JP2529117Y2 - プラスチックを含む廃棄物の固形化処理装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、プラスチックを含む一般都市廃棄物や産業
廃棄物等の嵩張るものを、破砕、混練、圧縮及び粉砕し
てその発熱及び乾燥作用をして固形化処理するプラスチ
ックを含む廃棄物の固形化処理装置に関する。

（従来の技術） 一般都市廃棄物及び産業廃棄物の有効的リサイクル処
理の問題は、石油資源保存のための省エネルギーの課題
と共に、わが国の産業発展にとって最重要課題であると
云っての過言ではない。この問題が叫ばれてから久しい
が、その後各方面に於いて効率的な解決策は鋭意検討さ
れ、一部再生燃料製造原料への利用として実用化されて
来ているが、依然として大部分は焼却と埋立投棄に頼っ
ているのが現状であった。本実用新案登録出願人も、現
状改善のために実願昭60-106021号、実願昭60-106022
号、実願昭60-134916号及び実願昭61-200153号の出願書
類において、固形化燃料やコンクリートの粗骨材、土壌
改良材等として廃棄物が再利用できるようにする粉砕
機、固形化装置を提案した。

（考案が解決しようとする問題点） これら、本願出願人による粉砕機、固形化装置は、廃
棄物をそのまま燃焼させたり、埋め立て投棄に頼ってい
た古くからの処理に伴う大気汚染や雨水による水質汚染
域は害虫の発生更には鳥害、悪臭と云った環境破壊問題
を解決し得るものと高い評価を得るところとなった。

しかし、昨今の大量のプラスチックを含む廃棄物に対
して処理能力の増大が急務であり、しかも騒音、振動、
有害ガス発生を伴わないように無公害で安全裏に処理す
る要望が多く寄せられるところとなった。

本考案は、上記に鑑みなされたものであって、過熱蒸
気の加熱流体を圧搾体の上流側領域においてケーシング
内に上側と下側とから内部へ導入することによって濡れ
たり湿ったりしている廃棄物を早く乾燥させてその中に
混在するプラスチックの溶融を早めて固形化処理能力を
大幅に高めるものでありながら、圧搾体と螺旋体とを２
組連設して中間粒状物をより細く粉砕できるプラスチッ
クを含む廃棄物の固形化処理装置を提供することを目的
としている。

（問題点を解決するための手段） 前記目的を達成する手段を実施例相当図の第１図から
第４図を参照にして説明する。

本考案のプラスチックを含む廃棄物の固形化処理装置
は、一端部の投入口11aから投入されたプラスチックを
含む濡れたり湿ったりしている廃棄物を投入口11aから
他端部の取出口11cに至る長手方向にかけて搬送しなが
ら破砕、混練、圧縮及び粉砕を行い、摩擦や圧縮の発熱
及び乾燥作用で固形化する装置10であって、少なくとも
２分割可能な細長ケーシング11内の長手方向に並設され
対向方向に回転駆動される一対の回動軸12、13と、該回
動軸12、13の各々に取付られた螺旋体14、14′、17、1
7′及び圧搾体16、16′と、該圧搾体16、16′の下流側
近傍においてケーシング11上部に取付られた排気手段Ｑ
と、前記螺旋体及び圧搾体に対し所定の隙間をとってケ
ーシング11内に取外し可能に付設された耐摩耗性内張体
30と、ケーシング11内の作業室内に加熱用流体を導入す
る導入手段50と、前記取出口11cに具備された固形化手
段20とから成り、前記導入手段50は少なくても圧搾体1
6、16′の上流側領域においてケーシング11内に上側及
び下側から過熱蒸気を挿入管53を介して導入すると共
に、上記圧搾体16、16′と螺旋体17、17′は上記回動軸
12、13に２組設けられている。

