉は、底部にバーナーが設置され、側部にはプラスチップが熱分解したときに発生した高温のガスを回収するための配管が取り付けられている。配管には、凝縮器に接続されており、凝縮器で高温のガスが冷却されることによって、高温ガスに含まれる融点の高い油成分が油化し、液体状の油として回収される。一方、高温ガスに含まれる沸点の低い成分は、油化せずに、可燃性ガスとして回収される。
【０００３】
ここで、熱分解炉にプラスチックを投入する従来の装置としては、例えば、攪拌型反応器がある。攪拌型反応器は、容器内に攪拌翼が収容されると共に、ボール状の充填物が充填されている。さらに、容器には過熱水蒸気が流入可能になっており、高温の水蒸気によって攪拌反応器に投入されたプラスチックに含まれるＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）を加水分解し、分解によって発生したガスを攪拌型反応器と熱分解炉の間の熱分解ガス取り出し口から取り出す。一方、ＰＥ等の他のプラスチックは、分解不十分なまま熱分解炉に滴下され、熱分解される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２０４３７６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従来の攪拌型反応器では、容器内の充填物に加熱されたプラスチックが張り付き易かった。充填物に張り付いたプラスチックは、攪拌翼を回転させ難くする原因になる。このために、プラスチックが充填物に接触するのと同時に完全に液化する温度まで充填物を予め加熱する必要がある。このような、攪拌型反応器を高温に保つ必要があるので、従来の熱分解装置は熱効率が低かった。
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、プラスチックを効率良く熱分解させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、課題を解決する手段として、投入孔から容器に投入されたプラスチックを熱源で熱分解させ、発生したガスを配管から排出する熱分解炉と、前記投入孔に接続され、前記熱分解炉で発生した熱を用いてプラスチックを溶かすと共に、溶けたプラスチックを貯溜可能な前処理室と、前記投入孔内をスライド移動可能で、前記前処理室内に一部が引き込まれ、前記投入孔を閉鎖する待機位置と、前記熱分解炉内に突出し、前記前処理室で溶かしたプラスチックを前記熱分解炉内に投入する供給位置との間で移動可能な投入制御装置と、を有するプラスチックの熱分解装置が提供される。
【０００７】
前記配管の内部に前記前処理室が配置されていることを特徴とする請求項１に記載のプ
ラスチックの熱分解装置が提供される。
【０００８】
前記投入制御装置は、前記投入孔を摺動可能なピストンを有し、前記ピストンには前記前処理室内で溶かしたプラスチックが流出流可能な空間が形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のプラスチックの熱分解装置が提供される。
【０００９】
前記投入制御装置は、前記投入孔を摺動可能なピストンを有し、前記ピストンには前記前処理室側が開放されたスリットが形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のプラスチックの熱分解装置が提供される。
【００１０】
前記熱分解炉は、前記容器内に、プラスチックを熱分解する前記熱源が配置されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のプラスチックの熱分解装置が提供される。
【００１１】
前記熱源は、前記容器の中心からオフセットさせた位置に、前記容器の一端から他端に向かって延び、前記投入制御装置は、前記容器の中心から前記熱源とは反対側にずらした位置に突没可能に配置されていることを特徴とする請求項５に記載のプラスチックの熱分解装置が提供される。
【００１２】
前記容器の底部に、プラスチックを熱分解したときに形成される残渣を押し出すプッシャを有し、前記容器の側部には前記プッシャで押し出した残渣を前記容器外に排出する弁が取り付けられていることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載のプラスチックの熱分解装置が提供される。
【００１３】
前記容器の底部には、ボールと、ボールを収容する枠体とが回動自在に配置され、前記ボール及び枠体の融点はプラスチックの熱分解温度より高いことを特徴とする請求項５から請求項７のいずれか一項に記載のプラスチックの熱分解装置が提供される。
