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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-08-15
(45)【発行日】2024-08-23
(54)【発明の名称】一軸型破砕装置
(51)【国際特許分類】
B02C 18/00 20060101AFI20240816BHJP
B09B 3/35 20220101ALI20240816BHJP
B09B 101/67 20220101ALN20240816BHJP
【ＦＩ】
B02C18/00 106B
B09B3/35 ZAB
B09B101:67
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2021565703
(86)(22)【出願日】2020-12-16
(86)【国際出願番号】 JP2020048062
(87)【国際公開番号】W WO2021125360
(87)【国際公開日】2021-06-24
【審査請求日】2023-10-10
(31)【優先権主張番号】P 2019240153
(32)【優先日】2019-12-19
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】591282858
【氏名又は名称】株式会社ヘリオス
(74)【代理人】
【識別番号】100069073
【弁理士】
【氏名又は名称】大貫 和保
(72)【発明者】
【氏名】飯嶋 和彦
(72)【発明者】
【氏名】長尾 剛史
【審査官】東 勝之
(56)【参考文献】
【文献】米国特許出願公開第２００２／００４７０６２（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２０１２－０１１３３４（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許第６２６０７８０（ＵＳ，Ｂ１）
【文献】特開２００８－１１４１１４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－０５０９３８（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２００２／３４３９６（ＷＯ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２００６／０１０２７６１（ＵＳ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１４／１２５６１５（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２００８－２３８０１０（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ０２Ｃ １８／００
Ｂ０９Ｂ ３／３５
Ｂ０９Ｂ １０１／６７
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
直方体状筐体と、前記直方体状筐体を貫通する一本の回転軸と、
前記回転軸を駆動する駆動装置と、
前記筐体内の前記回転軸に着脱可能に装着される円盤状のカッタであって、その外周に沿って予め定められた所定間隔ごとに予め定められた所定深さのＵ字型のカッタ凹部を有するカッタと、
前記筐体内の前記回転軸に着脱可能に装着され、隣接する前記カッタの間に装着され、前記カッタの外径より小である外径を有する円盤状のスペーサであって、前記スペーサの外周縁が、前記カッタ凹部の底部より外側にあるスペーサと、
前記カッタおよび前記スペーサの外周と予め定められた所定の空隙を隔てて前記筐体の側面に装着されるスクレバと、を備える一軸型破砕装置であって、
前記カッタが、その外周に周方向に延伸するカッタ溝を有する一軸型破砕装置。
【請求項6】
