JP4538061B2 - 固形燃料成形装置 - Google Patents

Description

本発明は、廃プラスチックを含む古紙等から固形燃料を製造するための固形燃料成形装置に関する。

近年、環境問題が重視され、廃プラスチックや古紙等を再資源化するマテリアルリサイクルが進められている。しかし、そのためには多くの輸送費やエネルギーを要するので、これら廃プラスチックや古紙等の燃焼カロリーに着目して燃料として再利用するサーマルリサイクルが注目されている。

このような廃プラスチックや古紙等を燃料として再利用する方法の一つとして、廃プラスチック及び古紙を原料にした高カロリーの固形燃料（Refuse Paper & Plastic Fuel：以下、単に「ＲＰＦ」という）にする方法がある。以下、固形燃料の一例として、このＲＰＦを例にする。

一般的なＲＰＦを成形する装置としては、廃プラスチック及び古紙を破砕する破砕装置と、この破砕装置で破砕された廃プラスチック及び古紙を混合して成形する成形装置とを備えている。そして、これら破砕装置と成形装置との間は、破砕装置で破砕した廃プラスチック及び古紙を一時的に貯留するホッパーや、ベルトコンベヤ等の搬送手段、成形装置に破砕物を一定量で供給する定量供給装置等を介して接続されており、それぞれ独立して駆動制御されている。

しかし、このように破砕装置及び成形装置をそれぞれ独立して駆動制御すると共に、搬送手段や供給装置を介して破砕装置と成形装置とを接続すると、成形装置の負荷に応じて廃プラスチック及び古紙の投入量を迅速に調節することが難しく、例えば、スクリューの送りで廃プラスチック及び古紙をノズルから押し出して成形するスクリュー式の押出成形装置ではオーバーロードが頻繁に発生してしまう。

そのため、搬送装置を成形装置の負荷状況に応じてＯＮ−ＯＦＦ制御し、廃プラスチック及び古紙の供給量を調整する場合があるが、このように搬送手段をＯＮ−ＯＦＦ制御すると、成形装置内に廃プラスチック及び古紙の存在しない部分が形成され、その結果、供給が再開されたときに廃プラスチック及び古紙が均一に混合されず、安定した固形燃料の成形ができなくなる場合がある。

そこで、このような課題を解決すべく、成形装置の負荷情報に基づいて破砕装置を駆動制御して、成形装置の負荷状況に対応した破砕処理量に調節するようにしたＲＰＦ製造設備が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００６−７０２０９号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載されたＲＰＦ製造設備では、成形装置における負荷情報等、複数の情報に基づく制御を行っているため、各装置の制御が複雑であると共に、廃プラスチック及び古紙等の処理物を変更する場合には、その処理物に応じた制御に破砕機や成形機を個々に変更しなければならず、煩雑な作業が必要となる。

その上、上記ＲＰＦ製造設備のように破砕機と成形機とを設置する場合、これら破砕機と成形機との間の搬送装置も含めて設備全体の高さが増して大型化すると共に、通常、上方に設置される上位の破砕機の上部に位置する投入口に廃プラスチックや古紙等を供給ための供給装置が必要となり、設備を設置するためには非常に大きな場所が必要となる。

一方、この種の廃棄物を処理する業者や自治体においては、廃プラスチックや古紙以外に、乾燥汚泥等の廃棄物も回収されるため、このような廃棄物も同時にサーマルリサイクルしたいという要望も高い。

しかも、このように回収される廃棄物は、地域的な条件や時期的な条件等によって回収される廃棄物の種類が異なることが多く、様々な廃棄物を混合して固形燃料化したいという要望もある。

そこで、本発明は、環境へ配慮し有効資源を固形燃料化して再利用するための装置として、廃プラスチックを含む処理物（廃棄物）を投入すれば、所定の大きさに破砕して所定の大きさの固形燃料を安定して成形できるコンパクトな固形燃料成形装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、投入口から投入した廃プラスチックを含む処理物を破砕すると共に破砕した処理物を投入側から排出側に向けて横送りする破砕部と、該破砕部で破砕した処理物を軸方向に移送する移送部と、該移送部で移送した処理物を圧縮する圧縮部と、該圧縮部で圧縮した処理物を所定温度で加熱して成形した固形燃料を開口から押し出す成形部と、を同一軸方向に備え、前記破砕部を、軸方向に複数枚の切断刃を有する剪断式に構成し、前記移送部と圧縮部とを、軸周りにスクリューを有するスクリュー式に構成すると共に、前記移送部に、前記破砕部で破砕した処理物を所定量貯める貯留部を具備させ、該貯留部に、前記破砕部における切断刃が回転可能な断面形状から前記圧縮部のスクリューが回転可能な断面形状に狭まる縮径部を具備させ、前記圧縮部のスクリュー端部に、該圧縮部で圧縮した前記処理物を更に圧縮して前記開口へ押し込む押圧平面部を具備させ、前記破砕部と移送部と圧縮部とを同一軸心の回転軸で駆動するように構成している。この明細書及び特許請求の範囲の書類中における「処理物」は、廃プラスチックを含む古紙や乾燥汚泥、焼却灰等の廃棄物を含む。

