(57)【要約】【課題】熱分解槽内の残渣を容易に回収除去し、且つ攪拌器の損傷を防止できる耐久性の高い熱分解処理装置を提供する。【解決手段】廃プラスチック油化処理システムに設置される熱分解処理装置１であって、炉部６による加熱で廃プラスチックを熱分解する熱分解槽２と、熱分解槽２内に回転可能に支持され、廃プラスチックを攪拌する攪拌器３と、攪拌器３に作用する負荷トルクを検出するトルクセンサ４と、トルクセンサ４により検出された負荷トルクに応じて、攪拌器３の回転を制御する制御装置５と、を備えている。【選択図】図２
2008013595.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃プラスチック油化処理システムに設置される熱分解処理装置であって、
加熱手段による加熱で廃プラスチックを熱分解する熱分解槽と、
前記熱分解槽内に回転可能に支持され、廃プラスチックを攪拌する攪拌器と、
前記攪拌器に作用する負荷トルクを検出するトルク検出手段と、
前記トルク検出手段により検出された負荷トルクに応じて、前記攪拌器の回転を制御する制御手段と、
を備えた熱分解処理装置。
【請求項２】
前記制御手段は、検出された負荷トルクが所定値以下の時に、前記攪拌器が攪拌を開始するように制御する、請求項１に記載の熱分解処理装置。
【請求項３】
前記制御手段は、
廃プラスチックから熱分解ガスを生成するために第１の温度まで昇温した後、廃プラスチックを炭化させるために第２の温度まで昇温するように前記熱分解槽内の温度を制御する、請求項１に記載の熱分解処理装置。
【請求項４】
廃プラスチック油化処理システムにおける廃プラスチックを熱分解するための方法であって、
廃プラスチックを熱分解槽内に投入する投入工程と、
前記熱分解槽内の廃プラスチックを加熱して熱分解する熱分解工程と、を備え、
前記熱分解工程では、粘度に応じて加熱された廃プラスチックを撹拌器によって攪拌する、熱分解処理方法。
【請求項５】
前記撹拌器に作用する負荷トルクを検出し、当該トルクに応じて前記撹拌器の回転を制御する、請求項4に記載の熱分解処理方法。
【請求項６】
前記熱分解工程は、
第１の温度において、廃プラスチックから熱分解ガスを生成する工程と、
前記第１の温度より高い第２の温度において、熱分解ガスを生成した後の廃プラスチックを炭化する工程と
を備えている、請求項４または５に記載の熱分解処理方法。
【請求項７】
前記熱分解工程の後、前記分解層内に生じた残渣を吸引機により吸引して回収除去する回収除去工程をさらに備えている、請求項４から５のいずれかに記載の熱分解処理方法。
【請求項８】
前記熱分解槽を少なくとも２つ準備し、
一方の熱分解槽で前記投入工程及び熱分解工程を経た後、前記熱分解槽の冷却を行う工程を行い、
他方の熱分解槽では、一方の熱分解槽で冷却工程を行っている間に、熱分解工程を開始する、請求項４から７のいずれかに記載の熱分解処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃プラスチック油化処理装置に設置される熱分解処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、循環型経済社会を形成するための取り組みがさまざまな分野で行われ始め、廃プラスチックについてもそのリサイクルの必要性が高まっている。廃プラスチックのリサイクル処理の一つとして、廃プラスチックから油を取り出す油化という処理が知られている。このような油化処理では、まず熱分解槽に廃プラスチックを投入し、熱分解槽内の廃プラスチックを加熱分解して熱分解ガスを生成し、その生成した熱分解ガスを冷却して油を得ている。しかし、このような油化処理では、熱分解槽で廃プラスチックを加熱分解した際に熱分解ガスとともに残渣が発生し、この残渣が熱分解槽の内壁（底面を含む）に固着してしまう。よって、この固着した残渣の排出作業を容易化するために、例えば特許文献１に記載の油化処理装置では、熱分解槽内に着脱可能な内釜で廃プラスチックの熱分解を行うよう構成されている。この装置では、上記廃プラスチックの残渣を回収する際は、内釜を熱分解槽から取り外して内釜内の残渣を取り出すことができる。しかしながら、特許文献１に記載したような熱分解処理装置でも、内釜の内壁に残渣が固着するので、その固着した残渣を掻き取り除去するという作業は従来の装置と同様に必要であり、生産性の向上が十分でないといった問題があった。この問題を解消するため、例えば特許文献２に記載したような熱分解処理装置では、攪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攪拌器で攪拌させながら溶融させているため、残渣が熱分解槽の内壁に固着しにくい構成となっている。
