JP4920113B2 - 燃料ペレット、燃料ペレットの製造方法及び製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、廃棄された家電製品から回収されるウレタンフォームを破砕して得られる粉状のポリウレタンを圧縮成形して形成される燃料ペレット、燃料ペレットの製造方法及び燃料ペレットの製造装置に関する。

廃棄された家電製品から回収されるプラスチックの処理が大きな問題になっている。なかでも、冷蔵庫や冷凍庫に断熱材として使用される硬質ウレタンフォーム、特に、フロン発泡ウレタンフォームは、例え粉状に破砕した後でも残留塩素濃度が高いため燃料として利用しにくい、また軽量であるため嵩ばり易く輸送に難があるという問題がある。
廃棄された家電製品から生じるプラスチックを有効利用する方法として、下記の特許文献１には、熱溶融可燃物を粉砕後、加熱溶融して液化し、さらに脱塩素剤を添加することで脱塩素を行い、その後、冷却・固形化して燃料を製造する方法が開示されている。
また、下記特許文献２には、廃棄された家電製品から回収された熱可塑性プラスチック粉砕物と、廃棄された家電製品を破砕後、選別して得られた冷蔵庫断熱材を粉砕しかつそこからフロンを除去した粉砕物とを混合し、造粒することによって造粒合成樹脂材を製造する方法が開示されている。

特開平９−１３０６２号公報 特開２０００−１４０７９４号公報

前述した特許文献１に記載された技術を、廃棄された家電製品から回収される断熱用のポリウレタンに適用しようとしても、ポリウレタンは熱硬化性であって加熱しても溶融しないため、上記の方法を適用することができない。
また、特許文献２に記載された技術を、廃棄された家電製品である例えば冷蔵庫から回収されるポリウレタンに適用しようとする場合、フロンを用いたポリウレタン発泡材では、フロンを除去した後において仮に再度粉砕したとしても残留塩素濃度が１．０重量パーセント以上であって、燃料適合残留塩素濃度（一般的に０．３ｗｔ％以下）にはならない。このため、製造された造粒合成樹脂材は、残留塩素許容濃度の高い高炉燃料あるいは鉄還元剤等としての使用には支障がないものの、一般的なボイラーあるいはセメントキルンあるいは焼却炉等では燃料として使用できない。

ところで、廃棄された家電製品から回収されるポリウレタンは、フロン（Ｒ１１及びフロン１４１ｂ）発泡由来のものが８０％程度を占め、２０％程度がシクロペンタン（Ｃ_５Ｈ_１０）発泡由来のものである。このように回収されるポリウレタンは全国で約２万トンにも及ぶものと推定されるが（平成２０年度回収処理冷蔵庫２７３万台、１台あたりポリウレタン排出量平均７〜８ｋｇ／台）、これらは再利用されることなくそのほとんどが焼却処分されており、そのコストは年間６〜１０億円にも上ると見られる。
一部には、シクロペンタン発泡ポリウレタンをセメント燃料あるいは焼却炉燃料に利用している例も見受けられるが、回収されるポリウレタンの大部分を占めるフロン発泡ポリウレタンは、残留塩素分が燃料適合基準（０．３ｗｔ％以下）を満たしておらず、石炭に匹敵するカロリーを保有しているにもかかわらず、燃料利用が進んでいない。

冷蔵庫を粗破砕して風力選別等で分離されたポリウレタン破砕片は嵩比重０．０３５程度であり、燃料利用あるいは廃棄（焼却）処分を行うため廃棄物処理（焼却）施設へ運搬するにも、輸送コストが無視できない程高くなる。このため、家電リサイクルプラントでは減容化を行っているが、その主流は、ポリウレタン破砕片を再破砕して粉状（嵩比重０．０６程度）にし、このポリウレタン粉体を圧縮成形してスポンジケーキ状（嵩比重０．１６程度）に減容する方法である。
ポリウレタン圧縮成形には、一般的に油圧プレスが用いられるが、その際、例えば直径５００ｍｍ程度のケーキを成形するのに１０〜２５ＭＰａの高圧を必要とし、そのため２２０ｋｗ程度の大型の電動機を用いる必要がある。このため、圧縮成型のための消費電力は大きい。
ポリウレタン破砕片（嵩比重０．０３５）、ポリウレタン粉体（嵩比重０．０６）、スポンジケーキ状（嵩比重０．１６）いずれの形状のポリウレタンも軽量であるため飛散しやすく、特に減容された粉体やスポンジケーキ状のものは粉塵の発生に起因するハンドリングに難点があり、受け入れ側にも飛散防止・粉塵対策等の負担が要求されることも、燃料利用が進まない理由の一つである。

以上のように、廃棄された家電製品から回収されるポリウレタンは、その大部分を占めるフロン発泡ポリウレタンの残留塩素分が燃料適合基準を満たしていないこと、ポリウレタンの嵩比重が小さく輸送コストが嵩むこと、仮にスポンジケーキ状に成形したとしてもハンドリングに難点がある等の理由で、燃料として利用されておらず焼却処分されているのが現状であり、これら家電製品から回収されるポリウレタンの有効利用化が強く望まれていた。

本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであって、家電製品から回収されるポリウレタンを燃料として有効利用できる燃料ペレット、並びに燃料ペレットの製造方法及び燃料ペレットの製造装置を提供することを目的とする。

前記の課題を解決するために、本発明は、以下の手段を提案している。
本発明に係る燃料ペレットの製造方法は、ウレタンフォームを破砕して得られる粉状のポリウレタンを圧縮成形して形成され、嵩比重が０．４５〜０．５５、残留塩素濃度が０．３重量パーセント以下にそれぞれ設定される燃料ペレットの製造方法であって、廃棄された家電製品から回収されたウレタンフォームを１０ｍｍ以下の粉状のポリウレタンに破砕する破砕工程と、前記粉状のポリウレタンをリング状のダイと該ダイの内側に配置されたプレスロールとの間に介在させて、前記ダイに形成した成形用孔から押し出すことにより燃料ペレットを圧縮成形する圧縮工程と、を備え、前記圧縮工程が、負圧手段によって形成される、大気より圧力が低い負圧雰囲気中で行なわれることを特徴とする。

