(57)【要約】【課題】より好適に残渣の固着を防止することができる廃プラスチックの熱分解装置を提供する。【解決手段】本発明の廃プラスチックの熱分解装置１は、廃プラスチック１００が投入されて加熱溶融される熱分解槽１０と、熱分解槽１０を加熱する加熱部３０と、熱分解槽１０の内壁と加熱溶融された廃プラスチック１００との境界に向かって気体を放出するガス導入部２０とを備えることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃プラスチックが投入されて内部で加熱溶融される熱分解槽と、
前記熱分解槽を加熱する加熱部と、
前記熱分解槽の内壁と加熱溶融された前記廃プラスチックとの境界に向かって気体を放出する気体放出部と、
を備えることを特徴とする廃プラスチックの熱分解装置。
【請求項２】
前記気体放出部は、
前記熱分解槽の側壁の内面に設けられた第１放出部と、
前記熱分解槽の底部の内面に設けられた第２放出部と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の廃プラスチックの熱分解装置。
【請求項３】
前記気体放出部の少なくとも一部は、前記内壁の一部を覆うように配置された多孔質層を有し、前記気体の少なくとも一部は前記多孔質層を通って放出されることを特徴とする請求項１又は２に記載の廃プラスチックの熱分解装置。
【請求項４】
前記気体は、窒素、アルゴン、ヘリウムの少なくとも１つを含み、酸素を含まない気体であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の廃プラスチックの熱分解装置。
【請求項５】
廃プラスチックを熱分解槽に投入する投入工程と、
前記廃プラスチックを加熱して溶融させる加熱工程と、
前記加熱工程において溶融された前記廃プラスチックと前記熱分解槽の内壁との境界に向かって気体を放出し、前記廃プラスチックと前記内壁とを離間させる気体放出工程と、
を備えることを特徴とする廃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、廃プラスチックの熱分解装置、より詳しくは、廃プラスチックの油化に用いる熱分解装置、及び廃プラスチックの熱分解方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、各種材料のリサイクルが進んでおり、廃プラスチックについても例外ではない。廃プラスチックのリサイクル処理の一つとして、廃プラスチックを熱分解して油を取り出す油化処理が知られている。
【０００３】
廃プラスチックの油化処理においては、廃プラスチックを熱分解するときに、油を回収する熱分解ガスとともに残渣が発生する。この残渣が廃プラスチックを溶融加熱する熱分解槽の内壁に固着すると、除去に大きな手間がかかり、処理効率を著しく低下させる。
【０００４】
この問題を解決するために、特許文献１には、撹拌器を熱分解槽内に設置し、熱分解槽内の廃プラスチックを撹拌器で撹拌させながら溶融、加熱することが記載されている。このようにすると、残渣が熱分解槽の内壁に固着しにくいとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１３５９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、実際には撹拌器で撹拌しつつ熱分解を行っても、残渣の固着を完全に防止することはできない。また、撹拌器の撹拌羽根や回転軸等に残渣が固着し、熱分解中に撹拌が困難になる場合もある。この場合、以降の撹拌は行えなくなり、撹拌器を備えない場合と同様に残渣が内壁に固着してしまうという問題がある。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、熱分解槽への残渣の固着をより好適に防止することができる廃プラスチックの熱分解装置及び廃プラスチックの熱分解方法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】
【０００８】
本発明の第１の態様である廃プラスチックの熱分解装置は、廃プラスチックが投入されて内部で加熱溶融される熱分解槽と、前記熱分解槽を加熱する加熱部と、前記熱分解槽の内壁と加熱溶融された前記廃プラスチックとの境界に向かって気体を放出する気体放出部とを備えることを特徴とする。
