JP6629177B2 - 竪型破砕機 - Google Patents
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Description
本発明は、一般廃棄物や産業廃棄物等を破砕する破砕機に関し、特に、パソコンやサーバー等のＯＡ機器、ビデオデッキ等の家電、その他の電子回路基板を内蔵した電気電子機器（以下、単に、「電気電子機器」という。）を分解して、電子回路基板を破砕することなく分離して取り出す機能を有する破砕機及びその運転方法に関するものである。
従来、一般廃棄物や産業廃棄物等の被破砕物を破砕する破砕機として、内周面部に衝突刃部材を有する破砕ケーシングと、外周側に打撃部材を有して破砕ケーシングの内部でその破砕ケーシングの周方向に回転駆動される打撃ロータとを備え、破砕ケーシングと打撃ロータとの間に入り込んだ被破砕物を打撃部材で打撃するとともに衝突刃部材に衝突させて破砕し、破砕した被破砕物を破砕ケーシングの排出口側における破砕ケーシングと打撃ロータとの隙間を通して排出するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
この種の破砕機において、破砕ケーシングの排出口側における破砕ケーシングと打撃ロータとの隙間に臨ませて粒度調整機構を配設し、この粒度調整機構によってその隙間の開口度を調整することにより、被破砕物の粒度を調整するようにしたものがある（例えば、特許文献２参照）。
一方、近年、廃棄される電気電子機器に内蔵される電子回路基板に含有されているレアメタル等の有用な資源が着目され、このため廃棄される電気電子機器は「都市鉱山」とも呼ばれ、そこから資源を再生し、有効活用しようという気運が高まってきている。
ところで、廃棄された電気電子機器を、上記従来の破砕機を用いて破砕した場合には、初期の段階で電気電子機器から分解された電子回路基板が、破砕ケーシングと打撃ロータとの間に入り込んで打撃部材と衝突刃部材との協働により基板と実装部品とに分離され、さらに、打撃部材と衝突刃部材との間での滞留時間が長くなるにつれてそれら基板及び実装部品の破砕が進み、粒度調整機構による破砕ケーシングと打撃ロータとの隙間の開口度に応じて両者が細かく破砕され、他の破砕物と混在して排出される。
ところで、廃棄された電気電子機器を、上記従来の破砕機を用いて破砕した場合には、初期の段階で電気電子機器から分解された電子回路基板が、破砕ケーシングと打撃ロータとの間に入り込んで打撃部材と衝突刃部材との協働により基板と実装部品とに分離され、さらに、打撃部材と衝突刃部材との間での滞留時間が長くなるにつれてそれら基板及び実装部品の破砕が進み、粒度調整機構による破砕ケーシングと打撃ロータとの隙間の開口度に応じて両者が細かく破砕され、他の破砕物と混在して排出される。
一方、このような電気電子機器の破砕に特化した破砕機として、本件出願人は、先に、被破砕物を所定の粒度以下に破砕することができるようにしながら、被破砕物としての電気電子機器を分解して、電子回路基板を破砕することなく分離して取り出すことができるように、破砕ケーシングの一部を開放可能に構成することを提案している（特許文献３参照）。
上記従来の破砕機の具体的な問題点は、以下のとおりであった。
・破砕された被破砕物の排出隙間は周縁状のスリット状態であり、排出隙間の調整に手数を要する（例えば、数十トン程度の上部構成物を持ち上げる必要がある。）。また、この排出構造は、長尺物がそのまま排出されやすい傾向にあった。
・破砕された被破砕物は、重力方向に排出されるため、排出力が弱く、内部に破砕物が滞留しやすく、過粉砕となることがあった。また、滞留時間が長いと、特に、被破砕物に含まれる鉄が造粒されて、他の成分を巻き込むことで、有用な資源の回収率が低下する。また、装置の摩耗、損傷が著しくなり、例えば、ハンマが摩耗すると、反転作業が必要となるが、反転作業に時間を要し、設備の稼働率が低下する。
・破砕時の消費エネルギが大きく、電動機の消費電力及び消費電力量が大きい。
・被破砕物の噛み込みを重視したため、破砕負荷の大きな金属塊等も下方に落下していくため、破砕負荷が大きくなる。
・破砕ケーシングの一部を完全に開放する構造にすると、十分に破砕が行われないことがある。
