JP2015107507A

JP2015107507A - 成形物の製造装置

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Publication number: JP2015107507A
Application number: JP2013251581A
Authority: JP
Inventors: 憲大橋; Ken Ohashi; 田中　秀直; Hidenao Tanaka; 秀直田中; 政弘福島; Masahiro Fukushima
Original assignee: Chugai Ro Co Ltd
Current assignee: Chugai Ro Co Ltd
Priority date: 2013-12-05
Filing date: 2013-12-05
Publication date: 2015-06-11

Abstract

【課題】粉粒状の原料を反応容器内において適切に成形できるようにすると共に、成形された成形物を反応容器の取出し口から押し出して切断させる操作が、簡単な構成で適切に素早く行えるようにする。【解決手段】粉粒状の原料xを反応容器20内において成形させた成形物Xを反応容器20の取出し口25から押し出し、押し出された成形物Xを切断させるにあたり、反応容器20の取出し口25側において成形物Xを押圧する押圧部材41を、この押圧部材41を成形物Xの押出し方向に沿って移動させる移動手段40に回動可能に取り付けると共に、この押圧部材41に成形物Xを切断させる切断用部材45を設け、前記の押圧部材41を回動させて、前記の切断用部材45を成形物Xに衝突させるようにした。【選択図】図６

Description

本発明は、バイオマス粉砕物等の粉粒状の原料を反応容器内において成形させた成形物を反応容器の取出し口から押し出し、押し出された成形物を切断させて成形物を製造する成形物の製造装置に関するものである。特に、バイオマス粉砕物等の粉粒状の原料を反応容器内において適切に成形できるようにすると共に、成形された成形物を反応容器の取出し口から押し出して切断させる操作が、簡単な構成で適切に行えるようにした点に特徴を有するものである。

従来から、バイオマス粉砕物等の粉粒状の原料を反応容器内において加圧・加熱させて成形し、このように成形された成形物を反応容器の取出し口から押し出し、押し出された成形物を適当な長さに切断させてバイオマス固形成形物を製造することが行われている。

そして、このように反応容器内において成形された成形物を、反応容器の取出し口から押し出し、押し出された成形物を適当な長さに切断させて成形物を製造するにあたり、従来においては、特許文献１〜３に示されるようなものが提案されている。

ここで、特許文献１に示されるものにおいては、反応容器内にバイオマス粉砕物を分割充填させるようにし、分割充填の度に、分割充填されたバイオマス粉砕物の間に紙等の仕切り薄層を介在させ、反応容器の取出し口を閉塞部材により閉塞させた状態で、前記のように分割充填されたバイオマス粉砕物を反応容器内において加熱・加圧させて成形し、その後、前記の閉塞部材を外して反応容器の取出し口を開口させ、この取出し口から成形物を押し出し、たたき割りシリンダーなどによって、成形物を前記の仕切り薄層の位置において切断させるようにしている。

しかし、前記のように反応容器内にバイオマス粉砕物を分割充填させる度に、分割充填されたバイオマス粉砕物の間に紙等の仕切り薄層を介在させる作業は非常に面倒であり、また反応容器の取出し口を閉塞部材により閉塞させた状態で、分割充填されたバイオマス粉砕物を反応容器内において成形した後、前記の閉塞部材を反応容器の取出し口から外し、この取出し口を通して押し出された成形物をたたき割りシリンダーなどによって切断させる場合、閉塞部材とたたき割りシリンダーとを別に設け、これらを個別に駆動させることが必要になり、制御が面倒になると共に、コストも高く付くという問題があった。

また、特許文献２に示されるものにおいては、反応容器内においてバイオマス粉砕物を加熱・加圧させて成形するにあたり、反応容器の取出し口の部分の径を変更させて、反応容器内においてバイオマス粉砕物を加圧させる圧力を調整し、反応容器内において成形された成形物を前記の取出し口を通して押し出し、押し出された成形物をカッターで切断するようにしている。

しかし、反応容器の取出し口を閉塞部材により閉塞させない場合には、バイオマス粉砕物を加熱・加圧させて成形した成形物を、径が小さくなった取出し口の部分から取り出す途中において、成形物の表面が傷つくという問題があった。

