(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
湿式選別装置により含塩素合成樹脂を分離除去して回収された廃棄合成樹脂類からなる造粒原料を溶融造粒機へ搬送して造粒物を製造するシステムにおいて、
前記湿式選別装置と前記溶融造粒機との間の搬送経路に、造粒原料の水分量を検出する水分量検出手段および造粒原料の水分量を制御する水分量制御手段を設け、更に水分量検出手段で得られた検出水分量に基づいて水分量制御手段を駆動制御する演算制御手段を具備するとともに、
前記湿式選別装置と前記水分量制御手段との間の搬送経路に前記水分量検出手段が配設されている造粒物の製造システム。
【請求項２】
湿式選別装置により含塩素合成樹脂を分離除去して回収された廃棄合成樹脂類からなる造粒原料を溶融造粒機へ搬送して造粒物を製造するシステムにおいて、
前記湿式選別装置と前記溶融造粒機との間の搬送経路に、造粒原料の水分量を検出する水分量検出手段および造粒原料の水分量を制御する水分量制御手段を設け、更に水分量検出手段で得られた検出水分量に基づいて水分量制御手段を駆動制御する演算制御手段を具備するとともに、
前記水分量制御手段と前記溶融造粒機との間の搬送経路に前記水分量検出手段が配設されている造粒物の製造システム。
【請求項３】
湿式選別装置により含塩素合成樹脂を分離除去して回収された廃棄合成樹脂類からなる造粒原料を溶融造粒機へ搬送して造粒物を製造するシステムにおいて、
前記湿式選別装置と前記溶融造粒機との間の搬送経路に、造粒原料の水分量を検出する水分量検出手段および造粒原料の水分量を制御する水分量制御手段を設け、更に水分量検出手段で得られた検出水分量に基づいて水分量制御手段を駆動制御する演算制御手段を具備するとともに、
前記湿式選別装置と前記水分量制御手段との間に第１水分量検出手段が、上記水分量制御手段と前記溶融造粒機との間に第２水分量検出手段がそれぞれ配設されており、
かつ、前記演算制御装置は、水分量制御手段における駆動制御量と水分制御量の関係を示す検量線を有し、第１水分量検出手段で得られた水分量検出値と予め設定された目標水分量との差に基づき水分制御量を求め、その水分制御量と上記検量線に基づき水分量制御手段の駆動制御量を求めて水分量制御手段を駆動制御し、その後、上記第２水分量検出手段による水分量検出値に基づき実績水分制御量を求め、それと求めた駆動制御量との関係に基づき前記検量線を補正する造粒物の製造システム。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の製造システムにおいて、
前記水分量制御手段と前記溶融造粒機との間の搬送経路に、水分量制御手段を経た造粒原料を貯留する貯留ホッパーと、貯留ホッパーに設けられた水分計と、貯留ホッパーから排出された造粒原料を加熱する加熱手段を有しその加熱手段により造粒原料を加熱しつつ溶融造粒機へ供給する供給手段とが設けられ、
かつ、上記水分計からの検出値に基づき加熱手段の熱制御量を求めてその熱制御量で加熱手段を制御する第２演算制御装置を備えることを特徴とする造粒物の製造システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃棄された種々のプラスチック材（廃棄合成樹脂類）を湿式選別工程により選別し、その後脱水処理して竪型冶金炉等用の燃料に加工する造粒物の製造方法及び製造システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、資源の有効利用の観点より、上述した廃棄合成樹脂類をリサイクル使用することが検討され、その一例として、廃棄合成樹脂類を一定範囲内の大きさに造粒し、その造粒物を高炉等の竪型冶金炉などの補助燃料として用いることが提案されている。
【０００３】
ところで、廃棄合成樹脂類は種々の合成樹脂が一緒に廃棄されているため、炉に悪影響を与える含塩素合成樹脂（塩化ビニルや塩化ビニリデン等）が含まれている虞がある。
【０００４】
