(57)【要約】【課題】水分を含んだ廃棄物等の材料からでも容易且つ安価に製造できる固形燃料及びその製造方法を提供すること。【解決手段】キノコの菌床栽培において発生するキノコの廃菌床と粘結材とを混合して可燃性の混合物を得る混合工程１０と、前記混合物を、水成分を利用して練ることによって、成形性の生じた混練物を得る混練工程２０と、前記混練物から、所要の圧力を加えることで成形体を得る成形工程３０と、前記成形体において、好気性菌を繁殖させることによって乾燥させる好気性菌による乾燥工程４０と、その乾燥工程４０で乾燥された前記成形体を破砕して所要サイズの固形燃料を得る破砕工程５０とを選択的に実施する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
草木質破砕物等の有機骨材と粘結材とを混合することで可燃性の混合物を得る混合工程と、前記混合物について含まれる水成分を利用して練ることで成形性の生じた混練物を得る混練工程と、前記混練物に圧力を加えることで成形物を得る成形工程と、前記成形物を乾燥する乾燥工程とを有することを特徴とする固形燃料の製造方法。
【請求項２】
前記乾燥工程中において、前記成形物を破砕して乾燥することを特徴とする請求項１記載の固形燃料の製造方法。
【請求項３】
前記有機骨材の少なくとも一部が、コーンコブミールであることを特徴とする請求項１又は２記載の固形燃料の製造方法。
【請求項４】
前記有機骨材又は粘結材の少なくとも一部が、キノコの菌床栽培で発生するキノコの廃菌床であることを特徴とする請求項１、２又は３記載の固形燃料の製造方法。
【請求項５】
前記有機骨材又は粘結材の少なくとも一部が、豆腐を製造する際に発生するおからであることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の固形燃料の製造方法。
【請求項６】
前記粘結材の少なくとも一部が、微生物の繁殖によって粘性成分が生成された有機汚泥であることを特徴とする請求項１、２、３、４又は５記載の固形燃料の製造方法。
【請求項７】
前記粘結材の少なくとも一部が、清涼飲料等を製造する際に発生する食品汚泥であることを特徴とする請求項１、２、３、４、５又は６記載の固形燃料の製造方法。
【請求項８】
請求項１、２、３、４、５、６又は７記載の固形燃料の製造方法によって製造されたことを特徴とする固形燃料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固形燃料の製造方法と、その方法によって製造された固形燃料に関する。
【背景技術】
【０００２】
化石燃料の大量消費による地球温暖化の問題や、資源の枯渇によるエネルギー問題に対応して、持続可能な循環型エネルギー源の開発が課題となっている。
また、大量消費社会の進展に伴って、大量の産業廃棄物や生活廃棄物が発生し、それらを資源として再利用することが社会的な課題となっている。
これに対し、例えば、公共下水や工業排水を処理する際に発生する有機汚泥は、可燃成分を含んでおり、ある程度まで脱水すると燃焼できる。この点に着目して、脱水した有機汚泥に廃油を混合し、加圧成形して固形燃料を製造する方法が提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
しかし、この脱水した有機汚泥と廃油から成形された固形燃料では、「固形」といっても保形性が十分でなく、簡単に形が崩れるという欠点があった。そのため、保管や運搬、燃焼炉での使用について、取り扱いが難しかった。
これに対しては、乾燥した有機汚泥等と粉砕したプラスチックを混合し、成形する際に加熱することで、そのプラスチックをバインダーとして利用する方法が提案されている（特許文献２参照）。この方法では、保形性を向上できるが、有機汚泥を単に脱水するだけでなく事前に乾燥し、成形する際には加熱することを要する。
【特許文献１】特開昭６１−２９６号公報（第１頁）
【特許文献２】特開平０９−８７６４６号公報（第１頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
固形燃料及びその製造方法に関して解決しようとする問題点は、従来のプラスチックをバインダーとして保形性を向上させる場合、水分を含んだ廃棄物等の材料を事前に乾燥させる工程や、加熱成形工程が必要となる点にある。その乾燥工程や成形工程では、大きな熱量を要する。また、特別な乾燥装置や加熱成形装置を要するため、装置が複雑化・大型化してしまう。このため、製造コストを低減できない。
そこで、本発明の目的は、水分を含んだ廃棄物等の材料からでも容易且つ安価に製造できる固形燃料及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記目的を達成するために次の構成を備える。
本発明に係る固形燃料の製造方法の一形態によれば、草木質破砕物等の有機骨材と粘結材とを混合することで可燃性の混合物を得る混合工程と、前記混合物について含まれる水成分を利用して練ることで成形性の生じた混練物を得る混練工程と、前記混練物に圧力を加えることで成形物を得る成形工程と、前記成形物を乾燥する乾燥工程とを有する。
【０００６】
また、本発明に係る固形燃料の製造方法の一形態によれば、前記乾燥工程中において、前記成形物を破砕して乾燥することを特徴とすることができる。
また、本発明に係る固形燃料の製造方法の一形態によれば、前記有機骨材の少なくとも一部が、コーンコブミールであることを特徴とすることができる。
【０００７】
また、本発明に係る固形燃料の製造方法の一形態によれば、前記有機骨材又は粘結材の少なくとも一部が、キノコの菌床栽培で発生するキノコの廃菌床であることを特徴とすることができる。
また、本発明に係る固形燃料の製造方法の一形態によれば、前記有機骨材又は粘結材の少なくとも一部が、豆腐を製造する際に発生するおからであることを特徴とすることができる。
【０００８】
