溶融成形装置
【課題】成形品の生産性を向上させることができる溶融成形装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明は、廃棄プラスチック等の熱可塑性部材を加熱溶融させて成形品を成形する溶融成形装置１４であって、熱可塑性部材を加熱することで溶融させ、成形品として成形する管部材２５と、管部材２５に熱可塑性部材を押し込む押込部材２３を設けることを特徴とする。
【解決手段】本発明は、廃棄プラスチック等の熱可塑性部材を加熱溶融させて成形品を成形する溶融成形装置１４であって、熱可塑性部材を加熱することで溶融させ、成形品として成形する管部材２５と、管部材２５に熱可塑性部材を押し込む押込部材２３を設けることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラスチック等の熱可塑性部材を加熱溶融させて成形品を成形する溶融成形装置に関するものであり、特に廃棄プラスチック等を加熱溶融させて固形燃料を成形する溶融成形装置に用いられて好適である。及び、その他プラスチック成形における前段として用いることもできる。
【背景技術】
【０００２】
従来から廃棄プラスチック等を加熱溶融させて、新たなプラスチック製品を成形することができる成形装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の成形装置は、第１押出機と、第２押出機と、第１押出機及び第２押出機を連通させる連通路と、を含んで構成されている。第１押出機及び第２押出機には、それぞれ円柱状のシリンダが設けられている。これらシリンダ内には、２本のスクリュー軸が近接して平行に支持されている。また、第１押出機のシリンダの外周には、シリンダ内を加熱するためのバンドヒータが設けられている。また、第２押出機の下流には冷却フィンを備えた冷却器が設けられ、その先にはダイスが設けられている。
【０００３】
上述した成形装置でプラスチック製品を成形するには、まずペレット状の廃棄プラスチックを第１押出機のシリンダ内に投入する。第１押出機では、２本のスクリュー軸を互いに反対方向に回転させると共に、バンドヒータによってシリンダ内を加熱することで、シリンダ内に投入されたペレット状の廃棄プラスチックは、揉み砕かれると共に溶融状態に変化する。そして、第１押出機を通過した溶融状態の廃棄プラスチックは、連通路を通り第２押出機に押送される。第２押出機では、押送された溶融状態の廃棄プラスチックを２本のスクリュー軸によってさらに混練する。そして、溶融状態の廃棄プラスチックを冷却器の冷却フィンに接触させて冷却すると共に、ダイスから押し出す。ダイスから押し出された廃棄プラスチックは、所定の形状のプラスチック製品として成形される。
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２１８９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した従来の成形装置では、第１押出機及び第２押出機により廃棄プラスチックを溶融させた後に、ダイスにより成形品を成形しなければならないために、成形品を生産する効率が悪いという問題がある。
また、第１押出機及び第２押出機では、スクリュー軸を回転させて、廃棄プラスチックとスクリュー軸との間の摩擦熱も利用して廃棄プラスチックを溶融させていることから、スクリュー軸に磨耗が生じてしまうという問題がある。
【０００６】
本発明は上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、成形品の生産性を向上させることができる溶融成形装置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】
【０００７】
本発明の溶融成形装置は、熱可塑性部材を加熱溶融させて成形品を成形する溶融成形装置であって、前記熱可塑性部材を加熱することで溶融させ、成形品として成形する管部材と、前記管部材に前記熱可塑性部材を押し込む押込部材を設けることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の溶融成形装置によれば、廃棄プラスチック等の熱可塑性部材を加熱することで溶融させ、成形品として成形する管部材を設けたので、成形品の生産性を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】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る溶融成形システム１００の構成について説明する。
図１は、溶融成形システム１００の全体の構成を示す図である。図１に示すように、溶融成形システム１００は、貯蔵室１１、ダクト１２、空送用エアーコンプレッサ１３、溶融成形装置１４、を含んで構成されている。貯蔵室１１は、溶融成形装置１４で成形される成形品の原料となる熱可塑性部材が収容されている。本実施形態では、熱可塑性部材として廃棄プラスチックを使用する場合について説明する。貯蔵室１１に収容される廃棄プラスチックは、事前に都合の良い大きさに破砕・切断又は選別されたものである。
【００１０】
ダクト１２は、廃棄プラスチックを移送する中空状の導管である。ダクト１２は、貯蔵室１１から斜め上方に延設され、溶融成形装置１４の上側に接続されている。貯蔵室１１に収容された廃棄プラスチックは、後述する空送用エアーコンプレッサ１３の作用により、ダクト１２を通って溶融成形装置１４に移送される。なお、ダクト１２は溶融成形装置１４の大きさに応じて複数本使用してもよい。
【００１１】
空送用エアーコンプレッサ１３は、圧縮された空気を吹き出す吹き出しパイプ１５を有している。この吹き出しパイプ１５は、ダクト１２の略中間に挿入されている。また、吹き出しパイプ１５の吹き出し口は、溶融成形装置１４側に向けられているので、吹き出し口から吹き出された空気は溶融成形装置１４に向かう。従って、ダクト１２内には貯蔵室１１から溶融成形装置１４に向かう空気の流れが発生し、貯蔵室１１に収容された廃棄プラスチックはダクト１２に吸込まれ、溶融成形装置１４に移送される。なお、廃棄プラスチックの溶融成形装置１４への移送は、空送用エアーコンプレッサ１３に限られるものではなく、例えば送風機を用いてもよい。
【００１２】
溶融成形装置１４は、熱可塑性部材を加熱溶融させて成形品を成形する。本実施形態では、成形品としてＲＰＦ（Ｒｅｆｕｓｅ Ｐａｐｅｒ ＆ Ｐｌａｓｔｉｃ Ｆｕｅｌ）という廃棄プラスチック等を原料とした高カロリーの固形燃料（以下、固形燃料）を成形する場合について説明する。
溶融成形装置１４は、筐体２０、収容部２１、扉機構２２、押込部材２３、昇降装置２４、管部材２５、切断部２６、冷却部２７、循環装置２８、を含んで構成されている。
筐体２０は、溶融成形装置１４の基本骨格構造を形成する天板２０ａ、側板２０ｂ、地板２０ｃ、が組み合わされて構成されている。筐体２０の内部は、略上下に区分けされている。区分けされた筐体２０内部の上側には、収容部２１、扉機構２２、押込部材２３、昇降装置２４、が配置されている。また、区分けされた筐体２０内部の下側には、管部材２５、切断部２６、冷却部２７、が配置されている。また、筐体２０のうち天板２０ａの中央にはダクト１２が挿通する貫通孔３１が形成されている。
【００１３】
収容部２１は、貯蔵室１１から移送された廃棄プラスチックを一時的に収容するものである。収容部２１は、空気を通すことができるが廃棄プラスチックを通すことができない部材、例えば複数の隙間を有する、風を通す材料で構成されている。より具体的に説明すると、収容部２１は、側面及び天板にメッシュ状の網（例えば、金網）２９を用いた略直方体形状に構成されている。収容部２１の地板（底部）に相当する部分には後述する扉機構２２が設けられているため、廃棄プラスチックは収容部２１から落下することなく、一時的に収容することができる。なお、収容部２１の天板の中央にはダクトが挿通する孔が形成されている。
