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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024123515
(43)【公開日】2024-09-12
(54)【発明の名称】粉砕装置
(51)【国際特許分類】
B02C 18/14 20060101AFI20240905BHJP
B02C 18/16 20060101ALI20240905BHJP
【ＦＩ】
B02C18/14
B02C18/16 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023030998
(22)【出願日】2023-03-01
(71)【出願人】
【識別番号】000000011
【氏名又は名称】株式会社アイシン
(74)【代理人】
【識別番号】110000213
【氏名又は名称】弁理士法人プロスペック特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】輪嶋 雅樹
(72)【発明者】
【氏名】有馬 弘毅
(72)【発明者】
【氏名】上坊寺 亨
【テーマコード（参考）】
4D065
【Ｆターム（参考）】
4D065CA05
4D065CB02
4D065CC01
4D065DD04
4D065DD08
4D065DD24
4D065EA05
4D065EB11
4D065EB20
4D065ED27
4D065EE02
4D065EE15
(57)【要約】 （修正有）
【課題】バイオマスからのセルロースの可溶化率を高めることができる粉砕装置を提供する。
【解決手段】バイオマスを粉砕するための粉砕装置１０ａは、バイオマスが所定の方向に通過可能に互いに直列に連通する複数の粉砕室１１１，１１２，１１３と、複数の粉砕室１１１，１１２，１１３のそれぞれの内部に配置され、複数の粉砕室１１１，１１２，１１３のそれぞれの内部において回転することにより複数の粉砕室のそれぞれの内部に存在するバイオマスを攪拌（粉砕）するように構成される複数の粉砕機構１７，１８，１９と、を備え、粉砕機構１７，１８，１９の回転数は、粉砕室１１１，１１２，１１３ごとに異なる。
【選択図】図１
【解決手段】バイオマスを粉砕するための粉砕装置１０ａは、バイオマスが所定の方向に通過可能に互いに直列に連通する複数の粉砕室１１１，１１２，１１３と、複数の粉砕室１１１，１１２，１１３のそれぞれの内部に配置され、複数の粉砕室１１１，１１２，１１３のそれぞれの内部において回転することにより複数の粉砕室のそれぞれの内部に存在するバイオマスを攪拌（粉砕）するように構成される複数の粉砕機構１７，１８，１９と、を備え、粉砕機構１７，１８，１９の回転数は、粉砕室１１１，１１２，１１３ごとに異なる。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
バイオマスを粉砕するための粉砕装置であって、
外部からバイオマスを供給可能に構成される上流端粉砕室と、外部にバイオマスを排出可能に構成される下流端粉砕室とを含み、前記上流端粉砕室から前記下流端粉砕室に向かってバイオマスが通過可能に直列に連通する複数の粉砕室が設けられる容器と、
複数の前記粉砕室のそれぞれの内部に回転可能に配置され、複数の前記粉砕室のそれぞれの内部において回転することにより複数の前記粉砕室のそれぞれの内部に存在する物体を攪拌するように構成される複数の攪拌部材と、
を備え、
複数の前記攪拌部材の回転数は、複数の前記粉砕室ごとに異なる、
粉砕装置。
外部からバイオマスを供給可能に構成される上流端粉砕室と、外部にバイオマスを排出可能に構成される下流端粉砕室とを含み、前記上流端粉砕室から前記下流端粉砕室に向かってバイオマスが通過可能に直列に連通する複数の粉砕室が設けられる容器と、
複数の前記粉砕室のそれぞれの内部に回転可能に配置され、複数の前記粉砕室のそれぞれの内部において回転することにより複数の前記粉砕室のそれぞれの内部に存在する物体を攪拌するように構成される複数の攪拌部材と、
を備え、
複数の前記攪拌部材の回転数は、複数の前記粉砕室ごとに異なる、
粉砕装置。
【請求項2】
請求項１に記載の粉砕装置であって、
複数の前記攪拌部材の回転速度は、前記上流端粉砕室から前記下流端粉砕室に向かうにしたがって低くなる、
粉砕装置。
複数の前記攪拌部材の回転速度は、前記上流端粉砕室から前記下流端粉砕室に向かうにしたがって低くなる、
粉砕装置。
【請求項3】
請求項２に記載の粉砕装置であって、
前記上流端粉砕室に配置される前記攪拌部材の回転速度が最も高い、
粉砕装置。
前記上流端粉砕室に配置される前記攪拌部材の回転速度が最も高い、
粉砕装置。
【請求項4】
請求項２に記載の粉砕装置であって、
前記下流端粉砕室に配置される前記攪拌部材の回転速度が最も低い、
粉砕装置。
前記下流端粉砕室に配置される前記攪拌部材の回転速度が最も低い、
粉砕装置。
【請求項5】
請求項１乃至請求項４のいずれか1項に記載の粉砕装置であって、
複数の前記攪拌部材を回転させる単数または複数の駆動力源を備え、
前記駆動力源の数は前記攪拌部材の数よりも少ない、
粉砕装置。
複数の前記攪拌部材を回転させる単数または複数の駆動力源を備え、
前記駆動力源の数は前記攪拌部材の数よりも少ない、
粉砕装置。
【請求項6】
請求項５に記載の粉砕装置であって、
複数の前記攪拌部材は同軸に配置される、
粉砕装置。
複数の前記攪拌部材は同軸に配置される、
粉砕装置。
【請求項7】
請求項６に記載の粉砕装置であって、
複数の前記攪拌部材のうちの隣り合う前記攪拌部材どうしの間には、前記上流端粉砕室または前記上流端粉砕室に近い側の前記粉砕室に配置される前記攪拌部材の回転を減速して前記下流端粉砕室または前記下流端粉砕室に近い側の前記粉砕室に配置される前記攪拌部材に伝達する動力伝達機構が配置される、
粉砕装置。
複数の前記攪拌部材のうちの隣り合う前記攪拌部材どうしの間には、前記上流端粉砕室または前記上流端粉砕室に近い側の前記粉砕室に配置される前記攪拌部材の回転を減速して前記下流端粉砕室または前記下流端粉砕室に近い側の前記粉砕室に配置される前記攪拌部材に伝達する動力伝達機構が配置される、
粉砕装置。
【請求項8】
請求項７に記載の粉砕装置であって、
前記動力伝達機構は遊星歯車機構である、
粉砕装置。
前記動力伝達機構は遊星歯車機構である、
粉砕装置。
【請求項9】
請求項８に記載の粉砕装置であって、
前記容器は、前記容器の内部の空間を直列に並ぶ複数の空間に区画する単数または複数の区画板を備え、
複数の前記粉砕室のそれぞれは、前記区画板により区画される前記複数の空間のそれぞれであり、
複数の前記攪拌部材は前記区画板に回転可能に支持される、
粉砕装置。
前記容器は、前記容器の内部の空間を直列に並ぶ複数の空間に区画する単数または複数の区画板を備え、
複数の前記粉砕室のそれぞれは、前記区画板により区画される前記複数の空間のそれぞれであり、
複数の前記攪拌部材は前記区画板に回転可能に支持される、
粉砕装置。
【請求項10】
請求項９に記載の粉砕装置であって、
前記区画板の内部には、前記容器の外部から前記攪拌部材を回転可能に支持する部分へ潤滑油を供給するためのオイル経路が設けられる、
粉砕装置。
前記区画板の内部には、前記容器の外部から前記攪拌部材を回転可能に支持する部分へ潤滑油を供給するためのオイル経路が設けられる、
粉砕装置。
【請求項11】
請求項1に記載の粉砕装置であって、
同軸に分離可能に結合している複数のモジュールを備え、
前記複数のモジュールのそれぞれは、前記容器の一部を形成するとともに複数の前記粉砕室のそれぞれを形成する複数のサブ容器のうちの1つと、複数の前記サブ容器のうちの１つの内部に回転可能に配置される１つの前記攪拌部材と、を備える、
粉砕装置。
同軸に分離可能に結合している複数のモジュールを備え、
前記複数のモジュールのそれぞれは、前記容器の一部を形成するとともに複数の前記粉砕室のそれぞれを形成する複数のサブ容器のうちの1つと、複数の前記サブ容器のうちの１つの内部に回転可能に配置される１つの前記攪拌部材と、を備える、
粉砕装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、バイオマスを粉砕する粉砕装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、バイオマスを原料とするバイオ燃料の製造方法として、バイオマスに含まれるセルロースを加水分解などの糖化工程により糖化し、得られた糖を発酵させることによりバイオ燃料であるエタノールを製造する方法が知られている。そして、バイオマスから効率よくバイオ燃料を製造するため、バイオマスからのセルロースの抽出率を高めることが求められる。
【0003】
特許文献１には、バイオマスからセルロースを抽出する方法として、バイオマスを加熱下において粉砕することによりバイオマスに含まれるセルロースを可溶化し、可溶化したセルロースを水によって抽出する方法が開示されている。そして、特許文献1には、バイオマスを加熱下において粉砕することにより、バイオマスに含まれるセルロースの可溶化率を高めることができる旨が記載されている。
