JP3560583B2

JP3560583B2 - ビリ砂利破砕方法およびその装置

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Publication number: JP3560583B2
Application number: JP2001361968A
Authority: JP
Inventors: 幸典藤本
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-11-28
Filing date: 2001-11-28
Publication date: 2004-09-02
Anticipated expiration: 2021-11-28
Also published as: JP2003159537A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、庭の敷石等にしか利用できなっかたビリ砂利（粒度５ｍｍ〜１０ｍｍの砂利）を破砕して砂（粒度５ｍｍ以下）にできるビリ砂利破砕方法およびその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、土木建築用コンクリートに使用する骨材（砂、砂利）は、河川、山、海等から採取し、河川の砂利、砂が主に使用されていたが、昭和４０年頃から河川の砂利の採取規制が始まり、その後も次第に河川の砂利の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。
【０００３】
一方、建設業界においては、砂、砂利の需要が益々増大し、その結果、河川砂利以外の砂利、砂の供給源は河川周辺の農地、山、海等の砂利、砂が採取され、さらに山の砕石等が採取され始めている。
【０００４】
ここで、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た後、篩分け、粒度５ｍｍ以下を砂、粒度５ｍｍ〜１０ｍｍをビリ砂利、粒度１０ｍｍ〜２５ｍｍを砂利、その他に分類されている。
【０００５】
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、粒度５ｍｍ以下の砂と粒度１０ｍｍ〜２５ｍｍの砂利である。
【０００６】
従って、多くの砂利プラント工場においては、粒度５ｍｍ〜１０ｍｍのビリ砂利は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。
【０００７】
このビリ砂利を破砕して砂とする方法および装置を、本願出願人は平成５年から鋭意研究開発を続け、特許第２５６８４７３号、特許第２８７６５６７号、特許第２９８６７９３号、特願２００１−１８０９４０の発明をしている。
【０００８】
特許第２５６８４７３号、第２８７６５６７号、特許第２９８６７９３号はいずれも、山と谷とからなる断面凹凸状の歯を多数刻設させた一対の歯板の歯の山と谷とを噛合させ、両方あるいは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方法および装置である。
【０００９】
この特許第２５６８４７３号、特許第２８７６５６７号は、大気中でビリ砂利破砕を行うため、大気中でのビリ砂利の落下速度は毎秒約４９０ｃｍと速く、両歯板の開放時に未破砕のまま下方に落下する量が約５０％あり、ビリ砂利が未破砕のまま落下する欠点があった。
【００１０】
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、目詰まりし、この目詰まりした砂利、砂の除去作業を強いられ、また破砕時に粉塵が発生し、この粉塵により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。
【００１１】
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。
【００１２】
この特許第２９８６７９３号は、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が、ビリ砂利の落下速度は大気中での落下速度に対して毎秒２４０ｃｍと遅くなったものの、依然として両歯板開放時に未破砕のまま下方に落下する量（破砕ロス）が多く、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、水により腐蝕する（サビる）欠点があった。
【００１３】