このように、収容部２１を構成する部材に、空気を通し廃棄プラスチックを通さない部材を用いることで、貯蔵室１１から圧縮された空気によって勢いよく移送された廃棄プラスチックは収容部２１の外側には排出されず、収容部２１内で拡散され均一に収容される。一方、廃棄プラスチックと共に収容部２１に入り込んだ空気は収容部２１の側面や天板等を通過して排気されるので、廃棄プラスチックの必要以上の拡散を防止することができる。
【００１４】
扉機構２２は、扉体３４を開閉することで、収容部２１に収容された廃棄プラスチックのうち、次の工程に移送させる廃棄プラスチックの量を制御するものである。扉機構２２について、図２及び図３を参照して説明する。図２は、扉機構２２の一部を示す斜視図である。図３は、扉機構２２を上面から見た図である。図２に示すように扉機構２２は、枠体３２、扉体３４、支軸３６、を含んで構成される。枠体３２は、その外周枠が収容部２１を構成する側面の網２９に取り付けられている。また、枠体３２の内側には、収容部２１に収容された廃棄プラスチックが通過できる程度の大きさの通過孔３３が枠体３２の全体に亘って複数、形成されている。
【００１５】
扉体３４は、各通過孔３３の孔方向に沿った略中央に配置されている。扉体３４は、４つの羽根板３５ａ〜３５ｄをそれぞれ直角に交差させて、水車の羽根車のように十字形状に構成されている。支軸３６は、扉体３４の４つの羽根板３５ａ〜３５ｄが交差する中心部に固定され、扉体３４を通過孔３３の側方で軸支している。支軸３６を回転させることで、支軸３６と共に扉体３４が図２に示す矢印Ａ方向及び矢印Ｂ方向に回転するように構成されている。また、羽根板３５ａ〜３５ｄの大きさは、羽根板３５ａ〜３５ｄのうち２つが水平状態にあるときに、廃棄プラスチックが通過孔３３から落下しないように隙間が生じない大きさとされている。ここで、扉体３４を矢印Ａ方向又は矢印Ｂ方向に回転させることで通過孔３３が開口されるので、収容部２１に収容された廃棄プラスチック、即ち通過孔３３にある廃棄プラスチックは落下して、次の工程に移送される。
【００１６】
次に、１つの支軸３６は、図３に示すように軸方向に隣接する通過孔３３を通って枠体３２の外周枠まで延設されている。すなわち、１つの支軸３６は軸方向に隣接する複数の扉体３４に固定されている。従って１つの支軸３６を回転させることで、軸方向に隣接する複数の扉体３４を同期して回転させることができる。さらに、外周枠まで延設された各支軸３６には、それぞれ歯車３７が一体的に取り付けられている。各歯車３７の間には、歯車３８が枠体３２の外周枠に回転自在に取り付けられている。従って、例えばいずれか１つの歯車３７をモータ等の駆動装置を用いて回転させることで、その歯車３７に取り付けた支軸３６が回転すると共に、歯車３７と噛み合う隣接する歯車３８が回転する。歯車３８が回転することで、さらに隣接する歯車３７が回転し、その歯車３７に一体的に取り付けられた支軸３６が回転する。このように、駆動装置によって歯車３７及び歯車３８等の連動機構を介して全ての支軸３６を回転させることができる。そして、全ての支軸３６が回転することで、全ての扉体３４を回転させることができる。なお、連動機構は歯車３７及び歯車３８に限られず、プーリやベルトを用いる連動機構であってもよい。
【００１７】
押込部材２３は、通過孔３３を通過し、管部材２５の導入部４８に移送された廃棄プラスチックを管部材２５内に押し込むものである。図２に示すように、押込部材２３は、断面略八角形状とする棒状に形成されている。また、押込部材２３は、相互に離間した状態で、枠体３２の下面から垂直に複数、併設されている。より具体的に説明すると、押込部材２３は、図３の隠線で示されるように、枠体３２の下面であり枠体３２に形成された通過孔３３と重ならない位置に設けられている。従って、通過孔３３から落下した廃棄プラスチックを押込部材２３によって妨げられることなく管部材２５の導入部４８に移送させることができる。また、通過孔３３から落下した廃棄プラスチックは、押込部材２３がガイドとなり、各通過孔３３の真下に落下させることができる。本実施形態の溶融成形装置１４では、幅方向に２１本、奥行き方向に２１本の合計４４１本の押込部材２３が配置されている。なお、配置される設置場所や状況に応じて溶融成形装置１４の大きさや固形燃料の吐出量が変動する。従って、配置される押込部材２３の本数は、溶融成形装置１４の大きさや固形燃料の吐出量に合わせて適宜、変更する。
【００１８】
昇降装置２４は、押込部材２３を垂直方向に下降及び上昇させるものである。図１に示すように、昇降装置２４は複数のシリンダ４１と、複数のピストンロッド４２とを含んで構成されている。複数のシリンダ４１は、筐体２０の天板２０ａに固定されている。また、複数のピストンロッド４２は対応する各シリンダ４１から下降及び上昇できるように構成されている。これら複数のピストンロッド４２には、取付部材４３を介して、扉機構２２が取り付けられている。上述したように扉機構２２には、収容部２１と押込部材２３とが取り付けられているので、ピストンロッド４２の昇降に伴って、収容部２１と、扉機構２２と、押込部材２３とが共に昇降する。一定間隔で昇降装置２４により押込部材２３を下降させることで、押込部材２３は、管部材２５の導入部４８に移送された廃棄プラスチックを管部材２５内に押し込む。なお、ピストンロッド４２に扉機構２２を取り付ける場合について説明したが、少なくともピストンロッド４２と押込部材２３とが一体的に取り付けられていればよい。また、ピストンロッド４２は下部から押込部材２３を押し上げるように構成されていてもよい。
【００１９】
管部材２５は、押込部材２３によって押し込まれた廃棄プラスチックを溶融成形するものである。管部材２５は、廃棄プラスチックが導入されて通過する中空部４５が垂直方向に形成されている。また、管部材２５は、押込部材２３に対応するように相互に離間した状態で複数、併設されている。管部材２５について、図４及び図５を参照してより具体的に説明する。図４は、複数設けられた管部材２５の一部を斜め上方から見た図である。管部材２５の中空部４５の断面形状は、押込部材２３と同様に略八角形状に形成されている。従って、管部材２５の下側開口から吐出される固形燃料は断面略八角形状に成形される。なお、中空部４５の断面寸法は押込部材２３の断面寸法より若干大きくされており、押込部材２３が管部材２５の内面に摺動するのではなく、隙間をもってスムーズに動けるようになっている。また、管部材２５の上部には導入部４８が形成されている。導入部４８は、中空部４５が上方に向かうに従い拡開するようにテーパ状に形成されており、その開口縁は略矩形状に形成されている。なお、中空部４５の断面形状を円や多角形にした場合、開口縁の形状やテーパ部分の形状を適宜、変更する。例えば、中空部４５の断面形状を六角形状に変更した場合、開口縁をハニカム形状に変更する。
【００２０】
