(57)【要約】【課題】再生加工を複数回実施した破砕刃を使用する場合でも、破砕刃を回転軸に対して垂直に固定することができ、また、スペーサ等の摩耗に起因する切断不良の問題を好適に回避することができるせん断破砕機を提供する。【解決手段】多数枚の破砕刃とスペーサ１が、回転軸周りにおいて交互に配置される破砕ユニットを有し、スペーサ１の両側面に凸部３及び凹部４を形成し、凸部３のみが、隣接する破砕刃と接触するように構成した。また、スペーサ１の凸部３を、スペーサ１の外周面５の側縁に沿った最外周側の位置において環状に形成し、凹部４を、凸部３の内周側に形成した。更に、硬質金属によって形成した多数の突条６を、スペーサ１の外周面５に多数配置した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数枚の破砕刃とスペーサが、回転軸周りにおいて交互に配置される破砕ユニットを有するせん断破砕機であって、
スペーサの両側面に凸部及び凹部が形成され、隣接する破砕刃に対して凸部のみが接触するように構成されていることを特徴とするせん断破砕機。
【請求項２】
凸部が、スペーサの外周面の側縁に沿った最外周側の位置において環状に形成され、
凹部が、凸部の内周側に形成されていることを特徴とする、請求項１に記載のせん断破砕機。
【請求項３】
単位面積あたりの伝達推力が４０Ｎ／ｍｍ2を超えないように、スペーサの各側面における凸部の面積が設定されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載のせん断破砕機。
【請求項４】
スペーサの外周面に、ビッカース硬度が７００以上の硬質金属によって形成した多数の突条が配置されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のせん断破砕機。
【請求項５】
スペーサと破砕塔チャンバーの内壁面との間に配置されるスクレーパの円弧状面に、ビッカース硬度が７００以上の硬質金属によって形成した多数の突条が配置されていることを特徴とする、請求項４に記載のせん断破砕機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃棄物等をせん断破砕するために用いられるせん断破砕機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、廃タイヤや廃プラスチック等を切断破砕する手段として、例えば図４に示すような破砕ユニット３０が組み込まれたせん断破砕機が使用されている。この破砕ユニット３０は、多数枚の円盤状の破砕刃３１、スペーサ３５、及び、六角形断面を有する二本の平行な回転軸３４ａ，３４ｂによって構成されている。
【０００３】
図４の左側に示すように、破砕刃３１は、外周部に多数のフック状の刃先部３２が形成されるとともに、回転軸３４ａ，３４ｂを挿通させるための六角形の挿通孔３３が中心部に形成されている。スペーサ３５は、直径が破砕刃３１よりも小さく、厚さ寸法は、破砕刃３１よりも僅かに大きく設定されており、破砕刃３１と同様の挿通孔３６が中心部に形成されている。
【０００４】
この破砕ユニット３０においては、破砕刃３１とスペーサ３５が、各回転軸３４ａ，３４ｂ周りにおいて交互に配置されており、スペーサ３５の厚さ寸法分の間隔をおいて破砕刃３１が回転軸３４ａ，３４ｂ上にそれぞれ保持される構成となっている。また、回転軸３４ａ側の破砕刃３１（ａ）と、回転軸３４ｂ側の破砕刃３１（ｂ）とは、逆向き（より詳細には、回転軸３４ａ，３４ｂの上方側において刃先が対向する向き）に配置されている。
【０００５】
