(57)【要約】      （修正有）【課題】含水率の高い木質系バイオマスの微粉砕を、糖化する際に有利となる含水率と平均粒径への到達を、省エネルギーで行う。【解決手段】処理物の粉砕・乾燥（脱水）を行う衝撃式粉砕・乾燥装置と、円筒容器の一端に原料供給口と乾燥空気導入ノズルを設け、他端に排出口と空気排出ノズルを設け、円筒容器の内側にリング型粉砕媒体が円筒容器内で転動可能となる間隙を設けて複数枚装入したリング型粉砕媒体利用振動ミルとを組合せる。衝撃式粉砕・乾燥装置から、含水率３０％以下に調整した粗粉砕物をベルトコンベアーにより、リング型粉砕媒体利用振動ミルの円筒容器の原料供給口に供給することにより、木質系バイオマスを微粉砕と同時に含水率２０％以下にする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉砕乾燥室下部で高速回転するバーの衝撃により、処理物の粉砕・乾燥（脱水）を行う衝撃式粉砕・乾燥装置と、
振動ベースに円筒形状の粉砕容器を水平に設置し、その粉砕容器の一端に原料供給口と空気導入ノズルを設け、他端に微粉末出口と空気排出ノズルを設け、また、粉砕容器の内側には、リング型粉砕媒体を、リング型粉砕媒体が粉砕容器内で転動可能となる間隙を設けて複数枚装入し、水平加振機構および円加振機構により、水平方向および垂直方向に加振力を加えたとき、粉砕容器に水平方向の加振力による横方向振動が発生し、および粉砕容器に垂直方向の加振力による縦方向振動が発生し、これらの加振力により前記リング型粉砕媒体が円筒容器の壁面に沿って与えられた振動の周期に合わせて転動するリング型粉砕媒体利用振動ミルとからなり、
衝撃式粉砕・乾燥装置からの粗粉砕物をベルトコンベアーにより、リング型粉砕媒体利用振動ミルの粉砕容器の原料供給口に供給することを特徴とする木質系バイオマス微粉砕装置。
【請求項２】
請求項１記載のリング型粉砕媒体利用振動ミルにおいて、リング型粉砕媒体の開口部に篩構造物を装入したことを特徴とする木質系バイオマス微粉砕装置。
【請求項３】
請求項１記載のリング型粉砕媒体利用振動ミルにおいて、（１）リング型粉砕媒体の板厚を原料投入側から出口側になるに従い順次薄くする、（２）リング型粉砕媒体開口直径を大きくする、（３）リング型粉砕媒体のリング外周の形状を変更することにより、粒径の大きな原料を大きな質量のリング型粉砕媒体で粉砕することで原料入口から原料径が最小になるまでの長さが短くなるようにしたことを特徴とする木質系バイオマス微粉砕装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３記載の木質系バイオマス微粉砕装置を使用して、
含水率の高い木質系バイオマスを衝撃式粉砕・乾燥装置に供給し、含水率が３０％以下になるように調整して粗粉砕し、その含水率が減少した含水率が減少した粗粉砕物をベルトコンベアーにより、リング型粉砕媒体利用振動ミルの円筒容器の原料供給口に供給し、空気導入ノズルから乾燥空気を導入し、リング型粉砕媒体に蓄積した熱で気化した水分を空気排出ノズルから排出することにより、微粉砕と同時に含水率を２０％以下にすることを特徴とする粉砕方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、木質系バイオマスを酵素で糖化して、変換した糖を菌や酵母で有用化学品に変換するバイオリファイナリー製造において、被粉砕物である木質系バイオマスを前処理として微粉砕する際に、微粉砕と同時に飛散するバイオマスの水分を、微粉砕で生じる熱を利用して蒸発させ、それを気流により外に排出することで、バイオマスを微粉砕するのと同時に木質系バイオマスの含水率を５０％以上から２０％以下に低下させる、被粉砕物を微粉砕すると同時に被粉砕物の含水率調整をおこなう木質系バイオマス微粉砕装置、および木質系バイオマス微粉砕方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
２００５年に閣議決定された京都議定書の目標達成計画において、２０１０年度までにバイオマス燃料を原油換算で５０万ｋＬ導入することを目指している。
