(57)【要約】【課題】チップ化した木材を、結合剤を使用することなく固形化し、総発熱量を高めることが可能な木材チップ固形化装置および固形化方法並びに木材チップ固形化物の提供。【解決手段】周囲に蒸気抜き用の孔を形成した形成パイプ５０と、形成パイプ５０を加熱する形成パイプ加熱装置１０と、形成パイプ加熱装置１０により加熱された形成パイプ５０内に挿入した廃木材チップをねじりながら圧縮する充填形成装置１１と、廃木材チップを圧縮した状態で形成パイプ５０を冷却する冷却クランプ装置１２とを備える。【選択図】  図１０
2005297250.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周囲に蒸気抜き用の孔を形成した筒状容器と、
同筒状容器を加熱する加熱装置と、
同加熱装置により加熱された筒状容器内に挿入した木材チップをねじりながら圧縮する加圧装置と、
前記木材チップを圧縮した状態で前記筒状容器を冷却する冷却装置と
を備えた木材チップ固形化装置。
【請求項２】
加圧装置は、ボールねじにより回転しながら進行する先端が平面のピストンにより前記木材チップを圧縮するものである請求項１記載の木材チップ固形化装置。
【請求項３】
前記加熱装置は、前記筒状容器を２００〜４００℃に加熱するものである請求項１または２に記載の木材チップ固形化装置。
【請求項４】
前記冷却装置は、前記筒状容器を空気冷却するものである請求項１から３のいずれかに記載の木材チップ固形化装置。
【請求項５】
前記冷却装置は、４０℃以下に冷却するものである請求項１から４のいずれかに記載の木材チップ固形化装置。
【請求項６】
前記木材チップは、棒状にチップ化したものである請求項１から５のいずれかに記載の木材チップ固形化装置。
【請求項７】
前記木材チップは、前記加熱された筒状容器内に常温状態で挿入するものである請求項１から６のいずれかに記載の木材チップ固形化装置。
【請求項８】
周囲に蒸気抜き用の孔を形成した筒状容器を加熱する工程、
この加熱した筒状容器内に挿入した木材チップをねじりながら圧縮する工程、
前記木材チップを圧縮した状態で前記筒状容器を冷却する工程
を含む木材チップ固形化方法。
【請求項９】
前記筒状容器は、２００〜４００℃に加熱することを特徴とする請求項８記載の木材チップ固形化方法。
【請求項１０】
前記筒状容器は、空気冷却することを特徴とする請求項８または１０に記載の木材チップ固形化方法。
【請求項１１】
前記筒状容器は、４０℃以下に冷却することを特徴とする請求項８から１１のいずれかに記載の木材チップ固形化方法。
【請求項１２】
前記木材チップは、棒状にチップ化したものを用いることを特徴とする請求項８から１２のいずれかに記載の木材チップ固形化方法。
【請求項１３】
前記木材チップは、前記加熱された筒状容器内に常温状態で挿入することを特徴とする請求項８から１３のいずれかに記載の木材チップ固形化方法。
【請求項１４】
ねじられた状態で圧縮され固形化された木材チップからなる木材チップ固形化物。
【請求項１５】
前記木材チップは、棒状にチップ化されたものである請求項１４記載の木材チップ固形化物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チップ化した木材を、結合剤を使用することなく固形化するための木材チップ固形化装置および固形化方法並びに木材チップ固形化物に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、間伐材等の廃木材のほとんどは、産業廃棄物として埋め立てや焼却処分されていた。しかしながら、近年では、埋立処分場の容量も飽和状態が近づいており、新たな埋立処分場の建設も自然保護、環境保全の観点から困難となりつつある。そのため、廃木材のより一層の減容化やリサイクル化が求められている。
【０００３】
