(57)【要約】【課題】汚泥ケーキなどの廃材から簡易な機構で廃材粒を製造する。【解決手段】裁断ステージＳ１において、回転体１０の内面には突片アレイ３２が形成され、それはカッターユニット１６と部分的に噛み合っている。カッターユニット１６は従動運動可能に設けられており、そこには上流から下流にかけて複数の主カッターＣ１〜Ｃ５が設けられている。突片の作用によって汚泥塊が回転運動し、その際において主カッターによって汚泥塊が押しつぶされて切断される。これが段階的に繰り返されて所定のサイズをもった裁断片が生成される。それが造粒された上で分球される。【選択図】図３
2007319780.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも裁断ステージを有する廃材処理装置であって、
前記裁断ステージは、
ケーキ状の廃材が投入され、内周面に複数の突出部材を有する第１中空容器部分と、
前記第１中空容器部分の内部に設けられたカッターユニットと、
を有し、
前記第１中空容器部分は前記カッターユニットに対して相対的に回転し、これにより、前記複数の突出部材と協働して前記カッターユニットが前記廃材を裁断して複数の裁断片を生成する、
ことを特徴とする廃材処理装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置において、
前記廃材は、岩石から砂又は骨材を生成する過程で生じる材料を含有した粘土状物である、
ことを特徴とする廃材処理装置。
【請求項３】
上流から下流にかけて少なくとも裁断ステージ及び造粒ステージが設けられた廃材造粒装置であって、
前記裁断ステージは、
ケーキ状の廃材が投入され、内周面に複数の突出部材を有する第１中空容器部分と、
前記第１中空容器部分の内部に設けられたカッターユニットと、
を有し、
前記第１中空容器部分は前記カッターユニットに対して相対的に回転し、これにより、前記複数の突出部材と協働して前記カッターユニットが前記廃材を裁断して複数の廃材片を生成し、前記第１中空容器部分内で前記各裁断片が下流側へ送られ、
前記造粒ステージは、前記第１中空容器部分から送られてきた各廃材片を内周面上で転がして廃材粒に成形する第２中空容器部分を有する、
ことを特徴とする廃材造粒装置。
【請求項４】
請求項３記載の装置において、
前記第１中空容器部分の内周面には前記第１中空容器部分の回転中心軸方向に並んだ複数の突出部材列からなる突出部材アレイが形成され、
前記各突出部材列は円周方向に沿って整列した複数の突出部材で構成され、
前記カッターユニットは前記複数の突出部材列の並びに対応した並びを有する複数の主カッターを有する、
ことを特徴とする廃材造粒装置。
【請求項５】
請求項４記載の装置において、
前記複数の主カッターは、前記回転中心軸方向と平行な回転軸に設けられ、且つ、前記第１中空容器部分の内周面に周縁が近接あるいは内接した状態で配置された複数の円板状部材であり、
前記複数の主カッターは、前記第１中空容器部分の下部空間において、前記複数の突出部材列に対して交互に且つ部分的に差し込まれた状態で配置された、
ことを特徴とする廃材造粒装置。
【請求項６】
請求項５記載の装置において、
前記複数の主カッターは回転自在な状態で設けられ、
前記第１中空容器部分の回転に伴って前記複数の主カッターが従動回転し得る、
ことを特徴とする廃材造粒装置。
【請求項７】
請求項５記載の装置において、
前記複数の主カッターが設けられた回転軸は前記第１中空容器部分における円形断面上の垂直中心線から一方側に変位した位置に設定された、
ことを特徴とする廃材造粒装置。
【請求項８】
請求項４記載の装置において、
前記複数の主カッターにおける間隔が上流から下流にかけて段階的に狭くされた、
ことを特徴とする廃材造粒装置。
【請求項９】
請求項４記載の装置において、
前記複数の主カッターの隙間にはそれを横切って複数の副カッターが設けられた、
ことを特徴とする廃材造粒装置。
【請求項１０】
請求項３記載の装置において、
前記第１中空容器部分と前記第２中空容器部分は互いに連結されて単一の中空容器を構成し、
前記中空容器を回転駆動する駆動機構が設けられた、
ことを特徴とする廃材造粒装置。
【請求項１１】
請求項３記載の装置において、
前記造粒ステージの後段には前記廃材粒を取り出す分球ステージが設けられた、
ことを特徴とする廃材造粒装置。
【請求項１２】
請求項３記載の装置において、
前記廃材、前記廃材片又は前記廃材粒に対して粉体を添加する手段が設けられた、
ことを特徴とする廃材造粒装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は廃材処理装置及び廃材造粒装置に関し、特に裁断工程及び造粒工程が実行される装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
