(57)【要約】【課題】  本発明は、再利用可能で循環（生分解）可能な天然材料のみを使用し、材料の調整（配合比率等）、製造条件（温度等）等を設定することにより、固形燃料として好適に利用できる木質燃料ペレットの提供を課題とする。【解決手段】  本発明に係る木質燃料ペレットは、木粉及びスギ葉のみからなる混合原料粉を、結合剤（バインダー）を使用することなく所定のペレット形状に成形して固形化した木質燃料ペレットである。木粉は、主に、スギやヒノキの間伐材や除伐材を乾燥して破砕したものからなる。スギ葉粉は、スギの葉を乾燥して破砕したものからなる。木粉とスギ葉粉との混合割合は、木粉８５％〜９０％に対してスギ葉粉１５％〜１０％とする。また、木粉及びスギ葉のみからなる混合原料粉は、所定時間加温することで、スギ葉粉の内部の脂肪酸を木粉に浸透させたものである。【選択図】図１
2012116973.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
含水率４％〜１３％の範囲内の所定の含水率で、かつ、粒度６０〜７０メッシュの範囲内の所定の粒度を有する木粉を調製する木粉調製工程と、
含水率４％〜１３％の範囲内の所定の含水率で、かつ、粒度１００〜１５０メッシュの範囲内の所定の粒度を有するスギ葉粉を調製するスギ葉粉調製工程と、
結合剤を添加することなく前記木粉及び前記スギ葉粉のみを混合して混合粉原料を調製すると共に、前記混合粉原料における前記木粉及び前記スギ葉粉の混合割合を、前記木粉８０％〜９５％に対して前記スギ葉粉５％〜２０％の割合とした混合粉原料調製工程と、
前記混合粉原料を、４０℃〜６０℃の温度範囲内の所定温度で２時間〜５時間の時間範囲内の所定時間だけ加温維持することにより、前記混合粉原料中において、前記スギ葉粉に含有される脂肪酸を前記木粉の内部に浸透させてなる変性混合粉原料を調製する変性混合粉原料調製工程と、
前記変性混合粉原料を木質燃料ペレット成形用の成形金型の成形空間内に充填し、１４０℃〜１９０℃の加熱温度及び１９０〜２１０ｋｇ／ｃｍ２の加圧力範囲内の所定の加圧力でヒートプレスして、前記変性混合粉原料中の前記スギ葉粉に残留する脂肪酸と前記木粉に浸透した脂肪酸とによって、前記木粉に含有されるリグニン及びセルロースの融合を促進することにより、結合剤を使用することなく、前記変性混合粉原料の木粉及びスギ葉粉を前記融合状態のリグニン及びセルロースによって相互に結合固化して所定形状のペレットを成形するヒートプレス成形工程とを備えることを特徴とする木質燃料ペレットの製造方法。
【請求項２】
含水率４％〜１３％の範囲内の所定の含水率で、かつ、粒度６０〜７０メッシュの範囲内の所定の粒度を有する木粉と、含水率４％〜１３％の範囲内の所定の含水率で、かつ、粒度１００〜１５０メッシュの範囲内の所定の粒度を有するスギ葉粉とのみから構成される混合原料粉のみを結合固化してなり、
前記混合原料粉は、前記木粉及び前記スギ葉粉のみを混合してなると共に、前記木粉及び前記スギ葉粉の混合割合を、前記木粉８０％〜９５％に対して前記スギ葉粉５％〜２０％の割合としたものであり、
前記混合粉原料は、更に、当該混合粉原料中において、前記スギ葉粉に含有される脂肪酸を前記木粉の内部に浸透させてなる変性混合粉原料であり、
前記変性混合粉原料中の前記スギ葉粉に残留する脂肪酸と前記木粉に浸透した脂肪酸とによって、前記木粉に含有されるリグニン及びセルロースの融合を促進することにより、結合剤を使用することなく、前記変性混合粉原料の木粉及びスギ葉粉を前記融合状態のリグニン及びセルロースによって相互に結合固化して所定のペレット形状に成形されてなることを特徴とする木質燃料ペレット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、木粉及びスギ葉粉のみからなる混合原料粉を結合剤（バインダー）を全く使用することなく結合して製造する木質燃料ペレットの製造方法及び木質燃料ペレットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、木質材料からなる燃料ペレットを開示した文献として、例えば、特許文献１がある。
【０００３】
特許文献１には、樹脂含有木粉ペレットが開示されている。この樹脂含有木粉ペレットは、結合剤（バインダー）としての生分解性樹脂を必須構成成分として含有する木粉ペレットに関し、製材所や木製品の加工場で生ずるおがくずや木片を当該工場内で成形材料として再生可能にすると記載されている（要約参照）。
【０００４】