（作用） 上記構成のプラスチックを含む廃棄物の固形化処理装
置10においては、一端部の投入口11aから投入されたプ
ラスチックを含む廃棄物はケーシング11の内側の内張体
30内に一対の回動軸12、13周りの螺旋体14、14′、17、
17′と圧搾体16、16′とによって破砕、混練、圧縮及び
粉砕を受け、その間の摩擦熱や圧縮熱によって廃棄物中
のプラスチックは溶融するが、更に導入手段50の挿入管
53を介して上側と下側とから内部まで供給されてくる過
熱蒸気の加熱用流体から濡れたり湿ったりしている廃棄
物は熱を受けて乾燥すると共にその中のプラスチックは
より早く溶融し減容化する。溶融したプラスチックは粉
砕された他の廃棄物を取り込んで取出口11cに具備され
た固形化手段20において各種形状に固形化される。導入
された過熱蒸気は、水分を吸収した後に排気手段Ｑから
排出される。従って、過熱蒸気の導入によって騒音や有
害ガスの発生を増大すること無しに従来よりも約２倍の
処理能力を有することになる。しかも、溶融プラスチッ
クの固形化に有害な水分をほとんど吸収して、乾燥状態
の良い固形化物が得られる。更に、２連設の圧搾体によ
って中間物の粒状体をより細く粉砕して均質で保形性の
良い再生固形燃料の形成を可能にする。

加熱用流体の過熱蒸気は、大気圧まで下がっても水分
を凝縮させることも無く大きな吸水力を有し、加熱効率
が優れている。また、導入手段50の挿入管53を介して混
練物の中間物中に過熱蒸気を噴入し、混練を促進し、乾
燥を徹底的に行い、予熱する。

更に、乾燥されていても圧搾体16、16′の下流近傍に
おいて急膨張によって発生する若干の水蒸気も過熱蒸気
の排出と共に排気手段Ｑから排出され、プラスチックの
溶融と乾燥固形化にマイナスに作用する水分を徹底的に
排出することが可能となる。

（実施例） 以下に本考案のプラスチックを含む廃棄物の処理装置
を図面によって説明する。

第１図は本考案の廃棄物の処理装置の一実施例の部分
断面平面図、第２図は同実施例の部分断面正面図、第３
図は第２図におけるIII-III線断面図、第４図は第２図
におけるIV-IV線断面図である。

第１図乃至第４図において、本考案のプラスチックを
含む廃棄物の固形化処理装置10は、一端部の投入口11a
から他端部の取出口11cに至る長手方向にかけて、投入
されたプラスチックを含む廃棄物を搬送しながら破砕、
混練、圧縮及び粉砕を行い、その間の発熱及び乾燥作用
をして固形化するものであって、少なくとも上下に２分
割可能な細長のケーシング11内の長手方向にほぼ水平に
並設され対向方向に回転駆動される一対の回動軸12、13
と、該回動軸12、13の各々に取付られた螺旋体14、1
4′、17、17′及び圧搾体16、16′と、該螺旋体及び圧
搾体に対し所定の隙間をとってケーシング11内に取外し
可能に付設された耐摩耗性内張体30と、前記取出口11c
に具備された固形化手段20と、過熱蒸気を導入するよう
にケーシング11及び内張体30に設けられた加熱用流体導
入手段50とから構成されたものであり、特に本実施例で
はプラスチックの高分子を含む廃棄物を処理して固形物
として取出すために最終端部に固形化手段20として多孔
板を備えている。

