JP2007532444A - 廃棄物圧縮ユニット - Google Patents

Abstract

本発明は、蓋体（３）と廃棄物を収集する内部空間（４）を備えるハウジングに嵌合する廃棄物圧縮ユニット（１）であって、該廃棄物圧縮ユニット（１）は、前記蓋体（３）内に収容可能なベローズを備えるプランジャ（７）と、該プランジャ（７）に接続可能なポンプと、前記廃棄物圧縮ユニットの内部空間に部分的に延出するように配置可能な圧縮機チューブ（６）からなり、前記ポンプは、前記ベローズを膨張させるように配置され、これにより、前記プランジャ（７）が前記圧縮機チューブ（６）に沿って軸方向に前記内部空間（４）に延出し、該内部空間（４）に収集された廃棄物が圧縮されることを特徴とする廃棄物圧縮ユニットである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、廃棄前に廃棄物を圧縮するユニットに関する。本発明に係るユニットは、特に、家庭内環境に好適に使用することができるが、これに限定されるものではない。本発明のユニットは、例えば、家、ホテルや飲食店で好適に使用可能である。

家庭内廃棄物の廃棄は、今日の社会的環境を鑑みると、ますます困難なものとなりつつある。ますます多くの廃棄物が作り出され、既存の埋め立て処分地の容量は、急速に低減してきているためである。
現状における家庭内廃棄物の廃棄方法は、非常に非効率的である。なぜなら、家庭内廃棄物の体積は、その重量と比較して大きいためである。一般に、家庭内廃棄物は、廃棄物処理車により搬送される。廃棄物処理車は、重量当たり１０％から２０％の容量で廃棄物を運んでいる。廃棄物処理車の総容量は、廃棄物の体積により制限されている。廃棄物処理車の種類によっては、廃棄物の圧縮処理が行われる。一般的に、廃棄物は、運搬中に圧縮処理を受ける。しかしながら、多くの廃棄物は、「形状記憶性」を発揮するので、廃棄物が廃棄物運搬車から放出されると、廃棄物は膨張し、元々の形状、即ち、体積に戻ることとなる。それゆえ、埋め立て処分地は、厳に必要とされる体積よりも大きな体積の廃棄物により急速に満たされることとなる。

廃棄前に廃棄物を粉砕し、或いは、粉々にする廃棄物処理システムは既知のものである。しかしながら、そのようなシステムは、多くの場合、大型であり、取り扱いが難しく、所望の結果を得るために膨大な電力を要することとなる。過度のエネルギの使用は、環境的に優しい廃棄物処理システムを提供するという目的に反するものである。

既知の廃棄物圧縮システムは、米国特許第３，７３６，８６３号公報に開示されるような使用形態であり、多数の欠点を有するものである。もし、廃棄物がゴミ袋内で圧縮されるならば、ゴミ袋は圧縮部材により切られ、破れることとなる。更には、圧縮装置は、装置内に存在する様々な種類の廃棄物により傾斜し、不均一に廃棄物を圧縮することとなる。もし、ロック機構が存在しないならば、装置は不安全なものである。もし、電機式のロック機構が用いられるならば、誤動作を生じ、必要とされる安全性の確保を達することはできない。

米国特許第３，７３６，８６３号公報

本発明は上記実情を鑑みてなされたものであって、上記課題を軽減するものである。

本発明は、蓋体と廃棄物を収集する内部空間を備えるハウジングに嵌合する廃棄物圧縮ユニットであって、該廃棄物圧縮ユニットは、前記蓋体内に収容可能なベローズを備えるプランジャと、該プランジャに接続可能なポンプと、前記廃棄物圧縮ユニットの内部空間に部分的に延出するように配置可能な圧縮機チューブからなり、前記ポンプは、前記ベローズを膨張させるように配置され、これにより、前記プランジャが前記圧縮機チューブに沿って軸方向に前記内部空間に延出し、該内部空間に収集された廃棄物が圧縮されることを特徴とする廃棄物圧縮ユニットである。

以下、本発明について、図面を参照しつつ説明するが、説明に用いられる実施形態は本発明の一例を示すものにすぎない。
図１は、本発明の廃棄物圧縮ユニット（１）の一部を切り取った三次元斜視図である。従来式の押し上げ蓋を備える容器アセンブリは、ヒンジを介して取付けられた蓋体（３）、外側容器（２）及び内側容器（４）を備える。圧縮ユニット（１）は、ポンプ・アセンブリ（５）、圧縮機チューブ・アセンブリ（６）及びプランジャ・アセンブリ（７）を備える。

