JP2022176193A - 熱分解装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】プラスチック材を有する対象物からプラスチック材を安全に除去する。【解決手段】熱分解装置は、プラスチック材を有する対象物2を分解する熱分解炉301を含む熱分解装置機構部4と、熱分解炉300へ供給する過熱蒸気を発生する過熱蒸気発生装置5とを備えている。熱分解炉300の炉本体301は、対象物2を収容する空間を有する内壁部材303と、内壁部材303を囲う外壁部材302とを備えている。炉本体301は、内壁部材303と外壁部材302との間に、内壁部材302を囲う断熱材層313と、内壁部材302と断熱材層313との間に設けられた蓄熱材層312とを備えている。【選択図】図13

Description

本発明は、プラスチック材を有する対象物を分解する熱分解装置に関する。
プラスチック材料層を有するパネルの一例として、太陽電池パネルがある。太陽電池パネルは、カバーガラスの一面にプラスチック材料層により保持される太陽電池セルと、太陽電池セルに接続される配線部材とを備えている。このような太陽電池パネルには、再利用可能な各種金属やガラスが含まれていることから、使用済みの太陽電池パネルは、分解して再利用されることが好ましい。
太陽電池パネルを分解する方法として、太陽電池パネルを大気雰囲気の炉内で加熱処理することで、プラスチック材料を燃焼除去して、カバーガラスと、太陽電池セル及び配線部材とを分離することが知られている(例えば特許文献1参照)。
特開平11-165150号公報
しかしながら、特許文献1に開示された方法では、大気雰囲気の炉内で太陽電池パネルを高温で加熱処理するため、炉内火災等のおそれがあった。
本発明は、このような現状を改善すべく成されたものである。
本発明の熱分解装置は、プラスチック材を有する対象物を分解する熱分解炉を含む熱分解装置機構部と、前記熱分解炉へ供給する過熱蒸気を発生する過熱蒸気発生装置とを備えたものであって、前記熱分解炉の炉本体は、前記対象物を収容する空間を有する内壁部材と、前記内壁部材を囲う外壁部材とを備え、前記内壁部材と前記外壁部材との間に、前記内壁部材を囲う断熱材層と、前記内壁部材と前記断熱材層との間に設けられた蓄熱材層とを備えているものである。
本発明の熱分解装置は、環境負荷の高いガスを排気することなく、対象物のプラスチック材を除去できる。さらに、当該対象物が太陽電池パネルである場合には、太陽電池パネルを、リサイクル可能なシリコンなどの原料を含む太陽電池セルと、リサイクル可能な金属及びガラスとに分解できる。
実施形態の熱分解装置を示す概略構成図である。 熱分解炉の一例を概略的に示す側面図である。 ガス冷却装置の一例を概略的に示す側面図である。 熱分解炉の他の例を概略的に示す側面図である。 ガス冷却装置の他の例を概略的に示す側面図である。 熱分解炉のさらに他の例を概略的に示す側面図である。 熱分解炉のさらに他の例を概略的に示す側面図である。 熱分解炉のさらに他の例を概略的に示す平面図である。 同熱分解炉を概略的に示す側面図である。 同熱分解炉とトレー移動用台車とを概略的に示す平面図である。 同熱分解炉と同トレー移動用台車とを概略的に示す側面図である。 ガス冷却装置のさらに他の例を概略的に示す図であり、(A)は平面図、(B)は側面図である。 熱分解炉のさらに他の例を一部断面で概略的に示す平面図である。 同熱分解炉を一部断面で概略的に示す側面図である。 図13のA-A線断面図である。 同熱分解炉の開口部を開口した状態を示す横断面図である。 熱分解炉のさらに他の例を一部断面で概略的に示す平面図である。 同熱分解炉を一部断面で概略的に示す側面図である。 熱分解炉のさらに他の例を一部断面で概略的に示す側面図である。 熱分解炉のさらに他の例を一部断面で概略的に示す平面図である。 同熱分解炉を一部断面で概略的に示す側面図である。 熱分解炉のさらに他の例を概略的に示す正面視断面図である。 パネル支持台の他の例を概略的に示す正面視断面図である。 (A),(B)は、それぞれ熱分解炉の他の例を概略的に示す断面図である。 熱分解炉のさらに他の例を一部断面で概略的に示す側面図である。 同熱分解炉を一部断面で概略的に示す側面図である。 ガス冷却装置の冷却システムを概略的に示すブロック図である。 ガス冷却装置の冷却システムの他の例を概略的に示すブロック図である。 熱分解炉の他の例を一部断面で概略的に示す側面図である。
本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図1は、熱分解装置の一実施形態を示す概略構成図である。熱分解装置1は、プラスチック材料層を有するパネル2を分解する熱分解炉3を含む熱分解装置機構部4と、熱分解炉3へ供給する過熱蒸気を発生する過熱蒸気発生装置5とを備えている。熱分解装置機構部4は、熱分解炉3で気化したプラスチック材料層の成分を含む熱分解炉3からの排気ガスを冷却して固形化するガス冷却装置6を備えている。
過熱蒸気発生装置5で発生した過熱蒸気は、過熱蒸気配管7を介して熱分解炉3へ供給される。熱分解炉3からの排気ガスは、排気ガス配管8を介してガス冷却装置6へ導入される。ガス冷却装置6から排出されるガスは、排気管9に設けた排気ファン10及びフィルタ11を介して熱分解装置機構部4の外部に排出される。
パネル2は、例えば太陽電池パネルであり、カバーガラスと、カバーガラスの一面にプラスチック材料層により保持された太陽電池セルと、太陽電池セルに電気的に接続される金属配線部材と、プラスチック材料層におけるカバーガラスとは反対側の面を覆うバックフィルムとを備えている。なお、パネル2では、太陽電池パネルの周縁部に取り付けられる金属フレームは取り外されている。
図2に示すように、熱分解炉3は、内部空間を有する炉本体31と、過熱蒸気配管7の端部が接続されるとともに炉本体31外部から内部に導かれる過熱蒸気導入管32と、炉本体31の内部空間につながるとともに排気ガス配管8に接続されるガス導出管33と、パネル2を搬送して炉本体31内を通過させる搬送部34とを備えている。
過熱蒸気導入管32は、炉本体31の上面を貫通して上下方向に延びる主蒸気配管部(主配管部)35と、炉本体31内で主蒸気配管部35の上寄り部位から分岐する上蒸気配
管部(枝配管部)36と、主蒸気配管部35の下端につながる下蒸気配管部(枝配管部)37とを備える。主蒸気配管部35は、搬送部34の搬送方向に対する炉本体31の上流側部分に設けられている。上蒸気配管部36は、搬送部34の上方で、略水平面内で複数回折り返されたつづら折り状に設けられている。下蒸気配管部37は、搬送部34の下方で、略水平面内で複数回折り返されたつづら折り状に設けられている。
上蒸気配管部36には、下向きに過熱蒸気を噴射する複数の上ノズル38が設けられている。また、下蒸気配管部37には、上向きに過熱蒸気を噴射する複数の下ノズル39が設けられている。すなわち、上ノズル38と下ノズル39は、熱分解炉3内でパネル2を挟むように配置されている。上ノズル38と下ノズル39は、熱分解炉3内でパネル2と平行となる水平面の縦横それぞれに沿って配列されており、例えば、平面視で格子状又は千鳥状に配置されている。
熱分解炉3において、ガス導出管33は、炉本体31の上面のうち、搬送部34の搬送方向に対する下流側部分に設けられている。ガス導出管33には、排気ガス配管8の一端が接続される。搬送部34は、パネル2を載置可能に構成され、パネル2を、炉本体31内を通過させるように移送する。
図3に示すように、ガス冷却装置6は、水60を収容する密閉タンク部61と、排気ガス配管8の他端が接続されるとともに密閉タンク部61外部から内部に導かれる排気ガス導入管62と、密閉タンク部61の内部空間につながるとともに排気管9に接続されるガス導出管63とを備えている。
排気ガス導入管62は、密閉タンク部61の上面を貫通して上下方向に延びて設けられる。排気ガス導入管62の上端は密閉タンク部61の上面から上向きに突出して設けられ、排気ガス配管8に接続される。排気ガス導入管62の下端は、密閉タンク部61内の下部に位置し、密閉タンク部61内に収容された水60に浸かっている。
ガス導出管63は、排気ガス導入管62とは異なる位置で密閉タンク部61の上面を貫通して上下方向に延びて設けられる。ガス導出管63の下端は、密閉タンク部61内の上部に位置し、水60に浸からないようにされている。ガス導出管63の上端は密閉タンク部61の上面から上向きに突出して設けられ、排気管9に接続される。
