JP3683752B2 - 廃棄物処理装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば冷蔵庫のような家電製品などの廃棄物を破砕して処理する廃棄物処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、過去に生産された古い冷蔵庫、冷凍庫などの家電製品には冷媒としてフロンが使用されている。さらに、冷蔵庫、冷凍庫などの庫内の断熱材として使用されているポリウレタンフォームなどの発泡材中には例えば冷媒として使用されるフロンの４倍程度の多量のフロンガスが混入されている。そのため、冷蔵庫のような家電製品などの廃棄物を破砕して処理する場合には断熱材の発泡材中に含まれているフロンガスが外部側に流出し、大気中に放出される問題がある。
【０００３】
そこで、例えば特開平５−１４７０３９号公報には冷蔵庫のような家電製品などの廃棄物を処理する際に放出されるフロンガスを同時に回収するようにした処理装置が示されている。ここでは、冷蔵庫のような家電製品などの廃棄物を常温下で破砕し、破砕片中の発泡材を風力選別によって回収したのち、次に発泡材であるフロンの発泡セルを開放系でさらに微粉砕するようになっている。このとき、微細に破砕された発泡セル中の固体の樹脂部分からガス成分が分離されて放出され、ここで放出されるフロンガスが回収されるようになっている。さらに、フロンガスが分離された発泡材の粉体は別置きの押出機で圧縮されて固められた減容状態で取出されるようになっている。
【０００４】
また、特開平５−１４７０３９号公報には粉砕前に所定の温度まで加熱された発泡ポリウレタンをスクリュコンベア装置で粉砕装置に送り、この粉砕装置で粉砕するようにした装置が示されている。ここでは、粉砕前に所定の温度まで加熱することにより、発泡ポリウレタンの気泡内に含まれるフロンをガス状に変化させて気泡内の圧力を上昇させ、気泡が破壊し易い状態で、粉砕することにより、気泡内のフロンガスを粉砕された発泡ポリウレタンの粉体から分離する構成になっている。そして、この装置では分離されたフロンガスはフロン回収装置で回収され、残りのポリウレタンの粉体はそのまま粉末貯留タンク内に溜められるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来構成の廃棄物処理装置のシステムではポリウレタンフォームの破砕片を微粉砕して超微細に粉状にすることにより、フロンの発泡セルを砕き、内部のフロンを開放系の中で取り出すようにしているので、粉砕装置の中では超微細なウレタン粉が舞い、フロンガスが充満し、粉塵爆発のおそれがある。そのため、粉砕装置の中に不燃性の窒素ガスなどを充填させたり、周辺装置を防爆構造にする必要があるので、廃棄物処理装置のシステム全体の設備費が高くなる問題がある。
【０００６】
また、上記従来構成の廃棄物処理装置では廃棄物の破砕装置、発泡材粉砕装置、フロンガス回収装置および発泡材の粉体を取出すための押出機などのすべての機能が分離されているため、廃棄物処理装置のシステム全体が大型化し、設備費が一層高くなる問題もある。
【０００７】
本発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的は、冷蔵庫のような家電製品などの廃棄物の断熱剤（ポリウレタンフォーム）の破砕、減容化とフロン回収を同時に行え、かつ安全性が高く、さらに複数の機能を一体化して小型化し、設備費を抑制することができる廃棄物処理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の発明は、廃棄物の粉砕品を破砕する破砕機が押出機の材料供給部に配設され、前記押出機は、バレル内で回転駆動されるスクリュの回転によって押出される押出材料の搬送路の途中に配設された第１のベント口と、前記押出材料の搬送路に沿って前記材料供給部に対して前記第１のベント口とは反対側に配置された第２のベント口とを連結させて前記押出機内に供給される押出材料中から放出されるガス成分を回収するガス成分回収手段を備え、前記破砕機から前記材料供給部に供給される破砕材料の供給圧力状態に応じて前記押出機のスクリュ回転速度を調整して前記押出機における押出材料の送り量を一定に制御する制御手段を設けたことを特徴とする廃棄物処理装置である。
そして、本請求項１の発明では、押出機の材料供給部に破砕機を配設して破砕機と押出機を一体化し、破砕機と押出スクリュを接近させることにより、破砕機による破砕片の送り力で押出スクリュ内に破砕片を充満させる。このとき、破砕機から材料供給部には発泡材、鉄板などの金属片、ＡＢＳなどのプラスチックシート、アルミ箔、モータの電線などが混入された破砕材料が供給される。そして、この破砕材料の供給圧力状態に応じて押出機のスクリュ回転速度を調整して押出機における押出材料の送り量を一定に制御することにより、スクリュ内の押出材料のカサ密度を上昇させ、押出材料の供給を安定化できるようにしている。さらに、押出機から押出される押出材料は押出機のスクリュ回転にともない圧縮作用と混練作用とを受ける。これにより、押出材料中の発泡材の発泡セルが破壊され、発泡セル中の固体の樹脂部分からガス成分が分離されて放出され、残りの押出材料は圧縮されて減容化された状態で下流側に押出される。このとき、押出機のバレル内で回転駆動されるスクリュの回転によって押出される押出材料中から放出されるガス成分を押出材料の搬送路の途中に配設された第１のベント口と、材料供給部に対して第１のベント口とは反対側に配置された第２のベント口とからそれぞれ外部側に吸引し、これらの第１のベント口と第２のベント口とからガス成分回収手段に回収するようにしたものである。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１に記載の廃棄物処理装置の前記破砕機を平行に配置された複数の回転軸にそれぞれ取付けられた破砕具と、各回転軸の破砕具をそれぞれ回転駆動する駆動手段とを具備する構成とし、前記制御手段を前記回転軸に取付けた軸荷重検出用のロードセルからの検出信号に基いて前記押出機のスクリュ回転速度を調整する調整手段を備える構成としたものである。
そして、本請求項２の発明では、破砕機の運転中、破砕具の回転軸に取付けた軸荷重検出用のロードセルからの検出信号に基いて調整手段によって押出機のスクリュ回転速度を調整することにより、押出機における押出材料の送り量を一定に制御するようにしたものである。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１に記載の廃棄物処理装置の前記押出機のバレル孔の内周面に前記スクリュの回転軸方向に沿って延設されたバレル溝が形成される構成にしたものである。
そして、本請求項３の発明では、破砕機で破砕された破砕材料が押出機の材料供給部に供給されると、押出機のバレルのバレル孔内で回転する押出機のスクリュ回転にともないこの破砕材料がスクリュとバレル孔の内周面との間の空間内を通り、下流側に順次押出される。このとき、破砕材料の一部は押出機のバレルのバレル孔の内周面のバレル溝に挿入され、スクリュとバレル孔の内周面のバレル溝との間でこの破砕材料が引き千切られることよって、材料の送り効率を上げ、かつ安定化をもたらすようにしたものである。さらに、押出機内での圧縮作用と混練作用とにより破砕材料中の発泡材の一部で、発泡セルを破壊し、発泡セル中の固体の樹脂部分からガス成分が分離されて放出される。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項１に記載の廃棄物処理装置の前記ガス成分回収手段を前記押出機内に供給される押出材料中から放出されるフロンガスを回収するフロンガス回収手段で構成したものである。
そして、本請求項４の発明では、押出機内の圧縮作用と混練作用とにより発泡セルを破壊し、発泡セル中の固体の樹脂部分から分離されて放出されるフロンガスを押出材料の搬送路の途中に配設された第１のベント口と、材料供給部に対して第１のベント口とは反対側に配置された第２のベント口とからそれぞれ外部側に吸引し、これらの第１のベント口と第２のベント口とからガス成分回収手段に回収するようにしたものである。
【００１３】
請求項５の発明は、請求項１に記載の廃棄物処理装置の前記押出機を前記第１のベント口と前記材料供給部との間の部分に、前記スクリュにおけるねじ山の向きが正回転方向の正スクリュ部が前記材料供給部側、前記スクリュにおけるねじ山の向きが逆回転方向の逆スクリュ部が前記第１のベント口側にそれぞれ配置され、かつ前記正スクリュ部と前記逆スクリュ部との間に前記ねじ山がない平滑なリングによって形成される滞留防止部が配設される構成にしたものである。
