JP2018034210A - 固形化処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】水分の多い被処理物を固形化できる固形化処理装置を提供する。
【解決手段】固形化処理装置１は、ケーシング１０内に形成されて螺旋体２，３を収容する処理室が、被処理物が投入される投入部Ｐ１と、被処理物の排水を行う排水部Ｐ２と、被処理物の圧縮を行う圧縮部Ｐ３を有する。ケーシング１０の先端側には、被処理物の成形を行う成形部Ｐ４を有する。投入部Ｐ１に投入された被処理物は、第１螺旋体部２１と第２螺旋体部２２で混錬されるに伴い、投入部Ｐ１の下部と排水部Ｐ２の全周に配置された有孔板４１の排水孔４１ａを通して、被処理物に含まれる水が排出される。この後、被処理物は、圧縮部Ｐ３で第３螺旋体部２３と第４螺旋体部２４により混錬及び圧縮され、これに伴って分離した水が、圧縮部Ｐ３の後側に隣接する排水部Ｐ２へ流れて排出される。圧縮部Ｐ３で圧縮された高圧の被処理物は、成型ノズル５２に導かれて成型される。
【選択図】図２

Description

本発明は、水分を含む被処理物を固形化する固形化処理装置に関する。

従来、古紙や廃プラスチック等の可燃物を固形化して固形燃料を製造する固形化処理装置として、可燃物等の被処理物を混錬及び圧縮する螺旋体を備えたものがある。この種の固形化処理装置として、図１６に示すように、被処理物が投入されるケーシング５０２内に、回転駆動される２軸の螺旋体５０５，５０５を平行に配置したものがある（例えば、特許文献１参照）。

この固形化処理装置５０１は、ケーシング５０２の上部の投入口５０２ａから投入された被処理物を、投入口５０２ａの下方に連なる混合室５０３内で、互いに反対方向に駆動される２つの螺旋体５０５，５０５により混錬する。螺旋体５０５は、モータから回転力が伝達される回転駆動軸５０６に連結された回転軸５０５ａと、この回転軸５０５ａの外周面に固定された螺旋羽根５０５ｂを有する。混合室５０３内で混錬された被処理物は、螺旋体５０５の先端側に連なる圧縮室５０４に導かれ、この圧縮室５０４と螺旋体５０５との間に形成される圧縮空間で圧縮される。圧縮室５０４の被処理物は、螺旋体５０５で圧縮される際に摩擦熱で温度が上昇し、圧縮室５０４の先端側の端面板５０８に取り付けられた成形ノズル５１０に導かれる。被処理物は、成形ノズル５１０を通過する際に、端面板５０８に内蔵されたヒータの熱で加熱され、成形ノズル５１０の断面形状に対応する形状に成形されて、成形ノズル５１０の先端から排出される。

特許第５７９７２３７号公報

上記固形化処理装置５０１で固形燃料を製造する場合、材料として、家庭や事業所から排出された可燃ごみ及び廃プラスチックや、工場や下水処理場等から排出された汚泥等、種々のものが利用される。ここで、有機汚泥や製紙残渣等のように水分の比較的多い材料が用いられる場合、固形化処理装置５０１に投入された材料は、圧縮室５０４で圧縮されるに伴い、材料に含まれる水の圧力が上昇する。その結果、材料の固形成分に圧縮力が十分に作用せず、材料が固形化されずに泥状のまま成形ノズル５１０に導かれて、外部へ排出されてしまうという不都合がある。

そこで、本発明の課題は、水分の多い被処理物を投入しても、固形化された固形物を製造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、被処理物を減容及び成形して固形物を製造する固形化処理装置であって、
被処理物が投入される投入口と、この投入口から投入された被処理物を処理する処理室を有するケーシングと、
上記処理室内に収容され、回転力が入力される回転軸と、この回転軸の外周に設けられた螺旋羽根とを有し、回転駆動されるに伴って上記被処理物を回転軸の先端方向へ送る螺旋体と、
上記処理室内の上記投入口側に設けられ、上記螺旋体の少なくとも一部を取り囲んで水を透過させる水透過体を有する排水部と、
上記排水部よりも被処理物が送られる方向に配置され、上記処理室の水透過体が形成されていない壁面と螺旋体の間に形成された圧縮空間により、上記被処理物を圧縮する圧縮部と、
上記圧縮部に連なり、圧縮された上記被処理物を成形して固形物を製造する成形部と
を備え、
上記排水部は、この排水部に導かれた被処理物から水を分離して排出すると共に、上記圧縮部に導かれた被処理物から分離されて上記被処理物が送られる方向と反対の方向に導かれた水を排出することを特徴としている。

上記構成によれば、投入口と処理室を有するケーシングの上記処理室内に、回転軸と螺旋羽根を有する螺旋体が配置されている。上記投入口から被処理物が投入されると、処理室内で螺旋体の作用により、被処理物が混錬され、螺旋体の回転軸の先端方向へ送られる。被処理物が圧縮部に達すると、処理室の壁面と螺旋体の間に形成された圧縮空間により、被処理物が圧縮される。被処理物が、例えば汚泥や製紙残渣等のような水分の多いものの場合、被処理物が圧縮されるに伴って水分が分離するが、この被処理物が分離された水は、処理室内の圧縮部よりも投入口側に設けられた排水部によって排出される。したがって、圧縮部で分離した水は処理室内に残らないので、圧縮部で被処理物に加わった圧力は、被処理物の固形成分に作用し、固形成分が圧縮される。この圧縮された被処理物の固形成分が成形部で成形され、泥状のまま排出されることなく、被処理物を固形化してなる固形物が製造される。

また、本発明の固形化処理装置は、上記排水部は、上記螺旋体の少なくとも一部を取り囲んで水を透過させる水透過体を有する。

上記構成によれば、処理室に設けられた排水部において、螺旋体の少なくとも一部を取り囲む水透過体により、被処理物からの水を透過して処理室から排出させることができる。その結果、水透過体で透過されない被処理物の固形物を、螺旋体で回転軸の先端方向へ送り、成形部で成形して固形物を安定して製造できる。ここで、水透過体とは、例えば有孔板、スリット、グリッド又は網等を用いて構成することができ、被処理物の固形成分を処理室に残留させたまま水を分離して処理室外に排出する機能を有するものであれば、どのような形態のものでもよい。

一実施形態の固形化処理装置は、上記処理室の壁面に開口し、負圧により水を吸引する吸引口を有する。

上記実施形態によれば、処理室の壁面に開口した吸引口から、負圧により水を吸引することにより、処理室内の被処理物の水を効果的に排出できる。

一実施形態の固形化処理装置は、上記処理室の壁面に開口し、洗浄用の流体を処理室内に供給する供給口を有する。

上記実施形態によれば、処理室の壁面に開口した供給口から、洗浄用の流体を処理室内に供給することにより、処理室の壁面や螺旋体に付着していた被処理物や、処理室の壁面や螺旋体に残留していた水を除去して、処理室内や螺旋体を洗浄することができる。ここで、洗浄用の流体としては、空気等の気体や、水又は洗浄液等の液体を用いることができる。

一実施形態の固形化処理装置は、上記排水部は、上記螺旋体の下部を取り囲んで水を透過させる第１水透過体と、上記螺旋体の上部を取り囲んで水を透過させる第２水透過体と、上記第１水透過体を収容する第１排水室と、上記第２水透過体を収容する第２排水室と、上記第１排水室内を負圧に吸引する第１吸引部と、上記第２排水室内を負圧に吸引する第２吸引部とを有する。

上記実施形態によれば、排水部は、処理室と螺旋体の下部との間に位置する被処理物に含まれる水が、第１水透過体を通して、第１吸引部で負圧に吸引された第１排水室内に吸引される。一方、処理室と螺旋体の上部との間に位置する被処理物に含まれる水が、第２水透過体を通して、第２吸引部で負圧に吸引された第２排水室内に吸引される。このように、螺旋体の上部と下部に対応して配置された第１水透過体と第２水透過体とを通して、処理室内の被処理物から効率的に水を除くことができる。

一実施形態の固形化処理装置は、上記処理室の排水部よりも投入口側に、上記被処理物の排水部側から投入口側への逆流を防止する逆流防止部を備える。

上記実施形態によれば、処理室の排水部よりも投入口側に設けられた逆流防止部により、排水部や圧縮部に送られた被処理物が投入口側へ逆流する不都合を、効果的に防止できる。

