JP2014147908A - 木材破砕装置のハンマー - Google Patents

Abstract

【課題】 ハンマーの交換頻度を抑えるとともにハンマーの磨耗による破砕効率の低下を抑制することができる木材破砕装置のハンマーを提供する。
【解決手段】 ハンマー２０の揺動中心である軸支孔２２は、回転体４に対してハンマー２０を揺動自在に軸支するとともに、表裏を反転しての取り付けも可能にしてハンマー２０を回転体４に着脱自在に取り付け、ハンマー２０の先端側の外周部分は、軸支孔２２を回転中心とした円弧状に形成されてロストル及びライナーとの間で挟撃隙間３０，４０を形成する湾曲面２４をなし、ハンマー２０の軸線Ｓに対する左右両端には、それぞれ木材を破砕する破砕刃２５が形成される。これにより、ハンマー２０の交換頻度を抑えるとともにハンマー２０の磨耗による破砕効率の低下を抑制することができる。
【選択図】 図６

Description

本発明は、木屑等の木材を破砕する木材破砕装置のハンマーに関する。

従来、木屑等の木材を粉砕・破砕する装置として、例えば特許文献１に示す装置が提案されている。この装置は、無数の選別孔が穿設された円筒状のスクリーンと、その内部に回転可能に設けられかつ先端にカッターが固定された粉砕羽根とを備え、スクリーンの内側に供給される木材を回転する粉砕羽根のカッターで粉砕する。また、木材を破砕する装置としては、破砕刃が形成されて回転体の外周端に揺動自在に取り付けられるハンマーと、回転体を包囲するように設けられたロストル及びライナー（挟撃部材）とを備えたものが提案されている。そして、この木材破砕装置では、装置内に供給される木材を回転体の回転に伴って回転するハンマーの破砕刃と挟撃部材との間（挟撃隙間）で激突・粉砕することで破砕する。
ところで、上記した木材破砕装置を構成するハンマーは、回転体の回転方向側となる一方向側の部分で木材を破砕するため、その一方向側の部分にのみ破砕刃を形成していた。このため、一方向側に形成した破砕刃が磨耗した場合には、その都度新しいハンマーに交換しなければならなかった。また、従来構成のハンマーでは、その先端部分に破砕刃を形成していたため、破砕刃の先端と挟撃部材との挟撃隙間が１点で形成されていた。したがって、破砕刃の先端が磨耗すると、これに伴って挟撃隙間が広がることになり、結果として破砕効率が極端に低下するという問題を有していた。

特開２００７−１６７８２２号公報

本発明の課題は、ハンマーの交換頻度を抑えるとともにハンマーの磨耗による破砕効率の低下を抑制することができる木材破砕装置のハンマーを提供することにある。

課題を解決するための手段及び発明の効果

上記の課題を解決するために、本発明の木材破砕装置のハンマーは、
内部空間が木屑等の木材の破砕室として形成されるケーシングと、前記破砕室内に設けられて駆動機構の駆動力により回転する回転体と、その回転体の外周端に揺動自在に軸支して取り付けられるハンマーと、前記回転体の外周を包囲するように設けられて前記ハンマーとの間に形成される挟撃隙間で前記破砕室内に供給される木材を破砕する挟撃部材と、を備えた木材破砕装置において、
前記ハンマーの揺動中心である軸支孔は、前記回転体に対してハンマーを揺動自在に軸支するとともに、表裏を反転しての取り付けも可能にしてハンマーを回転体に着脱自在に取り付け、
前記ハンマーの先端側の外周部分は、前記軸支孔を回転中心とした円弧状に形成されて前記挟撃部材との間で前記挟撃隙間を形成する湾曲面をなし、
前記ハンマーの軸線に対する左右両端には、それぞれ木材を破砕する破砕刃が形成されることを特徴とする。

