JP2018099719A - 減容機 - Google Patents

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Abstract

【課題】ペットボトルなどの口部付き樹脂容器を高効率で減容し、そのうえで樹脂素材を高効率で回収できるものであり、しかも小売店舗などにも設置可能となるような小型化を可能にする。
【解決手段】ローター5とローター5を取り囲む受圧壁6とを有し、ローター5は、ローター軸7と、ローター軸7から放射状配置で径方向外方へ突出し且つ軸方向に連続して形成された複数の圧縮歯28と、ローター軸7において少なくとも送り方向の出口位置となる外周面まわりを取り囲んで螺旋状に張り出す送り羽根29とを有しており、圧縮歯28は、ローター軸7の周方向で隣接する突出端の間隔Hが樹脂容器Wの口部Jより広く且つ減容前の樹脂容器Wよりも狭く形成され、受圧壁6は、圧縮歯28の突出端との間が減容前の樹脂容器Wよりも小さくなる小さくなる寸法領域を有して形成されている。
【選択図】図1

Description

本発明は、ペットボトルなどの口部付き樹脂容器を高効率で減容する減容機において、小売店舗などにも設置可能とする比較的小型の減容機に関する。
ペットボトルなどの口部付き樹脂容器を減容するための減容機として、従来、回転ドラムに対し、この回転ドラムの外側に、回転ドラムとの間隔を徐々に狭めるようにガイドブロックを設けた減容機が提案されている(例えば、特許文献1等)。この特許文献1の減容機において、回転ドラムにおける回転方向の下流側では、ガイドブロックは最終的には回転ドラム回転ドラムの外周面に当接するようになっている。
なお、回転ドラムには、そのローター軸心を中心にドラム外周面から十文字状に突出する送りアームが設けられており、この送りアームにより、回転ドラムとガイドブロックとの間へ投入された樹脂容器に対して回転力を付与する構造である。
特開平11−19931号公報
口部付き樹脂容器は、容器本体が風船のように膨張された構造となっているのに対し、口部は容器本体とは異なり大きな膨張はさせていないことに伴い、容器本体を形成している樹脂厚に比べて分厚い樹脂厚を有して形成されている。すなわち、口部は容器本体に比べて樹脂の使用量が多いので、樹脂素材の回収率を高めるには口部を回収することが重要とされている。
ところが、樹脂容器を減容機によって減容させると、口部が高圧縮を受けて破裂するようなことがある。前記した特許文献1の減容機でも、回転ドラムの外周面に対して最終的にガイドブロックが当接しているので、この当接位置では略確実に、口部が押し潰されて小さな破片が多数発生することになる。
このように、樹脂容器のなかで口部は樹脂の使用量が多いにも拘わらず、従来の減容機ではこの口部を回収できないことになってしまう。また、減容中や減容後の樹脂容器を運搬車へ搭載する際などに、その周辺に口部の破片が散乱することになって掃除などにかかる手間が問題になることが多かった。
なお、特許文献1の減容機では、樹脂容器を回転ドラムとガイドブロックとの当接間へ押し込むために強力な回転トルクが必要となり、大型モーターが必須不可欠となる。そのため、電源の確保や広い敷地スペースが必要となり、小売店などに設置するのは困難であった。小型化を図るために大型モーターを採用しない場合は、減容する樹脂容器を小容量のものに制限したりバッチ式(樹脂容器を1個ずつ減容する)に制限したりする必要があり、作業効率と減容効率が著しく低下するものであった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、ペットボトルなどの口部付き樹脂容器を高効率で減容しつつ樹脂素材を高効率で回収できるものであり、しかも小売店舗などにも設置可能となるような小型化が可能となる減容機を提供することを目的とする。
前記目的を達成するために、本発明は次の手段を講じた。
