(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高分子廃棄物を投入することができる投入部と、投入された高分子廃棄物を溶融させる溶融部を有する第１チャンバーと、分解部を有する第２チャンバーとを含む高分子廃棄物の熱分解装置において、前記第１及び第２チャンバー内部にシリンダー形態の移送パイプと前記移送パイプ内部に回転可能に配置された移送スクリューとを含み、前記チャンバーと移送パイプとの間に供給される熱風の熱伝達効率を極大化させるために、前記移送スクリューの外周面にスクリュータイプの熱伝達フィンが二つ以上設けられることを特徴とする高分子廃棄物の熱分解装置。
【請求項２】
前記移送スクリュー内部には補助加熱管が配置され、前記移送スクリュー内周面と補助加熱管との間に熱風が供給されることを特徴とする請求項１記載の高分子廃棄物の熱分解装置。
【請求項３】
内径が小さい移送スクリューの内部には、電気熱線が設けられることを特徴とする請求項２記載の高分子廃棄物の熱分解装置。
【請求項４】
前記移送スクリューは、二つ以上設けられることを特徴とする請求項１記載の高分子廃棄物の熱分解装置。
【請求項５】
前記熱分解装置の下部側へ排出された熱分解液相を再加熱してガス化する手段を更に含むことを特徴とする請求項１記載の高分子廃棄物の熱分解装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高分子廃棄物の熱分解装置に係り、より具体的には、プラスチック等の高分子廃棄物を熱分解して有用な燃料油又は燃料ガスを供給することができる高分子廃棄物の熱分解装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プラスチック物質、即ち、高分子物質の廃棄物を熱分解する装置は、多様な形態に開発されて用いられており、その例が日本国特開平９−２６８２９３号、日本国特開平１０−１７８７１号に開示されている。
【０００３】
前記日本国特開平９−２６８２９３号に開示された装置によると、管型予熱器と、管型分解炉が斜めに設置され、スクリュー型排出器、管型予熱器及び管型分解炉内部にはスクリューが提供され、廃棄物と溶解物質を移送させると同時に、パイプ内壁にたまってくるスラッジを掻き取って自動的に排出させるようになっており、スクリューにより移送されたスラッジは管型分解炉上端から管型分解炉外側へ排出される。
【０００４】
前記装置は、連続的に作動可能であり、管型接触分解器の上部に集まった上部の分解ガスが管型接触分解器の下部に集まっている溶融物によりシールされていて、管型予熱器や排出器の上流側へ逆流することができなくなっている。
【０００５】
一方、前記日本国特開平１０−１７８７１号に開示されている装置によると、原料物質の溶解タンク、熱分解用傾斜パイプと加熱手段、前記パイプ内部に設けられ溶解された高分子系廃棄物及びスラッジを移送するスクリュー、前記加熱手段が傾斜されたパイプの下部から上部に到るまで三部分に区画された熱風加熱炉を含み、前記熱風加熱炉の温度は下部から順次上昇する。
【０００６】
前記装置は、熱分解用傾斜パイプを使用し、一次、二次、三次の熱分解のための加熱空間のチャンバーを通過し、各チャンバーが占めている空間が大きくなる。従って、余計に大きな加熱空間が要求され、相当多量の熱が用いられなく無駄になる。又、温度変化のヒステリシスが大きくて、熱管理が難しいという問題点を持っている。又、原料物質の溶融タンクと、熱分解のための傾斜管との間の関係を明確にしていないので、熱分解の場所として空気流入と分解ガスの逆流により発生する問題点を解消していない。
【０００７】
上述の問題点を解決するために、日本国特許願９８−１７００８１号には、高分子廃棄物を投入することが出来る投入部と投入された高分子廃棄物を溶融させる溶融部を有する第１チャンバーと、一次分解部と前記一次分解部の上部に位置する二次分解部からなる第２チャンバーとを含む高分子廃棄物熱分解装置が開示されている。
【０００８】
図１は、前記日本特許出願と類似している装置を概略に示している側面図である。図１を参照すると、前記装置はホッパー１７と、移送パイプ１８からなる投入装置を備える。移送パイプ１８の内部には、移送スクリュー１９が設けられており、この移送スクリューは第１モータ２０により比較的に低速で、例えば、９ｒｐｍの速度で回転する。
【０００９】
移送パイプ１８は、その内部温度を適正の高温に保持するために溶融部４で囲まれており、この溶融部には図示されていない熱風発生炉から熱風が供給される。
