JP2779567B2 - 繊維質素材の組織破壊装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、植物繊維質素材や動
物繊維質素材等の繊維質素材組織を膨張軟化破壊する装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、鋸屑、バガス、樹木の外皮、籾殼
等の植物繊維質素材或いは羊毛屑、毛髪、羽毛、皮革等
の動物繊維質素材は、その繊維組織が緻密で硬く、組織
内に細孔を持たない上、ろう類、脂肪、樹脂等を含有す
るため、吸水性や孔隙率、空気含有率が低くて建築用資
材や微生物の培養基材、育苗用資材、土壌改良材等に使
用するには不十分であり、また消化性が悪いため、家畜
の飼料や、増量剤及び漁業用餌料等に使用する場合にも
不十分であった。

【０００３】このため、本願出願人は、前記の植物繊維
質素材や動物繊維質素材の組織を根本的に膨張軟化破壊
させることが、それら繊維質素材の性質改善に極めて有
効であることを見出し、この繊維質素材の性質改善用の
装置を既に案出している（特公昭５６−４８２１２号、
特公昭５７−３７３８１号、特公昭５７−３７３８２号
公報参照）。

【０００４】このような装置は、図５に示すように、素
材移送部Ａと加圧圧縮部Ｂからなる装置本体内部に、ス
クリュー羽根７４が周囲に形成された回転軸７３を配設
し、これらスクリュー羽根７４と回転軸７３が素材移送
部Ａでは一定外径に形成され、加圧圧縮部では外径が排
出用開口部７２へ向けて徐々に縮小するように形成され
たものである。

【０００５】この装置では素材投入口（ホッパー）７１
から投入された所定量の水分を含有する繊維質素材を、
回転軸７３とそれに伴うスクリュー羽根７４の回転によ
り移送しつつ、装置本体の内壁部と回転軸７３との間で
加圧圧縮し、さらに温度調節器７６で所定の温度に加熱
した後、カッター７５で切削し、その切削物を排出用開
口７２から大気中に排出するようになっており、この一
連の工程により繊維質素材を膨張軟化するようになって
いる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
な従来装置は繊維質素材の膨張軟化破壊処理を大量に行
なうことを目的とした大型の装置であり、大量の素材を
移送し加圧圧縮するためには、素材投入口７２側の装置
本体内部の容積と回転軸７３の径を大きくして素材の通
過断面積を大きくすることが必要である。しかも大量の
素材を効率よく加圧圧縮させるために、回転軸７３にテ
ーパをつけて装置本体の内壁と回転軸７３との間の断面
積を排出用開口部７２側へ向けて徐々に小さくしていた
ため、回転軸７３の基端の径が大きくなり装置本体が大
型化すると共に、回転軸７３の回転に要する駆動力が大
きくなってしまうので、一定の場所での大量の繊維質素
材の処理には適しているが、さまざまな場所での比較的
少量の繊維質素材の処理に対しては実質的に問題があっ
た。

【０００７】本発明は、このような事情のもとになされ
たものであり、その目的は装置の小型化及び軽量化を図
り可搬性を向上させることである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、移動可能な外
装体と、この外装体に設けられた素材供給用ホッパー
と、 このホッパーの下端に続いて設けられ、当該ホッパ
ーから投入された繊維質素材を、第１の回転軸と一体回
動するスクリュー羽根により移送する素材供給用フィー
ダと、 前記外装体の内部に設けられると共に、前記素材
供給用フィーダから一端側に素材が供給され、他端側端
面に多数の排出用開口部が形成された筒状の加圧圧縮部
と、前記加圧圧縮部内部に軸方向に配置されると共に、
前記排出用開口部側の先端部にカッターが設けられた一
定外径の第２の回転軸と、前記素材供給用フィーダから
供給された素材を、前記加圧圧縮部の内壁と前記第２の
回転軸との間で加圧圧縮しながら前記排出用開口部側へ
移送するために当該回転軸の周面に形成された一定外径
の加圧スクリュー羽根と、前記第２の回転軸を回転させ
るために前記外装体とは独立して別個に設けられた移動
可能な外部の動力源と、前記第２の回転軸の基端側に前
記外部の動力源と着脱自在に接続するために設けられた
動力接続部とを有してなり、前記加圧圧縮された素材を
前記カッターで切削した後、前記排出用開口部から排出
することを特徴としている。

