JP5748951B2 - 揺動選別機 - Google Patents

Description

この発明は、家庭や事業所や家屋解体現場から排出される各種混合廃棄物等の大きさ及び重量の異なる被選別物を、揺動可能な篩を通過する細粒物（小径物）と篩上に残留して分けられる重量物と軽量物とに選別する揺動選別機に関する。

近年、廃棄プラスチック容器やロール紙、本や雑誌、木屑、布屑、繊維屑、紙屑等を再生資源として利用する取り組みが盛んになるにつれ、効率的な廃棄物の選別技術の開発に関心がますます注がれている。

かかる廃棄物の選別技術としては、従来、例えば特開平１０−２８９３８号に開示されるように、被選別物を揺動可能な篩（スクリーン）にかけ、篩を通過する細粒物と篩上に残留して分けられる重量物と軽量物とに選別する揺動選別機が知られている。この選別機では、複数のスクリーンが共通のクランク軸に連結され、クランク軸の回転に伴い揺動する。

特開平１０−２８９３８号

上記従来の揺動選別機において、処理能力の向上のため、揺動可能なスクリーンの数を増やすには、クランク軸を長くする必要があるが、クランク軸は、長さ寸法が大きくなるほど、耐荷重性及び回転バランスを確保することが難しくなる。場合によっては、クランク軸の径方向部分に曲げ応力が集中することにより、十分な耐荷重性及び回転バランスが確保し得ない。特に、回転バランスの悪化は、振動や騒音の増大の要因にもなり得る。

そこで、本発明の課題は、耐荷重性及び回転バランスを安定して確保しつつ揺動可能なスクリーンの数を容易に増やすことができ、ひいては、処理能力を向上させることができる揺動選別機を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の揺動選別機は、揺動可能な短冊状の篩部材に被選別物を供給し、この篩部材を通過する細粒物と篩部材上に残留する残留物とに選別する揺動選別機において、
上記篩部材が複数並列配置され、各篩部材には、駆動軸に固定されて偏心回転をする偏心板と、この偏心板の外径側に設けられて偏心旋回駆動される偏心旋回部材と、上記偏心板と偏心旋回部材との間に介在された軸受とを有する偏心軸受機構が配設され、
上記偏心軸受機構の偏心旋回部材が各篩部材に対して固定されるとともに、上記偏心板が直線状の駆動軸に共通して固定されることにより、各篩部材が該偏心軸受機構を介して共通の駆動軸に支持されており、
上記各篩部材が、上記駆動軸の回転駆動に応じて、上記各偏心軸受機構を介して揺動することを特徴としている。

上記構成によれば、複数並列配置された篩部材が、偏心軸受機構を介して共通の駆動軸に支持される。この駆動軸の回転駆動に応じて、偏心軸受機構の偏心板が偏心回転し、これにつれて偏心旋回部材が偏心旋回して、この偏心旋回部材に固定された篩部材が揺動する。

ここで、複数の篩部材は、共通の直線状の駆動軸により支持され、その回転駆動に応じて揺動するように構成されるので、耐荷重性及び回転バランスを確保しつつ駆動軸を長くして、篩部材の数を増やすことができる。したがって、揺動選別機の処理能力を向上させることができる。さらに、篩部材の数を増やした場合にも、耐荷重性及び回転バランスが確保されるため、振動や騒音の増大を抑制することができる。

一実施形態の揺動選別機は、上記各篩部材には、その長さ方向において、上記偏心軸受機構が少なくとも２つ配設されるとともに、
上記各篩部材は、その長さ方向において上記偏心軸受機構が配設される各位置で、各偏心軸受機構に対応して設けられた共通の直線状の軸により支持されている。

上記実施形態によれば、上記篩部材をその長さ方向において複数の位置で支持することで、耐荷重性を向上させることができる。また、篩部材が各位置において揺動可能となるので、長さ方向において広範囲で十分な揺動幅を確保することができ、選別の作業効率を向上させることができる。

一実施形態の揺動選別機は、上記篩部材は、その長さ方向におけるいずれかの位置での偏心軸受機構を介した揺動に応じて、その長さ方向における他の位置において、偏心軸受機構を介して従動することにより揺動する。

