JP2019150755A - 竪型ローラミル - Google Patents

Abstract

【課題】粗い粉砕粒であっても高い燃焼性を示す木質ペレット等のバイオマス燃料を粉砕する竪型ローラミルにおける単位時間当たりの粉砕容量を増加させる。【解決手段】円筒状のハウジングと、ハウジング内部で被粉砕物を粉砕して粉砕粒とする粉砕部と、外部に粉砕粒を排出する排出管が接続されると共に粉砕部の上方に配置されたバッファ部と、粉砕粒をバッファ部に輸送する気流を形成する気流形成部とを備える竪型ローラミルであって、ハウジングとバッファ部とを接続する接続流路と、回転分級及び固定分級することなく粉砕粒をハウジングから接続流路に案内する案内部とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、竪型ローラミルに関するものである。

従来、微粉炭やセメントなどの被粉砕物を所望の粒子径に粉砕し、分級する装置として、竪型ローラミルが知られている。この竪型ローラミルは、粉砕部で被粉砕物を粉砕して粉砕粒とし、この粉砕粒を気流に乗せて上昇させ、上昇した粉砕粒を粉砕部の上方に設けられた分級部で分級する。分級によって粒子径が所望の粒子径よりも大きな粉砕粒は取り除かれ、粒子径が所望の粉砕粒のみが排出管を介して外部に排出される。分級によって取り除かれた粒子径が大きな粉砕粒は再び粉砕部に落下させられ、より細かく粉砕される。

特開２００９−１８９９０９号公報

ところで、近年においては、竪型ローラミルで木質ペレット等のバイオマス燃料を粉砕する場合がある。例えば木質ペレットは繊維を含むことから、竪型ローラミルで小さく粉砕することが難しく、微粉炭と同程度の粒子径に粉砕するのに長時間を要し、単位時間当たりの粉砕容量が大きく減少する。一方で、木質ペレットは、粒子径が１ｍｍ程度であっても、数十μｍの微粉炭と同程度の燃焼性を示すことが分かった。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、粗い粉砕粒であっても高い燃焼性を示す木質ペレット等のバイオマス燃料を粉砕する竪型ローラミルにおける単位時間当たりの粉砕容量を増加させることを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するための手段として、以下の構成を採用する。

第１の発明は、円筒状のハウジングと、上記ハウジングの内部で被粉砕物を粉砕して粉砕粒とする粉砕部と、外部に上記粉砕粒を排出する排出管が接続されると共に上記粉砕部の上方に配置されたバッファ部と、上記粉砕粒を上記バッファ部に輸送する気流を形成する気流形成部とを備える竪型ローラミルであって、上記ハウジングと上記バッファ部とを接続する接続流路と、回転分級及び固定分級することなく上記粉砕粒を上記ハウジングから上記接続流路に案内する案内部とを備えるという構成を採用する。

第２の発明は、上記第１の発明において、上記粉砕粒が通過可能に上記接続流路に配置され、上記接続流路の圧力損失を高める抵抗部を備えるという構成を採用する。

第３の発明は、上記第２の発明において、上記抵抗部が、上記接続流路にて上記気流を旋回させる複数の旋回ベーンであるという構成を採用する。

第４の発明は、上記第１〜第３いずれかの発明において、平面視にて上記接続流路の入口が上記バッファ部を中心として上記バッファ部よりも径方向外側に配置されているという構成を採用する。

第５の発明は、上記第１〜第４いずれかの発明において、上記粉砕粒を分級する分級部を有し、上記接続流路及び上記案内部は、上記分級部を避けて上記粉砕粒を上記バッファ部に供給するという構成を採用する。

第６の発明は、上記第１〜第５いずれかの発明において、上記気流形成部が、上記ハウジング内部で旋回流が形成されるように鉛直軸に対して傾斜して設けられた空気噴出口を備えるという構成を採用する。

