【事件の表示】
　特許第３２８５４６３号「ロータリーキルンにおける廃プラスチックの燃焼方法」の請求項３に係る特許に対する特許異議の申立てについて、次のとおり決定する。
【結　論】
　訂正を認める。
　本件特許異議の申立てを却下する。
【理　由】
 
１.訂正の適否についての判断
１−１訂正の内容
　請求項３を削除する。
１−２（訂正の適否）
　上記訂正事項は、元の請求項３を削除するものであるから、特許請求の範囲の減縮を目的とするものである。
　以上のとおりであるから、訂正事項は、特許法等の一部を改正する法律（平成６年法律第１１６号）附則第６第１項の規定によりなお従前の例によるとされる、特許法第１２０条の４第３項において準用する平成６年法律第１１６号による改正前の特許法第１２６条第１項ただし書及び第２項の規定に適合するので、当該訂正を認める。
　 
２.特許異議申立について
２−１本件発明
　上記のとおり、訂正は認められるから、本件特許の発明（請求項１〜２）は、訂正された特許明細書に記載された次のとおりのものである。
【請求項１】下記の工程を備えたことを特徴とする生石灰・焼ドロマイト製造用ロータリーキルンにおける廃プラスチックの燃焼方法。
（ａ）廃プラスチック粒子を細束流とする工程と、
（ｂ）前記廃プラスチック粒子の細束流を主燃料の吹込み位置の上側から前記ロータリーキルン内に、着地範囲が、主燃料の火炎長さの１/１０〜２/３の範囲にあるように、燃料として吹き込み、燃焼させる工程。
【請求項２】前記廃プラスチック粒子の着地範囲が、時計方向に回転するロータリーキルンの断面の第４象限内にあることを特徴とする請求項１に記載のロータリーキルンにおける廃プラスチックの燃焼方法。
２ー２特許異議申立についての判断
　請求項３に係る発明は、訂正の結果削除され、特許異議申立の対象が存在しないので、この特許異議の申立は、不適法な申立であって、その補正をすることができないものである。
　したがって、本件特許異議の申立は、特許法第１２０条の６第１項で準用する第１３５条の規定によって却下すべきものである。
　　よって、結論のとおり決定する。
【異議決定日】
平成１５年９月２２日（２００３．９．２２）
【訂正の要旨】
審決（決定）の【理由】欄参照。
（５４）【発明の名称】
ロータリーキルンにおける廃プラスチックの燃焼方法
（５７）【特許請求の範囲】
　【請求項１】　下記の工程を備えたことを特徴とする生石灰・焼ドロマイト製造用ロータリーキルンにおける廃プラスチックの燃焼方法。
（ａ）廃プラスチック粒子を細束流とする工程と、
（ｂ）前記廃プラスチック粒子の細束流を主燃料の吹込み位置の上側から前記ロータリーキルン内に、着地範囲が、主燃料の火炎長さの１／１０〜２／３の範囲にあるように、燃料として吹き込み、燃焼させる工程。
　【請求項２】　前記廃プラスチック粒子の着地範囲が、時計方向に回転するロータリーキルンの断面の第４象限内にあることを特徴とする請求項１に記載のロータリーキルンにおける廃プラスチックの燃焼方法。
【発明の詳細な説明】
　【０００１】
　【産業上の利用分野】
　本発明は、従来あまり燃料として使用されてない廃プラスチックを燃料して、生石灰・焼ドロマイト或いはポルトランドセメント等を製造するロータリーキルン、更には都市ゴミの焼却炉であるロータリーキルンに吹き込み燃焼する方法に関する。
　【０００２】
　【従来の技術】
　廃プラスチックは高い熱量を有する熱源であるが、廃プラスチックの燃焼性が他の燃料、例えば微粉炭に比較して劣るため主に投棄されていた。然し、環境問題、或いは資源の有効活用の見地から徐々に廃プラスチックの再利用が図られてきた。
　【０００３】
