JP2003260378A5 - - Google Patents

Description

【書類名】 明細書
【発明の名称】 破砕機および破砕方法
【特許請求の範囲】
【請求項１】 被処理物を細片化する破砕機であって、
投入口(10)と排出口を備えており、内壁面に多数の固定刃体(16)を有する処理容器(1)と、
処理容器(1)内部に回転可能に設けられており、外周面に多数の移動刃体(21)を有する回転体(2)と、
回転体(2)を駆動する駆動装置(3,4)と、
を備えており、
各移動刃体(21)は、各固定刃体(16)の間を所定の隙間をもって通り抜けることにより回転移動できるように構成されていることを特徴とする、
破砕機。
【請求項２】 固定刃体(16)は処理容器(1)の両側面板(11,12)に設けられており、回転ドラム(2)を一方向に回転させた場合と逆方向に回転させた場合において同様の破砕処理ができるよう構成されていることを特徴とする、
請求項１記載の破砕機。
【請求項３】 被処理物を細片化したものを処理容器(1)外部へ送り出す送り出し装置(5)を備えていることを特徴とする、
請求項１または２記載の破砕機。
【請求項４】 移動刃体(21)は、回転体(2)の外周面に螺旋状に設けられていることを特徴とする、
請求項１、２または３記載の破砕機。
【請求項５】 駆動装置が、回転体(2)を油圧モーター(3)の回転軸で直接または間接的に支持して駆動する構造であることを特徴とする、
請求項１、２、３または４記載の破砕機。
【請求項６】 駆動装置が、油圧モータ(3)と回転軸受体(31)が一体となったものを含む構造であり、回転軸受体(31)は回転側である回転体(2)に固定され、油圧モーター(3)は固定側である処理容器(1)側に固定され、回転体(2)は回転軸受体(31)で直接駆動する構造であることを特徴とする、
請求項１、２、３または４記載の破砕機。
【請求項７】 長尺物を含む被処理物を細片化する破砕方法であって、
被処理物を回転体(2)の回転軸方向と本質的に平行にした状態で回転体(2)と接触させて保持しながら回転体(2)を回転させ、回転体(2)の外周部に設けられている移動刃(21)と保持部の壁部に設けてある固定刃(16)を移動刃(21)のタイミングをずらしながら協働させることにより被処理物を削って細片化することを特徴とする、
破砕方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、破砕機および破砕方法に関するものである。更に詳しくは、長く太い廃材も短時間で処理することができる、処理能力に優れた破砕機および破砕方法に関する。
【０００２】
【従来技術】
産業廃棄物である建築物の廃材（建設廃材）、特に建築物を解体する際に生じる廃材は、以前はほとんどが焼却処理や埋め立て処理されていたが、環境保全の観点からこのような処理は次第に見直され、環境に悪影響を及ぼさないように、現在ではチップ化してパルプの材料としたりパーティクルボード等の建材をつくる等、さまざまな製品として再利用されている。
【０００３】
廃材を細片化するために、破砕機やチッパーが使用されている。従来の一般的な破砕機やチッパーは、高速で回転する回転体に刃体を設けて、送り込まれる廃材を端部側から刃体で切削して細片化していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の破砕機やチッパーには、次のような課題があった。
すなわち、建築物の廃材である柱や梁等は通常は太く長いため、切削する際の抵抗が大きく、多くの破砕機では、廃材を縦割りにして細くしたり、長さもある程度短くする等、細片化するための前処理が必要であった。このため、処理作業に多大な手間がかかるので、作業効率が極めて悪かった。
また、処理作業にあたっては、廃材を一本ずつ長さ方向に送り込んで切削していたので、端部側から少しずつしか細片化することができず、この点も処理作業を効率化できない要因となっていた。