また、成形物の切断装置とは別に閉塞及び加圧圧力調整装置を設けることは、装置のコストが高くなり、制御が複雑になるという問題があった。

さらに、電動ノコギリのようなカッターを用いて成形物を切断するようにした場合には、機構が複雑で切断に時間がかかると共に、切り屑が発生して、材料が無駄になるという問題もあった。

また、特許文献３に示されるものにおいては、垂直方向に設けられた反応容器の底部に、水平方向に移動して反応容器の底部における取出し口を開閉させる蓋部を設けると共に、この蓋部の先端部に突起部を設け、この蓋部により反応容器の底部における取出し口を閉塞させた状態で、反応容器内においてバイオマス粉砕物を加熱・加圧させて成形した後、前記の蓋部を水平方向に移動させて取出し口を開口させ、この取出し口から成形物を押し出し、この状態で、取出し口を閉塞させる方向に前記の蓋部を移動させて、前記の突起部により押し出された成形物を押圧させて落下させるようにしている。

しかし、前記のように垂直方向に設けられた反応容器の底部における取出し口を、水平方向に移動する蓋部によって閉塞させた状態で、反応容器内においてバイオマス粉砕物を加熱・加圧させて成形する場合、成形時の圧力によって前記の蓋部が下方に向けて強く押され、この蓋部が変形して、バイオマス粉砕物を十分に加圧させて成形することができなくなったりするという問題があった。また、前記のものにおいては、反応容器内において成形した成形物を連続して取出し口から押し出すようにはなっておらず、１つの成形物を前記の突起部により押圧させて落下させるため、任意の長さで成形物を切断できず、成形物の生産性が悪く、押込み部の長さも長くなり、装置のコストも高くなるという問題もあった。

特開２００８−２７４１１１号公報特開２００８−２７４１１３号公報特開２０１０−１００８０８号公報

本発明は、バイオマス粉砕物等の粉粒状の原料を反応容器内において成形させ、成形された成形物を反応容器の取出し口から押し出し、押し出された成形物を切断させて成形物を製造する場合における前記のような問題を解決することを課題とするものである。

すなわち、本発明においては、前記のようにバイオマス粉砕物等の粉粒状の原料を反応容器内において適切に成形できるようにすると共に、成形された成形物を反応容器の取出し口から押し出して切断させる操作が、簡単な構成で適切に行えるようにすることを課題とするものである。

本発明に係る成形物の製造装置においては、前記の課題を解決するため、粉粒状の原料を反応容器内において成形させた成形物を反応容器の取出し口から押し出し、押し出された成形物を切断させて成形物を製造する成形物の製造装置において、反応容器の取出し口側において成形物を押圧する押圧部材を、この押圧部材を成形物の押出し方向に沿って移動させる移動手段に回動可能に取り付けると共に、この押圧部材に成形物を切断させる切断用部材を設け、前記の押圧部材を回動させて、前記の切断用部材を成形物に衝突させるようにした。

そして、本発明に係る成形物の製造装置において、前記の押圧部材を移動手段によって成形物を押圧させる方向に移動させ、この押圧部材によって反応容器の取出し口側において成形物を押圧させるようにすると、粉粒状の原料を反応容器内において成形する際に、押圧部材が変形したり、成形物が取出し口から飛び出したりすることなく、粉粒状の原料が反応容器内において適切に加圧されて成形されるようになる。

また、前記の押圧部材を前記の移動手段に回動可能に取り付けると共に、この押圧部材に切断用部材を設け、前記の押圧部材を回動させて、前記の切断用部材を成形物に衝突させるようにすると、この切断用部材の衝突によって成形物を切断させることができ、成形物を切断させるために、押圧部材とは別にカッター等の切断装置を設ける必要がなくなる。