・破砕された被破砕物の排出隙間は周縁状のスリット状態であり、排出隙間の調整に手数を要する（例えば、数十トン程度の上部構成物を持ち上げる必要がある。）。また、この排出構造は、長尺物がそのまま排出されやすい傾向にあった。
・破砕された被破砕物は、重力方向に排出されるため、排出力が弱く、内部に破砕物が滞留しやすく、過粉砕となることがあった。また、滞留時間が長いと、特に、被破砕物に含まれる鉄が造粒されて、他の成分を巻き込むことで、有用な資源の回収率が低下する。また、装置の摩耗、損傷が著しくなり、例えば、ハンマが摩耗すると、反転作業が必要となるが、反転作業に時間を要し、設備の稼働率が低下する。
・破砕時の消費エネルギが大きく、電動機の消費電力及び消費電力量が大きい。
・被破砕物の噛み込みを重視したため、破砕負荷の大きな金属塊等も下方に落下していくため、破砕負荷が大きくなる。
・破砕ケーシングの一部を完全に開放する構造にすると、十分に破砕が行われないことがある。
上記従来の破砕機の有する問題点を解消し、適度の破砕を行うことによって、有用な資源の回収率を向上することができるとともに、調整作業や保守作業が行いやすく、破砕時の消費エネルギを少なくすることができる竪型破砕機を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の竪型破砕機は、内周面部に衝突刃部材を有する破砕ケーシングと、外周側に打撃部材を有して破砕ケーシングの内部でその破砕ケーシングの周方向に回転駆動される打撃ロータとを備え、破砕ケーシングと打撃ロータとの間に入り込んだ被破砕物を打撃部材で打撃するとともに衝突刃部材に衝突させて破砕するようにした竪型破砕機において、打撃ロータの打撃部材より上方位置に、被破砕物の粗破砕を行う粗破砕用打撃部材と、被破砕物の通過を規制するための破砕ケーシングの内周面と間の隙間を規定する円盤状部材を設け、破砕ケーシングの打撃部材が位置する高さに、周方向にゲート部を形成し、該ゲート部にゲート板を上下方向にスライド可能に設けるようにしたことを特徴とする。
また、前記打撃部材をリングハンマで、粗破砕用打撃部材をスイングハンマ及び打撃ロータの偏心した箇所から上方に突設したブレード部材で構成することができる。
また、前記打撃ロータの回転方向を正逆いずれの方向に設定しても破砕を行うことができるようにすることができる。
本発明の竪型破砕機によれば、内周面部に衝突刃部材を有する破砕ケーシングと、外周側に打撃部材を有して破砕ケーシングの内部でその破砕ケーシングの周方向に回転駆動される打撃ロータとを備え、破砕ケーシングと打撃ロータとの間に入り込んだ被破砕物を打撃部材で打撃するとともに衝突刃部材に衝突させて破砕するようにした竪型破砕機において、打撃ロータの打撃部材より上方位置に、被破砕物の粗破砕を行う粗破砕用打撃部材と、被破砕物の通過を規制するための破砕ケーシングの内周面と間の隙間を規定する円盤状部材を設けるようにすることにより、円盤状部材によって粗破砕用打撃部材により粗破砕を行った被破砕物の通過を規制しながら、順次、破砕ケーシングと打撃ロータとの間に送り込み、当該間に入り込んだ被破砕物を打撃部材で打撃するとともに衝突刃部材に衝突させて破砕することにより、適度の破砕を行うことによって、有用な資源の回収率を向上することができるとともに、破砕時の消費エネルギを少なくすることができる。
また、前記破砕ケーシングの打撃部材が位置する高さに、周方向にゲート部を形成し、該ゲート部にゲート板を上下方向にスライド可能に設けることにより、被破砕物を過粉砕することなく適度の破砕を行った後に排出することによって、有用な資源の回収率を向上することができるとともに、ゲート部の大きさの調整作業を簡易に行うことができる。
また、前記打撃部材をリングハンマで、粗破砕用打撃部材をスイングハンマ及び打撃ロータの偏心した箇所から上方に突設したブレード部材で構成することにより、適度の破砕を効率よく行うことができる。
また、前記打撃ロータの回転方向を正逆いずれの方向に設定しても破砕を行うことができるようにすることにより、保守作業の頻度を少なくして、設備の稼働率を向上することができる。
次に、本発明の竪型破砕機の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１〜図５に示すように、本実施形態の竪型破砕機１は、一般廃棄物や産業廃棄物等の被破砕物を破砕するものであって、特に、電気電子機器の破砕に好適に用いることができるものである。
