(57)【要約】【課題】廃プラスチック油化装置の熱分解槽における熱分解効率をより向上させること。【解決手段】熱分解槽１０１の底部近傍には回転軸２により回転駆動される回転羽根１が設けられ、この回転羽根には上下に切り欠き部１ｂ、１ａが形成され、かつこの切り欠き部１ｂ、１ａの回転軌跡に位置するよう下部固定羽根４及び上部固定羽根８が配置され、回転羽根１の回転により切り欠き部１ｂ、１ａと上下の羽根８及び４が交差することにより熱分解槽１内に投入された廃プラスチックを剪断・破砕して熱分解効率を高める。【選択図】        図１
2004292630.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃プラスチックを熱分解して油分を回収する装置に設けられた熱分解槽の構成において、熱分解槽底部近傍には当該熱分解槽の軸心とほぼ等しい回転軸心を有する回転羽根が配置され、熱分解槽底面及び当該回転羽根の上部空間のうち、少なくとも熱分解槽底面には固定羽根が設けられ、かつ回転羽根には切り欠きが形成され、前記固定羽根は当該回転羽根回転時の切り欠きの軌跡に位置するよう配置さるれことにより回転羽根の切り欠きと固定羽根の交差によって対象物を剪断・破砕するよう構成したことを特徴とする廃プラスチック油化装置の熱分解槽。
【請求項２】
回転羽根の上部空間には上部固定羽根取付部材が配置され、当該上部固定羽根取付部材の一端は熱分解槽の内周面に固定され、かつ他端は回転羽根を回転駆動させる回転軸の軸受けに固定され、かつ回転羽根の上端に形成された切り欠きの回転軌跡に位置するよう上部固定羽根取付部材に対して固定羽根が設けられていることを特徴とする請求項１記載の廃プラスチック油化装置の熱分解槽。
【請求項３】
前記回転羽根は熱分解槽底面に対して一定の角度を以て斜めに配置されていることを特徴とする請求項１又は２記載の廃プラスチック油化装置の熱分解槽。
【請求項４】
前記回転羽根は正転・逆転可能に構成されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の廃プラスチック油化装置の熱分解槽。
【請求項５】
熱分解槽には内部の圧力及び温度を検知する圧力センサと、温度センサが設けられ、かつ圧力センサ及び温度センサが検知した圧力データと温度データは制御装置に出力され、制御装置は出力された圧力データ及び温度データに基づいて回転羽根の運転・停止及び正転・逆転を制御するよう構成したことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の廃プラスチック油化装置の熱分解槽。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は廃棄されたプラスチック（以下「廃プラスチック」とする）を油化させて有用成分として回収する装置に用いる熱分解槽に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、各種容器や包装材として多種多様なプラスチック容器や包装材が利用され、かつこれらが廃プラスチックとして大量に廃棄され、その処理が問題となっているが、環境対策上及び経済性の観点から、これらの廃プラスチックを埋め立て処理したり或いは焼却処理することは妥当ではない。
【０００３】
上述の観点から、廃プラスチックを熱分解して油化する方法が各種提案されている。廃プラスチックの油化は廃プラスチック処理において環境に対する負荷を減少させ、かつ油化した成分を熱エネルギーとして利用することによって経済性を図ることが可能であるので、今後廃プラスチック処理の主流となるものと思われる。
【０００４】
先ず図５を用いて廃プラスチックの油化処理の概略を説明する。
油化処理の対象となる廃プラスチックＰは熱分解槽１０１に投入され、ここにおいて予め設定された加熱パターンで熱分解されることにより油化処理運転が行われる。熱分解槽１０１の加熱はバーナ１０３ａによって加熱された熱風を発生させる熱風炉１０３からの高温ガスが配管１０４を経て熱分解槽１０１に供給されることにより行われる。
