(57)【要約】【課題】比較的短時間で且つ安価に、木質材を粒径１００μｍ以下の粉末にまで粉砕できる木質材の粉砕装置を提供する。【解決手段】スプリングで支持した粉砕筒の振動下に、該粉砕筒内にて粉砕媒体により木質材を粉砕するようにした粉砕装置であって、粉砕媒体としてロッドを装入した上段の第１粉砕筒と、粉砕媒体としてボールを装入した下段の第２粉砕筒と、該第１粉砕筒と該第２粉砕筒とを連絡する接続部と、該接続部に介装した篩と、該篩の選別部材上に残ったものを該第１粉砕筒へと返送する返送手段とを装備した。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スプリングで支持した粉砕筒の振動下に、該粉砕筒内にて粉砕媒体により木質材を粉砕するようにした粉砕装置であって、粉砕媒体としてロッドを装入した上段の第１粉砕筒と、粉砕媒体としてボールを装入した下段の第２粉砕筒と、該第１粉砕筒と該第２粉砕筒とを連絡する接続部と、該接続部に介装した篩と、該篩の選別部材上に残ったものを該第１粉砕筒へと返送する返送手段と、該第１粉砕筒及び該第２粉砕筒を支持する機枠と、該機枠を支持するスプリングと、該機枠に装架した回転軸と、該回転軸に取付けた偏心錘と、該回転軸に自在継手を介して接続した駆動モータと、該スプリング及び該駆動モータを支持する機台とを備え、該駆動モータの作動により該自在継手及び該回転軸を介して該偏心錘を回転させ、これによる該第１粉砕筒、該第２粉砕筒及び該篩の振動下に、木質材を該第１粉砕筒内へ供給し、該第１粉砕筒内にて該ロッドにより粉砕した後、その粉砕物を該篩で選別して、該篩の選別部材上に残ったものを該返送手段により該第１粉砕筒へと返送しつつ、該篩の選別部材を通過したものを該第２粉砕筒へ供給し、該第２粉砕筒内にて該ボールにより更に粉砕するようにして成ることを特徴とする木質材の粉砕装置。
【請求項２】
第１粉砕筒の下流部の径方向両側に排出口を開設し、該排出口を接続部に連結して、該第１粉砕筒内にて粉砕した粉砕物を該排出口から該接続部の篩へと落下させるようにした請求項１記載の木質材の粉砕装置。
【請求項３】
第２粉砕筒に該第２粉砕筒内を上流部と下流部とに分ける選別部材を介装し、粉砕媒体として該上流部には該下流部よりも大径のボールを装入して、該第２粉砕筒内へ供給したものを該上流部で更に粉砕し、その粉砕物のうちで該選別部材を通過したものを該下流部で更にまた粉砕するようにした請求項１又は２記載の木質材の粉砕装置。
【請求項４】
第１粉砕筒の上流部に給気口を開設し、該第１粉砕筒の下流部及び／又は第２粉砕筒の下流部に排気口を開設して、該第１粉砕筒内へ、更には該第２粉砕筒内へ、該給気口から該排気口へと木質材の粉砕物の流れ方向に沿い空気又は加熱空気を流すようにした請求項１〜３のいずれか一つの項記載の木質材の粉砕装置。
【請求項５】
ロッドが直径１５〜３０mmの鋼鉄製丸棒であり、ボールが直径１０〜２５mmの鋼鉄製真球状物である請求項１〜４のいずれか一つの項記載の木質材の粉砕装置。
【請求項６】
ロッドが直径１５〜３０mmの鋼鉄製丸棒と、中間部が直径１５〜３０mmであって且つ両端部が該中間部よりも大径の直径５０mm以下である鋼鉄製丸棒状物とであり、ボールが直径１０〜２５mmの鋼鉄製真球状物である請求項１〜４のいずれか一つの項記載の木質材の粉砕装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は木質材の粉砕装置に関する。建築廃材、工場廃材、剪定乃至間伐材、刈草等、枝葉を含む場合のある大量の木質材が発生する。