(57)【要約】【課題】  簡易な装置によりハロゲン系プラスチックを含んだ廃プラスチックを効率良く脱ハロゲン化する。【解決手段】  アプリケータ２３の内部に、容器２に収納して予熱した破砕ハロゲン系プラスチック１を入れる。アプリケータ２３の左右および奥の側面に設けた穴からマグネト論２６からマイクロ波を供給する。アプリケータ２３の天井部の穴にハロゲン化水素を収集するためのパイプ３０が外側から嵌め込まれ、ハロゲン系プラスチックが加熱されたことにより発生するハロゲン化水素を図示しない中和処理装置に導入し、中和塩の形にして無害化する。【選択図】    図１７Ａ
2006036886.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ波を応用してハロゲン系プラスチックを熱分解するための熱分解処理システムであって、
前記熱分解処理システムは、マイクロ波加熱手段とマイクロ波加熱以外の加熱手段とを有し、
前記マイクロ波加熱以外の加熱手段は、その設定温度の下限が前記ハロゲン系プラスチックの複素誘電率の虚数項（損失係数）の温度勾配が大きくなる温度点近傍あるいはそれ以上の温度で、該設定温度の上限が前記ハロゲン系プラスチックの分子構造式の炭素・炭素間結合を熱で分離させる温度であり、
前記マイクロ波加熱以外の加熱手段と前記マイクロ波加熱手段とを併用して前記ハロゲン系プラスチックを分解させることを特徴とする熱分解処理システム。
【請求項２】
前記マイクロ波加熱以外の加熱手段は、ヒーター、または熱風、もしくはヒーターと熱風であることを特徴とする請求項１に記載の熱分解処理システム。
【請求項３】
前記マイクロ波加熱以外の加熱手段の設定温度の下限はハロゲン系プラスチックの複素誘電率の虚数項（損失係数）の温度勾配が大きくなる温度点であり、該設定温度の上限は前記ハロゲン系プラスチックが熱でハロゲン化水素を分離させ始める温度であることを特徴とする請求項１に記載の熱分解処理システム。
【請求項４】
前記ハロゲン系プラスチックの内部温度あるいは表面温度の少なくとも一部分の温度  を検出する温度検出手段とを有し、
前記マイクロ波加熱以外の加熱手段の設定温度を前記ハロゲン系プラスチックの複素誘電率の虚数項（損失係数）の温度勾配が大きくなる温度点以上の温度に設定して前記ハロゲン系プラスチックを加熱し、
前記温度検出手段の検出温度が、前記損失係数の温度勾配が大きくなる温度以上で、かつ、熱によりハロゲン化水素を分離開始する温度以下にまで達した後、前記マイクロ波加熱手段のマイクロ波の照射を開始することを特徴とする請求項１に記載の熱分解処理システム。
【請求項５】
前記マイクロ波加熱以外の加熱手段でハロゲン系プラスチックの加熱を開始した後、前記温度検出手段の検出温度が、前記ハロゲン系プラスチックの損失係数の温度勾配が大きくなる温度以上で、かつ、熱分解反応を起こす温度以下まで達した後、前記マイクロ波加熱手段のマイクロ波の照射を開始するのと略同時に、前記マイクロ波加熱以外の加熱手段よる加熱を停止することを特徴とする請求項４に記載の熱分解処理システム。
【請求項６】
マイクロ波を応用して非ハロゲン系プラスチックを含むハロゲン系プラスチックの混合物を熱分解するための熱分解処理システムであって、
マイクロ波加熱以外の加熱手段およびマイクロ波加熱手段と、熱分解させる前記混合物の内部温度又は表面の少なくとも一部分の温度を検出する温度検出手段とを有し、
前記マイクロ波加熱以外の加熱手段の設定温度は、前記ハロゲン系プラスチックの複素誘電率の虚数項（損失係数）の温度勾配が大きくなる温度点以上であり、
前記温度検出手段による前記混合物の検出温度の下限は前記ハロゲン系プラスチックの損失係数の温度勾配が大きくなる温度点であり、該検出温度の上限は前記ハロゲン系プラスチックの熱分解開始温度または前記混合物に含まれる前記非ハロゲン系プラスチックの中で最も低い軟化温度点のどちらか低い温度であり、
前記マイクロ波加熱以外の加熱手段による前記混合物の前記温度検出手段による検出温度が前記上限に達した後、前記マイクロ波加熱手段によるマイクロ波の照射を開始して熱分解させることを特徴とする熱分解処理システム。
【請求項７】
前記マイクロ波加熱以外の加熱手段による前記混合物の加熱を開始した後、前記温度検出手段による検出温度が前記混合物に含まれるハロゲン系プラスチックの損失係数の温度勾配が大きくなる温度点以上で、かつ、前記ハロゲン系プラスチックが熱分解反応を起こす温度または前記非ハロゲン系プラスチックの中で最も低い軟化温度点のどちらか低い温度以下まで達した後、前記マイクロ波加熱手段によるマイクロ波の照射を開始するのと略同時に前記マイクロ波加熱以外の加熱手段よる加熱を停止することを特徴とする請求項６に記載の熱分解処理システム。
【請求項８】
前記温度検出手段による検出温度の時間変化が、少なくともゼロまたはマイナスになった時点で、少なくとも前記マイクロ波加熱手段によるマイクロ波の照射を停止することを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れかに記載の熱分解処理システム。
【請求項９】
前記ハロゲン系プラスチックまたは前記ハロゲン系プラスチックと前記非ハロゲン系プラスチックの前記混合物を粒状またはフレーク状あるいはチップ状若しくは粉体状に加工する粉砕機を備えたことを特徴とする請求項１乃至８の何れかに記載の熱分解処理システム。
【請求項１０】
前記ハロゲン系プラスチックがフィルム状で土砂・塵埃を含み、または前記ハロゲン系プラスチックと前記非ハロゲン系プラスチックの少なくとも一方がフィルム状で土砂・塵埃を含む混合物を粒状またはフレーク状あるいはチップ状若しくは粉体状に加工する加圧成形加工手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れかに記載の熱分解処理システム。
【請求項１１】
分離されたハロゲン化水素を減圧吸引してアルカリ水溶液中に導き、安全なハロゲン化ナトリウムあるいはハロゲン化カルシウムの形に固体化させる固体化手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れかに記載の熱分解処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱分解処理システムに関し、特に、塩化ビニルなど有機ハロゲン化合物（ハロゲン系プラスチック）を含むプラスチック廃材等からハロゲンを安全にかつ環境への負荷なく分離するシステムに係り、廃プラスチックのリサイクルまたは廃棄処理に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
塩化ビニルなど有機ハロゲン化合物（以下、ハロゲン系プラスチック）や、それを含むプラスチック廃材等をリサイクルまたは廃棄処理するに当っては、事前にハロゲンを経済的かつ安全に分離させることが極めて重要である。この様なプラスチック廃材等を単に燃焼させた場合には、その過程でダイオキシン類やジベンゾフランなど、きわめて有害かつ危険な化学物質が生成されるからである。以下、この点の状況を、塩化ビニルを例として説明するが、本発明の処理対象は塩化ビニルに限らないことは言うまでもない。
【０００３】
塩化ビニルは、配管類や建材などに使われる硬質塩化ビニルと、農業・電線被覆・床材などに使われる軟質塩化ビニルに分けられるが、それぞれ産業用民生用として幅広く活用されているプラスチックである。塩化ビニルの国内生産量は２１４８ｋトン（２００３年実績）で、国内の総プラスチック生産量の１６．１％を占めている。また、世界の総塩化ビニル生産量は２６Ｍトン（２０００年統計資料）である。なお、この分野の関連技術を開示したものとしては、特許文献１乃至特許文献３を挙げることができる。
【特許文献１】特開２０００−２８６２４０号公報
【特許文献２】特開２００１−２５０６７２号公報
