(57)【要約】    【課題】廃プラスチックの処理状況に応じて、処理槽に設けられた固定刃を適切に動作させることのできる、廃プラスチック処理装置を提供すること。    【解決手段】周側壁２ｂには、タンク２の中央に向かって延びる略円筒状のスライド用固定ボス２５が設けられており、スライド用固定ボス２５の外方に、略円筒状の油圧シリンダ２８が設けられている。そして、油圧シリンダ２８の内部のピストン３１が、油圧シリンダ２８内の油圧の変化に応じて進退すると、これに伴って、固定刃４が、スライド用固定ボス２５内を摺動して、タンク２内に進出またはタンク２内から退避する。よって、材料をタンク２に投入した直後は、固定刃４をタンク２内から退避させておくことで、材料の粗破砕工程において、固定刃４が破砕の阻害要因となることを回避することができる。【選択図】            図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
底壁と、上記底壁の周端縁から立設する周側壁とを有する処理槽と、
上記処理槽内に設けられ、水平回転する水平回転羽根と、
上記水平回転羽根の回転軌跡に沿って、上記水平回転羽根の先端と対向するように上記処理槽の周側壁に設けられ、上記水平回転羽根に対して進退可能な複数の固定刃と、を備えていることを特徴とする、廃プラスチック処理装置。
【請求項２】
上記複数の固定刃は、それぞれ上記処理槽の周側壁において、進退方向にスライド自在にキー嵌合されていることを特徴とする、請求項１に記載の廃プラスチック処理装置。
【請求項３】
上記固定刃の進退動作を制御する制御手段と、
上記固定刃の進出タイミングを検知する検知手段と、を備え、
上記制御手段は、上記検知手段が検知した進出タイミングに応じて、上記固定刃を進出させることを特徴とする、請求項１または２に記載の廃プラスチック処理装置。
【請求項４】
上記検知手段は、上記水平回転羽根の回転負荷または上記処理槽内の温度を検知するものであり、
上記制御手段は、上記検知手段によって検知される上記回転負荷または上記温度が所定の値に到達したときに、上記固定刃を進出させることを特徴とする、請求項３に記載の廃プラスチック処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、廃プラスチック処理装置、詳しくは、水平回転する水平回転羽根と固定刃とを備えている廃プラスチック処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、資源の有効活用の観点から、プラスチックの廃材（以下、「廃プラスチック」という。）をリサイクルすることが種々検討されており、実用化されつつある。
このような、廃プラスチックのリサイクルは、たとえば、廃プラスチック処理装置を用いて、廃プラスチックを破砕し、造粒することで行われる。廃プラスチック処理装置は、たとえば、廃プラスチックが投入される処理槽、処理槽内に設けられ、水平回転可能な水平回転羽根および処理槽に固定された固定刃を備えている。この種の廃プラスチック処理装置が特許文献１に記載されている。
【特許文献１】特開２００４−１３６６３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１に記載の廃プラスチック処理装置は、処理槽としてのタンクと、水平回転羽根としての回転羽根と、固定刃とを備えており、回転羽根を一定の速度で回転させた状態でタンク内に廃プラスチックを投入することで、廃プラスチックが、回転羽根および固定刃により破砕され、さらに、せん断熱により溶解されて造粒される。
より詳しくは、上記装置による廃プラスチックの処理工程においては、廃プラスチックを処理槽に投入してから一定時間は、主として、廃プラスチックが破砕される。処理時間が経過するに従って、せん断熱により処理槽内の温度が高くなり、破砕された廃プラスチックが溶解していく。そして、回転羽根および固定刃により廃プラスチックが造粒される。
【０００４】
