(57)【要約】【課題】本発明は、低振動、低騒音、高効率で粉砕を行える粉砕装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明の粉砕装置は、処理物が投入口から導入されると、モーター６によってランナーが駆動され、該ランナーに装着された回転刃と粉砕室内の固定刃とで処理物を粉砕する粉砕装置であって、モーター６を駆動する電源の電流を検知する電流検知手段１５と、モーター６への通電のスイッチングを行う駆動回路１３と、該駆動回路１３に対するスイッチングのタイミングを決定する制御回路１６とが設けられ、制御回路１６が、所定の回転数におけるモーターの出力トルクを最大出力トルクとし、この回転数以下では該最大出力トルクで一定の出力トルクとなるように通電電流を制御する。【選択図】図１
2005103514.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理物が投入口から導入されると、モーターによってランナーが駆動され、該ランナーに装着された回転刃と粉砕室内の固定刃とで前記処理物を粉砕する粉砕装置であって、前記モーターを駆動する電源の電流を検知する電流検知手段と、前記モーターへの通電のスイッチングを行う駆動回路と、該駆動回路に対するスイッチングのタイミングを決定する制御手段とが設けられ、前記制御手段が、所定の回転数における前記モーターの出力トルクを最大出力トルクとし、前記回転数以下では該最大出力トルクで一定の出力トルクとなるように通電電流を制御することを特徴とする粉砕装置。
【請求項２】
前記制御手段が、前記電流検知手段によって検出された電流値が所定の電流値となるようにスイッチングのデューティー比を増減することを特徴とする請求項１記載の粉砕装置。
【請求項３】
前記電流検知手段によって検出される電流値が所定の電流値となったときに、前記制御手段が、前記駆動回路によって前記モーターの通電をＯＦＦし、電流値が設定電流値より小さくなったときにＯＮにすることを特徴とする請求項１記載の粉砕装置。
【請求項４】
前記電源がスイッチング電源であって、前記制御手段が、前記電流検知手段によって検出された電流値が所定の電流値となるように前記スイッチング電源の出力電圧を増減することを特徴とする請求項１記載の粉砕装置。
【請求項５】
粉砕パターンをモード設定できる粉砕パターン選択スイッチを備え、前記制御手段が、前記選択スイッチで選択した粉砕パターンに対応した前記所定の電流値と比較して電流制御することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の粉砕装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、厨芥や発泡トレー、ペットボトル等を粉砕する粉砕装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境への関心が着実に高まっている。これを反映し、従来食物の屑である厨芥や発泡トレー、ペットボトル等の処理等は行政依存の傾向が強かったが、負荷を分散して廃棄者側で負担する方向に進んでいるといえる。以下、この厨芥や発泡トレー、ペットボトル等を粉砕する粉砕装置について説明する。図１２は従来の粉砕装置の内部構造を透視して示す斜視図である。
【０００３】
図１２において、１は厨芥や水等を投入するための投入口、２は投入口１の直下に設けられ粉砕室壁を構成する中空構造体、３は底板、４は中空構造体２の下部に設けられた粉砕物流入室である。底板３は中空構造体２内で粉砕部と粉砕物流入室４とを仕切るためのものである。
【０００４】
５は中空構造体２の中心位置に垂直に設置されて高速回転する回転軸、６は装置下部に設けられ動力源となるモーターである。７は粉砕物流入室４から外部に向けて取り付けられた粉砕物を排出する排出管、８は中空構造体２内側面に取り付けられた固定刃、９はシンク、１０は水栓である。１１は回転軸５を中心に中空構造体２の内側面にまで伸ばされた回転刃で、固定刃８と対になって粉砕物を粉砕する。１２は回転軸５に取り付けられ回転刃１１を取り付けるランナーである。
【０００５】