【特許文献３】特開２００２−２１７６４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このように利用価値の高い塩化ビニルであるが、廃棄段階で環境汚染を引き起こすことから、利便性が高いにもかかわらず、活用に制限が加わりつつある。その原因は、塩化ビニルに含まれる塩素（ハロゲン族の原子）と可塑剤や安定剤などの添加物が環境汚染を引き起こすことが知られるようになったためである。それでも現在多く生産され使われているのは塩化ビニルの優れた特性のためと言える。
【０００５】
塩化ビニルを廃棄処分する場合、焼却法ではダイオキシン類やジベンゾフランなどの有毒物質が生成されること、埋め立ての場合でも添加物の一部が浸出してきた水に溶出し環境ホルモン物質となることが知られている。現在使用されている塩化ビニルの約５０％が再生塩化ビニルとして再利用されているが、残りは埋め立てられていることから、安全な処分方法の検討が進められつつある。そのひとつとして、熱分解法が提案されている。
【０００６】
塩化ビニルを加熱昇温していき、２００℃を超えるようになると塩化ビニルから塩素が塩化水素（ＨＣｌ）の形で分離し始める。さらに高温にすると、塩素の分離速度は増す。そして、３５０℃を超えるようになると塩素が抜けた分子構造、すなわち骨格構造（Ｃ−Ｃ結合）も切断されるようになり、さらに昇温すると炭化が進む。
【０００７】
この塩化水素が分離生成される温度に保持して脱塩素化を進めることにより、塩素が抜けた骨格構造が得られる。この骨格構造体は、建築材料としてリサイクルが可能となるが、従来の熱分解法では骨格構造体だけを効率よく取り出す技術が確立できていない。
【０００８】
図１Ａはおよび図１Ｂは、廃ハロゲン系プラスチックをマイクロ波を使用しないで処理する従来のハロゲン系プラスチックの処理法を説明する処理の流れ図である。図１Ａは、鉄鉱石などの還元剤にコークスの代替として用いる場合の説明図である。この方法では、脱ハロゲンをしていないので、危険なダイオキシン類など危険物を発生させないように高高温で燃料あるいは高炉還元剤として用いる場合を想定している。その状態では、分離したハロゲンの影響で炉内が激しく腐食されるため実用化されていない。この方法はリサイクルができない。このような燃料・高炉還元剤として用いるためには、事前にハロゲンを取り去る処理が必須となるからである。実際の処理方法としては、しっかり洗浄をしてリサイクルハロゲン系プラスチックとして再利用するか、埋め立てるかどちらかの選択が、現実的であった。
【０００９】
図１Ｂは、従来の廃プラ脱塩素処理システムから推定して考えた処理の流れ図であり、ＪＳＷ日本製鋼所のホームページにある廃プラ脱塩素処理システムの説明から推定して考えたものである。ＪＳＷのホームページでは、一般系廃プラ（塩化ビニル含有率が重量％で１〜１２％）からハロゲンを分離するのに、加熱温度を３９０℃に設定すると、プラスチックが３９０℃に達してから約２分間で０．９重量％になるが、５分間以上加熱しても０．５５重量％以下にならないことを示している。
【００１０】
ＪＳＷの方法によれば、３５０℃で１０分間加熱することにより、残渣塩素濃度０．２２重量％にまで下がることを示している。すなわち、ハロゲン系プラスチック以外のプラスチックが、ハロゲン系より軟化点（若しくは融点）が低い場合には、これがハロゲン系プラスチックの表面を覆ってしまうと、脱ハロゲン速度が落ちてしまうことが考えられる。
【００１１】
要するに、脱ハロゲンを早く完了させるためには、温度を上げることが有効であるが、そのようにすると、ハロゲン系プラスチックの構造体が、炭素・炭素間結合のあちこちで結合が切れて、骨格構造体としての利用価値がなくなる。更に、溶けた他のプラスチックがハロゲン系プラスチックの表面を覆ってしまいハロゲンの分離を妨げるなど、脱ハロゲン反応及び発生ハロゲン採集の阻害要因になっていた。
【００１２】
これを改善するために、分解温度を下げると、例えば、３９０℃では、５分間以降は０．５５重量％で止まり、それ以上の改善が出来なかったものが、３５０℃では、１０分間以降は０．２２重量％というようになり、含有率を下げる効果はあるが、そのためには長時間の加熱が必要になる。従来加熱法、すなわちマイクロ波加熱以外の方法では、熱の移動が表面から中央に向かう。
【００１３】
図２は、１００℃に設定した循環熱風方式の恒温槽に５ｃｍ立方体のプラスチックを入れて経過時間に対する温度を測定した結果である。図２において、横軸は時間、縦軸は温度、直線ａは恒温槽温度、曲線ｂはプラスチックの表面から５ｍｍ入った部分の温度変化、曲線ｃはプラスチックの表面から２５ｍｍ入った部分の温度変化である。図２に示されたように、中央部が９５℃になるのに６７分間を要し、表面から５ｍｍ中に入った部分ですら９５℃になるのに５４分間を要していることがわかった。
【００１４】
このことから、脱塩化水素処理時間を短縮しようとして熱風の温度を高くすれば中央部の塩素が分離できる温度になるころには表面が炭化するほどにもなってしまうことが容易に推定される。
【００１５】
一方、熱風の温度は、リサイクルの目的に応じて、必然的に上限が決まることになる。従来加熱法だけで、リサイクルの範囲を広くして短時間で脱塩素処理を行うためには、炭化が進まぬ程度の温度に設定した熱風を用い、塩化ビニルを細粒になるまで粉砕しなければならないので、脱塩素化プロセスの前段階でのプロセスが長くなるので、実用化の範囲を超える。
【００１６】
このために、現在のリサイクル技術では、塩化ビニル単体の廃棄物と新規塩化ビニルとを混合して再生塩化ビニルを製造する技術は確立されている。しかしこれは、農業用の塩化ビニルのように同じ成分の塩化ビニルが大量に廃棄処分される場合に限られている。ほとんどの塩化ビニルの廃材は、添加物の配合がいろいろ違うものが交じり合っているために、再生塩化ビニルとしてのリサイクルができないのが現実である。
【００１７】
従って、例えば鉄鉱石の還元剤として使用するために、前処理として脱塩素化したプラスチック廃材を溶鉱炉に入れて、鉄鉱石の還元剤として高温処分している例も多くある。わざわざ前処理して脱塩素化するのは、これをしないと、高温の炉内で発生する塩素ラジカルの影響を受けて炉の内部が激しく腐食されるからである。そして、これらのリサイクルは有償処分であることから、廃材の多くは埋め立て処分したり、野積みのままにされているのが現実である。
【００１８】
したがって、これらの埋め立て処分や野積みをなくすためにも、経済的かつ安全に、リサイクルの前処理として、ハロゲン系プラスチックからハロゲンを分離する技術方法が求められている。尚、低温域で、ハロゲン系プラスチックが脱ハロゲン化できれば、燃料や溶鉱炉の還元剤としてのリサイクルだけでなく、ハロゲン系プラスチックの骨格構造がそのまま残っているので建築材料としてのリサイクルも可能である。
【００１９】
本発明の目的は、簡易な装置によりハロゲン系プラスチック、特に、塩化ビニルを含んだ廃プラ、を効率良く脱ハロゲン化するための熱分解処理システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明では、ハロゲン系プラスチックの内部から加熱するマイクロ波加熱手段と表面から加熱させるマイクロ波加熱以外の加熱手段を併用または切り替えることにより、熱分解可能な領域のできる限り低温領域での熱分解を高速で行わせ、効率よく骨格構造体を得ることを可能とした。
【００２１】
本発明は、特に、マイクロ波の応用により、低温分解処理を可能にして、ハロゲン系プラスチックからハロゲン化水素を分離させた残り、即ち、骨格構造（ハロゲン系プラスチックからハロゲンと水素を対で分離させた残りの構造）をそのまま残す方式であるため、建築材料としてのリサイクルをも可能にできる。尚、以下のデータでは、特に断りが無い場合、塩化ビニルポリマーでの実験である。
【００２２】