このような処理において、廃プラスチックが破砕される工程、特に、当初の粗粉砕の工程では、投入された廃プラスチック（たとえば、廃プラスチックのフィルムやシート材）が固定刃の上に載り、リング状に滞留してしまい、破砕処理が円滑にできない場合があり、固定刃の存在が破砕処理を阻害する要因となることがある。その一方で、粗破砕の工程が終了した後は、微破砕、造粒などの各工程を円滑に処理するためには、固定刃が必要となる。
【０００５】
そこで、固定刃を処理槽に対して着脱可能とし、各工程に応じて固定刃を装着または離脱させることが提案されるが、このような動作は極めて煩雑である。
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、その目的とするところは、廃プラスチックの処理の工程に応じて、処理槽に設けられた固定刃を適切に動作させることのできる、廃プラスチック処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、底壁と、上記底壁の周端縁から立設する周側壁とを有する処理槽と、上記処理槽内に設けられ、水平回転する水平回転羽根と、上記水平回転羽根の回転軌跡に沿って、上記水平回転羽根の先端と対向するように上記処理槽の周側壁に設けられ、上記水平回転羽根に対して進退可能な複数の固定刃と、を備えていることを特徴としている。
【０００７】
このような構成によると、全部または一部の固定刃を処理の各工程に応じて水平回転羽根に対して進退させることができる。すなわち、廃プラスチックを処理槽に投入した直後は、固定刃を退避させておくことで、固定刃が、廃プラスチックの粗破砕工程において、破砕の阻害要因となることを回避することができる。そして、所定時間が経過して粗破砕工程が終了してからは、退避させておいた固定刃を進出させることで、微破砕、造粒などの各工程を円滑に処理することができる。よって、固定刃を適切に使用態様または非使用態様に切替えて、処理効率の向上を図ることができる。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記複数の固定刃は、それぞれ上記処理槽の周側壁において、進退方向にスライド自在にキー嵌合されていることを特徴としている。
このような構成によると、固定刃を確実に処理槽内に進出させ、または処理槽内から退避させることができる。また、水平回転羽根と固定刃との交差角度を一定に保つことができる。
【０００９】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、上記固定刃の進退動作を制御する制御手段と、上記固定刃の進出タイミングを検知する検知手段と、を備え、上記制御手段は、上記検知手段が検知した進出タイミングに応じて、上記固定刃を進出させることを特徴としている。
このような構成によると、固定刃を適切なタイミングで処理槽内に進出させることができる。たとえば、検知手段において、廃プラスチックの粗破砕が大略終了した時点を進出タイミングとして検知するように設定しておけば、まず、粗破砕の工程では、全部または一部の固定刃を処理槽内から退避させておき、次いで、粗破砕工程の終了後に、微破砕、造粒などの工程において、退避させておいた固定刃を処理槽内に進出させることができる。
【００１０】
また、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、上記検知手段は、上記水平回転羽根の回転負荷または上記処理槽内の温度を検知するものであり、上記制御手段は、上記検知手段によって検知される上記回転負荷または上記温度が所定の値に到達したときに、上記固定刃を進出させることを特徴としている。
このような構成によると、水平回転羽根の回転負荷または処理槽内の温度を検知することにより、固定刃を確実なタイミングで処理槽内に進出させることができる。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に記載の発明によれば、固定刃を適切に使用態様または非使用態様に切替えて、処理効率の向上を図ることができる。
請求項２に記載の発明によれば、固定刃を確実に処理槽内に進出させ、または処理槽内から退避させることができる。