　廃プラスチックが高い熱量を有する熱源であることに着目し、廃プラスチックを利用したセメントクリンカーの製造方法は特開昭４６−１５０３７号公報において開示されている。この公報においては廃プラスチックをセメントクリンカーを製造するロータリーキルン内に添加することによって安価にセメントクリンカを製造できるとしているが、どのような方法において廃プラスチックをロータリーキルンの中に添加するかについては具体的な技術は何ら開示されていない。
　【０００４】
　また、特開平６−８２４７号公報においてはロータリーキルンの中に繊維強化プラスチックを添加して処理する方法が開示されている。しかし、この方法においては繊維強化プラスチックを９０μｍ以下の粒子に破砕して添加しており、経済的とは言えない。
　【０００５】
　また、特公昭５９−１１５４５号公報においては都市廃棄物を利用するポルトランドセメントの製造方法が開示されている。この方法においては、都市廃乗物を予め流動床燃焼装置において、予備的に燃焼させ都市廃乗物を処理する方法を提案している。
　【０００６】
　従来、ポルトランドセメント、或いは生石灰或いは焼ドロマイトが所謂ローリーキルンを用いて製造されていることは良く知られている。ロータリーキルンは装入物に対して燃焼ガスの通過する空間が比較的大きいため、種々の燃料を燃焼するために好都合である。
　【０００７】
　図４に生石灰或い焼ドロマイトを製造するロータリーキルンの一設備の概要を示した。以下、ロータリーキルンにおける生石灰或いは焼ドロマイトの製造方法の概要を説明する。石灰石・ドロマイトの原石を収容する原石サイロ１から原石を予熱するためのグレートプレヒーター２に供給され、予めロータリーキルンからの排ガスによって予熟し、その後、ロータリーキルン６に装入される。
　【０００８】
　ロータリーキルンは円形の鉄皮を耐火物で内張りされた円筒状の加熱炉であって、一定の速度で軸の回りに回転している。図において左側の装入口から装入された石灰石は回転した炉内を通過し、右側の出口方向へ移動する。尚、ロータリーキルンは図に示すとおり、原料の装入口は出口方向に対して３／１００〜４／１００上向きに傾斜しており、装入された石灰石・ドロマイトは焼成されながら炉内を回転しつつ、生石灰或いは焼ドロマイトに変化して出口方向に移動する。
　【０００９】
　出口においては、燃料として例えば微粉炭を供給する微粉炭供給装置８が備えられており、微粉炭はノズルを介して炉内に吹き込まれ、空気により燃焼して、炉内を１０００℃以上の高温に保持する。この微粉炭の燃焼により発生した熱により石灰石・ドロマイトは焼成されて生石灰或いは焼ドロマイトに変化する。
　【００１０】
　微粉炭の燃焼のための空気は、排出された生石灰或いは焼ドロマイトを冷却するためのグレートクラーを通過することにより熱交換を行い、一方では高温の生石灰或いは焼ドロマイトを冷却し、他方では高温となった空気は出口側から上記ロータリーキルンの中に吹き込まれ、前記微粉炭を燃焼するための空気の供給源となる。
　【００１１】
　ロータリーキルン内の温度は出口側が約６００℃前後であり、特に微粉炭が燃焼する際に生ずる火炎のある部分は部分的には１５００℃以上となり、石灰石・ドロマイトの分解反応に伴って温度が低下し、石灰石・ドロマイトの装入口側、即ちガスの排出口側においては１０００℃程度まで温度が低下する。
　【００１２】
　この１０００℃程度の高温の排ガスは前述のグレートプレヒーターに上乗せされた石灰石・ドロマイトを予熱し、ここでその熱の一部を放出した後、廃熱ボイラ３を通り、更に集塵機４を通り、更に湿式集塵機５を通過した後、外部に排出される。
　【００１３】
　以上が生石灰或いは焼ドロマイトを製造するロータリーキルン設備の概要である。従来、ロータリーキルンでは燃料として主に微粉炭を利用し、一部に重油を利用していることもある。しかしながら、これらの燃料は何れもコスト高であり、生石灰或いは焼ドロマイトをより安価に製造することが求められている。
　【００１４】