このことを、一般的なハロゲン系プラスチックとして塩化ビニルを例にとって説明する。図３は、塩化ビニルの分子構造と脱塩素後の骨格構造を説明する図である。塩化ビニルの分子構造は、図３（１）のようなブロックが鎖状にいくつも連結した構造をしている。実験の結果、この塩化ビニルを加熱し温度を上げていき２２０℃以上になると熱分解が始まり塩化水素が分離する（後述する）。このメカニズムは２２０℃以上になると塩素原子の熱振動エネルギーが炭素原子との結合エネルギーより大きくなり塩素原子が分離するが、この単原子状態の塩素原子は非常に活性が強いラジカルのため、近くの水素原子を奪って図３（２）に示すような塩化水素の形で分離するものと推定される。
【００２３】
このような、塩化ビニルにマイクロ波を照射すると、特異な現象が現れることが確認された。一般的によく使われているプラスチック、ＰＥＴ、アクリル、ポリカーボネート、塩化ビニルについて、それらの複素誘電率の虚数項（損失係数）の温度依存性を、室温から１５０℃の範囲内で調査した。これはプラスチックを一定の温度の恒温槽に入れて放置し、プラスチックが一定の温度になったところで、微弱なマイクロ波を照射して複素誘電率を測定した結果である。
【００２４】
図４は、塩化ビニルの複素誘電率（虚数項）の温度変化を説明する図である。横軸は試験温度、縦軸は複素誘電率（虚数項）である。複素誘電率の実数項については顕著な温度特性差が見られなかったが、虚数項すなわちマイクロ波発熱に関係する損失係数は、図４に示すように、塩化ビニルを除く３種類のプラスチックの温度変化が一定もしくは緩やかな直線的な変化（増加）であったのに対し、塩化ビニルは概略７５℃以下では他のプラスチックと同等な損失係数であり同等の温度勾配であったが、概略７５℃以上では温度勾配が急激に大きくなっている。
【００２５】
この温度勾配の変化と同期して色にも変化が出たところから、相転移が起きた結果損失係数の温度勾配が大きくなったものと推定する。実験した温度範囲では、他のプラスチックでは色の変化も損失係数の急激な変化もなかった。以下、これを解析する。
【００２６】
物質のマイクロ波吸収電力Ｐは、
Ｐ＝Ｋ1ｆＥ2ε”
Ｋ1：定数
ｆ：周波数
Ｅ：電界の強さ
ε”：複素誘電率 ε ＝ ε’＋ ｊε” の虚数項
物質の発熱量Ｑは、
Ｑ＝Ｋ2ｆＥ2ε”
Ｋ2：定数
ｆ：周波数
Ｅ：電界の強さ
ε”：複素誘電率 ε ＝ ε’＋ ｊε” の虚数項
で表せる。
【００２７】
また、マイクロ波の浸透深さ（電力半減深度）Ｌは、
Ｌ＝Ｋ3／（ｆ・(εr)1/2 ・tanδ）
Ｋ3：定数
ｆ：周波数
εr：比誘電率（＝ε’／ε0 ）
tanδ：物質の誘電体損失角（＝ε”／ε’）
で表せる。
【００２８】
塩化ビニルの電力半減深度は、常温では約３０ｃｍである。７０℃までは約３０ｃｍのままで、１５０℃では約１０ｃｍになる。これが浅くなったということは、マイクロ波の吸収量が、常温での３０ｃｍと、１５０℃での１０ｃｍが同じということである。
【００２９】
図４に示された結果から、塩化ビニルの複素誘電率の虚数項（損失係数）の温度勾配が大きくなる温度点（以下、相転移点）を越えた温度以上では、同じマイクロ波電力を照射しても、相転移点以下でマイクロ波を照射した場合より発熱量が格段に大きいために、塩化ビニルの昇温スピードが大きく増加することも容易に推定ができる。
【００３０】
このことから、従来加熱法すなわちマイクロ波加熱以外の加熱手段を用いた加熱とマイクロ波加熱手段とを併用して塩化ビニルを加熱すると、従来加熱法による熱の移動が表面から内部に進むのに対し、マイクロ波を照射すると塩化ビニルの内部を含めて全体が発熱するので、従来加熱方法だけと比較すると、塩化ビニルの昇温スピードが大きく増加すること、そして、一旦相転移点以上の温度に塩化ビニルがなるとマイクロ波による内部加熱が急速に進み温度が急上昇することが容易に推定できる。
【００３１】
図５は、マイクロ波照射時間と塩化ビニルの温度との関係を説明する図である。ここでは、約２ｇの塩化ビニルに約６００Ｗのマイクロ波を照射したときの照射時間と塩化ビニルの温度との関係を示している。横軸はマイクロ波照射時間、縦軸は塩化ビニル温度で、曲線ａは１２０．４℃で予備加熱したもの、曲線ｂは１０３．１℃で予備加熱したもの、曲線ｃは８２．３℃で予備加熱したもの、曲線ｄは室温（予備加熱なし）のものを示す。なお、図５のグラフのパラメーターとしてマイクロ波を照射する直前の試料の温度をとっている。
【００３２】
予備加熱なし、すなわち室温からマイクロ波を照射した場合は、試料の温度が徐々に上昇し約３０秒経過後約７５℃になったところで急激に上昇し約１００秒でピーク温度に達している。８０℃から１２０℃まで予備加熱した試料においては１０秒以下で試料温度が急激に上昇し１００秒以下で２５０℃から３５０℃のピーク温度に達している。そして、ピーク温度に達した後は、マイクロ波を照射しているにもかかわらず温度が低下している。
【００３３】
図６は、マイクロ波照射時間と塩化ビニルの温度上昇スピードの関係を説明する図である。図６は、図５と同じ条件でマイクロ波の照射時間に対する試料の温度変化スピードを求めた結果であり、曲線ａは１２０．４℃で予備加熱したもの、曲線ｂは１０３．１℃で予備加熱したもの、曲線ｃは８２．３℃で予備加熱したもの、曲線ｄは室温（予備加熱なし）のものを示す。マイクロ波を吸収して試料塩化ビニルの温度が上昇するが、その上昇スピードは塩素原子の残量と関係があることが推定できる。マイクロ波が照射されているにもかかわらず試料の温度が下がったということは、試料から逃げる熱量よりもマイクロ波による発熱量が小さいということである。
【００３４】
このことは、塩化ビニルから塩素原子が十分に分離したことの一つの証拠と推定する。すなわち、マイクロ波照射により塩化ビニルから塩素原子が分離される２３０℃から３５０℃の温度に短時間で到達し、短時間に多量の塩素原子が塩化ビニルから分離されて塩化ビニルの熱分解が急速に進み、塩素分子の分離が概略完了した結果、マイクロ波による発熱量が放熱量より下まわったということである。正確には、試料の発熱量と、試料から逃げる熱量との差で試料の温度が決まるので、試料温度がピークになっても、塩素原子の分離が完全に完了したとは必ずしもいえないが、分解が完了した目安と考えることは間違いではない。なお、図５、図６には示してないが、予備加熱温度を２００℃に設定してマイクロ波を照射すると５秒間で塩化ビニルの温度がピークに達した。
【００３５】
図７は、従来加熱法による熱分解の説明図であり、電気ヒーターを使用した恒温槽を用いて、一定温度に塩化ビニルを保ち、加熱時間と熱分解残量（分離された塩化水素量から求めた塩素量と塩化ビニルに含まれる塩素理論総量との関係から算出）の関係を示している。横軸は恒温槽による加熱時間、縦軸は塩素残量を示す。また、曲線ａは設定温度が２２０℃、曲線ｂは設定温度が２３０℃、曲線ｃは設定温度が２４０℃、曲線ｄは設定温度が２５０℃、曲線ｅは設定温度が２７０℃のものを示す。
【００３６】
図７からは、従来加熱法すなわちマイクロ波加熱以外の加熱方法を用いて塩化ビニルを加熱したときの熱分解のスピードがわかる。２２０℃を超えると熱分解が進む。図５のマイクロ波加熱で室温から加熱したデータ（最高温度が２７０℃）と図７の２７０℃放置データと比較すると、マイクロ波加熱では６０分の１以下で熱分解が終了するといえる。
【００３７】
以上のように、従来加熱法とマイクロ波加熱とを併用し、同時加熱もしく切り替え加熱すれば、従来加熱法だけで加熱するより短時間かつ低温で塩素原子を分離させることができる。
【００３８】
以下、本発明による熱分解システムのプロセスの開発過程におけるマイクロ波応用の熱分解システムのプロセスを図８乃至図１１の流れ図で説明する。
【００３９】
図８は、破砕したハロゲン系プラスチック又は非ハロゲン系プラスチック（他のプラスチック）の混合物をマイクロ波加熱する基本プロセスの流れ図で、マイクロ波を応用した熱分解（１）として示す。この場合は、ハロゲン系プラスチックが相転移開始温度以上になる時間部分をもマイクロ波だけで加熱することになる
【００４０】
