JP2009028609A - 木材の破砕装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ふるい等を設けることなく、木材を連続して能率よく大量に所定の大きさに破砕する。
【解決手段】木材の破砕装置は、内面にフォーク４を突出している移送筒１と、この移送筒１内に回転できるように配設されて、フォーク４と相対運動して供給される木材片を破砕する複数のハンマー５を有する回転軸２と、この回転軸２を回転する回転駆動機構３とを備える。移送筒１は、供給される木材片の移送方向に向かって下り勾配に配設している。木材の破砕装置は、移送筒１に供給される木材片をハンマー５とフォーク４とで破砕して移送筒１の下端から排出する。さらに、木材の破砕装置は、移送筒１の内面に、破砕された木材の排出を制限する固定リング６を固定しており、この固定リング６で破砕される木材の排出を制限しながらハンマー５とフォーク４とで破砕する。
【選択図】図３

Description

本発明は、木材を破砕する装置に関し、特に発電所等で石炭粉に混合して燃料として使用できるように木材を大量に破砕するのに最適な破砕装置に関する。
ただし、本明細書において「木材」は皮を含む広い意味に使用する。

近年、石油に代わって石炭等の固形燃料を使用する火力発電所が多くなっている。石炭等の固形燃料は小さく破砕して燃焼される。破砕した石炭に、木材の皮を小さく切断したものを混合して燃焼させる技術も開発されている。たとえば、石炭に、木材の皮を１０％程度混合して燃焼すると、石炭の消費量を相当に削減しながら、廃棄している木材の皮を有効に熱エネルギーとして利用できる。木材の皮としてスギやヒノキの皮等が使用される。これ等の木材の皮は、小さく切断して、石炭に混合して燃焼される。このことを実現するには、木材を大量に小さく破砕する必要がある。

木材の皮を小さく破砕する装置は開発されている。（特許文献１参照）
特開２００１−３０２０９号公報

この公報に記載される破砕装置は、木材の皮をハンマーで叩いて破砕する。この構造の破砕装置は、供給される全ての木材の皮を小さく破砕できない。たとえば、固形燃料に使用される木材の皮は、５ｍｍ以下に小さく、しかも大量に破砕することが要求される。小さい破砕粉に大きな破砕片が混在すると、固形燃料に加工するのが難しくなるからである。この弊害を解消するために、従来の破砕装置は、排出側にふるいを設けて、大きな破砕片を分離している。ただ、この破砕装置は、破砕物の排出側にふるいを設けるので、破砕物の排出が制限されて、大量に能率よく破砕できない問題点がある。また、この破砕装置は、使用するにしたがってふるいが目詰まりして、長時間にわたって能率よく大量に木材を所定の大きさ以下に破砕できない問題点もある。

本発明は、このような欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、ふるいを設けることなく、木材を連続して能率よく火力発電所の需要に足る所定の大きさに、大量に破砕できる木材の破砕装置を提供することにある。

本発明の請求項１の木材の破砕装置は、内面にフォーク４を突出している移送筒１と、この移送筒１内に回転できるように配設されて、フォーク４と相対運動して供給される木材片を破砕する複数のハンマー５を有する回転軸２と、この回転軸２を回転する回転駆動機構３とを備える。移送筒１は、供給される木材片の移送方向に向かって下り勾配に配設している。木材の破砕装置は、移送筒１に供給される木材片をハンマー５とフォーク４とで破砕して移送筒１の下端から排出する。さらに、木材の破砕装置は、移送筒１の内面に、破砕された木材の排出を制限する固定リング６を固定しており、この固定リング６で破砕される木材の排出を制限しながらハンマー５とフォーク４とで破砕する。

本発明の請求項２の木材の破砕装置は、内面にフォーク４を突出している移送筒１と、この移送筒１内に回転できるように配設されて、フォーク４と相対運動して供給される木材片を破砕する複数のハンマー５を有する回転軸２と、この回転軸２を回転する回転駆動機構３とを備える。移送筒１は、供給される木材片の移送方向に向かって下り勾配に配設している。木材の破砕装置は、移送筒１に供給される木材片をハンマー５とフォーク４とで破砕して移送筒１の下端から排出する。さらに、木材の破砕装置は、回転軸２に、破砕された木材の排出を制限する回転リング７を固定しており、この回転リング７で破砕される木材の排出を制限しながらハンマー５とフォーク４とで破砕する。

