(57)【要約】【課題】  廃プラスチック類のリサイクルによる環境負荷の低減効果に加え、微粉砕したＰＶＣ系樹脂の比重選別技術への活用、及び各種樹脂類のペレットを微粉砕することで、ＰＶＣ系樹脂の代替品の成形工程の生産向上に寄与する波及効果も期待でき、また他の物質にも適用可能な、低コスト、省スペースの超低温用冷却器を提供する。【解決手段】  下部に円錐形状の傾斜隔壁１ａを有する円筒縦型の容器本体１と、傾斜隔壁１ａに設けられた多数の開口１１を通して冷風を容器本体１の内部に供給する冷風供給管２ａ，２ｂと、容器本体１の上部から外部に排気を排出する排気管３ａ，３ｂと、被冷却物を容器本体１の内部に投入する被冷却物投入管４と、前記容器本体の下部から被冷却物を排出する被冷却物排出管５と、容器本体１内に攪拌羽根７ａ，７ｂ及び排出羽根８を備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部に円錐形状の傾斜隔壁を有する円筒縦型の容器本体と、前記傾斜隔壁に設けられた多数の開口を通して冷風を前記容器本体の内部に供給する冷風供給管と、同容器本体の上部から外部に排気を排出する排気管と、被冷却物を前記容器本体の内部に投入する被冷却物投入口と、前記容器本体の下部から被冷却物を排出する被冷却物排出口とを備えたことを特徴とするホッパ型冷却器。
【請求項２】
前記容器本体の内部に投入された被冷却物を攪拌するための攪拌器を設けたことを特徴とする請求項１記載のホッパ型冷却器。
【請求項３】
前記攪拌器が、前記容器本体内部の中央に垂直方向に設けられた回転可能な支軸と、同支軸に設けられた攪拌羽根と、前記被冷却物排出口近傍の前記支軸に設けられた、被冷却物を排出するための排出羽根とから構成されたことを特徴とする請求項２記載のホッパ型冷却器。  
【請求項４】
前記傾斜隔壁の外側に前記開口が設けられた部分の傾斜隔壁を覆うジャケット部を設け、同ジャケット部を前記冷風供給管に接続したことを特徴とする請求項１記載のホッパ型冷却器。
【請求項５】
前記容器本体の内部に供給する冷風を閉サイクルにて循環させることを特徴とする請求項１記載のホッパ型冷却器。
【請求項６】
−１００℃〜−９０℃の超低温空気を前記開口から前記容器本体の内部に供給し、被冷却物投入口を同容器本体の上部に設け、被冷却物を同投入口から前記容器本体の内部に投入し、前記容器本体の内部で前記超低温空気と前記被冷却物とを互いに向流する方向に流動させ、両者を直接接触させることを特徴とする請求項１記載のホッパ型冷却器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、年々増大する廃ゴム・廃プラスチック類等を破砕、分別して、再利用する場合に、低温破砕システムに使用されて好適であり、冷風による熱交換効率が優れ、低コストで、かつコンパクト化を達成したホッパ型冷却器に関し、被冷却物として、廃ゴム・廃プラスチック類に限らず、一般のゴム、プラスチック類、その他の物質、たとえば食品（木の実など）に広く適用可能なホッパ型冷却器に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在ゴム・プラスチックは、その利便性から多種多様な品物の原材料となり、社会全体に行き渡っている。そして便利で優れた性質ゆえに大量生産・大量消費され、その結果、製造から消費に至る過程で大量発生する廃ゴム・廃プラスチック等の排出量も年々増加し、これらの廃棄物を埋立て、焼却、放置することによる環境破壊に対する対策が緊急かつ重要な課題になってきている。
そのため容器包装リサイクル法、家電リサイクル法等が施行され、自動車リサイクル法も成立し、近々施行されようとしている。
【０００３】
しかし廃ゴム・廃プラスチック類のリサイクルは、サーマルリサイクルが殆どで、マテリアルリサイクルの割合は低い状況にある。その原因のひとつに、微粒子にまで破砕する必要があることと、微粉砕の難しさ（破砕時の発熱量の大きさ）とが挙げられる。
そのため液体窒素を使用し、低温脆性域まで冷却して微破砕を行なうことも試行されたが、ランニングコストが高いために広く普及するまでに至っていない。
【０００４】
そこで従来の液体窒素冷却ではなく、冷凍機を利用した冷風冷却による低コスト型低温破砕システムが開発され、様々なゴム・プラスチックの破砕テストを行なった。その結果、液体窒素方式に比べ優位性があり、十分実用可能なシステムであることが実証された。
