JP5596187B2 - 有機物分解除去装置 - Google Patents

Description

本発明は、有機物を分解して除去する有機物分解除去装置に関し、特に、スクリュー等の金属部材やセラミック部材等に付着したプラスチック樹脂や油脂等の有機物を、酸化チタンを用いて分解除去する有機物分解除去装置に関する。

一般に、プラスチック製品等の製造に用いられる射出成型機や押出し成形機をはじめとする樹脂加工装置等では、スクリュー等の金属部材又はセラミック部材に残留したプラスチックやゴム等の樹脂が付着するので、作業後に清掃や洗浄等のメンテナンスが必要になる。このようなプラスチックやゴム等の有機物の除去方法としては、直接バーナー等で焼いたり、ブラシ等で磨いたり、有機溶剤を用いて溶解させたりする方法があるが、高熱によって金属部材が変形したり、セラミック部材が破損したり、金属ブラシで細かい傷が付いてさらに汚れを付着させる原因になったり、また、有機溶剤を用いると金属部材が腐食したり、また廃液処理が煩雑であったりするという問題を抱えていた。また、一方で、年々増加している廃プラスチック等の有機物の処理において、埋め立て地の減少や焼却時の有害ガスの発生などの問題を踏まえて、酸化チタンを用いた熱分解方法や装置について検討されている。

例えば、特許文献１には、「有機物分解方法」という名称で、安価な装置で迅速に有機物を分解できる有機物分解方法に関する発明が開示されている。
この特許文献１に開示された発明は、空気導入装置と、加熱装置と、攪拌装置を備え、酸化チタンが充填された分解装置に固体又は液体の有機物を投入して攪拌しながら気体にするものである。
固体又は液体の有機物は、加熱された酸化チタンの酸化触媒作用と、十分な酸素の供給と、攪拌による酸化チタンとの接触向上によって効率的に酸化分解されて気体になり、気体として大気中に放出されるので、廃プラスチック等の不用な有機物の処理として有効となる。また、後処理装置を設置することもでき、この後処理装置によって有害な気体を分解したり回収したりすることが可能である。また、有機物を予め熱分解してガス化させてから、酸化チタンによる分解反応を行うようにすることもでき、酸化チタンの分解反応を効率的に進めることも可能にしている。

また、特許文献２には、「廃プラスチックの分解方法」という名称で、顆粒体の酸化チタンを用いて効率を低下させることなく廃プラスチックを分解可能な廃プラスチックの分解方法に関する発明が開示されている。
この特許文献２に開示された発明は、酸化チタンと廃プラスチックを空気の流通下で攪拌しながら３００〜６００℃の範囲の温度に加熱して廃プラスチックをガス化して分解する方法である。そして、用いる酸化チタンの顆粒体はチタン酸化物のゾルを乾燥して酸化チタンゲルを生成してこの酸化チタンゲルを焼成して得られる焼成物を破砕してエッジ処理し、粒径が０．５〜１．１８ｍｍの割合が５０〜９５重量％の範囲にあり、摩耗率が２．０％以下のものである。
廃プラスチックは酸化チタンの熱分解触媒の作用を受けて分解してガス化し、処理されるが、用いられる酸化チタンの摩耗率が低いので、攪拌によって摩耗して微粉化することなく、酸化チタンの微粉化による損失を抑制して、熱分解効率を低下させることなく廃プラスチックの分解処理を行うことができる。また、酸化チタン以外の触媒を併用することも可能であり、この場合、熱分解温度範囲の拡大や生成ガスの種類の制御等を行うことができる。

また、特許文献３には、「廃プラスチック・有機物の分解方法、分解装置及び分解システム」という名称で、触媒を長期にわたって使用可能で有機物を効率良く分解し、金属及び無機物を分離・回収可能な廃プラスチック・有機物の分解方法、分解装置及び分解システムに関する発明が開示されている。
この特許文献３に開示された発明は、酸化チタン顆粒体の触媒を上流端から下流端に循環させる反応槽と、廃プラスチック・有機物を触媒とともに上流端から下流端に循環させる循環槽と、廃プラスチック・有機物と触媒を攪拌する攪拌手段と、触媒を上流端から下流端へ案内する帰還経路と、金属・無機物分離・回収手段とを有する廃プラスチック・有機物の分解装置である。
廃プラスチック・有機物が反応槽に投入されると、廃プラスチック・有機物と触媒は循環手段によって反応槽を循環しながら攪拌手段によって攪拌されるので、触媒と廃プラスチック・有機物が何度も接触して、触媒の作用によって分解反応が効率的に進行し、ガス化させることができる。また、金属・無機物分離・回収手段が設置されているので、ガス化せずに残存する金属・無機物は酸化を抑えた状態で取り出すことができる。さらに、分解工程中発生する塩化水素、フッ化水素、硫黄化合物、窒素化合物等を処理することも可能にしている。

特開２００５−４８１６０号公報 特許第４６０２６９０号公報 特許第４３８０７８３号公報

しかしながら、上述の従来技術である特許文献１に開示された発明は、有機物を分解する方法であり、有機物との複合材料等から有機物以外の材料を回収することまで考慮されておらず、例えば金属体に付着した有機物を除去し、その後に金属体を回収することができないという課題があった。

また、特許文献２に開示された発明は、摩耗率の小さい酸化チタンを用いて攪拌による酸化チタンの損傷を低減しているが、攪拌機は回転することで撹拌するため、容器内の外側に酸化チタンの顆粒体が堆積してしまい、廃プラスチックとの接触が少量の酸化チタンに限定されてしまうという課題があった。また、撹拌機の回転軸と撹拌羽根が一体に構成されていない場合には、回転軸と撹拌羽根の隙間に酸化チタンが巻き込まれてしまうことで顆粒が微粉化してしまう。この微粉化は本文献にも記載があるが、廃プラスチックの熱分解効率の低下につながってしまうという課題があった。従って、攪拌装置のメンテナンスの頻度も高くなるという課題があった。また、特許文献１と同様に、有機物が付着した金属等から有機物を除去して金属等を回収することには不適であるという課題もあった。