前記のように構成された燃料ペレットの製造方法によれば、粒状のポリウレタンを、プレスロールとダイとの間で直接燃料ペレットを圧縮成形するので、プレス機を利用してポリウレタン粉体を圧縮成形によりスポンジケーキ状に形成する場合に比べて、効率良く圧縮することができ、よって燃料ペレットの嵩比重を０．４５〜０．５５に容易に設定できる。また、成形用孔から押し出しながら圧縮するので脱気効率の面でも優れ、フロン発泡のポリウレタン材であっても、強制加熱や脱塩素剤を使用することなく、残留塩素濃度を０．３重量パーセント以下に設定するのが可能となる。

また、前記圧縮工程が、負圧手段によって形成される、大気より圧力が低い負圧雰囲気中で行なわれることが好ましく、前記圧縮工程が、大気より圧力が１４７Ｐａ〜２４５Ｐａ低い負圧雰囲気中で行われることがより好ましい。
この場合、負圧条件下で圧縮加工するので、圧縮中にポリウレタンから分離するガス（フロン並びに水蒸気）を速やかに除去することができ、脱気効率をより高めることができる。なお、１４７Ｐａより負圧が低いと、脱気効率が低下し、ポリウレタン粉体からガスやエアーが抜けにくくなる。また、２４５Ｐａより負圧が高いと、ポリウレタン粉体がブロアー等の負圧源側へ流れる量が多くなり、燃料ペレット形成の歩留まりが低下するおそれが生じる。

なお、前記圧縮工程中の前記粉状のポリウレタンの温度が１４０℃〜１６０℃の範囲にあることが好ましい。
この場合、比較的低い温度条件下（ポリウレタンの引火点約３１０℃、発火点約４１０℃）で燃料ペレットを圧縮成形するので、圧縮加工中のポリウレタンの安全性が高まる。

また、前記圧縮工程の後に、圧縮成形された加温状態の燃料ペレットを冷却する冷却工程を備えることが好ましい。
この場合、圧縮成形された燃料ペレットを適宜冷却することができ、その後の燃料ペレットの保管において発熱等の危険性を排除することができる。

本発明に係る燃料ペレットの製造装置は、本発明に係る燃料ペレットの製造方法の実施に使用する製造装置であって、粉状のポリウレタンをリング状のダイと該ダイの内側に配置されたプレスロールとの間に介在させて、前記ダイに形成した成形用孔から押し出すことにより燃料ペレットを圧縮成形する造粒手段と、該造粒手段に粉状のポリウレタンを供給するポリウレタン供給手段と、前記造粒手段で圧縮成形された燃料ペレットを冷却する冷却手段と、前記造粒手段で圧縮成形された燃料ペレットを前記冷却手段に搬送する搬送手段と、前記造粒手段と前記搬送手段を囲んで形成される空間を所定の負圧雰囲気に保つ負圧手段を備えることを特徴とする。

前記のように構成された燃料ペレットの製造装置によれば、前述した本発明に係る燃料ペレットの製造方法を好適に実施することができる。
また、前記造粒手段には、燃料ペレットを圧縮成形する造粒部内へ不活性ガスを導入する不活性ガス導入手段、前記造粒部内で火炎が発生した場合に火炎が造粒部外へ広がるのを抑止する第１の遮断・抑止手段及び前記造粒部内で生じた爆発の影響が造粒部外へ広がるのを抑止する第２の抑止手段がそれぞれ付設されていることが好ましい。
この場合、造粒部に防災上の対策を施しているので、シクロペンタン発泡のポリウレタンを処理するのに好適である。
また、本発明の燃料ペレットは、請求項１〜４のいずれか一項に記載の燃料ペレットの製造方法により製造される燃料ペレットであって、嵩比重が０．４５〜０．５５、残留塩素濃度が０．３重量パーセント以下にそれぞれ設定されていることを特徴とする。
残留塩素濃度が０．３重量パーセント以下に設定されているので、通常の焼却炉やボイラーの燃料用として利用することができる。ちなみに、燃料ペレットの残留塩素濃度が０．３重量パーセントを越えると、残留塩素許容濃度の高い高炉燃料あるいは鉄還元剤等の特殊な燃料としてしか使用できない。また、前記燃料ペレットは、嵩比重が０．４５〜０．５５と充分圧密されており、輸送の際のコストを低減できるとともに、粉塵の発生を抑制できる。仮に、燃料ペレットの嵩比重が０．４５未満であると、輸送コストが高くなり、しかも圧縮が足りず粉塵の発生を抑制できない。また、燃料ペレットの嵩比重が０．５５を超える場合であると、圧縮のためのコストがあまりに高くなって現実的でない。
なお、燃料ペレットは、長さと直径の比が４〜１５である円柱状に形成されていることが好ましい。
この場合、円柱状に成形されていると、取り扱いが容易でありかつ乾燥や冷却効率にも優れるものとなる。仮に、長さと直径の比が４未満であると高い圧密が行えない。また、長さと直径の比が１５を越えると成形の際に脱気効率が低下し、残留塩素濃度を０．３重量パーセント以下に設定するのが困難になり、余分な設備が必要になるためコストアップすることが懸念される。

