(57)【要約】当発明は有機・無機ゴミを再利用して、多目的利用の鋳造用埋没材を生産するための機械およびプロセスに関係するものである。この機械は基本的に、液圧ピストン、プッシュプレート、供給器、受け入れ口、溶解炉、ポンプ、加熱器からなり、同時にこの機械は、作業工程を特有なものとしている。各工程段階は、加熱された鋳造用埋没材を得るために不可欠なものとなっている。埋没材の特徴は、冷却時に木材およびタイル、天井、床、敷石、瓦、壁などの建築用資材に代用される製品に変換されるということである。これらの製品は湿気、害虫などによる影響を受けず、腐食することもない。切断、加工、削ることなどが可能である。この機械は工程で一切水を必要としない、加工する廃棄物を洗浄、衛生管理する必要もない。汚染をせず、運転を低コストで行う。能率的で一人の人員によって運転することができる。この発明は廃棄物が再利用され、天然資源の乱用を避けるので、社会そして環境に貢献すると考える。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機ゴミを再利用して、多用途目的の鋳造用埋没材を生産するためのこの機械は次の装置構成からなる。；シャーシー、制御盤、液圧ピストン、プッシュプレート、供給器、受け入れ口、つば、溶解炉、ポンプ、排出口、連結管、サーモセンサー、加熱器、パージセンサー、補填タンク、傘付き送風口、いくつかのセンサー。これらの装置は、それぞれ次の説明とともに当機械を特徴付けている。骨組みおよびシャーシーは、設備一式の全体の支えとして用いられる。オートマチック、半オートマチックまたは手動で管理できる制御盤。原料を詰め込むパイプ管である受け入れ口。力を生み出し、その可動式末端がプッシュプレートと連結されている液圧ピストン。チェンバー内に出入りするプッシュプレートはピストンから与えられた力を伝えて、チェンバー内に原料を詰め込む。受け入れ口のパイプ管は、ピストン側と溶解炉側にあるプッシュプレートを固定する。受け入れ口と溶解炉はつばで連結されている。受け入れ口のパイプ管内の壁の一部は、供給器と繋がっている。溶解炉は円錐形をしており、その内部には空洞壁をもっている。つまり壁が二重になっている。内壁はいくつかの連結管で結ばれており、その管内をポンプから送り出される熱物質が循環することで、溶解炉内で壁と連結管の間で熱の伝達が実現される。溶解炉はこの熱によって原料を、軟化、膠着化し、均一にした上でペースト状物質に変換する。このようにしてできたペースト状物質は、熱を帯びたまま炉の末端に位置する出口から排出される。溶解炉の中では熱の均一な分布が得られ、その熱は原料全体に伝わる。しかし、原料が溶解炉に入るときは外気温にあるので、連結管、空洞壁と接触すると、原料はそれらを冷却してしまう。これが、即ち、ポンプが熱物質を加熱器に通させて、循環させる理由である。ペースト状物質は出口から排出される。サーモセンサーは温度変化を感知する。加熱器と連結しており、感知した結果を加熱器へ信号を送る。パージセンサーもパイプを通じて設備と繋がれている電機装置であり、オイルの外気温レベルが最適であるかどうかを探知する。同様のパイプを通じて、設備にはオイルが熱せられた際の膨張の吸収する補充タンクが備え付けられている。さらに、これには傘付き送風口が取り付けられており、仮にオイルの膨張が非常に高い場合、安全対策として、設備のスイッチが切れるようになっている。当機械は、他に二つのセンサーを持っている。一つは受け入れ口に何か入ったり空になったりしたときに、供給器のスイッチのオン・オフを行うタイミングを検知するために使われ、もう一つはピストン・ストロークの始めと終わりのセンサーであり、運転の新しいサイクルを始めるタイミングを管理するためにプッシュプレートの位置をコントロールする。そして、サイクルが終わると、次のサイクルを始めるよう信号を送る。
【請求項２】
