JP2009241072A - 固形化処理装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】被処理物の圧縮ムラや圧縮不足を防止でき、十分な保形性を有する固形化物が得られる固形化処理装置を提供すること。
【解決手段】廃棄物の投入口12を有するケーシング11内に、一対の螺旋軸2を配置する。螺旋軸2は、投入口12側から順に、第1螺旋軸21、第2螺旋軸22及び第3螺旋軸23で構成し、この順に、軸部21a,22a,23aの径D1,D2,D3を大きく形成し、螺旋羽根部21b,22b,23bのピッチP1,P2,P3を小さく形成し、螺旋羽根部21b,22b,23bの厚みT1,T2,T3を大きく形成する。第2螺旋軸22と第3螺旋軸23をライニング片15で取り囲んで処理室を画定する。投入口12から投入された廃棄物を、第1螺旋軸21で挟み込んで移送し、第2螺旋軸22で逆流を防止しながら混練及び圧縮し、第3螺旋軸23でさらに混練及び圧縮し、端面板5の成形ノズル53から棒状に押し出す。
【選択図】図3A

Description

本発明は、バインダとしての溶融物で非溶融物を固形化する固形化処理装置に関し、例えばプラスチック等の溶融物と、例えば紙屑、木屑、コーヒカス等の有機物又は鉄粉等の無機物を含む非溶融物とを減容して固形化するのに好適な固形化処理装置に関する。
廃棄物のリサイクル処理は、環境問題の対策として重要である。廃棄物のリサイクル処理としては、例えばシュレッダーダストや食品用包装容器や古衣類等のような紙類、プラスチック類、布類を含む可燃性廃棄物を、再生燃料の原料として利用することが実用化されている。
従来、この種の廃棄物を用いて固形再生燃料を製造する装置としては、図7に示すような2軸押出し成形機が知られている(例えば、特許文献1:特開平10−85701号公報参照)。この押出し成形機は、ケーシング101内に、瓠形の断面を有するシリンダー状の中空部を有する。このケーシング101の中空部内に、軸心が互いに平行を向いた2本のスクリュー軸103,103を挿通している。このスクリュー軸103は螺旋羽根を有するが、スクリュー軸103の長手方向の中央よりも先端寄りに、螺旋羽根の無い無翼拡径部120が形成されている。スクリュー軸は、無翼拡径部120よりも基端側に第1螺旋羽根121を有する一方、無翼拡径部120よりも先端側に第2螺旋羽根122を有する。ケーシング101の中空部を画定する内壁は、第1及び第2螺旋羽根121,122の外縁に近接している一方、無翼拡径部120の周面に近接していて、絞り部を形成している。各スクリュー軸103は、図示しないモータにより、相互に噛み合った歯車111,111を介して互いに反対向きに回転駆動する。これにより、第1及び第2螺旋羽根121,122が上から下に噛み合うように回転駆動するようになっている。
この2軸押出し成形機は、以下のように動作する。すなわち、廃プラスチック材を含んだ廃棄物が、予め、粗破砕され、選別されて、ケーシングの投入口102から中空部内に投入される。投入された廃棄物を、スクリュー軸の第1螺旋羽根121により、破砕と混練を行いながら無翼拡径部120側に移送する。ケーシング101の側面にはヒータが設けられており、このヒータの熱により、廃棄物中のプラスチックを軟化し又は溶融する。軟化し又は溶融したプラスチックを含む廃棄物を、ケーシング101の内壁の絞り部と無翼拡径部120との間から押し出す過程で圧縮し、流動状態にする。流動状態の廃棄物を、第2螺旋羽根122によって多孔板115のノズル孔116から棒状に押し出す。棒状に押出された廃棄物の温度が降下して固化することにより、固形再生燃料が得られる。
しかしながら、この2軸押出し成形機は、ケーシング101の内壁とスクリュー軸103の表面との間に形成される廃棄物通路の断面が、第1螺旋羽根121から無翼拡径部120に向かうに伴って縮小する一方、無翼拡径部120から第2螺旋羽根122に向かうに伴って拡大する。したがって、ケーシング101の内壁の絞り部と無翼拡径部120との間から押し出された廃棄物は、ケーシング101の内壁と第2螺旋羽根122との間で拡散し易い。その結果、ノズル孔116を介して押出された廃棄物の密度が比較的小さくなり、廃棄物の固化後の保形性が不十分になり易いという問題がある。
また、廃棄物が第1螺旋羽根121によって無翼拡径部120側に移送される際、廃棄物通路の断面が急激に縮小するので廃棄物が急激に圧縮される。したがって、第1螺旋羽根121による廃棄物の混練が不十分のまま圧縮されて、廃棄物の密度のムラが生じやすいという問題がある。第1螺旋羽根121による廃棄物の混練が不十分であると、非溶融物の塊がケーシング101の内壁と無翼拡径部120との間に噛み込んで、モータ負荷が増大したり異常停止を招いたりする虞がある。
廃棄物を無翼拡径部120側に移送する前に十分に破砕及び混練するには、第1螺旋羽根121を比較的長く形成する必要がある。したがって、スクリュー軸103が長くなって、2軸押出し成形機の大型化を招くという問題がある。
また、ケーシング1の内壁の絞り部を、スクリュー軸の第1螺旋羽根121と第2螺旋羽根122との間の無翼拡径部120の表面に近接して形成しているので、スクリュー軸103の修理や交換を行うには、ケーシング101の上部を取り外してスクリュー軸103を露出させる必要がある。したがって、保守作業に手間と時間がかかるという問題がある。
特開平10−85701号公報
そこで、この発明の課題は、被処理物の圧縮ムラや圧縮不足を防止でき、十分な保形性を有する固形化物が安定して得られる固形化処理装置を提供することにある。また、処理性能を低下することなく小型化が可能な固形化処理装置を提供することにある。また、保守作業にかかる手間や時間を削減できる固形化処理装置を提供することにある。
上記課題を解決するため、本発明の固形化処理装置は、
