(57)【要約】【課題】  ダンパーが存在しない状態であっても、両歯板の開放時にビリ砂利が未破砕のまま下方に落下することを規制し、かつ両歯板の中心部のビリ砂利の中割りあるいは未破砕のまま下方に落下することを規制して、良好な破砕作業を行うことのできる砂利破砕方法、およびその装置を提供すること。【解決手段】  砂利破砕装置１には、一対の破砕板１９，２１と、一方側の破砕板１９を振動させる振動モータ２７と、他方側の破砕板２１を破砕板１９に対して押付け及び離間する方向に揺動させる揺動手段とが備えられている。両破砕板１９，２１の間に設けられる破砕部１７に、上方から砂利４５と水Ｗとを供給しつつ、砂利４５を両破砕板１９，２１の挟付け力によって破砕する。破砕板２１が揺動する際に、両破砕板１９，２１において砂利４５を破砕する破砕部１７における最大離間距離は約３０ｍｍ以下とされている。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の破砕板と、一方側の破砕板を振動させる振動手段と、他方側の破砕板を相手側の破砕板に対して押付け及び離間する方向に揺動させる揺動手段とを備え、前記両破砕板の間に設けられる破砕部に上方から砂利と水とを供給しつつ、前記砂利を両破砕板の挟付け力によって破砕する砂利破砕装置であって、
前記他方側の破砕板が揺動する際に、前記両破砕板において砂利を破砕する破砕部における最大離間距離が、約３０ｍｍ以下とされていることを特徴とする砂利破砕装置。
【請求項２】
互いに対向して設けられた一対の破砕板において、一方側の破砕板を振動させ、他方側の破砕板を相手側の破砕板に対して押付け及び離間する両方向に揺動させながら、両破砕板の間に砂利と水とを供給しつつ前記砂利を破砕する方法であって、
前記他方側の破砕板が揺動するときに、前記両破砕板において砂利を破砕する破砕部における最大離間距離が約３０ｍｍ以下とされていることを特徴とする砂利破砕方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、砂利（特に、庭の敷石等にしか利用できなかったビリ砂利（粒度５mm〜１０mmの砂利））を破砕して砂（粒度５mm以下）にできる砂利破砕方法およびその装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
昭和３０年代までは、土木建築用コンクリートに使用する骨材としての砂、砂利は、主として河川から採取されたものが使用されていた。しかし、昭和４０年頃から河川の砂利の採取規制が始まり、その後も次第に採取規制が厳しくなり、現在では河川の砂利の採取が禁止になっている。
一方、建設業界においては、砂、砂利の需要が益々増大してきた。このため、河川以外の砂利採取地として、河川周辺の農地、山、海等から砂利、砂が採取された。更に、現在では、山の砕石等が採取され始めている。
【０００３】
砂利および砂は、砂利プラント工場において、砂利の原石を水で洗浄しながら、篩分けし、次のように粒度によって分類されている。つまり、粒度約５mm以下を「砂」、粒度約５mm〜約１０mmを「ビリ砂利」、粒度約１０mm〜約２５mmを「砂利」、及びその他に分類されている。この内、土木建築用コンクリートの骨材として使用されるのは、砂及び砂利である。
従って、多くの砂利プラント工場においては、粒度約５mm〜約１０mmのビリ砂利は、ほとんど使用されることなく、大量に山積みされたまま放置されている。
本発明者は、特にビリ砂利を破砕して砂とする方法および装置に関する研究を平成５年から継続して行っている。例えば、特許第２５６８４７３号、特許第２８７６５６７号、特許第２９８６７９３号、特開２００２−３７００３８号、特開２００３−１５９５３７号などの発明を行っている。
【０００４】
このうち特許第２５６８４７３号、特許第２８７６５６７号、特許第２９８６７９３号については、いずれも、山と谷とからなる断面凹凸状の歯を多数設けた一対の歯板の歯の山と谷とを噛み合わせ、少なくともいずれか一方の歯板を振動させ、両歯板の押圧力、歯板の振動による衝撃力により、ビリ砂利を破砕する発明に関するものである。