図3にも示すように、排気管9には、ガス流れ方向下流側から順に排気ファン10とフィルタ11が設けられている。排気ファン10は、排気管9内のガスをガス冷却装置6からフィルタ11側へ移動させるように作動する。
次に、熱分解装置1によるパネル2の分解方法について説明する。図3に示すように、パネル2は、熱分解炉3よりも搬送方向上流側の位置で搬送部34上に載置され、搬送部34の駆動によって熱分解炉3の炉本体31内に移送される。
炉本体31内には、過熱蒸気発生装置5から過熱蒸気配管7を介して過熱蒸気が供給されている。熱分解炉3に供給される過熱蒸気は、熱分解炉3の過熱蒸気導入管32に導入され、上ノズル38及び下ノズル39から炉本体31内に噴射される。炉本体31内は、過熱蒸気が充満した過熱蒸気雰囲気であり、ほとんど酸素を含まない状態になっている。炉本体31内の温度は、例えば400~1200度、好ましくは600度以上である。
炉本体31内に移送されたプラスチック材料層を有するパネル2は、過熱蒸気雰囲気中で600℃以上に加熱され、プラスチック材料層を構成するプラスチック樹脂が昇華して気化する。パネル2が太陽電池パネルである場合には、パネル2の充填剤や接着剤、バッ
クフィルムなどのプラスチック材料層が昇華して除去され、パネル2は、カバーガラス、太陽電池セル、金属配線部材に分離される。
ここで、過熱蒸気を噴射する複数の上ノズル38及び下ノズル39は、パネル2を挟むように配置されているので、パネル2を両面側から効率よく加熱でき、パネル2の分解を促進して処理時間の短縮化を図れる。
排気ファン10の駆動により、ガス冷却装置6内が負圧になることで、排気ガス配管8に熱分解炉3からガス冷却装置6へ向かう気体の流れが生じる。炉本体31内のガスは、ガス導出管33から熱分解炉3外へ排出される。熱分解炉3から排出されたプラスチック樹脂成分を含む排気ガスは、排気ガス配管8を介してガス冷却装置6に送られ、排気ガス導入管62を経て密閉タンク部61内に導入される。
気化したプラスチック樹脂成分を含む排気ガスは、排気ガス導入管62の下端から密閉タンク部61内に排出され、水60を通過する。このとき、排気ガスは冷却され、気化したプラスチック樹脂成分が凝固して固形化し、密閉タンク部61内に沈殿する。これにより、酸化炭素や炭化水素系ガスといった環境負荷の高いガスの大半がガス冷却装置6の外部に排気されることを防止できる。
排気ガス導入管62から噴出されて水60を通過したガスは、密閉タンク部61からガス導出管63を介してガス冷却装置6外部の排気管9へ排出される。排出されたガスは、排気管9に設けた排気ファン10及びフィルタ11を介して周囲雰囲気(大気)に放出される。なお、排気ガス導入管62の下端(先端)にメッシュ部材や多孔部材を設け、排気ガス導入管62から噴出する気泡を分散かつ小さくして、水と排気ガスとの接触面積が大きくなるようにしてもよい。
本実施形態では、熱分解炉3からの排気ガスにおける有害ガスをガス冷却装置6で固形化した後に排気管9のフィルタ11を通じて除去しているので、外部への有害ガスの排気を確実に防止できる。
熱分解炉3にて、プラスチック材料層が除去されたパネル2は、搬送部34の駆動によって搬送方向下流側の熱分解炉3外部へ移送されて回収される。パネル2が太陽電池パネルである場合には、回収したパネル2は、カバーガラス、太陽電池セル、金属配線部材に分離されて、リサイクルされる。
このように、本実施形態では、熱分解炉3内でプラスチック材料層を有するパネル2を高温の過熱蒸気で加熱することで、プラスチック材料層を昇華して気化し、パネル2からプラスチック材料層を除去できる。さらに、熱分解炉3内で昇華したプラスチック材料成分を含むガスをガス冷却装置6内の水を通過して凝固し、固体プラスチック材料をガス冷却装置6内に沈殿させることで、二酸化炭素や炭化水素系ガスといった環境負荷の高いガスの大半をガス冷却装置外部に排気されることを防止できる。
また、熱分解装置1の処理対象はパネル2(板状のもの)なので、パネル厚み方向における熱分解炉3の内部空間の寸法を小さくでき、該内部空間を高温(例えば600度以上)にするのに必要なエネルギーを小さくできる。また、過熱蒸気を噴射する複数のノズル38,39をパネル2の主面(上面及び下面)に対向するように配置することで、パネル2の加熱時の温度バラつきを小さくでき、パネル分解処理時間を短時間化できる。また、熱分解装置1では過熱蒸気を用いるので、プラスチック材料層を有するパネル2をほとんど酸素を含まない雰囲気で加熱でき、熱分解炉3内の火災などを防止でき、安全に処理を行える。
なお、熱分解炉3において、例えば熱分解炉3のエネルギー効率向上や炉本体31内への空気の流入抑制などを考慮して、炉本体31の密閉性を高めたい場合には、炉本体31におけるパネル導入口(搬送上流側)及びパネル排出口(搬送下流側)に開閉可能な扉部を設けてもよい。
また、図4(A)に示すように、炉本体31のパネル導入口とパネル排出口に、導入準備室12と排出準備室13を連結してもよい。この場合、導入準備室12及び排出準備室13に、例えば窒素ガス(不活性ガス)や200℃以下の低温水蒸気を供給するガス供給管を接続して窒素ガス又は低温水蒸気を充満させておくことで、炉本体31内への酸素(空気)の流入を抑制できる。
また、図4(B)に示すように、炉本体31に導入準備室12及び排出準備室13を連結した上で、搬送部34を導入側搬送部34Aと炉内搬送部34Bと排出側搬送部34Cとに分割し、導入準備室12の搬送方向上流側端部と排出準備室13の搬送方向下流側端部のそれぞれに開閉可能な扉部を設けてもよい。この場合、準備室12,13に窒素ガス又は低温水蒸気を充満させて扉部を閉じた後、準備室12,13への窒素ガス又は低温水蒸気の供給を停止することで、炉本体31内への酸素の流入を抑制しながら、窒素ガス又は低温水蒸気の供給量を少なくして処理コストを低減できる。
また、炉内搬送部34Bを導入準備室12、炉本体31、排出準備室13とで分割して設け、炉本体31のパネル導入口及びパネル排出口のそれぞれ扉部を設けてもよい。この場合、炉本体31のパネル導入口の扉部を閉じた状態で導入準備室12にパネル2を導入し、導入準備室12のパネル導入口の扉部を閉じて導入準備室12に窒素ガス又は低温水蒸気を充満した後に炉本体31の扉部を開いてパネル2を炉本体31内に導入することで、炉本体31内への酸素の流入を防止できる。また、窒素ガス又は低温水蒸気を充満した排出準備室13のパネル排出口の扉部を閉じた状態で炉本体31のパネル排出口の扉部を開いて炉本体31内のパネル2を排出準備室13へ排出し、炉本体31の扉部を閉じた後に排出準備室13の扉部を開いてパネル2を排出することで、炉本体31内への酸素の流入を防止できる。
さらに、導入準備室12と排出準備室13とのそれぞれに、真空吸引器につながる排気管を接続してもよい。この場合、前に準備室12,13内を真空引きして低酸素状態にした上で準備室12,13に窒素ガス又は水蒸気を充満することで、炉本体31内への酸素の流入をより確実に抑制できる。
また、ガス冷却装置6について、図5に示すように、複数の密閉タンク部61を連設してもよい。本実施形態では、3つの密閉タンク部61が設けられ、1段目(ガス流れ方向で最も上流側)の密閉タンク部61に設けた排気ガス導入管62に排気ガス配管8が接続される。1段目の密閉タンク部61に設けたガス導出管63は、2段目(ガス流れ方向で2番目)の密閉タンク部61に設けた排気ガス導入管62に連結管14を介して接続される。2段目の密閉タンク部61に設けたガス導出管63は、3段目(ガス流れ方向で最も下流側)の密閉タンク部61に設けた排気ガス導入管62に連結管15を介して接続される。3段目の密閉タンク部61のガス導出管63には、排気管9が接続される。
本実施形態では、熱分解炉3から排出される排気ガスを3つの密閉タンク部61内の水60でより確実に冷却することで、排気ガスに含まれるプラスチック材料成分をガス冷却装置6の各密閉タンク部61内で沈殿させることができ、二酸化炭素や炭化水素系ガスといった環境負荷の高いガスがガス冷却装置6外部に排気されることをより確実に防止できる。
なお、排気ガス配管8と排気管9との間に複数の密閉タンク部61を並列に接続して、各密閉タンク部61に導入される排気ガス量を低減することで、各密閉タンク部61内の水60の温度上昇を抑制することで、排気ガスに含まれるプラスチック材料成分をガス冷却装置6の各密閉タンク部61内で確実に沈殿させるようにしてもよい。
また、上記実施形態では、熱分解装置1は、パネル2を移送して炉本体31内を通過させる搬送部34を有する連続式の熱分解炉3を備えているが、バッチ式の熱分解炉を使用してもよい。