一実施形態の固形化処理装置は、上記逆流防止部は、上記螺旋体の外周部を取り囲むように配置され、上記螺旋体の回転軸方向に対して傾斜した複数の突起を有する。

上記実施形態によれば、処理室内の螺旋体が回転駆動されると、この螺旋体の外周部を取り囲むように配置され、上記螺旋体の回転軸方向に対して傾斜した複数の突起により、螺旋体の回転軸の先端側に向かう力が被処理物に作用する。したがって、被処理物の逆流を効果的に防止できる。

一実施形態の固形化処理装置は、上記螺旋体は、上記排水部に位置する螺旋羽根のピッチよりも、上記圧縮部に位置する螺旋羽根のピッチの方が小さく形成されている。

上記実施形態によれば、排水部における処理室の壁面と螺旋体との間の空間よりも、圧縮部における処理室と螺旋体との間の空間が小さく形成される。したがって、処理室内の被処理物が螺旋体によって回転軸の先端方向に送られるに伴い、圧縮部に導かれた被処理物に、排水部におけるよりも大きな圧縮力が作用する。その結果、圧縮部で被処理物の固形成分を効果的に圧縮できると共に、圧縮部で分離した水を、圧縮力の高い圧縮部から圧縮力の低い排水部へ効果的に導いて排出することができる。

一実施形態の固形化処理装置は、上記螺旋体は、上記排水部に位置する螺旋羽根の厚みよりも、上記圧縮部に位置する螺旋羽根の厚みの方が大きく形成されている。

上記実施形態によれば、排水部における処理室の壁面と螺旋体との間の空間よりも、圧縮部における処理室と螺旋体との間の空間が小さく形成される。したがって、処理室内の被処理物が螺旋体によって回転軸の先端方向に送られるに伴い、圧縮部に導かれた被処理物に、排水部におけるよりも大きな圧縮力が作用する。その結果、圧縮部で被処理物の固形成分を効果的に圧縮できると共に、圧縮部で分離した水を、圧縮力の高い圧縮部から圧縮力の低い排水部へ効果的に導いて排出することができる。

一実施形態の固形化処理装置は、上記螺旋体は、上記排水部に位置する回転軸の外径よりも、上記圧縮部に位置する回転軸の外径の方が大きく形成されている。

上記実施形態によれば、排水部における処理室の壁面と螺旋体との間の空間よりも、圧縮部における処理室と螺旋体との間の空間が小さく形成される。したがって、処理室内の被処理物が螺旋体によって回転軸の先端方向に送られるに伴い、圧縮部に導かれた被処理物に、排水部におけるよりも大きな圧縮力が作用する。その結果、圧縮部で被処理物の固形成分を効果的に圧縮できると共に、圧縮部で分離した水を、圧縮力の高い圧縮部から圧縮力の低い排水部へ効果的に導いて排出することができる。

一実施形態の固形化処理装置は、上記螺旋体の回転軸の先端に、円筒形状のボスが設けられている。

上記実施形態によれば、螺旋体の回転軸の先端側に送られた被処理物は、この回転軸の先端に設けられたボスと処理室との間に形成される先端空間に溜められる。この先端空間に、螺旋体によって被処理物が更に導かれることにより、被処理物の圧力が更に高まるので、この先端空間に連なる成形部に、十分に高い圧力の被処理物を導くことができる。したがって、被処理物を効果的に固形化して、十分な強度を有する固形物を製造できる。

一実施形態の固形化処理装置は、上記ボスの先端面に、中心から径方向外側に向かって延在する羽根状の突起が設けられている。

上記実施形態によれば、螺旋体の回転軸の先端に設けられたボスは、先端面が、成形部が設けられた処理室の壁面に対向する。螺旋体が回転駆動されるに伴い、上記ボスの先端面に設けられた羽根状の突起が旋回することによって、ボスと壁面との間の被処理物を効果的に先端空間に排出することができる。したがって、ボスと壁面との間に被処理物が停滞することなく、被処理物を効率的に成形して固形化することができる。

一実施形態の固形化処理装置は、上記成形部は、上記螺旋体の先端のボスの先端面に対向するように上記ケーシングの端面に固定され、上記被処理物を加熱するヒータが内蔵された端面板と、この端面板に取り付けられ、上記圧縮部で圧縮された被処理物が導かれて成形を行う成形ノズルとを有する。

上記実施形態によれば、成形部は、ケーシングの端面に固定された端面板と、この端面板に取り付けられた成形ノズルとを有する。端面板の内側面により、処理室の先端側の壁面が形成される。螺旋体の先端のボスと処理室との間に形成される先端空間で圧力が高まった被処理物が、端面板に内蔵されたヒータで加熱されて成形ノズルを通過することにより、被処理物を効果的に固形化して、十分な強度を有する固形物を製造できる。

本発明の第１実施形態の固形化処理装置を示す平面図である。 第１実施形態の固形化処理装置の主要部を示す縦断面図である。 第１実施形態の固形化処理装置の排水部を示す横断面図である。 第１実施形態の固形化処理装置の螺旋体及びボスを示す縦断面図である。 第１実施形態の固形化処理装置の圧縮部の先端部分を示す正面図である。 第１実施形態の固形化処理装置の端面板を示す背面図である。 第１実施形態の固形化処理装置の圧縮部の中央部分を示す横断面図である。 第２実施形態の固形化処理装置の主要部を示す縦断面図である。 第２実施形態の固形化処理装置の投入部を示す横断面図である。 第２実施形態の固形化処理装置の排水部を示す横断面図である。 第３実施形態の固形化処理装置の主要部を示す縦断面図である。 第３実施形態の固形化処理装置の排水部を示す横断面図である。 第４実施形態の固形化処理装置の主要部を示す縦断面図である。 第４実施形態の固形化処理装置の逆流防止部を示す正面図である。 逆流防止部の貫通孔の壁面を展開して示した展開図である。 従来の固形化処理装置を示す縦断面図である。

以下、本発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。

図１は、本発明の第１実施形態の固形化処理装置を示す図であり、図２は、第１実施形態の固形化処理装置の主要部であって、螺旋体が配置された部分を示す縦断面図である。本実施形態の固形化処理装置は、被処理物として、溶融物としての例えばプラスチックと非溶融物としての例えば古紙や木屑等を含む廃棄物を、減容及び成形して固形燃料を製造するものである。

本実施形態の固形化処理装置１は、被処理物を混練及び圧縮する２個の螺旋体２，３と、これらの螺旋体２，３に各々連結された回転駆動軸６，７と、一方の回転駆動軸６にカップリング４を介して連結された減速機Ｒ、伝動装置Ｔ及びモータＭを備える。

上記螺旋体２，３は、ケーシング１０内に形成されて被処理物の処理を行う処理室に収容されている。ケーシング１０内の処理室は、被処理物が投入される投入部Ｐ１と、被処理物の排水を行う排水部Ｐ２と、被処理物の主に圧縮を行う圧縮部Ｐ３とに分けることができる。ケーシング１０の端面側には、圧縮部Ｐ３に隣接して、圧縮部Ｐ３で圧縮された被処理物の成形を行う成形部Ｐ４が位置している。

投入部Ｐ１は、上端に被処理物の投入口１２が形成された投入ケーシング１１内に形成されている。投入ケーシング１１は、上部が概ね矩形状である一方、下部に投入部Ｐ１の処理室が形成されている。投入部Ｐ１の処理室が形成された投入ケーシング１１の下部は、壁面が螺旋体２，３の下部に沿った半円筒状に形成されている。投入部Ｐ１の処理室の下部の壁面は、排水部Ｐ２と共通の水透過体としての有孔板４１で形成されており、この有孔板４１には、水を透過する複数の排水孔４１ａ，４１ａ，４１ａ・・・が形成されている。

排水部Ｐ２は、螺旋体２，３の軸回りの全周を取り囲む排水ケーシング１３の内側に形成されている。排水ケーシング１３は、投入ケーシング１１と側面及び底面が一体に形成されており、投入ケーシング１１の下部と排水ケーシング１３の内部が連なって排水室１８を形成している。排水部Ｐ２は、図３の横断面図に示すように、螺旋体２，３を取り囲む水透過体としての有孔板４１の内側に形成されている。図３には、後に詳述する螺旋体２，３を構成する第２螺旋体２２，３２が示されている。この有孔板４１は、軸方向視において一部がラップして配置された螺旋体２，３の周囲を取り囲む瓢箪状の断面形状を有し、図示しない支持部材によって排水ケーシング１３内に支持されている。排水室１８の底面は、幅方向の一方に向かって下側に傾斜した排水勾配が設けられており、この排水勾配の下端に排水管１９が取り付けられている。この排水管１９へ水を導く排水口１９ａは、排水ケーシング１３の側壁の内側面に開口している。