【０００５】
（本発明の目的）
本発明の目的は、廃材が建築物の柱や梁等のように長く太い材であっても、短時間で破砕処理することができる、処理能力に優れた破砕機及び破砕方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために講じた本発明の手段は次のとおりである。
第１の発明にあっては、
被処理物を細片化する破砕機であって、
投入口と排出口を備えており、内壁面に多数の固定刃体を有する処理容器と、
処理容器内部に回転可能に設けられており、外周面に多数の移動刃体を有する回転体と、
回転体を駆動する駆動装置と、
を備えており、
各移動刃体は、各固定刃体の間を所定の隙間をもって通り抜けることにより回転移動できるように構成されていることを特徴とする、
破砕機である。
【０００７】
第２の発明にあっては、
固定刃体は処理容器の両側面板に設けられており、回転ドラムを一方向に回転させた場合と逆方向に回転させた場合において同様の破砕処理ができるよう構成されていることを特徴とする、
第１の発明に係る破砕機である。
【０００８】
第３の発明にあっては、
被処理物を細片化したものを処理容器外部へ送り出す送り出し装置を備えていることを特徴とする、
第１または第２の発明に係る破砕機である。
【０００９】
第４の発明にあっては、
移動刃体は、回転体の外周面に螺旋状に設けられていることを特徴とする、
第１、第２または第３の発明に係る破砕機である。
【００１０】
第５の発明にあっては、
駆動装置が、回転体を油圧モーターの回転軸で直接または間接的に支持して駆動する構造であることを特徴とする、
第１、第２、第３または第４の発明に係る破砕機である。
【００１１】
第６の発明にあっては、
駆動装置が、油圧モータと回転軸受体が一体となったものを含む構造であり、回転軸受体は回転側である回転体に固定され、油圧モーターは固定側である処理容器側に固定され、回転体は回転軸受体で直接駆動する構造であることを特徴とする、
第１、第２、第３または第４の発明に係る破砕機である。
【００１２】
第７の発明にあっては、
長尺物を含む被処理物を細片化する破砕方法であって、
被処理物を回転体の回転軸方向と本質的に平行にした状態で回転体と接触させて保持しながら回転体を回転させ、回転体の外周部に設けられている移動刃と保持部の壁部に設けてある固定刃を移動刃のタイミングをずらしながら協働させることにより被処理物を削って細片化することを特徴とする、
破砕方法である。
【００１３】
処理容器は、例えば、上部に投入口を備え、下部に排出口を備えた四角筒状に形成されるが、これに限定されるものではない。処理容器の側面板は、平板状であってもよいし、曲板状であってもよい。
側面板は、側面板そのものを強度的に十分な肉厚の金属板等で形成してもよいし、側面板の外面側に補強リブ等を設けて補強してもよい。
処理容器の投入口には、シュートを設けることもできる。
【００１４】
回転体は、例えば円柱形状であるが、これに限定はされるものではなく、その他、断面六角形状等の多角形状でもよい。
【００１５】
駆動装置は、例えば油圧モーター等、大きな動力が得られる油圧を利用した装置を使用するのが望ましいが、これに限定はしない。また、油圧モーターでも、バックホー等、油圧ショベル系掘削機の走行系を駆動する油圧モーターを使用するのがより望ましい。
【００１６】
移動刃体は、回転体の回転によって回転移動する。移動刃体の形状、個数、配置については、特に限定されるものではなく、適宜設定されるものである。特に、移動刃体の配置については、螺旋状の他、例えば、オルゴールのドラムに設けられているピンのように一見ランダムな配置等、各刃体に無理がかからず、効率の良い処理ができれば特に限定しない。
【００１７】