横断面が略円形状を成し水平に設置された細長のケー
シング11内の長手方向に軸受Ａ、Ｂを介して並設された
一対の隣接側において上から下に噛込むように（第１図
では紙面表面から裏面に向って）相互に対向方向に回転
駆動される回動軸12、13の各々に、投入口部から取出口
部にかけて多角形（本実施例では正六角形であるが、め
がね形でも良い）横断面を成す係合面から成る係合手段
によって従動状態に、第１螺旋体14、14′、第１斜刃付
き輪体15、15′（中間処理物の流動性に応じて適宜取替
え自在とされる）及び第１圧搾体16、16′と、第２螺旋
体17、17′と、第２圧搾体16、16′と、第３螺旋体17、
17とが順次連設されている。第１螺旋体14、14′は、当
初破砕と混練を十分に行うために第２及び第３螺旋体1
7、17′より長さが約２倍になっている。各螺旋体14、1
4′、17、17′は、回動軸12、13に係合される筒体14a、
17aと、該筒体14a、17aの外周面に形成された右巻、左
巻きの螺旋羽根14b、14b′、17b、17b′とを含み、対向
する螺旋体14、14′、17、17′の螺旋羽根14b、14b′、
17b、17b′は相互に噛合するよう配設されている。第１
斜刃付き輪体15、15′は、廃棄物の内容物によって適宜
選択的に取付けられるもので各回動軸12、13において同
形状のものが装着されており、回動方向に対応して相互
に噛合する右斜刃15a及び左斜刃15a′を各々円周方向に
複数枚（例えば４枚）等間隔に周設している。第１及び
第２圧搾体16、16′も、各回動軸12、13において同形状
のものが装着されており、上流側の円錐台形状部16a、1
6a′と下流側の筒状部16b、16b′とから成っている。こ
れら円錐台形状部と筒状部にかけて、その外周面に右斜
状の溝16c及び左斜状の溝16c′が挽臼状に刻設されてお
り、これら右斜状の溝16c及び左斜状の溝16c′は、各々
の円周方向に複数条（例えば４条）等間隔に刻設されて
いる。螺旋羽根14b、14′ｂ、17b、17′ｂ、斜刃15a、1
5a′及び圧搾体16、16′とケーシング11内面に付設され
た内張体30との間の隙間は、廃棄物を破砕、圧縮及び粉
砕し得るよう小さく構成されていて、これにより廃棄物
は加圧され発熱し乾燥する。この隙間は、種々の厚みの
カセット式内張体30を適宜取替えることにより、任意に
変えることができ、これにより材料の変化にも対応させ
て適正な圧縮、加圧等の調整ができ、品質の安定した
（特に硬さ等）固形物が得られる。

ケーシング11は、第１螺旋体14、14′を収容した第１
ブロック111と、第１圧搾体16、16′を収容した第２ブ
ロック112と、第２螺旋体17、17′を収容した第３ブロ
ック113と、第２圧搾体16、16′を収容した第４ブロッ
ク114と、第３螺旋体17、17′を収容した第５ブロック1
15とから成り、各フランジを介してボルト・ナットとに
よって分離可能に連結されており、また第１ブロック11
1は前方フランジを介して前方壁110と、第５ブロック11
5は後方フランジを介して案内板20aと各々ボルト・ナッ
トとによって連結されている。各ブロック111、112、11
3、114、115は、更に上下に中央部で２分割できるよう
に水平フランジを介して相互にボルト・ナットによって
接合されている上区分体111a、112a、113a、114a、115a
と下区分体111b、112b、113b、114b、115bとから形成さ
れているが、ケーシング11の構成はこれに限定されるも
のではない。第１ブロックの上区分体111aには、投入口
11aが、また、第３及び第５ブロックの上区分体113a、1
15aの前方頂部に蒸気排気管Ｑが設けられている。一
方、固形物の取出口部において、案内板20aは、円筒体1
7aの外周部に相当する面域に多数の円形、十文字状その
他要求に応じた３角形、４角形等の種々の形状の貫通孔
22a…を配列している。案内板20aの外側に共締めによっ
て付設される多孔板20の貫通孔22は、上記貫通孔22aに
対応した形状で前方縮径状に絞りテーパが付されている
が、これはストレートなものであっても良い。

蒸気排気手段Ｑは、排気管41を含み、注水手段40を成
すように該排気管41には注水管42が導入されており、取
出口11cに設けられた温度計又は湿分検出計等のセンサ
ー43によって制御器（図示は省略）を介して、注水管42
に設けられた制御弁44の開度が調節されるようになって
いる。この蒸気排気手段Ｑは、処理すべき廃棄物が圧搾
体16、16′の作用を受けて発熱し多量の蒸気を発生する
ので、これを効率的に装置外に排出させ、その乾燥を促
進せんとするものである。また、注水管42は、廃棄物中
に塩化ビニル等の高分子物質が含有されている場合、上
記発熱により温度が上がり過ぎると熱分解して塩化水素
や塩素ガス等の有毒ガスを発生したり、或は廃棄物がド
ロドロの状態となって螺旋体14、17による搬送が不可能
となることもあるので、装置内に注水して温度を一定
（例えば110℃前後に）に保たんとするものである。

