(57)【要約】【課題】木材の繊維の破断やダストの発生を低減することができ、廃木材からのセルロースなどの回収と再利用に好適な破砕物を得ることができる破砕機を提供する。【解決手段】破砕対象である木材１００を、その成長方向がカッタードラム２０の回転軸２２の方向となるように投入口１４に投入すると、木材１００の幹方向からカッター５０が当たり、木材１００の破砕が行なわれる。すなわち、木材１００は、成長方向と直交する方向から、年輪に沿って剥いでいくように破砕される。更に、カッター５０が螺旋状にカッタードラム２０に取り付けられているため、順次連続的に木材１００にカッター５０が当たるようになる。このため、木材中の繊維の破壊が抑制されるようになり、破砕自体も効率的となって、ダストの発生も抑制される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
投入口から投入した対象物を、カッタードラムに設けた複数のカッターによって破砕する破砕機であって、
前記カッタードラムの周面上に、多重螺旋状に前記複数のカッターを配置するとともに、前記カッタードラムの下面側に、前記カッターの先端軌跡に沿ってロストルを配置したことを特徴とする破砕機。
【請求項２】
前記投入口を、木材の繊維方向が前記カッタードラムの回転軸方向と略一致するように、木材を投入できる形状に形成するとともに、前記ロストルの網目を、前記カッタードラムの回転軸方向に長い形状に形成したことを特徴とする請求項１記載の破砕機。
【請求項３】
請求項１又は２記載の破砕機を複数使用して木材を破砕する木材破砕装置であって、
木材を、その繊維方向が前記カッタードラムの回転軸方向と略一致するように投入して破砕する一次破砕機，
前記一次破砕機によって破砕した木片を、その長手方向が前記カッタードラムの回転軸方向と略一致するように投入し、前記一次破砕機よりも厚さの小さい刃を多数使用して破砕する二次破砕機，
を含むことを特徴とする木材破砕装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃材などの破砕機及び破砕装置に関し、特に木材の破砕に好適な破砕機の改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の破砕機としては、下記特許文献１記載の「木材の破砕装置」がある。これは、木材及び建築廃材を小型装置で低動力且つ効率的に小片に破砕することを目的としたもので、回転半径の小さい回転軸の円周軌道上に破砕工具を複数個備えた工具ドラムを、回転半径の大きい回転軸の円周軌道上に複数個配置してロータリードラムを構成し、ロータリードラム前面に木材を圧縮して送り込むことで、圧縮割れの生じた木材を連続的に小片に破砕するようにしたものである。次に、下記特許文献２記載の「木材破砕機」は、木材の押し込み終了時に、破砕片が異った形状となり、送りローラに噛み込まれることを防止することを目的としたもので、傾斜するベルト式の搬送装置を回転台板に近接して設け、この搬送装置と回転台板との間に傾斜する案内板を設けるとともに、弾機によって下方向に付勢された送りローラを昇降自在に設けるようにしたものである。いずれも、木材を、成長方向（繊維が形成される方向）から破砕している。
【特許文献１】特開２００５−１８５８７９号公報
【特許文献２】特開平７−１８５３７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、近年は、資源の有効活用の観点から、家屋解体材，廃合板，間伐材などの廃木材を粉砕して化学処理を施し、紙の原料となるセルロース（パルプ）を抽出する手法が注目されている。下記特許文献３には、木質複合材の廃棄物から、リグニンとセルロースを回収することを目的とし、廃木材を破砕機にて破砕してその最大径を１０ｃｍ以下の破砕物とした後に水に浸漬するとともに、その後その水浸漬破砕物をアルカリ溶液中への浸漬及び超音波照射による微細振動（キャビテーション効果）を行なって細破砕することでセルロースの分離回収とリグニン溶出回収を行うようにした手法が開示されている。
【０００４】
しかしながら、上述した背景技術の破砕機では、いずれも木材を成長方向から破砕しており、木材の繊維を破断するようなカットとなっている。このため、どうしても細かいダスト（破砕くず）が多くなってしまう。上述したセルロースの回収と再利用の観点からは、できる限り繊維を破断しないことが好ましく、破砕物に含まれるダストの低減を図ることが重要である。