【００１４】
プラスチックを前処理室に供給する工程と、プラスチックを熱分解する熱分解炉で発生させた熱を用いて前記前処理室内のプラスチックを溶かす工程と、前記前処理室内で溶かしたプラスチックをピストン内に流入させる工程と、溶けたプラスチックが流入したピストンを熱分解炉内に突出させ、前記ピストン内の溶けたプラスチックを前記熱分解炉内に導入する工程と、前記プラスチックを前記熱分解炉内で熱分解させてガスを発生させる工程と、を含むことを特徴とするプラスチックの熱分解方法が提供される。
【００１５】
前記熱分解炉でプラスチックを熱分解させることによって発生させた高温のガスを前記前処理室の周囲に流す工程を含むことを特徴とする請求項９に記載のプラスチックの熱分解方法が提供される。
【００１６】
前記ピストン内の溶けたプラスチックを前記熱分解炉内に導入した後、前記ピストンを前記前処理室に引き戻し、溶けたプラスチックを前記ピストン内に再び流入させる工程を含むことを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載のプラスチックの熱分解方法が提供される。
【発明の効果】
【００１７】
熱分解炉で発生させた熱を利用して前処理室内のプラスチックを溶解させるようにしたので、熱効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係るプラスチックの熱分解装置の概略構成を示す図である。
【図２Ａ】図２Ａは、本発明の実施の形態に係るプラスチックの熱分解装置の概略構成を示し、図１のＩ−Ｉ線に沿った断面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、本発明の実施の形態に係るプラスチックの熱分解装置の概略構成を示し、図２のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態に係るプラスチックの熱分解装置の概略構成を示し、（ａ）は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図であり、（ｂ）は図３（ａ）のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、本発明の実施の形態に係るプラスチックの熱分解装置の概略構成を示し、ピストンを待機位置まで引き戻した状態を示す断面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、本発明の実施の形態に係るプラスチックの熱分解装置において、ピストンを熱分解炉内に突出させた状態を示す断面図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態に係るプラスチックの熱分解装置において、分解補助装置の構成を示す断面図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態に係るプラスチックの熱分解装置において、分解補助装置を退避させた状態を示す断面図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態に係るプラスチックの熱分解装置の変形例を示し、ピストンを熱分解炉内に最も突出させた状態を示す断面図である。
【図８Ａ】図８Ａは、本発明の実施の形態に係るプラスチックの熱分解装置の変形例を示し、ピストンを待機位置まで引き戻した状態を示す断面図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、本発明の実施の形態に係るプラスチックの熱分解装置の変形例を示し、ピストンの一部を熱分解炉内に突出させた状態を示す断面図である。
【図９】図９は、本発明の実施の形態に係るプラスチックの熱分解装置の変形例であって、熱交換用のフィンを設けた前処理室を示す図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態に係るプラスチックの熱分解装置の変形例であって、集熱用のフィンを設けたピストンを示す図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施の形態に係るプラスチックの熱分解装置の変形例であって、（ａ）は投入量制御装置の側面図、（ｂ）は（ａ）のＶ−Ｖ線に沿った断面図、（ｃ）は（ｂ）からノズルを回動させた状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
