JP2016073946A - 粉砕ローラ及びローラミル - Google Patents

Abstract

【課題】粉砕ローラ及びローラミルにおいて、木質チップを効率的に粉砕可能とする。【解決手段】外周面で被粉砕物の粉砕を行う粉砕ローラであって、外周面に設けられると共に柱状の窪みあるいは突起からなる砕折部を複数備える。【選択図】図３

Description

本発明は、粉砕ローラ及びローラミルに関するものである。

竪型ローラミル等に設けられる粉砕ローラは、外周面が粉砕テーブルに圧接されており、当該外周面において被粉砕物を粉砕することで微粉化している。このような粉砕ローラにおける噛み込み性等を向上させるため、例えば特許文献１には、外周面に対してスリット状の溝が設けられた粉砕ローラを用いる構成が開示されている。

国際公開第２０１２／０１４２７１号

ところで、近年は、環境意識の高まりから、二酸化炭素の排出量を削減するべく、高炉や石炭焚き火力発電所等の燃料として木質チップが用いる試みがなされている。しかしながら、木質チップは、コークスや石炭と異なり植物繊維を多く含む。このため、竪型ローラミルで効率的に粉砕するためには、すり潰すのみならず、木質チップに対して木質チップを折るような力を作用させることが望ましい。ここで、粉砕ローラの外周面に対してスリット状の溝が形成されている場合には、溝のエッジが当たることにより木質チップに対して折るような力を作用させることが期待できる。

しかしながら、木質チップは、一般的にコークスや石炭よりも扁平な形状である。このため、木質チップの姿勢によっては、溝のエッジが木質チップに当たらず、木質チップを折ることができない。したがって、木質チップを微粉化するまでに長時間を要する可能性があり、効率的に微粉化することができない。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、粉砕ローラ及びローラミルにおいて、木質チップ等を効率的に粉砕可能とすることを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明では、第１の解決手段として、外周面で被粉砕物の粉砕を行う粉砕ローラであって、前記外周面に設けられると共に柱状の窪みあるいは突起からなる砕折部を複数備える、という手段を採用する。

第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記砕折部は、ローラ径方向に沿って穿設される柱状の窪みである、という手段を採用する。

第３の解決手段として、上記第１または第２の解決手段において、前記砕折部は、前記外周面に対する接線と直交する方向に穿設される柱状の窪みである、という手段を採用する。

第４の解決手段として、上記第１〜第３いずれかの解決手段において、前記砕折部は、底部に向けて窄む柱状の窪みである、という手段を採用する。

第５の解決手段として、被粉砕物を粉砕ローラによって粉砕するローラミルであって、前記粉砕ローラとして、上記第１〜第４いずれかの解決手段における粉砕ローラを備える、という手段を採用する。

本発明によれば、粉砕ローラの外周面に柱状の窪みあるいは突起からなる砕折部が複数設けられている。このような砕折部は、柱状の窪み、あるいは、柱状の突起であることから、木質チップ等の扁平な形状の被粉砕物がどのような姿勢であっても、エッジを被粉砕物に当てることができる。したがって、常に被粉砕物に対して折るような力を作用させることができ、被粉砕物を短時間で効率的に微粉化することができる。

本発明の一実施形態に係る竪型ローラミルの概略構成を示す縦断面図である。 本発明の一実施形態に係る竪型ローラミルのローラユニットの一部を示す拡大断面図である。 本発明の一実施形態に係る竪型ローラミルの回転ローラの概略構成図であり、（ａ）が斜視図、（ｂ）が（ａ）のＡ−Ａ断面図であり、（ｃ）が（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。 本発明の一実施形態に係る竪型ローラミルの変形例が備える回転ローラの断面図である。 本発明の一実施形態に係る竪型ローラミルの変形例が備える回転ローラの断面図である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。なお、以下の実施形態においては、本発明の粉砕ローラを竪型ローラミルに適用した例について説明する。
図１は、本実施形態に係る竪型ローラミル１の概略構成を示す縦断面図である。本実施形態に係る竪型ローラミル１は、被粉砕物としての木質チップＸを粉砕し、所望の粒径に微粉化すると共に、分級し排出するものある。この竪型ローラミル１は、円筒状のハウジング２と、ハウジング２内に被粉砕物である木質チップＸを供給する供給部３と、ハウジング２内の底部に設けられた粉砕部４と、ハウジング２内に上部に設けられた回転分級機５と、粉砕物を回転分級機５に輸送する上昇流を形成する輸送機構６とを備えている。

