造粒機およびそれを備えた缶用材料処理システム
【課題】 形状や大きさが揃った良好なペレットを製造することのできる造粒機およびそれを備えた缶用材料処理システムを提供すること。
【解決手段】 造粒機４０を、チャンバー４１と、ハンマ４７を備えた回転体と、スクリーン部４８とで構成した。そして、スチール缶１０を供給口４２からチャンバー４１内に入れ、ハンマ４７で衝撃を加えることによってスクリーン部４８に叩き付けてペレットに形成したのちに、スクリーン部４８に形成された取出孔５１，５１ａから取り出すようにした。また、スクリーン部４８の表面をハンマ４７のから所定間隔を保ち、かつその回転軌道に沿った曲面に形成した。また、上流側の取出孔５１ａを他の取出孔５１よりも小さくした。さらに、チャンバー４１内の上部側に衝撃用空間部４３ａを形成した。また、チャンバー４１の供給口４２の近傍にカッティングライナー５２を設けた。
【解決手段】 造粒機４０を、チャンバー４１と、ハンマ４７を備えた回転体と、スクリーン部４８とで構成した。そして、スチール缶１０を供給口４２からチャンバー４１内に入れ、ハンマ４７で衝撃を加えることによってスクリーン部４８に叩き付けてペレットに形成したのちに、スクリーン部４８に形成された取出孔５１，５１ａから取り出すようにした。また、スクリーン部４８の表面をハンマ４７のから所定間隔を保ち、かつその回転軌道に沿った曲面に形成した。また、上流側の取出孔５１ａを他の取出孔５１よりも小さくした。さらに、チャンバー４１内の上部側に衝撃用空間部４３ａを形成した。また、チャンバー４１の供給口４２の近傍にカッティングライナー５２を設けた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スチールまたはアルミニウムからなる缶用材料を造粒してペレットを製造する造粒機およびそれを備えた缶用材料処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、飲料水等を収容するために、スチールやアルミニウムからなる缶が用いられている。このような缶のうち、一般に、スチール缶は、底部と周面部がスチールで構成され蓋部がアルミニウムで構成さており、アルミニウム缶は、全体がアルミニウムで構成されている。そして、缶の周面部の表面には、塗装による絵文字が表示されている。また、使用後の空缶は、廃棄物処理施設において再生処理が行われ、新たな材料として再利用される。この場合、スチール材とアルミニウム材とを分離して、別々にペレットとして再生処理することも行われている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この再生処理では、空缶を加熱手段で加熱して塗装層や不純物を除去したのちに、造粒機によって粒状のペレットに形成している。そして、スチール材からなるペレットは、鉄や鋼の材料として用いられたり、製鉄や製鋼の際に冷却材として用いられたりしている。また、アルミニウム材からなるペレットは、鉄や鋼の溶融金属中に含まれる酸素ガスや不純物を除去したり、スラグの改質をしたりするために用いられている。
【特許文献１】特許第３２８４３９８号公報
【発明の開示】
【０００４】
前述した空缶をペレットに再生処理する場合、ペレットの形状や大きさを揃えることが好ましく、そのためには、加工精度のよい造粒機が必要となる。しかしながら、従来の造粒機やそれを用いた缶用材料処理システムでは、均一なペレットを製造することが難しいという問題があった。
【０００５】
本発明は、前述した問題に対処するためになされたもので、その目的は、形状や大きさが揃った良好なペレットを製造することのできる造粒機およびそれを備えた缶用材料処理システムを提供することである。
【０００６】
前述した目的を達成するため、本発明に係る造粒機の構成上の特徴は、スチールまたはアルミニウムからなる缶用材料を造粒して所定の大きさのペレットに成形する造粒機であって、缶用材料を供給するための供給口と、所定の大きさに成形されたペレットを通過させて取り出すための取出孔とが設けられたチャンバーと、チャンバー内に設けられ、缶用材料に衝撃を加えることによってペレットを成形するハンマを備えた回転体と、チャンバー内に回転体の外周部に対向して配置され、回転体の外周部との対向面が、ハンマの先端部の回転軌道から所定間隔を保ち、かつ回転軌道に沿った曲面に形成されたスクリーン部とを備え、取出孔がスクリーン部に所定間隔を保って複数個設けられていることにある。
【０００７】
前述したように構成した本発明に係る造粒機では、ハンマを備えた回転体の外周部に対向する部分に、ハンマの先端部の回転軌道から所定間隔を保ち、かつ回転軌道に沿った曲面に形成されたスクリーン部を設けている。したがって、供給口からチャンバー内に供給された缶用材料は、ハンマの打撃を受けながら回転体とスクリーン部との間を回転体の回転方向に沿って移動する。その間に、缶用材料は、ハンマとスクリーン部とに衝突しながら破砕されて所定の大きさの粒状のペレットに形成されていく。
【０００８】
この場合のハンマの先端部の回転軌道とは、ハンマだけの回転軌道ではなく、回転体が回転するときのハンマの先端部の軌道である。また、ハンマの先端部の回転軌道に沿った曲面は、ハンマが複数個ある場合に、各ハンマの先端部の回転軌道に沿う曲面としてもよいし、回転体の中心軸からの各部分までの長さを一定にした曲面としてもよい。このように、スクリーン部における回転体と対向する面が、ハンマの先端部の回転軌道に沿った曲面に形成されているため、缶用材料がスクリーン部によって細かく切断されることがなく良好な球状に形成される。そして、缶用材料からなる粒状のペレットの大きさが、取出孔を通過できる大きさになったときに、そのペレットは、取出孔からチャンバーの外部に出て行く。この造粒処理は、すべてのペレットの大きさが所定の大きさになって取出孔を通過するまで繰り返される。
【０００９】
この場合、缶用材料が、スチールからなる本体部とアルミニウムからなる蓋部とで構成されたスチール缶であれば、造粒機から取り出されたペレットは、選別装置を用いてスチールからなるペレットとアルミニウムからなるペレットとに選別する。この場合、磁力を利用した選別装置や比重の差を利用した選別装置を用いることができる。また、予め、本体部と蓋部とを分離させてスチールからなる缶用材料とアルミニウムからなる缶用材料とに分けて、これらを別々に処理することもできる。また、これらの缶用材料は、缶の状態のまま造粒機のチャンバー内に供給してもよいし、予め所定の大きさに切断してチャンバー内に供給してもよい。缶用材料を予め所定の大きさに切断しておくと、造粒機を用いた造粒処理が短時間で行えるとともに、各ペレットの大きさを揃え易くなる。
【００１０】
また、本発明に係る造粒機の他の構成上の特徴は、スクリーン部をチャンバー内の下部側部分に設け、回転体の回転方向における上流側に位置する取出孔の開口の大きさを、回転体の回転方向における下流側に位置する取出孔の開口の大きさよりも小さくしたことにある。
【００１１】
これによると、回転方向の上流側の取出孔の部分を通過した所定の大きさ以上の缶用材料は、ハンマとスクリーン部とによって衝撃され所定の大きさになったときに、下流側の取出孔を通過してチャンバーの外部に出て行く。このため、ペレットの大きさは、開口が小さな取出孔を通過できる大きさと開口が大きな取出孔を通過できる大きさとの間の大きさになり、得られるペレットの大きさが所定の範囲内に揃うようになる。このため、良好なペレットを得ることができる。また、この場合の開口の大きさは、開口の形状が円形であれば、直径とし、開口の形状が円形以外であれば、面積とする等、開口が小さな取出孔を通過するペレットの大きさが、開口が大きな取出孔を通過するペレットよりも小さくなるように設定されていればよい。
【００１２】
また、本発明に係る造粒機のさらに他の構成上の特徴は、スクリーン部をチャンバー内の下部側部分に設けるとともに、回転体の回転方向におけるスクリーン部よりも下流側部分に、缶用材料が飛び跳ねることのできる衝撃用空間部を形成したことにある。このように、チャンバー内に衝撃用空間部を設けることにより、缶用材料が衝撃用空間部内で飛び跳ねるようになり、より球状に近づいていく。すなわち、ハンマとスクリーン部との間では、缶用材料は、押し潰されたり、擦り付けられたりしながら回転体の回転に追従して回転移動するが、衝撃用空間部内で飛び跳ねることによって、角部や突出部が効果的に押し潰されて球状になっていく。
【００１３】
また、本発明に係る造粒機のさらに他の構成上の特徴は、チャンバー内における供給口の近傍で、回転体の回転方向における衝撃用空間部よりも下流側の部分に、供給口に供給された缶用材料が逆流することを防止するための逆流防止部を設けたことにある。これによると、供給口からチャンバー内に供給された缶用材料が逆流することがなくなるため、缶用材料は適正な方向に移動しながら効果的にペレットに成形されていく。
【００１４】
