JP2003159537A - ビリ砂利破砕方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】中割り、あるいは未破砕（破砕ロス）を皆無と
し、破砕効率を飛躍的に向上させる。 【解決手段】一対の破砕板１９，２１を立設させ、両破
砕板１９，２１の下部を破砕部１７とし、この破砕部１
７の下部にダンパー３５を開閉自在に配し、一方の破砕
板１９を振動させ、他方の破砕板２１を揺動させ、破破
砕部１７の開放時にダンパー３５を閉塞させ、このダン
パー３５および破砕部１７により貯留部３７を形成し、
両破砕板１９，２１間へ上方からビリ砂利４５を、水
Ｗ、ビリ砂利４５と対応する大きさの空隙形成材４９と
共に供給し、貯留部３７でビリ砂利４５を、押圧力、衝
撃力により破砕して砂とすることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、庭の敷石等にしか
利用できなっかたビリ砂利（粒度５mm〜１０mmの砂利）
を破砕して砂（粒度５mm以下）にできるビリ砂利破砕方
法およびその装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、土木建築用コンクリートに使用す
る骨材（砂、砂利）は、河川、山、海等から採取し、河
川の砂利、砂が主に使用されていたが、昭和４０年頃か
ら河川の砂利の採取規制が始まり、その後も次第に河川
の砂利の採取規制が厳しくなり、現在では河川の砂利の
採取が禁止になっている。

【０００３】一方、建設業界においては、砂、砂利の需
要が益々増大し、その結果、河川砂利以外の砂利、砂の
供給源は河川周辺の農地、山、海等の砂利、砂が採取さ
れ、さらに山の砕石等が採取され始めている。

【０００４】ここで、砂利および砂は、砂利プラント工
場において、砂利の原石を水で洗浄した後、篩分け、粒
度５mm以下を砂、粒度５mm〜１０mmをビリ砂利、粒度１
０mm〜２５mmを砂利、その他に分類されている。

【０００５】この内、土木建築用コンクリートの骨材と
して使用されるのは、粒度５mm以下の砂と粒度１０mm〜
２５mmの砂利である。

【０００６】従って、多くの砂利プラント工場において
は、粒度５mm〜１０mmのビリ砂利は使用されることな
く、大量に山積みされたまま放置されている。

【０００７】このビリ砂利を破砕して砂とする方法およ
び装置を、本願出願人は平成５年から鋭意研究開発を続
け、特許第２５６８４７３号、特許第２８７６５６７
号、特許第２９８６７９３号、特願２００１−１８０９
４０の発明をしている。

【０００８】特許第２５６８４７３号、第２８７６５６
７号、特許第２９８６７９３号はいずれも、山と谷とか
らなる断面凹凸状の歯を多数刻設させた一対の歯板の歯
の山と谷とを噛合させ、両方あるいは一方の歯板を振動
させ、両歯板の押圧力、歯板の振動による衝撃力によ
り、ビリ砂利を破砕する方法および装置である。

【０００９】この特許第２５６８４７３号、特許第２８
７６５６７号は、大気中でビリ砂利破砕を行うため、大
気中でのビリ砂利の落下速度は毎秒約４９０cmと速く、
両歯板の開放時に未破砕のまま下方に落下する量が約５
０％あり、ビリ砂利が未破砕のまま落下する欠点があっ
た。

【００１０】さらに、破砕が大気中で行われていたた
め、両歯板の歯部分にビリ砂利が圧着、目詰まりし、こ
の目詰まりした砂利、砂の除去作業を強いられ、また破
砕時に粉塵が発生し、この粉塵により作業者に害を与え
るばかりでなく、風の強い日には近隣の居住者へも悪影
響を及ぼす欠点があった。

【００１１】この欠点を解消するための特許第２９８６
７９３号は、両歯板の破砕部を水中に位置させ、水中で
ビリ砂利を破砕するものである。

【００１２】この特許第２９８６７９３号は、水中でビ
リ砂利破砕を行うため、両歯板の歯部分の目詰まりおよ
び粉塵等の弊害は解消されたが、ビリ砂利の落下速度は
大気中での落下速度に対して毎秒２４０cmと遅くなった
ものの、依然として両歯板開放時に未破砕のまま下方に
落下する量（破砕ロス）が多く、また破砕部を水中に位
置させるため、装置の他の部分まで浸水させる都合上、
装置が大型化すると共に、水により腐蝕する（サビる）
欠点があった。

