JP2004105847A

JP2004105847A - 破砕装置

Info

Publication number: JP2004105847A
Application number: JP2002271447A
Authority: JP
Inventors: Eiji Ishii; 石井　英二; Eiji Sato; 佐藤　英治; Yoshiomi Ootsuka; 大塚　佳臣; Kanji Fujimori; 藤森　幹治
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2002-09-18
Filing date: 2002-09-18
Publication date: 2004-04-08
Anticipated expiration: 2022-09-18
Also published as: JP4200275B2

Abstract

【課題】破砕対象を破砕するときに粉塵が舞い上がるのを抑制する。
【解決手段】回転軸２２の一端側をモータ３０を連結し、回転軸２２の他端側に上板３４とロータ３６を固定し、上板３４とロータ３６との間に複数のグラインダ３８を回転自在に配置し、上板３４に貫通孔４２を形成し、ロータ３６には貫通孔５０を形成し、モータ３０の回転によってロータ３６、上板３４を回転運動させる過程で、投入口１６から投入された廃工業製品１４を上板３４、ロータ３６、グラインダ３８との衝突により破砕し、破砕によって生じた破砕片をチョーク部４８から吐出し板４０の回転により排出口１８から排出し、さらに、容器１２内で発生した粉塵を容器１２の中心部に生じるガスの下降流とともに貫通孔４２、５０を介して排出口１８から排出し、粉塵の排出時間を短縮する。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、破砕装置に係り、特に、冷蔵庫、エアコンなどの廃工業製品を破砕するに好適な破砕装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、廃工業製品を破砕・選別することにより、再資源化物を回収する設備において、冷蔵庫、エアコンなどを破砕する破砕装置が設けられている。この種の破砕装置としては、例えば、廃工業製品を投入するための投入口と廃工業製品を破砕して得られた破砕片を排出するための排出口とを有する円筒竪型容器と、容器の底部に容器の軸心に沿って回転自在に配置された回転軸と、容器の内壁面との間に破砕片排出用の環状の流路（隙間）を残して回転軸に固定されたロータと、ロータの上面に回転自在に固定されて、投入口から投入された廃工業製品を回転運動により破砕するグラインダとを備え、モータの駆動によって回転軸を回転するとともにロータを回転し、ロータおよびグラインダの回転運動によって廃工業製品を破砕し、破砕された破砕片をロータと容器内壁面との間の環状の流路から排出口を介して排出する構造のものが知られている。
【０００３】
廃工業製品を破砕するに際して、最近の廃工業製品の中には、鉄などの金属と軽い樹脂類の両方を含むものが多い。例えば、家電製品である冷蔵庫には断熱材としての発泡ウレタンが含まれている。発泡ウレタンは破砕されると粉塵となって破砕装置内に舞い上がるため、ウレタン回収効率が低下したり、投入口から飛散したりするという問題点がある。
【０００４】
そこで、この問題点を解決するために、破砕装置内に液体粒子の霧雨散布を行うようにしたものが提案されている（特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−７９１２４号公報（第３頁〜第５頁、図１、図２）
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１の方法では、液体粒子の散布後は、装置内が乾くまで装置を停止しなくてはならず、破砕作業を円滑に行うことができない。
【０００６】
本発明の課題は、破砕対象を破砕するときに粉塵が舞い上がるのを抑制することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明は、破砕対象を投入するための投入口と前記破砕対象を破砕して得られた破砕片を排出するための排出口とを有し前記投入口と前記排出口との間に自由落下空間部を形成する筒状竪型容器と、前記自由落下空間部の前記排出口側に前記筒状竪型容器の軸心に沿って回転自在に配置された回転軸と、前記回転軸を回転駆動する回転駆動手段と、前記筒状竪型容器の内壁面との間に破砕片排出用の環状の流路を残して前記回転軸に固定された回転盤と、前記回転盤のうち前記投入口を臨む面に回転自在に固定されて、前記投入口から投入された破砕対象を回転運動により破砕する破砕部材とを備え、前記回転盤には流体排出用の貫通孔が形成されてなる破砕装置を構成したものである。
【０００８】
前記破砕装置を構成するに際しては、以下の要素を付加することができる。
【０００９】
（１）前記回転盤には複数の貫通孔が形成され、前記環状の流路の断面積と前記複数の貫通孔全体の断面積との比は１．０以下に設定されてなる。
【００１０】
