(57)【要約】【課題】簡素な構成で、効率よく廃プラスチックなどのプラスチックを溶解して押出すことが可能な押し出し機を実現すること。【解決手段】押し出し機１は、投入口６から投入されたプラスチックを破砕する破砕機３と、破砕機３と連結され、破砕されたプラスチックを加熱溶解すると共に、プラスチックを上流側から下流側に送る通路となる加熱筒２０と、加熱筒２０内で、プラスチックを上流側から下流側に押出すスクリュー２１と、加熱筒２０に連通するように配設されるベント４を有している．【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
投入口から投入されたプラスチックを破砕する破砕機と、
前記破砕機と連結され、破砕された前記プラスチックを加熱溶解すると共に、前記プラスチックを上流側から下流側に送る通路となる加熱筒と、
前記加熱筒内で、前記プラスチックを上流側から下流側に押出すスクリューと、
前記加熱筒に連通するように配設されるベントを有している、
ことを特徴とする押し出し機。
【請求項２】
請求項１に記載の押し出し機において、
前記加熱筒は、
前記破砕機に連通する開口部を備え、下流側の直径が上流側の直径より小さいテーパー孔を備えた第１加熱筒部と、前記第１加熱筒部の下流側で、前記第１加熱筒部に接続された直管状の内筒部を備えた第２加熱筒部を有し、
前記スクリューは、
前記テーパー孔に沿うテーパー形状を有する第１スクリュー部と、前記第２加熱筒部内に、前記第１スクリュー部から前記第１スクリュー部の回転軸上に延長された第２スクリュー部を有する、
ことを特徴とする押し出し機。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の押し出し機において、
前記第１スクリュー部に設けられた第１スクリュー羽根の１ピッチ当たりのキャビティの容積は、前記第２スクリュー部に設けられた第２スクリュー羽根の１ピッチ当たりのキャビティの容積よりも大きい、
ことを特徴とする押し出し機。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の押し出し機において、
前記ベントは、
前記第２加熱筒部のプラスチックの溶解領域に連通するように配置されている、
ことを特徴とする押し出し機。
【請求項５】
請求項４に記載の押し出し機において、
前記ベントは、
前記第２加熱筒部と前記第２スクリュー部で形成されるキャビティ内に混在する空気、前記キャビティ内で発生するオフガスおよび水蒸気を吸引する吸引ポンプと、
前記第２加熱筒部と前記吸引ポンプとの間に配設され、前記空気、前記オフガスなどの気体と、液体を分離する分離槽を有し、
前記分離槽には、前記空気、前記オフガスなどの気体を通過させ、前記液体、臭気を通過させないフィルターが備えられている、
ことを特徴とする押し出し機。
【請求項６】
請求項１に記載の押し出し機において、
前記破砕機は、
回転方向とは逆方向に元部から先端部にかけて湾曲した複数の羽根状回転刃と、複数の板状固定刃を有し、
前記羽根状回転刃と前記板状固定刃が交互に密接するように、回転軸方向に配列されている、
ことを特徴とする押し出し機。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の押し出し機と、
前記押し出し機が供給する溶解されたプラスチックを熱分解して分解ガスを発生させる熱分解槽と、
前記分解ガスを冷却して油化する油化処理部を有している、
ことを特徴とするプラスチック油化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、押し出し機およびプラスチック油化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
使用後廃棄されたプラスチック製品とその製造過程で出たプラスチックのかす、廃タイヤを含むプラスチックを主成分とする廃棄物である廃プラスチックなどの処理は、世界共通の問題になってきている。廃プラスチックを処理する方法として、焼却、熱分解などがあるが、資源の有効活用の観点から廃プラスチックを熱分解して油化還元する油化装置が注目されている。このような油化装置には、熱分解槽に、廃プラスチックを溶解して供給する装置である押し出し機が用いられている。このように用いられる押し出し機としては、投入口から加熱筒内に投入された廃プラスチックを加熱筒内のスクリューを回転させて、廃プラスチックを溶解しながら上流側から下流側に押出すものが特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２００５３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載されている押し出し機は、加熱筒内でスクリューを回転して溶解プラスチックを上流側（投入口側）から下流側に押出すものである。廃プラスチックは、サイズや形態などが様々である。そこで、特許文献１では、押し出し機とは別に破砕機を設け、この破砕機で廃プラスチックを破砕してから押し出し機に投入するようにしているので、装置が大掛かりなものとなってしまう。
【０００５】
また、廃プラスチックは水分を含有することがあり、破砕供給過程では空気が混在する。さらに、溶解したプラスチックからはガス（オフガス）が発生する。このような水分（水分は加熱されて水蒸気となる）、空気、オフガスなどがキャビティ内に存在すると、押し出し機内で圧縮されて高温になり、次の工程である熱分解装置内に噴出した場合、熱分解装置内に安定した原料供給ができなくなることがある、
【０００６】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、簡素な構成で、効率よくプラスチック、特に廃プラスチックを溶解して押出すことが可能な押し出し機を実現し、プラスチックの安定供給が可能なプラスチック油化装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の押し出し機は、投入口から投入されたプラスチックを破砕する破砕機と、破砕機と連結され、破砕されたプラスチックを加熱溶解すると共に、プラスチックを上流側から下流側に送る通路となる加熱筒と、加熱筒内で、プラスチックを上流側から下流側に押出すスクリューと、加熱筒に連通するように配設されるベントを有している、こととする。
