(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ペットボトル投入用ホッパー、回転ドラム、該回転ドラムを内装する箱型ケース、該回転ドラムを駆動する駆動装置、および該駆動装置の回転速度、作動開始・終了等を制御する制御装置からなるペットボトルの穴開け、減容、キャップ外し機において、
前記回転ドラムが、多数の穴開け針（２）とこれらと同数の、ペットボトルのキャップを遊挿させるのに必要十分な面積を有する円孔状のキャップ逃し穴（３）とを備える直円筒状で同形状の２個の回転体であって、２個の該回転体は所定間隔を置いて箱型ケースに相互に並列水平に軸着され、同期的に内側下方に逆回転し、該逆回転中、夫々の回転体に突設された穴開け針（２）の先端が相手側回転体上対応位置に開設された各キャップ逃し穴（３）の中心に連続して一致するように形成された回転針ドラム（１）、によってなることを特徴とするペットボトルの穴開け、減容、キャップ外し機。
【請求項２】
前記回転ドラムが、上下２連の前記回転針ドラム（１）の組み合わせによってなる請求項１記載のペットボトルの穴開け、減容、キャップ外し機。
【請求項３】
前記回転針ドラム（１）が、直円筒状前記回転体の側面上に等間隔で引かれた複数の母線と軸直角面で等間隔に切断された複数の切り口線との交点に、前記穴開け針（２）と前記キャップ逃し穴（３）が交互に均等に配置され、そして夫々の側面配置密度が１００平方糎あたり３．８４個である請求項１もしくは請求項２記載のペットボトルの穴開け、減容、キャップ外し機。
【請求項４】
前記キャップ逃し穴（３）が、直径４５ｍｍの円孔である請求項１、請求項２もしくは請求項３記載のペットボトルの穴開け、減容、キャップ外し機。
【請求項５】
前記穴開け針（２）が、円錐状の先端針部（２１）の底面と中央の六角ナット部（２２）の上面との間に段差（２４）が形成され、下部のネジ部（２３）にネジ山が周設され、そして先端針部（２１）と六角ナット部（２２）が焼き入れされてなる請求項１、請求項２、請求項３もしくは請求項4記載のペットボトルの穴開け、減容、キャップ外し機。
【請求項６】
前記所定の間隔が、目的に応じて該間隔の長さを調節することができる請求項１、請求項２、請求項３、請求項4もしくは請求項5記載のペットボトルの穴開け、減容、キャップ外し機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、使用済ペットボトルの穴開け、減容およびキャップ外し、ならびに空き缶の減容の作業を有効適切に行うことができる機械に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ペットボトル（ポリエチレンテレフタレート、略称PET製ボトル）は、容器業界においては勿論、消費者も大変便利な容器として利用し、近年その需要量は増加の一途を辿り、その使用量は莫大な数量に達し、使用済ペットボトルの処理が社会問題となっている。
【０００３】
近年に設置された減容（ベール）寸法が縦６００ｍｍ×横４００ｍｍ×高さ３００ｍｍないし６００ｍｍの小型ないし中型の処理施設では需要に応じきれないので、ベール寸法が縦１０００ｍｍ×横１０００ｍｍ×高さ１０００ｍｍの大型減容機に変更を余儀なくされている。また、従来のペットボトル穴開け機は、何れの機種も機能が発揮されずに撤去されたり、使用不能に陥ったりしている。
【０００４】
このような現状から、既に大型減容機を導入した施設での悩みは、投入するまでの作業工程のうちで、主に人手によるキャップ外しが一番の難題であり、減容機運転の待ち時間が長く、機械能力を充分に発揮させることができなかった。
【０００５】
なお、針のドラム方式で、図１４（A）に示す穴開け機構に適用した針の従来例があるが、針がペットボトルに刺さったまま抜けないことが多く、ドラムに取着された針先にペットボトルのキャップが位置したときには、キャップサイズ３０ｍｍないし４０ｍｍの間隔を相手ドラムとの間に保ち、針の破損を防ぐ必要があった。このため、５００ｍlサイズのペットボトルの穴開け成功の確率は非常に低かった。また、図１４（B）に示す穴開け機構の従来例がある。この従来例は、鉄製のエプロンコンベアにペットボトルを流し、その上部に図１４（B）に示す針を取着したドラムを回していたが、針が刺さりにくいため、試験運転後取り外された。
