(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
各種の廃プラスチックを破砕する破砕機と、廃プラスチックの破片の供給を受けて液体とを混合して混合物にする混合槽と、該混合槽から供給された該混合物から軽いプラスチック片と重いプラスチック片とに分離する遠心分離機とハイドロサイクロンとから成り、
上記遠心分離機が、
円筒両端側に出口部を設けて水平軸周りに回転して回転筒内面に液体層を形成するように収容した上記混合物に遠心力を付与する回転筒と、
上記の回転筒内に挿通されて回転する中空軸と、該中空軸の長手方向の中間部位に上記混合物を回転筒内に放出する開口部とを有する回転軸と、
上記の回転筒内で回転軸の一方端部側と他方端部側とに区分して回転軸上に搭載された互いに反対の螺旋方向を有する１対の螺旋体と、から成り、
該一方端部側の螺旋体が、その螺旋周縁が回転筒内面に沿う液体層の中間深さに位置して液体層に浮く軽いプラスチック片を該一方端部側の出口部に送って排出し、該他方端部側の螺旋体が、その螺旋周縁が筒内面に近接配置されて、液体層に沈む重いプラスチック片を該他方端部側の出口部に送って排出するように構成されており、
上記ハイドロサイクロンは、上記遠心分離機から分離されてきた重いプラスチック片と作用液体とを混合して成る混合物が供給されて、渦下降流で比較的重いプラスチック片を、また溢流によって比較的軽いプラスチック片を分離することを特徴とする廃プラスチックのリサイクル設備。
【請求項２】
各種の廃プラスチックを破砕する破砕機と、廃プラスチックの破片の供給を受けて液体とを混合して混合物にする混合槽と、該混合槽から供給された該混合物から軽いプラスチック片と重いプラスチック片とに分離する第１遠心分離機と第２遠心分離機とから成り、
上記第１及び第２遠心分離機が、
円筒両端側に出口部を設けて水平軸周りに回転して回転筒内面に液体層を形成するように収容した上記混合物に遠心力を付与する回転筒と、
上記の回転筒内に挿通されて回転する中空軸と、該中空軸の長手方向の中間部位に上記混合物を回転筒内に放出する開口部とを有する回転軸と、
上記の回転筒内で回転軸の一方端部側と他方端部側とに区分して回転軸上に搭載された互いに反対の螺旋方向を有する１対の螺旋体とから成り、
該一方端部側の螺旋体が、その螺旋周縁が回転筒内面に沿う液体層の中間深さに位置して液体層に浮く軽いプラスチック片を該一方端部側の出口部に送って排出し、該他方端部側の螺旋体が、その螺旋周縁が筒内面に近接配置されて、液体層に沈む重いプラスチック片を該他方端部側の出口部に送って排出するように構成されており、
上記第１遠心分離機は、液体として水を使用した上記混合物が供給され、
上記第２遠心分離機は、水よりも比重の大きい重液と上記第１遠心分離機から分離されてきた重いプラスチック片とを混合する重液槽から上記混合物が供給されることを特徴とする廃プラスチックのリサイクル設備。
【請求項３】
更に、上記遠心分離機から分離されてきた重いプラスチック片と作用液体とを混合して成る混合物が供給されて、渦下降流で比較的重いプラスチック片を、また溢流によって比較的軽いプラスチック片を分類するハイドロサイクロンを備える請求項２記載のリサイクル設備。
【請求項４】
更に、脱塩機を有しており、該脱塩機において上記第２遠心分離機から供給される重いプラスチック片のポリ塩化ビニルを加熱して、塩素蒸気として塩素を除去する請求項２記載のリサイクル設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、廃プラスチックを重いプラスチック片と軽いプラスチック片に分類して回収するための廃プラスチックのリサイクル設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般家庭からゴミなどの一般廃棄物が排出され、工場、事業所やスーパマーケットからは、産業廃棄物として発泡スチロール材、シート、フィルム、袋、ボトルなどの形で、多量のプラスチック類が大量に排出され、これら、較的薄い形状の廃棄プラスチック物品は、プラスチックの原材料として再資源化されたり、棒材や杭などの成形品に加工されたり、再生固形燃料や再生油の原料に使用されている。特に、２０００年には包装物リサイクル法が施行され、そのような資源の再利用を促進するために、近年は、プラスチック廃棄物は、かなり分別され、まとめて回収されるようになった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
生活環境に対するダイオキシン汚染を防止する観点から、上述のような廃プラスチックの再資源化と再生固形燃料化を図るには、排プラチック材から塩素含有樹脂、例えば、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）を除く必要がある。また、廃プラスチックを成形原材料として再利用するには、できるだけプラスチックの種類毎に細かく分類する必要があり、特に、利用量の圧倒的に多いポリ塩化ビニルとポリエチレンは、別個に分類して、分離回収することが重要であり、このようなプラスチックを種類毎に分離できるリサイクル設備が必要であった。