また、本発明に係る造粒機のさらに他の構成上の特徴は、チャンバー内における供給口の近傍で、かつ回転体の回転方向におけるスクリーン部よりも上流側における回転体の外周部に対向する部分に、缶用材料を切断または破砕するためのカッティング部を設けたことにある。これによると、供給口からチャンバー内に供給された缶用材料は、カッティング部によって所定の大きさに切断または破砕されたのちに、スクリーン部に送られるため、ハンマとスクリーン部による造粒処理を効率的に行える。また、この場合の切断は、ハンマの回転で缶用材料をカッティング部に叩きつけることによって行い、缶用材料をハンマとカッティング部との間隔以下の大きさにする。
【００１５】
また、本発明に係る造粒機のさらに他の構成上の特徴は、チャンバー内に、回転体の外周部に対向して配置され、回転体の外周部との対向面が、回転体の回転方向に沿った波状に形成された波形スクリーン部を設けたことにある。この波形スクリーン部は、回転体の回転方向におけるスクリーン部の上流側に設けることが好ましい。また、チャンバー内にカッティング部が設けられている場合には、波形スクリーン部は、カッティング部とスクリーン部との間に設けることが好ましい。これによると、缶用材料をより球状に近いペレットに形成することができる。
【００１６】
また、本発明に係る缶用材料処理システムの構成上の特徴は、造粒機を備えた缶用材料処理システムであって、造粒機で造粒される前の缶用材料を加熱処理するための加熱装置を含むことにある。また、この場合、加熱装置を、回転式のロータリーキルンで構成することが好ましい。
【００１７】
これによると、缶用材料の表面の塗装層や、缶用材料に付着する不純物等を燃焼させて除去することができ、良好なペレットを得ることができる。また、缶用材料がスチールの本体部とアルミニウムの蓋部とからなるスチール缶である場合には、加熱の際の熱膨張の違いから本体部と蓋部との結合部を緩めることができる。このため、スチールとアルミニウムとを分離しやすくなり、スチールからなるペレットにアルミニウムが混入したり、アルミニウムからなるペレットにスチールが混入したりすることを防止できる。
【００１８】
また、加熱装置をロータリーキルンで構成した場合には、缶用材料は、ロータリーキルンの中で回転しながら加熱される。このため、缶用材料がスチールとアルミニウムからなる場合は、熱膨張の違いにより係合部が外れ易くなるとともに、回転による振動で分離するか、または分離し易い状態になる。この結果、加熱処理後に、スチールとアルミニウムとの分離処理が容易に行えるようになる。また、このロータリーキルンは、上流側から下流側にかけて下り傾斜になるようにして設置することが好ましい。これによって、缶用材料は上流側から下流側にスムーズに搬送される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明に係る造粒機を備えた缶用材料処理システムの一実施形態を図面を用いて詳しく説明する。図１は、同実施形態に係る缶用材料処理システムＳを示している。この缶用材料処理システムＳは、主としてジュースやビール等の飲料水を収容するために使用された使用済みのスチール缶１０を再生処理して粒状のペレット（図示せず）に成形するための処理システムである。この缶用材料処理システムＳは、加熱処理用のロータリーキルン２０および造粒処理用の造粒機４０を含む各装置で構成されている。
【００２０】
使用済みのスチール缶１０は、例えば、家庭ごみ収集場や自動販売機の回収ボックス等から回収されて、公共のリサイクルステーション１１に保管されたものである。そして、スチール缶１０は、運搬業者の搬送車１２によって、リサイクルステーション１１からペレットを成形する産業廃棄物処理業者の施設に運搬される。産業廃棄物処理業者の施設に運搬されたスチール缶１０は、施設内の搬送装置１３によって、ロータリーキルン２０に搬送される。
【００２１】
搬送装置１３は、図２に示すように、基台１４ａ，１４ｂを備えており、基台１４ａに取り付けられたバケットコンベア１５と、基台１４ｂに取り付けられたベルトコンベア１６とで構成されている。バケットコンベア１５は、一定量のスチール缶１０を収容できるバケット１５ａと、バケット１５ａを移動させるための移動機構を備えたレール部１５ｂとで構成されている。レール部１５ｂは、バケット１５ａを上方移動させたのちに、ロータリーキルン２０の上方に向って水平移動させるように構成され、バケット１５ａがレール部１５ｂの下流端部（図２における上部の左側端部）に達したときに、反転させて内部のスチール缶１０を落下させる。
【００２２】
ベルトコンベア１６は、上流端部（図２における右側端部）がバケットコンベア１５の下流端部の下方に位置し、下流端部がロータリーキルン２０の上方に位置するように設置されている。そして、ベルトコンベア１６の上流端部には、バケット１５ａから落下してくるスチール缶１０を受け取って、ベルト１６ａ上に送るための搬送ホッパー１６ｂが取り付けられている。また、このベルトコンベア１６の上流端部は、軸部１６ｃに回転可能に支持されており、軸部１６ｃを中心に回転することにより、ベルトコンベア１６の下流端部は水平方向の位置調節が可能になっている。
【００２３】
ロータリーキルン２０は、図３に示すように、台部２１に設けられた回転筒体２２、回転筒体２２を軸線周りに回転可能な状態で支持する一対のガイド部２３，２４、回転筒体２２を回転駆動させるための駆動装置２５、前炉２６および後炉２７を備えている。台部２１は、上流側（図３の左側）に設置された上下２段からなる上流台部２１ａ、中央に設置された中台部２１ｂおよび下流側（図３の右側）に設置された下流台部２１ｃとからなっている。そして、上流台部２１ａの上下段部における各上面と下流台部２１ｃの上面とは水平面になっており、中台部２１ｂの上面は、上流から下流にかけて下り傾斜になった傾斜面になっている。
【００２４】
回転筒体２２は、外周面における上流側部分と下流側部分とにそれぞれフランジ状のガイド突部２２ａ，２２ｂが形成されており、ガイド突部２２ａ，２２ｂ間におけるガイド突部２２ｂの近傍には、駆動装置２５の駆動部２５ａが係合するためのフランジ状の係合突部２２ｃが形成されている。一対のガイド部２３，２４は、それぞれ中台部２１ｂの上面における上流側と下流側に設置され、回転筒体２２を上流端よりも下流端が下方に位置するように傾斜させて支持している。
【００２５】
ガイド部２３，２４は、それぞれ、ガイド突部２２ａ，２２ｂの周面に沿うようにして一定間隔で設けられた複数のローラ２３ａ，２４ａと、ローラ２３ａ，２４ａを回転可能に支持する支持部２３ｂ，２４ｂとを備えている。また、駆動装置２５は、中台部２１ｂの上面における係合突部２２ｃの近傍位置に設置されて、その駆動部２５ａを係合突部２２ｃに係合させている。したがって、駆動装置２５を駆動させると、回転筒体２２は、ガイド突部２２ａ，２２ｂの周面を、ガイド部２３，２４の複数のローラ２３ａ，２４ａにおける周面に当て、ガイド部２３，２４によってガイドされた状態で、軸線周りに回転する。
【００２６】
前炉２６は、回転筒体２２の上流側開口を塞ぐようにして上流台部２１ａの下段部に設置されている。そして、前炉２６の上流側の側部における略中央には、回転筒体２２の中心軸に向けてバーナー２６ａが設けられており、このバーナー２６ａの発火によって、回転筒体２２の内部に搬送されるスチール缶１０が加熱される。また、後炉２７は、回転筒体２２の下流側開口を塞ぐようにして下流台部２１ｃに設置されている。そして、後炉２７の下流側の側部における中央には、回転筒体２２の中心軸に向けてバーナー２７ａが取り付けられており、このバーナー２７ａの発火によって、回転筒体２２内を搬送されるスチール缶１０が加熱される。また後炉２７の下端部には排出口２７ｂが形成されている。
【００２７】
さらに、前炉２６の下端部には、ダストコンベア２６ｂが連結され、前炉２６の前部には、投入シュート２８が設けられている。ダストコンベア２６ｂは、前炉２６および回転筒体２２の内部で発生する燃焼による炭化物や粉状のダストを外部に排出する。投入シュート２８は、ベルトコンベア１６の下流端部の下方に設置された投入ホッパー２９の下方に設置されており、投入ホッパー２９を介してベルトコンベア１６から落下してくるスチール缶１０を受け取って前炉２６内に送る。また、投入ホッパー２９の上端部には、上端開口を開閉するための上蓋２９ａが着脱可能に設けられ、投入ホッパー２９の下端部には、投入ホッパー２９と投入シュート２８との間の通路を開閉するための下蓋２９ｂが設けられている。
【００２８】
また、前炉２６の上端部には、排出管３１を介して、上流台部２１ａの上段部に設置された再燃焼炉３２が連結されている。再燃焼炉３２は、前炉２６および回転筒体２２の内部で発生する温度が略４００℃の排ガスを８５０℃まで加熱して完全燃焼させたのちに水スプレー式の急冷塔３３に送る。そして、急冷塔３３で冷却された排ガスは、バグフィルター３４でろ過されたのちに、排風ファン３５の作動により外部に排出される。また、ロータリーキルン２０で加熱処理されたスチール缶１０は、排出口２７ｂから排出され、コンベア１３ａによって造粒機４０に搬送され、造粒機４０によって所定の粒径のペレットになるまで造粒処理される。
【００２９】
