JP2011240276A - 竪型ミル - Google Patents

Abstract

【課題】竪型ミルにおいて、バイオマスなどの固形物を効率良く粉砕することで粉砕効率の向上を可能とする。
【解決手段】ハウジング１１内に鉛直方向に沿った回転軸心をもって粉砕テーブル１３を駆動回転可能に支持し、この粉砕テーブル１３の上方に対向して粉砕テーブル１３の回転に連動して回転可能な粉砕ローラ１８を配置すると共に、粉砕テーブル１３の上方に対向して粉砕テーブル１３の回転に連動して回転可能なカッタローラ１９を配置する。
【選択図】図１

Description

本発明は、バイオマスなどの固形物を粉砕して微粉化する竪型ミルに関するものである。

ボイラ発電などの燃焼設備では、燃料として石炭や重油等の化石燃料が用いられることが多いが、この化石燃料は、ＣＯ_２排出の問題から地球温暖化の原因となる。そのため、化石燃料の代替として、バイオマスを用いた燃料の利用促進が図られている。バイオマスは、光合成に起因する有機物であって、木質類、草木類、農作物類、厨芥類等がある。このバイオマスを燃料として用いる方法の一つに、バイオマス固形物を粉砕して微粉化し、微粉炭焚きボイラに供給して燃料として用いるものがある。これは、石炭とバイオマスとをそれぞれを単独で粉砕する単独粉砕方式と、石炭とバイオマスとを混合してから粉砕する混合粉砕方式とが知られている。何れの方式においても、バイオマス固形物を粉砕するためのバイオマス粉砕装置が必要である。

この場合、石炭は、竪型ローラミルを用いて粉砕していたが、バイオマス固形物は伸縮性を有することから、石炭に比べて粉砕性が悪く、この石炭用の竪型ローラミルでは、所定の大きさまで粉砕することが困難である。そのため、従来は、ハンマーミルやカッターミルなどの粉砕機を用いてバイオマス固形物を粉砕している。しかし、ハンマーミルやカッターミルなどを用いたバイオマス固形物の粉砕方法では、多大な動力が必要となり、粉砕効率が悪化するだけでなく、寿命が短く、短期間でメンテナンスが必要となり、連続運転が困難である。

なお、竪型ミルを用いたバイオマス粉砕装置として、下記特許文献などが提案されている。例えば、特許文献１に記載されたバイオマス粉砕装置は、回転駆動する粉砕テーブル上に供給されたバイオマス固形物を、テーブルの回転と連動して作動するローラにより押圧して粉砕し、下部からの吹き上げ気流によりバイオマス粉砕物を上方に搬送して粗粉と微粉とに分級するものである。また、特許文献２に記載されたバイオマス粉砕装置は、ローラとテーブルとの距離に基づいてバイオマスのチップ同士の相互摩砕を促進せしめる一定範囲内になるようにローラの押圧力やテーブルの回転速度を制御するものである。

特開２００９−２９１６９２号公報 特開２００８−０４３９２６号公報

ところが、バイオマス固形物は繊維質で軟らかく、ローラの圧縮力だけでは、このバイオマス固形物を効率良く粉砕することが困難であり、多大な動力と時間が必要であり、粉砕効率が良くないという問題がある。

本発明は上述した課題を解決するものであり、バイオマスなどの固形物を効率良く粉砕することで粉砕効率の向上を可能とする竪型ミルを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための本発明の竪型ミルは、ハウジング内に鉛直方向に沿った回転軸心をもって駆動回転可能に支持される粉砕テーブルと、該粉砕テーブルの上方に対向して配置されると共に該粉砕テーブルの回転に連動して回転可能な粉砕ローラと、前記粉砕テーブルの上方に対向して配置されると共に該粉砕テーブルの回転に連動して回転可能なカッタローラと、を備えることを特徴とするものである。

従って、粉砕テーブルが駆動回転し、この粉砕テーブル上にバイオマスなどの固形物が供給されると、この固形物は、遠心力により外側に移動し、粉砕テーブルと粉砕ローラとの間に入り込み、粉砕テーブルの回転により粉砕ローラが回転することで固形物が粉砕されると共に、粉砕テーブルとカッタローラとの間に入り込み、粉砕テーブルの回転によりカッタローラが回転することで固形物が切断されることとなり、バイオマスなどの固形物を効率良く粉砕することで粉砕効率の向上を可能とすることができる。