このように、ハンマーの軸線に対する左右両端にそれぞれ破砕刃を形成するとともに、ハンマーを回転体に着脱自在に取り付ける軸支孔が、ハンマーの表裏を反転しての取り付けを可能にしている。このため、木材の破砕により回転体の回転方向側に配置された破砕刃が磨耗した場合には、ハンマーの表裏を反転して取り付けることで、回転体の回転方向とは反対側に配置されて木材破砕による磨耗が殆どない破砕刃を回転体の回転方向側に配置することができる。すなわち、ハンマーの表裏を反転して使用することで、ハンマーの使用期間を２倍に延ばすことができ、結果としてハンマーの交換頻度を抑えることができる。
また、挟撃部材との間で挟撃隙間を形成するハンマーの先端側の外周部分は、軸支孔を回転中心とした円弧状に形成された湾曲面に形成されている。このため、軸支孔を中心としたハンマーのいずれの揺動状態においても、湾曲面と挟撃部材との隙間を一定に保つことができるので、湾曲面の全ての領域を挟撃部材との間で挟撃隙間を形成する領域とすることができる。その結果、従来のハンマーに比べて、ハンマーの挟撃隙間形成領域を大幅に増やすことができるので、ハンマーの磨耗による破砕効率の低下を抑制することができる。

本発明の一実施形態における木材破砕装置を示す縦断面図。 木材破砕装置を構成する回転体とこの回転体に取り付けられるハンマーとを示す正面図。 ハンマーを示す正面図。 ハンマーを示す側面図。 ハンマーを示す上面図。 ハンマーとロストル及びライナーとの間に形成される挟撃隙間を示す部分拡大図。

以下、本発明に係る木材破砕装置の一実施形態について図面を参照して説明する。図１に示すように、木屑等の木材を破砕する木材破砕装置１は、内部空間が木材の破砕室３として形成されるケーシング２と、破砕室３内に設けられて駆動機構（図示しない）の駆動力により回転する回転体４と、回転体４の下部を包囲するように設けられる挟撃部材としてのロストル５と、回転体４の外周端に揺動自在に軸支して取り付けられるハンマー２０とを備えている。

ケーシング２は、ほぼ円筒形状で、その外周上部には接線方向となる側方に伸びるように木材の投入口６が設けられ、投入口６に向かって次第に半径を大きくする円筒形状に形成されている。ケーシング２の内部空間となる円筒状の破砕室３には、中軸線に沿って回転軸７が回転自在に取り付けられる。回転軸７は、ケーシング２の背面から外部に突出して設けられ、外部に突出した部分がモータ等から構成される駆動機構に連結される。

破砕室３内の回転軸７には、軸心方向に沿って複数（本実施形態では、１０個）の回転体４が並列状態で固定される。回転体４は、円筒状の破砕室３内面に沿った円盤形状をなし、その外周端には、図２に示すように、４個のハンマー２０を個々に揺動自在に軸支して取り付ける揺動軸４ａが突設されている。揺動軸４ａの突設箇所、言い換えればハンマー２０の取付箇所は、回転体４の円周方向の４等分位置となる４箇所であり、１個の回転体４に対して４個のハンマー２０が等間隔で取り付けられる。

すなわち、本実施形態の木材破砕装置１では、破砕室３内に１０個の回転体４が設けられることで、計４０個（＝４×１０）のハンマー２０が装置１内に取り付けられる。そして、駆動機構により回転軸７を図１に示すＡ方向に回転駆動することで、並列した１０個の回転体４、言い換えれば各回転体４に取り付けられた計４０個のハンマー２０が破砕室３内でＡ方向に高速回転する。

回転体４の下方には、回転体４に近接してその下部を包囲するようにロストル５が設けられる。ロストル５は、回転体４の外周面に沿って円弧状に湾曲して形成されている。ロストル５には、破砕室３内で破砕された木材の破砕物（破砕チップ）を下方に排出するための排出孔５ａが多数穿設されている。そして、ロストル５は、投入口６から破砕室３内に供給される木材を、その内壁面５ｂとハンマー２０との間に形成される挟撃隙間３０（図６参照）で破砕する。

