(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１回転軸の側面から突出した破砕手段と、
前記破砕手段の旋回軌道の外側に設けられたスクリーンと、
前記破砕手段および前記スクリーンの全体を収容するケーシングとを有し、
前記スクリーンは、並列して設けられ、第２回転軸を中心として同じ方向に回転する複数のロールからなり、
前記ロールには、前記第２回転軸から放射状に突出する複数本の指部が、該第２回転軸の軸方向に間隔を開けて並列して設けられており、
隣接する前記ロールは、それぞれの前記指部が通過する空間同士が前記第２回転軸の軸方向視において重なり合い、かつ、前記第２回転軸の軸方向にずれていることにより干渉しないように入り組んだ状態で、並列されている、
破砕混合機。
【請求項２】
前記第１回転軸および前記第２回転軸が直立している、
請求項１に記載の破砕混合機。
【請求項３】
前記第１回転軸および前記第２回転軸が略水平に設けられている、
請求項１に記載の破砕混合機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種土石類の破砕、改質に用いられる破砕混合機に関する。
【背景技術】
【０００２】
破砕混合機が土石類の破砕や改質などに広く使用されている。例えば、廃コンクリートを再生利用するためにコンクリート塊を一定の大きさ以下に破砕する場合や、水分を含む建設発生土の運搬や埋戻しのために固化剤等を混合して改質する場合などである。
【０００３】
多くの破砕混合機は、上部から投入された原料を、回転軸から放射状に突出する回転刃等によって破砕・混合して、下部から排出する。原料は装置内に滞留することなく、重力に従って上から下へと通過する。この種の破砕混合機では、装置内に原料を移動・搬送するためのスクリューやパドルといった機構が不要で、比較的単純な構造で耐久性や保守性に優れた装置を実現しやすい。
【０００４】
しかし、原料の種類によっては、湿気を含んで粘着性を帯びたコンクリート粉や粘土質の土砂等が回転刃等に弾き飛ばされてケーシング内壁面に付着堆積して、回転刃等の摩耗や回転動力の過負荷といった問題が生じることがある。この問題に対して、特許文献１には、直立する回転軸に設けられた攪拌羽根を有する竪型粉砕機において、機函の内面に敷設した可動ライナーを上下方向に摺動させることにより、泥土等の付着物を近接して高速回転する攪拌羽根によって剥離除去する付着物除去装置が記載されている。また、特許文献２には、破砕混合機の容器内壁に沿って当接する螺旋状部材を容器と相対的に回転させることによって付着土砂を除去する付着土砂除去装置が記載されている。また、特許文献３には、直立する回転軸の側面から突出する破砕手段を有する竪型破砕混合機において、ケーシングの内側に複数の棒状体からなるカーテンを設け、旋回する破砕手段に弾き飛ばされた原料がカーテンに衝突したときに棒状体の振動および揺動によって衝撃を緩和して、原料をカーテンに付着、堆積しにくくすることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１２８８９１号公報
【特許文献２】特開２０１２−０１６６９８号公報
【特許文献３】特開２０１９−１１１５３１号公報
【特許文献４】特開平０７−２１３９９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１や特許文献２に記載された装置は、一旦堆積した付着物を掻き落とすため、堆積物が塊のまま落下して、処理品質が維持できない虞があった。また、回転体に弾き飛ばされた原料がケーシング内壁面に直接ぶつかるため、騒音が大きいという問題もあった。特許文献３に記載された装置は、付着防止のための動力を必要とせず、破砕手段に弾き飛ばされた原料がケーシングに直接当たらないため、騒音も幾分抑えられるという利点がある。しかし、何らかの悪条件が重なってカーテンに付着した原料が一旦固化してしまうと、棒状体の動きが制限されて、以後は原料の付着、堆積が進行するという問題があった。