そして、本請求項５の発明では、材料供給部から押出機内に供給された押出材料が押出機のバレル内でスクリュの回転により、圧縮作用と混練作用とを受ける。このとき、押出材料は材料供給部側の正スクリュ部を通る際に徐々に高圧状態に圧縮され、滞留防止部の平滑なリングの直前で最大圧力状態になる。さらに、高圧状態に圧縮されている押出材料は正スクリュ部から滞留防止部を経て第１のベント口側の逆スクリュ部側に押出されると圧力が解放される。これにより、高圧状態に圧縮されている押出材料中のガス成分が急激に膨張し、押出材料中の発泡材の発泡セルを破って、発泡セル中の固体の樹脂部分から分離されて放出される。このとき、正スクリュ部と逆スクリュ部との間の滞留防止部のねじ山がない平滑なリングによって正スクリュ部と逆スクリュ部との間の境界部分に押出材料中の金属材料などが滞留して押出材料の流れが塞き止められることを防止するようにしたものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施の形態を図１（Ａ），（Ｂ）乃至図５を参照して説明する。図１（Ａ），（Ｂ）は本実施の形態の廃棄物処理装置１を示すものである。本実施の形態の廃棄物処理装置１には単軸押出機２が設けられている。
【００１５】
また、図２は単軸押出機２の内部構成を示すものである。なお、図２中で、参照符号３は本実施の形態の単軸押出機２のバレル、４はこのバレル３のスクリュ挿通孔３ａ内に配設された単軸のスクリュである。ここで、バレル３の一端部側には材料供給部５、他端部側には押出製品の吐出部６がそれぞれ配置されている。そして、本実施の形態の単軸押出機２の材料供給部５には廃棄物の粉砕品を破砕する破砕機７、吐出部６にはペレタイザ８がそれぞれ配設されている。
【００１６】
また、図３（Ａ）は破砕機７の横断面図、図３（Ｂ）は押出機２の材料供給部５と破砕機７との連結部を示す要部の縦断面図、図４は図３（Ｂ）のＩＶ−ＩＶ線断面図である。この破砕機７には例えば冷蔵庫のような家電製品などの廃棄物を粉砕した粉砕品が投入されるホッパ９と、このホッパ９の下側に配設された破砕機構部１０とが設けられている。ここで、破砕機構部１０は押出機２の材料供給部５に一体的に取付けられている。
【００１７】
また、破砕機構部１０にはハウジング１１内に２本の回転軸１２，１３が平行に配置されている。これらの回転軸１２，１３は軸受部材１４を介してそれぞれ回転自在に軸支されている。
【００１８】
さらに、各回転軸１２，１３には図３（Ａ），（Ｂ）に示すように多数の破砕具１５が各回転軸１２，１３の軸方向に並設されている。各破砕具１５には図４に示すように円板状のベース部材１５ａの外周面に複数、本実施の形態では８つの回転刃１５ｂが等間隔で並設されている。ここで、２本の回転軸１２，１３の各破砕具１５は互いの回転刃１５ｂがそれぞれ噛み合うように配置されている。
【００１９】
また、図１（Ａ）に示すように単軸押出機２の近傍には破砕機７の駆動モータ（駆動手段）１６が配設されている。この駆動モータ１６の駆動力は例えばベルト機構などの動力伝達機構を介して破砕機７側に伝達され、２本の回転軸１２，１３がそれぞれ逆方向、例えば図４中に矢印で示すように、左側の回転軸１２は時計回り方向、右側の回転軸１３は反時計回り方向にそれぞれ回転駆動されるようになっている。そして、破砕機７の駆動時にはホッパ９に例えば冷蔵庫のような家電製品などの廃棄物を粉砕した粉砕品が投入され、各回転軸１２，１３と一緒に回転する各破砕具１５の回転にともないこの廃棄物の粉砕品がさらに細かく破砕されて押出機２の材料供給部５に強制的に詰め込まれるようになっている。
【００２０】
また、単軸押出機２のバレル３には材料供給部５と押出製品の吐出部６との間でスクリュ４の回転によって押出される押出材料の搬送路の途中に第１のベント口１７が配設されている。さらに、バレル３内の押出材料の搬送路の上流側には材料供給部５に対して第１のベント口１７とは反対側に配置された第２のベント口（リアベント口）１８が配設されている。
【００２１】
これらの第１のベント口１７と第２のベント口１８との間は吸引用連結管路１９を介して連結されている。さらに、この連結管路１９には吸引管路２０の一端が連結されている。この吸引管路２０の他端は押出機２内に供給される押出材料中から放出されるフロンガスなどのガス成分を回収するガス成分回収手段であるガス回収装置（フロンガス回収手段）２１に連結されている。
【００２２】
また、本実施の形態の単軸押出機２のスクリュ４には押出材料の搬送路の上流側および下流側にスクリュ４におけるねじ山（スクリュフライト）４ａの向きが正回転方向の正スクリュ部２２，２３がそれぞれ配置されている。ここで、材料供給部５側に配置される正スクリュ部２２の上流側のスクリュ溝４ｂは破砕機７で細かく破砕された破砕品（押出材料）が搬送できる程度に十分に大きくなるように設定されている。
【００２３】
さらに、下流側の正スクリュ部２３の直前にはスクリュ４におけるねじ山（スクリュフライト）４ａの向きが逆回転方向の逆スクリュ部２４が配置されている。
【００２４】
ここで、上流側の正スクリュ部２２および逆スクリュ部２４はバレル３における第１のベント口１７と材料供給部５との間の部分と対応する部分にそれぞれ配置されている。さらに、これらの上流側の正スクリュ部２２と逆スクリュ部２４との間にはねじ山（スクリュフライト）がない平滑なリングによって形成される滞留防止部２５が配設されている。
【００２５】
また、本実施の形態の単軸押出機２のバレル３には材料供給部５の近傍部位に溝付きバレル２６が配設されている。この溝付きバレル２６には図４に示すようにスクリュ４を収容するバレル孔２６ａの内周面に複数のバレル溝２７がスクリュ４の軸方向に沿って延設されている。ここで、複数のバレル溝２７はバレル孔２６ａの内周面に周方向に沿って並設されている。
【００２６】
さらに、溝付きバレル２６の外周面には水冷ジャケット２８が形成されている。そして、この水冷ジャケット２８に冷却水を流すことにより、常に冷却され、押出機２の材料供給部５での発熱を防止して材料供給部５に供給される押出材料がこの材料供給部５の部分で溶融することが防止されている。
【００２７】
また、押出機２のバレル３における下流側には温度調整用のバレルヒータ２９などが装着されている。そして、押出機２の運転中、押出機２内の温度を供給材料の一部である熱硬化性のウレタンフォームを考慮し、１５０℃〜２５０℃前後程度で一定に制御する温度コントロールが行なわれるようになっている。
【００２８】
また、本実施の形態の廃棄物処理装置１には破砕機７から材料供給部５に供給される破砕材料の供給圧力状態に応じて押出機２のスクリュ４の回転速度を調整して押出機２における押出材料の送り量を一定に制御する図５に示すコントローラ（制御手段）３０が設けられている。このコントローラ３０には押出機２のスクリュ４の駆動モータ３１が接続されている。
【００２９】
さらに、破砕機７の一方の回転軸１３には軸荷重検出用のロードセル３２が取付けられている。このロードセル３２はコントローラ３０に接続されている。そして、このロードセル３２からの検出信号に基いてコントローラ３０によってスクリュ４の駆動モータ３１を制御することにより、押出機２のスクリュ４の回転速度を調整し、押出機２における押出材料の送り量を一定に制御するようになっている。
【００３０】
次に、上記構成の作用について説明する。本実施の形態の廃棄物処理装置１の運転時には破砕機７のホッパ９に例えば冷蔵庫のような家電製品などの廃棄物を粉砕した粉砕品が投入される。ここで、投入される廃棄物の粉砕品は予め風選される。この風選作業は廃棄物の粉砕品に下から一定速度の風を送った際に、落下する重い粉砕品と、落下しない軽い粉砕品とに選別して回収するものである。そして、本実施の形態の破砕機７のホッパ９にはここで風選された軽い粉砕品が投入される。
【００３１】
なお、風選された軽い粉砕品の中には熱硬化性樹脂であるポリウレタンフォームなどの発泡材、熱可塑性樹脂であるＡＢＳシート、ＰＳ片などのプラスチックシートの他、鉄板などの金属片、アルミ箔、モータの電線、針金などが混入されている。ここで、ポリウレタンフォームの破砕片はカサ密度ρがρ＝０．０３程度と小さい。そして、破砕機７のホッパ９に投入された廃棄物の粉砕品はホッパ９の下の破砕機構部１０に導かれる。
【００３２】
また、破砕機７の駆動時には破砕機構部１０の２本の回転軸１２，１３がそれぞれ逆方向、例えば図４中に矢印で示すように、左側の回転軸１２は時計回り方向、右側の回転軸１３は反時計回り方向にそれぞれ回転駆動される。そして、各回転軸１２，１３と一緒に回転する各破砕具１５の回転にともない廃棄物の粉砕品がさらに細かく破砕されて押出機２の材料供給部５に強制的に詰め込まれる。なお、破砕機７による廃棄物の粉砕品の破砕時に押出材料中の発泡材の一部の発泡セルが破壊され、発泡セル中の固体の樹脂部分からガス成分であるフロンガスが分離されて放出される。このフロンガスは第２のベント口１８側に吸引されて回収される。
