JPS6182879A - 廃プラスチツクを含む廃棄物の減容固化処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【発明の属する技術分野】

この発明は、都市ごみ５産業廃棄物等、廃プラスチック
を含むｍｓ物を対象に、かかる１４稟吻を埋め立て処分
するする際の前処理として廃棄物を圧搾してＶ！密固形
化するようにした廃プラスチックを含む廃棄物の減容固
化処理装置に関する。

【従来技術とその問題点】

近年になり、生活用品、その他の産業分野で使用される
プラスチックの量は益々増加の一途をたどっており、都
市ごみ等の廃棄物に含まれる廃プラスチックの割合も多
く、このことが「プラスチック公害」とも呼ばれる大き
な社会問題にもなっている。すなわち都市ごみに含まれ
ている廃プラスチックは、周知のように焼却しようとす
ると、有毒ガス、高熱を発生し通常のごみ焼却炉では炉
の寿命を縮めるため、地方自治体によって選別。 収集、処分の方法に相違があるも、殆どの場合にプラス
チックの廃棄物をごみ発生場所から収集して一箇所に集
めた後、埋め立て地等へ輸送してここに廃棄、埋立処分
する方法が採られている。この場合に、プラスチックご
みの収集選別方法として、地方自治体によっては、各項
ごみを区別なく一括収集した後にごみ処理場で可燃物１
金属類等とは別に焼却不適物として選別するか、あるい
はあらかじめ各家庭単位で仕分けして出したプラスチッ
クごみを他の種類のごみと区別して回収するようにして
いる。なお、このようにして都市ごみからプラスチック
ごみとして選別収集されたものであっても、実際にはプ
ラスチック以外に壜、罐。 ダンボール、マット等様々な異物が混在いている。 ところで、上記のように都市ごみとして発生し−た廃プ
ラスチックを含む固形廃棄物をそのまま埋め立て地に廃
棄、埋立処分することは、一般にプラスチック製品、そ
の他廃棄物に混在している異物が嵩張るために、このま
までは輸送効率が悪いのみならず、埋め立て地の地盤安
定化にも好ましくなく、この点からごみ処理場などに収
集したプラスチックごみは、埋立処分の前処理として廃
棄物を圧搾固形化して減容固化を図ることが強（望まれ
ている。 かかる観点から、従来より種々な廃棄物の減容固化処理
方式が提寡、実施化されている。その−例として、廃棄
物を圧搾成形機に役人してごみの圧縮ブロックを作り、
これを紐で締縛する方法、あるいはプラスチックごみの
圧縮ブロックをさらに加熱してプラスチックを溶解し、
一体に結着固形化する方法などが知られている。しかし
て、前者の方法は圧縮ブロックを縛る紐の強度の制約も
あって実用上の減容率は高々３分の１ないし５分の１程
度であるし、また輸送の途中あるいは埋立処分の際の取
扱いの不手際によって紐が千切れてばらばらになるおそ
れがある等の難点がある。一方、後者の方法は廃棄物の
中に異物が多く混在していると加熱処理によって溶けた
プラスチックが異物間にｔ２透してしまい、ごみプロン
ク全体の結着固形化がうまく行かない、このために廃棄
物の処理に際しての前処理として異物の除去を行わなけ
ればならないのでその選別に手間が掛かり過ぎる難点が
ある。しかも上記従来の方法はいずれもバッチ処理方式
であり、連日多量の廃棄物が発生する都市ごみの処理方
法としては作業能率、処理能力の面からも満足されてい
ないのが現状である。

【発明の目的】

この発明は上記の点にかんがみなされたものであり、頭
記した都市ごみ等、様々な異物を含む多量のプラスチッ
クごみを対象に、これを能率よ（、かつ殆ど人手もいら
ずに連続して圧搾固形化して処理できるようにした従来
にない新規な方法による廃棄物の減容固化処理装置を提
供することを目的とする。