ポンプ・アセンブリ（５）内に収容されたポンプは、プランジャを作動させるために用いられる。プランジャは、ベローズを備え、ベローズは、プランジャ・アセンブリ（７）内部に収容される。プランジャは、圧縮機チューブ・アセンブリ（６）内部を軸方向に移動し、圧縮ユニット（１）内部の廃棄物を圧縮する。

図２乃至図５は、圧縮機チューブ・アセンブリをより詳細に示している。

まず、図２を参照する。圧縮機チューブ・アセンブリは、上側ロック用リング（８）、下側ロック用リング（９）及び圧縮機チューブ（１０）を備える。
図３は、ロック用リング（９，１０）を示す。ロック用リング（９，１０）は、組み立てられることにより、圧縮機チューブ（１０）に対する差込式フィッティング部（１１）を形成する。
図４は、圧縮機チューブ（１０）を示す。圧縮機チューブ（１０）は、タブ（１２）を備え、タブ（１２）は、対応する差込式フィッティング部（１１）に係合する。圧縮機チューブ（１０）は、バッグ位置決め用タブ（１３）を備える。図４においては、複数のバッグ位置決め用タブ（１３）のうち１つのみが示されている。バッグ位置決め用タブ（１３）は、従来式のゴミ袋（図示せず）を圧縮機チューブ（１０）の外側に取付けるために用いられる。手持ち部（１６）が、圧縮機チューブ（１０）に形成され、ロック用リング（８，９）内で形成された差込式フィッティング部（１１）への挿入並びに差し込み式フィッティング部（１１）からの取り出しを容易にしている。理想的には、圧縮機チューブは、容器の全長の二分の一以上三分の二以下の長さであることが好ましい。

ロック用リング（８，９）は、周方向に延設する凹部（１４）を形成する。この凹部（１４）は、図５に示されるような外側容器（２）の内側リム（１７）周囲に、ロック用リング（８，９）を取付けるのに役立つ。

ロック用リングは、互いに従来式の固定方法で固定される。６つのボルトが下側リング（９）に挿通され、この６つのボルトは、上側リング（８）に螺合する。

圧縮機チューブ（１０）は、プランジャの傾斜を防止するのに役立つ。また、圧縮機チューブ（１０）は、異なる圧縮特性を備える様々な種類の廃棄物により引き起こされる不均一な膨張を防止するのに役立つ。圧縮機チューブ（１０）は、プランジャとゴミ袋との接触を防止するのにも役立つ。ゴミ袋は、圧縮機チューブの外側に取付けられるとともに、圧縮機チューブと内側容器の間に配される。従来型の圧縮機は、圧縮機チューブを備えず、ベローズが変形を開始し、ベローズが伸長するにつれて、軸傾斜するという問題を生ずる。圧縮機チューブと内側容器の間の間隙は非常に狭く、本発明の本実施形態においては、１ｍｍ程度の間隙である。この間隙は、狭く形成される必要があり、間隙を狭くすることにより円筒度が維持され、不均一な密度の物体をベローズが圧縮したときにプランジャが傾斜することが防止される。

ここで、図６乃至図１３を参照する。図６乃至図１３には、プランジャ・アセンブリ（７）の詳細が示される。

図６ａ乃至図６ｅは、プランジャ・アセンブリ（７）の様々な部品が示す。プランジャ・アセンブリ（７）は、蓋体成型部材（１８）とプランジャを備える。プランジャは、プランジャ・ケーシング（１９）を備え、プランジャ・ケーシング（１９）は、ベローズ（２０）を備える。

図７は、収縮した状態のベローズ（２０）を示す。図７中には、コネクタ（２２）も示され、コネクタ（２２）は、蓋体成型部材（１８）に形成された開口部（２１）を介してポンプに接続する。
プランジャ・ケーシング（１９）は、ベルクロ（登録商標）或いは同様の複数回の取り付けが可能な固定具により取り付け可能である。この固定具により、清浄のために容易にプランジャ・ケーシング（１９）の取外しが行われる。更に、もし廃棄物の復元作用により廃棄物が引っかかる場合には、プランジャ・ケーシングは、ベローズから切り離され、ベローズが、蓋体内に完全に引っ込み、ロック（２９）が解除されることが可能となる。ケーシングは、ベローズ（２０）の損傷を防ぐ役割を担う。本明細書中に示される実施形態におけるケーシングは、円筒形状であるが、この保護作用は、略平坦な板材によっても同様にもたらされる。プランジャ・ケーシングの中央の窪みは、廃棄物を内方に押し込む役割を担い、廃棄物が外方、即ち壁面方向へ押されること並びにプランジャがロックされることを防止する。

