(57)【要約】【課題】製造工程において消費する熱エネルギを著しく少なくして、製造コストを低減しながら速やかに木材屑などを木材ペレットに加工する。原料コストと製造コストを低減しながら体積に対する発熱量を大きくする。【解決手段】木材ペレットの製造方法は、木材を破砕して破砕木材Ｈとする破砕工程と、この破砕工程で得られる破砕木材Ｈを、底部に排水孔４４のある加圧シリンダ４０に充填し、加圧シリンダ４０内を往復運動する加圧ピストン４３でもって１００ＭＰａ以上の圧力に加圧して、破砕木材Ｈを細胞破壊して破砕木材Ｈに含まれる水分を前記排水孔４４から排水して乾燥する細胞破壊乾燥工程と、この細胞破壊乾燥工程で乾燥された破砕木材Ｈを成形貫通孔７１に圧入してペレット状に成形する加圧成形工程とで木材ペレットＰを製造する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
木材を破砕して破砕木材(H)とする破砕工程と、この破砕工程で得られる破砕木材(H)を、底部に排水孔(44)のある加圧シリンダ(40)に充填し、加圧シリンダ(40)内を往復運動する加圧ピストン(43)でもって１００ＭＰａ以上の超高圧に加圧して、破砕木材(H)を細胞破壊して破砕木材(H)に含まれる水分を前記排水孔(44)から排水して乾燥する細胞破壊乾燥工程と、この細胞破壊乾燥工程で乾燥された破砕木材(H)を成形貫通孔(71)に圧入してペレット状に成形する加圧成形工程とからなる木材ペレットの製造方法。
【請求項２】
前記細胞破壊乾燥工程において、破砕木材(H)を加圧シリンダ(40)内において、１００ＭＰａ以上の圧力で加圧する第１の細胞破壊乾燥工程と、第１の細胞破壊乾燥工程で乾燥された破砕木材(H)をさらに加圧シリンダ(40)内に充填して、第１の細胞破壊乾燥工程よりも高圧にプレスする第２の細胞破壊乾燥工程とで破砕木材(H)を乾燥する請求項１に記載される木材ペレットの製造方法。
【請求項３】
前記第２の細胞破壊乾燥工程において、破砕木材(H)を１５０ＭＰａ以上の圧力で加圧する請求項２に記載される木材ペレットの製造方法。
【請求項４】
前記細胞破壊乾燥工程において、破砕木材(H)を加圧シリンダ(40)内において、１００ＭＰａ以上の圧力で加圧して細胞破壊乾燥工程する第１の細胞破壊乾燥工程と、第１の細胞破壊乾燥工程で乾燥された破砕木材(H)を加熱して乾燥する加熱乾燥工程とで破砕木材(H)を乾燥する請求項１に記載される木材ペレットの製造方法。
【請求項５】
前記細胞破壊乾燥工程において、上方を開口する姿勢で加圧シリンダ(40)を配置すると共に、この加圧シリンダ(40)の下部に設けている前記排水孔(44)を、加圧シリンダ(40)の内面から外面に向かって上り勾配に傾斜する状態として、前記加圧シリンダ(40)に破砕木材(H)を充填し、加圧して排水孔(44)から破砕木材(H)の水分を排水する請求項１ないし４のいずれかに記載される木材ペレットの製造方法。
【請求項６】
前記細胞破壊乾燥工程で加圧されて加温状態にある破砕木材(H)を、冷却することなく加圧成形工程で成形貫通孔(71)に圧入してペレット状に成形する請求項１ないし５のいずれかに記載される木材ペレットの製造方法。
【請求項７】
破砕する木材に、原木を所定の形状に加工して発生する木材屑(K)を使用する請求項１ないし６のいずれかに記載される木材ペレットの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として原木を所定の太さの丸太に加工し、あるいは木材を、柱や板材に製材する加工工程で発生する木材屑を原料として、これをペレット状の燃料に加工する木材ペレットの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
原木を丸棒や柱に加工し、あるいは木材を加工する工程で多量の木材屑が発生する。木材を原料に使用して、これをペレット状に成形して燃料に使用する木材ペレットに加工する方法は開発されている。（特許文献１参照）
