JP3718220B1 - 研磨装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 コンクリート廃材やアスファルト廃材の骨材表面への付着物を剥離して、良質な再生骨材を効率良く回収することを可能とする研磨装置を提供すること。
【解決手段】 相対的に回転する２つの駆動軸が同一軸線上に垂直に配置され、上方の駆動軸には下向きに開口し且つ原料投入用の入口シュートと連通する円筒状の供給ロータが取り付けられ、下方の駆動軸には上向きに開口し且つ供給ロータより大きい直径をもつ円筒状の排出ロータが取り付けられ、これら供給ロータと排出ロータは近接離反可能に構成されるとともに、供給ロータの外周面と排出ロータの内周面の間には研磨後の原料が通過し得る隙間が形成されてなり、前記排出ロータの開口端より下方位置には内部を上下に仕切る仕切板が設けられ、該仕切板には研磨により原料から除去された除去物が通過可能で且つ研磨後の原料が通過不能な大きさの開口部が設けられている研磨装置とする。
【選択図】 図５

Description

本発明は研磨装置に関し、より詳しくはコンクリート廃材及びアスファルト廃材から高品質の再生骨材を効率良く回収するために利用できる研磨装置に関する。

従来、建築物の解体等に伴って排出されるコンクリート廃材は、その一部が路盤材や埋め戻し材として再利用されているが、多くは廃棄物として埋め立て処分されていた。
しかしながら、東京や大阪等の大都市圏を中心に処分地の確保が年々困難となっていることから、従来の路盤材や埋め戻し材としての再利用方法に代わる、より有効なコンクリート廃材の再利用方法の創出が望まれていた。
一方、砂利や河砂等の天然骨材は枯渇しつつあり、その採取は年々困難となっていることから、コンクリート廃材に含まれる骨材を再利用することは、資源保護の観点からも重要であった。
これら発生するコンクリート廃材のうち、約８０％は何らかの形で再利用されているが、再びコンクリートとして再生される割合、即ち再生資源利用率はコンクリート廃材の場合、約２０％程度と低いのが現状である。

コンクリート廃材を破砕して骨材として再利用しようとする試みも種々なされているが、コンクリート廃材を破砕して得られた再生骨材の表面にはモルタル分が付着しているため、吸水率が高くなり、コンクリート用骨材として使用した場合にはコンクリートの強度が大きく低下してしまうという問題があった。

かかる実情に鑑みて、廃材表面に付着したモルタル分を除去して良質な再生骨材を得ようとする方法も提案されているが（例えば、特許文献１参照。）、従来提案されている方法は、モルタル分を充分に除去できなかったり、複雑で多くの工程を必要とし処理効率が悪いものであったりするなど、実用性の面で満足できるものではなかった。
また、従来の方法により得られた再生骨材は、実績率が低いため、生コンクリートを練る際の流動性が低くなって多量の練り混ぜ水を必要とし、得られるコンクリートの強度及び耐久性が低下してしまうという問題があった。

一方、舗装道路の補修等に伴って発生するアスファルト廃材の量は年間約３６００万トンにも達する膨大なものであるが、リサイクル法（再生資源の利用の促進に関する法律）の制定等にみられる近年の建設副産物の再利用推進の取り組みによってその再利用率は年々高まっており、これらの廃材のうち約８０％は何らかの形で再利用されている。
しかしながら、発生するアスファルト廃材のうち、再びアスファルト合材として再生される割合、即ち再生資源利用率は約３０％程度と低く、大部分は路盤材等の別の用途に再利用されているのが実情である。

これは、従来のアスファルト廃材を破砕して再生骨材を得る方法では、アスファルト廃材の表面に付着したピッチ被膜の大部分が除去されずに再生骨材の表面に残存してしまうためである。
すなわち、このような再生骨材をアスファルト合材の製造に使用すると、被膜に混在する油分の燃焼により骨材の粒径が大きく減少するために粒度分布が適正範囲から外れたり、アスファルト合材プラントに悪影響を及ぼすため、再生骨材の割合を高くすることは困難だったのである。しかも、従来の方法により得られた再生骨材では廃材からの残留油分が多いために再生アスファルト合材の温度をあまり上げることができず、そのために現場での施工性が悪くなり、良好な仕上がりを得ることが難しかった。

特開平７−３００３５６号公報

本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであって、コンクリート廃材及びアスファルト廃材の骨材表面への付着物を剥離して、良質な再生骨材を効率良く回収することを可能とする研磨装置を提供するものである。