【０００８】
また、上記発明に加えて、加熱筒は、破砕機に連通する開口部を備え、下流側の直径が上流側の直径より小さいテーパー孔を備えた第１加熱筒部と、第１加熱筒部の下流側で、第１加熱筒部に接続された直管状の内筒部を備えた第２加熱筒部を有し、スクリューは、テーパー孔に沿うテーパー形状を有する第１スクリュー部と、第２加熱筒部内に、第１スクリュー部から第１スクリューの回転軸上に延長された第２スクリュー部を有する、ことが好ましい。
【０００９】
また、上記発明に加えて、第１スクリュー部に設けられた第１スクリュー羽根の１ピッチ当たりのキャビティの容積は、第２スクリュー部に設けられた第２スクリュー羽根の１ピッチ当たりのキャビティの容積よりも大きい、ことが好ましい。
【００１０】
また、上記発明に加えて、ベントは、第２加熱筒部のプラスチックの溶解領域に連通するように配置されている、ことが好ましい。
【００１１】
また、上記発明に加えて、ベントは、第２加熱筒部と第２スクリューで形成されるキャビティ内に混在する空気、キャビティ内で発生するオフガスおよび水蒸気を吸引する吸引ポンプと、第２加熱筒部と前記吸引ポンプとの間に配設され、空気、オフガスなどの気体と、液体を分離する分離槽を有し、分離槽には、空気、オフガスなどの気体を通過させ、液体、臭気を通過させないフィルターが備えられている、ことが好ましい。
【００１２】
また、上記発明に加えて、破砕機は、回転方向とは逆方向に元部から先端部にかけて湾曲した複数の羽根状回転刃と、複数の板状固定刃を有し、羽根状回転刃と板状固定刃が交互に密接するように、回転軸方向に配列されている、ことが好ましい。
【００１３】
また、本発明のプラスチック油化装置は、上記各項のいずれかに記載の押し出し機と、押し出し機が供給する溶解されたプラスチックを熱分解して分解ガスを発生させる熱分解槽と、分解ガスを冷却して油化する油化処理部を有している、こととする。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態に係る押し出し機の全体構成を示す図であり、スクリューの中心軸を通る縦断面図である。
【図２】図１を図示右側方向から見た押し出し機の側面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る押出装置を、図１のスクリューの中心軸を通り第１フレームに平行な面で切断した切断面を上方から見た断面図である。
【図４】図１のＡ−Ａ切断線で切断した断面図で、破砕機および押出装置を示している。
【図５】図１のＢ−Ｂ切断線で切断した断面図であり、第１吸引管と第２加熱筒部の連結構造を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態に係るプラスチック油化装置に用いられる押し出し機の溶解プラスチックを吐出する部位の構成を示す図であり、スクリューの中心軸を通る縦断面図である。
【図７】本発明の実施の形態に係るプラスチック油化装置の主要な構成を示す構成説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態に係る押し出し機１およびプラスチック油化装置１３０について、図面を参照しながら説明する。
【００１６】
（押し出し機１の構成）
図１および図２は、押し出し機１の全体構成を示す図であり、図１は、スクリューの中心軸（回転軸）Ｐ１を通る縦断面図、図２は、図１を図示右側方向から見た押し出し機１の側面図である。なお、以下に説明する各図は、図１の右側を右方または上流側とし、左側を左方または下流側、手前側を前方、奥側を後方として説明する。また、押し出し機１の接地側を下方、その反対側を上方として説明する。
【００１７】
図１に示すように、押し出し機１は、プラスチックを加熱溶解しながら上流側から下流側に送る押出装置２と、投入された原料であるプラスチックを破砕して押出装置２に供給する破砕機３と、押出装置２内でプラスチックが溶解する過程で発生するオフガスなどを吸引するベント４を有している。破砕機３は、押出装置２に取り付けられている。破砕機２の上方には、原料であるプラスチックを投入するホッパー５が取り付けられていて、ホッパー５から投入されたプラスチックが投入口６から破砕機３に供給可能になっている。
【００１８】
図２に示すように、押出装置２は、駆動源である動力伝達ユニット７によって駆動される。動力伝達ユニット７は、第１モーター８と、第１モーター８の回転軸８Ａに固定された第１ホイール９と、スクリュー軸部１０に連結される動力伝達軸１４（図１、図３参照）に固定された第２ホイール１１と、第１ホイール９の回転を第２ホイール１１に伝達する伝達ベルト１２を有している。第１モーター８は、防爆型三相交流モーターであってコントローラ１３を備えている。スクリュー軸部１０には、第１モーター８の回転が第１ホイール９、伝達ベルト１２、第２ホイール１１および動力伝達軸１４を介して伝達され、第１モーター８と同じ回転方向に回転可能となっていて、動力伝達ユニット７は、第１モーター８の回転を減速してスクリュー軸部１０に伝達する機能を有する。
【００１９】
図１、図２に示すように、動力伝達ユニット７は、伝達ケース１５で覆われている。押出装置２は、架台１６の上方側にある第１フレーム１７に取り付けられている。また、動力伝達ユニット７は、第１フレーム１７よりも下方の第２フレーム１８に取り付けられている。第１フレーム１７と、第２フレーム１８とスクリューの中心軸Ｐ１の３者は、互いに平行になるように配設されている。
【００２０】
（押出装置２の構成）
次に、押出装置２の構成について図１および図３を参照しながら説明する。
【００２１】
