JP3639996B2 - 破砕機等における処理物の分散投入方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、廃棄物を破砕機等で処理する場合、該破砕機等の処理能力に比して過不足の無いよう、時間的に分散せしめて投入するよう（すなわち、波状的に投入量が変動して、処理物が破砕機等の上に溢れたり、破砕機等が空転したりすることのないよう）に改良した投入方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
廃棄物は一般に不定形状であり自動搬送、制御が容易でない。このため、廃棄物を破砕機などの入口へ、定常的な流れとして供給することは技術的に多くの困難を有する。図３は破砕機等を主要機器とする廃棄物処理設備の従来例を示し、模式的に描いた垂直断面図に、廃棄物を搬入してホッパに投入するための運搬用の機器を付記した図である。破砕機１は公知の機器であって、一対の破砕用回転刃１ａ，１ｂを有し、モータ１ｃで回転駆動される。上記一対の破砕用回転刃１ａ，１ｂの上に、処理対象である廃棄物を供給するためのホッパ１ｄが設置されており、シュート６は必ずしも設置しなくてもよい。
上記のホッパ１ｄ内へ処理物（本発明においては廃棄物）を投入する場合、一般に大量投入すると、ホッパ１ｄ内で廃棄物相互が引っ懸かって、いわゆるブリッジを生じ、円滑に流動降下しない。
廃棄物をホッパ１ｄ内へ投入する作業は、エプロン形のコンベア８Ａで行われることもあり、ローディング用のエジェクタ（押し出し装置）８で行われたり、バケット９で行われたりする。コンベア類を用いる場合には、該コンベア類の搭載ステーションにおいて、破砕機１の処理能力に応じた量の廃棄物を絶えず一定流量となるように搭載しなければならないので、設置スペースが大であり、非常に手間がかかるという問題が有る。
また、バケットやエジェクタを用いて投入すると、どうしても間欠的に大量の破砕物を投入することになるので、ホッパ１ｄ内の廃棄物が詰まってしまう虞れが有る。詰まりを生じたら点検窓１ｅ，１ｆの蓋を開いてホークなどの手工具で突ついてやらねばならないので、多大の労力を要する上に、破砕機等の実働時間が短くなって処理能率が低下するという欠点を有している。
【０００３】
図４は上記と異なる従来例を示し、処理物を予め粗破砕する予破砕機と、粒度設定用の仕上破砕機とを備えた２段構造の廃棄物処理設備の説明図である。本例における仕上破砕機１′は前掲の図３に示した破砕機１と類似の機器であるが、本例の破砕機１は予破砕機２を備えているので、該予破砕機２と対比、区別するために仕上げ破砕機と呼ぶこととする。
上記の予破砕機２は、仕上破砕機１の上方に設置されていて、上部ホッパ２ｄに投入された廃棄物を破砕刃２ａ、２ｂによって粗く破砕して落下させる。粗破砕されて落下した廃棄物は下部ホッパ１ｄを通過し、仕上破砕機に供給され、モーター２ｃで駆動されて回転する破砕刃１ａ、１ｂにより設定粒度に破砕されて搬出コンベア３によって送り出される。
しかし、本図４の従来例では設備全体が大型、大重量となり、設備コストもランニングコストも割高である。特に設備の高さ寸法が大きく、場所によっては設備ができないという制約がある。
ホッパ内の廃棄物の自重降下を円滑ならしめるため、該ホッパ内にロータリーダンパを設けることも考えられる。，のロータリーダンパは、バタフライ弁状の公知の部材であって、これを水平軸の周りに回転させて廃棄物を掻き落とす作用を行なわせようというものである。しかしながら、廃棄物の中には、紐、ロープ、布等が少なからず含まれているのが通常であって、これら物体がロータリーダンパに絡みついて作動を妨げ、運転の継続を不可能ならしめてしまう。
【０００４】