これにより、投入口から廃プラスチックを含む処理物（古紙等の廃棄物）を投入することにより、破砕部で複数の切断刃によって所定の大きさに破砕（切断）され（この明細書及び特許請求の範囲の書類中における「破砕」は「切断」を含む）、破砕された廃プラスチックを含む処理物は、移送部のスクリューで圧縮部に移送されて圧縮部で圧縮され、この圧縮部で圧縮された処理物は成形部で加熱されて固形燃料に成形され、成形部の開口から所定形状の固形燃料として排出される。このように、廃プラスチックを含む処理物（廃棄物）を、各構成が同一軸心に配置された１台の装置で破砕して混合し、加熱して固めることにより固形燃料を成形することができる。

また、移送部のスクリューで移送される処理物が貯留部に貯められながら圧縮部に送られるので、破砕部の処理量が変動したとしても貯留部に貯められた処理物がバッファとして機能し、圧縮部に送られる処理物量の変動を抑えることができる。

さらに、貯留部から縮径部に押し込まれる廃プラスチックを含む処理物をスクリューで圧縮部に安定して押し込み、成形部の開口から安定して固形燃料を排出することができる。

また、スクリューの端部で成形部の開口に向けて処理物を大きな力で押圧できるので、開口から排出される固形燃料の品質をより安定させることができる。

さらに、前記成形部に、前記所定の開口を有するノズルを周方向に具備させ、該ノズルの排出側に、該ノズルから排出された固形燃料を所定長さで切り落す切断機を具備させ、該切断機に、ノズルから排出された固形燃料を外向きに切り落すカッタを具備させてもよい。このようにすれば、成形部から排出される固形燃料の粘性が高くても、個々のノズルから排出される固形燃料をノズル外側に向けてカッタで切断するので、切断した固形燃料同士を密着させることなく所定の大きさにすることができる。

また、前記成形部のノズル入側とノズル出側との温度を検出する温度検出器を具備させ、該ノズル入側の温度と該ノズル出側の温度とに基いて前記成形部の温度を制御する加熱器を該成形部に具備させてもよい。このようにすれば、成形部において処理物の配合に応じた温度で安定して固形燃料を成形できるので、廃プラスチック量の多い固形燃料でも安定して成形することができる。

その上、前記破砕部の切断刃を、周囲に複数の突出する刃部を備えた切断刃で構成し、該切断刃と装置本体との間に、該切断刃の回転によって前記投入口側から移送部側に向けて前記処理物を送る横送り部材を設けてもよい。このようにすれば、破砕部で破砕した処理物を切断刃の回転によって確実に移送部側に送りながら複数回破砕して、処理物を安定して細かく破砕することができる。

また、前記破砕部に複数の回転軸を平行に設け、該複数の回転軸の軸方向に前記切断刃の刃部が交互に噛合うように配設し、該刃部の配置を、切断刃の回転によって該刃部が前記投入口側から移送部側に向けて前記処理物を送る螺旋状の配置にしてもよい。このようにすれば、比較的大きな廃プラスチックを含む処理物でも切断刃の間で確実に細かく破砕して移送部側に送ることができるので、大きな廃プラスチックを含む処理物からでも安定して固形燃料を成形することができる。しかも、破砕が困難なテープ状の廃プラスチック（例えば、磁気テープ等）でも確実に細かく破砕することができ、固形燃料に成形可能な廃プラスチックの種類を広げることができる。

さらに、前記複数の回転軸を独立して駆動する駆動機を設け、該駆動機を独立して制御する制御装置を具備させてもよい。このようにすれば、処理物の種類や処理量等に応じてそれぞれの回転軸の回転数や回転方向を制御して処理物に適した処理が容易にできる。

また、前記回転軸を、前記破砕部の反成形部側に設けた複数のころがり軸受で回転自在に支持し、該回転軸の成形部側端部を所定位置に保持する片持ち支持としてもよい。このようにすれば、廃プラスチックを含む処理物を圧縮して高温で排出する成形部側の回転軸端部をころがり軸受で支持することなく成形するので、装置のメンテナンス性向上を図ることができる。

本発明は、以上説明したような手段により、廃プラスチックを含む処理物を投入すれば、破砕されて所定の固形燃料を成形することができるので、廃プラスチックを含む処理物をサーマルリサイクルすることが安定して可能となる。