また、特許文献３に開示された発明は、有機物に混入した金属や無機物を回収する手段が設けられているが、これは金網状のものであり、酸化チタンの触媒と廃プラスチック・有機物が共に循環手段で反応槽内を循環する際に、少量混入した金属や無機物をふるいにかけて回収するものである。すなわち、想定されている回収金属や無機物はいずれも少量・軽量であり、スクリューやボールネジのようなある程度大型で棒状、長尺形状のもので、酸化チタンの触媒と共に反応槽内を循環させることができないような金属部材を回収するような構成たり得ないという課題があった。また、酸化チタン触媒を循環させるスクリューフィーダは回転によって循環力を発揮するため、回転軸や回転軸端に酸化チタンをかみ込む可能性があり、特許文献２で述べたことと同様に酸化チタンの微粉化とそれに伴う高頻度のメンテナンス必要性が懸念されるという課題もあった。

本発明はかかる従来の事情に対処してなされたものであり、大型のものも含めて金属部材やセラミック部材に付着したプラスチック樹脂や油脂、ゴム等の有機物を、酸化チタンを用いて分解・ガス化して除去し、酸化チタンの微粉化を防止して効率良く分解反応を促進させ、その後に金属部材やセラミック部材を容易に回収可能であり、構成が簡単で取り扱いが容易な有機物分解除去装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明である有機物分解除去装置は、有機物が付着した金属部材又はセラミック部材を投入して金属部材又はセラミック部材から付着有機物を分解して除去する有機物分解除去装置であって、粒状の酸化チタンが充填され、この酸化チタンを加熱するヒーターを備える分解槽と、有機物が付着した金属部材又はセラミック部材を揺動可能に保持する揺動部とを有し、揺動部は、金属部材又はセラミック部材を保持する保持部と、この保持部を固定して正逆回動する揺動軸とを備え、この揺動軸は分解槽に充填される酸化チタンよりも上方に配置されるものである。なお、本願では粒状の酸化チタンとしているが、酸化チタンの粒径が小さなものを排除する意図はなく、すなわち粒状は顆粒状の酸化チタンも含む概念である。なお、保持部の形状は特に限定するものではなく、フック形状やクリップ形状のものも含む概念である。また、単数に限定するものではなく、２式以上あってもよい。
このような構成の有機物分解除去装置によれば、分解槽に充填される酸化チタンはヒーターの加熱によって金属部材又はセラミック部材に付着した有機物を酸化分解するように作用し、揺動部は金属部材又はセラミック部材を揺動させて付着した有機物と酸化チタンが接触するように作用する。また、揺動部の保持部は金属部材又はセラミック部材を保持し、揺動軸は酸化チタンよりも上方に配置されて露出し、酸化チタンと接触しない状態で、保持部を固定して正逆回動するように作用する。

また、請求項２記載の発明は、請求項１に記載の有機物分解除去装置において、有機物が付着した金属部材又はセラミック部材を揺動可能に保持する揺動部に代えて、有機物が付着した金属部材又はセラミック部材を水平往復運動可能に保持する水平往復運動部を備え、この水平往復運動部は、前記金属部材又はセラミック部材を保持する保持部と、この保持部を固定して水平往復運動するピストン軸とを備え、このピストン軸は前記分解槽に充填される酸化チタンよりも上方に配置されることを特徴とするものである。
このように構成される有機物分解除去装置においては、ピストン軸が水平往復運動を行うように作用して金属部材又はセラミック部材を水平往復運動させるようにして、付着した有機物が酸化チタンと接触するように作用する。保持部の作用は請求項１に記載の発明と同様である。

また、請求項３記載の発明は、請求項１記載の有機物分解除去装置において、揺動部は、酸化チタンを攪拌可能に揺動軸に少なくとも１個のパドルを備えるものである。
このような構成の有機物分解除去装置においては、請求項１に記載の発明の作用に加えて、揺動軸に設置される少なくとも１個のパドルは粒状の酸化チタンに接触してこれを攪拌するように作用する。

そして、請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の有機物分解除去装置において、保持部は、金属部材又はセラミック部材の脱落を防止する脱落防止手段を備えるものである。
このような構成の有機物分解除去装置においては、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の発明の作用に加えて、脱落防止手段によって金属部材又はセラミック部材は揺動時においても脱落が防止されるように作用する。

そして、請求項５記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の有機物分解除去装置において、保持部は、金属部材又はセラミック部材を収容可能な容器を備え、この容器は酸化チタンが出入可能に少なくとも一部は網目状に形成されものである。
このような構成の有機物分解除去装置においては、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の発明の作用に加えて、容器は金属部材又はセラミック部材を収容するとともに、網目状に形成される一部によって容器内部に粒状の酸化チタンを出入させるように作用する。

そして、請求項６記載の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の有機物分解除去装置において、分解槽に空気を送入する空気送入手段と、分解槽において有機物の分解によって発生するガスを排気する排気手段とを備えるものである。
このような構成の有機物分解除去装置においては、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の発明の作用に加えて、空気送入手段によって分解槽に空気が送入されると、空気中の酸素が有機物の分解を促進させるように作用する。また、排気手段は、有機物の分解によって発生するガスを有機物分解除去装置の外部に排出するように作用する。

そして、請求項７記載の発明は、請求項６に記載の有機物分解除去装置において、排気手段は、塩素又はその化合物を除去可能な塩素除去手段を備えるものである。
このような構成の有機物分解除去装置においては、請求項６に記載の発明の作用に加えて、塩素除外手段は、有機物の分解によって発生する塩素又はその化合物を除去するように作用する。

最後に、請求項８記載の発明は、請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の有機物分解除去装置において、移動手段を備えて可搬式であるものである。
このような構成の有機物分解除去装置においては、請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の発明の作用に加えて、移動手段によって可搬となるという作用を有する。