廃木材をリサイクル化する技術としては、例えば、特許文献１〜４に記載のものが知られている。特許文献１〜３には、チップ状に加工した廃木材をバインダ（結合剤）を用いて固形化することが記載されている。特許文献４には、高炉の燃料としてチップ状に加工した廃木材を使用する場合、燃焼カロリが低く、高炉内の燃焼温度に影響を及ぼし、高炉操業に悪影響を及ぼすため、粒状の廃プラスチックを混合して被表面積を大きくすることにより燃焼カロリを高めることが記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１０５０１３号公報
【特許文献２】特開２０００−７１２１６号公報
【特許文献３】特開２００１−１０５４１１号公報
【特許文献４】特開２００２−２０７７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のように、従来、廃木材チップを固形化する際には、結合剤を使用するのが一般的である。ところが、廃木材チップに結合剤を使用して固形化したものは、燃焼させると結合剤の燃焼によるダイオキシンの発生が問題となるので、燃料として用いるには細心の注意が必要となる。
【０００６】
また、結合剤を使用せずに油圧プレス等によって固形化することも行われるが、結合剤を使用していないものは構造的に脆くなるので、保管が困難となる。また、高炉に投入する場合には、高炉内の所定の位置に達する前に固形化したものが崩壊してしまうので、高炉内の燃焼温度を所定温度とするのが困難となる。
【０００７】
そこで、本発明においては、チップ化した木材を、結合剤を使用することなく固形化し、総発熱量を高めることが可能な木材チップ固形化装置および固形化方法並びに木材チップ固形化物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】
本発明の木材チップ固形化装置は、周囲に蒸気抜き用の孔を形成した筒状容器と、筒状容器を加熱する加熱装置と、加熱装置により加熱された筒状容器内に挿入した木材チップをねじりながら圧縮する加圧装置と、木材チップを圧縮した状態で筒状容器を冷却する冷却装置とを備えたものである。
【０００９】
本発明の木材チップ固形化装置では、筒状容器を加熱し、この加熱した筒状容器内に挿入した木材チップをねじりながら圧縮し、この木材チップを圧縮した状態で筒状容器を冷却する。木材チップは、加熱された筒状容器内で圧縮されることで温度上昇し、これに含まれる水分が水蒸気となって筒状容器周囲の蒸気抜き用の孔から外部へ排出される。このとき、木材チップは温度上昇によって柔らかくなり、さらにねじりながら圧縮されることで、互いに螺旋状に絡み合った状態となる。そして、この互いに螺旋状に絡み合った状態のまま筒状容器内で冷却されることで木材チップは固形化され、木材チップ固形化物が形成される。
【００１０】
ここで、加圧装置は、ボールねじにより回転しながら進行する先端が平面のピストンにより木材チップを圧縮するものであることが望ましい。ボールねじにより滑らかに回転および進行する先端が平面のピストンによって、圧縮される木材チップがバランス良く均一に絡み合った状態となるとともに、形成される木材チップ固形化物の端面がしっかりと形成される。
【００１１】
ここで、加熱装置は、筒状容器を２００〜４００℃に加熱するもの、より好ましくは２５０〜３５０℃に加熱するものであることが望ましい。筒状容器を２００〜４００℃に加熱することにより、木材チップからの水蒸気の排出および木材チップ同士の結合が適切に行われる。２５０〜３５０℃に加熱すれば、強度が最も高く、かつ総発熱量も最も高い木材チップ固形化物が得られる。なお、２００℃未満では、水蒸気の排出が不十分となって脆くなる可能性がある。４００℃超では、木材チップが加熱され過ぎて、炭化してしまう可能性がある。
【００１２】
