(57)【要約】【課題】廃棄物を回転カッタ間に確実に引き込ませて破砕することのできる廃棄物処理装置及び廃棄物処理方法を提供する。【解決手段】廃棄物を処理する廃棄物処理装置１００は、第一及び第二の回転カッタ２１，２２を有し、これら第一及び第二の回転カッタ２１，２２が互いに逆方向に回転軸２５，２６中心に回転することによって第一及び第二の回転カッタ２１，２２間に廃棄物Ｈを引き込んで破砕する２軸破砕機２を備える。第一の回転カッタ２１が第二の回転カッタ２２よりも上側に配置され、第一の回転カッタ２１の回転軸２５と、第二の回転カッタ２２の回転軸２６とを含む平面Ｍが、第二の回転カッタ２２の回転軸２６を含む水平面Ｎに対して傾斜している。【選択図】図３
2009262088.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物を処理する廃棄物処理装置であって、
第一及び第二の回転カッタを有し、これら第一及び第二の回転カッタが互いに逆方向に回転軸中心に回転することによって前記第一及び第二の回転カッタ間に前記廃棄物を引き込んで破砕する２軸破砕機を備え、
前記第一の回転カッタが前記第二の回転カッタよりも上側に配置され、
前記第一の回転カッタの回転軸と、前記第二の回転カッタの回転軸とを含む平面が、前記第二の回転カッタの回転軸を含む水平面に対して傾斜していることを特徴とする廃棄物処理装置。
【請求項２】
前記廃棄物を内壁面に沿って投入して前記第一及び第二の回転カッタ間に前記廃棄物を送り込む投入部を備え、
前記回転軸方向から見た際に、前記投入部を形成する内壁面のうち、前記第二の回転カッタ側で、前記第一の回転カッタの回転面に対向する内壁面に、この内壁面に交差する水平な面に対する傾斜角度が可変又は、前記内壁面に対して水平移動が可能となる可動式壁が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の廃棄物処理装置。
【請求項３】
前記２軸破砕機で前記廃棄物を破砕することによって得られた小片を遠心分離する遠心分離部を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の廃棄物処理装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の廃棄物処理装置を使用して廃棄物を処理する廃棄物処理方法であって、
前記廃棄物処理装置の前記２軸破砕機で前記廃棄物を破砕した後、得られた小片を風圧と遠心力を利用して遠心分離し、
遠心分離された固形分を直接又は２次破砕した後、造粒することを特徴とする廃棄物処理方法。
【請求項５】
前記遠心分離された後の工程において滅菌することを特徴とする請求項４に記載の廃棄物処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、使用済みの紙おむつや、その回収に使用された袋や容器等の廃棄物を処理する廃棄物処理装置及びこれを使用した廃棄物処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高齢化社会への移行に伴い、紙おむつの需要が高まりつつある。そのため、介護施設や病院等から排出される使用済みおむつの量も年々増加している。一方、資源の活用の面から大量に排出される使用済み紙おむつを一括回収し、集中して処理することにより紙おむつやその入れ物を構成しているプラスチック、紙を燃料などにリサイクルすることが行われ始めている。このとき、燃料としての品質確保のためには、使用済み紙おむつに含まれている大量に水分を吸着した高分子ゲルをリサイクル作業の中で効率良く分離する必要がある。
【０００３】
従来の紙おむつの構造は、各メーカーによって異なるが、基本的には表面材、防水材、吸収材、その他テープなどで構成されている。表面材、防水材にはポリプロピレン、ポリエステルなどが使用されており、吸水材には吸水紙、綿状パルプ、高分子吸収材が使用されている。