詳細には、特許文献１に記載の木粉ペレットは、製材所や木材加工工場において、当該工場内で生ずるおがくずや木片を、木片は長さないし直径が数ｍｍ以下となる程度に破砕して乾燥し、この乾燥したおがくずないし破砕木材を破砕機で粒度０．２ｍｍ以下、好ましくは０．１ｍｍ以下に破砕して木粉とし、得られた木粉と生分解性樹脂とを均一に混合し、好ましくは非イオン系界面活性剤及び架橋剤を添加して、ペレット製造機で木粉を生分解性樹脂で結合したペレットを得る（要約）。これにより、製材所や木製品の加工場で生ずるおがくずや木片を当該工場内で成形材料として再生することが技術的にも経済的にも容易に可能になるという効果があるとされている（段落００１８）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１１９３９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に記載の発明は、製材所や木製品の加工場において、木材の加工時に生ずるおがくずや木片を当該工場内で容易に環境を汚染しない安価な成形材料として再生させることが可能な技術手段を得ることのみを課題としているものであり（発明が解決しようとする課題）、ペレットを固形燃料として好適に利用することまで課題としたものではない。即ち、特許文献１に記載の発明は、固形燃料としての機能（熱量や燃焼効率等）を十分に発揮することができない可能性がある。また、特許文献１に記載の発明は、当該ペレットの燃焼後に発生する残渣（埃、燃焼灰等）について課題としたものではない。即ち、燃焼後に発生する残渣の処理について考慮したものではなく、残渣の処理作業により手間を要する可能性がある。更に、特許文献１に記載の発明は、木粉を相互に結合するために結合剤（バインダー）としての生分解性樹脂を必須構成成分として含有する必要がある。
【０００７】
そこで、本発明は、再利用可能で循環（生分解）可能な天然材料としての木粉及びスギ葉粉のみを使用し、材料の調整（配合比率等）、製造条件（温度等）等を設定することにより、固形燃料として好適に利用できることに加え、含有成分乃至混合成分としていかなる結合剤（バインダー）も使用することなく、所定の製造条件を設定することで木粉及びスギ葉粉を相互に確実に結合して固形燃料化することができる木質燃料ペレットの製造方法、及び、木質燃料ペレットの提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に係る木質燃料ペレットの製造方法は、木粉調製工程、スギ葉粉調製工程、混合粉原料調製工程、変性混合粉原料調製工程及びヒートプレス成形工程を備える。木粉調製工程では、含水率４％〜１３％の範囲内の所定の含水率で、かつ、粒度６０〜７０メッシュの範囲内の所定の粒度を有する木粉を調製する。スギ葉粉調製工程では、含水率４％〜１３％の範囲内の所定の含水率で、かつ、粒度１００〜１５０メッシュの範囲内の所定の粒度を有するスギ葉粉を調製する。混合粉原料調製工程では、結合剤を添加することなく前記木粉及び前記スギ葉粉のみを混合して混合粉原料を調製すると共に、前記混合粉原料における前記木粉及び前記スギ葉粉の混合割合を、前記木粉８０％〜９５％に対して前記スギ葉粉５％〜２０％の割合とする。変性混合粉原料調製工程では、前記混合粉原料を、４０℃〜６０℃の温度範囲内の所定温度で２時間〜５時間の時間範囲内の所定時間だけ加温維持することにより、前記混合粉原料中において、前記スギ葉粉に含有される脂肪酸を前記木粉の内部に浸透させてなる変性混合粉原料を調製する。ヒートプレス成形工程では、前記変性混合粉原料を木質燃料ペレット成形用の成形金型の成形空間内に充填し、１４０℃〜１９０℃の加熱温度及び１９０〜２１０ｋｇ／ｃｍ２の加圧力範囲内の所定の加圧力でヒートプレスして、前記変性混合粉原料中の前記スギ葉粉に残留する脂肪酸と前記木粉に浸透した脂肪酸とによって、前記木粉に含有されるリグニン及びセルロースの融合を促進することにより、結合剤を使用することなく、前記変性混合粉原料の木粉及びスギ葉粉を前記融合状態のリグニン及びセルロースによって相互に結合固化して所定形状のペレットを成形する。
【０００９】
請求項２に係る木質燃料ペレットは、含水率４％〜１３％の範囲内の所定の含水率で、かつ、粒度６０〜７０メッシュの範囲内の所定の粒度を有する木粉と、含水率４％〜１３％の範囲内の所定の含水率で、かつ、粒度１００〜１５０メッシュの範囲内の所定の粒度を有するスギ葉粉とのみから構成される混合原料粉のみを結合固化してなる。前記混合原料粉は、前記木粉及び前記スギ葉粉のみを混合してなると共に、前記木粉及び前記スギ葉粉の混合割合を、前記木粉８０％〜９５％に対して前記スギ葉粉５％〜２０％の割合としたものである。前記混合粉原料は、更に、当該混合粉原料中において、前記スギ葉粉に含有される脂肪酸を前記木粉の内部に浸透させてなる変性混合粉原料である。