プラスチックの熱分解装置１（以下、熱分解装置１という）は、プラスチックを貯め置くホッパ２と、ホッパ２の底部に連結された搬送装置３と、搬送装置３の出力端に連結された投入装置４と、投入装置４から供給されたプラスチックを熱分解させる熱分解炉５とを有する。さらに、熱分解装置１は、熱分解炉５に接続され、残渣を回収するタンク６と、プラスチックを熱分解させたときに発生するガスから油を回収する凝縮器８と、各種の処理を実行させる制御装置９とを有する。
【００２０】
ホッパ２は、上部がプラスチックを投入可能に開放されている。さらに、搬送装置３に連結されるホッパ２の底部には、スライド式のゲート弁１１が挿入されており、ゲート弁１１を開閉することによって、搬送装置３に投入されるプラスチックの量や、投入タイミングを制御できるようになっている。ゲート弁１１は、熱分解炉５内で発生した可燃性のガスが搬送装置３を逆流した場合でも、可燃性ガスがホッパ２を通して大気に放出されることを防止する機能も有する。
【００２１】
搬送装置３には、ホッパ２に連結されたスクリューコンベア１５を有する。スクリューコンベア１５は、プラスチックを内部に収容しながら搬送する内筒１６と、内筒１６を覆う外筒１７の２重管構造を有し、内筒１６と外筒１７の間の空間１８に、高温のガスを通すことによって、プラスチップを搬送しながら予熱できるようになっている。高温のガス
は、例えば、熱分解炉５の加熱に伴って発生する排ガスを利用できる。プラスチックを予熱することによって、プラスチックに付着した水分を除去できる。なお、搬送装置３は、スクリューコンベア１５に限定されない。また、スクリューコンベア１５の数は１つに限定されない。
【００２２】
図１と、図１のＩ−Ｉ線に沿った断面図である図２Ａとに示すように、投入装置４は、搬送装置３から供給されたプラスチックを溶解させる前処理室２１と、前処理室２１で溶解させたプラスチックを所定量ずつ熱分解炉５に滴下させる投入制御装置２２とを有する。
【００２３】
図２Ａと、図２ＡのＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である図２Ｂとに示すように、前処理室２１は、所定量のプラスチックを収容可能な空間を有する。前処理室２１の外周には、熱分解炉５で発生した高温のガスが通る配管２３で囲まれている。前処理室２１の容量は、例えば、熱分解炉５から伝わる熱や、熱分解炉５で発生させた高温のガスから伝達される熱によって、内部に収容しているプラスチックを溶解できる程度の容量である。さらに、図１に示すように、前処理室２１には、プラスチックの溶解を確認するための温度センサ２４が取り付けられている。なお、前処理室２１に不図示のヒーターなどの熱源を取り付けると、内部に留置されるプラスチックをさらに溶解させ易くなるので、前処理室２１の処理量を大きくすることができる。
【００２４】
さらに、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、前処理室２１の底部には、熱分解炉５の投入孔２５に連通されており、投入孔２５を通して前処理室２１内のプラスチックを熱分解炉５に投入することができる。そして、投入孔２５には、投入制御装置２２のピストン３１が進退自在に挿入されている。ここで、図２Ａは、前処理室２１にプラスチックが投入されておらず、かつピストン３１を熱分解炉５内に最も突出させた状態を示している。
【００２５】
投入制御装置２２は、ピストン３１と、ピストン３１を進退させる駆動機構３２とを有する。駆動機構３２は、例えば、不図示のモータと、モータの回転をピストン３１の直線運動に変更する不図示の駆動機構と、駆動機構とピストン３１を連結するロッド３２Ａが含まれる。
【００２６】
図３（ａ）に図２ＡのＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図を示し、図３（ｂ）に図３（ａ）のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図を示すように、ピストン３１は、例えば、上下の端部が閉鎖された円筒形状を有し、側部にスリット状の開口部３３が複数形成されている。図３（ａ）に示すように、開口部３３はピストン３１の周方向に所定の間隔、例えば等間隔に４つ形成されており、開口部３３を通してピストン３１の外側と、内部空間３１Ａとが連通している。開口部３３の数や、形状、配置間隔は、図示したものに限定されない。
【００２７】