請求項３に記載の発明によれば、固定刃を適切なタイミングで処理槽内に進出させることができる。
【００１２】
請求項４に記載の発明によれば、固定刃を確実なタイミングで処理槽内に進出させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は、本発明にかかる廃プラスチック処理装置の一実施形態を示す要部側断面図であり、図２は、図１に示す廃プラスチック処理装置の要部平面図である。
図１において、処理装置１は、処理槽としてのタンク２、水平方向に回転する水平回転羽根３、固定刃４、モータ５および支持フレーム６を備えている。
タンク２は、支持フレーム６上に設置され、廃プラスチックを受け入れるために、円板状の底壁２ａと、底壁２ａの周端縁から立設する円筒状の周側壁２ｂとを一体的に備え、上部が開放される有底円筒形状をなしている。
【００１４】
また、タンク２内には、タンク２内の温度を検知するための熱電対からなる検知手段としての温度センサ２１が設けられている。
また、タンク２の上部には、廃プラスチックを投入するための投入口７が形成されるとともに、下部側方には、造粒物を排出するための排出部８が設けられている。
排出部８には、タンク２から連通して形成された下方に向かって開放される排出口９と、排出口９とタンク２との間を開閉するための開閉ゲート１０とが設けられている。開閉ゲート１０には、圧力シリンダ１１が連結されており、開閉ゲート１０は、その圧力シリンダ１１の進退駆動により開閉動作される。
【００１５】
水平回転羽根３は、タンク２内の底部に設けられており、タンク２の底壁２ａの中央部を上下方向、すなわち、垂直方向に貫通する回転軸１２と、回転軸１２の上部において支持される羽根部材１３とを備えている。
回転軸１２は、タンク２の底壁２ａの下方において、その下部が支持フレーム６内に軸受１５を介して回転自在に支持されるとともに、その上部がタンク２内に突出されている。また、支持フレーム６内において、回転軸１２には、モータ５からの動力が伝達される受動プーリ１６が、相対回転不能に設けられている。
【００１６】
また、羽根部材１３は、回転軸１２に対して互いに径方向の反対方向に延びる２つの長刃部１８を一体的に備えており、長刃部１８の先端には、回転刃１７が設けられている（図２参照）。また、羽根部材１３を、回転軸１２の上部に嵌合させることにより、長刃部１８がタンク２内の中心から径方向に延び、回転刃１７が周側壁２ｂの内側面と対向するように配置されている。なお、長刃部１８には、その長手方向にわたって水平回転羽根３の回転方向下流側に向かって鋭利な刃が形成されている。
【００１７】
また、固定刃４は、水平回転羽根３の回転軌跡に沿って、周側壁２ｂに所定間隔ごとに複数設けられ、それぞれ、回転している水平回転羽根３の回転刃１７と、長刃部１８の長手方向（タンク２の径方向）において対向するように配置されている（なお、図１においては、図が煩雑となるのを避けるため、固定刃４は１つのみ示されている）。
図３は、固定刃４の構成を詳しく示す図であって、図３（ａ）は、タンク２内に進出させた状態の固定刃４を鉛直面で切断して正面からみた図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）の矢印Ａ方向からみた側面図であって、一部省略されている。また、図４は、タンク２内から退避させた状態の固定刃４を鉛直面で切断して正面からみた図である。
【００１８】
周側壁２ｂには、周側壁２ｂの厚さ方向を貫通して、タンク２の中央に向かって延びる略円筒状のスライド用固定ボス２５が設けられており、スライド用固定ボス２５の外端には、環状のシリンダ取付板２６が設けられている。なお、スライド用固定ボス２５の内端は、周側壁２ｂの内側面と面一となるように配置されている。また、シリンダ取付板２６の外端には、環状のパッキン２７を介してその内部が液密とされている略円筒状の油圧シリンダ２８が設けられており、これらの軸芯は、ほぼ同一となるように配置されている。
【００１９】