【0004】
また、特許文献２には、円筒容器の内部に配置された複数の回転体によってバイオマスを粉砕する粉砕装置が開示されている。具体的には、特許文献2に記載の粉砕装置は、公転可能に構成される円筒容器と、円筒容器の内部に収容され外周面に複数の突起が設けられた回転体を備える。そして、特許文献2に記載の粉砕装置は、円筒容器を公転させることによって回転体を容器の内部で転動させることにより、回転体の外周面の突起によりバイオマスを粉砕するように構成される。
【0005】
しかしながら、特許文献２に記載の粉砕装置はバッチ式であるため、粉砕対象のバイオマスを容器に投入する工程（投入工程）と、投入されたバイオマスを粉砕する工程（粉砕工程）と、粉砕されたバイオマスを取り出す工程（排出工程）とを、別々に行わなければならない。このため、多量のバイオマスを粉砕する場合には、投入工程と粉砕工程と排出工程とを繰り返し実行しなければならないから、時間を要する。このため、多量のバイオマスを粉砕するためには、粉砕装置が、バイオマスを粉砕しながら粉砕対象のバイオマスの投入と粉砕されたバイオマスの取り出しを実行できる連続式であることが好ましい。
【0006】
ところで、バイオマスを加熱下において粉砕することによりバイオマスに含まれるセルロースを可溶化する場合、粉砕中のバイオマスに掛ける力の経時的な履歴がセルロースの可溶化率に影響する。このため、セルロースの可溶化率を高めるためには、粉砕中のバイオマスに掛ける力を制御できる（具体的には経時的に変化させられる）ことが要求される。しかしながら、連続式の粉砕装置では、粉砕中のバイオマスに掛かる力を経時的に変化させることが困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開２０１３－１１１０３４号公報
【特許文献2】特開２００９－２３３５４２号公報
【発明の概要】
【0008】
（発明が解決しようとする課題）
上記実情に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、粉砕中のバイオマスに掛ける力を経時的に変化させることができる連続式の粉砕装置を提供することである。
上記実情に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、粉砕中のバイオマスに掛ける力を経時的に変化させることができる連続式の粉砕装置を提供することである。
【0009】
（課題を解決するための手段）
前記目的を達成するため、本発明に係る粉砕装置は、バイオマスを粉砕するための粉砕装置であって、外部からバイオマスを供給可能に構成される上流端粉砕室と、外部にバイオマスを排出可能に構成される下流端粉砕室とを含み、上流端粉砕室から下流端粉砕室に向かってバイオマスが通過可能に直列に連通する複数の粉砕室と、複数の粉砕室のそれぞれの内部に回転可能に配置され、複数の粉砕室のそれぞれの内部において回転することにより複数の粉砕室のそれぞれの内部に存在する物体を攪拌するように構成される複数の攪拌部材と、を備え、複数の攪拌部材の回転数は、複数の粉砕室ごとに異なる。
前記目的を達成するため、本発明に係る粉砕装置は、バイオマスを粉砕するための粉砕装置であって、外部からバイオマスを供給可能に構成される上流端粉砕室と、外部にバイオマスを排出可能に構成される下流端粉砕室とを含み、上流端粉砕室から下流端粉砕室に向かってバイオマスが通過可能に直列に連通する複数の粉砕室と、複数の粉砕室のそれぞれの内部に回転可能に配置され、複数の粉砕室のそれぞれの内部において回転することにより複数の粉砕室のそれぞれの内部に存在する物体を攪拌するように構成される複数の攪拌部材と、を備え、複数の攪拌部材の回転数は、複数の粉砕室ごとに異なる。
【0010】
本発明によれば、複数の粉砕室のうちの上流端粉砕室に供給されたバイオマスは、当該複数の粉砕室を下流端粉砕室に向かって移動し、下流端粉砕室から外部に排出される。バイオマスは、その間に各粉砕室において攪拌部材に攪拌されることにより粉砕される。バイオマスを粉砕する際にバイオマスに掛かる力は攪拌部材の回転数に影響され、攪拌部材の回転数が高いほど、バイオマスに掛かる力は大きい。そして、各粉砕室で攪拌部材の回転数が異なるから、上流端粉砕室に供給されてから下流端粉砕室から排出されるまでの間にバイオマスに掛かる力は経時的に変化する。このように、本発明によれば、粉砕中のバイオマスに掛ける力を経時的に変化させることができる。そして、本発明によれば、バイオマスに加える力の経時変化を、セルロースの可溶化を高めるために適した経時変化にすることができる。したがって、本発明によれば、セルロースの可溶化率を高めることができる。
【0011】
複数の攪拌部材の回転速度は、上流端粉砕室から下流端粉砕室に向かうにしたがって低くなる、という構成が適用できる。この場合、上流端粉砕室に配置される攪拌部材の回転速度が最も高い、という構成が適用できる。また、下流端粉砕室に配置される攪拌部材の回転速度が最も低い、という構成が適用できる。
【0012】
セルロースを可溶化するためには、バイオマスに力を加える必要がある。一方で、セルロースに長時間にわたって大きな力を掛け続けると、一端可溶化したセルロースが不溶化するため、いったん上昇した可溶化率が低下する。前記構成によれば、バイオマスの粉砕開始直後にバイオマスに大きな力を掛けることにより、可溶化率を短時間で上昇させることができる。そしてその後バイオマスに掛ける力を小さくすることにより、いったん可溶化したセルロースの不溶化を抑制することができる。このため、セルロースの可溶化率を高めることができる。さらに、バイオマスに大きな力を掛けることにより、短時間でセルロースの可溶化率を高めることができる。このため、粉砕に要する時間を短縮できる。
【0013】
複数の攪拌部材を回転させる単数または複数の駆動力源を備え、駆動力源の数は攪拌部材の数よりも少ない、という構成が適用できる。
【0014】
このような構成によれば、駆動力源の数を少なくできるから、粉砕装置の部品コストの削減を図ることができる。
【0015】
複数の攪拌部材は同軸に配置される、という構成が適用できる。この場合、複数の攪拌部材のうちの隣り合う攪拌部材どうしの間には、上流端粉砕室または上流端粉砕室に近い側の粉砕室に配置される攪拌部材の回転を減速して下流端粉砕室または下流端粉砕室に近い側の前記粉砕室に配置される攪拌部材に伝達する動力伝達機構が配置される、という構成が適用できる。さらにこの場合、動力伝達機構は遊星歯車機構である、という構成が適用できる。
【0016】
このような構成によれば、粉砕装置が備える駆動力源の数を攪拌部材の数よりも少なくすることができるとともに、複数の攪拌部材の回転速度を、上流端粉砕室から下流端粉砕室に向かうにしたがって低くできる。
【0017】
前記容器は、容器の内部の空間を直列に並ぶ複数の空間に区画する単数または複数の区画板を備え、複数の粉砕室のそれぞれは、区画板により区画される複数の空間のそれぞれであり、複数の攪拌部材は区画板に回転可能に支持される、という構成が適用できる。
【0018】
このような構成によれば、区画板により攪拌部材が回転可能に支持されるから、攪拌部材を回転可能に支持する部材を別途追加しなくてもよい。したがって、部品点数の増加および装置の構成の複雑化を招かない。
【0019】
区画板の内部には、容器の外部から攪拌部材を回転可能に支持する部分へ潤滑油を供給するためのオイル経路が設けられる、という構成が適用できる。
【0020】
このような構成によれば、攪拌部材を回転可能に支持する部分へ潤滑油を供給するための経路を構成する部材を別途追加することなく、攪拌部材を回転可能に支持する部分を潤滑できる。したがって、部品点数の増加および装置の構成の複雑化を招かない。
【0021】
同軸に分離可能に結合している複数のモジュールを備え、前記複数のモジュールのそれぞれは、前記容器の一部を形成するとともに複数の前記粉砕室のそれぞれを形成する複数のサブ容器のうちの1つと、複数の前記サブ容器のうちの１つの内部に回転可能に配置される１つの前記攪拌部材と、を備える、という構成が適用できる。
【0022】
このような構成によれば、粉砕室の数の増減が容易である。
【図面の簡単な説明】
【0023】
【発明を実施するための形態】
【0024】
本発明の各実施形態に係る粉砕装置は、連続式の粉砕装置である。すなわち、本発明の各実施形態に係る粉砕装置は、連続的に供給されるバイオマスを粉砕することにより細粉化できるように構成されるとともに、細粉化したバイオマスを連続的に排出できるように構成される。本発明の各実施形態に係る粉砕装置の粉砕対象のバイオマスとしては、あらかじめ所定の大きさに粗粉化された（「予備粉砕された」と言うこともできる）サトウキビの茎、トウモロコシの茎、および木材などが挙げられる。
【0025】
＜第一実施形態＞
