竪型粉砕機
【課題】 粉砕した原料をガスにより上方に吹き上げて機外に取り出す竪型粉砕機において、原料が回転テーブル上で滞留して鳥の巣のような塊となり、機内におけるガスと原料の流れを阻害するという問題を解決する。また、回転テーブル上の原料層が嵩高くなることによって発生する異常振動等の問題を防止する。
【解決手段】 本発明は、竪型粉砕機のケーシング内を吹き上げるガスの速度を、３（ｍ／ｓ）以上とすることによって、ガス通路上で原料が滞留して鳥の巣のような塊になるという従来技術の問題を防止する。また、本発明によりセンターシュートの下側部分に漏斗型のコーンを配するとともに、センターシュートの周りにスクリュ羽根を有した回転筒を配してスクリュコンベヤを形成すれば、コーン内に落下した原料を脱気してから回転テーブル上に供給することができるので、回転テーブル上の原料層が嵩高くなることによって発生する異常振動等の問題を防止する。
【解決手段】 本発明は、竪型粉砕機のケーシング内を吹き上げるガスの速度を、３（ｍ／ｓ）以上とすることによって、ガス通路上で原料が滞留して鳥の巣のような塊になるという従来技術の問題を防止する。また、本発明によりセンターシュートの下側部分に漏斗型のコーンを配するとともに、センターシュートの周りにスクリュ羽根を有した回転筒を配してスクリュコンベヤを形成すれば、コーン内に落下した原料を脱気してから回転テーブル上に供給することができるので、回転テーブル上の原料層が嵩高くなることによって発生する異常振動等の問題を防止する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に石炭、オイルコークス、スラグ、クリンカー、石灰石、その他の無機原料、又バイオマス等の有機原料を粉砕するに好適な竪型粉砕機に係わり、特に、原料を微粉砕するに好適な竪型粉砕機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、石炭等を粉砕する装置として、竪型粉砕機（竪型ミル、或いは竪型ローラミルと称されることもある）と呼ばれる粉砕機が広く用いられている。
竪型粉砕機は、原料を効率的に微粉砕することができるという優れた特性を有している反面、原料の種類や粉砕条件によって、異常振動が発生するという問題点を有していた。
竪型粉砕機に発生する異常振動は、様々な原因によって誘発されるために、その振動原因に応じた様々な対策を講じる必要があり、竪型粉砕機については、従来から数多くの異常振動防止対策が提案されている。
【０００３】
例えば、異常振動が発生し易くなる状況として、原料を機内で繰り返し粉砕して、微粉砕するようなケースが知られている。
なぜなら、原料を微粉砕する際には、竪型粉砕機内で繰り返し原料を粉砕する必要があり、機内で繰り返し粉砕される原料は、循環原料と呼ばれる。
循環原料の平均粒径は、竪型粉砕機に新たに投入される粉砕前の原料の平均粒径に比較して小さく、細かな製品を得ようとすれば、循環原料の量が必然的に増加する。即ち、原料を微粉砕しようとすれば、径の小さな循環原料が増えるので、回転テーブル上の原料層においても粒径の小さな原料の割合が増える。
しかし、原料は細かい微粉になればなるほど、多量の空気を抱え込むという性質を持っている。そのため、回転テーブル上の原料層は、粒径の小さな原料の割合が増えるとともに、空隙率の高い、所謂、嵩高い状態（嵩密度が低い状態）になる。
【０００４】
前述した嵩高い原料層は、空気を大量に含んでいるために、見かけ上、原料層の摩擦係数が小さくなって滑りやすいような状態になり、運転中に粉砕ローラが滑りやすい状況になる。そのため、嵩高い原料層を、粉砕ローラによって一挙に粉砕しようとすれば、回転テーブルの原料層上で粉砕ローラが滑ってスリップし、その結果、粉砕ローラの回転が不規則になって、異常振動が発生するという問題が生じた。
【０００５】
また、近年は、環境問題によって、バイオマスを燃料として使用するように強く求められるようになってきた。燃料として使用されるバイオマスの代表的なものとしては、例えば、間伐材、倒木、麦わら、建築廃材等があるが、その他にも数多くのバイオマスが燃料として使用できないかどうか検討され始めている。
【０００６】
ところが、バイオマスのような繊維質を多く含む原料は、石炭等の鉱石に比較して、比重が小さく（比重が軽い）、さらに、粉砕中において、その形状が刻々と変化する。
そのため、従来の竪型粉砕機でバイオマスを粉砕しようとすると、比重の軽い繊維質の原料は、回転テーブル上で、先に投入した原料を、うまくテーブル外周側に押し流していくことができず、その結果、原料が、回転テーブル上で滞留又は堆積する等して、蜘蛛の巣、或いは鳥の巣のような塊となってしまう場合がある。
このような塊が発生すると、原料が、回転テーブル上を、粉砕ローラ部にまで、効率良く流れていくことができなくなるので、粉砕の効率が低下する。
【０００７】
また、竪型粉砕機が、所謂、上抜き式の場合（エアスエプトミルと称されることもある）には、テーブル下方から吹き込んだガスにより原料を上方に吹き上げて、機内上部に配した分級装置等によって寸法別に分級した後、所望の粒径になったものを上部製品取出口（上部取出口と称することもある）より製品として取り出す。
このような型式の竪型粉砕機を使用した場合においては、前記原料の塊は、回転テーブル上に限らず、粉砕した原料を分級機まで導くためのガス通路内においても発生し、その結果、ガス通路内におけるガスと原料の流れが阻害されるので、機内におけるガスの差圧を上昇させ、竪型粉砕機の運転効率を低下させる。
【０００８】
前述したような従来技術の問題点を解決する方法の１つとして、特許文献１に開示されるような従来技術が公知である。特許文献１に開示の従来技術は、「ならしローラ」を用いて回転テーブル上の原料層を一旦、圧密して均一化してから、粉砕ローラに噛み込ませるという技術である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平３−５２６５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ここで、特許文献１に開示された従来技術は、回転テーブル上の原料層を「予圧縮ローラ」或いは「ならしローラ」と呼ばれるローラによって均一化して、粉砕効率を向上させると記載されている。
【００１１】
しかしながら、所望の粒径になった原料だけ上部取出口より製品として取り出すような型式の竪型粉砕機を使用した場合に、前記原料の塊は、回転テーブル上に限らず、粉砕した原料を分級機まで導くガス通路等においても発生する。ガス通路に塊が発生すると、機内の差圧を上昇させ、粉砕機の運転効率を低下させるが、前述の「ならしローラ」による対応方法では、この問題を解消できない。
【００１２】
特に、バイオマスのような比重の軽い繊維質の原料については、ガス通路やコーンの中で、原料が塊となってしまう場合が多く、原料が、機内で効率良く流れることができない可能性が高かった。
【００１３】
また、例えば、循環原料を漏斗状のコーンで捕集するタイプの竪型粉砕機を使用した場合に、漏斗状のコーンに捕集されて回転テーブル上に供給される循環原料について、回転テーブルに供給する以前に、原料の圧密化をすることはできないという問題もあった。
【００１４】
本発明は、以上、説明したような問題点に鑑みてなされたものであり、バイオマス等の原料を微粉砕するに好適な竪型粉砕機に関する。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の目的を達成するため、本発明による竪型粉砕機は、
（１） 回転テーブル上に投入した原料を、複数個の粉砕ローラによって粉砕し、該回転テーブルの下方から導入したガスにより上方に吹き上げて機外に取り出す竪型粉砕機であって、該回転テーブルの中央上方に、該回転テーブルに原料を投入するためのセンターシュートを設けて、該センターシュートの下側の部分に漏斗状のコーンを配するとともに、該コーンと竪型粉砕機のケーシングの間の環状空間を通過するガスの速度を３ｍ／ｓ以上にした。
【００１６】
