JP2002047495A - 高分子廃棄物の熱分解装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】プラスチック等の高分子廃棄物を熱分解して有
用な燃料油又は燃料ガスを供給することができる高分子
廃棄物の熱分解装置であって、特に熱風の速度を低下さ
せないで、又、摩擦損失を最小化する高分子廃棄物の熱
分解装置を提供する。 【解決手段】高分子廃棄物を投入することができる投入
部と、投入された高分子廃棄物を溶融させる溶融部１０
４を有する第１チャンバーと、分解部１０５を有する第
２チャンバーとを含み、第１及び第２チャンバー内部に
シリンダー形態の移送パイプ１１８と前記移送パイプ内
部に回転可能に配置された移送スクリュー１１９を含
む。チャンバーと移送パイプとの間に供給される熱風の
熱伝達効率を極大化させるために、移送スクリューの外
周面にスクリュータイプの熱伝達ピン１３８が設けられ
ている。又、移送スクリュー内部には補助加熱管が配置
され、移送スクリューの内周面と補助加熱管との間に熱
風が供給される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高分子廃棄物の熱
分解装置に係り、より具体的には、プラスチック等の高
分子廃棄物を熱分解して有用な燃料油又は燃料ガスを供
給することができる高分子廃棄物の熱分解装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】プラスチック物質、即ち、高分子物質の
廃棄物を熱分解する装置は、多様な形態に開発されて用
いられており、その例が日本国特開平９−２６８２９３
号、日本国特開平１０−１７８７１号に開示されてい
る。

【０００３】前記日本国特開平９−２６８２９３号に開
示された装置によると、管型予熱器と、管型分解炉が斜
めに設置され、スクリュー型排出器、管型予熱器及び管
型分解炉内部にはスクリューが提供され、廃棄物と溶解
物質を移送させると同時に、パイプ内壁にたまってくる
スラッジを掻き取って自動的に排出させるようになって
おり、スクリューにより移送されたスラッジは管型分解
炉上端から管型分解炉外側へ排出される。

【０００４】前記装置は、連続的に作動可能であり、管
型接触分解器の上部に集まった上部の分解ガスが管型接
触分解器の下部に集まっている溶融物によりシールされ
ていて、管型予熱器や排出器の上流側へ逆流することが
できなくなっている。

【０００５】一方、前記日本国特開平１０−１７８７１
号に開示されている装置によると、原料物質の溶解タン
ク、熱分解用傾斜パイプと加熱手段、前記パイプ内部に
設けられ溶解された高分子系廃棄物及びスラッジを移送
するスクリュー、前記加熱手段が傾斜されたパイプの下
部から上部に到るまで三部分に区画された熱風加熱炉を
含み、前記熱風加熱炉の温度は下部から順次上昇する。

【０００６】前記装置は、熱分解用傾斜パイプを使用
し、一次、二次、三次の熱分解のための加熱空間のチャ
ンバーを通過し、各チャンバーが占めている空間が大き
くなる。従って、余計に大きな加熱空間が要求され、相
当多量の熱が用いられなく無駄になる。又、温度変化の
ヒステリシスが大きくて、熱管理が難しいという問題点
を持っている。又、原料物質の溶融タンクと、熱分解の
ための傾斜管との間の関係を明確にしていないので、熱
分解の場所として空気流入と分解ガスの逆流により発生
する問題点を解消していない。

【０００７】上述の問題点を解決するために、日本国特
許願９８−１７００８１号には、高分子廃棄物を投入す
ることが出来る投入部と投入された高分子廃棄物を溶融
させる溶融部を有する第１チャンバーと、一次分解部と
前記一次分解部の上部に位置する二次分解部からなる第
２チャンバーとを含む高分子廃棄物熱分解装置が開示さ
れている。

【０００８】図１は、前記日本特許出願と類似している
装置を概略に示している側面図である。図１を参照する
と、前記装置はホッパー１７と、移送パイプ１８からな
る投入装置を備える。移送パイプ１８の内部には、移送
スクリュー１９が設けられており、この移送スクリュー
は第１モータ２０により比較的に低速で、例えば、９ｒ
ｐｍの速度で回転する。

【０００９】移送パイプ１８は、その内部温度を適正の
高温に保持するために溶融部４で囲まれており、この溶
融部には図示されていない熱風発生炉から熱風が供給さ
れる。

【００１０】熱分解部５は、後端から前端が所定角度で
引き上げられた傾斜パイプ２３とその傾斜パイプ２３の
外周を囲む外側チューブ２４で構成され、フィードアッ
プスクリュー２５が傾斜パイプ２３内部を貫通するよう
に設けられている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】前記日本特許出願にお
いて、傾斜パイプ２３は、鋼鉄パイプで、外周面上に円
周方向に一定の間隔で離隔され、軸方向に配置された多
数のフラットタイプの熱伝達ピン３８を有する、このよ
うな熱伝達ピンは、溶融部の内部へ供給された熱風から
より迅速に熱を吸収して傾斜パイプへ伝達する機能を行
う。