【０００６】
小型ないし中型の減容機には、キャップ付きペットボトルの穴開け機構が内蔵され、これを作動して空気抜きをしている。これらの空気抜き操作がプレス工程に加わるため、ベール寸法縦６００ｍｍ×横４００ｍｍ×高さ３００ｍｍの１個のベールを作る場合、主押しシリンダーの作動およびペットボトルの投入作業を約３回繰り返さねばならず、何れの機種でも約６分以上の時間を要している。
【０００７】
ペットボトルを原料としてリサイクルするには、品質確保のため、ペットボトルのキャップその他の異物を取り除く必要がある。従来は手作業によるほか、キャップ除去機械もあるが、何れも作業効率が悪く、ごく少量の処理しかできなかった。
【０００８】
現在、キャップ付きペットボトルの回収には、プレス能力を備えたパッカー車、プレスパック車もしくは平ボディー車等が主に使われて中間処理施設へ搬入されるが、キャップ付きペットボトルは中の空気を抜かない限り減容できないため、輸送コストが非常に高くついている。
【０００９】
【発明の解決すべき課題】
そこで、キャップ付きペットボトルを効率よく回収でき、輸送コストを下げ、人手によるキャップ外し作業が必要でなく、機械運転の待ち時間がなく、機械能力を充分発揮させるようにするために、キャップ付きペットボトルの穴開け、穴開けと減容、およびキャップ外し、キャップ無しペットボトル単品の減容、ならびに空缶の減容作業を自動的に、安全確実に、円滑迅速に、能率良くそして安価に行うことができる構造単純にして操作性良好、かつ耐久性ある装置を提供するのが本発明の目的である。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明に係る機械は、ペットボトル投入用ホッパー、回転ドラム、該回転ドラムを内装する箱型ケース、該回転ドラムを駆動する駆動装置、および該駆動装置の回転速度、作動開始・終了等を制御する制御装置からなるペットボトルの穴開け、減容、キャップ外し機において、前記回転ドラムが、多数の穴開け針（２）とこれらと同数の、ペットボトルのキャップを遊挿させるのに必要十分な面積を有する円孔状のキャップ逃し穴（３）とを備える直円筒状で同形状の２個の回転体であって、２個の該回転体は所定間隔を置いて箱型ケースに相互に並列水平に軸着され、同期的に内側下方に逆回転し、該逆回転中、夫々の回転体に突設された穴開け針（２）の先端が相手側回転体上対応位置に開設された各キャップ逃し穴（３）の中心に連続して一致するように形成された回転針ドラム（１）、によってなるペットボトルの穴開け、減容、キャップ外し機である。
【００１１】
上記目的を達成するため、請求項2の発明に係る機械は、前記回転ドラムが、上下２連の前記回転針ドラム（１）の組み合わせによってなる請求項１に記載のペットボトルの穴開け、減容、キャップ外し機である。
【００１２】
上記目的を達成するため、請求項３の発明に係る機械は、前記回転針ドラム（１）が、直円筒状前記回転体の側面上に等間隔で引かれた複数の母線と軸直角面で等間隔に切断された複数の切り口線との交点に、前記穴開け針（２）と前記キャップ逃し穴（３）が交互に均等に配置され、そして夫々の側面配置密度が１００平方糎あたり３．８４個である請求項１もしくは請求項２記載のペットボトルの穴開け、減容、キャップ外し機である。
【００１3】
上記目的を達成するため、請求項4の発明に係る機械は、前記キャップ逃し穴（３）が、直径４５ｍｍの円孔である請求項１、請求項２もしくは請求項3記載のペットボトルの穴開け、減容、キャップ外し機である。
【００１4】
上記目的を達成するため、請求項5の発明に係る機械は、前記穴開け針（２）が、円錐状の先端針部（２１）の底面と中央の六角ナット部（２２）の上面との間に段差（２４）が形成され、下部のネジ部（２３）にネジ山が周設され、そして先端針部（２１）と六角ナット部（２２）が焼き入れされてなる請求項１、請求項２、請求項３もしくは請求項4記載のペットボトルの穴開け、減容、キャップ外し機である。
【００１5】
