(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発泡樹脂成形体の粒状物を浮遊回転させるための中空部を有する円筒形状の装置本体と、
前記装置本体内に熱風を供給するための熱風供給手段と、
前記供給された熱風の排風手段とを備え、
前記熱風供給手投は前記装置本体の中心軸と直交する方向であり、かつ、前記装置本体の周壁面の接線方向に熱風を供給可能であるとともに、
前記排風手段は、前記中心軸まわりに回転自在である通気性を有する円筒状部材を有していること、を特徴とする発泡樹脂成形体の加熱減容装置。
【請求項２】
前記円筒状部材に撹拌翼が周設されていることを特徴とする請求項１に記載の発泡樹脂成形体の加熱減容装置。
【請求項３】
同一形状である複数の請求項１又は請求項２に記載の発泡性樹脂成形体の加熱減容装置を前記中心軸方向に並設し、
前記円筒状部材を回転自在に連結したことを特徴とする発泡樹脂成形体の加熱減容装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発泡樹脂成形体を加熱して減容させるための加熱減容装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
発泡樹脂成形体は各種梱包用資材等として大量に使用されており、その大半が産業廃棄物として排出されている。近年、産業廃棄物が社会問題となっている中、これらの発泡樹脂成形体についても効率的に再利用することが求められているが、軽量建材として発泡樹脂成形体を使用すれば、発泡樹脂成形体の再利用と安価な軽量建材の提供という双方の目的を達成することができる。以下、これらの発泡樹脂成形体として、発泡ポリスチレン（Expanded Polystyrene、いわゆる発泡ポリスチロール、以下「ＥＰＳ」という）を例として説明することとする。
【０００３】
ＥＰＳは、梱包用資材及び梱包時の緩衝材にその用途が特化しているため、見掛け比重が非常に小さい。従来、ＥＰＳは、主として、再生スチレン樹脂の原料にされることから、運搬費を削減するために減容を行っており、そのための減容方法としては以下のような方法が代表的であった。
第１の方法は、ＥＰＳを完全に加熱溶融させて塊状に形成する方法である。しかし、当該方法では、ＥＰＳを加熱することにより分子構造の一部が破壊されてしまうため、再生品の分子量が小さくなってしまうという問題点を有していた。
【０００４】
第２の方法は、リモネン等の柑橘系油にＥＰＳを溶解させて、当該溶解物質からＥＰＳを分留する方法である。しかし、溶解処理を行う第２の方法では、蒸留設備が大型化し、その製造費用が膨大となるとともに、エネルギー効率が悪い等の問題点を有していた。
【０００５】
周知のように、ＥＰＳはポリスチレンをその体積が３０倍〜１００倍程度となるように発泡させた物質であり、その見掛け比重は０．０１〜０．０３程度となっている。前記各減容方法では、短時間で、最大限の減容を図ることを目的としているため、ＥＰＳを見掛け比重１程度にまで減容してしまっている。
一方、各種軽量建材にＥＰＳを使用する場合には、見掛け比重が０．０５〜０．７程度に減容されたＥＰＳ（以下、「減容ＥＰＳ」という）を軽量建材の種類に応じて使い分ける必要があるため、前記各方法を直接的に用いることができなかった。
【０００６】
そのため、前記問題点を改良する方法として、粒状に形成されたＥＰＳ（以下、「ＥＰＳ粒状物」という）をコンベヤ上に薄い層状（４cm程度）に載積し、遠赤外線ヒータにより加熱して減容する方法が提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記遠赤外線による方法では、遠赤外線の吸収割合で温度が変化するためＥＰＳ粒状物周辺の雰囲気温度を制御できず、加熱温度を一定に管理できなかった。また、遠赤外線が直接照射される表面部のＥＰＳ粒状物は完全に溶融して見掛け比重が１近くになってしまうが、遠赤外線が直接照射されない下層部のＥＰＳ粒状物はほとんど減容されず、見掛け比重が投入時のまま変化しない状態になってしまうこともあった。したがって、見掛け比重が不均一な減容ＥＰＳが製造されてしまうことになり、減容ＥＰＳの品質のバラツキが大きくなるため、より均一な再生品の製造方法の確立が望まれていた。
