JP5722256B2 - 発泡材を含む廃材の処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、発泡材を含む廃材の処理装置に関し、特に、発泡材を製造する際に使用する発泡ガスに空気よりも重い引火性のガスを使用した発泡材を含む廃材の処理装置に関するものである。

従来、冷蔵庫等の断熱材に使用する発泡材として、フロンガスを発泡ガスとして使用して製造したウレタン断熱材が用いられていた。
しかし、フロンガス（クロロフルオロカーボン）は、オゾン層の保護及び地球温暖化の防止の観点から使用が禁止され、さらに、代替フロン（ハイドロクロロフルオロカーボン類及びハイドロフルオロカーボン類）についても、その使用が自粛され、断熱材等に使用する発泡材には、シクロペンタンガス等の引火性のガスが用いられるようになってきている。

そして、シクロペンタンガスやその他の発泡ガス（ブタン、ペンタン等の炭化水素ガス）等の引火性のガスを用いて製造されたウレタン断熱材等（以下、単に「発泡材」という。）を含む廃材は、家電リサイクル法の施行によって、回収した廃家電製品の５０〜７０％は再資源化、再商品化される。
これら発泡材を含む廃材を再資源化する場合、破砕・粉砕工程を経て、固形燃料成形装置によって固形燃料として利用されることが一般的で、その他の部分については、破砕・粉砕工程を経て、選別され、焼却や埋め立て処理される。
そして、再資源化のための固形燃料成形装置や焼却埋め立てのための破砕・粉砕装置等、発泡材を含む廃材の処理装置が種々提案され、実用に供されている（例えば、特許文献１〜２参照。）。

この発泡材を含む廃材の処理装置のうち特許文献１に記載の固形燃料成形装置は、廃材を粉砕する粉砕手段と、粉砕手段で横送りされた廃材を軸方向に移送する移送手段とを備え、移送手段の後半部で廃材を圧縮する圧縮部を設けるとともに、圧縮部で圧縮した廃材を所定温度まで加熱する加熱部を設け、圧縮しながら移送される廃材を加熱し、排出口に形成したノズルを通過させて固形燃料を成形するようにしている。

ところで、粉砕手段によって発泡材が粉砕される際に、発泡材から発泡ガス（シクロペンタンガスやその他の発泡ガス（ブタン、ペンタン等の炭化水素ガス）等の引火性のガス）が分離する。
この場合、シクロペンタンガスは、発火度Ｇ３（発火温度２００〜３００℃）の可燃物であり、その体積濃度が１．７ｖｏｌ％を越えると爆発燃焼するおそれがある。
また、シクロペンタンガスは空気よりも重く、有底の筐体内でシクロペンタンガスを発泡ガスとして製造した発泡材を破砕・粉砕した場合、装置内で発泡材から分離したシクロペンタンガスが筐体の底部に滞留することとなり、爆発限界に達すると爆発燃焼するおそれがある。

特開２００９−２８０６３２号公報 特開２００９−２４１０７２号公報

本発明は、上記従来の発泡材を含む廃材の処理装置の有する問題点に鑑み、破砕・粉砕処理する発泡材から分離するシクロペンタンガス等の発火性のガスによる爆発燃焼を抑制することができる発泡材を含む廃材の処理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、本発明の発泡材を含む廃材の処理装置は、有底の筐体内に投入された発泡材を含む廃材を粉砕手段により粉砕し、該粉砕した廃材を移送手段によって筐体の側方に形成した排出口から排出するようにした発泡材を含む廃材の処理装置において、粉砕した発泡材から発生し、筐体内に滞留するガスを、筐体の底部に配設した吸引ノズルによって吸引し、筐体外に排出するガス吸引排出手段と、前記吸引ノズルの上方を覆う吸引ノズルガード部材と、該吸引ノズルガード部材に覆われた空間に侵入したダストを排除するための圧力気体噴出手段とを備えたことを特徴とする。

また、前記吸引ノズルの中間部に、側方からガスを吸引するガス排出部を形成するとともに、吸引ノズルの下部に、吸引したガスから分離されたダストを収容するダスト収集部を形成することができる。

また、前記ガス吸引排出手段に、筐体内に滞留するガスのガス濃度を計測するガス濃度センサを備え、該ガス濃度センサによって計測したガス濃度に応じてガス吸引排出手段の稼働を制御することができる。