　これらの微粉炭は約６０００ｋｃａｌ／ｋｇ、重油は約１００００ｋｃａｌ／ｋｇ程度の発熱量を有する。一方、廃プラスチックは約１００００ｋｃａｌ／ｋｇ程度の熱量があり、微粉炭等と共に貴重な熱源となりうる可能性がある。
　【００１５】
　しかしながら、通常廃プラスチックは粒子状で得られ、前述の通り燃焼が容易でないため、従来投棄されているのが現状であった。ここで廃プラスチックとして、ポリエチレン、ポリプロプレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニール等の廃棄物が現在多量に発生している。従って、これらを熱源として利用し、他方ではこの安価なプラスチックを利用し、生石灰・焼ドロマイト或いはポルトランドセメント等を安価に製造することが求められている。
　【００１６】
　【発明が解決しようとする課題】
　本発明においては、前述の通り鉄鋼業或いはその他の化学工業において重要な生石灰・焼ドロマイト或いはポルトランドセメントをよりを安価に製造するため、従来単に投棄処理等をなされていた廃プラスチックを燃料としてロータリーキルンに吹き込み、効率よく燃焼させる方法を目的とする。
　【００１７】
　しかしながら、廃プラスチック粒子を燃料として利用する際の問題点は、重油、微粉炭等の燃料と異なり、燃焼する前に熱分解させる必要があり、そのため簡単に燃焼させることは困難であるという問題点がある。
　【００１８】
　また、ロータリーキルンの中において完全に燃焼し、その燃焼熱を利用するためには短い炉内滞留時間（通常炉内におけるガス滞留時間は約１０秒以内とされている）内で完全に燃焼し、発生した熱を有効に利用しなければならないという問題がある。従って、廃プラスチック粒子を短い炉内滞留時間において十分に燃焼させ、その燃焼熱を利用するためには、廃プラスチック粒子の適切な粒度を選択する必要がある。
　【００１９】
　更にロータリーキルンの中に廃プラスチックをどのように装入するかという装入方法の問題がある。更には廃プラスチックをより完全に燃焼するためにロータリーキルンの如何なる位置に装入し、効率よく燃焼させるかという問題がある。
　【００２０】
　【課題を解決するための手段】
　（１）請求項１の発明は、下記の工程を備えたことを特徴とするロータリーキルンにおける廃プラスチックの燃焼方法を提供する。
（ａ）廃プラスチック粒子を細束流とする工程と、
（ｂ）前記廃プラスチック粒子の細束流を主燃料の吹き込み位置の上側から前記ロータリーキルン内に燃料として吹き込み、燃焼させる工程。
　【００２１】
　（２）請求項２に発明は、前記ロータリーキルン内に細束流として吹き込んだ廃プラスチック粒子の着地範囲が、主燃料の火炎の１／１０〜２／３の範囲にあるように吹さ込むことを特徴とする請求項１記載のロータリーキルンにおける廃プラスチッの燃焼方法を提供する。
　【００２２】
　（３）請求項３の発明は、前記廃プラスチック粒子の着地範囲が、時計方向に回転するロータリーキルンの断面の第４象限内にあることを特徴とする請求項１または２に記載されたロータリーキルンにおける廃プラスチックの燃焼方法を提供する。
　【００２３】
　（４）請求項４の発明は、前記ロータリーキルン内に細束流として吹き込んだ廃プラスチック粒子が主燃料の火炎に接触又は火炎を横切るように吹き込むことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載されたロータリーキルンにおける廃プラスチックの燃焼方法を提供する。
　【００２４】
　（５）請求項５の発明は、前記廃プラスチック粒子が粒径２０ｍｍ以下のポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン又はこれらの２種以上の混合物であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載されたロータリーキルンにおける廃プラスチックの燃焼方法を提供する。
