JP2015097993A

JP2015097993A - 破砕機

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Publication number: JP2015097993A
Application number: JP2013239087A
Authority: JP
Inventors: 小林　由和; Yoshikazu Kobayashi; 由和小林; 秀匡小林; Hidemasa Kobayashi; 健治河井; Kenji Kawai; 光央鍬本; Mitsuo Kuwamoto; 宏明上條; Hiroaki Kamijo; 暢雄栗生; Nobuo Kurio; 芳夫清酒; Yoshio Seishu; 森　直樹; Naoki Mori; 直樹森
Original assignee: Obayashi Corp; Miike Inc
Current assignee: Obayashi Corp; Miike Inc
Priority date: 2013-11-19
Filing date: 2013-11-19
Publication date: 2015-05-28
Anticipated expiration: 2033-11-19
Also published as: JP6180899B2

Abstract

【課題】被処理物が破砕ロータに絡まる不都合を防止しながら被処理物を破砕できて処理効率を高めることができる破砕機を提供する。【解決手段】破砕機Ｃは、被処理物の投入口１０ａと排出口１０ｂを有するケーシング１０内に、破砕刃４を有する破砕ロータ１と、係止刃５を有する搬送ロータ２と、第１ブレード６及び第２ブレードを有する除去ロータ３を、鉛直方向において搬送ロータ２、破砕ロータ１及び除去ロータ３の順に下方に位置するように配置する。破砕ロータ１と搬送ロータ２は、互いの間の部分を破砕刃４と係止刃５が投入口１０ａから排出口１０ｂへ向かうように、互いに反対方向に回転駆動される。破砕ロータ１と除去ロータ３は、互いの間の部分を破砕刃４とブレードが排出口１０ｂから投入口１０ａへ向かうように、互いに反対方向に回転駆動される。【選択図】図１

Description

本発明は、各種物質を収容した袋体を破って内容物を排出させる破袋工程や、一連の処理工程の前段階において物質を比較的大きな寸法に破砕する粗破砕工程に好適な破砕機に関する。

都市ゴミや、各種産業で排出された廃棄物は、再生利用や最終処分の種々の処理に付するために、事前に寸法を削減する処理が行われる。このような処理を行うため、従来より、回転刃を備えた２つの破砕ロータを有する破砕機が用いられている。

この種の破砕機としては、図１６に示すように、上部に投入口２０１ａを有すると共に下部に排出口２０１ｂを有するケーシング２０１内に、２つの破砕ロータ１０２，２０２を互いに平行に配列したものがある（例えば、特許文献１）。この破砕機２００の破砕ロータ１０２は、図示しないモータで回転駆動される２つの回転軸２０３，２０３に、複数の回転刃２０４が固定されて形成されている。ケーシング２０１の内壁面には、各回転軸２０３の外周面と回転刃２０４の回転経路に近接して配置された固定刃２０５，２０５が設けられている。

上記破砕ロータ１０２の回転刃２０４は、回転方向の前方に刃先が形成されており、一方の破砕ロータ１０２の回転刃２０４の刃先と、他方の破砕ロータ１０２の回転刃２０４の刃先とが互いに反対方向を向くように固定されている。上記２つの回転軸２０３，２０３は、軸方向視において互いの回転軸２０３，２０３の間を回転刃２０４が投入口２０１ａから排出口２０１ｂに向かうように、互いに反対方向に回転駆動される。これにより、２つの回転軸２０３，２０３の回転刃２０４，２０４でせん断作用を発揮して、被処理物を破砕するようになっている。また、上記ケーシング２０１の内壁面に固定された固定刃２０５，２０５は、各回転軸２０３によって回転駆動される回転刃２０４が近接して通過することにより、この固定刃２０５と回転刃２０４とでせん断作用を発揮して被処理物を破砕する。

この破砕機２００は、被処理物を破砕する破砕運転では、上記２つの回転軸２０３，２０３が、互いに逆方向に同じ速度で回転駆動される。破砕運転中に、破砕が困難な金属塊や岩石等の破砕困難物が回転刃２０４に噛み込んだ場合、モータの過負荷によって噛み込みを検知し、両方の回転軸２０３の回転方向を短時間おきに切り替える正逆反復運転を行って破砕困難物の噛み込みを解決するようになっている。また、紐状や帯状の被処理物が回転軸２０３や回転刃２０４に絡まった場合も、正逆反復運転を行い、絡まった被処理物を解すようになっている。

特開平０９−０３８５１５号公報

しかしながら、上記従来の破砕機２００は、被処理物のせん断能力が比較的低く、被処理物が長尺のまま残留しやすいので、回転軸２０３や回転刃２０４に被処理物が絡まりやすいという問題がある。被処理物が絡まりやすいと、正逆反復運転を行う時間が長くなって、破砕機２００の処理効率が低下する問題がある。また、正逆反復運転を行っても、回転軸２０３や回転刃２０４に隣接する固定刃２０５の存在により、回転軸２０３や回転刃２０４に絡まった被処理物が除去され難いという問題がある。正逆反復運転を行っても除去できない被処理物は、運転を中止して人手で除去する必要があるので、除去の手間がかかると共に、運転の中止により処理効率が更に低下する問題がある。さらに、破砕困難物を回転刃２０４が噛み込んだ場合、正逆反復運転を行っても破砕困難物を破砕ロータ１０２上から除去できないので、正逆反復運転で破砕困難物の噛み込みを解除した後に、運転を中止して破砕困難物を人力で除去する必要がある。したがって、破砕困難物を除去する手間がかかると共に、運転の停止により処理効率が低下する問題がある。