被処理物が投入される投入口を有するケーシングと、
上記ケーシング内に配置され、互いに逆向きに回転駆動される一対の回転駆動軸と、
上記回転駆動軸の周りに取り付けられる軸部と、この軸部の周りに形成された螺旋羽根部とを有し、この螺旋羽根部が軸部の延在方向において互いに重なり合うように、上記一対の回転駆動軸に着脱自在に各々取り付けられた螺旋軸と、
上記ケーシングの内側に着脱自在に取り付けられ、上記螺旋軸の少なくとも一部を取り囲んで被処理物の処理室を画定するライニングと、
上記ケーシングの端面に着脱自在に取り付けられ、上記螺旋軸で処理された被処理物を排出する排出孔を有する端面板と
を備え、
上記螺旋軸は、上記ケーシングの投入口側から端面板側に向かって、
上記投入口から投入された被処理物を挟み込んで上記ケーシングの端面側に送る第1螺旋軸と、
上記第1螺旋軸で送られた被処理物を、この第1螺旋軸側への逆流を防止しつつ圧縮する第2螺旋軸と、
上記第2螺旋軸で圧縮された被処理物を更に圧縮し、上記端面板の排出孔から押し出す第3螺旋軸と
で形成され、
上記第1螺旋軸と、第2螺旋軸と、第3螺旋軸は、いずれも螺旋羽根部が1巻きずつ形成されていることを特徴としている。
上記構成によれば、上記一対の回転駆動軸が回転駆動されることにより、各回転駆動軸に取り付けられた螺旋軸が互いに逆向きに回転駆動される。この螺旋軸は、上記螺旋羽根部が軸部の延在方向において互いに重なり合った状態で回転することにより、上記被処理物を混練しつつ、上記投入口から端面板に向かって移送する。上記螺旋軸を形成する第1螺旋軸、第2螺旋軸及び第3螺旋軸のうち、第1螺旋軸は、上記投入口から投入された被処理物を挟み込んで上記ケーシングの端面側に送る。この被処理物を、上記第2螺旋軸が逆流を防止しつつ圧縮する。引き続いて、上記第3螺旋軸が被処理物を更に圧縮し、上記端面板の排出孔から押し出す。これらの螺旋軸による処理は、螺旋軸の少なくとも一部がライニングで囲まれて画定された処理室内で行われる。これにより、被処理物を混練しつつ順次高い圧縮力を与えることができるので、上記端面板の排出孔から押し出す被処理物を、十分に高い密度にできる。したがって、処理後の被処理物に十分な保形性を与えることができる。
特に、上記第2及び第3螺旋軸により、被処理物に高い圧縮力を与えつつ混練を行うことができるので、被処理物の密度のムラや、被処理物に含まれる非溶融物又は溶融物の偏りを効果的に防止できる。また、被処理物の混練が不十分であることに起因して、螺旋軸を駆動するモータ等の負荷が増大し、異常停止に至るような不都合を防止できる。
また、上記第2及び第3螺旋軸により、被処理物に含まれる非溶融物に対して、圧縮熱及び摩擦熱の発生量を効果的に増大できる。その結果、従来のようにケーシングの側面にヒータを設けなくても、被処理物の溶融物を十分に溶解できる。
また、上記第2螺旋軸及び第3螺旋軸は、被処理物に高圧縮力を与えつつ混練を行うので、従来よりも高い処理効率が得られる。したがって、従来よりも螺旋軸の長さを短くでき、その結果、固形化処理装置の小型化を図ることができる。
また、上記第1螺旋軸と、上記第2螺旋軸と、上記第3螺旋軸は、いずれも螺旋羽根部が1巻きずつ形成されているので、修理や交換の手間を効果的に削減できる。
特に、第3螺旋軸は、被処理物に与える圧縮力が全螺旋軸のうちで最も高いので、修理や交換等を行う頻度が最も高くなりやすい。ここで、第3螺旋軸は、端面板に近い位置に配置できるので、端面板を取り外すのみによって、螺旋軸に行うべき保守作業の大部分を行うことができる。したがって、保守作業の手間と時間を効果的に削減できる。
一実施形態の固形化処理装置は、上記第1螺旋軸と第2螺旋軸と第3螺旋軸は、この順に、上記軸部の直径が大きく形成され、上記螺旋羽根部のピッチが小さく形成され、かつ、上記螺旋羽根部の厚みが大きく形成されている。
上記実施形態によれば、被処理物が、第1螺旋軸、第2螺旋軸及び第3螺旋軸によって順次移送されるにつれて、各螺旋軸の表面と、各螺旋軸を取り囲む内壁との間に形成されて被処理物が通過する室の容積が、この順に小さくなる。したがって、被処理物を確実に圧縮して密度を増大できる。また、被処理物に与える圧縮力が大きいほど、螺旋軸の螺旋羽根部の厚みを大きく形成しているので、各螺旋軸の耐久性を効率的に高めることができる。なお、上記各螺旋軸の表面と、各螺旋軸を取り囲む内壁との間に形成されて被処理物が通過する室は、上記ライニングが設けられた部分では、処理室に相当する。
また、上記第1乃至第3螺旋軸は、この螺旋軸の軸部の延在方向において均一の断面形状の内壁(少なくとも一部においては、ライニング)を設けることにより、第1乃至第3螺旋軸に対応する室(上記ライニングが設けられた部分では、処理室)の容積を順次小さくできる。したがって、被処理物を十分な密度に圧縮する固形化処理装置を、比較的簡単な構造によって構成することができる。
一実施形態の固形化処理装置は、上記第3螺旋軸の螺旋羽根部は、上記軸部と一体に形成された基部と、この基部の表面に肉盛りされた肉盛部とを含む。
上記実施形態によれば、被処理物に与える圧縮力が大きくて磨耗し易い第3螺旋軸を、上記基部と肉盛部で構成することにより、磨耗した部分に肉盛り補修を行うことができ、保守作業を容易かつ安価にできる。特に、上記螺旋羽根部の縁や、上記軸部の端面を肉盛部とするのが好ましい。
一実施形態の固形化処理装置は、上記第3螺旋軸は、上記軸部と回転駆動軸との間に潤滑油を供給する油孔と、上記軸部を回転駆動軸から引き抜く引抜力を付与するためのジャッキ孔とが設けられている。
上記実施形態によれば、上記第3螺旋軸は、被処理物に与える圧縮力が大きいので、上記軸部と回転駆動軸との間に、応力腐食や、固着や、被処理物の微粒子の噛み込み等の不都合が生じる虞がある。ここで、上記第3螺旋軸の油孔を通して潤滑油を予め供給することにより、上述の不都合を効果的に防止できる。また、上記ジャッキ孔にジャッキを接続して第3螺旋軸に引抜力を与えることにより、被処理物に与える圧縮力に起因して第3螺旋軸が回転駆動軸に密着していても、第3螺旋軸を回転駆動軸から容易に取り外すことができる。その結果、螺旋軸の保守作業を容易にできる。