図５は、複数設けられた管部材２５の一部の断面を示す図である。図５に示すように、管部材２５は、内側管部材４６と、外側管部材４７とによって構成されている。外側管部材４７は、隣接する外側管部材４７同士を接合することによって複数の外側管部材４７を一体的に構成する。外側管部材４７同士を接合するときは、例えば外側管部材４７の開口縁同士を下側から溶接する。このように複数の外側管部材４７を一体的に構成することで、外側管部材４７間には密閉された空間４９を形成することができる。この空間４９に後述する熱媒体流体を充填させることで、外側管部材４７を加熱することができる。密閉された空間４９は、図５に示すように外側管部材４７の開口縁にまで至っているので、熱媒体流体を開口縁にまで充填させることができる。なお、これら内側管部材４６及び外側管部材４７には熱伝導性等を考慮して適宜な一般鋼材を用いればよく、両者が同じ材質であってもよいし、異なる材質であってもよい。また、内側管部材４６及び外側管部材４７には熱処理を施してもよい。さらに、内側管部材４６の内周面には、成形をよりスムーズにするためにコーティングを施すようにしてもよい。
【００２１】
内側管部材４６は、実際に廃棄プラスチックを溶融させ固形燃料が成形される中空部４５を構成する部材である。内側管部材４６は外側管部材４７の内側に密着するような大きさに形成されている。このように内側管部材４６は、外側管部材４７と密着されるように形成されているので、効率よく外側管部材４７の熱を内側管部材４６に伝達することができる。なお、内側管部材４６と外側管部材４７との間は、後述する着脱性を考慮して熱伝達の妨げにならない程度の若干の隙間を有していてもよい。
【００２２】
内側管部材４６は、外側管部材４７と異なり、１つ１つが個別に外側管部材４７に着脱可能に挿設されている。従って、内側管部材４６は必要に応じて交換することができる。これは、上述したように、内側管部材４６において、実際に廃棄プラスチックが溶融されるので、溶融処理を長時間行うことで、廃棄プラスチックを溶融するときに発生するガスにより内側管部材４６が腐食してしまう。このような場合であっても、交換したい内側管部材４６のみを外側管部材４７から取り外し、新たな内側管部材４６を外側管部材４７に挿設することで、簡単に溶融成形装置１４のメンテナンスを行うことができる。管部材２５によって溶融成形された固形燃料は、管部材２５の下側開口から吐出される。なお、本実施形態の溶融成形装置１４では、幅方向に２１本、奥行き方向に２１本の合計４４１本の管部材２５が配置されている。なお、内側管部材４６と外側管部材４７とによる二重管構造は、メンテナンスを考慮したものであり、単管構造であっても固形燃料を成形する妨げになるものではない。
【００２３】
切断部２６は、管部材２５によって溶融成形され、管部材２５の下側開口から吐出された固形燃料を一定の寸法に切断する。切断部２６には、材質に合った切断機を用い、例えばウォータージェットカッターを用いる。このとき、管部材２５の下側開口に隣接させてウォータージェットカッターのノズルを配置し、ノズルから一定間隔で噴射される高圧の水により固形燃料を一定の寸法に切断する。なお、切断機はワイヤーカッターやレーザーカッター等であってもよい。
冷却部２７は、切断部２６によって切断された固形燃料を冷却させる。冷却部２７としては、例えば、容器に満たされた冷却水を用いる。管部材２５から吐出され、切断部２６によって切断された固形燃料が冷却部２７によって冷却されることで固形燃料は完全に硬化する。
【００２４】
循環装置２８は、上述した管部材２５の間に充填された熱媒体流体の温度を制御すると共に、熱媒体流体を循環させるものである。本実施形態では熱媒体流体として熱媒体油を用いている。熱媒体流体に熱媒体油を用いるのは、熱媒体油を加熱することですぐに所望する温度に達することができると共に、その温度から低下しにくいという特性があるためである。なお、熱媒体油には劣化しにくく熱安定性に優れたシリコンフルードを用いている。
【００２５】
また、循環装置２８はボイラー室５１、循環路５２、を含んで構成される。ボイラー室５１は、筐体２０外に設けられていて、室内には熱媒体油が充填されている。ボイラー室５１では、熱媒体油を加熱して、熱媒体油の温度を所定の温度になるように制御している。循環路５２は、ボイラー室５１と管部材２５の間の空間４９とを繋げるように、筐体２０の側板２０ｂを貫通する態様で２つ設けられている。そして、ボイラー室５１は、所定の温度に加熱された熱媒体油を循環路５２を介して管部材２５の間の空間４９に送り出すと共に、管部材２５間の空間４９にある熱媒体油を循環路５２を介して受け入れるように循環させている。このように、所定の温度の熱媒体油を循環させることで、管部材２５の間の空間４９に充填させた熱媒体油を常に、所定の温度に保つことができる。従って、管部材２５の間の空間４９に充填された熱媒体油の熱が管部材２５に伝達され、管部材２５を所定の温度に保つことできる。なお、図１に示すように管部材２５の間の空間４９に充填された熱媒体油の温度が低下しないように筐体２０内は断熱部材５３によって囲まれている。また、本実施形態では熱媒体油の温度を１２０℃〜３００℃程度になるように制御している。
【００２６】
次に、溶融成形システム１００によって廃棄プラスチックを溶融成形して固形燃料を成形する動作について図１、図２及び図６を参照して説明する。
まず、切断又は選別したフィルム状の廃棄プラスチックを貯蔵室１１に収容しておく。次に、空送用エアーコンプレッサ１３を作動させ、圧縮された空気を溶融成形装置１４側に向かって吹き出させる。これにより、貯蔵室１１に収容された廃棄プラスチックがダクト１２に吸込まれ、溶融成形装置１４に移送される。
【００２７】
次に、ダクト１２に吸い込まれた廃棄プラスチックは、ダクト１２の排出口１２ａから排出され、溶融成形装置１４の収容部２１に収容される。このとき、圧縮された空気によって勢いよく移送された廃棄プラスチックは、図６に示すように収容部２１内で拡散され均一状態で収容されている。なお、収容部２１の底部に位置する廃棄プラスチックは、扉機構２２の一部を構成する枠体３２の各通過孔３３内に入り込んでいる。
【００２８】
次に、昇降装置２４によって押込部材２３が上昇している状態で、扉機構２２の扉体３４を図２に示す矢印Ａ方向に例えば３６０度回転させる。なお、図３に示す１つの支軸３６を矢印Ａ方向に回転させることで、歯車３７及び歯車３８を介して全ての扉体３４を矢印Ａ方向に回転させることができる。扉体３４を矢印Ａ方向に回転させることで、図２に示す各通過孔３３の左側のみから廃棄プラスチックを落下させることができる。続けて扉体３４を矢印Ｂ方向に例えば３６０度回転させる。なお、図３に示す１つの支軸３６を矢印Ｂ方向に回転させることで、歯車３７及び歯車３８を介して全ての扉体３４を矢印Ｂ方向に回転させることができる。扉体３４を矢印Ｂ方向に回転させることで、図２に示す各通過孔３３の右側のみから廃棄プラスチックを落下させることができる。このように、扉体３４を左右方向に均等に回転させることにより、各管部材２５の導入部４８に均一に廃棄プラスチックを移送させることができる。なお、各管部材２５の開口縁は熱媒体油によって加熱されていることから、廃棄プラスチックが隣接する管部材２５の間に跨って落下したとしても、開口縁に接触した時点から溶融が開始され、導入部４８のテーパによって廃棄プラスチックはいずれかの管部材２５の中空部４５に流れる。
【００２９】
次に、扉体３４の回転を停止させた状態で、図６に示すように、昇降装置２４を作動させて押込部材２３を下降させる。押込部材２３を下降させることで、各管部材２５の導入部４８に移送された廃棄プラスチックが中空部４５内に押し込まれる。押し込まれた廃棄プラスチックは熱媒体油によって加熱された管部材２５によって溶融されると共に中空部４５の断面形状に成形されていく。ここで、管部材２５は垂直に設けられているので、中空部４５に導入された廃棄プラスチックは、自重によって下方向に移動できやすくなっている。なお、溶融成形装置１４を動作させた始めの段階では、管部材２５の中空部４５には廃棄プラスチックが充填されていないので、扉機構２２による廃棄プラスチックの落下及び押込部材２３による押し込みを繰り返して、各管部材２５の下側開口まで廃棄プラスチックを充填させるようにする。