上記実施形態によれば、上記篩部材が、その長さ方向におけるいずれかの位置での揺動に応じて、他の位置において従動して揺動させることにより、必要な駆動源を最小限に抑制し、装置の構成を簡略化することができる。

一実施形態の揺動選別機は、上記偏心軸受機構が有する軸受は、駆動軸の長さ方向に沿って転動体が少なくとも２列に配列される。

上記実施形態によれば、偏心軸受機構の耐荷重性を一層安定して確保することができる。

本発明の実施形態に係る揺動選別機を模式的に示す縦断面図である。 上記揺動選別機内に設けられた揺動選別ブロックの平面図である。 上記揺動選別ブロックの正面図である。 上記揺動選別ブロックの短冊状スクリーンを揺動可能に支持する偏心軸受ユニットの側面図である。 図４中のＩ−Ｉ線に沿った断面図である。

以下、混合廃棄物の選別に使用される例を取り上げて、本発明の実施形態に係る揺動選別機について、添付図を参照しながら詳細に説明する。

図１は、揺動選別機１０を模式的に示す縦断面図である。この揺動選別機１０は、事前に粗砕された大きさ及び重量の異なる被選別物である混合廃棄物Ｗを、重量物Ｈ、細粒物（小径物）Ｓ、軽量物Ｌの３種に選別した上で排出するものであり、混合廃棄物Ｗの選別処理を実行する内部構成を覆って機械本体の外形をなすケーシング１を有している。ケーシング１は、その上面側に、ベルトコンベア４０により運ばれてきた廃棄物Ｗを投入するための投入口２を有し、その下面側に、前方側（図中左側）から順に、重量物Ｈを排出する重量物排出口３、細粒物Ｓを排出する細粒物排出口４、および、軽量物Ｌを排出する軽量物排出口５を有している。また、ケーシング１は、その後方側（図中右側）が前方側より上方に持ち上げられることで全体として傾斜した状態に保持されている。

ケーシング１内には、投入口２から投入された混合廃棄物Ｗを受け、揺動動作を伴って選別し得る揺動選別ブロック６が設けられている。この揺動選別ブロック６は、複数の篩部材としての短冊状スクリーン９が、揺動選別機１０の幅方向（図１では、紙面に対して垂直な方向）に沿って、互いに近接しつつ並列配置されて構成されている。図１からよく分かるように、揺動選別ブロック６は、ケーシング１と同様に、後方側が前方側よりも上方に持ち上げられることで傾斜した状態に保持されている。

図２及び図３は、それぞれ、揺動選別機１０内に設けられた揺動選別ブロック６の平面図及び正面図である。揺動選別ブロック６の各短冊状スクリーン９は、パンチングボードや格子盤から構成され、例えば２５ｍｍ以下の直径の円又は四角形状の複数の篩孔９ａを有している。詳しくは後述するが、各短冊状スクリーン９は、ケーシング１に対して取り付けられた偏心軸受機構としての偏心軸受ユニット２０によって揺動可能に支持されている。偏心軸受ユニット２０で揺動駆動される各短冊状スクリーン９は、揺動選別ブロック６に供給された混合廃棄物Ｗをほぐしながら、その混合廃棄物Ｗに含まれる土砂、釘、残飯及び茶がら等の細粒物Ｓを、孔詰まりを起こすことなく効率的に篩孔９ａから落下させることができる。