本発明の竪型ミルでは、前記粉砕ローラは、前記粉砕テーブルの回転方向に沿って等間隔で複数配置され、前記カッタローラは、前記粉砕ローラに対して前記粉砕テーブルの回転方向に隣接して複数配置されることを特徴としている。

従って、複数の粉砕ローラとカッタローラが隣接して配置されることで、各粉砕ローラによる固形物の粉砕と各カッタローラによる固形物の切断が連続して行われることとなり、バイオマスなどの固形物を効率良く粉砕することができる。

本発明の竪型ミルでは、前記ハウジングに先端部が前記粉砕テーブルの回転軸心を向く支持軸が設けられ、該支持軸に前記粉砕ローラが回転自在に支持されると共に、前記カッタローラが回転自在に支持されることを特徴としている。

従って、一つの支持軸に粉砕ローラとカッタローラを装着することで、装置の小型化、軽量化を可能とすることができる。

本発明の竪型ミルでは、前記支持軸の先端部に前記粉砕ローラが回転自在に支持され、前記支持軸から分岐した分岐軸の先端部に前記カッタローラが回転自在に支持されることを特徴としている。

従って、簡単な構造でカッタローラを粉砕ローラに隣接して配置することができ、構造の簡素化を可能とすることができる。

本発明の竪型ミルでは、前記粉砕ローラ及び前記カッタローラを前記粉砕テーブルに対して所定隙間をもつ位置に押圧する押圧装置を設けることを特徴としている。

従って、押圧装置により粉砕ローラとカッタローラを粉砕テーブル側に押圧することで、バイオマスなどの固形物を効率良く粉砕、切断することができる。

本発明の竪型ミルによれば、粉砕テーブルの上方に対向して粉砕ローラとカッタローラを配置することで、バイオマスなどの固形物を効率良く粉砕することで粉砕効率の向上を可能とすることができる。

図１は、本発明の一実施例に係る竪型ミルにおける粉砕ローラ及びカッタローラを表す平面図である。 図２は、本実施例の竪型ミルにおける粉砕ローラ及びカッタローラを表す正面図である。 図３は、本実施例の竪型ミルを表す概略構成図である。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る竪型ミルの好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではない。

図１は、本発明の一実施例に係る竪型ミルにおける粉砕ローラ及びカッタローラを表す平面図、図２は、本実施例の竪型ミルにおける粉砕ローラ及びカッタローラを表す正面図、図３は、本実施例の竪型ミルを表す概略構成図である。

本実施例の竪型ミルは、バイオマスなどの固形物を粉砕するものである。ここで、バイオマスとは、再生可能な生物由来の有機性資源である。例えば、間伐材、廃材木、流木、草類、廃棄物、汚泥、タイヤ及びこれらを原料としたリサイクル燃料（ペレットやチップ)などであり、ここに提示したものに限定されることはない。なお、本実施例の竪型ミルは、バイオマス固形物を粉砕するものに限定されることはなく、石炭やバイオマス固形物と石炭の混合物を粉砕することもできる。

本実施例の竪型ミルにおいて、図１乃至図３に示すように、ハウジング１１は、円筒の中空形状をなし、上部にバイオマス供給管１２が装着されている。このバイオマス供給管１２は、図示しないバイオマス供給装置からハウジング１１内にバイオマス固形物を供給するものであり、ハウジング１１の中心位置に上下方向（鉛直方向）に沿って配置され、下端部が下方まで延設されている。

ハウジング１１は、下部に粉砕テーブル１３が配置されている。この粉砕テーブル１３は、ハウジング１１の中心位置にバイオマス供給管１２の下端部に対向して配置されている。また、この粉砕テーブル１３は、下部に鉛直方向に沿った回転軸心を有する回転軸１４が連結され、ハウジング１１に回転自在に支持されている。この回転軸１４は、駆動ギアとしてのウォームホイール１５が固結され、ハウジング１１に搭載された駆動モータ（図示略）のウォームギア１６がこのウォームホイール１５に噛み合っている。従って、駆動モータによりウォームギア１６、ウォームホイール１５、回転軸１４を介して粉砕テーブル１３が駆動回転可能となっている。

