(57)【要約】  【課題】被破砕物に含まれる難処理物を人手によらず除去し、また被破砕物を効率良く破砕処理できる破砕装置を提供する。  【解決手段】破砕装置１は、開口部２を底部に形成したホッパ３と、開口部２の一方の口縁２１に設けられた固定刃４と、固定刃４より低く配置された回転軸５を中心として矢印Ａ方向へ正転又は矢印Ｂ方向へ逆転する破砕ロータ６と、破砕ロータ６の周りに突出した回転刃７と、開口部２の他方の口縁２２の付近に設けられた排出口８を開閉するシャッタ９とを備える。破砕装置１によれば、難処理物を人手によらず除去した後、被破砕物２３の破砕を直ちに続行できるので、被破砕物２３を効率良く破砕できる。  【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
両方の口縁が対向する開口部を底部に形成した破砕室と、前記破砕室に投入される被破砕物を前記開口部の一方の口縁に向けて滑落させる傾斜面と、前記開口部の一方の口縁に設けられた固定刃と、前記固定刃より低く配置された回転軸を中心として回転する破砕ロータと、前記破砕ロータの周りに突出し前記固定刃に相対する回転刃と、前記開口部の他方の口縁付近に設けられた排出口を開閉するシャッタとを備え、
前記シャッタが前記排出口を閉じ、前記回転刃が前記破砕ロータの中心の上側を前記他方の口縁から前記固定刃へ向かう正転方向に、前記破砕ロータが回転することにより、前記被破砕物を前記固定刃と前記回転刃との間でせん断し、
前記シャッタが前記排出口を開き、前記回転刃が前記破砕ロータの中心の上側を前記固定刃から前記他方の口縁へ向かう逆転方向に、前記破砕ロータが回転することにより、前記被破砕物を、前記破砕ロータに伴なわせて前記排出口へ搬送することを特徴とする破砕装置。
【請求項２】
前記破砕ロータを回転させる駆動手段と、前記駆動手段の過負荷を検出して異常信号を送出する検出手段と、前記シャッタ及び前記駆動手段の動作を制御する制御手段とを備え、前記制御手段が、前記シャッタに前記排出口を閉じさせ、前記駆動手段に前記破砕ロータを前記正転方向に回転させ、前記検出手段から送出される異常信号に基づき、前記シャッタに前記排出口を開かせ、前記駆動手段に前記破砕ロータを前記逆転方向に回転させることを特徴とする請求項１に記載の破砕装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃棄物等の被破砕物を所望の大きさに破砕する破砕装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来例の破砕装置は、被破砕物が投入される破砕室の底部に固定刃を配置し、この固定刃に相対する回転刃を、モータ等の駆動源により回転する破砕ロータに取付け、破砕ロータと共に回転する回転刃と、固定刃との間で、被破砕物をせん断するものである。
【特許文献１】特願平１１−２０１８５６号公報
【特許文献２】特開２００２−１５９８７６号公報
【特許文献３】特開２０００−５１７２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記の被破砕物は、例えば家具等の粗大ゴミ、家庭用電気製品、プラスチック、木材、又は紙等を対象にしているが、厚肉の金属片のようにせん断の困難な難処理物が被破砕物に含まれていることが多い。このような難処理物が破砕装置の固定刃と回転刃との間に噛み込まれると、破砕ロータの回転が妨げられ、被破砕物の破砕が続行できなくなる。或いは、難処理物が固定刃及び回転刃に衝突を繰り返すことで、両者が損傷することがある。このため、破砕装置を停止させ、オペレータが破砕装置の内部に進入して難処理物を除去しなければならないので、オペレータの作業負担が増すばかりでなく危険である。更には、被破砕物を破砕処理する効率が低下するという問題が生じる。
【０００４】
特許文献１には、破砕室に難処理物を除去するための排出口を設けることが示されているが、同文献に係る破砕装置では、固定刃と回転刃との間に難処理物が噛み込んだことが原因で破砕ロータがロックする事態になると、難処理物を排出口へ向けて搬送できなくなる。特許文献２には、固定刃と回転刃との間に難処理物が噛み込まれたことを検出する技術が開示されている。
