JP7282046B2

JP7282046B2 - 破砕装置

Info

Publication number: JP7282046B2
Application number: JP2020000457A
Authority: JP
Inventors: 安正出井; 正樹西垣
Original assignee: 富士車輌株式会社
Priority date: 2020-01-06
Filing date: 2020-01-06
Publication date: 2023-05-26
Anticipated expiration: 2040-01-06
Also published as: JP2021109114A

Description

本発明は廃棄物を破砕する破砕装置に関する。

冷蔵庫やエアコンなどの電化製品を含む廃棄物を破砕することにより、鉄や、非鉄金属、プラスチック類などの破砕片とすることで素材ごとに分離する破砕装置が開発されている。このような破砕装置では、複数のロータを重ね合わせた状態で回転可能に構成されるとともに各ロータに軸支された打撃部材が同ロータの回転に伴ってロータの径方向外側に突出するように構成された回転構造体と、この回転構造体の周囲を取り囲むように形成された壁部との間に挟み込むことにより廃棄物を破砕して破砕片とする。

特許文献１には、上下２段のロータの外周部に各々グラインダ（打撃部材）を回転可能に取り付けてなる回転構造体と、この回転構造体の周囲を取り囲むとともに上部の方が下部よりも開口幅が広くなるように構成されたシェル（壁部）と、を備える破砕装置が開示されている。この破砕装置では、平面視において、上段側ロータにおけるグラインダの位置を下段側ロータにおけるグラインダの位置と同じ取付位置となる位置と、下段側ロータにおけるグラインダの取付位置よりも径方向外側となる位置とに選択的に取り付け可能としている。これにより、廃棄物の破砕具合を調節することができ、廃棄物を素材ごとの破砕片に分離できるようにしている。

特開２００２－２８５１２号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の破砕装置では、廃棄物の大きさや廃棄物に含まれる構成部品の種類に応じてロータに回転可能に取り付けられている打撃部材の位置を変更しなければならず廃棄物の破砕具合を調整するのに手間を要するという問題がある。

本発明は、打撃部材の位置を調節する手間を要することなく廃棄物を素材ごとの破砕片に精度よく分離することが可能な破砕装置を提供することを目的とする。

本発明の破砕装置は、複数のロータを重ねて構成されるとともにロータの各々に回転可能な打撃部材が取り付けられてなる回転構造体と回転構造体を囲むように配置された壁部とを含み、回転構造体の上方に設けられた投入口から投入される廃棄物を打撃部材と壁部の間で挟み込むことにより破砕して破砕片として底部に設けられた排出口から排出する破砕装置であり、壁部は、上方から底部側に向かって回転構造体に接近するように傾斜する傾斜部と傾斜部の下側に形成される垂直部とから構成され、回転構造体を構成する複数のロータのうち底部側に位置する少なくとも２つのロータに取り付けられている打撃部材は垂直部と各々対向するように配置されており、他のロータに各々取り付けられている打撃部材は傾斜部と対向するように各々配置され、複数のロータのうち最も底部側に位置する底部側ロータには上側に位置する第１打撃部材と下側に位置する第２打撃部材とが各々回転可能な状態で重なり合うように取り付けられ、第２打撃部材の可動範囲は第１打撃部材の可動範囲よりも垂直部との間の隙間が大きくなるように構成されるものである。

本発明の破砕装置において、第２打撃部材の可動範囲は、上面視において排出口の内側部分のみを覆うように設定してもよい。

本発明の破砕装置において、第１打撃部材は、回転中心の位置が重心に対して偏心するように底部側ロータに取り付けられており、第２打撃部材は、回転中心の位置が重心と略一致するように底部側のロータに取り付けられていてもよい。

本発明の破砕装置によれば、壁部における傾斜部は上方から底部に向かって回転構造体に徐々に接近するように構成されており、回転構造体との間の隙間が底部に向かって小さくなるように形成される。このため、容量の大きい廃棄物を傾斜部と回転構造体の打撃部材の間に挟み込むことで効率的に破砕し、破砕された破砕片が下方の垂直部の方に落下移動することとなる。一方、回転構造体に含まれる底部側の２つのロータには垂直部と対向するように各々打撃部材が配置されている。

このため、傾斜部との間で破砕された破砕片が垂直部と対向する打撃部材との間で挟み込まれ、破砕片をより細かく破砕することができる。この結果、打撃部材の位置を調整する手間を要することなく、金属やプラスチックなどの樹脂を各々素材ごとに分離した状態の破砕片とすることができる。

