(57)【要約】【課題】使用済みの発泡スチロールを熱分解して燃料油等として有効活用するための発泡スチロール油化装置の提供。【解決手段】発泡スチロールを加熱して溶解する溶解槽１と、この溶解槽１内の溶解液をさらに加熱し熱分解して熱分解ガスを生成するガス化器２と、このガス化器２で得られた熱分解ガスを冷却・凝縮して油化するコンデンサ３と、上記溶解槽１で得られた溶融液と上記ガス化器２で得られた熱分解ガス間で熱交換するエコノマイザ４とを備える。これによって、従来焼却処分されていた発泡スチロールを効率的に熱分解処理し、再生油として回収して有効活用できる。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
投入された発泡スチロールを加熱して溶解する溶解槽と、この溶解槽内の溶解液をさらに加熱し熱分解して分解ガスを生成するガス化器と、このガス化器で得られた熱分解ガスを冷却・凝縮して油化するコンデンサと、上記溶解槽で得られた溶融液と上記ガス化器で得られた熱分解ガス間で熱交換するエコノマイザとを備えたことを特徴とする発泡スチロール油化装置。
【請求項２】
上記エコノマイザと溶解槽との間に、そのエコノマイザで発生した熱分解ガスの凝縮液の一部又は全部を上記溶解槽側に戻す返送ラインを接続した請求項１記載の発泡スチロール油化装置。
【請求項３】
上記溶解槽に、発泡スチロールを細かく粉砕して投入する粉砕機構を備えた請求項１又は２に記載の発泡スチロール油化装置。
【請求項４】
上記溶解槽に、その溶解槽内で発生したガスを抜き出す排気ラインを接続し、その排気ラインにそのガスを熱分解して脱臭する脱臭器を備えた請求項１〜３のいずれかに記載の発泡スチロール油化装置。
【請求項５】
上記排気ラインに、抜き出されたガス中の蒸気スチレンを冷却・凝縮して上記溶解槽内に戻すベントクーラーを備えた請求項４に記載の発泡スチロール油化装置。
【請求項６】
上記脱臭器に、その燃焼ガスを排気する燃焼ガスラインを接続すると共に、その燃焼ガスラインを上記ガス化器と溶解槽内を順次通過させるようにした請求項４に記載の発泡スチロール油化装置。
【請求項７】
上記ガス化器に、所定量以上の溶解液をオーバーフローさせて排出する溢流堰を設けると共に、その溢流堰と上記溶解槽間にオーバーフローした溶解液をその溶解槽側に戻す循環ラインを接続した請求項１〜６のいずれかに記載の発泡スチロール油化装置。
【請求項８】
上記ガス化器に、スクリューコンベアを備えたことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の発泡スチロール油化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、使用済みの発泡スチロールを燃料油等として有効活用するための発泡スチロール油化装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
従来、工業製品の梱包材や建築用資材，防音材等として多用されている発泡スチロールの殆どは、その役目が終了した後、可燃ゴミとして焼却処分されているのが現状である。
【０００３】
しかしながら、この発泡スチロールはポリスチレン樹脂に低沸点炭化水素を加え、これを加熱して数十倍に膨張させてなるものであるため、これを焼却炉等に搬送する際やゴミ置き場などに保管した際に嵩張ってしまう上に、焼却した際に多量の煤煙や有害ガスを発生して周囲環境を悪化させてしまうといった不都合がある。
【０００４】
そこで、本発明はこのような課題を有効に解決するために案出されたものであり、その目的は、処分が困難な発泡スチロールを効果的に処分できると共に、これを熱分解処理して燃料油等として有効活用できる新規な発泡スチロール油化装置を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、請求項１に示すように、投入された発泡スチロールを加熱して溶解する溶解槽と、この溶解槽内の溶解液をさらに加熱し熱分解して分解ガスを生成するガス化器と、このガス化器で得られた熱分解ガスを冷却・凝縮して油化するコンデンサと、上記溶解槽で得られた溶融液と上記ガス化器で得られた熱分解ガス間で熱交換するエコノマイザとを備えたものである。