特許文献１の製造方法は、剪定枝等を粉化し、含水率を８％〜２５％の範囲になるように乾燥し、低温成形温度でペレット状に成形する。ペレット状に成形される木材は、充分に乾燥する必要があるので、乾燥工程で多量の熱エネルギを消費する。すなわち、燃料に使用する木材ペレットの製造に多量の燃料を使用している。言い換えると、燃料を製造するために多量の燃料を使用する必要がある。木材ペレットは、廃棄される木材を有効に燃料として使用することを目的として加工されることから、その製造工程において消費する燃料をいかに少なくできるかが極めて大切である。
【０００３】
ところで、木材は多量の水分を含有している。たとえば原木の含水率は約８０％〜４００％と極めて多量の水分を含有している。したがって、原木を加工して発生する木材屑も多量の水分を含有している。さらに困ったことに、水分の気化熱は５３９ｃａｌ／ｇと極めて大きく、これを気化して除去するために、多量の熱エネルギを必要とする。
【０００４】
ところで、木材ペレットは重油などの代替え燃料として使用されることから、販売価格が特定の範囲に制約される。従来の製造方法は、木材ペレットの製造に多量の燃料を使用し、また、木材ペレットの発熱量が重油などに比較して小さいことから、販売価格の約半分を、使用する燃料費が占めているのが実情である。廃棄木材を有効に燃料として使用するには、製造コストにおける燃料費の割合をいかに少なくできるかが極めて大切である。
【０００５】
ところで、乾燥された木材は、図１に示すように、所定の厚さの金属板９０に設けている成形貫通孔９１にローラ９３で圧入され、成形貫通孔９１から突出する部分を切断してペレット状に加工している。この装置でペレット状に加工される木材ペレットは、重油などの液体燃料に比較して、体積に対する発熱量が小さい欠点がある。この欠点を少なくするには、破砕された木材を密に圧縮して、比重を大きくすることが大切である。しかしながら、成形貫通孔は上端から破砕された木材を圧入して、下端から押し出すので、成形貫通孔の内部において、圧入される木材を高圧に加圧するのが難しい。このため、加圧成形工程において製造される木材ペレットの密度が低く、体積に対する発熱量が小さくなる欠点がある。
【０００６】
この欠点を解消するために、木炭を添加する木材ペレットが開発されている。（特許文献２参照）
この木材ペレットは、添加する木炭によって発熱量を増加できるが、別に木炭を製造してこれを添加するので、原料コストと製造コストとが高くなる欠点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−２４３９３号公報
【特許文献２】特開２００８−３０３３０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、以上のことを実現することを目的として開発されたものである。本発明の重要な目的は、製造工程において消費する熱エネルギを著しく少なくして、製造コストを低減しながら速やかに木材屑などを木材ペレットに加工でき、さらに原料コストと製造コストを低減しながら体積に対する発熱量を大きくできる木材ペレット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及び効果】
【０００９】
本発明の木材ペレットの製造方法は、前述の目的を達成するために、以下の工程で木材ペレットを製造する。
本発明の木材ペレットの製造方法は、木材を破砕して破砕木材Ｈとする破砕工程と、この破砕工程で得られる破砕木材Ｈを、底部に排水孔４４のある加圧シリンダ４０に充填し、加圧シリンダ４０内を往復運動する加圧ピストン４３でもって１００ＭＰａ以上の圧力に加圧して、破砕木材Ｈを細胞破壊して破砕木材Ｈに含まれる水分を前記排水孔４４から排水して乾燥する細胞破壊乾燥工程と、この細胞破壊乾燥工程で乾燥された破砕木材Ｈを成形貫通孔７１に圧入してペレット状に成形する加圧成形工程とで木材ペレットＰを製造する。
【００１０】