回転軸３４ａ側の破砕刃３１（ａ）と回転軸３４ｂ側の破砕刃３１（ｂ）は、千鳥状に配列され、刃先部３２同士が僅かな間隔をおいて互い違いに噛み合うように構成されている。つまり、一方の回転軸３４ａにおいて隣り合う二つの破砕刃３１（ａ）の刃先部３２間のスペース（スペーサ３５の外側のスペース）に、他方の回転軸３４ｂの破砕刃３１（ｂ）の刃先部３２が進入し、同様に、回転軸３４ｂにおいて隣り合う二つの破砕刃３１（ｂ）の刃先部３２間のスペースに、回転軸３４ａの破砕刃３１（ａ）の刃先部３２が進入した状態となるように構成されている。尚、斜め方向に隣接する破砕刃３１（ａ），３１（ｂ）の刃先部３２同士の間隔は、０．２〜０．２５ｍｍに設定されている。
【０００６】
回転軸３４ａ，３４ｂにそれぞれ装着される多数枚の破砕刃３１及びスペーサ３５は、回転軸３４ａ，３４ｂの基端部側に固定されたストッパ（図示せず）と、先端部側に取り付けられた押圧機構（図４の左側に示すボルト３７を含む）との間に挟持され、押圧機構によって（例えば、ボルト３７をそれぞれ締め付けることにより）推力を付加して基端部側へ押圧すると、各破砕刃３１とそれらに隣接するスペーサ３５とが密着し、押圧機構による推力がそれらの接触面（推力伝達面）を介して伝達され、その結果、すべての破砕刃３１が、回転軸３４ａ，３４ｂの軸線に対して垂直に保持され、破砕刃３１（ａ），３１（ｂ）の刃先部３２の間隔が適切に維持されて、刃先部３２同士が干渉しないようになっている。
【０００７】
この破砕ユニット３０は、せん断破砕機の破砕塔チャンバー内に配置され、回転軸３４ａ，３４ｂ（及び破砕刃３１等）をそれぞれ反対方向へ回転させることにより、被削物を、回転軸３４ａ，３４ｂの上方位置で挟み込み、回転軸３４ａ，３４ｂの間の領域に巻き込んで、せん断破砕できるように構成されている。
【０００８】
尚、図５に示すように、破砕ユニット３０が配置される破砕塔チャンバーの内壁面３８には、上方側から供給される被削物（又はその断片）が、内壁面３８と各破砕刃３１との間のスペースを通って下方側へすり抜けてしまうことを防止するために、スクレーパ４１と呼ばれる板状の手段が配置されている。また、これと同様に、内壁面３８と各スペーサ３５との間にも、被削物のすり抜け防止のためのスクレーパ４２が配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１８−０６９１５１号公報
【特許文献２】特開２０１７−０５１８９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述したような破砕ユニット３０を有するせん断破砕機において、破砕刃３１の刃先部３２が摩耗し、せん断破砕能力の低下が確認された場合、まず、摩耗した破砕刃３１を回転軸３４ａ，３４ｂから取り外し、刃先部３２の摩耗部分へ硬質金属を肉盛り溶接し、次いで、肉盛り部分に対して適宜研磨を行って刃先部３２を再生するという「破砕刃の再生加工方法」が実施されることが多い。
【００１１】
但し、破砕刃３１に対して上記のような再生加工を実施すると（特に、再生加工を複数回実施した場合）、肉盛り溶接の際の熱影響により、回転軸３４ａ，３４ｂと挿通孔３３の公差が設計寸法よりも大きくなってしまうことがあるほか、破砕刃３１の側面（スペーサ３５と接触する面）において熱歪みが発生し、平面度が損なわれてしまうことがある。
【００１２】
このような場合、破砕刃３１の側面の平面度については、修正加工を施すことによって、ある程度回復させることができるが、過大となってしまった挿通孔３３の公差を設計寸法通りに修正することは非常に難しい。また、従来のスペーサ３５は、両側面の全面が破砕刃３１に接触して、押圧機構（ボルト３７を含む）からの推力を伝達するように構成されていたため、押圧機構によって破砕刃３１等をへ押圧しても、推力の伝達不良により、回転軸３４ａ，３４ｂの軸線に対して破砕刃３１等をそれぞれ垂直に固定することができなくなってしまうことがある。
【００１３】
