JP5933255B2 - 竪型破砕機 - Google Patents

Description

本発明は、産業廃棄物や粗大ゴミなどを破砕処理するための竪型破砕機に関する。

竪型破砕機は、金属や合成樹脂などからなる産業廃棄物や粗大ゴミ（例えば廃棄処分された家電製品）などを破砕処理するために使用されている。

典型的な竪型破砕機としては、円筒状のケーシングの内周面にライナーを設けると共に、ケーシングの中心部に回転軸を設け、この回転軸の上端にブレーカーを、その下方にローターを、さらにその下方にスクレーパを装着した構造から成るものがある（特許文献１）。

この従来の竪型破砕機のローターは、複数のリングハンマーからなるハンマー群を例えば上下二段備えており、上下に対応する一対のリングハンマーは各段共通のハンマーピンに遊嵌されている。

そして、回転軸を回転させながら破砕対象物をケーシング内にその上部から投入すると、回転軸の上端に装着されたブレーカーとこれらブレーカーに対向するライナーによって、破砕対象物の粗い破砕が行われる。続いて、ローターを構成する複数のリングハンマーとこれらリングハンマーに対向するライナーによって、破砕対象物が所定の粒径（粒度）まで破砕される。

なお、リングハンマーはハンマーピンに遊嵌されているので、回転軸周りにローターが回転する際の遠心力によって、リングハンマーがハンマーピンとの遊びの分だけ外方に変位する。

上記の通り所定の粒径まで破砕された破砕対象物は、スクレーパによって掻き集められ、排出口を通って機外へ排出される。

ここで、リングハンマーやライナーは堅い材質により構成されているが、産業廃棄物や粗大ゴミの破砕処理により摩耗が発生する。

このため、リングハンマーやライナーを適宜新しいものと交換する必要があり、摩耗したリングハンマーやライナーを新しいものと交換すると、交換部品の費用が発生し、また交換の手間も必要となり、その間の操業停止を伴う。また、ライナーの交換は、非常に作業が繁雑である。

ところで、リングハンマーやライナーの摩耗の進行状態は、破砕対象物の性状やリング構造、回転方向、また、それらの取付位置により異なり、一様ではなく、局所的に摩耗した場合でも破砕機を大掛かりに開放・分解して、該当箇所のリングハンマー、ライナーを廃棄して新しいものと交換する必要があるため、費用や作業負担が大きかった。

例えば特許文献２、３に記載の竪型破砕機においては、リングハンマーとライナーとの間隙は下方に向かい狭くなっており、上部から投入された破砕対象物は、下方に落下するに従い、徐々に細かく破砕されていき、最下段のリングハンマーとライナーとの間隙で最終製品としての破砕物の粒度（粒径）が決まるが、破砕対象物の中にはリングハンマーやライナーよりも堅い材質のものも含まれており、破砕処理に伴ってリングハンマーとライナーが徐々に摩耗し、その摩耗の程度は下方ほど激しい。

特に最下方のリングハンマーとライナーが大きく摩耗すると、両者の間隙が大きくなる結果、製品品質（粒径）に影響するため、特にこの箇所のリングハンマーやライナーの交換が頻繁に必要となる。交換時期は、摩耗により最下段のリングハンマーとライナーとの間隙が拡大して所定の製品品質（粒径）が確保できなくなることにより判断する。

特に、リングハンマー、ライナーとも摩耗の激しいのは最下方の一部の領域のものであるが、そのために、破砕機を大掛かりに開放・分解して当該箇所のリングハンマー、ライナーを新しいものと交換するのは、費用や作業の無駄であった。