本発明はかかる木質材を粒径１００μｍ以下の粉末にまで粉砕できる、したがって得られる粉末を効率的な燃料代替原料、木質混練成形品用原料、バイオマス用原料等として有効利用できる木質材の粉砕装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、前記のような木質材の粉砕装置として、ハンマーミルや回転式ボールミルを用いたもの、刃や突起歯等を回転させる粉砕手段を用いたもの（例えば特許文献１及び２参照）、凍結粉砕手段を用いたもの、高温高圧下の蒸煮後に一気に解放する爆砕手段を用いたもの等が知られている。しかし、ハンマーミルや回転式ボールミルを用いたものは、木質材を粒径１００μｍ以下の粉末にまで粉砕しようとすると、極めて長時間がかかるという問題がある。また刃や突起歯等を回転させる粉砕手段を用いたものは、そもそも木質材を粒径１００μｍ以下の粉末にまで粉砕することそれ自体が難しいという問題がある。更に凍結粉砕手段や爆砕手段を用いたものは、木質材の粉砕に膨大な費用がかかるという問題がある。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−２２３２０８号公報
【特許文献２】
特開平１１−５８３２８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、比較的短時間で且つ安価に、木質材を粒径１００μｍ以下の粉末にまで粉砕できる装置を提供する処にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決する本発明は、スプリングで支持した粉砕筒の振動下に、該粉砕筒内にて粉砕媒体により木質材を粉砕するようにした粉砕装置であって、粉砕媒体としてロッドを装入した上段の第１粉砕筒と、粉砕媒体としてボールを装入した下段の第２粉砕筒と、該第１粉砕筒と該第２粉砕筒とを連絡する接続部と、該接続部に介装した篩と、該篩の選別部材上に残ったものを該第１粉砕筒へと返送する返送手段と、該第１粉砕筒及び該第２粉砕筒を支持する機枠と、該機枠を支持するスプリングと、該機枠に装架した回転軸と、該回転軸に取付けた偏心錘と、該回転軸に自在継手を介して接続した駆動モータと、該スプリング及び該駆動モータを支持する機台とを備え、該駆動モータの作動により該自在継手及び該回転軸を介して該偏心錘を回転させ、これによる該第１粉砕筒、該第２粉砕筒及び該篩の振動下に、木質材を該第１粉砕筒内へ供給し、該第１粉砕筒内にて該ロッドにより粉砕した後、その粉砕物を該篩で選別して、該篩の選別部材上に残ったものを該返送手段により該第１粉砕筒へと返送しつつ、該篩の選別部材を通過したものを該第２粉砕筒へ供給し、該第２粉砕筒内にて該ボールにより更に粉砕するようにして成ることを特徴とする木質材の粉砕装置に係る。
【０００６】
本発明に係る木質材の粉砕装置は、スプリングで支持した粉砕筒の振動下に、該粉砕筒内にて粉砕媒体により木質材を粉砕するようにしたもので、粉砕媒体としてロッドを装入した上段の第１粉砕筒と、粉砕媒体としてボールを装入した下段の第２粉砕筒と、該第１粉砕筒と該第２粉砕筒とを連絡する接続部と、該接続部に介装した篩と、該篩の選別部材上に残ったものを該第１粉砕筒へと返送する返送手段とを備えている。第１粉砕筒及び第２粉砕筒の上流部に供給口を、また該第１粉砕筒及び該第２粉砕筒の下流部に排出口を開設し、接続部は該第１粉砕筒の下流部の排出口と該第２粉砕筒の上流部の供給口との間に連結して、該接続部の篩を介し該第１粉砕筒内と該第２粉砕筒内とを連絡している。
【０００７】