　【００２５】
　（６）請求項６の発明は、前記廃プラスチック粒子が粒径１０ｍｍ以下のポリ塩化ビニールであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載されたロータリーキルンにおける廃プラスチックの燃焼方法を提供する。
　【００２６】
　【作用】
　前述の通り、廃プラスチック粒子をロータリーキルン内において短時間に燃焼させる基本的な条件を定めることが必要となる。そこで以下のような予備実験を行った。直径５〜２０ｍｍの廃プラスチック粒子を採取し、１０００℃に保持した時、ガス化して燃焼するまでの時間を調査した。小型の実験炉において廃プラスチック粒子を酸素濃度の種々異なる雰囲気において完全燃焼迄の時間を調査した。
　【００２７】
　その結果、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン等の粒子は直径２０ｍｍ以内であれば１０００℃において炉内の雰囲気の酸素濃度が５ｖｏｌ％以上である時は５秒以内にガス化し完全に燃焼することが確認された。しかし、ポリ塩化ビニールは分解反応が遅く直径１０ｍｍ以内の粒子であれば１０００℃において炉内の雰囲気の酸素濃度が５ｖｏｌ％以上である時は５秒以内にガス化し完全に燃焼することが確認された。
　【００２８】
　以上のことから通常、長さ約５０ｍのロータリーキルン内におけるガスの滞留時間は前述の通り１０秒以内、通常７秒〜８秒であるから、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン等の粒子は直径２０ｍｍ以内であれば、ポリ塩化ビニールの粒子は直径１０ｍｍ以下であればそれぞれロータリーキルン内において、十分にガス化し、且つ燃焼することを確認した。
　【００２９】
　次に、ロータリーキルンにおいて、どのように上記廃プラスチックを燃焼させるかついて調査をおこなった。図１にロータリーキルン内における炉内温度及び燃焼ガス中の酸素濃度の分布等の計算結果を示した。この計算結果は実際の測定結果と一致していることを確認している。通常ロータリーキルンは長さ的５０ｍ程度であって、例えば生石灰或いは焼ドロマイト製造の場合は、原料である石灰石・ドロマイトの装入口において炉内ガスの温度は、出口では約６００℃、２ｍの場所で１０００℃、１０ｍの場所で約１５００℃以上となり、石灰石・ドロマイトの装入口に向かって徐々に温度が低下し、約９００℃となる。
　【００３０】
　他方、固体装入物である石灰石・ドロマイトは一部予熱されて装入されるため、入口では９００℃程度であり徐々に分解反応を行い装入口から約１０ｍの箇所において１０００℃を超える温度となり十分に分解反応を行い生石灰或いは焼ドロマイトに変化し、出口より排出される。
　【００３１】
　一方、炉内の酸素濃度は出口においては空気が供給されるため、２１ｖｏｌ％存在するが出口側から炉内へ吹き込まれる燃料、例えば微粉炭が燃焼するため徐々に酸素濃度が低下し出口から約１５ｍの付近においては酸素濃度がほぼ２ｖｏｌ％となる。
　【００３２】
　このような状況において廃プラスチックを十分に燃焼させるためには、少くとも酸素濃度がある程度存在している範囲において廃プラスチックを投入し、完全に燃焼させることが必要となる。そこで主燃料である微粉炭と共に廃プラスチックを炉内に吹き込む位置、方法等が廃プラスチックを燃料として利用するために極めて重要な課題となる。
　【００３３】
