JP2015166072A - 廃棄物の破砕装置 - Google Patents

Abstract

【課題】軟質系の廃棄物と硬質系の廃棄物とが混合されている廃棄物を処理できる廃棄物の破砕装置１を提供する【解決手段】破砕装置１は、廃棄物が投入されるハウジング２と、ハウジング２の内側において回転可能に取り付けられる回転軸３と、回転軸３に取り付けられ、回転軸３とともに回転する複数の回転刃１０と、隣り合う回転刃１０同士の間に配置されるようにハウジング２に固定され、回転刃１０との協働によって廃棄物を破砕する固定刃２０と、を備えている。回転刃１０は、径方向に突出した第１の爪部１３及び第２の爪部１６を有し、第１の爪部１３は、回転方向の前縁に形成され回転方向の後方に凸をなす湾曲形状の湾曲エッジ部１４を有し、第２の爪部１６は、回転方向の前縁に形成され回転方向と交差して直線状に延びる直線エッジ部１７を有している。【選択図】図４

Description

本発明は、廃棄物の破砕装置に関する。

従来、回転軸に設けられた回転刃によって廃棄物等の破砕を行う破砕装置が知られている。例えば特許文献１には、平行に配されて、互いに異なる回転方向に回転する２つの回転軸に対して、それぞれ複数の回転刃が設けられている破砕装置が開示されている。そして、この破砕装置では、各回転刃に生ゴミ等の被破砕物を破砕するための破砕刃が設けられている。このように、従来の破砕装置では、生ゴミ用の破砕装置というように処理の対象となる廃棄物の種類がある程度限定されているため、予め分別された廃棄物が処理の対象となる。

特開２００３−４７８７３号公報

しかしながら、実際に廃棄物を処理しようとした場合、処理の対象となる廃棄物が予め分別されておらず、多様な種類によって構成されていることがある。このような廃棄物には、硬質系の廃棄物と軟質系の廃棄物とが混合されている場合があり、そのまま破砕しようとすると、処理の効率が低下する虞があった。

本発明は、軟質系の廃棄物と硬質系の廃棄物とが混合されている廃棄物を処理できる廃棄物の破砕装置を提供することを目的とする。

本発明の廃棄物の破砕装置は、廃棄物が投入されるハウジングと、ハウジングの内側において回転可能に取り付けられる回転軸と、回転軸に取り付けられ、回転軸とともに回転する複数の回転刃と、隣り合う回転刃同士の間に配置されるようにハウジングに固定され、回転刃との協働によって廃棄物を破砕する固定刃と、を備え、回転刃は、径方向に突出した第１の爪部及び第２の爪部を有し、第１の爪部は、回転方向の前縁に形成され回転方向の後方に凸をなす湾曲形状の湾曲エッジ部を有し、第２の爪部は、回転方向の前縁に形成され回転方向と交差して直線状に延びる直線エッジ部を有していることを特徴とする。

この廃棄物の破砕装置によれば、第１の爪部の回転方向の前縁に回転方向の後方に凸をなす湾曲エッジ部が形成されているため、回転刃が回転をした際に、湾曲エッジ部によって廃棄物が引掛けられるようにして固定刃の位置まで移動する。そして、移動した廃棄物は、回転刃における第１の爪部と固定刃との協働によって破砕される。この場合、主として硬質系の廃棄物が破砕される。また、第２の爪部と固定刃とによって廃棄物が挟まれる場合、第２の爪部の回転方向の前縁が直線エッジ部となっているため、廃棄物は、直線エッジ部と固定刃とに挟まれることになる。この場合、軟質系の廃棄物であっても、直線エッジ部の作用により、せん断によって切断することで破砕することができる。よって、軟質系の廃棄物と硬質系の廃棄物とが混合されている廃棄物であっても処理することができる。

