(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固形バイオマスの素片に加温した油を吹き付けて、前記固形バイオマスの素片に前記油を浸透させる吹付工程と、
前記油が浸透した前記固形バイオマスの素片の表面を樹脂で被覆する工程と、
前記表面を樹脂で被覆した前記固形バイオマスの素片を圧縮成形することにより、固形燃料を生成する成形工程と、
を含む固形燃料の製造方法。
【請求項４】
前記吹付工程は、前記固形バイオマスの素片を、その配置が変化するように動かし、動かされた前記固形バイオマスの素片に前記加温した油を吹き付けて、前記固形バイオマスの素片に前記油を浸透させる工程を含む請求項１記載の固形燃料の製造方法。
【請求項５】
前記吹付工程は、前記固形バイオマスの素片を撹拌しながら、前記加温した油を吹き付け、前記固形バイオマスの素片に前記油を浸透させる工程を含む請求項１又は４記載の固形燃料の製造方法。
【請求項６】
前記固形バイオマスに対する前記油の浸透を促進する促進剤を、前記固形バイオマスに添加する工程
を更に含む請求項１、４、５のいずれか一項記載の固形燃料の製造方法。
【請求項８】
前記吹付工程は、前記油の吹き付けを制御することによって、前記固形燃料の燃焼温度が１０００℃〜１２００℃の範囲に収まるように、前記固形バイオマスに対する前記油の浸透量を制御する工程を含む請求項１、４〜６のいずれか一項記載の固形燃料の製造方法。
【請求項９】
前記固形バイオマスは、木質系及び非木質系の少なくとも一方を含む植物系バイオマスであり、前記油は、植物油である請求項１、４〜６、８のいずれか一項記載の固形燃料の製造方法。
【請求項１０】
前記吹付工程は、前記植物系バイオマスにおける前記植物油の含有率が５重量％〜３５重量％の範囲に収まるように、前記植物系バイオマスに対する前記植物油の浸透量を制御する工程を含む請求項９記載の固形燃料の製造方法。
【請求項１１】
前記吹付工程は、前記植物系バイオマスに対する前記植物油の重量比が３０％以下となるように、前記植物系バイオマスに対する前記植物油の浸透量を制御する工程を含む請求項９記載の固形燃料の製造方法。
【請求項１２】
前記吹付工程では、前記固形バイオマスの含水比が小さい程、吹付量が大きくなるように、前記固形バイオマスの素片に前記油が吹き付けられる請求項１、４〜６、８〜１１のいずれか一項記載の固形燃料の製造方法。
【請求項１３】
固形バイオマスの素片に加温した油を吹き付けて、前記固形バイオマスの素片に前記油を浸透させる吹付装置と、
前記油が浸透した前記固形バイオマスの素片の表面を樹脂で被覆する処理装置と、
前記表面を樹脂で被覆された前記固形バイオマスの素片を圧縮成形することにより、固形燃料を生成する成形装置と、
を備える固形燃料製造システム。
【請求項１４】
固形燃料であって、
固形バイオマスの素片と、
前記固形バイオマスの素片に浸透した油と、
前記固形バイオマスの素片の表面を被覆した樹脂と、を有し、
前記固形燃料は、前記油が浸透した前記固形バイオマスの素片の圧縮成形体であり、
加温した前記油を吹き付けて、前記固形バイオマスの素片に前記油を浸透させたことを特徴とする固形燃料。
【請求項１５】
前記固形燃料は、前記油が浸透した前記固形バイオマスの素片の圧縮成形体であり、前記固形バイオマスにおける前記油の浸透量は、前記固形燃料の燃焼温度が１０００℃〜１２００℃の範囲に収まる量である請求項１４に記載の固形燃料。
【請求項１６】
前記バイオマスの素片は、木質系及び非木質系の少なくとも一方を含む植物系バイオマスの素片であり、
前記油は植物油であり、