（２） （１）に記載の竪型粉砕機において、前記センターシュートの周りにスクリュ羽根を有した回転筒を配して、コーン内に落下した原料を圧密するためのスクリュコンベヤを形成するとともに、前記漏斗状のコーンの下端に管状部分を形成して、前記スクリュコンベヤが該管状部分の中を挿通するように配置し、該管状部分の長さが前記スクリュ羽根のピッチの０．５倍以上であるように構成した。
【００１７】
（３） （１）又は（２）に記載の竪型粉砕機において、前記原料がバイオマスであることを構成とした。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、竪型粉砕機のケーシング内を吹き上げるガスの速度を、３．０（ｍ／ｓ）以上とすることによって、ガス通路上で原料が滞留して、蜘蛛の巣、或いは鳥の巣のような塊となってしまうという従来技術の問題を防止できる。従って、粉砕された原料は、分級機まで速やかに導かれるので、運転効率が低下しない。
【００１９】
また、本発明によれば、循環原料を捕集するコーン内にスクリュコンベヤを配して回転させることにより、循環原料からガスを脱気することによって、回転テーブル上の原料を速やかに粉砕ローラに噛み込ますことができる。
【００２０】
また、コーンの下端に管状部分を形成して、該管状部分の長さを、スクリュ羽根のピッチの０．５倍以上とすることによって、コーンの下端から、コーン内に吹き込んでくるガスの流れを抑えることができ、コーン内の循環原料を回転テーブル上に効率良く落下させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明による第１の実施形態に係わり竪型粉砕機の全体構造を説明する図である。
【図２】本発明による第１の実施形態に係わり竪型粉砕機内を上昇するガス速度の計算式を説明する図である。
【図３】本発明による第２の実施形態に係わり竪型粉砕機の全体構造を説明する図である。
【図４】第２の実施形態に係わりスクリュコンベヤとコーン下端の管状部分の関係を説明する図である。
【図５】第２の実施形態に係わりスクリュコンベヤのスクリュ羽根ピッチとコーン下端の管状部分の長さの関係について説明する図である。
【図６】第２の実施形態に係わりスクリュコンベヤの回転筒の外径寸法について説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面等に基づき本発明の好ましい実施形態について例を説明する。
図１及び図２は本発明による第１の実施形態に係わり、図１は竪型粉砕機の全体構造を説明する図であり、図２は竪型粉砕機内を上昇するガス速度の計算式を説明する図である。図３〜図６は、本発明による第２の実施形態に係わり、図３は竪型粉砕機の全体構成を説明する図であり、図４はスクリュコンベヤとコーン下端の管状部分の関係を説明する図であり、図５はスクリュコンベヤのスクリュ羽根ピッチとコーン下端の管状部分の長さの関係について説明する図である。図６はスクリュコンベヤの回転筒の外径について説明する図である。
【００２３】
以下、本発明による竪型粉砕機１の好ましい構成について説明する。
本発明による第１の実施形態に用いた竪型粉砕機１は、図１に示すように竪型粉砕機１の外郭を形成するケーシング１Ａ、及び１Ｂ、竪型粉砕機１の下部に設置された減速機２Ｂと駆動モータ２Ｍによって駆動される回転テーブル２、コニカル型の粉砕ローラ５等を備えている。
【００２４】
ここで、第１の実施形態において粉砕ローラ５は、回転テーブル２の上面（回転テーブル上面２Ａと称することもある）に複数個（本実施形態においては２個）が配されて、回転テーブル２の方向に押し付けられる（押圧と称することもある）されるよう構成されている。
【００２５】
なお、粉砕ローラ５は、回転テーブル２が回転することにより、回転テーブル２に対して、原料を介して従動して回転する。本実施形態においては、粉砕ローラ５が、回転テーブル２上において、その外周部分を２等分して２個が対向するようにして配されている。
また、図１に示した実施形態に用いた竪型粉砕機１は、駆動モータ２Ｍの駆動用電源としてインバータ電源を備えて、運転中、回転テーブル２の回転速度が任意の変更可能な可変速式の竪型粉砕機１である。
【００２６】
また、図１に示す竪型粉砕機１においては、回転テーブル２の中央上方に回転テーブル２に原料を供給するためのセンターシュート３５を有しているとともに、回転テーブル２の下方にガスを導入するためのガス供給口３３を設けており、さらに回転テーブル上方に該ガスと共に製品を取り出すための上部取出口３９を設けている。
本実施形態においては、竪型粉砕機１内の上部に固定式分級羽根４０を配置しており、固定式分級羽根４０は、センターシュート３５を中心に環状に並べられて、竪型粉砕機１の上部外周側の空間と、上部取出口３９へと続く空間を区切るようにして、配列されている。
【００２７】
ここで、図１に示す第１の実施形態の竪型粉砕機１は、回転テーブル２の上方に漏斗状のコーン５０を備えている。以下、コーン５０の構造について簡単に説明する。
第１の実施形態においては、図１に示すように、センターシュート３５の下側部分を周りから大きく囲むようにして、漏斗状のコーン５０が配されている。コーン５０は、漏斗型の形状となっており、その上部分の形状は、中空の略逆円錐台形状５３となっており、その形状は下方に進むほど径が小さく、上方に進むほど径が大きくなって、その上端部が、機内上部に環状に並べられて設置された固定式分級羽根４０の下端に支持されて固定されている。
【００２８】
以下、本実施形態による竪型粉砕機１の運転方法について、好ましい１例を説明する。
図１に示したように、竪型粉砕機１に投入された原料（本実施形態においては木材片）は、原料投入シュート３５を介して回転テーブル２の中央付近に投入される。
なお、詳細は後述するが、先に粉砕ローラ５で粉砕された後、ガスにより機内を吹き上げられて固定式分級羽根４０を通過したにもかかわらず、機外に取り出されなかった原料も、コーン５０に案内されて、回転テーブル２の中央付近に投入される。
【００２９】
ここで、回転テーブル２の中央付近に投入された原料は、渦巻き状の軌跡を描きながら、回転テーブル２の外周側に移動して、回転テーブル２と粉砕ローラ５の間に噛み込まれ粉砕される。そして、回転テーブル２と粉砕ローラ５に噛み込まれて粉砕された原料は、回転テーブル２の外縁部に周設されたダムリングを乗り越えて、回転テーブル上面２の外周部とケーシング１Ａとの隙間である環状通路３０（環状空間部３０と称することもある）へと向かう。
【００３０】
なお、図１に示した竪型粉砕機１は、運転中に、ガス供給口３３よりガス（本実施形態においては空気）を導入することによって、回転テーブル２の下方から固定式分級羽根４０を通過して上部取出口３９へと流れるガスの気流が生じる構成となっている。
従って、回転テーブル２上で粉砕された原料は、前記ガスにより吹き上げられてケーシング内を上昇するが、径が大きく重量の大きな原料は固定式分級羽根４０まで到達できずに、或いは通過できずに落下することによって、竪型粉砕機１内で再度粉砕される循環原料となる。
【００３１】
なお、ガスにより吹き上げられてケーシング内を上昇し、固定式分級式分級羽根４０を通過した径の小さな原料は、その多くが、上部取出口３９から製品として取り出されるが、通過した原料の中でも比較的径の大きな原料が上部取出口３９から取り出されずに、漏斗状のコーン５０内に落下して、循環原料となり、回転テーブル２の中心付近に再度投入される。
【００３２】
ここで、本発明による第１の実施形態においては、前記ガス速度を３ｍ／ｓ（メートル／秒）以上とした。なお、本発明によるガス速度の定義は、以下のとおりである。
図１に示したように、漏斗状のコーン５０において、その全体高さ寸法の約半分の高さ位置を断面ＡＡとしてみた場合に、該コーン５０の断面（５３，或いは５５）が形成する円の外周側の直径をｄ（ｍ）、竪型粉砕機１のケーシング１Ｂの断面が形成する円の内周側の直径をＤ（ｍ）、ガス流量Ｓｍ３／ｓ（立方メートル／秒）とすると、ガス速度Ｖｍ／ｓ（メートル／秒）は、以下の数式１で計算できると定義する。
【００３３】
【数１】
【００３４】
