WO2011145527A1 - 竪型ミル - Google Patents

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crushing
pulverizing
grinding
biomass
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啓樹 山口
有馬　謙一
豊 飯田
良茂 植松
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三菱重工業株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C15/00—Disintegrating by milling members in the form of rollers or balls co-operating with rings or discs
    • B02C15/004—Shape or construction of rollers or balls
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C15/00—Disintegrating by milling members in the form of rollers or balls co-operating with rings or discs
    • B02C15/007—Mills with rollers pressed against a rotary horizontal disc

Definitions

  • the present invention relates to a vertical mill for pulverizing and pulverizing solids such as biomass.
  • Biomass is an organic substance resulting from photosynthesis, and includes wood, vegetation, agricultural crops, and moss.
  • One method of using this biomass as a fuel is to pulverize and pulverize biomass solids and supply it to a pulverized coal-fired boiler for use as a fuel. This is known as a single pulverization method in which coal and biomass are separately pulverized, and a mixed pulverization method in which coal and biomass are mixed and then pulverized. In any system, a biomass crusher for crushing biomass solids is required.
  • the coal was pulverized using a vertical roller mill, but the biomass solids are stretchable, so the pulverization is worse than coal, and the vertical roller mill for coal has a predetermined size. It is difficult to grind. Therefore, conventionally, a biomass solid is pulverized using a pulverizer such as a hammer mill or a cutter mill.
  • a pulverizer such as a hammer mill or a cutter mill.
  • the method of pulverizing biomass solids using a hammer mill, cutter mill, etc. requires a lot of power and not only deteriorates the pulverization efficiency, but also shortens the life and requires maintenance in a short period of time. Have difficulty.
  • the biomass pulverization apparatus described in Patent Document 1 pulverizes biomass solids supplied on a rotation-driven pulverization table by a roller that operates in conjunction with the rotation of the table, and blows up from below.
  • the biomass pulverized product is conveyed upward by an air current and classified into coarse powder and fine powder.
  • the biomass crushing apparatus described in Patent Document 2 is based on the distance between the roller and the table, so that the pressing force of the roller and the rotation speed of the table are within a certain range that promotes the mutual grinding between the biomass chips. Is to control.
  • the biomass solids are fibrous and soft, and it is difficult to efficiently pulverize the biomass solids only with the compressive force of the roller, which requires a lot of power and time, and the pulverization efficiency is not good. There is.
  • This invention solves the subject mentioned above, and aims at providing the vertical mill which can improve a grinding
  • a vertical mill according to the present invention is disposed in a housing so as to be supported so as to be capable of driving and rotating with a rotation axis along a vertical direction, and opposed to the upper side of the crushing table.
  • a crushing roller that can rotate in conjunction with rotation of the crushing table, and a roller swing mechanism that can swing the crushing roller along the surface of the crushing table and in a direction different from the rotation direction of the crushing table. are provided.
  • the roller swinging mechanism can swing the pulverizing roller using a pulverizing position of the pulverizing roller in the pulverizing table or a radially outer position of the pulverizing table as a fulcrum from the pulverizing position. It is characterized by that.
  • a support shaft having a base end portion supported by the housing and a tip end portion facing the rotation axis of the crushing table is provided, and a connecting shaft extending substantially vertically along the tip end portion of the support shaft A base end portion of the swing shaft is swingably connected through the shaft, and the crushing roller is rotatably supported at a tip portion of the swing shaft.
  • the pulverizing roller oscillates by oscillating the oscillating shaft with respect to the support shaft, and the pulverizing roller can be easily oscillated.
  • the roller swing mechanism has an actuator capable of swinging the grinding roller.
  • the crushing roller can be easily swung by the actuator.
  • the actuator can be constituted by a hydraulic cylinder, an air cylinder, a motor, or the like.
  • the roller swinging mechanism includes an urging member that urges the pulverizing roller to the upstream side in the rotation direction of the pulverizing table.
  • the pulverizing roller swings downstream in the rotational direction when the rotational force of the pulverizing table is transmitted.
  • the rotational force of the pulverizing table decreases due to the pulverization state of the solid matter, the urging force of the urging member It will swing to the upstream side in the rotation direction, and the grinding roller can be easily swinged with a simple configuration.
  • FIG. 1 is a plan view illustrating a crushing roller in a vertical mill according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a front view illustrating a grinding roller in the vertical mill of the first embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic configuration diagram illustrating the vertical mill of the first embodiment.
  • FIG. 4 is a plan view illustrating a grinding roller in a vertical mill according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a plan view showing a grinding roller in a vertical mill according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a front view showing a grinding roller in a vertical mill of the first embodiment
  • FIG. It is a schematic block diagram showing a vertical mill.
  • the crushing table 13 is arranged at the lower part of the housing 11.
  • the crushing table 13 is disposed at the center position of the housing 11 so as to face the lower end of the biomass supply pipe 12. Further, the crushing table 13 is connected to a lower portion of a rotating shaft 14 having a rotation axis along the vertical direction, and is rotatably supported by the housing 11.
  • a worm wheel 15 as a drive gear is fixed to the rotary shaft 14, and a worm gear 16 of a drive motor (not shown) mounted on the housing 11 is engaged with the worm wheel 15. Therefore, the crushing table 13 can be driven to rotate by the drive motor via the worm gear 16, the worm wheel 15, and the rotating shaft 14.