岩石の破砕によってコンクリート用の骨材あるいは砂を製造する工程を実行した結果（特に湿式製砂工程を実行した結果）、廃材として汚泥ケーキが生じる。汚泥ケーキは、骨材あるいは砂として利用できない高い粘性をもった粘土状物である。それは、細かい粒子又は粉体の集合体であって、例えば３５％程度の含水率を有する。汚泥ケーキに水をかけると、あるいは、それが水を吸収すると、その粘性が急激に低下して流動性を呈し、それが崩れて流れ出す（水戻り現象）。よって、汚泥ケーキそのままでは再利用が困難である。そこで、汚泥ケーキを裁断して造粒する装置が実用化されている。従来装置においては、汚泥ケーキと石灰とが同時に投入され、プロペラのような高速粉砕機を用いて、それらを攪拌し、その後に造粒している。それにより生成された汚泥粒（あるいは汚泥魂）は例えば路盤材として用いられる。なお、特許文献１にはケーキ切出装置が記載されている。特許文献２−４には造粒装置が記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２６３６４６号公報
【特許文献２】特開平７−２２７５３２号公報
【特許文献３】特開平７−６００９７号公報
【特許文献４】特開２０００−４２３９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
汚泥ケーキは高粘度材のため、従来においては、汚泥ケーキの裁断に当たって高速で回転駆動される切断機が利用されている。低速で動作する切断機を単に利用すると、切断用の刃に汚泥ケーキが付着して一緒に運動してしまい、その切断を確実に行えないからである。高速の切断機を利用すると、どうしても機構が複雑化したり駆動源が大型化したりする。また、従来においては球形の揃った汚泥粒を製造することが容易ではなかったという問題がある。これらの問題は汚泥ケーキだけではなく、粘性をもった他の廃材を処理する場合においても同様に指摘できるものである。
【０００５】
本発明の目的は、粘性をもった廃材を高速切断機を用いることなく確実かつ容易に切断できる新しい裁断方式を実現することにある。
【０００６】
本発明の他の目的は、球形が比較的揃った廃材粒を簡便に生成できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明は、少なくとも裁断ステージを有する廃材処理装置であって、前記裁断ステージは、ケーキ状の廃材が投入され、内周面に複数の突出部材を有する第１中空容器部分と、前記第１中空容器部分の内部に設けられたカッターユニットと、を有し、前記第１中空容器部分は前記カッターユニットに対して相対的に回転し、これにより、前記複数の突出部材と協働して前記カッターユニットが前記廃材を裁断して複数の裁断片を生成する、ことを特徴とする廃材処理装置に関する。
【０００８】
上記構成によれば、第１中空容器部分の内部にはカッターユニットが設けられ、第１中空ユニットの内周面には複数の突出部材が設けられる。第１中空容器部分はカッターユニットに対して相対的に回転し、つまり複数の突出部材がカッターユニットに対して相対的に回転する。第１中空容器部分に投入された廃材は複数の突出部材に保持されあるいは引っ掛かる。つまり、廃材は複数の突出部材と共に運動する。廃材がカッターユニットに到達しても、その廃材は複数の突出部材により後押しされているのでそれは後退できず、その結果としてカッターユニットから廃材が逃げることなく、自然かつ円滑に廃材が裁断（望ましくは圧断）される。つまり、複数の突出部材とカッターユニットの相対運動によってそれらの協働作業として裁断が行われる。複数の突出部材の相対的な回転が仮に低速であっても上記廃材がカッターユニットから逃げないので、結果として、回転駆動のための機構や駆動源を小型化することが可能となる。
【０００９】
なお、経験則上、粘土の両側あるいは片側を押さえておき、ナイフ状のへらで粘土をその上から押し潰すように押し切れば、粘土を低速で容易に切断できる。後述する実施形態に係る装置によれば、その手法あるいはそれに近い手法で廃材を工業的に裁断することが可能であり、対象物の慣性を利用して裁断する高速回転型プロペラのような機構は格別不要となる。
【００１０】
望ましくは、前記廃材は、岩石から砂又は骨材を生成する過程で生じる材料を含有した粘土状物である。廃材を資源として有効利用する場合における大きな問題はコストである。上記構成によれば比較的に簡易な機構でつまり低コストで廃材を廃材粒に成形し得るので産業上有益である。
【００１１】
（２）本発明は、上流から下流にかけて少なくとも裁断ステージ及び造粒ステージが設けられた廃材造粒装置であって、前記裁断ステージは、ケーキ状の廃材が投入され、内周面に複数の突出部材を有する第１中空容器部分と、前記第１中空容器部分の内部に設けられたカッターユニットと、を有し、前記第１中空容器部分は前記カッターユニットに対して相対的に回転し、これにより、前記複数の突出部材と協働して前記カッターユニットが前記廃材を裁断して複数の廃材片を生成し、前記第１中空容器部分内で前記各廃材片が下流側へ送られ、前記造粒ステージは、前記第１中空容器部分から送られてきた各裁断片を内周面上で転がして廃材粒に成形する第２中空容器部分を有する、ことを特徴とする廃材造粒装置に関する。
【００１２】
上記構成によれば、裁断ステージにおいては、複数の突出部材とカッターユニットの協働、つまり部材間の相対運動あるいはすれ違い運動によって、廃材が裁断（望ましくは圧断）される。その場合においては、上述したように、突出部材によって廃材が後押しされるのでカッターユニットから廃材が逃げてしまうことがなく、低速での運動でも確実に裁断を行えるという利点がある。そして、裁断後の廃材片が造粒ステージにおいて球体に成形される。但し、完全な球形ではなく、楕円球のような丸みを帯びた形状に成形されてもよい。
【００１３】