以上の木材ペレットの製造方法は、製造工程において消費する熱エネルギーを著しく少なくして、製造コストを低減しながら速やかに木材屑などを木材ペレットに加工できる。それは、以上の製造方法が、木材を加熱して含有水分を気化させて除去するのでなく、木材を破砕して破砕木材とし、この破砕木材を排水孔のある加圧シリンダに充填して、１００ＭＰａ以上の超高圧に加圧して、破砕された木材を細胞破壊させて水分を除去するからである。すなわち、本発明は、木材を乾燥する工程に先立って木材を破砕し、破砕された木材を超高圧に加圧することで、全体に均一に圧力が作用する状態とし、この状態で細胞破壊させて水分を強制的に除去することで、速やかに含水率が低くなるまで乾燥できるからである。この方法は、従来のように水分を気化して除去するための大きな気化エネルギを必要とせず、水を物理的に除去することで、速やかに、しかも燃料を消費することなく水分を除去できる特徴を実現する。気化エネルギーを供給することなく、すなわち乾燥に必要な燃料の消費を皆無とし、あるいはこれを著しく削減することで、本発明の製造方法は極めて低コストに木材ペレットを製造できる特徴を実現する。
【００１１】
さらに、以上の木材ペレットの製造方法は、木炭などの発熱量の大きい原料を添加することなく、木材ペレットの体積に対する発熱量を大きくできるというこの種の燃料として極めて大切な特徴も実現する。それは、細胞破壊乾燥工程において、破砕木材を超高圧に加圧して細胞破壊させることで、乾燥後において破砕木材を可塑化しているので、ペレット状に成形する成形貫通孔に密に、しかも微細な隙間も少なくして圧入して成形されるからである。この方法は、木炭などを添加することなく体積に対する発熱量を大きくできるので、原料コストも製造コストも安価にしながら、木材ペレットとして大切な、大きな発熱量を実現する。しかも、乾燥工程における製造コストをも著しく低減しながら、木材ペレットの極めて大切な発熱量を大きくする特徴を実現する。
【００１２】
本発明の木材ペレットの製造方法は、細胞破壊乾燥工程において、破砕木材Ｈを加圧シリンダ４０内において、１００ＭＰａ以上の圧力で加圧する第１の細胞破壊乾燥工程と、第１の細胞破壊乾燥工程で乾燥された破砕木材Ｈをさらに加圧シリンダ４０内に充填して、第１の細胞破壊乾燥工程よりも高圧にプレスする第２の細胞破壊乾燥工程とで破砕木材Ｈを乾燥することができる。
以上の製造方法は、破砕木材を２段に超高圧で加圧して脱水するので、破砕木材の水分を極めて効率よく、また含水率を極めて低くする状態まで乾燥できる特徴がある。
【００１３】
本発明の木材ペレットの製造方法は、第２の細胞破壊乾燥工程において、破砕木材Ｈを１５０ＭＰａ以上の圧力で加圧することができる。
以上の製造方法は、第２の細胞破壊乾燥工程において１５０ＭＰａ以上とさらに超高圧で加圧することで、破砕木材をより含水率の低い状態に乾燥できる特徴がある。
【００１４】
本発明の木材ペレットの製造方法は、細胞破壊乾燥工程において、破砕木材Ｈを加圧シリンダ４０内において、１００ＭＰａ以上の圧力で加圧して細胞破壊乾燥工程する第１の細胞破壊乾燥工程と、第１の細胞破壊乾燥工程で乾燥された破砕木材Ｈを加熱して乾燥する加熱乾燥工程とで破砕木材Ｈを乾燥することができる。
以上の製造方法は、第１の細胞破壊乾燥工程において破砕木材に含まれる多量の水分を除去した後、加熱乾燥するので、加熱乾燥によって破砕木材も含水率を相当に低くできると共に、加熱乾燥における燃料の消費量を著しく削減できる特徴がある。
【００１５】
本発明の木材ペレットの製造方法は、細胞破壊乾燥工程において、上方を開口する姿勢で加圧シリンダ４０を配置すると共に、この加圧シリンダ４０の下部に設けている排水孔４４を、加圧シリンダ４０の内面から外面に向かって上り勾配に傾斜する状態として、加圧シリンダ４０に破砕木材Ｈを充填し、加圧して排水孔４４から破砕木材Ｈの水分を排水することができる。
以上の製造方法は、排水孔を破砕木材で詰まらせることなく、破砕木材の水分を速やかに排水できる特徴がある。
【００１６】