【０００６】
これによって従来焼却処分されていた発泡スチロールを熱分解処理して再生油として回収し、有効利用することができる。
【０００７】
また、請求項２に示すように、上記エコノマイザと溶解槽との間に、そのエコノマイザで発生した熱分解ガスの凝縮液の一部又は全部を上記溶解槽側に戻す返送ラインを接続することにより、溶解槽内の溶解液と再生油の一部とが混ぜ合わされてその溶解液の粘度が下がり、その溶解液をスムーズにガス化器側へ移送することができる。
【０００８】
また、請求項３に示すように、上記溶解槽に、発泡スチロールを細かく粉砕して投入する粉砕機構を備えることにより、発泡スチロールの粉砕処理を投入と同時に行うことができる。
【０００９】
また、請求項４に示すように、上記溶解槽に、その溶解槽内で発生したガスを抜き出す排気ラインを接続し、その排気ラインにそのガスを熱分解して脱臭する脱臭器を備えれば、不快な有臭ガスがそのまま大気中に漏れ出すことがなくなり、周囲環境の悪化を未然に防止することができる。
【００１０】
また、請求項５に示すように、上記排気ラインに、抜き出されたガス中の蒸気スチレンを冷却・凝縮して上記溶解槽内に戻すベントクーラーを備えることにより、有害な蒸気スチレンの大気中への排出を未然に防止することができる。
【００１１】
また、請求項６に示すように、上記脱臭器に、その燃焼ガスを排気する燃焼ガスラインを接続すると共に、その燃焼ガスラインを上記ガス化器と溶解槽内を順次通過させるようにすれば、脱臭器で発生した廃熱をガス化と溶解時の熱の一部あるいは全部として有効利用することができる。
【００１２】
また、請求項７に示すように、上記ガス化器に、所定量以上の溶解液をオーバーフローさせて排出する溢流堰を設けると共に、その溢流堰と上記溶解槽間にオーバーフローした溶解液をその溶解槽側に戻す循環ラインを接続することにより、特に溶解液の移送量をコントロールすることなく、常に一定量の溶解液をガス化器内に移送することができる。
【００１３】
さらに、請求項８に示すように、上記ガス化器に、スクリューコンベアを備えれば、ガス化器内の溶解液の流動化を促進して伝熱特性が向上すると共に、ガス化器底部に溜まった残滓の清掃作業を容易に行うことができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を実施する好適一形態を添付図面を参照しながら説明する。
【００１５】
図１は本発明に係る発泡スチロール油化装置の実施の一形態を示したものである。尚、図中破線矢印は主にガスが流れるライン，実線矢印は主に液体が流れるラインを示したものである。
【００１６】
図示するように、この発泡スチロール油化装置は、発泡スチロールを加熱して溶解する溶解槽１と、この溶解槽１内の溶解液をさらに加熱し熱分解して分解ガスを生成するガス化器２と、このガス化器２で得られた熱分解ガスを冷却・凝縮して油化するコンデンサ３と、上記溶解槽１で得られた溶融液と上記ガス化器２で得られた熱分解ガス間で熱交換するエコノマイザ４とから主に構成されている。
【００１７】
先ず、この溶解槽１は、上部に発泡スチロールの投入口５を備えた槽体６内に、一定量の液状の熱媒が供給貯留されていると共にこの熱媒を加熱するための面状の電気ヒータ７が収容されており、投入口５から投入された発泡スチロールをその熱媒によって加熱して溶融・溶解するようになっている。また、この投入口５には、粉砕機構８が一体的に接続されており、ホッパ９から投入されたブロック状の発泡スチロールを粉砕ローラ１０で細かく粉砕して槽体６内に供給するようになっている。尚、この粉砕機構８内にはロータリーバルブ１１が設けられており、槽体６内の気密性を維持するようになっている。
