(57)【要約】【課題】  ベルトの目詰まりが生じないように、確実に脱水できるようにし、脱水能力の向上を図り、脱水処理効率の向上を図る。【解決手段】  回転軸Ｐ１，Ｐ２を平行にして回転可能に機台１に設けられ互いに押圧し合う一方ローラ１１及び他方ローラ１２を備え、各ローラ１１，１２の回転方向が互いに近接する側から含水物Ｗを供給して各ローラ１１，１２間で含水物Ｗから水分を圧搾し各ローラ１１，１２の回転方向が互いに離間する側に排出するものにおいて、一方ローラ１１の壁部に多数の小孔１４を形成し、一方ローラ１４の内側に内面に摺接する開口２１を有した吸引機２３の吸引ノズル２０を設け、一方ローラ１１と回転ローラ３１と間に圧搾された水分が通過可能な網状のエンドレスのベルト３０を巻き掛けた。【選択図】  図１
2008036666.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸を平行にして回転可能に機台に設けられ互いに押圧し合う一方ローラ及び他方ローラを備え、該各ローラの回転方向が互いに近接する側から含水物を供給して該各ローラ間で該含水物から水分を圧搾し該各ローラの回転方向が互いに離間する側に排出する含水物の脱水装置において、
上記一方ローラを円筒状の壁部を有して中空状に形成し、該一方ローラの壁部であって該一方ローラの軸方向の所定幅に亘り且つ全周に亘る範囲に含水物から圧搾された水分が通過可能な多数の小孔を形成し、該一方ローラの内側に該一方ローラの軸方向の上記所定幅に亘り且つ該一方ローラの周方向の所定長さに亘って開口するとともに該一方ローラの壁部の内面に摺接する開口を有し該開口から上記小孔を通して上記圧搾された水分を吸引する吸引機の吸引ノズルを設け、上記一方ローラの軸線と平行な軸線を有して回転可能な回転ローラを設け、上記一方ローラと回転ローラとの間に上記圧搾された水分が通過可能な網状のエンドレスのベルトを巻き掛けたことを特徴とする含水物の脱水装置。
【請求項２】
上記吸引ノズルの開口の開口縁に、上記一方ローラの壁部の内面に弾接するシール部材を設けたことを特徴とする請求項１記載の含水物の脱水装置。
【請求項３】
上記ベルトを、金属製ワイヤを編んで形成され上記含水物が通過不能な網目を有したワイヤベルトで構成したことを特徴とする請求項１または２記載の含水物の脱水装置。
【請求項４】
上記ベルトを、該ベルトのワイヤとして、その線径Ｄが、０．５ｍｍ≦Ｄ≦０．９ｍｍのものを用いて形成するとともに、３０〜４０メッシュに形成したことを特徴とする請求項３記載の含水物の脱水装置。
【請求項５】
上記他方ローラを上記一方ローラに対して押圧力を一定に制御可能に押圧する押圧機構と、上記一方ローラ及び他方ローラを回転駆動する回転駆動機構と、上記一方ローラ及び他方ローラ間に上記含水物を所定供給速度で供給する原料供給部とを備えたことを特徴とする請求項１乃至４何れかに記載の含水物の脱水装置。
【請求項６】
上記一方ローラ及び回転ローラを機台に回転可能に支持し、上記押圧機構を、一端側に上記他方ローラが回転可能に支持され中間が機台に回動可能に軸支された可動部材と、シリンダ及びピストンからなり該シリンダ及びピストンの何れか一方が上記機台に対して回動可能に軸支され上記シリンダ及びピストンの何れか他方が上記可動部材の他端側に軸支された油圧シリンダ装置とを備えて構成し、該油圧シリンダ装置の伸張若しくは収縮により上記可動部材にモーメント荷重を作用させることにより上記他方ローラを上記一方ローラに押圧することを特徴とする請求項５記載の含水物の脱水装置。
【請求項７】
上記押圧機構による他方ローラの押圧応力Ｐを、１０ＭＰａ≦Ｐ≦５０ＭＰａに設定したことを特徴とする請求項５または６記載の含水物の脱水装置。
【請求項８】
上記一方ローラ及び他方ローラ間の含水物の平均厚さｔが、５ｍｍ≦ｔ≦４０ｍｍになるように、且つ、上記吸引ノズルの開口における周方向の所定長さＬを通過する正味吸水時間Ｓが、０．２ｓｅｃ≦Ｓ≦７ｓｅｃになるように、上記回転駆動機構による上記一方ローラ及び他方ローラの周速と、上記供給部による含水物の単位時間当たりの供給量を定めたことを特徴とする請求項７記載の含水物の脱水装置。
【請求項９】
上記一方ローラ及び他方ローラの前位に、含水物を圧潰する圧潰部を設けたことを特徴とする請求項１乃至８何れかに記載の含水物の脱水装置。
【請求項１０】
上記圧潰部を、回転軸を平行にして回転可能に機台に設けられ互いに押圧し合う一対の加圧ローラを備え、該各ローラの回転方向が互いに近接する側から含水物を供給して該各ローラ間で該含水物を圧潰し該各ローラの回転方向が互いに離間する側に排出する構成にしたことを特徴とする請求項９記載の含水物の脱水装置。
【請求項１１】
上記含水物がチップ状に形成されていることを特徴とする請求項１乃至１０何れかに記載の含水物の脱水装置。
【請求項１２】
上記含水物が木材チップであることを特徴とする請求項１１記載の含水物の脱水装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、種々の含水物をローラ間に供給して水分を圧搾して脱水する含水物の脱水装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化防止、資源の循環利用とゼロエミッションの推進及び廃掃法の制定等を背景として、木質バイオマス（林地残材や工場残材などの未利用木質資源）の熱利用や材料利用が推進されつつある。しかし、これら資源は、通常１１０〜２００％もの水分を含有し、熱利用では着火性や燃焼効率を高めるために含水率を１００％以下に、また材料利用では接着加工や製品の品質確保のために含水率を２０％程度にまで予め乾燥する必要がある。