【０００５】
本発明は、被破砕物に含まれる難処理物を人手によらず除去し、また被破砕物を効率良く破砕処理できる破砕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】
【０００６】
本発明に係る破砕装置は、両方の口縁が対向する開口部を底部に形成した破砕室と、前記破砕室に投入される被破砕物を前記開口部の一方の口縁に向けて滑落させる傾斜面と、前記開口部の一方の口縁に設けられた固定刃と、前記固定刃より低く配置された回転軸を中心として回転する破砕ロータと、前記破砕ロータの周りに突出し前記固定刃に相対する回転刃と、前記開口部の他方の口縁付近に設けられた排出口を開閉するシャッタとを備え、前記シャッタが前記排出口を閉じ、前記回転刃が前記破砕ロータの中心の上側を前記他方の口縁から前記固定刃へ向かう正転方向に、前記破砕ロータが回転することにより、前記被破砕物を前記固定刃と前記回転刃との間でせん断し、前記シャッタが前記排出口を開き、前記回転刃が前記破砕ロータの中心の上側を前記固定刃から前記他方の口縁へ向かう逆転方向に、前記破砕ロータが回転することにより、前記被破砕物を、前記破砕ロータに伴なわせて前記排出口へ搬送することを特徴とする。
【０００７】
更に、本発明に係る破砕装置は、前記破砕ロータを回転させる駆動手段と、前記駆動手段の過負荷を検出して異常信号を送出する検出手段と、前記シャッタ及び前記駆動手段の動作を制御する制御手段とを備え、前記制御手段が、前記シャッタに前記排出口を閉じさせ、前記駆動手段に前記破砕ロータを前記正転方向に回転させ、前記検出手段から送出される異常信号に基づき、前記シャッタに前記排出口を開かせ、前記駆動手段に前記破砕ロータを前記逆転方向に回転させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る破砕装置によれば、シャッタが排出口を閉じ、破砕ロータが正転方向に回転（以下で単に「正転」と記す。）するとき、破砕室に投入された被破砕物を固定刃と回転刃との間でせん断することができる。また、既に述べた難処理物が被破砕物に含まれている場合、破砕ロータが逆転方向に回転（以下で単に「逆転」と記す。）すれば、破砕ロータの中心の上側を固定刃から他方の口縁へ向かって移動する回転刃の取付ホルダに、難処理物を引っ掛け、この難処理物を固定刃から他方の口縁に向けて搬送することができる。この過程で、難処理物は、破砕ロータの中心の上側に乗せられるので、破砕ロータから滑落することはない。
【０００９】
更に、シャッタが排出口を開き、固定刃から他方の口縁に向けて搬送された難処理物は、排出口から破砕室の外へ排出されることになる。この後、再びシャッタが排出口を閉じ、破砕ロータが正転することにより、破砕室にある被破砕物を更に破砕することができる。従って、当該破砕装置によれば、難処理物を人手によらず除去した後、被破砕物の破砕を直ちに続行できるので、被破砕物を効率良く破砕することができる。
【００１０】
また、難処理物が排出口から排出されるとき、難処理物以外の被破砕物も排出口から排出されることになるが、破砕ロータを逆転させる時間を最小限に設定しておけば、排出口から排出される被破砕物の量を問題にならない程少なくできる。
【００１１】
更に、破砕ロータを正転させる駆動手段の過負荷を検出手段によって検出したときに、制御手段が駆動手段に破砕ロータを逆転させるよう構成しても良い。この場合、駆動手段が破砕ロータを正転させる工程で、例えば、難処理物が固定刃と回転刃との間に噛み込まれたこと、或いは、難処理物が固定刃及び回転刃に衝突することにより騒音又は振動が発生することを、検出手段が過負荷として検出し異常信号を送出する。この異常信号に基づき、制御手段がシャッタに排出口を開かせ、駆動手段に破砕ロータを逆転させれば、上記のように難処理物を排出口から排出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１，２に示すように、破砕装置１は、開口部２を底部に形成したホッパ３と、開口部２の一方の口縁２１に設けられた固定刃４と、固定刃４より低く配置された回転軸５を中心として矢印Ａ方向へ正転又は矢印Ｂ方向へ逆転する破砕ロータ６と、破砕ロータ６の周りに突出した回転刃７と、開口部２の他方の口縁２２の付近に設けられた排出口８を開閉するシャッタ９とを備える。