したがって、上述したように廃棄合成樹脂類を竪型冶金炉用の燃料として利用する場合には、含塩素合成樹脂を分離除去する必要があり、その際には各合成樹脂の比重を利用した湿式選別が一般に行われている。また、含塩素合成樹脂を分離除去した後の廃棄合成樹脂類は、一般に溶融造粒機により一定範囲内の大きさに造粒されている。なお、溶融造粒機としては、射出成形機の先にカッタを配し、射出成形機により得られた棒状樹脂をカッタにて所定寸法に切断する構成となっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した溶融造粒機により造粒する場合には、以下の２つの課題があった。
【０００６】
即ち、第１の課題は、廃棄合成樹脂類を湿式選別した場合、樹脂の形状や形態により選別後の樹脂粒子の含水率が大きく影響を受け、その含水率の変動に伴って、造粒物の形状が変動し、竪型冶金炉などへ吹き込み供給する際の安定性が悪化することである。
【０００７】
第２の課題は、樹脂粒子の含水率が大きく変動すると、溶融造粒機の安定稼働率（熱バランスがとれた安定状態での運転継続時間比率）が低下することである。
【０００８】
本発明は、このような従来技術の課題を解決すべくなされたものであり、湿式選別された造粒原料に含まれる水分量の均一化を図り、これにより造粒物の形状変動を安定化させ、しかも溶融造粒機の安定稼働率の低下を抑制することができる造粒物の製造方法及び製造システムを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る造粒物の製造システムは、湿式選別装置により含塩素合成樹脂を分離除去して回収された廃棄合成樹脂類からなる造粒原料を溶融造粒機へ搬送して造粒物を製造するシステムにおいて、前記湿式選別装置と前記溶融造粒機との間の搬送経路に、造粒原料の水分量を検出する水分量検出手段および造粒原料の水分量を制御する水分量制御手段を設け、更に水分量検出手段で得られた検出水分量に基づいて水分量制御手段を駆動制御する演算制御手段を具備することを前提とする。
【００１２】
この造粒物の製造システムによる場合には、水分量検出手段が湿式選別装置から供給される造粒原料の水分量を検出し、その水分量検出値に基づいて演算制御装置が運転負荷を求めてその運転負荷で水分量制御手段を駆動制御するので、溶融造粒機に供給される造粒原料の水分量が均一化される。これにより、造粒物の形状変動が安定化され得ると共に溶融造粒機の安定稼働率の低下が抑制される。
【００１３】
請求項１に係る造粒物の製造システムは、前記湿式選別装置と前記水分量制御手段との間の搬送経路に前記水分量検出手段が配設されていることを特徴とする。
【００１４】
この構成にあっては、水分量検出手段は水分量制御手段入側での造粒原料の水分量を検出し、その検出値に基づき水分量制御手段が造粒原料の水分量を制御する。つまり、フィードフォワード制御が実行される。
【００１５】
請求項２に係る造粒物の製造システムは、前記水分量制御手段と前記溶融造粒機との間の搬送経路に前記水分量検出手段が配設されていることを特徴とする。
【００１６】
この構成にあっては、水分量検出手段は水分量制御手段出側での造粒原料の水分量を検出し、その検出値に基づき水分量制御手段が造粒原料の水分量を制御する。つまり、フィードバック制御が実行される。
【００１７】
請求項３に係る造粒物の製造システムは、前記湿式選別装置と前記水分量制御手段との間に第１水分量検出手段が、上記水分量制御手段と前記溶融造粒機との間に第２水分量検出手段がそれぞれ配設されており、かつ、前記演算制御装置は、水分量制御手段における駆動制御量と水分制御量の関係を示す検量線を有し、第１水分量検出手段で得られた水分量検出値と予め設定された目標水分量との差に基づき水分制御量を求め、その水分制御量と上記検量線に基づき水分量制御手段の駆動制御量を求めて水分量制御手段を駆動制御し、その後、上記第２水分量検出手段による水分量検出値に基づき実績水分制御量を求め、それと求めた駆動制御量との関係に基づき前記検量線を補正することを特徴とする。
【００１８】