【発明の要点］ 上記目的を達成するために、この発明は廃棄物の導入槽部と、該導入槽部に連なりその通路断面が出口側に向けて漸次縮小するコーン状の圧搾部と、該圧搾部の先端に連なる成形ノズルと、前記導入槽部内に投入された廃棄物を圧搾部に向けて圧送する圧送機構と、前記圧搾部および成形ノズルを加熱する加熱手段とを備えて構成され、前記の圧搾部、成形ノズルを加熱した状態で、導入槽部に投入した廃プラスチックを含む廃棄物を背後から圧搾部内へ次々と圧送することにより、圧搾部の内周面に接する廃棄物表層部分のプラスチックを軟化させて流動性を与えつつ廃棄物を圧搾して通路の狭い成形ノズル内に押込み、さらにこの成形ノズル内で前記表層部分のプラスチックを加熱溶融して圧搾廃棄物を包含するプラスチック被覆層を形成した後に、これをノズルから外部の大気中へ連続的に押し出して冷却固化させるようにしたものである。 【発明の実施例】

次ぎにこの発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。まず第１図はこの発明の実施例の構成を示すもので
あり、図において１は廃棄物の導入槽部であり、その上
面に開口する廃棄物投入口２に連ねてその上方に廃棄物
投入ホッパ３が配置されている。かかる導入槽部１に対
し、その前方部（図面の左側）には出口側に向けてその
通路断面が漸次縮減するコーン状の圧搾部４を備え、さ
らにこの圧搾部４の先端に連ねて出口が大気中に開放し
た通路断面の狭い成形ノズル５が構成されている。これ
に対し、前記の圧搾部４に対向して４人槽部１の後方部
には、廃棄物圧送手段として往復動式のピストン６を装
備した油圧シリンダ７が設置されている。またホッパ３
に向けて開口する導入槽部ｌの上面開口部には、前記ピ
ストン６の上部に取付けた開口幅いっばいの可動刃８ａ
と外回動刃に対向して導入槽部側に取付けた固定刃８ｂ
との組合せからなる廃棄物剪断用のカンタ機構８が、さ
らに前記可動刃８ａと並べてその背後には廃棄物投入口
２のシャツタ板９がピストン６に連結されている。さら
に加えて導入槽部１の底面には廃棄物の圧搾により槽内
に生じたドレンを槽外に排出するドレン排水口１０が開
口している。一方、前記圧搾部４および成形ノズル５の
外周面上には、加熱手段として符号１１で示す電気ヒー
タが巻装されている。 次ぎに上記構成による廃棄物の減容固化処理動作につい
て説明する。まずピストン６を図示位置に後退させ、か
つヒータ１１に通電して圧搾部４および成形ノズル５を
それぞれプラスチックの軟化。 溶融温度である１６０℃、１８０℃程度に加熱した状態
で、ホッパ３を通じて廃プラスチックを含む廃棄物を導
入槽部１の槽内に投入する０次いで油圧シリンダ７を作
動してピストン６を鎖線位置に向けて矢印入方向に前進
移動させると、導入槽部１内に投入された廃棄物はピス
トン６により背後から圧搾部４に向けて加圧圧送され、
そのコーン部内に押し込まれる。なおこの場合のピスト
ンの面圧は１０Ｋｇ／　ｄ程度に設定されている。同時
にピストンに連動してカンタ機構８の可動刃８ａが固定
刃８ｂに向けて動き、廃棄物を導入槽部ｌの導入口２で
切断して１回の導入量の定量化を図るとともに、導入口
２とホッパ３との間をシャッタｖｉ９が閉塞して廃棄物
がホッパからピストンの背後に落下侵入するのを防止す
る。一方、ピストン６はストロークエンドまで廃棄物を
押し込むと実線位ｌｆ後退し、再びホッパ３から導入槽
部ｌの槽内に定量の廃棄物が投入される。この操作を操
り返し行うことにより圧搾部４に押し込まれた廃棄物は
次々に導入槽部１側から圧送されてくる廃棄物と重なり
合って圧搾作用を受け、次第に高稠密化されるようにな
る。この状態を第２図で説明する。なお図中、矢印Ｂは
ホッパ３側からの廃棄物の投入方向、また符号１２は廃