【００３０】
次に、全ての中空部４５内の下側開口まで廃棄プラスチックが充填された状態（なお、廃棄プラスチックは溶融され、成形されている段階の状態である）から、押込部材２３によって廃棄プラスチックを押し込むことで、管部材２５の下側開口から成形品としての固形燃料が吐出、即ち成形される。
次に、ウォータージェットカッターを用いて、管部材２５の下側開口から吐出された固形燃料を一定の寸法に切断する。切断する間隔は、押込部材２３が下降するタイミングで切断するようにする。ただし、このタイミングに限られるものではなく、所望される固形燃料のサイズに応じて切断するタイミングを変更する。
次に、切断された固形燃料を冷却部２７により冷却して、完全に硬化させる。
【００３１】
このように、本実施形態に係る溶融成形装置によれば、加熱された管部材２５によって廃棄プラスチックを溶融すると共に、同工程において固形燃料を成形する処理も行うので、固形燃料を生産する生産性を向上させることができる。
【００３２】
上述したように管部材２５は筐体２０に対して垂直に設けられている。従って、管部材２５の中空部４５に導入された廃棄プラスチックは、自重で下方向に移動しようとする。また、管部材２５は、冷めにくい熱媒体油によって加熱されているので、溶融成形装置１４の動作を終了させた場合において中空部４５に廃棄プラスチックが残留していたとしても、管部材２５はしばらくの間、加熱されており、さらに中空部４５は垂直方向に沿って形成されているため残留している廃棄プラスチックは溶融されると共に自重で管部材２５の下側開口から吐出される。従って、中空部４５に廃棄プラスチックが詰まってしまう現象を防止することができるので、溶融成形装置の維持管理が容易である。
【００３３】
なお、上述した説明では、押込部材２３及び管部材２５を筐体２０に対して垂直に設ける場合について説明したが、この場合に限られるものではない。例えば、押込部材２３及び管部材２５を筐体２０に対して水平状態又は斜めの状態にして、設けてもよい。
【００３４】
なお、上述した説明では扉体３４を水車の羽根車のように十字状に構成する場合について説明したが、この場合に限られるものではない。例えば、扉体３４を一端が軸支された１枚からなる扉体でもよく、中央が開放するように両側が軸支された２枚からなる扉体でもよく、スライドすることにより通過孔３３を開口させる扉体であってもよい。
【００３５】
なお、上述した説明では、押込部材２３の上方に廃棄プラスチックを収容する収容部２１を設ける場合について説明したが、この場合に限られるものではない。例えば、収容部２１と扉機構２２とを取り除くと共に、枠体３２の外周枠と筐体２０の側板２０ｂとの間に空間を設け、その空間にダクト１２の排出口１２ａを配置させるように構成してもよい。この場合、ダクト１２の排出口１２ａから排出された廃棄プラスチックは、枠体３２の外周枠と筐体２０の側板２０ｂとの間を通って、管部材２５の導入部４８に移送される。また、枠体３２の外周枠と筐体２０の側板２０ｂとの空間に、プロペラ式の送風機を設けておけば、廃棄プラスチックは、送風機によって巻き上げられる空気によって管部材２５の導入部４８に均一に移送される。
【００３６】
なお、上述した説明では熱可塑性部材として廃棄プラスチックを用い、成形品として固形燃料を成形する場合について説明した。一般に、廃棄プラスチックのリサイクルとして製造される固形燃料は、例えばボイラー等で燃焼される燃料として用いられるものであり、寸法精度が要求されるものではない。従って、精密な精度が要求される成形装置のように熱可塑性部材を溶融する工程と成形品を成形する工程とを区分けせず、溶融する工程と、成形品を成形する工程とを同時進行させたとしても、成形品の精度を保つことができる。
【００３７】
なお、本実施形態に係る溶融成形装置では、熱可塑性部材として廃棄プラスチックを用い、成形品として固形燃料を成形する場合について説明したが、この場合に限られるものではない。例えば、精度が要求される製品を成形する前段階として、本実施形態に係る溶融成形装置を用いてもよい。即ち、熱可塑性部材に例えばプラスチック原料を用いて、管部材２５において、プラスチック原料を溶融して、成形品を成形するようにしてもよい。この場合、管部材２５の下側開口から吐出された成形品は冷却部２７で冷却せず、精密な成形を行うことができる成形装置の原料として使用する。このようにすることで、電熱又は摩擦熱等で溶融するよりも速く成形することができ、ある程度、形が整えられた成形品を用いて成形することにより、成形装置での成形の効率を向上させることができる。
【００３８】
なお、本実施形態に係る溶融成形装置では、廃棄プラスチック等の熱可塑性部材のみを固形燃料の原料とする場合について説明したが、この場合に限られるものではない。固形燃料の原料としては、少なくとも熱可塑性部材が含まれていればよく、熱可塑性部材以外に古紙や木屑等が含まれていてもよい。
【００３９】
なお、管部材２５の断面を略八角形状にして固形燃料を略八角形状に成形することで、その後の搬送等において固形燃料の転がりを防止できる等の成形品の搬送性を向上させることができる。ただし、八角形状に限られるものではなく、他の多角形状（例えば六角形状）であってもよいし、円形状であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】溶融成形システムの全体の構成を示す図である。
【図２】扉機構の一部を示す斜視図である。
【図３】扉機構の一部を示す上面図である。
【図４】複数設けられた管部材の一部を斜め上方から見た図である。
【図５】複数設けられた管部材の一部の断面を示す図である。
【図６】溶融成形装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
１００ 溶融成形システム
１４ 溶融成形装置
２０ 筐体
２１ 収容部
２２ 扉機構
２３ 押込部材
２４ 昇降装置
２５ 管部材
２６ 切断部
２７ 冷却部
２８ 循環装置
２９ 網
３２ 枠体
３３ 通過孔
３４ 扉体
３６ 支軸
４５ 中空部
４６ 内側管部材
４７ 外側管部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラスチック等の熱可塑性部材を加熱溶融させて成形品を成形する溶融成形装置に関するものであり、特に廃棄プラスチック等を加熱溶融させて固形燃料を成形する溶融成形装置に用いられて好適である。及び、その他プラスチック成形における前段として用いることもできる。
【背景技術】
【０００２】
従来から廃棄プラスチック等を加熱溶融させて、新たなプラスチック製品を成形することができる成形装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の成形装置は、第１押出機と、第２押出機と、第１押出機及び第２押出機を連通させる連通路と、を含んで構成されている。第１押出機及び第２押出機には、それぞれ円柱状のシリンダが設けられている。これらシリンダ内には、２本のスクリュー軸が近接して平行に支持されている。また、第１押出機のシリンダの外周には、シリンダ内を加熱するためのバンドヒータが設けられている。また、第２押出機の下流には冷却フィンを備えた冷却器が設けられ、その先にはダイスが設けられている。
【０００３】
