(57)【要約】【課題】木質原料の乾燥処理を必要としない木質ペレット製造用の押出成形機を提供すること。【解決手段】駆動手段であるモーターに接続されて回転自在に設けられた一軸のスクリュー１２と、スクリュー１２を内部に水平方向に納めた円筒体１６と、円筒体１６の後端１８寄りの上部に設けられた木質原料Ｍを供給するための原料供給口２０と、円筒体１６内の木質原料Ｍ用の温度センサー３０と、円筒体１６の外周に備えられた冷却ジャケット１４と、円筒体１６の先端２２に設けられた押出口となるダイ２４と、円筒体１６の後端１８の下部５０に設けられた排水口３２と、を有するもの。【選択図】  図１
2013000940.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動手段に接続されて回転自在に設けられた一軸のスクリューと、
前記スクリューを内部に水平方向に納めるとともに冷却ジャケットを備えた円筒体と、
前記円筒体の後端寄りに設けられた、木質原料を供給するための原料供給口と、
前記円筒体内の木質原料用の温度センサーと、
前記円筒体の先端に設けられた、多数の押出孔が備えられたダイと、
前記円筒体において前記原料供給口より後端側に設けられた排水口と、
を有することを特徴とする木質ペレット製造用の押出成形機。
【請求項２】
前記排水口にエアー供給手段を接続し、前記排水口から前記円筒体内部に向けてエアーの打ち込みを自在としたことを特徴とする請求項１記載の木質ペレット製造用の押出成形機。
【請求項３】
請求項１記載の木質ペレット製造用の押出成形機を用い、
前記原料供給口から粉砕後の乾燥処理されていない木質原料を供給し、
前記木質原料を前記ダイに向けて前記スクリューによって圧縮するとともに、
前記スクリューによって圧縮された前記木質原料から絞り出された水分を前記排水口から排水しつつ、
前記温度センサーによって得られた温度を基に前記冷却ジャケットを作動させて、前記木質原料の温度を所定の温度となるように冷却し、
前記ダイの多数の押出孔から木質原料を棒状物として押し出した後、
別の切断装置によってペレットに切断することを特徴とする木質ペレットの製造方法。
【請求項４】
請求項２記載の木質ペレット製造用の押出成形機を用い、
前記原料供給口から粉砕後の乾燥処理されていない木質原料を供給し、
前記木質原料を前記ダイに向けて前記スクリューによって圧縮するとともに、
前記スクリューによって圧縮された前記木質原料から絞り出された水分を前記排水口から排水しつつ、
前記エアー供給手段を適宜作動させて、前記排水口から前記円筒体内部に向けてエアーを打ち込むとともに、
前記温度センサーによって得られた温度を基に前記冷却ジャケットを作動させて、前記木質原料の温度を所定の温度となるように冷却し、
前記ダイの多数の押出孔から木質原料を棒状物として押し出した後、
別の切断装置によってペレットに切断することを特徴とする木質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、木質ペレット製造用の押出成形機と木質ペレットの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この分野の従来技術としては、木質原料を粉砕し、含水率１０〜３０％に乾燥した後、押出成形機によって１０〜５０ｋｇ／ｃｍ２程度の圧力で加圧し、１００〜２００℃位に発熱させて水分を蒸発させ、直径５〜１３ｍｍの棒状物として押出成形した後、長さ１０〜１５ｍｍに切断してペレットにするものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、木質原料を粉砕し、乾燥した後、リングダイ式ペレットミルによってペレットを成形するシステムが知られている（例えば、非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２１３５４７号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】旭機械株式会社、“木質ペレット製造設備”、［online］、フロー図、「平成２３年４月２８日検索」、インターネット〈http://www.asahi-kikai.co.jp/product/product02.html〉