一実施形態の固形化処理装置は、上記ライニングは、上記第2螺旋軸と第3螺旋軸を取り囲んで被処理物の処理室を画定している。
上記実施形態によれば、第2及び第3螺旋軸の回りを、上記ライニングで取り囲んで処理室を画定するので、被処理物に与える圧力を効果的に高めることができて、処理後の被処理物を効果的に高密度にできる。また、上記端面板に近い第2及び第3螺旋軸に、上記ライニングを着脱自在に取り付けるので、処理動作に伴って磨耗が生じた場合、ライニングの補修や交換を容易に行うことができる。
一実施形態の固形化処理装置は、上記ライニングは、上記回転駆動軸の軸方向と軸直角方向とに配列された複数個のライニング片で形成されている。
上記実施形態によれば、上記ライニングを形成する複数個のライニング片のうち、処理動作によって磨耗が生じたライニング片を交換することにより、簡単かつ安価にライニングの修理を行うことができる。
上記複数個のライニング片は、上記第2螺旋軸と第3螺旋軸に対応して、上記回転駆動軸の軸方向に2列配置するのが好ましい。これにより、被処理物への圧縮力が特に大きい第3螺旋軸を取り囲むライニング片を、第2螺旋軸を取り囲むライニング片よりも頻繁に修理及び交換できるので、ライニングの修理を必要に応じて効果的かつ安価に行うことができる。
一実施形態の固形化処理装置は、上記ライニング片は、上記ケーシングの外側に突出する突出部と、この突出部に形成された楔孔を有し、この楔孔に挿通される楔によって上記ケーシングに固定される。
上記実施形態によれば、上記ケーシングの外側から、上記ライニング片の突出部の楔孔に楔を挿通して締め付けることにより、容易にライニング片をケーシングの内側に固定することができる。したがって、ライニング片の交換や修理を容易に行うことができる。また、上記ケーシングには、上記ライニング片の突出部を挿通する貫通孔を設けるのみにより、ライニング片の取り付けが可能になるので、例えばケーシングの上部を着脱可能にしてケーシングの下部にボルトで固定する必要がない。したがって、ケーシングの構造を簡易にできる。
以上から明らかなように、本発明の固形化処理装置は、投入口からケーシング内に投入された被処理物を第1螺旋軸で挟み込んでケーシングの端面側に移送し、この被処理物を、逆流を防止しつつ第2螺旋軸で圧縮し、第2螺旋軸で圧縮された被処理物を第3螺旋軸で更に圧縮して端面板の排出孔から押し出すので、被処理物を混練しつつ順次高い圧縮力を与えることができ、したがって、上記端面板の排出孔から高密度の被処理物を押し出すことができて、処理後の被処理物に十分な保形性を与えることができる。また、上記第1螺旋軸と、上記第2螺旋軸と、上記第3螺旋軸は、いずれも螺旋羽根部が1巻きずつ形成されているので、修理や交換の手間を効果的に削減できる。また、上記ライニングは、ケーシング内に着脱自在に取り付けられているので、被処理物に高圧縮力を与えることに起因して磨耗しても、容易に補修又は交換を行うことができる。
また、一実施形態の固形化処理装置は、上記第1螺旋軸と第2螺旋軸と第3螺旋軸は、この順に、上記軸部の直径が大きく形成され、上記螺旋羽根部のピッチが小さく形成され、かつ、上記螺旋羽根部の厚みが大きく形成されているので、被処理物を確実に圧縮して密度を増大でき、また、各螺旋軸の耐久性を効率的に高めることができる。
また、一実施形態の固形化処理装置は、上記第3螺旋軸の螺旋羽根部は、上記軸部と一体に形成された基部と、この基部の表面に肉盛りされた肉盛部とを含むので、被処理物に与える圧縮力が大きくて磨耗が生じ易くても、磨耗した部分に肉盛り補修を行うことができ、保守作業を容易かつ安価にできる。
また、一実施形態の固形化処理装置は、上記第3螺旋軸は、上記軸部と回転駆動軸との間に潤滑油を供給する油孔と、上記軸部を回転駆動軸から引き抜く引抜力を付与するためのジャッキ孔とが設けられているので、被処理物に与える圧縮力が大きいにもかかわらず、上記第3螺旋軸と回転駆動軸の間に被処理物の微粒子が噛み込む不都合を防止でき、また、上記第3螺旋軸を回転駆動軸から容易に取り外すことができる。
また、一実施形態の固形化処理装置は、上記ライニングは、上記第2螺旋軸と第3螺旋軸を取り囲んで被処理物の処理室を画定しているので、被処理物に与える圧力を効果的に高めることができて、処理後の被処理物を効果的に高密度にできる。
また、一実施形態の固形化処理装置は、上記ライニングは、上記回転駆動軸の軸方向と軸直角方向とに配列された複数個のライニング片で形成されているので、例えば被処理物に与える圧縮力が最も大きい第3螺旋軸等のように、特に保守が必要となるライニング片に対して、効率的に修理や交換を行うことができる。
また、一実施形態の固形化処理装置は、上記ライニング片は、上記ケーシングの外側に突出する突出部と、この突出部に形成された楔孔を有し、この楔孔に挿通される楔によって上記ケーシングに固定されるので、ライニング片の交換や修理を容易に行うことができ、また、ライニング片が内側に取り付けられるケーシングの構造を簡易なものにできる。
以下、本発明の固形化処理装置を図示の実施形態により詳細に説明する。
図1は、本発明の実施形態の固形化処理装置を示す平面図であり、図2は固形化処理装置の側面図である。
この固形化処理装置は、被処理物の一例として、溶融物であるプラスチックと非溶融物である紙とを含む廃棄物を処理するものであり、この廃棄物を減容、成形して固形再生燃料を製造する固形燃料製造装置である。
この固形燃料製造装置は、廃棄物の処理を行う処理本体1と、この処理本体1を駆動するギヤボックス3、減速機R、伝動装置T及びモータMとで大略構成されている。