即ち、本発明に係る減容機は、口部付き樹脂容器を圧縮により減容する減容機において、横軸まわりに回転するローターと、前記ローターのまわりを取り囲む受圧壁と、を有しており、前記ローターは、ローター軸と、前記ローター軸から放射状配置で径方向外方へ突出し且つ軸方向に連続して形成された複数の圧縮歯と、前記ローター軸において少なくとも送り方向の出口位置となる外周面まわりを取り囲んで螺旋状に張り出す送り羽根と、を有しており、前記圧縮歯は、前記ローター軸の周方向で隣接する突出端の間隔が前記樹脂容器の口部より広く且つ減容前の前記樹脂容器よりも狭く形成され、前記受圧壁は、前
記圧縮歯の突出端との間が減容前の前記樹脂容器よりも小さくなる寸法領域を有して形成されていることを特徴とする。
前記送り羽根は、前記ローター軸の軸方向に沿って複数リードを生じさせて形成されており、前記圧縮歯は、前記送り羽根における少なくとも送り方向の出口側のリード間に配置されたものとするのが好適である。
前記受圧壁は、前記ローター軸における送り方向の出口位置で前記送り羽根の後端を突出させて減容後の前記樹脂容器が通過する排出口を形成させているものとするのが好適である。
前記受圧壁は、前記ローター軸における送り方向の入口側では前記圧縮歯の突出端から離反する距離が大きく出口側へ移行するにしたがって前記圧縮歯の突出端に接近する方向で傾斜成分を有して形成するのが好適である。
前記圧縮歯には、前記送り羽根が前記ローター軸から張り出す量を超えない範囲で前記送り羽根の送り方向に沿って徐々に突出丈を大きくする方向の勾配が付与されたものとしてもよい。
前記受圧壁内には、少なくとも前記送り羽根が設けられている領域で前記ローター軸の軸心に平行しつつ前記送り羽根の外縁部に接近して配置されたスクレーパが設けられたものとしてもよい。
本発明に係る減容機では、口部付き樹脂容器を高効率で減容し、そのうえで樹脂素材を高効率で回収できるものであり、しかも小売店舗などにも設置可能となるような小型化が可能となっている。
本発明に係る減容機を示した側断面図である。 図1のA−A線断面図である。 図1のB−B線断面図である。 図1のC−C線断面図である。 本発明に係る減容機を備えた樹脂回収装置の一例を示した側面図である。
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき説明する。
図1乃至図4は本発明に係る減容機1の第1実施形態を示しており、図5は、本発明に係る減容機1を採用して構成させた樹脂回収装置2の一例を示している。
本発明は、図1に例示したペットボトルのように、容器本体Bを形成している樹脂の厚さに比べ、口部Jを形成している樹脂の厚さが分厚くなっている樹脂容器Wを減容の対象とするものである。また減容の方法には、主として圧縮を採用する(切開や粉砕、溶融などを主にしたものではない)ことを前提とする。
なお、樹脂容器Wには、容量が500ml等又はそれ以下の小型サイズのもの(W1)から容量が2000ml等又はそれ以上の大型サイズのもの(W2)まで、種々のサイズが存在するのが一般的であるが、本実施形態では、前記したような市場で流通する主要なサイズの樹脂容器W1〜W2を一様に減容処理できるものとしている。言うまでもなく、樹脂容器Wには、容器本体Bが円筒形をしたものや角筒形をしたものなど種々様々あるが、これらの形状は何ら問題ではない。
まず概要について説明する。
この減容機1は、横軸(軸心を水平又は水平に近似する角度に保持した軸)まわりに回転するローター5と、このローター5のまわりを取り囲む受圧壁6とを有している。本実施形態では、ローター5の回転中心に設けられるローター軸7が、このローター5の軸方向両側へ延長されており、それら両端部が軸受け具8を介して装置本体9と落下升21(詳細は後述する)とに両端支持されたものを示している。
本実施形態では、ローター5に対して樹脂容器Wを送り込むための押し込み部10と、ローター5を経て減容された樹脂容器Wを機外へ取り出すための排出部11とが、ローター5を挟んだ両側に振り分けて配置されたものを示してある。
ここにおいてローター軸7は、ローター5の一方側(図1右側)への延長部では押し込み部10を構成する一要素(回転軸)に利用され、ローター5の他方側(図1左側)への延長部では排出部11を貫通するようになったものを示している。