例えば図6に示すように、バッチ式の熱分解炉3Aは、炉本体31の内部に、略水平面内で互いに離間して設けた複数のレール部材40を側面視で上ノズル38と下ノズル39との間の位置に備えている。パネル2を載置したトレー部材41を、炉本体31の側部に設けた開閉可能な扉部42を介して炉本体31内に入れて、レール部材40の上にトレー部材41を介してパネル2を載置可能に構成されている。
また、上記実施形態では、炉本体31内に配置されるパネル2を挟むようにして上ノズル38と下ノズル39とが設けられているが、過熱蒸気を噴射するノズルの配置はこれに限定されず、適宜変更可能である。
例えば、図7に示す熱分解炉3Bのように、図6の構成に対して下蒸気配管部37及び下ノズル39を取り除き、炉本体31の内部空間高さ(パネル厚み方向における熱分解炉3の内部空間の寸法)を小さくしてもよい。これにより、炉本体31の内部空間を高温にするのに必要なエネルギーを小さくできる。このような構成は、図2及び図4に示した熱分解炉3にも適用可能である。
また、炉本体31に、真空吸引器につながる排気管を接続してもよい。この場合、炉本体31内を真空引きして低酸素状態にした上で炉本体31内に過熱蒸気を供給することで、酸素濃度が低い雰囲気中でパネル2の加熱を行える。
次に、図8及び図9を参照しながら、熱分解炉の例について説明する。図8は、熱分解炉のさらに他の例を概略的に示す平面図である。図9は、同熱分解炉を概略的に示す側面図である。図8では、炉本体31は開口部31aを通る横断面で示されている。図9では、炉本体31はガス導出管33を通る縦断面で示されている。
本実施形態の熱分解炉3Cは、略直方体箱型の炉本体31の一側部に、トレー部材41を出し入れ可能な開口部31aを設け、開口部31aを開閉可能な扉部42で密閉可能に構成されている。なお、図8及び図9等では、炉本体31を断面で示すとともに、一体的に図示しているが、炉本体31は複数の部材が組み立てられて構成されたものであってもよい。
熱分解炉3Cは、過熱蒸気を炉本体31へ導入する主蒸気配管部(主配管部)35と上蒸気配管部(枝配管部)36とを有する過熱蒸気導入管32を備えている。上蒸気配管部36は、炉本体31の内部に設けられている。図8に示すように、上蒸気配管部36は、略水平面内で複数回折り返されたつづら折り状に設けられている。上蒸気配管部36の中途部上面に、炉本体31の上面を貫通して上下方向に延びる主蒸気配管部35の下端が連結されている。
図8及び図9に示すように、主蒸気配管部35は、炉本体31の上面のうち、扉部42寄りの部位(開口部31a寄りの部位)に設けられている。上蒸気配管部36は、主蒸気
配管部35との連結箇所に設けた二股状の分岐部36aと、分岐部36aから炉本体31の奥側(開口部31aを設けた側部とは反対側の側部側)へ延びる一対の奥向き部36b,36bと、奥向き部36b,36bから互いに離反する方向へ湾曲するようにして扉部42側へ向けて折り返された一対の折り返し部36c,36cと、折り返し部36c,36cから扉部42近傍へ向けて延びる一対の手前向き部36d,36dとを備えている。本実施形態では、上蒸気配管部36は平面視で略M字形に設けられている。
上蒸気配管部36の下面には、炉本体31内に配置されたパネル2に対向して複数の上ノズル38が設けられている。本実施形態では、上蒸気配管部36の奥向き部36b,36b及び手前向き部36dのそれぞれに、4つの上ノズル38が互いに間隔を空けて設けられている。本実施形態では、これらの上ノズル38は、熱分解炉3内でパネル2と平行となる水平面の縦横(例えばトレー部材41の出し入れ方向と、当該出し入れ方向に対して水平面内で直交する方向)それぞれに沿って配列されている。このように、炉本体31内に配置されたパネル2に対向して、互いに間隔を空けて複数の上ノズル38を設けることにで、パネル2における領域ごとの温度バラつきを小さくでき、パネル分解処理時間を短時間化できる。
熱分解炉3Cでは、複数の上ノズル38は、平面視で格子状に設けられているが、これらの上ノズル38の配置はこれに限定されず、例えば千鳥状に配置されてもよいし、不規則に配置されてもよい。また、熱分解炉3Cにおいて、図6に示した熱分解炉3Aと同様に、パネル2の下方に下蒸気配管部37及び複数の下ノズル39を設けてもよい。この場合、複数の下ノズル39は、炉本体31内に配置されたパネル2の下面に対向して、互いに間隔を空けて配置される。複数の上ノズル38を設ける下蒸気配管部37の形状及び下ノズル39の配置は、例えば上蒸気配管部36と同じであるが、上蒸気配管部36と下蒸気配管部37とで、形状やノズルの配置が異なっていてもよい。
図8及び図9に示すように、熱分解炉3Cにおいて、炉本体31の上面に設けたガス導出管33は、平面視で、炉本体31内部の奥側の2つの角部のうち一方の角部の近傍に設けられている。これにより、炉本体31内で、ガス導出管33を設けた角部に向かうガス流れを形成でき、炉本体31内におけるガスの滞留を抑制できる。
また、熱分解炉3Cは、炉本体31の内部に、手前側から奥側へ延びる一対の炉内ローラコンベヤ43,43を備えている。各炉内ローラコンベヤ43は、トレー部材41の出し入れ方向に対して水平面内で直交する方向に延びるローラ軸回りに回転自在に設けられた複数の炉内ローラ44を備えている。炉内ローラコンベヤ43,43は、トレー部材41の出し入れ方向に対して水平面内で直交する方向に互いに間隔を空けて設けられ、炉本体31内でトレー部材41を支持可能に設けられている。炉内ローラコンベヤ43,43を設けることで、パネル2を搭載したトレー部材41の炉本体31への出し入れを円滑に行える。
図10及び図11に示すように、熱分解炉3Cへのトレー部材41及びパネル2の出し入れ作業の際に、ローラコンベヤ付きのトレー移動用台車51を用いれば、当該出し入れ作業を容易に行える。トレー移動用台車51は、同一構造の2台の台車52,52で構成されている。各台車52は、熱分解炉3Cの炉内ローラコンベヤ43と概ね同じ高さ位置に、複数のローラ54を有するローラコンベヤ53を備えている。台車52の下部には、複数の車輪55が取り付けられており、台車52は、車輪55の転動によって移動可能に構成されている。2台の台車52,52は、ローラコンベヤ53による物品搬送可能方向で連結及び分離可能に構成されている。
2台の台車52を連結したトレー移動用台車51のローラコンベヤ53上にトレー部材
41を載置し、トレー移動用台車51を熱分解炉3Cの扉部42の近傍に配置することで、パネル2を搭載したトレー部材41の炉本体31内への出し入れを、炉内ローラコンベヤ43及びローラコンベヤ53のローラ44,54の転動を利用して容易に行える。また、トレー移動用台車51には車輪55が設けられているので、トレー移動用台車51の移動を容易に行え、トレー移動用台車51の設置位置(図10及び図11参照)と収納スペースとの間の移動を容易に行える。また、トレー移動用台車51は、分離可能な2台の台車52,52で構成されているので、台車52,52を分離して互いに離れた位置に収納でき、熱分解装置の設置場所周辺の空きスペースを台車52の収納スペースとして有効利用できる。なお、トレー移動用台車51は、2台の台車52,52に分離可能な構成に限定されず、1台又は3台以上の台車で構成されてもよい。
また、トレー部材41の1辺には、作業者が把持可能な取っ手部41aが設けられており、作業者は、取っ手部41aを把持して炉内ローラコンベヤ43上及びローラコンベヤ53上でトレー部材41を容易にスライド移動できるようになっている。なお、トレー部材41のパネル2が載置される部分の構造は、特に限定されず、例えば板状であってもよいし、メッシュ状であってもよい。
次に、図12を参照しながら、ガス冷却装置の例について説明する。図12は、ガス冷却装置のさらに他の例を概略的に示す図であり、(A)は平面図、(B)は側面図である。
この実施形態のガス冷却装置6Aは、密閉タンク部61と、排気ガス導入管62と、ガス導出管63とを備えている。密閉タンク部61は、上部が開口した略直方体箱型のタンク本体部61aと、タンク本体部61aの上部開口を密閉するタンク蓋部61bとを備える。タンク蓋部61bは、タンク本体部61aの上部にボルト等で着脱可能に取り付けられる。
タンク本体部61aの一側部に、タンク本体部61aの内部を外部に連通させる上連通孔61cと下連通孔61dとが設けられている。上連通孔61cは、タンク本体部61aの一側部の高さ中央位置よりもやや上方位置に設けられている。下連通孔61dは、タンク本体部61aの一側部の下部に設けられている。例えば、下連通孔61dからの液体の排出を禁止した状態で、水を上連通孔61cからタンク本体部61a内へ注入することで、タンク本体部61a内に水を貯留できる。
