(57)【要約】      （修正有）【課題】地理的制限を克服できる移動式プラスチックリサイクルシステムの提供。【解決手段】プラスチック物品を加工して熱可塑性品にするように構成されるシステムであって、粉砕機と、螺旋洗浄装置と、遠心分離装置と、均質化装置と、加熱装置と、水循環装置と、を備えるプラスチックリサイクル装置、及びプラスチックリサイクル装置に電気的に接続された給電装置を備え、給電装置及びプラスチックリサイクル装置を運搬、輸送するように構成される車両も備える移動式プラスチックリサイクルシステム。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載され、プラスチック物品を熱可塑性品にリサイクルするための移動式プラスチックリサイクルシステムであって、
プラスチックリサイクル装置及び前記プラスチックリサイクル装置に電気的に接続された給電装置を備え、
前記給電装置は、前記プラスチックリサイクル装置に電気的に接続されたハブと、前記給電装置の外部に配置され、前記ハブに電気的に接続された第1ソーラーパネルと、前記給電装置内に配置され、前記ハブに電気的に接続された充電式電池であって、電気エネルギーを蓄えるように構成される充電式電池と、前記充電式電池に電気的に接続されたディーゼル発電機セットと、を備え、
前記プラスチックリサイクル装置は、（1）粉砕機と、（2）螺旋洗浄装置と、（3）遠心分離装置と、（4）均質化装置と、（5）加熱装置と、（6）水循環装置と、を備え、
前記粉砕機は、プラスチック物品をプラスチック破片に分解するように構成され、且つ第1入口及び第1出口を有し、
前記螺旋洗浄装置は、前記プラスチック破片を洗浄するように構成され、
前記螺旋洗浄装置は、第2入口及び第2出口を有し、前記第2入口は、前記粉砕機の前記第1出口の下に配置され、
前記螺旋洗浄装置は、その内部に第1螺旋状部材が配置され、前記第1螺旋状部材は、回転によって前記プラスチック破片を前記第2入口から前記第2出口に送るように構成され、
前記遠心分離装置は、前記プラスチック破片から水を除去するように構成され、前記遠心分離装置は、第3入口及び第3出口を有し、前記第3入口は、前記第2出口の下に配置され、
前記均質化装置は、前記プラスチック破片を混合して乾燥させるように構成され、前記均質化装置は、サイロ及び熱風乾燥機を備え、
前記サイロは、該サイロに配置された第4入口及び該サイロに配置された第4出口を有し、且つ第2螺旋状部材を備え、該第2螺旋状部材は、前記サイロ内に配置され、前記プラスチック破片を混合するように構成され、
前記熱風乾燥機は、前記サイロの一側に配置され、高温流体を提供して前記サイロ内で混合されている前記プラスチック破片を乾燥させるように構成され、 
前記加熱装置は、前記プラスチックリサイクル装置内に配置され、前記プラスチック破片を加熱して溶融させることにより、前記熱可塑性品を形成するように構成され、
前記水循環装置は、回収管路と、フィルタと、排出管路とを備え、
前記回収管路は、前記粉砕機、前記螺旋洗浄装置、前記遠心分離装置、及び前記均質化装置に流体連通しており、リサイクルプロセス中に前記粉砕機、前記螺旋洗浄装置、前記遠心分離装置、及び前記均質化装置で生成された汚水を回収するように構成され、
前記フィルタは、前記回収管路に流体連通しており、回収された前記汚水を浄化して清浄水を生成するように構成され、
前記排出管路は、前記粉砕機、前記螺旋洗浄装置、前記遠心分離装置、及び前記均質化装置に流体連通しており、前記清浄水を前記粉砕機、前記螺旋洗浄装置、前記遠心分離装置、及び前記均質化装置に供給するように構成される移動式プラスチックリサイクルシステム。
【請求項２】
前記プラスチックリサイクル装置内に配置され、前記プラスチックリサイクル装置内の空気を清浄するように構成される空気清浄装置をさらに備える請求項1に記載の移動式プラスチックリサイクルシステム。
【請求項３】
前記プラスチック破片を収容し、該プラスチック破片を前記熱可塑性品に成形するように構成される成形装置をさらに備える請求項1に記載の移動式プラスチックリサイクルシステム。
【請求項４】
前記成形装置は、成形金型及び充填金型を備え、
前記成形金型は、複数の金型キャビティを備え、
前記充填金型は、前記金型キャビティに対応して配置された複数の充填チューブを備え、前記充填金型の前記充填チューブの開放遠端は、それぞれ前記成形金型の前記金型キャビティに挿入されるように構成され、各充填チューブの外壁と各金型キャビティの内壁との間に隙間がある請求項3に記載の移動式プラスチックリサイクルシステム。
【請求項５】
前記充填チューブの高さは、前記金型キャビティの深さよりも大きい請求項4に記載の移動式プラスチックリサイクルシステム。
【請求項６】
前記充填チューブの高さは、前記金型キャビティの深さの少なくとも2倍である請求項5に記載の移動式プラスチックリサイクルシステム。
【請求項７】
前記隙間は、0.2-1.0センチメートルである請求項4に記載の移動式プラスチックリサイクルシステム。
【請求項８】
前記プラスチックリサイクル装置の外部に配置され、且つ前記給電装置に電気的に接続された第2太陽電池パネルをさらに備える請求項1に記載の移動式プラスチックリサイクルシステム。
【請求項９】
前記給電装置及び前記プラスチックリサイクル装置は、それぞれシリアル接続された2つのコンテナに配置されている請求項1に記載の移動式プラスチックリサイクルシステム。
【請求項１０】
請求項1に記載の移動式プラスチックリサイクルシステムを使用してプラスチック物品を熱可塑性品にリサイクルする方法であって、 
粉砕機を用いてプラスチック物品を処理することにより、プラスチック破片を製造するステップ(a)と、
螺旋洗浄装置を用いてステップ(a)で得られたプラスチック破片を洗浄することにより、該プラスチック破片から塵埃を除去するステップ(b)と、 
遠心分離装置を用いてステップ(b)で得られたプラスチック破片から水分を除去するステップ(c)と
均質化装置を用いてステップ(c)で得られたプラスチック破片を均質化することにより、複数のプラスチック粒子を製造するステップ(d)と、
