JP6800589B2 - 打撃部材を有する破砕機 - Google Patents

Description

本発明は、打撃部材を有する破砕機に関し、特に、黒モーター（冷却用レシプロ式コンプレッサー）、ダイナモ（発電機）、セルモーター、ワイパーモーター等のモーター類や家電製品、輸送用車輌、工業製品のような各種金属や合成樹脂が複合した廃棄物（以下、本明細書において、「被破砕物」という。）を破砕することによって、各種金属と合成樹脂とに分離することができるようにした打撃部材を有する破砕機に関するものである。

従来より、上記のような各種金属や合成樹脂が複合した廃棄物は、ハンマーミル等の破砕機によって破砕されている。このようなハンマーミル等による破砕は、投入部から投入された被破砕物が高速で回転するハンマーにより衝撃破砕され、周囲に装着されたグレート（スクリーン）の隙間よりも小さく破砕された被破砕物が排出部から排出されるように構成されている。このハンマーミルにより破砕された被破砕物は、各種金属に樹脂等が絡み付いた状態で排出されている。そのため、破砕された被破砕物は、埋め立て地等にて廃棄処分されることが多かった。

その一方で、廃棄物を単に破砕して埋め立てるのではなく、大切な資源を回収することにより、限りある資源を有効に再利用（以下、「リサイクル」という。）しようとする要望がある。しかしながら、冷蔵庫等のように各種金属や合成樹脂が複合した廃棄物は、金属と合成樹脂とを分離して始めてそれぞれの資源を有効にリサイクルすることが可能になる。仮に、金属と合成樹脂が入り交じった被破砕物から、例えば、磁石により鉄のような磁性金属だけを分離しようとしても、金属に合成樹脂が絡み付いた状態のままで排出部から排出されることとなり、異なった材料が含まれている被破砕物をリサイクルすることが
困難であった。
そもそも、上記のような各種金属や合成樹脂が複合した廃棄物は、主要な要素が各種金属で構成されているため、破砕時の負荷が大きく、破砕機本体やハンマーなどの部品へのダメージが大きく、損傷する可能性が高くなるため、通常は処理困難物としてそのまま流通するか、１つずつ手分解を行い要素や成分毎に分けられている。たとえ機械で破砕するにしてもカーシュレッダーのような重負荷に耐え得る破砕機でしか処理できなかった。

また、例えば、通常、部品を取り外して圧縮した廃自動車を高速回転しているハンマーによって破砕するカーシュレッダーから排出される被廃棄物は、各種金属と合成樹脂で形成された自動車が単に破砕されたものであるため、仮に金属だけが分離されても、各種金属が混ざり合ったミックスメタルの状態で排出される。このようなミックスメタルをリサイクルしようとしても、不純物が多いため、電気炉で再利用するような付加価値の低い製品にしか利用できない。しかも、このようなミックスメタルは扁平な形状で排出されるため、嵩比重が小さいので炉でのエネルギー効率が悪いという問題があった。
仮に、カーシュレッダーのような破砕機で、上記のような各種金属や合成樹脂が複合した廃棄物を破砕した場合、破砕物は成分毎にバラバラにはならず、例えば、鉄に銅が絡み合った状態の破砕物が得られる。一般的に磁選機で鉄は回収されるが、この中に銅が混入すると、鋼として再生する場合、圧延時に割れの原因となる。また、リサイクル全体をみた場合に、銅の回収率も下がる。

これらの問題に対処するため、本件出願人らは、先に、各種金属や合成樹脂が複合した廃棄物を破砕することによって、鉄、銅、アルミニウム等の各種金属、合成樹脂などを成分毎に分離することができるようにした打撃部材を有する破砕機を提案した。
この打撃部材を有する破砕機は、被破砕物の投入部及び排出部を備えた破砕室と、該破砕室内に配設した、周面に複数の打撃部材を揺動自在に備えた横軸ローターと、該横軸ローターの周面と対向する破砕室の周壁の所定角度の範囲に配設したクラッシュプレートと、被破砕物が打撃部材とクラッシュプレートとの間で破砕された後に放出される排出部より破砕室側の被破砕物の飛翔空間に配設したスクリーンとからなるようにしていた（特許文献１及び２参照。）。