また、本発明に係る固形燃料の製造方法の一形態によれば、前記粘結材の少なくとも一部が、微生物の繁殖によって粘性成分が生成された有機汚泥であることを特徴とする
また、本発明に係る固形燃料の製造方法の一形態によれば、前記粘結材の少なくとも一部が、清涼飲料等を製造する際に発生する食品汚泥であることを特徴とすることができる。
また、本発明に係る固形燃料の一形態によれば、上記の固形燃料の製造方法によって製造されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る固形燃料及びその製造方法よれば、水分を含んだ廃棄物等の材料からでも、固形燃料を容易且つ安価に製造できるという特別有利な効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明に係る固形燃料の製造方法の最良の形態例について以下に説明する。
この固形燃料の製造方法は、菌類の繁殖した有機物が少なくとも一部に含まれた可燃物原料を、含まれる水分を利用して練って成形性の生じた状態とし、固形状に成形した後、乾燥することを基本的な工程要素とする。
【００１１】
菌類の繁殖した有機物が、キノコの廃菌床である場合、好適に固形燃料を製造できる。  特に、草質材の微細物が原料として含まれた培地によってキノコが収穫された後のキノコの廃菌床を、含まれる水分を利用して練って成形性の生じた状態とし、固形状に成形した後、乾燥することによれば、好適に固形燃料を製造できる。草質材の場合、菌類が繁殖しやすく、粘着性が生じ易い。但し、木質材の微細物（オガ粉）を含むキノコの廃菌床にあっても、同等の粘着性を得ることができた。なお、可燃物原料（キノコの廃菌床等）は、特別に乾燥されることなく練られる。
これによれば、可燃物原料（キノコの廃菌床）自体が、粘結材としても機能し、練られることのみで好適な成形性を生じる。つまり、練ることによって、粘りが出て、水を含んだ粘土のような成形性が発生する。これは、強く均一に練ることによって、菌糸等が擦り潰されると共に、その練りの圧力で材料から空気が押し出されて水分が出てくることによる。
以上の工程による場合、図１の工程図におけるキノコの廃菌床と粘結材とを混合する工程を省略できる。
なお、この発明における練り工程とは、菌糸等の材料を擦り潰して、その材料の有する粘着性を発現させる擦り潰しを含む工程ということができる。
【００１２】
さらに、前記草質材の微細物の少なくとも一部が、トウモロコシの芯を破砕して設けられたコーンコブミールであることで、キノコの廃菌床自体によって粘結性を十分に得ることができ、好適に固形燃料を製造できる。
なお、草質材の微細物としてコーンコブミールの他に、もみ殻や、おから等が混合されて、キノコ栽培用の配合培地が構成される場合が多い。
【００１３】
エノキを栽培した際に発生したキノコの廃菌床を、二軸式の練り機（混練機）によって練ったところ、粘土状に捏ねられた状態の成形性に富むもの（練り状物）を得ることができた。その練り状物は、練り機から団粒状になって排出された。そして、所要量の練り状物を型に入れてプレスして成形したところ、保形性の高い成形体を得ることができた。
このように、キノコの廃菌床のみによっても、保形性の高い成形体を得ることができるのは、培養されたキノコ菌糸自体が擦り潰されると粘着性や団粒性を生じると共に、キノコ栽培用培地に粘性を生じ易い栄養素が混合されているためである。その栄養素としては、こねか、ふすま、おから等が適宜に配合されている。
【００１４】
ここで、キノコの廃菌床とは、菌類が繁殖した有機物の代表的なものであり、キノコの菌糸が繁殖した状態と、好気性菌等の他の菌類が入って繁殖した状態の両方の場合がある。他の菌が入って発酵することで粘着性を増すため、キノコを収穫した直後の廃菌床でなくとも、固形燃料の原料として好適に利用できる。
キノコ、カビ、酵母などの菌類の細胞壁にはキチンやキトサンが存在し、その細胞壁が擦り潰されることで粘結材として寄与する。
【００１５】
なお、本発明は、キノコの廃菌床を原料とすることに限定されるものではなく、菌類が繁殖したものであれば、例えば、ビールかす、ジュースかす、おから、生ゴミ、汚泥等の廃棄物を原料とすることができる。それらの原料によっても、菌類が繁殖すれば、同等の効果を得ることができる。例えば、おからに納豆菌等の菌類を繁殖させたものを、前記の可燃物原料とすれば、上記の製造方法で、好適に固形燃料を製造できる。
【００１６】
また、キノコの廃菌床等の可燃物原料を練って成形性の生じた状態で、所要の圧力を加えて菌類の繁殖可能な固形状に成形すれば、乾燥を促進させることができる。
ここで菌類の繁殖可能な所要の圧力とは、植物原料のリグニンが融けるような高い圧力ではなく、菌類が繁殖できるように押し固める程度の圧力である。つまり、菌類を死滅させるような高圧や、ペレットストーブに利用されるペレットを製造する際のような高圧ではない。
菌類は培地が適度の厚さに押し固められた方が繁殖し易い性質があり、好気性菌が繁殖する際に発生する発酵熱を利用し、乾燥を成形体の内部から促進できる。なお、通常は、好気性菌等を特別に添加する必要はなく、練って押し固めたものを放置しておくと、天然の好気性菌が自然に繁殖する。
また、キノコの廃菌床等の可燃物原料が練られる際には、圧力を加えられて擦り付けられることによる摩擦熱が発生し、その熱が好気性菌等の菌類の繁殖を促進させる。
【００１７】
また、キノコの廃菌床等の可燃物原料を固形状に成形したものを、生乾き状態で破砕すれば、乾燥を促進させることができる。これは、固形体の表面積を大きくでき、水分の蒸発作用を高めることができるためである。また、乾燥が進むに従って成形体が硬くなる。このため、成形体が完全に乾燥する前に破砕すれば、容易に割ることができ、破砕エネルギーを低減できる利点がある。
なお、生産される固形燃料の大きさは、破砕の程度によって自由に設定できる。例えば、成形体を３〜１０ｃｍ程度の厚さの板ブロック状に形成し、その成形体を破砕・乾燥して、こぶし大の固形燃料を製造したところ、送風機のない構造の簡単なストーブで非常に良く燃焼させることができた。