このうち、特許第２５６８４７３号、特許第２８７６５６７号は、大気中でビリ砂利破砕を行う。大気中でのビリ砂利の落下速度は毎秒約４９０cmと大きいため、両歯板が開放した時に未破砕のまま下方に落下するビリ砂利が約５０％に達してしまう。
さらに、破砕が大気中で行われていたため、両歯板の歯部分にビリ砂利が圧着、目詰まりすることから、この目詰まりした砂利、砂の除去作業を強いられた。加えて、破砕時に粉塵が発生するので、作業者に害を与えるばかりでなく、風の強い日には近隣の居住者へも悪影響を及ぼす欠点があった。
【０００５】
この欠点を解消するための特許第２９８６７９３号は、両歯板の破砕部を水中に位置させ、水中でビリ砂利を破砕するものである。この特許では、水中でビリ砂利破砕を行うため、両歯板の歯部分の目詰まりおよび粉塵等の弊害は解消された。水中におけるビリ砂利の落下速度は、大気中での落下速度に比較すると毎秒２４０cmと遅くなったものの、依然として両歯板の開放時に未破砕のまま下方に落下する量（破砕ロス）が多かった。また、破砕部を水中に位置させるため、装置の他の部分まで浸水させる都合上、装置が大型化すると共に、水により錆が発生する欠点があった。
【０００６】
この欠点を解消するための特開２００２−３７００３８号では、両歯板の破砕部下部に開閉自在なダンパーを設けることにより、両歯板の開放時に未破砕のビリ砂利の落下を防止した。このとき、ダンパーの開閉運動は、水中では行えないことから、ダンパー及び歯板によって形成される貯留部に、ビリ砂利を水と共に投入し、両歯板が砂利を破砕する部位のみを水中にして破砕するように構成した。
ところで、上記特開２００２−３７００３８号においても、依然として破砕された砂の中に中割り、あるいは未破砕のビリ砂利が含まれていた。ビリ砂利は空隙率が約４０％と少ないことに加え、ビリ砂利を破砕することによる表面積・容積の増大により、破砕作業中に両歯板の破砕部間にビリ砂利が充満する。すると、破砕部の間には空隙がなくなり、それ以上の破砕ができなくなる、換言すれば両歯板の破砕部間で破砕されているビリ砂利に空隙がなくなることにより、高密度化する。こうして、中心部の多量のビリ砂利は中割り、あるいは未破砕のまま下方に落下していた。この問題点を解決するため、特開２００３−１５９５３７号では、ビリ砂利を水及び空隙形成材（例えば、発泡スチロール）と共に、両歯板内に送り込んで、破砕する構成とした。こうして、空隙形成材によって十分な空隙を形成した状態でビリ砂利を破砕するため、破砕されたビリ砂利の表面積、容積が増大しても、両破砕板間の破砕部で高密度化する際に十分な空隙が形成される。このため、破砕部によるビリ砂利の破砕を容易に促進させ、中心部のビリ砂利が中割り、あるいは未破砕のまま下方に落下して破砕ロスを発生することを防止した。
ところが、上記特開２００３−１５９５３７号に開示された発明では、ダンパーが必須の構成要件となっていることに加えて、ビリ砂利とは別に空隙形成材を投入しなければならない。装置の故障を減らし、メンテナンスを簡易とするためには、構造をできるだけ簡易とし、構成物を減少することが好ましい。
【０００７】
【特許文献１】特許第２５６８４７３号
【特許文献２】特許第２８７６５６７号
【特許文献３】特許第２９８６７９３号
【特許文献４】特開２００２−３７００３８号
【特許文献５】特開２００３−１５９５３７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ダンパーが存在しない状態であっても、両歯板の開放時にビリ砂利が未破砕のまま下方に落下することを規制し、かつ両歯板の中心部のビリ砂利の中割りあるいは未破砕のまま下方に落下することを規制すると共に、できるだけ構成要件が少ないビリ砂利破砕方法、およびその装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段、作用および発明の効果】