【０００９】

【作用】加圧圧縮部に一定外径の加圧圧縮部本体と一定
外径でしかも径が細い回転軸を用いているため、小型化
及び軽量化が図れると共に回転軸の回転に要する駆動力
も減少する。

【００１０】

【実施例】以下図面により本発明の一実施例について説
明する。図１は本発明の実施例の全体構造を示す縦断側
面図、図２は本発明の加圧圧縮部を示す縦断側面図であ
り、図３はその正面図である。

【００１１】図１に示すように、５１は装置全体の外装
体であり、この外装体５１の上部には、素材供給用ホッ
パー１１とその下端に続く筒状の素材供給用フィーダー
１２とからなる素材供給部が設けられ、素材供給用フィ
ーダー１２内には外周面に一定外径のスクリュー羽根１
４が形成された第１の回転軸１３が配設されている。素
材供給用フィーダー１２は、素材供給用ホッパー１１か
ら投入された繊維質素材を、回転軸１３と一体回動する
スクリュー羽根１４によって移送し、素材供給用ホッパ
ー１１と素材供給用フィーダー１２との接続部付近や素
材供給用フィーダー２２と後述の加圧圧縮部との接続部
付近における詰まりを抑え定量的な供給を行なう部分で
ある。また回転軸１３の回転数を手動式の変速機１５に
よって制御することで素材の供給量を調節することがで
きる。

【００１２】前記素材供給フィーダー１２の下端には、
図２に示すように、筒状の加圧圧縮部２１が配設されて
おり、この加圧圧縮部２１の一端側の上面には素材供給
用フィーダー１２の送り出し口に連通して当該送り出し
口からの素材を加圧圧縮部２１内部に供給するための素
材供給口２２が形成されている。また前記加圧圧縮部２
１の外壁には加圧圧縮部２１内部に水分を供給するため
の給水管２３が設けられている。なおこの給水管２３の
給水側開口部は本発明の給水口に相当するものである。

【００１３】加圧圧縮部２１内部にはその軸方向に一定
外径の第２の回転軸２４が配設されている。そして回転
軸２４の外周面には一定外径の加圧スクリュー羽根２５
が一端側から他端側へ向かう（図２中右から左へ向か
う）素材の進行方向に対して徐々に各スクリュー間の間
隔を小さくするように形成され、さらに回転軸２４の先
端部（他端部）には、半径方向に突出した一本のカッタ
ー２６が設けられている。

【００１４】また加圧圧縮部２１の他端面側は開口して
おり、この開口部には、図３に示すような多数の排出用
開口部３２が周方向に配列された円形の排出板３１が着
脱自在に嵌入されている。そして加圧圧縮部２１の開口
側の外周囲には、リング状のケーシング３３がその内接
部により排出板３１の外接部を押し付けるように、加圧
圧縮部２１の外周に螺合して外嵌され、加圧圧縮部２１
内部の素材の送り出し圧力による排出板３１の抜脱を防
いでいる。なお排出板３１を洗浄する場合等には、図４
の斜視図に示すように、排出板３１の中心部から前方側
に突出するロッド部３４に、取り外し用金具３５をナッ
ト３６で締めつけて装着し、取り外し用金具３５ごと排
出板３１を引き出すことができる。

【００１５】一方、回転軸２４の基端側には外部の動力
源からの動力を当該回転軸２４に伝達するための動力伝
達軸４２が連結されており、そしてその動力伝達軸４２
の端部は外部の動力源４１例えばモーター台車やトラク
ターの駆動軸にＰＴＯ軸４４を介して着脱自在に連結さ
れている。このＰＴＯ軸あるいはこれを着脱自在に連結
できる部分４３は本発明の動力接続部に相当する。