造粒機４０は、図４および図５に示したように構成されている。造粒機４０は箱状のチャンバー４１を備えており、チャンバー４１の上面における一端部には、スチール缶１０を供給するための供給口４２が形成されている。そして、チャンバー４１内の空間部４３には、軸部４４によって回転可能に支持された複数の円板状の支持体４５が軸部４４の軸方向に沿って一定間隔を保って設けられている。また、軸部４４の端部は、モータ（図示せず）に接続されており、支持体４５は、軸部４４を介してモータの駆動によって回転する。
【００３０】
そして、支持体４５の外周側部分には、円周に沿って複数のピン４６が一定間隔で取り付けられており、各ピン４６にそれぞれ複数のハンマ４７が取り付けられている。ハンマ４７は、ピン４６を中心として回転可能になっており、軸部４４の回転に伴って揺動することによりチャンバー４１内に供給されるスチール缶１０を打ち砕く。なお、軸部４４、支持体４５、ピン４６およびハンマ４７で本発明に係る回転体が構成される。また、回転するハンマ４７の上部側を除く部分に対応する部分に、ハンマ４７の先端部から所定間隔を保つようにしてスクリーン部４８が形成されている。
【００３１】
このスクリーン部４８は、図６に示したスクリーン４９を６個並べて形成されており、一方の端部と供給口４２との間の距離および他方の端部と供給口４２との間の距離がそれぞれ略等しくなるように設定されている。そして、各スクリーン４９は、湾曲板状の曲面部材４９ａと、曲面部材４９ａの裏面（湾曲が突出した面）に取り付けられた棒状の補強部材４９ｂ，４９ｃとで構成されている。補強部材４９ｂは、曲面部材４９ａの幅方向（長手方向）に沿って直線状に延びる長い棒で構成され、曲面部材４９ａの裏面における軸部４４等からなる回転体の回転方向ａに沿った両側縁部と中央部にそれぞれ設けられている。また、補強部材４９ｃは、曲面部材４９ａの円弧に沿った湾曲した棒で構成され、各補強部材４９ｂ間を接続するようにして軸部４４等からなる回転体の軸方向に一定間隔で設けられている。
【００３２】
そして、各曲面部材４９ａには、所定の大きさに形成されたペレット（図示せず）を取り出すための複数の円形の取出孔５１が形成されている。この取出孔５１のうちの回転方向ａで示した回転方向の上流側に位置するスクリーン４９に設けられた取出孔５１ａ（図４参照）の直径は、他の取出孔５１の直径よりも小さくなるように設定されている。この直径は、造粒するペレットの大きさに応じて適宜設定されるが、回転方向の上流側に位置する取出孔５１ａの直径を、他の取出孔５１の直径よりも１ｍｍ程度小さくすることが好ましい。
【００３３】
また、供給口４２の下方におけるスクリーン部４８の上側部分には、本発明のカッティング部を構成するカッティングライナー５２が水平方向に形成されている。このカッティングライナー５２は、図７および図８に示したように構成されている。すなわち、カッティングライナー５２は、板状の平面部５２ａの表面に側面形状が細長い略三角形に形成された４個の突部５２ｂを上部側の幅が狭く下部側の幅が広くなるようにした状態で一定間隔で設けた形状に形成されている。
【００３４】
このため、各突部５２ｂ間に形成される溝部５２ｃの深さは、上部側が浅く、下部側が深くなっている。また、平面部５２ａの所定の４箇所には、取付用の穴部５３が形成されており、カッティングライナー５２は、この穴部５３に固定部材（図示せず）を通させてチャンバー４１の壁部に固定させることにより取り付けられている。また、このカッティングライナー５２の幅方向の長さは、スクリーン４９の幅の略１／４に形成されており、４個のカッティングライナー５２を水平方向に配置してカッティング部が構成されている。
【００３５】
このカッティングライナー５２の突部５２ｂの下端部と回転したときのハンマ４７の先端部との間の隙間の長さは、チャンバー４１内におけるスクリーン部４８等とハンマ４７の先端部との間の隙間の長さの中で最小になるように設定されている。そして、４個のカッティングライナー５２で構成されるカッティング部と、スクリーン部４８との間には、表面が波状になった波型スクリーン部が形成されている。この波型スクリーン部は、図９に示した波型スクリーン５３で構成されており、スクリーン４９と略同形の曲面板５３ａの表面（湾曲の凹部側の面）に波型の複数の凹凸部５３ｂを形成して構成されている。
【００３６】
また、スクリーン部４８の下流側端部とチャンバー４１の内壁面との間には、仕切り板５４が形成され、仕切り板５４と供給口４２の近傍部分との間に広い衝撃用空間部４３ａが形成されている。そして、衝撃用空間部４３ａの下流端には、供給口４２から供給されたスチール缶１０が逆流することを防止するための逆流防止板５５が設けられている。この逆流防止板５５は、図１０に示したように、チャンバー４１に固定される固定部５５ａ、固定部５５ａの下流側端部から下方に延びる止板５５ｂと、Ｌ形に形成された固定部５５ａと止板５５ｂの両側部分にそれぞれ設けられた補強板５５ｃとで構成されている。
【００３７】
止板５５ｂの下端部と回転状態のハンマ４７の先端部との間の距離は、供給口４２から供給されたスチール缶１０は通過できず、所定の大きさに切断または破砕されたスチール缶１０は通過できる長さに設定されている。また、供給口４２と逆流防止板５５との間には、供給口４２に供給されたスチール缶１０を下方にガイドするためのガイド板５６が設けられている。なお、チャンバー４１の上面における供給口４２以外の部分には開口部が形成され、その開口部を開閉するための蓋５７がチャンバー４１の側部に設けられた軸部５７ａに回転可能に取り付けられている。また、この缶用材料処理システムＳは、缶用材料処理システムＳが備える各装置を制御するための制御装置（図示せず）を備えている。
【００３８】
この構成において、使用済みのスチール缶１０を粒状のペレットに成形する場合には、まず、リサイクルステーション１１からスチール缶１０を処理施設に搬入する。ついで、スチール缶１０をバケットコンベア１５のバケット１５ａに入れ、制御装置を操作することによって、缶用材料処理システムＳが備える各装置を作動させる。これによって、バケット１５ａは、レール部１５ｂに沿って上昇したのちに水平方向に移動し、レール部１５ｂの下流端部に達したときに反転して、内部のスチール缶１０を搬送ホッパー１６ｂ内に落下させる。
【００３９】
ベルトコンベア１６は、搬送ホッパー１６ｂを介してベルト１６ａ上に落下してくるスチール缶１０をベルトコンベア１６の下流端部側に搬送する。この場合、軸部１６ｃを中心として、ベルトコンベア１６を水平方向に回転させることにより、ベルトコンベア１６の下流端部を投入ホッパー２９の上方に位置決めしておく。また、この際、投入ホッパー２９は、上蓋２９ａが取り外されて上端部が開口し、下蓋２９ｂが閉じて下端部が閉塞した状態にしておく。ベルトコンベア１６の下流端部に搬送されたスチール缶１０は、投入ホッパー２９内に落下して溜まっていく。
【００４０】
投入ホッパー２９内に所定量のスチール缶１０が溜まると、下蓋２９ｂが開いて、スチール缶１０は、投入シュート２８を通過して前炉２６から回転筒体２２内に充填されていく。そして、回転筒体２２内に所定量のスチール缶１０が充填されるまで、下蓋２９ｂを開閉操作させながら、バケットコンベア１５およびベルトコンベア１６によるスチール缶１０の搬送が行われる。そして、回転筒体２２内に所定量のスチール缶１０が充填されると、投入ホッパー２９の上端開口に上蓋２９ａを取り付けるとともに、下蓋２９ｂを閉じる。
【００４１】
回転筒体２２内に入ったスチール缶１０は、前炉２６のバーナー２６ａと後炉２７のバーナー２７ａとの発火により加熱されながら、回転筒体２２の上流端から下流端に搬送される。この際、バーナー２６ａ，２７ａは、回転筒体２２の中央部または中央部よりもやや上方に向けて、バーナー２６ａ，２７ａの発火が直接空缶に当たらないようにしておく。これによって、スチール缶１０は、蓋部を構成するアルミニウム材を過度に酸化させることなく、表面の塗装層を炭化させるとともに内部の残液等を燃焼して除去することができる。
【００４２】
また、回転筒体２２内の温度が適温である４００℃に達すると、バーナー２６ａ，２７ａの発火を停止させた状態でスチール缶１０を回転筒体２２内で搬送することが好ましい。そして、回転筒体２２内の温度が低下、例えば、３５０℃以下になると、再度、バーナー２６ａ，２７ａを発火させるといった操作を行うこともできる。これによって、スチール缶１０の加熱温度を適正温度に維持することができる。
【００４３】
また、スチール缶１０が回転筒体２２内を通過する際、スチール缶１０は加熱されて、そのスチールからなる本体部とアルミニウムからなる蓋部との係合部が、互いの熱膨張率の違いから係合を解除しようとして変形する。また、スチール缶１０は、回転筒体２２の回転により、攪拌されるとともに振動される。この攪拌によって、スチール缶１０の表面全体が略均一に加熱されて、塗装層の良好な炭化が可能になる。また、振動によって、スチールとアルミニウムとは、さらに分離しようとする。この結果、回転筒体２２内を通過するまでに、スチール缶１０のスチール材とアルミニウム材とは、分離するか、または分離しかかった状態になる。
【００４４】