上述した成形装置でプラスチック製品を成形するには、まずペレット状の廃棄プラスチックを第１押出機のシリンダ内に投入する。第１押出機では、２本のスクリュー軸を互いに反対方向に回転させると共に、バンドヒータによってシリンダ内を加熱することで、シリンダ内に投入されたペレット状の廃棄プラスチックは、揉み砕かれると共に溶融状態に変化する。そして、第１押出機を通過した溶融状態の廃棄プラスチックは、連通路を通り第２押出機に押送される。第２押出機では、押送された溶融状態の廃棄プラスチックを２本のスクリュー軸によってさらに混練する。そして、溶融状態の廃棄プラスチックを冷却器の冷却フィンに接触させて冷却すると共に、ダイスから押し出す。ダイスから押し出された廃棄プラスチックは、所定の形状のプラスチック製品として成形される。
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２１８９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した従来の成形装置では、第１押出機及び第２押出機により廃棄プラスチックを溶融させた後に、ダイスにより成形品を成形しなければならないために、成形品を生産する効率が悪いという問題がある。
また、第１押出機及び第２押出機では、スクリュー軸を回転させて、廃棄プラスチックとスクリュー軸との間の摩擦熱も利用して廃棄プラスチックを溶融させていることから、スクリュー軸に磨耗が生じてしまうという問題がある。
【０００６】
本発明は上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、成形品の生産性を向上させることができる溶融成形装置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】
【０００７】
本発明の溶融成形装置は、熱可塑性部材を加熱溶融させて成形品を成形する溶融成形装置であって、前記熱可塑性部材を加熱することで溶融させ、成形品として成形する管部材と、前記管部材に前記熱可塑性部材を押し込む押込部材を設けることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の溶融成形装置によれば、廃棄プラスチック等の熱可塑性部材を加熱することで溶融させ、成形品として成形する管部材を設けたので、成形品の生産性を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】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る溶融成形システム１００の構成について説明する。
図１は、溶融成形システム１００の全体の構成を示す図である。図１に示すように、溶融成形システム１００は、貯蔵室１１、ダクト１２、空送用エアーコンプレッサ１３、溶融成形装置１４、を含んで構成されている。貯蔵室１１は、溶融成形装置１４で成形される成形品の原料となる熱可塑性部材が収容されている。本実施形態では、熱可塑性部材として廃棄プラスチックを使用する場合について説明する。貯蔵室１１に収容される廃棄プラスチックは、事前に都合の良い大きさに破砕・切断又は選別されたものである。
【００１０】
ダクト１２は、廃棄プラスチックを移送する中空状の導管である。ダクト１２は、貯蔵室１１から斜め上方に延設され、溶融成形装置１４の上側に接続されている。貯蔵室１１に収容された廃棄プラスチックは、後述する空送用エアーコンプレッサ１３の作用により、ダクト１２を通って溶融成形装置１４に移送される。なお、ダクト１２は溶融成形装置１４の大きさに応じて複数本使用してもよい。
【００１１】
空送用エアーコンプレッサ１３は、圧縮された空気を吹き出す吹き出しパイプ１５を有している。この吹き出しパイプ１５は、ダクト１２の略中間に挿入されている。また、吹き出しパイプ１５の吹き出し口は、溶融成形装置１４側に向けられているので、吹き出し口から吹き出された空気は溶融成形装置１４に向かう。従って、ダクト１２内には貯蔵室１１から溶融成形装置１４に向かう空気の流れが発生し、貯蔵室１１に収容された廃棄プラスチックはダクト１２に吸込まれ、溶融成形装置１４に移送される。なお、廃棄プラスチックの溶融成形装置１４への移送は、空送用エアーコンプレッサ１３に限られるものではなく、例えば送風機を用いてもよい。
【００１２】
溶融成形装置１４は、熱可塑性部材を加熱溶融させて成形品を成形する。本実施形態では、成形品としてＲＰＦ（Ｒｅｆｕｓｅ Ｐａｐｅｒ ＆ Ｐｌａｓｔｉｃ Ｆｕｅｌ）という廃棄プラスチック等を原料とした高カロリーの固形燃料（以下、固形燃料）を成形する場合について説明する。
溶融成形装置１４は、筐体２０、収容部２１、扉機構２２、押込部材２３、昇降装置２４、管部材２５、切断部２６、冷却部２７、循環装置２８、を含んで構成されている。
筐体２０は、溶融成形装置１４の基本骨格構造を形成する天板２０ａ、側板２０ｂ、地板２０ｃ、が組み合わされて構成されている。筐体２０の内部は、略上下に区分けされている。区分けされた筐体２０内部の上側には、収容部２１、扉機構２２、押込部材２３、昇降装置２４、が配置されている。また、区分けされた筐体２０内部の下側には、管部材２５、切断部２６、冷却部２７、が配置されている。また、筐体２０のうち天板２０ａの中央にはダクト１２が挿通する貫通孔３１が形成されている。
【００１３】
収容部２１は、貯蔵室１１から移送された廃棄プラスチックを一時的に収容するものである。収容部２１は、空気を通すことができるが廃棄プラスチックを通すことができない部材、例えば複数の隙間を有する、風を通す材料で構成されている。より具体的に説明すると、収容部２１は、側面及び天板にメッシュ状の網（例えば、金網）２９を用いた略直方体形状に構成されている。収容部２１の地板（底部）に相当する部分には後述する扉機構２２が設けられているため、廃棄プラスチックは収容部２１から落下することなく、一時的に収容することができる。なお、収容部２１の天板の中央にはダクトが挿通する孔が形成されている。
このように、収容部２１を構成する部材に、空気を通し廃棄プラスチックを通さない部材を用いることで、貯蔵室１１から圧縮された空気によって勢いよく移送された廃棄プラスチックは収容部２１の外側には排出されず、収容部２１内で拡散され均一に収容される。一方、廃棄プラスチックと共に収容部２１に入り込んだ空気は収容部２１の側面や天板等を通過して排気されるので、廃棄プラスチックの必要以上の拡散を防止することができる。
【００１４】
扉機構２２は、扉体３４を開閉することで、収容部２１に収容された廃棄プラスチックのうち、次の工程に移送させる廃棄プラスチックの量を制御するものである。扉機構２２について、図２及び図３を参照して説明する。図２は、扉機構２２の一部を示す斜視図である。図３は、扉機構２２を上面から見た図である。図２に示すように扉機構２２は、枠体３２、扉体３４、支軸３６、を含んで構成される。枠体３２は、その外周枠が収容部２１を構成する側面の網２９に取り付けられている。また、枠体３２の内側には、収容部２１に収容された廃棄プラスチックが通過できる程度の大きさの通過孔３３が枠体３２の全体に亘って複数、形成されている。
【００１５】
扉体３４は、各通過孔３３の孔方向に沿った略中央に配置されている。扉体３４は、４つの羽根板３５ａ〜３５ｄをそれぞれ直角に交差させて、水車の羽根車のように十字形状に構成されている。支軸３６は、扉体３４の４つの羽根板３５ａ〜３５ｄが交差する中心部に固定され、扉体３４を通過孔３３の側方で軸支している。支軸３６を回転させることで、支軸３６と共に扉体３４が図２に示す矢印Ａ方向及び矢印Ｂ方向に回転するように構成されている。また、羽根板３５ａ〜３５ｄの大きさは、羽根板３５ａ〜３５ｄのうち２つが水平状態にあるときに、廃棄プラスチックが通過孔３３から落下しないように隙間が生じない大きさとされている。ここで、扉体３４を矢印Ａ方向又は矢印Ｂ方向に回転させることで通過孔３３が開口されるので、収容部２１に収容された廃棄プラスチック、即ち通過孔３３にある廃棄プラスチックは落下して、次の工程に移送される。
