(57)【要約】      （修正有）【課題】固形化成形品製造の自動化システムを提供する。【解決手段】固形化成形品製造の自動化システムであって、原料を原料産地１まで移動する移動式コンテナを含む。該移動式コンテナは、原料を粉砕処理するための粉砕機２と、粉砕処理後の原料を選別する選別機４と、選別後の原料を貯蔵すると共に定量に配達・供給する原料貯蔵供給機５と、押出成形によってバイオマス固形化成形品を製造する固形化成形機６と、原料を原料産地１から粉砕機２、選別機４、原料貯蔵供給機５を経由して固形化成形機６まで搬送することで全自動化の操業システムを形成する複数のコンベアと、粉砕機２、選別機４、原料貯蔵供給機５、固形化成形機６という各ユニット間の搬送作業の制御、及び、異なる原料について異なる条件の自動調整制御を行うコントローラ３と、を含む。【選択図】図１
0003196582.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
原料を有する原料産地と、製造用システム設備と発電システムが載置されて、前記原料産地から搬送された原料を処理するための前記原料産地まで移動する移動式コンテナと、を含む固形化成形品製造の自動化システムであって、前記移動式コンテナは、
前記原料を粉砕処理するための粉砕機と、
粉砕処理後の原料を選別することで、燃料ロッドの製造に適する寸法と品質を有する原料を選択するための選別機と、
選別後の原料を貯蔵すると共に安定的かつ均質に供給するための原料貯蔵供給機と、
前記原料貯蔵供給機から送出された原料を押出成形することによって固形化成形品を製造する固形化成形機と、
前記原料を前記原料産地から前記粉砕機、前記選別機、前記原料貯蔵供給機を経由して前記固形化成形機まで搬送することで全自動化の操業システムを形成するための複数のコンベアと、
前記粉砕機、前記原料貯蔵供給機、前記固形化成形機、全製造プロセスのつなぎ搬送システム、円錐金型温度・寸法制御システム、潤滑油温度制御システム、原料品質制御システム、水分制御システム、モータ負荷システム、速度・生産能力・動力・負荷の最適化調整システム、安全と定時修理システムおよび稼働停止の自動診断システムを制御し、異なる原料の特性について異なる程度の連絡と調整処理を行うためのＰＬＣと、を含むことを特徴とする固形化成形品製造の自動化システム。
【請求項２】
前記原料産地の原料の含水率は、３０％以下とすることを特徴とする請求項１に記載の固形化成形品製造の自動化システム。
【請求項３】
前記原料産地の原料はイネ科植物の茎と葉のうちの少なくとも一つを含み、前記イネ科植物の茎は稲茎、トウモロコシ茎、クワ茎、綿の茎、ゴマの茎および麻の茎のうちの少なくとも一つであることを特徴とする請求項２に記載の固形化成形品製造の自動化システム。
【請求項４】
前記原料産地の原料は食品工場の残渣を含み、前記残渣はサトウキビくず、コーヒー粕、パーム搾油後の空果房、パームオイル残渣、豆かすおよびお茶かすのうちの少なくとも一つであることを特徴とする請求項２に記載の固形化成形品製造の自動化システム。
【請求項５】
前記原料産地の原料は、製紙工場或いは紡績工場の残渣または、繊維素、半繊維素または木質素を豊富に含むバイオマス原料を包括し、前記バイオマス原料が林地の枝木、枯葉および更新木のうちの少なくとも一つであることを特徴とする請求項２に記載の固形化成形品製造の自動化システム。
【請求項６】
該原料産地の原料は、事前処理後の非繊維性原料、可塑性原料および加熱成形できる木質炭のうちの少なくとも一つを含み、これらの原料が低質炭、泥炭および廃プラスチックのうちの少なくとも一つであることを特徴とする請求項２に記載の固形化成形品製造の自動化システム。
【請求項７】
前記固形化成形品は、再生可能エネルギーの産業、農業草本類飼料ロッド、農業肥料ロッドおよび化学工業の原料となる物質の抽出の使用に供し、再生可能エネルギーがバイオマス燃料であることを特徴とする請求項１に記載の固形化成形品製造の自動化システム。
【請求項８】
前記固形化成形機は、ホモミキサーと、柔軟に調節できるシュートと、絡み合い架橋・静電気による凝集を防止するマルチスクリユー式定量搬送装置とＰＬＣ接続の検出器・駆動器と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の固形化成形品製造の自動化システム。
【請求項９】
前記固形化成形機は耐振動・高剛性構造設計の固形化成形構造を含み、前記耐振動・高剛性構造が耐振動、省エネ、耐摩耗であり、前記耐振動・高剛性構造が粒径・含水率において異なる原料供給源に対応することができ、前記固形化成形構造が、その温度制御・耐摩耗性のある成形円錐筒と延伸円錐筒、耐摩耗材質を有する両側スクリュー式原料供給システム、省エネの偏心クランクピストン推進システム、転がり軸受、ダブルフライホイール式安定システム、高耐衝撃と耐摩耗の衝撃シャフト、自動定温冷却潤滑システム、材料払出冷却システム、製品を寸法変更しかつスライス状に形成する切断システム、原料供給と製品品質と生産能力に合わせて最適化を調整するプログラマブルロジックコントローラを利用することを特徴とする請求項１に記載の固形化成形品製造の自動化システム。
【請求項１０】
該移動式コンテナはインバータ制御式搬送スクリューを更に含み、前記インバータ制御式搬送スクリューにより副原料を該固形化成形機内に搬送し、且つ副原料と、該原料貯蔵供給機で搬送する原料と混ぜてから、混合した原料を該固形化成形機で押出成形して固形化成形品を製造することを特徴とする請求項1に記載の固形化成形品製造の自動化システム。