第１の実施形態においては、ガス通路を流れるガス速度を、従来より高速の３ｍ／ｓ以上とすることによって、ガス通路上で原料が滞留して、蜘蛛の巣等のような塊となってしまう現象を防止できる。
その結果、粉砕した原料を分級機まで速やかに導くことができるので、粉砕機の運転効率を低下させない。
【００３５】
次ぎに、本発明による第２の実施形態を説明する。
本実施形態に用いた竪型粉砕機１は、図３に示すように、前述した第１の実施形態と同様に、竪型粉砕機１の外郭を形成するケーシング１Ｂ、竪型粉砕機１の下部に設置された減速機２Ｂと駆動モータ２Ｍによって駆動される回転テーブル２、コニカル型の粉砕ローラ５等を備えている。
【００３６】
そして、第２の実施形態においても、粉砕ローラ５は、回転テーブル２の上面（回転テーブル上面２Ａと称することもある）に複数個（本実施形態においては２個）が配されて、回転テーブル２の方向に押し付けられる（押圧と称することもある）されるよう構成されている。
【００３７】
なお、粉砕ローラ５は、回転テーブル２が回転することにより、回転テーブル２に対して、原料を介して従動して回転する。本実施形態においては、粉砕ローラ５が、回転テーブル２上において、その外周部分を２等分して２個が対向するようにして配されている。
また、図１に示した実施形態に用いた竪型粉砕機１は、駆動モータ２Ｍの駆動用電源としてインバータ電源を備えて、運転中、回転テーブル２の回転速度が任意の変更可能な可変速式の竪型粉砕機１である。
【００３８】
また、図３に示す竪型粉砕機１においては、回転テーブル２に原料を供給するセンターシュート３５、回転テーブル２の下方にガスを導入するためのガス供給口３３、さらに回転テーブル上方に該ガスと共に製品を取り出すための上部取出口３９を設けている。
第２の実施形態においては、竪型粉砕機１内の上部に固定式分級羽根４０を配置しており、固定式分級羽根４０は、センターシュート３５を中心に環状に並べられて、竪型粉砕機１の上部外周側の空間と、上部取出口３９へと続く空間を区切るようにして、配列されている。
【００３９】
ここで、図３に示す第２の実施形態による竪型粉砕機１は、その特徴の一つとして、回転テーブル２の上方に、回転式のスクリュコンベヤ６０を備えている。
以下、スクリュコンベヤ６０とコーン５０の構造について説明する。
本実施形態によるスクリュコンベヤ６０は、図３に示したように、回転テーブル２の中央部上方に設けたセンターシュート３５の周りに配した回転筒６３の下側の部分に、スクリュ羽根６５を取り付けることによって構成されている。
なお、竪型粉砕機１の上部に設置された図示しない駆動モータによって、回転筒６３が回転することにより、スクリュコンベヤ６０も回転する。
【００４０】
また、第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、センターシュート３５の下側の部分に、漏斗状のコーン５０が配されている。
コーン５０は、漏斗型の形状となっており、その上部分の形状は、中空の略逆円錐台形状５３となっており、その形状は下方に進むほど径が小さく、上方に進むほど径が大きくなって、その上端部が、機内上部に環状に並べられて設置された固定式分級羽根４０の下端に支持されて固定されている。
そして、コーン５０の下部分の形状は、鉛直方向に延びる管径が一定の管状となって、管状部分５５の開口部分が回転テーブル２の方向に向いている。
なお、後の説明を簡単にするため、コーン５０の内径が上方から下方に向けて縮径している部分を逆円錐部分５３（コーン上方部分）とし、逆円錐部分５３の下端に連なり、径が同一の管状の部分を管状部分５５（コーン下方部分）と呼ぶことにする。
【００４１】
次ぎに、図３に示したスクリュコンベヤ６０のスクリュ羽根６５の形状について説明すると、第２の実施形態によるスクリュ羽根６５の外径は、コーン５０の内径に合わせるようにして、上方から下方にかけて、徐々に小さくなって、縮径しており、その下方部分は、管状となったコーン５０の形状に合わせて同一径となっている。そのため、コーン５０内に落下した原料は、コーン５０内のスクリュコンベヤ上で、一旦、滞留し、スクリュコンベヤ６０で下方に搬送されながら、徐々に圧密された後、回転テーブル２上に供給される。
【００４２】
なお、第２の実施形態において、スクリュコンベヤ６０の回転数は、回転筒６３の回転数を調整することによって、自在に調整制御できる方式としている。
従って、循環原料の種類と量にあわせて、スクリュコンベヤ６０の回転数を調整することにより、スクリュコンベヤ６０の下端から供給される原料が適度に圧密されるように、回転数を調整することができる。また、スクリュコンベヤ６０のピッチ、或いは羽根の枚数、形状等についても、循環原料の量と種類により、種類や大きさなどを検討して、原料が効率よく圧密されるように配慮することが好ましい。
【００４３】
なお、本発明に適応できるスクリュコンベヤ６０は、回転することによって、原料を圧密しながら下方に搬送することができる構成であれば良く、本発明の技術思想の範囲を逸脱しない範囲で、リボン状、中実、或いは、一条、多条であっても良く、又、他の形態であっても良いので、その形態は特に限定されない。
【００４４】
また、例えば、第２の実施形態においては、図５に示すように、スクリュコンベヤのピッチを下方に進むほど徐々に小さくすることにより、スクリュ羽根６５の１ピッチが形成するコンベヤの容積を下方に向かって徐々に小さくすることによって原料を圧密する方式や、或いは、図６に示すように、スクリュコンベヤ６０の中心軸の径（第２の実施形態においては、回転筒６３の外径）を徐々に大きくして、スクリュ羽根６５の１ピッチが形成するコンベヤ内の容積を下方に向かって徐々に小さくすることによって原料を圧密する方式等が、構成が簡単でトラブルが生じにくいという点で好ましい。
また、スクリュコンベヤによって原料を圧密する方法として、公知の方法も数多く知られているが、本発明の技術思想を逸脱しない範囲でその形態は特に限定されない。
【００４５】
次ぎに、コーン５０の下端に形成した管状部分５５の長さとスクリュコンベヤ６０のスクリュ羽根６５のピッチの関係について説明すると、管状部分Ｌの長さがスクリュ羽根６５のピッチの０．５倍以上であるという条件を満たしていることが好ましい。
【００４６】
以下、管状部分Ｌの長さとスクリュ羽根６５のピッチの関係について説明する。
機内における原料とガスの流れの詳細については後述するが、コーン５０内の原料について説明すれば、その基本的な挙動として、固定式分級羽根４０を通過しながら上部取出口３９から機外に取り出されなかった原料が、コーン５０内に落下して循環原料となり、スクリュコンベヤ６０により下方に搬送されて、コーン５０の下端部分から回転テーブル２の中心付近に再度投入されるという挙動を示す。
【００４７】
そのため、コーン５０の下端部分に大きな隙間があると、該下端部分の隙間から直接コーン５０内に、ガスと原料が吹き込んでくる可能性があって、その場合には、固定式分級羽根４０を通過していない原料がコーン５０内に飛び込んでくることになるので、分級精度が低下する。
また、コーン５０の下端部分の隙間から直接コーン５０内にガスが吹き込んでくると、コーン５０内に落下した原料を吹き上げてしまうため、下方に向かおうとする原料の基本的な流れを阻害するので、スクリュコンベヤ６０による搬送の効率が悪くなる。
【００４８】
しかしながら、第２の実施形態のように、コーン５０の下端に、管状に形成された管状部分をスクリュ羽根のピッチの０．５倍以上の長さ形成すれば、スクリュコンベヤ６０で圧密されながら運ばれる原料自体が、コーン５０の下端から吹き込もうとするガスに対して蓋の役目を果たすので、コーン５０の下端部分からガスが入りにくくすることが可能である。
【００４９】
コーン５０の下端に形成した管状部分５５の長さとスクリュコンベヤ６０のスクリュ羽根６５のピッチの関係について簡単な計算方法を説明すると、スクリュ羽根６５のピッチが変化しない場合は、該ピッチの長さを、そのまま使用して計算し、管状部分Ｌの長さが、スクリュ羽根のピッチの０．５倍以上であるという条件を満たしているかどうか、判断する。又、スクリュ羽根のピッチが変化する場合は、該管状部分の中を挿通するスクリュコンベヤの部分のピッチを平均して、管状部分Ｌの長さがスクリュ羽根のピッチの０．５倍以上であるという条件を満たしているかどうか、判断する。
