JP5130518B2

JP5130518B2 - 破砕装置

Info

Publication number: JP5130518B2
Application number: JP2006286766A
Authority: JP
Inventors: 英二近藤
Original assignee: 国立大学法人鹿児島大学
Priority date: 2006-10-20
Filing date: 2006-10-20
Publication date: 2013-01-30
Anticipated expiration: 2026-10-20
Also published as: JP2008100200A

Description

本発明は、植物性の繊維質などを含む被処理物を破砕処理する破砕装置に関する。

従来、樹木を伐採した際に生じる枝葉、剪定枝、落ち葉などは焼却することにより処分されていた。しかし、環境問題や近隣の苦情などにより近年では焼却処分することが困難になっている。したがって、最近では枝葉、剪定枝、落ち葉などの被処理物を細かく破砕することができる破砕装置を使用して処分することが多くなっており、このような破砕装置を使用することで、処分を容易に行うことができるほか、例えば有機質を含む肥料として再利用できるなど環境にも適した処分を行うことができる。

この種の破砕装置として、例えば特許文献１のようなものが知られている。特許文献１に記載の破砕装置は、筒状のケーシングと、該筒状のケーシング内に設けられ駆動力を受けて回転する回転スクリューと、吐出孔を備えケーシングの先端部に設けられる蓋部材などから構成されている。筒状ケーシング内に植物性の繊維質などの被処理物を入れて回転スクリューを回転させることで筒状ケーシングの内壁に設けられた溝と回転スクリューの外周縁とのせん断作用によって被処理物を破砕しながら、筒状ケーシングの先端に送り、蓋部材に衝突させて吐出孔から排出させることができる。

また、特許文献１に記載の破砕装置は、筒状ケーシング内の被処理物が回転スクリューによって旋回し続けようとするのに対して、吐出孔が筒状ケーシングの軸方向に沿って穿設されていることにより、発生する吐出孔付近での被処理物の目詰まりを解決する手段が記載されている。その解決手段としては、蓋部材と回転スクリューの先端との間に形成される空隙部に向けて、抵抗棒を複数本突設させるものである。これら抵抗棒が回転スクリューによって旋回する被処理物の旋回運動を妨げることで目詰まりを緩和させることができる。

特許第３６７０４００号公報

しかしながら、被処理物の目詰まりを効率的に解決するには、被処理物の旋回運動を止め、積極的に被処理物の流動を筒状ケーシングの長手方向（軸方向）に変換する必要がある。ところが、特許文献１の装置では、抵抗棒にボルトを使用しており、ボルトは細い棒であるため損耗が激しく、その効果は時間とともに低下するという問題が生じる。

本発明は上記のような問題点に鑑み、被処理物の目詰まり等の問題を有効に解消し、破砕処理能力を向上させることができる破砕装置を提供することを目的とする。

本発明は、ケーシングに収容された回転スクリューの回転により、該ケーシング内に投入された被処理物をケーシング先端の破砕処理部まで流動させ、前記破砕処理部に配置された１つのブレードにより前記被処理物を破砕するようにした破砕装置であって、前記ブレードの手前の至近距離に配置され、前記被処理物が通過可能な整流孔が穿設された整流部材と、前記ブレードにより破砕された前記被処理物を排出させる吐出孔が穿設された蓋部材と、を有し、前記ブレードは、前記整流部材と前記蓋部材との間であって、前記整流部材よりも前記蓋部材に近接して配置されていることを特徴とする。

本発明の破砕装置によれば、破砕処理部の手前の至近距離に被処理物に対する整流部材を設けたので、破砕処理部に送られる被処理物の量を制御することができ、また被処理物の旋回運動を止め、積極的に被処理物の流動を蓋部材の吐出孔の開口方向に変換することができるので、蓋部材における被処理物の目詰まりをさらに解消させることができる。

以下、図面を参照して本発明に係る第１の実施形態について説明する。図１は、本実施形態の破砕装置１の外観図である。破砕装置１は、被処理物の破砕処理を行う装置本体２と、破砕処理を行うための駆動力を供給するモータ等の駆動部３と、これら装置本体２と駆動部３とを載置するための基台４などから構成されている。