本発明の燃料ペレットの製造方法によれば、プレス機を利用してポリウレタン粉体を圧縮成形によりスポンジケーキ状にする場合に比べて、効率良く圧縮することができ、よって燃料ペレットの嵩比重を０．４５〜０．５５に設定することができる。また、脱気効率の面でも優れるので、シクロペンタン発泡のポリウレタンは勿論、たとえフロン発泡のポリウレタン材であっても、強制加熱や脱塩素剤を使用することなく、残留塩素濃度を０．３重量パーセント以下に設定するのが可能となる。
また、本発明の燃料ペレットの製造装置によれば、本発明に係る燃料ペレットの製造方法を好適に実施することができる。
また、本発明の燃料ペレットによれば、通常の焼却炉やボイラー等の燃料用として利用することができる。また、嵩比重が０．４５〜０．５５に設定されているので、充分圧密されており、輸送の際のコストを低減できるとともに、粉塵の発生を抑制でき、同時にハンドリング性も向上する。

本発明に係る燃料ペレットの実施形態を示す斜視図である。 本発明の燃料ペレットの製造装置の第１実施形態を示すフロー図である。 第１実施形態の燃料ペレットの製造装置で使用されるローラー式造粒機を示す斜視図である。 第１実施形態の燃料ペレットの製造装置を用いて燃料ペレットの製造方法を実施するときのフロー図である。 本発明の燃料ペレットの製造装置の第２実施形態を示すフロー図である。 本発明の燃料ペレットの製造装置の第２実施形態におけるローラー式造粒機のポリウレタン導入口の近傍の詳細を示す拡大図である。 第２実施形態の燃料ペレットの製造装置を用いて燃料ペレットの製造方法を実施するときのフロー図である。

〈第１実施形態〉
図１は本発明に係る燃料ペレットの実施形態を示す斜視図である。本発明に係る燃料ペレットＰは、廃棄された家電製品から回収される硬質のウレタンフォームを破砕して得られる粉状のポリウレタンを圧縮成形して形成されるものである。また、燃料ペレットＰは、嵩比重が０．４５〜０．５５、残留塩素濃度が０．３重量パーセント以下にそれぞれ設定されている。また、燃料ペレットＰは、長さＬと直径Ｄの比Ｌ/Ｄが４〜１５の円柱状に形成されており、低位発熱量が６７００ｋｃａｌ／ｋｇ〜７２００ｋｃａｌ／ｋｇとされている。

燃料ペレットＰは、図２、図３に示す本発明に係る第１実施形態である燃料ペレットの製造装置を用いて形成される。図２は本発明の燃料ペレットの製造装置の第１実施形態を示すフロー図、図３は図２に示す第１実施形態の燃料ペレットの製造装置で使用されるローラー式造粒機（株式会社御池鐡工所製）を示す斜視図である。なお、図２、図３に示す第１実施形態の燃料ペレットの製造装置は、主にフロン発泡のポリウレタンから燃料ペレットを製造する装置である。

図２に示すように、図示せぬ前段の破砕機につながるコンベア１の先端は二股に分かれ、それらの先端にはダンパ１ａ、１ｂを介して貯槽２ａ、２ｂがそれぞれ接続される。貯槽２ａ、２ｂは、コンベア１によって搬送される、廃棄された家電製品から回収される硬質のウレタンフォームを破砕して得られる粉状のポリウレタン（以下、ポリウレタン粉体Ａという）を貯蔵するものである。これら貯槽２ａ、２ｂの流出口にはスクリューフィーダ３ａ、３ｂの流入口が接続され、これらスクリューフィーダ３ａ、３ｂの流出口はポリウレタン導入路４ａを介してローラー式造粒機４に接続される。
なお、前記コンベア１、前記ダンパ１ａ、１ｂ、前記貯槽２ａ、２ｂ、前記スクリューフィーダ３ａ、３ｂ及び前記ポリウレタン導入路４ａは、ローラー式造粒機４にポリウレタン粉体Ａを供給するポリウレタン供給手段を構成する。

図３に示すように、ローラー式造粒機４は、ケーシング５内にリング状のダイ６と、その内側にリング状のダイ６に対して偏心して配置されるプレスロール７とを備える。リング状のダイ６は、リング状の本体壁体６ａに放射方向に沿って複数の成形用孔６ｂが形成されている。成形用孔６ｂは、深さＬと孔径Ｄの比Ｌ/Ｄが４〜１５に設定される。リング状のダイ６はモータ８と９によって回転される。プレスロール７は遊星式になっている。リング状のダイ６の外周にはカッター１０が配置されている。

ローラー式造粒機４に供給されたポリウレタン粉体Ａは、リング状のダイ６とプレスロール７により圧縮され、リング状のダイの成形用孔６ｂから円柱状に成形されて押し出され、カッター１０によって所定の長さに切断されて燃料ペレットＰが形成される。すなわち、ローラー式造粒機４は、粉状のポリウレタンを、リング状のダイ６とダイの内側に配置されたプレスロール７との間に介在させて、ダイの成形用孔６ｂから押し出すことにより燃料ペレットを圧縮成形する造粒手段を構成する。

ローラー式造粒機４には脱気通路１１ａを介してサイクロン１１が接続され、サイクロン１１のさらに先端にはガス通路１２ａを介してバグフィルター１２が接続されている。また、バグフィルター１２の下流側には強制排気用のブロアー１２ｂが接続されている。

ブロアー１２ｂが駆動されると、ローラー式造粒機４内が大気圧よりも負圧になり、ポリウレタン粉体Ａから分離されたフロン並びに水蒸気が、ローラー式造粒機４内からサイクロン１１、バグフィルター１２を通過して排出される。ブロアー１２ｂの吐出口には既存の活性炭吸着設備が接続されている。また、前記ポリウレタン導入路４ａにはエアー導入路４ａａが接続されており、前記ローラー式造粒機４内が大気圧よりも負圧になるとき、このエアー導入路４ａａから外部エアーが導入される。