蓋体成型部材は、ロック機構並びにチューブを収容する。チューブは、ポンプをベローズ（２０）に取付けるために用いられる。

ベローズ（２０）は、膨張すると略円筒形状になり、折り畳み式に収縮する部分と、ベローズ端部に配される剛性プレートを備える。剛性プレートは、膨張過程におけるベローズ端部の隆起を防止する。

ここで図８を参照する。蓋体成型部材は、センサ（２３）も収容する。センサ（２３）は、赤外線ビームを用い、プランジャ・ケーシング（１９）が存在するか否かを検知する。他の好適なセンサを用いて、この役割を担わせることもできる。センサ（２３）は、ポンプに接続される。もし、プランジャ・ケーシング（１９）が検知されない場合には、ポンプは作動せず、ベローズ（２０）は膨張しない。もし、プランジャ・ケーシング（１９）なしで、ポンプを作動させようとしても、プランジャ・ケーシングが取り替えられるまで、ポンプは作動しない。例えば、食器洗い機内の清掃のために、ケーシング（１９）が除去されている場合などにおいて、この機能は、ベローズの損傷を防止することに寄与する。アラーム（４５）が、据付けられる。本実施形態においては、アラーム（４５）はブザーであり、ポンプが作動したとき、音を発する。

図９は、蓋体成型部材（１８）の平面図である。開口部（２４）は、センサ（２３）とスウィッチパネル（３３）との電気的接続を可能とする。開口部（２５）は、ポンプに接続するチューブがベローズ（２０）に開口部（２１）を介してアクセスすることを可能とする。センサ（２３）並びにアラーム（４５）用の固定具（４０，４１）が据付けられる。蓋体成型部材（１８）は、スナップフィット式のロック用タブ（２７）により蓋体（３）に固定される。

蓋体成型部材（１８）は、新規な空圧式ロック機構を収容する。この新規な空圧式ロック機構は図１０に部分的に示される。４つのピストン（２８ａ乃至２８ｄ）が空気式ロック機構に用いられる。ピストン（２８）それぞれは、対応するフック（２９ａ乃至２９ｄ）を操作するように接続する。ピストンは、フックとともに、図１１ａに明瞭に示される。図１１ａは、上側ロック用リング（８）の部分切取図である。
ピストンが伸長したとき、フック（２９）は、ロック用リング内の開口部（１５）に係合し、ベローズの膨張前に、蓋体（３）を閉じた状態でロックする。

ポンプからのチューブは、開口部（２５）を通じて、チャネル（４２）に沿って、蓋体成型部材（１８）内に入る。ポンプは、ピストン後部のポート（３１）を介してピストンに接続される。ピストンは、直列式若しくは並列式にポンプに接続する。複数のピストンのうち１つのピストン（２８ｂ）は、サイド・ポート（３２）を備え、サイド・ポートは、ベローズ（２０）に延びるチューブに接続する。図１１ｂは、本発明の好適な実施形態において、接続されたチューブの態様を示す。

図１２ａ及び図１２ｂには、ピストン（２８ｂ）の詳細が示される。図１２ａ及び図１２ｂは、ピストン（２８ｂ）の断面図であり、ピストン（２８ｂ）のポート（３２）は、図１２ａにおいては開状態の位置であり、図１２ｂにおいては閉状態の位置である。

このように、ピストン（２８ｂ）が延出し、ポート（３２）が開く前においては、ベローズが膨張し始めることは不可能である。このピストンが伸長した状態において、フック（２９ｂ）は、開口部（１５ａ）に係合し、蓋体（３）を閉じた状態でロックする。

ピストン（２８ｂ）の前に、ピストン（２８ａ、２８ｃ、２８ｄ）が開状態となるような、ピストンの摩擦特性は重要である。このような摩擦特性は、ピストン（２８ａ、２８ｃ、２８ｄ）の周囲に単一のＯリングを配し、ピストン（２８ｂ）の周囲に２重のＯリングを配することによりもたらされる。ベローズの収縮の間、ベローズは、ポート（３２）が開状態になっていることにより、収縮することとなる。全ての空気が、ベローズから排出され、ベローズが完全に蓋体内に引っ込んだときにのみ、システム内で十分な真空状態となり、４つのピストン全てと４つのロック用フックが引っ込んだ状態となる。

