(57)【要約】【課題】原料の含水率に影響されることが殆ど無く、固形燃料を一様な大きさに形成できる押出成形機を提供する。【解決手段】押出成形機１は、複数のダイス孔２を有するダイスプレート３と、一端がダイスプレート３にて塞がれ他端が開放されたバレル４と、先端５をダイスプレート３に対向する姿勢でバレル４に内装されたスクリュー６と、スクリュー６を回転させる駆動手段と、ダイスプレート３を加熱する複数のヒータと、ダイスプレート３とバレル４の一端との間に介在されたスペーサ９とを備える。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイス孔を有するダイスプレートと、前記ダイスプレートが一端に設けられ他端が開放されたバレルと、前記ダイスプレートに先端を対向する姿勢で前記バレルに内装された２軸のスクリューと、前記２軸のスクリューを回転させる駆動手段と、前記ダイスプレートを加熱するヒータとを備える押出成形機であって、
前記ダイスプレートと前記ダイスプレートの一端との間にスペーサを介在することにより、前記ダイスプレートと前記スクリューの先端との間に隙間を確保し、
前記バレルに投入される含水原料を、前記スクリューの回転に従わせ前記ダイスプレートへ向けて推進させる工程で、前記含水原料から脱水される水分を、前記隙間から前記バレルの他端へ逃すことを特徴とする押出成形機。
【請求項２】
互いに厚みを違える複数の前記スペーサを備え、前記ダイスプレートと前記バレルの一端との間に、前記複数のスペーサの中から選択されるスペーサを着脱自在に取付けることにより、前記スペーサの厚みに相当する隙間を、前記ダイスプレートと前記スクリューの先端との間に確保したことを特徴とする請求項１に記載の押出成形機。
【請求項３】
前記バレルは、その他端が一端よりも低くなるよう傾斜していることを特徴とする請求項１又は２に記載の押出成形機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃プラスチック等を含む原料を圧縮することにより、固形燃料を形成する押出成形機に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載の押出成形機は、バレルの投入口から同バレルに投入される原料を、２軸のスクリューの回転に従わせダイスプレートへ向けて推進させながら、これを適度に加熱しダイスプレートのダイス孔から固形燃料として押し出すものである。この他、固形燃料を成形する技術は特許文献２に開示されている。
【特許文献１】特開平８−１４２０５２号公報
【特許文献２】特開２００６−３２１８４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
固形燃料の原料が、可燃性の廃プラスチックを含んでいる場合、廃プラスチックを熱溶融し、この溶融した廃プラスチックに、塊を形成するためのバインダーの役割を担わせる。しかしながら、廃プラスチックは雨水等を吸水していることが多い。このような廃プラスチックを含む原料を押出成形機のバレルに投入すると、スクリューの回転に従い推進される原料がバレル内で圧縮されることにより発熱しても、この熱は廃プラスチックの水分の気化熱として奪われる。このため、廃プラスチックの溶融が妨げられ、廃プラスチックがバインダーの役割を果たせず、固形燃料を満足に形成できなくなる。
【０００４】
例えば、廃プラスチックがポリエチレンであれば、その溶融温度は摂氏１００度以上である。廃プラスチックの溶融を促すために、ヒータを使用してダイスプレートを加熱すると、ダイスプレートに接触した原料から多量の水蒸気が発生しダイス孔から噴出する。このため、原料が水蒸気によってダイス孔の外側へ吹き飛ばされることになるので、固形燃料を塊として得ることができない。ここに述べた不具合は、原料の含水率が約１５％以上であるときに顕著である。
【０００５】
そこで、本発明は、上記の実情に鑑みて為されたものであり、原料の含水率に影響されることが殆ど無く、固形燃料を一様な大きさに形成できる押出成形機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、ダイス孔を有するダイスプレートと、前記ダイスプレートが一端に設けられ他端が開放されたバレルと、前記ダイスプレートに先端を対向する姿勢で前記バレルに内装された２軸のスクリューと、前記２軸のスクリューを回転させる駆動手段と、前記ダイスプレートを加熱するヒータとを備える押出成形機に係るものであって、前記ダイスプレートと前記ダイスプレートの一端との間にスペーサを介在することにより、前記ダイスプレートと前記スクリューの先端との間に隙間を確保し、前記バレルに投入される含水原料を、前記スクリューの回転に従わせ前記ダイスプレートへ向けて推進させる工程で、前記含水原料から脱水される水分を、前記隙間から前記バレルの他端へ逃すことを特徴とする。
【０００７】
