樹脂系改質剤の製造装置
【課題】
従来の樹脂系改質剤製造装置は、イ.投入した廃材の全体が一度に燃焼するので燃焼のコントロールが困難、ロ.燃焼用バスケット２の側壁に形成された多数の空気導入孔２ｂから空気を導入するので、燃焼のコントロールが困難などの課題があった。
【解決手段】
筐体の内部に燃焼炉が配置され、この燃焼炉内に配置された合成樹脂廃材の一部を燃焼させ、他の合成樹脂廃材を溶融・熱分解させてワックス状物質を製造する樹脂系改質剤の製造装置において、燃焼炉は上部及び側面上部が封鎖され、下方及び側面下方が燃焼炉内に配置された合成樹脂廃材を自然落下しない程度に開放され、前記開放された側面及び下方にて合成樹脂廃材の一部を燃焼させることを特徴とする。これにより、合成樹脂廃材を下端から徐々に燃焼させることにより、上記課題を解決することができる。
従来の樹脂系改質剤製造装置は、イ.投入した廃材の全体が一度に燃焼するので燃焼のコントロールが困難、ロ.燃焼用バスケット２の側壁に形成された多数の空気導入孔２ｂから空気を導入するので、燃焼のコントロールが困難などの課題があった。
【解決手段】
筐体の内部に燃焼炉が配置され、この燃焼炉内に配置された合成樹脂廃材の一部を燃焼させ、他の合成樹脂廃材を溶融・熱分解させてワックス状物質を製造する樹脂系改質剤の製造装置において、燃焼炉は上部及び側面上部が封鎖され、下方及び側面下方が燃焼炉内に配置された合成樹脂廃材を自然落下しない程度に開放され、前記開放された側面及び下方にて合成樹脂廃材の一部を燃焼させることを特徴とする。これにより、合成樹脂廃材を下端から徐々に燃焼させることにより、上記課題を解決することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、合成樹脂廃材をその一部の燃焼による熱により他の合成樹脂廃材を溶融・熱分解させ、樹脂・ゴム等の特性改質、インク・塗料或いは顔料用等に使用されるワックス状物質を製造する樹脂系改質剤の製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、複数種の合成樹脂若しくはカーボンブラックや無機系添加材を含む樹脂から構成される合成樹脂廃材を加熱溶融して熱分解させ、ワックス状物質を製造する樹脂系改質剤の製造装置として、種々のものが提案されている。（例えば特許文献１〜３）
これにより、ポリエチレン樹脂等の合成樹脂廃棄物を原料として処理し、樹脂・ゴム等の特性改質、インク・塗料或いは顔料用としてワックス状物質を製造できる。
【０００３】
この開示された樹脂系改質剤製造装置は、図１３に示すように、ワックス状物質溶融物を溜めておく有底円筒状の受溜用タンクＴが、タンク上端開口部１ｂを有し、かつ、支脚１ａによって支持されて設けられている。
【０００４】
該受溜用タンクＴのタンク上端開口部１ｂには、合成樹脂廃材等の原料Ａを加熱溶融する円筒状の燃焼用バスケット２が一体的に載架されて固設されている。該燃焼用バスケット２の側壁には、多数の空気導入孔２ｂが、燃焼用バスケット２の内部と外部とを連通するように、上記側壁の厚さ方向に穿設されている。
【０００５】
燃焼用バスケット２の下端開口部２ａには、閉塞した箱状の触媒槽（脱可塑化促進用バスケット）４が、下端開口部２ａを下側から塞ぐように取り付けられている。触媒槽４は、その全壁が多孔状となる網目状部４ａを有しており、その触媒槽４内に溶融物Ｂの脱可塑化促進用の金属触媒、例えば白金や銅からなる線状触媒４ｂを溶融物Ｂが通過し得るように充填されている。
【０００６】
燃焼用バスケット２に供給する空気量を調節する円筒状のエアーバランサー５が燃焼用バスケット２の外周を覆うように、上記燃焼用バスケット２の外周に対し所定の間隔をおいて設置されている。そのエアーバランサー５の下部には、空気導入用開口部５ａが設けられている。このエアーバランサー５は樹脂系改質剤製造装置の筐体としても作用している。
【０００７】
前記受溜用タンクＴと燃焼用バスケット２との間には、受溜用タンクＴ内にて生成した可燃性の高熱ガスＧを効率よく燃焼用バスケット２内に送出するために、連通管９が複数、受溜用タンクＴの外壁に対し上下方向に沿ってそれぞれ設置されている。各連通管９には受溜用タンクＴからのガスを燃焼用バスケット２に送り出すポンプ１０が、上記高熱ガスＧの送出を促進するためにそれぞれ設けられている。
【０００８】
受溜用タンクＴの内底部には、ワックス状物質Ｃの溶融している温度を電気加熱によって上昇させる加熱手段として、パイプ状のヒーター６が設置されている。また、受溜用タンクＴの内部には、ワックス状物質Ｃの溶融している温度を検出するバイメタルや熱電対などの温度センサ７が温度検出手段として設置されている。
【０００９】
前記ヒーター６には、該ヒーター６をオン・オフ制御もしくは比例制御するためのマイコン等の制御手段８がワックス状物質Ｃの溶融物を所定温度に保つように設けられている。
【００１０】
上記の燃焼用バスケット２内の下部には、原料Ａを載置して、溶融・熱分解するための原料受皿であるロストル３が、燃焼用バスケット２の下端開口部２ａを上方から塞ぐように、上記燃焼用バスケット２内の周壁に取り付けられている。
【００１１】
上述した製造装置においてワックス状物質を製造するには、まず、原料Ａとして、可燃性の例えば架橋ポリエチレン単独、或いは、架橋ポリエチレンと非架橋や低架橋のポリエチレン等のポリオレフィンを少量混合して用い、原料Ａをベルトコンベア11により搬送して原料投入用ホッパー１２から所定量燃焼用バスケット２のロストル３上に投入する。
【００１２】
次いで、原料Ａに含まれる架橋ポリエチレンに着火すると、ワックス状物質生成用の合成樹脂は熱分解して溶融し、その溶融物Ｂはロストル孔部３ａから滴下し、触媒槽４の触媒間を通過して受溜用タンクＴに落下する。
【００１３】
このとき、触媒槽４および受溜用タンクＴ内は架橋ポリエチレンの燃焼による酸素の消失で徐々に酸欠状態となり、酸欠状態で熱分解したワックス状物質Ｃは受溜用タンクＴに溜まる。
【００１４】
このように、溶融して高熱状態となっているワックス状物質Ｃは、酸欠状態において一部が気化して可燃性の高熱ガスＧを発生する。この高熱ガスＧは、受溜用タンクＴと燃焼用バスケット２との間に設けた連通管９により燃焼用バスケット２内に送出される。
【００１５】
該連通管９は、受溜用タンクＴ内にて生成した可燃性の高熱ガスＧを効率よく燃焼用バスケット２内に送出するためのもので、複数本が受溜用タンクＴの外壁に対し上下方向に沿って設置され、各連通管９には受溜用タンクＴからのガスを燃焼用バスケット２に送り出すポンプ１０が、上記高熱ガスＧの送出を促進するために設けられている。高熱ガスＧは、燃焼用バスケット２内に送り出された前記原料Ａの燃焼場所において、燃焼用バスケット２の空気導入孔２ａから導入される空気と混合されて燃焼し、原料Ａの溶融を継続させる。このように装置を構成することにより、立ち上げ時において熱エネルギーの供給を必要とするが、その後は自立的に熱エネルギーが供給されるようになる。
【００１６】
【特許文献１】特開昭６０−１９０４９４号公報
【特許文献２】特開平１０−１２８７４７号公報
【特許文献３】特開２００３−２０６３７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、上述の樹脂系改質剤の製造装置は、イ.投入した廃材の全体が一度に燃焼するので燃焼のコントロールが困難、ロ.燃焼用バスケット２の側壁に形成された多数の空気導入孔２ｂから空気を導入するので、燃焼のコントロールが困難であるなどの課題があった。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明はかかる点に鑑みなされたもので、筐体の内部に燃焼炉が配置され、前記燃焼炉内に配置された合成樹脂廃材の一部を燃焼させ、他の合成樹脂廃材を溶融・熱分解させてワックス状物質を製造する樹脂系改質剤の製造装置において、燃焼炉は上部及び側面上部が封鎖され、下方及び側面下方が燃焼炉内に配置された合成樹脂廃材を自然落下しない程度に開放され、前記開放された側面にて合成樹脂廃材の一部を燃焼させることを特徴とする樹脂系改質剤の製造装置である。
【発明の効果】
【００１９】
燃焼炉の下端から露出した合成樹脂廃材のみを燃焼させることによって、合成樹脂廃材の下端部のみを局所的に安定して燃焼させることができ、安定した熱分解をさせることができる。これにより、従来の課題を解決することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明は、以下の種々の実施形態を採用することができる。
