JP2860161B2 - 材料を圧縮するための装置および方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 この発明は、請求の範囲の独立項の前段の記載の材料
を導入し且つ圧縮するための装置に関する。

背景技術 この技術分野では、種々の大きさ、密度、弾性率、水
分等の成分を含む材料を圧縮する必要がある。上記前段
に記載の種類の材料はほとんどが大きくてかさ高である
ため、これを経済的に取扱い且つ運搬が容易なように圧
縮することが必要である。特にこれは、種々の産業分野
ならびに都市の廃棄物処理、例えばごみ収集などで顕著
である。また湿性のものを圧縮して水分を減ずることも
望ましいことである。

従来技術は、上述の種類の材料の圧縮に油圧圧縮機を
使うようにしている。油圧圧縮機は高価で、大きく且つ
重く、それに加えて圧縮による体積の減少は比較的わず
かである。例えば、家庭または工業上の廃棄物において
は、減縮係数は３以上にならない。圧縮率が小さいの
は、輸送コンテナの中にある全ての材料を同時に圧縮す
るからである。

この種の圧縮用として、ねじ羽根を取付け管状ケーシ
ングで囲んだ機械軸を有するねじ圧縮機も使用されてい
る。このねじ圧縮機はこの材料をコンテナの中に押し込
み、コンテナが充満されることで圧縮を達成する。コン
テナが充満したとき、ねじ圧縮機を使って材料を連続的
にコンテナの中へ押し込み、それによってコンテナ内の
材料がある程度圧縮される。しかし、この圧縮の程度は
比較的小さく、すなわちこの手法でも係数３の圧縮率を
超えない。圧縮率が小さい理由は、ねじ圧縮機で生じる
圧力がコンテナ内のほぼ全材料で吸収され、結果として
各個個の成分に作用する力は当然小さくなるからであ
る。ねじ圧縮機は、その大きさに対して比較的容量が小
さく、大きな物体を処理することが困難であり且つその
運転にかなりの電力を要する。更に、ねじ圧縮機は、購
入価格および運転費用の双方とも高価であり、また大き
くて重い。

らせん圧縮機も材料圧縮に使用される。らせん圧縮機
という用語は、その縦軸周りに回転し、機械軸がなく且
つ一端で支持され、ケーシングで囲まれたらせんまたは
渦巻羽根を含んだ圧縮機と解釈する。そのような場合、
このらせんとケーシングは、この材料の圧縮が始まる予
備圧縮区域を形成する。この予備圧縮区域で、このらせ
んの外径はこのケーシングの内径よりわずかに小さい。
それで、このらせんはこの周囲のケーシングに密接に接
近する（わずかの隙間をもって）。この予備圧縮区域に
続いて、この材料の移動方向に、材料の最終圧縮が行わ
れるらせんのない領域がある。

らせん圧縮機は設計および構成が比較的簡単で、その
結果実用コストおよび運転コストが安く、同時に圧縮率
が上述の係数３よりかなり高い。しかし、前述のらせん
圧縮機の構成（ケーシングとらせんの間のわずかな隙間
がある）は、種々のサイズの材料に使用すると材料がら
せんとケーシングの間につかえることがあるという欠点
を伴う。特に、大きい材料片の場合、つまりが生じやす
く、その結果作業がとどこおり、そして作業が中断され
る場合もある。

発明の目的 この発明の目的は、上述の欠点を解消し、らせん圧縮
機が本質的に有する利点を有効とするらせん圧縮機を提
供することである。

解決法 この目的は、添付の請求の範囲の独立項の特徴事項に
記載した技術によって達成される。

図面の簡単な説明 さて、以下に、特に添付の図面を参照して、この発明
を詳細に説明する。

第１図は、らせんが１本しかないらせん式圧縮機の一
実施例の縦方向の破断図を示し、 第２図は、第１図の線II−IIによる断面を示し、 第３図は、第１図の線III−IIIによる断面を示し、 第４図は、らせんが２本あるらせん式圧縮機の他の実
施例の縦方向の破断図を示し、 第５図は、第４図の線Ｖ−Ｖによる断面を示し、そし
て、 第６図は、第４図の線VI−VIによる断面を示す。