上記処理本体1は、廃棄物の投入口12が上端に形成されたケーシング11内に、廃棄物を混練及び圧縮する1対の螺旋軸2,2を収容している。上記ケーシング11のギヤボックス3と反対側の端部にフランジ13が形成され、このフランジ13に端面板5がボルトで固定されている。この端面板5には、処理後の廃棄物を排出する複数の成形ノズル53が取り付けられている。この端面板5の側面と、フランジ13の縁部とがリンクヒンジ装置51で接続されており、上記ボルトを外した状態で、上記リンクヒンジ装置51によって端面板5が回動可能になっている。端面板5及びリンクヒンジ装置51については、後に詳述する。
ケーシング11のギヤボックス3側の面には、ギヤボックス3から延びる一対の回転軸70の先端が臨んでおり、この回転軸70,70の先端に、断面六角形の駆動軸72が連なっている。一対の駆動軸72は、端面板5の内側面の近傍まで互いに平行に延びている。この一対の駆動軸72に、上記螺旋軸2,2が取り付けられている。
螺旋軸2は、上記駆動軸72に取り付けられる軸部と、この軸部の周面に形成された螺旋羽根部とを有する。一対の駆動軸72,72に取り付けられた一対の螺旋軸2,2は、螺旋羽根部が互いに逆回りに形成されており、軸部の延在方向から見て螺旋羽根部が重なり合うように配置されている。一対の回転軸70,70は、矢印A1,A2で示すように互いに逆向きに回転駆動される。これにより、螺旋軸2は、螺旋羽根部が上から下に向かって重なり合うように回転駆動されて、ケーシング11内に投入された廃棄物を挟み込み、混練及び圧縮しながら端面板5側に移送するように形成されている。
ギヤボックス3内には、上記一対の回転軸70,70と、この一対の回転軸70,70に各々設けられて互いに噛み合う平歯車71が収容されている。一対の回転軸70,70のうちの一方は、ギヤボックス3に隣接して設けられたカップリング4に接続されている。上記カップリング4は減速機Rに接続されており、モータMから伝動機Tを介して伝達された回転力が、この減速機Rで減速され、カップリング4を介して上記一方の回転軸70に伝達される。この一方の回転軸70から平歯車71を介して他方の回転軸70に回転力が伝達されて、上記一対の回転軸70,70が互いに反対方向に等速で回転するように形成されている。
ケーシングのフランジ13には、切断機6が切断機ヒンジ61を介して取り付けられており、この切断機6によって、上記端面板5の成形ノズル53から吐出される処理後の廃棄物を切断する。この切断機6は、一端に連結された回転軸周りに回転して廃棄物を切断する回転刃61,61と、この回転刃61を駆動する回転刃モータ63を備える。上記切断機の切断機ヒンジ61は、上記端面板5のリンクヒンジ装置51が固定された縁と反対側の縁に固定されていて、端面板5が回動する方向と逆方向に切断機6が回動可能になっている。この切断機6は、端面板5がケーシングの端部を閉じた状態で、この端面板5の外側面に配置される。端面板5を開く場合は、切断機6を図1に示すような開き位置に回動させた状態で、この切断機6の回動方向と逆方向に端面板5を回動させる。これにより、端面板5の保守作業や、この端面板5を開放して行うケーシング11内の螺旋軸2の保守作業や、ケーシング11内のライニング片(ライニング片については後述する)の保守作業を容易に行うことができる。
図3Aは、処理本体1の内部を示す断面図である。
上記一対の螺旋軸2,2は、ケーシング11内の投入口12側から端面板5側に向かって、順に、第1螺旋軸21と、第2螺旋軸22と、第3螺旋軸23とで形成されている。各螺旋軸21,22,23は、軸部21a,22a,23aと、螺旋羽根部21b,22b,23bとで形成されている。第1及び第2螺旋軸の軸部21a,22aは、駆動軸72に挿通される断面六角形の貫通孔21c,22cが中心軸と同軸に形成されている。一方、第3螺旋軸の軸部23aは、駆動軸72の先端部に嵌合する断面六角形の有底孔23cが中心軸と同軸に形成されている。この第3螺旋軸の軸部23aの端面には、上記有底孔23cに連なるボルト孔24が設けられている。上記駆動軸72に、上記貫通孔21c,22cが挿通されて第1及び第2螺旋軸21,22が取り付けられ、上記有底孔23が嵌合して第3螺旋軸23が取り付けられる。この第3螺旋軸23の端面のボルト孔24にボルト25を挿通し、このボルト25を駆動軸72に螺着して、第1乃至第3螺旋軸21,22,23を駆動軸72に固定する。
図3Bは、上記螺旋軸2を構成する第1、第2及び第3螺旋軸21,22,23を抜き出して示した断面図である。上記第1螺旋軸21と、第2螺旋軸22と、第3螺旋軸23は、この順に、軸部21a,22a,23aの径D1,D2,D3を大きく形成している。また、螺旋羽根部21b,22b,23bのピッチP1,P2,P3を、この順に小さく形成している。さらに、螺旋羽根部21b,22b,23bの厚みT1,T2,T3を、この順に大きく形成している。これにより、各螺旋軸21,22,23の表面と、ケーシング11の内側面との間に形成される処理室の容積を、上記第1螺旋軸21と、第2螺旋軸22と、第3螺旋軸23との順に小さくしている。したがって、上記第1螺旋軸21、第2螺旋軸22及び第3螺旋軸23は、廃棄物を、噛み込み等の不都合を生じることなく確実に移送し、しかも、順次大きい圧縮力を廃棄物に作用できる。上記処理室の第1螺旋軸21に面する部分の容積に対して、上記処理室の第3螺旋軸23に面する部分の容積を、1/2から1/3の間の比(以下、減容比という)となるように形成している。このような減容比を有する螺旋軸2を用いることにより、投入時にカサ比重が0.025の廃棄物を、端面板の成形ノズル53の排出時には、カサ比重が概ね0.45から0.5の間となる程度に圧縮できる。また、投入時にカサ比重が0.025の廃棄物を、成形ノズル53からの排出時には、真比重が概ね0.8から1の間となる程度に圧縮できる。
