JP3120971B2 - 廃プラスチック減容化装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、廃プラスチックを
熱処理し、溶融減容する廃プラスチック減容化装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、廃プラスチックを溶融する溶融装
置は、灯油、ガス、電気ヒータ等で加熱した空気の一部
または全部を廃プラスチックに直接吹き付ける方法が多
かった。この溶融装置では、灯油、ガス、電気等のエネ
ルギー源が必要であった。また、加熱した空気が直接廃
プラスチックに触れるため、温度制御しているにもかか
わらず、高温のガスがプラスチックや一緒に混入した紙
を燃焼させてしまう危険があった。

【０００３】また、灯油等の油やガスを燃焼させ高温ガ
スを吹き付ける方式では、燃焼ガス量が増加し、このガ
スがプラスチックを溶融するときに発生する有毒ガスや
臭気によって汚染する。そこで、これら有毒ガスや臭気
を排除するため、大容量のガスを処理する脱臭装置を必
要とした。そこで、間接的に加熱するタイプの処理装置
が提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、間接加熱方式
のプラスチック溶融装置は、排ガス発生量が少ない、溶
融したプラスチックが汚染されない、溶融されたプラス
チックが燃焼する危険が少ない、等の利点があるが、大
容量の熱を必要とすることから加熱に必要なエネルギー
源が大きくなる問題があった。そのため、実用化に至っ
ていない。

【０００５】また、従来の様々な連続溶融方式において
は、廃プラスチックをホツパ内に投入すると溶融部の熱
がホッパ部に流れ込むため、ホッパ下部にあるプラスチ
ックの一部が溶融直前に収縮が始まってしまい、いわゆ
る団子状態となってホツパ下部付近に付着しブリッジを
起こしてしまう。このため、溶融部へのプラスチックの
連続移送が困難となり連続に溶融排出ができない場合が
ある。

【０００６】さらに、プラスチックを溶融するときに発
生するモノマや臭気あるいは煤煙などを除去するための
高性能装置が必要であった。本発明は、斯かる従来の問
題点を解決するためになされたもので、その目的は、廃
プラスチック投入時のブリッジを防止することが可能な
廃プラスチック減容化装置を提供することにある。

【０００７】また、本発明の別の目的は、プラスチック
溶融時にモノマや臭気あるいは煤煙などの発生を低減す
る除去することが可能な廃プラスチック減容化装置を提
供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
廃プラスチックを破砕する破砕装置と、筒体内にスクリ
ュー付き回転体を配し、破砕装置で破砕された廃プラス
チックをスクリュー付き回転体の回転と推力に伴って移
送する移送装置と、この移送装置の先端部に形成され、
スクリュー付き回転体の内部から破砕された廃プラスチ
ックを間接的に加熱する溶融部とを備え、溶融部は、ス
クリュー付き回転体の内部に設けた熱風導入管および熱
風排出管の開口端が突出された閉鎖空間によって形成さ
れ、スクリュー付き回転体は、管体の外周にスクリュー
を取り付けており、先端が閉塞されるとともに、内部が
先端の閉鎖空間を除いて耐火材料で閉塞され、熱風導入
管および熱風排出管は、耐火材料によって囲繞され、ス
クリュー付き回転体とその内部に配された耐火材料との
間には、管体が配され、スクリュー付き回転体の回転力
を耐火材料に伝達しないように構成されていることを特
徴とする。

【０００９】請求項２記載の発明は、請求項１記載の廃
プラスチック減容化装置において、溶融部に臨む耐火材
料の端部には、電気ヒータが設けられていることを特徴
とする。

【００１０】

【００１１】

【００１２】

【００１３】（作用）請求項１記載の発明においては、
まず、廃プラスッチクを破砕機に投入して所望の大きさ
に破砕し、続いてこの破砕装置で破砕された廃プラスチ
ックを移送装置に供給する。次に、移送装置では、破砕
された廃プラスチックをスクリュー付き回転体の回転と
推力に伴って移送する。その後、この移送装置の先端部
に形成された溶融部において、廃プラスチックを間接的
に加熱して溶融することができる。