本発明の一実施形態である破砕装置の側面図である。本発明の一実施形態である破砕装置の平面図である。図２に示すＢ－Ｂ線で切断したときの破砕装置の断面図と、同断面図に含まれる排出口周辺の構成を示す部分拡大図と、同断面図に含まれるロータの平面視（すなわち、上方から見た状態）における構成図を一部に示す図である。図１に示すＡ－Ａ線で切断したときの破砕装置の断面図と、同断面図に含まれる排出口周辺の部分拡大図を一部に示す図である。

本発明の一実施形態である破砕装置１０について、図面を参照しながら説明する。以下の説明において、Ｘ方向は奥行方向を示し、Ｙ方向は幅方向を示し、Ｚ方向は上下方向を示すものとする。図１および図２に示すように、破砕装置１０は、冷蔵庫やエアコンなどの電化製品を含む廃棄物を破砕処理する装置本体１２と、装置本体１２を跨ぐように設置された門型アーム１４，１６とを備える。装置本体１２は、廃棄物を破砕するための破砕ユニット２０と、この破砕ユニット２０に駆動力を供給する駆動部３２とを備える。

図３は、図２に示すＢ－Ｂ線で切断したときの破砕装置１０の断面構成を示す図である。なお、図３において、頻雑な図示を避けるため一部の断面ハッチングを省略している。図３に示すように、破砕ユニット２０は、ロータ２２，２４，２６，２８を所定間隔ごとに重ね合わせた状態で回転軸２９に取り付けられてなる回転構造体３０と、回転構造体３０の周囲を取り囲む筒状の側壁部４０と、側壁部４０上方の開口を塞ぐ上面カバー部５０とを備える。ロータ２８は、本発明の底部側ロータに相当する。なお、本実施形態では、４つのロータ２２～２８を積み重ねて回転構造体３０を構成しているが、５つ以上のロータを積み重ねて回転構造体を構成してもよい。

図２に示すように、上面カバー部５０は、後述する右前方側壁４２および左前方側壁４４各々の上面を覆う右前方カバー５２および左前方カバー５４と、両前方カバー５２，５４の後方に位置する後方カバー５６とから構成される。後方カバー５６には回転構造体３０の上端側を軸支する回転支持部６２が取り付けられており、また、廃棄物を投入するための投入口５６Ａも設けられている。なお、図２において、頻雑な図示を避けるため投入口５６Ａ内部の図示を省略している。

また、この投入口５６Ａには、図示しないベルトコンベア等の搬送手段を用いて廃棄物が逐次投入される。回転支持部６２は、門型アーム１６の中央部に固定されており、後述する回転構造体３０の回転軸２９（図３参照）の上側軸端を回転可能に支持している。

図２に示すように、側壁部４０は、右前方側壁４２、左前方側壁４４、および、後方側壁４６から構成される。左前方側壁４４は、ヒンジ機構４４Ａを介して回転可能に構成される。右前方側壁４２も左前方側壁４４と同一の構成を備える。左右の前方側壁４２，４４は、不図示のボルトを用いて互いに連結固定されており、同ボルトを取り外すことで開扉可能となる。また、右前方側壁４２および左前方側壁４４の直上方には門型アーム１４が架け渡されており、この門型アーム１４の下面側にはガイドレール１４Ａ，１４Ｂが各々取り付けられている。各ガイドレール１４Ａ，１４Ｂは、上面視において、右前方側壁４２および左前方側壁４４の開閉時の軌跡に沿うように各々弧状に湾曲している。

そして、ガイドレール１４Ａ，１４Ｂに沿って移動可能に構成されたホイストなどを含む吊り下げ手段が取り付けられる。この吊り下げ手段は、左右の前方側壁４２，４４を開く際、チェーンを介して各前方側壁４２，４４を各々吊り上げた状態で支持する。これにより、左右の前方側壁４２、４４の自重を各々吊り下げ手段で支持させつつ開閉作業を行うことができる。この結果、メンテナンス作業などの際に、左右の前方側壁４２，４４を開いて回転構造体３０に容易にアクセスすることができる。

また、図３に示すように、側壁部４０の一部を構成する後方側壁４６は、複数のパネルＰＬ－１，ＰＬ－２，ＰＬ－３，…（図４参照）によって構成された傾斜壁（傾斜部）４７および垂直壁（垂直部）４８からなる。傾斜壁４７は上方に向かって外側に傾斜しており、垂直壁４８は傾斜壁４７の下側に上下方向Ｚに沿って形成されている。従って、後方側壁４６は、上方の傾斜壁４７よりも下方の垂直壁４８の方が回転構造体３０に近接するように構成される。また、左右の前方側壁４２，４４も後方側壁４６と同様に構成されている。