【００１２】ところが、このようなフラットタイプの熱
伝達ピンは、傾斜パイプの長さ方向へ配置されている。
従って、フラットタイプの熱交換表面積が少なくて、熱
交換効率が低いという短所があるので、傾斜パイプの長
さ方向へ供給される熱風と接触する部分が非常に制限さ
れる。従って、熱伝達ピンによる熱交換効率が高くない
問題点がある。

【００１３】従って、本発明の目的は、前記目的を解決
するためのものであり、特に熱風の速度を低下させない
で、又、摩擦損失も最小化する高分子廃棄物の熱分解装
置を提供するものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】前記及び他の本発明の目
的を達成するために、本発明の一実施例によると、高分
子廃棄物を投入することができる投入部と、投入された
高分子廃棄物を溶融させる溶融部を有する第１チャンバ
ーと、分解部を有する第２チャンバーとを含む高分子廃
棄物の熱分解装置において、前記第１及び第２チャンバ
ー内部にシリンダー形態の移送パイプと前記移送パイプ
内部に回転可能に配置された移送スクリューを含み、前
記チャンバーと移送パイプとの間に供給される熱風の熱
伝達効率を極大化させるために、前記移送スクリューの
外周面にスクリュータイプの熱伝達ピンが設けられた高
分子廃棄物の熱分解装置が提供される。

【００１５】大型の軸の場合、前記移送スクリュー内部
に、補助加熱管が配置され、前記移送スクリュー内周面
と補助加熱管との間に熱風が供給される。小型の軸の場
合、軸の内径が小さいので、前記補助加熱管内部に電気
熱線が設けられるのが望ましい。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図３乃至図６に基づいて、
本発明の一実施例による高分子廃棄物の熱分解装置を詳
細に説明する。

【００１７】図３は、本発明の実施例による高分子廃棄
物の熱分解装置の側面図を概略に示している。

【００１８】前記装置は、ホッパー１１７と移送パイプ
１１８からなっている投入装置を備える。移送パイプ１
１８の内部には移送スクリュー１１９が設けられ、この
移送スクリューは、第１モータ１２０により比較的に低
速で、例えば、９ｒｐｍの速度で回転する。

【００１９】移送パイプ１１８は、その内部温度を適正
の高温に保持するために溶融部１０４で囲まれており、
この溶融部には図示していない熱風発生炉から熱風が供
給される。

【００２０】熱分解部１０５は、前端が後端に対して所
定角度で引き上げられた傾斜パイプ１２３とその傾斜パ
イプ１２３の外周を囲む外側チューブ１２４で構成さ
れ、フィードアップスクリュー１２５が傾斜パイプ１２
３の内部を貫通するように設けられている。傾斜パイプ
１２３の先端に設けられる第２モータ１２６により所定
速度で回転する。

【００２１】加熱空間として用いられる傾斜パイプ１２
３と、外側チューブ１２４との間の空間には熱風発生炉
（図示しない）と連結されている。前記空間は、熱風発
生炉のバーナーにより発生した高温の熱が送風器を通じ
て一側へ供給され、他側から排出されるように構成され
ている。外側チューブ１２４は外部と断熱されるように
絶縁物質で製造される。傾斜パイプ１２３の上端部には
ガス収集部１３４が提供される。

【００２２】後端部が前端部より少し高い位置に位置す
るように設置された移送パイプ１１８の前端と傾斜パイ
プ１２３の下部分が連結され、その内部が傾斜パイプ１
２３の内部と連通する。

【００２３】高分子廃棄物（例えば、ポリエチレン、ポ
リプロピレン、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、ビニールク
ロライド、ポリエチレンテレフタレート等を含むプラス
チック物質の廃棄物）がホッパー１１７に投入され、自
重により、又は機械的な圧力により圧縮され、これが移
送スクリュー１１９により移送される。小さいサイズの
廃棄物はすぐ投入されるが、大きな廃棄物の場合、適切
なサイズに破砕したり、切って投入しなければならな
い。移送パイプ１１８を通じて移送され、溶融部１０４
を通過しながら廃棄物は加熱且つ溶解される。

【００２４】移送パイプ１１８は、移送パイプの後端部
から熱分解部１０５の前端部までを第１廃棄物処理空間
ということができ、ホッパーと連通され投入部に用いら
れる後端部と、溶解部に用いられる中間部、高分子溶解
物が蓄積される前端部から区画された第１チャンバーか
らなっている。

【００２５】このような第１チャンバーの配列により、
たとえ溶融点が高い廃棄物と溶解されない廃棄物があっ
たとしても大きな熱容量と面積で蓄積された溶解物質と
接触するようになるので、短時間の接触でも完全に溶解
される。

【００２６】フィードアップスクリュー１２５は、傾斜
パイプ１２３の内部を回転し、内部の高分子溶融物を攪
拌しながら上方に押し上げる。高分子溶融物は、下部空
間内部の傾斜パイプ１２３の内部で高温で加熱されなが
ら高分子チェーンが破壊され、分解ガスを生成する。上
部空間の傾斜パイプ１２３の内部に分解ガスが収集され
より高温で更に加熱されながら、分解ガスがより少ない
分子量を有する分解ガスになる。

