JP3691471B2 - 刈草の圧縮成形方法 - Google Patents
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- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、河川堤防等の除草作業で生じる刈草を圧縮成形する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
都市ごみ等に含まれる可燃性廃棄物から棒状の圧縮成形物を製造する圧縮成形機として、例えば、特開平１１−３４２４９７号公報に記載されたようなスクリュ型のものが知られている。このスクリュ型の圧縮成形機は、回転軸が互いに平行な一対のスクリュを筒状のケーシング内に配設し、ケーシングの一端側に設けられた供給口から供給される可燃性廃棄物を、スクリュで他端側へ搬送しながら圧縮し、ケーシングの他端側に設けられた排出ノズルから圧縮成形された棒状の圧縮成形物を排出するものである。
【０００３】
近年、このようなスクリュ型の圧縮成形機を用いて、河川堤防等の除草作業で生じる大量の刈草を圧縮成形し、上記可燃性廃棄物と同様に棒状の圧縮成形物とする技術が実用化されつつある。この棒状の圧縮成形物は、固形燃料用等として廃物利用される。
【０００４】
刈草は除草直後の水分が８０％程度であり、この水分の多さが一般の可燃性廃棄物と大きく異なる。除草直後の刈草をそのまま上記圧縮成形機で処理しようとすると、ケーシング内で刈草から多量の水分が流出し、この流出した水分が、処理される刈草の流動性と、ケーシングや排出ノズルの内壁との潤滑性を過剰に高めるので、ケーシングの排出ノズル側での内部圧力が十分に上昇しない。このため、排出ノズルから排出される刈草が、圧縮成形物として成形されない。
【０００５】
このため、従来は、除草した刈草を天日乾燥し、その水分を少なく調整してから圧縮成形機で処理している。天日乾燥される刈草の水分は、晴天が１〜３日程度続けば、１５％程度に低下し、上記圧縮成形機により強固で良好な棒状の圧縮成形物を得ることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した天日乾燥による刈草の水分調整は、季節や天候や乾燥日数により大きく左右され、かつ、天日乾燥時に山積みされた刈草の山積み位置によっても、刈草の水分が異なる。刈草が過剰に乾燥されて水分が１０％以下になると、上記圧縮成形機の排出ノズルから排出される排出物が粉末状となり、棒状の圧縮成形物とならないか、またはすぐに崩壊する圧縮成形物となる問題がある。
【０００７】
このように排出物が粉末状となるのは、刈草の水分が少ないとケーシングとの摩擦抵抗が大きくなってスクリュによる搬送速度が低下し、スクリュの回転による切断作用を受ける機会が増えるためと考えられる。また、圧縮成形物が崩壊しやすいのは、圧縮成形物の結合剤としてある程度の水分が必要なためである。供給される刈草の水分が少ないほど、刈草とスクリュやケーシング内壁との摩擦による発熱が大きくなるので、このケーシング内での摩擦発熱によって少ない水分が蒸発し、さらに結合剤としての水分が不足するようになる。
【０００８】
そこで、この発明の課題は、刈草の水分が少なくても、良好な棒状の圧縮成形物が得られるようにすることである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、この発明は、一端側に供給口が、他端側に排出ノズルが設けられたケーシング内に、回転軸が互いに平行な一対のスクリュを前記一端側から他端側に向けて配設した圧縮成形機を用い、前記供給口から供給される天日乾燥後の刈草を圧縮成形して、前記排出ノズルから排出する刈草の圧縮成形方法において、前記供給口に供給される天日乾燥後の刈草に水を散布する加湿手段を設け、前記刈草が過剰に乾燥されて、前記排出ノズルから粉末状の排出物が排出される場合に、前記加湿手段により前記供給口に供給される刈草を加湿する方法を採用した。
【００１０】