本発明の木材ペレットの製造方法は、細胞破壊乾燥工程で加圧されて加温状態にある破砕木材Ｈを、冷却することなく加圧成形工程で成形貫通孔７１に圧入してペレット状に成形することができる。
以上の製造方法は、細胞破壊乾燥工程において摩擦熱で加温された破砕木材の熱エネルギを有効に利用して、破砕木材の可塑性を向上させながらペレット状に成形できる。
【００１７】
本発明の木材ペレットの製造方法は、破砕する木材に、原木を所定の形状に加工して発生する木材屑Ｋを使用することができる。
以上の製造方法は、廃棄している木材屑を有効利用して木材ペレットを製造できる特徴がある。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】従来の木材ペレットの製造方法を示す垂直断面図である。
【図２】本発明の一実施例にかかる木材ペレットの製造方法の破砕工程に使用する破砕装置の一例を示す水平断面図であって、図３のＩＩ−ＩＩ線断面に相当する図である。
【図３】図２に示す破砕装置のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面に相当する垂直断面図である。
【図４】破砕装置の他の一例を示す垂直断面図である。
【図５】粉砕羽根が木材屑を粉砕し、スクリーンの外側に付着す破砕木材をスクレーパーが掻き取る状態を示す拡大断面図である。
【図６】本発明の一実施例にかかる木材ペレットの製造方法の細胞破壊乾燥工程に使用する乾燥装置の一例を示す概略構成図である。
【図７】本発明の一実施例にかかる木材ペレットの製造方法の加熱乾燥工程に使用する乾燥装置の一例を示す概略構成図である。
【図８】本発明の一実施例にかかる木材ペレットの製造方法の加圧成形工程に使用する成形装置の一例を示す概略斜視図である。
【図９】図８に示す成形装置のＩＸ−ＩＸ線断面に相当する垂直断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための木材ペレットの製造方法を例示するものであって、本発明は木材ペレットの製造方法を以下の方法や装置には特定しない。さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【００２０】
本発明の木材ペレットの製造方法は、以下の工程で木材ペレットを製造する。
［破砕工程］
この工程で木材を破砕して破砕木材とする。原料の木材には、原木を所定の太さの丸太に加工して発生する木材屑を使用する。この木材屑は、木材の樹皮と表面部分とが含まれる。ただ、原料に使用する木材には、木材を柱や板材に製材する加工工程で発生する大鋸屑も使用できる。ただし、大鋸屑はすでに破砕されているので、この工程で加工する必要はなく、そのままの状態を破砕木材として使用する。
【００２１】
破砕木材は、たとえば内形を５ｍｍとする貫通孔を通過できる大きさに破砕される。ただし、破砕木材は、必ずしもこの大きさに破砕する必要はなく、たとえば、１ｍｍ〜１ｃｍの貫通孔を通過できる大きさに破砕することもできる。
【００２２】
図２ないし図５は、原木を丸太に加工してできる木材屑の破砕装置１００を示している。この破砕装置１００は、ケーシング１の内部に円筒状のスクリーン２を固定して、スクリーン２の内側に粉砕羽根３を、外側に送風羽根４を設けて、粉砕羽根３と送風羽根４を回転して、ケーシング１の中心に供給される木材屑を粉砕する。
【００２３】
ケーシング１は、ほぼ円筒状で、外周には接線方向に伸びるように吐出口１１を設けている。図３のケーシング１は、吐出口１１に向かって次第に半径を大きくする円筒状としている。さらに、ケーシング１は、木材屑を供給する吸入口１２を円筒１０の中心に設けている。ケーシング１は、前面プレート１３と背面プレート１４を円筒１０の前後に固定して、前面プレート１３の中心に吸入口１２を設けている。
【００２４】
ケーシング１は、背面プレート１４の中心に、ベアリング６を介して回転軸５を回転できるように配置している。回転軸５は、円筒状であるケーシング１の中心に設けている。この回転軸５に、粉砕羽根３と送風羽根４とを固定している。