バイオマス・ニッポン総合戦略推進会議が２００７年２月に取りまとめた「国産バイオ燃料の生産拡大工程表（総理報告）」との整合性を図りつつ、経済的かつ多量、安定的にセルロース系原料からバイオ燃料等を効率的に生産する技術革新の実現を目指すため、２００７年１１月に経済産業省と農林水産省が連携して、石油業界や自動車業界など国内大手十六社及び大学等・独立行政法人の研究機関からなる「バイオ燃料技術革新協議会」を設置し、具体的な目標、技術開発、ロードマップ等を内容とする「バイオ燃料技術革新計画」の策定を２００８年３月に行った。
【０００３】
「バイオ燃料技術革新計画」のエタノール製造技術に関して、前処理の粉砕と酵素糖化の２工程のハードルが特に高く、重点的に開発を進める必要があるとされている。
前処理工程については、コスト（エネルギー消費）とのバランスで最適な技術の開発が重要であるとし、微粉砕法を共通技術として重点的に開発を行うことが望まれている。
前処理技術としての微粉砕法は、後段に続く酵素糖化の効率を８０％以上にする微粉末を生成することができるが、これまでの粉砕機では、微粉砕に給する被粉砕物の含水率を乾燥調整し２０％以下にする必要があり、この乾燥調整における消費エネルギーが大きい問題がある。
【０００４】
一例として大阪工業試験所の夜久等は、昭和６０年度通産省工技院特別研究報告書“未利用木質資源の有効利用に関する研究”において機械的粉砕法を用いて木質系バイオマスを微粉砕させて酵素で糖化を行う方法を報告している。
この粉砕処理試験において振動式ボールミルを用い、含水率２〜７％程度の広葉樹を２．３リットルの粉砕筒で１〜３時間粉砕し、酵素糖化を行うと、含水率が４〜６％において、高い酵素糖化を示すと報告している。
【０００５】
しかし、一般に森林から切り出された時点における含水率（＝木材に含まれる水分量／木材の乾燥質量）は、広葉樹で８０％程度、針葉樹１００％〜１３０％となっており、含水率４〜６％に調整するのに多くのエネルギーを必要とするといった問題がある。
【０００６】
また、伊藤等は、バイオエタノール製造用機械的粉砕技術の研究（歯車型粉砕媒体利用振動ミル予備試験）を報告している（非特許文献１）。
この報告においては、細胞壁に高衝撃力を加えられる大容量粉砕機として，歯車型粉砕媒体を用いる振動ミルを新規提案（特許文献１）し、１０％に含水率調整した２００ｇの杉粉末を用いて６０分間微粉砕し、平均粒径２５μｍ以下、結晶化度３０％以下の微粉末に調整することでホロセルロース（セルロースとヘミセルロースを合計したもの）の７０％以上を酵素糖化できている。これは従来の粉砕機に比べて、１／５の粉砕時間であることを報告している。この場合の歯車型粉砕媒体を用いる振動ミルにおいても、粉砕粉末の含水率は１０％程度まで低下させる必要があり、この含水率の調整に多くのエネルギーを必要とするといった問題が残っている。
【０００７】
バイオマスが木材の場合、含水率を調整する方法として、市原等は、木質チップボイラの燃料に用いる林地残材を平積みして天然乾燥で行うことを報告している（非特許文献２）。
この報告において、ヒノキの丸太および杉の丸太を平積みで自然乾燥させた場合、ヒノキの乾燥前の含水率７６％が１０ヶ月の自然乾燥により１５％程度に、杉の乾燥前の含水率１３０％が８ヶ月の自然乾燥により２５％程度に低減している。しかし、杉材では含水率が２０％程度以下にはならない。
このように木材を自然乾燥させるスペースを十分に確保できる場合は、エネルギーを投入することなく含水率を調整できるが、その様な場所は限定的でありエネルギーの投入を最小限とする含水率調整技術が求められる。
【０００８】
含水率が高く、変動量も大きい木質系バイオマスに対しても、その粉砕性能を維持でき粉砕機の安定運用を達成するとともに粉砕動力の低減を図ることができる木質系バイオマス粉砕装置及びその制御方法（特許文献２）がある。木質系バイオマスが載置される粉砕テーブルと、木質系バイオマスに押圧力を作用せしめて粉砕するローラと、粉砕機に空気を供給する空気供給手段とを備えた木質系バイオマス粉砕装置であり、粉砕機の内部における木質系バイオマスの含水率を検出する含水率検出手段と、該検出された含水率が繊維飽和点以下で且つ粒子昇温点以上となるように調整する含水率調整制御手段を備えた構成とし、具体的には粉砕機出口の木質系バイオマスの含水率を湿度センサにより検出し、該含水率に基づいて空気供給手段を制御して供給空気の加熱温度を調整し、粉砕機内部の含水率に維持している。