ここで、本発明に係る成形物の製造装置においては、前記の移動手段により押圧部材を成形物の押出し方向に移動させた場合に、前記の押圧部材に当接して、前記の切断用部材を成形物に衝突させる方向に押圧部材を回動させる当て部材を設けることができる。このようにすると、移動手段により押圧部材を成形物の押出し方向に移動させて、前記の押圧部材を当て部材に当接させることにより、押圧部材が回動されて、前記の切断用部材が成形物に衝突し、成形物が切断されるようになる。

また、本発明に係る成形物の製造装置においては、前記の切断用部材が成形物に衝突する方向に回動された押圧部材を、成形物を押圧する位置に戻す戻し手段として、切断用部材が成形物に衝突する方向に回動された押圧部材を、成形物を押圧する位置に戻す方向に付勢する付勢部材を設けることができる。このようにすると、切断用部材が成形物に衝突する方向に回動されていた押圧部材が、前記の付勢部材によって成形物を押圧する位置に適切に戻されるようになる。

また、本発明に係る成形物の製造装置において、前記の粉粒状の原料にバイオマス粉砕物を用いた場合、このバイオマス粉砕物を成形させた成形物が割れやすいため、前記のように押圧部材を回動させて切断用部材をこの成形物に衝突させることにより、バイオマス粉砕物の成形物を適切に切断できるようになる。

この結果、本発明に係る成形物の製造装置においては、粉粒状の原料を反応容器内において適切に加圧させて成形することができると共に、成形された成形物を反応容器の取出し口から押し出して切断させる操作が、簡単な構成で適切に行えるようになる。特に、粉粒状の原料にバイオマス粉砕物を用いた場合、前記のように押圧部材を回動させて、押圧部材に設けられた切断用部材をバイオマス粉砕物を成形させた成形物に衝突させることにより、このバイオマス粉砕物を成形させた成形物を簡単な動作で適切に素早く切断できるようになる。

本発明の実施形態に係る成形物の製造装置において、粉粒状の原料を原料供給部から供給する状態を示した概略断面説明図である。前記の実施形態に係る成形物の製造装置において、原料供給部から粉粒状の原料を反応容器内に押し出して成形する状態を示した概略断面説明図である。前記の実施形態に係る成形物の製造装置において、反応容器内において成形された成形物を反応容器の取出し口から押し出す状態を示した概略断面説明図である。前記の実施形態に係る成形物の製造装置において、反応容器内において成形された成形物を反応容器の取出し口から押し出した状態で、押圧部材を反応容器の取出し口から離れる方向に移動させて、押圧部材に設けられた切断用部材が成形物に向かう方向に押圧部材を回動させる状態を示した概略断面説明図である。前記の実施形態に係る成形物の製造装置において、押圧部材を反応容器の取出し口から離れる方向に移動させて回動させ、押圧部材に設けられた切断用部材を反応容器の取出し口から押し出された成形物に衝突させる状態を示した部分断面説明図である。前記の実施形態に係る成形物の製造装置において、押圧部材に設けられた切断用部材を反応容器の取出し口から押し出された成形物に衝突させて、成形物を適当な位置で切断させた状態を示した部分断面説明図である。前記の実施形態に係る成形物の製造装置において、反応容器の取出し口から押し出された成形物を切断させた後、押圧部材を反応容器の取出し口に向けて移動させて、回動された状態にある押圧部材を元の起立した状態に戻した状態を示した部分断面説明図である。前記の実施形態に係る成形物の製造装置において、成形物が切断される位置が異なった場合に、元の起立した状態に戻された押圧部材を反応容器の取出し口に向けてさらに移動させて、この押圧部材により反応容器の取出し口から突出された成形物を押圧させる状態を示した部分断面説明図である。

以下、本発明の実施形態に係る成形物の製造装置を添付図面に基づいて具体的に説明する。なお、本発明に係る成形物の製造装置は、下記の実施形態に示したものに限定されず、発明の要旨を変更しない範囲において、適宜変更して実施できるものである。

この実施形態における成形物の製造装置においては、図１及び図２に示すように、粉粒状の原料ｘが供給される原料供給部１０と連続するようにして、粉粒状の原料ｘを成形する反応容器２０が横方向に設けられている。