図１は、第一実施形態に係る粉砕装置１０ａの構成を模式的に示す断面図である。図１に示すように、第一実施形態に係る粉砕装置１０ａは、内部に複数の粉砕室１１１，１１２，１１３が設けられる容器１１と、各粉砕室１１１，１１２，１１３のそれぞれの内部に配置される複数の粉砕機構１７，１８，１９と、各粉砕機構１７，１８，１９を駆動するための駆動力源２０と、粉砕機構１７，１８，１９どうしの間で駆動力を伝達する複数の動力伝達機構２１，２２と、を備える。このほか、粉砕装置１０ａは、容器１１の内部に存在するバイオマスを加熱するための図略の加熱機構を備える。図１に示すように、本実施形態では、容器１１の内部に第一粉砕室１１１、第二粉砕室１１２、および第三粉砕室１１３の３つの粉砕室が設けられ、各粉砕室のそれぞれの内部に第一粉砕機構１７、第二粉砕機構１８、および第三粉砕機構１９の３つの粉砕機構のそれぞれが配置される構成を示す。また、本実施形態では、第一粉砕機構１７と第二粉砕機構１８とが第一動力伝達機構２１により連結され、第二粉砕機構１８と第三粉砕機構１９とが第二動力伝達機構２２により連結される構成を示す。なお、各粉砕室１１１，１１２，１１３の内部には、図略の複数（多数）の球体が収容されている。球体には、鉄などの金属材料や、ジルコニアなどのセラミック材料からなる部材が適用される。また、駆動力源２０には、電動モータなどといった、回転動力を出力可能な公知の各種の駆動力源が適用される。同様に、加熱機構の構成は特に限定されるものではなく、従来公知の加熱機構が適用される。
図１は、第一実施形態に係る粉砕装置１０ａの構成を模式的に示す断面図である。図１に示すように、第一実施形態に係る粉砕装置１０ａは、内部に複数の粉砕室１１１，１１２，１１３が設けられる容器１１と、各粉砕室１１１，１１２，１１３のそれぞれの内部に配置される複数の粉砕機構１７，１８，１９と、各粉砕機構１７，１８，１９を駆動するための駆動力源２０と、粉砕機構１７，１８，１９どうしの間で駆動力を伝達する複数の動力伝達機構２１，２２と、を備える。このほか、粉砕装置１０ａは、容器１１の内部に存在するバイオマスを加熱するための図略の加熱機構を備える。図１に示すように、本実施形態では、容器１１の内部に第一粉砕室１１１、第二粉砕室１１２、および第三粉砕室１１３の３つの粉砕室が設けられ、各粉砕室のそれぞれの内部に第一粉砕機構１７、第二粉砕機構１８、および第三粉砕機構１９の３つの粉砕機構のそれぞれが配置される構成を示す。また、本実施形態では、第一粉砕機構１７と第二粉砕機構１８とが第一動力伝達機構２１により連結され、第二粉砕機構１８と第三粉砕機構１９とが第二動力伝達機構２２により連結される構成を示す。なお、各粉砕室１１１，１１２，１１３の内部には、図略の複数（多数）の球体が収容されている。球体には、鉄などの金属材料や、ジルコニアなどのセラミック材料からなる部材が適用される。また、駆動力源２０には、電動モータなどといった、回転動力を出力可能な公知の各種の駆動力源が適用される。同様に、加熱機構の構成は特に限定されるものではなく、従来公知の加熱機構が適用される。
【0026】
図１に示すように、容器１１は、第一サブ容器１２、第二サブ容器１３、第三サブ容器１４、第一区画板１５、および第二区画板１６を備える。容器１１は、略円筒状の構成を備える。そして、容器１１は、円筒の軸線方向の一端側から粉砕対象であるバイオマスを供給可能に構成されるとともに、他端側から粉砕されたバイオマスを排出可能に構成される。以下、説明の便宜上、容器１１の一端側（容器１１を円筒とみなした場合の当該円筒の軸線方向の一端側）であって「粉砕対象であるバイオマスが供給される側」（図１においては左側）を「上流側」と記し、その反対側であって「粉砕されたバイオマスが排出される側」（図１においては右側）を「下流側」と記すことがある。また、円筒の軸線方向（図1においては左右方向）を単に「軸線方向」と記すことがある。
【0027】
第一サブ容器１２は、下流側が開口する有底の円筒状の構成を備える。上流側の端部（円筒の底に相当する部分）の中心には、後述する第一粉砕機構１７の第一回転軸１７１を挿通可能な貫通孔である軸挿通孔１２１が設けられる。また、第一サブ容器１２の上流側の端部近傍には、第一サブ容器１２の外部から内部（第一粉砕室１１１の内部）にバイオマスを供給するための開口部である供給部１２２が設けられる。第一サブ容器１２の下流側の端部は、第一区画板１５を取り付け可能に構成される。本実施形態では、第一サブ容器１２の下流側の端部には、円筒の半径方向外側に向かって延出するフランジ部１２３が設けられる。
【0028】
第二サブ容器１３は、軸線方向の両端部が開口する円筒状の構成を備える。第二サブ容器１３の上流側の端部は、第一区画板１５を取り付け可能に構成され、下流側の端部は、第二区画板１６を取り付け可能に構成される。具体的には、上流側の端部と下流側の端部のそれぞれに、円筒の半径方向外側に向かって延出するフランジ部１３１，１３２が設けられる。
【0029】
第三サブ容器１４は、上流側が開口する有底の円筒状の構成を備える。第三サブ容器１４の下流側の端部の近傍には、粉砕されたバイオマスを内部から外部に排出するための開口部である排出部１４１が設けられる。また、第三サブ容器１４の上流側の端部は、第二区画板１６を取り付け可能に構成される。例えば、第三サブ容器１４の上流側の端部には、第二区画板１６を取り付け可能で、半径方向外側に向かって延出するフランジ部１４２が設けられる。
【0030】
第一区画板１５および第二区画板１６は、略円板状の構成を備える部材である。第一区画板１５および第二区画板１６は、略同じ構成を備える。第一区画板１５の中心部には、後述する第一回転軸１７１および第一動力伝達機構２１を支持可能に構成される第一支持部１５１が設けられる。第二区画板１６の中心部には、後述する第二回転軸１８１および第二動力伝達機構２２を支持可能に構成される第二支持部１６１が設けられる。第一支持部１５１および第二支持部１６１は、いずれも軸線方向に貫通する貫通孔が設けられた円筒状の構成を備える。また、第一区画板１５および第二区画板１６のそれぞれには、外周面（円板の側面に相当する部分）から第一支持部１５１および第二支持部１６１のそれぞれの内部に潤滑油を送給できるとともに、第一支持部１５１および第二支持部１６１のそれぞれの内部から容器１１の外部に潤滑油を排出できるように、外周面と第一支持部１５１および第二支持部１６１のそれぞれの内周面とを連通する孔であるオイル経路１５２，１６２が設けられる。
【0031】
さらに、第一区画板１５および第二区画板１６のそれぞれには、粉砕中のバイオマスの経路である第一経路部１５３および第二経路部１６３が設けられる。第一経路部１５３および第二経路部１６３は、いずれも軸線方向に貫通する貫通孔が設けられる部分である。
【0032】
そして、上流側から順に、第一サブ容器１２、第二サブ容器１３、および第三サブ容器１４が、同軸に並べて配置される。さらに、第一サブ容器１２と第二サブ容器１３との間に第一区画板１５が配置され、第二サブ容器１３と第三サブ容器１４との間に第二区画板１６が配置される。具体的には、第一サブ容器１２のフランジ部１２３と第二サブ容器１３の上流側のフランジ部１３１とで第一区画板１５の外周部が挟まれ、第二サブ容器１３の下流側のフランジ部１３２と第三サブ容器１４のフランジ部１４２とで第二区画板１６の外周部が挟まれる。そして、図略のネジにより、第一サブ容器１２のフランジ部１２３と第一区画板１５と第二サブ容器１３の上流側のフランジ部１３１とが締結され、第二サブ容器１３の下流側のフランジ部１３２と第二区画板１６と第三サブ容器１４のフランジ部１４２とが締結される。これにより、全体として略円筒状の容器１１が形成される。さらに、容器１１の内部空間は、第一区画板１５および第二区画板１６によって、上流側から順に、第一区画板１５よりも上流側の空間である第一粉砕室１１１と、第一区画板１５と第二区画板１６との間の空間である第二粉砕室１１２と、第二区画板１６よりも下流側の空間である第三粉砕室１１３と、に区画される。第一粉砕室１１１は本発明の上流端粉砕室の例であり、第三粉砕室１１３は本発明の下流端粉砕室の例である。
【0033】
第一粉砕機構１７は、駆動力源２０から伝達される回転動力により第一粉砕室１１１の内部に存在する物体（球体およびバイオマス）を攪拌するように構成される。第一粉砕機構１７は、複数のブレード１７３が設けられた第一回転軸１７１を備える。複数のブレード１７３が設けられた第一回転軸１７１は、本発明の攪拌部材の例である。第一回転軸１７１は、駆動力源２０に直接的に（「他の粉砕機構を介さずに」ということもできる）連結されており、駆動力源２０から伝達される回転動力により回転するように構成される。第一回転軸１７１は、容器１１に略同軸に配置され、その少なくとも一部は第一サブ容器１２の内部（第一粉砕室１１１の内部）に収容される。第一回転軸１７１の下流側の端部は、第一区画板１５の第一支持部１５１の内部に挿入されており、第一区画板１５の第一支持部１５１の内部に配置される軸受（ベアリングなど）によって、第一区画板１５に対して（換言すると容器１１に対して）回転可能に支持される。複数のブレード１７３は棒状の部分である。複数のブレード１７３は、第一回転軸１７１のうちの第一粉砕室１１１の内部に位置する部分の外周面に、第一回転軸１７１の半径方向外側に突出するように設けられる。