【００３３】
さらに、破砕機７から押出機２の材料供給部５に送られた細い破砕品の押出材料はバレル３の内部に供給される。ここで、バレル３の内部に供給された押出材料はスクリュ４の回転にともないこのスクリュ４の正スクリュ部２２におけるねじ山（スクリュフライト）４ａ間のスクリュ溝４ｂとバレル３のスクリュ挿通孔３ａの内周面との間で囲まれた空間内を通り、このスクリュ４の正スクリュ部２２から下流側の滞留防止部２５、逆スクリュ部２４、正スクリュ部２３側に順次移送される。
【００３４】
また、押出材料は材料供給部５の正スクリュ部２２から滞留防止部２５に移送される過程で、徐々に圧縮されるとともに、その間にバレル３の外部からの加熱と、スクリュ４の回転による剪断作用に基く内部発熱とによって加熱された状態で、混練される。このとき、押出材料中の発泡材のウレタンフォームは熱硬化性樹脂で溶融し難いため、そのまま圧縮される。このとき、発泡材以外の残りの押出材料も圧縮された状態で下流側に押出される。
【００３５】
さらに、スクリュ４の正スクリュ部２２を通る押出材料の一部は押出機２の溝付きバレル２６のバレル孔２６ａの内周面のバレル溝２７に挿入され、スクリュ４とバレル孔２６ａの内周面のバレル溝２７との間でこの押出材料が引き千切られる。これにより、押出材料の送り効率を上げ、かつ押出材料の送り動作の安定化が図れる。なお、このとき、押出材料中の発泡材の一部で発泡セルの破壊が促進され、フロンガスが若干分離されて放出される。
【００３６】
また、スクリュ４の上流側の正スクリュ部２２から下流側に押出された押出材料は滞留防止部２５を経て逆スクリュ部２４側に送り込まれる。このとき、スクリュ４の正スクリュ部２２を通る押出材料は徐々に高圧状態に圧縮され、滞留防止部２５の平滑なリングの直前で最大圧力状態になる。ここでは、圧縮された押出材料中の発泡材のウレタンフォームの発泡セル内のフロンガスも圧縮される。
【００３７】
なお、熱硬化性樹脂であるウレタンフォームは、圧縮されたものと、圧縮されずに材料供給部５に投入されたままの状態で送られるものとが混在し、ボソボソの状態になっている。そして、これらウレタンフォームや、熱可塑性樹脂等が混練された状態で、下流側に押出される。
【００３８】
このとき、正スクリュ部２２と逆スクリュ部２４との間の滞留防止部２５のねじ山がない平滑なリングによって樹脂シールが形成され、圧縮されずにボソボソの状態の発泡材がそのまま圧縮されることなく逆スクリュ部２４側に送り込まれることが防止される。
【００３９】
さらに、正スクリュ部２２の下流部分で高圧状態に圧縮されている押出材料は正スクリュ部２２から滞留防止部２５を経て第１のベント口１７側の逆スクリュ部２４側に押出されると圧力が解放される。これにより、高圧状態に圧縮されている押出材料における発泡材の発泡セル中に残留しているガス成分であるフロンガスが急激に膨張し、発泡材の発泡セルを破って飛び出し、発泡セル中の固体の樹脂部分から分離されて放出される。このフロンガスは第１のベント口１７側に吸引されて回収される。
【００４０】
また、正スクリュ部２２と逆スクリュ部２４との間の滞留防止部２５のねじ山がない平滑なリングによって正スクリュ部２４と逆スクリュ部２５との間の境界部分に押出材料中の金属材料などが滞留して押出材料の流れが塞き止められることが防止される。
【００４１】
なお、第１のベント口１７側に吸引されて回収されるフロンガスは第２のベント口１８側に吸引されて回収されるフロンガスと一緒に吸引用連結管路１９、吸引管路２０を順次介してガス回収装置２１に送られて液化回収される。このように、第１のベント口１７側と、第２のベント口１８側の真空系を合流することにより、完全な密閉系で略１００％フロンガスの回収ができる。
【００４２】
また、ガス回収装置２１は真空ポンプでフロンガスを吸引し、吸引管路２０の途中に設置した図示しない液化装置で、−２０°以下程度にガスを冷却して凝固回収する構成になっている。さらに、この凝縮回収システムには、真空コールドトラップを使用し、冷媒には高濃度食塩水や、エチルアルコール等にドライアイスを投入し、−２０℃以下に保持し、フロンガスを凝縮させ、液体として回収する方法が採用されている。
【００４３】
また、逆スクリュ部２４を通過した押出材料は下流側の正スクリュ部２３側に流入される。この正スクリュ部２３ではフロンガスが除去された発泡材の発泡セル中の固体の樹脂部分が発泡材以外の残りの押出材料とともに圧縮された状態で下流側に押出される。このとき、押出材料中の熱可塑性樹脂は溶融され、他の押出材料の成分とともに混練される。これにより、正スクリュ部２３で押出材料はさらに圧縮され、減容化された状態で下流側に押出される。そして、吐出部６からペレタイザ８に供給され、押出製品としての火力発電所用の固形燃料であるロッド状のＲＤＦが製造される。ここで、本実施の形態の廃棄物処理装置１によれば、破砕品のフロン含有量を０．１％にまで低下できるとともに、破砕品におけるポリウレタンフォームなどの発泡材を処理前のカサ密度ρがρ＝０．０３程度であったものを、カサ密度ρがρ＝０．９程度に減容化することができる。
【００４４】
また、本実施の形態では廃棄物処理装置１の運転中、破砕機７の破砕具１５の回転軸１３に取付けた軸荷重検出用のロードセル３２からの検出信号がコントローラ３０に入力されている。そして、このコントローラ３０によってロードセル３２からの検出信号に基いて押出機２のスクリュ４の駆動モータ３１が制御され、押出機２のスクリュ４の回転速度が調整される。
【００４５】
そこで、上記構成のものにあっては次の効果を奏する。すなわち、本実施の形態の廃棄物処理装置１では押出機２の材料供給部５に破砕機７を配設して破砕機７と押出機２を一体化したので、これらの破砕機７と押出機２の押出スクリュ４を接近させて配置することができる。そのため、破砕機７による破砕片の送り力で押出機２の押出スクリュ４内に熱硬化性樹脂であるポリウレタンフォームなどの発泡材、熱可塑性樹脂であるＡＢＳシート、ＰＳ片などのプラスチックシートの他、鉄板などの金属片、アルミ箔、モータの電線、針金などが混入されている破砕片を充満させることができるので、スクリュ４内のカサ密度を上昇させ、押出材料の供給を安定化できる。
【００４６】
さらに、本実施の形態では廃棄物処理装置１の運転中、破砕機７の破砕具１５の回転軸１３に取付けた軸荷重検出用のロードセル３２からの検出信号をコントローラ３０に入力させ、このコントローラ３０によってロードセル３２からの検出信号に基いて押出機２のスクリュ４の駆動モータ３１を制御して押出機２のスクリュ４の回転速度を調整するようにしている。そのため、従来では押出機２の押出スクリュ４内に供給することが困難であった上記押出材料を本実施の形態の廃棄物処理装置１の押出機２に安定に供給して熱硬化性樹脂であるポリウレタンフォームなどの発泡材からフロンガスを回収する処理を安定に大量に行うことができるので、従来のように粉砕装置の中に不燃性の窒素ガスなどを充填させたり、周辺装置を防爆構造にする必要がなく、廃棄物処理装置のシステム全体の設備費を低く抑制することができる。
【００４７】
また、本実施の形態では単軸押出機２のバレル３における材料供給部５の近傍部位に溝付きバレル２６を配設したので、スクリュ４の正スクリュ部２２を通る押出材料の一部を押出機２の溝付きバレル２６のバレル孔２６ａの内周面のバレル溝２７に挿入させ、スクリュ４とバレル孔２６ａの内周面のバレル溝２７との間でこの押出材料を引き千切ることができる。これにより、押出材料中の発泡材の一部で、発泡セルの破壊を促進させ、発泡材中のフロンガスを若干分離させて放出させることができるとともに、材料の送り効率を上げ、かつ送りの安定化をもたらす。
【００４８】
また、本実施の形態の単軸押出機２のスクリュ４には押出材料の搬送路の上流側および下流側にスクリュ４におけるねじ山（スクリュフライト）４ａの向きが正回転方向の正スクリュ部２２，２３をそれぞれ配置し、下流側の正スクリュ部２３の直前にはスクリュ４におけるねじ山（スクリュフライト）４ａの向きが逆回転方向の逆スクリュ部２４を配置するとともに、上流側の正スクリュ部２２と逆スクリュ部２４との間にはねじ山（スクリュフライト）がない平滑なリングによって形成される滞留防止部２５を配設している。そして、スクリュ４の正スクリュ部２２を通る押出材料を徐々に高圧状態に圧縮させたのち、高圧状態に圧縮されている押出材料が正スクリュ部２２から滞留防止部２５を経て第１のベント口１７側の逆スクリュ部２４側に押出される際に圧力が解放されることにより、高圧状態に圧縮されている押出材料における発泡材の発泡セル中に残留しているガス成分であるフロンガスを急激に膨張させ、発泡材の発泡セルを破って飛び出させることができる。そのため、この押出材料の圧力変化によって発泡材の発泡セル中の固体の樹脂部分からフロンガスを確実に分離させて放出させることができ、効果的にフロンガスを回収することができる。