そして、回転筒体２２の下流端に搬送された空缶は、後炉２７の下部に設けられた排出口２７ｂから排出されて下方に落下する。排出口２７ｂから落下したスチール缶１０は、コンベア１３ａによって、造粒機４０に搬送される。また、その際、回転筒体２２内で発生する炭化物や粉塵は、ダストコンベア２６ｂによって、外部に送られて処理され、排ガスは、再燃焼炉３２に送られて高温加熱して完全燃焼したのちに濾過されて外部に放出される。
【００４５】
造粒機４０に搬送されたスチール缶１０は、供給口４２から造粒機４０の空間部４３内に投入される。そして、造粒機４０の空間部４３に入ったスチール缶１０は、モータの駆動によって回転する回転体に取り付けられた複数のハンマ４７によってカッティングライナー５２に押し付けられて切断されたり破砕されたりする。さらに、スチール缶１０は、ハンマ４７によって波型スクリーン５３やスクリーン部４８に叩き付けられながら粒状になっていく。この際、スチール缶１０は、ハンマ４７の先端部と波型スクリーン５３やスクリーン部４８とによって突出した部分を削り取られるようにして所定の大きさの粒状のペレットに成形される。そして、スチール缶１０は波型スクリーン５３やスクリーン部４８を通過する際には、表面が滑らかな曲面になるように加工される。
【００４６】
所定の大きさに成形された粒状のペレットは、取出孔５１から落下して、所定の容器（図示せず）内に収容される。この場合、ペレットの粒径は目的に応じて種々の寸法、例えば５ｍｍ〜４０ｍｍ程度に設定することができる。そして、例えば、取出孔５１の直径を１７ｍｍに設定した場合、得られるペレットの粒径を１５ｍｍ以下にすることができる。この場合、取出孔５１のうちの上流側に位置する取出孔５１ａの直径は１６ｍｍ程度にしておく。
【００４７】
また、大きさが大きすぎて取出孔５１から取り出せなかったペレットは衝撃用空間部４３ａ内に移動する。そして、衝撃用空間部４３ａ内で飛び跳ねてさらに球状に近い形状にされたのちに再度、供給口４２の下方からスクリーン部４８側に運ばれて行く。そして、所定の大きさのペレットになったときに、取出孔５１から外部に出て行く。そして、選別装置によって、スチールからなるペレットとアルミニウムからなるペレットとに分別されて、それぞれの用途に応じて使用される。
【００４８】
このように、本発明に係る造粒機４０では、供給口４２からチャンバー４１内に供給されたスチール缶１０は、ハンマ４７の打撃を受けながら回転体と、カッティングライナー５２、波型スクリーン５３およびスクリーン部４８との間を回転体の回転方向に沿って移動する。その間に、スチール缶１０は、ハンマ４７とスクリーン部４８等とに衝突しながら破砕されて所定の大きさの粒状のペレットに形成されていく。この場合、スクリーン部４８における曲面部材４９ａが、ハンマ４７の先端部の回転軌道に沿った湾曲面に形成されているため、スチール缶１０は良好な球状に形成される。そして、粒状のペレットの大きさが、取出孔５１を通過できる大きさになったときに、そのペレットは、取出孔５１から外部に出て行くため、各ペレットの大きさは、すべての同程度になる。
【００４９】
また、回転体の回転方向の上流側に位置する取出孔５１ａの大きさを、他の取出孔５１の大きさよりも小さくしたため、ペレットの大きさは、小さな取出孔５１ａを通過できる大きさと大きな取出孔５１を通過できる大きさとの間の大きさになり、得られるペレットの大きさが所定の範囲内に揃うようになる。このため、良好なペレットを得ることができる。さらに、チャンバー４１内の上部側部分に、衝撃用空間部４３ａを形成したため、スチール缶１０が衝撃用空間部４３ａ内で飛び跳ねるようになり、角部や突出部が効果的に押し潰されてスチール缶１０はより良好な球状に近づいていく。
【００５０】
また、本発明に係る缶用材料処理システムＳは、回転式のロータリーキルン２０からなる加熱装置を備えている。このため、スチール缶１０の表面の塗装層や、スチール缶１０に付着する不純物等を燃焼させて除去することができ、良好なペレットを得ることができる。また、スチール缶１０は、ロータリーキルン２０の中で回転しながら加熱されるため、スチールからなる本体部分とアルミニウムからなる蓋部が、熱膨張の違いにより係合部が外れ易くなるとともに、回転による振動で分離するか、または分離し易い状態になる。この結果、加熱処理後に、スチールとアルミニウムとの分離が容易に行えるようになる。
【００５１】
また、他の実施形態として、スチール缶１０を造粒処理する前に、所定の大きさに切断しておくこともできる。この場合、例えば、対向して設置された回転刃部を備えた公知のシュレッダー（図示せず）を用いることができる。また、この切断処理は、スチール缶１０を加熱処理する前に行ってもよいし、加熱処理後に行ってもよい。これによると、造粒機４０に送られてくるアルミニウム粒状体成形用の材料はスチール缶１０でなく、所定の大きさに切断されたアルミニウムの切断片であるため、造粒機４０による造粒処理が短時間で効率よく行える。また、成形されるアルミニウム粒状体の大きさも一定に揃えることができる。
【００５２】
さらに、スチール缶１０に代えて、アルミニウム缶を用いることができる。この場合、スチールとアルミニウムとを選別する処理は不要になる。また、本発明の缶用材料を構成するスチール缶やアルミニウム缶の大きさも適宜変更することができ、容量が３５０ｃｃ以下の小さな缶からドラム缶のような大きな缶まで使用が可能である。さらに、本発明で使用する加熱装置や造粒機は、前述したロータリーキルン２０や造粒機４０に限定するものでなく、同様の機能を備えた装置であれば、他の構造の装置であっても使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の一実施形態に係る缶用材料処理システムを示した概略構成図である。
【図２】搬送装置を示した正面図である。
【図３】ロータリーキルンを示した正面図である。
【図４】造粒機を示した縦断面図である。
【図５】造粒機を示した横断面図である。
【図６】スクリーンを示した図であり、（ａ）は正面面、（ｂ）は裏面図、（ｃ）は（ａ）の６−６断面図である。
【図７】カッティングライナーを示した斜視図である。
【図８】カッティングライナーを示した図であり、（ａ）は正面面、（ｂ）は側面図である。
【図９】波型スクリーンを示した図であり、（ａ）は正面面、（ｂ）は側面図である。
【図１０】逆流防止板を示した図であり、（ａ）は正面面、（ｂ）は側面図である。
【符号の説明】
【００５４】
１０…スチール缶、２０…ロータリーキルン、４０…造粒機、４１…チャンバー、４２…供給口、４３ａ…衝撃用空間部、４４…軸部、４５…支持体、４６…ピン、４７…ハンマ、４８…スクリーン部、４９…スクリーン、５１，５１ａ…取出孔、５２…カッティングライナー、５３…波型スクリーン、５５…逆流防止板、Ｓ…缶用材料処理システム。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スチールまたはアルミニウムからなる缶用材料を造粒してペレットを製造する造粒機およびそれを備えた缶用材料処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、飲料水等を収容するために、スチールやアルミニウムからなる缶が用いられている。このような缶のうち、一般に、スチール缶は、底部と周面部がスチールで構成され蓋部がアルミニウムで構成さており、アルミニウム缶は、全体がアルミニウムで構成されている。そして、缶の周面部の表面には、塗装による絵文字が表示されている。また、使用後の空缶は、廃棄物処理施設において再生処理が行われ、新たな材料として再利用される。この場合、スチール材とアルミニウム材とを分離して、別々にペレットとして再生処理することも行われている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この再生処理では、空缶を加熱手段で加熱して塗装層や不純物を除去したのちに、造粒機によって粒状のペレットに形成している。そして、スチール材からなるペレットは、鉄や鋼の材料として用いられたり、製鉄や製鋼の際に冷却材として用いられたりしている。また、アルミニウム材からなるペレットは、鉄や鋼の溶融金属中に含まれる酸素ガスや不純物を除去したり、スラグの改質をしたりするために用いられている。
【特許文献１】特許第３２８４３９８号公報
【発明の開示】
【０００４】
前述した空缶をペレットに再生処理する場合、ペレットの形状や大きさを揃えることが好ましく、そのためには、加工精度のよい造粒機が必要となる。しかしながら、従来の造粒機やそれを用いた缶用材料処理システムでは、均一なペレットを製造することが難しいという問題があった。
【０００５】
本発明は、前述した問題に対処するためになされたもので、その目的は、形状や大きさが揃った良好なペレットを製造することのできる造粒機およびそれを備えた缶用材料処理システムを提供することである。
【０００６】