燃焼炉は燃焼筒とその下方に配置されたロストルとで構成されたことを特徴とする。
ロストルは燃焼筒の下方に所定間隔を隔てて配置されたことを特徴とする。
ロストルは、断面が凹状に形成され、燃焼筒の下方に直接配置されたことを特徴とする。
ロストルは金網又は/及びパンチングメタルで構成されたことを特徴とする。
合成樹脂廃材は棒状に加工されたものであることを特徴とする。
合成樹脂廃材はナゲット材であることを特徴とする。
棒状の合成樹脂廃材はその中心軸線がほぼ鉛直となるように配置されたことを特徴とする。
燃焼炉の側面下方に向かって側面から酸素又は酸素含有ガスを供給する複数の酸素供給ノズルが配置され、前記筒体内に配置された前記棒状の合成樹脂廃材を下端から徐々に燃焼させて樹脂系改質剤を製造することを特徴とする。
前記酸素供給ノズルは、酸素又は酸素含有ガスを層流に放出させるものであることを特徴とする。
燃焼炉の側面又は筐体の側面は、水または水蒸気が通る通路が設けられ、燃焼炉又は筐体が冷却されることを特徴とする。
筐体の側面に空気供給窓が形成されていることを特徴とする。
なお、本発明において、「側面」とは特に断らない限り、上面及び下面を除き、右側面及び左側面以外に、正面（前面）、背面（裏面）も含むものとする。
【００２１】
以下本発明を図示した実施形態により更に詳しく説明する。
図１は本発明の一実施形態を示す製造装置の燃焼炉２０を示すものである。この燃焼炉２０は、燃焼筒２１と、その下端に所定間隔を隔てて配置されたロストル２２と、これら燃焼筒２１とロストル２２との間に酸素又は酸素含有ガスを供給する酸素供給ノズル２３と、燃焼筒２１の上部を封鎖する蓋２４と、これらを内部に収納して側面を外部空間から隔離する筐体２５等から構成されている。これによって、燃焼炉２０は上部及び側面上部が封鎖され、下方及び側面下方が燃焼炉内に配置された合成樹脂廃材を自然落下しない程度に開放されている。
上記の棒状の合成樹脂廃材は、例えば電力ケーブルの合成樹脂絶縁被覆層の外周を２〜６程度に縦割りして剥がした断面積1〜50ｃｍ2、長さ30ｃｍ程度に加工したものである。ナゲット材の合成樹脂廃材は、例えば上記合成樹脂絶縁被覆層を一辺の長さが0.3〜3ｃｍ程度に細かく粉砕された粒状又は長さ3〜15ｃｍ程度に切断された片状のものである。しかしながら、その両者の大きさの境界は必ずしも明確なものではない。
【００２２】
燃焼筒２１は、断面が円形又は四角形などの筒状の形状を成しており、鉄などの耐熱性のもので構成され、その軸心がほぼ鉛直に配置されている。燃焼筒２１の内部には１乃至複数の棒状の原料Ａをほぼ鉛直に収納する空間を有している。
ロストル２２は燃焼筒２１内に配置された原料Ａの端部を燃焼筒２１の下端から突出させて支えるもので、本実施形態においては平面形状の金網が水平面となるように配置されて構成されている。
【００２３】
酸素供給ノズル２３は、燃焼筒２１の下端から突出する原料Ａに対して、図示しない酸素供給源から酸素または酸素含有ガスを供給して、原料Ａの燃焼を助長させるためのものである。図示の実施形態においては、図３に示すように、一端２３１が円筒形状に構成され、他端２３２が多数の噴出孔２３３を有する断面長方形状に形成され、前記円筒形状の内部空間と前記それぞれの噴出孔２３３とは内部で連通して、一端２３１側から供給される気体を噴出孔２３３から断面長方形状に噴出する層流発生バーナ２３'が４個、図２に示すように、噴出孔２３３が棒状の原料Ａの軸心を向くように配置されて構成されている。勿論、層流発生バーナ２３'の数は１個以上であれば良い。
【００２４】
蓋２４は燃焼筒２１の上部を覆い、燃焼筒２１の上部空間と内部空間との間を封鎖するためのもので、燃焼筒２１の上部から取り外し自在に配置され、燃焼筒２１内に原料Ａを挿入・配置させる場合（追加する場合を含む）に、その蓋２４を取り外し、燃焼筒２１の上部から原料を配置させることができるようになっている。この蓋２４は、以下で説明する燃焼による熱分解時に、燃焼筒２１の内部で原料Ａが燃焼するのを防ぐ働きをする。
【００２５】
筐体２５は、上記各部品を内部に保持して周囲の外部空間から空気の出入りを防ぐためのものである。筐体２５の上部には、図示しない排気装置が備えられており、酸素供給ノズル２３によって供給された酸素又は酸素含有ガスによって原料Ａが燃焼する際に発する排気ガスを処理するようになっている。また、筐体２５の下端は、ロストル２２を介して図示しない受溜用タンクが配置されている。
【００２６】
本燃焼装置を動作させるには、初め、燃焼筒２１の上部から蓋２４を外し、図示しない原料搬送ロボットにより、棒状の原料Ａを燃焼筒２１内に挿入してロストル２２上に積載して配置させて、前記蓋２４を燃焼筒２１の上部に被せる。
次に、酸素供給ノズル２３によって、原料Ａの下端に酸素又は酸素含羞ガスを供給する。
【００２７】
次に、前記原料搬送ロボットに備え付けられたガスバーナ等による点火装置により、原料Ａの下端に点火して原料Ａの下端を燃焼させ、その後、点火装置を取り外す。
これにより、原料Ａの下端部は酸素供給ノズル２３の力を借りて一部が燃焼を続け、この燃焼による熱によって他の一部が熱分解して溶融物Ｂとして落下し、図示しない受溜用タンクに捕集される。
暫くすると、原料Ａは上記燃焼及び熱分解によりその長さが短くなる。原料Ａが所定長になると、これを図示しないセンサがこれを感知して、前記原料搬送ロボット等が蓋２４を開いて新たな原料を継ぎ足すことを繰り返す。これにより、持続的に熱分解を継続させることができる。
【００２８】
本実施形態は、燃焼筒２１の下端から突出した棒状の原料Ａの下端部のみを酸素供給ノズルによる酸素又は酸素含有ガスの供給によって原料Ａの下端部のみを局所的に燃焼させるので、この供給ガスを制御することによって燃焼温度の制御が容易となり、安定した熱分解をさせることができる。
【００２９】
また、本実施形態は、原料Ａの下端部の外周に対して４個の層流発生バーナ２３'により酸素又は酸素含有ガスを層流により供給するので、供給量を増やしても燃焼を安定化させることができる。また、この供給量を制御することにより、燃焼状態を安定させ、燃焼温度を一定に制御することが可能になった。
【００３０】
なお、本実施形態において、燃焼筒２１の下端とロストル２２との間に燃焼筒２１の外周と略同じ円筒状の金網を配置することも可能である。これにより、燃焼筒２１内に配置された棒状の原料Ａの長さが燃焼により短くなった場合においても、原料Ａがロストルの外側にはみ出すことを防ぐことができる。
【００３１】
［異なる他の実施形態］
図４は本発明の他の実施形態を示すものである。本実施形態の燃焼炉２０は、ロストル２２が半円球状に形成されて燃焼筒２１の下端から突出するように形成され、酸素供給ノズル２３がパイプ状のバーナで構成されている。このようなものであっても原料Ａの下端のみを適宜燃焼させ、原料Ａを熱分解させて、樹脂系改質剤を製造することができる。
【００３２】
図５は本発明の更に異なる製造装置の他の実施形態を示すものである。
本製造装置は、燃焼炉２０、補足部３０、燃焼炉２０と補足部３０との間に不活性ガス層Ｖを生成するガス供給部４０等とで構成されている。
燃焼炉２０の構成は図１に示す実施形態のものと略同じなのでその説明を省略する。
【００３３】
補足部３０は、ロストル２２の下方に傾斜して配置された樋３１と、樋３１の傾斜上部の位置で樋３１に水３２を供給する給水口３３と、樋３１の傾斜下方の位置に設置され樋３１に流れる水３２を濾す籠３４と、籠３４の下方の位置に設置され籠３４から漏れ出る水を受け取る水槽３５と、その水槽３５の水をパイプ３６を介して前記給水口３３に水３２を供給するポンプ３７とからなる。
【００３４】
ガス供給部４０は、図示しない不活性ガス供給装置から不活性ガスが供給され、燃焼炉２０と補足部３０との間の一部の層を不活性ガスの雰囲気にする。
【００３５】
また、上記のような補足部３０を採用することにより、燃焼炉２０で生成された溶融物Ｂが樋３１上の水３２に落下することにより直ちに冷やされて固形の樹脂系改質剤Ｂ'となり、水３２の流れによって籠３４に搬送されて補足される。従って、籠３４で補足された樹脂系改質剤は容易に籠３４で集めることができ、更に水によって直ちに冷やされて薄い膜の樹脂系改質剤Ｂ'となるため、落下点で次々に積層して大きな塊を生ずることが無い。これにより固形の樹脂系改質剤Ｂ'の中に煤などの不純物が混入することが少なく、水洗いなどにより、不純物を容易に取り除くことが可能になる優れた樹脂系改質剤Ｂ'を得ることができる。
【００３６】