前記変性混合粉原料中の前記スギ葉粉に残留する脂肪酸と前記木粉に浸透した脂肪酸とによって、前記木粉に含有されるリグニン及びセルロースの融合を促進することにより、結合剤を使用することなく、前記変性混合粉原料の木粉及びスギ葉粉を前記融合状態のリグニン及びセルロースによって相互に結合固化して所定のペレット形状に成形されてなる。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に係る木質燃料ペレットの製造方法によれば、再利用可能で循環（生分解）可能な天然材料としての木粉及びスギ葉粉のみを使用し、材料の調整（配合比率等）、製造条件（温度等）等を設定することにより、固形燃料として好適に利用できることに加え、含有成分乃至混合成分としていかなる結合剤（バインダー）も使用することなく、所定の製造条件を設定することで木粉及びスギ葉粉を相互に確実に結合して固形燃料化することができる木質燃料ペレットを良好に製造することができる。
【００１１】
請求項２に係る木質燃料ペレットは、再利用可能で循環（生分解）可能な天然材料としての木粉及びスギ葉粉のみを使用し、材料の調整（配合比率等）、製造条件（温度等）等を設定することにより、固形燃料として好適に利用できることに加え、含有成分乃至混合成分としていかなる結合剤（バインダー）も使用することなく、所定の製造条件を設定することで木粉及びスギ葉粉を相互に確実に結合して固形燃料化することができる木質燃料ペレットである。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は本発明の一実施の形態に係る木質燃料ペレットの結合構造を模式的に示す説明図である。
【図２】図２は本発明の一実施の形態に係る木質燃料ペレットの製造装置及び製造工程を模式的に示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための形態（以下、実施の形態という）を説明する。なお、各実施の形態を通じ、同一の部材、要素または部分には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００１４】
［木質燃料ペレット］
本発明の一実施の形態に係る木質燃料ペレットは、その原料として、主としてスギ（杉）及びヒノキ（桧）の間伐材や除伐材等の木質の余材からなる木質材と、スギの葉（スギ葉）のみを使用する。詳細には、本実施の形態の木質燃料ペレットは、前記木質材を乾燥及び破砕してなる木質粉に、前記スギ葉を乾燥及び破砕してなるスギ葉粉を混合してなる混合原料粉を調製し、その混合原料粉を所定の製造条件の所定の製造工程を経てペレット化したものである。なお、前記木質材としては、スギ及びヒノキの間伐材や除伐材等の木質の余材以外にも、建築廃材を使用することもできる。また、スギやヒノキ以外にも、スギやヒノキと同等の高い燃焼熱（燃焼時の熱量）を有する木質材であれば、任意の木質材を使用することも可能である。即ち、木質材としては、スギ及びヒノキの間伐材や除伐材と同等の熱量を有し、かつ、スギ及びヒノキの間伐材や除伐材と同様に再利用することで環境負荷低減に貢献することができる廃棄物材料としての任意の木質材料を使用することができる。しかし、スギ葉と同系の木質材であるスギやヒノキの余材を使用した場合、その原料取得場所が共通することから、木質材を乾燥して粉体化した木粉とスギ葉粉との混合作業の容易性及び全体の作業効率を改善することができる。なお、上記のとおり、スギ葉原料と関連した材料取得の容易性等の観点から、以下に述べる実施の形態では、木質材として、スギの余材を乾燥及び破砕して得た木粉（スギ木粉）及びヒノキの余材を乾燥及び破砕して得た木粉（ヒノキ木粉）を使用している。即ち、以下の実施の形態では、木質材として、スギ及びヒノキの混合木粉を使用している。また、本実施の形態の木質燃料ペレットの材料としては、上記のとおり、前記スギ及びヒノキの混合木粉及び前記スギ葉粉以外は全く使用しておらず、従来の木質燃料ペレットにおける重要な構成成分である結合剤（バインダー）も全く使用していない。
【００１５】
図１に示すように、本実施の形態の木質燃料ペレットは、前記スギ及びヒノキの混合木粉からなる木粉１と、前記スギ葉粉２とを所定の混合割合で混合し、ヒートプレスにより木粉１とスギ葉粉２とを熱圧着し、結合剤を介することなく相互に結合して所定のペレット形状に固形化したものである。これにより、木質燃料ペレットは、製造直後の乾燥状態及びその後の乾燥維持手段としての乾燥維持包装容器等による乾燥維持状態で、所定の低含水率を維持している。
【００１６】
［木粉１］