さらに、図３（ｂ）に示すように、開口部３３は、ピストン３１の上端部と、下端部を除いて直線上に、ピストン３１の軸線と平行に延びている。開口部３３が形成されていないピストの上端部は、前処理室２１と熱分解炉５を分離させる上側シール部３５になる。同様に、ピストン３１の下端部は、前処理室２１と熱分解炉５を分離させる下側シール部３６になる。このために、図４Ａに示すように、ピストン３１を上昇させ、前処理室２１内にピストン３１を引き込み、下側シール部３６で投入孔２５を塞ぐと、前処理室２１内で溶解させたプラスチックの熱分解炉５への供給を停止できる。そして、図４Ｂに示すように、ピストン３１を下降させ、上側シール部３５で孔を塞ぐと、熱分解炉５内にピストン３１が突出する。
【００２８】
次に、図１及び図２Ａを参照して熱分解炉５について説明する。
熱分解炉５は、円筒４１の両端をフランジ４２，４３で閉鎖し、内部にプラスチックを
収容可能な空間が形成された容器４４を有する。容器４４は、軸線が略水平に配置されており、上側の所定箇所に、投入装置４が接続されている。さらに、容器４４内には、熱源であるヒーター４５が挿入されている。ヒーター４５は、容器４４の一方のフランジ４２から投入装置４のピストン３１の可動範囲を避けて、他方のフランジ４３の近傍まで円筒４１の軸線と平行に延びている。
【００２９】
図２Ａに示すように、この実施の形態において、ヒーター４５は、容器４４を上下に貫く中心線に対して、突出させたときのピストン３１と略対称な位置に配置されている。このような位置にヒーター４５を配置すると、ピストン３１を介して容器４４内に投入されるプラスチックが、ヒーター４５に直接接触することを防止できると共に、容器４４の底部に投入されたプラスチックにヒーター４５の熱を直接伝え易くなる。
【００３０】
ここで、ヒーター４５は、容器４４内に投入されたプラスチックを熱分解させるために容器４４に挿入された熱源である。このようなヒーター４５としては、例えば、ラジアントチューブ型電気ヒーター、ラジアントチューブバーナー、マイクロガスタービン排気ガスを通した熱交換チューブ、オフガス炉排ガスを通した熱交換チューブ、焼却炉排ガスをダクトバーナーで加温した排ガスを通した熱交換チューブがあげられる。ヒーター４５にバーナーを用いる場合には、バーナーから排出される高温のガスを搬送装置３のスクリューコンベア１５の加熱に用いることができ、熱の利用効率が向上する。
【００３１】
さらに、図５に示すように、容器４４の下側の領域には、プラスチックの熱分解と、容器４４の底部への残渣の固着を防止する分解補助装置５１と、残渣の回収装置５２とが設けられている。
分解補助装置５１は、２つのフランジ４２，４３のそれぞれに回動自在に支持された一対のアーム６１と、一対のアーム６１のそれぞれの先端に連結された補助ユニット６２とを有する。補助ユニット６２は、例えば、金属製のメッシュを箱状に成形した枠体６３と、枠体６３の内部に収容された複数のボール６４とを有する。枠体６３は、天井面と側面を有するが、底面は形成されておらず、枠体６３内に収容されたボール６４は、容器４４の内壁に直接接触している。枠体６３とボール６４と、共にプラスチックの熱分解温度より融点の高い材料で製造されている。なお、枠体６３には、メッシュ状の底部を設けても良い。また、枠体６３は、パンチンメタルで形成しても良い。補助ユニット６２は、ボール６４を有さずに、金属メッシュやパンチングメタルのみで形成しても良い。この場合、金属メッシュやパンチングメタルを複数重ねると、補助ユニット６２とプラスチックとの接触面積を増大できる。
【００３２】
また、回収装置５２は、分解補助装置５１を容器４４の底部に配置したときには、分解補助装置５１と干渉しないように一方のフランジ４２側に収納してある。そして、分解補助装置５１を退避させ、回収装置５２を展開させた状態が図１に示されている。
図１及び図５に示すように、回収装置５２は、一方のフランジ４２に伸縮自在に取り付けられたプッシャ６５を有する。プッシャ６５の先端には、プレート６６が取り付けられており、容器４４の底部に溜まった残渣を他方のフランジ４３に向けて掃き出し可能になっている。さらに、他方のフランジ４３のプッシャ６５の対向する位置には、弁装置７１が設けられている。弁装置７１は、容器４４を密閉する弁７２が設けられており、弁７２を開くと、回収装置５２で掻き集められた残渣を容器４４外のタンク６に排出できる。
タンク６は、弁装置７１にゲート弁７５を介して接続されており、内部には残渣を冷却するための媒体、例えば水が入っている。また、タンク６に媒体を入れる代わりに、冷却装置を取り付けても良い。
【００３３】
また、容器４４の上部には、配管２３が設けられている。配管２３は、投入孔２５及び前処理室２１を覆うように上方に延びており、側部には配管７６が接続されている。配管
