JP7374447B2 - 破砕装置 - Google Patents

Description

本発明は、破砕装置に関し、より具体的には、被破砕物に振動を与えることによって、小型、省電力で簡単な機構でありながら被破砕物の詰まりを防止し、連続的な破砕処理が可能な破砕装置に関する。

ホタテ貝やカキ貝などの養殖においては、貝の内容物を取り出した後の貝殻の処理が必要となる。貝殻の処理方法として、運搬コストの観点から、養殖貝の加工現場で内容物を取り出した後の貝殻を破砕し、減容化した上で、廃棄物処理場まで運搬する方法が一般的である。

貝殻などの被破砕物を破砕する装置として、種々の形式の装置が提案されている。こうした装置として、例えば、回転刃式の破砕装置やハンマー式の破砕装置がある。回転刃式の破砕装置は、回転体に取り付けられた回転刃によって被破砕物を破砕し、刃の外周と固定刃や壁などとの隙間で破砕物のサイズを調整する装置である。ハンマー式の破砕装置は、回転方向に自在に可動する複数のハンマーを回転体に配列し、これらのハンマーの動作で被破砕物を破砕する装置である。回転式破砕装置もハンマー式破砕装置も、回転体が１つの一軸式と、２つの回転体が平行に配置された二軸式とが存在する。

一軸回転刃式の破砕装置の例として、例えば、特許文献１や特許文献２の装置を、また二軸回転刃式の破砕装置の例として、例えば、特許文献３の装置を、挙げることができる。一軸ハンマー式の破砕装置の例として、例えば、特許文献４の装置を挙げることができる。貝殻破砕装置は、漁業者が個人で購入して使用する場合が多いため、小型、省電力及び低価格であることが望ましい。この点を考慮すると、二軸式の破砕装置やハンマー式の破砕装置は、小型化、省電力化が難しく、価格も高いため、貝殻破砕装置としては好ましくない。

一軸回転式の破砕装置であれば、小型化は可能であるが、被破砕物が回転刃の上方で組み合わさることによって詰まり、回転刃まで到達しない現象（ブリッジ）が生じ、連続的な破砕処理を実施できないおそれがある。ブリッジ現象を防止するためには、回転体を大きくした大型の破砕装置、二軸式の破砕装置、強制的に被破砕物を送り込む機構を有する破砕装置、例えば特許文献５において提案されるようなホッパー装置を有する破砕装置などが必要である。したがって、従来の破砕装置の考え方では、破砕物が詰まることなく連続的な稼働が可能であるとともに、小型、省電力及び低価格の破砕装置を実現することは難しい。特に、表面に付着物が多く、表面が平滑ではないために流動性が低い貝殻が被破砕物である場合には、複数の貝殻が装置内で組み合わさって詰まることが多いため、このブリッジ現象は特に問題となる。

また、貝殻の破砕においては、被破砕物は、貝殻と、例えば死貝、出荷できない小型の貝、海藻、雑貝類との混合物であり、水分を含んでいるため破砕物はペースト状となり、乾燥するとコンクリート程度の硬さの塊となる。従来の回転刃式の破砕装置では、ペースト状となって乾燥した破砕物が刃と刃の間や刃と壁の間に詰まるため、連続的な破砕の実施が難しい。ハンマー式の破砕装置の場合は、ペースト状の破砕物によってハンマーが固定されることがあり、破砕物の大きさにばらつきが生じることがある。

特開平９－５７１３８号公報 特開２００４－１７４３８０号公報 特開平１０－１８０１２９号公報 特開２００４－２７７７０９号公報 特開２００１－１８０７８９号公報

本発明は、水分を含む被破砕物であっても詰まることなく概ね一定のサイズに連続的に破砕することができる小型、省電力かつ簡単な機構の破砕装置を提供することを課題とする。

本発明は、被破砕物を破砕するための破砕装置を提供する。破砕装置は、同一の回転軸上に配列され、１つ又は複数の刃を各々が有する複数の回転刃と、１つ又は複数の刃に対応する大きさの複数のスリットを有する被破砕物保持部とを備える。被破砕物保持部は、複数の回転刃の回転時に１つ又は複数の刃の各々が複数のスリットの対応する各々を通る位置関係で、複数の回転刃に隣接して配置される。さらに、被破砕物保持部は、被破砕物に対して振動を与えるように動作することが可能である。