詳細には、木粉１は、含水率４％〜１３％の範囲内の所定の含水率を維持し、最も乾燥維持条件の悪い場合でも、含水率１０％〜１３％の範囲内の所定の含水率を維持している。ここで、木粉１は、含水率が低ければ低いほど、内部に含有するリグニンの作用機序が大きくなり、成形時のヒートプレスにおいて一層強固に相互に結合して（及びスギ葉粉２とも一層強固に結合して）、成形品としてのペレットの硬度が大きくなって外力によって崩壊しにくくなる。しかし、木粉１は、通常の乾燥方法では、内部の結合水の存在により、４％未満の含水率とすることは困難であるため、本実施の形態でも、木粉１の含水率の下限は４％としている。一方、木粉１は、含水率が高ければ高いほど、燃焼時の燃焼効率が落ちるため、本実施の形態では、木粉１の含水率の上限は、最低限必要な燃焼効率が得られる含水率である１３％としている。なお、通常の木質燃料ペレットの燃焼条件での木粉１の燃焼効率として満足のいく燃焼効率を得るためには、木粉１の含水率の上限は１０％とすることが好ましい。
【００１７】
よって、本実施の形態において、木質燃料ペレット中の木粉１の含水率は、４％〜１３％の範囲内とする一方で、好ましくは、４％〜１０％の範囲とし、より好ましくは、４％〜８％の範囲とし、より一層好ましくは、４％〜６％の範囲とし、最も好ましくは、４％〜５％の範囲とするが、乾燥条件維持が困難な環境の存在も考慮すると、現実的な含水率としては、好ましくは、５％〜１０％の範囲とし、より好ましくは、５％〜８％の範囲とし、より一層好ましくは、５％〜７％の範囲とし、最も好ましくは、５％〜６％の範囲とする。
【００１８】
また、木粉１は所定の粒径乃至粒度を有している。詳細には、木粉１は、６０〜７０メッシュの範囲内の所定の粒度を有するものである。なお、木粉１の粒度は、メッシュ開口（オープニング）の概算値を求める下記一般式によれば、約０．２１２ｍｍ（約２１２μｍ）〜約０．２５４ｍｍ（約２５４μｍ）の範囲となる。
［一般式］  開口概算値［ｍｍ］＝２５．４［ｍｍ］÷メッシュ数×０．６
【００１９】
更に、木粉１は、製造過程で、スギ葉粉２の内部から流出（溶出等）した脂肪酸（ワックス）が浸透したものである。図１は、特にその拡大図（図１中に円形の一点鎖線で囲む部分）に示すように、説明の便宜上、木粉１の内部にかかる脂肪酸を含浸乃至浸透した状態を図示すべく、各木粉１内部に多数の黒色ドット（黒色の小点）を表している（各ドットが浸透した脂肪酸を表す）。
【００２０】
［スギ葉粉２］
スギ葉粉２は、前記木粉１と同等の含水率を有する。詳細には、スギ葉粉２は、木粉１と同様、含水率４％〜１３％の範囲内の所定の含水率を維持し、最も乾燥維持条件の悪い場合でも、含水率１０％〜１３％の範囲内の所定の含水率を維持している。即ち、スギ葉粉２の含水率の下限及び上限は、木粉１と同様、それぞれ、４％及び１３％である。スギ葉粉２も、木粉１と同様、含水率が低いほど、木粉１との結合力が高くなり、また、燃焼効率も高くなる。よって、本実施の形態において、木質燃料ペレット中のスギ葉粉２の含水率は、４％〜１３％の範囲内とする一方で、好ましくは、４％〜１０％の範囲とし、より好ましくは、４％〜８％の範囲とし、より一層好ましくは、４％〜６％の範囲とし、最も好ましくは、４％〜５％の範囲とするが、乾燥条件維持が困難な環境の存在も考慮すると、現実的な含水率としては、好ましくは、５％〜１０％の範囲とし、より好ましくは、５％〜８％の範囲とし、より一層好ましくは、５％〜７％の範囲とし、最も好ましくは、５％〜６％の範囲とする。
【００２１】
このように、本実施の形態の木質燃料ペレットは、木粉１及びスギ葉粉２のみからなるため、全体としての含水率も、最も乾燥維持条件の悪い場合でも、含水率１０％〜１３％の範囲内となり、好ましくは、４％〜１０％の範囲となり、より好ましくは、４％〜８％の範囲となり、より一層好ましくは、４％〜６％の範囲となり、最も好ましくは、４％〜５％の範囲となるが、乾燥条件維持が困難な環境の存在も考慮すると、現実的な含水率としては、好ましくは、５％〜１０％の範囲となり、より好ましくは、５％〜８％の範囲となり、より一層好ましくは、５％〜７％の範囲となり、最も好ましくは、５％〜６％の囲となる。
【００２２】
また、スギ葉粉２は、木粉１より小さい粒径乃至粒度を有する。詳細には、スギ葉粉２は、１００〜１５０メッシュの範囲内の所定の粒度を有するものである。詳細には、スギ葉粉２の粒度は、６０〜７０メッシュの範囲内の所定の粒度を有するものである。なお、スギ葉粉２の粒度は、メッシュ開口（オープニング）の概算値を求める上記一般式によれば、約０．１０２ｍｍ（約１０２μｍ）〜約０．１５２ｍｍ（約１５２μｍ）の範囲となる。即ち、スギ葉粉２の粒径は、木粉１の粒径の約１／２乃至約４８％（それぞれの最小値を比較した場合）〜約６０％（それぞれの最大値を比較した場合）とされている。
【００２３】