一方、木質バイオマスは通常粉体あるいはチップ形状で利用するため、これらを乾燥する技術としては、高額で長大な乾燥設備を用いて多量の熱エネルギーを供給して乾燥する以外に方法はなく、付加価値の付けにくい原料に対する乾燥法としては採算面で不利となっている。
そこで、木質バイオマスの利活用を実践面で阻んでいる既存乾燥技術を抜本的に見直し、木質資源の組織的、物理的特性を活かした比較的小型で短時間かつ省エネ的に連続して脱水できる脱水装置の開発が望まれている。
【０００３】
従来、含水物の脱水装置としては、例えば、特許文献１（特開２０００−１５２９７号公報）に記載されたものが知られており、熱エネルギーを用いないである程度脱水できることから、そのままの適用は難しいが、原理的には木質バイオマスにおいてもその利用が考えられる。
この含水物の脱水装置は、図２０に示すように、含水物Ｗとして汚泥から水分を脱水するもので、回転軸を平行にして回転可能に設けられ互いに押圧し合うフェルトを被覆した一方ローラ１００及び他方ローラ１０１を備え、この一方ローラ１００の軸線と平行な軸線を有して回転可能な複数の回転ローラ１０２を設け、一方ローラ１００と複数の回転ローラ１０２との間に濾布からなるベルト１０３を巻き掛けて構成されている。
【０００４】
そして、含水物Ｗをベルト１０３に載せて各ローラ１００，１０１の回転方向が互いに近接する側から供給し、各ローラ１００，１０１間で含水物Ｗから水分を圧搾し、各ローラ１００，１０１の回転方向が互いに離間する側であって、他方ローラ１０１の外周面に付着させて排出している。排出された含水物Ｗは、ドクター１０４で掻き落とされ、回収用コンベア１０５によって、外部に搬送される。ベルト１０３は、一方ローラ１００から離れた位置で、洗浄用シャワー１０６により洗浄される。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１５２９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記従来の含水物の脱水装置にあっては、濾布からなるベルト１０３は洗浄用シャワー１０６により洗浄してはいるが、濾布の目が細かいことからどうしても目詰まりし易く、目詰まりが生じると、脱水能力を損ねてしまう。また、脱水された水の回収も容易でなくなるという問題があった。また、従来の脱水装置は汚泥用であり、例えば、木材チップのようなチップ状の含水物においては、そのまま適用することができない。
【０００７】
本発明は、上記の問題点に鑑みて為されたもので、ベルトの目詰まりが生じないように、確実に脱水できるようにし、脱水能力の向上を図り、脱水処理効率の向上を図った含水物の脱水装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような目的を達成するため本発明は、回転軸を平行にして回転可能に機台に設けられ互いに押圧し合う一方ローラ及び他方ローラを備え、該各ローラの回転方向が互いに近接する側から含水物を供給して該各ローラ間で該含水物から水分を圧搾し該各ローラの回転方向が互いに離間する側に排出する含水物の脱水装置において、
上記一方ローラを円筒状の壁部を有して中空状に形成し、該一方ローラの壁部であって該一方ローラの軸方向の所定幅に亘り且つ全周に亘る範囲に含水物から圧搾された水分が通過可能な多数の小孔を形成し、該一方ローラの内側に該一方ローラの軸方向の上記所定幅に亘り且つ該一方ローラの周方向の所定長さに亘って開口するとともに該一方ローラの壁部の内面に摺接する開口を有し該開口から上記小孔を通して上記圧搾された水分を吸引する吸引機の吸引ノズルを設け、上記一方ローラの軸線と平行な軸線を有して回転可能な回転ローラを設け、上記一方ローラと回転ローラとの間に上記圧搾された水分が通過可能な網状のエンドレスのベルトを巻き掛けた構成としている。
【０００９】
これにより、含水物の脱水を行なうときは、含水物を一方ローラ及び他方ローラ間に各ローラの回転方向が互いに近接する側から供給する。含水物は、他方ローラによりベルトを介して一方ローラに押圧され、水分が圧搾される。水分が圧搾された含水物は、各ローラの回転方向が互いに離間する側に排出されていく。
この圧搾の際には、一方ローラ内には、吸引機の吸引ノズルがあるので、ベルトの隙間及び一方ローラの小孔を通って圧搾された水分が吸引されて、吸引機に吸引されて排出される。この場合、強制的に水分を吸引するので、水分が再度含水物に吸収される事態が防止され、そのため、確実に脱水を行なうことができ、脱水処理効率の向上が図られる。
【００１０】
更に、この場合、網状のエンドレスのベルトを介して、一方ローラの小孔から吸引しているので、小孔を含水物が直接塞ぐことがないことから、吸引力が含水物の部分ではなく全体に及ぶことになり、そのため、吸引効率が向上させられ、この点でも確実に脱水が行なわれ、脱水処理効率の向上が図られる。
仮に、ベルトに極めて細かい含水物が入り込んでも、吸引機の吸引ノズルにより強制的に吸引しているので、これらの細かい含水物も水分とともに吸引されることになり、そのため、目詰まりが確実に防止され、脱水能力の低下が防止されることから、この点でも確実に脱水が行なわれ、脱水処理効率の向上が図られる。
【００１１】
そして、必要に応じ、上記吸引ノズルの開口の開口縁に、上記一方ローラの壁部の内面に弾接するシール部材を設けた構成としている。これにより、シール部材があることから、シール性が良く不要な空気を吸引することがなくなるので、含水物から確実に脱水を行なうことができ、そのため、脱水処理効率の向上が図られる。