この構成にあっては、第１水分量検出手段の水分量検出値から所定の演算を行って求めた駆動制御量で水分量制御手段を駆動制御し、その駆動結果を第２水分量検出手段による水分量検出値から把握して実績水分制御量を求め、それと前記駆動制御量との関係に基づき検量線が補正される。よって、水分量制御手段の処理能力が経時的に変化しても、造粒原料の水分量が所望の一定値に一致するようになる。
【００１９】
請求項４に係る造粒物の製造システムは、請求項１乃至３のいずれかに記載の製造システムにおいて、前記水分量制御手段と前記溶融造粒機との間の搬送経路に、水分量制御手段を経た造粒原料を貯留する貯留ホッパーと、貯留ホッパーに設けられた水分計と、貯留ホッパーから排出された造粒原料を加熱する加熱手段を有しその加熱手段により造粒原料を加熱しつつ溶融造粒機へ供給する供給手段とが設けられ、かつ、上記水分計からの検出値に基づき加熱手段の熱制御量を求めてその熱制御量で加熱手段を制御する第２演算制御装置を備えることを特徴とする。
【００２０】
この構成にあっては、水分量制御手段での水分量制御に加えて、供給手段での加熱手段による水分量制御が行われるので、高精度の水分量制御が可能になり、造粒物の形状変動が更に安定化されるとともに溶融造粒機の安定稼働率の低下が更に抑制される。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態を具体的に説明する。
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る造粒物の製造システムを示すブロック図である。
【００２２】
この製造システムは、含塩素廃棄合成樹脂を分離する前の廃棄合成樹脂類が供給される湿式選別装置１と、湿式選別装置１により含塩素合成樹脂を分離して回収された廃棄合成樹脂類（以下、造粒原料と言う。）が供給され、その造粒原料の水分量を制御する脱水装置２と、脱水された造粒原料が供給される溶融造粒機３とを備える。上記脱水装置２は、例えば回転槽により水を遠心分離して脱水するものが使用されていると共に上記回転槽を回転駆動させるモータ６を有する。つまり、脱水装置２は造粒原料の水分量をバッチ的に制御する。
【００２３】
脱水装置２と溶融造粒機３の間の搬送経路には中性子水分計４が設けられ、この中性子水分計４は、高速中性子が造粒原料中の水素原子と衝突して発生する熱中性子の数を電気信号として検出する。この検出信号は演算制御装置７に与えられる。
【００２４】
演算制御装置７は、図２に示すように中性子水分計４の電気信号（熱中性子数）を含水量に換算する検量線Ｋ１および後述する演算処理により求まった制御脱水率に基づきモータ回転制御量を求める検量線Ｋ３（図３参照）の各々に関する関係式を記憶すると共に、上記演算処理を行わせるデータ（後述する目標含水率等）およびプログラムを記憶するＲＯＭを備える。また、演算制御装置７は、それ以外に、ＲＡＭ等の記憶手段や演算を実行するＣＰＵなどを備える。
【００２５】
溶融造粒機３は、加熱手段を備えた射出成形機により押し出された棒状樹脂を、射出成形機の先に配設したカッタにより所定寸法に切断して一定寸法の造粒物に造粒するものである。
【００２６】
次に、このように構成された本実施形態に係る造粒物の製造システムによる処理内容につき説明する。
【００２７】
湿式選別装置１により回収された造粒原料は脱水装置２により脱水され、その脱水された造粒原料に含まれる含水率は、中性子水分計４により電気信号として検出され、演算制御装置７に与えられる。
【００２８】
演算制御装置７は、図２に示すようにその電気信号（熱中性子数）と検量線Ｋ１に関する関係式とに基づき含水率を求め、求めた含水率値から所定の目標含水率（目標Ｍｏｉ）を減算して制御脱水率（ΔＭｏｉ）を求める。この制御脱水率（ΔＭｏｉ）は、脱水処理後の造粒原料における含水率が目標含水率（目標Ｍｏｉ）に一致するようにするための制御値である。続いて、図３に示すように制御脱水率（ΔＭｏｉ）と検量線Ｋ３に関する関係式とに基づき、モータ回転制御量を推定し、モータ６の回転制御を行う。