　この点を図２により説明する。図２（ａ）はロータリーキルン出口付近の縦断面を模式的に示したものである。図２（ａ）においてロータリーキルン６の出口において主燃料である微粉炭は微粉炭吹き込みノズル１４を介して断面がほぼ円形の炉内に吹き込まれ、この際、微粉炭の燃焼により火炎１６が形成される。この長さＬ１は例えば炉内の酸素濃度及びガス温度等を考慮すると約１５ｍである。この点はロータリーキルン内における灰分の付着状況、観察窓からの炉内の目視から確認した。
　【００３４】
　一方廃プラスチックは前述の通り、直径２０ｍｍ又は１０ｍｍ以下の固体粒子となっているため、ロータリーキルン内で燃焼させるためには、その出口付近に位置する廃プラスチック吹き込みノズル１８から細束流とし一定の初速をもって炉内に吹き込まれる。この際、固体粒子は瞬間的には燃焼しないために、所定の軌跡１８０に沿って燃焼しながら一部はロータリーキルンの底部に落下していく。その着地点をＬ２とする。
　【００３５】
　先ず、廃プラスチックを十分に燃焼させるためには主燃料の上側において廃プラスチックを細束流として吹き込むことが前提となる。即ち、前記廃プラスチック粒子の細束流を主燃料の吹き込み位置の上側から前記ロータリーキルン内に燃料として吹き込み、燃焼させることが必要である。
　【００３６】
　次に、前述の通り、Ｌ１以上においては既に酸素濃度は２ｖｏｌ％程度となっているため、酸素洩度は５ｖｏｌ％程度とするためには着地点Ｌ２はＬ１の２／３以内としなければならない。また、Ｌ２の最小値はＬ１の約１０％が望ましい。あまり出口に近い場所に廃プラスチック粒子が落下すると温度が低いために未燃暁のまま排出されるからである。
　【００３７】
　次に望ましい吹き込み位置について更に調査を行った。図２（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ断面における炉内の状況を示す。同図において炉体は時計方向（矢印の方向）において回転しているため固体装入物２０は図において第３象眼の位置に偏った状態において存在している。
　【００３８】
　更に、ノズル１８を介して炉内に吹き込まれた廃プラスチックを効率よく燃焼させるためには以下の様な条件が望ましい。より速い燃焼を促進するためには、吹き込みノズルにより廃プラスチックを細束流とし、この細末流が主燃料である微粉炭が形成する火炎１６を接触又は横切るように落下させることが望ましい。廃プラスチック粒子を火炎により加熱し、速い燃焼を促進するためである。
　【００３９】
　通常微粉炭の吹き込みにおいては図に示すように、例えば時計回りにその火炎を回転させている。そこで、微粉炭吹き込みノズルの上方に廃プラスチック吹き込みノズル１８を位置せしめると、廃プラスチックの軌跡は図中点線で示すような軌跡を通り図２（ｂ）に示すように、炉内の第４象限に落下し着地する。このように落下させた場合には着地した廃プラスチックの粒子は固体装入物である生石灰或いはポルトランドセメントと混合をせず、従って製品が廃プラスチックと混合することはなく、その品質が保持されることになる。
　【００４０】
　廃プラスチックの吹き込み量は、種々予備実験した結果、生石灰・焼ドロマイト或いはポルトランドセメント等を製造するために必要な全発熱量の５０％までは廃プラスチックを使用できることができる。これ以上廃プラスチックを使用すると未燃焼の廃プラスチックが製品に残留し、望ましくないからである。
　【００４１】
　次に上記のように廃プラスチックを細束流としてロータリーキルン内に吹き込むための装置について簡単に説明する。図３に廃プラスチック吹き込み装置の概要を示した。同図において廃プラスチックはホッパ１０２内に装入しておき、ゲート１０４を通過し、ロータリーバルブ１０６によって所定の量を所定の時間内において噴射部１０８に、落下させる。
　【００４２】
　落下させた固体廃プラスチックはブロワー１１０から空気によって噴射部１０８から配管１１３に気送される。配管１１３を通過した廃プラスチックはノズル１８を通過して炉内に噴射される。ノズル１８は、その外側のガス冷却管又は水冷管１１６によって保護され、また、水冷管１１６の外側は例えば、耐火材の保護管１１８によって保温されている。