【００１２】
また、必要に応じ、上記ベルトを、金属製ワイヤを編んで形成され上記含水物が通過不能な網目を有したワイヤベルトで構成している。ワイヤベルトなので、押圧力が高くても耐力があり、含水物を圧潰して内部の水分を圧搾できるようになる。
この場合、上記ベルトを、該ベルトのワイヤとして、その線径Ｄが、０．５ｍｍ≦Ｄ≦０．９ｍｍのものを用いて形成するとともに、３０〜４０メッシュに形成したことが有効である。押圧が確実に行なわれるとともに、含水物としてチップ状に形成されたものであれば、目詰まりすることが確実に防止される。
【００１３】
更に、必要に応じ、上記他方ローラを上記一方ローラに対して押圧力を一定に制御可能に押圧する押圧機構と、上記一方ローラ及び他方ローラを回転駆動する回転駆動機構と、上記一方ローラ及び他方ローラ間に上記含水物を所定供給速度で供給する原料供給部とを備えた構成としている。これにより、押圧機構が、押圧力を一定にし、回転駆動機構が一方ローラ及び他方ローラを一定の周速で回転させ、原料供給部が含水物を所定供給速度で供給しているので、一方ローラと他方ローラ間の含水物の厚さが、一定押圧応力の下で、ほぼ一定になる。そのため、含水物からムラなく均一に水分を吸引することができ、この点でも、確実に脱水が行なわれ、脱水処理効率の向上が図られる。
【００１４】
更にまた、必要に応じ、上記一方ローラ及び回転ローラを機台に回転可能に支持し、上記押圧機構を、一端側に上記他方ローラが回転可能に支持され中間が機台に回動可能に軸支された可動部材と、シリンダ及びピストンからなり該シリンダ及びピストンの何れか一方が上記機台に対して回動可能に軸支され上記シリンダ及びピストンの何れか他方が上記可動部材の他端側に軸支された油圧シリンダ装置とを備えて構成し、該油圧シリンダ装置の伸張若しくは収縮により上記可動部材にモーメント荷重を作用させることにより上記他方ローラを上記一方ローラに押圧する構成としている。簡易な機構で、押圧力を一定に保持できる。
【００１５】
この場合、上記押圧機構による他方ローラの押圧応力Ｐを、１０ＭＰａ≦Ｐ≦５０ＭＰａに設定した構成としている。押圧が確実に行なわれるとともに、含水物としてチップ状に形成されたものに有効になる。
また、この場合、上記一方ローラ及び他方ローラ間の含水物の平均厚さｔが、５ｍｍ≦ｔ≦４０ｍｍになるように、且つ、上記吸引ノズルの開口における周方向の所定長さＬを通過する正味吸水時間Ｓが、０．２ｓｅｃ≦Ｓ≦７ｓｅｃになるように、上記回転駆動機構による上記一方ローラ及び他方ローラの周速と、上記供給部による含水物の単位時間当たりの供給量を定めた構成としている。これにより、極めて、良好に水分が脱水される。即ち、厚さｔが薄すぎると、空気の吸引量が増えて含水物からの吸引効率が悪くなり、一方、厚さｔが厚くなると、ローラ間の中央を通る含水物からの水分の吸引が不十分になるが、上記の範囲に設定することで、極めて、良好に水分が脱水されるのである。
上記設定値は、望ましくは、２０ＭＰａ≦Ｐ≦３０ＭＰａ，１５ｍｍ≦ｔ≦３０ｍｍ、２ｓｅｃ≦Ｓ≦５ｓｅｃである。特に、含水物が木材チップ場合に有効になる。
【００１６】
また、必要に応じ、上記一方ローラ及び他方ローラの前位に、予め含水物を圧潰する圧潰部を設けた構成としている。これにより、圧潰部により含水物が圧潰されるので、含水物に含まれる堅いものを予め押しつぶして柔軟化させることができ、そのため、その後の圧搾において、含水物を圧縮され易くして水分の圧搾を容易にすることができ、脱水効率を向上させることができる。
【００１７】
この場合、上記圧潰部を、回転軸を平行にして回転可能に機台に設けられ互いに押圧し合う一対の加圧ローラを備え、該各ローラの回転方向が互いに近接する側から含水物を供給して該各ローラ間で該含水物を圧潰し該各ローラの回転方向が互いに離間する側に排出する構成にしている。簡易な機構で、圧搾を行なうことができる。
【００１８】
そして、本発明は、上記含水物がチップ状に形成されているものに有効である。特に、上記含水物として木材チップにおいて有効である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の含水物の脱水装置によれば、含水物の圧搾の際には、吸引機の吸引ノズルで、強制的に水分を吸引するので、水分が再度含水物に吸収される事態が防止され、そのため、確実に脱水を行なうことができ、脱水処理効率の向上を図ることができる。また、網状のエンドレスのベルトを介して、一方ローラの小孔から吸引しているので、小孔を含水物が直接塞ぐことがないことから、吸引力が含水物の部分ではなく全体に及ぶことになり、そのため、吸引効率が向上させられ、この点でも確実に脱水が行なわれ、脱水処理効率の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、添付図面に基づいて本発明の実施の形態に係る含水物の脱水装置について詳細に説明する。
図１乃至図７に示す本発明の実施の形態に係る含水物の脱水装置は、図８に示すように、含水物Ｗとして、チップ状に形成されている木材チップおよび／または鋸屑を対象とする。
木材チップは、例えば、最大幅Dが、D＝１０ｍｍ〜５０ｍｍ程度に、最大長さが１０ｍｍ〜８０ｍｍ程度に形成され、例えば、製紙用、燃料用などの用途のものである。また、鋸屑は、最大径１ｍｍ〜３ｍｍ程度のものを対象とする。
【００２１】
実施の形態に係る含水物Ｗの脱水装置の基本的構成は、図１乃至図７に示すように、機台１と、圧搾部１０と、圧潰部６０と、原料供給部９０とから構成されている。