そして、この反応容器２０においては、その上流側の部分、すなわち前記の原料供給部１０と連続する部分に、前記の原料供給部１０に供給された粉粒状の原料ｘを加熱・加圧させて成形する加熱部２１が設けられ、この加熱部２１より下流側の部分に、加熱・加圧されて成形された粉粒状の原料ｘを冷却させる冷却部２２が設けられている。

ここで、前記の加熱部２１においては、外部加熱手段２３として、加熱部２１の外周側に設けたジャケット部２３ａに、シリコンオイルなどの熱媒２３ｂを熱媒供給装置２３ｃから供給するようにしている。なお、外部加熱手段２３は、このようなものに限定されず、例えば、加熱部２１の外周側に電熱ヒーター（図示せず）などを設けるようにすることもできる。

また、前記の冷却部２２においては、外部冷却手段２４として、この実施形態においては、冷却部２２の外周側に設けたジャケット部２４ａに、冷却水などの冷媒２４ｂを冷媒供給装置２４ｃから供給するようにしている。なお、外部冷却手段２４は、このようなものに限定されず、例えば、冷却部２２の外周にファンなどの冷風装置（図示せず）により冷却風を吹き付けるようにすることもできる。また、この冷却部２２においては、その外周側から熱が自然に放熱されるため、必ずしも前記のような外部冷却手段２４を設ける必要はない。例えば、粉粒状の原料ｘを加熱処理した後、これを急速に冷却させると、その特性等が低下するような場合には、前記の外部冷却手段２４を用いないようにする。

そして、この実施形態における成形装置においては、前記の原料供給部１０に供給された粉粒状の原料ｘを前記の反応容器２０内において成形するにあたり、前記の原料供給部１０よりも上流側の部分に、原料供給部１０に供給された粉粒状の原料ｘを前記の反応容器２０に向けて押し出す押出装置３０として、押出シリンダー３１から反応容器２０に向けて伸縮するロッド部３２の先端部に押し部材３３を取り付けたものを設けている。

また、反応容器２０内において成形された粉粒状の原料ｘの成形物Ｘを取り出す取出し口２５の部分においては、取出し口２５から押し出される成形物Ｘを押圧させる押圧部材４１を、この押圧部材４１を成形物Ｘの押出し方向に沿って移動させる移動手段４０に回動可能に取り付けている。

ここで、この実施形態においては、前記の移動手段４０として、押圧シリンダー４２から反応容器２０に向けて伸縮するロッド部４３を設け、このロッド部４３の先端部に、前記の押圧部材４１を取り付ける取付部４４を設けると共に、前記の押圧部材４１に押圧シリンダー４２に向けて突出された取付プレート４１ａを設け、この押圧部材４１の取付プレート４１ａを前記のロッド部４３の先端部に設けた取付部４４に回動可能に取り付けている。

また、この実施形態においては、前記の押圧部材４１の上部に反応容器２０側に向けて突出した切断用部材４５を設けると共に、この押圧部材４１よりも成形物Ｘの押出し方向下流側の位置にＨ型鋼からなる当て部材５１を設け、前記の押圧シリンダー４２におけるロッド部４３を収縮させて、押圧部材４１を成形物Ｘの押出し方向に移動させた場合、この押圧シリンダー４２に設けられた取付プレート４１ａがこの当て部材５１の下端部に当接されて、押圧部材４１が押し出される成形物Ｘに向けて回動されて、前記の切断用部材４５が押し出される成形物Ｘに衝突するようにしている。なお、当て部材５１は、前記のように押圧部材４１を成形物Ｘの押出し方向に移動させた場合に、前記の押圧部材４１が当接されて回動されるものであればどのようなものであってもよく、前記のようなＨ型鋼に限られない。

