(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓋（２ｂ）を有する廃プラスチックの収納部（２）と、ヒーター（７ｂ）と送風機（７ａ）を有する廃プラスチックの加熱部（７）と、熱風を循環するように収納部（２）と加熱部（７）で形成した熱風循環経路（２０）と、熱風循環経路（２０）から分岐した排気経路（１０）と、排気経路（１０）に設けた脱臭部（９）とを備え、
前記脱臭部（９）が、酸化触媒を主成分とした触媒（９ａ）と、触媒加熱部（９ｂ）と、触媒（９ａ）の上流及び触媒（９ａ）内の少なくとも一方に設けた触媒温度測定部（９ｃ）とを備え、又、触媒温度測定部（９ｃ）の測定温度に上限値を設定し、更に、触媒温度測定部（９ｃ）の測定温度が上限値を越えた場合は、加熱部（７）と触媒加熱部（９ｂ）への入力電力を低減するように制御され、
更に、単位時間毎に所定量の外部空気を熱風循環経路（２０）に取り入れるのに応じて、熱風循環経路（２０）内の上記所定量と等しい量の熱風を脱臭部（９）を介して排気経路（１０）から排気する廃プラスチック処理装置（Ｋ１−Ｋ４）。
【請求項２】
脱臭部（９）の触媒温度測定部（９ｃ）の測定温度に第１上限値と第１上限値よりも高い第２上限値を設定し、更に、触媒温度測定部（９ｃ）の測定温度が第１上限値を越えた場合は、加熱部（７）と触媒加熱部（９ｂ）への入力電力を低減するように制御する一方、触媒温度測定部（９ｃ）の測定温度が第２上限値を越えた場合は、廃プラスチックと触媒（９ａ）の加熱を中止する請求項１に記載の廃プラスチック処理装置（Ｋ２）。
【請求項３】
蓋（２ｂ）を有する廃プラスチックの収納部（２）と、ヒーター（７ｂ）と送風機（７ａ）を有する廃プラスチックの加熱部（７）と、熱風を循環するように収納部（２）と加熱部（７）で形成した熱風循環経路（２０）と、熱風循環経路（２０）から分岐した排気経路（１０）と、排気経路（１０）に設けた脱臭部（９）とを備え、
前記脱臭部（９）が、酸化触媒を主成分とした触媒（９ａ）と、触媒加熱部（９ｂ）と、触媒（９ａ）の下流に設けた排気温度測定部（９ｄ）とを備え、又、排気温度測定部（９ｄ）の測定温度に上限値を設定し、更に、排気温度測定部（９ｄ）の測定温度が上限値を越えた場合は、加熱部（７）と触媒加熱部（９ｂ）への入力電力を低減するように制御され、
更に、単位時間毎に所定量の外部空気を熱風循環経路（２０）に取り入れるのに応じて、熱風循環経路（２０）内の上記所定量と等しい量の熱風を脱臭部（９）を介して排気経路（１０）から排気する廃プラスチック処理装置（Ｋ１−Ｋ４）。
【請求項４】
脱臭部（９）の排気温度測定部（９ｄ）の測定温度に第１上限値と第１上限値よりも高い第２上限値を設定し、更に、排気温度測定部（９ｄ）の測定温度が第１上限値を越えた場合は、加熱部（７）と触媒加熱部（９ｂ）への入力電力を低減するように制御する一方、排気温度測定部（９ｄ）の測定温度が第２上限値を越えた場合は、廃プラスチックと触媒（９ａ）の加熱を中止する請求項３に記載の廃プラスチック処理装置（Ｋ２）。
【請求項５】
蓋（２ｂ）を有する廃プラスチックの収納部（２）と、ヒーター（７ｂ）と送風機（７ａ）を有する廃プラスチックの加熱部（７）と、熱風を循環するように収納部（２）と加熱部（７）で形成した熱風循環経路（２０）と、熱風循環経路（２０）から分岐した排気経路（１０）と、排気経路（１０）に設けた脱臭部（９）とを備え、
更に、単位時間毎に所定量の外部空気を熱風循環経路（２０）に取り入れるのに応じて、熱風循環経路（２０）内の上記所定量と等しい量の熱風を脱臭部（９）を介して排気経路（１０）から排気し、
前記脱臭部（９）が、酸化触媒を主成分とした触媒（９ａ）と、触媒加熱部（９ｂ）と、触媒（９ａ）の上流及び触媒（９ａ）内の少なくとも一方に設けた触媒温度測定部（９ｃ）と、触媒（９ａ）の下流に設けた排気温度測定部（９ｄ）とを備え、
更に、触媒（９ａ）を触媒温度測定部（９ｃ）の設定温度まで予め加熱した時点の排気温度測定部（９ｄ）の測定温度が所定範囲内である時、廃プラスチックの加熱を開始する一方、触媒（９ａ）を触媒温度測定部（９ｃ）の設定温度まで予め加熱した時点の排気温度測定部（９ｄ）の測定温度が所定範囲外である時、廃プラスチックの加熱を開始しない廃プラスチック処理装置（Ｋ１−Ｋ４）。
【請求項６】
蓋（２ｂ）を有する廃プラスチックの収納部（２）と、ヒーター（７ｂ）と送風機（７ａ）を有する廃プラスチックの加熱部（７）と、熱風を循環するように収納部（２）と加熱部（７）で形成した熱風循環経路（２０）と、熱風循環経路（２０）から分岐した排気経路（１０）と、排気経路（１０）に設けた脱臭部（９）とを備え、
更に、単位時間毎に所定量の外部空気を熱風循環経路（２０）に取り入れるのに応じて、熱風循環経路（２０）内の上記所定量と等しい量の熱風を脱臭部（９）を介して排気経路（１０）から排気し、
前記脱臭部（９）が、酸化触媒を主成分とした触媒（９ａ）と、触媒加熱部（９ｂ）と、触媒（９ａ）の上流及び触媒（９ａ）内の少なくとも一方に設けた触媒温度測定部（９ｃ）と、触媒（９ａ）の下流に設けた排気温度測定部（９ｄ）とを備え、又、触媒温度測定部（９ｃ）の測定温度と排気温度測定部（９ｄ）の測定温度に、夫々、触媒温度上限値と排気温度上限値を設定し、