被破砕物保持部の少なくとも一部は、１つ又は複数の刃が被破砕物を押し付ける力が及ぼされたときに複数の回転刃から離れる方向に移動し、押し付ける力が解除されたときに元の位置に戻るように動作することによって、被破砕物に振動を与えることができる。被破砕物保持部の少なくとも一部の動作は、当該少なくとも一部が複数の回転刃から離れる方向に移動したときに当該少なくとも一部に対して元の位置への復元力を及ぼすバネ機構によって行われることが好ましい。

被破砕物保持部は、複数の回転刃に近接する位置において回転軸と概ね平行な方向に延びる端部と、該端部を含み、該端部から遠ざかるにつれて複数の回転刃との間隔が次第に大きくなるように延びる傾斜面とを有する板状体であり、複数のスリットは、板状体の端部に沿って配列されていることが好ましい。

１つ又は複数の刃の各々と複数のスリットの各々とは、１つ又は複数の刃がスリットの内辺の直近を通過する位置関係で配置されていることが好ましい。このような位置関係で配置されていることによって、１つ又は複数の刃が複数のスリット内を通るときに１つ又は複数の刃に付着した異物をスリットの内辺によって除去することができる。

複数の回転刃は、回転軸に平行な方向にみたときに、それぞれの回転刃の１つ又は複数の刃が隣接する回転刃の１つ又は複数の刃との間で、互いに円周方向にずれた位置関係になるように配列されていることが好ましい。複数の回転刃がこのように配列されることにより、被破砕物保持部の振動も連続的に引き起こされるため、常に被破砕物が振動するとともに、複数の回転刃の各々に同時に高い負荷がかからないようにすることができる。また、１つ又は複数の刃は、破砕物を引っ掛けて回転することができるように、刃の先端部が回転方向に向かって突出するように形成されていることが好ましい。

本発明の破砕装置によれば、表面に多くの付着物があり、表面平滑性が低く、水分を含んでいるため破砕されたときにペースト状となって装置に固着しやすい被破砕物（例えば、貝殻などの水産系廃棄物）であっても、連続的に破砕することができる。この装置は、簡単な機構を用いて実現することができる小型、省電力かつ安価な装置でありながら、従来の小型装置では問題となっていた被破砕物のブリッジ現象を防止するとともに、特別な機構を採用することなく刃物のクリーニングが可能である。

本発明の一実施形態による破砕装置の概略図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は右側面図である。 回転刃及び可動スリット板の部分の概略的な拡大図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）はスリット板が押し込まれた状態を示す側面図である。 回転刃及び可動スリット板の部分の拡大斜視図である。

図１は、本発明の一実施形態による破砕装置１を示す。図１（ａ）は破砕装置１の上面図であり、図１（ｂ）は正面図であり、図１（ｃ）は右側面図である。破砕装置１は、好ましくは車輪が取り付けられた架台２と、架台２の上に配置されたモータ３と、同じく架台２の上に配置された破砕部１０とを備える。モータ３はモータ収容ケース４に収容され、破砕部１０は破砕部収容ケース５に収容されていることが好ましい。破砕部１０の上方には、被破砕物としての貝殻Ｓ１を投入するためのホッパー６が配置されることが好ましい。

なお、破砕装置１の構成を分かり易くするために、図１（ａ）及び図１（ｂ）においては、モータ収容ケース４を点線で表し、内部のモータ３が見えるように描かれている。同様に、図１（ｂ）においては、破砕部収容ケース５を点線で表し、内部の破砕部１０が見えるように描かれている。さらに、図１（ａ）においては、ホッパー６を点線で表し、ホッパー６に隠れて見えない部分が見えるように描かれている。

モータ３と破砕部１０とは、モータ３の回転軸３ａに取り付けられたチェーンホイール３ｂと、破砕部１０の回転体２０の回転軸２１に取り付けられたチェーンホイール２５とにかけられたチェーン７によって、連結されている。したがって、モータ３の動力は、チェーン７を介して回転体２０に伝達され、回転体２０を回転させることができる。回転軸２１の両端部は、破砕部収容ケース５の外部において架台２に取り付けられた支持部８に支持されている。破砕装置１の側方には、可動スリット板３１の動作を制御するための３つのバネ機構３４が設けられている。