【０００５】
本発明は、以上の点に着目したもので、木材の繊維の破断やダストの発生を低減することができ、廃木材からのセルロースなどの回収と再利用に好適な破砕物を得ることができる破砕機及び破砕装置を提供することを、その目的とするものである。
【特許文献３】特開２００４−３２１８５６号公報
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するため、本発明は、投入口から投入した対象物を、カッタードラムに設けた複数のカッターによって破砕する破砕機であって、前記カッタードラムの周面上に、多重螺旋状に前記複数のカッターを配置するとともに、前記カッタードラムの下面側に、前記カッターの先端軌跡に沿ってロストルを配置したことを特徴とする。
【０００７】
主要な形態の一つは、前記投入口を、木材の繊維方向が前記カッタードラムの回転軸方向と略一致するように、木材を投入できる形状に形成するとともに、前記ロストルの網目を、前記カッタードラムの回転軸方向に長い形状に形成したことを特徴とする。
【０００８】
他の発明は、前記破砕機を複数使用して木材を破砕する木材破砕装置であって、木材を、その繊維方向が前記カッタードラムの回転軸方向と略一致するように投入して破砕する一次破砕機，前記一次破砕機によって破砕した木片を、その長手方向が前記カッタードラムの回転軸方向と略一致するように投入し、前記一次破砕機よりも厚さの小さい刃を多数使用して破砕する二次破砕機，を含むことを特徴とする。本発明の前記及び他の目的，特徴，利点は、以下の詳細な説明及び添付図面から明瞭になろう。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、木材の繊維の破断やダストの発生を低減することができ、廃木材からのセルロースなどの回収と再利用に好適な破砕物を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、実施例に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１１】
最初に、図１及び図２を参照しながら、本実施例の構成について説明する。図１は正面から見た主要部を示すもので、同図の側方から見た様子が図２に示されている。これらの図において、破砕機１０の破砕室１２内には、カッタードラム２０が設けられている。カッタードラム２０の回転軸２２は、軸受２４，２６によって回転可能に軸止めされており、更にカップリング２８を介して駆動用モータ３０の回転軸３２に結合している。上述した破砕室１２の上方には、破砕対象である木材の投入口１４が設けられており、下方には排出口１６が設けられている。この排出口１６の下方であって、破砕室１２を支持しているフレーム１９によって形成された空間内には、ベルトコンベア１８が設けられている。
【００１２】
次に、上述したカッタードラム２０には、多数のカッター５０が設けられている。詳述すると、カッタードラム２０の周面には、フランジ５２が適宜の間隔で形成されている。そして、前記カッタードラム２０の周面法線方向（半径方向）となるように、前記フランジ５２から腕５４が多数等間隔でボルトナット手段５６（図２参照）により固定されている。このとき、隣接する腕５４は、フランジ５２の表裏に交互となるように形成されている。例えば、図１の最も右側のフランジ５２Ａに着目すると、腕５４Ａはフランジ５２Ａの左側，腕５４Ｂはフランジ５２Ａの右側，腕５４Ｃはフランジ５２Ａの左側，腕５４Ｄはフランジ５２Ａの右側，・・・という具合である。
【００１３】
更に、腕５４は、カッタードラム２０の軸方向に少しずつずれるように、フランジ５２に取り付けられている。軸方向に隣接する腕５４に着目すると、図１に示すように、螺旋状となるように設けられている。従って、腕５４を全体としてみると、多重螺旋を描くように、腕５４が形成されている。
【００１４】
各腕５４の表裏には、１組の刃６０，６２がそれぞれボルトナット手段６４によって回転可能に取り付けられている。カッタードラム２０が停止した状態では、刃６０，６２は、いずれも下方を向いている。しかし、カッタードラム２０が回転すると、遠心力により腕５４の延長方向（カッタードラム２０の周面法線方向）を向くようになる。この状態を図面に示している。
【００１５】
破砕室１２内の排出側には、前記カッター５０の先端軌跡に沿ってロストル（破砕網）７０が設けられている。カッター５０とロストル７０との間で対象物の破砕が行なわれ、破砕された対象物は、ロストル７０の隙間から排出口１６を介してベルトコンベア１８に落下するようになっている。本実施例では、ロストル７０の網目７２がカッタードラム２０の軸方向に長い長方形状となっている。