加熱装置を用いて、前記プラスチック粒子を溶融するのに十分な温度で前記プラスチック粒子を加熱することにより、熱可塑性品を製造するステップ(e)と、
を含む方法。
【請求項１１】
前記ステップ(d)において、前記均質化装置を用いて前記ステップ(c)で得られたプラスチック破片を混合し、少なくとも100°Cの温度であって前記プラスチック破片の溶融温度より低い温度で少なくとも1時間乾燥する請求項10に記載の方法。
【請求項１２】
前記ステップ(d)において、前記プラスチック粒子の含水量は0.2%未満である請求項11に記載の方法。
【請求項１３】
前記ステップ(e)において、前記加熱装置は、前記プラスチック粒子を少なくとも250°Cの温度で少なくとも30分間加熱する請求項10に記載の方法。
【請求項１４】
前記移動式プラスチックリサイクルシステムは、成形装置をさらに備え、前記ステップ(e)において、前記方法は、前記プラスチック粒子を前記成形装置に入れ、次いで、前記加熱装置を用いて前記プラスチック粒子を溶融させることにより、前記熱可塑性品を製造することを含む請求項10に記載の方法。
【請求項１５】
前記成形装置は、成形金型及び充填金型を備え、前記成形金型は、複数の金型キャビティを備え、各金型キャビティは、内ベース面を有し、前記充填金型は、前記金型キャビティに対応して配置された複数の充填チューブを備え、各充填チューブは、開放遠端及び内側面を有し、前記ステップ(e)において、前記方法は、
各前記充填チューブの遠端が各前記金型キャビティの内ベース面に到達するように、前記成形金型及び前記充填金型を金型アセンブリに組み立てるステップと、
前記プラスチック粒子を前記充填チューブの内側面と前記金型キャビティ内ベース面とで形成された隙間に入れるステップと、
前記加熱装置を用いて前記プラスチック粒子を溶融させるのに十分な温度で前記プラスチック粒子を加熱することにより、溶融材料を得るステップと、
前記充填金型を前記金型アセンブリから取り外すことにより、前記溶融材料を前記金型キャビティ内に流すステップと、
前記金型キャビティ内で前記溶融材料を冷却することにより、前記金型キャビティの形状を有する熱可塑性品を製造するステップと、
を含む請求項10に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、プラスチック材料のリサイクルプロセス及びシステムに関し、より具体的には、移動式プラスチックリサイクルシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
地球上の資源は限られているため、資源の有効利用と廃棄物の削減は、持続可能な発展に非常に重要である。現在、様々なプラスチック廃棄物を処理するための多くのプラスチックリサイクルシステムが存在する。しかし、これらのリサイクルシステムはリサイクルプラントに設置されているため、廃棄物を回収してリサイクルプラントに輸送する必要がある。輸送自体には時間がかかる。また、輸送車両からの炭素排出は、環境を害することになる。
【０００３】
さらに、リサイクルプラントが建設されていない僻地では、通常、リサイクルコレクターは距離とアクセシビリティを考慮してリサイクル可能な廃棄物を回収したくないため、大量の廃棄物が積み重なり、環境汚染を引き起こすことがある。
【０００４】
以上のことから、当分野では、地理的制限を克服し、関連技術の欠点に対処できる移動式プラスチックリサイクルシステムを提供する必要がある。
【発明の概要】
【０００５】
以下は、読者に基本的な理解を提供するために開示の簡略化された概要を提示する。 この概要は、本開示の広範な概要ではなく、本発明の鍵となる/重要な構成要素を特定するものでも、本発明の範囲を示すものでもない。 その唯一の目的は、後に提示されるより詳細な説明の前置きとして、ここに開示されるいくつかの概念を簡略化した形で提示することである。
【０００６】
一態様では、本開示は、車両に搭載される移動式プラスチックリサイクルシステムに関する。この移動式プラスチックリサイクルシステムは、プラスチック物品を処理して熱成形され得る熱可塑性品を製造する。本発明の移動式プラスチックリサイクルシステムは、任意の所望の場所に輸送され、現場でプラスチックリサイクルプロセスを行うことができる。理解されるように、本発明のシステムのこのような操作性は、プラスチック材料の利用率を著しく増加させる。
【０００７】
本開示の一実施形態によれば、移動式プラスチックリサイクルシステムは、互いに電気的に接続されたプラスチックリサイクル装置及び給電装置を備える。プラスチックリサイクル装置及び給電装置は、それぞれ本発明のシステムを輸送するように構成される車両に搭載される。 
【０００８】
上記プラスチックリサイクル装置は、リサイクル可能なプラスチック物品を分解し、洗浄し、プラスチック粒子にすることによりプラスチック物品を処理するように構成される。具体的には、プラスチックリサイクル装置は、粉砕機、螺旋洗浄装置、遠心分離装置、均質化装置、加熱装置及び水循環装置を備える。粉砕機は、プラスチック物品をプラスチック破片に分解するように構成され、粉砕機は、そこに配置された第1入口及び第1出口を有する。螺旋洗浄装置は、プラスチック破片を洗浄するように構成され、螺旋洗浄装置は、そこに配置された第2入口及び第2出口を有し、第2入口は、粉砕機の第1出口の下に配置されている。螺旋洗浄装置は、そこに配置された第1螺旋状部材をさらに備え、第1螺旋状部材は、回転によってプラスチック破片を第2入口から第2出口に送るように構成される。遠心分離装置は、プラスチック破片から水を除去するように構成され、遠心分離装置は、そこに配置された第3入口及び第3出口を有し、第3出口は、螺旋洗浄装置の第2出口の下に配置されている。均質化装置は、プラスチック破片を混合して乾燥させるように構成され、サイロ及び熱風乾燥機を備える。サイロは、そこに配置された第4入口及び第4出口を有し、プラスチック破片を混合するための第2螺旋状部材を備える。熱風乾燥機は、サイロの一側に配置され、高温流体を提供してサイロ内で混合されているプラスチック破片を乾燥させるように構成される。加熱装置は、プラスチックリサイクル装置内で配置され、プラスチック破片を加熱して溶融させることにより熱可塑性品を形成するように構成される。