上述の通り、従来の破砕ユニット３０においては、斜め方向に隣接する破砕刃３１（ａ），３１（ｂ）の刃先部３２同士の間隔寸法が、０．２〜０．２５ｍｍという微少な寸法に設定されているところ、回転軸３４ａ，３４ｂの軸線に対して破砕刃３１を垂直に固定することができない場合、上記間隔を維持することができず、刃先部３２の間隔が大きくなって切断不良が生じるという問題がある。また、隣接する破砕刃３１（ａ），３１（ｂ）同士が接触（干渉）して破損してしまうという問題も生じていた。
【００１４】
更に、従来の破砕ユニット３０は、稼働時間の累積により、破砕刃３１だけでなく、スペーサ３５の外周面３９や、僅かな隙間（数ミリメートル）をおいてスペーサ３５の外周面３９に沿って延在するスクレーパ４２の円弧状面４３（図５参照）も少しずつ摩耗していくことになり、スペーサ３５とスクレーパ４２の摩耗が進行して両者の隙間が拡がると、そこから被削物がすり抜けてしまうという問題（切断不良）も生じていた。
【００１５】
本発明は、上記のような従来技術における課題を解決しようとするものであって、再生加工を複数回実施した破砕刃を使用する場合でも、破砕刃を回転軸に対して垂直に固定することができ、また、スペーサ等の摩耗に起因する切断不良の問題を好適に回避することができるせん断破砕機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明に係るせん断破砕機は、多数枚の破砕刃とスペーサが、回転軸周りにおいて交互に配置される破砕ユニットを有し、スペーサの両側面に凸部及び凹部が形成され、隣接する破砕刃に対し凸部のみが接触するように構成されていることを特徴としている。尚、このせん断破砕機においては、スペーサの凸部が、スペーサの外周面の側縁に沿った最外周側の位置において環状に形成され、凹部が、凸部の内周側に形成されていることが好ましい。
【００１７】
また、スペーサの各側面における凸部の面積は、単位面積（１ｍｍ2）あたりの伝達推力が４０Ｎ／ｍｍ2を超えないように設定されていることが好ましく、更に、スペーサの外周面、及び、スペーサと破砕塔チャンバーの内壁面との間に配置されるスクレーパの円弧状面に、ビッカース硬度が７００以上の硬質金属によって形成した多数の突条がそれぞれ配置されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係るせん断破砕機においては、スペーサの側面における単位面積あたりの伝達推力の増加により、付加される推力をすべての破砕刃に対して好適に伝達することができ、破砕刃として再生加工を複数回実施したものを使用した場合でも、それらの破砕刃を回転軸の軸線に対して垂直に固定することができ、従来のせん断破砕機において生じていた切断不良等の問題を好適に回避することができる。
【００１９】
尚、スペーサの凸部を、スペーサの外周面の側縁に沿った最外周側の位置において環状に形成した場合、付加される推力をスペーサの最外周側の位置において破砕刃に伝達することができ、被削物の破砕時において破砕刃に加えられるモーメントを、常にスペーサの最外周側の位置で受けることができるため、破砕刃に加わるモーメントスパン長を短縮することができ、その結果、破砕時における破砕刃の垂直固定状態を、長期間にわたって設計通りに維持することができる。
【００２０】
また、硬質金属によって形成した多数の突条をスペーサの外周面及びスクレーパの円弧状面に配置した場合、スペーサの外周面及びスクレーパの円弧状面をそれらの突条によって保護することができ、スペーサ及びスクレーパの摩耗、及び、隙間の拡大を可及的に防止することができ、被削物のすり抜けを好適に回避することができるほか、スペーサとスクレーパの隙間に進入した被削物を、それらの突条によって圧縮微細破壊することができ、その結果、切断不良の問題を好適に解決することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本発明に係るせん断破砕機において用いられるスペーサ１の斜視図、及び、垂直断面図である。