【０００９】
本発明者は、鋭意検討の結果、ビリ砂利を破砕する一対の破砕板の最大離間距離を所定の大きさに設定することにより、上記課題を解決できることを見出し、基本的には本発明を完成するに至った。つまり、最大離間距離を大きく設定すると、ビリ砂利の落下速度が大きくなりすぎるため、破砕板が開放したときに破砕されない状態のビリ砂利が素通りして、破砕ロスを発生する。一方、最大離間距離が小さすぎると、ビリ砂利が両破砕板の間の破砕部に供給されず、破砕作業が行われないことになる。そこで、本発明者は、最大離間距離に関する検討を行ったところ、約３０ｍｍ以下であり、かつビリ砂利が入り込むことができる程度の大きさ（約５ｍｍ以上）に設定すると、上記両課題を一挙に解決できることを見出した。すなわち、（１）ダンパーを用いることなく、ビリ砂利の素通りを防止することが可能であること、及び（２）空隙形成材（発泡スチロール）を用いなくても、ビリ砂利の中割れを規制することが可能であることを見出した。これは、最大離間距離を最適化することにより、両破砕板の間に供給されるビリ砂利が、最大でも２列程度に押さえられることから、中割れ（破砕板ではなく、両隣のビリ砂利からの押圧によって、割れてしまう現象）することなく、全量を砂に破砕することができたものと思われる。
【００１０】
こうして、上記課題を解決するための砂利破砕装置は、一対の破砕板と、一方側の破砕板を振動させる振動手段と、他方側の破砕板を相手側の破砕板に対して押付け及び離間する方向に揺動させる揺動手段とを備え、前記両破砕板の間に設けられる破砕部に上方から砂利と水とを供給しつつ、前記砂利を両破砕板の挟付け力によって破砕するものであって、前記他方側の破砕板が揺動する際に、前記両破砕板において砂利を破砕する破砕部における最大離間距離が、約３０ｍｍ以下とされていることを特徴とする。
また、上記課題を解決するための砂利破砕方法は、互いに対向して設けられた一対の破砕板において、一方側の破砕板を振動させ、他方側の破砕板を相手側の破砕板に対して押付け及び離間する両方向に揺動させながら、両破砕板の間に砂利と水とを供給しつつ前記砂利を破砕する方法であって、前記他方側の破砕板が揺動するときに、前記両破砕板において砂利を破砕する破砕部における最大離間距離が約３０ｍｍ以下とされていることを特徴とする。
【００１１】
両発明において、「砂利」とは、ビリ砂利（粒度約５ｍｍ〜約１０ｍｍ）に加えて、砂利（粒度約１０ｍｍ〜約２５ｍｍ）を含む。このうち、好ましい対象としては、ビリ砂利である。なお、一対の破砕板において、砂利を破砕する破砕部の表面には、互いに嵌合可能な凹凸を設けておくことが好ましい。
最大離間距離は、好ましくは約３０ｍｍ以下、更に好ましくは約２５ｍｍ以下、更に好ましくは約２０ｍｍ以下、更に好ましくは約１５ｍｍ以下である。また、最大離間距離の下限値としては、約５ｍｍ、好ましくは約１０ｍｍとする。
本発明によれば、一対の破砕板の間に、上方から砂利と水とを供給しつつ、揺動手段によって破砕板を揺動させる。この破砕板は、相手側の破砕板に対して、押し付け及び離間する方向に揺動しながら、砂利を破砕する。このとき、両破砕板が砂利を破砕する破砕部の最大離間距離は、所定の幅に設定されているので、砂利（特に、ビリ砂利）が素通りすることなく、かつ中割れを起こすことなく、スムーズな破砕作業を行うことができる。
【００１２】
なお、本発明のように、最大離間距離を小さく設定すると、砂利を一度に破砕できる量が少なくなってしまう。このため、砂利を破砕可能な破砕部の長さを大きく設定することにより、作業スピードを高め、作業の効率化を図ることができる。こうして、本発明において、両破砕板における破砕部の長さは、前記砂利が落下する方向に沿って約１０ｃｍ以上に設定されており、かつその破砕部の上方部分は、外方に向かって開放されているという構成を採用することが好ましい。このとき、破砕部の長さの上限としては、特に限定されないが、好ましくは約１００ｃｍ以下、更に好ましくは約５０ｃｍ以下、更に好ましくは約３０ｃｍ以下である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明するが、本発明の技術的範囲は、これらの実施形態によって限定されるものではなく、発明の要旨を変更することなく様々な形態で実施することができる。また、本発明の技術的範囲は、均等の範囲にまで及ぶものである。