特開２００４−７４０４５号公報 特開昭５３−８５５６３号公報 特開平８−２４６８４号公報

そこで、本発明は、リングハンマー、ライナーとも一様に摩耗せず、摩耗の激しいのは一部のみであることに着目して、廃棄するリングハンマー、ライナーの数を極力減らし、消耗部品の費用を低減するとともに、交換作業の頻度も減らし、歩留まりを向上させることができる竪型破砕機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、第１の発明による竪型破砕機は、筒状のケーシングと、前記ケーシングの内周面に設けられたライナーと、前記ケーシングの中心部に設けられ、鉛直方向の回転軸線を持つ回転軸と、前記回転軸線周りに並置された複数のリングハンマーからなるハンマー群を含み、前記回転軸に装着されたローターと、を備え、前記ローターは、上下反転させて前記回転軸に装着して使用できるように構成されている、ことを特徴とする。

また、第２の発明による竪型破砕機は、前記第１の発明において、前記ローターは、前記複数のリングハンマーに挿通された複数のハンマーピンと、前記複数のハンマーピンの上端を支持する上側支持部材と、前記複数のハンマーピンの下端を支持する下側支持部材とを含み、前記上側支持部材と前記ハンマーピンの上端との取り付け構造は、前記ローターを上下反転させた場合に前記ハンマーピンの荷重に耐え得るよう構成されている、ことを特徴とする。

また、第３の発明による竪型破砕機は、前記第２の発明において、前記ローターは、全体として上下非対称の構造を備えている、ことを特徴とする。

また、第４の発明による竪型破砕機は、前記第３の発明において、前記ローターは、前記上側支持部材又は前記下側支持部材のいずれか一方の支持部材に付設されて前記ローター全体の鉛直方向の厚みを増大させるスペーサーを含む、ことを特徴とする。

また、第５の発明による竪型破砕機は、前記第３の発明において、前記上側支持部材及び前記下側支持部材が互いに異なる厚さを有する、ことを特徴とする。

また、第６の発明による竪型破砕機は、前記第１又は第２の発明において、前記ローターは、全体として上下対称の構造にて構成されている、ことを特徴とする。

また、第７の発明による竪型破砕機は、前記第１乃至６のいずれかの発明において、前記ケーシングが昇降可能に設けられており、前記ケーシングを昇降させるための昇降駆動手段を更に有する、ことを特徴とする。

第８の発明による竪型破砕機は、上記課題を解決するために、昇降可能に設けられた筒状のケーシングと、前記ケーシングの内周面に設けられたライナーと、前記ケーシングの中心部に設けられ、鉛直方向の回転軸線を持つ回転軸と、前記回転軸線周りに並置された複数のリングハンマーからなるハンマー群を含み、前記回転軸に装着されたローターと、前記ケーシングを昇降させるための昇降駆動手段と、を備えたことを特徴とする。

また、第９の発明による竪型破砕機は、前記第８の発明において、前記ケーシングの少なくとも一部がストレートな円筒状を成しており、少なくともこのストレートな円筒状の部分の内周面に前記ライナーが設けられている、ことを特徴とする。

また、第１０の発明による竪型破砕機は、前記第１乃至９のいずれかの発明において、前記ケーシングは、下方に向かって縮径する円錐状の部分を含んでいる、ことを特徴とする。

また、第１１の発明による竪型破砕機は、前記第１乃至９のいずれかの発明において、前記ケーシングは、その全体がストレートな円筒状を成している、ことを特徴とする。

また、第１２の発明による竪型破砕機は、前記第１乃至１１のいずれかの発明において、前記ローターは、前記ハンマー群を鉛直方向に複数段備えている、ことを特徴とする。

上記特徴を備えた本発明の竪型破砕機によれば、ハンマー、ライナーの摩耗が進行した部位を比較的容易な操作で摩耗の少ない部位に変更して使用することにより歩留まりを向上させて、廃棄するリングハンマー、ライナーの数を極力減らし、消耗部品の費用を低減するとともに、大掛かりな交換作業の頻度を減らすことを実現できる。