【００１４】溶融部では、スクリュー付き回転体の内部
に設けた熱風導入管の開口端から排出される熱風によっ
て加熱される。そして、閉鎖空間内に排出された熱風は
熱風排出管の開口端から流入して外部へ排出される。

【００１５】スクリュー付き回転体の内部に設けた熱風
導入管内を流れる熱風の熱エネルギは、耐火材料により
スクリュー付き回転体への伝播が阻止される。スクリュ
ー付き回転体の回転力は、スクリュー付き回転体とその
内部に配された耐火材料との間に配された管体により遮
断され、スクリュー付き回転体の回転力を耐火材料に伝
達することがない。したがって、耐火材料は供回りをす
ることがない。

【００１６】請求項２記載の発明においては、熱風の熱
量を補ったり、昇温を促進したりすることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１乃至図３は、請求項１および請
求項２記載の発明の一実施形態に係る廃プラスチック減
容化装置を示す。

【００１８】本実施形態に係る廃プラスチック減容化装
置１は、廃プラスチックＰを破砕する破砕装置１０と、
筒体２１内に同芯上にスクリュー付き回転体２２を配
し、破砕装置１０で破砕された廃プラスチックＰａをス
クリュー付き回転体２２の回転と推力に伴って移送する
移送装置２０と、この移送装置２０の先端部に形成さ
れ、スクリュー付き回転体２２の内部から破砕された廃
プラスチックＰａを間接的に加熱する溶融部４０とを備
えている。

【００１９】破砕装置１０は、金属製のホッパ部１１
と、金属製の破砕部１２とで構成されている。ホッパ部
１１は、各種の廃プラスチックＰが投入できるように、
上部側が拡大する角錐形状をしている。破砕部１２は、
ホッパ部１１のフランジ部１１ａにフランジ１２ａを介
して連結する角筒状の胴部１３の相対する二辺に櫛状と
する複数列の固定刃１５ａを取り付け、その中央に一列
につき左右２枚の刃を持ち、櫛状の固定刃の間を回転し
ながら通過する複数列の回転刃１５ｂを有する回転軸１
４を配し、胴部１３より突出させ連結器１７などを介し
てモータなどの駆動装置１６を連結し、回転軸１４を回
転させることによって投入された廃プラスチックＰを破
砕するものである。

【００２０】移送装置２０は、この破砕装置１０の破砕
部１２の下部に連絡する立上がり部２４を有する筒体２
１と、この筒体２１内に配されるスクリュー付き回転体
２２と、このスクリュー付き回転体２２を回転させる回
転装置２３とで構成されている。筒体２１は、円筒状の
金属製の管体からなり、破砕装置１０の破砕部１２の下
部フランジ１２ｂに立上がり部２４の先端のフランジ２
４ａを介して連結している。

【００２１】この立上がり部２４には、破砕装置１０の
内径と同等の開口２５が形成されており、この開口２５
を介して破砕装置１０で破砕された廃プラスチックＰａ
が筒体２１と同芯上に配されたスクリュー付き回転体２
２上に落下するようになっている。スクリュー付き回転
体２２は、先端が閉塞する金属製の管体２２ａの外周に
スクリュー羽根２２ｂを溶接により設けたものである。

【００２２】スクリュー付き回転体２２は、筒体２１よ
り長く、先端の閉塞部２６を筒体２１の他端２１ｂと面
一にして配されるとともに、筒体２１の一端２１ａにお
いて軸受け２７により支持され、筒体２１の一端２１ａ
より突出するスクリュー付き回転体２２の外周には、歯
車２８を取り付け、さらにスクリュー付き回転体２２の
先端には軸受け２９が取り付けられている。

【００２３】このように、スクリュー付き回転体２２
は、２つの軸受け２７，２９によって回転自在に支持さ
れている。筒体２１は、２つの脚部材３０によって支持
されている。また、軸受け２９は、同様に脚部材３０に
よって支持されている。スクリュー付き回転体２２を回
転させる回転装置２３は、スクリュー付き回転体２２の
外周に固着された歯車２８と、モータなどの駆動装置３
１と、この駆動装置３１の軸に設けた歯車３２と、歯車
２８，３２間に張設されたチェーンなどの駆動伝達体３
３とで構成されている。

