JP2008194625A - 廃棄プラスチック類の洗浄装置及び洗浄・脱水・乾燥装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
横型回転羽根方式の従来の洗浄機において、石、金属等硬い異物の混入は厳禁とされている。これらは高速で回転する羽根に当たり、ケーシングや回転羽根に損傷与える他、しばしば回転羽根とケーシング間にかみ込む。更に、被被洗浄物投入後前半で水を噴霧、洗浄し、後半で遠心力で脱水する場合、軸が長くかつ水平のため大きな曲げ荷重がかかる。
【解決手段】
本発明は回転羽根２が鉛直軸の回りに回転する縦型とし、縦型円筒ケーシング３への投入口４を下方に、排出口５を上方とし、かつ回転羽根２の下端とケーシング３の底板１０との間に異物回収空間９を備えた。これにより比重の重い小石等は、投入後速やかにケーシング底部に落下し回収できる。又、縦型である事と、脱水時の水切り改善効果による装置の短縮化により回転軸の負荷荷重が激減した。
【選択図】図１

Description

本発明は、農業用廃棄プラスチック類に付着した砂、泥、及び食品等の包装材に付着した残渣、調味料等を、効率的に洗浄、或いは洗浄、脱水、乾燥する廃棄プラスチック類の洗浄、脱水、乾燥装置に関するものである。

従来から廃棄プラスチック類の洗浄装置は、いくつかの方式が実用化されている。古くからある代表的な方法は、水槽にプラスチック類を浸漬し水槽の中に水流をおこし洗浄する、いわゆる洗濯機方式がある。この方法は、水を多量に使う事、バッチ式処理であるという欠点があった。

特許文献１は、一端側に投入口を他端側に排出口を持ち、外胴の一部に泥等を排出する多数の孔をもつ横型の円筒状のケーシングと、この円筒軸と同軸の回転軸を設け、この回転軸に基端をもち垂直かつ平行に複数の平板上の羽根を取り付けた回転羽根により廃棄プラスチック類をケーシングの内面に押し付け摩擦により泥等の汚れを洗浄するものである。また特許文献２は、基本的には上記と同じ方法であるが、洗浄効果を増すため回転羽根の先端に洗浄ブラシを設けている。

これらの構造は、包装された食品廃棄物を包装材と中身を分離する装置（包装材と中身の分離装置）とよく似ており、特許文献１と特許文献２は新しい利用法、言い換えれば応用発明といえる。包装材と中身の分離装置に関する先行文献として、下記に示す特許文献３から特許文献８がある。

特開２００４−２１６２８０公報 特開２００５−５８８４５公報 特許第３１６６１０６公報 特許第３２２７４９公報 特開２０００−１６７４２６公報 特開２００１−３２７８８８公報 特開２００１−３２７８９３公報 特開２００２−１２６５５６公報

廃棄プラスチック類の洗浄装置ならびに包装材と中身の分離装置に共通する課題として、回転羽根の回転速度が高速であるため、石、金属等硬い異物が混入すると、ケーシングならびに回転羽根が損傷する。更にはケーシングと回転羽根の間に硬い異物を咬みこみ軸がまがり、回転のバランスを失い重大な事故の発生が危惧される、などがあげられる。

廃棄プラスチック類の洗浄装置固有の課題として、投入口から見て前半で水を噴霧、洗浄し、後半で遠心力で脱水するため、装置が長くなり、広い設置スペースが必要となることと、廃棄プラスチック類のかさ密度が小さいため、投入口から装置内への廃棄プラスチック類の呑み込みが悪く、投入口で廃棄プラスチック類の滞留が起こり易く、処理効率が低いが挙げられる。