しかし、粉砕した木質系バイオマス粉体を燃料として燃焼させて含水率調整用の熱を得ているため、木質系バイオマス粉砕における収率が低下することが問題である。
【０００９】
また、水分を含む廃棄物の処理装置として、廃棄物から水分を取り除く処理を行う装置（特許文献３）がある。水分を含む廃棄物の処理装置は、混合装置と除水装置と廃棄物供給装置と水分除去処理剤供給装置からなり、廃棄物は、粉砕攪拌用羽根の回転により粉砕され、水分除去処理剤と一様に攪拌され、除水される。
しかし、廃棄物を対象とした除水と粉砕をおこなうため、木質系バイオマスの利用に適切な含水率調整および粉砕を行うことは困難である。
【００１０】
さらに、水平に設置した粉砕容器の内径と外周面に突起の付いた円板との外径の差が６０ｍｍ以下である中央に穴部が形成された円板を粉砕容器に入れ、粉砕容器を上下左右に振動させ、円板を粉砕容器内面に沿って転動させるようにして木質系バイオマス原料を粉砕させる粉砕装置（特許文献４）も提案されている。
前記の粉砕装置は、高衝撃力が付加できるため木質系バイオマスを１時間程度粉砕して得られた粉末は酵素で糖化すると高い糖変換率が達成できる。また、円筒容器の内部の粉砕媒体を冷却するため、冷却した乾燥空気を円筒容器に注入し、円筒容器の内部で熱交換して排出する構成を備えている。この場合には、粉砕原料の含水率は１５％程度となっている。
【００１１】
また、粉砕乾燥室下部で高速回転するバーの衝撃により、処理物の粉砕・乾燥（脱水）を行う衝撃式粉砕・乾燥装置（特許文献５）も提案されている。
この装置を木質系バイオマスに適用すると、効率的な乾燥は行えるが、得られた微粉末の平均粒径は１００μｍ以上であり、酵素糖化の効率を８０％以上にする微粉末を生成することができない。
【００１２】
一方、本件出願人等は、振動ベースに円筒形状の粉砕容器を水平に設置し、その粉砕容器の一端に原料供給口と空気導入ノズルを設け、他端に微粉末出口と空気排出ノズルを設け、また、粉砕容器の内側に、リング型粉砕媒体を、リング型粉砕媒体が粉砕容器内で転動可能となる間隙を設けて複数枚装入し、水平加振機構および円加振機構により、水平方向および垂直方向に加振力を加えたとき、粉砕容器に水平方向の加振力による横方向振動が発生し、および粉砕容器に垂直方向の加振力による縦方向振動が発生し、これらの加振力により前記リング型粉砕媒体が粉砕容器の壁面に沿って与えられた振動の周期に合わせて転動することを特徴とするリング型粉砕媒体利用振動ミル（特許文献６）を提案した。
【００１３】
前記リング型粉砕媒体利用振動ミル（図１の下側、図２の下側、図３に示す。）に平均粒径５００μｍの木質系バイオマス粉末を投入し、乾燥空気を用いて、以下の試験を行った。
（１）乾燥空気の気流流量を１０Ｌ／ｍｉｎと一定にし、粉末投入料を２Ｌ／ｍｉｎ、５Ｌ／ｍｉｎ、１０Ｌ／ｍｉｎと変化させた場合の時間経過による含水率の変化を図４に示す。
（２）粉末投入料を１０Ｌ／ｍｉｎと一定にし、乾燥空気の気流流量を１０Ｌ／ｍｉｎ、２０Ｌ／ｍｉｎ、３０Ｌ／ｍｉｎと変化させた場合の時間経過による含水率の変化を図５に示す。
（３）乾燥空気の気流流量を１０Ｌ／ｍｉｎと一定にし、粉末投入料を２Ｌ／ｍｉｎ、５Ｌ／ｍｉｎ、１０Ｌ／ｍｉｎと変化させた場合の時間経過による平均粒径（μｍ）の変化を図６に示す。
（４）粉末投入料を１０Ｌ／ｍｉｎと一定にし、乾燥空気の気流流量を１０Ｌ／ｍｉｎ、２０Ｌ／ｍｉｎ、３０Ｌ／ｍｉｎと変化させた場合の時間経過による平均粒径（μｍ）の変化を図７に示す。
なお、平均粒径は、日機装製マイクロトラック、ＨＲＡ−X−１００で測定した。
【００１４】
上記試験から明らかなように、前記リング型粉砕媒体利用振動ミルは、酵素糖化の効率を８０％以上にすることができる木質系バイオマス微粉末の平均粒径２５μｍ以下、含水率を２０％以下に低下させることができる。