【０００４】
本発明は、上記に鑑みて提案されたものであって、家庭ゴミなどの一般廃棄物や産業廃棄物として廃棄される廃プラスチックを、重いプラスチックと軽いプラスチックとに分別して回収できるものでありながら、更にポリ塩化ビニルなどの塩素含有樹脂を分離するなど、廃プラスチックの内重いプラスチック片の細分回収が可能で且つ、連続的に操業でき、しかも分離精度を高めた廃プラスチックのリサイクル設備を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の廃プラスチックのリサイクル設備は、各種の廃プラスチックを破砕する破砕機と、廃プラスチックの破片の供給を受けて液体とを混合して混合物にする混合槽と、該混合槽から供給された該混合物から比重差を利用して軽いプラスチック片と重いプラスチック片とに分離する遠心分離機とを有している。遠心分離機は、両端側に出口部を設けて水平軸周りに回転して筒内面に沿うように液体に遠心力を付与する回転筒を有し、該回転筒内には、回転する中空軸と該中空軸の長手方向の中間部位に混合物を回転筒内に放出する開口部とから成る回転軸が挿通され、さらにこの回転軸には、回転筒内で回転軸の一方端部側と他方端部側とに区分して回転軸上に互いに反対の螺旋方向を有する１対の螺旋体が搭載されて構成されている。そしてこの遠心分離機においては、該一方端部側の螺旋体は、その螺旋周縁が回転筒内面に沿う液体層の中間深さに位置して液体層に浮く軽いプラスチック片を該一方端部側の出口部に送って排出し、該他方端部側の螺旋体は、その螺旋周縁が筒内面に近接配置されて、液体層に沈む重いプラスチック片を該他方端部側の出口部に送って排出するものであり、これによって重いプラスチック片と軽いプラスチック片とに選別するものである。本発明の一つの廃プラスチックのリサイクル設備は、上記遠心分離機の次に更にハイドロサイクロンが設けられており、このハイドロサイクロンは、上記遠心分離機から分離されてきた重いプラスチック片と作用液体とを混合して成る混合物が供給さて、渦下降流で比較的重いプラスチック片を、また溢流によって比較的軽いプラスチック片を分離するものであり、本発明の別の廃プラスチックのリサイクル設備は、上記遠心分離機の次に更に第２遠心分離機が設けられており、上記の第１遠心分離機は、液体として水を使用した上記混合物が供給され、第２遠心分離機は、水よりも比重の大きい重液と上記第１遠心分離機から分離されてきた重いプラスチック片とを混合する重液槽から上記混合物が供給されるように構成されており、重いプラスチック片を更に細分回収するものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の遠心分離機において、回転筒には、水平に設けられて、内部に供給された上記混合物に回転で遠心力を加えて長手中間部の開口部から周囲の回転筒内部に送り出す中空軸の回転軸と該回転軸の周囲に水平に相対回転できるように設けられ、回転筒は、上記送り出されて来る混合物にさらに遠心力を加えて、プラスチック片の比重差をを利用して、内面に沿って保持された液体層に浮く中心側の上記軽いプラスチック片と、液体層に沈む回転筒内面側の上記重いプラスチック片とに分離する。
回転筒内部においては、上記中空回転軸の一方端部側の周囲に搭載されて、上記中心側に浮いている軽いプラスチック片のみを、又は液体と共に、上記回転筒の一方端部の出口から分離する螺旋方向の少なくとも液体層中間深さまで届く一方端部側螺旋体を備えている。さらに、該回転筒内部において上記中空回転軸の他方端部側の周囲に搭載されて、上記回転筒内面側に沈んでいる重いプラスチック片のみを、又は液体と共に、上記回転筒の他方端部の出口から分離するように螺旋方向を有して上記回転筒内面に近接する他方端部側螺旋体を備えている。
【０００７】
こうして、本発明のリサイクル設備では、破砕機によって破砕された廃プラスチックの破片に混合している重い廃プラスチックと軽い廃プラスチックとが、混合槽において水などの液体と混合され、その混合物は、撹拌されて付着物が除去されてから遠心分離機に供給される。
遠心分離機では、混合物は、中空回転軸の内部に供給されて回転され、遠心力が加えられて気泡などが排除されて気泡などの影響をなくして、液体層に沈む重いプラスチック片と液体層に浮く軽いプラスチック片とに先ず分離され、次に中空回転軸の一方端部側と他方端部側の各螺旋体によって回転筒の両端部の一方の出口とと他方の出口から別々に精度良く連続的に、液体と分離して、又は液体と共に取り出される。
本発明の遠心分離機においては、また、液体の比重を細かく選択することにより、廃プラスチックの選別をその比重差によって細かく多くの種類に分離できる。特に、液体として水を使用することができ、この場合は、水により、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）などの比重が１．０より大きな重いプラスチック片は容易に分離できる。
【０００８】
遠心分離機の回転筒は、両端部とも内面を円筒面とすれば、各分離されたプラスチック片は液体と共に取り出されるが、液体からの分離は、後工程で篩によって行うことができる。