ハウジング２は、鉛直方向に沿って立てられた略円筒状のもので、その上部開口を覆って蓋体２ａを有している。蓋体２ａには、その中央部に円筒状の供給部３が挿通されている。この供給部３は、鉛直方向に沿って配置されたもので、その上部開口が蓋体２ａの外側に配置され、下部開口がハウジング２内の回転分級機５の下方に配置されたものである。供給部３の上部開口には、図示しないシューター等の供給装置が接続されており、これによって所定量の木質チップ（被粉砕物）が、ハウジング２内に自動的に供給されるようになっている。

粉砕部４は、ハウジング２内の底部に設けられた粉砕テーブル４ａと、この粉砕テーブル４ａ上を転動する回転ローラ４１（粉砕ローラ）を有するローラユニット４ｂと、粉砕テーブル４ａをハウジング２の周方向に沿って回転させるための駆動装置（図示せず）とを備えて構成されたものである。粉砕テーブル４ａは、複数のテーブルセグメント（図示せず）が円盤状に組み合わされたもので、この円盤が水平面上にて比較的低速で回転するよう構成されたものである。

図２は、ローラユニット４ｂの一部を示す拡大断面図である。この図に示すように、ローラユニット４ｂは、上記回転ローラ４１と、支持棒４２と、ベアリング４３とを備えている。また、図１に示すように、ローラユニット４ｂは、シリンダ４４を備えている。

図３は、回転ローラ４１の概略構成図であり、（ａ）が斜視図、（ｂ）が（ａ）のＡ−Ａ断面図であり、（ｃ）が（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。これらの図に示すように、回転ローラ４１は、軸Ｌを中心としたタイヤ状の回転体形状とされており、外周面４１ａが木質チップＸを粉砕する粉砕面となっている。また、図３（ｂ）に示すように、回転ローラ４１の外周面４１ａは、軸Ｌに沿う方向において、中央が回転ローラ４１の径方向（ローラ径方向）外側に膨らむように湾曲されている。このような回転ローラ４１は、例えばニッケルやクロムを加えた鋳鉄により形成されている。

また、回転ローラ４１の外周面４１ａには、複数のディンプル４１ｂ（砕折部）が設けられている。各ディンプル４１ｂは、回転ローラ４１の径方向に沿って穿設された柱状の窪みであり、回転ローラ４１の径方向外側から見て円形状とされている。なお、このような柱状の窪みからなるディンプル４１ｂの深さは任意である。このため、例えば、ディンプル４１ｂの底部を球面とし、ディンプル４１ｂの深さを底部の曲率半径とした場合には、ディンプル４１ｂは半球状の形状となる。すなわち、ここでの柱状の窪みとは、このような半球状のディンプルを含むものである。

このようなディンプル４１ｂは、図３（ａ）及び（ｃ）に示すように、回転ローラ４１の周方向に等間隔で配列されている。さらに、このように回転ローラ４１の周方向に等間隔で配列されたディンプル４１ｂを１つのディンプル列とすると、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、回転ローラ４１の外周面４１ａには、このようなディンプル列が軸Ｌに沿う方向に３列設けられている。また、全てのディンプル列においてディンプル４１ｂの配置間隔は等しくされ、各ディンプル列を形成するディンプル４１ｂ同士は回転ローラ４１の軸Ｌに沿う方向に直線状に配列されている。これによって、ディンプル４１ｂは、外周面４１ａにおいて格子状に配列されている。

