JP4322661B2 - 加圧圧縮処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、螺旋状の回転スクリューによって物体を一方から他方に搬送し回転スクリューの末端近傍で加圧するようにした処理装置であって、加圧面のこすれ振動に起因する音を防止する回転スクリューの構成に関する。

近年、産業の発展と情報の進化に伴い電化製品や書籍雑誌や生活雑貨などあらゆる生活物質が我々の生活環境を向上させている。これらの生活物質はより優れたものに交換されたり、経時的な材質の変化等で正常に使用することができなくなってゆきその多くは廃棄処理されている。例えば電化製品は破砕機によって粉砕、もしくは部品を解体し材質毎に分別した後にその量を小さくするために破砕処理を行いさらなる分別処理を行って最終的には熱処理が施されて新たな資源となる。また古紙においても新聞紙、段ボール、コピー用紙と種類毎に分別されて回収し再処理業者によって種類毎にさらに小片に破砕し水で繊維を解して紙の原料とし新たな紙製品として加工される。

このように破砕処理されるものにはその物質自体が多孔性のものやお互いが重なり合って空間を作り出し容積を大きくするものなど、加圧圧縮しても元の形に復元する力を持つ物質は復元しない程度に破砕した後さらに加圧圧縮処理を施してその容積を小さくすることが知られている。
特開２００２−１３７０９６

例えば従来の加圧圧縮処理装置として特開２００２−１３７０９６に示す古紙の処理装置がある。
図１０に例示したように、装置を覆う外装の中には装置の骨格部を構成するフレーム１が設けられ、フレーム１にはガイド筒１１がボルトで固定されている。ガイド筒１１にはベアリング６を介してギア４が回動可能に設けられており、ギア４には図示しない電動モータが回動可能に取り付けられている。ギア４は回転スクリューのフランジ５にボルトで連結されて回動可能に設けられており、フランジ５と回転軸７とスクリュー８と加圧部９は一体成形されて回転スクリュー１０を形成している。回転スクリュー１０のフランジ５は回転軸７を中心とし十字型の骨格と開口部が構成されている。回転スクリュー１０の上方には開口したホッパー２が設けられておりホッパー２の上方には古紙を破砕するための図示しない回転カッターが設けられている。

このような構成における古紙の流れは、上方より小片に破砕されホッパー２に落下しフランジ５の開口部を通過してハウジング１２の内部に落下し、回転スクリュー１０の回転運動により下部へ押し込まれ絞り筒１３によってその流れを減速しながら徐々に堆積を始める。堆積した古紙はやがて回転スクリュー１０の先端に設けられた加圧部９と接触をし始め、絞り筒１３に設けられれた畝状の溝１４の働きで回転スクリュー１０の回転と古紙とが連れ回りすることなく古紙が加圧され圧縮を始める。加圧された古紙は回転スクリュー１０の回転運動によって押し出され、やがて古紙は排出口１５から硬く圧縮された形になって排出される。

このような古紙の処理装置における回転スクリュー先端部と古紙の接触界面では回転摩擦による強い抵抗力が発生しており、その時に起こる振動が回転スクリューに音となって現れることが問題となっている。この原因は回転スクリューの摩擦部分に一定圧の抵抗がかかって回転軸が捻られる現象と、捻り反力が摩擦力より大きくなって回転軸が元に戻ろうとする現象が連続的な振動となるいわゆるスティックスリップ振動が起こっているためである。特に近年は用紙や使われるトナーによって比較的滑りやすい古紙が増えており、滑りやすい紙片に高い圧力がかかった場合、スクリュー摩擦部分と紙片、および紙片と紙片の密着力が強くなりスティックスリップ振動は起こり易くなる。それはギュッギュッという断続的な振動からキーンといった連続音になり極めて不快な音として感じられる。