しかし、前記リング型粉砕媒体利用振動ミルは、含水率が１００％を超える木質系バイオマス粉末に対して、含水率を２０％以下に低下させることは、非常に困難であり、さらなる改善が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２００８−０９３５９０号公報
【特許文献２】特許第４８０１５５２号公報
【特許文献３】特開２００３−１３６１００号公報
【特許文献４】特開２００９−２３３５４２号公報
【特許文献５】カナダ国特許第２２１８４２９号（ＵＳＰ６，０２４，３０７）
【特許文献６】特願２０１０−１５１０２３号
【非特許文献】
【００１６】
【非特許文献１】伊藤等「バイオエタノール製造用機械的粉砕技術の研究（歯車型粉砕媒体利用振動ミル予備試験）」資源素材学会 資源・素材２００７（名古屋）企画発表・一般発表  Ｃ７環境（一般発表）
【非特許文献１】市原等「木質チップボイラの燃料に用いる林地残材の平積み天然乾燥」日林誌（２００９）９１：１９２−２００
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
解決しようとする課題は、含水率の高いバイオマスの粉砕において、高衝撃を与えた粉砕を行ないながら、含水率を減少させて、酵素で効率良く糖化する際に有利となる平均粒径への到達を、短時間、低コストで、すなわち少ないエネルギーで得るようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は、高含水率のバイオマスを高効率、大容量、省エネルギーで、含水率を調整しながら微粉砕するために、
粉砕乾燥室下部で高速回転するバーの衝撃により、処理物の粉砕・乾燥（脱水）を行う衝撃式粉砕・乾燥装置と、
振動ベースに円筒形状の粉砕容器を水平に設置し、その粉砕容器の一端に原料供給口と空気導入ノズルを設け、他端に微粉末出口と空気排出ノズルを設け、また、粉砕容器の内側には、リング型粉砕媒体を、リング型粉砕媒体が粉砕容器内で転動可能となる間隙を設けて複数枚装入し、水平加振機構および円加振機構により、水平方向および垂直方向に加振力を加えたとき、粉砕容器に水平方向の加振力による横方向振動が発生し、および粉砕容器に垂直方向の加振力による縦方向振動が発生し、これらの加振力により前記リング型粉砕媒体が粉砕容器の壁面に沿って与えられた振動の周期に合わせて転動するリング型粉砕媒体利用振動ミルとからなり、
衝撃式粉砕・乾燥装置からの粗粉砕物をベルトコンベアーにより、リング型粉砕媒体利用振動ミルの粉砕容器の原料供給口に供給する木質系バイオマス微粉砕装置であることを特徴とする。
【００１９】
また、前記リング型粉砕媒体利用振動ミルの粉砕容器には、リング型粉砕媒体の開口部に篩構造物を装入したことを特徴とする木質系バイオマス微粉砕装置である。
この篩構造は、原料導入側から順次篩の開口メッシュを小さくすることにより、バイオマスに含まれている水分で湿った空気を円筒容器側面より効果的に排出するように調整することができる。
【００２０】
また、前記リング型粉砕媒体利用振動ミルにおいて、（１）リング型粉砕媒体の板厚を原料投入側から出口側になるに従い順次薄くする、（２）リング型粉砕媒体開口直径を大きくする、（３）リング型粉砕媒体のリング外周の形状を変更することにより、粒径の大きな原料を大きな質量のリング型粉砕媒体で粉砕することで原料入口から原料径が最小になるまでの長さが短くなるようにしたことを特徴とする木質系バイオマス微粉砕装置である。
【００２１】
また、前記木質系バイオマス微粉砕装置を使用して、
含水率の高い木質系バイオマスを衝撃式粉砕・乾燥装置に供給し、含水率が３０％以下になるように調整して粗粉砕し、その含水率が減少した粗粉砕物をベルトコンベアーにより、リング型粉砕媒体利用振動ミルの粉砕容器の原料供給口に供給し、空気導入ノズルから乾燥空気を導入し、リング型粉砕媒体に蓄積した熱で気化した水分を空気排出ノズルから排出することにより、微粉砕と同時に含水率を２０％以下にする粉砕方法であることを最も主要な特徴とする。
【００２２】
また、前記リング型粉砕媒体利用振動ミルは、粉砕容器径を大きくした場合、リング型粉砕媒体の外径と粉砕容器の内径との差を粉砕容器の振動加速度に対応した一定値にしてリング型粉砕媒体の外径を大きくすることで、リング型粉砕媒体の粉砕容器内壁に沿っての高速転動を確保できるため、粉砕容器の内径を大きくすると粉砕媒体の質量を大きくすることが可能となり粉砕効率が向上することができるので、装置を大型化して大容量処理をするほど粉砕機の効率が向上するという特徴を有するものである。
