(57)【要約】【課題】らせん状のフィンを備えた加圧圧縮処理装置に関し、粉砕処理後の粉砕物を加圧圧縮処理する際に粉砕物との摩擦に起因して生じる騒音を、搬送能力の低下を最小限に抑えつつ低減させる機構を備えた加圧圧縮処理装置を提供する。【解決手段】粉砕物が加圧されることにより圧縮して排出する圧縮処理部４，６と、らせん状に広がった面を持つスクリューフィン１４を有し、投入された粉砕物を回転により巻き込んで圧縮処理部４，６に向かって粉砕物を搬送するとともに、搬送されてきた粉砕物を加圧する回転スクリュー１０とを備え、スクリューフィン１４が、スクリューフィン１４の２つの面のうち圧縮処理部４，６側を向いた面とは反対側の面の少なくとも一部領域の表層部分に、スクリューフィン１４の振動を減衰させる制振材料を成分とする制振層１５と、制振層１５の曲げ変形を拘束するための拘束層１６とからなる２層構造を備える。【選択図】        図１
2006000903.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉砕処理後の粉砕物が投入され、投入された粉砕物を加圧圧縮処理して排出する加圧圧縮処理装置において、
粉砕物が加圧されることにより圧縮して排出する圧縮処理部と、
らせん状に広がった面を持つスクリューフィンを有し、投入された粉砕物を回転により巻き込んで前記圧縮処理部に向かって粉砕物を搬送するとともに、前記スクリューフィンのらせん形状の、前記圧縮処理部側の末端部分によって、搬送されてきた粉砕物を圧縮処理部に向けて加圧する回転スクリューを備え、
前記スクリューフィンが、該スクリューフィンの２つの面のうち前記圧縮処理部側を向いた面とは反対側の面の少なくとも一部領域の表層部分に、前記スクリューフィンの振動を減衰させる制振材料を成分とする制振層と、前記制振層の曲げ変形を拘束するための拘束層とからなる２層構造を備えたことを特徴とする加圧圧縮処理装置。
【請求項２】
前記拘束層は、前記制振材料より大きい比重を有する層であることを特徴とする請求項１記載の加圧圧縮処理装置。
【請求項３】
前記スクリューフィンの２つの面のうち前記圧縮処理部側を向いた面とは反対側の面の、前記圧縮処理部側３０％以上の領域にわたって、前記制振層と前記拘束層からなる２層構造を備えたことを特徴とする請求項１記載の加圧圧縮処理装置。
【請求項４】
前記制振層は、アスファルト系制振材料からなる層であることを特徴とする請求項１記載の加圧圧縮処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、らせん状のフィンを備えた加圧圧縮処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電化製品や生活雑貨などの生活物質は、産業の発展に伴いその種類と数を増し、我々の生活環境をよりよいものに向上させている。しかし、これらの生活物質は、経時的な劣化を迎え、やがて廃棄されることになる。その際、廃棄される生活物資の量は膨大となるため、例えば電化製品は破砕機によって粉砕、もしくは部品を解体し材質毎に分別した後にその量を小さくするために粉砕処理を行う必要があり、新聞紙、段ボール、コピー用紙などの生活雑貨の廃棄物も、リサイクルするために種類毎に小片に粉砕処理する必要性が生じる。粉砕処理された物質は、粉砕した後さらに加圧圧縮処理を施してその容積を小さくすると、粉砕処理された物質の占めるスペースを節約でき便利である。特許文献１には、粉砕処理された古紙に加圧圧縮処理を行うことにより、元の粉砕処理された古紙の小片の状態より小さく圧縮された形にして排出する加圧圧縮処理装置が提案されている。
【特許文献１】特開２００２−１３７０９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に記載されている加圧圧縮処理装置の場合、加圧圧縮処理装置の動作中に非常に耳障りな高周波数の騒音を生じる場合がある。この加圧圧縮処理装置では、スクリューのフィンを内蔵しており、このフィンが古紙の小片を搬送するとともにそのフィンの末端部分で古紙の小片を加圧する役割を果たしている。ところが、この末端部分と古紙との間の摩擦力の変化によって、末端部分が止まったりすべったりするいわゆスティックスリップを起こすと、これが原因でスクリューのフィンが振動するようになる。この振動が空気中に伝わると高周波数の音となり、人間には非常に耳障りな騒音として感じられる。このような騒音を抑制する方法としては、フィンの末端部分と古紙の間の摩擦係数を変更する方法と発生した振動を素早く減衰させる方法が考えられる。