【００１６】
次に、図３も参照しながら、本実施例の作用を説明する。駆動用モータ３０を駆動すると、その回転軸３２の回転がカップリング２８を介してカッタードラム２０の回転軸２２に伝達される。これにより、カッタードラム２０が回転し、遠心力がカッター５０に作用する。このため、カッター５０は、図示のように腕５４から伸びた状態で回転するようになる。
【００１７】
ここで、破砕対象である木材１００を、その成長方向がカッタードラム２０の回転軸２２の方向となるように投入口１４に投入する。すると、図３(A)に示すように、木材１００の幹方向からカッター５０が当たり、木材１００の破砕が行なわれる。すなわち、木材１００は、成長方向と直交する方向から、年輪に沿って剥いでいくように破砕される。更に、本実施例によれば、カッター５０が螺旋状にカッタードラム２０に取り付けられているため、順次連続的に木材１００にカッター５０が当たるようになる。このため、木材中の繊維の破壊が抑制されるようになり、破砕自体も効率的となって、ダストの発生も抑制される。
【００１８】
破砕された木材１００は、破砕室１２の下方に落下し、ロストル７０との間に挟まれてカッター５０により更に破砕されてロストル７０からベルトコンベア１８上に落下する。このとき、ロストル７０の網目７２がカッタードラム２０の軸方向，別言すれば、木材１００の成長方向ないし繊維方向となっている。このため、木片１０２は、横長の長方形状であって繊維方向が揃った状態で、ベルトコンベア１８上に落下する。
【００１９】
以上のようにして一次破砕された木片１０２は、二次破砕機に投入される。図３(C)にはその様子が示されている。二次破砕機の構造も、上述した一次破砕機と基本的には同様であるが、上述した一次破砕機のカッター５０の刃が２枚であるのに対し、二次破砕機のカッター１５０の刃は４枚となっている。刃の厚さも、二次破砕機のほうが一次破砕機よりも小さく設定されている。加えて、一次破砕機のロストル７０の網目７２が長方形であるのに対し、二次破砕機のロストル１７０の網目１７２は円形となっている。そして、二次破砕機では、カッター先端がロストル１７０に極めて接近しており、カッター先端とロストル１７０との隙間がほとんどない状態となるように設定されている。
【００２０】
木片１０２は、上述した横長の状態で二次破砕機に投入されて更に破砕される。このとき、横長の木片１０２は、破砕機外周側で横長に整列し、カッター１５０は横に整列した木片１０２を略十字の方向に切断するようになる。すなわち、横長の木片１０２は、その長手方向に略直交する方向に切断される。加えて、刃の厚さを小さくするとともに、枚数を増やすことで、対象物の形状に対応した破砕が行なわれる。また、カッター１５０の刃先とロストル１７０との間隙を極力ゼロとして破砕能力を上げており、刃先による良好な打撃効果と破砕効果が得られる。従って、ダストの低減を図りつつ良好な破砕が行なわれるとともに、破砕後の破砕物の形状も揃うようになる。
【００２１】
ここで、本発明に関して試作した装置の一例を示すと、一次破砕機におけるカッター５０の刃６０，６２の刃幅ＷＣ（図１参照）は、例えば１０〜１６ｍｍに抑えられる。これ以上大きいと繊維の破壊が生ずるようになり、ダストの発生も増えてしまう。逆に、刃幅が１０ｍｍより小さいと、破砕効率が低下してしまう。一方、二次破砕機においては、カッター１５０の刃１６０〜１６６の刃幅は、例えば９〜１０ｍｍとなっている。一次破砕よりも対象物が小さいので、厚さを小さくしてよい。次に、ロストル７０の網目７２の一例を示すと、図３(B)に示すように、長さＭＡが９０〜１００ｍｍ，幅ＭＢが３５〜４０ｍｍに設定されている。このような設定とした試作機によれば、厚さ２〜３．５ｍｍ，幅３〜５ｍｍ，長さ自在の木片を得ることができた。この破砕粒度は、パルプ製造で抽出され処理に困難な黒液処理においても、エタノール，ベンゼン，ポリフェノールを抽出して生分解バイオプラスチックを作り出す最も効果的な値である。
【００２２】
上述した従来技術は、破砕そのものが目的であり、木材の繊維を残す必要性がなく、ダストも抑える必要はなかった。しかしながら、パルプ原料として木材の利用を図ろうとすると、繊維を破壊しない，ダストを抑制するといった工夫が必要となり、本発明は極めて有効である。また、燃料チップ製造においても、ダストが木片に付着すると粉塵爆発の恐れがあるが、本発明によれば良好にダストの発生が抑制されるため、燃料チップの製造にも好適である。
