JP3986314B2

JP3986314B2 - 一軸破砕機の内部発熱抑止機構

Info

Publication number: JP3986314B2
Application number: JP2002000477A
Authority: JP
Inventors: 秀秋中村; 英明磯見; 大輔坂本
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 2002-01-07
Filing date: 2002-01-07
Publication date: 2007-10-03
Anticipated expiration: 2022-01-07
Also published as: JP2003200073A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、産業廃棄物などを破砕する一軸破砕機の内部発熱抑止機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ホッパから投入される廃棄物を、固定刃と一つの軸で回転する回転刃とを組合せた破砕部材間にプッシャで押圧して破砕する一軸破砕機が公知である。このような一軸破砕機は、一般に台板の端と側板との間に開口を排出口とし、台板の端に固定刃を固定すると共に、上記開口位置に取り付けた回転ロータに回転刃を配設して固定刃に対向させ、台板上に摺動するプッシャでその上方から投入される廃棄物を回転刃に押圧し、回転刃と固定刃の間に噛込まれた廃棄物を剪断破砕するように構成されている。かかる一軸破砕機の一例として実公平５−１３４１０号公報による一軸破砕機が知られている。
【０００３】
上記一軸破砕機では、回転刃の下方に多数の小孔を設けたスクリーンが設けられ、このスクリーンの小孔の径以下のサイズに破砕された破砕物が落下して排出され、小孔以上の大きさの廃棄物は上方に持ち上げられて固定刃側へ移動し再び破砕作用を受ける。上記回転刃は回転ロータの半径方向にやや斜めに、かつ取付位置の凹所から若干突出する複数の平刃から成るが、回転刃の形式についてはこの他にも回転ロータに円周方向に多数のＶ溝を設け、このＶ溝の適宜位置に設けた取付部材を介して四角形状のチップを回転刃として設けたものが知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記一軸破砕機で産業廃棄物など、特にプラスチック廃棄物（一般に廃プラと略称される）を含むごみ類を破砕する場合、２４時間連続運転で連続破砕が行われると、剪断破砕による摩擦熱などで破砕時に発熱があり、高温になると破砕物に着火するなどにより火災が発生する虞れがある。このため、一般にはホッパ内の破砕物に対して、特に破砕物の種類によって発火の虞れが強い場合、ホッパに取付けた散水ノズル若しくは作業員による人手で散水ホースから散水を行うようにしている。
【０００５】
しかし、上記火災発生の危険性だけでなく、破砕作用に伴う問題としてプラスチック廃棄物を処理する際にプラスチック廃棄物の軟化による破砕機処理能力の低下が生じることがある。プラスチック廃棄物は高温になると軟化するものが多く、軟化すると破砕刃による剪断破砕ができなくなり、スクリーンからいつまでも落下せず、このため破砕処理能力が著しく低下する。従って、破砕時の発熱を防止又は抑制することは、火災発生の危険性を低下させるだけでなく、破砕処理能力の低下を防ぐためにも一軸破砕機にとって極めて重要な保守事項である。
【０００６】
しかしながら、従来の一軸破砕機では破砕時の発熱を防止又は抑制する手段を考慮した設計は行われた例がなく、実際の破砕処理の現場でホッパに取付けた散水ノズルからの散水若しくは作業員の散水により一時的、現実的に処理されているに過ぎない。このような破砕処理装置に破砕物からの発熱を防止する機構を設けた特殊な例として、ゴム成形品の粉砕方法及び装置について提案した例が特開平１１−１５６２２５号公報により開示されているに過ぎない。しかし、この公報による発熱防止手段は液体窒素で超低温に冷却されたチャンバ内をゴム成形品のチップ片を透過させて冷却硬化させたチップ片を衝撃破砕するというものであり、一軸破砕機を対象としたものではなく、装置も極めて大がかりであり、当然コストが高くなる。