燃焼炉２０と補足部３０とは、これらが互いに上下方向に離れて配置され、その間に筐体２５の下方から空気が入り込むことができるようになっている。このため、前記ガス供給部４０が配置されていない状況下では、燃焼炉２０で溶融・熱分解して生成された樹脂系改質剤が燃焼炉２０から補足部３０まで燃焼を継続しながら落下する状況に置かれている。しかしながら、前記ガス供給部４０の存在によりロストル２２の下方に不活性ガス層Ｖが形成され、燃焼炉２０から燃焼しつつ落下する樹脂系改質剤を直ちに消火させることができる。これにより、樹脂系改質剤の生成歩留まりを高めることができる。
【００３７】
このように、上記いずれの実施形態においても、燃焼炉２０の直下の位置に不活性ガス層Ｖが形成されているので、この不活性ガス層Ｖにより燃焼炉２０から燃焼しつつ落下する樹脂系改質剤を直ちに消火させることができ、燃焼により消失する樹脂系改質剤を減らすことができ、樹脂系改質剤の生成歩留まりを高めることができる。
【００３８】
［更に異なる他の実施形態］
図６〜１０は上記各実施形態と更に異なる樹脂系改質剤製造装置５０を示すもので、合成樹脂廃材（原料）が細かく粉砕された所謂、ナゲット材を用いて樹脂系改質剤を生成させるに適したものであり、図６は正面図、図７は右側面図、図８は背面図、図９は図８のＡ−Ａ'線における断面図、図１０は内部を透視した背面説明図である。これらの図において、５１は樹脂系改質剤製造装置５０の筐体、６０は燃焼炉、７０は受溜用タンクである。
【００３９】
燃焼炉６０は、燃焼筒６１とロストル６５とで構成されている。燃焼筒６１は、図１１に示すように、その断面形状が短辺と長辺とを有する長方形形状を成しており、その上部及び側面上部がその内部と外部とで気体の出入りを制限するように封鎖されており、また燃焼筒６１の下方及び側面下方は、燃焼筒６１内に配置された合成樹脂廃材が自然落下しない程度に隙間を設けたロストル６５により開放されている。そして上記短辺はおよそ１５〜４０ｃｍに構成され、開放された燃焼炉６０の下方に酸素が供給されて合成樹脂廃材の一部を燃焼させることができるように構成されている。
【００４０】
ロストル６５の底面と燃焼筒６１の下端との間隔、即ちロストル６５の高さは合成樹脂廃材の燃焼のし易さに応じて適宜調整される。即ち、合成樹脂廃材が燃焼し易い場合はその高さを短くし、燃焼し難い場合はその高さを長くして、燃焼状態を調整することができる。
ロストル６５は金属メッシュや円形や長尺状のパンチ穴（パンチングメタル）等で構成される。
【００４１】
燃焼炉６０の下方の表側と裏側（燃焼筒６１の下方の表側と裏側）には、図９に示すように、それぞれ上記長辺方向に沿って複数の空気供給ノズル６７が燃焼炉６０に向かって対向するように配置され、合成樹脂廃材の燃焼時に燃焼炉６０内に空気（酸素）を強制的に供給できるようになっている。この空気供給ノズル６７は前記酸素供給ノズル２３と同様なもので構成され、図示しない空気ポンプにより空気等が供給される。
【００４２】
筐体５１の背面の上部には、図９に示すように、原料ホッパー部５２が設けられている。この原料ホッパー部５２は、ホッパー本体５２ａ、及びホッパー本体５２ａの上部に回転軸５２ｂを中心にして回転する蓋５２ｃにより構成され、ホッパー本体５２ａはハンドル５２ｄ（図７参照）を操作することにより回転軸５２ｂを中心にして筐体５１内に回転可能に構成されている。また、ホッパー本体５２ａの側面は筐体５１の一部を形成するように構成されている。また、上記燃焼筒６１の背面には、扉６２が設けられており、ホッパー本体５２ａがハンドル５２ｄの操作により図９の点線に示すように回転させられたときに、ホッパー本体５２ａに収納された合成樹脂廃材が開いた扉６２から燃焼筒６１内に供給できるようになっている。
【００４３】
筐体５１の前部には指針５３ａが、燃焼筒６１内には原料センサー５３ｂがそれぞれ配置され、これらは互いにステンレス線や金属チエーン等による可撓線条体５３ｃにより連結され、これらにより原料残指示計５３が構成されている。原料センサー５３ｂは燃焼筒６１内に配置された合成樹脂廃材の上に搭載されて、燃焼により減少した合成樹脂廃材上部の下降に応じて下降し、この下降を可撓線条体５３ｃが指針５３ａに伝え、合成樹脂廃材の減少により指針５３ａが上昇するように構成されている。従って、この指針５３ａを読み取ることにより燃焼筒６１内にどれ程の合成樹脂廃材が残されているのかを知ることができる。
更に、筐体５１の前部及び背面にはそれぞれ燃焼炉６０の燃焼状態を観察できる観察窓５４及び空気量調整自在の空気供給窓５５が形成されている。
【００４４】
筐体５１の下方には受溜用タンク７０を配置しておくための受溜用タンク室５６が設けられており、筐体５１の側面に設けられた扉５７を開くことによって前記受溜用タンク７０を筐体５１の内外に出し入れすることができるようになっている。本実施形態においては８個の受溜用タンク７０が上記長辺方向に沿って一列に配置された場合が示されている。
【００４５】
ロストル６５と受溜用タンク室５６との間には、合成樹脂廃材が燃焼により生成された樹脂系改質剤を集合させて各受溜用タンク７０に導くための改質剤集合ホッパー７１が受溜用タンク７０の数だけ配置されている。なお、この改質剤集合ホッパー７１は、受溜用タンク室５６の全体に受溜用タンク７０が１個の配置された場合にあっては１個であっても良く、また図１２に示すように存在させなくとも良い。
受溜用タンク室５６および改質剤集合ホッパー７１には窒素などの不活性ガスが供給され生成されたワックス状物質が二次燃焼しないようになっている。
【００４６】
燃焼筒６１の側面及び筐体５１の側面には水または水蒸気が通る通路６４が設けられ、筐体５１の側面に設けられた冷却媒体注入穴から水または水蒸気が供給されて燃焼筒６１及び筐体５１を適度に冷却し、燃焼筒６１や筐体５１の保護を図ると同時に、合成樹脂廃材の熱分解が過度に行われないように制御できるようになっている。
即ち、燃焼筒６１の側面または筐体５１の側面を冷却しない場合は、燃焼筒６１の上部で３５０℃以上になり樹脂系改質剤製造装置の運転を中止しなければならない事態を生じたが、冷却した場合は約２００℃で保たれ、安定して運転することができた。また、これにより得られた熱回収による水蒸気や温水の熱エネルギーは、温水プールや風呂の熱源として利用される。
【００４７】
筐体５１の上部には、図示されていないが、燃焼炉６０で燃焼された排ガスを処理する排ガス処理装置が取り付けられている。この排ガス処理装置は、例えば排ガスをガスバーナで強制的に再度燃焼させる燃焼室やその強制的に燃焼させたガスからゴミやチリを取り除くためのスクラバー等で構成されている。これにより、排ガスは大気汚染を起こさないような処理がなされて大気中に放出されるようになっている。
【００４８】
尚、樹脂系改質剤製造装置５０の右側前面に配置されたハンドル５８は、減速ギヤーボックス５８ａを介して空気供給ノズル６７や改質剤集合ホッパー７１等を上下するためのもので、空気供給ノズル６７等をロストル６５から遠ざけることにより、ロストル６５等の掃除をし易くするためのものである。
【００４９】
[更に異なる他の実施形態における樹脂系改質剤製造装置の動作]
以下、本実施形態の樹脂系改質剤製造装置５０を運転の操作順に従って各部の動作を更に詳しく説明する。
【００５０】
まず、初めに、回転軸５２ｂを中心にして蓋５２ｃを回転させ、ホッパー本体５２ａの上部を開放にし、図示しない原料搬送装置によりナゲット状の合成樹脂廃材をホッパー本体５２ａ内に投入する。この後、蓋５２ｃを閉じておく。
次に指針５３ａを最下位に下げて固定する。これにより、燃焼筒６１内の原料センサー５３ｂは最上位に上昇されて固定される。
この状態において、燃焼筒６１の背面に配置された扉６２を開くとともに、ハンドル５２ｄを操作してホッパー本体５２ａを破線で示すように回転させる。これにより、ホッパー本体５２ａ内に配置された合成樹脂廃材が前記開かれた扉６２から燃焼筒６１内に投入される。燃焼筒６１内に投入された合成樹脂廃材は一部が燃焼筒６１の下方から露出してロストル６５上に配置され他の合成樹脂廃材は燃焼筒６１内に配置される。
【００５１】
次にハンドル５２ｄを上記と逆操作してホッパー本体５２ａを元の位置に戻す。更に燃焼筒６１の扉を閉じる。これにより、燃焼筒６１の外周は内部と外部とで気体の出入りを制限するように封鎖される。
この状態で前記固定された原料残指示計５３の最下位での固定を解除することによって、燃焼筒６１内の原料センサー５３ｂは、合成樹脂廃材の上部に搭載された状態になる。これにより、指針５３ａは燃焼筒６１内に存在する合成樹脂廃材の量に応じた値を示す。
【００５２】