また本発明に係る木質材の粉砕装置は、第１粉砕筒及び第２粉砕筒を支持する機枠と、該機枠を支持するスプリングと、該機枠に装架した回転軸と、該回転軸に取付けた偏心錘と、該回転軸に自在継手を介して接続した駆動モータと、該スプリング及び該駆動モータを支持する機台とを備えている。駆動モータを作動させると、自在継手及び回転軸を介して偏心錘が回転し、これにより、機台にスプリングを介して支持した機枠と共にこれに支持した上下２段の第１粉砕筒及び第２粉砕筒、更には篩が振動する構成である。
【０００８】
本発明に係る木質材の粉砕装置は、駆動モータの作動により自在継手及び回転軸を介して偏心錘を回転させ、これによる第１粉砕筒、第２粉砕筒及び篩の振動下に、木質材を該第１粉砕筒の上流部の供給口から該第１粉砕筒内へ供給し、該第１粉砕筒内にて粉砕媒体としてのロッドにより粉砕した後、その粉砕物を該第１粉砕筒の下流側の排出口から接続部へ排出し、該接続部の篩で選別して、該篩の選別部材上に残ったものを返送手段により該第１粉砕筒の上流部の供給口へと返送しつつ、該篩の選別部材を通過したものを該第２粉砕筒の上流部の供給口から該第２粉砕筒へ供給し、該第２粉砕筒内にて粉砕媒体としてのボールにより更に粉砕して、該第２粉砕筒の下流部の排出口から排出するようになっている。
【０００９】
本発明に係る木質材の粉砕装置において、通常は第１粉砕筒の供給口はその上流部の上側に、また該第１粉砕筒の排出口はその下流部の下側（底側）に開設するが、かかる排出口は該第１粉砕筒の下流部の径方向両側に開設するのが好ましい。この場合も、径方向両側の排出口を接続部に連結して、第１粉砕筒内にて粉砕した粉砕物を該排出口から該接続部の篩へと落下させる。第１粉砕筒内に装入した粉砕媒体としてのロッドは相応に重量に富み、したがってかかる第１粉砕筒を振動させると、該ロッドにより該第１粉砕筒の内周面、とりわけ下側（底側）の内周面が損傷を受け易い。前記のように、第１粉砕筒の排出口をその下流部の径方向両側に開設すると、該第１粉砕筒内にはかかる排出口よりも下側（底側）に粉砕途中の粉砕物が滞留した状態となり、これが緩衝材として機能するため、前記のような損傷を受けるのを軽減できる。
【００１０】
また本発明に係る木質材の粉砕装置において、第２粉砕筒に該第２粉砕筒内を上流部と下流部に分ける選別部材を介装し、粉砕媒体として該上流部には該下流部よりも大径のボールを装入するのが好ましい。第２粉砕筒内へは、第１粉砕筒で粉砕した粉砕物のうちで篩の選別部材を通過したものを供給するが、かくして第２粉砕筒内へ供給したものをその上流部で大径のボールにより更に粉砕し、しかもその粉砕物のうちで介装した選別部材を通過したものを下流部で更にまた粉砕するので、粒径１００μｍ以下の粉末にまで粉砕したものを安定して且つ収率よく得ることができる。粒径１００μｍ以下の粉末にまで粉砕したものをより安定して且つ収率よく得るため、第２粉砕筒の下流部に、該下流部を排出口と区画する他の選別部材を介装することもできる。
【００１１】
更に本発明に係る木質材の粉砕装置において、第１粉砕筒の上流部に給気口を開設し、該第１粉砕筒の下流部及び／又は第２粉砕筒の下流部に排気口を開設して、該第１粉砕筒内へ、更には該第２粉砕筒内へ、該給気口から該排気口へと木質材の粉砕物の流れ方向に沿い空気又は加熱空気を流すようにするのが好ましい。粉砕時に、粉砕途中の木質材の粉砕物から発生する蒸気を、前記のように流した大気に同伴させて、第１粉砕筒内、更には第２粉砕筒内から強制的に排除すると、それだけ粉砕効率を向上できる。
【００１２】