【００１８】
また、原料を練って成形性の生じた状態とするために、粘結材を混合しても良いのは、勿論である。粘結材の混合に関する詳細は、後述の形態例で詳しく説明する。
さらに、原料を練って成形性の生じる状態とするためには、加水又は脱水によって適宜に水分調整すれば良い。なお、菌類が繁殖した有機物は、一般的に高水分の材料であって適度な水分を含んでおり、水分調整を行なう必要のないケースも多い。
また、一旦乾燥させたものを再度原料に混合し、水分調整をしてもよい。これによれば、固形燃料の製造過程で発生する乾燥した粒や粉状の原料を有効に利用できる。なお、元々乾燥しているもの、例えば、シュレッダーで破断された紙を水分の調整材として用いてもよいのは勿論である。
【００１９】
ところで、この固形燃料の製造方法は、高水分の有機系廃棄物等の画期的な乾燥方法にもなっている。乾燥することによって、長期的な保存が可能となり、固形燃料の他に、家畜の飼料や植物の肥料等、他の用途の原料にもなり得る。
また、乾燥施設としては、農作物の加温用ハウス（温室やビニールハウス等）を活用すればよい。そして、本発明によって製造された固形燃料は、構造の簡単なストーブで薪と同等以上に燃焼できるため、農作物の加温用ハウスの燃料等として、灯油や重油の代替エネルギーになる。
また、成形工程と乾燥工程の一例としては、前記練り状物を、通気性の良い籠状の容器内で板状に押し固め、その籠状の容器を通気性の良い多段の棚に並べて置くこと或は積み重ねることによって乾燥させてもよい。スペース的に、効率良く乾燥できる。
【実施例１】
【００２０】
次に、本発明に係る固形燃料の製造方法の実施例１について図面に基づいて以下に説明する。
図１は、以下の形態例に係る固形燃料の製造方法の工程を示す流れ図である。
【００２１】
１０は混合工程であり、キノコの菌床栽培において発生するキノコの廃菌床と粘結材とを混合して可燃性の混合物を得る工程である。
キノコの廃菌床は、後述する混練工程や成形工程等を通じて有機骨材として機能する。また、キノコの廃菌床を構成する原料の主成分は、オガ粉及び／又はコーンコブミールである。草質のコーンコブミールが配合されていることで、後述する乾燥工程で、好気性菌が繁殖しやすくなる。また、キノコの廃菌床には、キノコを生長させるためのこぬか等の栄養素が残留しており、これを栄養源として好気性菌が良く繁殖できる。
なお、キノコの廃菌床に加えて、後述する乾燥工程において菌類の繁殖を妨げない原料であれば、他の粒状や粉状の微細な原料を混合してもよい。例えば、有機骨材及び粘結材の一例として、豆腐を製造する際に発生する「おから」を利用することができる。
【００２２】
キノコの廃菌床と粘結材とは、例えば、リボンミキサーを利用して容易に混合できる。キノコの廃菌床は、元々、オガ粉やトウモロコシの芯の破砕物（コーンコブミール）を主体としてこぬか等の栄養分が配合・混合されたキノコの培養基である。従って、リボンミキサー等による混合工程で、容易に細粒状又は微粉状になる。
また、キノコの廃菌床は、その主要成分が、オガ粉やコーンコブミール、キノコの収穫後の菌糸であり、有機繊維質の塊から成る素材でもある。
【００２３】
ところで、このキノコの廃菌床は、堆肥化されて使用されることが一般的であり、従来から燃料としては適切に活用されてこなかった。
その理由は、キノコの廃菌床が水分を含んだ微細物の集合体であり、堆積させた状態で保存した場合、乾燥しにくい点にある。短時間で腐敗して悪臭を発生しやすく、取り扱いが難しい。また、乾燥できたとしても、粉々になって飛散し易く、取り扱いが難しいことが考えられる。
【００２４】
粘結材は、おから等の有機質及び／又はベントナイト等の無機質であればよく、粘着性を有し、菌類の繁殖を許容する材料を適宜選択的に利用できる。
有機物の粘結材としては、おから、有機汚泥、コーンスターチ、デンプンや糖類の成分を有する物等を利用できる。おからや有機汚泥は廃棄物であり、どこでも簡単に入手できる。コーンスターチも入手し易く、その中に含まれるα−デンプンに強い粘着性がある。また、家庭から排出されるほとんどの生ゴミにも、デンプンや糖類の成分が多く含まれるため、粘結材として利用できる。
【００２５】
無機物の粘結材としては、無機質膨潤材である粘土やベントナイトを使用することができる。ベントナイトが強い粘着性を有し、入手性も高い。
以上の粘結材は、単独で用いても良いし、他の粘結材と併用することもできる。例えば、おからや有機汚泥に対して、コーンスターチやベントナイトを併用すればよい。この場合、コーンスターチやベントナイトを材料全体に対して重量比１％から数％の範囲で混合すればよい。なお、それらの粘結材の混合比率は特に限定されるものではなく、多いほど硬い固形燃料を製造できる。
なお、コーンスターチやベントナイトは、乾燥した状態で供給されるため、水分の多い原料に好適に対応できる。つまり、水分調整材としても機能する。また、これらの粘結材の分量が多い場合は、水分が不足する場合もある。そのときは、水を一つの材料として混合し、後述する混練工程を行えばよい。
【００２６】
また、有機物を発酵させて粘結材として利用できる。例えば、おからは、元々粘着性を有するが、これを菌類で発酵させると、高い粘着性が生じる。
具体的には、キノコの廃菌床に、納豆菌で発酵させたおからを混合・混練して成形したところ、保形性の高い成形体を得ることができた。これによれば、他の粘結材を混合することなく、成形することができた。
このような菌類の繁殖によって有機物の粘着性を向上させる処理は、おからに限定されるものではない。例えば、ジュース残渣等の食物残渣や有機汚泥等の有機物についても同様に処理することができる。
また、キノコの廃菌床自体にも粘着性があり、粘結材としても機能する。
【００２７】
また、本形態例では、有機骨材としてのキノコの廃菌床と、粘結材（キノコの廃菌床自体も含む）とを原料とするが、他の種々の材料を混合できることは勿論である。但し、後述する乾燥工程において、菌類の繁殖を許容するものであるとよい。