【００２９】
したがって、この第１実施形態による場合には、フィードバック制御が行われて溶融造粒機３に供給される造粒原料の水分量（含水率）を目標水分値（目標含水率）の±２０％以内に、好ましくは目標水分値に一致させるようにすることが可能になり、これにより溶融造粒機３にて得られた造粒物の形状変動を安定化させ得、しかも溶融造粒機３の安定稼働率の低下を抑制することができる。
（第２実施形態）
図４は、第２実施形態に係る造粒物の製造システムを示すブロック図である。
【００３０】
この造粒物の製造システムは、第１実施形態とは異なり、湿式選別装置１と脱水装置２の間の搬送経路に中性子水分計５が設けられ、演算制御装置７には図５に示す熱中性子数を含水率に換算する検量線Ｋ２に関する関係式が記憶されている。その他については第１実施形態と同様な構成となっている。
【００３１】
この構成の造粒物の製造システムによる場合には、中性子水分計５は湿式選別装置１により回収された造粒原料に含まれる含水率を電気信号として検出し、演算制御装置７へ出力する。演算制御装置７は、その電気信号と検量線Ｋ２に関する関係式とに基づき含水率を求め、求めた含水率値から所定の目標含水率（目標Ｍｏｉ）を減算して制御脱水率（ΔＭｏｉ）を求める。この制御脱水率（ΔＭｏｉ）は、脱水処理後の造粒原料における含水率が目標含水率（目標Ｍｏｉ）に一致するようにするための制御値である。続いて、図３に示すように制御脱水率（ΔＭｏｉ）と検量線Ｋ３に関する関係式とに基づき、モータ回転制御量を推定し、モータ６の回転制御を行う。
【００３２】
したがって、第２実施形態による場合には、フィードフォワード制御が行われて溶融造粒機３に供給される造粒原料の水分量（含水率）を目標水分値（目標含水率）の±２０％以内に、好ましくは目標水分値に一致させることが可能になり、これにより溶融造粒機３にて得られた造粒物の形状変動を安定化させ得、しかも溶融造粒機３の安定稼働率の低下を抑制することができる。
【００３３】
なお、この第２実施形態ではフィードフォワード制御のみを行うようにしているが、本発明はこれに限らず、図６に示すように中性子水分計５によるフィードフォワード（Ｆ．Ｆ）制御と、脱水装置２と溶融造粒機３との間に配した中性子水分計４によるフィードバック（Ｆ．Ｂ）制御とを組み合わせるようにしてもよい。
（第３実施形態）
図６を用いて、第３実施形態に係る造粒物の製造システムを説明する。
【００３４】
本実施形態は、演算制御装置７に記憶された検量線Ｋ３に関する関係式を補正する場合である。
【００３５】
この造粒物の製造システムは、湿式選別装置１と脱水装置２の間に中性子水分計５が配設され、脱水装置２と溶融造粒機３の間に中性子水分計４がそれぞれ配設されている。中性子水分計４と５の検出値（電気信号）は、演算制御装置７に与えられる。
【００３６】
演算制御装置７は、図２に示す中性子水分計５の検出値に基づき造粒原料の含水率を測定する検量線Ｋ１と、図５に示す中性子水分計４の検出値に基づき造粒原料の含水率を測定する検量線Ｋ２と、図３に示す制御脱水率（ΔＭｏｉ）をモータ回転制御量に換算する検量線Ｋ３との各々に関する関係式を記憶している。
【００３７】
次に、演算制御装置７の演算制御内容を説明する。
【００３８】
まず、脱水前の造粒原料の含水率を測定する中性子水分計５の検出値と検量線Ｋ２に関する関係式とにより、図５に示すように脱水前の造粒原料の含水率（Ａ）を測定し、続いて、その測定含水率（Ａ）から所定の目標含水率（目標Ｍｏｉ）を減算して制御脱水率（ΔＭｏｉ）を算出する第１工程を行う。
【００３９】
次に、制御脱水率（ΔＭｏｉ）と図３に示す検量線Ｋ３とに基づきモータ回転制御量を推定し、その推定制御量で、或いは後述する第４工程での加減制御量があれば前記推定制御量からその加減制御量を加減した制御量で、モータを回転制御する第２工程を行う。なお、モータを実際に駆動制御した回転制御量は演算制御装置７に記憶しておく。
【００４０】