回転筒の端部にいずれか端部にテーパ部を設けることによって、後述のように各プラスチック片を液体から分離して、取り出すこともできる。例えば、上記の回転筒は、該他方端部に回転筒の内面側の液体層と回転筒中心側の空気とにまたがる先細のテーパ部を備えたものが好ましく、この場合、他方端部側の螺旋体は、その螺旋周縁が、上記回転筒の該テーパ部のテーパ状内面に近接する世に配置され、液体層に沈む上記の重いプラスチック片を、該液体層から分離して、上記他方端部の出口部から排出させる。テーパ状内面は、他方端部に行くほど内径が狭められているので、遠心力の作用により液体層がテーパ面を上って出口部側へ流れるのを妨ぐことができ、出口部からは、液体と分離して、重いプラスチック片のみを排出することができる。当該一方端部側の回転筒は、円筒面であってもよいし、この他方端部側と同様にテーパ部を設けて内面をテーパ状にすることもでき、設計の選択性を高められる。
【０００９】
回転筒は、当該一方端部側においても、回転筒内面側の液体層と回転筒中心側の空気とにまたがる該一方端部側に先細のテーパ部を設けるのが好ましく、この場合は、一方端部側螺旋体は、その螺旋周縁が少なくとも液体層の中間深さまで届いて、軽いプラスチック片を当該一方端部側の出口部に送って排出させる。このテーパ面は、液体層の出口部への流れを遮断するので、出口部からは、液体と分離した軽いプラスチック片が排出される。他方端部側の回転筒端部では、円筒面としてもよいが、上記のようにテーパ部を設けることもできる。
【００１０】
このようにして、遠心分離機において、液体に対する比重の差ないし密度の差により重いプラスチックと軽いプラスチックに有効に分離することができる。特に、密度の異なる液体を使用して、分類するプラスチックを適宜変更することができる。液体には、水又は適当な水溶液が利用でき、これにより、水より重い塩素含有樹脂、例えば、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビフェニールと、水より軽いプラスチック、例えば、ポリオレフィン類、例えば、ポリエチレンとを分離することができる。廃プラスチックからポリ塩化ビニル片などの塩素含有材料を分別することにより、再利用の際の塩素系有害ガスの発生を懸念するこなく、加工供給することできる利点がある。
【００１１】
上記破砕機は、廃棄物を５０〜２００ｍｍの寸法の粗い破片に粗砕する粗砕機と、粗い破片を１０〜１６ｍｍの寸法の細かい破片に粉砕する粉砕機とから成るものが好ましい。廃棄物が粗砕機による粗砕後にさらに粉砕機によって１０〜１６ｍｍの細かい破片に粉砕すると、遠心分離機での破片の重なり合いが少なくなって液体層による比重選別作用を良く受け分離が促進される。
また上記粗砕機と粉砕機との間には硬質物除去手段が設けることもできる。この硬質物除去手段は、土砂を除去する篩機と、鉄を除去する磁選機と、アルミや銅、黄銅、ステンレス鋼などの非磁性金属類を除去する非磁性金属類選別機とを含むようにすると、また、土砂が篩機によって粉砕前に除去されて剪断を主とする粉砕機の摩耗を防止でき、さらに有用な鉄や非磁性金属を磁選機と非磁性金属類選別機とによって回収することができる。
【００１２】
上記の遠心分離機は、上記回転軸の中空内部に該回転軸の一方端の回転継手を介して連通した混合物供給部を設けるのが好ましく、供給サイドでは、液体漏れを起こさずに連続的に混合物が混合物供給部から回転軸の中空内部に供給される。
さらに、回転筒を覆う固定ハウジングを配置して、このハウジングは、上記一方端部側の出口と他方端部側の出口をそれぞれ覆う区画部を有する構造にするのがよい。この場合、回転筒の両端部の各出口から出て来る軽いプラスチック片や重いプラスチック片を飛散させずにハウジングの各区画部で捕捉することができる。
【００１３】
さらに、上記遠心分離機は、その上記回転軸及び螺旋体と上記回転筒との間の相対速度差を調節できるように上記回転軸と上記回転筒とを別々に回転駆動する駆動部を有した構成にしてもよく、回転筒内部に供給された混合物が液体との比重差によって効果的に軽いプラスチック片と重いプラスチック片とに分離されるように、回転筒内部に滞留している時間を上記相対速度差の設定によって調節することができる。
【００１４】
さらにまた、上記遠心分離機は、液体として水を使用して、ハイドロサイクロンと組合せることが好ましく、遠心分離機から供給された重いプラスチック片に水と混合してハイドロサイクロンに供給し、ハイドロサイクロンからの渦下降流に重い重いプラスチック片と溢流中に軽いプラスチック片とにさらに、分離する。これは、作用液体に同じ水を使用して混合物を３種類の比重差グループのプラスチック片に分離できる。
【００１５】
リサイクル設備は、さらに、乾燥機と、固形物形成機とを含むのがよく、上記乾燥機は、上記遠心分離機からの軽いプラスチックの供給を受けて乾燥後に上記固形物形成機に供給することができる。上記乾燥機は、上記遠心分離機からの軽いプラスチックの供給を受けて乾燥後に上記固形物形成機に供給する。予め、塩素を含有したポリ塩化ビニル（比重が約１．１６〜１．７０）などの重いプラスチック片を排除しておけば、ポリエチレン（比重が約０．９３〜０．９５）などの軽いプラスチック片を、固形化に悪影響を与える水分を乾燥機で除去してから、固形物形成機によってダイオキシンの発生のない固形燃料などの固形物に加工することができる。固形物形成機には、ペレットミルや造粒機、エキストルーダを使用することができる。