請求項１によるところの溶解炉を搭載した機械を使って無機ゴミを再利用して、多用途目的の鋳造用埋没材を生産するための生産過程は次の段階で特徴付けられる：第一段階：供給器によって有機・無機ゴミを取り入れる。ゴミの割合は最低８０％以上のあらゆるタイプ、形状、質のプラスチックと残りの２０％はビニール、発砲スチール、人工繊維、硝子、金属クリップもしくはプラスチック以外の物質；この２０％には５０％まで様々な形状の発砲ポリエスチレンを含めることができ、同様にこの２０％に対して５０％まで汚染ゴミ、つまり、紙やおがくずというような有機ゴミを含めることも可能である。全ての原料は一度分解し、ふるいにかける必要がある。第二段階：原料(有機・無機ゴミ)を供給器によって投入し、制御盤によって機械のスイッチを入れる。パージセンサーによって熱物質のレベルが運転に最適であるかが検知され、その場合はプッシュプレート、機械がオンとなり、熱物質が加熱器によって熱せられ、溶解炉に接続されているパイプを通してポンプにより循環させられる。供給器は原料を取り、プッシュプレートの下へ入れる。プッシュプレートはピストンの力学的作用を伝え、原料に圧力を与えて受け入れ口の中へと押し込める。一度中へ入っても、さらに圧力が加えられ溶解炉の中に入り始めるまで、原料はプッシュプレートによって凝縮される。溶解炉は加熱によって原料を膠着化、均質化させ、ペースト状物質に変換する働きを持っている。一度処理されて熱を帯びたそのペースト状物質は、炉の末端に位置する出口から排出される。第三段階：排出されたペースト状物質は鋳型に注入される。鋳型内の物質は上部が盛り上がっているので、熱いうちにプレスする必要がある。物質のその部分にプレスをかけると、残留していた内部の空洞部分は満たされ、これにより製品に良い仕上がりと高い力学的抵抗が得られる。製品の冷却プロセスはその大きさと厚みに依る。
【請求項３】
請求項２による工程で得られる多用途目的の鋳造用埋没材は最低８０％以上のあらゆるタイプ、形状、質のプラスチックと残りの２０％はビニール、人工繊維、硝子、金属、グラスファイバー、塗料、接着剤、金属クリップ。残りの１０％として紙、おがくず、食べ物などの有機ゴミを含めることも可能である。
【請求項４】
請求項３によるところの多用途利用の鋳造用埋没材から得られる製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
当発明は無機ゴミを再利用して、木材や建築用資材に代用されるような多目的利用の鋳造用埋没材を生産するための機械およびそのプロセスに関係するものである。
【背景技術】
【０００２】
都市部や市町村部、さらには、観光、海洋、軍事、農村、商業、ハイウェイといった分野で、今日生み出される廃棄物の取り扱いというのは、従来そのゴミの性質に基づいた分別というものが基本になっている。つまり、上に挙げた全ての廃棄物は有機ゴミと無機ゴミに分別することができ、有機ゴミは、自然の分解過程を通じて、原料となった自然物質に返還することができる。したがって、無機ゴミに関しては、一般的に商業的、環境的、経済的にまとまった量で金属、非金属、すべてのタイプや形質のプラスチック、硝子、繊維、ほこり、ゴムなどに分けられ、それぞれの工業の生産工程で改めて加工できるように、再利用産業が原料として再加工する役割を担っている。
【０００３】
無機ゴミの再利用について国際的に存在する大きな問題は適切な機械とプロセスによって大部分を減らすことができる。したがって、この問題を分析することにより機械設備、プロセス、それによる製品が開発される。この製品というのは、ゴミを処理した結果に当たるものであり、ゴミは多用途な物に姿を変えられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本願発明は能率的で量、空間、エネルギーの節約をすることができるものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