圧縮部Ｐ３は、螺旋体２，３の軸回りの全周を取り囲む圧縮ケーシング１４と、この圧縮ケーシング１４の端面に固定された圧縮室ブロック１５の内側に形成されている。圧縮ケーシング１４は、断面が幅広の八角形を有し、内側に、螺旋体２，３の前側部分を取り囲む瓢箪状の断面の内壁面が形成されている。この圧縮ケーシング１４の内壁面は、後に詳述する複数の壁面部材によって形成されており、圧縮部Ｐ３の前半部分の内壁面を形成している。圧縮室ブロック１５は、単一の鋼板又は前後方向に重ねられた複数の鋼板で形成され、圧縮ケーシング１４のフランジにボルトで固定されている。この圧縮室ブロック１５の内部には、螺旋体２，３の先端に夫々固定された円筒形状のボス２５を取り囲む貫通孔が形成されている。圧縮室ブロック１５の貫通孔は、ボス２５を所定の径方向の距離おいて取り囲む瓢箪状の断面を有し、この貫通孔の内側面が、圧縮部Ｐ３の後半部分の内壁面を形成している。これらの圧縮ケーシング１４及び圧縮室ブロック１５の内壁面と、螺旋体２，３及びボス２５の外側面との間に、被処理物の圧縮を行う圧縮空間が形成される。なお、圧縮空間では、被処理物の圧縮と共に混錬も行われる。

圧縮室ブロック１５の前端には、端面板５がボルトで固定されている。この端面板５には、処理室で処理された廃棄物を成形しながら排出する複数の成形ノズル５２が取り付けられている。この端面板５の側面と、圧縮ケーシング１４のフランジの縁部とがリンクヒンジ装置５０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５０によって端面板５が回動可能になっている。端面板５には、廃棄物を加熱するヒータ５４と、成形ノズル５２から排出される廃棄物の温度を検出する温度センサ５５が設けられている。これらの成形ノズル５２とヒータ５４を含む端面板５を含んで、成形部Ｐ４が構成されている。

投入ケーシング１１の後側の壁面には軸挿通口１１ａが形成され、この軸挿通口１１ａに、一対の回転駆動軸６，７が挿通されている。回転駆動軸６，７の後側部分は、ギヤボックス１７内に収容され、軸受により回転自在に支持されている。回転駆動軸６，７の前側部分は六角形断面に形成された嵌合部６ａ，７ａに形成され、一対の上記嵌合部６ａ，７ａ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。上記一対の回転駆動軸６，７の嵌合部６ａ，７ａに、上記螺旋体２，３が外嵌して取り付けられている。なお、実施形態において、螺旋体２，３及び回転駆動軸６，７の延在する方向について、端面板５に向かう側を前側といい、減速機Ｒに向かう側を後側という。

螺旋体２，３は、上記回転駆動軸６，７の嵌合部６ａ，７ａに取り付けられる回転軸と、この回転軸の周面に形成された螺旋羽根とを有する。一対の回転駆動軸６，７の嵌合部６ａ，７ａに取り付けられた一対の螺旋体２，３は、螺旋羽根が互いに逆回りに形成されており、回転軸の延在方向から見て２つの螺旋体２，３の螺旋羽根が重なり合うように水平面上に並んで配置されている。一対の回転駆動軸６，７は、図１の矢印Ｒ１，Ｒ２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、螺旋体２，３は、互いに重なり合う幅方向の中央部分において、螺旋羽根が上から下に向かって回転駆動されて、投入口１２から投入された被処理物を挟み込み、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。これらの２つの螺旋体２，３の先端には、円筒形状のボス２５，３５が夫々固定されている。

図４は、本実施形態の固形化処理装置１が備える一方の螺旋体２及びボス２５を示す縦断面図である。図４に示すように、螺旋体２は、投入ケーシング１１から圧縮室ブロック１５に向かって順に、第１螺旋体部２１と、第２螺旋体部２２と、第３螺旋体部２３と、第４螺旋体部２４で形成されている。なお、図２には一方の螺旋体２の第１乃至第４螺旋体部２１，２２，２３，２４のみを示しているが、他方の螺旋体３も同様に、第１乃至第４螺旋体部で形成されている。図２に関して、一方の螺旋体２のみの符号を引用するが、他方の螺旋体３も同様の構成を有する。第１乃至第４螺旋体部２１，２２，２３，２４は、回転軸部２１ａ，２２ａ，２３ａ，２４ａと、螺旋羽根２１ｂ，２２ｂ，２３ｂ，２４ｂとで形成されている。第１乃至第３螺旋体の回転軸部２１ａ，２２ａ，２３ａは、嵌合部６ａに挿通される断面六角形の貫通孔２１ｃ，２２ｃ，２３ｃが中心軸と同軸に形成されている。一方、第４螺旋体の回転軸部２４ａは、嵌合部６ａの先端部に嵌合する断面六角形の有底孔２４ｃが中心軸と同軸に形成されている。この第４螺旋体の回転軸部２４ａの端面には、上記有底孔２４ｃに連なるボルト孔が設けられている。上記回転駆動軸６の嵌合部６ａに、上記貫通孔２１ｃ，２２ｃ，２３ｃが挿通されて第１乃至第３螺旋体２１，２２，２３が取り付けられ、上記有底孔２４ｃが嵌合して第４螺旋体部２４が取り付けられる。この第４螺旋体部２４の端面のボルト孔にボルト２８を挿通し、このボルト２８を回転駆動軸６の嵌合部６ａに螺着して、第１乃至第４螺旋体部２１，２２，２３，２４を回転駆動軸６に固定している。一方の螺旋体６の第１乃至第４螺旋体部２１，２２，２３，２４の螺旋羽根２１ｂ，２２ｂ，２３ｂ，２４ｂと、他方の螺旋体７の第１乃至第４螺旋体の螺旋羽根は、互いに反対方向巻きに形成されている。

上記螺旋体２，３は、第１螺旋体部２１の回転軸部２１ａの径と第２螺旋体部２２の回転軸部２２ａの径を、この順に大きく形成している。一方、第２螺旋体部２２と第３螺旋体部２３と第４螺旋体部２４は、回転軸部２２ａ，２３ａ，２４ａの径を同一に形成している。また、上記螺旋体２，３は、螺旋羽根２１ｂ，２２ｂ，２３ｂ，２４ｂの軸方向の間隔であるピッチを、この順に小さく形成している。さらに、第１乃至第４螺旋体部２１，２２，２３，２４の螺旋羽根２１ｂ，２２ｂ，２３ｂ，２４ｂの厚みを、この順に大きく形成している。これにより、各螺旋体部２１，２２，２３，２４の外周に接する円筒と、各螺旋体部２１，２２，２３の外側面との間に形成される室の容積を、上記第１螺旋体部２１と、第２螺旋体部２２と、第３螺旋体部２３と、第４螺旋体部２４との順で小さくなるようにしている。これにより、上記第１螺旋体部２１、第２螺旋体部２２、第３螺旋体部２３及び第４螺旋体部２４が、被処理物に、この順で増加する圧縮力を作用するように形成されている。上記第１螺旋体部２１に対応する室の容積に対して、上記第４螺旋体部２４に対応する室の容積を、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体２，３を用いることにより、投入時にカサ比重が０．０２５の被処理物を、端面板の成形ノズル５２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の被処理物を、成形ノズル５２からの排出時には、真比重が概ね０．６から１．２の間となる程度に圧縮できる。

上記螺旋体２，３は、第２螺旋体の回転軸部２２ａの第１螺旋体２１側の端部が、テーパー状に形成されている。これにより、被処理物を第１螺旋体部２１から第２螺旋体部２２へ移送するとき、回転軸部２１ａ，２２ａの径が大きくなっても、被処理物に与える抵抗が少なくなるようにしている。

また、上記螺旋体２，３は、上記第１螺旋体部２１と、第２螺旋体部２２，３２と、第３螺旋体部２３と、第４螺旋体部２４，３４を、いずれも、螺旋羽根２１ｂ，２２ｂ，２３ｂ，２４ｂ，３４ｂの巻き数を１巻きに形成している。すなわち、各螺旋体の螺旋羽根２１ｂ，２２ｂ，２３ｂ，２４ｂ，３４ｂの一端が、軸方向から見て、その螺旋羽根２１ｂ，２２ｂ，２３ｂ，２４ｂ，３４ｂの他端と略同じ周方向位置にある。これにより、第１乃至第４螺旋体部２１，２２，３２，２３，２４，３４の製造を容易にし、また、第１乃至第４螺旋体部２１，２２，３２，２３，２４，３４の修理及び交換等の保守作業を行い易くしている。