【００１３】この欠点を解消するための特願２００１−
１８０９４０は、両歯板の破砕部を水中に位置させるの
ではなく、両歯板の破砕部下部に開閉自在に配したダン
パーにより破砕部を閉塞させ、貯留部を形成し、またダ
ンパーは水中では開閉運動が行えないため、貯留部にビ
リ砂利を水と共に投入し、両歯板の破砕部（貯留部）の
みを水中にして破砕するものである。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】本願出願人が先に発明
した特願２００１−１８０９４０においても、依然とし
て破砕された砂の中に中割り、あるいは未破砕のビリ砂
利が含まれていた。

【００１５】これは、ビリ砂利は空隙率が約４０％と空
隙が少なく、破砕すると表面積、容積が増大するため、
両歯板の破砕部間にビリ砂利が充満し、空気による空隙
がなくなり、それ以上の破砕ができなくなる、換言すれ
ば両歯板の破砕部間で破砕されているビリ砂利に空隙が
なくなることにより、高密度化し、その中心部の多量の
ビリ砂利は中割り、あるいは未破砕のまま下方に落下す
ることに起因するものであった。

【００１６】本発明は、この欠点を解消するために、中
割り、あるいは未破砕（破砕ロス）を皆無とし、破砕効
率を飛躍的に向上させることを目的とし、本願出願人が
新たに研究開発したものである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は、一対の破砕板
を立設させ、両破砕板の下部を破砕部とし、この破砕部
の下部にダンパーを開閉自在に配し、一方の破砕板を振
動手段を介して振動させ、他方の破砕板を揺動させ、両
破砕板の破砕部開放時にダンパーを閉塞させ、このダン
パーおよび破砕部により貯留部を形成し、両破砕板間
へ、上方からビリ砂利を、水、ビリ砂利と対応する大き
さの、発泡樹脂からなる空隙形成材と共に供給し、貯留
部に水を貯留させ、かつ空隙形成材により空隙を形成さ
せた状態でビリ砂利を、両破砕板の押圧力、一方の破砕
板の振動による衝撃力により破砕して砂とすることを特
徴とするものである。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明に係るビリ砂利破砕装置に
ついて、図１〜図３に基づいて説明する。

【００１９】長さ方向に山１１と谷１３とからなる歯１
５を多数刻設させ、かつ各歯１５の山１１を長さ方向の
中央部を高くし、長さ方向の両側に向けて高さが低くな
るように傾斜させ、傾斜させた一方（図２において手前
側）を破砕部１７とした一対の山形の破砕板１９，２１
が設けられている。

【００２０】各破砕板１９，２１を山形としてあるた
め、使用により山形に傾斜させた一方の破砕部１７が摩
耗した場合、各破砕板１９，２１を反転させ、山形に傾
斜させた他方を破砕部１７として使用することにより、
各破砕板１９，２１の耐用年数を倍増することができ、
さらに後述のビリ砂利４５を破砕部１７の歯１５へ流し
込み易くなり、ビリ砂利供給性が向上する。

【００２１】本例において、歯１５は各破砕板１９，２
１の一側にのみ刻設され、その形状は断面凹凸状である
（図２参照）。

【００２２】一方の破砕板１９が、破砕部１７を下方に
向け、基台２３に揺動自在に取付けられた取付板２５
に、固着されている。

【００２３】取付板２５を振動させる振動手段２７が、
取付板２５に配設されている。

【００２４】本例において、振動手段２７は振動モータ
ーである。

【００２５】他方の破砕板２１が、破砕部１７を下方に
向け、揺動部２９に、固着されている。

【００２６】本例において、揺動部２９は偏心軸３１に
装着された揺動板３３であり、偏心軸３１を回転させる
ことにより、揺動板３３が上下左右動し、左上動時に破
砕すると同時に後述のダンパー３５が開放され、破砕さ
れた砂の排出が行われ、右下動時にダンパー３５が閉塞
され、後述のビリ砂利４５、水Ｗ、空隙形成材４９の供
給が行われる。