【請求項１１】
前記副原料は、炭酸カルシウム、木質、鉱物粉体添加物、製紙工場の廃プラスチック、ボイラースラグ凝集と腐食を防止する化学薬剤、バイオ助燃剤、摂生用途天然芳香材および肥料成分のうちの少なくとも一つを含み、前記木質が粉石炭および泥炭のうちの少なくとも一つであることを特徴とする請求項１０に記載の固形化成形品製造の自動化システム。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、工業或いは一般家庭の暖房と蒸気、発電の燃料又は農業・工業用の原料として使用できるバイオマス固形化成形品を製造するための固形化成形品製造の自動化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
エネルギーが日増しに不足している近代において、農産廃棄物を農地の堆肥とし、或いは焼却・埋立する以外、多くの業者がこれら膨大な農産廃棄物をより一層価値のあるバイオマスエネルギー又は農業・工業用の原料に変化させることができないかと取り組み始めました。例えばエネルギー局から承認された「籾殻ガス化発電所」は籾殻をガス化して発電する計画である。この計画では、４，０００キロワットの発電ユニットを通じて年間約３，０００万ｋＷｈの電力量を発電し、６万トンの農業廃棄物を処理し、燃えかすが土地の肥料と、鉄鋼業やセメント業等の産業の高付加価値の原料となり、環境汚染を低減できる。しかしながら、籾殻を燃やして発生した高温ガスは貯蔵が困難なため、すぐに利用しなければならない。また、まず農産廃棄物を一箇所に集めないと運用できない。よって、山間地域等の一部地域にとって、農産廃棄物の利用には若干の困難性が存在している。
【０００３】
非特許文献１の再生エネルギー特定テーマ報道において廃棄物派生固形燃料は、バイオマス或いは廃棄物を熱変換前にまず粉砕、選別、乾燥、添加剤の混合及び成形の過程を通じて固形ペレット状燃料を製造すると示されている。また該バイオマスは生物から生じた有機物質を一般に指し、林業廃棄物の木くずや農産廃棄物の籾殻、サトウキビくず、豆殻、トウモロコシの軸等が挙げられ、一方、該バイオマスのうちの農産廃棄物の水分含有量が異なっている。水分含有量が高すぎると、カビが生じやすく保存しにくく、且つ水分含有量が高すぎると、燃やしにくく、エネルギーを消費して水分を蒸発させなければならない。逆に、水分含有量が低すぎると、成形が困難で、且つ運送時に振動によって容易に粉砕が起きる。また好ましい結合効果を奏するために、一般に化学有機高分子ポリマー（例えば石蝋又はポリエチレン等）を添加剤として添加するが、この化学有機高分子ポリマーを燃やすと、有毒ガスが発生して環境及び生物に害を及ぼしてしまう。
【０００４】
バイオマス燃料を一般的に十分運用できない原因には、以下がある。１．広く分散するため、集中運送と所在地での加工は困難である。２．農産物収穫時期に合わせなければならない。３．原料の性質が複雑で、選定のため十分省エネで柔軟性のある製造工程がない。４．バイオマス原料の貯蔵が困難で、且つ火災が発生しやすい。５．工業的な加工前に変質しやすく、且つエネルギーの燃焼効率が低く、また大気汚染のおそれがある。６．バイオマス原料が集められた後、粉体研磨・造粒は極めて大きな投資が必要とされ、且つ大量のエネルギーが費やされる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】科学発展期刊誌第３８３号
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本考案は、上記問題点を解決するために、固形化成形品製造の自動化システムを提供する。固形化成形品製造の自動化システムは、田んぼや林地、川岸地等に設置して加工生産できるものである。このシステムは下記原料を利用して、高温加熱又は結合剤の添加に頼らず、柔軟に対応できる原料供給システムにより、バイオマスまたは固形化成形可能な原料を均一に分散な材料となるように細紐状に事前処理し、更に固形化成形機に定量的に供給し、加工し、固形化成形品、燃料ロッド或いは燃料片に切り落として農業・工業の再加工や一般家庭の暖房、工業用蒸気・発電などのために供される。
【０００７】
前記原料としては、草本類等のイネ科作物や、農産物収穫残渣のバイオマス（稲茎やトウモロコシの茎、クワ茎、綿の茎、ゴマの茎、麻の茎、サトウキビくず等）、食品工場の残渣（コーヒー粕やパーム搾油後の空果房、パームオイル残渣、豆かす、茶かす等）、製紙工場或いは紡績工場の残渣、繊維素や半繊維素、木質素等を豊富に含むバイオマス（林地の枝木や枯葉、更新木等）、熱可塑性原料、加熱して固形化できる木質炭などが挙げられる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本考案の固形化成形品製造の自動化システムは、田んぼや林地、川岸地等を含み、原料を有する原料産地と、製造用システム設備と発電システムが載置されて、該原料産地から搬送された原料を処理するための該原料産地まで移動する移動式コンテナとを含む。