前記固形燃料は、前記植物油が浸透した前記植物系バイオマスの素片の圧縮成形体であり、前記植物系バイオマスにおける前記植物油の含有率は、５重量％〜３５重量％の範囲内にある請求項１４に記載の固形燃料。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本国際出願は、２０１７年１月２３日に日本国特許庁に出願された日本国特許出願第２０１７−００９５７３号に基づく優先権を主張するものであり、日本国特許出願第２０１７−００９５７３号の全内容を参照により本国際出願に援用する。
【技術分野】
【０００２】
本開示は、固形燃料の製造方法及びシステム、並びに、固形燃料に関する。
【背景技術】
【０００３】
近年、再生可能エネルギー源を用いた発電が注目されている。バイオマス燃料は、再生可能エネルギー源の一つである。バイオマス燃料としては、木質材料と油とを混合して製造される固形燃料が知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭５０−１２９６０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来技術では、タンクに収容された油と接着剤との混合液に木質材料を投入して、木質材料に油を浸透させる。このため、従来技術では、木質材料における油の浸透量を調整することが難しい。【０００６】
そこで、本開示の一側面によれば、油の浸透量を適切に調整して固形燃料を製造可能な方法及び装置を提供できることが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一側面によれば、固形バイオマスの素片に加温した油を吹き付けて、固形バイオマスの素片に油を浸透させる吹付工程と、油が浸透した固形バイオマスの素片を圧縮成形することにより、固形燃料を生成する成形工程と、を含む固形燃料の製造方法が提供される。【０００８】
加温した油の吹き付けによって固形バイオマスの素片に油を浸透させる工程によれば、タンク内の油に固形バイオマスの素片を含浸させる工程よりも、固形バイオマスに対する油の浸透量を適切に調整して固形燃料を製造することができる。例えば、吹付量／吹付速度／吹付時間などのパラメータ調整により、油の浸透量を適切に調整して固形燃料を製造することができる。従って、本開示の一側面に係る固形燃料の製造方法によれば、適切な固形燃料を製造可能である。【０００９】
本開示の別側面によれば、固形燃料の製造方法は、吹付工程前に、固形バイオマスを粉砕することにより固形バイオマスの素片を生成する工程を含んでいてもよい。固形燃料の製造方法は、吹付工程前に、固形バイオマスを乾燥させる工程を含んでいてもよい。乾燥は、固形燃料の燃焼効率を高める他、油の浸透性の向上、及び、油の浸透量の制御に役立つ。一例によれば、乾燥工程では、吹付工程における油の目標浸透量に対応した含水比まで、固形バイオマスが乾燥されてもよい。あるいは、乾燥工程は、目標浸透量が高くなるほど、目標含水比を下げて、目標含水比に到達するまで固形バイオマスを乾燥させる工程を含んでいてもよい。【００１０】
本開示の別側面によれば、吹付工程は、固形バイオマスの素片を、固形バイオマスの素片の配置が変化するように動かす工程を含んでいてもよい。吹付工程は、動かされた固形バイオマスの素片に加温した油を吹き付けて、固形バイオマスの素片に油を浸透させる工程を含んでいてもよい。例えば、吹付工程は、固形バイオマスの素片を撹拌しながら、加温した油を吹き付けて、固形バイオマスの素片に油を浸透させる工程を含んでいてもよい。撹拌を伴う油の吹き付けによれば、固形バイオマスの素片に、均等に油を浸透させることができる。【００１１】
本開示の別側面によれば、固形燃料の製造方法は、固形バイオマスに対する油の浸透を促進する促進剤を固形バイオマスに添加する工程を含んでいてもよい。促進剤の例には、界面活性剤が含まれ得る。促進剤は、吹付工程における油の浸透性向上に役立つ。【００１２】
本開示の別側面によれば、固形燃料の製造方法は、油が浸透した固形バイオマスの素片に樹脂を添加する工程を更に含んでいてもよい。成形工程は、樹脂が添加された固形バイオマスの素片を圧縮成形することにより、固形燃料を生成する工程を含んでいてもよい。【００１３】