【００５０】
例えば、第２の実施形態において、図２の（１）に示すような形態である場合に、管状部分５５の長さＬに対して、管状部分５５の中を挿通するスクリュコンベヤ６０のスクリュ羽根６５部分のピッチ（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）とすると、Ｌ＞Ｐ１＋Ｐ２＋Ｐ３となっているのが図面上で明かであるから、少なくとも、管状部分Ｌの長さが、スクリュ羽根のピッチの０．５倍以上であるという条件を満たしていると判断できる。
また、図２の（２）に示すような形態である場合も、同様にして、管状部分５５の長さＬに対して、該管状部分の中を挿通するスクリュコンベヤの部分のピッチ（Ｐ１）とすると、Ｌ＞Ｐ１となっているのが図面上で明かであるから、少なくとも、管状部分Ｌの長さが、スクリュ羽根のピッチの０．５倍以上であるという条件を満たしていると判断できる。
【００５１】
なお、もう少し詳細に説明すれば、管状部分Ｌの長さが、スクリュ羽根のピッチの０．５倍以上であるという条件を満たすためには、図２の（１）のようなケースにおいては、後述の数式（２）を満たす必要があり、図２の（２）のようなケースにおいては、後述の数式（３）を満たす必要がある。
【００５２】
【数２】
【００５３】
【数３】
【００５４】
以下、第２の実施形態による竪型粉砕機１の運転方法について、その好ましい１例を説明する。
図１に示したように、竪型粉砕機１に投入された原料（第２の実施形態においては木材片）は、センターシュート３５を介して回転テーブル２の中央付近に投入される。
なお、前述した第１の実施形態と同様に、機外に取り出されなかった循環原料も、コーン５０に案内されて、回転テーブル２の中央付近に投入される。
【００５５】
ここで、回転テーブル２の中央付近に投入された原料は、渦巻き状の軌跡を描きながら、回転テーブル２の外周側に移動して、回転テーブル２と粉砕ローラ５の間に噛み込まれ粉砕される。そして、回転テーブル２と粉砕ローラ５に噛み込まれて粉砕された原料は、回転テーブル２の外縁部に周設されたダムリング１５を乗り越えて、回転テーブル上面２の外周部とケーシングとの隙間である環状通路３０（環状空間部３０と称することもある）へと向かう。
【００５６】
なお、図１に示した竪型粉砕機１は、運転中に、ガス供給口３３よりガス（第２の実施形態においては空気）を導入することによって、回転テーブル２の下方から固定式分級羽根４０を通過して上部取出口３９へと流れるガスの気流が生じる構成となっている。従って、回転テーブル２上で粉砕された原料は、前記ガスにより吹き上げられてケーシング内を上昇するが、径が大きく重量の大きな原料は固定式分級羽根４０まで到達できずに、或いは通過できずに落下することによって、竪型粉砕機１内で再度粉砕される循環原料となる。
【００５７】
また、ガスにより吹き上げられてケーシング内を上昇し、固定式分級羽根４０を通過した径の小さな原料は、その多くが、上部取出口３９から製品として取り出される。しかし、固定式分級羽根４０を通過した原料の中で、比較的径の大きな原料は、上部取出口３９から取り出されずに、漏斗状のコーン５０内に落下して、循環原料となり、回転テーブル２の中心付近に再度投入される。
【００５８】
ここで、本発明による第２の実施形態においては、前記ガス速度を３ｍ／ｓ（メートル／秒）以上とする。なお、本発明によるガス速度の定義は、先に説明した第１の実施形態と同様なので割愛する。
【００５９】
第２の実施形態においては、ガス通路を流れるガス速度を、従来より高速度の３ｍ／ｓ以上とすることにより、ガス通路上で原料が滞留して、蜘蛛の巣等のような塊となってしまう現象を防止できる。その結果、粉砕した原料を分級機まで速やかに導くことができるので、粉砕機の運転効率を低下させることを防止できる。
【００６０】
また、一般的な竪型粉砕機の場合は、循環原料を捕集するためのコーンはあっても、コーン内に落下した原料を圧密するためのスクリュコンベヤは備えていない。
それに比較して、第２の実施形態においては、図３に示すように、コーン５０内に落下した原料を圧密するためのスクリュコンベヤ６０を配している。
【００６１】
以下、スクリュコンベヤ６０の作用効果について説明する。
スクリュコンベヤ６０は、コーン５０内に落下した原料をスクリュ羽根６５の上に載せた状態で、回転しながら、原料を下方側へと搬送する。
図３に示した実施形態では、スクリュコンベヤ６０のスクリュ羽根６５、並びにコーン５０の内径ともに、上方から下方に向けて小さくしているので、スクリュコンベヤ６０が回転して原料を下方に送るほど、徐々にコンベヤの容積が狭くなり、その結果、原料が徐々に圧密される。従って、比重の軽い循環原料でも、回転テーブル２上に供給される際には、従来技術で回転テーブル２上に循環させた原料と比較すれば、嵩密度を高くすることができる。
【００６２】
また、図５に示した実施形態であれば、スクリュ羽根６５のピッチが、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３と順次小さくなっているので、管状部分５５内で、確実に原料を圧密することができる。さらに、図６に示した実施形態であれば、スクリュコンベヤ６０の回転軸となる回転の寸応が、Ａ１、Ａ２と下方に向かうほど拡径して広くなっているので、管状部分内で、確実に原料を圧密することができる。
【００６３】
特に、従来技術がバイオマス等を粉砕する際において問題としていた「回転テーブル上で、先に投入された原料をうまく前に押し流しながら流れていくことができず、回転テーブル上で滞留又は堆積する等して塊となり、その結果、回転テーブル上で原料が速やかに流れなくなるので、粉砕ローラに原料を効率良く噛み込ますことができなくなって、粉砕効率を低下させてしまう」について、原料を圧密して回転テーブル２上に供給する第２の実施形態による運転方法であれば、原料が、回転テーブル２上で塊になりにくいので、効果的に問題を防止できる。
【００６４】
また、第２の実施形態においては、コーン５０の下端に管状部分５５を形成して、管状部分５５の長さを、スクリュ羽根６５のピッチの０．５倍以上（第２の実施形態においては、３以上）とすることによって、回転テーブル２の下方から吹き上げてくるガスの流れを抑えて、効率良く、コーン５０内の循環原料を回転テーブル上に落下させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
以上のように本願発明に係わる竪型粉砕機は、従来に比較して、原料が回転テーブル上で滞留又は堆積する等してしにくいという特徴を有するので、粉砕ローラで効率の良い粉砕が可能で、原料を微細化する粉砕等に、特に適した粉砕装置として使用できる。
【符号の説明】
【００６６】
１ 竪型粉砕機
２ 回転テーブル
５ 粉砕ローラ
１５ ダムリング
１Ｂ ケーシング
３０ 環状空間
３３ ガス供給口
３５ センターシュート（原料投入シュート）
３９ 上部取出口
４０ 固定式分級羽根
５０ コーン
５３ 逆円錐形状部分
５５ 管状部分
６０ スクリュコンベヤ
６３ 回転筒
６５ スクリュ羽根
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に石炭、オイルコークス、スラグ、クリンカー、石灰石、その他の無機原料、又バイオマス等の有機原料を粉砕するに好適な竪型粉砕機に係わり、特に、原料を微粉砕するに好適な竪型粉砕機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、石炭等を粉砕する装置として、竪型粉砕機（竪型ミル、或いは竪型ローラミルと称されることもある）と呼ばれる粉砕機が広く用いられている。
竪型粉砕機は、原料を効率的に微粉砕することができるという優れた特性を有している反面、原料の種類や粉砕条件によって、異常振動が発生するという問題点を有していた。