【００１６】
【実施例】
次に、本発明の廃プラスチックのリサイクル設備を実施例によって添付図を参照にして以下に詳細に説明する。
【００１７】
遠心分離機の詳細について、図１及び図２を参照して詳しく説明すると、図１において、遠心分離機３０は、その水平軸周りに回転する回転筒３５を備え、回転筒３５は、この例では、ほぼ中央部から一方端部側に回転筒内周面を円筒面とした円筒部３５Ａを備え、円筒部３５Ａの内周には、回転筒内周面に遠心力による液体層を形成するために内側鍔状に液留め堰３５Ｅが設けられている。
回転筒３５は、この例では、他方端部側には回転筒の内周面を先細のテーパ状としたテーパ部３５Ｂから成るものである。回転筒は、当該一方端部側の円筒部３５Ａの端部に軽いプラスチック片の出口部３５Ｌを、また、テーパ部３５Ｂの端部に重いプラスチック片出口部３５Ｈを、筒体の周壁の一部を開口する開口部として形成してある。
【００１８】
回転筒３５内部には、回転軸３７が挿通されて、  回転軸３７は、中空状とされ、１対の螺旋体３６Ａ、３６Ｂの間には開口部３１Ｍを設けて、回転軸３７中空部から回転筒３５内部に連通し、回転軸３７中空部には、混合物供給管３１が、一方端部側の軸受け部を貫通して、配置され、混合物供給管３１は、一端が開口部３１Ｍ近傍に配置され、他端は、該回転軸３７の右端の回転継手３２とを介して混合物供給部３３に連通している。混合物供給部３３から供給されたプラスチック片と液体との混合物は、混合物供給管３１を通り、当該一端から回転軸３７中空部を介して開口部３１Ｍに移動し、混合物は、さらに、開口部３１Ｍから、１対の螺旋体３６Ａ、３６Ｂの間であって回転筒３５の内部に放出され、放出された混合物は、回転筒３５の高速回転による遠心力を受けて、回転筒３５内周面に、層状に保持される。
【００１９】
さらに、回転軸３７は、回転筒内部において、互いに螺旋方向反対の１対の螺旋体３６Ａ、３６Ｂが同軸的にその回転軸周りに固定され、回転軸３７の回転に伴って回転する。回転軸上の螺旋体３６Ａと螺旋体３６Ｂは、一方端部側の円筒部３５Ａと他方端部側のテーパ部３５Ｂに配置され、その回転方向においては、それぞれ、軽いプラスチック片ＰＬと重いプラスチック片ＰＨを、それぞれ対応する出口部３５Ｌ、３５Ｈの方向に送るように配置されている。
当該一方端部側の軽いプラスチック片を送る螺旋体３６Ａは、円筒部３５Ａでは螺旋周縁が液体層中間部に入る程度の外径を備えている。他方端部側の重いプラスチック片用螺旋体３６Ｂは、テーパ部３５Ｂの内面に近接する外径とされる。
【００２０】
さらに、ハウジング３９は、回転筒３５の各出口部３５Ｌ、３５Ｈに対応して内部区画室３９Ａと３９Ｂを形成し、それぞれの内部区画室の下方には軽いプラスチック出口部３９Ｌと重いプラスチック出口部３９Ｈとを設けて、回収する。回転筒３５と、回転軸３７及び螺旋体３６から成るスクロールとは、左端部の各プリー３８Ａ、３８Ｂによって、別個に回転駆動される。回転筒３５は、少なくとも内周面に供給した混合物を遠心力により回転筒３５の内周面に沿って層状に保持できるように、高速回転される。他方の回転軸３７及び螺旋体３６Ａ、３６Ｂの回転は、それぞれの螺旋体周縁が、回転筒内面との相対的回転で、プラスチック片を互いに端部側に送るような相対速度で回転駆動する。
【００２１】
この際、回転筒３５と螺旋体３６Ａ、３６Ｂとが、回転速度差を設定して回転駆動され、一般には、螺旋体３６Ａ、３６Ｂを含むスクロールの回転速度を回転筒３５より高くなるように回転駆動されるが、回転筒３５の回転速度と螺旋体３６Ａ、３６Ｂの回転速度とは、重いプラスチックＰＨ１と軽いプラスチックＰＬ１との分離精度を見ながら混合物Ｗ６の回転筒３５内での滞留時間を調節するように設定することができる。
【００２２】
重いプラスチック片ＰＨ１は、螺旋体３６Ｂによってテーパ部３５Ｂに送られ、テーパ部３５Ｂの水きり作用により液体と分離されながら、重いプラスチック出口部３５Ｈに向かって移動され、出口部３５Ｈから排出される。
他方の軽い廃プラスチック細片ＰＬ１は、液体層に浮遊しているので、円筒部３５Ａの螺旋体３６Ａによって、当該一方端部側に移動され、軽いプラスチック出口部３５Ｌに向かって移動され出口部３５Ｌからは液体Ｗと共に排出される。回転筒３５の上記の他方端部側は、上記のテーパ部３５Ｂと設けずに、円筒面にすることもでき、対応出口部３５Ｌ、３５Ｈからそれぞれ液体ＷＴと共に重いプラスチック片ＰＨ及び軽いプラスチック片ＰＬが分離される。
【００２３】
