(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形のハウジングと、円盤形で該ハウジング内に水平に設けられ上下に貫通する成形孔を有するフラットダイと、該フラットダイ上面を円周方向に転動するプレスローラと、前記フラットダイの下方に配置されたカッターとを備え、前記プレスローラが原料を前記成形孔に押し込み、前記成形孔の下方から押し出された原料を前記カッターで切断してペレットを製造するペレット製造装置であって、
前記フラットダイ上面において、前記プレスローラの内側に設けられた円周形の内壁と、
前記プレスローラの支基から遠心力方向に水平にアームが設けられ、前記プレスローラの外側において、前記アームの先部から垂直下方に設けられた羽板とを備え、
前記内壁は、前記羽板の底辺位置と同じ高さか、又は、底辺位置よりも高く形成されており、
前記羽板の向きは、前記プレスローラの転動によって、前記プレスローラの外側に飛散し、前記ハウジングの内周面に付着しようとする原料が転動方向に対して内側に向かうように、且つ、前記ハウジングの内周面に接しないように調節されていることを特徴とするペレット製造装置。
【請求項２】
前記フラットダイを空冷又は水冷する冷却手段を備え、
前記冷却手段は、圧縮によって発熱し溶融軟化した原料の前記成形孔に接触する表面を冷却安定化させることを特徴とする請求項１に記載のペレット製造装置。
【請求項３】
原料から発生するガスを不活性ガスで置換するガス置換手段を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のペレット製造装置。
【請求項４】
本装置内のガスを集塵装置まで導くガス排出部を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項３のうち何れか１つに記載のペレット製造装置。
【請求項５】
前記ハウジング内の酸素濃度を測定するための酸素濃度計と、
前記ハウジング内の温度を測定するための温度計と、
不活性ガスの流量や前記プレスローラの転動速度を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記酸素濃度計及び／又は前記温度計による酸素濃度及び／又は温度の値に応じて、不活性ガスの流量や前記プレスローラの転動速度を制御することを特徴とする請求項４に記載のペレット製造装置。
【請求項６】
爆発放散口を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項５のうち何れか１つに記載のペレット製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、冷蔵庫等に多用されている使用済みのウレタン等の熱硬化性樹脂廃材を効率よく再固化して、固形燃料として再利用できるようにしたペレット製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、冷蔵庫等に多用されている使用済みのウレタン等の熱硬化性樹脂廃材は、ゴミとして殆ど、以前の形状を保った状態のままで廃棄されているか、焼却炉等で焼却処分されているのが現状である。熱硬化性樹脂廃材は、加熱しても溶融せず、リサイクルが困難であることが要因に挙げられる。しかしながら、最近では、環境問題やエネルギー資源等の問題が顕著化してきているため、熱硬化性樹脂廃材を有効にリサイクルして再利用する動きが出てきている。
【０００３】
熱硬化性樹脂廃材のリサイクル方法として、単独での熱硬化性樹脂としての再利用及び固化が困難であるため、バインダーとして熱可塑性樹脂を添加する方法がある。例えば、特許文献１には、発泡ポリウレタンの粉体を主材に、これを接着するバインダー樹脂の粉体を混合し、加熱成形して成る多気孔体で且つ多数の貫通孔を有する断熱コア材と、前記断熱コア材を真空包装するガスバリアー性フイルムとから成る真空断熱材についての技術が開示されている。
【０００４】
また、別の熱硬化性樹脂廃材のリサイクル方法として、特許文献２に開示されているように、超臨界又は亜臨界反応にて低分子から中分子量の化合物に分解し、熱硬化性樹脂の原料とするリサイクル方法が知られている。