このような従来の粉砕装置の動作について説明する。図１２において、厨芥を粉砕する際水栓１０より水を流し、投入口１より厨芥と水等を中空構造体２内に導入する。その後モーター６を起動し、回転軸５を高速で回転させることによりランナー１２および回転刃１１が高速回転し、中空構造体２内に投入されていた厨芥は回転刃１１から受ける衝撃や、固定刃８と回転刃１１との間での切削により粉砕される。粉砕された厨芥物は粉砕物流入室４に流れ込んでいき、排出管７から排出される。
【特許文献１】特開２０００−３４２９８８号公報
【特許文献２】特開２００３−１４４９６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、従来の粉砕装置は、処理物の投入量（負荷量）によらずモーターを回転させているため、モーターの使用効率が悪く、処理物が多い場合や、粉砕の初期時に大きな振動と騒音を発生してしまうという問題点があった。
【０００７】
そこで、本発明は、低振動、低騒音、高効率で粉砕を行える粉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】
【０００８】
上記目的を解決するために本発明は、処理物が投入口から導入されると、モーターによってランナーが駆動され、該ランナーに装着された回転刃と粉砕室内の固定刃とで処理物を粉砕する粉砕装置であって、モーターを駆動する電源の電流を検知する電流検知手段と、モーターへの通電のスイッチングを行う駆動回路と、該駆動回路に対するスイッチングのタイミングを決定する制御手段とが設けられ、制御手段が、所定の回転数におけるモー
ターの出力トルクを最大出力トルクとし、回転数以下では該最大出力トルクで一定の出力トルクとなるように通電電流を制御することを主要な特徴としたものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の粉砕装置によれば、モーターの電流制限を行い、トルクを制御することで、処理物の投入量に関わらず、低振動、低騒音、高効率で粉砕を行えるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の請求項１は、処理物が投入口から導入されると、モーターによってランナーが駆動され、該ランナーに装着された回転刃と粉砕室内の固定刃とで処理物を粉砕する粉砕装置であって、モーターを駆動する電源の電流を検知する電流検知手段と、モーターへの通電のスイッチングを行う駆動回路と、該駆動回路に対するスイッチングのタイミングを決定する制御手段とが設けられ、制御手段が、所定の回転数におけるモーターの出力トルクを最大出力トルクとし、前記回転数以下では該最大出力トルクで一定の出力トルクとなるように通電電流を制御する粉砕装置であり、モーターの使用効率を上げ、粉砕装置運転時の振動、騒音を抑えるという作用を有する。
【００１１】
本発明の請求項２は、請求項１において、制御手段が、電流検知手段によって検出された電流値が所定の電流値となるようにスイッチングのデューティー比を増減する粉砕装置であり、モーターの使用効率を上げ、粉砕装置運転時の振動、騒音を抑えるという作用を有する。
【００１２】
本発明の請求項３は、請求項１において、電流検知手段によって検出される電流値が所定の電流値となったときに、制御手段が、駆動回路によってモーターの通電をＯＦＦし、電流値が設定電流値より小さくなったときにＯＮにする粉砕装置でありモーターの使用効率を上げ、粉砕装置運転時の振動、騒音を抑えるという作用を有する。
【００１３】
本発明の請求項４は、請求項１において、電源がスイッチング電源であって、制御手段が、電流検知手段によって検出された電流値が所定の電流値となるようにスイッチング電源の出力電圧を増減する粉砕装置としたものであり、モーターの使用効率を上げ、粉砕装置運転時の振動、騒音を抑えるという作用を有する。
【００１４】
本発明の請求項５は、請求項１〜請求項４のいずれかの形態において、粉砕パターンをモード設定できる粉砕パターン選択スイッチを備え、制御手段が、選択スイッチで選択した粉砕パターンに対応した所定の電流値と比較して電流制御する粉砕装置であり、粉砕パターンをモード設定することにより、モーターの使用効率を上げ、粉砕装置運転時の振動、騒音を抑えるという作用を有する。