すべての作業の段階がオートメーション化され、一人でも運転することが可能であり、工程において水を必要としない。そして、これまでの再利用設備が持たない特徴を持っている。さらに当機械は衛生・環境条件に関わらず、原料(有機・無機ゴミ)を元の体積量の５０％もしくはそれ以下の大きさに減少させる。これらの技術特性は、ゴミを社会、環境、産業、商業に有益で寿命の長い製品に変身させることができる。なぜなら、この製品は湿気や害虫の影響を受けず、腐食しないため、木材に代用されて、タイル、天井、床、敷石、また、柱、台、桶板、各種板、壁、梁、枕木、仕切りといった建築資材を製造することができる。さらには、家具、水道パイプ、フレーム、扉、窓、鉢、ゴミ箱、ベンチ、天井といった、家具、自動車、手工芸、海洋産業の部品を生産することができる。
これらの製品は天然資源に代用されることで、自然開拓の抑制に寄与する。環境を改善し、森林伐採を回避することで、生態系のバランスへの影響を抑え、ゴミの堆積を減少することになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
有機・無機ゴミ再利用機械は設備一式の全体の支えとなる金属製骨組みもしくはシャーシー(１)により形成され、機械を管理する電機系統が設置された制御盤(２)が搭載されている。現在のプロセスの状況、目的に応じて、その機能はオートマチック、半オートマチック、手動で実行される。制御盤(２)は原料の詰め込み、スィッチ、運転温度、各プロセスを管理し、外気温にあるシステムを始動するための熱レベルを操作する。当機械では、制御盤(２)は、装置の運転を管理するための電機装置によって構成されている。コンピューター化した方法で管理することも可能である。
【０００７】
機械装置は、圧力を生み出す液圧ピストン(３)を備えている。圧力を作るために、ピストン(３)可動部分の端に鉄製プッシュ・プレート(４)が付けられており、これはピストン(３)の圧力では変形が起こらないくらい十分な強度を持っている。ピストン(３)の原動力は、力学的、気圧、風圧、液圧、螺旋状運搬機などに代用されることが可能である。プッシュ・プレート(４)の鉄製プレートの形状は、原料の受け入れ口(６)の形状に左右される。この場合は円形となっており、ピストン(３)の力を伝達して、原料に圧力を掛けて受け入れ口(６)へ運ぶ。原料は、あらかじめプッシュ・プレート(４)の下に供給器(５)で補充しておく。供給器(５)は金属パイプ管でできており、処理される原料を受け入れ口(６)へ入れるために使う。この供給器(５)は、その一端が原料の供給システムと連結されており、このシステムに関しては当機械設備の構成部分ではない。原料の受け入れ口(６)はパイプ管または容器で構成され、この中に加工される原料を投入し、そこにピストン(３)からプッシュ・プレート(４)を経由して力が与えられて、原料は受け入れ口(６)、溶解炉(８)の順番で、取り入れられる。受け入れ口の末端に鉄製の輪状のつば(７)がついており、溶解炉(８)と連結するために使われる。
【０００８】
溶解炉(８)は当機械設備の最も革新的、重要な部分である。円錐形をしており、鉄製であるが、これは銅やアルミニウムでも代用できる。溶解炉の壁の間は空洞となっている。つまり、壁が二重になっている。内側の壁は連結管(２０)と連結しており、この連結管は円形、三角形、四角形、五角形、なんでもよいが、当装置の連結管(２０)は三角形を採用している。これらの連結管(２０)と空洞壁(１９)を、熱物質の帯熱オイルがポンプ(９)による原動力で循環している。溶解炉(８)はその中で空洞壁(１９)と連結管(２０)、原料の間で２５０℃から３５０℃の温度範囲で、熱の伝播を実現する装置である。温度は精密に決定されない。なぜなら、原料がすべてのタイプと形質から構成されるため、軟化点に違いがあるからである。