  • the connecting shaft 24 is preferably along a direction substantially orthogonal to the surface of the grinding table 13 (table liner 17) facing the outer peripheral surface of the grinding roller 18, whereby the grinding roller 18 and the grinding table 13 are described later. It can swing while ensuring a predetermined gap.
  • the position of the connecting shaft 24 that connects the support shaft 21 and the swing shaft 23 is the swing center of the crushing roller 18, and this swing center is preferably close to the crushing position of the crushing roller 18 in the crushing table 13.
  • the crushing roller 18 can apply an appropriate shearing force to solids such as biomass.
  • the crushing roller 18 crushes the biomass solids with the crushing table 13 (table liner 17), and a predetermined amount is provided between the surface of the crushing roller 18 and the surface of the crushing table 13 (table liner 17). It is necessary to secure a gap. Therefore, by defining the support shaft 21 at a predetermined rotational position by the hydraulic cylinder 26, there is a predetermined gap between the surface of the pulverizing roller 18 and the surface of the pulverizing table 13 where biomass solids can be taken and pulverized. Secured.
  • the crushing roller 18 can be swung on the crushing table 13, that is, twisted.
  • the crushing roller 18 can swing to positions 18a to 18b represented by a two-dot chain line in FIG. 1, and a swing angle ⁇ about the center O is set.
  • the rocking center of the grinding roller 18 is set at a grinding position by the grinding roller 18, that is, a contact position between the grinding roller 18 and the grinding table 13.
  • the rocking center of the crushing roller 18 has a support shaft 21 and a rocking shaft 23 that are located radially outside the crushing table 13 from the crushing position by the crushing roller 18.
  • the connecting shaft 24 to be connected is set.
  • the connecting shaft 24 is provided on the pulverizing position side of the pulverizing roller 18 from the intermediate position of the axial length of the support shaft 21 and the swing shaft 23 combined.
  • the crushing roller 18 has a truncated cone shape with a small diameter on the tip side and the surface of the crushing roller 18 is flat.
  • the present invention is not limited to this shape.
  • the grinding roller 18 may have a tire shape.
  • a plurality of (three) crushing rollers 18 are provided and arranged at equal intervals along the rotation direction of the crushing table 13. In this case, the number and arrangement of the crushing rollers 18 may be appropriately set according to the size of the crushing table 13, the crushing roller 18, and the like.
  • the housing 11 is provided with an inlet port 31 at the lower part located on the outer periphery of the crushing table 13 and through which primary air is fed. Further, the housing 11 is provided with an outlet port 32 for discharging the pulverized biomass located on the outer periphery of the biomass supply pipe 12 at the top.
  • the housing 11 is provided with a rotary separator 33 as a classification device for classifying the pulverized biomass below the outlet port 32.
  • the rotary separator 33 is provided on the outer periphery of the biomass supply pipe 12 and can be driven and rotated by a driving device 34.
  • the housing 11 is provided with a foreign matter discharge pipe 35 at the bottom.
  • the foreign matter discharge pipe 35 is configured to drop and discharge foreign matters (spillage) such as gravel and metal pieces mixed in the biomass solid matter from the outer peripheral portion of the crushing table 13.
  • the crushing table 13 is supported in the housing 11 so as to be capable of driving and rotating with a rotation axis along the vertical direction, and the crushing table 13 is crushed facing the upper side of the crushing table 13.
  • a crushing roller 18 that can rotate in conjunction with the rotation of the table 13 is disposed, and a roller swinging mechanism 19 that can swing the crushing roller 18 along the surface of the crushing table 13 and in a direction different from the rotation direction is provided. ing.
  • the roller swing mechanism 19 swings the grinding roller 18 with the grinding position of the grinding roller 18 on the grinding table 13 or the radially outer position on the grinding table 13 from this grinding position as a fulcrum. It is characterized by being possible. Therefore, a shearing force can be efficiently applied to the solid matter such as biomass by the grinding roller 18, and the solid matter can be efficiently pulverized by cutting the fiber of the biomass.
  • the base end portion of the support shaft 21 is supported by the housing 11, the front end portion faces the rotational axis of the crushing table 13, and the front end portion thereof is connected via the connecting shaft 24.
  • the base end portion of the swing shaft 23 is swingably connected, and the crushing roller 18 is rotatably supported at the distal end portion of the swing shaft 23. Therefore, the crushing roller 18 is swung by rocking the rocking shaft 23 with respect to the support shaft 21, and the crushing roller 18 can be supported so as to be swingable easily.
  • the roller swing mechanism 19 hydraulic cylinders (actuators) 41 and 42 capable of swinging the crushing roller 18 are provided. Accordingly, the crushing roller 18 can be easily swung by the hydraulic cylinders 41 and 42.
  • the actuator constituting the roller swing mechanism 19 is not limited to the hydraulic cylinders 41 and 42 but may be an air cylinder, or may be configured using a motor and a cam mechanism.
  • the crushing roller 18 swings while rotating, can apply a shearing force while pressing the solid material, and cuts and crushes the fiber and the like.
  • the solid matter crushed by the crushing roller 18 rises while being dried by the primary air fed into the housing 11 from the inlet port 31.