また、粉砕テーブル１３は、外周側にリング形状をなすテーブルライナ１７が固定されている。このテーブルライナ１７は、表面（上面）が粉砕テーブル１３の外周側に行くほどに高くなる傾斜面となっている。そして、この粉砕テーブル１３（テーブルライナ１７）の上方に対向して粉砕ローラ１８とカッタローラ１９が配置されている。

即ち、支持軸２１は、後端部がハウジング１１の側壁部にトラニオン２２に支持されることで、先端部が上下方向に揺動可能となっている。この支持軸２１は、先端部が粉砕テーブル１３の回転軸心方向を向き、且つ、下方に傾斜するように配置され、粉砕ローラ１８が図示しない軸受により回転自在に装着されている。また、支持軸２１は、その外周部から分岐するように分岐軸２３の基端部が固定されており、この分岐軸２３の先端部は粉砕テーブル１３の回転軸心方向を向き、且つ、下方に傾斜するように配置され、カッタローラ１９が図示しない軸受により回転自在に装着されている。

また、支持軸２１は、上方に延びる上部アーム２４が設けられ、ハウジング１１に固定された押圧装置としての油圧シリンダ２５の押圧ロッド２６の先端部が、この上部アーム２４の先端部に連結されている。支持軸２１は、下方に延びる下部アーム２７が設けられ、先端部がハウジング１１に固定されたストッパ２８に当接可能となっている。従って、油圧シリンダ２５により押圧ロッド２６を前進させると、上部アーム２４を押圧し、支持軸２１をトラニオン２２を支点として図３にて時計周り方向に回動することができる。このとき、下部アーム２７がストッパ２８に当接することで、支持軸２１の回動位置が規定される。

つまり、粉砕ローラ１８及びカッタローラ１９は、粉砕テーブル１３（テーブルライナ１７）との間でバイオマス固形物を粉砕するものであり、粉砕ローラ１８及びカッタローラ１９の表面と粉砕テーブル１３（テーブルライナ１７）の表面との間に所定隙間を確保する必要がある。そのため、油圧シリンダ２５により支持軸２１が所定の回動位置に規定されることで、粉砕ローラ１８及びカッタローラ１９の表面と粉砕テーブル１３の表面との間に、バイオマス固形物を取り込んで粉砕可能な所定隙間が確保される。

この場合、粉砕テーブル１３が回転すると、この粉砕テーブル１３上に供給されたバイオマス固形物は、その遠心力により外周側に移動され、粉砕ローラ１８及びカッタローラ１９と粉砕テーブル１３との間に入り込む。粉砕ローラ１８及びカッタローラ１９は、粉砕テーブル１３側に押圧されているため、粉砕テーブル１３の回転力がバイオマス固形物を介して伝達され、粉砕ローラ１８及びカッタローラ１９は、この粉砕テーブル１３の回転に連動して回転することができる。

なお、本実施例にて、粉砕ローラ１８及びカッタローラ１９を先端部側の径が小さくなるような円錐台形状とし、粉砕ローラ１８の表面を平坦とし、カッタローラ１９の表面に周方向に湾曲傾斜した刃を形成して構成したが、この形状に限定されるものではない。例えば、粉砕ローラ１８やカッタローラ１９をタイヤ形状としたり、カッタローラ１９の刃を軸方向に直線状に形成したり、円盤状やらせん状としたりしてもよい。つまり、粉砕ローラ１８は、粉砕テーブル１３との間で、バイオマス固形物を押圧してせん断力を作用させることで、粉砕する機能を有していればよい。また、カッタローラ１９は、粉砕テーブル１３との間で、バイオマス固形物を押圧して切断力を作用させることで、繊維を切断する機能を有していればよい。

また、本実施例にて、粉砕ローラ１８は、複数（３個）設けられ、粉砕テーブル１３の回転方向に沿って等間隔に配置されている。一方、カッタローラ１９は、複数（３個）設けられ、各粉砕ローラ１８に対して粉砕テーブル１３の回転方向に隣接すると共に等間隔に配置されている。この場合、粉砕ローラ１８及びカッタローラ１９の数や配置は、粉砕テーブル１３、粉砕ローラ１８、カッタローラ１９などの大きさなどに応じて適宜設定すればよいものである。