スライド用固定ボス２５には、その内周面２５１の下面に軸芯方向（図３において左右方向）に延びる凹状の溝２５２が形成されており、この溝２５２に、略直方体状の長手のスライドキー２９が嵌合されている。スライドキー２９は、スライド用固定ボス２５の径方向を貫通するねじ３０によって、スライド用固定ボス２５に固定されている。これによって、スライドキー２９は、断面略矩形状の上方部分がスライド用固定ボス２５の内周面２５１から内方に突出するように、配置されている。
【００２０】
また、油圧シリンダ２８の内部には、油圧シリンダ２８の軸芯方向に進退可能なピストン３１が設けられている。ピストン３１は、油圧シリンダ２８内の油圧の変化に応じて、パッキン２７、シリンダ取付板２６およびスライド用固定ボス２５の内部空間を、軸芯方向に進退する。
ピストン３１の先端には、タンク２の中央に向かって延びる連結部材３２が設けられており、連結部材３２に固定刃４が取り付けられている。
【００２１】
固定刃４には、略円柱状のスライド部４１と、スライド部４１と一体的に形成され、スライド部４１の先端からタンク２の中央に向かって延びる刃部４２とが備えられている。また、スライド部４１には連結部材３２が連結され、スライド部４１の径方向に螺着されるねじ３３によって、スライド部４１と連結部材３２とが固定されている。これによって、固定刃４が連結部材３２を介して、ピストン３１に取り付けられている。
【００２２】
スライド部４１の下面には、その軸芯方向に延びる凹状の溝４１１が形成されており、溝４１１に、スライドキー２９の上方部分が摺動可能に嵌合している。これにより、スライド部４１は、スライドキー２９に沿ってスライド用固定ボス２５内をスライドすることができる。すなわち、固定刃４は、スライド用固定ボス２５にキー嵌合されており、軸芯方向にスライド自在とされている。
【００２３】
刃部４２は、側面視略扇状に形成されており、その扇状の中心角を形成する部分が刃先とされている（図３（ｂ）参照）。そして、刃部４２の刃先は、水平回転羽根３の回転方向上流側に向き、回転する水平回転羽根３の回転刃１７と対向するように配置されている。
油圧シリンダ２８は、図示しないが、ピストン３１を進出動作させるための進出流路と、ピストン３１を退避させるための退避流路とを切替可能に備えている。油圧シリンダ２８内において、進出流路の油圧が高くなると、ピストン３１がタンク２の中央に向かって進出し、それに伴って、固定刃４がタンク２の中央に向かって進出する。これにより、固定刃４の刃部４２が、図３（ａ）に示すように、周側壁２ｂの内側面からタンク２内に進出する。この状態で、固定刃４の刃部４２は、回転する水平回転羽根３の回転刃１７と、刃部４２を上方、回転刃１７を下方として、上下方向に重なるように配置される。
【００２４】
また、油圧シリンダ２８内において、退避流路の油圧が高くなると、ピストン３１がタンク２の外方に向かって退避し、それに伴って、固定刃４がタンク２の外方に向かって退避する。これにより、固定刃４の刃部４２が、図４に示すように、周側壁２ｂの内側面からタンク２の外方に退避して、スライド用固定ボス２５内に収容される。
モータ５は、図１に示すように、支持フレーム６上において、タンク２の側方に配置されており、そのピニオンシャフト１９が支持フレーム６内に挿入されている。また、ピニオンシャフト１９には、伝動プーリ２０が相対回転不能に設けられている。
【００２５】
そして、ピニオンシャフト１９に設けられている伝動プーリ２０と、回転軸１２に設けられている受動プーリ１６とには、図示しないエンドレスベルトが巻回されている。そのため、モータ５の駆動によって、ピニオンシャフト１９が回転されると、伝動プーリ２０、図示しないエンドレスベルトおよび受動プーリ１６を介して、その動力が回転軸１２に伝達され、これにより、羽根部材１３の回転刃１７が、タンク２内において各固定刃４の刃部４２と順次対向する状態で、水平回転羽根３が水平方向に回転される。
【００２６】
また、この処理装置１には、タンク２の上方に、タンク２内に所定量の水を供給するための、給水管２３が設けられている。給水管２３には、この給水管２３を開閉して、給水またはその停止を制御するための給水弁２４が設けられている。