このスティックスリップ振動が大きくなると回転スクリュー全体を振動させることがあり、それは回転スクリューの材質、ねじれ剛性、そして形状に大きく起因することが考えられている。材質による影響としては、回転スクリューに例えば広い用途で用いられる機械構造用炭素鋼Ｓ４５Ｃを用いた場合、その分子構造が密であることから耐摩耗性に優れる反面、分子間で振動エネルギーを吸収できずに叩くと長い時間鳴り響くいわゆる共鳴現象が起こるようになる。また材質による影響としては、ねじれの剛性が高くてねじれに強い材質を用いた場合は比較的高い加圧圧縮処理を行なえる反面、振動を伝えやすい性質を持っている。
そして形状による影響としては、スクリューのように一方を軸に固定しそこから薄板状に大きく張り出す構造の場合には、回転軸を中心に広い面積を圧縮できる反面、軸から伝わる小さな振動も外部へ拡散しやすくなり回転スクリューからの振動が音となりやすくなっていた。

これらの共鳴音は時に１０００Ｈｚを超えるような高周波音となり、これは人間が極めて不快な周波数領域となるために作業者への苦痛、騒音による周囲への影響が問題となっていた。

振動を止める方法としては共振部分に振動を吸収する制振材を貼り付けるものが知られている。この制振材には例えばアスファルト、鉛、タングステンと言ったものを板状に接着させるものが上げられるがそれぞれに耐熱性、環境問題、そしてコスト面で容易に扱えないという問題があった。

また、本現象はスティックスリップ振動の特徴のひとつである、振動の発振源と実際に振動を音として放射している発音源とは別の部位で起こることがあり、この場合は原因の発見と対策が難しく開発設計に多くの労力を要する等の問題があった。

本発明はこのような点に基づいてなされたものであり、その目的とするところは、加圧圧縮物質の収納性を高めながら加圧の際の異音を発生させない装置を提供することにある。

斯かる目的を達成するための本発明が提供する加圧圧縮処理装置は、

一方から物体が入り込むようにした開口部と他方に排出できるようにした排出口を設けた筐筒部と前記筐筒部の内部には開口部からの物体を排出口方向に搬送するための回転スクリューと前記回転スクリューによって搬送された物体を滞留させるための抵抗部と前記抵抗部に滞留した物体と前記回転スクリューの先端によって物体が加圧されるようにした圧縮装置において、前記回転スクリューの前記抵抗部に近いフィンには表面から裏面に連通する孔を設け前記孔には物体からの圧力を受けるための受圧部材を設け前記受圧部材は前記孔に圧接可能に設けたことを特徴とする加圧装置であり、

回転スクリューに連結した受圧部材は一方を回転スクリューの加圧側に圧接可能に設け他方を回転スクリューのいずれかの位置に圧接可能に連結したことを特徴とする請求項１に記載の加圧装置であり、

回転スクリューの加圧側に圧接可能に連結した受圧部材は他方を回転スクリューの振動の共振部に圧接可能に連結したことを特徴とする請求項１に記載の加圧装置であり、

回転スクリューの加圧側に圧接可能に連結した受圧部材は回転スクリューに設けられたフィンの加圧部終端よりも非回転方向に延長していることを特徴とする請求項１記載の加圧装置である。

本発明の加圧圧縮処理装置によれば、回転スクリューのフィンに設けられた孔に被圧縮物質からの押力を圧接可能に設けたので、回転体自体から発生する音を摩擦により熱エネルギーに変えることができ音の鳴りを防止することができる。

また振動の発生源と発音源を１つの受圧部材で同時に熱エネルギーに消費させるようにしたので、異なる部位で発生する音を他部に伝えることなく同時に減衰させることができる。

さらに強い加圧が起こった際に発生する大きな摩擦と振動においても、１つの受圧部材で離れた場所に圧接部を設けていることからフィンが捻れる際の横方向からの圧接力を強く得るようになり効果的に音を抑制することができる。また受圧部材の先端は減衰力の大きい破砕片に押し付けられているので、スクリューに残響している振動を効率良く減衰させることができる。

そして回転しているスクリュー自身にの一部に部材を連結する構造にしたので、回転体の外から対策するような極めて複雑な構造は不要であり、簡単で軽量かつ廉価な機構で容易に振動を抑えることができる。