上記第４螺旋体部２４，３４は、螺旋羽根２４ｂ，３４ｂの端に連なり、回転軸部２４ａ，３４ａの中心軸と略直角に形成された平面部２４ｄ，３４ｄを有する。この平面部２４ｄ，３４ｄを回転駆動することにより、ボス２５と圧縮室ブロック１５との間の圧縮空間に被処理物を押し込んで、この圧縮空間の被処理物の圧力を十分に上昇させて、高密度に圧縮された廃棄物を成型ノズルから押し出すようにしている。この第４螺旋体部２４は、廃棄物に各螺旋体部２１，２２，３２，２３，２４，３４が与える圧縮力のうち最大の圧縮力を与えるので、磨耗量が他の螺旋体よりも多く、また、被処理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４螺旋体部２４を、クロム鋼で形成した本体と、この本体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４螺旋体部２４，３４は、回転軸部２４ａ，３４ａに、径方向に延びる油孔が形成され、この油孔を通して回転軸部２４ａ，３４ａの有底孔２４ｃと回転駆動軸６，７の嵌合部６ａ，７ａとの間に潤滑油が供給される。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、被処理物に与える圧縮力が大きいにもかかわらず、第４螺旋体の回転軸部２４ａ，３４ａと嵌合部６ａ，７ａ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４螺旋体部２４，３４と同様に、第１乃至第３螺旋体部２１，２２，３２，２３についても、各螺旋体に形成した油孔を通して各螺旋体と嵌合部６ａ，７ａとの間に潤滑油を供給する。

また、第４螺旋体部２４，３４は、回転軸部２４ａの端面にジャッキネジ孔を有する。このジャッキネジ孔にジャッキネジを螺合し、このジャッキネジで嵌合部６ａ，７ａの端面に力を与えることにより、第４螺旋体部２４，３４を嵌合部６ａ，７ａから容易に引き抜くことができる。

螺旋体２，３の先端に夫々固定されたボス２５は、中実の円筒形状を有し、クロム鋼等の鋼製材料で形成されている。図５は、処理室の圧縮部Ｐ３の先端部分を、前側から後側に向かって視た正面図である。ボス２５は、圧縮室ブロック１５の貫通孔の内側に配置されている。このボス２５の側面と圧縮室ブロック１５の内壁面との間の圧縮空間に、螺旋体２，３で圧縮された被処理物が導かれる。この圧縮空間では、螺旋体２，３により被処理物が押し込まれて被処理物の圧力が上昇する。これと共に、圧縮空間の前側の壁面を形成する端面板５のヒータ５４の熱と、ボス２５の側面と被処理物との間に生じる摩擦熱により、圧縮空間内の被処理物の溶融物が十分に溶解する。こうして溶融物が融解して高圧になった被処理物を、端面板５に設けられた成型ノズル５２に導くことにより、被処理物を効果的に固形化して、十分な強度を有する固形物を製造するようになっている。

ボス２５の先端面には、図５に示すように、中心から径方向外側に向かって、径方向に延在する羽根状突起２６が設けられている。羽根状突起２６は、径方向に対する傾斜角度が径方向外側に向かって増大するように、湾曲した形状を有する。羽根状突起２６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の肉盛部によって形成されている。ボス２５の先端面は、端面板５の内側面に近接して配置されるので、ボス２５が矢印Ｒ１１及びＲ１２で示されるように回転駆動されるに伴い、このボス２５と端面板５との間の被処理物を、羽根状突起２６で径方向外側に排出するようになっている。ボス２５は、軸方向のネジ２７，３７により、螺旋体２，３の第４螺旋体部２４，３４の端面に固定されている。

図６は、端面板５を、圧縮室ブロック１５の側から視た様子を示す正面図である。この端面板５は、鋼板で形成された端面板本体５１と、この端面板本体５１に取り付けられた複数の成形ノズル５２，５２，・・・と、端面板本体５１の上端面に設けられた端子ケース５３を有する。

端面板本体５１には、軸方向視において第４螺旋体部２４，３４の先端の平面部２４ｄ，３４ｄが通過する８の字状の領域に、複数のノズル孔５１ｃが形成されている。このノズル孔５１ｃの開口には、段部５１ｄが形成されている。この段部５１ｄに、成形ノズル５２の端部に設けられたフランジ５２ａを係止させて、ノズル孔５１ｃに成形ノズル５２を取り付けている。この段部５１ｄは、端面板本体５１の両面におけるノズル孔５１ｃの開口に形成されている。これにより、端面板本体５１のいずれの側からもノズル孔５１ｃに成型ノズル５２を装着できるようにして、端面板本体５１の両面を、ケーシング１０の内側に臨ませて固定できるようにしている。ノズル孔５１ｃに装着された成形ノズル５２は、端面板本体５１の他方の面から突出している。

上記端面板本体５１には、この端面板本体５１の後側面が臨んで圧縮室ブロック１５の内側に形成される圧縮空間に導かれる被処理物と、成形ノズル５２内を通る被処理物とを加熱するための複数のヒータ５４が内蔵されている。このヒータ５４は、抵抗加熱式のヒータであり、幅方向に６列配置されている。また、このヒータ５４は、端面板５の厚み方向に２列設けられており、圧縮室ブロック１５に近い側のヒータ５４に電力が供給されるようになっている。なお、２列のヒータ５４の両方に電力を供給してもよい。また、ヒータ５４の幅方向の配列数は、６以外であってもよい。

上記端面板本体５１には、複数のノズル孔５１ｃのうちの１つに、温度センサ５５が内蔵されている。この温度センサ５５によって、ノズル孔５１ｃに嵌合された成形ノズル５２を通る材料の温度を検出し、検出温度が予め設定された値となるように、図示しない制御装置によってヒータ５４のオンオフの制御が行われる。上記投入ケーシング１１には、図示しないポンプによって水が供給される注水ノズルが設けられており、上記ポンプは制御装置によって動作が制御される。温度センサ５５の検出温度が異常に高い場合に、制御装置による制御のもと、上記ポンプが作動して注水ノズルを通じて投入ケーシング１１内に注水を行い、被処理物の温度を低下させるようになっている。上記制御装置、ポンプ及び注水ノズルにより、注水装置が形成されている。また、注水装置は、上水を投入ケーシング１１内に供給してもよく、この場合は、上水管に接続された注水ノズルを開閉する電磁弁を設け、この電磁弁の開閉を、温度センサ５５の検出温度に基づいて制御装置で制御すればよい。すなわち、上記制御装置、上水管、注水ノズル及び電磁弁により、注水装置を形成してもよい。

端面板本体５１の上端に取り付けられた端子ケース５３は、上記６本のヒータ５４に接続された電力配線５４ａを収容しており、この電力配線５４ａに連なるコネクタが他方の面に設けられている。また、端子ケース５３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５５ａが上端に設けられている。上記端子ケース５３は、図示しないボルトで端面板本体５１の上端に連結されており、端子ケース５３の上端面に固定されたアイボルト５６によって、端面板５を吊り下げ可能になっている。

端面板本体５１の周縁部には、複数のボルト穴５１ｂ，５１ｂ，・・・が設けられており、このボルト穴５１ｂ，５１ｂ，・・・に挿通されたボルトにより、端面板本体５１が圧縮室ブロック１５の端面に固定される。

端面板５の前面には、成形ノズル５２から排出されて成型された被処理物を切断するための切断機６が配置されている。この切断機６は、切断機ヒンジ６１を介して圧縮ケーシング１４のフランジに取り付けられている。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被処理物を切断する回転刃６２，６２と、この回転刃６２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５０が固定された側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が処理室を閉じた状態で、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を切断機ヒンジ６１回りに回動させて、図１に示す位置と９０°の角度をなす位置に配置した後、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、処理室内の螺旋体２，３の保守作業や、圧縮ケーシング１４内の壁面部材の保守作業を容易に行うことができる。