特開平７−２５６１２９号公報 特開２００４−２６７８２１号公報

ところで、上記特許文献１及び２に記載の打撃部材を有する破砕機においては、被破砕物が打撃部材とクラッシュプレートとの間で破砕された後に放出される排出部より破砕室側の被破砕物の飛翔空間に配設するスクリーンに、楕円状の調整板を上下方向に配設された回転自在な水平軸に千鳥状に並設することにより構成した目開き調整手段を用いることによって、目開き調整手段の隙間を通過できない一定粒度以上のものは再び破砕室に戻り、それ以外のものは目開き調整手段の隙間を通過して排出部から排出されるようにしている。

そして、スクリーンとして用いられる目開き調整手段は、楕円状の調整板を上下方向に配設された回転自在な水平軸に千鳥状に並設することにより構成されているため、水平軸を回転（又はスライド）することによって、被破砕物が通過できる隙間（目開き）を簡単に調整でき、排出部から排出される被破砕物の大きさを任意に設定した所定の粒度未満にすることができるという利点を有するものであった。

しかしながら、上記特許文献１及び２に記載の打撃部材を有する破砕機には、以下の問題があった。
（１）スクリーンとして用いられる目開き調整手段は、楕円状の調整板を上下方向に配設された回転自在な水平軸に千鳥状に並設することにより構成されているため、調整板に被破砕物が衝突することによって、目開き調整板が変形したり、破損し易く、耐久性に問題があった。なお、調整板の強度を高めるために、例えば、調整板の板厚を大きくすると、開口率が低下し、被破砕物の分離効率が悪くなるという問題があった。
（２）被破砕物の破砕は、被破砕物が、打撃部材とクラッシュプレートとの間に噛み込まれて平面同士の擂り潰し作用によって行われるため、例えば、被破砕物に鉄と銅やアルミニウムのように硬度の異なる金属が含まれる場合、硬度の高い金属が硬度の低い金属に食い込んで両者が一体に絡み付いた状態で排出されるため、金属の種類毎の分離率が低いという問題があった。
（３）上記特許文献１に記載の打撃部材を有する破砕機は、打撃部材にリングハンマーを用い、リングハンマーに形成した真円状の孔に、横軸ローターの回転軸と平行に配設した円形断面を有する支持軸を遊嵌させて、支持するようにされており、リングハンマーが真円状の孔の内径と支持軸の直径との差の範囲で自由に移動できるようにすることによって、被破砕物を噛み込んで機械が停止したり、支持軸等が破損したりするような不具合が生じるおそれが少ない反面、リングハンマーは自由に移動できる範囲が大きいため、得られる破砕力の大きさに制約があるという問題があった。また、上記特許文献２に記載の打撃部材を有する破砕機は、打撃部材にスイングハンマーを用い、スイングハンマーに形成した真円状の孔に、横軸ローターの回転軸と平行に配設した円形断面を有する支持軸を貫通させて、支持するようにされており、スイングハンマーが揺動のみできるようにすることによって、大きな破砕力が得られる反面、スイングハンマーは自由に移動できる範囲が小さいため、被破砕物を噛み込んで機械が停止したり、支持軸等が破損し易いという問題があった。

本発明は、上記特許文献１及び２に記載の打撃部材を有する破砕機の有する問題点に鑑み、被破砕物が通過できる隙間（目開き）を簡単に調整でき、排出部から排出される被破砕物の大きさを任意に設定した所定の粒度未満にすることができるとともに、強度が大きく、耐久性があり、かつ、開口率が大きく、被破砕物の分離効率を向上できるスクリーンを備えた打撃部材を有する破砕機を提供することを第１の目的とする。

また、本発明は、被破砕物に鉄と銅やアルミニウムのように硬度の異なる金属が含まれる場合において、金属の種類毎の分離率を向上できる打撃部材を有する破砕機を提供することを第２の目的とする。