固定刃体は、移動刃体と協働して被処理物を破砕する。固定刃体の形状、個数、配置については、特に限定されるものではなく、適宜設定されるものである。
移動刃体と固定刃体は、廃材等の被処理物をより小さく細片化するためには、同じ形状にして互いの隙間をごく小さくするのが望ましいが、移動刃体と固定刃体を異なる形状とすることもできる。
【００１８】
送り出し装置は、例えばベルトコンベヤ、スクリューコンベヤ等のコンベヤであるが、シュート等、他の構造のものを採用してもよい。
【００１９】
（作用）
本発明に係る破砕機は、次のように作用する。
処理容器に投入口から廃材等の被処理物を所要量投入する。投入された被処理物は、処理容器内の回転体の上部にたまる。なお、処理容器が、一方向へ長い構造で、回転体がそれに対応して軸方向へ長い構造であれば、被処理物が建設廃材の柱や梁等の長いものであっても、前処理などする必要はなく、そのまま投入することができる。
【００２０】
駆動装置によって回転体が駆動される。回転体は、被処理物を投入する前から駆動されている場合もある。
回転体の回転によって、移動刃体が回転移動し、被処理物は移動刃体によって処理容器の一方の側面板側へ寄せられる。そして、被処理物は、その全長にわたって移動刃体と固定刃体で噛み込まれ、表面側から削られ、または破砕されて細片化される。
このように、被処理物が建築物の柱や梁等のように長く太い材であっても、短時間で破砕処理することができる。
【００２１】
細片化されたものは、処理容器の排出口を通り、処理容器外部へ排出される。
送り出し装置を備えたものは、細片化されたものを効率よく所定の場所に送り出すことができる。
【００２２】
移動刃体が回転体の外周面に螺旋状に設けられているものは、移動刃体は固定刃体との間で被処理物を噛み込むときに一度に噛み込むことがなく、順次噛み込んでいくので、破砕処理に要する動力すなわち回転体を回転させるのに要する動力を平均化することができる。これにより、特に駆動系に無理な力が作用せず、機械の破損を防止することができる。
【００２３】
駆動装置が、回転体を油圧モーターの回転軸で直接または間接的に支持して駆動する構造であるものは、エンジン駆動の場合とは相違して減速機が不要となり、更には回転軸で直接支える構造が可能になり、その場合は軸受も不要となるので、駆動系を簡易な構造にすることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明を図面に示した実施の形態に基づき更に詳細に説明する。
図１は本発明に係る破砕機の実施の形態を示す斜視説明図、
図２は図１に示す破砕機の横断面説明図、
図３は図１に示す破砕機の回転ドラムの取り付け構造を表した縦断面説明図、
図４は移動刃体と固定刃体の構造を示す説明図である。
【００２５】
破砕機Ａは、処理容器１と、回転体である回転ドラム２と、駆動装置を構成する油圧モータユニット３および油圧制御ユニット４と、送り出し装置であるベルトコンベヤ５を備えている。
【００２６】
処理容器１は、鉄製の材で枠組みされた架台６の上部に取り付けられている。
処理容器１は鉄板で形成されており、平面視で長方形状のほぼ筒状体に形成されている。
処理容器１の長手方向側の両側面板１１、１２は上部側の一部を除き垂直に設けられている。側面板１１、１２の外面側には、鉄板で形成された補強リブ板１３が縦横に格子状に設けられている。これにより、側面板１１、１２に廃材等の被処理物を破砕処理するための十分な強度を持たせている。
【００２７】
側面板１１、１２の上部側には、それぞれ斜面板１１０、１２０が設けられており、この部分がホッパーとなっている。
また、処理容器１の幅方向側の両側面板１４、１５は垂直に設けられており、この側面板１４、１５と上記斜面板１１０、１２０によって投入口１０が形成されている。
【００２８】
