(57)【要約】【課題】固形廃棄物の減容・再資源化処理等に用いる圧縮押出成形装置として、処理対象の種類や性状、再生用途等に応じて押出ノズルの口径や口数、押出形状を変更でき、変更操作を非常に容易に行えるものを提供する。【解決手段】互いの螺旋歯２１ａ，２１ｂを噛み合わせて回転する一対の押出スクリュー軸２Ａ，２Ｂが配置した処理槽１内に、固形の被処理材料を投入して押出スクリュー軸２Ａ，２Ｂの回転によって減容圧縮し、圧縮物を処理槽１前端の押出ノズル部より連続的に押し出すように構成された圧縮押出成形装置Ｍにおいて、処理槽１の前端板１１に内外に透通するノズル取付開口部１１ａ，１１ｂが形成され、押出ノズル部が複数本のノズル孔３０を設けたノズルブロック３Ａ〜３Ｄからなり、ノズルブロック３Ａ〜３Ｄがノズル取付開口部１１ａ，１１ｂに外側から嵌合して処理槽１の前端板１１に外側から着脱自在にねじ止めされてなる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いの螺旋歯を噛み合わせて回転する一対の押出スクリュー軸が配置した処理槽内に、固形の被処理材料を投入して該押出スクリュー軸の回転によって減容圧縮し、この圧縮物を処理槽前端の押出ノズル部より連続的に押し出すように構成された圧縮押出成形装置において、
前記処理槽の前端板に内外に透通するノズル取付開口部が形成され、前記押出ノズル部が複数本のノズル孔を設けたノズルブロックからなり、このノズルブロックが前記ノズル取付開口部に外側から嵌合して前記処理槽の前端板に外側から着脱自在にねじ止めされていることを特徴とする圧縮押出成形装置。
【請求項２】
前記ノズル取付開口部に対応するノズルブロックとして、ノズル孔の本数、口径、断面形状の１つ以上が異なる複数個を備えてなる請求項１に記載の圧縮押出成形装置。
【請求項３】
前記処理槽の前端板に複数の前記ノズル取付開口部が形成され、各ノズル取付開口部に対応する前記ノズルブロックを備えてなる請求項１又は２に記載の圧縮押出成形装置。
【請求項４】
少なくとも一つのノズル取付開口部に対応して、前記ノズルブロックと同様形状でノズル孔のない閉鎖ブロックとを備え、該閉鎖ブロックをノズルブロックに代えてノズル取付開口部に嵌合してねじ止めできるように構成されてなる請求項３記載の圧縮押出成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、木屑、古紙、廃プラスチック、建築系廃材、都市ゴミ等の固形廃棄物の減容・再資源化処理に好適な圧縮押出成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、危機に瀕する地球環境の保全・回復のために、人間社会から大量に発生する各種廃棄物について、環境負荷をできるだけ少なくし、更に再資源化してリサイクルすることが強く求められている。従来、このような要望に対処する手段の一つとして、木屑や廃プラスチック等を含む固形廃棄物について、予めチップ状等に破砕したものを二軸押出方式の圧縮押出成形装置の処理槽内に投入し、相互に噛み合うスクリュー軸の回転によって減容圧縮すると共に、該処理槽前端の押出ノズルより連続的に押し出して棒状等に固形化した押出成形物とする方法が知られている（特許文献１，２）。なお、廃棄物に含まれる熱可塑性プラスチック成分は圧縮混練に伴う摩擦熱で溶融して成形物のバインダーとして機能するが、その溶融のために積極的に加熱する場合もある（特許文献３）。
【０００３】
そして、このような圧縮押出成形装置によって得られる押出成形物は、高密度で元の固形廃棄物に比較して格段に減容しているため、そのまま廃棄する場合でも所要スペースが非常に少なくて済む上、廃棄物が木材やプラスチックの如き可燃物を主体とする場合は取扱い性のよい固形燃料として非常に有用である。
【特許文献１】特開平０９−２５４１５４号公報