（２）前記複数の貫通孔は、前記自由落下空間部内に形成される流体の下降流に対応した領域内に形成されてなる。
【００１１】
（３）前記貫通孔の最小隙間幅は前記環状の流路幅よりも大きく形成されてなる。
【００１２】
（４）前記貫通孔には、前記貫通孔の一部を塞ぐ閉塞部材が配置されてなる。
【００１３】
前記した手段によれば、回転盤には流体排出用の貫通孔が形成されているため、容器内における流体（ガス）の流路面積の増加に伴って流路抵抗が低減され、この結果、容器内の流体が排出口から排出する流量が増加し、容器内に粉塵が舞い上がるのを抑制することができる。
【００１４】
また、貫通孔を回転盤に形成するに際して、自由落下空間部内に形成される流体の下降流に対応した領域内に形成することで、容器内に舞い上がった粉塵が下降流とともに再下降し易くなる。さらに、貫通孔の最小隙間幅を環状の流路の幅よりも大きく形成することで、貫通孔内にゴミなどがつまるのを防止することができる。また貫通孔はドリルなどで形成することができるため、容易で且つ安価に実現可能である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の一実施形態を示す破砕装置の要部縦断面図である。図１において、破砕装置１０は、冷蔵庫、エアコンなどの工業製品のうち使用済み工業製品（以下、廃工業製品と称する。）を破砕対象として、円筒竪型容器１２を備えて構成されている。円筒竪型容器１２の上部側には、廃工業製品１４を投入するための投入口１６が形成され、底部側には廃工業製品１４を破砕して得られた破砕片を排出するための排出口１８が形成されている。そして投入口１６と排出口１８との間には自由落下空間部２０が形成されており、この自由落下空間部２０のうち排出口１８側には回転軸２２が円筒竪型容器１２の軸心に沿って回転自在に配置されている。すなわち、円筒竪型容器１２の底部側には排出口１８に隣接して、回転軸２２が回転自在に配置されている。この回転軸２２の軸方向の一端部は円筒竪型容器１２から露出されており、露出された回転軸２２の端部にはプーリ２４が固定されている。プーリ２４は駆動ベルト２６を介してプーリ２８に連結されている。プーリ２８はモータ３０の回転軸３２の端部に固定されており、モータ３０の回転に伴う回転駆動力がプーリ２８、駆動ベルト２６、プーリ２４を介して回転軸２２に伝達されるようになっている。すなわちモータ３０、回転軸３２、プーリ２８、駆動ベルト２６、プーリ２４は回転軸２２を回転駆動するための回転駆動手段として構成されている。
【００１６】
一方、回転軸２２の他端側には図２ないし図４に示すように、上板３４とロータ３６とが一定の間隔を保って固定されている。上板３４とロータ３６との間には破砕部材としてのグラインダ３８が４個挿入されており、ロータ３６の底部側には吐出し板（吐出しファン）４０が固定されている。上板３４はほぼ十文字状に形成されており、各片の貫通孔（図示省略）にはピン４０が挿入されて固定されている。各ピン４０と回転軸２２との間の領域には流体排出用の貫通孔４２が形成されている。各貫通孔４２は円形の穴として形成されている。
【００１７】
グラインダ３８はほぼ円環状に形成されており、外周側に凹部４４が形成され、穴４６内にピン４０が挿入されている。各ピン４０はそれぞれ上板３４とロータ３６の貫通孔内に挿入され、その両端側がそれぞれ上板３４の上面（投入口１６を臨む面）とロータ３６の底面に固定されている。そして、各グラインダ３８は、各ピン４０によって支持された状態で、ロータ３６の回転とともに回転し、投入口１６から投入された廃工業製品１４をその回転運動によって破砕するように構成されている。
【００１８】
ロータ３６は、円筒竪型容器１２の内壁面との間に破砕片排出用の環状の流路（隙間）としてのチョーク部４８を残して回転軸２２に固定されており、ロータ３６の内周側には円形の貫通孔５０が８個同心円状に形成されている。８個の貫通孔５０のうち４個の貫通孔５０は貫通孔４２に相対向して形成されている。
【００１９】
上記構成において、モータ３０の回転駆動に伴ってロータ３６、上板３４が回転しているときに、投入コンベア５２によって搬送された廃工業製品１４が投入口１６から円筒竪型容器１２内に投入されると、投入された廃工業製品１４は、上板３４、ロータ３６、グラインダ４８を含む回転部に衝突して順次破砕される。この破砕によって生じた破砕片はロータ３６の遠心力により、ロータ３６の外周側に跳ね飛ばされ、チョーク部４８でさらに細分化され、細分化された破砕片はチョーク部４８を介して落下し、落下した破砕片は、吐出し板４０の回転によって排出口１８側に排出されたあと、排出口１８から排出される。
【００２０】
廃工業製品１４が破砕される過程では、円筒竪型容器１２内においては、矢印で示すような気流の流路が形成される。すなわち投入口１６近傍に形成される気流は、投入口１６から容器１２の内部を通り、チョーク部４８で縮流となったあと、吐出し板４０により排出口１８から排出される。この場合、本実施形態において、上板３４とロータ３６にはそれぞれ貫通孔４２、５０が形成されているため、気流の実質の流路面積が増加し、その結果、流路抵抗の低減に伴ってガス排出流量を増加させることができる。
【００２１】