図７は、圧縮ケーシング１４を横断方向に切断し、内部を視た様子を示す横断面図である。なお、図７において、第１乃至第８壁面部材６１，６２，６３，６４，６５，６６，６７，６８と螺旋体２，３は、断面ではなく、正面の様子を示している。圧縮ケーシング１４内には、螺旋体２，３の第３螺旋体部２３と第４螺旋体部２４，３４を取り囲む８個の壁面部材６１，６２，６３，６４，６５，６６，６７，６８が配置されている。この第１乃至第８壁面部材６１乃至６８の内側面と、第３及び第４螺旋体部２３，２４，３４の外側面との間に、処理室の圧縮部Ｐ３の前半部分を形成している。

上記第１乃至第８壁面部材６１乃至６８は、図７に示すように、幅広の八角形断面を有する圧縮ケーシング１４の内側面に沿うように配列される。第１壁面部材６１に関して、第４壁面部材６４が、螺旋体２，３の互いの中心線を通る面に関して対称に形成されている。また、第１壁面部材６１に関して、第５壁面部材６５が、螺旋体２，３の互いの中心線に対して直角を成す面に関して対称に形成されている。また、第２壁面部材６２に関して、第３壁面部材６３が、螺旋体２，３の互いの中心線を通る面に関して対称に形成されている。また、第２壁面部材６２に関して、第６壁面部材６６が、螺旋体２，３の互いの中心線に対して直角を成す面に関して対称に形成されている。更に、また、第５壁面部材６５及び第６壁面部材６６に関して、第８壁面部材６８及び第７壁面部材６７が、螺旋体２，３の互いの中心線を通る面に関して対称に形成されている。このように、第１壁面部材６１と第２壁面部材６２を線対称に形成してなる第３乃至第８壁面部材６３乃至６８により、第２及び第３螺旋体部２２，２３，２６を取り囲む壁面を形成している。上記第１乃至第８壁面部材６１乃至６８は、圧縮ケーシング１４の内側面に接する面に、法線方向に突出する突出部７０を有し、この突出部７０の先端近傍に楔孔７１が設けられている。

上記第１乃至第８壁面部材６１乃至６８の内側面部分は、耐磨耗鋼で形成している。耐摩耗鋼は、ロックウェル硬さが５０以上であるのが好ましい。上記第１乃至第８壁面部材６１乃至６８は、圧縮ケーシング１４に形成された貫通孔から第１乃至第８壁面部材６１乃至６８の突出部７０を外側に突出させて、圧縮ケーシング１４の内側に配置される。上記突出部７０の圧縮ケーシング１４の外側に露出した楔孔７１に、圧縮ケーシング１４の外側から楔６９を装着して、第１乃至第８壁面部材６１乃至６８を圧縮ケーシング１４に固定している。これにより、簡易な構成で第１乃至第８壁面部材６１乃至６８を圧縮ケーシング１４内に容易に着脱でき、容易に補修や交換等の保守作業を行うことができる。なお、第１乃至第８壁面部材６１乃至６８は、突出部７０に雄螺子を設け、圧縮ケーシング１４の貫通孔から突出させた突出部７０に、雌螺子を有するナットを螺着して圧縮ケーシング１４に固定してもよい。

投入ケーシング１１の後側に位置するギヤボックス１７内には、上記一対の回転駆動軸６，７に各々設けられて互いに噛み合う平歯車６１，７１が収容されている。一方の回転駆動軸６は、ギヤボックス１７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駆動軸６に伝達される。この一方の回転駆動軸６の平歯車６１を介して他方の回転駆動軸７に回転力が伝達されて、上記一対の回転駆動軸６，７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。

上記構成の固形化処理装置１が作動すると、モータＭの回転力が、伝動機Ｔ、減速機Ｒ及びカップリング４を介して回転駆動軸６に伝達され、この回転駆動軸６に伝達された回転力が平歯車６１，７１によって他方の回転駆動軸７に伝達されて、一対の回転駆動軸６，７が互いに逆向きに回転駆動される。回転駆動軸６，７の嵌合部６ａ，７ａに取り付けられた一対の螺旋体２，３が、投入ケーシング１１、排水ケーシング１３及び圧縮ケーシング１４内で互いに逆向きに回転すると共に、螺旋体２，３の先端のボス２５，２５が圧縮室ブロック１５内で互いに逆向きに回転する。一対の螺旋体２，３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、図３，５及び７の矢印Ｒ１１及びＲ１２で示すように、互いのラップする部分が上から下に向かう方向に回転駆動される。螺旋体２，３は３０ｒｐｍ（回転毎分）以上８５ｒｐｍ以下の比較的低速度で回転するのが好ましい。

螺旋体２，３の回転駆動が開始されると、投入ケーシング１１の投入口１２に、被処理物である廃棄物が投入される。廃棄物は、プラスチック等の溶融物と、紙屑や木屑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、乾燥状態の溶融物と非溶融物の合計が１００ｗｔ％であって、溶融物が２０ｗｔ％（質量パーセント）以上８０ｗｔ％以下の間であり、かつ、非溶融物が２０ｗｔ％以上８０ｗｔ％以下であるのが好ましい。

投入ケーシング１１内の投入部Ｐ１では、投入された被処理物を、一対の第１螺旋体部２１によって挟み込み、混練し、排水部Ｐ２へ移送する。

投入部Ｐ１から排水部Ｐ２へ送られた被処理物は、一対の第２螺旋体部２２，３２と、一対の第３螺旋体部２３の後側部分により、更に挟み込まれて混錬される。これと共に、被処理物は、第２螺旋体部２２，３２の全部及び第３螺旋体部２３の後側部分と、有孔板４１との間の空間を前方に搬送される。このとき、被処理物に含まれる水が、上記第２螺旋体部２２，３２及び第３螺旋体部２３の後側部分を取り囲む有孔板４１の排水孔４１ａ，４１ａ，４１ａ・・・を通して、有孔板４１の外側に排出される。有孔板４１の外側に排出された水は、排水室１８内を落下して底面を流れ、排水口１９ａを通って排水管１９により排出される。ここで、排水部Ｐ２の第２螺旋体部２２は、投入部Ｐ１の第１螺旋体部２１よりも、回転軸部２２ａの径が大きく形成され、螺旋羽根２２ｂのピッチが小さく形成され、螺旋羽根２２ｂの厚みが大きく形成されている。これらにより、第２螺旋体部２２は第１螺旋体部２１よりも大きい圧縮力を被処理物に与えて混練を行うことができる。これにより、被処理物から水を効果的に分離することができる。排水部Ｐ２で水分の一部が除かれた被処理物は、圧縮部Ｐ３へ送られる。

圧縮部Ｐ３へ送られた被処理物は、まず、一対の第３螺旋体部２３の前側部分と、一対の第４螺旋体部２４，３４により、更に混錬されると共に圧縮される。このとき、被処理物に残留していた水が、被処理物から分離する。第３螺旋体部２３及び第４螺旋体部２４，３４の圧縮作用により被処理物から分離した水は、圧縮部Ｐ３の後側に隣接して圧縮部Ｐ３よりも圧力が低い排水部Ｐ２へ流れる。この圧縮部Ｐ３で分離した水は、排水部Ｐ２の有孔板４１の前側部分の排水孔４１ａ，４１ａ，４１ａ・・・を通り、排水室１８内を落下して底面を流れ、排水口１９ａを通って排水管１９で排出される。このようにして、被処理物は、排水部Ｐ２と圧縮部Ｐ３で水が除去される。

また、圧縮部Ｐ３の第３螺旋体部２３と第４螺旋体部２４，３４は、この順に、回転軸部２３ａ，２４ａ，３４ａの径が大きく形成されている。また、上記第３螺旋体部２３と第４螺旋体部２４，３４は、この順に、螺旋羽根２３ｂ，２４ｂ，３４ｂのピッチが小さく形成され、螺旋羽根２３ｂ，２４ｂ，３４ｂの厚みが大きく形成されている。これらにより、第３螺旋体部２３から第４螺旋体部２４，３４側に向かうにつれて、順次大きい圧縮力を被処理物に与えて混練を行うことができる。したがって、被処理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。その結果、被処理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。

圧縮部Ｐ３の第３螺旋体部２３と第４螺旋体部２４，３４で圧縮され、かつ、水が分離されて除去された被処理物は、第４螺旋体部２４，３４の先端のボス２５，３５と圧縮室ブロック１５との間の圧縮空間に送られる。このボス２５，３５と圧縮室ブロック１５との間に形成された圧縮部Ｐ３の前側部分では、第４螺旋体部２４，３４の先端の平面部２４ｄ，３４ｄにより被処理物が押し込まれ、最も高い圧力で被処理物が圧縮されると共に、端面板５のヒータ５４による熱と、被処理物とボス２５，３５の周面との間の摩擦熱により、被処理物が加熱される。このように高い圧力下で加熱されることにより、被処理物の溶融物が十分に溶解すると共に、被処理物の固形成分が十分に圧縮される。