前記駆動装置が、前記回転軸を正回転および逆回転に駆動する請求項１、請求項２および請求項５のいずれか一項に記載の一軸型破砕装置。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は一軸型破砕装置に係り、特に使用済紙おむつのような柔軟塵の破砕に適した一軸型破砕装置に関する。
【背景技術】
【0002】
使用済みの紙おむつのような柔軟塵をリサイクルするためには、できる限り小型で、予め定められた所定の大きさ以下に細かく破砕することが重要である。
柔軟塵を破砕するため、従来は特許文献１に示されている二軸破砕機が使用されていた。
二軸破砕機は、カッタとスペーサを交互に装着した回転軸を２軸備え、一方の回転軸に装着されたカッタと他方の回転軸に装着されたスペーサの間の空隙に柔軟塵を挟み込んで、柔軟塵を破砕するようになっている。
しかしながら、特許文献１に示されている二軸破砕機にあっては、回転軸を２本装備する必要があるため装置が大型化することは避けることができないという課題がある。
さらに、柔軟塵を細かく破砕するために、カッタとスペーサの間の空隙を狭くすると、空隙に柔軟塵が詰まり易くなる。
詰まりが発生した場合にはカッタとスペーサの押し付け圧力が過大となって運転継続が困難になる場合が生じるだけでなく、均一の大きさに細く破砕することが困難になるという課題がある。
細く破砕されなかった柔軟塵が排出されることを防止するために、排出口にスクリーンを設置した破砕機は特許文献２に記載されているが、紙おむつのような柔軟塵を処理すると、スクリーンに破砕後の柔軟塵が詰まり、運転を継続することが困難になるという課題が生じる。
柔軟塵を破砕するため、従来は特許文献１に示されている二軸破砕機が使用されていた。
二軸破砕機は、カッタとスペーサを交互に装着した回転軸を２軸備え、一方の回転軸に装着されたカッタと他方の回転軸に装着されたスペーサの間の空隙に柔軟塵を挟み込んで、柔軟塵を破砕するようになっている。
しかしながら、特許文献１に示されている二軸破砕機にあっては、回転軸を２本装備する必要があるため装置が大型化することは避けることができないという課題がある。
さらに、柔軟塵を細かく破砕するために、カッタとスペーサの間の空隙を狭くすると、空隙に柔軟塵が詰まり易くなる。
詰まりが発生した場合にはカッタとスペーサの押し付け圧力が過大となって運転継続が困難になる場合が生じるだけでなく、均一の大きさに細く破砕することが困難になるという課題がある。
細く破砕されなかった柔軟塵が排出されることを防止するために、排出口にスクリーンを設置した破砕機は特許文献２に記載されているが、紙おむつのような柔軟塵を処理すると、スクリーンに破砕後の柔軟塵が詰まり、運転を継続することが困難になるという課題が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２００７－２０９９３２号公報
【文献】特許第６４７６５３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、柔軟塵を所定の大きさ以下に継続して破砕することのできる一軸型破砕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】
【0005】
第１の発明に係る一軸型破砕機は、直方体状筐体と、直方体状筐体を貫通する一本の回転軸と、回転軸を駆動する駆動装置と、筐体内の回転軸に着脱可能に装着される円盤状のカッタであって、その外周に沿って予め定められた所定間隔ごとに予め定められた所定深さのＵ字型のカッター凹部を有するカッタと、筐体内の回転軸に着脱可能に装着され隣接するカッタの間に装着されカッタの外径より小である外径を有する円盤状のスペーサであって、スペーサの外周縁がカッター凹部の底部より外側にあるスペーサと、カッタおよびスペーサの外周と予め定められた所定の空隙を隔てて前記筐体の側面に装着されるスクレバと、を備え、カッタが、その外周に周方向に延伸するカッター溝を有する。
第２の発明に係る一軸型破砕機は、スペーサがその外周に少なくとも１つの軸方向全長に連続するスペーサ凹部を有する。
第５の発明に係る一軸型破砕機は、スペーサ凹部の底部がカッター凹部の底部より外側にある。