そこで、本発明の課題は、被処理物を効果的に破砕できると共に、被処理物が刃や軸に絡まる不都合を防止できる破砕機を提供することにある。また、被処理物が刃や軸に絡まった場合でも、絡まった被処理物を容易に除去することができて、処理効率を高めることができる破砕機を提供することにある。また、被処理物に混入した破砕困難物が刃や軸に噛み込んでも、噛み込んだ破砕困難物を容易に除去でき、処理効率を高めることができる破砕機を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の破砕機は、被処理物の投入口と排出口を有するケーシングと、
上記ケーシング内に配置され、正転方向に回転駆動されて上記被処理物を破砕する破砕刃を有する破砕ロータと、
上記ケーシング内に上記破砕ロータと隣接して配置され、上記破砕ロータよりも低い周速度で破砕ロータと反対方向に駆動され、上記破砕ロータとの間において上記投入口から排出口へ向かう方向に移動する正転方向に回転駆動されて、上記破砕ロータの破砕刃で破砕される被処理物を支持しながら搬送する支持手段を有する搬送ロータと、
上記ケーシング内に上記破砕ロータと隣接して配置され、上記破砕ロータよりも低い周速度で破砕ロータと反対方向に駆動され、上記破砕ロータとの間において上記排出口から投入口へ向かう方向に移動する正転方向に回転駆動されて、上記破砕ロータに絡まった被処理物を除去する除去手段を有する除去ロータと
を備えることを特徴としている。

上記構成によれば、ケーシングの投入口から投入された被処理物は、搬送ロータの支持手段で支持されると共に、この搬送ロータと反対方向に駆動される破砕ロータの破砕刃によって破砕される。搬送ロータは、破砕ロータよりも低い周速度で破砕ロータと反対方向に回転駆動され、破砕ロータとの間において投入口から排出口へ向かう方向に移動する正転方向に回転駆動されるので、上記破砕ロータの破砕刃で破砕される被処理物を支持しながら排出口へ向かって搬送することができる。これにより、破砕刃で破砕される際に被処理物に生じる反力を搬送ロータで安定して支持できるので、被処理物を効果的に破砕して排出口から排出することができる。また、除去ロータは、破砕ロータよりも低い周速度で破砕ロータと反対方向に回転駆動され、破砕ロータとの間において排出口から投入口へ向かう方向に移動する正転方向に回転駆動されるので、破砕ロータに絡まった被処理物に破砕ロータの正転方向と反対の逆転方向に向かう力を作用させて、被処理物を破砕ロータから容易に分離させて投入口側へ落下させることができる。したがって、破砕ロータが正転方向に回転駆動されて被処理物の破砕を行いながら、この破砕ロータに絡まった被処理物を効果的に除去することができる。その結果、破砕ロータに絡まった被処理物を除去するために破砕ロータを停止させる頻度が大幅に低くなるので、処理効率の高い破砕機が得られる。

一実施形態の破砕機は、上記除去ロータの除去手段は、軸方向視において放射状に配置され、径方向に関して先端が上記正転方向と反対の逆転方向を向いて傾斜したブレードである。

上記実施形態によれば、除去ロータが、軸方向視において放射状に配置され、径方向に関して先端が上記正転方向と反対の逆転方向を向いて傾斜したブレードによって形成された除去手段を備えるので、この除去ロータよりも高い周速度で回転駆動される破砕ロータに対して、効果的に逆転方向に向かう力を作用させることができる。したがって、破砕ロータに絡まった被処理物を、効果的に破砕ロータから分離させて投入口側へ落下させることができる。

一実施形態の破砕機は、上記除去ロータの除去手段は、上記破砕ロータの破砕刃に接近して回転駆動される第１の除去手段と、上記破砕ロータの軸方向に隣接する破砕刃と破砕刃との間の部分に接近して回転駆動される第２の除去手段とを含む。

上記実施形態によれば、破砕ロータの破砕刃に絡まった被処理物を第１の除去手段によって除去すると共に、破砕ロータの破砕刃と破砕刃との間の部分に絡まった被処理物を第２の除去手段によって除去できるので、破砕ロータに絡まった被処理物を効果的に除去することができる。

一実施形態の破砕機は、上記除去ロータは、上記破砕ロータに関して上記搬送ロータの反対側に配置されている。

上記実施形態によれば、破砕ロータと搬送ロータとで被処理物の破砕を行いながら、破砕ロータに関して上記搬送ロータの反対側に配置された除去ロータにより、破砕ロータに絡まった被処理物を除去することができる。

一実施形態の破砕機は、上記搬送ロータの支持手段は、上記被処理物を引掛けて破砕ロータの破砕刃による破砕の反力を支持する一方、下方を向いたときに上記被処理物が脱落するように形成されている。

上記実施形態によれば、被処理物が破砕ロータの破砕刃で破砕されるとき、搬送ロータの支持手段により上記被処理物が引掛けられることにより、破砕刃で破砕される際に被処理物に生じる反力が支持される。したがって、被処理物が破砕刃で効果的に破砕される。一方、搬送ロータの支持手段が下方を向くと、引掛けられていた被処理物が支持手段から脱落するので、破砕された被処理物を迅速に排出口から排出することができる。

一実施形態の破砕機は、上記搬送ロータの支持手段は、上記搬送ロータの軸方向視において、先端部分が上記正転方向と反対の逆転方向を向くように形成されている。

上記実施形態によれば、先端部分が、搬送ロータの正転方向と反対の逆転方向を向くように形成された支持手段により、破砕ロータの破砕刃で破砕される際に被処理物を効果的に引掛けることができる一方、支持手段が下方を向いたときに被処理物を容易に脱落させることができる。ここで、上記支持手段は、軸方向視において、正転方向の側の縁が逆転方向の側の縁よりも長く形成された不等辺の三角形状であるのが好ましい。また、上記支持手段の先端は、先端部分の角の二等分線が搬送ロータの径方向に関して逆転方向の側を向くように傾斜しているのが好ましい。また、上記支持手段の形状は、曲線や曲面を含んで形成されてもよい。また、上記支持手段は、被処理物を引掛けるようにフック状に形成されてもよい。

一実施形態の破砕機は、上記破砕ロータと搬送ロータと除去ロータの回転速度は、上記搬送ロータの周速度を１として、上記破砕ロータの周速度が５以上３０以下、かつ、上記除去ロータの周速度が０．２以上２以下の割合となるように設定されている。