【０００７】
この発明は、上記の問題に留意して、装置内部の発熱部位に対し直接的に冷却作用を与えて破砕物からの発熱を抑止し、これを簡易な機構でかつ経済的コストで実現し得る一軸破砕機の内部発熱抑止機構を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記の課題を解決するための手段として、廃棄物を投入するホッパの下方に台板と、この台板の端に固定刃と、台板の端と側壁との間に複数の回転刃を有する回転ロータとを設け、廃棄物を回転刃に押圧する押込プッシャを台板上に摺動自在に進退動自在に設けると共に、回転刃の下方に所定以下のサイズの破砕物を排出する排出スクリーンを設け、回転ロータにはその軸心にエアー流通用の通風孔と、この通風孔と交叉しエアーをロータ半径方向に吹出しする吹出孔とを設け、上記通風孔端に圧縮エアーを送り込むエアー配管を接続して成る一軸破砕機の内部発熱抑止機構としたのである。
【０００９】
上記構成としたこの発明の一軸破砕機によれば、破砕作用は基本的に従来と同様であるが、破砕による発熱が十分抑止される。廃棄物として金属やプラスチック廃棄物が含まれていると、破砕刃による剪断破砕ではこれら廃棄物が引きちぎられる際に発熱を伴うことは避けることができない。このため、この発明の一軸破砕機では回転ロータの軸心に通風孔を設け、これにクロスして連通する吹出孔をロータ半径方向に設け、通風孔の端に接続したエアー配管から圧縮エアーを送り、装置内部にエアーを吹き出すようにして冷却手段とし、発熱部位に対し直接的に冷却作用を与えるようにしたのである。
【００１０】
このような冷却手段を備えているため、この一軸破砕機では廃棄物にプラスチック廃棄物が含まれていても、発熱による装置内の温度上昇が一定温度以下に抑止されることによりプラスチック廃棄物の軟化が生じなくなる。このため、プラスチック廃棄物を剪断破砕することができ、破砕機の破砕処理能力の低下が抑制される。又、発火の可能性が抑制されるため、火災事故も抑制されることとなる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は実施形態の一軸破砕機の主縦断面図である。この一軸破砕機の全体構成自体は公知であるから、以下主要な構成について簡単に説明する。図中の１は供給ホッパ、２は本体フレーム、３は押込プッシャ、４は台板である。図示のように、押込プッシャ３は台板４上を摺動自在で、かつ進退動自在に設けられ、本体フレーム２の側壁に設けた案内部材３ａにより押込の際に廃棄物からの反力で浮き上がらないように案内されている。
【００１２】
台板４の一端と本体フレーム２の側壁２ｗとの間には複数個の回転刃５ａを取付けた回転ロータ５が設置され、これに対向して台板４の端に破砕用の固定刃６（その反対側のロータ中心点を中心に対称位置にもう１つの固定刃を設けることもある）が設けられている。回転ロータ５の下方には多数の小孔を設けた排出スクリーン８が設けられている。排出スクリーン８は、図示の例では、側壁２ｗ、本体フレーム２の脚部に両端をボルト止めし、手作業で取り外す形式のものを示しているが、側壁２ｗの一部を開放式とし、その開放窓から機械的に開閉する形式のものも採用できる。
【００１３】
９は排出スクリーン８から落下した破砕物を下方向へ排出するための排出口、１０は押込プッシャ３を駆動する油圧シリンダである。図示していないが、回転ロータ５の片側の突出軸には減速機、流体継手、駆動モータなどが連結されており、又別個に油圧ポンプも設けられ、油圧シリンダ１０へ油圧を供給するように構成されている。油圧シリンダ１０はその突出ピストン１０ａが連結材１１を介して押込プッシャ３に連結され、これにより押込プッシャ３は進退動自在とされている。
【００１４】
又、これも詳細は図示していないが、回転ロータ５にはその外周にＶ字状の溝５ｂが多数所定のピッチで互いに平行に設けられ、このＶ字溝５ｂ内に複数個の回転刃５ａが取付座を介して設けられている。回転刃５ａは、隣り合うＶ字溝５ｂに設けられているもの同士がその頂点を連ねると螺旋状又はジグザグ状となるようにそれぞれ配設されている。又、回転刃５ａは四角状のチップ片状に形成され、中央に取付用のねじ穴が設けてある。取付座にねじボルトにより回転刃５ａが取り付けられ、従って回転刃５ａの頂点はＶ字溝５ｂの頂部より少し突出して設けられている。