以上説明したように、本発明の請求項１に記載の有機物分解除去装置においては、有機物が付着した金属部材又はセラミック部材を酸化チタンが充填された分解槽に投入すると、加熱及び揺動により酸化チタンの触媒作用を高めて有機物を効果的に分解除去し、清浄な状態の金属部材又はセラミック部材を得ることができる。また、揺動部の保持部によって保持される金属部材又はセラミック部材を揺動軸によって揺動させることで粒状の酸化チタンを撹拌することが可能であり、特にインペラ等の撹拌部材を用いることなく、酸化チタンと金属部材又はセラミック部材の接触面積を増大させることが可能である。
また、揺動部の揺動軸を酸化チタンの上方になるように配置して露出させ、揺動軸やその駆動系に酸化チタンが接触しないような構造にしているので、揺動軸の動作に粒状の酸化チタンが巻き込まれることがなく、酸化チタンの損傷や摩耗による分解作用の低下を防止することができる。また、酸化チタンが揺動軸に付着することもない。従って、分解槽内や揺動軸のメンテナンスの頻度も低くすることができ、メンテナンス自体も容易となる。
なお、保持部が２式以上ある場合には、揺動される金属部材又はセラミック部材を複数同時に処理することが可能である。

また、本発明の請求項２に記載の有機物分解除去装置においても、請求項１に記載された発明と同様の効果を発揮することが可能である。但し、請求項１に記載の発明が揺動軸と垂直な方向への正逆回動による揺動であるので、揺動軸と垂直な方向への幅（径）を大きくとること酸化チタンの撹拌に重要となるものの、本請求項に記載される発明の場合には、ピストン軸に平行な方向への往復運動となるので、ピストン軸と垂直は方向への幅（径）は小さくとることができる。ただ、ピストン軸のストロークを大きくとることが酸化チタンの撹拌に重要となるので、軸方向へ長い形状とすることが必要となる。

また、本発明の請求項３に記載の有機物分解除去装置においては、設置されるパドルによって分解槽に充填される酸化チタンが十分に攪拌されると、有機物と酸化チタンとの接触頻度が向上し、有機物の分解を促進することができるので、短時間で分解反応を終了させることができる。パドルを備えることで金属部材又はセラミック部材の揺動範囲を超えてパドルを揺動させることができるため、より粒状酸化チタンの撹拌を促進させることができるのである。

そして、本発明の請求項４に記載の有機物分解除去装置においては、脱落防止手段によって、スクリュー等の大型の金属部材又はセラミック部材においてもその脱落をより効果的に防止することができ、再設置に伴う作業効率の低下や金属部材又はセラミック部材の破損を防ぐことができる。

本発明の請求項５に記載の有機物分解除去装置においては、ボルトやナット等の小型の金属部材又はセラミック部材についても、網目状に形成される容器内に収容して、容器ごと揺動軸で揺動させることで、網目状に形成された容器内に粒状の酸化チタンを導入させ、金属部材又はセラミック部材に接触させることが可能であり、付着した有機物を簡単に分解除去することができる。なお、この容器は、スクリュー軸などのような長尺物であっても、一本の中心軸にスリーブ状の多種多様のスクリューセグメントが組み込まれた形状となっている場合も多く、そのような場合には分解して収容することが可能である。

本発明の請求項６に記載の有機物分解除去装置においては、空気送入手段によって適宜空気が送入されるので、活性化された粒状の酸化チタンによる酸化作用も空気中の酸素の供給によって有機物の分解を促進させることができる。従って、分解処理を効率的に行うことができる。また、有機物の分解によって生じる水と二酸化炭素等のガスを分解槽から排気する排気手段を備えているので、分解反応を停滞させることなく進行させることができる。

そして、本発明の請求項７に記載の有機物分解除去装置においては、塩素を含む有機物を分解する際に発生する有害な塩素ガス等や塩化物等を、塩素除去装置によって除去することができるので、有害なガスや液体、固体（粉体）を大気中に排出することなく、環境保全に適した装置となる。

最後に、本発明の請求項８に記載の有機物分解除去装置においては、移動手段を備えて可搬であるので、必要な作業場所に容易に移動して作業することができ、作業効率を上げることができる。また、可搬式であるので収納やメンテナンス時の移動等も便利であり、設置場所の有無に無関係に用いることが可能という利点もある。

本発明の実施の形態に係る有機物分解除去装置の外形図である。 本実施の形態に係る有機物分解除去装置の内部構造を示す概念図である。 図２中にＡ−Ａ線で示された部分の矢視断面図である。 （ａ）乃至（ｃ）は本実施の形態に係る有機物分解除去装置の揺動軸の動作を示す概念図であり、（ｄ）は同じく揺動軸へのスクリューの着脱の様子を説明するための概念図である。 本実施の形態に係る有機物分解除去装置の構成図である。 (ａ)は本実施の形態に係る有機物分解除去装置の容器の外形図であり、（ｂ）は同じく容器の上面図であり、（ｃ）は同じく容器を揺動軸に設置した場合の概念図である。

以下に、本発明に係る有機物分解除去装置の実施の形態を図１乃至図６を参照しながら説明する。（請求項１、３乃至請求項８に対応）
図１は、本発明の実施の形態に係る有機物分解除去装置の外形図である。
図１において、有機物分解除去装置１は、分解槽２とこの分解槽２に覆設される蓋３を備え、分解槽２の側部に設置されるギアボックス７とともに載置台８に固設されている。ギアボックス７には、分解槽２に貫設される揺動軸５の端部が露出しており、この揺動軸５はギヤードモーター６によって正逆回動するようになっている。また、載置台８には複数の車輪９が設置されており、有機物分解除去装置１は移動可能な可搬式になっている。なお、符号４は蓋３に設置される取っ手であり、蓋３を開閉する際に把持するものである。
有機物分解除去装置１では、分解槽２の内部に粒状の酸化チタンが充填されており、この酸化チタン中に有機物が付着した金属部材又はセラミック部材を投入し、ヒーターを用いて加熱すると酸化チタンの触媒作用が活性化されて金属部材又はセラミック部材に付着した有機物を効果的に分解してガス化し除去することができる。なお、本願明細書では、粒状とはさらに径の小さな顆粒状も含む概念である。また、金属部材又はセラミック部材は、揺動軸５から延設されるスクリュー保持部材（図２参照）に保持されて揺動軸５の正逆回動に伴って酸化チタン中を揺動し、粒状の酸化チタンを撹拌しながら、酸化チタンとの接触効率を高めながら有機物の分解反応を効率良く進行させていく。
本願明細書で想定している有機物とは、射出成形機や押出し成形機等のような樹脂加工装置で発生するプラスチック樹脂や、多種多様な装置で用いられるグリースなどの油脂類、ゴム類、顔料や染料も含めた概念である。また、これらが付着した金属部材やセラミック部材とは、それらの有機物を取り扱う装置におけるシャフト（軸）、ボールネジ、インペラやパーツ（部品）、ローラ類、ボルト類、ネジ類等である。