本発明によれば、空気導入口から出た旋回を伴う空気によって吹き上げられた粉砕粒が、重力分級等により分級される。ここで、粗い粉砕粒は再び粉砕部に戻ることなる。一方、細かい粉砕粒は、案内部によって接続流路に案内され、バッファ部を介して外部に排出される。本発明においては、ハウジングから接続配管に粉砕粒を案内する案内部にて回転分級や固定分級を行わないことから、接続流路を通った粉砕粒は粉砕部に再び戻ることなく排出される。よって、細かい粉砕粒が繰り返し粉砕部で粉砕されることを防止することができ、細かい粉砕粒を積極的に外部に排出することで、単位時間当たりの粉砕容量を増加させることができる。したがって、本発明によれば、粗い粉砕粒であっても高い燃焼性を示す木質ペレット等のバイオマス燃料を粉砕する竪型ローラミルにおける単位時間当たりの粉砕容量を増加させることが可能となる。

本発明の第１実施形態における竪型ローラミルの概略構成を示す縦断面図である。 本発明の第２実施形態における竪型ローラミルの概略構成を示す縦断面図である。 本発明の第１実施形態における竪型ローラミルの変形例の概略構成を示す縦断面図である。 本発明の第２実施形態における竪型ローラミルの変形例の概略構成を示す縦断面図である。

以下、図面を参照して、本発明に係る竪型ローラミルの一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更する。

（第１実施形態）
図１は、本実施形態の竪型ローラミル１の概略構成を示す縦断面図である。本実施形態の竪型ローラミル１は、例えば木質ペレット等の被粉砕物を粉砕することによって粉砕粒とし、粉砕粒を外部に排出するものである。本実施形態では、被粉砕物を木質ペレットとして説明を行う。このような竪型ローラミル１は、図１に示すように、ハウジング２と、蓋部３（案内部）と、シュート４と、粉砕部５と、分配部６と、接続配管７と、旋回ベーン８と、排出管９と、輸送機構１０（気流形成部）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円筒状の容器であり、木質ペレットが粉砕される領域を囲う容器である。蓋部３は、ハウジング２の上端開口を覆うように、ハウジング２の上端に接続されている。蓋部３は、中央部が上方に膨出した平面視円形状とされており、中央部に円筒状のシュート４が上下方向に貫通されている。蓋部３のシュート４が貫通する中央開口３ａは、シュート４よりも大径とされており、シュート４と同心状に配置された接続配管７に接続されている。つまり、本実施形態においては、蓋部３の中央開口３ａの縁部（内縁部）とシュート４の周面との間に環状の一定の隙間が形成されており、この隙間が接続配管７の入口とされている。

また、蓋部３の内壁面３ｂは、ハウジング２と接続された外縁部から接続配管７に接続された内縁部に向かうに連れて上方に変位するテーパ面とされている。このような内壁面３ｂは、ハウジング２の内部で生成された粉砕粒を回転分級や固定分級することなく接続配管７に案内する。つまり、本実施形態においては、蓋部３の内壁面３ｂが、粉砕粒を回転分級や固定分級せずに接続流路（本実施形態において接続配管７の内部流路）に案内する案内部として機能する。

シュート４は、鉛直方向に沿って配置されたもので、その上端開口が蓋部３の外側に配置され、下端開口がハウジング２の内部（木質ペレットが粉砕される領域）に配置されたものである。シュート４には、図示しない木質ペレット供給装置が接続されており、これによって所定量の木質ペレットが、ハウジング２の内部に供給されるようになっている。

粉砕部５は、ハウジング２の底部に設けられた回転テーブル５ａと、この回転テーブル５ａ上を転動する複数の粉砕ローラ５ｂとを備えている。回転テーブル５ａは、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。粉砕ローラ５ｂは、ローラ加圧装置によって回転テーブル５ａに圧接させられ、その状態で回転テーブル５ａが回転することにより、回転テーブル５ａ上を転動するものである。このような構成のもとに粉砕部５は、シュート４から回転テーブル５ａの中心部に供給された木質ペレットを、回転テーブル５ａの遠心力によってその外周側に移動させ、回転テーブル５ａの上面と粉砕ローラ５ｂとの間に噛み込み、圧縮力と剪断力とによって粉砕する。