更に、本発明に係る押出成形機は、互いに厚みを違える複数の前記スペーサを備え、前記ダイスプレートと前記バレルの一端との間に、前記複数のスペーサの中から選択されるスペーサを着脱自在に取付けることにより、前記スペーサの厚みに相当する隙間を、前記ダイスプレートと前記スクリューの先端との間に確保したことを特徴とする。更に、前記バレルは、その他端が一端よりも低くなるよう傾斜しても良い。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る押出成形機によれば、バレルに投入される含水原料を、スクリューの回転に従わせダイスプレートへ向けて推進させる工程で、含水原料を圧縮することにより、含水原料から水分を脱水することができる。この水分は液体であり、ダイスプレートとスクリューの先端との間に確保された隙間を流下し、更にバレルの他端から排水される。これにより、例えば廃プラスチックを含んだ原料がバレルに投入された場合、この原料がバレル内で圧縮されることにより発生する熱が、水分の気化熱となるのを抑制できるので、廃プラスチックを加熱するために、原料の発熱を有効に利用することができる。
【０００９】
しかも、上記原料の発熱により発生する水蒸気が、ダイスプレートとスクリューの先端との間の隙間に滞留することなく、バレルの他端から速やかに排気されることになる。これは、含水原料がヒータで加熱されたダイスプレートに接触することにより発生する水蒸気についても同様である。従って、水蒸気をダイス孔から噴出させなくて済むので、例えば廃プラスチックを含んだ原料が水蒸気によって吹き飛ばされるという不具合は起こらず、固形燃料をダイス孔から所望の大きさの塊として押出すことができる。
【００１０】
また、本発明に係る押出成形機によれば、含水原料の水分をバレルから積極的に排出できるので、ヒータの温度を従来よりも高くすることができる。このため、例えば廃プラスチックの溶融温度よりも高い温度までヒータの温度を上昇させることにより、廃プラスチックを可塑変形できる程度に軟化させられるので、ダイス孔から押出される固形燃料にダイス孔の形を良好に転写でき、一様な形状の固形燃料を量産することができる。
【００１１】
更に、本発明に係る押出成形機によれば、ダイスプレートとバレルの一端との間に、互いに厚みを違える複数のスペーサの中から選択されるスペーサが着脱自在に取付けられるので、ダイスプレートとスクリューの先端との隙間を増減させる場合には、スペーサを厚みの異なるものに取替えるだけで良い。従って、含水原料の含水率の値に照らして、上記の隙間を調整する作業を容易且つ迅速に行うことができる。
【００１２】
更に、バレルがその他端を一端よりも低くなるよう傾斜している場合、含水原料から脱水された水分がバレルの他端から流下するのを助勢することができる。このため、本発明に係る押出成形機によれば、含水原料の水分をバレルから排出することによる上記の効果を、顕著に達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１，２に示すように、押出成形機１は、複数のダイス孔２を有するダイスプレート３と、一端がダイスプレート３にて塞がれ他端が開放されたバレル４と、ダイスプレート３に先端５を対向する姿勢でバレル４に内装された２軸のスクリュー６と、２軸のスクリュー６を回転させる駆動手段７と、ダイスプレート３を加熱する複数のヒータ８と、ダイスプレート３とバレル４の一端との間に介在されたスペーサ９とを備える。
【００１４】
ダイスプレート３は、複数のダイス孔２にそれぞれ筒状のノズル２１を取付けられ、ノズル２１の外方に、羽根状の回転刃１０を回転させる減速機付きモータ１１が配置されている。ダイス孔２及びノズル２１はそれぞれ円形である。符号２２は、回転刃１０及びノズル２１を覆うカバーを指している。スクリュー６は、軸体６１の周面に螺旋羽根６２を形成したものである。駆動手段７は、出力軸７１をギヤボックス７２に収納された歯車列に接続した減速機付きモータを主体としており、２軸のスクリュー６を相互に同じ速度で回転させることができる。ヒータ８は、ダイスプレート３に刺し込まれた電熱器であり、この電熱器に給電するための電線が図に表れている。
【００１５】
更に、押出成形機１は、図３に示すように、互いに厚みを違える複数のスペーサ９を備える。個々のスペーサ９は、所定の厚みを有する長円形の鋼板の適所に、ボルト挿通孔９１が設けられている。図４に示すように、バレル４の一端にはフランジ４１が形成されている。スペーサ９は、バレル４のフランジ４１にダイスプレート３と共にボルト９２で締付けられている。ボルト９２を緩めれば、スペーサ９を迅速且つ容易に着脱することができる。符号９３は、バレル４にスペーサ９を位置決めするためのピンを指している。
【００１６】
上記の所定の厚みとは、ダイスプレート３とフランジ４１との間にスペーサ９を挟んだ状態で、ダイスプレート３とスクリュー６の先端５との間に隙間１２を確保するための寸法である。従って、図３に例示した複数のスペーサ９の中から選択したスペーサを、ダイスプレート３とバレル４のフランジ４１との間に挟むことにより、隙間１２の広さを自由に設定することができる。隙間１２の広さは５〜１５ｍｍの範囲が好ましいが、５ｍｍ未満でも良く、又は１５ｍｍを超えても良い。
【００１７】
押出成形機１を動作させるときは、先ず駆動手段７を起動させスクリュー６を回転させながら、図４に示すバレル４の投入口４２に含水原料を投入する。含水原料は、スクリュー６の回転に従いダイスプレート３へ向けて推進される。この工程で含水原料が圧縮されることにより、含水原料の水分が脱水される。含水原料の一部は隙間１２に入り込むが、隙間１２の中で含水原料が強く圧縮されることはないので、上記の水分は隙間１２を通って流下することができる。更に、スクリュー６の螺旋羽根６２とバレル４の内面との間は水が通り抜けられる程度の隙間１３になっているので、隙間１２を流下した水分は、バレル４の他端まで達し、更に溝形の集水部材１４へ排水される。