図５はホッパ内の物体の自重下降を説明するために示したものであって、（Ａ）は比較的小さいホッパの中にダンパを設けるとともに粒状物を投入した状態を描いた模式的な垂直断面図、（Ｂ）はダンパを備えた比較的小さいホッパの中に塊状物を投入した状態を描いた模式的な垂直断面図、（Ｃ）はダンパを備えた比較的大きいホッパの中へ塊状物を投入した状態を描いた模式的な垂直断面図に、該塊状物の流動を示す矢印を付記した図である。
オリフィスを通して粒状物を自重で流下させる例は砂時計である。図５（Ａ）のように、ホッパ１０に比して粒径の小さい粒状物１２を入れると、該粒状物は比較的円滑に流下する。しかし、図５（Ｂ）のように塊状物１３を入れると、該塊状物１３の流下の円滑性は（Ａ）図に示した粒状物の場合に比して著しく劣る。
上記と同じ塊状物１３を、（Ｃ）図に示した巨大なホッパ１４に投入すると、小さいホッパ１０に投入した場合（前掲の（Ｂ）図）に比して格段に円滑に流下する。この場合、塊状物の性状（形状、寸法、比重、摩擦係数）によって異なるが、投入される物体の平均粒径とホッパ内径寸法との比率が流下の円滑性を決定する重要な要因の一つである。極く概要的に考察した場合、（Ｃ）図を（Ａ）図の相似形状の拡大図であると見れば、流下の円滑性はほぼ類似する。
今仮に、図３の従来例におけるホッパ１ｄを格段に拡大すると、処理物同志がブリッジを生じて引っ懸かる虞れは著しく減少する（図５（Ｃ）に対応する状態になると考えることができる）。しかし、同一処理能力の破砕機１と巨大なホッパとを組み合わせることは設置所要空間や設備コストの関係から実用性が少ない。
前掲の図４の従来例は、予破砕機２によって処理物を予め粗に破砕することによって下部ホッパ１ｄ内に落下する処理物の平均径寸法を減少させ、図５（Ｂ）の状態から同図（Ａ）の状態に近づけようとしたものである。
しかし、先に述べたように予破砕機２を余分に設けなければならないので経済的に不利である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図３に示した従来例の破砕設備は、廃棄物を焼却炉に投入する前に破砕するための中規模設備として、今日、最も標準的なものであるが、破砕機１のホッパ１ｄに処理対象である廃棄物を破砕機の能力に合わせて過不足なく投入しなければならないので多大の労力を要している。また、廃棄物を間欠的にホッパに投入すると該廃棄物がホッパ内で詰まる（ブリッジ生じて自重降下しなくなる）虞れが有る。
図４に示した従来例は、上掲の図３の従来例に比してホッパ内に詰まる危険性は少ないが、設備全体が大形、大重量になって経済的に不利である。
本発明は、上述の事情に鑑みて為されたものであって、設備を大形、大重量化させることなく、処理物を間欠的に投入しなくてもホッパ内で詰まり（ブリッジ）を生じる虞れがなく、しかも、ロープ、布類の絡み付きに因るトラブルを防止することのできる、破砕機等における処理物の投入方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的（コンパクトであって、詰まり、絡みを防止し得る）を達成するため本発明に係る分散投入方法は、ホッパに投入した廃棄物を自重降下させて破砕機などに供給する方法において、
ホッパの出口付近に板状の部材を配置し、
上記板状部材を、ほぼ水平な軸を中心として往復傾動せしめ、
上記の往復傾動に伴って該板状部材が上昇傾動、又は下降傾動する部分により、ホッパ内の廃棄物に撹拌を与えるとともに、
上記の往復傾動に伴って該板状部材が下降傾動する部分により、ホッパ内の廃棄物を下方へ掻き落とし、
上記板状部材の往復傾動を継続的に行なうことによってホッパ内の廃棄物を、定量的に破砕機に供給し、
前記板状部材の往復傾動は、９０度以内の所定角度で行ない、