なお、側面板１４、１５の外側には外面板１４０、１５０がそれぞれ平行に設けられている。側面板１４と外面板１４０の間、および側面板１５と外面板１５０の間には、後で詳述する油圧モータユニット３を取り付けるための空隙部１００が設けられ、上部は上面板１４２、１５２で塞がれている。
【００２９】
処理容器１の下部は、長手方向の全長にわたり平面視長方形状に開口している。また、側面板１１、１２の下部には、全長にわたり斜面板１１１、１２１が設けられており、この部分が排出口を構成するシュートとなっている。
【００３０】
側面板１１、１２の上下方向のほぼ中間部には、長手方向に多数の固定刃体１６が同じ高さに所要間隔で設けられている。固定刃体１６は鉄製で直方体状に形成されており、溶接により側面板１１、１２に固着されている。
【００３１】
回転ドラム２は、鉄製で円筒形状である。回転ドラム２は、水平方向の直径線が固定刃体１６の高さと同じになるようにして、側面板１４、１５間に油圧モータユニット３によって回転可能に軸支されている。
回転ドラム２の直径（移動刃体２１を除く外径）は、側面板１１、１２に固着されて内方へ突出している固定刃体１６の先端面との間に若干の隙間が設けられるように設定されている。
【００３２】
回転ドラム２の外周面には、多数の移動刃体２１が設けられている。移動刃体２１は、鉄製で直方体状に形成されており、回転ドラム２の外周面に螺旋状に配置され、溶接により固着されている。
また、各移動刃体２１の長手方向の位置は、回転ドラム２が回転したときに、各固定刃体１６の間を若干のまたは所定の隙間をもって通り抜けることができる位置に設定されている。
なお、移動刃体２１および固定刃体１６の固着方法は、溶接に限定されるものではなく、後述する移動刃体２１ａ、固定刃体１６ａと同様にボルトで着脱可能に固着してもよい。
【００３３】
回転ドラム２の内周面のうち両端側には、全周にわたり円環状の取着フランジ２２が固着されている。各取着フランジ２２には、所要数の取着孔２３が周方向に等間隔で設けられている。
【００３４】
回転ドラム２は、上記したように側面板１４、１５にそれぞれ取り付けられている油圧モータユニット３によって軸支され、駆動される。
油圧モータユニット３は、本実施の形態では、油圧ショベル系掘削機の走行系を駆動する油圧モータユニットと同様のものを採用している。
【００３５】
油圧モータユニット３は、取着板３４と、取着板３４に固定されている油圧モータ３０と、その回転軸（図では見えない）に固着されている回転軸受体３１を備えている。回転軸受体３１の外周面には円環状の取着フランジ３２が設けられている。各取着フランジ３２には、所要数の取着孔３３が周方向に等間隔で設けられている。
【００３６】
各油圧モータユニット３は、側面板１４、１５に設けた取着孔１４１（側面板１５の取着孔は図では見えない）に回転軸受体３１を貫通させ、回転軸受体３１が処理容器１の内部に位置するようにして取着板３４を側面板１４、１５にボルト１０９で固定している。
【００３７】
上記回転ドラム２は、両端部を各油圧モータユニット３の回転軸受体３１に嵌め入れ、回転ドラム２と回転軸受体３１のそれぞれに設けられている取着フランジ２２、３２を取着孔２３、３３に通される連結部材２５で固着して取り付けられている。
【００３８】
このように、回転ドラム２は油圧モーターユニット３（または油圧モータ３０）で直接駆動する構造であるので、エンジン駆動の場合とは相違して、構造的に減速機が不要となる。また、回転ドラム２は、回転軸受体３１で直接支える構造となっているので、構造的に軸受も不要となる。これにより、駆動系を簡易な構造とすることができる。
【００３９】
処理容器１の下方には、ベルトコンベヤ５が設けられている。ベルトコンベヤ５は、上部の搬送側が処理容器１の斜面板１１１、１２１の全長に対応し、更に排出下流側が処理容器１の端部から延長されるように設けられている。
【００４０】