【発明の効果】
【００２３】
本発明は、以下の効果を奏する。
（１）含水率の高い木質系バイオマスを粉砕した場合、通常であれば、粉砕により飛散した水分により粉末が凝集を起こし粉砕が不可能な状態となるケースでも、水分を円筒容器外に速やかに排出できるため、凝集を起こすことなく微粉砕ができるという利点がある。
（２）含水率の高い木質系バイオマスを粉砕と同時に含水率を低下することができるので、従来、事前の乾燥に用いていたエネルギーを削減することができ、前処理工程におけるトータルエネルギーを大幅に低減できる。
（３）微粉砕と同時に含水率を２０％以下にでき、含水率の高いバイオマスを対象としても、高糖化率となる微粉末を得ることができる。
（４）リング型粉砕媒体の開口部に篩を設けた場合には、木質系バイオマスから放出される水分を粉砕容器側面より効果的に排出することができるという利点がある。
（５）粉砕容器に装入するリング型粉砕媒体の重さが原料装入側の端板から順次軽くなる構造とすることで、原料を大きな質量のリング型粉砕媒体で粉砕することで原料供給口部から原料粒径が最小径になるまでの長さを短くし，その間に細胞間水等を飛散させて１０％以下の含水率にすることができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、衝撃式粉砕・乾燥装置と、リング型粉砕媒体利用振動ミルとをベルトコンベアーで結合したことを示す模式図であり、リング型粉砕媒体利用振動ミルは正面図である。（実施例１）
【図２】図２は、衝撃式粉砕・乾燥装置と、リング型粉砕媒体利用振動ミルとをベルトコンベアーで結合したことを示す模式図であり、リング型粉砕媒体利用振動ミルは側面図である。（実施例１）
【図３】図３は、リング型粉砕媒体利用振動ミルの粉砕容器の断面図である。（実施例１）
【図４】図４は、リング型粉砕媒体利用振動ミルを使用し、気流流量を一定にし、粉末投入料を変化させた場合の時間経過による含水率の変化を示す図である。
【図５】図５は、リング型粉砕媒体利用振動ミルを使用し、粉末投入料を一定にし、気流流量を変化させた場合の時間経過による含水率の変化を示す図である。
【図６】図６は、リング型粉砕媒体利用振動ミルを使用し、気流流量を一定にし、粉末投入料を変化させた場合の時間経過による平均粒径（μｍ）の変化を示す図である。
【図７】図７は、リング型粉砕媒体利用振動ミルを使用し、粉末投入料を一定にし、気流流量を変化させた場合の時間経過による平均粒径（μｍ）の変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明は、粉砕乾燥室下部で高速回転するバーの衝撃により、処理物の粉砕・乾燥（脱水）を行う衝撃式粉砕・乾燥装置と、
振動ベースに円筒形状の粉砕容器を水平に設置し、その粉砕容器の一端に原料供給口と空気導入ノズルを設け、他端に微粉末出口と空気排出ノズルを設け、また、粉砕容器の内側には、リング型粉砕媒体を、リング型粉砕媒体が粉砕容器内で転動可能となる間隙を設けて複数枚装入し、水平加振機構および円加振機構により、水平方向および垂直方向に加振力を加えたとき、粉砕容器に水平方向の加振力による横方向振動が発生し、および粉砕容器に垂直方向の加振力による縦方向振動が発生し、これらの加振力により前記リング型粉砕媒体が粉砕容器の壁面に沿って与えられた振動の周期に合わせて転動するリング型粉砕媒体利用振動ミルとからなり、
衝撃式粉砕・乾燥装置からの粗粉砕物をベルトコンベアーにより、リング型粉砕媒体利用振動ミルの粉砕容器の原料供給口に供給することを特徴とする木質系バイオマス微粉砕装置である。
【００２６】
また、本発明は、前記リング型粉砕媒体利用振動ミルにおいて、リング型粉砕媒体の開口部に篩構造物を装入したことを特徴とする木質系バイオマス微粉砕装置である。
【００２７】