かつ、廃棄物の性状によって投入量が所定値よりも減少した場合、前記の傾動角をＮ回転（但し、Ｎは１／４以上）に増加し、投入量が所定値に復元すると９０度以内の所定角度に戻すことを特徴とする。
【０００８】
【作用】
上述の手段によると、ホッパ内に投入された不定形状の廃棄物に対して、往復傾動する板状部材（揺動板）によって撹拌が与えられる。上記の撹拌は主として板状部材の上昇運動によって行なわれ、前記廃棄物がブリッジを生じることを防止し、また、発生しているブリッジを分散させて解す。そして、該板状部材の下降傾動によって解された廃棄物が掻き落とされる。こうした動作が繰り返して行なわれ、ホッパ内の廃棄物はほぼ一定の割合で破砕機等に投入される。
さらに、前記板状部材の往復傾動角の大小、及び往復運動の中立姿勢における板状部材の角位置（傾斜角）によって廃棄物の自重流下の流量が変化し、該板状部材が垂直姿勢を中心として往復傾動する場合に最大流下量が得られる。
特に本発明方法は、前記板状部材の往復傾動角度を基本的には９０度以内として、撹拌作用と掻き落とし作用とを適正にバランスさせて円滑な分散投入を行ない、かつ、廃棄物の性状に因って投入量が減少したときは、前記板状部材の往復傾動角度を臨時的に１／４回転（９０度）以上に増加させて投入量を復元させることができる。
さらに、前記板状部材の往復傾動のサイクルタイムを制御することによっても廃棄物の流下量を調節することができ、実在する総ての生活廃棄物の性状に応じてホッパ内廃棄物の流下量を破砕機の処理量にマッチングさせることができる。
【０００９】
本発明に係る分散投入方法によれば、仕上破砕の前に予破砕を行なうといった２段工程の破砕方式を採る必要がなく、大形のホッパに比べ比較的容量の小さい破砕機とすることができ、破砕処理設備全体がコンパクト、かつ軽量に構成され設備コストやランニングコストが安価である上に、設備所要スペースが小さい。
【００１０】
【実施例】
次に、図１及び図２を順次に参照しつつ、本発明の実施例を説明する。
【００１１】
図２は、本発明に係る分散投入方法を実施した１例に用いた機械装置を示し、１は破砕機、１ａ，１ｂは破砕刃である。上記破砕機１に処理物を投入するように、破砕機１の上方にホッパ２１が設置されている。
上記ホッパ２１の内部空間の下方寄りに、該ホッパ２１を貫通して水平方向の揺動板軸２２が配設され、揺動板２３ａが固着されている。本例における揺動板は、いわゆるバタフライ弁形の部材であって、上記揺動板軸を中心として往復傾動（揺動）しその片方が上昇傾動すると、他方が下降傾動するようになっている。
【００１２】
上記傾動板を往復傾動させるように、図外の駆動機構によって揺動板軸２２が往復回動せしめられる。
上記揺動板が図の右回り（時計方向）に回動すると、実線で描いた姿勢２３ａとなり、左回りに９０度回動されると鎖線で描いた姿勢２３ｂとなる。
本例において姿勢２３ａは右回り回動のストロークエンド、姿勢２３ｂは左回り回動のストロークエンドであり、姿勢２３ｃは両者の中間姿勢の一例を示している。
【００１３】
そして、前記の揺動板が水平姿勢２３ａとなったとき、該揺動板の回動先端は、ホッパ２１の内壁面に対して隙間寸法ｇを有している。
図示の角θは揺動板２３ａの回動ストローク角であって、本実施例においては、θ＝９０°である。
【００１４】
次に、以上に述べたように構成された装置を用いて本発明方法を実施した例について説明する。図１は処理物の分散投入装置を備えた破砕機の垂直断面を模式的に描いたものである。
（Ａ）図に示したように揺動板２３が水平となっている状態は、この装置における基本姿勢である。この状態から（Ｂ）図に円弧矢印ａ，ｂで示すように左回り（反時計方向）に９０度回動すると、同図に鎖線で示した円弧矢印２３′のように垂直姿勢となる。この時、該揺動板の右半部は円弧矢印ａのように上昇傾動してホッパ２１内の不定形状の廃棄物を押し上げ気味に撹拌して、ブリッジを崩す作用をする。これと同時に該揺動板２３の左半部は円弧矢印ｂのように下降傾動してホッパ内の廃棄物を掻き落とす。