次に、本実施の形態に係る有機物分解除去装置の内部構造について図２及び図３を参照しながら詳細に説明する。
図２は、本実施の形態に係る有機物分解除去装置の内部構造を示す概念図である。
図２において、車輪９を備える載置台８には、分解槽２とギアボックス７が固設されており、棒状の揺動軸５が分解槽２及びギアボックス７に貫設されている。そして、分解槽２の内部には粒状の酸化チタン１８が充填されており、分解槽２の底部には酸化チタン１８を加熱するためのヒーター２１が設置されている。さらに、ヒーター２１の上部には空気層２０が設けられており、この空気層２０には、図示していないがブロアー等の空気送入装置から空気が適宜送入されている。また、符号１９はフィルターであり、酸化チタン１８の粒径よりも細かく形成されているので、空気層２０からの空気を分解槽２内に通しつつ、酸化チタン１８の空気層２０への落下を防止している。
そして、揺動軸５は、分解槽２の内部において、全長に亘って酸化チタン１８に接触しないように粒状の酸化チタン１８の層から露出するように上方に配置されて、有機物が付着したスクリュー１５を保持している。この保持は、揺動軸５の両端部側にそれぞれ設置される固定具１３ａ，１３ｂに固定されたスクリュー保持部材１２ａ，１２ｂによって行われる。これらのスクリュー保持部材１２ａ，１２ｂによるスクリュー１５の保持は、スクリュー１５の揺動等の動作を許容するものであり、スクリュー保持部材１２ａ，１２ｂからスクリュー１５が脱落しないように脱落防止部材１４ａ，１４ｂが設けられている。この脱落防止部材１４ａ，１４ｂはスクリュー１５を両端側から挟持する筒状のソケットのように構成されることで、脱落を防止している。また、このスクリュー１５が金属部材又はセラミック部材からなるものであり、これに付着する有機物を分解除去するものである。本実施の形態ではスクリュー１５としているが、特にスクリューに限定するものではなく、ボールネジ、単なるシャフト等の棒状、長尺物でもよい。
また、スクリュー保持部材１２ａ，１２ｂと脱落防止部材１４ａ，１４ｂは図２中では簡略化されて示されているが、例えば、フック状のスクリュー保持部材１２ａ，１２ｂに対して、そのフックの開口から脱落を防止すべく開口を塞ぐレバー状の留め具などが考えられる。このレバー状の留め具にボルト締め等によるロック機構を備えることで留め具の外れを防止して脱落防止の効果を高めるような構成としてもよい。また、スクリュー保持部材１２ａ，１２ｂはクリップ状のものでもよい。この場合にはクリップ状のものに付着した有機物を除去するための金属部材やセラミック部材を挟むように固定する。この場合の脱落防止部材１４ａ，１４ｂとしてはこのクリップ状のものが開かないようする開動作抑制具等が考えられる。

さらに、揺動軸５には、固定具１７ａ，１７ｂによって固定されるパドル１６ａ，１６ｂが複数個設置されており、図中では揺動軸５の前面側に３個のパドル１６ａと後面側に４個のパドル１６ｂが交互になるように配置されて、前面側のパドル１６ａと後面側のパドル１６ｂの間にスクリュー１５が挟まれるように構成されている。また、パドル１６ａ，１６ｂと形状が異なるが、スクリュー保持部材１２ａ，１２ｂにもそれぞれパドル１６ｃが設置されている。このようにスクリュー１５を挟むようにその外側にパドル１６ａ〜１６ｃを配置することで、スクリュー１５の揺動範囲よりもパドル１６ａ〜１６ｃの揺動範囲を広げることが可能となり、粒状の酸化チタンの撹拌を促進させることが可能である。なお、パドル１６ａ〜１６ｃがなくとも有機物を除去する対象であるスクリュー１５によって酸化チタンを撹拌することが可能である。
揺動軸５は、ギアボックス７内において揺動軸５の端部に設置されるギア１１とギヤードモーター６に接続されるギア１０が咬合して正逆回動する。この揺動軸５の正逆回動に伴って、スクリュー保持部材１２ａ，１２ｂ、スクリュー１５、パドル１６ａ〜１６ｃは酸化チタン１８中で揺動することができる。また、揺動軸５の回動角度は、パドル１６ａ〜１６ｃの下端部が酸化チタン１８の層の表面から出ないように制御される必要はないが、スクリュー１５は露出しないようにすることが望ましい。なお、本実施の形態においては、揺動部とは、揺動軸５、スクリュー保持部材１２ａ，１２ｂ、固定部材１３ａ，１３ｂ及びギヤードモーター６を指す。
また、蓋３には排気口２４が設置されており、この排気口２４では、スクリュー１５に付着した有機物が分解する際に発生するガスを有機物分解除去装置１の外部に放出することができる。