また、直線エッジ部の回転軌跡の内側の縁は、湾曲エッジ部の回転軌跡の内側の縁よりも内側に位置してもよい。この構成によれば、軟質系の廃棄物をせん断する第２の爪部が、回転軸に近い位置に配置されることになる。そのため、回転軸に絡みついた軟質系の廃棄物を処理しやすい。

また、回転刃の回転時に、回転軸方向視において、直線エッジ部の径方向の外側の端部が内側の端部よりも先に固定刃と交差してもよい。この構成によれば、固定刃と直線エッジ部とによって挟まれた廃棄物が径方向外側に逃げることが抑制される。

また、回転軸方向視において、直線エッジ部の外側の端部と固定刃とが重なったとき、直線エッジ部と固定刃とが１５°〜３０°の角度で交差してもよい。この構成によれば、固定刃と直線エッジ部とによって挟まれる廃棄物の量が、せん断しやすい量に制限される。

また、直線エッジ部の延在方向に直交する断面は、回転刃の回転面に平行な固定刃側の第１輪郭線と、第１輪郭線に対して鋭角で交差する第２輪郭線と、を有してもよい。この構成によれば、直線エッジ部を狭く形成することができるため、廃棄物により大きな圧力をかけることができる。

また、固定刃と回転刃とは、２０ｍｍ〜３５ｍｍの間隙をあけて配置されてもよい。この構成によれば、固定刃と回転刃とによる廃棄物の破砕を好適に行うことができる。

本発明によれば、軟質系の廃棄物と硬質系の廃棄物とが混合されている廃棄物を処理できる廃棄物の破砕装置を提供することができる。

一実施形態に係る廃棄物の破砕装置の平面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ断面図である。 図１の破砕装置における部分側面図である。 （ａ）は回転刃を示す正面図である。（ｂ）は、図４（ａ）におけるｂ−ｂ断面図である。 回転刃における湾曲エッジ部及び直線エッジ部の回転軌跡を示す図である。 （ａ）及び（ｂ）は、回転刃と固定刃との位置関係を示す図である。 （ａ）は第１の爪部による破砕の様子を示す図である。（ｂ）は第２の爪部による破砕の様子を示す図である。

以下、本発明に係る実施の形態について図面を参照しながら具体的に説明する。便宜上、実質的に同一の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。

図１に示されるように、破砕装置１は、廃棄物が投入されるハウジング２と、ハウジング２の内側に取り付けられた回転軸３ａ，３ｂ（以下、必要に応じて総称するときは「回転軸３」とする）と、回転軸３ａ，３ｂに取り付けられた複数の回転刃１０と、ハウジング２に固定された固定刃２０と、を備えている。

ハウジング２は、平面視において四角形状を呈し、上部に廃棄物を投入するための開口２ａが設けられている。ハウジング２の底部２ｂには、開閉自在に設けられた底板（不図示）が設けられており、破砕された廃棄物が下方に落下するようになっている。なお、落下した廃棄物は、例えばベルトコンベア等によって移送されるものである。

ハウジング２の内側には、水平方向に配置された２本の回転軸３ａ，３ｂが平行となるように設けられている。回転軸３は、駆動部（不図示）によって、回転軸心Ｃを中心として一方側及び他方側に回転可能となっている。回転軸３は、過負荷による破損を抑制するために、回転中に予め設定された一定以上の負荷が発生すると、回転を一旦停止し、その後逆回転するようになっている。

回転軸３には、軸方向に一定の間隔をあけて複数の回転刃１０が取り付けられている。回転刃１０は、軸方向に所定の幅を有し、軸方向と直交する方向（径方向）に延在している。すなわち、回転刃１０において、回転軸３の軸方向一方側の回転面１１ａと他方側の回転面１１ｂとはいずれも回転軸３に直交する面になっている。一方の回転軸３ａの回転刃１０と他方の回転軸３ｂの回転刃１０とは、軸方向に交互に配置されている。図２に示されるように、回転刃１０の縁部には、円弧状の取付部１２が形成されており、この取付部１２に回転軸３が嵌合され溶接等が行われることで、回転軸３に回転刃１０が固定される。複数の回転刃１０は、軸方向一方側に向かって順番に所定の角度ずつ周方向に回転して取り付けられているため、回転軸３に対して螺旋を描くように固定されている。なお、図１においては、回転刃１０が模式的に描かれており、取付部１２が省略されている。