更に、触媒温度測定部（９ｃ）の測定温度が触媒温度上限値を越えた場合及び排気温度測定部（９ｄ）の測定温度が排気温度上限値を越えた場合は、加熱部（７）と触媒加熱部（９ｂ）への入力電力を低減するように制御する廃プラスチック処理装置（Ｋ２）。
【請求項７】
触媒温度測定部（９ｃ）の測定温度に第１触媒温度上限値と第１触媒温度上限値よりも高い第２触媒温度上限値を設定する一方、排気温度測定部（９ｄ）の測定温度に第１排気温度上限値と第１排気温度上限値よりも高い第２排気温度上限値を設定し、更に、触媒温度測定部（９ｃ）の測定温度が第１触媒温度上限値を越えた場合及び排気温度測定部（９ｄ）の測定温度が第１排気温度上限値を越えた場合は、加熱部（７ｂ）と触媒加熱部（９ｂ）への入力電力を低減するように制御する一方、触媒温度測定部（９ｃ）の測定温度が第２触媒温度上限値を越えた場合及び排気温度測定部（９ｄ）の測定温度が第２排気温度上限値を越えた場合は、廃プラスチックと触媒（９ａ）の加熱を中止する請求項６に記載の廃プラスチック処理装置（Ｋ２）。
【請求項８】
蓋（２ｂ）を有する廃プラスチックの収納部（２）と、ヒーター（７ｂ）と送風機（７ａ）を有する廃プラスチックの加熱部（７）と、熱風を循環するように収納部（２）と加熱部（７）で形成した熱風循環経路（２０）と、熱風循環経路（２０）から分岐した排気経路（１０）と、排気経路（１０）に設けた脱臭部（９）とを備え、
更に、単位時間毎に所定量の外部空気を熱風循環経路（２０）に取り入れるのに応じて、熱風循環経路（２０）内の上記所定量と等しい量の熱風を脱臭部（９）を介して排気経路（１０）から排気し、
前記排気経路（１０）内の熱風の温度を測定する温度センサー（１２）を排気経路（１０）に設け、
又、廃プラスチックの処理前及び処理中に温度センサー（１２）によって測定される排気経路（１０）内の熱風の温度が、排気経路（１０）の熱風の所定排気流量に対応するように設定した値以下に低下した場合、廃プラスチックの加熱を中止する廃プラスチック処理装置（Ｋ３）。
【請求項９】
毎分、熱風循環経路（２０）の体積の２０％以上の体積の外部空気を熱風循環経路（２０）に取り入れる請求項１から８のいずれかに記載の廃プラスチック処理装置（Ｋ１−Ｋ４）。
【請求項１０】
加熱部（７）の送風機（７ａ）の風圧を利用して、外部空気を熱風循環経路（２０）に取り入れる請求項１から９のいずれかに記載の廃プラスチック処理装置（Ｋ１−Ｋ４）。
【請求項１１】
熱風循環経路（２０）からの熱風の排気量に基づき熱風の排気流速が１ｍ／ｓ．以上となるように、排気経路（１０）の断面積を設定した請求項１から１０のいずれかに記載の廃プラスチック処理装置（Ｋ１）。
【請求項１２】
目の開きが１ｍｍ以下の金属網（１３ａ）を有する防炎部（１３）を、脱臭部（９）の上流に位置するように排気経路（１０）に設けた請求項１から１１のいずれかに記載の廃プラスチック処理装置（Ｋ４）。
【請求項１３】
廃プラスチックを圧縮する圧縮手段（３−５）を設けた請求項１から１２のいずれかに記載の廃プラスチック処理装置（Ｋ１−Ｋ４）。
【請求項１４】
圧縮手段（３−５）が、廃プラスチックを押圧するように収納部（２）に移動自在に設けた板部材（３）と、板部材（３）の近傍に設けた伸縮自在の袋（４）と、袋（４）と連結された空気ポンプ（５）とを備える請求項１３に記載の廃プラスチック処理装置（Ｋ１−Ｋ４）。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、小規模事業場、店舗等で発生するプラスチック包装材、プラスチック梱包材、プラスチック容器等のプラスチック廃棄物を減容化する廃プラスチック処理装置に関する。
背景技術
プラスチックは食品包装材、容器、梱包材等のワンウェイ用途に幅広く使用され、使用後はごみとして大量に排気されているのが現状である。そこで、最近、ごみの減量化、省エネルギーや省資源の観点から包装容器リサイクル法が日本で制定され、これらのプラスチックをリサイクルすることが義務付けられた。プラスチックのリサイクリングを推進するためには、法的な規制だけでなく、経済面のアプローチも重要となる。その一つの試みとして、機械的な破砕切断減容化機器、機械的な圧縮装置、機械的な破砕摩擦熱溶解装置等によりプラスチックを減容化して、運搬回収費用を削減し再生プラスチックの価格を低減することが提案されている。しかしながら、これらの公知装置は、処理能力は大きいがいずれも大型で且つ高価であるので、比較的少量のプラスチックを処理することになるスーパーマーケット等の末端の回収拠点での使用に適さない。
一方、比較的少量のプラスチックを処理する目的に適する方式として、特開平５−２３６５５号又は特開平５−９２１７９号に開示されているように、プラスチックを低温で加熱し減容化する方法がある。この方式は従来のものと比較して装置構造が単純となり、少量分散処理用の小型装置に適する。しかしながら、この公知方式では、プラスチックを減容化のために加熱するので、プラスチックの種類又は加熱温度によっては、臭気を伴うガスが加熱工程中に発生して、処理中及び処理後の装置から悪臭が発生する可能性がある。特に、処理装置をスーパーマーケット等の店舗で使用する場合、悪臭ガスの発生は深刻な問題になり得る。更に、この公知方式では、装置制御の誤動作でプラスチックを異常高温で加熱した場合又は灯油等の可燃性揮発成分が装置に混入した場合、可燃性ガスが大量に発生し、可燃性ガスが発火温度に到達する危険性もある。