使用済み紙おむつは回収に使われた袋や容器なども一括して処理するため、リサイクル作業では紙おむつの構成材料のほかにビニールやプラスチック、ダンボール、排泄物などが混ざったものを処理することになる。
【０００４】
ここで、従来の廃棄物処理方法の一例について図７を参照して説明する。
(a)まず、回収・保管された使用済みの紙おむつや、その容器や袋を滅菌装置で滅菌する。(b)次いで、使用済みの紙おむつや、その容器・袋ごと２軸破砕機で破砕して小片に砕く。(c)さらに、破砕した小片にアルカリ溶液などを加えて高分子ゲルの状態で高分子吸収材が吸収している水を解き放つ。(d)その後、水分を含んだ形の小片の塊を絞り機にかけて水分と固形分（プラスチック・紙など）に分ける。絞り機は水を含んだ小片の塊をスクリューコンベアで前方へ押し込むことで、脇の小さい隙間から水分と残っている高分子ゲルを絞り出す。(e)絞り機前方から排出される固形分の塊を乾燥機にかけて残っている水分を除去する。(f)乾燥した固形分は、必要に応じてさらに破砕した後、造粒装置に送られて燃料ペレットとする。(g)一方、絞り機で分離された水分はろ過機により、残っている固形分をさらに分離して、水分は消毒後、再びアルカリ溶液などに再利用される。固形分は乾燥後に、(ｆ)の破砕・造粒工程に混入させる。
【０００５】
ところで、上記従来のリサイクル処理方法において使用する２軸破砕機は、通常、図８に示すような第一及び第二の回転カッタ２０１，２０２を備えている。このような回転カッタ２０１，２０２の各回転軸２０３，２０４を含む平面ｍは、一方の回転カッタ２０２の回転軸２０４を含む水平面ｎに対して平行であり、傾斜角度が略０度とされている（例えば、特許文献１参照）。なお、図８に示す符号Ｈはプラスチック容器等の廃棄物であり、符号２０５は２軸破砕機に廃棄物Ｈを投入するためのホッパー等の内壁面を示している。
【特許文献１】特開２０００−３１７３３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
容器内容物等の廃棄物は、上述のような二つの回転軸によって形成される平面の傾斜角度が略０度であっても噛み込んで破砕することができるが、プラスチック容器や段ボール等の場合には、回転カッタ同士がうまく噛み込まずに、噛み込んでも欠けたり、切れたりしてプラスチック容器や段ボールを回転カッタ同士の間へ引き込めない状況が起きることがあり、その結果、確実に破砕することができないという問題があった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、廃棄物を回転カッタ間に確実に引き込ませて破砕することのできる廃棄物処理装置及び廃棄物処理方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、廃棄物を処理する廃棄物処理装置であって、
第一及び第二の回転カッタを有し、これら第一及び第二の回転カッタが互いに逆方向に回転軸中心に回転することによって前記第一及び第二の回転カッタ間に前記廃棄物を引き込んで破砕する２軸破砕機を備え、
前記第一の回転カッタが前記第二の回転カッタよりも上側に配置され、
前記第一の回転カッタの回転軸と、前記第二の回転カッタの回転軸とを含む平面が、前記第二の回転カッタの回転軸を含む水平面に対して傾斜していることを特徴とする。
【０００８】
請求項１の発明によれば、第一及び第二の回転カッタ間に廃棄物を引き込んで破砕する２軸破砕機を備え、第一の回転カッタが第二の回転カッタよりも上側に配置され、第一の回転カッタの回転軸と第二の回転カッタの回転軸とを含む平面が、第二の回転カッタの回転軸を含む水平面に対して傾斜しているので、廃棄物が第一及び第二の回転カッタの上で滑りにくくなり、第一及び第二の回転カッタ間に確実に引き込んで破砕することができる。
また、ねじれ刃２軸破砕機で低速でかつせん断で破砕することで、細かい粉、繊維の発生を抑えることができるので、リサイクル工程の補助工程、例えば水の再利用といった必要能力も大きくならないという利点もある。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１に記載の廃棄物処理装置において、