図４（ａ）に示されるように、回転刃１０は、回転軸心Ｃに直交する中心線Ｌを対称軸として左右線対称となっており、中心線Ｌの左右両側にそれぞれ、径方向の外側に突出した第１の爪部１３及び第２の爪部１６を有している。図４（ａ）の状態において、中心線Ｌの右側に形成された第１の爪部１３及び第２の爪部１６は、回転刃１０が時計回りに回転した場合に固定刃２０と協働して廃棄物の破砕を行い、中心線Ｌの左側に形成された第１の爪部１３及び第２の爪部１６は、回転刃１０が反時計回りに回転した場合に固定刃２０と協働して廃棄物の破砕を行う。そのため、本明細書において、「回転方向」という場合には、図４（ａ）の状態において、中心線Ｌの右側に形成された第１の爪部１３及び第２の爪部１６では時計回りの方向を意味し、中心線Ｌの左側に形成された第１の爪部１３及び第２の爪部１６では反時計回りの方向を意味するものである。

第１の爪部１３は、回転方向の前縁に形成された湾曲形状の湾曲エッジ部１４を有している。湾曲エッジ部１４は、径方向の外端から内側に向かって、回転方向の後方に凸状をなして湾曲しており、そのまま連続して弧を描きながら回転方向の前方に繋がっている。第１の爪部１３の径方向の外端は、回転方向の前方側に突出した鉤爪状となっている。

第１の爪部１３の回転方向側には、第２の爪部１６が形成されている。第２の爪部１６は、回転方向の前縁に形成された直線エッジ部１７を有している。直線エッジ部１７は、径方向の内側から外側に向かって、回転方向と交差して直線状に延びている。直線エッジ部１７においては、内側の端部１７ａよりも外側の端部１７ｂが回転方向前側となっている。

図４（ｂ）は、直線エッジ部１７の延在方向に直交するｂ−ｂ断面図である。図４（ｂ）に示されるように、この断面は、回転刃１０の軸方向一方側の回転面１１ａを形成し、回転面１１ａに平行な第１輪郭線１８ａと、第１輪郭線１８ａに対して鋭角で交差する第２輪郭線１８ｂと、第２輪郭線１８ｂに鈍角で交差するとともに、回転刃１０の軸方向他方側の回転面１１ｂを形成し、回転面１１ｂに平行な第３輪郭線１８ｃと、を有している。第１輪郭線１８ａと第２輪郭線１８ｂとが交差する部分が直線エッジ部１７となっている。本実施形態では、第１輪郭線１８ａと第２輪郭線１８ｂとのなす角度が例えば約５５°となっている。

図５は、回転刃１０における湾曲エッジ部１４及び直線エッジ部１７の回転軌跡を示す図である。図５において、湾曲エッジ部１４の軌跡における外側の縁がＲ１で示され、内側の縁がＲ２で示されている。また、直線エッジ部１７の軌跡における外側の縁がＲ３で示され、内側の縁がＲ４で示されている。図５に示されるように、直線エッジ部１７の回転軌跡の内側の縁Ｒ４は、湾曲エッジ部１４の回転軌跡の内側の縁Ｒ２よりも内側に位置している。また、直線エッジ部１７の外側の縁Ｒ３と湾曲エッジ部１４の内側の縁Ｒ２は重なり合っている。このように、第２の爪部１６は、第１の爪部１３の内側を回転するものであり、回転軸３の近傍に位置する廃棄物を破砕の対象とする。ここで、回転軸方向視において、湾曲エッジ部１４の回転軌跡の外側の縁Ｒ１及び内側の縁Ｒ２と、直線エッジ部１７の回転軌跡の外側の縁Ｒ３及び内側の縁Ｒ４とは、いずれも固定刃２０の上面と交差する。そのため、湾曲エッジ部１４及び直線エッジ部１７は、全長にわたって固定刃と交差することになる（図６参照）。