本発明に係る木質材の粉砕装置において、粉砕媒体としてのロッドやボールは、被粉砕物である木質材の形状や性状、更には所望する粉砕度合い等により適宜に選定できるが、通常は、ロッドとしては直径１５〜３０mmの鋼鉄製丸棒を用いるのが好ましく、なかでも直径１５〜３０mmの鋼鉄製丸棒と、中間部が直径１５〜３０mmであって且つ両端部が該中間部よりも大径の直径５０mm以下である鋼鉄製丸棒状物とを用いるのがより好ましく、ボールとしては直径１０〜２５mmの鋼鉄製真球状物を用いるのが好ましい。また接続部に介装する篩の選別部材や第２粉砕筒に介装する選別部材としては、金属製網、パンチングメタル、金属製スリット板等を使用できる。
【００１３】
本発明に係る木質材の粉砕装置で粉砕するのは、前記したように、建築廃材、工場廃材、剪定乃至間伐材、刈草等、枝葉を含む場合のある木質材である。かかる木質材は、その形状や性状等との関係で、そのまま本発明に係る木質材の粉砕装置に供することもできるが、予め公知の破砕機で破砕し、場合によっては更に磁選機で磁選し、また篩で選別した、短径が５mm以内で長径が５０mm以内のチップ状物としたものを本発明に係る木質材の粉砕装置に供するのが好ましい。また本発明に係る木質材の粉砕装置に供する木質材は、予めその水分を２０重量％以下に調整しておくのが好ましく、１５重量％以下に調整しておくのがより好ましく、１０重量％以下に調整しておくのが特に好ましい。かかる調整は、天日乾燥、通風乾燥、加熱乾燥等で行なうことができる。
【００１４】
本発明に係る木質材の粉砕装置で木質材を粉砕するとき、通常は第１粉砕筒及び第２粉砕筒に振動数９００〜１５００回／分で全振幅８〜１５mmの振動を加える。かかる条件下では一般に、１時間以内で、木質材の９５重量％以上を粒径１００μｍ以下の粉末にまで粉砕できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る木質材の粉砕装置を例示する左側面図、図２は図１と同じ木質材の粉砕装置を示す拡大正面図、図３は図１と同じ木質材の粉砕装置について篩を示す拡大横断面図、図４は図１と同じ木質材の粉砕装置について第１粉砕筒の排出口を示す径方向の拡大縦断面図、図５は図１と同じ木質材の粉砕装置について第２粉砕筒を示す筒長方向の拡大縦断面図、図６及び図７は図１と同じ木質材の粉砕装置について第２粉砕筒の選別部材を示す拡大正面図、図８は図１と同じ木質材の粉砕装置について第１粉砕筒内に装入したロッドの一部を示す拡大左側面図である。
【００１６】
図示した木質材の粉砕装置は、粉砕媒体としてロッド１１を装入した上段の第１粉砕筒１２と、粉砕媒体としてボール２１，２２を装入した下段の第２粉砕筒２３と、第１粉砕筒１２と第２粉砕筒２３とを連絡する接続部３１と、接続部３１に介装した篩３２と、篩３２の選別部材３３上に残ったものを第１粉砕筒１２へと返送する返送手段３４とを備えている。第１粉砕筒１２及び第２粉砕筒２３の上流部に供給口１３，２４を、また第１粉砕筒１２及び第２粉砕筒２３の下流部に排出口１４，２５を開設し、接続部３１は第１粉砕筒１２の下流部の排出口１４と第２粉砕筒２３の上流部の供給口２４との間に連結して、篩３２を介し第１粉砕筒１２内と第２粉砕筒２３内とを連絡している。また返送手段３４は篩３２の選別部材３３上と第１粉砕筒１２の上流部の供給口１３との間を連絡している。そして篩３２の選別部材３３は複数のリング状のスリット３５を同心円状に開孔した平板状物からなっている。
【００１７】