上記ボス２５，３５と圧縮室ブロック１５との間の圧縮空間で圧縮された廃棄物は、溶融した溶融物と非溶融物が混合した状態で、端面板５の成形ノズル５２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の回転刃６２によって所定長さに切断され、下方に配置された容器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。

本実施形態の固形化処理装置１によれば、処理室内の圧縮部Ｐ３よりも投入口１２側に排水部Ｐ２を備えるので、排水部Ｐ２で被処理物が含む水の一部を分離して排出した後、圧縮部Ｐ３の圧縮力によって被処理物の水の大部分を分離して排出することができる。また、圧縮部Ｐ３の後側に排水部Ｐ２が隣接しているので、圧縮部Ｐ３で分離した水を処理室から効果的に排出できるから、圧縮部Ｐ３で被処理物に加わった圧力を、被処理物の固形成分に効果的に作用させて、固形成分を効果的に圧縮することができる。その結果、成型部Ｐ４で被処理物を効果的に成形して固形物を製造できる。ここで、本実施形態の固形化処理装置１は、有機汚泥や製紙残渣等のような水分量の多いものを含む被処理物について、水を分離して排出し、固形化することができる。この固形化処理装置１によれば、水分量が２０ｗｔ％以上９０ｗｔ％以下の被処理物を固形化することができる。

図８は、第２実施形態の固形化処理装置の主要部を示す縦断面図である。第２実施形態の固形化処理装置２０１は、投入部Ｐ１及び排水部Ｐ２に関する構成が、第１実施形態の固形化処理装置１と異なる。第２実施形態において、第１実施形態と同じ構成部分は第１実施形態と同じ符号を用いて、詳細な説明を省略する。

第２実施形態の固形化処理装置２０１は、図９の投入部Ｐ１の横断面図に示すように、投入ケーシング１１１内の処理室の底面が、底板１１２によって区画されている。底板１１２の下側は、前側に立設された区画壁１１３により、排水部Ｐ２の排水室１８と区画されている。底板１１２は、処理室の底面を形成する壁面が、螺旋体２，３の第１螺旋体部２１，３１の外形に沿った略半円筒形状に形成されている。この底板１１２に、螺旋体２，３の延在方向の中央、かつ、各々の螺旋体２，３の中心軸の鉛直下方に位置するように、２つの開口１１４が設けられている。これらの開口１１４，１１４には、固形物の流出を防止するためのメッシュが設けられている。これらの開口１１４，１１４の各々には、投入ケーシング１１１の下部に収容された接続管１１５，１１５が接続されている。接続管１１５は、排水管１１６と供給管１１７に接続されている。排水管１１６は、図示しない吸引ポンプに接続されており、矢印Ｇ１で示すように、接続管１１５を介して負圧で投入部Ｐ１内を吸引して水を排出する。このとき、開口１１４は、吸引口として機能する。供給管１１７は、図示しないコンプレッサに接続されており、矢印Ｈで示すように、接続管１１５を介して圧縮空気を投入部Ｐ１内に供給して、投入部Ｐ１内の洗浄を行う。このとき、開口１１４は、供給口として機能する。なお、供給管１１７は、空気以外に、窒素等の気体を供給してもよい。また、水や洗浄液等の液体を投入部Ｐ１に供給してもよい。また、空気と洗浄液との混合体のような、液体と気体の混合体を投入部Ｐ１に供給してもよい。液体と気体の混合体としては、直径２００ｎｍ以下の微細な空気の泡を水中に分散させた微細気泡水を用いてもよい。洗浄により生じた廃水は、接続管１１５を通して排水管１１６から排出する。

また、第２実施形態の固形化処理装置２０１は、図１０の排水部Ｐ２における横断面図に示すように、排水ケーシング１３内の排水室１８に、水透過体としてのスリット部材１２０を配置し、このスリット部材１２０の内側に処理室の排水部Ｐ２を形成している。スリット部材１２０は、処理室内に配置される螺旋体２，３の外周側に、これらの螺旋体２，３の軸方向視において径方向を向くと共に、延在方向において螺旋体２，３の中心軸と平行を向いた複数の板部材１２１が、所定間隔をおいて配列されて形成されている。このスリット部材１２０は、螺旋体２，３を取り囲む瓢箪形状の断面形状を有する。このスリット部材１２０は、複数の板部材１２１の相互間に形成された隙間を通って、被処理物の水が排水室１８へ排出される。このスリット部材１２０は、図示しない支持部材によって投入ケーシング１１１ケーシング及び排水ケーシング１３内に支持されている。

第２実施形態の固形化処理装置２０１は、処理室の投入部Ｐ１に形成された開口１１４から、投入部Ｐ１内の水を吸引して排出するので、水分の多い被処理物が投入されても、排水部Ｐ２や圧縮部Ｐ３へ送る前に、被処理物の過剰な水を事前に取り除くことができる。また、投入部Ｐ１の壁面や螺旋体２，３に、被処理物の残留物や付着物が生じた場合、供給管１１７から圧縮空気を投入部Ｐ１内に供給して上記残留物や付着物を洗浄し、除去することができる。

また、排水部Ｐ２では、投入部Ｐ１で過剰な水分が除去された被処理物が、螺旋体２，３で混錬され、搬送される過程で、被処理物に含まれる水がスリット部材１２０を通して排出される。スリット部材１２０で排出された水は、排水室１８内を落下して底面を流れ、排水口１９ａを通って排水管１９により排出される。排水部Ｐ２で水分の一部が除かれた被処理物は、圧縮部Ｐ３へ送られ、螺旋体２，３で更に混錬されると共に圧縮される。このとき、被処理物に残留していた水が、被処理物から分離し、この分離した水は、圧縮部Ｐ３の後側に隣接する排水部Ｐ２へ流れる。この圧縮部Ｐ３で分離した水は、排水部Ｐ２のスリット部材１２０の隙間を通り、排水室１８内を落下して底面を流れ、排水口１９ａを通って排水管１９で排出される。このようにして、被処理物に含まれる水を、投入部Ｐ１と排水部Ｐ２と圧縮部Ｐ３で除去するので、被処理物の固形成分を圧縮部Ｐ３で効果的に圧縮し、成型部Ｐ４で成型して十分な強度の固形物を製造できる。

図１１は、第３実施形態の固形化処理装置の主要部を示す縦断面図である。第３実施形態の固形化処理装置３０１は、投入部Ｐ１及び排水部Ｐ２に関する構成が、第１実施形態の固形化処理装置１と異なる。第３実施形態において、第１実施形態と同じ構成部分は第１実施形態と同じ符号を用いて、詳細な説明を省略する。

第３実施形態の固形化処理装置３０１は、図１２の排水部Ｐ２における横断面図に示すように、排水部Ｐ２が、螺旋体２，３の軸回りの全周を取り囲む排水ケーシング１３の内側に形成されている。排水ケーシング１３は、投入ケーシング１１と側面及び底面が一体に形成されており、投入ケーシング１１の下部と排水ケーシング１３の下部が連なって第１排水室１８１を形成している。また、排水ケーシング１３の上部は第２排水室１８２を形成している。排水部Ｐ２は、螺旋体２，３を取り囲む水透過体としてのスリット部材１３０の内側に形成されている。

スリット部材１３０は、処理室内に配置される螺旋体２，３の外周側に、これらの螺旋体２，３の軸方向視において径方向を向くと共に、延在方向において螺旋体２，３の中心軸と平行を向いた複数の板部材１３１，１３２が、所定間隔をおいて配列されて形成されている。スリット部材１３０の上部は、排水部Ｐ２に延在する短尺の板部材１３２で形成されている一方、スリット部材１３０の下部は、投入部Ｐ１と排水部Ｐ２に延在する長尺の板部材１３１で形成されている。このスリット部材１３０は、螺旋体２，３を取り囲む瓢箪形状の断面形状を有する。このスリット部材１３０は、幅方向の両側に連結され、螺旋体２，３の中心軸と平行に水平方向に延在する支持区画部材１３３により、投入ケーシング１１と排水ケーシング１３の両側面に支持されている。

