JP2004255363A - プラスチックの減容機 - Google Patents

Abstract

【課題】プラスチック減容機の処理室に配置した回転軸の温度上昇を抑制し、必要に応じて温度調節部にて排出前の破砕材料の温度調節を行う。
【解決手段】プラスチック減容機１は、発泡プラスチックの破砕を行う処理室２と、粉砕した発泡プラスチックを加熱する加熱部６を備え、処理室２には破砕アーム９と、破砕したプラスチックを加熱部６側に移送するスクリュー羽根１０とを設けた中空の回転軸８が配置され、その中空部に冷却媒体が流通する。また、圧縮部５の周囲に温度調節部を設ける。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は発泡プラスチック等の嵩密度が著しく小さいプラスチックの容積を減少するために粉砕・圧縮するプラスチックの減容機に関する。
【０００２】
【従来の伎術】
一般家庭や各種事業所などからは使用済みまたは不要になったプラスチック類が廃プラスチックとして排出されるが、通常、それらは回収車で回収して処理施設に運搬し、そこで焼却処分されるか、または熱分解装置により熱分解して燃料やモノマー成分などの資源としてリサイクルされる。
【０００３】
廃プラスチックにはポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニルなどが存在するが、それらは硬質プラスチック、シート、発泡体など種々の形態を有している。そのうち発泡プラスチックは食品トレイや梱包用の緩衝材として多用されているので、それに応じて多量の廃発泡プラスチックが排出され、その中でも発泡ポリスチレン（いわゆる発泡スチロール）が大きな割合を占めている。
【０００４】
廃発泡プラスチック（以下、単に発泡プラスチックという）を例えば燃料やモノマーとして回収してリサイクルするには、運搬、保管、熱分解等の種々の作業や処埋を必要とするが、発泡プラスチックは嵩高なのでそれらの作業や処理を著しく困難にする。そこで、発泡プラスチックを排出する事業所や集積場などに減容機を設置し、その容積を大幅に減少させてから運搬、保管、熱処理または熱分解処理などを行うことが提案されている。
【０００５】
従来から知られている減容機としては、破砕・溶融型のものと、粉砕・圧縮型のものとがある。前者は減容液を必要とし、ランニングコストが高くなる欠点を有する。これに対して、後者は減容液を不要とし、取扱いが簡単であると共に、ランニングコストを小さくすることができる。
【０００６】
このような粉砕・圧縮型の減容機は、既に特開２００２−６６３７０号及び特開２００２−７９３９９号のプラスチック類の減容機として開示されている。
後者の減容機は、プラスチック類を投人するホッパーと、その下部に配置された粉砕部と、その前方に配置された圧縮部とを有する。粉砕部は、回転軸に植設された多数の破砕アームと、プラスチック類を前方に送るスクリュー羽根と、それらを囲む破砕部内に突設固定された破砕板とを有する。夫々の破砕アームは回転軸の軸線方向および周方向に離間して配置され、破砕板は破砕アームおよびスクリュー羽根と干渉しないように前後方向に所定距離離間して縦桟伏に配置されている。
圧縮部は、先細角錐台状の圧縮筒がスクリュー羽根を囲んでいる。そして、ホッパーから投人された発泡スチレン等のプラスチックは、破砕部で破砕されると共に、スクリュー羽根で前方に送られる。そして、前方の圧縮部の先細角錐台状の圧縮筒内に圧入され、圧縮されて減容化される。
【０００７】
圧縮部の先端には断面多角形の排出筒が設けられ、そこから粉砕・圧縮した発泡プラスチックを棒状に押出し、次いでカッターで所定長に切断して減容機から排出する。
【０００８】
開示された前記減容機は、コンパクト化のため発泡プラスチックを破砕する破砕アームと、破砕したプラスチックを排出筒方向に移送するスクリュー羽根の両者を同軸的に設けた共通の回転軸が配置される。
