JP2013199023A - 竹材処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】竹材から竹繊維を効率良く回収することができる竹材処理装置を提供する。
【解決手段】竹材１を処理する竹材処理装置１００であって、外周面を隣接させた状態で互いに反対方向に回転駆動する一対のローラ１１、１２と、一方のローラ１２の外周にわたって複数凸設されローラ１１、１２間に進入した竹材１を他方のローラ１１に押圧する押圧部１７と、押圧部１７のローラ軸方向にわたって形成され押圧された竹材１に切り込みを入れるカッター部１８と、を有し、竹材１を圧砕して竹片２とする竹材圧砕部１０と、外周面を隣接させた状態で互いに反対方向に異なる回転速度で回転駆動する一対の刃付きローラ５１、６１を有し、各刃付きローラ５１、６１の刃５２、６２間で竹片２を破砕して竹繊維３とする竹片破砕部５０と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、竹材から竹繊維を回収する竹材処理装置に関する。

剪定された竹の枝葉から葉を分離した後の竹材は、竹繊維と竹肉とから構成される。竹繊維は高い強度を有するので、竹材から竹繊維を分離及び回収することができれば、剪定された竹材を有効利用することができる。

そこで、特許文献１は、搬入コンベアによって搬入される竹材を、搬入コンベアとの間に所定の間隙を有するように配置された送りローラによって割り潰し、その後回転刃を用いて竹材を破砕する破砕機を開示している。

特開２０１０−２９８４０号公報

しかし、竹材は通常の樹木より強度が高いので、上記従来の技術では、竹材を破砕することはできても、竹繊維を効率良く回収することは困難である。

本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたものであり、竹材から竹繊維を効率良く回収することができる竹材処理装置を提供することを目的とする。

本発明は、竹材を処理する竹材処理装置であって、外周面を隣接させた状態で互いに反対方向に回転駆動する一対のローラと、一方のローラの外周にわたって複数凸設されローラ間に進入した竹材を他方のローラに押圧する押圧部と、押圧部のローラ軸方向にわたって形成され押圧された竹材に切り込みを入れるカッター部と、を有し、竹材を圧砕して竹片とする竹材圧砕部と、外周面を隣接させた状態で互いに反対方向に異なる回転速度で回転駆動する一対の刃付きローラを有し、各刃付きローラの刃間で竹片を破砕して竹繊維とする竹片破砕部と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、竹材圧砕部において竹材を押圧部によって押圧しながらカッター部によって切り込みを入れることで、竹材を割り砕いて竹片とすることができる。さらに、竹片破砕部において、竹片を回転速度の異なる刃間に送ることで、竹片を解しながら破砕して繊維状にすることができる。よって、竹材から竹繊維を効率良く回収することができる。

本発明の実施形態に係る竹材処理装置の概略構成図である。 竹材圧砕部を図１の左側から見た状態を示す正面図である。 刃輪の側面図である。 刃輪の斜視図である。 他の実施例における刃輪の側面図である。 他の実施例における刃輪の斜視図である。 竹片破砕部を図１の上側から見た状態を示す上面図である。 左側ローラと右側ローラとの刃の噛合い部を拡大して示す斜視図である。 左側ローラと右側ローラとの刃の噛合い部を拡大して示す断面図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る竹材処理装置１００を示している。

竹材処理装置１００は、竹材１を圧砕して竹片２を排出する竹材圧砕部１０と、排出された竹片２を搬送する搬送手段としてのベルトコンベア３０と、ベルトコンベア３０によって供給される竹片２を破砕して竹繊維３を排出する竹片破砕部５０と、を備える。

初めに、竹材圧砕部１０について説明する。

竹材圧砕部１０は、軸心が平行かつ水平になるように上下に配置される一対のローラとしての上側ローラ１１及び下側ローラ１２を備える。下側ローラ１２は、外周に嵌合される円環状の刃輪１３を備える。上側ローラ１１は図１の反時計方向に回転駆動され、下側ローラ１２は図１の時計方向に回転駆動される。

上側ローラ１１は、外周面に凹凸のない円柱形状である。下側ローラ１２は、上側ローラ１１より小径の円柱形状であり、外周面の一部に刃輪１３の内周と嵌合する突出部１５を有する。下側ローラ１２の外周に刃輪１３が嵌合された状態では、下側ローラ１２は上側ローラ１１より大径となる。