ローラー式造粒機４の流出口には密閉型で鋼鉄製のチェーンコンベア１３の基端が接続され、この密閉式のチェーンコンベア１３の先端はロータリーバルブ１３ａを介して空冷式冷却塔１４に接続される。チェーンコンベア１３の下流側には、エアー導入路１３ｂが設けられ、前記ローラー式造粒機４及びこのローラー式造粒機４に連通される密閉型のチェーンコンベア１３内が大気圧よりも負圧になるとき、このエアー導入路１３ｂから冷却用の外部エアーが導入される。

空冷式冷却塔１４は角錐縦型の冷却塔である。空冷式冷却塔１４の頂部内側には傾斜ギャラリー１４ａが設けられ、前記ロータリーバルブ１３ａから供給される燃料ペレットＰは、この傾斜ギャラリー１４ａを通過することにより分散落下されて、下方の底板１４ｂに均一の厚さで積層される。底板１４ｂは、空気吹き出し口を有する帯状のガス分散版を備える。また、空冷式冷却塔１４の直胴部下部には空気取入口１４ｃが、底板１４ｂよりも下方に設けられる。空冷式冷却塔１４の内部空間に連通される排気ブロアー１５により当該空冷式冷却塔１４内が負圧に保持されるとき、前記空気取入口１４ｃから外部エアーが導入される。この導入された外部エアーは空冷式冷却塔１４内の空間を下方から上方に流れ、これによって、底板１４ｂ上に積層された燃料ペレットＰが冷却される。

底板１４ｂは、回転手段１４ｄによって設定時間毎にあるいは燃料ペレットＰの温度に応じて間欠的に回転される。これにより、所定量積層した燃料ペレットＰが空冷式冷却塔１４の下流側に接続された振動フィーダー１６へ搬出される。

振動フィーダー１６は３２〜３６メッシュのスクリーンを備える。振動フィーダー１６に搬出された燃料ペレットＰに同伴する粉体あるいは屑ペレット等は、このスクリーンによりふるい落とされる。粉塵等がふるい落とされた燃料ペレットＰは、出荷用コンテナ１７あるいはフレコンバッグへ供給される。

振動フィーダー１６にはエプロンコンベア１８が接続され、このエプロンコンベア１８で回収された粉体並びに屑ペレットは、前記貯槽２ａ，２ｂに運ばれて再度ペレット原料として利用される。また、サイクロン１１並びにバグフィルター１２にて捕集された排気ガス（フロン並びに水蒸気）中のウレタンダストは、それぞれに附帯のロータリーバルブ１１ｂ，１２ｃから搬出され、エプロンコンベア１８ａを介して前記エプロンコンベア１８に合流され、ここから前記貯槽２ａ，２ｂへ搬送される。
ここで、前記空冷式冷却塔１４は、前記造粒手段であるローラー式造粒機４により圧縮成形された燃料ペレットＡを冷却する冷却手段を構成する。また、密閉式チェーンコンベア１３は、前記造粒手段であるローラー式造粒機４により圧縮成形された燃料ペレットＡを前記冷却手段である空冷式冷却塔１４に搬送する搬送手段を構成する。加えて、この密閉式チェーンコンベア１３は、圧縮成形された燃料ペレットＡを空冷式冷却塔１４に搬送するまでの間に、エアーを利用して予備的に冷却する冷却手段を兼ねている。また、ブロアー１２ｂ及び排気ブロアー１５は、前記造粒手段であるローラー式造粒機４と前記搬送手段である密閉式チェーンコンベア１３内を所定の負圧雰囲気に保つ負圧手段を構成する。

図４は第１実施形態の燃料ペレットの製造装置を用いて燃料ペレットを製造するときのフロー図である。この図に沿って、本発明の燃料ペレットの製造方法を説明する。
まず、廃棄された例えば、冷蔵庫、冷凍庫、洗濯機、エアコン等の家電製品を手動で解体し（ステップＳ１）、製品本体から有価物を回収し、破砕に適さない物を分離する。

次いで、残存する解体した製品本体を破砕機で粗破砕する（ステップＳ２）。続いて、磁力選別により破砕片から鉄系の材料を選別する（ステップ３）。次いで、風力選別により樹脂や非鉄からなる破砕片とポリウレタン破砕片とを選別する（ステップＳ４）このときの、ポリウレタン破砕片の嵩比重は０．０３５程度である。
次に、ポリウレタン破砕片を破砕機でさらに細かく破砕する（ステップＳ５）これにより、直径１０ｍｍ以下（好適値は５ｍｍ以下）のポリウレタン粉体を得る。ポリウレタン粉体は粒状のものと他の形状のものとが混在しており、直径１０ｍｍ以下とは、ここでは、ポリウレタン破砕片の最大長が１０ｍｍ以下であることを意味する。ポリウレタン粉体を１０ｍｍ以下にするのは、従前ならば、プレス成形にてスポンジケーキを形成するためであるが、これをそのまま利用してローラー式造粒機４で燃料ペレットＰを支障なく形成するためである。なお、このときのポリウレタン粉体の嵩比重は０．０６程度である。
以上は、従来から、家電リサイクルプラントで行われている工程である。

次に、前述した第１実施形態の燃料ペレットの製造装置を用いて、ポリウレタン粉体を圧縮成形して、本発明に係る燃料ペレットＰを圧縮成形するとともに（ステップＳ６）、成形された燃料ペレットＰを所定温度まで冷却する（ステップＳ７）。