また、前記粉砕手段を、対向する回転軸に切断刃を配設した剪断式粉砕手段で構成するとともに、前記移送手段を、前記回転軸と同軸のスクリュー式移送手段で構成し、前記吸引ノズルを、対向する回転軸間の移送手段の下方位置に配設することができる。

本発明の発泡材を含む廃材の処理装置によれば、有底の筐体内に投入された発泡材を含む廃材を粉砕手段により粉砕し、該粉砕した廃材を移送手段によって筐体の側方に形成した排出口から排出するようにした発泡材を含む廃材の処理装置において、粉砕した発泡材から発生し、筐体内に滞留するガスを、筐体の底部に配設した吸引ノズルによって吸引し、筐体外に排出するガス吸引排出手段を備えるようにすることにより、粉砕手段によって粉砕された発泡材から分離し、筐体の底部に滞留する発泡ガスを吸引して排出することができ、発泡ガスが装置内で爆発燃焼することがなく、発泡材を含む廃材を安全に処理することができる。

また、前記吸引ノズルの上方を覆う吸引ノズルガード部材と、該吸引ノズルガード部材に覆われた空間に侵入したダストを排除するための圧力気体噴出手段とを備えることにより、上方から落下する粉砕処理された廃材の小片やダストが、吸引ノズルに直接侵入して目詰まりを起こすことがなく、また、側方から侵入し吸引ノズルの近辺に滞留しようとするダストを吹き払って、吸引ノズルからダストが大量に吸引されることを防止することができる。

また、前記吸引ノズルの中間部に、側方からガスを吸引するガス排出部を形成するとともに、吸引ノズルの下部に、吸引したガスから分離されたダストを収容するダスト収集部を形成することにより、発泡ガスと共に吸引されるダストを吸引後に分離することができ、ダストと共に排出されることを防止し、ダストのみを収集部に溜めることができる。

また、前記ガス吸引排出手段に、筐体内に滞留するガスのガス濃度を計測するガス濃度センサを備え、該ガス濃度センサによって計測したガス濃度に応じてガス吸引排出手段の稼働を制御することにより、高いガス濃度を計測したときにはガスの吸引量を引き上げて、筐体内のガス濃度を下げ、安全に発泡材を含む廃材を粉砕、処理することができるとともに、ガス濃度が低いときにはガスの吸引量を下げ、装置の省エネルギ運転を行うことができる。

また、前記粉砕手段を、対向する回転軸に切断刃を配設した剪断式粉砕手段で構成するとともに、前記移送手段を、前記回転軸と同軸のスクリュー式移送手段で構成することにより、装置の全高を低くし、発泡材を含む廃材の容易に投入することができる。
また、前記吸引ノズルを、対向する回転軸間の移送手段の下方位置に配設することにより、発生した発泡ガスを、負荷の低い箇所で効果的に吸引して排出することができる。

本発明の発泡材を含む廃材の処理装置の一実施例を示す一部切り欠き断面の正面図である。 同発泡材を含む廃材の処理装置の一部切り欠き断面の平面図である。 同発泡材を含む廃材の処理装置のガス吸引排出手段を示し、（ａ）は図１のＡ部詳細図、（ｂ）は図１のＸ−Ｘ断面図である。 同発泡材を含む廃材の処理装置の圧力気体噴出手段を示し、（ａ）は一部切り欠き断面の正面図、（ｂ）は（ａ）のＹ−Ｙ断面図である。

以下、本発明の発泡材を含む廃材の処理装置の実施の形態を、図面に基づいて説明する。

図１〜図４に、本発明の発泡材を含む廃材の処理装置の一実施例を示す。
この発泡材を含む廃材の処理装置１は、有底の筐体１０内に投入された発泡材を含む廃材Ｗを粉砕手段３により粉砕し、粉砕した廃材Ｗを移送手段４によって筐体１０の側方に形成した排出口１２から排出するように構成し、粉砕した発泡材から発生し、筐体１０内に滞留するガスを、筐体１０の底部に配設した吸引ノズル２０によって吸引し、筐体１０外に排出するガス吸引排出手段２を備えるようにしている。

粉砕手段３は、投入される廃材Ｗを所定の大きさまで粉砕処理することができるものであれば、特に限定されるものではないが、本実施例においては、筐体１０内に配設する対向する回転軸１３、１３に切断刃３０を配設した剪断式粉砕手段３Ａで構成するようにしている。