【０００７】
本発明は上記を考慮してなされたものであり、装置内部への原料の付着、堆積の防止効果がさらに向上した破砕混合機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】
上記課題を解決するために、本発明の破砕混合機は、破砕手段とケーシング内壁の間に、回転する複数のロールからなるスクリーンを設ける。
【０００９】
具体的には、本発明の破砕混合機は、第１回転軸の側面から突出した破砕手段と、前記破砕手段の旋回軌道の外側に設けられたスクリーンと、前記破砕手段および前記スクリーンの全体を収容するケーシングとを有する。前記スクリーンは複数のロールからなり、該複数のロールは並列して設けられ、第２回転軸を中心として同じ方向に回転する。前記ロールは複数の指部を備え、該複数の指部は前記第２回転軸から放射状に突出し、該第２回転軸の軸方向に間隔を開けて設けられる。そして、隣接する前記ロールは、それぞれの前記指部が通過する空間同士が前記第２回転軸の軸方向視において重なり合い、かつ、前記第２回転軸の軸方向にずれていることにより干渉しないように入り組んだ状態で、並列されている。ここで、指部が通過する空間とは、ロールの回転に伴って指部が通過する領域のことをいう。
【００１０】
好ましくは、上記破砕混合機は、前記第１回転軸および前記第２回転軸が直立している。
【００１１】
あるいは、好ましくは、上記破砕混合機は、前記第１回転軸および前記第２回転軸が略水平に設けられている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の破砕混合機によれば、旋回する破砕手段に弾き飛ばされた原料がスクリーンに阻まれて、ケーシング内壁に直接衝突することがない。スクリーンに付着した原料は、ロールが回転することによってスクリーンから剥離して落下するので、スクリーン上に堆積しにくい。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態の破砕混合機の正面断面図である。
【図２】第１実施形態の破砕混合機の中ほどの高さにおける平面断面図である。
【図３】第１実施形態の破砕混合機の回転刃のＡ：平面図、Ｂ：右側面図である。
【図４】スクリーンを構成するロールが備える板体のＡ：斜視図、Ｂ：平面図、Ｃ：正面図である。
【図５】隣接するロールの位置関係を説明するための図である。
【図６】第２実施形態の破砕混合機の正面断面図である。
【図７】第２実施形態の破砕混合機の中ほどの高さにおける平面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の破砕混合機の第１実施形態を図１〜図５に基づいて説明する。
【００１５】
図１および図２を参照して、本実施形態の破砕混合機１０は直立する４本の第１回転軸３０と、第１回転軸の側面から突出した破砕手段である回転刃３５と、回転刃の旋回軌道Ｃの外側に設けられ、複数のロール４１からなるスクリーン４０と、破砕手段およびスクリーンの全体を収容するケーシング２０とを有する。
【００１６】
ケーシング２０は、筒状の胴部２１と上蓋２２からなり、回転刃３５およびスクリーン４０の全体を収容して、原料が外部に飛散することを防止する。上蓋の中央部には原料の投入口２３が設けられ、図１では投入口の上に投入シュート２４が設けられている。ケーシングの下部は開放されて排出口２５を形成している。排出口の下にはホッパー等を設けてもよい。また、ケーシング２０は縦に半分に分割して、左右どちらかの半分を水平にスライドさせて開放できるようすれば、内部の保守、点検、補修作業が容易となる。
【００１７】