また、本発明は、被破砕物を噛み込んで機械が停止したり、支持軸等が破損するような不具合が生じるおそれが小さい上に、大きな破砕力が得られ、かつ、耐久性がある打撃部材を有する破砕機を提供することを第３の目的とする。

上記第１の目的を達成するため、本発明の打撃部材を有する破砕機は、被破砕物の投入部及び排出部を備えた破砕室と、該破砕室内に配設した、周面に複数の打撃部材を揺動自在に備えた横軸ローターと、該横軸ローターの周面と対向する破砕室の周壁の所定角度の範囲に配設したクラッシュプレートと、被破砕物が打撃部材とクラッシュプレートとの間で破砕された後に放出される排出部より破砕室側の被破砕物の飛翔空間に配設したスクリーンとからなる打撃部材を有する破砕機において、前記スクリーンを、格子状スクリーンで構成するとともに、飛翔空間を飛翔する被破砕物が直接衝突する位置に配設し、かつ、スクリーンの一端側を支持する揺動軸を、前記破砕室の周壁の接平面と排出部を挟んで対向する破砕室の壁側に設けることで、スクリーン面と、クラッシュプレートの終端位置における破砕室の周壁の接平面とがなす角度を、スクリーンが横軸ローターから離れた揺動位置の９０°から、スクリーンが横軸ローターに接近した揺動位置の１２０°の範囲で調節できるように可動に配設するようにしたことを特徴とする。

この場合において、前記スクリーンの格子目の目開きを、前記破砕室の周壁の接平面側を小さく、その反対側を大きく形成することができる。

また、上記第２の目的を達成するため、前記破砕室の周壁のクラッシュプレートの始端位置に、打撃部材との間で被破砕物を初期破砕する、表面に破砕室の周壁の円周方向のスリットを備えたアンビルを配設するようにしたことを特徴とする。

また、上記第３の目的を達成するため、前記打撃部材を、該打撃部材に形成した楕円状の孔に、横軸ローターの回転軸と平行に配設した円形断面を有する支持軸を貫通させて、支持するようにしたスイングハンマーによって構成したことを特徴とする。

本発明の打撃部材を有する破砕機によれば、スクリーンを、格子状スクリーンで構成するとともに、スクリーン面と、クラッシュプレートの終端位置における破砕室の周壁の接平面とがなす角度を調節できるようにスクリーンを可動に配設するようにすることにより、被破砕物が通過できる隙間（目開き）を簡単に調整でき、排出部から排出される被破砕物の大きさを任意に設定した所定の粒度未満にすることができるとともに、スクリーンの強度が大きく、耐久性があり、かつ、開口率が大きく、被破砕物の分離効率を向上することができる。

また、前記スクリーンの格子目の目開きを、前記破砕室の周壁の接平面側を小さく、その反対側を大きく形成することにより、スクリーンの開口率を大きくすることができる。

また、破砕室の周壁のクラッシュプレートの始端位置に、打撃部材との間で被破砕物を初期破砕する、表面に破砕室の周壁の円周方向のスリットを備えたアンビルを配設するようにし、円周方向のスリットにより、スリットがない場合と比較して被処理物が接触時の接触線が大きくなり、摩擦抵抗も大きくなるようにしている。これにより、鉄と銅やアルミニウム等の各種金属と、合成樹脂などとが機械的に組み合わされた被破砕物であっても、破砕の初期段階で、打撃部材とアンビルとの間で被破砕物を確実に分離破砕することで、被破砕物が、打撃部材とクラッシュプレートとの間に噛み込まれて平面同士の擂り潰し作用によって破砕される前に分離させることができ、金属や合成樹脂などの成分毎の分離率を向上することができる。