【０００９】
水循環装置は、回収管路、フィルタ、排出管路を備える。回収管路は、粉砕機、螺旋洗浄装置、遠心分離装置及び均質化装置に流体連通しており、粉砕機、螺旋洗浄装置、遠心分離装置及び均質化装置の処理プロセス中に生成された汚水を回収するように構成される。フィルタは、回収管路に流体連通しており、回収された汚水を浄化して清浄水を製造するように構成される。排出管路は、粉砕機、螺旋洗浄装置、遠心分離装置及び均質化装置に流体連通しており、洗浄な水を粉砕機、螺旋洗浄装置、遠心分離装置及び均質化装置に供給するように構成される。
【００１０】
給電装置は、ハブ、第1ソーラーパネル、充電式電池、及びディーゼル発電機セットを備える。ハブは、プラスチックリサイクル装置に電気的に接続され、第1太陽電池パネルは、給電装置の外部に配置され、且つハブに電気的に接続され、充電式電池は、給電装置内に配置され、且つハブに電気的に接続され、充電式電池は、電気エネルギーを蓄えるように構成され、ディーゼル発電機セットは、充電式電池に電気的に接続されている。
【００１１】
本開示の一実施形態によれば、移動式プラスチックリサイクルシステムは、プラスチックリサイクル装置内に配置された空気清浄装置をさらに備え、プラスチックリサイクル装置内の空気を浄化するように構成される。
【００１２】
一実施形態において、移動式プラスチックリサイクルシステムは、プラスチック破片を収容して熱可塑性品を形成するように構成される成形装置をさらに備える。 
【００１３】
特定の実施形態において、成形装置は、成形金型及び充填金型を備える。成形金型は、複数の金型キャビティを備える。充填金型は、金型キャビティに対応して配置された複数の充填チューブを備える。各充填チューブは、成形金型の各金型キャビティに挿入するように構成される開放遠端を有し、各充填チューブの外壁と金型キャビティの内壁との間に隙間がある。
【００１４】
非限定的な実施形態において、各充填チューブの外壁と各金型キャビティの内壁との間の隙間は、0.2-1.0 センチメートルである。
【００１５】
任意の実施形態によれば、充填チューブの高さは、金型キャビティの深さよりも大きい。いくつかの例では、充填チューブの長さは、金型キャビティの深さの少なくとも2倍である。
【００１６】
本開示の一実施形態によれば、移動式プラスチックリサイクルシステムは、プラスチックリサイクル装置の外部に配置され、且つ給電装置に電気的に接続された第2太陽電池パネルをさらに備える。
【００１７】
本開示の好ましい実施形態によれば、給電装置及びプラスチックリサイクル装置は、それぞれシリアル接続された2つのコンテナに配置されている。
【００１８】
別の態様では、本開示は、本開示の上記の態様/実施形態のいずれかに係る移動式プラスチックリサイクルシステムを用いてプラスチック物品を熱可塑性品にリサイクルする方法に関する。
【００１９】
一実施形態によれば、該方法は、
粉砕機を用いてプラスチック物品を処理することにより、プラスチック破片を製造するステップ(a)と、
螺旋洗浄装置を用いてステップ(a)で得られたプラスチック破片を洗浄することにより、該プラスチック破片から塵埃を除去するステップ(b)と、
遠心分離装置を用いてステップ(b)で得られたプラスチック破片から水分を除去するステップ(c)と
均質化装置を用いてステップ(c)で得られたプラスチック破片を均質化することにより、複数のプラスチック粒子を製造するステップ(d)と、
加熱装置を用いて、プラスチック粒子を溶融するのに十分な温度でプラスチック粒子を加熱することにより、熱可塑性品を製造するステップ(e)と、を含む。
【００２０】
本開示の具体的な実施形態によれば、ステップ(c)において、遠心分離装置は、少なくとも1,200rpmの速度で回転してプラスチック破片から水分を除去する。ステップ(d)において、均質化装置は、少なくとも110°Cでプラスチック破片を1時間処理する。別の実施形態において、ステップ(d)において、プラスチック粒子の含水量は0.2%未満である。
【００２１】
本開示の一実施形態によれば、ステップ(e)において、プラスチック粒子を成形装置に入れ、次いで、加熱装置を用いてプラスチック粒子を溶融させることにより熱可塑性品を製造する。
【００２２】
本開示の付随する特徴および利点の多くは、添付の図面に関連して考慮される以下の詳細な説明を参照することにより、よりよく理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
本説明は、添付の図面に照らして読むと、以下の詳細な説明からよりよく理解されるであろう。
【００２４】
【図１】図1は、本開示の一実施形態に係る移動式プラスチックリサイクルシステムのインフラを示す模式図である。
【図２】図2は、本開示の一実施形態に係るプラスチックリサイクル装置の給電装置及び車両の構成を示す模式図である。
【図３】図3は、本開示の別の実施形態に係るプラスチックリサイクル装置のプラスチックリサイクル装置及び給電装置の構成示す模式図である。
【図４】図4は、本開示の一実施形態に係る給電装置の外観及び内部構成を示す模式図である。
【図５Ａ−５Ｃ】図5A〜5Cは、本開示の一実施形態に係るプラスチックリサイクル装置の外観を示す模式図である。図5A及び図5Bは、左側から見た図であり、図5Cは右側から見た図である。
【図６】図6は、本開示の一実施形態に係る粉砕機、螺旋洗浄装置、遠心分離装置、及び均質化装置の構成を示す部分断面図である。
【図７Ａ−７Ｂ】図7A及び図7Bは、それぞれ本開示の一実施形態に係るプラスチックリサイクル装置の内部構成を示す概略左側面図及び概略右側面図である。
【図８】図8は、本開示の一実施形態に係る成形装置の構造を示す模式図である。
【図９Ａ−９Ｅ】図9A〜9Eは、本開示の一実施形態に係る図8の成形装置を用いて熱可塑性品を製造するプロセスを示す模式図である。