７６は、凝縮器８に接続されている。凝縮器８は、高温のガスの一部を油化してタンク７７に回収するように構成されている。
【００３４】
次に、熱分解装置１を用いたプラスチックの油化方法について説明する。
最初に、図１に示すヒーター４５に点火し、熱分解炉５内を所定の温度まで上昇させる。ヒーター４５の排ガスは、スクリューコンベア１５内の空間１８を通り、スクリューコンベア１５を暖める。その後、ホッパ２のゲート弁１１を開き、ホッパ２内のプラスチックを所定量だけ搬送装置３に供給する。搬送装置３に供給されたプラスチックは、スクリューコンベア１５によって投入装置４に搬送される。プラスチックは、スクリューコンベア１５で搬送される間、ヒーター４５の排ガスによって暖められる。これによって、プラスチックに付着していた水分が蒸発する。そして、予め定められた量のプラスチックを投入装置４に搬入したら、搬送装置３を一旦停止する。
【００３５】
投入装置４に投入されたプラスチックは、前処理室２１内に供給される。前処理室２１は、熱分解炉５から伝達される熱等によって所定の温度に暖められ、前処理室２１内のプラスチックが溶解する。図４Ａに示すように、初期状態では、投入量制御装置２２のピストン３１は上側の待機位置にあり、ピストン３１が下側のシール部３６を除いて前処理室２１内に引き込まれ、かつ投入孔２５がピストン３１の下側のシール部３６によって閉鎖されている。従って、前処理室２１内で溶けたプラスチックは、前処理室２１内に留まり、熱分解炉５には供給されていない。そして、前処理室２１内で溶けたプラスチックは、ピストン３１の内部空間３１Ａに流入する。内部空間３１Ａの容量は、前処理室２１の容量に比べて十分に小さく、プラスチックの投入量は、内部空間３１Ａの容量より大きいので、ピストン３１の内部空間３１は溶けたプラスチックで満たされる。
【００３６】
ここで、制御装置９は、前処理室２１の温度をセンサ２４で調べる。前処理室２１の温度が所定の値以上、即ち前処理室２１内の温度がプラスチックの溶融温度に達していると判定した場合、制御装置９は、投入量制御装置２２の駆動機構３２を駆動させ、ピストン３１を降下させる。図４Ｂに示すように、上側シール部３５を残してピストン３１が熱分解炉５内に突出する供給位置まで、ピストン３１を移動させると、ピストン３１の内部空間３１Ａ内の溶けたプラスチップが熱分解炉５内に滴下する。このとき、ピストン３１の上側のシール部３５で投入孔２５がシールされているので、溶けたプラスチックが前処理室２１から直接に熱分解炉５内に滴下することはない。また、熱分解炉５内のガスが前処理室２１内に逆流することもない。
【００３７】
ピストン３１の開口部３３から落下したプラスチックは、ヒーター４５の熱によって、落下する途中や、熱分解炉５の炉壁で熱分解し、高温のガスと、残渣を生成する。このとき、分解補助装置５１の枠体６３やボール６４も高温になっているので、プラスチックは分解補助装置５１に付着することによっても熱分解する。
【００３８】
プラスチックが熱分解されることによって発生したガスは、熱分解炉５の上部に形成された配管２３に流入する。そして、配管２３の内側に配置された前処理室２１を熱伝達によって加熱しながら、凝縮器８に導かれる。前処理室２１に伝達された熱は、熱分解炉５から直接に伝達される熱と共にプラスチックの溶解に寄与する。そして、凝縮器８内で、ガスは油化され、液化した油は凝縮器８から取り出されてタンク７７に貯蔵される。
【００３９】
制御装置９は、ピストン３１内のプラスチックを熱分解炉５内に滴下させた後、ピストン３１を上昇させ、図４Ａに示す待機位置に戻す。ピストン３１を熱分解炉５内に突出させる時間は、ピストン３１内の溶けたプラスチックを熱分解炉５内に滴下させるのに十分な時間であり、予め制御装置９に登録することができる。
【００４０】
ピストン３１が前処理室２１内に引き戻されると、前処理室２１内の溜め置かれた溶けたプラスチックが内部空間３１Ａ内に流入し、内部空間３１Ａが溶けたプラスチックで満たされる。その後、制御装置９がピストン３１を再び降下させ、溶けたプラスチックを熱分解炉５内に投入する。熱分解炉５から前処理室２１内の待機位置までピストン３１を移動させる間は、上下のいずれかのシール部３５，３６によってシールが保たれるので、熱分解炉５内のガスが投入装置４や、搬送装置３に逆流することはない。なお、溶けたプラスチックは、ピストン３１が投入孔２５をスライド移動するための潤滑剤としても機能する。以上、処理を繰り返すことによって、プラスチックをバッチ処理で熱分解させ、油化させる。
【００４１】