図３は、押出装置２を、図１のスクリューの中心軸Ｐ１を通り第１フレーム１７に平行な面で切断した切断面を上方から見た断面図である。また、押出装置２の縦断面の構成および押し出し機１全体との関わりについては図１を参照する。図１および図３に示すように、押出装置２は、破砕機３で破砕されたプラスチック（以降、破砕プラスチックと記載する）を加熱溶解すると共に、プラスチックを上流側から下流側に送る通路となる加熱筒２０と、加熱筒２０内でプラスチックを上流側から下流側に押出すスクリュー２１を有している。加熱筒２０は、上流側の第１加熱筒部２３と、第１加熱筒部２３に連通する第２加熱筒部２４から構成されている。第１加熱筒部２３は、下流側の直径が上流側の直径より小さいテーパー孔２２を備えている。
【００２２】
第１加熱筒部２３は、図１に示すように、上部にテーパー孔２２に連通する開口部２５を備えていて、この開口部２５は、破砕機３の材料供給口２６に連通している。そして、破砕プラスチックが、材料供給口２６から開口部２５を経て第１加熱筒部２３内に供給可能になっている。図３に示すように、第１加熱筒部２３と第２加熱筒部２４は、たがいに対向する端面に設けられた凹部と凸部を嵌め込ませて固定することで、一本の加熱筒２０として形成される。第２加熱筒部２４は直管状の内筒部２７を有していて、内筒部２７とテーパー孔２２は連通している。テーパー孔２２と内筒部２７それぞれの中心軸は、スクリュー２１の中心軸Ｐ１と同じである。
【００２３】
図３に示すように、第２加熱筒部２４の外周面（開口部２５を除く）には、加熱手段であるヒーター２８が配設されている。一方、第１加熱筒部２３の外周にもヒーター２８が配設されている。ただし、第１加熱筒部２３に設けられるヒーター２８は省略することが可能である。
【００２４】
図３に示すように、第２加熱筒部２４は、その下流側端面がネジなどの固定手段で第１支持フレーム２９に固定され、第１支持フレーム２９は、架台１６の第１フレーム１７に固定される。上流側では、第１フレーム枠３０の孔３０Ａに第２加熱筒部２４の上流側端部２４Ａを挿入した後に、固定板３１によって第１フレーム枠３０に固定されている。第１フレーム枠３０は、架台１６の第１フレーム１７に固定される。このように、第２加熱筒部２４は、第１支持フレーム２９と第１フレーム枠３０で両端支持固定される。なお、第２加熱筒部２４の径方向外側には、第２加熱筒部２４に対して隙間を有する筒状の保護ケース３２が取り付けられている。保護ケース３２は、下流側では支持板３３を介して第１支持フレーム２９に、上流側では第１フレーム枠３０の下流側端面にネジなどで固定される。
【００２５】
第１加熱筒部２３は、第１フレーム枠３０の内部に収容されていて、下流側は、第２加熱筒部２４の端面に嵌め込むようにして支持される。上流側は、第１加熱筒部２３の上流側端面に支持リング板３４をネジなどで固定し、支持リング板３４を介して第１フレーム枠３０の上流側端部３５に固定される。第１フレーム枠３０は、十分な剛性を備え、押出装置２を支持固定すると共に、破砕機３を支持固定する機能を備えている。
【００２６】
第２加熱筒部２４の下流側先端には、溶解したプラスチックを外部に吐出するノズル３６が取り付けられている。ノズル３６は、第２加熱筒２４の下流側端面にネジなどで固定される。ノズル３６の形状や内径は、溶解したプラスチックの吐出条件や吐出先の形状などに合わせて任意に設定することが可能である。
【００２７】
スクリュー２１は、第１加熱筒部２３のテーパー孔２２に沿うテーパー形状を有する第１スクリュー部４０と、第２加熱筒部２４の内筒部２７に挿入される第２スクリュー部４１を有する。第１スクリュー部４０と第２スクリュー部４１は、一体で形成されていている。第１スクリュー部４０の最上流端部をスクリュー軸部１０とする。第２スクリュー部４１は、第１スクリュー部４０の中心軸（回転軸）Ｐ１上に延長されている。第１スクリュー部４０には、螺旋形状の第１スクリュー羽根４２が設けられている。第１スクリュー羽根４２の稜線は、上流側から下流側に向かってテーパー孔２２に沿うような外径を有する。また、第２スクリュー部４１には、第２スクリュー羽根４３が設けられていて、この第２スクリュー羽根４３の稜線は、第２加熱筒部２４の内筒部２７に沿う外径を有する。
【００２８】
第１スクリュー羽根４２のピッチ（少なくと上流側半分の領域）は、第２スクリュー羽根４３のピッチよりも大きく設定されている。ここで、テーパー孔２２と第１スクリュー部４０の間の空間をキャビティ４５とする。また、第２加熱筒部２４の内筒部２７と第２スクリュー部の間の空間をキャビティ４６とする。そして、キャビティ４５の第１スクリュー羽根４１の１ピッチ当たりの平均容積は、キャビティ４６の第２スクリュー羽根４３の１ピッチ当たりの平均容積よりも大きい。これは、第１加熱筒部２３内には、開口部２５から破砕プラスチックが供給されるため、破砕されたプラスチックを下流側に送り、第２加熱筒部２４内では、主として溶解されたプラスチック（以降、溶解プラスチックと記載する）を下流側に送る機能を備えるためである。第１スクリュー部４０と第２スクリュー部４１は、各々第１加熱筒部２３と第２加熱筒部２４との間において、円滑な回転と、プラスチックを効率的に送るためのクリアランスを有している。
【００２９】
第２スクリュー部２４の下流側先端部４４は、円錐形状をしていて、ノズル３６の吐出孔４９内に先端部が入り込むように設定されている。吐出孔４９の直径は、第２スクリュー部２４の下流側先端部４４の間で、溶解プラスチックが吐出可能なクリアランスを備える。
【００３０】
スクリュー２１は、前述したように動力伝達ユニット７によって駆動（回転）される。スクリュー２１の上流側先端部のスクリュー軸部１０は、動力伝達軸１４を介して動力伝達ユニット７に連結されている。動力伝達軸１４は、その両端が第２フレーム枠５１で回転可能に支持される。スクリュー２１は、動力伝達軸１４の下流側端部５２に設けられた凹部に、スクリュー軸部１０の上流側先端部を挿入し、スプライン継手５３によって動力伝達軸１４に連結される。なお、スプライン継手５３は、ネジなどの固定手段によって動力伝達軸１４に固定されている。スプライン結合によって、スクリュー２１に動力伝達軸１４の回転力が伝達されるようになっている。