該移動式コンテナは、該原料を粉砕処理するための粉砕機と、粉砕処理後の原料を選別することで、燃料ロッドの製造に適する寸法と品質を有する原料を選択するための選別機と、選別後の原料を貯蔵すると共に安定的かつ均質に供給するための原料貯蔵供給機と、該原料貯蔵供給機から送出された原料を押出成形することによって固形化成形品を製造する固形化成形機と、該原料を該原料産地から該粉砕機、該選別機、該原料貯蔵供給機を経由して該固形化成形機まで搬送することで全自動化の操業システムを形成するための複数のコンベアと、該粉砕機、該原料貯蔵供給機、該固形化成形機、全製造プロセスのつなぎ搬送システム、円錐金型温度・寸法制御システム、潤滑油温度制御システム、原料品質制御システム、水分制御システム、モータ負荷システム、速度・生産能力・動力・負荷の最適化調整システム、安全と定時修理システムおよび稼働停止の自動診断システムを制御し、異なる原料の特性について異なる程度の連絡と調整処理を行うためのＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）と、を含む。
【０００９】
該原料産地の原料の含水率は３０％以下とすることが好ましい。
該原料産地の原料はイネ科植物の茎と葉のうちの少なくとも一つを含み、前記イネ科植物の茎は稲茎、トウモロコシ茎、クワ茎、綿の茎、ゴマの茎および麻の茎のうちの少なくとも一つであることが好ましい。
【００１０】
該原料産地の原料は食品工場の残渣を含み、前記残渣はサトウキビくず、コーヒー粕、パーム搾油後の空果房、パームオイル残渣、豆かすおよびお茶かすのうちの少なくとも一つであることが好ましい。
【００１１】
該原料産地の原料は、製紙工場或いは紡績工場の残渣または、繊維素、半繊維素または木質素を豊富に含むバイオマス原料を包括し、前記バイオマス原料が林地の枝木、枯葉および更新木のうちの少なくとも一つであることが好ましい。
【００１２】
該原料産地の原料は、事前処理後の非繊維性原料、可塑性原料および加熱成形できる木質炭のうちの少なくとも一つを含み、これらの原料が低質炭、泥炭および廃プラスチックのうちの少なくとも一つであることが好ましい。
【００１３】
該固形化成形品は、再生可能エネルギーの産業、農業草本類飼料ロッド、農業肥料ロッドおよび化学工業の原料となる物質の抽出の使用に供し、再生可能エネルギーがバイオマス燃料であることが好ましい。
【００１４】
該固形化成形機は、ホモミキサーと、柔軟に調節できるシュートと、絡み合い架橋・静電気による凝集を防止するマルチスクリュー式定量搬送装置とＰＬＣ接続の検出器・駆動器とを含むことが好ましい。
【００１５】
該固形化成形機は耐振動・高剛性構造設計の固形化成形構造を含み、前記耐振動・高剛性構造が耐振動、省エネ、耐摩耗であり、前記耐振動・高剛性構造が粒径・含水率において異なる原料供給源に対応することができ、前記固形化成形構造が、その温度制御・耐摩耗性のある成形円錐筒と延伸円錐筒、耐摩耗材質を有する両側スクリュー式原料供給システム、省エネの偏心クランクピストン推進システム、転がり軸受、ダブルフライホイール式安定システム、高耐衝撃と耐摩耗の衝撃シャフト、自動定温冷却潤滑システム、材料払出冷却システム、製品を寸法変更しかつスライス状に形成する切断システム、原料供給と製品品質と生産能力に合わせて最適化を調整するプログラマブルロジックコントローラを利用することが好ましい。
【００１６】
該移動式コンテナはインバータ制御式搬送スクリューを更に含み、前記インバータ制御式搬送スクリューにより副原料を該固形化成形機内に搬送し、且つ副原料と、該原料貯蔵供給機で搬送する原料とを混ぜてから、混合した原料を該固形化成形機で押出成形して固形化成形品を製造することが好ましい。
【００１７】
該副原料は、炭酸カルシウム、木質、鉱物粉体添加物、製紙工場の廃プラスチック、ボイラースラグ凝集と腐食を防止する化学薬剤、バイオ助燃剤、摂生用途天然芳香材および肥料成分のうちの少なくとも一つを含み、前記木質は粉石炭および泥炭のうちの少なくとも一つである。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本考案の固形化成形品製造の自動化システムを示すブロック図である。
【図２】本考案の固形化成形品製造方法を示すフローチャートである。
【図３】固形化成形機の構造を示す模式図である。
【図４】原料貯蔵供給機の材料払出制御システムを示す模式図である。
【図５】製品出口でのライン上にある切断・打錠機を示す模式図である。
【考案を実施するための形態】
【００１９】
本考案は、本考案の好ましい実施例を含む添付図面を参照して十分記述するが、ここで記述する前に当業者は、本文中に記述する考案を修正するとともに、本考案の効果を得ることができることは理解すべきである。よって、上記の記述は当業者にとって幅広い開示で、且つその内容によって、本考案を何等限定的に解釈されるものではないことが、理解されるべきである。
【００２０】