従って、従来の廃プラスチック処理において、臭気を速やかに且つ効果的に除去する技術を確立すると共に、万一の条件を考慮して発生ガスの発火を防止しなければならないという課題があった。
発明の開示
本発明は、従来の廃プラスチック減容化における上記課題を解決するもので、廃プラスチック加熱時の悪臭発生を防止し、異常操作時の可燃性ガスの発生を抑制し、且つ、発生ガスの発火を防止すると共に、小規模事業場、店舗及び家庭用に適した小型で安価な廃プラスチック処理装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の廃プラスチック処理装置は、蓋を有する廃プラスチックの収納部と、ヒーターと送風機を有する廃プラスチックの加熱部と、熱風を循環するように収納部と加熱部で形成した熱風循環経路と、熱風循環経路から分岐した排気経路と、排気経路に設けた脱臭部とを備え、更に、単位時間毎に所定量の外部空気を熱風循環経路に取り入れるのに応じて、熱風循環経路内の上記所定量と等しい量の熱風を脱臭部を介して排気経路から排気する。
更に、毎分、熱風循環経路の体積の２０％以上の体積の外部空気を熱風循環経路に取り入れることが望ましい。
本発明によれば、廃プラスチックの加熱時に発生するガスの量が低減され、発生するガスの臭気が無臭化されると共に、発生するガスの発火の危険が除去されるから、廃プラスチックを小規模事業場等で安全且つ効果的に減容化できるという顕著な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
図１は本発明の第１実施形態にかかる廃プラスチック処理装置の部分縦断面図である。
図２は図１の廃プラスチック処理装置の触媒脱臭部の部分縦断面図である。
図３は本発明の第２実施形態にかかる廃プラスチック処理装置の触媒脱臭部の部分縦断面図である。
図４は本発明の第３実施形態にかかる廃プラスチック処理装置の部分縦断面図である。
図５は本発明の第４実施形態にかかる廃プラスチック処理装置の部分縦断面図である。
図６は図５の廃プラスチック処理装置の防炎部の正面図である。
図７は図６の防炎部のVII−VII線における断面図である。
発明を実施するための最良の形態
以下に、本発明の各実施形態について図面を参照して説明する。
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態にかかる廃プラスチック処理装置Ｋ１を示す。廃プラスチック処理装置Ｋ１は本体１と廃プラスチックの収納部２を備える。収納部２は廃プラスチックの収納容器２ａと収納容器２ａの上部に設けた蓋２ｂを有する。廃プラスチックを押圧するように上下に移動自在の底板３が収納容器２ａ内に設けられ、又、伸縮性と気密性を有する袋４が、底板３の下に配置されて、空気ポンプ５と連結されている。又、断熱容器６が本体１と収納容器２ａの間に設けられている。
廃プラスチック処理装置Ｋ１は、更に、プラスチックを加熱する加熱部７を備える。加熱部７は、圧力シロッコ型送風機７ａと、ヒーター７ｂと、収納容器２ａの側壁の上部に設けた熱風入口７ｃと、断熱容器６の下部に設けた熱風の吸引口７ｄとから成る。
更に、廃プラスチック処理装置Ｋ１は、熱風入口７ｃにおける収納容器２ａ内への熱風の吹き出し温度を検知する熱風温度検知部８と、触媒脱臭部９と、熱風を循環するように収納部２と加熱部７で形成した熱風循環経路２０と、熱風循環経路２０から分岐して触媒脱臭部９に通じる排気経路１０と、送風機７ａの吸引口に設けた外部空気取り入れ口１１を備える。
図２に示すように、触媒脱臭部９は、白金系酸化触媒をハニカム状セラミックに担持した触媒部９ａと、触媒部９ａの上流に設けたヒーター９ｂと、触媒部９ａの温度を測定する触媒温度測定部９ｃを備える。
以下に、上記構成の廃プラスチック処理装置Ｋ１の動作を説明する。最初に蓋２ｂを開けて、廃プラスチックを収納容器２ａに入れて底板３上に積載する。次に、送風機７ａ及びヒーター７ｂに通電することより、熱風入口７ｃから熱風を収納容器２ａ内の廃プラスチックに吹き付ける。この時、熱風の温度を熱風温度検知部８で検知して、熱風の温度をプラスチックのガラス転位温度（プラスチック軟化温度）以上でプラスチック溶融温度以下となるように制御する。熱風入口７ｃから収納容器２ａ内に吹き込まれた熱風は、図１の矢印Ａに示すように、収納容器２ａに設けた熱風出口１５から断熱容器６内に移動し、次に、吸引口７ｄへ送風機７ａによって吸引されて循環される。この時、送風機７ａの風圧により負圧になる外部空気取り入れ口１１より外部空気を取り入れ、熱風循環経路２０内を換気する。
又、外部空気の取り入れ量に相当する量の廃プラスチック処理装置Ｋ１内の熱風が、送風機７ａの圧力により排気経路１０を通過して触媒脱臭部９に送り込まれた後、排気される。この時、触媒部９ａは、ヒーター９ｂで触媒温度測定部９ｃの設定温度まで加熱されるように構成されている。最終的に廃プラスチックを加熱した後、袋４に空気を空気ポンプ５で送ることにより袋４を膨張させて、底板３を上昇させる。その結果、廃プラスチックが、底板３と蓋２ｂの間で圧縮されて塑性変形を受ける。