【００３１】
動力伝達軸１４は、円錐コロ軸受５４およびアンギュラー軸受５５などで下流側端部５２が回転可能に支持されている。一方、上流側端部５６は、第２フレーム枠５１に固定されたケース蓋５７を介して円錐コロ軸受５４によって回転可能に支持されている。動力伝達軸１４の上流側端部５６には、第２フレーム５２の上流側外側で第２ホイール１１が軸止めされていて、第１モーター８の回転力をスクリュー２１に伝達する。
【００３２】
続いて、破砕機３の構成および破砕機３と押出装置２の関係について図１および図４を参照しながら説明する。
【００３３】
図４は、図１のＡ−Ａ切断線で切断した断面図で、破砕機３と押出装置２の関係を示している。まず、破砕機３の構成を図１および図４を参照しながら説明する。図１に示すように、破砕機３は、複数の羽根状回転刃６０（以降、回転刃６０と記載する）と、複数の板状固定刃６１（以降、固定刃６１と記載する）と、回転刃６０および固定刃６１を軸固定する回転軸である軸６２を有する。回転刃６０は、キーやピンなどによって軸６２に固定されていて、軸６２と一体になって回転する。図４に示すように、回転刃６０の一つひとつは、軸６２から等角度で配置された３枚の羽根刃６３で構成されている。羽根刃６３は、元部から先端部にかけて回転刃６０の回転方向（図示矢印方向）に対して逆方向に湾曲させている。これは、回転刃６０を回転したときに、固定刃６１に元部側から交差させていくことでプラスチックを破砕する際の負荷を小さくしようとするものである。固定刃６１は、一方の端部に設けられた孔６４を軸６２に挿通させ、他方の端部６５から突設した突起部６５Ａを、詳しくは後述するバレル部７５を固定する連結板部８０にネジなどで固定されている。固定刃６１は、軸６２の回転を妨げることなく、また、破砕時において切れ刃部６１Ａと回転刃６０との交差関係を維持できる。
【００３４】
回転刃６０と固定刃６１は、図１に示すように、軸６２の軸方向に回転刃６０、固定刃６１、回転刃６０、固定刃６１、回転刃６０というように交互に密接するように配列されている。軸６２は、回転刃６０および固定刃６１を取り付けた状態で、下流側端部６７が、第３フレーム枠６６にアンギュラー軸受などを介して支持される。また、上流側端部６８は、第３フレーム枠６６に固定された蓋部材６９にアンギュラー軸受などを介して支持される。なお、蓋部材６９は、第２モーター７０の取り付け盤を兼ねている。第２モーター７０は、蓋部材６９にネジなどで固定される。そして、蓋部材６９を貫通する第２モーター軸７１が、軸６２の先端部に設けられた凹部にキーやピンなどで取り付けたり、取り外したりできるように固定される。したがって、回転刃６０は、第２モーター７０によって回転することが可能で、固定刃６１と回転刃６０（羽根刃６３）を交差させることでプラスチックを破砕する。
【００３５】
次いで、破砕機３と押出装置２の関係について説明する。図４に示すように、回転刃６０および固定刃６１は、第３フレーム枠６６内に収容されている。第３フレーム枠６６には、回転刃６１の回転軌跡に沿うバレル部７５が設けられている。バレル部７５は、前後方向に２分割されており、前方側の第１バレル部７６と後方側の第２バレル部７７で構成される。第１バレル部７６は、第１フレーム枠３０のステージ面７８に沿う底板部７９Ａと、底板部７９Ａから直角上方に曲げられて第１バレル部７６に接続する連結板部８０を備え、底板部７９Ａがステージ面７８にネジなどで固定される。
【００３６】
また、第２バレル部７７は、ステージ面７８に沿う底板部７９Ｂと、底板部７９Ｂから第２バレル部７７の接線方向に折り曲げて延長された第１バレル支持板部８１でネジなどによって固定され、底板部７９Ｂがステージ面７８にネジなどで固定されている。このようにして、第１バレル部７６と第２バレル部７７は、第１フレーム枠３０に固定される。第１バレル部７６の連結板部８０は、厚板部材８２に固定することで補強される。なお、厚板部材８２は、固定刃６０の端部６５に突設された突起部６５Ａを固定する基材でもあり、固定刃６１のバレル部７５に対する固定強度を高める機能を有する。なお、第１バレル支持板部８１と第２バレル部７７は、溶接することで固定強度を補強することが好ましい。
【００３７】
バレル部７５は、下方側からの支持に加えて上方側からも支持される。前方側の第１バレル部７６は、第３フレーム枠６６の上部壁部８３から折り曲げられて第１バレル７６の接線方向に垂下される第２バレル支持板部８４によって固定される。第１バレル部７６と第２バレル支持板部８４は、溶接などで固定される。
【００３８】
後方側の第２バレル部７７は、第３フレーム枠６６の上部壁部８３から折り曲げられて第２バレル部７７の接線方向に垂下される第３バレル支持板部８５によって固定される。第２バレル部７７と第３バレル支持板部８５は、ネジなどで固定される。第２バレル部７７は、さらに第４バレル支持板部８６によって補強されている。第４バレル支持板部８６は、第３フレーム枠６６の上部壁部８３から第２バレル部７７の上方端部まで延長されている。図４に示すように、第４バレル支持板部８６は、一方の端部を上部壁部８３に、他方の端部を第２バレル部７７の上方側端部に、それぞれ溶接などで固定される。なお、第４バレル支持板部８６の先端部と第３バレル支持板部８５の間に梁部８７を設けている。梁部８７を設けることで、回転刃６０を回転させても、バレル部７５の位置および姿勢を維持することでき、回転による振動の発生を抑制できる。
【００３９】
バレル部７５と回転刃６０間のクリアランスは、回転刃６０の回転を妨げない程度に小さく設定することが好ましい。第３フレーム枠６６は、第１フレーム枠３０のステージ面７８に底板部７９Ａ，７９Ｂをネジなどで固定される。第１フレーム枠３０は、第１フレーム１７にネジやボルト・ナットなどで固定される。
【００４０】