この減容機は一本の回転軸で発泡プラスチックの破砕と、破砕されたプラスチックの移送を行うので装置が小型化し、減容コストも低減できるという利点がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記公報で開示された共通回転軸型の減容機を使用し、発泡プラスチックの減容処理を長時間連続して行った場合には、発泡プラスチックの破砕と移送を狭い空間で長時間行うことにより、発生する摩擦熱により回転軸の周囲に滞留する発泡プラスチックの温度が高くなり、それによって回転軸の温度も著しく上昇することが分かった。その回転軸は、スクリュー羽根の搬送方向の下流ほど加熱する傾向にある。これはその下流ほど発泡プラスチックが圧縮されることによるからと推測できる。
【００１０】
このように回転軸の温度が上昇すると、回転軸の周囲に滞留する粉砕された発泡プラスチックの一部が溶融する結果、その溶融物が回転軸に固着するという問題が発生する。それと共に、粉砕処理の後工程である圧縮工程において、溶融物が混合した不均一な破砕物を圧縮処理することになり、最終的に減容機から排出する減容物の粒度や硬さにバラツキを生じる。
【００１１】
このように粒度や硬さのバラツキを有する減容物は、次の熱分解処理などに悪影響を与えるので好ましくない。そこで本発明は、このような共通回転軸型の減容機における問題を解決することを課題とし、そのための新しい減容機を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決する請求項１に記載の発明は、発泡プラスチックの破砕を行う破砕部（２）と、粉砕した発泡プラスチックを圧縮する圧縮部（５）を備え、前記破砕部（２）には発泡プラスチックを破砕する破砕アーム（９）と、破砕したプラスチックを圧縮部（５）側に移送するスクリュー羽根（１０）とを設けた回転輔（８）を配置してなるプラスチックの減容機において、前記回転軸（８）を中空軸とし、その中空部に冷却媒体が流通できるように構成し、圧縮部周囲に温度調節部を設けたことを特徴とするプラスチックの減容機である。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、発泡プラスチックの破砕を行う破砕部（２）と、粉砕した発泡プラスチックを圧縮する圧縮部（５）を備え、前記破砕部（２）には発泡プラスチックを破砕する破砕アーム（９）と、破砕したプラスチックを圧縮部（５）側に移送するスクリュー羽根（１０）とを設けた回転軸（８）を配置してなるプラスチックの減容機において、前記回転軸（８）を中空軸とし、その中空部に対流可能な夜体を封入し、圧縮部周囲に温度調節部を設けたことを特徴とするプラスチックの減容機である。
請求項３に記載の発明は、請求項１の構成において、前記回転軸（８）にノズル孔（２１ａ）（２１ｂ）を設け、そのノズル孔（２１ａ）（２１ｂ）から回転軸（８）の内部を流通する冷却媒体の少なくとも一部が噴出できるように構成したものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面により説明する。図１は本発明に係る減容機の一部破断正面図、図２はその平面図、図３は図１の左側面図である。これらの図において、減容機１は破砕部２と、破砕部２の上部に設けたホッパ部３と、ホッパ部３の上部に設けた投入口４と、破砕部２の前方に連通する先細台形筒伏の圧縮部５と、圧縮部５の周囲を覆うように位置する温度調節部４１または４２と、圧縮部５の出口側に連通する排出筒６とを備えている。
【００１５】
さらに断面多角形の排出筒６の出口側には、棒状に押出されたプラスチックを所定長に切断するカッター装置（図示せず）が設けられる。一方、破砕部２の底部には装置移動用の複数のキャスタ７が設けられる。またホッパ部３の側部に運転操作を行うための操作部３０が取り付けられる。
【００１６】
破砕部２には水平方向に回転軸８が配置される。この回転軸８は例えばステンレスのような伝熱性が良く剛性の高いパイプ材から作られ、その外周部に半径方向に放射状に延びる紬長い金属製の破砕アーム９が所定間隔で複数設けられると共に、金属製のスクリュー羽根１０が軸方向に同軸的に設けられる。それらを囲む破砕部内に破砕板９ａが突設固定されている。その破砕板９ａは、図２に示す如く、破砕アーム９およびスクリュー羽根１０と干渉しないように前後方向に所定距離離間して縦桟状に配置されている。圧縮部５は先細角錐台筒とその内部に配置されたテーパ型のスクリュー羽根とからなる。即ち、先細角錐台筒がスクリュー羽根を囲んでいる。この圧縮部５のスクリュー羽根は先細角錐台筒に略整合する外周を有し、先端部程その半径が小さくなるテーパ形のものである。