上記実施形態によれば、破砕ロータの周速度を搬送ロータの周速度に対して５以上３０以下の割合とすることにより、破砕刃による破砕の際に被処理物に生じる反力が安定して搬送ローラに支持されるので、被処理物を安定して効果的に破砕することができる。また、除去ロータの周速度を搬送ロータの周速度に対して０．２以上２以下の割合とすることにより、破砕ロータに対して逆転方向の力を効果的に作用させ、被処理物を破砕ロータから効果的に分離させて除去することができる。ここで、破砕ロータの周速度は、搬送ロータの周速度に対して１０以上２０以下の割合であるのが好ましく、約１６倍であるのが特に好ましい。また、除去ロータの周速度は、搬送ロータの周速度に対して０．４以上１以下の割合であるのが好ましく、約０．５倍であるのが特に好ましい。

一実施形態の破砕機は、上記破砕ロータに被処理物が巻き付いた場合、上記破砕ロータを上記正転方向と反対の逆転方向に回転駆動すると共に、上記除去ロータを上記正転方向と反対の逆転方向に回転駆動する巻き付き解除運転を行う。

上記実施形態によれば、破砕ロータを逆転方向に回転駆動すると共に、除去ロータを逆転方向に回転駆動する巻き付き解除運転を行うことにより、破砕ロータに巻き付いた被処理物を効果的に除去することができる。

一実施形態の破砕機は、上記ケーシングの壁部に、上記除去ロータの側方位置に設けられた開口部と、
上記開口部を開閉する開閉扉とを備え、
上記破砕ロータと搬送ロータとの間に被処理物が噛み込んだ場合、上記開閉扉を開いて上記開口部を解放し、上記破砕ロータを上記正転方向と反対の逆転方向に回転駆動すると共に、上記搬送ロータを上記正転方向と反対の逆転方向に回転駆動する一方、上記除去ロータを正転方向に回転駆動する排出運転を行う。

上記実施形態によれば、破砕ロータを逆転方向に回転駆動すると共に、搬送ロータを逆転方向に回転駆動する一方、除去ロータを正転方向に回転駆動する排出運転を行うことにより、破砕ロータと搬送ロータとの間に噛み込んだ被処理物を取り出し、この被処理物を破砕ロータと除去ロータの回転力によって開口部に移動させ、開閉扉が開いて開放された開口部から上記被処理物を排出することができる。

本発明の実施形態の破砕機を示す横断面図である。破砕機の破砕ロータ及び搬送ローラの配置位置における平断面図である。破砕ロータの破砕刃の配置位置における横断面図である。破砕ロータの係合歯の配置位置における横断面図である。破砕ロータの縦断面図である。搬送ロータの破砕刃の配置位置における横断面図である。搬送ロータの係合歯の配置位置における横断面図である。搬送ロータの縦断面図である。除去ロータの第１ブレードの配置位置における横断面図である。除去ロータの第２ブレードの配置位置における横断面図である。除去ロータの縦断面図である。破砕機の側面図である。破砕機の開口部を開いた様子を示す横断面図である。除去ロータの揺動付勢機構を備えた破砕機を示す正面図である。図１４の破砕機の除去ロータの配置位置における縦断面図である。従来の破砕機を示す横断面図である。

以下、本発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。

本発明の実施形態の破砕機は、土砂や金属等の不燃物と、伐採木や布や紙やプラスチック等の可燃物とが混在した廃棄物を、袋体としてのフレキシブルコンテナバッグ（以下、フレコンバッグという）に収容してなる袋入り廃棄物を破砕して、廃棄物とフレコンバッグの両方の破砕片を得るものである。フレコンバッグは、ポリプロピレンやポリエチレン等の可燃性樹脂繊維で作製された袋体本体と、この袋体本体にループ状に縫い付けられて、袋体本体を吊り下げるように形成され、ポリプロピレンやポリエチレン等の可燃性樹脂繊維で作製されたベルトとを有し、数百キログラムから数トンの内容物を収容可能なものが用いられる。なお、本発明の破砕機は、各種材料を複数の段階を経て寸法を削減する場合において、比較的大きい寸法の材料を破砕する粗破砕に用いることができる。

図１は、実施形態の破砕機を示す横断面図である。この破砕機Ｃは、上端に投入口１０ａが形成されていると共に下端に排出口１０ｂが形成された本体ケーシング１０と、本体ケーシング１０内に配置された破砕ロータ１と搬送ロータ２と除去ロータ３を有する。ケーシング１０は、上部が上端の投入口１０ａに向かって拡径したホッパ状に形成されている。このケーシング１０内に、被処理物を破砕する破砕ロータ１と、被処理物を支持しながら破砕ロータ１に搬送する搬送ロータ２と、破砕ロータ１に絡まった被処理物を除去する除去ロータ３とが配置されている。破砕ロータ１と搬送ロータ２の配置位置は、投入口１０ａと排出口１０ｂとを結ぶ方向において、破砕ロータ１が搬送ロータ２よりも排出口１０ｂ側に偏っている。また、破砕ロータ１と除去ロータ３の配置位置は、投入口１０ａと排出口１０ｂとを結ぶ方向において、除去ロータ２が破砕ロータ１よりも排出口１０ｂ側に偏っている。搬送ロータ２と、破砕ロータ１と、除去ロータ３は、この順に、搬送ロータ２から除去ロータ３に向かうにつれて排出口１０ｂ側に近くなるように、軸方向視において傾斜して配列されている。

図２は、破砕機Ｃの破砕ロータ１と搬送ロータ２と除去ロータ３の配置位置における断面図であり、搬送ロータ２の中心軸と、破砕ロータ１の中心軸と、除去ロータ３の中心軸とに沿って破砕機Ｃを切断した様子を模式的に示している。図２において、破砕ロータ１と搬送ロータ２と除去ロータ３は、切断面ではなく、軸直角方向から側面を見た様子を示している。破砕ロータ１は、回転軸１２と、回転軸１２の外周に固定された環状の破砕刃マウント４０と、破砕刃マウント４０に固定された複数の破砕刃４，４，４，・・・を有する。搬送ロータ２は、回転軸１３と、回転軸１３の外周に固定された環状の係止刃マウント５０と、係止刃マウント５０に固定された複数の支持手段としての係止刃５，５，５，・・・を有する。除去ロータ３は、回転軸１４と、回転軸１４に沿って所定間隔を置いて固定された環状の複数の支持円盤６１と、支持円盤６１の相互間に配列された第１の除去手段としての複数の第１ブレード６と、支持円盤６１の相互間に設けられた第２の除去手段としての複数の第２ブレード６２を有する。第１ブレード６と第２ブレード６２は、軸方向において隣接する支持円盤６１間に交互に配置されている。ケーシング１０の内側面には、搬送ロータ２に隣接する固定刃７が配置されている。破砕ロータ１の回転軸１２と、搬送ロータ２の回転軸１３と、除去ロータ３の回転軸１４は、図示しないモータによって正逆回転可能に駆動される。