竪型粉砕機に発生する異常振動は、様々な原因によって誘発されるために、その振動原因に応じた様々な対策を講じる必要があり、竪型粉砕機については、従来から数多くの異常振動防止対策が提案されている。
【０００３】
例えば、異常振動が発生し易くなる状況として、原料を機内で繰り返し粉砕して、微粉砕するようなケースが知られている。
なぜなら、原料を微粉砕する際には、竪型粉砕機内で繰り返し原料を粉砕する必要があり、機内で繰り返し粉砕される原料は、循環原料と呼ばれる。
循環原料の平均粒径は、竪型粉砕機に新たに投入される粉砕前の原料の平均粒径に比較して小さく、細かな製品を得ようとすれば、循環原料の量が必然的に増加する。即ち、原料を微粉砕しようとすれば、径の小さな循環原料が増えるので、回転テーブル上の原料層においても粒径の小さな原料の割合が増える。
しかし、原料は細かい微粉になればなるほど、多量の空気を抱え込むという性質を持っている。そのため、回転テーブル上の原料層は、粒径の小さな原料の割合が増えるとともに、空隙率の高い、所謂、嵩高い状態（嵩密度が低い状態）になる。
【０００４】
前述した嵩高い原料層は、空気を大量に含んでいるために、見かけ上、原料層の摩擦係数が小さくなって滑りやすいような状態になり、運転中に粉砕ローラが滑りやすい状況になる。そのため、嵩高い原料層を、粉砕ローラによって一挙に粉砕しようとすれば、回転テーブルの原料層上で粉砕ローラが滑ってスリップし、その結果、粉砕ローラの回転が不規則になって、異常振動が発生するという問題が生じた。
【０００５】
また、近年は、環境問題によって、バイオマスを燃料として使用するように強く求められるようになってきた。燃料として使用されるバイオマスの代表的なものとしては、例えば、間伐材、倒木、麦わら、建築廃材等があるが、その他にも数多くのバイオマスが燃料として使用できないかどうか検討され始めている。
【０００６】
ところが、バイオマスのような繊維質を多く含む原料は、石炭等の鉱石に比較して、比重が小さく（比重が軽い）、さらに、粉砕中において、その形状が刻々と変化する。
そのため、従来の竪型粉砕機でバイオマスを粉砕しようとすると、比重の軽い繊維質の原料は、回転テーブル上で、先に投入した原料を、うまくテーブル外周側に押し流していくことができず、その結果、原料が、回転テーブル上で滞留又は堆積する等して、蜘蛛の巣、或いは鳥の巣のような塊となってしまう場合がある。
このような塊が発生すると、原料が、回転テーブル上を、粉砕ローラ部にまで、効率良く流れていくことができなくなるので、粉砕の効率が低下する。
【０００７】
また、竪型粉砕機が、所謂、上抜き式の場合（エアスエプトミルと称されることもある）には、テーブル下方から吹き込んだガスにより原料を上方に吹き上げて、機内上部に配した分級装置等によって寸法別に分級した後、所望の粒径になったものを上部製品取出口（上部取出口と称することもある）より製品として取り出す。
このような型式の竪型粉砕機を使用した場合においては、前記原料の塊は、回転テーブル上に限らず、粉砕した原料を分級機まで導くためのガス通路内においても発生し、その結果、ガス通路内におけるガスと原料の流れが阻害されるので、機内におけるガスの差圧を上昇させ、竪型粉砕機の運転効率を低下させる。
【０００８】
前述したような従来技術の問題点を解決する方法の１つとして、特許文献１に開示されるような従来技術が公知である。特許文献１に開示の従来技術は、「ならしローラ」を用いて回転テーブル上の原料層を一旦、圧密して均一化してから、粉砕ローラに噛み込ませるという技術である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平３−５２６５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ここで、特許文献１に開示された従来技術は、回転テーブル上の原料層を「予圧縮ローラ」或いは「ならしローラ」と呼ばれるローラによって均一化して、粉砕効率を向上させると記載されている。
【００１１】
しかしながら、所望の粒径になった原料だけ上部取出口より製品として取り出すような型式の竪型粉砕機を使用した場合に、前記原料の塊は、回転テーブル上に限らず、粉砕した原料を分級機まで導くガス通路等においても発生する。ガス通路に塊が発生すると、機内の差圧を上昇させ、粉砕機の運転効率を低下させるが、前述の「ならしローラ」による対応方法では、この問題を解消できない。
【００１２】
特に、バイオマスのような比重の軽い繊維質の原料については、ガス通路やコーンの中で、原料が塊となってしまう場合が多く、原料が、機内で効率良く流れることができない可能性が高かった。
【００１３】
また、例えば、循環原料を漏斗状のコーンで捕集するタイプの竪型粉砕機を使用した場合に、漏斗状のコーンに捕集されて回転テーブル上に供給される循環原料について、回転テーブルに供給する以前に、原料の圧密化をすることはできないという問題もあった。
【００１４】
本発明は、以上、説明したような問題点に鑑みてなされたものであり、バイオマス等の原料を微粉砕するに好適な竪型粉砕機に関する。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の目的を達成するため、本発明による竪型粉砕機は、
（１） 回転テーブル上に投入した原料を、複数個の粉砕ローラによって粉砕し、該回転テーブルの下方から導入したガスにより上方に吹き上げて機外に取り出す竪型粉砕機であって、該回転テーブルの中央上方に、該回転テーブルに原料を投入するためのセンターシュートを設けて、該センターシュートの下側の部分に漏斗状のコーンを配するとともに、該コーンと竪型粉砕機のケーシングの間の環状空間を通過するガスの速度を３ｍ／ｓ以上にした。
【００１６】
（２） （１）に記載の竪型粉砕機において、前記センターシュートの周りにスクリュ羽根を有した回転筒を配して、コーン内に落下した原料を圧密するためのスクリュコンベヤを形成するとともに、前記漏斗状のコーンの下端に管状部分を形成して、前記スクリュコンベヤが該管状部分の中を挿通するように配置し、該管状部分の長さが前記スクリュ羽根のピッチの０．５倍以上であるように構成した。
【００１７】
（３） （１）又は（２）に記載の竪型粉砕機において、前記原料がバイオマスであることを構成とした。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、竪型粉砕機のケーシング内を吹き上げるガスの速度を、３．０（ｍ／ｓ）以上とすることによって、ガス通路上で原料が滞留して、蜘蛛の巣、或いは鳥の巣のような塊となってしまうという従来技術の問題を防止できる。従って、粉砕された原料は、分級機まで速やかに導かれるので、運転効率が低下しない。
【００１９】
また、本発明によれば、循環原料を捕集するコーン内にスクリュコンベヤを配して回転させることにより、循環原料からガスを脱気することによって、回転テーブル上の原料を速やかに粉砕ローラに噛み込ますことができる。
【００２０】
また、コーンの下端に管状部分を形成して、該管状部分の長さを、スクリュ羽根のピッチの０．５倍以上とすることによって、コーンの下端から、コーン内に吹き込んでくるガスの流れを抑えることができ、コーン内の循環原料を回転テーブル上に効率良く落下させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明による第１の実施形態に係わり竪型粉砕機の全体構造を説明する図である。
【図２】本発明による第１の実施形態に係わり竪型粉砕機内を上昇するガス速度の計算式を説明する図である。
【図３】本発明による第２の実施形態に係わり竪型粉砕機の全体構造を説明する図である。
【図４】第２の実施形態に係わりスクリュコンベヤとコーン下端の管状部分の関係を説明する図である。
【図５】第２の実施形態に係わりスクリュコンベヤのスクリュ羽根ピッチとコーン下端の管状部分の長さの関係について説明する図である。