第１回転軸３０は上軸受３１と下軸受３３によって支持されて直立して設けられ、鉛直な軸心の周りに回転可能である。上軸受３１はケーシング２０の上蓋２２に固定されている。上軸受から上方に突出した第１回転軸の上端部にはプーリー３２が設けられ、図示しないモータによってベルト駆動される。下軸受３３は排出口２５を横切って架け渡された支持部材３４に固定されている。４本の第１回転軸は、平面視において、それぞれが正方形の４隅を占めるように配置されている。
【００１８】
回転刃３５は、第１回転軸３０の側面から水平に放射状に突出して設けられ、第１回転軸の回転に伴って軸心の周りを旋回可能である。回転刃は４本の第１回転軸のそれぞれに上下３段に設けられ、各段には２本の回転刃が反対方向に突出している。隣り合う第１回転軸から突出する回転刃は平面視において旋回軌道Ｃが重なるが、互いに異なる高さに設けられており、ぶつかることがない。隣り合う第１回転軸に取り付けられた回転刃の旋回軌道Ｃが重なることにより、また回転刃を多段に設けることにより、原料を打撃する確率を上げ、破砕効率および混合効率を上げることができる。
【００１９】
回転刃３５は、図３を参照して、ブレード３６と、ブレードの先端に固定された硬度の高いチップ３７からなる。ブレード３６は断面が略長方形で、上下方向に薄く旋回の径方向に長い板状の部材である。チップ３７は断面が逆Ｕ字状で、ブレード先端部の上面および両側面を覆うようにブレードに固定されている。回転刃は例えば、第１回転軸３０の側面を構成するスリーブ３８に固定される。
【００２０】
図１および図２に戻って、スクリーン４０は、回転刃３５の旋回軌道Ｃの外側、すなわち旋回軌道とケーシング２０の間に、旋回軌道Ｃを囲って設けられる。スクリーン４０は直立して並列する複数のロール４１からなる。各ロール４１は、第２回転軸であるシャフト４２と、シャフトの軸方向に並列して固定された複数の板体５０とを有する。シャフト４２は略四角柱形状を有する。スクリーン４０を構成するすべてのロールは、それぞれのシャフトを中心として同じ方向に回転する。
【００２１】
図４を参照して、板体５０は、シャフト４２を挿通するシャフト穴５１が設けられた芯部５２と、芯部から放射状に突出する複数の指部５３を有する。
【００２２】
シャフト穴５１は、シャフト４２の断面形状と同じ四角形状に形成され、シャフトを挿通したときに嵌合する。これにより、シャフトを回転させたときに板体５０が一緒に回転する。
【００２３】
指部５３の本数は、好ましくは４〜２０本、より好ましくは８〜１６本である。指部の数が少なすぎると、回転刃３５に弾き飛ばされた原料がスクリーン４０を通り抜けやすいからである。一方、指部の数が多すぎると、指部同士の間（指の股５７）に入り込んだ原料が排出されにくいからである。
【００２４】
指部５３の形状は、平面視における幅が、先端５５から芯部５２にかけて単調に増加することが好ましい。指の股５７に入り込んだ原料が排出されやすいからである。指部５３は、平面視において一方向に湾曲していることが好ましい。湾曲の方向は、図４Ｂにおいて板体５０の回転方向Ｒが反時計回りであるとして、回転方向Ｒに対する指部の前面５４が凸状に膨らみ、後面５６が凹状になっていることが好ましい。原料が指の股５７に入り込みにくく、また、排出されやすいからである。
【００２５】
板体５０の材質は、原料の衝突によって破損しない強度を有していれば特に限定されず、例えば各種の金属、軟質プラスチック、硬質ゴムなどを用いることができる。指部５３については硬質ゴム等の弾性体からなることが好ましい。指部がしなることによって、指の股５７に入り込んだ原料が排出されやすいからである。芯部５２については、十分な強度があれば特に限定されないが、コストの点からは、指部５３と同じ材質で一体に成形されていることが好ましい。
【００２６】
板体５０や指部５３の大きさは処理する原料に応じて決定できるが、本実施形態の目的である各種土石類を処理するには、板体の外周の輪郭が円形である場合は、その直径が１００〜３００ｍｍ、指部の長さが２５〜７５ｍｍであることが好ましい。指部の長さは、すべての指部が同じ長さである必要はなく、指部毎に異なっていてもよい。また、板体の輪郭が円形であっても偏心しているときや、板体の輪郭が円形でない場合は、シャフト４２の中心から最も遠い指部先端５５までの距離が、好ましくは５０〜１５０ｍｍとする。