各油圧モータユニット３は、架台６に処理容器１の横に並設されている油圧制御ユニット４により操作・制御される。なお、油圧制御ユニット４については、その構成がディーゼルエンジン、コンプレッサ等を備えた一般的なものであるので、詳細な説明は省略する。なお、回転ドラム２は、油圧モータユニット３ではなく、油圧制御ユニット４を構成するディーゼルエンジンでチェーンやスプロケット等の伝達手段を介して駆動する構造を採用することもできる。
【００４１】
（作 用）
図１ないし図４を参照して、本実施の形態に係る破砕機Ａの作用を説明する。
（１）処理容器１に上部の投入口１０から、廃材等の被処理物を所要量投入する。投入された被処理物は、処理容器１内の回転ドラム２の上部にたまる。なお、処理容器１は、一方向へ長い構造で、回転ドラム２もそれに対応して軸方向へ長い構造であるので、被処理物が建設廃材の柱や梁等の長いものであっても、前処理などする必要はなく、そのまま投入することができる。
【００４２】
（２）油圧制御ユニット４を操作して油圧モータユニット３を駆動し、回転ドラム２を一方向へ回転させる。回転ドラム２の回転によって、移動刃体２１が回転移動し、被処理物は各移動刃体２１によって処理容器１の一方の側面板１１（または側面板１２）側へ寄せられる。
【００４３】
（３）被処理物は、回転ドラム２が更に回転することによって、その全長にわたって各移動刃体２１と各固定刃体１６で噛み込まれ、表面側から削られ、または破砕されて細片化される。各移動刃体２１は回転ドラム２の外周面に螺旋状に設けられているので、各移動刃体２１は固定刃体１６との間で被処理物を噛み込むときに一度に噛み込むことがなく、順次噛み込んでいくので、破砕処理に要する動力すなわち回転ドラム２を回転させるのに要する動力を平均化することができる。これにより、特に駆動系に無理な力が作用せず、機械の破損を防止することができる。
なお、被処理物の噛み込みによる負荷が大きすぎて回転ドラム２の回転が停止した場合は、逆方向に回転させれば、上記と同様に破砕処理ができる。つまり、回転ドラム２の回転方向の制御は、一方向に回転しているときに過負荷によって停止したら、逆方向に回転させるという、ごく単純な制御でよい。
【００４４】
（４）被処理物が細片化されたものは、処理容器１下部の斜面板１１１、１２１を通り、作動しているベルトコンベヤ５の搬送部に落ち、処理容器１の外部へ送り出される。
このように、被処理物の一端側から削るのではなく、長手方向の全体を削っていくので、被処理物が建築物の柱や梁等のように長尺で太いものであっても、短時間での破砕処理が可能になる。
また、移動刃体２１のタイミングをずらしながら固定刃体１６と協働させることにより被処理物を削って細片化するので、被処理物は各移動刃体２１と固定刃体１６によって小さな範囲で削られることになり、より細かな細片化ができる。
【００４５】
図５は移動刃体と固定刃体の他の構造を示す平面視説明図、
図６は図５に示す移動刃体と固定刃体の構造を示す斜視説明図である。
本実施の形態に係る移動刃体２１ａと固定刃体１６ａは鉄製であり、ほぼ同様の構造で直角三角柱状である。両刃体２１ａ、１６ａの頂部を挟む両側の斜面１０１、１０２の二箇所には、取付面１０３と直角方向にボルト孔１０４が設けられている。斜面１０３、１０４には、ボルト孔１０４に通じる段部１０５が切欠して形成されている。
【００４６】
移動刃体２１ａは、それぞれ二本のボルト１０６で回転ドラム２に設けられているネジ孔２４に固着されている。
また、固定刃体１６ａは、それぞれ二本のボルト１０７で側面板１１、１２のネジ孔１７に固着されている。
この構造によれば、移動刃体２１ａと固定刃体１６ａは着脱が可能であるので、各刃体２１ａ、１６ａが摩耗したり損傷したりした場合の交換が容易にできる。
なお、移動刃体２１ａおよび固定刃体１６ａの固着方法は、ボルトによる固定に限定されるものではなく、上記した移動刃体２１、固定刃体１６と同様に溶接で固着してもよい。