上記課題は以下の手段により解決される．
請求項１の発明は、縦型の概略円筒状のケーシング３の周囲の一部に形成された多数の貫通孔と、前記ケーシング３の鉛直方向下方側に設けられ前記ケーシング３内に連通する投入口４と、前記投入口４から前記ケーシング３内に被洗浄物を押し込む押し込み手段８と、前記ケーシング３の鉛直方向上方側に設けられ前記ケーシング３内に連通する排出口５と、前記ケーシング３内に配設された駆動手段により回転駆動する駆動軸と、この駆動軸に基端が固定され先端は前記ケーシング３の内周面側に位置する複数の回転羽根２と、前記ケーシング３内に設けられ前記回転羽根２の回転に伴って、廃棄プラスチック類を前記投入口４から前記排出口５に向かって移動させるガイドブレード６と、を備える事を特徴とする。
従来の廃棄プラスチック類の洗浄装置が水平軸の回りに回転羽根２が回転している（横型と呼ぶ）のに対して本発明は鉛直軸の回りに回転羽根２が回転している（縦型とよぶ）。これにより設置スペースが大幅に改善される他、回転軸の自重による曲げ荷重が軽減される。

請求項２の発明は、請求項１に記載する回転羽根２の鉛直方向下端とケーシング３の底板１０とが少なくとも２０ｍｍ以上離れており、かつケーシング３の底部に残留した異物をケーシング３外に取り出す開口部を備える事を特徴としている。
投入口４を鉛直方向下部側にする事により石、金属等の高比重の異物は上方へ吹き上がらず、ケーシング３の底部へ落下する。ケーシング３の底部にこれらを回収する空間を設け一時保留し、例えば定期的に異物排出口５よりこれらを取り除く事により異物による羽根やケーシング３の損傷をさけることができる他、回転羽根２とケーシング３間への咬みこみによる回転軸の曲がりに起因する重大な事故を防止できる。

請求項３の発明は、請求項２に記載するケーシング３の底板１０に空気が流通する多数の貫通孔と、ケーシング３の底板１０の裏側に風供給室１１と、を備える事を特徴としている。
ケーシング３の底板１０の通気孔を通して上方へ送風することにより、プラスチックフィルム類は上方へ、石等の異物はケーシング３底部側へと分離できる。これによりプラスチックフィルム類が異物回収空間９に落ち込み、回転軸へ絡みつくことを軽減できる。

請求項４の発明は、請求項１に記載するケーシング３内に水、或いは洗浄液、或いは蒸気、或いは加熱蒸気を噴出する洗浄用ノズル１２を備える事を特徴としている。
汚れを含む洗浄液（汚水）の一部は、回転羽根２による遠心力にてケーシング３に設けられた貫通孔を通してケーシング３の外に排出される。また残りの洗浄液はケーシング３の内壁を下方へ滴り落ち、次々と投入される廃棄プラスチック類の洗浄液として無駄なく利用される。このため横型と比べて洗浄液の量は激減する。
又、洗浄用ノズル１２より鉛直方向上方は脱水エリアとなる。横型において、噴出された洗浄液および遠心力によるふきとばされる洗浄液は、洗浄エリアを越えて脱水エリアにも飛散する。これに対して、縦型の場合、重力の影響で脱水エリアへの飛散は極めて少ない。このため脱水エリアによる水切りが極めて効率的行われ、装置の全長を短くできる。

請求項５の発明は、請求項１に記載するケーシング３内に空気、或いは温風、或いは熱風、或いは加熱蒸気を噴出する乾燥用ノズル１３を備える事を特徴としている。
洗浄用ノズル１２より鉛直方向上方の脱水エリアに温風等を吹き込む事により廃棄プラスチック類を連続的に乾燥できる。

請求項６の発明は、請求項１に記載する廃棄プラスチック類の押し込み手段８が、スクリューコンベア、或いはピストン式プッシャー、或いはドア式プッシャー、或いはガス気流、或いは蒸気流、或は散水流で構成される事を特徴としている。
鉛直方向下方側から投入するため押し込み手段８は不可欠である。これは従来法に比べてコストアップになるが従来法の欠点である投入口４での滞留を解決できる。また、嵩密度が低いプラスチック類を圧縮して投入できるため、処理効率が大幅に向上する。

請求項７の発明は、請求項１に記載する複数の回転羽根２の上端部に排出口側円板１７および下端部に投入口側円板１８を駆動軸と同心に備えた事を特徴としている。これにより、廃棄プラスチック類が回転軸に絡みつく事を防止できる。

