JP2017136793A - 竹チップ製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】粉砕が容易な竹チップを能率良く作ることができる竹チップ製造装置を提供する。【解決手段】長手方向に送られてくる竹Ｚ０を上方から押し潰す圧潰手段１０と、圧潰手段１０から送り出される押し潰された扁平竹を上下から挟圧しつつ扁平竹の表面に長手方向割れ目溝を複数形成して溝付き竹を作成する一対の割れ目形成ローラと、割れ目形成ローラより搬送方向下流側に配設され切断刃によって溝付き竹を短寸の小片状に切断する切断手段とを、備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、竹チップ製造装置に関する。

近年、木材資源の代替材料として竹の利用が注目されている。例えば、竹をバイオマス燃料として利用する、あるいは、肥料や飼料として利用する場合、伐採された竹を細かく粉砕し、竹粉とする必要があった。従来より、竹を細かく粉砕するための竹粉製造装置が知られている（特許文献１参照）。

特開２０１２−１２０９４４号公報

しかし、特許文献１記載の竹粉製造装置は、モータによりチップソーを高速回転させつつチップソーの外刃に竹を当接させて切削し、順次竹を竹粉とするものであって、チップソーの外刃の耐久性が悪く、頻繁にチップソーを交換する必要があった。このため、竹を粉砕する際の作業能率が悪く、コストが増大して、竹の有効利用や用途開発の課題となっていた。

そこで、竹を粉砕する前工程で、竹を小片状に切り分けて、約１０ｍｍ〜５０ｍｍ角の竹チップとし、次に、この小片状の竹チップを、粉砕機でさらに細かく粉砕して竹粉とする２段階の加工方法が提案されている。しかしながら、１次加工段階で製造される竹チップは、依然として硬く、粉砕して竹粉とする２次加工段階の作業能率が低い欠点があった。竹の粉砕を容易とするための薬剤又は溶剤が用いられることもあるが、竹チップは、薬剤又は溶剤が繊維の間に浸入しにくく、竹チップの粉砕を容易にする効果がほとんど期待できなかった。

そこで、本発明は、粉砕が容易な竹チップを能率良く作ることができる竹チップ製造装置を提供することを目的とする。

本発明に係る竹チップ製造装置は、長手方向に送られてくる竹を上方から押し潰す圧潰手段と、該圧潰手段から送り出される押し潰された扁平竹を上下から挟圧しつつ該扁平竹の表面に長手方向割れ目溝を複数形成して溝付き竹を作成する一対の割れ目形成ローラと、該割れ目形成ローラより搬送方向下流側に配設され切断刃によって上記溝付き竹を短寸の小片状に切断する切断手段とを、備えたものである。

また、上記圧潰手段は、上記竹を上方から押圧する昇降自在の第１押圧ローラ・第２押圧ローラが搬送方向に順次配設され、該第１押圧ローラ・第２押圧ローラの少なくとも一方に対応する下方位置に、電気モータによって回転駆動される送りローラが配設されているものである。
また、一対の割れ目形成ローラは、弾発部材により相対的に接近する方向に弾発付勢されているものである。
また、上記切断手段は、ラジアル方向から見て傾斜状であって、かつ、多数の凹凸歯を有する上記切断刃が周方向に等ピッチで複数個付設された回転輪と、複数の切断刃が上記回転輪の回転に伴って順次対応するように基枠に設けられた固定刃とを、有しているものである。

本発明の竹チップ製造装置によれば、切断刃の耐久性が向上し、長時間にわたって連続して稼働でき、能率良く竹チップを加工できる。粉砕が容易な竹チップを製造することができ、竹チップを、その後の工程に於て、細かく粉砕する作業を能率良く行うことが可能となって、竹の利用に係る全体コストの低減に貢献できる。薬剤・溶剤が浸入し易い竹チップを製造することができる。