【００１８】
また、上記の工程で、含水原料が圧縮されることにより発熱する。この発熱により発生する水蒸気は、隙間１２，１３を経てバレル４の他端まで逃され、更にバレル４の他端から大気中へ排気される。これは、含水原料がヒータ８で加熱されたダイスプレート３に接触することにより発生する水蒸気についても同様である。従って、隙間１２又はバレル４の一端付近に水蒸気が滞留することがない。ここまでに述べた水分と水蒸気の量は、バレル４の投入口４２に投入される含水原料の含水率が高ければ、その分多くなるので、含水原料の含水率が高い程、スペーサ９の厚みを増すことが好ましい。
【００１９】
また、上記のように隙間１２を流下した水分が、バレル４の一端から他端へ流れるのを促し、バレル４の他端から水分が流下するのを助勢できるように、バレル４をその他端が一端よりも低くなるよう傾斜させても良い。符号１５は、バレル４の他端に設けられた蓋を適時に開閉するためのハンドルを指している。
【実施例１】
【００２０】
図４に示すバレル４に含水率が約３０％の原料を投入する。この場合、スペーサ９の厚みは９ｍｍとする。原料の主な成分は廃プラスチックと紙である。廃プラスチックとは、例えばポリエチレン、又は産業廃棄物から抽出される可燃性の合成樹脂を、破砕機で破砕して得られる破片である。原料に廃プラスチックが占める重量割合は６０％以上で、紙が占める重量割合は４０％以下であれば良い。原料の全てが廃プラスチックでも良い。
【００２１】
押出成形機１を始動させると、原料がスクリュー６の回転に従い推進されバレル４の内部で圧縮される。この工程で原料から脱水される水分は、バレル４の他端から排水されるので、原料の圧縮によって発生する熱が、水分の気化熱として奪われることを抑制できる。このため、廃プラスチックを加熱し溶融させるために、原料自体の発熱を有効に利用することができる。
【００２２】
また、上記の工程で発生する水蒸気は、バレル４の他端から排気されるので、水蒸気がダイス孔２から噴出することはない。このため、原料が水蒸気によって吹き飛ばされるという不具合は起こらないので、スクリュー６の回転に従い推進される原料は、廃プラスチックが溶融した様態を保ち、ダイス孔２から押出されることになる。そして、溶融した廃プラスチックがバインダーの役割を果たし、固形燃料を形成することができる。更に、固形燃料は、後続の原料によってダイス孔２の外方へ押出され、図２に示す回転刃１０にて所望の長さに切断される。固形燃料の長さを調整するには回転刃１０の回転数を増減させれば良い。
【００２３】
更に、押出成形機１によれば、含水原料の水分を液体又は水蒸気としてバレル４から積極的に排出できるので、ヒータ８の温度を従来のより高くすることができる。本実施例では、ヒータ８の出力を１０．８ｋｗに設定し、原料の温度を摂氏２００度まで上昇させている。これにより、廃プラスチックを容易に可塑変形できるよう軟化させられるので、ダイスプレート３から押出される固形燃料にダイス孔２の形状を転写し、固形燃料を滑らかな円柱状に仕上げることができる。
【００２４】
本実施例では、ヒータ８の出力を、駆動手段７の出力（４５ｋｗ）の２５％を目安に設定している。この条件で、所定時間当りにバレル４へ投入された原料の重さによって押出成形機１の処理能力を示すと、約２５０ｋｇ／ｈとなる。同条件で、含水率が１５％以下の原料をバレル４に投入する場合、処理能力は約３００ｋｇ／ｈである。これらの値を比較すれば、原料の含水率の上昇により処理能力が下がる傾向を認めることはできるが、問題視する度合ではない。
【００２５】
尚、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々なる改良、修正、又は変形を加えた態様で実施できる。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明に係る押出成形機に投入される原料の材質や様態については、何ら限定されるものではない。また、当該押出成形機の用途は、廃プラスチックの処理工程に限られることはなく、何かの製造又はリサイクル等の工程で、当該押出成形機を使用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施形態に係る押出成形機の側面図。
【図２】本発明の実施形態に係る押出成形機のバレルの一部を破断した平面図。
【図３】本発明の実施形態に係る押出成形機に適用できる複数のスペーサを例示した斜視図。
【図４】本発明の実施形態に係る押出成形機の要部の概略を示す断面図。
【符号の説明】
【００２８】
１：押出成形機
２：ダイス孔
３：ダイスプレート
４：バレル
５：先端
６：スクリュー
７：駆動手段
８：ヒータ
９：スペーサ
１２：隙間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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