【図２】図２は、本発明に係るせん断破砕機において用いられるスペーサ１及びスクレーパ７の側面図である。
【図３】図３は、本発明に係るせん断破砕機において用いられるスペーサ１の他の構成例を示す斜視図である。
【図４】図４は、従来のせん断破砕機において採用されている破砕ユニット３０の一例を示す図である。
【図５】図５は、従来のせん断破砕機において採用されている破砕ユニット３０の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、添付図面に沿って、本発明「せん断破砕機」を実施するための形態について説明する。図１（１）は、本発明に係るせん断破砕機の破砕ユニット（多数枚の破砕刃とスペーサが、回転軸周りに交互に配置される）において用いられるスペーサ１の斜視図、図１（２）は、その垂直断面図である。図示されているようにこのスペーサ１の中心部には六角形の挿通孔２が形成され、また、両側面には凸部３及び凹部４が形成されている。
【００２３】
本実施形態のせん断破砕機のスペーサ１において、凸部３は、外周面５の側縁に沿った最外周側の位置において環状に形成され、凹部４は、凸部３の内周側に形成されている。図１（２）の断面図からも明らかなように、このスペーサ１は、凸部３において厚さ寸法が最も大きくなっているため、多数枚の破砕刃（図示せず）とスペーサ１とを回転軸（図示せず）周りに交互に配置して、軸線方向に押圧した場合、スペーサ１の凸部３のみが破砕刃と接触することになる。
【００２４】
このように本実施形態においては、スペーサ１の側面における推力伝達面（破砕刃との接触面）の面積が、従来のスペーサ３５（図４参照）と比較して大幅に減少しており、その結果、スペーサ１の側面における単位面積あたりの伝達推力が大幅に増加している。
【００２５】
図４に示したような従来のせん断破砕機の破砕ユニット３０においては、再生加工を複数回実施した破砕刃３１を使用した場合、回転軸３４ａ，３４ｂの軸線に対して破砕刃３１を垂直に固定することができなくなってしまうことがあり、破砕刃３１の刃先部３２同士の間隔が大きくなって切断不良が生じるという問題や、破砕刃３１同士が接触して破損してしまうという問題が生じていたが、図１に示すようなスペーサ１を使用する（回転軸周りにおいて破砕刃の間に配置する）ことにより、押圧機構によって付加される推力をスペーサ１の最外周側の位置において破砕刃に伝達することができ、また、スペーサ１の側面における単位面積あたりの伝達推力が大幅に増加しているため、押圧機構によって付加される推力をすべての破砕刃に対して好適に伝達することができ、破砕刃として再生加工を複数回実施したものを使用した場合でも、それらの破砕刃を回転軸の軸線に対して垂直に固定することができ、従来のせん断破砕機において生じていた上記のような問題を好適に回避することができる。
【００２６】
また、被削物の破砕時において破砕刃に加えられるモーメントを、常にスペーサ１の最外周側の位置で受けることができるため、破砕刃に加わるモーメントスパン長を短縮することができ、その結果、破砕時における破砕刃の垂直固定状態を、長期間にわたって設計通りに維持することができる。
【００２７】
尚、スペーサ１の各側面における推力伝達面の面積（凸部３の面積）は、単位面積（１ｍｍ2）あたりの伝達推力が４０Ｎ／ｍｍ2を超えないように設定することが望ましい。凸部３における単位面積あたりの伝達推力は、押圧機構によって付加される推力（ボルトの締め付けトルクより求めたボルト１本あたりの推力にボルトの本数を乗じて得られる合計推力の値）を凸部３の面積で除することによって計算することができる。
【００２８】