本発明に係る竹チップ製造装置の一部を示した図であり、（Ａ）は断面側面図であり、（Ｂ）は要部拡大断面正面図である。 本発明に係る竹チップ製造装置の他の一部を示した図であり、（Ａ）は側面図であり、（Ｂ）は要部拡大断面正面図である。 本発明に係る竹チップ製造装置の別の一部を示した図であり、（Ａ）は側面図であり、（Ｂ）は要部拡大断面正面図であり、（Ｃ）は平面図である。 割れ目形成ローラを示す斜視図である。 本発明に係る竹チップ製造装置のさらに他の一部を示した断面側面図である。 切断手段を示す背面図である。 竹の断面形状の変化を説明するための断面図であり、（Ａ）は加工前の竹の断面図であり、（Ｂ）は扁平竹の断面図であり、（Ｃ）は溝付き竹の断面図である。 竹の外形の変化を説明するための斜視図であり、（Ａ）は加工前の竹の斜視図であり、（Ｂ）は扁平竹の斜視図であり、（Ｃ）は溝付き竹の斜視図である。 本発明の竹チップ製造装置により製造される竹チップを示す斜視図である。 他の第１押圧ローラ・第２押圧ローラを示す拡大断面正面図である。

以下、実施の形態を示す図面に基づき本発明を詳説する。
図１〜図５に示すように、本発明の竹チップ製造装置は、長手方向に順次送られてくる竹Ｚ_０を上方から押し潰す圧潰手段１０と、圧潰手段１０から送り出される押し潰された扁平竹Ｚ_１の表面に長手方向割れ目溝７を複数形成して溝付き竹Ｚ_２を作成するための一対の割れ目形成ローラ３，３と、割れ目形成ローラ３，３より搬送方向下流側に配設され切断刃４によって溝付き竹Ｚ_２を短寸の小片状に（横断方向から）切断する切断手段１２とを、備えている。

圧潰手段１０は、図１に示す第１押圧ローラ１と、図２に示す第２押圧ローラ２が、竹Ｚ_０の搬送方向に順次配設されている。
図１と図２に示すように、第１押圧ローラ１・第２押圧ローラ２は、機械的切削加工によって、外周面（竹対応面）１Ａ，２Ａが凹凸波形に形成されたローラ単体１４から構成されている。ローラ単体１４は、左右両端面に枢支軸１５が一体状に突設され、枢支軸１５によって空転自在に枢支されている。第１押圧ローラ１・第２押圧ローラ２は、凹凸波形の外周面１Ａ，２Ａにて、竹Ｚ_０，竹Ｚ_０´に圧縮力Ｆ_１，Ｆ_２を集中的に付与でき、かつ、押圧する際に、円筒形状の竹Ｚ_０の横滑りを防止できる。
第１押圧ローラ１・第２押圧ローラ２は、図外のクランク機構を介して、連動連結しており、駆動モータ（図示省略）によって、第１押圧ローラ１と第２押圧ローラ２が相互に上下逆方向に昇降するように構成されている。第１押圧ローラ１・第２押圧ローラ２を単一の駆動モータによって上下逆方向に昇降させる構造としたことで、エネルギーの無駄を省き、ランニングコストを軽減できる利点がある。第１押圧ローラ１・第２押圧ローラ２とクランク機構の間には、緩衝装置（ショックアブソーバ）が介設され、天然素材としての竹Ｚ_０の太さ（外径）の大小に対応する。そして、第１押圧ローラ１の圧縮力Ｆ_１が、最大で１５０００Ｎ〜１８０００Ｎとなるように設定され、一方、第２押圧ローラ２の圧縮力Ｆ_２が、最大で５０００Ｎ〜６０００Ｎとなるように設定されている。つまり、第１押圧ローラ１は、第２押圧ローラ２の圧縮力Ｆ_２の３倍近い大きな圧縮力Ｆ_１をもって、竹Ｚ_０を上方から押圧することが可能である。