【０００５】
一方、木質廃材や廃プラスチックについては、破砕・乾燥・造粒の工程を経て、バイオマスペレットやＲＰＦにペレット化されて、主に燃料として再利用されているが、使用済みのウレタン等の熱硬化性樹脂廃材をペレット化して燃料として再利用できるようにするためには、後述するように技術的課題が存在する。
【０００６】
この種のペレット製造装置として、従来、図８に示すフラットダイ方式の技術が知られている（例えば、特許文献３を参照。）。従来のペレット製造装置１０１では、固定された円盤状のフラットダイ１０２の上をプレスローラ１０３が回転しながら旋回し、フラットダイ１０２とプレスローラ１０３との間に挟まれた原料が、大きな圧力で加圧され、フラットダイ１０２の成形孔１０５から下方へ押し出されることによってペレット化されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−９７７８９号公報
【特許文献２】特開２００１−１５１９３３号公報
【特許文献３】特開２００６−２７２０４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来のペレット製造装置１０１は、比較的比重が軽いウレタン等の熱硬化性樹脂廃材を原料とする場合、プレスローラ１０３によって原料を成形孔１０５に押し込む際に、プレスローラ１０３の両側から原料が漏れて圧密性が低いために、何とか高密度化を実現しても、固形燃料として、貯蔵や搬入時に型崩れしない程度の堅さに十分に固化することができないという問題があった。
【０００９】
この十分な堅さのペレットが得られないという問題に対して、熱可塑性物質からなるバインダーを混入して溶着すれば、強固に固めることも可能であるが、バインダーを混入すればその分の費用がかかるため、ウレタン等の熱硬化性樹脂廃材を固形燃料として再利用するというリサイクル技術の観点では、バインダーを混入しての溶着はコスト的にメリットが小さい。
【００１０】
また、従来のペレット製造装置１０１は、圧縮によって発熱するウレタン等の熱硬化性樹脂廃材を原料とする場合、フラットダイ１０２とプレスローラ１０３との間で原料が圧縮されてフラットダイ１０２が加熱するところ、このフラットダイ１０２の加熱は、従来のようにバインダーを混入して溶着する場合には問題とならなかったが、バインダーを混入して溶着しない場合には、ペレットの締まりを悪くする要因となり、連続的に強固なペレットが得られないという問題があった。
【００１１】
さらに、従来のペレット製造装置１０１は、圧縮によって引火性の高い発泡ガス（例えば、シクロペンタン。以下同様。）が発生するウレタン等の熱硬化性樹脂廃材を原料とする場合、発泡ガスの発生による火災や爆発の虞があった。
【００１２】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、使用済みのウレタン等の熱硬化性樹脂廃材を効率よく安全に再固化して、固形燃料として再利用できるペレット製造装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明は、前記課題を解決するためになされたもので、請求項１の発明に係るペレット製造装置は、円筒形のハウジングと、円盤形で該ハウジング内に水平に設けられ上下に貫通する成形孔を有するフラットダイと、該フラットダイ上面を円周方向に転動するプレスローラと、前記フラットダイの下方に配置されたカッターとを備え、前記プレスローラが原料を前記成形孔に押し込み、前記成形孔の下方から押し出された原料を前記カッターで切断してペレットを製造するペレット製造装置であって、前記フラットダイ上面において、前記プレスローラの内側に設けられた円周形の内壁と、前記プレスローラの支基から遠心力方向に水平にアームが設けられ、前記プレスローラの外側において、前記アームの先部から垂直下方に設けられた羽板とを備え、前記内壁は、前記羽板の底辺位置と同じ高さか、又は、底辺位置よりも高く形成されており、前記羽板の向きは、前記プレスローラの転動によって、前記プレスローラの外側に飛散し、前記ハウジングの内周面に付着しようとする原料が転動方向に対して内側に向かうように、且つ、前記ハウジングの内周面に接しないように調節されていることを特徴としている。