図１を参照すると、本考案の固形化成形品を製作する自動化システムを示すブロック図である。本考案の固形化成形品製造の自動化システムは、バイオマス固形成形物の供給源とする原料を有し、該原料を貯蔵するための原料タンクを更に設けることができる原料産地１と、該原料を粉砕処理するための粉砕機２と、該粉砕機２、コンテナ内に設置される選別機４、原料貯蔵供給機５及び固形化成形機６をインターロック制御し、異なる原料の特性について異なる程度の粉砕処理を行う、ＰＬＣとすることができるコントローラ３と、粉砕処理後の原料を選別することでバイオマス固形物に適する寸法を有する原料を選択するための選別機４と、選別後の原料を貯蔵し、分散と定量的に添加するための原料貯蔵供給機５と、該原料貯蔵供給機５内の選別後原料を押出成形することによりバイオマス固形化成形物を製造するための固形化成形機６と、該原料を該原料産地１から該粉砕機２、該選別機４、該原料貯蔵供給機５を経由して該固形化成形機６まで搬送することで全自動化操業システムを形成するための複数のコンベア７、８、９、１０と、を含む。該コンベア７は、該原料産地１内の原料を粉砕機２まで搬送する。該コンベア８は、該粉砕機２で粉砕処理した後の原料を該選別機４まで搬送する。該コンベア９は、該選別機４で選別した後の原料を該原料貯蔵供給機５まで搬送する。該コンベア１０は、該原料貯蔵供給機５内に貯蔵した原料を該固形化成形機６まで搬送することで、該固形化成形機６でのバイオマス固形化成形物の製造に供する。該粉砕機２、該コントローラ３、該選別機４、該儲供料給機５、該固形化成形機６及び該コンベア７、８、９、１０等は、いずれも移動式コンテナ１１内に設置される。該移動式コンテナ１１は、該原料産地１（例えば田んぼ、林地、川岸地等）まで移動し、且つバイオマス固形化成形物を製造するシステム設備と発電システムの載置に用いられ、且つ該移動式コンテナ１１は耐振動のものとする。
【００２１】
引き続き図１を参照しながら説明する。該移動式コンテナ１１はインバータ制御式搬送スクリュー１３を更に含むことが好ましく、インバータ制御式搬送スクリュー１３により副原料１４を該固形化成形機６内に搬送し、且つ副原料１４と、該原料貯蔵供給機５で該固形化成形機６内に搬送する原料とを混ぜてから、混ぜた原料を更に該固形化成形機６で押出成形して固形化成形品を製造する。該副原料１４は、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、木質、鉱物粉体添加物、製紙工場の廃プラスチック、ボイラースラグ凝集と腐食を防止する化学薬剤、バイオ助燃剤、摂生用途天然芳香材および肥料成分のうちの少なくとも一つを含み、前記木質は粉石炭および泥炭のうちの少なくとも一つである。
【００２２】
該原料産地１の原料の含水率は３０％以下とする。例えば、該原料産地１の原料はイネ科植物の茎と葉のうちの少なくとも一つを含み、イネ科植物の茎は稲茎、トウモロコシ茎、クワ茎、綿の茎、ゴマの茎および麻の茎のうちの少なくとも一つである。或いは食品工場の残渣であり、サトウキビくず、コーヒー粕、パーム搾油後の空果房、パームオイル残渣、豆かすおよびお茶かすのうちの少なくとも一つである。或いは製紙工場の残渣と紡績工場の残渣と、繊維素や半繊維素、木質素等を豊富に含むバイオマス原料とのうちの少なくとも一つであり、当該バイオマス原料は林地の枝木や枯葉、更新木等のうちの少なくとも一つである。若しくは処理後の非繊維性原料、可塑性原料および加熱成形できる木質炭のうちの少なくとも一つである。これらの原料は低質炭、泥炭および廃プラスチックのうちの少なくとも一つである。
【００２３】
本考案の固形化成形品製造の自動化システムの全ライン生産能力は、１時間あたり１００〜２０００キログラムの生産能力別によって２４時間連続運転できる。原料の長さ＜３０ｍｍ、直径＜５ｍｍ、水分＜３０％という場合に、固形化成形機の動力が４５〜５０ｋｗｈ／ｔの状態に制御されれば、いずれもドイツＤＩＮ規格成形燃料ロッドの品質基準に達成でき、その圧縮比、密度および発熱量のアップは下記表の通りとする。
【００２４】
【表１】
0003196582.tif 000003
図２を参照すると、本考案の固形化成形品製造方法を示すフローチャートである。本考案のバイオマス固形化成形品製造方法は、以下の工程を含む。
【００２５】
マンマシンによる原料の選択：該機器は、異なる各種の原料について異なる作業パラメータの修正を行うことができ、ＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）コンピュータのマンマシンインターフェースによって原料と完成品の品質特性と作業パラメータを手作業或いは自動でファイル作成した後、次回再度この条件によって異なる原料の生産パラメータの修正を行うことができる。
【００２６】
ＰＬＣは、多くのオンラインパラメータで自動制御するものであり、パラメータとして原料組成や含水率、モータ電流、モータ回転数、成形円錐金型のテーパー、成形円錐金型温度、成形機油温、オンライン生産量、作業安全設定値等が挙げられる。また、ＰＬＣは電流、原料および原料供給のパラメータに基づいて比例・積分・微分の各種演算とインターロック安定化制御を行うことで、システムによる生産を、安全で最適化された生産能力と品質状態に永続的に維持させる。また、ＰＬＣは成形機の累計使用時間数に基づいて各作動パラメータと生産能力を自動調整して、成形機の作業と品質を安定させると共に定期保守の根拠を提供することで、生産された固形物の品質を確保し、製造工程偏差の不良率と生産量への影響を低減し、且つバイオマス固形化成形機の全ラインを自動化製造工程作業にさせ、無人状態でも永続的に最高生産能力の最適な作業状態にある。
【００２７】
粉砕：該粉砕機２により異なる原料について異なる程度の粉砕処理を行い、更にその中に含まれる不純物を除去する。
選別：該選別機４により上記粉砕処理した後の原料について選別作業を行うことで、固形化成形物の製造に適合する寸法を有する原料を選択し、また該原料貯蔵供給機５の中に貯蔵する。
【００２８】
固形化成形：該原料貯蔵供給機５内に貯蔵した原料を使用し、また該固形化成形機６によって原料を押出して固形化成形物を製造して農業、工業の再加工或いは一般家庭用の暖房と工業用蒸気、発電に提供する。
