JP2005034741A - 圧縮または破砕方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 圧縮または粉砕用ローラの強度を保持しつつ噛み込み角度を増大させて能力および効率の向上を図る。
【解決手段】 断面が山型形状の凸部を複数設けてなる２つのローラを、ローラ同士が接触しないように間隔を設けて歯合回転させ、ローラ間に対象物を通過させて圧縮または破砕する。凸部は断面二等辺三角形状とし、その頂角は９０゜とするのが好ましい。山型凸部の斜面で対象物を圧迫するため、円形または歯車状のローラを用いた場合に比して強度および能力が増大する。
【選択図】 図１

Description

本発明は圧縮または破砕方法および装置に関し、特に、一対のローラ間に対象物を通過させて圧縮または破砕する方法の改良、およびこの方法を具現化する装置に関する。

従来から、回転する一対のローラ間を通過させることにより対象物を圧縮・破砕する方法が知られている。図３は従来装置の概要を示す図である。図３を参照すると、ホッパー１０の下端部に一対のローラ１２、１２が所定のクリアランスを設けて配置されている。モータ駆動によりローラ１２を互いに内側に向けて回転させると、ローラ１２が対象物を引き込んでローラ間で圧縮または破砕する。

また、ローラ１２の上側に押し込みスクリュ１４を設けて対象物をローラ側に送り出すようにしている。また、ローラ１２の表面に細かい凹凸や溝を設けて摩擦係数を増大させ、対象物の噛み込み度合いを向上させたものもある。

さらに、例えば生ゴミに混入している骨類等を粉砕するために、歯車状のローラを用いて骨類粉砕機を構成したものがある（例えば、特許文献１）。この構成を図４に示す。この装置は対の歯車状ローラ１６を歯合回転させ、投入される生ゴミに骨類などが混入していても歯車状のローラ間で粉砕されるようにしている。
特開２０００−１９７８２９号公報（段落００７３〜００７４、図７）

しかしながら、上述した従来の圧縮・破砕装置には次のような問題がある。図３に示すような従来型圧縮装置は、投入される対象物をローラの摩擦力で噛み込んで左右から圧迫する構成であり、その噛み込み角度、すなわち対象物がローラによる変位を受ける間の角度は１０゜程度である。従来装置ではこの噛み込み角度が小さいため対象物がローラから受ける変位が小さく、圧縮や粉砕の能力や能力に限界があるという問題がある。

ローラの表面に凹凸や溝を設けて摩擦係数を上げたり、押し込みスクリュ１４で対象物をローラ側に押し出す場合であっても、その噛み込み角度は数％上がるだけで、圧縮や粉砕能力の飛躍的な増大となるものではない。

特許文献１の技術では、歯車型ローラを用いることによって噛み込み角度を増大させることができる。しかしながら、歯車型ではローラから突出する個々の歯が板状であり、ローラの接線方向に加わる力に対する強度や耐久性が比較的弱いという問題がある。この圧縮装置では、ローラの歯が互いに最も近接する歯合箇所において、ローラの歯間に噛み込んだ対象物の体積の反発によりローラの歯にローラの接線方向に強い力が加わる。この場合に歯車型ローラでは、個々の歯への過度の負担により歯が根本から折れてしまう可能性がある。

逆に、ローラ歯への負荷を抑えようとするとローラ間の距離を拡げる必要があり、圧縮の効率や能力が半減してしまう。したがって、歯車状ローラを用いる装置は、特許文献１にあるように生ゴミに含まれる骨類の粉砕等には好適に用いることができるが、例えば建設廃材の破砕等に用いるには強度不十分という問題を有する。

また、歯車型ローラは各歯の間に四角い空間を有し、ここで対象物が圧迫されるため、歯車の溝が目詰まりを起こしやすく、ローラ間を通過した対象物がうまく排出されないという問題が生ずる。

本発明は上記のような問題に鑑みなされたものであり、ローラの周面を断面山型形状とすることにより、十分な強度を保ちつつ噛み込み角度を飛躍的に増大させて処理能力や作業効率の向上を実現する圧縮または粉砕方法および装置を提供することを目的とする。

この目的を達成するために、本発明に係る圧縮または破砕方法は、断面が三角形状の凸部をローラ外周部に連設してなる２つのローラを、ローラ同士が接触しないように間隔を空けて歯合回転させ、当該ローラ間を通過する対象物が、回転するローラの前記凸部の斜面間で圧縮または破砕されるようにしたことを特徴とする。