【００４９】
さらに、正スクリュ部２２と逆スクリュ部２４との間の滞留防止部２５のねじ山がない平滑なリングによって正スクリュ部２４と逆スクリュ部２５との間の境界部分に押出材料中の金属材料などが滞留して押出材料の流れが塞き止められることを防止することができる。なお、正スクリュ部２４と逆スクリュ部２５との間の境界部分に滞留防止部２５の平滑なリングがない場合には正スクリュ部２４と逆スクリュ部２５との間の境界部分に押出材料中の金属材料などが滞留して堆積し、時間経過と共に完全に押出材料の流れを塞き止めてしまうことになる。そのため、本実施の形態では正スクリュ部２４と逆スクリュ部２５との間の境界部分に滞留防止部２５の平滑なリングによって押出材料の流れを円滑に保持することができ、単軸押出機２を安定に運転させることができる。
【００５０】
また、本実施の形態では正スクリュ部２２と逆スクリュ部２４との間の滞留防止部２５のねじ山がない平滑なリングによって樹脂送りにブレーキがかかり、樹脂シールが形成されるので、圧縮されずにボソボソの状態の発泡材がそのまま圧縮されることなく逆スクリュ部２４側に送り込まれることが防止される。そのため、圧縮されずにボソボソの状態の発泡材がそのまま圧縮されることなく第１のベント口１７側に吸引され、フロンガスの回収が妨害されることを防止することができる。
【００５１】
さらに、本実施の形態では破砕機７と押出機２を一体化した廃棄物処理装置１によって冷蔵庫のような家電製品などの廃棄物の断熱剤である発泡材（ポリウレタンフォーム）の破砕、減容化とフロン回収を同時に行えるので、複数の機能を一体化して廃棄物処理装置１のシステム全体を小型化し、設備費を抑制することができる。
【００５２】
また、本実施の形態では押出機２は、温度調節を行なっているため、押出機２内の温度を１５０℃〜２５０℃前後の適正範囲の温度で制御することができる。そのため、上記適正範囲以上に上昇した場合のようにウレタンフォームの分解が進行し、塩化水素、シアン、アンモニアなどのガスの発生を防止することができるとともに、適正範囲以下の低温状態で保持される場合のように充分なフロンガスの回収が困難となることを防止することができる。
【００５３】
また、図６は本発明の第２の実施の形態を示すものである。本実施の形態は第１の実施の形態（図１（Ａ），（Ｂ）乃至図５参照）の廃棄物処理装置１の構成を次の通り変更したものである。
【００５４】
すなわち、本実施の形態では押出機２の材料供給部５における溝付きバレル２６の内周面に圧力センサ４１を設け、この圧力センサ４１によって検出される検出信号に基いて第１の実施の形態と同様にコントローラ３０によってスクリュ４の駆動モータ３１を制御することにより、押出機２のスクリュ４の回転速度を調整し、押出機２における押出材料の送り量を一定に制御する構成にしたものである。
【００５５】
そこで、本実施の形態でも第１の実施の形態と同様に破砕機７による破砕片の送り力で押出機２の押出スクリュ４内に熱硬化性樹脂であるポリウレタンフォームなどの発泡材、熱可塑性樹脂であるＡＢＳシート、ＰＳ片などのプラスチックシートの他、鉄板などの金属片、アルミ箔、モータの電線、針金などが混入されている破砕片を充満させることができるので、スクリュ４内のカサ密度を上昇させ、押出材料の供給を安定化できる。
【００５６】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、フロン以外の他のガス気体を内包するウレタンフォームなどの発泡材を含む廃棄物処理も行える。さらに、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施できることは勿論である。
【００５７】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、押出機のバレル内で回転駆動されるスクリュの回転によって押出される押出材料中から放出されるガス成分を押出材料の搬送路の途中に配設された第１のベント口と、材料供給部に対して第１のベント口とは反対側に配置された第２のベント口とからそれぞれ外部側に吸引し、これらの第１のベント口と第２のベント口とからガス成分回収手段に回収することができる。さらに、廃棄物の粉砕品を破砕する破砕機が押出機の材料供給部に配設された廃棄物処理装置における破砕機から材料供給部に供給される破砕材料の供給圧力状態に応じて押出機のスクリュ回転速度を調整して押出機における押出材料の送り量を一定に制御する制御手段を設けたので、冷蔵庫のような家電製品などの廃棄物の断熱剤（ポリウレタンフォーム）の破砕、減容化とフロン回収を同時に行え、かつ安全性が高く、さらに複数の機能を一体化して小型化し、設備費を抑制することができる。
【００５８】
請求項２の発明によれば、破砕機の運転中、破砕具の回転軸に取付けた軸荷重検出用のロードセルからの検出信号に基いて調整手段によって押出機のスクリュ回転速度を調整することにより、押出機における押出材料の送り量を一定に制御することができる。
【００５９】
請求項３の発明によれば、破砕機で破砕された破砕材料が押出機の材料供給部に供給された際に、破砕材料の一部が押出機のバレルのバレル孔の内周面のバレル溝に挿入され、スクリュとバレル孔の内周面のバレル溝との間でこの破砕材料が引き千切られることよって、材料の送り効率を上げ、かつ安定化をもたらすことができる。
【００６１】
請求項４の発明によれば、押出機内の圧縮作用と混練作用とにより発泡セルを破壊し、発泡セル中の固体の樹脂部分から分離されて放出されるフロンガスを押出材料の搬送路の途中に配設された第１のベント口と、材料供給部に対して第１のベント口とは反対側に配置された第２のベント口とからそれぞれ外部側に吸引し、これらの第１のベント口と第２のベント口とからガス成分回収手段に回収することができる。
【００６２】
請求項５の発明によれば、材料供給部から押出機内に供給された押出材料が押出機のバレル内でスクリュの回転により、圧縮作用と混練作用とを受け、押出材料が材料供給部側の正スクリュ部を通る際に徐々に高圧状態に圧縮され、滞留防止部の平滑なリングの直前で最大圧力状態になる。さらに、高圧状態に圧縮されている押出材料は正スクリュ部から滞留防止部を経て第１のベント口側の逆スクリュ部側に押出されると圧力が解放される。これにより、高圧状態に圧縮されている押出材料中のガス成分が急激に膨張し、押出材料中の発泡材の発泡セルを破って、発泡セル中の固体の樹脂部分から分離されて放出される。このとき、正スクリュ部と逆スクリュ部との間の滞留防止部のねじ山がない平滑なリングによって正スクリュ部と逆スクリュ部との間の境界部分に押出材料中の金属材料などが滞留して押出材料の流れが塞き止められることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示すもので、（Ａ）は廃棄物処理装置全体の概略構成を示す平面図、（Ｂ）は同側面図。
【図２】第１の実施の形態の廃棄物処理装置の内部の概略構成を示す縦断面図。
【図３】第１の実施の形態の廃棄物処理装置における破砕機を示すもので、（Ａ）は破砕機の横断面図、（Ｂ）は押出機の材料供給部と破砕機との連結部を示す要部の縦断面図。
【図４】図３（Ｂ）のＩＶ−ＩＶ線断面図。
【図５】第１の実施の形態の押出機のスクリュ回転速度を調整するコントローラの接続状態を示す概略構成図。
【図６】本発明の第２の実施の形態の廃棄物処理装置の要部構成を示す縦断面図。
【符号の説明】
２ 単軸押出機
３ バレル
４ スクリュ
５ 材料供給部
７ 破砕機
３０ コントローラ（制御手段）
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば冷蔵庫のような家電製品などの廃棄物を破砕して処理する廃棄物処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、過去に生産された古い冷蔵庫、冷凍庫などの家電製品には冷媒としてフロンが使用されている。さらに、冷蔵庫、冷凍庫などの庫内の断熱材として使用されているポリウレタンフォームなどの発泡材中には例えば冷媒として使用されるフロンの４倍程度の多量のフロンガスが混入されている。そのため、冷蔵庫のような家電製品などの廃棄物を破砕して処理する場合には断熱材の発泡材中に含まれているフロンガスが外部側に流出し、大気中に放出される問題がある。
【０００３】