溶解炉(８)は熱によってすべての原料を軟化させ膠着させ、一様にすることでペースト状に変化させる。一度、溶解炉を通り、依然として熱を帯びている全ての原料は、溶解炉(８)の末端部分にある出口(１０)から排出される。ペースト状で熱を帯びた物質は排出されながら、鋳型(１１)の中に落ちてそれを満たす。あらかじめ選択された製品へと変換されるために、そこで物質は力と力学的抵抗を与えられる。鋳型(１１)は、生産品主目的に応じて、形状が異なるが、これは機械設備の構成部品ではない。しかし、機械の機能を説明するために必要な部品である。帯熱オイルは、他の同様の熱物質、たとえば、水蒸気や熱気体で代用することが可能である。溶解炉(８)は、原料をボリュームのある空間の多い元々の形状で取り入れられるように円錐形をしている。しかしながら、原料は炉の中へ入り込むにつれて、熱によって軟化、一体化させられることで、その空洞スペースはなくなっていく。つまり体積がコンパクトになっていく。円錐形というのは、コンパクト化された原料が鋳物を形成するために重要である。溶解炉(８)の中では熱の均一な分布が得られ、その熱は原料全体に伝わる。しかし、原料が溶解炉(８)に入るときは外気温にあるので、連結管(２０)、空洞壁(１９)(その内部を熱源であるオイルが循環している)と接触すると、原料はそれらを冷却してしまう。これが、即ち、ポンプ(９)が熱物質を加熱器(１４)に通させて、循環させる理由である。加熱器(１４)は熱物質の温度を再び高める役割を持ち、一度加熱したら、再び溶解炉(８)の連結管(２０)、空洞壁(１９)を迷路のように通して循環させることで、熱物質のサイクルを一定化する。このようにして、原料を軟化、均一化させることができ、連続的に出口(１０)から排出される物質を形成する役目を果たしている。ポンプ(９)はパイプ(１２)からの熱物質を、連結管(１９)、空洞壁(２０)を通して循環させる。つまり、パイプ(１２)は加熱器(１４)とポンプ(９)の間で熱物質の循環を中継する役割を持っている。サーモセンサー(１３)は、常に運転に最適な温度を保つためにオイルの温度変化を感知する。パイプ(１２)を通して加熱器(１４)と連結しており、センサー(１３)は特定の要請にあった温度を保つために加熱器(１４)へ信号を送る。加熱器(１４)は循環するオイルに繰り返し熱を供給する装置なので、ガス、石炭、ディーゼル、燃料や薪でも同様に機能すると思われる。この機械はさらにパージセンサー(１５)を持ち合わせており、パイプ(���２)を通じて機械と繋がれている。このセンサー(１５)は、機械を始動させるためのオイルの外気温レベルが最適であるかどうかを探知するために使用される電機装置である。もしオイルがそのレベルよりも下回ると、機械は始動しない。加えて、機械には補充タンク(１６)が備え付けられており、パイプ(１２)を通じて機械と繋がれている。このタンク(１６)の役割は、オイルが熱せられた際の膨張の吸収である。この装置は少なくとも外気温時のオイルの体積の２倍の体積を持っている必要がある。さらに、これは傘付き送風口(１７)が取り付けられており、仮にオイルの膨張が非常に高くなった場合、安全対策として、機械のスイッチを切り、専用容器に流出させる作りになっている。送風口(１７)経由で必要な空気が出入りをし、熱物質を外気圧に保つ。当機械は、他に二つのセンサー(１８)を持っている。一つは受け入れ口(６)に何か入ったり空になったりしたときに、供給器(５)のスイッチのオン・オフを行うタイミングを検知するために使われ、もう一つは、ピストン・ストロークの始めと終わりのセンサーであり、運転の新しいサイクルを再び始めるタイミングを管理するためにプッシュ・プレート(４)の位置をコントロールする。そして、サイクルが終わると、次のサイクルを始めるように信号を送る。
【０００９】