図３は、破砕ロータ１の破砕刃４の配置位置における横断面図であり、図４は、破砕ロータ１の係合歯８の配置位置における横断面図であり、図５は、破砕ロータ１の縦断面図である。破砕ロータ１に設けられた破砕刃４は、回転軸１２に外嵌して固定された凸形状断面の環状の破砕刃マウント４０に、周方向に配列された複数のボルト４２で固定されている。破砕刃４は、軸方向視において破砕刃マウント４０よりも径方向外側に突出した破砕刃本体４ａと、破砕刃マウント４０の回転軸方向に接して破砕刃マウント４０に固定される基部４ｂとを有する。破砕刃本体４ａは、回転軸方向視において略台形状を有し、矢印Ｒ１で示す正転方向の前側の縁が尖った断面を有して径方向に延在する刃先に形成されている。一方、破砕刃本体４ａの回転方向の後ろ側の縁は、角型断面を有して径方向に対して傾斜する峰に形成されている。これにより、破砕ロータ１が矢印Ｒ１に示す正転方向に回転したときに、刃先の前側縁で被処理物を切断する一方、破砕ロータ１が矢印Ｒ１１で示す逆転方向に回転したときに、刃先の後ろ側の峰で被処理物を移動させるように形成されている。破砕刃４の基部４ｂは、回転軸方向視において破砕刃本体４ａよりも周方向の両側に長く延在する弧状に形成されている。

破砕ロータ１には、軸方向において、破砕刃４の相互間と、軸方向に対向するケーシング１０の内壁面と破砕刃４との間に、回転軸１２の外周側に放射状に配列された複数の板状の係合歯８，８，８，・・・が取り付けられている。係合歯８は、先端縁が被処理物に係合する波型に形成されている。破砕ロータ１の係合歯８は、搬送ロータ２の係止刃５の回転経路に近接すると共に、除去ロータ３の第１ブレード６の回転経路に近接して回転駆動される。係合歯８に係合する被処理物は、上記除去ロータ３の第１ブレード６によって除去される。

破砕ロータ１に設けられた係合歯８は、図４に示すように、回転軸１２に外嵌して固定された矩形断面の環状の係合歯マウント８２に、取付部材８１を介して固定されている。取付部材８１は、係合歯マウント８２の外周面に沿って固定される４分の１円弧の湾曲ベルト部の中央に、径方向に突出して係合歯８が取り付けられる取付部を有する。取付部材８１は、係合歯マウント８２の外周面を取り囲むように４つが連なって固定され、各々が合計４つの係合歯８を保持している。４つの取付部材８１は、各々の湾曲ベルト部がボルト８３によって係合歯マウント８２に固定されると共に、端部に径方向に突設された連結部８４がボルト８５で固定されて互いに連結されている。係合歯８は、取付部材８１の取付部に対して、径方向の取付位置が調整可能に形成されている。これにより、係合歯８の先端の回転経路と、除去ロータ３の第１ブレード６の先端の回転経路との間の距離や、係合歯８の先端の回転経路と、搬送ロータ２の係止刃５の先端の回転経路との間の距離が調整可能になっている。

破砕ロータ１の回転軸１２には、図５の縦断面図に示すように、破砕刃４が取り付けられる破砕刃マウント４０と、係合歯８が取り付けられる係合歯マウント８２とが、軸方向に交互に配列されている。破砕ロータ１の両端に位置する係合歯マウント８２には、ケーシング１０の内側面に対向する端面に、径方向に延びる複数のスクレーパ４５，４５，４５，・・・が設けられている。このスクレーパ４５により、係合歯マウント８２とケーシング１０との間に被処理物が詰まる不都合を防止している。

図６は、搬送ロータ２の係止刃５の配置位置における横断面図であり、図７は、搬送ロータ２の係合歯９の配置位置における横断面図であり、図８は、搬送ロータ２の縦断面図である。搬送ロータ２に設けられた係止刃５は、回転軸１３に外嵌して固定された凸形状断面の環状の係止刃マウント５０に、周方向に配列された複数のボルト５２で固定されている。係止刃５は、軸方向視において係止刃マウント５０よりも径方向外側に突出した３つの支持手段としての係止刃本体５ａと、係止刃マウント５０の回転軸方向に接して係止刃マウント５０に固定される基部５ｂとを有する。支持手段としての係止刃本体５ａは、回転軸方向視において不等辺の三角形状を有し、矢印Ｒ２で示す正転方向の前側の縁が、回転方向の後ろ側の縁よりも長く形成されている。これにより、回転軸方向視において、係止刃本体５ａの先端部分が、角の二等分線が径方向に関して傾斜して、矢印Ｒ２１で示す逆転方向を向くように形成されている。このように形成された係止刃本体５ａは、破砕刃４で破砕される際に被処理物を安定して支持するようになっている。係止刃５の基部５ｂは、回転軸方向視において３つの係止刃本体５ａ，５ａ，５ａに相当する周方向長さを有する弧状に形成されている。なお、支持手段としての係止刃本体５ａは、先端部分の角の二等分線が搬送ロータの径方向に対して逆転方向を向くように傾斜していれば、他の形状でもよい。例えば、係止刃本体５ａの形状は、曲線や曲面を含んで形成されてもよい。また、係止刃本体５ａは、被処理物を引掛けるフック状に形成されてもよい。

