JP4402990B2

JP4402990B2 - 含浸性物質の洗浄乾燥方法及びこれに用いる洗浄乾燥用かご

Info

Publication number: JP4402990B2
Application number: JP2004077219A
Authority: JP
Inventors: 豪松村; 正仁寺崎; 静夫佐々木
Original assignee: Nichiyo Engineering Corp
Current assignee: Nichiyo Engineering Corp
Priority date: 2004-03-17
Filing date: 2004-03-17
Publication date: 2010-01-20
Anticipated expiration: 2024-03-17
Also published as: JP2005262060A

Description

本発明は、ＰＣＢ等の有害物が付着した紙類などの含浸性物質から、ＰＣＢ等の有害物を洗浄・除去し乾燥させる装置および方法に関するものであり、さらに詳しくは、本発明は、ＰＣＢを含有した電気機器（変圧器やコンデンサ等）の構成部材中の紙類などの含浸性物質を洗浄・乾燥し処理するための装置および方法に関するものである。

ＰＣＢはポリ塩化ビフェニル化合物の総称であり、その分子内に保有する塩素の数やその位置の違いにより、理論的に２０９種の異性体が存在し、中でも、コプラナーＰＣＢと呼ばれるＰＣＢの毒性は極めて強く、ダイオキシン類として総称されるものの一つとされている。

従来、ＰＣＢ等の絶縁油入りの変圧器やコンデンサ等電気機器のリサイクルを行う場合には、変圧器やコンデンサ等の本体をタンクから取り出した後、変圧器やコンデンサ等を焼却炉にいれて絶縁油及び紙類等絶縁物を焼却し、残存したコイル及び鉄心を有価物として回収する方法が取られていた。

しかし、ＰＣＢ等の絶縁油入りの変圧器やコンデンサ等電気機器のリサイクルを上記のような焼却する方法によって行なうと、紙類等に含まれる絶縁油から有毒ガスが発生して大気を汚染するため好ましくない。そのため、変圧器やコンデンサ等を焼却することなくそのリサイクルを行うことが求められている。これを達成するためには、変圧器やコンデンサ等から絶縁油を除去するための洗浄作業および真空加熱脱気を行う必要がある。

ＰＣＢ等の絶縁油入りの変圧器やコンデンサ等の電気機器は、その構成部材内部にまで絶縁油が浸透した状態にあるため、絶縁油を抜き取った後の変圧器やコンデンサ等をそのまま洗浄または真空加熱脱気しても絶縁油を完全に除去することは困難である。そこで、変圧器やコンデンサ等の構成部材に浸透した絶縁油を完全に除去するために、部材単位にまで解体しそれぞれ個別に洗浄および真空加熱脱気の処理を行う方法が行なわれている。

変圧器やコンデンサ等の絶縁材・構成材として使用されている絶縁紙、絶縁布テープ、テープ等を固定している糸、導体を絶縁している樹脂等絶縁被覆、ゴム類（以下紙類と呼称する）は、例えば銅と絶縁紙とからなる変圧器コイルのように他の部材と組み合わされて使用されている場合があるので、ＰＣＢ等の絶縁油入りの変圧器やコンデンサ等の電気機器は絶縁油を抜き取った後、必要に応じて洗浄してから解体する。
具体的には、変圧器コア等の場合には、さらにコイル（巻線）を切断し、鉄芯と分離して、絶縁材・構成材として含まれる絶縁紙、樹脂フィルム、スペーサ用木材、絶縁布テープ、テープ等を固定している糸、導体を絶縁している樹脂等絶縁被覆、ゴム類などの含浸性物質を分別する。コイル（巻線）は、銅線を鉄芯に何層かに巻きつけて構成されているが、この層の間に絶縁紙が挟まれている。また、巻線自体に絶縁のため布を巻きつけているものもある。
また、コンデンサ等の場合には、コンデンサ本体、碍子、コンデンサ本体に収納されている素子を構成する絶縁紙、樹脂フィルム、導体を絶縁している樹脂等絶縁被覆、ゴム類などの含浸性物質を分別する。