　【００４３】
　この理由はロータリーキルンの出口側にフード１３が備えられており、このフード１３を通過して予熟された空気が下方からフード内に入り、次いでロータリーキルン内へ侵入するよう配慮されているためである。即ち下方から侵入する予熟された空気によってノズル１８内の廃プラスチック粒子が管内において溶解することを防止している。
　【００４４】
　尚、このような廃プラスチック呼子の吹き込み装置は一例であって、このような装置に限定されるものではない。また、廃プラスチックの種類としては前述の通り、ポリエチレン、ポリプロプレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニール等何れのものでもよい。
　【００４５】
　また、廃プラスチックの粒子径としては最大直径２０ｍｍ迄のものならば使用が可能である。以上の点からノズルの径としては廃プラスチックの粒子の３〜４倍程度が望ましい。即ち、廃プラスチックの粒子が直径１０ｍｍであれば吹き込みノズルの内直径は３０〜４０ｍｍ程度が必要となる。
　【００４６】
　【実施例】
　実施例においては表１に示すような全長約５５ｍのロータリーキルンにおいて廃プラスチック粒子を燃料として吹き込み、実験を行った。なお、この装置においては従来、主に微粉炭を主たる燃料とし一部重油も使用していた。表２に操業試験結果を示した。
　【００４７】
　このロータリーキルンにおいては一日、生石灰を４００ｔｏｎ製造し、その他表に示すような燃料を用いていた。ケース１として廃プラスチックを２４０ｋｇ／ｈを吹き込み、ケース２においては、約４１０ｋｇ／ｈを吹き込んで少くとも２４時間操業を行った。
　【００４８】
　尚、この際、廃プラスチックの燃焼による発熱を考慮し、その分に相当する主燃料を減少させた。発熱量から計算すると廃プラスチック吹き込み量（混焼率）はケース１では１０％、ケース２では１８％である。表において分解率は投入した石灰石の内、生石灰となったもののパーセンテージである。この表の結果から特に装入口の燃焼ガスの濃度については大きく変化がなく、しかも、また、分解率を考慮しても良好な製品が得られた。また、装入口の排ガスの成分組成を分析した結果、通常の操業と同じく、炭化水素の組成は約１０ｖｏｌ・ｐｐｍであった。
　【００４９】
　【表１】
　【００５０】
　【表２】
　【００５１】
　【発明の効果】
　以上、説明したように本発明の方法により廃プラスチック粒子を適切な方法で、且つロータリーキルン内の適切な箇所に添加することにより廃プラスチックを十分に燃焼させ、しかも、従来通りの製品が得られる。
　また、廃プラスチックはコスト上、低価であるため生産費の低減に大きく寄与することができた。従って従来主に投棄されていた廃プラスチックを有効に熱源として利用することができる一方、廃棄物の低減にも寄与することができ、環境上極めて有効な発明であることを立証することができた。
【図面の簡単な説明】
　【図１】
　ロータリーキルン内におけるガス組成、温度等の分布を示す図である。
　【図２】
　ロータリーキルン内における火炎と噴射された廃プラスチック粒子の運動の軌跡を示す図である。
　【図３】
　本発明において利用した廃プラスチック粒子の吹き込み装置の概略を示す図である。
　【図４】
　生石灰を生産するためのロータリーキルン設備の概要を示す図である。
　【符号の説明】
　１　原石サイロ
　２　グレートプレヒータ
　３　廃熱ボイラ
　４　集塵機
　５　湿式集塵機
　６　ロータリーキルン
　８　微粉炭供給装置
　１４　微粉炭吹き込みノズル
　１８　廃プラスチック吹き込みノズル
　２０　生石灰・焼ドロマイト