この欠点を解消するための特願２００１−１８０９４０は、両歯板の破砕部を水中に位置させるのではなく、両歯板の破砕部下部に開閉自在に配したダンパーにより破砕部を閉塞させ、貯留部を形成し、またダンパーは水中では開閉運動が行えないため、貯留部にビリ砂利を水と共に投入し、両歯板の破砕部（貯留部）のみを水中にして破砕するものである。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本願出願人が先に発明した特願２００１−１８０９４０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。
【００１５】
これは、ビリ砂利は空隙率が約４０％と空隙が少なく、破砕すると表面積、容積が増大するため、両歯板の破砕部間にビリ砂利が充満し、空気による空隙がなくなり、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、高密度化し、その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することに起因するものであった。
【００１６】
本発明は、この欠点を解消するために、中割り、あるいは未破砕（破砕ロス）を皆無とし、破砕効率を飛躍的に向上させることを目的とし、本願出願人が新たに研究開発したものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、一対の破砕板を立設させ、両破砕板の下部を破砕部とし、この破砕部の下部にダンパーを開閉自在に配し、一方の破砕板を振動手段を介して振動させ、他方の破砕板を揺動させ、両破砕板の破砕部開放時にダンパーを閉塞させ、このダンパーおよび破砕部により貯留部を形成し、両破砕板間へ、上方からビリ砂利を、水、ビリ砂利と対応する大きさの、発泡樹脂からなる空隙形成材と共に供給し、貯留部に水を貯留させ、かつ空隙形成材により空隙を形成させた状態でビリ砂利を、両破砕板の押圧力、一方の破砕板の振動による衝撃力により破砕して砂とすることを特徴とするものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明に係るビリ砂利破砕装置について、図１〜図３に基づいて説明する。
【００１９】
長さ方向に山１１と谷１３とからなる歯１５を多数刻設させ、かつ各歯１５の山１１を長さ方向の中央部を高くし、長さ方向の両側に向けて高さが低くなるように傾斜させ、傾斜させた一方（図２において手前側）を破砕部１７とした一対の山形の破砕板１９，２１が設けられている。
【００２０】
各破砕板１９，２１を山形としてあるため、使用により山形に傾斜させた一方の破砕部１７が摩耗した場合、各破砕板１９，２１を反転させ、山形に傾斜させた他方を破砕部１７として使用することにより、各破砕板１９，２１の耐用年数を倍増することができ、さらに後述のビリ砂利４５を破砕部１７の歯１５へ流し込み易くなり、ビリ砂利供給性が向上する。
【００２１】
本例において、歯１５は各破砕板１９，２１の一側にのみ刻設され、その形状は断面凹凸状である（図２参照）。
【００２２】
一方の破砕板１９が、破砕部１７を下方に向け、基台２３に揺動自在に取付けられた取付板２５に、固着されている。
【００２３】
取付板２５を振動させる振動手段２７が、取付板２５に配設されている。
【００２４】
本例において、振動手段２７は振動モーターである。
【００２５】
他方の破砕板２１が、破砕部１７を下方に向け、揺動部２９に、固着されている。
【００２６】
本例において、揺動部２９は偏心軸３１に装着された揺動板３３であり、偏心軸３１を回転させることにより、揺動板３３が上下左右動し、左上動時に破砕すると同時に後述のダンパー３５が開放され、破砕された砂の排出が行われ、右下動時にダンパー３５が閉塞され、後述のビリ砂利４５、水Ｗ、空隙形成材４９の供給が行われる。
【００２７】
この揺動板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、またその運動は毎秒５〜６回行われる。
【００２８】
両破砕板１９，２１の傾斜立設位置は、両破砕部１７の歯１５の山１１と谷１３とを互いに向い合わせて噛合させると共に、上方から下方に向けて間隔を狭くして、両破砕部１７が互いに垂直になるように位置させてある。
【００２９】
両破砕板１９，２１の傾斜角度は調整自在であることが望ましい。
【００３０】
破砕部１７の下部にダンパー３５が開閉自在に配設されている。
【００３１】
本例において、ダンパー３５の開閉機構は、基台２３に閉塞方向（上側）に付勢させて軸支させたダンパー３５を、揺動部２９の揺動板３３の下部と連結させ、揺動板３３の上下動により開閉させる機構である。
