JP2006088087A - 製砂装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 衝撃式粉砕機能を利用した簡素且つ小型の装置で、水を使用しないで原料からシルト、コンクリート等を除去し、所定の粒度範囲内の砂を製造可能にした製砂装置の提供。
【解決手段】 本発明の製砂装置は、投入された原料から、所定の粒度範囲内の砂を製造するための製砂装置１であり、上部に投入口３５が設けられた本体１０と、打撃衝撃粉砕式の製砂手段と、前記所定の粒度範囲内の砂が排出される第１の排出口部４０と、前記所定の粒度範囲外の砂が排出される第２の排出口部４５と、前記製砂手段の打撃粉砕によって前記原料から剥離した微粉を、前記粉砕室内に流入させた空気の風力により巻き上げるとともに流れにのせ、前記空気といっしょに外部に流出させるための微粉除去手段３０が設けられている。製砂手段は、打撃部材が取り付けられ回転可能なロータ、反撥板及びロストル等とからなり、本体１０内に複数段設けられている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、所定の粒度範囲内の砂を製造する製砂装置に関する。更に詳しくは、衝撃式粉砕機能を利用した簡素且つ小型の装置で、原料からシルト、コンクリート、モルタル等を除去し、所定の粒度範囲内の砂を製造可能にした製砂装置に関する。

建築材料として使用される砂は、河川、海および山地から採取した天然砂といわれているものが大半をしめていた。しかしながら、近年、良質な天然砂が枯渇しようとしていることに加え、自然環境保護などの問題発生のため、さまざまな採取規制が行われようになってきている。すなわち、国内の天然砂の産出量では需要を満たすことが困難となってきている。
一方、道路補修や建築物等の解体などにおいては、アスファルトのガラやコンクリート廃材で代表される種々の産業廃棄物が数多く排出され、従来は埋め立て用としてそのまま埋め立てることで多くが処分されていた。しかしながら、環境問題の発生から産業廃棄物を埋め立てることができる場所を探すのも困難になってきている。
そこで、環境保全の観点から天然砂に代わるものとして、コンクリート廃材等を破砕してコンクリート用砂を製造、すなわち、廃材の再利用をすることが強く求められている。

従来からコンクリート廃材等から砂を製造する方法がいろいろと提案されている（例えば、特許文献１，２）。この特許文献１には、コンクリート廃材をジョークラッシャにより圧縮破砕し、振動篩によりサイズ別に選別する破砕選別工程と、中空体状の本体と本体内に設けた円筒状の磨鉱処理部材とを互いに異方向に回転させつつ、砂利砕石分を本体と磨鉱処理部材の長さ方向に設けた板状の突起部間で磨鉱するべくなる磨鉱機によって、付着モルタル分を剥離する磨鉱選別工程と、加圧選別機及びスパイラル分級機により、砂利砕石、砂、セメント等に分離する製品分離工程とを設けるコンクリート廃材から骨材を再生する方法が開示されている。

また、特許文献２には、ジョークラッシャ、コーンクラッシャで粉砕処理し５ｍｍ以下の大きさの砂と０．０２ｍｍ未満の大きさの粉状のセメントとからなる第３の処理物を製造し、この第３の処理物から粉状のセメントを含む粉状体を圧縮空気でフィルタを通して送り出し、５ｍｍ以下の粉状体をフィルタの手前に押しあげ溜めて所定のタイミングで取り出す廃コンクリートから砂を製造する方法が開示されている。
特許第３１９９６２２号公報 特許第３１４３４１４号公報

しかしながら、特許文献１で開示された技術の装置は、設備が大型化し、広い設置面積を必要とし、高額な設備コスト及び運転コストを必要とするものになってしまうという問題点があった。また、磨鉱選別工程では、砂利採石分と水を磨鉱機に投入して、砂利採石分からモルタル分を剥離させ、砂利採石分とモルタル分の集合体として排出している。そして、その排出時にトロンメル式分級機により、砂セメント分を選別している。このように、水を使用すると排出した泥水の処理、選別した砂を乾燥させる処理などが必要となる問題点が生じた。