【０００９】
前記気体放出部は、前記熱分解槽の側壁の内面に設けられた第１放出部と、前記熱分解槽の底部の内面に設けられた第２放出部とを有してもよい。
前記気体放出部の少なくとも一部は、前記内壁の一部を覆うように配置された多孔質層を有し、前記気体の少なくとも一部は前記多孔質層を通って放出されてもよい。
前記気体は、窒素、アルゴン、ヘリウムの少なくとも１つを含み、酸素を含まない気体であってもよい。
【００１０】
本発明の第２の態様である廃プラスチックの熱分解方法は、廃プラスチックを熱分解槽に投入する投入工程と、前記廃プラスチックを加熱して溶融させる加熱工程と、前記加熱工程において溶融された前記廃プラスチックと前記熱分解槽の内壁との境界に向かって気体を放出し、前記廃プラスチックと前記内壁とを離間させる気体放出工程とを備えることを特徴とする
【発明の効果】
【００１１】
本発明の廃プラスチックの熱分解装置及び廃プラスチックの熱分解方法によれば、熱分解槽への残渣の固着をより好適に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態の廃プラスチックの熱分解装置の構成を示す図である。
【図２】同熱分解装置の熱分解槽を示す部分拡大図である。
【図３】（ａ）から（ｃ）は、いずれも同熱分解装置の動作時における不活性ガスの挙動を示す図である。
【図４】（ａ）から（ｃ）は、いずれも同熱分解装置におけるノズルの形状の例を示す図である。
【図５】同実施形態の変形例におけるノズルの形状を示す図である。
【図６】本発明の第２実施形態の熱分解装置におけるノズルを示す図である。
【図７】同熱分解装置の熱分解槽を示す部分拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の第１実施形態について、図１から図５を参照して説明する。図１は、本実施形態の廃プラスチックの熱分解装置（以下、単に「熱分解装置」と称する。）１の構成を示す概略図である。
熱分解装置１は、本発明の廃プラスチックの熱分解方法（以下、単に「熱分解方法」と称する。）を実行可能な装置であり、廃プラスチック１００が投入される熱分解槽１０と、熱分解槽１０内に不活性ガス（気体）を導入するガス導入部（気体放出部）２０と、熱分解槽１０を加熱する加熱部３０とを備えている。
【００１４】
熱分解槽１０は公知の構成を有し、廃プラスチック１００が加熱溶融される空間を有する本体１１と、本体１１を開閉可能に密閉する蓋部１２と、熱分解処理で熱分解したガスを回収する配管(回収部)１３とを備えている。
【００１５】
本体１１の形状には特に制限はないが、本実施形態では底部１１Ｂを有し、上部が開放した円筒形となっている。蓋部１２は、本体１１の上部壁面に取り付けられている。蓋部１２は、廃プラスチック１００の投入時には開放される一方、廃プラスチック１００の熱分解時には、閉じられて本体１１の内部空間を密閉し、雰囲気を所定の状態に保持するとともに、熱分解ガスの発散を防ぐ。
【００１６】
配管１３は、管状に形成され、蓋部１２に取り付けられている。配管１３の一方の端部は、蓋部１２を貫通して開口しており、蓋部１２が閉じられた際に本体１１の内部空間と連通する。配管１３の他方の端部は接続管２に着脱可能に接続されている。接続管２は、冷却塔や有害ガス除去装置等の、熱分解ガス処理に必要な公知の各種機構に接続されており、本体１１の内部で発生した熱分解ガスは、配管１３および接続管２を通ってこれら各種機構に送られる。
【００１７】
ガス導入部２０は、蓋部１２に取り付けられた導入ポート２１と、本体１１の側壁１１Ａの内面に沿って配置された第１導入部（第１放出部）２２と、本体１１の底部１１Ｂの内面に設けられた第２導入部（第２放出部）２３とを備えている。
導入ポート２１は、蓋部１２に取り付けられており、一方の端部は蓋部１２の内側に開口している。導入ポート２１の他方の端部は、供給管３と着脱可能に接続されており、図示しない不活性ガス供給源に接続されている。不活性ガスの種類は、廃プラスチックの熱分解処理の雰囲気として用いることができればその種類に特に制限はなく、例えば、窒素、アルゴン、ヘリウム等を適宜選択して使用することができる。さらに、加熱された不活性ガスを使用してもよい。
【００１８】