圧搾部１０は、回転軸Ｐ１，Ｐ２を平行にして回転可能に機台１に設けられ互いに押圧し合う一方ローラ１１及び他方ローラ１２を備え、各ローラ１１，１２の回転方向が互いに近接する側から含水物Ｗが供給され、各ローラ１１，１２間で含水物Ｗから水分を圧搾し、各ローラ１１，１２の回転方向が互いに離間する側に排出する。
【００２２】
詳しくは、図４乃至図７に示すように、一方ローラ１１は、金属製のドラムであり、円筒状の壁部１３を有して中空状に形成されている。図６及び図７に示すように、一方ローラ１１の壁部１３であってこの一方ローラ１１の軸方向の所定幅に亘り且つ全周に亘る範囲には、含水物Ｗから圧搾された水分が通過可能な多数の小孔１４が設けられている。実施の形態では、一方ローラ１１は、例えば、その外径が例えば３００〜４００ｍｍ程度に形成され、小孔１４は、その径が例えば５〜６ｍｍに形成され、軸方向ピッチが７〜１０ｍｍで、一列毎に半ピッチ位相をずらせて整列させられて設けられている。
【００２３】
また、図５に示すように、一方ローラ１１は、両側壁部１３に突設された管状の軸部１５を、機台１に固定部材２（図１）等により固定された固定軸３にベアリング１６を介して軸支することにより、回転可能に設けられている。また、軸部１５は機台１に設けた軸受体１７にベアリング１８を介して回転可能に支持されている。
【００２４】
この一方ローラ１１の内側には、図６及び図７に示すように、一方ローラ１１の軸方向の所定幅に亘り且つ一方ローラ１１の周方向の所定長さＬに亘って開口するとともに、一方ローラ１１の壁部１３の内面に摺接する開口２１を有しこの開口２１から小孔１４を通して圧搾された水分を吸引する吸引機２３の吸引ノズル２０が設けられている。上記の固定軸３は管状の吸引管２４としても構成されており、吸引ノズル２０は、この固定軸３（吸引管２４）に連通して固定されている。そして、図１に示すように、固定軸３（吸引管２４）の一端には電動ターボ型の吸引機２３が外部吸引管２５を介して接続されている。図６に示すように、吸引ノズル２０の開口２１の開口縁２１ａには、一方ローラ１１の壁部１３の内面に弾接するシール部材２６が設けられている。シール部材２６は、吸引ノズル２０の開口２１に固定される固定部２６ａと、固定部２６ａから延び一方ローラ１１の壁部１３に弾接する二条のリップ２６ｂとを備えて構成されている。
【００２５】
また、図１，図３，図４及び図７に示すように、圧搾部１０において、機台１には、一方ローラ１１の軸線Ｐ１と平行な軸線を有して回転可能な回転ローラ３１（図１，図４）が設けられており、一方ローラ１１と回転ローラ３１との間には、圧搾された水分が通過可能な網状のエンドレスのベルト３０が巻き掛けられている。このベルト３０は、図７に示すように、ワイヤを編んで形成されており、含水物Ｗが通過不能な網目を有したワイヤベルトで構成されている。詳しくは、ベルト３０は、ワイヤとして、その線径Ｄが、０．５ｍｍ≦Ｄ≦０．９ｍｍのものを用いて形成されるとともに、３０〜４０メッシュに形成されている。
【００２６】
図１乃至図５に示すように、他方ローラ１２は、両側に軸部１９（図５）を突設した金属製ドラムで構成されている。
また、他方ローラ１２は、押圧機構４０により一方ローラ１１に押圧されている。押圧機構４０は、他方ローラ１２を一方ローラ１１に対して押圧応力を一定に制御可能に押圧するもので、一端側に他方ローラ１２の軸部１９がベアリング４１を介して回転可能に支持され中間が機台１に回動可能に軸４２で軸支された可動部材４３と、シリンダ４４ａ及びピストン４４ｂからなりこのシリンダ４４ａ及びピストン４４ｂの何れか一方（実施の形態ではシリンダ４４ａ）が機台１に対して回動可能に軸支され、このシリンダ４４ａ及びピストン４４ｂの何れか他方（実施の形態ではピストン４４ｂ）が可動部材４３の他端側に軸支された油圧シリンダ装置４４とを備えて構成されている。この油圧シリンダ装置４４の伸張若しくは収縮により、可動部材４３にモーメント荷重を作用させることにより、他方ローラ１２を一方ローラ１１に押圧する。
【００２７】
油圧シリンダ装置４４の油圧制御は、図１に示すように、油圧ポンプユニット４５により、他方ローラ１２が一方ローラ１１に対して一定の押圧応力になるように行なわれる。実施の形態では、押圧機構４０による他方ローラ１２の押圧応力を１０〜５０ＭＰａに設定してある。
【００２８】
また、一方ローラ１１，他方ローラ１２及びベルト３０は、回転駆動機構５０によって回転駆動させられる。回転駆動機構５０は、図４及び図５に示すように、チェーン電動機構で構成され、具体的には、機台１に固定された電動モータ５１と、電動モータ５１に設けた主スプロケット５２と、一方ローラ１１の一方の軸部１５に設けた従スプロケット５３と、主スプロケット５２及び従スプロケット５３間に掛け渡されたエンドレスのチェーン５４とを備えて構成されている。この回転駆動機構５０により、一方ローラ１１が回転させられると、これに追従して、ベルト３０及び他方ローラ１２が回転させられる。
【００２９】
圧潰部６０は、一方ローラ１１及び他方ローラ１２の前位に設けられ、含水物Ｗに含まれる節などの堅いものを予め押しつぶして柔軟化するものである。詳しくは、圧潰部６０は、回転軸Ｐ３，Ｐ４を平行にして回転可能に機台１に設けられ互いに押圧し合う一対の金属製の加圧ローラ６１，６２を備え、各ローラ６１，６２の回転方向が互いに近接する側から含水物Ｗが供給され、各ローラ６１，６２間で含水物Ｗを押しつぶして柔らかくし、各ローラ６１，６２の回転方向が互いに離間する側に排出する構成にしてある。一方の加圧ローラ６１は機台１に回転可能に設けられるとともに、他方の加圧ローラ６２は、上記圧搾部１０の他方ローラ１２と同様に、押圧機構７０により一方の加圧ローラ６２に押圧さている。