【0034】
第一動力伝達機構２１は、第一粉砕機構１７の第一回転軸１７１の回転動力を減速して第二粉砕機構１８の第二回転軸１８１に伝達するように構成される。第一動力伝達機構２１には、プラネタリ型の遊星歯車機構（太陽歯車が固定された遊星歯車機構）が適用される。第一動力伝達機構２１としての遊星歯車機構は、第一内歯車２１１、複数の第一遊星歯車２１３、第一遊星キャリア２１４、および第一太陽歯車２１２を備える。
【0035】
第一内歯車２１１は、第一回転軸１７１の下流側の端部に、第一回転軸１７１と同軸かつ第一回転軸１７１と一体に回転するように設けられる。本実施形態では、第一回転軸１７１の下流側の端部（端面）には軸線方向に窪む凹部が設けられ、この凹部の内周面に第一内歯車２１１の歯が設けられる。このように、本実施形態では、第一内歯車２１１は第一回転軸１７１に一体に設けられる。
【0036】
第一太陽歯車２１２は、第一回転軸１７１に同軸に配置され、容器１１に対して回転できないように配置される（後述）。ただし、第一太陽歯車２１２は、第一回転軸１７１および第一遊星キャリア２１４の第一太陽歯車２１２に対する回転を許容するように構成される。第一太陽歯車２１２は、本体部２１５（歯車の歯が設けられる部分）と、本体部２１５から上流側に突出する上流側軸部２１６と、本体部２１５から下流側に突出する下流側軸部２１７とを備える。そして、第一太陽歯車２１２は、上流側軸部２１６を介して第一回転軸１７１に対する相対的な回転が許容されるように支持される。具体的には、第一回転軸１７１の凹部の底面には有底の軸支持孔１７２が設けられ、第一太陽歯車２１２の上流側軸部２１６は、この軸支持孔１７２に挿入される軸受を介して第一回転軸１７１に支持される。第一太陽歯車２１２の下流側軸部２１７は、後述する第二太陽歯車２２２の上流側軸部２２６に、第二太陽歯車２２２の上流側軸部２２６に対して相対的な回転ができないように結合している。例えば、第一太陽歯車２１２の下流側軸部２１７と第二太陽歯車２２２の上流側軸部２２６との結合構造には、スプラインによる結合が適用される。
【0037】
複数の第一遊星歯車２１３は、第一内歯車２１１および第一太陽歯車２１２に噛み合うように配置される。第一遊星キャリア２１４は、第一回転軸１７１に同軸に配置され、第一太陽歯車２１２および第一内歯車２１１（すなわち第一回転軸１７１）に対して回転可能に構成される。本実施形態では、第一遊星キャリア２１４の中心部には軸線方向に貫通する軸挿通孔２１８が設けられており、この軸挿通孔２１８に第一太陽歯車２１２の下流側軸部２２７が挿入される。なお、第一太陽歯車２１２と第一遊星キャリア２１４との間には軸受け（ベアリング）が介在する。そして、第一遊星キャリア２１４は、複数の第一遊星歯車２１３のそれぞれを第一遊星キャリア２１４に対して回転可能に支持する（すなわち、自転可能に支持する）とともに、第一太陽歯車２１２の周囲を回転可能に支持する（すなわち、公転可能に支持する）。さらに、第一遊星キャリア２１４は、後述する第二回転軸１８１と一体に回転するように結合される。第一遊星キャリア２１４と第二回転軸１８１との結合構造には、スプラインによる結合が適用される。
【0038】
第二粉砕機構１８は、第一動力伝達機構２１を介して第一粉砕機構１７から伝達される回転動力により、第二粉砕室１１２の内部に存在する物体を攪拌するように構成される。第二粉砕機構１８は、複数のブレード１８３が設けられた第二回転軸１８１を備える。複数のブレード１８３が設けられた第二回転軸１８１は、本発明の攪拌部材の例である。
【0039】
第二回転軸１８１は、第二サブ容器１３（第二粉砕室１１２）の内部に回転可能に配置される。また、第二回転軸１８１は、第一回転軸１７１および第一動力伝達機構２１と同軸に配置される。第二回転軸１８１の上流側の端部は、第一動力伝達機構２１の第一遊星キャリア２１４に、第一遊星キャリア２１４と一体に回転するように結合される。また、第二回転軸１８１は、軸線方向に貫通する貫通孔である軸挿通孔１８２が設けられる円筒状の部材（いわゆる中空軸）である。なお、「第二回転軸１８１の上流側の端部は、第一遊星キャリア２１４および軸受を介して第一区画板１５に回転可能に支持される」ということもできる。また、第二回転軸１８１と第一遊星キャリア２１４とは、着脱可能に結合される。第二回転軸１８１と第一遊星キャリア２１４との結合には、スプラインによる結合が適用される。第二回転軸１８１に設けられる複数のブレード１８３は棒状の部分であり、第一回転軸１７１に設けられるブレード１７３と同様の構成を備えるすなわち、複数のブレード１８３は、第二回転軸１８１の外周面に、第二回転軸１８１の半径方向外側に突出するように設けられる。
【0040】
第二回転軸１８１の下流側の端部は、第二区画板１６に回転可能に支持される。第二回転軸１８１の下流側の端部の第二区画板１６による支持構造は、第一回転軸１７１の下流側の端部の第一区画板１５による支持構造と同じである。すなわち、第二回転軸１８１の下流側の端部は、第二区画板１６の第二支持部１６１に挿入されており、第二区画板１６の第二支持部１６１の内部に配置される軸受（ベアリングなど）によって、回転可能に支持される。
【0041】
第二動力伝達機構２２は、第二粉砕機構１８の第二回転軸１８１の回転動力を減速して第三粉砕機構１９の第三回転軸１９１に伝達するように構成される。第二動力伝達機構２２は、後述する第二太陽歯車２２２の上流側軸部２２６を除いては、第一動力伝達機構２１と略同じ構成を備える。第二動力伝達機構２２は、第二内歯車２２１、複数の第二遊星歯車２２３、第一遊星キャリア２１４、および第二太陽歯車２２２を備える。
【0042】
第二内歯車２２１は、第二回転軸１８１の下流側の端部に、第二回転軸１８１に対して同軸かつ第二回転軸１８１と一体に回転するように設けられる。本実施形態では、第一回転軸１７１と同様に第二回転軸１８１の下流側の端部（端面）には軸線方向に窪む凹部が設けられており、この凹部の内周面に第二内歯車２２１の歯が設けられる。
【0043】
第二太陽歯車２２２は、第二回転軸１８１と同軸に配置され、容器１１に対して回転不可能に配置される（後述）。ただし、第二太陽歯車２２２は、第二回転軸１８１および第二遊星キャリア２２４の第二太陽歯車２２２に対する回転を許容するように構成される。第二太陽歯車２２２は、本体部２２５（歯車の歯が設けられる部分）と、本体部２２５から上流側に突出する上流側軸部２２６と、本体部２２５から下流側に突出する下流側軸部２２７とを備える。そして、第二太陽歯車２２２は、上流側軸部２２６を介して第二回転軸１８１に対して相対的な回転が許容されるように支持される。具体的には、第二太陽歯車２２２の上流側軸部２２６は、第二回転軸１８１の軸挿通孔１８２に挿入されており、軸受を介して第二回転軸１８１に支持される。また、第二太陽歯車２２２の上流側軸部２２６の端部は、第一太陽歯車２１２の下流側軸部２１７と、第一太陽歯車２１２との相対的な回転が許容されないように結合している。また、第二太陽歯車２２２の下流側軸部２２７は、後述する固定軸２３に対して、相対的な回転ができないように結合している。
【0044】
複数の第二遊星歯車２２３は、第二内歯車２２１および第二太陽歯車２２２に噛み合うように配置される。第二遊星キャリア２２４は、第二回転軸１８１に同軸に配置され、第二太陽歯車２２２および第二内歯車２２１（すなわち第二回転軸１８１）に対して回転可能に構成される。具体的には、第二遊星キャリア２２４の中心部には軸線方向に貫通する軸挿入孔２２８が設けられており、この軸挿入孔２２８に第二太陽歯車２２２の下流側軸部２２７が挿入される。なお、第二太陽歯車２２２と第二遊星キャリア２２４との間には軸受け（ベアリング）が介在する。そして、第二遊星キャリア２２４は、複数の第二遊星歯車２２３のそれぞれを第二遊星キャリア２２４に対して回転可能に支持する（すなわち、自転可能に支持する）とともに、第二太陽歯車２２２の周囲を回転可能に支持する（すなわち、公転可能に支持する）。さらに、第二遊星キャリア２２４は、後述する第三回転軸１９１と一体に回転するように結合される。
【0045】
第三粉砕機構１９は、固定軸２３、および複数のブレード１９３が設けられた第三回転軸１９１を備える。複数のブレード１９３が設けられた第三回転軸１９１は、本発明の攪拌部材の例である。そして、第三粉砕機構１９は、第二動力伝達機構２２を介して第二粉砕機構１８から伝達される回転動力により、第三粉砕室１１３の内部に存在する物体を攪拌するように構成される。
【0046】