本発明の一実施形態による竪型破砕機の縦断面図。 （ａ）は図１に示した竪型破砕機の正面図、（ｂ）は同平面図。 図１に示した竪型破砕機のローターを拡大して示した縦断面図。 従来の竪型破砕機のローターを拡大して示した縦断面図。 図１に示した竪型破砕機で、一方方向回転の場合の運用方法を説明するための図であり、（ａ）は使用により下段のリングハンマーが摩耗した状態を示しており、（ｂ）は（ａ）に示したリングハンマーをローターの反転により上下入れ替えた状態を示している。 図５に示したローターのリングハンマーの一つを示した上面図であり、（Ａ）は図５（ａ）のローターのＡ−Ａ断面を示し、（Ｂ）は図５（ｂ）のローターのＢ−Ｂ断面を示している。 図１に示した実施形態の一変形例による竪型破砕機を示した縦断面図。 本発明の他の実施形態による竪型破砕機のローターを拡大して示した縦断面図であり、（ａ）は初期位置の状態を示し、（ｂ）はローター上下反転後の状態を示す。 図８に示したローターの使用状態を示した縦断面図であり、（ａ）は図８（ａ）のローターに対応し、（ｂ）は図８（ｂ）のローターに対応している。 本発明の更に他の実施形態による竪型破砕機を示した縦断面図。 図１０に示した実施形態の一変形例による竪型破砕機を示した縦断面図。

以下、本発明の一実施形態による竪型破砕機について、図１乃至図６を参照して説明する。

図１及び図２に示したように本実施形態による竪型破砕機は、ベース１上に設けられた筒状のケーシング２を備えており、このケーシング２は下方に向かって縮径する逆円錐形状をなしている。ケーシング２の内周面にはライナー３が設けられている。

ケーシング２の中心部には、鉛直方向の回転軸線４を持つ回転軸５が設けられており、この回転軸５は図示を省略した駆動源（モーター）によって回転駆動される。回転軸５の上端にはブレーカー６が設けられており、その下方にはローター７が、さらにその下方にはスクレーパ８が設けられている。

ローター７は、回転軸線４周りに所定の角度間隔で並置された複数のリングハンマー９からなるハンマー群を上下二段備えており、上下に対応する一対のリングハンマー９は共通のハンマーピン１０に遊嵌されている。

なお、変形例としては、ハンマー群について、上下二段ではなく一段のみとすることもできるし、或いは上中下の三段構成とすることもでき、それ以上の段数を設けることもできる。後述する本実施形態の変形例やその他の実施形態（及びそれらの変形例）においても同様である。

本実施形態において、ローター７は、上段の円板部材（上側支持部材）１１、中段の円板部材１２、下段の円板部材（下側支持部材）１３を含んでいる。これら上中下段の円板部材１１、１２、１３の中央には貫通孔が形成され、これらの貫通孔を貫いて円筒部材１４が設けられ、この円筒部材１４に回転軸５が挿通されている。

各ハンマーピン１０は、上段、中段、下段の円板部材１１、１２、１３によって支持されており、上段と中段の円板部材１１、１２同士の間に上段のハンマー群が設けられ、中段と下段の円板部材１２、１３同士の間に下段のハンマー群が設けられている。

ケーシング２の下方には、スクレーパ８に隣接して排出口１５が形成されており、スクレーパ８によって掻き集められた破砕物は排出口１５を通じて排出される。

そして、本実施形態による竪型破砕機のローター７は、図３に示したように、上下対称の構造にて構成されており、上側支持部材１１とハンマーピン１０の上端との取り付け構造は、ローター７を上下反転させた場合にハンマーピン１０の荷重に耐え得るよう構成されている。

これに対して従来の竪型破砕機のローター７Ａは、図４に示したように、ハンマーピン１０の上端が上下方向において支持されていない。即ち、図４に示した従来のローター７Ａを上下反転させると、ハンマーピン１０を受ける構造にはなっていない。