【特許文献２】特開２００１−２９３４６１号公報
【特許文献３】特開２０００−２７３４６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、このような固形廃棄物の圧縮押出成形では、処理対象とする廃棄物の種類と組み合わせ、性状、サイズ、水分含有率、熱可塑性プラスチック成分の含有率等によって押出成形性が大きく変動するため、その処理対象に応じて押出ノズルの口径や口数を設定する必要があり、また生成させる押出成形物についても用途等に応じて要求される押出形状や圧縮率が異なる場合が多々ある。
【０００５】
しかるに、従来の圧縮押出成形装置では、処理槽の厚板状の前端板に穿設された取付孔に、槽内側から押出ノズルを構成するパイプ材を挿嵌し、該パイプ材の内端側外周の鍔部を取付孔内周の環状段部に係止した構造であり、該パイプ材は摩耗した際に新品と交換できるが、押出ノズルの口径や数、押出形状等を変更できるようにはなっておらず、そのために処理対象とする固形廃棄物の種類や性状等の制約が大きく、再生用途面でも限定されることになる。また、前記パイプ材として内径が異なるものや、パイプ材に置換する栓体を別途に準備し、これらの着脱交換によって押出ノズルの口径や口数を減じるように変更することも考えられるが、その着脱交換の際に処理槽の前端板を取り外す必要があって多大な手間を要する上、逆に押出ノズルの口径や口数を増やすには該前端板自体を別物と交換する必要があり、手間の増大に加えて複数の前端板を用意するのに設備コスト面で大きな負担になる。
【０００６】
本発明は、上述の情況に鑑み、固形廃棄物の減容・再資源化処理等に用いる圧縮押出成形装置として、処理対象の種類や性状、再生用途等に応じて押出ノズルの口径や口数、押出形状を変更できる上、これらの変更のための操作を非常に容易に行えるものを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための手段を図面の参照符号を付して示せば、請求項１の発明は、互いの螺旋歯２１ａ，２１ｂを噛み合わせて回転する一対の押出スクリュー軸２Ａ，２Ｂが配置した処理槽１内に、固形の被処理材料を投入して該押出スクリュー軸２Ａ，２Ｂの回転によって減容圧縮し、この圧縮物を処理槽１前端の押出ノズル部より連続的に押し出すように構成された圧縮押出成形装置Ｍにおいて、処理槽１の前端板１１に内外に透通するノズル取付開口部１１ａ，１１ｂが形成され、押出ノズル部が複数本のノズル孔３０を設けたノズルブロック３Ａ〜３Ｄからなり、このノズルブロック３Ａ〜３Ｄがノズル取付開口部１１ａ，１１ｂに外側から嵌合して処理槽１の前端板１１に外側から着脱自在にねじ止めされていることを特徴としている。
【０００８】
請求項２の発明は、上記請求項１の圧縮押出成形装置Ｍにおいて、ノズル取付開口部１１ａ，１１ｂに対応するノズルブロック３Ａ〜３Ｄとして、ノズル孔３１の本数、口径、断面形状の１つ以上が異なる複数個を備えてなるものとしている。
【０００９】
請求項３の発明は、上記請求項１又は２の圧縮押出成形装置Ｍにおいて、処理槽１の前端板１１に複数のノズル取付開口部１１ａ，１１ｂが形成され、各ノズル取付開口部１１ａ，１１ｂに対応するノズルブロック３Ａ〜３Ｄを備えてなるものとしている。
【００１０】
請求項４の発明は、上記請求項３の圧縮押出成形装置Ｍにおいて、少なくとも一つのノズル取付開口部１１ａに対応して、ノズルブロック３Ａ，３Ｃと同様形状でノズル孔３０のない閉鎖ブロック３Ｅとを備え、該閉鎖ブロック３Ｅをノズルブロック３Ａ，３Ｃに代えてノズル取付開口部１１ａに嵌合してねじ止めできるように構成されてなるものとしている。
【発明の効果】
【００１１】