また、移送手段４は、筐体１０の側方に形成した排出口１２から、粉砕した廃材Ｗを排出するように移送するものであれば、特に限定されるものではないが、本実施例においては、スクリュー式移送手段４Ａとし、このスクリュー式移送手段４Ａのスクリュー４０を、剪断式粉砕手段３Ａの切断刃３０を配設した回転軸１３、１３と同軸に形成するようにしている。
剪断式粉砕手段３Ａによって粉砕される廃材Ｗは、筐体１０の長手方向の内側面に下部から上部に向かって斜めに（排出側に向かって上り傾斜）配設された棒状の横送り部材３２によって、切断刃３０が筐体１０の内側面に沿って掻き上げる際に、この横送り部材３２に沿うようにして移送手段４に向かって横送りされる。

粉砕手段３及び移送手段４を配設する回転軸１３、１３は、本実施例においては、それぞれに減速機１４、１４を介して電動機１５、１５に接続され、独立駆動するように構成されている。
なお、一方を駆動軸とし、他方を駆動軸と連動して回転する従動軸とすることもできる。
そして、本実施例のように、回転軸１３、１３を独立駆動とすることによって、両回転軸１３、１３を異なる回転数で運転したり、一方の回転軸１３のみを逆回転させたりすることができ、廃材Ｗが切断刃３０の間に詰まることを防止するとともに、詰まった廃材Ｗを容易に排除することができる。
なお、本実施例においては、駆動手段として電動機１５を使用した例で説明したが、例えば、油圧モータを駆動手段として用いることもできる。

剪断式粉砕手段３Ａは、回転軸１３の軸方向に複数の切断刃３０とスペーサ３１とを交互に配設する。
そして、対向する回転軸１３、１３に設けられた切断刃３０とスペーサ３１とは、対向する位置で切断刃３０とスペーサ３１とが向き合い、互いに噛み合うように構成され、切断刃３０の側面同士に微少隙間が形成されるようにして、筐体１０の上方に開放するようにして形成されている投入口１１から投入される廃材Ｗを剪断作用によって粉砕するようにしている。

スクリュー式移送手段４Ａは、対向する回転軸１３、１３に形成された螺旋状のスクリュー４０、４０からなり、このスクリュー４０の捻り方向は、回転軸１３、１３を内向きに回転させたときに粉砕手段３によって粉砕された廃材Ｗが排出口１２に向かって移送される方向となるようにしている。

また、このスクリュー４０の粉砕手段３に近い外周部では、筐体１０の内面との間に所定の隙間（特に側面との間の隙間）が形成され、粉砕手段３によって粉砕された廃材Ｗを貯溜することができる貯溜空間Ｔを形成するようにしている。
そして、この貯溜空間Ｔに、剪断式粉砕手段３Ａによって粉砕される廃材Ｗを一旦貯溜し、この貯溜空間Ｔから一定量ずつを排出口１２に向かって移送するようにしている。

排出口１２は、スクリュー式移送手段４Ａによって移送されてくる廃材Ｗをそのままの状態で排出し、次工程に送るように構成することもできるが、本実施例においては、排出口１２に圧縮手段と固形燃料への成形手段とを配備し、粉砕した廃材Ｗから固形燃料を成形するように構成している。

圧縮手段は、スクリュー式移送手段４Ａのスクリュー４０の先端部を利用し、この先端部を覆う筐体１０との隙間を可及的に小さくすることによって移送される廃材Ｗを圧縮する。

成形手段は、成形板と、成形板に配設される多数の成形ノズルと、成形板内に配設されるヒータとからなり、スクリュー式移送手段４Ａの圧縮部で圧縮された廃材Ｗが、ヒータによって温度管理されるノズル内に押し込まれ、ノズル内周面の形状に沿った固形燃料として排出される。

そして、この発泡材を含む廃材の処理装置１に配備されるガス吸引排出手段２は、吸引ノズル２０を筐体１０の底部に配設し、粉砕した発泡材から発生し、筐体１０内に滞留するガスを吸引し、筐体１０外に排出するように構成する。
吸引手段や排出手段は、本実施例においては、図３に示すように、吸引ノズル２０の中間部に、側方から吸引ファン等からなる吸引機構２３によって吸引したガスを排出するガス排出部２１を形成するとともに、吸引ノズル２０の下部に、吸引したガスから分離されたダストを収容するダスト収集部２２を形成するようにしている。