図２は、図１に示した遠心分離機の変形例を示すが、この例では、回転筒の一方端部側にもテーパ部材を配置して、軽いプラスチック片を液体ないし水からも分離するための内部構造を設けたことが異なっている。この例は、該一方端部側の円筒部３５Ａの端部側に固定されてテーパ部材３５Ｃが、円筒部３５Ａと回転軸３７との間に配置されている。テーパ部材３５Ｃは、拡径したその端部を液体層Ｗの中間位置に保持され、テーパ部材３５Ｃの縮径側の端部が回転筒３５の一方端部側に固定されていて、回転筒３５と一体に回転する。さらに、テーパ部材３５Ｃの縮径側の端部内周が、回転筒３５の一方端部に設けた軽いプラスチック出口３５Ｌと連通しており、テーパ部材３５Ｃの内周面には、上記の一方端部側の螺旋体３６Ａの螺旋周縁が近接して配置され、これにより、液体層Ｗに浮遊する軽いプラチック片を、一方端部側の螺旋体３６Ａの螺旋周縁がテーパ部材３５Ｃの内正面側に掻き揚げて、液体層と分離して、出口部３５Ｌから排出させる。
【００２４】
この構造には、液体層のみを排出するために、円筒体３５の円筒部３５Ａの端部には、集水用の狭幅の円板状空所３５Ｆが同軸状に形成されて、円板状空所の円周部が縮径側の端部と回転筒端部との間の空間に連通し、さらに円筒状空所３５Ｆの中心軸側は、一方端部側の軸受部で、回転軸３７の外周と円筒部３５Ａの軸支部の内周部との間隙部を通って、液体出口部３４に繋がっている。これにより、液体出口部３４から、円筒部３５Ａの端部で、軽いプラスチック片を分離した液体は、円板状空所３５Ｆと軸受部での間隙と液体出口部３４を通って、排出される。
【００２５】
以上のような遠心分離機を利用した廃プラスチックのリサイクル設備の例を図３〜図５に示すが、集積された各種廃プラスチックやシュレッダーダストを含む廃棄物Ｗが、ショベルローダなどの投入装置からスクリューフィーダなどの定量供給装置を介して粗砕機１０に定量供給され、そこで略５０〜２００ｍｍの粗い破片に破砕される。
【００２６】
破片Ｗ１は、振動篩やロータリディスクセパレータ（ミラクルセパレータ）や風力選別機などの篩機１３によって土砂Ｚ１が除去される。管や缶、煉瓦などの異物の多い廃棄物の場合は、ロータリディスクセパレータが利用でき、大径輪体と小径輪体とが軸方向に交互に配列された複数の回転ロータを隣接ロータ同士の大径輪体と小径輪体とで篩目用間隔を形成するように傾斜フレーム上に配列しており、中間部上方から被処理物Ｗ１を供給し、それら反発性物は転がり落ちて分離される。廃プラスチックが多く、比較的予め良く選別されている廃棄物の場合は、振動篩や風力選別機や水平なロータリディスクセパレータが好適である。
【００２７】
風力選別機は、破片Ｗ１３がコンベヤなどによって上方から供給されるホッパーと、該ホッパーから破片Ｗ１を垂直な竪形分離管の中間部へ定量供給する水平な供給手段と、竪形分離管の上端部に上端部で連通し且つ内部に負圧を発生させる吸引ブロワーを備えた竪形サイクロン筐体とから成っている。
【００２８】
竪形分離管の下端部の開口部を吸引ブロワーの空気吸引口とし、竪形分離管内に上昇空気流を発生させ、土砂Ｚ１を自重で落下させ且つ軽量破片Ｗ２を空気流によって竪形サイクロン筐体内へ搬送分離し、下端開口部を土砂Ｚ１の取り出し口とし、またサイクロン筐体の下端部に軽量破片Ｗ２の取り出しロータリシール弁を設けている。竪形分離管は、垂直の他傾斜状態にも設置でき、また下方にかけてジグザグ状の屈曲部として比較的長い摺動落下経路を形成し、土砂Ｚ１と破片Ｗ２とがその摺動落下経路を移動している間に良く分離れるように構成される。
【００２９】
竪形サイクロン筐体は、頂端面に吸引ブロワーを備えた円筒部と下端部に軽量破片Ｗ２の取り出しロータリシール弁を設けた倒円錐部とから構成されており、フレーム上に搭載リングで固定されている。竪形分離管は、竪形サイクロン筐体の上端部において接線方向で連通しおり、分離搬送されて来た軽量破片Ｗ２が筐体内で螺旋を描いて落下するようにしている。吸引ブロワーとしては、インバータ制御の可変速電動機によって回転駆動され、風量の多いルーツブロワーなどが使用されており、その排気口に浮遊物を回収するためにバグフイルターが設けられている。吸引ブロワーは、竪形分離管の供給中間部に一定の軽量物分離負圧を発生させており、バイブロフイーダなどによる定量供給でこの一定の分離負圧が維持されている。
【００３０】
今日、粗砕機１０として多数提案されているが、一般的な粗砕機１０を概略説明すると、ホッパーの下方のケーシング内部の作業室に上から下に噛み込むようにモターと減速機とでなど速回転駆動される２本の破砕スクリューを水平に軸承しており、コンテナーや各種容器など大形廃棄物を粗砕して下方から粗いスクリーンを通して排出するようにしている。この破砕によって金属やプラスッチク、木材などを複合材製品から分離して磁力選別機や非磁性金属類選別機による選別を行い易くしている。破砕スクリューの外周縁には、被破砕物に対する噛み込みを促進する各種形状の突出刃を適宜設けることが出来る。
【００３１】
他に粗砕機１０としては、廃棄物Ｗが袋や容器などに包まれている場合は、破袋機能を持っことができ、下方に狭くなった処理空間を形成する傾斜側板付きホッパーを有したケーシング内で回転駆動されるロータと、その長手方向に複数組配列されたなぎなた状破袋刃とから成るものが使用され、上記スクリュー型を二次破砕機としてその前に一次破砕機として設置することが出来る。ロータは、なぎなた状破袋刃間において横断した上仕切り板の中央部上で軸受で軸承されている。上仕切り板の下には、円弧面上に固定刃の縦通材を複数固定して粗いスクリーンを形成した下仕切り板が設けられている。