第2螺旋軸の軸部22aの第1螺旋軸側21の端部と、第3螺旋軸の軸部23aの第2螺旋軸側22の端部は、夫々テーパー状に形成している。これにより、廃棄物を第1乃至第3螺旋軸21,22,23によって順次移送するとき、軸部21a,22a,23aの径が順次大きくなっても、廃棄物に与える抵抗が少なくなるようにしている。
また、上記第1螺旋軸21と、第2螺旋軸22と、第3螺旋軸23は、いずれも、螺旋羽根部21b,22b,23bの巻き数を1巻きに形成している。すなわち、各螺旋軸の螺旋羽根部21b,22b,23bの一端が、軸方向から見て、その螺旋羽根21b,22b,23bの他端と略同じ周方向位置にある。これにより、各螺旋軸21,22,23の製造を容易にし、また、各螺旋軸21,22,23の修理及び交換等の保守作業を行い易くしている。
図4Aは、第3螺旋軸23を示す正面図であり、図4Bは、第3螺旋軸23を示す側面図である。図4Bにおいて、左側が正面側であり、端面板5の内側面に近接して配置される。図4A及び4Bに示すように、第3螺旋軸23は、螺旋羽根部23bの端に連なり、軸部23aの中心軸と略直角に形成された平面部23dを有する。この平面部23dを端面板5の内側面に近接して回転駆動することにより、高密度に圧縮された廃棄物を端面板5の成形ノズル53から確実に押し出すようにしている。この第3螺旋軸23は、廃棄物に各螺旋軸21,22,23が与える圧縮力のうち最大の圧縮力を与えるので、磨耗量が他の螺旋軸よりも多く、また、廃棄物に混入する金属片等によって欠けが生じやすい。そこで、第3螺旋軸23を、クロム鋼で形成した基部と、この基部の表面に溶接によって形成された肉盛部とで構成している。この肉盛部は、例えばタングステンカーバイド系材料等のような耐磨耗材料を用いて形成するのが好ましい。
また、第3螺旋軸23は、軸部23aに径方向に延びる油孔28を有し、この油孔28を通して軸部23aの有底孔23cと駆動軸72との間に潤滑油を供給する。潤滑油としては、黒鉛グリスを用いるのが好ましい。これにより、廃棄物に与える圧縮力が大きいにもかかわらず、第3螺旋軸の軸部23aと駆動軸72の間に、応力腐食や、固着や、廃棄物の微粒子の噛み込み等の不都合が生じることを防止できる。また、第3螺旋軸23と同様に、第1及び第2螺旋軸21,22についても、各螺旋軸に形成した油孔を通して各螺旋軸と駆動軸72との間に潤滑油を供給する。
また、第3螺旋軸23は、軸部23aの端面に4つのジャッキネジ孔27を有する。このジャッキネジ孔27にジャッキネジを螺合し、このジャッキネジで駆動軸72の端面に力を与えることにより、第3螺旋軸23を駆動軸72から容易に引き抜くことができる。
図5は、端面板5を取り外した状態のケーシング11内を示した図である。図5では、ケーシングのフランジ13の図示は省略している。ケーシング11内には、第2及び第3螺旋軸22,23を取り囲む複数のライニング片15,15,・・・が配置されている。この複数のライニング片15と、第2及び第3螺旋軸22,23の外側面との間に、廃棄物の処理室を形成している。ライニング片15は、第2及び第3螺旋軸22,23の軸直角方向に8個設けられていると共に、第2及び第3螺旋軸22,23の軸方向に2列設けられている。軸方向の2列のライニング片15は、第2螺旋軸22の周りに概ね沿う列と、第3螺旋軸23の周りに概ね沿う列とで形成されている。図5には、八角形断面を有するケーシング11の8つの面について、各面の法線方向からライニング片15を透視した様子を、各面の法線延長側に図示している。
上記ライニング片15は、一方の面が第2又は第3螺旋軸の螺旋羽根部22b,23bの縁に対向する壁面部15aと、この壁面部15aの他方の面に法線方向に突出して形成された突出部15bと、この突出部15bの先端近傍に設けられた楔孔15cとを有する。ライニング片の壁面部15aは、耐磨耗鋼で形成している。ライニング片15は、ケーシング11に形成された貫通孔から突出部15bを外側に突出させて、ケーシング11の内側に配置される。上記突出部15bのケーシング11の外側に突出した楔孔15cに、ケーシング11の外側から楔16を挿入して、ライニング片15をケーシング11に固定している。これにより、簡易な構成でライニング片15をケーシング11内に容易に着脱できる。特に、第3螺旋軸23の周りのライニング片15は、壁面部15aの一方の面に接触する廃棄物が高い圧縮力を受けるので、磨耗や欠けが生じ易いが、上記ライニング片15は容易に着脱できるので、容易に補修や交換等の保守作業を行うことができる。
図6Aは、端面板5を示す正面図であり、図6Bは、ケーシング11の端部に端面板5を取り付けた様子を示す平面図であり、図6Cは、端面板5を示す側面図である。
端面板5は、図6Aに示すように、第3螺旋軸の平面部23dが近接して通過する領域に、複数の排出孔52,52・・・が設けられており、この排出孔52に、図6Cに示すように、成形ノズル53が挿入されている。排出孔52の表裏両側の開口には段部52aが形成されており、ノズルの端部に設けられたフランジ53aを排出孔の段部52aに係止させて、排出孔52に成形ノズル53を取り付けるようにしている。成形ノズル53は、図3Aに示すように、フランジ53aをケーシング11内に向けて、排出孔52内に取り付けられる。上記成形ノズル53の先端部分は、5mm〜10mmの長さにわたって、端面板5の表面から外側に突出している。端面板5は、全周に亘って貫通孔5aが設けられており、この貫通孔5aに挿通されるボルトによって、ケーシングのフランジ13に固定される。