一例によれば、樹脂は、圧縮成形後の固形燃料の形状保持に役立つ。樹脂は、固形燃料の保管時及び運搬時には融解せずに固体であるような融点を有する樹脂であってもよい。
吹付工程は、油の吹き付けを制御することによって、固形バイオマスに対する油の浸透量を制御する工程を含んでいてもよい。成形工程は、油の浸透量が制御された固形バイオマスを圧縮成形することにより、固形燃料を生成する工程を含んでいてもよい。【００１４】
吹付工程は、固形燃料の燃焼温度が１０００℃〜１２００℃の範囲に収まるように、固形バイオマスにおける油の浸透量を制御する工程を含んでいてもよい。小規模なバイオマスボイラーは、約１０００℃〜１２００℃の燃焼温度を想定している。従って、上記吹付工程を含む固形燃料の製造方法によれば、小規模なバイオマスボイラーにて使用可能な固形燃料を製造することができる。【００１５】
上述の固形バイオマスは、植物系バイオマスであってもよい。植物系バイオマスは、木質系バイオマス及び非木質系バイオマスの少なくとも一方を含む。木質系バイオマスの例には、林地残材及び製材端材が含まれる。非木質系バイオマスの例には、籾殻及び椰子殻が含まれる。油は、例えばパーム油やココナッツ油等の植物油であってもよい。【００１６】
吹付工程は、植物系バイオマスにおける植物油の含有率が５重量％〜３５重量％の範囲に収まるように、植物系バイオマスに対する植物油の浸透量を制御する工程を含んでいてもよい。吹付工程は、植物系バイオマスに対する植物油の重量比が３０％以下となるように、植物系バイオマスに対する植物油の浸透量を制御する工程を含んでいてもよい。【００１７】
本開示の別側面によれば、吹付工程では、固形バイオマスの含水比が小さい程、吹付量が大きくなるように、固形バイオマスの素片に油が吹き付けられてもよい。
本開示の別側面によれば、固形バイオマスの素片に加温した油を吹き付けて、固形バイオマスの素片に油を浸透させる吹付装置と、油が浸透した固形バイオマスの素片を圧縮成形することにより、固形燃料を生成する成形装置と、を備える固形燃料製造システムが提供されてもよい。固形燃料製造システムは、上述した任意の製造方法によって、固形燃料を製造するように構成され得る。【００１８】
本開示の別側面によれば、固形バイオマスの素片と、固形バイオマスの素片に浸透した油と、を備える固形燃料が提供されてもよい。固形燃料は、油が浸透した固形バイオマスの素片の圧縮成形体であってもよい。固形バイオマスにおける油の浸透量は、固形燃料の燃焼温度が１０００℃〜１２００℃の範囲に収まる量であってもよい。【００１９】
本開示の別側面によれば、木質系及び非木質系の少なくとも一方を含む植物系バイオマスの素片と、植物系バイオマスの素片に浸透した植物油と、を備える固形燃料が提供されてもよい。固形燃料は、植物油が浸透した植物系バイオマスの素片の圧縮成形体であってもよい。植物系バイオマスにおける植物油の含有率は、５重量％〜３５重量％の範囲内にあってもよい。植物系バイオマスに対する植物油の重量比が３０％以下である固形燃料が提供されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、固形燃料製造システムの構成を表すブロック図である。
【図２】図２は、固形燃料の製造プロセスを表すフローチャートである。
【図３】図３は、固形バイオマスに対する油の吹付構成を例示する図である。
【図４】図４は、間欠的な吹付に関する説明図である。
【図５】図５Ａ及び図５Ｂは、重量比対発熱量の関係を表すグラフである。
【図６】図６Ａ及び図６Ｂは、燃焼体が油のみであると仮定したときの単位量当たりの発熱量を表すグラフである。
【図７】図７は、搬送ベルト上に油を吹き付ける変形例を説明した図である。
【符号の説明】
【００２１】