ハウジング１１は、下部に粉砕テーブル１３の外周辺に位置して一次空気が送り込まれる入口ポート３１が設けられている。また、ハウジング１１は、上部にバイオマス供給管１２の外周辺に位置して粉砕したバイオマスを排出する出口ポート３２が設けられている。そして、ハウジング１１は、この出口ポート３２の下方にて、粉砕したバイオマスを分級する分級装置としてのロータリセパレータ３３が設けられている。このロータリセパレータ３３は、バイオマス供給管１２の外周部に設けられ、駆動装置３４により駆動回転可能となっている。また、ハウジング１１は、下部に異物排出管３５が設けられている。この異物排出管３５は、バイオマス固形物に混在する礫や金属片などの異物（スピレージ）を粉砕テーブル１３の外周部から落下させて排出するものである。

このように構成された本実施例の竪型ミルにて、バイオマスなどの固形物がバイオマス供給管１２からハウジング１１内に供給されると、この固形物は、バイオマス供給管１２内を落下し、粉砕テーブル１３上の中心部に供給される。このとき、粉砕テーブル１３が所定の速度で回転していることから、粉砕テーブル１３上の中心部に供給された固形物は、遠心力が作用して四方に分散するように移動し、粉砕テーブル１３の全面に一定の層が形成される。即ち、バイオマスなどの固形物が粉砕ローラ１８と粉砕テーブル１３との間、カッタローラ１９と粉砕テーブル１３との間に入り込む。

すると、粉砕テーブル１３の回転力がバイオマスなどの固形物を介して粉砕ローラ１８やカッタローラ１９に伝達され、粉砕テーブル１３の回転に伴って粉砕ローラ１８及びカッタローラ１９が回転する。このとき、粉砕ローラ１８及びカッタローラ１９は、油圧シリンダ２５により粉砕テーブル１３側に押圧支持されていることから、粉砕ローラ１８は回転しながらこの固形物を押圧して粉砕する一方で、カッタローラ１９は、回転しながらこの固形物を押圧して切断する。

粉砕ローラ１８やカッタローラ１９により粉砕された固形物は、入口ポート３１からハウジング１１内に送り込まれた一次空気により、乾燥されつつ上昇する。この上昇した粉砕済固形物は、ロータリセパレータ３３により分級され、粗粉は落下して再び粉砕テーブル１３上に戻されて再粉砕が行われる。一方、細粒粉は、ロータリセパレータ３３を通過し、気流に乗って出口ポート３２から排出される。また、バイオマスなどの固形物に混在した礫や金属片などのスピレージは、粉砕テーブル１３の遠心力により外周部から外方に落下し、異物排出管３５により排出される。

このように本実施例の竪型ミルにあっては、ハウジング１１内に鉛直方向に沿った回転軸心をもって粉砕テーブル１３を駆動回転可能に支持し、この粉砕テーブル１３の上方に対向して粉砕テーブル１３の回転に連動して回転可能な粉砕ローラ１８を配置すると共に、粉砕テーブル１３の上方に対向して粉砕テーブル１３の回転に連動して回転可能なカッタローラ１９を配置している。

従って、粉砕テーブル１３が駆動回転し、この粉砕テーブル１３上にバイオマスなどの固形物が供給されると、この固形物は、遠心力により外側に移動し、粉砕テーブル１３と粉砕ローラ１８との間に入り込むと共に、粉砕テーブル１３とカッタローラ１９との間に入り込む。そして、粉砕テーブル１３の回転により粉砕ローラ１８が回転することで固形物が粉砕されると共に、粉砕テーブル１３の回転によりカッタローラ１９が回転することで固形物が切断されることとなり、バイオマスなどの固形物を効率良く粉砕することで粉砕効率の向上を可能とすることができる。

また、本実施例の竪型ミルでは、粉砕ローラ１８を粉砕テーブル１３の回転方向に沿って等間隔で複数配置し、カッタローラ１９を各粉砕ローラ１８に対して粉砕テーブル１３の回転方向に隣接して複数配置している。従って、複数の粉砕ローラ１８とカッタローラ１９が隣接して配置されることで、各粉砕ローラ１８による固形物の粉砕と各カッタローラ１９による固形物の切断が連続して行われることとなり、バイオマスなどの固形物を効率良く粉砕することができる。