図１に示すように、第１押圧ローラ１の下方位置には、受け台１６が配設されている。受け台１６は、装置の固定部材（後述の基枠１１）に固着されている。第１押圧ローラ１は、受け台１６との間に竹Ｚ_０を挟んで押圧し、竹Ｚ_０に割れ目を入れる、あるいは、第１押圧ローラ１の大きな圧縮力Ｆ_１によって、竹Ｚ_０を一気に押し潰しても良い。
また、図２に示すように、第２押圧ローラ２に対応する下方位置には、電気モータＭによって回転駆動される送りローラ１３が配設されている。送りローラ１３は、外周面（竹対応面）１３Ａに凹凸の無い円柱形状に形成され、その左右両端面には枢支軸１７が一体に突設されている。送りローラ１３は、枢支軸１７によって回転自在に枢着され、電気モータＭによって、竹Ｚ_０の搬送方向に沿って回転駆動されている。第２押圧ローラ２は、送りローラ１３との間に、割れ目の入った竹Ｚ_０´を挟んで押圧し、圧縮力Ｆ_２によって、竹Ｚ_０´を押し潰す。
圧潰手段１０では、第１押圧ローラ１・第２押圧ローラ２によって、図７（Ａ）と図８（Ａ）に示すような略円筒状の竹Ｚ_０を、図７（Ｂ）と図８（Ｂ）に示すように、平たく潰れた状態に変形させる。なお、本発明に於て、図７（Ｂ），図８（Ｂ）に示すように、扁平状に潰れた竹を、扁平竹Ｚ_１と呼ぶ。圧潰手段１０は、送りローラ１３によって、押し潰した扁平竹Ｚ_１を次工程へ送り出すように、搬送力を付与している。つまり、送りローラ１３は、扁平竹Ｚ_１に搬送力を付与する搬送手段としての役割と、第２押圧ローラ２の圧縮力Ｆ_２を受ける受け台としての役割とに、兼用されている。第１押圧ローラ１・第２押圧ローラ２は、竹Ｚ_０を押さえて停止させることのないよう、図１と図２に示す矢印の方向に回転しつつ送られてくる竹Ｚ_０を押し潰す。
なお、圧潰手段１０の搬送方向上流側には、竹送り用搬送機構１８が設けられ、この搬送機構１８から圧潰手段１０に、略連続的に竹Ｚ_０が送られてくる。搬送機構１８は、無端ベルトを複数の回転輪で支持しつつ回動させるベルトコンベアから成り、２本〜５本の竹Ｚ_０を並列状に並べて搬送可能である。

次に、割れ目形成ローラ３，３は、圧潰手段１０の搬送方向下流側に近接して配設され、図３と図４に示すように、２個の内の一方（上方）の割れ目形成ローラ３Ａは、可動取付部材３０に枢着され、他方（下方）の割れ目形成ローラ３Ｂは、装置の固定部材（後述の基枠１１）に枢着されている。上方の割れ目形成ローラ３Ａは、空転自在であって、かつ、下方の割れ目形成ローラ３Ｂは、駆動モータＭ´によって回転駆動されている。
可動取付部材３０は、長手方向一端部３１が軸体３３によって固定部材３４に枢着され、かつ、長手方向他端部３２が、弾発部材９によって、下方へ揺動する方向へ常時弾発付勢されている。弾発部材９は、常に短縮方向に弾発付勢力を働かせる引っ張りばねから成る。即ち、一方の割れ目形成ローラ３Ａは、弾発部材９により、他方の割れ目形成ローラ３Ｂに接近する方向に常時弾発付勢されている。割れ目形成ローラ３，３が弾発部材９により（相対的に）接近する方向に常に弾発付勢されることで、扁平竹Ｚ_１を上下から弾発的に挟み込み、加工する竹の大小（扁平竹Ｚ_１の厚さの大小）に対応している。

