JP7342653B2 - 固形化物排出機構およびダスト固形化装置 - Google Patents

Description

本発明は、固形化物排出機構およびダスト固形化装置に関する。

金属材料等のレーザー加工、プラズマ加工、および溶接などの際に、発生するヒュームを含むダストは、作業者が吸引すると健康に深刻な被害を与える恐れがある。そのため、作業環境を清浄に保つため集塵機を作動させて、ダストを作業環境から除去することが行われている。ここで集塵機に収集されたダストは、かさ密度が小さい状態であり、この状態のままでは取り扱いが難しいためダストを圧縮して固形化し、扱いやすい個体の状態に加工することが行われる。

このダストを固形化することに関して、特許文献１には、廃棄物を固形化する装置が開示されている。この文献では、ホッパに貯留された廃棄物をこのホッパの下方に設けられた桶型圧縮室に供給し、この圧縮室の上方と側方から圧縮して廃棄物を固形化する。その後、圧縮室が側方に移動し押し出し手段によって固形化物が押し出されて排出することが記載されている。

特許文献２には、捕集した微粉末をスクリューコンベアで成形室に供給し、微粉末が所定量に達したとき圧縮スライダを下降させて微粉末を圧縮して固化する処理装置が開示されている。圧縮は微粉末をさらに供給して複数回行われ、固化した成形品が所定の大きさに達したときに成形室の下方に設けられた排出孔を開放し前記圧縮スライダを下降させて成形品を排出する。

特許文献３には、集塵機で集塵された粉粒体をホッパの下方に設けられた成形室に供給し、成形部材と開閉部材により粒粉体を固形化する固形化装置が開示されている。前記成形室は水平に配置され固形化された粒粉体は、前記成形部材により前記成形室の外部に移動され、上方より下降する清掃部材により前記成形部材の先端に付着している固形化された粒粉体を落下させることが記載されている。

特開平０４－１２３８９８号公報 特開２０１０－０６９５３６号公報 特開２０１１－１５６５６０号公報

上述した特許文献１～３に記載の固形化装置では、形成した固形化物を排出する際に、排出のための駆動源を有する装置の動作が必要となっている。例えば、引用文献１では、押し出し手段を駆動する必要があり、引用文献２では、排出孔を開放する駆動が必要であり、引用文献３では、清掃部材を駆動して、固形化物を排出している。すなわち、これらの駆動源の必要性により装置構成が複雑になる恐れがある。また、引用文献１や２の排出方法では、排出機構である押し出し手段、あるいは圧縮シリンダに固形化物が付着した際の対策が考慮されていないため、固形化物の付着が生じた際には、固形化物の排出がうまく行われない恐れがある。
本発明は、上述した実情に鑑みてなされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、簡便な構造で固形化物の排出を的確に行い得る固形化物排出機構およびダスト固形化装置を提供することである。

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明の固形化物排出機構は、第１のロッドと第２のロッドとの間に、これら第１、第２のロッドを相対的に接近する方向に押圧してダストを固形化して固形化物を得るダスト固形化装置に付設される固形化物排出機構であって、前記第１のロッドもしくは前記第２のロッドの上部にウェイト付与部材配置部が配置され、前記ウェイト付与部材配置部には、該第１、第２のロッドに挟持された固形化物を鉛直下向きに排出するウェイト付与部材が配設されている。
このような発明によれば、第１、第２のロッドに挟持された固形化物を鉛直下向きに排出するウェイト付与部材によって固形化物を排出できるので、駆動源を使用することなく簡便な構成で固形化物を的確に排出できる。

本発明の一態様においては、前記ウェイト付与部材は、円柱形状を有する。
このような構成によれば、ウェイト付与部材は、円柱形状を有しているので、ロッド上で転動自在であり、上記発明を適切に実施することができる。