回転しているスクリューから発生する振動音を防止するという目的を、最小の部品点数で、加圧圧縮処理を損なうことなく実現した。

以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。ここでは一例として古紙を小片にして加圧圧縮する処理装置について説明する。

本発明による古紙の加圧圧縮装置の構成を図１に示す。なお、この実施の形態は従来の古紙の処理装置の一部を改良したものなので、従来と同一部分には同一符号を付して説明する。

（ａ）実施の形態１

図１に示すように本発明による古紙の処理装置は、装置の骨格部となるフレーム１とハウジング１２に古紙を投入するためのホッパー２と、回転軸７に取り付けられて回転駆動される圧縮手段としてのスクリュー１０等によって構成されている。

フレーム１の上方には破砕された古紙片を受け止めるためのホッパー２が設けられている。ホッパー２は飛散した古紙片をも回収できるように大きく開口し、下部につれて開口径が小さくなるテーパー形としている。攪拌棒３は回転することでホッパー２の傾斜した内面に付着してしまった古紙片を掻き落とし下部へ落下させる。
ホッパー２の下方には古紙を下部に搬送させるためのガイド筒１１がフレーム１にボルトで固定され設けられている。ガイド筒１１は上方を広く開口し下方に従って開口部を小さくするテーパー状の構成としており、古紙が落下しやすい構造となっている。

ガイド筒１１の上端の外周には外部からの回転動力を受けるためのギア４がベアリング６を挟んで回動可能に設けられている。ギア４には古紙を搬送・落下させるための回転スクリュー１０がボルトによって固定されている。回転スクリュー１０の先端には受圧部材１７が２つのボルトによって取り付けられている。
スクリュー８の外周には古紙を搬送するためのハウジング１２がガイド筒１１に固定されている。ハウジング１２の内壁には畝状の突起が一定の間隔で設けられている。ハウジング１２の下方には古紙の流れを制御するための絞り筒１３が固定されている。絞り筒１３は上方から下方に向けて内径を小さくするテーパー状となっており、さらに絞り筒１３の上方の内壁には一定間隔で複数の溝が設けられている。絞り筒１３の下方には開口した排出口１５が設けられており、古紙はここから外へ排出される。

次に回転スクリュー１０の構成を説明する。図２に例示したように回転スクリュー１０には、上部に円形のフランジ５とフランジ５の中心に設けられた回転軸７と回転軸７を中心に広がるスクリュー８とスクリュー８の下方端部の加圧部９とが一体となって構成されている。回転軸７にはフランジ５を連結するためのスポークが９０°の角度に計４本配置されている。スポークとフランジ５の間には古紙片が容易に通過できるよう扇状の開口部が開けられている。回転軸７はフランジ５に対し下方に向けて伸びており、回転軸７の中程からは古紙を下方に押し入れるためのフィン８が螺旋状に設けられている。フィン８の下方には古紙を加圧するための加圧部９が設けられており、加圧部９の近傍には受圧部材１７が取り付けられている。

次に受圧部材の構成を説明する。図３に例示したのはフィン８における受圧部材の構成であり、図４に例示したのはフィン８の加圧部９近傍に取り付けた受圧部材１７の断面図である。

図４に例示したようにフィン８の略先端には加圧部９が設けられている。この加圧部９の近傍には概ねフィン８の外側の位置に孔１８が設けられている。この孔１８は圧縮した古紙からの反発力を受けるための受圧部材１７が差し込まれるように設けられており、受圧部材１７とフィン８の加圧部９との間には受圧部材１７の全周に渡り数百ミクロンの隙間が設けられている。