しかしながらこの冷風冷却方式でも、設置面積が大きいため、冷却負荷の増加を招いており、結果として商用ベースでの適用が進んでいないことも事実である。
このような社会的、技術的背景において、資源循環型社会を推進するためには、省スペース型、低コスト型の超低温用冷却器の開発が待望されている。
【０００５】
現在の冷凍機冷却による低温破砕システムの冷却法はベルトフリーザ型が主流であり、被冷却物をベルト上に均等に載せて冷風を垂直に当てる構造となっており、相当な設置スペースと冷却負荷が必要となる。
たとえばベルトフリーザ型冷却装置として、特許文献１（特開２００２−２３９５２１号公報）には、図２に廃棄液体含有容器凍結用の３元冷却システムが図示されている。この装置は、廃棄液体が含有する廃棄容器を載せるベルトコンベア上で３つの冷凍サイクルが連続して形成され、各々の冷凍サイクルの冷媒を、たとえばアンモニア、エチレン、メタンとすれば、蒸発温度は−３２℃、−１０３℃、−１５５℃となり、廃棄液体の凍結温度、容器材質の脆化温度に対応した温度に設定可能になっている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２３９５２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかるにこのようなベルトフリーザ型冷却装置は、相当な設置スペースと冷却負荷が必要となり、そのためランニングコストを増加させる原因となっている。
また冷風を垂直に当てているため、被冷却物が飛散する等の問題もある。従って現在使用されている冷凍機を使った冷風冷却方式による低温破砕システムよりも、低コスト、省スペースの超低温用冷却器の実用化が待望されている。
【０００８】
本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、廃プラスチック類のリサイクルによる環境負荷の低減効果に加え、微粉砕したＰＶＣ系樹脂の比重選別技術への活用、及び各種樹脂類のペレットを微粉砕することで、ＰＶＣ系樹脂の代替品の成形工程の生産向上に寄与する波及効果も期待できる低コスト、省スペースの超低温用冷却器を提供するとともに、廃プラスチック類に限らず、廃ゴム、また一般のプラスチック、ゴム、及び他の物質、たとえば食品類（木の実など）も含めて冷却が可能な冷却器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】
【０００９】
本発明は、かかる目的を達成するもので、下部に円錐形状の傾斜隔壁を有する円筒縦型の容器本体と、前記傾斜隔壁に設けられた多数の開口を通して冷風を前記容器本体の内部に供給する冷風供給管と、同容器本体の上部から排気を外部に排出する排気管と、被冷却物を前記容器本体の内部に投入する被冷却物投入口と、前記容器本体の下部から被冷却物を排出する被冷却物排出口とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
従来使用されてきたベルトフリーザ型冷却装置は、被冷却物の形状を維持した状態で冷却を行うのに適した冷却装置で、廃棄プラスチック及び各種樹脂類の原料ペレットのように、形状を維持する必要のないものに対しては、適していない。
一方ペレット形状のものに対する冷却器は、いずれも高温から常温付近に冷却するもの、もしくはペレットを液体窒素内に浸して冷却するものが多く、−１００℃〜−９０℃のような超低温域での空気による冷却方式のものはないのが現状である。
【００１１】
その理由は、超低温下においては使用する機械の耐久性が極端に低下することと、超低温下におけるペレットの流動性の変化により、架橋、スラッギング等が生じやすくなり、熱交換を行う際に、効率的な流動状態の制御が困難となる等の理由が挙げられる。
【００１２】
これに対し、本発明においては、上記構成を有するホッパ型冷却器であるため、熱交換時のペレット等被冷却物の流動性の制御は容易となる。すなわち本発明においては、下部に円錐形状の傾斜隔壁を有する円筒縦型の容器本体に被冷却物を充填し、容器本体の下部から上方に向けて冷風を吹き出すようにしたことで、熱交換効率の最も良い流動状態での冷却を可能とし、熱負荷の低減、及び装置のコンパクト化を達成できるとともに、廃プラスチック類に限らず、廃ゴム、一般のプラスチック、ゴム、その他の物資、たとえば食品（木の実など）等に対しても適用可能である。