【００３２】
ダンパー３５を閉塞させることにより、このダンパー３５および破砕部１７間に貯留部３７が形成される。
【００３３】
このため、破砕板２１の右下動時つまり両破砕板１９，２１の破砕部１７の開放時にダンパー３５を閉塞させ、ビリ砂利４５を水Ｗ、空隙形成材４９と共に両破砕板１９，２１間へ供給し、この供給されたビリ砂利４５は、破砕部１７の下方がダンパー３５により閉塞されているため、未破砕のまま下方に落下することが皆無となる。
【００３４】
また、破砕板２１の左上動時つまり両破砕板１９，２１の破砕部１７の閉鎖、即ち破砕時にダンパー３５を開放し、ダンパー３５上に前回破砕により堆積した砂、水Ｗおよび空隙形成材４９を下方へ排出させると共に、貯留部３７において、空隙形成材４９により空隙を形成させた状態で一方の破砕板１９の振動および他方の破砕板２１の揺動により、効率良くビリ砂利破砕が行われ、また破砕部１７の歯１５またはダンパー３５に圧着する砂は水Ｗおよび両破砕板１９，２１の振動作用により剥離され、目詰まりが解消される。
【００３５】
両破砕板１９，２１の上方にビリ砂利ホッパー３９が設置されている。
【００３６】
このビリ砂利ホッパー３９に、両破砕板１９，２１（破砕部１７）間にビリ砂利４５を所定量ずつ供給する供給手段４１が設けられている。
【００３７】
本例において、供給手段４１は、回転軸４３に羽根板（図示略）を立設させ、回転軸４３の回転により羽根板を回転させ、ビリ砂利ホッパー３９内のビリ砂利４５を所定量ずつ搬出する構造である。
【００３８】
また、この供給手段４１によるビリ砂利供給は、両破砕板１９，２１間への過剰のビリ砂利供給時には停止させることが望ましい。
【００３９】
ビリ砂利ホッパー３９に、案内シュート４７が、両破砕板１９，２１間の中央部に向けて連結されている。
【００４０】
案内シュート４７のビリ砂利ホッパー３９との連結部位に近接させて、水Ｗおよび発泡樹脂からなる空隙形成材４９をエア圧力により供給する供給機構５１が連結されている。
【００４１】
本例において、空隙形成材４９は、破砕により表面積、容積が増大したビリ砂利４５が両破砕板１９，２１間の破砕部１７で高密度化する際に十分な空隙を形成し、破砕部１７によるビリ砂利４５の破砕を容易に促進させ、従来の欠点であった破砕時に中心部の多量のビリ砂利４５が中割り、あるいは未破砕のまま下方に落下すること（破砕ロス）を皆無とするためのものであり、その大きさはビリ砂利４５とほぼ同等とし、その素材は回収性および再使用性（弾力性）に優れた発泡スチロールとすることが望ましい。
【００４２】
この両破砕板１９，２１間の中央部へ、案内シュート４７から、ビリ砂利４５が水Ｗ、空隙形成材４９と共に供給される。
【００４３】
基台２３の下部に水槽５３が設置されている。
【００４４】
なお、図中５５は給水管、５７は取付板２５の振動が基台２３に直接伝導されるのを防止するための防振ゴム、５９は取付板２５の振動が基台２３に直接伝導されるのを防止し、振動効率を向上させるための弾性体、６１は揺動板３３の揺動力を制御するための弾性体、６３は揺動板３３の揺動を制御するための嵌着プレート、６５は揺動板３３の揺動を制御するためのテンションロッド、６７はダンパー３５の連結支点、６９は駆動モーター、７１は砂搬出機構、７３は排水溝、７５は網材を示す。
【００４５】
本装置を使用してビリ砂利を破砕する方法を以下に説明する。
【００４６】
まず、ビリ砂利ホッパー３９内にビリ砂利４５を連続投入する。
【００４７】
次に、一方の破砕板１９を振動手段２７である振動モーターを駆動させることにより振動させると共に、他方の破砕板２１を揺動部２９を揺動させることにより揺動させる。
【００４８】
次に、予め得ようとする砂の粒度に対応させて調整された両破砕板１９，２１の破砕部１７間に、案内シュート４７から、ビリ砂利ホッパー３９の供給手段４１により所定量ずつ供給されたビリ砂利４５と、供給機構５１によりビリ砂利４５に対する比率を０．３３〜１として所定量ずつ供給された水Ｗおよび空隙形成材４９を、供給する。
【００４９】
この際、破砕板２１が右下動し、つまり両破砕板１９，２１の破砕部１７が開放され、この状態においてダンパー３５は破砕板２１（揺動板３３）の右下動により閉塞された状態となる。
【００５０】
この供給されたビリ砂利４５は破砕により表面積、容積が増大し、破砕部１７で高密度化する際に空隙形成材４９により十分な空隙が形成され、破砕部１７によるビリ砂利４５の破砕を容易に促進させるため、破砕時に中心部の多量のビリ砂利４５が中割り、あるいは未破砕のまま下方へ落下すること（破砕ロス）が皆無となる（図３（イ）参照）。