すなわち、天日乾燥後の刈草が過剰に乾燥されて、排出ノズルから粉末状の排出物として排出される場合に、供給される天日乾燥後の刈草に水を散布して加湿することにより、スクリュやケーシング内壁と刈草との摩擦抵抗を少なくして、刈草がスクリュで粉末状に破砕されるのを防止するとともに、水分で十分に結合された良好な圧縮成形物が得られるようにした。
【００１１】
前記排出ノズル近傍のケーシング内温度を調節する手段を設けることにより、刈草の水分が多いときに刈草から流出する過剰な水分を排出ノズル近傍で蒸発させ、刈草と排出ノズル内壁との摩擦抵抗を大きくして、刈草を十分に圧縮させることで、強固な圧縮成形物を得ることができる。
【００１２】
前記排出ノズル近傍のケーシング内温度は、９０℃〜１１０℃の範囲に調節することが望ましい。９０℃未満では過剰な水分を十分に蒸発させることができず、１１０℃を越えると、水分が蒸発し過ぎて、排出ノズルからの排出物が粉末状となる恐れがあるからである。
【００１３】
前記圧縮成形機の供給口に定量供給機を接続し、前記加湿手段をこの定量供給機に設けることにより、刈草の付着水分量を定量供給機で移送する際に均一化し、刈草の成形をより安定化させることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図１乃至図６に基づき、この発明の実施形態を説明する。図１乃至図４は、第１の実施形態で用いた圧縮成形機を示す。図１に示すように、この圧縮成形機１ａは、横型のケーシング２内に回転軸３ａが互いに平行な一対のスクリュ３が配設されており、ケーシング２の一端側上部には供給口４が設けられ、ケーシング２の他端側端面を形成する排出板５に複数の排出ノズル６が設けられている。
【００１５】
前記供給口４は、定量供給機２１の排出口２２に接続されており、定量供給機２１は、ホッパ２３からケーシング２４内に投入される刈草を、ケーシング２４内に配設されたスクリュ２５により、排出口２２へ定量供給する。ホッパ２３の入口には、ホッパ２３内の刈草を加湿する水を散布するスプレ２６が設けられている。
【００１６】
図２および図３に示すように、圧縮成形機１ａのケーシング２は、上下に２分割されており、その内面に耐摩耗性を有する分割形ライナ７で内張りされている。そして、この分割形ライナ７の内面は、２つの円筒がラップした筒状に形成され、平行な一対のスクリュ３は各円筒に沿って配設されている。この一対のスクリュ３は、図３に示すように、それぞれのスクリュ羽根３ｂの回転軌跡が互いにラップする噛み合い式のものである。
【００１７】
前記供給口４から供給される刈草は、一対のスクリュ３の回転に伴って排出板５側へ搬送されながら徐々に圧縮され、排出板５の手前側で圧縮圧力が最大となって、各排出ノズル６から棒状に成形されて排出される。各排出ノズル６から排出される棒状の圧縮成形物は、排出ノズル６の出口に近接して設けられたカッタ８により定尺に切断される。
【００１８】
図４に示すように、前記排出板５に設けられた排出ノズル６は、各スクリュ３の回転軸３ａの中心に合致する位置と、回転軸３ａの外周に沿う位置に配置されている。排出板５には、各排出ノズル６の配置場所の間を縫って、複数の棒状電気ヒータ９が埋め込まれるとともに、１本の熱電対温度計１０が取り付けられている。各電気ヒータ９の出力は、温度計１０で検出される排出ノズル６近傍の温度が所定の温度（９０℃〜１１０℃）となるように調節される。
【００１９】
図５および図６は、第２の実施形態で用いた圧縮成形機を示す。この圧縮成形機１ｂは、基本的な構成は第１の実施形態で用いたものと同じであり、平行な一対のスクリュ３が、それぞれのスクリュ羽根３ｂの回転軌跡がラップしない非噛み合い式である点と、各スクリュ３の回転軸３ａに、スクリュ３の先端と排出板５間の隙間を調節するためのリングスペーサ１１が外嵌されている点が異なる。その他の部分は第１の実施形態で用いたものと同じであるので、同じ符号で表示した。
【００２０】