図２は、破砕部１０の詳細を示す。図２（ａ）は破砕部１０の上面図である。図２（ｂ）及び図２（ｃ）は、破砕部１０の側面図を示すとともに、破砕部１０において貝殻Ｓ１が破砕されるときの装置の動作を示している。破砕部１０は、概ね水平に配置された回転体２０と、回転体２０の側方に隣接して配置された受部１２と、回転体２０を挟んで受部１２とは反対側に配置された被破砕物保持部３０とを有する。受部１２は、ホッパー６に投入され落下してきた貝殻Ｓ１を受けて、回転体２０の方に向かわせるようにするための板状部材であり、破砕部収容ケース５の内面に取り付けられ、上面は傾斜面となっていることが好ましい

回転体２０は、回転軸２１と円筒形状の胴部２２とを有する。胴部２２は、チェーンホイール２５が取り付けられた回転軸２１が中心を通り、回転軸２１の周りに回転する。回転体２０は、回転軸２１を共通の回転中心とする複数の回転刃２３を有し、複数の回転刃２３は、胴部２２の側面において回転軸２１の長さ方向に並べて取り付けられている。回転刃２３の数は、限定されるものではなく、破砕装置１の処理能力や貝殻Ｓ１の種類等によって適宜決めることができるが、隣接する回転刃２３の間は、貝殻Ｓ１が入り込んでも詰まることがないような適度な間隔が設けられていることが好ましい。

複数の回転刃２３の各々は、円周上に１つ又は複数の刃２４を有する。各々の回転体２３の刃２４の数は、限定されるものではなく、破砕装置１の処理能力や貝殻Ｓ１の種類等によって適宜決めることができるが、複数の刃２４を設ける場合には、刃２４と刃２４の間は、破砕物Ｓ２が詰まることがない程度の間隔が設けられていることが好ましい。

図３は、回転刃の部分を拡大して示す斜視図である。刃２４は、先端２４ｂが、回転刃２３の回転方向（図２（ｂ）及び図２（ｃ）に示される矢印Ｃの方向）に向かって突出するように形成された向刃であることが好ましい。刃２４の先端２４ｂを向刃となるように形成することによって、回転刃２３が先端２４ｂで貝殻Ｓ１を引っかけて回転するため、被破砕物Ｓ１の迅速で効果的な破砕が可能となる。また、刃２４は、回転方向Ｃの前縁部分、すなわち回転時に被破砕物に当たって被破砕物を破砕する部分が、前方から後方に向かってテーパー状に加工されていることが好ましい。このように加工されていることによって、モータ３として低出力のモータを用いることができ、回転刃２３を低速で回転させることができるため、破砕物の飛散を防止することができる。

また、図３に示されるように、回転軸２１に平行な方向にみたときに、それぞれの回転刃２３の刃２４が、隣接する回転刃２３の刃２４との間で、互いに円周方向にずれた位置関係になるように、複数の回転刃２３が配列されていることが好ましい。すなわち、複数の回転刃２３の各々は、回転刃２３のそれぞれの刃２４の先端２４ｂを結んだ線が、回転軸２１の長さ方向に対して螺旋を描くように、胴部２２に取り付けられていることが好ましい。このように回転刃２３を配列することによって、それぞれの回転刃２３の刃２４が、後述されるスリット２３を通過するタイミングがずれるため、破砕時にそれぞれの回転刃２３に同時に負荷がかからないようになっている。

被破砕物保持部３０は、図２に示されるように、横断面が略ヘの字形状の可動スリット板３１とすることができる。可動スリット板３１は、回転軸２１に平行な長辺を持つ長方形状の水平部３１ａと、その長辺に連続する略長方形状の傾斜部３１ｂとを有する。傾斜部３１ｂは、水平部３１ａに連続する側とは反対側に、回転軸２１に平行な方向に延びる端部３１ｃを含む。端部３１ｃは、回転体２０に近接して配置され、傾斜部３１ｂは、端部３１ｃから遠ざかるにつれて回転刃３２との間隔が次第に大きくなるように傾斜している。