この設備の多才な点に関して、いくつか重要な点を強調しておく。この機械は傾斜角度３０°から９０°で機能することが出来る。重力法則を生かすことにより、９０°が最も効果的であることは明白である。当設備の主要なコンポーネントは、お互いに機械的に結ばれている。原料の形状によらずに、常に同じ円滑性と能率をもってそれらを処理する。これによって製品は常に同じ品質を持つことになる。機械の寸法スケール。これは処理しようとする対象の体積によって変わる。たとえば、毎時間約３００キログラムの量を処理するための機械のスケールとしては、プッシュ・プレート(４)の直径が８０センチメートルで厚みが５センチメートル、受け入れ口(６)の直径が８０センチメートルで高さが１メートル、円錐形溶解炉(８)は入り口の直径が８０センチメートルで高さが８０センチメートル、出口(１０)が１５センチメートルでなければならない。これら全ての構成要素は鉄製である。毎時間５トンの処理能力で機械を設計することも可能である。金属シャーシー(１)は機械一式を形成し、垂直方向に運転するようにデザインされている。当機械は、ゴミが発生する場所であれ、公共もしくは私用ゴミ処理場であれ、どこでも設置して運転することができ、移動式にすることさえ可能である。その他の特性としては、設備の構成要素の９０％が構造設計タイプであるために、精密調整がいらないことが挙げられる。消耗品を含まないので、機械の有用寿命が長いこと。製造コスト、メンテナンス、運転がこれまでの再利用設備に比べて非常に経済的であること。そして原料は、他の機械では不純物となってしまうようなものでも、この機械では加工される原料の一部であり、のちに製品となる。機械に投入される原料のタイプに関わらず、同じ能率で作業を行い、結果として得られる製品は同じ性能と特徴を持ったものとなる。
【００１０】
ここまで、機械についての説明であったが、この発明では作業プロセスについても言及する。というのも、このプロセスは、当発明による鋳造用埋没材を生み出すための機能に特有なものだからである。作業プロセスは次のような段階で進む。
【００１１】
第一段階、加工する有機・無機ゴミの取り入れ。ゴミについてあらかじめ洗浄は要らないが、８０％以上がプラスチックであることが原料の構成条件になっている。この際、形状、大きさ、色、質、新しいもの、古いもの、発生源(産業、家庭内)は問わない。残りの２０％は無機ゴミ、たとえばビニール、人工繊維、硝子金属、グラスファイバー、塗料、接着剤、金属クリップなどであってもよいし、この２０％には５０％まで異なった形状の発砲ポリエスチレンを含むことができる。
原料全体に対して１０％まで有機ゴミを含めることができる。この際の有機ゴミは紙、おがくず、葉っぱ、飼料、多種の羊毛、土、すす、ほこりなどが考えられる。加工される原料の規模がバラエティーに富んでいるので、例えば、椅子、机、大瓶、バンパー、板、自動車部品などが廃棄製品に変えられる際、大きな体積を持つものは、一度解体して、ふるい(２１)にかける必要がある。
【００１２】
第二段階では、すでに分割された原料を供給器(５)によって機械へ投入する。制御盤(２)から機械のスイッチを入れる。パージセンサー(１５)によって、熱物質が運転に最適な状態であるかを調べ、良ければプッシュプレート(４)、機械のスイッチが入り加熱器(１４)により熱物質が熱せられて、溶解炉(８)と連結するパイプ(１２)を通じてポンプ(９)により熱物質が循環する。供給器(５)は原料を取り、プッシュプレート(４)の下へ入れる。プッシュプレート(４)はピストン(３)の力学的作用を伝え、原料に圧力を与えて受け入れ口(６)の中へと押し込める、一度中へ入ってもさらに圧力が加えられて溶解炉(８)の中に入り始めるまで原料はプッシュプレート(４)によって凝縮される。溶解炉(８)は加熱によって原料を、一体化、膠着化させて、ペースト状物質に変換する働きを持っている。一度処理されて熱を帯びたそのペースト状物質は、炉の末端に位置する出口(１０)から排出される。
【００１３】
