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JP6892095B1 - 板ガラス破砕機 - Google Patents

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JP6892095B1
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Abstract

【課題】 構造を複雑化させることなく、太陽光パネルガラスや自動車ガラス等を容易かつ確実に破砕することができるようにする。【解決手段】中央部分に、左右方向に対向する上側ロール2Aと下側ロール2Bとからなる上下一対の板ガラス破砕ロール2を備えた破砕機本体10が設けられ、その前側および後側にそれぞれローラコンベア11A・11Bが設置されており、各ロール2A・2Bには、それらの軸線方向と直交する方向に所定間隔(ピッチ)をあけて横断面方形の凸条3A・3Bと、これら凸条3A・3B間に形成された所定深さの凹溝4A・4Bがそれぞれ周設され、且つ上側ロール2Aと下側ロール2Bにおける前記凸条3A・3B同士並びに前記凹溝4A・4B同士はそれぞれ互い違いに配設されている。【選択図】 図1

Description

本発明は、太陽光パネルガラスや自動車ガラス、或いは建築物用窓ガラス等の主として板ガラス類を破砕するための板ガラス破砕機に関する。
従来、プラスチック、木片、紙、金属等の廃材処理において、これら廃材を破砕するための二軸式ロールとしては、上方を被処理物の投入口とする破砕ケーシングと、該破砕ケーシング内で水平方向に平行配置した左右一対の破砕ロールと、これら破砕ロールを正逆回転させる回転駆動手段(可逆転モータ)と、両破砕ロールに各々対向して破砕ケーシング内面側に固設された一対の固定刃具とを備えたものが知られている。そして、前記各破砕ロールの周面には、該破砕ロールの正逆回転方向にそれぞれ臨む各複数の回転側刃体が設けられ、前記各固定刃具には、前記対向する破砕ロールにおける逆回転方向側に臨む回転側刃体に対応した複数の固定側刃体が設けられ、両破砕ロールの相互対接部の上方側が噛み込み側となる正回転駆動により、互いの回転側刃体間で被処理物をスリットカッター式に粗破砕する一方、両破砕ロールの逆回転駆動によって各破砕ロールの回転側刃体と各固定刃具の固定側刃体との間で被処理物を噛み潰し式に細破砕するように構成されていた。
特開2007−307520号公報
前述した二軸式破砕機は、左右一対の破砕ロールによる破砕であって、重力を利用するような構造となっておらず、また左右一対の破砕ロールには間隔をあけて回転側刃体が設けられた構造であるため、これら回転側刃体同士による被破砕物の破砕度が弱く、より高度な被破砕物の破砕のためには、前記ケーシングの内面に前述した通り、左右一対の固定刃具を設ける必要があった。また、各固定刃具には、前記の通り、対向する破砕ロールにおける逆回転方向側に臨む回転側刃体に対応した複数の固定側刃体が必要であり、両破砕ロールの相互対接部の上方側が噛み込み側となる正回転駆動により、互いの回転側刃体間で被処理物をスリットカッター式に粗破砕する第一破砕工程と、両破砕ロールの逆回転駆動によって各破砕ロールの回転側刃体と各固定刃具の固定側刃体との間で被処理物を噛み潰し式に細破砕する第二破砕工程という二段階の破砕を行う必要があった。このような破砕機は構成が複雑である上、太陽光パネルガラスや自動車ガラス等のガラス破砕にあっては、非効率的で適用し難いものであった。
本発明の目的は、構造を複雑化させることなく、太陽光パネルガラスや自動車ガラス等を容易かつ確実に破砕することができる板ガラス破砕機を提供することにある。