【００１０】
熱分解部５は、後端から前端が所定角度で引き上げられた傾斜パイプ２３とその傾斜パイプ２３の外周を囲む外側チューブ２４で構成され、フィードアップスクリュー２５が傾斜パイプ２３内部を貫通するように設けられている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
前記日本特許出願において、傾斜パイプ２３は、鋼鉄パイプで、外周面上に円周方向に一定の間隔で離隔され、軸方向に配置された多数のフラットタイプの熱伝達フィン３８を有する、このような熱伝達フィンは、溶融部の内部へ供給された熱風からより迅速に熱を吸収して傾斜パイプへ伝達する機能を行う。
【００１２】
ところが、このようなフラットタイプの熱伝達フィンは、傾斜パイプの長さ方向へ配置されている。従って、フラットタイプの熱交換表面積が少なくて、熱交換効率が低いという短所があるので、傾斜パイプの長さ方向へ供給される熱風と接触する部分が非常に制限される。従って、熱伝達フィンによる熱交換効率が高くない問題点がある。
【００１３】
従って、本発明の目的は、前記目的を解決するためのものであり、特に熱風の速度を低下させないで、又、摩擦損失も最小化する高分子廃棄物の熱分解装置を提供するものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記及び他の本発明の目的を達成するために、本発明の一実施例によると、高分子廃棄物を投入することができる投入部と、投入された高分子廃棄物を溶融させる溶融部を有する第１チャンバーと、分解部を有する第２チャンバーとを含む高分子廃棄物の熱分解装置において、前記第１及び第２チャンバー内部にシリンダー形態の移送パイプと前記移送パイプ内部に回転可能に配置された移送スクリューを含み、前記チャンバーと移送パイプとの間に供給される熱風の熱伝達効率を極大化させるために、前記移送スクリューの外周面にスクリュータイプの熱伝達フィンが設けられた高分子廃棄物の熱分解装置が提供される。
【００１５】
大型の軸の場合、前記移送スクリュー内部に、補助加熱管が配置され、前記移送スクリュー内周面と補助加熱管との間に熱風が供給される。小型の軸の場合、軸の内径が小さいので、前記補助加熱管内部に電気熱線が設けられるのが望ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図３乃至図６に基づいて、本発明の一実施例による高分子廃棄物の熱分解装置を詳細に説明する。
【００１７】
図３は、本発明の実施例による高分子廃棄物の熱分解装置の側面図を概略に示している。
【００１８】
前記装置は、ホッパー１１７と移送パイプ１１８からなっている投入装置を備える。移送パイプ１１８の内部には移送スクリュー１１９が設けられ、この移送スクリューは、第１モータ１２０により比較的に低速で、例えば、９ｒｐｍの速度で回転する。
【００１９】
移送パイプ１１８は、その内部温度を適正の高温に保持するために溶融部１０４で囲まれており、この溶融部には図示していない熱風発生炉から熱風が供給される。
【００２０】
熱分解部１０５は、前端が後端に対して所定角度で引き上げられた傾斜パイプ１２３とその傾斜パイプ１２３の外周を囲む外側チューブ１２４で構成され、フィードアップスクリュー１２５が傾斜パイプ１２３の内部を貫通するように設けられている。傾斜パイプ１２３の先端に設けられる第２モータ１２６により所定速度で回転する。
【００２１】
加熱空間として用いられる傾斜パイプ１２３と、外側チューブ１２４との間の空間には熱風発生炉（図示しない）と連結されている。前記空間は、熱風発生炉のバーナーにより発生した高温の熱が送風器を通じて一側へ供給され、他側から排出されるように構成されている。外側チューブ１２４は外部と断熱されるように絶縁物質で製造される。傾斜パイプ１２３の上端部にはガス収集部１３４が提供される。
【００２２】
後端部が前端部より少し高い位置に位置するように設置された移送パイプ１１８の前端と傾斜パイプ１２３の下部分が連結され、その内部が傾斜パイプ１２３の内部と連通する。
【００２３】
高分子廃棄物（例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、ビニールクロライド、ポリエチレンテレフタレート等を含むプラスチック物質の廃棄物）がホッパー１１７に投入され、自重により、又は機械的な圧力により圧縮され、これが移送スクリュー１１９により移送される。小さいサイズの廃棄物はすぐ投入されるが、大きな廃棄物の場合、適切なサイズに破砕したり、切って投入しなければならない。移送パイプ１１８を通じて移送され、溶融部１０４を通過しながら廃棄物は加熱且つ溶解される。