【特許文献１】特開平８−１７００８１号公報
【特許文献２】特開平９−１３０４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記特許文献２に記載の攪拌器は、熱分解槽内の廃プラスチックの粘度に関係なく、常に一定の回転速度で回転している。このため、熱分解槽内の廃プラスチックが投入したばかりの溶融していない廃プラスチックの場合では、攪拌器がその溶融していない廃プラスチックと衝突することで、攪拌器の攪拌翼が損傷し、破損してしまうといった問題がある。
【０００４】
そこで、本発明は、熱分解槽内の残渣を容易に回収除去し、且つ攪拌器の損傷を防止できる耐久性の高い熱分解処理装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る熱分解処理装置は、上記課題を解決するためになされたものであり、廃プラスチック油化処理システムに設置される熱分解処理装置であって、加熱手段による加熱で廃プラスチックを熱分解する熱分解槽と、前記熱分解槽内に回転可能に支持され、廃プラスチックを攪拌する攪拌器と、前記攪拌器に作用する負荷トルクを検出するトルク検出手段と、前記トルク検出手段により検出された負荷トルクに応じて、前記攪拌器の回転を制御する制御手段と、を備えている。
【０００６】
一般的な熱分解処理装置では、攪拌器の回転の制御を、例えば廃プラスチックの温度や熱分解槽内の温度を検出して、その検出した温度に応じて行うように制御手段を構成することが考えられる。しかし、熱分解槽には通常種々の廃プラスチックが投入されるので、投入された廃プラスチックの種類によって溶融が始まる温度がそれぞれ異なる。このように、廃プラスチックの種類によって溶融が始まる温度がそれぞれ異なるので、検出した熱分解槽内の温度から廃プラスチックの溶融状態を判断することは困難であり、温度だけに基づいた制御では、溶融していない廃プラスチックを撹拌してしまうこともあり、撹拌器を損傷することが考えられる。これに対して、本発明に係る熱分解処理装置の上記構成によれば、熱分解槽内の温度ではなく、攪拌器に作用する負荷トルクに応じて攪拌器の回転を制御手段により制御している。ここで、攪拌器に作用する負荷トルクは廃プラスチックの溶融状態により変化する。したがって、攪拌器に作用する負荷トルクに応じて攪拌器の回転を制御することで、攪拌器の回転を熱分解槽内の廃プラスチックの溶融状態に応じて制御することができる。
【０００７】
特に、上記制御手段は、検出された負荷トルクが所定値以下の時に、攪拌器が攪拌を開始するように制御するよう構成することができる。このように構成することで、例えば、攪拌器に作用する負荷トルクが大きいとき、すなわち熱分解槽内の廃プラスチックの粘度が高い状態又は廃プラスチックが溶融していない状態では、攪拌器は廃プラスチックの攪拌をしないよう制御することができる。そして、攪拌器に作用する負荷トルクが小さくなり始めるとき、すなわち熱分解槽内の廃プラスチックが溶融し始めて粘度が低くなり始めるときに、攪拌器が攪拌し始めるよう制御することができる。このため、廃プラスチックの粘度が高いとき、又は廃プラスチックが溶融していないときに攪拌が始まることに起因する攪拌器の破損等を防ぐことができる。
【０００８】
また、上記制御手段は、熱分解槽内の温度をさらに制御するよう構成することができる。すなわち、上記制御手段は、廃プラスチックから熱分解ガスを生成するための第１の温度まで昇温した後、廃プラスチックを炭化させるための第２の温度まで昇温するように熱分解槽内の温度を制御することが好ましい。
【０００９】
このように、熱分解槽内の温度を炭化させるための温度までいきなり昇温させるのではなく、例えば、一旦熱分解ガスを生成するための第１の温度まで昇温させてその第１の温度を所定時間維持し、その後第２の温度まで昇温させるよう２段階の昇温を行うことで、熱分解ガス中の炭素分を低減させることができ、その結果良質な油を回収することを可能にする。
【００１０】
また、本発明に係る熱分解処理方法は、上記課題を解決するためになされたものであり、廃プラスチック油化処理システムにおける廃プラスチックを熱分解するための方法であって、廃プラスチックを熱分解槽内に投入する投入工程と、前記熱分解槽内の廃プラスチックを加熱して熱分解する熱分解工程と、を備え、前記熱分解工程では、粘度に応じて加熱された廃プラスチックを撹拌器によって攪拌する。
【００１１】
この方法によれば、廃プラスチックの粘度に応じて攪拌するため、廃プラスチックが高粘度のとき、すなわち、廃プラスチックの溶融が始まっていないときは攪拌を停止させることができるため、攪拌に使用する器具の損傷を防ぐことができる。
【００１２】