【００１５】
破砕用固定刃６は（もう１つの固定刃も）、回転ロータ５のＶ字溝５ｂと対向するＶ字状の刃を多数、回転ロータ５の幅と略同じ幅にわたって設けたものから成り、かつＶ字溝５ｂと固定刃６のＶ字刃とが向い合ったときに略四角形状（又は菱形）の空間ができるように固定刃６のＶ字刃を形成している。従って、回転刃５ａは上記略四角形状空間を通過してその斜め上方へ向かう２つの陵辺と固定刃６のＶ字刃との間に噛み込んだ廃棄物を剪断破断により破砕する。又、回転刃５ａは表、裏面が平行に形成されているため表面のエッジ陵辺が摩耗すると、反対面に取付け直して繰り返し使用される。このため回転刃の陵辺の８つが剪断破砕に利用される。
【００１６】
図２に回転ロータ５の拡大側面図、図３に図２の矢視III −III から見た断面図を示す。前述したように、回転刃５ａはＶ字溝５ｂに螺旋状に配置されているが、図２では便宜上同一位置に示している。この回転ロータ５には、ロータの軸心位置に通風孔５ｐが挿通して設けられ、この通風孔５ｐと交叉しエアーをロータ半径方向に吹出しする吹出孔５ｐｘが設けられている。５ｓは吹出口であり、エアーをこの吹出口から外部へ吹出しする。
【００１７】
図示の例では吹出孔５ｐｘは、回転ロータ５に形成されたＶ字溝５ｂと５ｂの間の山の位置に設けられ、１つの山に対しロータ５の直径長さに貫通して設けられている。又、吹出孔５ｐｘは、その吹出口５ｓの位置が、回転ロータ５の回転が進む方向の回転刃５ａの前方で回転刃５ａに適宜接近した位置に来るように設定されている。従って、回転刃５ａが螺旋状に設けられているのに対応して吹出孔５ｐｘも回転ロータの軸方向から見たときの配設方向が位置によって種々に異なっている。
【００１８】
なお、吹出孔５ｐｘは図示の例では回転刃５ａの１箇所につき１つの吹出孔５ｐｘを貫設した例を示しているが、吹出孔５ｐｘの数は複数箇所設けてもよい。この場合、上記回転刃５ａの前方位置に設けたものに対し、回転刃５ａを中心に対称位置（後方位置）に吹出孔５ｐｘを設けてもよく、さらに小さい角度に等分して複数本設けてもよい。
【００１９】
５_Rは回転ロータ５の端部、５_Eは突出軸であり、この突出軸５_Eを回転支持部材で回転自在に支持している。この突出軸５_Eには、図４に示すように、ロータリ継手を経て接続管１３ｐが接続され、エアーポンプ１１からの圧縮エアーを電磁弁１３を経由して回転ロータ５の通風孔５ｐへ送り込むようにしている。１２はポンプ駆動用のモータであり、回転ロータ５の反対側端には流量調整弁１４が接続されている。制御部２０は、固定刃６と回転ロータ５の回転刃５ａが噛合う位置付近に取り付けた温度センサＴ_Hからの測定信号により装置内温度が所定以上になると、モータ１２、電磁弁１３、流量調整弁１４へ制御信号を送り、圧縮エアーを吹出口５ｓから吹出すように駆動する。
【００２０】
上記の構成としたこの実施形態の一軸破砕機は、破砕機構そのものは従来と同じであるが、回転ロータ５からエアーを吹出すことにより装置内の温度上昇を抑制して破砕能力の低下を抑止し、同時に装置からの火災発生を防止したものである。破砕機を始動させて廃棄物を固定刃６と複数の回転刃５ａにより剪断破砕を繰り返して破砕する。供給ホッパ１から廃棄物が投入されると、その前に後退させておいた押込プッシャ３を前進させて廃棄物を回転ロータ５に押し付ける。
【００２１】
回転ロータ５の複数個の回転刃５ａが回転して廃棄物をかじるように破砕用の固定刃６との間に噛み込んで剪断破砕により細かく破砕する。上記破砕で十分細かく破砕された廃棄物は排出スクリーン８上へ押し出され、スクリーンの多数の小孔から落下して排出口９から排出される。しかし、上記破砕でスクリーン８のメッシュを通過できる程十分に細かく破砕しきれないものも必ず含まれており、これら廃棄物はスクリーン８を通過できず、回転刃５ａで押されてスクリーン８の内周面を移動し上方へ向かう。そして、再び固定刃６との間に破砕が行われ、次第に廃棄物は小さく破砕されていく。
【００２２】
このような破砕作業を繰り返す間に廃棄物は剪断破砕により引き裂かれたりするため摩擦熱が生じる。摩擦熱が生じる状態で２４時間連続運転すると、摩擦熱が蓄積されて回転刃５ａと固定刃６が噛み合う位置を中心に装置内が高温になろうとする。このとき、図示の例では温度センサＴ_Hにより所定以上に装置内が温度上昇したことを検知し、その検出信号（あるいは温度センサＴ_Hを設けずに作業員の判断による入力信号）によりエアーポンプ１１からモータ１２を駆動して圧縮エアーを送り出す。