この方法において、前記凸部の頂角は６０゜乃至１５０゜、好ましくは９０゜であることが有効である。

本発明に係る圧縮または破砕装置は、断面が三角形状の凸部をローラ外周部に連設してなる２つのローラと、ローラ同士が接触しないよう間隔を設けて歯合回転させる駆動手段とを備え、前記ローラ間を通過する対象物が、回転するローラの前記凸部の斜面間で圧縮または破砕されるように構成したことを特徴とする。

この装置において、前記凸部の頂角は６０゜乃至１５０゜、好ましくは９０゜であることが有効である。

断面が三角形状の凸部をローラ外周部に連設することにより、従来の円形ローラに比して噛み込み角度が飛躍的に増大する。また、凸部の斜面間で対象物を挟み込んで圧迫するため歯車型ローラに比して対象物を強い力で圧迫できるとともに、三角形状の凸部は十分な幅の底部を有するため根本から折れてしまうようなことがない。さらに、後に詳述するが本願の山型ローラによれば圧縮された対象物が自然に落下し易く、かつ、ローラの回転に伴い掻き出されるように対象物が送り出されるため、歯間の目詰まりが生じにくい。

本発明の実施の形態を、添付の図面を参照しながら以下に説明する。図１は、本発明の実施の形態の構成を示す断面図である。図１に示すように、圧縮／破砕装置１は、所定の間隔を空けて平行に配置された２つの山型ローラ３、３と、山型ローラ３の上流側に配置されたホッパー４と、ホッパー４内に設けられた押し込みスクリュ５と、ローラを内側に付勢するローラ加圧手段７とを備えている。

本実施例において、山型ローラ３は例えば直径３００ｍｍ程度であり、各凸部３ａは頂角が９０゜の断面二等辺三角形として構成されている。この凸部３ａはローラ外周部に間隔をあけずに８つ設けられ、各凸部間の侠角が頂角より広く形成されている。ローラ３、３は、ローラ同士は接触しないが一方の山部分と他方の谷部分が歯合するように適度の間隔をあけてフレーム９に保持されている。このフレーム９にはローラ加圧手段７が連結されており、各ローラ３は互いに近接する方向に数トンの圧力が加えられている。

なお、山型ローラ１２はローラ外周部に間隔を空けずに三角形状の凸部を連設した構成であれば、断面二等辺三角形状である必要はなく、個々の凸部３ａの寸法形状もこれに限るものではない。特に、凸部頂点の角度は好ましくは８０゜乃至１００゜であるが、これは６０゜〜１５０゜程度の範囲内で適宜決定することができる。また、圧縮または粉砕効率の向上を達成すべく、各凸部３ａの高さはローラ径の３％以上とする。また、ローラ同士の間隔は数ｍｍ〜数十ｃｍの間で適宜決定することができるが、当該ローラを粉状体の圧縮に用いる場合で少なくともローラ径の１％以上とする。

押し込みスクリュ５は、ホッパー内で回転することにより対象物をローラ側へ送り出す機能を有し、装置１による圧縮対象物が粉状体である場合に好適に用いられる。なお、本願発明においてホッパー４、押し込みスクリュ５、およびローラ加圧手段７は必須の構成要素ではなく、本願装置の使用目的（圧縮または破砕）や対象物の性状（大きさ、固さ、態様）などに応じて取り外したり、他の構成のものを用いることができる。

このように圧縮／破砕装置のローラ３を構成すると、図２に示すように、山型凸部３ａが両ローラの軸を結ぶ線から３０゜より高い地点から対象物を噛み込んで強制的に圧縮を始める。円形ローラを用いる従来装置に比して変位が大きいため対象物を強く固く圧縮することができる。噛み込み角度が３０゜の場合、対象物の変位は（１−ｃｏｓ３０゜）×２であり、ロール直径の１３．４％となる。図３に示す従来の円形ロールで噛み込み角度が１０゜の場合、対象物の変位は（１−ｃｏｓ１０゜）×２であり、ロール直径の１．５％以下である。ロール表面を加工して摩擦係数を上げた場合であっても噛み込み角度を１５゜とすると対象物の変位は（１−ｃｏｓ１０゜）×２、ロール直径の３．４％程度である。本発明によれば、噛み込み角を３０゜以上に上げて４〜１０倍程度の効果を得ることができる。