タンク蓋部61bには、平面視で連通孔61c,61dから離れた2つの角部のうち、一方の角部の近傍に排気ガス導入管62が上下方向に挿通され、他方の角部の近傍にガス導出管63が上下方向に挿通されている。排気ガス導入管62の上部及びガス導出管63の上部は、タンク蓋部61bの上面から上向きに突出して設けられている。排気ガス導入管62の下端は、密閉タンク部61内に収容された水に浸かるように、タンク本体部61a内の下部寄り位置に配置されている。ガス導出管63の下端は、密閉タンク部61内に収容された水に浸からないように、密閉タンク部61内の上部に位置している。なお、管62,63を挿通するためにタンク蓋部61b設けた開口と、管62,63との間の隙間は、例えば溶接処理で封止されている。
また、タンク蓋部61bの上面には、平面視で連通孔61c,61dと管62,63との間に、排気ファン10及びフィルタ11((B)での図示は省略)を設置可能なスペースが設けられている。排気ファン10をタンク蓋部61b上に設置することで、ガス導出管63と排気ファン10とをつなぐ排気管9(図1、図3等を参照)を短尺化できるとともに、熱分解装置全体のコンパクト化を実現できる。
次に、図13~図16を参照しながら、熱分解炉の他の例について説明する。図13は、熱分解炉のさらに他の例を概略的に示す平面図である。図14は、同熱分解炉を概略的に示す側面図である。図15は、図13のA-A線断面図である。図16は、同熱分解炉の開口部を開口した状態を示す横断面図である。図13及び図16では、熱分解炉300の炉本体301は、開口部301aを通る横断面で示されている。図14では、炉本体301は、開口部301aを通る中央縦断面で示されている。
<全体構成>
本実施形態の熱分解炉300は、支持台309に支持された略直方体箱型の炉本体301の一側部に、トレー部材41を出し入れ可能な開口部301a(図16参照)を備え、開閉可能な扉部342で開口部301aを閉塞可能に構成されている。
<内部構成>
炉本体301は、開口部301aに開口を有する箱型の外壁部材302と、外壁部材302内に配置された箱型の内壁部材303とを備えている。内壁部材303は、開口部301aに開口を有している。外壁部材302及び内壁部材303は鋼板で形成されている。内壁部材303の内部には、トレー部材41上に載置されたパネル2がトレー部材41とともに収容される。
外壁部材302と内壁部材303との間に、断熱シート層311と蓄熱材層312と断熱材層313と普通レンガ層314とが形成されている。外壁部材302の外壁底面部302aと外壁背面部302bと左右の外壁側面部302cに、赤レンガが内張りされて普通レンガ層314が形成されている。普通レンガ層314は断熱材として機能する。
普通レンガ層314の内側で、内壁部材303の上下左右の面部(内壁底面部303a、左右の内壁側面部303c及び内壁上面部303d)を囲うようにして、蓄熱レンガ(耐火レンガ)を並べて形成した蓄熱材層312が形成されている。内壁部材303の左右の内壁側面部303cと蓄熱材層312との間には、例えば断熱フェルトなどの柔軟性を有するシート状の断熱材からなる断熱シート層311が形成されている。
普通レンガ層314の内側には、蓄熱材層312の周囲を囲うようにして並べられた断熱レンガ(耐火断熱レンガ)からなる断熱材層313が形成されている。断熱材層313は、内壁部材303の内壁背面部303bも覆っている。
外壁背面部302bに内張りされた普通レンガ層314と断熱材層313との間には断熱シート層311が形成されている。外壁上面部302dと断熱材層313との間にも断熱シート層311が形成されている。図13~図16に示すように、断熱シート層311は、内壁背面部303bと外壁背面部302bとの間、内壁側面部303cと外壁側面部302cとの間、及び、内壁上面部303dと外壁上面部302dとの間にそれぞれ設けられている。
図13~図15に示すように、内壁部材303の開口は、外壁部材302の開口よりも奥側に位置している。断熱材層313は、内壁部材303の開口を塞がないようにして、外壁部材302の開口において上向き開口のコ字形に断熱レンガを並べて形成した部分も備えている。
内壁部材303の内部の開口近傍位置に、取り外し可能に設けられた複数の蓄熱レンガからなる蓋用蓄熱材層322が形成されている。内壁部材303の開口は、取り外し可能な内蓋部材304で塞がれる。内蓋部材304は鋼板で形成されている。なお、作業者が把持可能な持ち手部(図示省略)を内蓋部材304に設けてもよい。
内蓋部材304の外側に、上向き開口のコ字形の断熱材層313の内部を埋めるようにして、取外し可能に設けられた複数の断熱レンガからなる蓋用断熱材層323が形成されている。このように、外壁部材302の開口は、上向き開口のコ字形に形成された普通レンガ層314と、断熱レンガで形成された断熱材層313及び蓋用断熱材層323で塞がれる。
炉本体301の開口部301a(外壁部材302の開口)を塞ぐ扉部342は、鋼板で形成されている。扉部342の左右一方の縁部は、外壁部材302の左右一方の外壁側面部302cの開口側端部(手前側端部)に蝶番343を介して回動自在に連結されている。
扉部342には蓋用断熱シート層321が貼り付けられている。蓋用断熱シート層321は、扉部342を閉じた状態で、外壁部材302の開口を塞ぐ普通レンガ層314、断熱材層313及び蓋用断熱材層323に対峙して、外壁部材302の開口を塞ぐ。
図16に示すように、パネル2及びトレー部材41を炉本体301の内壁部材303内に出し入れする際には、蓋用断熱シート層321を保持する扉部342を開き、蓋用断熱材層323と内蓋部材304と蓋用蓄熱材層322とを取り外して内壁部材303の開口を露出させる。
パネル2の分解処理を行う際には、まず、パネル2及びトレー部材41を内壁部材303内に設置する。次に、内壁部材303の開口を塞ぐように蓋用蓄熱材層322を設置した上で内蓋部材304を設置して内壁部材303の開口を塞ぐ。さらに蓋用断熱材層323を内蓋部材304の手前側に設置した上で、扉部342を閉じて蓋用断熱シート層321及び扉部342で炉本体301の開口部301a(外壁部材302の開口)を塞ぐ。そして、固定具(図示省略)で扉部342を外壁部材302に固定する。
図13~図15に示すように、炉本体301において、内壁部材303の上面、下面及び左右側面は蓄熱材層312で囲まれているとともに、内壁部材303の開口は蓋用蓄熱材層322で塞がれる。これにより、後述する過熱蒸気導入部350から内壁部材303内に過熱蒸気を導入して内壁部材303内を昇温したときに、蓄熱材層312及び蓋用蓄熱材層322に蓄熱できる。したがって、扉部342を開閉してパネル2の熱分解処理を繰り返す際に、内壁部材303内の温度が所望温度になるまでの時間を短くでき、処理能率が向上する。
なお、図17及び図18に示すように、外壁背面部302bと内壁背面部303bとの間にも蓄熱材層312を設けてもよい。これにより、炉本体301の蓄熱効果をさらに高めることができる。
図13~図15に示すように、内壁部材303の上面、背面及び左右側面は断熱材層313で囲まれているとともに、内壁部材303の開口の手前側に蓋用断熱材層323が配置される。これにより、パネル2の熱分解処理の際に、炉本体301内の熱(内壁部材303内の熱)が外部に放出されるのを抑制でき、処理効率が向上する。
なお、図19に示すように、内壁部材303の下方には、断熱材層313が配置されていないようにしてもよい。これにより、炉本体301の製造コストを低減できるとともに、炉本体301の高さ寸法を小さくできる。
図13~図15に示すように、柔軟性を有するシート状の断熱材からなる断熱シート層
311は、内壁背面部303bと外壁背面部302bとの間、内壁側面部303cと外壁側面部302cとの間、内壁上面部303dと外壁上面部302dとの間、及び内蓋部材304と扉部342との間にそれぞれ設けられている。これにより、鋼板製の内壁部材303の熱膨張を断熱シート層311で吸収できるので、内壁部材303の熱膨張に起因する蓄熱材層312及び断熱材層313(本実施形態ではレンガ)の破損を防止できる。