前述した目的を達成するため、本発明に係る造粒機の構成上の特徴は、スチールまたはアルミニウムからなる缶用材料を造粒して所定の大きさのペレットに成形する造粒機であって、缶用材料を供給するための供給口と、所定の大きさに成形されたペレットを通過させて取り出すための取出孔とが設けられたチャンバーと、チャンバー内に設けられ、缶用材料に衝撃を加えることによってペレットを成形するハンマを備えた回転体と、チャンバー内に回転体の外周部に対向して配置され、回転体の外周部との対向面が、ハンマの先端部の回転軌道から所定間隔を保ち、かつ回転軌道に沿った曲面に形成されたスクリーン部とを備え、取出孔がスクリーン部に所定間隔を保って複数個設けられていることにある。
【０００７】
前述したように構成した本発明に係る造粒機では、ハンマを備えた回転体の外周部に対向する部分に、ハンマの先端部の回転軌道から所定間隔を保ち、かつ回転軌道に沿った曲面に形成されたスクリーン部を設けている。したがって、供給口からチャンバー内に供給された缶用材料は、ハンマの打撃を受けながら回転体とスクリーン部との間を回転体の回転方向に沿って移動する。その間に、缶用材料は、ハンマとスクリーン部とに衝突しながら破砕されて所定の大きさの粒状のペレットに形成されていく。
【０００８】
この場合のハンマの先端部の回転軌道とは、ハンマだけの回転軌道ではなく、回転体が回転するときのハンマの先端部の軌道である。また、ハンマの先端部の回転軌道に沿った曲面は、ハンマが複数個ある場合に、各ハンマの先端部の回転軌道に沿う曲面としてもよいし、回転体の中心軸からの各部分までの長さを一定にした曲面としてもよい。このように、スクリーン部における回転体と対向する面が、ハンマの先端部の回転軌道に沿った曲面に形成されているため、缶用材料がスクリーン部によって細かく切断されることがなく良好な球状に形成される。そして、缶用材料からなる粒状のペレットの大きさが、取出孔を通過できる大きさになったときに、そのペレットは、取出孔からチャンバーの外部に出て行く。この造粒処理は、すべてのペレットの大きさが所定の大きさになって取出孔を通過するまで繰り返される。
【０００９】
この場合、缶用材料が、スチールからなる本体部とアルミニウムからなる蓋部とで構成されたスチール缶であれば、造粒機から取り出されたペレットは、選別装置を用いてスチールからなるペレットとアルミニウムからなるペレットとに選別する。この場合、磁力を利用した選別装置や比重の差を利用した選別装置を用いることができる。また、予め、本体部と蓋部とを分離させてスチールからなる缶用材料とアルミニウムからなる缶用材料とに分けて、これらを別々に処理することもできる。また、これらの缶用材料は、缶の状態のまま造粒機のチャンバー内に供給してもよいし、予め所定の大きさに切断してチャンバー内に供給してもよい。缶用材料を予め所定の大きさに切断しておくと、造粒機を用いた造粒処理が短時間で行えるとともに、各ペレットの大きさを揃え易くなる。
【００１０】
また、本発明に係る造粒機の他の構成上の特徴は、スクリーン部をチャンバー内の下部側部分に設け、回転体の回転方向における上流側に位置する取出孔の開口の大きさを、回転体の回転方向における下流側に位置する取出孔の開口の大きさよりも小さくしたことにある。
【００１１】
これによると、回転方向の上流側の取出孔の部分を通過した所定の大きさ以上の缶用材料は、ハンマとスクリーン部とによって衝撃され所定の大きさになったときに、下流側の取出孔を通過してチャンバーの外部に出て行く。このため、ペレットの大きさは、開口が小さな取出孔を通過できる大きさと開口が大きな取出孔を通過できる大きさとの間の大きさになり、得られるペレットの大きさが所定の範囲内に揃うようになる。このため、良好なペレットを得ることができる。また、この場合の開口の大きさは、開口の形状が円形であれば、直径とし、開口の形状が円形以外であれば、面積とする等、開口が小さな取出孔を通過するペレットの大きさが、開口が大きな取出孔を通過するペレットよりも小さくなるように設定されていればよい。
【００１２】
また、本発明に係る造粒機のさらに他の構成上の特徴は、スクリーン部をチャンバー内の下部側部分に設けるとともに、回転体の回転方向におけるスクリーン部よりも下流側部分に、缶用材料が飛び跳ねることのできる衝撃用空間部を形成したことにある。このように、チャンバー内に衝撃用空間部を設けることにより、缶用材料が衝撃用空間部内で飛び跳ねるようになり、より球状に近づいていく。すなわち、ハンマとスクリーン部との間では、缶用材料は、押し潰されたり、擦り付けられたりしながら回転体の回転に追従して回転移動するが、衝撃用空間部内で飛び跳ねることによって、角部や突出部が効果的に押し潰されて球状になっていく。
【００１３】
また、本発明に係る造粒機のさらに他の構成上の特徴は、チャンバー内における供給口の近傍で、回転体の回転方向における衝撃用空間部よりも下流側の部分に、供給口に供給された缶用材料が逆流することを防止するための逆流防止部を設けたことにある。これによると、供給口からチャンバー内に供給された缶用材料が逆流することがなくなるため、缶用材料は適正な方向に移動しながら効果的にペレットに成形されていく。
【００１４】
また、本発明に係る造粒機のさらに他の構成上の特徴は、チャンバー内における供給口の近傍で、かつ回転体の回転方向におけるスクリーン部よりも上流側における回転体の外周部に対向する部分に、缶用材料を切断または破砕するためのカッティング部を設けたことにある。これによると、供給口からチャンバー内に供給された缶用材料は、カッティング部によって所定の大きさに切断または破砕されたのちに、スクリーン部に送られるため、ハンマとスクリーン部による造粒処理を効率的に行える。また、この場合の切断は、ハンマの回転で缶用材料をカッティング部に叩きつけることによって行い、缶用材料をハンマとカッティング部との間隔以下の大きさにする。
【００１５】
また、本発明に係る造粒機のさらに他の構成上の特徴は、チャンバー内に、回転体の外周部に対向して配置され、回転体の外周部との対向面が、回転体の回転方向に沿った波状に形成された波形スクリーン部を設けたことにある。この波形スクリーン部は、回転体の回転方向におけるスクリーン部の上流側に設けることが好ましい。また、チャンバー内にカッティング部が設けられている場合には、波形スクリーン部は、カッティング部とスクリーン部との間に設けることが好ましい。これによると、缶用材料をより球状に近いペレットに形成することができる。
【００１６】
また、本発明に係る缶用材料処理システムの構成上の特徴は、造粒機を備えた缶用材料処理システムであって、造粒機で造粒される前の缶用材料を加熱処理するための加熱装置を含むことにある。また、この場合、加熱装置を、回転式のロータリーキルンで構成することが好ましい。
【００１７】
これによると、缶用材料の表面の塗装層や、缶用材料に付着する不純物等を燃焼させて除去することができ、良好なペレットを得ることができる。また、缶用材料がスチールの本体部とアルミニウムの蓋部とからなるスチール缶である場合には、加熱の際の熱膨張の違いから本体部と蓋部との結合部を緩めることができる。このため、スチールとアルミニウムとを分離しやすくなり、スチールからなるペレットにアルミニウムが混入したり、アルミニウムからなるペレットにスチールが混入したりすることを防止できる。
【００１８】
また、加熱装置をロータリーキルンで構成した場合には、缶用材料は、ロータリーキルンの中で回転しながら加熱される。このため、缶用材料がスチールとアルミニウムからなる場合は、熱膨張の違いにより係合部が外れ易くなるとともに、回転による振動で分離するか、または分離し易い状態になる。この結果、加熱処理後に、スチールとアルミニウムとの分離処理が容易に行えるようになる。また、このロータリーキルンは、上流側から下流側にかけて下り傾斜になるようにして設置することが好ましい。これによって、缶用材料は上流側から下流側にスムーズに搬送される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明に係る造粒機を備えた缶用材料処理システムの一実施形態を図面を用いて詳しく説明する。図１は、同実施形態に係る缶用材料処理システムＳを示している。この缶用材料処理システムＳは、主としてジュースやビール等の飲料水を収容するために使用された使用済みのスチール缶１０を再生処理して粒状のペレット（図示せず）に成形するための処理システムである。この缶用材料処理システムＳは、加熱処理用のロータリーキルン２０および造粒処理用の造粒機４０を含む各装置で構成されている。
【００２０】
使用済みのスチール缶１０は、例えば、家庭ごみ収集場や自動販売機の回収ボックス等から回収されて、公共のリサイクルステーション１１に保管されたものである。そして、スチール缶１０は、運搬業者の搬送車１２によって、リサイクルステーション１１からペレットを成形する産業廃棄物処理業者の施設に運搬される。産業廃棄物処理業者の施設に運搬されたスチール缶１０は、施設内の搬送装置１３によって、ロータリーキルン２０に搬送される。
【００２１】