他の材料としては、例えば、油材を混合することも可能である。これによれば、滑りが良くなり、混練性や離型性を向上させることができる。また、油の酸化重合によって粘結性も向上する。油を混合するタイミングは特に限定されないが、キノコの廃菌床（有機骨材）と粘結材を混合する前に、有機骨材に油材を含浸させると効率よく分散できる。
【００２８】
２０は混練工程であり、キノコの廃菌床と粘結材の混合物を、キノコの廃菌床等の原料に含まれる水分又は原料の一部として投入された水によって構成される水成分を利用して練り、成形性の生じた混練物を得る工程である。
粘結材としては、前述したようにおから等を好適に利用できる。おからの粘結材としての粘着作用が、有機骨材としてのキノコの廃菌床の存在によって好適に機能して、成形性の高い粘土状の混練物が生成される。おからは、前述したように、納豆菌等で発酵させておくことで、その粘着性を高めることができる。
【００２９】
なお、より強い保形性を得るために、有機物であればコーンスターチ等、無機物であればベントナイト等を添加することができる。コーンスターチの場合は、菌類を繁殖させるための栄養素ともなる利点がある。また、ベントナイトは菌類によって分解・吸収されることなく、その粘結性の発現を維持できる利点がある。
また、この混練工程には、例えば、二軸式の混練機を利用できる。なお、前述の混合工程と混練工程は、一体的な装置又は一つの装置によって、連続的に或いは同時に行われてもよい。
【００３０】
また、この混練工程においては、前記キノコの廃菌床を構成するオガ粉等の粒状体の表面に、粘結材が薄くコーティングされるように、水分量や粘結材の量を調整するとよい。
図２に示すように、水分量等が好適に調整された混練によれば、オガ粉２１の表面が粘結材２２の薄い層によって被覆される。そのオガ粉２１同士が接触した部分では粘結材２２によって粘結作用が生じ、オガ粉２１同士が粘結材２２を介して接合した状態となる。
このとき、オガ粉２１同士が接触していない部分の間には、空隙２３が生じる。このため、混練物全体としては、多孔質の塊になる。
【００３１】
３０は成形工程であり、前記の混練物から、所要の圧力を加えることで成形体を得る工程である。例えば、プレス成形、ロール成形、或いは押出し成形によって、混練物から一定形状の成形物を得ることができる。
この成形工程には、既存の成形方法や成形装置を用いることができる。
例えば、前記の混練物を細粒化して成形型へ供給し、プレス成形によって成形体を得る方法を採用すればよい。さらに詳細に説明すれば、先ず、混練されることで形成された塊を、ブラインダーと呼ばれる装置によって細粒状にほぐす。これによって半流動化された混練物を、成形型の下型内へ投入する。次に、所要量の混練物が下型へ適切に入るように、振動を加えることや、掻き均すことを適宜行う。そして、上型を作動させてプレスすることで、成形体を得る。なお、原料や装置等の条件によって、混練物が大きな塊りにならず、団粒状の場合は、ブラインダーを必要としない。
この成形体は、図２に示した混練物の如く適度な空隙２３を有する多孔質となるように、適度な圧力によって成形されるとよい。なお、乾燥前の状態では、空隙２３の部分には水分が満たされている状態となっており、成形体は粘土状となっている。
【００３２】
また、この成形工程においては、成形体の表面に他部材との接触する部分が小さくなるように突起部を形成するようにしてもよい。さらに、この成形工程においては、成形体に溝を形成してもよい。溝を適宜に形成することで、成形体を、後述する破砕工程で均一の大きさに且つ小さな力で破砕できる。このような突起部や溝は、前述のようなプレス成形によって簡単に設けることができる。
図３は、表面に突起部３２が形成された板状の成形体３１の一例を示す斜視図である。このように突起部３２を形成することで、複数の成形体３１を並べて置いた際に、その成形体３１同士の接触する部分を可及的に小さくすることができる。これによれば、乾燥を促進させるための空気の通路を好適に確保することができる。従って、乾燥時間を短縮でき、結果として安価に製造できる。
なお、成形体は起立させた状態で乾燥させるとよい。対流現象による上昇気流を利用して、乾燥を促進できる。また、成形体の形状は、板状に限らず、円筒状や断面がＵ字状（図４参照）の長尺形状にしてもよい。これらの場合も起立させることで乾燥を促進できる。
【００３３】
また、この成形工程においては、図５に示すように、成形体３３の厚さ方向に貫通する貫通孔３５を多数形成してもよい。このように複数の貫通孔３５を成形体３３に開ける工程は、プレス成形において、外形を成形する工程と共に容易に行うことができる。これは、型割方向が一方向の簡単な型で製造できるためである。
このような複数の貫通孔３５を設けることで、通気性がよくなり、成形体３３の乾燥を促進できる。また、後述する破砕工程では、成形体３３を容易且つ均一に破砕できる利点もある。
なお、各貫通孔の断面形状は、図５に示した円形に限定されるものではなく、他の形状でもよい。型抜きのためには、円形が良いが、破砕工程のためには、応力が集中して破断しやすい角部のある形状が良い。
【００３４】
４０は好気性菌による乾燥工程であり、前記の成形体において、好気性菌を繁殖させることによって乾燥させる工程である。好気性菌は、発酵する際に熱を発生し、菌の生長過程において水分を分散するように繁殖する。これによれば、他のエネルギーを消費することなく、特別な設備も必要とすることなく、成形体を効率よく乾燥できる。なお、好気性菌は、代表的なものとして、こうじ菌、納豆菌や放線菌がある。
ところで、この乾燥工程４０は、適当な好気性菌を材料に混合又は投入することで好適に開始できることは勿論であるが、材料を単純に混合して放置するだけでもよい。例えば、雑菌が繁殖する前のキノコの廃菌床とおからを混合すれば、通常の場合、好気性菌が自然に繁殖して乾燥工程が行われる。