さらに、廃工業製品１４に発泡ウレタンが含まれ、廃工業製品１４は破砕されたときに粉塵が発生した場合でも、ウレタン粉塵などの粉塵の排出時間を短くすることができる。
【００２２】
具体的には、図５に示すように、円筒竪型容器１２の中心部にはガスの下降流が発生し、外周側にはガスの上昇流が発生する。この理由は、ロータ３６、上板３４、グラインダ３８の回転運動により、容器１２内には旋回ガス流れが発生し、この旋回ガス流れが、容器１２内で発生したガスに遠心力として加わり、容器１２内で発生したガスが容器１２の壁面近傍に移動するためである。そして容器１２の壁面に達したガスは行き場を求めて壁面に沿って上昇する。一方、容器１２の中心部ではガスが不足するため、容器１２の上部からガスを引き込むために下降流が生じる。この結果、容器１２内には、図５に示すようなガスの循環流れが発生する。
【００２３】
このようなガスの循環流れが容器１２内に発生することを考慮し、本実施形態においては、上板３４とロータ３６のうちガスの下降流に対応した領域内に貫通孔４８、５０が形成されているため、下降流が貫通孔４２、５０を介して流れ、容器１２内にウレタン粉塵が発生しても、ウレタン粉塵を貫通孔４２、５０を介して排出することができ、貫通孔４２、５０がない従来構造に比べて短い時間でウレタン粉塵を排出することが可能になる。
【００２４】
図６は、貫通孔４２、５０がある場合とない場合のガス排出時間の差を示した実験結果である。図６の横軸は排出ガス流量、縦軸はガス排出時間を示す。
【００２５】
図６の実験結果から、貫通孔４２、５０を設けることで、ウレタン粉塵を含むガスの排出時間を短縮できることが分かる。
【００２６】
上板３４とロータ３６の内周側にそれぞれ貫通孔４２、５０を形成するに際しては、以下のことが考慮されている。すなわち、グラインダ３８により破砕された廃工業製品１４の破砕片の大半はロータ３６などの回転部の遠心力により外周側に弾き飛ばされ、ウレタン粉塵のように軽いものが内周側に残留するため、ウレタンなどの軽い粉塵を排出するには内周側に貫通孔４２、５０を設けることが望ましいためである。
【００２７】
また、貫通孔４２、５０を形成するに際しては、各貫通孔４２、５０の最小隙間幅（直径）はチョーク部４８の隙間幅以上とすることが望ましい。この理由は、容器１２内に存在する破砕片はチョーク部４８の隙間以上のものが大半であり、これらの破砕片が貫通孔にひっかかり流路を塞がないようにするためである。
【００２８】
また、貫通孔５０を形成するに際しては、チョーク部４８の流路断面積と貫通孔５０全体の合計断面積との比が１．０以下であることが望ましい。
【００２９】
この理由を図７を用いて説明する。図７は、横軸をチョーク部４８の流路面積と貫通孔５０全体の合計断面積との比、縦軸を排出ガス流量としたときの貫通孔の流路断面積と排出ガス量との関係を数値シミュレーションにより予測したものである。
【００３０】
図７から、流路断面積比が１．０を超えたときには流路増加が鈍くなっていることが分かる。流路断面積比が１．０を超えたときには貫通孔５０の断面積が大きくなり、貫通孔から破砕片が落下する恐れがある。また貫通孔５０の面積を余り大きくすると、ロータ３６の強度が低下する恐れがある。したがって、チョーク部４８の流路断面積と貫通孔５０全体の合計断面積との比は１．０以下に設定することが望ましい。
【００３１】
本実施形態においては、貫通孔４２、５０として円形のものについて述べたが、貫通孔４２、５０の形状としては、楕円形、矩形など他の形状のものを用いることもできる。
【００３２】
また、貫通孔５０として円形のものを用いた場合でも、図８に示すように、貫通孔５０に、貫通孔５０の一部を塞ぐ閉塞部材としての格子５４を複数個配置する構造を採用することもできる。この場合、貫通孔５０そのものの面積は、チョーク部４８の流路断面積と貫通孔５０全体の合計断面積との比が１．０以上であっても使用可能である。
【００３３】
また、貫通孔４２、５０を形成するに際しては、ドリルなどで形成することができるため、容易に且つ安価に実現することができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、容器内に粉塵が舞い上がるのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す破砕装置の要部縦断面図である。
【図２】図１の回転部の要部拡大断面図である。
【図３】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図４】グラインダの構成を示す拡大斜視図である。
【図５】破砕装置内の流動パターンを説明するための図である。
【図６】貫通孔がある場合とない場合のガス排出時間の差を説明するための図である。
【図７】流路断面積と排出ガス量との関係を説明するための図である。
【図８】ロータの他の実施形態を示す拡大図である。
【符号の説明】
１０　破砕装置
１２　円筒竪型容器
１４　廃工業製品
１６　投入口
１８　排出口
２０　自由落下空間部
２２　回転軸
３０　モータ
３４　上板
３６　ロータ
３８　グラインダ
４２　貫通孔
４８　チョーク部
５０　貫通孔
５４　格子