次いで、破砕機３と押出装置２の関係について説明する。図４に示すように、第１加熱筒部２３は、第１フレーム枠３０内に配設されている。第１加熱筒部２３には、上方がテーパー孔２２を覗くようにカットされた開口部２５が設けられている。第３フレーム枠３０のステージ面７８の裏面８８には、板部材８９が取り付けられていて、板部材８９には、第１加熱筒部２３の開口部２５に連通する孔９０が設けられている。また、第１フレーム枠３０には、ステージ面７８を貫通する貫通孔９１が設けられている。第１フレーム枠３０の貫通孔９１、板部材８９の孔９０それぞれの前後方向の幅は、ほぼ同じ大きさであり、これらの孔は、第１加熱筒部２３の開口部２５よりも大きく、第１加熱筒部２３の外形（外径）よりも小さく設定されている。また、貫通孔９１、孔９０の長さ（左右方向の長さ）は、第１加熱筒部２３の長さよりもわずかに小さく設定されている。板部材８８は、開口部２５の縁部２５Ａにネジなどで固定されている。
【００４１】
板部材８８が、縁部２５Ａに取り付けられることで、破砕プラスチックが、第１加熱筒部２３と第１フレーム枠３０の間の空間９１に漏れ落ちることなく、第１加熱筒２３のキャビティ４５（図２参照）に供給される。
【００４２】
なお、第２バレル支持板部８４と補強板８６と回転刃６０で囲まれた空間を破砕領域９２とする。また、回転刃６０と連結板部８０と第１バレル支持板部８１と第１加熱筒部２３の開口部２５までの空間を破砕プラスチックの落下領域（落下空間）９３とする。ホッパー５から投入されたプラスチックは、投入口６を経て破砕領域９２で破砕された後、落下領域９３を経て第１加熱筒部２３内に供給される。そこで、スクリュー２１を回転すれば、破砕プラスチックは、第１加熱筒部２３から第２加熱筒部２４に送られ、第２加熱筒部２４内で溶解されながら下流方向に押し出されていき、ノズル３６から外部に吐出される。なお、第１加熱筒部２３にもヒーター２８を設ければ、破砕プラスチックの一部を溶解したり、加熱することで、第２加熱筒部２４における溶解をし易くすることができる。
【００４３】
また、図４に示すように、バレル部７５の上方の前方に配置される第２バレル支持板部８４は、ステージ面７８に対して略直角方向に延長されていて、バレル部２５の上方の後方に配置される第４バレル支持板８６は、回転刃６０の回転軌跡Ｋに対して鋭角に接するようにしている。これは、プラスチックが供給されたときに、回転刃６０の回転負荷を減少させるためである。一方、バレル部２５の下方前方に配置される連結板部８０は、第２バレル支持板部８４とほぼ平行に延長されていて、バレル部２５の下方の後方に配置される第１バレル支持板部８１は、下部を前方に傾斜させている。これは、連結板部８０では、破砕プラスチックを下方に落下しやすく、第１バレル支持板部８１では、破砕プラスチックを第１加熱筒部２３の開口部２５に向かって落下させやすくするものである。
【００４４】
また、図４に示すように、軸６２の中心軸（回転刃６０の回転中心）Ｐ２は、スクリュー２１の中心軸（回転軸）Ｐ１よりも前方側に距離Ｄだけ移動させている。これは、回転刃６０の回転方向に向かうように回転軸Ｐ１をずらすことで、第１加熱筒部２３の内部（キャビティ４５）に、破砕プラスチックが入り易くするものである。
【００４５】
（ベント４の構成）
続いて、図１、図５を参照しながらベント４の構成について説明する。まず、図１を参照してベント４の全体構成を説明する。図１に示すように、押出装置２は、プラスチックの供給領域および溶解領域を有する。供給領域は、破砕プラスチックを第１加熱筒部２３内に供給し、下流に押出す領域であって、第２加熱筒部２４の上流側の一部を含んで概ね第１加熱筒部２３の範囲である。溶解領域は、供給領域よりも下流側で破砕プラスチックを溶解しながらさらに下流に押出す領域であって、第２加熱筒部２４の範囲である。供給領域と溶解領域の境前後では、破砕されたものと溶解され始めたものが混在する。また、溶解領域のうち最下流側は、ヒーター２８の熱と、溶解プラスチックとスクリュー２１との摩擦熱によって、溶解プラスチックが熱可塑化される領域である。
【００４６】
図１に示すように、ベント４は、第１分離槽１００と第２分離槽１０１と吸引ポンプ１０２を有している。第１分離槽１００は、第１吸引管１０３で第２加熱筒２４と連通されている。第１分離槽１００の内部上方には第１フィルター１０４が配設されている。第１吸引管１０３は第１フィルター１０４を貫通し、先端部を第１フィルター１０４の下面と同じ位置にするか、わずかに突出させている。第１フィルター１０４は、気体を透過し、液体は透過させない機能を有する。第１分離槽１００と第２分離槽１０１は共に、架台１６の第１フレーム１７に、槽の本体部を挿通させて固定している。なお、第１吸引管１０３と第２加熱筒部２４の連結構造は、図５を参照して後述する。
【００４７】
第１分離槽１００と第２分離槽１０１は、第２吸引管１０５で接続されている。第２吸引管１０５は、第１分離槽１００から上方に立ち上げられる立ち上げ部１０５Ａと、立ち上げ部１０５Ａから９０度曲げられて第２分離槽１０１側に延長される連結部１０５Ｂと、連結部１０５Ｂから第２分離槽１０１内に向かって下方に立ち下げられる立ち下げ部１０５Ｃを有している。立ち上げ部１０５Ａは、第１分離槽１００内で第１フィルター１０４よりも上部空間に連通している。なお、第１分離槽１００の上部は密閉されている。
【００４８】
第２分離槽１０１の上部には第２フィルター１０６が配設されている。第２吸引管１０５の立ち下げ部１０５Ｃは、連結部１０５Ｂの途中から第２分離槽１０１内に入り、第２フィルター１０６を貫通し、第２分離槽１０１の底部付近まで延長される。立ち下げ部１０５Ｃの第２分離槽１０１側の先端部には多孔質のカバー１０７が取付けられている。第２フィルター１０６は、第１分離槽１００に配設された第１フィルター１０４と同じ機能を有する。また、カバー１０７は、吸引されたオフガスなどの気体を細かい泡状に吐出する機能を有する。第２分離槽１０１の上部は密閉されている。
【００４９】
第２分離槽１０１と吸引ポンプ１０２は、第３吸引管１０８で接続されている。第３吸引管１０８は、第２分離槽１０１に連通する接続部１０８Ａと、接続部１０８Ａから下方に立ち下げられた立ち下げ部１０８Ｂと、立ち下げ部１０８Ｂから９０度曲げられて延長され、吸引ポンプ１０２に接続される延長部１０８Ｃを有する。接続部１０８Ａの先端部は、第２フィルター１０６内に挿入されている。なお、図示は省略するが、第１分離槽１００および第２分離槽１０１各々の底部にはバルブが設けられ、溜まった液体を排出可能にしている。