【００１６】
次に、１つの支軸３６は、図３に示すように軸方向に隣接する通過孔３３を通って枠体３２の外周枠まで延設されている。すなわち、１つの支軸３６は軸方向に隣接する複数の扉体３４に固定されている。従って１つの支軸３６を回転させることで、軸方向に隣接する複数の扉体３４を同期して回転させることができる。さらに、外周枠まで延設された各支軸３６には、それぞれ歯車３７が一体的に取り付けられている。各歯車３７の間には、歯車３８が枠体３２の外周枠に回転自在に取り付けられている。従って、例えばいずれか１つの歯車３７をモータ等の駆動装置を用いて回転させることで、その歯車３７に取り付けた支軸３６が回転すると共に、歯車３７と噛み合う隣接する歯車３８が回転する。歯車３８が回転することで、さらに隣接する歯車３７が回転し、その歯車３７に一体的に取り付けられた支軸３６が回転する。このように、駆動装置によって歯車３７及び歯車３８等の連動機構を介して全ての支軸３６を回転させることができる。そして、全ての支軸３６が回転することで、全ての扉体３４を回転させることができる。なお、連動機構は歯車３７及び歯車３８に限られず、プーリやベルトを用いる連動機構であってもよい。
【００１７】
押込部材２３は、通過孔３３を通過し、管部材２５の導入部４８に移送された廃棄プラスチックを管部材２５内に押し込むものである。図２に示すように、押込部材２３は、断面略八角形状とする棒状に形成されている。また、押込部材２３は、相互に離間した状態で、枠体３２の下面から垂直に複数、併設されている。より具体的に説明すると、押込部材２３は、図３の隠線で示されるように、枠体３２の下面であり枠体３２に形成された通過孔３３と重ならない位置に設けられている。従って、通過孔３３から落下した廃棄プラスチックを押込部材２３によって妨げられることなく管部材２５の導入部４８に移送させることができる。また、通過孔３３から落下した廃棄プラスチックは、押込部材２３がガイドとなり、各通過孔３３の真下に落下させることができる。本実施形態の溶融成形装置１４では、幅方向に２１本、奥行き方向に２１本の合計４４１本の押込部材２３が配置されている。なお、配置される設置場所や状況に応じて溶融成形装置１４の大きさや固形燃料の吐出量が変動する。従って、配置される押込部材２３の本数は、溶融成形装置１４の大きさや固形燃料の吐出量に合わせて適宜、変更する。
【００１８】
昇降装置２４は、押込部材２３を垂直方向に下降及び上昇させるものである。図１に示すように、昇降装置２４は複数のシリンダ４１と、複数のピストンロッド４２とを含んで構成されている。複数のシリンダ４１は、筐体２０の天板２０ａに固定されている。また、複数のピストンロッド４２は対応する各シリンダ４１から下降及び上昇できるように構成されている。これら複数のピストンロッド４２には、取付部材４３を介して、扉機構２２が取り付けられている。上述したように扉機構２２には、収容部２１と押込部材２３とが取り付けられているので、ピストンロッド４２の昇降に伴って、収容部２１と、扉機構２２と、押込部材２３とが共に昇降する。一定間隔で昇降装置２４により押込部材２３を下降させることで、押込部材２３は、管部材２５の導入部４８に移送された廃棄プラスチックを管部材２５内に押し込む。なお、ピストンロッド４２に扉機構２２を取り付ける場合について説明したが、少なくともピストンロッド４２と押込部材２３とが一体的に取り付けられていればよい。また、ピストンロッド４２は下部から押込部材２３を押し上げるように構成されていてもよい。
【００１９】
管部材２５は、押込部材２３によって押し込まれた廃棄プラスチックを溶融成形するものである。管部材２５は、廃棄プラスチックが導入されて通過する中空部４５が垂直方向に形成されている。また、管部材２５は、押込部材２３に対応するように相互に離間した状態で複数、併設されている。管部材２５について、図４及び図５を参照してより具体的に説明する。図４は、複数設けられた管部材２５の一部を斜め上方から見た図である。管部材２５の中空部４５の断面形状は、押込部材２３と同様に略八角形状に形成されている。従って、管部材２５の下側開口から吐出される固形燃料は断面略八角形状に成形される。なお、中空部４５の断面寸法は押込部材２３の断面寸法より若干大きくされており、押込部材２３が管部材２５の内面に摺動するのではなく、隙間をもってスムーズに動けるようになっている。また、管部材２５の上部には導入部４８が形成されている。導入部４８は、中空部４５が上方に向かうに従い拡開するようにテーパ状に形成されており、その開口縁は略矩形状に形成されている。なお、中空部４５の断面形状を円や多角形にした場合、開口縁の形状やテーパ部分の形状を適宜、変更する。例えば、中空部４５の断面形状を六角形状に変更した場合、開口縁をハニカム形状に変更する。
【００２０】
図５は、複数設けられた管部材２５の一部の断面を示す図である。図５に示すように、管部材２５は、内側管部材４６と、外側管部材４７とによって構成されている。外側管部材４７は、隣接する外側管部材４７同士を接合することによって複数の外側管部材４７を一体的に構成する。外側管部材４７同士を接合するときは、例えば外側管部材４７の開口縁同士を下側から溶接する。このように複数の外側管部材４７を一体的に構成することで、外側管部材４７間には密閉された空間４９を形成することができる。この空間４９に後述する熱媒体流体を充填させることで、外側管部材４７を加熱することができる。密閉された空間４９は、図５に示すように外側管部材４７の開口縁にまで至っているので、熱媒体流体を開口縁にまで充填させることができる。なお、これら内側管部材４６及び外側管部材４７には熱伝導性等を考慮して適宜な一般鋼材を用いればよく、両者が同じ材質であってもよいし、異なる材質であってもよい。また、内側管部材４６及び外側管部材４７には熱処理を施してもよい。さらに、内側管部材４６の内周面には、成形をよりスムーズにするためにコーティングを施すようにしてもよい。
【００２１】
内側管部材４６は、実際に廃棄プラスチックを溶融させ固形燃料が成形される中空部４５を構成する部材である。内側管部材４６は外側管部材４７の内側に密着するような大きさに形成されている。このように内側管部材４６は、外側管部材４７と密着されるように形成されているので、効率よく外側管部材４７の熱を内側管部材４６に伝達することができる。なお、内側管部材４６と外側管部材４７との間は、後述する着脱性を考慮して熱伝達の妨げにならない程度の若干の隙間を有していてもよい。
【００２２】
内側管部材４６は、外側管部材４７と異なり、１つ１つが個別に外側管部材４７に着脱可能に挿設されている。従って、内側管部材４６は必要に応じて交換することができる。これは、上述したように、内側管部材４６において、実際に廃棄プラスチックが溶融されるので、溶融処理を長時間行うことで、廃棄プラスチックを溶融するときに発生するガスにより内側管部材４６が腐食してしまう。このような場合であっても、交換したい内側管部材４６のみを外側管部材４７から取り外し、新たな内側管部材４６を外側管部材４７に挿設することで、簡単に溶融成形装置１４のメンテナンスを行うことができる。管部材２５によって溶融成形された固形燃料は、管部材２５の下側開口から吐出される。なお、本実施形態の溶融成形装置１４では、幅方向に２１本、奥行き方向に２１本の合計４４１本の管部材２５が配置されている。なお、内側管部材４６と外側管部材４７とによる二重管構造は、メンテナンスを考慮したものであり、単管構造であっても固形燃料を成形する妨げになるものではない。
【００２３】