第６の発明に係る一軸型破砕機は、駆動装置が回転軸を正回転および逆回転に駆動する。
第２の発明に係る一軸型破砕機は、スペーサがその外周に少なくとも１つの軸方向全長に連続するスペーサ凹部を有する。
第５の発明に係る一軸型破砕機は、スペーサ凹部の底部がカッター凹部の底部より外側にある。
第６の発明に係る一軸型破砕機は、駆動装置が回転軸を正回転および逆回転に駆動する。
【発明の効果】
【0006】
第１の発明に係る一軸型破砕機によれば、装置自体を小型化することが可能となるだけでなくスペーサに巻付き、スペーサおよびスクレバ上に堆積した柔軟塵をカッター凹部に排出することが可能となる。
さらに、カッタとスクレバの間の空隙に柔軟塵が挟まった場合でも筐体への押し付け圧力が増大することが抑制されるため、駆動源が過負荷となることがなく、安定して運転を継続することが可能となる。
第２の発明に係る一軸型破砕機によれば、柔軟塵がスペーサに巻付くこと、スペーサおよびスクレバ上に堆積することを抑制することが可能となる。
第５の発明に係る一軸型破砕機によれば、スペーサに巻付き、スペーサおよびスクレバ上に堆積した柔軟塵をカッター凹部に排出することが可能となる。
第６の発明に係る一軸型破砕機によれば、カッタとスクレバの間の空隙に塵が挟まり筐体への押し付け圧力が増大した場合でも、回転方向を切り替えることにより容易に運転を継続することが可能となる。
さらに、カッタとスクレバの間の空隙に柔軟塵が挟まった場合でも筐体への押し付け圧力が増大することが抑制されるため、駆動源が過負荷となることがなく、安定して運転を継続することが可能となる。
第２の発明に係る一軸型破砕機によれば、柔軟塵がスペーサに巻付くこと、スペーサおよびスクレバ上に堆積することを抑制することが可能となる。
第５の発明に係る一軸型破砕機によれば、スペーサに巻付き、スペーサおよびスクレバ上に堆積した柔軟塵をカッター凹部に排出することが可能となる。
第６の発明に係る一軸型破砕機によれば、カッタとスクレバの間の空隙に塵が挟まり筐体への押し付け圧力が増大した場合でも、回転方向を切り替えることにより容易に運転を継続することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
図１は本発明に係る一軸型破砕機の構成図である。
図２は筐体内部の上面図である。
図３は筐体内部の縦断面図である。
図４はカッタの斜視図である。
図５はスペーサの正面図および側面図である。
図６はカッタとスペーサとを重ねた斜視図である。
図７はカッタとスペーサを交互に配置した回転体の斜視図である。
図８は運転方法の説明図である。
図２は筐体内部の上面図である。
図３は筐体内部の縦断面図である。
図４はカッタの斜視図である。
図５はスペーサの正面図および側面図である。
図６はカッタとスペーサとを重ねた斜視図である。
図７はカッタとスペーサを交互に配置した回転体の斜視図である。
図８は運転方法の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下図面を参照しつつ、本発明に係る一軸型破砕機の実施形態を説明する。
最初に、本発明に係る一軸型破砕機の構成を説明する。
図１は本発明に係る一軸型破砕機の構成図である。
また、図２は筐体内部の上面図、図３は筐体内部の縦断面図である。
本発明に係る一軸型破砕機は、直方体状の筐体１と、筐体１を貫通する回転軸２と、回転軸２を駆動する駆動装置３と、筐体１内の回転軸２に着脱可能に装着される円盤状のカッタ４と、筐体１内の回転軸２に着脱可能に装着される円盤状のスペーサ５と、回転軸２の中心においてカッタ４の外周と予め定められた所定の空隙を隔てて筐体の側面に装着されるスクレバ６と、を備える。
なお、図３（ａ）はカッタ４およびスクレバ６の断面、図３（ｂ）はスペーサ５およびスクレバ６の断面である。
スクレバ６は、スペーサ５と対向する三角形状の突起部と、カッタ４と対向する平板状の基底部を有する。
図３（ａ）に示すように、スクレバ６の基底部とカッタ４の外周の間に所定の空隙が設けられている。