【００２５】
一般的な慣行に従って、記載された様々な特徴/部材は、縮尺通りに描かれておらず、代わりに、本発明に関連する特定の特徴/構成要素を最もよく例示するために描かれている。 また、様々な図面における同様の参照番号および名称は、同様の部材/部品を示すために使用される。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
添付の図面に関連して以下に提供される詳細な説明は、本実施例の説明として意図されており、本実施例が構築又は利用され得る唯一の形態を表すものではない。この説明は、この実施例の機能と、この実施例を構成し動作させるための一連のステップを示す。しかし、同じ又は同等の機能及び順序は、異なる実施例によって達成されてもよい。
【００２７】
本発明の広い範囲を示す数値範囲及びパラメーターが近似値であるにもかかわらず、特定の実施例に示された数値は可能な限り正確に報告される。しかし、いずれの数値も本質的に、それぞれの試験測定値に見られる標準偏差から必然的に生じる特定の誤差を含む。また、本明細書で使用する「約」という用語は、一般に、所与の値又は範囲の10％、5％、1％又は0.5％以内を意味する。或いは、用語「約」は、当業者によって考慮される場合、平均の許容可能な標準誤差内にあることを意味する。操作例／実施例以外で、又は特に明記しない限り、本明細書中に開示される材料の量、時間、温度、操作条件、量の比などについての、数値範囲、量、値及びパーセンテージの全てが、すべての場合において、用語「約」により修飾されているものと理解されるべきである。したがって、反対に示されない限り、本開示及び添付の請求項に記載される数値パラメーターは、所望に応じて変化することのできる近似値である。少なくとも、各数値パラメーターは、報告された有効数字の数に照らして、及び通常の丸め技法を適用することによって、少なくとも解釈されるべきである。本明細書での範囲は、1つの端点から別の端点又は2つの端点間として表現することができる。特に明記しない限り、本明細書に開示される全ての範囲は、端点を含む。
【００２８】
本明細書において他に定義されない限り、本開示において使用される科学用語および技術用語は、当業者によって一般的に理解され使用される意味を有するものとする。文脈によって他に必要とされない限り、単数形の用語は複数の形を含むものとし、複数形の用語は単数形を含むものとする。また、本明細書および特許請求の範囲で使用する「少なくとも1つの」および「1つ以上の」という用語は、同じ意味を有し、1,2,3又はそれ以上を含む。さらに、本明細書及び添付する特許請求の範囲で使用する「A、B及びCの少なくとも1つ」、「A、B又はCの少なくとも1つ」、及び「A、B及び/又はC」という表現は、A単独、B単独、C単独、A及びB、B及びC、A及びC、並びにA、B及びCを含むことを意図している。
【００２９】
本開示は、従来技術の問題を解決する新規な移動式プラスチックリサイクルシステム及び方法を提供する。本発明の移動式プラスチックリサイクルシステムは、優れた操作性を有し、地理的制約がないため、任意の所望の場所に輸送され、現場でプラスチックリサイクルプロセスを実施してリサイクルプラスチック粒子を製造することができる。さらに、本発明の移動式プラスチックリサイクルシステムの電力供給は、太陽エネルギーとディーゼル発電のハイブリッドシステムを採用しており、太陽エネルギーは、リサイクルプラスチック粒子を製造するための主要な電力供給源として使用される。
【００３０】
図1は、本開示の一実施形態に係る移動式プラスチックリサイクルシステム100のインフラを示す模式図である。本発明の移動式プラスチックリサイクルシステム100は、プラスチックリサイクル装置110及び給電装置180を備える。移動式プラスチックリサイクルシステム100のプラスチックリサイクル装置110及び給電装置180は、同一のコンテナ又は異なるコンテナに設置され、車両によって運ばれ、輸送される。例えば、上記車両は、貨物(例えば、本発明のプラスチックリサイクル装置110及び給電装置180)を牽引するトラック・トラクター及び貨物の積載面とする1つ以上のデッキを有するトレーラーであり得る。
【００３１】
いくつかの例では、移動式プラスチックリサイクルシステム100を輸送する車両は、図2に示すようなタンデムトラクタートレーラーである。簡単に言えば、車両190は、トラック・トラクター194及び2つのデッキ192a，192bを備える。一例として、第1デッキ192aは、トラック・トラクター194の第5ホイール(図示せず)に取り付けられたキングピン(図示せず)を有してもよいが、それに限定されない。第1デッキ192a及び第2デッキ192bは連結バー193を介して連結されているが、本発明はこれに限定されない。これらの実施形態において、プラスチックリサイクル装置110は第1コンテナ191aに設置され、給電装置180は第2コンテナ191bに設置されている。上記2つのコンテナ191a，191bは、それぞれ上記2つのデッキ192a，192bに載置されている。好ましい実施形態では、給電装置180の太陽電池パネル及び必要に応じてプラスチックリサイクル装置110の太陽電池パネルは、コンテナ191a，191bの対向する長手方向の2つの側壁及び上壁に配置されている。 
【００３２】
理解できるように、デッキ192a，192bのそれぞれは、コンテナを所定の位置に保持する、及び/又はコンテナを側面衝突から保護するための適宜な構造(例えば、隔壁及びラブレール)を有し得る。この構造の構成は当業者に周知であるので、これらの構造に関する詳細な説明は、簡潔のために省略される。なお、本実施形態では「容器」という用語が用いられているが、本発明はこれに限定されない。また、いくつかの例では、上記デッキはフラットベッドであってもよい。この場合に、プラスチックリサイクル装置110及び/又は給電装置180は、フラットベッドに配置され、取り外し可能なサイドパネル及びトップパネルはフラットベッドに取り付けられることができる。このようにして、本発明の移動式プラスチックリサイクルシステム100は、車両190によって任意の所望の場所に輸送され得る。 また、本開示の他の実施形態によれば、プラスチックリサイクル装置110は第2コンテナ 191bに設置され、給電装置180は第1コンテナ191aに設置され得る。移動式プラスチックリサイクルシステム100及び車両190の上記構成は、以下に説明する実施形態、例えば、図3に示す実施形態にも適用可能である。 