次に、脱水後の造粒原料の含水率を測定する中性子水分計４の検出値と検量線Ｋ１に関する関係式とにより、図２に示すように脱水後の造粒原料の含水率（Ｂ）を測定し、続いて、先に測定した脱水前の造粒原料の含水率（Ａ）から測定含水率（Ｂ）を減算して実績含水率差（Ｃ）を算出する第３工程を行う。上記実績含水率差（Ｃ）は制御脱水率（ΔＭｏｉ）に対するずれ量と等価である。この算出値は、前記モータを実際に駆動制御した回転制御量と関係付けて演算制御装置７に記憶しておく。
【００４１】
次に、目標含水率（目標Ｍｏｉ）に対する脱水後の造粒原料の含水率（Ｂ）の比が、０．８以下または１．２以上の場合は、図３に示す検量線Ｋ３に関する関係式を使用して、含水率（Ｂ）−目標含水率（目標Ｍｏｉ）の誤差を求め、その誤差が一定範囲外であればその誤差に相当する脱水率差に対するモータ回転制御量を前記加減制御量として求める第４工程を行う。
【００４２】
以上の第１工程〜第４工程を繰り返し行う。したがって、上記第４工程で求められる加減制御量は、第３工程において算出した前記ずれ量としての実績含水率差（Ｃ）を補正量として次回において第２工程で推定されるモータ回転制御量を増減して修正する働きを有する。
【００４３】
然る後、前記誤差が一定範囲外になる回数が所定数に達すると、図７に示すように、演算制御装置７に記憶されている直前の複数回分における実際のモータ回転制御量と実績含水率差（Ｃ）の関係（■で示す）に基づき、破線にて示す補正前の検量線Ｋ３を、実線で示す補正後の検量線Ｋ３′に補正する第５工程を行う。この補正は、例えば定期的に行うようにすることができる。
【００４４】
したがって、この第３実施形態による場合には、例えば脱水装置２の脱水能率が経時的に変化した場合などにおいても、造粒原料の水分値（含水率）を目標水分値（目標含水率）の±２０％以内に、好ましくは目標水分値に一致させるようにすることができる。
（第４実施形態）
第４実施形態は、溶融造粒機３に供給する造粒原料の水分量を、更に高精度で調整する場合である。
【００４５】
図８は、第４実施形態に係る造粒物の製造システムを示す概略図である。この造粒物の製造システムは、湿式選別装置１にて選別された造粒原料を脱水する脱水装置２の後段に、脱水された造粒原料を貯留する貯留ホッパー１０と、貯留ホッパー１０に設けられた中性子水分計１１と、貯留ホッパー１０から排出された造粒原料を加熱するヒーター１２を有し、そのヒーター１２により造粒原料を加熱しつつ溶融造粒機３へ単位時間当たり一定量で供給する定量供給装置１３とを備える。なお、脱水装置２は、第１実施形態または第２実施形態で説明したフィードバック制御またはフィードフォワード制御が行われている。
【００４６】
溶融造粒機３は、これに供給される造粒原料の供給指令を行う供給指令部３ａを備え、この供給指令部３ａは定量供給装置１３へ造粒原料の供給を指令すると共にその指令信号を演算制御装置１４に出力する。また、この演算制御装置１４には、貯留ホッパー１０内の造粒原料の水分量を検出する中性子水分計１１からの検出信号が与えられる。
【００４７】
演算制御装置１４のメモリには、下記（１）式が記憶されている。
【００４８】
Ｑheater＝Ｗfeed×ΔＭ×１００×Ｑwater／ηheater  …（１）
但し、Ｑheaterはヒーター１２の出力設定値[ｋｃａｌ／ｓ]、Ｗfeedは定量供給装置１３での造粒原料供給量[ｋｇ／ｓ]、ΔＭは造粒原料の目標含水率と中性子水分計１１の検出値に基づく造粒原料含水率との差[％]、Ｑwaterは貯留ホッパー１０の出口の造粒原料温度から計算される蒸発所要熱[ｋｃａｌ／ｋｇ]、ηheaterはヒーター１２による造粒原料粒子への着熱利用効率[−]である。
【００４９】
この演算制御装置１４は、中性子水分計１１からの検出信号と、供給指令部３ａからの指令信号と、上記（１）式とに基づき、ヒーター１２の出力制御を行う。
【００５０】
この第４実施形態による場合には、脱水装置２での脱水量の制御に加えて、脱水装置２にて脱水処理された造粒原料を溶融造粒機３へ供給する定量供給装置１３においてヒーター１２による脱水制御が行われるので、高精度の脱水量の制御が可能となり、これにより溶融造粒機３にて得られた造粒物の形状変動を更に安定化させ得、しかも溶融造粒機３の安定稼働率の低下を更に抑制することができる。