望ましくは、前記第１中空容器部分の内周面には前記第１中空容器部分の回転中心軸方向に並んだ複数の突出部材列からなる突出部材アレイが形成され、前記各突出部材列は円周方向に沿って整列した複数の突出部材で構成され、前記カッターユニットは前記複数の突出部材列の並びに対応した並びを有する複数の主カッターを有する。この構成によれば、複数の突出部材列と複数の主カッターの組み合わせによって廃材を効率的に裁断することができ、裁断漏れを防止あるいは軽減でき、また、裁断片のサイズのばらつきを抑制できる。
【００１４】
望ましくは、前記複数の主カッターは、前記回転中心軸方向と平行な回転軸に設けられ、且つ、前記第１中空容器部分の内周面に周縁が近接あるいは内接した状態で配置された複数の円板状部材であり、前記複数の主カッターは、前記第１中空容器部分の下部空間において、前記複数の突出部材列に対して交互に且つ部分的に差し込まれた状態で配置される。複数の主カッターは摩耗の観点から複数の突出部材とは非接触の状態で設けられるのが望ましいが、部分的に接触させるようにすることもできる。交互配列によれば、その領域を通過する廃材を確実に裁断できる。
【００１５】
望ましくは、前記複数の主カッターは回転自在な状態で設けられ、前記第１中空容器部分の回転に伴って前記複数の主カッターが従動回転し得る。複数の主カッターを固定しておいても裁断作用を発揮させることができるが、それが回転するように配置すれば、廃材の運動に応じて各主カッターを従動的に回転運動させて、廃材の連続的な押し切り状態を容易に形成できる。各主カッターを回転駆動することもできるが、上記構成によれば、各主カッターを回転自在な状態で設けておくだけで、第１中空容器部分の回転に際して、それを自然に回転させることができる。駆動源が不要であり、駆動のための機構も不要となるので、装置全体の機構を簡略化できる。
【００１６】
望ましくは、前記複数の主カッターが設けられた回転軸は前記第１中空容器部分における円形断面上の垂直中心線から一方側に変位した位置に設定される。この場合、第１中空容器部分の下部を運動する廃材の運動方向（回転方向）側に変位した位置に複数の主カッターを設けるのが望ましい。そのような構成によれば、複数の主カッターの手前側（回転方向と逆方向側）に廃材を取り込む空間を形成できる。つまり、そこに、投入されたあるいは上流から運ばれた廃材を受け入れることができ、あるいは、上方から落下した廃材を受け入れることができる。そこに廃材が取り込まれると、複数の突出部材の働きによってその廃材が回転方向に送り出されて確実にカッターユニットへ送り込める。
【００１７】
望ましくは、前記複数の主カッターにおける間隔が上流から下流にかけて段階的に狭くされる。この構成によれば、段階的に裁断片のサイズを小さくして最終的に目的サイズに合わせられる。その際に機構的な負担も軽減できる。
【００１８】
望ましくは、前記複数の主カッターの隙間にはそれを横切って少なくとも１つの副カッターが設けられる。副カッターは主カッターの回転軸方向に伸長しているので、主カッターの作用方向に対して直交する方向に裁断作用等を発揮させることができる。実際には、裁断まで行わなくても、例えば、落下する廃材（塊）に割れ目、傷、クラックを生じさせれば、落下時点で自然な自己壊砕を生じさせることができる。また、副カッターと突出部材との関係によって、カッターユニットを通過する廃材の高さを制限したり、それを押しつぶしたり、あるいは、それに傷等を付けたりすることもできる。いずれにしても、主カッターとは異なる方向性をもったカッターを設けておけば、裁断、壊砕の効率を高めることができる。
【００１９】
望ましくは、前記第１中空容器部分と前記第２中空容器部分は互いに連結されて単一の中空容器を構成し、前記中空容器を回転駆動する駆動機構が設けられる。第１中空容器部分と第２中空容器部分を別体に構成してそれぞれに駆動機構を設ければ、それぞれの回転速度を個別的に設定することができる。一方、それらの中空容器部分を単一の中空容器として構成することにより、単一の駆動源で両部分を同時に駆動できるので、装置構成を簡易化できる。
【００２０】
望ましくは、前記造粒ステージの後段には前記廃材粒を取り出す分球ステージが設けられる。そのような分球ステージはふるい分け機能を有し、回転する第３中空容器部分として構成することもできるし、単純なふるい台として構成することもできる。望ましくは、前記廃材、前記廃材片又は前記廃材粒に対して粉体を添加する手段が設けられる。粉体は、石灰、セメント、その他であり、廃材投入段階で粉体を供給するようにしてもよいが、裁断後の造粒工程において粉体を供給すれば廃材粒の表面に集中して粉体を供給できるので、結果として使用する粉体の量を抑えることができる。
【発明の効果】
【００２１】
以上説明したように、本発明によれば、粘性をもった廃材を高速切断機を用いることなく確実かつ容易に切断できる新しい裁断方式を実現できる。あるいは、形状が比較的揃った廃材粒を生成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２３】
図１には、本発明に係る廃材処理装置としての造粒装置の実施形態が示されており、図１は造粒装置の概略的な斜視図である。
【００２４】