また、３つのディンプル列のうち、中央に配置されるディンプル列を形成するディンプル４１ｂは、両側に配置されるディンプル列を形成するディンプル４１ｂよりも深く形成されている。これによって、回転ローラ４１に対して、深さの異なるディンプル４１ｂが形成されることとなる。木質チップＸは、一部がディンプル４１ｂの内部に入り込んだ状態等で回転ローラ４１によって粉砕される。このとき、深さの異なるディンプル４１ｂが存在すると、入り込むディンプル４１ｂによって木質チップＸの姿勢が変わり、様々な姿勢で木質チップを粉砕することが可能となる。したがって、繊維質の多い木質チップＸであっても、様々な姿勢で粉砕することにより短時間で粉砕することができる。

このような回転ローラ４１は、例えば鋳造によって製造される。このとき、例えば、ディンプル４１ｂに対応する中子を鋳型の内部に配置することによって、ディンプル４１ｂを有する回転ローラ４１を製造することができる。また、ディンプル４１ｂが形成された金属部品を予め形成し、この金属部品を埋設するように鋳造を行うことでディンプル４１ｂを有する回転ローラ４１を製造することも可能である。このような場合には、埋設する前の金属部品の段階で各ディンプル４１ｂの形状を調整することも可能である。

支持棒４２は、先端にベアリング４３を介して回転ローラ４１が回転可能に取り付けられる部材である。この支持棒４２は、先端がハウジング２の中心に向けて下降するように傾斜されて設けられている。さらに、支持棒４２は、根元側を中心として先端が上下動するよう、ハウジング２に対して傾動可能に支持されている。このような支持棒４２により、回転ローラ４１は、軸Ｌがハウジング２の中心向けて下降するように、粉砕テーブル４ａに対して傾斜された姿勢とされている。ベアリング４３は、回転ローラ４１に内方されており、外輪が回転ローラ４１に固定され、内輪が支持棒４２に固定されている。このベアリング４３によって回転ローラ４１が支持棒４２に対して回転可能とされている。シリンダ４４は、ハウジング２に対して固定されており、支持棒４２を傾動する方向に押すことによって、回転ローラ４１の粉砕テーブル４ａに対する押圧力を調整する。

このようなローラユニット４ｂは、上方から見て、ハウジング２の周方向に３つ設けられている（図１においては１つのみ図示）。各ローラユニット４ｂの回転ローラ４１は、シリンダ４４によって粉砕テーブル４ａの外周部に圧接させられ、その状態で粉砕テーブル４ａの回転によりこの粉砕テーブル４ａ上を転動する。

このような粉砕部４は、供給部３から粉砕テーブル４ａの中央部に供給された木質チップＸを、粉砕テーブル４ａの遠心力によってその外周側に移動させ、各テーブルセグメントの上面と回転ローラ４１との間にかみ込み、圧縮力と剪断力とによって粉砕するようになっている。このとき、ディンプル４１ｂのエッジに当たった木質チップＸは、一部がディンプル４１ｂの内部に入り込み、ディンプル４１ｂのエッジを境として屈曲される。これによって、木質チップＸは、繊維が切断するように折られることになる。

図１に戻り、回転分級機５は、蓋体２ａの底面側に取り付けられている。この回転分級機５は、蓋体２ａの中心部に設けられた回転ロータ（図示せず）に、多数枚の回転分級羽根５ａを回転ロータの周方向に等間隔で配置したもので、駆動装置（図示せず）によって回転ロータを回転させることにより、回転分級羽根５ａを所定の回転速度、例えば数十〜百ｒｐｍ程度で同方向に回転させるものである。

このような回転分級機５は、回転分級羽根５ａの回転によって生じる気流の遠心力により、所定の粒径より大きな粗い粒子を回転分級機５の外側に押しやり、この大きな粒子を重力によって落下させる。また、所定の粒径より小さな粒子については、回転分級羽根５ａ間をすり抜けさせ、通過させる。そして、図１に示すように蓋体２ａに設けられた排出管５ｂを通過させ、ハウジング２の外部に製品微粉として排出するようになっている。

また、この回転分級機５の下方には、回転分級羽根５ａの下側に気流案内部１０が設けられている。この気流案内部１０は、下側を小径とし、上側と大径とする円錐台状のもので、その外周面に沿って上昇気流を回転分級機５の外周側に案内するものである。

