JP4336275B2

JP4336275B2 - 植物性有機物粉砕方法およびその装置

Info

Publication number: JP4336275B2
Application number: JP2004248698A
Authority: JP
Inventors: 光男沼田
Original assignee: 光男沼田
Priority date: 2004-08-27
Filing date: 2004-08-27
Publication date: 2009-09-30
Anticipated expiration: 2024-08-27
Also published as: JP2006064308A

Description

本発明は、例えば木、竹、草の植物セルロース等の様々な植物性有機物を粉砕処理するための植物性有機物粉砕方法およびその装置に関する。

従来、有機物乾燥装置としては、特許文献１に開示されているように、高熱を発生し、低速で回転する平面円盤上に、高圧空気と汚水を混合して噴射ノズルから霧状に噴射することによって、水分を瞬時に蒸発させ、乾燥した滓として取り出すように構成されたものが知られている。
実開平７−９４７９号公報

しかしながら、上記した従来の装置では、高熱を発生するボイラー等の装置を装備し、この装置を稼働させることによって水分を瞬時に蒸発させるものであるため、例えば木、竹、草の植物セルロース等の様々な植物性有機物を自然に柔らかな微粉末状に粉砕処理することが不可能であった。

そこで、本発明は叙上のような従来存した諸事情に鑑み創出されたもので、例えば木、竹、草の植物セルロース等の様々な植物性有機物を自然に柔らかな微粉末状に粉砕処理するための植物性有機物粉砕方法およびその装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明に係る植物性有機物粉砕方法にあっては、植物性有機物をチップ状に成形するチップ化工程と、チップ状の植物性有機物を所定の温度下で水分を蒸発させながら攪拌粉砕して乾燥した微細粉を形成する粉砕乾燥工程と、乾燥した微細粉を回収する回収工程とを備え、
粉砕乾燥工程における水分蒸発用の温度設定は、植物性有機物の微細粉を攪拌した際に発生した摩擦熱を利用するものとし、
粉砕乾燥工程は、微細粉のサイズによって撹拌回転数および撹拌回転方向を変更可能にしたことを特徴とする。

一方、本発明に係る植物性有機物粉砕装置にあっては、植物性有機物をチップ状に成形するチップ化成形装置と、チップ状の植物性有機物を所定の温度下で水分を蒸発させながら攪拌粉砕して乾燥した微細粉を形成するよう乾燥容器内で回転する回転数制御可能な駆動用モータに連動連結した単数の水平回転軸もしくは互いに逆向き回転する複数の水平回転軸に分銅もしくは攪拌翼を備えて成る粉砕乾燥装置と、乾燥した微細粉を回収する回収装置とを備え、前記分銅もしくは攪拌翼は、微細粉のサイズによって回転数および回転方向を変更可能に形成されていることを特徴とする。

以上のように構成された本発明に係る植物性有機物粉砕方法にあって、粉砕乾燥工程は、チップ状の植物性有機物を微細粉状に攪拌粉砕した際に微細粉同士の擦り合いによって発生した摩擦熱を利用して当該微細粉に付着した植物性有機物に含有される水分を蒸発させる。

このとき、植物性有機物自体に含まれる水分を利用して細胞破壊を起こしながら当該植物性有機物をサイズが約１ミクロン以下、含水率が０〜５％の微細粉に分解させる。

また、本発明に係る植物性有機物粉砕装置にあって、粉砕乾燥装置は、分銅もしくは攪拌翼の回転によってチップ状の植物性有機物を所定の温度下で水分を蒸発させながら攪拌粉砕して乾燥した微細粉を形成させる。

そして、回収装置は、粉砕乾燥装置から超微細な状態で微細粉が採取される。

本発明によれば、低コストで安全性が高く、しかも短い作業時間でもって、例えば木、竹、草の植物セルロース等の様々な植物性有機物を自然に柔らかな微粉末、すなわちソフトパウダー状に粉砕処理することができるものである。