第１導入部２２は、複数のノズル２４を有する。複数のノズル２４は、蓋部１２の内側に開口した導入ポート２１の端部と接続されている。各々のノズル２４は、管状に形成され、本体１１の側壁１１Ａの内面に沿って、周方向に間隔をあけて配置されている。本実施形態では、周方向に一定間隔をあけて４本配置されている（図１の本体１１は断面図のため２本は不図示。）。各々のノズル２４は、側壁１１Ａと平行に配置されており、底部１１Ｂに向かって開口している。
【００１９】
第２導入部２３は、本体１１の底部１１Ｂに設けられた底部ポート２５と、底部１１Ｂの内面を覆うように配置された多孔質層２６とを有する。
底部ポート２５は、底部１１Ｂを貫通して本体１１の内部に開口している。底部ポート２５は、蓋部１２の外側で導入ポート２１と連通しており、導入ポート２１から不活性ガスが供給される。
【００２０】
多孔質層２６は、耐熱性のある多孔質材料、たとえば、アルミナ等のセラミックやステンレス等の金属で形成されている。多孔質層２６の気孔径は、平均値で５マイクロメートル（μｍ）以上１０００μｍ以下が好ましい。また、気孔率は、２０％以上９０％以下が好ましい。
多孔質層２６は、底部１１Ｂの内面全体を覆っているが、底部１１Ｂに固定されてはおらず、交換可能である。多孔質層２６が有する多数の気孔の一部は、厚さ方向に連通しており、底部ポート２５から本体１１内に導入された不活性ガスは、多孔質層２６内を通り、多孔質層２６の上面の多数箇所から放出される。
【００２１】
加熱部３０は、ヒーターやバーナー等の公知の構成を有し、熱分解槽１０の本体１１及び本体１１に投入された廃プラスチック１００を所定の温度に加熱する。加熱部３０は、底部ポート２５と干渉しないように配置される。
【００２２】
上記のように構成された本実施形態の熱分解装置１の使用時の動作について、本発明の熱分解方法を行う場合を例にとり説明する。
まず使用者は、蓋部１２を開けて熱分解する廃プラスチック１００を熱分解槽１０の本体１１内に投入する（投入工程）。次に蓋部１２を閉めて図示しないボルト等で固定し、本体１１の内部を密閉する。
【００２３】
使用者は、供給管３から不活性ガスを本体１１の内部に導入する。不活性ガスは、第１導入部２２及び第２導入部２３から本体１１内部に導入され、本体１１内部の空気は配管１３から排出される。これにより、本体１１内部の空気を不活性ガスで置換し、本体１１内を熱分解に適した無酸素雰囲気とする。
【００２４】
次に、使用者が加熱部３０を作動させて熱分解槽１０を加熱すると、内部の廃プラスチック１００が加熱されて溶融する（加熱工程）。加熱工程の目標温度は、廃プラスチック１００の種類等に応じて適宜設定される。
加熱された廃プラスチック１００は、熱分解ガスを発生する。発生した熱分解ガスは、配管１３から熱分解槽１０の外部に回収され、接続管２から冷却塔等を経て油が取り出される一方、本体１１の内部では廃プラスチック１００内に残渣が形成されて徐々に増加していく。
【００２５】
加熱工程と並行して、使用者は導入ポート２１に不活性ガスを供給し、本体１１の内壁と加熱溶融された廃プラスチック１００との境界に向かって不活性ガスを放出する（気体放出工程）。気体放出工程の開始のタイミングは、加熱工程の開始と同時でもよいし、加熱工程開始後所定時間経過後でもよい。なお、本発明において、「内壁」とは、側壁１１Ａの内面と底部１１Ｂの内面とを総称する用語である。
【００２６】
導入ポート２１を通った不活性ガスの一部は、第２導入部２３の底部ポート２５から本体１１の内部に進入し、図２に示すように、本体１１の底部１１Ｂの内面と一体となった多孔質層２６から、廃プラスチック１００と多孔質層２６との境界に向かって気泡Ｂとして放出される。
気泡Ｂが放出された部位においては、廃プラスチック１００と多孔質層２６とが一時的に引き離されて離間するため、形成された残渣が本体１１の内壁に長時間接触することによる固着が抑制される。
【００２７】
一方、第１導入部２２に流れた不活性ガスは、各ノズル２４から、本体１１の側壁１１Ａの内面と廃プラスチック１００との境界に向かって放出される。これにより、図３（ａ）に示すように、廃プラスチック１００と本体１１の内壁とが引き離され、残渣の内壁への固着が抑制される。
【００２８】
さらに、ノズル２４から放出された不活性ガスは、図３（ｂ）に示すように、気泡Ｂを形成する。ノズル２４は、本体１１の側壁１１Ａの内面と平行に配置されているので、形成された気泡Ｂは、図３（ｃ）に二点鎖線で示すように、廃プラスチック１００と側壁１１Ａの内面とを一時的に離間させながら熱分解槽１０の内壁に沿って上昇していく。このような気泡Ｂの動きによっても、残渣の内壁への固着が抑制される。