請求項１に係る発明は、相対的に回転する２つの駆動軸が同一軸線上に垂直に配置され、上方の駆動軸には下向きに開口し且つ原料投入用の入口シュートと連通する円筒状の供給ロータが取り付けられ、下方の駆動軸には上向きに開口し且つ供給ロータより大きい直径をもつ円筒状の排出ロータが取り付けられ、これら供給ロータと排出ロータは近接離反可能に構成されるとともに、供給ロータの外周面と排出ロータの内周面の間には研磨後の原料が通過し得る隙間が形成されてなり、前記排出ロータの開口端より下方位置には内部を上下に仕切る仕切板が設けられ、該仕切板には研磨により原料から除去された除去物が通過可能で且つ研磨後の原料が通過不能な大きさの開口部が設けられていることを特徴とする研磨装置に関する。
請求項２に係る発明は、前記排出ロータの外周面外側に、該外周面との間に所定の間隙を有するように上方に開口された開口部と、該開口部と連通するように下向きに傾斜された排出路を有する研磨後の原料排出用の排出シュートが配設されていることを特徴とする請求項１記載の研磨装置に関する。
請求項３に係る発明は、前記上方の駆動軸には、放射状に延びる複数の枝部をもつ多枝部材が設けられ、該多枝部材は前記供給ロータの内部に配置されていることを特徴とする請求項１又は２記載の研磨装置に関する。

請求項１に係る発明によれば、相対的に回転する供給ロータと排出ロータの間で原料表面が擦り合わされることによって、骨材自体を破砕することなく骨材表面に付着したモルタルやピッチ等の付着物を効率よく除去することができる。しかも、付着物が除去された後の原料（骨材）を供給ロータの外周面と排出ロータの内周面の間に形成された隙間から連続的に取り出すことができる一方、除去された付着物は排出ロータに設けられた仕切板の開口部を通して下方に落下させることができる。そのため、骨材と付着物を分離して回収することが容易となり、モルタルやピッチ粉の混入がない良質の再生骨材を回収することが可能となる。更に、装置全体をコンパクトに構成することができるので、広い設置スペースを必要とせず、車両に搭載して可搬式の装置とすることも可能となる。

請求項２に係る発明によれば、供給ロータと排出ロータの間で擦り合わされることによって表面の付着物が除去された骨材を、排出シュートによって確実且つ容易に回収することが可能となる。
請求項３に係る発明によれば、供給ロータの内部に多枝部材が設けられていることによって、供給ロータ内部に収容された原料を、供給ロータの回転に伴って確実に回転させることが可能となり、高い研磨効率を得ることができる。

図１は、本発明に係る研磨装置を示す全体図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図であり、要部は断面で表されている。
研磨装置（１）は、互いに逆向きに回転する２つの駆動軸が、所定間隔をあけて同一軸線上に垂直に配置されている。尚、便宜上駆動軸という表現を用いているが、２つの駆動軸のうちのいずれか一方のみが回転するように構成したものも本発明に含まれる。また、２つの駆動軸を同方向に異なる速度で回転するようにすることもできる。
上方の駆動軸（２）には下向きに開口した円筒状の供給ロータ（４）が取り付けられており、下方の駆動軸（３）には供給ロータ（４）と対向するように上向きに開口した円筒状の排出ロータ（５）が取り付けられている。

供給ロータ（４）は上部に開口部（４１）を有しており、この開口部（４１）には原料投入用の入口シュート（６）の下端部が接続されている。
これにより、入口シュート（６）の上端開口部から供給された原料（被研磨物）は、開口部（４１）を通って供給ロータ（４）内へと入ることができる。
尚、入口シュート（６）は、供給ロータ（４）の開口部（４１）に嵌まっているのみで一体に連結されているものではない。つまり、供給ロータ（４）は駆動軸（２）と一体に回転するが、入口シュート（６）は回転しない。

排出ロータ（５）の直径（開口部内径）は、供給ロータ（４）の直径（開口部外径）よりも大きく形成されており、これによって供給ロータ（４）の外周面と排出ロータ（５）の内周面との間には隙間が形成されている。
この隙間は、研磨処理された後の原料（以下、再生骨材又は骨材という場合がある）が通過できる幅を有しており、後述するように、再生骨材はこの隙間を通って供給ロータ（４）と排出ロータ（５）の間に形成される内空間から取り出される。

排出ロータ（５）の外周面外側には、該外周面との間に所定の間隙を有するように上方に開口された開口部と、該開口部と連通するように下向きに傾斜された排出路を有する排出シュート（１４）が配設されている。
これにより、供給ロータ（４）の外周面と排出ロータ（５）の内周面との隙間から取り出された再生骨材は、排出シュート（１４）内に落下して傾斜に沿って滑り落ち、排出シュート（１４）の下端開口部から取り出されて回収される。

