JP6827787B2 - 木材破砕装置、および、これを備えた車両 - Google Patents

Description

本発明は、木材破砕装置、特に、長尺の木材を破砕する木材破砕装置に関する。

近年、伐採された竹等の長尺木材を火力発電等の燃料として用いることで、温室効果ガスの１つである二酸化炭素の排出量を削減する試みが進められている。このように、火力発電等の燃料として竹等の木材を用いる場合には、木材を予めチップ状の破砕物としておく必要がある。

特許文献１には、搬送コンベヤによって破砕ロータへ運ばれる竹材を当該コンベヤと送り装置との間で挟んだ状態で破砕ロータに押し付けてチップ状に破砕する木材破砕装置が開示されている。

特許第４２９４７１７号公報

上記特許文献１に記載された木材破砕装置では、竹等の長尺木材をチップ状に破砕することはできるものの、破砕時の反動によって長尺木材が暴れてしまうためチップ状の破砕物の大きさが不揃いになるという問題がある。仮に、破砕物の中に大きすぎる破砕物が混ざっていると、ベルトコンベア等で破砕物を燃焼炉に投入する際に搬送に支障をきたすおそれがある。反対に、破砕物が細かすぎると、破砕物が短時間で燃え尽きてしまい安定的に燃焼させることが難しくなるという問題がある。

本発明は、破砕物の大きさを一定範囲の大きさに揃えることができる木材破砕装置、および、これを備えた車両を提供することを目的とする。

本発明の木材破砕装置は、長尺の木材をチップ状に破砕する破砕ユニットと、破砕ユニットの木材投入口に配置され、破砕ユニットに木材を押し込む送りロータと、を有する木材破砕装置であって、木材投入口に接続する挿入路と、挿入路の周囲を囲む壁面とを含む木材挿入部と、木材挿入部の途中に配置され、挿入路の路面との間に木材を挟み込みつつ送りロータの方へ木材を送る上流側ロータと、を備え、上流側ロータおよび送りロータによって破砕ユニットに押し込まれた木材が破砕時の反動で長手方向と交差する方向に移動したときに、木材挿入部の壁面に木材が当接することで木材の移動が規制されるものである。

本発明の木材破砕装置において、木材挿入部は、１つまたは複数のガイド部材によって筒状に構成されてもよい。

本発明の木材破砕装置において、上流側ロータは、移動可能に支持され、木材の長手方向と交差する方向への移動を低減する機能を有してもよい。

本発明の車両は、上記発明のいずれかに係る木材破砕装置と、木材破砕装置を搭載する車両本体と、木材破砕装置を車両本体に収容する収容位置と、木材破砕装置を使用する使用位置との間で移動可能に木材破砕装置を車両本体に支持させる支持部とを備えるものである。

本発明の木材破砕装置および車両によれば、破砕時の反動で長尺木材が長手方向と交差する方向に移動しても長尺木材が木材投入部の壁面に当接し、長尺木材の移動が抑制される。このため、破砕時の反動による木材の移動を抑制しつつチップ状に木材を破砕することができる。この結果、破砕物の大きさを一定範囲の大きさに揃えることできる。

本発明の一実施形態である木材破砕装置が適用される車両後部の部分拡大図を一部に含む車両の側面図である。 図１に示す車両後部に設置された木材破砕装置の部分拡大図を一部に含む車両後部から見た状態を示す図である。 図３（ａ）は、上面視における木材破砕装置の構成を示す図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）に示すＡ−Ａ断面図である。図３（ｃ）は、木材破砕装置の収容状態を示す図である。 図４（ａ）は、木材破砕装置に差し込んだ長尺竹材が上流側ロータによって送りロータの方へ送り出される状態を示している。図４（ｂ）は、長尺木材の先端が破砕ロータによってチップ状に破砕される状態を示す図である。図４（ｃ）は、破砕ロータによって破砕される竹が反動で跳ね上がった状態を示す図である。 図５（ａ）は木材破砕装置の変形例の側面構成を示す図である。図５（ｂ）は図５（ａ）に示すＣ方向から見た木材挿入部の構成を示す図ある。 木材破砕装置における上流側ロータの変形例の構成を示す図である。