そして、図5に示すように、本発明の減容機1を核として構成される樹脂回収装置2では、押し込み部10の上方に設けられた投入口15(図1参照)にホッパー16が取り付けられ、このホッパー16の更に上方となる装置ケーシング17の天井部分に、シャッター18により開閉自在とされる樹脂容器Wの投入部19が構成されたものとしてある。
また、排出部11には四方を囲った落下枡21(図1参照)が設けられ、この落下枡21の下方となる装置ケーシング17の正面部分に、回収カゴ(図示略)を出し入れ可能にした回収部22が設けられたものとしてある。
次に、本発明の減容機1の各部構成を詳説する。
ローター5は、ローター軸7に対し、そのまわりにピニオンギアのギア歯状を呈して突出された複数の圧縮歯28と、スクリュ状を呈して張り出した送り羽根29とを有して形成されている。
このローター5は、図1に示すようにローター軸7の一端側(本実施形態では排出部11側とした)に配置されたモーター25により、巻掛け伝動機構や歯車伝動機構などの伝動手段26を介して回転駆動される。モーター25には、三相200Vを用いることもできるが、単相100V等の小型モーターを用いることもできる。三相200Vを用いる場合は、ローター5を50rpmで回転させるのが好適であるのに対して、単相100Vを用いる場合では18rpmで回転させるのが好適となる。
圧縮歯28は、受圧壁6を背にした樹脂容器Wに対し、容器本体Bの太さを偏平に潰すことを目指して樹脂容器Wに横から圧縮力を加えるところである。図3及び図4に示すように、この圧縮歯28は、ローター軸7から径方向外方へ真っ直ぐに突出するように設けられたものであって、周方向に等間隔をおいて放射状に配置されている。
本実施形態では、1/8周ごと(45°間隔)の配置で、合計8枚の圧縮歯28が設けられたものとしている。
圧縮歯28における周方向の配置数(突設間隔)は特に限定されるものではない。但し、ローター軸7の周方向で隣接し合う圧縮歯28同士の突出端の間隔H(図3で示す内のり寸法)は、樹脂容器Wにおける口部Jの外径よりは広いが、減容前の樹脂容器Wにおける容器本体Bの太さよりは狭くなるように形成されている。要するに、圧縮歯28同士の周方向の間隔H内に、樹脂容器Wの口部Jは嵌るが、容器本体Bは嵌らない寸法とされている。
ここにおいて減容前の樹脂容器Wは、減容対象とするサイズのうち最小のもの(例えば図1で例示した樹脂容器W2)を含めて言うものとする。ただ、樹脂容器Wはサイズが異なるとしても口部Jについては略共通の外径に形成されているので、口部Jに関してのサイズ的な条件は不問となる。
なお、本実施形態において圧縮歯28は、図1に示すように、ローター軸7の送り方向(押し込み部10から排出部11へ向けた方向)に沿って、徐々に突出丈を大きくするような勾配が付与されている。言い換えれば、ローター5を全体として見ると、ローター軸7の送り方向に対して逆テーパ状(先太り形)となっている。
これら圧縮歯28は、長手方向をローター軸7の軸方向に平行させつつ(周方向の捻れが無い、即ち螺旋成分を伴わない状態で)、勾配を連続させるようにして突出状態を保持している。
一方、送り羽根29は、樹脂容器Wに対して一方向へ向けた送り力を加えると共に、送り方向において後続の樹脂容器Wによる押せ押せ(送り方向で樹脂容器Wが詰まって後退が阻止され搬送力のみが付与される現象)の作用を利用して、圧縮中の樹脂容器Wに背圧を付与させるところである。
この送り羽根29は、ローター5のまわりを取り囲みつつローター軸7の軸方向に変位することで、螺旋状に張り出すように設けられている。この送り羽根29は、ローター5における少なくとも送り方向の出口位置(排出部11の落下枡21に臨む位置)に配置さ
れるのが有効とされている。
特に、送り羽根29の最終縁部29aは、排出部11の落下枡21内へ突き出るように配置されており、送り羽根29によって搬送される減容後の樹脂容器Wを確実に排出部11へ送り出す作用が得られるようになっている。
具体的に、送り羽根29の最終縁部29aが落下枡21内へ突き出る長さは樹脂容器Wの口部Jの外径より少し大きい程度(本実施形態では30mmを採用した)とするのが、減容後の樹脂容器Wを送り出す作用を高めるうえで最も好適であった。また、この寸法を採用すると、樹脂容器Wへの過負荷を緩和して破損防止に繋がることが確かめられており、破損屑の発生を未然に防止できる(樹脂素材の回収率を高める)点で頗る効果的であった。