一方、ケーシング11の内部に周設される内張体30は、
耐摩耗材によって製造されており、ケーシングの第１、
第３及び第５ブロック111、113、115内に配設される螺
旋体用ライナーブロック31と、ケーシングの第２及び第
５ブロック112、114内に配設される圧搾体用ライナーブ
ロック35とから構成されている。ケーシングの第１ブロ
ック111内には４列のライナーブロック31が、第３及び
第５ブロック113、115内には２列のライナーブロック31
が配設されており、第２及び第４ブロック112、114内に
は１列のライナーブロック35が配設されている。

螺旋体用ライナーブロック31は、特に第３図に詳しく
示しているように、中央側ライナー32が４個、側方側ラ
イナー33が４個と、２種類に集約された合計８個のライ
ナー32、33から構成されており、螺旋体14、14′、17、
17′に対して所定の隙間をとってケーシングのブロック
111、113内に周設される形状の内周面32a、33aを各々の
ライナー32、33が有している。各ライナー32、33の外周
面32b、33bはケーシングの各ブロック111、113内周面に
対応して平坦になっており、処理物を介して受ける荷重
をケーシング11に分散するようにすると共に、各ブロッ
ク111、113の周囲に設けられた取付穴h1を介して外部に
突出し楔用テーパ穴h2を有した突出部32c、33cを一体的
に形成している。各ライナー32、33は、ケーシング11の
外側に突出したこれら突出部32c、33cのテーパ穴h2に楔
Ｗを打込むことによってしっかりと固定される。内周面
32a、33aには適宜溝が形成されている。

圧搾体用ライナーブロック35は、特に第４図に詳しく
示しているように、中央側ライナー36が４個、側方側ラ
イナー37が４個と、２種類に集約された合計８個のライ
ナー36、37から構成されており、圧搾体16、16′に対し
て所定の隙間をとってケーシングの第２ブロック112内
に周設される形状の内周面36a、37aを各々のライナー3
6、37が有している。各ライナー36、37の外周面36b、37
bは第２ブロック112の内周面に対応して平坦になってお
り、同じく荷重の分散性を良くすると共に、第２ブロッ
ク112の周囲に設けられた取付穴h1を介して外部に突出
し楔用テーパ穴h2を有した突出部36c、37cを一体的に形
成している。各ライナー36、37は、ケーシング11の外側
に突出したこれら突出部36c、37cのテーパ穴h2に楔Ｗを
打込むことによってしっかりと固定される。内周面36
a、37aには適宜溝が形成されている。

ライナー32、33、36、37の取替は、取替ライナーを収
容しているケーシングブロック上区分体111a、112a、11
3a又は下区分体111b、112b、113bをフランジのボルト・
ナットを外してチェーンブロックやクレーン等公知の作
業装置によって取外し、楔Ｗを外して新品のものと取替
えたり、溶接補修を行い、分解と反対の手順によって復
旧組立を行う。ライナー32、33、36、37の固定手段とし
ては、楔Ｗの他にネジ手段によりナットを利用すること
も可能であり、種々変形例が適用可能である。