供給ロータ（４）が取り付けられている上方の駆動軸（２）と入口シュート（６）は、いずれも垂直方向に立設された基台（７）に対して取り付けられており、この取り付けは、基台（７）に対して上下方向にスライド可能な板を介して行われている。
基台（７）の上端部には調整ネジ（９）が取り付けられており、この調整ネジ（９）を操作することにより、上方の駆動軸（２）及び入口シュート（６）が取り付けられた板を基台（７）に対して上下方向にスライド移動させることができるようになっている。
これによって、図２に示す如く、原料もしくは製品（回収される骨材）の大きさに応じて、供給ロータ（４）を上下動させて排出ロータ（５）との間隙を変化させることが可能となる。

排出ロータ（５）の開口端よりも下方位置には、内部を上下に仕切る仕切板（１０）が設けられている。
図３は仕切板（１０）の平面図である。
仕切板（１０）は、研磨により原料から除去された除去物が通過可能で且つ研磨後の原料が通過不能な大きさの開口部（１１）が設けられている。
開口部（１１）は、図示例では渦巻き状に配置された複数のスリットから形成されているが、円形の貫通穴としてもよく、その形状は特に限定されない。

仕切板（１０）の下方には、その開口部（１１）を通過した除去物を、そのまま落下させずに一旦貯留する貯留空間（１２）が形成されている。
仕切板（１０）及び貯留空間（１２）の直径は、供給ロータ（４）の直径と等しいか若しくは大きく設定されており、研磨によって原料から除去された除去物を確実に効率よく貯留空間（１２）へと導くことができるようになっている。

貯留空間（１２）の底部には開口部が設けられており、一旦貯留された除去物は当該開口部を通過して更に下方へと落下するようになっている。
本発明では、この落下した除去物を排出シュート（１４）に導いて、供給ロータ（４）の外周面と排出ロータ（５）の内周面との隙間から取り出された再生骨材と一緒に回収する構成としてもよいし、貯留空間（１２）の底部に別の排出シュートを接続して再生骨材とは別ルートで回収する構成としてもよい。
前者の構成（第１構成）の場合、排出シュート（１４）から取り出された回収物を再生骨材と除去物とに分けるふるい分け等の処理が必要となるが、装置全体を小型化・軽量化することができる。一方、後者の構成（第２構成）の場合、第１構成に比べると装置全体は若干大型化・重量化するが、回収物を再生骨材と除去物とに分ける処理を省略することができる。

尚、本発明においては、貯留空間（１２）を無くして、仕切板（１０）の開口部（１１）を通過した除去物を、そのまま下方へと落下させる構成を採用することもできる。
この場合においても、落下した除去物を排出シュート（１４）に導いて、供給ロータ（４）の外周面と排出ロータ（５）の内周面との隙間から取り出された再生骨材と一緒に回収する構成としてもよいし、貯留空間（１２）の底部に別の排出シュートを接続して再生骨材とは別ルートで回収する構成としてもよい。

図４は、供給ロータ（４）を下方から見た図である。
供給ロータ（４）の内部には、放射状に延びる複数の枝部（１３１）を有する多枝部材（１３）が配設されている。
多枝部材（１３）は上方の駆動軸（２）の下端部に固定されており、当該駆動軸（２）及び供給ロータ（４）と一体に回転する。また、その下面は供給ロータ（４）の下端部と面一となっている。

供給ロータ（４）の内部にこのような多枝部材（１３）が設けられていることによって、供給ロータ（４）の内部に収容された原料を、供給ロータ（４）と共に確実に回転させることが可能となる。
これにより、供給ロータ（４）と排出ロータ（５）の間で確実に原料表面を擦り合わせることが可能となり、高い研磨効率を得ることができる

駆動軸（２）（３）の駆動源としては油圧モータ（１５）が使用されており、油圧モータ（１５）の回転駆動力をチェーンにより伝達することによって駆動軸を回転駆動している。
これによって、電気モータとベルトを使用した場合に比べて、負荷に抗して安定した連続回転を得ることができる。

以上説明した構成からなる研磨装置（１）は、定置式装置としても利用できるが、装置全体をコンパクトに形成することが可能であるため、車両上に搭載して移動式装置として利用することもできる。

以下、本発明に係る研磨装置（１）の作用について説明する。
先ず、調整ネジ（９）を操作して上方の駆動軸（２）を降下させ、図２の左側図のように、供給ロータ（４）を排出ロータ（５）の中に入り込ませる。このとき、供給ロータ（４）の下端部と仕切板（１０）の間には少なくとも骨材の粒径以上の隙間が空くようにする。
そして、上方の駆動軸（２）と下方の駆動軸（３）を互いに逆向きに回転させることにより、供給ロータ（４）と排出ロータ（５）とを互いに逆向きに回転させる。