棄物を示し、特に廃棄物中に混在している廃プラスチッ
クを符号１２ａの網目地で表しである。さて図示のよう
にピストン６の加圧操作により圧搾作用を受けて圧搾部
４内に押し込まれた廃棄物１２は圧搾部４の壁面から加
えられる加熱を受け、特に圧搾部の内壁面と接する廃棄
物の表層部分でここに混在している廃プラスチックが符
号１２ｂで表すように軟化して流動性を持つようになる
。これにより、廃棄物１２と圧搾部４の壁面との間の摩
擦抵抗が減じ、廃棄物は後方からの加圧により圧搾され
ながらコーン状のテーパ面に沿うで体動し、圧搾部４の
終端から成形ノズル５の中に向けて矢印Ｃのように押し
込まれるようになる。なおこの場合に圧搾部４を加熱し
ないで廃棄物の圧送を行ったとすると、ピストンの面圧
が１００Ｋｇ／−となるような高い力を加えて加圧して
も、廃棄物は単に圧搾部内で圧搾されるにとどまり、壁
面との間に働く大きな摩擦抵抗のために全（成形ノズル
５の中に押し込めないことが実験の結果から確かめられ
ている。 さて、前記のように−して成形ノズル５の中に押し込ま
れた廃棄物は、続いて成形ノズル５の壁面から加熱を受
けて表層部分のプラスチックが溶融し、中心部の廃棄物
を包含してその周囲を覆う被覆層１２ｃを形成するよう
になるとともに、引き続いて矢印Ｃのように後続して押
込み侵入して来る廃ＪＩ＠ＩＪにより押し出される形で
成形ノズル５の先端から符号１２ｄで示すように連続し
た棒状成形体゛に圧搾成形された減容固化物として外部
の大気中に射出排出される。そして大気中に排出した減
容固化物１２ｄは空気による冷却作用を受け、比較的短
い時間でプラスチック被覆層１２ｅの温度が下がって硬
化する。 ここで発明者が第１図に示したテストプラントを作製し
、某地方自治体のごみ処理場で収集したプラスチックご
みを供試物として実際に減容固化処理を行うだ実験結果
によれば、減容処理された廃［＠１！ｌの減容固化物１
２ｄの断面は第３図に示すごとく、種々の異物を含んだ
供試廃棄物は圧縮され、また壜、罐等の異物は粉砕ない
し押し潰されて高稠密化した状態になっており、この内
容物を包含するように溶融過程を経て硬化したプラスチ
ックの被覆Ｎ１２ｃが外周をしっかりと包んでいる。ま
たこの減容固化物に付いて発明者が実測したところによ
れば、圧搾前の供試廃棄物と比べて容積は１５分の１か
ら２０分の１に減容し、かつ嵩比重が０゜０４程度であ
った処理前の廃棄物は処理後にはその真比重が１以上に
なった。また成形ノズルに付いてそのノズル口径を種々
に変えて実験を行ったところによれば、処理量に応じて
６００１φ程度まで問題なく処理できることが確かめら
れた。さらに装置の運転操作の手順に付いては、第１図
の構成において油圧シリンダ７と圧搾部４．成形ノズル
５の加熱ヒータ１１を起動させるだけでよく、あとは単
純に所定のサイクルで廃棄物の投入、油圧シリンダの操
作を操り返して行うことにより装置内での処理が自動的
に進行し、処理後の減容固化物が成形ノズルから連続し
て排出されるようになる。 この過程での減容固化物の排出は、先記した圧搾。 加熱の工程でプラスチックが流動化して行われることか
ら、その自己調御性が働いて排出量はほぼ一定する。し
たがってｖｔ置を一旦起動した後は、殆ど調整ＵＳ、人
手を要さずに無人運転も可能である。また圧搾部、成形
ノズルでの加熱温度はプラスチックの熱分解点から見れ
ばかなり低い温度であり、プラスチックがガス化して有
毒ガスを発生するおそれはな（安全であるし、プラスチ
ックごみ内に含まれている水分についても、槽内で圧搾
する過程で廃棄物から分離し、その大半は導入槽部の底
面に開口するドレン非水口を通じて機外に排出されるの
で、加熱工程で水分が原発してもその蒸発潜熱による熱