【００２５】
粉砕羽根３は、外周縁にカッター７を有する板状である。粉砕羽根３は複数であって、回転軸５にバランスするように固定される。図３の破砕装置１００は、８枚の粉砕羽根３を回転軸５に放射状に固定している。さらに、図の粉砕羽根３は、回転方向の背面に、吸入口１２から内部に向かって次第に高くなる山形凸部１５を設けている。山形凸部１５は、図３に示すように、回転軸５に直交する断面形状を三角形として、外周側の傾斜角（α）を回転軸５側の傾斜角（β）よりも大きくしている。また、山形凸部１５は、図２に示すように、奥に向かって次第に高くなる形状として、平面形状も三角形としている。この破砕装置１００は、粉砕羽根３が、図３の矢印で示す方向に回転する状態で、負圧となる粉砕羽根３の背面側に木材屑が付着するのを有効に防止する。さらに、この粉砕羽根３は、ケーシング１の中心から外側に移動させるが、粉砕羽根３の中心部から外周側に移動する空気流は、山形凸部１５によって外周に向かって加速される。このため、ケーシング１の中心部に供給されて外周に移動される木材屑は、山形凸部１５によって、粉砕羽根３の背面側に付着することなスクリーン２に向かって加速され、より高速でスクリーン２の内面に衝突して、外周のカッター７で効率よく粉砕される。
【００２６】
さらに、図４に示す破砕装置１００は、粉砕羽根３の間に攪拌羽根３０を設けている。この攪拌羽根３０は、粉砕羽根３を固定している回転軸５に固定している。さらに、攪拌羽根３０は、粉砕羽根３の間に位置して、バランスよく回転軸５に固定される。攪拌羽根３０は、回転軸５に固定している本体部３１と、この本体部３１の外周縁に連結しているハンマー３２とからなる。ハンマー３２は、回転軸５の軸に直交する面内で傾動できるように、本体部３１の外周縁部に傾動軸３３を介して連結している。この破砕装置１００は、回転軸５を回転すると攪拌羽根３０も回転する。攪拌羽根３０は、回転軸５に回転され、また供給される木材屑に衝突して傾動し、粉砕羽根３の間に供給される木材屑を攪拌する。攪拌される木材屑は、粉砕羽根３で半径方向に加速され、スクリーン２との間で粉砕される。
【００２７】
スクリーン２は円筒状で、粉砕羽根３の外側に配設している。スクリーン２は、粉砕羽根３の外周縁に内面を接近させる内形の円筒２０で、図５の拡大断面図に示すように、その内面と粉砕羽根３に設けているカッター７との間で供給される木材屑Ｋを粉砕する。さらに、スクリーン２は、粉砕羽根３で粉砕された木片である破砕木材Ｈを透過させる無数の選別孔２２を設けている。選別孔２２は、その大きさで排出される破砕木材Ｈの粒径を特定する。選別孔２２を透過した破砕木材Ｈがケーシング１から外部に排出され、選別孔２２を通過できない木材屑Ｋは、さらに繰り返し粉砕羽根３で小さく粉砕されて、スクリーン２の選別孔２２を通過する。スクリーン２と粉砕羽根３とが相対運動して木材屑Ｋを粉砕するので、スクリーン２はケーシング１に固定している。スクリーン２は、ケーシング１の背面プレート１４側を裏蓋２３で閉塞して、前面プレート１３側を開口して、この開口部２１の開口端を前面プレート１３の内面に固定して、ケーシング１の吸入口１２から供給される木材屑Ｋを内側に案内する。
【００２８】
送風羽根４は、スクリーン２の外側に配設されて、スクリーン２の外側に沿って回転される。この記送風羽根４は、スクリーン２の外側に付着する破砕木材Ｈを掻き取るスクレーパー８を内側縁に設けている。スクレーパー８は金属板で、スクリーン２の外側面に接近して、スクリーン２の外側表面に付着する破砕木材Ｈを掻き取る。スクレーパー８とスクリーン２の外側表面との隙間は、選別孔２２の内径にほぼ等しくする。たとえば、選別孔２２の内径を５ｍｍφとする破砕装置にあっては、スクレーパー８とスクリーン２との隙間を約５ｍｍとする。ただし、この隙間は、選別孔２２の内径の１／２ないし５倍とすることができる。この隙間を狭くして、スクリーン２の外側表面に付着する破砕木材Ｈをより効果的に掻き取りできる。ただ、この間隔が狭すぎるとスクレーパーがスクリーンに衝突し、あるいは擦って摩耗させる欠点がある。反対に広すぎるとスクリーンの外側表面に付着する破砕木材を効果的に掻き取りできなくなる。したがって、この隙間は、選別孔の内径と供給される木材の種類、水分率、付着性などを考慮して、前述の範囲で最適値に特定される。
