JPH0753374B2

JPH0753374B2 - プラスチック廃棄物の減容固化装置

Info

Publication number: JPH0753374B2
Application number: JP10224188A
Authority: JP
Inventors: 一洋田口
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1988-02-19
Filing date: 1988-04-25
Publication date: 1995-06-07
Anticipated expiration: 2010-06-07
Also published as: JPH01295804A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、都市又は産業上のプラスチック廃棄物の容
積を減少させ、固体化する技術に関する。特に都市ごみ
等から金属、生ごみ等を粗分離したプラスチック製容
器、フィルム等を主成分とする見かけ比重の小さい廃棄
物の容積を減少させ、固体化して、埋立に適するように
処理する技術に関する。

〔従来の技術〕

プラスチック廃棄物を圧縮して加熱することによりプラ
スチック廃棄物を減容し固化する技術としては、スクリ
ューで圧送される廃棄物をケーシングの先端のコーン部
で混練し、廃棄物の混練による内部摩擦熱で廃棄物全体
を溶融し、冷却して取り出す技術、例えば実開昭60-320
10号に開示されたものが知られている。別の方式とし
て、往復動するシリンダで廃棄物を筒状の加熱室に順次
圧入し、廃棄物の外周面を加熱・溶融して取り出す技術
（例えば特開昭63-233805号公報参照）が提案されてい
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記の従来の技術において、前者は連続処理が可能で、
処理物は廃棄物の成分であるプラスチックの素材として
の機械的強度にほぼ近い強度があるが、廃棄物の内部摩
擦熱のエネルギ源であるスクリューの動力が大きく、ケ
ーシング強度を大きくする必要があるという問題点があ
り、また棒状の廃棄物を運搬しやすくするための切断機
も必要であるという問題点がある。

後者は廃棄物の外周面のみを加熱するのでエネルギ消費
は少なく、固化の強度は前者より弱くても運搬の埋立に
充分であるが、圧縮部及び圧縮部と加熱室との接続部構
造が複雑になるという問題点があり、特にシリンダに原
因して処理が断続的であるという問題点がある。

この発明の目的は、プラスチック廃棄物を減容固化する
に際し、処理動作が連続的でエネルギ消費が少く、処理
装置の強度を低くおさえることのできる宜術を提供する
ことにある。

〔課題を解決するための手段〕

前記の目的を達成するために、この発明のプラスチック
廃棄物の減容固化装置に関し、１）先細りで立軸のスクリューの外周に隙間を介して先
細りのケーシングを設けて圧縮機を形成し、前記ケーシ
ングの下端に筒状の加熱筒を接続し、前記圧縮機の上方
に開口した投入口から投入される廃棄物を連続的に圧縮
して減容して前記加熱筒に圧送する駆動装置を前記スク
リューに結合し、前記加熱筒を加熱しその伝導熱で前記
圧縮された廃棄物の外周面から加熱して溶融して前記外
周面近くに形態維持層を形成する加熱装置を前記加熱筒
に設け、この加熱筒の端部に減容した棒状の廃棄物を取
り出す排出口を設ける。

その際、２）スクリューのピッチは下方が上方より小であるよう
にする。

３）スクリューの上端は外周に行くにつれて後退してい
るようにする。

４）ケーシングの内周に上下方向の突条を備えるように
する。

５）加熱筒の排出口にノズルを備えるようにする。

６）駆動装置の軸受で支承される主軸とスクリューの軸
とをたわみ軸継手又は自在継手で結合するようにする。

〔作用〕

１）第１図を参照して説明する。

投入口10から投入される見掛比重の小さいプラスチック
廃棄物は先細りのスクリュー９とケーシング３とからな
る圧縮機11によって連続的に圧縮され減容されて加熱筒
14に圧送される。加熱筒14は排出口13が開口している
が、廃棄物には加熱筒14の内壁との間の摩擦力が働き、
この摩擦力は排出口13から上方に向って積分されること
になり前記圧縮機11の圧縮力の反力となる。従って投入
口10、ケーシング３、加熱筒14及び排出口13が連通して
いても前記圧縮力は高い値で維持される。

単に圧縮されただけの廃棄物は、その内容物であるプラ
スチックフィルム等の弾性による復元力を持ち、もし圧
縮力を解放すれば膨張する。ところが加熱筒14を通過す
る間に外表面部が半溶融状態になると、この厚い膜状の
半溶融部の復元力は無くなりかつそれ自体が機械的強度
を持った形態維持層になるので、内部に未溶融部が残存
していても全体として実質的に復元力が著しく衰弱する
ようになる。その後排出口13から取り出されて圧縮力か
ら解放されても棒状に固化された廃棄物は最早実質的に
膨張しなくなる。外表面部の極く表面の層が仮に強く加
熱されて高い流動性を帯びる場合にも、この流動層と中
心部の溶融されてない部分との間に前記形態維持層が必
ず存在するので全体の形態は維持される。