刃輪１３は、内周に下側ローラ１２の突出部と嵌合するキー溝１６を有する円環形状である。刃輪１３のキー溝１６と下側ローラ１２の突出部１５との周方向位置が一致した状態で、刃輪１３が下側ローラ１２に嵌合される。これにより、刃輪１３の位置決めが容易となる上、下側ローラ１２と刃輪１３との間の空回りを防止することができる。

刃輪１３は、下側ローラ１２の外周に多数積層され刃輪積層体１４となる。これにより、刃輪１３の一部が破損した場合に破損個所の刃輪１３のみを交換することで機能を維持することができるので、刃輪積層体１４を一体的に形成する場合と比較して経済的である。刃輪積層体１４を嵌合した下側ローラ１２は、全体として外周面に凹凸を有する円柱形状となる。

図２は、竹材圧砕部１０を図１の左側から見た状態を示す正面図である。図２では、刃輪１３が軸方向に８枚積層されて刃輪積層体１４を構成している。各刃輪１３は、互いに線対称の関係にある刃輪１３ａ及び刃輪１３ｂを組み合わせて構成される。上側ローラ１１及び下側ローラ１２の外周間の間隙は、竹材１が詰まることなく通過して、かつ通過時に圧砕され得る程度の微小な値（例えば０．５ｍｍ）に設定される。

刃輪積層体１４は、菱形の押圧部１７が外周に密に配置され、各押圧部１７の回転方向前方に山形のカッター部１８が配置される。各押圧部１７は、一対の刃輪１３を軸方向に当接させることで菱形形状となり、隣接する一対の刃輪１３を回転方向にずらした状態で、軸方向に多数積層される。

ここで、刃輪積層体１４を構成する一枚の刃輪１３ａについて図３Ａ、図３Ｂを用いて説明する。図３Ａは刃輪１３ａの側面図であり、図３Ｂは刃輪１３ａの斜視図である。

刃輪１３ａは、外周に凸形状の押圧部１７ａを多数有する。押圧部１７ａは、刃輪１３ａの外周に所定のピッチをもって等間隔に配置される。押圧部１７ａの回転方向前方側には、竹材１に切り込みを入れるカッター部１８ａが形成される。カッター部１８ａは、下側ローラ１２の回転方向及び軸方向に対して傾斜した状態で、刃輪１３ａの軸方向にわたって設けられる。

押圧部１７ａの頂面１７ｂは、三角形状となるように形成され、この三角形状の一辺にカッター部１８ａが形成される（図３Ｂ）。押圧部１７ａの頂面１７ｂは、カッター部１８ａから回転方向後方へ向けて緩やかに下降するように傾斜して形成される（図３Ａ）。

図３Ａ及び図３Ｂに示される刃輪１３ａと、この刃輪１３ａと線対称の関係にある刃輪１３ｂと、を一対として、この一対の刃輪１３を複数積層すると、図２に示す刃輪積層体１４となる。

竹材圧砕部１０の動作について説明する。

図１に示すように、上側ローラ１１は反時計方向に回転し、下側ローラ１２は時計方向に回転する。竹材１は上側ローラ１１及び下側ローラ１２間に左方向から進入する。竹材１は、下側ローラ１２の押圧部１７と上側ローラ１１の外周面との間で加圧されて割り砕かれ、円筒形状から偏平化され板状となる。

さらに、この時、図２において山形に図示されるように、竹材１にカッター部１８の切り込みが刻まれる。竹材１は、竹繊維３と竹肉４とから構成されているが、上記工程によって、竹繊維３は部分的に剪断され、竹肉４が部分的に圧砕される。これにより、竹材１は、部分的に破砕されたバラバラの竹片２となる。

つまり、竹材圧砕部１０において竹材１は、加圧されて割り砕かれると同時に切り込みが刻まれ、さらに、のされて板状となる。図２において、カッター部１８は軸方向に沿って不連続に配置されるので、竹材１がのされる部分が竹材１の幅方向に連続した帯状となることなく、切り込みをより密に竹材１に入れることができ、竹材１をより細かく破砕することができる。