【００２７】この揺動板３３の上下左右動の移動距離
は、上下方向が約２０mm、左右方向が約１５mm、またそ
の運動は毎秒５〜６回行われる。

【００２８】両破砕板１９，２１の傾斜立設位置は、両
破砕部１７の歯１５の山１１と谷１３とを互いに向い合
わせて噛合させると共に、上方から下方に向けて間隔を
狭くして、両破砕部１７が互いに垂直になるように位置
させてある。

【００２９】両破砕板１９，２１の傾斜角度は調整自在
であることが望ましい。

【００３０】破砕部１７の下部にダンパー３５が開閉自
在に配設されている。

【００３１】本例において、ダンパー３５の開閉機構
は、基台２３に閉塞方向（上側）に付勢させて軸支させ
たダンパー３５を、揺動部２９の揺動板３３の下部と連
結させ、揺動板３３の上下動により開閉させる機構であ
る。

【００３２】ダンパー３５を閉塞させることにより、こ
のダンパー３５および破砕部１７間に貯留部３７が形成
される。

【００３３】このため、破砕板２１の右下動時つまり両
破砕板１９，２１の破砕部１７の開放時にダンパー３５
を閉塞させ、ビリ砂利４５を水Ｗ、空隙形成材４９と共
に両破砕板１９，２１間へ供給し、この供給されたビリ
砂利４５は、破砕部１７の下方がダンパー３５により閉
塞されているため、未破砕のまま下方に落下することが
皆無となる。

【００３４】また、破砕板２１の左上動時つまり両破砕
板１９，２１の破砕部１７の閉鎖、即ち破砕時にダンパ
ー３５を開放し、ダンパー３５上に前回破砕により堆積
した砂、水Ｗおよび空隙形成材４９を下方へ排出させる
と共に、貯留部３７において、空隙形成材４９により空
隙を形成させた状態で一方の破砕板１９の振動および他
方の破砕板２１の揺動により、効率良くビリ砂利破砕が
行われ、また破砕部１７の歯１５またはダンパー３５に
圧着する砂は水Ｗおよび両破砕板１９，２１の振動作用
により剥離され、目詰まりが解消される。

【００３５】両破砕板１９，２１の上方にビリ砂利ホッ
パー３９が設置されている。

【００３６】このビリ砂利ホッパー３９に、両破砕板１
９，２１（破砕部１７）間にビリ砂利４５を所定量ずつ
供給する供給手段４１が設けられている。

【００３７】本例において、供給手段４１は、回転軸４
３に羽根板（図示略）を立設させ、回転軸４３の回転に
より羽根板を回転させ、ビリ砂利ホッパー３９内のビリ
砂利４５を所定量ずつ搬出する構造である。

【００３８】また、この供給手段４１によるビリ砂利供
給は、両破砕板１９，２１間への過剰のビリ砂利供給時
には停止させることが望ましい。

【００３９】ビリ砂利ホッパー３９に、案内シュート４
７が、両破砕板１９，２１間の中央部に向けて連結され
ている。

【００４０】案内シュート４７のビリ砂利ホッパー３９
との連結部位に近接させて、水Ｗおよび発泡樹脂からな
る空隙形成材４９をエア圧力により供給する供給機構５
１が連結されている。

【００４１】本例において、空隙形成材４９は、破砕に
より表面積、容積が増大したビリ砂利４５が両破砕板１
９，２１間の破砕部１７で高密度化する際に十分な空隙
を形成し、破砕部１７によるビリ砂利４５の破砕を容易
に促進させ、従来の欠点であった破砕時に中心部の多量
のビリ砂利４５が中割り、あるいは未破砕のまま下方に
落下すること（破砕ロス）を皆無とするためのものであ
り、その大きさはビリ砂利４５とほぼ同等とし、その素
材は回収性および再使用性（弾力性）に優れた発泡スチ
ロールとすることが望ましい。

