JP2010000431A - 開梱機 - Google Patents

Abstract

【課題】廃材の圧縮梱包体を再度解体する開梱機を小型化し、構造を簡略化し、製造コストを下げる。ワークに応じた定量排出を可能にする。
【解決手段】ケーシングは、圧縮梱包体１０を、回転式解体手段３０の斜め上方から傾けてその解体手段３０上にガイドする。回転式解体手段３０は、一方の方向に回転するときに引き裂き機能を発揮する複数の三角形状刃部３５が、切断回転方向後方のものほど回転中心から離反するように偏心して外周部に設けられた複数の第１回転刃３２と、他方の方向に回転するときに引き裂き機能を発揮する複数の三角形状刃部３５が、切断回転方向後方のものほど回転中心から離反するように外周部に偏心して設けられた複数の第２回転刃３３とが、回転軸方向に混在して配置された構成で、ケーシングに取付けられた両側の固定刃５０の間で回転式解体手段３０が正逆回転を繰り返すことにより、その解体手段３０上で圧縮梱包体１０を解体する。
【選択図】図２

Description

本発明は、プチスチック系、紙等の廃材を角形に押し固めて梱包した圧縮梱包体を再度解体する開梱機に関し、更に詳しくは、上方から投入された圧縮梱包体を回転式解体手段により効率的に解体する小型で経済的な廃プラスチック開梱機に関する。

一般家庭や事業所、公共施設などから排出される大量の袋詰めごみは、まず一次処理施設に運ばれ、ここで破袋機に投入されてゴミ袋、ペットボトルなどのプラスチック類と、それ以外の生ゴミ、紙類、繊維類等に選別される。回収されたプラスチック類は嵩張るため圧縮梱包機により運搬に便利な角形の圧縮梱包体に成形される。これにより比重が０．０２程度から０．２以上に増大する。一般的な圧縮梱包体は１０００ｍｍ角（重量約３５０ｋｇ）である。

廃プラスチックの圧縮梱包体は高カロリー可燃物であるため、二次処理施設に運搬されてこのまま焼却炉に投入されることもあれば、より詳細な選別を行うために解体されることもある。この圧縮梱包体の解体に使用されるのが開梱機であり、解砕機とも呼ばれている。また、廃プラスチックの圧縮梱包体はベールとも呼ばれている。

開梱機として一般的なのは、非特許文献１に示された水平搬送２段処理型の開梱機である。この開梱機は、ベルトコンベアで水平方向に搬送される圧縮梱包体をコンベア出側において、垂直方向に配列された複数の水平な掻き取りローラ（ドフィングローラ）により前面から順次掻き取り、掻き取り物を更に下方のデクランバーと呼ばれる大小の水平ロール間で細かく剪断することにより、圧縮梱包体を細かく解体する。

http://oharacorp.co.jp/kankyo/san/bbu/bbu.html

この開梱機は、ベルトコンベアによる解体速度（処理速度）の調整が必要であり、大きさの揃った解体物を連続的に排出することが困難である。すなわち、ワークに応じた定量排出調整か難しい。このため下流側での処理が難しくなる。水平搬送コンベアを必要とするため、装置が大型化し、広い設置スペースを必要とする。また、主たる構成要素として、ベルトコンベア、ドフィングローラ及びデクランバーの３つを必要とするため、構造が複雑で重量も嵩張り高価でもある。

本発明の目的は、高効率で安定な解体作業を可能にし、しかも小型で且つ構造簡易で安価な開梱機を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の開梱機は、廃材を角形に押し固めて梱包した圧縮梱包体を再度解体する開梱機であって、圧縮梱包体を上部から導入し、解体後の廃材を底部から排出するケーシングと、ケーシング内で水平軸回りに回転して圧縮梱包体を解体する回転式解体手段と、回転式解体手段を挟む両側に回転軸に沿って配置されており各々が回転式解体手段に向けてケーシングに取付けされた複数の固定刃とを備えており、回転式解体手段は、一方の方向に回転するときに引き裂き機能を発揮する複数の三角形状刃部が、切断回転方向後方のものほど回転中心から離反するように偏心して外周部に設けられた複数の第１回転刃と、他方の方向に回転するときに引き裂き機能を発揮する複数の三角形状刃部が、切断回転方向後方のものほど回転中心から離反するように外周部に偏心して設けられた複数の第２回転刃とが、回転軸方向に混在して配置された構成であり、両側の固定刃の間で回転式解体手段が正逆回転を繰り返すことによりその解体手段上で圧縮梱包体を解体するものである。