以下、本発明の一実施形態である木材破砕装置を備えた車両について、図面を参照しながら説明する。図１および図２に示すように、この車両１０は、運転席キャビン１２と、運転席キャビン１２の後部に配置され破砕物を積載するための荷箱１４と、長尺木材を破砕する木材破砕装置３０とを備える。ここで、長尺木材には竹が含まれる。

運転席キャビン１２および荷箱１４は、シャーシ１６を介して互いに連結固定されている。この荷箱１４は、後端に開口部１４ａが設けられており、開口部１４ａの中央部に木材破砕装置３０が搭載されている。この木材破砕装置３０は、図１に実線で示す使用位置と、破線で示す収容位置とに回転可能に取り付けられている。また、荷箱１４における木材破砕装置３０の奥側には、図示しない貯留ドラムが内蔵されており、当該貯留ドラムが回転することによって破砕物を貯留ドラムの底面側、すなわち、車両前方へ逐次搬送するよう構成されている。木材破砕装置３０は、例えば、車両本体に固定された荷台に搭載してもよい。

また、荷箱１４には、後方側面に木材破砕装置３０を作動させる作動装置１８が設けられており、作動装置１８を操作することによって木材破砕装置３０を作動させることができる。

続いて、図３をさらに参照しつつ木材破砕装置３０の構成について説明する。図３（ａ）は木材破砕装置３０の上面視における全体構成を示す図であり、同図（ｂ）は同図（ａ）に示すＡ-Ａ断面図である。また、図３（ｃ）は、木材破砕装置３０の収容状態を示す図である。

図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、木材破砕装置３０は、長尺木材を破砕する破砕ユニット３１と、破砕ユニット３１に長尺木材を送り込む送りロータ３６とを備える。

破砕ユニット３１は、図３（ｂ）に示すように、回転方向Ｂに回転する破砕ロータ３２と、この破砕ロータ３２の外周を覆う飛散防止カバー３４とを備える。破砕ロータ３２は、略円柱状に形成されたロータ本体３２ａと、ロータ本体３２ａに固定された一対の破砕刃３３ａ，３３ｂとを含む。

破砕刃３３ａは、固定ブロックＢＬに挟み込まれた状態で、ロータ本体３２ａにボルトを用いて固定される。破砕刃３３ｂも同様の構成によってロータ本体３２ａに固定されている。各破砕刃３３ａ，３３ｂは、ロータ本体３２ａの周面から刃先がわずかに突き出すように配置されている。なお、ロータ本体３２ａは一端に取り付けられたモータＭ３によって回転駆動される。

飛散防止カバー３４は、ロータ本体３２ａの外周面を覆うように設置されており、破砕物の飛散を防止する役割を有する。また、飛散防止カバー３４には、挿入路Ｒに連通する木材投入口３４ａが設けられている。

送りロータ３６は、破砕ロータ３２の直後方、すなわち、長尺木材の送り方向における上流側に配置され、一端に取り付けられた駆動モータＭ１によって破砕ロータ３２と同じ方向に回転駆動される。送りロータ３６は、一対の湾曲アーム３８ａ，３８ｂを介して破砕ユニット３１の前端部に設けられた支持軸３１ａに軸支される。この構成により、送りロータ３６は、上下方向に回動可能に支持される。

この送りロータ３６は、図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、中心軸の軸周りに等間隔で配置され、径方向先端が鋸刃状をなす板状羽根を有する。このため、送りロータ３６は、挿入路Ｒとの間に長尺木材を挟み込んだ際に、当該木材を破砕ロータ３２の方に強い力で送り出すことができる。

また、破砕ユニット３１は、送りロータ３６における軸方向の両端側に立設された支持アーム（支持部）３９ａ，３９ｂを有する。この支持アーム３９ａ，３９ｂは、その先端部同士の間に支持軸３９ｃが架設されており、この支持軸３９ｃを介して使用位置と収容位置との間で木材挿入部４０を回転可能に支持している。