  • the raised pulverized solid matter is classified by the rotary separator 33, and the coarse powder drops and is returned to the pulverization table 13 again to be pulverized again.
  • the fine-grained powder passes through the rotary separator 33, rides on the air current, and is discharged from the outlet port 32. Further, spillage such as gravel and metal pieces mixed in solid matter such as biomass falls outward from the outer peripheral portion by the centrifugal force of the crushing table 13 and is discharged by the foreign matter discharge pipe 35.
  • the crushing table 13 is supported in the housing 11 so as to be capable of driving and rotating with a rotation axis along the vertical direction, and the crushing table 13 is crushed facing the upper side of the crushing table 13.
  • a crushing roller 18 that can rotate in conjunction with the rotation of the table 13 is disposed, and a roller oscillating mechanism 51 that can oscillate the crushing roller 18 along the surface of the crushing table 13 and in a direction different from the rotation direction is provided. ing.
  • the tension springs 52 may be disposed on both sides of the support shaft 21 and the swing shaft 23 in the horizontal direction, and the biasing force of the tension springs 52 disposed on the upstream side in the rotation direction of the crushing table 13 may be set large. . Further, as described in the first embodiment, the hydraulic cylinders 41 and 42 and the tension spring 52 may be used in combination.
  • grooves and uneven portions may be formed on the outer peripheral surface of the crushing roller 18 using ceramics or wear-resistant steel.
  • the vertical mill according to the present invention improves the pulverization efficiency by efficiently pulverizing solids such as biomass by enabling the pulverization roller to swing along the surface of the pulverization table and in a direction different from the rotation direction. It can be applied to an apparatus for pulverizing solids such as biomass.

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Abstract

　竪型ミルにおいて、ハウジング（１１）内に鉛直方向に沿った回転軸心をもって粉砕テーブル（１３）を駆動回転可能に支持し、この粉砕テーブル（１３）の上方に対向して粉砕テーブル（１３）の回転に連動して回転可能な粉砕ローラ（１８）を配置すると共に、粉砕ローラ（１８）を粉砕テーブル（１３）の表面に沿うと共にその回転方向とは異なる方向に揺動可能なローラ揺動機構（１９）を設けることで、バイオマスなどの固形物を効率良く粉砕することで粉砕効率の向上を可能とする。

Description

竪型ミル
　本発明は、バイオマスなどの固形物を粉砕して微粉化する竪型ミルに関するものである。