本実施形態による竪型破砕機を用いて、産業廃棄物や粗大ゴミ（例えば使用済みの家電製品）を破砕する際には、回転軸５を回転させながら破砕対象物をケーシング２内にその上部から投入する。

すると、回転軸５の上端に装着されたブレーカー６とこのブレーカー６に対向するライナー３によって破砕対象物の粗い破砕が行われる。続いて、ローター７を構成する複数のリングハンマー９とこれらリングハンマー９に対向するライナー３によって破砕対象物が所定の粒径（粒度）まで破砕される。

なお、回転軸５周りにローター７が回転する際の遠心力によって、各リングハンマー９がハンマーピン１０との遊びの分だけ外方に変位する。

上記の通り所定の粒径まで破砕された破砕対象物は、スクレーパ８によって排出口１５へと投入されて回収される。

上述した破砕作業を繰り返すことにより、リングハンマー９やライナー３が摩耗するが、例えば図５（ａ）に示したように下段のリングハンマー９の摩耗が激しい場合、下段のリングハンマー９とこれに対向するライナー３との間隙が拡大してしまう。

下段のリングハンマー９とこれに対向するライナー３との間隙は最終破砕物（製品）の品質（粒径）に影響するため、この間隙が拡大してしまうと所定の品質を確保することができない。

そこで、本実施形態においては、図５（ｂ）に示したようにローター７を上下反転させて再度使用する。このようにローター７を上下反転させると、摩耗の激しかった下段のリングハンマー９が上段に位置し、摩耗の少ない上段のリングハンマー９が下段に位置するようになる。これにより、下段のリングハンマー９とこれに対向するライナー３との間隙を所定の範囲内に回復させることができ、所定の品質を確保することができる。

また、竪型破砕機の通常の運用においては、適当な運転間隔毎に回転軸５の回転方向を交互に逆転させてローター７の回転方向を調整することにより、各リングハンマー９の突出部の周方向における摩耗の均一化を図っているが、他の運用方法としては、ローター７を一方向にのみ回転させることもできる。

図６（ａ）は、このようにローター７の回転方向を一方向として運用した場合の、上下反転前のローター７（図５（ａ））の１つのリングハンマー９を示しているが、リングハンマー９からの各突出部１６は、周方向における一方の側が摩耗していることが分かる。これに対してローター７を上下反転させると（図５（ｂ））、図６（ｂ）に示したようにリングハンマー９の各突出部１６の摩耗側が、周方向において反対側に位置するようになる。これにより、各リングハンマー９の周方向における摩耗の程度が均一化され、リングハンマー９の交換までの寿命を延ばすことができる。

ちなみに竪型破砕機の通常の運用方法においては、上述したように回転軸５の回転方向を適宜逆転させてローター７の回転方向を調整することにより、リングハンマー９の摩耗は周方向において比較的均一に摩耗するが、ローター７の上下反転により両段のリングハンマー９を歩留まり良く使用することができる。

なお、本発明の適用対象となる竪型破砕機には、回転軸５の回転方向が一方向に固定されているものも、回転方向を適宜逆転させることができるものも含まれる。

上述したように本実施形態による竪型破砕機によれば、使用によりローター７のリングハンマー９が局所的に激しく摩耗した場合（例えば下段のハンマー群が激しく摩耗した場合）には、ローター７全体を上下反転させて再度使用することにより、ローター７全体としての摩耗の程度を均一化することができる。

これによりリングハンマー９の交換までの寿命を延ばすことができるため、廃棄するリングハンマー９の数を極力減らし、消耗部品の費用を低減するとともに、交換作業の頻度も減らし、歩留まりを向上させることが可能となる。

図７は、図１に示した実施形態の一変形例としての竪型破砕機を示しており、この例においては、ケーシング２の形状が、逆円錐状ではなくストレートの円筒状を成している。

このよう円筒状のケーシング２を備えた竪型破砕機においても、摩耗の程度が上下段のリングハンマー９により異なる場合があるので、ローター７全体を適宜上下反転させて使用することにより、リングハンマー９の寿命を延ばすことができる。