【図６】第２の実施形態に係わりスクリュコンベヤの回転筒の外径寸法について説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面等に基づき本発明の好ましい実施形態について例を説明する。
図１及び図２は本発明による第１の実施形態に係わり、図１は竪型粉砕機の全体構造を説明する図であり、図２は竪型粉砕機内を上昇するガス速度の計算式を説明する図である。図３〜図６は、本発明による第２の実施形態に係わり、図３は竪型粉砕機の全体構成を説明する図であり、図４はスクリュコンベヤとコーン下端の管状部分の関係を説明する図であり、図５はスクリュコンベヤのスクリュ羽根ピッチとコーン下端の管状部分の長さの関係について説明する図である。図６はスクリュコンベヤの回転筒の外径について説明する図である。
【００２３】
以下、本発明による竪型粉砕機１の好ましい構成について説明する。
本発明による第１の実施形態に用いた竪型粉砕機１は、図１に示すように竪型粉砕機１の外郭を形成するケーシング１Ａ、及び１Ｂ、竪型粉砕機１の下部に設置された減速機２Ｂと駆動モータ２Ｍによって駆動される回転テーブル２、コニカル型の粉砕ローラ５等を備えている。
【００２４】
ここで、第１の実施形態において粉砕ローラ５は、回転テーブル２の上面（回転テーブル上面２Ａと称することもある）に複数個（本実施形態においては２個）が配されて、回転テーブル２の方向に押し付けられる（押圧と称することもある）されるよう構成されている。
【００２５】
なお、粉砕ローラ５は、回転テーブル２が回転することにより、回転テーブル２に対して、原料を介して従動して回転する。本実施形態においては、粉砕ローラ５が、回転テーブル２上において、その外周部分を２等分して２個が対向するようにして配されている。
また、図１に示した実施形態に用いた竪型粉砕機１は、駆動モータ２Ｍの駆動用電源としてインバータ電源を備えて、運転中、回転テーブル２の回転速度が任意の変更可能な可変速式の竪型粉砕機１である。
【００２６】
また、図１に示す竪型粉砕機１においては、回転テーブル２の中央上方に回転テーブル２に原料を供給するためのセンターシュート３５を有しているとともに、回転テーブル２の下方にガスを導入するためのガス供給口３３を設けており、さらに回転テーブル上方に該ガスと共に製品を取り出すための上部取出口３９を設けている。
本実施形態においては、竪型粉砕機１内の上部に固定式分級羽根４０を配置しており、固定式分級羽根４０は、センターシュート３５を中心に環状に並べられて、竪型粉砕機１の上部外周側の空間と、上部取出口３９へと続く空間を区切るようにして、配列されている。
【００２７】
ここで、図１に示す第１の実施形態の竪型粉砕機１は、回転テーブル２の上方に漏斗状のコーン５０を備えている。以下、コーン５０の構造について簡単に説明する。
第１の実施形態においては、図１に示すように、センターシュート３５の下側部分を周りから大きく囲むようにして、漏斗状のコーン５０が配されている。コーン５０は、漏斗型の形状となっており、その上部分の形状は、中空の略逆円錐台形状５３となっており、その形状は下方に進むほど径が小さく、上方に進むほど径が大きくなって、その上端部が、機内上部に環状に並べられて設置された固定式分級羽根４０の下端に支持されて固定されている。
【００２８】
以下、本実施形態による竪型粉砕機１の運転方法について、好ましい１例を説明する。
図１に示したように、竪型粉砕機１に投入された原料（本実施形態においては木材片）は、原料投入シュート３５を介して回転テーブル２の中央付近に投入される。
なお、詳細は後述するが、先に粉砕ローラ５で粉砕された後、ガスにより機内を吹き上げられて固定式分級羽根４０を通過したにもかかわらず、機外に取り出されなかった原料も、コーン５０に案内されて、回転テーブル２の中央付近に投入される。
【００２９】
ここで、回転テーブル２の中央付近に投入された原料は、渦巻き状の軌跡を描きながら、回転テーブル２の外周側に移動して、回転テーブル２と粉砕ローラ５の間に噛み込まれ粉砕される。そして、回転テーブル２と粉砕ローラ５に噛み込まれて粉砕された原料は、回転テーブル２の外縁部に周設されたダムリングを乗り越えて、回転テーブル上面２の外周部とケーシング１Ａとの隙間である環状通路３０（環状空間部３０と称することもある）へと向かう。
【００３０】
なお、図１に示した竪型粉砕機１は、運転中に、ガス供給口３３よりガス（本実施形態においては空気）を導入することによって、回転テーブル２の下方から固定式分級羽根４０を通過して上部取出口３９へと流れるガスの気流が生じる構成となっている。
従って、回転テーブル２上で粉砕された原料は、前記ガスにより吹き上げられてケーシング内を上昇するが、径が大きく重量の大きな原料は固定式分級羽根４０まで到達できずに、或いは通過できずに落下することによって、竪型粉砕機１内で再度粉砕される循環原料となる。
【００３１】
なお、ガスにより吹き上げられてケーシング内を上昇し、固定式分級式分級羽根４０を通過した径の小さな原料は、その多くが、上部取出口３９から製品として取り出されるが、通過した原料の中でも比較的径の大きな原料が上部取出口３９から取り出されずに、漏斗状のコーン５０内に落下して、循環原料となり、回転テーブル２の中心付近に再度投入される。
【００３２】
ここで、本発明による第１の実施形態においては、前記ガス速度を３ｍ／ｓ（メートル／秒）以上とした。なお、本発明によるガス速度の定義は、以下のとおりである。
図１に示したように、漏斗状のコーン５０において、その全体高さ寸法の約半分の高さ位置を断面ＡＡとしてみた場合に、該コーン５０の断面（５３，或いは５５）が形成する円の外周側の直径をｄ（ｍ）、竪型粉砕機１のケーシング１Ｂの断面が形成する円の内周側の直径をＤ（ｍ）、ガス流量Ｓｍ３／ｓ（立方メートル／秒）とすると、ガス速度Ｖｍ／ｓ（メートル／秒）は、以下の数式１で計算できると定義する。
【００３３】
【数１】
【００３４】
第１の実施形態においては、ガス通路を流れるガス速度を、従来より高速の３ｍ／ｓ以上とすることによって、ガス通路上で原料が滞留して、蜘蛛の巣等のような塊となってしまう現象を防止できる。
その結果、粉砕した原料を分級機まで速やかに導くことができるので、粉砕機の運転効率を低下させない。
【００３５】
次ぎに、本発明による第２の実施形態を説明する。
本実施形態に用いた竪型粉砕機１は、図３に示すように、前述した第１の実施形態と同様に、竪型粉砕機１の外郭を形成するケーシング１Ｂ、竪型粉砕機１の下部に設置された減速機２Ｂと駆動モータ２Ｍによって駆動される回転テーブル２、コニカル型の粉砕ローラ５等を備えている。
【００３６】
そして、第２の実施形態においても、粉砕ローラ５は、回転テーブル２の上面（回転テーブル上面２Ａと称することもある）に複数個（本実施形態においては２個）が配されて、回転テーブル２の方向に押し付けられる（押圧と称することもある）されるよう構成されている。
【００３７】
なお、粉砕ローラ５は、回転テーブル２が回転することにより、回転テーブル２に対して、原料を介して従動して回転する。本実施形態においては、粉砕ローラ５が、回転テーブル２上において、その外周部分を２等分して２個が対向するようにして配されている。
また、図１に示した実施形態に用いた竪型粉砕機１は、駆動モータ２Ｍの駆動用電源としてインバータ電源を備えて、運転中、回転テーブル２の回転速度が任意の変更可能な可変速式の竪型粉砕機１である。
【００３８】
また、図３に示す竪型粉砕機１においては、回転テーブル２に原料を供給するセンターシュート３５、回転テーブル２の下方にガスを導入するためのガス供給口３３、さらに回転テーブル上方に該ガスと共に製品を取り出すための上部取出口３９を設けている。
第２の実施形態においては、竪型粉砕機１内の上部に固定式分級羽根４０を配置しており、固定式分級羽根４０は、センターシュート３５を中心に環状に並べられて、竪型粉砕機１の上部外周側の空間と、上部取出口３９へと続く空間を区切るようにして、配列されている。
【００３９】
ここで、図３に示す第２の実施形態による竪型粉砕機１は、その特徴の一つとして、回転テーブル２の上方に、回転式のスクリュコンベヤ６０を備えている。