図２は、装置本体２の要部を詳細に図示した断面図である。図２において、装置本体２は、被処理物の破砕処理を実際に行う部材などを収容するケーシング１１と、ケーシング１１の先端に取付けられ破砕処理された被処理物が排出される蓋部材２１と、ケーシング１１内で駆動部３の出力軸を介して回転する回転スクリュー３１と、この回転スクリュー３１の先端に設けられ被処理物を切断、破砕処理するブレード４１と、回転スクリュー３１とブレード４１との間に位置し被処理物の流動を整える整流部材５１とから構成される。

ケーシング１１は、筒状に形成されており、回転スクリュー３１等が収容されるケースであり、筒状内は投入された被処理物が筒内を移動する流路の役割を有している。図２のケーシング１１は、メンテナンス性や製造性などを考慮して先端側ケーシング１２と後端側ケーシング１３から構成されている（ここで、被処理物が排出される側を先端側という）。

先端側ケーシング１２の内周面には、角柱形状のレール１４が円周８等分位置に各々、ケーシング１１の長手方向に沿って、固定ネジによって螺着されて取付けられている（矢視Ａ−Ａ断面図である図３参照）。すなわち、レール１４とレール１４の間には被処理物がケーシング１１の長手方向に送られる溝が形成される。また、先端側ケーシング１２の内周面には後述する整流部材５１が固定手段によって先端側ケーシング１２（ケーシング１１）に取外し可能に固定されている。具体的には、先端側ケーシング１２の円周４等分位置に固定ボルト１５が整流部材５１のネジ孔に螺着して取付けられている。

後端側ケーシング１３は、先端ケーシング１２と、流路を連通させる形態で固定されている。後端側ケーシング１３の上部には被処理物をケーシング１１内に投入するための投入口１６が設けられている。なお、この投入口１６に投入される被処理物は、樹木などを伐採した枝葉、剪定枝、落ち葉などを想定しているが、破砕装置の処理能力によっては、１次処理、さらには２次処理などで切断処理を行い、ある程度細かくした被処理物を投入することで破砕処理効果を向上し、回転スクリュー３１やブレード４１などの破損を防止することができる。本実施形態の破砕装置１は、切断処理を経て数センチ以下の被処理物を破砕処理する場合に最も破砕処理の効果を得ることができるものである。なお、図示例のケーシング１１は、ケーシング内径を約２００ｍｍとしている。

蓋部材２１は、円板状に形成され（図４参照）、ケーシング１１の先端に設けられている。具体的には、先端側ケーシング１３の開口を塞ぐ態様で、先端ケーシング１３と後述する軸受６１との間に挟持されて取付けられている。この蓋部材２１は、破砕処理された被処理物が排出される吐出孔２２を複数有している。ここで、本実施形態である図４に示す蓋部材２１は、吐出孔２２が１２８個であり、孔径を約φ１４ｍｍとしている。蓋部材２１は、中心に大径の挿通孔２３が穿設されていて円筒形状のブッシュ２４が圧入されている。この挿通孔２３には後述する回転スクリュー３１の先端側の軸が挿通される。また、蓋部材２１の外側に穿設された４つの孔はケーシング１１に固定するための固定孔２５である。

回転スクリュー３１は、駆動部３の出力軸と継手を介して接続されており、駆動部３の出力軸と同期又は変速して回転することができる。回転スクリュー３１はスクリュー羽根３２を有している。ケーシング１１の投入口１６に投入された被処理物はスクリュー羽根３２間の隙間に充填され、回転スクリュー３１が回転することで、被処理物はスクリュー羽根３２に倣って螺旋状に旋回しながら、ケーシング１１の先端側に送られる。ここで、スクリュー羽根３２は回転スクリュー３１が回転したときにケーシング１１内に取付けられたレール１４と接しない外径寸法を有している。また、スクリュー羽根３２のピッチは先端側に向かうほど細かくなるように形成されている。したがって、被処理物は先端側に送られるにしたがって、送り速さが減少するとともに、被処理物同士は圧縮作用を受けることになる。

ブレード４１は、回転スクリュー３１の先端の軸部に一体的に取付けられており、回転スクリュー３１の回転と同期して回転する。また、ブレード４１は回転中心から相反する方向に２枚の刃４２を有している。この２枚の刃４２は蓋部材２１の内面に近接するように配置されており、回転スクリュー３１によって送り出された被処理物が蓋部材２１の吐出孔２２から排出される際に、被処理物を細かく切断または破砕することができ、吐出孔２２から被処理物をスムーズに排出することができる。なお、本発明では、ブレード４１によって被処理物を細かく切断または破砕される部分と切断などされた被処理物が排出する部分を破砕処理部という。