図１に示される造粒装置は、廃材を原材料として廃材粒（廃材球）を生成する装置であって、本実施形態においては、廃材として汚泥ケーキ（スラッジケーキ）が用いられている。汚泥ケーキは岩石の破砕による骨材あるいは砂の製造時において、特に湿式の製造方法を用いる場合において、生じるものであり、その実体は細かい粒子又は粉体である。汚泥ケーキは非常に粘性の高い粘度状の部材であり、このためそのような性質に適合した裁断方法が採用されている。その具体的な構成については後に図２等を用いて詳述する。
【００２５】
ちなみに、汚泥ケーキに対しては裁断に先立って添加物を添加することもできるし、また、造粒過程において添加物を添加することもできる。そのような添加物としては、粉体である石灰やセメントなどをあげることができ、あるいは養土や種子などであってもよい。製造された汚泥粒の利用方法に応じて添加の有無及び添加物の内容を適宜定めることが可能である。
【００２６】
図１に示されるように、造粒装置は回転体１０を備えている。回転体１０はそれ全体としてほぼ水平に配置された円筒形状の部材であり、そのＺ方向（奥行き方向）の長さは例えば２〜４ｍである。またその内部は空洞１４となっており、空洞１４の直径は例えば５０〜１００ｃｍである。回転体１０における胴体１０Ｃの両端にはつば部１０Ｄ，１０Ｅが形成されている。それらのつば部１０Ｄ，１０Ｅは回転体１０を駆動する際におけるガイド用のリブとして機能する。回転体１０における開口１０Ａは上述した汚泥ケーキを投入する投入口として機能する。一方、他方の開口１０Ｂは、生成された汚泥粒を取り出すための開口、あるいは、適正な粒径を有していない汚泥塊を取り出したり、異物を取り出したりする開口として機能する。
【００２７】
本実施形態においては、空洞１４の両端が開口１０Ａ，１０Ｂとされているが、汚泥ケーキの投入口として比較的小さな投入口を設けてもよく、また開口１０Ｂを塞ぐように構成してもよい。いずれにしても、汚泥ケーキを投入でき、生成された汚泥粒が外部に取り出されるように構成するのが望ましい。
【００２８】
ちなみに、図１においては図示されていないが、開口１０Ａを介して汚泥ケーキを投入するための搬入コンベアが設けられている。また、回転体１０の後端部には分球ステージが形成されており、そこから生成後の汚泥粒が取り出されるが、その取り出された汚泥粒は図示されていない搬出コンベアによって搬出される。また、開口１０Ｂから取り出された汚泥塊あるいは異物などを収容あるいは搬送する機構を設けることもできる。ちなみに、開口１０Ｂから規定サイズよりも大きなサイズをもった汚泥魂が取り出されたような場合には、それを開口１０Ａから回転体１０の内部に再度投入するようにしてもよい。
【００２９】
後に説明するように、回転体１０においては裁断ステージ、造粒ステージ及び分球ステージが設定されている。特に、図１においては裁断ステージに設けられているカッターユニット１６が部分的に現れている。但し、図１においては空洞１４の周囲を構成する内面１４Ａに形成された突片アレイについては図示省略されている。カッターユニット１６は後に詳述するように回転自在に設けられており、それは他の力が加わることによって従動的に回転運動することが可能なものである。
【００３０】
駆動機構１２は、回転体１０を回転駆動する機構であり、駆動機構１２はＺ方向の両端に設けられた二対の駆動輪を有している。すなわち開口１０Ａ側における外周面に一対の駆動輪２０Ａ，２０Ｂが接しており、開口１０Ｂ側に一対の駆動輪２２Ａ（もう１つの駆動輪については図示省略）が接している。それらの駆動輪の内で少なくとも１つに対して駆動力が伝達され、望ましくは全ての駆動輪に対して駆動力が伝達される。各駆動輪としては例えば自動車などで用いられているタイヤを利用することができる。回転体１０の回転速度は本実施形態において低速であり、例えば毎分０．５〜５回転程度である。もちろん本明細書であげている各数値はすべて例示であって、実際の動作状況に応じて各種の数値を採用することができる。
【００３１】
回転体１０は、開口１０Ａ側が若干高く、それとの対比において開口１０Ｄ側が若干低くなっている。これにより、開口１０Ａから投入された汚泥ケーキが裁断されて裁断片が生成されると、その裁断片が下流側へ順次搬送されることになる。ちなみに、回転体１０は例えば鉄などの金属で構成することができるが、もちろん他の材料によって回転体１０を構成するようにしてもよい。
【００３２】
図２には、回転体１０をその入口側から見た様子が示されている。回転体１０の内部には上述したようにカッターユニット１６が配置されている。カッターユニット１６は後に説明するように複数の主カッター及び複数の副カッターを有するものである。カッターユニット１６は、支持機構２４によって支持されており、具体的には回転体１０の両側に一対の支持機構２４が配置されており、カッターユニット１６の回転軸としてのカッター軸３０が一対の支持機構２４によって回転自在に保持されている。このため、各支持機構２４には軸受け２８が設けられている。
【００３３】
図２に示す例において、各支持機構２４はフレーム２６を有しており、そのフレーム２６に対して軸受け２８が取付けられている。図示されていない微調機構によって軸受け２８の位置をずらすことができ、すなわちＸ−Ｙ平面内においてカッターユニット１６の位置を必要に応じて平行移動させることが可能である。
【００３４】