１…固形燃料製造システム、１０…乾燥機、２０…粉砕機、３０…第一処理装置、３１…タンク、３２…撹拌機、３３…吹付装置、３３Ａ，３３Ｂ…吹付機構、３４…加温装置、３５…排出装置、３９…コントローラ、４０…第二処理装置、５０…ペレタイザ、６１…搬送ベルト、６３…吹付装置、６５…機械装置。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下では、本開示の例示的実施形態を、図面を参照しながら説明する。
本実施形態の固形燃料製造システム１は、図１に示すように、乾燥機１０と、粉砕機２０と、第一処理装置３０と、第二処理装置４０と、ペレタイザ５０と、を備える。このシステム１は、図２に示される製造プロセスに従って固形燃料Ｍ３を製造するように構成される。
【００２３】
乾燥機１０は、燃料源として投入される固形バイオマスＭ１を乾燥するように構成される。乾燥は、例えば温風を用いて実行され得る。本実施形態の製造プロセス（図２参照）の第一ステップ（Ｓ１）では、固形バイオマスＭ１が、乾燥機１０により、目標とする含水比、例えば含水比５％まで乾燥される。
【００２４】
乾燥機１０に投入される固形バイオマスＭ１は、木質系バイオマス及び非木質系バイオマスの少なくとも一方を含む植物系バイオマスである。木質系バイオマスの例には、林地残材及び製材端材が含まれ、非木質系バイオマスの例には、椰子殻及び籾殻が含まれる。
【００２５】
具体的に、固形バイオマスＭ１は、粗く粉砕された木材の集合体であってもよいし、生の、半乾燥の、又は、完全に乾燥した野菜類の集合体であってもよいし、籾殻及び椰子殻等の粒の集合体であってもよい。
【００２６】
乾燥機１０により乾燥された固形バイオマスＭ１は、粉砕機２０に投入される。乾燥機１０に投入される前に既に目標とする含水比まで乾燥された固形バイオマスＭ１については、乾燥機１０を介さずに粉砕機２０に投入され得る。
【００２７】
粉砕機２０は、投入された固形バイオマスＭ１を粉砕して、固形バイオマスＭ１の素片を生成するように構成される。ここでいう素片のそれぞれは、物理的、機械的、又は、化学的に分解された固形バイオマスＭ１の一部分、一片、又は、一粒であり得る。固形バイオマスＭ１の素片を生成することは、固形バイオマスＭ１の粉粒体を生成することであってもよい。
【００２８】
図２に示すように、製造プロセスの第二ステップ（Ｓ２）では、粉砕機２０を用いて固形バイオマスＭ１が粉砕される。粉砕された固形バイオマスＭ１の素片に均等に油Ｍ２を浸透させるために、固形バイオマスＭ１は、およそ５ｍｍ以下の素片になるように、破砕され、小片化され、又は粉粒化されるのが好ましい。乾燥及び粉砕を通じて生成された固形バイオマスＭ１の素片は、第一処理装置３０に投入される。別例として、固形バイオマスＭ１は、製造プロセスの第一ステップ（Ｓ１）で粉砕された後、第二ステップ（Ｓ２）で乾燥されてもよい。
【００２９】
第一処理装置３０は、投入された固形バイオマスＭ１の素片に加温した油Ｍ２を吹き付けて、固形バイオマスＭ１の素片に油Ｍ２を浸透させるように構成される。製造プロセスの第三ステップ（Ｓ３）では、固形バイオマスＭ１の素片に加温した油Ｍ２を吹き付けて、固形バイオマスＭ１の素片に油Ｍ２を浸透させる処理が、第一処理装置３０により行われる。第三ステップ（Ｓ３）は、固形バイオマスＭ１の素片を撹拌しながら油Ｍ２を吹き付ける処理、及び、固形バイオマスＭ１における油Ｍ２の浸透量を制御する処理を含む。固形バイオマスＭ１の素片を撹拌することは、固形バイオマスＭ１の素片の配置が変化するように動かすことに対応し、固形バイオマスＭ１の素片への均等な油Ｍ２の浸透に貢献する。
【００３０】
具体的に、第一処理装置３０は、タンク３１と、撹拌機３２と、吹付装置３３と、加温装置３４と、排出装置３５と、コントローラ３９と、を備える。