２）スクリュー９のピッチを下方が上方より小にすれ
ば、その分下方の圧縮比を大きくすることができ、従っ
てケーシング３及びスクリュー９の先細りの度合を少く
できる。

３）スクリュー９の上端9bを第２図に示すように外周に
行くにつれて後退させれば、上端9bにひっかかる廃棄物
が外周へ押し出されてひっかかりから外れる。

４）ケーシング３の内周に上下方向の突条31を設けれ
ば、スクリュー９ととも回りしようとする廃棄物のとも
回りが妨げられる。

５）加熱筒14の排出口13にノズル21を設ければ、廃棄物
の通過抵抗が増大して圧縮機11の圧縮が効果的になる。
特に、装置の始動時に都合がよい。

６）スクリュー９に横荷重が働いても第７図に示すよう
に自在軸継手94によって軸92及び主軸93の過大な曲げ応
力の発生を防ぎ、ケーシング３が横荷重を負担し、廃棄
物の主成分であるプラスチックが潤滑剤の作用をする。

〔実施例〕実施例について図面を参照して説明する。第１図は実施
例の減容固化装置の縦断面図であり、第２図は第１図の
II-II断面におけるスクリューの上面図であり、第３図
は第１図のIII-III断面におけるケーシングの上面図で
あり、第４図は第１図のIV-IV断面におけるノズルの断
面図であり、第５図及び第６図はそれぞれ異る実施例の
ノズルの断面図であり、第７図は異る実施例の減容固化
装置の縦断面図であり、第８図は第７図の部分断面図で
ある。

第１図において、基台2aを備えた枠体２には下方に先細
りされた例えば円錐台状のケーシング３が固定される。
ケーシング３の上方に電動機４、減速機５及びウォーム
歯車装置６からなる駆動装置７が取付けられ、軸受８を
介してスクリュー９の軸91を駆動する。先細りで立軸の
スクリュー９の外縁9aの回転面は前記ケーシング３と接
触しないように隙間ｇを介して配置され、ケーシング３
の上端は開口し、前記駆動装置７で覆われない部分はプ
ラスチック廃棄物の投入口10となる。かくしてケーシン
グ３とスクリュー９とは廃棄物を圧縮して下方へ圧送す
る圧縮機11を形成する。圧縮機11のケーシング３の下端
には加熱装置12を設け端部に排出口13を開口したエルボ
形状の加熱筒14が連通して接続され、適宜な手段で前記
枠体２に固定される。前記加熱装置12は例えば誘導加熱
装置であるが、電気抵抗加熱によってもよいし、高温燃
焼ガスを加熱筒14の外周に導いてもよい。なお、前記ス
クリュー９の上端近くには軸91が貫通する円環で連結し
た３本のとも回り防止板15が固定され、スクリュー９へ
廃棄物が始めにくい込むのを助ける。また、スクリュー
９の下端はその外縁9aの回転面が直径ａの円筒面を形成
し、加熱筒14の上端部に少しくい込ませて、スクリュー
の下端で廃棄物がねじ切れるのを防ぎ、押込を助けてい
る。ケーシング３と加熱筒14とをベルマウス状に円弧で
接続するとよい。

上記の減容固化装置は前述の〔作用〕の項の冒頭に記載
したように動作する。このような基本構造に対し、更に
細部を説明する。

スクリュー９のピッチは下方ほど小さくする。圧縮機11
内において、廃棄物の流量Ｑはケーシング３の水平断面
Ａにおけるスクリュー９のピッチをｐとすると、スクリ
ュー９の回転数Ｎのとき、Ｑ＝kApN である。なおｋは比例定数で、とも回りをないものとす
る。上下のＱの比は圧縮機の圧縮比となり、下方のＱが
小なるほど圧縮比は大となる。従って下方のピッチｐを
小さくすると圧縮比が上り廃棄物はよく圧縮される。も
っともケーシングを先細りするので上下に同一ピッチｐ
を採用してもよいが、下方のピッチを小さくすると先細
りの程度を軽くすることができ、ケーシング３の上方が
あまり大径とならずとも回りを防止できる。なお都市ご
みの粗分離したプラスチック廃棄物の見掛け比重は通常
は約0.05で、この固化装置から取り出されるものは約0.
9となり、圧縮比は約18である。