好的実施例の説明 第１図ないし第３図は、通路10に配置されたらせん30
を有する本発明の装置の一実施例を示す。このらせん
は、その幾何学的中心軸31の周りに回転する。この通路
の下部26は、その下方領域がこのらせんを比較的わずか
な隙間で囲むような断面形状である。第２図に示す実施
例で、この下部の断面は半円形で、それに加えてこの下
部は二つのほぼ直立する壁28a,28bと合体し、この通路
の上部27を形成する。このらせんの一端34、即ちその駆
動端は、通路10の一端、即ち駆動端にあるジャーナル16
を介して駆動手段60に結合され、このらせんを回転する
ようになっている。このらせん30は、一端支持で、図示
の実施例では、内部らせん羽根37とこの内部らせん羽根
に結合された外部らせん羽根38とから成るらせん羽根33
を含む。矢印Ａはこのらせんの回転方向を示す。

このらせん羽根33は、一端でのみ駆動手段60に軸受さ
れ、一方その他端39は軸受けされていない。以後、この
軸受されていない端を一般的に自由端39と称する。この
自由端39は、この通路の吐出端43にまたはそれに隣接し
て位置する。このジャーナル16に最も近い部分で、通路
の下部26とまたはこの通路の上方に向いた壁28a,28bと
機械的接触せずにらせん羽根33が回転するようにジャー
ナル16を配置している。回転時らせんは、このジャーナ
ルに最も近く位置する部分を除いて、その外形縁32が通
路10の下部26に当接するようになっている。しかし、一
般にらせん羽根33の運動方向が垂直から水平に変る限ら
れた範囲でらせん羽根は、通路下部と当接する。このら
せんが実質的に当接する通路の側を以降支持側と称す
る。このらせん羽根を回転すると、材料小片がこの通路
とこの外形縁との間にしばしば運び込まれ、且つこのら
せん羽根と通路との間にしばしば材料の薄層が形成され
ることは明らかである。その結果、運転の際、このらせ
ん羽根と通路の間の当接が断続的である。しかし、簡略
化のために、以後このらせん羽根33が通路と直接接触す
る点とらせん羽根と通路の間にある材料層を介して間接
接触する点とを含めて、このらせん羽根が通路と当接し
ているとして説明する。この通路との所定の当接のた
め、一般に、重い負荷がかかると、らせんが半径方向に
弾性的に変位できるようにジャーナル16とらせん羽根33
は、設計されている。

このらせん30が通路10と当接した時に、このらせんの
外形縁32はこの通路の内面とほぼ平行である。らせんが
半径方向に弾性的であることにより、らせんが回転する
と、らせんの当接面が通路の縦方向に移動するにつれて
その外形縁32がこのらせんの長さの大部分にわたって通
路と次第に当接する。そこで、通路の内面の摩耗は、ら
せんが半径方向に剛的である場合に生じるように、限定
された領域に集中することはない。機械的中心軸でらせ
んを支持した場合は、らせんと端部領域で通路と当接す
ると、上記の“集中した”摩耗が生じる。

第１図にホッパ状装置として図示する供給装置40は、
通路に設けられた開口部11、即ちこの通路の供給開口部
に接続している。この通路の縦方向で供給開口部11は、
ほぼらせん30の全長に相当する長さとなっている。この
領域で、らせんと通路は供給された材料の供給隔室35を
形成する。一つの好ましい実施例で、このらせんの直径
とピッチとは、らせんがほぼ一巻きだけとなるように設
定されている。この通路の供給開口部11とこの装置の吐
出開口部12との間に、円周方向にケーシング42によって
囲まれた室41が配置されている。このらせんの自由端39
とこの通路の吐出開口部12との間に位置する空間の部分
は、以後一般的にこの装置の圧縮セルと称する空間を形
成する。この圧縮セルは、通常室41の一部から成るが、
ある場合では供給隔室35の一部もこの圧縮セルに含めら
れている。寸法以外は、この圧縮セルの断面形状は任意
であり、例えば円形でも長円形でもよく、湾曲部を含ん
でもよく、多角形等でもよい。

このらせんの自由端39は、開口部11と圧縮セル15の間
の遷移領域36に配置されている。ある場合ではらせんを
この室41中へわずかな距離で、この室の長さの約半分、
一般には、この室の長さの約３分の１だけ突出させてい
る。別の場合では、このらせんの自由端39は、らせん通
路の軸方向を横切って供給開口部11の境界を定め、かつ
吐出開口部12に最も近接した平面の領域に位置してい
る。第３の実施例では、このらせんは、上記の平面から
ねじピッチの３分の１、一般にはねじピッチの４分の１
に相当する距離だけすすんだ位置で終る。