【００１４】
図１には、本実施形態の砂利破砕装置１（以下、単に「装置１」という。）の概要を示した。
この装置１には、図示一対の破砕板１９，２１と、一方側の破砕板１９を振動させる振動モータ２７（本発明における振動手段に該当する）と、他方側の破砕板２１を相手側の破砕板１９に対して押付け及び離間する方向に揺動させる機構（後に詳述する）が備えられている。装置１の駆動によって、両破砕板１９，２１の間に、上方から砂利４５（特に、ビリ砂利）と水Ｗとを供給しつつ、破砕板２１の揺動によって、砂利４５を両破砕板１９，２１の挟付け力によって破砕することができる。
【００１５】
破砕板１９，２１の長さ方向には、図２に示すように、山部１１と谷部１３とからなる歯部１５が多数設けられている。歯部１５の山部１１は、長さ方向の両端側が低くなるように傾斜されており、中央部は平坦部７７によって高くされている。このうち、山部１１のうち下方に設置される部分は、両破砕板１９，２１の挟み付けによって、砂利を破砕する破砕部１７とされている。この破砕部１７は長さ方向に沿って、約２０ｃｍとされている。山部１１の長さ方向の中央に平坦部７７を設けることにより、両破砕板１９，２１を設置したときの上側の開口部（山形に傾斜させた他方により形成される）を拡開方向に拡げ、砂利供給性を向上させる。加えて、粒度５mm〜１０mmのビリ砂利のみならず、粒度１０mm〜２５mmの砂利をも平坦部７７間で予備破砕した後、破砕部１７間で破砕することができる。
【００１６】
また、砂利４５を平坦部７７へ供給させることにより、破砕部１７として使用していない上方の破砕板１９，２１の歯部１５の摩耗を防止することができる。さらに、破砕部１７として使用する歯部１５への砂利４５の流し込みを容易にし、砂利４５の供給性をより向上させることができる。なお、各破砕板１９，２１は、側断面が山形とされているので、一方の破砕部１７が摩耗した場合には、各破砕板１９，２１の上下を反転させて用いることができる。
一方側の破砕板１９は、破砕部１７を下方に向け、基台２３に対して振動可能に取付けられた取付板２５の表面側（図１において、左側）に取り付けられている。この取付板２５は、基台２３の上板２４から、吊り下げられている。また、上板２４の下面側からは、鉛直下方に支持板２２が垂下されており、取付板２５は支持板２２に対して、防振ゴム２６を介して固定されている。また、取付板２５の裏面側には、破砕板１９を振動させる振動モータ２７が設けられている。この振動モータ２７は、取付板２５の裏面側において、破砕板１９の中間位置よりも低い位置から水平に突設された台部２８に載置されている。
【００１７】
台部２８の下端縁は、取付板２５の下端まで延設されており、特に破砕部１７及びその近傍を振動させるようになっている。また、取付板２５の下方部における裏面側には、圧縮スプリング３０が設けられている。この圧縮スプリング３０は、基台２３側から延設された受板部３２との間に設けられている。装置１の駆動時には、相手側の破砕板２１が、破砕板１９に向かって押圧される。このときには両破砕板１９，２１の間隔がゼロとなり、更に僅かに破砕板１９を押し込む設定となっている。ここで、圧縮スプリング３０が、僅かに圧縮方向に押し込まれることで、押圧力に対抗するようになっている。また、振動モータ２７の上方には、同様に圧縮スプリング５９が、基台２３側と取付板２５との間に設けられている。この圧縮スプリング５９は、振動モータ２７からの振動が、基台２３に対して直接伝導されるのを防止し、振動効率を向上させる。
【００１８】