本実施形態においては、回転体１０における断面上の垂直中心軸に対して角度αだけ回転した軸線上の位置にカッター軸３０が設けられている。すなわち、図示されるような反時計回り方向に回転体１０が回転運動する場合、垂直中心軸から見て回転運動方向に変位してカッターユニット１６が設けられている。この場合において、複数の主カッターの周縁が内面１４Ａに近接あるいは内接するようにカッターユニット１６が設けられている。このような位置関係により、回転体１０の下部に（換言すればカッターユニット１６の回転方向手前側に）廃材としての汚泥ケーキあるいは汚泥片を取り込む空間を確保することができる。そのような汚泥ケーキあるいは汚泥片は上方から投入されあるいは回転体１０の回転に伴って上方から落下するものである。
【００３５】
カッターユニット１６における各主カッターの直径は回転体１０における空洞１４の直径に合わせて適宜設定することが可能であり、例えば２５〜５０ｃｍの大きさに設定することが可能である。なお、汚泥ケーキと一緒に大きな石等の異物が混入した場合において、カッターユニット１６の円滑な回転あるいは回転体１０の円滑な回転が阻害されるような場合には、軸受け２８に対して、カッターユニット１６の若干の跳ね上げを許容するバネ機構などを設けてもよい。すなわち、複数の主カッターが内面１４Ａからある程度離れることを弾性的に許容するものである。
【００３６】
内面１４Ａ上には、突片アレイ３２が形成されている。突片アレイ３２は、回転体１０の中心軸方向に整列した複数の突片列Ｌによって構成されるものであり、図２においてはその内で１つの突片列Ｌが示されている。各突片列Ｌは内面１４Ａにおける円周方向に沿って設けられた複数の突片ｅによって構成されるものである。各突片ｅは例えば平板状のブレードとして構成され、本実施形態においてはそのような突片がそれぞれ傾斜した状態で設けられている。これはカッターユニット１６において裁断により生成された裁断片を下流側へ順次送り込むためである。その作用については後に詳述する。
【００３７】
本実施形態においては、突片アレイ３２とカッターユニット１６とが回転体１０の下部において部分的に噛み合っており、すなわち、カッターユニット１６における複数の主カッターと複数の突片列とが互い違いに噛み合っており、そのような構成により、部材間の相対的運動あるいはすれ違い運動により汚泥ケーキを容易に切断することが可能となっている。すなわち、複数の突片ｅによって回転体１０の運動に伴って汚泥塊（あるいは汚泥片）を回転方向に後押しすることが可能であり、カッターユニット１６を通過する段階において、汚泥魂がカッターユニット１６から逃げることなくそれをその下側に通過させることが可能となる。しかも、カッターユニット１６は回転自在に設けられているため、あたかも複数の円形のブレードで汚泥魂を上から押しつぶして切断するような状態が形成され、その場合において汚泥魂の一方側あるいは両方側が突片によって保持される。
【００３８】
このような作用によって汚泥ケーキが段階的に小さな切断片として成形されることになる。ちなみに、駆動機構１２は複数の駆動輪２０Ａ，２０Ｂに駆動力を伝達するモータ３４を有している。
【００３９】
図３には、回転体１０の縦断面が概略的に示されている。但し、図３は図２におけるＡで示す方向の断面を表している。回転体１０において、開口１０Ａ側が上流側であり、開口１０Ｄ側が下流側である。上流から下流にかけて、裁断ステージＳ１、造粒ステージＳ２及び分球ステージＳ３が設定されている。それぞれのステージは互いに独立した機構として構成されてもよいが、本実施形態には単一の円筒部材内に３つのステージが形成されている。
【００４０】
裁断ステージＳ１について説明する。裁断ステージＳ１は上流側に設定されており、その内部には上述したカッターユニット１６が設けられている。カッターユニット１６におけるカッター軸３０は回転体１０を水平方向に貫通しており、その両端が上述した軸受けによって回転自在に支持されている。
【００４１】
カッター軸３０には、主カッター列Ｃ及び副カッターセット集合Ｄが設けられている。主カッター列Ｃは複数の主カッターによって構成され、本実施形態においてはそれがＣ１〜Ｃ５で示される５つの主カッターによって構成されている。ただし、その個数は適宜定めることが可能である。各主カッターＣ１〜Ｃ５はそれぞれ円板として構成されており、その周縁の一部が回転体１０の内面４Ａに内接あるいは近接している。
【００４２】
副カッターセット集合Ｄは複数の副カッターセットによって構成されるものであり、本実施形態においてはＤ１〜Ｄ５に示される５つの副カッターセットが設けられている。副カッターセットＤ２〜Ｄ５は複数の主カッターＣ１〜Ｃ５における相互間に設けられ、具体的には、その隙間を横切るように設けられている。また、副カッターセットＤ１は、主カッターＣ１の上流側に設けられている。ちなみに、主カッターＣ５の下流側に更に副カッターセットを設けるようにしてもよい。
【００４３】
それぞれの副カッターセットＤ１〜Ｄ５は、複数の副カッターによって構成され、それぞれの副カッターはカッター軸３０の軸方向すなわちＺ方向に伸長した平板として構成されている。副カッターセットは、より詳しくは、カッター軸３０の周囲に所定の角度間隔で設けられた複数の副カッターにより構成され、例えば本実施形態において４つの副カッターが設けられているが、それ以下あるいはそれ以上の副カッターを設けるようにしてもよい。
【００４４】