のみならず、この寸法の採用は、排出部11を貫通するローター軸7に対しては送り羽根29を省略できることの大きなプラス要因となり、装置の小型化や軽量化、低廉化などにも有益となっている。
本実施形態では、ローター5のみならず、押し込み部10へ延長しているローター軸7のまわりにも及ぶように(螺旋を連続させて)、複数リードの送り羽根29が設けられたものとしてある。この複数リードの送り羽根29のうち、ローター5を構成させている送り羽根29は2リード相当としてあり、これら2リードの送り羽根29によって区画される範囲内に、前記した圧縮歯28が挟持状に配置されたものとしてある。
送り羽根29の張出量(ローター軸7の外面からの高さ)は、圧縮歯28の突出端(最も突出量が大きい部位)を超える寸法とするのが好適であるが、場合によっては圧縮歯28の突出端と同等としてもよい。送り羽根29は、この張出量がローター軸7の軸方向において一定に保持されるようになっている。
具体的には、ローター軸7の外径を75mmとしたときの送り羽根29の張出量は45mm程度とするのが好適であった。
このような構成のローター5(ローター軸7、圧縮歯28及び送り羽根29)に対し、受圧壁6は、図3に示すように、ローター5において圧縮歯28の突出端まわりを取り囲むように形成されている。要するに、この受圧壁6が設けられる対象域は、ローター軸7の送り方向のなかで、少なくとも入口位置(押し込み部10の投入口15に臨む部位)から出口位置(排出部11の落下枡21に臨む部位)の範囲とされる。
この受圧壁6は、圧縮歯28によりローター5の径方向外方へ圧縮力が加えられる樹脂容器Wを、外側から支持する(圧縮力に対抗させる)ためのものである。そのため、受圧壁6と圧縮歯28の突出端との間には、減容前の樹脂容器W(容器本体Bの太さ)に比べて小さい寸法となる領域が含まれるようになっている。この領域は、受圧壁6のなかで一部だけとしてもよいし全部としてもよい。
具体的には、受圧壁6と圧縮歯28の突出端との間を最も小さい箇所で約20mmとなるようにするのが好適であった。
本実施形態では、受圧壁6と圧縮歯28の突出端との間が、ローター軸7の送り方向に沿って徐々に接近する方向で、受圧壁6に対して傾斜成分が付与されたものとしてある。すなわち、この傾斜成分は、ローター軸7における送り方向の入口側(送り羽根29が押し込み部10の投入口15に臨む部位)では圧縮歯28の突出端からの離反距離が大きく形成されるが、出口側(送り羽根29が排出部11の落下枡21へ臨む部位)へ移行するにしたがって圧縮歯28の突出端に接近するようになったもの、と言うことができる。
なお、前記したように、圧縮歯28にはローター軸7の送り方向に対して逆テーパ状となる勾配が付与されているので、受圧壁6は圧縮歯28と相対逆向きとなる勾配が付された関係にある。そのため、受圧壁6と圧縮歯28の突出端との間が、ローター軸7の送り方向に沿って短距離のうちに接近できるものとなっている。
本発明者は、圧縮歯28の勾配を無くしてローター軸7の軸芯に平行させたものも別途試作して、これら逆テーパ状の勾配を付与したものと勾配無しのものとについて減容速度を比較する試験を行った。この比較試験の結果によれば、逆テーパ状の勾配を付与したものの方が、はるかに減容速度が高い(速い)ことが確認されている。とは言え、この結果
から直ちに、圧縮歯28に逆テーパ状の勾配を付与することが限定されるものではない。
それ故、装置サイズがローター軸7の送り方向で徒に大型化するのを防止できるものであり、また樹脂容器Wに過負荷が作用しない範囲で可及的に圧縮効率を高めることに成功している。
ただ、受圧壁6に採用されたこのような傾斜成分は、受圧壁6のうち、ローター5の上部を覆う部位に対してのみ付与されている。すなわち、受圧壁6のその他の部位(ローター5の両側部及び下部を囲む部位)は、ローター軸7に対してその送り方向に沿って一定間隔を保持するように形成されている。
このような構造を採用することにより、投入口15から樹脂容器Wが投入されると、この樹脂容器Wは、最初に受圧壁6と圧縮歯28の突出端との間が大きく確保された上部スペースへと誘導され、ある程度の圧縮(減容)が進行するまで、この上部スペースに留まろうとする作用が得られる。