以下、本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係る固形燃料成形装置を示す平面図であり、図２は、図１に示す固形燃料成形装置の側面図、図３は、図２に示す固形燃料成形装置のIII−III断面図、図４は、図１の固形燃料成形装置における各処理部を示す平面図、図５は、図１に示す固形燃料成形装置の成形部における平面図である。なお、以下の説明においては、図１，２に示す状態の固形燃料成形装置１の左側の投入側から右側の排出側に処理物を送ってＲＰＦ（固形燃料）を成形する例を説明する。

図１，２，４に示すように、この実施の形態の固形燃料成形装置１は、投入口２に設けられたホッパ３から投入される廃プラスチックＰ及び古紙Ｕ（以下、単に「処理物Ｘ」ともいう）を破砕すると共に、破砕した廃プラスチック及び古紙を混ぜながら複数回破砕して排出側（成形部側）に向けて軸方向に横送りする破砕部５と、この破砕部５で横送りされた破砕後の処理物Ｘを軸方向に移送する移送部６と、この移送部６で移送される廃プラスチック及び古紙が混合された処理物Ｘを圧縮する圧縮部７と、この圧縮部７で圧縮した処理物Ｘを所定温度で加熱してＲＰＦ２５を成形する成形部８とが軸方向に備えられている。この成形部８で成形されたＲＰＦ２５は、所定の開口９（図４）から排出側に押し出されて所定長さのＲＰＦ２５となる。

上記破砕部５は、この実施の形態では、２本の回転軸１０，１１が平行に設けられた二軸剪断式で構成されている。装置本体１２の内部には、これらの回転軸１０，１１が平行に設けられ、軸方向に複数の切断刃１５がスペーサ１６を挟んで交互に設けられている。この両回転軸１０，１１に設けられた切断刃１５とスペーサ１６とは、対向する位置では切断刃１５とスペーサ１６とが向き合うように配設されて外周に設けられた複数の刃部１７（図３）が互いに噛合うようになっており、その側面同士は、例えば、約０．５ｍｍ程度の微小隙間を有し、剪断作用によって処理物Ｘを破砕するようになっている。これらの回転軸１０，１１に設けられた切断刃１５は、上部中央から噛合うように互いに内向きに回転させられ（図３）、中央部で処理物Ｘを破砕するようになっている。

また、この実施の形態では、上記回転軸１０，１１がそれぞれ独立駆動されており、別々の減速機２０を介して接続された別々の電動モータ２１によって駆動されている。このように両回転軸１０，１１を独立駆動することにより、両回転軸１０，１１の回転数を異ならせて駆動したり逆転駆動することが容易に可能であり、これにより処理物Ｘが切断刃１５の間に詰まるのを防止したり詰まりを解消したりできるようになっている。このような駆動は、例えば、インバータ制御によって両電動モータ２１を独立駆動することにより行われる。この電動モータ２１の制御としては、電流値の変動を監視して回転数を変化させたり逆転させるようにしてもよい。この電動モータ１２の制御等は、制御装置１４によって行われる。なお、この実施の形態では電動モータ２１を駆動手段としているが、油圧モータを駆動手段としてもよく、回転軸１０，１１の駆動手段はこの実施の形態に限定されるものではない。

さらに、図２に示すように、この実施の形態では、装置本体１２の下部の軸方向に２個の排出口２２，２３が設けられている。破砕部５の下部の排出口２２を開放させれば、破砕部５のみで二軸剪断式破砕機として使用でき、移送部６の下部の排出口２３を開放させれば、破砕部５と移送部６とで細断式破砕機として使用できるようになっている。しかも、これらの排出口２２，２３により、装置本体１２内に異物が投入されても下部を開放して排出することができる。

また、この固形燃料成形装置１は、破砕部５から成形部８まで同軸上に配置されているので装置の高さが低く、図２に示すように、架台２４上に配設されても、投入口２のホッパ３の位置が低いので、このホッパ３にコンベヤ等で処理物Ｘを容易に投入することができる。しかも、成形されて排出されるＲＰＦ２５は、コンベヤ２６によって容易に搬出することができる。

図３に示すように、上記回転軸１０，１１は、断面が略矩形状に形成されており、これらの回転軸１０，１１に設けられる上記切断刃１５とスペーサ１６との挿入孔２８も同形状の略矩形状に形成されている。これにより、切断刃１５とスペーサ１６とを回転軸１０，１１に挿入すればこれらの周方向の位置決めがなされる。

また、上記装置本体１２は、上記切断刃１５の刃部１７の先端と所定の隙間Ｔを有する大きさで円弧を描くような大きさで形成され、その内面には保護ライナ１９が設けられている。このような断面形状の装置本体１２内で切断刃１５が内向きに回転することにより、処理物Ｘ（図２）が中央部で破砕され、装置本体１２の下部に落ちた処理物Ｘは切断刃１５の回転によって装置本体１２の下部中央から両側部へと移動させられ、装置本体１２の円弧状側面に沿って刃部１７で掻上げられて再び切断刃１５の中央部で破砕されるようになっている。このように、切断刃１５で一度破砕した処理物Ｘを再び掻上げて繰り返し破砕することにより、投入された処理物Ｘの多くが切断刃１５で複数回破砕されて切断刃１５のほぼ幅寸法まで細かく破砕される。