支持区画部材１３３は、スリット部材１３０を支持すると共に、投入ケーシング１１の下部に第２排水室１８２を形成すると共に、排水ケーシング１３の内部を、第１排水室１８１と第２排水室１８２とに区画している。これにより、スリット部材１３０の下部から排出された水は、投入ケーシング１１と排水ケーシング１３の下部の第１排水室１８１に流れ、スリット部材１３０の上部から排出された水は、排水ケーシング１３の上部の第２排水室１８２に流れるようになっている。第１排水室１８１の底面は水平方向に平坦に形成され、底面の各螺旋体２，３の中心軸の下方に底面開口１３５が形成され、これらの底面開口１３５，１３５に吸引排水管１３６，１３６が取り付けられている。第２排水室１８２のスリット部材１３０の両側の底面は水平方向に平坦に形成され、この底面の近傍の幅方向両側の側面に側面開口１３７，１３７が形成され、これらの側面開口１３７，１３７に吸引排水管１３８，１３８が取り付けられている。第１及び第２排水室１８１，１８２の吸引排水管１３６，１３８は、図示しない吸引ポンプに接続されており、第１及び第２排水室１８１，１８２内を負圧に吸引して、スリット部材１３０内の被処理物から水を抽出する。スリット部材１３０を通って第１及び第２排水室１８１，１８２内に流下した水は、底面開口１３５と側面開口１３７から吸引排水管１３６，１３８に吸引され、外部に排出される。

第３実施形態の固形化処理装置３０１は、処理室の投入部Ｐ１及び排水部Ｐ２において、スリット部材１３０を通して負圧を作用させて被処理物を吸引するので、被処理物から効率的に水を分離することができる。また、圧縮部Ｐ３で分離した水を、圧縮部Ｐ３の後側に隣接する排水部Ｐ２で負圧により吸引できるので、圧縮部Ｐ３の水を速やかに排水部Ｐ２に導くことができる。したがって、圧縮部Ｐ３で螺旋体２，３により被処理物に作用する圧力を、効果的に固形成分に与えることができ、被処理物を効果的に圧縮できる。

図１３は、第４実施形態の固形化処理装置の主要部を示す縦断面図である。第４実施形態の固形化処理装置４０１は、投入部Ｐ１と排水部Ｐ２の間に、被処理物の逆流を防止する逆流防止部Ｐ１１を設けると共に、圧縮部Ｐ３を圧縮室ブロック１５の内側のみに形成した点が、第１実施形態の固形化処理装置１と異なる。第４実施形態において、第１実施形態と同じ構成部分は第１実施形態と同じ符号を用いて、詳細な説明を省略する。

第４実施形態の固形化処理装置４０１は、投入ケーシング１６１内の処理室の底面が、底板１６２によって区画されている。この底板１６２は、処理室の底面を形成する壁面が、螺旋体２，３の第１螺旋体部２１，３１の外形に沿った略半円筒形状に形成されている。

排水部Ｐ２は、螺旋体２，３の軸回りの全周を取り囲む排水ケーシング１３の内側に形成されている。排水ケーシング１３は、投入ケーシング１１と分離して前側に配置されており、内側に排水室１８を形成している。排水部Ｐ２は、螺旋体２，３を取り囲む水透過体としてのスリット部材１２０の内側に形成されている。スリット部材１２０は、第２実施形態と同様に、螺旋体２，３の外周側に配置された複数の板部材１２１で形成されており、これらの板部材１２１の互いの隙間を通って被処理物から水を分離する。排水ケーシング１３の底面は、幅方向の一方かつ前後方向の中央に向かって下側に傾斜した排水勾配が設けられており、この排水勾配の下端の近傍の側壁に、排水管に接続される開口１９ａが設けられている。

上記投入ケーシング１１と排水ケーシング１３の間に逆流防止ブロック１５１が設けられており、この逆流防止ブロック１５１の内側に、処理室の逆流防止部Ｐ１１が形成されている。図１４は、逆流防止ブロック１５１を前側から視た様子を示す正面図である。逆流防止ブロック１５１は、鋼材料で形成され、投入ケーシング１１の前面にボルトで固定されている。この逆流防止ブロック１５１の内部には、螺旋体２，３の第２螺旋体部２２，３２を取り囲む瓢箪状の断面の貫通孔が形成されている。この貫通孔の内側面が、逆流防止部Ｐ１１の内壁面を形成している。この逆流防止部Ｐ１１の内壁面には、螺旋体２，３の中心軸に対して傾斜した傾斜突起１７１〜１７４，１８１〜１８４が形成されている。

図１５は、逆流防止ブロック１５１の貫通孔の壁面を展開して示した展開図であり、すなわち、逆流防止部Ｐ１１の内側面を展開して示した展開図である。図１５は、図１４における貫通孔の下部に形成され、螺旋体２，３のラップ部の下方に形成される峰を中心として、一方の螺旋体２を取り囲む第１壁面１５２を右側に記載し、他方の螺旋体３を取り囲む第２壁面１５３を左側に記載している。図１５において、螺旋体２，３のラップ部の下方に形成された峰の手前側の角を示す点Ｐ１が、幅方向の中央に記載される。一方、螺旋体２，３のラップ部の上方に形成された峰の手前側の角を示す点Ｐ２が、幅方向の両端に記載される。また、図１５において、逆流防止ブロック１５１の貫通孔内を被処理物が運搬される方向を、第１壁面１５２に関して符号Ｖ１で示し、第２壁面１５３に関して符号Ｖ２で示している。また、逆流防止ブロック１５１の貫通孔内を螺旋体２，３が回転する方向を、第１壁面１５２に関して符号Ｒ１１で示し、第２壁面１５３に関して符号Ｒ１２で示している。

図１４及び１５に示されるように、逆流防止ブロック１５１の内側面には、一方の第２螺旋体部２２を取り囲む第１壁面１５２に、一方の螺旋体２の中心軸に対して傾斜した方向に延在する複数の傾斜突起１７１，１７２，１７３，１７４が形成されている。また、他方の第２螺旋体部３２を取り囲む第２壁面１５３に、他方の螺旋体３の中心軸に対して、第１壁面１５２の傾斜突起１７１〜１７４と反対側に傾斜した方向に延在する複数の傾斜突起１８１，１８２，１８３，１８４が形成されている。傾斜突起１７１〜１７４，１８１〜１８４は、螺旋体２，３の中心軸を通る平面に関して螺旋羽根２２ｂ，３２ｂが傾斜する側と反対側に傾斜している。なお、図１５には、螺旋羽根２２ｂ，３２ｂの周縁を径方向に投射した位置を、各螺旋羽根２２ｂ，３２ｂの符号を用いて示している。傾斜突起１７１〜１７４，１８１〜１８４は、矩形の横断面形状を有し、螺旋体２，３の延在方向において、第２螺旋体部２２，３２のピッチの平均値の８８％の間隔Ｌ１，Ｌ２をおいて配置されている。

上記第１及び第２壁面１５２，１５３に設けた傾斜突起１７１〜１７４，１８１〜１８４の間隔Ｌ１，Ｌ２は、第２螺旋体部２２，３２のピッチの平均値の１０％以上１５０％以下の範囲に設定でき、好ましくは、第２螺旋体部２２，３２のピッチの平均値の５０％以上１００％以下である。また、傾斜突起１７１〜１７４，１８１〜１８４の幅は、間隔Ｌ１，Ｌ２の５０％以下となるように設定する。

上記第１及び第２壁面１５２，１５３に設けた傾斜突起１７１〜１７４，１８１〜１８４の高さは、第２螺旋体部２２，３２の螺旋羽根２２ｂ，３２ｂの周縁に対して、所定のクリアランスを成す高さに設定されている。傾斜突起１７１〜１７４，１８１〜１８４と螺旋羽根２２ｂ，３２ｂの間のクリアランスは、３〜５ｍｍ程度に設定することができる。また、第１及び第２壁面１５２，１５３と螺旋羽根２２ｂ，３２ｂの間のクリアランスは、５〜１５ｍｍ程度に設定することができる。傾斜突起１７１〜１７４，１８１〜１８４の高さは２〜１０ｍｍ程度に設定することができる。なお、第１及び第２壁面１５２，１５３及び傾斜突起１７１〜１７４，１８１〜１８４と、螺旋羽根２２ｂ，３２ｂの周縁との間のクリアランスは、螺旋体２，３の径等に応じて適宜設定できる。