特許文献２の技術は、水を使用しないが、設備が大型化し、広い設置面積を必要とし、高額な設備コスト及び運転コストを必要とする問題点を有していることでは、特許文献１と変わりはない。
一方、簡素且つ小型の装置で、廃材等原料から所定の粒度範囲内の砂を製造したいという要望がある。特に、建設現場又は建設現場の近く等で製砂したいという要望がある。

本発明は、前述したような技術的背景、社会的背景を解決するためになされたものであり、次のような目的を達成する。

本発明の目的は、衝撃式粉砕機能を利用した簡素且つ小型の装置で、廃材等原料から所定の粒度の範囲内の砂を水を使用することなく製造可能にした製砂装置を提供することにある。

本発明は、前記目的を達成するために次の手段をとる。
本発明１の製砂装置は、
投入された原料から、所定の粒度範囲内の砂を製造するための製砂装置であって、
上部に投入口が設けられた本体と、この本体に形成された粉砕室に複数設けられ、打撃部材が取り付けられ回転可能なロータと、このロータの側方側に対向するように設けられた反撥板と、前記ロータの下部側に設けられ、前記打撃部材及び前記反撥板で打撃粉砕された前記所定の粒度範囲内の砂が通過可能な所定の大きさの穴が複数形成されたロストルとを備えた製砂手段と、前記本体の前記粉砕室の下方に設けられ、前記ロストルを通過した前記所定の粒度範囲内の砂が排出される第１の排出口部と、前記本体に、前記第１の排出口部に隣接して又は前記第１の排出口部の近傍に設けられ、前記ロストルを通過できない所定の粒度範囲外の砂が排出される第２の排出口部と、前記粉砕室内で前記製砂手段の打撃粉砕によって前記原料より剥離した微粉を、前記粉砕室内に流入させた空気の風力により巻き上げるとともに流れにのせ、前記空気といっしょに前記粉砕室の外部に流出させるための微粉除去手段とを備えていることを特徴とする。

本発明２の製砂装置は、本発明１において、
前記微粉除去手段は、前記本体又は前記本体近傍に設けられた送風機を有するものであり、前記送風機で発生させた空気を前記粉砕室内に流入させ前記微粉を除去していることを特徴とする。

本発明の製砂装置は、衝撃式粉砕機能を利用した簡素且つ小型の装置で、原料から所定の粒度の範囲内の砂を効率よく製造できるようになった。
また、設備が大型化し、広い設置面積を必要とすることを防止し、設備コスト及び運転コストの低減を図ることができる。そして、製砂作業で、水を使用しないので、泥水の処理、砂の乾燥処理等が不要となった。
さらに、製砂装置の小型化が図れたので、製砂装置を移動させることが可能となり、例えば、建設現場又は建設現場の近くで製砂作業を行うことも可能となった。

本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の製砂装置の構成の概略を示した説明図である。

製砂装置１の本体１０の上部には、原料Ｇを投入するための投入口３５が形成されたホッパー１１が設けられている。原料Ｇは、コンクリート廃材を所定の大きさにあらかじめ粉砕されたものが好ましい。この本体１０には、粉砕室１２が形成されている。ホッパー１１と粉砕室１２との間には、開閉動作可能な開閉蓋３６が設けられている。開閉蓋３６は、手動による開閉動作又はシリンダ等駆動体による自動開閉動作がされる。
粉砕室１２内には、第１打撃部材２５が設けられた第１ロータ２０、第２打撃部材２６が設けられた第２ロータ２１、第３打撃部材２７が設けられた第３ロータ２２が回転可能に設けられている。第１ロータ２０、第２ロータ２１、第３ロータ２２は、図示しない回転駆動装置によって図１の矢印方向に回転駆動される。