【００１４】
請求項１に記載のペレット製造装置によれば、フラットダイ上面に円周形の内壁及び羽板を設けて、原料がプレスローラの通り位置から漏れ出さないようにしているので、原料が低比重物であるウレタン等の熱硬化性樹脂廃材であっても、プレスローラによって原料を成形孔に押し込む際に、プレスローラの両側から原料が漏れることなく、フラットダイとプレスローラとの間で安定的に原料が圧縮・減容される。
【００１５】
また、請求項１に記載のペレット製造装置によれば、フラットダイ上面に円周形の内壁及び羽板を設けて、原料がプレスローラの通り位置から漏れ出さないようにしているので、原料が低比重物であるウレタン等の熱硬化性樹脂廃材であっても、圧密性が高くなり、高密度化を実現できるとともに、固形燃料として、貯蔵や搬入時に型崩れしない程度の堅さに十分に固化することができる。
【００１６】
本発明の他の側面に係るペレット製造装置は、円筒形のハウジングと、円盤形で該ハウジング内に水平に設けられ上下に貫通する成形孔を有するフラットダイと、該フラットダイ上面を円周方向に転動するプレスローラと、前記フラットダイの下方に配置されたカッターとを備え、前記プレスローラが原料を前記成形孔に押し込み、前記成形孔の下方から押し出された原料を前記カッターで切断してペレットを製造するペレット製造装置であって、前記フラットダイ上面に円周形の内壁及び外壁を備え、前記プレスローラは、前記内壁及び外壁と前記フラットダイ上面とによって形成される轍溝上を転動し、前記内壁及び外壁は、前記プレスローラの転動によって、原料が前記轍溝から逃げない高さ及び位置に形成されており、前記成形孔が前記轍溝に位置することを特徴としている。
【００１７】
本発明の他の側面に係るペレット製造装置によれば、フラットダイ上面に円周形の内壁及び外壁を設けて轍溝を形成し、原料がその轍溝から逃げないようにしているので、原料が低比重物であるウレタン等の熱硬化性樹脂廃材であっても、プレスローラによって原料を成形孔に押し込む際に、プレスローラの両側から原料が漏れることなく、フラットダイとプレスローラとの間で安定的に原料が圧縮・減容される。
【００１８】
また、本発明の他の側面に係るペレット製造装置によれば、フラットダイ上面に円周形の内壁及び外壁を設けて轍溝を形成し、原料がその轍溝から逃げないようにしているので、原料が低比重物であるウレタン等の熱硬化性樹脂廃材であっても、圧密性が高くなり、高密度化を実現できるとともに、固形燃料として、貯蔵や搬入時に型崩れしない程度の堅さに十分に固化することができる。
【００１９】
請求項２の発明に係るペレット製造装置は、請求項１に記載の発明において、前記フラットダイを空冷又は水冷する冷却手段を備え、前記冷却手段は、圧縮によって発熱し溶融軟化した原料の前記成形孔に接触する表面を冷却安定化させることを特徴としている。
【００２０】
請求項２の発明に係るペレット製造装置によれば、請求項１の効果に加えて、フラットダイを空冷又は水冷する冷却手段を備え、冷却手段は、圧縮によって発熱し軟化した原料の成形孔に接触する表面を冷却安定化させるので、ペレットの締まりが良くなり、連続的に強固なペレットを得ることができる。
【００２１】
請求項３の発明に係るペレット製造装置は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、原料から発生するガスを不活性ガスで置換するガス置換手段を備えることを特徴としている。
【００２２】
請求項３の発明に係るペレット製造装置によれば、請求項１又は請求項２の効果に加えて、原料が圧縮によって発泡ガスが発生するウレタン等の熱硬化性樹脂廃材であっても、発泡ガスは不活性ガスで置換されるため、火災や爆発を極力回避することができる。
請求項４の発明に係るペレット製造装置は、請求項１乃至請求項３のうち何れか１つにおいて、本装置内のガスを集塵装置まで導くガス排出部を備えることを特徴としている。