【００２９】
送風羽根４は、金属板の内面に、ＳＵＳ３０４等の硬質金属からなるスクレーパー８を固定し、あるいは全体を硬質金属で製作してスクレーパーを一体構造とすることができる。内側縁をスクレーパー８とする送風羽根４は、全体の形状を長方形とする金属板で、その一端を連結具１６を介して回転軸５に固定している。連結具１６は、円盤状の金属プレート１６Ａで外周部に金属板の送風羽根４を固定している。連結具１６の金属プレート１６Ａは、スクリーン２の裏蓋２３に接触しないように、裏蓋２３の奥にあって、中心を回転軸５に固定している。さらに、送風羽根４は、スクリーン２の外側表面に沿って回転して、表面に付着する破砕木材を掻き取るので、曲げ応力が作用する。この曲げ応力で変形し、あるいは位置ずれしないように、送風羽根４は、連結具１６である金属プレート１６Ａに固定しているのと反対側の他端を、スクリーン２に接触しないようにスクリーン２の外側に配置している連結リング１７に固定している。
【００３０】
回転軸５は、ケーシング１の背面からさらに突出して、突出部５Ａを２個のベアリング６で回転できるようにフレーム２５に連結している。この回転軸５は、プーリ２６とベルト２７を介して駆動機構９のモータ９Ａで回転される。
【００３１】
［細胞破壊乾燥工程］
この工程は、破砕工程でえられる破砕木材を含水率が３０重量％以下となるまで乾燥する。乾燥工程において、破砕木材は加圧シリンダに入れて超高圧に加圧される。加圧シリンダは、底部に排水孔を設けている。この加圧シリンダ内を往復運動する加圧ピストンが、充填された破砕木材を１００ＭＰａ以上の超高圧に加圧して、破砕木材を細胞破壊して破砕木材に含まれる水分を排水孔から排水して乾燥する。
【００３２】
以上の細胞破壊乾燥工程に使用する乾燥装置を図６に示している。この乾燥装置２００は、加圧シリンダ４０と、この加圧シリンダ４０に挿入されて破砕木材Ｈを超高圧に加圧する加圧ピストン４３と、この加圧ピストン４３を往復運動させる往復運動機構５０とを備える。
【００３３】
加圧シリンダ４０は超高圧に耐える厚さを有し、底部を開口して乾燥された破砕木材Ｈを排出できる構造としている。底部を開口するために、加圧シリンダ４０は、シリンダ本体４１の下端開口部４１Ａを底板４２で閉塞している。シリンダ本体４１は、破砕木材Ｈをスムーズに充填できるように、上方の開口部４１Ｂに向かって対向面４１Ｃを大きくするテーパー状としている。この加圧シリンダ４０は、底板４２でシリンダ本体４１の下端開口部４１Ａを閉塞する状態で破砕木材Ｈを供給し、供給された破砕木材Ｈを加圧して乾燥し、その後、底板４２又はシリンダ本体４１を移動して、底板４２をシリンダ本体４１から離してシリンダ本体４１の下端開口部４１Ａを開き、ここから乾燥された破砕木材Ｈを加圧ピストン４３で押し出す。
【００３４】
加圧シリンダ４０は、シリンダ本体４１の底部には複数の排水孔４４を設けている。排水孔４４は、破砕木材Ｈが侵入しないように、たとえば０．５ｍｍ〜１ｍｍとしている。さらに、排水孔４４は、加圧シリンダ４０の内面でスリット状として開口面積を大きくしている。スリット状の排水孔４４は、破砕木材Ｈの水分をスムーズに排水できる。さらに、図６の加圧シリンダ４０は、上方を開口する垂直姿勢に配置されて、底部、すなわち下部に排水孔４４を設けている。この排水孔４４は、加圧シリンダ４０の内面から外面に向かって上り勾配に傾斜している。この排水孔４４は、超高圧の加圧状態で、破砕木材Ｈの水分をスムーズに排水しながら、破砕木材Ｈが詰まり難い特徴がある。
【００３５】