なお、上記方法においては、撹拌器に作用する負荷トルクを検出し、当該負荷トルクに応じて前記撹拌器の回転を制御することが好ましい。
【００１３】
上記熱分解工程は、第１の温度において、廃プラスチックから熱分解ガスを生成する工程と、第１の温度より高い第２の温度において、熱分解ガスを生成した後の廃プラスチックを炭化する工程とを備えていることが好ましい。このように２段階の昇温を行うことで、熱分解ガス中の炭素分を低減させることができ、結果良質な油を回収することを可能とする。
【００１４】
また、上記方法を経ると、残渣を乾燥した状態で得られることから、熱分解工程の後、熱分解層内に生じた残渣を吸引機により吸引して回収除去する回収除去工程をさらに備えていてもよい。これにより、より容易に残渣を回収除去することができる。
【００１５】
また、熱分解槽を少なくとも２つ準備し、一方の熱分解槽で前記投入工程及び熱分解工程を経た後、前記熱分解槽の冷却を行う工程を行い、他方の熱分解槽では、一方の熱分解槽で冷却工程を行っている間に、熱分解工程を開始してもよい。このように２つの熱分解槽を交互に使用することで、通常長時間要する熱分解槽の冷却時間を有効に利用することができ、生産性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、熱分解槽内の残渣を容易に回収除去し、且つ攪拌器の損傷を防止できる耐久性の高い熱分解処理装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明に係る廃プラスチックの熱分解処理装置の一実施形態について添付図面を参照しつつ説明する。図１は本実施形態に係る熱分解処理装置が設置される廃プラスチック油化処理システムのフロー図である。
【００１８】
図１に示すように、本実施形態に係る熱分解処理装置１は、廃プラスチック油化処理システム１０に設置されている。ここで、まず廃プラスチック油化処理システム１０について説明する。廃プラスチック油化処理システム１０の最上流には、処理対象となる廃プラスチックを熱分解し、廃プラスチックから熱分解ガスを生成するための熱分解処理装置１が配置されている。この熱分解処理装置１の下流には、熱分解ガス中のタールを除去するためのタール除去装置２００、熱分解ガスを改質するための触媒装置３００がこの順で配置されている。さらにこの下流には熱分解ガスを冷却凝縮して油を生成するための凝縮装置４００、生成された油から水を分離するための油水分離装置５００が配置されている。また、水が分離された油は、油タンク６００に貯蔵されるとともに、凝縮装置４００で凝縮されないいわゆるオフガス中の塩化水素は脱塩装置７００で除去される。以下、上述した各装置について説明する。
【００１９】
図２は熱分解処理装置１の側面断面図、図３は熱分解処理装置１の正面断面図である。図２及び図３に示すように、熱分解処理装置１は、廃プラスチックを熱分解する熱分解槽２と、この熱分解槽２を加熱する炉部（加熱手段）６とを備えている。熱分解槽２は、椀状に膨出した曲面状の底面２１及び上面２２を有する円筒型に構成されており、炉部６内に収容できるように構成されている。熱分解槽２の上面２２には、廃プラスチックを投入するために開閉可能な蓋部２３と、廃プラスチックから発生する熱分解ガスを排出する排出管２４とが設けられている。なお、排出管２４は、熱分解槽２を炉部６に設置したときに、タール除去装置２００に繋がる第１ガス管２１０と連通するように構成されている。また、熱分解槽２の上面２２には、槽内の温度を測定するための温度計測器２５が設置されている。温度計測器２５には、図１に示す制御装置５が接続されており、温度計測器２５で計測した熱分解槽２内の温度信号を受信し、その熱分解槽２内の温度に応じてバーナの火力を調整する。
【００２０】
また、熱分解槽２には、熱分解槽２内の廃プラスチックを攪拌するための攪拌器３が回転可能に支持されている。攪拌器３は、熱分解槽２の上面２２を貫通して回転可能に支持された回転軸３１と、回転軸３１の下端３１１に固定して取り付けられて熱分解槽２内を攪拌する攪拌羽根３２とを備えており、回転軸３１の上端には、回転軸３１を回転させるモータ３３が取り付けられている。攪拌羽根３２は、椀状に膨出した底面２１に沿うように形成された湾曲部３２１とその湾曲部の両端を結ぶ直線部３２２とから構成されており、その撹拌羽根３２の平面視中心で回転軸３１が連結している。また、攪拌器３の回転軸３１の上端付近にはトルクセンサ（トルク検出手段）４が取り付けられ、トルクセンサ４は廃プラスチックによって攪拌器３に作用する負荷トルクを検出している。そして、上述した制御装置５は、撹拌器３にも接続されており、トルクセンサ４で検出した負荷トルクに応じて、モータ３３を制御することで攪拌器３の回転を制御する。