本発明の請求項３の木材の破砕装置は、内面にフォーク４を突出している移送筒１と、この移送筒１内に回転できるように配設されて、フォーク４と相対運動して供給される木材片を破砕する複数のハンマー５を有する回転軸２と、この回転軸２を回転する回転駆動機構３とを備える。移送筒１は、供給される木材片の移送方向に向かって下り勾配に配設している。木材の破砕装置は、移送筒１に供給される木材片をハンマー５とフォーク４とで破砕して移送筒１の下端から排出する。さらに、木材の破砕装置は、移送筒１の内面に、破砕された木材の排出を制限する固定リング６を固定すると共に、回転軸２に、破砕された木材の排出を制限する回転リング７を固定しており、固定リング６と回転リング７で破砕される木材の排出を制限しながらハンマー５とフォーク４とで破砕する。

本発明の請求項４の木材の破砕装置は、回転軸２に、軸方向に離して複数のハンマー５を固定している。さらに、本発明の請求項５の木材の破砕装置は、移送筒１を、水平面に対して３０度ないし６０度に傾斜させて配設している。

本発明の木材の破砕装置は、破砕物を分離するふるい等を設けることなく、供給される木材を連続的に能率よく、しかも大量に所定の大きさに破砕できる特徴がある。それは、本発明の破砕装置が、移送筒に固定リングを設け、あるいは回転軸に回転リングを設け、あるいはまた、移送筒に固定リングを設けて、回転軸に回転リングを設けているからである。移送筒に固定している固定リングや、回転軸に固定している回転リングは、ハンマーとフォークで破砕されて、下り勾配に傾斜する移送筒内部に移送される破砕物の搬送をコントロールする。固定リングの内形を小さく、また回転リングの外形を大きくすると、破砕物の移送はより制限されて遅くなって、小さく破砕される。このため、この構造の破砕装置は、固定リングと回転リングの形状で排出される破砕物の大きさを自由にコントロールできる。とくに、固定リングと回転リングは、破砕物の移送路にあって、破砕物の移送を制限し、移送が制限された破砕物をハンマーとフォークで破砕することから、従来のふるいのように目詰まりすることがない。とくに、破砕物がハンマーで強制的に撹拌されて、固定リングと回転リングで移送を制限することから、破砕物が固定リングや回転リングに詰まることがない。

以上のように、本発明の木材の破砕装置は、破砕物を分離するふるい等を設けることなく、供給される木材を所定の大きさに破砕できるので、全体の構造を簡単にして製造コストを低減できると共に、目詰まり等の心配もないので、これらのメンテナンスにかかるコストを低減しながら、供給される木材を連続的に能率よく、しかも大量に所定の大きさに破砕できる優れた特徴を実現できる。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための木材の破砕装置を例示するものであって、本発明は破砕装置を以下のものに特定しない。

さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。

図１ないし図４に示す木材の破砕装置は、供給される木材片の移送方向に向かって下り勾配に傾斜する姿勢に固定される移送筒１と、この移送筒１と同軸にその内部に回転できるように配設している回転軸２と、この回転軸２を回転する回転駆動機構３とを備える。

移送筒１は、全体の形状を円筒状として両端を閉塞している。さらに、移送筒１は、上側となる端部の上面に木材片を供給するホッパー８を連結して、下側の端部となる下面に破砕物の排出口９を開口している。移送筒１は、内面に突出して複数のフォーク４を固定している。フォーク４は、ハンマー５とで木材片を破砕する。図５は、フォーク４とハンマー５の相対位置を示している。この図に示す破砕装置は、一対のフォーク４の間にハンマー５を通過させて木材片を破砕する。フォーク４は四角柱状で、このフォーク４の間に四角柱状のハンマー５を通過させて、木材片を破砕する。フォーク４とハンマー５との間には、たとえば３ｍｍの隙間を設けて、一対のフォーク４の間にハンマー５をスムーズに通過できるようにしている。図５のフォーク４は、移送筒１の内面に突出する全長（Ｌ）を、移送筒内面と回転軸表面、図においては回転軸２にボス１０を固定しているので、移送筒内面とボス表面との間隔である移送隙間１１の間隔（Ｓ）の約１／２としている。ただし、フォークの全長は、移送隙間の間隔の１／５ないし４／５とすることができる。フォークの全長が短いと木材片を能率よく破砕できなくなる。反対にフォークの全長が長すぎると回転軸の回転トルクが大きくなって、回転駆動機構３のモータの負荷が大きくなる。