【００２３】
回転ロータ５へ送られるエアーは電磁弁１３を開き、流量調整弁１４で端末側から流出するエアーを制限することにより通風孔５ｐから吹出孔５ｐｘへ向かう。これにより、吹出口５ｓから吹き出されるエアーは回転刃５ａにより破砕される破砕物に対し直接その発熱を冷却し、摩擦熱による発熱を抑制する。吹出孔５ｐｘは回転刃５ａに対応して複数箇所に設けられているため、吹出エアーによる冷却効果は装置内の全域に及ぶ。
【００２４】
このような冷却効果は、特に廃棄物にプラスチック廃棄物が多く含まれているときは、単に冷却効果だけでなく破砕能力の向上にも及ぶ。プラスチック廃棄物は装置内が高温になると軟化するため、破砕時に伸びて剪断破砕の機能が著しく低下したり、あるいは不能となる。このため、プラスチック廃棄物はスクリーン８からいつまでも落下されず、結局破砕能力が低下する。しかし、この実施形態の破砕機では装置内の温度の上昇を一定以上（例えば６０℃）にならないようにエアーを回転ロータ５の吹出孔５ｐｘから吹出して冷却しているため、破砕能力の低下が大きく抑止される。
【００２６】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、この発明の一軸破砕機は回転ロータの軸心に通風孔を設け、これとクロスして連通する吹出孔をロータ半径方向に形成し、通風孔端に接続したエアー配管から圧縮エアーを送り込んで吹出孔からエアーを吹出すようにしたから、破砕刃により剪断破砕する際に発生する摩擦熱がエアーの吹出しにより冷却させて抑制され、従って特に廃棄物に廃プラスチックが含まれている場合に発熱による軟化で剪断破砕ができないため破砕能力が低下するのを抑制し、かつ火災事故の発生を未然に抑制して安全性が確保されるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態の一軸破砕機の主縦断面図
【図２】同上の回転ロータの側面図
【図３】図２の矢視III −III から見た断面図
【図４】回転ロータへの圧縮エアーの送風系を示す概略模式図
【符号の説明】
１供給ホッパ
２本体フレーム
３押込プッシャ
４台板
５回転ロータ
６固定刃
５ａ回転刃
５ｐ通風孔
５ｐｘ吹出孔
５ｓ吹出口
６固定刃
８排出スクリーン
９排出口
１０油圧シリンダ

Claims

廃棄物を投入するホッパ１の下方に台板４と、この台板４の端に固定刃６と、台板４の端と側壁２ｗとの間に複数の回転刃５ａを有する回転ロータ５とを設け、廃棄物を回転刃５ａに押圧する押込プッシャ３を台板４上に摺動自在かつ進退動自在に設けると共に、回転刃５ａの下方に所定以下のサイズの破砕物を排出する排出スクリーン８を設け、回転ロータ５にはその軸心に圧縮エアー流通用の通風孔５ｐと、この通風孔５ｐと交叉し圧縮エアーをロータ半径方向に吹出す複数の吹出孔５ｐｘとを設け、上記複数の吹出孔５ｐｘの吹出口５ｓを複数の回転刃５ａのそれぞれの近接範囲内に来るようにそれぞれ異なる位置に設け、上記通風孔５ｐ端に圧縮エアーを送り込むエアー配管を接続して成る一軸破砕機の内部発熱抑止機構。
前記複数の吹出孔５ｐｘの吹出口５ｓを回転ロータ５の回転方向に前進側でかつ複数の回転刃５ａのそれぞれ前方の近接範囲内に来るように配設したことを特徴とする請求項１に記載の一軸破砕機の内部発熱抑止機構。
前記吹出孔５ｐｘを回転ロータ５の直径に亘り貫設したことを特徴とする請求項１又は２に記載の一軸破砕機の内部発熱抑止機構。
前記吹出口５ｓを１つの回転刃５ａの位置に対し複数設けたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の一軸破砕機の内部発熱抑止機構。
前記破砕機の装置内に取り付けた温度センサＴ _Ｈにより装置内温度が所定以上になるとエアー配管から圧縮エアーを送り込み、圧縮エアーを吹出口５ｓから吹き出して発熱を抑制するように構成したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の一軸破砕機の内部発熱抑止機構。