【００５１】
図９は、本実施形態により得られた造粒原料を使用して溶融造粒機３により造粒された造粒物の相対粒子径を示す図である。なお、相対粒子径は、前日における１日分の平均粒子径に対する翌日における所定時間毎の平均粒子径の比であり、また、実線は第４実施形態による場合で、破線は脱水装置２でも定量供給装置１３でも全く水分制御を実施しなかった従来例の場合である。
【００５２】
この図９より理解されるように、従来例の場合には、相対粒子径が１．０を基準に±０．３のばらつきがあり、つまり溶融造粒機にて得られた造粒物の形状変動が大きく、しかも溶融造粒機における安定稼働率が大きく低下するものとなっていた。これに対して、第４実施形態による場合は、相対粒子径が１．０を基準に±０．１以下の範囲内とばらつきが小さく、つまり溶融造粒機３にて得られた造粒物の形状変動を極めて少なくすることができ、しかも溶融造粒機３における安定稼働率の低下を更に抑制することが可能になる。
【００５３】
なお、上述した第１〜第４実施形態では造粒原料の水分制御に脱水装置を使用しているが、本発明はこれに限らず、加熱装置等を使用することも可能である。この場合には、脱水装置に備わるモータの回転制御ではなく、加熱装置による発熱量制御が本発明の対象となることは勿論である。
【００５４】
また、上述した第１〜第４実施形態では造粒原料の水分量の検出に中性子水分計を使用しているが、これに限らず他の形式の水分計を使用することもできる。
【００５５】
また、上述した説明では明言していないが、本発明が適用され得る造粒原料としては、熱硬化性樹脂を除く一般廃棄物系および産業廃棄物系の樹脂廃材を対象にすることができる。
【００５６】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明による場合には、湿式選別工程と溶融造粒工程との間に水分量制御工程を有し、その水分量制御工程で、湿式選別工程により回収した造粒原料の水分量を一定範囲内に制御するので、溶融造粒工程に供給される造粒原料の水分量を均一化でき、これにより造粒物の形状変動を安定化させ得るとともに溶融造粒工程で用いられる溶融造粒機の安定稼働率の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係る造粒物の製造システムを示すブロック図である。
【図２】本発明に係る造粒物の製造システムで使用する検量線を示す図である。
【図３】本発明に係る造粒物の製造システムで使用する他の検量線を示す図である。
【図４】第２実施形態に係る造粒物の製造システムを示すブロック図である。
【図５】本発明に係る造粒物の製造システムで使用する更に他の検量線を示す図である。
【図６】第３実施形態に係る造粒物の製造システムを示すブロック図である。
【図７】本発明に係る造粒物の製造システムで検量線を補正する際の状態を説明するための図である。
【図８】第４実施形態に係る造粒物の製造システムを示すブロック図である。
【図９】第４実施形態により得られた造粒原料を使用して溶融造粒機により造粒された造粒物の相対粒子径を示す図である。
【符号の説明】
１  湿式選別装置
２  脱水装置（水分量制御手段）
３  溶融造粒機
４、５、１１  中性子水分計
６  モータ
７、１４  演算制御装置
１２  ヒーター
１３  定量供給装置
Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３  検量線
【図１】
0004112786.tif 000002
【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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【図９】
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