また、この乾燥工程においては、好気性発酵によって発熱させた後、前記成形体の保形性を向上させるべく放線菌等の菌類の菌糸を生長させるようにしてもよい。これによれば、成形体の形状をより好適に維持しつつ、より効率よく乾燥できる。
【００３５】
ところで、好気性発酵は多くの酸素を必要とするため、空気を強制的に供給する手段（送風装置等）を用いるとよい。なお、成形体は、図２に示すように極めて微細な空隙２３を有し、多孔質に設けられる。その空隙２３は菌糸の生長できる空間ともなっている。このため、好気性菌は好適に繁殖できる。
ところで、キノコの廃菌床に残された「こぬか」等の栄養素や有機質の粘結材である「おから」は、好気性菌の栄養源となり、好気性発酵を促進させる。
また、キノコの廃菌床自体も、繊維質の材料から構成されており、毛細管現象等によって水分を分散し易く、乾燥しやすい素材になっている。このため、上記の好気性発酵による乾燥と自然乾燥によって効率良く乾燥できる。
但し、加熱や送風をすることで、強制的に乾燥することを妨げるものではない。その場合も、以上に説明した理由から、少ないエネルギーで効率良く乾燥できる。
なお、菌類の繁殖を止めたい場合や、固形燃料化した後に菌類が繁殖することを防止するためには、加熱殺菌等の殺菌処理を行えばよい。
【００３６】
５０は破砕工程であり、乾燥された前記の成形体を破砕して所要サイズの固形燃料を得る工程である。
この破砕工程は、乾燥工程によって前記の成形体が完全に乾燥する前に行うとよい。つまり、成形体が半乾きの状態で破砕するとよい。これによれば、成形体を小さな力で破断・分割することができる。また、破断による細かな粉塵の発生を抑制できる。
そして、破砕工程によって、表面積の大きな破砕面が生じるため、乾燥を促進できる。これにより、好気性菌による乾燥工程を引き継いで、破砕工程の後に乾燥が効率よく進む。これにより、固形燃料を低コストで製造できる。
【００３７】
６０は含油工程であり、破砕工程の後、燃焼カロリーを調整すべく、成形体が破砕されて成る破砕物に油材を含浸させる工程である。
本発明にかかる方法で製造された固形燃料は、多孔質素材となっており、極めて多量の油材を吸い込むことができる。例えば、かさ比では７０％程度まで、重量比では、１．５倍程度までの油材を含浸させることができた。このため、油材の含浸量を広い範囲で調整することができ、燃焼熱量を広い範囲で調整できる。
【００３８】
また、本発明に係る固形燃料は、破砕されて所要のサイズに形成されるため、積み置きした際に相互間に空隙を生じる形態となりやすい。従って、乾燥しやすいと共に、燃焼炉内でも固形燃料の粒同士の間を空気が好適に流通でき、効率よく燃焼できる。
また、その保形性も高いため、保管や搬送を好適に行うことができる。
【００３９】
ところで、成形体のままで乾燥が十分になされる場合は、好気性菌による乾燥工程の後の破砕工程を必要としない。
例えば、板状に且つ分断するための溝が形成された成形体からなる固形燃料によれば、使用時に適宜分割して燃やせばよい。使用する直前の形態が板状であることで、重ねて搬送・保管ができる。この成形体からは略同一形状の固形燃料が大量に得られ、例えば、薪の代替品として利用できる。
【００４０】
また、以上に説明してきたように、キノコの廃菌床は菌類を繁殖させる上で最適の材料である。しかし、これを使用しないで他の有機物（有機骨材や栄養源）を原料としても固形燃料を製造できる。
例えば、キノコの廃菌床に代えて、稲わら等の草質材、一定の期間を放置することで殺菌作用が低下した木材の破砕物やオガ粉、或いは古材の破砕物を有機骨材として利用できる。そして、例えば、おからを栄養源及び粘結材として利用できる。これによっても、好気性菌の繁殖による乾燥が好適になされる。
これに対して、新しいオガ粉は、殺菌作用があり、細菌を繁殖させにくい。特に針葉樹を原料とするものは殺菌作用が強い。
【００４１】
また、本発明によれば、堆肥を熟成する際のような有機質の多くが生分解されて炭酸ガス等に変換される場合と比較し、その有機質をエネルギー資源として最大限に活用できる。
また、原料がキノコの廃菌床や粘結材としてのおから等であり、全てを生物素材とすることができる。これによれば、持続可能な循環型エネルギー源として好適に活用できる。また、このように原料が特定された燃料であれば、燃焼した後の灰も、安全性の高い肥料として有効に活用できる。
【００４２】
次に、図６及び図７に基づいて、本発明に係る固形燃料を量産するための製造方法及びその装置について説明する。
先ず、図６（ａ）に示すように、底型７１の板面上に枠型７２が載置された状態にセットされることで、箱形の下型が形成される。その下型の中に、少なくともキノコの廃菌床と粘結材とを原料とする混練物２５が投入される。このとき、混練物２５は、前述したように、一定の流動性を有する状態となっている。なお、底型７１の下部には、一対の脚部７１ａが設けられている。これによれば、フォークリフトの爪を挿入でき、搬送や保管を好適に行うことができる。
【００４３】
次に、図６（ｂ）に示すように、上型である押圧型７３を下降させて、混練物２５をプレスし、成形体８１をつくる。この押圧型７３には、突起部７３ａが下方へ複数突設されている。各突起部７３ａは、板状に形成されている。また、底型７１には孔７１ｂが開いており、突起部７３ａの先端部は、その孔７１ｂを突っ切る。なお、混練物２５は、孔７１ｂが開いていても、流れ出るほどの流動性がない。このため、突起部７３ａによって突き出される部分を除いて好適にプレスされる。また、底型７１には、空気抜きのための小孔を設けておいても好適にプレスできる。
なお、押圧型７３を昇降動させる駆動機構等は、周知技術を利用すればよく、説明を省略する。
【００４４】
次に、図６（ｃ）に示すように、押圧型７３を上昇させて下型から抜き出す。この際に、複数の突起部７３ａが、成形体８１から抜き出される。これにより、成形体８１に、上下方向に開口した貫通孔８２が複数形成される。