割れ目形成ローラ３は、竹（扁平竹Ｚ_１）の搬送方向に直交状に配設された回転軸Ｌ_１廻りに回転自在の円筒状本体部３５と、円筒状本体部３５の外周面に、周方向に沿って等間隔で平行状に並設された複数の環状低突条部３６とを、有している。環状低突条部３６は、先端が尖っている。
割れ目形成ローラ３，３は、圧潰手段１０から送られてくる扁平竹Ｚ_１を、弾発部材９の弾発付勢力によって押圧し、複数の環状低突条部３６を扁平竹Ｚ_１の表面に上下から食い込ませる。このようにして、割れ目形成ローラ３，３は、図８（Ｂ）に示す扁平竹Ｚ_１の表面に、図７（Ｃ）と図８（Ｃ）に示すように、長手方向割れ目溝７を複数形成する。なお、本発明に於て、図７（Ｃ），図８（Ｃ）に示すように、扁平状に潰れ、かつ、表面に長手方向割れ目溝７が複数形成された竹を、溝付き竹Ｚ_２と呼ぶ。下方の割れ目形成ローラ３Ｂは、溝付き竹Ｚ_２を次工程へ送り出すように、搬送力を付与している。割れ目形成ローラ３Ｂは、扁平竹Ｚ_１の表面に長手方向割れ目溝７を複数形成する役割と、溝付き竹Ｚ_２に搬送力を付与する搬送手段としての役割とに、兼用されている。

図５と図６に示すように、切断手段１２は、切断刃４が周方向に等ピッチで複数個突設された回転輪６と、基枠１１に固設された固定刃５とを、有している。回転輪６は、駆動モータＭ″によって回転駆動され、複数の切断刃４が固定刃５に対し切断対応位置に順次対応し、送られてくる溝付き竹Ｚ_２を次々と切断するように構成されている。
切断刃４は、図６に示す如く、ラジアル方向から見て傾斜状であって、かつ、多数の凹凸歯８を有している。切断刃４の傾斜角度θは、２°〜５°に設定されている。なお、切断刃４の傾斜角度θとは、凹凸歯８の刃先に接する直線（接線）が、固定刃５の刃先と成す角度とする。切断刃４が所定傾斜角度θで傾斜状に形成されたことで、溝付き竹Ｚ_２を切断する際、切断のための回転トルクが大きく変動せずに、円滑に次々と切断してゆくことができる。

切断手段１２は、溝付き竹Ｚ_２を所定短寸の小片状に切断して、図９に示すように、表面に（長手方向）割れ目溝７を有する竹チップＺ_３を形成する。なお、「小片状」とは、溝付き竹Ｚ_２を長手方向に１０ｍｍ〜５０ｍｍの所定短寸毎に切断したものとする。なお、幅方向には、切断時に分離部２１にて分割される。
図５に於て、溝付き竹Ｚ_２が搬送方向上流側の圧潰手段１０及び割れ目形成ローラ３，３に搬送力を付与されて送られてくる。切断手段１２では、切断刃４と固定刃５によって、溝付き竹Ｚ_２の先端を所定短寸分だけ切断し、次の切断刃４が切断対応位置に来るまでの短秒間に前進してきた溝付き竹Ｚ_２の先端を所定短寸分だけ切断するという動作を繰り返す。切断手段１２には竹チップＺ_３の長さ寸法を短寸に保つためのストッパを設けることもあり、あるいは、溝付き竹Ｚ_２が切断された直後に切断刃４に当接して瞬間的に停止しても、圧潰手段１０と割れ目形成ローラ３，３に於て竹との滑りが生じ、略連続的に竹Ｚ_０を送ることが可能であって、竹Ｚ_０の処理能力（搬送速度）をほとんど落すことがなく、能率良く竹チップＺ_３を製造することが可能である。
図５では、切断手段１２の下方位置に、竹チップＺ_３を搬出するための竹搬出用搬送機構（ベルトコンベア）１９が設けられている。なお、搬送機構１９を省略して、切断手段１２の下方位置にて、箱や袋で竹チップＺ_３を受けて集めても良い。