【００５０】
続いて、第１吸引管１０３と第２加熱筒部２４の連結構造について図５を参照して説明する。
【００５１】
図５は、図１のＢ−Ｂ切断線で切断した断面図であり、第１吸引管１０３と第２加熱筒部２４の連結構造を示す図である。第２加熱筒部２４には、溶解領域内に吸気孔１０９が設けられている。吸気孔１０９は、第２加熱筒２４内のキャビティ４６（図３参照）に連通されている。そして、このキャビティ４６に連通するように設けられる継手部材１１０が、第２加熱筒部２４に固定されている。継手部材１１０としては、たとえばエルボなどが使用可能である。ただし、継手部材１１０としては、耐熱性および断熱性が高い材料が好ましい。
【００５２】
第２加熱筒部２４は、保護ケース３２で覆われている（図１，２参照）。継手部材１１０の吸気孔１０９に対して下方に向く接続孔部１１１には、第１吸引管１０３が接続されている。第１吸引管１０３は、保護ケース３２の底板部１１２を貫通し、第１分離槽１００に連通する（図１参照）。また、第２加熱筒部２４は、保護ケース３２の底板部１１２に立てられた支持柱１１３によって支持される。この支持柱１１３は、図１に示すように、第２加熱筒部２４の長さ方向に複数本設けられている。図１に示す例では、４本の支持柱１１３が配設されている。これら支持柱１１３は、第２加熱筒部２４が相当に長い場合に撓むことを防止するために補助的に設けられている。
【００５３】
次いで、ベント４の作用について図１を参照しながら説明する。吸引ポンプ１０２は、第２分離槽１０１と第１分離槽１００を介して第２加熱筒部２４から、オフガス、水蒸気や空気などの気体を吸引する。第１分離槽１００に吸引された気体は、第１分離槽１００内で冷却され、第１フィルター１０４で液体と気体に分離される。分離された液体は、第１分離槽１００に貯留される。この際、微量ではあるが溶解しきれていない微小な破砕プラスチックが、第１分離槽１００に貯留される。第１分離槽１００から第２分離槽１０１に移動した気体は、第２吸引管１０５に取り付けられたカバー１０７から第２分離槽１０１内に吐出される。第２分離槽１０１には水（水道水や分解液など）が溜められていて、第２吸引管１０５に取り付けられたカバー１０７から気体が泡状となって水中に排出される。気体のうち水に溶け易いものは、水に溶け込み、それ以外の気体は、第２フィルター１０６で気体と液体とに再分離され、気体は外部に排出される。このようにして、溶解プラスチックからオフガスや水分などを外部に排出することが可能となる。なお、第１分離槽１００および第２分離槽１０１に溜まった液体などは、不図示のバルブなどから外部に排出できるようになっている。
【００５４】
溶解プラスチックは、溶解、押出し過程で、ガス（オフガスという）が発生したり、プラスチックに水分が含まれていたり、破砕、供給時に空気が混在されて加熱筒２０内に入り込んでいることがある。このように、オフガス、水分（加熱されて水蒸気となる）や空気などがキャビティ４６内に存在していると、押出し途中で圧縮され第２加熱筒２４内が高圧高温になり、安定した押出しができなくなることがある。また、プラスチックの変質も考えられる。そこで、オフガス、水蒸気や空気などを排除するベント４を設けている。なお、ベント４は、第１分離槽１００と第２分離槽１０１の２つの分離槽で構成されている。プラスチック油化装置１３０に供給されるプラスチック材料は多くの水分を含んでいる場合がある。そのため、分離槽が１つだけの場合には、水蒸気と共に溶解プラスチックが吸気孔１０９から吹出す、いわゆるベントアップが生じ、運転不可能になることがあるが、２つの分離槽１００，１０１を備えることによって、ベントアップを防止することが可能となる。
【００５５】
以上説明した押し出し機１は、投入口６から投入されたプラスチックを破砕する破砕機３と、破砕機３と連結され、破砕されたプラスチックを加熱溶解すると共に、プラスチックを上流側から下流側に送る通路となる加熱筒２０を有する。また、押し出し機１は、加熱筒２０内で、プラスチックを上流側から下流側に押出すスクリュー２１と、加熱筒２０に連通するように配設されるベント４を有している。
【００５６】
このような構成にすれば、押し出し機１は、破砕機３を押出装置２に直接連結することによって、外部に破砕機を備えるものに比べ、簡素な構成を実現でき、さらに小型化が可能となる。また、ベント４を設けることによって、プラスチックの溶解、押出し過程で発生するオフガス、水蒸気などを排出し、加熱筒２０の内部が高温高圧になることを抑制して、溶解プラスチックを効率的に安定して押出すことが可能となる。
【００５７】
また、加熱筒２０は、破砕機３の破砕プラスチックの落下領域９３に連通する開口部２５を備え、下流側の直径が上流側の直径より小さいテーパー孔２２を備えた第１加熱筒部２３と、第１加熱筒部２３の下流側で、第１加熱筒部２３に接続された直管状の内筒部２７を備えた第２加熱筒部２４を有している。また、スクリュー２１は、テーパー孔２２に沿うテーパー形状を有する第１スクリュー部４０と、第２加熱筒２４内に、第１スクリュー部４０から第１スクリュー４０の回転軸Ｐ１上に延長された第２スクリュー部４１を有している。
【００５８】
破砕プラスチックや溶解プラスチックの押出しは、スクリュー２１とこれらプラスチックとの摩擦によって行われる。そこで、サイズや形状が不揃いな破砕プラスチックは、第１スクリュー部４０ではテーパーを利用して下流側に押出し、溶解プラスチックは、第２スクリュー部４１で下流側に押出すようにすることで、破砕プラスチックと溶解プラスチックの両方をスムーズに切れ目なく押し出すことが可能となる。
【００５９】