請求項８の発明は、請求項７に記載する投入口側円板１８に多数の貫通孔を備えた事を特徴としている。上記貫通孔を通して上方へ送風する事により、廃棄プラスチック類が異物回収空間９へ落ち込み、回転軸に絡みつく事を軽減することができる。また、廃棄プラスチック類を上方へ搬送することを補助できる。また、小石等の異物は、投入口側円板１８外周とケーシング３内周との隙間と、投入口側円板１８の貫通孔を通して異物空間へ落下する。

請求項９の発明は、請求項７に記載する投入口側円板１８の下方に前記投入口側円板１８の周囲の空隙に沿って上方へ向けて空気を噴出するフィルム吹き上げノズル２０を設けた事を特徴としている。
廃棄プラスチック類が投入口側円板１８とケーシング３間に挟まる事を防止できる他、廃棄プラスチック類を上方へ搬送する力が増大する。

従来の廃棄プラスチック類の洗浄装置が水平軸の回りに回転羽根２が回転している（横型と呼ぶ）のに対して、本発明は鉛直軸の回りに回転羽根２が回転している（縦型とよぶ）、更に鉛直方向下側から投入し鉛直方向上側から排出する事を基本に、以下に記す顕著な効果を奏する。
（イ）設置スペースが大幅に改善された。
（ロ）投入口４を鉛直方向下方側にする事により石、金属等高比重の異物は、投入後速やかに底部へ落下する。底部にこれらを回収する空間を設け一時保留し、例えば定期的に異物排出口１５よりこれらを掻き出す事により異物による羽根やケーシング３の損傷をさけることができる他、回転羽根２とケーシング３間への咬みこみによる回転軸の曲がりに起因する重大な事故を防止できる。
（ハ）汚れを含む洗浄液の一部は、回転羽根２による遠心力にてケーシング３に設けられた多数の孔を通してケーシング３の外へ排出される。また残りの洗浄液は投入口４側へ滴り落ち、次々と投入される廃棄プラスチック類の洗浄液として無駄なく利用される。このため横型と比べて洗浄液の量は激減する。
（ニ）洗浄用ノズル１２より上方は脱水エリアとなる。横型において、噴出された洗浄液および遠心力によりふきとばされた洗浄液は、洗浄エリアを越えて脱水エリアにも飛散する。これに対して、縦型の場合、重力の影響で脱水エリアへの飛散は極めて少ない。このため脱水エリアによる水切りが極めて効率的行われ、装置の全長を短くできる。
（ホ）洗浄用ノズル１２より鉛直方向上方の脱水エリアに温風等を吹き込む事により廃棄プラスチック類を連続的に乾燥できる。

（へ）回転羽根２の下端側に投入口側円板１８と、上端側に排出口側円板１７とを、配設することにより、廃棄プラスチック類が異物回収空間へ落ち込み、回転軸に絡みつく事を軽減することができる。
（ト）更に投入口側円板１８の裏から空気を送風する事により、廃棄プラスチック類が投入口側円板１８とケーシング３間に廃棄プラスチック類が挟まる事を防止できる他、廃棄プラスチック類を上方へ搬送する力が増大する。

本発明を実施するための第一の実施形態を図１〜４を参照しながら以下に詳述する。
図１は第１の実施形態を示した廃棄プラスチック類の洗浄装置の縦断面概略図、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３は図１のＢ−Ｂ断面図、図４は図１のケーシング３中間部の断面拡大図である。
本体１は鉛直軸の回りに回転しうる複数の回転羽根２と、前記回転羽根２が収容され鉛直方向下方側に投入口４を上方側に排出口５を備える概略円筒状のケーシング３と、前記ケーシング３に設けられ前記回転羽根２の回転に伴って、廃棄プラスチック類を前記投入口４から前記排出口５に向かって移動させるガイドブレード６（図２参照）と、回転する前記回転羽根２の周囲又は周囲の一部に設けられメッシュ、多孔、又はスリットを備える円筒状スクリーン７と、鉛直方向下部側の投入口４に連通する押し込み手段８で構成される。