ハロゲン系プラスチックまたは他プラスチックとの混合物は、粉砕または破砕されて、マイクロ波される。マイクロ波加熱で分離されたハロゲン化水素は中和処理される。骨格構造は溶鉱炉に投入されるか、炭化処理してプラスチック炭化物にするか、あるいは建築材料として再利用される。この熱処理は、相転移点（塩化ビニルでは約７５℃）を超えるまでの加熱時間の加熱効率が低いので、エネルギーコストが高い。
【００４１】
図９は、破砕したハロゲン系プラスチック又は非ハロゲン系プラスチック（他のプラスチック）の混合物をマイクロ波加熱以外の加熱手段（熱風・ヒーター・廃熱利用などの従来加熱）で加熱後にマイクロ波加熱を行うプロセスの流れ図である。マイクロ波を応用した熱分解（２）として示す。破砕したハロゲン系プラスチックを、マイクロ波加熱すると同時に従来加熱方法で加熱する方式である。この場合は、従来加熱による設定温度に制限を加えることにより、リサイクルの拡大とエネルギーコストの節約が可能になる。
【００４２】
図１０は、破砕したハロゲン系プラスチック又は非ハロゲン系プラスチック（他のプラスチック）の混合物を、従来加熱方法で加熱した後、マイクロ波加熱に切り替える方式を説明する流れ図である。マイクロ波を応用した熱分解（３）として示す。この場合は、先ず、従来加熱方法（熱風・ヒーター・廃熱利用などの加熱手段）で加熱する方式である。即ち、安いエネルギーのたとえば廃熱を利用して、破砕したハロゲン系プラスチックを相転移温度以上に予備加熱してから、マイクロ波を照射し、ハロゲン化水素を分離させる方式である。マイクロ波加熱の時間を短縮できるので、エネルギーコストは安くなる。
【００４３】
図１１は、破砕したハロゲン系プラスチック又は非ハロゲン系プラスチック（他のプラスチック）の混合物を、従来加熱方法で相転移温度以上に予備加熱してから、マイクロ波加熱を追加する方式を説明する流れ図である。マイクロ波を応用した熱分解（４）として示す。破砕したハロゲン系プラスチック又は非ハロゲン系プラスチックの混合物を、従来加熱方法で相転移温度以上に予備加熱してから、マイクロ波加熱を追加する方式である。この場合は、マイクロ波加熱時間を最短にできるので、エネルギーコストは最も安くなる。
【００４４】
以上の実験結果および考察から、少なくともマイクロ波を照射してハロゲン系プラスチックを熱分解させてハロゲンを分離すれば、ハロゲン系プラスチックの骨格構造をそのまま残すことが可能になるので、建築材料としてリサイクルできる。さらに、このように処理したハロゲン系プラスチックの骨格構造には、燃焼させたときに発生する危険なハロゲン系化合物を作るハロゲンが含まれていないので、コジェネの燃料として、溶鉱炉の鉄などの還元剤として使用しても腐食を心配する必要はない。
【００４５】
そして、マイクロ波を応用することにより、従来加熱法による熱分解処理時間に対して、約１００分の１の時間で処理が完了することから、エネルギー効率の高いハロゲン系プラスチック分解処理システムを提供できる。
【発明の効果】
【００４６】
本発明によれば、ハロゲン系プラスチックは常温においても、複素誘電率の虚数項である損失係数が他のプラスチックよりも大きく、そして、さらに高い数１０℃以上になると損失係数の温度変化が急激に大きくなることから、少なくともマイクロ波加熱を利用することにより、従来加熱法による熱分解処理時間に比較して１００分の１程度にまで短縮できる。
【００４７】
また、図４で説明したように、常温においても、他のプラスチック同様に、マイクロ波を照射すれば加熱できる。すなわち、マイクロ波を照射してハロゲン系プラスチックが加熱され、たとえば塩化ビニルのように７５℃以上にもなると、損失係数の温度勾配が急に大きくなって発熱量が増加し温度が急上昇する（図５および図６）。この原因は、この温度以上では相転換が起き、炭素原子に結合しているハロゲン元素のマイクロ波よる影響が大きく現れるようになった結果と推定する。この結果、急激に温度が上昇し、炭素原子との結合が外れてハロゲン元素が分離（脱ハロゲン化）できるので、分解が急激に進んだものと考える。
【００４８】
すなわち、本発明によれば、ヒーターや熱風、他からの廃熱の利用などマイクロ波加熱以外の加熱方法での加熱手段（従来加熱法）でハロゲン系プラスチックを加熱する設定温度を、ハロゲン系プラスチックの複素誘電率の虚数項（損失係数）の温度勾配が大きくなる温度点以上の温度（塩化ビニルの場合は７５℃以上）に設定して、マイクロ波加熱すれば、マイクロ波加熱単独の場合よりさらに短時間でハロゲン系プラスチックを熱分解させることができる。
【００４９】
従来加熱法による設定温度があまりにも高いと、マイクロ波加熱により急速に分解反応が進んだ結果上昇するハロゲン系プラスチックの温度が、ハロゲン系プラスチックの骨格構造をも分解して炭化を進める温度以上にも達してしまい、リサイクルの利用価値を半減させてしまう。
【００５０】
このため、従来加熱法による加熱設定温度は、ハロゲン系プラスチックの複素誘電率の虚数項（損失係数）の温度勾配が大きくなる温度点を下限に、前記ハロゲン系プラスチックが熱分解反応を起こし始める温度（塩化ビニルの場合は２１０℃）を上限に設定した。ただし、単に廃プラスチックを溶鉱炉に投入し、たとえば鉄を還元するための目的であれば、少々分解が進みすぎて部分的に炭化してもリサイクルの上で問題ない。
【００５１】
また、最初から加熱するのは従来加熱法だけで、マイクロ波加熱は途中から行って同時併用加熱するシステムでは、マイクロ波照射を開始するタイミングは、ハロゲン系プラスチックの全体または少なくとも一部分の温度（内部温度でも表面温度でも問わない）を検出するセンサーを取り付けて、そのセンサーは、ハロゲン系プラスチックの複素誘電率の虚数項（損失係数）の温度勾配が大きくなる温度点以上の温度で、かつ、熱分解反応を起こす温度以下の温度範囲内で、マイクロ波の照射を開始するように設定できるようにしている。このシステムによれば、高価なマイクロ波エネルギーを使う時間を短縮できるので、エネルギーコストを節約できる。
【００５２】
また、同様にして、従来加熱法でハロゲン系プラスチックを損失係数の温度勾配が大きくなる温度以上で、かつ、熱分解反応を起こす温度以下まで加熱した後、マイクロ波の照射を開始するのと概略同時に、従来加熱法による加熱を停止する方法は、バッチ処理として、従来加熱法とマイクロ波加熱とを組み合わせるシステムであり、ハロゲン系プラスチック等をマイクロ波照射室に自動供給する方式にも適用できる。
【００５３】
すなわち、ホッパー直下には、ハロゲン系プラスチックを粉砕するためのローラーと歯を持ったスパイラルコンベアとを組み合わせ、スパイラルコンベアで粉砕したプラスチックをマイクロ波照射室に送り込む途中の円筒部分で、従来加熱法で必要温度（損失係数の温度勾配が大きくなる温度以上で、かつ、熱分解反応を起こす温度以下）まで加熱することをも可能にする。
【００５４】
本発明は、ハロゲン系プラスチックに限定されるものではなく、他の非ハロゲン系プラスチック（たとえば、ＰＥＴなどのプラスチック）との混合物を、熱分解させることもできる。このためには、センサーによる設定温度を、ハロゲン系プラスチックの複素誘電率の虚数項（損失係数）の温度勾配が大きくなる温度点を下限とし、上限をハロゲン系プラスチックの熱分解開始温度または混合物に含まれる非ハロゲン系プラスチックの中で最も低い軟化温度点のどちらか低い温度とする範囲に設定し加熱した後、マイクロ波の照射を開始して、熱分解させることができる。これは、軟化したプラスチックがハロゲン系プラスチックを覆うことによりハロゲンの放出を妨げることを防止するためである。
【００５５】
また、本発明は、熱分解が完了するタイミングを温度変化から得ることで、温度の時間変化がゼロまたはマイナスになった時点を起点として、マイクロ波の照射をやめるタイミングを設定することができ、エネルギーコストの節約が可能となる。
【００５６】