分配部６は、粉砕部５の上方に配置されると共に接続配管７を介して蓋部３と接続されている。この分配部６は、接続配管７を介して供給される粉砕粒が一時的に滞留されるバッファ部として機能し、分配部６に接続された複数の排出管９に対して粉砕粒を分配する。

接続配管７は、シュート４を囲うようにシュート４と同心状に配置された円筒状の配管であり、シュート４よりも大径とされている。この接続配管７は、下端が蓋部３の中央開口３ａに接続され、上端が分配部６に接続されている。この接続配管７の内壁面とシュート４の外壁面との間の空間が、本実施形態において粉砕粒を案内する接続流路Ｒとなっている。つまり、このように同心状に配置されたシュート４と接続配管７との間に形成された接続流路Ｒは、平面視において環状の流路となっている。このような接続流路Ｒは、ハウジング２の内部空間と分配部６とを接続しており、ハウジング２の内部から蓋部３の内壁面３ｂに案内されて供給された粉砕粒を、分配部６まで案内する。

旋回ベーン８は、接続配管７の内部に配置された固定ベーンであり、シュート４を中心として平面視において環状に複数配列されている。これらの旋回ベーン８は、粉砕粒が通過可能に接続流路Ｒに配置されており、接続流路Ｒの圧力損失を高める抵抗部として機能する。さらに、旋回ベーン８は、通過する気流Ａが接続流路Ｒ内においてシュート４を中心として螺旋状に旋回するように、気流Ａを案内する。このような旋回ベーン８によって接続流路Ｒの圧力損失が上昇し、粉砕粒の密度分布が均一化される。

排出管９は、分配部６に対して複数接続されており、分配部６から供給された粉砕粒を外部に向けて案内する配管である。輸送機構１０は、ハウジング２の底部側面に設けられた空気導入配管１０ａと、この空気導入配管１０ａから空気を導入させる空気供給部１０ｂと、ハウジング２の底部から上方に向けて空気を噴出する空気噴出口１２を備えている。空気導入配管１０ａは、回転テーブル５ａよりも下方にてハウジング２と接続されており、空気供給部１０ｂから供給される空気をハウジング２の上部側、すなわち排出管９側に向かって上昇する気流Ａを形成する。このような気流Ａに乗せて粉砕粒が排出管９側に輸送される。つまり、このような輸送機構１０は、粉砕粒を分配部６に輸送する気流Ａを形成する。なお、気流Ａは、全ての粉砕粒を、接続配管７を介して分配部６まで輸送可能な流量及び流速とする。したがって、空気供給部１０ｂから空気導入配管１０ａに供給される空気の流量は、気流Ａの上記流量及び流速が達成可能に設定されている。

また、空気噴出口１２は、図１の拡大図に示すように、軸心Ｌが鉛直軸Ｚに対して傾斜して設けられた貫通孔であり、空気導入配管１０ａから供給された空気を旋回させてハウジング２の内部に送り込む。これによって、気流Ａがハウジング２の中心軸を中心とした旋回成分を付与され、気流Ａに乗って流れる粉砕粒が旋回される。このように粉砕粒が旋回されることによって、粗い粉砕粒（粒径が大きな粉砕粒）がハウジング２の径方向外側に押し出されて、回転テーブル５ａ上に落下する。

続いて、このような構成の本実施形態の竪型ローラミル１の動作について説明する。シュート４からハウジング２内に木質ペレットが供給されると、木質ペレットは粉砕部５の回転テーブル５ａ上に落下する。回転テーブル５ａに落下した木質ペレットは、回転される回転テーブル５ａと回転テーブル５ａ上を転動する粉砕ローラ５ｂとの間に挟まれることによって粉砕され、例えば粒子径が１ｍｍ程度の粉砕粒とされる。

粉砕粒は、輸送機構１０によって形成された気流Ａによって接続配管７に向けて上昇される。このとき、粉砕粒が旋回されながら上昇し、遠心分級及び重力分級によって粗い粉砕粒が再び回転テーブル５ａ上に落下し、細かい粉砕粒（粒径が小さな粉砕粒）が接続配管７に向かって上昇する。このような細かい粉砕粒は、接続配管７に向けて窄むようなテーパ面とされた蓋部３の内壁面３ｂに案内されることによって、回転分級及び固定分級されずに接続配管７に供給される。つまり、本実施形態の竪型ローラミル１は、蓋部３の内壁面３ｂから接続配管７に至るまでに粉砕粒の移動を阻害する障害物が設置されておらず、蓋部３の内壁面３ｂに案内される細かい粉砕粒が落下することなく接続配管７に供給される。