更に、スギ葉粉２は、内部の脂肪酸の一部または大部分が製造工程で流出したものである。即ち、上記のとおり、スギ葉粉２から流出した脂肪酸は、混合原料において隣接する位置にある木粉１内部に浸透するため、図１は、特にその拡大図に示すように、説明の便宜上、スギ葉粉２の内部からかかる脂肪酸が流出した状態を図示すべく、各スギ葉粉２内部に多数の小空隙（白抜きドット）が生じた状態（メッシュ状態）を表している（メッシュ内の白抜きドットが脂肪酸流出による小空隙を表す）。なお、図１は、描画の便宜上、木粉１とスギ葉粉２とを定形のものとして描画しているが、実際は、木粉１及びスギ葉粉２は、それぞれ、破砕により不定形の外形状を有している。また、実際は、木粉１とスギ葉粉２とは、ほぼ隙間なく密着して互いに結合し、一体化して固形化されている。
【００２４】
［木粉及びスギ葉粉の混合割合］
このように、本実施の形態の木質燃料ペレットの各々は、木粉１及びスギ葉粉２のみから構成される混合原料粉のみからなり、結合剤（バインダー）を含有していない。また、かかる混合原料粉のみからなる木質燃料ペレットは、前記木粉１及びスギ葉粉２の混合割合を、木粉８０％〜９５％に対してスギ葉粉５％〜２０％の割合とし、好ましくは、木粉８５％〜９０％に対してスギ葉粉１５％〜１０％の割合としたものである。詳細には、木粉１及びスギ葉粉２の乾燥率が相対的に低い場合（含水率が相対的に高い場合）、製造時（ヒートプレス時）等における木粉１とスギ葉粉２との相互の結合力が相対的に小さくなるため、木質燃料ペレットとしての最低限の結合力を確保するため、木粉に対するスギ葉粉２の混合割合を相対的に減らす必要があり、この場合、含水率が１３％の上限値の場合、スギ葉粉２の混合割合は下限値の５％とする。即ち、この場合、木粉１の混合割合は、上限値の９５％とする（木粉：スギ葉粉＝９５：５）。一方、含水率が好適条件の上限値である１０％の場合、スギ葉粉２の混合割合は好適条件の下限値として１０％の混合率とする。即ち、この場合、木粉１の混合割合は、好適条件の上限値として９０％の混合率とする（木粉：スギ葉粉＝９０：１０）。
【００２５】
逆に、木粉１及びスギ葉粉２の乾燥率が相対的に高い場合（含水率が相対的に低い場合）、製造時（ヒートプレス時）等における木粉１とスギ葉粉２との相互の結合力が相対的に大きくなるため、木質燃料ペレットとしての熱量をできるだけ高くするため、木粉に対するスギ葉粉２の混合割合を相対的に増加することができ、この場合、含水率が４％の下限値の場合、スギ葉粉２の混合割合は上限値の２０％とすることができる。即ち、この場合、木粉１の混合割合は、下限値の８０％とする（木粉：スギ葉粉＝８０：２０）。一方、含水率が、通常の乾燥維持手段による一般的な乾燥条件と考えられる６〜８％程度の場合、スギ葉粉２の混合割合は１５％の混合率とすることができる。即ち、この場合、木粉１の混合割合は、８５％の混合率とする（木粉：スギ葉粉＝８５：１５）。
【００２６】
なお、上記混合割合の範囲内であれば（即ち、木粉１とスギ葉粉２との合計が１００％になるような割合であれば）、木粉１及びスギ葉粉２の混合割合は、例えば、以下に示すように任意の割合とすることができるが、一般的には、下記の混合割合で使用することが多い。
例１  木粉：スギ葉粉＝８５％：１５％
例２  木粉：スギ葉粉＝８６％：１４％
例３  木粉：スギ葉粉＝８７％：１３％
例４  木粉：スギ葉粉＝８８％：１２％
例５  木粉：スギ葉粉＝８９％：１１％
例６  木粉：スギ葉粉＝９０％：１０％
【００２７】
上記のように、木質燃料ペレットを構成する前記混合粉原料は、当該混合粉原料中において、前記スギ葉粉２に含有される脂肪酸を前記木粉１の内部に浸透させてなる変性混合粉原料である。また、木質燃料ペレットは、前記変性混合粉原料中の前記スギ葉粉２に残留する脂肪酸と前記木粉１に浸透した脂肪酸とによって、前記木粉１に含有されるリグニン及びセルロースの融合を促進することにより、結合剤を使用することなく、前記変性混合粉原料の木粉１及びスギ葉粉２を前記融合状態のリグニン及びセルロースによって相互に結合固化して所定のペレット形状に成形されてなるものである。
【００２８】
［木質燃料ペレットの製造装置］
次に、本実施の形態の木質燃料ペレットを製造する木質燃料ペレット製造装置について、図２にしたがって説明する。本実施の形態の木質燃料ペレット製造装置は、木質材乾燥装置Ａの下流側に木質材破砕装置Ｂを直列配置してなる木粉調製装置と、スギ葉乾燥装置Ｃの下流側にスギ葉破砕装置Ｄを直列配置してなるスギ葉粉調製装置とを備え、前記木粉調製装置及びスギ葉粉調製装置を並列配置している。また、木質燃料ペレット製造装置は、木粉調製装置及びスギ葉粉調製装置の下流側に、原料粉混合装置Ｅ、加温調製装置Ｆ及びヒートプレス装置Ｇを順次直列配置している。なお、図示はしないが、木質燃料ペレット製造装置において、前記木質材乾燥装置Ａの上流側には木質原料投入装置が配置され、スギ葉乾燥装置Ｃの上流側にはスギ葉原料投入装置が配置されている。また、図示はしないが、木質燃料ペレット製造装置において、ヒートプレス装置Ｇの下流側には、成形したペレット用の搬送装置やパッケージング装置が配置されている。このように、本実施の形態の木質燃料ペレット製造装置は、上記各装置Ａ〜Ｇ等を工場内に設置したいわゆるプラントタイプの製造装置である。