また、図３（ｂ）に示すように、スクレバ６の突起部の突起頂部とスペーサ５の外周の間に所定の空隙が設けられている。
カッタ４は、その外周に予め定められた所定間隔ごとに予め定められた所定深さのＵ字型であるカッター凹部を有する。
スペーサ５は、隣接する２枚のカッタ４の間に装着される。
すなわち、回転軸２には、カッタ４とスペーサ５が交互に装着される。
図１に示す実施形態では、駆動装置３として電動機を使用しているが、油圧モータなどの他の回転駆動源を適用してもよい。
なお、回転駆動源は、正回転および逆回転を切り替え可能であることが望ましい。
図４は、本発明に係る一軸型破砕機で使用するカッタの斜視図である。
すなわち、カッタ４は、図４（ａ）に示すように、円盤形状であり、中心部に回転軸２に篏合する篏合孔を有し、外周には所定間隔毎に複数のＵ字形のカッター凹部４１が形成されている。
隣り合う２つのカッター凹部４１に挟まれた凸部はカッターフック４２として機能する。
カッターフック４２の上面、すなわちカッタ４の外周面には、図４（ｂ）に示すように、円周方向に延伸するカッター溝４３が形成されている。
なお、カッター溝４３の外縁は、図４（ｃ）に示すように鋭利な形状でも、図４（ｄ）に示すように周面を残す形状であってもよい。
なお、カッター溝４３は、両壁が底部で鋭角を成すＶ字型であっても、底部がなだらかな面を成すＵ字型であってもよい。
図５は、本発明に係る一軸型破砕機で使用するスペーサの正面図および側面図である。
すなわち、スペーサ５は、図５（ａ）に示すように、カッタ４の外径より小である外径の円盤状であり、中心部に回転軸２に篏合する篏合孔を有する。
さらに、スペーサ５の外周には、長方形断面の溝であるスペーサ凹部５１が少なくとも１つ形成されている。
なお、スペーサ凹部５１の形状は、図５（ｂ）に示すように、底を短辺、円周を長辺とする台形状であっても、図５（ｃ）に示すように溝型であってもよい。
また、スペーサ凹部５１は、図５（ｄ）に示すように回転軸方向に対して平行に形成されても、図５（ｅ）に示すように回転軸方向に対して斜めに形成されてもよい。
図６は、カッタとスペーサとを重ねた斜視図である。
すなわち、カッタ４の篏合孔とスペーサ５の篏合孔は同一形状であり、カッタ４とスペーサ５は交互に複数枚が回転軸２に装着される。
なお、スペーサ５の外径は、カッタ４の外径より小であるが、スペーサ５の外周がカッタ４に形成されているカッター溝４３の底部より外側となるように定められている。
図７は、カッタ４とスペーサ５を交互に配置した回転体の斜視図であって、回転軸２方向にカッターフック４２が螺旋状となるように配置することが望ましい。
次に、本発明に係る一軸型破砕機の作用を説明する。
図８は、本発明に係る一軸型破砕機の運転方法の説明図である。
先ず、一軸型破砕機の回転軸２が駆動装置３により右回転（正回転）している場合について説明する。
紙おむつのような柔軟塵８は筐体１の上部に設けられた投入口から投入される（図８（ａ））。
この柔軟塵８は、カッターフック４２により筐体１の右側に運ばれる（図８（ｂ））。
柔軟塵８は、筐体１の右壁に設置されたスクレバ６の基底部とカッタ４の間の空隙に挟まれ、柔軟塵の剪断が開始される（図８（ｃ））。
カッターフック４２の外周面にはＶ字型のカッター溝４３が設けられているので、スクレバ６の基底部とカッタ４の間の空隙に柔軟塵が挟まれた場合でも筐体１への押し付け圧力を抑制しつつ小さい駆動力で柔軟塵８を細かく剪断することが可能となる（図８（ｄ））。
カッタ４を右回転させて柔軟塵８の剪断を継続すると、柔軟塵８がカッタ４とスクレバ６の基底部の間の空隙に詰まって押し付け圧力が増加して、駆動源３が回転軸２を継続することが困難となるおそれがある。
回転軸２が停止してしまうことを回避するため、右回転運転を所定時間継続した後、回転軸２を左回転（逆回転）させる（図８（ｅ））。
すると、柔軟塵８はカッターフック４２により筐体１の左側に運ばれる（図７（ｆ））。
柔軟塵８は、筐体１の左壁に設置されたスクレバ６の基底部に押し付けられて（図８（ｇ））、剪断が開始される（図８（ｈ））。