【００２３】
請求項５の発明に係るペレット製造装置は、請求項４に記載の発明において、前記ハウジング内の酸素濃度を測定するための酸素濃度計と、前記ハウジング内の温度を測定するための温度計と、不活性ガスの流量や前記プレスローラの転動速度を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記酸素濃度計及び／又は前記温度計による酸素濃度及び／又は温度の値に応じて、不活性ガスの流量や前記プレスローラの転動速度を制御することを特徴としている。
【００２４】
請求項５の発明に係るペレット製造装置によれば、請求項４の効果に加えて、酸素濃度計及び／又は温度計を設けてハウジング内の酸素濃度及び／又は温度を測定し、その測定値に応じて不活性ガスの流量やプレスローラの転動速度が制御されるように構成されていることから、発泡ガスによる火災や爆発を未然に防止するための制御が可能となる。例えば、酸素濃度や温度が高くなったときには、不活性ガスの流量を多くし、プレスローラの転動速度を緩やかにするかプレスローラの転動を停止するように制御することで火災や爆発を未然に防止することができる。
【００２５】
請求項６に記載のペレット製造装置は、請求項１乃至請求項５のうち何れか１つに記載の発明において、爆発放散口を備えることを特徴としている。
【００２６】
請求項６の発明に係るペレット製造装置によれば、請求項１乃至請求項５のうち何れか１つの効果に加えて、ハウジングに破裂圧力において破裂開口する爆発放散口を備えるので、仮に発泡ガスによる火災や爆発が実際に起きても、爆発から生じる異常な圧力を外部に放出することによって、ハウジング内の破損を未然に防止でき、万全な安全対策となる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、使用済みのウレタン等の熱硬化性樹脂廃材を効率よく安全に再固化して、固形燃料として再利用できるペレット製造装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】ペレット製造装置の正面図である。
【図２】ペレット製造装置の側面図である。
【図３】本発明の一実施形態であって、フラットダイ部位の要部拡大図である。
【図４】本発明の一実施形態であって、ペレット製造装置の正面要部拡大図である。
【図５】ペレット製造装置を含む装置全体の構成及び動作のフローを示す図である。
【図６】本発明の他の実施形態であって、フラットダイ部位の要部拡大図である。
【図７】本発明の他の実施形態であって、ペレット製造装置の正面要部拡大図である。
【図８】従来のペレット製造装置の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【実施例１】
【００３０】
本発明は、例えば図１及び図２に示すような構成のペレット製造装置１に適用される。ここで、図１は、ペレット製造装置１の正面図であり、図２は、ペレット製造装置１の側面図である。
【００３１】
このペレット製造装置１は、円筒形のハウジング１１と、このハウジング１１内に、フラットダイ１２と、プレスローラ１３と、カッター１４とを主要部として備えている。フラットダイ１２は、円盤形であり、接地面に対して水平に設けられており、上下に貫通する多数の成形孔１５が形成されている。
【００３２】
フラットダイ１２の上面において、プレスローラ１３の内側には円周形の内壁１６が設けられており、円盤の中心に円柱が形成された態様となっている。内壁１６の高さ及び内壁１６とプレスローラ１３との隙間は、原料が内壁１６を超えて回転軸方向に飛散しないこと、及び、プレスローラ１３の転動を妨げないことを考慮して設定されている。
【００３３】
成形孔１５は、図３及び図４に示すように、フラットダイ１２の上面、すなわち、内壁１６によって形成される段差の下段であって、プレスローラ１３の転動コースに形成されている。フラットダイ１２の中心を主軸１８が上下に貫通しており、主軸１８のフラットダイ１２より上側に、プレスローラ支基１９が挿入されている。
【００３４】