切断部２６は、管部材２５によって溶融成形され、管部材２５の下側開口から吐出された固形燃料を一定の寸法に切断する。切断部２６には、材質に合った切断機を用い、例えばウォータージェットカッターを用いる。このとき、管部材２５の下側開口に隣接させてウォータージェットカッターのノズルを配置し、ノズルから一定間隔で噴射される高圧の水により固形燃料を一定の寸法に切断する。なお、切断機はワイヤーカッターやレーザーカッター等であってもよい。
冷却部２７は、切断部２６によって切断された固形燃料を冷却させる。冷却部２７としては、例えば、容器に満たされた冷却水を用いる。管部材２５から吐出され、切断部２６によって切断された固形燃料が冷却部２７によって冷却されることで固形燃料は完全に硬化する。
【００２４】
循環装置２８は、上述した管部材２５の間に充填された熱媒体流体の温度を制御すると共に、熱媒体流体を循環させるものである。本実施形態では熱媒体流体として熱媒体油を用いている。熱媒体流体に熱媒体油を用いるのは、熱媒体油を加熱することですぐに所望する温度に達することができると共に、その温度から低下しにくいという特性があるためである。なお、熱媒体油には劣化しにくく熱安定性に優れたシリコンフルードを用いている。
【００２５】
また、循環装置２８はボイラー室５１、循環路５２、を含んで構成される。ボイラー室５１は、筐体２０外に設けられていて、室内には熱媒体油が充填されている。ボイラー室５１では、熱媒体油を加熱して、熱媒体油の温度を所定の温度になるように制御している。循環路５２は、ボイラー室５１と管部材２５の間の空間４９とを繋げるように、筐体２０の側板２０ｂを貫通する態様で２つ設けられている。そして、ボイラー室５１は、所定の温度に加熱された熱媒体油を循環路５２を介して管部材２５の間の空間４９に送り出すと共に、管部材２５間の空間４９にある熱媒体油を循環路５２を介して受け入れるように循環させている。このように、所定の温度の熱媒体油を循環させることで、管部材２５の間の空間４９に充填させた熱媒体油を常に、所定の温度に保つことができる。従って、管部材２５の間の空間４９に充填された熱媒体油の熱が管部材２５に伝達され、管部材２５を所定の温度に保つことできる。なお、図１に示すように管部材２５の間の空間４９に充填された熱媒体油の温度が低下しないように筐体２０内は断熱部材５３によって囲まれている。また、本実施形態では熱媒体油の温度を１２０℃〜３００℃程度になるように制御している。
【００２６】
次に、溶融成形システム１００によって廃棄プラスチックを溶融成形して固形燃料を成形する動作について図１、図２及び図６を参照して説明する。
まず、切断又は選別したフィルム状の廃棄プラスチックを貯蔵室１１に収容しておく。次に、空送用エアーコンプレッサ１３を作動させ、圧縮された空気を溶融成形装置１４側に向かって吹き出させる。これにより、貯蔵室１１に収容された廃棄プラスチックがダクト１２に吸込まれ、溶融成形装置１４に移送される。
【００２７】
次に、ダクト１２に吸い込まれた廃棄プラスチックは、ダクト１２の排出口１２ａから排出され、溶融成形装置１４の収容部２１に収容される。このとき、圧縮された空気によって勢いよく移送された廃棄プラスチックは、図６に示すように収容部２１内で拡散され均一状態で収容されている。なお、収容部２１の底部に位置する廃棄プラスチックは、扉機構２２の一部を構成する枠体３２の各通過孔３３内に入り込んでいる。
【００２８】
次に、昇降装置２４によって押込部材２３が上昇している状態で、扉機構２２の扉体３４を図２に示す矢印Ａ方向に例えば３６０度回転させる。なお、図３に示す１つの支軸３６を矢印Ａ方向に回転させることで、歯車３７及び歯車３８を介して全ての扉体３４を矢印Ａ方向に回転させることができる。扉体３４を矢印Ａ方向に回転させることで、図２に示す各通過孔３３の左側のみから廃棄プラスチックを落下させることができる。続けて扉体３４を矢印Ｂ方向に例えば３６０度回転させる。なお、図３に示す１つの支軸３６を矢印Ｂ方向に回転させることで、歯車３７及び歯車３８を介して全ての扉体３４を矢印Ｂ方向に回転させることができる。扉体３４を矢印Ｂ方向に回転させることで、図２に示す各通過孔３３の右側のみから廃棄プラスチックを落下させることができる。このように、扉体３４を左右方向に均等に回転させることにより、各管部材２５の導入部４８に均一に廃棄プラスチックを移送させることができる。なお、各管部材２５の開口縁は熱媒体油によって加熱されていることから、廃棄プラスチックが隣接する管部材２５の間に跨って落下したとしても、開口縁に接触した時点から溶融が開始され、導入部４８のテーパによって廃棄プラスチックはいずれかの管部材２５の中空部４５に流れる。
【００２９】
次に、扉体３４の回転を停止させた状態で、図６に示すように、昇降装置２４を作動させて押込部材２３を下降させる。押込部材２３を下降させることで、各管部材２５の導入部４８に移送された廃棄プラスチックが中空部４５内に押し込まれる。押し込まれた廃棄プラスチックは熱媒体油によって加熱された管部材２５によって溶融されると共に中空部４５の断面形状に成形されていく。ここで、管部材２５は垂直に設けられているので、中空部４５に導入された廃棄プラスチックは、自重によって下方向に移動できやすくなっている。なお、溶融成形装置１４を動作させた始めの段階では、管部材２５の中空部４５には廃棄プラスチックが充填されていないので、扉機構２２による廃棄プラスチックの落下及び押込部材２３による押し込みを繰り返して、各管部材２５の下側開口まで廃棄プラスチックを充填させるようにする。
【００３０】
次に、全ての中空部４５内の下側開口まで廃棄プラスチックが充填された状態（なお、廃棄プラスチックは溶融され、成形されている段階の状態である）から、押込部材２３によって廃棄プラスチックを押し込むことで、管部材２５の下側開口から成形品としての固形燃料が吐出、即ち成形される。
次に、ウォータージェットカッターを用いて、管部材２５の下側開口から吐出された固形燃料を一定の寸法に切断する。切断する間隔は、押込部材２３が下降するタイミングで切断するようにする。ただし、このタイミングに限られるものではなく、所望される固形燃料のサイズに応じて切断するタイミングを変更する。
次に、切断された固形燃料を冷却部２７により冷却して、完全に硬化させる。
【００３１】
このように、本実施形態に係る溶融成形装置によれば、加熱された管部材２５によって廃棄プラスチックを溶融すると共に、同工程において固形燃料を成形する処理も行うので、固形燃料を生産する生産性を向上させることができる。
【００３２】
上述したように管部材２５は筐体２０に対して垂直に設けられている。従って、管部材２５の中空部４５に導入された廃棄プラスチックは、自重で下方向に移動しようとする。また、管部材２５は、冷めにくい熱媒体油によって加熱されているので、溶融成形装置１４の動作を終了させた場合において中空部４５に廃棄プラスチックが残留していたとしても、管部材２５はしばらくの間、加熱されており、さらに中空部４５は垂直方向に沿って形成されているため残留している廃棄プラスチックは溶融されると共に自重で管部材２５の下側開口から吐出される。従って、中空部４５に廃棄プラスチックが詰まってしまう現象を防止することができるので、溶融成形装置の維持管理が容易である。
【００３３】
なお、上述した説明では、押込部材２３及び管部材２５を筐体２０に対して垂直に設ける場合について説明したが、この場合に限られるものではない。例えば、押込部材２３及び管部材２５を筐体２０に対して水平状態又は斜めの状態にして、設けてもよい。
【００３４】