【００１３】
ホッパ３は、鋼製の函体であり、その上面を開放し両側の内面を傾斜面３１，３２としている。ホッパ３の内部は被破砕物が投入される破砕室１０である。傾斜面３１は、被破砕物が開口部２の一方の口縁２１へ向けて滑落するように、水平線に対してθ１の傾斜角度に設定されている。θ１は、被破砕物が自重によって破砕ロータ６に適度に押付けられ、且つ破砕室１０の容積を所望に確保できるように、４５°〜６０°の範囲に設定されることが好ましい。傾斜面３２は、開口部２の他方の口縁２２へ向けて被破砕物を滑落させる役割を果たすが、この傾斜角度は特に限定されるものではない。
【００１４】
固定刃４は、鋸刃状のエッジを有する鋼板を、傾斜面３１に沿った姿勢となるように、ホッパ３に固定された取付ホルダ４１にて保持したものである。破砕ロータ６は、周溝６１を有するドラムを主体とし、周溝６１の適所に複数の回転刃７がそれぞれ配置されている。破砕ロータ６の中心は上記ドラムの幾何学的中心線に一致する。図１のθ２は、破砕ロータ６の中心から固定刃４のエッジへ向かう方向と、水平線とが交わる角度を示している。θ２は約２８°に設定するのが好ましい。
【００１５】
回転刃７は、図３（ａ），（ｂ）に示すように、破砕ロータ６の周溝６１の内側に溶接した取付ホルダ７１に、方形の鋼チップをボルト７２で締付けたものである。図４（ａ）は、複数の回転刃７のうちの２つの回転刃７が、固定刃４のエッジの谷部４２にそれぞれ相対した状態を示している。ここで、相対とは、図４（ｂ）に示すように、破砕ロータ６と共に正転又は逆転する回転刃７が、固定刃４に接触することなく、固定刃４のエッジの谷部４２に対向することを意味する。
【００１６】
図４に示すように、回転軸５の両端部は、それぞれホッパ３の外部に設けた軸受部材５１により軸受けされている。回転軸５の一端部には減速機１１が接続され、減速機１１にＶベルト１２、及びプーリ１３，１４を介して駆動源１５が接続されている。これら減速機１１、Ｖベルト１２、プーリ１３，１４、及び駆動源１５は、破砕ロータ６を正転又は逆転させるための回転力を発生する駆動手段１６を構成する。図５は、図４に示した駆動源１５を油圧モータとして表している。この場合、減速機１１、Ｖベルト１２、及びプーリ１３，１４を省略し、回転軸５の一端部に油圧モータの出力軸を連結できる。
【００１７】
更に、破砕装置１は、図６に示すように、制御手段１７と、電動機である駆動源１５に電力を供給する電源装置１８と、後述の過負荷を検出したときに異常信号を送出する検出手段１９と、シャッタ９を開閉させる開閉手段２０とを備える。制御手段１７は、コンピューターを主体とし、このコンピューターがアクセスできる記憶媒体に書き込まれたプログラム又は上記の異常信号に基づいて、電源装置１８を制御することにより、破砕ロータ６が正転又は逆転する方向に駆動源１５を回転させるものである。
【００１８】
或いは、駆動源１５が油圧モータである場合、タンク、油圧ポンプ、方向切換え弁、リリーフ弁、及び配管類を備える油圧供給ユニットを、上記の電源装置１８に代えて適用すれば良い。そして、油圧供給ユニットの方向切換え弁が制御手段１７の指令に従い油圧モータに供給する作動油の流れを切換えることにより、破砕ロータ６が正転又は逆転する方向に油圧モータを回転させる。
【００１９】
開閉手段２０は、電源装置又は油圧供給ユニットと同様に、制御手段１７の指令に基づき何らかの駆動源を制御し、この駆動源の動作にシャッタ９を従わせるものであれば良い。例えば、駆動源として油圧シリンダを適用し、このピストンロッド２０１をシャッタ９にピン接合しても良い。この場合、ピストンロッド２０１が伸長するとき、ヒンジ９１を中心に回動できるシャッタ９が、図１に実線で示すように排出口８を塞ぐ姿勢となり、ピストンロッド２０１が短縮するときに、シャッタ９が図１に仮想線で示すように排出口８から離れる姿勢となる。
【００２０】
