(57)【要約】【課題】耐火構造を必要とせず、比較的少ないエネルギで短時間のうちに木材チップの少なくとも一部に炭化物を形成することのできる装置を提供する。【解決手段】木材チップ処理装置３１は、木材チップ３９に有機酸溶液３６を含浸させるための酸液含浸装置１４と、有機酸溶液３６を含浸させた木材チップ３９ａにマイクロ波を照射するためのマイクロ波照射装置１６などで構成されている。酸液含浸装置１４内を通過して有機酸溶液３６が含浸された状態となった木材チップ３９ａは、投入コンベア１５によってマイクロ波照射装置１６に送り込まれ、ここで、マイクロ波発生器４１から木材チップ３９ａにマイクロ波が照射され加熱されることによって、その表面部分などに炭化物が形成され、黒炭色の木材チップ３９ｂが得られる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
木材チップに有機酸溶液を含浸させるための酸液含浸手段と、前記有機酸溶液を含浸させた木材チップにマイクロ波を照射して加熱するためのマイクロ波照射手段とを備えたことを特徴とする木材チップ処理装置。
【請求項２】
前記酸液含浸手段として、有機酸溶液を収容した酸液槽と、前記酸液槽内の有機酸溶液に木材チップを浸漬、引き揚げするための浸漬装置とを設けた請求項１記載の木材チップ処理装置。
【請求項３】
前記有機酸溶液を含浸させる前の木材チップを乾燥するための乾燥手段を設けた請求項１記載の木材チップ処理装置。
【請求項４】
前記有機酸溶液として植物由来の酸性成分を含む酸性水溶液を用いた請求項１〜３のいずれかに記載の木材チップ処理装置。
【請求項５】
前記マイクロ波照射手段による前記木材チップの加熱温度が１６０℃〜２５０℃である請求項１記載の木材チップ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、木材チップの少なくとも一部に炭化物を形成するための処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
木造建築物の解体工事などに伴って発生する廃木材や山林の間伐材などは、所定の処分場で焼却処分されたり、細かく破砕した木材チップとして土壌改良材などの農業副資材として再利用されたりしている。しかしながら、廃木材や間伐材などの木質材はリグニンやセルロースなど土中で容易に分解しない成分を含んでおり、廃木材などを細かく破砕しただけの木材チップを培土に混合しても植物の生育に有効な養分となるには長期間を要するため、実効性、速効性に乏しいものとなっている。
【０００３】
そこで、このような木材チップを、土中微生物などの生育に適した微細な多孔質構造を有し、ミネラル分も豊富な炭へ変化させるため、木材チップを炭化する技術が開発されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
一方、木材を短時間で乾燥させる装置としてマイクロ波を利用したものが開発されている（例えば、特許文献２参照。）
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−１１４９８３号公報（第３−４頁、第３図）
【特許文献２】
特開平１１−２４８９号公報（第３−５頁、第２図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に記載されている連続式炭化炉は、木材チップなどを連続的に炭化することができる点では優れているが、バーナーを用いて木材チップを高温に加熱して炭化させるものであるため、装置を耐火構造とする必要があり、設備が大型化する。また、木材チップを加熱するためにガスなどの大量のエネルギーが必要であり、稼働中に発生する大量の排熱や排煙などが周囲に悪影響を与えることがないように厳重な対策が必要である。
【０００７】
一方、特許文献２に記載されている木材の乾燥装置は、マイクロ波を用いることにより、木材を比較的短時間で乾燥させることができるが、この乾燥装置に木材チップを装入してマイクロ波を照射したとしても、温度が上昇するだけであって炭化することはない。