本発明の開梱機においては、圧縮梱包体が回転式解体手段の上方からその解体手段上に投入される。回転式解体手段は、回転軸方向に混在して配置された２種類の回転刃を有している。一方の回転刃は、一方向に回転したときに引き裂き機能を発揮しする円形鋸刃状の第１回転刃であり、他方は、逆方向の回転で引き裂き機能を発揮する円形鋸刃状の第２回転刃である。いずれの回転刃におても、三角形状の刃部が、切断回転方向後方のものほど回転中心から離反するように偏心して外周部に設けられている。

圧縮梱包体の解体効率を高めるために、ケーシングは、圧縮梱包体を回転式解体手段の片側上方から解体手段上へ傾斜した状態で投入する傾斜ガイドを上部に有するのが好ましい。圧縮梱包体を斜めから投入することにより、回転式解体手段の回転方向の主従関係が明確になり、解体効率が上がる。

回転式解体手段の斜め上方から投入される圧縮梱包体に向かう方向に回転式解体手段が回転するときを正回転、その反対方向に回転するときを逆回転とすると、投入された圧縮梱包体は自重で回転式解体手段に押し付けられ、この状態で回転式解体手段が正方向に回転すると、第１回転刃により、圧縮梱包体が下から解体され、更に回転側に存在する固定刃により、更に細かく解体される。傾斜した圧縮梱包体は傾斜側へ押し付けられ、固定されることにより、解体効率が上がる。また、第１回転刃における複数の三角形状刃部は、切断回転方向後方のものほど回転中心から離反しているので、第１回転刃の回転に伴い、より深く圧縮梱包体に食い込み、この点からも解体効率が向上する。

回転式解体手段の正方向への回転を所定回数続けると、回転式解体手段を逆方向へ回転させる。逆方向への回転は１回転程度でよい。すなわち、数回転の正方向回転と１回転程度の逆方向回転を繰り返す。逆方向への回転により、圧縮梱包体が解体されると共に、その位置が変わる。圧縮梱包体の位置が変わった状態で、回転式解体手段が正方向回転を行うことにより解体効率が更に向上する。これを繰り返すことより、回転式解体手段とその両側の固定刃との相互関係により、圧縮梱包体を解体するのみならず、密着した廃材どうしを引き剥がし、ほぐすというイメージの効率のよい安定的な解体が行われる。ちなみに、非特許文献１に示された開梱機では、破断、裁断というイメージの重負荷の解体操作が行われる。

ケーシングにおける傾斜ガイドの傾斜角度は鉛直線に対して３５〜４５度の範囲内が好ましい。傾斜角度が小さいと、回転式解体手段の回転方向の主従関係が明確にならず、解体効率が上がらない。逆に大きすぎると、圧縮梱包体の自重が回転式解体手段に十分に付加されなくなり、解体効率が低下する。

回転式解体手段における第１回転刃及び第２回転刃については、いずれの回転刃も、刃部の周方向位相が軸方向において同方向へ段階的に変化するように配置するのが、解体効率向上、解体作業の安定化の点から好ましい。同じく解体効率向上、回転作業の安定化の点から、第１回転刃と第２回転刃を回転軸方向に交互に配置するのが好ましい。また、回転式解体手段における回転刃と固定刃を、回転軸方向に交互に変位して配置するのがよい。