【００２１】
炉部６は、上部が開口しており、その開口部から熱分解槽２を収容できるよう構成されている。また、収容した熱分解槽２を加熱するために、対向する側壁のそれぞれにバーナ６１が設置されている。このバーナ６１は、サービスタンク６２や脱塩装置７００と接続しており、後述する脱塩装置７００からのオフガスや、サービスタンク６２からのオイルを燃料として燃焼を行う。また、サービスタンク６２には、その燃料供給量を制御する制御装置５が接続されている。
【００２２】
図１に戻って油化処理システム１０の説明を続ける。同図に示すように、熱分解処理装置１の排出管２４は第１ガス管２１０と連結しており、熱分解処理装置１で生成された熱分解ガスはタール除去装置２００に供給される。
【００２３】
図４は、タール除去装置２００及び触媒装置３００を示す拡大正面図である。図４に示すように、タール除去装置２００は、中空円筒状の円筒本体２０１を備えており、円筒本体２０１内には、上部に空間ができるように一定量の油２０４が封入されている。円筒本体２０１の上部空間部の側面には、外部の油供給源（図示省略）から油２０４を供給するための供給ライン２０５が接続されている。この供給ライン２０５には開閉自在のバルブ２０６が設けられている。なお、円筒本体２０１内の油２０４が減ると自動的に開状態となって円筒本体２０１内に油を供給するようにバルブ２０６を自動制御することもできる。ここで、油の温度は２５０〜３５０℃とするのが好ましく、２８０〜３２０℃とするのがさらに好ましい。
【００２４】
また、タール除去装置２００は、第１ガス管２１０からの熱分解ガスを円筒本体２０１内に供給する供給管２０７を備えている。供給管２０７は、下方に屈曲するＬ字状に形成されている。つまり、円筒本体２０１の外部から外周面を貫通して上部空間へ水平に延びるとともに、そこから下方へ屈曲して下方端２０８が油２０４内に位置するように延びている。また、円筒本体２０１の外部へ延びた供給管２０７の他方端２０９は、第１ガス管２１０と連結している。このように、供給管２０７の下方端２０８が油２０４内に位置しているために、供給管２０７から排出されて円筒本体２０１の上部空間内まで進んだ熱分解ガスは、油２０４のために供給管２０７へ逆流することがなく、ひいては熱分解処理装置１へも逆流することがない。また、供給管２０７の下方端２０８が下向きに開口しているために、第１ガス管２１０内で自然冷却されて凝固したタールが、供給管２０７の下方端２０８から供給されて円筒本体２０１の底面に落下するように構成されている。このように底面に落下したタールを外部に排出するために、円筒本体２０１の底面には開閉自在のバルブ２０３を有する排出管２０２が設けられている。また、円筒本体２０１の上部空間の側面には、第２ガス管３１０と連結するよう構成された排出部２１１が設けられており、タールを除去した熱分解ガスを触媒装置３００へ排出するよう構成されている。
【００２５】
触媒装置３００は、中空円筒状の円筒本体３０１を備えており、円筒本体３０１の内部には、熱分解ガスを改質するための触媒、例えばゼオライト触媒等を充填させている。また、円筒本体３０１の底面には三つ又状の連結管３０２の３つの端部の内の上端が連結されている。連結管３０２の水平方向を向く水平端は第２ガス管３１０と連結しており、連結管３０２の下方端は開閉自在のバルブ３０４を有する排出管３０３と連結している。このように、連結管３０２の下方端が排出管３０３と連結しているために、熱分解ガスがタール除去装置２００でタールが十分に除去されずに第２ガス管３１０に排出された場合でも、第２ガス管３１０内で自然冷却されてタールが凝固し、連結管３０２の下方端から重力で排出管３０３へ落下し、バルブ３０４を開いて外部へ排出することが可能となる。また、円筒本体３０１の外周面上部には第３ガス管４１０と連結するよう構成された排出部３０５が設けられている。
【００２６】
図５は凝縮装置４００を示す正面断面図、図６は凝縮装置４００の隔壁４０４をＡ方向から見た詳細を示す拡大図である。図５に示すように、凝縮装置４００は、中空円筒状の冷却タンク４０１と、ストックタンク４０６とを備えている。冷却タンク４０１は、その軸方向が水平となるように設置されており、一方端側の上部に供給部４０２が形成されるとともに、他方端側上部に排出部４０３が形成されている。この供給部４０２には触媒装置３００からの第３ガス管４１０が連結されており、排出部４０３には脱塩装置７００へ繋がる第４ガス管７１０が連結されている。また、冷却タンク４０１には、その内部を軸方向（図５の左右方向）で６つの室に区画するよう５つの隔壁４０４が設けられている。図６に示すように、隔壁４０４の上半分には複数の孔４０５が形成されており、その孔４０５を熱分解ガスが通過可能となっている。