冷却装置は、筒状容器を空気冷却するものであることが望ましい。送風等による空気冷却によって徐々に冷却することで、予め加熱された筒状容器によって外側から加熱された木材チップがその内部の芯に近い部分まで満遍なく冷却される。水等を用いて筒状容器を急冷した場合、急な温度低下によって筒状容器の内部に結露が起こる可能性があり、得られる木材チップ固形化物の強度が低下する可能性がある。また、筒状容器に近い部分のみが冷却され、芯に近い部分が冷却されにくくなるため、余計に冷却に時間を要することになる。
【００１３】
また、冷却装置は、４０℃以下、より好ましくは３５℃以下に冷却するものであることが望ましい。４０℃以下に冷却することによって、温度上昇によって柔らかくなった木材チップが固まり、互いに螺旋状に絡み合った木材チップが固形化されて強固に結合される。３５℃以下であれば、結合状態が最も良くなり、強度が最も高くなる。なお、４０℃を超えている場合、結合状態が不十分となり、ひびが発生する可能性がある。
【００１４】
木材チップは、棒状にチップ化したものであることが望ましい。木材チップとしては、おが屑状、かき餅状などの様々な形状にチップ化したものを使用することもできるが、これらのものでは、螺旋状の絡み合い状態が不十分となる可能性がある。棒状にチップ化したものであれば、ねじりによって十分に絡み合うことができるので、強度の極めて高い木材チップ固形化物が得られる。
【００１５】
木材チップは、加熱された筒状容器内に常温状態で挿入するものであることが望ましい。予め加熱した状態で木材チップを挿入すると、すでに木材チップから水蒸気が排出されてしまった状態となり、木材チップを結合させるために必要な水分が不足することになる。常温状態で木材チップを挿入すれば、加熱された筒状容器内で温度上昇することにより、結合に必要な水分を排出して強固に結合される。
【発明の効果】
【００１６】
（１）周囲に蒸気抜き用の孔を形成した筒状容器を加熱し、この加熱した筒状容器内に挿入した木材チップをねじりながら圧縮し、木材チップを圧縮した状態で筒状容器を冷却する構成により、結合剤を使用することなく、木材チップ同士が互いに螺旋状に絡み合った状態で固形化された木材チップ固形化物が得られる。得られた木材チップは、結合剤を使用していないため、燃焼させてもダイオキシンを発生させることがなく、燃料として容易に使用することができる。また、木材チップ内に含まれる水分を蒸発させて固形化されているため、減容率が高く、総発熱量の高い木材チップ固形化物が得られる。
【００１７】
（２）加圧装置は、ボールねじにより回転しながら進行する先端が平面のピストンにより木材チップを圧縮するものであることにより、木材チップがバランス良く均一に絡み合った木材チップ固形化物が得られる。また、この木材チップ固形化物は端面がしっかりと形成されたものとなるため、高炉内に投入する際、この端面を叩いて所望の位置へ打ち出すことが容易となる。
【００１８】
（３）筒状容器を２００〜４００℃に加熱する構成により、木材チップからの水蒸気の排出および木材チップ同士の結合が適切に行われ、強度が高く、総発熱量の高い木材チップ固形化物が得られる。
【００１９】
（４）筒状容器を空気冷却する構成により、予め加熱された筒状容器によって外側から加熱された木材チップがその内部の芯に近い部分まで満遍なく冷却され、均質な木材チップ固形化物が得られる。
【００２０】
（５）４０℃以下に冷却する構成により、温度上昇によって柔らかくなった木材チップが固まり、互いに螺旋状に絡み合った木材チップが固形化されて強固に結合された強度の高い木材チップ固形化物が得られる。
【００２１】
（６）棒状にチップ化した木材チップを用いることにより、ねじりによって木材チップが十分に絡み合い、強度の極めて高い木材チップ固形化物が得られる。
【００２２】