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来技術においては、ペレットに成形する前の木質原料を乾燥させる必要があった。
なぜなら、乾燥処理されていない含水率が３０％を超えるような木質原料を使うと、柔らかすぎて固めることが難しくなるからである。
【０００７】
特に従来技術における押出成形機による場合には、乾燥処理されていない含水率が３０％を超えるような木質原料を使うと、スクリューによって圧縮された木質原料から絞り出された水分を排水することができないため、押出成形機内に水分が溜まってしまうという不具合も発生することから、なおさら木質原料を乾燥させる必要があった。
【０００８】
このため、従来技術においては、木質原料の乾燥処理が必要となることから、乾燥装置が不可欠となり、ペレット製造設備が大掛かりなものとなってしまうという問題があった。
【０００９】
本発明は、木質原料の乾燥処理を必要としない木質ペレット製造用の押出成形機と木質ペレットの製造方法を提供することを目的とする。
なお、本発明の「木質ペレット」とは、間伐材、廃木材、剪定枝、樹皮などの木質原料からなるペレットを意味する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の課題解決手段は、駆動手段に接続されて回転自在に設けられた一軸のスクリューと、前記スクリューを内部に水平方向に納めるとともに冷却ジャケットを備えた円筒体と、前記円筒体の後端寄りに設けられた、木質原料を供給するための原料供給口と、前記円筒体内の木質原料用の温度センサーと、前記円筒体の先端に設けられた、多数の押出孔が備えられたダイと、前記円筒体において前記原料供給口より後端側に設けられた排水口と、を有することを特徴とする木質ペレット製造用の押出成形機である。
【００１１】
本発明の第２の課題解決手段は、第１の課題解決手段である木質ペレット製造用の押出成形機において、前記排水口にエアー供給手段を接続し、前記排水口から前記円筒体内部に向けてエアーの打ち込みを自在としたことを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の第３の課題解決手段は、第１の課題解決手段である木質ペレット製造用の押出成形機を用い、前記原料供給口から粉砕後の乾燥処理されていない木質原料を供給し、前記木質原料を前記ダイに向けて前記スクリューによって圧縮するとともに、前記スクリューによって圧縮された前記木質原料から絞り出された水分を前記排水口から排水しつつ、前記温度センサーによって得られた温度を基に前記冷却ジャケットを作動させて、前記木質原料の温度を所定の温度となるように冷却し、前記ダイの多数の押出孔から木質原料を棒状物として押し出した後、別の切断装置によってペレットに切断することを特徴とする木質ペレットの製造方法である。
【００１３】
本発明の第４の課題解決手段は、第２の課題解決手段である木質ペレット製造用の押出成形機を用い、前記原料供給口から粉砕後の乾燥処理されていない木質原料を供給し、前記木質原料を前記ダイに向けて前記スクリューによって圧縮するとともに、前記スクリューによって圧縮された前記木質原料から絞り出された水分を前記排水口から排水しつつ、前記エアー供給手段を適宜作動させて、前記排水口から前記円筒体内部に向けてエアーを打ち込むとともに、前記温度センサーによって得られた温度を基に前記冷却ジャケットを作動させて、前記木質原料の温度を所定の温度となるように冷却し、前記ダイの多数の押出孔から木質原料を棒状物として押し出した後、別の切断装置によってペレットに切断することを特徴とする木質ペレットの製造方法である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の第１の課題解決手段は、木質原料が粉砕後の乾燥処理されていない含水率３０％超のものであっても、スクリューによって圧縮された木質原料から絞り出された水分を排水口から排水することができるため、木質原料の脱水処理が可能となる結果、木質原料の乾燥処理が不要となる。
このため、乾燥設備が不要となり、ペレット製造設備が大掛かりなものとならない。
【００１５】
また、木質原料を湿潤状態で扱うことができるため、木質原料が粉じんとして飛散することがない。
このため、原料が管理し易いものとなる。
【００１６】
