(57)【要約】【課題】比較的短時間で且つ安価に、木質材を粒径２００μｍ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粉砕筒と、該粉砕筒の上流部に開設した供給口と、該粉砕筒の下流部の径方向両側に開設した排出口と、該粉砕筒の少なくとも下側に所定間隔で開設した複数の給気口とを装備し、粉砕筒の振動下に、給気口から粉砕筒内へ圧入する空気又は加熱空気の量を制御しつつ、供給口から粉砕筒内へ供給した木質材をロッドにより粉砕し、その粉砕物を排出口から排出するようにした。【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粉砕筒と、該粉砕筒の上流部に開設した供給口と、該粉砕筒の下流部の径方向両側に開設した排出口と、該粉砕筒の少なくとも下側に所定間隔で開設した複数の給気口と、該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、これによる該粉砕筒の振動下に、該給気口から該粉砕筒内へ圧入する空気又は加熱空気の量を制御しつつ、該供給口から該粉砕筒内へ供給した木質材を該ロッドにより粉砕し、その粉砕物を該排出口から排出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】
粉砕筒の排出口及び給気口に選別部材を取付けた請求項１記載の木質材の粉砕装置。
【請求項３】
粉砕筒の排出口を篩へと接続し、該篩の選別部材上部を該粉砕筒の供給口へと接続して、該排出口から排出した粉砕物を該篩で篩分けし、該選別部材上に残ったものを該供給口へと返送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】
粉砕筒の下流部に排気口を開設すると共に該排気口を集塵装置へと接続し、該集塵装置の捕集部を篩へと接続して、該排気口から飛散する粉砕物を該集塵装置で捕集し、その捕集物を該篩で篩分けするようにした請求項３記載の木質材の粉砕装置。
【請求項５】
ロッドが鋼鉄製丸棒と、両端部及び／又は中央部が他の部分よりも大径に一体形成された鋼鉄製丸棒状物とである請求項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２００μｍ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２００μｍ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２００μｍ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２００μｍ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粉砕筒と、該粉砕筒の上流部に開設した供給口と、該粉砕筒の下流部の径方向両側に開設した排出口と、該粉砕筒の少なくとも下側に所定間隔で開設した複数の給気口と、該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、これによる該粉砕筒の振動下に、該給気口から該粉砕筒内へ圧入する空気又は加熱空気の量を制御しつつ、該供給口から該粉砕筒内へ供給した木質材を該ロッドにより粉砕し、その粉砕物を該排出口から排出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粉砕筒と、該粉砕筒の上流部に開設した供給口と、該粉砕筒の下流部の径方向両側に開設した排出口と、該粉砕筒の少なくとも下側に所定間隔で開設した複数の給気口とを備えている。
【０００７】
本発明に係る木質材の粉砕装置において、排出口は前記したように粉砕筒の下流部の径方向両側に開設されている。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、したがってかかる粉砕筒を振動させると、該ロッドにより該粉砕筒の内周面、とりわけ下側（底側）の内周面が損傷を受け易い。排出口を粉砕筒の下流部の下側（底側）に開設すると、かかる損傷をまともに受けるが、排出口を粉砕筒の下流部の径方向両側に開設すると、該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、かかる損傷を受けるのを軽減できる。
【０００８】
本発明に係る木質材の粉砕装置において、給気口は前記したように粉砕筒の少なくとも下側に所定間隔で複数開設されている。各給気口は通常、バルブ及び流量計を介し、更に必要があればヒータを介して、コンプレッサ又はブロワへと接続されており、各バルブの開度を調節することによって、各給気口から粉砕筒内へ圧入する空気又は加熱空気の量を制御するようになっている。かくして粉砕筒内へ圧入する空気又は加熱空気は、粉砕筒内における粉砕途中の粉砕物の供給口側から排出口側への流れを制御された条件下で促進すると同時に、粉砕時に粉砕途中の粉砕物から発生する蒸気を粉砕筒内から強制的に排除し、これらが相まってそれだけ粉砕効率を向上できる。
【０００９】
また本発明に係る木質材の粉砕装置は、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粉砕筒が振動する構成である。
【００１０】
したがって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、これによる粉砕筒の振動下に、給気口から該粉砕筒内へ圧入する空気又は加熱空気の量を制御しつつ、供給口から該粉砕筒内へ供給した木質材をロッドにより粉砕し、その粉砕物を排出口から排出するようにして成っている。