回転軸２の回転方向の切り替えは、所定時間ごとに切り替えることが一般的である。
なお、駆動源２が電動機であるときには、電動機を流れる電流が予め定められた閾値電流を越えたときに回転方向を切り替えてもよい。
また、駆動源２が油圧モータであるときには、油圧モータへの供給油圧が予め定められた閾値油圧を越えたときに回転方向を切り替えてもよい。
すなわち、本発明に係る一軸破砕機を上記のように運転することにより、処理すべき柔軟塵８の量が増加した場合にも、筐体１への押し付け圧力が過大となることを抑制しつつ運転を継続することが可能となる。
また、本発明に係る一軸破砕機にあっては、スペーサ５に少なくとも１カ所のスペーサ凹部５１を設けることにより、柔軟塵がスペーサ５に巻付つくこと、柔軟塵がスペーサ５およびスクレバ６上に堆積することが防止することが可能となる。
さらに、スペーサ５の外周縁がカッタ４に設けられたカッター凹部４１の底部より外側となるようにスペーサ５の外径を定められているため、スペーサ５に巻き付いた柔軟塵、ならびにスペーサ５上およびスクレバ６上に堆積した柔軟塵がカッター凹部４１に移動し易くなり、柔軟塵８の滞留や巻付きを抑制することが可能となる。
最初に、本発明に係る一軸型破砕機の構成を説明する。
図１は本発明に係る一軸型破砕機の構成図である。
また、図２は筐体内部の上面図、図３は筐体内部の縦断面図である。
本発明に係る一軸型破砕機は、直方体状の筐体１と、筐体１を貫通する回転軸２と、回転軸２を駆動する駆動装置３と、筐体１内の回転軸２に着脱可能に装着される円盤状のカッタ４と、筐体１内の回転軸２に着脱可能に装着される円盤状のスペーサ５と、回転軸２の中心においてカッタ４の外周と予め定められた所定の空隙を隔てて筐体の側面に装着されるスクレバ６と、を備える。
なお、図３（ａ）はカッタ４およびスクレバ６の断面、図３（ｂ）はスペーサ５およびスクレバ６の断面である。
スクレバ６は、スペーサ５と対向する三角形状の突起部と、カッタ４と対向する平板状の基底部を有する。
図３（ａ）に示すように、スクレバ６の基底部とカッタ４の外周の間に所定の空隙が設けられている。
また、図３（ｂ）に示すように、スクレバ６の突起部の突起頂部とスペーサ５の外周の間に所定の空隙が設けられている。
カッタ４は、その外周に予め定められた所定間隔ごとに予め定められた所定深さのＵ字型であるカッター凹部を有する。
スペーサ５は、隣接する２枚のカッタ４の間に装着される。
すなわち、回転軸２には、カッタ４とスペーサ５が交互に装着される。
図１に示す実施形態では、駆動装置３として電動機を使用しているが、油圧モータなどの他の回転駆動源を適用してもよい。
なお、回転駆動源は、正回転および逆回転を切り替え可能であることが望ましい。
図４は、本発明に係る一軸型破砕機で使用するカッタの斜視図である。
すなわち、カッタ４は、図４（ａ）に示すように、円盤形状であり、中心部に回転軸２に篏合する篏合孔を有し、外周には所定間隔毎に複数のＵ字形のカッター凹部４１が形成されている。
隣り合う２つのカッター凹部４１に挟まれた凸部はカッターフック４２として機能する。
カッターフック４２の上面、すなわちカッタ４の外周面には、図４（ｂ）に示すように、円周方向に延伸するカッター溝４３が形成されている。
なお、カッター溝４３の外縁は、図４（ｃ）に示すように鋭利な形状でも、図４（ｄ）に示すように周面を残す形状であってもよい。
なお、カッター溝４３は、両壁が底部で鋭角を成すＶ字型であっても、底部がなだらかな面を成すＵ字型であってもよい。
図５は、本発明に係る一軸型破砕機で使用するスペーサの正面図および側面図である。
すなわち、スペーサ５は、図５（ａ）に示すように、カッタ４の外径より小である外径の円盤状であり、中心部に回転軸２に篏合する篏合孔を有する。
さらに、スペーサ５の外周には、長方形断面の溝であるスペーサ凹部５１が少なくとも１つ形成されている。
なお、スペーサ凹部５１の形状は、図５（ｂ）に示すように、底を短辺、円周を長辺とする台形状であっても、図５（ｃ）に示すように溝型であってもよい。