上記目的を達成するため、請求項6の発明に係る機械は、回転針ドラム（１）の前記所定の間隔が、目的に応じて該間隔の長さを調節することができる請求項１、請求項２、請求項３、請求項4もしくは請求項5記載のペットボトルの穴開け、減容、キャップ外し機である。
【００１６】
【発明の実施の態様】
次に、この発明の実施の態様について図面を参照して説明する。図１は作動時における回転針ドラム（１）の正面から見た模式図、図２はその側面から見た模式図である。また、図３および図４は、回転針ドラム（１）の回転体の側面上の穴開け針（２）とキャップ逃し穴（３）の位置決め説明図である。
【００１７】
本実施例では、回転針ドラム（１）の回転体を外径４５０ｍｍ、側面厚み６．３５ｍｍのSTPY鋼管を用いて高さ６２０ｍｍの円筒状に形成し、上下底面に厚さ１２ｍｍの円盤を溶接固着し強度を持たせた。上下底面中央を横貫して回転軸（４）を嵌挿し、中央の回転体と軸最外端の歯車機構とはピンとキーにより締結一体化した。回転軸（４）は外径５０ｍｍ、長さ１０１１ｍｍで、両端部の軸支部は精密に仕上げた。側面上の穴開け針（２）とキャップ逃し穴（３）の位置決めには、図４に示すように底面外周おいて中心角３６０度を９度毎（弧長３５．３ｍｍ）に４０分割し、該分割点を通って回転軸（４）に平行な母線α１、α２、……α４０を引く。次に、母線α１上の、その両端から７０ｍｍの位置２点を決め、この２点間４８０ｍｍの長さを１２分割し、その１２分割点１１個と７０ｍｍ位置点の２個計１３個の点を通り底面に平行な切り口線β１、β２、……β１３を引く。
【００１８】
かくして、母線α１、α２、……α４０と切り口線β１、β２、……β１３の交点５２０個が求まる。この５２０個の交点に穴開け針（２）とキャップ逃し穴（３）を母線α１……α４０上においても、また切り口線β１……β１３上においても、共に互い違いになるように配置する。その結果、穴開け針（２）とキャップ逃し穴（３）の各同数２６０個が、回転体の側面上均等な密度で過不足なく配置される。穴開け針（２）とキャップ逃し穴（３）が配置される全面積は４５ｃｍ×π×４８ｃｍ＝６７８６平方糎で、この全面積に夫々２６０個が配置されるので、配置密度は１００平方糎当たり３．８４個となる。穴開け作業の対象の一となる５００ｍｌペットボトルの側面の面積は約２００平方糎である。５００ｍｌペットボトルを使用した穴開け作業の実績も、１本のペットボトル当たり平均６ないし１０個の穴が開き、上記配置密度にほぼ一致した。
【００１９】
穴開け針（２）の先端がキャップ付きペットボトルのキャップに当たると、キャップの材質が硬い（軟質キャップもあるが、キャップがねじ込まれているペットボトルの飲み口部の材質は常に硬い）ために損傷を受け、耐久性がなくなる。そのため、先端がキャップに当たってもキャップが逃げて、穴開け針（２）の先端が損傷を受けないようにキャップ逃し穴（３）を開設した。５００ｍｌないし４ｌのペットボトル用キャップが確実に遊挿して逃げるためには、直径４５ｍｍの円形状の逃し穴が必要充分であることが分かった。これを出発点として、処理量を勘案して上述の回転針ドラム（１）外径その他の次元を決めた。従って、対象物や処理量が異なれば、当然違った次元となる。なお、図１および図３において、キャップ逃し穴（３）の形状を便宜上円で示し、またα１、α２……線とβ１、β２……線を一点鎖線で示した。
【００２０】
回転針ドラム（１）の回転体間の間隔を所定間隔に設定して横設し、回転体内側下方に逆回転させたとき、各ドラム上の穴開け針（２）の先端とキャップ逃し穴（３）の中心が一致するためには、第一の回転体のα１線と第二の回転体のα２線が接点で一致するように、すなわち相互に角度９ずれた状態で設定し、歯車機構等を用い、この状態を維持したまま逆回転させればよい。その結果、第二の回転体の穴開け針（２）の先端がペットボトルのキャップに衝接しても、そのキャップは第一の回転体のキャップ逃し穴（３）に遊挿されて逃げるので針を傷つけることがなく、針の耐久性が向上する。
【００２１】