第１ロータ２０の側方側には、所定の間隔を有して第１反撥板１３が設けられている。また、第１ロータ２０の下方側には、所定の粒度範囲内の砂が落下可能な複数の穴が形成された第１ロストル１６が設けられている。投入口３５から投入された原料Ｇは、第１ロータ２０の第１打撃部材２５と第１反撥板１３とによって粉砕され、所定の粒度範囲内になった被粉砕物（砂）は第１ロストル１６の穴から落下し、所定の粒度範囲外の被粉砕物は、第１ロストル１６の側方から落下する。

また、この打撃粉砕により、原料Ｇに付着しているシルト、モルタル、コンクリート等の一部又は大部分が剥離、微粉化する。この微粉Ｓｂは、後述する微粉除去手段３０の風力により巻き上げられ（又は舞上げられ）、巻き上げられた微粉Ｓｂは粉砕室１２内を風の流れによって移動する。第１ロータ２０、第１打撃部材２５、第１反撥板１３、第１ロストル１６等で第１製砂手段が構成されている。
第１打撃部材２５は、第１ロータ２０に対して着脱可能に設けられているとよい。また、第１反撥板１３、第１ロストル１６は、本体１０に着脱可能に取り付けられているとよい。このようにすることで、第１打撃部材２５、第１反撥板１３、第１ロストル１６に摩耗、破損等が生じたときに新しいものに交換することができる。

第２ロータ２１の側方側には、所定の間隔を有して第２反撥板１４が設けられている。また、第２ロータ２１の下方側には、所定の粒度範囲内の砂が落下可能な複数の穴が形成された第２ロストル１７が設けられている。第１ロストル１６の側方から落下した被粉砕物は、第２ロータ２１の第２打撃部材２６と反撥板１４とによって粉砕され、所定の粒度範囲内になった被粉砕物（砂）は第２ロストル１７の穴から落下し、所定の粒度範囲外の被粉砕物は、第２ロストル１７の側方から落下する。

また、この打撃粉砕により、被粉砕物に付着しているシルト、モルタル、コンクリート等が剥離、微粉化する。この微粉Ｓｂは、後述する微粉除去手段３０の風力により巻き上げられ（又は舞上げられ）、巻き上げられた微粉Ｓｂは粉砕室１２内を風の流れによって移動する。第２ロータ２１、第２打撃部材２６、第２反撥板１４、第２ロストル１７等で第２製砂手段が構成されている。
第２打撃部材２６は、第２ロータ２１に対して着脱可能に設けられているとよい。また、第２反撥板１４、第２ロストル１７は、本体１０に着脱可能に取り付けられているとよい。このようにすることで、第２打撃部材２６、第２反撥板１４、第２ロストル１７に摩耗、破損等が生じたときに新しいものに交換することができる。

第３ロータ２２の側方側には、所定の間隔を有して第３反撥板１５が設けられている。また、第３ロータ２２の下方側には、所定の粒度範囲内の砂が落下可能な複数の穴が形成された第３ロストル１８が設けられている。第２ロストル１７の側方から落下した被粉砕物は、第３ロータ２２の第３打撃部材２７と第３反撥板１５とによって粉砕され、所定の粒度範囲内になった被粉砕物（砂）は第３ロストル１８の穴から落下し、所定の粒度範囲外の被粉砕物は、第３ロストル１８の側方から落下する。

また、この打撃粉砕により、被粉砕物に付着しているシルト、モルタル、コンクリート等が剥離、微粉化する。この微粉Ｓｂは、後述する微粉除去手段３０の風力により巻き上げられ（又は舞上げられ）、巻き上げられた微粉Ｓｂは粉砕室１２内を風の流れによって移動する。第３ロータ２２、第３打撃部材２７、第３反撥板１５、第３ロストル１８等で第３製砂手段が構成されている。
第３打撃部材２７は、第３ロータ２２に対して着脱可能に設けられているとよい。また、第３反撥板１５、第３ロストル１８は、本体１０に着脱可能に取り付けられているとよい。このようにすることで、第３打撃部材２７、第３反撥板１５、第３ロストル１８に摩耗、破損等が生じたときに新しいものに交換することができる。