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、耐火構造を必要とせず、比較的少ないエネルギーで短時間のうちに木材チップの少なくとも一部に炭化物を形成することのできる装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の木材チップ処理装置は、木材チップに有機酸溶液を含浸させるための酸液含浸手段と、有機酸溶液を含浸させた木材チップにマイクロ波を照射して加熱するためのマイクロ波照射手段とを備えたことを特徴とする。このような構成とすることにより、酸液含浸手段で有機酸溶液が含浸された状態にある木材チップがマイクロ波の照射で加熱されることで有機酸が炭化するため、木材チップの少なくとも一部に炭化物を形成することができる。また、有機酸溶液を含浸した木材チップにマイクロ波を照射することにより、比較的少ないエネルギーで短時間のうちに炭化物を形成することができる。さらに、ガスバーナーなどの燃焼機構を使用しないので耐火構造とする必要もなく、比較的容易に装置の小型化を図ることができる。
【００１０】
ここで、前記酸液含浸手段として、有機酸溶液を収容した酸液槽と、酸液槽内の有機酸溶液に木材チップを浸漬、引き揚げするための浸漬装置とを設けることが望ましい。このような構成とすれば、複雑な溶液散布機構などを設けることなく、木材チップ全体にむらなく均等に有機酸溶液を含浸させることが可能となるだけでなく、大気中への有機酸溶液の飛散を抑制することもできる。この場合、前記浸漬装置として、ベルトコンベアなどの搬送手段を用いて木材チップを移動させながら酸液槽内の有機酸溶液に浸漬、引き揚げする機構を設ければ、有機酸溶液の含浸工程を連続処理化することができるため、酸液含浸作業を効率化することができる。
【００１１】
また、前記有機酸溶液を含浸させる前の木材チップを乾燥するための乾燥手段を設けることが望ましい。このような乾燥手段を設ければ、十分に乾燥された状態にした木材チップが、前記酸液含浸手段において有機酸溶液に浸漬されることとなるため、木材チップに対する有機酸溶液の浸透性が向上し、木材チップ全体に有機酸溶液を含浸させることができるようになり、酸液含浸作業をさらに効率化することもできる。
【００１２】
一方、前記有機酸溶液として植物由来の酸性成分を含む酸性水溶液を用いることが望ましい。このような酸性水溶液は、同じく植物由来の素材である木材チップになじみやすいので浸透、定着しやすくなり、比較的短時間で炭化物を形成することができる。なお、酸性水溶液のｐＨが３より大であると炭化物形成作用が低下し、ｐＨが２より小さいと炭化物形成作用は高まるものの酸液槽などの耐酸機能を高めなければならないので構造などが複雑化し、溶液の取り扱いも難しくなるため、ｐＨは２〜３程度が好適である。
【００１３】
また、前記マイクロ波照射手段による木材チップの加熱温度は１６０℃〜２５０℃とすることが望ましい。このような加熱温度とすることにより、有機酸溶液が含浸された木材チップの少なくとも一部に短時間のうちに炭化物を形成できるようになるため、処理時間をさらに短縮化することができる。また、木質の発火温度（約２６０℃）より低温で処理することとなるため、処理中の発煙および二酸化炭素の発生を抑制し、ダイオキシン類の発生を阻止することができる。
【００１４】
なお、この場合、木材チップの昇温速度を１５０℃／分〜１７０℃／分程度とすることが望ましく、特に１６０℃／分とすれば、木材チップに含浸された有機酸溶液の蒸散を抑制しつつ極めて短時間のうちに前記炭化物を形成することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の形態である木材チップ処理装置を含む廃木材処理設備を示す平面図であり、図２は前記廃木材処理設備を一部省略して示す側面図であり、図３は前記廃木材処理設備を構成する酸液含浸装置付近を示す一部切欠側面図であり、図４は前記廃木材処理設備を構成するマイクロ波照射装置付近を示す一部切欠側面図である。
【００１６】
図１，図２に示す廃木材処理設備は、木造建築物の解体に伴って発生する廃木材や間伐材などから、少なくとも表面部分に炭化物が形成された黒炭色の木材チップを製造する能力を有するものであり、この廃木材処理設備の一部に本実施形態の木材チップ処理装置３１が組み込まれている。
【００１７】
外部から搬入されてきた柱状あるいは丸太状の廃木材をチッパーシュレッダ１に投入すると、ここで細かく破砕されて木材チップとなり、サイクロン２へ送り込まれ、サイクロン２において、廃木材に付着していた比重１以上の金属などの挟雑物と木材チップとに分離され、木材チップの方はチップホッパ３へ投入され、ここで一時貯留される。