搬送装置１３は、図２に示すように、基台１４ａ，１４ｂを備えており、基台１４ａに取り付けられたバケットコンベア１５と、基台１４ｂに取り付けられたベルトコンベア１６とで構成されている。バケットコンベア１５は、一定量のスチール缶１０を収容できるバケット１５ａと、バケット１５ａを移動させるための移動機構を備えたレール部１５ｂとで構成されている。レール部１５ｂは、バケット１５ａを上方移動させたのちに、ロータリーキルン２０の上方に向って水平移動させるように構成され、バケット１５ａがレール部１５ｂの下流端部（図２における上部の左側端部）に達したときに、反転させて内部のスチール缶１０を落下させる。
【００２２】
ベルトコンベア１６は、上流端部（図２における右側端部）がバケットコンベア１５の下流端部の下方に位置し、下流端部がロータリーキルン２０の上方に位置するように設置されている。そして、ベルトコンベア１６の上流端部には、バケット１５ａから落下してくるスチール缶１０を受け取って、ベルト１６ａ上に送るための搬送ホッパー１６ｂが取り付けられている。また、このベルトコンベア１６の上流端部は、軸部１６ｃに回転可能に支持されており、軸部１６ｃを中心に回転することにより、ベルトコンベア１６の下流端部は水平方向の位置調節が可能になっている。
【００２３】
ロータリーキルン２０は、図３に示すように、台部２１に設けられた回転筒体２２、回転筒体２２を軸線周りに回転可能な状態で支持する一対のガイド部２３，２４、回転筒体２２を回転駆動させるための駆動装置２５、前炉２６および後炉２７を備えている。台部２１は、上流側（図３の左側）に設置された上下２段からなる上流台部２１ａ、中央に設置された中台部２１ｂおよび下流側（図３の右側）に設置された下流台部２１ｃとからなっている。そして、上流台部２１ａの上下段部における各上面と下流台部２１ｃの上面とは水平面になっており、中台部２１ｂの上面は、上流から下流にかけて下り傾斜になった傾斜面になっている。
【００２４】
回転筒体２２は、外周面における上流側部分と下流側部分とにそれぞれフランジ状のガイド突部２２ａ，２２ｂが形成されており、ガイド突部２２ａ，２２ｂ間におけるガイド突部２２ｂの近傍には、駆動装置２５の駆動部２５ａが係合するためのフランジ状の係合突部２２ｃが形成されている。一対のガイド部２３，２４は、それぞれ中台部２１ｂの上面における上流側と下流側に設置され、回転筒体２２を上流端よりも下流端が下方に位置するように傾斜させて支持している。
【００２５】
ガイド部２３，２４は、それぞれ、ガイド突部２２ａ，２２ｂの周面に沿うようにして一定間隔で設けられた複数のローラ２３ａ，２４ａと、ローラ２３ａ，２４ａを回転可能に支持する支持部２３ｂ，２４ｂとを備えている。また、駆動装置２５は、中台部２１ｂの上面における係合突部２２ｃの近傍位置に設置されて、その駆動部２５ａを係合突部２２ｃに係合させている。したがって、駆動装置２５を駆動させると、回転筒体２２は、ガイド突部２２ａ，２２ｂの周面を、ガイド部２３，２４の複数のローラ２３ａ，２４ａにおける周面に当て、ガイド部２３，２４によってガイドされた状態で、軸線周りに回転する。
【００２６】
前炉２６は、回転筒体２２の上流側開口を塞ぐようにして上流台部２１ａの下段部に設置されている。そして、前炉２６の上流側の側部における略中央には、回転筒体２２の中心軸に向けてバーナー２６ａが設けられており、このバーナー２６ａの発火によって、回転筒体２２の内部に搬送されるスチール缶１０が加熱される。また、後炉２７は、回転筒体２２の下流側開口を塞ぐようにして下流台部２１ｃに設置されている。そして、後炉２７の下流側の側部における中央には、回転筒体２２の中心軸に向けてバーナー２７ａが取り付けられており、このバーナー２７ａの発火によって、回転筒体２２内を搬送されるスチール缶１０が加熱される。また後炉２７の下端部には排出口２７ｂが形成されている。
【００２７】
さらに、前炉２６の下端部には、ダストコンベア２６ｂが連結され、前炉２６の前部には、投入シュート２８が設けられている。ダストコンベア２６ｂは、前炉２６および回転筒体２２の内部で発生する燃焼による炭化物や粉状のダストを外部に排出する。投入シュート２８は、ベルトコンベア１６の下流端部の下方に設置された投入ホッパー２９の下方に設置されており、投入ホッパー２９を介してベルトコンベア１６から落下してくるスチール缶１０を受け取って前炉２６内に送る。また、投入ホッパー２９の上端部には、上端開口を開閉するための上蓋２９ａが着脱可能に設けられ、投入ホッパー２９の下端部には、投入ホッパー２９と投入シュート２８との間の通路を開閉するための下蓋２９ｂが設けられている。
【００２８】
また、前炉２６の上端部には、排出管３１を介して、上流台部２１ａの上段部に設置された再燃焼炉３２が連結されている。再燃焼炉３２は、前炉２６および回転筒体２２の内部で発生する温度が略４００℃の排ガスを８５０℃まで加熱して完全燃焼させたのちに水スプレー式の急冷塔３３に送る。そして、急冷塔３３で冷却された排ガスは、バグフィルター３４でろ過されたのちに、排風ファン３５の作動により外部に排出される。また、ロータリーキルン２０で加熱処理されたスチール缶１０は、排出口２７ｂから排出され、コンベア１３ａによって造粒機４０に搬送され、造粒機４０によって所定の粒径のペレットになるまで造粒処理される。
【００２９】
造粒機４０は、図４および図５に示したように構成されている。造粒機４０は箱状のチャンバー４１を備えており、チャンバー４１の上面における一端部には、スチール缶１０を供給するための供給口４２が形成されている。そして、チャンバー４１内の空間部４３には、軸部４４によって回転可能に支持された複数の円板状の支持体４５が軸部４４の軸方向に沿って一定間隔を保って設けられている。また、軸部４４の端部は、モータ（図示せず）に接続されており、支持体４５は、軸部４４を介してモータの駆動によって回転する。
【００３０】
そして、支持体４５の外周側部分には、円周に沿って複数のピン４６が一定間隔で取り付けられており、各ピン４６にそれぞれ複数のハンマ４７が取り付けられている。ハンマ４７は、ピン４６を中心として回転可能になっており、軸部４４の回転に伴って揺動することによりチャンバー４１内に供給されるスチール缶１０を打ち砕く。なお、軸部４４、支持体４５、ピン４６およびハンマ４７で本発明に係る回転体が構成される。また、回転するハンマ４７の上部側を除く部分に対応する部分に、ハンマ４７の先端部から所定間隔を保つようにしてスクリーン部４８が形成されている。
【００３１】
このスクリーン部４８は、図６に示したスクリーン４９を６個並べて形成されており、一方の端部と供給口４２との間の距離および他方の端部と供給口４２との間の距離がそれぞれ略等しくなるように設定されている。そして、各スクリーン４９は、湾曲板状の曲面部材４９ａと、曲面部材４９ａの裏面（湾曲が突出した面）に取り付けられた棒状の補強部材４９ｂ，４９ｃとで構成されている。補強部材４９ｂは、曲面部材４９ａの幅方向（長手方向）に沿って直線状に延びる長い棒で構成され、曲面部材４９ａの裏面における軸部４４等からなる回転体の回転方向ａに沿った両側縁部と中央部にそれぞれ設けられている。また、補強部材４９ｃは、曲面部材４９ａの円弧に沿った湾曲した棒で構成され、各補強部材４９ｂ間を接続するようにして軸部４４等からなる回転体の軸方向に一定間隔で設けられている。
【００３２】
そして、各曲面部材４９ａには、所定の大きさに形成されたペレット（図示せず）を取り出すための複数の円形の取出孔５１が形成されている。この取出孔５１のうちの回転方向ａで示した回転方向の上流側に位置するスクリーン４９に設けられた取出孔５１ａ（図４参照）の直径は、他の取出孔５１の直径よりも小さくなるように設定されている。この直径は、造粒するペレットの大きさに応じて適宜設定されるが、回転方向の上流側に位置する取出孔５１ａの直径を、他の取出孔５１の直径よりも１ｍｍ程度小さくすることが好ましい。
【００３３】
また、供給口４２の下方におけるスクリーン部４８の上側部分には、本発明のカッティング部を構成するカッティングライナー５２が水平方向に形成されている。このカッティングライナー５２は、図７および図８に示したように構成されている。すなわち、カッティングライナー５２は、板状の平面部５２ａの表面に側面形状が細長い略三角形に形成された４個の突部５２ｂを上部側の幅が狭く下部側の幅が広くなるようにした状態で一定間隔で設けた形状に形成されている。
【００３４】
このため、各突部５２ｂ間に形成される溝部５２ｃの深さは、上部側が浅く、下部側が深くなっている。また、平面部５２ａの所定の４箇所には、取付用の穴部５３が形成されており、カッティングライナー５２は、この穴部５３に固定部材（図示せず）を通させてチャンバー４１の壁部に固定させることにより取り付けられている。また、このカッティングライナー５２の幅方向の長さは、スクリーン４９の幅の略１／４に形成されており、４個のカッティングライナー５２を水平方向に配置してカッティング部が構成されている。
【００３５】
このカッティングライナー５２の突部５２ｂの下端部と回転したときのハンマ４７の先端部との間の隙間の長さは、チャンバー４１内におけるスクリーン部４８等とハンマ４７の先端部との間の隙間の長さの中で最小になるように設定されている。そして、４個のカッティングライナー５２で構成されるカッティング部と、スクリーン部４８との間には、表面が波状になった波型スクリーン部が形成されている。この波型スクリーン部は、図９に示した波型スクリーン５３で構成されており、スクリーン４９と略同形の曲面板５３ａの表面（湾曲の凹部側の面）に波型の複数の凹凸部５３ｂを形成して構成されている。