【０００４】
フィンの末端部分と古紙の間の摩擦係数を変更することによって騒音を抑制する方法については、加圧圧縮処理の対象となる古紙の種類が、オイルを含有したカラーコピー紙といった滑りやすいものから、カーボン紙のようにザラザラしたものまで多種多様であるため、これら全ての紙に対応して摩擦係数を制御することは殆ど実行不可能であり騒音を抑制することができない。
【０００５】
スクリューのフィンに制振材料を付与して発生した振動を素早く減衰させて騒音を抑制する方法としては、従来から知られている、ゴムなどの損失係数の大きいエラストマー系の弾性材を振動面に貼り付け、振動エネルギーを弾性材の、弾性材全体が湾曲する曲げ変形に伴う熱エネルギーとして消散させる方法が考えられる。しかし、このような弾性材を用いた制振材料による制振効果を十分に引き出すには、一般的に制振対象の厚みの１倍から３倍以上の厚みが必要となり、スクリューのフィンのように、厚くなり過ぎると粉砕物の搬送能力が低下してしまうものに対しては、この方法は適さない。
【０００６】
以上述べた問題は、粉砕処理された古紙を処理する加圧圧縮処理装置についての問題であるが、この種の問題は、古紙以外の粉砕処理後の粉砕物を処理する加圧圧縮処理装置についても生じる問題である。
【０００７】
本発明は、上記の課題を鑑み、粉砕処理後の粉砕物を加圧圧縮処理する際に粉砕物との摩擦に起因して生じる騒音を、搬送能力の低下を最小限に抑えつつ低減させる機構を備えた加圧圧縮処理装置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】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明の加圧圧縮処理装置は、
粉砕処理後の粉砕物が投入され、投入された粉砕物を加圧圧縮処理して排出する加圧圧縮処理装置において、
粉砕物が加圧されることにより圧縮して排出する圧縮処理部と、
らせん状に広がった面を持つスクリューフィンを有し、投入された粉砕物を回転により巻き込んで上記圧縮処理部に向かって粉砕物を搬送するとともに、上記スクリューフィンのらせん形状の、上記圧縮処理部側の末端部分によって、搬送されてきた粉砕物を圧縮処理部に向けて加圧する回転スクリューを備え、
上記スクリューフィンが、該スクリューフィンの２つの面のうち上記圧縮処理部側を向いた面とは反対側の面の少なくとも一部領域の表層部分に、上記スクリューフィンの振動を減衰させる制振材料を成分とする制振層と、上記制振層の曲げ変形を拘束するための拘束層とからなる２層構造を備えたことを特徴とする。
【０００９】
本発明の加圧圧縮処理装置は、スクリューフィンに制振材料を成分とする制振層と上記制振層の曲げ変形を上から拘束するための拘束層とからなる２層構造を備えているため、スクリューフィンの振動は、制振層の曲げ変形よりも制振層内で層に沿った方向にずれるずりせん断変形に変化するようになる。ずりせん断変形の方が曲げ変形よりもスクリューフィンの振動を熱エネルギーに変換しやすい傾向にあるため、制振層の厚さを薄くすることができ、拘束層を設けたとしてもスクリューフィン全体の厚さを制振層だけからなる単層構造のものよりも薄くすることができる。この結果本発明の加圧圧縮装置によれば、粉砕処理後の粉砕物を加圧圧縮処理する際に粉砕物との摩擦に起因して生じる騒音を、搬送能力の低下を最小限に抑えつつ低減させることができる。
【００１０】
また、本発明の加圧圧縮処理装置は、上記拘束層が、上記制振材料より大きい比重を有する層であってもよい。
【００１１】
このように拘束層の成分より比重が大きい成分からなる層を拘束層の上に重ねることにより、その質量によって制振層の変形を拘束して制振層のずりせん断変形がより起こりやすくなる。
【００１２】
また、本発明の加圧圧縮処理装置は、上記スクリューフィンの２つの面のうち上記圧縮処理部側を向いた面とは反対側の面の、上記圧縮処理部側３０％以上の領域にわたって、
上記制振層と上記拘束層からなる２層構造を備えているものであってもよい。
【００１３】