【００２４】溶融部４０は、スクリュー付き回転体２２
の内部に設けた熱風導入管３４の開口端３４ａおよび熱
風排出管３５の開口端３５ａと、スクリュー付き回転体
２２の先端の閉塞部２６からなる閉鎖空間４１とによっ
て形成されている。熱風導入管３４と熱風排出管３５
は、閉鎖空間４１を除くスクリュー付き回転体２２の内
部に配設されたキャスタブル耐火物などの耐火材料４２
によって囲繞されている。したがって、溶融部４０が加
熱されると、熱伝導により、筒体２１の他端２１ｂによ
って形成される溶融物排出口４５付近のスクリュー付き
回転体２２のみが温められる。すなわち、キャスタブル
耐火物などの耐火材料４２によって溶融部４０から離れ
た位置に設けられた破砕装置１０の直下に位置する立上
がり部２４付近へは熱勾配により徐々に温度が低くなっ
ていき、ほとんど高熱が伝わらない。

【００２５】また、耐火材料４２は、スクリュー付き回
転体２２と供回りしないように、外周に管体４３が配設
されている。さらに、溶融部４０の温度を測定するため
の熱電対などの温度センサ４４が、閉鎖空間４１内に位
置するように、耐火材料４２の長手方向の中心部に配さ
れている。

【００２６】温度センサ４４は、外部の図示しない制御
装置に連絡している。熱風導入管３４は、コージェネレ
ーション・システムの余剰廃ガスなどの熱源５０に連絡
するブロア５１に連絡している。したがって、熱風導入
管３４には、熱源５０で発生した熱風がブロア５１によ
って供給されるようになっている。一方、熱風排出管３
５は、バルブ５２を介してブロア５１に連絡し、バルブ
５３を介してフィルタ５４に連絡している。したがっ
て、バルブ５２，５３の切換により、排出された熱風を
ブロア５１に戻すかあるいはフィルタ５４を介して大気
へ放出するかが決められる。

【００２７】次に、このように構成された本実施形態の
作用について説明する。まず、破砕機１０および移送装
置２０を起動するとともに、ブロア５１を起動して熱源
５０から熱風を熱風導入管３４を介して溶融部４０に供
給する。これによって、破砕装置１０では駆動装置１６
により破砕用の回転刃１５を設けた回転軸１４が回転す
る。また、移送装置２０では、モータなどの駆動装置３
１が起動し、歯車２８，３２間に張設されたチェーンな
どの駆動伝達体３３を介してスクリュー付き回転体２２
が回転する。

【００２８】ここで、廃プラスッチクＰを破砕装置１０
に投入すると、廃プラスッチクＰは破砕用の回転刃１５
によって所望の大きさに破砕される。そして、破砕され
た廃プラスチックＰａは、移送装置２０の立上がり部２
４の開口２５を介して移送装置２０のスクリュー付き回
転体２２上に連続的に落下する。次に、移送装置２０で
は、破砕された廃プラスチックＰａをスクリュー付き回
転体２２の回転と推力に伴って溶融物排出口４５に向か
って移送する。この工程で、破砕された廃プラスチック
Ｐａが、発泡スチロールの場合には、徐々に細かくされ
る。なお、発泡スチロールのように移送過程で破壊され
ない廃プラスチックでは細かくされることなく移送され
る。

【００２９】その後、破砕された廃プラスチックＰａが
移送装置２０の先端部に近づくに連れてスクリュー付き
回転体２２を介して伝達される溶融部４０の熱量が増加
し、例えば発泡プラスチックのような融点の低い廃プラ
スチックにあっては、溶融部４０の手前で少しずつ溶融
しながら形状変化とともに熱収縮が始まる。そして、破
砕された廃プラスチックＰａが、溶融部４０に移送され
てくると、熱風導入管３４の開口端３４ａから排出され
る熱風によって加温された溶融部４０によって間接的に
加熱され、完全に溶融する。