また、打撃部材を、該打撃部材に形成した楕円状の孔に、横軸ローターの回転軸と平行に配設した円形断面を有する支持軸を貫通させて、支持するようにしたスイングハンマーによって構成することにより、スイングハンマーが自由に移動できる範囲をある程度確保することができ、被破砕物を噛み込んで機械が停止したり、支持軸等が破損するような不具合が生じるおそれが小さい上に、リングハンマーに比べて、大きな破砕力が得られ、かつ、支持軸による打撃部材の支持力が、打撃部材に形成した楕円状の孔と円形断面を有する支持軸とが面接触することによって得られることと相俟って、耐久性を向上することができる。

本発明の打撃部材を有する破砕機の一実施例を示す外観正面図である。 同内部構造を示す正面図である。 スクリーンの動作位置を示す正面図である。 スクリーンの第１変形例を示す正面図である。 スクリーンの第２変形例を示す正面図である。 スクリーンの第３変形例を示す正面図である。 スクリーンの参考例を示す正面図である。 横軸ローター及び打撃部材を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は打撃部材の配置位置を示す説明図、（ｃ）は外観側面図である。 アンビルを示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は背面図、（ｄ）は側面図である。 打撃部材を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。

以下、本発明の打撃部材を有する破砕機の実施の形態を、図面に基づいて説明する。

図１〜図３及び図８に、本発明の打撃部材を有する破砕機の一実施例を示す。
この打撃部材を有する破砕機は、被破砕物の投入部１１及び排出部１２を備えた破砕室１と、この破砕室１内に配設し、モーター２１によって回転駆動される、周面に複数の打撃部材３を揺動自在に備えた横軸ローター２と、この横軸ローター２の周面と対向する破砕室１の周壁１３の所定角度の範囲に配設したクラッシュプレート４と、被破砕物が打撃部材３とクラッシュプレート４との間で破砕された後に放出される排出部１２より破砕室１側の被破砕物の飛翔空間に配設したスクリーン５とからその主要部が構成されている。

この場合において、スクリーン５を、格子状スクリーンで構成するとともに、スクリーン面と、クラッシュプレート４の終端位置における破砕室１の周壁１３の接平面とがなす角度Ａを調節できるようにスクリーン５を可動に配設するようにしている。

スクリーン５は、スクリーン５の一端側を支持する揺動軸５１を、油圧シリンダ等の適宜のアクチュエーター５２やモーター等の動力機構によって回転操作することにより、角度Ａを、例えば、９０°〜１２０°程度の範囲で調節できるようにしている。
なお、角度Ａの調節は、手動操作によって行うこともできる。

そして、このように、スクリーン５を可動に配設するようにしているため、スクリーン５の他端側、すなわち、揺動軸５１を設けた側の反対側の破砕室１の周壁１３の延長上に揺動軸５１を中心とする円弧状壁体１４を設けるようにしている。

スクリーン５は、具体的には、鉄等の硬質の金属製で、鋳造や溶接によって格子状に形成したものからなる。
格子目の形状は、正方形のほか、横長や縦長の長方形に形成することができ、格子目の大きさも、例えば、数十ｍｍ〜２００ｍｍ程度の任意の大きさに設定することができる。

このように、スクリーン５を、格子状スクリーンで構成するとともに、スクリーン面と、クラッシュプレート４の終端位置における破砕室１の周壁１３の接平面とがなす角度Ａを調節できるようにスクリーン５を可動に配設するようにすることにより、図３に示すように、被破砕物が通過できる隙間（目開き）Ｂを簡単に調整でき（隙間（目開き）Ｂは、角度Ａが９０°のときに最大となり、１２０°のときに最小となる。）、排出部１２から排出される被破砕物の大きさを任意に設定した所定の粒度未満にすることができるとともに、スクリーン５の強度が大きく、耐久性があり、かつ、開口率が大きく、被破砕物の分離効率を向上することができる。

ところで、被破砕物は、打撃部材３とクラッシュプレート４との間で破砕された後に放出されるが、破砕された被破砕物のうち、比較的大きな、例えば、φ１００ｍｍ程度の被破砕物Ｃは、破砕室１の周壁１３の接平面に沿って、図３のクロスハッチングを付した領域を飛翔し、一方、比較的小さな、例えば、φ５０ｍｍ程度の被破砕物Ｄは、破砕室１の周壁１３の接平面より破砕室１の内側に向かって、図３のハッチングを付した領域を飛翔する傾向にある。