図１３ａ及び図１３ｂは、フック（２９ｂ）を示す。図１３ａにおいては、フックはロック状態の位置であり、図１３ｂにおいては、フックは非ロック状態の位置にある。

最後に図１４を参照する。ポンプ・アセンブリ（５）が図１４に詳細に示される。

ハウジング（３０）はポンプ（図示せず）及び電気回路を収容する。電気回路は、必要に応じてポンプを動作させる。ポンプは、ロータリ・ベーン・ポンプであり、正転・逆転両方が可能という利点を備える。

ポンプは、スウィッチ・パネル（３３）に電気的に接続する。スウィッチ・パネル（３３）は蓋体上に配される。この接続はワイヤ式に行われる。スウィッチ・パネル（３３）とポンプを接続するワイヤは、容器の底部を通じて、外側容器（２）と内側容器（４）の間に延び、外側容器上部並びに外側容器（２）に接続するヒンジ部近傍の開口部（図示せず）を通じて、蓋体（３１）に延びる。ワイヤはそれから、蓋体（３１）内の開口部及び蓋体成型部材内の開口部（２４）を通じて蓋体（３）上に固定されたスウィッチ・パネル（３３）（図１３ａ及び図１３ｂ参照）に接続する。
ポンプをチューブにより空圧式にベローズに接続する。チューブは、容器底部を通じて、外側容器（２）と内側容器（４）の間に至り、外側容器上部の近傍の開口部（図示せず）を通じて、外側容器（２）に接続するヒンジ部に至り、蓋体（３）へ延びる。そして、チューブは、蓋体（３２）内の開口部に至り（図６ｂ参照）、蓋体成型部材内の開口部（２５）を通じて、空圧式駆動のロック機構を介してベローズと接続する。

ハウジング（３０）は、ボルトにより外側容器の底部と接続する。ボルトは、ハウジング（３０）の底部を通じて挿入され、ロック用リング（３４）内に挿入される。

ポンプは、２種類の動作形態を備える。１つは、短期圧縮サイクルであり、この動作形態により、圧縮ユニット内の廃棄物が簡単に圧縮される。これにより、例えば、より多くの廃棄物を収容可能となる。
他の動作形態は、長期圧縮サイクルである。長期圧縮サイクルの間、廃棄物は、所定時間（例えば、一晩中）或いは、所定圧力に達するまで、圧縮され続ける。

長期圧縮サイクルの間、圧縮力は、連続的に廃棄物に加えられる。この圧縮力付加時間は、数時間に及び、この間、全ての可塑性材料は、その形状記憶性を失い、圧縮された形状或いは平坦化された状態を維持し、元々の形状に戻ろうとする特性を失うこととなる。

ポンプは、3 psi以上4 psi以下（２０．７Ｐａ以上２７．６Ｐａ以下）で操作される。これにより、１５０ｌｂｓ以上２００ｌｂｓ以下（６６７Ｎ以上８９０Ｎ以下）の力を生ずる。

ポンプ作動時において、空圧式に操作されるフックは、容器の蓋体を閉じた状態でロックする。蓋体がロックされるとすぐに、ベローズが膨張し、プランジャが伸長し、圧縮ユニット内の廃棄物の減容を行う。この減容動作は、所定時間若しくは所定圧力に達するまで持続する。

ベローズ内部の圧力の増加に伴って、蓋体にも圧力が加わることとなる。図１５は、改良型ヒンジ（４６）を示す。改良型ヒンジは、容器に圧力が加わったときに、蓋体を上下方向に移動可能とするように延出している。蓋体は、対応する各開口部内で、ロック用ヒンジそれぞれを若干押し上げる。

所定圧力に達したときに、ポンプのスイッチを切るように、圧力スイッチが用いられる。実際には、このことは、ベローズが所定圧力まで膨張し、ポンプの電源がオフになることを意味する。廃棄物がしばらくの間圧縮された後、廃棄物が圧縮状態となり、圧力が低下するとポンプが再起動する。

図１６ａ及び図１６ｂは、それぞれ、ベローズ（２０）が部分的に伸長した状態の断面図並びに斜視断面図である。図１６ｃ及び図１６ｄは、それぞれ、ベローズ（２０）が完全に伸長した状態の断面図並びに斜視断面図である。

上述の如く、もし、プランジャ・ケーシングがセンサ（２３）により検知されないならば、ポンプは作動しない。

圧縮サイクルが完了した後、ポンプは、逆転動作を開始する。そして、ベローズは収縮し、プランジャは、蓋体内部に引っ込むこととなる。プランジャが完全に引っ込むと、空圧式に操作されるフックは、容器の蓋体を開放し、蓋体を再度開くことを可能とする。