【００１８】
ガス化器２は、横長の密閉容器１２内に電気式のガス化ヒータ１３を収容したものであり、移送ポンプ１４及びフィルター１５が備えられた移送ラインＬ１を介して移送されてきた溶解液をそのガス化ヒータ１３でさらに高温に加熱して熱分解し、その熱分解ガスをガス出口１６から回収ラインＬ２を介してコンデンサ３側に送り出すようになっている。
【００１９】
また、この密閉容器１２内には、溢流堰１７が形成されており、密閉容器１２内の溶解液の量が一定量を超えないようにコントロールしている。すなわち、溶解槽１側から供給されてきた溶解液の量が一定量を超えてその液位が上昇すると、その溶解液の一部がこの溢流堰１７をオーバーフローして循環ラインＬ３側に流れ、この循環ラインＬ３を介して溶解槽１側に戻されるようになっている。
【００２０】
さらに、この密閉容器１２内には、ギアードモータ１８によって駆動されるスクリューコンベア１９が設けられており、密閉容器１２内部の溶解液を任意に攪拌するようになっている。また、このスクリューコンベア１９は、樋状に形成された密閉容器１２底部に収容されるように設けられており、密閉容器１２底部に溜まった残滓を掻き集めて密閉容器１２外へ排出し、これを残滓ポット２０内に集めるような作用も有している。
【００２１】
一方、コンデンサ３は、このガス化器２の回収ラインＬ２側に設けられた、いわゆる非接触式の熱交換器であり、水道水等の冷却水（冷媒）を用いてその回収ラインＬ２を流れる高温の熱分解ガスを急冷・凝縮して再生油とし、これをそのままオイルタンク２１側に送るようになっている。
【００２２】
また、エコノマイザ４は、このコンデンサ３と同様に、前記移送ラインＬ１の途中に設けられた、いわゆる非接触式の熱交換器であり、ガス化器２の回収ラインＬ２を流れる高温の熱分解ガスの一部を、その回収ラインＬ２の途中から分岐する分岐ラインＬ４から抜き出し、移送ラインＬ１を流れる低温の溶解液と熱交換させて凝縮して液化し、これをそのまま溶解槽１側に戻すようになっている。
【００２３】
他方、この溶解槽１には、排気ラインＬ５が設けられており、発泡スチロールの粉砕時及び溶解時に発泡スチロールから発生する有臭ガスや蒸気スチレン等の有害ガスを強制的に抜き出し、浄化して大気中に放出することで周囲へのリークを防止するようになっている。
【００２４】
すなわち、図示するようにこの排気ラインＬ５には、ベントクーラー２２，フィルター２３，ブロアー２４，脱臭器２５が順に設けられており、溶解槽１で発生したガスをブロアー２４で強制的に抜き出し、そのガス中の蒸気スチレンをベントクーラー２２で冷却凝縮して除去した後、ガス中の臭気成分を脱臭器２５で高温で熱分解して大気中に放出するようになっている。また、この排気ラインＬ５は、さらにガス化器２と溶解槽１内を順次通過して大気中に臨むように延びており、脱臭処理時に発生した高温ガス中の廃熱をガス化器２と溶解槽１の処理熱として有効利用するようになっている。
【００２５】
次に、このような構成をした本発明の発泡スチロール油化装置の作用、すなわち本発明装置を用いた発泡スチロールの油化方法の一例を説明する。
【００２６】
先ず、溶解槽１内にＡ重油等の熱媒を所定量投入し、これを電気ヒータ７によって所定温度、例えば、通常の発泡スチロールが容易に溶融する温度である１５０℃程度まで加熱しておく。そして、この加熱によって溶解槽１内が所定の温度に達したならば、この溶解槽１内に処理対象となる発泡スチロールをその投入口から順次投入することになるが、通常、使用済みの発泡スチロールはブロック片等の大きな塊として発生することから、予めこの発泡スチロールの塊を粉砕機構８によって細かく粉砕してから溶解槽１内へ投入することで、効率良く溶融することが可能となる。また、直接発泡スチロールを電気ヒータ７で加熱するのではなく、熱媒を介して加熱することで素早く発泡スチロールを溶解することができる。尚、このようにして溶解槽１内に所定量の溶解液が溜まったならば、その後この溶解液自体が次に投入される発泡スチロールの熱媒として作用するため、運転を継続している間は、運転初期に必要であったＡ重油等の新たな熱媒の投入は不要である。