酸化チタン１８には主としてルチル型とアタナーゼ型が存在しているが、このうちアナターゼ型結晶が光触媒活性が強いとされているため好適である。また、粒径は、０．１ｍｍから５．０ｍｍの範囲が重量で９５％以上であることが望ましい。より好ましくは０．１ｍｍから０．５ｍｍの範囲が重量で５０％以上、さらに好ましくは、０．１ｍｍから０．５ｍｍ範囲が重量で３０％以上でかつ１．２ｍｍ以上の範囲が重量で２０％以上であることが挙げられる。粒径が０．１ｍｍから０．５ｍｍの範囲のものが反応速度が速いためであり、１．２ｍｍ以上のものがあると溶融した有機物が揺動の際に掻き取られ易く、有機物の除去に好適であるためである。しかしながら、粒径が０．１ｍｍ以下になると、加熱によって液状になった有機物にトラップされて分解効果が減衰あるいは消失し、一方、粒径が５ｍｍ以上になると、有機物との接触面積が小さくなるので分解効果が低減してしまう。したがって、粒径が、０．１ｍｍから０．５ｍｍの範囲にあるものが、有機物をより効果的に分解することができる。また、少量の１．２ｍｍ程度あるいはそれ以上で５．００ｍｍまでのものが含まれる場合がさらに望ましい。
なお、本実施の形態においては、触媒として酸化チタン１８を採用して説明したが、酸化チタン（ＴｉＯ_２）の他にも有機物を分解することが知られている触媒として、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）、酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）、酸化スズ（ＳｎＯ_２）、酸化ニッケル（ＮｉＯ）、酸化マンガン（ＭｎＯ_２）、酸化コバルト（ＣｏＯ）等の金属酸化物、あるいはこれらを成分とする複合酸化物を用いることで好適に有機物分解の作用を発揮することが可能である。
また、加熱温度は、金属部材又はセラミック部材に付着した有機物の種類にもよるが、４００℃から６５０℃の範囲に設定するとよい。この温度範囲において、酸化チタン１８が好適に有機物を分解除去するように作用する。
ヒーター２１を通電して酸化チタン１８を４００℃から６５０℃の温度範囲になるように加熱し、ギヤードモーター６を作動させて揺動軸５を正逆回動させると、スクリュー１５が酸化チタン１８内を揺動して、粒状の酸化チタン１８を撹拌する。それと同時にスクリュー１５に付着した有機物は酸化チタン１８と接触しながら酸化分解を開始し、徐々にガス化して蓋３の内部を浮遊し、排気口２４に誘導されて有機物分解除去装置１の外部に放出される。

このとき、パドル１６ａ〜１６ｃも揺動軸５の正逆回動によって揺動し、この揺動によって酸化チタン１８は攪拌されるので、スクリュー１５に付着した有機物と酸化チタン１８の接触頻度を向上させて分解反応を促進させることができる。特に、スクリュー１５を挟むように揺動軸５に固定されるので、揺動軸５によってスクリュー１５の揺動範囲よりも広範囲に揺動されるので、スクリュー１５の揺動による酸化チタン１８の撹拌効果よりも高い効果が期待できる。
なお、パドル１６ａ〜１６ｃの形状は特に限定されるものではなく、本実施の形態では、略長方形の薄板状に形成しているが、酸化チタン１８を攪拌可能であればどのような形状であっても構わない。例えば、単一な平面のみならず曲面を備えるようにして揺動軸５に対して垂直方向のみならず揺動軸５に平行方向への撹拌をもたらすようにしてもよい。このようにすることでより広範囲に酸化チタン１８の撹拌を行うことが可能となり、酸化チタン１８による有機物の分解除去効果を促進させることが可能である。さらに、パドル１６ａ〜１６ｃの長さも同一とする必要はなく、長短のパドルを組合せてもよい。このような組み合わせによって立体的な酸化チタン１８の撹拌が可能となる。また、スクリュー保持部材１２ａ，１２ｂを揺動軸５に固定する固定具１３ａ，１３ｂやパドル１６ａ，１６ｂを固定する固定具１７ａ，１７ｂは、その上部に設けられた留めネジで固定及び解除が容易に可能であり、解除した際には容易に揺動軸５上を移動させることが可能である。従って、スクリュー１５の長さに応じて移動させて位置を調整することが可能である。また、これらの固定具は、例えば断面をコの字状にすることで揺動軸５を分解あるいは取り外すことなく脱着可能としておくとよい。
また、有機物分解除去装置１において酸化チタン１８に接触する構成要素は、酸化チタンによる酸化反応を起こさない材料を選定する必要がある。

次に、図３は、図２中にＡ−Ａ線で示された部分の矢視断面図である。
図３において、有機物分解除去装置１の分解槽２には酸化チタン１８が充填され、その上方に断面が矩形状の揺動軸５が配置されている。このように揺動軸５の断面を矩形にすることで、揺動軸５に固定されるスクリュー保持部材１２ａ，１２ｂやパドル１６ａ〜１６ｃが揺動軸５の周面に対して滑ることを抑制することが可能である。この滑り防止の機能は、揺動時にスクリュー１５、スクリュー保持部材１２ａ，１２ｂ及びパドル１６ａ〜１６ｃには酸化チタン１８との間で大きな摩擦力がかかるため、滑りが発生する可能性が高く特に重要な機能である。
揺動軸５には固定具１３ｂによってスクリュー保持部材１２ｂが垂設され、そして、スクリュー保持部材１２ｂによってスクリュー１５が保持されている。また、揺動軸５にはパドル１６ａ，１６ｂが斜設されており、パドル１６ａとパドル１６ｂの間にスクリュー１５が挟まれるように配置されている。なお、図示していないが、揺動軸５の両端部の断面形状は、回動動作に影響を及ぼさない円形状に形成されている。矩形状のまま分解槽２やギアボックス７を貫通させると貫通孔との隙間を大きくとる必要があるのと同時に、軸受との接続性を考慮すると断面が円形である必要があるためである。