さらに、図６の乾燥装置２００は、加圧シリンダ４０の排水孔４４に、水分を強制的に吸引して排水する吸引装置４５を連結している。吸引装置４５は、吸引ポンプ４６の吸引側に水を分離する気密構造の密閉タンク４７を連結している。吸引ポンプ４６は、密閉タンク４７の上部から強制的に排気して、密閉タンク４７を真空にして、排水孔４４から排水される水を強制的に排水する。排水孔４４に吸引装置４５を連結している乾燥装置２００は、加圧ピストン４３が破砕木材Ｈを超高圧に加圧する状態で、排水孔４４から排水される水分を速やかに排水する。このため、加圧ピストン４３が上昇して後退する状態で、排水孔４４の水が破砕木材Ｈに逆戻りするのを防止して、超高圧の加圧後における破砕木材Ｈの含水率を低くできる特徴がある。
【００３６】
往復運動機構５０は、駆動ピストン５２を加圧ピストン４３にコンロッド５３を介して連結している駆動シリンダ５１と、この駆動シリンダ５１に加圧されたオイルを供給して駆動ピストン５２を往復運動させる油圧源５４と、油圧源５４と駆動シリンダ５１との間に連結している開閉弁５５と、開閉弁５５を制御する制御機構５６とを備えている。この往復運動機構５０は、制御機構５６で開閉弁５５を制御して、駆動シリンダ５１に加圧されたオイルを供給して、駆動ピストン５２を往復運動し、往復運動する駆動ピストン５２でもって加圧ピストン４３を往復運動させる。この往復運動機構５０は、駆動シリンダ５１と加圧シリンダ４０との内径比で、加圧シリンダ４０が破砕木材Ｈを超高圧に加圧する圧力を調整できる。たとえば、駆動シリンダ５１の内径を加圧シリンダ４０の内径の４倍として、加圧シリンダ４０が破砕木材Ｈを加圧する圧力を、駆動シリンダ５１に供給される油圧の１６倍にできる。この往復運動機構５０は、駆動シリンダ５１に１０ＭＰａの油圧を供給して、加圧シリンダ４０内を１６０ＭＰａに加圧できる。シリンダの開口面積が内径の二乗に比例するからである。したがって、たとえば、加圧シリンダ４０の内径を５ｃｍ、駆動シリンダ５１の内径を２０ｃｍとし、駆動シリンダ５１に１０ＭＰａの油圧を供給して、加圧シリンダ４０の加圧ピストン４３でもって、破砕木材Ｈを１６０ＭＰａに加圧できる。
【００３７】
細胞破壊乾燥工程は、破砕木材Ｈを加圧シリンダ４０内に充填して、１００ＭＰａ以上の圧力で加圧する第１の細胞破壊乾燥工程と、第１の細胞破壊乾燥工程で乾燥された破砕木材をさらに別の加圧シリンダ内に充填して、第１の細胞破壊乾燥工程よりも高圧にプレスする第２の細胞破壊乾燥工程とで破砕木材を乾燥する。この細胞破壊乾燥工程は、第２の細胞破壊乾燥工程において、破砕木材を１５０ＭＰａ以上の圧力で加圧して含水率を２０％以下に乾燥する。
【００３８】
ただ、細胞破壊乾燥工程は、破砕木材を加圧シリンダ４０内に充填して１００ＭＰａ以上の圧力で加圧して細胞破壊乾燥工程する第１の細胞破壊乾燥工程と、第１の細胞破壊乾燥工程で乾燥された破砕木材を加熱して乾燥する加熱乾燥工程とで破砕木材を乾燥することもできる。加熱乾燥工程は、図７に示すように、破砕木材Ｈを通気性のトロンメル６１に入れて回転させながら移送する。トロンメル６１は、破砕木材Ｈの移送方向に下り勾配に傾斜している。このトロンメル６１は、回転することで、供給された破砕木材Ｈをかき混ぜながら移送する。トロンメル６１には熱風を供給して攪拌している破砕木材Ｈを乾燥させながら移送する。乾燥された破砕木材Ｈは、トロンメル６１の下側開口部から排出される。
【００３９】
［加圧成形工程］
乾燥された破砕木材Ｈは冷却することなく細胞破壊乾燥工程の摩擦熱で加温された状態で、図８と図９に示す成形装置３００でペレット状に成形される。加温状態で成形される木材ペレットＰは、より高密度なペレット状に成形される。ただし、加圧成形工程は、乾燥工程で加温された破砕木材を冷却した後、成形するこもできる。図８と図９の成形装置３００は、多数の成形貫通孔７１を設けている回転板７０と、この回転板７０を回転させる駆動機構７２と、回転板７０の成形貫通孔７１に乾燥された破砕木材Ｈを圧入するローラ７３とを備えている。回転板７０は水平姿勢であって、中心に固定している回転軸７４を駆動機構７２で回転している。回転板７０の成形貫通孔７１は、内径が木材ペレットＰの外径を特定する。成形貫通孔７１は内径を、５ｍｍ〜１０ｍｍとしてこの外径の木材ペレットＰを成形する。回転板７０の厚さは、１０ｍｍ〜５０ｍｍとしている。図９の成形装置３００は、回転板７０の下面にカッター７５を設けて、成形貫通孔７１から突出する木材ペレットＰを切断して所定の長さとする。ただし、カッターは必ずしも設ける必要はない。成形貫通孔７１から突出される木材ペレットＰは、袋詰めする工程で、あるいは搬送工程で所定の長さに割れて分割されるからである。