そこで、例えば特開平５−１４７０３９号公報には冷蔵庫のような家電製品などの廃棄物を処理する際に放出されるフロンガスを同時に回収するようにした処理装置が示されている。ここでは、冷蔵庫のような家電製品などの廃棄物を常温下で破砕し、破砕片中の発泡材を風力選別によって回収したのち、次に発泡材であるフロンの発泡セルを開放系でさらに微粉砕するようになっている。このとき、微細に破砕された発泡セル中の固体の樹脂部分からガス成分が分離されて放出され、ここで放出されるフロンガスが回収されるようになっている。さらに、フロンガスが分離された発泡材の粉体は別置きの押出機で圧縮されて固められた減容状態で取出されるようになっている。
【０００４】
また、特開平５−１４７０３９号公報には粉砕前に所定の温度まで加熱された発泡ポリウレタンをスクリュコンベア装置で粉砕装置に送り、この粉砕装置で粉砕するようにした装置が示されている。ここでは、粉砕前に所定の温度まで加熱することにより、発泡ポリウレタンの気泡内に含まれるフロンをガス状に変化させて気泡内の圧力を上昇させ、気泡が破壊し易い状態で、粉砕することにより、気泡内のフロンガスを粉砕された発泡ポリウレタンの粉体から分離する構成になっている。そして、この装置では分離されたフロンガスはフロン回収装置で回収され、残りのポリウレタンの粉体はそのまま粉末貯留タンク内に溜められるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来構成の廃棄物処理装置のシステムではポリウレタンフォームの破砕片を微粉砕して超微細に粉状にすることにより、フロンの発泡セルを砕き、内部のフロンを開放系の中で取り出すようにしているので、粉砕装置の中では超微細なウレタン粉が舞い、フロンガスが充満し、粉塵爆発のおそれがある。そのため、粉砕装置の中に不燃性の窒素ガスなどを充填させたり、周辺装置を防爆構造にする必要があるので、廃棄物処理装置のシステム全体の設備費が高くなる問題がある。
【０００６】
また、上記従来構成の廃棄物処理装置では廃棄物の破砕装置、発泡材粉砕装置、フロンガス回収装置および発泡材の粉体を取出すための押出機などのすべての機能が分離されているため、廃棄物処理装置のシステム全体が大型化し、設備費が一層高くなる問題もある。
【０００７】
本発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的は、冷蔵庫のような家電製品などの廃棄物の断熱剤（ポリウレタンフォーム）の破砕、減容化とフロン回収を同時に行え、かつ安全性が高く、さらに複数の機能を一体化して小型化し、設備費を抑制することができる廃棄物処理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の発明は、廃棄物の粉砕品を破砕する破砕機が押出機の材料供給部に配設され、前記押出機は、バレル内で回転駆動されるスクリュの回転によって押出される押出材料の搬送路の途中に配設された第１のベント口と、前記押出材料の搬送路に沿って前記材料供給部に対して前記第１のベント口とは反対側に配置された第２のベント口とを連結させて前記押出機内に供給される押出材料中から放出されるガス成分を回収するガス成分回収手段を備え、前記破砕機から前記材料供給部に供給される破砕材料の供給圧力状態に応じて前記押出機のスクリュ回転速度を調整して前記押出機における押出材料の送り量を一定に制御する制御手段を設けたことを特徴とする廃棄物処理装置である。
そして、本請求項１の発明では、押出機の材料供給部に破砕機を配設して破砕機と押出機を一体化し、破砕機と押出スクリュを接近させることにより、破砕機による破砕片の送り力で押出スクリュ内に破砕片を充満させる。このとき、破砕機から材料供給部には発泡材、鉄板などの金属片、ＡＢＳなどのプラスチックシート、アルミ箔、モータの電線などが混入された破砕材料が供給される。そして、この破砕材料の供給圧力状態に応じて押出機のスクリュ回転速度を調整して押出機における押出材料の送り量を一定に制御することにより、スクリュ内の押出材料のカサ密度を上昇させ、押出材料の供給を安定化できるようにしている。さらに、押出機から押出される押出材料は押出機のスクリュ回転にともない圧縮作用と混練作用とを受ける。これにより、押出材料中の発泡材の発泡セルが破壊され、発泡セル中の固体の樹脂部分からガス成分が分離されて放出され、残りの押出材料は圧縮されて減容化された状態で下流側に押出される。このとき、押出機のバレル内で回転駆動されるスクリュの回転によって押出される押出材料中から放出されるガス成分を押出材料の搬送路の途中に配設された第１のベント口と、材料供給部に対して第１のベント口とは反対側に配置された第２のベント口とからそれぞれ外部側に吸引し、これらの第１のベント口と第２のベント口とからガス成分回収手段に回収するようにしたものである。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１に記載の廃棄物処理装置の前記破砕機を平行に配置された複数の回転軸にそれぞれ取付けられた破砕具と、各回転軸の破砕具をそれぞれ回転駆動する駆動手段とを具備する構成とし、前記制御手段を前記回転軸に取付けた軸荷重検出用のロードセルからの検出信号に基いて前記押出機のスクリュ回転速度を調整する調整手段を備える構成としたものである。
そして、本請求項２の発明では、破砕機の運転中、破砕具の回転軸に取付けた軸荷重検出用のロードセルからの検出信号に基いて調整手段によって押出機のスクリュ回転速度を調整することにより、押出機における押出材料の送り量を一定に制御するようにしたものである。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１に記載の廃棄物処理装置の前記押出機のバレル孔の内周面に前記スクリュの回転軸方向に沿って延設されたバレル溝が形成される構成にしたものである。
そして、本請求項３の発明では、破砕機で破砕された破砕材料が押出機の材料供給部に供給されると、押出機のバレルのバレル孔内で回転する押出機のスクリュ回転にともないこの破砕材料がスクリュとバレル孔の内周面との間の空間内を通り、下流側に順次押出される。このとき、破砕材料の一部は押出機のバレルのバレル孔の内周面のバレル溝に挿入され、スクリュとバレル孔の内周面のバレル溝との間でこの破砕材料が引き千切られることよって、材料の送り効率を上げ、かつ安定化をもたらすようにしたものである。さらに、押出機内での圧縮作用と混練作用とにより破砕材料中の発泡材の一部で、発泡セルを破壊し、発泡セル中の固体の樹脂部分からガス成分が分離されて放出される。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項１に記載の廃棄物処理装置の前記ガス成分回収手段を前記押出機内に供給される押出材料中から放出されるフロンガスを回収するフロンガス回収手段で構成したものである。
そして、本請求項４の発明では、押出機内の圧縮作用と混練作用とにより発泡セルを破壊し、発泡セル中の固体の樹脂部分から分離されて放出されるフロンガスを押出材料の搬送路の途中に配設された第１のベント口と、材料供給部に対して第１のベント口とは反対側に配置された第２のベント口とからそれぞれ外部側に吸引し、これらの第１のベント口と第２のベント口とからガス成分回収手段に回収するようにしたものである。
【００１３】
請求項５の発明は、請求項１に記載の廃棄物処理装置の前記押出機を前記第１のベント口と前記材料供給部との間の部分に、前記スクリュにおけるねじ山の向きが正回転方向の正スクリュ部が前記材料供給部側、前記スクリュにおけるねじ山の向きが逆回転方向の逆スクリュ部が前記第１のベント口側にそれぞれ配置され、かつ前記正スクリュ部と前記逆スクリュ部との間に前記ねじ山がない平滑なリングによって形成される滞留防止部が配設される構成にしたものである。
そして、本請求項５の発明では、材料供給部から押出機内に供給された押出材料が押出機のバレル内でスクリュの回転により、圧縮作用と混練作用とを受ける。このとき、押出材料は材料供給部側の正スクリュ部を通る際に徐々に高圧状態に圧縮され、滞留防止部の平滑なリングの直前で最大圧力状態になる。さらに、高圧状態に圧縮されている押出材料は正スクリュ部から滞留防止部を経て第１のベント口側の逆スクリュ部側に押出されると圧力が解放される。これにより、高圧状態に圧縮されている押出材料中のガス成分が急激に膨張し、押出材料中の発泡材の発泡セルを破って、発泡セル中の固体の樹脂部分から分離されて放出される。このとき、正スクリュ部と逆スクリュ部との間の滞留防止部のねじ山がない平滑なリングによって正スクリュ部と逆スクリュ部との間の境界部分に押出材料中の金属材料などが滞留して押出材料の流れが塞き止められることを防止するようにしたものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施の形態を図１（Ａ），（Ｂ）乃至図５を参照して説明する。図１（Ａ），（Ｂ）は本実施の形態の廃棄物処理装置１を示すものである。本実施の形態の廃棄物処理装置１には単軸押出機２が設けられている。