第２図はスクリューの上面図であり、軸91を備え外縁9a
が先細りになっているスクリュー９の上端9bは外周に行
くにつれて半径方向よりθだけ後退している。上端9bに
廃棄物がひっかかってスクリューと多少とも回りを始め
ると、外周へ押される力が働いてケーシング３の内壁に
接触し、ケーシング３によってとも回りが妨げられてス
クリューのねじれ角で下方へ押し込まれる作用を生じ
る。

第３図はケーシング３のIII-III断面の上面図であり、
ケーシング３とスクリュー９とを偏心して設置した時に
生じる大きい隙間の側にほぼ上下方向の突条31が設けら
れる。廃棄物がスクリュー９ととも回りするような時に
は突条31で妨げられ下方へ押し込まれる。その際、とも
回りする廃棄物は小さい隙間から徐々に大きい隙間に移
動してケーシング３からの押圧力が低下するので外側へ
膨張しようとし、突条31にひっかかるとスクリューから
外れやすくなる。ケーシング３とスクリューとを同心に
設置し、ケーシング３の外周上例えば30゜ぐらいを大径
としここに突条31を設けてもよく、全く円形断面のケー
シングでもよい。突条31は傾斜させたり、数条設けても
よい。

第４図に示すように前述の加熱筒14の排出口13には内径
が加熱筒14のそれより小さいノズル21が挿入され、フラ
ンジ21aで加熱筒14に固定される。ノズル21は廃棄物の
排出の抵抗となって廃棄物と加熱筒14との摩擦力を高
め、圧縮機11の圧縮力の反力となる。ノズル21は加熱筒
14と一体的に構成してもよいが、図面のように着脱式に
して摩耗の時は交換したり、第５図又は第６図のような
内周21b又は21cの形状の異るものにして固化される廃棄
物の形状を埋立等に適したものにすることもできる。加
熱筒14にわずかなテーパを持たせてもよい。

第７図に示す異る実施例の減容固化装置において第１図
と同一符号を付けたものはおよそ同一機能を持つ。この
実施例においては軸受８で支承され駆動装置７で駆動さ
れる主軸93とスクリュー９の軸92とは分離されたうえで
自在軸継手94で結合されている。この自在軸継手94は第
８図に詳細に示すように、主軸93のフランジ93aと軸92
のフランジ92aとの間に弾性体97が介挿され、ボルト98
及びナット99で結合されている。ボルト98及びナット99
には更に皿ばね96を使用して弾性を高めている。前記フ
ランジ92aと93aとの間の中心にはスラストを受ける鋼球
95が設けられる。

装置が始動時等の空運転の場合には、立軸であるので軸
92はそれ自身の軸受なしに自重によりケーシング３に接
触することなく回転できる。装置が正常に廃棄物を圧縮
しているときは軸92の横荷重はあまり大きくなく、軸92
とスクリュー９とは廃棄物に支えられるようにいわゆる
フローティング支持されて回転する。ケーシング３の中
に廃棄物が偏在したり、極端な場合に金属等の異物が混
入して軸92に横荷重が加わると自在軸継手94がたわんで
スクリュー９の外周がケーシング３と接触して軸受の作
用を示し、軸92の根本近くに過大な応力が発生するのを
防ぐ。その際、スクリュー９とケーシング３とは単純な
金属摩擦ではなく、廃棄物の主成分であるプラスチック
が充分な潤滑剤の役割をはたす。鋼球95は圧縮の反作用
としての上に向うスラスト力を支持する。軸継手が完全
な自在軸継手でもよいが、横荷重に対して曲げ反力を持
ってたわむようなたわみ軸継手を使用し、スクリュー９
がケーシング３に接触する程度に曲げられた時に、軸継
手近辺の主軸93又は軸92の曲げ応力が許容応力以下にな
るようにすることは望ましいことである。そのようなた
わみ軸継手は廃棄物による荷重をケーシングが全て受け
持たずに軸継手が横荷重の一部を分担するからである。
スクリュー９の先端付近に軸受を設置できるならばよい
のであるが、そのような軸受はケーシング３から何らか
の支持体で支えられなければならず、その支持体はケー
シング内の廃棄物の流れに対し必ず大きな抵抗を生じ
る。従ってスクリュー９の先端に軸受は設置できず、根
本付近に大きな曲げ応力を生じやすいので自在軸継手又
はたわみ軸継手でこれを零にし又は減少させることは軸
まわりのみならず、装置全体の構造を簡潔で軽量にする
ことに大きく貢献する。