このように、第１製砂手段、第２製砂手段及び第３製砂手段において、打撃粉砕による製砂作業を繰り返すことにより、原料Ｇに付着していたシルト、コンクリート、モルタル等が完全に剥離し微粉化する。

第１ロストル１６、第２ロストル１７、第３ロストル１８の穴から落下した被粉砕物（砂）は、所定の粒度範囲内のものであり、本体１０の下部に設けられた第１排出口部４０に所定の粒度範囲内の砂（製品砂）Ｓとして堆積する。第１排出口部４０には、支点４２を中心に揺動して、開閉可能な開閉蓋４１が設けられている。そして、所定のタイミング毎に作業者が開閉蓋４１を開き所定の粒度範囲内の砂Ｓを落下させる。なお、この形態では、開閉蓋４１は、作業者が手動で開閉するものを示しているが、シリンダ等駆動体を使用して自動開閉するものであってもよい。また、揺動動作でなく、水平移動で開閉動作を行うものであってもよい。

第３ロストル１８の側方から落下した所定の粒度範囲外の被粉砕物は第１排出口部４０に隣接して設けられている第２排出口部４５に堆積される。第２排出口部４５には、支点４７を中心に揺動して、開閉可能な開閉蓋４６が設けられている。そして、所定のタイミング毎に作業者が開閉蓋４６を開き所定の粒度範囲外の被粉砕物（砂）Ｓａを落下させる。この所定の粒度範囲外の被粉砕物（砂）Ｓａは、投入口３５から、再度、原料Ｇとして投入するとよい。そのために、第２排出口部４５の下部にコンベア等搬送手段を設けてもよい。なお、この形態では、開閉蓋４６は、作業者が手動で開閉するものを示しているが、シリンダ等駆動体を使用して自動開閉するものであってもよい。また、揺動動作でなく、水平移動で開閉動作を行うものであってもよい。

本発明の製砂装置１には、微粉除去手段３０が設けられている。微粉除去手段３０は、微粉除去用送風手段３０ａ、本体１０の下部側の側方の流入口部３１、本体１０の上部側の側方の流出口部３２等からなっている。本体１０の近傍に、シルト、コンクリート粉、モルタル等微粉Ｓｂを、粉砕室１２の外部に流出させるための風を発生させる微粉除去用送風手段３０ａが設けられている。なお、微粉除去用送風手段３０ａは本体１０と一体に設けられていてもよい。微粉除去用送風手段３０は、例えば、軸流式、遠心式、回転式、往復式のファン、ブロワなど送風機が好適である。本体１０の流入口部３１の接続部３１ａの上部には、防護カバー３３が設けられている。防護カバー３３は、第１ロストル１６、第２ロストル１７等から落下してくる所定の粒度範囲内の被粉砕物（製品砂）Ｓが微粉除去用送風手段３０ａ側に侵入しないようにしているものであり、上部３３ａ及び下部３３ｂが本体１０に溶接等で固着されている。防護カバー３１ｂは、側方に開口部３３ｃを有し、この開口部３３ｃから粉砕室１２側に空気ａが流入する。

微粉除去用送風手段３０ａから送風された空気ａは、流入口部３１から粉砕室１２内に流入し、粉砕室１２内で剥離、微細化されたシルト、コンクリート粉、モルタル等微粉Ｓｂを風力で巻き上げる（又は舞上げる）。この巻き上げられた微粉Ｓｂは、風の流れにのって移動し、流出口部３２から微粉Ｓｂが含まれた空気ａ’としていっしょに流出する。すなわち、送風機３１ａから送風され、流入口部３１から流入させた空気の風力、風の流れで微粉Ｓｂを粉砕室１２の外部に流出させるのである。流出口部３２から流出した微粉Ｓｂを含んだ空気ａ’は微粉回収箱５０内に流入し、板体５１、フィルタ５２を介して清浄な空気ａのみが大気に排気される。微粉Ｓｂは、微粉回収箱５０内に堆積する。