【００２７】
指部５３の厚さは、好ましくは２０〜４０ｍｍである。芯部５２の厚さは指部の厚さの２倍＋（８〜２０）ｍｍであることが好ましい。芯部の厚さを指部の２倍以上とする理由は、後述するように、指部をロール４１の軸方向に間隔を開けて並列させ、その間隔に隣接するロールの指部が入り込めるようにするためである。芯部の厚さを指部の２倍より８〜２０ｍｍ厚くする理由は、指部と隣接するロールの指部との好ましい間隔が４〜１０ｍｍだからである。
【００２８】
図１に戻って、ロール４１は、シャフト４２と、シャフトの軸方向に並列して固定された複数の板体５０とを有する。複数の板体のシャフト穴５１にシャフト４２を挿通して、上部押さえ部材４８と下部押さえ部材４９で挟み込み、両方の押さえ部材をシャフトにねじ等で固定することによって、板体がシャフトと一体となる。これにより、ロール４１は、放射状に突出し、軸方向に間隔を開けて設けられた複数の指部５３を備えることになる。
【００２９】
ロール４１は、シャフト４２を上軸受４３と下軸受４４によって支持されて、直立して設けられる。上軸受４３はケーシング２０の上蓋２２に固定されている。上軸受から上方に突出したシャフトの上端部には歯車４７が設けられている。スクリーン４０を構成するロール４１はいくつかのグループに分けられ、各グループ内のロールは、離接するロールの歯車４７間をつなぎ歯車（図示せず）で連結して、グループ毎に１台のモータ（図示せず）で駆動される。下軸受４４は支持枠４５に固定され、支持枠４５は外側に突出した支持片４６によってケーシング２０に固定されている。これにより、スクリーン４０を抜ける微細な原料があっても、支持片４６の間を抜けて排出口２５に向かって落下することができる。
【００３０】
図５を参照して、隣接する２本のロール４１ａ、４１ｂの位置関係を説明する。板体５０ａ、５０ｂが、いずれも輪郭が円形であって偏心しておらず、同じ大きさであるとする。ロール４１ａの回転に伴って指部５３ａが通過する空間は、底面が板体５０ａの外周の輪郭に等しく、高さが指部５３ａの厚さｔｆに等しい円筒形となる。ロール４１ｂについても同様である。ロールのピッチ、すなわちシャフト４２ａ、４２ｂの中心間距離Ｐは、板体５０ａ、５０ｂの直径より小さい。これにより、ロール４１ａの指部５３ａが通過する空間とロール４１ｂの指部５３ｂが通過する空間とが、シャフト４２ａ、４２ｂの軸方向視において重なり合う。さらに、２本のロールの指部５３ａ、５３ｂは軸方向にずれていて、互いの指部が他方の指部の間に入り込んだ状態となる。言い換えると、ロール４１ａの指部５３ａが通過する空間とロール４１ｂの指部５３ｂが通過する空間とが、シャフト４２ａ、４２ｂの軸方向にずれていることにより、干渉しない状態となる。
【００３１】
板体５０の輪郭が円形であっても偏心しているときや、板体の輪郭が円形でない場合にも同様に、隣接するロール４１それぞれの指部５３が通過する空間がシャフト４２の軸方向視において重なり合い、かつ、シャフトの軸方向にずれていることにより干渉しない状態とすればよい。
【００３２】
上記のとおり、隣接するロール４１が互いに入り組んで並列することによりスクリーン４０が構成される。スクリーンを構成するロールは、すべて同じ方向に回転する。
【００３３】
次に、本実施形態の破砕混合機１０の使用方法を説明する。
【００３４】
まず、４本の第１回転軸３０を同じ方向、例えば時計回りに回転させて、回転刃３５を旋回させる。装置１０上部の投入口２３から原料となる土石類を投入する。水分を含む建設発生土等の改質を目的とする場合は、破砕原料とともに固化剤等の各種改質剤を同時に投入する。原料は、回転刃によって破砕され、あるいは固化剤等と混合されながら、重力に従って装置内を降下する。一部の原料は回転刃によって弾き飛ばされて、大小の塊状でスクリーン４０に衝突する。