なお、断熱シート層311が配置される位置は、上記実施形態に限定されず、外壁部材302と内壁部材303との間で内壁部材303の背面、左右の側面及び上面を囲うように配置されていれば、内壁部材303の熱膨張を吸収できる。例えば図20及び図21に示すように、断熱シート層311は、内壁部材303の内壁背面部303b、左右の内壁側面部303c及び内壁上面部303dに隣接して設けられてもよい。
また、内壁部材303の上には複数のレンガが載置されるので、内壁上面部303dの撓みを抑制する補強部材を設けてもよい。この補強部材は、例えば、内壁上面部303dの対角線に沿って延びる鋼板リブを内壁上面部303dの上面に固着することで形成できる。この場合、補強部材の上に内壁上面部303dに対向する鋼板を設置し、その鋼板の上にレンガを載置することで、内壁部材303の上方にレンガを配置しやすくなる。このような構成において、内壁上面部303dとその上の鋼板との間の隙間を例えば断熱フェルトなどの断熱材で埋めて、外壁部材302と内壁部材303の間で気体が流動する空間を少なくすることが好ましい。
図13~図15に示すように、分解対象のパネル2が設置される空間は、鋼板製の内壁部材303及び内蓋部材304で囲われる。これにより、内壁部材303内のガスや過熱蒸気が断熱シート層311や蓄熱材層312、断熱材層313、普通レンガ層314に接触するのを防止又は抑制でき、各レンガや柔軟性を有する断熱材の劣化を低減できる。
また、図22に示すように、外壁部材302の内壁上面部303dを開閉可能に設けてもよい。これにより、内壁上面部303dを取り外した状態で炉本体301の内部構成の組立作業及び分解作業ができるので、炉本体301の組立性及びメンテナンス性が向上する。
なお、炉本体301において、断熱シート層311は柔軟性を有するシート状の断熱材であれば、種類は問わない。また、蓄熱材層312は、蓄熱レンガを並べたものに限定されず、蓄熱性が高い素材で形成されていればよい。また、断熱材層313は、断熱レンガを並べたものに限定されず、断熱性が高い素材で形成されていればよい。また、普通レンガ層314に替えて断熱材層313を配置してもよいし、普通レンガ層314を除去してもよい。
<配管構成>
次に、炉本体301の配管構成について説明する。図13~図15に示すように、熱分解炉300は、過熱蒸気を炉本体301の内壁部材303内へ導入するための過熱蒸気導入部350と、内壁部材303内のガスを炉本体301外部へ排出するためのガス導出部390(図15参照)とを備えている。
ガス導出部390は、内壁部材303の内壁上面部303dの左右中央部の前寄り部位から内壁上面部303d及び外壁上面部302dを上下方向に貫通して設けられている。ガス導出部390は、内壁上面部303d及び外壁上面部302dを貫通して設けられたガス導出管391と、ガス導出管391の上端部にねじ込み接続されたチーズ継手392と、チーズ継手392にねじ込み接続された管状の連結部材393と、連結部材393にねじ込み接続された導出管フランジ394とを備えている。チーズ継手392の1つの受
け口には、熱風供給管395が接続されている。
導出管フランジ394は、ガス冷却装置6につながる排気ガス配管8の一端に設けられた排気配管フランジ8aと接続される。なお、ガス導出管391は金属製の丸パイプである。チーズ継手392、連結部材393、導出管フランジ394及び熱風供給管395は金属製である。
過熱蒸気導入部350は、炉本体301の外壁背面部302b及び内壁背面部303bを貫通して設けられた主配管部360と、内壁部材303の内部で主配管部360から分岐した枝配管部370とを備えている。
主配管部360は、前後方向に延びて外壁背面部302b及び内壁背面部303bの左右中央部の上寄り部位を貫通して設けられた金属製の丸パイプからなる主配管361と、主配管361の炉外側の端部にねじ込み接続された金属製の主配管フランジ362と、主配管361の炉内側の端部にねじ込み接続された金属製のクロス継手363とを備えている。
炉本体301の背面部には、主配管361を挿通するための主配管用挿通孔306が外壁背面部302b、普通レンガ層314、断熱シート層311、断熱材層313及び内壁背面部303bを貫通して設けられている。主配管361の炉外側の端部に接続された主配管フランジ362は、過熱蒸気発生装置5で発生した過熱蒸気が供給される過熱蒸気配管7の端部に設けられた蒸気配管フランジ7aと接続される。
内壁部材303の内部に配置される枝配管部370は、中央枝配管部371と、左右の横枝配管部375とを備えている。中央枝配管部371は、一端部がクロス継手363にねじ込み接続されて前後方向に延びる中央枝配管372と、中央枝配管372の前端部(クロス継手363とは反対側の端部)にねじ込み接続されたキャップなどの閉塞部材373とを備えている。
横枝配管部375は、平面視でL字形に形成され、クロス継手363にねじ込み接続されて左右外向きに延びる横連結管376と、横連結管376の左右外側端部にねじ込み接続されたエルボ継手377と、エルボ継手377にねじ込み接続されて前後方向に延びる横枝配管378と、横枝配管378の前端部(エルボ継手377とは反対側の端部)にねじ込み接続された閉塞部材373とを備えている。中央枝配管372、横連結管376及び左右の横枝配管378は、金属製の丸パイプで形成されている。閉塞部材373及びエルボ継手377は金属製である。
中央枝配管372、横連結管376及び左右の横枝配管378は、内壁部材303の内部空間の上寄り箇所に配置されている。中央枝配管372及び左右の横枝配管378のそれぞれは、過熱蒸気を噴射するための複数の噴射部380を備えている。本実施形態で、噴射部380は、中央枝配管372及び横枝配管378に形成した貫通孔で形成されており、過熱蒸気を下向きに噴射するように構成されている。ただし、噴射部380はノズルであってもよい。
中央枝配管372は、ガス導出管391の下端部の下方を通って配置されている。中央枝配管372には、過熱蒸気をガス導出管391の下端部で構成されるガス排気口305に向けて上向きに噴射するための排気口向き噴射部381が設けられている。本実施形態で、排気口向き噴射部381は、中央枝配管372に形成した貫通孔で形成されている。ただし、排気口向き噴射部381はノズルであってもよい。
炉本体301内部のガス排気口305に過熱蒸気を噴射することで、炉本体301内から排出されるガスを炉本体301内(内壁部材303内)でガス排気口305に吸い込まれる直前に加熱でき、炉本体301内から排出されるガスに含まれる成分を熱分解できる。なお、枝配管部370の排気口向き噴射部381からガス排気口305に向けて過熱蒸気を噴射可能な構成であれば、枝配管部370の配管経路や、排気口向き噴射部381の位置及び向き、ガス排気口305の位置などの構成は特に限定されない。
図15に示すように、ガス導出部390を内壁部材303内から排気ガス配管8に向かって流れるガスには、チーズ継手392に接続された熱風供給管395から、例えば500~800度程度の高温空気が合流される。これにより、内壁部材303から排出されるガスに含まれる成分を分解でき、排気管9から排出されるガスの焦げ臭を低減できる。
なお、炉本体301は、ガス導出部390に熱風供給管395を接続しない構成であってもよい。この場合、熱風供給管395に替えてチーズ継手392の受け口にプラグなどの閉塞部材が取り付けられる。また、チーズ継手392に替えてエルボ継手を用いることも可能である。
また、過熱蒸気導入部350は、炉本体301の壁部(本実施形態では背面部)を貫通する主配管361の炉外側の端部に主配管フランジ362がねじ込み接続されている。この構成は、主配管フランジ362を除く過熱蒸気導入部350の主配管部360及び枝配管部370を組み立てた上で、主配管361を炉本体301の壁部に設けた主配管用挿通孔306に炉本体301の内部から挿通して炉本体301の外部に露出させることで、組み立て済みの枝配管部370を炉本体301の内部に配置できる。そして、炉本体301の外部に露出した主配管361の端部に主配管フランジ362をねじ込み接続することで、蒸気配管フランジ7aと接続可能な状態にできる。
このように、過熱蒸気導入部350の主配管361の炉外側の端部に主配管フランジ362をねじ込み接続可能に構成することで、炉本体301への過熱蒸気導入部350の組付けが容易になるとともに、炉本体301からの過熱蒸気導入部350の取外しが容易であることからメンテナンス性が向上する。また、作業者は、炉本体301の内部に潜り込まなくても炉本体301への過熱蒸気導入部350の取付け作業及び取外し作業を行えるので、作業者の負担が低減する。さらに、過熱蒸気導入部350の主配管361を挿通するために炉本体301の壁部に設ける主配管用挿通孔306の孔径を主配管361が挿通可能な程度の大きさ(例えば主配管361の外径よりもわずかに大きく、主配管フランジ362の外径よりも小さい大きさ)に留めることができるので、炉本体301内部の熱が主配管用挿通孔306を通じて放熱されるのを抑制できる。