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について図１から図１２を用いて説明する。なお、これらの図面において同一の部材には同一の符号を付しており、また、重複した説明は省略されている。
【００１６】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１について説明する。図１は本発明の実施の形態１における粉砕装置の制御回路を示すブロック図、図２は本発明の実施の形態１における所定の電流値とモーター電流値との関係及びモーター通電タイミング波形を示す第１のグラフ、図３は本発明の実施の形態１における所定の電流値とモーター電流値との関係及びモーター通電タイミング波形を示す第２のグラフ、図６は本発明の実施の形態１，２における電流制御を行った場合と行わない場合のモーターのトルク−回転数特性を示すグラフ、図７は本発明の実施の形態１，２における電流制御を行った場合と行わない場合の粉砕時の回転数変化を
示すグラフ、図８は本発明の実施の形態１，２における電流制御を行った場合と行わない場合の粉砕時の騒音変化を示すグラフ、図９は本発明の実施の形態１，２における電流制御を行った場合と行わない場合の回転数とモーターの効率の相関グラフである。
【００１７】
実施の形態１の粉砕装置は、上述した図１２に示した粉砕装置と同一の構成を有している。このため、図１２を参照するとともに、共通の符号は共通の内容を示すから、詳細な説明は従来の粉砕装置の説明に譲って省略する。
【００１８】
図１において、１３は後述するモーター駆動用電源１４の電圧をスイッチングによりＯＮ、ＯＦＦし、モーター６に通電する駆動回路であり、トランジスタやＦＥＴ、トライアックなどから構成される。１４はモーター駆動用電源であり、通常は交流をダイオードにて直流に変換したものである。１５は電流検知手段であり、シャント抵抗やカレントトランスにより電流を電圧に変換したものなどを利用する。１６は電流検知手段１５により検出された電流値を基に、駆動回路１３のスイッチングのタイミングを決定、命令する制御回路（本発明の制御手段）である。制御回路１６はマイコン等で構成し、電流検知手段１５の検出した電流値を直接入力して実行するのがよい。
【００１９】
このような回路構成をもつ粉砕装置の制御について、以下、図１，図２を用いて説明する。図２において、１８は所定の電流値Ｉのレベルを示す電流値のライン、１９はモーター電流値、２０はモーター通電タイミング波形である。所定の電流値Ｉは回転数Ｎのときの電流値であり、効率のほかに、騒音や振動を考慮して総合的に決めるのが好適である。モーター電流値１９が所定の電流値Ｉより低レベルとなるａ1，ａ2の範囲では、制御回路１６はモーター通電タイミング波形２０のデューティー比を上げる。すなわち制御回路１６は駆動回路１３に対してスイッチングのデューティー比を上げるように命令し、モーター駆動用電源１４をモーター６に通電する時間を長くすることでモーター電流値を上げることができる。
【００２０】
逆に、モーター電流値１９が所定の電流値Ｉより高レベルとなるｂ1，ｂ2，ｂ3の範囲では、制御回路１６はモーター通電タイミング波形２０のデューティー比を下げる。すなわち、制御回路１６は駆動回路１３が行うスイッチングのデューティー比を下げるように命令し、モーター駆動用電源１４をモーター６に通電する時間を短くすることでモーター電流値を下げることができる。
【００２１】
このように制御することにより、実施の形態１の粉砕装置は、モーター電流値１９が所定の電流値Ｉと等しくなるように制御でき、モーター６の出力トルクを一定にできる。というのは、モーター６が電流制御を行わずに回転数Ｎで回転しているときのモーター電流値を電流値Ｉとして電流制御を行うと、モーター６の出力可能な最大トルクは、電流制御をしていない回転数Ｎのときの出力トルクと等しくなる。すなわち、モーター６の回転数が０ｒｐｍのときからこのような電流制御を行えば、モーター６は回転数がＮとなるまで出力トルクが一定となる。
【００２２】