この破砕された被破砕物の飛翔傾向を考慮して、本実施例のように、スクリーン５の格子目の形状（目開き）を、スクリーン５の一端側（揺動軸５１を設けた側）から他端側まで均一に形成するほか、以下（１）〜（４）に示すように、種々に変更することができる。

（１）図４に示す第１変形例のように、リブの厚みを均一に設定した状態で、スクリーン５の格子目の形状（目開き）を、スクリーン５の一端側を大きく、他端側を小さく形成する。これにより、スクリーン５の開口率を大きくすることができる。

（２）図５に示す第２変形例のように、リブの厚みを変えることによって、スクリーン５の格子目の形状（目開き）を、スクリーン５の一端側を大きく、他端側を小さく形成する。これにより、スクリーン５の強度を大きくすることができる。

（３）図６に示す第３変形例のように、スクリーン５の他端側を閉鎖する。これにより、比較的大きな被破砕物Ｃが排出されることを防止しながら、スクリーン５の強度を大きくすることができる。

（４）図７に示す参考例のように、スクリーン５を、非円形断面を有する回転軸部材５３を複数平行に、かつ、回転角度を調節できるように回転可能に配設して構成する。回転軸部材５３の回転操作は、モーター等の動力機構により行うようにしても、手動操作によって行うようにしてもよい。これにより、スクリーン５を、格子状スクリーンで構成した場合と同様、排出部１２から排出される被破砕物の大きさを任意に設定した所定の粒度未満にすることができるとともに、スクリーン５の強度が大きく、耐久性があり、かつ、開口率が大きく、被破砕物の分離効率を向上することができる。

この場合、各回転軸部材５３の回転角度を独立して調節できるようにすることができる。これにより、スクリーン５の格子目の形状（目開き）を、スクリーン５の一端側を大きく、他端側を小さく設定する等、任意の大きさに設定することができる。

また、回転軸部材５３の間に長尺部材の通過を阻止する長尺部材通過阻止手段５４を設けることもできる。この長尺部材通過阻止手段５４は、例えば、円形板を軸に串刺し状に等間隔に配設したものを、回転軸部材５３の間に配設するようにして構成することができる。

ところで、この打撃部材を有する破砕機は、破砕室１の周壁１３のクラッシュプレート４の始端位置に、打撃部材３との間で被破砕物を初期破砕する、図９に示す、表面に破砕室１の周壁１３の円周方向のスリット６１を備えたアンビル６を配設するようにするようにしている。

ここで、図９に示すアンビル６は、２個のアンビル６を横軸ローター２の軸方向に並べることで、横軸ローター２をカバーする大きさに形成されている。
そして、アンビル６の山の厚み（幅寸法）と、スリット６１の幅寸法とは、略同寸法に形成するとともに、スリット６１を設けるピッチは、打撃部材３としてのスイングハンマーの幅寸法より小さく、例えば、スイングハンマーの幅寸法の１／４〜３／４程度に設定するようにする。

このように、円周方向のスリット６１により、スリットがない場合と比較して被処理物が接触時の接触線が大きくなり、摩擦抵抗も大きくなるようにしている。
これにより、鉄と銅やアルミニウム等の各種金属と、合成樹脂などとが機械的に組み合わされた被破砕物であっても、破砕の初期段階で、打撃部材３とアンビル６との間で被破砕物を確実に分離破砕することで、被破砕物が、打撃部材３とクラッシュプレート４との間に噛み込まれて平面同士の擂り潰し作用によって破砕される前に分離させることができ、金属や合成樹脂などの成分毎の分離率を向上することができる。

また、この打撃部材を有する破砕機は、打撃部材３を、図１０に示す、打撃部材３に形成した楕円状の孔３１、具体的には、全内周が円弧（長軸側と短軸側で異なる半径の円弧）で形成された孔に、横軸ローター２の回転軸と平行に配設した円形断面を有する支持軸３２を貫通させて、支持するようにしたスイングハンマーによって構成するようにしている。