【０００５】
この加熱により熱分解槽１０１内で発生した熱分解ガスは、配管１０２を経て洗浄槽１０５に至り、ノズル１０５ａから噴射される洗浄水により不純物が除去され、且つその一部は油化して洗浄水と共に油水分離槽１０７に至る。残りの熱分解ガスは冷却器１３１に至り、ここにおいて残りの熱分解ガスが冷却されて液化し、油分として配管１０６を経由して油水分離槽１０７に入る。水よりも比重の小さい油分は前記洗浄に用いた水の上に層を成して滞留するので、この油水分離槽１０７の上部に滞留している熱分解油（再生油）ＯＬを抽出する。なお、符号１０９は熱風炉のガスを吸引するエジェクター装置である。
【０００６】
また符号１１０は熱分解槽１０１内に配置された攪拌機であり、１１１はこの攪拌機１１０を回転駆動させる駆動装置である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記の廃プラスチック油化装置の熱分解槽１０１に投入される廃プラスチックＰは廃棄物であるため、非常に雑多なものが投入さるれことになり、その内容によっては熱分解を大きく阻害したり、或いは熱分解を途中で停止せざるを得ない場合も生じている。
【０００８】
特に、プラスチック材料とそれ以外の材料が一体不可分になっている廃棄物、例えば使い捨ておむつ、手術着、プラスチック類の医療用廃棄物の中に混入しているガーゼ、更にはアルミ箔等と一体化したプラスチックシート等にあっては、熱分解油化に関与しないものがかなり含まれることになる。これらの廃棄物は単に熱分解油生成の歩留りを低下させるだけでなく、熱分解作業を阻害する事態をしばしば生じさせている。
【０００９】
例えば廃プラスチック油化工程に混入する使い捨ておむつ或いは廃棄された失禁対象用下着等（以下「難処理廃棄物」とする）を例にとると、これら難処理廃棄物はボール状で例えば７０リットル程度の容量のプラスチックの袋に収納されて廃棄されることが多い。この場合衛生上の観点からこの収納袋のまま熱分解槽１０１に直接投入して熱分解処理する方法が実施されている。
【００１０】
投入された難処理廃棄物は加熱により熱分解が進行すると、自らが含有するプラスチックの溶融により変形し、かつ溶融した各難処理廃棄物のプラスチック相互が混じり合い接着し、袋単位で、或いは複数の袋が一体となって、直径５０ｃｍ或いはそれ以上の大きな塊を形成する。
【００１１】
塊となった難処理廃棄物は更に熱するとこの塊の表面が炭化する。この状態において、表面の炭化層が熱遮断作用を発揮するため、塊の内部に対する熱伝達量が低下し、熱分解槽における他のプラスチック類の熱分解が終了しても、塊についてはその内部が反応未了の言わば生煮えの状態となっている。このため塊については反応未了の状態で全体の作業を終了すると、この反応未了の塊は新たな廃棄物として何等かの二次処理を行う必要が生じる。この場合反応未了の塊を熱分解槽１０１の外部に取り出さねばならない。
【００１２】
上記の場合、塊を取り出すにはまず人手で塊を破砕し、かつ破砕した塊の破片毎に熱分解槽１０１の外部に搬出する作業を行うことになり、装置の容量によっても相違するが、例えば作業員二人で２時間程度の多大な労力を必要とする。
また、塊の取り出しを行わずこれらの塊を完全に処理するためには加熱時間を延長せねばならず、熱分解装置の長時間運転とこれに伴うエネルギーの損失が生じる。
【００１３】
因みに図５の熱分解槽１０１内に設けられている攪拌装置１１０は、あくまでも熱分解槽１０１内に投入された材料を攪拌して反応を促進するものであり、前記塊の生成を防止したり、塊を破砕したりすることはできない。反対に発生した塊により駆動装置１１１に大きな負荷がかかったり、攪拌装置１１０自体の運転が不可能に奈留などの事態が生じているのが実情である。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記問題点に鑑み構成されたものである。