なお、上述した説明では扉体３４を水車の羽根車のように十字状に構成する場合について説明したが、この場合に限られるものではない。例えば、扉体３４を一端が軸支された１枚からなる扉体でもよく、中央が開放するように両側が軸支された２枚からなる扉体でもよく、スライドすることにより通過孔３３を開口させる扉体であってもよい。
【００３５】
なお、上述した説明では、押込部材２３の上方に廃棄プラスチックを収容する収容部２１を設ける場合について説明したが、この場合に限られるものではない。例えば、収容部２１と扉機構２２とを取り除くと共に、枠体３２の外周枠と筐体２０の側板２０ｂとの間に空間を設け、その空間にダクト１２の排出口１２ａを配置させるように構成してもよい。この場合、ダクト１２の排出口１２ａから排出された廃棄プラスチックは、枠体３２の外周枠と筐体２０の側板２０ｂとの間を通って、管部材２５の導入部４８に移送される。また、枠体３２の外周枠と筐体２０の側板２０ｂとの空間に、プロペラ式の送風機を設けておけば、廃棄プラスチックは、送風機によって巻き上げられる空気によって管部材２５の導入部４８に均一に移送される。
【００３６】
なお、上述した説明では熱可塑性部材として廃棄プラスチックを用い、成形品として固形燃料を成形する場合について説明した。一般に、廃棄プラスチックのリサイクルとして製造される固形燃料は、例えばボイラー等で燃焼される燃料として用いられるものであり、寸法精度が要求されるものではない。従って、精密な精度が要求される成形装置のように熱可塑性部材を溶融する工程と成形品を成形する工程とを区分けせず、溶融する工程と、成形品を成形する工程とを同時進行させたとしても、成形品の精度を保つことができる。
【００３７】
なお、本実施形態に係る溶融成形装置では、熱可塑性部材として廃棄プラスチックを用い、成形品として固形燃料を成形する場合について説明したが、この場合に限られるものではない。例えば、精度が要求される製品を成形する前段階として、本実施形態に係る溶融成形装置を用いてもよい。即ち、熱可塑性部材に例えばプラスチック原料を用いて、管部材２５において、プラスチック原料を溶融して、成形品を成形するようにしてもよい。この場合、管部材２５の下側開口から吐出された成形品は冷却部２７で冷却せず、精密な成形を行うことができる成形装置の原料として使用する。このようにすることで、電熱又は摩擦熱等で溶融するよりも速く成形することができ、ある程度、形が整えられた成形品を用いて成形することにより、成形装置での成形の効率を向上させることができる。
【００３８】
なお、本実施形態に係る溶融成形装置では、廃棄プラスチック等の熱可塑性部材のみを固形燃料の原料とする場合について説明したが、この場合に限られるものではない。固形燃料の原料としては、少なくとも熱可塑性部材が含まれていればよく、熱可塑性部材以外に古紙や木屑等が含まれていてもよい。
【００３９】
なお、管部材２５の断面を略八角形状にして固形燃料を略八角形状に成形することで、その後の搬送等において固形燃料の転がりを防止できる等の成形品の搬送性を向上させることができる。ただし、八角形状に限られるものではなく、他の多角形状（例えば六角形状）であってもよいし、円形状であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】溶融成形システムの全体の構成を示す図である。
【図２】扉機構の一部を示す斜視図である。
【図３】扉機構の一部を示す上面図である。
【図４】複数設けられた管部材の一部を斜め上方から見た図である。
【図５】複数設けられた管部材の一部の断面を示す図である。
【図６】溶融成形装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
１００ 溶融成形システム
１４ 溶融成形装置
２０ 筐体
２１ 収容部
２２ 扉機構
２３ 押込部材
２４ 昇降装置
２５ 管部材
２６ 切断部
２７ 冷却部
２８ 循環装置
２９ 網
３２ 枠体
３３ 通過孔
３４ 扉体
３６ 支軸
４５ 中空部
４６ 内側管部材
４７ 外側管部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性部材を加熱溶融させて成形品を成形する溶融成形装置であって、
前記熱可塑性部材を加熱することで溶融させ、成形品として成形する管部材と、
前記管部材に前記熱可塑性部材を押し込む押込部材を設けることを特徴とする溶融成形装置。
【請求項２】
前記管部材は複数併設され、
前記複数の管部材間の空間に充填された熱媒体流体によって前記管部材を加熱することを特徴とする請求項１に記載の溶融成形装置。
【請求項３】
前記管部材は内側管部材と外側管部材とからなり、
前記内側管部材は前記外側管部材に着脱可能に挿設されることを特徴とする請求項１又は２に記載の溶融成形装置。
【請求項４】
前記管部材は相互に離間した状態で垂直に複数、併設され、
前記押込部材は前記複数の管部材に対応して相互に離間した状態で複数、併設され、
前記熱可塑性部材は、前記複数の押込部材の間を通って前記押込部材によって押し込まれる位置に移送されることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の溶融成形装置。
【請求項５】
前記押込部材の上方に前記熱可塑性部材を収容する収容部を設け、
前記熱可塑性部材は、前記収容部の底部に設けられた扉体を開くことで前記押込部材によって押し込まれる位置に落下することを特徴とする請求項４に記載の溶融成形装置。
【請求項１】
熱可塑性部材を加熱溶融させて成形品を成形する溶融成形装置であって、
前記熱可塑性部材を加熱することで溶融させ、成形品として成形する管部材と、
前記管部材に前記熱可塑性部材を押し込む押込部材を設けることを特徴とする溶融成形装置。
【請求項２】
前記管部材は複数併設され、
前記複数の管部材間の空間に充填された熱媒体流体によって前記管部材を加熱することを特徴とする請求項１に記載の溶融成形装置。
【請求項３】
前記管部材は内側管部材と外側管部材とからなり、
前記内側管部材は前記外側管部材に着脱可能に挿設されることを特徴とする請求項１又は２に記載の溶融成形装置。
【請求項４】
前記管部材は相互に離間した状態で垂直に複数、併設され、
前記押込部材は前記複数の管部材に対応して相互に離間した状態で複数、併設され、
前記熱可塑性部材は、前記複数の押込部材の間を通って前記押込部材によって押し込まれる位置に移送されることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の溶融成形装置。
【請求項５】
前記押込部材の上方に前記熱可塑性部材を収容する収容部を設け、
前記熱可塑性部材は、前記収容部の底部に設けられた扉体を開くことで前記押込部材によって押し込まれる位置に落下することを特徴とする請求項４に記載の溶融成形装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−６６９９２（Ｐ２００９−６６９９２Ａ）
【公開日】平成２１年４月２日（２００９．４．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２３９９７２（Ｐ２００７−２３９９７２）
【出願日】平成１９年９月１４日（２００７．９．１４）
【出願人】（５０７３０９６９９）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年４月２日（２００９．４．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月１４日（２００７．９．１４）
【出願人】（５０７３０９６９９）
【Ｆターム（参考）】
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