【００１３】
また好ましくは、前記容器本体の内部に供給する冷風を閉サイクルにて循環させることにより、熱損失及び原料の損失をさらに低減できる。
また好ましくは、前記容器本体の内部に投入された被冷却物を攪拌するための攪拌器を設けることにより、被冷却物の冷却性能をさらに向上させることができる。
【００１４】
特に好ましくは、前記攪拌器が、前記容器本体内部の中央に垂直方向に設けられた回転可能な支軸と、同支軸に設けられた攪拌羽根と、前記被冷却物排出口近傍の前記支軸に設けられた、被冷却物を排出するための排出羽根とから構成されたことにより、攪拌羽根が円筒形状の容器本体内部の中心に点対象に配置され、攪拌効果が一層発揮されて、冷却性能が格段に向上するとともに、前記排出羽根の作用により、被冷却物の容器本体からの排出がスムーズに行われる。
【００１５】
また好ましくは、前記傾斜隔壁の外側に前記開口が設けられた部分の傾斜隔壁を覆うジャケット部を設け、同ジャケット部を前記冷風供給管に接続する、いわゆるエアスライダ方式を採用したことにより、冷風を同開口から分散して吹き出させることができ、これによって冷風による被冷却物の流動状態の維持を容易に行うことができる。
【００１６】
また好ましくは、−１００℃〜−９０℃の超低温空気を前記開口から前記容器本体の内部に供給し、被冷却物投入口を同容器本体の上部に設け、被冷却物を同投入口から前記容器本体の内部に投入し、前記容器本体の内部で前記超低温空気と前記被冷却物とを互いに向流させる方向に流動させ、両者を直接接触させる。
このように被冷却物と超低温空気とを互いに向流させる方向に流動させ、両者を直接接触させることにより、熱交換の効率を飛躍的に向上させることができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように、本発明によれば、下部に円錐形状の傾斜隔壁を有する円筒縦型の容器本体と、前記傾斜隔壁に設けられた多数の開口を通して冷風を前記容器本体の内部に供給する冷風供給管と、同容器本体の上部から排気を外部に排出する排気管と、被冷却物を前記容器本体の内部に投入する被冷却物投入口と、前記容器本体の下部から被冷却物を排出する被冷却物排出口とを備えたことを特徴とし、容器本体の下部から上方に向けて冷風を吹き出すようにしたことで、熱交換効率の最も良い流動状態での冷却を可能とし、熱負荷の低減、及び装置のコンパクト化を達成できる。
【００１８】
また好ましくは、前記容器本体の内部に投入された被冷却物を攪拌するための攪拌器を設けることにより、被冷却物の冷却性能をさらに向上させることができる。
特に好ましくは、前記攪拌器が、前記容器本体内部の中央に垂直方向に設けられた回転可能な支軸と、同支軸に設けられた攪拌羽根と、前記被冷却物排出口近傍の前記支軸に設けられた、被冷却物を排出するための排出羽根とから構成されたことにより、攪拌羽根が円筒形状の容器本体内部の中心に点対象に配置され、攪拌効果が一層発揮されて、冷却性能がさらに向上するとともに、前記排出羽根の作用により、被冷却物の容器本体からの排出がスムーズに行われる。
【００１９】
また好ましくは、前記傾斜隔壁の外側に前記開口が設けられた部分の傾斜隔壁を覆うジャケット部を設け、同ジャケット部を前記冷風供給管に接続する、いわゆるエアスライダ方式を採用したことにより、冷風を同開口から分散して吹き出させることができ、冷風による被冷却物の流動状態の維持を容易に行うことができる。
また好ましくは、前記容器本体の内部に供給する冷風を閉サイクルにて循環させることにより、熱損失及び原料の損失をさらに低減できる。
【００２０】
また好ましくは、−１００℃〜−９０℃の超低温空気を前記開口から前記容器本体の内部に供給し、被冷却物投入口を同容器本体の上部に設け、被冷却物を同投入口から前記容器本体の内部に投入し、前記容器本体の内部で前記超低温空気と前記被冷却物とを互いに向流させる方向に流動させ、両者を直接接触させることにより、熱交換の効率を飛躍的に向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
図１は、本発明の第１実施例に係るホッパ型冷却器（テーパ型）の縦断立面図、図２は、前記第１実施例に係る図１中のIII−III線に沿う横断面図、図３は、本発明の第２実施例に係るホッパ型冷却器（円柱型）の一部縦断立面図、図４は、本発明のホッパ型冷却器が組み込まれた低温破砕システムを示す系統図である。