　ボイラ発電などの燃焼設備では、燃料として石炭や重油等の化石燃料が用いられることが多いが、この化石燃料は、ＣＯ２排出の問題から地球温暖化の原因となる。そのため、化石燃料の代替として、バイオマスを用いた燃料の利用促進が図られている。バイオマスは、光合成に起因する有機物であって、木質類、草木類、農作物類、厨芥類等がある。このバイオマスを燃料として用いる方法の一つに、バイオマス固形物を粉砕して微粉化し、微粉炭焚きボイラに供給して燃料として用いるものがある。これは、石炭とバイオマスとをそれぞれを単独で粉砕する単独粉砕方式と、石炭とバイオマスとを混合してから粉砕する混合粉砕方式とが知られている。何れの方式においても、バイオマス固形物を粉砕するためのバイオマス粉砕装置が必要である。
　この場合、石炭は、竪型ローラミルを用いて粉砕していたが、バイオマス固形物は伸縮性を有することから、石炭に比べて粉砕性が悪く、この石炭用の竪型ローラミルでは、所定の大きさまで粉砕することが困難である。そのため、従来は、ハンマーミルやカッターミルなどの粉砕機を用いてバイオマス固形物を粉砕している。しかし、ハンマーミルやカッターミルなどを用いたバイオマス固形物の粉砕方法では、多大な動力が必要となり、粉砕効率が悪化するだけでなく、寿命が短く、短期間でメンテナンスが必要となり、連続運転が困難である。
　なお、竪型ミルを用いたバイオマス粉砕装置として、下記特許文献などが提案されている。例えば、特許文献１に記載されたバイオマス粉砕装置は、回転駆動する粉砕テーブル上に供給されたバイオマス固形物を、テーブルの回転と連動して作動するローラにより押圧して粉砕し、下部からの吹き上げ気流によりバイオマス粉砕物を上方に搬送して粗粉と微粉とに分級するものである。また、特許文献２に記載されたバイオマス粉砕装置は、ローラとテーブルとの距離に基づいてバイオマスのチップ同士の相互摩砕を促進せしめる一定範囲内になるようにローラの押圧力やテーブルの回転速度を制御するものである。
特開２００９－２９１６９２号公報 特開２００８－０４３９２６号公報
　ところが、バイオマス固形物は繊維質で軟らかく、ローラの圧縮力だけでは、このバイオマス固形物を効率良く粉砕することが困難であり、多大な動力と時間が必要であり、粉砕効率が良くないという問題がある。
　本発明は上述した課題を解決するものであり、バイオマスなどの固形物を効率良く粉砕することで粉砕効率の向上を可能とする竪型ミルを提供することを目的とする。
　上記の目的を達成するための本発明の竪型ミルは、ハウジング内に鉛直方向に沿った回転軸心をもって駆動回転可能に支持される粉砕テーブルと、該粉砕テーブルの上方に対向して配置されると共に該粉砕テーブルの回転に連動して回転可能な粉砕ローラと、前記粉砕ローラを前記粉砕テーブルの表面に沿うと共に前記粉砕テーブルの回転方向とは異なる方向に揺動可能なローラ揺動機構と、を備えることを特徴とするものである。
　従って、粉砕テーブルが駆動回転し、この粉砕テーブル上にバイオマスなどの固形物が供給されると、この固形物は、遠心力により外側に移動し、粉砕テーブルと粉砕ローラとの間に入り込み、粉砕テーブルの回転により粉砕ローラが回転することで固形物が粉砕され、このとき、ローラ揺動機構により粉砕ローラを揺動することで固形物にせん断力が作用して粉砕が促進されることとなり、バイオマスなどの固形物を効率良く粉砕することで粉砕効率の向上を可能とすることができる。
　本発明の竪型ミルでは、前記ローラ揺動機構は、前記粉砕テーブルにおける前記粉砕ローラの粉砕位置またはこの粉砕位置より前記粉砕テーブルにおける径方向外側位置を支点として前記粉砕ローラを揺動可能であることを特徴としている。
　従って、粉砕ローラをその粉砕位置またはこの粉砕位置より外側位置を支点として揺動することで、バイオマスなどの固形物に対して効率良くせん断力を付与することができ、バイオマスの繊維質を切断して固形物を効率良く粉砕することができる。
　本発明の竪型ミルでは、基端部が前記ハウジングに支持されて先端部が前記粉砕テーブルの回転軸心を向く支持軸が設けられ、該支持軸の先端部に略鉛直方向に沿う連結軸を介して揺動軸の基端部が揺動自在に連結され、該揺動軸の先端部に前記粉砕ローラが回転自在に支持されることを特徴としている。
　従って、支持軸に対して揺動軸を揺動することで粉砕ローラが揺動することとなり、この粉砕ローラを容易に揺動自在に支持することができる。
　本発明の竪型ミルでは、前記ローラ揺動機構は、前記粉砕ローラを揺動可能なアクチュエータを有することを特徴としている。
　従って、アクチュエータにより粉砕ローラを容易に揺動することができる。この場合、アクチュエータは、油圧シリンダ、エアシリンダ、モータなどにより構成することができる。
　本発明の竪型ミルでは、前記ローラ揺動機構は、前記粉砕ローラを前記粉砕テーブルの回転方向の上流側に付勢する付勢部材を有することを特徴としている。
　従って、粉砕ローラは、粉砕テーブルの回転力が伝達されることで回転方向の下流側に揺動する一方、固形物の粉砕状況により粉砕テーブルの回転力が低下したときには付勢部材の付勢力により回転方向の上流側に揺動することとなり、簡単な構成で粉砕ローラを容易に揺動することができる。
　本発明の竪型ミルによれば、粉砕テーブルの上方に対向して粉砕ローラを配置すると共に、この粉砕ローラをローラ揺動機構により粉砕テーブルの表面に沿うと共にその回転方向とは異なる方向に揺動可能とすることで、バイオマスなどの固形物を効率良く粉砕することで粉砕効率の向上を可能とすることができる。