第一処理装置３０に投入される固形バイオマスＭ１の素片は、タンク３１に収容される。撹拌機３２は、タンク３１に収容された固形バイオマスＭ１の素片を、タンク３１内で撹拌するように構成される。撹拌時には、固形バイオマスＭ１に対して、吹付装置３３から霧状の油Ｍ２が吹き付けられる。吹き付けられる油Ｍ２は、植物油である。植物油の例には、パーム油、ココナッツ油、及び、野菜油が含まれる。油Ｍ２は、複数種類の植物油の組合せであってもよい。
【００３１】
吹付装置３３は、図３に示すように、加温装置３４により加温された油Ｍ２を、タンク３１内で撹拌される固形バイオマスＭ１の素片に吹き付けるように構成される。加温装置３４は、設定温度まで加温した油Ｍ２を、吹付装置３３に提供するように構成される。設定温度は、限定されないが、例えば、６５℃から２００℃までの温度である。加温により油Ｍ２の粘性は下がり、油Ｍ２は、吹付時に均等に飛散する。この吹付及び撹拌によって、固形バイオマスＭ１の素片には、均等に油Ｍ２が浸透する。
【００３２】
油Ｍ２の吹付量は、油Ｍ２を受ける固形バイオマスＭ１の量に応じて調整され得る。吹付量は、更に固形バイオマスＭ１の含水比に応じて調整されてもよい。油Ｍ２は、撹拌される固形バイオマスＭ１に対して連続的に吹き付けられてもよいし、間欠的に吹き付けられてもよい。油Ｍ２は、例えば、３秒から５秒間隔で周期的に吹き付けられてもよい。間欠的な吹付では、図４に示すように、油Ｍ２を噴射する動作と噴射を一時休止する動作が交互に行われるように、吹付装置３３が制御される。
【００３３】
吹付によりタンク３１内で油Ｍ２が浸透した固形バイオマスＭ１の素片は、排出装置３５によりタンク３１から排出され、第二処理装置４０に投入される。
第一処理装置３０のコントローラ３９は、撹拌機３２、吹付装置３３、加温装置３４、及び、排出装置３５を制御するように構成される。具体的に、コントローラ３９は、製造される固形燃料Ｍ３（ペレット）の発電時における燃焼温度が目標温度範囲となるように、撹拌機３２、吹付装置３３、加温装置３４、及び、排出装置３５を制御する。この制御は、油Ｍ２の吹付時間及び単位時間当たりの吹付量、並びに、撹拌時間及び速度の制御を含む。
【００３４】
燃焼温度が目標温度範囲となるように固形燃料Ｍ３を製造するためには、固形バイオマスＭ１における油Ｍ２の浸透量を制御すればよい。コントローラ３９は、固形バイオマスＭ１における油Ｍ２の浸透量が目標温度範囲に対応した量となるように、上記油Ｍ２の吹付時間及び単位時間当たりの吹付量、並びに、撹拌時間及び速度を制御することができる。
【００３５】
小規模なバイオマスボイラーが有する炉の耐熱温度は、２０００℃未満である。従って、固形燃料Ｍ３の燃焼温度は、１０００℃〜１２００℃の範囲にあるのが好ましい。従って、第三ステップ（Ｓ３）では、例えば固形燃料Ｍ３の燃焼温度が１０００℃〜１２００℃の範囲に収まるように、固形バイオマスＭ１における油Ｍ２の浸透量を制御することができる。
【００３６】
第一処理装置３０は、上記油Ｍ２の吹付に関する制御により、固形バイオマスＭ１の素片に、目標温度範囲に対応した量の油Ｍ２が浸透した時点で、当該油Ｍ２の浸透した固形バイオマスＭ１の素片を排出して油浸透後の固形バイオマスＭ１の素片を第二処理装置４０に投入する。
【００３７】
第二処理装置４０は、第一処理装置３０から投入される固形バイオマスＭ１の素片に樹脂を添加して排出するように構成される。製造プロセスの第四ステップ（Ｓ４）では、油Ｍ２が浸透した固形バイオマスＭ１の素片に樹脂を添加する処理が、第二処理装置４０によって行われる。
【００３８】
固形バイオマスＭ１の素片に添加される樹脂は、固形バイオマスＭ１の素片をペレット化する際の、形状保持剤及び接着剤として機能する。具体的に、固形バイオマスＭ１に添加する樹脂には、保管時及び運搬時に当該樹脂が融解しないように、６０℃以上の融点を有する樹脂を用いることができる。例えば、植物性樹脂、特にはセルロースを含む植物性樹脂を、固形バイオマスＭ１の素片に添加する樹脂として用いることができる。