また図示した木質材の粉砕装置は、第１粉砕筒１２及び第２粉砕筒２３を支持する機枠４１〜４４（但し、機枠４１に対応する右側面の機枠４３は図示しない、以下同じ）と、機枠４１〜４４を支持するスプリング５１〜５４（但し、スプリング５１と対応して右側面の機枠４３を支持するスプリング５３は図示しない、以下同じ）と、機枠４１，４２に装架した回転軸６１及び機枠４３，４４に装架した回転軸６２と、回転軸６１，６２に取付けた偏心錘７１〜７４（但し、偏心錘７１と対応して右側面の回転軸６２に取付けた偏心錘７３は図示しない、以下同じ）と、回転軸６１，６２に自在継手６３，６４（但し、自在継手６３と対応する右側面の自在継手６４は図示しない、以下同じ）を介して接続した駆動モータ６５，６６（但し、駆動モータ６５と対応する右側面の駆動モータ６６は図示しない、以下同じ）と、スプリング５１〜５４及び駆動モータ６５，６６を支持する機台８１とを備えている。
【００１８】
図示した木質材の粉砕装置は、図示しないタイミングベルトでその回転を同調した駆動モータ６５，６６を作動させると、自在継手６３，６４及び回転軸６１，６２を介して偏心錘７１〜７４が回転し、これにより、機台８１にスプリング５１〜５４を介して支持した機枠４１〜４４と共にこれらに支持した上下２段の第１粉砕筒１２及び第２粉砕筒２３、更には篩３２が振動する構成である。したがって、図示した木質材の粉砕装置では、駆動モータ６５，６６の作動により自在継手６３，６４及び回転軸６１，６２を介して偏心錘７１〜７４を回転させ、これによる第１粉砕筒１２、第２粉砕筒２３及び篩３２の振動下に、木質材を第１粉砕筒１２の上流部の供給口１３から第１粉砕筒１２内へ供給し、第１粉砕筒１２内にて粉砕媒体としてのロッド１１により粉砕した後、その粉砕物を第１粉砕筒１２の下流側の排出口１４から接続部３１へ排出し、接続部３１の篩３２で選別して、篩３２の選別部材３３上に残ったものを返送手段３４により第１粉砕筒１２の供給口１３へと返送しつつ、篩３２の選別部材３３を通過したものを第２粉砕筒２３の上流部の供給口２４から第２粉砕筒２３へ供給し、第２粉砕筒２３内にて粉砕媒体としてのボール２１，２２により更に粉砕して、第２粉砕筒２３の下流部の排出口２５から排出するようになっている。
【００１９】
図示した木質材の粉砕装置において、第１粉砕筒１２の供給口１３をその上流部の上側に、また第１粉砕筒１２の排出口１４をその下流部の径方向両側に開設している。また第１粉砕筒１２内にはロッド１１として、丸棒と、両端部１１ａ，１１ｂが中間部１１ｃよりも大径の丸棒状物とを装入している。更に第２粉砕筒２３に第２粉砕筒２３内を上流部２６と下流部２７に分ける選別部材９１を介装し、粉砕媒体として上流部２６には下流部２７に装入したボール２２よりも大径のボール２１を装入している。更にまた第２粉砕筒２３の下流部２７に、下流部２７を排出口２５と区画する他の選別部材９２を介装している。選別部材９１，９２は複数のスリット９３，９４を並設した円板状物から成っており、選別部材９１のスリット９３は選別部材９２のスリット９４よりも幅広になっている。更に第１粉砕筒１２の上流部に給気口１５を開設し、第１粉砕筒１６の下流部に排気口１６を開設して、第１粉砕筒１２内へ、給気口１５から排気口１６へと木質材の粉砕物の流れ方向に沿い空気又は加熱空気を流すようになっている。
【００２０】
建築廃材をハンマーミルに供して破砕し、その破砕物を磁選機に供して該破砕物から磁性物を取り除き、磁性物を取り除いた破砕物を振動篩に供して篩通過物を得た。この篩通過物は短径が５mm以内で長径が５０mm以内のチップ状物であり、その水分は７重量％であった。この篩通過物を図１〜図７について前記した木質材の粉砕装置に供し、下記の条件で粉砕した。