このスクリュ３が非噛み合い式の圧縮成形機１ｂは、上述した噛み合い式の圧縮成形機１ａよりも、刈草の搬送能力と混練能力が劣り、刈草の種類や水分の影響をより受けやすいが、スクリュ３の駆動力を低減できるので、軽量化やコンパクト化が要求される車載式のものに適している。車載式の圧縮成形機は、刈草を運搬することなく、河川堤防等の現地で処理できる利点がある。
【００２１】
なお、上述した実施形態では、圧縮成形機への刈草の供給に定量供給機を用い、この定量供給機のホッパ内で刈草を加湿するようにしたが、定量供給機の替わりにベルトコンベア等の他の供給手段を用いるか、刈草を直接圧縮成形機の供給口に供給してもよく、刈草はベルトコンベア上や圧縮成形機の供給口で加湿してもよい。また、圧縮成形機に供給する前に、事前に加湿してもよい。
【００２２】
【実施例】
上述したスクリュ３が噛み合い式と非噛み合い式の各圧縮成形機１ａ、１ｂを用いて、刈草の圧縮成形物の成形試験を行った。供給する刈草試料は、７日間天日乾燥して水分を約１０％とし、これを約２０ｍｍに切断して、それぞれの定量供給機２１のホッパ２３に投入し、これをスプレ２６により水分が２０％となるように加湿した。比較例として、スプレ２６による加湿を行わない成形試験も行った。
【００２３】
なお、いずれの成形試験においても電気ヒータ９は切としたが、ケーシング２内での摩擦発熱による温度上昇の度合いを調査するため、温度計１０で排出ノズル６近傍の温度を計測した。
【００２４】
【表１】
【００２５】
表１に各試験結果を示す。いずれの圧縮成形機１ａ、１ｂを用いた場合も、実施例では強固で良好な圧縮成形物が得られた。これに対して、加湿を行わない比較例では、いずれも排出ノズル６からの排出物の大半が粉末状となり、圧縮成形物とならないか、圧縮成形物となってもすぐに崩壊するものであった。
【００２６】
表１には、計測した排出ノズル６近傍の温度θも示す。各実施例では温度θが９０℃〜１１０℃の範囲であったのに対し、比較例では摩擦発熱による温度上昇が非常に大きく、いずれも温度θが１１５℃以上となった。したがって、比較例の場合の排出ノズル６近傍では、殆どの水分が蒸発していたものと思われる。
【００２７】
上述したように、圧縮成形機１ａ、１ｂでは、刈草とケーシング２内壁やスクリュ３との摩擦発熱により温度が上昇し、刈草を加湿した水分がケーシング２内で蒸発する。したがって、この蒸気で刈草の主成分であるセルロースやヘミセルロースが蒸されて、その加水分解が促進され、粘着性の分解物が水分とともに圧縮成形物の結合剤の役割をすることが期待される。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように、この発明の刈草の圧縮成形方法は、天日乾燥後の刈草が過剰に乾燥されて、排出ノズルから粉末状の排出物として排出される場合に、供給される天日乾燥後の刈草に水を散布して加湿するようにしたので、刈草がスクリュで粉末状に破砕されるのを防止し、水分で十分に結合された良好な圧縮成形物を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態の刈草の圧縮成形方法に用いた装置を示す概略正面図
【図２】図１の圧縮成形機を示す切欠き平面図
【図３】図２の側面断面図
【図４】図２の側面図
【図５】第２の実施形態の刈草の圧縮成形方法に用いた圧縮成形機を示す切欠き平面図
【図６】図５の側面断面図
【符号の説明】
１ａ、１ｂ 圧縮成形機
２ ケーシング
３ スクリュ
３ａ 回転軸
３ｂ スクリュ羽根
４ 供給口
５ 排出板
６ 排出ノズル
７ ライナ
８ カッタ
９ 電気ヒータ
１０ 温度計
１１ スペーサ
２１ 定量供給機
２２ 排出口
２３ ホッパ
２４ ケーシング
２５ スクリュ
２６ スプレ
【発明の属する技術分野】
この発明は、河川堤防等の除草作業で生じる刈草を圧縮成形する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