なお、本形態例の各突起部７３ａは板状に設けられているため、各貫通孔８２の形状は、断面長孔形状になる（図７参照）。また、本形態例では、成形体８１が容易に崩れることがないように、貫通孔８２が、長孔形状の長さ方向に２列に分割された形態に設けられている。なお、貫通孔８２の形状や配置は、これに限定されるものではなく、適宜選択的に設定できるのは勿論である。
【００４５】
次に、図７に示すように、枠型７２を引き上げることで、ブロック状の成形体８１が、底型７１上に安定的に載置された状態となる。
そして、このままの状態で、その成形体８１を次の工程（好気性菌による乾燥工程）へ移す。成形体８１を載せ換えずにフォークリフト等で移送するだけで、他の作業を必要とせず、簡単に行うことができる。
また、貫通孔８２が上下方向に貫通しているため、前述したように対流現象を利用して効率よく乾燥できる。従って、本発明にかかる固定燃料を好適に量産できる。
なお、型を抜く作業を好適に行うためには、型にテーパを付ける方法や、バイブレータを用いて振動によって離型させる方法を採用することができる。
【実施例２】
【００４６】
次に、本発明に係る固形燃料の製造方法の実施例２について以下に説明する。
図８は、固形燃料の製造方法に係る工程例を示す工程の流れ図である。
【００４７】
１０は混合工程であり、草木質破砕物等の有機骨材と有機汚泥等の粘結材とを必須原料として混合し、可燃性の混合物を得る工程である。
有機骨材としては、所定の大きさよりも小さい粒状、繊維状又は粉状の草木質破砕物を用いることができる。例えば、オガ粉、チップ状に粉砕された木材や竹材、もみ殻を好適に利用できる。また、有機汚泥の固形成分は、微細な粒子によって構成されている。このような一定サイズ以下の小物質が集まった原料によれば、リボンミキサーを利用して容易に混合できる。
【００４８】
有機骨材としては、その少なくとも一部を、キノコの菌床栽培で発生するキノコの廃菌床、豆腐を製造する際に発生する「おから」、又はコーヒー飲料を製造する際に発生するコーヒーカスとすることができる。このような産業廃棄物を活用して循環型エネルギー源とすることができる。
【００４９】
粘結材としては、その少なくとも一部を、有機汚泥とすることができる。さらに好適には、微生物の繁殖によって所要の粘性成分が生成された有機汚泥とすることができる。なお、一般的な有機汚泥は、それ自体に粘性があり、工場から排出されたそのままの状態でも、本発明に係る粘結材として利用できる。これは、有機汚泥は、それ自体が発酵物であって、初めから粘性が生じている場合も多いためである。そして、その有機汚泥をさらに適宜な条件で保管すれば、微生物の繁殖によってさらに粘性を高めることが可能である。その有機汚泥を保管する工程（保管工程）は、有機汚泥の発酵工程ということができる。
その有機汚泥としては、例えば、清涼飲料等を製造する際に発生する食品汚泥を利用することができる。粘性が高く好適に利用できる。
【００５０】
有機汚泥の保管期間は、有機汚泥の成分や繁殖する細菌の種類、有機汚泥の生成までの条件、その他の発酵に関与する条件、例えば温度等の保管条件に対応させて適宜調整することができる。
なお、有機汚泥の保管による微生物の繁殖とは、嫌気性細菌による嫌気発酵が主体になると考えられる。自然発酵によっても生分解の過程で粘性成分を充分に得ることが可能であるが、発酵を促すように環境条件を人工的に調整できるのは勿論である。
【００５１】
有機汚泥は、粘結材として機能するものであり、有機骨材の種類等の条件に応じて適宜な分量を混合すればよい。例えば、有機骨材がキノコの廃菌床の場合は、材料全体に対して嵩比で２０〜４０％程度を混合すればよい。
また、有機汚泥は、粘結材として機能させるため、適度に水分を含んでいるとよい。
その有機汚泥の含水率は、他の混合される材料との関係で適宜に調整すればよい。従って、必要であれば、加圧による脱水、或いは遠心分離による脱水等の機械的脱水工程によって含水率を調整すればよい。例えば、有機骨材がキノコの廃菌床で有機汚泥を嵩比で３０％混合する場合、その有機汚泥の含水率は、何ら調整をしない８０％程度とすることができる。なお、混合する材料全体で水分が不足する場合は、水を加えても良いのは勿論である。
なお、本発明においては、有機汚泥を加熱や減圧によって乾燥させる工程を必要とするものではなく、そのような乾燥工程による余分なエネルギー消費を回避できる。
【００５２】
ところで、所要の粘性を有する有機汚泥によれば、水分を適宜調整すれば、有機骨材等の他の材料と混合しなくても練ることで粘土状の成形性を得ることが可能である。
しかし、有機汚泥のみによる成形体の場合は、無機成分が多いため燃焼カロリーが低く、燃料として適切ではない。また、有機骨材と混合して得られる成形体と比較して乾燥しにくく、効率的に生産できない。さらに、成形体としての強度というべき保形性を十分には得ることができないなどの問題がある。
【００５３】
また、他の粘結材としては、有機物であればデンプンや糖類の成分を有する物、無機物であれば無機質膨潤材である粘土やベントナイトを使用することができる。
これらの粘結材は、単独で用いても良いし、前述した粘結材としての有機汚泥と併用することもできる。有機汚泥と併用すれば、少量を使用するだけで、成形性を向上できる。例えば、コーンスターチやベントナイトを材料全体に対して重量比１％から数％の範囲で混合すればよい。
なお、コーンスターチやベントナイトは、乾燥した状態で供給されるため、水分の多い原料に好適に対応できる。つまり、水分調整材としても機能する。また、これらの粘結材の分量が多い場合は、水分が不足する場合もある。そのときは、水を一つの材料として混合し、後述する混練工程を行えばよい。
【００５４】
ところで、前述した有機汚泥に限らず、有機物を発酵させて粘結材として利用できることは勿論である。例えば、おからを納豆菌で発酵させると、高い粘性を生じさせることができる。従って、これを粘結材として利用できる。