分別された各部材は、炭化水素系洗浄剤あるいは塩素系有機溶剤・その他の液体洗浄剤等で一次洗浄し、乾燥させる。このとき、紙類（絶縁紙等）のように表面積に対して重量が小さい（表面積対重量比が大きい）部材は、コイルに使用されている銅などの表面積対重量比が小さい部材と共洗いをすると支障なく乾燥することが知られている。

しかし、含浸性物質である紙類は含浸性が高いため一次洗浄だけでは洗浄が不十分であり、その後に二次、三次洗浄など複数回繰り返し洗浄する必要がある。通常、二次、三次洗浄では、銅等の金属類はその後のリサイクルのために破砕機等で分別され、紙類についてのみ洗浄を行う。例えば一次洗浄後、穴の直径２．５ｍｍのスクリーン付破砕機で細断して銅を分別し、紙だけを洗浄する。
このように紙類だけを洗浄する場合、浸漬洗浄後の部材は自重の約１．２〜２倍の洗浄剤を含んでおり、これを乾燥させるためには金属の表面に付着している洗浄剤を乾燥させる場合に比して数百倍もの蒸発熱量を必要とする。

また、部材自体が保有する熱量と付着洗浄剤を乾燥させるために必要な熱量とを比較すると、鉄芯等の金属部材では乾燥に必要な熱量に対して例えば数倍〜十数倍の熱量を保有しており、部材に付着した洗浄剤を蒸発させるのに十分な熱量を持っている。これに対し、細断した絶縁紙の例では、乾燥に必要な熱量に対して十分の一程度の熱量しか保有しておらず、部材に付着した洗浄剤を蒸発させるには部材自体の持つ熱量が不足している。

浸漬洗浄に代えてベーパ洗浄と真空乾燥とを交互に繰り返した場合も、浸漬洗浄時と同量のベーパ凝縮液が紙類に吸収される一方、ベーパによって与えられる熱量は付着した洗浄剤を蒸発させるのに必要な熱量の十分の一程度で浸漬洗浄時と変わらないため、何度繰り返しても熱量不足で乾燥不良となってしまっていた。

部材に洗浄剤を蒸発させるのに必要な熱量を与えるために熱風を継続的に吹き付ける乾燥方法が考えられる。しかし、この場合には、熱運搬媒体として空気等のガスが必要となり、多量の熱風を循環してもガスの比熱が低いため単位時間あたりの運搬熱量が少ないため、乾燥に時間がかかる。また、熱運搬媒体として空気を使用した場合、洗浄剤と爆発性混合気を形成しないように空気や洗浄剤の量を調節する必要があるため、洗浄剤の冷却除去や、熱風を循環せずにワンスルーとするなどの方策が必要となり、乾燥時間が長い、熱ロスが多い、洗浄剤ロスが多いという問題があった。
空気以外の、洗浄剤と爆発性混合気を形成しないガス（例えば窒素）は、一般に高価であるので、乾燥の熱運搬媒体として使用されないことが多い。さらに、熱運搬媒体をワンスルーとした場合、排気量が多くなるためＰＣＢ等の有害物質を含むプロセスに適用すると除害設備が膨大になるため、効率的でない等の不都合が多くあった。

溶媒除染方法でＰＣＢ汚染物、特にＰＣＢ含浸汚染物質を除染するにあたり、除染処理時間の短縮を図り、除染の効率を高める技術が、特許文献１に開示されている。具体的には、特許文献１には、含浸性の被洗汚染物（絶縁紙など）をシュレッダーにより２ｃｍ角もしくはφ（直径）２ｃｍ以下に細断した後に回転かご式の洗浄装置で洗浄する方法が記載されており、また、被洗汚染物を洗浄しながら更に１ｍｍ以下に粉砕して除染する除染効率の高いＰＣＢ汚染物の洗浄方法が記載されている。
しかし、特許文献１には、洗浄後の被処理物の乾燥については何ら記載されておらず、紙類を効率よく乾燥する方法は開示されていない。