この竪型破砕機１は、内周面部に衝突刃部材２１を有する破砕ケーシング２と、外周側に打撃部材３１を有して破砕ケーシング２の内部でその破砕ケーシング２の周方向に、電動機４によって任意の伝動機構を介して回転駆動される打撃ロータ３とを備え、破砕ケーシング２と打撃ロータ３との間に入り込んだ被破砕物を打撃部材３１で打撃するとともに衝突刃部材２１に衝突させて破砕するようにしている。
そして、この竪型破砕機１においては、打撃ロータ３の打撃部材３１より上方位置に、被破砕物の粗破砕を行う粗破砕用打撃部材３２、３３と、被破砕物の通過を規制するための破砕ケーシング２の内周面と間の隙間を規定する円盤状部材３４を設けるようにしている。
これにより、円盤状部材３４によって粗破砕用打撃部材３２、３３により粗破砕を行った被破砕物の通過を規制しながら、順次、破砕ケーシング２と打撃ロータ３との間に送り込み、当該間に入り込んだ被破砕物を打撃部材３１で打撃するとともに衝突刃部材２１に衝突させて破砕することにより、適度の破砕を行うことによって、有用な資源の回収率を向上することができるとともに、破砕時の消費エネルギを少なくすることができる。
これにより、円盤状部材３４によって粗破砕用打撃部材３２、３３により粗破砕を行った被破砕物の通過を規制しながら、順次、破砕ケーシング２と打撃ロータ３との間に送り込み、当該間に入り込んだ被破砕物を打撃部材３１で打撃するとともに衝突刃部材２１に衝突させて破砕することにより、適度の破砕を行うことによって、有用な資源の回収率を向上することができるとともに、破砕時の消費エネルギを少なくすることができる。
打撃部材は、回転しながら被破砕物を打撃するリングハンマ３１で、粗破砕用打撃部材は、揺動しながら被破砕物を打撃するスイングハンマ３２及び打撃ロータ３の偏心した箇所から上方に突設したブレード部材３３で、それぞれ構成することができる。
また、破砕ケーシング２の内周面部に、スイングハンマ３２で打撃した被破砕物を衝突させて破砕する衝突刃部材２２を有するようにされている。
ここで、衝突刃部材２１、２２は、所定厚のベース板の表面に複数の衝突子が設けられてなるものであり、これら複数の衝突子によって衝突刃部材２１、２２の表面が凹凸状に形成され、衝突刃部材２１、２２に衝突した被破砕物は、衝突刃部材２１、２２の衝突子に引っ掛かりながら破砕されることになる。
これらの作用により、適度の破砕を効率よく行うことができる。
また、破砕ケーシング２は、粗破砕用打撃部材のスイングハンマ３２及びブレード部材３３によって打撃された被破砕物が、上方開口から飛び出ないように、所定の高さを備えるようにする。
また、破砕ケーシング２の内周面部に、スイングハンマ３２で打撃した被破砕物を衝突させて破砕する衝突刃部材２２を有するようにされている。
ここで、衝突刃部材２１、２２は、所定厚のベース板の表面に複数の衝突子が設けられてなるものであり、これら複数の衝突子によって衝突刃部材２１、２２の表面が凹凸状に形成され、衝突刃部材２１、２２に衝突した被破砕物は、衝突刃部材２１、２２の衝突子に引っ掛かりながら破砕されることになる。
これらの作用により、適度の破砕を効率よく行うことができる。
また、破砕ケーシング２は、粗破砕用打撃部材のスイングハンマ３２及びブレード部材３３によって打撃された被破砕物が、上方開口から飛び出ないように、所定の高さを備えるようにする。
また、破砕ケーシング２の打撃部材３１が位置する高さに、周方向にゲート部５を形成し、このゲート部５にゲート板５３を上下方向にスライド可能に設けるようにする。
ここで、ゲート部５は、開口５２を形成したゲートフレーム５１に沿って上下方向に寸法Ｈの範囲でスライド可能にも受けたゲート板５３を、固定部材５４を用いて適宜の位置で固定することで、開口５２の大きさを調節できるようにしている。
これにより、被破砕物を過粉砕することなく適度の破砕を行った後に排出することによって、有用な資源の回収率を向上することができるとともに、ゲート部５の大きさの調整作業を簡易に行うことができる。
ここで、ゲート部５の開口５２から排出された破砕後の被破砕物は、竪型破砕機１のカバー部材１１の内側を通って下方に排出される。なお、カバー部材１１は、必要に応じて、開放することができるようにヒンジ部を介して取り付けられている。