図５は穴開け針（２）の正面図、そして図６はその平面図である。穴開け針（２）はS４5C鋼製で、先端針部（２１）、中央ナット部（２２）、およびネジ部（２３）からなる。先端針部（２１）は、底面円の直径６ｍｍ、高さ１０ｍｍの円錐で、頭頂部の幅は０．３ｍｍである。中央ナット部（２２）は１３ｍｍ六角ナットに形成した。先端針部（２１）と中央ナット部（２２）は焼入れして強度と耐久性を上げた。先端針部（２１）の底面と１３ｍｍ六角ナットとの間に形成された段差（２４）は、ペットボトルの穴開け作業後容易に抜けて、運転に支障をきたすことはない。図７は、段差付き穴開け針（２）の有効性を示す模式図である。ネジ部（２３）の外周にはM１０ネジが切ってあり、この部位を回転針ドラム（１）の螺着孔（５）に、ばね座金を介して螺着し、固定する。
【００２２】
図８および図９は、回転針ドラム（１）の作動状況を示す模式図である。図８は回転針ドラム（１）の回転体間隔を４５ｍｍに、そして図９はそれを１８ｍｍに設定した場合である。図８に示すように、キャップ（P）の外径よりも回転体間隔が大きいので、針によってキャップ（P）がねじ込まれているペットボトルのネジ部が割られることはない。また、図８は、回転針ドラム（１）の回転体が矢印の方向に回転中、回転体間隔が最小の位置において、穴開け針（２）の先端がキャップ（P）に衝接したため、キャップ（P）がキャップ逃し穴（３）に遊挿されて逃げた状態を示している。これに対し、図９の場合は、回転針ドラム（１）の回転体間隔がキャップ（P）の外径よりも小さいので、針によって、キャップ（P）がねじ込まれているペットボトルのネジ部が割られ、また、ペットボトルの飲み口部に針が刺さった場合は、その衝撃力でキャップ（P）は飛ばされてしまう。ペットボトルのネジ部は静圧には強いが、衝撃力には弱い。軟質のキャップ（P）の場合、それ自体弾性があるが、ペットボトルのネジ部は衝撃力には弱いので、針で破砕され、飛ばされる。
【００２３】
図１１は回転針ドラム（１）（図１１中、一点鎖線の回転軸（４）で表示）を搭載した収集車両の斜視図、そして図１２はその作動を示す模式図である。収集車両はプレス能力を備えているが、キャップ付きペットボトルは中の空気を抜かない限り減容できないため搬送コストが高いものとなっている。収集車両のパッカー車およびプレスパック車の後部に、トレイ（８）付き箱型ケース（８）に内設された回転針ドラム（１）を搭載することにより、キャップ付きペットボトルの１００％に速やかに穴が開けられて、車両内に流れ込み、車両内のプレス装置により減容される。回転針ドラム（１）の駆動力は、該車両が使用している油圧モータに容易に接続して利用する。ペットボトルにある残液は、回転針ドラム（１）によって開けられた穴から排出され、汚水ホース（１０）を通って車両側汚水タンク（１１）に流れ込み、車両内を汚すことはない。この実施例では、回転針ドラム（１）を搭載したトレイ（９）付き箱型ケース（８）を収集車両に外設したが、引き出し式の内装とすることもできる。
【００２４】
以上、主として回転針ドラム（１）の回転ドラムについて述べたが、これらを軸支し収納する箱型ケース、該箱型ケース上部に取着されるホッパー、前記回転針ドラム（１）および自動車タイヤドラム（６）を駆動する２．２KWモータ（３馬力）、駆動力伝達用ローラーチェーン、歯車機構および軸受等の駆動装置、ならびに該駆動装置の回転速度、作動開始・終了等を制御する制御装置等の、本発明の従属的構成要素については従来技術を利用して構成し、実施した。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明に係るペットボトル穴開け、減容、キャップ外し機において、回転針ドラム（１）により、非常に軽量のペットボトルが踊ることなくこれを円滑に飲み込み、かつ小型の５００ｍｌペットボトル本体に６ないし１０ケ所の穴を自動的に迅速に開けることができ、従って減容作業も容易となる。この回転針ドラム（１）は単純構造のため、ペットボトル処理施設の要求処理量に対し如何様にも容易に対応することができる。
【００２６】
請求項２の発明に係る第一の回転針ドラム（１）と第二の回転針ドラム（１）の２個を組み合わせた、相互間の間隔を狭くした回転ドラムにより、キャップ付きペットボトルのキャップを取り外すことができる。従来、キャップは手作業で取っており、キャップを取り外す機械もあるが、何れも作業効率が悪く極少量の処理しかできなかった。従って、大型減容機にペットボトルを投入する前に、この回転針ドラム（１）を通過させることにより、大型減容機の作動待ち時間をなくし、フル稼働が可能となる。キャップ付きペットボトルが第一の回転針ドラム（１）を通過して約６０％のキャップが外れ、次に第二の回転針ドラム（１）に落とし込まれて、残り４０％のうち約３０％のキャップが外れる。ペットボトルのキャップは非常に強力な力を加えても砕けない柔軟性を持っている。