図１は、本発明の実施例１に係る竪型ミルにおける粉砕ローラを表す平面図である。 図２は、実施例１の竪型ミルにおける粉砕ローラを表す正面図である。 図３は、実施例１の竪型ミルを表す概略構成図である。 図４は、本発明の実施例２に係る竪型ミルにおける粉砕ローラを表す平面図である。
　以下に添付図面を参照して、本発明に係る竪型ミルの好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではない。
　図１は、本発明の実施例１に係る竪型ミルにおける粉砕ローラを表す平面図、図２は、実施例１の竪型ミルにおける粉砕ローラを表す正面図、図３は、実施例１の竪型ミルを表す概略構成図である。
　実施例１の竪型ミルは、バイオマスなどの固形物を粉砕するものである。ここで、バイオマスとは、再生可能な生物由来の有機性資源である。例えば、間伐材、廃材木、流木、草類、廃棄物、汚泥、タイヤ及びこれらを原料としたリサイクル燃料（ペレットやチップ)などであり、ここに提示したものに限定されることはない。なお、本実施例の竪型ミルは、バイオマス固形物を粉砕するものに限定されることはなく、石炭やバイオマス固形物と石炭の混合物を粉砕することもできる。
　実施例１の竪型ミルにおいて、図１乃至図３に示すように、ハウジング１１は、円筒の中空形状をなし、上部にバイオマス供給管１２が装着されている。このバイオマス供給管１２は、図示しないバイオマス供給装置からハウジング１１内にバイオマス固形物を供給するものであり、ハウジング１１の中心位置に上下方向（鉛直方向）に沿って配置され、下端部が下方まで延設されている。
　ハウジング１１は、下部に粉砕テーブル１３が配置されている。この粉砕テーブル１３は、ハウジング１１の中心位置にバイオマス供給管１２の下端部に対向して配置されている。また、この粉砕テーブル１３は、下部に鉛直方向に沿った回転軸心を有する回転軸１４が連結され、ハウジング１１に回転自在に支持されている。この回転軸１４は、駆動ギアとしてのウォームホイール１５が固結され、ハウジング１１に搭載された駆動モータ（図示略）のウォームギア１６がこのウォームホイール１５に噛み合っている。従って、駆動モータによりウォームギア１６、ウォームホイール１５、回転軸１４を介して粉砕テーブル１３が駆動回転可能となっている。
　また、粉砕テーブル１３は、外周側にリング形状をなすテーブルライナ１７が固定されている。このテーブルライナ１７は、表面（上面）が粉砕テーブル１３の外周側に行くほどに高くなる傾斜面となっている。そして、この粉砕テーブル１３（テーブルライナ１７）の上方に対向して複数の粉砕ローラ１８が配置されている。各粉砕ローラ１８は、ローラ揺動機構１９により、粉砕テーブル１３（テーブルライナ１７）の表面に沿うと共にこの粉砕テーブル１３の回転方向とは異なる方向に揺動可能となっている。この場合、ローラ揺動機構１９は、粉砕テーブル１３における粉砕ローラ１８の粉砕位置またはこの粉砕位置より粉砕テーブル１３における径方向外側位置を支点として粉砕ローラ１８を揺動可能である。
　即ち、支持軸２１は、後端部がハウジング１１の側壁部にトラニオン２２に支持されることで、先端部が上下方向に揺動可能となっている。この支持軸２１は、先端部が粉砕テーブル１３の回転軸心方向を向き、且つ、下方に傾斜するように配置されている。揺動軸２３は、基端部が支持軸２１の先端部に略鉛直方向に沿った連結軸２４を介して揺動自在に連結されており、この揺動軸２３の先端部に粉砕ローラ１８が図示しない軸受により回転自在に装着されている。
　この場合、連結軸２４は、粉砕ローラ１８の外周面が対向する粉砕テーブル１３（テーブルライナ１７）の表面と略直交する方向に沿うことが望ましく、これにより粉砕ローラ１８は粉砕テーブル１３と後述する所定隙間を確保しながら揺動することができる。また、支持軸２１と揺動軸２３を連結する連結軸２４の位置は、粉砕ローラ１８の揺動中心であり、この揺動中心は、粉砕テーブル１３における粉砕ローラ１８の粉砕位置に近づけるほうが望ましく、これにより粉砕ローラ１８はバイオマスなどの固形物に対して適正なせん断力を付与することができる。
　また、支持軸２１は、上方に延びる上部アーム２５が設けられ、ハウジング１１に固定された押圧装置としての油圧シリンダ２６の押圧ロッド２７の先端部が、この上部アーム２５の先端部に連結されている。支持軸２１は、下方に延びる下部アーム２８が設けられ、先端部がハウジング１１に固定されたストッパ２９に当接可能となっている。従って、油圧シリンダ２６により押圧ロッド２７を前進させると、上部アーム２５を押圧し、支持軸２１をトラニオン２２を支点として図３にて時計周り方向に回動することができる。このとき、下部アーム２８がストッパ２９に当接することで、支持軸２１の回動位置が規定される。
　つまり、粉砕ローラ１８は、粉砕テーブル１３（テーブルライナ１７）との間でバイオマス固形物を粉砕するものであり、粉砕ローラ１８の表面と粉砕テーブル１３（テーブルライナ１７）の表面との間に所定隙間を確保する必要がある。そのため、油圧シリンダ２６により支持軸２１が所定の回動位置に規定されることで、粉砕ローラ１８の表面と粉砕テーブル１３の表面との間に、バイオマス固形物を取り込んで粉砕可能な所定隙間が確保される。