竹材１は、成長年数や剪定後の経過時間などによって、硬度及び保水率などが異なる。そこで、処理する竹材１に応じて、押圧部１７の高さが調整される。例えば、上述の図３Ａ及び図３Ｂに示した刃輪１３ａに代えて、図４Ａ及び図４Ｂに示した刃輪２３ａを用いることも可能である。この刃輪２３ａは、外周の押圧部２７ａの高さが図３Ａ及び図３Ｂに示す刃輪１３ａよりも低く形成される。この刃輪２３ａは、竹材１がのされる際の軸心方向への逃げが小さいので、上述した刃輪１３ａと比べて竹材１をさらに偏平化することができる。

このように、竹材圧砕部１０において圧砕されて生成された竹片２は、ベルトコンベア３０に落下し、竹片破砕部５０へと搬送される。

次に、竹片破砕部５０について説明する。

竹片破砕部５０は、軸心が平行かつ水平になるように左右に配置される一対の刃付きローラとしての左側ローラ５１及び右側ローラ６１を備える。左側ローラ５１は時計方向に回転駆動され、右側ローラ６１は反時計方向に回転駆動される。さらに、高速刃付きローラとしての左側ローラ５１の回転速度は、低速刃付きローラとしての右側ローラ６１の回転速度より高く設定される。

左側ローラ５１及び右側ローラ６１は、それぞれの外周に所定のピッチをもって等間隔に刃５２、６２が形成される。左側ローラ５１の刃５２は、刃先を左側ローラ５１の回転方向に向けて傾斜して形成される。右側ローラ６１の刃６２は、刃先を右側ローラ６１の回転方向とは反対方向に向けて傾斜して形成される。

図５は、竹片破砕部５０を図１の上側から見た状態を示す上面図である。

左側ローラ５１の刃５２は、刃高の高い第１刃５３と、第１刃５３より刃高の低い第２刃５４と、から構成される。第１刃５３及び第２刃５４は、左側ローラ５１の軸線方向に沿って交互に配置される。つまり、左側ローラ５１の外周面において、第１刃５３及び第２刃５４は、それぞれ円環状に交互に形成される。

右側ローラ６１の刃６２も、左側ローラ５１と同様に第１刃６３及び第２刃６４から構成される。左側ローラ５１及び右側ローラ６１の刃５２、６２は、左側ローラ５１の第１刃５３に右側ローラ６１の第２刃６４が対向し、左側ローラ５１の第２刃５４に右側ローラ６１の第１刃６３が対向するように、第１刃５３、６３と第２刃５４、６４とを軸方向にずらして配置される。

図６は、左側ローラ５１と右側ローラ６１との刃の噛合い部を拡大して示す斜視図である。図７は、左側ローラ５１と右側ローラ６１との刃の噛合い部を拡大して示す断面図である。

図６に示すように、左側ローラ５１と右側ローラ６１とは、両ローラ５１、６１の刃５２、６２の外周によって画成される凹凸形状が、互いに軸方向にずれている。さらに、図７に示すように、第２刃５４、６４の外周端とこれに対向する第１刃５３、６３の外周端とが接触しないように、第１刃５３、６３及び第２刃５４、６４の刃高がそれぞれ設定される。これにより、両ローラ５１、６１の回転により、両ローラ５１、６１の刃５２、６２が接触することはない。

左側ローラ５１及び右側ローラ６１は、相対的に異なる回転速度で回転駆動されるので、刃５２、６２の噛合い部は、刃５２、６２同士が最も離間した図７の状態と、刃同士が最も近接した状態、つまり、一方のローラ５１、６１の第１刃５３、６３が他方のローラ５１、６１の第２刃５４、６４に最も近接した状態と、を順次繰り返すことになる。

また、一方の刃付きローラ５１、６１の第１刃５３、６３と他方の刃付きローラ５１、６１の第２刃５４、６４との間隙、一方の刃付きローラ５１、６１の第１刃５３、６３の側面と他方の刃付きローラ５１、６１の第１刃５３、６３の側面との間隙などは、投入される竹片２を所望の繊維状に破砕できるように予め設定される。