木材破砕装置３０は、破砕ユニット３１の木材投入口３４ａに接続する木材挿入部４０を備える。木材挿入部４０は、ガイド部材である筒体４２と、筒体４２の上部に取り付けられた支持台５４と、筒体４２の下面に取り付けられた位置決め板５６とを含む。

筒体４２は、断面が環状に形成されており、木材投入口３４ａに接続する挿入路Ｒとして機能するとともに、挿入路Ｒの周囲を囲む壁面としての機能も有する。また、筒体４２は、側面視において略半円状をなす開口部４２ａが挿入路Ｒに対向するよう設けられている。この開口部４２ａには、後述する上流側ロータ４８が嵌まり込むように配置される。

木材破砕装置３０は、木材挿入部４０の途中に上流側ロータ４８を備える。この上流側ロータ４８は、挿入路Ｒに沿って長尺木材を搬送するとともに、自重により長尺木材の上方への移動を低減する機能を有する。上流側ロータ４８は、中心軸の軸周りに等間隔で固定された板状羽根を含み、一端に取り付けられた駆動モータＭ２によって破砕ロータ３２と同じ方向に回転駆動される。なお、板状羽根は、送りロータ３６の板状羽根と同様に鋸刃状に形成してもよい。

上流側ロータ４８は、上述した支持軸３９ｃに軸支された一対の略Ｌ字状の湾曲アーム４９ａ，４９ｂを介して上下方向に回動可能に支持される。この湾曲アーム４９ａ，４９ｂは、連結軸４９ｄを介して互いに連結固定されており上下方向に一体的に回動するように構成されている。図２に示すように、湾曲アーム４９ａ，４９ｂには、上流側ロータ４８よりも下方に延出する延出部Ｔ１，Ｔ２が先端に設けられている。この延出部Ｔ１，Ｔ２は、位置決め板５６から突出する突出板５２ａ，５２ｂに螺合された位置調整ボルト５３ａ，５３ｂに当接するよう設けられている。

これにより、上流側ロータ４８と挿入路Ｒとの間に一定の間隔が確保され、上流側ロータ４８と挿入路Ｒとの間に長尺木材を挿し込みやすくしている。また、位置調整ボルト５３ａ，５３ｂの突き出し量を調節することによって、上流側ロータ４８と挿入路Ｒとの隙間の大きさを調整できる。

本実施形態では、上流側ロータ４８が上下方向に回動する例を挙げているが、例えば、水平方向に回動するように配置してもよい。この場合には、スプリングの弾性力等を利用して上流側ロータ４８を挿入路Ｒの内側へ付勢することで長尺木材の水平方向の移動を規制してもよい。

支持台５４は、断面が略逆Ｕ字状を呈する部材であり、側面から見て前方に傾斜するように設けられている。支持台５４の上面には、連結用リブ５４ａ，５４ｂが設けられ、この連結用リブ５４ａ，５４ｂには上述した支持軸３９ｃが挿通されている。この構成により、図３（ｃ）に示すように、筒体４２を使用位置から収容位置へ回転させることができる。

位置決め板５６は、断面略逆Ｕ字状をなす板材からなり、使用位置まで筒体４２が回転したときに、破砕ユニット３１の台座３１ｃに当接して筒体４２を位置決めする機能を有する。

また、位置決め板５６ａは、図３（ｂ）に示す固定用孔５６ａと、図１に示す固定用孔５６ｂとが互いに対向するように前端部に設けられている。この固定用孔５６ａ，５６ｂは、使用位置において、破砕ユニット３１に設けられた突出板ＰＬ１（図３（ｂ）参照），ＰＬ２（図１参照）の固定孔と重なる位置に設けられている。このため、使用位置において、突出板ＰＬ１，ＰＬ２のいずれか一方にボルトを挿し込むと、当該ボルトが固定用孔５６ａまたは固定用孔５６ｂに挿入され、位置決め板５６ａを固定することができる。これにより、木材挿入部４０を使用位置で固定することができる。また、収容位置においても、フックやボルト等の固定具を用いて位置決め板５６を固定するようにしてもよい。