本実施形態においては、複数の主カッターＣ１〜Ｃ５は互いに同一形状を有しているが、それらの間隔は互いに相違している。すなわち、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４、Ｗ５は主カッター間隔を示しているが、それらの値は互いに相違している。Ｗ１は、主カッターＣよりも手前側に設けられた副カッターセットＤ１のＺ方向の幅を示しており、本実施形態においてＷ１とＷ２は同じ値である。もちろんそれらの値を異ならせてもよい。上流側から下流側にかけて主カッター間隔を徐々に小さくすることにより、大きな塊として投入される汚泥ケーキＱを段階的に裁断して所望の大きさをもった裁断片を効率的に生成することが可能である。
【００４５】
それぞれの主カッター間隔に合わせて副カッターセットの幅が定義されている。それぞれの副カッターセットを構成する副カッターの高さ（径方向の大きさ）は互いに同一であるが、後に説明するようにそれぞれの高さを異ならせるようにしてもよい。例えば、上流側から下流側にかけて副カッターの高さが徐々に大きくなるようにしてもよい。複数の主カッター及び複数の副カッターセットの作用については後に詳述する。
【００４６】
裁断ステージＳ１において、回転体１０の内面１４Ａ上には上述した突片アレイ３２が形成されている。突片アレイ３２は、上流側から下流側へかけて整列した複数の突片列Ｌ１〜Ｌ５によって構成されるものである。各突片列Ｌ１〜Ｌ５は円周方向に沿って設けられた複数の突片によって構成されている。隣接する突片列の間には主カッターを通過させる隙間つまり通路が形成される。各突片は図示されるように傾斜した板状の部材として形成されている。符号２００は、紙面に向かって手前側に存在している突片を例示しており、符号２００は紙面に向かって奥側の突片を例示している。回転体１０が回転すると、傾斜状態をそのまま維持しつつ各突片が回転運動することになり、符号２００及び２０２で示されるように横からみると交差した角度関係が形成される。ちなみに、各突片の傾斜角度は本実施形態において同一であるが、もちろん各突片の傾斜角度を異ならせてもよい。例えば突片列毎に傾斜角度を異ならせてもよい。
【００４７】
突片列Ｌ１を構成する各突片は、副カッターセットＤ１の直下を順番に通過することになる。図３においては、副カッターセットＤ１の直下に位置している突片がｅ１で示されている。突片の高さは副カッターセットＤ１における各副カッターに衝突せずしかも両者間の隙間があまり生じない程度に設定される。すなわち裁断効率ができる限り高められるように各部材の位置関係が定められる。上記と同様に、突片列Ｌ２を構成する各突片は、２つの主カッターＣ１，Ｃ２の間すなわち副カッターセットＤ２の直下を順番に通過することになる。図３においては副カッターセットＤ２の直下に存在している突片がｅ２で示されている。このことは突片列Ｌ３〜Ｌ５についても同様であり、それぞれの副カッターＤ３〜Ｄ５の直下に位置している突片がｅ３〜ｅ５で表されている。
【００４８】
このように、カッターユニット１６と突片アレイ３２とが部分的に噛み合っているため、より詳しく言えば、汚泥塊あるいは汚泥片が１又は複数の突片によって後押しされながら回転していく過程で、その通路上に主カッターが存在していることになるので、主カッターによってその汚泥塊を容易に切断することが可能となる。回転体１０の回転速度が低速であっても、突片によって汚泥塊を確実に保持することができるので、主カッターＣ１との協働によって上述した押圧による切断を実現することができる。そのような裁断過程において主カッターは自然に回転運動し、汚泥塊を上方から押しつぶして２つに切る作用を発揮する。
【００４９】
ちなみに、それぞれの副カッターセットは、主カッターのように完全に汚泥塊を切断する働きを有するものではないが、汚泥塊を潰したりそこに傷を付けたりする作用を発揮し、その結果として裁断効率が高められている。また、副カッターセットを設けることにより、より均一なサイズをもった裁断片を能率的に生成できるという利点がある。
【００５０】
造粒ステージＳ２は、裁断ステージＳ１によって生成された裁断片（汚泥片）を受け入れてそれを回転させながらそれを下流側へ流すものである。各裁断片が内面１４Ａを転がり運動することにより当初様々な形状をもっていた裁断片が徐々に丸みを帯びていき、最終的には球状の形態をもった汚泥球（汚泥粒）ｑになる。造粒ステージＳ２の長さとの関係により真の球形に近づける程度が定められ、例えば楕円球のようなものであってもよいような場合には、造粒ステージの長さを比較的短くすることができる。
【００５１】
ちなみに、造粒ステージＳ２には、スプレー機構３６が設けられている。このスプレー機構３６は裁断後の各裁断片に対して石灰粉を噴霧する機構である。その粉体はパイプ３８を利用して供給されている。裁断直後の裁断片に対してではなく、ある程度球形に整えられた裁断片に対して噴霧したい場合には符号３７に示すような位置にスプレー機構を設ければよい。
【００５２】
分球ステージＳ３は、造粒ステージＳ２から送り込まれた汚泥球ｑの中で所定サイズをもったものを外部に排出する作用を発揮するものである。分球ステージＳ３には複数の開口４０が形成されており、その開口４０を通過する汚泥球ｑだけが下方に落下している。その場合においては、製造された汚泥球が変形あるいは破壊されないように外部への取り出しを行うのが望ましい。取り出された汚泥球は搬送路４２によって例えば乾燥部へ送り込まれる。また、複数の開口４０によって取り出されなかった大きなサイズを有する汚泥球あるいはそれ以外の汚泥塊は開口１０Ｂを介して外部に搬出される。符号４４はそのような排出物を搬送する機構を表している。