したがって、従来、紙類などの含浸性物質については、ＰＣＢ等の有害物質の絶縁油を洗浄せずにこれを含んだままか、あるいは巻線のコイル等とともに一次洗浄され乾燥された後に破砕・選別工程で銅と分離され十分な洗浄が行なわれないまま、ドラム缶等に詰められ、特別管理産業廃棄物として倉庫等で保管することを余儀なくされていた。
特開２００２−１２６６８９号公報

本発明は、上記のように従来乾燥を行ないにくかった含浸性物質である紙類を洗浄し完全乾燥しうるようにし、紙類について特別管理産業廃棄物とせずに一般の廃棄処理を可能にすることを目的とする。

本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、洗浄かごを構成する部分や洗浄かごに取りつけた蓄熱エレメントに、紙類が所有し得ない、洗浄液の総蒸発熱以上の熱量を蓄熱させることで、熱量を継続的に補給し紙類を乾燥させることができることを見い出した。本発明はこのような知見に基づきなされるに至ったものである。

すなわち、本発明は、
（１）洗浄液を用いて含浸性物質を洗浄し乾燥するかごであって、かご内部に投入される含浸性物質が吸収する洗浄液量の総蒸発熱以上の熱量を蓄熱しうる蓄熱材をかご胴部の内部に設けた回転かごである洗浄乾燥用かごに、含浸性物質を投入して、浸漬洗浄し、次いで加熱工程で蓄熱材に熱付けし、その後真空乾燥を行う含浸性物質の洗浄乾燥方法、
（２）前記含浸性物質がＰＣＢ含有機器に含まれていた含浸性物質であることを特徴とする（１）項に記載の含浸性物質の洗浄乾燥方法、
（３）前記かご自体が、前記洗浄液の総蒸発熱以上の熱量を蓄熱しうる蓄熱材料により形成されていることを特徴とする（１）又は（２）項に記載の含浸性物質の洗浄乾燥方法、
（４）前記かごに、洗浄液の総蒸発熱以上の熱量を蓄熱しうる蓄熱エレメントが設置されていることを特徴とする（１）〜（３）のいずれか１項に記載の含浸性物質の洗浄乾燥方法、
（５）前記加熱工程がベーパ洗浄による工程であることを特徴とする（１）〜（４）のいずれか１項に記載の含浸性物質の洗浄乾燥方法、および
（６）（１）〜（５）のいずれか１項に記載の含浸性物質の洗浄乾燥方法に用いられる、洗浄液の総蒸発熱以上の熱量を蓄熱しうる蓄熱材を設けた含浸性物質の洗浄乾燥用かご
を提供するものである。
なお、本明細書において「含浸性物質」とは、紙類や木、ゴム、プラスチックの中で油を含みやすい構成要素をいう。

本発明は、紙類のような含浸性物質を効率よく洗浄し完全に乾燥させることができる。すなわち、本発明によれば、従来十分に洗浄されず特別管理産業廃棄物として保管されていた紙類について一般の廃棄処理を可能にすることができる。また、本発明によれば、高い熱効率で短時間で完全乾燥することができ低コスト化を実現することができる。

次に本発明の好ましい実施の態様について、添付の図面に基づいて詳細に説明をする。なお、各図の説明において同一の要素には同一の符号を付す。図１は、本発明のかごの好ましい一実施態様の一部切欠側面図であり、図２は、図１におけるＡ−Ａ’断面を示す断面図である。

図１において、本発明のかごは、胴部１と、胴部１の両端部に設けられたホイール状の回転ドラム２からなり、胴部１またはドラム部２の少なくとも一箇所に洗浄対象物を出し入れするための投入・取出し口５が設けられる（図１ではドラム部２に設けられている）。また、図１及び図２に示すように、ドラム部２には、必要に応じて滑り止めのためのローレット溝６やギヤ機能７を取り付けても良い。