次に、空気供給ノズル６７から空気を燃焼筒６１の下方から露出した合成樹脂廃材に対し行い、ロストル６５上に搭載され燃焼筒６１の下方から露出した合成樹脂廃材に点火を行う。点火は、図示されていないが、空気供給ノズル６７の上方でロストル６５に向かって設置された点火電極を備えたガスバーナによって行われる。
燃焼がある程度進行した状態においては、上記ガスバーナの動作を停止させ、合成樹脂廃材を自立的に燃焼させる。燃焼が適切に行われる空気供給ノズル６７からの空気供給量を予め把握しておき、この適切な量を供給する。この際、筐体５１の前面に形成された空気供給窓５５の開閉度合いも適度に行う。
【００５３】
このようにして合成樹脂廃材の一部が自立的に適切に燃焼する。これにより、合成樹脂廃材の他の一部が加熱溶融して熱分解され、ワックス状物質が液状体となって製造される。製造されたワックス状物質は重力によりロストル６５の下方に落下し、この後、ワックス状物質はその下方に配置された各改質剤集合ホッパー７１により集合されて各受溜用タンク７０に導かれ、受溜用タンク７０に集められる。受溜用タンク室５６および改質剤集合ホッパー７１は、前記したように窒素などの不活性ガスが供給されているので、生成されたワックス状物質は二次燃焼することなく、受溜用タンク７０に集められる。
【００５４】
この合成樹脂廃材の燃焼に際して、燃焼筒６１内は燃焼筒６１の上部及び側面がその内部と外部とで気体の出入りを制限するように封鎖されているので、燃焼筒６１内では燃焼が行われることがない。これにより、燃焼が過度に進むことがなく、安定して燃焼が行われる。
【００５５】
上記のようにして燃焼が進むと、燃焼筒６１内に蓄えられた合成樹脂廃材が徐々に少なくなり、合成樹脂廃材の上部の位置が下降する。これによって合成樹脂廃材の上部に搭載された原料センサー５３ｂは下降し指針５３ａは上昇する。この指針５３ａの上昇によって、燃焼筒６１内にどれだけ合成樹脂廃材が残存しているかを知ることができる。
【００５６】
燃焼筒６１内の合成樹脂廃材がある程度少なくなったときに、燃焼筒６１内への合成樹脂廃材の追加を行う。合成樹脂廃材の追加は、前記したように、ホッパー本体５２ａ内への合成樹脂廃材の投入、指針５３ａを最下位への固定、燃焼筒６１の扉６２の開口、ホッパー本体５２ａの回転等を行って行う。
【００５７】
上記を繰り返すことにより、ワックス状物質の製造を連続して行うことができる。
受溜用タンク７０に生成されたワックス状物質の取り出しは、所定の時間が経過した時点で、筐体５１の側面に設けられた扉５７を開き、一方の扉５７から受溜用タンク７０を取り出し、他方の扉５７から空受溜用タンク７０を挿入することにより行われる。
【００５８】
燃焼炉６０の大きさが３５×２０ｃｍと１４０×２０ｃｍである２種類の本樹脂系改質剤製造装置５０（これを以下単に横型という）と、これと略同一面積の直径３０ｃｍ、６０ｃｍの断面円形の２種類の樹脂系改質剤製造装置（以下単に円形という）を用いて、燃焼状態と燃焼速度を測定した結果は表１及び表２の通りであった。なお、この際のロストル６５の底面と燃焼筒６１の下端との間隔は１５ｃｍとした。また、合成樹脂廃材は、架橋ポリエチレン絶縁電線(ＯＣ電線)の絶縁被覆層を剥がして得られたポリエチレン樹脂を一辺の長さが１０ｃｍ程度に切断された片状のものが用いられた。
【００５９】
この結果、面積が小サイズのものは、両者間にさほど差が無かったが、面積が大きいものは横型のものの方が燃焼状態及び燃焼速度の点で良好な結果が得られた。このため、本横型の樹脂系改質剤製造装置の方が大きな面積で燃焼させるのに適したものであることが確認できた。これにより横型のものは長辺の長さを増すことにより容易にスケールアップを図ることができる。
【００６０】
【表１】
【００６１】
【表２】
【００６２】
なお、上記実施形態はワックス状物質の取り出しを受溜用タンク７０を取り出すようにして行う場合を説明したが、受溜用タンク７０を一個にし、この受溜用タンク７０内に生成ワックス取出ポンプを設置し、このポンプを作動させることによりこのポンプに連結されたパイプを介して筐体５１の外部にワックス状物質を取り出すことも可能である。
【００６３】
このように樹脂系改質剤製造装置５０は断面が短辺と長辺とを有する長方形状の燃焼炉６１により構成され、燃焼炉の下方でのみ燃焼を行われるため、燃焼が困難なナゲット材の合成樹脂廃材であっても効率良く燃焼させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の一実施形態の燃焼炉を示す要部説明図。
【図２】図１における要部斜視図。
【図３】図２における要部拡大斜視図。
【図４】本発明の他の実施形態を示す要部説明図。
【図５】本発明の更に他の実施形態を示す要部断面説明図。
【図６】本発明の更に他の実施形態を示す正面図。
【図７】図６の右側面図。
【図８】図６の背面図。
【図９】図８のＡ−Ａ'線における断面図。
【図１０】図６の内部を透視した要部断面説明図。
【図１１】図６の要部斜視説明図。
【図１２】本発明の更に他の実施形態の内部を透視した要部断面説明図。
【図１３】従来の一例を示す燃焼熱分解炉の要部断面説明図。
【符号の説明】
【００６５】
２０ 燃焼炉
２１ 燃焼筒（筒体）
２２ ロストル（金網）
２３ 酸素供給ノズル
２３' 層流発生バーナ
２４ 蓋
２５ 筐体
３０ 補足部
３１ 樋
３２ 水
３３ 給水口
３４ 籠
３５ 水槽
３６ パイプ
３７ ポンプ
４０ ガス供給部
５０ 樹脂系改質剤製造装置
５１ 筐体
５２ 原料ホッパー部
５２ａ ホッパー本体
５２ｂ 回転軸
５２ｃ 蓋
５２ｄ ハンドル
５３ 原料残指示計
５３ａ 指針
５３ｂ 原料センサー
５３ｃ 可撓線条体
５４ 観察窓
５５ 空気供給窓
５６ 受溜用タンク室
５７ 扉
５８ ハンドル
６０ 燃焼炉
６１ 燃焼筒
６２ 扉
６４ 通路
６５ ロストル
６７ 空気供給ノズル
７０ 受溜用タンク
７１ 改質剤集合ホッパー
Ｂ 溶融物
Ｂ' 樹脂系改質剤
【技術分野】
【０００１】
本発明は、合成樹脂廃材をその一部の燃焼による熱により他の合成樹脂廃材を溶融・熱分解させ、樹脂・ゴム等の特性改質、インク・塗料或いは顔料用等に使用されるワックス状物質を製造する樹脂系改質剤の製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、複数種の合成樹脂若しくはカーボンブラックや無機系添加材を含む樹脂から構成される合成樹脂廃材を加熱溶融して熱分解させ、ワックス状物質を製造する樹脂系改質剤の製造装置として、種々のものが提案されている。（例えば特許文献１〜３）
これにより、ポリエチレン樹脂等の合成樹脂廃棄物を原料として処理し、樹脂・ゴム等の特性改質、インク・塗料或いは顔料用としてワックス状物質を製造できる。
【０００３】
この開示された樹脂系改質剤製造装置は、図１３に示すように、ワックス状物質溶融物を溜めておく有底円筒状の受溜用タンクＴが、タンク上端開口部１ｂを有し、かつ、支脚１ａによって支持されて設けられている。
【０００４】
該受溜用タンクＴのタンク上端開口部１ｂには、合成樹脂廃材等の原料Ａを加熱溶融する円筒状の燃焼用バスケット２が一体的に載架されて固設されている。該燃焼用バスケット２の側壁には、多数の空気導入孔２ｂが、燃焼用バスケット２の内部と外部とを連通するように、上記側壁の厚さ方向に穿設されている。
【０００５】
燃焼用バスケット２の下端開口部２ａには、閉塞した箱状の触媒槽（脱可塑化促進用バスケット）４が、下端開口部２ａを下側から塞ぐように取り付けられている。触媒槽４は、その全壁が多孔状となる網目状部４ａを有しており、その触媒槽４内に溶融物Ｂの脱可塑化促進用の金属触媒、例えば白金や銅からなる線状触媒４ｂを溶融物Ｂが通過し得るように充填されている。
【０００６】
燃焼用バスケット２に供給する空気量を調節する円筒状のエアーバランサー５が燃焼用バスケット２の外周を覆うように、上記燃焼用バスケット２の外周に対し所定の間隔をおいて設置されている。そのエアーバランサー５の下部には、空気導入用開口部５ａが設けられている。このエアーバランサー５は樹脂系改質剤製造装置の筐体としても作用している。
【０００７】
前記受溜用タンクＴと燃焼用バスケット２との間には、受溜用タンクＴ内にて生成した可燃性の高熱ガスＧを効率よく燃焼用バスケット２内に送出するために、連通管９が複数、受溜用タンクＴの外壁に対し上下方向に沿ってそれぞれ設置されている。各連通管９には受溜用タンクＴからのガスを燃焼用バスケット２に送り出すポンプ１０が、上記高熱ガスＧの送出を促進するためにそれぞれ設けられている。