【００２９】
［木質燃料ペレットの製造方法］
次に、本実施の形態の木質燃料ペレットの製造方法について、図２にしたがって説明する。本実施の形態の木質燃料ペレットは、上記木質燃料ペレット製造装置を使用して製造される。詳細には、木質燃料ペレットの製造方法では、まず、ＳＴＥＰ１０の原料投入工程で、用意した木質原料及びスギ葉原料を木粉乾燥装置Ａ及びスギ葉粉乾燥装置Ｃにそれぞれ投入する。なお、この木質原料は、スギ及び／またはヒノキの余材等からなる未加工の木質材であり、また、スギ葉原料は、未加工のスギの葉である。
【００３０】
［乾燥工程］
次に、ＳＴＥＰ２０の乾燥工程では、木質材乾燥装置Ａにより、投入した木質原料を上記所定の乾燥率（含水率）となるまで温風乾燥等を使用した乾燥手段によって乾燥する一方で、スギ葉乾燥装置Ｃにより、投入したスギ葉原料を上記所定の乾燥率（含水率）となるまで温風乾燥等を使用した乾燥手段によって乾燥する。なお、このとき、木質原料及びスギ葉原料は未加工状態で嵩が大きく、特に、余材からなる木質原料は内部までの乾燥に長時間を要するため、このときの含水率は、上記範囲の含水率（４〜１３％）のうち、高めの含水率（例えば、１０〜１３％）として、処理速度を向上して処理時間を短縮することもできる。このようにして木質材乾燥装置Ａ及びスギ葉乾燥装置Ｃにより乾燥されて所定の含水率とされた木質原料及びスギ葉原料は、それぞれ、次段の木質材破砕装置Ｂ及びスギ葉破砕装置Ｄにそれぞれ搬送されて供給される。
【００３１】
［破砕工程］
次に、ＳＴＥＰ３０の破砕工程では、木質材破砕装置Ｂにより、供給された乾燥木質原料を上記所定の粒径となるまで破砕手段によって破砕して木粉を調製する一方で、スギ葉破砕装置Ｄにより、供給された乾燥スギ葉原料を上記所定の粒径となるまで破砕手段によって破砕してスギ葉粉を調製する。なお、ＳＴＥＰ３０で調製した破砕木粉及び破砕スギ葉粉は、後段（ＳＴＥＰ６０）のヒートプレス成形工程で加圧加熱されて圧縮乃至圧潰されるため、ＳＴＥＰ３０の調製段階では、ＳＴＥＰ６０の圧縮・圧潰前よりは若干大きな粒径を有している。したがって、上記した木質燃料ペレット内部の木粉１の粒径は、破砕工程直後の木粉の粒径よりも若干小さい値となる。このようにして木質材破砕装置Ｂ及びスギ葉破砕装置Ｄにより破砕されて所定の粒度とされた木粉及びスギ葉粉は、それぞれ、原料粉として、次段の原料粉混合装置Ｅに搬送されて供給される。
【００３２】
ここで、スギ葉原料についてのＳＴＥＰ２０の乾燥工程及びＳＴＥＰ３０の破砕工程の処理条件によれば、スギ葉原料としてのスギ葉に含有される脂肪酸（ワックス成分やエステル成分等）、例えば、スギ葉のクチクラ層を構成する不飽和脂肪酸であるクチンや非水溶性脂肪酸エステルであるワックス等の脂肪酸が、破砕後のスギ葉粉の内部に保持された状態を維持する、即ち、スギ葉粉内部からの脂肪酸の流出を防止することができる（換言すれば、そのように処理条件が設定されているといえる）。このスギ葉粉内部の脂肪酸は、後段の加温調製工程で木粉内部に浸透させることで、更に後段のヒートプレス成形工程における木粉及びスギ葉粉の結合力乃至凝固力を格段に高めることができるため（この点を発明者は実証実験等により確認している）、このスギ葉粉内の脂肪酸を利用できるように製造条件を設定することが、本発明の特徴のうちの一つとなっている。
【００３３】
［原料粉混合工程］
次に、ＳＴＥＰ４０の原料粉混合工程では、原料粉混合装置Ｅにより、供給された木粉及びスギ葉粉を、上記所定の混合割合で混合して混合原料粉を調製する。このとき、上記のように、供給された木粉及びスギ葉粉の乾燥率（含水率）に応じて、木粉及びスギ葉粉の混合割合を調節するよう原料粉混合装置Ｅを制御する（例えば、含水率を自動検出してその含水率に応じて自動制御する）ことが好ましい。このようにして原料粉混合装置Ｅにより混合されて所定の混合割合とされた木粉及びスギ葉粉は、混合粉原料として、次段の加温調製装置Ｆに搬送されて供給される。なお、この混合粉原料には、木粉及びスギ葉粉以外の材料は混合されておらず、当然、結合剤（バインダー）は一切添加されておらず、また、その他の添加剤も基本的に添加されていない。
【００３４】
［変性混合粉原料調製工程］