図５は、処理装置１の制御系統を簡略化して示すブロック図である。
処理装置１は、処理装置１の各部を制御するための制御部３４を備えている。制御部３４は、マイクロコンピュータやＲＯＭ、ＲＡＭなどを含み、モータ５、圧力シリンダ１１、温度センサ２１および給水弁２４と接続されており、これらを制御している。また、それぞれの固定刃４に対応する油圧シリンダ２８には、各油圧シリンダ２８の進出流路および退避流路を選択的に切替えるための電磁弁３５がそれぞれ接続されている。各電磁弁３５は、制御部３４に接続されている。また、各油圧シリンダ２８には共通の油圧装置３６が接続されており、油圧装置３６が各油圧シリンダ２８に対して油を循環させている。その油圧は０．２〜０．６ＭＰａに設定されている。
【００２７】
また、電磁弁３５は、制御部３４の制御によって各油圧シリンダ２８内を流れる油の流路を、進出流路または退避流路に選択的に切替える。このような制御部３４による電磁弁３５の制御によって、固定刃４の進退動作が制御される。
以下、処理装置１における具体的な処理を説明する。
この処理装置１で処理される材料（廃プラスチック）としては、特に制限されないが、代表的には、ポリエチレン（ＰＥ：溶融温度１３０℃）、ポリプロピレン（ＰＰ：溶融温度１７０℃）、ポリスチレン（ＰＳ：溶融温度１３０℃）、ＡＢＳ樹脂（ＡＢＳ：溶融温度１４０℃）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ：溶融温度２００℃）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ：溶融温度２５０℃）、ポリアセタール（ＰＯＭ：溶融温度１７０℃）などの混合物であって、たとえば、廃プラスチックシート（エアキャップシートなどの包装用シートを含む）、廃プラスチックフィルムなどシート（フィルム）形状の廃プラスチックが含まれる。
【００２８】
たとえば、処理開始前は、固定刃４は電磁弁３５が制御されることにより、処理する材料が、１００ｍｍ以下の細かいサイズの大きさの場合には、全ての固定刃４がタンク２内から退避し、処理する材料が１００ｍｍを超える大きいサイズの大きさの場合は、一部の固定刃４がタンク２内から退避している。（図４参照）。そして、モータ５が駆動され、水平回転羽根３が周速３０〜５０ｍ／ｓで回転した後、投入口７から、材料をタンク２内に投入する。これにより、処理が開始される。
【００２９】
タンク２内では、水平回転羽根３の高速回転によって、長刃部１８が材料をせん断して破砕するとともにせん断熱を加える。これにより、１００ｍｍを超える大きさの材料は粗破砕されると同時にせん断熱が加えられる。また、１００ｍｍ以下の大きさの材料はせん断熱のみ加えられる。この粗破砕工程においては、全てまたは一部の固定刃４が、タンク２内から退避しているので、投入された材料が、固定刃４の上に載って、リング状に滞留するということがなく、材料が効率的に粗破砕されてせん断熱が加えられる。
【００３０】
そして、処理の開始から、タンク２内の温度は、水平回転羽根３のせん断熱によって上昇し続け、温度センサ２１が、１００〜１５０℃、好ましくは、１２０〜１３０℃の温度を検知したところで、電磁弁３５が制御されることにより、固定刃４の全てがタンク２内に進出する（図２、図３参照）。
なお、固定刃４を進出させるための温度は、材料の性質に合わせて予め制御部３４のＲＯＭまたはＲＡＭに設定されており、制御部３４では、その設定された温度と温度センサ２１が検知した温度とが一致したときに、その時点を固定刃４の進出タイミングと判断して電磁弁３５を制御して、固定刃４を進出させる。
【００３１】
そして、固定刃４が進出すると、タンク２内では、水平回転羽根３の高速回転によって、長刃部１８のせん断に加えて、回転刃１７と固定刃４の刃部４２とのせん断によって、材料がさらに細かく破砕される。このようにして、材料が微破砕される。
また、微破砕された材料は、水平回転羽根３のせん断熱によって溶融し、減容化が促進されながら、溶着して粒状に成形（造粒）される。
【００３２】