接続配管７に供給された粉砕粒は、接続配管７の内部（すなわち接続流路Ｒ）にて密度分布が均一化されて分配部６に供給される。そして、分配部６に分配された粉砕粒は、複数の排出管９に分配され、排出管９を介して外部に排出される。

以上のような本実施形態の竪型ローラミル１によれば、粉砕部５によって木質ペレットが粉砕されて得られた細かい粉砕粒が回転分級及び固定分級されずに、蓋部３の内壁面３ｂによって接続流路Ｒに案内され、分配部６を介して外部に排出される。このため、本実施形態の竪型ローラミル１によれば、細かい粉砕粒が繰り返し粉砕部５によって粉砕されることを防止して粗い状態にて粉砕粒を排出することができ、単位時間当たりの粉砕容量を増加させることができる。

また、本実施形態の竪型ローラミル１においては、粉砕粒が通過可能に接続流路Ｒに配置され、接続流路Ｒの圧力損失を高める抵抗部として旋回ベーン８を備えている。さらに、旋回ベーン８は、接続流路Ｒにて気流Ａを旋回させる。このため、粉砕粒が接続流路Ｒの内部で撹拌され、粉砕粒の密度分布を均一化することが可能となる。このため、ハウジング２内の気流Ａの流量及び流速が大きいことに起因して、ハウジング２の内部における粉砕粒の密度分布に偏りがある場合であっても、分配部６では粉砕粒の密度分布を均一化することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について、図２を参照して説明する。なお、本実施形態の説明において、上記第１実施形態と同様の部分については、その説明を省略あるいは簡略化する。

図２は、本実施形態の竪型ローラミル２０の概略構成を示す縦断面図である。この図に示すように、本実施形態の竪型ローラミル２０は、シュート４の下端部に対して固定された膨出部２１を備えている。膨出部２１は、上下方向における中央部がシュート４の外壁面から、シュート４を中心とした径方向の外側に向けて膨出した形状をしており、径方向の最も外側の最外縁部が蓋部３の内壁面３ｂに近接されている。

このような本実施形態の竪型ローラミル２０では、接続配管７の内壁面とシュート４の外壁面とに挟まれた領域のみならず、膨出部２１の最外縁部よりも上方の表面と、当該表面に対向する蓋部３の内壁面３ｂの一部とに挟まれた領域も接続流路Ｒの一部とされている。これにより接続流路Ｒは、図２に示すように、下部がシュート４を中心とした径方向の外側に向けて屈曲した形状となっている。

このような接続流路Ｒの入口は、膨出部２１の最外縁部と蓋部３の内壁面３ｂも当該最外縁部に最も近接した部位とによって形成されている。この結果、本実施形態の竪型ローラミル２０では、接続流路Ｒの入口が、上記第１実施形態の竪型ローラミル１よりも、平面視においてシュート４を中心とした径方向外側に配置されている。このような接続流路Ｒの入口は、平面視において、分配部６を中心として分配部６よりも径方向外側に配置されている。

ハウジング２の内部においては、回転テーブル５ａとハウジング２との隙間に多くの空気が流れることから、ハウジング２の内壁面に沿って強い上昇気流が発生する傾向にある。このため、粉砕粒が、平面視において、分配部６を中心として分配部６よりも径方向外側に偏ると考えられる。そこで、本実施形態の竪型ローラミル２０のように、接続流路Ｒの入口は、平面視において、分配部６を中心として分配部６よりも径方向外側に配置されることによって、より確実に細かい粉砕粒を落下させずに接続流路Ｒに案内することが可能となる。