具体的には、オガ粉やキノコの廃菌床に、納豆菌で発酵させたおからを混合・混練して成形したところ、保形性の高い成形体の固形燃料を得ることができた。つまり、他の粘結材を混合することなく、固形燃料を好適に成形することができた。
【００５５】
また、有機骨材と粘結材とを必須原料とするが、他の種々の材料を混合できることは勿論である。
例えば、前記の混合物の原料として、油材を混合することができる。そして、その油材の少なくとも一部を、油揚げを製造する際に発生する食品廃油とすることができる。
このように本発明では、食品廃油等の廃油を利用でき、コストがかからない。なお、この油材としては、食品廃油に限らず、工場から排出される工業廃油を利用することも可能である。
【００５６】
油材の添加は、材料全体を混合する混合工程に先立って、有機骨材に含浸させることで行うとよい。つまり、図８に示すように、５０は含油工程であり、混合工程１０に先立って、油材を有機骨材に含浸させる。
これによれば、有機骨材が油材を素早く均一に吸収することができ、油材を効率良く混合できる。特に木材が繊維状に破砕された有機骨材によれば、油材を嵩比で１／３程度まで含浸させることができる。なお、チップ状の木材においても、油材を好適に吸収できる。
【００５７】
油材を混合することで、後述する混練工程で粘りを生じさせて混練性を向上でき、且つ、後述する成形工程で固形燃料（成形物）を成形する際の成形性及び離型性を向上できる。特に、離型性が良くなることで、成形物が成形型に付着してしまうことや、成形物同士が癒着することを防止でき、生産性を向上できる。
また、油材を混合することで、固形燃料の燃焼カロリーを高めることができる。有機汚泥は、無機物を比較的多く含んでいる場合が多く、火力が弱い面があるため、その問題を解消できる。さらに、油材の混合量を調整することで、燃焼カロリーを容易に調整できる。
【００５８】
さらに、前記の混合物の原料として、プラスチック廃棄物の破砕物や生ゴミ等の生活廃棄物の破砕物を混合してもよい。大量に排出される廃棄物としては、果実や野菜飲料等を製造する際に工場で発生する搾りカスや食品残渣も利用できる。搾りカスとしては、ジュースカスの他に、お茶を煎じ出した残りカスである茶殻を含む。
また、間伐材や剪定材の破砕物を原料とすることができる。このような木材や草等の植物の破砕物は、有機骨材として利用される。木の皮も利用できる。高い燃焼カロリーを有する可燃材であり、森林資源を有効に活用できる。
つまり、混合物の原料としては、可燃性で、所定サイズ以下に調整された物であれば、いずれの材料も好適に利用できる。
【００５９】
混合物の原料のうち有機骨材は、その繊維が、有機汚泥や油材等の他の原料を絡めるようにして保持するため、成形物（固形燃料）の成形性を向上させることできる。また、強化プラスチックと同様の原理で繊維が骨材として機能して、固形燃料（成形物）の強度（保形性）を向上できる。
間伐材や剪定材等を好適に破砕するためには、二軸式の破砕装置を利用できる。
また、茶殻は、繊維質が多く含まれており、有機骨材の一種として利用できると共に、発酵して粘性を発現しても悪臭を発生しないため、粘結材の一種としても好適に利用できる。さらに、りんごやみかん等の果実や野菜そのものを原料とすれば、固形成分が有機骨材として機能し、果汁が粘結材と水成分として機能する。このように、本発明に係る混合物の原料としては、有機骨材と粘結材の両方の性質を有するものを利用できる。なお、前述したようにおからも、特に発酵することで強い粘性が生じるため、両方の性質を有する原料である。
さらに、油分を含んだ有機材料を原料とすれば、有機骨材と油材の両方の性質を利用できる。
【００６０】
２０は混練工程であり、有機骨材と粘結材の混合物を、有機汚泥等の原料に含まれる水分又は原料の一部として投入された水によって構成される水成分を利用して練り、成形性の生じた混練物を得る工程である。
粘結材としては、前述したように有機汚泥を好適に利用できる。有機汚泥の粘結材としての粘着作用が、有機骨材の存在によって好適に機能して、極めて成形性の高い粘土状の混練物が生成される。例えば、キノコの廃菌床にジュース製造の際に発生する有機汚泥を混合することで、成形性の高い粘土状の混練物を得ることができた。そして、その混練物から得られた成形物を乾燥することで、保形性が高い固形燃料を得ることができた。
【００６１】
従って、本発明においては、他の粘結材を混入しなくともよい。つまり、他の粘結材としては、前述したように、有機物であればコーンスターチ等、無機物であればベントナイト等を使用することが可能である。しかし、そのような材料を使用しない場合でも、適正な条件によれば、十分な保形性を得ることができる。
これは、有機汚泥のみで粘結材としての十分な機能を有し、混練することでその粘着作用を十分に発現させることができるためである。
また、この混練工程には、例えば、二軸式の混練機を利用できる。なお、前述の混合工程と混練工程は、一体的な装置によって連続的になされてもよい。
【００６２】
３０は成形工程であり、前記の混練物に圧力を加えて、積み置きした際に相互間に空隙を生じる形状の成形物を得る工程である。例えば、押出し成形やプレス成形或いはロール成形によって、混練物から所要形状の成形物を成形することができる。
この成形工程には、既存の成形方法や成形装置を用いることができる。例えば、押し出し型によって棒状や筒状に押し出した物を、単純に切断すれば円柱状や円筒状（図９参照）の小片に成形できる。またカール状（図１０参照）の小片に成形してもよい。
このような形状によれば、積み置きした際に相互間に空隙を生じ、空気の流通が可能であるため効率良く乾燥できる。また、燃焼させる際にも空気が流入しやすく、効率良く燃焼できる。つまり、成形物同士の接触部分を小さくできる形状であることで、乾燥性と燃焼性を向上できる。
なお、前述の混練工程と成形工程は、一体的な装置によって連続的になされてもよい。
【００６３】
４０は乾燥工程であり、前記の成形物を乾燥する工程である。