前記ウェイト付与部材は、軸線方向外方へ突出する軸体を有し、前記ウェイト付与部材配置部の側壁に設けられた長孔に軸支される。
このような構成によれば、ウェイト付与部材の移動が長孔の中にとどまるので、ウェイト付与部材の移動を的確に制御することができる。

本発明の一態様においては、前記ウェイト付与部材は、縦積みに複数配置される。
このような構成によれば、複数のウェイト付与部材が配置されるので、ウェイト付与部材として適切な重さを確保することができる。

本発明の一態様においては、前記ウェイト付与部材は、前記ウェイト付与部材配置部の外部に、前記軸支される軸上に追加荷重部材を備える。
このような構成によれば、簡便な構造によりウェイト付与部材の重量の調整が可能となる。

本発明のダスト固形化装置は、上述の固形化物排出機構を備えている。
このような発明によれば、簡便な構造で固形化物の排出を的確に行う事ができる。

本発明によれば、簡便な構造で固形化物の排出を的確に行い得る固形化物排出機構およびダスト固形化装置を提供することができる。

本発明の実施の形態として示したダスト固形化装置の側断面図である。 図１に示したダスト固形化装置の加圧ロッド、閉止ロッドと成形孔の構造を説明するための拡大側断面図である。 図１に示したダスト固形化装置の動作を説明するための拡大側断面図である。 図１に示したダスト固形化装置の動作を説明するための拡大側断面図である。 図１に示したダスト固形化装置の動作を説明するための拡大側断面図である。 図１に示したダスト固形化装置の動作を説明するための拡大側断面図である。 図１に示したダスト固形化装置の動作を説明するための拡大側断面図である。 図１に示したダスト固形化装置の動作を説明するための拡大側断面図である。 本発明の実施の形態における成形部材の図２のＡ－Ａ断面矢視図である。 本発明の変形例における成形部材の図２のＡ－Ａ断面矢視図である。 本発明の実施の形態におけるウェイト付与部材配置部の斜視図である。 本発明の変形例におけるウェイト付与部材配置部の斜視図である。 本発明の変形例におけるウェイト付与部材配置部の斜視図である。

（実施の形態）
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は、本実施の形態のダスト固形化装置の側断面図である。
図１に示すようにダスト固形化装置１は、装置本体２と、該装置本体２に設けられるダストＤを貯留するホッパ３と、該ホッパ３内に設けられた成形孔４を有する成形部材５と、前記成形孔４内に対して進入、退避自在とされた加圧ロッド（第１のロッド）６と、前記加圧ロッド６に対向する閉止ロッド（第２のロッド）７と、加圧ロッド６を駆動する加圧ロッド駆動シリンダ６１（駆動源）と、閉止ロッド７を駆動する閉止ロッド駆動シリンダ７１（駆動源）と、を備えている。ダスト固形化装置１は、前記加圧ロッド６を前記成形孔内４に進入させてその内部に充填されたダストＤを固形化して固形化物Ｋを得るように構成されている。

前記成形孔４は、前記成形部材５を貫通する構成とされ、前記閉止ロッド７は、前記成形孔４の第１の開口部４１から進入、退避自在とされ、前記加圧ロッド６は、前記成形孔の第２の開口部４２から進入、退避自在とされている。

前記成形孔４の第１の開口部４１および第２の開口部４２に対向してそれぞれ装置本体２の第１の壁部３１と第２の壁部３２が配設されている。前記第１の壁部３１および第２の壁部３２には、各々前記成形孔４の軸線上に位置し、前記閉止ロッド７と前記加圧ロッド６のいずれか一方、または双方が往復移動する第１の孔２１、および第２の孔２２が形成され、前記成形孔４内で固形化された前記固形化物Ｋが、前記閉止ロッド７と前記加圧ロッド６とともに前記第１の孔２１を通して、前記ホッパ３外へ搬送可能とされている。なお、ここで第１の壁部３１と第２の壁部３２は、ホッパ３内部の側壁も構成している。