図１に示されるように、隣り合う回転刃１０同士の間には固定刃２０ａ，２０ｂ，２０ｃ（以下、必要に応じて総称するときは「固定刃２０」とする）が配置されている。固定刃２０は、回転軸３ａの回転刃１０間及び回転軸３ｂの回転刃１０間に配置される固定刃２０ｃと、回転軸３ａとハウジング２との間に配置される固定刃２０ａと、回転軸３ｂとハウジング２との間に配置される固定刃２０ｂとからなる。固定刃２０ｃは、回転軸３ａの回転刃１０間と回転軸３ｂの回転刃１０間とに収まるように、軸方向に対して前後にずれて形成されている。このように隣り合う固定刃２０と隣り合う回転刃１０とが交互に配置されることで、固定刃２０を跨いで載置される廃棄物が回転刃１０によって押圧されるため、固定刃２０と回転刃１０との協働によって廃棄物が破砕される。

図３は、破砕装置１における回転軸３、回転刃１０及び固定刃２０のみを模式的に示した部分側面図である。図２及び図３に示されるように、固定刃２０は、回転軸３と直交するようにハウジング２の幅方向の内側に配置されたリブ２２の上端に形成されている。本実施形態では、固定刃２０の上面２１は、回転軸３の回転軸心Ｃと略同じ高さの水平な平坦面となるように形成されている。また、固定刃２０は、隣り合う回転刃１０の略中央に配置されており、一方側の回転刃１０の回転面との間隙Ｓ１と他方側の回転刃１０の回転面との間隙Ｓ２が略同じとなっている。なお、リブ２２の上端側には、回転軸３ａ，３ｂを支持するための半円形状の切欠２２ａが形成されている。

図６（ａ）は、回転軸方向視における回転刃１０の第１の爪部１３と固定刃２０との位置関係を示す図である。また、図６（ｂ）は、回転軸方向視における回転刃１０の第２の爪部１６と固定刃２０との位置関係を示す図である。図６（ａ）に示されるように、第１の爪部１３における径方向の外側の端部１４ａは、回転方向の先端となっているため、回転刃１０の回転時に、最初に固定刃２０（上面２１）と交差する。この状態のとき、第１の爪部１３における湾曲エッジ部１４と固定刃２０とによって囲まれた範囲にある廃棄物が、回転に伴って湾曲エッジ部１４に押圧されて破砕される。

図６（ｂ）に示されるように、第２の爪部１６では、回転刃１０の回転時に、直線エッジ部１７の径方向の外側の端部１７ｂが内側の端部１７ａよりも先に固定刃２０と交差する。また、図示例のように、直線エッジ部１７の外側の端部１７ｂと固定刃２０とが重なったとき、直線エッジ部１７と固定刃２０とが所定の角度で交差している。この状態のとき、第２の爪部１６における直線エッジ部１７と固定刃２０とによって囲まれた範囲にある廃棄物が、回転に伴って直線エッジ部１７に押圧されてせん断される。本実施形態では、固定刃２０の水平位置と回転軸心Ｃの水平位置とが略同じであるため、直線エッジ部１７が、径方向の内側から外側にかけて回転方向側に所定の角度だけ傾斜していることで、直線エッジ部１７の径方向の外側の端部１７ｂが先に固定刃２０と交差するものである。直線エッジ部１７は、固定刃２０に対して例えば１５°〜３０°程度傾斜しているものであり、図示例では約１６°傾斜している。

次に、破砕装置１の破砕動作について説明する。本実施形態における破砕装置１は、種々の硬質系の廃棄物（木材、プラスティックなど）３０ａ及び軟質系の廃棄物（例えば、漁網、フレキシブルコンテナバッグなど）３０ｂを破砕するものである。