【００２９】
本考案で製造した固形化成形品の寸法は、直径５５〜１１０ｍｍ、長さ２０ｍｍ以上とすることができ、且つ顧客の要求に応じて必要な寸法の円形又は方形の柱状物に切断或いは直径２０〜５０ｍｍの丸い薄片と１／４、１／６円弧片又は一般直径が１０ｍｍ〜３０ｍｍの円柱形小粒のペレットとして打ち、製品の密度は目標用途と原料特性によって０．８〜１．３ｇ／ｃｍ３に制御し、原料／製品の圧縮比が少なくとも５．５〜６．７で、生産能力が１時間あたり１００〜２０００ｋｇに達することができる。
【００３０】
図３を参照すると、本考案の固形化成形機の構造を示す模式図である。該固形化成形機６は特殊成形円錐筒６１、比容積が低い原料源専用の両側スクリュー式原料供給システム６２、省エネ偏心クランクピストン推進システム６３、ダブルフライホイール式安定加力システム６４および高耐衝撃のインパクトシャフト６５と、を含む。
【００３１】
成形円錐筒６１はテーパーが１〜５度にあり、前端直筒管が型保持ゾーンで、十分な摩擦力と成形温度制御ゾーンを提供し、成形円錐筒６１の熱膨張係数が１．２E−6／℃以下で、耐摩耗、長寿命という特性を持つ高強度特殊鋼材を使用する。高水分含有量の原料又は成形しにくい原料の時、温度制御される特殊テーパー設計のある延伸円錐筒により、製品の高温成形下の滑潤性を向上し、蒸気の爆発による製品の亀裂或いはウロコ状現象を防止できる。
【００３２】
両側スクリュー式原料供給システム６２については、農業廃棄物の大半は比容積が低い材料で、単口から供給する場合、供給の不均一或いは詰まりが起きやすいため、該両側スクリュー式原料供給システム６２により直接に成形指定ゾーンまで送り、予め原料を押出して緻密化させることで成形前の事前密度を高める。
【００３３】
省エネ偏心クランクピストン推進システム６３は偏心クランクの旋回運動を利用してインパクトシャフトの往復運動をさせ、且つ偏心クランクシャフト上に特殊固定構造の耐高圧、低摩耗特殊転がり軸受と潤滑システムを取り付け、加圧或いは振動による軸受の緩みや損傷を防止する。
【００３４】
ダブルフライホイール式安定加力システム６４については、本考案の固形化成形機の成形衝撃の反作用力が非常に大きいため、毎回ピストン成形動作が極めて大きな振動を起こし、ダブルフライホイールにより成形機が安定し且つ振動が低減され、且つフライホイールの慣性モーメントを利用してフライホイール回転変動係数を減少し、瞬間的な衝撃力を増加する。
【００３５】
インパクトシャフト６５については精密計算を経て必要な長さだけ押し出されることで、省エネの衝突深さの要求を満たし、本体が特殊高剛性材質で構成され、衝突面が単軸と多軸フランジ設計に分かれ、且つ衝突面に特殊材質の表面電気めっきを施すことで硬度を強化する。
【００３６】
ピストンプレス式固形化成形機の成形は、ピストンの迅速な往復運動によって実現し、ピストン付近の内部原料が１５０〜２６０℃の高温で、原料を軟らかくしてから冷却することによって固形化成形する。機械式プレス固形化成形機は、フライホイールに蓄積されるエネルギーを利用してプレスピストンを駆動する。このモデルの固形化成形機は往復運動性を十分利用し、ダブルクランク同軸方式でフライホイールの回転一周で２回のピストン運動を駆動し、生産量をアップする。ピストン室は、両側原料供給システムを採用し、比容積が小さいバイオマスのために設計される。ダブルフライホイールの質量は、プレスの変動係数を減らすために設計され、且つ精密な伝動構造に合うように設計されたことで、軸受の振動負荷を大幅に削減して、原料が容易に達成できる長さ３０ｍｍ以内の粗粉砕状態において固形化成形して使用できる。バイオマス原料のために設計された両側原料供給システムによれば、成形部材の摩耗が著しいという従来の問題点を改善し、且つ成形物の密度品質が基準に達し、生産量が経済的規模に達する。プレスピストンの特殊金属配合は、強力な耐衝撃性を提供し、ピストンの原料衝突ゾーンは更に特殊表面塗膜処理が施されて、表面硬度を高めて寿命を延ばす。ダブルフライホイール式システムが振動負荷を相殺するため、機器運転の安定性が良好となる。よって、地面台座の設置が必要なくなり、移動式コンテナに取り付けることができ、騒音が小さくて潤滑油の汚染も軽微なものとなる。
【００３７】
該固形化成形機６の特長は、以下に説明する。
１．成形機は、一体型溶接を採用し、且つ完全に内部の残留応力を除去するため、焼鈍処理を経て、超高剛性成形機となり、大幅にプレス時振動の発生を減らすことができ、且つボディ内で完璧な動的釣合機構を備え、長期間の使用状態においてもスライドと金型間の高速往復滑走の寿命と精度を確保できる。
【００３８】
２．機構はコネクティングロッド、クランクシャフト、スライドおよびエネルギー蓄積フライホイールを連結するために、高剛性駆動軸を使用する。フライホイールを利用してスライドの高速プレス下で発生した動的エネルギーを吸収し、スライドの動作を高速原料供給動作に完璧に合わせることができる。
【００３９】
３．精密な合金鋼製クランクシャフトは、熱処理を通じて表面硬化を達し、こうすることで材料の外部が硬く、内部が軟らかい特徴となり、耐摩耗性が必要であるが振動吸収も必要とする機械環境要求を満たし、特殊設計された転がり軸受を通じてクランクシャフト両端のスパンを支持・連結し、大きな偏心負荷に確実に耐えられることができる。
【００４０】