従って、樹脂容器Wがローター5の回転に巻き付いて連れ回りするようなことが可及的に抑制され、樹脂容器Wが口部Jを送り方向の前方又は後方へ向けた姿勢に保持され易くなるのである。このことが、樹脂容器W(容器本体B)の圧縮効率を高める作用と口部Jを圧縮破裂から保護する作用とにとって大きく貢献していることになる。
一方で、容器本体Bが圧縮された直後の樹脂容器Wは、受圧壁6に接触することによる抵抗を受け、ローター5の回転に逆らって回り止めのような作用を一時的に受ける。これによって周方向で隣接する圧縮歯28の相互間に口部Jが嵌る機会が増えることになる。
かくして、圧縮歯28の相互間に口部Jが嵌ると、口部Jはそれ以上の圧縮作用を受けることが解消又は稀有となり、またこの口部Jが圧縮歯28によりローター軸7のまわりに強制的に回転されることになるので、口部Jは破裂しないまま、樹脂容器Wの全体としてローター5に連れ回りされ、出口側へと搬送されるものとなる。
この受圧壁6は、ローター軸7の出口位置では送り羽根29と圧縮歯28とを排出部11側(落下枡21内)へ突出させるようになっている、これにより、減容後の樹脂容器Wが通過する排出口35を形成させている。
なお、本実施形態では、受圧壁6内に対し、少なくとも送り羽根29が設けられている領域で、ローター5の軸心に平行しつつ、送り羽根29の外縁部に接近して配置されたスクレーパ36が設けられたものとしている。
このスクレーパ36を設けてあれば、圧縮変形により互いに絡み合ったりローター5に巻き付いたりして連れ回り(同位置での空転現象)を起こしている樹脂容器Wに対し、ローター5が一回転するたびに回転方向の力を堰き止めるような力を与えることができ、スクレーパ36に沿ってスクリュ進行方向へ樹脂容器Wを誘導するようにできることになる。
以上詳説したところから明らかなように、本発明に係る減容機1では、ローター5の回転に伴い、送り羽根29により樹脂容器Wを受圧壁6とローター5の圧縮歯28の突出端との間へと押し込み、且つ樹脂容器Wにローター軸7に沿った背圧を付与しつづけるようにして、受圧壁6と圧縮歯28との間で樹脂容器Wの容器本体Bを押し潰す。
この際、樹脂容器Wの口部Jは、ローター5の圧縮歯28が周方向で隣り合う間へ巧く嵌り込むようになり、圧縮力を受けないか、又は受けにくい状況に保持される。そのため樹脂容器Wは、容器本体Bが圧縮によって減容されるも、口部Jについては破裂を起こさない状態に保持される(圧縮変形されたとしても破片が散乱するような破裂は殆どの場合起こさない)。
従って、減容後の樹脂容器Wを回収した際に、樹脂の使用量が多い口部Jを確実に回収できることになり、樹脂素材の高効率回収が実現できるものである。また、樹脂容器Wの圧縮による減容を高効率で行えるものであり、装置としての稼動効率も極めて高くなる。
従って、装置としての小型化、とりわけモーター25の小型化が可能となるので、わざわざ電源などの設備投資を追加しなくても設置が可能となる。加えて、樹脂容器Wに対して過負荷を与えることがないので、稼動振動や衝撃音、摩擦高音等も抑制できる。
それらの結果、本発明に係る減容機1には、小売店舗などへ簡単に設置可能になるとい
った利点がある。
ところで、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、実施の形態に応じて適宜変更可能である。
例えば、圧縮歯28は、ローター軸7の周方向に沿って少しの捻れを有するような(僅かな螺旋成分を伴った)突出形状で形成することもできる。
圧縮歯28に対してローター軸7に沿った勾配を設けることは限定されるものではなく、ストレートに形成することもできる。
送り羽根29において、進み角(ウオームギヤなどの「リード角」に相当)などはローター軸7の外径や回転数などに応じて適宜変更可能なものである。また送り羽根29は、最終リード(1リード)だけ設けるものとしてもよい。
受圧壁6は、ローター5の上部のみにローター軸7の送り方向に沿った傾斜成分が付与されたものとしたが、ローター5の全周において、ローター軸7の送り方向に沿った傾斜成分(すなわち、先細りのテーパ)が付与されたものとしてもよい。