【０００８】
受溜用タンクＴの内底部には、ワックス状物質Ｃの溶融している温度を電気加熱によって上昇させる加熱手段として、パイプ状のヒーター６が設置されている。また、受溜用タンクＴの内部には、ワックス状物質Ｃの溶融している温度を検出するバイメタルや熱電対などの温度センサ７が温度検出手段として設置されている。
【０００９】
前記ヒーター６には、該ヒーター６をオン・オフ制御もしくは比例制御するためのマイコン等の制御手段８がワックス状物質Ｃの溶融物を所定温度に保つように設けられている。
【００１０】
上記の燃焼用バスケット２内の下部には、原料Ａを載置して、溶融・熱分解するための原料受皿であるロストル３が、燃焼用バスケット２の下端開口部２ａを上方から塞ぐように、上記燃焼用バスケット２内の周壁に取り付けられている。
【００１１】
上述した製造装置においてワックス状物質を製造するには、まず、原料Ａとして、可燃性の例えば架橋ポリエチレン単独、或いは、架橋ポリエチレンと非架橋や低架橋のポリエチレン等のポリオレフィンを少量混合して用い、原料Ａをベルトコンベア11により搬送して原料投入用ホッパー１２から所定量燃焼用バスケット２のロストル３上に投入する。
【００１２】
次いで、原料Ａに含まれる架橋ポリエチレンに着火すると、ワックス状物質生成用の合成樹脂は熱分解して溶融し、その溶融物Ｂはロストル孔部３ａから滴下し、触媒槽４の触媒間を通過して受溜用タンクＴに落下する。
【００１３】
このとき、触媒槽４および受溜用タンクＴ内は架橋ポリエチレンの燃焼による酸素の消失で徐々に酸欠状態となり、酸欠状態で熱分解したワックス状物質Ｃは受溜用タンクＴに溜まる。
【００１４】
このように、溶融して高熱状態となっているワックス状物質Ｃは、酸欠状態において一部が気化して可燃性の高熱ガスＧを発生する。この高熱ガスＧは、受溜用タンクＴと燃焼用バスケット２との間に設けた連通管９により燃焼用バスケット２内に送出される。
【００１５】
該連通管９は、受溜用タンクＴ内にて生成した可燃性の高熱ガスＧを効率よく燃焼用バスケット２内に送出するためのもので、複数本が受溜用タンクＴの外壁に対し上下方向に沿って設置され、各連通管９には受溜用タンクＴからのガスを燃焼用バスケット２に送り出すポンプ１０が、上記高熱ガスＧの送出を促進するために設けられている。高熱ガスＧは、燃焼用バスケット２内に送り出された前記原料Ａの燃焼場所において、燃焼用バスケット２の空気導入孔２ａから導入される空気と混合されて燃焼し、原料Ａの溶融を継続させる。このように装置を構成することにより、立ち上げ時において熱エネルギーの供給を必要とするが、その後は自立的に熱エネルギーが供給されるようになる。
【００１６】
【特許文献１】特開昭６０−１９０４９４号公報
【特許文献２】特開平１０−１２８７４７号公報
【特許文献３】特開２００３−２０６３７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、上述の樹脂系改質剤の製造装置は、イ.投入した廃材の全体が一度に燃焼するので燃焼のコントロールが困難、ロ.燃焼用バスケット２の側壁に形成された多数の空気導入孔２ｂから空気を導入するので、燃焼のコントロールが困難であるなどの課題があった。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明はかかる点に鑑みなされたもので、筐体の内部に燃焼炉が配置され、前記燃焼炉内に配置された合成樹脂廃材の一部を燃焼させ、他の合成樹脂廃材を溶融・熱分解させてワックス状物質を製造する樹脂系改質剤の製造装置において、燃焼炉は上部及び側面上部が封鎖され、下方及び側面下方が燃焼炉内に配置された合成樹脂廃材を自然落下しない程度に開放され、前記開放された側面にて合成樹脂廃材の一部を燃焼させることを特徴とする樹脂系改質剤の製造装置である。
【発明の効果】
【００１９】
燃焼炉の下端から露出した合成樹脂廃材のみを燃焼させることによって、合成樹脂廃材の下端部のみを局所的に安定して燃焼させることができ、安定した熱分解をさせることができる。これにより、従来の課題を解決することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明は、以下の種々の実施形態を採用することができる。
燃焼炉は燃焼筒とその下方に配置されたロストルとで構成されたことを特徴とする。
ロストルは燃焼筒の下方に所定間隔を隔てて配置されたことを特徴とする。
ロストルは、断面が凹状に形成され、燃焼筒の下方に直接配置されたことを特徴とする。
ロストルは金網又は/及びパンチングメタルで構成されたことを特徴とする。
合成樹脂廃材は棒状に加工されたものであることを特徴とする。
合成樹脂廃材はナゲット材であることを特徴とする。
棒状の合成樹脂廃材はその中心軸線がほぼ鉛直となるように配置されたことを特徴とする。
燃焼炉の側面下方に向かって側面から酸素又は酸素含有ガスを供給する複数の酸素供給ノズルが配置され、前記筒体内に配置された前記棒状の合成樹脂廃材を下端から徐々に燃焼させて樹脂系改質剤を製造することを特徴とする。
前記酸素供給ノズルは、酸素又は酸素含有ガスを層流に放出させるものであることを特徴とする。
燃焼炉の側面又は筐体の側面は、水または水蒸気が通る通路が設けられ、燃焼炉又は筐体が冷却されることを特徴とする。
筐体の側面に空気供給窓が形成されていることを特徴とする。
なお、本発明において、「側面」とは特に断らない限り、上面及び下面を除き、右側面及び左側面以外に、正面（前面）、背面（裏面）も含むものとする。
【００２１】
以下本発明を図示した実施形態により更に詳しく説明する。
図１は本発明の一実施形態を示す製造装置の燃焼炉２０を示すものである。この燃焼炉２０は、燃焼筒２１と、その下端に所定間隔を隔てて配置されたロストル２２と、これら燃焼筒２１とロストル２２との間に酸素又は酸素含有ガスを供給する酸素供給ノズル２３と、燃焼筒２１の上部を封鎖する蓋２４と、これらを内部に収納して側面を外部空間から隔離する筐体２５等から構成されている。これによって、燃焼炉２０は上部及び側面上部が封鎖され、下方及び側面下方が燃焼炉内に配置された合成樹脂廃材を自然落下しない程度に開放されている。
上記の棒状の合成樹脂廃材は、例えば電力ケーブルの合成樹脂絶縁被覆層の外周を２〜６程度に縦割りして剥がした断面積1〜50ｃｍ2、長さ30ｃｍ程度に加工したものである。ナゲット材の合成樹脂廃材は、例えば上記合成樹脂絶縁被覆層を一辺の長さが0.3〜3ｃｍ程度に細かく粉砕された粒状又は長さ3〜15ｃｍ程度に切断された片状のものである。しかしながら、その両者の大きさの境界は必ずしも明確なものではない。
【００２２】
燃焼筒２１は、断面が円形又は四角形などの筒状の形状を成しており、鉄などの耐熱性のもので構成され、その軸心がほぼ鉛直に配置されている。燃焼筒２１の内部には１乃至複数の棒状の原料Ａをほぼ鉛直に収納する空間を有している。
ロストル２２は燃焼筒２１内に配置された原料Ａの端部を燃焼筒２１の下端から突出させて支えるもので、本実施形態においては平面形状の金網が水平面となるように配置されて構成されている。
【００２３】
酸素供給ノズル２３は、燃焼筒２１の下端から突出する原料Ａに対して、図示しない酸素供給源から酸素または酸素含有ガスを供給して、原料Ａの燃焼を助長させるためのものである。図示の実施形態においては、図３に示すように、一端２３１が円筒形状に構成され、他端２３２が多数の噴出孔２３３を有する断面長方形状に形成され、前記円筒形状の内部空間と前記それぞれの噴出孔２３３とは内部で連通して、一端２３１側から供給される気体を噴出孔２３３から断面長方形状に噴出する層流発生バーナ２３'が４個、図２に示すように、噴出孔２３３が棒状の原料Ａの軸心を向くように配置されて構成されている。勿論、層流発生バーナ２３'の数は１個以上であれば良い。
【００２４】
蓋２４は燃焼筒２１の上部を覆い、燃焼筒２１の上部空間と内部空間との間を封鎖するためのもので、燃焼筒２１の上部から取り外し自在に配置され、燃焼筒２１内に原料Ａを挿入・配置させる場合（追加する場合を含む）に、その蓋２４を取り外し、燃焼筒２１の上部から原料を配置させることができるようになっている。この蓋２４は、以下で説明する燃焼による熱分解時に、燃焼筒２１の内部で原料Ａが燃焼するのを防ぐ働きをする。
【００２５】
筐体２５は、上記各部品を内部に保持して周囲の外部空間から空気の出入りを防ぐためのものである。筐体２５の上部には、図示しない排気装置が備えられており、酸素供給ノズル２３によって供給された酸素又は酸素含有ガスによって原料Ａが燃焼する際に発する排気ガスを処理するようになっている。また、筐体２５の下端は、ロストル２２を介して図示しない受溜用タンクが配置されている。