【００１７】
なお破砕アーム９は破砕板９ａとの間で、ホッパ部３から供給される発泡プラスチックを衝撃力により細かく粉砕し、破砕した破砕プラスチック片をスクリュー羽根１０が排出筒６側に移送する。圧縮部５は破砕された発泡プラスチック片を圧縮減容し、排出筒６からそれを多角形の棒伏にして出口側に送り出す。
なお棒状の圧縮プラスチックは出口側に設けたカッター装置で所定長に切断されて排出する。
これらの構造および作用は、前記の特開２００２−６６３７０号の公報に記載のプラスチック類の減容機と同一である。
【００１８】
次に回転軸８は、第１の軸受部１１と第２の軸受部１２により軸支され、駆動部１３により低速で回転する。なお図３に第２の軸受部１２を支持する支持アーム１２ａが表れている。
駆動部１３は破砕部２の後端（図１の右側面）に取り付けられ、駆動モータ１４とその出力軸に連結された減速機構１５を有する。そして一例として減速機構１５はウオーム歯車機構１６を利用し、それによりモータの出力軸と回転軸８とが連結される。
回転軸８は中空軸とされ、その中空部に冷媒タンク（図示せず）から冷却用の冷媒を供給するためのホース１７、および熱交換により温度上昇した冷媒を冷媒タンクに戻すホース１８が接続される。
【００１９】
図４は図１に示す回転軸８と破砕アーム９の一部およびスクリュー羽根１０部分を拡大して示す正面図であり、図５は図３における回転軸８部分をさらに拡大して示す軸方向断面図である。
先ず図４に示すように、回転軸８は、破砕部２の後方に固定された固定筒部２１と、その固定筒部２１の先端部に回転シール部２２を介して回転自在に且つ同軸的に連続する回転筒部２０とを有する。その回転筒部２０の前端部外周及び後端部外周が第１の軸受部１１と第２の軸受部１２で軸支されている。そして回転筒部２０の外周部に複数の紬長い破砕アーム９と、スクリュー羽根１０が固定されている。
【００２０】
次に図５に示すように、中空軸とされた回転筒部２０の先端部は蓋体２３で閉鎖され、その回転筒部２０の後端部の内部にはＯリングからなる回転シール部２２を介して固定筒部２１の先端部が挿人される。固定筒部２１の後端部における内側には内筒体２４を同軸的に連結した固定リング２５が挿人・固定され、その内筒体２４は固定筒部２１から回転筒部２０の先端部付近まで延長している。
【００２１】
固定リング２５の後端部に形成した内ネジ部にエルボ２６の一端部が螺着し、そのエルボ２６の他端に螺着したホースニップル２７を介して冷媒供給側のホース１７が接続される。また固定筒部２１の中間部に設けた貫通孔にソケット２８が固定され、そのソケット２８に形成した内ネジ部に螺着したホースニップル２９を介して冷媒戻り側のホース１８が接続される。
【００２２】
そして、圧縮部５の周囲には温度調節部４１が備えられる。
この温度調節部は図１に示すように、圧縮部を取り囲むように設けられたコーン型のシールドカバー３２の下部に孔を設け、この孔に取り付けられる接続部材を介して注入ホース３３が接続され、該カバー上部には同様にして排出ホース３４が接続される。これらのホースは加温もしくは冷却機能を有する媒体タンク（図示略）に接続され、所望の温度に調整された媒体が循環提供される。
また、別の形態として、図８に示すように媒体封入形式が用いられる。
図において、既述例と同様に圧縮部の周囲にシールドカバー３５が設けられ、該カバー上部に注入ホース３６が取り付けられ、カバー下部には排出管３７を介してコック３８および排出ホース３９が設けられる。さらに、カバー内適所に電熱のヒーター４０が設けられる。
【００２３】
次に図１に示す減容機により廃発泡ポリスチレン等の発泡プラスチックを減容する方法を説明する。先ず、図示しない冷媒タンクに貯留された冷却水や冷却空気などの冷媒を回転軸８の内部に循環する。すなわち、冷媒タンクから冷媒を図示しないポンプでホース１７を通して固定筒部２１（図５）の内部に供給すると、冷媒は固定筒部２１に配置した内筒体２４の内部空間を通って回転筒部２０の先端部まで流れ、さらに内筒体２４の外周面と回転筒部２０の内壁面との間の空間を通って配管１８より冷媒端タンクに戻る。