前記装置本体２には、前記ホッパ３の外部近傍に、前記第１の孔２１に交差して上下方向に延びる排出孔２３が形成されている。このダスト固形化装置１の詳細な動作については後述するが、前記排出孔２３内に前記閉止ロッド７と前記加圧ロッド６との間に挟持された固形化物Ｋが移動したときに、該固形化物Ｋを前記排出孔２３に落下排出させる。

また、前記装置本体２には、前記ホッパ３、および前記排出孔２３の近傍に、前記第１の孔２１、および前記第２の孔２２に交差して上下方向に延びる防塵孔２４、２５が形成されている。

また、前記排出孔２３は、前述したように前記第１の孔２１に交差して上下方向に延び、前記第１の孔２１の上部がウェイト付与部材配置部２６とされ、前記第１の孔の下部が排出孔２３とされるように形成されている。前記ウェイト付与部材配置部２６には、前記第１の孔２１内に前記加圧ロッド６、閉止ロッド７、およびこれらの間に挟持された固形化物Ｋが移動したときに、これら加圧ロッド６、閉止ロッド７上で転動自在、かつ前記固形化物Ｋ上に位置したときに該固形化物Ｋを前記排出孔２３側へ排出するウェイト付与部材２８が配設されている。本実施の形態では、ウェイト付与部材２８は、一定値以上の重量を有する円柱形状の部材であって、ウェイト付与部材配置部２６に２個縦積みに配置されている。

ここにおいて、加圧ロッド（第１のロッド）６、閉止ロッド（第２のロッド）７、これらのロッドの駆動源（加圧ロッド駆動シリンダ６１、閉止ロッド駆動シリンダ７１）、ウェイト付与部材２８が配設されたウェイト付与部材配置部２６および排出孔２３は、ダスト固形化装置１の固形化物排出機構９を構成している。

図２は、図１における成形部材５の成形孔４と加圧ロッド６と閉止ロッド７を含む部分を拡大した図である。図９は、図２のＡ－Ａ断面矢視図である。本実施形態では、加圧ロッド６と閉止ロッド７は、直径ｄの円の断面形状を有し、２つのロッド６、７と成形孔４の間には隙間８が設けられている。成形部材５には、ホッパ３内のダストが上方から下方へスムーズに移動するように、傾斜面５１が形成されている。なお図２は、加圧ロッド６、閉止ロッド７、および成形部材５の成形孔の位置関係を明らかにする目的で描かれているので、ダストＤは省略され、隙間８も誇張して示している。

図１１は、本実施形態におけるウェイト付与部材配置部２６の模式的斜視図である。ここでは、説明のためウェイト付与部材配置部２６とウェイト付与部材２８、および閉止ロッド７のみ描写されている。ウェイト付与部材配置部２６は、四方を枠体８１で囲まれ、下方が排出孔２３（図示せず）に連通し、上部は開放された構成となっている。

ウェイト付与部材配置部２６と排出孔２３の間は、加圧ロッド６と閉止ロッド７が移動可能なように構成されている。図１１では、閉止ロッド７が配置されている状態を示している。閉止ロッド７の上部には、ウェイト付与部材２８が配設されている。なお実際は、２点鎖線ｕで示す位置にも枠体８１が存在するが、図１１では、説明のためこの部分（紙面手前）の枠体８１の描写を省略している。

図１１に示しているように、本実施の形態では、ウェイト付与部材２８は、閉止ロッド７上のウェイト付与部材配置部２６に２個縦積みに配置されている。ウェイト付与部材２８は、閉止ロッド７の矢印のそれぞれの方向ｅ、ｆの移動に従って、閉止ロッド７とウェイト付与部材２８の接触面、およびウェイト付与部材２８同士の接触面の摩擦により、それぞれｇ、ｈ、およびｉ、ｊの方向に回転動可能なように構成されている。