このようにして垂直姿勢になって揺動板２３′は、（Ｃ）図に示す円弧矢印ｃ、ｄのように９０度右回り（時計方向）に回動して水平姿勢（鎖線で示す・符号２３）に復元する。この時矢印ｃの下降傾動によってホッパ内の廃棄物を掻き落とす作用が行なわれる。
上記（Ｂ）図の左回り作動（矢印ａ、ｂ）と、（Ｃ）図の右回り作動（矢印ｃ、ｄ）とが交互に繰り返されると、ホッパ２１内の廃棄物は上昇傾動による撹拌（ブリッジの破壊）と下降傾動による掻き落としとを交互に受けつつ、ほぼ一定流量で降下し、破砕機１に投入される。上記一定流量とは、同一作動条件下においてほぼ定常流として自重降下する意であって、前記の左回り・右回りの往復傾動のサイクルタイムが速くなると流量は増加傾向を示す。したがって、サイクルタイムを調節することにより、廃棄物の性状に応じて、破砕機１の処理能力に見合った流量で処理対象物である廃棄物を投入することができ、該廃棄物の詰まりを生ぜしめることなく破砕機１をして最大能力で稼働させることができる。
【００１５】
ホッパ内の廃棄物の流下流量を最大ならしめるには、本図１（Ｄ）に示すように揺動板２３′を垂直姿勢とし、この状態を中立位置として左、右に矢印ｅ、ｆの如く往復傾動させる。この最大流下量の状態（図１（Ｄ））に於ても、往復傾動のサイクルタイム、及び傾動角を調節して廃棄物流下量を調整することが可能である。
処理対象である廃棄物が粘性を有していたり、廃棄物が相互に引っ懸かり易かったりして円滑に流下し難い場合は、前述の（Ｂ）、（Ｃ）図におけるような「撹拌と掻き落としとの繰り返し作動」に比して「撹拌を主とした作動」を行うと良い。すなわち、図１（Ｅ）に示すように、数回転の正・逆転を繰り返す。
上記（Ｅ）図の正・逆転繰り返しという作動は、前述した往復傾動（図１（Ｂ）（Ｃ））の変形として、傾動角を拡大して１／４回転〜Ｎ回転せしめるものであり「正・逆転繰り返し」によれば、ロープや布類の絡み付きに起因するトラブルを防止することができる。
【００１６】
【発明の効果】
本発明を適用すると、ホッパ内に投入された不定形状の廃棄物に対して、往復傾動する板状部材（揺動板）によって撹拌が与えられる。上記の撹拌は主として板状部材の上昇運動によって行なわれ、前記廃棄物がブリッジを生じることを防止し、また、発生しているブリッジを分散させて解す。そして、該板状部材の下降傾動によって解された廃棄物が掻き落とされる。こうした動作が繰り返して行なわれ、ホッパ内の廃棄物はほぼ一定の割合で破砕機等に供給される。
さらに、前記板状部材の往復傾動角の大小、及び往復運動の中立姿勢における板状部材の角位置（傾斜角）によって廃棄物の自重流下の流量が変化し、該板状部材が垂直姿勢を中心として往復傾動する場合に最大流下量が得られる。
特に本発明方法は、前記板状部材の往復傾動角度を基本的には９０度以内として、撹拌作用と掻き落とし作用とを適正にバランスさせて円滑な分散投入を行ない、かつ、廃棄物の性状に因って投入量が減少したときは、前記板状部材の往復傾動角度を臨時的に１／４回転（９０度）以上に増加させて投入量を復元させることができる。
さらに、前記板状部材の往復傾動のサイクルタイムを制御することによっても廃棄物の流下量を調節することができ、実在する総ての生活廃棄物の性状に応じてホッパ内廃棄物の流下量を破砕機の処理量にマッチングさせることができる。
特に本発明装置は、前記板状部材が水平姿勢となったとき、ホッパの内周面との間に適正な隙間を有しているので、小形廃棄物が砂時計に類似した形態の流れを保ち、廃棄物の投入を途切れさせない。