さらに、装置本体１２の内面には、切断刃１５の刃部１７の先端と小さい隙間を空けて横送り部材２７が設けられている。この横送り部材２７は、上記図１，２にも示すように、投入側から排出側に向けて処理物Ｘを横送りするように、装置本体１２の下部から上部に向けて斜めに配置された棒状の部材で構成されている。この横送り部材２７により、切断刃１５で破砕された処理物Ｘが上記したように装置本体１２の内面に沿って下部から側部を介し上部に向けて掻上げられる時に、横送り部材２７に沿って排出側に横送りされながら掻上げられるようになっている。

しかも、図１に示すように、回転軸１０，１１の軸方向に設けられた切断刃１５の刃部１７は、投入側から排出側に向けて周方向の位置が所定角度ずつずれるような螺旋状の配置となっている。この刃部１７の螺旋状配置は、切断刃１５の回転によって処理物Ｘが投入口２側から移送部６側に横送りされるような配置となっている。

このような二軸剪断式の破砕部５によれば、切断刃１５のほぼ幅寸法に多くの処理物Ｘを破砕（切断）することが可能であり、プラスチックテープのように非常に切断し難い処理物Ｘであっても、安定して細かく破砕することができる。

図４に示すように、上記破砕部５と移送部６、圧縮部７、及び成形部８は、上記装置本体１２の軸方向に設けられており、図示する左側の投入側に設けられた破砕部５と同軸上に設けられた移送部６と圧縮部７とは、回転軸１０，１１の軸心上で回転するスクリュー３０，３１を有するスクリュー式に構成されている。

この移送部６と圧縮部７とに設けられたスクリュー３０，３１は、両回転軸１０，１１で逆向きの螺旋となるように構成されており、中央部に所定の隙間Ｓを有する径で形成されている。これらのスクリュー３０，３１は、上記切断刃１５と共に回転軸１０，１１によって同一回転数で駆動されている。そして、移送部６におけるスクリュー３０，３１の両側部と装置本体１２との間には、貯留部３２が備えられている。この貯留部３２は、上記切断刃１５で破砕された処理物Ｘを所定量貯めるものであり、切断刃１５で破砕されて横送りされた処理物Ｘは、この貯留部３２に貯められると共に上記圧縮部７に向けてスクリュー３０，３１で横送りされる。

このように移送部６から圧縮部７に送られる処理物Ｘを貯める貯留部３２を移送部６に設けることにより、破砕部５で破砕される処理物Ｘの量が多少変動したとしても、移送部６から圧縮部７へ送られる処理物Ｘの量は、この貯留部３２に貯められた処理物Ｘの量が変動することで変化量が抑えられ、成形部８で安定したＲＰＦ２５の成形ができる。

つまり、この固形燃料成形装置１では、破砕部５と成形部８とを同軸上に配置して同じ面内で破砕と成形とを連続して行うように構成しているため、破砕部５における処理量が変動することによって圧縮部７から成形部８に送られる処理物Ｘの量が変動してＲＰＦ２５の成形に影響が生じないように、この破砕部５と成形部８との間に処理物Ｘの量が変動してもバッファとして機能する貯留部３２を設けてＲＰＦ２５を安定して成形できるようにしている。

圧縮部７の装置本体１２は、スクリュー３１の外径よりも僅かに大きい内径に形成されており、上記貯留部３２と圧縮部７との間には、この圧縮部７にかけて径が絞られた縮径部３３が形成されている。上記スクリュー３１で送られる処理物Ｘは、移送部６から回転軸１０，１１に沿って送られると共に上記貯留部３２からこの縮径部３３に沿って圧縮部７に送られ、この圧縮部７において圧縮されると共に更なる混合がなされて成形部８に設けられたノズル３５の開口９へと押圧される。

この実施の形態では、上記移送部６から圧縮部７にかけて設けられたスクリュー３０，３１が、移送部側スクリュー体４０と圧縮部側スクリュー体４１とにそれぞれ設けられている。移送部側スクリュー体４０に設けられたスクリュー３０は、破砕部５の切断刃１５に連なるように端部から突出し、移送部６のほぼ縮径部３３まで処理物Ｘを移送するように傾斜させた所定ピッチで突設されている。一方、圧縮部側スクリュー体４１のスクリュー３１は、上記移送部側スクリュー体４０のスクリュー３０に連続するように傾斜した所定ピッチで突設されており、このスクリュー３１は圧縮部７において装置本体１２の内径との間に小さい隙間Ｒを形成した状態でノズル３５の近傍まで設けられている。また、このスクリュー３１のノズル側端部のほぼ１ピッチ分には、耐摩耗性を向上させる表面肉盛りが施されている（図４中の二重線部分）。