４．緻密に設計されたトグル連結機構と特殊転がり軸受は、異なる熱ひずみで派生する隙間変化を効果的に除去でき、またクランクシャフトの回転やプレス時に発生する前後方向の負荷抵抗力を強化できる。
【００４１】
５．金型とスライダの設計は、特殊合金材料で製造され、防振効率及び機械安定性の最適な組合わせを提供し、寿命周期が長く、且つ優れた耐摩耗性及び潤滑放熱性を持っている。
【００４２】
６．精密なフィーダ機構は、分離式設計が採用され、高価な耐摩耗材料が適切な箇所に使用されるため、製造コストが削減され、また、摩耗後簡単に分解してから特殊溶接材で溶接された後で再利用できるため、備品の在庫量を減らして生産コストを削減する。
【００４３】
７．自ら振動を吸収できる構造体設計であるため、防振と位置決め補強された移動式コンテナ基台に取り付けて自動連続作業に供することができる。
８．特殊構造設計の固形化成形システムで、顧客の使用するバイオマス材料のニーズが異なる時（燃焼システム、密度の要求が異なるため、寸法の長さや品質と成形金型のテーパーのニーズも各々異なる）、よって特に固形化成形システム設備のモジュール化を設計し、モジュールの交換を通じて顧客の各種バイオマス原料、燃焼方式、密度、寸法、コスト及び生産量に対するニーズを満たす。
【００４４】
図４を参照すると、原料貯蔵供給機の材料払出制御システムを示す模式図である。固形化成形機６の原料供給安定性を均一に制御するため、原料貯蔵ゾーンにおいてホモミキサー５２を備えて、貯蔵された原料を該原料貯蔵供給機５に分散させる（該原料貯蔵供給機５は多軸分散機とすることが好ましい）ことで、凝集粒子長短繊維の絡み合い・架橋による凝集粒子の詰まりを防止し、また材料性質の変化によってスクリュー回転数が周波数変換設計を採用して、固形化成形機６の生産能力と繊維性質が異なるという変化に対し柔軟的に対応できる。出口側に多機能スクリュー制御裝置５１が設けられ、プログラマブルコントローラで固形化成形機６の処理速度と均一な原料供給の制御を補助する。
【００４５】
図５を参照すると、製品出口のライン上にある切断・打錠機を示す模式図である。該切断・打錠機１２は、ライン上の払出される製品に上方から直接接触する歯状ラチェット１２１と、ばね圧調整式ばね１２２と落差式シュート１２３からなり、固形化成形機６から払い出された材料の衝撃摺動力を介して該歯状ラチェット１２１を駆動して製品を加圧と切断するもので、任意の他の動力の必要がない。該歯状ラチェット１２１は、軸方向偏心調整できる。その長さは該歯状ラチェット１２１の直径と圧力によって調整できる。出口のライン上にある切断・打錠機１２は、顧客の長さや品質に対するニーズによって適切な調整を行うことができる。
【００４６】
本考案の固形化成形品を製造するシステム、設備と方法の利点・特長は、以下の通りとする。
１．原料の供給は非常に柔軟性があり、異なる原料によってその安定した原料供給と管理システムを調整できる。任意の繊維素、木質素が豊富に含まれるバイオマス原料或いは熱可塑性のあるプラスチック又は木質炭の原料は、長さ＜３０ｍｍと直径＜５ｍｍまで粉砕し、水分が８〜３０％（含水率）となるように制御すれば、作業を行うことができる。灰成分と石蝋質が豊富に含まれる籾殻、稲わら、泥炭、低質炭等の原料でも、選別を経た後は微細粉体研磨機により２ｍｍ以下まで処理する必要がなく、固形化成形して１〜１．３g/cm3の密度に達成できるため、極めて多くのエネルギー消費を節約できる。
【００４７】
２．野外可動式自動化加工を行うために、全ライン上の成形機、制御と給電システム及び品質管理計器は、いずれも耐振動コンテナ内に入れることができる。
３．バイオマス燃料の固形化成形機は、超高引張剛性構造と耐高衝撃軸受とその固定の構造設計を採用でき、また特殊耐摩耗合金で成形された円錐状鋳造型からなる。
【００４８】
４．一般の木質素が豊富に含まれる農産物は、いずれも任意の結合剤或いは薬品を添加する必要がなくても安定してドイツＤＩＮ規格の燃料ロッド基準を満たすことができる。
５．ニーズに応じて例えばＣａＣＯ３や粉石炭、泥炭等の木質、鉱物粉体添加物、製紙工場の廃プラスチック、ボイラースラグ凝集と腐食を防止する化学薬剤、バイオ助燃剤、摂生用途天然芳香材等を添加してバイオマスの固形化品の使用に供することができる。またバイオマス廃材において肥料成分を添加して農業肥料ロッドの生産に供することもできる牧畜飼料又は農業・工業用成形固化品の生産にも利用できる。
【００４９】
６．全製造工程は、コンピュータにより全自動で制御され、１時間あたり１００〜２０００キログラムの高生産能力での品質を安定させ、固形化後体積と燃焼発熱量を改善し、労働力を節約し、人員の作業安全を守ると共に機器運転の安全性管理に配慮することで、定時修理と保守のニーズに供する。
【００５０】
７．従来の固形化成形機の動力が大きく、振動が大きく、損耗が極めて大きいにも係らず、製品の密度が低く、品質が不安定で、生産量が低く、季節性原料の極めて大きな貯蔵スペースが必要であり、事前処理設備の要求が煩雑であったという欠点を克服した。
【００５１】
８．成形機は、最大生産能力の下で直径５５〜１１０ｍｍ、長さ２０ｍｍ以上之の任意の円柱形、四角柱形固形物或いは円盤形固形物又は１／４、１／６円弧状固形片若しくは直径１０〜３０ｍｍの円柱形のペレットを生産でき、工業ボイラーの特性によって柔軟に対応できる。
【００５２】
本考案のさまざまな修正及び変更を、本考案の後記実用新案登録請求の範囲と精神とから外れることなく実施できることは、当業者には明白であろう。また、本考案は、ここに明らかにされた具体的な実施態様に限定されるものではないと理解されるべきである。