このように、本発明は、短時間でハロゲン系プラスチックからハロゲン元素を分離できるので、従来加熱法と比較して処理能力が飛躍的に向上する。また、ハロゲン系プラスチックの骨格構造が熱分解しない低温度で、ハロゲン化水素の熱分解させる方式であるので、建築材料としての利用価値も産まれる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５７】
以下、本発明を実施するための最良の形態を実施例の図面を参照して詳細に説明する。なお、各実施例におけるハロゲン系プラスチックは非ハロゲン系プラスチックを混入した混合物も含むものとする。
【実施例１】
【００５８】
[準備段階]
実施例１は、ハロゲン系プラスチックをバッチで処理するバッチ式マイクロ波応用脱ハロゲン化装置すなわち本発明の熱処理システムを実現する装置である。実施例の説明では、脱ハロゲン化装置とも称する。実施例１ではハロゲン系プラスチックを破砕した破砕プラスチック（破砕廃プラまたは単に廃プラとも言う）を収容する容器を用意する。
【００５９】
図１２は、破砕したプラスチックを入れたバッチ式マイクロ波応用脱ハロゲン化装置用容器を説明する断面図である。図１２において、符号１は破砕したハロゲン系プラスチック（あるいはハロゲン系プラスチックと非ハロゲン系プラスチックとの混合物）を破砕したものの何れか（破砕プラスチック）である。破砕の大きさについては、マイクロ波の浸透深さ（電力半減深度）の２倍以下の最大長であれば良い。塩化ビニルの場合は、１５０℃であっても電力半減深度が１０ｃｍであるので、この程度の大きさ以下であれば良い。通常考えられる大きさは最大長が１ｃｍ程度であるので、全く問題無い。
【００６０】
符号２は破砕プラスチック１を入れてマイクロ波で照射するときに使用する容器である。その材料は３５０℃に十分耐える陶磁器などセラミックスあるいは石英など耐熱ガラスなどから成る。勿論、ターンテーブル方式の電子レンジにおいて金属製ターンテーブルも採用されているので、金属製容器であっても良い。
【００６１】
ターンテーブル方式のバッチ式マイクロ波応用脱ハロゲン化装置の場合、破砕したプラスチックを撹拌する方式のものであれば、容器の形状は、盥や風呂桶のように円形断面のものが適当である。しかし、ターンテーブル方式であっても撹拌しないのであれば、あるいはターンテーブル方式以外のバッチ式マイクロ波応用脱ハロゲン化装置の場合には、容器の形状は問わない。
【００６２】
尚、マイクロ波加熱と  例えばヒーター加熱のような従来方式の加熱とを併用するオーブン電子レンジのようなバッチ式マイクロ波応用脱ハロゲン化装置の場合は、例えば盥のように、大きな面積で浅い容器が良い。これは、表面積が大きいほうが加熱し易いからである。また、破砕プラスチック１については、予めヒーターや廃熱などを利用して予備加熱してある状態と、予備加熱してない状態のどちらの状態であっても良い。
【００６３】
[予備加熱]
図１３から図１６により予備加熱について説明する。ここでは、少なくともハロゲン系プラスチックを含む破砕したプラスチックをヒーターを用いて予備加熱する装置の構造を示す。図１３は、破砕ハロゲン系プラスチックの予備加熱装置の構造例を説明する断面図である。各符号の説明は図中に示してある（以下の各図面においても同じ）。図１３において、ホッパー５に投入した少なくともハロゲン系プラスチックを含む破砕したプラスチック４は、モーター８で回転されるスパイラルコンベア９の動きに従い、図１３において左から右に移動し、出口から落下し、容器２に入る。
【００６４】
破砕プラスチック４はスパイラルコンベア９で運ばれる間、スパイラルコンベア９を外側から覆うヒーター７により加熱される。ここで保温カバー６は、ヒーター７を外側から覆い熱が逃げるのを防ぐ機能を持つ。なお、符号１２はヒーターに電気を供給する導入線である。
【００６５】
ここで、中空円柱部１５は、スパイラルコンベア９との働きで破砕プラスチック４を左から右へ移動させるが、このとき、ヒーター７に覆われた部分に相当する中空円柱部１５の内面の温度は、ハロゲン系プラスチックの複素誘電率の虚数項（損失係数）の温度勾配が大きくなる温度点以上の温度、たとえば塩化ビニルの場合は７５℃以上で、かつ、ハロゲン系プラスチックが熱分解反応を起こしてハロゲン化水素を放出し始める温度以下の温度、たとえば塩化ビニルの場合は２１０℃以下の温度範囲になるように、センサーを使いコントロールしている。
【００６６】
実際には、熱分解反応を起こしてハロゲン化水素を放出し始める温度直前の温度に設定するのが、加熱時間を短縮できて良い。このような温度に設定したスパイラルコンベア９内を、破砕プラスチック４は、左から右へ移動しながら加熱される。このときの移動速度をコントロールすることにより、破砕プラスチックの加熱温度が決まる。
【００６７】
このとき、ホッパー５のスパイラルコンベア９との接続部の縊れた部分１３の直径を最適化して、スパイラルコンベイア９内の破砕プラスチック４の量を満杯より少し少なめにして、流動性を持たせるようにすることも出来る。そして、スパイラルコンベア９の右側が上方向となるように傾けて、破砕プラスチック４がスパイラルコンベア９内を進むと同時に右上方向に這い上がるようにすると、加熱が進み易い。
【００６８】
尚、上記の説明は、破砕廃プラが、ハロゲン系プラスチックだけの場合についての説明であったが、他のプラスチックとの混合廃プラの場合には、最も軟化点（融点）の低いプラスチックに合わせて温度の上限を決めねばならないことは言うまでも無い。
【００６９】
図１４は、図１３に示した予備加熱装置おいて、ヒーターの替わりに廃熱を利用した加熱流体を利用して破砕プラスチック４を予備加熱する装置を説明する図１３と動揺の断面図である。この予備加熱装置おいては、廃熱を利用した加熱流体の温度をハロゲン系プラスチックの複素誘電率の虚数項（損失係数）の温度勾配が大きくなる温度点以上の温度、たとえば塩化ビニルの場合は７５℃以上で、かつ、ハロゲン系プラスチックが熱分解反応を起こしてハロゲン化水素を放出し始める温度以下の温度、たとえば塩化ビニルの場合は２１０℃以下の温度範囲になるように、センサーを使いコントロールしている。実際には、熱分解反応を起こしてハロゲン化水素を放出し始める温度直前の温度に設定するのが、加熱時間を短縮できて良い
【００７０】
このような温度に設定した加熱流体を使って、スパイラルコンベア内を破砕プラスチック４がスパイラルコンベア９内を図１４の左から右へ移動しながら加熱される。このときの移動速度をコントロールすることにより、破砕プラスチック４の加熱温度が決まる。このとき、ホッパー５のスパイラルコンベア９との接続部の縊れた部分１３の直径を最適化して、スパイラルコンベイア９内の破砕プラスチック４の量を満杯より少し少なめにして、流動性を持たせるようにすることも出来る。そして、図１３での説明と同様に、スパイラルコンベア９を傾けて、破砕プラスチックがスパイラルコンベア内を進むと同時に這い上がるようにすると、加熱が進み易い。
【００７１】
図１５は、図１４に示した廃熱利用による予備加熱装置の他の構成例を説明する図１４と同様の断面図である。図１５において、加熱流体として熱風を使う場合、スパイラルコンベア９の中空円筒部１５を加熱し終えた熱風出口側パイプを図１５の符号２０で示すように、パイプ引き出し線の先がスパイラルコンベア９の入口側（左端）に近い部分に接続されるようにすると、ハロゲン系プラスチックの複素誘電率の虚数項（損失係数）の温度勾配が大きくなる温度点以上の温度、たとえば塩化ビニルの場合は７５℃以上で、かつ、ハロゲン系プラスチックが熱分解反応を起こしてハロゲン化水素を放出し始める温度以下の温度、たとえば塩化ビニルの場合は２１０℃以下の温度範囲にある風が、直接、ハロゲン系プラスチックを加熱できるので、加熱時間を更に短縮できる。
【００７２】