さらに、このスクリュー３１のノズル側端部には、ノズル３５の内側近傍において、端面に回転軸１０，１１とほぼ直交するような押圧平面部３４が形成されている。このように、ノズル３５の開口９に向けて処理物Ｘを押圧するスクリュー３１の端部に回転軸１０，１１の軸心と直交する平面状の押圧平面部３４を形成することにより、スクリュー３１で圧縮された処理物Ｘを更に大きな力でノズル３５の開口９に向けて押込むようにしている。

図５に示すように、上記スクリュー体４０，４１には、軸心部に上記回転軸１０，１１の断面形状と同様の略矩形状に形成された挿入孔４２が設けられており（図３に示す切断刃１５の挿入孔２８と同形状）、この挿入孔４２を回転軸１０，１１に挿入することにより周方向の位置決めがなされている。また、この実施の形態におけるスクリュー体４０，４１の軸方向の固定は、回転軸１０，１１の成形部側に上記移送部側スクリュー体４０と圧縮部側スクリュー体４１とが挿入され、この圧縮部側スクリュー体４１を移送部側スクリュー体４０に向けて押圧することによって行われている。具体的には、圧縮部側スクリュー体４１の成形部側内面にナット挿入部４３が設けられ、このナット挿入部４３にリング状の押え板４４が挿入されると共に回転軸１０，１１の端部に形成されたネジ部１３にナット４５が螺合される。そして、このナット４５の軸方向に貫通するように回転軸周囲に設けられた固定ネジ部４６にボルト４７を螺合するすることにより、このボルト４７で押え板４４を介して圧縮部側スクリュー体４１を移送部側スクリュー体４０に向けて押圧することにより軸方向に固定されている。このようにして、回転軸１０，１１のネジ部１３に螺合されたナット４５と回転軸１０，１１の投入側端部との間に、スクリュー体４０，４１と上記切断刃１５及びスペーサ１６が固定されている。なお、この固定方法は一例であり、他の方法で固定するようにしてもよい。

また、このように移送部側スクリュー体４０が切断刃１５と共に回転軸１０，１１の軸方向に固定されているため、この移送部側スクリュー体４０を取外してその位置に切断刃１５とスペーサ１６とを設けることもできる。このようにすれば、軸方向に配置される切断刃１５が移送部６まで延びて多くなり、処理物Ｘをより細かく破砕することができる。つまり、破砕を重視する必要がある処理物ＸをＲＰＦ化する場合には、破砕部５を長くして処理物Ｘを細かく破砕し、短いノズルから押し出すような構成とすることが容易にできる。

さらに、これらの回転軸１０，１１は、排出側の端部がメタル軸受５４によって支持されている。回転軸１０，１１の排出側端部には、上記圧縮部側スクリュー体４１の成形部側を塞ぐように支持部材５０が被せるように設けられ、この支持部材５０はボルト５１で回転軸１０，１１の端面に固定されている。そして、この支持部材５０が、後述する成形板６０に設けられたメタル軸受５４よって保持されている。このメタル軸受５４は、回転軸１０，１１を正確に軸心位置に支持するのではなく、回転軸１０，１１をほぼ軸心位置で保持するものである。そして、回転軸１０，１１の排出側における支持を、スクリュー３１によって圧縮された処理物Ｘが軸端部の周囲とスクリュー３１及びスクリュー体４１の周囲に充満することによる調芯機能によって行うようにしている。このように、メタル軸受５４によって回転軸１０，１１を軸心位置に正確に支持するのではなく、圧縮部７における処理物Ｘによって回転軸１０，１１が軸心位置に保持されるようにして、圧縮された処理物Ｘが充満し加熱によって高温になる排出側の回転軸１０，１１の端部を支持している。このメタル軸受５４の反回転軸側は、ボルト５３で上記成形板６０に固定されたカバー５２によって塞がれている。

一方、上記図１に示すように、排出側の端部がメタル軸受５４で支持される回転軸１０，１１は、破砕部５の減速機２０側に設けられた複数の軸受５５，５６によってスラスト荷重とラジアル荷重とを受けるように安定した支持がなされている。これらの軸受５５，５６は、スラスト荷重とラジアル荷重とを受けるように複数の「ころ」が所定位置に配置されたころがり軸受が用いられ、これらの軸受５５，５６によって両回転軸１０，１１は投入側で正確な位置に支持されている。つまり、これらの回転軸１０，１１は、投入側の軸受５５，５６で正確な位置に片持ち支持された状態で回転させられている。

また、図５に示すように、この実施の形態における上記ノズル３５は、成形部８である成形板６０内に設けられた基部ノズル３６と、この成形板６０から排出側に突出するように基部ノズル３６に取付けられた先端ノズル３７とで構成されている。この先端ノズル３７は、交換することによりノズル３５の全長を容易に変更することができる。