端面板5には、上下方向に伸びる線形のヒータ54が内蔵されている。このヒータ54は、電気抵抗によって加熱を行う抵抗加熱式のヒータである。このヒータ54は、幅方向に6列配置されていると共に、この幅方向の配置位置において、厚み方向に2列ずつ配置されている。幅方向の6列のヒータ54の配置間隔は、中央4列の配置間隔が互いに概ね等しい一方、両側の最外列の配置間隔が、中央4列の配置間隔よりも大きくなっている。これにより、端面板5の幅方向において、排出孔52の数が多くて廃棄物の通過量が大きい中央部への加熱量を、排出孔52の数が少なくて廃棄物の通過量が少ない両側部よりも多くしている。これにより、廃棄物の単位体積あたりの加熱量を、端面板5の幅方向に渡って概ね均一にしている。
また、ヒータ54を端面板5の厚み方向に2列配置することにより、後述するように取り付け面を表裏両面の間で交換した場合においても、廃棄物の加熱特性が殆ど変わらないようにできる。また、厚み方向の一方のヒータ54が故障しても、他方のヒータ54によって廃棄物を加熱することができるので、加熱機能の信頼性を向上できる。
端面板5には、温度センサ55が設けられている。詳しくは、端面板5から突出した成形ノズル53の先端部分の外側面に、スリーブ状の温度センサ55が嵌め込まれている。なお、板状の温度センサを、バンドなどで成形ノズル53の先端部に固定してもよい。この温度センサ55によって、ケーシング11内から押し出される処理後の廃棄物の温度を検出する。温度センサ55はヒータ制御部Cに接続されている。なお、温度センサは、端面板5内に内蔵されていてもよい。詳しくは、複数の排出孔52のうちの所定の排出孔52の内側面に、受熱部が露出するように、本体を端面板5内に埋め込まれていてもよい。あるいは、成形ノズル53から排出されて下方のバケットに落下した廃棄物の温度を、赤外線温度センサで検出してもよい。要は、螺旋軸2による処理後の廃棄物の温度を検出できればよい。
端面板5の上端には、端子ケース56が取り付けられている。この端子ケース56は、上記12本のヒータ54に接続された電力配線を収容しており、この電力配線に連なるコネクタ57aが、端子ケース56の側面に設けられている。また、端子ケース56は、上記温度センサ55に接続された信号配線を収容しており、この信号配線に連なるコネクタ57bが上端に設けられている。さらに、上記端子ケース56は、吊ボルト58で端面板5の上端に連結されており、端子ケース56の上面に固定されたアイボルト59を吊り下げることにより、端子ケース57を介して端面板5を吊り下げ可能になっている。なお、図6Bでは、端子ケース56を図示していない。
端面板5をケーシングのフランジ13に回動可能に接続するリンクヒンジ装置51は、リンク機構を含んで形成されている。詳しくは、リンクヒンジ装置51は、図6Bに示すように、端面板5の側面に固定された端面板側金具51aと、フランジ13の前面の縁の近傍に固定されたフランジ側金具51bとの間を、2つの中間アーム51c,51cで接続している。端面板側金具51aと中間アーム51cとの間と、2つの中間アーム51c,51cの間と、中間アーム51cとフランジ側金具51bとの間は、ピン51eによって互いに回動自在に接続している。このリンクヒンジ装置51は、2つの中間アーム51c,51cの間の角度が変化しつつ、端面板側金具51aに対して一方の中間アーム51cが回動し、かつ、フランジ側金具51bに対して他方の中間アーム51cが回動する。これにより、端面板5が回動可能であり、かつ、厚み方向に水平移動が可能になっている。端面板5を厚み方向に水平移動可能に形成することにより、ケーシングのフランジ13と、端面板5との間に枠状のスペーサを挟んだ状態で、端面板5をフランジ13に固定できる。なお、回動機能のみを有するヒンジによって端面板5をケーシングのフランジ13に取り付けた場合、スペーサを挟んで端面板5をフランジ13に固定しようとすると、スペーサの厚みにより、端面板5のヒンジから遠い部分がフランジ13に密着できない。
上記端面板5は、両側面に、端面板側金具51aが取り付けられる複数のボルト孔5b,5b,・・・を有する。また、端面板5は、排出孔52に、ノズルのフランジ53aが係止する段部52aが表裏両面に形成されている。これにより、端面板5は、ケーシング11内部に向かって取り付けられる取り付け面が、表裏両面の間で交換可能になっている。したがって、端面板5は、第3螺旋軸23による廃棄物の高い圧縮力を受けて磨耗量が比較的大きいにもかかわらず、両面を交換して使用できるので、比較的長い使用寿命が得られる。
上記構成の固形化処理装置は、以下のように動作する。
まず、端面板のヒータ54に電力を供給し、端面板5の予備加熱を行う。これにより、前回の運転の終了時に残留して固化した成形ノズル53内の廃棄物を溶融して、成形ノズル53から排出し易くする。
続いて、モータMを起動し、モータMの回転力を、伝動機T、減速機R及びカップリング4を介して回転軸70に伝達する。ギヤボックス3内の一対の回転軸70が互いに逆向きに回転し、回転軸70に連なる駆動軸72に取り付けられた一対の螺旋軸2,2が、ケーシング11内で互いに逆向きに回転する。一対の螺旋軸2,2は、平面視において幅方向の内側に向かうと共に、正面視において上から下に向かう方向に回転する。螺旋軸2は30rpm(回転毎分)以上60rpm以下の比較的低速度で回転するのが好ましい。
こうして処理本体1の駆動が開始されると、ケーシング11の投入口12から、廃棄物の投入が開始される。廃棄物は、プラスチック等の溶融物と、紙等の非溶融物との混合物が好ましい。特に、廃棄物は、その構成物の割合が、溶融物が40wt%(重量パーセント)以上60wt%以下の間であり、かつ、非溶融物が30wt%以上40wt%以下であるのが好ましい。なお、他の割合の構成物は、水や、例えば生ゴミのような水が主体のものであればよい。