【００５３】
ちなみに、分球ステージＳ３に複数種類のメッシュ構造を形成し、例えば複数の区分ごとに汚泥球を取り出すようにしてもよい。すなわちメッシュにおける開口サイズを適宜定めることにより段階的に小さな汚泥球から大きな汚泥球まで取り出すことが可能となる。例えば汚泥球の直径は１〜１０ｃｍの中の値であるが、もちろん様々なサイズの汚泥球を生成可能である。必要なサイズが得られるように、カッターユニット１６の構造及び突片アレイ３２の構造を定めればよい。
【００５４】
次に図４及び図５を用いて裁断ステージにおける作用を説明する。図４には、主カッターの一つとしての主カッターＣ２が例示されている。汚泥塊Ｑ１は突片によって回転方向へ送り出されており、汚泥塊Ｑ２は、上記同様に突片によって送り出されているが、それが主カッターＣ２に到達しているため、その汚泥塊Ｑ２は主カッターＣ２によって上から押しつぶされ、結果として切断が行われている。回転体の回転速度が低速であっても、突片によって後押しされるため、汚泥塊が主カッターから逃げることはできず、上記のような押切状態が形成されることになる。その場合において主カッターＣ２は自然に回転運動を行うことが可能であるため、その裁断を円滑に行えるという利点がある。
【００５５】
汚泥塊Ｑ３は切断後のものを示している。汚泥塊Ｑ４は突片によって上方に持ち上げられつつあるものを示しており、回転体の回転運動によりそのような汚泥塊は符号５０で示されるようにある程度上方まで引き上げられると突片による保持作用を失って下方に落下することになる。多くの場合には、カッターユニットにおける左側すなわち回転方向手前側に落下することになり、上述した裁断が繰り返えされる。また突片は上述したように傾斜しているため、落下に際してはその傾斜方向の低い方向へ落ちやすくなり、その結果、符号５２で示されるように次の主カッターとの間に汚泥塊が落下する確率が高まる。そして上流から下流にかけて裁断を行いながら汚泥塊が順次搬送されることになる。
【００５６】
ところで、汚泥塊が回転体の内部で上方から下方に落下する際、副カッターに衝突することも多い。副カッターに当たると、符号Ｑ５で示されるように、汚泥塊の一部に副カッターのエッジが当たり、汚泥塊に対して割れ目や傷を生じさせる。すると、汚泥塊は粘土のようなものであるため、傷によって落下時に汚泥塊それ自身の破壊作用が引き起こされ、汚泥塊が複数に割れる確率を高められる。また、副カッターへの当接により汚泥塊がその時点で複数に分割される場合もある。
【００５７】
また、主カッターの回転運動に伴い副カッターも回転運動をするため、副カッターセットの下方を通過する汚泥塊の上部に対していずれかの副カッターのエッジが当たることもあり、そのような場合には汚泥塊の上部を潰したりその上部に傷を付けたりすることができるので、汚泥塊の破砕あるいは成形を促進できるという利点がある。
【００５８】
以上のように、回転体の中で上方から下方に汚泥塊が落下するということに着目してカッターユニットの中心軸が回転方向にシフトして設定されており、これによって落下した汚泥塊を主カッターの下側に効率的に送り込ませることが可能となる。もちろん、汚泥塊の落下時において主カッターによって裁断が生じることもある。
【００５９】
図５には、突片２０４の作用が示されている。突片２０４は傾斜しているため、そこによって保持されていた汚泥塊はそこから下流側の隙間へ落下する（符号５６参照）。一方、主カッターＣ２の手前側にも突片が存在しており、そこから滑り落ちて落下した汚泥塊は主カッターＣ２と主カッターＣ３との間に落下する（符号５４参照）。このように、突片を傾斜状態で設けておくことにより、主カッター間の隙間に汚泥塊を段階的に落とし込むことが可能となる。この場合において、１つずつ隙間を経由して汚泥塊が下流側に送られるように構成するのが望ましく、このため、回転軸方向にできる限り突片が横並びで揃わないようにしてしておいてもよい。なお、各突片を水平状態で配置すると共に、回転体全体の傾斜角度をより大きくするようにしてもよい。
【００６０】
図６には、主カッターのエッジが示されている。図６においては一例として主カッターＣ２が示され、そのエッジ５８は先細に形成されている。このような構成によれば、主カッターＣ２による汚泥塊の圧断をより速やかに行える。もちろん他の主カッターについても同様の形態が採用される。
【００６１】
図７には、突片アレイの他の例が示されている。なお図７は展開図であって、その横軸はＺ方向に対応しており、その縦軸は円筒形状の回転体を開いたθ方向に相当している。突片アレイ５８は、上述同様に複数の突片列Ｌ６〜Ｌ９によって構成されている。隣接する突片列に着目すると、各突片がθ方向には揃っておらず互い違いの配列となっている。主カッターによる圧作用を重視するのであれば、隣接する突片はできる限り同じ位置に揃えるのが望ましいが、そのような場合にはカッターユニットにおいて各隙間に段階的に汚泥塊を落とし込むことが困難となる。したがって、このような互い違いに配列を採用するのが望ましい。
【００６２】