都市ごみ等に含まれる可燃性廃棄物から棒状の圧縮成形物を製造する圧縮成形機として、例えば、特開平１１−３４２４９７号公報に記載されたようなスクリュ型のものが知られている。このスクリュ型の圧縮成形機は、回転軸が互いに平行な一対のスクリュを筒状のケーシング内に配設し、ケーシングの一端側に設けられた供給口から供給される可燃性廃棄物を、スクリュで他端側へ搬送しながら圧縮し、ケーシングの他端側に設けられた排出ノズルから圧縮成形された棒状の圧縮成形物を排出するものである。
【０００３】
近年、このようなスクリュ型の圧縮成形機を用いて、河川堤防等の除草作業で生じる大量の刈草を圧縮成形し、上記可燃性廃棄物と同様に棒状の圧縮成形物とする技術が実用化されつつある。この棒状の圧縮成形物は、固形燃料用等として廃物利用される。
【０００４】
刈草は除草直後の水分が８０％程度であり、この水分の多さが一般の可燃性廃棄物と大きく異なる。除草直後の刈草をそのまま上記圧縮成形機で処理しようとすると、ケーシング内で刈草から多量の水分が流出し、この流出した水分が、処理される刈草の流動性と、ケーシングや排出ノズルの内壁との潤滑性を過剰に高めるので、ケーシングの排出ノズル側での内部圧力が十分に上昇しない。このため、排出ノズルから排出される刈草が、圧縮成形物として成形されない。
【０００５】
このため、従来は、除草した刈草を天日乾燥し、その水分を少なく調整してから圧縮成形機で処理している。天日乾燥される刈草の水分は、晴天が１〜３日程度続けば、１５％程度に低下し、上記圧縮成形機により強固で良好な棒状の圧縮成形物を得ることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した天日乾燥による刈草の水分調整は、季節や天候や乾燥日数により大きく左右され、かつ、天日乾燥時に山積みされた刈草の山積み位置によっても、刈草の水分が異なる。刈草が過剰に乾燥されて水分が１０％以下になると、上記圧縮成形機の排出ノズルから排出される排出物が粉末状となり、棒状の圧縮成形物とならないか、またはすぐに崩壊する圧縮成形物となる問題がある。
【０００７】
このように排出物が粉末状となるのは、刈草の水分が少ないとケーシングとの摩擦抵抗が大きくなってスクリュによる搬送速度が低下し、スクリュの回転による切断作用を受ける機会が増えるためと考えられる。また、圧縮成形物が崩壊しやすいのは、圧縮成形物の結合剤としてある程度の水分が必要なためである。供給される刈草の水分が少ないほど、刈草とスクリュやケーシング内壁との摩擦による発熱が大きくなるので、このケーシング内での摩擦発熱によって少ない水分が蒸発し、さらに結合剤としての水分が不足するようになる。
【０００８】
そこで、この発明の課題は、刈草の水分が少なくても、良好な棒状の圧縮成形物が得られるようにすることである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、この発明は、一端側に供給口が、他端側に排出ノズルが設けられたケーシング内に、回転軸が互いに平行な一対のスクリュを前記一端側から他端側に向けて配設した圧縮成形機を用い、前記供給口から供給される天日乾燥後の刈草を圧縮成形して、前記排出ノズルから排出する刈草の圧縮成形方法において、前記供給口に供給される天日乾燥後の刈草に水を散布する加湿手段を設け、前記刈草が過剰に乾燥されて、前記排出ノズルから粉末状の排出物が排出される場合に、前記加湿手段により前記供給口に供給される刈草を加湿する方法を採用した。
【００１０】
すなわち、天日乾燥後の刈草が過剰に乾燥されて、排出ノズルから粉末状の排出物として排出される場合に、供給される天日乾燥後の刈草に水を散布して加湿することにより、スクリュやケーシング内壁と刈草との摩擦抵抗を少なくして、刈草がスクリュで粉末状に破砕されるのを防止するとともに、水分で十分に結合された良好な圧縮成形物が得られるようにした。
【００１１】
前記排出ノズル近傍のケーシング内温度を調節する手段を設けることにより、刈草の水分が多いときに刈草から流出する過剰な水分を排出ノズル近傍で蒸発させ、刈草と排出ノズル内壁との摩擦抵抗を大きくして、刈草を十分に圧縮させることで、強固な圧縮成形物を得ることができる。