図６は、図２に示す固形燃料成形装置のVI−VI矢視図であり、図７は、同固形燃料成形装置の成形部を排出側から見た正面図、図８は、図７に示す成形部の側面図である。

図６に示すように、上記成形板６０には、上記スクリュー３１によって押圧する円筒状の圧縮部７（図５）の端面にノズル３５が周状に設けられており、軸心に対して半径が少し異なるように交互にノズル３５を密に並べることにより、多くのノズル３５が配設されている。

また、この実施の形態では、ノズル３５を成形板６０に固定し、この成形板６０を装置本体１２に設けられたフランジ６１（図５）に複数のボルト６２で固定するようにしている。この成形板６０は、装置本体１２に設けられた回動支持軸６３によって左右位置が支持されており、この回動支持軸６３を中心に開閉可能となっている。この回動支持軸６３は、一方を外せば、他方の回動支持軸６３を中心にして開閉できるようになっている（図１）。

図７に示すように、上記成形板６０には、この実施の形態では上下から各５本のヒータ６５〜６７が挿入され、ノズル３５の周囲における温度の安定制御を図っている。また、この成形板６０には、各ヒータ６５〜６７に近接した位置の温度を検出するための温度検出器７０が設けられている。

さらに、図８に示すように、この実施の形態では、上記成形板６０に設けられたノズル３５の上流側におけるスクリュー３１の先端部分近傍（図５）における温度を検出するための上流側温度検出器７１も設けられている。この上流側温度検出器７１を設けることにより、上記温度検出器７０による成形板６０の温度検出に加え、成形板６０の上流側近傍において上流側温度検出器７１で検出した温度に基いて成形板６０をヒータ６５〜６７で所定温度に加熱制御するようにしている。つまり、ノズル３５内を通過させる廃プラスチックを加熱する温度を、ノズル入口側における温度も考慮して正確に制御できるようにしている。また、図７に示すように、成形板６０の幅方向に設けられた複数のヒータ６５〜６７により、温度検出器７０，７１で検出された温度差に基いて、成形板６０の各位置における加熱量を調整して、全ノズル３５をほぼ同温度に制御できるようにしている。

一方、図７，８に示すように、このノズル３５から押し出された柔軟なＲＰＦ２５は、ノズル３５の排出側に設けられた切断機７５によって所定の長さで切り落される。この切断機７５は、成形板６０から排出側に所定の間隔を開けて設けられた取付板７６に固定されている。この取付板７６には、上記回転軸１０，１１の軸心位置に駆動軸７７が設けられたモータ７８が固定されている。このモータ７８で駆動される駆動軸７７は、取付板７６からノズル３５に向けて延びており、その端部にはノズル３５の出口端面に向けて傾斜配置されたカッタ７９が設けられている。このカッタ７９をモータ７８で旋回させることにより、ノズル３５から押し出される柔軟なＲＰＦ２５を所定長さで切り落とし、用途に応じた長さのＲＰＦ２５とするようにしている。しかも、カッタ７９に傾斜を持たせて切り落としたＲＰＦ２５をノズル３５から素早く遠ざけるので、粘着性の有るＲＰＦ２５でも周囲のＲＰＦ２５と密着させることなく所定の長さで切り落とすことができる。

また、この実施の形態では、取付板７６とカッタ７９との間に保護板８０が設けられている。この保護板８０は、脚材８１によって上記ノズル３５の端部から所定距離に設けられており、高温で押し出される柔軟なＲＰＦ２５が取付板７６に当接してモータ７８を加熱しないようにしている。なお、この排出されるＲＰＦ２５は高温であるため、取付板７６等に排出されたＲＰＦ２５を冷却するための散水機等を設けてもよい。

以上のように構成された固形燃料成形装置１によれば、投入口２から装置本体１２内の破砕部５に投入された廃プラスチックを含む処理物Ｘは、回転軸１０，１１の軸方向に設けられた複数枚の切断刃１５の回転によって中央部に引き込まれると共に破砕され、破砕された処理物Ｘは装置本体１２の側面に沿って掻上げられて複数回剪断破砕されて細かく破砕される。このように複数回剪断破砕するため、例えば、テープ状の廃プラスチックでも細かく破砕することができる。しかも、このように掻上げられながら破砕されるので、廃プラスチックや古紙、その他の処理物Ｘ（乾燥汚泥等の廃棄物）を十分に混合することができる。そして、このように破砕部５で切断刃１５のほぼ幅寸法まで細かく破砕された処理物Ｘは移送部６へと送られる。また、二軸剪断式に構成されている上記破砕部５によれば、破砕部５で処理物Ｘを破砕する回転数（例えば、約５０ｒｐｍ程度）で移送部６及び圧縮部７におけるスクリュー３０，３１を回転させても、処理物Ｘを安定して破砕することができると共に軸方向に横送りして圧縮することができる。