さらに、加熱温度をある程度平準化するためには、ＥＰＳ粒状物を非常に薄く積層する必要があるが、その場合には処理量が極端に少なくなってしまうため、実用化には不向きであった。
【０００８】
本発明は、前記の各種問題点を解決するためになされたものであって、発泡樹脂成形体の全体を均一に硬化させ、かつ、見掛け比重を均一に増加させる発泡樹脂成形体の加熱減容装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、請求項１記載の発泡樹脂成形体の加熱減容装置（以下、「加熱減容装置」という）は、発泡樹脂成形体の粒状物を浮遊回転させるための中空部を有する円筒形状の装置本体と、前記装置本体内に熱風を供給するための熱風供給手段と、前記供給された熱風の排風手段とを備え、前記熱風供給手投は前記装置本体の中心軸と直交する方向であり、かつ、前記装置本体の周壁面の接線方向に熱風を供給可能であるとともに、前記排風手段は、前記中心軸まわりに回転自在である通気性を有する円筒状部材を有していること、を特徴としている。
ここで、円筒状部材としては、通気性を有するフィルタ材を円筒形状に形成した部材を使用することが好適である。また、排風手段は自然排気でもよいが、円筒状部材に吸引装置を接続してもよい。
【００１０】
従って、本発明によると、装置本体における中空部に熱風を供給して、その熱風により当該中空部内において発泡性樹脂成形体の粒状物を浮遊回転させながら、熱風により均等に加熱することで、前記発泡樹脂成形体の粒状物の全体を均一に硬化させ、かつ、見掛け比重を均一に増加させることにより、減容させることができる。特に、浮遊と回転を同時に行いながら、発泡樹脂成形体の粒状物を熱風により加熱することにより、その効果を高めることができる。
また、排風手段を構成する円筒状部材を回転自在に形成していることから、遠心力の作用により、当該円筒状部材に滅容前後の発泡樹脂成形体の粒状物が付着することがないため、装置本体内の熱風の送風が阻害されることを防止することができる。
【００１１】
また、請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の加熱処理装置において、前記円筒状部材に撹拌翼が周設されていることを特徴としている。
【００１２】
従って、本発明によると、回転自在である円筒状部材の周囲に撹拌翼を設けることにより、当該撹拌翼を使用して強制的に発砲樹脂成形体の撹拌を行い、熱風による浮遊を補助して、円滑かつ良好な減容を可能にすることができる。
【００１３】
また、請求項３に記載の加熱減容装置は、同一形状である複数の請求項１又は請求項２に記載の発泡性樹脂成形体の加熱減容装置を前記中心軸方向に並設し、前記円筒状部材を回転自在に連結したことを特徴としている。
【００１４】
従って、本発明によれば、同一形状であるユニット化された複数の発泡性樹脂成形体の加熱減容装置を用い、前記円筒状部材を回転自在に連結して、前記装置本体を前記中心軸方向に並設することにより、簡易な装置構成でその処理量を増大させることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示す実施の形態に基づき詳細に説明する。
なお、以下では、発泡性樹脂成形体にＥＰＳを使用した場合について説明を行う。また、各実施形態の説明において、同一の構成要素に関しては同一の符号を付し、重複した説明は省略するものとする。
【００１６】
［第１実施形態］
図１に示すように、本発明の第１実施形態の加熱減容装置Ｋ１は、装置本体１０と、熱風供給手段と、排風手段とを主要部としている。
装置本体１０は、ＥＰＳ粒状物５を浮遊回転させるための円筒中空部１３をその内部に有している。そして、中心軸１４が、設置面と平行となる向きに設置されており、その両端部は端板１１（１１Ａ，１１Ｂ）で塞がれている。