以下、スクリュコンベヤ６０とコーン５０の構造について説明する。
本実施形態によるスクリュコンベヤ６０は、図３に示したように、回転テーブル２の中央部上方に設けたセンターシュート３５の周りに配した回転筒６３の下側の部分に、スクリュ羽根６５を取り付けることによって構成されている。
なお、竪型粉砕機１の上部に設置された図示しない駆動モータによって、回転筒６３が回転することにより、スクリュコンベヤ６０も回転する。
【００４０】
また、第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、センターシュート３５の下側の部分に、漏斗状のコーン５０が配されている。
コーン５０は、漏斗型の形状となっており、その上部分の形状は、中空の略逆円錐台形状５３となっており、その形状は下方に進むほど径が小さく、上方に進むほど径が大きくなって、その上端部が、機内上部に環状に並べられて設置された固定式分級羽根４０の下端に支持されて固定されている。
そして、コーン５０の下部分の形状は、鉛直方向に延びる管径が一定の管状となって、管状部分５５の開口部分が回転テーブル２の方向に向いている。
なお、後の説明を簡単にするため、コーン５０の内径が上方から下方に向けて縮径している部分を逆円錐部分５３（コーン上方部分）とし、逆円錐部分５３の下端に連なり、径が同一の管状の部分を管状部分５５（コーン下方部分）と呼ぶことにする。
【００４１】
次ぎに、図３に示したスクリュコンベヤ６０のスクリュ羽根６５の形状について説明すると、第２の実施形態によるスクリュ羽根６５の外径は、コーン５０の内径に合わせるようにして、上方から下方にかけて、徐々に小さくなって、縮径しており、その下方部分は、管状となったコーン５０の形状に合わせて同一径となっている。そのため、コーン５０内に落下した原料は、コーン５０内のスクリュコンベヤ上で、一旦、滞留し、スクリュコンベヤ６０で下方に搬送されながら、徐々に圧密された後、回転テーブル２上に供給される。
【００４２】
なお、第２の実施形態において、スクリュコンベヤ６０の回転数は、回転筒６３の回転数を調整することによって、自在に調整制御できる方式としている。
従って、循環原料の種類と量にあわせて、スクリュコンベヤ６０の回転数を調整することにより、スクリュコンベヤ６０の下端から供給される原料が適度に圧密されるように、回転数を調整することができる。また、スクリュコンベヤ６０のピッチ、或いは羽根の枚数、形状等についても、循環原料の量と種類により、種類や大きさなどを検討して、原料が効率よく圧密されるように配慮することが好ましい。
【００４３】
なお、本発明に適応できるスクリュコンベヤ６０は、回転することによって、原料を圧密しながら下方に搬送することができる構成であれば良く、本発明の技術思想の範囲を逸脱しない範囲で、リボン状、中実、或いは、一条、多条であっても良く、又、他の形態であっても良いので、その形態は特に限定されない。
【００４４】
また、例えば、第２の実施形態においては、図５に示すように、スクリュコンベヤのピッチを下方に進むほど徐々に小さくすることにより、スクリュ羽根６５の１ピッチが形成するコンベヤの容積を下方に向かって徐々に小さくすることによって原料を圧密する方式や、或いは、図６に示すように、スクリュコンベヤ６０の中心軸の径（第２の実施形態においては、回転筒６３の外径）を徐々に大きくして、スクリュ羽根６５の１ピッチが形成するコンベヤ内の容積を下方に向かって徐々に小さくすることによって原料を圧密する方式等が、構成が簡単でトラブルが生じにくいという点で好ましい。
また、スクリュコンベヤによって原料を圧密する方法として、公知の方法も数多く知られているが、本発明の技術思想を逸脱しない範囲でその形態は特に限定されない。
【００４５】
次ぎに、コーン５０の下端に形成した管状部分５５の長さとスクリュコンベヤ６０のスクリュ羽根６５のピッチの関係について説明すると、管状部分Ｌの長さがスクリュ羽根６５のピッチの０．５倍以上であるという条件を満たしていることが好ましい。
【００４６】
以下、管状部分Ｌの長さとスクリュ羽根６５のピッチの関係について説明する。
機内における原料とガスの流れの詳細については後述するが、コーン５０内の原料について説明すれば、その基本的な挙動として、固定式分級羽根４０を通過しながら上部取出口３９から機外に取り出されなかった原料が、コーン５０内に落下して循環原料となり、スクリュコンベヤ６０により下方に搬送されて、コーン５０の下端部分から回転テーブル２の中心付近に再度投入されるという挙動を示す。
【００４７】
そのため、コーン５０の下端部分に大きな隙間があると、該下端部分の隙間から直接コーン５０内に、ガスと原料が吹き込んでくる可能性があって、その場合には、固定式分級羽根４０を通過していない原料がコーン５０内に飛び込んでくることになるので、分級精度が低下する。
また、コーン５０の下端部分の隙間から直接コーン５０内にガスが吹き込んでくると、コーン５０内に落下した原料を吹き上げてしまうため、下方に向かおうとする原料の基本的な流れを阻害するので、スクリュコンベヤ６０による搬送の効率が悪くなる。
【００４８】
しかしながら、第２の実施形態のように、コーン５０の下端に、管状に形成された管状部分をスクリュ羽根のピッチの０．５倍以上の長さ形成すれば、スクリュコンベヤ６０で圧密されながら運ばれる原料自体が、コーン５０の下端から吹き込もうとするガスに対して蓋の役目を果たすので、コーン５０の下端部分からガスが入りにくくすることが可能である。
【００４９】
コーン５０の下端に形成した管状部分５５の長さとスクリュコンベヤ６０のスクリュ羽根６５のピッチの関係について簡単な計算方法を説明すると、スクリュ羽根６５のピッチが変化しない場合は、該ピッチの長さを、そのまま使用して計算し、管状部分Ｌの長さが、スクリュ羽根のピッチの０．５倍以上であるという条件を満たしているかどうか、判断する。又、スクリュ羽根のピッチが変化する場合は、該管状部分の中を挿通するスクリュコンベヤの部分のピッチを平均して、管状部分Ｌの長さがスクリュ羽根のピッチの０．５倍以上であるという条件を満たしているかどうか、判断する。
【００５０】
例えば、第２の実施形態において、図２の（１）に示すような形態である場合に、管状部分５５の長さＬに対して、管状部分５５の中を挿通するスクリュコンベヤ６０のスクリュ羽根６５部分のピッチ（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）とすると、Ｌ＞Ｐ１＋Ｐ２＋Ｐ３となっているのが図面上で明かであるから、少なくとも、管状部分Ｌの長さが、スクリュ羽根のピッチの０．５倍以上であるという条件を満たしていると判断できる。
また、図２の（２）に示すような形態である場合も、同様にして、管状部分５５の長さＬに対して、該管状部分の中を挿通するスクリュコンベヤの部分のピッチ（Ｐ１）とすると、Ｌ＞Ｐ１となっているのが図面上で明かであるから、少なくとも、管状部分Ｌの長さが、スクリュ羽根のピッチの０．５倍以上であるという条件を満たしていると判断できる。
【００５１】
なお、もう少し詳細に説明すれば、管状部分Ｌの長さが、スクリュ羽根のピッチの０．５倍以上であるという条件を満たすためには、図２の（１）のようなケースにおいては、後述の数式（２）を満たす必要があり、図２の（２）のようなケースにおいては、後述の数式（３）を満たす必要がある。
【００５２】
【数２】
【００５３】
【数３】
【００５４】
以下、第２の実施形態による竪型粉砕機１の運転方法について、その好ましい１例を説明する。
図１に示したように、竪型粉砕機１に投入された原料（第２の実施形態においては木材片）は、センターシュート３５を介して回転テーブル２の中央付近に投入される。
なお、前述した第１の実施形態と同様に、機外に取り出されなかった循環原料も、コーン５０に案内されて、回転テーブル２の中央付近に投入される。
【００５５】