次に、本発明の効果について、図面の参照符号を付して説明する。まず、請求項１の発明に係る圧縮押出成形装置では、複数本のノズル孔３０を設けたノズルブロック３Ａ〜３Ｄを、処理槽１の前端板１１に形成したノズル取付開口部１１ａ，１１ｂに着脱自在にねじ止めして押出ノズル部とする構造であるから、このノズルブロック３Ａ〜３Ｄとしてノズル孔３０の本数、口径、断面形状等が異なる複数種のものを用意して着脱交換することにより、処理対象とする材料の種類や性状等が大きく異なっても良好な押出成形性を確保して、且つ再生用途等に応じて適切な圧縮率及び押出形状に設定できる。しかも、これらノズルブロック３Ａ〜３Ｄはノズル取付開口部１１ａ，１１ｂに外側から嵌合して処理槽１の前端板１１に外側からねじ止めできるから、その着脱交換に際して該前端板１１を取り外す必要がなく、もって着脱交換を極めて簡単な操作で容易に行える。
【００１２】
請求項２の発明によれば、ノズル取付開口部１１ａ，１１ｂに対応するノズルブロック３Ａ〜３Ｄとして、ノズル孔３１の本数、口径、断面形状の１つ以上が異なる複数個を備えるから、処理対象及び再生用途を広範に選択できる。
【００１３】
請求項３の発明によれば、処理槽１の前端板１１に複数のノズル取付開口部１１ａ，１１ｂの各々に対し、ノズル孔３０の本数や口径の異なるノズルブロック３Ａ〜３Ｄを着脱交換することにより、処理対象とする材料の種類や性状等の選択幅がより拡大する。
【００１４】
請求項４の発明によれば、処理槽１の前端板１１に複数のノズル取付開口部１１ａ，１１ｂを有する構成において、そのいずれかを閉鎖ブロック３Ｅで閉止することにより、残るノズル取付開口部１１ａ，１１ｂへの押出圧力を高め、もってより高密度の押出成形物を製出できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明に係る圧縮押出成形装置の実施形態について、図面を参照して具体的に説明する。図１は圧縮押出成形装置全体の斜視図、図２は同成形装置の要部の横断平面図、図３は同成形装置の押出出口側の斜視図、図４及び図５はノズルブロックの構成例を示す正面図、図６は閉鎖ブロックの正面図、図７は同成形装置の押出出口の構成例を示す正面図である。
【００１６】
図１に示すように、この圧縮押出成形装置Ｍは、架台１０の前部側に上方に開く材料投入口１ａを有する矩形箱型の処理槽１とギアボックス６とが設置されると共に、同後部側に減速機７及び駆動モーター８が設置されており、処理槽１内には前後方向に沿う一対のスクリュー軸２Ａ，２Ｂが平行に水平配置している。また、該処理槽１の厚板状の前端板１１の前面には、図７（ａ）でも示すように、同一寸法形状の正面視湾曲状に形成された４個のノズルブロック３Ａが菱形の各辺に各々長手方向を沿わせる配置で取り付けられると共に、その菱形の縦対角線方向に沿う配置で正面視長形のノズルブロック３Ｂが取り付けられている。なお、両スクリュー軸２Ａ，２Ｂの各軸心は、ノズルブロック３Ｂと２個のノズルブロック３Ａとで構成される左右の各三角形の中央部に臨んでいる。
【００１７】
図２に示すように、一方のスクリュー軸２Ａの支軸２０ａは駆動モーター８によって回転駆動する駆動軸９に連結し、この一方の支軸２０ａに対して他方のスクリュー軸２Ｂの支軸２０ｂがギヤボックス６内においてギヤ２２ａ，２２ｂで噛合しており、これによって両スクリュー軸２Ａ，２Ｂが同期して互いの対向側で下動する形で逆方向に回転すると共に、両スクリュー軸２Ａ，２Ｂの３条型の螺旋歯２１ａ，２１ｂが相互に噛み合うように構成されている。なお、両支軸２０ａ，２０ｂは軸受２３〜２５を介してギヤボックス６に回転自在に保持されている。
【００１８】