このような移動刃体２１ａと固定刃体１６ａを備えた破砕機の作用については、上記破砕機Ａとほぼ同様であるので、説明は省略する。
【００４７】
なお、本明細書で使用している用語と表現は、あくまで説明上のものであって限定的なものではなく、上記用語、表現と等価の用語、表現を除外するものではない。また、本発明は図示されている実施の形態に限定されるものではなく、技術思想の範囲内において種々の変形が可能である。
【００４８】
【発明の効果】
本発明は上記構成を備え、次の効果を有する。
（ａ）被処理物は、その全長にわたって移動刃体と固定刃体で噛み込まれ、表面側から削られ、または破砕されて細片化される。すなわち、被処理物が建築物の柱や梁等のように長く太い材であっても、短時間で破砕処理することができるので、従来の破砕機やチッパーと比べて作業効率がよく、処理能力に優れている。
【００４９】
（ｂ）固定刃体は処理容器の両側面板に設けられており、回転ドラムを一方向に回転させた場合と逆方向に回転させた場合において同様の破砕処理ができるよう構成されているものは、被処理物の噛み込みによる負荷が大きすぎて回転ドラムの回転が停止した場合は、逆方向に回転させれば、同様に破砕処理ができる。つまり、回転ドラムの回転方向の制御は、一方向に回転しているときに過負荷によって停止したら、逆方向に回転させるという、ごく単純な制御でよい。
【００５０】
（ｃ）送り出し装置を備えたものは、細片化されたものを効率よく所定の場所に送り出すことができる。
【００５１】
（ｄ）移動刃体が回転体の外周面に螺旋状に設けられているものは、移動刃体は固定刃体との間で被処理物を噛み込むときに一度に噛み込むことがなく、順次噛み込んでいくので、破砕処理に要する動力すなわち回転体を回転させるのに要する動力を平均化することができる。これにより、特に駆動系に無理な力が作用せず、機械の破損を防止することができる。
【００５２】
（ｅ）駆動装置が、回転体を油圧モーターの回転軸で直接または間接的に支持して駆動する構造であるものは、エンジン駆動の場合とは相違して減速機が不要となり、更には回転軸で直接支える構造が可能になり、その場合は軸受も不要となるので、駆動系を簡易な構造にすることができる。
【００５３】
（ｆ）本発明に係る破砕方法によれば、被処理物の一端側から削るのではなく、長手方向の全体を削っていくので、被処理物が長尺なものであっても、短時間での破砕処理が可能になる。
また、移動刃のタイミングをずらしながら固定刃と協働させることにより被処理物を削って細片化するので、被処理物は各移動刃と固定刃によって小さな範囲で削られることになり、より細かな細片化ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明に係る破砕機の実施の形態を示す斜視説明図。
【図２】
図１に示す破砕機の横断面説明図。
【図３】
図１に示す破砕機の回転ドラムの取り付け構造を表した縦断面説明図。
【図４】
移動刃体と固定刃体の構造を示す平面視説明図。
【図５】
移動刃体と固定刃体の他の構造を示す平面視説明図。
【図６】
図５に示す移動刃体と固定刃体の構造を示す斜視説明図。
【符号の説明】
Ａ 破砕機
１ 処理容器
１０ 投入口
１１、１２ 側面板
１１０、１２０ 斜面板
１１１、１２１ 斜面板
１３ 補強リブ板
１４、１５ 側面板
１４０、１５０ 外面板
１４１ 取着孔
１４２、１５２ 上面板
１００ 空隙部
１６ 固定刃体
２ 回転ドラム
２１ 移動刃体
２２ 取着フランジ
２３ 取着孔
２５ 連結部材
３ 油圧モータユニット
３０ 油圧モータ
３１ 回転軸受体
３２ 取着フランジ
３３ 取着孔
３４ 取着板
４ 油圧制御ユニット
５ ベルトコンベア
６ 架台
２１ａ 移動刃体
１６ａ 固定刃体
１０１、１０２ 斜面
１０３ 取付面
１０４ ボルト孔
１０５ 段部
１０６ ボルト
２４ ネジ孔
１０７ ボルト
１７ ネジ孔