端部３１ｃには、長辺方向に沿って配列された複数のスリット３２が設けられている。複数のスリット３２内には、回転刃２３の回転時に回転刃２３の刃２４が通るようになっている。スリット３２の各々の大きさ（すなわち幅及び深さ）は、刃２４の大きさ（すなわち厚み及び基部から先端までの長さ）に対応するように定められる。好ましくは、スリット３２の各々の大きさは、回転刃２３の回転時に刃２４の側面２４ａがスリット３２の内側辺３２ａの直近を通過し、先端２４ｂがスリット３２の内奥辺３２ｂの直近を通過するように定められており、刃２４がスリット３２に入っているときの刃２４とスリット３２の内辺との間の間隔は、数ｍｍ程度である。このように刃２４の大きさとスリット３２の大きさとを対応させ、さらに刃２４とスリット３２との間の間隔を狭くすることによって、刃２４がスリット３２を通るときに、回転刃２４に付着した異物をスリット３２の内側辺３２ａ及び内奥辺３２ｂによって削ぎ落とすように除去することができる。

スリット３２の間のスリット間部３１ｄは、隣接する２つの回転刃３２の間に位置する。スリット間部３１ｄの端部３１ｃ（すなわち、傾斜部３１ｂの端部）は、回転体２０の胴部２２の側面の直近に配置されることが好ましい。このように端部３１ｃが配置されることによって、回転体２０の胴部２２に付着した異物をスリット間部３１ｄの端部３１ｃによって削ぎ落とすように除去することができる。

ここで、破砕部１０の基本的な動作を説明する。ホッパー６から投入された貝殻Ｓ１は、案内板９、受部１２、回転体２０及び可動スリット板３０の上に落下する。案内板９に落下した貝殻Ｓ１は、傾斜に沿って下方に移動する。受部１２の上に落下した貝殻Ｓ１は、傾斜に沿って回転刃２３の方向に移動し、回転刃２３の刃２４によって可動スリット板３１の方向に送られる。回転体２０の上に落下した貝殻Ｓ１は、回転刃２３の刃２４によって可動スリット板３１の方向に送られる。

回転体２０と、可動スリット板３１の傾斜部３１ｂとの間には、谷状の空間が形成されており、受部１２の方向から搬送されてきた貝殻Ｓ１は、この谷に保持される。保持されている貝殻Ｓ１のうち、可動スリット板３１の複数のスリット３２の位置にある貝殻Ｓ１は、回転する回転刃２３の刃２４と傾斜部３１ｂとの間に挟まれ、さらに移動する刃２４によって押しつぶされ、破砕される。破砕された貝殻のうち、スリット３２を通過することができるサイズになった貝殻Ｓ２は、スリット３２から下方に落下する。破砕されていない貝殻Ｓ１と谷状の空間に残った貝殻は、回転刃２３の次の刃２４で同様に破砕され、スリット３２を通過できるサイズになったときに、スリット３２から下方に落下する。このようにして、可動スリット板３１に保持された貝殻Ｓ１は徐々に破砕されて下方に落下し、破砕物Ｓ２となる。

破砕装置１は、バネ機構３４をさらに有する。バネ機構３４は、移動した可動スリット板３１の位置を元の位置に戻す復元力を可動スリット板３１に及ぼすためのものであり、シャフト３４ａと、バネ３４ｂと、バネ押さえ３４ｃと、ナット３４ｄとを有する。図１及び図２に示されるように、バネ３４ｂの上端は破砕部収容ケース５の下向きの外面に接し、バネ３４ｂの下端はバネ押さえ３４ｃに接する。シャフト３４ａは、バネ３４ｂの内空間に通されており、破砕部収容ケース５に設けられた孔（図示せず）を貫通し、上端は、可動スリット板３１の水平部３１ａに設けられた孔３１eに挿入され、可動スリット板３１に固定されている。バネ押さえ３４ｃは、シャフト３４ａの下端に螺合されたナット３４ｄによって止められている。図２においては、バネ機構３４の数は３つであるが、これに限定されるものではなく、可動スリット板３１に与える復元力の大きさに応じてバネ機構３４の数を変えることができる。

バネ機構３４によって、可動スリット板３１は、回転刃２３の方向から加えられた力の有無に応じて回転刃２３から離れた位置と元の位置との間を往復移動するように動作することが可能である。可動スリット板３１は、その傾斜部３１ｂの上面に力が加わると、その力の大きさがバネ機構３４のバネ３４ｂを圧縮させるために必要な力より大きい場合には、破砕部収容ケース５の縁部５ａを支点として、傾斜部３１ｂが図２（ｂ）の矢印Ａの方向に移動し、図２（ｃ）に示される状態となる。このとき、バネ機構３４のバネ３４ｂは、破砕部収容ケース５とバネ押さえ３４ｃとによって挟まれ、圧縮されている。傾斜部３１ｂに加わった力が解除されると、バネ３４ｂの復元力によって可動スリット板３１の水平部３１ａが引っ張られ、傾斜部３１ｂは図２（ｃ）の矢印Ｂの方向に移動して元の位置（すなわち、水平部３４ａの下面が破砕部収容ケース５の内面に接する位置）に戻る。