整流部材５１は、円板状に形成され（図５参照）、上述した破砕処理部の手前の至近距離に設けられている。具体的には、スクリュー羽根３２の先端と破砕処理部との間に配置され、先端側ケーシング１２に取付けられている。整流部材５１には、被処理物が通過する整流孔５２がケーシング１１の長手方向、すなわち蓋部材２１の吐出孔２２の開口方向に沿った態様で設けられている。この整流孔５２は、投入口１６から投入され回転スクリュー３１によってケーシング１１内で旋回しながら先端側に送られた被処理物が通過することで、被処理物の旋回運動を抑制し、ケーシング１１の長手方向である直線運動へと積極的に変換させる役割を有している。なお、図示例の整流部材５１は、蓋部材２１から約３５ｍｍの位置に設けられているが、被処理物の種類や破砕装置の大きさによって適宜その距離を変更してもよい。

本実施形態に係る整流部材５１の整流孔５２は、整流部材５１の周方向に等間隔で長孔状に４つ穿設されている。また、整流部材５１の中心には回転スクリュー３１の軸との干渉を防止するための貫通孔５３が穿設されている。このように整流孔５２を長孔形状にすることで貫通孔５３を除く限られた面積の中で、所望する被処理物の通過できる量を設定することができる。すなわち、整流孔５２の孔の面積を増減させることで整流部材５１の剛性を保ちつつ被処理物の通過できる量を増やしたり、減らしたりすることができ、また被処理物の種類に合わせて破砕処理を行うことができ破砕処理の効率を向上させることができる。つまり、整流部材５１の整流孔５２は、蓋部材２１で目詰まりが生じない程度に破砕処理部に送られる被処理物の量を制御し、また被処理物の長手方向の向きを蓋部材２１の吐出孔２２の開口方向に変換させることで、被処理物の目詰まりを解消させて破砕処理の効率を向上させることができる。

整流部材５１の外周縁には、ケーシング１１の内周面に取付けられたレール１４との干渉を防止するための切欠き溝５４が円周８等分位置に設けられている。さらに整流部材５１の外周面には、先端側ケーシング１２の円周４等分位置に配置された固定ボルト１５が螺着されるネジ孔５５が設けられている。したがって、異なる整流部材５１に交換する場合は固定ボルト１５を外すことで、整流部材５１をケーシング１１から取外すことができる。なお、本実施形態の整流部材５１は、直径を約２００ｍｍ、厚みを約３０ｍｍ、材質をクロムモリブデン鋼とする円板であり、整流孔５２は幅を約２６ｍｍ、長さを約５５ｍｍとする長孔形状としている。

ケーシング１１の先端には回転スクリュー３１の先端の軸を軸支する軸受６１が設けられている。軸受６１は、中心にベアリング部６２を有しておりベアリング部６２から４つ股状の脚部を介して先端側ケーシング１２に取付けられている（図１参照）。この軸受６１により回転スクリュー３１は偏芯してぶれることなく回転することができる。

次に、本実施形態に係る破砕装置１が被処理物を破砕処理する動作について、図８を参照して説明する。図８は被処理物が破砕処理され蓋部材２１から排出されている状態を示しており、軸受や整流部材５１を固定している固定ボルトを省略して図示している。まず、投入口１６に樹木を伐採した枝葉、剪定枝、落ち葉などの被処理物を投入する。上述したように、場合によっては１次処理、さらには２次処理などで切断処理を行い、枝葉、剪定枝を木屑状にした状態の被処理物を投入することで破砕処理の効率が向上させることができる。そして、投入された被処理物は、回転スクリュー３１のスクリュー羽根３２間の隙間に充填させるように位置しており、被処理物の長手方向の向きは、図８に示すようにそれぞればらばらの状態である。