ホッパー１４から投入された被洗浄廃棄プラスチック類は、押し込み手段８にて投入口４からケーシング３に挿入される。ケーシング３の内部では回転羽根２が回転しており、被洗浄プラスチック類は回転羽根２より回転力を受け、遠心力でケーシング３の内周面へ押し付けられる。ケーシング３の一部は円筒状スクリーン７（図４参照）にて構成され、被洗浄プラスチック類の砂、泥等の汚れは、これにこすられ清浄化される。汚れは円筒状スクリーン７からケーシング３の外に排出される他、一部はケーシング３の内面に沿って底部へ流れ落ちる。
また、ケーシング３の周方向の４分の１から４分の３に螺旋状のガイドブレード６が設けられている。被洗浄廃棄プラスチック類は、回転羽根２より回転力を受け、遠心力で上記の螺旋状のガイドブレード６へ押し付けられ、螺旋状ガイドに沿って徐々に上方へ搬送される。
回転羽根２とケーシング３の空気流通孔をもつ底板１０との間に設けた異物回収空間９と、異物排出口１５と、底板１０の下部に設けた風供給室１１で構成される。

被洗浄廃棄プラスチック類に混在した石、金属片等高比重の異物はケーシング３の内側に押し込まれた後、重力により下方へ落下する。これらは、異物回収空間９に落ち込み回転羽根２との接触を回避し一時的に滞留する。これら異物は例えば定期的に異物排出口１５から取り除くことができる。

この時、石等の異物に絡みついた廃棄プラスチック類が異物回収空間９へ落ち込む事がある。請求項３の発明はこれを防止することを目的に考案されたもので、空気流通孔を備えるケーシング３の底板１０の裏側に設けられた風供給室１１に、別途用意した送風機（図示せず）により風を吹き込み、異物回収空間９へ常時上昇気流を発生させ廃棄プラスチック類が落ち込み回転軸に絡みつく事を防止している。

上記発明にて、乾式洗浄機として機能する。また、食品廃棄物の異物分離機としても活用できる。

湿式洗浄の場合、汚れた洗浄液（汚水）の処理にコストがかかるため、できるだけ使用する水の量を少なくする事が重要となる。また、洗浄排出される廃棄プラスチック類は、できるだけ脱水された状態で排出される事が望ましい。
湿式洗浄を可能にするため、円筒状のケーシング３の中間部に洗浄用ノズル１２が設けられている。洗浄用ノズル１２の取り付け位置、段数、数については特に限定していないが、ケーシング３鉛直方向下方部と中間部に各一段ずつ等、複数段設け、上方部は脱水エリア及び乾燥エリアとすることが望ましい。各段ごとの洗浄用ノズル１２は必ずしも全周にわたってもうける必要はない。なぜなら廃棄プラスチック類が回転羽根２により回転しているため、一方向からの噴射でもほぼ満遍なく洗浄液を吹きかける事ができる。勿論複数のノズルの方が、平均的に洗浄水等を吹きかけられ、洗浄効率は優れている。

本実施例では洗浄用ノズル１２の上方約２００ｍｍに温風を吹き込む乾燥用ノズル１３を設けている。これにより下方から洗浄エリア、脱水エリアのあと乾燥エリアが構成される。これにより排出される廃棄プラスチック類は、ほぼ乾燥された状態で排出される。

これら複数のエリア区分は、横型でも達成できる。しかし、横型の場合、洗浄エリアおよび脱水エリアでの水しぶきが水平方向へ飛ぶためエリアの間隔を長くする必要がある。このため装置の全長が長くなり、設置スペースが大きくなる他、回転軸にかかる曲げ荷重も大きくなるためコストが大幅に増大する。これに対して本発明による縦型の場合、水しぶきのほとんどが重力にて下方へ流れるため水切りが良く横型の約半分の長さで同等の脱水、乾燥が達成される。又、床面積が軸方向の長さには影響されない他、軸の曲げ荷重も理想的配置である。このため大幅なコストダウンが可能であるなど大きなメリットがある。
又、ケーシング３の胴体部は、貫通孔を有する円筒状スクリーン７の代わりにケーシング３の長手方向に多数本の立て溝（図示せず）にて構成しても良い。この場合、汚れは、ケーシング３内面の縦溝に沿って下方へ流れ落ちるため、ケーシング３の回りに配置するカバーが不要になる。