破砕室３の内面には、ロストル５と同様にハンマー２０との間で木材を破砕する挟撃部材としてのライナー８が設けられる。ライナー８は、破砕室３内における投入口６の外周側部分との境目部分に設けられ、投入口６から供給される木材が破砕室３の下側（ロストル５側）に落下する前、すなわち木材が投入口６から供給された直後に、その内壁面８ａとハンマー２０との間に形成される挟撃隙間４０（図６参照）で木材に衝撃を与えて破砕する。

次に、本発明の要部を構成するハンマー２０について説明する。ハンマー２０は、強度及び耐磨耗性に優れた高マンガン鋼により形成されている。ただし、ハンマー２０の材質は、これに限定されるものではなく、強度及び耐磨耗性に優れた材質であればいずれの材質であってもよい。ハンマー２０は、図３ないし図５に示すように、ハンマー２０を回転体４の揺動軸４ａに揺動自在に取り付けるための軸支孔２２が穿設された取付基部２１と、ハンマー２０の先端側部分でありかつ軸支孔２２を回転中心としたほぼ扇形に形成された破砕部２３とを備え、軸線Ｓに対して左右対称の形状に形成される。

取付基部２１の軸支孔２２は、回転体４の揺動軸４ａに対してハンマー２０を着脱自在に取り付けるとともに、左右対称形状のハンマー２０の表裏を反転してこれを揺動軸４ａに取り付けることも可能にする孔である。

破砕部２３は、その先端側の外周部分が湾曲面２４として形成されている。湾曲面２４は、軸支孔２２を回転中心とした円弧状に形成され、かつハンマー２０の板厚断面においても円弧状に形成された形状をなしている。破砕部２３におけるハンマー２０の軸線Ｓに対する左右両端には、それぞれ木材を破砕する破砕刃２５が形成されている。破砕刃２５は、ハンマー２０の左右両端に近づくほど徐々に先細りしたテーパー形状に形成されている。左右の破砕刃２５の間に位置する破砕部２３の外壁面には、ハンマー２０の重量を減らすための減量凹部２６が形成されている。

ここで、ハンマー２０に関わる設定寸法を数値限定することで、本発明の技術思想を記載する。図３に示すように、湾曲面２４の円弧形状を決定する軸支孔２２の中心点Ｐから湾曲面２４の外周端までの径寸法Ｌ１は１７８ｍｍに設定されている。なお、湾曲面２４の円弧形状を決定する径寸法Ｌ１は１７８ｍｍに限定されるものではない。ただし、この径寸法Ｌ１は、後述するロストル５及びライナー８の径寸法Ｒ１，Ｒ２と挟撃隙間３０，４０の幅寸法Ｈ１，Ｈ２とから考慮して、ハンマー２０が木材を破砕するのに最も効果を発揮する値であり木材の破砕効果を考えると、径寸法Ｌ１は１５０〜２００ｍｍの範囲内に設定することが望ましい。

図４に示すように、ハンマー２０の板厚寸法Ｗは４０ｍｍに設定されている。これに対して、湾曲面２４の板厚断面における円弧形状を決定する径寸法Ｌ２は３０ｍｍに設定されている。なお、径寸法Ｌ２は３０ｍｍに限定されるものではない。ただし、湾曲面２４の板厚断面を円弧形状とすることで、挟撃隙間３０，４０で木材を挟撃する場合でも、その木材を挟撃隙間３０，４０に滞留させることなくハンマー２０の板厚方向に即座に飛び出させる効果を奏し、このような効果と木材を破砕するのに必要なハンマー２０の板厚寸法Ｗとを考慮すると、半径寸法Ｌ２は２０〜４０ｍｍの範囲内に設定することが望ましい。また、図５に示すように、ハンマー２０を構成する破砕刃２５のテーパー角度θは２４°に設定されている。ただし、テーパー角度θについても同様に２４°に限定されるものではない。