【００３２】
他に、粗砕機として従来からあるハンマークラッシャーやロータリプレスクラッシャーが廃棄物中の多い混入物に応じて適宜選択使用される。スクリュークラッシャーは、二軸式や一軸式もあり、回転テーパ状破砕スクリュー部やストレート破砕スクリュー部とケーシング内面の複数の長手方向固定刃やテーパ状部とストレート部との間のリング状固定刃の間で破砕を行い、粉砕を省き得る大きさまで破砕することが出来る。
【００３３】
粗砕され、土砂Ｚ１の除去された破片Ｗ２からはクーレンに吊られた円盤状又は櫛歯状の電気磁石から成る磁力選別機１５によって鉄などの磁性物Ｚ２が除去される。さらに、磁性物Ｚ２の除去された破片Ｗ３からは非磁性金属Ｚ３、例えば、アルミや銅、黄銅、ステンレス鋼などが、回転磁界を利用して反発する非磁性金属類選別機１７によって除去される。土砂Ｚ１や磁性物Ｚ２、非磁性金属類Ｚ３の除去された破片Ｗ４は、粉砕機１９に供給される。非磁性金属類選別機１７は、永久磁石式ドラム回転型非磁性金属類セパレータであって、投入された非磁性金属類は良伝導体で磁力線によって電磁誘導現象をおこしてうず電流を発生し、永久磁石を備えた高速回転ドラムによって非磁性金属類Ｚ３は強力な交流磁界を受けて非磁性金属類内部に発生するうず電流と反発し合い弾き出されることになる。その場合、非磁性金属類の種類によって弾き出される度合が異なる。
【００３４】
粉砕機１９も、今日多数提案されてはいるが、一般的な粉砕機１９を概略説明すると、二軸式剪断型のものでは、ある程度の大きさの粗砕された破片Ｗ４をケーシング内で左右一対の上から下へ噛み込む回転破砕刃と対応した相手軸の突出刃及びスクリーンを成す縦通固定刃とで細断していきスクリーンによって所望の大きさ、例えば１０〜１６ｍｍ程度の破片Ｗ５を得る。粉砕機１９としては、この二軸式剪断型の他に一軸式カッター型のものも使用される。ホッパーの下方のケーシング内部の作業室内にそれぞれ複数の回転破砕刃と固定刃とを交互に配列してそれらの間で粗砕物を細断する。
【００３５】
底部には横断支持板の幅方向に隔設され、より細かな格子状を成す複数の縦通固定刃部材から成るスクリーンを取り付け、このスクリーンによって所望の大きさの破片を得る。回転破砕刃は、固定刃の中央部の軸受で支持された回転軸に回転方向に位相を順次ずらして取り付けられる。回転破砕刃の刃先側にも短固定刃が設けられる。他に、粉砕機１９としては、二軸式又は一軸式のロータリプレスクラッシャーが有り、回転テーパ状破砕スクリュー部やストレート破砕スクリュー部とケーシング内面の複数の長手方向固定刃やテーパ状部とストレート部との間のリング状固定刃の間で粉砕することが出来る。
【００３６】
硬質物の除去されて粉砕された細かい破片Ｗ５は、次に、撹拌機付き定量供給機１９Ａによって所定量ずつ混合槽２１に送られ分離作業液体の水と混合される。混合槽２１には、スクリュー撹拌器２２が設けられており、その撹拌作用によって細片Ｗ５を均一に混合すると共に細片Ｗ５から付着物を分離する。混合槽２１は給水装置２０から上水Ｙ１が補給され、常にほぼ一定レベルの水を作用液体ＷＴとして保持している。
【００３７】
細片Ｗ５と水ＷＴの混合物Ｗ６は、混合槽２１からポンプ２３によって上記の遠心分離機３０に供給される。この遠心分離機３０には、例えば図２に示すように、軽いプラスチック片ＰＬと、重いプラスチック片ＰＨとを液体からも分離して分別せするものが好ましく、液体を別に取り出す。
【００３８】
図２に示すように、混合物Ｗ６は、中空回転軸３７を通してその長手方向中央部に混合物出口３１Ｍから回転筒３５の内部に供給され、回転によって遠心力が加えられて気泡が除かれて回転筒３５の内面に沿って保持された水に浮く中心側の軽いプラスチックＰＬ１（例えば、ポリエチレン：比重０．９４）と水に沈む回転筒内面側の重い廃プラスチックＰＨ１（例えば、ポリ塩化ビニル：比重１．３やナイロンのポリアミド樹脂：比重１．１）とに、回転軸３７の周りに搭載された螺旋体３６によって分離される。この実施例は、苛性ソーダなどのアルカリ性水溶液を使用せず、液体管理が容易で、設備の傷みも少ない。
【００３９】
細片Ｗ５と水ＷＴの混合物Ｗ６は、混合槽２１からポンプ２３によって遠心分離機３０の内部に右端の回転継手３２を介して中空の回転軸３７を通してその中央部の開口部３１Ｍから回転筒３５内部に供給される。回転筒３５の内部で混合物Ｗ６は回転によって遠心力を加えられて、気泡が除かれる。液体ＷＴ、例えば、水に対する比重差に応じて液体層Ｗより重いプラスチック片ＰＨは、回転筒３５の内面側に沈み、液体層より軽いプラスチック片ＰＬは、中心部寄りの回転軸３７の周りの空気部に向かって浮く。
【００４０】