さらに、本発明は、前記リング型粉砕媒体利用振動ミルにおいて、（１）リング型粉砕媒体の板厚を原料投入側から出口側になるに従い順次薄くする、（２）リング型粉砕媒体開口直径を大きくする、（３）リング型粉砕媒体のリング外周の形状を変更することにより、粒径の大きな原料を大きな質量のリング型粉砕媒体で粉砕することで原料入口から原料径が最小になるまでの長さが短くなるようにしたことを特徴とする木質系バイオマス微粉砕装置である。
【００２８】
そして、本発明は、前記木質系バイオマス微粉砕装置を使用して、
含水率の高い木質系バイオマスを衝撃式粉砕・乾燥装置に供給し、含水率が３０％以下になるように調整して粗粉砕し、その含水率が減少した粗粉砕物をベルトコンベアーにより、リング型粉砕媒体利用振動ミルの粉砕容器の原料供給口に供給し、空気導入ノズルから乾燥空気を導入し、リング型粉砕媒体に蓄積した熱で気化した水分を空気排出ノズルから排出することにより、微粉砕と同時に含水率を２０％以下にすることを特徴とする粉砕方法である。
【実施例１】
【００２９】
実施例１は、衝撃式粉砕・乾燥装置と、リング型粉砕媒体利用振動ミルとからなり、衝撃式粉砕・乾燥装置からの粗粉砕物をベルトコンベアーにより、リング型粉砕媒体利用振動ミルの粉砕容器の原料供給口に供給するものである。
図１は、衝撃式粉砕・乾燥装置と、リング型粉砕媒体利用振動ミルとをベルトコンベアーで結合したことを示す模式図であり、リング型粉砕媒体利用振動ミルは正面図である。
図２は、衝撃式粉砕・乾燥装置と、リング型粉砕媒体利用振動ミルとをベルトコンベアーで結合したことを示す模式図であり、リング型粉砕媒体利用振動ミルは側面図である。
上記衝撃式粉砕・乾燥装置は公知（特許文献５）であり、また、上記リング型粉砕媒体利用振動ミルは、本件出願人等が先に出願した（特許文献６）ものであるので、その詳細は省略する。
【００３０】
図３は、リング型粉砕媒体利用振動ミル１の円筒形状の粉砕容器２の断面図である。
粉砕容器２は、３部材から成り、一方の端部Ａの上部に原料供給口３、端面に気流導入ノズル４、下部に冷却水入口ノズル５を設け、粉砕容器２の本体部Ｂの一方とフランジで結合されている。これらの内面は、ライナー６で覆われており、リング型粉砕媒体７を収納するものである。
粉砕容器２の他方の端部Ｃの下部に微粉末排出口８、端面に気流排出ノズル９、上部に冷却水出口ノズル１０を設ける。
リング型粉砕媒体７を収納後、粉砕容器２の本体部Ｂの他方とスリットを有するリング止め１１で結合するものである。
これらの３部材は、その表面を水冷ジャケット１２で覆われている。
【００３１】
この実施例１においては、粉砕容器２の長さは７４０ｍｍ、外径は２１６．３ｍｍ、内径は、１５５ｍｍである。
また、原料供給口３、微粉末排出口８の口径は、共に７６ｍｍであり、気流導入ノズル４、気流排出ノズル９の口径は、２７ｍｍである。
さらに、リング型粉砕媒体７は、機械構造用炭素鋼（ＪＩＳ規格・Ｇ４０５１）製であり、その直径は１３２ｍｍ、内径は５０ｍｍ、厚さは５２ｍｍである。
実施例１では、リング型粉砕媒体７は、すべて同型であり、１４枚を収納している。
円運動加振の具体例として，円運動の回転数１６００ｒｐｍ、振幅７ｍｍ、を５ＫＷの駆動モータを用いて与えている。
なお、前記粉砕容器２、およびリング型粉砕媒体７の大きさ・形状は、前記具体例の数値に限定されるものではない。
【実施例２】
【００３２】
実施例２は、実施例１の衝撃式粉砕・乾燥装置とリング型粉砕媒体利用振動ミル１からなり、衝撃式粉砕・乾燥装置からの粗粉砕物をベルトコンベアーにより、リング型粉砕媒体利用振動ミル１の粉砕容器２の原料供給口３に供給して微粉砕する粉砕方法である。
含水率の高い木質系バイオマスとして、含水率１２２％の杉の粉末を使用し、含水率が１０％になるまでに必要なエネルギーを試験した。
なお、前記段落番号［００１４］において、リング型粉砕媒体利用振動ミル１単独では、含水率が１００％を超える木質系バイオマス粉末に対して、含水率を２０％以下に低下させることは、非常に困難であると記載したように、含水率を１０％にすることは無理であるので、比較の対象から外した。
比較するのは、以下の３方式である。
ａ：単純な加熱乾燥
ｂ：衝撃式粉砕・乾燥装置により、含水率１０％まで粉砕乾燥し、その後、粗粉砕物をリング型粉砕媒体利用振動ミル１により微粉砕した。