ここで、ゲート部５は、開口５２を形成したゲートフレーム５１に沿って上下方向に寸法Ｈの範囲でスライド可能にも受けたゲート板５３を、固定部材５４を用いて適宜の位置で固定することで、開口５２の大きさを調節できるようにしている。
これにより、被破砕物を過粉砕することなく適度の破砕を行った後に排出することによって、有用な資源の回収率を向上することができるとともに、ゲート部５の大きさの調整作業を簡易に行うことができる。
ここで、ゲート部５の開口５２から排出された破砕後の被破砕物は、竪型破砕機１のカバー部材１１の内側を通って下方に排出される。なお、カバー部材１１は、必要に応じて、開放することができるようにヒンジ部を介して取り付けられている。
また、打撃ロータ３の回転方向は、正逆いずれの方向に設定しても破砕を行うことができるようにすることが好ましい。
これにより、例えば、打撃部材３１及び粗破砕用打撃部材３２、３３が摩耗すると、通常は反転作業が必要となるが、回転方向を切り替えることによって、反転作業を不要とし、保守作業の頻度を少なくして、設備の稼働率を向上することができる。
これにより、例えば、打撃部材３１及び粗破砕用打撃部材３２、３３が摩耗すると、通常は反転作業が必要となるが、回転方向を切り替えることによって、反転作業を不要とし、保守作業の頻度を少なくして、設備の稼働率を向上することができる。
次に、この竪型破砕機１の作用等について説明する。
・打撃ロータ３の上部に、打撃ロータ３の偏心した箇所から上方に粗破砕用打撃部材としてのブレード部材３３を突設することにより、破砕ケーシング２の上部の大きな空間で、ブレード部材３３に衝突した被破砕物は上方に放り上げられ、衝撃的な破砕を行うことができる。これにより、他の破砕機構による破砕を軽減することができ、摩耗の軽減による保守作業の頻度の低減が図れる。
・打撃ロータ３の回転は、通常高速回転するが、打撃部材３１及び粗破砕用打撃部材３２、３３の周速が衝撃力に依存してくるため、回転数を可変にして、破砕分離性に応じて使用することも可能である。
・破砕ケーシング２及び打撃ロータ３は基本的に対称構造に設計してあり、逆回転での破砕が可能である。これにより、例えば、打撃部材３１及び粗破砕用打撃部材３２、３３が摩耗すると、通常は反転作業が必要となるが、回転方向を切り替えることによって、反転作業を不要とし、保守作業の頻度を少なくして、設備の稼働率を向上することができる。
・破砕ケーシング２の打撃部材３１が位置する高さに、周方向にゲート部５を形成し、このゲート部５にゲート板５３を上下方向にスライド可能に設けるようにしたので、破砕された被破砕物が打撃ロータ３の回転に伴って排出されるため、排出性がよい。具体的には、下方に排出する場合の重力場１Ｇの重力場に対して、遠心力場約９０〜９５Ｇの重力場で排出することができ、機内の滞留が少なくなるため破砕時の負荷が少なくなる。実際のテスト結果では、図６に示すように、同じ投入量（電気電子機器を１５ｔ／ｈｒ）で破砕した場合の負荷動力（電動機の消費電力）は、破砕された被破砕物を下方に排出する従来の竪型破砕機（比較例）１に対して、本発明の竪型破砕機１（実施例）では０．６〜０．７程度に低減することができた。また、ゲート部５は、竪型破砕機１の機体側面から調整作業ができるため作業性がよい。
・スクリーンなしで破砕できるため、粗破砕の用途での使用が可能である。
・粗破砕用打撃部材（スイングハンマ３２及びブレード部材３３）により粗破砕を行った後、金属塊のような破砕負荷の大きなものは、円盤状部材３４によって通過が規制されるので、破砕ケーシング２の上方から排出することができる。これにより、不要な破砕負荷をかけずに済む。
・粗破砕用打撃部材のスイングハンマ３２は、あそびによって逃げることができ、ロックによる機械停止を避けられる。
・打撃ロータ３の上部に、打撃ロータ３の偏心した箇所から上方に粗破砕用打撃部材としてのブレード部材３３を突設することにより、破砕ケーシング２の上部の大きな空間で、ブレード部材３３に衝突した被破砕物は上方に放り上げられ、衝撃的な破砕を行うことができる。これにより、他の破砕機構による破砕を軽減することができ、摩耗の軽減による保守作業の頻度の低減が図れる。
・打撃ロータ３の回転は、通常高速回転するが、打撃部材３１及び粗破砕用打撃部材３２、３３の周速が衝撃力に依存してくるため、回転数を可変にして、破砕分離性に応じて使用することも可能である。