次に、図３～図８は、図１におけるホッパ３内の成形部材５を含む部分を拡大した図である。これらを参照してダスト固形化装置１の動作を説明する。

（１）図３を参照して、この状態では、閉止ロッド７は、成形部材５の成形孔４内に静止して位置している。加圧ロッド６は、成形孔４の外部に移動しており、加圧ロッド６の加圧面６２と、閉止ロッド７の間にはダストＤが存在している。

（２）図４を参照して、図３の状態から加圧ロッド６を成形孔４内に向けて移動させると、ダストＤが成形孔４内に押し込まれ、さらに加圧ロッド６を対向する閉止ロッド７に向かって移動させることによって、ダストＤが押し固められ固形化物Ｋが形成される。このとき、図２に示した隙間８よりダストＤが成形孔４より漏れ出しても、成形孔４の開口部４１、４２は、ホッパ３内に開放されているので、ダストＤが固形化装置１の外部に流出することはない。

（３）図５を参照して、（１）と（２）の動作を繰り返すことによって成形孔４内に更にダストＤが押し込まれ、固形化物Ｋがさらに大きく形成される。このように、固形化物Ｋを繰り返し押し固める動作を行っても、（２）と同様の理由でダストＤが固形化装置１の外部に流出することはない。

（４）図６を参照して、上記の動作を繰り返すことによって固形化物Ｋが所定の大きさまで形成されると、閉止ロッド７と加圧ロッド６は、固形化物Ｋを挟んだ状態で第１の孔２１内を、ホッパ３の外部（紙面左側）に同時に移動する。固形化物Ｋを挟んで閉止ロッド７と加圧ロッド６の移動した先には、第１の孔２１に交差して上下方向に延びる排出孔２３が設けられている。固形化物Ｋは、閉止ロッド７と加圧ロッド６によって、排出孔２３内に配置されて静止する。

（５）図７を参照して、前述したように、排出孔２３の上部には、ウェイト付与部材２８が加圧ロッド６、閉止ロッド７上で転動自在に配置されており、閉止ロッド７の移動時には、円柱形状を有するウェイト付与部材２８が、閉止ロッド７と接触しているため、閉止ロッド７の動きに合わせて回転する。ここで、加圧ロッド６と閉止ロッド７のいずれか一方または双方を固形化物Ｋに対して僅かに後退させて、固形化物Ｋを挟み込む力を弱めると、ウェイト付与部材２８の湾曲して突出する円柱表面２８１が、加圧ロッド６と閉止ロッド７の間隙６７にはまりこみ、固形化物Ｋを排出孔２３下方に向けて押し出す。押し出された固形化物Ｋは、加圧ロッド６の加圧面６２、および閉止ロッド７の加圧面７２より剥離し排出孔２３下方に排出される。

（６）図８を参照して、固形化物Ｋが排出された後、加圧ロッド６と閉止ロッド７は、それぞれの加圧面６２、７２が互いに接近する方向に移動した後、加圧ロッド６の加圧面６２、および閉止ロッド７の加圧面７２を当接させた状態で、成形部材５の成形孔内４へ向けて移動する。これら２つのロッドの加圧面６２、７２が接触したまま移動して、成形孔４内に位置した後、閉止ロッド７は、その位置で静止し、加圧ロッド６の加圧面６２は、さらに成形孔４の外部に向けて移動し、図３の位置まで移動した後静止する。

上述の（１）～（６）の工程を繰り返すことによって、ダストＤの固形化物Ｋが連続的に形成される。

以上述べたように、本実施形態では、ダストＤを固形化物Ｋに形成する成形孔４の開口部４１と４２は、ホッパ３内に開放しているので、ダストＤの固形化の際に飛散するダストＤは、ホッパ３内に留めることができる。したがって、固形化の際に飛散するダストを含む塵埃を防護、回収するための機構を備える必要がなく、簡便な構造でダストの飛散を防止し、ダストの固形化を的確に行い得る。