次に、ハンマー２０とロストル５との間に形成される挟撃隙間３０の設定寸法、及びハンマー２０とライナー８との間に形成される挟撃隙間４０の設定寸法について図６を参照して説明する。図６に示すように、回転体４（回転軸７）の中心点Ｑからロストル５の内壁面５ｂまでの径寸法Ｒ１は６２８ｍｍに設定されている。中心点Ｑからライナー８の内壁面８ａまでの径寸法Ｒ２は６５０ｍｍに設定されている。これに対して、中心点Ｑからハンマー２０を取り付ける揺動軸４ａの中心点、すなわち軸支孔２２の中心点Ｐまでの径寸法Ｒ３は４４０ｍｍに設定されている。なお、ハンマー２０を揺動自在に取り付ける回転体４の直径寸法Ｒ４は１０００ｍｍである（図２参照）。

そして、前述したハンマー２０の設定寸法から、ハンマー２０の湾曲面２４とロストル５の内壁面５ｂとの間に形成される挟撃隙間３０の幅寸法Ｈ１は１０ｍｍに設定される。ハンマー２０の湾曲面２４とライナー８の内壁面８ａとの間に形成される挟撃隙間４０の幅寸法Ｈ２は３２ｍｍに設定される。ただし、挟撃隙間３０の幅寸法Ｈ１及び挟撃隙間４０の幅寸法Ｈ２はそれぞれ１０ｍｍ及び３２ｍｍに限定されるものではない。挟撃隙間３０の幅寸法Ｈ１は５〜３０ｍｍの範囲内で設定し、また挟撃隙間４０の幅寸法Ｈ２は１０〜５０ｍｍの範囲内で設定することにより、挟撃隙間３０，４０での適切な木材の破砕が実施可能となる。

ハンマー２０に関わる設定寸法についてまとめると、ハンマー２０とロストル５との間に形成される挟撃隙間３０の幅寸法Ｈ１を５〜３０ｍｍの範囲内に設定することを前提として、径寸法Ｒ１に対する径寸法Ｌ１の比率、すなわちロストル５に対する湾曲面２４の半径比は２４〜３２％の範囲内に設定される。また、ハンマー２０とライナー８との間に形成される挟撃隙間４０の幅寸法Ｈ２を１０〜５０ｍｍの範囲内に設定することを前提として、径寸法Ｒ２に対する径寸法Ｌ１の比率、すなわちライナー８に対する湾曲面２４の半径比は２３〜３１％の範囲内に設定される。これにより、本発明の技術思想となる挟撃部材（ロストル５及びライナー８）との間で挟撃隙間３０，４０を形成するハンマー２０の湾曲面２４は、湾曲面２４の円弧形状を決定する軸支孔２２の中心点Ｐから湾曲面２４の外周端までの径寸法Ｌ１の設定において、挟撃部材に対する湾曲面２４の半径比が２３〜３２％の範囲内に設定されることを特徴とする。

しかして、上記した木材破砕装置１によれば、投入口６から装置１内に供給される木材を回転体４の回転に伴って回転するハンマー２０とロストル５及びライナー８との間（挟撃隙間３０，４０）で挟撃することにより破砕する。具体的に、破砕室３内に木材が供給されると、回転体４と共に高速回転しているハンマー２０、厳密には回転体４の回転方向（Ａ方向）側に配置されたテーパー形状の破砕刃２５が木材に衝突して木材を切り裂くとともに、ハンマー２０の湾曲面２４とライナー８及びロストル５との間の挟撃隙間３０，４０で木材を挟撃して、その衝撃で木材を破砕する。そして、破砕した木材（破砕チップ）は、ロストル５の排出孔５ａを通って下方に落下し、製品として回収される。

以上のように、本実施形態のハンマー２０において、その揺動中心である軸支孔２２は、回転体４に対してハンマー２０を揺動自在に軸支するとともに、表裏を反転しての取り付けも可能にしてハンマー２０を回転体４に着脱自在に取り付け、ハンマー２０の先端側の外周部分は、軸支孔２２を回転中心とした円弧状に形成されてロストル５及びライナー８との間で挟撃隙間３０，４０を形成する湾曲面２４をなし、ハンマー２０の軸線Ｓに対する左右両端には、それぞれ木材を破砕する破砕刃２５が形成される。