遠心分離機３０から分離された重いプラスチック片ＰＨに、さらに、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）とポリスチレン（ＰＳ）などの比重が１より大きい２種類の重いプラスチック片が混合されていれば、それらにまた作用液体として水を混合してハイドロサイクロン７０によって、渦下降流で比較的重いＰＥＴを、また溢流によって比較的軽いＰＳを分離することができる。分離された重いプラスチック片ＰＨは、塩素を含んだ物は後記のように処理され、分離された軽いプラスチック片ＰＬは、脱水機又は乾燥機６４によって乾燥されて、後記のような固形成形機６５〜６７に送られる。分離された水ＷＴは、ストレーナ７１で濾された後にリターンタンク７２に集められてからポンプによって混合槽２１に戻される。
【００４１】
分離された重いプラスチック片ＰＨにさらに、多くの種類の重いプラスチック片が混合していれば、上記遠心分離機３０の次に適時、図５に示すように遠心分離機を設けて、比重が順次１．０より大きくした作用液体を利用していくように構成される。第２遠心分離機５０を設けた場合、第１遠心分離機３０からの重いプラスチック片ＰＨ１（比重が１より大きいポリ塩化ビニルとポリアミド樹脂との混合物Ｗ７）は、遠心式などの脱水機４１において脱水されてから比重調整槽の重液槽４３に供給されて水より比重の大きい重液Ｙ２と混合される。重液槽４３は、重液タンク４３Ａから重液供給装置４３Ｂによって重液Ｙ２が補給される。
【００４２】
重液槽４３からポンプによって混合物Ｗ７は第２遠心分離機５０には供給される。第２遠心分離機５０は、上記第１遠心分離機３０と同じ構造を有しており、ただ水に代えて塩水などの重液（最大比重約１．４）を廃プラスチックの比重差分離のために使用している（例えば、重液の比重が、ポリ塩化ビニルの比重１．３より若干小さいく、ポリアミド樹脂の比重１．１より若干大きい１．２に設定されている）。混合物Ｗ７は、第２遠心分離機５０によって重いプラスチック片ＰＨ２（ポリ塩化ビニル）と軽いプラスチック片ＰＬ２（ポリアミド樹脂）とに分離され、重液はポンプによって重液タンク４３Ａに戻される。
【００４３】
重いプラスチック片のポリ塩化ビニルＰＨ２は、脱塩機６１に供給されて、加熱され、塩素が塩素蒸気Ｘ１として除去される。塩素蒸気Ｘ１は、冷却器６２で冷却凝縮され、水に吸収されて塩酸Ｘ２として回収される。又は、塩素蒸気や塩素ガスは、塩素ガス吸収装置において、生石灰に吸収させることもできる。脱塩された廃プラスチック片Ｗ８は、造粒機６５でプラスチック固形物Ｘ３に成形される。他方、第１と第２の遠心分離機３０、５０からの軽い廃プラスチックＰＬ１、ＰＬ２のポリエチレンやポリアミド樹脂は、乾燥機６３に供給されて乾燥後にペレットミル６６や造粒機６５、エキストルーダ６７などの固形物形成機に供給されて、固形燃料や油化原料、高炉還元材、コークス炉燃料に利用可能な固形物Ｘ４に成形される。エキストルーダ６７からの固形物は、さらにリペレットミル６８で再生プラスチックペレットＸ５としてリサイクルされる。
【００４４】
ペレットミル６６は、横置き状態で回転可能に支持されて回転駆動される水平回転円筒体のリング内に開口部から乾燥した細片状の軽いプラスチックが供給される。リング内では、その内面に圧接された２個の押し込みローラの転動輪が矢印に転動され、それらの回転方向後側空間に混合物が集められ、転動輪によって圧縮されて、リングの周囲壁を成すダイの、例えば直径５ｍｍの多数のダイ孔から圧密化され押し出される。５〜７ｍｍ程押し出されたところで、リングの外側に設けられたカッターブレードによって切断されて、粒状固形物が得られる。転動輪の外周面には、細片の取り込みスリップを防いで取り込みを容易にするために多数の溝が形成されている。粒状固形物は、カッターブレードによって切断された際に崩れた物を篩がけして選別除去するためにコンベヤで円筒篩機に供給され、保形性の良い粒状固形物が冷却機に送られて空気冷却されるのがよい。
【００４５】
造粒機６５について概略説明すると、一端部の投入口から投入されたプラスチックを含む軽量物を他端部の取り出し口に至る長手方向にかけて搬送しながら破砕、混練、圧縮及び粉砕を行い、摩擦や圧縮の発熱で温度を上げ、プラスチックを溶融するもので、細長ケーシング内の長手方向に並設され対向方向に回転駆動される一対の回転軸と、それらの各々に取り付けられた螺旋体及び圧搾体と、これらに対して所定の隙間をとってケーシング内に取り外し可能に付設された耐摩耗性内張体と、取り出し口の固形化用ノズル付き多孔板とから構成されている。圧搾体は、特に粉砕と溶解を促進する臼状圧搾部を構成している。他の造粒機としては、手の平で団子を丸めるような動きをする擦り合わせ板式造粒機も使用される。
【００４６】
【発明の効果】
本発明の廃プラスチックのリサイクル設備の遠心分離機は、回転円筒内で、液体層に沈む重いプラスチック片と液体層に浮く軽いプラスチック片とに先ず分離し、次に中空軸回転軸の一方端部側と他方端部側の各螺旋体によって回転筒の両端部の一方及び他方の各出口から別々に精度良く連続的に分離して排出することができる。液体層を成す液体の比重を選択して重液に調整することにより、廃プラスチックの選別を重液の比重に対比してより細かく多くの種類に分離でき、特に、液体を水とすれば、水より軽いプラスチック片と重いプラスチック片とに効果的に分離することができる。さらに、回転筒が円筒面とすれば各プラスチック片は液体と共に取り出すことも可能になる。上記遠心分離機の次に更にハイドロハイクロンを設けた廃プラスチックのリサイクル設備では、ハイドロサイクロンに上記遠心分離機から分離されてきた重いプラスチック片と作用液体とを混合して成る混合物が供給さて、渦下降流で比較的重いプラスチック片を、また溢流によって比較的軽いプラスチック片を精度良く連続的に分離でき、また上記遠心分離機の次に更に同じ構造の第２遠心分離機を設けた別の廃プラスチックのリサイクル設備では、上記の第１遠心分離機は、液体として水を使用した上記混合物が供給され、第２遠心分離機は、水よりも比重の大きい重液と上記第１遠心分離機から分離されてきた重いプラスチック片とを混合する重液槽から上記混合物が供給されるように構成され、重いプラスチック片を更に精度良く連続的に細分回収できる。