【００１５】
また、図２は単軸押出機２の内部構成を示すものである。なお、図２中で、参照符号３は本実施の形態の単軸押出機２のバレル、４はこのバレル３のスクリュ挿通孔３ａ内に配設された単軸のスクリュである。ここで、バレル３の一端部側には材料供給部５、他端部側には押出製品の吐出部６がそれぞれ配置されている。そして、本実施の形態の単軸押出機２の材料供給部５には廃棄物の粉砕品を破砕する破砕機７、吐出部６にはペレタイザ８がそれぞれ配設されている。
【００１６】
また、図３（Ａ）は破砕機７の横断面図、図３（Ｂ）は押出機２の材料供給部５と破砕機７との連結部を示す要部の縦断面図、図４は図３（Ｂ）のＩＶ−ＩＶ線断面図である。この破砕機７には例えば冷蔵庫のような家電製品などの廃棄物を粉砕した粉砕品が投入されるホッパ９と、このホッパ９の下側に配設された破砕機構部１０とが設けられている。ここで、破砕機構部１０は押出機２の材料供給部５に一体的に取付けられている。
【００１７】
また、破砕機構部１０にはハウジング１１内に２本の回転軸１２，１３が平行に配置されている。これらの回転軸１２，１３は軸受部材１４を介してそれぞれ回転自在に軸支されている。
【００１８】
さらに、各回転軸１２，１３には図３（Ａ），（Ｂ）に示すように多数の破砕具１５が各回転軸１２，１３の軸方向に並設されている。各破砕具１５には図４に示すように円板状のベース部材１５ａの外周面に複数、本実施の形態では８つの回転刃１５ｂが等間隔で並設されている。ここで、２本の回転軸１２，１３の各破砕具１５は互いの回転刃１５ｂがそれぞれ噛み合うように配置されている。
【００１９】
また、図１（Ａ）に示すように単軸押出機２の近傍には破砕機７の駆動モータ（駆動手段）１６が配設されている。この駆動モータ１６の駆動力は例えばベルト機構などの動力伝達機構を介して破砕機７側に伝達され、２本の回転軸１２，１３がそれぞれ逆方向、例えば図４中に矢印で示すように、左側の回転軸１２は時計回り方向、右側の回転軸１３は反時計回り方向にそれぞれ回転駆動されるようになっている。そして、破砕機７の駆動時にはホッパ９に例えば冷蔵庫のような家電製品などの廃棄物を粉砕した粉砕品が投入され、各回転軸１２，１３と一緒に回転する各破砕具１５の回転にともないこの廃棄物の粉砕品がさらに細かく破砕されて押出機２の材料供給部５に強制的に詰め込まれるようになっている。
【００２０】
また、単軸押出機２のバレル３には材料供給部５と押出製品の吐出部６との間でスクリュ４の回転によって押出される押出材料の搬送路の途中に第１のベント口１７が配設されている。さらに、バレル３内の押出材料の搬送路の上流側には材料供給部５に対して第１のベント口１７とは反対側に配置された第２のベント口（リアベント口）１８が配設されている。
【００２１】
これらの第１のベント口１７と第２のベント口１８との間は吸引用連結管路１９を介して連結されている。さらに、この連結管路１９には吸引管路２０の一端が連結されている。この吸引管路２０の他端は押出機２内に供給される押出材料中から放出されるフロンガスなどのガス成分を回収するガス成分回収手段であるガス回収装置（フロンガス回収手段）２１に連結されている。
【００２２】
また、本実施の形態の単軸押出機２のスクリュ４には押出材料の搬送路の上流側および下流側にスクリュ４におけるねじ山（スクリュフライト）４ａの向きが正回転方向の正スクリュ部２２，２３がそれぞれ配置されている。ここで、材料供給部５側に配置される正スクリュ部２２の上流側のスクリュ溝４ｂは破砕機７で細かく破砕された破砕品（押出材料）が搬送できる程度に十分に大きくなるように設定されている。
【００２３】
さらに、下流側の正スクリュ部２３の直前にはスクリュ４におけるねじ山（スクリュフライト）４ａの向きが逆回転方向の逆スクリュ部２４が配置されている。
【００２４】
ここで、上流側の正スクリュ部２２および逆スクリュ部２４はバレル３における第１のベント口１７と材料供給部５との間の部分と対応する部分にそれぞれ配置されている。さらに、これらの上流側の正スクリュ部２２と逆スクリュ部２４との間にはねじ山（スクリュフライト）がない平滑なリングによって形成される滞留防止部２５が配設されている。
【００２５】
また、本実施の形態の単軸押出機２のバレル３には材料供給部５の近傍部位に溝付きバレル２６が配設されている。この溝付きバレル２６には図４に示すようにスクリュ４を収容するバレル孔２６ａの内周面に複数のバレル溝２７がスクリュ４の軸方向に沿って延設されている。ここで、複数のバレル溝２７はバレル孔２６ａの内周面に周方向に沿って並設されている。
【００２６】
さらに、溝付きバレル２６の外周面には水冷ジャケット２８が形成されている。そして、この水冷ジャケット２８に冷却水を流すことにより、常に冷却され、押出機２の材料供給部５での発熱を防止して材料供給部５に供給される押出材料がこの材料供給部５の部分で溶融することが防止されている。
【００２７】
また、押出機２のバレル３における下流側には温度調整用のバレルヒータ２９などが装着されている。そして、押出機２の運転中、押出機２内の温度を供給材料の一部である熱硬化性のウレタンフォームを考慮し、１５０℃〜２５０℃前後程度で一定に制御する温度コントロールが行なわれるようになっている。
【００２８】
また、本実施の形態の廃棄物処理装置１には破砕機７から材料供給部５に供給される破砕材料の供給圧力状態に応じて押出機２のスクリュ４の回転速度を調整して押出機２における押出材料の送り量を一定に制御する図５に示すコントローラ（制御手段）３０が設けられている。このコントローラ３０には押出機２のスクリュ４の駆動モータ３１が接続されている。
【００２９】
さらに、破砕機７の一方の回転軸１３には軸荷重検出用のロードセル３２が取付けられている。このロードセル３２はコントローラ３０に接続されている。そして、このロードセル３２からの検出信号に基いてコントローラ３０によってスクリュ４の駆動モータ３１を制御することにより、押出機２のスクリュ４の回転速度を調整し、押出機２における押出材料の送り量を一定に制御するようになっている。
【００３０】
次に、上記構成の作用について説明する。本実施の形態の廃棄物処理装置１の運転時には破砕機７のホッパ９に例えば冷蔵庫のような家電製品などの廃棄物を粉砕した粉砕品が投入される。ここで、投入される廃棄物の粉砕品は予め風選される。この風選作業は廃棄物の粉砕品に下から一定速度の風を送った際に、落下する重い粉砕品と、落下しない軽い粉砕品とに選別して回収するものである。そして、本実施の形態の破砕機７のホッパ９にはここで風選された軽い粉砕品が投入される。
【００３１】
なお、風選された軽い粉砕品の中には熱硬化性樹脂であるポリウレタンフォームなどの発泡材、熱可塑性樹脂であるＡＢＳシート、ＰＳ片などのプラスチックシートの他、鉄板などの金属片、アルミ箔、モータの電線、針金などが混入されている。ここで、ポリウレタンフォームの破砕片はカサ密度ρがρ＝０．０３程度と小さい。そして、破砕機７のホッパ９に投入された廃棄物の粉砕品はホッパ９の下の破砕機構部１０に導かれる。
【００３２】
また、破砕機７の駆動時には破砕機構部１０の２本の回転軸１２，１３がそれぞれ逆方向、例えば図４中に矢印で示すように、左側の回転軸１２は時計回り方向、右側の回転軸１３は反時計回り方向にそれぞれ回転駆動される。そして、各回転軸１２，１３と一緒に回転する各破砕具１５の回転にともない廃棄物の粉砕品がさらに細かく破砕されて押出機２の材料供給部５に強制的に詰め込まれる。なお、破砕機７による廃棄物の粉砕品の破砕時に押出材料中の発泡材の一部の発泡セルが破壊され、発泡セル中の固体の樹脂部分からガス成分であるフロンガスが分離されて放出される。このフロンガスは第２のベント口１８側に吸引されて回収される。
【００３３】
さらに、破砕機７から押出機２の材料供給部５に送られた細い破砕品の押出材料はバレル３の内部に供給される。ここで、バレル３の内部に供給された押出材料はスクリュ４の回転にともないこのスクリュ４の正スクリュ部２２におけるねじ山（スクリュフライト）４ａ間のスクリュ溝４ｂとバレル３のスクリュ挿通孔３ａの内周面との間で囲まれた空間内を通り、このスクリュ４の正スクリュ部２２から下流側の滞留防止部２５、逆スクリュ部２４、正スクリュ部２３側に順次移送される。
【００３４】
また、押出材料は材料供給部５の正スクリュ部２２から滞留防止部２５に移送される過程で、徐々に圧縮されるとともに、その間にバレル３の外部からの加熱と、スクリュ４の回転による剪断作用に基く内部発熱とによって加熱された状態で、混練される。このとき、押出材料中の発泡材のウレタンフォームは熱硬化性樹脂で溶融し難いため、そのまま圧縮される。このとき、発泡材以外の残りの押出材料も圧縮された状態で下流側に押出される。
【００３５】