【００２６】
本燃焼装置を動作させるには、初め、燃焼筒２１の上部から蓋２４を外し、図示しない原料搬送ロボットにより、棒状の原料Ａを燃焼筒２１内に挿入してロストル２２上に積載して配置させて、前記蓋２４を燃焼筒２１の上部に被せる。
次に、酸素供給ノズル２３によって、原料Ａの下端に酸素又は酸素含羞ガスを供給する。
【００２７】
次に、前記原料搬送ロボットに備え付けられたガスバーナ等による点火装置により、原料Ａの下端に点火して原料Ａの下端を燃焼させ、その後、点火装置を取り外す。
これにより、原料Ａの下端部は酸素供給ノズル２３の力を借りて一部が燃焼を続け、この燃焼による熱によって他の一部が熱分解して溶融物Ｂとして落下し、図示しない受溜用タンクに捕集される。
暫くすると、原料Ａは上記燃焼及び熱分解によりその長さが短くなる。原料Ａが所定長になると、これを図示しないセンサがこれを感知して、前記原料搬送ロボット等が蓋２４を開いて新たな原料を継ぎ足すことを繰り返す。これにより、持続的に熱分解を継続させることができる。
【００２８】
本実施形態は、燃焼筒２１の下端から突出した棒状の原料Ａの下端部のみを酸素供給ノズルによる酸素又は酸素含有ガスの供給によって原料Ａの下端部のみを局所的に燃焼させるので、この供給ガスを制御することによって燃焼温度の制御が容易となり、安定した熱分解をさせることができる。
【００２９】
また、本実施形態は、原料Ａの下端部の外周に対して４個の層流発生バーナ２３'により酸素又は酸素含有ガスを層流により供給するので、供給量を増やしても燃焼を安定化させることができる。また、この供給量を制御することにより、燃焼状態を安定させ、燃焼温度を一定に制御することが可能になった。
【００３０】
なお、本実施形態において、燃焼筒２１の下端とロストル２２との間に燃焼筒２１の外周と略同じ円筒状の金網を配置することも可能である。これにより、燃焼筒２１内に配置された棒状の原料Ａの長さが燃焼により短くなった場合においても、原料Ａがロストルの外側にはみ出すことを防ぐことができる。
【００３１】
［異なる他の実施形態］
図４は本発明の他の実施形態を示すものである。本実施形態の燃焼炉２０は、ロストル２２が半円球状に形成されて燃焼筒２１の下端から突出するように形成され、酸素供給ノズル２３がパイプ状のバーナで構成されている。このようなものであっても原料Ａの下端のみを適宜燃焼させ、原料Ａを熱分解させて、樹脂系改質剤を製造することができる。
【００３２】
図５は本発明の更に異なる製造装置の他の実施形態を示すものである。
本製造装置は、燃焼炉２０、補足部３０、燃焼炉２０と補足部３０との間に不活性ガス層Ｖを生成するガス供給部４０等とで構成されている。
燃焼炉２０の構成は図１に示す実施形態のものと略同じなのでその説明を省略する。
【００３３】
補足部３０は、ロストル２２の下方に傾斜して配置された樋３１と、樋３１の傾斜上部の位置で樋３１に水３２を供給する給水口３３と、樋３１の傾斜下方の位置に設置され樋３１に流れる水３２を濾す籠３４と、籠３４の下方の位置に設置され籠３４から漏れ出る水を受け取る水槽３５と、その水槽３５の水をパイプ３６を介して前記給水口３３に水３２を供給するポンプ３７とからなる。
【００３４】
ガス供給部４０は、図示しない不活性ガス供給装置から不活性ガスが供給され、燃焼炉２０と補足部３０との間の一部の層を不活性ガスの雰囲気にする。
【００３５】
また、上記のような補足部３０を採用することにより、燃焼炉２０で生成された溶融物Ｂが樋３１上の水３２に落下することにより直ちに冷やされて固形の樹脂系改質剤Ｂ'となり、水３２の流れによって籠３４に搬送されて補足される。従って、籠３４で補足された樹脂系改質剤は容易に籠３４で集めることができ、更に水によって直ちに冷やされて薄い膜の樹脂系改質剤Ｂ'となるため、落下点で次々に積層して大きな塊を生ずることが無い。これにより固形の樹脂系改質剤Ｂ'の中に煤などの不純物が混入することが少なく、水洗いなどにより、不純物を容易に取り除くことが可能になる優れた樹脂系改質剤Ｂ'を得ることができる。
【００３６】
燃焼炉２０と補足部３０とは、これらが互いに上下方向に離れて配置され、その間に筐体２５の下方から空気が入り込むことができるようになっている。このため、前記ガス供給部４０が配置されていない状況下では、燃焼炉２０で溶融・熱分解して生成された樹脂系改質剤が燃焼炉２０から補足部３０まで燃焼を継続しながら落下する状況に置かれている。しかしながら、前記ガス供給部４０の存在によりロストル２２の下方に不活性ガス層Ｖが形成され、燃焼炉２０から燃焼しつつ落下する樹脂系改質剤を直ちに消火させることができる。これにより、樹脂系改質剤の生成歩留まりを高めることができる。
【００３７】
このように、上記いずれの実施形態においても、燃焼炉２０の直下の位置に不活性ガス層Ｖが形成されているので、この不活性ガス層Ｖにより燃焼炉２０から燃焼しつつ落下する樹脂系改質剤を直ちに消火させることができ、燃焼により消失する樹脂系改質剤を減らすことができ、樹脂系改質剤の生成歩留まりを高めることができる。
【００３８】
［更に異なる他の実施形態］
図６〜１０は上記各実施形態と更に異なる樹脂系改質剤製造装置５０を示すもので、合成樹脂廃材（原料）が細かく粉砕された所謂、ナゲット材を用いて樹脂系改質剤を生成させるに適したものであり、図６は正面図、図７は右側面図、図８は背面図、図９は図８のＡ−Ａ'線における断面図、図１０は内部を透視した背面説明図である。これらの図において、５１は樹脂系改質剤製造装置５０の筐体、６０は燃焼炉、７０は受溜用タンクである。
【００３９】
燃焼炉６０は、燃焼筒６１とロストル６５とで構成されている。燃焼筒６１は、図１１に示すように、その断面形状が短辺と長辺とを有する長方形形状を成しており、その上部及び側面上部がその内部と外部とで気体の出入りを制限するように封鎖されており、また燃焼筒６１の下方及び側面下方は、燃焼筒６１内に配置された合成樹脂廃材が自然落下しない程度に隙間を設けたロストル６５により開放されている。そして上記短辺はおよそ１５〜４０ｃｍに構成され、開放された燃焼炉６０の下方に酸素が供給されて合成樹脂廃材の一部を燃焼させることができるように構成されている。
【００４０】
ロストル６５の底面と燃焼筒６１の下端との間隔、即ちロストル６５の高さは合成樹脂廃材の燃焼のし易さに応じて適宜調整される。即ち、合成樹脂廃材が燃焼し易い場合はその高さを短くし、燃焼し難い場合はその高さを長くして、燃焼状態を調整することができる。
ロストル６５は金属メッシュや円形や長尺状のパンチ穴（パンチングメタル）等で構成される。
【００４１】
燃焼炉６０の下方の表側と裏側（燃焼筒６１の下方の表側と裏側）には、図９に示すように、それぞれ上記長辺方向に沿って複数の空気供給ノズル６７が燃焼炉６０に向かって対向するように配置され、合成樹脂廃材の燃焼時に燃焼炉６０内に空気（酸素）を強制的に供給できるようになっている。この空気供給ノズル６７は前記酸素供給ノズル２３と同様なもので構成され、図示しない空気ポンプにより空気等が供給される。
【００４２】
筐体５１の背面の上部には、図９に示すように、原料ホッパー部５２が設けられている。この原料ホッパー部５２は、ホッパー本体５２ａ、及びホッパー本体５２ａの上部に回転軸５２ｂを中心にして回転する蓋５２ｃにより構成され、ホッパー本体５２ａはハンドル５２ｄ（図７参照）を操作することにより回転軸５２ｂを中心にして筐体５１内に回転可能に構成されている。また、ホッパー本体５２ａの側面は筐体５１の一部を形成するように構成されている。また、上記燃焼筒６１の背面には、扉６２が設けられており、ホッパー本体５２ａがハンドル５２ｄの操作により図９の点線に示すように回転させられたときに、ホッパー本体５２ａに収納された合成樹脂廃材が開いた扉６２から燃焼筒６１内に供給できるようになっている。
【００４３】
筐体５１の前部には指針５３ａが、燃焼筒６１内には原料センサー５３ｂがそれぞれ配置され、これらは互いにステンレス線や金属チエーン等による可撓線条体５３ｃにより連結され、これらにより原料残指示計５３が構成されている。原料センサー５３ｂは燃焼筒６１内に配置された合成樹脂廃材の上に搭載されて、燃焼により減少した合成樹脂廃材上部の下降に応じて下降し、この下降を可撓線条体５３ｃが指針５３ａに伝え、合成樹脂廃材の減少により指針５３ａが上昇するように構成されている。従って、この指針５３ａを読み取ることにより燃焼筒６１内にどれ程の合成樹脂廃材が残されているのかを知ることができる。