他方側の破砕板２１は、破砕部１７を下方に向け、揺動部２９に取り付けられている。揺動部２９には、偏心軸３１に装着された揺動板３３が設けられている。この揺動板３３は、ベルト３４を介して偏心軸３１に連結された駆動モータ６９を回転させることにより、図１中において、上左及び下右の方向に動く。揺動板３３が左上に動くときには、破砕板２１は相手側の破砕板１９に対して押圧するように動いて、砂利４５を破砕する（図４を参照）。一方、揺動板３３が右下に動くときには、破砕板２１は相手側の破砕板１９から離間して、破砕部１７を開放し、破砕された砂利４５（すなわち、砂４６）を下方に排出させる（図１及び図３を参照）。揺動板３３の上下左右動の移動距離は、上下方向が約２０mm、左右方向が約１５mmとされている。また、その運動は毎秒３〜４回行われる。
揺動板３３の下端には、基台２０との間にトグルプレート６３が設けられており、揺動板３３の揺動を制御している。また、トグルプレート６３の上方には、基台２０と揺動板３３とを連結するテンションロッド６５が設けられている。テンションロッド６５において、基台２０側には、揺動板３３の揺動力を制御するスプリング６１が設けられている。こうして、本実施形態においては、揺動手段は、主として、駆動モータ６９、ベルト３４、偏心軸３１、揺動板３３によって構成される。
【００１９】
図２に示すように、両破砕板１９，２１は、下側の破砕部１７において互いの山部１１と谷部１３とが噛み合うようにして設置されている。また、両破砕板１９，２１は、上方から下方に向かって間隔が狭まり、かつ両破砕部１７は、ほぼ鉛直下方に向くように設置されている。なお、両破砕板１９，２１の傾斜角度は、調整可能に構成することが好ましい。
両破砕板１９，２１の上方には、砂利ホッパ３９が設置されている。この砂利ホッパ３９には、両破砕板１９，２１の間に砂利４５を所定量ずつ供給する羽根車４１が設けられている。この羽根車４１による砂利供給は、両破砕板１９，２１間への過剰の砂利供給時には停止させる構成とすることが好ましい。また、砂利ホッパ３９による砂利４５の供給部位に近接させて、水Ｗを供給する水供給口５１が設けられている。なお、水Ｗは、給水管５５を通じて供給される。装置１の駆動中には、両破砕板１９，２１の間に、砂利４５が水Ｗと共に供給される。
また、基台２３の下部には、水槽５３が設置されている。この水槽５３の内部には、軸体から螺旋状の羽を延設させた砂搬出機構７１が設けられている。この砂搬出機構７１の上端部に設けられたモータ７２を駆動させることにより、水槽５３の底部に溜まった砂４６を外方に搬出することができる。
【００２０】
次に、装置１を使用して、砂利４５を破砕する方法について説明する。
まず、砂利ホッパ３９内に砂利４５を連続的に投入する。次に、振動モータ２７を駆動させることにより破砕板１９を振動させると共に、駆動モータ６９を駆動させることにより揺動部２９を介して破砕板２１を揺動させる。
次に、砂利ホッパ３９の羽根車４１を回しながら、両破砕板１９，２１間の破砕部１７に砂利４５を所定量ずつ供給する。このとき同時に、水供給口５１から水Ｗを供給する。
【００２１】
揺動部２９の揺動に伴って、破砕板２１が右下動すると、両破砕板１９，２１の破砕部１７が開放され、砂利４５と水Ｗが破砕部１７に入り込む（図３）。このとき、両破砕板１９，２１の間は最も開放して、最大離間距離Ｌとなる。この最大離間距離Ｌは、約１５ｍｍとなるように設定されている。この程度の離間距離であると、砂利４５は両破砕板１９，２１の間に、せいぜい２列となる程度であり、３列となることは少ないものと考えられる。このため、両破砕板１９，２１が押し付けられると、ほとんど全ての砂利４５は、いずれかの破砕板に接触しつつ破砕されることになるので、中割れを起こしたり、素通りをしてしまうことがなくなる。
【００２２】
破砕板２１が左上動すると、両破砕板１９，２１の破砕部１７が閉鎖される（図４）。すると、砂利４５は水Ｗの中で破砕される。このとき、破砕板１９は振動しており、振動による衝撃力及び両破砕板１９，２１の押圧力により、重ね割り破砕されて砂となる。破砕された砂の粒子の表面は、水Ｗにより被膜されるため、砂の粒子の破砕部１７の歯部１５への圧着を抑制し目詰まりは発生しない。