（７）木材チップを、加熱された筒状容器内に常温状態で挿入する構成により、加熱された筒状容器内で温度上昇することにより、結合に必要な水分を排出して強固に結合された強度の高い木材チップ固形化物が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図１は本発明の実施の形態における木材チップ固形化装置の全体配置を示す平面図、図２は図１の１ステーションを拡大した平面図である。
【００２４】
図１において、本発明の実施の形態における木材チップ固形化装置１は、建家２内にＮｏ．１〜１０の各ステーション３と、原料を貯蔵する原料ストッカ４と、製品を貯蔵する製品ストッカ５とを備える。各ステーション３には、共通の供給ライン６を通じて原料ストッカ４から原料が供給される。一方、各ステーション３で製造された製品（ブリケット）は、各ステーション３から共通の搬出ライン７により搬出され、製品ストッカ５に貯蔵される。
【００２５】
図２に示すように、各ステーション３には、後述する形成パイプ５０（図４Ａおよび図４Ｂ参照。）を加熱する形成パイプ加熱装置１０と、原料を形成パイプ５０内に充填して圧縮成形する充填形成装置１１と、形成パイプ５０を保持して冷却する冷却クランプ装置１２と、冷却クランプ装置１２へ形成パイプ５０を移載する冷却入口移載装置１３と、冷却クランプ装置１２から形成パイプ５０を取り出す冷却出口移載装置１４と、各装置１０〜１４を制御するための制御盤１５とが、それぞれ３セット並列に設置されている。
【００２６】
また、各ステーション３には、ホッパ１６と、計量装置１７と、油圧装置１８と、配電盤１９とが設置されている。ホッパ１６は、供給ライン６からコンベア２０を通じて供給される原料を適宜計量装置１７へ供給するものである。原料は、ホッパ１６から計量装置１７までコンベア２１により供給される。計量装置１７は、１バッチ分の原料を計量するものである。計量装置１７により計量された原料は、コンベア２２により各充填形成装置１１まで搬送される。油圧装置１８は、各装置１０〜１４を動作させるための油圧を発生させるものである。
【００２７】
図３は形成パイプ加熱装置１０の正面図である。図３に示すように、形成パイプ加熱装置１０は、シリンダ１０ａと、制御盤１０ｂと、架台フレーム１０ｃと、油圧ユニット１０ｄと、加熱炉１０ｅとを備える。加熱炉１０ｅは、シリンダ１０ａによって下降することにより、後述する形成パイプ５０（図４Ａおよび図４Ｂ参照。）の上から覆い被さり、この形成パイプ５０を３００℃前後に加熱するものである。シリンダ１０ａは、油圧ユニット１０ｄにより上下動する。油圧ユニット１０ｄには油圧装置１８により油圧が供給される。
【００２８】
図４Ａは形成パイプ５０の断面図、図４Ｂは図４Ａの底面図である。図４Ａおよび図４Ｂに示すように、形成パイプ５０は、パイプ５１と、このパイプ５１の端面に設けられフランジ５２により構成された筒状容器である。パイプ５１およびフランジ５２は、例えばＳＳ４１（日本工業規格）等の低炭素鋼により形成されたものである。パイプ５１およびフランジ５２は、互いに溶接されている。なお、パイプ５１の内面は、フランジ５２が設けられた端面と反対側の開口部５０ａ（図４Ａの上側）側の内径が若干大きくなるようにわずかにテーパが設けられている。
【００２９】
形成パイプ５０内には、開口部５０ａからストッパ５３が挿入されている。形成パイプ５０内に挿入されたストッパ５３は、フランジ５２の中央部に設けられた貫通孔５４を通じて押し出すことが可能である。ストッパ５３は、例えば、Ｓ４５Ｃ（日本工業規格）等の中炭素鋼により形成されたものである。
【００３０】
形成パイプ５０の周囲には、蒸気抜き用の微少な貫通孔５５が形成されている。貫通孔５５は、パイプ５１の外周を８等分するように４５°間隔で３列設けられている。また、ストッパ５３の中心にも、貫通孔５５と同様の蒸気抜き用の微少な貫通孔５６が形成されている。なお、形成パイプ５０内に挿入されたストッパ５３がフランジ５２の内面に当接した状態では、ストッパ５３が貫通孔５５の一部に被さる。そこで、ストッパ５３の一方の面には、この貫通孔５５およびストッパ５３の中心の貫通孔５６に通じる溝５７が形成されている。