【００３９】
第二処理装置４０は、融解した樹脂と固形バイオマスＭ１の素片との撹拌により、油Ｍ２が浸透した固形バイオマスＭ１の素片の表面を覆うように樹脂を添加することができる。第二処理装置４０は、当該樹脂が添加された固形バイオマスＭ１の素片をペレタイザ５０に供給するように構成される。
【００４０】
ペレタイザ５０は、第二処理装置４０から供給される上記樹脂が添加された固形バイオマスＭ１の素片を、圧縮成形、具体的には押出成形して、ペレット化するように構成される。製造プロセスの第五ステップ（Ｓ５）では、油Ｍ２が浸透し樹脂が塗布された固形バイオマスＭ１の素片が、圧縮成形によりペレット化されて、固形燃料Ｍ３が生成される。ペレタイザ５０により生成された固形バイオマスＭ１の素片の圧縮成形体であるペレットは、固形燃料Ｍ３として排出され、保管袋又は箱に収容される。
【００４１】
上記説明から理解できるように、この固形燃料製造システム１により製造される固形燃料Ｍ３は、油Ｍ２が浸透し樹脂が塗布された固形バイオマスＭ１の素片の圧縮成形体である。特には、固形燃料Ｍ３は、植物油が浸透した植物系バイオマスの圧縮成形体として構成される。
【００４２】
植物性バイオマス及び植物油を成分とする固形燃料Ｍ３は、その全体がバイオマスであるため、再生可能エネルギー源として有効である。この固形燃料Ｍ３の燃料により生成されるエネルギーは、例えば発電に使用される。
【００４３】
このように本実施形態によれば、油Ｍ２の浸透量の制御により、既存の小規模バイオマスボイラーが耐性を有する温度範囲内で燃焼可能な固形燃料Ｍ３であって、重量当たりの発熱量が高く効率的な発電を実現可能な固形燃料Ｍ３を製造可能である。
【００４４】
しかも、発電により生成される電気エネルギーは、日本国において再生可能エネルギーの固定価格買取制度を利用して売電することが可能である。従って、本実施形態によれば、再生可能エネルギーの普及に役立つ固形燃料製造システム１及び固形燃料Ｍ３を提供可能である。
【００４５】
付言すると、固形燃料Ｍ３は、油Ｍ２としての植物油の含有率が、５重量％〜３５重量％の範囲内にあるように製造されるのが好ましい。このような固形燃料Ｍ３は、燃焼温度が１０００℃〜１２００℃の範囲に収まるため、小規模なバイオマスボイラーに利用可能である。更に言えば、固形バイオマスＭ１の発熱を有効に利用するために、固体燃料Ｍ３は、固形バイオマスＭ１に対する油Ｍ２の重量比が、要求される発熱量を満足する範囲で、３０％以下にあるように製造されるのが好ましい。
【００４６】
図５Ａ及び図５Ｂは、固形燃料Ｍ３における固形バイオマスＭ１に対する油Ｍ２の重量比ｋと、固体燃料Ｍ３の単位量当たりの発熱量Ｙとの関係をグラフにより示す。理論上、発熱量Ｙは、次式で表わされる。
【００４７】
Ｙ＝（Ｑ１・Ｗ１＋Ｑ２・Ｗ２）／（Ｗ１＋Ｗ２）
＝（Ｑ１＋ｋ・Ｑ２）／（１＋ｋ）
＝−（Ｑ２−Ｑ１）／（１＋ｋ）＋Ｑ２
ここで「・」は乗算記号であり、「／」は除算記号である。「Ｑ１」は、固形バイオマスＭ１の単位重量当たりの発熱量であり、「Ｑ２」は、油Ｍ２の単位重量当たりの発熱量である。Ｗ１は、固形燃料Ｍ３に含まれる固形バイオマスＭ１の重量であり、Ｗ２は、固形燃料Ｍ３に含まれる油Ｍ２の重量である。重量比ｋは、ｋ＝Ｗ２／Ｗ１である。
【００４８】
図５Ａ及び図５Ｂに示される四角形の点は、横軸で示される重量比ｋで、固形バイオマスＭ１の例としての発熱量Ｑ１＝４３３０ｃａｌ／ｇの木片と、油Ｍ２の例としての発熱量Ｑ２＝８６３０ｃａｌ／ｇのココナッツ油とを、含む第一の試料を燃料したときに計測された発熱量Ｙを表す。
【００４９】
図５Ａに示される円形の点は、横軸で示される重量比ｋで、固形バイオマスＭ１としての発熱量Ｑ１＝３９８９ｃａｌ／ｇのトウモロコシと、油Ｍ２としての発熱量Ｑ２＝８６３０ｃａｌ／ｇのココナッツ油とを、含む第二の試料を燃料したときに計測された発熱量Ｙを表す。