加熱用流体導入手段50は、過熱蒸気発生ボイラから過
熱蒸気（110〜130℃）の供給を受ける供給主管50aと、
第１ブロック111の下流側及び第３ブロック113におい
て、左右両側の斜め上及び下からケーシング11に向うよ
うに各４本ずつ主管50aから分岐した過熱蒸気供給管51
と、ケーシング11の壁部に螺合された管接手52と、該接
手52からライナー33を貫通して作業空間内において螺旋
体14、14′、17、17′に当らない範囲で伸びた挿入管53
と、主管50aから管接手52にかけて安全上及び保温上設
けられたラギング54とから構成されている。過熱蒸気の
供給量の調節は、上記センサー43によって制御器（図示
は省略）を介して供給主管50aに設けられた制御弁50bの
開度を調節して行われるようになっている。過熱蒸気は
大気圧まで膨張しても露結せず、水分を作業室内に付加
することも無く、効果的にプラスチックの溶融を早め摩
擦抵抗も小さくなり同じ馬力で回転を上げることが可能
となる。これにより、過熱蒸気を付加する以前に比べて
約２倍に処理能力が増大する。更に、作業前の暖機を早
めることができ、作動当初から固形化処理を行うことが
可能となる。過熱蒸気の排気は、蒸気排気管Ｑから排出
される。

一方の回動軸12は、モータによって減速機を介して大
トルクで上流側からみて反時計方向（矢視ａで示す）に
回転駆動され、各上流側軸端部に止着された歯車19a、1
9bを介して他方の回動軸13を歯車箱Ｇ内で、等速度で時
計方向（矢視ｂ）に回転駆動する。又搬送力や圧入力の
反力を受けるスラスト軸受も適宜介設されている。各回
動軸は歯車箱Ｇの軸受Ａ並びにケーシング11の上流端部
の軸受Ｂに片持ち状態に支承されている。高荷重を受け
損耗の激しい螺旋体、斜刃付き輪体及び圧搾体の取替を
容易にするために、これらの構成要素は回動軸12、13を
上流側に抜き出すことができるように小径の下流側から
上流側の大径のカラー部12a、13aに順次嵌挿されてい
る。

次に、上述の構成のプラスチックを含む廃棄物の処理
装置10の作動について説明するに、回動軸12、13及びそ
れらに係合された螺旋体14、14′、17、17′、斜刃付き
輪体15、15′、圧搾体16、16′が上方から下方に噛み込
むように相互に反時計、時計方向に各々回転駆動された
状態で、大きな金属片等を除去した嵩高く含水量及びプ
ラスチックの多い廃棄物が投入口11aから投入される
と、予め過熱蒸気で加熱されているケーシング11及び内
張体30内において廃棄物は比較的長い第１螺旋体14、1
4′によって攪拌されライナーブロック31との間で、ま
た軸間の最小空間部で破砕され混練され及び圧縮されて
摩擦によって温度を上昇させ更に加熱流体供給手段50か
ら過熱蒸気の供給を受けながら第１斜刃付き輪体15、1
5′及び圧搾体16、16′の方へ搬送される。この過程
で、被処理廃棄物は、小片に破砕され同時に圧縮される
と共に混練され、温度の上昇を伴いながら次の第１斜刃
付き輪体15、15′によって更に粉砕され、下流側に隣接
されている圧搾体16、16′とライナーブロック35との小
さい隙間ｃへ搬送される。そして斜刃15a、15′ａによ
り押圧力を受け且つ円錐台形状部16aのテーパによる楔
作用を受け隙間ｃに圧入される。このとき圧縮と摩擦と
によって発熱し圧縮された中間処理物は、ケーシングの
第２ブロック112の後部で大気圧レベル迄圧力解放され
（排出手段Ｑが外気に連通しているため）急激に膨張さ
れて排気管41から水蒸気となって過熱蒸気の排気と共に
逐次排出され乾燥される。そして、塩化ビニル等の高分
子物質を含有する廃棄物を処理する場合、温度が180℃
近くまで上がり過ぎると、前述の如く有毒ガスが発生し
たり或はドロドロとなって給送が不可となるので、温度
等のセンサー43により自動的に注水管42より注水し、温
度の過度の上昇を制御し安定運転を維持するようになさ
れる。