次に、ＳＴＥＰ５０の変性混合粉原料調製工程（加温調製工程）では、加温調製装置Ｆにより、供給された混合粉原料を、所定の加温条件（所定の加温温度及び所定の加温時間）で加温して変性混合粉原料を調製する。詳細には、変性混合粉原料調製工程では、前記混合粉原料を、所定の加温温度で所定の加温時間、加温する（加温状態を維持する）ことにより、混合粉原料中において、スギ葉粉に含有される脂肪酸を木粉の内部に浸透させることにより、変性混合粉原料を調製する。加温温度は、４０℃〜６０℃の温度範囲内の所定の加温温度とする。また、加温時間は、２時間〜５時間の時間範囲内の所定の加温時間とする。ここで、加温温度及び加温時間は、それぞれ、その他の処理条件（混合粉原料の含水率、周囲の雰囲気温度等）に応じて適宜設定するが、特に、加温温度及び加温時間は、相互の関係で調節することが好ましい。例えば、一例の加温調製条件として、加温温度を４０℃〜５０℃の温度範囲内とし、加温時間を４〜５時間の時間範囲内とする（この場合、例えば、加温温度が高くなるほど加温時間を短くする）。或いは、他の例の加温調製条件として、加温温度を５０℃〜６０℃の温度範囲内とし、加温時間を２〜３時間の時間範囲内とする（この場合、例えば、加温温度が高くなるほど加温時間を短くする）。いずれの場合も、所定の加温温度で所定の加温時間だけ加温維持（及びその状態で放置）する。これにより、前記混合粉原料中において、スギ葉粉に含有される脂肪酸を木粉の内部に十分に浸透させて含浸させることができ、その結果、木粉を脂肪酸含有木粉としてなる変性混合粉原料を調製することができる。この場合、加温温度は、スギ葉粉内部の脂肪酸の溶解・溶出温度（完全な液状となって溶解及び溶出する温度）よりも相当低い温度であるが、加温時間を上記のように長時間に設定することにより、流動化した脂肪酸がスギ葉粉内部から木粉内部に浸透するものと考えられる。
【００３５】
ここで、混合原料粉中にスギ葉粉として混入されて最終製品としての木質燃料ペレットを構成するスギの葉は、樹木の葉の中でも熱量（燃焼カロリー）が高く、木粉と良好に混合して結合及び固化できる技術があれば（即ち、本発明のような製造技術があれば）、木質燃料ペレットに含有することが非常に望ましいものであることに加え、本発明者は、かかるスギの葉は、上記脂肪酸（ワックス等）を豊富に含有することに着目した。即ち、スギの葉は、その内部に（それ自体が熱量の高い）脂肪酸を豊富に含有すると共に、（それ自体は熱量が低い）リグニンの含有量が少ないことにより、高い熱量を有することになると考えられる。これに加え、スギの葉の脂肪酸は、木粉の内部に浸透すると、木粉内部のセルロースやリグニンの融合及び結合を促進するという事実を、本発明者は、鋭意の研究により発見し、実証実験により確認した。そこで、本発明者は、かかるスギの葉（本実施の形態ではスギ葉粉）の内部の脂肪酸を効率的に木粉に浸透させる技術として、ＳＴＥＰ５０の変性混合粉原料調製工程（加温調製工程）を考案し、製造方法中の重要な一工程として追加している。
【００３６】
具体的には、木粉に脂肪酸を浸透することにより、脂肪酸含有木粉及びスギ葉粉からなる変性混合粉原料を次段のヒートプレス成形工程で加熱加圧処理して、圧潰及び固化するときに、ヒートプレス装置Ｇでの高温高圧の条件下で、脂肪酸を含浸した木粉１内部のリグニン及びセルロースの融合が大幅に改善され、結合がよくなる。この際の具体的な機序の詳細は不明であるが、リグニン及び／またはセルロースの一部が何らかの化学反応をして、その化学的結合力を強めている可能性もある。また、少なくとも、脂肪酸を含浸した木粉相互の、及び、かかる木粉とスギ葉粉との相互の物理的結合力が増大されていると考えられる。なお、かかる変性処理の説明で使用する「変性」なる用語は、このように、通常の化学的変性のみならず、物理的変性も含む広範な意味（即ち、物質の性質が何らかの点で変わるという意味）で使用している。
【００３７】
更に、発明者の鋭意の研究による知見によれば、スギの葉は、脂肪酸を豊富に含む一方で、カボニエル成分（いわゆるヤニ成分）乃至カルボニル成分の含有量が非常に少ないことから、樹木の葉の中でも、スギの葉（本実施の形態の場合はスギ葉粉）の木粉との結合力が、（他の樹木の葉を使用する場合と比較して）大幅に改善されていると考えられる。この成分は、松の節や松葉に多く含有されるもので、燃焼時の煙の発生源となるものであり、この成分が多いと、結合力が低下する。これに対し、本実施の形態では、樹木の葉として、かかる成分を殆ど含有しないスギの葉（本実施の形態の場合はスギ葉粉）を使用し、木粉と混合すると共に、上記所定の加温調製条件下で混合粉原料を変性処理（特に木粉にスギ葉粉の脂肪酸を含浸処理）しているため、木粉相互及び木粉とスギ葉粉との結合力が非常に大きなものとなっている。このようにして加温調製装置Ｆにより変性処理されて所定の混合割合とされた木粉及びスギ葉粉は、混合粉原料として、次段の加温調製装置Ｆに搬送されて供給される。
【００３８】