本発明の加圧圧縮処理装置を用いて、制振層および拘束層の分布領域と発生する騒音の大きさの関係を調べてみると、制振層および拘束層の分布が圧縮処理部側から７％の領域である場合、加圧圧縮処理装置自体の稼動音より２０ｄＢ大きい騒音が発生し、分布が圧縮処理部側から３３％の領域である場合、加圧圧縮処理装置自体の稼動音の大きさより１ｄＢ大きい騒音が発生するという測定結果が得られている。人間の聴覚では、発生する音が、加圧圧縮処理装置自体の稼動音に対して耳障りな騒音として感じられるのは、その大きさの差が３ｄＢより大きくなった場合であることから、加圧圧縮処理装置自体の稼動音の大きさより３ｄＢ大きい騒音が発生すると測定結果から予想される、分布が圧縮処理部側から３０％の領域の場合に、人間の聴覚では、耳障りな騒音として感じられなくなる。
従って、この３０％の領域が騒音を抑えるために必要な最小面積であり、この場合に騒音抑制を実現しながら、制振層と拘束層とからなる２層構造を備えることによるコストを抑制することができる。また、スクリューフィンが制振層および拘束層を備えることによりスクリューフィンの厚みが増すと、スクリューフィンの粉砕物の搬送性能が低下するほどではないにしてもその搬送性能がある程度の影響を受けることは避けられないが、制振層および拘束層をこの３０％の領域に限定して備えることにより、スクリューフィンの粉砕物の搬送性能への影響を最小限に抑制することが可能になる。
【００１４】
また、本発明の加圧圧縮処理装置の上記制振層は、アスファルト系制振材料からなる層であってもよい。
【００１５】
一般的に、弾性材料系の制振材料は温度が上昇するにつれて、損失係数が小さくなる。粉砕物との摩擦によりスクリューフィンの温度は数十℃以上に達することがあり、このような温度においては、弾性材料系の制振材料の損失係数は著しく低下してしまうため、期待した制振効果が得られない。しかし、アスファルト系の制振材料からなる制振層は、
広い温度域で高い制振性能を維持することができる。本発明の加圧圧縮処理装置においては、アスファルト系の制振材料からなる制振層を備えることにより、数十℃以上に達する状況でも騒音抑制効果を保つことができる。また、アスファルト系の制振材料は安価であるため、アスファルト系の制振材料を用いることは、コスト面においても優れている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の加圧圧縮処理装置によれば、粉砕処理後の粉砕物を加圧圧縮処理する際に粉砕物との摩擦に起因して生じる騒音を、搬送能力の低下を最小限に抑えつつ低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の加圧圧縮処理装置の一実施形態について説明する。
【００１８】
図１は、本実施形態の加圧圧縮処理装置の概略図である。
【００１９】
本実施形態の加圧圧縮処理装置では、粉砕処理され小片となった古紙が上方から投入され、加圧圧縮された後、下方から排出される。この加圧圧縮処理装置は、装置の骨格となるフレーム１とハウジング２、フレーム１にボルトで固定され古紙の小片を下部に搬送させるために設けられているガイド筒３、ハウジング２の下方にあり古紙の小片の流れを制御するための絞り筒４および古紙の小片が投入されるホッパー５によって、その外殻部分が構成されている。ハウジング２の内壁には上下に延びる畝状の突起が一定の間隔で設けられており、古紙の小片が畝状の突起と垂直な方向には流れにくくなっている。ガイド筒３は上方を広く開口し下方に従って開口部を小さくするテーパー状をしており、古紙の小片が落下しやすい構造となっている。絞り筒４も上方から下方に向けて内径を小さくするテーパー状であり、絞り筒４の上方の内壁には一定間隔で上下に延びている複数の溝が設けられ、古紙の小片が溝と垂直な方向には流れにくくなっている。絞り筒４の下方には開口した排出口６が設けられており、加圧圧縮された古紙の小片はここから外へ排出される。この絞り筒４および排出口６が本発明の加圧圧縮処理装置の圧縮処理部の一例に相当する。ホッパー５の形状は、飛散した古紙の小片を回収できるように大きく開口し、下部につれて開口径が小さくなるテーパー形である。また本発明の加圧圧縮処理装置には、かくはん棒７が備えられており、かくはん棒７は、回転することでホッパー５の傾斜した内面に付着した古紙の小片を掻き落とし下部へ落下させる機能を持つ。さらに、ガイド筒３の上端の外周には、外部からの回転動力を受けるためのギア８がベアリング９を挟んで回動可能に設けられている。ギア８には古紙の小片を搬送・落下させ、加圧するための回転スクリュー１０がボルトによって固定されている。