本発明の実施の形態の作用を説明する。
製砂装置１の本体１０とホッパー１１との間に設けられている開閉蓋３６を開状態にする。第１ロータ２０、第２ロータ２１、第３ロータ２２を所定の回転数で回転させる。原料Ｇを投入口３５から投入し、原料Ｇを粉砕室１２内に落下させる。原料Ｇを所定量投入したら開閉蓋３６を閉状態にする。
原料Ｇは、第１打撃部材２５で打撃、加速されて第１反撥板１３に衝突し粉砕される。また、粉砕室１２内で原料Ｇ又は粉砕された被粉砕物は、他の原料Ｇ又は他の被粉砕物とも衝突し、さらに粉砕される。粉砕され、第１ロストル１６に落下した被粉砕物は、第１ロストル１６により分別され、第１ロストル１６の穴より小さい被粉砕物は、所定の粒度範囲内の砂（製品砂）Ｓとして第１ロストル１６の穴を通過し、落下する。

第１ロストル１６の穴より大きい被粉砕物は、第１ロストル１６の側方より粉砕室１２内を落下し、第２打撃部材２６で打撃される。被粉砕物は、第２打撃部材２６で打撃、加速されて第２反撥板１４に衝突し粉砕される。また、粉砕室１２内で被粉砕物は、他の被粉砕物と衝突しさらに粉砕される。粉砕され、第２ロストル１７に落下した被粉砕物は、第２ロストル１７により分別され、第２ロストル１７の穴より小さい被粉砕物は、所定の粒度範囲内の砂（製品砂）Ｓとして第２ロストル１７の穴を通過し、落下する。

第２ロストル１７の穴より大きい被粉砕物は、第２ロストル１７の側方より粉砕室１２内をさらに落下し、第３打撃部材２７で打撃される。被粉砕物は、第３打撃部材２７で打撃、加速されて第３反撥板１５に衝突し粉砕される。また、粉砕室１２内で被粉砕物は、他の被粉砕物と衝突し、さらに粉砕される。粉砕され、第３ロストル１７に落下した被粉砕物は、第３ロストル１８により分別され、第３ロストル１８の穴より小さい被粉砕物は、所定の粒度範囲内の砂（製品砂）Ｓとして第３ロストル１８の穴を通過し、落下する。

第３ロストル１８の穴より大きい被粉砕物は、第３ロストル１８の側方より所定の粒度範囲外の砂Ｓａとして第２排出口部４５内に落下、堆積する。
第１ロストル１６、第２ロストル１７、第３ロストルの穴を通過した被粉砕物は、所定の粒度範囲内の砂（製品砂）Ｓとして第１排出口部４０内に落下、堆積する。
第１の排出口部４０に堆積した所定の粒度範囲内の砂（製品砂）Ｓ、第２の排出口部４５内に堆積した所定の粒度範囲外の被粉砕物（砂）Ｓａは、製砂作業終了時又は所定の時間毎に開閉蓋４１、開閉蓋４６を開いて製砂装置１の粉砕室１２内から取り出される。又、所定の粒度範囲外の被粉砕物（砂）Ｓａは、再度、製砂装置１の投入口３５から投入して製砂するとよい。

この粉砕室１２内で原料Ｇから所定の粒度範囲内の砂（製品砂）Ｓを製砂する作業を行っているときには、微粉除去用送風手段３０ａで発生させた空気ａを送風し、流入口部３１から粉砕室１２内に流入させている。これは、製砂作業を行っているときに、原料から剥離、微細化されたシルト、コンクリート粉、モルタル等微粉Ｓｂを分離収集するためである。原料Ｇに付着していたシルト、コンクリート、モルタル等は、打撃粉砕により、原料Ｇから剥離し微細化される。微細化された微粉Ｓｂは、流入した空気ａの風力によって巻き上げられる（又は、舞上げられる）。