続いて、木材破砕装置３０を用いた長尺木材の破砕方法について図４（ａ）〜図４（ｃ）を用いて説明する。以下の説明において、長尺木材の一例として長尺の竹を例に挙げて説明する。図４（ａ）は、木材破砕装置３０における木材挿入部４０に差し込んだ長尺竹材が上流側ロータ４８によって送りロータ３６の方へ送り出される状態を示している。図４（ｂ）は、上流側ロータ４８および送りロータ３６によって送り出された長尺竹材の先端が破砕ロータ３２によってチップ状に破砕される状態を示す図である。図４（ｃ）は、破砕ロータ３２によって破砕される長尺の竹が反動で跳ね上がった状態を示す図である。

作業者は、木材破砕装置３０の木材挿入部４０を収容位置に固定している例えば、フック等の固定具を取り外し、木材挿入部４０を使用位置まで下方に回転させる。そして、突出板ＰＬ１（図３（ｃ）参照），ＰＬ２（図１参照）の一方に固定用ボルトを挿し込んで位置決め板５６を使用位置で固定する。それから、荷箱１４に設けられた作動装置１８を操作して、木材破砕装置３０を作動させる。その後、長尺の竹を木材挿入部４０の筒体４２に挿入する。図４（ａ）に示すように、上流側ロータ４８によって挿入路Ｒとの間に長尺の竹が挟み込まれると、上流側ロータ４８の回転に伴って下流側の送りロータ３６の方へ竹が送り出される。図４（ｂ）に示すように、竹の先端部が送りロータ３６と挿入路Ｒとの間に挟み込まれると、破砕ロータ３２および上流側ロータ４８の回転に伴って破砕ロータ３２の外周面に竹が押し付けられ、チップ状に破砕される。

この際、図４（ｃ）に示すように、竹が破砕時の反動で上方に跳ね上がっても、筒体４２に竹が当接するため竹の移動が規制される。

本発明の木材破砕装置３０によれば、破砕時の反動で長尺の竹が長手方向と交差する方向、例えば、上下方向に移動しても木材挿入部４０における筒体４２の内壁に竹が当接することで竹の移動を規制することができる。このため、破砕時の反動による竹の移動を抑制しつつチップ状に竹を破砕することができる。この結果、チップ状に破砕された破砕物の大きさを一定の大きさ、例えば、１辺の寸法が２ｃｍ〜５ｃｍの大きさに揃えることできる。

続いて、図５および図６を用いて本実施形態における木材破砕装置３０の変形例について説明する。以下の説明では、上記実施形態における木材破砕装置３０と構成が共通する部分については上記実施形態と同一の符号を付して適宜説明を省略するものとし、構成の異なる部分についてのみ説明を行うものとする。

図５（ａ）は、木材破砕装置３０における木材挿入部４０の変形例である木材挿入部６０の構成を示す図である。同図（ｂ）は、方向Ｃから見た木材挿入部の端面の構成を示す図である。図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、木材挿入部６０は、断面が略Ｕ字状を呈する上カバー部６２および下カバー部６４を含む。両カバー部６２，６４は、互いの開口端同士が向き合うように配置されており、方向Ｃから見て略四角形状の外観形状を有する。

上カバー部６２は、第１ガイド部材６２ａおよび第２ガイド部材６２ｂから構成される。第１ガイド部材６２ａは送りロータ３６と上流側ロータ４８との間の挿入路Ｒを覆うように配置され、第２ガイド部材６２ｂは上流側ロータ４８よりも長尺木材の挿入方向における上流側に配置されている。ここで、各ガイド部材６２ａ，６２ｂの構成は同一であるため、以下の説明では、第１ガイド部材６２ａの構成についてのみ説明する。