【００５１】
また、ダンパー３５の閉塞により形成された貯留部３７にビリ砂利４５と共に水Ｗ、空隙形成材４９が貯留され、水Ｗおよび両破砕板１９，２１の振動作用により、両破砕板１９，２１の破砕部１７の歯１５に圧着する砂が剥離され、目詰まりが解消される。
【００５２】
また、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１５への圧着を抑制し、目詰まりがより効果的に解消される。
【００５３】
次に、破砕板２１が左上動し、つまり両破砕板１９，２１の破砕部１７が閉鎖され、破砕部１７でビリ砂利４５は、貯留部３７に貯留された水Ｗ、空隙形成材４９の中で重なり合い、一方の破砕板１９の振動による衝撃力および両破砕板１９，２１の押圧力により、重ね割り破砕される。
【００５４】
この際、ダンパー３５は破砕板２１（揺動板３３）の左上動により開放され、ダンパー３５上に前回破砕により堆積した砂、水Ｗおよび空隙形成材４９が下方へ排出されると共に、一方の破砕板１９の振動および他方の破砕板２１の揺動により、また空隙形成材４９により十分な空隙を形成し、破砕部１７によるビリ砂利４５の破砕を容易に促進させることになり、破砕部１７でビリ砂利破砕が行われ、破砕部１７の歯１５またはダンパー３５に圧着する砂は水Ｗおよび両破砕板１９，２１の振動作用により剥離され、目詰まりが解消される（図３（ロ）参照）。
【００５５】
この破砕された全ての砂は水Ｗ、空隙形成材４９と共に、次工程の閉塞状態のダンパー３５上に堆積し、この状態においてダンパー３５が破砕部１７の下部を閉塞しているため、貯留部３７へ次回破砕分（未破砕）のビリ砂利４５および水Ｗ、空隙形成材４９が供給（充填）され、完全に入替えられた状態となる（図３（イ）参照）。
【００５６】
この破砕されたビリ砂利４５は砂となり、この砂はダンパー３５の開放により下方の水槽５３内に拡散することなく、速やかに下方に沈降すると共に、発泡樹脂からなる空隙形成材４９は水Ｗより比重が軽いため、水面上に浮遊する。
【００５７】
次に、水槽５３の水面上に浮遊する空隙形成材４９をファン等のエア圧力により一個所へ集め、回収し、水槽５３内に沈降した砂を砂搬出機構７１により水切りをして水槽５３外に搬出させ、適宜使用に供する。
【００５８】
この際、回収した空隙形成材４９は再使用する。
【００５９】
このように、ビリ砂利４５および水Ｗの供給時にダンパー３５を閉塞させて貯留部３７を形成し、この貯留部３７にビリ砂利４５を水Ｗ、空隙形成材４９と共に貯留させた状態でビリ砂利破砕を行うため、破砕によりビリ砂利４５の表面積、容積が増大し、破砕部１７で高密度化する際に空隙形成材４９により十分な空隙を形成し、破砕部１７によるビリ砂利４５の破砕を容易に促進させるため、破砕時に中心部の多量のビリ砂利４５が中割り、あるいは未破砕のまま下方へ落下すること（破砕ロス）が皆無となり、破砕効率を飛躍的に向上させることができる。
【００６０】
また、破砕部１７の歯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。
【００６１】
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、破砕効率を飛躍的に向上させることができる。
【００６２】
また、破砕が貯留部３７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。
【００６３】
また、破砕部１７のみに水を貯留させればよいため、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、水により腐蝕する（サビる）ことがない。
【００６４】
また、図４に破砕板１９，２１の別の例が示してある。
【００６５】
本例の破砕板１９，２１は、前例の各歯１５の山１１の長さ方向の中央部を平坦部７７としたものであり、この山１１の長さ方向の中央部を平坦部７７とすることにより、両破砕板１９，２１を傾斜立設させた際の上側の開口部（山形に傾斜させた他方により形成される）面積を拡張し、ビリ砂利供給性を向上させると共に、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間で破砕することを可能とした。
【００６６】
さらに、ビリ砂利供給時にビリ砂利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１５の摩耗を防止することができると共に、破砕部１７として使用する歯１５へビリ砂利４５を流し込み易くし、ビリ砂利４５の供給性をより向上させることができる。