【実施例１】
【００４０】
以下の工程で木材ペレットＰを製造する。
［破砕工程］
原木を回転させて円柱状の丸太に加工するときに発生する木材屑Ｋを、図１の破砕装置１００で破砕する。破砕装置１００は、スクリーン２の選別孔２２の内径を５ｍｍφとしている。
【００４１】
［細胞破壊乾燥工程］
図６に示す乾燥装置で、破砕木材Ｈを乾燥する。ただし、この工程において、破砕木材Ｈを加圧シリンダ４０内において１２０ＭＰａの超高圧で加圧する第１の細胞破壊乾燥工程と、第１の細胞破壊乾燥工程で乾燥された破砕木材Ｈをさらに別の加圧シリンダ４０内に充填して、第１の細胞破壊乾燥工程よりも高圧の１５０ＭＰａの超高圧で加圧する第２の細胞破壊乾燥工程とで破砕木材Ｈを乾燥する。以上の細胞破壊乾燥工程で、含水率８０％の破砕木材Ｈは、含水率２０％まで乾燥される。
【００４２】
［加圧成形工程］
細胞破壊乾燥工程で乾燥された破砕木材Ｈを図８と図９に示す成形装置３００でペレット状に成形する。ただし、成形装置３００の成形貫通孔７１は、内径を７ｍｍφとする。
【００４３】
以上の工程で製造された木材ペレットＰは、従来の方法、すなわち熱風乾燥された破砕木材を成形装置でペレット状に成形した木材ペレットに比較して、比重が約１０％も高く、体積に対する発熱量は約１０％高くなる。
【実施例２】
【００４４】
細胞破壊乾燥工程において、第２の細胞破壊乾燥工程を熱風乾燥とする以外、実施例１と同じようにして木材ペレットＰを製造する。この木材ペレットＰは、比重が従来の木材ペレットに対して７％高く、体積に対する発熱量が増加した。
【符号の説明】
【００４５】
１００…破砕装置
２００…乾燥装置
３００…成形装置
１…ケーシング
２…スクリーン
３…粉砕羽根
４…送風羽根
５…回転軸                        ５Ａ…突出部
６…ベアリング
７…カッター
８…スクレーパー
９…駆動機構                      ９Ａ…モータ
１０…円筒
１１…吐出口
１２…吸入口
１３…前面プレート
１４…背面プレート
１５…山形凸部
１６…連結具                      １６Ａ…金属プレート
１７…連結リング
２０…円筒
２１…開口部
２２…選別孔
２３…裏蓋
２５…フレーム
２６…プーリ
２７…ベルト
３０…攪拌羽根
３１…本体部
３２…ハンマー
３３…傾動軸
４０…加圧シリンダ
４１…シリンダ本体                ４１Ａ…下端開口部
４１Ｂ…開口部
４１Ｃ…対向面
４２…底板
４３…加圧ピストン
４４…排水孔
４５…吸引装置
４６…吸引ポンプ
４７…密閉タンク
５０…往復運動機構
５１…駆動シリンダ
５２…駆動ピストン
５３…コンロッド
５４…油圧源
５５…開閉弁
５６…制御機構
６１…トロンメル
７０…回転板
７１…成形貫通孔
７２…駆動機構
７３…ローラ
７４…回転軸
７５…カッター
９０…金属板
９１…成形貫通孔
９３…ローラ  
Ｋ…木材屑
Ｈ…破砕木材
Ｐ…木材ペレット
【図１】
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【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８】
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【図９】
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