ケーシング11内では、投入された廃棄物を、一対の第1螺旋軸21によって挟み込み、混練し、強力な挟み込み力によって第2螺旋軸22側に確実に移送する。第2螺旋軸22は、この第2螺旋軸22とライニング片15との間に形成された処理室内に廃棄物を導いて、廃棄物の混練及び圧縮を行う。上記処理室内に導かれた廃棄物を、上記第2螺旋軸22の回転動作によって端面板5側に送りながら混練及び圧縮するので、廃棄物の逆流を効果的に防止する。続いて、第3螺旋軸23が、この第3螺旋軸23とライニング片15との間に形成された処理室内に廃棄物を導いて、更なる混練と圧縮を行う。第1、第2及び第3螺旋軸21,22,23は、この順に、軸部21a,22a,23aの径D1,D2,D3が大きく形成され、螺旋羽根部21b,22b,23bのピッチP1,P2,P3が大きく形成され、螺旋羽根部21b,22b,23bの厚みT1,T2,T3が大きく形成されているので、廃棄物の噛み込みや密度の低下等の不都合なく、廃棄物を効果的に混練及び圧縮することができる。
また、第1、第2及び第3螺旋軸21,22,23は、順次大きい圧縮力を廃棄物に与えて混練を行うことにより、廃棄物に圧縮熱と摩擦熱を効果的に生じさせることができる。これにより、廃棄物に含まれる例えばプラスチック等の溶融物を効果的に溶融させることができる。この圧縮熱や摩擦熱は、上述のように、廃棄物に含まれる溶融物が40wt%以上60wt%以下の間であり、かつ、非溶融物が30wt%以上40wt%以下の場合に効果的に生成することができる。このように、廃棄物の圧縮熱や摩擦熱によって十分に溶融物を融解できるので、従来のようにケーシング11の側面にヒータを設ける必要が無い。すなわち、端面板5のヒータ54によって補助的に加熱することにより、廃棄物の溶融物を十分に溶解することができる。なお、端面板5のヒータ54は、廃棄物が100℃以上180℃以下の範囲の温度となるように、廃棄物の加熱を行うのが好ましい。廃棄物を100℃以上にすることにより、溶融物を十分に溶解することができる一方、廃棄物を180℃以下にすることにより、塩素系ガスの発生を防止することができる。
第3螺旋軸23に導かれて高圧力で圧縮された廃棄物は、溶融物が溶融した状態で、端面板5の成形ノズル53から棒状に押し出される。押し出された棒状の廃棄物は、切断機6によって所定長さに切断され、下方に配置されたバケット内に落下して回収される。所定長さに切断された棒状の廃棄物は、温度が降下するに伴って溶融物が固化して、固形再生燃料となる。このようにして得られた固形再生燃料は、5000〜6000cal/gの発熱量を有し、燃料としての利用が可能である。
本実施形態の固形化処理装置は、螺旋軸2によって従来よりも高い圧縮力を廃棄物に与えるので、メンテナンスの頻度が従来よりも多くなる傾向にある。そこで、螺旋軸2、端面板5及びライニング片15のメンテナンスの容易化を図ることにより、メンテナンスの作業負担や費用負担を軽減するようにしている。例えば、予め定められた保守時期が到来したとき、以下のようにして保守作業を行う。
まず、端面板5の表側に位置する切断機6を、切断機ヒンジ61回りに回動させて図1に示す開き位置にする。続いて、端面板5とケーシングのフランジ13を固定するボルトを取り外し、端面板5をリンクヒンジ装置51回りに回動させる。切断機6は、端面板5が回動する方向と反対側に位置しているので、端面板5の回動作業を容易に行うことができる。端面板5は、廃棄物に与える高い圧縮力に抗するため、10cm以上の厚みを有して2〜3トンの重量を有する。したがって、端面板5に端子ケース56を取り付け、この端子ケース56のアイボルト59に吊金具を掛けて、チェーンブロックやクレーン等で端面板5を支持して取り扱う。なお、端面板5の上端にアイボルトを直接固定して、吊金具を掛けるようにしてもよい。
続いて、ケーシング11内の螺旋軸2やライニング片15の保守作業を行う。具体的には、第2及び第3螺旋軸22,23の磨耗量や、ライニング片15の磨耗量や、端面板5の内側面の磨耗量を検査する。磨耗量が規定値を超えた場合、第2及び第3螺旋軸の螺旋羽根部22b,23bの肉盛補修や、第3螺旋軸の軸部23aの端面や平面部23dの肉盛補修を行う。第2及び第3螺旋軸22,23に補修等を行う場合、第3螺旋軸23のジャッキネジ孔27にジャッキネジを螺合し、このジャッキネジによって駆動軸72に引き抜き力を与える。これにより、第3螺旋軸23を駆動軸72から容易に引き抜くことができ、この後、第2螺旋軸22を駆動軸72から容易に取り外すことができる。各螺旋軸21,22,23と駆動軸72との間には、黒鉛グリスが供給されているので、第2及び第3螺旋軸22,23を容易に取り外すことができる。
また、第2及び第3螺旋軸22,23を取り囲むライニング片15の磨耗量が所定の基準値を超えた場合、ライニング片15の交換を行う。特に、廃棄物に与える圧縮力が大きい第3螺旋軸23を取り囲むライニング片15は、磨耗量が大きい。ここで、ライニング片15は、ケーシング11の外側面の楔16を取り外すことにより、容易に交換できる。
また、端面板5の内側面の磨耗量が所定の基準値を超えた場合、肉盛補修や交換を行う。端面板5では、排出孔52が形成された領域に、第3螺旋軸の平面部23dが接近して回転するので、この領域における磨耗量が特に大きい。端面板5の交換を行う場合は、ケーシング11内部に向ける取り付け面を、表裏面の間で交換することができる。端面板5の取り付け面の交換を行う場合、一方の側面のボルト孔5bに取り付けられていた端面板側金具51aを取り外す。続いて、端面板5を水平方向に180°回転させて、他方の側面のボルト孔5bに端面板側金具51aを取り付ける。端面板5をリンクヒンジ装置51回りに回動させ、それまでケーシング11外を臨んでいた面をケーシング11内に向けてフランジ13に密着させ、貫通孔5aにボルトを挿通してフランジ13に固定する。端面板5の両面が磨耗した場合は、新たな端面板5に交換する。このように、端面板5は、高圧縮力を廃棄物に与えることにより磨耗量が比較的大きいにもかかわらず、肉盛補修と表裏面の使用をすることによって、比較的長期に亘って使用することができる。したがって、保守費用の低減を図ることができる。