第１ガイド部材６２ａは、位置決め板５６に立設した固定部材６６，６８に固定されており、木材挿入部６０の上面および両側面の各壁面として機能する。ここで、各固定部材６６，６８の構成は同一であるため、固定部材６６の構成についてのみ説明する。固定部材６６は、第１ガイド部材６２ａを間に挟んで対向するステー６６ａ，６６ｂから構成される。ステー６６ａには、長手方向に沿って複数の固定用孔Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３が設けられている。そして、このうち一つの固定用孔に挿通されたボルトを第２ガイド部材６２ａに設けられたネジ孔に螺合することで第２ガイド部材６２ａの上下方向の位置を変更できるようにしている。ステー６６ｂも、ステー６６ａと同一の構成を有している。

また、第２ガイド部材６２ｂの下側端部に沿って延長プレート６９ａ，６９ｂが取り付けられている。これにより、第２ガイド部材６２ａと後述する下カバー部６４との間に隙間が形成されず、木材挿入部６０から長尺木材がはみ出さないようにできる。下カバー部６４は、断面が略Ｕ字状に形成された板材によって構成され、挿入路Ｒの路面および壁面として機能する。

上記木材挿入部６０の構成によれば、上カバー部６２の取り付け位置を変更することにより、長尺木材の太さに応じて搬送路Ｒの上下方向の寸法を変更することができる。

図６は、上流側ロータ４８の変形例である上流側ロータ７０の構成を示す斜視図である。図６に示すように、上流側ロータ７０は、軸方向における中央部に向かうに従って軸方向両端よりも徐々に径が細くなるように構成されている。この構成では、軸方向中央部における上流側ロータ７０と挿入路Ｒとの隙間が軸方向の両端部における隙間よりも大きくなるため、長尺木材を軸方向中央部に挿し込みやすく、スムーズな搬送が可能となる。

本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づいて種々なる改良、修正、又は変形を加えた態様でも実施できる。また、同一の作用又は効果が生じる範囲内で、何れかの発明特定事項を他の技術に置換した形態で実施しても良い。

１０ 車両
１２ 運転席キャビン
１４ 荷箱
３０ 木材破砕装置
３１ 破砕ユニット
３２ 破砕ロータ
３２ａ ロータ本体
３４ａ 木材投入口
３６ 送りロータ
３９ａ，３９ｂ 支持アーム（支持部）
４０，６０ 木材挿入部
４２ 筒体
４８ 上流側ロータ
６２ 上カバー部
６４ 下カバー部
Ｒ 挿入路

Claims (4)

1. 長尺の木材をチップ状に破砕する破砕ユニットと、前記破砕ユニットの木材投入口に配置され、前記破砕ユニットに前記木材を押し込む送りロータと、を有する木材破砕装置であって、
   前記木材投入口に接続する挿入路と、前記挿入路の周囲を囲む壁面とを含む木材挿入部と、
   前記木材挿入部の途中に配置され、前記挿入路の路面との間に前記木材を挟み込みつつ前記送りロータの方へ前記木材を送る上流側ロータと、
   を備え、
   前記上流側ロータおよび前記送りロータによって前記破砕ユニットに押し込まれた前記木材が破砕時の反動で長手方向と交差する方向に移動したときに、前記木材挿入部の前記壁面に前記木材が当接することで前記木材の移動が規制され、
   前記上流側ロータは、支持軸に軸支された一対の略Ｌ字状の湾曲アームを介して上下方向に回動可能に支持されたことを特徴とする木材破砕装置。
2. 前記上流側ロータは、挿入路に沿って木材を搬送するとともに、自重により木材の上方への移動を低減するように構成された請求項１に記載の木材破砕装置。
3. 前記木材挿入部は、１つまたは複数のガイド部材によって筒状に構成される請求項１又は２に記載の木材破砕装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の木材破砕装置と、
   前記木材破砕装置を搭載する車両本体と、
   前記木材破砕装置を前記車両本体に収容する収容位置と、前記木材破砕装置を使用する使用位置との間で移動可能に前記木材破砕装置を前記車両本体に支持させる支持部とを備える車両。

Images