【００３３】
別の実施形態では、本発明の移動式プラスチックリサイクルシステム100は、2つの別個の車両によって輸送されてもよい（図3を参照）。この実施形態では、プラスチックリサイクル装置110は、第1デッキ292aに載置された第1コンテナ 291aに設置されており、第1デッキ292aは、第1車両290aの第1トラック・トラクター294aに連結されている。一方、給電装置180は、第2デッキ292bに載置された第2コンテナ 291bに設置されており、第2デッキ292bは、第2車両290bの第2トラック・トラクター294bに連結されている。
【００３４】
本発明の移動式プラスチックリサイクルシステム100のプラスチックリサイクル装置110及び給電装置180の詳細な構造及び具体的な構成
【００３５】
まず、図1及び図4を参照する。図4は、本開示の一実施形態に係る給電装置180の外観および内部構成を説明する模式図である。理解できるように、給電装置180は、プラスチックリサイクル装置110に電力を供給することにより、廃プラスチック物品をリサイクルしてリサイクルプラスチック粒子にしたり、廃プラスチック物品を特定の形状のプラスチック原料に加工したりするためのものである。環境やエネルギーアクセスによる制約を克服するために、本発明の給電装置180は、太陽エネルギーとディーゼル発電のハイブリッドシステムを採用し、ここで、太陽エネルギーは、プラスチックリサイクル装置110の主な供給源として使用される。このようにして、移動式プラスチックリサイクルシステム100は、資源が希少な環境にあっても、地理及び/又は天然資源に制限されず、効果的に動作することができる。
【００３６】
図4に示すように、給電装置180のハウジングは、ベース102、上カバー104、2つの短側壁106(簡潔さのために図面には1つしか図示されていない)、及び4つの伸縮自在なポスト108(図面の透視により、2つしか図示されていない)を備えるコンテナとして形成される。ほとんどの場合、コンテナは車両によって目的地に運ばれるが、図4には、簡素化及び簡略化のために車両自体は省略されている。
【００３７】
上カバー104は、フレーム183を備え、複数の第1太陽電池パネル182が該フレームに設置されている。フレーム183及び第1太陽電池パネル182は共同でコンテナの2つの長側壁及び上壁を形成する。第1太陽電池パネル182は、側壁のうちの1つ、上壁又は任意の組合せに設けられ得る。
【００３８】
理解できるように、図4に示す給電装置180のハウジングは、開放位置であり、これによって、ハウジング内の構成/設備が読者に見え、本発明に対する理解を容易にする。通常、給電装置180が所望の場所に輸送された場合に、天気によって、給電装置180はこのような開放位置となるように構成される。具体的には、給電装置180が開放位置にあるときに、格納式ポスト108は元の格納位置から伸びて地面に接触する。4つの格納式ポストが独立して調整されることができるため、凸凹のエリアであっても本発明の給電装置180を地面に牢固に設置することができる。また、短側壁106の一方または両方は、スタッフがコンテナの内部空間に入ることを可能にするプラットフォームとして働けるように、図4に示すような位置に置かれてもよい。一方、給電装置180が途中であるときに、上カバー104が閉鎖位置(図示せず)にある。この閉鎖位置には、対向する長側壁にある2つの下リムがベース102の長辺に固定される。さらに、輸送中に、2つの短側壁106も閉鎖位置にある。また、給電装置180の輸送中に、4つの格納式ポスト108は格納位置にある。
【００３９】
構造的には、ベース102及び上カバー104は、上カバー104が必要に応じて開放位置と閉鎖位置との間に切り替えられるように設計される。フレーム183の1つの下リム及びベース102の一方の長辺は、適切な部材及び素子で構成され、それによって、上記下リムがベース102の上記長辺に着脱可能に係合される。また、フレーム183及びベース102は、適切な部材及び素子で構成され、それによって、フレーム183がベース102の他方の長辺に沿った軸に対して回転することできる。また、フレーム183及び第1太陽電池パネル182は、適切な部材及び素子で構成され、それによって、各第1太陽電池パネル182が必要に応じてその向きを変えることを可能にする。第1太陽電池パネル182は、太陽放射を受け取り、太陽エネルギーを電気に変換するように構成される。第1太陽電池パネル182のうちの1つ以上の向きは、入射する太陽放射に最もよく合うように変更されることにより、給電装置180のエネルギー変換効率を最大にすることができる。
【００４０】
給電装置180は、コンテナ内に設けられたインバータ184、充電式電池186、ディーゼル発電機セット188、及びハブ189をさらに備える。これらの設備/素子は、ハブ189を介して相互接続されることにより電気的に接続されている。
【００４１】
具体的には、第1太陽電池パネル182が太陽放射を受けた後、太陽エネルギーが直流電流(DC)に変換され、さらにインバータ184によって交流電流(AC)に変換され、次いでハブ189を介してプラスチックリサイクル装置110に供給される。プラスチックリサイクル装置110が作動していない場合、又は第1太陽電池パネル182によって生成された電気エネルギーがリサイクル動作のためにプラスチックリサイクル装置110によって消費されたエネルギーを超える場合に、過剰な電気エネルギーは、インバータ184によってACからDCに変換され、ハブ189を介して充電式電池186に蓄えられることができる。一方、第1太陽電池パネル182によって生成されたエネルギーがプラスチックリサイクル装置110の正常作動には不十分である場合に、給電装置180は、インバータ184により充電式電池186に蓄えられた電気エネルギーを再びDCからACに変換してプラスチックリサイクル装置110に供給することができる。また、充電式電池186に電気エネルギーが残っておらず、太陽電池パネル182が天気により発電することができない場合に、ディーゼル発電機セット188は、ディーゼルを電気エネルギーに変換して充電式電池186を充電することにより、充電式電池186は、プラスチックリサイクル装置110にその作動のためにエネルギーを供給することができる。