【００３０】
押圧機構７０は、上記と同様に構成されており、他方の加圧ローラ６２を一方の加圧ローラ６１に対して押圧応力を一定に制御可能に押圧するもので、図４及び図５に示すように、一端側に他方の加圧ローラ６１の軸部がベアリング７１を介して回転可能に支持され中間が機台１に回動可能に軸７２で軸支された可動部材７３と、シリンダ７４ａ及びピストン７４ｂからなりこのシリンダ７４ａ及びピストン７４ｂの何れか一方（実施の形態ではシリンダ７４ａ）が機台１に対して回動可能に軸支され、このシリンダ７４ａ及びピストン７４ｂの何れか他方（実施の形態ではピストン４４ｂ）が可動部材７３の他端側に軸支された油圧シリンダ装置７４とを備えて構成されている。この油圧シリンダ装置７４の伸張若しくは収縮により、可動部材７３にモーメント荷重を作用させることにより、他方の加圧ローラ６２を一方の加圧ローラ６１に押圧する。
【００３１】
更に、加圧ローラ６１，６２は、回転駆動機構８０によって回転駆動させられる。回転駆動機構８０は、チェーン電動機構で構成され、具体的には、図４及び図５に示すように、機台１に固定された電動モータ８１と、電動モータ８１に設けた主スプロケット８２と、一方の加圧ローラ６１の軸部に設けた従スプロケット８３と、主スプロケット８２及び従スプロケット８３間に掛け渡されたエンドレスのチェーン８４とを備えて構成されている。
【００３２】
原料供給部９０は、一次原料供給部９０Ａと二次原料供給部９０Ｂとを備えている。一次原料供給部９０Ａは、原料としての含水物Ｗを貯留する貯留槽９１と、貯留槽９１内の含水物Ｗを搬送するコンベアなどで構成された搬送機構９２と、搬送された含水物Ｗを圧潰部６０の加圧ローラ６１，６２間に供給するホッパ９３とを備えて構成されている。図４に示すように、ホッパ９３の排出口には、排出口の開口の開口率を調整するシャッタ９４が設けられているとともに、加圧ローラ６１，６２に向けて含水物Ｗを排出するスクリューコンベア９５が設けられ、シャッタ９４で調整された開口の開口率及びスクリューコンベア９５の搬送速度の調整により、含水物Ｗは単位時間当たり所定量ずつ排出される。図１及び図２中、符合９６は貯留槽９１内に設けられ含水物Ｗをチエンコンベア９２に送り出すスクリューコンベアである。
【００３３】
二次原料供給部９０Ｂは、圧潰部６０と圧搾部１０との間に設けられ、圧搾部１０の一方ローラ１１及び他方ローラ１２間に含水物Ｗを供給する。二次原料供給部９０Ｂは、圧潰部６０から排出された含水物Ｗを一時的に貯留するサブホッパ９７を備えている。図４に示すように、サブホッパ９７の排出口には、排出口の開口の開口率を調整するシャッタ９８が設けられているとともに、一方ローラ１１及び他方ローラ１２に向けて含水物Ｗを排出するスクリューコンベア９９が設けられ、シャッタ９８で調整された開口の開口率及びスクリューコンベア９９の搬送速度の調整により、含水物Ｗは単位時間当たり所定量ずつ排出される。即ち、含水物Ｗは、一方ローラ１１及び他方ローラ１２間に所定供給速度で供給される。
【００３４】
実施の形態では、押圧機構４０による他方ローラ１２の押圧応力Ｐを、１０ＭＰａ≦Ｐ≦５０ＭＰａに設定したとき、一方ローラ１１及び他方ローラ１２間の含水物Ｗの厚さｔが、５ｍｍ≦ｔ≦４０ｍｍになるように、且つ、吸引ノズル２０の開口２１における周方向の所定長さＬを通過する正味吸水時間Ｓが、０．２ｓｅｃ≦Ｓ≦７ｓｅｃになるように、回転駆動機構５０による一方ローラ１１及び他方ローラ１２の周速と、原料供給部による含水物Ｗの単位時間当たりの供給量が定められている。望ましくは、２０ＭＰａ≦Ｐ≦３０ＭＰａに設定し、１５ｍｍ≦ｔ≦３０ｍｍ、２ｓｅｃ≦Ｓ≦５ｓｅｃになるようにする。
【００３５】
従って、この実施の形態に係る含水物Ｗの脱水装置によれば、以下のようにして含水物Ｗの脱水が行なわれる。
一次原料供給部９０Ａにおいて、搬送機構９２により貯留槽９１から含水物Ｗがホッパ９３内に供給され、ホッパ９３の排出口においては、スクリューコンベア９５によりホッパ９３内の含水物Ｗが圧潰部６０の加圧ローラ６１，６２間に供給される。この場合、シャッタ９４によりホッパ９３の開口率が規定され、スクリューコンベア９５も一定に作動するので、含水物Ｗは所定量が所定供給速度で供給される。
【００３６】
圧潰部６０の加圧ローラ６１，６２においては、含水物Ｗは、加圧ローラ６１，６２に押圧され、圧潰部６０により含水物Wが圧潰されるので、含水物Wに含まれる堅いものを予め押しつぶして柔軟化させることができる。
柔らかくされた含水物Ｗは、各ローラ１１，１２の回転方向が互いに離間する側に排出され、二次原料供給部９０Ｂのサブホッパ９７内に落下していく。この場合、圧潰部６０において、柔らかくされるので、圧搾部１０に供給する含水物Ｗは圧縮されやすくなり、そのため、圧搾部１０における水分の圧搾において、含水物Wを圧縮され易くして水分の圧搾を容易にすることができ、脱水効率を向上させることができる。
【００３７】
次に、二次原料供給部９０Ｂにおいて、サブホッパ９７の排出口においては、スクリューコンベア９９によりサブホッパ９７内の含水物Ｗが圧搾部１０の一方ローラ１１及び他方ローラ１２間に供給される。この場合、シャッタ９８によりサブホッパ９７の開口率が規定され、スクリューコンベア９９も一定に作動するので、含水物Ｗは所定量が所定供給速度で供給される。
【００３８】
圧搾部１０の一方ローラ１１及び他方ローラ１２間においては、含水物Ｗは、他方ローラ１２によりベルト３０を介して一方ローラ１１に押圧され、水分が圧搾される。水分が圧搾された含水物Ｗは、各ローラ１１，１２の回転方向が互いに離間する側に排出され、図示外のベルトコンベアなどにより外部に搬送されていく。