すなわち、これは本発明が、植物性有機物をチップ状に成形するチップ化工程と、チップ状の植物性有機物を所定の温度下で水分を蒸発させながら攪拌粉砕して乾燥した微細粉を形成する粉砕乾燥工程と、乾燥した微細粉を回収する回収工程とを備え、
粉砕乾燥工程における水分蒸発用の温度設定は、植物性有機物の微細粉を攪拌した際に発生した摩擦熱を利用するものとし、
粉砕乾燥工程は、微細粉のサイズによって撹拌回転数および撹拌回転方向を変更可能にしたからであり、これにより、低コストで安全性が高く、しかも短い作業時間でもって植物性有機物を自然に柔らかなソフトパウダー状に粉砕処理することができるものである。

一方、本発明に係る植物性有機物粉砕装置にあっては、植物性有機物をチップ状に成形するチップ化成形装置と、チップ状の植物性有機物を所定の温度下で水分を蒸発させながら攪拌粉砕して乾燥した微細粉を形成するよう乾燥容器内で回転する回転数制御可能な駆動用モータに連動連結した単数の水平回転軸もしくは互いに逆向き回転する複数の水平回転軸に分銅もしくは攪拌翼を備えて成る粉砕乾燥装置と、乾燥した微細粉を回収する回収装置とを備え、前記分銅もしくは攪拌翼は、微細粉のサイズによって回転数および回転方向を変更可能にして成るので、分銅もしくは攪拌翼の回転によってチップ状の植物性有機物を微細粉状に攪拌粉砕した際に微細粉同士の擦り合いによって発生した摩擦熱を利用して当該微細粉に付着した植物性有機物に含有される水分を効率よく蒸発させることができ、これによって、乾燥した微細粉を容易に形成させることができるものである。

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の一形態を説明すると、図において示される符号１は、例えば木、竹、草の植物セルロース等の様々な植物性有機物を粉砕処理するための植物性有機物粉砕装置であって、この植物性有機物粉砕装置１は、図１に示すように、植物性有機物を例えばサイズ約３ｍｍ以下または薄さ約１ｍｍ以下のチップ状に成形するための、例えば圧搾機またはスライスカット機等のチップ化成形装置２と、チップ状の植物性有機物を約６０℃の温度下で水分を蒸発させながら攪拌粉砕するための前処理用の第１の粉砕乾燥装置３と、約８０℃の温度下で水分を蒸発させながら攪拌粉砕するための後処理用の第２の粉砕乾燥装置４および第３の粉砕乾燥装置５と、乾燥した微細粉を回収するための回収装置６とによって構成されている。

これら粉砕乾燥工程（粉砕乾燥装置３、４、５）における水分蒸発用の温度は、後述する分銅１０もしくは攪拌翼１７によって植物性有機物の微細粉を攪拌した際に発生した摩擦熱によって生じるようにしてある。前記チップ化成形装置２において圧搾されたチップは押し出しスクリュウ３３によって、またスライスカットされたチップはこのまま落下させてホッパー３４内に投入され、さらにホッパー３４下部側に配した搬送スクリュウ３５によってこれらチップを前処理用の第１の粉砕乾燥装置３に送るようにしてある。

尚、後処理用の第３の粉砕乾燥装置５は、植物性有機物を完全に乾燥した含水率０％で１ミクロン以下の微細粉状態にするためのものであって、例えば微細粉の使用目的に応じて、植物性有機物を１ミクロン以上の微粉サイズ、５％以上の含水率の種々に異なる微粉状態に分解させる場合には、この後処理用の第３の粉砕乾燥装置５を除いて、前処理用の第１の粉砕乾燥装置３と後処理用の第２の粉砕乾燥装置４とだけでもってこのような分解状態が容易に達成されるものとしている。

前処理用の第１の粉砕乾燥装置３は、一対の架台に載せられた第１の乾燥容器７内で回転する回転数制御可能な駆動用モータ８に連動連結した単数の水平回転軸９もしくは互いに逆向き回転する複数の水平回転軸９に分銅１０をそれぞれ備えて成る。