【００３５】
スクリーン４０に衝突してロール４１に付着した原料は、ロールの回転によって隣接するロールとの境界に運ばれる。隣接するロール同士が入り組んだ部分では、原料が付着したロールの指部がスクリーンの内側から外側に向かって移動するのに対して、隣接するロールの指部はスクリーンの外側から内側に向かって移動する。これにより、ロールに付着した原料は当該ロールから剥がされ、スクリーンの内側に落下して、回転刃３５によってさらに破砕・混合される。なお、スクリーン４０の内側とは回転刃３５のある側をいい、外側とはケーシング２０のある側をいう。
【００３６】
細かな粉となって指の股５７に入り込んだ原料は、原料との衝突による指部５３の変形などにともない、指の股から排出されて、スクリーン４０の内側または外側に落下する。このとき、指部５３が弾性体からなり、回転方向の後方に向かって湾曲した形状であれば、原料が指の股から効率よく排出される。スクリーンの外側に落下した原料は支持片４６の間を抜けて排出口２５へと落下する。
【００３７】
回転軸から放射状に突出した複数の指部を備えるロールからなるこのようなスクリーンは、水平に配置して、スクリーン上を搬送される土石その他の廃棄物から所望の粒度以下のものを下方に通過させる目的で、分級機として用いられることがある（例えば特許文献４）。本実施形態では、回転刃３５に弾き飛ばされた原料を、スクリーン４０に付着させず、かつスクリーンを通過させずに回転刃側に戻す目的で用いられる。
【００３８】
以上のとおり、本実施形態の破砕混合機１０によれば、粘土質の土砂を破砕する場合や、水分を含む土砂に固化剤を混合する場合でも、土砂がスクリーン４０に付着、堆積しにくい。また、細かな粉状のものを除き、土砂がスクリーンを通過することがないので、ケーシング２０内壁面にも土砂が付着、堆積しにくい。
【００３９】
本発明の破砕混合機の第２実施形態を図６〜図７に基づいて説明する。本実施形態の破砕混合機は、第１回転軸および第２回転軸が水平に設けられている点に特徴を有する。以下において、第１実施形態と同じ構造を有する部材は同じ符号で示し、その説明は省略した。
【００４０】
図６および図７を参照して、本実施形態の破砕混合機６０は水平に配置された６本の第１回転軸３０と、第１回転軸の側面から突出した破砕手段である回転刃３５と、回転刃の旋回軌道Ｃの外側であって、第１回転軸側方の両側に設けられた、複数のロール４１からなる２つのスクリーン６４、６５と、破砕手段およびスクリーンの全体を収容するケーシング６１とを有する。
【００４１】
ケーシング６１は、略直方体形状を有し、下部は開放されて排出口２５を形成している。ケーシングの第１側面６２と第２側面６３にはそれぞれ軸受３１、３３が固定され、第１回転軸３０を水平な軸心の周りに回転可能に保持している。片方の軸受３１から側方に突出した第１回転軸の端部にはプーリー３２が設けられ、図示しないモータによってベルト駆動される。
【００４２】
スクリーン６４、６５は、いずれも上下方向に並列する複数のロール４１からなる。各ロールは、ケーシングの第１側面６２と第２側面６３に固定された軸受４３、４４によって水平に保持されている。一方のスクリーン６４のすべてのロールは図６において時計回りに回転し、他方のスクリーン６５のすべてのロールは図６において反時計回りに回転する。すなわち、いずれのスクリーンにおいても、すべてのロールが、指部５３がスクリーンの内側（回転刃３５側）にあるときに上から下へと動くように、同じ方向に回転する。
【００４３】
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内で種々の変形が可能である。
【００４４】
例えば、破砕混合機の第１回転軸の数は特に限定されない。また、上記実施形態の破砕混合機１０、６０は、破砕手段として回転刃３５を備えたが、破砕手段としてアームの先端部に回動可能に取り付けられたハンマーを有するものや、チェーンを用いてもよい。