また、分解槽２の側壁部の底部には送入管２２が穿設されて、空気層２０とブロアー２３を連結している。ブロアー２３からは空気が空気層２０に向けて送出され、この空気はフィルター１９を抜けて酸化チタン１８によって形成される層内に拡散される。空気中に含まれる酸素が酸化チタンに接触すると活性酸素となり、有機物の酸化分解反応を促進させることができる。有機物が分解ガス化されてスクリュー１５から除去される。図３中ではフィルター１９自体を断面を多角形の一部のように凸型に構成しているが、剛性のある構造材で補強しなければならないことは言うまでもない。また、３辺のうちの底部に相当する部分のみなど一部にフィルター１９を設けて後は構造材とする構成でもよいし、断面を円弧上に形成してもよい。このような構造とすることで分解槽２の隅に滞留して分解反応に寄与しない酸化チタン１８を減らすことができ、効率的に有機物の分解反応を生じさせることができる。
そして、蓋３には、排気口２４が設けられており、この排気口２４から、有機物の分解ガスが有機物分解除去装置１の外部へ排出される。なお、後述するが、排気口２４には、塩素除去装置を設けることができ、塩素を含む有機物を分解した場合に発生するダイオキシン等の有害なガスを除去することができる。また、排気口２４に吸引装置を備えたダクトを接続してもよい。吸引装置を備えることでより効率的に酸素の供給と分解ガスの回収を行うことが可能である。もちろん、塩素除去装置を設ける場合には、その下流側に吸引装置を設けることで塩素ガス等の除去あるいは塩化物等の除去を促進させることも可能である。樹脂等の有機物を分解すると、塩素ガスや塩化物以外のガスが発生することも考えられるため、塩素除去装置以外にもそれぞれの発生ガスに対応した除去装置を設けることが望ましい。

続いて、揺動軸の動作について図４を参照しながら説明する。
図４（ａ）乃至（ｃ）は、本実施の形態に係る有機物分解除去装置の揺動軸の動作を示す概念図であり、（ｄ）は同じく揺動軸へのスクリューの着脱の様子を説明するための概念図である。
図４（ａ）乃至（ｄ）は、有機物分解除去装置の長手方向に対する断面を簡略化して示しており、分解槽２には酸化チタン１８が充填され、揺動軸５には、スクリュー保持部材１２ｂによってスクリュー１５が保持され、また、パドル１６ａ，１６ｂが設置されている。
図４（ａ）において、有機物分解除去装置１は作動していない状態であり、揺動軸５は停止して、スクリュー保持部材１２ｂ、スクリュー１５及びパドル１６ａ，１６ｂは静止している。ギヤードモーターを作動させて、揺動軸５を動かすと、揺動軸５はまず分解槽２の正面側の正方向に回動し、図４（ｂ）に示すように図中では左側に回動し、スクリュー保持部材１２ｂ、スクリュー１５及びパドル１６ａ、１６ｂも左方向に回転移動する。続いて、揺動軸５は、パドル１６ａの下端部が酸化チタン１８の表面から上方に出ない角度あるいは上方に出るもののスクリュー１５が出ない角度で止まり、逆方向の回動に移る。
そして、揺動軸５は、分解槽２の後面側の逆方向に回動を始めると、揺動軸５の回動に伴って、スクリュー保持部材１２ｂ、スクリュー１５及びパドル１６ａ，１６ｂも逆方向に回転移動する。図４（ｃ）に示すように、揺動軸５は、図中において右側に回転移動したパドル１６ｂの下端部が酸化チタン１８の表面から上方に出ない角度で回動を停止して、再び正方向の回動を開始してもよいし、パドル１６ｂは露出するもののスクリュー１５は酸化チタン１８の表面から上方に出ない角度で回動を停止して再び正方向の回動を開始してもよい。このように揺動軸５は、パドル１６ａ，１６ｂの下端部が酸化チタン１８から突出しない角度範囲あるいはスクリュー１５が酸化チタン１８から突出しない角度範囲において正逆回動を繰り返し、この正逆回動に伴ってスクリュー保持部材１２ｂ、スクリュー１５及びパドル１６ａ，１６ｂは正逆方向に回転移動し、本実施の形態においては、この動作を揺動としている。また、パドル１６ａ，１６ｂを酸化チタン１８よりも上方に露出させないことによって、分解槽２内における酸化チタン１８の飛散を回避できるので、揺動軸５を酸化チタン１８の上方に配置することに加えて揺動軸５への粒状の酸化チタン１８の接触を防止することができる。したがって、揺動軸５の回動に酸化チタン１８が巻き込まれることもなく、酸化チタン１８が割れたり、欠けたりする損傷がなく、その微粉化を防止して有機物の分解効果の低減することなく円滑に除去作業を進めることができる。酸化チタン１８の微粉化は前述のとおり、酸化チタン１８本来の触媒効果を低減させてしまうためでこれを抑制する必要がある。
但し、回動の速度が遅い場合には、パドル１６ａ，１６ｂが酸化チタン１８よりも上方に露出することによる飛散の影響が小さく、それ以上に酸化チタン１８の撹拌の効果が大きいと考えられる場合もあり、そのような場合にはパドル１６ａ，１６ｂを酸化チタン１８の上方に露出させるような角度範囲まで回動させてもよい。
なお、さらに回動が進んで、角度範囲が３６０度となる回転となる場合も考えられる。例えば一方向への回転運動や正逆回転運動である。この場合においても酸化チタン１８の飛散による影響が少ない場合には、酸化チタン１８の微粉化の問題もないと考えられるので、このように構成されてもよい。
なお、回動あるいは回転の速度は、１００ｍｍ／ｓｅｃ程度のゆっくりしたものが考えられる。

そして、図４（ｄ）には、スクリュー１５を着脱する際のイメージを示しており、スクリュー１５を着脱する際には、揺動軸５は、設定の回動角度を超えて回動して停止、固定させることができ、スクリュー保持部材１２ｂ、スクリュー１５及びパドル１６ａ，１６ｂは酸化チタン１８の表面から上方へ上げることができる。この状態で、スクリュー１５はスクリュー保持部材１２ａに取り付けたり、取り外したりすることができるので、作業性しやすく、短時間で着脱を行うことができる。なお、図示していないが、分解槽２の蓋３に透明のガラス等の窓を設置することにより、分解の状況を視認することができる。さらに、蓋３に分解槽２の内部を照らす照明も設置することでより視認性が向上する。