受圧部材１７は略Ｌ字型で構成されておりその上端部にボルト１６ａと１６ｂが締め付け可能に設けられている。ボルトの締め付け方としてはまずフィン８とボルト１６ｂには適切な間隙、例えば数百ミクロンに設けてからボルト１６ａを締め付けることでその間隙は保たれるようになる。受圧部材１７は非回転方向にＬ型に曲げられた受圧部１７ａがあり、圧縮された古紙から十分な力を受ける長さかつ変形しにくい長さとするのが良く例えば本発明では２０ｍｍ程度に設けられている。受圧部材１７の材質はＳＵＳ３０４と言った硬質かつ適度な弾性をもつものが良い。なお、加圧部９の摺動面で受圧部１７ａが抵抗となる場合や受圧部１７ａが振れ動いてしまう場合には加圧部９にＵ型の溝を形成すると良い。

次に本発明による古紙の加圧圧縮処理装置の作用を説明する。

図１において図示しない外部のモータと回転可能に連結されたギアよってギア４が回転を始める。同時にホッパー２の上部に設けられた図示しない回転刃が回転を始める。回転刃の上方から投入された古紙は回転刃の回転によって破砕が行われ図示しないフィルターを通過して適度な小片となってホッパー２内に落下する。ギア４に連結したフランジ５と攪拌棒３が回転しているのでホッパー２に落下した古紙の小片は停滞することなくガイド筒１１に落下する。ガイド筒１１に落下した古紙の小片は回転軸７に連結されたフィン８の回転運動によって停滞することなく下部へ押されるようになる。

やがて絞り筒１３まで到達した古紙片は絞り筒１３の内径がテーパー状に小さくなることから古紙片同士が集まるように働き、絞り筒１３の内壁にも徐々に堆積を始める。絞り筒１３に堆積した古紙片は古紙片同士が重なり合った状態で幾層にもなり、やがて加圧部９の先端が堆積した古紙の上面を撫でるように接触を始める。さらに上部から落ちてくる古紙片が多くなってくると回転スクリュー１０の回転により古紙の容積を小さくしようと加圧部９が圧縮を始める。絞り筒１３の内壁には溝１４が設けてあるので圧縮され始めた古紙は回転スクリュー１０の回転と一緒に共回りすることはない。圧縮が始まった古紙片は互いの重なり合った容積をさらに小さくするように働く。やがて硬化が進行し加圧部９と硬化した古紙が極めて強い摩擦力で接触を始めると受圧部材１７は圧力を受けるように働く。受圧部材１７が接する孔１８には若干の隙間が開くように設けられているので、受圧部材１７が弱く力を受けている時、つまり振動が弱い時は受圧部材１７の一部分が孔１８の壁面に接触・非接触を繰り返すように動くように働く。

一方古紙が極めて強く圧縮されるようになると、受圧部１７ａの受ける力も大きくなり回転スクリュー１０の回転運動によって受圧部材１７の上部は回転方向に傾斜するようになる。すると受圧部材１７は孔１８の内壁面の前部と後部を半円状の接触を繰り返しながら押すようになる。その時、受圧部材１７とボルト１６ｂと加圧部９と孔１８には間隙が設けられているので、受ける力に応じて上下左右に接触するようになり加圧部９と古紙の間で起こるスティックスリップ現象による振動を局所的な摩擦熱エネルギーに変換し振動による音を相殺することができる。

また、回転スクリューの加圧部９に圧接可能に連結した受圧部材１７は回転スクリュー１０に設けられた加圧部９の終端よりも非回転方向に延長するように受圧部１７ａを構成している。こうすることで被加圧物からの受圧面積が大きくなり被加圧物からの力が得られやすくなる一方、フィン８に残った振動をこの受圧部１７ａが被加圧物質側に逃がすように働き回転スクリューの共振振動が効率的に抑えられるようになる。

（ｂ）実施の形態２

次に本発明の実施の形態２を説明する。図５は本発明の他の実施形態を示した図であり、図８はその側面図である。実施の形態１に説明した受圧部材１７を長く設けて加圧部９より離れた所に圧接可能に連結した構造としている。この実施の形態によれば、加圧部９で発生した振動が受圧部材１７自身も振動してしまい振動が止められない場合に、受圧部材１７とフィン８との接触点を他方に設けることで受圧部材１７が受けた押力を他方の孔１８ｂに伝えることができ、そこで摩擦熱に変換しやすい構造となる。さらに回転軸７を伝わってフィン８の上部を振動させてしまう場合には、下部の振動の発生源に近い所で熱エネルギーに変換しながら、上部の発音源でも熱エネルギーに変換できるようになる。また、通過させる破砕片の大きさ、量などにより受圧部材が通過の障害になる場合には、受圧部材の直線部分を回転軸側に迂回させることにより異音の発生を防止するとともに、破砕片の通過性も同時に確保できることができる。