本発明の構成要素として押し込み手段８がある。押し込み手段８としては、スクリューコンベア、或いはピストン式プッシャー、或いはドア式プッシャー、或いはガス流、或いは蒸気流、或は散水流等があるが、廃棄プラスチック類が予め破砕されている場合は、最も手軽に使え、かつ定量供給性があるスクリューコンベアが望ましい。しかし、大きな袋、農業用シートなどではスクリューに巻きつき適当でない。
実施例１ではピストン式プッシャーを用いている。この方式は間欠的押し込みとなるが、トラブルが少なく信頼性がある。
又、排出口５側から吸引送風機にて吸引する事も可能である。ただし、貫通孔を有する円筒状スクリーン７にて構成される場合、貫通孔を通して空気が逆流する。したがって吸引法の時、ケーシング３の胴体部内壁は貫通孔がない上述した立て溝式にて構成するほうがより実用的である。これによりケーシング３内における、被洗浄廃棄プラスチック類の搬送速度をコントロールする事ができる。

尚、縦型ではケーシングの鉛直方向上方に投入口を、下方に排出口を設けることも可能である。この場合、必ずしも押し込み手段８を必要としない。上方からの投入方式は、省スペース化は可能であるが、異物分離には適さない等、下部からの投入方式に比べ効果は限定的となる。しかし、被洗浄物の性状によっては実用となる場合もある。例えば硬い異物の混入がなくかつ乾式洗浄の場合や、硬い異物の混入がない包装食品の包装材の分離等では、問題なく適用でき、設置スペースは横型と比べて有利となる。

本発明を実施するための第２の実施形態を図５から図７を参照しながら以下に詳述する。
第２の実施形態は、廃棄プラスチック類の回転羽根２の回転軸への絡みつきの防止と、回転羽根２の強度の増大を目的に考案されたものである。
図５は第２の実施形態を示した廃棄プラスチック類の洗浄装置の縦断面概略図をしめす。第一の実施形態との基本的な違いは、回転羽根２の構造と、回転羽根２の投入口側円板１８の下側に設けられた吹き上げノズル２０である。

図６は、図５の回転羽根２の説明図である。本発明による回転羽根２は、排出口側円板１７と、投入口側円板１８と、回転軸にほぼ垂直に取り付けられた平板１９からなり、この平板１９の長手方向は上下の円板で挟み込まれている。また投入口側円板１８は空気が連通する多数の貫通孔が設けられている。この多数の貫通孔は、メッシュ、スリットでも代用できる。
平板１９は、回転軸と上下円板の双方に溶接等にて取り付けられるため、強度的に堅固となる。また、製作上の制約からほぼ直角とされてきた回転軸と回転羽根の成す角度は、自由に選択できる。

図７に投入口４と、吹き上げノズル２０部分の拡大図を示す。投入口４の高さ方向位置は回転羽根２の投入口側円板１８の上方に、排出口５は回転羽根２の排出口側円板１７の下方に設けられる。被洗浄廃棄プラスチック類は上下の円板の内側にて洗浄、脱水、乾燥が行われ、軸への絡みつきを軽減できる。

排出口側円板１７とケーシング３の内周との隙間は、小さいほどプラスチックフィルムの絡みつきを防止できる。一方、投入口側円板１８とケーシング３の内周との隙間は、排出する異物の寸法より大きくなければならない。
この場合、廃棄プラスチック類の一部が上記隙間から下に落ち込む事がある。吹き上げノズル２０は落ち込もうとする廃棄プラスチック類を上方へ吹き上げる役割を担う。汚水排出口２１は、異物排出も行う。これは、強度的に問題にならない限り大きいほどよい。

第１及び第２の実施形態では、回転軸を鉛直としたが、回転軸が水平から、例えば４５度程度傾いておりかつ投入口４が鉛直方向下側であれば、限定的であるが似たような効果を得る事ができる。傾き角は、大きいほど本発明に記した効果と近くなり、実験によれば３０度以上では、実用的であることが判明している。