上記実施形態において、被処理物の一例として、溶融物であるプラスチックと非溶融物である紙とを含む廃棄物を処理したが、被処理物は、プラスチック以外の溶融物と、紙以外の非溶融物とを含んでもよい。また、紙に限られず、木、繊維、あるいは、動植物性残さ等の非溶融物を含んでもよい。また、被処理物は、生ゴミや汚泥等であってもよい。
さらに、被処理物の非溶融物は、有機物に限られず、無機物を含んでもよい。また、非溶融物は鉄粉等の金属を含んでもよい。非溶融物に金属が含まれた被処理物を固形化することにより、比重の大きい固形化燃料が得られる。特に、非溶融物に鉄粉が含まれる被処理物を処理してなる固形化燃料は、鉄鋼の製造に利用することができる。すなわち、鉄粉を含有する固形化燃料を電炉に投入し、この固形化燃料と銑鉄を反応させることにより、銑鉄の還元を行うことができる。このように、転炉を用いないで、電炉によって鉄鋼を製造することができる。
また、被処理物の非溶融物は、例えば、印刷機のトナー、ボイラーの集塵機で集められた焼却灰やフライアッシュ、製紙工場等から排出された汚泥、或いは、下水・排水処理設備等から排出された汚泥等であってもよい。上記汚泥は、水分の低減や発酵等の前処理を行った後、本実施形態の固形化処理装置による処理を行うのが好ましい。
また、被処理物は、溶融物と非溶融物とが混在する農業廃棄物であってもよい。この種の農業廃棄物としては、合成樹脂製の網や棚と、この網や棚に絡み付いた植物とを含むものがある。このような植物としては、例えばホップ等の蔓性の植物がある。本実施形態の固形化処理装置によれば、この種の農業廃棄物を、網と植物を分別する手間をかけることなく、そのまま固形化処理を行って固形化燃料を得ることができる。
本発明の実施形態の固形化処理装置を示す平面図である。 固形化処理装置を示す側面図である。 固形化処理装置の処理本体の内部を示す断面図である。 螺旋軸を構成する第1、第2及び第3螺旋軸を示した断面図である。 第3螺旋軸を示す正面図である。 第3螺旋軸を示す側面図である。 端面板を取り外して端面側から見たケーシング内の様子と、このケーシング内に配置されるライニング片とを示した図である。 端面板を示す正面図である。 ケーシングの端部に端面板を取り付けた様子を示す平面図である。 端面板を示す側面図である。 従来の固形再生燃料の製造装置を示す図である。
符号の説明
1 処理本体
2 螺旋軸
5 端面板
11 ケーシング
12 投入口
13 フランジ
15 ライニング片
21 第1螺旋軸
21a 第1螺旋軸の軸部
21b 第1螺旋軸の螺旋羽根部
21c 第1螺旋軸の貫通孔
22 第2螺旋軸
22a 第2螺旋軸の軸部
22b 第2螺旋軸の螺旋羽根部
22c 第2螺旋軸の貫通孔
23 第3螺旋軸
23a 第3螺旋軸の軸部
23b 第3螺旋軸の螺旋羽根部
23c 第3螺旋軸の有底孔
72 駆動軸

Claims (7)

  1. 被処理物が投入される投入口を有するケーシングと、
    上記ケーシング内に配置され、互いに逆向きに回転駆動される一対の回転駆動軸と、
    上記回転駆動軸の周りに取り付けられる軸部と、この軸部の周りに形成された螺旋羽根部とを有し、この螺旋羽根部が軸部の延在方向において互いに重なり合うように、上記一対の回転駆動軸に着脱自在に各々取り付けられた螺旋軸と、
    上記ケーシングの内側に着脱自在に取り付けられ、上記螺旋軸の少なくとも一部を取り囲んで被処理物の処理室を画定するライニングと、
    上記ケーシングの端面に着脱自在に取り付けられ、上記螺旋軸で処理された被処理物を排出する排出孔を有する端面板と
    を備え、
    上記螺旋軸は、上記ケーシングの投入口側から端面板側に向かって、
    上記投入口から投入された被処理物を挟み込んで上記ケーシングの端面側に送る第1螺旋軸と、
    上記第1螺旋軸で送られた被処理物を、この第1螺旋軸側への逆流を防止しつつ圧縮する第2螺旋軸と、
    上記第2螺旋軸で圧縮された被処理物を更に圧縮し、上記端面板の排出孔から押し出す第3螺旋軸と
    で形成され、
    上記第1螺旋軸と、第2螺旋軸と、第3螺旋軸は、いずれも螺旋羽根部が1巻きずつ形成されていることを特徴とする固形化処理装置。
  2. 請求項1に記載の固形化処理装置において、
    上記第1螺旋軸と第2螺旋軸と第3螺旋軸は、この順に、上記軸部の直径が大きく形成され、上記螺旋羽根部のピッチが小さく形成され、かつ、上記螺旋羽根部の厚みが大きく形成されていることを特徴とする固形化処理装置。
  3. 請求項1に記載の固形化処理装置において、
    上記第3螺旋軸の螺旋羽根部は、上記軸部と一体に形成された基部と、この基部の表面に肉盛りされた肉盛部とを含むことを特徴とする固形化処理装置。
  4. 請求項1に記載の固形化処理装置において、
    上記第3螺旋軸は、上記軸部と回転駆動軸との間に潤滑油を供給する油孔と、上記軸部を回転駆動軸から引き抜く引抜力を付与するためのジャッキ孔とが設けられていることを特徴とする固形化処理装置。
  5. 請求項1に記載の固形化処理装置において、
    上記ライニングは、上記第2螺旋軸と第3螺旋軸を取り囲んで被処理物の処理室を画定していることを特徴とする固形化処理装置。
  6. 請求項1に記載の固形化処理装置において、
    上記ライニングは、上記回転駆動軸の軸方向と軸直角方向とに配列された複数個のライニング片で形成されていることを特徴とする固形化処理装置。
  7. 請求項6に記載の固形化処理装置において、
    上記ライニング片は、上記ケーシングの外側に突出する突出部と、この突出部に形成された楔孔を有し、この楔孔に挿通される楔によって上記ケーシングに固定されることを特徴とする固形化処理装置。
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