廃棄物圧縮ユニットの利点は、非常に簡単に拡大縮小できる点である。従来の家庭用廃棄物容器に収容されても良いし、中空のシール可能な容器に収容されてもよい。また、本発明の廃棄物圧縮機を大型にして、商用利用に供することもできる。例えば、大量の圧縮可能な廃棄物を作り出すファーストフード店の商品廃棄に用いてもよい。また、所望に応じて、本発明の廃棄物圧縮ユニットを小型化しても良い。本発明の廃棄物圧縮ユニットは、約２２ワット程度の少量の電力しか消費しない。

添付の請求の範囲に記載の発明の技術的範囲から外れることなく、上記において説明された本発明の実施形態に基づいて多数の改良形態を構築することができることは当業者に理解されるべきである。

本発明に係る廃棄物圧縮ユニットの切取３次元立体図である。 圧縮機チューブ・アセンブリの部品を示す図である。 一対のロック用リングを示す図である。 圧縮機チューブを示す図である。 外側容器に取付けられた一対のロック用リングを示す図である。 プランジャ・アセンブリの様々な部品を示す図である。 プランジャ・アセンブリの様々な部品を示す図である。 プランジャ・アセンブリの様々な部品を示す図である。 プランジャ・アセンブリの様々な部品を示す図である。 プランジャ・アセンブリの様々な部品を示す図である。 収縮した状態のベローズを示す図である。 廃棄物圧縮ユニットの部品の部分断面図の近視図である。 蓋体成型部材の平面図である。 図９に示す蓋体成型部材内に収容されたロック用ピストンを示す図である。 ロック機構の部品を示す図である。 ロック機構の部品を示す図である。 ピストンの詳細図である。 ピストンの詳細図である。 ロック用フックの詳細図である。 ロック用フックの詳細図である。 廃棄物圧縮ユニットの底部の部分の斜視断面図である。 ヒンジ部を詳細に示す近視図である。 部分的に或いは完全に伸長した状態のベローズを示す図である。 部分的に或いは完全に伸長した状態のベローズを示す図である。 部分的に或いは完全に伸長した状態のベローズを示す図である。 部分的に或いは完全に伸長した状態のベローズを示す図である。

Claims (9)

1. 蓋体と廃棄物を収集する内部空間を備えるハウジングに嵌合する廃棄物圧縮ユニットであって、該廃棄物圧縮ユニットは、
   前記蓋体内に収容可能なベローズを備えるプランジャと、
   該プランジャに接続可能なポンプと、
   前記廃棄物圧縮ユニットの内部空間に部分的に延出するように配置可能な圧縮機チューブからなり、
   前記ポンプは、前記ベローズを膨張させるように配置され、これにより、前記プランジャが前記圧縮機チューブに沿って軸方向に前記内部空間に延出し、該内部空間に収集された廃棄物が圧縮されることを特徴とする廃棄物圧縮ユニット。
2. 前記プランジャが更に、取外し可能な保護端を備え、
   該保護端が、廃棄物圧縮処理中に前記ベローズを保護することを特徴とする請求項１記載の廃棄物圧縮ユニット。
3. 前記保護端が前記ベローズに取り付けられていない場合に前記ポンプが作動しないことを特徴とする請求項２記載の廃棄物圧縮ユニット。
4. 前記蓋体内にセンサが配設され、
   該センサが、前記保護端を検知することを特徴とする請求項３記載の廃棄物圧縮ユニット。
5. 前記圧縮機チューブが、ゴミ袋を固定するためのゴミ袋用タブを備え、
   該ゴミ袋用タブが前記圧縮機チューブの外側に取付けられることを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載の廃棄物圧縮ユニット。
6. 前記ポンプは、２つの動作形態で動作することが可能であり、
   第１の動作形態において、ポンプは、短期間動作し、
   第２の動作形態において、ポンプは、更に長い期間動作することを特徴とする請求項１乃至５いずれかに記載の廃棄物圧縮ユニット。
7. 前記第２の動作形態において、ベローズ内で所定圧力に達するまで、ポンプが動作し続けることを特徴とする請求項６記載の廃棄物圧縮ユニット。
8. 前記蓋体内に収容される空圧式ロック機構を更に備え、
   前記ベローズが膨張する前に前記ポンプが前記ロック機構を動作させることを特徴とする請求項１乃至７いずれかに記載の廃棄物圧縮ユニット。
9. 前記ベローズが膨張するときに、前記蓋体を軸方向に移動可能とすることにより、前記ロック機構の有効性が向上することを特徴とする請求項８記載の廃棄物圧縮ユニット。

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