回転スクリュー３１が回転することにより被処理物は螺旋状に旋回して、ケーシング１１の先端側に送られる。このとき、ケーシング１１の内周面の近接している被処理物はスクリュー羽根３２の外縁とケーシング１１の内周面のレール１４に挟まれることで破砕されたり、ケーシング１１の内周面のレール間の溝に案内されたりと各々様々な動きが行われ、この時点においても被処理物の長手方向の向きは不揃いで、ばらばらの状態である。

また、回転スクリュー３１は先端側に向かうにつれてピッチが細かくなっているので、被処理物は回転スクリュー３１に送られるにしたがって、送り速さが減少するとともに、被処理物同士が圧縮される。しかしながら、この圧縮作用により被処理物をそのまま、蓋部材２１の吐出孔２２から排出させようとしても、被処理物の長手方向の向きがばらばらであるとともに、回転スクリュー３１により被処理物は、旋回運動を伴っており、この旋回方向は蓋部材２１の吐出孔２２の開口方向とは異なる向きであるため、被処理物は吐出孔２２で目詰まりが生じる。

さて、本発明では、被処理物が回転スクリュー３１で送られた後、すなわち、蓋部材２１の手前に整流孔５２を有する整流部材５１が配置されている。これにより、被処理物は整流孔５２を通過することで、図８に示すように被処理物の長手方向の向きが蓋部材２１の吐出孔２２の開口方向と略一致する方向に揃うとともに、被処理物の旋回運動がケーシング１１の長手方向への直線運動へと変換する。

さらに、整流部材５１の整流孔５２を通過した被処理物は、回転スクリュー３１によって送り出された後続の被処理物によって押し出され、蓋部材２１の吐出孔２２にいたる。ここで、被処理物は長手方向を吐出孔２２の開口方向に揃っているとともに、開口方向に沿った直線運動に変換されていることで吐出孔２２において目詰まりすることなくスムーズに排出される。さらに、吐出孔２２から排出される際に、ブレード４１の２枚の刃４２によりさらに被処理物は切断され細かくなっていることから、より排出され易くなる。

ここで、本実施形態の整流部材５１について説明する。上述したように、整流部材５１は、回転スクリュー３１の軸が貫通する貫通孔５３を有している。ここで、貫通孔５３は、回転スクリュー３１の軸径に合わせて穿設されている。したがって、異なる回転スクリューによっては整流部材５１の貫通孔５３の孔径を変更する必要がある。本実施形態の整流部材５１の貫通孔５３は整流部材５１の直径に対して半分の寸法の孔径を有しているため、整流部材５１に被処理物を通過させる整流孔５２を設けることができる面積が限られてしまう。さらに所望する処理能力を得るために、本実施形態は整流孔５２を長孔形状にし、整流孔５２の面積を広くとるようにしたものである。

また、整流部材５１における整流孔５２の孔径の面積を足し合わせた全体面積は、蓋部材２１における吐出孔２２の孔径の全体面積を考慮して、決定する必要もあり、例えば、蓋部材２１の吐出孔２２の全体面積が狭い場合は、整流部材５１の整流孔５２の面積を狭くし、蓋部材２１の吐出孔２２の全体面積が広い場合は、整流部材５１の整流孔５２の面積を広くするように、蓋部材が被処理物を排出できる量と整流部材が被処理物を通過させることができる量とを対比させてそれぞれの面積を決定することが好ましい。

次に、回転スクリュー３１の軸径に合わせて、整流部材の貫通孔の孔径を変更した第２の実施形態について図面を参照して説明する。図７は本実施形態に係る整流部材８１であり、この整流部材８１の整流孔８２は、円形状である。この整流孔８２は、整流部材５１の周方向に等間隔で８つ穿設されている。その他の構成は第１の実施形態の整流部材と同一であり同一符号を付してその説明を省略する。整流部材８１の貫通孔５３は、第１の実施形態に比べて小さい孔径を有しているため、整流部材５１に被処理物を通過させる整流孔８２を設けることができる面積が広いものである。しかし、本実施形態の所望する処理能力は長孔にしてまで整流孔の面積を確保する必要がない形態であり、図５のように円形状にしたものである。

図６は本実施形態に係る蓋部材７１であり、円板形状に形成されている。蓋部材７１は、破砕処理された被処理物が排出される吐出孔７２を１６個としている。吐出孔７２は、蓋部材７１の周方向に等間隔で穿設されている。その他の構成は第１の実施形態の蓋部材２１と同一であり同一符号を付してその説明を省略する。本実施形態の蓋部材７１の吐出孔７２と、整流部材８１の整流孔８２とは、それぞれ中心点からの間隔角度を両者とも等角度（約４５度）としているので、少ない吐出孔７２であっても被処理物を効率よく排出することができる。