また、図１に明示されるように、各短冊状スクリーン９には、長手方向に沿って延びる鋸歯部材７が取り付けられている。本実施形態では、図２に示されるように、短冊状スクリーン９の左右縁部に沿って、一対の鋸歯部材７が取り付けられている。各鋸歯部材７は、前方側から下方側への緩やかな上り傾斜部８ａと、前方側から下方側への急角度の下り傾斜部８ｂとを含む鋸歯８を有している。かかる鋸歯８の構造により、繊維屑、紙、トレイ、木片、プラスチックシート等の軽量物Ｌは、短冊状スクリーン９の揺動動作に伴い、上り傾斜部８ａを滑り、下り傾斜部８ｂで受け継がれながら傾斜上方に搬送され、軽量物排出口５から落下させられる。他方、鋸歯部材７の間の短冊状スクリーン９上では、陶器片、金属片、金物、空き缶、ＰＥＴボトル、ブロック、石及び靴等の重量物Ｈが、傾斜によって転がされたり滑らされたりして重量物排出口３から落下させられる。このように、短冊状スクリーン９を傾斜上方に搬送される軽量物Ｌは、主に、繊維屑や紙やプラスチックのフィルム等のような非反発性のものである。一方、短冊状スクリーン９を傾斜下方に移動する重量物Ｈは、主に、金属や石や硬質プラスチック等の反発性のものである。なお、鋸歯部材７や鋸歯８の数を増やすと、軽量物側への選別量が多くなり、また、それらの数を減らすと、重量物側への選別量が多くなる。

更に、本実施形態では、鋸歯部材７間における短冊状スクリーン９上での軽量物Ｌの滑落を抑制するために、断面略Ｌ字状の滑り防止部材１６（図４及び５参照）が、短冊状スクリーン９の幅方向に延びるように取り付けられている。

また、更に、図１に示されるように、ケーシング１の前方側（図１中の左側）には、揺動選別ブロック６の前方側（傾斜下方）から後方側（傾斜上方）に向かって空気流Ｒを発生させる送風装置１５が設けられている。送風装置１５は、ケーシング１の長さ方向（図１における左右の方向）におけるほぼ中間部から投入されてくる混合廃棄物Ｗを空気流Ｒでほぐすとともに、例えばテープやシート等の軽量物を短冊状スクリーン９上で後方側に吹き飛ばして選別を促進する。この送風装置１５からの空気流Ｒの速度は、後述のように調整可能になっている。

なお、前述したように、ケーシング１は傾斜状態に保持されているが、傾斜状態を実現するために、ケーシング１は、機械本体を支持する支持フレーム１７に対して、その前方側で、連接蝶番１８を介して連接され、他方、その後方側で、伸縮可能な支持部材１９を介して連接されている。伸縮可能な支持部材１９としては、例えば油圧ジャッキが適用可能であり、この支持部材１９を伸縮させることで、ケーシング１の傾斜角度、ひいては、揺動選別ブロック６における短冊状スクリーン９の傾斜角度を変化させることができる。本実施形態では、油圧ジャッキで形成した支持部材１９を伸縮制御することにより、揺動選別ブロック６の短冊状スクリーン９の傾斜角度を、水平面に対して８°以上２５°以下の範囲で調節可能に形成している。短冊状スクリーン９の傾斜角度を、この角度の範囲内のいずれかに設定することにより、軽量物と重量物とが混合した被処理物を、混合の程度に応じた適切な分別性能で分別することができる。具体的には、軽量物の占める割合が重量物よりも多い場合は、傾斜角度を例えば１６°から２５°の比較的大きな値の範囲に設定する。一方、軽量物の占める割合が重量物よりも少ない場合は、傾斜角度を例えば８°から１６°の比較的小さな値の範囲に設定する。一般に、短冊状スクリーン９の傾斜角度を大きくすると、被処理物の分別性が高まるので、被処理物を構成する廃棄物の比重値の幅が広い場合に、傾斜角度を大きくすればよい。

また、本実施形態に係る揺動選別機１は、短冊状スクリーン９の傾斜角度に加えて、送風装置１５による空気流Ｒの風量を設定することにより、選別性能を更にきめ細かく調節することができる。本実施形態では、空気流Ｒの速度を４ｍ／ｓｅｃ以上２０ｍ／ｓｅｃ以下の範囲内に調節可能に形成している。空気流Ｒの速度を、この速度の範囲内のいずれかに設定することにより、軽量物と重量物とが混合した被処理物を、混合の程度に応じた適切な分別性能で分別することができる。具体的には、軽量物の占める割合が重量物よりも多い場合は、空気流Ｒの速度を例えば１２ｍ／ｓｅｃから２０ｍ／ｓｅｃの比較的大きな値の範囲に設定する。これにより、軽量物を、短冊状スクリーン９の傾斜方向の上側に効果的に送ることができ、重量物と軽量物とを精度よく分別することができる。一方、軽量物の占める割合が重量物よりも少ない場合は、空気流Ｒの速度を例えば４ｍ／ｓｅｃから１２ｍ／ｓｅｃの比較的小さな値の範囲に設定することができる。