破砕装置は、軸方向に離して複数組のハンマー５を回転軸２に固定している。図３の破砕装置は、５組のハンマー５を回転軸２の軸方向に離して固定している。各組のハンマー５を通過させる複数列のフォーク４が移送筒１の内面に突出して固定される。図３の移送筒１は、５組のハンマー５を通過できる５列のフォーク４を移送筒１の内面に、軸方向に離して固定している。各々の列のフォーク４は、ハンマー５の回転軌跡に配設されて、ハンマー５を一対のフォーク４の間に通過させる。ハンマー５が１回転して複数のフォーク４の間を通過できるように、各々の列には複数対の、たとえば、２対ないし８対のフォーク４を固定している。図４の移送筒１は、各列に６対のフォーク４を、移送筒１の内周面に沿って、等間隔で固定している。

図３ないし図５の移送筒１は、フォーク４を取付プレート１２に固定し、この取付プレート１２を、移送筒１の外側面に固定しているベースプレート１３にボルト１４で固定している。この構造は、ボルト１４を外して取付プレート１２を脱着して簡単に交換できる。移送筒１とベースプレート１３は、フォーク４を挿入する貫通孔１５を設けている。フォーク４は、ベースプレート１３と移送筒１の貫通孔１５に挿入されて、移送筒１の内面に突出する。取付プレート１２は、移送筒１の外側面に溶接しているベースプレート１３にボルト１４で固定される。

移送筒１は、水平面に対して所定の角度（α）、たとえば３０度ないし６０度となるようにフレーム１６に固定している。図２と図３の破砕装置は、移送筒１の水平面に対する角度（α）を約４５度としている。移送筒１の水平面に対する角度（α）は、大きすぎると、供給されてから排出されまでの時間が短く、破砕物を所定の大きさに破砕できなくなる。反対に水平面に対する角度（α）が小さすぎると、破砕物の排出量が少なくなって、能率よく破砕できなくなる。したがって、移送筒１の水平面に対する角度（α）は、破砕される破砕物の大きさと破砕能率とを考慮して最適値とする。

回転軸２は、移送筒１の両端を閉塞する端部プレート１７の中心に、ベアリング１８を介して回転できるように連結している。回転軸２は、上端にプーリー１９を固定している。このプーリー１９は、ベルト２０を介して回転駆動機構３であるモータ２１のプーリー２２に連結されて、モータ２１で回転される。回転軸２は、モータ２１で一定の方向に回転されて木材片を破砕するハンマー５を固定している。ハンマー５は、ボス１０を介して回転軸２に固定される。ボス１０は、回転軸２で回転駆動されるように、キー２３とキー溝２４を介して回転軸２に連結している。ただ、ボスと回転軸は、スプラインを介して連結することもできる。ボス１０は円盤状で、片面に放射状に複数のハンマー５を固定している。ハンマー５には、バランスしてボス１０に固定される。図４のボス１０は、４個のハンマー５を９０度の間隔で固定している。ハンマー５は、固定ボルト２５を介してボス１０に固定される。このハンマー５は、一対のフォーク４の間を通過する先端部を四角柱状としている。さらに、ハンマー５は、その先端を移送筒１の内面に接近させる長さとしている。

図３の破砕装置は、回転軸２に一定の間隔で５個のボス１０を固定し、５個のボス１０を介して５組のハンマー５を固定している。

さらに、図３の破砕装置は、移送筒１の内面に固定リング６を固定して、回転軸２に回転リング７を固定している。移送筒１の固定リング６と回転軸２の回転リング７は、破砕された木材の排出を制限しながら、ハンマー５とフォーク４とで木材を破砕して、破砕物を小さく破砕する。固定リング６は、外径を移送筒１の内径とする円盤状で、移送筒１の内面にＬ金具２６を介して内面に固定される。ただし、固定リングは、その外周縁を移送筒の内面に溶接して固定することもできる。図５の破砕装置は、固定リング６の内径（Ｒ1）を回転リング７の外径（ｒ）としている。固定リング６は、内径（Ｒ1）で破砕物の移送をコントロールする。固定リング６は、内径（Ｒ1）を小さくして破砕物の移送を強く制限し、反対に大きくして破砕物の移送制限を少なくする。図５の固定リング６は、その外径（Ｒ2）と内径（Ｒ1）の差である幅（Ｄ）が、移送筒内面とボス表面との隙間である移送隙間１１の間隔（Ｓ）の２／３となる内径としている。ただし、固定リングの内径（Ｒ1）は、要求される破砕物の大きさや種類によって最適値とし、たとえば、固定リングの外径（Ｒ2）と内径（Ｒ1）の差である幅（Ｄ）が移送隙間の間隔（Ｓ）の１／３ないし１／１となる内径とすることができる。固定リングは、ボスから離れた位置に固定するので、その内径をボスの外径として、破砕物を移送することもできる。それは、回転軸の外径が、ボスのない部分において、ボスよりも小さくなるからである。