搬送ロータ２には、軸方向において、係止刃５の相互間に、回転軸１３の外周側に放射状に配列された複数の板状の係合歯９，９，９，・・・が取り付けられている。係合歯９は、先端縁が被処理物に係合する波型に形成されている。搬送ロータ２の係合歯９が回転駆動されると、破砕ロータ１の破砕刃４の回転経路に近接すると共に、搬送ロータ２と固定刃７との間に形成される隙間を通過する。上記係合歯９の先端縁が固定刃７の表面に近接して移動することにより、上記隙間に被処理物が詰まる不都合を防止するようになっている。

搬送ロータ２に設けられた係合歯９は、図７に示すように、破砕ロータ１と同様に、回転軸１３に外嵌して固定された矩形断面の環状の係合歯マウント９２に、取付部材９１を介して固定されている。取付部材９１は、係合歯マウント９２の外周面に沿って固定される４分の１円弧の湾曲ベルト部の中央に、径方向に突出して係合歯９が取り付けられる取付部を有する。取付部材９１は、係合歯マウント９２の外周面を取り囲むように４つが連なって固定され、これらの４つの取付部材９１で４つの係合歯９を保持している。４つの取付部材９１は、各々の湾曲ベルト部がボルト９３によって係合歯マウント９２に固定されると共に、端部に径方向に突設された連結部９４がボルト９５で固定されて互いに連結されている。係合歯９は、取付部材９１の取付部に対して、径方向の取付位置が調整可能に形成されている。これにより、係合歯９の先端の回転経路と、固定刃７の軸対向面７ａとの間の距離や、係合歯９の先端の回転経路と、破砕ロータ１の破砕刃４の先端の回転経路との間の距離が調整可能になっている。

搬送ロータ２の回転軸１３には、図８の縦断面図に示すように、係止刃５が取り付けられる係止刃マウント５０と、係合歯９が取り付けられる係合歯マウント９２とが、軸方向に交互に配列されている。搬送ロータ２の両端に位置する係止刃マウント５０には、ケーシング１０の内側面に対向する端面に、径方向に延びる複数のスクレーパ５５，５５，５５，・・・が設けられている。このスクレーパ５５により、係止刃マウント５０とケーシング１０との間に被処理物が詰まる不都合を防止している。

搬送ロータ２に隣接する固定刃７は、図２に示すように、搬送ロータ２の係合歯９に対向する軸対向面７ａと、係止刃５の回転経路に対向する係止刃対向面７ｂを有する。軸対向面７ａと係止刃対向面７ｂは、回転軸１３と同心の円筒面に形成され、軸対向面７ａの相互間に係止刃対向面７ｂが溝状をなすように形成されている。固定刃７は、図１に示すように、軸対向面７ａ及び係止刃対向面７ｂに連なり、横断面視において回転軸１３の側方に水平に延びる水平面７ｃと、回転軸１３の下方に延びる鉛直面７ｄを有する。

図９は、除去ロータ３の第１ブレード６の配置位置における横断面図であり、図１０は、除去ロータ３の第２ブレード６２の配置位置における横断面図であり、図１１は、除去ロータ３の縦断面図である。除去ロータ３の回転軸１４には、軸方向に長い離隔と短い離隔を交互において、複数の支持円盤６１が固定されている。長い離隔をおいた支持円盤６１と支持円盤６１との間に、板状体で形成された複数の第１ブレード６が、回転軸１４の外周側に等角度をおいて配列されて固定されている。短い離隔をおいた支持円盤６１と支持円盤６１との間には、板状体で形成された複数の第２ブレード６２が、回転軸１４の外周に等角度をおいて配列されて固定されている。第１ブレード６が固定される支持円盤６１と支持円盤６１との間には、回転軸１４と同心の筒状部材６０が固定されており、この筒状部材６０の外周面と、支持円盤６１と支持円盤６１の互いに対向する面に、第１ブレード６の３辺が溶接により固定されている。第１ブレード６は、図１１の回転軸方向視において、径方向に関して、先端が逆転方向を向くように傾斜して配置されている。この第１ブレード６の先端は、端面が、同一の角度位置における回転軸１４の接線と平行に形成されており、除去ロータ３の逆転方向を向く縁が尖った刃先状に形成されている。第２ブレード６２は、回転軸１４の外周面と、短い離隔をおいた支持円盤６１と支持円盤６１とが互いに対向する面とに、３辺が溶接により固定されている。第２ブレード６２は、軸方向視において径方向に放射状に配列されている。第２ブレード６２の先端の端面は、同一の角度位置における回転軸１４の接線と傾斜しており、除去ロータ３の逆転方向の側の縁が尖った刃先状に形成されている。この除去ロータ３は、破砕ロータ１よりも低い周速度で回転駆動されることにより、破砕ロータ１に絡まった被処理物に対して、第１ブレード６の先端と第２ブレード６２の先端とが食い込んで、被処理物を除去するようになっている。詳しくは、破砕ロータ１の係合歯８の回りに絡まった被処理物に第１ブレード６の先端が食い込んで除去し、破砕ロータ１の破砕刃４に絡まった被処理物に第２ブレード６２の先端が食い込んで除去する。これにより、係合歯８の設置部分と破砕刃４の設置部分とで凹凸が形成される破砕ロータ１の外周部から、効果的に被処理物を除去するようになっている。

図１２は、破砕機Ｃのケーシング１０の側面を示す図である。ケーシング１０の側面には、除去ロータ３の側方部分が除去ロータ３の延在範囲にわたって開放される開口部が設けられている。この開口部に、外側に向かって開閉する開閉扉１１が設けられており、開閉扉１１は、開口部の投入口１０ａ側の上端縁に設けられた回動軸２０回りに揺動可能に形成されている。この開閉扉１１は、ケーシング１０の側面の幅方向中央に設けられた扉開閉シリンダ２１により、開閉駆動される。扉開閉シリンダ２１は、油圧により作動する複動シリンダであり、作動油が供給されるシリンダ室を有するシリンダ部２２の上端が、ケーシング１０の側面の上端に固定された支持アーム２６に、接続ピン２７回りに回動可能に連結されている。扉開閉シリンダ２１は、シリンダ部２２の下端から出没するロッド２３の先端が、開閉扉１１に固定された三角形のアーム部材２４に、接続ピン２５回りに回動可能に連結されている。図１３に示すように、上記開閉扉１１が矢印Ａで示すように回動軸２０回りに揺動して開口部が開いて、排出通路を形成するようになっている。ケーシング１０の側面の幅方向両側の下部には、破砕運転時に開閉扉１１を閉鎖状態に保持する電子錠が設けられている。電子錠は、ロックピン２９と、ロックピン２９をソレノイドにより駆動する駆動部２８を有し、駆動部２８から出没駆動されるロックピン２９が、開閉扉１１の側縁部に設けられたロック孔に係合して、開閉扉１１の閉鎖状態を保持するようになっている。