なお、木質原料から絞り出された水分が排水口から排水される仕組みは、次のとおりである。
【００１７】
スクリューによって押し出された木質原料は、先端のダイに近づくにつれて、かさ密度が大きくなる。
なぜなら、先端のダイに近づくほど、木質原料に対するスクリューによる圧縮が高まるからである。
【００１８】
一方、排水口が設けられた、円筒体において原料供給口より後端側にある木質原料は、かさ密度が小さい。
なぜなら、原料供給口から供給されたばかりの木質原料は、次々とスクリューによって押し出されるだけで、ほとんど圧縮されないからである。
【００１９】
このため、ダイ側のかさ密度が大きい木質原料から絞り出された水分は、行き場を失って、かさ密度の小さい、円筒体において原料供給口より後端側にある木質原料の方へと次々と移動し、排水口から排水されることとなる。
【００２０】
本発明の第２の課題解決手段は、第１の課題解決手段が奏する効果に加え、エアー供給手段によって、排水口から円筒体内部に向けてエアーを打ち込むことができるため、万一、一部の木質原料が排水口に詰まった場合でも容易に取り除くことが可能となる。
【００２１】
本発明の第３の課題解決手段は、第１の課題解決手段である木質ペレット製造用の押出成形機を用いて、スクリューによって圧縮された木質原料から絞り出された水分を排水口から排水しつつ、ダイの多数の押出孔から木質原料を棒状物として押し出した後、別の切断装置によって棒状物を切断し、木質ペレットを得ることができるため、木質原料の脱水処理が可能となる結果、木質原料の乾燥処理が不要となる。
このため、乾燥設備が不要となり、ペレット製造設備が大掛かりなものとならない。
【００２２】
本発明の第４の課題解決手段は、第２の課題解決手段である木質ペレット製造用の押出成形機を用いて、スクリューによって圧縮された木質原料から絞り出された水分を排水口から排水しつつ、ダイの多数の押出孔から木質原料を棒状物として押し出した後、別の切断装置によって棒状物を切断し、木質ペレットを得ることができるため、木質原料の脱水処理が可能となる結果、木質原料の乾燥処理が不要となるほか、万一、一部の木質原料が排水口に詰まった場合でも、エアー供給手段を適宜作動させて、排水口から円筒体内部に向けてエアーを打ち込むことにより、排水口に詰まった木質原料を容易に取り除くことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の木質ペレット製造用の押出成形機の断面側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明の木質ペレット製造用の押出成形機１０を図面に基づいて説明する。
【００２５】
押出成形機１０は、木質ペレットＰを製造するにあたって、木質原料Ｍを複数の棒状物Ｓとして押し出すためのものであり、主に、駆動手段であるモーター（図示しない）に接続されて回転自在に設けられた一軸のスクリュー１２と、スクリュー１２を内部に水平方向に納めた円筒体１６と、円筒体１６の後端１８寄りの上部に設けられた木質原料Ｍを供給するための原料供給口２０と、円筒体１６内の木質原料Ｍ用の温度センサー３０と、円筒体１６の外周に備えられた冷却ジャケット１４と、円筒体１６の先端２２に設けられた棒状物Ｓの押出口となるダイ２４と、円筒体１６の後端１８に設けられた排水口３２と、を有するものである（図１参照）。
【００２６】
なお、ここでの木質原料Ｍは、間伐材を粉砕した後の乾燥処理されていない含水率３０％超のおが屑である。
【００２７】
原料供給口２０には、木質原料Ｍを供給し易くするために、ホッパー３６が上方に接続されている。
なお、原料供給口２０の位置は、円筒体１６の後端１８寄りに限られないほか、円筒体１６の上部に限定されない。
例えば、円筒体１６の側方部に原料供給口２０を設けても良い（図示しない）。
【００２８】
温度センサー３０は、ダイ２４から押し出される直前の木質原料Ｍの温度を測るためのものであり、円筒体１６の先端２２に設けられている。
ダイ２４から押し出される直前の木質原料Ｍの温度を測るのは、押し出される棒状物Ｓの温度に一番近いからである。
なお、温度センサー３０は、ダイ２４の円筒体１６側に設けても良い。
【００２９】
なお、温度センサー３０は、ダイ２４から押し出される直前の木質原料Ｍの温度を推測することができるようであれば、円筒体１６内の任意の場所の木質原料Ｍの温度を測るものとして設けても良い。