即ち、本発明は廃プラスチックの熱分解槽の底面近傍に、熱分解槽の軸心をその回転中心とする回転羽根が配置され、熱分解槽底面及び当該回転羽根の上部のうち、少なくとも熱分解槽底面に対して固定羽根が配置され、回転羽根には回転時にこれら固定羽根の配置部分を通過することを許容する切り欠き部が形成され、さらに要すれば当該回転羽根は熱分解槽底面に対して所定の角度を以て斜めに配置されるよう構成したことを特徴とする熱分解効率を高めた熱分解槽であることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
熱分解槽の軸心には回転羽根を回転駆動させる回転軸が配置され、かつこの回転軸に対して回転羽根が固定されている。この回転羽根には切り欠きが形成され、かつ熱分解槽の底面には回転羽根の回転時にこの切り欠き部分が通過する位置に複数の固定羽根が突設されている。
【００１６】
回転羽根の上部にも上部固定羽根が設けられ、かつこの上部固定羽根も、回転羽根の回転時に当該回転羽根の上部切り欠きが通過するよう配置されている。これにより回転羽根が回転することにより熱分解槽内に投入された廃プラスチックが攪拌されると共に、例えば前記難処理廃棄物が入っている袋等もこの回転羽根と上下の固定羽根の交差により剪断されて加熱が均一に行われ、油化処理を効率的に行うことができる。また回転羽根を熱分解槽底面に対して所定の角度を以て斜めに配置することにより、例えば正転時には対象物を熱分解槽底面に押しつけるように作用し、逆転時にはこの対象物を掬い上げるように作用する。
【００１７】
【実施例】
以下本発明の実施例を図面を参考に具体的に説明する。
先ず図１において、符号１は回転羽根を示す。この回転羽根１の一端は固定部材３により熱分解槽１０１の軸心に位置する回転羽根駆動用の回転軸２に固定されている。
【００１８】
符号１ａは回転羽根１の下端部に形成された下部切り欠き部である。一方符号４は熱分解槽１０１の内部底面１０１ａに複数突設された下部固定羽根であり、回転羽根１の回転時に、回転羽根１の下部切り欠き部１ａの回転軌跡上に位置するように配置され（図３参照）、図１に示すように回転羽根１の回転時に当該回転羽根１の切り欠き部１ａがこの下部固定羽根４の配置部分を交差して通過するよう構成されている。
【００１９】
符号５は回転羽根１の長手方向に固設した水平補強材であり、かつ符号６は当該回転羽根１に対して垂直方向に固設した垂直固定材であって、これら各補強材５及び６により回転羽根１に対して高い剛性が与えられている。
【００２０】
符号７は上部固定羽根取付部材であって、一端は熱分解槽１０１の内周壁に固定され、他端は前記回転軸２を軸支する軸受け９に固定され、回転軸２と熱分解槽１０１の内周面とを橋渡しするように配置されている（図３も併せて参照）。これにより後述する上部固定羽根を取り付ける機能の他に、軸受け９を支持することによりこの軸受け９を介して回転羽根２の回転に伴う対象物の剪断時の応力等により回転軸２が軸心に対して直交する方向にぶれるのを防止する機能も果たしている。
【００２１】
符号８はこの上部固定羽根取付部材７に設けられた上部固定羽根である。一方回転羽根１の上端部には前記下部切り欠き部と同様の上部切り欠き部１ｂが形成され、前記上部固定羽根８はこの上部切り欠き部１ｂの回転軌跡にそれぞれ位置するよう前記固定羽根取付部材７に固設されている。なお、符号８ａはこの上部固定羽根８にほぼ直交するようにして突設された補助羽根である。
【００２２】
図２は回転羽根１と上下の固定羽根８及び４の関係を概念的に示している。
回転羽根１は熱分解槽１０１の底面１０１ａに対してほぼ垂直に位置するよう構成することはもとより可能であるが、図示の構成においては、当該回転羽根１は熱分解槽１０１の底面１０１ａに対して一定の角度αを以て斜めに配置されている。