固定軸２３は円柱状（円筒状であってもよい）の部材であって、第三サブ容器１４の内部に第三サブ容器１４に対して同軸に配置される。具体的には、固定軸２３は、第三サブ容器１４の下流側の端部（有底の円筒の底に相当する部分）から上流側に向かって突出するように配置される。なお、固定軸２３の下流側の端部は、固定軸２３が第三サブ容器１４に対して回転しないように、第三サブ容器１４に固定される。また、固定軸２３は、第一回転軸１７１、第一動力伝達機構２１、第二回転軸１８１、および第二動力伝達機構２２と同軸に配置される。固定軸２３の上流側端部は、第二太陽歯車２２２の下流側軸部２２７と、相対的な回転が許容されないように結合している。固定軸２３と第二太陽歯車２２２の下流側軸部２２７との結合構造は、第二太陽歯車２２２の上流側軸部２２６と第一太陽歯車２１２の下流側軸部２１７との結合構造と略同じであり、例えばスプラインによる結合が適用される。
【0047】
第三回転軸１９１は、第三サブ容器１４（第三粉砕室１１３）の内部に、固定軸２３に同軸かつ容器１１に対して回転可能に配置される。第三回転軸１９１の上流側の端部は、第二動力伝達機構２２の第二遊星キャリア２２４に、第二遊星キャリア２２４と一体に回転するように結合される。なお、「第三回転軸１９１の上流側の端部は、第二遊星キャリア２２４および軸受を介して第二区画板１６に回転可能に支持される」ということもできる。また、第三回転軸１９１は、軸線方向に貫通する貫通孔である軸挿通孔１９２が設けられる円筒状の部材（いわゆる中空軸）である。また、第三回転軸１９１と第二遊星キャリア２２４とは、分離可能に結合される。第三回転軸１９１と第二遊星キャリア２２４との結合構造は、第二回転軸１８１と第一遊星キャリア２１４との結合構造と略同じであり、例えばスプラインによる結合が適用される。第三回転軸１９１に設けられる複数のブレード１９３は棒状の部分であり、第一回転軸１７１に設けられるブレード１７３と同様の構成を備える。すなわち、複数のブレード１９３は、第三回転軸１９１の外周面に、第三回転軸１９１の半径方向に突出するように設けられる。
【0048】
なお、上記のとおり、固定軸２３は、容器１１に対して回転しないように固定される。そして、第二太陽歯車２２２の下流側軸部２２７と固定軸２３とは相対的な回転が許容されないように結合しており、第一太陽歯車２１２の下流側軸部２１７と第二太陽歯車２２２の上流側軸部２２６とは相対的な回転が許容されないように結合している。このため、第一太陽歯車２１２および第二太陽歯車２２２は、容器１１に対して回転できない。
【0049】
次に、粉砕装置１０ａの動作について説明する。第一回転軸１７１は駆動力源２０に連結されており、駆動力源２０から伝達される回転動力によって回転する。これにより、第一回転軸１７１に設けられる複数のブレード１７３が第一粉砕室１１１の内部で回転する。このため、第一粉砕室１１１の内部に収容される複数の球体および供給部１２２から供給されたバイオマス（粗粒化されたバイオマス）がブレード１７３によって攪拌される。したがって、バイオマスはブレード１７３および球体によって粉砕される。粉砕されたバイオマスは、第一区画板１５の第一経路部１５３を通じて第二粉砕室１１２に流入する。
【0050】
第一動力伝達機構２１の第一太陽歯車２１２は、容器１１に対して回転できない。このため、第一回転軸１７１が回転すると（すなわち、第一内歯車２１１が回転すると）、複数の第一遊星歯車２１３は自転しながら第一太陽歯車２１２に対して公転する。そして、複数の第一遊星歯車２１３の公転により、第一遊星キャリア２１４は容器１１に対して回転する。第一遊星キャリア２１４と第二回転軸１８１とは同軸に配置されており、一体に回転するように結合しているから、第二回転軸１８１は第一遊星キャリア２１４と同じ回転速度で回転する。なお、太陽歯車が固定された遊星歯車機構においては、遊星キャリアの回転速度（遊星歯車の公転速度）は太陽歯車の回転速度よりも低い。このため、第二回転軸１８１の回転速度は、第一回転軸１７１の回転速度よりも低い。このように、第一動力伝達機構２１は、第一粉砕機構１７の第一回転軸１７１の回転動力を、減速して第二粉砕機構１８の第二回転軸１８１に伝達する。
【0051】
第二回転軸１８１が回転すると、第一粉砕室１１１から第二粉砕室１１２に流入したバイオマスおよび第二粉砕室１１２の内部に収容される複数の球体は、第二回転軸１８１に設けられる複数のブレード１８３によって攪拌される。このため、バイオマスはブレード１８３および球体によって粉砕される。なお、バイオマスを粉砕する際にバイオマスに掛かる力は、各回転軸１７１，１８１，１９１の回転数（すなわち、複数のブレード１７３，１８３，１９３の回転数）に影響され、各回転軸１７１，１８１，１９１の回転数が低いほど、バイオマスに掛かる力は小さい。そして、前記のとおり、第二回転軸１８１の回転速度は第一回転軸１７１の回転速度よりも低い。このため、第二粉砕室１１２においてバイオマスに掛かる力は、第一粉砕室１１１においてバイオマスに掛かる力よりも小さい。そして、第二粉砕室１１２において粉砕されたバイオマスは、第二区画板１６の第二経路部１６３を通じて第三粉砕室１１３に流入する。
【0052】
第二回転軸１８１の回転動力は、第二動力伝達機構２２を介して第三回転軸１９１に伝達される。第二動力伝達機構２２の第二太陽歯車２２２は容器１１に対して回転できないため、第二回転軸１８１が回転すると、複数の第二遊星歯車２２３が自転しながら第二太陽歯車２２２に対して公転する。そして、複数の第二遊星歯車２２３の公転により、第二遊星キャリア２２４は容器１１に対して回転する。第二遊星キャリア２２４と第三回転軸１９１とは同軸に配置されており、一体に回転するように結合しているから、第三回転軸１９１は第二遊星キャリア２２４と同じ回転速度で回転する。このため、第三回転軸１９１の回転速度は、第二回転軸１８１の回転速度よりも低い。このように、第二粉砕機構１８は、第三粉砕機構１９に対して、第二回転軸１８２の回転動力を減速して伝達する。
【0053】
第三回転軸１９１が回転すると、第二粉砕室１１２から第三粉砕室１１３に流入したバイオマスおよび第三粉砕室１１３の内部に収容される複数の球体は、第三回転軸１９１に設けられる複数のブレード１９３によって攪拌される。このため、バイオマスはブレード１９３および球体によって粉砕される。第三回転軸１９１の回転速度は第二回転軸１８１の回転速度よりも低い。このため、第三粉砕室１１３においてバイオマスに掛かる力は、第二粉砕室１１２においてバイオマスに掛かる力よりも小さい。そして、第三粉砕室１１３において粉砕されたバイオマスは、排出部１４１を通じて容器１１の外部に排出される。
【0054】
粉砕装置１０ａの動作中は、加熱機構により容器１１の内部に存在するバイオマスを加熱する。これにより、粉砕装置１０ａは、バイオマスを加熱下において粉砕することができる。
【0055】
なお、複数の球体は、あらかじめ各粉砕室１１１，１１２，１１３に収容されていてもよく、粉砕対象のバイオマスと併せて容器１１に供給し、粉砕されたバイオマスと併せて容器１１から排出してもよい。複数の球体があらかじめ各粉砕室１１１，１１２，１１３に収容される場合には、供給部１２２、第一経路部１５３、第二経路部１６３、および排出部１４１は、バイオマスは通過可能であるが球体は通過不可能に構成される。例えば、供給部１２２、第一経路部１５３、第二経路部１６３、および排出部１４１のそれぞれには、メッシュ状の部材が配置される。粉砕対象のバイオマスと併せて容器１１に供給し、粉砕されたバイオマスと併せて容器１１から排出する場合、供給部１２２、第一経路部１５３、第二経路部１６３、および排出部１４１は、バイオマスおよび球体が通過可能に構成される。
【0056】
第一実施形態に係る粉砕装置１０ａの容器１１の内部空間は、バイオマスの流動方向に同軸かつ直列に並ぶ複数の粉砕室１１１，１１２，１１３に区画される。複数の粉砕室１１１，１１２，１１３は、第一粉砕室１１１から第三粉砕室１１３に向かってバイオマスが通過可能に直列的に連通している。そして、各粉砕室１１１，１１２，１１３の内部には、回転するブレード１７３，１８３，１９３が配置されるとともに複数の球体が収容される。ブレード１７３，１８３，１９３の回転数は、バイオマスの流動方向の最も上流側の粉砕室（本実施形態では第一粉砕室１１１）において最も高く、下流側の粉砕室に向かうにしたがって徐々に（換言すると段階的に）低くなり、最も下流側の粉砕室（本実施形態では第三粉砕室１１３）において最も低い。そして、バイオマスを粉砕する際にバイオマスに掛かる力はブレード１７３，１８３，１９３の回転数に影響され、攪拌部材の回転数が高いほど、バイオマスに掛かる力は大きい。このため、バイオマスが第一粉砕室１１１、第二粉砕室１１２、および第三粉砕室１１３の順で移動する際に、各粉砕室１１１，１１２，１１３においてブレード１７３，１８３，１９３および球体から受ける力は、最も上流側に位置する粉砕室（第一実施形態においては第一粉砕室１１１）において受ける力が最も大きく、下流側に向かうにしたがって段階的に低くなり、最も下流側に位置する粉砕室（第一実施形態においては第三粉砕室１１３）において最も低くなる。
【0057】