ここで、前処理室２１内に投入されたプラスチックの量が少なくなったら、制御装置９がホッパ２や搬送装置３を駆動させ、前処理室２１にプラスチックを追加する。新しくプラスチックが投入されると、前処理室２１の温度が下がるので、制御装置９は温度センサ２４の値をモニタし、前処理室２１の内部温度がプラスチックの溶解温度に達したら、再びピストン３１を降下させる。新たなプラスチックの投入から次のピストン３１の降下までのタイミングは、時間で管理しても良い。また、ピストン３１で熱分解炉５に進入させている間に、新たなプラスチックを前処理室２１に搬入しても良い。これは、ピストン３１が待機位置と突入位置のいずれにある場合でも、ピストン３１の上側のシール部３５又は下側のシール部３６が投入孔２５をシールしており、かつ前処理室２１内の溶けたプラスチックもシールとして機能するので、熱分解炉５内のガスが前処理室２１から搬入装置３内に逆流することはないためである。
【００４２】
また、熱分解炉５の壁面には、プラスチックの残渣が張り付くことがある。この場合には、制御装置９が熱分解炉５内に設置された分解補助装置５１を軸周りに回動させ、枠体６３内に収容されている複数のボール６４を熱分解炉５の内壁に沿って移動させる。これによって、熱分解炉５の内壁に張り付いた残渣がボール６４によって剥ぎ取られる。
【００４３】
さらに、残渣を回収するときには、図６に示すように、アーム６１を回動させて分解補助装置５１を熱分解炉５の側方の待機位置に移動させる。これによって、熱分解炉５の底部にスペースが形成されるので、図１に示すようにプッシャ６５を延ばしてプレート６６で底部に溜まった残渣を他方のフランジ４３側に移動させる。他方のフランジ４３側の弁装置７１のバルブ７２を開くと、残渣がプレート６６によって熱分解炉５の外側に押し出され、タンク６内に落下する。残渣は、タンク６内で貯留及び冷却される。さらに、熱分解炉５からタンク６までの間は密閉されているので、高温のガスが外部に漏れることはない。残渣の排出が完了したら、プレート６６を一方のフランジ４２まで引き戻すと共に、弁装置７１のバルブ７２を閉じる。なお、熱分解処理の開始時に分解補助装置５１を待機位置まで移動させると、枠体６３やボール６４をヒーター４５の近傍に配置できるので、枠体６３やボール６４を速やかに昇温できる。分解補助装置５１の待機位置は、ヒーター４５と反対側でも良い。
【００４４】
以上、説明したように、実施形態の熱分解装置１では、プラスチックを熱分解する熱源であるヒーター４５を熱分解炉５の容器４４内に配置した。従来では、容器の外側に熱源を配置し、熱源から容器を介して伝達された熱によってプラスチックを加熱していた。即ち、従来の熱分解装置では、容器の加熱以外に外部に放出される熱量に起因する熱損失と、容器の熱伝達起因する熱損失が大きかった。その分だけ熱源を高温に維持する必要があるので熱分解装置の熱効率が悪かった。これは、容器の底部及び側面の全てを熱源で覆った熱分解炉においても同様である。さらに、プラスチックの熱分解の効率を向上させるために熱分解炉を大型にすると、これに伴ってプラスチックの分解に寄与せずに外部に放出される熱量が増えるので、熱効率の低さがより顕著になる。これに対して、この実施の形態では、熱源を容器４４の内部に配置したので、熱源からの熱がプラスチックに直接に伝
えられる。さらに、容器４４の外への放熱量を低減できる。これらのことから、プラスチックの再処理工程における熱効率を向上できる。
【００４５】
また、実施の形態の熱分解装置１では、熱分解炉５で発生した熱を利用してプラスチックを溶かし、ピストン３１を熱分解炉５に突没させることによって溶けたプラスチックを一定量ずつ熱分解炉５に投入するようにした。従来では、プラスチックが自動的に、かつ連続して熱分解炉に投下され、投入装置と熱分解炉の間にシールは存在しなかった。このために、従来では、投入装置に逆流した可燃性ガスの引火を機械的に防止するシール機構が必要であり、装置構成が複雑になっていた。これに対して、この実施の形態では、前処理室２１に溶融させたプラスチックを貯溜させることと、ピストン３１のシール部３５，３６とによって、ガスのすり抜けが発生しない液体シール構造となっているので、シール性を保持し易い。なお、熱分解炉５内で発生したガスが、ピストン３１の内部空間３１Ａや、ピストン３１と投入孔２５の間に侵入したとしても、前処理室２１内で液状になっているプラスチックがシールとして機能するので、ガスが搬送装置３やホッパ２に逆流することはない。
【００４６】