また、スペーサ凹部５１は、図５（ｄ）に示すように回転軸方向に対して平行に形成されても、図５（ｅ）に示すように回転軸方向に対して斜めに形成されてもよい。
図６は、カッタとスペーサとを重ねた斜視図である。
すなわち、カッタ４の篏合孔とスペーサ５の篏合孔は同一形状であり、カッタ４とスペーサ５は交互に複数枚が回転軸２に装着される。
なお、スペーサ５の外径は、カッタ４の外径より小であるが、スペーサ５の外周がカッタ４に形成されているカッター溝４３の底部より外側となるように定められている。
図７は、カッタ４とスペーサ５を交互に配置した回転体の斜視図であって、回転軸２方向にカッターフック４２が螺旋状となるように配置することが望ましい。
次に、本発明に係る一軸型破砕機の作用を説明する。
図８は、本発明に係る一軸型破砕機の運転方法の説明図である。
先ず、一軸型破砕機の回転軸２が駆動装置３により右回転（正回転）している場合について説明する。
紙おむつのような柔軟塵８は筐体１の上部に設けられた投入口から投入される（図８（ａ））。
この柔軟塵８は、カッターフック４２により筐体１の右側に運ばれる（図８（ｂ））。
柔軟塵８は、筐体１の右壁に設置されたスクレバ６の基底部とカッタ４の間の空隙に挟まれ、柔軟塵の剪断が開始される（図８（ｃ））。
カッターフック４２の外周面にはＶ字型のカッター溝４３が設けられているので、スクレバ６の基底部とカッタ４の間の空隙に柔軟塵が挟まれた場合でも筐体１への押し付け圧力を抑制しつつ小さい駆動力で柔軟塵８を細かく剪断することが可能となる（図８（ｄ））。
カッタ４を右回転させて柔軟塵８の剪断を継続すると、柔軟塵８がカッタ４とスクレバ６の基底部の間の空隙に詰まって押し付け圧力が増加して、駆動源３が回転軸２を継続することが困難となるおそれがある。
回転軸２が停止してしまうことを回避するため、右回転運転を所定時間継続した後、回転軸２を左回転（逆回転）させる（図８（ｅ））。
すると、柔軟塵８はカッターフック４２により筐体１の左側に運ばれる（図７（ｆ））。
柔軟塵８は、筐体１の左壁に設置されたスクレバ６の基底部に押し付けられて（図８（ｇ））、剪断が開始される（図８（ｈ））。
回転軸２の回転方向の切り替えは、所定時間ごとに切り替えることが一般的である。
なお、駆動源２が電動機であるときには、電動機を流れる電流が予め定められた閾値電流を越えたときに回転方向を切り替えてもよい。
また、駆動源２が油圧モータであるときには、油圧モータへの供給油圧が予め定められた閾値油圧を越えたときに回転方向を切り替えてもよい。
すなわち、本発明に係る一軸破砕機を上記のように運転することにより、処理すべき柔軟塵８の量が増加した場合にも、筐体１への押し付け圧力が過大となることを抑制しつつ運転を継続することが可能となる。
また、本発明に係る一軸破砕機にあっては、スペーサ５に少なくとも１カ所のスペーサ凹部５１を設けることにより、柔軟塵がスペーサ５に巻付つくこと、柔軟塵がスペーサ５およびスクレバ６上に堆積することが防止することが可能となる。
さらに、スペーサ５の外周縁がカッタ４に設けられたカッター凹部４１の底部より外側となるようにスペーサ５の外径を定められているため、スペーサ５に巻き付いた柔軟塵、ならびにスペーサ５上およびスクレバ６上に堆積した柔軟塵がカッター凹部４１に移動し易くなり、柔軟塵８の滞留や巻付きを抑制することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【0009】
本発明に係る一軸型破砕機によれば、紙おむつのような柔軟質の塵を均一の大きさに継続して破砕することができるので、産業上利用性を有する。
【符号の説明】
【0010】
１ 筐体
２ 回転軸
３ 駆動源
４ カッタ
５ スペーサ
６ スクレバ
４１ カッター凹部
４２ カッターフック
４３ カッター溝
５１ スペーサ凹部
２ 回転軸
３ 駆動源
４ カッタ
５ スペーサ
６ スクレバ
４１ カッター凹部
４２ カッターフック
４３ カッター溝
５１ スペーサ凹部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】