上記第１及び第２壁面１５２，１５３に設けた傾斜突起１７１〜１７４，１８１〜１８４は、螺旋体２，３の中心を通る平面に対する角度αが、５５°以上６５°以下の範囲内に設定されている。ここで、傾斜突起１７１〜１７４，１８１〜１８４の角度は、１０°以上８０°以下の範囲に設定でき、好ましくは、２０°以上７０°以下である。

上記第１及び第２壁面１５２，１５３の内側面部分と、傾斜突起１７１〜１７４，１８１〜１８４は、耐磨耗鋼で形成されている。耐摩耗鋼は、ロックウェル硬さが５０以上であるのが好ましく、例えばスウェーデンスティール株式会社製のハルドックス５００等を用いることができる。また、第１及び第２壁面１５２，１５３の内側面部分と、傾斜突起１７１〜１７４，１８１〜１８４は、硬化肉盛りにより形成することができる。

第４実施形態の固形化処理装置４０１は、投入ケーシング１１に投入された被処理物は、投入部Ｐ１で第１螺旋体部２１，３１により混錬され、逆流防止部Ｐ１１で第２螺旋体部２２，３２により混錬及び圧縮が行われる。ここで、逆流防止部Ｐ１１の第１壁面１５２に形成された傾斜突起１７１〜１７４と、第２壁面１５３に形成された傾斜突起１８１〜１８４により、第２螺旋体部２２，３２で混錬及び圧縮される被処理物が後側へ逆流することなく、前側の排水部Ｐ２へ送られる。排水部Ｐ２では、第３及び第４螺旋体２３，２４，３４で被処理物が混錬及び搬送され、被処理物に含まれる水がスリット部材１２０を通して排出される。スリット部材１２０で排出された水は、排水室１８内を落下して底面を流れ、排水口１９ａを通って排水管１９により排出される。排水部Ｐ２で水分の一部が除かれた被処理物は、圧縮部Ｐ３へ送られ、第４螺旋体部２４，３４の平面部２４ｄ，３４ｄでボス２５と圧縮室ブロック１５との間の圧縮空間に押し込まれ、この圧縮空間で圧縮される。このとき、被処理物に残留していた水が、被処理物から分離し、この分離した水は、圧縮部Ｐ３の後側に隣接する排水部Ｐ２へ流れる。この圧縮部Ｐ３で分離した水は、排水部Ｐ２のスリット部材１２０の隙間を通り、排水室１８内を落下して底面を流れ、排水口１９ａを通って排水管１９で排出される。このようにして、逆流防止部Ｐ１１で被処理物の逆流を防止しながら、被処理物に含まれる水を排水部Ｐ２と圧縮部Ｐ３で除去するので、被処理物の固形成分を圧縮部Ｐ３で効果的に圧縮し、成型部Ｐ４で成型して十分な強度の固形物を製造できる。

また、上記実施形態において、固形化処装置１，２０１，３０１，４０１は、２つの螺旋体２，３によって被処理物を混錬、圧縮及び成型する２軸型であったが、１つの螺旋体によって被処理物を混錬、圧縮及び成型する１軸型でもよい。

また、上記実施形態において、螺旋体２，３の回転軸の先端にボス２５を設けると共に、このボス２５を収容する圧縮室ブロック１５を設けたが、上記ボス２５及び圧縮室ブロック１５は無くてもよい。この場合、圧縮ケーシング１４の端面に端面板５を固定し、第４螺旋体部２４，３４の先端に端面板５の内側面を対抗させればよい。

また、上記実施形態において、固形化処装置１，２０１，３０１，４０１は、被処理物として、溶融物と非溶融物を含む廃棄物を減容及び成形して固形燃料を製造したが、被処理物は溶融物と非溶融物に限られず、また、廃棄物に限られない。また、固形物の用途は、固形燃料に限られない。本発明は、水分を除去して固形化を行う被処理物について、広く適用可能である。

１，２０１，３０１，４０１ 固形化処理装置
２，３ 螺旋体
４ カップリング
５ 端面板
６，７ 回転駆動軸
６ａ，７ａ 回転駆動軸の嵌合部
１０ ケーシング
１１ 投入ケーシング
１２ 投入口
１３ 排水ケーシング
１４ 圧縮ケーシング
１５ 圧縮室ブロック
１７ ギヤボックス
１８ 排水室
１９ 排水管
２１，３１ 第１螺旋体部
２１ａ，２２ａ，２３ａ，２４ａ 回転軸部
２１ｂ，２２ｂ，２３ｂ，２４ｂ，３２ｂ，３４ｂ 螺旋羽根
２２，３２ 第２螺旋体部
２３ 第３螺旋体部
２４，３４ 第４螺旋体部
２５ ボス
４１ 有孔板
５２ 成形ノズル
６１，６２，６３，６４，６５，６６，６７，６８ 壁面部材
６１，７１ 平歯車
１２０，１３０ スリット部材
Ｍ モータ
Ｐ１ 投入部
Ｐ２ 排水部
Ｐ３ 圧縮部
Ｐ４ 成形部
Ｒ 減速機
Ｔ 伝達装置

Claims (12)

1. 被処理物を減容及び成形して固形物を製造する固形化処理装置であって、
   被処理物が投入される投入口と、この投入口から投入された被処理物を処理する処理室を有するケーシングと、
   上記処理室内に収容され、回転力が入力される回転軸と、この回転軸の外周に設けられた螺旋羽根とを有し、回転駆動されるに伴って上記被処理物を回転軸の先端方向へ送る螺旋体と、
   上記処理室内の上記投入口側に設けられ、上記螺旋体の少なくとも一部を取り囲んで水を透過させる水透過体を有する排水部と、
   上記排水部よりも被処理物が送られる方向に配置され、上記処理室の水透過体が形成されていない壁面と螺旋体の間に形成された圧縮空間により、上記被処理物を圧縮する圧縮部と、
   上記圧縮部に連なり、圧縮された上記被処理物を成形して固形物を製造する成形部と
   を備え、
   上記排水部は、この排水部に導かれた被処理物から水を分離して排出すると共に、上記圧縮部に導かれた被処理物から分離されて上記被処理物が送られる方向と反対の方向に導かれた水を排出す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、
   上記処理室の壁面に開口し、負圧により水を吸引する吸引口を有す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、
   上記処理室の壁面に開口し、洗浄用の流体を処理室内に供給する供給口を有する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、
   上記排水部は、上記螺旋体の下部を取り囲んで水を透過させる第１水透過体と、上記螺旋体の上部を取り囲んで水を透過させる第２水透過体と、上記第１水透過体を収容する第１排水室と、上記第２水透過体を収容する第２排水室と、上記第１排水室内を負圧に吸引する第１吸引部と、上記第２排水室内を負圧に吸引する第２吸引部とを有す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、
   上記処理室の排水部よりも投入口側に、上記被処理物の排水部側から投入口側への逆流を防止する逆流防止部を備えることを特徴とする固形化処理装置。
6. 請求項５に記載の固形化処理装置において、
   上記逆流防止部は、上記螺旋体の外周部を取り囲むように配置され、上記螺旋体の回転軸方向に対して傾斜した複数の突起を有することを特徴とする固形化処理装置。
7. 請求項１に記載の固形化処理装置において、
   上記螺旋体は、上記排水部に位置する螺旋羽根のピッチよりも、上記圧縮部に位置する螺旋羽根のピッチの方が小さく形成されていることを特徴とする固形化処理装置。
8. 請求項１に記載の固形化処理装置において、
   上記螺旋体は、上記排水部に位置する螺旋羽根の厚みよりも、上記圧縮部に位置する螺旋羽根の厚みの方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。
9. 請求項１に記載の固形化処理装置において、
   上記螺旋体は、上記排水部に位置する回転軸の外径よりも、上記圧縮部に位置する回転軸の外径の方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。
10. 請求項１に記載の固形化処理装置において、
    上記螺旋体の回転軸の先端に、円筒形状のボスが設けられていることを特徴とする固形化処理装置。
11. 請求項１０に記載の固形化処理装置において、
    上記ボスの先端面に、中心から径方向外側に向かって延在する羽根状の突起が設けられていることを特徴とする固形化処理装置。
12. 請求項１０に記載の固形化処理装置において、
    上記成形部は、上記螺旋体の先端のボスの先端面に対向するように上記ケーシングの端面に固定され、上記被処理物を加熱するヒータが内蔵された端面板と、この端面板に取り付けられ、上記圧縮部で圧縮された被処理物が導かれて成形を行う成形ノズルとを有することを特徴とする固形化処理装置。

Images