この圧搾の際には、一方ローラ１１内には、吸引機２３の吸引ノズル２０があるので、ベルト３０の隙間及び一方ローラ１１の小孔１４を通って圧搾された水分が吸引されて、吸引機２３に吸引されて排出される。この場合、図６及び図７に示すように、吸引ノズル２０の開口２１の開口縁には、一方ローラ１１の壁部１３の内面に弾接するシール部材２６が設けられているので、シール性が良く不要な空気を吸引することがなくなるので、含水物Ｗから確実に脱水を行なうことができ、そのため、脱水処理効率の向上が図られる。
【００３９】
また、この場合、強制的に水分を吸引するので、水分が再度含水物Ｗに吸収される事態が防止され、そのため、確実に脱水を行なうことができ、脱水処理効率の向上が図られる。
更に、この場合、網状のエンドレスのベルト３０を介して、一方ローラ１１の小孔１４から吸引しているので、小孔１４を含水物Ｗが直接塞ぐことがないことから、吸引力が含水物Ｗの部分ではなく全体に及ぶことになり、そのため、吸引効率が向上させられ、この点でも確実に脱水が行なわれ、脱水処理効率の向上が図られる。
【００４０】
更にまた、ベルト３０を、ワイヤを編んで形成され、含水物Ｗが通過不能な網目を有したワイヤベルト３０で構成しており、特に、ベルト３０を、このベルト３０のワイヤとして、その線径Ｄが、０．５ｍｍ≦Ｄ０．９ｍｍのものを用いて形成するとともに、３０〜４０メッシュに形成しているので、押圧が確実に行なわれるとともに、含水物Ｗとしての木材チップにおいては、ほとんど目詰まりすることがなくなる。
仮に、エンドレスベルト３０に極めて細かい含水物Ｗが入り込んでも、吸引機２３の吸引ノズル２０により強制的に吸引しているので、これらの細かい含水物Ｗも水分とともに吸引されることになり、そのため、目詰まりが確実に防止され、脱水能力の低下が防止されることから、この点でも確実に脱水が行なわれ、脱水処理効率の向上が図られる。
【００４１】
そしてまた、押圧機構４０が、押圧力を一定にし、回転駆動機構５０が一方ローラ１１及び他方ローラ１２を一定の周速で回転させ、二次原料供給部９０Ｂが所定量の含水物Ｗを所定供給速度で供給しているので、一方ローラ１１と他方ローラ１２間の含水物Ｗの厚さが、一定押圧応力の下で、ほぼ一定になる。そのため、含水物Ｗからムラなく均一に水分を吸引することができ、この点でも、確実に脱水が行なわれ、脱水処理効率の向上が図られる。
【００４２】
より詳しくは、押圧機構４０による他方ローラ１２の押圧応力Ｐを、１０ＭＰａ≦Ｐ≦５０ＭＰａに設定し、一方ローラ１１及び他方ローラ１２間の含水物Ｗの厚さｔが５ｍｍ≦ｔ≦４０ｍｍ、吸引ノズル２０の開口２１における周方向の所定長さＬを通過する正味吸水時間Ｓが、０．２ｓｅｃ≦Ｓ≦７ｓｅｃになるようにしているので、極めて、良好に水分が脱水される。即ち、厚さｔが薄すぎると、空気の吸引量が増えて含水物Ｗからの吸引効率が悪くなり、一方、厚さｔが厚くなると、ローラ間の中央を通る含水物Ｗからの水分の吸引が不十分になるが、上記の範囲に設定することで、極めて、良好に水分が脱水されるのである。
【００４３】
このような含水物Wとしての木材チップにおいては、図８に示すように、原料に含まれている自由水が、圧縮により外に押し出され、結合水はそのまま残るものの、自由水は相当量脱水されていく。そのため、その後、例えば、乾燥機で更に乾燥処理する場合などの際に、乾燥機の負荷を軽減することかできるようになる。
【００４４】
［実験例］
次に、実験例について示す。
実験例で用いた装置において、図９にも示すように、圧搾部１０を以下のように構成した。
一方ローラ１１の外径：３３５ｍｍ
小孔１４：直径６ｍｍ×２０６４個
ベルト３０：厚さ３ｍｍ，３０メッシュ（小岩金網社製、３ＫＣＢ３使用）
吸引ノズル２０の開口２１：６０ｍｍ（L）×２６３ｍｍ
含水物Ｗとしての木材チップは、最大厚さが３ｍｍ〜１０ｍｍ、最大幅Dが、D＝１０ｍｍ〜５０ｍｍ程度、最大長さが１０ｍｍ〜８０ｍｍ程度に形成され、含水率が、約１７５Ｗ％のものを用いた。
【００４５】
［実験例１］
原料供給速度を０．４ｍ3／ｈとし、押圧機構４０による押圧応力を１０ＭＰａ，２０ＭＰａ，３０ＭＰａの３段階に設定し、夫々の押圧応力において回転駆動機構５０による一方ローラ１１の回転数（ローラ外周速度）を変化させ、夫々の含水率を測定した。
【００４６】
結果を図１０に示す。この結果から、この条件での脱水性能は圧搾圧力（絞る力）と脱水ローラの外周速度に依存し、圧搾圧力：２０〜３０ＭＰａでは脱水ローラの外周速度を遅くするほど圧縮脱水後の含水率は低くなる関係が得られた。
【００４７】
［実験例２］
原料供給速度を０．４ｍ3／ｈとし、押圧機構４０による押圧応力を２０ＭＰａにし、一方ローラ１１の回転数（ローラ外周速度）を変化させ、一方ローラ１１及び他方ローラ１２間の含水物Ｗの平均厚さｔ（以下「平均マット厚さｔ」という）の変化と、正味吸水時間の変化を測定した。ここで、正味吸水時間とは、単体の木材チップが吸引ノズル２０の開口２１の幅Lである６０ｍｍを通過する時間を言う。
【００４８】
結果を図１１に示す。この結果から、ローラ外周速度の低速化は、吸水開口部通過時間の延長＝正味吸水時間の増加と圧縮時の平均チップマット厚さの増加に作用することが分かった。
【００４９】
［実験例３］
原料供給速度を０．４ｍ3／ｈとし、押圧機構４０による押圧応力を１０ＭＰａ，２０ＭＰａ，３０ＭＰａの３段階に設定し、夫々の押圧応力において、正味吸水時間と脱水後の含水率との関係を測定した。
また、原料供給速度を０．４ｍ3／ｈとし、押圧機構４０による押圧応力を２０ＭＰａに設定し、ローラ外周速度の違いによる平均マット厚さと脱水後の含水率との関係を測定した。