【００２４】
次に発泡プラスチックを入口部４からホッパ部３内に投入する。ホッパ部３内の発泡プラスチックは下部の破砕部２に人り、そこで細かく粉砕される。すなわち操作部３０（図３）に設けた起動スイッチの操作により駆動部１３の駆動モーター１４が起動し、減速機構１５を介して回転軸８の回転筒部２０が回転する。
すると破砕アーム９が回転し、破砕板９ａとの間でその衝撃力により発泡プラスチックが細かく粉砕される。
【００２５】
粉砕された発泡プラスチックは回転筒部２０に設けたスクリュー羽根１０により攪拌され軸方向の左方に移動し、圧縮部５に押し込まれて圧縮減容する。
圧縮減容したプラスチックは圧縮部５の出口側から排出筒６に移り、その途中に設けたカッター部で所定長に切断され、短い角棒状の減容物として出口部から外部に排出する。
【００２６】
回転軸８を取り囲む狭い場所で大量の発泡プラスチックを連続して破砕アーム９で破砕し、スクリュー羽根１０で攪拌すると大量の摩擦熱が発生する。この熱は破砕部２の内部、特に回転軸８付近に蓄積してその内部温度を著しく上昇させる。しかし本実施形態では、回転軸８が内部を循環する冷媒で冷却されているので、回転軸８の温度上昇は効率良く抑制される。そのため従来のような温度上昇によって生じる種々の問題は発生しない。
【００２７】
図６は図５に示す回転軸８の変形例である。この例が図５の例と異なる部分は回転筒部２０の先端部を閉鎖する蓋体２３の部分にノズル孔２０ａを設け、回転筒部２０の側壁の部分にノズル孔２０ｂを設けた点である。そのほかは図５と略同様に構成され、図５と同じ部分は同一符号を付す。
【００２８】
次に図６の回転軸８における冷却作用を説明する。先ず固定筒部２１に供給する冷媒は破砕部２の内部に噴出しても差し支えないもの、例えば外気或いは冷凍機等で冷却した空気を使用する。次に、固定筒部２１に供給された冷媒は回転筒部２０の先端部まで流れ、ノズル孔２０ａ，２０ｂから破砕部２の内部、特に回転軸８の周囲に噴出し、回転軸８の周囲の部分を冷却する。
【００２９】
図６には回転筒部２０の先端部に設けた蓋体２３のノズル孔２０ａと、回転筒部２０の側壁部のノズル孔２０ｂを設けているが、ノズル孔は蓋体２３と側壁部のいずれか一方のみに設けることができ、また側壁の上下左右若しくは軸方向に沿って複数箇所設けることもできる。
図６のようにノズル部を設けると回転軸８は内外部から同時に冷却されるので、図５の例より一層効果的に冷却される。
【００３０】
図７は、は図５に示す回転軸８のさらに他の変形例である。この例は中空の回転軸８の一端が閉塞されていると共に、他端の開口が端蓋３１により開閉自在に閉塞され、内部に水や不凍液等の対流性液体を封入したものである。
実験によれば、図１、図５の例のように液体を外部に取り出すことなく、液体を中空回転軸に充満した図７のものであっても、中実軸に比べて、特にその先端部の温度が低下する。その結果、回転軸の周囲に滞留する粉砕された発泡プラスチックの一部が溶融する間題は生じなかった。その理由は明確ではないが、特に高温となる回転軸先端部の熱が、中空回転軸内部の液体に伝熱され、その液体が対流することにより、回転軸の低温部で放熱されるものと思われる。
【００３１】
図８は、図１の変形例で、温度調節部内に媒体液を封入し、液内にヒーターを配置したものである。液温が低い場合はヒーターにて液温を上昇させて適温を保つことができる。なお、排出管にコックを設けており、封入液注入時はコックを閉めて注入ホースから注入を行い、排出時はコックを開けて封入されている液を排出することができる。
【００３２】
図１および図８に示す温度調節部は、破砕後の発泡プラスチックを排出筒に送り出す前にその温度調節を行うのが目的である。
発泡プラスチックはその用途によって多種類が使用されており、構成成分に差異がある。また、本装置の使用環境・季節により、環境気温に差異がある。
そのため、冷却機能を備えた本装置でも、あえて冷却機能を作用させずに使用する場合があり、ときには加温の必要が生ずる。
このようなとき、温度調節部を作動させることにより、適温を保って適切な処理を行うことができ、排出される破砕材料の均一化を得ることができる。