このケーシング42で囲まれた室41は、この室に送り込
まれた材料がつかえる危険がないような寸法になってい
る。すなわち、室41の断面を供給隔室35より大きくして
いる。一般に、室41の上部境界46を供給隔室の上部境界
より高くするようにしている。室41の側部境界44a,44b
および下部境界45の、らせん30の幾何学的中心線31の延
長線からの距離は、供給隔室の同境界部の同距離より大
きくとられている。このため、ある場合では、室42の供
給隔室と境は段状とされるが、この境が連続的に拡大す
るようにしても良い。室41を吐出開口部12へ向けて連続
的にフレアさせても良い。この後者の場合では、室41の
上部境界は、一般に、この供給隔室の上部境界より上方
に高揚している。又ある場合では、境界部に引きつづい
て室41の断面積がほぼ連続的にテーパ状にされている。

ケーシングの吐出開口部12には、材料の移動を妨げる
バッフル部材13a,13bが配置されている。これらのバッ
フル部材は、所定値を超えた圧力負荷を受けると材料の
移動を妨げない位置をとるように設計されている。第１
図に、このバッフル部材の一実施例を示してある。すな
わちこの実施例では、バッフル部材は開口部12の外縁に
軸受されている。

第１図の下方領域に図示されているように、圧縮セル
15の開口部12にバッフル部材13aがジャーナル17で結合
されている。このヒンジは、バッフル部材に外力が作用
していない場合バッフル部材を出発位置に戻すばねを備
えたヒンジとされている。またこのヒンジは、一体のば
ねのバッフル部材に作用する力の大きさを調節するため
の手段を備えている。

この図の上方領域に図示されているように、バッフル
部材13bは、ジャーナル16で軸受されている。このバッ
フル部材は一つ以上の延長部20を備えている。延長部は
以上のばね部材18の手段によりバッフル部材を図示の位
置に保持している。このジャーナル16とそれぞれの延長
部20のばね部材18の係留点との間の距離を加減すること
によって、バッフル部材13bを初期位置からわきに動か
すために要する力を調節することができる。当業者に
は、このバッフルがどのような任意の設計でもよく、ま
たこの装置のどのような任意の適当な、固定部分に結合
することもできることは明白だろう。またある場合に
は、ばね部材18に予張力を与えるための手段を備えても
よい。

これらのバッフル部材を戻し、またバッフル部材を初
期位置から変位するに要する力を調節する例を以上で図
面を参照して説明した。例えば空気圧または油圧で作動
する装置を使った場合でも相当の機能が達成できること
は当業者に明白だろう。同様に、バッフル部材用のジャ
ーナル16,17の位置を、圧縮セル15内に配置するように
できることも当業者に自明である。この場合、バッフル
部材は少くとも部分的に通路10の中に位置することとな
る。バッフル部材を弾性的にしぼり円錐形をとらすよう
にしても良い。

少くとも一つの第１機械的案内部材50が、らせん30上
方に、且つ開口部11の領域上方に配置されている。案内
部材は、らせんの長手方向に延在し、らせんの長手方向
で供給開口部の長さにほぼ相当する長さとなっている。
本発明によれば、案内部材は、通路の支持側、即ち回転
時らせん羽根33が半径方向に移動する側に配置されてい
る。半径方向の移動は、らせんの回転方向（右廻りか左
廻りか）およびらせんとらせんによって移動される材料
との間に起きる反力に依存する。案内部材50は、少くと
もらせん30を回転したとき、らせんの外形縁32と密接し
て位置しまたはそれに当接する。案内部材は、らせんを
回転すると、らせんに同伴する材料をかき落す刃の作用
もする。更に、案内部材は、らせんの回転時に生じうる
上向きの力でらせんがこの通路から持ち上がることを防
ぐ役目もする。一つ以上の第１案内部材50を含む装置の
好ましい実施例において、この第１案内部材と開口部の
これに対向する壁28aとの間の最少距離は一般にらせん
の直径より小さい。また当該実施例で、もしらせんが上
向きの力を受けたとしても第１案内部材はらせんが通路
内にとどまることを保証する。すなわち、第１案内部材
50は、らせんが通路から持ち上げられることを防ぐに十
分な障害物となる。

ある場合には、少くとも一つの補助的案内部材51（第
２案内部材）が開口部11の領域に設けられている。この
補助的案内部材は、前述の（第１）案内部材に対してこ
の開口部11の反対側に配置されている。一般に、この第
２案内部材も第１案内部材の長さに相当する長さであ
り、らせんの長手方向に延在している。第１案内部材50
と第２案内部材51の間の距離は、らせんの直径よりも小
さい。それで、らせんはこのらせんの回転時に生じうる
上向きの力で通路から持ち上げられるのを防止してい
る。