請求項1記載の本発明は、互いに対向する上側ロールと下側ロールとからなる上下一対の板ガラス破砕ロールであって、各ロールにはその軸線方向と直交する方向に所定間隔をあけて横断面方形の凸条が周設され、且つ上側ロールと下側ロールの凸条は互い違いに配設されており、前記各凸条が先端側に向かって幅が狭い横断面台形となされ、前記上側ロールと下側ロールの前記各凸条同士の間隔が−2〜28mmの範囲内であり、各ロールにおける凸条のピッチが12〜16mm範囲内であり、且つ凸条間の凹溝の深さが6〜8mm範囲内である板ガラス破砕ロールである。
請求項2記載の本発明は、前記請求項1記載の板ガラス破砕ロールについて、 凸条の両側面の傾斜角度が12〜20°の範囲内であることを特徴とする。
請求項3記載の本発明は、前記請求項1または請求項2記載の板ガラス破砕ロールについて、各ロールが鋼鉄製である。
請求項4記載の本発明は、前記請求項1〜請求項3のうちのいずれか一項記載の板ガラス破砕ロールを有する本体を備えた板ガラス破砕機であって、前記本体における上側ロールの前側および後側には板ガラスを押える押えロールがそれぞれ設けられ、前記本体の前側および後側にはローラコンベアがそれぞれ設置されているものである。
請求項5記載の本発明は、前記請求項4記載の板ガラス破砕機について、更に、破砕機本体に、板ガラスの破砕の際に発生するガラス粉を吸引捕集する捕集機を有するものである。
請求項6記載の本発明は、前記請求項4または請求項5記載の板ガラス破砕機について、上側ロールまたは下側ロールのいずれかが偏心リングによって昇降自在となされ、上側ロールと下側ロールの間隔が変更可能となされていることを技術的特徴とする。
請求項7記載の本発明は、前記請求項4〜請求項6のうちのいずれか一項記載の板ガラス破砕機について、上側ロールと下側ロールがそれぞれ個別のモータによって、独立して回転するようになされているものである。
請求項8記載の本発明は、前記請求項4〜請求項7のうちのいずれか一項記載の板ガラス破砕機について、後側のローラコンベアが、そのローラと平行且つ回転自在なボールネジに対して左右方向に移動する雌ネジを備えたテーブル上に載置されていることを技術的特徴とする。
請求項9記載の本発明は、前記請求項4〜請求項8のうちのいずれか一項記載の板ガラス破砕機を用いた板ガラス破砕方法であって、上下一対の板ガラス破砕ロール間に、二枚の太陽光パネルガラスを互いに背中合わせに重ねた状態で通過させることを特徴とする太陽光パネルガラスの破砕方法である。
請求項10記載の本発明は、前記請求項9記載の太陽光パネルガラスの破砕方法について、互いに背中合わせに重ねた状態の太陽光パネルガラスを上下一対の板ガラス破砕ロール間に一往復させ、次の往路工程で後側のローラコンベアを、該板ガラス破砕ロールの凸条ピッチの1/2幅だけ板ガラス破砕ロールの軸線方向にずらすことを特徴とする。
請求項11記載の本発明は、前記請求項10記載の太陽光パネルガラスの破砕方法について、太陽光パネルガラスの一往復工程と次の往路工程における後側のローラコンベアのずらし工程を繰り返し行うことを特徴とする。
本発明に係る板ガラス破砕ロールは、互いに対向する上側ロールと下側ロールのみからなる上下一対の板ガラス破砕ロールであって、各ロールにはその軸線方向と直交する方向に所定間隔をあけて横断面方形の凸条が周設され、且つ上側ロールと下側ロールの凸条は互い違いに配設されている構造であるため、上側ロールと下側ロール間に板ガラスが挟まれることで、該板ガラスに垂直方向の圧力がかかって該板ガラスが圧潰される。また、この圧潰の際に上側ロールと下側ロールの凸条の頂部が平坦であるため、前記圧潰に伴う凸条の摩耗が抑制されると共に板ガラスの安定的な圧潰が行われる。また、上側ロールおよび下側ロールにおける隣り合う凸条間の凹溝に圧潰されたガラスカレットが蓄積されることを有効に抑制することができる。
また、上側ロールと下側ロールの凸条を横断面台形とした本発明に係るガラス破砕ロールによれば、上側ロールと下側ロール間での板ガラスの圧潰性が更に向上し、その結果、板ガラスの破砕効率をいっそう高めることができる。また、上側ロールおよび下側ロールにおける横断面台形の凸条によれば、各凸条間の凹溝内に圧潰されたガラスカレットが蓄積され難いという特性が更に向上する。