このように、ハンマー２０の軸線Ｓに対する左右両端にそれぞれ破砕刃２５を形成するとともに、ハンマー２０を回転体４に着脱自在に取り付ける軸支孔２２が、ハンマー２０の表裏を反転しての取り付けを可能にしている。このため、木材の破砕により回転体４の回転方向（Ａ方向）側に配置された破砕刃２５が磨耗した場合には、ハンマー２０の表裏を反転して取り付けることで、回転体４の回転方向とは反対側に配置されて木材破砕による磨耗が殆どない破砕刃２５を回転体４の回転方向側に配置することができる。すなわち、ハンマー２０の表裏を反転して使用することで、ハンマー２０の使用期間を２倍に延ばすことができ、結果としてハンマー２０の交換頻度を抑えることができる。

また、ロストル５及びライナー８との間で挟撃隙間３０，４０を形成するハンマー２０の先端側の外周部分は、軸支孔２２を回転中心とした円弧状に形成された湾曲面２４に形成されている。このため、軸支孔２２を中心としたハンマー２０のいずれの揺動状態においても、湾曲面２４とロストル５及びライナー８との隙間を一定に保つことができるので、湾曲面２４の全ての領域をロストル５及びライナー８との間で挟撃隙間３０，４０を形成する領域とすることができる。その結果、従来のハンマー２０に比べて、ハンマー２０の挟撃隙間形成領域を大幅に増やすことができるので、ハンマー２０の磨耗による破砕効率の低下を抑制することができる。

また、湾曲面２４は、ハンマー２０の板厚断面においても円弧状に形成される。このため、挟撃隙間３０，４０で木材を挟撃する場合でも、その木材を挟撃隙間３０，４０に滞留させることなくハンマー２０の板厚方向に即座に飛び出させることができる。従って、木材が挟撃隙間３０，４０に滞留することでハンマー２０と擦れ合ってハンマー２０が部分的に磨耗するような不具合を回避することができる。

また、ハンマー２０は、その軸線Ｓに対して左右対称の形状に形成されている。このため、ハンマー２０の表裏を反転して使用する際でも、ハンマー２０を反転する前と同様の破砕刃２５を回転体４の回転方向（Ａ方向）側に配置することができるので、ハンマー２０を反転する前と後とでハンマー２０による木材の破砕効果を同一に設定することができる。

また、破砕刃２５は、ハンマー２０の左右両端に近づくほど徐々に先細りしたテーパー形状に形成されている。このため、破砕刃２５が木材を破砕する場合、破砕刃２５の先端部分が単に木材に衝突するだけではなく、木材を切り裂く効果を加えることができ、木材の破砕効果を高めることができる。

また、ハンマー２０の外壁面には、そのハンマー２０の重量を減らすための減量凹部２６が形成されている。このため、複数のハンマー２０を揺動自在に取り付けた回転体４全体としての重量を軽減することができるので、その回転体４を回転駆動する駆動機構のエネルギー消費量を抑えることができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、これはあくまで例示に過ぎず、本発明はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。実施形態中では、１個の回転体に対して４個のハンマーを等間隔で取り付けた構成を例示しているが、この構成に限定されるものではない。例えば、１個の回転体に対してハンマーを１個ないし３個取り付けたり、逆に５個以上となる多数のハンマーを取り付けるようにしてもよい。

１ 木材破砕装置
２ ケーシング
３ 破砕室
４ 回転体
５ ロストル（挟撃部材）
８ ライナー（挟撃部材）
２０ ハンマー
２２ 軸支孔
２４ 湾曲面
２５ 破砕刃
２６ 減量凹部
３０，４０ 挟撃隙間
Ｐ 中心点
Ｓ 軸線