上述した本発明の竹チップ製造装置の使用方法（作用）について説明する。
図７（Ａ），図８（Ａ）に示す円筒形状の竹Ｚ_０を、略連続状に圧潰手段１０を通過させ、図７（Ｂ），図８（Ｂ）のように、横断面が扁平状となるように押し潰して変形させる。次に、押し潰された扁平竹Ｚ_１を、一対の割れ目形成ローラ３，３にて上下から挟圧しつつ絞り出し、図７（Ｃ），図８（Ｃ）に示すように、扁平竹Ｚ_１の表面に長手方向割れ目溝７を複数有する溝付き竹Ｚ_２を得る。次に、割れ目形成ローラ３，３から送り出される溝付き竹Ｚ_２を、切断手段１２にて短寸の小片状に切断して、図９に示すように、表面に割れ目溝７を有する竹チップＺ_３を形成する。なお、竹チップＺ_３の幅寸法は大小あり、一定しない。

切断手段１２は、（圧潰手段１０にて）扁平状に押し潰され、かつ、（割れ目形成ローラ３，３にて）表面に長手方向割れ目溝７が形成された溝付き竹Ｚ_２を切断するので、円筒形状の竹Ｚ_０を切断・切削する従来の加工と比較して、切断刃４の耐久性が向上し、装置を止めることなく長時間にわたって連続して稼働でき、竹チップＺ_３を能率良く製造することができる。また、製造された竹チップＺ_３は、無数の割れ目が入っており、表面にも割れ目溝７が形成されているので、その後の工程（説明略）に於ける粉砕が容易で、竹チップＺ_３から竹粉を製造する粉砕機での作業能率を向上する。しかも、竹の粉砕を容易とするための薬剤又は溶剤を使用する際、竹チップＺ_３には割れ目溝７から薬剤・溶剤が浸入し易く、竹チップＺ_３の粉砕はより一層容易となり、粉砕機での利用に好適である。

なお、本発明は、設計変更可能であって、例えば、圧潰手段１０は、１個の押圧ローラで竹Ｚ_０を押し潰すようにしても良い。なお、図１０に示すように、第１押圧ローラ１・第２押圧ローラ２は、外周面１Ａ，２Ａに多数の角部（エッジ）２０を有する凹凸波形に形成されていても良い。図示省略するが、第１押圧ローラ１・第２押圧ローラ２は、複数個の車輪型ローラを軸体に串刺し状に挿通して形成したものでも良い。
また、切断手段１２では、切断刃４を上下方向に繰返し昇降させて、溝付き竹Ｚ_２を切断しても良い。なお、図６の実施例では凹凸歯８は三角歯を示したが、これを矩形歯や波歯としても自由である。（但し、竹の表面は滑り易いので三角歯が望ましい。）

以上のように、本発明に係る製造装置は、長手方向に送られてくる竹Ｚ_０を上方から押し潰す圧潰手段１０と、該圧潰手段１０から送り出される押し潰された扁平竹Ｚ_１を上下から挟圧しつつ該扁平竹Ｚ_１の表面に長手方向割れ目溝７を複数形成して溝付き竹Ｚ_２を作成する一対の割れ目形成ローラ３，３と、該割れ目形成ローラ３，３より搬送方向下流側に配設され切断刃４によって上記溝付き竹Ｚ_２を短寸の小片状に切断する切断手段１２とを、備えたので、切断刃４の耐久性が向上し、長時間にわたって連続して稼働でき、能率良く竹チップＺ_３を加工できる。粉砕が容易な竹チップＺ_３を製造することができ、竹チップＺ_３を細かく粉砕する（次工程の粉砕機に於ける）作業を能率良く行うことができ、竹Ｚ_０の利用に係る全体コストの低減に貢献できる。薬剤・溶剤が割れ目溝７から浸入し易い竹チップＺ_３を製造することができる。