輸送機構６は、ハウジング２の底部側側面に設けられた吸気部６ａと、この吸気部６ａの吸気口６ａ１から外部の空気を吸入させるための吸引手段（図示せず）とを備えたもので、吸引手段によってハウジング２内に吸引した空気を粉砕テーブル４ａ上に案内し、その後、ハウジング２内を上昇させて回転分級機５に流入させるようにしたものである。このような構成のもとにこの輸送機構６は、ハウジング２内の底部側、すなわち粉砕テーブル４ａ側から、ハウジング２内の上部側、すなわち回転分級機５側に向かう上昇流を形成し、この上昇流に乗せて粉砕テーブル４ａ上の粉砕物を上昇させ、回転分級機５側に輸送するようになっている。

このような構成を有する本実施形態の竪型ローラミル１において木質チップＸを微粉化する場合には、供給部３より木質チップＸを供給し、粉砕部４を駆動させるとともに、輸送機構６、回転分級機５をそれぞれ駆動させる。これによって、木質チップＸは粉砕部４において粉砕され、微粉化される。粉砕部４において微粉化された木質チップＸは、輸送機構６によって生じさせられた上昇流に乗せられ、粉砕部４の粉砕テーブル４ａ上からハウジング２内の上部側に運ばれる。

このような上昇流に含まれる微粉化された木質チップＸは、粒径が小さなものが回転分級機５内に流入させられて製品として、排出管５ｂを通じて排出される。また、上昇流に含まれる粒径が大きな木質チップＸは、回転分級機５でハウジング２の内壁面側に押し出され、自重により落下することで再び粉砕部４に供給されて微粉化される。

以上のような本実施形態の竪型ローラミル１によれば、回転ローラ４１の外周面４１ａに柱状の窪みからなるディンプル４１ｂが複数設けられている。このようなディンプル４１ｂは、回転ローラ４１の径方向から見て、円状のエッジを有しているため、扁平な木質チップＸがどのような姿勢であっても、エッジを木質チップＸに当てることができる。したがって、常に木質チップＸに対して折るような荷重を作用させることができ、木質チップＸを短時間で効率的に微粉化することができる。

また、本実施形態の竪型ローラミル１においては、全てのディンプル４１ｂが回転ローラ４１の径方向に沿って穿設されており、回転ローラ４１の幅方向に並ぶディンプル４１ｂの軸方向（穿設される方向）が平行とされている。このため、竪型ローラミル１を鋳造する場合に、例えばディンプル４１ｂを形成するための中子を回転ローラ４１の幅方向に平行に並べることができ、これらの中子を互いに傾斜させて配置する場合と比較して中子の設置作業が容易となる。したがって、本実施形態の竪型ローラミル１によれば、短時間かつ廉価に竪型ローラミル１を製造することが可能となる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
（１）上記実施形態においては、回転ローラ４１が、当該回転ローラ４１の径方向に穿設されたディンプル４１ｂを有するものとしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、図４（ａ）に示すように、外周面４１ａに対する接線と直交する方向に穿設される柱状の窪みからなるディンプル４１ｃを備える構成とすることも可能である。粉砕テーブル４ａの上面が回転ローラ４１の外周面４１ａと同様に湾曲されていることから、回転ローラ４１の外周面４１ａには、接線と直交する方向に大きな荷重が作用する。このため、上記構成を採用する場合には、木質チップＸの一部がディンプル４１ｃに入り込みやすくなり、木質チップＸをディンプル４１ｃに引っ掛けやすくなり、これによって木質チップＸに対して効率的に折る方向に荷重をかけることが可能となる。このため、木質チップＸをより短時間で効率的に微粉化することができる。

（２）また、上記実施形態においては、図４（ｂ）に示すように、底部に向けて窄む柱状の窪みからなるディンプル４１ｄを備える構成とすることも可能である。このような構成を採用することによって、ディンプル４１ｄの開口端が広くなり、ディンプル４１ｄに入り込んだ木質チップＸがディンプル４１ｄの外部に排出されやすくなる。このため、ディンプル４１ｄに木質チップＸが詰まることを防止することが可能となる。なお、図４（ｃ）に示すように、さらにディンプル４１ｄを外周面４１ａに対する接線と直交する方向に穿設するようにしても良い。