なお、主配管用挿通孔306は、炉本体301の壁部(上面部、側面部、底面部、背面部)のいずれに形成されていてもよい。また、過熱蒸気導入部350及びガス導出部390は、本実施形態では直線状の金属製パイプに継手やフランジなどの接続部材がねじ込み接続された構成であるが、直線状パイプに接続部材が溶接によって固着されていてもよいし、曲げパイプが用いられてもよい。ただし、上述のように、過熱蒸気導入部350の主配管361と主配管フランジ362は、ねじ込み接続で連結されていることが好ましい。
<パネル支持台>
図14及び図15に示すように、処理対象のパネル2は、トレー部材41上に設けたパネル支持台400の上に載置されて、炉本体301内(内壁部材303内)に収容される。パネル支持台400は、パネル2が載置されるパネル載置部401と、パネル載置部401を支持する複数の脚部402とを備えている。
トレー部材41は、矩形板状の底部の周縁部に起立した側壁部を備えている。パネル載置部401は、パネル2が載置される面に多数の開口を有し、例えば網や多孔板で形成されている。脚部402はパネル載置部401の周縁部から下垂して設けられており、下端部がトレー部材41上に設置される。
パネル載置部401に多数の開口が設けられていることで、高温の過熱蒸気がパネル2の下面に接触しやすくなり、パネル2を万遍なく加熱でき、パネル2における領域ごとの温度バラつきを小さくして、パネル分解処理時間を短時間化できる。
分解処理後のパネル2のパネル残渣は、パネル載置部401上に残留するか、パネル載置部401の開口から落下してトレー部材41上に収容される。本実施形態では、トレー部材41とパネル支持台400は分離可能に設けられている。これにより、パネル2の分解処理後に炉本体301からトレー部材41及びパネル支持台400とともにパネル残渣を取り出した後、トレー部材41とパネル支持台400とを分離することで、パネル残渣の回収を容易に行える。
図23に示すように、パネル支持台400は、上下方向に間隔を空けて設けられた複数段のパネル載置部401を備えていてもよい。このような態様によれば、パネル載置部401のそれぞれにパネル2を載置することで、1回の熱分解処理工程で処理可能なパネル2の枚数を増やすことができ、処理能率が向上する。
<炉本体の他の例>
図24は、炉本体の他の例を説明するための横断面図である。図24(A)に示すように、扉部342は、閉じた状態で内壁部材303に対向する内向き面342aに、蓋用断熱材層323を保持する枠状の断熱レンガ保持部344を備えている。扉部342の内向き面342aには、断熱レンガ保持部344の内部及び周囲に蓋用断熱シート層321が貼り付けられている。断熱レンガ保持部344の内部に複数の断熱レンガが固定されて蓋用断熱材層323が形成されている。
また、内蓋部材304は、蓋用蓄熱材層322を保持する枠状の蓄熱レンガ保持部345を備えている。蓄熱レンガ保持部345の内部に複数の蓄熱レンガが固定されて蓋用蓄熱材層322が形成されている。
この変形例では、蓋用断熱材層323は扉部342に支持されているので、扉部342を開閉することで蓋用断熱材層323の取外し及び設置が可能になり、利便性が向上する。また、蓋用蓄熱材層322は内蓋部材304に支持されているので、内蓋部材304と蓋用蓄熱材層322とを一体で取外し及び設置が可能になり、利便性が向上する。
また、図24(B)に示すように、扉部342に設けた断熱レンガ保持部344に、蓄熱レンガ保持部345を有する内蓋部材304を固着してもよい。これにより、扉部342を開閉することで、蓋用断熱材層323、内蓋部材304及び蓄熱レンガ保持部345を同時に取外し及び設置することが可能になり、さらに利便性が向上する。
なお、上記実施形態及び変形例では、扉部342側から順に、蓋用断熱シート層321、蓋用蓄熱材層322、内蓋部材304、蓋用断熱材層323が配置されているが、内蓋部材304と蓋用断熱材層323の配置位置を前後で入れ替えて、内蓋部材304の外側に蓋用断熱材層323が配置されるようにしてもよい。
<配管構成の他の例>
次に、図25及び図26を参照しながら、配管構成の他の例について説明する。図25
は、熱分解炉の変形例を一部横断面で示す概略的な側面図である。図26は、同熱分解炉を一部横断面で示す概略的な正面図である。
この配管構成の他の例では、枝配管部370の左右の横枝配管部375は、パネル支持台400のパネル載置部401よりも低い位置で前後方向に延びて設けられている。横枝配管部375の一端(後端)は、クロス継手363に、横連結管376、第1エルボ継手377a、上下連結管376a及び第2エルボ継手377bを介して接続されている。これらの管及び連結具は、例えばねじ込み接続で連結されている。
横枝配管部375の噴射部380は左右内向きに過熱蒸気を噴射するように構成されている。これにより、パネル2の下方に向けて過熱蒸気を供給でき、パネル2に過熱蒸気を万遍なく接触させることができるとともに、パネル2の下方におけるガスの滞留を防止できる。
また、横枝配管378(横枝配管部375)の噴射部380は、パネル2の下面に向けて斜め上向きに過熱蒸気を噴射するように構成されている。これにより、パネル2の下面に過熱蒸気を確実に接触させることができる。
なお、横枝配管378の噴射部380の向き(過熱蒸気を噴射する向き)と鉛直方向とがなす角度θは、0~180度、好ましくは0~90度、さらに好ましくは45~90度である。ただし、横枝配管378の噴射部380の向きは、これに限定されず、例えば、左右外向きに向いていてもよい。また、中央枝配管372の噴射部の向きは、下向きに限定されず、いかなる方向であってもよい。
また、上記の実施形態(変形例を含む)において、過熱蒸気導入部350の配管構成は、炉本体301の内部(内壁部材303の内部)に過熱蒸気を導入できる構成であればよい。例えば、枝配管部370において、複数の中央枝配管部371を設けてもよいし、左右それぞれに複数の横枝配管部375を設けてもよい。
<冷却システム>
次に、ガス冷却装置の冷却ついて説明する。図27は、ガス冷却装置の冷却システムを概略的に示すブロック図である。ガス冷却装置6を冷却する冷却システム500は、冷却槽501に貯留した冷却水にガス冷却装置6を浸漬し、冷却水循環路502を介して冷却槽501内の冷却水を循環させながら、冷却水でガス冷却装置6を冷却する。冷却槽501内に配置されるガス冷却装置6の数は、この冷却システム500では2つであるが、1つであってもよいし、3つ以上であってもよい。
冷却水循環路502に、冷却水用ポンプ503と熱交換器504が設けられている。冷却水循環路502を流れる冷却水は、熱交換器504に接続された冷却媒体循環路505を流れる冷却媒体との間で熱交換されて冷却される。冷却媒体は、例えば水であるが、特に限定されいない。冷却媒体循環路505には、冷却媒体を貯留及び冷却する冷却媒体タンク506と、冷却媒体を循環させる冷却媒体用ポンプ507が接続されている。
冷却システム500は、ガス冷却装置6の密閉タンク部61の外周に冷却水を接触させることで、密閉タンク部61及びその内部の水60を冷却できるので、水60が高温になることに起因するガス冷却装置6のガス冷却機能の低下を防止できる。
図27に示すように、冷却槽501には、過熱蒸気発生装置5に純水を供給する純水製造機510で溢れたオーバーフロー純水が供給される。純水製造機510には、水道水や地下水、工業用水などの原水が供給される原水路511と、過熱蒸気発生装置5に純水を
供給する純水供給路512と、純水を貯留する予備タンク513と、オーバーフロー純水を排出する純水排出路514が接続されている。
純水排出路514から排出される純水は、排気管9に設けられたガス吸引機10Aを冷却した後、冷却槽501に供給される。ガス冷却装置6内のガスを排出するガス吸引機10Aが冷却されることで、オーバーフロー純水を利用して無駄を排除しながら、排気管9内を流れるガスが高温な場合であってもガス吸引機10Aの吸引機能(送風機能)の低下を防止できる。
また、純水製造機510からのオーバーフロー純水を冷却槽501に供給して冷却水として利用することで、蒸発に起因する冷却水の補給作業をなくす又は低減することができる。