【００２７】
また、冷却タンク４０１の外周面には、冷却水を流すための水路（図示省略）が形成されている。この冷却タンク４０１の外周面を流れる冷却水によって、熱分解ガスが冷却タンク４０１を供給部４０２から排出部４０３まで隔壁４０４の孔４０５を通過して流れる間に冷却凝縮されて、各室で油が生成される。なお、熱分解ガスは、冷却タンク４０１内を供給部４０２から排出部４０３に進むにしたがって冷却されるので、沸点の高い油は供給部４０２側の室で凝縮されて生成され、沸点の低い油は排出部４０３側の室で生成されるというように、沸点の差によって油が生成される室を分けることができる。
【００２８】
ストックタンク４０６は、冷却タンク４０１の各室で生成された油をストックするために、冷却タンク４０１の下方に設置されている。ストックタンク４０６は、冷却タンク４０１の各室と対応するように複数の室が形成されており、ストックタンク４０６の各室は、バルブ４０８を有する連結管４０７を介して、対応する冷却タンク４０１の各室と連結されている。また、ストックタンク４０６の各室は、ストックされた油を図１に示す油水分離装置５００へ送るための配管４０９が接続されている。
【００２９】
油水分離装置５００は、油と水の比重の違いを利用して油と水とに分離するよう構成されている。油水分離装置５００の下流には、水が分離された油を貯蔵するための油タンク６００が設置されている。
【００３０】
図１に示すように、上述した冷却タンク４０１の排出部４０３と連結した第４ガス管７１０は、脱塩装置７００と連結している。
【００３１】
図７は、脱塩装置７００を示す正面断面図である。図７に示すように、脱塩装置７００は、中空円筒状の円筒本体７０１を備えている。円筒本体７０１は、その軸方向が水平となるように設置されている。また、円筒本体７０１には、円筒本体７０１を軸方向（図７の左右方向）に２室に分ける隔壁７０２が形成されている。隔壁７０２は円筒本体７０１の上部までは形成されておらず、このため、円筒本体７０１の２室はその上部で連通している。円筒本体７０１の２室のうちの一方の室には水７０３が溜められており、この水にオフガスが供給される。
【００３２】
また、脱塩装置７００は、第４ガス管７１０からのオフガスを円筒本体７０１内に供給する供給管７０５を備えている。供給管７０５は、水平方向に屈曲するＬ字状に形成されている。つまり、円筒本体７０１の外部から外周面を貫通して水７０３内まで鉛直下向きに延びる連結部７０７と、水７０３内まで延びた連結部７０７の一方端と連結し水７０３内を水平に延びる供給部７０６とから構成されている。また、円筒本体７０１の外部へ延びた連結部７０７の他方端は、第４ガス管７１０と連結している。供給部７０６は複数の孔が形成されており、その孔からオフガスが水７０３中に供給される。このように、供給部７０６が水７０３内に配置されているために、供給部７０６から供給され水７０３内を気泡として上昇したオフガスは、その水７０３のために逆流することが防止される。
【００３３】
また、散布管７０４が、隔壁７０２で区切られた他方の室内の上方で水平に延びている。この散布管７０４は、円筒本体７０１を貫通して外部へ延びて水酸化ナトリウム水溶液の供給源（図示省略）と連結しており、円筒本体７０１の他方の室に水酸化ナトリウム水溶液を散布するよう構成されている。このように、散布管７０４から水酸化ナトリウム水溶液が散布されるために、円筒本体７０１の他方の室には塩化ナトリウム水溶液が溜まるが、この塩化ナトリウム水溶液が一方の室へ流入しないよう、円筒本体７０１の隔壁７０２上端より低い位置に第２の排出部７０９が設けられている。円筒本体７０１の他方室側端部の上部には第１排出部７０８が設けられており、第１排出部７０８は、バーナ６１へと繋がる第５ガス管８１０が連結されている。なお、上記のように水酸化ナトリウム水溶液を散布するのではなく、他方の室内に予め水酸化ナトリウム水溶液を注入しておくこともできる。
【００３４】
次に、上記のように構成された廃プラスチック油化処理システム１０による油化処理方法を図面を参照しつつ説明する。
【００３５】
まず、図１、図２及び図３に示すように、投入位置に配置された熱分解槽２の蓋部２３を開け、この開口部から廃プラスチックを投入する。
【００３６】
廃プラスチックを熱分解槽２内に種々の手段で投入して蓋部２３を閉めた後、熱分解槽２をクレーン等により投入位置から移動させて炉部６内に収容し、熱分解槽２の上部から延びる排出管２４をタール除去装置２００に繋がる第１ガス管２１０と連結させる。
【００３７】