また、図１，図３においては、モーター通電タイミング波形２０がＯＮしているタイミングで、制御回路１６が駆動回路１３のスイッチング素子をＯＮし、モーター駆動用電源１４をモーター６に接続してモーター６に電流を流す。モーター電流値１９が所定の電流値Ｉに達したところで、制御回路１６は駆動回路１３にモーター６への通電をＯＦＦするように命令を出す。これらは制御回路１６にコンパレーターを設けて実行する。これによってモーター電流値１９はピークカットされ、モーター６の出力トルクを一定にできる。このとき所定の電流値Ｉの値を、モーター６が電流制御を行わずに回転数Ｎで回転しているときのモーター電流のピーク値として電流制御を行うと、モーター６の出力可能な最大トルクは、電流制御をしていない回転数Ｎのときの出力トルクと等しくなる。すなわち、
モーター６の回転数が０ｒｐｍのときから電流制御を行えば、モーター６は回転数がＮとなるまでは出力トルクが一定となる。
【００２３】
以上説明したように、モーター電流値１９を所定の電流値Ｉと比較しながら制御することによりモーター６の出力トルクを一定にできる。このときのモーター６のトルク−回転数特性を表現すると、図６の実線で示したようになり、電流制限を行わない場合のモーター６の出力トルクは、破線で示した電流制御無しの場合となる。
【００２４】
ここで、中空構造体２内に処理物が投入され、粉砕が開始された場合を考えると、モーター６の回転数は、まず０ｒｐｍから始まるが、粉砕が進行し、モーター６に対する負荷トルクが減ってくると、モーター６の回転数は上昇していく。このとき回転数がＮとなるまではモーター６の出力トルクは一定であるので、モーター６の回転数は粉砕の進行具合によってのみ変化する。従って急激な回転数変化がなく、低振動、低騒音を可能とした粉砕を行うことができる。
【００２５】
図７は電流制御を行った場合と、行わない場合の粉砕時の回転数変化を示しているが、電流制御無しの場合は粉砕初期において、モーター６の出力トルクの高さゆえに回転数は急激に立ち上がり、振動、騒音を発生するが、電流制御を行うとモーター６の出力トルクは回転数がＮとなるまでは一定であるため、回転数はＮとなるまでは緩やかに上昇することが分かる。続いて、図８に示しているのは、電流制御ありと無しの場合における粉砕装置の騒音レベルを示す。電流制限無しの場合は粉砕初期時に急激に回転数が立ち上がるため、騒音が大きくなるが、電流制御を行った場合、その騒音レベルは低く、且つ一定に保たれ、聴感的にも安定して粉砕を完了することができる。
【００２６】
さらに、図９は電流制御ありと無しの場合におけるモーター６の出力効率−回転数の関係を示したグラフである。電流制御を行わない場合は低回転域での効率は低い。しかし、電流制御を行う場合は、モーター６に印加する見かけ上の電圧が押さえられるため低回転域においても効率のよいポイントで回転しており、モーター６全体として効率を上げることができる。図９においては約３０００ｒｐｍで最高効率を示しているが、上述したように効率のほかに騒音や振動を考慮して総合的に決めるのが好適で、回転数Ｎは２０００ｒｐｍで、モーターの出力トルクが６０００ｇｆ・ｃｍ程度となるように電流制御することで、振動を発生するような被破砕物（硬いものや重量のあるもの、例えば骨や柑橘類や根菜類など）を低振動で粉砕でき、比較的高回転で粉砕するもの（軽いものや弾性のあるもの、例えば魚のかわや、軟骨など）を低トルク、高回転で粉砕することができる。
【００２７】
このように実施の形態１の粉砕装置は、マイコンへのアナログ入力により、直接モーター電流を読み込んで電流制御を行ったり、コンパレーターによりモーター電流値を基準設定と比較し、その出力でモーターの通電をピークカットすることで容易に電流制御を行い、モーターの出力トルクを一定に制御できる。
【００２８】
なお、実施の形態１の粉砕装置は、発泡トレー、ペットボトルなどの粉砕を行う粉砕装置に適用することができる。この場合、発泡トレーやペットボトル用に回転刃や回転刃の先端部材を変えて粉砕する。そしてこの場合も、モーターの電流値を検知し、電流制御を行うことにより、低振動、低騒音の粉砕装置を実現できる。