【００２７】
請求項３の発明に係る回転針ドラム（１）によれば、例えば５００ｍｌペットボトルの場合、これに６個ないし１０個の穴を開けるのに過不足のない穴開け針（２）とキャップ逃し穴（３）の配置面密度を確保することができ、そして回転針ドラム（１）の回転体２個が逆回転中、各回転体上の全穴開け針（２）の先端を相手側回転体上の全キャップ逃し穴（３）の中心に連続して一致させ、穴開け針（２）の先端の損傷を防止する。
【００２８】
請求項４の発明に係るキャップ逃し穴（３）によれば、直径４５ｍｍを採用することにより、５００ないし４０００ｍｌキャップ付きペットボトルのキャップを容易に遊挿して逃し、穴開け針（２）の先端の損傷を防止する。
【００２９】
請求項５の発明に係る穴開け針（２）によれば、焼入れによって磨耗しにくく耐久性があり、六角ボックスレンチで迅速に交換することができ、整備作業性が良好となる。ペットボトルのキャップが穴開け針（２）の先端針部（２１）の先端に衝接しても、キャップの部分が相手側回転体のキャップ逃し穴（３）に逃げるので、針は磨耗しない。また、先端針部（２１）と六角ナット部（２２）の間の段差は、針を抜け易くし、運転に支障をきたすことはない。
【００３０】
請求項６の発明に係る回転針ドラム（１）の回転体間の所定間隔については、該間隔を自在に調節できるように構成したことにより、回転針ドラム（１）によるペットボトル穴開け確率を１００％とすることができる。
【００３１】
【図面の簡単な説明】
【図１】  作動時の回転針ドラム（１）の正面から見た模式図（一部図示を省略）である。
【図２】作動時の回転針ドラム（１）の側面から見た模式図（一部図示を省略）である。
【図３】  回転針ドラム（１）回転体の側面（上半分は断面図示）上の穴開け針（２）とキャップ逃し穴（３）の位置決め説明図である。
【図４】  回転針ドラム（１）回転体の側面上の穴開け針（２）とキャップ逃し穴（３）の位置決め説明図である。
【図５】  穴開け針（２）の正面図である。
【図６】  穴開け針（２）の平面図である。
【図７】  穴開け針（２）の段差を示す模式図である。
【図８】  回転針ドラム（１）の作動状況を示す模式図である。
【図９】  回転針ドラム（１）の作動状況を示す模式図である。
【図１０】回転針ドラム（１）を搭載した車両の斜視図である。
【図１１】回転針ドラム（１）を搭載した車両の作動を示す模式図である。
【図１２】穴開け針の従来例を示す説明図である。
【符号の説明】
１    回転針ドラム
２    穴開け針
３    キャップ逃し穴
４    回転軸
５    螺着孔
８    箱型ケース
９    トレイ
１０  汚水ホース
１１  車両側汚水タンク
２１  先端針部
２２  中央ナット部
２３  ネジ部
２４  段差
P    ペットボトル
C    ペットボトルのキャップ
α１、α２……α４０    回転針ドラム（１）の底面外周４０分割点を通る側面上の回転軸（４）に平行な母線
β１、β２……β１３    α１、α２……α４０の中央４８０ｍｍ部分を回転軸（４）に直角に１２分割した切り口線
【図１】
0003809070.tif 000002
【図２】
0003809070.tif 000003
【図３】
0003809070.tif 000004
【図４】
0003809070.tif 000005
【図５】
0003809070.tif 000006
【図６】
0003809070.tif 000007
【図７】
0003809070.tif 000008
【図８】
0003809070.tif 000009
【図９】
0003809070.tif 000010
【図１０】
0003809070.tif 000011
【図１１】
0003809070.tif 000012
【図１２】
0003809070.tif 000013
0003809070.tif 000014