このように炉部６へ熱分解槽２を設置した後、制御装置５によってサービスタンク６２からの燃料供給を開始してバーナ６１の燃焼を開始させ、熱分解槽２を加熱する。バーナ６１によって熱分解槽２を加熱することで、熱分解槽２内の温度は徐々に上昇すると、熱分解槽２内の廃プラスチックが溶融を始める。
【００３８】
一方、熱分解槽２を炉部６に設置後、攪拌器３の回転軸３１をモータ３３により所定の回転数で回転させる。このようにモータ３３で回転軸３１を回転させることにより、攪拌羽根３２には熱分解槽２内の廃プラスチックによる負荷トルクが作用する。ここで、撹拌羽根３２に作用する負荷トルクは、廃プラスチックの溶融状態によって変化する。そのため、負荷トルクが所定値より大きい場合、すなわち、廃プラスチックが溶融していない、又は溶融し始めの高粘度の状態では、モータ３３は攪拌羽根３２が攪拌しないような低駆動トルクで回転軸３１を回転させている。そして、上述したように、熱分解槽２内の温度を上昇させることで廃プラスチックが溶融を始めると、廃プラスチックの粘度が低下し、攪拌羽根３２に作用する負荷トルクも低下する。負荷トルクが所定値以下となると、それを検知した制御装置５により、上記負荷トルクに打ち勝つようにモータ３３による回転軸３１への駆動トルクを増加させて攪拌羽根３２の攪拌を開始させる。ここでいう、攪拌羽根３１の攪拌を開始するための所定値とは、モータ３３の出力や攪拌器３の強度、熱分解槽２内の廃プラスチックの量等によっても変わるが、６〜１２Ｎ／ｍｍとすることが好ましい。このように、廃プラスチックの溶融状態によって攪拌器３の攪拌の開始させる。
【００３９】
こうして、熱分解槽２内の廃プラスチックを攪拌器３により攪拌させながら、バーナ６１による熱分解槽２の加熱を続けることで、図８のグラフに示すように、熱分解槽２内の温度を上昇させる。なお、図８は、横軸を加熱時間ｔ（分）、縦軸を熱分解槽２内の温度（℃）としたグラフである。ここで、熱分解槽２内の温度を、熱分解ガスを生成するための温度である５００〜６００℃程度まで一気に上昇させると、廃プラスチックの炭素―炭素結合が十分に切断されることなく熱分解してガスが発生してしまうため、生成された熱分解ガスは炭素数が多くなってしまう。
【００４０】
そこで、本実施形態では、まず第１の温度Ｔ１である３００〜４００℃まで熱分解槽２内の温度を上昇させ、その過程で廃プラスチック中の炭素―炭素結合を切断しつつ、バーナ６１による熱分解槽２の加熱を続ける。そして、熱分解槽２内の温度が第１の温度Ｔ１まで上昇したことを温度計測装置２５からの信号で制御装置５が検知すると、制御装置５は第１の温度Ｔ１を保持するようサービスタンク６２からの燃料供給量を調整することでバーナ６７の火力を制御する。なお、第１の温度Ｔ１は１８０〜２４０分保持することが好ましい。そして、第１の温度Ｔ１を前記の所定時間保持した後、第１の温度Ｔ１からさらに、廃プラスチックを熱分解して熱分解ガスを生成するための第２の温度Ｔ2である５００〜６００℃まで熱分解槽２内の温度が上昇するよう、制御装置５によりサービスタンク６２からの燃料供給量を調整してバーナ６１の火力を制御する。熱分解槽２内の温度が第２の温度まで上昇すると、廃プラスチックが熱分解を始め、熱分解ガスが発生する。この熱分解ガスは、排出管２４から排出されてタール除去装置２００に送られる。このように、第１の温度Ｔ1で一旦昇温を停止して所定時間保持し、その後第２の温度Ｔ2まで昇温させることで、廃プラスチックの炭素―炭素結合を十分に切断して、炭素数の少ない熱分解ガスを生成することができる。
【００４１】
第２の温度Ｔ2を約１時間程度保持し、廃プラスチックから十分に熱分解ガスを生成した後は、バーナ６１による加熱を停止して、熱分解槽２を自然冷却させる。この場合、例えばブロアーによって熱分解槽２に空気を送ることで強制冷却することもできる。なお、熱分解槽２の冷却中も攪拌器３は攪拌し続けている。このような廃プラスチックの熱分解処理では、熱分解ガスと同時に残渣と呼ばれる炭化物が生成される。そのため、熱分解槽２が十分に冷却された後に熱分解槽２の蓋部２３を開けて、そこから吸引機（図示省略）で熱分解槽２内の残渣を吸引して回収する。なお、上記熱分解工程中、攪拌器３により溶融した廃プラスチックを攪拌させているために、熱分解槽２内の残渣は塊状ではなく粉末状となり、吸引機等で吸引回収するなどして容易に回収することができる。
【００４２】
このようにして、熱分解処理装置１によって熱分解ガスを生成するが、一般に廃プラスチックを熱分解した際には粘性のある褐色又は黒色の液体であるタールが得られる。本実施形態に係る熱分解処理装置１では５００〜６００℃程度の高温で熱分解を行うために、上記タールは気化して熱分解ガス中に混合している。熱分解ガスは種々の処理を行うためにガス管内を移動するが、このガス管内の移動中に外気温で自然冷却されることで、熱分解ガス中の気化していたタールが凝固してガス管内に付着し、ガス管を閉塞させるおそれがある。そこで、この問題を解決するために、熱分解処理装置１で生成された熱分解ガスを第１ガス管２１０を介してタール除去装置２００に供給する。