具体的には、前記ステップＳ５で得られたポリウレタン粉体Ａをコンベア１で搬送し、ダンパ１ａ,１ｂを介して貯槽２ａ，２ｂに貯留する。
貯留したポリウレタン粉体Ａを貯槽２ａ，２ｂからスクリューフィーダ３ａ，３ｂによってローラー式造粒機４へ定量供給する。なお、スクリューフィーダ３ａ、３ｂは通常交互運転する。このときのポリウレタン粉体Ａの供給量は２００ｋｇ／ｈ〜５００ｋｇ／ｈの間で調整するが、３００ｋｇ／ｈ〜４００ｋｇ／ｈの範囲が好適である。

定量切り出されたポリウレタン粉体Ａは重力落下流にてポリウレタン導入路４ａを介してローラー式造粒機４に投入される。このとき、分離されたフロン並びに水蒸気（後述）の上昇流により重力落下が阻害されるおそれがある。この実施形態では、ブロアー１２ｂによりローラー式造粒機４を負圧に保持するのに伴い、エアー導入路４ａａからエアーが導入され、この導入されたエアーの流れによって、ポリウレタン粉体Ａがスクリューフィーダ３ａ，３ｂ側からローラー式造粒機４側へ速やかに流れる。

ローラー式造粒機４内に流入されたポリウレタン粉体Ａは、リング状のダイ６とプレスロール７により圧縮され、リング状のダイの成形用孔６ｂから円柱状に成形されて押し出され、カッター１０によって所定の長さに切断されて燃料ペレットＰが形成される。
このように、ポリウレタン粉体からローラー式造粒機４を用いて直接燃料ペレットを圧縮成形する方法は、圧縮効率が良く、従来の油圧プレスによりスポンジケーキ状を生成する場合に比べて、出力が約半分程度のモータ（１１０ｋｗ）を用いても充分圧縮成形可能である。したがって、消費電力も小さいものとなる。

ローラー式造粒機４にて、ポリウレタン粉体Ａが圧縮成形されるときに、ポリウレタン分子間に存在するあるいは分子に固溶する、ポリウレタンの発泡に用いられたフロン（Ｒ１１及びフロン１４１ｂ）、並びにポリウレタン粉体Ａに包含する水分が、圧縮時に発生する摩擦熱並びに圧縮熱により加熱され、ウレタン分子から分離する。
この摩擦熱あるいは圧縮熱による造粒温度は１４０℃〜１６０℃の範囲にある。なお、造粒温度が１４０℃より低いとポリウレタン粉体Ａ内のフロンやエアーの膨脹が抑えられるため、それらのポリウレタン粉体Ａからのフロン等の分離が抑制される。また、造粒温度が１６０℃より高いと、分離するガス（フロン、水蒸気）の量が増加して拡散が不十分となって弾けた不良ペレットが多く形成される。造粒温度は、供給されるポリウレタン粉体Ａの量により変化するが、１４５℃〜１５５℃となるように、ローラー式造粒機４へのポリウレタン粉体Ａの供給量を調整するのが好適である。

ポリウレタン粉体Ａから分離されたフロン並びに水蒸気は、脱気通路１１ａ、サイクロン１１、及びバグフィルター１２を経由してブロアー１２ｂにて強制排気される。このときの排気風量は１５ｍ³／ｍｉｎ〜３０ｍ³／ｍｉｎの範囲に設定される。排気風量が１５ｍ³／ｍｉｎ未満であると、分離されたガス（フロン、水蒸気）を効果的に排出できない。また、排気風量が３０ｍ³／ｍｉｎを超えると、排気されるガス（フロン、水蒸気）に同伴するポリウレタン粉体Ａの量が著しく多くなる。より好ましい排気風量は２０ｍ³／ｍｉｎ〜２６ｍ³／ｍｉｎである。
このとき、ローラー式造粒機４の内部は、圧力が大気よりも１４７Ｐａ〜２４５Ｐａ（１５ｍｍＨ₂Ｏ〜２５ｍｍＨ₂Ｏ）低い負圧雰囲気に保持される。ローラー式造粒機４の内部を上記のような所定負圧雰囲気に保つのは、前記排気風量を決定した理由と同様である。
なお、排気ブロアー１２ｂにより排気されたフロンを含んだガスは、既存の活性炭吸着設備に導入され、フロン回収が行なわれる。

このように、回収したポリウレタン粉体Ａから長さと直径の比が４〜１５，嵩比重０．４５〜０．５５，低位発熱量６７００〜７２００ｋｃａｌ／ｋｇ，残留塩素濃度０．２５〜０．３０重量パーセントの燃料ペレットＰを製造する。燃料ペレットＰを上記条件とするには、原料供給量・造粒温度・排気風量・内部圧力を適切にコントロールすることが重要である。この実施形態における好適値を下記の表１に示す。

形成された燃料ペレットＰは、ローラー式造粒機４に内蔵されたカッター１０により長さ１０〜３０mm程度に整粒された後、排出口から排出され、密閉型チェーンコンベア１３を経て空冷式冷却塔１４へ搬送される。
排出直後のペレット温度は１４２℃〜１５５℃で、難燃性かつ放熱性に優れる鋼鉄製のチェーンコンベア１３によって搬送することで冷却効果を持たせると同時に、チェーンコンベア１３の下流側のエアー導入路１３ｂから冷却用の外部エアーを取り入れ、この外部エアーによって燃料ペレットＰを予冷する。この結果、予冷後の燃料ペレットＰの温度は７０℃〜９０℃程度まで冷やされる。

チェーンコンベア１３によって空冷式冷却塔１４へ搬送された燃料ペレットＰは、ロータリーバルブ１３ａを介して空冷式冷却塔１４の傾斜ギャラリー１４ａにより分散落下し、底板１４ｂ上に均一の厚さに積層される。この実施形態では、冷却効果を考慮して積層厚さを１００ｍｍ〜１５０ｍｍの範囲に設定する。
底板１４ｂ上に積層された燃料ペレットＰは、排気ブロアー１５が駆動されるのに伴い、空気取入口１４ｃから導入される外部エアーによって２５℃〜４５℃の範囲になるまで冷却される。
下記の表２に燃料ペレットＰの温度推移を示す。