後方側壁４６は、金属製のライナー（傾斜部、垂直部））ＬＭ－１，ＬＭ－２，ＬＭ－３，…（以下、特に区別する必要が無い限りライナーＬＭと表記）（図４参照）が各々内面に沿わせて取り付けられている。ライナーＬＭには、上方から下方に向かって複数の溝が設けられている。これにより、廃棄物の破砕処理時に側壁部４０が損傷するのを防止するとともに、各ライナーＬＭに沿って破砕片が下方に落下移動しやすくしている。回転構造体３０の回転軸２９は、上側軸端を上述した回転支持部６２によって軸支されるとともに、下側部分を回転支持部６４によって軸支される。

ここで、図４は、図１に示すＡ－Ａ線で切断したときの破砕装置１０の断面構成を示す図である。なお、図４において、頻雑な図示を避けるため一部の断面ハッチングを省略している。図４に示すように、回転構造体３０の最下部に位置するロータ２８の直下方には、同一円周上に等間隔で略四角形状をなす一次排出口７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃ，…（以下、一次排出口「７２」と表記）が形成された中床（底部）７０が設けられている。中床７０には、各一次排出口７２の開口面積を調整する機能を有する同一構成からなる移動機構７６Ａ，７６Ｂ，７６Ｃ，…が設けられている。ここで、移動機構７６Ｂを例に挙げて説明する（以下、特に区別する必要が無い限り移動機構「７６」と表記）。

図４に破線で示すように、移動機構７６は外周側から回転構造体３０の方に向かって遮蔽板７５をスライドさせる機能を有する。これにより、一次排出口７２の開口面積の大きさを調整できる。ここで、一次排出口７２の開口面積を小さくすることにより一次排出口７２から排出される破砕片の平均粒度を小さくすることが可能となる。そして、平均粒度が小さいほどより高い割合で各々の素材のみからなる破砕片に廃棄物を分離でき破砕片の分離状態をより良好なものとできる。一方で、一次排出口７２の開口面積が小さくなると、破砕処理可能な廃棄物の単位時間当たりの処理量が低下する。このため、廃棄物の種類や処理量などに応じて一次排出口７２の開口面積の大きさは適宜設定するのが好ましい。

また、図３に示すように、回転軸２９の下側軸端部には、プーリ８２が取り付けられている。このプーリ８２には、装置本体１２の後部に設置されている駆動部３２との間にベルト等の伝達手段（不図示）が架け渡されており、同伝達手段を介して駆動部３２（図２参照）により回転軸２９が回転駆動される。

回転支持部６４の直上方には、フランジ付き筒状体８５が固定されている。このフランジ付き筒状体８５には、フィン８６Ａ，８６Ｂが径方向外側に向かって突き出すように取り付けられており筒状体８５の回転に伴ってフィン８６Ａ，８６Ｂが直上方に位置する一次排出口７２から落下してくる破砕片を同筒状体８５の径方向外側に位置する二次排出口１２Ａに向かって押し出す。

続いて、各ロータ２２，２４，２６の構成について説明する。図３に示すように、ロータ２２は、上面の外周部に、周方向に沿って４つのスイングハンマ２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄ（以下、特に区別する必要が無い場合は、スイングハンマ「２３」と表記）が等間隔、すなわち、隣接するスイングハンマ２３と回転軸２９のなす角度（中心角）が９０°となるようにロータ２２に回転自在に取り付けられている。また、ロータ２４，２６は、ロータ２２と同一の構成を具備し、スイングハンマ２３と同様の構成からなるスイングハンマ２５，２７が各々４つずつ回転自在に等間隔で取り付けられている。スイングハンマ２３，２５，２７は、本発明の打撃部材に相当する。本実施形態では各ロータ２２，２４，２６に各々取り付けるスイングハンマの個数が４個の場合を例に挙げているが、取り付けるスイングハンマの個数は３個以下でもよいし、５個以上でもよい。

図３に示すように、スイングハンマ２３は釣鐘状に形成されており、重心に対して偏心した位置に設けられた貫通孔（不図示）に挿し込まれた軸２１－１～２１－４（以下、特に区別する必要がない場合は軸「２１」と表記）を介して回転自在にロータ２２に取り付けられている。ここで、各軸２１は、ロータ２２，２４，２６，２８を各々上下方向Ｚに沿って貫通するように取り付けられている。そして、各スイングハンマ２３は、ロータ２２の回転に伴って各軸２１まわりに回転する。これにより、投入口５６Ａから投入された廃棄物に打撃を加えて破砕するとともに、側壁部４０との間に廃棄物を挟み込むことで廃棄物を破砕する。