また、装置本体１０における周壁面１２の底部には、先端部に熱風供給口２５ａが設けられている熱風供給管２５が突設されており、それにより、熱風を中心軸１４と直交する方向であり、かつ、側面視（図１（ａ）方向）で、周壁面１２の接線方向に導風可能となっている。この熱風供給管２５は、ブロワとヒータ等から構成される熱風供給装置（図示せず）に接続されており、また、その内部には、パンチングメタル等から形成されている複数の整流板２６が付設されている。
【００１７】
排風手段は、装置本体１０の中心軸１４と一致するようにフィルタ回転軸１６を有し、回転自在に軸支されている円筒形状であるフィルタ（円筒状部材）（以下、「回転フィルタ１５」という）と、当該回転フィルタ１５と排気管を介して接続されている吸引装置（ともに図示せず）とから構成されている。この回転フィルタ１５は、通気性を有するフィルタ材を円筒形状に形成したものであり、装置本体１０の内部におけるフィルタ回転軸１６の全長にわたって設けられ、回転用モータ（図示せず）により、熱風の回転方向に回転可能となっている。そして、回転フィルタ１５は、図１（ｂ）における左側の端板１１Ａから突出しており、その突出部には、前記排気管と接続されており、開閉自在である排気口１５ａが形成されている。
【００１８】
これにより、熱風供給管２５から供給された熱風は周壁面１２に沿って導風され、渦巻き状の流れを形成し、最終的には回転フィルタ１５に導かれ、吸引装置により吸引されて、排気口１５ａから外部に排出されるようになっている。
なお、本実施形態では、排気管を熱風供給装置に接続して熱風を循環利用しており、熱回収を行い、エネルギーの有効利用を図っている。
【００１９】
さらに、端板１１Ａの底部には原材料供給口１１ａが設けられている。この原材料供給口１１ａにはスクリューフィーダや空気圧送装置等の原材料供給装置（図示せず）が接続されており、熱風の導風方向と直交する方向から原材料であるＥＰＳ粒状物５を円筒中空部１３に供給可能となっている。
なお、加熱減容装置Ｋ１がバッチ式の装置の場合には、定量的に原材料を供給し、また、加熱減容装置Ｋ１が連続式の装置の場合には、連続的に材料の供給を行う。
また、前記端板１１Ａの下部の周縁部には小孔である給気口１１ｂが複数形成されている。この給気口１１ｂには送風装置（図示せず）が接続されており、当該送風装置から中空円筒部１３に送風することにより、給気口１１ｂから後記製品排出口１１ｃに至るように、中心軸１４と平行となる向きの空気流を形成することができるようになっている。
【００２０】
さらに、右側の端板１１Ｂの底部には、減容ＥＰＳの排出口（以下、「製品排出口１１ｃ」という）が形成されており、当該製品排出口１１ｃは開閉自在に形成されている。また、製品排出口１１ｃにはスクリューフィーダや空気圧送装置等の製品排出装置（図示せず）が接続されている。
【００２１】
なお、発泡性樹脂成形体にＥＰＳを使用する場合には、熱風供給装置から供給する熱風の温度は１１５℃乃至１２５℃の範囲内で適切に定めることが必要である。その理由は、熱風の温度が１１５℃未満であると減容がほとんど進行せず、１２５℃より高温であるとＥＰＳ粒状物５が融着して塊状になってしまうためである。また、熱風の風速は、ＥＰＳ粒状物５の減容後の粒径及び見掛け比重を見越して、予め当該ＥＰＳ粒状物５の粒径、及び当該ＥＰＳ粒状物５を浮遊回転させることができる風速に調節した条件下で行うことが必要となる。この速度は、ＥＰＳ粒状物５の減容前後の粒径や、比重及び処理量によって最適な値を設定する必要がある。
【００２２】
（作用）
図２を参照して、前記構成の加熱減容装置Ｋ１の作用について説明する。
まず、熱風供給装置（図示せず）を作動させ、熱風供給管２５から円筒中空部１３内に所定温度かつ所定風速の熱風を送風する。熱風は整流板２６を通過し、一定流速に整流されて、周壁面１２に沿って送風され、当該円筒中空部１３に渦巻き状の流れが形成される（図中の黒矢印の向きが風の流れを示す）。
【００２３】