また、ノズルブロック３Ａ，３Ｂは、図３及び図４（ａ）（ｂ）に示すように、前後方向に透通する複数本（図ではノズルブロック３Ａが１３本、同３Ｂが１０本）のノズル孔３０が穿設されたブロック本体３１の全周に、フランジ部３２を一体形成した構造であり、処理槽１の前端板１１に設けた前後方向に透通するノズル取付開口部１１ａ，１１ｂに、ブロック本体３１のフランジ部３２よりも後部３１ａ側を嵌合し、該フランジ部３２に設けた複数個のボルト挿通孔３２ａを通して、外側から各々取付ボルト４をワッシャー５を介して前端板１１の各ねじ孔１１ｃに螺合することにより、当該前端板１１に着脱自在にねじ止めされている。なお、ブロック本体３１のフランジ部３２よりも前部３１ｂ側は、螺入緊締した取付ボルト４の頭部よりも少し前方へ突出している。
【００１９】
更に、この圧縮押出成形装置Ｍでは、処理槽１の前端板１１における周辺側４個のノズル取付開口部１１ａの各々に対応して、前記ノズルブロック３Ａと共に、図５（ａ）に示すノズル孔３０の数が少ない（図では５本）ノズルブロック３Ｃと、図６に示すノズル孔のない閉鎖ブロック３Ｅとを備えている。また、該前端板１１における中央のノズル取付開口部１１ｂに対応して、前記ノズルブロック３Ｂと共に、図５（ｂ）に示すノズル孔３０の数が少ない（図では３本）ノズルブロック３Ｄとを備えている。しかして、ノズルブロック３Ａ，３Ｃ及び閉鎖ブロック３Ｅは、ノズル孔３０の数が異なる以外は同一の寸法形状であり、ノズル取付開口部１１ａに対して相互に着脱交換可能である。また、ノズルブロック３Ｂ，３Ｄもノズル孔３０の数が異なる以外は同一の寸法形状であり、やはりノズル取付開口部１１ｂに対して相互に着脱交換可能である。
【００２０】
上記構成の圧縮押出成形装置Ｍにおいては、駆動モーター８の作動によって両スクリュー軸２Ａ，２Ｂを回転駆動させながら、処理槽１内に固形の被処理材料を投入することにより、該被処理材料がスクリュー軸２Ａ，２Ｂの螺旋歯２１ａ，２１ｂ間で細かく破砕されつつ圧縮混練され、更に該被処理材料に熱溶融性成分を含む場合は摩擦熱による該成分の溶融混合を伴って、減容されてノズルブロック３Ａ，３Ｂのノズル孔３０より連続的に棒状に押し出される。この押出成形物は高圧縮によって固形化した状態であるため、ノズル孔３０の出口側に旋回式カッター等の適当な切断機（図示省略）を設置することにより、数ｃｍから数十ｃｍ程度の長さに切断して回収できる。
【００２１】
固形の被処理材料としては、特に制約はなく、例えば木屑、古紙、廃プラスチック、建築系廃材、可燃ゴミ、不燃ゴミ等が挙げられ、これらは単品でも混合物形態でもよいが、溶融してバインダーとして機能する熱可塑性プラスチック成分をある程度含むものが好適である。また、被処理材料して粗大なものを含むと処理効率が悪くなるため、予め破砕処理等でチップ状、断片状、粒状等にある程度細かくした形で用いるのがよい。なお、混合形態の被処理材料における材料種の組み合わせと配合比率は、押出成形物の用途や廃棄手段に応じて必要な性状が得られるように適宜設定すればよい。更に被処理材料には、必要に応じて、金属材の切削や切断加工で生じる鉄粉の如き切粉、おが粉、カーボン粉等の粉末物質を混合することもできる。
【００２２】
しかして、被処理材料にはある程度の水分を含んでいてもよいが、その水分含有率が高い場合や、熱溶融成分の含有量が少ない場合は、良好な成形性を得る上で圧縮率を高める必要がある。また、押出成形物の用途面より、特に高圧縮率で硬いものが要望されることもある。これらの場合、上記実施形態の圧縮押出成形装置Ｍにおいては、押出出口側について、図７（ａ）で示すようにノズル孔３０の多いノズルブロック３Ａ，３Ｂを用いた配置構成に代えて、例えば図７（ｂ）で示すようにノズル孔３０の少ないノズルブロック３Ｃ，３Ｄを用いたり、更には図７（Ｃ）で示すように周辺部４カ所を閉鎖ブロック３Ｅとして中央位置のみをノズルブロック３Ｂとする配置構成とすることにより、圧縮率を高めて良好な押出性成形性を確保できる。
【００２３】