【００３１】
図５は充填形成装置１１の一部を断面で示した側面図である。図５に示すように、充填形成装置１１は、ボールねじユニット１１ａと、ピストン１１ｂと、漏斗状のホッパ１１ｃと、形成パイプ５０を支持する支持台１１ｄと、架台１１ｅと、モータ１１ｆとを備える。ピストン１１ｂは、ボールねじユニット１１ａの先端（図５の下側）に設けられている。モータ１１ｆは、ボールねじユニット１１ａの後端に設けられている。
【００３２】
ボールねじユニット１１ａは、その内部にボールねじ（図示せず。）を備える。ボールねじは、公知の工作機械の送り装置として使用されているものである。ボールねじユニット１１ａは、その内部のボールねじをモータ１１ｆによって回転させることにより、ピストン１１ｂを回転させながら上下に往復動させる。ピストン１１ｂは、形成パイプ５０のパイプ５１の内径よりも若干小さい外径を有する。ピストン１１ｂの先端面（図５の下面）は平面である。
【００３３】
図６Ａは冷却クランプ装置１２の平面図、図６Ｂは正面図である。図６Ａおよび図６Ｂに示すように、冷却クランプ装置１２は、形成パイプ５０を把持するための中間プレート１２ａ、油圧により形成パイプ５０を中間プレート１２ａに向かって押圧するシリンダ１２ｂと、およびシリンダ１２ｂを支持するためのシリンダプレート１２ｃと、冷却風を発生させる送風機１２ｄと、送風ダクト１２ｅと、制御盤１２ｆと、架台１２ｇとを備える。
【００３４】
形成パイプ５０は、中間プレート１２ａと左右のシリンダ１２ｂとの間に、それぞれ３個ずつ直列かつ２列に挟持される。送風機１２ｄにより発生させた冷却風は、送風ダクト１２ｅによってこの２列の形成パイプ５０の間に導入される。なお、形成パイプ５０内に圧入した原料（製品８０）を圧縮した状態のまま冷却するために、図７および図８に示す形成パイプ受け金具６０，押さえ金具６１，６２およびロック金具７０を用いて中間プレート１２ａと左右のシリンダ１２ｂとの間に固定する。
【００３５】
図７は図６ＡのＡ−Ａ線断面図、図８は図６ＡのＢ−Ｂ線断面図である。形成パイプ５０は、中間プレート１２ａ側から順に挟持していく。まず、中間プレート１２ａに図７に示す形成パイプ受け金具６０を固定する。そして、第１の形成パイプ５０の開口部５０ａを、この形成パイプ受け金具６０にはめ込み、シリンダ１２ｂの軸１２ｈに固定された押さえ金具６１をシリンダ１２ｂにより中間プレート１２ａ側に押圧する。
【００３６】
第２の形成パイプ５０を挟持する際は、第１の形成パイプ５０のフランジ５２を図８に示すロック金具７０により固定し、シリンダ１２ｂを戻して押さえ金具６２をフランジ５２の貫通孔５４にはめ込む。そして、第２の形成パイプ５０の開口部５０ａを、この形成パイプ受け金具６２にはめ込み、シリンダ１２ｂの軸１２ｈに固定された押さえ金具６１をシリンダ１２ｂにより中間プレート１２ａ側に押圧する。
【００３７】
同様に、第３の形成パイプ５０を挟持する際は、第２の形成パイプ５０のフランジ５２を図８に示すロック金具７０により固定し、シリンダ１２ｂを戻して押さえ金具６２をフランジ５２の貫通孔５４にはめ込む。そして、第３の形成パイプ５０の開口部５０ａを、この形成パイプ受け金具６２にはめ込み、シリンダ１２ｂの軸１２ｈに固定された押さえ金具６１をシリンダ１２ｂにより中間プレート１２ａ側に押圧する。
【００３８】
なお、図８に示すように、ロック金具７０には把持するための穴７１が形成されており、作業時にはこの穴７１の部分に手を入れて、上下に抜き差しすることができる。また、中間プレート１２ａとシリンダプレート１２ｃとの間には、シリンダ１２ｂと平行にロッド１２ｉが渡されており、ロック金具７０は、このロッド１２ｉに固定されたストッパリング１２ｊによって固定される。