前記廃棄物を内壁面に沿って投入して前記第一及び第二の回転カッタ間に前記廃棄物を送り込む投入部を備え、
前記回転軸方向から見た際に、前記投入部を形成する内壁面のうち、前記第二の回転カッタ側で、前記第一の回転カッタの回転面に対向する内壁面に、この内壁面に交差する水平な面に対する傾斜角度が可変又は、前記内壁面に対して水平移動が可能となる可動式壁が設けられていることを特徴とする
【００１０】
請求項２の発明によれば、回転軸方向から見た際に、第二の回転カッタ側で、第一の回転カッタの回転面に対向する内壁面に、傾斜角度が可変となる可動式壁が設けられているので、この可動式壁の傾斜角度を可変とすることによって、廃棄物が可動式壁の壁面に沿って投入されて、第一及び第二の回転カッタ間に確実に引き込ませて破砕することができる。また、水平移動可能な可動式壁の場合にも、この可動式壁と対向する第１の回転カッタとの間の距離を狭めることができるので、上記と同様に廃棄物を第一及び第二の回転カッタ間に確実に引き込ませて破砕することができる。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の廃棄物処理装置において、
前記２軸破砕機で前記廃棄物を破砕することによって得られた小片を風圧と遠心力を利用して遠心分離する遠心分離部を備えることを特徴とする。
【００１２】
請求項３の発明によれば、２軸破砕機で廃棄物を破砕することによって得られた小片を風圧と遠心力を利用して遠心分離する遠心分離部を備えているので、小片からビニール片、プラスチック片、紙片などの固形分と、高分子ゲル・液体を分離することができる。そして、ゲルは吸水したままで分離され、固形分はサラサラした状態で取り出される。固形分はそのまま２次破砕工程を経て造粒することができる。このように固形分とゲル・液体とを確実に分離することができるので、従来必要とされていた乾燥工程を省くことができ、処理工程の簡略化及び低コスト化を図ることができる。
また、遠心分離部の前に２軸破砕機を設けることによって、２軸破砕機は構造上、遠心分離部に繋がる排出口の隙間が極めて小さいため、遠心分離部で発生する風の影響を無くすことができる。その結果、遠心分離部で発生した風によって、分離した固形分やゲル・液体が投入部に逆流して飛散することを防止できる。
【００１３】
請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の廃棄物処理装置を使用して廃棄物を処理する廃棄物処理方法であって、
前記廃棄物処理装置の前記２軸破砕機で前記廃棄物を破砕した後、得られた小片を遠心分離し、
遠心分離された固形分を直接又は２次破砕した後、造粒することを特徴とする。
【００１４】
請求項４の発明によれば、遠心分離された固形分を直接又は２次破砕した後、造粒することによって燃料ペレット等を製造でき、再利用することができる。
【００１５】
請求項５の発明は、請求項４に記載の廃棄物処理方法において、
前記遠心分離された後の工程において滅菌することを特徴とする。
【００１６】
請求項５の発明によれば、遠心分離された後の工程において滅菌するので、滅菌処理された燃料ペレット等を製造することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、廃棄物が第一及び第二の回転カッタの上で滑りにくくなり、第一及び第二の回転カッタ間に確実に引き込んで破砕することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、廃棄物処理装置１００を正面から見た際の概略図、図２は、廃棄物処理装置１００を側面から見た際の概略図、図３(a)は、２軸破砕機２の第一の回転カッタ２１及び第二の回転カッタ２２と、傾斜角度αが可変となる可動式壁３との位置関係を示した模式図である。