【００４３】
図４に示すように、タール除去装置２００に供給された熱分解ガスは、供給管２０７の下方端２０８から供給されて油２０４内を気泡となって上昇して上部空間まで進み、第２ガス管３１０と連結する排出部２１１へと排出されて触媒装置３００へと送られる。このとき、供給管２０７の下方端２０８からは、熱分解ガス中の気化したタールが第１ガス管２１０中で自然冷却されて凝固されたものが、重力により円筒本体２０１の底面に落下する。そして、底面にある程度の量のタールが溜まると、円筒本体２０１内の油２０４と一緒に排出管２０２から排出させる。なお、この作業は、油化処理のサイクルが終了してから行ったり、または、油化処理サイクル中に自動で行うようにしてもよい。このとき円筒本体２０１内の油２０４は、タールとともに排出されることで減少するが、外部の油供給源と繋がる供給ライン２０５から手動または自動で補充されることで所定量を維持している。
【００４４】
円筒本体２０１の上部空間へと送られた熱分解ガスは、排出部２１１から排出されて、第２ガス管３１０を介して触媒装置３００へ供給される。触媒装置３００へ供給された熱分解ガスは、連結管３０２を経て、触媒が充填された円筒本体３０１へ供給される。熱分解ガスは、円筒本体３０１を通過することで触媒に接触して低沸点のガスに改質される。改質された熱分解ガスは、排出部３０５から第３ガス管４１０へ排出されて凝縮装置４００へと供給される。なお、第１，第２，及び第３ガス管２１０，３１０，４１０に、ヒータや断熱材を取り付けて保温することもでき、こうすることで、タールの発生を抑制することも可能である。また、各ガス管をできるだけ短くすることでもタールの発生を抑制する効果がある。
【００４５】
図５及び図６に示すように、第３ガス管４１０からの熱分解ガスは、供給部４０２から冷却タンク４０１内に供給される。冷却タンク４０１内に供給された熱分解ガスは、隔壁４０４の孔４０５を通過して排出部４０３へ進む間に、冷却タンク４０１の外側面を流れる冷却水により徐々に冷却される。このように熱分解ガスは、冷却されることで凝縮して各室で油が生成される。なお、各室にて生成される油は、供給部４０２側の室は沸点が高い重質油となっており、排出部４０３側の室で生成される油は一番沸点の低い軽質油となっている。各室で生成された油がある程度溜まると、バルブ４０８を開いて連結管４０７を経てストックタンク４０６の対応する各室へと送られる。そして、ストックタンク４０６の各室にストックされた油は、配管４０９を経てそれぞれポンプによって油水分離装置５００へと送られる。油水分離装置５００で水分を分離された油は、ポンプで油タンク６００へと送られる。なお、冷却水の温度を変化させ、供給部４０２側から排出部４０３側に向けて温度が低くなるように構成することもできる。これによって、供給部４０２側では沸点の高い油を、排出部４０３側では沸点の低い油を確実に得ることができる。
【００４６】
ここで、熱分解ガス中には凝縮装置４００で凝縮されない成分も含まれている。このため、上記凝縮装置４００の冷却タンク４０１では凝縮されずに排出部４０３から排出されるいわゆるオフガスが、第４ガス管７１０を介して脱塩装置７００へと供給される。
【００４７】
図７に示すように、第４ガス管７１０から供給管７０５へと送られたオフガスは、供給部７０６から水７０３内へ供給されて、気泡として水７０３内を上昇する。水面まで上昇したオフガスには、隔壁７０２の上方を越えて第１排出部７０８へと向かうまでの間に、他方の室で散布管７０４から水酸化ナトリウム水溶液が散布される。このように水酸化ナトリウム水溶液が散布されることで、オフガス中の塩化水素が中和される。塩化水素が中和されて除去されたオフガスは第１排出部７０８から排出された後、第５ガス管８１０を経てバーナ６１に供給され、バーナ６１の燃料として燃焼させる。以上のサイクルが繰り返されることにより、廃プラスチックがリサイクルされる。
【００４８】
以上のように、本実施形態に係る熱分解処理装置１によれば、廃プラスチックの溶融状態により変化する攪拌器３に作用する負荷トルクに応じて攪拌器３の回転を制御装置５により制御している。このため、攪拌器３の回転を熱分解槽２内の廃プラスチックの溶融状態に応じて制御することができ、その結果、攪拌器３の損傷等を防止できるとともに、耐久性の高い熱分解処理装置１とすることが可能となる。
【００４９】