廃プラスチック処理装置Ｋ１は、汎用の廃プラスチックを加熱圧縮し減容化することを主目的としている。そのため、熱風の温度を熱風温度検知部８で検知しながら、プラスチックの弾性が大幅に低下するガラス転位温度を下限とする一方、プラスチックの溶解を抑制するためにプラスチック溶融温度を上限として熱風の温度を制御して、廃プラスチックを加熱する。これにより、小さい応力で廃プラスチックを圧縮することが可能になる。しかしながら、プラスチックの種類によっては、加熱時に臭気性ガスが発生するので、廃プラスチック処理装置Ｋ１からの臭気発生の原因になり得る。そこで、本実施形態では、毎分、熱風循環経路２０の体積の２０％以上の体積の外部空気を熱風循環経路２０に取り入れると共に、外部空気の上記体積と等しい体積の熱風を触媒脱臭部９で酸化分解により無臭化した後排気することにより、廃プラスチック処理装置Ｋ１を換気する。この結果、廃プラスチックの加熱中に発生するガスの量を効果的に低減することができる。
なお、本実施形態において、ガス発生量の大きいプラスチックを基準にして熱風循環経路２０の体積の２０％の体積の外部空気を熱風循環経路２０に毎分取り入れる換気量を最小換気量としたが、換気量に比例して発生ガス低減効果が大きくなるのは勿論である。又、発生ガスの少ないプラスチックを専用に処理する場合は、換気量を大きく取る必要は無く、触媒脱臭部９の能力および経済性を考慮して換気量を決定してもよい。又、本実施形態では、外部空気の熱風循環経路２０への取り入れと熱風の触媒脱臭部９への移送に加熱部７の送風機７ａを使用したが、夫々の動作専用の２台の送風機を別個に設けてもよい。更に、廃プラスチックの圧縮機構に空気圧を使用したが、ラックピニオン機構、荷重を上部から印加する機構等廃プラスチックに応力を印加する構成ならば、どのような圧縮機構でも同様の圧縮効果を得ることができる。又、熱収縮性の大きいプラスチック、例えば、発泡ポリスチレンは、上記のような圧縮機構を設けずに加熱機構だけを設けても、かなり減容化処理することができる。
以下に、廃プラスチック処理装置Ｋ１を使用して廃プラスチックとして加熱時に悪臭を発生する発泡ポリスチレンを処理した第１実施形態の第１の具体例について説明する。発泡ポリスチレンは、加熱により残留モノマーであるスチレン、発泡助剤であるトルエン等の臭気性ガスを大量に発生する。更に、この時、ブタン、ペンタン、シクロヘキサン等の発泡剤の残留成分も大量に発生する。特に、発泡ポリスチレンからのガス発生量は発泡後の日数の短い程多くなる傾向があり、発泡直後の発泡ポリスチレンではその重量の２−３％程度の発泡剤が残留しているため、換気無しに大量の発泡直後の発泡ポリスチレンを加熱した場合、収納容器２ａ内の発生ガス濃度が可燃範囲に入る危険も生じる。従って、安全性の観点からも、廃プラスチック処理装置Ｋ１の換気量を大きく取る必要がある。そこで、本具体例では、約１５０ｌの熱風循環経路２０の体積と、約６００ｇ／運転サイクルの廃プラスチック処理装置Ｋ１の発泡ポリスチレン処理能力に基づいて、換気量を６０ｌ／ｍｉｎ．とした。なお、一般的に、発生するガスの量は加熱温度に比例して増加する傾向があるので、発泡ポリスチレンに温度分布を作って急激なガスの発生を防止するために、熱風の温度を１１０℃から１３０℃まで緩やかに上昇させ、最終の熱風入口７ｃでの熱風の温度を１５０℃とする加熱条件とした。その結果、毎分６０ｌの換気量で、臭気の発生を防止すると共に、発泡ポリスチレンの加熱時の発生ガスを安全な濃度に低減することができた。なお、本具体例では、熱風循環経路２０の体積の２０％に相当する３０ｌ／ｍｉｎ．以上の換気量があれば、発泡ポリスチレンの加熱時の発生ガスを安全な濃度に低減できることも確認した。この時、換気量は外部空気取り入れ口１１の面積を変えることで調節した。又、発泡ポリスチレンは１５０℃の熱風加熱により、体積を約１／３０程度に減容化している。
次に、廃プラスチック処理装置Ｋ１を使用して廃プラスチックとしで発生ガスの少ないＰＥＴボトルを処理した第１実施形態の第２の具体例を説明する。ＰＥＴボトルからガスは殆ど発生しないが、ＰＥＴボトルの加熱によりＰＥＴボトルの残留物から臭気が発生する。しかしながら、本具体例において、毎分、熱風循環経路２０の体積の２０％以上の体積の外部空気を熱風循環経路２０に取り入れ廃プラスチック処理装置Ｋ１を換気すると共に、外部空気の上記体積と等しい体積の熱風を触媒脱臭部９で酸化分解により無臭化した後排気することにより、発生臭気が殆ど無臭化されることを確認した。又、ＰＥＴボトルは加熱と圧縮を同時に行う処理により、体積を約１／１２程度に減容化している。