Claims

破砕対象を投入するための投入口と前記破砕対象を破砕して得られた破砕片を排出するための排出口とを有し前記投入口と前記排出口との間に自由落下空間部を形成する筒状竪型容器と、前記自由落下空間部の前記排出口側に前記筒状竪型容器の軸心に沿って回転自在に配置された回転軸と、前記回転軸を回転駆動する回転駆動手段と、前記筒状竪型容器の内壁面との間に破砕片排出用の環状の流路を残して前記回転軸に固定された回転盤と、前記回転盤のうち前記投入口を臨む面に回転自在に固定されて、前記投入口から投入された破砕対象を回転運動により破砕する破砕部材とを備え、前記回転盤には流体排出用の貫通孔が形成されてなる破砕装置。
請求項１に記載の破砕装置において、前記回転盤には複数の貫通孔が形成され、前記環状の流路の断面積と前記複数の貫通孔全体の断面積との比は１．０以下に設定されてなることを特徴とする破砕装置。
請求項２に記載の破砕装置において、前記複数の貫通孔は、前記自由落下空間部内に形成される流体の下降流に対応した領域内に形成されてなることを特徴とする破砕装置。
請求項１、２または３のうちいずれか１項に記載の破砕装置において、前記貫通孔の最小隙間幅は前記環状の流路幅よりも大きく形成されてなることを特徴とする破砕装置。
請求項１、２、３または４のうちいずれか１項に記載の破砕装置において、前記貫通孔には、前記貫通孔の一部を塞ぐ閉塞部材が配置されてなることを特徴とする破砕装置。