次に、これまで説明した本実施の形態の変形例について説明する。（特に、請求項２に対応）
これまで説明した本実施の形態では、スクリュー１５はスクリュー保持部材１２ａ，１２ｂを介して揺動軸５に固定されており、この揺動軸５が正逆回動することでスクリュー１５やパドル１６ａ〜１６ｃが揺動し、もって分解槽２に充填されている酸化チタン１８を撹拌しながら、スクリュー１５に付着している有機物を分解除去するものであったが、この変形例として、揺動軸５に代えて、ピストン軸を導入してもよい。ピストン軸とは、形状は揺動軸５と同様なシャフト状のものであるが、運動態様が回転によって揺動を促すものではなく、その軸方向に水平に往復運動を繰り返すことでこのピストン軸に同様に固定されているスクリュー保持部材１２ａ，１２ｂ及びこれを介して保持されるスクリュー１５を水平往復運動させるものである。また、このピストン軸にはパドル１６ａ〜１６ｃを設けてもよい。ピストン軸を採用する場合には、ギヤードモーター６、ギア１０，１１に代えて、ピストン軸を水平往復運動させるためのピストン駆動部が必要となる。ピストン駆動部については既に存在しているもので十分であり、その駆動源は限定しない。
このように揺動軸５に代えてピストン軸を備える水平往復運動部を備えることでもこれまで述べた実施の形態の有機物分解除去装置１と同様の効果を発揮し得る。ピストン軸に平行に水平往復運動する場合にはそのストロークを大きく取ろうとすると、分解槽２をより長形とする必要があるが、ピストン軸に垂直方向には移動量が小さくなるため、分解槽２の幅（径）を細くすることが可能である。
さらに、変形例としては、最初の実施の形態や変形例に追加して、載置台８自体を水平往復運動あるいは水平回転運動させる運動装置を付加することで、揺動軸５による揺動やピストン軸による水平往復運動に加えて、分解槽２全体が水平往復運動したり水平回転運動することも考えられる。装置自体は多少複雑化するものの、分解槽２内に充填される酸化チタン１８の撹拌を促進させて、短時間にスクリュー１５に付着した有機物の分解除去を効果的に行うことが可能である。

次に、本実施の形態に係る有機物分解除去装置の周辺装置を含めたシステムについて図５を参照しながら説明する。（特に、請求項５に対応）
図５は、本実施の形態に係る有機物分解除去装置の構成図である。
図５において、有機物分解除去装置１には、加熱装置２５、空気送入装置２６排気装置２７及び塩素系化合物除去装置２８が設置されている。
加熱装置２５は、酸化チタンを加熱する装置であり、酸化チタンを加熱可能であればどのようなものでもよく、例えば、電気やガス等を用いた加熱方式のものを用いることができる。図２中では分解槽２の底部にヒーター２１として設置されている。
空気送入装置２６は、酸化チタン中に空気を送入する装置であり、図３に示すブロアー２３等を用いるとよい。空気中に含まれる酸素が有機物の分解反応を促進させるので、空気に代わって酸素ガスを送入するようにしてもよい。
排気装置２７は、有機物の分解によって発生するガスを有機物分解除去装置の外部に排出させるものであり、図３に示すように単に外部につながる開口を形成するようにしてもよい。
そして、有機物分解除去装置には、塩素系化合物除去装置２８を設置することもできる。塩素系化合物除去装置２８は、排気装置２７に接続されて、有機物の分解ガスに塩素系化合物が混在する場合には、この塩素系化合物を吸着等によって除去することができる。したがって、大気中には有害なガスを放出しないので安全で環境に配慮した有機物分解除去装置１となる。塩素系化合物除去装置２８は、本実施の形態では排気装置２７の下流側に設けられているが、上流側に設けてもよい。排気装置２７は分解槽２から有機物の分解によって発生するガスを吸引して排気するものである。

次に、本実施の形態に係る有機物分解除去装置の容器について図６を参照しながら説明する。
図６(ａ)は、本実施の形態に係る有機物分解除去装置の容器の外形図であり、（ｂ）は同じく容器の上面図であり、（ｃ）は同じく容器を揺動軸に設置した場合の概念図である。
図６（ａ）において、容器２９は網目状の金属で形成された箱状体であり、同じく網目状の金属で形成された蓋３０を備えている。この容器２９は、有機物が付着したインペラやボルト等の金属部材又はセラミック部材を収容して、有機物分解除去装置の揺動軸に設置し、先述のスクリューと同様に、酸化チタン中を揺動させると、容器２９の網目を透過して粒状の酸化チタンが容器２９の内部に入り込み、有機物が付着した小型の金属部材又はセラミック部材と接触し、有機物を分解除去することができる。
また、図６（ｂ）に示すように、容器２９には網目状で形成される複数の仕切り３１を設けることができ、これらの仕切り３１によって容器２９には複数の収容空間３２及び収容空間３３を形成することができる。したがって、複数の小型の金属部材又はセラミック部材を各収容空間にわけて収容することによって、揺動によって各金属部材又はセラミック部材が一か所に集まったり、それらの部材が接触、衝突することで欠損や傷がつくことを抑制することができ、酸化チタンとの接触頻度を低下させることなく、有機物の分解除去を効率的に行うことができる。容器２９の容量については、酸化チタン１８との接触効率と揺動抵抗を考慮する必要があるが、有機物を除去する対象によってその大きさを定めればよい。なお、このような容器２９に限定するものではなく、例えば多連のフックのような形状のものでもよいし、有機物の分解除去を行う対象物に即した形状とすればよい。具体的には網状のトレイやフック、クリップ、リング状のものでもよい。
そして、図６（ｃ）において、有機物分解除去装置１は長手方向の断面を簡略化して示しているが、略中央に配置される揺動軸５には、２本の固定アーム３４ａ，３４ｂが固定されて、これらの固定アーム３４ａ，３４ｂによって容器２９は保持されている。また、これらの固定アーム３４ａ，３４ｂと同様の形状の固定アームが揺動軸５の他端部側にも設けられており、容器２９の両端部において保持されている。したがって、揺動軸５が正逆回動すると、固定アーム３４ａ，３４ｂに保持される容器２９は、固定アーム３４ａ，３４ｂ及びパドル１６ａ，１６ｂとともに酸化チタン１８中を揺動し、容器２９中に収容される金属部材又はセラミック部材と酸化チタン１８を接触させて、付着した有機物を分解除去することができる。本実施の形態においてもパドル１６ａ，１６ｂの効果は同様である。
なお、網目状に形成されるのは容器全体であることが酸化チタン１８との間の接触頻度や揺動抵抗の観点からも望ましいが、必ずしも全体である必要はなく、一部分であってもよい。また、仕切り３１についても同様である。