【００１６】なお外装体５１の下端部には車輪が設けら
れ、外装体５１と外部の動力源４１とは連結ロッド６１
で連結されている。

【００１７】上述の装置では、素材供給用ホッパー１１
から素材供給用フィーダー１２を介して加圧圧縮部２１
に供給された繊維質素材に対して、加圧圧縮部２１にお
いて膨張軟化破壊処理が行なわれる。加圧圧縮部２１で
は素材供給口２２を介して供給された素材は回転軸２４
と一体回動する加圧スクリュー羽根２５により排出板３
１側へ移送されながら加圧圧縮部２１の内壁と加圧スク
リュー羽根２５との間で加圧圧縮される。そして加圧圧
縮されている素材に給水管２３から所定量の水分が供給
される。このとき加圧圧縮部２１の内壁や回転軸２４及
び加圧スクリュー羽根２５との摩擦接触により摩擦熱が
生じ、素材の温度が上昇する。なお、各加圧スクリュー
羽根２５の間の間隔を素材の進行方向に対して徐々に小
さくすることにより、素材を一層効果的に加圧圧縮でき
ると共に、温度上昇させることができる。また素材の温
度を調節するための温度調節器を加圧圧縮部２１の外壁
に取り付けて、内部の素材を加熱又は冷却して適正温度
に調整することも可能である。

【００１８】ここで回転軸２４は例えばモーター台車や
トラクターからなる外部の動力源４１からの駆動力によ
り回転する。またこの動力源４１からの駆動力は素材供
給用フィーダー１２の回転軸１３にも伝達される。

【００１９】このようにして加圧圧縮部２１内部の回転
軸２４の先端側近傍では、強力な加圧圧縮とそれに伴な
う高い摩擦熱とを生じ、素材は圧縮固結体となる。そし
て圧縮固結体となった素材は加圧スクリュー羽根２５に
より押し崩されて小片に分断され、排出板３１の排出用
開口部３２から加圧圧縮部２１の外部へ排出される。

【００２０】ここで上記一連の素材処理工程における繊
維質素材の状態の変化を説明する。所定量の水分を含有
した繊維質素材は加圧圧縮部２１で加圧圧縮されると共
に摩擦熱及び温度調節器で所定温度に加熱されるため、
高温高圧化で内部の水分が一部蒸気化し、蒸煮された状
態で繊維組織が軟化される。そしてこの加圧圧縮部２１
で圧縮固結状態となった素材は、カッター２６で小片に
押し崩された後、排出用開口部３２から加圧圧縮部２１
の外部へ排出されるが、この際急激に大気圧まで減圧さ
れ、圧縮状態が急激に解除されて含有水分が爆発的に急
膨張するため、繊維や細胞内の水分も急膨張し、その組
織が極めて効果的に膨張軟化破壊される。

【００２１】繊維質素材に対する水分供給は素材の加圧
圧縮処理時に行うことが望ましく、加圧圧縮処理により
繊維組織が破壊されて水分の吸収性が向上した素材に水
分を供給することによって、素材が十分に吸水し、従っ
て含有水分の急膨脹による繊維組織の膨脹軟化破壊が効
果的に行われ、繊維質素材が柔らかくなる。そしてこの
様に柔らかくなった繊維質素材は家畜の飼料や増量剤と
して使用することが可能となり、また腐熟しやすいので
堆肥化が起こりやすく堆肥としての使用にも適してい
る。さらにきのこの基材としての使用や、水分を容易に
吸収するため水分調整剤としての使用も可能である。

【００２２】しかしながら繊維質素材は吸水性が悪いの
で、予め繊維質素材を水に浸漬する方法に比べて加圧圧
縮時に水分を供給することが効果的である。特に繊維質
素材として、モミガラを使用する場合には、モミガラは
疎水性であり吸水性は極めて低いため、水中に浸漬して
もモミガラの内部まで水分は浸透しにくい。このためモ
ミガラに対して効果的に膨脹軟化破壊処理を行うために
は、モミガラを加圧圧縮しその繊維組織を破壊して、よ
り水分を吸収しやすい状態にしたときに、所定量の水分
を供給することが重要となる。