上記の如く隙間ｃへ圧入された粉砕処理物は相互に対
向した圧搾体側の斜状の溝16c、16c′とライナー側溝と
の挽臼作用によって特に粒状物がより細く粉砕される。
圧搾体16、16′を過ぎ水分を蒸発させた段階で中間処理
物がかなり細く粉砕され且つ適度に脱水され溶融状態で
第２螺旋体17、17′へと給送され、更に第４ブロック11
4、第５ブロック115においても上記と同様な作用を受け
て第３螺旋体17、17′へと給送され、混練されながら案
内板20aと多孔板20へと給送され貫通孔22…から棒状の
固形物として押出される。

押出し形成された固形物は、通常最大直径15〜120m
m、長さ30〜100mm程度の大きさに処理されるが、粗骨材
として使用する場合アンカー効果を上げるために適宜表
面に凹凸加工が施される。これら固形物は、PVC等を焼
却すると有毒ガスを発生するものは歩道に敷設されるペ
イプメントブロック製造用の又は強度を余り必要としな
いコンクリートの粗骨材として、又土壌の水はけを良く
するための土壌改良材として、更に、塩化ビニルが２％
以下で主にポリオレフィン系高分子材から成るものは再
生固形燃料として利用される。

（考案の効果） 以上述べた通り、本考案のプラスチックを含む廃棄物
の固形化処理装置によれば、ケーシング内に過熱蒸気の
加熱流体を導入手段の挿入管を介して上側と下側とから
内部までくまなく導入されて濡れたり湿ったりしている
廃棄物を早く乾燥状態とするため、廃棄物中のプラスチ
ックの溶融を早め、摩擦抵抗を小さくして消費動力を削
減し又は同じ動力で回転速度を高めて廃棄物の処理量を
大幅に増大させることが可能となる。また、水分除去が
徹底され、更に２連設の圧搾体でより細く均質な粒状物
から成る保形性の良い固形物が得られる他、暖機時間を
大幅に短縮して即座に正常な固形化処理に入ることが可
能となり、その実用的効果は著大なものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案のプラスチック廃棄物の処理装置の一実
施例の部分断面平面図、第２図は同実施例の部分断面正
面図、第３図は第２図におけるIII-III線断面図、第４
図は第２図におけるIV-IV線断面図である。 （符号の説明） 10……プラスチックを含む廃棄物の固形化処理装置、11
……ケーシング、11a……投入口、11c……取出口、12、
13……回動軸、14、14′、17、17′……螺旋体、16、1
6′……圧搾体、20……固形化手段、30……耐摩耗性内
張体、50……導入手段、53……挿入管、Ｑ……排気手
段。

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】一端部の投入口（11a）から投入されたプ
   ラスチックを含む濡れたり湿ったりしている廃棄物を該
   投入口（11a）から他端部の取出口（11c）に至る長手方
   向にかけて搬送しながら破砕、混練、圧縮及び粉砕を行
   い、摩擦や圧縮の発熱及び乾燥作用で固形化する装置
   （10）であって、少なくとも２分割可能な細長ケーシン
   グ（11）内の長手方向に並設され対向方向に回転駆動さ
   れる一対の回動軸（12）、（13）と、該回動軸（12）、
   （13）の各々に取付られた螺旋体（14）、（14′）、
   （17）、（17′）及び圧搾体（16）、（16′）と、該圧
   搾体（16）、（16′）の下流側近傍においてケーシング
   （11）上部に取付られた排気手段（Ｑ）と、前記螺旋体
   及び圧搾体に対し所定の隙間をとってケーシング（11）
   内に取外し可能に付設された耐摩耗性内張体（30）と、
   ケーシング（11）内の作業室内に加熱用流体を導入する
   導入手段（50）と、前記取出口（11c）に具備された固
   形化手段（20）とから成るプラスチックを含む廃棄物の
   固形化処理装置（10）において、前記導入手段（50）は
   少なくても圧搾体（16）、（16′）の上流側領域におい
   てケーシング（11）内に上側及び下側から過熱蒸気を挿
   入管（53）を介して導入すると共に、上記圧搾体（1
   6）、（16′）と螺旋体（17）、（17′）は上記回動軸
   （12）、（13）に２組設けられていることを特徴とする
   プラスチックを含む廃棄物の固形化処理装置。