【００３６】
また、スクリーン部４８の下流側端部とチャンバー４１の内壁面との間には、仕切り板５４が形成され、仕切り板５４と供給口４２の近傍部分との間に広い衝撃用空間部４３ａが形成されている。そして、衝撃用空間部４３ａの下流端には、供給口４２から供給されたスチール缶１０が逆流することを防止するための逆流防止板５５が設けられている。この逆流防止板５５は、図１０に示したように、チャンバー４１に固定される固定部５５ａ、固定部５５ａの下流側端部から下方に延びる止板５５ｂと、Ｌ形に形成された固定部５５ａと止板５５ｂの両側部分にそれぞれ設けられた補強板５５ｃとで構成されている。
【００３７】
止板５５ｂの下端部と回転状態のハンマ４７の先端部との間の距離は、供給口４２から供給されたスチール缶１０は通過できず、所定の大きさに切断または破砕されたスチール缶１０は通過できる長さに設定されている。また、供給口４２と逆流防止板５５との間には、供給口４２に供給されたスチール缶１０を下方にガイドするためのガイド板５６が設けられている。なお、チャンバー４１の上面における供給口４２以外の部分には開口部が形成され、その開口部を開閉するための蓋５７がチャンバー４１の側部に設けられた軸部５７ａに回転可能に取り付けられている。また、この缶用材料処理システムＳは、缶用材料処理システムＳが備える各装置を制御するための制御装置（図示せず）を備えている。
【００３８】
この構成において、使用済みのスチール缶１０を粒状のペレットに成形する場合には、まず、リサイクルステーション１１からスチール缶１０を処理施設に搬入する。ついで、スチール缶１０をバケットコンベア１５のバケット１５ａに入れ、制御装置を操作することによって、缶用材料処理システムＳが備える各装置を作動させる。これによって、バケット１５ａは、レール部１５ｂに沿って上昇したのちに水平方向に移動し、レール部１５ｂの下流端部に達したときに反転して、内部のスチール缶１０を搬送ホッパー１６ｂ内に落下させる。
【００３９】
ベルトコンベア１６は、搬送ホッパー１６ｂを介してベルト１６ａ上に落下してくるスチール缶１０をベルトコンベア１６の下流端部側に搬送する。この場合、軸部１６ｃを中心として、ベルトコンベア１６を水平方向に回転させることにより、ベルトコンベア１６の下流端部を投入ホッパー２９の上方に位置決めしておく。また、この際、投入ホッパー２９は、上蓋２９ａが取り外されて上端部が開口し、下蓋２９ｂが閉じて下端部が閉塞した状態にしておく。ベルトコンベア１６の下流端部に搬送されたスチール缶１０は、投入ホッパー２９内に落下して溜まっていく。
【００４０】
投入ホッパー２９内に所定量のスチール缶１０が溜まると、下蓋２９ｂが開いて、スチール缶１０は、投入シュート２８を通過して前炉２６から回転筒体２２内に充填されていく。そして、回転筒体２２内に所定量のスチール缶１０が充填されるまで、下蓋２９ｂを開閉操作させながら、バケットコンベア１５およびベルトコンベア１６によるスチール缶１０の搬送が行われる。そして、回転筒体２２内に所定量のスチール缶１０が充填されると、投入ホッパー２９の上端開口に上蓋２９ａを取り付けるとともに、下蓋２９ｂを閉じる。
【００４１】
回転筒体２２内に入ったスチール缶１０は、前炉２６のバーナー２６ａと後炉２７のバーナー２７ａとの発火により加熱されながら、回転筒体２２の上流端から下流端に搬送される。この際、バーナー２６ａ，２７ａは、回転筒体２２の中央部または中央部よりもやや上方に向けて、バーナー２６ａ，２７ａの発火が直接空缶に当たらないようにしておく。これによって、スチール缶１０は、蓋部を構成するアルミニウム材を過度に酸化させることなく、表面の塗装層を炭化させるとともに内部の残液等を燃焼して除去することができる。
【００４２】
また、回転筒体２２内の温度が適温である４００℃に達すると、バーナー２６ａ，２７ａの発火を停止させた状態でスチール缶１０を回転筒体２２内で搬送することが好ましい。そして、回転筒体２２内の温度が低下、例えば、３５０℃以下になると、再度、バーナー２６ａ，２７ａを発火させるといった操作を行うこともできる。これによって、スチール缶１０の加熱温度を適正温度に維持することができる。
【００４３】
また、スチール缶１０が回転筒体２２内を通過する際、スチール缶１０は加熱されて、そのスチールからなる本体部とアルミニウムからなる蓋部との係合部が、互いの熱膨張率の違いから係合を解除しようとして変形する。また、スチール缶１０は、回転筒体２２の回転により、攪拌されるとともに振動される。この攪拌によって、スチール缶１０の表面全体が略均一に加熱されて、塗装層の良好な炭化が可能になる。また、振動によって、スチールとアルミニウムとは、さらに分離しようとする。この結果、回転筒体２２内を通過するまでに、スチール缶１０のスチール材とアルミニウム材とは、分離するか、または分離しかかった状態になる。
【００４４】
そして、回転筒体２２の下流端に搬送された空缶は、後炉２７の下部に設けられた排出口２７ｂから排出されて下方に落下する。排出口２７ｂから落下したスチール缶１０は、コンベア１３ａによって、造粒機４０に搬送される。また、その際、回転筒体２２内で発生する炭化物や粉塵は、ダストコンベア２６ｂによって、外部に送られて処理され、排ガスは、再燃焼炉３２に送られて高温加熱して完全燃焼したのちに濾過されて外部に放出される。
【００４５】
造粒機４０に搬送されたスチール缶１０は、供給口４２から造粒機４０の空間部４３内に投入される。そして、造粒機４０の空間部４３に入ったスチール缶１０は、モータの駆動によって回転する回転体に取り付けられた複数のハンマ４７によってカッティングライナー５２に押し付けられて切断されたり破砕されたりする。さらに、スチール缶１０は、ハンマ４７によって波型スクリーン５３やスクリーン部４８に叩き付けられながら粒状になっていく。この際、スチール缶１０は、ハンマ４７の先端部と波型スクリーン５３やスクリーン部４８とによって突出した部分を削り取られるようにして所定の大きさの粒状のペレットに成形される。そして、スチール缶１０は波型スクリーン５３やスクリーン部４８を通過する際には、表面が滑らかな曲面になるように加工される。
【００４６】
所定の大きさに成形された粒状のペレットは、取出孔５１から落下して、所定の容器（図示せず）内に収容される。この場合、ペレットの粒径は目的に応じて種々の寸法、例えば５ｍｍ〜４０ｍｍ程度に設定することができる。そして、例えば、取出孔５１の直径を１７ｍｍに設定した場合、得られるペレットの粒径を１５ｍｍ以下にすることができる。この場合、取出孔５１のうちの上流側に位置する取出孔５１ａの直径は１６ｍｍ程度にしておく。
【００４７】
また、大きさが大きすぎて取出孔５１から取り出せなかったペレットは衝撃用空間部４３ａ内に移動する。そして、衝撃用空間部４３ａ内で飛び跳ねてさらに球状に近い形状にされたのちに再度、供給口４２の下方からスクリーン部４８側に運ばれて行く。そして、所定の大きさのペレットになったときに、取出孔５１から外部に出て行く。そして、選別装置によって、スチールからなるペレットとアルミニウムからなるペレットとに分別されて、それぞれの用途に応じて使用される。
【００４８】
このように、本発明に係る造粒機４０では、供給口４２からチャンバー４１内に供給されたスチール缶１０は、ハンマ４７の打撃を受けながら回転体と、カッティングライナー５２、波型スクリーン５３およびスクリーン部４８との間を回転体の回転方向に沿って移動する。その間に、スチール缶１０は、ハンマ４７とスクリーン部４８等とに衝突しながら破砕されて所定の大きさの粒状のペレットに形成されていく。この場合、スクリーン部４８における曲面部材４９ａが、ハンマ４７の先端部の回転軌道に沿った湾曲面に形成されているため、スチール缶１０は良好な球状に形成される。そして、粒状のペレットの大きさが、取出孔５１を通過できる大きさになったときに、そのペレットは、取出孔５１から外部に出て行くため、各ペレットの大きさは、すべての同程度になる。
【００４９】
また、回転体の回転方向の上流側に位置する取出孔５１ａの大きさを、他の取出孔５１の大きさよりも小さくしたため、ペレットの大きさは、小さな取出孔５１ａを通過できる大きさと大きな取出孔５１を通過できる大きさとの間の大きさになり、得られるペレットの大きさが所定の範囲内に揃うようになる。このため、良好なペレットを得ることができる。さらに、チャンバー４１内の上部側部分に、衝撃用空間部４３ａを形成したため、スチール缶１０が衝撃用空間部４３ａ内で飛び跳ねるようになり、角部や突出部が効果的に押し潰されてスチール缶１０はより良好な球状に近づいていく。
【００５０】