可動スリット板３１は上述のように動作することによって振動し、その振動が回転刃２３及び可動スリット板３１の上方に堆積した被破砕物に伝わるため、従来の装置において被破砕物が回転刃の上方で組み合わさることによって回転刃まで到達しない現象、いわゆるブリッジ現象を防止することができる。また、図３に示されるように隣接する回転刃２３の刃２４が互いに円周方向にずれた位置関係になるように配置されている場合には、傾斜部３１ｂに連続して力が加わるため可動スリット板３１が連続的に振動し、その振動によって被破砕物が常に振動するので、ブリッジ現象をより効果的に防止することができる。さらに、例えば万が一破砕できない物がホッパー６から投入された場合でも、その物が回転刃と可動スリット板３１とに挟まれたときに可動スリット板３１を逃がすことができるため、破砕装置１の破損を防止することができる。

１ 破砕装置
１０ 破砕部
１２ 受部
２０ 回転体
２１ 回転軸
２２ 胴部
２３ 回転刃
２４ 刃
２４ａ 刃の側面
２４ｂ 刃の先端
２５ チェーンホイール
３０ 被破砕物保持部
３１ 可動スリット板
３１ａ 水平部
３１ｂ 傾斜部
３１ｃ 端部
３１ｄ スリット間部
３１ｅ シャフト孔
３２ スリット
３２ａ スリット内側辺
３２ｂ スリット内奥辺
３４ バネ機構
３４ａ シャフト
３４ｂ バネ
３４ｃ バネ押さえ
３４ｄ ナット
２ 架台
３ モータ
３ａ 回転軸
３ｂ チェーンホイール
４ モータ収容ケース
５ 破砕部収納ケース
６ ホッパー
７ チェーン
８ 軸受
９ 案内板
Ｓ１ 貝殻（被破砕物）
Ｓ２ 破砕された貝殻（破砕物）

Claims (4)

1. 被破砕物である貝殻を破砕するための破砕装置であって、
   同一の回転軸上に配列され、１つ又は複数の刃を各々が有する、複数の回転刃と、
   前記１つ又は複数の刃に対応する大きさの複数のスリットを有し、前記複数の回転刃の回転時に前記１つ又は複数の刃の各々が前記複数のスリットの対応する各々を通る位置関係で前記複数の回転刃に隣接して配置される、被破砕物保持部と
   を備え、
   前記被破砕物保持部は、前記複数の回転刃に近接する位置において前記回転軸と概ね平行な方向に延びる端部と、該端部を含み、該端部から遠ざかるにつれて前記複数の回転刃との間隔が次第に大きくなるように延びる傾斜面とを有する板状体であり、
   前記複数のスリットは、前記板状体の前記端部に沿って配列されており、
   前記板状体の少なくとも一部は、貝殻の破砕時に、前記１つ又は複数の刃が貝殻を前記傾斜面に押し付ける力が及ぼされたときに前記板状体を収納するケースの縁部を支点として前記複数の回転刃から離れる方向に移動し、前記複数の回転刃から離れる方向に移動したときに前記少なくとも一部に対して元の位置への復元力を及ぼすバネ機構の復元力により元の位置に戻るように動作することによって振動するように構成された、
   破砕装置。
2. 前記１つ又は複数の刃の各々と前記複数のスリットの各々とは、前記１つ又は複数の刃が前記複数のスリット内を通るときに前記１つ又は複数の刃に付着した異物を前記スリットの内辺によって除去することができるように、前記１つ又は複数の刃が前記スリットの前記内辺の直近を通過する位置関係で配置された
   請求項１に記載の破砕装置。
3. 前記複数の回転刃は、回転軸に平行な方向にみたときに、それぞれの回転刃の前記１つ又は複数の刃が隣接する回転刃の前記１つ又は複数の刃との間で、互いに円周方向にずれた位置関係になるように配列されており、
   それにより、前記板状体の少なくとも一部が連続的に振動する、
   請求項１又は請求項２に記載の破砕装置。
4. 前記１つ又は複数の刃は、刃の先端部が回転方向に向かって突出するように形成された
   請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の破砕装置。
   
   

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