（ｃ）実施の形態３

次に実施の形態３を説明する。フィン８が特に振動しやすく大きな音を発する場合には、フィン８の共振点に受圧部材１７を圧接可能に設けることで効率良く振動を抑制する働きがある。これはフィン８自身が例えば寺院の鐘のように衝撃を与えると共鳴しいつまでもその内部で振動を繰り返す現象に対し効果的である。共振点の簡易的な発見方法としては、ハンマーでフィン８を叩き大きく音を発生させた後に指でフィン８を押さえても音が止まらない点と比較的容易に音が止まる点を確認すればよい。その比較的容易に振動が止まる点に受圧部材１７を圧接可能に設けることでフィン８の振動エネルギーを受圧部材１７との間で効率よく消費させることができる。

なお、実施の形態１〜３による本発明の受圧部材の圧接部における孔はフィンの長さや材質に応じて複数個設けてもよく、さらに受圧部材を複数本構成しても良い。

実施例に詳細に説明した本発明は加圧圧縮対象物が古紙の場合の例であるが、本発明は螺旋状の回転スクリューによって物体を一方から他方に搬送し回転スクリューの末端近傍で加圧するようにした処理装置、例えば粉体、木材のチップ、プラスチック樹脂、金属片など加圧面のこすれ振動に起因する音を防止するのに広く適用が可能である。

本発明による加圧圧縮処理装置の実施の形態１を示す正面断面図。 図１の回転スクリューと受圧部材の構成を示す正面図。 図１の回転スクリューに取り付けた受圧部材の構成を示す側面図。 図２のＡ−Ａ断面図。 本発明による加圧圧縮処理装置の実施の形態２を示す正面図。 図５のフィン下部における圧接部のＢ−Ｂ断面図。 図５のフィン上部における圧接部のＢ−Ｂ断面図。 図５の回転スクリューに取り付けた受圧部材の構成を示す側面図。 図２の回転スクリュー受圧部における底面図。 従来の加圧圧縮処理装置を示す正面断面図。

符号の説明

７ 回転軸

８ フィン

１０ 回転スクリュー

１３ 絞り筒

１６ａ，１６ｂ ボルト

１７ 受圧部材

１７ａ 受圧部

１８ 孔

Claims (4)

1. 一方から物体が入り込むようにした開口部と他方に排出できるようにした排出口を設けた筐筒部と、前記筐筒部の内部には開口部からの物体を排出口方向に搬送するための回転スクリューと、前記回転スクリューによって搬送された物体を滞留させるための抵抗部と、前記抵抗部に滞留した物体と前記回転スクリューの先端によって物体が加圧されるようにした圧縮装置において、
   前記回転スクリューの前記抵抗部に近いフィンには表面から裏面に連通する孔を設け、前記孔には物体からの圧力を受けるための受圧部材を設け、前記受圧部材は前記孔に圧接可能に設けたことを特徴とする加圧装置。
   
2. 回転スクリューに連結した受圧部材は一方を回転スクリューの加圧側に圧接可能に設け、他方を回転スクリューのいずれかの位置に圧接可能に連結したことを特徴とする請求項１に記載の加圧装置。
   
3. 回転スクリューの加圧側に圧接可能に連結した受圧部材は他方を回転スクリューの振動の共振部に圧接可能に連結したことを特徴とする請求項１に記載の加圧装置。
   
4. 回転スクリューの加圧側に圧接可能に連結した受圧部材は回転スクリューに設けられたフィンの加圧部終端よりも非回転方向に延長していることを特徴とする請求項１記載の加圧装置。