図１６は、図１４に示した廃熱利用による予備加熱装置のさらに他の構成例を説明する図１４と同様の断面図である。図１６では、図１４に示したスパイラルコンベア９の出口側（右端）に穴をあけた歯２１を取り付けてある。この歯２１により、加熱された破砕プラスチックを押し出し加圧成形して細粒化することを可能になる。この場合は、加圧成形させることから破砕プラスチックが自己発熱するので、エネルギーの節約になるという効果もある。
【００７３】
次に、本発明の熱処理システムを構成するハロゲン系プラスチック等の脱ハロゲン化装置の構成を説明する。
【００７４】
[バッチ式マイクロ波応用脱ハロゲン化装置]
図１７Ａは、バッチ式マイクロ波応用脱ハロゲン化装置の中央部をドアに平行な面で切った断面図であり、図１７Ｂは、図１７Ａの中央部をドアに直角な面で切った断面図である。図１７Ａと図１７Ｂにおいて、符号２３は処理室（アプリケータ）であり、金属の壁で構成されている。このアプリケータ２３の天井部には穴がある。この穴にはハロゲン化水素を収集するためのパイプ３０が外側から嵌め込まれ、ハロゲン系プラスチックが加熱されたことにより発生するハロゲン化水素を後述する中和処理装置に導入して、中和塩の形にして無害化する。なお、ドア３２は前記した容器２を装置内部に出し入れするために開閉するもので、アプリケータ２３の正面（図１７Ａの手前の金属壁）に設けられている。
【００７５】
また、アプリケータ２３の左右および奥の側面には、それぞれ穴が１個あり、それぞれの穴からマイクロ波が供給されるようになっている。なお、マイクロ波の給電部の総数を３個で説明したが、これに捉われる必要は無く、１個でも複数個でも良い。そして、マイクロ波供給部分には、マイクロ波発生デバイス（マグネトロン）２６が設置されている。符号２７はマグネトロン２６のアンテナ、符号２８は導波管、符号２９は石英やセラミックスなどマイクロ波を透過する性質のある材料からなる仕切り板である。この仕切り板２９により、腐食性のガスがマグネトロンのアンテナ側へ漏れ出るのを防止している。
【００７６】
そして、図１７Ａの左右の側面には、アプリケータ２３内のマイクロ波による定在波をかき乱して、加熱むらを出来る限り小さくさせるために、金属でできたスターラブレード２４を配置し、モーター２５でそれぞれのスターラブレード２４を回転させる構造になっている。なお、スターラブレード２４の側面からの位置（距離）や大きさ形状そして回転スピードなどは、左右を必ずしも同じにする必要はない。
【００７７】
被加熱物である破砕プラスチック１は容器２の中に入れられ、陶磁器などセラミックス、各種レンガあるいはガラスなどで作られた台７５の上に置かれている。この破砕プラスチック１は予備加熱されていても、予備加熱されていなくても、どちらでも良い。
【００７８】
図１７Ａ、図１７Ｂには、特に図示してないが、破砕プラスチックの表面温度を監視する非接触型温度センサーが取り付けてある。そして、熱風導入パイプ３３を通して、熱風がアプリケータ２３に送り込まれている。ここで、マイクロ波漏洩防止の目的で、金属網またはパンチングメタル３４が取り付けてある。この熱風は廃熱を利用すれば、安価なエネルギー源となる。このような構成で、破砕プラスチックの脱ハロゲン処理を進める。以下、この脱ハロゲン処理について説明する。
【００７９】
（１）破砕ハロゲン系プラスチックを予備加熱せずに装置に投入する場合
（Ａ）熱風の温度を、下限はハロゲン系プラスチックの複素誘電率の虚数項（損失係数）の温度勾配が大きくなる温度点とし、上限はハロゲン系プラスチックが熱分解反応を起こして炭素・炭素間結合が切れる温度とする場合：
（たとえば、塩化ビニルの場合、下限を７５℃とし上限を３５０℃とする熱風とする）
塩化ビニルの場合、実用的な設定熱風温度は、２００℃から３００℃の間としてアプリケータの中に入れる。破砕ハロゲン系プラスチックは、照射したマイクロ波を吸収して発熱し、内部から温度上昇する。したがって、熱風の温度とマイクロ波吸収による発熱の両方を加味した上で、炭素・炭素間結合が切れる温度を超えないように、マイクロ波出力と熱風の温度とを組み合わせることになる。
【００８０】
このような温度で加熱すると、破砕ハロゲン系プラスチックは、マイクロ波電力を吸収して発熱して、熱分解開始温度以上に急上昇し、ハロゲン化水素を急激に放出する。ハロゲン系プラスチックの構造体に、炭素原子と結合していたハロゲンが全て分離してしまうと、マイクロ波による発熱量が極端に下がるので、マイクロ波を照射し続けているにもかかわらず破砕ハロゲン系プラスチックの温度は熱風の温度と同じ程度になる。
【００８１】
熱風と同じ温度に下がるといっても、熱分解によりハロゲンが分離できる温度であるため、非接触型温度センサーで破砕ハロゲン系プラスチックの温度をモニターして、表面温度の上昇が止まったら、あるいは、表面温度が低下し始めたら、分解が完了したと認識し、マイクロ波の供給を停止しできる。そして、マイクロ波を停止して直ちに、あるいは、ハロゲンの分離をさらに確実にするために、熱風だけで加熱する時間を少し与えた後に、処理済プラスチックを装置から取り出す。
【００８２】
（Ｂ）熱風の温度を、下限はハロゲン系プラスチックの複素誘電率の虚数項（損失係数）の温度勾配が大きくなる温度点とし、上限はハロゲン系プラスチックが熱分解反応を起こして炭素・ハロゲン間結合が切れる温度とする場合：
（たとえば、塩化ビニルの場合、下限を７５℃とし上限を２１０℃とする熱風とする）
塩化ビニルの場合、実用的な設定熱風温度は、１５０℃から２００℃の間としてアプリケータの中に入れる。破砕ハロゲン系プラスチックは、照射したマイクロ波を吸収して発熱し、内部から温度上昇する。したがって、熱風の温度とマイクロ波吸収による発熱の両方を加味した上で、炭素・炭素間結合が切れる温度を超えないように、マイクロ波出力と熱風の温度とを組み合わせることになる。すなわち、（Ａ）の場合より大きなマイクロ波電力を供給することが出来る。
【００８３】
このような温度で加熱すると、破砕ハロゲン系プラスチックは、マイクロ波電力を吸収して発熱して、熱分解開始温度以上に急上昇し、ハロゲン化水素を急激に放出する。ハロゲン系プラスチックの構造体に、炭素原子と結合していたハロゲンが全て分離してしまうと、マイクロ波による発熱量が極端に下がるので、マイクロ波を照射し続けているにもかかわらず破砕ハロゲン系プラスチックの温度は熱風の温度と同じ程度になる。
【００８４】
したがって、非接触型温度センサーで破砕ハロゲン系プラスチックの温度をモニターし、表面温度の上昇が止まったら、あるいは、温度が低下し始めたら、分解が完了したと認識し、マイクロ波の供給を停止しできる。この方式の場合は、マイクロ波を停止して直ちに、あるいは、ハロゲンの分離をさらに確実にするために、熱風だけで加熱する時間を少し与え、プラスチックの温度が、熱分解開始温度の２２０℃より低くなったら、処理済プラスチックを装置から取り出す。
【００８５】
上記の（Ａ）（Ｂ）は、ハロゲン系プラスチックだけの場合を想定した説明であった。他のプラスチックと混合しているいわゆる一般廃プラの場合は、他のプラスチックの軟化点（融点）と、ハロゲン系プラスチックの各熱分解温度とを比較し、他のプラスチックの軟化点（融点）が低いのであれば、熱風温度の上限は、他のプラスチックの軟化点（融点）として、（Ａ）または（Ｂ）の方法で処理すればよい。
【００８６】
（２）破砕ハロゲン系プラスチックを予備加熱して装置に投入する場合
前記図１３から図１６に示した方法で予備加熱した破砕ハロゲン系プラスチックを図１７の装置で脱ハロゲン化する場合も、基本的には、上記の（１）の（Ａ）または（１）の（Ｂ）で説明した方法で処理が可能である。処理の完了は、温度センサーでモニターしている破砕ハロゲン系プラスチックの温度で管理しているので、予備加熱してあれば、それだけ早く分解反応が完了する。
【００８７】
ここで強調する点は、前記（１）においては、熱分解を早く完了させるためには、従来加熱法を併用することにより、マイクロ波加熱時間の短縮を考えたが、従来加熱法で予備加熱をした破砕ハロゲン系プラスチックの場合は、熱風は必ずしも必要ないという点である。
【実施例２】
【００８８】