損失は少なく、かつ蒸気の発生量が僅かであることがｔ
ｉ認されている。 また、前記第１１ｉｌ！Ｉの実施例では、加熱手段とし
て電気ヒータを採用した例を示したが、これを第４図の
実施例のようにガスバーナ一方式に置き換えて実施する
こともできる。すなわち第４図において、圧搾部４と成
形ノズル５との外周を囲繞して風１１ｉ１３が構成され
、その下部にガスバーナー１４が設置されている。かか
る構成で外気を押込み送風しながらガスバーナー１４で
燃焼を行うことにより、加熱ガスが風胴内を通流して圧
搾部４．成形ノズル５が加熱される。なお、加熱温度の
ＵＲ′ＩＢは、風胴内に設置した風向ダンパ１５および
排気口に設置した排気ダンパ１６により設定して行われ
る。 一方、先記した第１図の構成になるテストプラントに付
いて発明者が種々行った実験から、供試廃棄物の性状に
よっては円滑に処理物が排出されないことがあり、かつ
この場合に成形ノズルからの排出する減容固化物を調べ
て見ると、溶融したプラスチックが廃棄物の層内に広く
浸透拡散してしまって十分な被覆層が形成されていない
状態が見られる。かかる現象の発生メカニズムに付いて
発明者が究明したところによればその理由は次記の点に
あると想定される。すなわち、導入槽部１へ投入した廃
棄物をピストン６の往復動作により圧搾部４へ向けて圧
送する過程でピストンが後退すると、一時的に加圧力が
釈放されるため、弾性を持った原形廃棄物の内部応力に
よる背圧が働いて廃棄物がスプリングバックする。しか
もこのスプリングバンクが発生すると、圧搾部４ないし
成形ノズル５の内部で廃棄物に作用する圧搾力が一時的
に緩んで軟化、溶融したプラスチックが廃棄物の層内隙
間に入り込み、このために次ぎの加圧工程で押圧された
際に廃棄物の表層部分で軟化。 溶融したプラスチックの量が不足して流動性がなくなり
、この結果として圧搾部、成形ノズルの壁面と廃棄物と
の間の摩擦抵抗が増加して廃棄物が円滑に排出されなく
なるものと考えられる。しかも第１図の構成のように成
形ノズル５が直管ノズルであると、前記したスプリング
バック量が大きくなり、これに伴って溶融プラスチック
のＦｉ４ＩＸ物層内への浸透量も多くなることが判明し
た。 そこで発明者は前記の考察結果を基に処理性能の改善を
図るべく、成形ノズルに関して種々の形状のものを使用
して実験を行った結果、次記のような形状の成形ノズル
を採用したところ良好な結果が得られたので、次ぎにこ
れを第５図、第６図に示す、すなわち第５図に示す実施
例では、成形ノズル５の形状は管の途中が湾曲した曲管
として構成されており、かつその人口径ｄ１と出口径ｄ
２との関係はｄ１≦ｄ２）また湾曲角θはθ≧５°であ
り、かつ管長寸法！、湾曲半径Ｒは適宜選定される。 かかる曲管ノズルを採用することにより、成形ノズル５
の先端部まで圧搾して押し込まれた廃棄物の部分では、
ピストンの後退の際に生じるスプリングバンクの影響が
少な（、かつこの部分に作用するピストン加圧力の分圧
も小さくなることから、溶融プラスチックの廃棄物層内
への浸透が少なくなり、プラスチックの溶融による流動
性および被覆層が維持されて減容固化物の排出が円滑に
行われるようになる。この効果については実機テスト結
果から、時間当たりの処理量が第１図のＩｉＩ管ノズル
を採用したものと比べて増加することで確認されている
。 また第６図の実施例では、成形ノズル５は第１図のもの
と同様に直管形であるが、その人口径ｄｌと出口径ｄ２
との関係はｄｉ＜ｄ２であり、かつ入口から出口に向け
て管内の通路断面が漸次拡大するようなラッパ管として
構成されている。このような形状のノズルを採用するこ
とにより、前記の実施例と同様に廃棄物の表層部でのプ
ラスチック被覆層の形成と流動性の面で良好な特性が得