【００１８】
チップホッパ３内に貯留された木材チップは、チップホッパ３の下端の排出口から移送コンベア４上に排出され、移送コンベア４によってバケットコンベア２８まで水平移送された後、バケットコンベア２８によって垂直上方へ移送され、トロンメル（回転式円筒状ふるい機）６内へ投入される。トロンメル６においては、長さ１ｍｍ〜１０ｍｍ程度の木材チップが移送コンベア１０上に落下し、これより大きなサイズの木材チップはリターンチップコンベア７上に排出される。
【００１９】
リターンチップコンベア７上に排出された大きなサイズの木材チップは、リターンチップコンベア７によってリターンチップシュレッダ３０へ投入され、ここで再び細かく破砕された後、リターンチップコンベア５およびバケットエレベータ２９を経由してチップホッパ３へ投入される。
【００２０】
移送コンベア１０上に落下した木材チップは、移送コンベア１０によって水平移送されていくが、その途中に配置された磁石コンベア８によって木材チップに混入している釘、ねじなどの鉄鋼部品が除去され、それ以外の金属部品は金属検出器９によって検出された後、金属払出装置１１によって金属払出コンベア１２上へ払い出される。
【００２１】
金属部品が除去された後の木材チップは移送コンベア１０の終端からバケットエレベータ１３へ投入され、バケットエレベータ１３によって垂直上方へ移送された後、酸液含浸装置１４へ投入され、ここを通過することによって有機酸溶液が含浸された木材チップとなって投入コンベア１５上へ排出される。酸液含浸装置１４の詳しい構造、機能などについては後述する。
【００２２】
投入コンベア１５上に排出された木材チップは有機酸溶液を含浸した状態のままマイクロ波照射装置１６内へ投入され、ここを通過する際にマイクロ波が照射されることにより、表面全体に所定厚さの炭化層が形成された黒炭色の木材チップとなって払出コンベア１７上へ排出される。マイクロ波照射装置１６の詳しい構造、機能などについては後述する。
【００２３】
払出コンベア１７上に排出された黒炭色の木材チップはバケットコンベア１８によって垂直上方へ移送された後、製品ホッパ２０へ投入され、ここで一時貯留される。製品ホッパ２０内に貯留された黒炭色木材チップは、フレコン詰めコンベア１９または払出コンベア２１上へ排出され、払出コンベア２１上へ排出された黒炭色木材チップは払出コンベア２２上に送り込まれ、払出コンベア２２によって計量包装機２３へ投入され、ここで、容量２０リットルのポリ塩化ビニル製の包装袋に充填され計量包装機２３に内蔵されたシール機構によって密封された後、機外へ排出される。
【００２４】
計量包装機２３において包装袋に密封された黒炭色木材チップは駆動ローラコンベア２４によって整袋機２５へ送り込まれ、ここで、包装袋内に充填されている木材チップの偏りがなくなるように包装形状を整えられた後、ステーションコンベア２６によって次の工程へ移送される。なお、整袋機２１による整袋工程は、次の工程に配置されているロボットパレタイザ２７が黒炭色木材チップ入りの包装袋を受け取り易くするとともに、包装袋を積み上げたときの荷崩れを回避するために設けられている。
【００２５】
整袋機２５で形状が整えられた黒炭色木材チップ入りの包装袋はステーションコンベア２６によって順次ロボットパレタイザ２７へ移送された後、ここで、パレット上に１段６袋組みの１０段積み状態に積み上げられる。
【００２６】
このように図１，図２に記載の廃木材処理設備を用いることにより、従来は廃棄処分に困っていた廃木材や間伐材などから農業用副資材として有用な黒炭色の木材チップを得ることができる。
【００２７】
次に、図３，図４を参照して、廃木材処理設備を構成する木材チップ処理装置３１の構造、機能について詳しく説明する。木材チップ処理装置３１は図３に示すような酸液含浸装置１４と、図４に示すようなマイクロ波照射装置１６とで構成されている。
【００２８】
図３に示す酸液含浸装置１４は、箱形状のケーシング３２内の底部に設けられた酸液槽３３と、その上方に上下２段に配置された移送コンベア３４ａ，３４ｂと、ケーシング３２内の天井部分に配置された複数のマイクロ波発生器３５などによって構成されている。酸液槽３３内には有機酸溶液３６が収容され、移送コンベア３７の移送方向の中央部分３７ｂが有機酸溶液３６に浸漬した状態で配置され、中央部分３７ｂの上方には所定距離を隔てて浮上防止コンベア３８が平行に有機酸溶液に浸漬した状態で配置されている。