ここで、打撃部材３を構成するスイングハンマーは、図１０に示すように、楕円状の孔３１が、半径Ｒ１の円弧と、それより大きい半径Ｒ２の円弧とから構成されており、半径Ｒ１の円弧は、当該円弧の内周面に、孔３１を貫通する支持軸３２が略摺接する寸法に形成するようにしている。

また、打撃部材３を構成するスイングハンマーの外周面の輪郭は、円弧Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５及び直線で構成されている。

これにより、打撃部材３を構成するスイングハンマーが自由に移動できる範囲をある程度確保することができ、被破砕物を噛み込んで機械が停止したり、支持軸３２等が破損するような不具合が生じるおそれが小さい上に、リングハンマーに比べて、大きな破砕力が得られ、かつ、支持軸３２による打撃部材３の支持力が、打撃部材３に形成した楕円状の孔３１と円形断面を有する支持軸３２とが面接触することによって得られることと相俟って、耐久性を向上することができる。

以上、本発明の打撃部材を有する破砕機について、その実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例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。

本発明の打撃部材を有する破砕機は、被破砕物が通過できる隙間（目開き）を簡単に調整でき、排出部から排出される被破砕物の大きさを任意に設定した所定の粒度未満にすることができるとともに、強度が大きく、耐久性があり、かつ、開口率が大きく、被破砕物の分離効率を向上できる等の特性を有していることから、各種金属や合成樹脂が複合した廃棄物を破砕することによって、各種金属と合成樹脂とに分離する破砕機の用途に好適に用いることができる。

１ 破砕室
１１ 投入部
１２ 排出部
１３ 周壁
２ 横軸ローター
２１ モーター
３ 打撃部材
３１ 孔
３２ 支持軸
４ クラッシュプレート
５ スクリーン
５１ 揺動軸
５２ アクチュエーター
５３ 回転軸部材
５４ 長尺部材通過阻止手段
６ アンビル
６１ スリット

Claims (4)

1. 被破砕物の投入部及び排出部を備えた破砕室と、該破砕室内に配設した、周面に複数の打撃部材を揺動自在に備えた横軸ローターと、該横軸ローターの周面と対向する破砕室の周壁の所定角度の範囲に配設したクラッシュプレートと、被破砕物が打撃部材とクラッシュプレートとの間で破砕された後に放出される排出部より破砕室側の被破砕物の飛翔空間に配設したスクリーンとからなる打撃部材を有する破砕機において、前記スクリーンを、格子状スクリーンで構成するとともに、飛翔空間を飛翔する被破砕物が直接衝突する位置に、かつ、スクリーンの一端側を支持する揺動軸を、前記破砕室の周壁の接平面と排出部を挟んで対向する破砕室の壁側に設けることで、スクリーン面と、クラッシュプレートの終端位置における破砕室の周壁の接平面とがなす角度を、スクリーンが横軸ローターから離れた揺動位置の９０°から、スクリーンが横軸ローターに接近した揺動位置の１２０°の範囲で調節できるように可動に配設するようにしたことを特徴とする打撃部材を有する破砕機。
2. 前記スクリーンの格子目の目開きを、前記破砕室の周壁の接平面側を小さく、その反対側を大きく形成したことを特徴とする請求項１に記載の打撃部材を有する破砕機。
3. 前記破砕室の周壁のクラッシュプレートの始端位置に、打撃部材との間で被破砕物を初期破砕する、表面に破砕室の周壁の円周方向のスリットを備えたアンビルを配設するようにしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の打撃部材を有する破砕機。
4. 前記打撃部材を、該打撃部材に形成した楕円状の孔に、横軸ローターの回転軸と平行に配設した円形断面を有する支持軸を貫通させて、支持するようにしたスイングハンマーによって構成したことを特徴とする請求項１、２又は３に記載の打撃部材を有する破砕機。

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