以下、本発明による別のバッチ式マイクロ波応用脱ハロゲン化装置について図１８、図１９および図２０を参照して説明する。図１７Ａ、図１７Ｂに示した脱ハロゲン化装置との違いは、電気ヒーターを追加した点である。図１８は、本発明による別のバッチ式マイクロ波応用脱ハロゲン化装置の構成を説明する図１７Ｂと同様の断面図である。図１９は、本発明によるさらに別のバッチ式マイクロ波応用脱ハロゲン化装置の構成を説明する図１７Ｂと同様の断面図である。図２０は、本発明によるさらにまた別のバッチ式マイクロ波応用脱ハロゲン化装置の構成を説明する図１７Ｂと同様の断面図である。図２１は、図２０で用いた上部ヒーターの詳細を説明する平面図である。
【００８９】
図１８、図１９および図２０では、熱風の他にヒーターの追加になっているが、熱風の導入はやめて、ヒーターだけでもよい。図１８と図１９との違いは、ヒーターの取り付け位置である。図１８ではアプリケータの外側でアプリケータに接している。また、図１９はアプリケータの内側でアプリケータ接している。そして、図２０はアプリケータの中にヒーターを置き、破砕ハロゲン系プラスチックを上部から加熱するので、図のように図１９の構造に付加できる。
【００９０】
熱風と電気ヒーターとの違いは、熱風は温度制御が難しいのに対し、電気ヒーターは、それが容易である点である。熱風は廃熱が直接利用できるので、ベースになる温度は廃熱を利用した熱風とし、温度制御が必要なところ、たとえば従来加熱法で、設定温度の上限近くに、廃プラの温度を設定するべく加熱する部分は、電気ヒーターを利用すると、マイクロ波照射時間を短くできる。
【実施例３】
【００９１】
図２２から図２５を参照して本発明の実施例３を説明する。実施例３では、アプリケータ２３の中にターンテーブル４１を設け、それを回転させてマイクロ波による加熱むらを無くす方法を採用した。図２２Ａは、本発明の実施例３のターンテーブル方式の基本構造を説明するドアと直角な面での断面図、図２２Ｂは、図２２Ａに示したターンテーブル方式の基本構造を説明するドアと平行な面での断面図である。マイクロ波の攪拌手段にターンテーブル４１を採用した違いはあるが、破砕ハロゲン系プラスチックからハロゲンを熱分解により分離する方法は、図１７Ａ、図１７Ｂの説明と同様である。
【００９２】
図２３Ａは、図２２Ａ、図２２Ｂの構造に電気ヒーターを追加した構造を説明する図２２Ａと同様の断面図である。また、図２３Ｂは、図２３Ａに示したターンテーブル方式の基本構造を説明するドアと平行な面での図２２Ｂと同様の断面図である。この構造についても、スターラタイプを採用した図２０と同じ構造であり、同様の効果が期待できることは明らかである。
【００９３】
前述した図１７Ａから図２０では、アプリケータの中にマイクロ波を撹拌するスターラブレードを入れて、それを回転させて、マイクロ波による加熱むらを改善する方法を採用している。これに対し、図２２Ａおよび図２３Ｂでは、ターンテーブルに置いた破砕ハロゲン系プラスチックを入れた容器をターンテーブルと一緒に回転させ、マイクロ波による加熱むらを改善する方法である。図示しなかったが、スターラブレードとターンテーブルとを組み合わせにすれば、マイクロ波による加熱むらは更に改善されることは言うまでも無い。
【実施例４】
【００９４】
図２４は、本発明のターンテーブル方式の発展型の構造を説明するドアと直角な面での断面図である。すなわち、図２３の電気ヒーターを、直接、破砕ハロゲン系プラスチック１を入れた容器２の中に入れて、ターンテーブル４１を回転させる構造としたものである。これにより、破砕ハロゲン系プラスチック１を機械的に撹拌できるので、熱風やヒーターからの熱を早く破砕ハロゲン系プラスチック１全体に伝えることができる。
【００９５】
図２４では、電気ヒーターを使って機械的に破砕ハロゲン系プラスチックを撹拌する構造を採用したが、熱風が満遍なく全体に伝わればよいので、電気ヒーターである必要は無く、金属でも、セラミックスでも、掻き混ぜる機能さえあれば、目的を達することができる。
【００９６】
図２５は、本発明のターンテーブル方式のさらに発展型の構造を説明するドアと直角な面での断面図である。この構造では、図２４にスターラを追加してマイクロ波を撹拌することにより、固定部分、すなわち、直接、破砕ハロゲン系プラスチックを掻き混ぜる電気ヒーターの表面（ヒーターではなく、単に掻き混ぜ棒として金属製を採用した場合は、その表面）に発生するマイクロ波の定在波の影響を受けて、表面がマイクロ波加熱されて部分的に温度が高くなるのを、改善させている。
【実施例５】
【００９７】
図２６Ａは、本発明の実施例５構造を説明するスパイラルコンベアの軸を通る面での断面図である。また、図２６Ｂは、図２６ＡのＡ−Ｂ線に沿った破断面を示す断面図である。破砕されたハロゲン系プラスチックあるいはハロゲン系プラスチックを含む混合プラスチック１は、金属製のホッパー４５に投入される。符号４４は金属製の蓋で、バッチ処理を行う場合の構造である。連続投入する場合は、蓋４４にマイクロ波は通さないが、破砕プラスチックは通す穴を開ければよい。
【００９８】
モーター５３は、接続されたスパイラルコンベア５４を回転させる。符号４６，４７，４８，４９はセラミックスで、合わせて中空円筒体を形成し、モーター５３、スパイラルコンベア５４とあいまって、破砕プラスチックを、図２６Ａで左から右に移動させる機能を持っている。
【００９９】
セラミックスで中空円筒体を形成させた理由は、マイクロ波をこの部分に照射しなければならないこと、スパイラルコンベア５４はその要求される機能と強度から金属製であることが要求されるが、スパイラルコンベア５４が接触または接近する中空円筒体も金属の場合には、その接触部または接近部でマイクロ波スパークが発生する可能性が大きいからである。セラミックスにすることにより、セラミックス内部にマイクロ波が伝播するので、広範囲にマイクロ波を照射できる。
【０１００】
一方、マイクロ波が作用するアプリケータは、金属板５０、５１、５２が主たる構造体になる。したがって、スパイラルコンベア５４の構造体もアプリケータの内部になる。もちろん、円筒部分の内径がマイクロ波を透過するのに十分な大きさの場合には、その部分もアプリケータとして加味しなければならない。
【０１０１】
例えば、ホッパー４５から破砕プラスチック１をスパイラルコンベア５４に取り込む部分は、通常縊れているが、この内径は必ずしもマイクロ波を遮断する径にまで小さくする必要はない。ホッパー４５の内部までマイクロ波が透過して破砕プラスチック１を加熱するエネルギーとして使用されるのであれば、無駄にはならないからである。
【０１０２】
熱分解の生成物としてでるハロゲン化水素は、パイプ５６および５８から排出される。この部分の接続は図示してないが、金網やパンチングメタルなどを挟むことにより、マイクロ波の透過を阻止できる。尚、処理済破砕プラスチックが排出されるパイプ５５は、マイクロ波の透過を阻止できる内径にまですることにより、マイクロ波の漏洩を阻止する構造にしてある。しかし、この５５は、必ずしもパイプ状にして処理完了破砕プラスチック６２を順次トレイ６１に入れる必要は無いので、５５の部分を大きな容器にして、すなわち、パイプの底を閉じて、処理完了プラスチックを蓄える構造でもよい。
【０１０３】
また、マイクロ波の供給部分は、マグネトロン２６、アンテナ２７、導波管２８、仕切り板２９からなっている。従来加熱法による加熱方法は、実施例５では電気ヒーターを利用する方法を採用しているが、廃熱を利用した熱風を使う方法もある。破砕ハロゲン系プラスチックからハロゲンが分離する原理、マイクロ波加熱および従来加熱方法との併用で所望の機能が得られることは既に説明してあるので、ここでは省略する。
【０１０４】
図２６Ａではスパイラルコンベア５４を水平に置いた状態で説明しているが、たとえば、塩化ビニルを処理する場合、発生する塩化水素は軽いので、図２６Ａにおいて、右側を上にあげてスパイラルコンベア５４を斜め配置し、破砕プラスチックが加熱されながら上方に移動する構造にすれば、発生した塩化水素はスムースに排出できる。