すなわち、図２乃至図６に示すように、ステンレスパイプ状の水平回転軸９が２本平行な状態で互いに回転可能となるようにその両端側をベアリング軸受１１を介して、ステンレス製の略Ｕ形状を呈する高さ約１ｍ〜６０ｃｍ程度の第１の乾燥容器７の内底部側に取り付け、一方の水平回転軸９の一端側には例えば１分間に８００〜１５００回転可能な駆動用モータ８を連結し、この駆動用モータ８と相補的な位置である他方の水平回転軸９の他端側には上記と同様な駆動用モータ８を連結することで両水平回転軸９を互いに逆方向に同期回転できるようにしてある。

そして、水平回転軸９にはその長手方向に沿っての例えば８箇所または１２箇所には、中央にスリット部１２（図２に示す）のある板状の取付枠部１３をボルト１４（図６に示す）によって取り付け、これらのスリット部１２にリングチェーン１５の一端を嵌め込んで例えば六角ボルト・ナット１６によって固定し、リングチェーン１５の他端に六角柱状の分銅１０を六角ボルト・ナット１６によって固定することで、水平回転軸９の回転による遠心力で分銅１０が突っ張った状態で回転させられるようにしてある。

後処理用の第２の粉砕乾燥装置４、第３の粉砕乾燥装置５それぞれは、架台に載せられた第２、第３の乾燥容器７内で回転する回転数制御可能な駆動用モータ８に連動連結した単数の水平回転軸９もしくは互いに逆向き回転する複数の水平回転軸９に攪拌翼１７を備えて成る。

すなわち、図２、図７乃至図１０に示すように、ステンレスパイプ状の水平回転軸９が２本平行な状態で互いに回転可能となるようにその両端側を軸受１１を介して、ステンレス製の略Ｕ形状を呈する高さ約１ｍ〜６０ｃｍ程度の第２、第３の乾燥容器７の内底部側に取り付け、一方の水平回転軸９の一端側には例えば１分間に３００〜６００回転可能な駆動用モータ８を連結し、この駆動用モータ８と相補的な位置である他方の水平回転軸９の他端側には上記と同様な駆動用モータ８を連結することで両水平回転軸９を互いに逆方向に同期回転できるようにしてある。

そして、水平回転軸９にはその長手方向に沿っての例えば４箇所または６箇所で各一箇所に３枚から４枚の幅員６〜１２ｃｍ程度の平板状の攪拌翼１７が、２軸間で互いに干渉しないように例えば溶接等によって固着されることで、水平回転軸９の回転により攪拌翼１７が回転するようにしてある。また、これらの水平回転軸９の回転制御はコントロールパネルで行い、第１乃至第３の乾燥容器７それぞれには不図示の温度計が設置されている。

ベアリング軸受１１にはフランジ加工による封止手段２１を備えることで、水平回転軸９の軸受１１側への微細粉の浸入を阻止するようにしてある。

すなわち、封止手段２１は、図２に示すように、水平回転軸９の一端を、各乾燥容器７の側面に穿設した貫通孔２２にオイルシール２３を介して挿通し、反対側に突出した水平回転軸９の一端に、内周にベアリング軸受１１を備えた円筒状の第１のフランジ部材２４を挿通し、さらにオイルシール２３を介して第２のフランジ部材２５を挿通して封止した
構成としてある。

そして、植込ボルト２６を備えたフランジ形ユニット２７を挿通してから当該植込ボルト２６によってフランジ部材２４、第２のフランジ部材２５それぞれの周縁を貫通して、各乾燥容器７の側面に形成されているネジ孔にねじ込み固定されるようにしてある。そしてさらに、第２のフランジ部材２５の一端側は、ロックワッシャー２８、ナット２９、水平回転軸９一端に突出したシャフト３０それぞれを介して、駆動用モータ８のギヤに連結されているチェーンカップリング３１に固定してある。