本装置が湿った材料を圧縮する場合に、この材料の中
の水分を減ずることを意図した一つの好ましい例では、
通路10および／またはケーシング42は、この材料から絞
り出された液体を供給隔室35および／または圧縮セル15
から排出するための排水孔14を備える。一般に、打ち抜
き穴、開口部等の排水手段14は、供給隔室と圧縮セルと
の両方に設けられている。

第１図では、供給隔室35と室41とを含む圧縮セル15が
二つの別々の部分から成り、それらがそれぞれ結合装置
19および21によって相互結合されている。これらの結合
装置は図面にフランジ要素として示されているが、当業
者には、これらの結合装置は、その他の様々な手段が本
発明の精神および範囲から逸脱することなく使用できる
ことは明白だろう。

ある実施例で、この室41はコンテナ（図示せず）に結
合される。すなわち圧縮セルは、ある実際的用途では、
圧縮セルの吐出開口部の領域でコンテナに結合される。
一方他の実際的用途では、圧縮セルが完全にまたは部分
的にこのコンテナに収容されている。

供給隔室35と圧縮室15とを二つの別々のユニットとす
るようにすれば、本発明の装置が扱うべき材料の成分に
依存して供給隔室と圧縮セルの寸法を決める際にかなり
の自由度を与える。すなわち圧縮セルの長さを、例え
ば、装置に材料を一旦通したときの所望の圧縮率および
／もしくは完全固形化、またはこの圧縮セルの中に材料
を安定して詰めるために要する摩擦に依って選択でき
る。その他の寸法も材料の種類に応じて決定できる。材
料片が大きい場合、圧縮セルの高さおよび幅を供給隔室
より大きくすることが好ましい。供給隔室35と圧縮セル
15の双方に、材料の種類に適した断面形状を与えること
ができる。同様に、通路とらせんの間の隙間は扱うべき
材料を考慮して寸法を決められる。

第４図から第６図は、この圧縮セル15aに材料を供給
するために二つの相互に協働するらせん30a,30bを設け
た、本発明の一実施例を示す。この実施例は、本装置を
前述の第１図ないし第３図を参照して説明した構成とほ
ぼ同様に構成される。簡単化するために、第４図に示す
実施例では前述の実施例の装置と同じ参照番号で同様構
成部品を示す。各らせんの通路10は、前述の実施例で説
明したものと対応する設計であり、らせんが常時あるい
は運転時通路10に当接する領域で、通路の最小曲率半径
がそれぞれのらせんの外径の半分にほぼ相当するかそれ
を超えるものとする。この曲率半径は、通路の一部だけ
が縦方向に分離した支持体を形成するときにも適用でき
る。駆動手段60はこれらのらせんを互いに反対向に回転
させる。（矢印Ａ参照）。この回転方向は、圧縮セル15
aの方へ移動された材料が２つのらせんの間の領域へ移
動するように選定されている。この結果、材料は中央に
糸状に蓄積され、これらのらせんを下方に押しつけ、よ
ってらせんが通路10aから持ち上げられるのを防ぐ助け
をする。

第５図および第６図は、本装置が共働する二つのらせ
ん30を装備するに適した圧縮セル15を図示したものであ
る。この圧縮セル15は、図示の実施例では、ほぼ平面の
上部境界46とほぼ平面の下部境界45を有する。この上部
境界は、下部が下部境界45の方へ湾曲する境界44a,44b
を介してこの下部境界と合体する。

一つの好ましい実施例において、らせんの回転の案内
装置は、供給開口部の中央部の下方のらせん羽根の部分
がそれぞれの通路の最下部に隣接して位置する受領位置
にセットされたらせんによって回転が終わるように設計
されている。この構成は、１本らせんの場合でも同様で
ある。