次に、破砕板２１が右下動すると、破砕された砂利４５が、下方に排出されると共に、上記したように次の砂利４５が破砕部１７に入り込む。なお、下方に排出された砂は、水槽５３内に沈降し、砂搬出機構７１によって、水の外方に取り出される（図示、水槽５３の右側）。
【００２３】
このように、本実施形態によれば、一対の破砕板１９，２１の間に、上方から砂利４５と水Ｗとを供給しつつ、揺動モータ６９の駆動によって破砕板２１を揺動させる。破砕板２１は、相手側の破砕板１９に対して、押し付け及び離間する方向に揺動しながら、砂利４５を水中で破砕する。このとき、両破砕板１９，２１が砂利４５を破砕する破砕部１７の最大離間距離Ｌは、所定の幅（約１５ｍｍ）に設定されているので、砂利４５が素通りすることなく、かつ中割れを起こすことなく、スムーズな破砕作業を行うことができる。
【００２４】
また、砂利４５を破砕可能な破砕部１７の長さは、約２０ｃｍと大きく設定されているので、作業スピードを高め、作業の効率化を図ることができる。
さらに、破砕部１７の歯部１５に圧着する砂を、水Ｗおよび両破砕板１９，２１の振動作用により完全に剥離し、目詰まりが解消される。このため、破砕ロスおよび目詰まりした砂、砂利の除去作業が皆無となり、破砕効率を向上させることができる。
また、破砕は両破砕板１９，２１の間に水Ｗを貯留させた状態で行われるため、大気中での砂利破砕の際に発生していた粉塵の発生、粉塵公害が皆無となり、作業者および近隣の居住者へ粉塵により悪影響を及ぼすことがない。
加えて、破砕部１７のみに水を流し込めばよいため、装置を小型化できると共に、装置の他の部分まで浸水させる必要がなく、水により錆が発生する可能性が減少する。
【００２５】
なお、本実施形態では、破砕部１７の下方に、砂利４５の素通りを防止するダンパーを設けていないが、そのような構成を設けたものも本発明の技術的範囲に含まれることは勿論である。
また、本実施形態では、砂利４５を砂に破砕する方法のみについて、説明しているが、装置１では破砕板１９，２１が上方に開放するように側断面が山形に形成されているので、粒径が約１０ミリ以上の砂利を破砕して砂とするためにも用いることができる。
また、本実施形態の破砕板１９，２１には、山部１１と谷部１３とからなる歯部１５を設けているが、本発明によれば、破砕板には、歯部１５のような凹凸を設けることなく、滑らかな状態としてもよい。
また、両破砕板１９，２１の破砕部１７の歯部１５の噛合間隔は、間隔調整機構等により調整自在とすることが望ましいが、調整自在としなくてもよい。
本発明の揺動手段の構成としては、本実施形態に限定されず、例えば偏心軸を設けた揺動モータによって直接的に破砕板２１を揺動させてもよい。この他にも、当業者であれば、従来の技術を用いて、様々な構成を与えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】砂利破砕装置の概要を示す構造図である。
【図２】破砕板の斜視図である。
【図３】両破砕板が開放したときの様子を示す側断面図である。
【図４】両破砕板が閉止したときの様子を示す側断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１…砂利破砕装置
１７…破砕部
１９，２１…破砕板
２７…振動モータ（振動手段）
３１…偏心軸（揺動手段）
３３…揺動板（揺動手段）
４５…砂利
６３…トグルプレート（揺動手段）
６９…駆動モータ（揺動手段）
Ｌ…最大離間距離
Ｗ…水
【図１】
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【図２】
2005125157.tif 000004
【図３】
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【図４】
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