まず、回転軸３ａ，３ｂ（回転刃１０）を回転させた状態で、ハウジング２内に廃棄物が投入される。第１の爪部１３は鉤爪状に形成されているため、回転刃１０の回転に伴って、第１の爪部１３の外側の端部１４ａに廃棄物を引掛けるようにして湾曲エッジ部１４の内側に移動させることができる。すると、図７（ａ）に示されるように、湾曲エッジ部１４と固定刃２０とで挟まれた廃棄物３０ａが、回転に伴って湾曲エッジ部１４に押圧される。この押圧によって、主として硬質系の廃棄物３０ａが破砕される。

また、図７（ｂ）に示されるように、直線エッジ部１７と固定刃２０とで挟まれた廃棄物３０ｂは、回転に伴って直線エッジ部１７に押圧される。このとき、直線エッジ部１７と固定刃２０との相対的な動作によって、主として軟質系の廃棄物３０ｂがせん断（破砕）される。せん断が行われるために、固定刃２０と回転刃１０との間には所定の間隙Ｓ１，Ｓ２が設けられている。本実施形態では、例えば、固定刃２０と回転刃１０との間に２０ｍｍ〜３５ｍｍの間隙が形成されており、軟質系の廃棄物を好適にせん断できる。

以上説明した廃棄物の破砕装置１では、第１の爪部１３の回転方向の前縁に回転方向の後方に凸をなす湾曲エッジ部１４が形成されているため、回転刃１０が回転をした際に、湾曲エッジ部１４によって廃棄物が引掛けられるようにして固定刃２０の位置まで移動する。そして、移動した廃棄物は、回転刃１０における第１の爪部１３と固定刃２０との協働によって破砕される。この場合、主として硬質系の廃棄物３０ａが破砕される。また、第２の爪部１６と固定刃２０とによって廃棄物が挟まれる場合、第２の爪部１６の回転方向の前縁が直線エッジ部１７となっているため、廃棄物は、直線エッジ部１７と固定刃２０とに挟まれることになる。この場合、軟質系の廃棄物３０ｂであっても、直線エッジ部１７の作用により、せん断によって切断することで破砕することができる。よって、硬質系の廃棄物３０ａと硬質系の廃棄物３０ｂとが混合されている廃棄物であっても処理することができる。

また、軟質系の廃棄物３０ｂが長尺である場合、回転軸３の回転に伴って、廃棄物３０ｂが回転軸３に絡みつきやすい傾向にある。本実施形態における破砕装置１では、直線エッジ部１７の回転軌跡の内側の縁Ｒ４が、湾曲エッジ部１４の回転軌跡の内側の縁Ｒ２よりも内側に配置されており、回転軸３の近傍となっているため、回転軸３に絡みついた軟質系の廃棄物３０ｂを処理しやすい。

また、第２の爪部１６では、回転刃１０の回転時に、直線エッジ部１７の径方向の外側の端部１７ｂが内側の端部１７ａよりも先に固定刃２０と交差する。そのため、固定刃２０と直線エッジ部１７とによって挟まれた廃棄物は、径方向内側に移動しやすく、第２の爪部１６から外れて径方向外側に逃げることが抑制される。

また、固定刃２０に対する直線エッジ部１７の傾斜が極端に大きい場合には、固定刃２０と直線エッジ部１７とによって挟まれる廃棄物の量が多くなり、回転軸３に大きな負荷がかかる場合がある。しかし、本実施形態の破砕装置１では、直線エッジ部１７は、固定刃２０に対して例えば１５°〜３０°程度の傾斜を有しているため、固定刃２０と直線エッジ部１７とによって挟まれる廃棄物の量が、せん断しやすい量に制限される。