胴部１には、洗浄・乾燥のために穴３が設けられている。穴３の大きさは特に限定されず、洗浄対象物がかごの外に出ない程度の大きさであればよい。また、洗浄対象物がかごの外に出るような大きさの穴であってもよいが、この場合には胴部１の内部又は外部に洗浄対象物がかごの外に出ない程度のメッシュの金網を貼り付けることが必要である。穴の大きさや量、金網を用いるかどうかは、洗浄処理物の大きさ・性状、洗浄剤との接触量等を勘案して所望のものを選択し、構成することができる。胴部１の形状は特に限定されず、断面が円形のものや六角形や八角形等の多角形のものであってもよい。

本発明のかごは、かご内部に投入される含浸性物質が吸収する洗浄液量の総蒸発熱以上の熱量を蓄熱しうる蓄熱材を含むことを特徴とする。かご自体がそのような蓄熱材料により形成されていてもよく、かごの内部に蓄熱エレメントが設置されていてもよい。図１及び図２では、かご胴部１の内部に、ベーパ洗浄時に到達する最高温度と乾燥時に低下した温度との温度差と素材の比熱を考慮して、被処理物に与える必要熱量を蓄積するに足りる重量の金属板から構成される蓄熱エレメント４が取り付けられている。

かご自体を蓄熱材料により形成する場合は、例えば、必要熱量を蓄積できるようにかごの胴部を厚い材料で製作して、胴部自体に蓄熱効果をもたせる。このときの材料やかごの厚さは、かご自体が洗浄液の総蒸発熱以上の熱量を蓄積できるように適宜選択することができる。蓄熱材としては、例えば、鉄、鋼、ステンレス、チタン等を使用することができるが、本発明の目的を達成するものであればこれらに限定されない。

かごの内部に蓄熱エレメントを設置する場合は、例えば、かご内部に、投入する紙類が吸収する洗浄液量の総蒸発熱以上の熱量を蓄積させるために、必要重量以上の細長い金属板（蓄熱エレメント）等を必要枚数に分割して胴内部に取り付ける。蓄熱エレメントの形状や大きさは特に限定されない。かごの内部に蓄熱エレメントを設置する取付け方法は、がたつきがなければ特に限定されないが、溶接が好ましい。また、蓄熱エレメントの取り付けの際には、回転バランス等を配慮して均一に取り付けるのが好ましい。

上記のかごは、本発明の回転かごである洗浄乾燥用かごの好ましい一実施態様を示すものである。
本発明における洗浄対象物は、ＰＣＢ含有機器に含まれていた含浸性物質であることが好ましい。

次に、本発明のかごを用いた含浸性物質の洗浄乾燥方法の好ましい一実施態様について説明する。
まず、紙類を含む各部材を、炭化水素系洗浄剤あるいは塩素系有機溶剤・その他の液体洗浄剤等で一次洗浄・乾燥する。

一次洗浄・乾燥の後、部材を二軸破砕機、低速破砕機、高速破砕機などで段階的に破砕していき、最終的に穴の直径が例えば２．５ｍｍのスクリーンを取り付けた破砕機で細断し、適切な銅／紙選別機で高純度に銅と紙類とを分別する。

分別された紙類を、本発明の洗浄乾燥用かごに投入し、浸漬洗浄、ベーパ洗浄を行い、洗浄剤の沸点又は付近まで昇温する。その後ベーパの供給を停止し、真空乾燥を行う。

すなわち、ベーパ洗浄やその他の加熱工程（例えば熱風加熱、輻射加熱等）で熱付け（蓄熱材に熱を蓄積させる）すると、含浸性物質及びこれに吸収されている洗浄液が昇温すると同時に、かご・蓄熱材も昇温し、十分な熱量を保有する。その後乾燥操作（例えば真空引き）を行うと、洗浄液は過飽和となり沸点以上の状態になっているため、激しく再蒸発が起こる。そして、蓄熱材と紙類とが接触して、蓄熱材から継続的に必要蒸発熱量が紙類に供給されるので、蒸発が継続し、洗浄液を多量に含んだ紙類であっても完全乾燥させることができる。また、本発明の方法は密閉系であり、ＰＣＢ等の有害物質の外部への漏れを防止するだけでなく、蒸発した洗浄剤の殆どを回収して再利用することができる。