ロッドの加圧動作の際のダストの飛散は、ホッパ内にとどまるので、加圧ロッド６と閉止ロッド７と成形孔４の間に所望の隙間を設けることができる。したがって、固形化の際のロッドの動作をスムーズにするように隙間を任意に設定できる。加圧ロッド６と閉止ロッド７が図１紙面上左右の移動をする第１の孔２１と第２の孔２２には、その経路に防塵孔２４、２５が設けられているので、ロッド６、７に付着したダストＤは、防塵孔内で剥離し、駆動シリンダ６１、７１に損傷を与えるのを防止することができる。

また、本実施形態では、固形化物Ｋは、加圧ロッド（第１のロッド）６と閉止ロッド（第２のロッド）７に挟持されてホッパ３の外部の排出孔２３に搬送される。したがって、固形化物Ｋを形成する２つのロッドをそのまま搬送機構に利用でき、搬送のために別の機構を設ける必要がないので、簡便な構造でダスト固形化装置１を構成することができる。

２つのロッド６、７によって排出孔２３に搬送された固形化物Ｋは、排出孔２３の上部のウェイト付与部材配置部２６に配設されたウェイト付与部材２８の重量のみによって、２つのロッド６、７の間隙から押し出されるので、動力源を設けることなく簡単な構造によって排出機構を実現できる。このときウェイト付与部材２８は、ロッド上で転動自在に保持されているので、ロッド移動の動作に係る抵抗が低減されている。

（変形例１）
図１２は、本変形例における、ウェイト付与部材配置部２６の斜視図で、上記実施の形態の図１１に相当する図である。本変形例では、図に示すようにウェイト付与部材２８は、円柱形状を有すると共に、軸線方向（ｍ）の外方へ突出する軸体８２を有し、前記ウェイト付与部材配置部２６の枠体８１の側壁８３、８３に設けられた長孔８４、８４に軸支される。
このような構成によれば、ウェイト付与部材２８の移動が長孔８４、８４の中にとどまるので、ウェイト付与部材２８の移動を的確に制御することができる。

（変形例２）
図１３は、本変形例における、ウェイト付与部材配置部２６の斜視図で、上記実施の形態の図１１に相当する図である。本変形例が上述の変形例１と異なる点は、ウェイト付与部材配置部２６の外部に、前記長孔８４に軸支される軸体８２上に追加荷重部材８５を備える点である。追加荷重部材８５は、所定の重量を有する錘であって、上部に孔８６を有するものである。この孔８６を軸体８２に係止させて該軸体８２上に吊下されている。
このような構成によれば、簡便な構造によりウェイト付与部材２８の重量の調整が可能となる。

（変形例３）
図１０は、本変形例の図２におけるＡ－Ａ断面矢視図である。上記の実施形態では、加圧ロッド６、閉止ロッド７の断面形状は、円とされたが、本変形例では、正六角形を採用する。その他の構成、動作は上述の実施形態と同じであって、同様の作用、効果が得られる。

上述の実施形態、変形例では、閉止ロッド７と加圧ロッド６の断面として円と六角形が採用されたがこれに限定されず、ロッドの断面形状としては任意の多角形を採用してよい。
図９、図１０において、閉止ロッド７と加圧ロッド６は、断面の中心を通る最大寸法ｄが１０ｍｍから１００ｍｍに形成されてよい。成形孔４は、閉止ロッド７と加圧ロッド６との隙間８の寸法ｓが０．２ｍｍから２ｍｍに形成されてよい。このような範囲を有する寸法を採用することによって、成形孔４と加圧ロッド６、および閉止ロッド７を厳密な寸法によらず容易に作成することができ、また、固形物Ｋを効率よく固形化することができる。

上述の実施形態では、図２に示すように、成形部材の上部の形状が傾斜面５１を有するように形成したが、これに限定されず、傾斜面がなく形成してよい。また、図２における成形部材５の上部の厚さｔは、任意であって、上記の傾斜面の有りなしを含めて、加圧ロッド６の往復動によってダストＤが効率よく成形孔４内に詰め込まれる厚さ、形状を適切に設定すればよい。