また、本実施例の竪型ミルでは、ハウジング１１に先端部が粉砕テーブル１３の回転軸心を向く支持軸２１を設け、この支持軸２１に粉砕ローラ１８を回転自在に支持すると共に、カッタローラ１９を回転自在に支持している。具体的には、支持軸２１の先端部に粉砕ローラ１８を回転自在に支持し、支持軸２１から分岐した分岐軸２３の先端部にカッタローラ１９を回転自在に支持している。従って、一つの支持軸２１を介して粉砕ローラ１８とカッタローラ１９をハウジング１１に支持することで、装置の小型化、軽量化を可能とすることができる。また、簡単な構造でカッタローラ１９を粉砕ローラ１８に隣接して配置することができ、構造の簡素化を可能とすることができる。

また、本実施例の竪型ミルでは、粉砕ローラ１８及びカッタローラ１９を粉砕テーブル１３に対して所定隙間をもつ位置に押圧する押圧装置としての油圧シリンダ２５を設けている。従って、油圧シリンダ２５により粉砕ローラ１８とカッタローラ１９を粉砕テーブル１３側に押圧することで、バイオマスなどの固形物を効率良く粉砕、切断することができる。

なお、上述した実施例では、粉砕ローラ１８を支持軸２１に装着し、カッタローラ１９を支持軸２１から分岐した分岐軸２３に装着したが、カッタローラ１９を、粉砕ローラ１８と同様に、ハウジング１１に支持された別の支持軸に装着してもよい。この場合、粉砕ローラ１８とカッタローラ１９を別の押圧装置により粉砕テーブル１３側に押圧することで、粉砕ローラ１８の粉砕状態やカッタローラ１９の切断状態に左右されることなく、粉砕及び切断が可能となり、バイオマスなどの固形物の粉砕効率を更に向上することができる。

また、上述した実施例では、粉砕ローラ１８に対して粉砕テーブル１３の回転方向に隣接してカッタローラ１９を配置したが、粉砕ローラ１８とカッタローラ１９の配置関係は、この実施例に限定されるものではない。例えば、各粉砕ローラ１８の間にカッタローラ１９を等間隔で配置してもよい。また、支持軸２１の先端部に粉砕ローラ１８とカッタローラ１９を軸方向に直列に装着してもよい。また、粉砕ローラ１８とカッタローラ１９の数は同数に限るものではなく、供給されるバイオマスの固形物の状態に応じてカッタローラ１９の数を増減させてもよい。

本発明に係る竪型ミルは、粉砕テーブルの上方に粉砕ローラを設けると共にカッタローラを設けることで、バイオマスなどの固形物を効率良く粉砕して粉砕効率の向上を可能とするものであり、バイオマスなどの固形物を粉砕する装置に適用することができる。

１１ ハウジング
１２ バイオマス供給管
１３ 粉砕テーブル
１７ テーブルライナ
１８ 粉砕ローラ
１９ カッタローラ
２１ 支持軸
２３ 分岐軸
２５ 油圧シリンダ（押圧装置）

Claims (5)

1. ハウジング内に鉛直方向に沿った回転軸心をもって駆動回転可能に支持される粉砕テーブルと、
   該粉砕テーブルの上方に対向して配置されると共に該粉砕テーブルの回転に連動して回転可能な粉砕ローラと、
   前記粉砕テーブルの上方に対向して配置されると共に該粉砕テーブルの回転に連動して回転可能なカッタローラと、
   を備えることを特徴とする竪型ミル。
2. 前記粉砕ローラは、前記粉砕テーブルの回転方向に沿って等間隔で複数配置され、前記カッタローラは、前記粉砕ローラに対して前記粉砕テーブルの回転方向に隣接して複数配置されることを特徴とする請求項１に記載の竪型ミル。
3. 前記ハウジングに先端部が前記粉砕テーブルの回転軸心を向く支持軸が設けられ、該支持軸に前記粉砕ローラが回転自在に支持されると共に、前記カッタローラが回転自在に支持されることを特徴とする請求項１または２に記載の竪型ミル。
4. 前記支持軸の先端部に前記粉砕ローラが回転自在に支持され、前記支持軸から分岐した分岐軸の先端部に前記カッタローラが回転自在に支持されることを特徴とする請求項３に記載の竪型ミル。
5. 前記粉砕ローラ及び前記カッタローラを前記粉砕テーブルに対して所定隙間をもつ位置に押圧する押圧装置を設けることを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の竪型ミル。

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