【００２９】
金属部品が除去され移送コンベア１０によって移送されてきた木材チップ３９は、バケットエレベータ１３によって垂直上方へ移送された後、ホッパ１４ａへ投入され、酸液含浸装置１４内の移送コンベア３４ａ上に落下し、移送コンベア３４ａによって図面右方まで移送された後、下段の移送コンベア３４ｂ上に落下し、移送コンベア３４ｂによって図面左方まで移送された後、移送コンベア３７の開始部分３７ａ上に落下する。移送コンベア３４ａ，３４ｂによって移送されている木材チップ３９に対してマイクロ波発生器３５からマイクロ波が照射されるため、木材チップ３９は十分に乾燥した状態となって移送コンベア３７の開始部分３７ａ上に落下する。
【００３０】
移送コンベア３７ａ上に落下した木材チップ３９は図面右方へ移送され、移送コンベア３７の中央部分３７ｂと浮上防止コンベア３８によって挟持された状態で酸液槽３３内の有機酸溶液３６へ浸漬され、その中を図面右方へ移動していった後、引き揚げられ、有機酸溶液３６が含浸された木材チップ３９ａ移送コンベア３７ｃによって酸液含浸装置１４の外に配置された投入コンベア１５上に排出される。なお、移送コンベア３７および浮上防止コンベア３８はステンレス網製の帯材によって形成されているため、木材チップ３９に対する有機酸溶液３６の含浸が妨げられることはない。
【００３１】
酸液含浸装置１４内を通過することによって、有機酸溶液３６が含浸された状態となった木材チップ３９ａは、投入コンベア１５によって図４に示すマイクロ波照射装置１６のホッパ１６ａに投入される。
【００３２】
図４に示すように、マイクロ波照射装置１６は、箱形状のケーシング４０内の天井部分に配置された複数のマイクロ波発生器４１と、その下方に上下２段に配置された移送コンベア４２ａ，４２ｂなどによって構成され、移送コンベア４２ｂの終端部の下方には斜面状のガイド部材４３が配置されている。
【００３３】
投入コンベア１５によってホッパ１６ａに投入された木材チップ３９ａは、マイクロ波照射装置１６内の移送コンベア４２ａ上に落下し、移送コンベア４２ａによって図面右方まで移送された後、下段の移送コンベア４２ｂ上に落下し、移送コンベア４２ｂによって図面左方まで移送された後、ガイド部材４３上に落下し、その上を滑落して払出コンベア１７上に落下する。
【００３４】
マイクロ波照射装置１６内において移送コンベア４２ａ，４２ｂによって移送されている木材チップ３９ａに対してマイクロ波発生器４１からマイクロ波が照射され加熱されることによって、その表面部分などに炭化物が形成されるため、黒炭色の木材チップ３９ｂが形成される。マイクロ波発生装置１６から排出された黒炭色の木材チップ３９ｂは払出コンベア１７によってバケットコンベア１８に投入され、前述した工程を経て製品として出荷される。
【００３５】
このように、本実施形態の木材チップ処理装置３１においては、有機酸溶液３６を含浸した木材チップ３９ａにマイクロ波を照射するため、比較的少ないエネルギーで短時間のうちに炭化物を形成することができ、ガスバーナーなどの燃焼機構を使用しないので耐火構造とする必要もなく、比較的容易に装置の小型化を図ることができる。
【００３６】
また、酸液含浸手段として、有機酸溶液３６を収容した酸液槽３３と、酸液槽３３内の有機酸溶液３４に木材チップ３９を浸漬、引き揚げするための移送コンベア３７および浮上防止コンベア３８などからなる酸液含浸装置１４を設けているため、複雑な溶液散布機構などを設けることなく、木材チップ３９全体にむらなく均等に有機酸溶液３６を含浸させることができ、大気中への有機酸溶液の飛散も抑制することができる。この場合、移送コンベア３７および浮上防止コンベア３８などからなる搬送手段を用いて木材チップ３９を移動させながら酸液槽３３内の有機酸溶液３６に浸漬、引き揚げする機構を設け、有機酸溶液３６の含浸工程を連続処理化しているため、酸液含浸作業を効率化することができる。
【００３７】
また、有機酸溶液３６を含浸させる前の木材チップ３９を乾燥するための乾燥手段としてマイクロ波照射器３５を設けているため、十分に乾燥された木材チップ３９が有機酸溶液３６に浸漬されることとなる。このため、木材チップ３９に対する有機酸溶液の浸透性が向上し、木材チップ３９全体に有機酸溶液３６を含浸させることができ、酸液含浸作業をさらに効率化することもできる。
【００３８】