次に、図８は、本発明の他の実施形態による竪型破砕機のローター７を拡大して示しており、このローター７は、図３に示した上記実施形態のローター７に対して、図８（ａ）に示したように下段の円板部材１３の下に円板状のスペーサー１７を備えている（初期位置）。即ち、本実施形態におけるローター７は、全体として上下非対称の構造を備えている。

そして、図８（ｂ）に示したようにローター７を上下反転させると、スペーサー１７が上方に位置することになり、スペーサー１７の厚み分だけ各リングハンマー９の位置が下がることになる。

本実施形態による竪型破砕機においては、図９（ａ）に示したように各リングハンマー９に対向する部分のライナー３が局所的に大きく摩耗した場合には、図９（ｂ）に示したようにローター７全体を上下反転させる。これにより、スペーサー１７の厚み分だけ各リングハンマー９の位置が下がるため、ライナー３の摩耗の程度が少ない部分にリングハンマー９が対向することになり、所定の粒度を確保することができる。

上記の通り本実施形態においては、ライナー３が局所的に摩耗した場合には、ローター７全体を上下反転させて再度使用することにより、所定の粒度を確保することができる。

このようにリングハンマー９、ライナー３の摩耗が進行した部位を比較的容易な操作で摩耗の少ない部位に変更して使用することにより歩留まりを向上させて、廃棄するリングハンマー９、ライナー３の数を極力減らし、消耗部品の費用を低減するとともに、大掛かりな交換作業の頻度を減らすことを実現できる。

また図８に示したスペーサー１７付きのローター７を、図７に示した円筒状のケーシング２と組み合わせても良く、この場合でも、ローター７を上下反転させてライナー３の高摩耗箇所からリングハンマー９の位置を外すことにより、上述したようにライナー３の寿命延長の効果を得ることができる。

なお、変形例としては、初期位置においてスペーサー１７が上段の円板部材１１の上に位置するように構成することもできる。この場合でも上記と同様の効果が得られる。

また、本実施形態（又は変形例）においては下段（又は上段）の円板部材１３（又は１１）にスペーサー１７を付加するようにしているが、変形例としては、下段（又は上段）の円板部材１３（又は１１）を上段（又は下段）の円板部材１１（又は１３）よりも厚くすることにより、スペーサー１７を省略して円板部材１３（又は１１）自身にスペーサー機能を持たせるようにすることもできる。

次に、図１０は、本発明の更に他の実施形態による竪型破砕機を示している。この竪型破砕機においては、ケーシング２全体が昇降可能に設けられており、昇降モーター（昇降駆動手段）１８によってケーシングの上下位置を適宜変更することができる。

なお、本発明における昇降駆動手段は、モーターのような電動式のものには限定されず、油圧駆動式のもの、或いは手動式のもの（機械的な昇降手段）を用いることもできる。

また、本実施形態におけるケーシング２は、逆円錐状の本体部分１９と、その下に延在するストレートの円筒状の延長部分２０とを備えている。

本実施形態による竪型破砕機においては、ライナー３やリングハンマー９が摩耗して両者の間隔が拡大してしまった場合には、昇降モーター１８を駆動してケーシング２を昇降させることにより、例えばライナー３の摩耗の少ない部分をリングハンマー９に対向させるようにする。これにより、ライナー３とリングハンマー９との間に所定の間隔が確保され、所定の粒度を確保することができる。

上記の通り本実施形態においては、ライナー３やリングハンマー９が摩耗した場合には、昇降モーター１８によりケーシング２を昇降駆動して所定の粒度を確保することができるので、ライナー３やリングハンマー９の交換までの寿命が延長され、廃棄するライナー３やリングハンマー９の数を極力減らし、消耗部品の費用を低減するとともに、交換作業の頻度も減らし、歩留まりを向上させることが可能となる。