ここで、回転テーブル２の中央付近に投入された原料は、渦巻き状の軌跡を描きながら、回転テーブル２の外周側に移動して、回転テーブル２と粉砕ローラ５の間に噛み込まれ粉砕される。そして、回転テーブル２と粉砕ローラ５に噛み込まれて粉砕された原料は、回転テーブル２の外縁部に周設されたダムリング１５を乗り越えて、回転テーブル上面２の外周部とケーシングとの隙間である環状通路３０（環状空間部３０と称することもある）へと向かう。
【００５６】
なお、図１に示した竪型粉砕機１は、運転中に、ガス供給口３３よりガス（第２の実施形態においては空気）を導入することによって、回転テーブル２の下方から固定式分級羽根４０を通過して上部取出口３９へと流れるガスの気流が生じる構成となっている。従って、回転テーブル２上で粉砕された原料は、前記ガスにより吹き上げられてケーシング内を上昇するが、径が大きく重量の大きな原料は固定式分級羽根４０まで到達できずに、或いは通過できずに落下することによって、竪型粉砕機１内で再度粉砕される循環原料となる。
【００５７】
また、ガスにより吹き上げられてケーシング内を上昇し、固定式分級羽根４０を通過した径の小さな原料は、その多くが、上部取出口３９から製品として取り出される。しかし、固定式分級羽根４０を通過した原料の中で、比較的径の大きな原料は、上部取出口３９から取り出されずに、漏斗状のコーン５０内に落下して、循環原料となり、回転テーブル２の中心付近に再度投入される。
【００５８】
ここで、本発明による第２の実施形態においては、前記ガス速度を３ｍ／ｓ（メートル／秒）以上とする。なお、本発明によるガス速度の定義は、先に説明した第１の実施形態と同様なので割愛する。
【００５９】
第２の実施形態においては、ガス通路を流れるガス速度を、従来より高速度の３ｍ／ｓ以上とすることにより、ガス通路上で原料が滞留して、蜘蛛の巣等のような塊となってしまう現象を防止できる。その結果、粉砕した原料を分級機まで速やかに導くことができるので、粉砕機の運転効率を低下させることを防止できる。
【００６０】
また、一般的な竪型粉砕機の場合は、循環原料を捕集するためのコーンはあっても、コーン内に落下した原料を圧密するためのスクリュコンベヤは備えていない。
それに比較して、第２の実施形態においては、図３に示すように、コーン５０内に落下した原料を圧密するためのスクリュコンベヤ６０を配している。
【００６１】
以下、スクリュコンベヤ６０の作用効果について説明する。
スクリュコンベヤ６０は、コーン５０内に落下した原料をスクリュ羽根６５の上に載せた状態で、回転しながら、原料を下方側へと搬送する。
図３に示した実施形態では、スクリュコンベヤ６０のスクリュ羽根６５、並びにコーン５０の内径ともに、上方から下方に向けて小さくしているので、スクリュコンベヤ６０が回転して原料を下方に送るほど、徐々にコンベヤの容積が狭くなり、その結果、原料が徐々に圧密される。従って、比重の軽い循環原料でも、回転テーブル２上に供給される際には、従来技術で回転テーブル２上に循環させた原料と比較すれば、嵩密度を高くすることができる。
【００６２】
また、図５に示した実施形態であれば、スクリュ羽根６５のピッチが、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３と順次小さくなっているので、管状部分５５内で、確実に原料を圧密することができる。さらに、図６に示した実施形態であれば、スクリュコンベヤ６０の回転軸となる回転の寸応が、Ａ１、Ａ２と下方に向かうほど拡径して広くなっているので、管状部分内で、確実に原料を圧密することができる。
【００６３】
特に、従来技術がバイオマス等を粉砕する際において問題としていた「回転テーブル上で、先に投入された原料をうまく前に押し流しながら流れていくことができず、回転テーブル上で滞留又は堆積する等して塊となり、その結果、回転テーブル上で原料が速やかに流れなくなるので、粉砕ローラに原料を効率良く噛み込ますことができなくなって、粉砕効率を低下させてしまう」について、原料を圧密して回転テーブル２上に供給する第２の実施形態による運転方法であれば、原料が、回転テーブル２上で塊になりにくいので、効果的に問題を防止できる。
【００６４】
また、第２の実施形態においては、コーン５０の下端に管状部分５５を形成して、管状部分５５の長さを、スクリュ羽根６５のピッチの０．５倍以上（第２の実施形態においては、３以上）とすることによって、回転テーブル２の下方から吹き上げてくるガスの流れを抑えて、効率良く、コーン５０内の循環原料を回転テーブル上に落下させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
以上のように本願発明に係わる竪型粉砕機は、従来に比較して、原料が回転テーブル上で滞留又は堆積する等してしにくいという特徴を有するので、粉砕ローラで効率の良い粉砕が可能で、原料を微細化する粉砕等に、特に適した粉砕装置として使用できる。
【符号の説明】
【００６６】
１ 竪型粉砕機
２ 回転テーブル
５ 粉砕ローラ
１５ ダムリング
１Ｂ ケーシング
３０ 環状空間
３３ ガス供給口
３５ センターシュート（原料投入シュート）
３９ 上部取出口
４０ 固定式分級羽根
５０ コーン
５３ 逆円錐形状部分
５５ 管状部分
６０ スクリュコンベヤ
６３ 回転筒
６５ スクリュ羽根
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転テーブル上に投入した原料を、複数個の粉砕ローラによって粉砕し、該回転テーブルの下方から導入したガスにより上方に吹き上げて機外に取り出す竪型粉砕機であって、
該回転テーブルの中央上方に、該回転テーブルに原料を投入するためのセンターシュートを設けて、該センターシュートの下側の部分に漏斗状のコーンを配するとともに、
該コーンと竪型粉砕機のケーシングの間の環状空間を通過するガスの速度を３ｍ／ｓ以上にしたことを特徴とする竪型粉砕機。
【請求項２】
前記センターシュートの周りにスクリュ羽根を有した回転筒を配して、コーン内に落下した原料を圧密するためのスクリュコンベヤを形成するとともに、
前記漏斗状のコーンの下端に管状部分を形成して、前記スクリュコンベヤが該管状部分の中を挿通するように配置し、該管状部分の長さが前記スクリュ羽根のピッチの０．５倍以上であることを特徴とする請求項１記載の竪型粉砕機。
【請求項３】
前記原料が、バイオマスである請求項１又は請求項２に記載の竪型粉砕機。
【請求項１】
回転テーブル上に投入した原料を、複数個の粉砕ローラによって粉砕し、該回転テーブルの下方から導入したガスにより上方に吹き上げて機外に取り出す竪型粉砕機であって、
該回転テーブルの中央上方に、該回転テーブルに原料を投入するためのセンターシュートを設けて、該センターシュートの下側の部分に漏斗状のコーンを配するとともに、
該コーンと竪型粉砕機のケーシングの間の環状空間を通過するガスの速度を３ｍ／ｓ以上にしたことを特徴とする竪型粉砕機。
【請求項２】
前記センターシュートの周りにスクリュ羽根を有した回転筒を配して、コーン内に落下した原料を圧密するためのスクリュコンベヤを形成するとともに、
前記漏斗状のコーンの下端に管状部分を形成して、前記スクリュコンベヤが該管状部分の中を挿通するように配置し、該管状部分の長さが前記スクリュ羽根のピッチの０．５倍以上であることを特徴とする請求項１記載の竪型粉砕機。
【請求項３】
前記原料が、バイオマスである請求項１又は請求項２に記載の竪型粉砕機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−１９４２９９（Ｐ２０１１−１９４２９９Ａ）
【公開日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−６２３７３（Ｐ２０１０−６２３７３）
【出願日】平成２２年３月１８日（２０１０．３．１８）
【出願人】（３０００４１１９２）宇部興産機械株式会社 (268)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１８日（２０１０．３．１８）
【出願人】（３０００４１１９２）宇部興産機械株式会社 (268)
【Ｆターム（参考）】
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