次に、図４を用いて、中床７０に最も近接した位置に配置されたロータ２８の構成について説明を行う。ここで、上述したロータ２２と構成の共通する部分については適宜説明を省略し、構成の異なる部分についてのみ説明を行うものとする。

図４に示すように、ロータ２８には、外周部に等間隔で同一構成からなる打撃ユニット９０Ａ，９０Ｂ，９０Ｃ，９０Ｄがロータ２２のスイングハンマ２３と同様に取り付けられている。ここで、打撃ユニット９０Ａの構成について説明する（以下、特に区別する必要が無い場合は、打撃ユニット「９０」と表記）。打撃ユニット９０は、ロータ２８に回転可能に取りつけられている。より具体的には、図４に示すように、打撃ユニット９０はスイングハンマ２３と同一構成を具備するスイングハンマ（第1打撃部材）９２と、リングハンマ（第２打撃部材）９４とを重ねた状態で軸２１を介してロータ２８に回転可能に取り付けられる。

このリングハンマ９４は、所定間隔ごとに径方向外側に突き出す突起部９４Ａ，９４Ｂ，９４Ｃ，９４Ｄ，９４Ｅが外周部に設けられた円環状のハンマである。リングハンマ９４は、重心位置を貫通するように設けられた貫通孔に環状スペーサ９５が嵌めこまれており、同スペーサ９５の中心部を挿通するように上述した軸２１が挿し込まれている。

図４に示すように、ロータ２８の回転に伴って両ハンマ９２，９４が回転移動する際、リングハンマ９４が垂直壁４８に取り付けられたライナーＬＭに最も近接したときの隙間ｔの大きさは、スイングハンマ９２が回転移動するときに垂直壁４８に取り付けられたライナーＬＭに最も近接したときの隙間よりも大きくなるように両ハンマ９２，９４をロータ２８に取り付けるのが好ましい。

これにより、一次排出口７２に近接するリングハンマ９４が回転する際、リングハンマ９４よりも上面視において外側に設けられている一次排出口７２の内側部分だけを塞ぐ（覆う）ようにリングハンマ９４の可動範囲を設定できる。この結果、破砕片を一次排出口７２の方に効率良く押し出すことができる。なお、本実施形態では。一次排出口７２の内側、すなわち、回転軸２９に近接する部分をリングハンマ９４が覆うように配置されているが、上面視において一次排出口７２を塞がないようにリングハンマ９４を配置してもよい。

上述したように、上側２段のロータ２２，２４に取り付けられたスイングハンマ２３，２５で投入口５６Ａから落下してくる廃棄物を傾斜壁４７との間で中程度の大きさの破砕片に砕きつつ、同中程度に砕かれた破砕片を下側２段のロータ２６，２８に取り付けられたスイングハンマ２７，９２と垂直壁４８との間でより細かな破砕片に砕くことができる。このため、廃棄物を段階的に破砕しつつ、一次排出口７２に近接するリングハンマ９４で上方から落下してくる破砕片を破砕しつつ同排出口７２の方へ押し出すことができる。この結果、廃棄物を効率的に破砕しつつ一次排出口７２から排出できる。

ここで、上述した各スイングハンマ２３，２５，２７，９２の可動範囲と側壁部４０の位置関係について図３を用いて説明する。図３に示すように、側壁部４０は、上述したように傾斜壁４７と、その下側に位置する垂直壁４８とによって構成されており、上部側に位置する２つのロータ２２，２４に各々取り付けられているスイングハンマ２３，２５は傾斜壁４７のライナーＬＭと対向するように配置される。このため、回転構造体３０の回転に伴いスイングハンマ２３，２５が回転移動する際、傾斜壁４７に取り付けられたライナーＬＭに最も近接する位置における同ライナーＬＭとスイングハンマ２３，２５の隙間の大きさは上方に位置するスイングハンマ２３の方が下方に位置するスイングハンマ２５よりも広くなる。

一方、下部側に位置する２つのロータ２６，２８に各々取り付けられているスイングハンマ２７，９２は、垂直壁４８のライナーＬＭと対向するように配置されている。このため、回転構造体３０の回転に伴いスイングハンマ２７，９２が回転移動する際、垂直壁４８に取り付けられたライナーＬＭに最も近接する位置における同ライナーＬＭとスイングハンマ２７，９２の隙間の大きさは同等であり、また、上述したスイングハンマ２５よりも側壁部４０のライナーＬＭとの隙間の大きさは小さくなる。