本発明の開梱機は、正方向の第１回転刃と逆方向の第２回転刃を組み合わせた回転式解体手段の正逆回転と、その両側に配置された固定刃との組合せにより、切断や裁断を行わず、廃材を引っ掛けて引き剥がし、ほぐすというイメージの効率的で安定な解体を行う。また、回転数と共に正逆回転パターンの変更が容易に調整可能であり、各種寸法、性状のワークに対応できると共に、ワークに応じた定量排出が可能であり、下流側での作業を容易にする。更に、構造が簡単で小型であるため設置スペースが小さく、軽量でもあるため運搬も容易であり、安価でもある。

以下に本発明の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開梱機の斜視図、図２は同開梱機の縦断側面図、図３は同開梱機の横断平面図、図４は同開梱機に使用されている回転式解体手段の斜視図、図５〜図７は同開梱機における圧縮梱包体の解体動作を段階的に示す模式側面図である。

本実施形態の開梱機は、図１〜図３に示すように、袋詰めごみの破袋に伴って生じるプチスチック系の廃材を角形に押し固めて梱包した圧縮梱包体１０の再解体に使用される。この開梱機は、圧縮梱包体１０が投入されるケーシング２０と、ケーシング２０内に設けられた回転式解体手段３０とを備えている。ケーシング２０は、上面及び下面が全面的に開放した角形のホッパー２１と、ホッパー２１の上方に連接された角形の傾斜ガイド２２とからなる。ホッパー２１は、上部が外側へ傾斜した両側の側壁２３，２３と、側壁２３，２３間の両端を閉止する端板２４，２４とからなる。側壁２３，２３の上部は外側へ傾斜している。

ケーシング２０の傾斜ガイド２２は、ホッパー２１内へ斜め上方から圧縮梱包体１０を投入するための角筒状の傾斜投入口２５を有している。傾斜投入口２５の下側ガイド面２６は、ホッパー２１の片側の側壁２３の傾斜部に連続しており、上側ガイド面２７は下側ガイド面２６に平行である。傾斜投入口２５の横幅、ガイド面２６，２７間の距離は、最大幅１４００ｍｍ幅×最大奥行き１３００ｍｍの圧縮梱包体１０に対応するものとなっている。ちなみに、図示された圧縮梱包体１０のサイズは１０００ｍｍ角である。傾斜投入口１５の鉛直線に対する傾斜角度は、ここでは３５度である。ケーシング２０の傾斜側（梱包体投入側）には、圧縮梱包体１０の仮置きなどを行うための架台４０が設けられている。

ホッパー２１の両側の側壁２３，２３の傾斜部より下には、それぞれ複数の固定刃５０が横に並んで取付けられている。固定刃５０の詳細は回転式解体手段３０を説明した後に説明する。

回転式解体手段３０は、ホッパー２１の両側の側壁２３，２３間に平行に設けられた水平な回転軸３１と、回転軸３１の軸方向に所定の間隔をあけて交互に取付けられた第１回転体３２及び第２回転体３３とを備えている。回転軸３１は、端板２４，２４の一方の外側に取付けられた減速機付きの電動機３４により正逆両方向に任意の速度、パターンで回転駆動される。第１回転体３２及び第２回転体３３は取付け状態は相違しているが、物としては同一である。その形状を、第１回転体３２を例にとって、図２及び図４により説明する。

第１回転体３２は、外周面周方向に約半周にわたって連接された複数の三角形状刃部３５を有している。個々の三角形状刃部３５は、半径方向の垂直面３６と、垂直面の頂部から正方向後方へ向かうにつれて形状上の中心からの距離が漸減する傾斜面３７とで形成されている。ここにおける正方向とは、図２及び図４中に矢印で示す回転軸３１の回転方向である。そして、第１回転体３２が回転軸３１に偏心して取付けられることにより、周方向に並ぶ複数の三角形状刃部３５は、正方向後方のものほど回転中心からの距離が大きくなるように配置される。これにより、第１回転体３２は、回転軸３１が正方向へ回転するときに引き裂き機能を発揮する。