【００１２】
前記排出ノズル近傍のケーシング内温度は、９０℃〜１１０℃の範囲に調節することが望ましい。９０℃未満では過剰な水分を十分に蒸発させることができず、１１０℃を越えると、水分が蒸発し過ぎて、排出ノズルからの排出物が粉末状となる恐れがあるからである。
【００１３】
前記圧縮成形機の供給口に定量供給機を接続し、前記加湿手段をこの定量供給機に設けることにより、刈草の付着水分量を定量供給機で移送する際に均一化し、刈草の成形をより安定化させることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図１乃至図６に基づき、この発明の実施形態を説明する。図１乃至図４は、第１の実施形態で用いた圧縮成形機を示す。図１に示すように、この圧縮成形機１ａは、横型のケーシング２内に回転軸３ａが互いに平行な一対のスクリュ３が配設されており、ケーシング２の一端側上部には供給口４が設けられ、ケーシング２の他端側端面を形成する排出板５に複数の排出ノズル６が設けられている。
【００１５】
前記供給口４は、定量供給機２１の排出口２２に接続されており、定量供給機２１は、ホッパ２３からケーシング２４内に投入される刈草を、ケーシング２４内に配設されたスクリュ２５により、排出口２２へ定量供給する。ホッパ２３の入口には、ホッパ２３内の刈草を加湿する水を散布するスプレ２６が設けられている。
【００１６】
図２および図３に示すように、圧縮成形機１ａのケーシング２は、上下に２分割されており、その内面に耐摩耗性を有する分割形ライナ７で内張りされている。そして、この分割形ライナ７の内面は、２つの円筒がラップした筒状に形成され、平行な一対のスクリュ３は各円筒に沿って配設されている。この一対のスクリュ３は、図３に示すように、それぞれのスクリュ羽根３ｂの回転軌跡が互いにラップする噛み合い式のものである。
【００１７】
前記供給口４から供給される刈草は、一対のスクリュ３の回転に伴って排出板５側へ搬送されながら徐々に圧縮され、排出板５の手前側で圧縮圧力が最大となって、各排出ノズル６から棒状に成形されて排出される。各排出ノズル６から排出される棒状の圧縮成形物は、排出ノズル６の出口に近接して設けられたカッタ８により定尺に切断される。
【００１８】
図４に示すように、前記排出板５に設けられた排出ノズル６は、各スクリュ３の回転軸３ａの中心に合致する位置と、回転軸３ａの外周に沿う位置に配置されている。排出板５には、各排出ノズル６の配置場所の間を縫って、複数の棒状電気ヒータ９が埋め込まれるとともに、１本の熱電対温度計１０が取り付けられている。各電気ヒータ９の出力は、温度計１０で検出される排出ノズル６近傍の温度が所定の温度（９０℃〜１１０℃）となるように調節される。
【００１９】
図５および図６は、第２の実施形態で用いた圧縮成形機を示す。この圧縮成形機１ｂは、基本的な構成は第１の実施形態で用いたものと同じであり、平行な一対のスクリュ３が、それぞれのスクリュ羽根３ｂの回転軌跡がラップしない非噛み合い式である点と、各スクリュ３の回転軸３ａに、スクリュ３の先端と排出板５間の隙間を調節するためのリングスペーサ１１が外嵌されている点が異なる。その他の部分は第１の実施形態で用いたものと同じであるので、同じ符号で表示した。
【００２０】
このスクリュ３が非噛み合い式の圧縮成形機１ｂは、上述した噛み合い式の圧縮成形機１ａよりも、刈草の搬送能力と混練能力が劣り、刈草の種類や水分の影響をより受けやすいが、スクリュ３の駆動力を低減できるので、軽量化やコンパクト化が要求される車載式のものに適している。車載式の圧縮成形機は、刈草を運搬することなく、河川堤防等の現地で処理できる利点がある。
【００２１】
なお、上述した実施形態では、圧縮成形機への刈草の供給に定量供給機を用い、この定量供給機のホッパ内で刈草を加湿するようにしたが、定量供給機の替わりにベルトコンベア等の他の供給手段を用いるか、刈草を直接圧縮成形機の供給口に供給してもよく、刈草はベルトコンベア上や圧縮成形機の供給口で加湿してもよい。また、圧縮成形機に供給する前に、事前に加湿してもよい。