なお、ガス吸引排出手段２は、吸引ノズル２０から吸引するダストを含むガスをサイクロン式の分離器に導入し、ダストとガスを分離するように構成することもできる。

このように、ガス吸引排出手段２にダスト収集部２２を形成することによって、後述する吸引ノズルガード部材２５及び圧力気体噴出手段２６によって防ぎきれない侵入ダストを、吸引したガスと共に排出することを防止することができる。

そして、このガス吸引排出手段２は、吸引ノズル２０の上方を覆う吸引ノズルガード部材２５と、この吸引ノズルガード部材２５に覆われた空間Ｓに侵入したダストを排除するための圧力気体噴出手段２６とを備え、上方から落下する粉砕処理された廃材の小片やダストが、吸引ノズルに直接侵入して目詰まりを起こすことを防止するとともに、側方から吸引ノズルガード部材２５に覆われた空間Ｓに侵入するダストを吹き払って、吸引ノズル２０の近辺に滞留して、吸引ノズルからダストが大量に吸引されることを防止するようにしている。

吸引ノズルガード部材２５は、図３に示すように、対向する回転軸１３、１３間の移送手段４の下方位置に配設される吸引ノズル２０の上方を覆うように、板状部材を山型に形成し、頂辺（稜線を形成する辺）が対向する回転軸１３間の中心の下方に位置するように、回転軸１３の軸心方向に配置することによって、スクリュー４０に干渉しないように構成されている。
そして、吸引ノズルガード部材２５は、回転軸１３の軸心方向の前方及び後方側を開放し、筐体１０内に滞留するガスを、吸引ノズル２０に導くようにしている。

圧力気体噴出手段２６は、吸引ノズルガード部材２５に覆われた空間Ｓに侵入したダストを排除するために、この空間Ｓに圧力気体を噴出するもので、本実施例においては、吸引ノズル２０の近傍の筐体１０の底部に配設され、図４（ａ）に示すように、圧力気体噴出ノズル２６ａの噴出口を水平方向に向けて取り付け、圧力気体を水平方向に向けて噴出するようにしている。
このとき、図４（ｂ）に示すように、圧力気体噴出ノズル２６ａを多方向（図例では、３方向）に分岐して構成することができ、これによって、空間Ｓに侵入したダストを、より効果的に排除することができる。
圧力気体噴出手段２６からの圧力気体の噴出のタイミングは、特に限定されるものではないが、ガス吸引排出手段２の吸引機構２３の作動タイミングと連動させ、圧力気体噴出手段２６からの圧力気体を短時間噴出するときに、吸引機構２３からの吸引を停止することによって、空間Ｓのダストを吸引ノズル２０により吸引させることなく排除することができる。

また、ガス吸引排出手段２に、筐体１０内に滞留するガスのガス濃度を計測するガス濃度センサ２７を配備し、ガス濃度センサ２７によって計測したガス濃度に応じてガス吸引排出手段２の稼働を制御することができる。

ガス濃度センサ２７は、発泡材から分離し、ガス吸引排出手段２に吸引されるガスの濃度を計測するもので、計測箇所は吸引ノズル２０の近傍に配設することが好ましい。
本実施例においては、吸引機構２３から吸引ノズル２０までの間の吸引ラインから分岐した先に配設し、このガス濃度センサ２７にガスを導くことによって、リアルタイムでガス濃度を計測し、ガス濃度が低い場合には、吸引機構２３による吸引量を低下させて省エネルギ運転を行い、ガス濃度が上昇傾向にある場合には、吸引機構２３による吸引量を上昇させ、装置を安全に運転するようにしている。

次に、この発泡材を含む廃材の処理装置１の運転方法を説明する。
まず、投入口１１に設けたホッパ１１ａから廃材Ｗを投入する。
このとき、良好な固形燃料を成形するために、発泡材を含む廃材の他に、廃プラスチックや古紙等を投入することが好ましく、例えば、廃プラスチックを８０％程度にした固形燃料では、１０００ｋｃａｌ／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。

そして、電動機１５を駆動し、減速機１４によって所定の回転数（例えば、５０ｒｐｍ）に制御された対向する回転軸１３、１３を、内向きで噛み合う方向に回転駆動することにより、投入された廃材Ｗを剪断式粉砕手段３Ａの切断刃３０よって粉砕する。
このとき、筐体１０の長手方向の内側面に下部から上部に向かって斜めに配設された棒状の横送り部材３２によって、粉砕された廃材Ｗは、切断刃３０が筐体１０の内側面に沿って掻き上げられる際に、この横送り部材３２に沿うようにして移送手段４に向かって横送りされる。