プレスローラ支基１９の側面の３等分（又は４等分）の軸の位置に、３本（又は４本）のプレスローラ軸２０が主軸１８と直交する向きに取り付けられており、各プレスローラ軸２０の先端に、ベアリングを介してプレスローラ１３が回動自在に取り付けられている。なお、プレスローラ軸２０のプレスローラ支基１９への取り付けは、螺合や、嵌合など、どのような方法でもよい。プレスローラ１３はフラットダイ１２上面に接地しており、主軸１８が回転することによって主軸１８の周りを公転しつつ、フラットダイ１２上面を転動する。
【００３５】
主軸１８のフラットダイ１２下方部にはリング体２２ａが固定されており、リング体２２ａの側面にカッター１４が設けられている。また、リング体２２ａの下方部の主軸１８に更にリング体２２ｂが固定されており、リング体２２ｂの側面に円錐形で下方に向かって広がる排出板２３が設けられている。主軸１８の下端には、モータ２４が接続されており、主軸１８を回転駆動する。主軸１８の回転とともに、カッター１４及び排出板２３も回転する。ハウジング１１の上部には、投入口２６が設けられており、投入口２６を介して上部から原料を投入する。
【００３６】
図３に示すように、３本のプレスローラ軸２０のうち夫々の間に、プレスローラ支基１９の側面から遠心力方向に水平にアーム２７が取り付けられている。プレスローラ１３の外側において、図４に示すように、各アーム２７の先部から垂直下方に羽板２８が設けられている。羽板２８の向きは、図３に示すように、プレスローラ１３の転動によって、プレスローラ１３の外側に飛散する原料が内側に向かうように、例えば、転動方向に対して内側に３０°の向きに調節されている。
【００３７】
フラットダイ１２が位置するハウジング１１の部位には、図１及び図２に示すように、フラットダイ１２に冷却用空気を供給するための冷却空気供給口２９及び冷却空気排気口３０が設けられており（８カ所の位置は図示省略）、エアーコンプレッサー又は送風機（図示省略）から供給される冷却用空気が、冷却空気供給口２９を介してフラットダイ１２の下部に噴射され、フラットダイ１２の冷却に供された後、冷却空気排気口３０を介して排気されるようになっている。なお、冷却手段は空冷に限られず、例えば水冷でもよい。
【００３８】
また、図２に示すように、ハウジング１１の上部には、不活性ガス供給口３１が設けられており、原料から発生する発泡ガスを不活性ガスで置換するために、不活性ガス供給口３１を介して不活性ガスが供給されるようになっている。不活性ガスには、窒素ガスが用いられているが、発泡ガスと反応しないのであればこれに限られない。
【００３９】
原料から発生するガスや不活性ガスは、不活性ガス排気口３２を介して、大気で希釈された後、図５に示すように、集塵装置３３にて環境に放出可能なものに処理される。ハウジング１１は、爆発から生じる異常な圧力を外部に放出するための爆発放散口３４を備えているが、集塵装置３３にも、爆発放散口３５が設けられている。
【００４０】
さらに、ハウジング１１内の酸素濃度を測定するための酸素濃度計３６（図示省略）と、ハウジング１１内の温度を測定するための温度計３７（図示省略）とを設けて、酸素濃度及び／又は温度の値に応じて、不活性ガスの流量やプレスローラ１３の転動速度を制御する制御部３８（図示省略）を備えるようにしてもよい。
【００４１】
次に、上記のように構成したペレット製造装置１によってペレットを製造する際の流れを説明する。先ず、投入口２６からハウジング１１内に原料（粉砕された廃棄ウレタン）を投入する。そして、モータ２４を起動すれば、主軸１８の回転に伴いプレスローラ１３がフラットダイ１２上を転動する。このプレスローラ１３が原料を加圧しながら成形孔１５に押し込み、成形孔１５の下方から棒状に加圧成形された原料が押し出される。このとき、フラットダイ１２に冷却用空気が供給されて、フラットダイ１２が冷却されているので、圧縮によって発熱し軟化した原料の成形孔１５に接触する表面が冷却安定化する。したがって、原料の締まりが良くなり、連続的に強固な原料が押し出される。この原料をカッター１４により切断することで、強固なペレットを製造する。
【００４２】