次に、原材料供給装置を作動させて、原材料供給口１１ａから、破砕機等により予め所定の大きさに粉砕されているＥＰＳ粒状物５を投入する。投入されたＥＰＳ粒状物５は、熱風の導風方向と直交する方向から円筒中空部１３に供給されるが、熱風の流れに乗り浮遊しながら、円筒中空部１３内を回転し、その過程において均等に加熱され、内包する気体を排出させることにより粒子全体が均一に硬化して、見掛け比重が増加する（減容する）。
【００２４】
そして、一定時間経過後に、ＥＰＳ粒状物５が所定の見掛け比重となった後には、排気口１５ａを閉じて、製品排出口１１ｃを開放することにより、円筒中空部１３の空気の流れを製品排出口１１ｃの方向に導き、当該製品排出口１１ｃから製品排出装置（図示せず）により減容ＥＰＳの排出を行う。この場合、給気口１１ｂから円筒中空部１３に補助空気を供給することにより、給気口１１ｂから製品排出口１１ｃに至る空気流を発生させることにより、少ない給気量かつ短時間で、減容ＥＰＳを製品排出口１１ｃから容易に排出することが可能となり、また、円筒中空部１３内に残留物を残さないで容易に排出することが可能となる。なお、この場合、滞留時間と目標の減容率を考慮して、ＥＰＳ粒状物５の供給量及び減容ＥＰＳの排出量を適切に制御することは言うまでもない。
【００２５】
前記構成の加熱減容装置Ｋ１によれば、円筒中空部１３に供給されたＥＰＳ粒状物５は、熱風による遠心力により、当該円筒中空部１３の周壁面１２に近い部分を浮遊回転しながら層状に回転運動を行い、中空円筒部１３を一周する毎に１回づつ熱風供給管２５が接続されている熱風の吹き出し口を通過するため、粒径による加熱ムラが少なく、所定の温度で均一に加熱されることになる。
【００２６】
また、熱風の排風手段として、回転フィルタ１５を用いており、当該回転フィルタ１５は、装置本体１０の内部におけるフィルタ回転軸１６の全長にわたって設けられており、回転フィルタ１５の全表面（円周長×回転軸長の面積に対応）で排風（熱風の吸入）を行っている。そのため、回転フィルタ１５への熱風の吸込速度が、排気口１５ａからの排気速度と比較して非常に遅い構造となっている。従って、回転フィルタ１５の表面部に減容前後のＥＰＳ粒状物５が吸い込まれ難いため、フィルタが目詰まりを起こすことを防止することができる。
【００２７】
さらに、加熱減容装置Ｋ１の作動中、回転フィルタ１５はフィルタ回転軸１６まわりに所定速度で回転しているため、遠心力の作用により、その表面部に滅容前後のＥＰＳ粒状物５が付着することがなく、装置本体１０内の熱風の送風が阻害されることを防止することができる。
また、加熱減容装置Ｋ１は、その構造が非常に簡単であり、製作費用も安価であるとともに、維持管理も容易である。
【００２８】
［第２実施形態］
図３に示すように、本発明の第２実施形態の加熱減容装置Ｋ２は、前記第１実施形態の加熱減容装置Ｋ１において、回転フィルタ１５の周囲であり、フィルタ回転軸１６を通る直線方向上に一対の撹拌翼１７が設けられているものである。このように構成したことから、原材料供給口１１ａから円筒中空部１３に供給されたＥＰＳ粒状物５は、熱風供給手投から供給される熱風に加えて、撹拌翼１７による回転力により強制的に撹拌され、円筒中空部１３において浮遊回転することになる。そのため、第１実施形態の加熱減容装置Ｋ１と比較して、円滑かつ良好な減容を可能にすることができる。
【００２９】
また、第１実施形態の加熱減容装置Ｋ１を用いて、第２実施形態の加熱減容装置Ｋ２と同一の減容効果を得るためには、第１実施形態の加熱減容装置Ｋ１の熱風供給手段からの熱風供給量を増大させなければならず、第２実施形態の加熱減容装置Ｋ２では熱風供給手段の熱風供給能力を低減させることが可能になる。
【００３０】
［第３実施形態］
図４に示すように、本発明の第３実施形態の加熱減容装置Ｋ３は、同一形状である複数の第１実施形態の加熱減容装置Ｋ１又は第２実施形態の加熱減容装置Ｋ２（以下の説明では、第２実施形態の加熱減容装置Ｋ２を２台使用した場合を示す）を中心軸１４方向に並設し、各加熱減容装置Ｋ２，Ｋ２’の回転フィルタ１５を回転自在に連結した加熱減容装置（以下、「併設型加熱減容装置」という）である。
【００３１】