次に、破砕装置１による被破砕物の処理について説明する。以下の文中の記号Ｓ１〜Ｓ４は、図７に示すフローチャートのステップに対応する。
【００２１】
最初に、破砕装置１の制御手段１７は、開閉手段２０をシャッタ９が排出口８を閉じるよう動作させ、駆動手段１６を破砕ロータ６が矢印Ａ方向へ正転するよう動作させる（Ｓ１）。続いて、破砕室１０に被破砕物を投入する作業は、例えばコンベヤ又はクレーン等の搬送装置を用いて行うことができる。
【００２２】
図８に示すように、破砕室１０に投入された被破砕物２３は、傾斜面３１，３２に沿ってホッパ３の底部へ滑落し、固定刃４と回転刃７との間でせん断される。また、破砕ロータ６が正転するとき、回転刃７が破砕ロータ６の中心（回転軸５）の上側を他方の口縁２２から固定刃４へ向かって移動するので、他方の口縁２２の付近にある被破砕物２３は、破砕ロータ６の正転に伴なって固定刃４と回転刃７との間に引き込まれ、両者の間でせん断される。
【００２３】
上記のようにせん断された被破砕物２３は、固定刃４と回転刃７との間から、破砕ロータ６の下側に配置されたスクリーン２４へ落下し、スクリーン２４の網目又はスリットを通過できる大きさのものが、処理済み物として破砕装置１から落下することになる。この処理済み物は、例えばスクリーン２４の下方に設置したベルトコンベヤ等で他所へ搬出されるようにしても良い。また、せん断された被破砕物２３の中にはスクリーン２４の網目又はスリットを通過できないものが混じっていることがある。このような被破砕物２３は、スクリーン２４で受止められた直後に、破砕ロータ６と共に正転する回転刃７に引っ掛けられ、破砕ロータ６の周溝６１と他方の口縁２２との隙間を通り抜けて破砕室１０へ戻される。更に、被破砕物２３は、破砕ロータ６の正転に伴なって固定刃４と回転刃７との間に引き込まれ、両者の間で再びせん断される。
【００２４】
また、破砕室１０に投入された被破砕物２３には難処理物が含まれることがある。難処理物が固定刃４と回転刃７との間に噛み込まれると、破砕ロータ６の正転が妨げられるので、破砕ロータ６が正転する速度が低下し、又は破砕ロータ６が停止する事態となる。図６に示す検出手段１９として、駆動源１５の回転数を検出するタコジェネレータを適用しても良い。この場合、検出手段１９が所定値を下回る駆動源１５の回転数を異常信号として制御手段１７へ送出する（Ｓ２）。或いは、駆動源１５が油圧モータであるならば、検出手段１９として油圧センサを適用し、油圧供給ユニットから油圧モータへ供給される作動油の圧力を検出しても良い。この場合、検出手段１９は、圧力が所定値を上回ったことを異常信号として制御手段１７へ送出する。
【００２５】
検出手段１９は、ここに列挙したものに限定されることはなく、難処理物が固定刃４又は回転刃７に衝突するときの騒音又は振動を検出することにより、異常信号を送出するものであっても良い。或いは、検出手段１９は、電動機である駆動源１５に供給される電流又は電圧の変化を検出することにより、異常信号を送出するものでも良い。
【００２６】
制御手段１７は、上記の異常信号に基づき、開閉手段２０をシャッタ９が排出口８を開くよう動作させると同時に、駆動手段１６を破砕ロータ６が図９の矢印Ｂ方向へ逆転するよう動作させる（Ｓ３）。上記の異常信号を検出手段１９が送出した時点で、固定刃４と回転刃７との間に噛み込んだ難処理物が原因で破砕ロータ６がロックしていたとしても、これによって破砕ロータ６の逆転が妨げられることはない。
【００２７】
破砕ロータ６が逆転するとき、回転刃７は破砕ロータ６の中心の上側を固定刃４から他方の口縁２２へ向かって移動する。このため、難処理物は、回転刃７の取付ホルダ７１に引っ掛かり、固定刃４から他方の口縁２２に向けて搬送され、排出口８からホッパ３の外側へ落下する。この難処理物は、例えば排出口８の下方に設置したバケット等で回収されるようにしても良い。また、難処理物は、上記のように搬送される過程で、破砕ロータ６の中心の上側に位置するので、破砕ロータ６から滑落することはない。
【００２８】