更に、本発明の板ガラス破砕機によれば、破砕されたガラスカレットの粒径を小さく且つ一定化することができる。
また、本発明の板ガラス破砕機によれば、太陽光パネルガラスについては、上側ロールと下側ロールの凸条による圧潰によって、バックシートが破れず、そのままの形態で取り除くことができるため、バックシートが不純物としてガラスカレット中に混入することがない。
本発明の実施形態である板ガラス破砕機の側面図である。 同板ガラス破砕機の平面図である。 上下ロール間に二枚の太陽光パネルガラスが挟まれた状態の断面図である。 図3の部分拡大図であって、板ガラス破砕機における上下ロールによる板ガラスの第一破砕状態を示す拡大断面図である。 図3の部分拡大図であって、図4の板ガラス破砕位置から板ガラスをコンベアと共に左右方向に1/2ピッチずらした第二破砕状態を示す拡大断面図である。 上側ロールと下側ロールとの個別のモータ駆動を示す正面図である。 図6における上側ロールと下側ロールの取付け状態を一部断面して示す拡大正面図である。 ローラコンベアのずらし装置の斜視図である。 下側ロールの昇降に係る偏心リングおよび外周ギアの構成を示す側面図である。 図8の偏心リングによる下側ロールの偏心位置を示す図であって、(a)が偏心ゼロの状態、(b)が第一偏心状態、(c)が第二偏心状態である。 比較形態に係る上下ロールによる板ガラスの挟み込み状態を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る上下ロールによる太陽光パネルガラスの破砕状態を示す試験結果画像である。 同じく実施形態に係る上下ロールによる太陽光パネルガラスの破砕状態を示す試験結果画像であって、バックシートが破損していない剥離状態を示す。 実施形態の上下ロールの状態を示す試験画像である。 比較形態に係る上下ロールによる太陽光パネルガラスの破砕状態を示す試験結果画像である。 比較形態の上下ロールの状態を示す試験画像である。
次に、本発明を、太陽光パネルガラスを破砕する板ガラス破砕機に適用した場合の実施形態について、図面にしたがって説明するが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではない。
なお、本実施形態において、前後左右上下は、図1を基準とし、前側とは図1の左側方向を指し、後側とは同図右側方向を意味する。また、左側とは図1の図面紙葉の表側方向を指し、右側とは同図、図面紙葉の裏側方向を意味するものとする。更に、上側下側とは、図1における上側方向、下側方向を指すものとする。
図1〜図5に示すように、本実施形態に係る板ガラス破砕機1は、中央部分に、左右方向に対向する上側ロール2Aと下側ロール2Bとからなる上下一対の板ガラス破砕ロールを備えた破砕機本体10が設けられ、その前側および後側にそれぞれローラコンベア11A・11Bが設置されている。
より詳細には、破砕機本体10は、前述した通り、互いに左右方向に対向する上側ロール2Aと下側ロール2Bとからなる上下一対の板ガラス破砕ロール(鋼鉄製)を備え、各ロール2A・2Bには、それらの軸線方向と直交する方向に所定間隔P(ピッチ)をあけて横断面方形の凸条3A・3Bと、これら凸条3A・3B間に形成された所定深さの凹溝4A・4Bがそれぞれ周設され、且つ上側ロール2Aと下側ロール2Bにおける前記凸条3A・3B同士並びに前記凹溝4A・4B同士はそれぞれ互い違いに配設されている。
また、凸条3A・3Bは、本実施形態では、先端側に向かって幅が狭い横断面台形となされており、上側ロール2Aと下側ロール2Bとの間隔Bは、大体−2〜28mm程度の範囲で変更され、各ロール2A・2Bにおける凸条3A・3BのピッチPは約12〜16mmの範囲内に設定され、凸条3A・3B間の凹溝4A・4Bの深さDは約6〜8mmの範囲内に設定される。また、凸条3A・3Bの傾斜角度αは12〜20°の範囲で変更される。