【００１１】
本発明に係る木質材の粉砕装置において、粉砕筒の排出口及び給気口には選別部材を取付けるのが好ましい。かか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が、金属製スリット板を使用するのが好ましく、この場合、該金属製スリット板をこれに並列で開設された複数のスリットが粉砕筒の円周面に沿う方向となるよう取付けるのがより好ましい。
【００１２】
また本発明に係る木質材の粉砕装置において、粉砕筒の排出口を篩へと接続し、該篩の選別部材上部を該粉砕筒の供給口へと接続して、該排出口から排出した粉砕物を該篩で篩分けし、該選別部材上に残ったものを該供給口へと返送するようにするのが好ましい。この場合、粉砕筒の下流部、通常は下流部の上側に排気口を開設すると共に該排気口を集塵装置、例えばサイクロンやバグフィルタ等へと接続し、該集塵装置の捕集部を前記篩へと接続して、該排気口から飛散する粉砕物を該集塵装置で捕集し、その捕集物を前記篩で篩分けするようにするのがより好ましい。
【００１３】
更に本発明に係る木質材の粉砕装置において、ロッドとしては、通常は鋼鉄製丸棒を用いるが、かかる鋼鉄製丸棒と、両端部及び／又は中央部が他の部分よりも大径に形成された鋼鉄製丸棒状物とを併用するのが好ましい。ロッドを装入する粉砕筒の筒長との関係で制約される該ロッドの長さが、数百mm程度である場合には、鋼鉄製丸棒のみを用いてもよいが、１０００mm前後又はそれ以上になると、両端部が他の部分よりも大径に形成された鋼鉄製丸棒状物又は両端部及び中央部が他の部分よりも大径に形成された鋼鉄製丸棒状物を併用するのが好ましいのである。通常、かかる鋼鉄製丸棒としては直径１５〜３０mmのものを用い、またかかる鋼鉄製丸棒状物としては他の部分の直径が同様に１５〜３０mmであって且つ両端部更には中央部が他の部分よりも大径の直径５０mm以下のものを用いる。ロッドとして、以上のような鋼鉄製丸棒状物を併用すると、鋼鉄製丸棒のみを用いる場合に比べ、木質材やその粉砕途中の粉砕物のかみ込みがよく、また耐用性に優れ、したがってそれだけ粉砕効率を向上できる。
【００１４】
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。
【００１５】
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、通常は粉砕筒に振動数９００〜１５００回／分で全振幅８〜１５mmの振動を加える。粉砕筒内へ供給する木質材の形状や性状にもよるが、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２００μｍ以下の粉末にまで粉砕できる。
【００１６】
【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一部省略の平面図、図３は図１と同じ木質材の粉砕装置を示す一部省略の正面図、図４は図１と同じ木質材の粉砕装置について排出口の部分を示す径方向の縦断面図である。図示した木質材の粉砕装置は、粉砕媒体としてロッド１１を装入した粉砕筒１２と、粉砕筒１２の上流部の上側に開設した供給口２１と、粉砕筒１２の下流部の径方向両側に開設した排出口２２，２３と、粉砕筒１２の上流部背面の下側に開設した給気口３１と、粉砕筒１２の下側に所定間隔で開設した三つの給気口３２，３３，３４とを備えている。
【００１７】
排出口２２，２３は前記したように粉砕筒１２の下流部の径方向両側に開設されており、排出口２２，２３を臨む粉砕筒１２の周面には排出口２２，２３を覆い金属製スリット板２２ａ，２３ａが取付けられている。図５はかかる金属製スリット板を示す拡大図である。金属製スリット板２２ａ，２３ａは、複数のスリットが並列で開設された矩形の平板状物からなり、これらのスリットが粉砕筒１２の円周面に沿う方向となるよう取付けられている。
【００１８】
給気口３１は前記したように粉砕筒１２の上流部背面の下側に開設されており、給気口３２〜３４は前記したように粉砕筒１２の下側に所定間隔で開設されている。給気口３１〜３４を臨む粉砕筒１２の周面には給気口３１〜３４を覆い金属製スリット板３１ａ〜３４ａ（但し、金属製スリット板３１ａ，３３ａ，３４ａは図示しない、以下同じ）が取付けられている。図６はかかる金属製スリット板を示す拡大図であり、図７はかかるスリット板の取付状態を示す筒長方向の拡大縦断面図である。金属製スリット板３１ａ〜３４ａは、複数のスリットが並列で開設された円板状物からなっている。これらのうちで、給気口３２〜３４を覆う金属製スリット板３２ａ〜３４ａは、スリットが粉砕筒２１の円周面に沿う方向となるよう取付けられている。各給気口３１〜３４は、バルブ３１ｂ〜３４ｂ及び流量計３１ｃ〜３４ｃを介し、図示しないコンプレッサへと接続されており、各バルブ３１ｂ〜３４ｂの開度を調節することによって、各給気口３１〜３４から粉砕筒１２内へ圧入する空気の量を制御するようになっている。
【００１９】
また図示した木質材の粉砕装置は、粉砕筒１２を支持する機枠４１，４２と、機枠４１，４２を支持するスプリング５１〜５４（但し、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６１，６２と、回転軸６１，６２に取付けた偏心錘７１〜７４と、回転軸６１，６２に自在継手６３，６４を介して接続した駆動モータ６５，６６と、スプリング５１〜５４及び駆動モータ６５，６６を支持する機台６７とを備えている。タイミングベルト６８でその回転を同調させた駆動モータ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６７にスプリング５１〜５４を介して支持した機枠４１，４２と共にこれに支持した粉砕筒１２が振動する構成である。