廃棄物処理装置１００は、使用済み紙おむつや、使用済み紙おむつの回収に使われたビニール袋、段ボール、プラスチック容器等の廃棄物を投入する投入部１と、廃棄物を破砕する２軸破砕機２と、投入部１から２軸破砕機２へ廃棄物を送り込む可動式壁３と、破砕した小片を遠心分離する遠心分離部４と、遠心分離部４で分離された固形分を排出する固形分排出部５と、遠心分離部４で分離されたゲル・液体を排出するゲル・液体排出部６と、を備えている。
【００１９】
投入部１は、廃棄物が投入されて２軸破砕機２に廃棄物を送り込むホッパーである。投入部１を形成する内壁面１１は、下端部から上端部に向けて外側に広がるようなテーパー形状をなしている。投入部１の上面１２及び下面１３は略水平とされており、これら上面１２及び下面１３に対して内壁面１１は傾斜している。そして、図３(a)に示すように、２軸破砕機２を構成する第一及び第二の回転カッタ２１，２２の回転軸２５，２６方向から見た際に、投入部１を形成する内壁面１１のうち、第二の回転カッタ２２側に位置し、第一の回転カッタ２１の周刃面（回転面）に対向する内壁面１１aに、この内壁面１１aに交差する水平な底面１１ｂに対する傾斜角度αが可変となる可動式壁３が設置されている。上記底面１１bは、投入部１の上面１２及び下面１３に対して水平である。すなわち、可動式壁３は、内壁面１１aに対して傾斜して設置されている。なおここでは、傾斜角度αが可変となる可動式壁３の例として説明する。
【００２０】
可動式壁３は、略矩形板状をなしており、可動式で、前記底面１１bに対する傾斜角度αが可変とされている。例えば、可動式壁３の下端部３２にヒンジ軸３２１が設けられており、上端部３１が内壁面１１aに当接している。そして、ヒンジ軸３２１を中心として上端部３１が内壁面１１aから第一の回転カッタ２１側へと回転移動することができるようになっている。ヒンジ軸３２１は、第一及び第二の回転カッタ２１，２２の回転軸２５，２６と平行に設けられており、投入部１の外面に設けられた駆動源３３によって駆動されるようになっている。例えば、駆動源３３と可動式壁３との間に支持棒３４を設けておき、この支持棒３４を駆動させることによってヒンジ軸３２１を中心に回転移動させる。したがって、傾斜角度αを所定角度となるように可動させることで、第一の回転カッタ２１と第二の回転カッタ２２との間に廃棄物Ｈを噛み込み易くすることができる。前記傾斜角度αとしては、例えば約６０度から増加させることが好ましい。なお、図３(a)に示す廃棄物Ｈはプラスチック容器の場合を示している。
【００２１】
また、上述した可動式壁３は、傾斜角度αが可変となる場合であったが、図３(b)に示すように、内壁面１１aＢに対して水平移動が可能となるような可動式壁３Ｂとしても良い。すなわち、内壁面１１aＢに対して交差する水平な底面１１bＢと内壁面１１aＢとによって形成される傾斜角度γと、底面１１bＢと可動式壁３Ｂとによって形成される傾斜角度γとが等しくなるように、可動式壁３Ｂが水平移動する。この場合には、前記内壁面１１aＢと可動式壁３Ｂとの間に可動式壁３Ｂを内壁面１１aＢに対して水平に支持するとともに伸長可能な支持棒３４Ｂを設けておく。そして、支持棒３４Ｂを図１と同様の駆動源３３によって駆動することによって支持棒３４Ｂの長さを可変とする。
【００２２】
図４は、図３(a)のＡ−Ａ方向から見た際の２軸破砕機２を示した図、図５は、第一及び第二の回転カッタ２１，２２を詳細に示した図である。（なお、図３(a)は模式図であるので図面の関係上、第一及び第二の回転カッタ２１，２２の回転面が接するように図示しているが、実際には図５に示した通りとなっている。）
２軸破砕機２は、フレーム２３と、フレーム２３に支持されて軸受２４，２４を介して設けられた２本の回転軸２５，２６と、各回転軸２５，２６のフレーム２３内に延在する部分に設けられた複数の第一及び第二の回転カッタ２１，２２と、第一及び第二の回転カッタ２１，２２より小径の複数のカラー２７，２８と、を備えている。
各回転カッタ２１，２２とカラー２７，２８とは交互に外嵌支持されている。第一及び第二の回転カッタ２１，２２の円周にはブレード２１１，２２１が複数個形成されている。