また、スクリュー２１は、第１スクリュー部４０に設けられた第１スクリュー羽根４２の１ピッチ当たりのキャビティ４５の容積を、第２スクリュー部４１に設けられた第２スクリュー羽根４３の１ピッチ当たりのキャビティの容積よりも大きくしている。第１スクリュー部４０側のキャビティ４５を大きくして破砕プラスチックの第１加熱筒部２３内への入り込み容易にすると共に、溶解プラスチックとの摩擦が小さくなる下流側では、キャビティ４６を小さくすることで、破砕プラスチックの押出しと溶解プラスチックの押出しを切れ目なく安定して押出すことができる。
【００６０】
また、押し出し機１は、ベント４を有している。このベント４は、第２加熱筒部２４のプラスチックの溶解領域に連通するように配置され、キャビティ４６内のガス抜き機能を有している。このことによって、溶解プラスチックが発生するオフガスや空気などの気体を排除することができる。
【００６１】
また、ベント４は、第２加熱筒２４と第２スクリュー部４１で形成される第２キャビティ４６内に混在する空気、第２キャビティ４６内で発生するオフガスおよび水蒸気を吸引する吸引ポンプ１０２を有している。また、第２加熱筒部２４と吸引ポンプ１０２との間には、空気、オフガスなどの気体と、液体を分離する第１分離槽１００および第２分離槽１０１を有し、これら分離槽各々には、空気、オフガスなどの気体を通過させ、液体は通過させない第１フィルター１０４および第２フィルター１０６を備えている。
【００６２】
ベント４は、吸引ポンプ１０２を備えることで、オフガスや空気、水蒸気などを強吸引することができ、オフガスや空気、水蒸気などを溶解領域である第２キャビティ４６から、排除することができる。また、第２加熱筒部２４と吸引ポンプ１０２の間に、第１分離槽１００および第２分離槽１０１を設けているので、オフガスおよび水蒸気などを気体と液体に分離して、気体だけを排出することができる。なお、溶解領域で溶解しきれていない破砕プラスチックを第１分離槽１００で分離排出することも可能である。たとえば、後述するプラスチック油化装置１３０（図７参照）に原料となる溶解プラスチックを供給する場合、オフガスや液体を除去した溶解プラスチックを供給することができる。
【００６３】
また、破砕機３は、回転方向とは逆方向に元部から先端部にかけて湾曲した複数の羽根状の回転刃６０（羽根刃６３）と、複数の板状の固定刃６１を有し、回転刃６０と固定刃６１が交互に密接するように、軸６２の軸方向に配列している。破砕時において、羽根刃６３が固定刃６１と交差する際、一般の鋏と同様に、羽根刃６３の元部から先端方向に固定刃６１に交差していくことになるので、破砕負荷を低減することができ、破砕機３の小型化を実現できる。
【００６４】
また、投入されるプラスチックは、固形であったり、シート状であったりしてサイズや形状が様々であることが予想される。回転刃６０は、３枚の羽根刃６３で構成されているので、このような様々な形態のプラスチックの破砕に対応できる。
【００６５】
（プラスチック油化装置１３０の構成）
次いで、原料となる溶解プラスチックの供給装置である押し出し機１２０を用いたプラスチック油化装置１３０（以降、油化装置１３０と記載する）の構成について図面を参照しながら説明する。押し出し機１２０は、前述した押し出し機１を使用することが可能である。ただし、ここで用いる押し出し機１２０は、溶解プラスチックを吐出するノズル３６に替えて、プラスチック油化装置１３０と接続する継手であるフランジ１２１を有していることが押し出し機１と異なる。
【００６６】
図６は、押し出し機１２０の溶解プラスチックを吐出する部位の構成を示す図であり、スクリュー２の中心軸（回転軸）Ｐ１を通る縦断面図である。図１との共通部分には、図１と同じ符号を付し、詳しい説明は省略する。押し出し機１２０には、第２加熱筒部２４の下流側先端にフランジ１２１が取り付けられている。フランジ１２１は、胴部１２２と、胴部１２２の下流側先端に設けられた鍔部１２３と、軸方方向に貫通する貫通孔１２４を有している。貫通孔１２４の上流側端部は、第２スクリュー部４１の先端形状に沿う斜面部１２５が形成されている。溶解プラスチックは、キャビティ４６から貫通孔１２４を通って、押し出せるようになっている。
【００６７】
フランジ１２１は、第１支持フレーム２９と固定板１２６で挟み込まれるようにしてネジで固定される。フランジ１２１の貫通孔１２４は、第２スクリュー部４１の先端部の斜面に沿う斜面１２７が形成されている。フランジ１２１と第２スクリュー部４１およびキャビティ４６で構成される吐出部（押出し部）の関係は、ノズル３６を用いる構造と同じになっている。第１支持フレーム２９は、第１ステージ１７に固定されている。フランジ１２１には、油化装置１３０側のフランジ１３１が結合され、フランジ１３１には、後述する熱分解槽１３５に接続される送管１４０（共に図７参照）が接続されている。続いて、油化装置１３０の構成につて説明する。
【００６８】
図７は、油化装置１３０の主要な構成を示す構成説明図である。油化装置１３０は、プラスチックを破砕し、溶解しながら押し出すための押し出し機１２０と、溶解プラスチックを熱分解して分解ガスを発生させる熱分解槽１３５を有する。また、油化装置１３０は、熱分解槽１３５で溶解プラスチックを熱分解して発生した分解ガスを冷却して重油を取り出す油化処理部１３６と、生成された重油を貯留する貯油槽１３７を有する。押し出し機１２０から押出された溶解プラスチックは、送管１４０を通って熱分解槽１３５に供給される。熱分解槽１３５の槽本体１３５Ａの周囲には、コイル１４１(ヒーター)が配設されている。コイル１４１には、不図示の高周波発生部からの高周波電流が印加される。この高周波電流によって槽本体１３５Ａを誘導加熱し、溶解プラスチックが熱分解され、分解ガスが発生する。
【００６９】
熱分解槽１３５で発生した分解ガスは、送管１４２を通って油化処理部１３６に供給される。油化処理部１３６には、不図示のコンデンサおよび冷却装置を備えていて、分解ガスを冷却凝縮して重油を生成する。生成された重油は、送管１４３を通って貯留槽１３７に貯留される。熱分解槽１３５における溶解プラスチックの熱分解処理過程では、熱分解槽１３５内で熱分解しきれない熱分解残渣が発生する。この熱分解残渣は、熱分解槽１３５の底部から送管１４４を通って残渣処理槽１３８に送られる。残渣処理槽１３８には、コイル１４５が配設されている。このコイル１４５に高周波発生部から高周波電流を印加すると、槽本体１３８Ａが誘導加熱され、熱分解残渣を再加熱することで熱分解残渣の熱分解が進み、分解ガスが発生する。この分解ガスは、熱分解槽１３５で発生する分解ガスと同じもので、油化処理部１３６に送られて、熱分解槽１３５から送られた分解ガスと共に、油化処理部１３６で油化される。