【００５０】
図５Ｂに示される円形の点は、横軸で示される重量比ｋで、固形バイオマスＭ１としての発熱量Ｑ１＝４３３０ｃａｌ／ｇの木片と、油Ｍ２としての発熱量Ｑ２＝３７００ｃａｌ／ｇの野菜油とを、含む第三の試料を燃料したときに計測された発熱量Ｙを表す。発熱量の計測には、ディジタル式熱量計、具体的には、小川サンプリング株式会社  Ｏ．Ｓ．Ｋ  ２００が用いられた。
【００５１】
図６Ａ及び図６Ｂは、上記試料が油Ｍ２のみで構成されると仮定したときの発熱量Ｚを、重量比ｋの横軸を有するグラフ上に示す。理論上、発熱量Ｚは、次式で表される。
Ｚ＝（Ｑ１・Ｗ１＋Ｑ２・Ｗ２）／Ｗ２
＝（Ｑ１＋ｋ・Ｑ２）／ｋ
＝（Ｑ１／ｋ）＋Ｑ２
図６Ａ及び図６Ｂに示される四角形の点は、図５Ａ及び図５Ｂに示される四角形の点に対応する発熱量Ｙを、変換式Ｚ＝Ｙ・（Ｗ１＋Ｗ２）／Ｗ２に従って発熱量Ｚに変換したときの発熱量Ｚを示す。同様に、図６Ａに示される円形の点は、図５Ａに示される円形の点に対応する発熱量Ｙを上記変換式に従って変換したときの発熱量Ｚを示す。図６Ｂに示される円形の点は、図５Ｂに示される円形の点に対応する発熱量Ｙを上記変換式に従って変換したときの発熱量Ｚを示す。
【００５２】
図６Ａ及び図６Ｂから、固体燃料Ｍ３の発熱に関しては、固形バイオマスＭ１に対する油Ｍ２の重量比が３０％以下であるとき、発熱に対する固形バイオマスＭ１の寄与度が急峻に大きくなることが理解できる。即ち、固形バイオマスＭ１に対する油Ｍ２の重量比を３０％以下に抑えることによっては、固体バイオマスＭ１を有意義に活用可能な固体燃料Ｍ３を製造することができ、例えば、輸送効率、製造効率及び発熱効率に優れた固体燃料Ｍ３を製造することができる。
【００５３】
上記グラフには、油Ｍ２がココナッツ油及び野菜油である例が示される。しかしながら、油Ｍ２としてパーム油や他の植物油が用いられてもよく、その場合にも、同様の理由で、固体燃料Ｍ３は、固形バイオマスＭ１に対する油Ｍ２の重量比が３０％以下にあるように製造されるのが好ましい。固形燃料Ｍ３に高い発熱量が要求される場合、発熱量の高いパーム油及びココナッツ油の少なくとも一方を油Ｍ２として用いることが特に有利である。
【００５４】
以上、本実施形態の固形燃料製造システム１及び製造方法、並びに、バイオマス利用の固形燃料Ｍ３を説明したが、本開示は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の態様を採ることができる。
【００５５】
例えば、固形バイオマスＭ１の乾燥工程（Ｓ１）では、固形バイオマスＭ１に対する油Ｍ２の目標浸透量に応じた含水比まで、固形バイオマスＭ１を乾燥させることができる。即ち、第一ステップ（Ｓ１）では、油Ｍ２の目標浸透量が高くなるほど、目標含水比を下げて、目標含水比に到達するまで固形バイオマスＭ１を乾燥させることができる。こうした乾燥工程（Ｓ１）によれば、目標浸透量が高くなるほど、固形バイオマスＭ１が良く乾燥されて、固形バイオマスＭ１における油の浸透性が高まる。従って、第一処理装置３０での処理効率が高まる。
【００５６】
吹付工程（Ｓ３）における油Ｍ２の吹付量は、吹付対象の固形バイオマスＭ１の量、及び、固形バイオマスＭ１の含水比に応じて調整されてもよい。吹付量は、含水比が小さいほど（固形バイオマスＭ１が乾燥しているほど）、大きい量に調整され得る。換言すれば、吹付量は、含水比が大きいほど、小さい量に調整され得る。含水比の情報は、第一処理装置３０のコントローラ３９に作業者の操作により入力されてもよいし、固形バイオマスＭ１の含水比を検出可能なセンサからコントローラ３９に入力されてもよい。センサは、例えば、乾燥機１０及び／又は第一処理装置３０に設けられ得る。含水比は、固形バイオマスＭ１の体積当たりの重量から推定されてもよい。
【００５７】