本発明に係わる廃棄プラスチック類の洗浄装置は、農業用廃棄プラスチック類に付着した砂、泥、及び包装材に付着した残渣、調味料等を、効率的に洗浄、或いは洗浄、脱水、乾燥する廃棄プラスチック類の洗浄、脱水、乾燥に利用できる。又、包装材の分離、プラスチック及び紙片の脱水、乾燥にも利用できる。

本発明における、第１の実施形態を示した廃棄プラスチック類の洗浄装置の縦断面概略図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 図１のＢ−Ｂ断面図である。 図１のケーシング中間部の断面拡大図である。 本発明における、第２の実施形態を示した廃棄プラスチック類の洗浄装置の縦断面概略図である。 図５の回転羽根の説明図である。 図５の底部の拡大図である。

符号の説明

１・・・本体、２・・・回転羽根、
３・・・ケーシング、４・・・投入口、
５・・・排出口、６・・・ガイドブレード、
７・・・円筒状スクリーン、８・・・押し込み手段、
９・・・異物回収空間、１０・・・底板、
１１・・・風供給室、１２・・・洗浄用ノズル、
１３・・・乾燥用ノズル、１４・・・ホッパー、
１５・・・異物排出口、１６・・・排水カバー、
１７・・・排出口側円板、１８・・・投入口側円板、
１９・・・平板、２０・・・吹き上げノズル
２１・・・汚水排出孔、２２・・・汚水受け箱

Claims (9)

1. 縦型の概略円筒状のケーシングと、前記ケーシングの周囲に形成された多数の貫通孔と、前記ケーシングの鉛直方向下方側に設けられ前記ケーシング内に連通する投入口と、前記投入口から前記ケーシング内に被洗浄物を押し込む押し込み手段と、前記ケーシングの鉛直方向上方側に設けられ前記ケーシング内に連通する排出口、前記ケーシング内に配設され駆動手段により回転駆動する駆動軸と、この駆動軸に基端が固定され先端は前記ケーシングの内周面側に位置する複数の回転羽根と、前記ケーシング内に設けられ前記回転羽根の回転に伴って廃棄プラスチック類を前記投入口から前記排出口に向かって移動させるガイドブレードと、を備える事を特徴とする廃棄プラスチック類の洗浄装置。
2. 請求項１において、前記回転羽根の鉛直方向の下端とケーシングの底板とが少なくとも２０ｍｍ以上離れており、かつ前記ケーシングの底板に残留した異物を前記ケーシング外に取り出す開口部を備える事を特徴とする請求項１に記載した廃棄プラスチック類の洗浄装置。
3. 請求項２において、前記ケーシングの底板に空気が流通する多数の貫通孔と、前記ケーシングの底板の裏側に風供給室と、を備える事を特徴とする請求項２に記載した廃棄プラスチック類の洗浄装置。
4. 請求項１に記載するケーシングの内側に向かって水、或いは洗浄液、或いは蒸気、或いは加熱蒸気を噴出する洗浄用ノズルを備える事を特徴とする請求項１、請求項２、請求項３に記載する廃棄プラスチック類の洗浄装置。
5. 請求項１に記載するケーシングの内側に向かって空気、或いは温風、或いは熱風、或いは加熱蒸気を噴出する乾燥用ノズルを備える事を特徴とする請求項４に記載する廃棄プラスチック類の洗浄装置。
6. 請求項１に記載する廃棄プラスチック類の押し込み手段が、スクリューコンベア、或いはピストン式プッシャー、或いはドア式プッシャー、或いはガス気流、或いは蒸気流、或は散水流で構成される請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５に記載する廃棄プラスチック類の洗浄装置。
7. 請求項１に記載する複数の回転羽根の上端部に排出口側円板および下端部に投入口側円板を駆動軸と同心に備える事を特徴とする請求項１、請求項４、請求項５、請求項６に記載する廃棄プラスチック類の洗浄装置。
8. 請求項７に記載する投入口側円板に多数の貫通孔を備える事を特徴とする請求項７に記載する廃棄プラスチック類の洗浄装置。
9. 請求項７に記載する投入口側円板の下方に前記円板の周囲空隙に沿って上方へ向かって空気を噴出する廃棄プラスチック類吹き上げノズルを設けた事を特徴とする請求項７、請求項８に記載する廃棄プラスチック類の洗浄装置。

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