【００２０】
以下、この回転スクリュー１０の構成を説明する。
【００２１】
図２は、回転スクリュー１０の構成を明確に示すために本実施形態の加圧圧縮処理装置に内蔵されている回転スクリュー１０を取り出して表した図である。
【００２２】
回転スクリュー１０は、上部に円形のフランジ１１、フランジ１１の中心に設けられた回転軸１２、フランジ１１と回転軸１２を連結するためのスポーク１３、回転軸１２を中心にらせん状に広がった面を持つスクリューフィン１４によって構成されている。スクリューフィン１４の下端部は、図２において紙面の手前側水平にせり出しており、この部分で堆積した古紙の小片が加圧される。またスポーク１３は、回転軸１２に対して９０度の角度で計４本配置されている。これら４本のスポーク１３は、回転軸１２を中心にして、隣り合うスポーク１３同士が９０度の角度をなして放射状にならんでおり、４本のスポーク１３とフランジ１１の間は、古紙の小片が容易に通過できるよう４つの扇状の開口部となっている。回転軸１２は下方に向けて延びており、回転軸１２の中程から、古紙の小片を下方に搬送するためのスクリューフィン１４が、回転軸１２に沿ってらせん状に設けられている。このスクリューフィン１４は、図２において点線の斜線で示されている面、すなわちスクリューフィン１４の２つの面のうちスポーク１３側を向いた面の表層部分に、
スクリューフィン１４の振動を減衰させる制振材料を成分とする制振層１５と、制振層の曲げ変形を拘束するための拘束層１６とからなる２層構造を備えている。ここでいう制振材料とは、損失係数が０．０５以上の物質で作られている材料を指す。本実施形態における制振層１５の制振材料には密度１．７６［ｇ／ｃｍ3］のアスファルト系制振材料を用い、拘束層１６の成分には密度８．９４［ｇ／ｃｍ3］の物質を用いる。文献「騒音制御」Ｖｏｌ．２３  Ｎｏ．６  ｐｐ４２２−４２６の記載によれば、アスファルト系制振材料は、ゴム・エラストマー系の制振材に比較して、広い温度域で高い制振性能を発揮し、熱による自己融着性を有していることが知られている。このような制振材料からなる制振層１５は、古紙の小片とスクリューフィン１４の先端部との間の摩擦によって生じる熱で温度が上昇しても制振性能が劣化することが無いため、アスファルト系制振材料は、制振材料として優れた性質を持っている。また、拘束層１６の成分の方が制振層１５の成分に比べ比重が大きいため、制振層１５とその上に重なる拘束層１６からなる２層構造を備えることにより、制振層１５に振動が伝わった際には、制振層１５全体が湾曲する曲げ変形が拘束されているため、制振層１５内で層に沿った方向にずれるずりせん断変形が起こりやすい構造となっている。
【００２３】
図３は、図２において、スポーク１３側からスクリューフィン１４を見下ろした図である。図３に示されている面の表層部分に、スクリューフィン１４全体にわたって制振層１５と拘束層１６からなる２層構造が備えられている。
【００２４】
図４は、この２層構造を明確にするために、スクリューフィン１４の断面図の中でスクリューフィン１４の構造を表した図である。加圧圧縮処理装置のスクリューフィンの素材としてよく用いられる炭素鋼１７の上に制振層１５が設けられ、さらに制振層１５の上に重なって拘束層１６が設けられている。
【００２５】
次に本実施形態の加圧圧縮処理装置において騒音が抑制される機構について詳述する。
粉砕処理された古紙が、図１に示すホッパー５内に落下すると、かくはん棒７の働きによって古紙の小片はホッパー２内に停滞することなくガイド筒３内に落下する。ガイド筒３に落下した古紙の小片は、スクリューフィン１４の回転運動によってスクリューフィン１４の間に巻き込まれて停滞することなく下部へ搬送される。やがて絞り筒４まで到達した古紙の小片は、絞り筒４の内径がテーパー状に小さくなるために移動しにくくなり、絞り筒４内に徐々に堆積を始める。絞り筒４に堆積した古紙の小片は、お互いに重なり合った状態で幾層にもなり、やがて回転するスクリューフィン１４の先端部が堆積した古紙の小片の堆積物の上面を撫でるように接触を始め、さらに上部から落ちてくる古紙の小片が多くなってくると、堆積した古紙の小片に対して圧力をかけるようになる。