第一処理装置３０は、油Ｍ２の吹付と同時に、及び／又は、油Ｍ２の吹付前後において、油Ｍ２の浸透を促進する促進剤を固形バイオマスＭ１に添加するように構成されてもよい。例えば、吹付装置３３は、油Ｍ２の吹付機構３３Ａと、促進剤の吹付機構３３Ｂとを備えた構成にされてもよい。促進剤の例には、界面活性剤が含まれる。促進剤の添加により油の浸透性（浸透速度）が高まり、固形バイオマスＭ１に油Ｍ２を目標浸透量まで効率よく浸透させることができる。
【００５８】
固形バイオマスＭ１に浸透される油Ｍ２は、非植物性の油であってもよい。固形バイオマスＭ１には、少なくとも部分的に、再生可能エネルギー源に該当しない油が浸透されてもよい。油Ｍ２の浸透量の制御は、上述の燃料温度又は油Ｍ２の含有率を実現するための制御に限定されない。
【００５９】
粉砕により生成される固形バイオマスＭ１の素片は、図７に示す搬送ベルト６１上に配置されてもよく、搬送ベルト６１の始点から終点までの間に、搬送ベルト６１上の固形バイオマスＭ１の素片に対して上方から油Ｍ２を噴射する複数の吹付装置６３が、搬送ベルト６１に沿って設けられてもよい。吹付装置６３は、加温装置３４から加温された油Ｍ２の供給を受けることができる。
【００６０】
搬送ベルト６１に沿っては、吹付装置６３と交互に配置される複数の機械装置６５が、固形バイオマスＭ１の素片の配置を変化させて、固形バイオマスＭ１の素片に均一に油Ｍ２を吹き付けるために設けられてもよい。
【００６１】
機械装置６５は、攪拌機３２と同様に、搬送ベルト６１上の素片のそれぞれの表裏の向き及び位置がランダムに変化するように、固形バイオマスＭ１の素片に対して力学的作用を加えることができる。例えば、機械装置６５は、搬送ベルト６１上の素片を裏返すように、搬送ベルト６１に振動を加える装置であってもよいし、搬送ベルト６１を傾斜させる構成であってもよい。搬送ベルト６１は、高低差を有するように構成されてもよい。この場合、搬送ベルト６１により搬送される固形バイオマスＭ１の素片は、上記高低差により位置変化し得る。
【００６２】
搬送ベルト６１、吹付装置６３及び機械装置６５は、タンク３１、吹付装置３３及び攪拌機３２に代えて、第一処理装置３０に設けられ得る。搬送ベルト６１、吹付装置６３及び機械装置６５は、排出装置３５に代えて設けられてもよい。搬送ベルト６１は、第二処理装置４０に、固形バイオマスＭ１の素片を搬送するように構成されてもよい。
【００６３】
この他、油Ｍ２の固形バイオマスＭ１への浸透を促進させるために、固形バイオマスＭ１の油Ｍ２への吹付けは、低圧環境下で行われてもよい。吹付け後に、低圧環境を解消することにより、油Ｍ２の浸透した固形バイオマスＭ１に作用する圧力は上昇し、油Ｍ２が固形バイオマスＭ１の更に内部まで浸透することが考えられる。油Ｍ２が固形バイオマスＭ１の表面でべたつかないように、油Ｍ２は、樹脂等でカプセル化されてもよい。
【００６４】
上記実施形態における１つの構成要素が有する機能は、複数の構成要素に分散して設けられてもよい。複数の構成要素が有する機能は、１つの構成要素に統合されてもよい。上記実施形態の構成の一部は、省略されてもよい。上記実施形態の構成の少なくとも一部は、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換されてもよい。特許請求の範囲に記載の文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。
【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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【図６】
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【図７】
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