【００２２】
本発明の第１実施例に係るホッパ型冷却器を示す図１〜２において、１はホッパ型容器本体で、下部が円錐形状の傾斜隔壁１ａをなすとともに、冷風供給管２ａ，２ｂが接続されている。３ａ，３ｂは、容器本体１の上部で容器本体１の隔壁に対して接線方向に接続された排気管、４は、容器本体１の上部に設けられた被冷却物投入管、５は容器本体１の下部に設けられた被冷却物排出管である。
【００２３】
また６は、容器本体１内の中央部に立設された支軸で、上部に被冷却物を攪拌するための攪拌羽根７ａ，７ｂ設けられ、下部に被冷却物の排出管５からの排出を円滑にするためのスクリュー型排出羽根８が設けられている。支軸６は、容器本体１の上部に設けられた図示しない駆動モータ９により回転される。なおスクリュー型排出羽根８は、支軸６に対して図示しないエアシリンダにより抜き差し可能になっており、回転しない場合、被冷却物の排出を停止することができる。
１０は、傾斜隔壁１ａを覆うように設けられ、冷風供給管２ａ，２ｂと連通したジャケットであり、ジャケット１０の内側の傾斜隔壁１ａには、多数の開口１１が分散して設けられ、冷風供給管２ａ，２ｂから供給された冷風が開口１１から容器本体１内に吹き込まれ、エアスライダを構成する。
【００２４】
被冷却物投入管４には、ロータリバルブ１２が設けられ、ロータリバルブ１２はチェーンベルト１３によって駆動モータ１４と連結され、駆動モータ１４によってその回転が制御され、これによって容器本体１の密閉性が確保されるとともに、被冷却物の投入速度が制御される。１５は容器本体１の隔壁に垂直方向に設けられた点検窓、１６は、多数の細孔を有する円筒状のパンチングメタルで、被冷却物の容器本体１からの飛び出しを防止するためと、排気をスムーズに行なう役目をもつ。
【００２５】
かかる第１実施例において、冷風が供給管２ａ，２ｂから供給され、ジャケット部１０、開口１１を通して容器本体１の傾斜隔壁１ａから吹出し、投入管４から容器本体１内に投入された被冷却物を流動状態としながら冷却する。冷却後、排気は排気管３ａ，３ｂから排気される。
また被冷却物は、攪拌羽根７ａ，７ｂの回転によって攪拌されるとともに、スクリュー型排出羽根８の回転によってブリッジ等を起すことなく、排出管５から円滑に排出される。  
【００２６】
なお被冷却物は、容器本体１内で冷風によって流動化されるが、冷風の空塔速度を徐々に増加させると、流動状態は以下のように変化する。
ａ．流動化開始
空塔速度が流動化開始速度を超えると、粉体層は固定層から流動化状態となる。流動化状態では、層内粒子の配位関係が液体中の分子と同様に自由となる。外部から衝撃を加えると、層表面には波動が発生する。
【００２７】
ｂ．均一流動化
気泡は発生せず、粒子間の隙間を流体がゆっくりと通過する。粒子径が極めて小さく、また付着性が強い粉体（流体湿度が大きい場合も含む）の場合、アリの巣のような通路が固体層中に発生し、そこから流体が吹き出る（チャネリング現象）。
ｃ．気泡流動化
気泡が存在する。粒子径が大きくなると、気泡流動開始速度が流動化開始速度よりも小さくなるが、このような場合は、流動化開始と同時に気泡が発生し始める（均一流動化はなくなる）。
【００２８】
ｄ．スラッギング（Ｓ）
粉体層中で気泡が合体し、ガススラグ化し、粉体層が激しく上下運動する。圧力損失の変動も非常に大きい（圧力損失が急激に低下すると空塔風速が増大し、粒子がすべて吹き飛ぶ）。
スラッギングには、スラグの上面から粒子が雨粒のように落下することによって、スラグの上昇が起こる場合（仮にＢ型と称す）と、放射面状のスラグ界面と塔壁との間を粒子が流下する場合（仮にＡ型と称す）とがある。
ｅ．乱流流動化
明確な気泡は消滅するが、層表面は存在する。層表面は非常に乱れている。
【００２９】
ｆ．高速流動化
粒子は集合的に輸送される。乱流流動化状態との明確な違いは、ある還流量を任意に選択できることであり、その空間率εは０．７５〜０．８０で起こるといわれている。
ｇ．希薄輸送層
粒子各々が独立して気流中に分散し、輸送される。
【００３０】
次の本発明の第２実施例を図３に基づいて説明する。図３は、本発明の第２実施例に係るホッパ型冷却器（円柱型）の一部縦断立面図であり、第２実施例では、容器本体の下部が、円柱形隔壁２１と、その内側に多数の開口１１を有する傾斜隔壁２３とから構成され、その間に冷風供給口２ａ，２ｂに連通したジャケット２２が形成される。その他の構成は第１実施例と同一である。