【００２７】高分子系物質の中に含有された金属等のよ
うな溶融されない部分は、溶融物の中にスラッジ又は沈
殿物になるが、これをフィードアップスクリュー１２５
がスラッジを掻き取って溶融物と共に上方に押し上げ、
スラッジが傾斜パイプ１２３の前端部開口部と連結され
たスラッジシュートパイプ１３５を通じて排出される。

【００２８】図４を参照すると、前記傾斜パイプ１２３
は、鋼鉄パイプで、外周面上に一定したピッチを有する
幾つかのスクリュータイプの熱伝達ピン１３８を有す
る。このような熱伝達ピンは溶融部内部へ供給された熱
風からより迅速に熱を吸収し、傾斜パイプへ伝達する機
能を行う。スクリュータイプの熱伝達ピンを用いる場
合、熱風を回転させる役割をするので、渦流が発生する
ところ、この渦流現象は熱交換効率を極大化させる。反
面、熱風の圧力損失を増大させる短所がある。本発明
は、このような欠点を補うために多数箇のスクリュータ
イプのピンを用いて、熱風の圧力損失を減少させる。
又、スクリュータイプの熱伝達ピンはフラットタイプの
熱伝達ピンと比較して伝熱面積が大きいため熱交換効率
が増大される。

【００２９】図５及び図６を参照すると、傾斜パイプ１
２３の内部にも熱風が供給されるように補助加熱管１５
０がその内部に設けられる。熱風発生炉から発生された
熱風の一部が傾斜パイプ１２３の上端に形成された部分
１５２を通じて傾斜パイプの内部面と補助加熱管との間
に形成される空間へ供給される。又、この供給された熱
風は、補助加熱管１５０の下端部１５３に形成された開
口を通じて補助加熱管の内部に進入して上端部１５１へ
排出される。

【００３０】前記実施例において、前記補助加熱管１５
０は、傾斜パイプ１２３のみに適用されるものに説明さ
れているが、第１チャンバーの傾斜パイプ１１８の内部
にも適用されることは言うまでもない。又、前記補助加
熱管１５０の内部には電気熱線１５５が提供されるのが
望ましい。

【００３１】

【発明の効果】前述の構成によると、熱風発生炉から熱
風が供給される傾斜パイプの外周面にスクリュータイプ
の熱伝達ピンが提供されることにより、熱伝達効率が非
常に改善できる。それに、その傾斜パイプの内部へも熱
風が供給されるように構成された構造によると、傾斜パ
イプは熱風により完全に囲まれるので、供給された熱を
効率的に利用することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 従来の高分子廃棄物の熱分解装置を概略に示
した側面図。

【図２】 図１の傾斜パイプの外周面に設けられたフラ
ットタイプの熱伝達ピンを示した正面図で、線I−Iに沿
って切り出して示した図。

【図３】 本発明の一実施例による高分子廃棄物の熱分
解装置を概略に示す側面図。

【図４】 図３の傾斜パイプの外周面に設けられたスク
リュータイプの熱伝達ピンを示した正面図で、線II−II
に沿って切り出して示した図。

【図５】 図３の円Ａの拡大断面図。

【図６】 図３の円Ｂの拡大断面図。

【符号の説明】

１１７ ホッパー １１８ 移送パイプ １１９ 移送スクリュー １０５ 熱分解部 １２３ 傾斜パイプ １２４ チューブ １３８ 熱伝達ピン １５０ 補助加熱管

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高分子廃棄物を投入することができる投
   入部と、投入された高分子廃棄物を溶融させる溶融部を
   有する第１チャンバーと、分解部を有する第２チャンバ
   ーとを含む高分子廃棄物の熱分解装置において、 前記第１及び第２チャンバー内部にシリンダー形態の移
   送パイプと前記移送パイプ内部に回転可能に配置された
   移送スクリューとを含み、 前記チャンバーと移送パイプとの間に供給される熱風の
   熱伝達効率を極大化させるために、前記移送スクリュー
   の外周面にスクリュータイプの熱伝達ピンが二つ以上設
   けられることを特徴とする高分子廃棄物の熱分解装置。
2. 【請求項２】 前記移送スクリュー内部には補助加熱管
   が配置され、前記移送スクリュー内周面と補助加熱管と
   の間に熱風が供給されることを特徴とする請求項１記載
   の高分子廃棄物の熱分解装置。
3. 【請求項３】 内径が小さい移送スクリューの内部に
   は、電気熱線が設けられることを特徴とする請求項２記
   載の高分子廃棄物の熱分解装置。
4. 【請求項４】 前記移送スクリューは、二つ以上設けら
   れることを特徴とする請求項１記載の高分子廃棄物の熱
   分解装置。
5. 【請求項５】 前記熱分解装置の下部側へ排出された熱
   分解液相を再加熱してガス化する手段を更に含むことを
   特徴とする請求項１記載の高分子廃棄物の熱分解装置。