底板１４ｂは回転手段１４ｄによって設定時間毎にあるいは燃料ペレットの温度に応じて間欠的に回転し、所定量積層した燃料ペレットＰを振動フィーダー１６に排出する。
排出された燃料ペレットＰは、振動フィーダー１６によって出荷用コンテナ１７あるいはフレコンバッグに供給される。
燃料ペレットＰが振動フィーダー１６のスクリーンを通過するとき、該燃料ペレットＰに同伴する粉体あるいは屑ペレット等は、このスクリーンによりふるい落とされる。スクリーンによりふるい落とされたポリウレタン粉体並びに屑ペレットは、エプロンコンベア１８によって回収されて、貯槽２ａ，２ｂに運ばれて再度ペレット原料として利用される。

以上説明したように本発明に係る燃料ペレットＰによれば、残留塩素濃度が０．３重量パーセント以下に設定されているので、通常の焼却炉やボイラー等の燃料用として利用することができる。ちなみに、残留塩素濃度が０．３重量パーセントを越える値であると、残留塩素許容濃度の高い高炉燃料あるいは鉄還元剤等の特殊な燃料としてしか使用できない。また、嵩比重が０．４５〜０．５５に設定されているので、充分圧密されており、輸送の際のコストを低減できるとともに、粉塵の発生を抑制できる。
加えて、上記燃料ペレットＰは、長さと直径の比が４〜１５である円柱状に成形されているから、取り扱いが容易でかつ乾燥や冷却効率にも優れる。また、長さと直径の比が４未満であると高い圧密ができず、長さと直径の比が１５を越えると脱気が良好に行えず、残留塩素濃度を０．３重量パーセント以下に設定するのが困難になる。

〈第２実施形態〉
図５は本発明の燃料ペレットの製造装置の第２実施形態を示すフロー図、図６は本発明の燃料ペレットの製造装置の第２実施形態におけるローラー式造粒機のポリウレタン導入口の近傍の詳細を示す拡大図、図７は第２実施形態の燃料ペレットの製造装置を用いて燃料ペレットの製造方法を実施するときのフロー図である。
なお、説明の便宜上、この第２実施形態の燃料ペレットの製造装置及び製造方法において、図２、４図で示す第１実施形態の燃料ペレットの製造装置及び製造方法と同一の構成要素については同一の符号を付して、その説明を省略する。
第２実施形態の燃料ペレットの製造装置及び製造方法は、主にシクロペンタン発泡のポリウレタンから燃料ペレットを製造するのに用いて好適な燃料ペレットの製造装置及び製造方法である。

シクロペンタン発泡のポリウレタンは、シクロペンタン自体が引火性であるため、これから燃料ペレットを製造するには防災上の対策が必要である。
図５、図６に示すように、第２実施形態の燃料ペレットの製造装置は、ポリウレタン導入路４ａのローラー式造粒機４への接続部を囲むようにホッパ２１を備えており、このホッパ２１には不活性ガスを導入するための不活性ガス導入路２２が、該ホッパの側壁２１ａを貫通してポリウレタン導入路４ａに達するように配設されている。この不活性ガス導入路２２からは例えば窒素ガスあるいはアルゴンガス等の不活性ガスが導入される。不活性ガスの導入は、例えば、ブロアー１２ｂが駆動されてローラー式造粒機４内が負圧になるとき、その負圧を利用してローラー式造粒機４内へ導入される。また、不活性ガスがより多く必要な場合には、不活性ガス導入路２２の基端側に図示せぬブロアーを設置し、このブロアーの圧力を利用して強制的にてローラー式造粒機４内へ導入させてもよい。
このように、不活性ガスをローラー式造粒機４内に導入するのは、ローラー式造粒機４内において、シクロペンタンガスの濃度を所定値以下にまで希釈する効果と、ローラー式造粒機４内の酸素濃度を下げる効果により、ローラー式造粒機４内でのシンクロペンガスが発火するのを防ぐ、あるいは発火しても消炎を容易にするためである。つまり、前記不活性ガス導入路２２は、不活性ガスを、ホッパ２１及びローラー式造粒機４を含めた造粒部内に導入する不活性ガス導入手段を構成する。

また、ホッパ２１には、エアー導入路４ａａが、その先端をホッパの側壁２１ａ内で開口するように接続されている。ブロアー１２ｂが駆動されると、該ブロアー１２ｂの吸引力によってエアー導入路４ａａから空気がホッパ２１内に導入される。この導入された空気はローラー式造粒機４内に導入される前記不活性ガスの一部と合流し、ホッパ２１に接続された脱気通路１１ａを介してサイクロン１１へ導かれる。このようにエアー導入路４ａａを介してホッパ２１内に空気を導入するのは、ローラー式造粒機４で生じたウレタンダスト等をサイクロンやバグフィルター１２まで運ぶのに必要な風量を得るためである。