【００２３】
以上の構成において、回転羽根１が回転することより熱分解槽１０１に投入された廃プラスチックは攪拌されると共に、回転羽根の上下の切り欠き１ｂ、１ａと上下の固定羽根８及び４とが交差することにより、前述の塊の形成と表面の炭化が始まる温度（４２０℃程度）以前に対象物を剪断することができる。
【００２４】
また例え前述の塊が形成されたとしても、前記の上下の切り欠き１ｂ、１ａと上下の固定羽根８及び４との交差によりこれらの塊も破壊剪断される。これにより例えば難処理廃棄物としてのおむつであれば、プラスチックフィルム部分や合成繊維部分は熱分解されてガス化し、かつ天然繊維は炭化して粉体となる。また、この場合回転羽根１を正転或いは逆転させることより、対象物を熱分解槽１０１の底面１ａに押しつけるようにしたり、また逆に掬い上げるようにすることにより、さらに対象物をほぐして熱分解の効率を高めることができる。
【００２５】
次に上述の装置の運転時の基本的事項を示し、さらにこの基本事項をふまえて実際の運転プログラムの一例を後述する。
先ず熱分解槽１０１における通常の圧力は０．２ｋｐａ  以下であって、圧力異常として運転が停止される圧力上限値は３ｋｐａ  に設定されている。
【００２６】
回転羽根１の回転が始まると油化対象である廃プラスチックの破砕、攪拌により熱分解反応速度が急激に上昇して熱分解槽１０１内部が活性化することにより熱分解槽１０１内の圧力が急速に上昇する。従って、このまま放置すると前記圧力上限値は３ｋｐａ  を越えて装置は停止してしまう。しかし、回転羽根１の回転を停止すると熱分解槽１０１内の圧力上昇は止まり、徐々に通常の圧力付近に低下する。
【００２７】
このため、熱分解槽１０１内の温度を確認しながら回転羽根の運転・停止を適宜実施することにより、熱分解槽１０１内の圧力を安全な範囲に維持しながら対象物の良好な熱分解が実施できる。例えば回転羽根１の運転は熱分解槽１０１内の圧力が例えば０．５ｋｐａ  以下であることを確認して開始し、圧力が例えば１ｋｐａ  に達すると停止させるよう制御する。この場合、圧力が例えば１ｋｐａ  で回転羽根１の回転を停止させても、熱分解槽１０１内の反応は一定の時間差をもって低下するため、回転羽根１の停止後も熱分解槽１０１内の圧力は上がり続ける。しかし、この圧力上昇も１．５〜２．０ｋｐａ  付近で停止し、以後は下降しはじめるので１ｋｐａ  で回転羽根１の回転を停止させれば熱分解槽１０１内の圧力が前記３ｋｐａ  を越えることはない。
【００２８】
一方、回転羽根１を回転駆動させる電動モータは、回転羽根１の回転開始から３０分程度は、対象物の破砕ににおける負荷が大きく、モータが過負荷となることがある。この場合、モータは過負荷で停止する。また剪断・破砕が終了するとモータに対する負荷は殆ど無くなる。
【００２９】
図４は熱分解槽の運転を制御するシステムを示すブロック図である。上記基本事項をふまえ、かつ同図を用いて熱分解槽１０１の運転制御プログラムの一例を以下に示す。
【００３０】
先ず図４において、符号１０は熱分解槽１０１の運転を制御する制御装置、１１は熱分解槽１０１内の圧力を検知する圧力センサ、１２は同熱分解槽１０１内の温度を検知する温度センサ、１３は回転軸２を介して熱分解槽１０１内の回転羽根１を回転駆動させる駆動装置（電動モータ）、１３ａは駆動装置に対する負荷を検出する負荷検出装置である。
【００３１】
制御装置１０は圧力センサ１１により熱分解槽１０１内の圧力を常時モニターしている。この状態で０．５ｋｐａ  以下である場合、制御装置１０は駆動装置１３に指令信号を発して熱分解槽１０１内の回転羽根１の回転を開始し、圧力センサ１１からの圧力信号が１．０ｋｐａ  となった時点で当該回転羽根１の回転を停止させる。この回転羽根１の回転開始から回転停止までは約１秒と非常に短時間である。
【００３２】