なお、ガス吸引機10A又は排気ファン10(図1参照)を冷却する必要がない場合には、純水製造機510からのオーバーフロー純水を純水製造機510に直接供給してもよい。また、冷却媒体循環路505を流れる冷却媒体が水である場合には、オーバーフロー純水を冷却媒体タンク506に供給するようにしてもよい。この場合、冷却媒体タンク506への冷却媒体としての水の補給作業をなくす又は低減することができる。
<冷却システムの他の例>
図28は、ガス冷却装置の冷却システムの他の例を概略的に示すブロック図である。この冷却システム500Aでは、冷却水を貯留する冷却水タンク508が冷却水循環路502に設けられいる。冷却システム500Aは、図28に示した熱交換器504や冷却媒体循環路505、冷却媒体タンク506、冷却媒体用ポンプ507を備えていないので、簡単な構成でガス冷却装置6を冷却できる。
冷却システム500Aでは、純水製造機510から純水排出路514を経て排出されるオーバーフロー純水が冷却水タンク508に供給される。これにより、オーバーフロー純水を利用して無駄を排除しながら、蒸発に起因する冷却水の補給作業をなくす又は低減することができる。なお、オーバーフロー純水は、排気ファン10(又はガス吸引機10A)を経て冷却水タンク508又は冷却槽501に供給されてもよいし、純水排出路514から冷却槽501に直接供給されてもよい。
<熱分解炉の他の例>
次に、図29を参照しながら、熱分解炉の他の例を説明する。図29は、熱分解炉の他の例を概略的に示す側面図である。図29では、炉本体31A、導入準備室12A及び排出準備室13Aは縦断面で示されている。
熱分解炉3は、炉本体31Aと、炉本体31Aの前後に連結された導入準備室12Aと排出準備室13Aとを備えている。炉本体31A、導入準備室12A及び排出準備室13Aのそれぞれに、過熱蒸気導入管32とガス導出管33と炉内搬送部34Bとが設けられている。
過熱蒸気導入管32は、主蒸気配管部35と上蒸気配管部36と上ノズル38とを備えている。炉本体31A内の上蒸気配管部36には、例えばノズルで構成される排気口向き噴射部381が設けられている。なお、過熱蒸気導入管32及びガス導出管33の配管構成は、炉本体31A、導入準備室12A又は排出準備室13Aの内部に過熱蒸気を導入及び排出できる構成であればよく、例えば、主蒸気配管部35は筐体の側面部を貫通していてもよいし、図13~図16に示した過熱蒸気導入部350と同様の構成であってもよい。また、炉本体31Aと導入準備室12Aと排出準備室13Aとで、過熱蒸気導入管32
及びガス導出管33の配管構成が互いに異なっていてもよい。
炉本体31Aは、導入準備室12Aが連結される前側壁に形成された前開口部31Aaと、排出準備室13Aが連結される後側壁に形成された後開口部31Abとを備えている。導入準備室12Aは、炉本体31Aに対向する前側面に搬入用開口部12Aaを備えている。排出準備室13Aは、炉本体31Aに対向する後側面に排出用開口部13Aaを備えている。
導入準備室12Aの前側に導入側搬送部34Aが配置されている。導入準備室12Aの後側に排出側搬送部34Cが配置されている。導入側搬送部34Aと3つに分割された炉内搬送部34Bと排出側搬送部34Cは、トレー部材41上に載置されたパネル2を、開口部12Aa,31Aa,31Ab,13Aaを介して、導入準備室12A内、炉本体31A内、排出準備室13A内で停止させるように間欠的に搬送する。
開口部12Aa,31Aa,31Ab,13Aaのそれぞれは、扉部42Aにて開閉可能に構成されている。搬入用開口部12Aaを開閉する扉部42Aは、導入準備室12Aの外部に設けられている。前開口部31Aaを開閉する扉部42Aは、導入準備室12Aの内部に設けられている。後開口部31Abを開閉する扉部42Aは、排出準備室13Aの内部に設けられている。排出用開口部13Aaを開閉する扉部42Aは、排出準備室13Aの外部に設けられている。
扉部42Aは、図示しない扉部開閉機構によって、開口部12Aa、31Aa、31Ab又は13Aaを開閉するように変位される。扉部42Aは、閉じた状態では、開口部12Aa、31Aa、31Ab又は13Aaの周囲部に押圧されて密着性が高められる。また、扉部42Aは、開かれる際には、開口部12Aa、31Aa、31Ab又は13Aa側に向けた押圧力を弱くした後、開口部12Aa、31Aa、31Ab又は13Aaが開口するように例えば上側へ退避移動される。
炉本体31、導入準備室12A及び排出準備室13Aの内部は、過熱蒸気導入管32から供給される過熱蒸気が充満されて、ほとんど酸素を含まない状態になる。炉本体31内の温度は、パネル2に含まれるプラスチック樹脂が気化する程度の温度、例えば400~1200度、好ましくは600度以上に昇温される。導入準備室12A内の温度は、水蒸気が液体の水にならない程度かつパネル2に含まれるプラスチック樹脂が気化しない程度の温度、例えば下限温度は100度以上、上限温度は250度以下、好ましくは200度以下である。排出準備室13A内の温度は、水蒸気が液体の水にならない程度、すなわち100度以上である。
分解対象のパネル2を載置したトレー部材41は、導入準備室12Aよりも搬送方向上流側の導入側搬送部34A上に載置される。分解処理工程では、まず、搬入用開口部12Aaが開かれ、導入側搬送部34A及び炉内搬送部34Bの駆動によって、パネル2及びトレー部材41が導入準備室12A内に移送される。搬入用開口部12Aaが一時的に開かれることで、導入準備室12A内に周囲空気が入り込んで導入準備室12A内の水蒸気量及び温度が低下する。一方、炉本体31Aの前開口部31Aaは扉部42Aで閉じられているので、炉本体31A内の水蒸気量及び温度は変化しない。
その後、搬入用開口部12Aaが閉じられる。導入準備室12A内は、過熱蒸気導入管32から供給される過熱蒸気で充満されて、空気が排出されるとともに、パネル2に含まれるプラスチック樹脂が気化しない程度の温度に昇温される。
次に、炉本体31Aの前開口部31Aaが開かれ、炉本体31A内及び導入準備室12
A内の炉内搬送部34Bの駆動によって、パネル2及びトレー部材41が炉本体31A内に移送される。このとき、炉本体31Aの後開口部31Abと導入準備室12Aの搬入用開口部12Aaは扉部42Aで閉じられている。前開口部31Aaが一時的に開かれることで、炉本体31Aと導入準備室12Aとが連通するが、炉本体31A内及び導入準備室12A内は、ともに過熱蒸気で充満されてほとんど酸素がない状態なので、これらの空間内への酸素の流入を防止できる。また、炉本体31A内に導入準備室12A内の過熱蒸気が入り込んで炉本体31A内の温度が低下するが、導入準備室12A内は所定の温度(例えば200度程度)に昇温されているので、炉本体31A内の温度低下を低減できる。
その後、前開口部31Aaが閉じられる。炉本体31A内は、過熱蒸気導入管32から供給される過熱蒸気で、パネル2に含まれるプラスチック樹脂が気化する程度の温度(例えば600度以上)に昇温される。プラスチック材料層を有するパネル2は、過熱蒸気雰囲気中で例えば600℃以上に加熱され、プラスチック樹脂が昇華又は分解して気化してガス導出管33から排出される。パネル2が太陽電池パネルである場合には、パネル2の充填剤や接着剤、バックフィルムなどのプラスチック材料層が気化して除去され、パネル2は、カバーガラス、太陽電池セル、金属配線部材に分離される。
炉本体31A内でパネル2のプラスチック材料層が除去された後、炉本体31Aの後開口部31Abが開かれ、炉本体31A内及び排出準備室13A内の炉内搬送部34Bの駆動によって、処理後のパネル2(パネル残渣)及びトレー部材41が排出準備室13A内に移送される。このとき、炉本体31Aの前開口部31Aaと排出準備室13Aの排出用開口部13Aaは閉じられている。後開口部31Abが一時的に開かれることで、炉本体31Aと排出準備室13Aとが連通するが、炉本体31A内及び排出準備室13A内は、ともに過熱蒸気で充満されてほとんど酸素がない状態なので、これらの空間内への酸素の流入を防止できる。
また、炉本体31A内に排出準備室13A内の過熱蒸気が入り込んで炉本体31A内の温度が低下するが、排出準備室13A内は所定の温度(例えば200度以上)に昇温されているので、炉本体31A内の温度低下を低減できる。ここで、後開口部31Abが開かれる前に、排出準備室13A内の温度をより高い温度(例えば300度以上)に昇温しておくことで、後開口部31Abが開かれたときの炉本体31A内の温度低下をさらに低減できる。