このように構成された本実施の形態においては、有機物が付着したスクリュー等の金属部材又はセラミック部材を加熱された酸化チタン中に揺動させることによって酸化チタンに接触した有機物が徐々に酸化分解してガス化するので、不用な有機物を除去することができる。
特に、揺動軸が酸化チタンよりも上方に露出して設置され、且つ、揺動時に酸化チタンが飛散しないように揺動軸の回動角度を制御しているので、揺動軸の回動に酸化チタンが巻き込まれることがなく、酸化チタンの損傷を防止して微粉化を抑制することで分解効果を低減させない。さらに、揺動軸の回動速度や回動加速度を制御することによれば、酸化チタンの飛散のみならず、酸化チタンの撹拌効率や有機物の分解効率を制御することも可能であると考えられるので、望ましい。
また、複数のパドルを備えているので、パドルによって酸化チタンが攪拌されて有機物との接触頻度が向上し、分解反応を促進させることができる。
そして、空気送入装置、排気装置及び塩素化合物除去装置を設置することもでき、空気中の酸素の供給によって分解反応を迅速に進め、また、排気装置及び塩素化合物除去装置によって有害な分解ガスを取り除くことができる。
さらに、金属部材又はセラミック部材を収容して有機物分解除去装置に設置することができる容器を備えているので、長尺物でないインペラ、ボルトやナット等に付着した有機物についても収納することで簡単に分解除去することができる。
また、有機物分解除去装置は、車輪を備えた載置台に固設されているので、移動が可能な可搬となり、作業したい場所に容易に運搬することができ、不要時には容易に収納庫などに運搬することが可能である。
なお、先の実施の形態に対する変形例として説明した揺動軸５に代えてピストン軸を用いる変形例は本実施の形態においても有効であり、揺動軸５を用いた実施の形態と同様の効果を発揮し得るものである。

以上説明したように、請求項１乃至請求項７に記載された本発明は、金属部材又はセラミック部材に付着した有機物を酸化チタンを用いて簡単に分解除去可能な有機物分解除去装置を提供可能であり、有機物を取り扱う各種製造工場において利用可能である。

１…有機物分解除去装置 ２…分解槽 ３…蓋 ４…取っ手 ５…揺動軸 ６…ギヤードモーター ７…ギアボックス ８…載置台 ９…車輪 １０…ギア １１…ギア １２ａ，１２ｂ…スクリュー保持部材 １３ａ，１３ｂ…固定具 １４ａ，１４ｂ…脱落防止部材 １５…スクリュー １６ａ〜１６ｃ…パドル １７ａ，１７ｂ…固定具 １８…酸化チタン １９…フィルター ２０…空気層 ２１…ヒーター ２２…送入管 ２３…ブロアー ２４…排気口 ２５…加熱装置 ２６…空気送入装置 ２７…排気装置 ２８…塩素系化合物除去装置 ２９…容器 ３０…蓋 ３１…仕切り ３２…収容空間 ３３…収容空間 ３４ａ，３４ｂ…固定アーム

Claims (8)

1. 有機物が付着した金属部材又はセラミック部材を投入して金属部材又はセラミック部材から付着有機物を分解して除去する有機物分解除去装置であって、
   粒状の酸化チタンが充填され、この酸化チタンを加熱するヒーターを備える分解槽と、前記有機物が付着した金属部材又はセラミック部材を揺動可能に保持する揺動部とを有し、前記揺動部は、前記金属部材又はセラミック部材を保持する保持部と、この保持部を固定して正逆回動する揺動軸とを備え、この揺動軸は前記分解槽に充填される酸化チタンよりも上方に配置されることを特徴とする有機物分解除去装置。
2. 請求項１記載の有機物分解除去装置において、有機物が付着した金属部材又はセラミック部材を揺動可能に保持する揺動部に代えて、有機物が付着した金属部材又はセラミック部材を水平往復運動可能に保持する水平往復運動部を備え、この水平往復運動部は、前記金属部材又はセラミック部材を保持する保持部と、この保持部を固定して水平往復運動するピストン軸とを備え、このピストン軸は前記分解槽に充填される酸化チタンよりも上方に配置されることを特徴とする有機物分解除去装置。
3. 前記揺動部は、前記酸化チタンを攪拌可能に前記揺動軸に少なくとも１個のパドルを備えることを特徴とする請求項１に記載の有機物分解除去装置。
4. 前記保持部は、前記金属部材又はセラミック部材の脱落を防止する脱落防止手段を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の有機物分解除去装置。
5. 前記保持部は、前記金属部材又はセラミック部材を収容可能な容器を備え、この容器は前記酸化チタンが出入可能に少なくとも一部は網目状に形成されることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の有機物分解除去装置。
6. 前記分解槽に空気を送入する空気送入手段と、前記分解槽において有機物の分解によって発生するガスを排気する排気手段とを備えることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の有機物分解除去装置。
7. 前記排気手段は、塩素又はその化合物を除去可能な塩素除去手段を備えることを特徴とする請求項６に記載の有機物分解除去装置。
8. 移動手段を備えて可搬式であることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の有機物分解除去装置。

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