なお、この温度調節部に設けたヒーターや、図示しない媒体タンクの加温もしくは冷却機能を、温度調節部に温度センサーを取り付けて、このセンサーからの信号により制御するようにすれば、常に適温状態とすることができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る発泡プラスチックの減容機は、破砕部に粉砕アームとスクリュー羽根を設けた回転軸を配置し、その回転軸を中空軸とし、回転軸の中空部に冷却媒体を流通できるように構成したので、長時間連続して発泡プラスチックの減容処理を行っても、摩擦熱による回転軸周囲の温度上昇を効果的に抑制することができるため、発泡プラスチックの溶融物が回転軸に固着するなどの問題は発生せず、減容機から排出される減容物の粒度、硬さにバラツキを生じることもない。
【００３４】
また、その回転軸（８）を中空軸とし、その中空部に対流可能な液体が封入されたものであってもよいことが、前記の如く、実験により確認されている。
次に、上記減容器において、前記回転軸にノズル孔を設け、そのノズル孔から回転軸の内部を流通する冷却媒体の少なくとも一部を破砕部内に噴出できるように構成できる。そのようにすると回転軸を内外から同時に冷却することができ、回転軸をより一層効果的に冷却することができる。また、温度調節部を設けたので、使用環境温度や破砕材料に対応した適切な処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る減容機の一部破断正面図
【図２】同減容機の平面図
【図３】図１の左側面図
【図４】図１に示す回転軸８と破砕アーム９の一部およびスクリュー羽根１０部分を拡大して示す正面図
【図５】図４における回転軸８部分をさらに拡大して示す軸方向断面図。
【図６】図５に示す回転軸の変形例を示す軸方向断面図
【図７】図５に示す回転軸のさらに変形例を示す軸方向断面図
【図８】本発明による減容機の他例を示す一部破断正面図
【符号の説明】
１ 減容機
２ 破砕部
３ ホッパ部
４ 投入口
５ 圧縮部
６ 排出筒
７ キャスタ
８ 回転軸
９ 破砕アーム
９ａ 破砕板
１０ スクリュー羽根
１１ 第１の軸受部
１２ 第２の軸受部
１２ａ 支持アーム
１３ 駆動部
１４ 駆動モータ
１５ 減速機構
１６ ウオーム歯車機構
１７，１８ ホース
２０ 回転筒部
２１ 固定筒部
２２ 回転シール部
２３ 蓋体
２４ 内筒体
２５ 固定リング
２６ エルボ
２７ ホースニップル
２８ ソケット
２９ ホースニップル
３０ 操作部
３１ 端蓋
３２ シールドカバー
３３ 注入ホース
３４ 排出ホース
３５ シールドカバー
３６ 注入ホース
３７ 排出管
３８ コック
３９ 排出ホース
４０ ヒーター
４１ 温度調節部
４２ 温度調節部

Claims (3)

1. 発泡プラスチックの破砕を行う破砕部（２）と、粉砕した発泡プラスチックを圧縮する圧縮部（５）を備え、前記破砕部（２）には発泡プラスチックを破砕する破砕アーム（９）と、破砕したプラスチックを圧縮部（５）側に移送するスクリュー羽根（１０）とを設けた回転軸（８）を配置してなるプラスチックの減容機において、前記回転軸（８）を中空軸とし、その中空部に冷却媒体が流通できるように構成し、さらに圧縮部周囲に温度調節部を設けたことを特徴とするプラスチックの減容機。
2. 発泡プラスチックの破砕を行う破砕部（２）と、粉砕した発泡プラスチックを圧縮する圧縮部（５）を備え、前記破砕部（２）には発泡プラスチックを破砕する破砕アーム（９）と、破砕したプラスチックを圧縮部（５）側に移送するスクリュー羽根（１０）とを設けた回転軸（８）を配置してなるプラスチックの減容機において、前記回転軸（８）を中空軸とし、その中空部に対流可能な液体を封入し、さらに圧縮部周囲に温度調節部を設けたことを特徴とするプラスチックの減容機。
3. 回転軸（８）にノズル孔（２１ａ）（２１ｂ）を設け、そのノズル孔（２１ａ）（２１ｂ）から回転軸（８）の内部を流通する冷却媒体の少なくとも一部が噴出できるように構成したことを特徴とする請求項１記載のプラスチックの減容機。

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