また、本発明に係る缶用材料処理システムＳは、回転式のロータリーキルン２０からなる加熱装置を備えている。このため、スチール缶１０の表面の塗装層や、スチール缶１０に付着する不純物等を燃焼させて除去することができ、良好なペレットを得ることができる。また、スチール缶１０は、ロータリーキルン２０の中で回転しながら加熱されるため、スチールからなる本体部分とアルミニウムからなる蓋部が、熱膨張の違いにより係合部が外れ易くなるとともに、回転による振動で分離するか、または分離し易い状態になる。この結果、加熱処理後に、スチールとアルミニウムとの分離が容易に行えるようになる。
【００５１】
また、他の実施形態として、スチール缶１０を造粒処理する前に、所定の大きさに切断しておくこともできる。この場合、例えば、対向して設置された回転刃部を備えた公知のシュレッダー（図示せず）を用いることができる。また、この切断処理は、スチール缶１０を加熱処理する前に行ってもよいし、加熱処理後に行ってもよい。これによると、造粒機４０に送られてくるアルミニウム粒状体成形用の材料はスチール缶１０でなく、所定の大きさに切断されたアルミニウムの切断片であるため、造粒機４０による造粒処理が短時間で効率よく行える。また、成形されるアルミニウム粒状体の大きさも一定に揃えることができる。
【００５２】
さらに、スチール缶１０に代えて、アルミニウム缶を用いることができる。この場合、スチールとアルミニウムとを選別する処理は不要になる。また、本発明の缶用材料を構成するスチール缶やアルミニウム缶の大きさも適宜変更することができ、容量が３５０ｃｃ以下の小さな缶からドラム缶のような大きな缶まで使用が可能である。さらに、本発明で使用する加熱装置や造粒機は、前述したロータリーキルン２０や造粒機４０に限定するものでなく、同様の機能を備えた装置であれば、他の構造の装置であっても使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の一実施形態に係る缶用材料処理システムを示した概略構成図である。
【図２】搬送装置を示した正面図である。
【図３】ロータリーキルンを示した正面図である。
【図４】造粒機を示した縦断面図である。
【図５】造粒機を示した横断面図である。
【図６】スクリーンを示した図であり、（ａ）は正面面、（ｂ）は裏面図、（ｃ）は（ａ）の６−６断面図である。
【図７】カッティングライナーを示した斜視図である。
【図８】カッティングライナーを示した図であり、（ａ）は正面面、（ｂ）は側面図である。
【図９】波型スクリーンを示した図であり、（ａ）は正面面、（ｂ）は側面図である。
【図１０】逆流防止板を示した図であり、（ａ）は正面面、（ｂ）は側面図である。
【符号の説明】
【００５４】
１０…スチール缶、２０…ロータリーキルン、４０…造粒機、４１…チャンバー、４２…供給口、４３ａ…衝撃用空間部、４４…軸部、４５…支持体、４６…ピン、４７…ハンマ、４８…スクリーン部、４９…スクリーン、５１，５１ａ…取出孔、５２…カッティングライナー、５３…波型スクリーン、５５…逆流防止板、Ｓ…缶用材料処理システム。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スチールまたはアルミニウムからなる缶用材料を造粒して所定の大きさのペレットに成形する造粒機であって、
前記缶用材料を供給するための供給口と、所定の大きさに成形された前記ペレットを通過させて取り出すための取出孔とが設けられたチャンバーと、
前記チャンバー内に設けられ、前記缶用材料に衝撃を加えることによって前記ペレットを成形するハンマを備えた回転体と、
前記チャンバー内に前記回転体の外周部に対向して配置され、前記回転体の外周部との対向面が、前記ハンマの先端部の回転軌道から所定間隔を保ち、かつ前記回転軌道に沿った曲面に形成されたスクリーン部とを備え、
前記取出孔が前記スクリーン部に所定間隔を保って複数個設けられていることを特徴とする造粒機。
【請求項２】
前記スクリーン部を前記チャンバー内の下部側部分に設け、前記回転体の回転方向における上流側に位置する取出孔の開口の大きさを、前記回転体の回転方向における下流側に位置する取出孔の開口の大きさよりも小さくした請求項１に記載の造粒機。
【請求項３】
前記スクリーン部を前記チャンバー内の下部側部分に設けるとともに、前記回転体の回転方向における前記スクリーン部よりも下流側部分に、前記缶用材料が飛び跳ねることのできる衝撃用空間部を形成した請求項１または２に記載の造粒機。
【請求項４】
前記チャンバー内における前記供給口の近傍で、前記回転体の回転方向における前記衝撃用空間部よりも下流側の部分に、前記供給口に供給された前記缶用材料が逆流することを防止するための逆流防止部を設けた請求項１ないし３のうちのいずれか一つに記載の造粒機。
【請求項５】
前記チャンバー内における前記供給口の近傍で、かつ前記回転体の回転方向における前記スクリーン部よりも上流側における前記回転体の外周部に対向する部分に、前記缶用材料を切断または破砕するためのカッティング部を設けた請求項１ないし４のうちのいずれか一つに記載の造粒機。
【請求項６】
前記チャンバー内に、前記回転体の外周部に対向して配置され、前記回転体の外周部との対向面が、前記回転体の回転方向に沿った波状に形成された波形スクリーン部を設けた請求項１ないし５のうちのいずれか一つに記載の造粒機。
【請求項７】
請求項１ないし６のうちのいずれか一つに記載の造粒機を備えた缶用材料処理システムであって、
前記造粒機で造粒される前の缶用材料を加熱処理するための加熱装置を含む缶用材料処理システム。
【請求項８】
前記加熱装置を、回転式のロータリーキルンで構成した請求項７に記載の缶用材料処理システム。
【請求項１】
スチールまたはアルミニウムからなる缶用材料を造粒して所定の大きさのペレットに成形する造粒機であって、
前記缶用材料を供給するための供給口と、所定の大きさに成形された前記ペレットを通過させて取り出すための取出孔とが設けられたチャンバーと、
前記チャンバー内に設けられ、前記缶用材料に衝撃を加えることによって前記ペレットを成形するハンマを備えた回転体と、
前記チャンバー内に前記回転体の外周部に対向して配置され、前記回転体の外周部との対向面が、前記ハンマの先端部の回転軌道から所定間隔を保ち、かつ前記回転軌道に沿った曲面に形成されたスクリーン部とを備え、
前記取出孔が前記スクリーン部に所定間隔を保って複数個設けられていることを特徴とする造粒機。
【請求項２】
前記スクリーン部を前記チャンバー内の下部側部分に設け、前記回転体の回転方向における上流側に位置する取出孔の開口の大きさを、前記回転体の回転方向における下流側に位置する取出孔の開口の大きさよりも小さくした請求項１に記載の造粒機。
【請求項３】
前記スクリーン部を前記チャンバー内の下部側部分に設けるとともに、前記回転体の回転方向における前記スクリーン部よりも下流側部分に、前記缶用材料が飛び跳ねることのできる衝撃用空間部を形成した請求項１または２に記載の造粒機。
【請求項４】
前記チャンバー内における前記供給口の近傍で、前記回転体の回転方向における前記衝撃用空間部よりも下流側の部分に、前記供給口に供給された前記缶用材料が逆流することを防止するための逆流防止部を設けた請求項１ないし３のうちのいずれか一つに記載の造粒機。
【請求項５】
前記チャンバー内における前記供給口の近傍で、かつ前記回転体の回転方向における前記スクリーン部よりも上流側における前記回転体の外周部に対向する部分に、前記缶用材料を切断または破砕するためのカッティング部を設けた請求項１ないし４のうちのいずれか一つに記載の造粒機。
【請求項６】
前記チャンバー内に、前記回転体の外周部に対向して配置され、前記回転体の外周部との対向面が、前記回転体の回転方向に沿った波状に形成された波形スクリーン部を設けた請求項１ないし５のうちのいずれか一つに記載の造粒機。
【請求項７】
請求項１ないし６のうちのいずれか一つに記載の造粒機を備えた缶用材料処理システムであって、
前記造粒機で造粒される前の缶用材料を加熱処理するための加熱装置を含む缶用材料処理システム。
【請求項８】
前記加熱装置を、回転式のロータリーキルンで構成した請求項７に記載の缶用材料処理システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００６−３２６４７９（Ｐ２００６−３２６４７９Ａ）
【公開日】平成１８年１２月７日（２００６．１２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１５３０９５（Ｐ２００５−１５３０９５）
【出願日】平成１７年５月２５日（２００５．５．２５）
【出願人】（５９５１１７３０１）
【出願人】（５０１３９５６４９）株式会社アールニッセイ (5)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１２月７日（２００６．１２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年５月２５日（２００５．５．２５）
【出願人】（５９５１１７３０１）
【出願人】（５０１３９５６４９）株式会社アールニッセイ (5)
【Ｆターム（参考）】
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