例えば、５／８インチのボルトを１８本有する押圧機構によって破砕刃及びスペーサ１に推力を付加する場合において、各ボルトの締め付けトルクを８１．３６Ｎｍとし、摩擦係数を０．１５とすると、ボルト１本あたりの推力は約２６，０００Ｎとなり、ボルト１８本による合計推力は約４６８，０００Ｎとなる。スペーサ１の直径を２９０ｍｍ、凹部４の直径を２６０ｍｍとしたとき、凸部３の面積は約１３，０００ｍｍ2となり、この場合、単位面積あたりの伝達推力は３６Ｎ／ｍｍ2となる。
【００２９】
また、スペーサ１の各側面における凹部４の深さ寸法（凸部３の突出寸法）は、スペーサ１の強度低下を防ぐ観点から、０．１〜１．０ｍｍ程度とすることが望ましい。
【００３０】
更に、図１に示すように、本実施形態において使用されるスペーサ１の外周面５には、硬質金属を肉盛り溶接することによって形成した多数の突条６が配置されており、また、図２に示すように、スペーサ１と破砕塔チャンバーの内壁面１０との間に配置されるスクレーパ７の円弧状面８（僅かな隙間をおいてスペーサ１の外周面５に沿って延在する面）にも、スペーサ１の外周面５と同様に、硬質金属を肉盛り溶接することによって形成した多数の突条９が形成されている。
【００３１】
スペーサ１の突条６、及び、スクレーパ７の突条９を形成する硬質金属としては、ビッカース硬度が７００以上の金属、特に、靭性の高いＪＩＳ  ＳＫＨ５０番台に相当するモリブデン系高速度鋼を用いることが好ましい。また、スペーサ１の突条６、及び、スクレーパ７の突条９の高さ寸法（外周面５、又は、円弧状面８からの突出寸法）は、０．５〜１．０ｍｍとすることが好ましい。
【００３２】
また、突条６，９はいずれも、回転軸の軸線と平行に延在し、或いは、回転軸の軸線に対して４５°以下の角度で傾斜した方向に延在するように形成することが好ましく、ピッチ（配置間隔）は、１０〜３０ｍｍの範囲内とすることが好ましい。
【００３３】
従来のせん断破砕機の破砕ユニット３０（図５参照）においては、スペーサ３５の外周面３９、及び、スクレーパ４２の円弧状面４３の摩耗が進行して両者の隙間が拡がることにより、被削物が当該隙間をすり抜けてしまうという問題（切断不良）が生じていたが、本実施形態のせん断破砕機においては、図２に示すように、スペーサ１の外周面５、及び、スクレーパ７の円弧状面８に、硬質金属によって形成した多数の突条６，９がそれぞれ形成されているため、破砕時において、スペーサ１とスクレーパ７との隙間に被削物が進入した場合でも、スペーサ１の外周面５及びスクレーパ７の円弧状面８が突条６，９によって保護されることになり、それらの摩耗、及び、隙間の拡大を可及的に防止することができ、被削物のすり抜けを好適に回避することができるほか、スペーサ１とスクレーパ７の隙間に進入した被削物を、突条６，９によって圧縮微細破壊することができ、上述したような切断不良の問題を解決することができる。
【００３４】
尚、図１、図２に示す実施形態においては、スペーサ１の凸部３は、外周面５の側縁に沿った最外周側の位置において環状に形成され、凹部４は、凸部３の内周側に形成されているが、図３に示すように凹部４を、挿通孔２を中心として十字型に形成することもできる。
【符号の説明】
【００３５】
１：スペーサ、
２：挿通孔、
３：凸部、
４：凹部、
５：外周面、
６：突条、
７：スクレーパ、
８：円弧状面、
９：突条、
１０：内壁面、
３０：破砕ユニット、
３１，３１（ａ），３１（ｂ）：破砕刃、
３２：刃先部、
３３：挿通孔、
３４ａ，３４ｂ：回転軸、
３５：スペーサ、
３６：挿通孔、
３７：ボルト、
３８：内壁面、
３９：外周面、
４１，４２：スクレーパ、
４３：円弧状面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2020110750.tif 000006
【図５】
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