以下に、廃プラスチック処理装置Ｋ１を使用して、熱風循環経路２０からの熱風の排気量に基づき熱風の排気流速が１ｍ／ｓ．以上となるように排気経路１０の断面積を設定して、廃プラスチックを減容化処理した第１実施形態の第３の具体例を説明する。本具体例では、触媒部９ａの上流面が通常５００℃となるように加熱制御した。その結果、揮発性可燃成分が触媒脱臭部９に混入したり、大量の可燃ガス成分が廃プラスチックから発生した場合、触媒脱臭部９が発火源となって、これらのガスが発火する危険がある。又、一般に、炭化水素系の可燃成分の常温での最大燃焼速度は１ｍ／ｓ．未満である。そこで、本具体例では、上記危険を回避するために、触媒脱臭部９への熱風の排気量を基に熱風の排気流速が１ｍ／ｓ．以上となるように、排気経路１０の断面席を設定した。触媒脱臭部９への熱風の排気流速を１ｍ／ｓ．以上に設定することによって、理論的にも触媒脱臭部９からの廃プラスチック処理装置Ｋ１内のガスへの引火を防止できる。
次に、本具体例において、触媒脱臭部９が発火源となり逆火が発生するかどうかの試験を行った。この試験では、発泡ポリスチレンの加熱時に発生するブタンガスとスチレンガスを等量比程度の濃度で廃プラスチック処理装置Ｋ１内に入れて、これらのガスが触媒脱臭部９により発火するか否かを調べた。この試験の結果、熱風の排気流速が１ｍ／ｓ．以上である場合、触媒脱臭部９からのブタンガスとスチレンガスの逆火は起こらないことを確認した。
（第２実施形態）
図３は本発明の第２実施形態にかかる廃プラスチック処理装置Ｋ２の触媒脱臭部１９を示す。触媒脱臭部１９は、排気口に排気温度測定部９ｄを設けた点を除いて廃プラスチック処理装置Ｋ１の触媒脱臭部９と同様の構成を有する。廃プラスチック処理装置Ｋ２の他の構造は廃プラスチック処理装置Ｋ１と同様であるので、その説明を省略する。
上記構成の廃プラスチック処理装置Ｋ２は、廃プラスチックの加熱処理を開始する前に触媒部９ａを設定温度まで予熱し、その予熱中に排気温度測定部９ｄで排気温度を測定して、その排気温度を基に廃プラスチックの処理を制御する点を除いて、廃プラスチック処理装置Ｋ１と同様の動作を行う。
廃プラスチック処理装置Ｋ２は、廃プラスチックの加熱時に発生するガスの量を低減するために、外部空気を廃プラスチック処理装置Ｋ２内に取り入れると共に、廃プラスチック処理装置Ｋ２内の熱風を触媒脱臭部１９を通して排気する廃プラスチック処理装置Ｋ１と同様の換気構成を採用している。換気量と発生ガスの低減量は相関関係があり、発生ガスの量を十分に低減するためには、所定の換気量を確保する必要がある。しかしながら、送風機７ａの能力の低下や排気経路１０の詰まり等が発生した場合、換気量が減少する可能性がある。そこで、本実施形態では、触媒部９ａの予熱時に触媒温度測定部９ｃの測定温度が設定値に到達した時点の排気温度測定部９ｄの測定温度から、触媒脱臭部１９への排気量を推定する。これは、排気量と触媒部９ａの上流側から下流側に運ばれる単位時間当たりの熱量とは相関があり、触媒部９ａの予熱時に触媒温度測定部９ｃの測定温度が設定値に到達した時点の排気温度測定部９ｄの測定温度から、触媒脱臭部１９への熱風の排気量を推定できるからである。これら一連の動作で所定量以上の排気量があることを確認した後で処理を進めることにより、臭気を確実に低減できる。
以下に、廃プラスチック処理装置Ｋ２を使用して触媒脱臭部１９への熱風の排気量を推定した第２実施形態の第１の具体例を説明する。本具体例において、触媒脱臭部１９への熱風の排気流量を０、３０、４５、６０ｌ／ｍｉｎ．に設定して、触媒温度測定部９ｃの測定温度が４００℃となるように触媒部９ａを予熱した時の熱風の排気温度を測定した。なお、外部空気の温度は２０℃である。触媒温度測定部７ｃの測定温度が４００℃に到達した時点の熱風の排気温度は、排気流量が０、３０、４５、６０ｌ／ｍｉｎ．の時に、夫々、２１、６５、１６７、２７３℃となり、排気流量の増加に伴い排気温度が上昇することを確認した。この測定結果に基づき、本具体例では、最小排気流量を３０ｌ／ｍｉｎ．以上とするために、触媒部９ａの予熱時に触媒温度測定部９ｃの測定温度が設定値に到達した時点の排気温度測定部９ｄの測定温度を１００℃と設定した。なお、廃プラスチック処理開始時の排気流量を検知することにより、排気経路１０の詰まりや送風機７ａの故障を発見できる。又、排気流量が少ない場合に廃プラスチックの加熱工程に移行しない制御をすることで、発生するガスの量の大きい発泡ポリスチレン等を処理した場合の大量のガスの発生を未然に防止できる。更に、灯油等の揮発性可燃成分が誤って廃プラスチック処理装置Ｋ２に投入された場合にも、処理を未然に停止できるため、予熱工程で廃プラスチック処理装置Ｋ２内の可燃成分が引火する危険は無い。またその時、揮発した可燃成分は、熱風と共に触媒脱臭部１９に移送され、触媒脱臭部１９で酸化されて発熱するから、予熱時の排気温度は正常な予熱時の排気温度よりも高い値を示すことになる。従って、排気温度に上限値を設定することにより、可燃成分の廃プラスチック処理装置Ｋ２への混入を検知することもできる。なお、予熱時の排気温度は、廃プラスチック処理装置Ｋ２の大きさ、処理条件等により左右される値であるので、これらの条件に応じて設定する必要があることは言うまでもない。