【００２９】
使用者は加熱工程及び気体放出工程を継続しつつ、廃プラスチック１００から熱分解ガスを回収する。気体放出工程において本体１１内に導入された不活性ガスは、熱分解ガスとともに配管１３から排出され、熱分解ガスから油を取り出す過程で分離される。
熱分解ガスの回収が終了したら、使用者は加熱部３０を停止し、蓋部１２を開けて本体１１の内部から残渣を除去する。残渣は、本体１１の内壁には強固に固着していないので、容易に除去することができる。気体放出工程は、加熱部３０の停止と同時に終了してもよいし、廃プラスチック１００が常温に近い温度となるまで継続され、その後残渣の除去が行われてもよい。
【００３０】
以上説明したように、本実施形態の熱分解装置１及び本発明の熱分解方法によれば、気体放出工程において、ガス導入部２０の第１導入部２２及び第２導入部２３から、熱分解槽１０の本体１１の内壁と加熱溶融された廃プラスチック１００との境界に向かって不活性ガスが放出される。このため、残渣が形成される廃プラスチック１００と本体１１の内壁とが各所で一時的に引き離され、断続的に接触と離間とを繰り返す。その結果、廃プラスチック１００と本体１１の内壁とが長時間接触しつづけることによる残渣の焦げ付きや固着が好適に抑制され、熱分解終了後の残渣の除去が容易となる。したがって、廃プラスチックの熱分解作業の効率を著しく改善することができる。
【００３１】
また、残渣が固着した場合も、当該残渣は不活性ガスにより撹拌されながら固化していくため、気孔を多く有する脆い構造の残渣となりやすい。その結果、従来の熱分解において固着する残渣に比べてはるかに容易に除去することができ、残渣除去作業の効率を向上させることができる。
【００３２】
また、気体放出工程において使用される気体は、熱分解槽１０内を無酸素雰囲気にする不活性ガスと同一であるため、従来の熱分解装置にも簡易な作業を施すだけで本発明の熱分解装置とすることができ、汎用性が高い。
【００３３】
さらに、第１導入部に多孔質層２６が配置されているので、１箇所の底部ポート２５から供給された不活性ガスであっても底部１１Ｂ内面の広い範囲から放出させることができる。また、残渣の固着が蓄積して除去が困難となった場合は、多孔質層２６ごと除去して交換することができる。したがって、残渣が固着してしまった場合も除去作業の効率を落とさずに処理することができる。
【００３４】
本発明の熱分解装置において、気体放出部の態様は様々に変更することができる。
例えば、第１導入部２２のノズル２４は、図４（ａ）及び本実施形態に示すように、１本ずつ離間して配置してもよいし、図４（ｂ）に示すように、複数本のノズル２４を一体にまとめたユニット２７として配置してもよい。あるいは、図４（ｃ）に示すように、ブレード状のノズル２８を用いて層状に気体を放出してもよい。さらに、ノズルの本数やユニットの数、およびその配置間隔等も適宜設定されてよい。
【００３５】
また、ノズルの開口面は、図５に示すように、側壁１１Ａの内面から離れるにつれてノズル２４Ａが長くなるように、ノズル２４Ａの軸線に対して斜めに形成されてもよい。このようにすると、放出される不活性ガスが本体１１の内壁に沿って進みやすくなり、残渣の固着抑制効果をさらに高めることができる。
【００３６】
なお、ノズルの先端は、廃プラスチックと離間しても、溶融した廃プラスチック内に位置してもいずれでも構わないが、本体１１の側壁１１Ａのうち、底部１１Ｂ付近は廃プラスチックがよどみがちであり残渣が固着しやすいため、底部１１Ｂ付近まで不活性ガスが到達するようにノズルの寸法や不活性ガスの流速、流量等が設定されるのが好ましい。
【００３７】
一方、第２導入部２３においては、多孔質層２６を用いるのに代えて、底部ポート２５を多数に分岐させて本体１１内に多数の開口を設け、これら開口から不活性ガスを放出してもよい。
【００３８】
次に、本発明の第２実施形態について図６及び図７を参照して説明する。本実施形態の熱分解装置４１と上述の第１実施形態の熱分解装置１との異なるところは、第１導入部の構造である。なお、以下の説明において、第１実施形態において既に説明した構成や工程については、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００３９】