後開口部31Abが閉じられた後、排出準備室13Aの排出用開口部13Aaが開かれ、排出準備室13A内の炉内搬送部34Bと排出側搬送部34Cとの駆動によって、パネル2(パネル残渣)及びトレー部材41が排出準備室13Aから取り出される。このとき、炉本体31Aの後開口部31Abは閉じられているので、炉本体31A内の温度の低下及び空気の流入が防止される。なお、排出用開口部13Aaを開く前に、排出準備室13A内においてパネル2及びトレー部材41の温度を低下させる冷却時間を設けてもよい。
このように、本実施形態の熱分解炉3によれば、パネル2を順次連続的に分解処理できる。また、本実施形態の熱分解炉3は、高温になる炉本体31A内への酸素の流入を防止できるので、安全にパネル2の分解処理を行える。
なお、炉本体31A内でのパネル2の分解処理中に、導入準備室12A内に次に処理するパネル2を搬入して導入準備室12A内に過熱蒸気を充満させておくことで、次のパネル2の処理に移行する際の待機時間を短縮できる。また、導入準備室12A内及び排出準備室13A内に過熱蒸気を充満させた状態で、炉本体31A内でのパネル2の分解処理が完了した後に、前開口部31Aaと後開口部31Abとを開いて、炉本体31A内の処理後のパネル2を排出準備室13A内へ移送しながら、導入準備室12A内の処理前のパネ
ル2を炉本体31A内に移送することで、処理時間をさらに短縮できる。
また、準備室12A,13Aに過熱蒸気を充満させて扉部を閉じた後、準備室12,13への過熱蒸気の供給を停止することで、炉本体31内への酸素の流入を抑制しながら、過熱蒸気の供給量を少なくして処理コストを低減できる。なお、準備室12A,13Aに供給されるガスは窒素ガスであってもよい。
炉本体31A及び準備室12A,13Aは、例えば、図13~図22を参照して説明した炉本体301と同様の構造とすることができる。すなわち、炉本体31A及び準備室12A,13Aは、パネルを収容する空間を有する金属製の内壁部材と、内壁部材を囲う金属製の外壁部材とを備え、内壁部材と外壁部材との間に、内壁部材を囲う断熱材層と、内壁部材と断熱材層との間に設けられた蓄熱材層とを備えているようにしてもよい。さらに、炉本体31A及び準備室12A,13Aにおいて、内壁部材と外壁部材との間に、内壁部材を囲うようにして、柔軟性を有するシート状の断熱材からなる断熱シート層が設けられているようにしてもよい。
また、炉本体31A及び準備室12A,13Aの内部に過熱蒸気を導入する過熱蒸気導入部は、例えば、図13~図22を参照して説明した過熱蒸気導入部350と同様の構造とすることができる。すなわち 炉本体31A及び準備室12A,13Aの内部に過熱蒸気を導入する過熱蒸気導入部は、炉本体の外壁部材と内壁部材とを貫通して設けられた主配管部と、内壁部材の内部で前記主配管部から分岐した枝配管部とを備え、主配管部は、外壁部材及び内壁部材を貫通して設けられた主配管と、主配管の炉外側の端部にねじ込み接続された主配管フランジとを備えているようにしてもよい。
上記実施形態の熱分解装置は、プラスチック材料層を有するパネルを分解する熱分解炉を含む熱分解装置機構部と、前記熱分解炉へ供給する過熱蒸気を発生する過熱蒸気発生装置とを備え、前記熱分解装置機構部は、前記熱分解炉で気化した前記プラスチック材料層の成分を含む記熱分解炉からの排気ガスを冷却して固形化する複数のガス冷却装置を備え、前記熱分解炉は、前記過熱蒸気を噴射する複数のノズルを備え、前記ガス冷却装置は、水を収容する密閉タンク部と、前記排気ガスを前記密閉タンク部の内部に導く排気ガス導入管と、前記排気ガスを前記密閉タンク部の外部へ導くガス導出管とを備え、前記密閉タンク部の内部で、前記排気ガス導入管の端部は水に浸かるようにされる一方、前記ガス導出管の端部は水に浸からないようにされており、前記排気ガス導入管の端部にメッシュ部材又は多孔部材が設けられているものである。
上記実施形態の熱分解装置によれば、過熱蒸気を用いてパネルを加熱するので、プラスチック材料層を有するパネルをほとんど酸素を含まない過熱蒸気雰囲気で加熱でき、熱分解炉内の火災などを防止でき、安全に処理を行える。また、本発明の熱分解装置では、熱分解炉内でプラスチック材料層を有するパネルを高温の過熱蒸気で加熱することで、プラスチック材料層を昇華して気化させて、パネルからプラスチック材料層を除去できる。さらに、熱分解炉内で昇華したプラスチック材料成分を含むガスがガス冷却装置内の水を通過して凝固し、固体プラスチック材料をガス冷却装置内に沈殿させることで、二酸化炭素や炭化水素系ガスといった環境負荷の高いガスの大半をガス冷却装置外部に排気されることを防止できる。また、本発明の熱分解装置の処理対象はパネル(板状のもの)なので、パネル厚み方向における熱分解炉の内部空間の寸法を小さくでき、該内部空間を高温にするのに必要なエネルギーを小さくできる。また、過熱蒸気を噴射する複数のノズルをパネル主面に対向するように配置することで、パネルの温度バラつきを小さくでき、パネル分解処理時間を短時間化できる。
上記実施形態の熱分解装置において、上記パネルが例えば太陽電池パネルである場合、
太陽電池パネルを高温の過熱蒸気で加熱することで、太陽電池セルを覆う充填材及び接着剤やバックフィルムといったプラスチック材料層が昇華して気化し、カバーガラス、太陽電池セル、銅線などの金属類に分解できる。これにより、環境負荷の高いガスを排気することなく、使用済みの太陽電池パネルを、リサイクル可能なシリコンなどの原料を含む太陽電池セルと、リサイクル可能な金属及びガラスとに分解できる。
上記実施形態の熱分解装置において、前記熱分解炉は、前記過熱蒸気を噴射する複数のノズルを備え、前記複数のノズルは前記パネルを挟むように配置されているようにしてもよい。
このような態様によれば、パネルを両面側から効率よく加熱でき、パネルの分解を促進して処理時間の短縮化を図れる。
また、上記実施形態の熱分解装置において、前記熱分解炉は、前記過熱蒸気を噴射する複数のノズルを備え、前記複数のノズルは、前記熱分解炉内で前記パネルと平行となる水平面の縦横それぞれに沿って配列されるとともに前記パネルに対向して配置されているようにしてもよい。
また、上記実施形態の熱分解装置において、前記熱分解炉は、過熱蒸気を前記熱分解炉内へ導入する過熱蒸気導入管を備え、前記過熱蒸気導入管が、前記熱分解炉を貫通して外部から過熱蒸気を導入する主配管部と、該主配管部と前記熱分解炉内で連結されるとともに前記ノズルが設けられた枝配管部とを有しており、前記枝配管部が前記パネルと平行となる水平面で複数回折り返されたつづら折り状に構成されているようにしてもよい。
また、上記実施形態の熱分解装置において、前記熱分解装置機構部は、前記ガス冷却装置の排気管にフィルタを備えているようにしてもよい。
このような態様によれば、熱分解炉からの排気ガスにおける有害ガスをガス冷却装置で固形化した後に排気管のフィルタを通じて除去することで、外部への有害ガスの排気を確実に防止できる。
なお、本発明の熱分解装置の分解処理対象はプラスチック材料層を有するパネルであるが、本発明の熱分解装置を使用して、例えばペットボトルなどのプラスチック材や、プラスチック材を含む廃棄物などを分解処理することも可能である。
以上、実施形態を説明したが、本発明は、前述の実施形態に限らず、様々な態様に具体化できる。各部の構成は図示の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能である。
1 熱分解装置
2 パネル
3 熱分解炉
4 熱分解装置機構部
5 過熱蒸気発生装置
6 ガス冷却装置
300 熱分解炉
301 炉本体
302 外壁部材
303 内壁部材
305 ガス排気口
306 主配管用挿通孔
311 断熱シート層
312 蓄熱材層
313 断熱材層
350 過熱蒸気導入部
360 主配管部
361 主配管
362 主配管フランジ
370 枝配管部
381 排気口向き噴射部
390 ガス導出部

Claims (1)

  1. プラスチック材を有する対象物を分解する熱分解炉を含む熱分解装置機構部と、前記熱分解炉へ供給する過熱蒸気を発生する過熱蒸気発生装置とを備えた熱分解装置であって、
    前記熱分解炉の炉本体は、前記対象物を収容する空間を有する内壁部材と、前記内壁部材を囲う外壁部材とを備え、前記内壁部材と前記外壁部材との間に、前記内壁部材を囲う断熱材層と、前記内壁部材と前記断熱材層との間に設けられた蓄熱材層とを備えている、熱分解装置。
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