【００３０】
冷却ジャケット１４は、温度センサー３０の温度を基に、円筒体１６内面との摩擦熱によって高温となった、ダイ２４から押し出される直前の木質原料Ｍの温度を、所定の温度となるように冷却するためのものである。
【００３１】
ダイ２４から押し出される直前の木質原料Ｍの温度を所定の温度とするのは、ダイ２４から押し出された棒状物Ｓが固まり易くなるのに最適な含水率となるように調整するためである。
【００３２】
冷却ジャケット１４は、パイプ（図示しない）と接続し、冷却水、エアー、冷媒などを循環させることができる空洞３４を備えたものである。
なお、冷却ジャケット１４の構造は、前記のものに限られない。
【００３３】
また、スクリュー１２内部に、冷却水、エアー、冷媒などを循環させることができる空洞を設け、冷却ジャケット１４とともに冷却機能を高めるようにしても良い。
【００３４】
ダイ２４には、木質原料Ｍを棒状物Ｓに押し出して成形するための多数の円形の押出孔３８が円周状（図示しない）に備えられている。
多数の押出孔３８のそれぞれの直径は、直径約６ｍｍの棒状物Ｓを押し出すために、６ｍｍに設けられている。
【００３５】
なお、押出孔３８の形状及び直径の大きさは、前記のものに限定されない。
なお、押出孔３８から押し出された棒状物Ｓは、カッター４６などの切断装置によって、木質ペレットＰに切断されることとなる。
【００３６】
排水口３２は、スクリュー１２によって圧縮された木質原料Ｍから絞り出された水分を、円筒体１６外へと排水するためのものである。
排水口３２は、円筒体１６において原料供給口２０より後端１８側となる、円筒体１６の後端１８の鉛直方向にあたる下部５０に設けられ、排水パイプ４０を介して排水回収容器（図示しない）に接続されている。
なお、排水口３２は複数設けても良い。
【００３７】
排水口３２が設けられた下部５０は、木質原料Ｍのかさ密度が小さい場所となっている。
なぜなら、原料供給口２０から供給されたばかりの木質原料Ｍは、次々とスクリュー１２によって押し出されるだけで、ほとんど圧縮されないからである。
【００３８】
なお、排水口３２は下部５０に限られず、円筒体１６において原料供給口２０より後端１８側となる場所であればどこに設けても良い。
具体的にいえば、原料供給口２０の最もダイ２４側にある点４２を通る垂直線４４を境にし、垂直線４４から後端１８側の円筒体１６のどこかであれば良い。
【００３９】
垂直線４４から後端１８側の円筒体１６のどこかであれば、原料供給口２０から供給されたばかりの木質原料Ｍは、次々とスクリュー１２によって押し出されるだけで、ほとんど圧縮されないため、木質原料Ｍのかさ密度が小さい場所となるからである。
【００４０】
排水口３２を木質原料Ｍのかさ密度が小さい場所に設けることにより、スクリュー１２によって圧縮された木質原料Ｍから絞り出された水分が、排水口３２から円滑に排水されることとなる。
【００４１】
なぜなら、ダイ２４に近づくにつれてスクリュー１２による圧縮が高まることによってかさ密度が大きくなった木質原料Ｍから絞り出された水分が、行き場を失ってかさ密度の小さい木質原料Ｍの方へと次々と移動して来るからである。
【００４２】
なお、上記の押出成形機１０の構成に加えて、万一、一部の木質原料Ｍが排水口３２に詰まった場合でも容易に取り除くことができるように、排水口３２にエアーコンプレッサーなどのエアー供給手段（図示しない）を接続し、排水口３２から円筒体１６内部に向けてエアーの打ち込みが自在となるようにしても良い。
【００４３】
次に、押出成形機１０を用いた木質ペレットＰの製造方法を図面に基づいて説明する。
【００４４】
まず、木質原料Ｍを、ホッパー３６を介して原料供給口２０から円筒体１６内へと供給する。
円筒体１６に供給された木質原料Ｍは、スクリュー１２によって押し出され、次々とダイ１２に向かって圧縮されていく。
【００４５】
そして、スクリュー１２によって圧縮された木質原料Ｍから絞り出された水分が、排水口３２へと次々と移動し、排水パイプ４０を介して円筒体１６外へと排水されていく。
【００４６】
この木質原料Ｍの脱水作用があるからこそ、木質原料Ｍを、粉砕後の乾燥処理されていない含水率３０％超のものとすることが可能となる。
【００４７】
なお、木質原料Ｍ内の水分は、木質原料Ｍが円筒体１６内面との摩擦熱によって高温となることにより粘性が低下するため、いっそう絞り出され易くなっている。