このような構成によれば、バイオマスに加える力を、時間の経過と共も段階的に低くしていくことができる。換言すると、連続式の粉砕装置１０ａにおいて、粉砕中のバイオマスに掛かる力を経時的に変化させることができる。さらに換言すると、連続式の粉砕装置１０ａにおいて、粉砕中のバイオマスに掛かる力の経時的な変化を制御することができる。このため、このような構成によれば、粉砕中のバイオマスに掛かる力を、「セルロースの可溶化率を高めるために適した経時変化」にすることができる。
【0058】
さらに、このような構成によれば、バイオマスの粉砕に要する時間を短縮しつつ（または粉砕に要する時間が長くなることを防止もしくは抑制しつつ）、バイオマスに含まれるセルロースの可溶化率を高めることができる。すなわち、バッチ式の粉砕装置においては、粉砕工程においてバイオマスに掛ける力を経時的に変化させることにより、セルロースの可溶化率を高めることができる。しかしながら、バッチ式の粉砕装置においては、投入工程と粉砕工程と排出工程とを別々に実行しなければならないため、投入工程または排出工程の実行中には粉砕工程を実行できない。そして、バッチ式の粉砕装置により多量のバイオマスを粉砕するためには、これらの工程を繰り返し実行しなければならない。このように、バッチ式の粉砕装置では、粉砕工程を実行できない期間（いわゆるアイドルタイム）が発生するため、多量のバイオマスを粉砕には時間がかかる。
【0059】
これに対して、本実施形態によれば、粉砕装置１０ａを動作させながら粉砕対象のバイオマスの供給および粉砕されたバイオマスの排出を同時並行かつ連続的に実行できる。そして、本実施形態によれば、粉砕室１１１，１１２，１１３ごとにバイオマスに掛ける力を変更できるから、容器１１に投入されてから容器１１より排出されるまでの間に（すなわち、粉砕中に）バイオマスに掛かる力を、「セルロースの可溶化率を高めるために適した経時変化」にすることができる。したがって、バイオマスの粉砕に要する時間を短縮しつつ（または粉砕に要する時間が長くなることを防止しつつ）バイオマスに含まれるセルロースの可溶化率を高めることができる。
【0060】
なお、バイオマスに掛ける力を大きくすることにより、経過時間に対するバイオマスのセルロースの可溶化率の上昇率が大きくなる。一方で、バイオマスを粉砕する際に長時間にわたってバイオマスに対して大きな力を掛け続けると、いったん可溶化したセルロースが不溶化するため、セルロースの可溶化率が低下する。また、バイオマスのセルロースの可溶化率を高めるためには、バイオマスを細粒化することが好ましい（例えば、特開２００９－２３３５４２号公報参照）。したがって、本実施形態によれば、粉砕開始直後に第一粉砕室１１１においてバイオマスに大きな力を掛けることによりセルロースの可溶化率を短時間で急速に上昇させる。そして、その後バイオマスが第二粉砕室１１２および第三粉砕室１１３に移動することにより、セルロースが不溶化し始めるよりも前にバイオマスに掛ける力を小さくすることができる。このため、第二粉砕室１１２および第三粉砕室１１３においては、セルロールの不溶化を防止ししつつ、バイオマスを粉砕できる。
【0061】
なお、バイオマスに対して、可溶化したセルロースが不溶化しない程度の力を掛けることにより、セルロースの可溶化率を高めることも可能である。しかしながら、このような方法によれば、バイオマスの粉砕に要する時間が長くなる。これに対して、本実施形態によれば、粉砕開始直後に大きな力を掛けることによりセルロースの可溶化率を短時間で急速に上昇させることができるから、バイオマスの粉砕に要する時間を短縮できる。
【0062】
また、本実施形態によれば、各粉砕機構１７，１８，１９が動作中に、容器１１に対して連続的に粉砕対象のバイオマスを供給できるとともに、粉砕対象のバイオマスを容器１１から連続的に排出できる。したがって、バッチ式の粉砕装置に比較して、多量のバイオマスを短時間で粉砕できる。
【0063】
また、本実施形態によれば、１つの駆動力源２０により、複数の回転軸（第一回転軸１７１、第二回転軸１８１、および第三回転軸１９１）の回転速度を互いに異ならせることができる。すなわち、１つの駆動力源２０により、複数の互いに大きさが異なる「バイオマスに掛ける力」を発生させることができる。換言すると、回転速度の種類の数（バイオマスに掛ける力の大きさの種類の数）よりも駆動力源２０の数を少なくできる。したがって、粉砕装置１０ａの部品点数の削減を図ること、および粉砕装置１０ａの小型化を図ることができる。
【0064】
また、本実施形態のように、複数の区画板１５，１６のそれぞれにより複数の回転軸１７１，１８１，１９１のそれぞれを回転可能に支持される構成であると、複数の回転軸１７１，１８１，１９１のそれぞれを回転可能に支持するために別個の部材を設けなくてもよい。このため、粉砕装置１０ａの部品点数の削減を図ることができる（または部品点数の増加を招かない）から、部品コストの削減を図ることができる（または部品コストの上昇を招かない）。
【0065】
さらに、本実施形態では、第一区画板１５および第二区画板１６のそれぞれに、貫通孔であるオイル経路１５２，１６２が設けられる。このような構成によれば、各支持部１５１，１６１のそれぞれに潤滑油を供給および排出するための経路を構成する部材を別途追加することなく、各支持部１６１，１６１に潤滑油を供給できる。したがって、粉砕装置１０ａの部品点数の増加および構成の複雑化を招かない。
【0066】
なお、本実施形態では、容器１１の内部空間が３つの粉砕室１１１，１１２，１１３に区画される構成を示したが、粉砕室１１１，１１２，１１３の数は限定されない。すなわち、容器１１の内部空間が２つの粉砕室に区画されてもよく、4つ以上の粉砕室に区画されてもよい。
【0067】
粉砕装置１０ａの各粉砕室１１１，１１２，１１３を構成する部材はモジュール化されている。図２A～図２Cは、粉砕装置１０ａのモジュールを示す模式図である。粉砕装置１０ａは、図２Aに示す上流端モジュール１０１、図２Bに示す中間モジュール１０２、および図２Cに示す下流端モジュール１０３を備える。上流端モジュール１０１は、第一サブ容器１２、ブレード１７３が設けられた第一回転軸１７１、第一区画板１５、および第一動力伝達機構２１を備える。中間モジュール１０２は、第二サブ容器１３、第二区画板１６、ブレード１８３が設けられた第二回転軸１８１、および第二動力伝達機構２２を備える。下流端モジュール１０３は、第三サブ容器１４、ブレード１９３が設けられた第三回転軸１９１、および固定軸２３を備える。なお、上流端モジュール１０１の第一遊星キャリア２１４と中間モジュール１０２の第二回転軸１８１との結合構造、および、上流端モジュール１０１の第一太陽歯車２１２の下流側軸部２１７と中間モジュール１０２の第二太陽歯車２２２の上流側軸部２２６との結合構造には、スプラインによる結合が適用される。同様に、中間モジュール１０２の第二回転軸１８１と下流端モジュール１０３の第三回転軸１９１との結合構造、および、中間モジュール１０２の第二太陽歯車２２２の下流側軸部２２７と下流端モジュール１０３の固定軸２３との結合構造には、スプラインによる結合が適用される。
【0068】
このような構成によれば、上流端モジュール１０１と中間モジュール１０２との結合および分離が容易であるとともに、中間モジュール１０２と下流端モジュール１０３との分離および結合が容易である。さらに、前記のとおり、第一動力伝達機構２１の第一遊星キャリア２１４と第二粉砕機構１８の第二回転軸１８１との結合構造と、第二動力伝達機構２２の第二遊星キャリア２２４と第三粉砕機構１９の第三回転軸１９１との結合構造とは、略同じ構造である。このため、上流端モジュール１０１と下流端モジュール１０３とを直接的に結合可能である。また、略同じ構造を備える複数の中間モジュール１０２どうしも直接的に結合可能である。
【0069】
したがって、このような構成によれば、中間モジュール１０２を抜き取ることにより（換言すると、上流端モジュール１０１と下流端モジュール１０３とを直接に結合することにより）、粉砕装置１０ａが2つの粉砕室を備える構成にできる。また、複数の中間モジュール１０２を結合することにより（換言すると、上流端モジュール１０１と下流端モジュール１０３との間に複数の中間モジュール１０２を配置することにより）、粉砕装置１０ａが4つ以上の粉砕室を備える構成にできる。
【0070】
また、第一遊星キャリア２１４と第二回転軸１８１との結合構造、第二遊星キャリア２２４と第三回転軸１９１との結合構造、第一太陽歯車２１２の下流側軸部２１７と第二太陽歯車２２２の上流側軸部２２６との結合構造、および第二太陽歯車２２２の下流側軸部２２７と固定軸２３との結合構造には、スプラインによる結合が適用される。このような構成によれば、モジュール１０１，１０２，１０３どうしの分離および結合が容易である。
【0071】
なお、各モジュール１０１，１０２，１０３の構成は前記構成に限定されない。例えば、第一動力伝達機構２１が中間モジュール１０２に含まれ、第二動力伝達機構２２が下流端モジュール１０３に含まれてもよい。また、第一区画板１５が中間モジュール１０２に含まれ、第二区画板１６が下流端モジュール１０３に含まれてもよい。
【0072】
＜第二実施形態＞