竹片破砕部５０の動作について説明する。

図１に示すように、左側ローラ５１は時計方向に回転し、右側ローラ６１は反時計方向に回転する。さらに、左側ローラ５１の回転速度は右側ローラ６１の回転速度より高く設定される。ベルトコンベア３０によって搬送された竹片２は、ホッパー５内に集積され、自重により、あるいは定量供給装置によって竹片破砕部５０に投入される。

竹片２は、左側ローラ５１及び右側ローラ６１間に上方向から投入される。竹材１は、左側ローラ５１の刃５２と右側ローラ６１の刃６２との間で細かく破砕されるとともに剪断され、竹繊維３となって排出される。

左側ローラ５１の刃５２は回転方向に傾斜して形成され、右側ローラ６１の刃６２は回転方向と反対方向に傾斜して形成される。さらに、左側ローラ５１は右側ローラ６１より回転速度が高いので、両ローラ５１、６１は、互いに傾斜した刃５２、６２の刃先を向け合う方向に相対的に回転することになる。これにより、両ローラ５１、６１の刃５２、６２間で竹片２が破砕され、繊維状に解される。

また、両ローラ５１、６１の刃５２、６２の外周によって画成される凹凸形状が、互いに軸方向にずれているので、一方のローラ５１、６１の第１刃５３、６３と他方のローラ５１、６１の第２刃５４、６４との間で、竹片２を引き裂く方向に力が作用し、竹片２が繊維状に破砕される。

さらに、一方のローラ５１、６１の第１刃５３、６３の側面と他方のローラ５１、６１の第１刃５３、６３の側面とで竹片２をしごくように解すことができ、竹肉４をより確実に分離して竹繊維３が取り出される。

このように、竹片破砕部５０において破砕されて生成された竹繊維３は、図１の下方に配置された容器６内へと排出される。竹肉４は、粉末状に粉砕され、竹繊維と同様に容器６内へと排出される。

竹材処理装置１００は以上のように構成され、竹材圧砕部１０において竹材１が割断及び圧砕され、チップ状の竹片２が生成され、竹片２がベルトコンベア３０によって竹片破砕部５０に搬送される。竹片破砕部５０において、竹片２はさらに細かく破砕され、竹繊維３と竹肉４とが分離されて、共に排出される。

以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。

竹材処理装置１００は、竹材１を圧砕して竹片２とする竹材圧砕部１０と、竹片２を破砕して竹繊維３とする竹片破砕部５０と、を備えるので、前処理として竹材１をのして細かく破砕してから、竹片２をさらに細かく繊維状に破砕することができ、竹材１から竹繊維３と竹肉４とを分離させて竹繊維３を効率良く回収することができる。

また、竹材圧砕部１０のカッター部１８は、押圧部１７の回転方向前方側に形成されるので、竹材１をのす前に切断又は切り込みを入れることができ、竹材１をのしてから切断する場合に比べてより確実に竹材１を破断させることができる。

さらに、カッター部１８は、下側ローラ１２の回転方向に対して傾斜して形成されるので、竹材１をよりスムーズに切断して、竹材１の詰まりによる上側ローラ１１及び下側ローラ１２の回転負荷を低減することができる。さらに、竹材１に入れられる切り込みが、カッター部１８を軸方向に平行に形成した場合の切り込みと比べて長くなるので、竹材１をより細かく破砕することができる。

さらに、竹片破砕部５０の刃付きローラは、より高速で回転する左側ローラ５１と、より低速で回転する右側ローラ６１とから構成され、左側ローラ５１の刃先は左側ローラ５１の回転方向へ向けて傾斜し、右側ローラ６１の刃先は右側ローラ６１の回転方向とは反対側へ向けて傾斜している。これにより、両ローラ５１、６１を回転させると、左側ローラ５１の刃５２と右側ローラ６１の刃６２とが相対的には、傾斜した刃先を互いに向け合う方向に回転することになるので、両ローラ５１、６１の刃先によって竹片２が引き裂かれ、竹片２を破砕して繊維状に解すことができる。