破砕機の処理能力に対して過不足の無い量の廃棄物を供給することによって、該破砕機をして最大能率で作動させることができ、かつ、該破砕機の耐用年数を縮めるような過負荷を防止して耐久性を向上させることができる。
【００１８】
本発明に係る分散投入方法によれば、仕上げ破砕の前に予破砕を行なうといった２段工程の破砕方式を採る必要が無く、しかも、破砕機の能力に比して過大なホッパを設ける必要も無いので、破砕処理設備全体がコンパクトかつ軽量に構成され、設備コストやランニングコストが安価である上に、設備所要スペースが小さいという優れた実用的効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の分散投入方法を実施するために構成した破砕機の模式的な垂直断面図である。
【図２】 本発明の分散投入方法を実施するために構成した破砕機の２面図である。
【図３】破砕機を主要機器とする廃棄物処理設備の従来例を示し、模式的に描いた垂直断面図に、廃棄物を搬入してホッパに投入するための運搬用の機器を付記した図である。
【図４】 上掲の図３に示した従来例と異なる従来例の２面図である。
【図５】ホッパ内の物体の自重下降を説明するために示したものであって、（Ａ）は比較的小さいホッパの中にダンパを設けるとともに粒状物を投入した状態を描いた模式的な垂直断面図、（Ｂ）はダンパを備えた比較的小さいホッパの中に塊状物を投入した状態を描いた模式的な垂直断面図、（Ｃ）はダンパを備えた比較的大きいホッパの中へ塊状物を投入した状態を描いた模式的な垂直断面図に、該塊状物の流動を表す矢印を付記した図である。
【符号の説明】
１…破砕機、１′…仕上破砕機、１ａ、１ｂ…破砕刃、１ｃ…モータ、２…予破砕機、２ａ、２ｂ…破砕刃、２ｃ…モータ、２ｅ…減速機、２ｄ…上部ホッパ、３…排出コンベア、４…上部床、５…階段、６…シュート、８Ａ…コンベア、８Ｂ…ローディングエジェクタ、９…バケット、１０…ホッパ、１１…ダンパ、１２…粒状物、１３…塊状物、１４…巨大ホッパ、２１…ホッパ、２２…揺動板軸、２３…揺動板、２３′…垂直姿勢の揺動板、２３ａ…水平姿勢の揺動板、２３ｂ…垂直姿勢の揺動板、２３ｃ…中間姿勢の揺動板。

Claims (3)

1. ホッパに投入した廃棄物を自重降下させて破砕機等に供給する方法において、
   ホッパの出口付近に板状の部材を配置し、
   上記板状部材を、ほぼ水平な軸を中心として往復傾動せしめ、
   上記の往復傾動に伴って該板状部材が上昇傾動、又は下降傾動する部分により、ホッパ内の廃棄物に撹拌を与えるとともに、
   上記の往復傾動に伴って該板状部材が下降傾動する部分により、ホッパ内の廃棄物を下方へ掻き落とし、
   上記板状部材の往復傾動を継続的に行なうことによってホッパ内の廃棄物を、定量的に破砕機等に供給し、
   前記板状部材の往復傾動は、９０度以内の所定角度で行ない、
   かつ、廃棄物の性状によって投入量が所定値よりも減少した場合、前記の傾動角をＮ回転（但し、Ｎは１／４以上）に増加し、投入量が所定値に復元すると９０度以内の所定角度に戻すことを特徴とする、破砕機等における処理物の分散投入方法。
2. 時間当たり投入量が所定値よりも減少した場合、該板状部材をほぼ垂直姿勢ならしめ、
   かつ、該垂直姿勢から片方へ４５度以内、他方へ４５度以内の所定角度で傾動させることを特徴とする、請求項１に記載した破砕機等における処理物の分散投入方法。
3. 前記の板状部材を傾動させる場合の往復傾動サイクルを、処理対象である廃棄物の性状に応じて変化させ、時間当たり投入量を調節することを特徴とする、請求項１に記載した破砕機等における処理物の分散投入方法。

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