【００３９】
図２に戻って、また、各ステーション３には、形成パイプ５０から製品８０を取り出すためのワーク取り出し装置３０と、形成パイプ５０と製品とを仕分けるとともに形成パイプ５０にストッパ５３を組み込むパイプ仕分組立装置４０とが設置されている。冷却出口移載装置１４により冷却クランプ装置１２から取り出された形成パイプ５０は、コンベア２４，２５によってワーク取り出し装置３０へと搬送される。形成パイプ５０は、ワーク取り出し装置３０からパイプ仕分組立装置４０までコンベア２６によって搬送される。
【００４０】
図９はワーク取り出し装置３０の正面図である。図９に示すように、ワーク取り出し装置３０は、形成パイプ５０を載置するテーブル３１と、テーブル３１の上方からピストン３２を上下動させるシリンダ３３と、制御盤３４と、架台フレーム３５とを備える。コンベア２６は、支持テーブル３１の下方に配置されている。シリンダ３３には、油圧装置１８から油圧が供給される。
【００４１】
テーブル３１上に形成パイプ５０を、その開口部５０ａを下方に向けて載置し、シリンダ３３によりピストン３２を下降させる。ピストン３２の先端は、形成パイプ５０のフランジ５２の貫通孔５４の内径よりも若干小さな外径である。このピストン３２の先端により形成パイプ５０内のストッパ５３を押すことで、形成パイプ５０から製品８０が形成パイプ受け金具６０およびストッパ５３とともにコンベア２６上へ押し出される。
【００４２】
パイプ仕分組立装置４０は、コンベア２６により搬送された製品８０、形成パイプ５０、形成パイプ受け金具６０およびストッパ５３から製品８０を仕分ける。製品８０は、パイプ仕分組立装置４０からコンベア２７によって搬出ライン７へ搬送される。一方、形成パイプ５０には、形成パイプ受け金具６０が組み付けられて、コンベア２８，２９によって各形成パイプ加熱装置１０へと搬送される。
【００４３】
上記構成の木材チップ固形化装置による木材チップ固形化処理について、図１０の廃木材チップおよび形成パイプ５０の流れを示す図に従って説明する。
【００４４】
本実施形態において使用される原料は、間伐材をチップ化した廃木材チップである。間伐材は建築廃材等とは異なり、化学等もなされてないので、燃焼させてもダイオキシンを発生させることがない。供給ライン６およびコンベア２０によりホッパ１６へと供給された廃木材チップは、ホッパ１６により適宜長さ５ｃｍ程度の棒状へと切り出され、計量装置１７により１パッチ分が計量されて、常温状態のまま充填形成装置１１のホッパ１１ｃ内まで供給される。
【００４５】
一方、形成パイプ加熱装置１０により加熱された形成パイプ５０は、コンベア２３により充填形成装置１１に搬送され、支持台１１ｄ上に固定されている。漏斗状のホッパ１１ｃ内に供給された廃木材チップは、支持台１１ｄ上に固定された形成パイプ５０内に流下するとともに、回転しながら進行するピストン１１ｂにより形成パイプ５０内に圧入される。このとき、ピストン１１ｂにより加えられる圧力は、５０〜１００ＭＰａである。
【００４６】
このような廃木材チップは、３００℃程度に加熱された形成パイプ５０内へ回転しながら進行するピストン１１ｂにより圧入されることにより、ねじられながら圧縮される。廃木材チップは、加熱された形成パイプ５０内で圧縮されることで温度上昇し、これに含まれる水分が水蒸気となって形成パイプ５０周囲の貫通孔５５，５６から外部へと排出される。このとき、廃木材チップは温度上昇によって柔らかくなり、さらにねじりながら圧縮されることで、互いに螺旋状に絡み合った状態となる。
【００４７】