又、プラスチックはその種類により、低い加熱温度から臭気を発生するので、廃プラスチック処理装置Ｋ２で廃プラスチックの加熱と同時に触媒部９ａの加熱を開始した場合、触媒部９ａが十分に加熱されずに臭気が漏れる可能性がある。白金系酸化触媒を用いた触媒脱臭部１９を効果的に機能させるためには、触媒部９ａを活性化する温度まで加熱する必要がある。そこで、本実施形態では、触媒部９ａを予熱することで触媒の活性を高め、廃プラスチックの加熱初期に発生する臭気にも対応している。以下に、廃プラスチック処理装置Ｋ２を使用して、低い温度で臭気を発生するプラスチックとして発泡ポリスチレンを処理した第２実施形態の第２の具体例を説明する。発泡ポリスチレンは８０℃程度の加熱温度でスチレンを発生するため、触媒部９ａを予熱しないで処理を開始した場合、発泡ポリスチレンの加熱初期にかなりのスチレン臭が触媒脱臭部１９から感じることができる。しかしながら、触媒部９ａを４００℃に予熱した後に発泡ポリスチレンの加熱を開始することで、触媒脱臭部１９から触媒部９ａの加熱初期に発生したスチレン臭は殆ど感じなくなることを確認した。なお、本具体例では、スチレンが十分に反応する４００℃まで触媒部９ａを予熱したが、この予熱条件は加熱する廃プラスチックの種類と発生するガス及びその触媒反応性を考慮して設定することが望ましい。
第２実施形態において、触媒脱臭部１９の触媒温度測定部９ｃの測定温度と排気温度測定部９ｄの測定温度に、夫々、上限値を設定し、触媒温度測定部９ｃの測定温度と排気温度測定部９ｄの測定温度が夫々の上限値を越えた場合、触媒部９ａと廃プラスチックの加熱を制御してもよい。廃プラスチック処理装置Ｋ２で発生ガスの量の大きい発泡ポリスチレンを処理した場合、第１実施形態で説明したように、残留モノマーであるスチレン、発泡助剤であるトルエン等の臭気ガス、ブタン、ペンタン、シクロヘキサン等の発泡剤の残留成分が大量に発生する。これらの成分が高濃度で触媒脱臭部１９へ移送された場合、触媒部９ａでの発熱量が増加し、触媒部９ａがその耐熱温度を越える可能性がある。そこで、触媒温度測定部９ｃの測定温度に上限値を設定し、触媒温度測定部９ｃの測定温度が上限値を越えた場合、触媒加熱用のヒーター９ｂへの入力電力を低減して、ヒーター９ｂによる触媒部９ａの過剰な加熱を防止する。更に、発泡ポリスチレンから発生するガスの量を減少させるために、廃プラスチック加熱用のヒーター７ｂへの入力電力を低減する制御を行う。又、発泡ポリスチレンは、用途又は製造メーカーにより添加する発泡剤が異なるため、発生ガス成分は一定しない。例えば、ブタンガスが多い場合、ブタンガスは他の発生ガスより触媒反応性が劣るため触媒部９ａの下流で多く反応し、触媒部９ａの上流に位置する触媒温度測定部９ｃの測定温度は余り上昇しない。その結果、触媒温度測定部９ｃだけで触媒加熱用のヒーター９ｂを制御した場合、触媒部９ａの下流で触媒部９ａの耐熱温度を越える危険がある。そこで、触媒部９ａの下流に配置した排気温度測定部９ｄの測定温度が上限値を越えた場合も、触媒加熱用のヒーター９ｂと廃プラスチック加熱用のヒーター７ｂへの入力電力を低減する制御を行う。触媒温度測定部９ｃと排気温度測定部９ｄによるこれらの制御を併用することで、触媒部９ａの異常加熱を防止すると共に、廃プラスチックから発生するガスの量を低減することができる。
以下に、廃プラスチック処理装置Ｋ２による発泡ポリスチレンの処理において、上記したように触媒温度測定部９ｃの測定温度の上限値と排気温度測定部９ｄの上限値に基づいて触媒部９ａと発泡ポリスチレンの加熱を制御した第２実施形態の第３の具体例を説明する。本具体例において、触媒温度測定部９ｃの測定温度と排気温度測定部９ｄの測定温度に、夫々、５００℃と６００℃の上限値を設定し、これらの上限値に基づいて触媒加熱用のヒーター９ｂと廃プラスチック加熱用のヒーター７ｂへの入力電力を低減する制御をした。発泡ポリスチレンから大量のガスが発生した時は、触媒温度測定部９ｃの測定温度と排気温度測定部９ｄの測定温度が夫々の上記上限値を越える。しかしながら、その時点で、廃プラスチック加熱用のヒーター７ｂへの入力電力を低減して、発泡ポリスチレンの加熱を制御することで、発泡ポリスチレンから発生するガスの量を低減する。同時に、触媒加熱用のヒーター９ｂへの入力電力を低減することで、触媒部９ａの異常加熱が防止できることを確認した。
なお、上記例では触媒温度測定部９ｃの測定温度と排気温度測定部９ｄの測定温度の両方に上限値を設定したが、発生するガスの量の少ない廃プラスチックの処理及び処理の目的に応じて、触媒温度測定部９ｃの測定温度と排気温度測定部９ｄの測定温度の一方だけに上限値を設定して、触媒部９ａと廃プラスチックの加熱を制御してもよい。即ち、触媒温度測定部９ｃの測定温度だけに上限値を設定した場合は、触媒温度測定部９ｃの測定温度がその上限値を越えた時、触媒加熱用のヒーター９ｂと廃プラスチック加熱用のヒーター７ｂへの入力電力を低減する制御を行う。同様に、排気温度測定部９ｄの測定温度だけに上限値を設定した場合は、排気温度測定部９ｄの測定温度がその上限値を越えた時、触媒加熱用のヒーター９ｂと廃プラスチック加熱用のヒーター７ｂへの入力電力を低減する制御を行う。