破砕機Ｃが、被処理物を破砕する破砕運転を行う場合、破砕ロータ１と搬送ロータ２と除去ロータ３は、図１の矢印Ｒ１とＲ２とＲ３で示すように、いずれも正転方向に回転する。これにより、破砕ロータ１と搬送ロータ２との間において破砕刃４と係止刃５が投入口１０ａから排出口１０ｂへ向かう方向に移動する。これと共に、破砕ロータ１と除去ロータ３との間において破砕刃４と第１及び第２ブレード６，６２が排出口１０ｂから投入口１０ａへ向かう方向に移動する。上記破砕ロータ１と搬送ロータ２と除去ロータ３の回転速度は、搬送ロータ２の周速度を１として、破砕ロータ１の周速度が５以上３０以下、かつ、除去ロータ３の周速度が０．２以上２以下の割合となるように設定されている。ここで、破砕ロータ１の周速度は、搬送ロータ２の周速度に対して１０以上２０以下の割合であるのが好ましく、約１６倍であるのが特に好ましい。また、除去ロータ３の周速度は、搬送ロータ２の周速度に対して０．４以上１以下の割合であるのが好ましく、約０．５倍であるのが特に好ましい。本実施形態では、破砕運転時において、破砕ロータ１の周速度を０．７５ｍ／ｓ、搬送ロータ２の周速度を０．０５ｍ／ｓ、除去ロータ３の周速度を０．０２５ｍ／ｓで回転駆動する。

投入口１０ａから投入された被処理物は、破砕ロータ１上に落下すると、搬送ロータ２の側に送られて搬送ロータ２の係止刃５に係止され、係止刃５に支持された状態で破砕刃４によって破砕される。また、投入口１０ａから投入された被処理物が、搬送ロータ２上に落下すると、破砕ロータ１の側に送られ、係止刃５に支持された状態で破砕刃４によって破砕される。いずれの場合も、被処理物は、刃先が搬送ロータ２の逆転方向を向く係止刃５によって係止されて支持され、かつ、支持された係止刃５に対して５倍以上３０倍以下の周速度で回転する破砕刃４によって破砕されるので、破砕の際に生じる反力が安定して係止刃５に支持される。したがって、被処理物が、例えば樹脂繊維で作成されたフレコンバッグ等のように強度の高い繊維を含んでいても、被処理物を効果的にせん断して破砕することができる。なお、上記破砕ロータ１の破砕刃４の周速度は、搬送ロータ２の係止刃５の周速度に対して１０倍以上２０倍以下であるのが好ましい。更には、破砕機Ｃの実機を種々の周速度で運転して実験を行った結果、破砕ロータ１の破砕刃４の周速度を、搬送ロータ２の係止刃５の周速度に対して約１６倍とすると、特に好ましいことが判明した。また、投入口１０ａと排出口１０ｂとを結ぶ方向において、破砕ロータ１が搬送ロータ２よりも排出口１０ｂ側に偏っており、鉛直方向において搬送ロータ２の下方に破砕ロータ１が配置されていると共に、搬送ロータ２の係止刃５の刃先が逆転方向を向いている。したがって、投入口１０ａから投入された被処理物を搬送ロータ２が効果的に捕獲して係止することができ、破砕ロータ１で破砕を行う際に被処理物を搬送ロータ２で効果的に支持できて、被処理物を効果的に破砕できる。また、鉛直方向において搬送ロータ２の下方に破砕ロータ１が配置されているので、破砕ロータ１と搬送ロータ２との間に被処理物が入り込み難いから、被処理物の噛み込みを効果的に防止できる。このように、本実施形態の破砕機Ｃは、被処理物を効果的に破砕できるので破砕ロータ１や搬送ロータ２に被処理物が絡み難く、また、破砕ロータ１と搬送ロータ２の間に噛み込みが生じ難いので、絡まった被処理物や噛み込んだ被処理物を除去する頻度を少なくできるから、高い処理効率を有する。

搬送ロータ２の係止刃５に係止され、低速の搬送ロータ２で搬送されながら高速の破砕ロータ１の破砕刃４によって破砕された被処理物は、被処理物を係止する係止刃５の係止刃本体５ａが回転軸１３の鉛直下方に近づくと、係止刃本体５ａの先端が鉛直下方側を向く。これにより、被処理物が重力によって係止刃本体５ａから脱落し、速やかに排出口１０ｂを通って下方に排出される。

一方、除去ロータ３は、上記搬送ロータ２と協働して被処理物を破砕する破砕ロータ１に絡まる被処理物を、破砕ロータ１が被処理物の破砕を行うのと並行して除去する。すなわち、破砕ロータ１の破砕刃４や係合歯８に被処理物が係合して破砕ロータ１と共に回転すると、この被処理物は、破砕ロータ１よりも低速で回転する除去ロータ３の側に送られる。破砕ロータ１に絡まって除去ロータ３に達した被処理物は、除去ロータ３の第１ブレード６又は第２ブレード６２から破砕ロータ１の逆転方向の力を受け、第１ブレード６又は第２ブレード６２の尖った先端のせん断作用も相俟って、効果的に破砕ロータ１から分離する。破砕ロータ１から分離した被処理物は、排出口１０ｂから排出される。このように、破砕ロータ１が正転方向に回転すると共に除去ロータ３が正転方向に回転して、破砕ロータ１と除去ロータ３との間において破砕刃４と第１及び第２ブレード６，６２が排出口１０ｂから投入口１０ａへ向かう方向に移動し、かつ、破砕ロータ１が除去ロータ３よりも高い周速度で回転することにより、破砕ロータ１に絡まった被処理物を、排出口１０ｂの側で分離することができる。また、除去ロータ３の第１及び第２ブレード６，６２の先端が逆転方向を向いているので、破砕ロータ１に絡まった被処理物が第１及び第２ブレード６，６２に達する位置で、第１及び第２ブレード６，６２を排出口１０ｂの側に向けることができる。したがって、除去ロータ３の第１及び第２ブレード６，６２で分離した被処理物を、速やかに排出口１０ｂ側に落下させて、排出口１０ｂから排出することができる。