さらに、有機酸溶液３６として植物由来の酸性成分を含むｐＨ２．８程度の酸性水溶液を用いているため、同じく植物由来の素材である木材チップに浸透、定着しやすく、比較的短時間で炭化物を形成することができる。
【００３９】
また、電磁波照射装置１６における木材チップ３９ａの加熱温度は１６０℃〜２５０℃としているため、有機酸溶液３６が含浸された木材チップ３９ａの少なくとも一部に短時間のうちに炭化物を形成でき、処理時間をさらに短縮化することができた。この場合、木材チップ３９ａの昇温速度を１６０℃／分としたところ、極めて短時間のうちに前記炭化物を形成することができた。
【００４０】
なお、このようにして形成した黒炭色の木材チップ３９ｂは酸性成分を含有しているため、農地の土壌中に混入させれば、近年の有機栽培でアルカリ化した土壌を中和しながら有機物を補充する作用を発揮し、腐植率やＣＥＣ（塩基置換容量）の向上を図ることができる。また、木材チップ３９ｂが炭化層を有していることにより、炭化部分に繁殖する白色腐朽菌の増殖が促される結果、木材チップ中のリグニンの分解が促進されるため、有機質に由来する栄養の農産物などの植物への吸収が早まって成長促進作用が得られ、永年使用される農地の環境保全にも貢献することができる。
【００４１】
【発明の効果】
本発明により、以下に示す効果を奏する。
【００４２】
（１）木材チップに有機酸溶液を含浸させるための酸液含浸手段と、有機酸溶液を含浸させた木材チップにマイクロ波を照射して加熱するための電磁波発生手段とを備えたことにより、耐火構造を必要とせず、比較的少ないエネルギーで短時間のうちに木材チップの少なくとも一部に炭化物を形成することができる。
【００４３】
（２）前記酸液含浸手段として、有機酸溶液を収容した酸液槽と、酸液槽内の有機酸溶液に木材チップを浸漬、引き揚げするための浸漬装置とを設けることにより、複雑な溶液散布機構などを設けることなく、木材チップ全体にむらなく均等に有機酸溶液を含浸させることが可能となり、大気中への有機酸溶液の飛散を抑制することもできる。
【００４４】
（３）前記有機酸溶液を含浸させる前の木材チップを乾燥するための乾燥手段を設けることにより、木材チップに対する有機酸溶液の浸透性が向上し、木材チップ全体に有機酸溶液を含浸させることができるようになり、酸液含浸作業をさらに効率化することもできる。
【００４５】
（４）前記有機酸溶液として植物由来の酸性成分を含む酸性水溶液を用いることにより、木材チップに浸透、定着しやすくなり、比較的短時間で炭化物を形成することができる。
【００４６】
（５）前記電磁波照射手段による木材チップの加熱温度を１６０℃〜２５０℃とすることにより、処理時間をさらに短縮化することができるほか、処理中における発煙および二酸化炭素の発生を抑制し、ダイオキシン類の発生も阻止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態である木材チップ処理装置を含む廃木材処理設備を示す平面図である。
【図２】図１に示す廃木材処理設備を一部省略して示す側面図である。
【図３】図１に示す廃木材処理設備を構成する酸液槽および浸漬装置付近を示す一部切欠側面図である。
【図４】図１に示す廃木材処理設備を構成するマイクロ波照射装置付近を示す一部切欠側面図である。
【符号の説明】
１  チッパーシュレッダ
２  サイクロン
３  チップホッパ
４  移送コンベア
５，７  リターンチップコンベア
６  トロンメル
８  磁石コンベア
９  金属検出器
１０，３４ａ，３４ｂ，３７，４２ａ，４２ｂ  移送コンベア
１１  金属払出装置
１２  金属払出コンベア
１３，１８，２９  バケットエレベータ
１４  酸液含浸装置
１５  投入コンベア
１６  マイクロ波照射装置
１７，２１，２２  払出コンベア
１９  コンベア
２０  製品ホッパ
２３  計量包装機
２４  駆動ローラコンベア
２５  整袋機
２６  ステーションコンベア
２７  ロボットパレタイザ
２８  バケットコンベア
３０  リターンチップシュレッダ
３１  木材チップ処理装置
３２，４０  ケーシング
３３  酸液槽
３５，４１  マイクロ波発生器
３６  有機酸溶液
３８  浮上防止コンベア
３９，３９ａ，３９ｂ  木材チップ
４３  ガイド部材
【図１】
2004314499.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2004314499.tif 000006