【００４７】
上記回転筒は、その他方端部側にテーパ部を設けて、他方端部側螺旋体の螺旋周縁をテーパ部の内面に近接するように配置すれば、テーパ部側の出口からは、液体の付着の殆どない重いプラスチック片を取り出すことができる。
【００４８】
回転筒は、その一方端部側にテーパ部を設けて一方端部側螺旋体を少なくとも液体中間深さまで届くように配置すれば、テーパ部側の出口からは、液体の付着の殆どない軽いプラスチック片を効率的に取り出すことができる。
【００４９】
上記破砕機は、廃棄物を粗砕機と粉砕機とを含んで、粗砕機と粉砕機との間には硬質物除去手段が設ければ、細かい破片に粉砕されるので遠心分離機での破片の重なり合いが少なくなり、液体による比重選別作用により、分離が促進される。また、硬質物除去手段により、土砂などが除去されて剪断を主とする粉砕機の摩耗を防止でき、有用なステンレス鋼鋼を含む鉄鋼屑や、非磁性金属類の金属屑を回収することができる。
【００５０】
また、上記遠心分離機は、回転継手を介して連通した混合物供給部を設け、液体漏れを起こさずに連続的に混合物が混合物供給部から回転軸の中空内部に供給することができ、上記回転筒を覆う固定ハウジングを備えれば、取り出しサイドでは、回転筒の両端部の各出口から放出される軽いプラスチック片や重いプラスチック片を飛散させずにハウジングの各区画部で捕捉することができる。
【００５１】
さらに、上記遠心分離機は、その上記回転軸及び螺旋体と上記回転筒との間の相対速度差を調節できるように上記回転軸と上記回転筒とを別々に回転駆動する駆動部を設ければ、この相対速度差の設定によって廃プラスチックの回転筒内部での滞留している時間を調節することができ、これにより、比重差によって効果的に軽いプラスチック片と重いプラスチック片とに分離できる。
【００５２】
さらにまた、上記遠心分離機は、液体として水を使用し、さらに、ハイドロサイクロンを利用すれば、作用液体に同じ水を使用して混合物を３種類の比重差グループのプラスチック片に分離できる。
【００５３】
本発明のリサイクル設備は、さらに、乾燥機と、ペレットミルや造粒機、エキストルーダなどの固形物形成機を含むことでき、乾燥機により遠心分離機からの軽いプラスチックを乾燥した後に固形物形成機により固形化することができ、塩素を含有したポリ塩化ビニルなどの重いプラスチック片を含まないで固形化すれば、使用中のダイオキシンの発生を伴わない固形燃料などの固形物に加工することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係るリサイクル設備の遠心分離機の縦断面図。
【図２】本発明の実施例に係るリサイクル設備の別の形態の遠心分離機の縦断面図。
【図３】本発明の実施例に係るリサイクル設備を示すフローチャート。
【図４】本発明の実施例に係る廃プラスチックのリサイクル設備を使用する作業工程を示すフローチャートである。
【図５】本発明の別の実施例に係る廃プラスチックのリサイクル設備を使用する作業工程を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１        廃プラスチックのリサイクル設備
１０    破砕機（粗砕機）
１３    硬質物除去手段（篩機）
１５    硬質物除去手段（磁選機）
１７    硬質物除去手段（非磁性金属類選別機）
１９    破砕機（粉砕機）
２１    混合槽
２３    ポンプ
３０    第１遠心分離機
３１    回転軸
３１Ａ中空部の通路
３１Ｍ混合物出口
３２    回転継手
３３    混合物供給部
３４    液体出口部
３５    回転筒
３５Ａ円筒部
３５Ｂ円錐状部
３５Ｈ重い廃プラスチック出口
３５Ｌ軽い廃プラスチック出口
３６    螺旋体
３９    ハウジング
４１    脱水機
４３    重液槽
５０    第２遠心分離機
６１    脱塩手段
６３    乾燥機
６５    固形物形成機（造粒機）
６６    固形物形成機（ペレットミル）
６７    固形物形成機（エキストルーダ）
ＰＨ    重い廃プラスチック
ＰＬ    軽い廃プラスチック
Ｗ        廃プラスチックを含んだ廃棄物
【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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