また、被処理物の種類に合わせて整流部材の整流孔を変更してもよい。例えば、破砕し難い硬い被処理物を処理する場合には、整流部材の整流孔の面積を狭くすることが好ましい。これは、整流孔の面積が広い場合は被処理物が整流孔の中でさまざまな方向に流動してしまい、吐出孔の開口方向と一致させることができず、目詰まりが生じてしまう可能性があるからである。一方、破砕し易い軟らかい被処理物を処理する場合には、整流部材の整流孔の面積を広くすることが好ましい。すなわち、整流孔の面積が広い場合であっても、破砕し易い軟らかい被処理物は整流孔の中でさまざまな方向に流動したとしても、蓋部材の吐出孔から排出することができるので、破砕処理の効率が向上させることができるからである。

本発明によれば、前記整流部材は円板状に形成され、前記整流孔は、前記整流部材の周方向に沿って等間隔に穿設したので、被処理物が偏ることなく整流部材の周方向に沿って均等に整流させることができる。

また、整流部材の整流孔の入り口部分を広く出口部分を狭くするようにテーパ状に形成してもよい。整流孔をテーパ状に形成することで被処理物を整流孔に入り易くすることができ被処理物の長手方向の向きを、吐出孔の開口方向と一致させることができる。

なお、本実施の形態に係る整流部材の整流孔は、円形又は長孔状に穿設する場合についてのみ説明した。しかしながら、この実施形態に限られることはなく、例えば多角形状に穿設してもよい。

なお、本実施の形態に係る整流部材５１の固定手段については、先端側ケーシング１２の内周面に整流部材５１がケーシング１１の外周から固定ボルト１５によって取外し可能に固定されている実施形態のみについて説明した。しかしながら、この実施形態に限られることはなく、例えば先端側ケーシング１２と後端側ケーシング１３との間に挟持させるようにして取付けてもよく、このように構成することで整流部材５１を簡単に交換することができる。

本発明に係る破砕装置の外観斜視図である。本発明に係る破砕装置の一部を切断した正面図である。図２の矢視Ａ−Ａ断面図である。本発明に係る第１の実施形態の蓋部材を示す図である。本発明に係る第１の実施形態の整流部材を示す図である。本発明に係る第２の実施形態の蓋部材を示す図である。本発明に係る第２の実施形態の整流部材を示す図である。本発明に係る破砕装置の動作を説明するための図である。

符号の説明

１破砕装置
１１ケーシング
１５固定ボルト（固定手段）
２１、７１蓋部材
２２排出孔
３１回転スクリュー
４１ブレード
５１、８１整流部材
５２整流孔

Claims

ケーシングに収容された回転スクリューの回転により、該ケーシング内に投入された被処理物をケーシング先端の破砕処理部まで流動させ、前記破砕処理部に配置された１つのブレードにより前記被処理物を破砕するようにした破砕装置であって、
前記ブレードの手前の至近距離に配置され、前記被処理物が通過可能な整流孔が穿設された整流部材と、
前記ブレードにより破砕された前記被処理物を排出させる吐出孔が穿設された蓋部材と、を有し、
前記ブレードは、前記整流部材と前記蓋部材との間であって、前記整流部材よりも前記蓋部材に近接して配置されていることを特徴とする破砕装置。
前記整流部材の厚み寸法は、前記蓋部材の厚み寸法よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の破砕装置。
前記整流部材は、前記回転スクリューの先端と前記ブレードとの間に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の破砕装置。
前記整流部材は、固定手段によって前記ケーシングに取外し可能に固定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の破砕装置。
前記整流部材は、円板状に形成され、
前記整流孔は、前記整流部材の周方向に沿って等間隔に穿設されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の破砕装置。
前記蓋部材は、円板状に形成され、
前記吐出孔は、前記蓋部材の周方向に沿って等間隔に穿設され、
前記吐出孔と前記整流孔とは、それぞれ中心点からの間隔角度を等角度としていることを特徴とする請求項５に記載の破砕装置。