【００４２】この両破砕板１９，２１間の中央部へ、案
内シュート４７から、ビリ砂利４５が水Ｗ、空隙形成材
４９と共に供給される。

【００４３】基台２３の下部に水槽５３が設置されてい
る。

【００４４】なお、図中５５は給水管、５７は取付板２
５の振動が基台２３に直接伝導されるのを防止するため
の防振ゴム、５９は取付板２５の振動が基台２３に直接
伝導されるのを防止し、振動効率を向上させるための弾
性体、６１は揺動板３３の揺動力を制御するための弾性
体、６３は揺動板３３の揺動を制御するための嵌着プレ
ート、６５は揺動板３３の揺動を制御するためのテンシ
ョンロッド、６７はダンパー３５の連結支点、６９は駆
動モーター、７１は砂搬出機構、７３は排水溝、７５は
網材を示す。

【００４５】本装置を使用してビリ砂利を破砕する方法
を以下に説明する。

【００４６】まず、ビリ砂利ホッパー３９内にビリ砂利
４５を連続投入する。

【００４７】次に、一方の破砕板１９を振動手段２７で
ある振動モーターを駆動させることにより振動させると
共に、他方の破砕板２１を揺動部２９を揺動させること
により揺動させる。

【００４８】次に、予め得ようとする砂の粒度に対応さ
せて調整された両破砕板１９，２１の破砕部１７間に、
案内シュート４７から、ビリ砂利ホッパー３９の供給手
段４１により所定量ずつ供給されたビリ砂利４５と、供
給機構５１によりビリ砂利４５に対する比率を0.33〜１
として所定量ずつ供給された水Ｗおよび空隙形成材４９
を、供給する。

【００４９】この際、破砕板２１が右下動し、つまり両
破砕板１９，２１の破砕部１７が開放され、この状態に
おいてダンパー３５は破砕板２１（揺動板３３）の右下
動により閉塞された状態となる。

【００５０】この供給されたビリ砂利４５は破砕により
表面積、容積が増大し、破砕部１７で高密度化する際に
空隙形成材４９により十分な空隙が形成され、破砕部１
７によるビリ砂利４５の破砕を容易に促進させるため、
破砕時に中心部の多量のビリ砂利４５が中割り、あるい
は未破砕のまま下方へ落下すること（破砕ロス）が皆無
となる（図３（イ）参照）。

【００５１】また、ダンパー３５の閉塞により形成され
た貯留部３７にビリ砂利４５と共に水Ｗ、空隙形成材４
９が貯留され、水Ｗおよび両破砕板１９，２１の振動作
用により、両破砕板１９，２１の破砕部１７の歯１５に
圧着する砂が剥離され、目詰まりが解消される。

【００５２】また、破砕された砂の粒子の表面は、水Ｗ
により被膜されるため、砂の粒子の破砕部１７の歯１５
への圧着を抑制し、目詰まりがより効果的に解消され
る。

【００５３】次に、破砕板２１が左上動し、つまり両破
砕板１９，２１の破砕部１７が閉鎖され、破砕部１７で
ビリ砂利４５は、貯留部３７に貯留された水Ｗ、空隙形
成材４９の中で重なり合い、一方の破砕板１９の振動に
よる衝撃力および両破砕板１９，２１の押圧力により、
重ね割り破砕される。

【００５４】この際、ダンパー３５は破砕板２１（揺動
板３３）の左上動により開放され、ダンパー３５上に前
回破砕により堆積した砂、水Ｗおよび空隙形成材４９が
下方へ排出されると共に、一方の破砕板１９の振動およ
び他方の破砕板２１の揺動により、また空隙形成材４９
により十分な空隙を形成し、破砕部１７によるビリ砂利
４５の破砕を容易に促進させることになり、破砕部１７
でビリ砂利破砕が行われ、破砕部１７の歯１５またはダ
ンパー３５に圧着する砂は水Ｗおよび両破砕板１９，２
１の振動作用により剥離され、目詰まりが解消される
（図３（ロ）参照）。

【００５５】この破砕された全ての砂は水Ｗ、空隙形成
材４９と共に、次工程の閉塞状態のダンパー３５上に堆
積し、この状態においてダンパー３５が破砕部１７の下
部を閉塞しているため、貯留部３７へ次回破砕分（未破
砕）のビリ砂利４５および水Ｗ、空隙形成材４９が供給
（充填）され、完全に入替えられた状態となる（図３
（イ）参照）。