【００６７】
また、本例の破砕板１９，２１の使用方法は前例と同様であるため、説明は省略する。
【００６８】
なお、両例において、破砕板１９，２１は山１１と谷１３とからなる歯１５を多数刻設させたものであるが、歯１５を刻設させることなく、プレート板等の平板形状としてもよい。
【００６９】
また、両破砕板１９，２１の破砕部１７の歯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。
【００７０】
また、空隙形成材４９は発泡スチロールに限定されることなく、発泡ウレタンとした際には水Ｗを吸湿して空隙を形成させることができ、また発泡ゴム等の他の発泡樹脂素材とすることは自明である。
【００７１】
また、空隙形成材４９の大きさは、ビリ砂利４５とほぼ同等としてあるが、ビリ砂利４５より大型あるいは小型とすることは自明である。
【００７２】
また、ビリ砂利４５と、水Ｗおよび空隙形成材４９の比率は０．３３〜１とすることが望ましい。
【００７３】
また、貯留部３７の水密性を向上させるため、ダンパー３５の表面側にゴム等の樹脂層を被覆することが望ましい。
【００７４】
また、ダンパー３５の開閉機構、水槽５３からの砂の搬出方法、は本例に限定されることはなく、他の機構、方法を採用し得ることは自明である。
【００７５】
【発明の効果】
本発明に係るビリ砂利破砕方法およびビリ砂利破砕装置によれば、一対の破砕板の破砕部の下方をダンパーにより閉塞させ、このダンパーおよび破砕部間に貯留部を形成し、両破砕板間へ、上方からビリ砂利を水、空隙形成材と共に供給し、貯留部に水を貯留させると共に、空隙形成材により十分な空隙を形成した状態でビリ砂利を破砕するため、破砕により表面積、容積が増大したビリ砂利が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、破砕部によるビリ砂利の破砕を容易に促進させ、従来の欠点であった破砕時に中心部の多量のビリ砂利が中割り、あるいは未破砕のまま下方に落下すること（破砕ロス）を皆無とすることができる。
【００７６】
また、水および両破砕板の振動作用により、破砕板の破砕部に圧着する砂を完全に剥離し、破砕板に目詰まりした砂、砂利の除去作業を皆無とすると共に、破砕効率を飛躍的に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るビリ砂利破砕装置の正面図。
【図２】破砕板の斜視図。
【図３】同、使用状態を示す要部拡大正面図、（イ）がビリ砂利、水、空隙形成材の供給状態を示し、（ロ）が破砕状態を示す。
【図４】別の破砕板の斜視図。
【符号の説明】
１７破砕部
１９破砕板
２１破砕板
２７振動手段
２９揺動部
３５ダンパー
３７貯留部
４５ビリ砂利
４９空隙形成材
Ｗ水

Claims

一対の破砕板（１９），（２１）を立設させ、両破砕板（１９），（２１）の下部を破砕部（１７）とし、この破砕部（１７）の下部にダンパー（３５）を開閉自在に配し、一方の破砕板（１９）を振動手段（２７）を介して振動させ、他方の破砕板（２１）を揺動させ、両破砕板（１９），（２１）の破砕部（１７）開放時にダンパー（３５）を閉塞させ、このダンパー（３５）および破砕部（１７）により貯留部（３７）を形成し、両破砕板（１９），（２１）間へ、上方からビリ砂利（４５）を、水（Ｗ）、ビリ砂利（４５）と対応する大きさの、発泡樹脂からなる空隙形成材（４９）と共に供給し、貯留部（３７）に水（Ｗ）を貯留させ、かつ空隙形成材（４９）により空隙を形成させた状態でビリ砂利（４５）を、両破砕板（１９），（２１）の押圧力、一方の破砕板（１９）の振動による衝撃力により破砕して砂とすることを特徴とするビリ砂利破砕方法。
一対の破砕板（１９），（２１）を立設させ、両破砕板（１９），（２１）の下部を破砕部（１７）とし、この破砕部（１７）の下部にダンパー（３５）を開閉自在に配し、ダンパー（３５）閉塞時にダンパー（３５）および破砕部（１７）により貯留部（３７）を形成し、上方からビリ砂利（４５）を、水（Ｗ）、ビリ砂利（４５）と対応する大きさの、発泡樹脂からなる空隙形成材（４９）と共に供給し、貯留部（３７）に水（Ｗ）を貯留させ、かつ空隙形成材（４９）により空隙を形成させた状態でビリ砂利（４５）を、一方の破砕板（１９）を振動手段（２７）を介して振動させ、他方の破砕板（２１）を揺動させることにより、破砕して砂とすることを特徴とするビリ砂利破砕装置。