図３の破砕装置は、移送筒１の排出側、すなわち最も排出側にあるハンマー５よりもさらに排出側に固定リング６を配置している。この固定リング６は、ハンマー５で破砕された破砕物の排出を制限し、ハンマー５で破砕物を十分に小さく破砕して排出する。固定リング６で排出が制限される破砕物がハンマー５で破砕されるように、排出側の固定リング６は、ハンマー５に接近して配置される。すなわち、固定リング６で排出が阻止されている破砕物をハンマー５で破砕する位置に配置される。

回転リング７は、ボス１０の片面に固定されて、ボス１０を介して回転軸２に固定される。回転リング７は、ボス１０の排出側、言い換えるとハンマー５の排出側に固定される。回転リング７は、その外径（ｒ）で破砕物の移送制限をコントロールできる。回転リング７は外径（ｒ）を大きくして、破砕物の移送をより強く制限し、反対に外径（ｒ）を小さくして破砕物の移送制限を少なくする。図４の回転リング７は円盤状で、ボス１０から突出する幅（ｄ）を、移送筒内面とボス表面との移送隙間１１の間隔（Ｓ）の１／３としている。さらに、図３と図５の破砕装置は、回転リング７の外径（ｒ）を固定リング６の内径（Ｒ1）に等しくしている。ただし、回転リングの外径（ｒ）は、要求される破砕物の大きさや種類によって最適値とされ、たとえば、ボスから突出する幅（ｄ）を、移送隙間の間隔（Ｓ）の１／５ないし４／５とする外径とすることもできる。

さらに、回転リング７の外径（ｒ）と、固定リング６の内径（Ｒ1）の比率で破砕物の移送制限をコントロールすることもできる。回転リング７の外径（ｒ）と固定リング６の内径（Ｒ1）の差が、破砕物を移送する隙間を特定するからである。回転リング７の外径（ｒ）を固定リング６の内径（Ｒ1）に対して大きくし、あるいは固定リング６の内径（Ｒ1）を回転リング７の外径（ｒ）に対して小さくするほど、破砕物の移送制限を強くできる。たとえば、回転リング７の外径（ｒ）を固定リング６の内径（Ｒ1）よりも大きくして、破砕物の移送制限をより大きくして、破砕物を小さく破砕できる。したがって、回転リング７の外径（ｒ）と固定リング６の内径（Ｒ1）の比率は、破砕物の種類と要求される破砕物の大きさを考慮して最適値に設定される。また、固定リング６と回転リング７を固定する枚数によっても、移送制限をコントロールできる。

図３の破砕装置は、排出側にある３組のハンマー５のボス１０に回転リング７を固定している。この破砕装置は、図５に示すように、回転リング７の外径（ｒ）を固定リング６の内径（Ｒ1）にほぼ等しくし、かつ固定リング６の幅（Ｄ）を移送隙間１１の間隔（Ｓ）の２／３としている。この破砕装置は、スギ材の木材片を供給し、回転軸２の回転速度を３４００ｒｐｍとして、破砕物を５ｍｍ以下にできる。

以上の破砕装置は、３枚の回転リング７を回転軸２に固定して、１枚の固定リング６を移送筒１に固定するが、本発明の破砕装置は、図６に示すように、移送筒１に固定リング６のみを固定して、回転軸２には回転リングを設けない構造、または図７に示すように、回転軸２に回転リング７を固定するが、移送筒１には固定リングを固定しない構造とすることもできる。また、本発明の破砕装置は、固定リング６と回転リング７の個数を特定するものではなく、移送筒に複数の固定リングを固定し、また回転軸に２枚以下の回転リングを、あるいは４枚以上の回転リングを固定することもできる。

以上のように、本発明の破砕装置は、供給される木材を、能率よく所定の大きさに破砕できる。図８と図９は、本発明の破砕装置によって、木材の皮を所定の大きさに破砕する状態を示している。図８は破砕される前の木材原料の写真を、図９は本発明の破砕装置で破砕された破砕物の写真をそれぞれ示している。これらの写真からもわかるように、本発明の破砕装置を使用して、１〜４ｃｍの木材の皮を、５ｍｍ以下に細かく破砕できる。とくに、本発明の破砕装置は、木材の皮などを能率よく大量に破砕できる特徴がある。ちなみに、従来の破砕装置を使って、木材の皮を５ｍｍ以下に破砕する場合、消費電力が７５ｋＷの装置を使用して１時間当たり５００ｋｇの木材を処理できる。これに対して本発明の破砕装置では、消費電力を１５０ｋＷとして、１時間当たり４ｔの木材を処理できる。したがって、本発明の破砕装置では、従来の装置に比較して約４倍の処理能力を実現できる。このことは、木材の皮などの木材片を大量に細かく破砕して燃料に再利用する用途に使用される破砕装置にとって極めて大切である。それは、供給される木材を、能率よく大量に細かく破砕することにより、この処理にかかるランニングコストを低減できるからである。