【００２０】
更に図示した木質材の粉砕装置は、粉砕筒１２の供給口２１を臨んでフィーダ８１が配置されており、フィーダ８１の上流部にホッパ８２が取付けられている。また粉砕筒１２の排出口２２，２３は篩９１へと接続されており、篩９１の選別部材９２の上部はホッパ８２へと接続されている。そして粉砕筒１２の下流部の上側には排気口９３が開設されており、排気口９３はバグフィルタ９４へと接続されている。バグフィルタ９４には吸引ブロワ９５が接続されており、バグフィルタ９４の捕集部はバルブ９６を介して篩９１へと接続されている。
【００２１】
図８は図１と同じ本発明の粉砕装置について粉砕筒内に装入したロッドの一部を示す拡大図である。図８に示したロッドは両端部１４ａ，１４ｂが他の部分１４ｃよりも大径に形成された鋼鉄製丸棒状物１４からなっている。粉砕筒１２内には、ロッド１１として、鋼鉄製丸棒１３の他に、図８に示した鋼鉄製丸棒状物１４が装入されている。図９は本発明に係る木質材の粉砕装置において粉砕筒内に装入され得る他のロッドを示す拡大図である。図９に示したロッドは、両端部１５ａ，１５ｂ及び中央部１５ｃが他の部分１５ｄよりも大径に形成された鋼鉄製丸棒状物１５からなっている。
【００２２】
図１〜図８に示した木質材の粉砕装置では、タイミングベルト６８でその回転を同調させた駆動モータ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６７にスプリング５１〜５４を介して支持した機枠４１，４２と共にこれらに支持した粉砕筒１２が振動する。かかる粉砕筒１２の振動下に、各バルブ３１ｂ〜３４ｂの開度を調節することによって、各給気口３１〜３４から粉砕筒１２内へ圧入する空気の量を制御しつつ、木質材をホッパ８２及びフィーダ８１を介して供給口２１から粉砕筒１２内へ供給し、粉砕筒１２内にて粉砕媒体としてのロッド１１（鋼鉄製丸棒１３と鋼鉄製丸棒状物１４）により粉砕する。粉砕物はその一部が排気口９３から飛散するが、これはバグフィルタ９４で捕集され、篩９１へと到り、ここで篩分けされ、また粉砕物の残部は排出口２２，２３から篩９１へと排出され、ここで篩分けされる。かかる篩分けにより、篩９１の選別部材９２上に残ったものはホッパ８２へと返送され、選別部材９２を通過したもの、すなわち所望の粉砕物のみを受器９７に回収する。
【００２３】
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８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。
粉砕筒：内寸で、直径１２００mm、長さ１７００mmの鋼鉄製円筒状体
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％）及び両端部が直径５０mmで長さ１５０mmの丸棒であり且つ他の部分が直径２５mmで長さ１３５０mmの丸棒である鋼鉄製丸棒状物（見掛け装入容量１５％）
各給気口から粉砕筒内へ圧入した空気量：０．１〜３．０ｍ３／分
振動数：１２００回／分
全振幅：１０mm
粉砕時間（滞留時間）：４０分間
受器に回収された粉末は全体の９９重量％以上が粒径２００μｍ以下のものであった。
【００２４】
【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２００μｍ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一部省略の平面図。
【図３】図１と同じ木質材の粉砕装置を示す一部省略の正面図。
【図４】図１と同じ木質材の粉砕装置について排出口の部分を示す径方向の縦断面図。
【図５】図１と同じ木質材の粉砕装置について排出口に取付けた金属製スリット板を示す拡大図。
【図６】図１と同じ木質材の粉砕装置について給気口に取付けた金属製スリット板を示す拡大図。
【図７】図１と同じ木質材の粉砕装置について給気口への金属製スリット板の取付状態を示す筒長方向の拡大縦断面図。
【図８】図１と同じ木質材の粉砕装置について粉砕筒内に装入したロッドの一部を示す拡大図。
【図９】本発明に係る木質材の粉砕装置において粉砕筒内に装入され得る他のロッドを示す拡大図。
【符号の説明】
１１・・ロッド、１２・・粉砕筒、１３・・鋼鉄製丸棒、１４，１５・・鋼鉄製丸棒状物、２１・・供給口、２２，２３・・排出口、２２ａ，２３ａ，３２ａ・・金属製スリット板、３１〜３４・・給気口、４１，４２・・機枠、５１，５２，５３・・スプリング、６１，６２・・回転軸、６３，６４・・自在継手、６５，６６・・駆動モータ、６７・・機台、７１〜７４・・偏心錘、９１・・篩、９２・・選別部材、９３・・排気口、９４・・バグフィルタ
【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】
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【図８】
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【図９】
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