第三段階、排出されたペースト状物質は鋳型(１１)を満たす。鋳型(１１)内の物質は上部が盛り上がっているので、熱いうちにプレスする必要がある。物質のその部分にプレスをかけると、残留していた内部の空洞部分は満たされ、これにより製品に良い仕上がりと高い力学的抵抗が得られる。製品の冷却プロセスはその大きさと厚みに左右される。例えば、厚み２センチメートルで縦横が１メートル×１０センチメートルの部品は、冷却に約１０分を要する。枕木は冷却するのに４０分かかる。一度冷却された製品は１平方センチメートルあたり７０キログラムから１００キログラムの圧力に対する力学的抵抗力を持つ。
【００１４】
この工程の革新的な点というのは、どの段階においても水、さらには熱や力以外の要素を必要としないこと。加工する原料そして運転を行う場所の洗浄や衛生管理の必要もない。つまり特別な衛生条件を必要としない。さらに、残留物やその類のものを出すことがないので、環境を汚染することもない。原料、デザイン、機能、加工プロセスの方式、鋳造用埋没材そしてそれにより最終的に作られる製品に対する融通性は、混合・汚染ゴミを、商用として受け入れられる新製品に作り変えるという、この発明の新規な構成要素となっている。
【００１５】
ご理解されるように、この発明は１００パーセント無機ゴミからの鋳造用埋没材とそれを用いて製造することのできる製品に関係するものである。
【００１６】
前述の通り、当機械とそのプロセスは、廃棄物を鋳造用に熱せられた物質に変える。物質は８０％がプラスチック、２０％がその他のビニールや止め金といった無機ゴミで、１０％まで有機ゴミを含むことができる。この物質が冷却されるとき、木材やタイル、天井、床、敷石、柱、台、床板、各種板、壁、さらには梁、枕木、仕切り、家具や自動車産業の部品、タンク、フレーム、扉、窓、鉢、ゴミ箱、ベンチなど装飾品の類に代用されるものとなる。
【００１７】
これらすべての製品は一般に単体部品でできあがるが、たとえば扉やフレームといった場合は、２、３部品でできる場合もある。しかし、部品のほとんどは鋳型から出される時点で組み立てるための準備ができており、これは部品を取り出す所の鋳型のデザインと特徴による。
【００１８】
さらに、廃棄物による鋳造用埋没材からできあがった、これら最終製品は次のような特性を持つ。：湿気や害虫の影響を受けない。腐らない。切る、加工する、削る、形作る、ブラシをかける、磨く、穴を開ける、塗る、サンドペーパーで磨く、艶出しなどをすることができる。そして、組み立てる、ねじ留めする、貼り付ける、リサイクルする、などが可能である。
【００１９】
また、その一方で、これらの製品は塗装することができる。元来これらの色は、原料となった廃棄物の色が支配的になる。他の利点としては、生産の時点で望みの抵抗力や形状を与える際、熱と圧力以外の他の要素を必要としないこと、鍛錬の時間が要らないこと、接着剤、溶剤など化学製品を必要としないことが挙げられる。加工用に投棄されるゴミの山が、一時間後には使用可能となるための用意ができているという革新性。早い上に、簡単で経済的である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本願発明の各パーツと装置の概要図である。
【符号の説明】
【００２１】
１  シャーシー
２  制御盤
３  液圧ピストン
４  プッシュ・プレート
５  供給器
６  受け入れ口
７  輪状のつば
８  溶解炉
９  ポンプ
１０  出口
１１  鋳型
１２  パイプ
１３  サーモセンサー
１４  加熱器
１５  パージセンサー
１６  タンク
１７  送風口
１８  センサー
１９  空洞壁
２０  連結管
２１  ふるい
【図１】
2005519739.tif 000003
【国際調査報告】
2005519739.tif 000004
2005519739.tif 000005
2005519739.tif 000006
2005519739.tif 000007