第２回転体３３は第１回転体３２と同じものであり、第１回転体３２を裏向きにして回転軸３１に取付けられている。これにより、第２回転体３３は、回転軸３１が逆方向へ回転するときに引き裂き機能を発揮する。次に、第１回転体３２と第２回転体３３の取付け形態について図３及び図４により説明する。

第１回転体３２と第２回転体３３は、回転軸３１の軸方向に等間隔に且つ交互に配置されている。より詳しくは、電動機３４の側から、第１回転体３２、第２回転体３３、第１回転体３２、第２回転体３３、第１回転体３２の順に配置されている。回転軸３１が正方向に回転したときに引き裂き機能を発揮する４つの第１回転体３２は、周方向の位相が９０度ずつ順番にずれて配置されている。回転軸３１が逆方向に回転したときに引き裂き機能を発揮する３つの第２回転体３３も、周方向の位相が順番にずれて配置されている。

また、ホッパー２１の両側の傾斜部の各下端を結ぶレベルは、回転式解体手段２０の回転中心より上にある。このオフセット及びオフセット量は解体効率の点から重要であり、ここでは１１０ｍｍに設定されている。

固定刃５０は、回転軸３１に交互に取付けられた第１回転体３２と第２回転体３３の各間に配置されている。個々の固定刃５０は、先端部がホッパー２１の側壁２３を水平に貫通してホッパー内に挿入されており、その先端部は先端に向かって上縁が下降傾斜した刃部になっている。各側に配置さた複数の固定刃５０は、挿入量及び高さが調整可能であり、ここでは挿入量は回転刃３２，３３の中心から離れた三角形状刃部３５と重なりあうように設定されている。高さ方向の位置は、交互に高さを違えた上下２段配置とされている。

次に、本実施形態の開梱機の動作を図５〜図７を参照して説明する。

まず、図５（ａ）に示すように、フォークリフト、ベルトコンベア、或いは直接投入により、架台４０上からケーシング２０の傾斜ガイド２２内に圧縮梱包体１０を投入する。このとき、ホッパー２１内の回転式解体手段３０は正方向に回転している。投入された圧縮梱包体１０は、傾斜ガイド２２の下側ガイド面２６に案内され、下側ガイド面２６に対応する角度で傾斜した状態でホッパー２１内の回転式解体手段３０に自重で当接する。

そうすると、図５（ｂ）及び図６（ａ）に示すように、回転式解体手段３０における４つの第１回転刃３２による掻き取りにより、圧縮梱包体１０が下面から解体されていく。同時に、ケーシング２０の傾斜側の側壁２３に取付けられた固定刃５０の両側を第１回転刃３２の三角形状刃部３５が通過することにより、掻き取られた廃プラスチック材料が更に細かくさばかれる。この間、圧縮梱包体１０は下側ガイド面２６に押し付けられ、傾斜ガイド２２内で暴れないので、この点からも解体効率は高い。前述したオフセットはここにおける解体機能に影響し、大きすぎても小さすぎても解体効率の低下の原因となる。

回転式解体手段３０の正回転駆動が数回続くと、図６（ｂ）に示すように、回転式解体手段３０逆方向に１〜２回回転する。そうすると、圧縮梱包体１０は第２回転刃３３と反対側の固定刃５０により解体される。このとき、圧縮梱包体１０は上側ガイド面２７により動きが拘束される。この逆回転操作は、圧縮梱包体１０の位置、特に回転軸方向の位置を変える点、及び回転式解体手段３０に絡みついた材料を分離する点で重要であり、この間も解体を続ける。

回転式解体手段３０の逆回転動作が終わると、図７に示すように、回転式解体手段３０は再び正回転動作に戻る。これにより、再度、第１回転刃３２と回転側の固定刃５０とで、圧縮梱包体１０の解体が続けられる。圧縮梱包体１０の位置が変わっているので、解体効率が上がる。回転式解体手段３０の正回転動作だけだと、第１回転刃３２が同じところを掻き取るので、解体効率は上がらない。１〜２回の逆回転操作を挟んで数回の正回転操作を行うことにより、圧縮梱包体１０はほぐされるというイメージで効率的に解体される。解体により細かくなった材料は、ホッパー２１の下へ一定速度で定量排出される。