また、従来の円形ローラではローラ間の間隔を拡げると対象物の変位が小さくなり圧縮または粉砕の効率が低下するが、本願装置では上記のとおり対象物の変位が大きいためローラ同士の間隔を多少広げても十分な効果を得ることができる。したがって、例えば従来の円形ロールに対し４〜１０倍の圧縮率を維持したまま、ローラ同士の間隔を少し拡げて処理スピードを飛躍的に短縮することが可能となる。

さらに、本発明の装置では、ローラの回転に伴って２つのローラ３の山型凸部３ａの斜面同士が近接し、この斜面間で対象物を圧迫する構成としているため、板状の歯で対象物を圧迫する構成の歯車状ローラよりも強度を得ることができる。すなわち、図４に示す歯車状ローラでは歯合箇所にて対象物にローラの接線方向に力が加わるが、本願発明の山型ローラでは図１に示すように凸部３ａの斜面により斜め方向から力が加えられる。したがって、対象物を強い力で圧縮または破砕することができるとともに、ローラ歯の欠損等の問題を防止することができる。

また、図２および図４を対比すれば明らかなように、歯車状ローラが対象物を上下方向から圧縮するとともに歯と歯の間に目詰まりが生じやすいものであるのに対し、山型ローラは歯と歯の間が開放されており左右方向に近い斜め方向から対象物を圧迫する。この構成によれば対象物が自然に落下し易く、かつ、ローラの回転に伴い掻き出されるように対象物が送り出されるため、歯間の目詰まりが生じにくい。また、万が一目詰まりが生じた場合でも、ローラの表面形状が歯車型ローラに比してシンプルであるため、メンテナンスが遙かに容易である。

なお、上記説明では本発明による圧縮方法が分かるようにローラおよびこれに近い要素のみを図示して説明しているが、本発明に係る装置はこれらの他に必要な構成要素を備えてもよい。例えば、装置１はローラ３の上流側あるいは下流側に、更なる圧縮／破砕用のローラセットを備え、対象物が複数のローラ間を通過して徐々に破砕／圧縮されるようにしてもよい。また、ローラ３の下流側に圧縮された対象物を受け止めるための貯蔵容器やベルトコンベヤなどの搬送手段を設けてもよい。さらに、本発明の装置は圧縮または破砕のいずれの用途にも用いることができるが、用途別に寸法形状やローラ材質などを適宜変更するようにしてもよい。

以上に説明したように、本発明によれば、圧縮または破砕用ローラの噛み込み角度を増大させて処理効率および能力を増大させることができる。また、ロール外形を山型に構成しているので、歯車状ローラよりも遙かに強い強度と耐久性を得ることができる。この装置は、例えば建設廃材の破砕や粉状体の圧縮に好適に用いることができる。また、強い力で対象物を圧縮または破砕するため、以降の貯蔵や搬送の効率を向上することができる。

本発明に係る圧縮または破砕装置の実施形態の構成を示す断面図である。 図１に示すローラ同士の位置関係を示す断面図である。 従来装置の構成を示す断面図である。 従来装置の構成を示す局部断面図である。

符号の説明

１ 圧縮／破砕装置
３ 山型ローラ
３ａ 凸部
４ ホッパー
５ 押し込みスクリュ
７ ローラ加圧手段

Claims (4)

1. 断面が三角形状の凸部をローラ外周部に連設してなる２つのローラを、ローラ同士が接触しないよう間隔を設けて歯合回転させ、当該ローラ間を通過する対象物が、回転するローラの前記凸部の斜面間で圧縮または破砕されるようにしたことを特徴とする圧縮または破砕方法。
2. 請求項１に記載の圧縮または破砕方法において、前記凸部の頂角は６０゜乃至１５０゜、好ましくは９０゜であることを特徴とする圧縮または破砕方法。
3. 断面が三角形状の凸部をローラ外周部に連設してなる２つのローラと、ローラ同士が接触しないよう間隔を設けて歯合回転させる駆動手段とを備え、前記ローラ間を通過する対象物が、回転するローラの前記凸部の斜面間で圧縮または破砕されるように構成したことを特徴とする圧縮または破砕装置。
4. 請求項３に記載の圧縮または破砕装置において、前記凸部の頂角は６０゜乃至１５０゜、好ましくは９０゜であることを特徴とする圧縮または破砕装置。

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