【００４８】
なお、木質原料Ｍから絞り出された水分が排水口３２から排水される仕組みは、次のとおりである。
【００４９】
スクリュー１２によって押し出された木質原料Ｍは、ダイ２４に近づくにつれて、かさ密度が大きくなる。
なぜなら、ダイ２４に近づくほど、スクリュー１２による圧縮が高まるからである。
【００５０】
一方、排水口３２が設けられた円筒体１６の下部５０にある木質原料Ｍは、かさ密度が小さい。
なぜなら、原料供給口２０から供給されたばかりの木質原料Ｍは、次々とスクリュー１２によって押し出されるだけで、ほとんど圧縮されないからである。
【００５１】
このため、ダイ２４側のかさ密度が大きい木質原料Ｍから絞り出された水分は、行き場を失って、かさ密度の小さい木質原料Ｍの方へと次々と移動し、排水口３２から排水されることとなる。
【００５２】
そして、温度センサー３０の温度を基に、冷却ジャケット１４に冷却水やエアーなどを送り込んで循環させ、円筒体１６内面との摩擦熱によって高温となった、ダイ２４から押し出される直前の木質原料Ｍの温度を、所定の温度となるように冷却する。
【００５３】
ここでの所定の温度とは、ダイ２４から押し出された棒状物Ｓが固まり易くなるのに最適な含水率とすることができる１００〜１７０℃の範囲の温度をいい、木質原料Ｍの品種によって異なるものである。
【００５４】
なお、一般的に、木質ペレットは、含水率が２０％以上になると柔らかすぎて固まりにくくなり、含水率が５％以下になるとかえって乾燥しすぎて固まりにくくなってしまうといわれているが、固まり易くなるのに最適な含水率は、木質原料Ｍの品種によって異なってくるものである。
【００５５】
そして、ダイ２４の多数の押出孔３８から、木質原料Ｍを棒状物Ｓとして押し出した後、カッター４６などの切断装置によって順次ペレットに切断し、木質ペレットＰを得る。
【００５６】
なお、排水口３２にエアーコンプレッサーなどのエアー供給手段（図示しない）を接続した場合には、コンプレッサーを適宜作動させて、排水口３２から円筒体１６内部に向けてエアーを打ち込むことにより、万一、一部の木質原料Ｍが排水口３２に詰まった場合でも容易に取り除くことが可能となる。
【符号の説明】
【００５７】
１０  押出成形機
１２  スクリュー
１４  冷却ジャケット
１６  円筒体
１８  後端
２０  原料供給口
２２  先端
２４  ダイ
３０  温度センサー
３２  排水口
３４  空洞
３６  ホッパー
３８  押出孔
４０  排水パイプ
４２  原料供給口の最もダイ側にある点
４４  垂直線
４６  カッター
５０  下部
Ｍ  木質原料
Ｓ  棒状物
Ｐ  木質ペレット
【図１】
2013000940.tif 000003
【手続補正書】
【提出日】平成24年4月26日(2012.4.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動手段に接続されて回転自在に設けられた一軸のスクリューと、
前記スクリューを内部に水平方向に納めるとともに冷却ジャケットを備えた円筒体と、
前記円筒体の後端寄りに設けられた、木質原料を供給するための原料供給口と、
前記円筒体内の木質原料用の温度センサーと、
前記円筒体の先端に設けられた、多数の押出孔が備えられたダイと、
前記円筒体において前記原料供給口より後端側に設けられた排水口と、
を有することを特徴とする木質ペレット製造用の押出成形機。
【請求項２】
前記排水口にエアー供給手段を接続し、前記排水口から前記円筒体内部に向けてエアー
の打ち込みを自在としたことを特徴とする請求項１記載の木質ペレット製造用の押出成形
機。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、木質ペレット製造用の押出成形機に関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明は、木質原料の乾燥処理を必要としない木質ペレット製造用の押出成形機を提供することを目的とする。
なお、本発明の「木質ペレット」とは、間伐材、廃木材、剪定枝、樹皮などの木質原料からなるペレットを意味する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】削除
【補正の内容】