られ、減容固化物の排出が円滑に行われろことが実験か
ら確認されている。 一方、第１図の実施例では、廃棄物の圧送手段として往
復動式ピストンによる加圧方式を採用たものを示した。 ところでこのピストン加圧方式は構造が堅牢で故障発生
のおそれが少ない利点がある反面、前述のようにピスト
ンの往復動作における後退が廃棄物にスプリングバック
を発生させる要因を為す問題がある。このことから圧送
手段としてピストンの代わりに例えばスクリュウコンベ
アを採用し、ホッパより投入された廃棄物を圧搾部へ向
けて常に加圧力を与えながら連続式に圧送するようにし
て構成実施することにより、先記したスプリングバンク
の問題解決が可能である。 なお、当該処理装置によって処理された廃棄物の減容固
化物は成形ノズルから連続して連なったまま排出される
ことになるので、このままで輸送等の取扱いができず、
適当な長さに揃えて切断する必要がある。この切断方法
としては、剪断機。 鋸等で切断することも可能であるが、一旦成形ノズルか
ら排出してプラスチックが硬化した後では、廃棄物が高
稠密化されていることもあって実際に前記の方法で切断
することは中々困難である。かかる点、成形ノズルから
排出された直後でまだプラスチックが硬化せずに軟らか
い状態であれば、減容固化物に捻りを加えることにより
容易に切断することが可能である。

【発明の効果】

以上述べたようにこの発明によれば、廃棄物の導入槽部
と、該導入槽部に連なりその通路断面が出口側に向けて
漸次縮小するコーン状の圧搾部と、該圧搾部の先端に連
なる成形ノズルと、前記導入槽部内に投入された廃棄物
を圧搾部に向けて圧送する圧送機構と、前記圧搾部およ
び成形ノズルを加熱する加熱手段とを備えて構成され、
圧搾部。 成形ノズルを加熱した状態で、導入槽部に投入した廃プ
ラスチックを含む廃棄物を背後から圧搾部内へ次々に圧
送することにより、圧搾部の内周面に接する廃棄物表層
部分のプラスチックを加熱により軟化させて流動性を与
えつつ廃棄物を圧搾して成形ノズル内に押込み、さらに
この成形ノズル内で前記表層部分のプラスチックを加熱
溶融して圧搾廃棄物を包含するプラスチック被ｒＷＴＭ
を形成した後に、これをノズルから外部に排出して冷却
固化させるようにしたことにより、廃プラスチ。 りを含む都市ごみ等の多量に発生する廃棄物を対象に、
特に廃プラスチックと異物の選別１粉砕等の前処理を行
うことなく、そのまま装置へ投入するだけで特別な制御
も要さずに能率よく、かつ連続的に減容固化処理するこ
とができる。しかも減容固化された廃棄処理物は高稠密
化され、がっ廃棄物中に混在しているプラスチック以外
の種々な異物を内部に包含してその外周をプラスチック
の被覆層で包んだ形となり、埋立地へ運送して廃棄。 埋立処分するまでの取扱い過程で内容物がばらばらにな
ることもないので取扱性がよく、かつ埋立地の地磐安定
にも効果的である等、都市とみ、産業廃棄物を対象とし
た廃プラスチックを含む廃棄物の処理装置として性能、
処理能力の面ですぐれた減容固化処理装置を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る処理装置の一実施例の構造を示
す構成断面図、第２図は第１図における廃棄物減容固化
処理工程の動作説明図、第３図は第２図における成形ノ
ズルから排出された減容固化物の断面図、第４図は第１
図と異なる加熱手段を採用した他の実施例の要部構成断
面図、第５図。 第６図はそれぞれ成形ノズルに関する第１ｒｇＪと異な
る実施例の構成断面図である０図において、ｌ：廃棄物
の導入槽部、３：廃棄物投入ホッパ、４：圧搾部、５：
成形ノズル、６：廃棄物圧送用の加圧ピストン、７：油
圧シリンダ、８：力ンタａ構、ｌＯ：ドレン排水口、ｌ