第１図又は第７図に図示しないが、排出口13（又はそこ
に取付けたノズル21）から排出される固化した棒状の廃
棄物は、プレスで横から押すと容易に折れてブロック化
する。その際、格別な刃物又はのこ盤を必要とせず、直
径の２倍程度の長さの位置で押せば根本から折れ、破断
面から中央部の未加熱部分が膨張して突出することもな
い。搬出と埋立が目的であり直径より短い長さのブロッ
ク化は必要としない。加熱筒14をエルボ状としないで、
下方に垂直に排出口13を向け、排出口から所望の長さ排
出されたら順次ブロック化することもできる。垂直な排
出口の下方にや、大きい半径の曲面板を置いて棒状の廃
棄物を水平に導くこともできる。廃棄物が処理後にばら
ばらにならない程度に外表面を加熱するのが目的であ
り、またエネルギ節約の面から言って望ましい。この
時、排出直後の外表面温度の１例は180℃であった。比
較的高目の温度にして加熱筒の端部に非加熱部又は積極
的な冷却部を設けて処理の安定を計ることもある。この
固化装置は１例として0.7ton/時処理するのに駆動装置
の電動機5.5KW、加熱装置10KWであり、前述の従来の技
術の内部摩擦熱によるものでは同一処理速度において、
加熱装置は要しないがスクリューの駆動に135KWを必要
とする。

〔発明の効果〕

前述した構成によれば、見掛比重が例えば0.05と小さい
プラスチック廃棄物は先細りのケーシングとスクリュー
とからなる圧縮機で連続して圧縮・減容されて加熱筒に
圧送され、加熱筒は圧縮力の反力を生じるとともに廃棄
物の外周面のみを加熱して外周面に形態維持層を形成す
るもので、排出口からは運搬・埋立に適した廃棄物が、
連続して、低エネルギ消費で取出すことができるという
効果がある。そして混練による内部摩擦熱を利用しない
で単なる圧縮であるので圧縮機、特にケーシングの剛性
は比較的低くてよいという効果があり、棒状に固化した
廃棄物は簡単な装置と低動力で折損してブロック化でき
るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例の減容固化装置の縦断面図であり、第２
図は第１図のII-II断面におけるスクリューの上面図で
あり、第３図は第１図のIII-III断面におけるケーシン
グの上面図であり、第４図は第１図のIV-IV断面におけ
るノズルの断面図であり、第５図及び第６図はそれぞれ
異る実施例のノズルの断面図であり、第７図は異る実施
例の減容固化装置の縦断面図であり、第８図は第７図の
部分断面図である。３…ケーシング、７…駆動装置、９…スクリュー、11…
圧縮機、14…加熱筒、ｇ…隙間。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】先細りで立軸のスクリューの外周に隙間を
介して先細りのケーシングを設けて圧縮機を形成し、前
記ケーシングの下端に筒状の加熱筒を接続し、前記圧縮
機の上方に開口した投入口から投入される廃棄物を連続
的に圧縮して減容して前記加熱筒に圧送する駆動装置を
前記スクリューに結合し、前記加熱筒を加熱しその伝導
熱で前記圧縮された廃棄物の外周面から加熱して溶融し
て前記外周面近くに形態維持層を形成する加熱装置を前
記加熱筒に設け、この加熱筒の端部に減容した棒状の廃
棄物を取り出す排出口を設けることを特徴とするプラス
チック廃棄物の減容固化装置。
【請求項２】特許請求の範囲第１項記載の装置におい
て、スクリューのピッチは下方が上方より小であること
を特徴とするプラスチック廃棄物の減容固化装置。
【請求項３】特許請求の範囲第１項記載の装置におい
て、スクリューの上端は外周に行くにつれて後退してい
ることを特徴とするプラスチック廃棄物の減容固化装
置。
【請求項４】特許請求の範囲第１項記載の装置におい
て、ケーシングの内周に上下方向の突状を備えることを
特徴とするプラスチック廃棄物の減容固化装置。
【請求項５】特許請求の範囲第１項記載の装置におい
て、加熱筒の排出口にノズルを備えることを特徴とする
プラスチック廃棄物の減容固化装置。
【請求項６】特許請求の範囲第１項記載の装置におい
て、駆動装置の軸受で支承される主軸とスクリューの軸
とをたわみ軸継手又は自在継手で結合することを特徴と
するプラスチック廃棄物の減容固化装置。