こうして形成パイプ５０内に充填され、圧縮された廃木材チップは、形成パイプ５０とともに冷却入口移載装置１３によって冷却クランプ装置１２に移載される。冷却クランプ装置１２では、中間プレート１２ａと左右のシリンダプレート１２ｂとの間にシリンダ１２ｃにより押圧された状態で、形成パイプ５０が３０〜３５℃となるまで送風機１２ｄによる冷却風により冷却される。このように形成パイプ５０内の廃木材チップは、互いに螺旋状に絡み合った状態のまま形成パイプ５０内で冷却されることで木材チップは固形化され、製品８０が形成される。
【００４８】
その後、形成パイプ５０は、冷却出口移載装置１４によってコンベア２４上へと移載され、コンベア２４，２５によりワーク取り出し装置３０へと搬送される。ワーク取り出し装置３０では、ピストン３２により形成パイプ５０から製品８０が形成パイプ受け金具６０およびストッパ５３とともにコンベア２６上へ押し出される。そして、パイプ仕分組立装置４０により、製品８０と形成パイプ５０とが仕分けられ、製品８０は、パイプ仕分組立装置４０からコンベア２７によって搬出ライン７へ搬送される。形成パイプ５０は、コンベア２８，２９によって各形成パイプ加熱装置１０へと搬送される。
【００４９】
以上のように、本実施形態における木材チップ固形化装置によれば、結合剤を使用することなく、廃木材チップ同士が互いに螺旋状に絡み合った状態で固形化された製品（ブリケット）８０が得られる。得られた製品８０は、結合剤を使用していないため、燃焼させてもダイオキシンを発生させることがなく、燃料として容易に使用することができる。また、廃木材チップ内に含まれる水分を蒸発させて固形化されているため、減容率が高く、総発熱量の高い木材チップ固形化物が得られる。
【００５０】
また、本実施形態における木材チップ固形化装置では、充填形成装置１０が、ボールねじにより回転しながら進行する先端が平面のピストン１１ｂにより木材チップを圧縮するものであることにより、木材チップがバランス良く均一に絡み合った製品が得られる。また、この製品は端面がしっかりと形成されたものとなるため、高炉内に投入する際、この端面を叩いて所望の位置へ打ち出すことが容易である。
【００５１】
また、形成パイプ５０を予め２５０〜３５０℃に加熱するので、木材チップからの水蒸気の排出および木材チップ同士の結合が適切に行われ、強度が高く、総発熱量の高い製品が得られる。なお、形成パイプ５０を２５０℃に加熱した場合、製品には焦げ目が付かず、木材チップそのものの色の製品となる。一方、形成パイプ５０を３５０℃に加熱した場合には、製品には焦げ目が付いて黒い製品となるが、強度上の相違はない。
【００５２】
また、形成パイプ５０は、送風機１２ｄによって徐々に空気冷却するので、予め加熱された形成パイプ５０によって外側から加熱された木材チップがその内部の芯に近い部分まで満遍なく冷却され、均質な製品が得られる。また、このとき、３０〜３５℃以下に冷却するので、温度上昇によって柔らかくなった木材チップが固まり、互いに螺旋状に絡み合った木材チップが固形化されて強固に結合された強度の高い製品が得られる。
【００５３】
また、木材チップとして棒状にチップ化したものを用いるので、ねじりによって木材チップが十分に絡み合い、強度の極めて高い木材チップ固形化物が得られる。図１１Ａはねじりによって木材チップが絡み合った製品の断面図、図１１Ｂはねじりを加えずに圧縮のみ行った場合の製品の断面図である。
【００５４】
また、本実施形態では、木材チップを、加熱された形成パイプ５０内に常温状態で挿入するので、木材チップに適度に水分が含まれた状態で、加熱された形成パイプ５０内で温度上昇する。これにより、結合に必要な水分を排出して、強固に結合された強度の高い製品が得られる。
【００５５】
なお、本実施形態においては、先端の角が直角な製品を得るためにストッパ５３の形成パイプ５０の内側の面を平面状としているが、先端を斜めの製品とする場合にはストッパ５３の内側の面を斜めに形成したものを用いればよい。また、穴の開いた製品とする場合には、ストッパ５３の内側に中子等を配置すればよい。