また、この実施形態においては、前記のように成形物Ｘに向けて回動された押圧部材４１を、成形物Ｘを押圧させる元の起立した状態に戻す戻し手段６０として、前記の押圧部材４１の上部と前記の当て部材５１の上端部との間にバネからなる付勢部材６１を設け、この付勢部材６１により前記のように成形物Ｘに向けて回動された押圧部材４１を元の起立した状態に戻す方向に付勢させるようにすると共に、前記のロッド部４３の先端部における取付部４４に、前記の押圧部材４１における取付プレート４１ａに当接される止め部材６２を設けている。そして、前記の付勢部材６１によって押圧部材４１が元の起立した状態に戻す方向に回動された場合に、この押圧部材４１における前記の取付プレート４１ａがこの止め部材６２に当接されて、押圧部材４１が元の起立した位置よりもさらに逆方向に回動されるのを抑制し、押圧部材４１が成形物Ｘを押圧させる元の起立した状態で維持されるようにしている。

ここで、この実施形態における成形物の製造装置において、成形物Ｘを製造するにあたっては、図１に示すように、反応容器２０における取出し口２５を前記の押圧部材４１によって閉塞させた状態で、前記の原料供給部１０から粉粒状の原料ｘを供給する。

そして、図２に示すように、前記の押出シリンダー３１におけるロッド部３２を反応容器２０に向けて伸張させ、このロッド部３２の先端部に設けた押し部材３３により、原料供給部１０に供給された粉粒状の原料ｘを反応容器２０内に押し出し、反応容器２０内に押し出された粉粒状の原料ｘを、この押し部材３３と反応容器２０の取出し口２５側に設けられた前記の押圧部材４１との間で加圧させると共に、供給された粉粒状の原料ｘを、反応容器２０における前記の加熱部２１において加熱・加圧させて成形させるようにする。

次いで、前記の押出シリンダー３１におけるロッド部３２をさらに反応容器２０に向けて伸張させて、前記の押し部材３３により、加熱部２１においてすでに加熱・加圧されて成形された成形物Ｘを、この加熱部２１から冷却部２２に押し出し、この成形物Ｘを冷却部２２において冷却させるようにする。

また、図３に示すように、前記の押圧シリンダー４２におけるロッド部４３を収縮させて、押し部材３３と押圧部材４１との間で成形物Ｘを挟みながら、前記の押圧部材４１を反応容器２０の取出し口２５から離れる方向に移動させ、この冷却部２２においてすでに冷却された成形物Ｘを反応容器２０の取出し口２５から押し出すようにする。

そして、図４に示すように、冷却された成形物Ｘが反応容器２０の取出し口２５から適当な長さに押し出された状態で、押出シリンダー３１におけるロッド部３２の伸張を停止させ、前記の押圧シリンダー４２におけるロッド部４３をさらに収縮させて、前記の押圧部材４１を反応容器２０の取出し口２５から離れる方向に移動させ、前記の押圧部材４１に設けられた取付プレート４１ａを当て部材５１に当接させるようにする。このように押圧部材４１に設けられた取付プレート４１ａが当て部材５１に当接されると、前記の押圧部材４１が前記の付勢部材６１に抗して成形物Ｘに向けて回動され、この押圧部材４１に設けられた前記の切断用部材４５が成形物Ｘに向かうようになる。

そして、前記の押圧シリンダー４２におけるロッド部４３をさらに収縮させて、前記の押圧部材４１を反応容器２０の取出し口２５から離れる方向に移動させると、前記の押圧部材４１がさらに成形物Ｘに向けて回動されて、図５に示すように、前記の切断用部材４５が押し出された成形物Ｘに衝突し、図６に示すように、反応容器２０の取出し口２５から押し出された成形物Ｘが、前記の切断用部材４５により適当な位置で切断されるようになる。

また、このように切断用部材４５を押し出された成形物Ｘに衝突させて、押し出された成形物Ｘを切断させた後は、押圧シリンダー４２におけるロッド部４３を伸張させて、前記の押圧部材４１を反応容器２０の取出し口２５に向けて移動させるようにする。

そして、図７に示すように、押圧部材４１に設けられた取付プレート４１ａが前記の当て部材５１から離れると、押圧部材４１が前記の付勢部材６１によって元の起立した状態に戻す方向に回動され、押圧部材４１に設けられた取付プレート４１ａが前記のロッド部４３の先端部に設けられた取付部４４の止め部材６２に当接されて係止され、押圧部材４１が元の起立した状態に戻されるようになる。