また、図３(a)に示すように、第一の回転カッタ２１は第二の回転カッタ２２よりも上側に配置されており、第一の回転カッタ２１の回転軸２５と、第二の回転カッタ２２の回転軸２６とを含む平面Ｍが、第二の回転カッタ２２の回転軸２６を含む水平面Ｎに対して傾斜している。具体的には、第一の回転カッタ２１の回転軸２５と第二の回転カッタ２２の回転軸２６とを含む平面Ｍと前記水平面Ｎとの間の傾斜角度βを４５度とすることが好ましい。
さらに、フレーム２３から外方に突出する回転軸２５，２６の一端には、互いに噛み合う平歯車２５１，２６１がそれぞれ設けられている。これによって回転軸２５，２６（回転カッタ２１，２２）が互いに逆方向に回転して、二つの回転カッタ２１，２２間に廃棄物Ｈを引き込んで破砕することができるようになっている。一方、フレーム２３から外方に突出する回転軸２６の他端には減速機構を介してモータ２９が連結されている。このモータ２９によって第二の回転カッタ２２が回転駆動され、さらに平歯車２６１，２５１を介して第一の回転カッタ２１が、第二の回転カッタ２２とは逆方向に回転駆動されるようになっている。なお、第一の回転カッタ２１は、第二の回転カッタ２２よりも低速で回転させることが好ましい。これによって、二つの回転カッタ２１，２２間に廃棄物Ｈを引き込み易くなり、確実に破砕することができる。
【００２３】
図１及び図２に示すように、遠心分離部４は、２軸破砕機２の下方に設けられており、容器４１と、容器４１の内部に設けられてモータ（図示しない）と連結される回転軸４２と、回転軸４２に固定された回転板４３と、回転板４３の下方に設けられて、ゲルや液体だけを透過させるパンチングメタルなどの分別部４４aと、分別したゲルや液体をゲル・液体排出部６に導くガイド部４４と、を備えている。
分別部４４aは、図１に示すように正面から見て下方に向けて山形又は円弧状のパンチングメタルなどの板材を組み付けてなるものである。
ガイド部４４は、図１に示すように正面から見て下方に向けて山形となるように板材を組み付けてなる。ガイド部４４は、分別部４４aの下部を覆っており、ガイド部４４の下端部にはゲル・液体排出部６に繋がる排出穴４５が形成されている。
容器４１の側面には、回転板４３の風圧と遠心力により分離された固形分が排出される固形分排出部５が取り付けられており、容器４１の下面には、回転板４３の風圧と遠心力により分離されたゲルや液体が排出されるゲル・液体排出部６が取り付けられている。
２軸破砕機２で破砕された小片は、回転板４３が回転することにより風圧と遠心力で固形分は、固形分排出部５へ飛散され、ゲルや液体は分別部４４aを透過してガイド部４４に受けられて集められた後、排出穴４５を介してゲル・液体排出部６へ流れ込むようになっている。
【００２４】
次に、上記廃棄物処理装置１００の動作とともに廃棄物処理方法について説明する。
図６は、廃棄物処理方法の工程図である。
まず、(a)収集保管された廃棄物を滅菌処理し、(b)その後、廃棄物処理装置１００の投入部１に廃棄物を投入する。投入された廃棄物は、可動式壁３の壁面に沿って第一及び第二の回転カッタ２１，２２間に引き込まれて破砕される。(c)破砕された小片は、遠心分離部４の回転板４３によって風圧と遠心力で遠心分離されて、プラスチックや紙等の固形分は固形分排出部５へ送られ、ゲルや液体は、ゲル・液体排出部６へ送られる。(d)固形分排出部５へ送られた固形分は、再び所定の大きさに破砕した後、造粒装置で造粒して燃料ペレットとする。(e)一方、ゲル・液体排出部６へ送られたゲル・液体は、アルカリ溶液などを添加することによって吸収している水分を解き放つ。(f)その後、ろ過機で水分を除去して、分離された固形分は乾燥後、(d)再び破砕した後、造粒装置で造粒して燃料ペレットとする。
【００２５】