【符号の説明】
【００５３】
１          原料産地
２          粉砕機
３          コントローラ
４          選別機
５          原料貯蔵供給機
６          固形化成形機
７、８、９、１０          コンベア
１１          移動式コンテナ
１２          切断打錠機
１３          インバータ制御式搬送スクリュー
１４          副原料
５１          スクリュー制御裝置
５２          ホモミキサー
６１          特殊成形円錐筒
６２          両側スクリュー式原料供給システム
６３          省エネの偏心クランクピストン推進システム
６４          ダブルフライホイール式安定加力システム
６５          高耐衝撃のインパクトシャフト
１２１          歯状ラチェット
１２２          ばね圧調整式ばね
１２３          落差式シュート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年10月6日(2014.10.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
原料を有する原料産地と、製造用システム設備と発電システムが載置されて、前記原料産地で生産された原料を処理するための前記原料産地まで移動する移動式コンテナと、を含む固形化成形品製造の自動化システムであって、前記移動式コンテナは、
前記原料を粉砕処理するための粉砕機と、
粉砕処理後の原料を選別することで、燃料ロッドの製造に適する寸法と品質を有する原料を選択するための選別機と、
選別後の原料を貯蔵すると共に安定的かつ均質に供給するための原料貯蔵供給機と、
前記原料貯蔵供給機から送出された原料を押出成形することによって固形化成形品を製造する固形化成形機と、
前記原料を前記原料産地から前記粉砕機、前記選別機、前記原料貯蔵供給機を経由して前記固形化成形機まで搬送することで全自動化の操業システムを形成するための複数のコンベアと、
前記粉砕機、前記原料貯蔵供給機及び、前記固形化成形機を制御し、異なる原料の特性について異なる程度の連絡と調整処理を行うためのＰＬＣと、を含むことを特徴とする固形化成形品製造の自動化システム。
【請求項２】
前記原料産地の原料の含水率は、３０％以下とすることを特徴とする請求項１に記載の固形化成形品製造の自動化システム。
【請求項３】
前記原料産地の原料はイネ科植物の茎と葉のうちの少なくとも一つを含み、前記イネ科植物の茎は稲茎、トウモロコシ茎、クワ茎、綿の茎、ゴマの茎および麻の茎のうちの少なくとも一つであることを特徴とする請求項２に記載の固形化成形品製造の自動化システム。
【請求項４】
前記原料産地の原料は食品工場の残渣を含み、前記残渣はサトウキビくず、コーヒー粕、パーム搾油後の空果房、パームオイル残渣、豆かすおよびお茶かすのうちの少なくとも一つであることを特徴とする請求項２に記載の固形化成形品製造の自動化システム。
【請求項５】
前記原料産地の原料は、製紙工場或いは紡績工場の残渣または、繊維素、半繊維素または木質素を豊富に含むバイオマス原料を包括し、前記バイオマス原料が林地の枝木、枯葉および更新木のうちの少なくとも一つであることを特徴とする請求項２に記載の固形化成形品製造の自動化システム。
【請求項６】
該原料産地の原料は、事前処理後の非繊維性原料、可塑性原料および加熱成形できる木質炭のうちの少なくとも一つを含み、これらの原料が低質炭、泥炭および廃プラスチックのうちの少なくとも一つであることを特徴とする請求項２に記載の固形化成形品製造の自動化システム。
【請求項７】
前記固形化成形品は、再生可能エネルギーの産業、農業草本類飼料ロッド、農業肥料ロッドおよび化学工業の原料となる物質の抽出の使用に供し、再生可能エネルギーがバイオマス燃料であることを特徴とする請求項１に記載の固形化成形品製造の自動化システム。
【請求項８】
前記固形化成形機は、ホモミキサーと、柔軟に調節できるシュートと、絡み合い架橋・静電気による凝集を防止するマルチスクリユー式定量搬送装置とＰＬＣ接続の検出器・駆動器と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の固形化成形品製造の自動化システム。
【請求項９】
前記固形化成形機は耐振動・高剛性構造設計の固形化成形構造を含み、前記耐振動・高剛性構造が耐振動、省エネ、耐摩耗であり、前記耐振動・高剛性構造が粒径・含水率において異なる原料供給源に対応することができ、前記固形化成形構造が、その温度制御・耐摩耗性のある成形円錐筒と延伸円錐筒、耐摩耗材質を有する両側スクリュー式原料供給システム、省エネの偏心クランクピストン推進システム、転がり軸受、ダブルフライホイール式安定システム、高耐衝撃と耐摩耗の衝撃シャフト、自動定温冷却潤滑システム、材料払出冷却システム、製品を寸法変更しかつスライス状に形成する切断システム、原料供給と製品品質と生産能力に合わせて最適化を調整するプログラマブルロジックコントローラを利用することを特徴とする請求項１に記載の固形化成形品製造の自動化システム。
【請求項１０】