【００５６】この破砕されたビリ砂利４５は砂となり、
この砂はダンパー３５の開放により下方の水槽５３内に
拡散することなく、速やかに下方に沈降すると共に、発
泡樹脂からなる空隙形成材４９は水Ｗより比重が軽いた
め、水面上に浮遊する。

【００５７】次に、水槽５３の水面上に浮遊する空隙形
成材４９をファン等のエア圧力により一個所へ集め、回
収し、水槽５３内に沈降した砂を砂搬出機構７１により
水切りをして水槽５３外に搬出させ、適宜使用に供す
る。

【００５８】この際、回収した空隙形成材４９は再使用
する。

【００５９】このように、ビリ砂利４５および水Ｗの供
給時にダンパー３５を閉塞させて貯留部３７を形成し、
この貯留部３７にビリ砂利４５を水Ｗ、空隙形成材４９
と共に貯留させた状態でビリ砂利破砕を行うため、破砕
によりビリ砂利４５の表面積、容積が増大し、破砕部１
７で高密度化する際に空隙形成材４９により十分な空隙
を形成し、破砕部１７によるビリ砂利４５の破砕を容易
に促進させるため、破砕時に中心部の多量のビリ砂利４
５が中割り、あるいは未破砕のまま下方へ落下すること
（破砕ロス）が皆無となり、破砕効率を飛躍的に向上さ
せることができる。

【００６０】また、破砕部１７の歯１５に圧着する砂
を、水Ｗおよび両破砕板１９，２１の振動作用により完
全に剥離し、目詰まりが解消される。

【００６１】このため、破砕ロスおよび目詰まりした
砂、砂利の除去作業が皆無となり、破砕効率を飛躍的に
向上させることができる。

【００６２】また、破砕が貯留部３７に水Ｗを貯留させ
た状態で行われるため、大気中での砂利破砕の際に発生
していた粉塵の発生、粉塵公害が皆無となり、作業者お
よび近隣の居住者へ粉塵により悪影響を及ぼすことがな
い。

【００６３】また、破砕部１７のみに水を貯留させれば
よいため、装置を小型化できると共に、装置の他の部分
まで浸水させる必要がなく、水により腐蝕する（サビ
る）ことがない。

【００６４】また、図４に破砕板１９，２１の別の例が
示してある。

【００６５】本例の破砕板１９，２１は、前例の各歯１
５の山１１の長さ方向の中央部を平坦部７７としたもの
であり、この山１１の長さ方向の中央部を平坦部７７と
することにより、両破砕板１９，２１を傾斜立設させた
際の上側の開口部（山形に傾斜させた他方により形成さ
れる）面積を拡張し、ビリ砂利供給性を向上させると共
に、粒度５mm〜１０mmのビリ砂利のみならず、粒度１０
mm〜２５mmの砂利をも平坦部７７間で予備破砕した後、
破砕部１７間で破砕することを可能とした。

【００６６】さらに、ビリ砂利供給時にビリ砂利４５を
平坦部７７へ供給させることにより、破砕部１７として
使用していない上方の破砕板１９，２１の歯１５の摩耗
を防止することができると共に、破砕部１７として使用
する歯１５へビリ砂利４５を流し込み易くし、ビリ砂利
４５の供給性をより向上させることができる。

【００６７】また、本例の破砕板１９，２１の使用方法
は前例と同様であるため、説明は省略する。

【００６８】なお、両例において、破砕板１９，２１は
山１１と谷１３とからなる歯１５を多数刻設させたもの
であるが、歯１５を刻設させることなく、プレート板等
の平板形状としてもよい。

【００６９】また、両破砕板１９，２１の破砕部１７の
歯１５の噛合間隔は、間隔調整機構等により調整自在と
することが望ましいが、調整自在としなくてもよい。

【００７０】また、空隙形成材４９は発泡スチロールに
限定されることなく、発泡ウレタンとした際には水Ｗを
吸湿して空隙を形成させることができ、また発泡ゴム等
の他の発泡樹脂素材とすることは自明である。