すなわち、図７（ｂ）で示す配置構成では、５カ所の押出出口のいずれにおいてもノズル孔３０の数が少なくなっているため、それだけ各ノズル孔３０における圧縮率が高くなる。また、図７（ｃ）で示す配置構成では、５カ所の押出出口の内、周辺の４カ所が封鎖されて中央の１カ所のみにノズル孔３０を有するため、処理槽１内の前端側における押出圧力が中央側に集中し、もって各ノズル孔３０における圧縮率が著しく高くなる。なお、本実施形態では、ノズルブロック３Ａ〜３Ｄ及び閉鎖ブロック３Ｅの組み合わせにより、図７（ａ）〜（ｃ）で例示した３種以外の様々なノズル配置構成が可能である。
【００２４】
一方、この圧縮押出成形装置Ｍにおいては、処理槽１の前端板１１のノズル取付開口部１１ａ，１１ｂに対し、ノズルブロック３Ａ〜３Ｄ及び閉鎖ブロック３Ｅを外側から嵌合してねじ止めする構成であるから、これらブロック３Ａ〜３Ｅの着脱交換に際して前端板１１を取り外す必要がなく、もって着脱交換作業を極めて簡単な操作によって容易に短時間で行えるという利点がある。
【００２５】
上述した実施形態では処理槽１の前端板１１に形状が異なる２種のノズル取付開口部１１ａ，１１ｂを計５カ所に設けているが、本発明においては該ノズル取付開口部の数と形状及び配置構成を実施形態以外に種々設定でき、例えば該ノズル取付開口部を１カ所とすることも可能である。また、各ノズル取付開口部に対応するノズルブロックとしては、実施形態のようにノズル孔３０の数が異なる複数種以外に、図示を省略しているが、ノズル孔３０の口径や断面形状が異なるものを備える構成としてもよい。すなわち、ノズルブロックのノズル孔３０の数が同じであっても、その口径が変われば押出圧力も変化するから、この口径差によって圧縮率を調整することが可能である。更に、ノズル孔３０の口径と断面形状によって得られる押出成形物の太さと断面形状が決まるから、該口径や断面形状が異なる複数種のノズルブロックを用意しておき、必要に応じて使い分けるようにしてもよい。なお、ノズル孔３０の断面形状としては、円形、楕円形、三角形以上の多角形、星形、長方形、直線状や円弧状のスリット等、種々の形状を採用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態に係る圧縮押出成形装置全体の斜視図である。
【図２】同圧縮押出成形装置の要部の横断平面図である。
【図３】同圧縮押出成形装置の押出出口側を一部分解状態で示す斜視図である。
【図４】同圧縮押出成形装置に用いるノズル孔数の多いノズルブロックの構成例を示し、（ａ）は正面視湾曲状、（ｂ）は正面視長形、のそれぞれ正面図である。
【図５】同圧縮押出成形装置に用いるノズル孔数の少ないノズルブロックの構成例を示し、（ａ）は正面視湾曲状、（ｂ）は正面視長形、のそれぞれ正面図である。
【図６】同圧縮押出成形装置に用いる閉鎖ブロックの正面図である。
【図７】同圧縮押出成形装置の押出出口側のノズル配置構成を示し、（ａ）はノズル孔数の多いノズルブロックのみを用いた構成例、（ｂ）はノズル孔数の少ないノズルブロックのみを用いた構成例、（ｃ）はノズル孔数の多いノズルブロックと閉鎖ブロックを用いた構成例、のそれぞれ正面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１              処理槽
１ａ            材料投入口
１１            前端板
１１ａ，１１ｂ  ノズル取付開口部
２Ａ，２Ｂ      押出スクリュー軸
２１ａ，２１ｂ  螺旋歯
３Ａ〜３Ｄ      ノズルブロック
３Ｅ            閉鎖ブロック
３０            ノズル孔
３１            ブロック本体
３２            フランジ部
４              取付ボルト
８              駆動モーター
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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