【００５０】
結果を図１２に示す。一般に、正味吸水時間が短いと圧搾水の一部しか吸水されず、残余は再度チップに再吸収される。またマット厚さが薄いと吸水開口部全体が圧搾チップで覆われず空気を吸引する確率が高く吸水効率が低下することが考えられるが、図１２の結果から、圧締圧力２０ＭＰａ以上で吸水時間２秒以上（＝外周速度１．２ｍ／ｍｉｎ以下）、チップマット平均厚さ１５ｍｍ以上の条件で高い脱水性能が保証されることが明らかとなった。この場合、初期含水率１７５％のチップは含水率1００％にまで脱水された。
【００５１】
［実験例４］
原料供給速度を０．４ｍ3／ｈとし、押圧機構４０による押圧応力を２０ＭＰａに設定し、ローラ外周速度を１．２ｍ／ｍｉｎに設定し、木材チップの含水率の異なるものにおいて、脱水後の含水率を測定した。
【００５２】
結果を図１３に示す。初期含水率と脱水後含水率との関係により、圧縮脱水による脱水効果は初期含水率７０％以上の木質チップに対して有効で、初期含水率１００〜２００％の木材チップの脱水後含水率は初期含水率に比例して８０〜１１５％まで低下することが分かった。
【００５３】
［実験例５］
原料供給速度を０．４ｍ3／ｈとし、本装置稼動時の消費電力経過を見た。結果を図１４及び図１５に示す。この結果から、木質チップ０．４ｍ3を脱水処理するに要する消費電力量は、原料含水率あるいは脱水水分量に無関係に一定の３．２ｋＷｈである。ただし、原料を投入しない空稼働時と原料投入脱水時との消費電力量には差がなく、その全量は装置の駆動エネルギーに相当するため圧縮脱水に要する正味のエネルギーは事実上ゼロである。
【００５４】
また、本装置による脱水と、従来から行なわれている熱乾燥による脱水とを比較した。比較結果を図１６に示す。この結果から、熱乾燥での水分蒸発に要するエネルギーは蒸発水分量に比例して多くなるため、本装置で脱水された水分量と同量の水を熱乾燥で蒸発する場合のエネルギーを比較すると、圧縮脱水では原料含水率が高いほど省エネ効果が高くなり、原料含水率１００％では熱乾燥に比較して約３０％、同１６０％以上では１０％以下と著しく省エネ性が高いことが分かった。
【００５５】
［実験例６］
脱水チップと、未脱水チップとを、周知の熱乾燥機で乾燥し、乾燥速度を比較した。結果を図１７に示す。この結果、予め圧縮脱水処理した木材チップは、未乾燥チップを最初から熱乾燥する場合に比べて、乾燥速度は1．５倍に増加し、含水率２０％までの乾燥時間は約１／２に短縮できることが分かった。一般に、木材チップを材料利用する場合、含水率を２０％程度まで下げる必要があり、熱乾燥処理が不可欠となるが、予め圧縮脱水処理した木材チップを用いることで、乾燥効率を向上させることができる。
【００５６】
［実験例７］
高含水率の木材チップを、含水率２０％までに乾燥するに要するエネルギーを比較した。結果を図１８に示す。未乾燥チップを熱乾燥のみで含水率２０％まで乾燥する場合に比べて、圧縮脱水後に熱乾燥して含水率２０％まで下げる場合での所要エネルギーは４０〜５０％に留まることが分かった。材料利用分野での乾燥工程においても省エネと乾燥時間の短縮に繋がる。
【００５７】
［実験例８］
脱水した木材チップと、未処理の木材チップとを、水中に浸漬し、吸水率を比較した。結果を図１９に示す。この結果から、圧縮によるチップ内亀裂の発生は、薬液浸透量を未処理チップの約２倍に高めることが分かった。そのため、製紙工業におけるパルプ化工程での反応速度の促進と均質化反応を助長する効果を有する。また、チップ内部まで浸透する脱水処理後の木質チップ含水率は８０〜１１５％に留まるが、燃料としては十分な燃焼性を有する水分状態にある。また圧縮脱水による重量減少と容積減少（２０％減）とが関係して、チップの輸送効率は未処理チップより約２５％アップし、過積載問題の緩和効果を持つ。
【００５８】
尚、上記実施の形態において、含水物Ｗとして木材チップに本願発明を適用したが、必ずしもこれに限定されるものではなく、どのような含水物Ｗに適用しても良いことは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
既存技術（方法、装置、材料など）と比較して、本発明の改良点や利点（技術的優位性）をまとめると以下のようになる。
１）脱水機構
木材を圧縮して液状水分を絞り出す方法は、単板や薄板材に対して一部実用化されている。しかし、粉砕物を対象とした同種の実用脱水装置は固液分離の困難さを克服できずこれまで確立された装置はなかったが、今回、木質粉砕物を対象とした原料搬送と調和のとれた独自の固液分離システムを提供できた。
２）乾燥度（到達限界含水率）の限界
既存の木質粉砕物の熱乾燥装置（ロータリードライヤー）での到達限界含水率は、１０％以下まで任意に調節できるのに対して、本圧縮脱水装置では７０％、通常の木質チップでは１００％前後に留まる。しかし、木質バイオマス利用の主流である燃料利用においてはこの程度で十分な燃焼性能を発揮する。
３）高度な省エネ性
圧縮脱水装置での搾出水と同量の水を熱乾燥装置で蒸発する場合に比べて、所要エネルギーは１０〜３０％以下と格段に低く、処理時間も短い。また未乾燥チップをそのまま含水率２０％まで熱乾燥する場合に比べて、脱水処理後に熱乾燥を併用した場合の所要エネルギーは５０％以下となる。いずれにおいても木質バイオマスの乾燥工程における高い省エネ性が確保できる。
４）圧縮脱水処理によるチップの変身
圧縮処理チップは圧縮と脱水の経歴をもち、それらが関連して輸送効率の向上、熱乾燥の際の乾燥速度の増加および乾燥時間の短縮、さらにはパルプ化工程での薬剤の均質浸透性の増加と言った効果が付与される。これらについては既往の熱乾燥のみでは期待できない特性である。