更に、筐体５１の前部及び背面にはそれぞれ燃焼炉６０の燃焼状態を観察できる観察窓５４及び空気量調整自在の空気供給窓５５が形成されている。
【００４４】
筐体５１の下方には受溜用タンク７０を配置しておくための受溜用タンク室５６が設けられており、筐体５１の側面に設けられた扉５７を開くことによって前記受溜用タンク７０を筐体５１の内外に出し入れすることができるようになっている。本実施形態においては８個の受溜用タンク７０が上記長辺方向に沿って一列に配置された場合が示されている。
【００４５】
ロストル６５と受溜用タンク室５６との間には、合成樹脂廃材が燃焼により生成された樹脂系改質剤を集合させて各受溜用タンク７０に導くための改質剤集合ホッパー７１が受溜用タンク７０の数だけ配置されている。なお、この改質剤集合ホッパー７１は、受溜用タンク室５６の全体に受溜用タンク７０が１個の配置された場合にあっては１個であっても良く、また図１２に示すように存在させなくとも良い。
受溜用タンク室５６および改質剤集合ホッパー７１には窒素などの不活性ガスが供給され生成されたワックス状物質が二次燃焼しないようになっている。
【００４６】
燃焼筒６１の側面及び筐体５１の側面には水または水蒸気が通る通路６４が設けられ、筐体５１の側面に設けられた冷却媒体注入穴から水または水蒸気が供給されて燃焼筒６１及び筐体５１を適度に冷却し、燃焼筒６１や筐体５１の保護を図ると同時に、合成樹脂廃材の熱分解が過度に行われないように制御できるようになっている。
即ち、燃焼筒６１の側面または筐体５１の側面を冷却しない場合は、燃焼筒６１の上部で３５０℃以上になり樹脂系改質剤製造装置の運転を中止しなければならない事態を生じたが、冷却した場合は約２００℃で保たれ、安定して運転することができた。また、これにより得られた熱回収による水蒸気や温水の熱エネルギーは、温水プールや風呂の熱源として利用される。
【００４７】
筐体５１の上部には、図示されていないが、燃焼炉６０で燃焼された排ガスを処理する排ガス処理装置が取り付けられている。この排ガス処理装置は、例えば排ガスをガスバーナで強制的に再度燃焼させる燃焼室やその強制的に燃焼させたガスからゴミやチリを取り除くためのスクラバー等で構成されている。これにより、排ガスは大気汚染を起こさないような処理がなされて大気中に放出されるようになっている。
【００４８】
尚、樹脂系改質剤製造装置５０の右側前面に配置されたハンドル５８は、減速ギヤーボックス５８ａを介して空気供給ノズル６７や改質剤集合ホッパー７１等を上下するためのもので、空気供給ノズル６７等をロストル６５から遠ざけることにより、ロストル６５等の掃除をし易くするためのものである。
【００４９】
[更に異なる他の実施形態における樹脂系改質剤製造装置の動作]
以下、本実施形態の樹脂系改質剤製造装置５０を運転の操作順に従って各部の動作を更に詳しく説明する。
【００５０】
まず、初めに、回転軸５２ｂを中心にして蓋５２ｃを回転させ、ホッパー本体５２ａの上部を開放にし、図示しない原料搬送装置によりナゲット状の合成樹脂廃材をホッパー本体５２ａ内に投入する。この後、蓋５２ｃを閉じておく。
次に指針５３ａを最下位に下げて固定する。これにより、燃焼筒６１内の原料センサー５３ｂは最上位に上昇されて固定される。
この状態において、燃焼筒６１の背面に配置された扉６２を開くとともに、ハンドル５２ｄを操作してホッパー本体５２ａを破線で示すように回転させる。これにより、ホッパー本体５２ａ内に配置された合成樹脂廃材が前記開かれた扉６２から燃焼筒６１内に投入される。燃焼筒６１内に投入された合成樹脂廃材は一部が燃焼筒６１の下方から露出してロストル６５上に配置され他の合成樹脂廃材は燃焼筒６１内に配置される。
【００５１】
次にハンドル５２ｄを上記と逆操作してホッパー本体５２ａを元の位置に戻す。更に燃焼筒６１の扉を閉じる。これにより、燃焼筒６１の外周は内部と外部とで気体の出入りを制限するように封鎖される。
この状態で前記固定された原料残指示計５３の最下位での固定を解除することによって、燃焼筒６１内の原料センサー５３ｂは、合成樹脂廃材の上部に搭載された状態になる。これにより、指針５３ａは燃焼筒６１内に存在する合成樹脂廃材の量に応じた値を示す。
【００５２】
次に、空気供給ノズル６７から空気を燃焼筒６１の下方から露出した合成樹脂廃材に対し行い、ロストル６５上に搭載され燃焼筒６１の下方から露出した合成樹脂廃材に点火を行う。点火は、図示されていないが、空気供給ノズル６７の上方でロストル６５に向かって設置された点火電極を備えたガスバーナによって行われる。
燃焼がある程度進行した状態においては、上記ガスバーナの動作を停止させ、合成樹脂廃材を自立的に燃焼させる。燃焼が適切に行われる空気供給ノズル６７からの空気供給量を予め把握しておき、この適切な量を供給する。この際、筐体５１の前面に形成された空気供給窓５５の開閉度合いも適度に行う。
【００５３】
このようにして合成樹脂廃材の一部が自立的に適切に燃焼する。これにより、合成樹脂廃材の他の一部が加熱溶融して熱分解され、ワックス状物質が液状体となって製造される。製造されたワックス状物質は重力によりロストル６５の下方に落下し、この後、ワックス状物質はその下方に配置された各改質剤集合ホッパー７１により集合されて各受溜用タンク７０に導かれ、受溜用タンク７０に集められる。受溜用タンク室５６および改質剤集合ホッパー７１は、前記したように窒素などの不活性ガスが供給されているので、生成されたワックス状物質は二次燃焼することなく、受溜用タンク７０に集められる。
【００５４】
この合成樹脂廃材の燃焼に際して、燃焼筒６１内は燃焼筒６１の上部及び側面がその内部と外部とで気体の出入りを制限するように封鎖されているので、燃焼筒６１内では燃焼が行われることがない。これにより、燃焼が過度に進むことがなく、安定して燃焼が行われる。
【００５５】
上記のようにして燃焼が進むと、燃焼筒６１内に蓄えられた合成樹脂廃材が徐々に少なくなり、合成樹脂廃材の上部の位置が下降する。これによって合成樹脂廃材の上部に搭載された原料センサー５３ｂは下降し指針５３ａは上昇する。この指針５３ａの上昇によって、燃焼筒６１内にどれだけ合成樹脂廃材が残存しているかを知ることができる。
【００５６】
燃焼筒６１内の合成樹脂廃材がある程度少なくなったときに、燃焼筒６１内への合成樹脂廃材の追加を行う。合成樹脂廃材の追加は、前記したように、ホッパー本体５２ａ内への合成樹脂廃材の投入、指針５３ａを最下位への固定、燃焼筒６１の扉６２の開口、ホッパー本体５２ａの回転等を行って行う。
【００５７】
上記を繰り返すことにより、ワックス状物質の製造を連続して行うことができる。
受溜用タンク７０に生成されたワックス状物質の取り出しは、所定の時間が経過した時点で、筐体５１の側面に設けられた扉５７を開き、一方の扉５７から受溜用タンク７０を取り出し、他方の扉５７から空受溜用タンク７０を挿入することにより行われる。
【００５８】
燃焼炉６０の大きさが３５×２０ｃｍと１４０×２０ｃｍである２種類の本樹脂系改質剤製造装置５０（これを以下単に横型という）と、これと略同一面積の直径３０ｃｍ、６０ｃｍの断面円形の２種類の樹脂系改質剤製造装置（以下単に円形という）を用いて、燃焼状態と燃焼速度を測定した結果は表１及び表２の通りであった。なお、この際のロストル６５の底面と燃焼筒６１の下端との間隔は１５ｃｍとした。また、合成樹脂廃材は、架橋ポリエチレン絶縁電線(ＯＣ電線)の絶縁被覆層を剥がして得られたポリエチレン樹脂を一辺の長さが１０ｃｍ程度に切断された片状のものが用いられた。
【００５９】
この結果、面積が小サイズのものは、両者間にさほど差が無かったが、面積が大きいものは横型のものの方が燃焼状態及び燃焼速度の点で良好な結果が得られた。このため、本横型の樹脂系改質剤製造装置の方が大きな面積で燃焼させるのに適したものであることが確認できた。これにより横型のものは長辺の長さを増すことにより容易にスケールアップを図ることができる。
【００６０】
【表１】
【００６１】
【表２】
【００６２】
なお、上記実施形態はワックス状物質の取り出しを受溜用タンク７０を取り出すようにして行う場合を説明したが、受溜用タンク７０を一個にし、この受溜用タンク７０内に生成ワックス取出ポンプを設置し、このポンプを作動させることによりこのポンプに連結されたパイプを介して筐体５１の外部にワックス状物質を取り出すことも可能である。
【００６３】