また、封止手段２１は、図１１、図１２に示すように、水平回転軸９の一端を、各乾燥容器７の側面に穿設した貫通孔２２に挿通し、反対側に突出した水平回転軸９の一端に、内周にベアリング軸受１１を備えた円筒状の第１のフランジ部材２４を挿通し、さらにオイルシール２３を被せてから第２のフランジ部材２５を第１のフランジ部２４に嵌合して封止した後、さらに第３のフランジ部２５、オイルシール２３それぞれを嵌め合わせるようにしても良い。

また、各粉砕乾燥装置３、４、５は、図１に示したように、各乾燥容器７の上方で二層積層構造に区劃されており、最上槽７Ａでは水分が採取され、中間槽７Ｂでは微細粉が採取されるものとしてある。

さらに、各粉砕乾燥装置３、４、５間では、各中間槽７Ｂと各乾燥容器７内下方とが給送ファン３２内蔵の導入筒７Ｃを介して連通連結される。

尚、各粉砕乾燥装置３、４、５の水平回転軸９はそれぞれ２軸構造としているが、装置自体の容量に応じて２軸以上の構造としても良い。また、両水平回転軸９にそれぞれ駆動用モータ８を取り付ける替わりに、両水平回転軸９の一端側にそれぞれ嵌着された歯車同士を互いに噛合連繋させ、両水平回転軸９のうちの一方の軸の他端側に単一の駆動用モータ８を連繋させることで、両水平回転軸９は互いに逆方向に回転できるようにしても良い。また、コントロールパネルの回転制御によって攪拌翼１７は、微細粉のサイズによって回転方向を自由に変更できるようにしてある。図２において、４０は乾燥容器７を支承する架台、４１はベースプレートをそれぞれ示す。

回収装置６は、粉砕乾燥装置５の中間槽７Ｂと上方で連通連結された給送ファン３２内蔵の導入筒６Ａを介してミクロン単位の超微細な微細粉が採取されるものとしてある。

次に、上記した構成による使用方法と動作について説明すれば、先ず、例えば圧搾機またはスライスカット機等のチップ化成形装置２によって、植物性有機物を例えばサイズ約３ｍｍ以下または薄さ約１ｍｍ以下のチップ状に成形する。そして、圧搾されたチップは押し出しスクリュウ３３によって、またスライスカットされたチップはこのまま落下させてホッパー３４内に投入され、さらにホッパー３４下部側に配した搬送スクリュウ３５によってこれらチップを前処理用の第１の粉砕乾燥装置３に送る。

前処理用の第１の粉砕乾燥装置３では、分銅１０の回転によってチップ状の植物性有機物を微細粉状に攪拌粉砕した際に微細粉同士の擦り合いによる摩擦熱によって温度が６０℃まで上げられて粉砕される。このとき、温度は６０℃以上に上げないように水平回転軸９の回転制御を行う。また、微細粉は水平回転軸９、分銅１０それぞれに効率良くまとわりつくように設定する。

次いで、給送ファン３２によって後処理用の第２の粉砕乾燥装置４に送られ、攪拌翼１７の回転に伴う微細粉同士の擦り合いによる摩擦熱でもって内部温度が８０℃程度まで上げられてさらに細かく粉砕され、微細粉に付着した植物性有機物に含有される水分を蒸発させる。このとき前処理用の第１の粉砕乾燥装置３から後処理用の第２の粉砕乾燥装置４に植物性有機物を導入する場合には、植物性有機物の含水率が好ましくは約１５〜２５％であるものとすることが最適である。

次いで、給送ファン３２によって後処理用の第３の粉砕乾燥装置５に送られ、攪拌翼１７の回転に伴う微細粉同士の擦り合いによる摩擦熱でもって内部温度が８０℃程度まで上げられてさらに細かく粉砕され、微細粉に付着した植物性有機物に含有される水分を完全に蒸発させる。このように水分が完全に蒸発するまで、温度が上がるとバニラの臭いが発生し、細胞破壊が始まって含水率が０％となる。