本実施形態では、上側ロール2Aと下側ロール2Bの間隔Bは、6mmまたは7mmに設定され、凸条3A・3BのピッチPは14mm、凹溝4A・4Bの深さDは7mmに設定されている。
また、破砕機本体10における上側ロール2Aの前側および後側にはそれぞれ板ガラスSGを押える押えロール6が回転自在に軸支されている。
更に、破砕機本体10には、板ガラスSGの破砕の際に発生するガラス粉を吸引捕集するための吸引ダクト7が配設され、吸引ダクト7から吸引されたガラス粉は中継ダクト22を経由して捕集機(集塵機)21に捕集される。
また、前記下側ロール2Bの下方には破砕された太陽光パネルガラスのカレットを受ける第一シュート18Aとこれに続く第二シュート18Bが設けられ、更に第二シュート18Bの下端はベルトコンベア19上に位置しており、かかる構造によって、破砕されたガラスカレットは前記ベルトコンベア19によって次工程へ搬送されるようになされている。更に、後側のローラコンベア11Bの下部には、破砕された太陽光パネルガラスのカレットを受けるコンテナ台車20が設置され、該コンテナ台車20内へ落下したガラスカレットは、作業員(図示せず)によって前記ベルトコンベア19へ搬入される。
また、本実施形態において、ローラコンベア11A・11Bにおける各ローラ16A・16Bは、それらと同軸に設けられたスプロケット23と該スプロケット23と噛合するチェーンCを介してモータM4により正逆回動するようになされている。
更に、前後の押えローラ6の前側と後側におけるローラコンベア11A・11Bとの間には、板ガラスSGを誘導する誘導バー17A・17Bが左右方向に間隔をあけて設けられている。
更に、図6および図7に示すように、上側ロール2Aと下側ロール2Bは、破砕機本体10において、左右一対の軸受23A・23Bによって回転自在に支持され、個別のモータM1・M2によって、独立して回転するようになされている。より詳細には、上側ロール2Aと下側ロール2Bは、破砕機本体10において、それぞれ左右一対の軸受23A・23Bによって回転自在に軸支され、上側ロール2Aと下側ロール2Bの各端部並びに前記モータモータM1・M2の回転軸にそれぞれ取り付けられたスプロケット22A・22B間にチェーンCHが架け渡され、前記前記モータM1・M2によって、上側ロール2Aと下側ロール2Bが回動するようになされている。
図2および図8に示すように、本実施形態では、後述する通り、後側のローラコンベア11Bを左右方向にずらすための、ずらし装置30が後側のローラコンベア11Bの下側に間隔をあけて二箇所設置されている。より詳細には、ずらし装置30は、後側のローラコンベア11Bのローラ16Bと平行且つ回転自在なボールネジ5と、該ボールネジ5に対して左右方向に移動するナット状の雌ネジ部材9と、該雌ネジ部材9を一体に有するテーブルTBを備えている。そして、前記ボールネジ5はカップリング14およびベアリング15を介してモータM3によりガイドレールGR上に回転自在に支承されている。そして、前記の通り、ボールネジ5はテーブルTBに挿着されているナット状の雌ネジ部材9と嵌合しており、ボールネジ5が回動することで雌ネジ部材9を介して前記テーブルTBが前記ガイドレールGRに沿って左右方向に移動し、前記テーブルTB上の後側ローラコンベア11Bも同様に左右方向に移動し得る構造となされている。
次に、図6、図7および図9に示すように、偏心リング25による下側ロール2Bの昇降について説明すると、下側ロール2Bの左右の軸受23Bの外周部分は、偏心リング25に囲まれて支持された構造となっており、そして、偏心リング25を回転させることで下側ロール2Bおよび軸受23Bの高さ位置が変更するようになされている。また、偏心リング25が設けられている円形基盤26の外周側部分にはギア27が形成され、該外周ギア27はピニオン28と噛合し、ピニオン28はストッパとしてのラック29と噛合している。
図中23BOCは前記下側ロール2Bの軸受23Bの外周を示す。また、35は下側ロール2Bの軸を示し、2BOCは下側ロール2Bの外周を示し、2AOCは上側ロール2Aの外周を示す。