次に、第二実施形態に係る粉砕装置１０ｂついて説明する。図３は、第二実施形態に係る粉砕装置１０ｂの構成を示す断面模式図である。図３に示すように、第二実施形態に係る粉砕装置１０ｂは、内部に２つの粉砕室４０１，４０２が設けられる容器４０と、各粉砕室４０１，４０２のそれぞれの内部に配置される２つの粉砕機構４４，４５と、２つの粉砕機構４４，４５のそれぞれを駆動するための２つの駆動力源４６，４７と、を備える。なお、駆動力源４６，４７には、電動モータなどといった、回転動力を出力可能な公知の各種の駆動力源が適用される。また、各粉砕室４０１，４０２の内部には、図略の複数（多数）の球体が収容される。さらに、第二実施形態に係る粉砕装置１０ｂは、容器４０の内部に存在するバイオマスを加熱するための図略の加熱機構を備える。
次に、第二実施形態に係る粉砕装置１０ｂついて説明する。図３は、第二実施形態に係る粉砕装置１０ｂの構成を示す断面模式図である。図３に示すように、第二実施形態に係る粉砕装置１０ｂは、内部に２つの粉砕室４０１，４０２が設けられる容器４０と、各粉砕室４０１，４０２のそれぞれの内部に配置される２つの粉砕機構４４，４５と、２つの粉砕機構４４，４５のそれぞれを駆動するための２つの駆動力源４６，４７と、を備える。なお、駆動力源４６，４７には、電動モータなどといった、回転動力を出力可能な公知の各種の駆動力源が適用される。また、各粉砕室４０１，４０２の内部には、図略の複数（多数）の球体が収容される。さらに、第二実施形態に係る粉砕装置１０ｂは、容器４０の内部に存在するバイオマスを加熱するための図略の加熱機構を備える。
【0073】
図３に示すように、容器４０は、第一サブ容器４１、第二サブ容器４２、および区画板４３を備える。容器４０は、略円筒状の構成を備える。そして、容器４０は、円筒の軸線方向の一端側から粉砕対象であるバイオマスを供給可能に構成されるとともに、他端側から粉砕されたバイオマスを排出可能に構成される。第二実施形態においては、図３中左側が上流側であり、右側が下流側である。
【0074】
第一サブ容器４１は、下流側が開口する有底の円筒状の構成を備える。上流側の端部（円筒の底に相当する部分）の中心には、後述する第一粉砕機構４４の第一回転軸４４１を挿通可能な貫通孔である軸挿通孔４１１が設けられる。また、第一サブ容器４１の上流側の端部近傍には、第一サブ容器４１の外部から内部（第一粉砕室の内部）にバイオマスを供給するための供給部４１２が設けられる。第一サブ容器４１の下流側の端部は、区画板４３を取付け可能に構成される。本実施形態では、第一サブ容器４１の下流側の端部には、円筒の半径方向外側に向かって延出するフランジ部４１３が設けられる。
【0075】
第二サブ容器４２は、第一サブ容器４１と軸線方向に略対称な構成を備える。具体的には、第二サブ容器４２は、上流側が開口する有底の円筒状の構成を備える。下流側の端部（円筒の底に相当する部分）の中心には、後述する第二粉砕機構４５の第二回転軸４５１を挿通可能な貫通孔である軸挿通孔４２１が設けられる。また、第二サブ容器４２の下流側の端部近傍には、第二サブ容器４２の内部から外部に粉砕されたバイオマスを排出するための排出部４２２が設けられる。第二サブ容器４２の上流側の端部は、区画板４３を取付け可能に構成される。本実施形態では、第二サブ容器４２の下流側の端部には、円筒の半径方向外側に向かって延出するフランジ部４２３が設けられる。
【0076】
区画板４３は、略円板状の構成を備える部材である。区画板４３には、粉砕中のバイオマスの経路である経路部４３１が設けられる。
【0077】
そして、第一サブ容器４１と第二サブ容器４２とが同軸に並べて配置されるとともに、第一サブ容器４１と第二サブ容器４２との間に区画板４３が配置される。具体的には、第一サブ容器４１のフランジ部４１３と第二サブ容器４２のフランジ部４２３とで区画板４３の外周部が挟まれ、図略のネジにより、第一サブ容器４１のフランジ部４１３と区画板４３と第二サブ容器４２のフランジ部４２３とが締結される。これにより、全体として略円筒状の容器４０が形成される。さらに、容器４０の内部空間は、区画板４３によって、区画板４３よりも上流側の空間である第一粉砕室４０１と、区画板４３よりも下流側の空間である第二粉砕室４０２と、に区画される。第一粉砕室４０１と第二粉砕室４０２とは、区画板４３に設けられる経路部４３１により連通する。
【0078】
2つの粉砕機構は、第一粉砕機構４４と第二粉砕機構４５である。第一粉砕機構４４は、第一駆動力源４６から伝達される回転動力により第一粉砕室４０１の内部に存在する物体（球体およびバイオマス）を攪拌するように構成される。第一粉砕機構４４は、複数のブレード４４２が設けられた第一回転軸４４１を備える。第一回転軸４４１は、第一駆動力源４６に連結されており、第一駆動力源４６から伝達される回転動力により回転するように構成される。第一回転軸４４１は、容器４０に略同軸に配置され、その少なくとも一部は第一サブ容器４１の内部（第一粉砕室４０１の内部）に収容される。複数のブレード４４２は、棒状の部分であり、第一回転軸４４１のうちの第一粉砕室４０１の内部に位置する部分の外周面に、第一回転軸４４１の半径方向に突出するように設けられる。
【0079】
第二粉砕機構４５は、第二駆動力源４７から伝達される回転動力により第二粉砕室４０２の内部に存在する物体を攪拌するように構成される。第二粉砕機構４５は、複数のブレード４５２が設けられた第二回転軸４５１を備える。第二回転軸４５１は、第二駆動力源４７に連結されており、第二駆動力源４７から伝達される回転動力により回転するように構成される。第二回転軸４５１は、容器４０に略同軸に配置され、その少なくとも一部は第二サブ容器４２の内部（第二粉砕室４０２の内部）に収容される。複数のブレード４５２は棒状の部分であり、第二回転軸４５１のうちの第二粉砕室４０２の内部に位置する部分の外周面に、第二回転軸４５１の半径方向に突出するように設けられる。
【0080】
なお、本実施形態では、第一サブ容器４１と第二サブ容器４２とは、区画板４３を中心として略対称の構造を備える。同様に、第一粉砕機構４４と第二粉砕機構４５とは区画板４３を中心として略対称の構造を備える。すなわち、第一サブ容器４１と第二サブ容器４２とが同軸に配置されるとともに、第一粉砕機構４４の第一回転軸４４１と第二粉砕機構４５の第二回転軸４５１とが同軸に配置される。このような構成であると、第一サブ容器４１と第二サブ容器４２とは略同じ構造の部材が適用できるとともに、第一粉砕機構４４と第二粉砕機構４５には略同じ構造の機構が適用できる。ただし、第二粉砕機構４５の第二回転軸４５１の回転速度は、第一粉砕機構４４の第一回転軸４４１の回転速度よりも低い。
【0081】
次に、粉砕装置１０ｂの動作について説明する。第一回転軸４４１は第一駆動力源４６に連結されており、第一駆動力源４６から伝達される回転動力によって回転する。これにより、第一回転軸４４１に設けられる複数のブレード４４２が第一粉砕室４０１の内部で回転する。したがって、第一粉砕室４０１の内部に収容される複数の球体および供給部４１２から供給されたバイオマス（粗粒化されたバイオマス）がブレード４４２によって攪拌され、その結果、バイオマスはブレード４４２および球体によって粉砕される。粉砕されたバイオマスは、区画板４３の経路部４３１を通じて第二粉砕室４０２に流入する。
【0082】
第二回転軸４５１が回転すると、第一粉砕室４０１から第二粉砕室４０２に流入したバイオマスおよび第二粉砕室４０２の内部に収容される複数の球体は、第二回転軸４５１に設けられる複数のブレード４５２によって攪拌される。このため、バイオマスはブレード４５２および球体によって粉砕される。なお、前記のとおり、第二回転軸４５１の回転速度は第一回転軸４４１の回転速度よりも低い。このため、第二粉砕室４０２においてバイオマスに掛かる力は、第一粉砕室４０１においてバイオマスに掛かる力よりも小さい。そして、第二粉砕室４０２において粉砕されたバイオマスは、排出部４２２を通じて容器４０の外部に排出される。
【0083】
前記のとおり、第二粉砕機構４５の第二回転軸４５１の回転速度は、第一粉砕機構４４の第一回転軸４４１の回転速度よりも低い。このため、バイオマスが第一粉砕室４０１および第二粉砕室４０２の順で流動する際に、各粉砕室４０１，４０２においてバイオマスがブレード４４２，４５２および球体から受ける力は、第一粉砕室４０１において最も大きく、第一粉砕室４０１の下流側に位置する第二粉砕室４０２において小さくなる。したがって、このような構成によれば、バイオマスに加える力を、時間の経過と共も段階的に小さくしていくことができる。
【0084】
このような構成によれば、第一実施形態と同様の効果を奏することができる。なお、本実施形態では、第一粉砕機構４４と第二粉砕機構４５とがそれぞれ別個の駆動力源４６，４７から回転動力を受ける構成を示したが、このような構成に限定されない。例えば、粉砕装置１０ｂが、一つの駆動力源と、当該一つの駆動力源の回転動力を第一粉砕機構４４と第二粉砕機構４５とに分配して伝達する動力分配機構とを備えてもよい。この場合、動力分配機構は、第二粉砕機構４５に伝達する回転動力の回転速度を、第一粉砕機構４４に伝達する回転動力の回転速度よりも低くするように構成される。