次に、各短冊状スクリーン９を支持する偏心軸受ユニット２０について説明する。図４及び図５は、それぞれ、短冊状スクリーン９及びそれを支持する偏心軸受ユニット２０の側面図及び図４中のＩ−Ｉ線に沿った断面図である。なお、図４では、短冊状スクリーン９が、水平に描かれているが、ケーシング１内では、図１に示されるように傾斜した状態に保持されるものとする。

本実施形態では、各短冊状スクリーン９の前方側（傾斜下方側）で、駆動軸２３に対して固定される円形状の偏心板２１と、偏心板２１の外周を取り囲む短円筒形状の偏心旋回部材２２と、偏心板２１と偏心旋回部材２２との間に介在された軸受としての転がり軸受とを含む偏心軸受ユニット２０が配設されている。円形状の偏心板２１は、その中心から離れた位置に貫通する駆動軸２３に対してロック部材２９により固定されている。偏心旋回部材２２は、フランジ部材４８と、短冊状スクリーン９の下面の両側に固定されて長さ方向に延在する延設部材４９とを介して、短冊状スクリーン９の下面側に固定されている。

転がり軸受２４は、偏心板２１の外周面に固定された内輪２５と、偏心旋回部材２２の内周面に固定された外輪２７と、内輪２５と外輪２７との間に介在された複数の転動体２６とを含んで形成されている。転動体２６は、玉で形成されている。この転がり軸受２４により、偏心旋回部材２２に対して偏心板２１が回転可能となっている。図５に示されるように、偏心軸受ユニット２０の転がり軸受２４には、駆動軸２３の長さ方向に沿って、転動体２６が２列配列されている。なお、本実施形態では、玉を転動体とする転がり軸受２４を設けたが、円筒ころを転動体とする転がり軸受を設けてもよい。

また、本実施形態では、駆動軸２３が、直線状の軸部材からなり、揺動選別機１０の幅方向に延びるように、つまり、短冊状スクリーン９の長さ方向に直角な方向に延びるように支持されている（図２参照）。そして、駆動軸２３は、その両端側で、駆動モータ１１にカップリング装置１２を介して連結されている。この駆動軸２３は、駆動モータ１１によって図４中のＤ１で示す方向に回転駆動させられる。

各短冊状スクリーン９の下面側に配設された偏心軸受ユニット２０の偏心板２１は、共通の駆動軸２３に対して固定されている。前述した偏心軸受ユニット２０の構成により、駆動軸２３の回転駆動に伴って、偏心板２１が軸周りに回転させられると偏心版２１が駆動軸２３回りに偏心回転し、これ伴って偏心旋回部材２２が揺動軸２３を中心に偏心旋回する。これにより、偏心旋回部材２２に連結された短冊状スクリーン９が上下前後に揺動する。図４では、短冊状スクリーン９の揺動に際して、ほぼ最上点に位置する鋸歯部材７、短冊状スクリーン９及び偏心軸受ユニット２０が実線で示され、他方、ほぼ最下点に位置するそれらの構成が仮想線（一点鎖線）で示されている。

全ての短冊状スクリーン９が、それぞれに配設された偏心軸受ユニット２０を介して、共通の駆動軸２３に対して連結されるため、駆動軸２３の回転駆動に伴い、並列配置された短冊状スクリーン９が一斉に揺動する。本実施形態では、各短冊状スクリーン９は、隣接するスクリーン９に対して１８０度の位相差を有するように設定されている。したがって、図５に示されるように、ある短冊状スクリーン９が、最上点に位置するときには、それに隣接する短冊状スクリーン９が最下点に位置するようになる。