【００３０】その後、廃プラスチックの溶融物（ハッチ
ングで示す）は、スクリュー付き回転体２２の回転に伴
って溶融物排出口４５から排出される。なお、溶融部４
０内の温度は、温度センサ４４により測定されており、
適正溶融温度に制御することが可能である。実験によれ
ば、廃プラスチックＰは、溶融部４０内の温度が２５０
℃以上で溶融が可能となり、２８０℃を超えると、スチ
レンが分解し、煙が発生する。

【００３１】したがって、溶融部４０内の温度は、２５
０℃〜２８０℃が適正温度である。また、この時に溶融
部４０に導入する熱風の入口温度は、３００℃〜５００
℃であればよいことも実験で確認されている。したがっ
て、本実施形態においても、熱風の入口温度を３００℃
〜５００℃に制御して運転した。以上のように、本実施
形態では、廃プラスチックＰを破砕する破砕装置１０
と、筒体２１内にスクリュー付き回転体２２を配し、破
砕装置１０で破砕された廃プラスチックＰａをスクリュ
ー付き回転体２２の回転と推力に伴って移送する移送装
置２０と、この移送装置２０の先端部に形成され、スク
リュー付き回転体２２の内部から破砕された廃プラスチ
ックＰａを間接的に加熱する溶融部４０とを備え、破砕
装置１０は、移送装置２０上に設けられ、破砕装置１０
で破砕された廃プラスチックＰａがスクリュー付き回転
体２２に直に落下するように構成され、溶融部４０は、
スクリュー付き回転体２２の内部に設けた熱風導入管３
４および熱風排出管３５の開口端３４ａ，３５ａが突出
された閉鎖空間４１によって形成され、スクリュー付き
回転体２２は、管体２２ａの外周にスクリュー羽根２２
ｂを取り付けており、先端に閉塞部２６を設けるととも
に、内部が先端の閉鎖空間４１を除いて耐火材料４２で
閉塞され、熱風導入管３４および熱風排出管３５は、耐
火材料４２によって囲繞され、スクリュー付き回転体２
２とその内部に配された耐火材料４２との間には、管体
４３が配され、スクリュー付き回転体２２の回転力を耐
火材料４２に伝達しないように構成され、かつ、熱風導
入管３４は、外部の熱源５０に連絡しているので、破砕
装置１０下部付近の破砕された廃プラスチックＰａには
溶融部４０の高温がほとんど伝わらず、従来のように破
砕装置１０下部付近における廃プラスチックＰａの一部
が半溶融になって団子状態となったり付着したりしてブ
リッジを引き起こすことがなくなり、溶融部４０への破
砕された廃プラスチックＰａの連続移送が可能となるば
かりか、連続的な溶融排出が可能となる。

【００３２】また、溶融部４０における間接的な加温に
よって破砕された廃プラスチックＰａの溶融を行うの
で、モノマや臭気あるいは煤煙などの発生が極力抑える
ことが可能となり、従来のような高性能の除去装置を必
要としない。

【００３３】

【００３４】図４および図５は、請求項２記載の一実施
形態に係る廃プラスチック減容化装置の要部を示す。

【００３５】本実施形態では、溶融部４０に臨む耐火材
料４３の端部４３ａに、電気ヒータ４６が設けられてい
る。電気ヒータ４６は、溶融部４０においてのみ露出
し、その他はガラス管４６ａに囲繞され、熱風導入管３
４および熱風排出管３５と同様に耐火材料４２によって
囲繞されて外部に導かれている。その他の構成は、図１
に示す実施形態と同じである。

【００３６】本実施形態においては、熱風の熱量を補っ
たり、昇温を促進したりすることが可能となる。本実施
形態においても、上記実施形態と同様の効果を奏するこ
とができる。なお、上記各実施形態においては、スクリ
ュー付き回転体２２とその内部に配された耐火材料４２
との間に、管体４３を配してスクリュー付き回転体２２
の回転力を耐火材料４２に伝達しないように構成した場
合について説明したが、本発明はこれに限らず、例え
ば、管体４３に代えて、耐火材料４２に１もしくは数条
の溝を形成し、この溝にローラベアリングを配置しても
良い。この場合には、溶融部４０からなるべく離れた位
置が望ましい。