【００７０】
なお、押し出し機１２０、熱分解槽１３５および残渣処理槽１３８では、溶解過程または熱分解過程で、熱分解温度より低い温度領域では分解ガスとは異なる種類のオフガスが発生する。これらオフガスは、オフガス処理部１３９で無害ガスに変換される。残渣処理槽１３８で発生したオフガスは、送管１４８を通ってオフガス処理部１３９に送られる。貯油槽１３７に貯留した重油からもオフガスの発生があり、このオフガスは、送管１４９を通ってオフガス処理部１３９に送られる。オフガス処理部１３９の槽本体１３９Ａにはコイル１５０が配設されていて、高周波発生部から高周波電流を印加することで、オフガスが再加熱され、オフガスが熱分解され無害ガスとし外部に排出される。
【００７１】
プラスチックに塩化ビニルなど熱分解することによって塩素ガスを発生するものが含まれている場合には、押し出し機１２０と熱分解槽１３５の間に塩化ビニル処理部（不図示）を設けて塩素ガスを分離する。塩素ガスを除去された溶解プラスチックは、熱分解槽１３５に供給される。
【００７２】
また、プラスチックにＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）が含まれている場合には、熱分解槽１３５から発生した分解ガスのうちテレフタレン酸を気相分解するガス改質部（不図示）を設けることが好ましい。ガス改質部は、熱分解槽１３５と油化処理部１３６の間に配設される。ガス改質部でテレフタレン酸を気相分解した後の分解ガスは、油化処理部１３６に供給される。
【００７３】
なお、熱分解槽１３５、貯油槽１３７および残渣処理槽１３８からオフガス処理部１３９に至るオフガスの流路それぞれ、またはいずれかにに吸引ポンプを備え、オフガスを強制吸引するようにしてもよい。
【００７４】
以上説明した油化装置１３０は、押し出し機１２０が供給する溶解されたプラスチックを熱分解して分解ガスを発生させる熱分解槽１３５と、発生した分解ガスを集めて冷却して油化する油化処理部１３６を有している。押し出し機１２０は、前述した押し出し機１と同様な構成と機能を備えている。したがって、熱分解槽１３５に適切な量の溶解プラスチックを安定して供給でき、油化装置１３０の安定稼働を実現する。
【００７５】
なお、本発明は前述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
【００７６】
たとえば、前述した実施の形態では、ベント４は、第１分離槽１００と第２分離槽１０１の２つの分離槽を備えているが、分離槽としては、１つにしても、３つ以上にしてもよい。また、第１分離槽１００と第２加熱筒部２４（キャビティ４６）との連通部の配置は、図１に示した位置に限らず、溶解領域の範囲であればどこでもよく、供給領域と溶解領域の境界位置に配置してもよい。
【００７７】
また、前述した実施の形態では、押し出し機１は、１基の破砕機３を有しているが、破砕機３を２基または３基備える構成としてもよい。たとえば、２基の場合には、プラスチック投入側に、サイズが大きいプラスチックを一次破砕可能な破砕機とし、押出装置２側の破砕機を、一次破砕されたプラスチックを二次破砕可能な破砕機とすることができる。このようにすれば、より大きいサイズのプラスチックの破砕が可能となったり、より細かい破砕が可能となる。また、外部に別体の破砕機を設置し、この破砕機から破砕機３に一次破砕プラスチックを供給するようにしてもよい。
【００７８】
また、前述した実施の形態では、スクリュー２１は、第１モーター８の回転を伝達ベルト１２で伝達する構成としているが、第１モーター８によるダイレクト駆動としてもよい。また、破砕機３は、第２モーター７０でダイレクト駆動しているが、第１モーター８から伝達ベルトを用いて、スクリュー２１と破砕機３の両方を駆動するようにしてもよい。この場合、スクリュー２１と破砕機３との間の減速率または増速率を調整すれば、押出装置２と破砕機３の同期を容易にとることが可能になる。
【００７９】
また、前述の実施の形態では、廃プラスチックを対象として説明したが、廃プラスチック以外のプラスチックにも本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００８０】
１…押し出し機
２…押出装置
３…破砕機
４…ベント
６…投入口
２０…加熱筒
２１…スクリュー
２２…テーパー孔（第１加熱筒部）
２３…第１加熱筒部
２４…第２加熱筒部
２５…開口部（第１加熱筒部）
２７…内筒部（第２加熱筒部）
４０…第１スクリュー部
４１…第２スクリュー部
４２…第１スクリュー羽根
４３…第２スクリュー羽根
４５…キャビティ（第１加熱筒部）
４６…キャビティ（第２加熱筒部）
６０…回転刃
６１…固定刃
６２…軸（破砕機）
１００…第１分離槽
１０１…第２分離槽
１０２…吸引ポンプ
１０４…第１フィルター（第１分離槽）
１０６…第２フィルター（第２分離槽）
１２０…押し出し機（油化装置用）
１３０…プラスチック油化装置
１３５…熱分解槽
１３６…油化処理部
１３７…貯油槽
１３８…残渣処理槽
１３９…オフガス処理部
１４１…コイル（熱分解槽）
１４５…コイル（残渣処理部）
１５０…コイル（オフガス処理部）
【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５】
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【図６】
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【図７】
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