直線状の駆動軸２３は、クランク軸と比べて、長さ寸法が大きく設定された場合にも、耐荷重性及び回転バランスを安定して確保することができる。つまり、前述したように、並列配置された短冊状スクリーン９が、偏心軸受ユニット２０を介して、直線状の駆動軸２３により支持される構成によれば、耐荷重性及び回転バランスを確保しつつ駆動軸２３を長くして、短冊状スクリーン９の数を増やすことができ、ひいては、揺動選別機１０の処理能力を向上させることができる。それにより、例えば重量物の大量処理も可能となる。加えて、短冊状スクリーン９の数を増やした場合にも、耐荷重性及び回転バランスが確保されるため、振動や騒音の増大が抑制され得る。

また、本実施形態では、図３からよく分かるように、駆動軸２３が、機械本体の幅方向に延設された支持フレーム１７上に配置された複数の軸受支持部材１３により、その長さ方向にわたって複数点で支持されているが、駆動軸２３が直線状であるため、軸受支持部材１３は、偏心軸受ユニット２０と干渉しない限りで、駆動軸２３の長さ方向において任意に配置することが可能である。これにより、駆動軸２３の耐荷重性及び回転バランスを比較的簡単に向上させることができる。

更に、本実施形態では、短冊状スクリーン９の前方側（傾斜下方側）に配設される偏心軸受ユニット２０に加えて、短冊状スクリーン９の後方側（傾斜上方側）に、偏心軸受ユニット２０と同様の構成を有する偏心軸受ユニット３０が設けられている。偏心軸受ユニット３０は、偏心軸受ユニット２０の偏心板２１及び偏心旋回部材２２と同様に構成された偏心板３１及び偏心旋回部材３２を有している。偏心板３１は支持軸３３に対して固定されるが、この支持軸３３は、駆動軸２３と異なり、駆動モータ１１等の駆動源に連結されず、図３に示されるように、軸受支持部材１３により、単に回動自在に支持されている。

かかる構成によれば、駆動軸２３の回転駆動に伴い、短冊状スクリーン９がその前方側で上下前後に揺動する間に、後方側でもそれに従動して上下前後に揺動する。このとき、同じ短冊状スクリーン９に配設される偏心軸受ユニット２０、３０は互いに同じ位相で揺動する。例えば、短冊状スクリーン９の前方側がほぼ最上点に位置するときには、その後方側もほぼ最上点に位置するようになる。このように、同じ短冊状スクリーン９に対して複数の偏心軸受ユニット２０、３０を隔設することで、短冊状スクリーン９がその長さ方向において広範囲で揺動することとなり、前述した揺動選別ブロック６における選別の作業効率を向上させることができる。また、本実施形態のように、短冊状スクリーン９が、その長さ方向におけるいずれかの位置での揺動に応じて、他の位置において従動して揺動させることで、必要な駆動源を最小限に抑制し、装置の構成を簡略化することができる。

なお、前述した実施形態では、短冊状スクリーン９の傾斜下方側の駆動軸２３のみが駆動源に連結されているが、これに限定されることなく、傾斜上方側の支持軸３３が、駆動軸２３と同様に駆動源に連結され、その駆動源の駆動に応じて回転駆動させられてもよい。また、傾斜上方側の支持軸３３のみが駆動源に連結され、短冊状スクリーン９の傾斜下方側の駆動軸２３が、軸受部材１３により、単に回動自在に支持されてもよい。この場合には、支持軸３３の回転駆動に伴い、短冊状スクリーン９がその後方側で上下前後に揺動する間に、前方側でもそれに従動し上下前後に揺動することとなる。更に、短冊状スクリーン９の傾斜下方側及び上方側のいずれか一方に駆動軸及び偏心軸受ユニットを配設させ、短冊状スクリーン９の片側で揺動させるような構成が採用されてもよい。

また、特に図示しないが、揺動選別ブロック６においては、鋸歯部材７が用いられる代わりに、各短冊状スクリーン９上に鋸歯が個々に千鳥状に取り付けられてもよく、これによれば、廃棄物に対するほぐし作用を強めるとともに、スクリーン９上での滞留時間を長して選別分岐点を軽量物への選別が多くなるように変えたり、スクリーン通過物を十分に振るい落として選別精度を高めたりすることができる。更に、各短冊状スクリーン９が、鋸歯状に屈曲して形成されてもよく、この場合にも、短冊状スクリーン９上での重量物の滞留時間を長くして選別分岐点を軽量物への選別が多くなるように変えたり、スクリーン通過物を十分に振るい落として選別精度を高めたりすることができる。加えて、構造の簡略化が可能である。