剪断式粉砕手段３Ａによって、粉砕され横送りされた廃材Ｗは、スクリュー４０と筐体１０の内面との間に形成する貯溜空間Ｔに一旦貯溜され、この貯溜空間Ｔから一定量ずつを排出口１２に向かって移送される。

そして、この貯溜空間Ｔを形成する筐体１０の底部に配備されているガス吸引排出手段２の吸引ノズル２０から剪断式粉砕手段３Ａによって粉砕された廃材Ｗの発泡材から発生するガス（特に、シクロペンタンガス）を、吸引ノズルガード部材２５に覆われた空間Ｓを介して吸引し、吸引したガスに含まれるダストをダスト収集部２２に収集するとともに、吸引したガスのみを排出するようにしている。
このとき、空間Ｓに侵入したダストは、圧力気体噴出手段２６から噴出される圧力気体によって吹き払われるから、吸引したガスに含まれるダストは、ごく僅かな量となっている。

また、吸引されるガスは、ガス濃度センサ２７によって、リアルタイムでガス濃度が計測され、ガス濃度に応じてガス吸引排出手段２の運転（吸引機構２３を構成する吸引ファン等の回転速度等）を制御することにより、ガス濃度が低い場合には省エネルギ運転を、ガス濃度が高い場合でも安全に装置の運転を継続することができる。

次に、貯溜空間Ｔに貯溜している廃材Ｗは、スクリュー式移送手段４Ａのスクリュー４０によって、排出口１２に向かって移送される。

そして、圧縮手段と固形燃料への成形手段とを備える排出口１２において、廃材Ｗは、成形手段の成形板に配設される多数の成形ノズルから固形燃料に成形されて排出される。

以上、本発明の発泡材を含む廃材の処理装置について、その実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。

本発明の発泡材を含む廃材の処理装置は、発泡材を含む廃材を粉砕する際に発生するガスを吸引して排出することができるという特性を有していることから、発火性ガスを発泡ガスとして発泡させた発泡材を含む廃材を処理する装置の用途に好適に用いることができ、例えば、発火性ガスを発泡ガスとして発泡させた発泡材を含む廃材から固形燃料を成形する固形燃料成形装置の用途に用いることができる。

１ 発泡材を含む廃材の処理装置
１０ 筐体
１１ 投入口
１２ 排出口
１３ 回転軸
２ ガス吸引排出手段
２０ 吸引ノズル
２１ ガス排出部
２２ ダスト収集部
２５ 吸引ノズルガード部材
２６ 圧力気体噴出手段
２７ ガス濃度センサ
３ 粉砕手段
３Ａ 剪断式粉砕手段
３０ 切断刃
４ 移送手段
４Ａ スクリュー式移送手段
４０ スクリュー
Ｓ 空間
Ｗ 廃材

Claims (4)

1. 有底の筐体内に投入された発泡材を含む廃材を粉砕手段により粉砕し、該粉砕した廃材を移送手段によって筐体の側方に形成した排出口から排出するようにした発泡材を含む廃材の処理装置において、粉砕した発泡材から発生し、筐体内に滞留するガスを、筐体の底部に配設した吸引ノズルによって吸引し、筐体外に排出するガス吸引排出手段と、前記吸引ノズルの上方を覆う吸引ノズルガード部材と、該吸引ノズルガード部材に覆われた空間に侵入したダストを排除するための圧力気体噴出手段とを備えたことを特徴とする発泡材を含む廃材の処理装置。
2. 前記吸引ノズルの中間部に、側方からガスを吸引するガス排出部を形成するとともに、吸引ノズルの下部に、吸引したガスから分離されたダストを収容するダスト収集部を形成したことを特徴とする請求項１記載の発泡材を含む廃材の処理装置。
3. 前記ガス吸引排出手段に、筐体内に滞留するガスのガス濃度を計測するガス濃度センサを備え、該ガス濃度センサによって計測したガス濃度に応じてガス吸引排出手段の稼働を制御するようにしたことを特徴とする請求項１又は２記載の発泡材を含む廃材の処理装置。
4. 前記粉砕手段を、対向する回転軸に切断刃を配設した剪断式粉砕手段で構成するとともに、前記移送手段を、前記回転軸と同軸のスクリュー式移送手段で構成し、前記吸引ノズルを、対向する回転軸間の移送手段の下方位置に配設したことを特徴とする請求項１、２又は３記載の発泡材を含む廃材の処理装置。

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