ｌ：加熱手段としての電気ヒータ、１２：廃棄物、１２
ａ：廃棄物中の廃プラスチック、１２ｃ；プラスチック
の被覆層、１２ｄ：処理された減容固化物、１３：風胴
、１４：加熱用のガス＼−シ 才４図 才Ｓ四 才Ｌ口

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）廃プラスチックを含む廃棄物を圧搾固形化する廃棄
   物の減容固化処理装置であって、廃棄物の導入槽部と、
   該導入槽部に連なりその通路断面が出口側に向けて漸次
   縮小するコーン状の圧搾部と、該圧搾部の先端に連なる
   成形ノズルと、前記導入槽部内に投入された廃棄物を圧
   搾部に向けて圧送する圧送手段と、前記圧搾部および成
   形ノズルを加熱する加熱手段とを備えて構成され、圧搾
   部、成形ノズルを加熱した状態で、導入槽部に投入した
   廃プラスチックを含む廃棄物を背後から圧搾部内へ次々
   に圧送することにより、圧搾部の内周面に接する廃棄物
   表層部分のプラスチックを軟化させて流動性を与えつつ
   廃棄物を圧搾して成形ノズル内に押込み、さらにこの成
   形ノズル内で前記表層部分のプラスチックを加熱溶融し
   て圧搾廃棄物を包含するプラスチック被覆層を形成した
   後に、これをノズルから外部へ押し出して固化させるよ
   うにしたことを特徴とする廃プラスチックを含む廃棄物
   の減容固化処理装置。 ２）特許請求の範囲第１項に記載の処理装置において、
   加熱手段が圧搾部および成形ノズルの周域に電気ヒータ
   を巻装して加熱を行うものであることを特徴とする廃プ
   ラスチックを含む廃棄物の減容固化処理装置。 ３）特許請求の範囲第１項に記載の処理装置において、
   加熱手段が圧搾部および成形ノズルの周囲を取り巻く風
   胴内に加熱ガスを吹き込んで加熱を行うものであること
   を特徴とする廃プラスチックを含む廃棄物の減容固化処
   理装置。 ４）特許請求の範囲第１項に記載の処理装置において、
   圧搾部の加熱温度が１５０〜１８０℃、成形ノズルの加
   熱温度が１８０〜１９０℃であることを特徴とする廃プ
   ラスチックを含む廃棄物の減容固化処理装置。 ５）特許請求の範囲第１項に記載の処理装置において、
   成形ノズルが直管形であり、かつその長手方向に沿って
   内径が入口から出口に向けて漸次拡大するラッパ管形状
   のものであることを特徴とする廃プラスチックを含む廃
   棄物の減容固化処理装置。 ６）特許請求の範囲第１項に記載の処理装置において、
   成形ノズルが入口と出口との途中で湾曲している曲管ノ
   ズルであることを特徴とする廃プラスチックを含む廃棄
   物の減容固化処理装置。 ７）特許請求の範囲第１項に記載の処理装置において、
   圧送手段が往復動式のピストンを加圧シリンダで操作す
   るものであることを特徴とする廃プラスチックをふくむ
   廃棄物の減容固化処理装置。 ８）特許請求の範囲第１項に記載の処理装置において、
   圧送手段がスクリュウコンベアであることを特徴とする
   廃プラスチックを含む廃棄物の減容固化処理装置。 ９）特許請求の範囲第１項に記載の処理装置において、
   導入槽部に開口する廃棄物投入口の部分に圧送手段の往
   復動作に連動して投入廃棄物を剪断するカッタ機構を備
   えていることを特徴とする廃プラスチックを含む廃棄物
   の減容固化処理装置。 １０）特許請求の範囲第１項に記載の処理装置において
   、導入槽部の底面に廃棄物の圧搾に伴って生じたドレン
   を槽外に排出するドレン排水口が設けてあることを特徴
   とする廃プラスチックを含む廃棄物の減容固化処理装置
   。