以下、本発明を実施例に基づき更に詳細に説明する。
胴部断面が八角形、胴部長さ３５０ｍｍ、内容積約３３リットルの回転かごの各頂点に、厚さ１９ｍｍ、幅７０ｍｍ、長さ約３５０ｍｍの鋼製蓄熱エレメントを全部で８枚約２８ｋｇを溶接にて取り付けた。
この回転かごに１．６ｋｇの細断した紙類（絶縁紙）を投入し、回転しながら減圧下で炭化水素系の溶剤を用い、浸漬超音波洗浄、ベーパ洗浄、真空乾燥の工程で洗浄をした。ベーパ洗浄は蒸気発生量２２５ｋｇ／ｈのレートで３０分間行った。真空乾燥は約５ｍ³／分のドライ真空ポンプで３０分行った。

上記の洗浄・乾燥工程の結果、取り出した紙類の重量は約１．５５ｋｇと洗浄前より軽量となり、また完全に乾燥していた。なお、本実験で使用した紙類は嵩比重が約１００ｋｇ／ｍ³であるため、回転かごには容積では約１６リットル投入したこととなり、充填率は内容積の約５０％と、従来使用されている回転かごにおける充填率と同等であった。

比較例
実施例で用いたものと同じ大きさで、蓄熱体のついていない洗浄かごを用い、実施例と同様にして洗浄・乾燥工程を行ったところ、洗浄・乾燥工程を何度繰り返しても湿った状態のままであり、乾燥は不十分であった。

実施例および比較例で得られた乾燥紙片のＰＣＢ油分を測定した。紙類についての具体的な検定方法は現在未制定であるため、ここでは環境庁告示第１３号にある溶出試験手順のとおり実施した。その結果、実施例は１０ｐｐｍ、比較例は４０００ｐｐｍであり、比較例は乾燥不十分でＰＣＢを高濃度含有しているのに対し、実施例は完全乾燥しＰＣＢ濃度も低くなっていることが分かった。

図１は、本発明のかごの好ましい一実施態様の一部切欠側面図である。図２は、図１におけるＡ−Ａ’断面を示す断面図である。

符号の説明

１胴部
２回転ドラム
３穴
４蓄熱エレメント
５投入・取出し口
６ローレット溝
７ギア

Claims

洗浄液を用いて含浸性物質を洗浄し乾燥するかごであって、かご内部に投入される含浸性物質が吸収する洗浄液量の総蒸発熱以上の熱量を蓄熱しうる蓄熱材をかご胴部の内部に設けた回転かごである洗浄乾燥用かごに、含浸性物質を投入して、浸漬洗浄し、次いで加熱工程で蓄熱材に熱付けし、その後真空乾燥を行う含浸性物質の洗浄乾燥方法。
前記含浸性物質がＰＣＢ含有機器に含まれていた含浸性物質であることを特徴とする請求項１記載の含浸性物質の洗浄乾燥方法。
前記かご自体が、前記洗浄液の総蒸発熱以上の熱量を蓄熱しうる蓄熱材料により形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の含浸性物質の洗浄乾燥方法。
前記かごに、洗浄液の総蒸発熱以上の熱量を蓄熱しうる蓄熱エレメントが設置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の含浸性物質の洗浄乾燥方法。
前記加熱工程がベーパ洗浄による工程であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の含浸性物質の洗浄乾燥方法。
請求項１〜５のいずれか１項に記載の含浸性物質の洗浄乾燥方法に用いられる、洗浄液の総蒸発熱以上の熱量を蓄熱しうる蓄熱材を設けた含浸性物質の洗浄乾燥用かご。