このとき、植物性有機物自体に含まれる水分を利用して細胞破壊を起こしながら当該植物性有機物をサイズが約１ミクロン以下、含水率が０〜５％の微細粉に分解させる。また、後処理用の第２の粉砕乾燥装置４から後処理用の第３の粉砕乾燥装置５に植物性有機物を導入する場合には、植物性有機物の含水率が好ましくは約１０〜１５％であるものとすることが最適である。尚、微細粉のサイズは含有水分量と略比例しているため、微細粉が例えば１ミクロンのときは含水率は約５％以下となる。

そして、回収装置６には、第３の粉砕乾燥装置５から導入筒６Ａを介して超微細な微細粉が自然に柔らかい状態となって採取される。

本発明を実施するための最良の形態における植物性有機物粉砕装置の構成の概略を示す断面図である。同じく植物性有機物粉砕装置の分解斜視図である。同じく第１の粉砕乾燥装置の平面図である。同じく第１の粉砕乾燥装置の水平回転軸の配置例を示す平面図である。同じく第１の粉砕乾燥装置の水平回転軸の配置例を示す側面図である。同じく水平回転軸への分銅取り付けの一例を示す平面図である。同じく第２、第３の粉砕乾燥装置の水平回転軸の配置例を示す側面図である。同じく第２、第３の粉砕乾燥装置の水平回転軸の配置例を示す平面図である。同じく水平回転軸への攪拌翼の取り付け例を示す平面図である。同じく水平回転軸への攪拌翼の取り付け例を示す側面図である。同じく軸受の封止手段の一例を示す分解断面図である。同じく軸受の封止手段の組立状態の一例を示す断面図である。

符号の説明

１植物性有機物粉砕装置
２チップ化成形装置
３第１の粉砕乾燥装置
４第２の粉砕乾燥装置
５第３の粉砕乾燥装置
６回収装置
６Ａ導入筒
７乾燥容器
７Ａ最上槽
７Ｂ中間槽
７Ｃ導入筒
８駆動用モータ
９水平回転軸
１０分銅
１１ベアリング軸受
１２スリット部
１３取付枠部
１４ボルト
１５リングチェーン
１６六角ボルト・ナット
１７攪拌翼
２１封止手段
２２貫通孔
２３オイルシール
２４第１のフランジ部材
２５第２（第３）のフランジ部材
２６植込ボルト
２７フランジ形ユニット
２８ロックワッシャー
２９ナット
３０シャフト
３１チェーンカップリング
３２給送ファン
３３押し出しスクリュウ
３４ホッパー
３５搬送スクリュウ
４０架台
４１ベースプレート

Claims

植物性有機物をチップ状に成形するチップ化工程と、チップ状の植物性有機物を所定の温度下で水分を蒸発させながら攪拌粉砕して乾燥した微細粉を形成する粉砕乾燥工程と、乾燥した微細粉を回収する回収工程とを備え、
粉砕乾燥工程における水分蒸発用の温度設定は、植物性有機物の微細粉を攪拌した際に発生した摩擦熱を利用するものとし、
粉砕乾燥工程は、微細粉のサイズによって撹拌回転数および撹拌回転方向を変更可能にしたことを特徴とした植物性有機物粉砕方法。
植物性有機物をチップ状に成形するチップ化成形装置と、チップ状の植物性有機物を所定の温度下で水分を蒸発させながら攪拌粉砕して乾燥した微細粉を形成するよう乾燥容器内で回転する回転数制御可能な駆動用モータに連動連結した単数の水平回転軸もしくは互いに逆向き回転する複数の水平回転軸に分銅もしくは攪拌翼を備えて成る粉砕乾燥装置と、乾燥した微細粉を回収する回収装置とを備え、前記分銅もしくは攪拌翼は、微細粉のサイズによって回転数および回転方向を変更可能に形成されていることを特徴とする植物性有機物粉砕装置。