　この場合、粉砕テーブル１３が回転すると、この粉砕テーブル１３上に供給されたバイオマス固形物は、その遠心力により外周側に移動され、粉砕ローラ１８と粉砕テーブル１３との間に入り込む。粉砕ローラ１８は、粉砕テーブル１３側に押圧されているため、粉砕テーブル１３の回転力がバイオマス固形物を介して伝達され、粉砕ローラ１８は、この粉砕テーブル１３の回転に連動して回転することができる。
　また、ローラ揺動機構１９を構成する２つの油圧シリンダ４１，４２が設けられ、この油圧シリンダ４１，４２が支持軸２１と揺動軸２３（粉砕ローラ１８）との間に介装されている。即ち、油圧シリンダ４１，４２は、支持軸２１と揺動軸２３の水平方向における各側方に配置され、基端部が支持軸２１と一体の支持装置４３に連結ピン４４により回動自在に連結されている。また、油圧シリンダ４１，４２は、駆動ロッド４５，４６の先端部が揺動軸２３の先端部（粉砕ローラ１８）に連結ピン４７により回動自在に連結されている。この場合、各連結ピン４４，４７は、連結軸２４と平行をなすように設けられている。
　従って、各油圧シリンダ４１，４２を交互に伸縮することで、粉砕ローラ１８を粉砕テーブル１３上で揺動、つまり、ツイストさせることができる。この場合、粉砕ローラ１８は、図１に二点鎖線で表す１８ａ～１８ｂの位置まで揺動可能であり、中心Ｏを中心する揺動角度θが設定されている。また、粉砕ローラ１８の揺動中心は、粉砕ローラ１８による粉砕位置、つまり、粉砕ローラ１８と粉砕テーブル１３との接触位置に設定することが望ましい。しかし、本実施例では、構造を簡素化する目的で、粉砕ローラ１８の揺動中心は、粉砕ローラ１８による粉砕位置より粉砕テーブル１３の径方向外側にある支持軸２１と揺動軸２３とを連結する連結軸２４に設定している。但し、この連結軸２４を、支持軸２１と揺動軸２３とを合わせた軸方向長さの中間位置より粉砕ローラ１８の粉砕位置側に設けている。
　なお、本実施例にて、粉砕ローラ１８を先端部側の径が小さくなるような円錐台形状とし、粉砕ローラ１８の表面を平坦として構成したが、この形状に限定されるものではない。例えば、粉砕ローラ１８をタイヤ形状としたりしてもよい。また、本実施例にて、粉砕ローラ１８は、複数（３個）設けられ、粉砕テーブル１３の回転方向に沿って等間隔に配置されている。この場合、粉砕ローラ１８の数や配置は、粉砕テーブル１３、粉砕ローラ１８などの大きさなどに応じて適宜設定すればよいものである。
　ハウジング１１は、下部に粉砕テーブル１３の外周辺に位置して一次空気が送り込まれる入口ポート３１が設けられている。また、ハウジング１１は、上部にバイオマス供給管１２の外周辺に位置して粉砕したバイオマスを排出する出口ポート３２が設けられている。そして、ハウジング１１は、この出口ポート３２の下方にて、粉砕したバイオマスを分級する分級装置としてのロータリセパレータ３３が設けられている。このロータリセパレータ３３は、バイオマス供給管１２の外周部に設けられ、駆動装置３４により駆動回転可能となっている。また、ハウジング１１は、下部に異物排出管３５が設けられている。この異物排出管３５は、バイオマス固形物に混在する礫や金属片などの異物（スピレージ）を粉砕テーブル１３の外周部から落下させて排出するものである。
　このように構成された本実施例の竪型ミルにて、バイオマスなどの固形物がバイオマス供給管１２からハウジング１１内に供給されると、この固形物は、バイオマス供給管１２内を落下し、粉砕テーブル１３上の中心部に供給される。このとき、粉砕テーブル１３が所定の速度で回転していることから、粉砕テーブル１３上の中心部に供給された固形物は、遠心力が作用して四方に分散するように移動し、粉砕テーブル１３の全面に一定の層が形成される。即ち、バイオマスなどの固形物が粉砕ローラ１８と粉砕テーブル１３との間に入り込む。
　すると、粉砕テーブル１３の回転力がバイオマスなどの固形物を介して粉砕ローラ１８に伝達され、粉砕テーブル１３の回転に伴って粉砕ローラ１８が回転する。このとき、粉砕ローラ１８は、油圧シリンダ２６により粉砕テーブル１３側に押圧支持されていることから、粉砕ローラ１８は回転しながらこの固形物を押圧して粉砕する。また、このとき、粉砕ローラ１８は、ローラ揺動機構１９を構成する各油圧シリンダ４１，４２が交互に伸張と収縮を繰り返すように作動することで、粉砕ローラ１８は、粉砕テーブル１３上で左右に揺動する。そのため、この粉砕ローラ１８は、回転しながら揺動することとなり、固形物を押圧しながらせん断力を付与することができ、繊維質などを切断、粉砕する。
　粉砕ローラ１８により粉砕された固形物は、入口ポート３１からハウジング１１内に送り込まれた一次空気により、乾燥されつつ上昇する。この上昇した粉砕済固形物は、ロータリセパレータ３３により分級され、粗粉は落下して再び粉砕テーブル１３上に戻されて再粉砕が行われる。一方、細粒粉は、ロータリセパレータ３３を通過し、気流に乗って出口ポート３２から排出される。また、バイオマスなどの固形物に混在した礫や金属片などのスピレージは、粉砕テーブル１３の遠心力により外周部から外方に落下し、異物排出管３５により排出される。
　このように実施例１の竪型ミルにあっては、ハウジング１１内に鉛直方向に沿った回転軸心をもって粉砕テーブル１３を駆動回転可能に支持し、この粉砕テーブル１３の上方に対向して粉砕テーブル１３の回転に連動して回転可能な粉砕ローラ１８を配置すると共に、粉砕ローラ１８を粉砕テーブル１３の表面に沿うと共にその回転方向とは異なる方向に揺動可能なローラ揺動機構１９を設けている。