そして、図10(a)に示す偏心リング25の偏心ゼロ位置では下側ロール2Bの外周2BOCは上側ロール2Aの外周2AOCに最接近し(−2mm程度)、偏心リング25の回動に伴う図10(b)の偏心位置では下側ロール2Bの外周2BOCは上側ロール2Aの外周2AOCから少し離れた位置となり(間隔8mm程度)となり、偏心リング25の更なる回動に伴う図10(c)の偏心位置では下側ロール2Bの外周2BOCは上側ロール2Aの外周2AOCから大きく離れた位置(間隔18mm程度)となる。
そして、前述した通り、前記偏心リング25が設けられている円形基盤26の外周ギア27とピニオン28とが噛合しており、また該ピニオン28はストッパとして機能するラック29と噛合している構造であるため、ストッパであるラック29がピニオン28の回動を阻止し、これに伴って該ピニオン28と噛合する円形基盤26の外周ギア27も回動せず、その結果、円形基盤26と一体の前記偏心リング25も回動せず、これに伴って下側ロール2Bの高さ位置が一定に保たれ、この状態で軸受23Bを介してモータM2により下側ロール2Bが回動することとなる。一方、ラック29を移動させて該ラック29とピニオン28との噛合を解除することで円形基盤26および偏心リング25は回動自在となって、該偏心リング25を回動させることで再び下側ロール2Bの高さ位置が変更され、所定の高さ位置で再びラック29とピニオン28を噛合させることで下側ロール2Bの高さ位置が固定されることとなる。
なお、図中31は円形基盤26の内周部分に一体に固定された表示盤であって、表面に下側ロール2Bの高さ位置を示す目盛32が付されており、33は目盛32の指示部材である。
また、図9に示すように、前記円形基盤26の上方には上側ロール2Aのスプロケット22AおよびチェーンCHが位置している。
次に、図1〜図5に示すように、本実施形態に係る板ガラス破砕機の使用要領について説明すると、先ず、前方へ向かって回転している後側ローラコンベア11B上に作業者(図示せず)が太陽光パネルガラスSGを背中合わせで二枚載せると、該太陽光パネルガラスSGは後側ローラコンベア11B上を進んで、破砕機本体10における上側ロール2Aと下側ロール2B間に挟み込まれて圧潰されつつ、前側ローラコンベア11A上に出てくる。そして、太陽光パネルガラスSGの後端が上側ロール2Aと下側ロール2B間に達した時点で前後のローラコンベア11A・11B並びに上側ロール2Aと下側ロール2Bを逆回転させて、太陽光パネルガラスSGを再び上側ロール2Aと下側ロール2B間に挟み込ませて再度圧潰させる。このような太陽光パネルガラスSGの上下ロール2A・2Bに対する往復移動によって太陽光パネルガラスSGにおける前記上下ロール2A・2Bの圧接部分での破砕がより綿密に行われる。そして、次に、前記往復移動させた太陽光パネルガラスSGを再度、上側ロール2Aと下側ロール2Bへ送る際には、前述した、ずらし装置30を作動させて、後側ローラコンベア11Bを左右方向に1/2ピッチだけずらせて上下ロール2A・2Bに太陽光パネルガラスSGを挟み込ませることで、太陽光パネルガラスSGおける前記往復移動で直接的圧潰されなかった部分も直接的に圧潰されるため、太陽光パネルガラスSGの全面についてより多く細かな破砕が実行される(図4、図5参照)。なお、図中BSは太陽光パネルガラスSGのバックシートを示す。
[比較試験]