【0085】
＜第三実施形態＞
次に、第三実施形態について説明する。図４は、第三実施形態に係る粉砕装置１０ｃの構成を示す断面模式図である。図４に示すように、第三実施形態に係る粉砕装置１０ｃは、複数のサブ容器６２，６３が含まれる容器６１と、複数のサブ容器６２，６３のそれぞれの内部に配置される複数の粉砕機構６４，６５と、複数の粉砕機構６４，６５のそれぞれを駆動するための複数の駆動力源６６，６７と、を備える。複数のサブ容器６２，６３のそれぞれが複数の粉砕室のそれぞれを形成する。各サブ容器６２，６３の内部（各粉砕室の内部）には、図略の複数（多数）の球体が収容されている。図４では、粉砕装置１０ｃが2つのサブ容器（第一サブ容器６２および第二サブ容器６３）と、2つの粉砕機構（第一粉砕機構６４および第二粉砕機構６５）と、２つの駆動力源（第一駆動力源６６および第二駆動力源６７）とを備える構成を例に示す。
次に、第三実施形態について説明する。図４は、第三実施形態に係る粉砕装置１０ｃの構成を示す断面模式図である。図４に示すように、第三実施形態に係る粉砕装置１０ｃは、複数のサブ容器６２，６３が含まれる容器６１と、複数のサブ容器６２，６３のそれぞれの内部に配置される複数の粉砕機構６４，６５と、複数の粉砕機構６４，６５のそれぞれを駆動するための複数の駆動力源６６，６７と、を備える。複数のサブ容器６２，６３のそれぞれが複数の粉砕室のそれぞれを形成する。各サブ容器６２，６３の内部（各粉砕室の内部）には、図略の複数（多数）の球体が収容されている。図４では、粉砕装置１０ｃが2つのサブ容器（第一サブ容器６２および第二サブ容器６３）と、2つの粉砕機構（第一粉砕機構６４および第二粉砕機構６５）と、２つの駆動力源（第一駆動力源６６および第二駆動力源６７）とを備える構成を例に示す。
【0086】
第一サブ容器６２および第二サブ容器６３は、いずれも内部に空間（粉砕室）が設けられる略円筒状の構成を備える。なお、本実施形態においては、第一サブ容器６２および第二サブ容器６３（すなわち複数のサブ容器）は互いに同軸ではない位置に配置される。ここでは、同軸ではない位置として、第一サブ容器６２と第二サブ容器６３とが略平行に配置される例を示す。また、この場合、第一サブ容器６２と第二サブ容器６３の上流側と下流側は互いに反対である。図４においては、図中左側が第一サブ容器６２の上流側であり、かつ第二サブ容器６３の下流側である。
【0087】
第一サブ容器６２の上流側の端部（円筒の軸線方向の一方の端面に相当する部分）には、第一回転軸６４１を挿通可能な貫通孔である軸挿通孔６２１が設けられる。また、第一サブ容器６２の上流側の端部近傍には、外部から第一サブ容器６２の内部にバイオマスを供給するための供給部６２２が設けられる。第二サブ容器６３の下流側の端部には、第二回転軸６５１を挿通可能な貫通孔である軸挿通孔６３１が設けられる。また、第二サブ容器６３の下流側の端部近傍には、第二サブ容器６３の内部から外部にバイオマスを排出するための排出部６３２が設けられる。また、第一サブ容器６２の下流側の端部近傍と第二サブ容器６３の上流側の端部近傍とは、筒状の部分である経路部６８を介して互いに連通している。なお、供給部６２２、排出部６３２、および経路部６８は、第一実施形態の供給部１２２、排出部１４１、および各経路部１５３，１６３と同様の構成を備える。
【0088】
第一粉砕機構６４は、第一駆動力源６６から伝達される回転動力により第一サブ容器６２の内部に存在する物体を攪拌するように構成される。第一粉砕機構６４は、複数のブレード６４２が設けられた第一回転軸６４１を備える。第一回転軸６４１は、第一駆動力源６６に連結されており、第一駆動力源６６から伝達される回転動力により回転するように構成される。第一回転軸６４１は、容器６１に略同軸に配置され、その少なくとも一部は第一サブ容器６２の内部に収容される。複数のブレード６４２は棒状の部分であり、第一回転軸６４１のうちの第一サブ容器６２の内部に位置する部分の外周面に、第一回転軸６４１の半径方向外側に突出するように設けられる。
【0089】
第二粉砕機構６５は、第二駆動力源６７から伝達される回転動力により第二サブ容器６３の内部に存在する物体を攪拌するように構成される。第二粉砕機構６５は、複数のブレード６５２が設けられた第二回転軸６５１を備える。第二回転軸６５１は、第二駆動力源６７に連結されており、第二駆動力源６７から伝達される回転動力により回転するように構成される。第二回転軸６５１は、容器６１に略同軸に配置され、その少なくとも一部は第二サブ容器６３の内部に収容される。複数のブレード６５２は棒状の部分であり、第二回転軸６５１のうちの第二サブ容器６３の内部に位置する部分の外周面に、第二回転軸６５１の半径方向外側に突出するように設けられる。
【0090】
なお、本実施形態では、第一サブ容器６２と第二サブ容器６３とは略同じ構造を備える。また、第一粉砕機構６４と第二粉砕機構６５とは略同じ構成を備える。このような構成であると、第一サブ容器６２と第二サブ容器６３とには略同じ構造の部材が適用できるとともに、第一粉砕機構６４と第二粉砕機構６５とには略同じ構造の機構が適用できる。ただし、第二粉砕機構６５の第二回転軸６５１の回転速度は、第一粉砕機構６４の第一回転軸６４１の回転速度よりも低い。
【0091】
次に、粉砕装置１０ｃの動作について説明する。第一回転軸６４１が第一駆動力源６６から伝達される回転動力によって回転すると、第一サブ容器６２の内部に収容される複数の球体および供給部６２２から供給されたバイオマスがブレード６４２によって攪拌される。このため、バイオマスはブレード６４２および球体によって粉砕される。粉砕されたバイオマスは、経路部６８を通じて第二サブ容器６３に流入する。
【0092】
第二回転軸６５１が回転すると、第一サブ容器６２から第二サブ容器６３に流入したバイオマスおよび第二サブ容器６３の内部に収容される複数の球体は、第二回転軸６５１に設けられる複数のブレード６５２によって攪拌される。このため、バイオマスはブレード６５２および球体によって粉砕される。なお、前記のとおり、第二回転軸６５１の回転速度は第一回転軸６４１の回転速度よりも低い。このため、第二サブ容器６３においてバイオマスに掛かる力は、第一サブ容器６２においてバイオマスに掛かる力よりも小さい。そして、第二サブ容器６３において粉砕されたバイオマスは、排出部６３２を通じて容器６１の外部に排出される。
【0093】
前記のとおり、第二粉砕機構６５の第二回転軸６５１の回転速度は、第一粉砕機構６４の第一回転軸６４１の回転速度よりも低い。このため、バイオマスが第二サブ容器６３においてブレード６５２および球体から受ける力は、第一サブ容器６２において受ける力よりも小さい。したがって、このような構成によれば、バイオマスに加える力を、時間の経過と共も段階的に小さくしていくことができる。
【0094】
このような構成によれば、第一実施形態と同様の効果を奏することができる。なお、本実施形態では、第一粉砕機構６４と第二粉砕機構６５とがそれぞれ別個の駆動力源６６，６７から回転動力を受ける構成を示したが、このような構成に限定されない。例えば、粉砕装置１０ｃが、一つの駆動力源と、当該一つの駆動力源の回転動力を第一粉砕機構６４と第二粉砕機構６５とに分配して伝達する動力分配機構とを備えてもよい。この場合、動力分配機構は、第二粉砕機構６５に伝達する回転動力の回転速度を、第一粉砕機構６４に伝達する回転動力の回転速度よりも低くするように構成される。
【0095】
なお、本実施形態では、容器６１が2つのサブ容器６２，６３を備える構成（換言すると、2つの粉砕室を備える構成）を示したが、容器６１が備えるサブ容器の数は2つに限定されるものではなく、容器６１が3つ以上のサブ容器を備えてもよい。この場合、複数のサブ容器は、例えば互いに平行に配置されてもよい。そして、複数のサブ容器は、経路部によって数珠繋ぎ状に（換言すると、直列的に、さらに換言すると、複数のサブ容器がバイオマスの通過可能な１本の経路を形成するように）連結されればよい。この場合、バイオマスの流通方向の最も上流側に位置するサブ容器における粉砕機構の回転軸の回転数が最も高く、下流側に向かうにしたがって徐々に（段階的に）低くなり、最も下流側に位置するサブ容器における粉砕機構の回転軸の回転数が最も低い。
【0096】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の改変が可能である。
【符号の説明】
【0097】
１０ａ，１０ｂ,１０ｃ…粉砕装置、１１…容器、１２…第一サブ容器、１３…第二サブ容器、１４…第三サブ容器、１７…第一粉砕機構、１８…第二粉砕機構、１９…第三粉砕機構、２０…駆動力源、１１１…第一粉砕室、１１２…第二粉砕室、１１３…第三粉砕室、１２２…供給部、１４１…排出部
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図3】
【図4】