この場合、送り羽根29は、ローター軸7の軸方向における入口位置に臨む部分のスクリュ外径を拡大する等して、単位時間当たりの樹脂容易Wの供給可能量を増やし、その結果として減容数を増加させるようにすることもできる。
本発明に係る減容機1は、樹脂回収装置2として構成させることが限定されるものではない。また、減容機1の構成として、押し込み部10(投入口15など)や排出部11(落下枡21など)を備えることが限定されるものでもない。そのため、例えばこれらを備えない構成の成形装置や処理ラインに対して、その一部として組み込んだ構成とすることも可能である。
減容の対象とする樹脂容器Wは、その成形素材としての樹脂の種類を問うものではない。また樹脂容器Wの用途としても、飲用品の収容をはじめ、調理材、嗜好品、化粧品、洗剤、薬剤など、種々様々な内容物を収容するものに適用可能であり、更にこれら内容物が液体、粉末、顆粒、その他の固形物であることを何ら問うものではない。
1 減容機
2 樹脂回収装置
5 ローター
6 受圧壁
7 ローター軸
8 軸受け具
9 装置本体
10 押し込み部
11 排出部
15 投入口
16 ホッパー
17 装置ケーシング
18 シャッター
19 投入部
21 落下枡
22 回収部
25 モーター
26 伝動手段
28 圧縮歯
29 送り羽根
29a 最終縁部
35 排出口
36 スクレーパ
B 容器本体
J 口部
W 樹脂容器

Claims (6)

  1. 口部付き樹脂容器を圧縮により減容する減容機において、
    横軸まわりに回転するローターと、前記ローターのまわりを取り囲む受圧壁と、を有しており、
    前記ローターは、
    ローター軸と、
    前記ローター軸から放射状配置で径方向外方へ突出し且つ軸方向に連続して形成された複数の圧縮歯と、
    前記ローター軸において少なくとも送り方向の出口位置となる外周面まわりを取り囲んで螺旋状に張り出す送り羽根と、を有しており、
    前記圧縮歯は、前記ローター軸の周方向で隣接する突出端の間隔が前記樹脂容器の口部より広く且つ減容前の前記樹脂容器よりも狭く形成され、
    前記受圧壁は、前記圧縮歯の突出端との間が減容前の前記樹脂容器よりも小さくなる寸法領域を有して形成されている
    ことを特徴とする減容機。
  2. 前記送り羽根は、前記ローター軸の軸方向に沿って複数リードを生じさせて形成されており、
    前記圧縮歯は、前記送り羽根における少なくとも送り方向の出口側のリード間に配置されている
    ことを特徴とする請求項1記載の減容機。
  3. 前記受圧壁は、前記ローター軸における送り方向の出口位置で前記送り羽根の後端を突出させて減容後の前記樹脂容器が通過する排出口を形成させていることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の減容機。
  4. 前記受圧壁は、前記ローター軸における送り方向の入口側では前記圧縮歯の突出端から離反する距離が大きく出口側へ移行するにしたがって前記圧縮歯の突出端に接近する方向で傾斜成分を有して形成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の減容機。
  5. 前記圧縮歯には、前記送り羽根が前記ローター軸から張り出す量を超えない範囲で前記送り羽根の送り方向に沿って徐々に突出丈を大きくする方向の勾配が付与されていることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の減容機。
  6. 前記受圧壁内には、少なくとも前記送り羽根が設けられている領域で前記ローター軸の軸心に平行しつつ前記送り羽根の外縁部に接近して配置されたスクレーパが設けられていることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の減容機。
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Citations (6)

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