図８には、カッターユニットの他の構成例が示されている。なお、上述した構成と同様の構成には同一符号を付す。カッターユニット６０は、複数の主カッターＣ１〜Ｃ５を有している。また、複数の副カッターセットＤ６〜Ｄ１０を有している。ただし、各副カッターセット間において、それぞれの副カッターの高さが異なっており、それに対応して各突片列Ｌ１０〜Ｌ１５の高さも異なっている。ただし、突片列Ｌ１０とＬ１１については各突片の高さが同じにされている。また突片列Ｌ１５を構成する各突片は矩形ではなくそのエッジが円弧状になっている。これは排出された裁断片に対して不必要に傷を付けないための配慮である。
【００６３】
また、この図８に示す構成例では、上流側から下流側にかけて各副カッターセットを構成する副カッター数が徐々に増大されている。また、図８に示す構成例を採用する場合、例えば図９に示すような突片アレイ６１を採用するのが望ましい。図９に示す図は図７に示したものと同様の展開図である。突片アレイ６１は、複数の突片列Ｌ１６〜Ｌ２０によって構成されている。上流側から下流側にかけて各突片列を構成する突片の個数が増大されている。このような図８及び図９に示した構成例によれば、カッターユニットと突片アレイとの協働により上方から下流にかけて裁断片のサイズをより的確に設定することが可能となる。
【００６４】
図１０には、図３に示した造粒ステージの変形例が示されている。回転体の内面１４Ａに沿ってインナーとしてのライナー７０が内貼りされている。このライナー７０は、円筒形状を有するゴム材料などによって構成されるものであり、このような構成によれば、造粒過程にある汚泥球の付着を効果的に防止できる。またライナー７０は交換自在であり、その摩耗が生じた場合には新品に代えることができる。符号７２はライナー７０に付着した汚泥を掻き取るための弾性ブレードを示している。このような構成によれば、ライナー７０に付着した汚泥の影響により球体の形成が妨げられるのを効果的に防止できる。もちろん、ライナー７０を設けない場合においても、かき取り用のブレード７２を設けるのが望ましい。ちなみに符号７４はブレード７２を支持している支持部材を表している。
【００６５】
図１１には別の実施形態が示されている。この実施形態において、円筒体列７６は裁断ステージＳ１に相当する円筒体部分と、造粒ステージＳ２に相当する円筒体部分と、分注ステージＳ３に相当する円筒体部分とによって構成されている。それぞれのステージに対して独立に駆動源７８，８０を設けるのが望ましい。また分球ステージＳ３に相当する部分については回転運動を行わせても行わせなくてもよい。符号８２はその部分を回転駆動する場合の駆動源を表している。ちなみに円筒体列７６の全体として一定の傾斜角度βを設定するのが望ましい。その場合においては例えばジャッキ機構などを利用することができる。各ステージは連結されている必要はなく、それぞれが分割して隔てられて配置されてもよい。ただし、少なくとも裁断ステージ及び造粒ステージは基本的に回転運動を行わせる必要があり、それらを一体化された円筒状の部材で構成することにより駆動源を共通して装置の構成を簡略化できるという利点がある。
【００６６】
図１２は更に別の実施形態が示しており、この実施形態においては、裁断ステージＳ１と造粒ステージＳ２とが一体化され、筒状体８４が構成されている。ちなみに符号８６は筒状体８４を駆動する機構を表している。この実施形態において、造粒ステージＳ２から送り出される汚泥球は分球台８８においてサイズごとに分類される。すなわち分球台８８は複数のメッシュ台８８Ａ，８８Ｂ，８８Ｃを有し、それぞれの開口は異なっているため、それぞれの開口を通過した汚泥球を各サイズごとに集合させて利用することが可能となる。
【００６７】
以上説明したように、本実施形態の装置によれば、回転運動する複数の突片とカッターユニットとの相対的な運動、換言すれば２つの部材のすれ違い運動を利用して粘性の高い廃材を逃がすことなく押し切ることができる。よって、高速な回転カッターを利用する必要がなくなるので、装置の駆動源を小型化でき、装置全体としての機構を簡略化できるという利点がある。引いては、安定してサイズの揃った廃材球を生成できるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明に係る造粒装置の概略的な斜視図である。
【図２】本発明に係る造粒装置の正面図である。
【図３】本発明に係る造粒装置の断面図である。
【図４】カッターユニット及び突片アレイの作用を説明するための図である。
【図５】カッターユニット及び突片アレイの作用を説明するための図である。
【図６】主カッターの変形例を示す図である。
【図７】突片アレイの他の構成例を示す図である。
【図８】カッターユニットの他の構成例を示す図である。
【図９】突片アレイの更に他の構成例を示す図である。
【図１０】造粒ステージの他の構成例を示す図である。
【図１１】他の実施形態に係る装置の構成例を示す図である。
【図１２】更に他の実施形態に係る装置の構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００６９】
１０  回転体、１２  駆動機構、１４  空洞、１６  カッターユニット、３２  突片アレイ。
【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】
2007319780.tif 000011
【図１０】
2007319780.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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