そして、製造されたペレットは排出板２３上に落下する。排出板２３は主軸１８とともに回転しているので、ペレットは遠心力により外周側へ飛ばされ、ハウジング１１の側面に形成した製品出口３９から排出される。ここで、プレスローラ１３が成形孔１５に原料を押し込む際に、内壁１６があることによって、プレスローラ１３の内側から原料が漏れることを防ぐことができる。
【００４３】
また、各アーム２７の先部から垂直下方に設けられた羽板２８の向きが、プレスローラ１３の転動によって、プレスローラ１３の外側に飛散する原料が内側に向かうように調節されているので、プレスローラ１３が成形孔１５に原料を押し込む際に、プレスローラ１３の外側から原料が漏れることを防ぐことができる。
【００４４】
これにより、原料が低比重物であるウレタン等の熱硬化性樹脂廃材であっても、プレスローラ１３によって原料を成形孔１５に押し込む際に、プレスローラ１３の両側から原料が漏れることなく、フラットダイとプレスローラとの間で安定的に原料が圧縮・減容されるとともに、圧密性が高くなり、高密度化を実現できるとともに、固形燃料として、貯蔵や搬入時に型崩れしない程度の堅さに十分に固化することができる。
【００４５】
また、不活性ガス供給口３１から不活性ガスが供給されるので、発泡ガスによる火災・爆発が回避される。爆発から生じる異常な圧力を外部に放出するための爆発放散口３４がハウジング１１に設けられているので安全性は更に高くなっている。原料から発生するガスや不活性ガスは、不活性ガス排気口３２を介して、大気で希釈された後、集塵装置３３にて環境に放出可能なものに処理される（図５を参照。）。
【実施例２】
【００４６】
本発明は、例えば図６及び図７に示すような構成のペレット製造装置５１に適用することもできる。
【００４７】
このペレット製造装置５１の構成は、ペレット製造装置１の構成と略同じである。異なる点は、ペレット製造装置１では羽板２８が設けられており、この羽板２８によって、プレスローラ１３の外側に飛散する原料が内側に向かうように構成されているのに対して、ペレット製造装置５１では、図６及び図７に示すように、羽板２８の代わりに外壁５２が設けられており、この外壁５２によって、プレスローラ１３の外側に原料が飛散するのを防止している点である。構成及び作用が上述の通り異なっているが、効果については、何れも、プレスローラ１３の外側に原料が飛散しないようになる点で共通している。
【００４８】
したがって、ペレット製造装置５１のペレット製造装置１と共通する構成や、ペレット製造装置５１によってペレットを製造する際の流れについても、ペレット製造装置１のケースと同様となるため、ここでは説明を省略する。
【００４９】
なお、本発明は前述した実施の形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００５０】
１，５１  ペレット製造装置
１１    ハウジング
１２    フラットダイ
１３    プレスローラ
１４    カッター
１５    成形孔
１６    内壁
１８    主軸
１９    プレスローラ支基
２０    プレスローラ軸
２２    リング体
２３    排出板
２４    モータ
２６    投入口
２７    アーム
２８    羽板
２９    冷却空気供給口
３０    冷却空気排気口
３１    不活性ガス供給口
３２    不活性ガス排気口
３３    集塵装置
３４，３５  爆発放散口
３６    酸素濃度計
３７    温度計
３８    制御部
３９    製品出口
５２    外壁
１０１  従来のペレット製造装置
１０２  フラットダイ
１０３  プレスローラ
１０５  成形孔
【図１】
0005618947.tif 000002
【図２】
0005618947.tif 000003
【図３】
0005618947.tif 000004
【図４】
0005618947.tif 000005
【図５】
0005618947.tif 000006
【図６】
0005618947.tif 000007
【図７】
0005618947.tif 000008
【図８】
0005618947.tif 000009