【００２９】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２について説明する。図４は本発明の実施の形態２における粉砕装置の制御回路を示すブロック図、図５は本発明の実施の形態２における所定の電流値とモーター電流値との関係及びモーター通電タイミング波形を示すグラフである。
【００３０】
実施の形態２の粉砕装置は、上述した図１２に示した粉砕装置と同一の構成を有している。このため、図１２を参照するとともに、共通の符号は共通の内容を示すから、詳細な説明は従来の粉砕装置の説明に譲って省略する。なお、上述した図６，図７，図８，図９は実施の形態２においても参照する。
【００３１】
図４において、１３は駆動回路、１５は電流検知手段、１６は制御回路、１７はモーター駆動用電源としてのスイッチング電源である。制御回路１６は、電流検知手段１５によって検出された電流値を基に、スイッチング電源１７の出力電圧を制御する。
【００３２】
このような回路構成を持つ粉砕装置の制御について、以下図４，図５を用いて説明する。１８は所定の電流値Ｉのレベルを示す電流値のライン、１９はモーター電流値、２１はスイッチング電源出力電圧である。モーター電流値１９が所定の電流値Ｉより低レベルとなるａ1，ａ2の範囲では、制御回路１６はスイッチング電源出力電圧２１を上げる。すなわち制御回路１６はスイッチング電源１７に対して出力電圧を上昇させるように、スイッチング周波数やデューティー比を制御する。
【００３３】
逆に、モーター電流値１９が所定の電流値１８より高レベルとなるｂ1，ｂ2，ｂ3の範囲では、制御回路１６はスイッチング電源出力電圧２１を下げる。すなわち、制御回路１６がスイッチング電源１７に対して出力電圧を下降させるように、スイッチング周波数やデューティー比を制御する。
【００３４】
このようにモーター６に印加される電圧を直接制御することで、モーター電流値１９が所定の電流値Ｉと等しくなるように制御でき、モーター６の出力トルクを一定にできる。このとき所定の電流値Ｉを、モーター６が電流制御を行わずに回転数Ｎで回転しているときのモーター電流値として電流制御を行うと、モーター６の出力可能な最大トルクは電流制御をしていないときの回転数Ｎの時の出力トルクと等しくなる。つまりモーター６の回転数が０ｒｐｍのときから電流制御を行えば、モーター６は回転数がＮとなるまでは出力トルクが一定となる。
【００３５】
実施の形態２の粉砕装置においても、中空構造体２内に処理物が投入され、電流制御を行いながら粉砕が行われると、モーター出力トルクや、回転数の変化、及び振動、騒音値は、図６，図７，図８，図９に示すように変化する。従って、詳細な説明は実施の形態１に譲るが、実施の形態１と同様に、高効率、低振動、低騒音の粉砕を行うことができる。
【００３６】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３について説明する。図１０は本発明の実施の形態３における粉砕装置の制御回路を示すブロック図、図１１は本発明の実施の形態３における複数の粉砕パターンに合わせて電流制御を行った場合のモーターのトルク−回転数特性を示すグラフである。
【００３７】
実施の形態３の粉砕装置は、上述した図１２に示した粉砕装置と同一の構成を有している。このため、図１２を参照するとともに、共通の符号は共通の内容を示すから、詳細な説明は従来の粉砕装置の説明に譲って省略する。なお、上述した図６，図７，図８，図９は実施の形態３においても参照する。
【００３８】
図１０において、１３は駆動回路、１４はモーター駆動用電源、１５は電流検知手段、１６は制御回路、２２は粉砕パターンを利用者が選択する選択スイッチである。粉砕パターンは粉砕の強度、すなわち粉砕時のモーター６の出力トルクをモード選択するものである。制御回路１６は、選択スイッチ２２によって選択された粉砕モードに対応した電流制御を行う。
【００３９】