その結果、絞り筒４の内壁に押し付けられた古紙の小片は、絞り筒４の内壁に設けられた、上下方向に延びている溝のためスクリューフィン１４の回転と一緒に共回りすることなく圧縮され硬化される。やがて硬化の進行と共に、スクリューフィン１４の先端部と硬化した古紙の小片の堆積物が極めて強い摩擦力で接触するようになる。その際、古紙片に付着しているインクやトナーなどにより、硬化した古紙の小片の堆積物とスクリューフィン１４の先端部との間の摩擦係数が変化することによって、スクリューフィン１４がステッィクスリップを起こし、回転スクリュー１０のねじれ振動の固有周波数に相当する周波数で自励発振を起こし振動するようになる。この振動が空気中に伝わると騒音が発生する。そのため、この騒音を抑制するためには、この振動を消散する必要がある。しかし、スクリューフィン１４に備えられている制振層１５にこの振動が伝わると、制振層１５は、制振層１５の成分より比重の大きい物質を成分としている拘束層１６によって上から押さえられているため、曲げ変形よりずりせん断変形を起こすようになる。曲げ変形に比べ、ずりせん断変形の方が熱エネルギーに変換されやすいため、このような２層構造をとることにより、効率良くスクリューフィン１４の振動エネルギーを熱エネルギーに変換して、振動を消散することができ、効果的に騒音の発生が抑制される。
【００２６】
以上が、本実施形態における加圧圧縮処理装置において騒音が抑制される機構の説明である。
【００２７】
本実施形態では、図３に示すようにスクリューフィン１４の片側の面全体にわたって制振層１５および拘束層１６が分布している。しかし、スクリューフィン１４の下端部側の領域に制限して制振層１５および拘束層１６の分布面積を変化させた場合に、スティックスリップにより発生する音の大きさを測定した結果から、分布がスクリューフィン１４の下端部側３０％以上の領域であれば、人間の聴覚では、スティックスリップによって発生する音が耳障りな騒音として感じられなくなることが確認されている。本実施形態においても、制振層１５および拘束層１６の分布を１００％ではなく、３０％以上１００％未満の領域となるように制限してもよい。この３０％の領域が騒音抑制に必要な最小面積であり、この場合に騒音抑制を実現しながら、制振層と拘束層とからなる２層構造を備えることによるコストを抑制することができる。また、スクリューフィンが制振層および拘束層を備えるとスクリューフィンの厚みが増し、スクリューフィンの粉砕物の搬送性能が低下するほどではないにしてもある程度の影響は避けられないが、制振層および拘束層をこの３０％の領域に限定して備えることにより、スクリューフィンの粉砕物の搬送性能への影響を最小限に抑制することが可能になる。
【００２８】
図５は、下端部側から３０％の領域にわたって、制振層１５および拘束層１６を設けた様子を、スポーク１３側からスクリューフィン１４を見下ろした図である。点線の斜線で示した領域が制振層１５および拘束層１６が設けられている面であり、この領域は中心角１２０°の領域にわたって広がっている。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の加圧圧縮処理装置のの概略図である。
【図２】回転スクリューの詳細図である。
【図３】スポーク１２側から回転スクリューを見下ろした図である。
【図４】スクリューフィン１４の構造を表した図である。
【図５】スクリューフィン１４の下部の末端部側から３０％の領域にわたって、制振層１５および拘束層１６が分布している様子を、スポーク１３側から見下ろした図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  フレーム
２  ハウジング
３  ガイド筒
４  絞り筒
５  ホッパー
６  排出口
７  かくはん棒
８  ギア
９  ベアリング
１０  回転スクリュー
１１  フランジ
１２  スポーク
１３  回転軸
１４  スクリューフィン
１５  制振層
１６  拘束層
１７  炭素鋼
【図１】
2006000903.tif 000003
【図２】
2006000903.tif 000004
【図３】
2006000903.tif 000005
【図４】
2006000903.tif 000006
【図５】
2006000903.tif 000007