特に、本実施形態では、攪拌器３に作用する負荷トルクが所定値以下の時に、攪拌器３が撹拌を開始するように制御装置５で制御させている。そのため、負荷トルクが大きい場合、すなわち廃プラスチックが溶融していない、又は溶融し始めの高粘度の状態では、例えば、攪拌器３に作用する負荷トルクが大きいので、攪拌器３は廃プラスチックの攪拌をしないよう制御することができる。そして、攪拌器３に作用する負荷トルクが小さくなり始めるとき、すなわち熱分解槽内の廃プラスチックが溶融し始めて粘度が低くなり始めるときに、攪拌器３が攪拌し始めるよう制御することができる。このため、廃プラスチックの粘度が高いとき、又は廃プラスチックが溶融していないときに攪拌が始まることに起因する攪拌器の破損等を防ぐことができる。
【００５０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。例えば、従来では、熱分解槽内の残渣が塊状となって熱分解槽内に固着するために、熱分解槽を反転させるための回転台に熱分解槽を移動させ、熱分解槽を反転させて内部の残渣を掻き出していた。しかし、本実施形態では、残渣が粉末状であるので、熱分解槽を移動させずに吸引機等で吸引回収できる。したがって、熱分解槽を反転させるための回転台を設置していた分のスペースが省略される。そこで、上記実施形態では熱分解槽２は１つとして説明したが、この省略されたスペースを利用して熱分解槽２を２つ設置することもできる。これによって、一方の熱分解槽を冷却させている間に、他方の熱分解槽で熱分解を行うことができるので、生産性を向上させることができる。
【００５１】
また、上記実施形態では、撹拌羽根３２に作用する負荷トルクが所定値以下になると撹拌を開始するように構成しているが、例えば、撹拌中に加熱温度の低下等により廃プラスチックの溶融粘度が高くなり攪拌器が受ける負荷トルクが所定値以上となった場合に撹拌を停止し、再度廃プラスチックの溶融粘度が低くなり負荷トルクが所定値以下となれば撹拌を開始するように制御装置５で制御してもよい。
【００５２】
また、上記実施形態では、攪拌器３の撹拌を開始させるために、モータ３３による回転軸３１への駆動トルクを増加させているが、この他にも、例えば、モータ３３と回転軸３１とをクラッチ装置を介して接続することで、モータ３３による駆動トルクを一定としたまま、攪拌器３の撹拌を開始することができる。すなわち、撹拌羽根３２に作用する負荷トルクが所定値より大きいときは、モータ３３からの駆動トルクの一部しか回転軸３１に伝わらないようにクラッチ装置を嵌合させる（半クラッチ）状態とすることで、攪拌羽根３２が撹拌しないように制御する。そして、攪拌羽根３２に作用する負荷トルクが所定値以下となると、それを検知した制御装置５により、モータ３３からの駆動トルクが完全に回転軸３１に伝わるようにクラッチ装置を完全に嵌合させて、撹拌羽根３２による撹拌を開始させる。
【００５３】
また、上記実施形態の攪拌羽根３２が、熱分解槽２の底面２１に向かって延びる複数の掻取爪を備えていてもよい。このような構成により、熱分解槽２の底面２１に残渣が固着した場合であっても、掻取爪でその固着した残渣を掻き取ることができる。また、このように複数の掻取爪で攪拌羽根の湾曲部全体で底面２１に付着した残渣を掻き取るのに比べて抵抗が小さくなるため、モータ３３への負担を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本実施形態に係る熱分解処理装置が設置される廃プラスチック油化処理システムのフロー図である。
【図２】本発明に係る熱分解処理装置の実施形態を示す拡大側面図である。
【図３】本発明に係る熱分解処理装置の実施形態を示す拡大正面図である。
【図４】本実施形態に係るタール除去装置及び触媒装置の拡大図である。
【図５】本実施形態に係る凝縮装置の断面図である。
【図６】本実施形態に係る凝縮装置の隔壁を示す拡大図である。
【図７】本実施形態に係る脱塩装置の断面図である。
【図８】本発明に係る熱分解処理方法の熱分解工程の熱分解槽内の温度と時間の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５５】
１  熱分解処理装置
２  熱分解槽
３  攪拌器
４  トルクセンサ（トルク検出手段）
５  制御手段
６  炉部（加熱手段）
【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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【図７】
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【図８】
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