また、被処理物のうち、係止刃５に絡まって回動し、固定刃７に導かれるものがある。この係止刃５によって固定刃７に導かれた被処理物は、係止刃５と、固定刃７の下方の傾斜面７ｄとの間や、固定刃７の軸対向面７ａと係止刃対向面７ｂとの間に連なる側面との間でせん断される。上記係止刃５と固定刃７とでせん断された被処理物は、排出口１０ｂを通って下方に排出される。

本実施形態の破砕機Ｃにおいて、破砕ロータ１と搬送ロータ２と除去ロータ３が矢印Ｒ１、Ｒ２及びＲ３の方向に回転駆動される破砕運転を行うにつれて、破砕ロータ１に絡まった被処理物が除去ロータ３で除去されず、破砕ロータ１に巻き付く場合がある。この場合、破砕ロータ１に巻き付いた被処理物を解いて除去する巻き付き解除運転を行う。破砕運転から巻き付き解除運転への切り替えは、破砕ロータ１に巻き付いた被処理物を視認した操作者が制御盤を操作して行ってもよいが、モータの負荷を検出して自動制御により行ってもよい。すなわち、破砕ロータ１に巻き付いた被処理物の量が多いと、回転軸１２を駆動するモータの負荷が増大するので、モータの負荷に所定の基準値を設定し、この基準値を負荷が超えた場合に、破砕運転から巻き付き解除運転へ切り替えるように設定することができる。巻き付き解除運転では、破砕ロータ１と除去ロータ３とを図１の矢印Ｒ１１及びＲ３１で示す逆転方向に回転駆動する。これにより、破砕ロータ１に巻き付いた被処理物が、重力により破砕ロータ１から巻き出されて分離する。破砕ロータ１から分離した被処理物は、排出口１０ｂから排出される。

本実施形態の破砕機Ｃにおいて、破砕ロータ１と搬送ロータ２と除去ロータ３が矢印Ｒ１、Ｒ２及びＲ３の方向に回転駆動される破砕運転を行う際、寸法の大きい岩石や金属塊等の破砕困難物が被処理物に混入して投入される場合がある。この場合、図１３に示すように、ケーシング１０の側面に設けられた開閉扉１１を開き、排出通路を通して開口部から破砕困難物３０を排出する排出運転を行う。破砕運転から排出運転への切り替えは、混入した破砕困難物３０を視認した操作者が制御盤を操作して行ってもよいが、ケーシング内に設けられたセンサで破砕困難物３０を検出し、この検出信号に基づいて行ってもよい。また、破砕ロータ１と搬送ロータ２との間に破砕困難物３０が噛み込んだことをモータの負荷に基づいて検出し、破砕運転から排出運転への切り替えを行ってもよい。破砕運転から排出運転へ切り替えられると、制御装置は、電子錠を制御して駆動部２８によりロックピン２９を開閉扉１１のロック孔から退去させた後、扉開閉シリンダ２１を制御してシリンダ部２２内にロッド２３を没入側に駆動する。これにより、図１３の矢印Ａで示すように開閉扉１１と共に固定刃６の上部固定刃６１が上方に引き上げられ、回動軸２０回りに回動して、ケーシング１０の開口部が開いて排出通路が形成される。また、図１３に示すように、破砕ロータ１を矢印Ｒ１１で示すように逆転方向に回転駆動し、搬送ロータ２を矢印Ｒ２１で示すように逆転方向に回転駆動する一方、除去ロータ３は矢印３で示す正転方向に回転駆動する。これにより、破砕ロータ１と搬送ロータ２との間に破砕困難物３０が噛み込んだ場合は、矢印Ｆ１で示すように破砕ロータ１と搬送ロータ２との間の噛み込みが解除される。また、破砕ロータ１の上に破砕困難物３０が位置する場合は、矢印Ｆ２で示すように除去ロータ３の側に搬送され、除去ロータ３の上に破砕困難物３０が位置する場合は、矢印Ｆ３で示すように開口部の側に搬送される。こうして、被処理物に混入して投入された破砕困難物３０を、ケーシング１０内を開口部に向かって搬送し、開口部から排出することができる。本実施形態の破砕機Ｃによれば、搬送ロータ２と破砕ロータ１と除去ロータ３が、この順で下方に位置しているので、搬送ロータ２と破砕ロータ１を逆転方向に回転することにより、搬送ロータ２や破砕ロータ１上の破砕困難物３０を容易に除去ロータ３に送って開口部から外部に排出することができる。