次いで、入口シュート（６）の上端開口部から原料を供給する。
供給される原料は、コンクリート廃材、アスファルト廃材、或いはこれらの混合廃材である。尚、アスファルト廃材には、排水性舗装に用いられる排水性アスファルトも含まれる。
廃材の形態は、塊でもよいし、切削材でもよい。また、破砕処理を施したものでもよいし、破砕していないものでもよいが、大きさは１００ｍｍ以内とすることが好ましく、５０ｍｍ以内とすることがより好ましい。

入口シュート（６）に供給された原料は、開口部（４１）から供給ロータ（４）を通って、供給ロータ（４）と排出ロータ（５）との間の空間に入る。
このとき、供給ロータ（４）と排出ロータ（５）は互いに逆回転しているため、原料は互いに擦り合わされて表面に付着したモルタルやピッチ被膜が除去され、除去された付着物は仕切板（１０）に形成された開口部（１１）を通過して落下し、貯留空間（１２）へと導かれる。

貯留空間（１２）に導かれた除去物は、上述した第１構成を採用した場合、貯留空間の底部に設けられた開口部を通過して排出シュート（１４）内に落下し、再生骨材と一緒に回収される（図５参照）。
第２構成を採用した場合、一旦貯留された除去物は、貯留空間の底部に設けられた開口部を通過して下方へと落下し、別の排出シュートを通って再生骨材とは別ルートで回収される。

一方、表面に付着したモルタルやピッチ被膜が除去された原料（骨材）は、遠心力によって外方向へと移動し、供給ロータ（４）の外周面と排出ロータ（５）の内周面の隙間を通って外に押し出される。
押し出された骨材は排出シュート（１４）内に落下して傾斜に沿って滑り落ち、排出シュート（１４）の下端開口部から取り出され、表面の付着物が除去された再生骨材として回収される（図５参照）。

以下、本発明に係る研磨装置の実施例を示すことによって本発明の効果をより明確なものとする。但し、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。
（実施例）
アスファルト舗装道路より切り出されたアスファルト廃材（油分含有率：５〜７％）をそのまま原料とし、本発明に係る研磨装置（図１参照）を用いて研磨処理を行った。
処理後に回収された骨材について、アスファルト抽出試験を行い、骨材の表面に残存した油分含有率を調べた。
結果を表１に示す。

表１に示されるように、処理後に回収された粒径２．５ｍｍ以上の骨材は、油分含有率が大きく低下していた。このことから、本発明に係る研磨装置によれば、骨材表面に存在する油分等の付着物を効果的に除去できることが分かった。

本発明に係る研磨装置は、コンクリート廃材又はアスファルト廃材から、再生骨材を効率良く高品質で回収するために利用される。

本発明に係る研磨装置を示す全体図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。 供給ロータを上下動させて排出ロータとの間隙を変化させる様子を示す図である。 仕切板の平面図である。 供給ロータを下方から見た図である。 本発明に係る研磨装置の作用について説明する図である。

符号の説明

１ 研磨装置
２ 上方の駆動軸
３ 下方の駆動軸
４ 供給ロータ
４１ 開口部
５ 排出ロータ
６ 入口シュート
１０ 仕切板
１１ 開口部
１２ 貯留空間
１３ 多枝部材
１３１ 枝部
１４ 排出シュート

Claims (3)

1. 相対的に回転する２つの駆動軸が同一軸線上に垂直に配置され、上方の駆動軸には下向きに開口し且つ原料投入用の入口シュートと連通する円筒状の供給ロータが取り付けられ、下方の駆動軸には上向きに開口し且つ供給ロータより大きい直径をもつ円筒状の排出ロータが取り付けられ、これら供給ロータと排出ロータは近接離反可能に構成されるとともに、供給ロータの外周面と排出ロータの内周面の間には研磨後の原料が通過し得る隙間が形成されてなり、前記排出ロータの開口端より下方位置には内部を上下に仕切る仕切板が設けられ、該仕切板には研磨により原料から除去された除去物が通過可能で且つ研磨後の原料が通過不能な大きさの開口部が設けられていることを特徴とする研磨装置。
2. 前記排出ロータの外周面外側に、該外周面との間に所定の間隙を有するように上方に開口された開口部と、該開口部と連通するように下向きに傾斜された排出路を有する研磨後の原料排出用の排出シュートが配設されていることを特徴とする請求項１記載の研磨装置。
3. 前記上方の駆動軸には、放射状に延びる複数の枝部をもつ多枝部材が設けられ、該多枝部材は前記供給ロータの内部に配置されていることを特徴とする請求項１又は２記載の研磨装置。
   
   

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