図１１は、図１０に示した実施形態の一変形例としての竪型破砕機を示しており、この例においては、ケーシング２の形状が、逆円錐状ではなく全体がストレートの円筒状を成している。

このような円筒状のケーシングを備えた竪型破砕機においても、ライナー３が局所的に摩耗した場合には、昇降モーター１８によってケーシング２を昇降させることにより、ライナー３の摩耗の程度の少ない部分をリングハンマー９に対向させて所望の間隔を確保し、所望の粒径を確保することができる。

なお、図１０及び図１１に示した各例は、図１−３、５−９に示した各例と適宜組み合わせることもできるし、単独で適用することもできる。

１ ベース
２ ケーシング
３ ライナー
４ 鉛直方向の回転軸線
５ 回転軸
６ ブレーカー
７ ローター
８ スクレーパ
９ リングハンマー
１０ ハンマーピン
１１ 上段の円板部材（上側支持部材）
１２ 中段の円板部材
１３ 下段の円板部材（下側支持部材）
１４ 円筒部材
１５ 排出口
１６ リングハンマーの突出部
１７ スペーサー
１８ 昇降モーター（昇降駆動手段）
１９ ケーシングの逆円錐状の本体部分
２０ ケーシングのストレートの円筒状の延長部分

Claims (3)

1. 筒状のケーシングと、
   前記ケーシングの内周面に設けられたライナーと、
   前記ケーシングの中心部に設けられ、鉛直方向の回転軸線を持つ回転軸と、
   前記回転軸線周りに並置された複数のリングハンマーからなるハンマー群を含み、前記回転軸に装着されたローターと、を備え、
   前記ローターは、前記複数のリングハンマーに挿通された複数のハンマーピンと、前記複数のハンマーピンの上端を支持する上側支持部材と、前記複数のハンマーピンの下端を支持する下側支持部材とを含み、上下反転させて前記回転軸に装着して使用できるように構成されており、
   前記ローターは、全体として上下非対称の構造を備えており、
   前記ローターは、前記上側支持部材又は前記下側支持部材のいずれか一方の支持部材に付設されて前記ローター全体の鉛直方向の厚みを増大させるスペーサーを含む、竪型破砕機。
2. 筒状のケーシングと、
   前記ケーシングの内周面に設けられたライナーと、
   前記ケーシングの中心部に設けられ、鉛直方向の回転軸線を持つ回転軸と、
   前記回転軸線周りに並置された複数のリングハンマーからなるハンマー群を含み、前記回転軸に装着されたローターと、を備え、
   前記ローターは、前記複数のリングハンマーに挿通された複数のハンマーピンと、前記複数のハンマーピンの上端を支持する上側支持部材と、前記複数のハンマーピンの下端を支持する下側支持部材とを含み、上下反転させて前記回転軸に装着して使用できるように構成されており、
   前記ローターは、全体として上下非対称の構造を備えており、
   前記上側支持部材及び前記下側支持部材が互いに異なる厚さを有する、竪型破砕機。
3. 破砕対象物を破砕する竪型破砕機であって、
   筒状のケーシングと、
   前記ケーシングの内周面に設けられたライナーと、
   前記ケーシングの中心部に設けられ、鉛直方向の回転軸線を持つ回転軸と、
   前記回転軸線周りに並置された複数のリングハンマーからなるハンマー群を含み、前記回転軸に装着されたローターと、を備え、
   前記ローターは、上下反転させて前記回転軸に装着して使用できるように構成されており、
   前記ケーシングが昇降可能に設けられており、
   前記ケーシングを昇降させるための昇降駆動手段を更に有し、
   前記竪型破砕機は、前記ケーシングが第１の上下位置にある場合、および、前記ケーシングが前記昇降駆動手段によって昇降されて前記第１の上下位置とは異なる第２の上下位置にある場合のいずれにおいても、破砕対象物を破砕することができる、竪型破砕機。

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