【００４２】
図5A〜5Cは、本開示の一実施形態に係るプラスチックリサイクル装置110の外観を示す模式図である。この実施形態では、プラスチックリサイクル装置110のハウジングは、ベース602、上カバー604、2つの短側壁606、及び4つの格納式ポスト608を備えるコンテナとして形成される。図5Aに示すように、ベース602は、長方形である。上カバー604は、閉鎖位置にあるときに、逆U字形の断面を有する。プラスチックリサイクル装置110の上カバー604の構造及び構成は、給電装置180の上カバー104と同様である。簡単に言えば、上カバー604は、フレーム603及び必要に応じて複数の第2太陽電池パネル682を備える。該複数の第2太陽電池パネル682は、上カバー604の側壁の一方若しくは両方、上壁、又はそれらの組合せに設けられている。フレーム603の下リムは、ベース602の一方の長辺に着脱可能に固定され、上カバー604は、ベース602の他方の長辺に沿った軸に対して回転するように構成される。このようにして、上カバー604は、必要に応じて閉鎖位置(例えば、図5A)と開放位置(例えば、図5B、5C)との間に切り替えられるように構成される。一例として、上記の切り替えを容易にするために、フレーム603に油圧ロッドが設けられても良い。また、各第2太陽電池パネル682の向きは、調整することができる(例えば、図5B、5Cを参照)。理解できるように、給電装置180に関して上述した第1太陽電池パネル182及びフレーム183の構造及び構成は、プラスチックリサイクル装置110の第2太陽電池パネル682及びフレーム603にも適用可能である。さらに、側壁606及び格納式ポスト608は、それぞれ構造及び機能の両方において図4に関連して上述した側壁106及び格納式ポスト108と同様である。
【００４３】
次に、図1および図6~図7Bを参照する。図6は、粉砕機120、螺旋洗浄装置130、遠心分離装置140、及び均質化装置150の構成を示す部分断面図である。図6は、給電装置180の外観及び内部構成の両方を示す模式図である。図7A、7Bは、それぞれプラスチックリサイクル装置110の内部構成を示す概略左側面図及び概略右側面図である。
【００４４】
図1、図7A、7Bに示されるプラスチックリサイクル装置110は、プラスチック物品を処理するように構成される。該プラスチック物品は、研磨により粉砕され、洗浄され、さらに、リサイクルプラスチック粒子に加工される。該プラスチック粒子は、特定の形状を有するプラスチック原料又はプラスチック製品にさらに加工され得る。
【００４５】
具体的には、本発明のプラスチックリサイクル装置110は、粉砕機120、螺旋洗浄装置130、遠心分離装置140、均質化装置150、加熱装置175、及び水循環装置160を備えて生産ラインを構成する。簡単に言えば、プラスチック物品のリサイクルプロセスにおいて、まず回収されたプラスチック物品を粉砕機120により粉砕してプラスチック破片を得た後、プラスチック破片を螺旋洗浄装置130に送り込んで塵埃を除去し、次いで、遠心分離装置140によりプラスチック破片の水分を取り除き、最後に均質化装置150によりプラスチック破片を均質化してプラスチック粒子を得る。
【００４６】
本発明の移動式プラスチックリサイクルシステム100は、所望に応じて任意の場所で使用することが意図されており、また、水などの天然資源が制限されている場所では、水循環装置160を採用する。このようにして、リサイクルプロセス中に生成された汚水は、回収され、精製され、さらに次のリサイクルプロセスに再使用されることができる。これは、砂漠その他の水の入手が制限されている場所で特に有利である。水循環装置160は、フィルタ162、清浄水を回収する第1タンク164、及び汚水を回収する第2タンク166を備える。また、水循環装置160は、管路を介して粉砕機120、螺旋洗浄装置130、遠心分離装置140、及び均質化装置150に接続されている。動作中に、本発明のプラスチックリサイクル装置110は、回収管路161を介して他の構成要素で発生した汚水を回収する。その後、フィルタ162により汚水を精製することにより不純物を除去して清浄水を生成し清浄水を回収する第1タンク164に貯蔵する。次いで、リサイクル清浄水を排出管路163を通じて排出することにより、次のリサイクルプロセスに利用できる。同時に、汚水を回収する第2タンク166にフィルタ162からの汚水を貯蔵する。なお、本発明の水循環装置及び他の構成要素間に流体(清浄水及び汚水を含む)を流すために、本発明の水循環装置160は、水ポンプ(図示せず)を備えることが好ましい。当業者であれば、実際の必要に応じて、水循環装置160内のポンプの設置場所を選択することができる。
【００４７】
任意の実施形態において、フィルタ162は、逆浸透膜(RO)濾過システム、マルチメディア濾過システム又はそれらの組合せであり得る。好ましい実施形態において、フィルタ162は、RO濾過システムとマルチメディア濾過システムの組合せである。具体的には、マルチメディア濾過システムは、主として石英砂および活性炭を使用して濾過を行う。石英砂は、より大きな固体粒子および沈殿する傾向のある不純物を除去し、高吸収性の活性炭は、脱色、脱臭、及び重金属、各種溶存有機化合物、放射性元素等の除去に用いられる。一方、RO濾過システムは、圧力を駆動力として使用し、合成ポリマー半透膜の高遮蔽特性により固形分を流体から分離する、又は、異なる分子量の成分に対する合成ポリマー半透膜の選択的特性を利用して中の懸濁物、コロイド(collides)、タンパク質、および微生物を濾過することにより、液体の精製、分離および濃縮の目的を達成する。