そして、この破砕部５から移送部６に送られた廃プラスチックを含む処理物Ｘは、この移送部６においてスクリュー３０，３１と装置本体１２との間の貯留部３２に貯められると共にスクリュー３０，３１によって強制的に圧縮部７へと送られる。この圧縮部７に送られた処理物Ｘは、スクリュー３０，３１によって混合されながらノズル３５側に押圧されて圧縮されると共に、スクリュー３１の端部に形成された押圧平面部３４によってノズル３５の開口９へと押圧される。

このスクリュー３０，３１によって混合されながらノズル３５側に押圧された処理物Ｘは、その摩擦熱等と加熱された成形板６０との熱によって処理物Ｘ中の廃プラスチックが溶融し、この溶融した廃プラスチックが古紙等をつなぐバインダーとなって、これら廃プラスチックを含む処理物Ｘが一体となってノズル３５から押し出されてＲＰＦ２５（固形燃料）を成形することができる。この時、上記した破砕部５において廃プラスチックが細かく破砕されているので、テープ状の廃プラスチックでも溶融してバインダーとなってＲＰＦ化することができる。

しかも、上記貯留部３２に破砕された処理物Ｘが貯められた状態で圧縮部７へ移送されるので、破砕部５で破砕されて軸方向に送られる処理物Ｘの量が変動したとしても、貯留部３２に貯められる処理物Ｘの量が変動して圧縮部７から成形部８に送られる処理物Ｘの量が変動するのを抑えて、成形部８で成形されるＲＰＦ２５の品質低下を抑えた運転ができる。

そして、ノズル３５から押し出されるＲＰＦ２５は、高温で柔軟な連続した棒状で押し出されるが、カッタ７９によって所定の長さで切り落されて所望の大きさのＲＰＦ２５となる。その上、このカッタ７９によって切り落されるＲＰＦ２５は、ノズル３５から外向きに切り落されるので、切断したＲＰＦ２５が他のノズル３５から排出されるＲＰＦ２５と密着してしまうことはない。

また、上記ヒータ６５〜６７の温度管理により、処理物Ｘ中の廃プラスチックをバインダーとして溶融させる温度をコントロールすることができるので、廃プラスチックと古紙等の組合わせとしては、例えば、廃プラスチックを約２０〜８０％程度にしたＲＰＦ２５を成形することができる。例えば、廃プラスチックが約８０％のＲＰＦ２５では、１００００ｋｃａｌ／ｋｇ程度の高カロリー固形燃料として使用することができる。すなわち、このようなＲＰＦ２５に成形すれば、石炭の約４０００〜６０００ｋｃａｌ／ｋｇ程度よりも高く、一般的なＲＰＦの約５０００〜６０００ｋｃａｌ／ｋｇ程度よりも高カロリーの固形燃料を得ることができるので、ボイラの燃料（石炭等の代替燃料）、製鉄関係の燃料（コークスの代替燃料）、キルン焼成用用の燃料（石灰焼成用の石炭等の燃料の代替燃料）等として様々な分野で利用することができる。

しかも、上記温度管理により、廃プラスチックと古紙以外に、乾燥汚泥のような処理物を混ぜて固形燃料化することもでき、廃棄物を固形燃料化する可能性を大きく広げることができ、従来から燃料を用いて焼却処分している廃棄物を固形燃料化して有効利用することに大きく貢献することができる。

さらに、上記したように、破砕部５から成形部８にかけて同一軸心で配置される各構成を水平方向に配置される回転軸１０，１１で駆動するように構成しているので、固形燃料成形装置１の高さを抑えてコンパクトに形成することができ、使用環境に応じて省スペース化を図って様々な装置レイアウトに対応することができ、設置可能な用途を広げることができる。

その上、このように破砕部５から成形部８までを一体化した固形燃料成形装置１によればワンマンコントロールも可能であり、例えば、日量５トン未満を処理するコンパクトな固形燃料成形装置１を構成することができ、１人の作業者で運転操作することができる低運転コストの固形燃料成形装置１を構成することが可能である。

なお、上記実施の形態では、二軸剪断式の破砕部５を備えているが、処理する廃プラスチック及び古紙等の廃棄物によっては一軸剪断式の破砕部で安定して破砕することも可能であり、破砕部５は二軸剪断式に限定されるものではない。

また、上記実施の形態では、筒状のノズル３５を例にしているが、スリット状の開口を有するノズルを採用すれば上記したＲＰＦ２５の使用用途以外の燃料としても利用できる板状のＲＰＦを成形することができ、ノズル３５の形態は成形するＲＰＦの形状に応じたものを採用すればよく、上記実施の形態に限定されるものではない。

さらに、上記実施の形態では、回転軸１０，１１にスクリュー体４０，４１を挿入して固定するような構成を説明したが、これらを一体的に形成してもよく、各構成の形態、結合構造等は上記実施の形態以外であってもよく、条件に応じて適宜採用すればよい。