【００４５】
また例えば、上記実施形態のシャフト４２と板体５０のシャフト穴５１は略四角形であったが、これには限られず、シャフトをシャフト穴に挿通したときに両者が嵌合する形状であればよい。
【００４６】
また例えば、上記実施形態における板体５０は、指部５３の厚さｔｆより芯部の厚さｔｓが大きく、これをシャフトの軸方向に重ねることによって、放射状に突出する指部を、シャフトの軸方向に間隔を開けて設けた。しかし、シャフト４２の軸方向に間隔を開けて指部５３を配列させるには、板体の厚さを一様（ｔｆ）にして、厚さがｔｓ−ｔｆである円筒形等のスペーサ部材と板体とを交互に並列させてもよい。あるいは、シャフトに被せたスリーブに、その軸方向に間隔を開けて、指部を直接固定してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明の破砕混合機は、土石類の破砕や改質などに広く用いることができる。用途例としては、破砕コンクリート等の建設廃棄物を再生利用するために一定の大きさ以下に破砕して粒度調整する場合、建設現場や地盤掘削等で発生する水分を含む発生土等に対し、セメント系、高分子系等を固化材を混合し改質してハンドリングを改善する場合、掘削された人工または自然由来の重金属等を含む土壌に対し、有害物質の溶出等を抑制する不溶化剤などを混合して安定化する場合が挙げられる。また、本発明の破砕混合機は、ケーシング内壁面への付着、堆積が問題とならない原料に対しても、従来の破砕混合機と同様に、問題なく利用することができる。
【符号の説明】
【００４８】
１０  破砕混合機
２０  ケーシング
２１  ケーシング胴部
２２  ケーシング上蓋
２３  投入口
２４  投入シュート
２５  排出口
３０  第１回転軸
３１  上軸受
３２  プーリー
３３  下軸受
３４  支持部材
３５  回転刃
３６  ブレード
３７  チップ
３８  スリーブ
４０  スクリーン
４１、４１ａ、４１ｂ  ロール
４２、４２ａ、４２ｂ  シャフト（第２回転軸）
４３  上軸受
４４  下軸受
４５  支持枠
４６  支持片
４７  歯車
４８  上部押さえ部材
４９  下部押さえ部材
５０、５０ａ、５０ｂ  板体
５１  シャフト穴
５２  芯部
５３、５３ａ、５３ｂ  指部
５４  指部前面
５５  指部先端
５６  指部後面
５７  指の股
６０  破砕混合機
６１  ケーシング
６２  第１側面
６３  第２側面
６４、６５  スクリーン
Ｃ  回転刃の旋回軌道
Ｐ  隣接するシャフトの中心間距離
Ｒ  板体の回転方向
ｔｆ  指部の厚さ
ｔｓ  芯部の厚さ
【要約】
【課題】装置内部への原料の付着、堆積の防止効果が高い破砕混合機を提供する。
【解決手段】第１回転軸３０の側面から突出した破砕手段３５と、前記破砕手段の旋回軌道の外側に設けられたスクリーン４０と、前記破砕手段および前記スクリーンの全体を収容するケーシング２０とを有し、前記スクリーンは、並列して設けられ、第２回転軸４２を中心として同じ方向に回転する複数のロール４１からなり、前記ロールは、前記第２回転軸から放射状に突出し、該第２回転軸の軸方向に間隔を開けて設けられた複数の指部を備え、隣接する前記ロールは、それぞれの前記指部が通過する空間同士が前記第２回転軸の軸方向視において重なり合い、かつ、前記第２回転軸の軸方向にずれていることにより干渉しないように入り組んだ状態で、並列されている破砕混合機。
【選択図】図１【図１】
0006825145.tif 000002
【図２】
0006825145.tif 000003
【図３】
0006825145.tif 000004
【図４】
0006825145.tif 000005
【図５】
0006825145.tif 000006
【図６】
0006825145.tif 000007
【図７】
0006825145.tif 000008