（３）また、図５（ａ）に示すように、深さが同一のとされたディンプル４１ｅを備える構成とすることも可能である。このような構成を採用することによって、例えば中子を用いて回転ローラ４１を鋳造することによってディンプル４１ｅを有する回転ローラ４１を製造するときに、中子を全て同一形状とすることができる。このため、回転ローラ４１の製造コストを低減させることが可能となる。

（４）また、図５（ｂ）に示すように、例えば、回転ローラ４１に対して複数のネジ孔４１ｆを形成し、このネジ孔４１ｆにスパイク４１ｇ（砕折部）を取り付けた構成を採用することも可能である。このような場合には、スパイク４１ｇは、外周面４１ａに設けられる柱状の突起であり、回転ローラ４１の木質チップＸを折るように砕折部として機能する。このようなスパイク４１ｇは、回転ローラ４１の径方向から見て、円状のエッジを有しているため、扁平な木質チップＸがどのような姿勢であっても、エッジを木質チップＸに当てることができる。したがって、常に木質チップＸに対して折るような荷重を作用させることができ、木質チップＸを短時間で効率的に微粉化することができる。

（５）また、図５（ｃ）に示すように、ディンプル４１ｂに対して、回転ローラ４１の本体と硬度の異なる材料を埋設するようにしても良い。このような場合には、ディンプル４１ｂに埋設された埋設部４１ｈを有することになり、この埋設部４１ｈが回転ローラ４１の本体と硬度が異なることになる。このため、回転ローラ４１が粉砕テーブル４ａと圧接されたときに、ディンプル４１ｂと埋設部４１ｈとの変形量が僅かに異なることになり、木質チップＸに対してディンプル４１ｂのエッジとあるいは埋設部４１ｈのエッジを当てることができ、木質チップＸを短時間で効率的に微粉化することができる。さらに、ディンプル４１ｂが埋設部４１ｈによって埋設されているため、ディンプル４１ｂに対して木質チップＸが詰まることを確実に防止することができる。

（６）また、上記実施形態においては、被粉砕物が木質チップＸであるとしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、木質ペレット、石炭、セメント等を被粉砕物とすることも可能である。

１…竪型ローラミル（ローラミル）、２…ハウジング、２ａ…蓋体、３…供給部、４…粉砕部、４ａ…粉砕テーブル、４ｂ…ローラユニット、５…回転分級機、５ａ…回転分級羽根、５ｂ…排出管、６…輸送機構、６ａ…吸気部、６ａ１…吸気口、１０…気流案内部、４１…回転ローラ（粉砕ローラ）、４１ａ…外周面、４１ｂ…ディンプル（砕折部）、４１ｃ…ディンプル（砕折部）、４１ｄ…ディンプル（砕折部）、４１ｅ…ディンプル（砕折部）、４１ｆ…ネジ孔、４１ｇ…スパイク（砕折部）、４１ｈ…埋設部、４２…支持棒、４３…ベアリング、４４…シリンダ、Ｌ…軸、Ｘ…木質チップ（被粉砕物）

Claims (5)

1. 外周面で被粉砕物の粉砕を行う粉砕ローラであって、
   前記外周面に設けられると共に柱状の窪みあるいは突起からなる砕折部を複数備えることを特徴とする粉砕ローラ。
2. 前記砕折部は、ローラ径方向に沿って穿設される柱状の窪みであることを特徴とする請求項１記載の粉砕ローラ。
3. 前記砕折部は、前記外周面に対する接線と直交する方向に穿設される柱状の窪みであることを特徴とする請求項１または２記載の粉砕ローラ。
4. 前記砕折部は、底部に向けて窄む柱状の窪みであることを特徴とする請求項１〜３いずれか一項に記載の粉砕ローラ。
5. 被粉砕物を粉砕ローラによって粉砕するローラミルであって、
   前記粉砕ローラとして、請求項１〜４いずれか一項に記載の粉砕ローラを備えることを特徴とするローラミル。

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