また、ホッパ２１の側壁２１ａの内部には圧力センサ２３が設けられている。この圧力センサ２３は、ナイフゲートバルブ２４の動作を制御したり、粉末消火剤をローラー式造粒機４内に導入するための制御を行う制御部（図示略）に接続されている。前記ナイフゲートバルブ２４は、同じ場所に粉末消火剤を噴出する機構を設置することにより代替できる。ホッパ２１内に導入される粉末消火剤は、シクロペンタンによる火炎を抑制する効果を持ち、ホッパ２１へ接続されている配管の遮断は火炎の遮断効果を持つ。この場合、特に脱気通路１１ａへ接続されている配管での火炎の遮断が重要であり、ここで火炎を遮断することにより集塵系での２次的な被害が生じるのを防止する効果がある。この集塵系の脱気通路には、図５に示したペレット出口からの脱気通路１１ａも合流しており、火炎の遮断機構は合流後以降、サイクロン１１の手前までに配置する必要がある。空気あるいは窒素ガス導入配管については、元来、着火する物質が存在しないため消炎のみの対応である消炎ベントにより対応も可能である。火炎遮断を目的にしたナイフゲートバルブ２４または粉末消炎火材の設置場所は、圧力センサ２３で圧力を感知してからそれらの機器が作動するまでの時間と火炎の速度から算出される到達距離(シクロペンタンとウレタン粉じんのハイブリッドの状態における最大のＫＧ値＝２６０とした場合の設置の保安距離は、配管直径３００mmの場合２．５〜７．５ｍ)ホッパ２１から離れた場所であり、ホッパに接続している３つの配管である不活性ガス導入路２２、エアー導入路４ａａ、脱気通路１１ａに配置される。また、火炎抑制効果を持つ粉末消化剤はホッパ２１に放出されるように配備される。

そして、圧力センサ２３によって、ホッパ２１内あるいは該ホッパ２１に接続されるローラー式造粒機４内の圧力が異常に高くなったことを検知すると、制御部からの出力信号に基づき、ナイフゲートバルブ２４が閉塞、あるいはその場所に粉末消火剤が噴出される。これにより、ホッパ２１内で発生した火炎が、不活性ガス導入路２２、エアー導入路４ａａ、脱気通路１１ａを通じて、それら通路のホッパとは逆側の接続端まで伝播するのを防止する。また、前記制御部からの出力信号に基づき、粉末消火剤がホッパ２１に放出されることにより、異常圧力の原因となる火炎の抑制効果を発揮する。
つまり、前記圧力センサ２３、ナイフゲートバルブ２４、粉末消火剤、制御部は、ホッパ２１内やローラー式造粒機４内（つまり、ホッパ２１及びローラー式造粒機４を含めた造粒部内）で火炎が発生した場合に、その影響が、燃料ペレットの製造装置の他の構成部分（造粒部外）まで広がらないように抑止する第１の遮断・ 抑止手段を構成する。

また、ホッパ２１の側壁には爆発放散口２５が設けられている。この爆発放散口２５は通常閉塞されているが、この爆発放散口２５が取り付けられている空間内、例えばホッパ２１内の圧力が異常に高まった場合には、直ちに開放されて同空間内の圧力を外部へ開放する。また、必要に応じて、爆発放散口２５に付随して消炎装置を追加し、開放された爆発放散口から外部へ火炎が放出するのを防止するようにしてもよい。
つまり、前記爆発放散口２５あるいは爆発放散口２５に付随する消炎装置は、ホッパ２１内やローラー式造粒機４（前記造粒部）内で爆発が発生した場合に、その影響が、燃料ペレットの製造装置の他の構成部分（造粒部外）まで広がらないように抑止する第２の抑止手段を構成する。

なお、第２実施形態の燃料ペレットの製造装置によれば、シクロペンタン発泡のポリウレタンを処理して燃料ペレットを製造するための防災上の対策として、不活性ガス導入手段、第１の遮断・抑止手段、第２の抑止手段をそれぞれ備えているが、これらすべての手段を必ず備える必要はなく、それらのうちいずれか１つ、あるいはいずれか２つを備えるに止まるようにしてもよい。

図７に示すように、第２実施形態の燃料ペレットの製造方法によれば、風力選別（ステップＳ４）により選別されたポリウレタン破砕片を破砕機でさらに細かく破砕する再破砕工程（ステップＳ５）前に、ポリウレタン破砕片を搬送する搬送路の途中あるいは先端に例えばドラム式の磁石選別機を設けることで、ポリウレタン破砕片から鉄系の材料を選別して除去する磁石選別（ステップＳ５´）を行ってもよい。
さらに、再破砕されたポリウレタン粉体をローラー式造粒機４を用いて燃料ペレットを圧縮成形する圧縮工程（ステップＳ６）の前に、このポリウレタン粉体を搬送する搬送路の途中あるいは先端に例えばドラム式の磁石選別機を設けることで、ポリウレタン粉体から鉄系の材料を選別して除去する磁石選別（ステップＳ６´）を行ってもよい。

このように、磁石選別を幾度となく行うのは、ポリウレタン粉体中に鉄系の材料が混じると、ローラー式造粒機４を用いて燃料ペレットを圧縮成形する際に、鉄系の材料の摩擦によって火花が生じ、これに起因してポリウレタン粉体から生じるシクロペンタンガスが発火するといった事態を避けるためである。
なお、この第２実施形態で示したように、再破砕の前工程と造粒機を用いた圧縮工程の前工程の２度にわたって磁石選別工程（ステップＳ５´、ステップＳ６´）を行う必要はなく、それらのうち一つの工程で鉄系の材料を除去してもよい。

また、この第２実施形態の燃料ペレットの製造方法では、再破砕されたポリウレタン粉体をローラー式造粒機４を用いて燃料ペレットを圧縮成形する圧縮工程（ステップＳ６）が行われる箇所まで、ポリウレタン粉体を搬送するにあたり、この搬送路に、火花検知器と、この火花検知器からの検知信号に基づき当該搬送路へ水を散布する散水機を備える構成とし（ステップＳ５´´）、火花の発生を抑制しつつ搬送する構成にしてもよい。このように、ポリウレタン粉体の搬送中に火花の発生を抑制するのは、搬送中に生じる火花に起因してポリウレタン粉体から生じるシクロペンタンガスが発火するといった事態を避けるためである。