さらに、スクリュ４の正スクリュ部２２を通る押出材料の一部は押出機２の溝付きバレル２６のバレル孔２６ａの内周面のバレル溝２７に挿入され、スクリュ４とバレル孔２６ａの内周面のバレル溝２７との間でこの押出材料が引き千切られる。これにより、押出材料の送り効率を上げ、かつ押出材料の送り動作の安定化が図れる。なお、このとき、押出材料中の発泡材の一部で発泡セルの破壊が促進され、フロンガスが若干分離されて放出される。
【００３６】
また、スクリュ４の上流側の正スクリュ部２２から下流側に押出された押出材料は滞留防止部２５を経て逆スクリュ部２４側に送り込まれる。このとき、スクリュ４の正スクリュ部２２を通る押出材料は徐々に高圧状態に圧縮され、滞留防止部２５の平滑なリングの直前で最大圧力状態になる。ここでは、圧縮された押出材料中の発泡材のウレタンフォームの発泡セル内のフロンガスも圧縮される。
【００３７】
なお、熱硬化性樹脂であるウレタンフォームは、圧縮されたものと、圧縮されずに材料供給部５に投入されたままの状態で送られるものとが混在し、ボソボソの状態になっている。そして、これらウレタンフォームや、熱可塑性樹脂等が混練された状態で、下流側に押出される。
【００３８】
このとき、正スクリュ部２２と逆スクリュ部２４との間の滞留防止部２５のねじ山がない平滑なリングによって樹脂シールが形成され、圧縮されずにボソボソの状態の発泡材がそのまま圧縮されることなく逆スクリュ部２４側に送り込まれることが防止される。
【００３９】
さらに、正スクリュ部２２の下流部分で高圧状態に圧縮されている押出材料は正スクリュ部２２から滞留防止部２５を経て第１のベント口１７側の逆スクリュ部２４側に押出されると圧力が解放される。これにより、高圧状態に圧縮されている押出材料における発泡材の発泡セル中に残留しているガス成分であるフロンガスが急激に膨張し、発泡材の発泡セルを破って飛び出し、発泡セル中の固体の樹脂部分から分離されて放出される。このフロンガスは第１のベント口１７側に吸引されて回収される。
【００４０】
また、正スクリュ部２２と逆スクリュ部２４との間の滞留防止部２５のねじ山がない平滑なリングによって正スクリュ部２４と逆スクリュ部２５との間の境界部分に押出材料中の金属材料などが滞留して押出材料の流れが塞き止められることが防止される。
【００４１】
なお、第１のベント口１７側に吸引されて回収されるフロンガスは第２のベント口１８側に吸引されて回収されるフロンガスと一緒に吸引用連結管路１９、吸引管路２０を順次介してガス回収装置２１に送られて液化回収される。このように、第１のベント口１７側と、第２のベント口１８側の真空系を合流することにより、完全な密閉系で略１００％フロンガスの回収ができる。
【００４２】
また、ガス回収装置２１は真空ポンプでフロンガスを吸引し、吸引管路２０の途中に設置した図示しない液化装置で、−２０°以下程度にガスを冷却して凝固回収する構成になっている。さらに、この凝縮回収システムには、真空コールドトラップを使用し、冷媒には高濃度食塩水や、エチルアルコール等にドライアイスを投入し、−２０℃以下に保持し、フロンガスを凝縮させ、液体として回収する方法が採用されている。
【００４３】
また、逆スクリュ部２４を通過した押出材料は下流側の正スクリュ部２３側に流入される。この正スクリュ部２３ではフロンガスが除去された発泡材の発泡セル中の固体の樹脂部分が発泡材以外の残りの押出材料とともに圧縮された状態で下流側に押出される。このとき、押出材料中の熱可塑性樹脂は溶融され、他の押出材料の成分とともに混練される。これにより、正スクリュ部２３で押出材料はさらに圧縮され、減容化された状態で下流側に押出される。そして、吐出部６からペレタイザ８に供給され、押出製品としての火力発電所用の固形燃料であるロッド状のＲＤＦが製造される。ここで、本実施の形態の廃棄物処理装置１によれば、破砕品のフロン含有量を０．１％にまで低下できるとともに、破砕品におけるポリウレタンフォームなどの発泡材を処理前のカサ密度ρがρ＝０．０３程度であったものを、カサ密度ρがρ＝０．９程度に減容化することができる。
【００４４】
また、本実施の形態では廃棄物処理装置１の運転中、破砕機７の破砕具１５の回転軸１３に取付けた軸荷重検出用のロードセル３２からの検出信号がコントローラ３０に入力されている。そして、このコントローラ３０によってロードセル３２からの検出信号に基いて押出機２のスクリュ４の駆動モータ３１が制御され、押出機２のスクリュ４の回転速度が調整される。
【００４５】
そこで、上記構成のものにあっては次の効果を奏する。すなわち、本実施の形態の廃棄物処理装置１では押出機２の材料供給部５に破砕機７を配設して破砕機７と押出機２を一体化したので、これらの破砕機７と押出機２の押出スクリュ４を接近させて配置することができる。そのため、破砕機７による破砕片の送り力で押出機２の押出スクリュ４内に熱硬化性樹脂であるポリウレタンフォームなどの発泡材、熱可塑性樹脂であるＡＢＳシート、ＰＳ片などのプラスチックシートの他、鉄板などの金属片、アルミ箔、モータの電線、針金などが混入されている破砕片を充満させることができるので、スクリュ４内のカサ密度を上昇させ、押出材料の供給を安定化できる。
【００４６】
さらに、本実施の形態では廃棄物処理装置１の運転中、破砕機７の破砕具１５の回転軸１３に取付けた軸荷重検出用のロードセル３２からの検出信号をコントローラ３０に入力させ、このコントローラ３０によってロードセル３２からの検出信号に基いて押出機２のスクリュ４の駆動モータ３１を制御して押出機２のスクリュ４の回転速度を調整するようにしている。そのため、従来では押出機２の押出スクリュ４内に供給することが困難であった上記押出材料を本実施の形態の廃棄物処理装置１の押出機２に安定に供給して熱硬化性樹脂であるポリウレタンフォームなどの発泡材からフロンガスを回収する処理を安定に大量に行うことができるので、従来のように粉砕装置の中に不燃性の窒素ガスなどを充填させたり、周辺装置を防爆構造にする必要がなく、廃棄物処理装置のシステム全体の設備費を低く抑制することができる。
【００４７】
また、本実施の形態では単軸押出機２のバレル３における材料供給部５の近傍部位に溝付きバレル２６を配設したので、スクリュ４の正スクリュ部２２を通る押出材料の一部を押出機２の溝付きバレル２６のバレル孔２６ａの内周面のバレル溝２７に挿入させ、スクリュ４とバレル孔２６ａの内周面のバレル溝２７との間でこの押出材料を引き千切ることができる。これにより、押出材料中の発泡材の一部で、発泡セルの破壊を促進させ、発泡材中のフロンガスを若干分離させて放出させることができるとともに、材料の送り効率を上げ、かつ送りの安定化をもたらす。
【００４８】
また、本実施の形態の単軸押出機２のスクリュ４には押出材料の搬送路の上流側および下流側にスクリュ４におけるねじ山（スクリュフライト）４ａの向きが正回転方向の正スクリュ部２２，２３をそれぞれ配置し、下流側の正スクリュ部２３の直前にはスクリュ４におけるねじ山（スクリュフライト）４ａの向きが逆回転方向の逆スクリュ部２４を配置するとともに、上流側の正スクリュ部２２と逆スクリュ部２４との間にはねじ山（スクリュフライト）がない平滑なリングによって形成される滞留防止部２５を配設している。そして、スクリュ４の正スクリュ部２２を通る押出材料を徐々に高圧状態に圧縮させたのち、高圧状態に圧縮されている押出材料が正スクリュ部２２から滞留防止部２５を経て第１のベント口１７側の逆スクリュ部２４側に押出される際に圧力が解放されることにより、高圧状態に圧縮されている押出材料における発泡材の発泡セル中に残留しているガス成分であるフロンガスを急激に膨張させ、発泡材の発泡セルを破って飛び出させることができる。そのため、この押出材料の圧力変化によって発泡材の発泡セル中の固体の樹脂部分からフロンガスを確実に分離させて放出させることができ、効果的にフロンガスを回収することができる。
【００４９】
さらに、正スクリュ部２２と逆スクリュ部２４との間の滞留防止部２５のねじ山がない平滑なリングによって正スクリュ部２４と逆スクリュ部２５との間の境界部分に押出材料中の金属材料などが滞留して押出材料の流れが塞き止められることを防止することができる。なお、正スクリュ部２４と逆スクリュ部２５との間の境界部分に滞留防止部２５の平滑なリングがない場合には正スクリュ部２４と逆スクリュ部２５との間の境界部分に押出材料中の金属材料などが滞留して堆積し、時間経過と共に完全に押出材料の流れを塞き止めてしまうことになる。そのため、本実施の形態では正スクリュ部２４と逆スクリュ部２５との間の境界部分に滞留防止部２５の平滑なリングによって押出材料の流れを円滑に保持することができ、単軸押出機２を安定に運転させることができる。
【００５０】