ｃ：衝撃式粉砕・乾燥装置により、含水率２８％まで粉砕乾燥し、その後、粗粉砕物をリング型粉砕媒体利用振動ミル１により含水率２８％から含水率１０％まで微粉砕した。
【００３３】
上記実施例２の結果を、以下に示す。
ａ：                                                ｜  １１．１  ＭＪ／Ｋｇ
粗粉砕＋乾燥エネルギー  ｜  微粉砕エネルギー    ｜    合    計          
ｂ：  ４．７３ＭＪ／Ｋｇ    ｜  ０．９５ＭＪ／Ｋｇ  ｜    ５．６８ＭＪ／Ｋｇ
ｃ：  ２．５０ＭＪ／Ｋｇ    ｜  １．１１ＭＪ／Ｋｇ  ｜    ３．６１ＭＪ／Ｋｇ
なお、単純な加熱乾燥の場合は、水の比熱４．２ｋＪ／ＫｇＫ、杉の比熱１．３ｋＪ／ＫｇＫ、水の蒸発熱２．６ＭＪ／Ｋｇ、熱効率２５％と仮定して計算した。
【００３４】
上記の結果から、粉砕時のエネルギーを利用して乾燥させる場合、単純な加熱乾燥と比べて、エネルギーを大きく削減することができる。
また、衝撃式粉砕・乾燥装置とリング型粉砕媒体利用振動ミル１とを組み合わせることにより、乾燥に必要なエネルギーをさらに削減することが可能になる。
そして、後段に続く酵素糖化の効率を８０％以上にすることが可能な平均粒径２５μｍ以下の微粉末を生成することができる。
【実施例３】
【００３５】
実施例３は、リング型粉砕媒体利用振動ミル１のリング型粉砕媒体７の開口部に篩構造物を装入したリング型粉砕媒体７の例である。
具体的には、実施例１のリング型粉砕媒体７の内径５０ｍｍに篩構造物を装入したものである。（図示を省略する。）
【実施例４】
【００３６】
実施例４は、リング型粉砕媒体利用振動ミル１のリング型粉砕媒体７の板厚を原料投入側から出口側になるに従い順次薄くしたリング型粉砕媒体７の例である。
具体的には、実施例１のリング型粉砕媒体７の板厚５２ｍｍを順次薄くしたリング型粉砕媒体７の例である。（図示を省略する。）
【実施例５】
【００３７】
実施例５は、リング型粉砕媒体利用振動ミル１のリング型粉砕媒体７の開口直径を大きくしたリング型粉砕媒体７の例である。
具体的には、実施例１のリング型粉砕媒体７の内径５０ｍｍよりも大きくしたリング型粉砕媒体７の例である。（図示を省略する。）
【実施例６】
【００３８】
実施例６は、リング型粉砕媒体利用振動ミル１のリング外周の形状を変更したリング型粉砕媒体７の例である。
具体的には、実施例１のリング型粉砕媒体７の縁を削る、または突起を設けたリング型粉砕媒体７の例である。（図示を省略する。）
【産業上の利用可能性】
【００３９】
草本系・木質系バイオマス（稲藁・籾殻、ユウカリ、杉間伐材等）を用いて生産規模１．５万ｋＬ／年のバイオエタノールを製造するプラントにおいて、現在商品化されている無機材料処理用の２．６トン／ｈｒのボールやロッド等の粉砕媒体を用いる振動ミルは、事前にバイオマス原料の含水率を１５％程度に乾燥させない、適切な粉砕をおこなうことはできない。この乾燥には多くのエネルギーを必要とするため経済性が確保できないが、本発明のバイオマスの微粉砕と並行して含水率を調整する場合、予備乾燥を必要とする既存の振動ミルと比較して乾燥と粉砕工程における大幅なエネルギーの削減が望める。
【００４０】
本発明を利用することで、国産の間伐材等の木質系バイオマスを伐採地近くで微粉末化が効率よく行え、生産規模１．５万ｋＬ／年のバイオエタノール製造プラントに日本各地で生成した微粉末を移送してバイオエタノールを製造すると、その製造原価は輸入品と十分競争できるようになり、現在林間に放置されている間伐材を資源として利用できるようになるのと同時に林産業の振興に貢献でき、国土の保全にも貢献できるようになる。
【００４１】
また、本発明を利用することで、ユウカリ等のエネルギー変換用原材料を生産できる国外で、生産規模２０万ｋＬ／年の酵素利用糖変換システムを用いるバイオエタノール製造プラントを建設することにも適用できる。
【００４２】
さらに、草本系・木質系バイオマスを微粉砕した後、糖化とエタノール発酵を行なって得られるバイオエタノールの製造原価がガソリンの価格と競合できるようになることは、草本系・木質系バイオマスから安価に還元糖を製造できることになり、この糖を各種発酵菌・酵母を用いて有用な化学品用中間材に変換することでバイオマスを利用した循環型産業の構築にも適用できる。