なお、火花の発生を抑制する手段としては、火花検知器と散水機との組み合わせの他に、湿度計と散水機との組み合わせも考えられる。
すなわち、湿度計によって搬送路上の湿度を常に検知し、湿度が所定値以下になる場合には、散水機から水を散布することで、搬送路上の湿度を常に所定値以上に保つことによって、静電気が原因で生じる火花の発生を防止することができる。また、搬送中の粉末流体により発生する静電気を除去する為に、これらの配管及び、ホッパ２１、ミルは静電接地を行い、静電除去を行うことも重要である。

このような、燃料ペレットの製造装置あるいは製造方法によれば、防災上の対策を採っているため、装置内でシクロペンタンのガスあるいは液が燃焼するのを回避できる。また、仮に、シクロペンタンのガスが燃焼する場合でも、その影響を最小限にくい止めることができる。

なお、本発明は前述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において種々の変更を加えることができる。
例えば、本実施形態の燃料ペレットＰは、円柱状に形成されているが、これに限られることなく、円板状に形成されていても、あるいは円錐状、角錐状、楕円体であってもよい。 また、前記実施形態では、ローラー式造粒機４を一台のみ設置しているが、これに限られることなく、ローラー式造粒機４を複数並列に配置し、これらにつながる空冷式冷却塔１４を統合した１台、あるいは複数台のローラー式造粒機４ごとに１台設ける構成にしても良い。
また、形成される燃料ペレットＰの長さと直径の比が４〜１５の範囲において、ローラー式造粒機を大型化しても良い。

１ コンベア（ポリウレタン供給手段）、
２ａ、２ｂ 貯槽（ポリウレタン供給手段）、
３ａ、３ｂ スクリューフィーダ（ポリウレタン供給手段）、
４ａ ポリウレタン導入路（ポリウレタン供給手段）、
４ ローラー式造粒機（造粒手段）、
５ ケーシング、
６ リング状のダイ、
６ｂ 成形用孔、
７ プレスロール、
１１ サイクロン、
１２ バグフィルター、
１２ｂ ブロアー（負圧手段）、
１３ 密閉式チェーンコンベア（搬送手段、冷却手段）、
１４ 空冷式冷却塔（冷却手段）、
１５ 排気ブロアー（負圧手段）、
１６ 振動フィーダー、
１８ エプロンコンベア、
２１ ホッパ、
２１ａ ホッパの側壁、
２２ 不活性ガス導入路（不活性ガス導入手段）、
２３ 圧力センサ（第１の遮断・抑止手段）、
２４ ナイフゲートバルブ（第１の遮断・抑止手段）、
２５ 爆発放散口（第２の抑止手段）、
Ａ ポリウレタン粉体、
Ｐ 燃料ペレット、
Ｓ２ 粗破砕（破砕工程）、
Ｓ５ 再破砕（破砕工程）、
Ｓ６ 圧縮工程、
Ｓ７ 冷却工程、

Claims (8)

1. ウレタンフォームを破砕して得られる粉状のポリウレタンを圧縮成形して形成され、嵩比重が０．４５〜０．５５、残留塩素濃度が０．３重量パーセント以下にそれぞれ設定される燃料ペレットの製造方法であって、
   廃棄された家電製品から回収されたウレタンフォームを１０ｍｍ以下の粉状のポリウレタンに破砕する破砕工程と、
   前記粉状のポリウレタンをリング状のダイと該ダイの内側に配置されたプレスロールとの間に介在させて、前記ダイに形成した成形用孔から押し出すことにより燃料ペレットを圧縮成形する圧縮工程と、
   を備え、
   前記圧縮工程が、負圧手段によって形成される、大気より圧力が低い負圧雰囲気中で行なわれることを特徴とする燃料ペレットの製造方法。
2. 前記圧縮工程が、大気より圧力が１４７Ｐａ〜２４５Ｐａ低い負圧雰囲気中で行われることを特徴とする請求項１に記載の燃料ペレットの製造方法。
3. 前記圧縮工程中の前記粉状のポリウレタンの温度が１４０℃〜１６０℃の範囲にあることを特徴とする請求項１または２に記載の燃料ペレットの製造方法。
4. 前記圧縮工程の後に、圧縮成形された加温状態の燃料ペレットを冷却する冷却工程を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の燃料ペレットの製造方法。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の燃料ペレットの製造方法の実施に使用する燃料ペレットの製造装置であって、
   粉状のポリウレタンをリング状のダイと該ダイの内側に配置されたプレスロールとの間に介在させて、前記ダイに形成した成形用孔から押し出すことにより燃料ペレットを圧縮成形する造粒手段と、
   該造粒手段に粉状のポリウレタンを供給するポリウレタン供給手段と、
   前記造粒手段で圧縮成形された燃料ペレットを冷却する冷却手段と、
   前記造粒手段で圧縮成形された燃料ペレットを前記冷却手段に搬送する搬送手段と、
   前記造粒手段と前記搬送手段を囲んで形成される空間を所定の負圧雰囲気に保つ負圧手段を備えることを特徴とする燃料ペレットの製造装置。
6. 前記造粒手段には、燃料ペレットを圧縮成形する造粒部内へ不活性ガスを導入する不活性ガス導入手段、前記造粒部内で火炎が発生した場合に火炎が造粒部外へ広がるのを抑止する第１の遮断・抑止手段及び前記造粒部内で生じた爆発の影響が造粒部外へ広がるのを抑止する第２の抑止手段がそれぞれ付設されていることを特徴とする請求項５記載の燃料ペレットの製造装置。
7. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の燃料ペレットの製造方法により製造される燃料ペレットであって、
   嵩比重が０．４５〜０．５５、残留塩素濃度が０．３重量パーセント以下にそれぞれ設定されていることを特徴とする燃料ペレット。
8. 長さと直径の比が４〜１５である円柱状に形成されていることを特徴とする請求項７に記載の燃料ペレット。

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