【００２２】
【実施例】
上述したスクリュ３が噛み合い式と非噛み合い式の各圧縮成形機１ａ、１ｂを用いて、刈草の圧縮成形物の成形試験を行った。供給する刈草試料は、７日間天日乾燥して水分を約１０％とし、これを約２０ｍｍに切断して、それぞれの定量供給機２１のホッパ２３に投入し、これをスプレ２６により水分が２０％となるように加湿した。比較例として、スプレ２６による加湿を行わない成形試験も行った。
【００２３】
なお、いずれの成形試験においても電気ヒータ９は切としたが、ケーシング２内での摩擦発熱による温度上昇の度合いを調査するため、温度計１０で排出ノズル６近傍の温度を計測した。
【００２４】
【表１】
表１に各試験結果を示す。いずれの圧縮成形機１ａ、１ｂを用いた場合も、実施例では強固で良好な圧縮成形物が得られた。これに対して、加湿を行わない比較例では、いずれも排出ノズル６からの排出物の大半が粉末状となり、圧縮成形物とならないか、圧縮成形物となってもすぐに崩壊するものであった。
【００２６】
表１には、計測した排出ノズル６近傍の温度θも示す。各実施例では温度θが９０℃〜１１０℃の範囲であったのに対し、比較例では摩擦発熱による温度上昇が非常に大きく、いずれも温度θが１１５℃以上となった。したがって、比較例の場合の排出ノズル６近傍では、殆どの水分が蒸発していたものと思われる。
【００２７】
上述したように、圧縮成形機１ａ、１ｂでは、刈草とケーシング２内壁やスクリュ３との摩擦発熱により温度が上昇し、刈草を加湿した水分がケーシング２内で蒸発する。したがって、この蒸気で刈草の主成分であるセルロースやヘミセルロースが蒸されて、その加水分解が促進され、粘着性の分解物が水分とともに圧縮成形物の結合剤の役割をすることが期待される。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように、この発明の刈草の圧縮成形方法は、天日乾燥後の刈草が過剰に乾燥されて、排出ノズルから粉末状の排出物として排出される場合に、供給される天日乾燥後の刈草に水を散布して加湿するようにしたので、刈草がスクリュで粉末状に破砕されるのを防止し、水分で十分に結合された良好な圧縮成形物を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態の刈草の圧縮成形方法に用いた装置を示す概略正面図
【図２】図１の圧縮成形機を示す切欠き平面図
【図３】図２の側面断面図
【図４】図２の側面図
【図５】第２の実施形態の刈草の圧縮成形方法に用いた圧縮成形機を示す切欠き平面図
【図６】図５の側面断面図
【符号の説明】
１ａ、１ｂ 圧縮成形機
２ ケーシング
３ スクリュ
３ａ 回転軸
３ｂ スクリュ羽根
４ 供給口
５ 排出板
６ 排出ノズル
７ ライナ
８ カッタ
９ 電気ヒータ
１０ 温度計
１１ スペーサ
２１ 定量供給機
２２ 排出口
２３ ホッパ
２４ ケーシング
２５ スクリュ
２６ スプレ
Claims (3)
- 一端側に供給口が、他端側に排出ノズルが設けられたケーシング内に、回転軸が互いに平行な一対のスクリュを前記一端側から他端側に向けて配設した圧縮成形機を用い、前記供給口から供給される天日乾燥後の刈草を圧縮成形して、前記排出ノズルから排出する刈草の圧縮成形方法において、前記供給口に供給される天日乾燥後の刈草に水を散布する加湿手段を設け、前記刈草が過剰に乾燥されて、前記排出ノズルから粉末状の排出物が排出される場合に、前記加湿手段により前記供給口に供給される刈草を加湿することを特徴とする刈草の圧縮成形方法。
- 前記排出ノズル近傍のケーシング内温度を調節する手段を設けた請求項１に記載の刈草の圧縮成形方法。
- 前記圧縮成形機の供給口に定量供給機を接続し、前記加湿手段をこの定量供給機に設けた請求項１または２に記載の刈草の圧縮成形方法。
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