【００３１】
図４は、本発明のホッパ型冷却器が組み込まれた低温破砕システムの一例を示す系統図である。図４において、冷却設備３１でブラインは−９５℃〜−９０℃まで冷却された後、ブライン供給回収経路３２を介して、クーラ４４、エアクーラ３３及び３４に送られる。これらエアクーラ３３及び３４にブロア３５及び３６により空気を供給することにより冷風を発生させる。
発生した冷風をエアクーラ３３から本発明のホッパ型冷却器３７に送り込むことにより、同冷却器３７に投入された廃ゴム・廃プラスチック類等の原料（樹脂、食品等も含む）３８を冷却する。
【００３２】
ホッパ型冷却器３７からホッパ３９に排出された被冷却物は、エアクーラ３４から送給される冷風で低温を維持されつつ破砕機４０に投入されて破砕される。破砕機４０で破砕された被破砕物は、下部ホッパ４１を経てサイクロン４２で排気と分離され、回収容器４３に回収される。
【００３３】
以上のように、本発明の第１実施例及び第２実施例によれば、ホッパ型容器本体１の下部から上方に向けて冷風を吹き出すようにしたことで、熱交換効率の最も良い流動状態での冷却を可能とし、熱負荷の低減、及び装置のコンパクト化を達成できる。
また容器本体１内部に支軸６に設けられて回転する攪拌羽根７ａ，７ｂ及び排出羽根８を設けたことにより、攪拌羽根７ａ，７ｂが円筒形状の容器本体１内部の中心に点対象に配置され、攪拌効果が一層発揮されて、冷却性能がさらに向上するとともに、排出羽根８ａ，８ｂの作用により、被冷却物の容器本体１からの排出が極めて円滑に行われる。
【００３４】
また傾斜隔壁１ａ，２３の外側に開口１１が設けられた同傾斜壁を覆うジャケット部１０，２２を設け、同ジャケット部を冷風供給管２ａ，２ｂに接続する、いわゆるエアスライダ方式を採用したことにより、冷風を開口１１から分散して吹き出させることができ、冷風による被冷却物の流動状態の維持を容易に行うことができる。
また図４に示すように、容器本体１の内部に供給する冷風を冷却設備３１による閉サイクルにて循環させることにより、熱損失及び原料の損失を低減できる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明によれば、年々増大する廃ゴム・廃プラスチック類等を破砕、分別して、再利用する場合に、低温破砕システムに使用されて好適であり、冷風による熱交換効率が優れ、低コストで、かつコンパクト化を達成し、廃プラスチック類のリサイクルによる環境負荷の低減効果に加え、微粉砕したＰＶＣ系樹脂の比重選別技術への活用、及び各種樹脂類のペレットを微粉砕することで、ＰＶＣ系樹脂の代替品の成形工程の生産向上に寄与する波及効果も期待できるとともに、被冷却物として、廃ゴム・廃プラスチック類に限らず、一般のゴム、プラスチック類、その他の物質、たとえば食品（木の実など）に広く適用可能な、低コスト、省スペースの超低温用冷却器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第１実施例に係るホッパ型冷却器（テーパ型）の縦断立面図である。
【図２】前記第１実施例に係る図１中のIII−III線に沿う横断面図である。
【図３】本発明の第２実施例に係るホッパ型冷却器（円柱型）の一部縦断立面図である。
【図４】本発明のホッパ型冷却器が組み込まれた低温破砕システムの一例を示す系統図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  容器本体
１ａ、２３  傾斜隔壁
２ａ，２ｂ  冷風供給管
３ａ，３ｂ  排気管
４  被冷却物投入管
５  被冷却物排出管
６  支軸
７ａ，７ｂ  攪拌羽根
８  排出羽根
１４  駆動モータ
１０，２２  ジャケット部
１１  開口
１２  ロータリバルブ
１３  チェーンベルト
１５  点検窓
１６  パンチングメタル
２１  円柱型隔壁
３１  冷却設備
３２  ブライン供給回収経路
３３，３４  エアクーラ
３５，３６  ブロア
３７  ホッパ型冷却器
３８  原料（廃プラスチック類）
３９，４１  ホッパ
４０  破砕機
４２  サイクロン
４３  回収容器  
【図１】
2005337602.tif 000003
【図２】
2005337602.tif 000004
【図３】
2005337602.tif 000005
【図４】
2005337602.tif 000006