上記実施形態において、除去ロータ３は、ケーシング１０に固定した軸受で回転軸１４が支持され、破砕ロータ１に対して移動不可に設置されているが、除去ロータ３を破砕ロータ１に対して移動可能としてもよい。図１４は、除去ロータ３に揺動付勢機構を設けた破砕機Ｃを示す正面図であり、図１５は、この破砕機Ｃの除去ロータ３の配置位置における縦断面図である。この破砕機Ｃは、除去ロータ３の回転軸１４の両端に、モータ３１と減速機３２が一体に形成されたギヤモータ３３が取り付けられている。除去ロータ３の回転軸１４の両端部は、ケーシング１０の側面に形成されたスリットを通して外部に突出しており、ケーシング１０の外側に位置する回転軸１４の端部にギヤモータ３３が連結されている。ギヤモータ３３はトルクアーム３４に固定され、このトルクアーム３４は、除去ロータ３の上方に回動可能に配置された揺動軸３７に固定されている。揺動軸３７は、ケーシング１０の対向する側面に夫々固定された２つの軸受によって回動可能に支持されており、軸受を介してケーシング１０の外側に突出した一方の端部にトルクアーム３４が固定されている。揺動軸３７のケーシング１０の内側には、２つの軸受に隣接する位置に２つの揺動アーム３８の上端が夫々固定されており、この揺動アーム３８の下端には、除去ロータ３の回転軸１４を回転可能に支持する軸受３９が連結されている。除去ロータ３の回転軸１４は、上方に位置する揺動軸３７と平行をなしており、この揺動軸３７回りに除去ロータ３が揺動可能に形成されている。揺動軸３７のケーシング１０の外側に突出した端部には、トルクアーム３４に対して１７０°程度の角度をなして上方に延びるクランクアーム３５が固定されている。このクランクアーム３５の先端には、油圧シリンダ３６のロッドが連結されており、この油圧シリンダ３６は、所定の圧力でクランクアーム３５を付勢している。クランクアーム３５への付勢力は、揺動軸３７を介してトルクアーム３４及び揺動アーム３８に伝達されて、除去ロータ３の回転軸１４へ伝達される。これにより、除去ロータ３を破砕ロータ１に向かって付勢するように構成されている。この破砕機Ｃによれば、除去ロータ３が破砕ロータ１に対して移動可能に形成され、破砕ロータ１に向かって付勢されている。したがって、破砕ロータ１に被処理物が大量に巻き付いて被処理物を含めた外径が大きくなっても、除去ロータ３は、付勢力によって破砕ロータ１の被処理物の外周部に接触しながら、破砕ロータ１から離れる方向に移動することができる。したがって、破砕ロータ１と除去ロータ３の間に被処理物が噛み込んで破砕ロータ１又は除去ロータ３が停止する不都合を防止しながら、破砕ロータ１と除去ロータ３の回転駆動を継続することができる。このとき、除去ロータ３が破砕ロータ１から遠ざかるにもかかわらず、除去ロータ３に作用する付勢力によって第１及び第２ブレード６，６２が被処理物に接触するので、除去ロータ３による被処理物の除去効果を継続して発揮することができる。

上記実施形態において、被処理物は、廃棄物を収容したフレコンバッグであったが、例えば都市ゴミや、木質廃材や、各種袋体に収容された廃棄物等の他のものでもよい。特に、本実施形態の破砕機Ｃは、各種物質を収容した袋体を破って内容物を排出させる破袋工程や、一連の処理工程の前段階において物質を比較的大きな寸法に破砕する粗破砕工程に好適である。

１破砕ロータ
２搬送ロータ
３除去ロータ
４破砕刃
５係止刃
６第１ブレード
６固定刃
８，９係合歯
１０ケーシング
１０ａ投入口
１０ｂ排出口
１２，１３，１４回転軸
２１扉開閉シリンダ
６２第２ブレード
Ｃ破砕機

Claims

被処理物の投入口と排出口を有するケーシングと、
上記ケーシング内に配置され、正転方向に回転駆動されて上記被処理物を破砕する破砕刃を有する破砕ロータと、
上記ケーシング内に上記破砕ロータと隣接して配置され、上記破砕ロータよりも低い周速度で破砕ロータと反対方向に駆動され、上記破砕ロータとの間において上記投入口から排出口へ向かう方向に移動する正転方向に回転駆動されて、上記破砕ロータの破砕刃で破砕される被処理物を支持しながら搬送する支持手段を有する搬送ロータと、
上記ケーシング内に上記破砕ロータと隣接して配置され、上記破砕ロータよりも低い周速度で破砕ロータと反対方向に駆動され、上記破砕ロータとの間において上記排出口から投入口へ向かう方向に移動する正転方向に回転駆動されて、上記破砕ロータに絡まった被処理物を除去する除去手段を有する除去ロータと
を備えることを特徴とする破砕機。
請求項１に記載の破砕機において、
上記除去ロータの除去手段は、軸方向視において放射状に配置され、径方向に関して先端が上記正転方向と反対の逆転方向を向いて傾斜したブレードであることを特徴とする破砕機。
請求項２に記載の破砕機において、
上記除去ロータの除去手段は、上記破砕ロータの破砕刃に接近して回転駆動される第１の除去手段と、上記破砕ロータの軸方向に隣接する破砕刃と破砕刃との間の部分に接近して回転駆動される第２の除去手段とを含むことを特徴とする破砕機。
請求項１乃至３のいずれかに記載の破砕機において、
上記除去ロータは、上記破砕ロータに関して上記搬送ロータの反対側に配置されていることを特徴とする破砕機。
請求項１乃至４のいずれかに記載の破砕機において、
上記搬送ロータの支持手段は、上記被処理物を引掛けて破砕ロータの破砕刃による破砕の反力を支持する一方、下方を向いたときに上記被処理物が脱落するように形成されていることを特徴とする破砕機。
請求項５に記載の破砕機において、
上記搬送ロータの支持手段は、上記搬送ロータの軸方向視において、先端部分が上記正転方向と反対の逆転方向を向くように形成されていることを特徴とする破砕機。
請求項１乃至６のいずれかに記載の破砕機において、
上記破砕ロータと搬送ロータと除去ロータの回転速度は、上記搬送ロータの周速度を１として、上記破砕ロータの周速度が５以上３０以下、かつ、上記除去ロータの周速度が０．２以上２以下の割合となるように設定されていることを特徴とする破砕機。
請求項１乃至７のいずれかに記載の破砕機において、
上記破砕ロータに被処理物が巻き付いた場合、上記破砕ロータを上記正転方向と反対の逆転方向に回転駆動すると共に、上記除去ロータを上記正転方向と反対の逆転方向に回転駆動する巻き付き解除運転を行うことを特徴とする破砕機。
請求項１乃至７のいずれかに記載の破砕機において、
上記ケーシングの壁部に、上記除去ロータの側方位置に設けられた開口部と、
上記開口部を開閉する開閉扉とを備え、
上記破砕ロータと搬送ロータとの間に被処理物が噛み込んだ場合、上記開閉扉を開いて上記開口部を解放し、上記破砕ロータを上記正転方向と反対の逆転方向に回転駆動すると共に、上記搬送ロータを上記正転方向と反対の逆転方向に回転駆動する一方、上記除去ロータを正転方向に回転駆動する排出運転を行うことを特徴とする破砕機。