また、実施の形態の熱分解装置１では、容器４４の底部に溜まった残渣をプッシャ６５で書き出すように構成した。プラスチックを熱分解炉で分解すると、炭素などを主成分とする残渣が熱分解炉の底部の内側に堆積する。従来の熱分解装置では熱分解炉の底部にはバーナーが配置されているので、残渣が多くなると、バーナーの熱を熱分解炉内のプラスチックに伝え難くなる。そこで、従来の熱分解装置では、一定量のプラスチックを熱分解させたら、熱分解炉を停止させて冷却した後で、内部に溜まった残渣を取り出していた。しかしながら、残渣を取り出す度に、熱分解炉の加熱と冷却を繰り返す必要があるので、熱効率が悪かった。また、容器内に残存する可燃性ガスへの引火を防ぐ対策が必要であった。これに対して、この実施の形態では、弁装置７１の開閉動作で容器４４とタンク６の連通状態を制御することができるので、容器４４を冷却することなく残渣を回収できる。また、可燃性ガスが外部に漏れることもない。このために、プラスチックの熱分解処理の作業効率が向上する。
【００４７】
なお、タンク６内に回収された残渣量は、タンク６の重量変化をモニタすることによって簡単に確認できる。また、不図示の回転機構の上にタンク６を配置し、タンク６を回転させながら残渣を回収すると、タンク６内での残渣の配置の偏りを防止でき、１つのタンク６により多量の残渣を収容できる。
【００４８】
さらに、実施形態の熱分解装置１では、分解補助装置５１でプラスチックの熱分解を促進させると共に、容器４４の壁面へのプラスチックの固着を防止するようにした。従来では、熱分解炉を冷却した後で残渣を剥ぎ取る作業を行っていたので、作業効率が悪かった。これに対して、この実施の形態では、分解補助装置５１を回動させるだけで、容器４４への残渣の固着を簡単に防止できる。さらに、図６に示すように分解補助装置５１を側方に待機させるだけで、プッシャ６５の作業領域を簡単に確保できる。また、図６に示す位置では、分解補助装置５１がヒーター４５の近くに配置されるので、分解補助装置５１を高温に加熱し易く、熱分解の効率を改善できる。
【００４９】
ここで、本発明は、実施の形態に限定されずに広く応用することができる。
例えば、変形例の一例として、図７、図８Ａ、及び図８Ｂに示す投入制御装置について説明する。
投入制御装置８１は、投入孔２５をスライド移動可能なピストン８２を有する。ピストン８２には、スリット８３が１つ形成されている。スリット８３は、下側の幅が狭く、そこから上端の開放端までが徐々に幅が広くなっている。この投入制御装置８１では、ピストン８２を熱分解炉５内に突出させる突出量によって溶けたプラスチックの投入量や投入
速度を調整できる。即ち、図８Ａに示すように、ピストン８２を待機位置まで上昇させると、ピストン８２の下側のシール部３６によって前処理室２１と熱分解炉５とが分離される。
【００５０】
一方、図８Ｂに示すように、ピストン８２を所定の第１の長さＬ１まで熱分解炉５内に突出させると、スリット８３の下端部分のみが熱分解炉５内に露出する。このときのスリット８３の幅をＤ１とすると、Ｄ１とスリット８３のアウトラインとで囲まれた面積８２Ａで熱分解炉５と前処理室２１とが連通する。なお、プラスチックの流路面積は、スリット８３の手前側と奥側を合わせると、面積８２Ａの２倍の大きさになる。その結果、前処理室２１内の溶けたプラスチックは、面積８２Ａの２倍の大きさの流路から熱分解炉５に連続して滴下される。
【００５１】
さらに、図７に示すように、ピストン８２を第２の長さＬ２に相当する最も突出した状態にすると、スリット８２が幅Ｄ２の位置まで熱分解炉５内に露出する。これによって、Ｄ２とスリット８３のアウトラインとで囲まれた面積８２Ｂで熱分解炉５と前処理室２１とが連通する。その結果、前処理室２１内の溶けたプラスチックは、面積８２Ｂの２倍の大きさの流路から熱分解炉５に連続して滴下される。このように、投入制御装置８１では、ピストン８２の突出量を増やすと、プラスチックの流路面積を増やすことができる。
【００５２】
例えば、前処理室２１内に溶けたプラスチックの量が多いときには、ピストン８２を大きく突出させ、溶けたプラスチックを連続して速やかに熱分解炉５内に滴下させる。前処理室２１内に溶けたプラスチックの量が減ってきたら、ピストン８２を引き戻してプラスチックの滴下量を減少させる。前処理室２１内のプラスチック量がさらに少なくなったら、ピストン８２を待機位置まで戻し、プラスチックが溶けるまで待つ。
【００５３】
また、図９に別の変形例を示すように、熱分解装置１は、熱分解によって発生したガスの熱を前処理室２１に効率良く伝達させる熱交換用のフィン９１を前処理室２１の外面に少なくとも１つ設けても良い。前処理室２１をより高温に保つことが可能になり、プラスチックの熱分解の作業効率を向上できる。