以上、本発明の実施の形態によれば、第一及び第二の回転カッタ２１，２２間に廃棄物Ｈを引き込んで破砕する２軸破砕機２を備え、第一の回転カッタ２１が第二の回転カッタ２２よりも上側に配置され、第一の回転カッタ２１の回転軸２５と第二の回転カッタ２２の回転軸２６とを含む平面Ｍが、第二の回転カッタ２２の回転軸２６を含む水平面Ｎに対して傾斜しているので、廃棄物Ｈが第一及び第二の回転カッタ２１，２２の上で滑りにくくなり、第一及び第二の回転カッタ２１，２２間に確実に引き込んで破砕することができる。
また、ねじれ刃２軸破砕機２で低速でかつせん断で破砕することで、細かい粉、繊維の発生を抑えることができるので、リサイクル工程の補助工程、例えば水の再利用といった必要能力も大きくならないという利点もある。
また、回転軸２５，２６方向から見た際に、第二の回転カッタ２２側で、第一の回転カッタ２１の回転面に対向する内壁面１１aに、傾斜角度αが可変となる可動式壁３が設けられているので、この可動式壁３の傾斜角度αを可変とすることによって、廃棄物Ｈが可動式壁３の壁面に沿って投入されて第一及び第二の回転カッタ２１，２２間に確実に引き込ませて破砕することができる。可動式壁３Ｂが図３(b)のように水平移動可能な場合も同様の効果を得ることができる。
さらに、２軸破砕機２で廃棄物Ｈを破砕することによって得られた小片を遠心分離する遠心分離部４を備えているので、風圧と遠心力とふるい（パンチングメタル）によって小片から固形分と、高分子ゲル・液体を分離することができる。そして、ゲルは吸水したままで分離され、固形分はサラサラした状態で取り出される。固形分はそのまま２次破砕工程を経て造粒することができる。このように固形分とゲル・液体とを確実に分離することができるので、従来必要とされていた乾燥工程を省くことができ、処理工程の簡略化及び低コスト化を図ることができる。
また、遠心分離部４の前に２軸破砕機２を設けることによって、２軸破砕機２は構造上、遠心分離部４に繋がる排出口の隙間が極めて小さいため、遠心分離部４で発生する風の影響を無くすことができる。その結果、遠心分離部４で発生した風によって、投入したものが投入部１から逆流して飛散することを防止できる。
また、遠心分離された固形分を直接又は２次破砕した後、造粒することによって燃料ペレット等を製造でき、再利用することができる。
【００２６】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、上記実施の形態では、予め収集保管された廃棄物を滅菌処理しておくとしたが、予め滅菌処理しなくとも、遠心分離後の工程において滅菌処理しても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】廃棄物処理装置を正面から見た際の概略図である。
【図２】廃棄物処理装置を側面から見た際の概略図である。
【図３】(a)は２軸破砕機の第一の回転カッタ及び第二の回転カッタと、傾斜角度を可変とする可動式壁との位置関係を示した模式図、(b)は可動式壁の変形例を示した模式図である。
【図４】図３(a)のＡ−Ａ方向から見た際の２軸破砕機を示した図である。
【図５】第一及び第二の回転カッタを詳細に示した図である。
【図６】廃棄物処理方法の工程図である。
【図７】従来の廃棄物処理方法の工程図である。
【図８】従来の回転カッタを示した図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  投入部
２  ２軸破砕機
３，３Ｂ  可動式壁
４  遠心分離部
１１a，１１aＢ  内壁面
１１b  底面
２１  第一の回転カッタ
２２  第二の回転カッタ
２５，２６  回転軸
１００  廃棄物処理装置
Ｈ  廃棄物
Ｎ  水平面
Ｍ  平面
α，γ  傾斜角度
【図１】
2009262088.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2009262088.tif 000007
【図６】
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【図７】
2009262088.tif 000009
【図８】
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