【００２３】
特に廃合板の場合、紫外線の照射を受けてヘミセルロースやセルロースが破壊され、破砕工程でほとんどダストになってしまうが、本実施例によれば、紫外線で破壊されたもの以外は良好に回収され、セルロースが抽出される。また、ガソリン代替バイオエタノール抽出においても同様に適用可能である。
【００２４】
京都議定書に基づく温室効果ガスの削減に伴い、建築発生木材については、縮減（焼却）されるものも含めて、リサイクル率の目標が９５％に設定されており、木材チップに粉砕して、パーチクル用ボード，製紙原料，堆肥，マルチングとしてリサイクルされ、更には、サーマルリサイクル（燃料），ケミカルリサイクル等も行なわれている。
【００２５】
建築発生木材は、関東圏だけで９００（万トン／年）排出されているが、廃木材を縮減（焼却）やサーマルリサイクルではなく、製紙原料として用いれば、紙は２〜３サイクル利用できるので、木材の産出に必要な森林の２〜３倍の森林を温存することになり、酸素の供給，炭酸ガスの発生の抑制効果も２〜３倍となる。また、ガソリン代替バイオエタノール抽出でも抑制効果は同様である。
【００２６】
一方、特願２００７−６１５９号には、常温・常圧で硫化ソーダを使用することなく、短時間でパルプを製造することができるパルプ製造方法が提案されているが、この方法を建築発生木材に適用するためには、木材チップの親水性，親薬品性の向上を図ることが重要である。本発明によれば、前記出願のパルプ製造方法に好適な木材チップを建築発生木材から得ることができる。また、本発明を適用すれば、従来パルプ化が困難であった非木質のパーム，ケナフ，イネ，ワラなどについても、パルプ化が可能となる。
【００２７】
なお、本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることができる。例えば、以下のものも含まれる。
(1)前記実施例は一例であり、同様の作用を奏するように設計変更可能である。例えば、カッタードラムの長さや径，カッターを取り付ける腕の数や間隔，一つの腕に対する刃の取付枚数，刃の厚さや幅など、必要に応じて適宜設定してよい。ロストルの網目の形状や大きさについても同様である。
(2)前記実施例は、本発明を木材の破砕に適用した場合を主として説明したが、他の廃棄物などの破砕に適用することを妨げるものではない。例えば、廃木材，廃合板，廃プラスチック，繊維類，ガラコンクリート（解体現場で発生するコンクリートの塊）などにも適用可能である。
(3)前記実施例では、一次破砕と二次破砕を行なったが、更に三次破砕，・・を行なうようにしてもよい。このとき、各破砕機間で処理能力にバラツキがあると、連続した処理を行なうことができないので、連続的に破砕処理できるように、各破砕機のカッターや刃の数，刃の幅，回転速度などの条件を調整する。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明によれば、木材の繊維の破断やダストの発生を低減することができ、廃木材からのセルロースなどの回収による資源の再利用に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施例の正面主要部を示す図である。
【図２】前記実施例を側方から様子を示す図である。
【図３】前記実施例の作用を示す図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０：破砕機
１２：破砕室
１４：投入口
１６：排出口
１８：ベルトコンベア
１９：フレーム
２０：カッタードラム
２２：回転軸
２４，２６：軸受
２８：カップリング
３０：駆動用モータ
３２：回転軸
５０：カッター
５２，５２Ａ：フランジ
５４，５４Ａ〜５４Ｄ：腕
５６：ボルトナット手段
６０，６２：刃
６４：ボルトナット手段
７０：ロストル
７２：網目
１００：木材
１０２：木片
１５０：カッター
１６０〜１６４：刃
１７０：ロストル
１７２：網目
【図１】
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【図２】
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【図３】
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