【００２４】
移送パイプ１１８は、移送パイプの後端部から熱分解部１０５の前端部までを第１廃棄物処理空間ということができ、ホッパーと連通され投入部に用いられる後端部と、溶解部に用いられる中間部、高分子溶解物が蓄積される前端部から区画された第１チャンバーからなっている。
【００２５】
このような第１チャンバーの配列により、たとえ溶融点が高い廃棄物と溶解されない廃棄物があったとしても大きな熱容量と面積で蓄積された溶解物質と接触するようになるので、短時間の接触でも完全に溶解される。
【００２６】
フィードアップスクリュー１２５は、傾斜パイプ１２３の内部を回転し、内部の高分子溶融物を攪拌しながら上方に押し上げる。高分子溶融物は、下部空間内部の傾斜パイプ１２３の内部で高温で加熱されながら高分子チェーンが破壊され、分解ガスを生成する。上部空間の傾斜パイプ１２３の内部に分解ガスが収集されより高温で更に加熱されながら、分解ガスがより少ない分子量を有する分解ガスになる。
【００２７】
高分子系物質の中に含有された金属等のような溶融されない部分は、溶融物の中にスラッジ又は沈殿物になるが、これをフィードアップスクリュー１２５がスラッジを掻き取って溶融物と共に上方に押し上げ、スラッジが傾斜パイプ１２３の前端部開口部と連結されたスラッジシュートパイプ１３５を通じて排出される。
【００２８】
図４を参照すると、前記傾斜パイプ１２３は、鋼鉄パイプで、外周面上に一定したピッチを有する幾つかのスクリュータイプの熱伝達フィン１３８を有する。このような熱伝達フィンは溶融部内部へ供給された熱風からより迅速に熱を吸収し、傾斜パイプへ伝達する機能を行う。スクリュータイプの熱伝達フィンを用いる場合、熱風を回転させる役割をするので、渦流が発生するところ、この渦流現象は熱交換効率を極大化させる。反面、熱風の圧力損失を増大させる短所がある。本発明は、このような欠点を補うために多数箇のスクリュータイプのフィンを用いて、熱風の圧力損失を減少させる。又、スクリュータイプの熱伝達フィンはフラットタイプの熱伝達フィンと比較して伝熱面積が大きいため熱交換効率が増大される。
【００２９】
図５及び図６を参照すると、傾斜パイプ１２３の内部にも熱風が供給されるように補助加熱管１５０がその内部に設けられる。熱風発生炉から発生された熱風の一部が傾斜パイプ１２３の上端に形成された部分１５２を通じて傾斜パイプの内部面と補助加熱管との間に形成される空間へ供給される。又、この供給された熱風は、補助加熱管１５０の下端部１５３に形成された開口を通じて補助加熱管の内部に進入して上端部１５１へ排出される。
【００３０】
前記実施例において、前記補助加熱管１５０は、傾斜パイプ１２３のみに適用されるものに説明されているが、第１チャンバーの傾斜パイプ１１８の内部にも適用されることは言うまでもない。又、前記補助加熱管１５０の内部には電気熱線１５５が提供されるのが望ましい。
【００３１】
【発明の効果】
前述の構成によると、熱風発生炉から熱風が供給される傾斜パイプの外周面にスクリュータイプの熱伝達フィンが提供されることにより、熱伝達効率が非常に改善できる。それに、その傾斜パイプの内部へも熱風が供給されるように構成された構造によると、傾斜パイプは熱風により完全に囲まれるので、供給された熱を効率的に利用することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の高分子廃棄物の熱分解装置を概略に示した側面図。
【図２】図１の傾斜パイプの外周面に設けられたフラットタイプの熱伝達フィンを示した正面図で、線I−Iに沿って切り出して示した図。
【図３】本発明の一実施例による高分子廃棄物の熱分解装置を概略に示す側面図。
【図４】図３の傾斜パイプの外周面に設けられたスクリュータイプの熱伝達フィンを示した正面図で、線II−IIに沿って切り出して示した図。
【図５】図３の円Ａの拡大断面図。
【図６】図３の円Ｂの拡大断面図。
【符号の説明】
１１７  ホッパー
１１８  移送パイプ
１１９  移送スクリュー
１０５  熱分解部
１２３  傾斜パイプ
１２４  チューブ
１３８  熱伝達フィン
１５０  補助加熱管
【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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