風力によって巻き上げられた微粉Ｓｂは、粉砕室１２内の空気の流れにのり、微粉Ｓｂを含んだ空気ａ’は、流出口部３２から流出される。流出口部３２から流出された微粉Ｓｂを含んだ空気ａ’は微粉回収箱５０内に流入する。微粉回収箱５０の側部には、板材５１、フィルタ５２が設けられているので、微粉Ｓｂは微粉回収箱５０内に残り、空気ａ’はフィルタ５２を介して微粉回収箱５０の外部に清浄な空気ａとして排気される。

このように、原料Ｇに付着しているシルト、コンクリート、モルタル等を打撃、衝撃により剥離、微細化し、粉砕室１２内に送風される空気ａの風力で、シルト、コンクリート粉、モルタル等微粉Ｓｂを原料Ｇ等から巻き上げ、粉砕室１２内の空気ａの流れにのせて微粉Ｓｂを空気ａとともに排出する構成にしたので、水を使用しなくても所定の粒度範囲内の砂（製品砂）Ｓには微粉Ｓｂが含まれることがなく高品質の製品砂を製砂することができる。水を使用しないので、製品砂の乾燥処理、汚水処理、汚泥処理等を不要とすることができる。
製砂装置の簡素化、小型化が図れ、設備コスト、運転コストの低減ができ、メンテナンスも容易になった。また、製砂装置を移動手段に載せ、移動させることが可能となり、例えば、建設現場又は建設現場の近くで製砂作業を行うことも可能となった。

以上、種々の形態について説明したが、本発明は、本実施の形態に限定されないことはいうまでもない。例えば、粉砕室に製砂手段を３段設けた形態で説明を行っているが、これに限定されることはなく、複数段（例えば、２段又は４段）の製砂手段が設けられたものであってもよい。製砂手段の段数は、原料と要求されている製品砂の品質との関係によって適宜決められるものであればよい。

図１は、本発明の製砂装置の構成の概略を示した説明図である。

符号の説明

１ …製砂装置
１０…本体
１１…ホッパー
１２…粉砕室
１３，１４，１５…反撥板
１６，１７，１８…ロストル
２０，２１，２２…ロータ
２５，２６，２７…打撃部材
３０…微粉除去手段
３１…流入口部
３２…流出口部
３５…投入口
４０…第１排出口部
４５…第２排出口部
５０…微粉回収箱

Claims (2)

1. 投入された原料から、所定の粒度範囲内の砂を製造するための製砂装置であって、
   上部に投入口（３５）が設けられた本体（１０）と、
   この本体に形成された粉砕室に複数設けられ、打撃部材が取り付けられ回転可能なロータ（２０，２１，２２）と、このロータの側方側に対向するように設けられた反撥板（１３，１４，１５）と、前記ロータの下部側に設けられ、前記打撃部材及び前記反撥板で打撃粉砕された前記所定の粒度範囲内の砂が通過可能な所定の大きさの穴が複数形成されたロストル（１６，１７，１８）とを備えた製砂手段と、
   前記本体の前記粉砕室の下方に設けられ、前記ロストルを通過した前記所定の粒度範囲内の砂が排出される第１の排出口部（４０）と、
   前記本体に、前記第１の排出口部に隣接して又は前記第１の排出口部の近傍に設けられ、前記ロストルを通過できない所定の粒度範囲外の砂が排出される第２の排出口部（４５）と、
   前記粉砕室内で前記製砂手段の打撃粉砕によって前記原料より剥離した微粉を、前記粉砕室内に流入させた空気の風力により巻き上げるとともに流れにのせ、前記空気といっしょに前記粉砕室の外部に流出させるための微粉除去手段（３０）とを備えている
   ことを特徴とする製砂装置。
2. 請求項１に記載された製砂装置であって、
   前記微粉除去手段は、前記本体又は前記本体近傍に設けられた送風機（３０ａ）を有するものであり、前記送風機で発生させた空気を前記粉砕室内に流入させ前記微粉を除去している
   ことを特徴とする製砂装置。
   

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