次いで、前記の押圧シリンダー４２におけるロッド部４３をさらに伸張させて、前記のように元の起立した状態に戻された押圧部材４１を反応容器２０の取出し口２５に向けて移動させ、この押圧部材４１により反応容器２０の取出し口２５から突出された成形物Ｘを押圧させるようにすると、図１に示す状態に戻る。そして、前記のような操作を繰り返して、適当な長さになった成形物Ｘを順々に製造する。

この結果、この実施形態における成形物の製造装置においては、粉粒状の原料ｘを反応容器２０内において適切に加圧させて成形することができると共に、成形された成形物Ｘを反応容器２０の取出し口２５から押し出して切断させる操作が、簡単な構成で適切に素早く行えるようになる。特に、粉粒状の原料ｘにバイオマス粉砕物を用いた場合、このバイオマス粉砕物を成形させた成形物Ｘを反応容器２０の取出し口２５から押し出し、前記のように押圧部材４１を回動させて、この押圧部材４１に設けられた切断用部材４５を、反応容器２０の取出し口２５から押し出された成形物Ｘに衝突させることにより、このような成形物Ｘを簡単な動作で適切に素早く切断することができる。

なお、この実施形態における成形物の製造装置においては、反応容器２０を横方向に設けるようにしたが、反応容器２０を上下方向に設け、この反応容器２０の下端の取出し口２５から押し出された成形物Ｘに前記のようにして切断させるようにすることもできる。

また、図６においては、成形物Ｘが反応容器２０の取出し口２５の位置で切断される場合に付いて説明したが、成形物Ｘが反応容器２０の取出し口２５から飛び出した位置で切断された場合においても、図８に示すように、反応容器２０の取出し口２５から飛び出した成形物Ｘを押圧部材４１により押し付けることができるため、このような場合においても、前記の図１に示す工程に続行することが可能になる。

また、前記の切断用部材４５や押圧部材４１の形状や位置を変更させることにより、成形物Ｘを切断させる位置を調整することも可能になる。

１０原料供給部
２０反応容器
２１加熱部
２２冷却部
２３外部加熱手段、２３ａジャケット部、２３ｂ熱媒、２３ｃ熱媒供給装置
２４外部冷却手段、２４ａジャケット部、２４ｂ冷媒、２４ｃ冷媒供給装置
２５取出し口
３０押出装置
３１押出シリンダー
３２ロッド部
３３押し部材
４０移動手段
４１押圧部材、４１ａ取付プレート
４２押圧シリンダー
４３ロッド部
４４取付部
４５切断用部材
５１当て部材
６０戻し手段
６１付勢部材
６２止め部材
ｘ粉粒状の原料、Ｘ成形物

Claims

粉粒状の原料を反応容器内において成形させ、成形された成形物を反応容器の取出し口から押し出し、押し出された成形物を切断させて成形物を製造する成形物の製造装置において、反応容器の取出し口側において成形物を押圧する押圧部材を、この押圧部材を成形物の押出し方向に沿って移動させる移動手段に回動可能に取り付けると共に、この押圧部材に成形物を切断させる切断用部材を設け、前記の押圧部材を回動させて、前記の切断用部材を成形物に衝突させることを特徴とする成形物の製造装置。
請求項１に記載の成形物の製造装置において、前記の移動手段により押圧部材を成形物の押出し方向に移動させた場合に、前記の押圧部材が当接されて、前記の切断用部材を成形物に衝突させる方向に押圧部材を回動させる当て部材を設けたことを特徴とする成形物の製造装置。
請求項１又は請求項２に記載の成形装置において、前記の切断用部材が成形物に衝突する方向に回動された押圧部材を、成形物を押圧する位置に戻す戻し手段として、切断用部材が成形物に衝突する方向に回動された押圧部材を、成形物を押圧する位置に戻す方向に付勢する付勢部材を設けたことを特徴とする成形物の製造装置。
請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の成形装置において、前記の粉粒状の原料がバイオマス粉砕物であることを特徴とする成形物の製造装置。