なお、上記ＳＴＥＰ４０の混合工程とＳＴＥＰ５０の変性混合粉原料調製工程とは、別箇の原料粉混合装置Ｅ及び加温調製装置Ｆを使用して行っているが、原料粉混合装置Ｅ及び加温調製装置Ｆを統合した装置として、一つの装置により、ＳＴＥＰ４０の混合工程とＳＴＥＰ５０の変性混合粉原料調製工程とを順次行うことも可能である。また、この場合、木粉及びスギ葉粉を混合して混合粉原料を調製する一方で（これと同時に、あるいは、若干の時間差をおいて）、混合直後の混合粉原料に加温調製処理を行うことも可能である。
【００３９】
［ヒートプレス成形工程］
次に、ＳＴＥＰ６０のヒートプレス成形工程では、前記変性混合粉原料をヒートプレス装置Ｇにおける木質燃料ペレット成形用の成形金型の成形空間内に充填し、所定の加熱温度で所定の加圧力によりヒートプレス（加圧加熱）処理して所定のペレット形状に成形する。詳細には、ヒートプレス成形工程では、加熱温度は、１４０℃〜１９０℃の温度範囲内の所定の加熱温度とする。即ち、スギ葉粉に含有され、また、変性混合粉原料において木粉に含浸された脂肪酸（樹脂ワックス等）は、約１４０℃の温度で木粉から（完全な液状での）溶解乃至溶出が開始すると考えられるため、ヒートプレス成形工程における加熱温度の下限値は１４０℃としている。加熱温度を当該温度（１４０℃）以上の温度とすることで、木粉内部及びスギ葉粉内部の（残留する）脂肪酸が円滑かつ迅速に外部に流出し、木粉のセルロース等による結合力を更に増大することができる。一方、木粉のセルロースが融合する温度、即ち、セルロースが融合して（最終的に凝固することにより）結合力が発揮される温度は、約１９０℃間での温度範囲と考えられるため、ヒートプレス成形工程における加熱温度の上限値は１９０℃としている。加熱温度を当該温度（１９０℃）以下の温度とすることで、木粉内部のセルロースを円滑かつ迅速に融合させて、木粉のセルロース等による結合力を最大限に発揮させることができる。なお、木質材は、通常、２５８℃〜２６０℃程度以上から熱分解して炭化が進み４００℃で完全に炭化するため、本実施の形態のヒートプレス成形工程における加熱温度の上限値は、この熱分解温度よりも相当（７０℃程度）低い温度に設定されている。ここで、木粉のセルロース融合による結合力を最大限に発揮する点からは、加熱温度範囲は、１８０℃〜１９０℃の範囲とすることが好ましく、１８０℃近辺の温度範囲とすることが更に好ましい。また、木粉に含有されるリグニンやタンニンは、１３０℃〜１４５℃の温度範囲で溶融すると考えられるため、この点からも、加熱温度の下限値を１４０℃とすることは好適な温度設定となる。なお、加熱方法としては、輻射式加熱を採用し、加熱源としては、木屑を使用することができる。
【００４０】
また、ヒートプレス成形工程での加圧力は、１９０〜２１０ｋｇ／ｃｍ２（好ましくは、２００ｋｇ／ｃｍ２）の加圧力範囲内の所定の加圧力とされている。このように加熱温度及び加圧力を設定することで、変性混合粉原料中のスギ葉粉に残留する脂肪酸と木粉に浸透した脂肪酸とによって、木粉に含有されるリグニン及びセルロースの融合を促進することができ、これにより、結合剤を使用することなく、変性混合粉原料の木粉及びスギ葉粉を前記融合状態のリグニン及びセルロースによって相互に結合固化して所定形状のペレットを円滑かつ確実に成形することができる。また、このとき、特に木粉内部に水分を多く含む場合は、その水分蒸発時の圧力によって変性混合粉原料の結合及び固化が妨げられる可能性があるが、本実施の形態の場合、変性混合粉原料の含水率が、上記のように低い値に維持されているため、変性混合粉原料は確実に強固に結合して固化する。ここで、上記加熱温度及び加圧力によるヒートプレス成形工程の加圧時間は、約２〜３分とする。そして、約２〜３分間その加圧加熱状態を放置した後、成形金型から（製品となった）木質燃料ペレットを取り出して、製造が完了する。
【００４１】
上記ヒートプレス成形工程で所定のペレット形状に成形した製品（木質燃料ペレット）は、所定の包装処理によって包装されてパッケージ化され、更に、本実施の形態では、上記のように、ヒートプレス成形工程の前まで、ヒートプレス成形工程の最中、及び、ヒートプレス成形後も（即ち、製品中でも）、含水率も相対的に低く維持することが望ましいため、製造過程において、ヒートプレス成形工程の直前の段階までは、工場内の換気を良好にして所定の乾燥率（含水率）を維持するようにし、また、製造後の製品は、馬糞紙や乾燥維持機能を有する段ボール等に包装し、乾燥状態を維持するようにしている。乾燥状態を維持することにより、燃焼時の火力が大きくなる。
【符号の説明】
【００４２】
１  木粉
２  スギ葉粉
【図１】
2012116973.tif 000003
【図２】
2012116973.tif 000004