このように樹脂系改質剤製造装置５０は断面が短辺と長辺とを有する長方形状の燃焼炉６１により構成され、燃焼炉の下方でのみ燃焼を行われるため、燃焼が困難なナゲット材の合成樹脂廃材であっても効率良く燃焼させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の一実施形態の燃焼炉を示す要部説明図。
【図２】図１における要部斜視図。
【図３】図２における要部拡大斜視図。
【図４】本発明の他の実施形態を示す要部説明図。
【図５】本発明の更に他の実施形態を示す要部断面説明図。
【図６】本発明の更に他の実施形態を示す正面図。
【図７】図６の右側面図。
【図８】図６の背面図。
【図９】図８のＡ−Ａ'線における断面図。
【図１０】図６の内部を透視した要部断面説明図。
【図１１】図６の要部斜視説明図。
【図１２】本発明の更に他の実施形態の内部を透視した要部断面説明図。
【図１３】従来の一例を示す燃焼熱分解炉の要部断面説明図。
【符号の説明】
【００６５】
２０ 燃焼炉
２１ 燃焼筒（筒体）
２２ ロストル（金網）
２３ 酸素供給ノズル
２３' 層流発生バーナ
２４ 蓋
２５ 筐体
３０ 補足部
３１ 樋
３２ 水
３３ 給水口
３４ 籠
３５ 水槽
３６ パイプ
３７ ポンプ
４０ ガス供給部
５０ 樹脂系改質剤製造装置
５１ 筐体
５２ 原料ホッパー部
５２ａ ホッパー本体
５２ｂ 回転軸
５２ｃ 蓋
５２ｄ ハンドル
５３ 原料残指示計
５３ａ 指針
５３ｂ 原料センサー
５３ｃ 可撓線条体
５４ 観察窓
５５ 空気供給窓
５６ 受溜用タンク室
５７ 扉
５８ ハンドル
６０ 燃焼炉
６１ 燃焼筒
６２ 扉
６４ 通路
６５ ロストル
６７ 空気供給ノズル
７０ 受溜用タンク
７１ 改質剤集合ホッパー
Ｂ 溶融物
Ｂ' 樹脂系改質剤
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体の内部に燃焼炉が配置され、前記燃焼炉内に配置された合成樹脂廃材の一部を燃焼させ、他の合成樹脂廃材を溶融・熱分解させてワックス状物質を製造する樹脂系改質剤の製造装置において、燃焼炉は上部及び側面上部が封鎖され、下方及び側面下方が燃焼炉内に配置された合成樹脂廃材を自然落下しない程度に開放され、前記開放された側面及び下方にて合成樹脂廃材の一部を燃焼させることを特徴とする樹脂系改質剤の製造装置。
【請求項２】
燃焼炉は燃焼筒とその下方に配置されたロストルとで構成されたことを特徴とする請求項１に記載の樹脂系改質剤の製造装置。
【請求項３】
ロストルは燃焼筒の下方に所定間隔を隔てて配置されたことを特徴とする請求項２に記載の樹脂系改質剤の製造装置。
【請求項４】
ロストルは断面が凹状に形成され、燃焼筒の下方に直接配置されたことを特徴とする請求項２に記載の樹脂系改質剤の製造装置。
【請求項５】
ロストルは金網又は/及びパンチングメタルで構成されたことを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１つに記載の樹脂系改質剤の製造装置。
【請求項６】
合成樹脂廃材は棒状に加工されたものであ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つに記載の樹脂系改質剤の製造装置。
【請求項７】
合成樹脂廃材はナゲット材であ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つに記載の樹脂系改質剤の製造装置。
【請求項８】
棒状の合成樹脂廃材はその中心軸線がほぼ鉛直となるように配置されたことを特徴とする請求項６に記載の樹脂系改質剤の製造装置。
【請求項９】
燃焼炉の側面下方に向かって側面から酸素又は酸素含有ガスを供給する複数の酸素供給ノズルが配置され、前記筒体内に配置された前記棒状の合成樹脂廃材を下端から徐々に燃焼させて樹脂系改質剤を製造することを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１つに記載の樹脂系改質剤の製造装置。
【請求項１０】
前記酸素供給ノズルは、酸素又は酸素含有ガスを層流に放出させるものであることを特徴とする請求項９に記載の樹脂系改質剤の製造装置。
【請求項１１】
燃焼炉の側面又は筐体の側面に水または水蒸気が通る通路が設けられ、燃焼炉又は筐体が冷却されることを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか１つに記載の樹脂系改質剤の製造装置。
【請求項１２】
筐体の側面に空気供給窓が形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれか１つに記載の樹脂系改質剤の製造装置。
【請求項１】
筐体の内部に燃焼炉が配置され、前記燃焼炉内に配置された合成樹脂廃材の一部を燃焼させ、他の合成樹脂廃材を溶融・熱分解させてワックス状物質を製造する樹脂系改質剤の製造装置において、燃焼炉は上部及び側面上部が封鎖され、下方及び側面下方が燃焼炉内に配置された合成樹脂廃材を自然落下しない程度に開放され、前記開放された側面及び下方にて合成樹脂廃材の一部を燃焼させることを特徴とする樹脂系改質剤の製造装置。
【請求項２】
燃焼炉は燃焼筒とその下方に配置されたロストルとで構成されたことを特徴とする請求項１に記載の樹脂系改質剤の製造装置。
【請求項３】
ロストルは燃焼筒の下方に所定間隔を隔てて配置されたことを特徴とする請求項２に記載の樹脂系改質剤の製造装置。
【請求項４】
ロストルは断面が凹状に形成され、燃焼筒の下方に直接配置されたことを特徴とする請求項２に記載の樹脂系改質剤の製造装置。
【請求項５】
ロストルは金網又は/及びパンチングメタルで構成されたことを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１つに記載の樹脂系改質剤の製造装置。
【請求項６】
合成樹脂廃材は棒状に加工されたものであ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つに記載の樹脂系改質剤の製造装置。
【請求項７】
合成樹脂廃材はナゲット材であ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つに記載の樹脂系改質剤の製造装置。
【請求項８】
棒状の合成樹脂廃材はその中心軸線がほぼ鉛直となるように配置されたことを特徴とする請求項６に記載の樹脂系改質剤の製造装置。
【請求項９】
燃焼炉の側面下方に向かって側面から酸素又は酸素含有ガスを供給する複数の酸素供給ノズルが配置され、前記筒体内に配置された前記棒状の合成樹脂廃材を下端から徐々に燃焼させて樹脂系改質剤を製造することを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１つに記載の樹脂系改質剤の製造装置。
【請求項１０】
前記酸素供給ノズルは、酸素又は酸素含有ガスを層流に放出させるものであることを特徴とする請求項９に記載の樹脂系改質剤の製造装置。
【請求項１１】
燃焼炉の側面又は筐体の側面に水または水蒸気が通る通路が設けられ、燃焼炉又は筐体が冷却されることを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか１つに記載の樹脂系改質剤の製造装置。
【請求項１２】
筐体の側面に空気供給窓が形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれか１つに記載の樹脂系改質剤の製造装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００８−９５０６８（Ｐ２００８−９５０６８Ａ）
【公開日】平成２０年４月２４日（２００８．４．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１７９２００（Ｐ２００７−１７９２００）
【出願日】平成１９年７月９日（２００７．７．９）
【出願人】（５９３０４７４２６）社団法人電線総合技術センター (16)
【出願人】（０００２１３２９７）中部電力株式会社 (811)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年４月２４日（２００８．４．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年７月９日（２００７．７．９）
【出願人】（５９３０４７４２６）社団法人電線総合技術センター (16)
【出願人】（０００２１３２９７）中部電力株式会社 (811)
【Ｆターム（参考）】
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