更に、廃プラスチックが異常加熱されたり、可燃性成分が誤って廃プラスチック処理装置Ｋ２に投入されたことにより、大量の可燃性ガスが発生した時は、触媒部９ａの耐熱性に問題が生じると共に、可燃性成分が発火する濃度に到達する場合も想定される。そこで、本実施形態の上記第３の具体例において、触媒温度測定部９ｃの測定温度と排気温度測定部９ｄの測定温度の両方に更に８００℃の最上限値を設定してもよい。この時、触媒温度測定部９ｃの測定温度が５００℃の上限値を越えた場合及び排気温度測定部９ｄの測定温度が６００℃の上限値を越えた場合は、触媒加熱用のヒーター９ｂと廃プラスチック加熱用のヒーター７ｂへの入力電力を低減する。一方、触媒温度測定部９ｃの測定温度が８００℃の最上限値を越えた場合及び排気温度測定部９ｄの測定温度が８００℃の最上限値を越えた場合は、触媒部９ａと廃プラスチックの加熱を中止する。この制御では、揮発性可燃成分が廃プラスチック処理装置Ｋ２に混入した場合、触媒温度測定部９ｃの測定温度と排気温度測定部９ｄの測定温度が８００℃の最上限値を越えて、触媒部９ａと廃プラスチックの加熱が中止されるから、廃プラスチックの処理を確実に中止できる。即ち、触媒温度測定部９ｃの測定温度と排気温度測定部９ｄの測定温度の少なくとも一方が８００℃の最上限値を越えた場合は廃プラスチックの処理を中止する制御を行うことで、異物混入時等の発生ガスの引火の危険を小さくすると共に、触媒部９ａの異常加熱を防止するという効果を得ることができる。
なお、上記例では触媒温度測定部９ｃの測定温度と排気温度測定部９ｄの測定温度の両方に上限値と最上限値を設定したが、発生するガスの量の少ない廃プラスチックの処理及び処理の目的に応じて、触媒温度測定部９ｃの測定温度と排気温度測定部９ｄの測定温度の一方だけに上限値と最上限値を設定して、触媒部９ａと廃プラスチックの加熱を制御してもよい。即ち、触媒温度測定部９ｃの測定温度だけに上限値と最上限値を設定した場合は、触媒温度測定部９ｃの測定温度が上限値を越えた時、触媒加熱用のヒーター９ｂと廃プラスチック加熱用のヒーター７ｂへの入力電力を低減する制御を行う一方、触媒温度測定部９ｃの測定温度が最上限値を越えた時、触媒部９ａと廃プラスチックの加熱が中止される。同様に、排気温度測定部９ｄの測定温度だけに上限値と最上限値を設定した場合は、排気温度測定部９ｄの測定温度が上限値を越えた時、触媒加熱用のヒーター９ｂと廃プラスチック加熱用のヒーター７ｂへの入力電力を低減する制御を行う一方、排気温度測定部９ｄの測定温度が最上限値を越えた時、触媒部９ａと廃プラスチックの加熱が中止される。最上限値は、触媒の耐熱温度と発生ガスの発火温度に応じて設定することが望ましい。
（第３実施形態）
図４は本発明の第３実施形態にかかる廃プラスチック処理装置Ｋ３を示す。廃プラスチック処理装置Ｋ３では、温度センサー１２が触媒脱臭部９への排気経路１０内に設けられている。廃プラスチック処理装置Ｋ３の他の構造は廃プラスチック処理装置Ｋ１と同様であるので、その説明を省略する。
上記構成の廃プラスチック処理装置Ｋ３は、廃プラスチックの処理中に排気経路１０内の熱風の温度を温度センサー１２で測定し、熱風の温度変化を基に熱風の排気流量を検知して、廃プラスチックの処理を制御する点を除いて、廃プラスチック処理装置Ｋ１と同様の動作を行う。
廃プラスチック処理装置Ｋ３は、廃プラスチックの加熱時に発生するガスの量を低減するために、外部空気を廃プラスチック処理装置Ｋ３内に取り入れると共に、廃プラスチック処理装置Ｋ３内の熱風を触媒脱臭部９を通して排気する廃プラスチック処理装置Ｋ１と同様の換気構成を採用している。そのため、廃プラスチックの処理中、所定値以上の換気量を確保することが望ましい。廃プラスチック処理装置Ｋ２では、廃プラスチックの処理の初期の段階での換気量は検知できるが、廃プラスチックの処理中の換気量の検知は困難である。
そこで、本実施形態では、排気経路１０の熱風の温度変化を温度センサー１２で測定することにより、廃プラスチックの処理中の換気量を検知する。通常、換気量に対応した所定量の熱風が触媒脱臭部９に移送されるため、排気経路１０内の熱風の温度は大略一定になる。一方、送風機７ａの外部空気取り入れ口１１の目詰まり等で換気量が低下した場合、熱風により単位時間当たり運ばれる熱量が減少するが、排気経路１０での放熱はそれほど減少しないため、排気経路１０での熱風の温度は低下する。従って、排気経路１０内の熱風の温度変化を排気経路１０内に設けた温度センサーで検知することで、熱風の排気流量の低下状態を判断することができる。これにより、廃プラスチックの処理中の換気量の検知が可能になる。
以下に、廃プラスチック処理装置Ｋ３を使用して、排気経路１０内の熱風の温度変化から廃プラスチックの処理中の換気量を検知した第３実施形態の具体例を説明する。本具体例において、外部空気の温度は２０℃であり、触媒脱臭部９への熱風の排気流量を０、３０、６０ｌ／ｍｉｎ．に設定すると共に、熱風循環経路２０内の熱風の温度を１３０℃に設定した。この時、排気経路１０内の熱風の温度センサー１２による測定温度は、触媒脱臭部９への熱風の排気流量が０、３０、６０ｌ／ｍｉｎ．である場合に、夫々、４０、８０、１１０℃となり、熱風の排気流量の低下に伴い排気経路１０内の熱風の温度は低下した。従って、廃プラスチックの処理中の触媒脱臭部９への熱風の温度変化を測定することで、熱風の排気流量を検知できることになる。これに基づいて、本具体例では、３０ｌ／ｍｉｎ．の排気流量を最小換気量とし、排気経路１０内の熱風の温度センサー１２による測定温度が８０℃以下に低下した場合は、廃プラスチックの処理を直ちに停止するように制御した。