【００４８】
さらに、加熱装置175は、プラスチックリサイクル装置110内に配置され、熱によりプラスチック粒子を溶融する加工を行うように構成される。次いで、溶融した熱可塑性材料を冷却して、特定の形状を有するリサイクル物品(例えば、プラスチックレンガ)を形成する。一実施形態において、加熱装置175は、電気オーブンである。さらに、様々な形状のリサイクル物品を製造するために、本発明の移動式プラスチックリサイクルシステム100は、溶融熱可塑性材料を収容するように構成された成形装置をさらに備える。好ましい実施形態によれば、本発明の移動式プラスチックリサイクルシステム100は、廃プラスチック物品をリサイクルし、それらを建築用の建築材料としてさらに使用可能なプラスチックレンガのような熱可塑性品にすることができる。
【００４９】
図7A、図7B及び図5に示すように、粉砕機120は、第1入口122及び第1出口124を有する。一例では、粉砕機120は、回転カッター:6枚、固定カッター:4枚、カッターシャフト:V字型、及び回転速度:550rpmの仕様で切断することによりプラスチック物品を分解する。螺旋洗浄装置130は、第2入口132及び第2出口134を有する。第2入口132は、粉砕機120の第1出口124の下に配置され、粉砕機120からプラスチック破片を受け取るように構成される。螺旋洗浄装置130は、第1螺旋状部材131を内部に備える。該第1螺旋状部材131は、回転によってプラスチック破片を螺旋洗浄装置130の第2入口132から第2出口134に送る。一実施形態によれば、第1螺旋状部材は、不連続螺旋羽根(厚さ4mm)である。一実施形態において、螺旋洗浄装置130は、水ポンプ(図示せず)を用いて回転によって水循環装置160の、清浄水を回収する第1タンク164における洗浄な再生水を、排出管路163を介して螺旋洗浄装置130に送ることにより、清浄水を用いてプラスチック破片を洗浄する。洗浄プロセスにおいて、水はプラスチック破片と第1螺旋状部材のロッドとの間の相互摩擦の作用下でプラスチック破片から塵埃を除去し、廃水は遠心力の作用下で第1螺旋状部材を離れて底部に流れる一方、洗浄されたプラスチック破片は、上の第2出口134に送られ、遠心分離装置140の第3入口142に入る。遠心分離装置140は、高速遠心分離により残留水分を洗浄されたプラスチック破片から除去し、プラスチック破片は、高速遠心力の作用下で第3出口144から均質化装置150のサイロ151の第4入口152に落ちる。一実施形態において、遠心分離装置140は、1,000〜1,600rpm、例えば、1,000，1,010，1,020，1,030，1,040，1,050，1,060，1,070，1,080，1,090，1,100，1,110，1,120，1,130，1,140，1,150，1,160，1,170，1,180，1,190，1,200，1,210，1,220，1,230，1,240，1,250，1,260，1,270，1,280，1,290，1,300，1,310，1,320，1,330，1,340，1,350，1,360，1,370，1,380，1,390，1,400，1,410，1,420，1,430，1,440，1,450，1,460，1,470，1,480，1,490，1,500，1,510，1,520，1,530，1,540，1,550，1,560，1,570，1,580，1,590又は1,600rpmの速度で回転する。具体的な一実施形態において、遠心分離装置140は、約1,470rpmの速度で回転してプラスチック破片の残留水分を除去する。
【００５０】
一実施形態において、汚水処理タンク(図示せず)は螺旋洗浄装置130の下に配置され、両方は互いに流体連通している。プラスチック破片に起因する水循環装置160の閉塞は、水循環装置160の故障を引き起こす場合が多い。このような状況を回避するために、汚水処理タンクは、螺旋洗浄装置130の下に配置されたプラスチック破片の予備篩分のための第1篩(10メッシュ)を備え、回収管路161は、フィルタ162の水入口に配置された第2篩(20メッシュ)を備え得る。
【００５１】
均質化装置150は、均質化サイロであり、上記の清浄化され、遠心乾燥されたプラスチック破片を均質化するように構成される。均質化装置150は、サイロ151及び熱風乾燥機156を備える。サイロ151は、第4入口152及び第4出口154を有し、且つ、プラスチック破片を混合するように構成された第2螺旋状部材153を備える。第2螺旋状部材は、いずれか2つの羽根間のピッチが異なるテーパー螺旋であることにより、高速回転中の熱可塑性材料のジャミングを防止する。混合中には、均質化装置150は、熱風乾燥機156により高温流体(即ち、熱風)をサイロ151に送る。この熱風乾燥は、プラスチック破片の含水量を実質的に減少させる。上記処理プロセスの完了後、第4出口154から排出された空気乾燥されたプラスチック破片(即ち、プラスチック粒子)は、貯蔵タンク(図示せず)に貯蔵される。
【００５２】
処理プロセス中にプラスチックリサイクル装置110の構成要素によって発生した微細な塵や臭気に関連する問題に対処するために、プラスチックリサイクル装置110は、その内部に設置される空気清浄装置170をさらに備え得る。空気清浄装置170は、プラスチックリサイクル装置110内の空気を浄化し、そこで働くスタッフのための適切な作業環境を提供するように構成される。空気清浄装置170は、活性炭または不織布のような市販のフィルタを使用して、臭気と関連する塵または分子を吸収することができる。
【００５３】