この併設型加熱減容装置Ｋ３の場合には、各加熱減容装置Ｋ２の回転フィルタ１５同士を回転自在に連結することにより、簡易に組み立てることができる。なお、各回転フィルタ１５は同時に同方向に回転し、左側の加熱減容装置Ｋ２の原材料供給口１１ａからＥＰＳ粒状物５を供給し、右側の加熱減容装置Ｋ２’の製品排出口１１ｃから減容ＥＰＳを排出することになる。
【００３２】
従って、このように構成することにより、ユニット化された同一形状である複数の加熱減容装置Ｋ２，Ｋ２’を使用して、組立が容易であり、簡易な装置構成で、ＥＰＳの処理量を増大させることができる。
なお、当然のことながら、併設する加熱減容装置は何台であっても良い。
【００３３】
以上、本発明について、好適な実施形態についての例を説明したが、本発明は当該実施形態に限られず、各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更が可能である。特に、発泡樹脂成形体はＥＰＳに限られるものではなく、加熱することにより減容することができる発泡樹脂成形体であれば任意の種類のものを使用することができる。また、撹拌翼の数、形状及び取り付け態様等については特に制限はない。
【００３４】
【発明の効果】
前記のように、本発明の加熱減容装置によれば、発泡樹脂成形体の粒状物を浮遊保持又は回転させながら加熱することにより、前記粒状物を均等に加熱できることになるため、発泡樹脂成形体を均一に硬化させることができ、均一に見掛け比重を増加させる（減容させる）ことができる。従って、投入時の発泡樹脂成形体の見掛け比重や粒径、及び、加熱条件を適切に定めることにより、発泡樹脂成形体を任意の見掛け比重及び粒径にすることができる。
【００３５】
なお、本発明の加熱減容装置により減容された発泡性樹脂成形体は、任意の見掛け比重及び粒径を設定して製造することができる。そのため、この減容発泡樹脂成形体を用いることにより、従来使用されていなかった新たな用途の軽量建材を提供することが可能となり、大量に発生している発泡樹脂成形体の有効利用を図るとともに、安価で良質な軽量建材を提供することができる。
【００３６】
例えば、軽量建材としては、軽量骨材としてセメント系混合物に配合してブロック状に形成することで、断熱パネル、吸音パネル、舗道ブロック等の２次製品として使用したり、前記セメント系混合物を用いて軽量な壁下地モルタル、植生コンクリート等として使用することができる。特に、軽量骨材として、セメント系混合物に配合すると、材料分離を生じることがないため非常に好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る発泡樹脂成形体の加熱減容装置の第１実施形態を示す図であり、（ａ）は側断面図、（ｂ）は正断面図である。
【図２】本発明に係る発泡樹脂成形体の加熱減容装置の第１実施形態の作用を示す図であり、（ａ）は側断面図、（ｂ）は正断面図である。
【図３】本発明に係る発泡樹脂成形体の加熱減容装置の第２実施形態を示す図であり、（ａ）は側断面図、（ｂ）は正断面図である。
【図４】本発明に係る発泡樹脂成形体の加熱減容装置（併設型加熱減容装置）の第３実施形態を示す側断面図である。
【符号の説明】
Ｋ１，Ｋ２      加熱減容装置
Ｋ３      併設型加熱減容装置
５        ＥＰＳ粒状物
１０      装置本体
１１（１１Ａ，１１Ｂ）      端板
１１ａ    原材料供給口
１１ｂ    給気口
１１ｃ    製品排出口
１２      周壁面
１３      円筒中空部
１４      中心軸
１５      回転フィルタ（円筒状部材）
１５ａ    排気口
１６      フィルタ回転軸
１７      撹拌翼
２５      熱風供給管
２５ａ    熱風供給口
２６      整流板
【図１】
0004242042.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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