次に、前述した実施形態に係る横断面台形の凸条3A・3Bの間隔(ピッチ)Pが14mm、凸条3A・3B間の凹溝4A・4Bの深さDが7mmとなされた上下ロール2A・2Bと図11に示す横断面三角形の凸条33A・33Bであって、その間隔(ピッチ)Pを10mm、凸条33A・33B間の凹溝34A・34Bの深さDを2.5mmとした比較形態の上下ロール32A・32Bによる太陽光パネルガラスの破砕試験を実施したところ、図12に示すように、実施形態の上下ロール2A・2Bではほぼ均一で適度な細かさの粒径のガラスカレットが得られ、また図13に示すように、太陽光パネルガラスのバックシートの破損も発生せず、また図14の通り、凹溝4A・4B内への圧潰されたガラスの詰まりも全く発生しなかった。一方、比較形態の上下ロール32A・32Bでは、図15に示すように、太陽光パネルガラスのバックシートが破損してヒビわれが発生し、それがコンタミネーション(不純物)として破砕されたガラスカレットに混入していた。また、比較形態の上下ロール32A・32Bでは、図16に示すように、その凹溝34A・34B内への圧潰ガラスの詰まりが発生し、また凸条33A・33Bの摩耗も顕著であった。
本発明に係るガラス破砕機によれば、板ガラスが一定粒径の細かなガラスカレットに破砕されて、利用性の高いガラスカレットが確実に得られるため、ガラスリサイクルの分野において幅広い利用性が期待できる。
1 破砕機
2A・2B 上下ロール
3A・3B 上下ロールの凸条
4A・4B 上下ロールの凹溝
5 ボールねじ
6 押えローラ
11A 前側ローラコンベア
11B 後側ローラコンベア
SG 太陽光パネルガラス
BS バックシート

Claims (11)

  1. 互いに対向する上側ロールと下側ロールとからなる上下一対の板ガラス破砕ロールであって、各ロールにはその軸線方向と直交する方向に所定間隔をあけて横断面方形の凸条が周設され、且つ上側ロールと下側ロールの凸条は互い違いに配設されており、前記各凸条が先端側に向かって幅が狭い横断面台形となされ、前記上側ロールと下側ロールの前記各凸条同士の間隔が−2〜28mmの範囲内であり、各ロールにおける凸条のピッチが12〜16mm範囲内であり、且つ凸条間の凹溝の深さが6〜8mm範囲内である、板ガラス破砕ロール。
  2. 凸条の両側面の傾斜角度が12〜20°の範囲内である、請求項1記載の板ガラス破砕ロール。
  3. 各ロールが鋼鉄製である、請求項1または請求項2記載の板ガラス破砕ロール。
  4. 請求項1〜請求項3のうちのいずれか一項記載の板ガラス破砕ロールを有する本体を備えた板ガラス破砕機であって、前記本体における上側ロールの前側および後側には板ガラスを押える押えロールがそれぞれ設けられ、前記本体の前側および後側にはローラコンベアがそれぞれ設置されている、板ガラス破砕機。
  5. 更に、破砕機本体に、板ガラスの破砕の際に発生するガラス粉を吸引捕集する捕集機を有する、請求項4記載の板ガラス破砕機。
  6. 上側ロールまたは下側ロールのいずれかが偏心リングによって昇降自在となされ、上側ロールと下側ロールの間隔が変更可能となされている、請求項4または請求項5記載の板ガラス破砕機。
  7. 上側ロールと下側ロールがそれぞれ個別のモータによって、独立して回転するようになされている、請求項4〜請求項6のうちのいずれか一項記載の板ガラス破砕機。
  8. 後側のローラコンベアが、そのローラと平行且つ回転自在なボールネジに対して左右方向に移動する雌ネジを備えたテーブル上に載置されている、請求項4〜請求項7のうちのいずれか一項記載の板ガラス破砕機。
  9. 請求項4〜請求項8のうちのいずれか一項記載の板ガラス破砕機を用いた板ガラス破砕方法であって、上下一対の板ガラス破砕ロール間に、二枚の太陽光パネルガラスを互いに背中合わせに重ねた状態で通過させることにより、各板ガラスを圧潰させることを特徴とする、太陽光パネルガラスの破砕方法。
  10. 互いに背中合わせに重ねた状態の太陽光パネルガラスを上下一対の板ガラス破砕ロール間に一往復させ、次の往路工程で後側のローラコンベアを、該板ガラス破砕ロールの凸条ピッチの1/2幅だけ板ガラス破砕ロールの軸線方向にずらすことを特徴とする、請求項9記載の太陽光パネルガラスの破砕方法。
  11. 太陽光パネルガラスの一往復工程と次の往路工程における後側のローラコンベアのずらし工程を繰り返し行うことを特徴とする、請求項10記載の太陽光パネルガラスの破砕方法。
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