図8は、本開示の一実施形態に係る成形装置171の構造を示す模式図である。図8に示すように、成形装置171は、成形金型172及び充填金型173を備える。成形金型172は、溶融熱可塑性材料を収容して成形するように構成される複数の金型キャビティ174を備える。具体的には、各金型キャビティ174は、周方向側壁174C及び底部174Bを有する。非限定的な実施形態において、底部177Bの上面は、離型を容易にする凹凸を有していてもよい。さらに、充填金型173は、成形金型172の金型キャビティ173に対応して配置された複数の充填チューブ176を備える。各充填チューブ176は、充填金型173のプレート本体から下方に延びる周方向側壁174Cを備え、且つ、開放遠端176Eを有する。
【００５４】
一例として、成形金型172の金型キャビティ174及び充填金型173の充填チューブ176は六角形であるが、当業者は必要に応じてその形状を変えることができる。任意の実施形態において、成形金型172の各金型キャビティ174の形状は、矩形、円形、楕円形、六角形または他の幾何学的形状であり得る。理解できるように、充填金型173の充填チューブ176の形状は、成形金型172の金型キャビティ174と同じである。或いは、充填チューブ176の形状は、充填チューブ176を充填金型173に挿入することを可能とする。例えば、充填チューブ176が円形、金型キャビティ174が矩形であることができ、この場合に、充填チューブ176の直径は金型キャビティ174の直径幅よりも小さい。
【００５５】
図9Aには、充填金型173の充填チューブ176は、成形金型172の金型キャビティ174に挿入されている。図9Aに示すように、各充填チューブ176の外面176Dと金型キャビティ174の内面174Dとの間に隙間Aがある。本開示の様々な実施形態によれば、この隙間の幅は、約2〜10mm、例えば、約2，3，4，5，6，7，8，9又は10mmである。具体的な一実施形態において、隙間の幅は約5mmである。また、図9Aに示すように、充填チューブの高さは金型キャビティの深さよりも大きい。本開示の特定の実施形態によれば、充填チューブの高さは、金型キャビティの深さの少なくとも2倍である。
【００５６】
本開示は、プラスチック物品をリサイクルする方法にも関する。特に、本発明の方法では、プラスチック物品に上記の態様/実施形態に係る移動式プラスチックリサイクルシステムを使用する。一実施形態において、このプラスチック物品は、ポリエチレンテレフタレート(PET)で作製される。
【００５７】
本開示の理解を容易にするために、図1に示す移動式プラスチックリサイクルシステム100を参照しながら以下の方法ステップを説明する。まず、粉砕機120を用いて、例えば、550rpmの回転速度で回収された廃プラスチック物品を粉砕することにより、プラスチック物品を分解してプラスチック破片を製造する。次いで、螺旋洗浄装置130を用いて、例えば、350rpmの回転速度でプラスチック破片を洗浄することにより、プラスチック破片から塵埃を除去する。いくつかの実施形態において、洗浄すべき熱可塑性材料の清浄水に対する体積比は1:2である。洗浄ステップ後に、洗浄されたプラスチック破片を遠心分離装置140に供給し、1,470rpmの回転速度で遠心分離装置140を動作させることにより、プラスチック破片から水分を除去する。次に、均質化装置150を用いて、プラスチック破片の含水量が0.2%未満になるまで、プラスチック破片を例えば120℃で1時間混合することにより、プラスチック粒子を得る。
【００５８】
さらに、本発明の移動式プラスチックリサイクルシステム100を使用してプラスチック粒子を加工することにより、廃プラスチック物品から作製したプラスチック粒子を溶融させ、プラスチックレンガのような特定の形状を有するリサイクル熱可塑性材料に形成することもできる。例えば、本発明の方法は、図8の成形装置171及び図1の加熱装置175を使用して実施することができる。
【００５９】
以下、図9A〜9Eを参照しながら、熱可塑性材料の溶融及び成形により特定の形状を有するプラスチック原料又はプラスチック製品を得るステップを説明する。
【００６０】
まず、充填金型173の充填チューブ176を、各充填チューブ176の遠端が各金型キャビティ174の底部に当たるように成形金型172の金型キャビティ174に配置する(図9A)。次に、均質化装置150で処理されたプラスチック粒子Pを充填チューブ176に充填し(図9)、成形装置171を加熱装置175内に配置する。加熱装置175は、プラスチック粒子Pを溶融させるのに十分な条件(例えば、290℃、50分間)でプラスチック粒子Pを加熱することにより、プラスチック粒子Pが溶融熱可塑性材料Mとなるように構成される(図9C)。次いで、充填金型173を成形金型172から持ち上げることにより、溶融熱可塑性材料Mが成形金型172の各金型キャビティ174内のベースの全体を横切って流れる(図9D)。次いで、成形金型172及びその中の溶融熱可塑性材料Mを冷却して溶融熱可塑性材料を所望の形状を有するプラスチックブロックBに成形する(図9E)。その後、このように形成されたプラスチックブロックを成形金型172から取り外す。
【００６１】
従来、プラスチック粒子を形成金型の金型キャビティに配置し、溶融熱可塑性材料を形成金型内に直接形成する。しかし、溶融熱可塑性材料の表面張力に起因して、溶融熱可塑性材料の上面に凹みが見られる場合が多い。これに対して、本発明の方法では、まず充填チューブに溶融熱可塑性材料を形成し、さらに充填金型173を取り除いて溶融熱可塑性材料を形成金型の金型キャビティの形状とする。このようにして、平坦な上面を有するプラスチックブロックを得ることができる。
【００６２】
実施形態の上記の説明が単なる例として与えられており、当業者によって様々な変更がなされ得ることが理解されるだろう。本発明の様々な実施形態が、ある程度具体的に、又は1若しくは複数の個々の実施形態を参照して、上述されているが、当業者は、本発明の精神又は範囲から逸脱することなく、開示された実施形態に多数の変更を行うことができる。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図９Ｅ】
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【外国語明細書】
2018183983000001.pdf