さらに、左側ローラ５１及び右側ローラ６１の刃５２、６２は、刃高の高い第１刃５３、６３と刃高の低い第２刃５４、６４とが、両ローラ５１、６１の軸方向に沿って交互に形成され、一方のローラ５１、６１の第１刃５３、６３が他方のローラ５１、６１の第２刃５４、６４に対向するように配置されるので、竹片２が第１刃５３、６３と第２刃５４、６４との間で引き裂かれ、竹片２を繊維状に破砕することができる。さらに、一方のローラ５１、６１の第１刃５３、６３の側面と他方のローラ５１、６１の第１刃５３、６３の側面とで竹片２をしごくように解すことができるので、竹肉４をより確実に分離して竹繊維３を効率良く分離することができる。

さらに、竹材圧砕部１０から排出された竹片２を竹片破砕部５０へと搬送するベルトコンベア３０を備えるので、竹材圧砕部１０及び竹片破砕部５０の配置によらず、竹材処理装置１００を実現することができ、作業場への配置の自由度を向上させることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一つを示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

例えば、上記実施形態では、竹材圧砕部１０の両ローラ１１、１２を上下に配置し、竹片破砕部５０の両ローラ５１、６１を左右に配置したが、その他の向きに配置しても本実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

さらに、竹材圧砕部１０において、下側ローラ１２は外周に刃を有する刃輪１３を多数積層して構成したが、刃輪１３を一体化して円筒状の刃輪としてもよいし、下側ローラ１２と一体化して刃付きローラとしてもよい。

さらに、竹片破砕部５０の両ローラ５１、６１は外周に刃を有する刃付きローラとして説明したが、竹材圧砕部１０と同様に、多数の刃輪をローラ５１、６１の外周に嵌合して構成してもよい。これにより、一部の刃が損傷した場合に、当該刃輪だけを交換することで修理できるので、経済的となる。

さらに、搬送手段としてベルトコンベア３０を例示したが、これに限定されることなく、スクリューコンベア、スネークコンベア、バケットコンベア、エアー搬送機、振動式フィーダなど、その他の搬送方法を用いてもよい。

１ 竹材
２ 竹片
３ 竹繊維
１０ 竹材圧砕部
１１ 上側ローラ（他方のローラ）
１２ 下側ローラ（一方のローラ）
１７ 押圧部
１８ カッター部
３０ ベルトコンベア（搬送手段）
５０ 竹片破砕部
５１ 左側ローラ（高速刃付きローラ）
５３ 第１刃
５４ 第２刃
６１ 右側ローラ（低速刃付きローラ）
６３ 第１刃
６４ 第２刃
１００ 竹材処理装置

Claims (6)

1. 竹材を処理する竹材処理装置であって、
   外周面を隣接させた状態で互いに反対方向に回転駆動する一対のローラと、一方のローラの外周にわたって複数凸設されローラ間に進入した竹材を他方のローラに押圧する押圧部と、前記押圧部のローラ軸方向にわたって形成され押圧された竹材に切り込みを入れるカッター部と、を有し、竹材を圧砕して竹片とする竹材圧砕部と、
   外周面を隣接させた状態で互いに反対方向に異なる回転速度で回転駆動する一対の刃付きローラを有し、各刃付きローラの刃間で竹片を破砕して竹繊維とする竹片破砕部と、
   を備えることを特徴とする竹材処理装置。
2. 前記カッター部は、前記押圧部の回転方向前方側に形成されることを特徴とする請求項１に記載の竹材処理装置。
3. 前記カッター部は、前記一方のローラの回転方向に対して傾斜して形成されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の竹材処理装置。
4. 前記刃付きローラは、相対的に回転速度が高い高速刃付きローラと、前記高速刃付きローラより回転速度が低い低速刃付きローラと、から構成され、
   前記高速刃付きローラの刃先は前記高速刃付きローラの回転方向へ向けて傾斜し、前記低速刃付きローラの刃先は前記低速刃付きローラの回転方向とは反対側へ向けて傾斜している、
   ことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の竹材処理装置。
5. 前記刃付きローラの刃は、相対的に刃高の高い第１刃と、前記第１刃より刃高の低い第２刃とが、前記刃付きローラの軸方向に沿って交互に形成され、
   一方の刃付きローラの前記第１刃が他方の刃付きローラの前記第２刃に対向する、
   ことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の竹材処理装置。
6. 前記竹材圧砕部から排出された竹片を前記竹片破砕部へと搬送する搬送手段を備えることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の竹材処理装置。

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