【００２７】
また、この溶融処理においては、溶解槽１内で発泡スチロール中の臭気成分や蒸気スチレンを含むガスが発生するが、上述したようにこのガスは排気ラインＬ５から抜き出された後、ベントクーラー２２でガス中の蒸気スチレン等が凝縮・液化して溶解槽１内に戻され、残りのガスは、脱臭器２５で燃焼されて臭気成分が分解されて無臭化される。その後、この脱臭器２５で脱臭処理された排ガスは高温の燃焼ガスとなってさらに排気ラインＬ５を通過しながらその熱がガス化器２及び溶解槽１で回収された後、低温の燃焼ガスとなって大気中に放出されることになる。このため、溶解槽１内で発生した有臭・有害ガスが溶解槽１からそのまま周囲にリークすることがなくなり、周囲環境の悪化を未然に防止することができる。
【００２８】
一方、溶解槽１で発生した溶解液は、移送ポンプ１４によって溶解槽１内から順次抜き出され、移送ラインＬ１を介してガス化器２側に送られた後、このガス化器２内でそのガス化ヒータ１３によってさらにその沸点以上の高温、例えば４００℃程度まで加熱処理される。すると、この加熱処理によってガス化器２内の溶解液（スチレンポリマー）が熱分解してガス化し、熱分解ガスとなってガス化器２頂部のガス出口１６から回収ラインＬ２に流出した後、コンデンサ３で強制的に冷却されることで凝縮して液化し、再生油となってオイルタンク２１に回収されることになる。
【００２９】
そして、この再生油はスチレンモノマーからなる炭化水素を主成分とする液体であるため、Ａ重油等の化石燃料と同様にボイラーやガスバーナー等の燃料等として、あるいは新たな発泡スチロールの原料として有効に活用することが可能となる。
【００３０】
また、本発明の油化装置にあっては、ガス化器２で発生した熱分解ガスの一部を分岐ラインＬ４からエコノマイザ４に流し、液化してから溶解槽１内の溶解液と合流させるようにしたことから溶解槽１内の溶解液をスムーズにガス化器２側に移送することができる。すなわち、溶解槽１内の溶解液はその粘度が再生油よりも高くそのままでは移送時に移送ポンプ１４等に大きな負荷が掛かるが、このように粘度の低い再生油を予め混ぜ合わせてその粘度を下げることによって移送ポンプ１４等に加わる負荷が軽減されるため、スムーズな移送が達成でき、ひいては移送ポンプ運転用の消費電力も削減可能となる。加えてこのように移送ラインＬ１に設けられたエコノマイザ４によってこれを通過する溶融液と熱分解ガスの一部を熱交換させるようにしたことから、熱分解ガスの熱がガス化器２側に送られる溶解液の加熱に利用され、その熱分解ガスの廃熱を有効利用することができる、尚、このエコノマイザ４においては、熱分解ガスと熱交換する媒体が比較的温度の高い溶解液であるため、その全てが完全に液化せず、再生油と分解ガスの混合流体となって溶解槽１側に戻る場合が考えられが、この溶解槽１側に戻された熱分解ガスは、ここで発生したガスと共に排気ラインＬ５から抜き出させて同様な処理を施されることになるため、何ら問題は生じない。
【００３１】