また、上述した実施の形態は一例を示しており、本発明の要旨を損なわない範囲での種々の変更は可能であり、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではない。例えば、上述した実施の形態では、装置本体１２を水平配置として破砕部５に廃プラスチック及び古紙等の横送り部材２７を備えさせたが、装置本体１２を傾斜配置して破砕した廃プラスチック及び古紙等を移送部６に向けて横送りするようにしてもよい。

本発明に係る固形燃料成形装置は、廃プラスチックを含む古紙等を利用して固形燃料を成形するコンパクトな装置として利用できる。

本発明の一実施の形態に係る固形燃料成形装置を示す平面図である。 図１に示す固形燃料成形装置の側面図である。 図２に示す固形燃料成形装置のIII−III断面図である。 図１の固形燃料成形装置における各処理部を示す平面図である。 図１に示す固形燃料成形装置の成形部における平面図である。 図２に示す固形燃料成形装置のVI−VI矢視図である。 図２に示す固形燃料成形装置の成形部を排出側から見た正面図である。 図７に示す成形部の側面図である。

符号の説明

１…固形燃料成形装置
５…破砕部
６…移送部
７…圧縮部
８…成形部
９…開口
１０，１１…回転軸
１２…装置本体
１５…切断刃
１６…スペーサ
１７…刃部
２５…ＲＰＦ（固形燃料）
２７…横送り部材
３０，３１…スクリュー
３２…貯留部
３３…縮径部
３４…押圧平面部
３５…ノズル
３６…基部ノズル
３７…先端ノズル
４０…移送部側スクリュー体
４１…圧縮部側スクリュー体
５０…支持部材
５４…メタル軸受
５５，５６…軸受
６０…成形板
６５〜６７…ヒータ
７０…温度検出器
７１…上流側温度検出器
７５…切断機
７９…カッタ
Ｐ…廃プラスチック
Ｕ…古紙
Ｘ…処理物

Claims (7)

1. 投入口から投入した廃プラスチックを含む処理物を破砕すると共に破砕した処理物を投入側から排出側に向けて横送りする破砕部と、
   該破砕部で破砕した処理物を軸方向に移送する移送部と、
   該移送部で移送した処理物を圧縮する圧縮部と、
   該圧縮部で圧縮した処理物を所定温度で加熱して成形した固形燃料を開口から押し出す成形部と、を同一軸方向に備え、
   前記破砕部を、軸方向に複数枚の切断刃を有する剪断式に構成し、
   前記移送部と圧縮部とを、軸周りにスクリューを有するスクリュー式に構成すると共に、
   前記移送部に、前記破砕部で破砕した処理物を所定量貯める貯留部を具備させ、
   該貯留部に、前記破砕部における切断刃が回転可能な断面形状から前記圧縮部のスクリューが回転可能な断面形状に狭まる縮径部を具備させ、
   前記圧縮部のスクリュー端部に、該圧縮部で圧縮した前記処理物を更に圧縮して前記開口へ押し込む押圧平面部を具備させ、
   前記破砕部と移送部と圧縮部とを同一軸心の回転軸で駆動するように構成したことを特徴とする固形燃料成形装置。
2. 前記成形部に、前記所定の開口を有するノズルを周方向に具備させ、
   該ノズルの排出側に、該ノズルから排出された固形燃料を所定長さで切り落す切断機を具備させ、
   該切断機に、ノズルから排出された固形燃料を外向きに切り落すカッタを具備させた請求項１に記載の固形燃料成形装置。
3. 前記成形部のノズル入側とノズル出側との温度を検出する温度検出器を具備させ、
   該ノズル入側の温度と該ノズル出側の温度とに基いて前記成形部の温度を制御する加熱器を該成形部に具備させた請求項１又は２に記載の固形燃料成形装置。
4. 前記破砕部の切断刃を、周囲に複数の突出する刃部を備えた切断刃で構成し、該切断刃と装置本体との間に、該切断刃の回転によって前記投入口側から移送部側に向けて前記処理物を送る横送り部材を設けた請求項１〜３のいずれか１項に記載の固形燃料成形装置。
5. 前記破砕部に複数の回転軸を平行に設け、該複数の回転軸の軸方向に前記切断刃の刃部が交互に噛合うように配設し、該刃部の配置を、切断刃の回転によって該刃部が前記投入口側から移送部側に向けて前記処理物を送る螺旋状の配置にした請求項１〜４のいずれか１項に記載の固形燃料成形装置。
6. 前記複数の回転軸を独立して駆動する駆動機を設け、該駆動機を独立して制御する制御装置を具備させた請求項５に記載の固形燃料成形装置。
7. 前記回転軸を、前記破砕部の反成形部側に設けた複数のころがり軸受で回転自在に支持し、該回転軸の成形部側端部を所定位置に保持する片持ち支持とした請求項１〜５のいずれか１項に記載の固形燃料成形装置。

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