本発明の破砕装置は、木材の皮などを小さく大量に破砕して、これを固形燃料などとして有効に再利用できる。

本発明の一実施例にかかる木材の破砕装置の正面図である。 図１に示す木材の破砕装置の側面図である。 図２に示す木材の破砕装置の移送筒の垂直縦断面図である。 図３に示す移送筒のＡ−Ａ線断面図である。 図４に示す移送筒のＢ−Ｂ線断面図である。 本発明の他の実施例にかかる木材の破砕装置の移送筒の垂直縦断面図である。 本発明の他の実施例にかかる木材の破砕装置の移送筒の垂直縦断面図である。 本発明の一実施例にかかる破砕装置で破砕される木材原料の一例を示す写真である。 図８に示す木材原料を破砕した破砕物の一例を示す写真である。

符号の説明

１…移送筒
２…回転軸
３…回転駆動機構
４…フォーク
５…ハンマー
６…固定リング
７…回転リング
８…ホッパー
９…排出口
１０…ボス
１１…移送隙間
１２…取付プレート
１３…ベースプレート
１４…ボルト
１５…貫通孔
１６…フレーム
１７…端部プレート
１８…ベアリング
１９…プーリー
２０…ベルト
２１…モータ
２２…プーリー
２３…キー
２４…キー溝
２５…固定ボルト
２６…Ｌ金具

Claims (5)

1. 内面にフォーク(4)を突出している移送筒(1)と、この移送筒(1)内に回転できるように配設されて、フォーク(4)と相対運動して供給される木材片を破砕する複数のハンマー(5)を有する回転軸(2)と、この回転軸(2)を回転する回転駆動機構(3)とを備え、前記移送筒(1)は、供給される木材片の移送方向に向かって下り勾配に配設され、移送筒(1)に供給される木材片をハンマー(5)とフォーク(4)とで破砕して移送筒(1)の下端から排出するようにしてなる木材の破砕装置であって、
   前記移送筒(1)の内面に、破砕された木材の排出を制限する固定リング(6)を固定しており、この固定リング(6)で破砕される木材の排出を制限しながらハンマー(5)とフォーク(4)とで破砕するようにしてなる木材の破砕装置。
2. 内面にフォーク(4)を突出している移送筒(1)と、この移送筒(1)内に回転できるように配設されて、フォーク(4)と相対運動して供給される木材片を破砕する複数のハンマー(5)を有する回転軸(2)と、この回転軸(2)を回転する回転駆動機構(3)とを備え、前記移送筒(1)は、供給される木材片の移送方向に向かって下り勾配に配設され、移送筒(1)に供給される木材片をハンマー(5)とフォーク(4)とで破砕して移送筒(1)の下端から排出するようにしてなる木材の破砕装置であって、
   前記回転軸(2)に、破砕された木材の排出を制限する回転リング(7)を固定しており、この回転リング(7)で破砕される木材の排出を制限しながらハンマー(5)とフォーク(4)とで破砕するようにしてなる木材の破砕装置。
3. 内面にフォーク(4)を突出している移送筒(1)と、この移送筒(1)内に回転できるように配設されて、フォーク(4)と相対運動して供給される木材片を破砕する複数のハンマー(5)を有する回転軸(2)と、この回転軸(2)を回転する回転駆動機構(3)とを備え、前記移送筒(1)は、供給される木材片の移送方向に向かって下り勾配に配設され、移送筒(1)に供給される木材片をハンマー(5)とフォーク(4)とで破砕して移送筒(1)の下端から排出するようにしてなる木材の破砕装置であって、
   前記移送筒(1)の内面に、破砕された木材の排出を制限する固定リング(6)を固定すると共に、前記回転軸(2)に、破砕された木材の排出を制限する回転リング(7)を固定しており、固定リング(6)と回転リング(7)で破砕される木材の排出を制限しながらハンマー(5)とフォーク(4)とで破砕するようにしてなる木材の破砕装置。
4. 回転軸(2)に、軸方向に離して複数のハンマー(5)を固定している請求項１ないし３に記載される木材の破砕装置。
5. 移送筒(1)が、水平面に対して３０度ないし６０度である請求項１ないし３に記載される木材の破砕装置。