【００２３】また加圧圧縮処理の条件としては、例えば
加圧圧縮部２１の外径は約１７８ｍｍ、回転軸２４の直
径は約４０ｍｍ、加圧スクリュー羽根２５の外径は約１
００ｍｍであり、動力源４１の出力は約１１ｋＷ、回転
軸２４の回転数は約２２７ｒｐｍである。そして例えば
繊維質素材としてモミガラを処理する場合には、給水量
は約２０〜２５％、加圧圧縮部２１の内部圧力は約１．
４１４ｋｇ／ｃｍ^２、温度は約１１０℃であって、この
場合の処理能力は約５００ｋｇ／ｈである。

【００２４】以上のように作動する本実施例の装置で
は、テーパのない一定外径の加圧圧縮部本体及び回転軸
を用いて、効率よく繊維質素材の加圧圧縮による膨張軟
化破壊を行なうことができる。また加圧圧縮部本体の外
径の外形を小さくすることができるので、加圧圧縮部の
小型化及び軽量化を図ることができる。さらに装置全体
の重量を例えば約３００ｋｇとすることができるので、
十分小型軽量であり、装置の下に車輪を設けることによ
り可搬性も向上する。また回転軸を細く設けたため、そ
の回転に要する動力は少なくて済み、外部の動力源とし
てモーター台車やトラクターが使用できる。そのためさ
まざまな場所で容易に繊維質素材の膨張軟化破壊処理を
行なうことができる。

【００２５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は加圧圧縮部本体の容積を縮小し、それに伴い回転軸の
径も細くしたので、装置の小型化及び軽量化が図れると
共に、可搬性が向上し、また装置の作動に要する動力も
少なくて済むことから、既存のモーター台車やトラクタ
ーを動力源として使用できるのでさまざまな場所で繊維
質素材の膨張軟化破壊処理が容易に行なえる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の繊維質素材の組織破壊装置
の縦断断面図である。

【図２】本発明の加圧圧縮部の縦断断面図である。

【図３】本発明の加圧圧縮部の正面図である。

【図４】加圧圧縮部の先端部の分解図である。

【図５】従来の繊維質素材の組織破壊装置の縦断断面図
である。

【符号の説明】

１１ 素材供給用ホッパ− １２ 素材供給用フィ−ダ− ２１ 加圧圧縮部本体 ２２ 素材供給口 ２３ 給水管 ２４ 回転軸 ２５ 加圧スクリュ−羽根 ２６ カッタ− ３２ 排出用開口部 ４１ 外部の動力源 ４３ 動力接続部

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 移動可能な外装体と、 この外装体に設けられた素材供給用ホッパーと、 このホッパーの下端に続いて設けられ、当該ホッパーか
   ら投入された繊維質素材を、第１の回転軸と一体回動す
   るスクリュー羽根により移送する素材供給用フィーダ
   と、 前記外装体の内部に設けられると共に、前記素材供給用
   フィーダから一端側に素材が供給され、 他端側端面に多
   数の排出用開口部が形成された筒状の加圧圧縮部と、 前記加圧圧縮部内部に軸方向に配置されると共に、前記
   排出用開口部側の先端部にカッターが設けられた一定外
   径の第２の回転軸と、前記素材供給用フィーダ から供給された素材を、前記加
   圧圧縮部の内壁と前記第２の回転軸との間で加圧圧縮し
   ながら前記排出用開口部側へ移送するために当該回転軸
   の周面に形成された一定外径の加圧スクリュー羽根と、前記第２の回転軸を回転させるために前記外装体とは独
   立して別個に設けられた移動可能な外部の動力源と、 前記第２の回転軸の基端側に前記外部の動力源と着脱自
   在に接続するために設けられた動力接続部とを有してな
   り、 前記加圧圧縮された素材を前記カッターで切削した後、
   前記排出用開口部から排出することを特徴とする繊維質
   素材の組織破壊装置。