【００３７】

【発明の効果】以上のように、請求項１および請求項２
記載の発明によれば、間接加熱方式のため、破砕機下部
付近の破砕された廃プラスチックには高熱がほとんど伝
わらず、この付近では半溶融による団子状態が解消さ
れ、ブリッジが起きることがなくなるとともに、スクリ
ュー羽根での連続移送がスムーズに行える。

【００３８】また、廃プラスチックを溶融するときに発
生するモノマや臭気あるいは煤煙などの発生が少ないた
め、簡単な除去装置すなわちフィルタ程度で済む。さら
に、間接加熱方式のため、廃ガスなどの高温気体をも熱
源として利用することができ、各所の工場・オフィスビ
ル・大型店舗などで採用されているコージェネレーショ
ン・システムの余剰廃ガスを有効に利用できる。また、
排出された廃プラスチックはその場で溶融減容化できる
ため、保管スペースの削減や輸送効率を高めることにな
る。さらに、溶融された廃プラスチックを再資源化する
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１記載の発明の一実施形態に係る廃プラ
スチック減容化装置を示す縦断面図である。

【図２】図１の−線に沿う端面図である。

【図３】図１の−線に沿う端面図である。

【図４】請求項２記載の一実施形態に係る廃プラスチッ
ク減容化装置の要部を示す縦断面図である。

【図５】図４の − 線に沿う横断面図である。

【符号の説明】

１ 廃プラスチック減容化装置 Ｐ 廃プラスチック Ｐａ 破砕された廃プラスチック １０ 破砕装置 ２０ 移送装置 ２１ 筒体 ２２ スクリュー付き回転体 ２２ａ 管体 ２２ｂ スクリュー羽根 ２６ 閉塞部 ３４ 熱風導入管 ３４ａ 熱風導入管３４の開口端 ３５ 熱風排出管 ３５ａ 熱風排出管３５の開口端 ４０ 溶融部 ４１ 閉鎖空間 ４２ 耐火材料 ４５ 溶融物排出口 ４３ 管体 ４６ 電気ヒータ ５０ 熱源

フロントページの続き (72)発明者 亀田 晧 愛知県豊橋市平川本町１丁目８番８号 有限会社亀田製作所内 (72)発明者 長野 晃弘 東京都千代田区有楽町１丁目４番１号 三機工業株式会社内 (72)発明者 中村 勲 東京都千代田区有楽町１丁目４番１号 三機工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平３−288613（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−133322（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B29B 17/00 ZAB

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 廃プラスチックを破砕する破砕装置と、 筒体内にスクリュー付き回転体を配し、破砕装置で破砕
   された廃プラスチックをスクリュー付き回転体の回転と
   推力に伴って移送する移送装置と、 この移送装置の先端部に形成され、スクリュー付き回転
   体の内部から破砕された廃プラスチックを間接的に加熱
   する溶融部とを備え、 溶融部は、スクリュー付き回転体の内部に設けた熱風導
   入管および熱風排出管の開口端が突出された閉鎖空間に
   よって形成され、 スクリュー付き回転体は、管体の外周にスクリューを取
   り付けており、先端が閉塞されるとともに、内部が先端
   の閉鎖空間を除いて耐火材料で閉塞され、熱風導入管お
   よび熱風排出管は、耐火材料によって囲繞され、 スクリュー付き回転体とその内部に配された耐火材料と
   の間には、管体が配され、スクリュー付き回転体の回転
   力を耐火材料に伝達しないように構成されている ことを
   特徴とする廃プラスチック減容化装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の廃プラスチック減容化装
   置において、溶融部に臨む耐火材料の端部には、電気ヒータが設けら
   れている ことを特徴とする廃プラスチック減容化装置。