また、上記圧潰手段１０は、上記竹Ｚ_０を上方から押圧する昇降自在の第１押圧ローラ１・第２押圧ローラ２が搬送方向に順次配設され、該第１押圧ローラ１・第２押圧ローラ２の少なくとも一方に対応する下方位置に、電気モータＭによって回転駆動される送りローラ１３が配設されているので、順次送られてくる竹Ｚ_０の外径の大小に対応して、確実に竹Ｚ_０を押し潰して扁平竹Ｚ_１とすることができる。扁平竹Ｚ_１に搬送力を付与し、スムーズに送ることができる。

また、一対の割れ目形成ローラ３，３は、弾発部材９により相対的に接近する方向に弾発付勢されているので、圧潰手段１０から送り出される押し潰された扁平竹Ｚ_１の厚みの大小に対応して、扁平竹Ｚ_１の表面に確実に長手方向割れ目溝７を形成できる。

また、上記切断手段１２は、ラジアル方向から見て傾斜状であって、かつ、多数の凹凸歯８を有する上記切断刃４が周方向に等ピッチで複数個付設された回転輪６と、複数の切断刃４が上記回転輪６の回転に伴って順次対応するように基枠１１に設けられた固定刃５とを、有しているので、略連続的に送られてくる溝付き竹Ｚ_２を、均一な短寸の竹チップＺ_３に加工でき、竹チップＺ_３を細かく粉砕する際の作業能率を向上できる。溝付き竹Ｚ_２の切断の際、回転トルクが大きく変動せずに、円滑に次々と切断してゆくことができる。

１ 第１押圧ローラ
２ 第２押圧ローラ
３ 割れ目形成ローラ
４ 切断刃
５ 固定刃
６ 回転輪
７ 長手方向割れ目溝
８ 凹凸歯
９ 弾発部材
１０ 圧潰手段
１１ 基枠
１２ 切断手段
１３ 送りローラ
Ｚ_０ 竹
Ｚ_１ 扁平竹
Ｚ_２ 溝付き竹
Ｍ 電気モータ

Claims (4)

1. 長手方向に送られてくる竹（Ｚ_０）を上方から押し潰す圧潰手段（１０）と、該圧潰手段（１０）から送り出される押し潰された扁平竹（Ｚ_１）を上下から挟圧しつつ該扁平竹（Ｚ_１）の表面に長手方向割れ目溝（７）を複数形成して溝付き竹（Ｚ_２）を作成する一対の割れ目形成ローラ（３）（３）と、該割れ目形成ローラ（３）（３）より搬送方向下流側に配設され切断刃（４）によって上記溝付き竹（Ｚ_２）を短寸の小片状に切断する切断手段（１２）とを、備えたことを特徴とする竹チップ製造装置。
2. 上記圧潰手段（１０）は、上記竹（Ｚ_０）を上方から押圧する昇降自在の第１押圧ローラ（１）・第２押圧ローラ（２）が搬送方向に順次配設され、該第１押圧ローラ（１）・第２押圧ローラ（２）の少なくとも一方に対応する下方位置に、電気モータ（Ｍ）によって回転駆動される送りローラ（１３）が配設されている請求項１記載の竹チップ製造装置。
3. 一対の割れ目形成ローラ（３）（３）は、弾発部材（９）により相対的に接近する方向に弾発付勢されている請求項１又は２記載の竹チップ製造装置。
4. 上記切断手段（１２）は、ラジアル方向から見て傾斜状であって、かつ、多数の凹凸歯（８）を有する上記切断刃（４）が周方向に等ピッチで複数個付設された回転輪（６）と、複数の切断刃（４）が上記回転輪（６）の回転に伴って順次対応するように基枠（１１）に設けられた固定刃（５）とを、有している請求項１，２又は３記載の竹チップ製造装置。

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