また、前述した実施形態では、揺動選別機１０が混合廃棄物Ｗを選別する例が取り上げられたが、これに限定されることなく、揺動選別機１０は、例えば、建築系混合廃棄物の選別、固形燃料（ＲＰＦ）製造プラントの前処理選別、シュレッダーダストの選別、容器包装プラスチックの選別、瓶や缶などの資源ゴミ、粗大ゴミの選別、埋め立て地の掘り起こし材の選別、穀類等の農産物の選別等、多種多様な用途に利用することができる。

更に、前述した実施形態では、隣接する短冊状スクリーン９同士の位相差が１８０度に設定されるが、これに限定されることなく、例えば９０度又は１２０度など、短冊状スクリーン９の数やサイズに応じて、被選別物の選別が効率的に実行可能であるように適宜選定される。更に、短冊状スクリーン９は、篩孔９ａの直径ごとに数種類の取り替え可能なスクリーンとして用意され、被選別物の選別が効率的に実行可能であるように適宜選定されてもよい。

１ ケーシング
２ 投入口
３ 重量物排出口
４ 細粒物排出口
５ 軽量物排出口
６ 揺動選別ブロック
７ 鋸歯部材
９ 短冊状スクリーン
９ａ 篩孔
１０ 揺動選別機
１１ 駆動モータ
１３ 軸受支持部材
１５ 送風装置
２０、３０ 偏心軸受ユニット
２１、３１ 偏心板
２２、３２ 偏心旋回部材
２３ 駆動軸
２４ 転動体
３３ 支持軸
Ｈ 重量物
Ｌ 軽量物
Ｒ 空気流
Ｓ 細粒物
Ｗ 混合廃棄物

Claims (3)

1. 傾斜して配置された揺動可能な短冊状の篩部材に、被選別物である廃棄物を供給し、この篩部材を通過する細粒物と篩部材上に残留する残留物とに選別すると共に、上記残留物を、左右縁部に沿って一対の鋸歯部材が設けられた上記篩部材に沿って傾斜上方に搬送される軽量物と、上記篩部材に沿って傾斜下方に移動する重量物とに選別する揺動選別機において、
   上記篩部材が幅方向に複数並列配置され、各篩部材には、駆動軸に固定されて偏心回転をする偏心板と、この偏心板の外径側に設けられて偏心旋回駆動される偏心旋回部材と、上記偏心板と偏心旋回部材との間に介在された軸受とを有する偏心軸受機構が配設され、
   上記偏心軸受機構の偏心旋回部材が各篩部材に対して固定されるとともに、上記偏心板が直線状の駆動軸に共通して固定されることにより、上記幅方向に複数並列配置された篩部材が該偏心軸受機構を介して共通の直線状の駆動軸に支持されており、
   上記各篩部材が、上記駆動軸の回転駆動に応じて、上記各偏心軸受機構を介して上下前後に、隣接する上記篩部材同士が位相差を有しながら揺動し、
   上記各篩部材には、その長さ方向において、上記偏心軸受機構が少なくとも２つ配設されるとともに、
   上記各篩部材は、その長さ方向において上記偏心軸受機構が配設される各位置で、各偏心軸受機構に対応して設けられた共通の直線状の軸により支持されており、
   上記篩部材は、その長さ方向におけるいずれかの位置での偏心軸受機構を介した揺動に応じて、その長さ方向における他の位置において、駆動源に連結されない偏心軸受機構を介して従動することにより揺動することを特徴とする揺動選別機。
2. 請求項１に記載の揺動選別機において、
   上記偏心軸受機構が有する軸受は、駆動軸の長さ方向に沿って転動体が少なくとも２列に配列されることを特徴とする揺動選別機。
3. 請求項１に記載の揺動選別機において、
   上記直線状の駆動軸が、複数の軸受支持部材により、上記偏心軸受機構と干渉しない限りで、その長さ方向にわたって複数点で支持されていることを特徴とする揺動選別機。

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