そして、温度センサ２１が、１３０℃以上、好ましくは、１３０〜１８０℃の温度を検知した時点を契機として、制御部３４による給水弁２４の制御により、タンク２内に給水管２３から水を供給して、材料を一気に冷却する。そして、冷却により表面が硬化した材料が、水平回転羽根３および固定刃４により、さらに、破砕されつつ造粒される。水の供給量は、たとえば、投入された材料１００重量部に対して、２〜７重量部である。
【００３３】
そして、タンク２内に水を供給してから、２０〜６０秒間、好ましくは、３０〜４０秒間経過した後、制御部３４により、圧力シリンダ１１を作動させて、開閉ゲート１０を開動作させることにより、造粒物を、排出口９を介してタンク２の外へ排出し、ベルトコンベアなどを介して、図示しない貯蔵槽に搬送し、その貯蔵槽に貯蔵する。
そして、必要により、貯蔵槽に貯蔵された造粒物を図示しない篩によって、粒度選別することにより、目的および用途に応じた粒径の造粒物を得ることができ、その目的および用途に応じたリサイクルに供することができる。
【００３４】
また、退避している固定刃４を、タンク２内に進出させるタイミングは、上記したタンク２内の温度検知に基づくものに限らず、モータ５の負荷（モータの発生電流値、あるいは、モータのトルク）が所定値に到達したことを検知することに基づくものであってもよい。材料の粗破砕が大略終了すると、モータ５の負荷が安定するので、そのときのモータ５の負荷を検知することで、粗破砕が大略終了したと判断できる。
【００３５】
なお、材料のサイズが細かい場合には、粗破砕および微破砕の工程では全ての固定刃４をタンク２内から退避させておき、給水直前に全ての固定刃４をタンク２内に進出させてもよい。このようにすれば、細かい造粒物を得ることができる。
以上のように、処理装置１では、材料をタンク２に投入した直後は、固定刃４をタンク２内から退避させておくことで、材料の粗破砕工程において、固定刃４が破砕の阻害要因となることを回避することができる。そして、粗破砕工程が終了してからは、退避させておいた固定刃４をタンク２内に進出させることで、微破砕、造粒などの各工程を円滑に処理することができる。よって、固定刃４を適切に使用態様または非使用態様に切替えて、処理効率の向上を図ることができる。
【００３６】
また、固定刃４は、タンク２の周側壁２ｂのスライド用固定ボス２５において、進退方向にスライド自在にキー嵌合されているので、固定刃４を確実にタンク２内に進出させ、または、タンク２内から退避させることができる。また、水平回転羽根３と固定刃４との交差角度を一定に保つことができる。
また、上記の処理では、水平回転羽根３の回転負荷またはタンク２内の温度を検知したことに応じて、固定刃４をタンク２内に進出させるので、材料の粗破砕が大略終了した時点で固定刃４を適切かつ確実なタイミングでタンク２内に進出させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明にかかる廃プラスチック処理装置の一実施形態を示す要部側断面図である。
【図２】図１に示す廃プラスチック処理装置の要部平面図である。
【図３】固定刃の構成を詳しく示す図であって、図３（ａ）は、タンクから進出させた状態の固定刃を鉛直面で切断して正面からみた図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）の矢印Ａ方向からみた側面図である。
【図４】タンクから退避させた状態の固定刃を鉛直面で切断して正面からみた図である。
【図５】処理装置の制御系統を簡略化して示すブロック図である。
【符号の説明】
【００３８】
１      処理装置
２      タンク
２ａ    底壁
２ｂ    周側壁
３      水平回転羽根
４      固定刃
２１    温度センサ
３４    制御部
【図１】
2006043591.tif 000003
【図２】
2006043591.tif 000004
【図３】
2006043591.tif 000005
【図４】
2006043591.tif 000006
【図５】
2006043591.tif 000007