該移動式コンテナはインバータ制御式搬送スクリューを更に含み、前記インバータ制御式搬送スクリューにより副原料を該固形化成形機内に搬送し、且つ副原料と、該原料貯蔵供給機で搬送する原料と混ぜてから、混合した原料を該固形化成形機で押出成形して固形化成形品を製造することを特徴とする請求項1に記載の固形化成形品製造の自動化システム。
【請求項１１】
前記副原料は、炭酸カルシウム、木質、鉱物粉体添加物、製紙工場の廃プラスチック、ボイラースラグ凝集と腐食を防止する化学薬剤、バイオ助燃剤、摂生用途天然芳香材および肥料成分のうちの少なくとも一つを含み、前記木質が粉石炭および泥炭のうちの少なくとも一つであることを特徴とする請求項１０に記載の固形化成形品製造の自動化システム。
【手続補正書】
【提出日】平成27年1月23日(2015.1.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
製造用システム設備と発電システムが載置されて、原料産地で生産された原料を処理するための前記原料産地まで移動する移動式コンテナと、を含む固形化成形品製造の自動化システムであって、前記移動式コンテナは、
前記原料を粉砕処理するための粉砕機と、
粉砕処理後の原料を選別することで、燃料ロッドの製造に適する寸法と品質を有する原料を選択するための選別機と、
選別後の原料を貯蔵すると共に安定的かつ均質に供給するための原料貯蔵供給機と、
前記原料貯蔵供給機から送出された原料を押出成形することによって固形化成形品を製造する固形化成形機と、
前記原料を前記原料産地から前記粉砕機、前記選別機、前記原料貯蔵供給機を経由して前記固形化成形機まで搬送することで全自動化の操業システムを形成するための複数のコンベアと、
前記粉砕機、前記原料貯蔵供給機及び、前記固形化成形機を制御し、異なる原料の特性について異なる程度の連絡と調整処理を行うためのＰＬＣと、を含むことを特徴とする固形化成形品製造の自動化システム。
【請求項２】
前記原料産地の原料の含水率は、３０％以下とすることを特徴とする請求項１に記載の固形化成形品製造の自動化システム。
【請求項３】
前記原料産地の原料はイネ科植物の茎と葉のうちの少なくとも一つを含み、前記イネ科植物の茎は稲茎、トウモロコシ茎、クワ茎、綿の茎、ゴマの茎および麻の茎のうちの少なくとも一つであることを特徴とする請求項２に記載の固形化成形品製造の自動化システム。
【請求項４】
前記原料産地の原料は食品工場の残渣を含み、前記残渣はサトウキビくず、コーヒー粕、パーム搾油後の空果房、パームオイル残渣、豆かすおよびお茶かすのうちの少なくとも一つであることを特徴とする請求項２に記載の固形化成形品製造の自動化システム。
【請求項５】
前記原料産地の原料は、製紙工場或いは紡績工場の残渣または、繊維素、半繊維素または木質素を豊富に含むバイオマス原料を包括し、前記バイオマス原料が林地の枝木、枯葉および更新木のうちの少なくとも一つであることを特徴とする請求項２に記載の固形化成形品製造の自動化システム。
【請求項６】
該原料産地の原料は、事前処理後の非繊維性原料、可塑性原料および加熱成形できる木質炭のうちの少なくとも一つを含み、これらの原料が低質炭、泥炭および廃プラスチックのうちの少なくとも一つであることを特徴とする請求項２に記載の固形化成形品製造の自動化システム。
【請求項７】
前記固形化成形品は、再生可能エネルギーの産業、農業草本類飼料ロッド、農業肥料ロッドおよび化学工業の原料となる物質の抽出の使用に供し、再生可能エネルギーがバイオマス燃料であることを特徴とする請求項１に記載の固形化成形品製造の自動化システム。
【請求項８】
前記固形化成形機は、ホモミキサーと、柔軟に調節できるシュートと、絡み合い架橋・静電気による凝集を防止するマルチスクリユー式定量搬送装置とＰＬＣ接続の検出器・駆動器と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の固形化成形品製造の自動化システム。
【請求項９】
前記固形化成形機は耐振動・高剛性構造設計の固形化成形構造を含み、前記耐振動・高剛性構造が耐振動、省エネ、耐摩耗であり、前記耐振動・高剛性構造が粒径・含水率において異なる原料供給源に対応することができ、前記固形化成形構造が、その温度制御・耐摩耗性のある成形円錐筒と延伸円錐筒、耐摩耗材質を有する両側スクリュー式原料供給システム、省エネの偏心クランクピストン推進システム、転がり軸受、ダブルフライホイール式安定システム、高耐衝撃と耐摩耗の衝撃シャフト、自動定温冷却潤滑システム、材料払出冷却システム、製品を寸法変更しかつスライス状に形成する切断システム、原料供給と製品品質と生産能力に合わせて最適化を調整するプログラマブルロジックコントローラを利用することを特徴とする請求項１に記載の固形化成形品製造の自動化システム。
【請求項１０】
該移動式コンテナはインバータ制御式搬送スクリューを更に含み、前記インバータ制御式搬送スクリューにより副原料を該固形化成形機内に搬送し、且つ副原料と、該原料貯蔵供給機で搬送する原料と混ぜてから、混合した原料を該固形化成形機で押出成形して固形化成形品を製造することを特徴とする請求項1に記載の固形化成形品製造の自動化システム。
【請求項１１】
前記副原料は、炭酸カルシウム、木質、鉱物粉体添加物、製紙工場の廃プラスチック、ボイラースラグ凝集と腐食を防止する化学薬剤、バイオ助燃剤、摂生用途天然芳香材および肥料成分のうちの少なくとも一つを含み、前記木質が粉石炭および泥炭のうちの少なくとも一つであることを特徴とする請求項１０に記載の固形化成形品製造の自動化システム。