次に回転羽根１の回転速度を１秒で熱分解槽１０１周の１／５程度に落として寸動運転とする。対象物の効果的な剪断・攪拌を実施するには回転羽根１を熱分解層１内を最低１周させる必要があるため、熱分解槽１０１内の圧力をモニターしながら寸動運転により同一方向（例えは図２のＸ方向への正転）で槽内を数周させる。
【００３３】
次に回転羽根１の回転方向をＹ方向に逆転させる。この場合回転羽根１が熱分解槽１０１の底面に対して一定の角度αをもって斜めに形成されていると正転、逆転で押しつけ、掬い上げ効果が生じるため対象物をより効果的に熱分解処理できる。
【００３４】
制御装置１０はこの様にして主に熱分解槽１０１内の圧力をモニターしながら回転羽根１の動作を制御する一方、温度センサ１２から出力される温度信号により熱分解槽１０１以内の反応の進捗状態を監視する。
【００３５】
因みに、回転羽根１が回転し始めると前述のとおり熱分解槽１０１内での熱分解が活性化され、吸熱反応が促進されるため熱分解槽１０１内の温度は低下してくる。熱分解槽１０１内の温度をモニターしている制御装置はこの温度変化に対応して加熱手段（熱風炉）１０３のバーナ１０３ａの出力を上昇させ、温度低下する前の槽内設定温度となるよう制御する。設定温度まで復帰するにはある程度時間がかかるので、この間制御装置１０は駆動装置１３に停止信号を発して回転羽根１の回転を停止させる。
【００３６】
以上の制御を行っているうちに熱分解槽１０１内での反応が徐々に終わりに近づいてゆき、圧力センサ１１および温度センサ１２から出力される圧力データは低下し、かつ吸熱反応に伴う温度データの低下も少なくなり、予め選定された圧力、及び槽内温度となったとき熱分解槽１０１の運転を停止する。
【００３７】
【発明の効果】
以上本発明を具体的に説明したように、本発明では熱分解槽内に回転羽根と固定羽根とからなる剪断・攪拌手段を配置したので、袋詰めのおむつ等、熱分解中に大きな塊となって熱分解を中途で中止したり、装置を損傷させる等の難処理廃棄物であっても、効果的に熱分解処理が可能となり、熱分解の効率を大幅に向上させることが可能となる。また、油化対象物以外の材料の炭化も十分行われるため、これらの残滓の槽外への排出も容易である。
【００３８】
また、本発明では従来の攪拌羽根にかえて本発明の回転羽根を取り付けること、および熱分解槽底面に固定羽根を取り付ける等、比較的簡単な工事で実現可能であるため、新品の熱分解槽だけでなく、使用中の熱分解槽でも容易に改造が可能であって経済的に広く利用可能である。
【００３９】
また、熱分解槽内の圧力及び温度をモニターして、回転羽根の運転・停止、正転・逆転を行うことにより、自動制御により比較的短時間で効果的な処理を行うことがが可能となる等様々な効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る熱分解槽の断面部分図である。
【図２】回転羽根と固定羽根および熱分解槽底部との位置関係を示す概念図である。
【図３】上下の固定羽根の配置関係を示す熱分解槽底部の平面図である。
【図４】図１乃至図３に示す熱分解槽の運転を制御するシステムのブロック図である。
【図５】廃プラスチック油化装置の系統図である。
【符号の説明】
１  回転羽根
１ａ（回転羽根の）下部切り欠き部
１ｂ（回転羽根の）上部切り欠き部
２  回転軸
３  回転羽固定部材
４  下部固定羽根
７  上部固定羽根取付部材
８  上部固定羽根
９  軸受け
１０  制御装置
１１  圧力センサ
１２  温度センサ
１３  駆動装置（電動モータ）
１３ａ  負荷検出装置
１０１  熱分解槽
１０１ａ  熱分解槽内部底面
１０３  加熱手段（熱風炉）
【図１】
2004292630.tif 000003
【図２】
2004292630.tif 000004
【図３】
2004292630.tif 000005
【図４】
2004292630.tif 000006
【図５】
2004292630.tif 000007