上記の課題を解決するために、本発明の木材破砕装置のハンマーは、
内部空間が木屑等の木材の破砕室として形成されるケーシングと、前記破砕室内に設けられて駆動機構の駆動力により回転する回転体と、その回転体の外周端に揺動自在に取り付けられるハンマーと、前記回転体の外周を包囲するように設けられて前記ハンマーとの間に形成される挟撃隙間で前記破砕室内に供給される木材を破砕する挟撃部材と、を備えた木材破砕装置において、
前記ハンマーは、軸支孔が穿設された取付基部と、その軸支孔とは反対側で先端部分に形成された破砕部と、その破砕部における左右両端に形成された木材を破砕する破砕刃と、を有し、
前記軸支孔を回転中心として軸支された前記ハンマーは、前記回転体に対して着脱自在かつ揺動自在を成すとともに、前記ハンマーは表裏を反転しての取り付けも可能にし、
前記ハンマーの前記破砕部の先端側の外周部分は、前記軸支孔を回転中心とした円弧状に形成され、かつ、板厚断面においても円弧状の湾曲面に形成され、前記挟撃部材との間で前記挟撃隙間を形成するとともに、
前記ハンマーは、軸支孔が嵌合する揺動軸の中心と前記回転体の中心とを通る軸線に対して左右対称の形状に形成され、
前記ハンマーの前記破砕部における左右両端からそれぞれ突出して、木材を破砕する前記破砕刃が形成され、
前記破砕刃は、前記破砕部の左右両端に近づくほど徐々に先細りしたテーバー形状を成し、前記破砕刃の左右両端には平面部が残り、断面形状は台形に形成されることを特徴とする。

Claims (8)

1. 内部空間が木屑等の木材の破砕室として形成されるケーシングと、前記破砕室内に設けられて駆動機構の駆動力により回転する回転体と、その回転体の外周端に揺動自在に軸支して取り付けられるハンマーと、前記回転体の外周を包囲するように設けられて前記ハンマーとの間に形成される挟撃隙間で前記破砕室内に供給される木材を破砕する挟撃部材と、を備えた木材破砕装置において、
   前記ハンマーの揺動中心である軸支孔は、前記回転体に対してハンマーを揺動自在に軸支するとともに、表裏を反転しての取り付けも可能にしてハンマーを回転体に着脱自在に取り付け、
   前記ハンマーの先端側の外周部分は、前記軸支孔を回転中心とした円弧状に形成されて前記挟撃部材との間で前記挟撃隙間を形成する湾曲面をなし、
   前記ハンマーの軸線に対する左右両端には、それぞれ木材を破砕する破砕刃が形成されることを特徴とする木材破砕装置のハンマー。
2. 前記湾曲面は、前記ハンマーの板厚断面においても円弧状に形成される請求項１に記載の木材破砕装置のハンマー。
3. 前記ハンマーは、その軸線に対して左右対称の形状に形成される請求項１又は請求項２に記載の木材破砕装置のハンマー。
4. 前記破砕刃は、前記ハンマーの左右両端に近づくほど徐々に先細りしたテーパー形状に形成される請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の木材破砕装置のハンマー。
5. 前記ハンマーの外壁面には、そのハンマーの重量を減らすための減量凹部が形成される請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の木材破砕装置のハンマー。
6. 前記湾曲面の円弧形状を決定する前記軸支孔の中心点から湾曲面の外周端までの径寸法は、１５０〜２００ｍｍとされている請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の木材破砕装置のハンマー。
7. 前記湾曲面の板厚断面における円弧形状を決定する径寸法は、２０〜４０ｍｍとされている請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の木材破砕装置のハンマー。
8. 前記湾曲面は、その湾曲面の円弧形状を決定する前記軸支孔の中心点から湾曲面の外周端までの径寸法の設定において、前記挟撃部材に対する湾曲面の半径比が２３〜３２％の範囲内に設定される請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の木材破砕装置のハンマー。

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