【００５４】
ここで、図１０に示すように、ピストン３５の先端に集熱用のフィン９２を取り付けても良い。フィン９２は、投入孔２５に進入可能な外形を有し、熱分解炉５内で発生した熱をピストン３１に伝達して内部領域３１Ａ内のプラスチックを加熱したり、ピストン３１を介して投入孔２５や前処理室２１に熱を伝達したりすることに寄与する。フィン９２の代わりに、ピストン３１内にヒートパイプを埋め込んだり、銅芯を埋め込んだりしても良い。さらに、フィン９２に加えて図９のフィン９１を設けても良い。
【００５５】
また、図１１に、投入量制御装置の変形例を示す。図１１（ａ）に示す投入量制御装置１０１は、投入孔２５に挿入された円筒のノズル１０２と、ノズル１０２を中心軸回りに回動させる回転軸１０３と、回転軸１０３を駆動させる不図示の駆動機構とを有する。ノズル１０２は、長さ方向の両端が閉鎖されており、その外径は、投入孔２５の内径に略等しい。ノズル１０２の長さは、投入孔２５より長く、一端が前処理室２１内に侵入している。ノズル１０２の一端部には２つの孔１０５形成されており、これら孔１０５を介して前処理室２１の溶けたプラスチックをノズル１０２の内部空間１０２Ａに流入させることができる。また、図１１（ａ）及び図１１（ｂ）に示すように、ノズル１０２の他端部にも２つの孔１０６が形成されている。さらに、投入孔２５には、孔１０６の形成位置に対応した孔１０７が１箇所形成されている。
【００５６】
この投入量制御装置１０１では、ノズル１０２を回動させて他端側の孔１０６と投入孔２５の孔１０７との回転位置を一致させると、ノズル１０２内の溶けたプラスチックが孔
１０６，１０６を通って熱分解炉５に滴下する。これに対して、図１１（ｃ）に示すように、ノズル１０２を回動させ、孔１０６の位置と孔１０７の位置とを不一致にすると、ノズル１０２内の説けたプラスチックの滴下を停止させることができる。また、ノズル１０２の回動量を調整すると、２つの孔１０６，孔１０７によって形成されるプラスチックの流路面積を変化させることができ、プラスチックの投入量を制御できる。例えば、孔１０７に対して孔１０６の位置を半分ずらすと、プラスチックの滴下量を半分にできる。また、図示を省略するが、投入孔２５の内壁にセラミックス等をコーティングしても良い。
【００５７】
さらに、熱分解炉５の容器４４の底部に凹部を設け、凹部に残渣を集め易くしても良い。この場合、回収装置５２のプレート６６は、凹部に貯まった残渣を効率良く掻き出し可能な形状に形成される。
【００５８】
そして、熱分解装置１に投入装置４を複数設け、熱分解炉５に一度に投入できるプラスチックの量を増やしても良い。制御装置９は、全ての投入装置４から一度にプラスチックを熱分解炉５に投入しても良いし、投入装置４毎に異なるタイミングでプラスチックを熱分解炉５に投入しても良い。例えば、１つの投入装置４内でプラスチックを溶かしている間に、別の投入装置４で溶かしたプラスチックを熱分解炉５に投入することが可能になる。
また、熱分解炉５の容器４４の内壁に、セラミック等の断熱材を配置しても良い。容器４４の内面で断熱することが可能になるので、バーナー４５の熱が外部に放出され難くなって熱効率が向上する。さらに、容器４４を比較的に融点が低い材料、例えば鉄などで製造することが可能になる。
【符号の説明】
【００５９】
１  熱分解装置
４  投入装置
５  熱分解炉
２１  前処理室
２２，８１  投入量制御装置
２３  配管
２５  投入孔
３１，８２  ピストン
内部空間３１Ａ
４４  容器
４５  バーナー（熱源）
５１  分解補助装置
５２  回収装置
６３  枠体
６４  ボール
６５  プッシャ
７１  弁装置
８３  スリット
【図１】
2014066426.tif 000003
【図２Ａ】
2014066426.tif 000004
【図２Ｂ】
2014066426.tif 000005
【図３】
2014066426.tif 000006
【図４Ａ】
2014066426.tif 000007
【図４Ｂ】
2014066426.tif 000008
【図５】
2014066426.tif 000009
【図６】
2014066426.tif 000010
【図７】
2014066426.tif 000011
【図８Ａ】
2014066426.tif 000012
【図８Ｂ】
2014066426.tif 000013
【図９】
2014066426.tif 000014
【図１０】
2014066426.tif 000015
【図１１】
2014066426.tif 000016