【符号の説明】
【００４３】
Ａ          粉砕容器２の一方の端部
Ｂ          粉砕容器２の本体部
Ｃ          粉砕容器２の他方の端部
１          リング型粉砕媒体利用振動ミル
２          円筒形状の粉砕容器
３          原料供給口
４          気流導入ノズル
５          冷却水入口ノズル
６          ライナー
７          リング型粉砕媒体
８          微粉末排出口
９          気流排出ノズル
１０          冷却水出口ノズル
１１          スリットを有するリング止め
１２          水冷ジャケット
【図１】
2013146658.tif 000003
【図２】
2013146658.tif 000004
【図３】
2013146658.tif 000005
【図４】
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【図５】
2013146658.tif 000007
【図６】
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【図７】
2013146658.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成24年1月19日(2012.1.19)
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
また、粉砕乾燥室下部で高速回転するバーの衝撃により、処理物（ガラス、岩石、ゴム）の粉砕・乾燥（脱水）を行う衝撃式粉砕・乾燥装置（特許文献５）も提案されている。
この衝撃式粉砕・乾燥装置を木質系バイオマスに適用すると、効率的な乾燥は行えるが、得られた粉末の平均粒径は１００μｍ以上の粗粉砕物であり、酵素糖化の効率を８０％以上にする微粉末を生成することができない。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
上記の結果から、粉砕機による粉砕時のエネルギーを利用して乾燥させる場合、単純な加熱乾燥と比べて、エネルギーを大きく削減することができる。
また、衝撃式粉砕・乾燥装置において、含水率を３０％以下になるように調整して粗粉砕し、その含水率が減少した粗粉砕物を、リング型粉砕媒体利用振動ミル１に供給して微粉砕することにより、乾燥に必要なエネルギーをさらに削減することが可能になる。
そして、後段に続く酵素糖化の効率を８０％以上にすることが可能な平均粒径２５μｍ以下の微粉末を生成することができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項３】
請求項１記載のリング型粉砕媒体利用振動ミルにおいて、（１）リング型粉砕媒体の板厚を原料投入側から出口側になるに従い順次薄くする、および／または（２）リング型粉砕媒体開口直径を大きくする、および／または（３）リング型粉砕媒体のリング外周の形状を変更することにより、粒径の大きな原料を大きな質量のリング型粉砕媒体で粉砕することで原料入口から原料径が最小になるまでの長さが短くなるようにしたことを特徴とする木質系バイオマス微粉砕装置。
【手続補正６】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項４】
請求項１から請求項３記載の木質系バイオマス微粉砕装置を使用して、
含水率の高い木質系バイオマスを衝撃式粉砕・乾燥装置に供給し、含水率が３０％以下になるように調整して粗粉砕し、その含水率が減少した粗粉砕物をベルトコンベアーにより、リング型粉砕媒体利用振動ミルの円筒容器の原料供給口に供給し、空気導入ノズルから乾燥空気を導入し、リング型粉砕媒体に蓄積した熱で気化した水分を空気排出ノズルから排出することにより、微粉砕と同時に含水率を２０％以下にすることを特徴とする木質系バイオマス微粉砕方法。