　従って、粉砕テーブル１３が駆動回転し、この粉砕テーブル１３上にバイオマスなどの固形物が供給されると、この固形物は、遠心力により外側に移動し、粉砕テーブル１３と粉砕ローラ１８との間に入り込む。そして、粉砕テーブル１３の回転により粉砕ローラ１８が回転することで固形物が粉砕され、このとき、ローラ揺動機構１９により粉砕ローラ１８を揺動することで固形物にせん断力が作用して粉砕が促進されることとなり、バイオマスなどの固形物を効率良く粉砕することで粉砕効率の向上を可能とすることができる。また、回転する粉砕テーブル１３に対して粉砕ローラ１８が異なる方向に揺動することから、粉砕ローラ１８の外周面や粉砕テーブル１３（テーブルライナ１７）の表面が均一に磨耗し、寿命を延長することができる。
　また、実施例１の竪型ミルでは、ローラ揺動機構１９は、粉砕テーブル１３における粉砕ローラ１８の粉砕位置またはこの粉砕位置より粉砕テーブル１３における径方向外側位置を支点として粉砕ローラ１８を揺動可能であることを特徴としている。従って、バイオマスなどの固形物に対して、粉砕ローラ１８により効率良くせん断力を付与することができ、バイオマスの繊維質を切断して固形物を効率良く粉砕することができる。
　また、実施例１の竪型ミルでは、支持軸２１の基端部をハウジング１１に支持し、先端部を粉砕テーブル１３の回転軸心を向くようにし、その先端部に連結軸２４を介して揺動軸２３の基端部を揺動自在に連結し、この揺動軸２３の先端部に粉砕ローラ１８を回転自在に支持している。従って、支持軸２１に対して揺動軸２３を揺動することで粉砕ローラ１８が揺動することとなり、この粉砕ローラ１８を容易に揺動自在に支持することができる。
　また、実施例１の竪型ミルでは、ローラ揺動機構１９として、粉砕ローラ１８を揺動可能な油圧シリンダ（アクチュエータ）４１，４２を設けている。従って、油圧シリンダ４１，４２により粉砕ローラ１８を容易に揺動することができる。この場合、ローラ揺動機構１９を構成するアクチュエータは、油圧シリンダ４１，４２に限らず、エアシリンダでもよく、また、モータ及びカム機構を利用して構成するなどしてもよい。
　図４は、本発明の実施例２に係る竪型ミルにおける粉砕ローラを表す平面図である。なお、上述した実施例と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
　実施例２の竪型ミルにおいて、図４に示すように、粉砕テーブル１３（テーブルライナ１７）の上方に対向して複数の粉砕ローラ１８が配置され、各粉砕ローラ１８は、ローラ揺動機構５１により、粉砕テーブル１３（テーブルライナ１７）の表面に沿うと共にこの粉砕テーブル１３の回転方向とは異なる方向に揺動可能となっている。
　即ち、支持軸２１は、先端部に連結軸２４により揺動軸２３が揺動自在に連結され、この揺動軸２３の先端部に粉砕ローラ１８が回転自在に装着されている。また、ローラ揺動機構５１を構成する付勢部材としての引張スプリング５２が設けられ、この引張スプリング５２が支持軸２１と揺動軸２３（粉砕ローラ１８）との間に介装されている。即ち、引張スプリング５２は、支持軸２１と揺動軸２３の水平方向における一側方、つまり、粉砕テーブル１３の回転方向の上流側に配置され、一端部が支持装置４３のブラケット５３に連結され、他端部が揺動軸２３（粉砕ローラ１８）のブラケット５４に連結されている。
　このように構成された本実施例の竪型ミルにて、バイオマスなどの固形物がバイオマス供給管１２から粉砕テーブル１３上の中心部に供給されると、粉砕テーブル１３が回転していることから、この固形物は、遠心力により四方に分散するように移動し、粉砕ローラ１８と粉砕テーブル１３との間に入り込む。すると、粉砕テーブル１３の回転力が固形物を介して粉砕ローラ１８に伝達され、粉砕ローラ１８が回転する。このとき、粉砕ローラ１８は、油圧シリンダ２６により押圧支持されていることから、粉砕ローラ１８は回転しながらこの固形物を押圧して粉砕する。
　また、このとき、粉砕ローラ１８は、揺動軸２３と共にハウジング１１（支持軸２１）に対して揺動可能であると共に、ローラ揺動機構５１を構成する引張スプリング５２により粉砕テーブル１３の回転方向の上流側に付勢支持されている。そのため、粉砕テーブル１３の回転力が固形物を介して粉砕ローラ１８に伝達されると、伝達された力が引張スプリング５２の付勢力よりも大きくなると、粉砕ローラ１８は、粉砕テーブル１３上で粉砕テーブル１３の回転方向の下流側に揺動する。そして、粉砕ローラ１８による固形物の粉砕状態により、粉砕テーブル１３から固形物を介して粉砕ローラ１８に伝達される力が引張スプリング５２の付勢力よりも小さくなると、粉砕ローラ１８は、引張スプリング５２の付勢力により粉砕テーブル１３上で粉砕テーブル１３の回転方向の上流側に揺動する。このように粉砕ローラ１８は、回転しながら揺動することとなり、固形物を押圧しながらせん断力を付与することができ、繊維質などを切断、粉砕する。
　その後、粉砕ローラ１８により粉砕された固形物は、入口ポート３１からハウジング１１内に送り込まれた一次空気により、乾燥されつつ上昇する。この上昇した粉砕済固形物は、ロータリセパレータ３３により分級され、粗粉は落下して再び粉砕テーブル１３上に戻されて再粉砕が行われる。一方、細粒粉は、ロータリセパレータ３３を通過し、気流に乗って出口ポート３２から排出される。また、バイオマスなどの固形物に混在した礫や金属片などのスピレージは、粉砕テーブル１３の遠心力により外周部から外方に落下し、異物排出管３５により排出される。