【００７１】また、空隙形成材４９の大きさは、ビリ砂
利４５とほぼ同等としてあるが、ビリ砂利４５より大型
あるいは小型とすることは自明である。

【００７２】また、ビリ砂利４５と、水Ｗおよび空隙形
成材４９の比率は0.33〜１とすることが望ましい。

【００７３】また、貯留部３７の水密性を向上させるた
め、ダンパー３５の表面側にゴム等の樹脂層を被覆する
ことが望ましい。

【００７４】また、ダンパー３５の開閉機構、水槽５３
からの砂の搬出方法、は本例に限定されることはなく、
他の機構、方法を採用し得ることは自明である。

【００７５】

【発明の効果】本発明に係るビリ砂利破砕方法およびビ
リ砂利破砕装置によれば、一対の破砕板の破砕部の下方
をダンパーにより閉塞させ、このダンパーおよび破砕部
間に貯留部を形成し、両破砕板間へ、上方からビリ砂利
を水、空隙形成材と共に供給し、貯留部に水を貯留させ
ると共に、空隙形成材により十分な空隙を形成した状態
でビリ砂利を破砕するため、破砕により表面積、容積が
増大したビリ砂利が両破砕板間の破砕部で高密度化する
際に十分な空隙が形成され、破砕部によるビリ砂利の破
砕を容易に促進させ、従来の欠点であった破砕時に中心
部の多量のビリ砂利が中割り、あるいは未破砕のまま下
方に落下すること（破砕ロス）を皆無とすることができ
る。

【００７６】また、水および両破砕板の振動作用によ
り、破砕板の破砕部に圧着する砂を完全に剥離し、破砕
板に目詰まりした砂、砂利の除去作業を皆無とすると共
に、破砕効率を飛躍的に向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るビリ砂利破砕装置の正面図。

【図２】破砕板の斜視図。

【図３】同、使用状態を示す要部拡大正面図、（イ）が
ビリ砂利、水、空隙形成材の供給状態を示し、（ロ）が
破砕状態を示す。

【図４】別の破砕板の斜視図。

【符号の説明】

１７ 破砕部 １９ 破砕板 ２１ 破砕板 ２７ 振動手段 ２９ 揺動部 ３５ ダンパー ３７ 貯留部 ４５ ビリ砂利 ４９ 空隙形成材 Ｗ 水

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一対の破砕板(19)，(21)を立設させ、両
   破砕板(19)，(21)の下部を破砕部(17)とし、この破砕部
   (17)の下部にダンパー(35)を開閉自在に配し、一方の破
   砕板(19)を振動手段(27)を介して振動させ、他方の破砕
   板(21)を揺動させ、両破砕板(19)，(21)の破砕部(17)開
   放時にダンパー(35)を閉塞させ、このダンパー(35)およ
   び破砕部(17)により貯留部(37)を形成し、両破砕板(1
   9)，(21)間へ、上方からビリ砂利(45)を、水(W) 、ビリ
   砂利(45)と対応する大きさの、発泡樹脂からなる空隙形
   成材(49)と共に供給し、貯留部(37)に水(W) を貯留さ
   せ、かつ空隙形成材(49)により空隙を形成させた状態で
   ビリ砂利(45)を、両破砕板(19)，(21)の押圧力、一方の
   破砕板(19)の振動による衝撃力により破砕して砂とする
   ことを特徴とするビリ砂利破砕方法。
2. 【請求項２】 一対の破砕板(19)，(21)を立設させ、両
   破砕板(19)，(21)の下部を破砕部(17)とし、この破砕部
   (17)の下部にダンパー(35)を開閉自在に配し、ダンパー
   (35)閉塞時にダンパー(35)および破砕部(17)により貯留
   部(37)を形成し、上方からビリ砂利(45)を、水(W) 、ビ
   リ砂利(45)と対応する大きさの、発泡樹脂からなる空隙
   形成材(49)と共に供給し、貯留部(37)に水(W) を貯留さ
   せ、かつ空隙形成材(49)により空隙を形成させた状態で
   ビリ砂利(45)を、一方の破砕板(19)を振動手段(27)を介
   して振動させ、他方の破砕板(21)を揺動させることによ
   り、破砕して砂とすることを特徴とするビリ砂利破砕装
   置。