なお、本実施形態では、排出孔２３は第１の孔２１と交差して設けられたが、第２の孔２２と交差して設けられてもよい。その場合は、形成された固形化物Ｋは、第２の孔内を通して排出孔２３へ、加圧ロッド６と閉止ロッド７に挟持されて搬送される。第１の孔２１、第２の孔２２に交差する防塵孔２４、２５は、排出孔２３とホッパ３の近傍に設けられたが、どちらもホッパ３の近傍に設けられてもよい。また、排出孔２３が、防塵孔２４、２５の役割を兼ねる場合には、排出孔２３が設けられた側には防塵孔を設けなくてもよい。
本実施形態では、第１の孔２１、第２の孔２２が、水平方向に延在するように形成されているが、成形孔４のなかにダストＤを効率よく押し込めることを考慮して、水平方向に対し傾斜させた方向に延在させて形成してもよい。
本実施形態では、ウェイト付与部材２８は、２個縦積みにした構成としたが、これに限定されず、１個でもまた２個より多くてもその用途に応じて１個から複数個を任意に選択してよい。

また、本実施形態では、閉止ロッド７を静止させて、加圧ロッド６の往復動によって、固形化物Ｋを形成したが、これに限定されず、閉止ロッド７、加圧ロッド６の両方のロッド６、７の往復動によってダストＤを突き固めて固形化物Ｋを形成してもよい。ここで、閉止ロッド７、加圧ロッド６の名称は単なる実施の形態における動作に基づく命名であり、その制御を逆転させ、たとえば、閉止ロッド７に押し固める作業をさせるように制御しても固形化物Ｋを形成できる。

１ ダスト固形化装置
２ 装置本体
２１ 第１の孔
２２ 第２の孔
２３ 排出孔
２４、２５ 防塵孔
２６ ウェイト付与部材配置部
２８ ウェイト付与部材
３ ホッパ
３１ 第１の壁部
３２ 第２の壁部
４ 成形孔
４１ 第１の開口部
４２ 第２の開口部
５ 成形部材
６ 加圧ロッド（第１のロッド）
６１ 加圧ロッド駆動シリンダ（駆動源）
７ 閉止ロッド（第２のロッド）
７１ 閉止ロッド駆動シリンダ（駆動源）
８ ロッドと成形孔の間の隙間
８２ 軸体
８３ 側壁
８４ 長孔
８５ 追加荷重部材
９ 固形化物排出機構
Ｄ ダスト
Ｋ 固形化物
ｍ 軸線方向

Claims (6)

1. 第１のロッドと第２のロッドとの間に、これら第１、第２のロッドを相対的に接近する方向に押圧してダストを固形化して固形化物を得るダスト固形化装置に付設される固形化物排出機構であって、
   前記第１のロッドもしくは前記第２のロッドの上部にウェイト付与部材配置部が配置され、前記ウェイト付与部材配置部には、前記第１、第２のロッド上に転動自在に配置され、前記第１、第２のロッドに挟持された前記固形化物が、前記ウェイト付与部材配置部に移動したとき、前記固形化物の上部に位置し、前記固形化物に荷重を加え、前記第１、第２のロッドに挟持された前記固形化物を鉛直下向きに排出するウェイト付与部材が配設されている、固形化物排出機構。
2. 前記ウェイト付与部材は、円柱形状を有する請求項１に記載の固形化物排出機構。
3. 前記ウェイト付与部材は、軸線方向外方へ突出する軸体を有し、前記ウェイト付与部材配置部の側壁に設けられた長孔に軸支される請求項１または２に記載の固形化物排出機構。
4. 前記ウェイト付与部材は、縦積みに複数配置される請求項１から３のいずれか１項に記載の固形化物排出機構。
5. 前記ウェイト付与部材は、前記ウェイト付与部材配置部の外部に、前記軸支される軸上に追加荷重部材を備える請求項３または４に記載の固形化物排出機構。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載の固形化物排出機構を備えるダスト固形化装置。

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