　このように実施例２の竪型ミルにあっては、ハウジング１１内に鉛直方向に沿った回転軸心をもって粉砕テーブル１３を駆動回転可能に支持し、この粉砕テーブル１３の上方に対向して粉砕テーブル１３の回転に連動して回転可能な粉砕ローラ１８を配置すると共に、粉砕ローラ１８を粉砕テーブル１３の表面に沿うと共にその回転方向とは異なる方向に揺動可能なローラ揺動機構５１を設けている。
　従って、粉砕テーブル１３上に供給されたバイオマスなどの固形物は、遠心力により移動して粉砕テーブル１３と粉砕ローラ１８との間に入り込む。そして、粉砕テーブル１３の回転により粉砕ローラ１８が回転することで固形物が粉砕され、このとき、ローラ揺動機構５１により粉砕ローラ１８を揺動することで固形物にせん断力が作用して粉砕が促進されることとなり、バイオマスなどの固形物を効率良く粉砕することで粉砕効率の向上を可能とすることができる。
　また、実施例２の竪型ミルでは、ローラ揺動機構５１として、粉砕ローラ１８を粉砕テーブル１３の回転方向の上流側に付勢する引張スプリング（付勢部材）５２を設けている。従って、粉砕ローラ１８は、粉砕テーブル１３の回転力が伝達されることで回転方向の下流側に揺動する一方、固形物の粉砕状況により粉砕テーブル１３の回転力が低下したときには引張スプリング５２の付勢力により回転方向の上流側に揺動することとなり、簡単な構成で粉砕ローラ１８を容易に揺動することができる。
　なお、この実施例にて、引張スプリング５２の付勢力は、粉砕ローラ１８と固形物と粉砕テーブルとの摩擦力に応じて設定されている。この摩擦力は、粉砕ローラ１８による固形物の粉砕状態、つまり、粉砕ローラ１８と粉砕テーブルとの間に入り込む固形物の量や大きさなどにより変化する。そして、この摩擦力が大きくなると、粉砕ローラ１８は、粉砕テーブル１３の回転方向の下流側に揺動し、摩擦力が小さくなると、引張スプリング５２の付勢力により粉砕ローラ１８は、粉砕テーブル１３の回転方向の上流側に揺動する。
　この場合、引張スプリング５２を支持軸２１と揺動軸２３の水平方向における両側方に配置し、粉砕テーブル１３の回転方向の上流側に配置した引張スプリング５２の付勢力を大きく設定してもよい。また、実施例１で説明して油圧シリンダ４１，４２と引張スプリング５２とを組み合わせて使用してもよい。
　また、上述した各実施例では、ハウジング１１に支持した支持軸２１の先端部に連結軸２４により揺動軸２３を揺動自在に支持し、この揺動軸２３の先端部に粉砕ローラ１８を装着したが、この構成に限定されるものではない。例えば、ハウジング１１に四節リンク機構を用いて粉砕ローラ１８を支持してもよい。また、粉砕ローラ１８をその直上で鉛直軸により旋回（揺動）自在に支持してもよい。
　更に、上述した各実施例にて、粉砕ローラ１８の外周面にセラミックスや耐磨耗鋼を用いて溝や凹凸部（ディンプル）を形成してもよい。
　本発明に係る竪型ミルは、粉砕ローラを粉砕テーブルの表面に沿うと共にその回転方向とは異なる方向に揺動可能とすることで、バイオマスなどの固形物を効率良く粉砕して粉砕効率の向上を可能とするものであり、バイオマスなどの固形物を粉砕する装置に適用することができる。
　１１　ハウジング
　１２　バイオマス供給管
　１３　粉砕テーブル
　１７　テーブルライナ
　１８　粉砕ローラ
　１９，５１　ローラ揺動機構
　２１　支持軸
　２３　揺動軸
　２４　連結軸
　２６　油圧シリンダ
　４１，４２　油圧シリンダ（アクチュエータ）
　５２　引張スプリング（付勢部材）

Claims (5)

  1. 　ハウジング内に鉛直方向に沿った回転軸心をもって駆動回転可能に支持される粉砕テーブルと、
    　該粉砕テーブルの上方に対向して配置されると共に該粉砕テーブルの回転に連動して回転可能な粉砕ローラと、
    　前記粉砕ローラを前記粉砕テーブルの表面に沿うと共に前記粉砕テーブルの回転方向とは異なる方向に揺動可能なローラ揺動機構と、
    　を備えることを特徴とする竪型ミル。
  2. 　前記ローラ揺動機構は、前記粉砕テーブルにおける前記粉砕ローラの粉砕位置またはこの粉砕位置より前記粉砕テーブルにおける径方向外側位置を支点として前記粉砕ローラを揺動可能であることを特徴とする請求項１に記載の竪型ミル。
  3. 　基端部が前記ハウジングに支持されて先端部が前記粉砕テーブルの回転軸心を向く支持軸が設けられ、該支持軸の先端部に略鉛直方向に沿う連結軸を介して揺動軸の基端部が揺動自在に連結され、該揺動軸の先端部に前記粉砕ローラが回転自在に支持されることを特徴とする請求項１または２に記載の竪型ミル。
  4. 　前記ローラ揺動機構は、前記粉砕ローラを揺動可能なアクチュエータを有することを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の竪型ミル。
  5. 　前記ローラ揺動機構は、前記粉砕ローラを前記粉砕テーブルの回転方向の上流側に付勢する付勢部材を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の竪型ミル。
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