【実施例】
【００５６】
本実施形態における木材チップ固形化装置を用いて実際に廃木材チップを固形化し、その比重、減容率および総発熱量を測定したところ、比重は１．２〜１．３程度、減容率は１／８〜１／１０程度、総発熱量は１９２６０ｋＪ／ｋｇ以上であった。試験方法は、日本工業規格ＪＩＳ  Ｍ  ８８１４  熱研式ボンベ熱量計法による。また、比較例として、堆肥材および石炭の総発熱量を測定したところ、それぞれ１３８１０ｋＪ／ｋｇ、２２１９０ｋＪ／ｋｇであった。
【００５７】
このように本実施形態における木材チップ固形化装置により製造した製品は、石炭に迫る総発熱量が得られるので、燃料として好適である。また、比重が１．２〜１．３程度と水よりも重いので、燃料として高炉の中に投入する場合に、高炉の中に形成されるガスの膜を突き破って燃焼部へ到達できるという利点がある。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明の木材チップ固形化装置は、間伐材等の廃木材を減容化およびリサイクル化するための装置として有用である。また、本発明の木材チップ固形化物は、結合剤を使用しないので、ダイオキシンを発生しない高炉の燃料として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の実施の形態における木材チップ固形化装置の全体配置を示す平面図である。
【図２】図１の１ステーションを拡大した平面図である。
【図３】形成パイプ加熱装置の正面図である。
【図４Ａ】形成パイプの断面図である。
【図４Ｂ】図４Ａの形成パイプの底面図である。
【図５】充填形成装置の一部を断面で示した側面図である。
【図６Ａ】冷却クランプ装置の平面図である。
【図６Ｂ】図６Ａの冷却クランプ装置の正面図である。
【図７】図６ＡのＡ−Ａ線断面図である。
【図８】図６ＡのＢ−Ｂ線断面図である。
【図９】ワーク取り出し装置の正面図である。
【図１０】廃木材チップおよび形成パイプの流れを示す図である。
【図１１Ａ】ねじりによって木材チップが絡み合った製品の断面図である。
【図１１Ｂ】ねじりを加えずに圧縮のみ行った場合の製品の断面図である。
【符号の説明】
【００６０】
１  木材チップ固形化装置
２  建家
３  ステーション
４  原料ストッカ
５  製品ストッカ
６  供給ライン
７  搬出ライン
１０  形成パイプ加熱装置
１０ａ  シリンダ
１０ｂ  制御盤
１０ｃ  架台フレーム
１０ｄ  油圧ユニット
１０ｅ  加熱炉
１１  充填形成装置
１１ａ  ボールねじユニット
１１ｂ  ピストン
１１ｃ  ホッパ
１１ｄ  支持台
１１ｅ  架台
１１ｆ  モータ
１２  冷却クランプ装置
１２ａ  中間プレート
１２ｂ  シリンダ
１２ｃ  シリンダプレート
１２ｄ  送風機
１２ｅ  送風ダクト
１２ｆ  制御盤
１２ｇ  架台
１２ｈ  軸
１２ｉ  ロッド
１２ｊ  ストッパリング
１３  冷却入口移載装置
１４  冷却出口移載装置
１５  制御盤
１６  ホッパ
１７  計量装置
１８  油圧装置
１９  配電盤
２０，２１，２２，２３，２４，２５，２６  コンベア
３０  ワーク取り出し装置
３１  テーブル
３２  ピストン
３３  シリンダ
３４  制御盤
３５  架台フレーム
４０  パイプ仕分組立装置
５０  形成パイプ
５０ａ  開口部
５１  パイプ
５２  フランジ
５３  ストッパ
５４，５５，５６  貫通孔
５７  溝
６０  形成パイプ受け金具
６１，６２  押さえ金具
７０  ロック金具
７１  穴
８０  製品
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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