５）小スペース設置が可能
既存の熱乾燥装置（ロータリードライヤ）は通常φ６０〜８０ｃｍ、長さ６〜１０ｍのドラムで構成され長大であるのに対して、本脱水装置は小型で狭いスペースに設置でき、燃料利用に際してはチップボイラーなどに直結できる。
【００６０】
次に、本発明は以下のような利用形態（商業形態、製品イメージ）およびその応用形態などが考えられる。
１）高含水率木質バイオマスの省エネ含水率調整
固形燃料化（各種事業所暖房、厨房給湯、農業用ハウス暖房など）、液体燃料化（バイオエタノールなど）、農業用培地製造などに利用できる。
２）高含水率木質バイオマスの低コスト乾燥
建築用ボード製造、土木資材用ボード製造、緑化資材用ボード製造などに利用できる。
３）木質バイオマスの搬送効率向上
チップ工場、製材工場、製紙工場（海外からの船輸送）、山林業者においては有用になる。
４）薬剤処理の効率化
製紙工場、木質改善用注入処理等において極めて有用になる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の実施の形態に係る含水物の脱水装置を示す正面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る含水物の脱水装置を示す平面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る含水物の脱水装置を示す右側面断面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る含水物の脱水装置を示す正面拡大図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る含水物の脱水装置を示す図４中左側から見た拡大断面図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る含水物の脱水装置において、一方ローラ及び吸引ノズルの組付け状態を示す断面図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る含水物の脱水装置において、一方ローラ，吸引ノズル及びベルトの組付け状態を示す断面斜視図である。
【図８】本発明の実施の形態に係る含水物の脱水装置において、含水物としての木材チップの圧縮脱水メカニズムを示す図である。
【図９】本発明の実験例に係り、脱水装置の具体的寸法を示す図である。
【図１０】本発明の実験例に係り、ローラ外周速度と脱水後含水率との関係を示すグラフ図である。
【図１１】本発明の実験例に係り、ローラ外周速度と正味吸水時間及びマット厚との関係を示すグラフ図である。
【図１２】本発明の実験例に係り、脱水後含水率に及ぼす正味吸水時間と平均マット厚さの影響を示すグラフ図である。
【図１３】本発明の実験例に係り、初期含水率と脱水後含水率との関係を示すグラフ図である。
【図１４】本発明の実験例に係り、装置稼働時の消費電力経過を示すグラフ図である。
【図１５】本発明の実験例に係り、圧縮脱水稼働時の消費エネルギーを示す表図である。
【図１６】本発明の実験例に係り、脱水チップと未脱水チップの乾燥速度を比較した表図である。
【図１７】本発明の実験例に係り、脱水チップと未脱水チップの乾燥速度を比較したグラフ図である。
【図１８】高含水率チップを含水率２０％まで乾燥するに要するエネルギーを比較したグラフ図である。
【図１９】脱水処理チップの浸透性改善効果を示す図である。
【図２０】従来の脱水装置の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００６２】
Ｗ  含水物
１  機台
１０  圧搾部
Ｐ１，Ｐ２  回転軸
１１  一方ローラ
１２  他方ローラ
１４  小孔
２０  吸引ノズル
２１  開口
２３  吸引機
２６  シール部材
３０  ベルト
３１  回転ローラ
４０  押圧機構
４３  回動部材
４４  油圧シリンダ装置
５０  回転駆動機構
６０  圧潰部
Ｐ３，Ｐ４  回転軸
６１，６２  加圧ローラ
７０  押圧機構
７３  可動部材
７５  油圧シリンダ装置
８０  回転駆動機構
９０  原料供給部
９０A  一次原料供給部
９０Ｂ  二次原料供給部
９１  貯留槽
９３  ホッパ
９４  シャッタ
９５  スクリューコンベア
９７  サブホッパ
９８  シャッタ
９９  スクリューコンベア
【図１】
2008036666.tif 000003
【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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【図１４】
2008036666.tif 000010
【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
2008036666.tif 000016
【図８】
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【図９】
2008036666.tif 000018
【図１０】
2008036666.tif 000019
【図１１】
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【図１２】
2008036666.tif 000021
【図１３】
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