また、本実施の形態では正スクリュ部２２と逆スクリュ部２４との間の滞留防止部２５のねじ山がない平滑なリングによって樹脂送りにブレーキがかかり、樹脂シールが形成されるので、圧縮されずにボソボソの状態の発泡材がそのまま圧縮されることなく逆スクリュ部２４側に送り込まれることが防止される。そのため、圧縮されずにボソボソの状態の発泡材がそのまま圧縮されることなく第１のベント口１７側に吸引され、フロンガスの回収が妨害されることを防止することができる。
【００５１】
さらに、本実施の形態では破砕機７と押出機２を一体化した廃棄物処理装置１によって冷蔵庫のような家電製品などの廃棄物の断熱剤である発泡材（ポリウレタンフォーム）の破砕、減容化とフロン回収を同時に行えるので、複数の機能を一体化して廃棄物処理装置１のシステム全体を小型化し、設備費を抑制することができる。
【００５２】
また、本実施の形態では押出機２は、温度調節を行なっているため、押出機２内の温度を１５０℃〜２５０℃前後の適正範囲の温度で制御することができる。そのため、上記適正範囲以上に上昇した場合のようにウレタンフォームの分解が進行し、塩化水素、シアン、アンモニアなどのガスの発生を防止することができるとともに、適正範囲以下の低温状態で保持される場合のように充分なフロンガスの回収が困難となることを防止することができる。
【００５３】
また、図６は本発明の第２の実施の形態を示すものである。本実施の形態は第１の実施の形態（図１（Ａ），（Ｂ）乃至図５参照）の廃棄物処理装置１の構成を次の通り変更したものである。
【００５４】
すなわち、本実施の形態では押出機２の材料供給部５における溝付きバレル２６の内周面に圧力センサ４１を設け、この圧力センサ４１によって検出される検出信号に基いて第１の実施の形態と同様にコントローラ３０によってスクリュ４の駆動モータ３１を制御することにより、押出機２のスクリュ４の回転速度を調整し、押出機２における押出材料の送り量を一定に制御する構成にしたものである。
【００５５】
そこで、本実施の形態でも第１の実施の形態と同様に破砕機７による破砕片の送り力で押出機２の押出スクリュ４内に熱硬化性樹脂であるポリウレタンフォームなどの発泡材、熱可塑性樹脂であるＡＢＳシート、ＰＳ片などのプラスチックシートの他、鉄板などの金属片、アルミ箔、モータの電線、針金などが混入されている破砕片を充満させることができるので、スクリュ４内のカサ密度を上昇させ、押出材料の供給を安定化できる。
【００５６】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、フロン以外の他のガス気体を内包するウレタンフォームなどの発泡材を含む廃棄物処理も行える。さらに、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施できることは勿論である。
【００５７】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、押出機のバレル内で回転駆動されるスクリュの回転によって押出される押出材料中から放出されるガス成分を押出材料の搬送路の途中に配設された第１のベント口と、材料供給部に対して第１のベント口とは反対側に配置された第２のベント口とからそれぞれ外部側に吸引し、これらの第１のベント口と第２のベント口とからガス成分回収手段に回収することができる。さらに、廃棄物の粉砕品を破砕する破砕機が押出機の材料供給部に配設された廃棄物処理装置における破砕機から材料供給部に供給される破砕材料の供給圧力状態に応じて押出機のスクリュ回転速度を調整して押出機における押出材料の送り量を一定に制御する制御手段を設けたので、冷蔵庫のような家電製品などの廃棄物の断熱剤（ポリウレタンフォーム）の破砕、減容化とフロン回収を同時に行え、かつ安全性が高く、さらに複数の機能を一体化して小型化し、設備費を抑制することができる。
【００５８】
請求項２の発明によれば、破砕機の運転中、破砕具の回転軸に取付けた軸荷重検出用のロードセルからの検出信号に基いて調整手段によって押出機のスクリュ回転速度を調整することにより、押出機における押出材料の送り量を一定に制御することができる。
【００５９】
請求項３の発明によれば、破砕機で破砕された破砕材料が押出機の材料供給部に供給された際に、破砕材料の一部が押出機のバレルのバレル孔の内周面のバレル溝に挿入され、スクリュとバレル孔の内周面のバレル溝との間でこの破砕材料が引き千切られることよって、材料の送り効率を上げ、かつ安定化をもたらすことができる。
【００６１】
請求項４の発明によれば、押出機内の圧縮作用と混練作用とにより発泡セルを破壊し、発泡セル中の固体の樹脂部分から分離されて放出されるフロンガスを押出材料の搬送路の途中に配設された第１のベント口と、材料供給部に対して第１のベント口とは反対側に配置された第２のベント口とからそれぞれ外部側に吸引し、これらの第１のベント口と第２のベント口とからガス成分回収手段に回収することができる。
【００６２】
請求項５の発明によれば、材料供給部から押出機内に供給された押出材料が押出機のバレル内でスクリュの回転により、圧縮作用と混練作用とを受け、押出材料が材料供給部側の正スクリュ部を通る際に徐々に高圧状態に圧縮され、滞留防止部の平滑なリングの直前で最大圧力状態になる。さらに、高圧状態に圧縮されている押出材料は正スクリュ部から滞留防止部を経て第１のベント口側の逆スクリュ部側に押出されると圧力が解放される。これにより、高圧状態に圧縮されている押出材料中のガス成分が急激に膨張し、押出材料中の発泡材の発泡セルを破って、発泡セル中の固体の樹脂部分から分離されて放出される。このとき、正スクリュ部と逆スクリュ部との間の滞留防止部のねじ山がない平滑なリングによって正スクリュ部と逆スクリュ部との間の境界部分に押出材料中の金属材料などが滞留して押出材料の流れが塞き止められることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示すもので、（Ａ）は廃棄物処理装置全体の概略構成を示す平面図、（Ｂ）は同側面図。
【図２】第１の実施の形態の廃棄物処理装置の内部の概略構成を示す縦断面図。
【図３】第１の実施の形態の廃棄物処理装置における破砕機を示すもので、（Ａ）は破砕機の横断面図、（Ｂ）は押出機の材料供給部と破砕機との連結部を示す要部の縦断面図。
【図４】図３（Ｂ）のＩＶ−ＩＶ線断面図。
【図５】第１の実施の形態の押出機のスクリュ回転速度を調整するコントローラの接続状態を示す概略構成図。
【図６】本発明の第２の実施の形態の廃棄物処理装置の要部構成を示す縦断面図。
【符号の説明】
２ 単軸押出機
３ バレル
４ スクリュ
５ 材料供給部
７ 破砕機
３０ コントローラ（制御手段）
Claims (5)
- 廃棄物の粉砕品を破砕する破砕機が押出機の材料供給部に配設され、
前記押出機は、バレル内で回転駆動されるスクリュの回転によって押出される押出材料の搬送路の途中に配設された第１のベント口と、前記押出材料の搬送路に沿って前記材料供給部に対して前記第１のベント口とは反対側に配置された第２のベント口とを連結させて前記押出機内に供給される押出材料中から放出されるガス成分を回収するガス成分回収手段を備え、
前記破砕機から前記材料供給部に供給される破砕材料の供給圧力状態に応じて前記押出機のスクリュ回転速度を調整して前記押出機における押出材料の送り量を一定に制御する制御手段を設けたことを特徴とする廃棄物処理装置。 - 前記破砕機は、平行に配置された複数の回転軸にそれぞれ取付けられた破砕具と、
各回転軸の破砕具をそれぞれ回転駆動する駆動手段とを具備し、
前記制御手段は、前記回転軸に取付けた軸荷重検出用のロードセルからの検出信号に基いて前記押出機のスクリュ回転速度を調整する調整手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載の廃棄物処理装置。 - 前記押出機は、回転駆動されるスクリュを収容するバレルのバレル孔の内周面に前記スクリュの回転軸方向に沿って延設されたバレル溝が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の廃棄物処理装置。
- 前記ガス成分回収手段は、前記押出機内に供給される押出材料中から放出されるフロンガスを回収するフロンガス回収手段であることを特徴とする請求項１に記載の廃棄物処理装置。
- 前記押出機は、前記第１のベント口と前記材料供給部との間の部分に、前記スクリュにおけるねじ山の向きが正回転方向の正スクリュ部が前記材料供給部側、前記スクリュにおけるねじ山の向きが逆回転方向の逆スクリュ部が前記第１のベント口側にそれぞれ配置され、かつ前記正スクリュ部と前記逆スクリュ部との間に前記ねじ山がない平滑なリングによって形成される滞留防止部が配設されていることを特徴とする請求項１に記載の廃棄物処理装置。
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