・破砕ケーシング２及び打撃ロータ３は基本的に対称構造に設計してあり、逆回転での破砕が可能である。これにより、例えば、打撃部材３１及び粗破砕用打撃部材３２、３３が摩耗すると、通常は反転作業が必要となるが、回転方向を切り替えることによって、反転作業を不要とし、保守作業の頻度を少なくして、設備の稼働率を向上することができる。
・破砕ケーシング２の打撃部材３１が位置する高さに、周方向にゲート部５を形成し、このゲート部５にゲート板５３を上下方向にスライド可能に設けるようにしたので、破砕された被破砕物が打撃ロータ３の回転に伴って排出されるため、排出性がよい。具体的には、下方に排出する場合の重力場１Ｇの重力場に対して、遠心力場約９０〜９５Ｇの重力場で排出することができ、機内の滞留が少なくなるため破砕時の負荷が少なくなる。実際のテスト結果では、図６に示すように、同じ投入量（電気電子機器を１５ｔ／ｈｒ）で破砕した場合の負荷動力（電動機の消費電力）は、破砕された被破砕物を下方に排出する従来の竪型破砕機（比較例）１に対して、本発明の竪型破砕機１（実施例）では０．６〜０．７程度に低減することができた。また、ゲート部５は、竪型破砕機１の機体側面から調整作業ができるため作業性がよい。
・スクリーンなしで破砕できるため、粗破砕の用途での使用が可能である。
・粗破砕用打撃部材（スイングハンマ３２及びブレード部材３３）により粗破砕を行った後、金属塊のような破砕負荷の大きなものは、円盤状部材３４によって通過が規制されるので、破砕ケーシング２の上方から排出することができる。これにより、不要な破砕負荷をかけずに済む。
・粗破砕用打撃部材のスイングハンマ３２は、あそびによって逃げることができ、ロックによる機械停止を避けられる。
以上、本発明の竪型破砕機の一実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記実施形態に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。
本発明の竪型破砕機は、適度の破砕を行うことによって、有用な資源の回収率を向上することができるとともに、調整作業や保守作業が行いやすく、破砕時の消費エネルギを少なくすることができることから、一般廃棄物や産業廃棄物等の破砕の用途に用いることができるのは勿論のこと、特に、電気電子機器の破砕の用途に好適に用いることができる。
１ 竪型破砕機
１１ カバー部材
２ 破砕ケーシング
２１ 衝突刃部材
２２ 衝突刃部材
３ 打撃ロータ
３１ 打撃部材（リングハンマ）
３２ 粗破砕用打撃部材（スイングハンマ）
３３ 粗破砕用打撃部材（ブレード部材）
３４ 円盤状部材
４ 電動機
５ ゲート部
５１ ゲートフレーム
５２ 開口
５３ ゲート板
５４ 固定部材
１１ カバー部材
２ 破砕ケーシング
２１ 衝突刃部材
２２ 衝突刃部材
３ 打撃ロータ
３１ 打撃部材（リングハンマ）
３２ 粗破砕用打撃部材（スイングハンマ）
３３ 粗破砕用打撃部材（ブレード部材）
３４ 円盤状部材
４ 電動機
５ ゲート部
５１ ゲートフレーム
５２ 開口
５３ ゲート板
５４ 固定部材
Claims (3)
- 内周面部に衝突刃部材を有する破砕ケーシングと、外周側に打撃部材を有して破砕ケーシングの内部でその破砕ケーシングの周方向に回転駆動される打撃ロータとを備え、破砕ケーシングと打撃ロータとの間に入り込んだ被破砕物を打撃部材で打撃するとともに衝突刃部材に衝突させて破砕するようにした竪型破砕機において、打撃ロータの打撃部材より上方位置に、被破砕物の粗破砕を行う粗破砕用打撃部材と、被破砕物の通過を規制するための破砕ケーシングの内周面と間の隙間を規定する円盤状部材を設け、破砕ケーシングの打撃部材が位置する高さに、周方向にゲート部を形成し、該ゲート部にゲート板を上下方向にスライド可能に設けるようにしたことを特徴とする竪型破砕機。
- 前記打撃部材をリングハンマで、粗破砕用打撃部材をスイングハンマ及び打撃ロータの偏心した箇所から上方に突設したブレード部材で構成したことを特徴とする請求項１に記載の竪型破砕機。
- 前記打撃ロータの回転方向を正逆いずれの方向に設定しても破砕を行うことができるようにしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の竪型破砕機。
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