また、第２の爪部１６では、第１輪郭線１８ａと第２輪郭線１８ｂとが鋭角で交わることで、直線エッジ部１７が形成されているため、面ではなく、線によって廃棄物を押圧することになる。そのため、廃棄物に対してより大きな圧力をかけることができ、効率的にせん断（破砕）することができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形したものであってもよい。例えば、回転刃における第１の爪部及び第２の爪部の数はいずれも２個に限定されず、１個でもよいし、３個以上であってもよい。

また、固定刃２０は、隣り合う回転刃１０の略中央に配置されている例を示したが、これに限定されない。直線エッジ部１７と固定刃２０とによるせん断は、直線エッジ部１７と直線エッジ部１７の第１輪郭線１８ａ側に配置された固定刃２０とによってなされるため、例えば、第３輪郭線１８ｃ側の固定刃と回転刃との間隙Ｓ２は、より広く設定されてもよい。

また、複数の回転刃１０が回転軸３に対して螺旋を描くように固定されている例を示したが、これに限定されない。本実施形態では、回転軸３にかかる負荷を分散させるために回転刃１０の角度をずらしているものであるため、例えば、回転軸に対する回転刃の角度をランダムに設定してもよい。

また、固定刃２０の上面２１が、回転軸３の回転軸心Ｃと略同じ高さの水平な平坦面となるように形成されている例を示したが、これに限定されない。固定刃は、回転刃と協働して廃棄物を破砕できればよく、例えば所定の傾きを有していてもよいし、回転軸心からずれて配置されていてもよい。さらに、固定刃は平坦面ではなく、所定の凹凸を有するように形成されてもよい。

また、回転軸３が２軸である例を示したがこれに限定されない。回転軸は１軸でもよいし、３軸以上であってもよい。

１…破砕装置、２…ハウジング、３…回転軸、１０…回転刃、１３…第１の爪部、１４…湾曲エッジ部、１６…第２の爪部、１７…直線エッジ部、１７ａ…端部、１７ｂ…端部、１８ａ…第１輪郭線、１８ｂ…第２輪郭線、２０…固定刃、３０ａ、３０ｂ…廃棄物、Ｒ２…縁、Ｒ４…縁。

Claims (6)

1. 廃棄物が投入されるハウジングと、
   前記ハウジングの内側において回転可能に取り付けられる回転軸と、
   前記回転軸に取り付けられ、前記回転軸とともに回転する複数の回転刃と、
   隣り合う前記回転刃同士の間に配置されるように前記ハウジングに固定され、前記回転刃との協働によって廃棄物を破砕する固定刃と、を備え、
   前記回転刃は、径方向に突出した第１の爪部及び第２の爪部を有し、
   前記第１の爪部は、回転方向の前縁に形成され前記回転方向の後方に凸をなす湾曲形状の湾曲エッジ部を有し、
   前記第２の爪部は、前記回転方向の前縁に形成され前記回転方向と交差して直線状に延びる直線エッジ部を有していることを特徴とする廃棄物の破砕装置。
2. 前記直線エッジ部の回転軌跡の内側の縁は、前記湾曲エッジ部の回転軌跡の内側の縁よりも内側に位置することを特徴とする請求項１記載の廃棄物の破砕装置。
3. 前記回転刃の回転時に、回転軸方向視において、前記直線エッジ部の径方向の外側の端部が内側の端部よりも先に前記固定刃と交差することを特徴とする請求項１又は２に記載の廃棄物の破砕装置。
4. 回転軸方向視において、前記直線エッジ部の外側の端部と前記固定刃とが重なったとき、前記直線エッジ部と前記固定刃とが１５°〜３０°の角度で交差することを特徴とする請求項３記載の廃棄物の破砕装置。
5. 前記直線エッジ部の延在方向に直交する断面は、前記回転刃の回転面に平行な前記固定刃側の第１輪郭線と、前記第１輪郭線に対して鋭角で交差する第２輪郭線と、を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の廃棄物の破砕装置。
6. 前記固定刃と前記回転刃とは、２０ｍｍ〜３５ｍｍの間隙をあけて配置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の廃棄物の破砕装置。

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