更に、所定の時間が経過した時点（Ｓ４）で、制御手段１７は、開閉手段２０をシャッタ９が排出口８を閉じるよう動作させると同時に、駆動手段１６を破砕ロータ６が正転するよう動作させる（Ｓ１）。これにより、破砕装置１は図８に示した動作状態に復帰し、破砕室１０にある被破砕物２３を更に破砕することができる。従って、破砕装置１によれば、難処理物を人手によらず除去した後、被破砕物２３の破砕を直ちに続行できるので、被破砕物２３を効率良く破砕することができる。
【００２９】
また、上記のように難処理物が排出口８から落下するとき、難処理物以外の被破砕物２３も排出口８から排出されることは避けられないが、破砕ロータ６が逆転しシャッタ９が排出口８を開けておく所定の時間を最小限に設定すれば、排出口８から排出される被破砕物２３の量は問題視しなくて済む程少なくなる。例えば、難処理物を固定刃４から排出口８まで搬送するのに要する時間が約０．５秒であれば、制御手段１７がシャッタ９に排出口８を開かせ再び排出口８を閉じさるまでの時間、及び駆動手段１６が破砕ロータ６を逆転させ再び正転するまでの時間を、約０．５秒に設定すれば足りる。
【００３０】
尚、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き種々なる改良、修正、又は変形を加えた態様で実施できる。例えば、シャッタ９を開かせる指令、及びロータを逆転させる指令を、オペレータが制御手段１７に直に入力できるようにしても良い。これにより、例えばＰＥＴ樹脂から成るボトルのような中空の難処理物が破砕室１０に残留したときに、オペレータの判断に基づき破砕装置１を動作（Ｓ３）させることができる。上記中空の難処理物は、その自重だけでは十分に破砕ロータ６に押付けられないので、油圧シリンダ等を利用して、積極的に被破砕物２３を下方へ押しても良い。
【００３１】
また、図１に示すように、開口部２の他方の口縁２２は、ホッパ３の底部を構成する壁面部材２５の一部であっても良い。この場合、壁面部材２５は、他方の口縁２２を破砕ロータ６に接近させた姿勢でホッパ３に固定される。更に、スクリーン２４が壁面部材２５に支持されるようにしても良い。破砕ロータ６の周辺を清掃、又はスクリーン２４をその網目の異なるものに交換する場合、壁面部材２５を支軸２６を中心に仮想線で表した位置まで回動させれば、スクリーン２４及び壁面部材２５を、破砕ロータ６から離すことができる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明に係る破砕装置を用いて破砕する被破砕物の材質や形態については、何ら限定されるものではない。また、当該破砕装置の用途は、廃材等の処理工程に限られることはなく、何かの製造又はリサイクル等の工程で、当該破砕装置を使用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に係る破砕装置の要部を示す断面図。
【図２】本発明に係る破砕装置の固定刃、回転刃、及び破砕ロータの相互の配置を示す斜視図。
【図３】（ａ）は本発明に係る破砕装置の回転刃を正面から示す破砕ロータの断面図、（ｂ）はその回転刃の取付構造を示す断面図。
【図４】（ａ）は本発明に係る破砕装置の破砕室を破断し、同装置の破砕ロータ、及び駆動手段の一例を示した平面図、（ｂ）はその要部を示す平面図。
【図５】本発明に係る破砕装置の破砕室を破断し、同装置の破砕ロータ、及び駆動手段の他例を示した側面図。
【図６】本発明に係る破砕装置の要部の構成を示すブロック図。
【図７】本発明に係る破砕装置の動作工程を説明するフローチャート。
【図８】本発明に係る破砕装置の動作の一例を示す要部の断面図。
【図９】本発明に係る破砕装置の動作の他例を示す要部の断面図。
【符号の説明】
【００３４】
１：破砕装置
２：開口部
３：ホッパ
４：固定刃
５：回転軸
６：破砕ロータ
７：回転刃
８：排出口
９：シャッタ
１０：破砕室
１６：駆動手段
１７：制御手段
１９：検出手段
２１，２２：口縁
２３：被破砕物
３１，３２：傾斜面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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