前述したように、前記の成形物の形状は、積み置きした際に相互間に空隙を生じるものとなっているため、形態的に乾燥し易いものとなっている。
また、原料の有機汚泥に水分が多く含まれていても、有機骨材が乾燥していれば、その混合物の全体としての水分が平均化され、乾燥の効率を高めるように寄与する。さらに、有機骨材は、その繊維質による毛細管現象によって水分を分散し易く、乾燥の効率を高めるように寄与する。
このため、自然乾燥でも効率良く乾燥できる。但し、加熱や送風をすることで、強制的に乾燥することを妨げるものではない。その場合も、以上に説明した形態のため、少ないエネルギーで効率良く乾燥させることができる。
【００６４】
以上の製造方法によって製造されたことを特徴とする固形燃料は、加圧されて成形されているため、緻密度が高い。そのため、燃焼カロリーが高く、燃料として好適に利用できる。また、油材が添加されたものは、さらに高い燃焼カロリーを有することができる。
また、本発明に係る固形燃料は、積み置きした際に相互間に空隙を生じる所要の形状に成形され、その保形性が高い。このため、保管や搬送がし易く、炉内で空気を好適に流通できるため効率よく燃焼できる。
なお、この固形燃料を燃焼させる際の形態は、特に限定されない。例えば、この固形燃料（固形状態で乾燥させた乾燥有機物）を、粒状或は粉状に粉砕してスクリューコンベアなどで流動的に燃焼炉へ供給し、燃焼させてもよいのは勿論である。
【００６５】
また、本発明によれば、堆肥を熟成する際のように有機物が無駄に生分解されて炭酸ガス等に変換されることなく、その有機物を資源として最大限に活用できる。
また、有機骨材としてのキノコの廃菌床と、粘結材としてのジュース製造の際に発生する有機汚泥と、油材としての食品廃油とを混合して固形燃料を製造した場合、全てが天然素材である。これによれば、持続可能な循環型エネルギー源として好適に活用できる。また、このように原料が特定された燃料であれば、燃焼した後の灰も、安全性の高い肥料として有効に活用できる利点がある。
【実施例３】
【００６６】
次に、キノコの廃菌床を、有機骨材や粘結材の原料として用いない場合の実施例について説明する。
本発明によれば、微細物又は破砕容易物から構成される有機可燃物を、水成分と共に、細胞組織がすり潰されて破壊されるように練り、成形性の生じた状態とすることに一つのポイントがある。そして、そのように成形性が生じたものを、固形状に成形して乾燥させる。さらに、その乾燥中に、その固形成形物を破砕することで、その乾燥を促進できる。
但し、本発明において、有機骨材と粘結材の原料の組み合わせは、種々考えられ、特に限定されるものではない。つまり、原料としてキノコの廃菌床に限定されない。
【００６７】
例えば、コーンコブミール自体や乾燥させた生ゴミ等を有機骨材とし、有機汚泥や水分の多い生ゴミを粘結材として機能させることができる。コーンコブミールとしては、破砕後にプレスされたものが、吸水性が高く、水分調整材としても機能する。プレス処理がなされることで、組織が潰されて破壊され、吸水性が向上する。キノコの培地等の他の用途に使用されていないバージンのコーンコブミールは、燃焼カロリーが高く、固形燃料の成分として好適である。
また、「おから」を、有機骨材及び粘結材の両方として用いることができる。「おから」が粘結材としても機能するのは、加熱処理によって細胞が破壊されると共に粘着成分が生じるためと考えられる。従って、「おから」を単独で適切に練れば、成形性が生じる。なお、キノコの菌床も、培地として雑菌をなくすため、一度加熱処理がなされたものである。つまり、加熱処理がなされた有機物は、粘結材として好適に利用できる場合が多い。
【００６８】
以上、本発明につき好適な形態例を挙げて種々説明してきたが、本発明はこの形態例に限定されるものではなく、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得るのは勿論のことである。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明は水分の多い有機物を乾燥させる技術の一つであり、本発明によって乾燥された乾燥有機物は畜産用の飼料や農業用の肥料の原料等に用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明に係る固形燃料の製造方法の工程例を示す流れ図である。
【図２】本発明に係る混練物の形態例を示す拡大説明図である。
【図３】本発明に係る成形体の形態例を示す斜視図である。
【図４】本発明に係る成形体の他の形態例を示す斜視図である。
【図５】本発明に係る成形体の他の形態例を示す斜視図である。
【図６】本発明に係る成形体の成形工程の例を示す断面図である。
【図７】本発明に係る成形体の成形工程の例を示す斜視図である。
【図８】本発明に係る固形燃料の製造方法の他の工程例を示す流れ図である。
【図９】本発明に係る固形燃料の形態例を示す斜視図である。
【図１０】本発明に係る固形燃料の他の形態例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００７１】
１０  混合工程
２０  混練工程
２１  オガ粉
２２  粘結材
３０  成形工程
３１  成形体
３２  突起部
３３  成形体
３５  貫通孔
４０  乾燥工程
５０  破砕工程
６０  含油工程
８１  成形体
８２  貫通孔
【図１】
2008239943.tif 000003
【図２】
2008239943.tif 000004
【図３】
2008239943.tif 000005
【図４】
2008239943.tif 000006
【図５】
2008239943.tif 000007
【図６】
2008239943.tif 000008
【図７】
2008239943.tif 000009
【図８】
2008239943.tif 000010
【図９】
2008239943.tif 000011
【図１０】
2008239943.tif 000012