第１回転刃３２及び第２回転刃３３の各直径が約１０００ｍｍ、それぞれの配列ピッチが約２００ｍｍ、回転パターン及び回転速度は変更可能で、回転パターンは正回転２回に対して逆回転１回、回転速度は３０Ｈｚの条件で、１０００ｍｍ角の圧縮梱包体を解体した場合、４．５トン／時間の定量処理が可能である。しかも、簡単な構造のため、設置面積は３ｍ×３ｍ（９ｍ² ）内に収まり、高さは３ｍ、重量は約３トンとなり、運搬が容易であり、製造コストも非常に安くなる。また、電動機は一つで７．５ｋＷと小さく、インバータ制御であるため省エネ対応である。

本発明の一実施形態を示す開梱機の斜視図である。 同開梱機の縦断側面図である。 同開梱機の横断平面図である。 同開梱機に使用されている回転式解体手段の斜視図である。 （ａ）（ｂ）は同開梱機における圧縮梱包体の解体動作を段階的に示す模式側面図である。 （ａ）（ｂ）は同開梱機における圧縮梱包体の解体動作を段階的に示す模式側面図である。 同開梱機における圧縮梱包体の解体動作を段階的に示す模式側面図である。

符号の説明

１０ 圧縮梱包体
２０ ケーシング
２１ ホッパー
２２ 傾斜ガイド
２５ 傾斜投入口
２６ 下側ガイド面
２７ 上側ガイド面
３０ 回転式解体手段
３１ 回転軸
３２ 第１回転刃
３３ 第２回転刃
３５ 三角形状刃部
４０ 架台
５０ 固定刃

Claims (6)

1. 廃材を角形に押し固めて梱包した圧縮梱包体を再度解体する開梱機であって、
   圧縮梱包体を上部から導入し、解体後の廃材を底部から排出するケーシングと、ケーシング内で水平軸回りに回転して圧縮梱包体を解体する回転式解体手段と、回転式解体手段を挟む両側に回転軸に沿って配置されており各々が回転式解体手段に向けてケーシングに取付けされた複数の固定刃とを備えており、
   回転式解体手段は、一方の方向に回転するときに引き裂き機能を発揮する複数の三角形状刃部が、切断回転方向後方のものほど回転中心から離反するように偏心して外周部に設けられた複数の第１回転刃と、他方の方向に回転するときに引き裂き機能を発揮する複数の三角形状刃部が、切断回転方向後方のものほど回転中心から離反するように外周部に偏心して設けられた複数の第２回転刃とが回転軸方向に混在して配置された構成であり、
   両側の固定刃の間で回転式解体手段が正逆回転を繰り返すことによりその解体手段上で圧縮梱包体を解体することを特徴とする開梱機。
2. 請求項１に記載の開梱機において、ケーシングは、圧縮梱包体を回転式解体手段の片側上方から解体手段上へ傾斜した状態で投入する傾斜ガイドを上部に有している廃プラスチック開梱機。
3. 請求項２に記載の開梱機において、ケーシングにおける傾斜ガイドの傾斜角度が鉛直線に対して３５〜４５度の範囲内である開梱機。
4. 請求項１に記載の開梱機において、回転式解体手段における第１回転刃及び第２回転刃が、刃部の周方向位相が軸方向において同方向へ段階的に変化するように配置されている開梱機。
5. 請求項１に記載の開梱機において、回転式解体手段における第１回転刃及び第２回転刃は回転軸方向に交互に配置されている開梱機。
6. 請求項１に記載の開梱機において、回転式解体手段における回転刃と固定刃が回転軸方向に交互に変位して配置されている開梱機。

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