なお、換気量の変化に伴う排気経路１０内の熱風の温度変化は排気経路１０での放熱状態、特に外部空気の温度により大きく影響されるが、あらかじめ廃プラスチックの処理前に外部空気の温度を測定してその温度に応じた制御を行うことで、換気量の変化を確実に測定できる。
本実施形態において、温度センサー１２を排気経路１０内に設けたが、温度センサー１２の代りに圧力センサーを排気経路１０内に設けて、排気経路１０内の熱風の圧力変化を圧力センサーで測定することにより、換気量を検知することもできる。
（第４実施形態）
図５は本発明の第４実施形態にかかる廃プラスチック処理装置Ｋ４を示す。廃プラスチック処理装置Ｋ４では、目の開きが１ｍｍ以下の金属網１３ａを有する防炎部１３が、触媒脱臭部９への排気経路１０に設けられている。図６及び図７が防炎部１３の構成を詳しく示す。廃プラスチック処理装置Ｋ４の他の構造は廃プラスチック処理装置Ｋ１と同様であるので、その説明を省略する。
本実施形態では、触媒脱臭部９は、触媒部９ａの上流面が通常５００℃となるように加熱制御される。そのため、揮発性可燃成分が触媒脱臭部９に混入したり、大量の可燃ガス成分が廃プラスチックから発生した場合、触媒脱臭部９が発火源となって、これらのガスが発火する危険がある。第１実施形態で述べたように、このような危険は排気経路１０内の熱風の排気流速を１ｍ／ｓ．以上に設定することで防止できるが、送風機７ａの故障等で熱風の排気流速が１ｍ／ｓ．より小さくなることも起こり得る。一方、可燃性混合気を発火させるのに必要な最小エネルギーは熱源の幾何学形状に依存しており、このエネルギーの伝播を不可能にするギャップ又は消炎距離を設けることにより、火の移りを防止できる。そこで、本実施形態では、金属網１３ａを有する防炎部１３を触媒脱臭部９への排気経路１０の途中に設けることにより、触媒脱臭部９からの火の移りを防止した。
なお、廃プラスチック処理装置Ｋ４では、引火性可燃成分が特定できないので、発泡ポリスチレンから最も大量に発生するブタンガスの最小発火エネルギーを基に概算した消炎距離から、目の開きが１ｍｍ以下の金属網１３ａを採用している。しかしながら、この最小発火エネルギーから概算すると、他の可燃性成分についてもこの消炎距離で火の移りを十分に防止できることは容易に推測できる。
以下に、廃プラスチック処理装置Ｋ４を使用して、防炎部１３の防炎効果を検討した第４実施形態の具体例を説明する。本具体例において、可燃性ガスとして発泡ポリスチレンの発泡剤のイソブタンガスを使用し、防炎部１３の上流側から送ったイソブタンガスを防炎部１３の下流側で点火し、金属網１３ａの目の開きを変えながら防炎部１３の上流側への火の戻りの有無を確認した。この時、イソブタンガスは可燃範囲内にあると共に、排気経路１０内の熱風の排気流速は６０ｌ／ｍｉｎ．の排気流量に対応する排気流速以下に設定した。その結果、目の開きが１ｍｍ以下の金属網１３ａを有する防炎部１３の上流側への火の移りは見られなかった。更に、熱風循環経路２０を触媒脱臭部９内で引火するガス濃度に設定した場合でも、防炎部１３を越える火の移りは起きなかった。
なお、本実施形態では、防炎部１３に目の開きが１ｍｍ以下の金属網１３ａを用いたが、この金属網１３ａの代りに目の開きが１ｍｍ以下の細孔を有するどんな不燃材料を用いても、金属網１３ａと同様の防炎効果を得ることができる。
以上の説明から明らかなように、本発明の廃プラスチック処理装置では、ガラス転位温度以上に加熱して機械的強度を低下させた廃プラスチックを圧縮することにより、廃プラスチックを効果的に減容化する。又、廃プラスチックの処理時に、毎分、収納部と加熱部で形成される熱風循環経路の体積の少なくとも２０％の体積の外部空気を熱風循環経路に取り入れるのに応じて、上記体積に等しい体積の熱風を熱風循環経路から脱臭部を介して排気することにより、廃プラスチック処理装置を換気して、廃プラスチックの加熱時に発生するガスの量を効果的に低減する。
又、脱臭部として酸化触媒を主成分とした触媒脱臭部を使用した場合は、触媒脱臭部を設定温度まで予熱する工程において触媒脱臭部からの熱風の排気温度変化を測定したり、廃プラスチックの加熱中に排気経路の熱風の温度変化又は圧力変化を測定することにより、換気量を推定することができる。又、廃プラスチックの処理中の触媒温度と排気温度の測定結果に基づき触媒と廃プラスチックの加熱を制御することにより、廃プラスチックの加熱時のガスの異常発生と触媒の異常加熱を防止できる。
更に、脱臭部への排気経路内の熱風の排気流速を１ｍ／ｓ．以上に設定したり、目の開きが１ｍｍ以下の金属網を有する防炎部を排気経路に設けることにより、触媒脱臭部からの可燃成分への火の移りを防止する。
以上の廃プラスチックの処理により、廃プラスチックがその発生場所である小規模事業所等で安全且つ効果的に減容化されるから、廃プラスチックの回収効率を向上できると共に、廃プラスチックのリサイクリングを経済的に行うことができる。
【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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