第１粉砕筒及び第２粉砕筒：内寸で、直径３００mm、長さ１７００mmの鋼鉄製円筒状体
第１粉砕筒に装入した粉砕媒体としてのロッド：直径２５mmで長さ１６５０mmの鋼鉄製丸棒（見掛け装入容量５５％）及び中間部が直径２５mmで長さ１３５０mmの丸棒であり且つ両端部が直径５０mmで長さ１５０mmの丸棒である鋼鉄製丸棒状物（見掛け装入容量１５％）
第２粉砕筒に装入した粉砕媒体としてのボール：上流部には直径２５mmの鋼鉄製真球状物、また下流部には直径１２mmの鋼鉄製真球状物（上流部及び下流部共に見掛け装入容量９０％）
振動数：１２００回／分
全振幅：１０mm
粉砕時間（滞留時間）：４０分間
第２粉砕筒から排出された粉末は全体の９５重量％以上が粒径１００μｍ以下のものであった。
【００２１】
街路樹の剪定材をハンマーミルに供して破砕し、その破砕物を振動篩に供して篩通過物を得た後、天日乾燥した。天日乾燥した篩通過物は短径が５mm以内で長径が５０mm以内のチップ状物であり、その水分は１２重量％であった。この篩通過物を図１〜図７について前記した木質材の粉砕装置に供し、下記の条件で粉砕した。
第１粉砕筒及び第２粉砕筒：内寸で、直径３００mm、長さ１７００mmの鋼鉄製円筒状体
第１粉砕筒に装入した粉砕媒体としてのロッド：直径２５mmで長さ１６５０mmの鋼鉄製丸棒（見掛け装入容量５５％）及び中間部が直径２５mmで長さ１３５０mmの丸棒であり且つ両端部が直径５０mmで長さ１５０mmの丸棒である鋼鉄製丸棒状物（見掛け装入容量１５％）
第２粉砕筒に装入した粉砕媒体としてのボール：上流部には直径２０mmの鋼鉄製真球状物、また下流部には直径１０mmの鋼鉄製真球状物（上流部及び下流部共に見掛け装入容量９０％）
振動数：１２００回／分
全振幅：１０mm
粉砕時間（滞留時間）：１時間
第２粉砕筒から排出された粉末は全体の９８重量％以上が粒径１００μｍ以下のものであった。
【００２２】
【発明の効果】
既に明らかなように、以上説明した本発明には、比較的短時間で且つ安価に、木質材を粒径１００μｍ以下の粉末にまで粉砕できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る木質材の粉砕装置を例示する左側面図。
【図２】図１と同じ木質材の粉砕装置を示す拡大正面図。
【図３】図１と同じ木質材の粉砕装置について篩を示す拡大横断面図。
【図４】図１と同じ木質材の粉砕装置について第１粉砕筒の排出口を示す径方向の拡大縦断面図。
【図５】図１と同じ木質材の粉砕装置について第２粉砕筒を示す筒長方向の拡大縦断面図。
【図６】図１と同じ木質材の粉砕装置について第２粉砕筒の選別部材を示す拡大正面図。
【図７】図１と同じ木質材の粉砕装置について第２粉砕筒の他の選別部材を示す拡大正面図。
【図８】図１と同じ木質材の粉砕装置について第１粉砕筒内に装入したロッドの一部を示す拡大左側面図。
【符号の説明】
１１・・ロッド、１２・・第１粉砕筒、１３，２４・・供給口、１４，２５・・排出口、１５・・給気口、１６・・排気口、２１，２２・・ボール、２３・・第２粉砕筒、３１・・接続部、３２・・篩、３３，９１，９２・・選別部材、４１，４２，４４・・機枠、５１，５２，５４・・スプリング、６１，６２・・回転軸、６３・・自在継手、６５・・駆動モータ、７１，７２，７４・・偏心錘、８１・・機台
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2004188339.tif 000009
【図８】
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