図６は、熱分解装置４１の第１導入部４２に使用されるノズル４３を示す図である。ノズル４３は、本体１１の側壁１１Ａと平行に配置されている点、設置本数、及び設置間隔は第１実施形態と同様であるが、長手方向端部は開口しておらず、外周面に多数の開口４４が形成されている。したがって、導入ポート２１から供給された不活性ガスは、各開口４４から放出される。
【００４０】
図７は、熱分解装置４１における熱分解槽１０の本体１１の部分拡大図である。側壁１１Ａの内面は多孔質層４５で覆われており、各ノズル４３は、側壁１１Ａと多孔質層４５との間に配置されている。
多孔質層４５は、第２導入部２３の多孔質層２６と同様の材料で形成されてもよいし、異なる材料で形成されてもよい。また、多孔質層４５と多孔質層２６とが一体であってもよいし、別体であってもよい。本実施形態では、多孔質層４５は、多孔質層２６と同様の材料で、多孔質層２６と一体に形成されている。
【００４１】
上記のように構成された熱分解装置４１においては、気体放出工程において、第１導入部からの不活性ガスの放出態様が異なる。すなわち、導入ポート２１からノズル４３に流れた不活性ガスは、各開口４４から様々な方向に放出されるため、一部は多孔質層４５に向かって放出され、一部は多孔質層４５と平行に側壁１１Ａの内面に沿って放出される。
その後、不活性ガスは、本体１１の内部空間に面した多孔質層４５の面の各所から気泡Ｂとして多孔質層４５と廃プラスチック１００（不図示）との境界に向かって放出される。そして、図３（ｃ）に示したのと概ね同様の挙動で廃プラスチック１００と熱分解槽１０の内壁（本体１１の側壁１１Ａと一体となった多孔質層４５の面）とを引き離しながら上昇する。
【００４２】
本実施形態の熱分解装置４１においても、第１実施形態と同様に、残渣の熱分解槽１０の内壁への固着を好適に抑制することができる。
また、第１導入部４２に多孔質層４５が設けられ、不活性ガスが多孔質層４５を通って放出されるので、ノズル４３の本数が少なくても広い範囲に不活性ガスの気泡を放出することができ、第１導入部の配管構造を簡略化することができる。
【００４３】
以上、本発明の各実施形態及び実施例について説明したが、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において各実施形態の構成要素の組み合わせを変えたり、各構成要素に種々の変更を加えたり、削除したりすることが可能である。
【００４４】
例えば、上述の各実施形態では、気体放出部として第１放出部と第２放出部とを備える例を説明したが、気体放出部が第１放出部及び第２放出部のいずれか一方のみを備える構成としてもよい。ただし、両方備える方が残渣の固着抑制効果が高まることは言うまでもない。
【００４５】
また、上述の各実施形態では、第１放出部及び第２放出部が共通の導入ポートから不活性ガスの供給を受ける例を説明したが、これに代えて、第１放出部と第２放出部とがそれぞれ異なる供給源から不活性ガスの供給を受けてもよい。このようにすると、第１放出部と第２放出部とで気体放出工程における不活性ガスの流量や流速を独立して制御することができ、各放出部における放出条件を最適化することが容易となる。
【００４６】
また、残渣の固着抑制効果は若干落ちるが、気体放出部が多孔質層を備えない構成としてもよいし、多孔質層が、本体側壁内面の一部や底部内面の一部のみを覆うように配置されてもよい。
【００４７】
さらに、気体放出部から放出される気体は、不活性ガスに代えて、上述した不活性ガスを少なくとも１種類含み、酸素を含まない混合気体が使用されてもよい。
【符号の説明】
【００４８】
１、４１  廃プラスチックの熱分解装置
１０  熱分解槽
１１Ａ  側壁
１１Ｂ  底部
２０  ガス導入部（気体放出部）
２２、４２  第１導入部
２３  第２導入部
２６、４５  多孔質層
３０  加熱部
１００  廃プラスチック
【図１】
2011213947.tif 000003
【図２】
2011213947.tif 000004
【図３】
2011213947.tif 000005
【図４】
2011213947.tif 000006
【図５】
2011213947.tif 000007
【図６】
2011213947.tif 000008
【図７】
2011213947.tif 000009