本発明による装置の作動に際し、材料が供給装置40お
よび供給開口部11を介して供給される。駆動手段60がら
せん30を回転し、材料をこのケーシングの吐出開口部12
の方へ移動する。バッフル部材13が材料の移動を阻止
し、それで圧縮された材料の材料のかたまりが圧縮セル
15,15aの中に堆積し始める。らせんによって供給される
新しい材料が蓄積し、材料のかたまりに対して押圧さ
れ、ある長さに達したとき、バッフル部材を引込ませる
程の圧力を働かせる。しかし、このケーシングの中の材
料かたまりの移動は、このケーシング、バッフル部材お
よびこのかたまりの中の材料の間の摩擦によっていぜん
として妨げられ、同時にらせん羽根がその自由端で材料
をかたまりの方へ押し付け、材料を圧縮する。新しい材
料が開口部から供給されるので、材料が蓄積され、かた
まりに対して圧縮され、ついにはケーシングから排出さ
れる。材料を圧縮すると、材料は限定された小さな空間
にあるので、材料に加えられる圧縮力は大きさがらせん
の端部によって決まる非常に小さな表面積に集中され、
大変高い圧縮力が達成される。

らせんを回転すると、案内部材50（らせんそれ自身に
密接した）は材料がらせんと通路の間に入り込むのを防
ぐ。らせんを回転すると、材料がらせん羽根に付着する
ことがあるが、案内部材が材料をらせん羽根からかき落
す。

この発明による圧縮装置は、同じ能力を有するねじ圧
縮機よりかなり寸法が小さく、高い圧縮率を示す。なぜ
なら、材料移送領域は、ねじ圧縮機のねじ羽根の高さに
よって決まってしまうのに対してらせん圧縮機の移送領
域は、らせんの直径によってほぼ決まるからである。供
給隔室35より圧縮セル15の輸送面積を増大しているので
従来らせん圧縮機で生じていたつまり危険が低減でき
る。このコンパクトな構成により、圧縮セル内に送り込
む材料を送り込む従来技術ではらせん圧縮機が設置でき
なかった空間領域に本発明のらせんコンベヤを設置する
ことを可能にしている。

上記の詳細な説明では本発明の限られた数の実施例の
み説明したが、本発明が添付の請求の範囲の精神および
範囲から逸脱することなく多数の実施例を含むことは自
明である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B30B 9/14

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】材料を圧縮するための装置であって、通路
   （10）と、該通路（10）に配置された供給開口部（11）
   と、駆動手段（60）によって縦軸線周りに回転し、機械
   的軸がなく一端支持のらせん羽根（33）を含む少くとも
   １本のらせん（30）と、前記少くとも１本のらせん（3
   0）と供給された材料用の上記通路（10）によって形成
   される一つの供給隔室（35）と、前記らせん（30）の軸
   線方向に位置する吐出開口部（12）を備えた一つの圧縮
   セル（15,15a）とを備え、前記圧縮セル（15,15a）内で
   前記らせん（30）がその駆動端（34）のみで軸受されて
   おり、また、材料の移動を妨げるために前記吐出開口部
   （12）に関連してバッフル手段（13）が配置されてお
   り、このバッフル手段（13）は前記圧縮セル（15,15a）
   に対して可動に取り付けられており、前記供給隔室（3
   5）は前記圧縮セル（15,15a）に直接合体されており、
   更に、少くとも一つの機械的案内部材（50）が前記らせ
   ん（30）のほぼ上に且つ前記供給開口部（11）の領域に
   配置されており、前記らせん（30）の回転時に前記らせ
   ん羽根（33）が該機械的案内部材（50）に当接するよう
   に前記通路（10）の側に配置されていることを特徴とす
   る装置。
2. 【請求項２】装置の中で材料を圧縮する方法であって、
   この装置は、駆動手段（60）によって縦軸線周りに回転
   し、且つ機械的軸がなく一端支持のらせん羽根（33）を
   含む少くとも一つのらせん（30）を備えた通路（10）
   と、該通路（10）に配置された供給開口部（11）と、供
   給された材料用の供給隔室（35）と、吐出開口部（12）
   を備えた一つの圧縮セル（15,15a）と、前記吐出開口部
   （12）を通って材料が移動するときこの材料の移動を妨
   げるために、前記圧縮セル（15,15a）に対して可動に取
   り付けられたバッフル手段（13）と、前記らせん（30）
   のほぼ上に且つ前記供給開口部（11）の領域に配置され
   且つ前記らせん（30）の回転時に前記らせん羽根（33）
   が当接するように前記通路（10）の側に配置された少く
   とも一つの機械的案内部材（50）とを備えており、前記
   方法は、 前記少くとも一つのらせん（30）を回転させて材料を前
   記圧縮セル（15,15a）へ移動させる段階と、該圧縮セル
   （15,15a）内において、材料が該吐出開口部（12）を通
   る移動を妨げつつ、材料を次第に圧縮させる段階とを含
   むことを特徴とする方法。