【実施例６】
【０１０５】
図２７Ａは、本発明の実施例６構造を説明するスパイラルコンベアの軸を通る面での断面図である。また、図２７Ｂは、図２７ＡのＡ−Ｂ線に沿った破断面を示す断面図である。実施例６は、図１５で説明した構造と図２６Ａおよび図２６Ｂに示した構造とを結合して、連続的に脱ハロゲン化を可能にしたものである。この実施例の説明は図１５と図２６Ａおよび図２６Ｂに重複するので、省略する。
【０１０６】
図２８は、本発明の各実施例の脱ハロゲン装置で発生したハロゲン化水素を中和処理するための中和装置の一例を説明する断面図である。図２８では、パイプ６４を通して矢印６３で示した脱ハロゲン装置からの空気およびハロゲン化水素を中和タンク６５に取り入れる。中和タンク６５の中には、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウムなどのアルカリ溶液６６が満たされている。空気と共に導入されたハロゲン化水素は、アルカリ溶液６６と反応してハロゲン化ナトリウムやハロゲン化カルシウムなどの中和塩６７となって中和タンク６５の底部に沈殿する。
【０１０７】
中和タンク６５の中を負圧にして生成ガスを早く中和タンク６５に取り入れるように、真空ポンプ６９を採用している。中和処理完了空気６８は、真空ポンプ６９でパイプ７０を通して矢印７１に示した中和処理完了空気排出方向に排出される。
【０１０８】
この中和装置を前記した実施例のいずれかと組み上げることで、所望のマイクロ波応用ハロゲン系プラスチックの熱分解処理システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１Ａ】廃ハロゲン系プラスチックを鉄鉱石などの還元剤にコークスの代替として用いる場合の説明図である。
【図１Ｂ】従来の廃プラ脱塩素処理システムから推定して考えた処理の流れ図である。
【図２】１００℃に設定した循環熱風方式の恒温槽に５ｃｍ立方体のプラスチックを入れて経過時間に対する温度を測定した結果である。
【図３】塩化ビニルの分子構造と脱塩素後の骨格構造を説明する図である。
【図４】塩化ビニルの複素誘電率（虚数項）の温度変化を説明する図である。
【図５】マイクロ波照射時間と塩化ビニルの温度との関係を説明する図である。
【図６】マイクロ波照射時間と塩化ビニルの温度上昇スピードの関係を説明する図である。
【図７】従来加熱法による熱分解の説明図である。
【図８】破砕したハロゲン系プラスチック又は非ハロゲン系プラスチックの混合物をマイクロ波加熱する基本プロセスの流れ図である。
【図９】破砕したハロゲン系プラスチック又は非ハロゲン系プラスチックの混合物をマイクロ波加熱以外の加熱手段で加熱後にマイクロ波加熱を行うプロセスの流れ図である。
【図１０】破砕したハロゲン系プラスチック又は非ハロゲン系プラスチックの混合物を、従来加熱方法で加熱した後、マイクロ波加熱に切り替える方式を説明する流れ図である。
【図１１】破砕したハロゲン系プラスチック又は非ハロゲン系プラスチックの混合物を従来加熱方法で相転移温度以上に予備加熱してからマイクロ波加熱を追加する方式を説明する流れ図である。
【図１２】破砕したプラスチックを入れたバッチ式マイクロ波応用脱ハロゲン化装置用容器を説明する断面図である。
【図１３】破砕ハロゲン系プラスチックの予備加熱装置の構造例を説明する断面図である。
【図１４】図１３に示した予備加熱装置おいてヒーターの替わりに廃熱を利用した加熱流体を利用して破砕プラスチック４を予備加熱する装置を説明する図１３と動揺の断面図である。
【図１５】図１４に示した廃熱利用による予備加熱装置の他の構成例を説明する図１４と同様の断面図である。
【図１６】図１４に示した廃熱利用による予備加熱装置のさらに他の構成例を説明する図１４と同様の断面図である。
【図１７Ａ】バッチ式マイクロ波応用脱ハロゲン化装置の中央部をドアに平行な面で切った断面図である。
【図１７Ｂ】図１７Ａの中央部をドアに直角な面で切った断面図である。
【図１８】本発明による別のバッチ式マイクロ波応用脱ハロゲン化装置の構成を説明する図１７Ｂと同様の断面図である。
【図１９】本発明によるさらに別のバッチ式マイクロ波応用脱ハロゲン化装置の構成を説明する図１７Ｂと同様の断面図である。
【図２０】本発明によるさらにまた別のバッチ式マイクロ波応用脱ハロゲン化装置の構成を説明する図１７Ｂと同様の断面図である。
【図２１】図２０で用いた上部ヒーターの詳細を説明する平面図である。
【図２２Ａ】本発明の実施例３のターンテーブル方式の基本構造を説明するドアと直角な面での断面図である。
【図２２Ｂ】図２２Ａに示したターンテーブル方式の基本構造を説明するドアと平行な面での断面図である。
【図２３Ａ】図２２Ａ、図２２Ｂの構造に電気ヒーターを追加した構造を説明する図２２Ａと同様の断面図である。
【図２３Ｂ】図２３Ａに示したターンテーブル方式の基本構造を説明するドアと平行な面での図２２Ｂと同様の断面図である。
【図２４】本発明のターンテーブル方式の発展型の構造を説明するドアと直角な面での断面図である。
【図２５】本発明のターンテーブル方式のさらに発展型の構造を説明するドアと直角な面での断面図である。
【図２６Ａ】本発明の実施例５構造を説明するスパイラルコンベアの軸を通る面での断面図である。
【図２６Ｂ】図２６ＡのＡ−Ｂ線に沿った破断面を示す断面図である。
【図２７Ａ】本発明の実施例６構造を説明するスパイラルコンベアの軸を通る面での断面図である。
【図２７Ｂ】図２７ＡのＡ−Ｂ線に沿った破断面を示す断面図である。
【図２８】本発明の各実施例の脱ハロゲン装置で発生したハロゲン化水素を中和処理するための中和装置の一例を説明する断面図である。
【符号の説明】
【０１１０】
１・・・破砕したハロゲン系プラスチック、２,４・・・容器、５・・・ホッパー、７・・・ヒーター、８・・・モーター、９・・・スパイラルコンベア、１１・・・加熱済み破砕ハロゲン系プラスチック、１５・・・中空円筒部、２１・・・歯、２３・・・アプリケータ、２４・・・スターラブレード、２６・・・マグネトロン、２７・・・アンテナ、２８・・・導波管、２９・・・マイクロ波透過仕切り板、３０・・・ハロゲン化水素収集管、３２・・・ドア、３３・・・熱風導入管、３４・・・マイクロ波漏洩防止金属網またはパンチングメタル、３６・・・ヒーター、３７・・・保温カバー、３８・・・金属製ヒーターカバー、３９・・・上部ヒーター、４１・・・ターンテーブル、４２・・・ターンテーブル回転モーター、４３・・・攪拌棒（ヒーター可）、４４・・・ホッパー蓋、４５・・・ホッパー、６５・・・中和タンク。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２Ａ】
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【図２２Ｂ】
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【図２３Ａ】
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【図２３Ｂ】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６Ａ】
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【図２６Ｂ】
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【図２７Ａ】
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【図２７Ｂ】
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【図２８】
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