なお、このような本実施形態の竪型ローラミル２０では、蓋部３の内壁面３ｂの一部が接続流路Ｒを形成しているため、蓋部３の全体ではなく、蓋部３の下部のみが接続流路Ｒに細かい粉砕粒を案内する案内部として機能している。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、上記実施形態においては、第１実施形態の竪型ローラミル１及び第２実施形態の竪型ローラミル２０が、分級部を備えていない構成について説明した。しかしながら、既存の竪型ローラミルを改造して本発明の竪型ローラミルとする場合には、竪型ローラミルが分級部を備える構成となる場合もある。例えば、図３は、分級部１１を備える上記第１実施形態の竪型ローラミル１の変形例の概略構成を示す縦断面図である。また、図４は、分級部１１を備える上記第２実施形態の竪型ローラミル２０の変形例の概略構成を示す縦断面図である。これらの図に示すように、本発明の竪型ローラミルは、分級部ハウジング１１ａや固定ベーン１１ｂを有する分級部１１が残存する状態で用いることも可能である。ただし、このように分級部１１が残存する場合であっても、接続流路Ｒ及び蓋部３は、分級部１１を避けて粉砕粒を分配部６に供給するため、分級部１１は機能しない。つまり、分級部１１に至る流路が蓋部３等によって封鎖されており、分級部１１に粉砕粒が供給されない。

また、上記実施形態においては、被粉砕物が木質ペレットである構成について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、石炭のように細かく粉砕する必要のない被粉砕物を粉砕する竪型ローラミルに好適である。例えば、本発明は、乾燥された木片や、粒状体が一体化されたペレットを被粉砕物として粉砕する竪型ローラミルに好適である。

また、上記実施形態においては、抵抗部として旋回ベーン８を備える構成について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば抵抗部として、粉砕粒が通過可能な網状部材を設置するようにしても良い。

１……竪型ローラミル
２……ハウジング
３……蓋部（案内部）
３ａ……中央開口
３ｂ……内壁面
４……シュート
５……粉砕部
５ａ……回転テーブル
５ｂ……粉砕ローラ
６……分配部（バッファ部）
７……接続配管
８……旋回ベーン（抵抗部）
９……排出管
１０……輸送機構（気流形成部）
１０ａ……空気導入配管
１０ｂ……空気供給部
１０ｃ……空気噴出ポート（空気噴出口）
１１……分級部
１１ａ……分級部ハウジング
１１ｂ……固定ベーン
２０……竪型ローラミル
２１……膨出部
Ａ……気流
Ｒ……接続流路

Claims (6)

1. 円筒状のハウジングと、前記ハウジングの内部で被粉砕物を粉砕して粉砕粒とする粉砕部と、外部に前記粉砕粒を排出する排出管が接続されると共に前記粉砕部の上方に配置されたバッファ部と、前記粉砕粒を前記バッファ部に輸送する気流を形成する気流形成部とを備える竪型ローラミルであって、
   前記ハウジングと前記バッファ部とを接続する接続流路と、
   回転分級及び固定分級することなく前記粉砕粒を前記ハウジングから前記接続流路に案内する案内部と
   を備えることを特徴とする竪型ローラミル。
2. 前記粉砕粒が通過可能に前記接続流路に配置され、前記接続流路の圧力損失を高める抵抗部を備えることを特徴とする請求項１記載の竪型ローラミル。
3. 前記抵抗部は、前記接続流路にて前記気流を旋回させる複数の旋回ベーンであることを特徴とする請求項２記載の竪型ローラミル。
4. 平面視にて前記接続流路の入口が前記バッファ部を中心として前記バッファ部よりも径方向外側に配置されていることを特徴とする請求項１〜３いずれか一項に記載の竪型ローラミル。
5. 前記粉砕粒を分級する分級部を有し、
   前記接続流路及び前記案内部は、前記分級部を避けて前記粉砕粒を前記バッファ部に供給する
   ことを特徴とする請求項１〜４いずれか一項に記載の竪型ローラミル。
6. 前記気流形成部は、前記ハウジング内部で旋回流が形成されるように鉛直軸に対して傾斜して設けられた空気噴出口を備えることを特徴とする請求項１〜５いずれか一項に記載の竪型ローラミル。

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