上記構成により、上部側２段のロータ２２，２４に取り付けられているスイングハンマ２３，２５で、比較的容量の大きい家電製品などの廃棄物を効率的に破砕して中程度の大きさの破砕片としつつ、下部側２段のロータ２６，２８に取り付けられているスイングハンマ２７，９２やリングハンマ９４で比較的小さな家電製品や上部側２段のロータ２２，２４に取り付けられているスイングハンマ２３，２５で中程度の大きさに破砕された破砕片をより細かな破砕片となるように破砕処理することができる。

また、上述した破砕処理によって形成された破砕片は、中床７０に設けられた一次排出口７２から下方に落下し、上述したフランジ付き筒状体８５のフィン８６Ａ，８６Ｂによって二次排出口１２Ａから装置本体１２の外側へ排出される。

本実施形態の破砕装置１０によれば、側壁部４０は上方から中床７０に向かって回転構造体３０に徐々に接近するように構成されており、回転構造体３０との間の隙間が中床７０に向かって小さくなるように設けられている。このため、容量の大きい廃棄物を傾斜壁４７と回転構造体３０のスイングハンマ２３，２５との間に挟み込むことで効率的に破砕し、破砕された破砕片が下方に位置する垂直壁４８側に落下移動することとなる。

一方、回転構造体３０に含まれる中床７０側の２つのロータ２６，２８には垂直壁４８と対向するように各々スイングハンマ２７，９２が配置されている。このため、傾斜壁４７との間で破砕された破砕片が垂直壁４８と対向するスイングハンマ２７，９２との間で挟み込まれ、破砕片をより細かく破砕することができる。この結果、各ハンマ２３，２５，２７，９２，９４の位置を調整する手間を要することなく、金属やプラスチックなどの樹脂を各々素材ごとに分離した状態の破砕片に効率よく破砕できる。

上記実施形態では、回転構造体３０の下側２段のロータ２６，２８に取り付けられたスイングハンマ２７，９２が側壁部４０の垂直壁４８と対向するように配置されているが、３つ以上のロータに取り付けられたスイングハンマが垂直壁４８に各々対向するように配置してもよい。

本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づいて種々なる改良、修正、又は変形を加えた態様でも実施できる。また、同一の作用又は効果が生じる範囲内で、何れかの発明特定事項を他の技術に置換した形態で実施しても良い。

１０破砕装置
１２装置本体
１４，１６門型アーム
２０破砕ユニット
２２，２４，２６ロータ
２８ロータ（底部側ロータ）
２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄ，２５，２７スイングハンマ（打撃部材）
３０回転構造体
４０側壁部
４７傾斜壁（傾斜部）
４８垂直壁（垂直部）
４２右前方側壁
４４左前方側壁
４４Ａヒンジ機構
４６後方側壁
５６後方カバー
５６Ａ投入口
６２，６４回転支持部
９０Ａ，９０Ｂ，９０Ｃ，９０Ｄ打撃ユニット
９２スイングハンマ（第１打撃部材）
９４リングハンマ（第２打撃部材）
ＬＭライナー（傾斜部，垂直部）
ｔ隙間

Claims

複数のロータを重ねて構成されるとともに前記ロータの各々に回転可能な打撃部材が取り付けられてなる回転構造体と前記回転構造体を囲むように配置された壁部とを含み、前記回転構造体の上方に設けられた投入口から投入される廃棄物を前記打撃部材と前記壁部の間で挟み込むことにより破砕して破砕片として底部に設けられた排出口から排出する破砕装置であって、
前記壁部は、上方から底部側に向かって前記回転構造体に接近するように傾斜する傾斜部と前記傾斜部の下側に形成される垂直部とから構成され、
前記回転構造体を構成する複数のロータのうち前記底部側に位置する少なくとも２つの前記ロータに取り付けられている前記打撃部材は前記垂直部と各々対向するように配置されており、他の前記ロータに各々取り付けられている前記打撃部材は前記傾斜部と対向するように各々配置され、
前記複数のロータのうち最も底部側に位置する底部側ロータには上側に位置する第１打撃部材と下側に位置する第２打撃部材とが各々回転可能な状態で重なり合うように取り付けられ、前記第２打撃部材の可動範囲は前記第１打撃部材の可動範囲よりも前記垂直部との間の隙間が大きくなるように構成されている、
破砕装置。
前記第２打撃部材の可動範囲は、上面視において前記排出口の内側部分のみを覆うように設定されている、
請求項１に記載の破砕装置。
前記第１打撃部材は、回転中心の位置が重心に対して偏心するように前記底部側ロータに取り付けられており、
前記第２打撃部材は、回転中心の位置が重心と略一致するように前記底部側ロータに取り付けられている、
請求項１または２に記載の破砕装置。