また、前述したようにこのガス化器２内に溢流堰１７を設け、ガス化器２内の溶解液の量が一定量を超えた場合には、余剰の溶解液をオーバーフローさせて循環ラインＬ３から溶解槽１内へ戻すようにしたことから、移送ポンプ１４による溶解液の移送量を、ガス化器２内で熱分解ガスの発生によって減少する分解液の量よりもやや上回るように設定しておけば、ガス化器２内において常に一定量の液位を保つことができるため、効率的な熱分解処理が実施されると同時に、いわゆる空焚き等の不都合も回避することができる。尚、このガス化器２には、万一空焚きや異常な圧力上昇が発生した場合に直ちにガス化器２の運転を停止できるようにその異常を検知するための温度センサや圧力センサ，安全弁等の安全機構がさらに備えられていることは勿論である。また、図示するように、このガス化器２を溶解槽１よりも高い位置に設置しておけば、溢流堰１７をオーバーフローした分解液はそのまま重力によって溶解槽１側へ戻されることになるため、返送用のポンプ等を省略することが可能となる。反対に、この溶解槽１をガス化器２よりも高い位置に設置した場合には、返送用ポンプが必要となるが、この場合には、溶解槽１からガス化器２側に溶解液を移送するための移送ポンプ１４を省略、あるいはより小型化することも可能となる。
【００３２】
さらに、本発明にあってはこのガス化器２内に、ギアードモータ１８によって任意に駆動制御されるスクリューコンベア１９が設けられていることから、これを駆動することによって密閉容器１２内部の溶解液が攪拌されながら加熱されるようになるため、熱分解処理を効率的に行うことができる。また、このスクリューコンベア１９は樋状をしたガス化器２底部に収容されるように設けられていることからガス化器２内底部に溜まった熱分解不能な残滓をガス化器２内底部から掻き取って排出し、残滓ポット２０に回収することが可能となるため、定期的に必要となるガス化器２内の清掃作業も容易に行うことができる。
【００３３】
また、本発明装置は、搬送や設置，移設等が容易に行えるように、各構成部品を１つのハウジング内に一体的に備えることが好ましいが、処理能力を大きくした場合は、その一部の部品を独立した状態で設置することになる。例えば、本発明装置を構成する部品のうち、特に大型化し易い部分はホッパ９を備えた粉砕機構８の部分であることから、図２に示すようにこの部分を溶解槽１と分離して独立して形成し、両者をベルトコンベア２６で連結して構成するようにしても良い。さらに処理する発泡スチロールの種類によってはその表面に溶解しないシールやビニール，プラスチック等が付着、あるいは金属片や木片、土砂等が混入している場合が多いことから、運転を継続するに従って溶解槽１内には大量の残滓が発生する。このため、同図に示すようにこの溶解槽１内にその底部から液面上に延びるベルトコンベア２７をさらに付設しておき、溶解液内あるいはその液面に混入したこれら残滓を自動的に取り除くように構成しても良い。
【００３４】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、使用済みの発泡スチロールを加熱溶解してガス化し、これを凝縮して再生油として回収することができる。従って、従来そのまま焼却処分されていた発泡スチロール廃棄物を燃料油や新たな発泡スチロールの原料等として有効活用できると共に、焼却処分に起因する周囲環境の悪化等を未然に防止することができる等といった優れた効果を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る発泡スチロール油化装置の実施の一形態を示す縦断面図である。
【図２】本発明に係る発泡スチロール油化装置の他の実施の形態を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１　溶解槽
２　ガス化器
３　コンデンサ
４　エコノマイザ
８　粉砕機構
１４　移送ポンプ
１７　溢流堰
１９　スクリューコンベア
２１　オイルタンク
２２　ベントクーラー
２５　脱臭器
Ｌ１　移送ライン
Ｌ２　回収ライン
Ｌ３　循環ライン
Ｌ４　分岐ライン
Ｌ５　排気ライン
【図１】
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【図２】
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