このような回路構成を持つ粉砕装置の制御について、以下図１０，図１１を用いて説明する。制御回路１６は、選択スイッチ２２によって選択されたモーター６の最大トルクＴ1,Ｔ2，Ｔ3，Ｔ4に対応したモーター６の所定の電流値Ｉ1,Ｉ2，Ｉ3，Ｉ4と、電流検知手段１５の検出した電流との比較により、モーター電流値１９を制御する。このとき選択されたモーターの最大出力トルクが大きい場合、制御回路１６は電流値Ｉを大きく設定して電流制御を行う。逆に、選択されたモーターの最大出力トルクが小さい場合、制御回路１６は所定の電流値Ｉを小さく設定して電流制御を行う。所定の電流値Ｉが大きい場合、粉砕時のモーター出力トルクは大きくなり、粉砕は短時間で終了させることができるが、やや振動、騒音値も高くなる。所定の電流値が小さい場合は、粉砕時のモーター出力トルクは小さくなり、粉砕時間はやや長くなるが、振動、騒音値は小さくすることができる。従って、処理物の質や量に合わせて利用者が好みの粉砕パターンを選択できる。好ましくは、回転数Ｎは１８００〜２２００ｒｐｍ、モーターの出力トルクが９０００〜４０００ｇｆ・ｃｍとなる範囲で複数段に設定できるようにしておくと、振動を発生するような被破砕物（硬いものや重量のあるもの、例えば骨や柑橘類や根菜類など）を低振動で粉砕したり、比較的高回転で粉砕するもの（軽いものや弾性のあるもの、例えば魚のかわや、軟骨など）を短時間に粉砕することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、厨芥や発泡トレー、ペットボトルなどの粉砕を最適化できる粉砕装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施の形態１における粉砕装置の制御回路を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態１における所定の電流値とモーター電流値との関係及びモーター通電タイミング波形を示す第１のグラフ
【図３】本発明の実施の形態１における所定の電流値とモーター電流値との関係及びモーター通電タイミング波形を示す第２のグラフ
【図４】本発明の実施の形態２における粉砕装置の制御回路を示すブロック図
【図５】本発明の実施の形態２における所定の電流値とモーター電流値との関係及びモーター通電タイミング波形を示すグラフ
【図６】本発明の実施の形態１，２における電流制御を行った場合と行わない場合のモーターのトルク−回転数特性を示すグラフ
【図７】本発明の実施の形態１，２における電流制御を行った場合と行わない場合の粉砕時の回転数変化を示すグラフ
【図８】本発明の実施の形態１，２における電流制御を行った場合と行わない場合の粉砕時の騒音変化を示すグラフ
【図９】本発明の実施の形態１，２における電流制御を行った場合と行わない場合の回転数とモーターの効率の相関グラフ
【図１０】本発明の実施の形態３における粉砕装置の制御回路を示すブロック図
【図１１】本発明の実施の形態３における複数の粉砕パターンに合わせて電流制御を行った場合のモーターのトルク−回転数特性を示すグラフ
【図１２】従来の粉砕装置の内部構造を透視して示す斜視図
【符号の説明】
【００４２】
１    投入口
２    中空構造体
３    底板
４    粉砕物流入室
５    回転軸
６    モーター
７    排出管
８    固定刃
９    シンク
１０    水栓
１１    回転刃
１２    ランナー
１３    駆動回路
１４    モーター駆動用電源
１５    電流検知手段
１６    制御回路
１７    スイッチング電源
１８    電流値のライン
１９    モーター電流値
２０    モーター通電タイミング波形
２１    スイッチング電源出力電圧
２２    選択スイッチ
【図１】
2005103514.tif 000003
【図２】
2005103514.tif 000004
【図３】
2005103514.tif 000005
【図４】
2005103514.tif 000006
【図５】
2005103514.tif 000007
【図６】
2005103514.tif 000008
【図７】
2005103514.tif 000009
【図８】
2005103514.tif 000010
【図９】
2005103514.tif 000011
【図１０】
2005103514.tif 000012
【図１１】
2005103514.tif 000013
【図１２】
2005103514.tif 000014