(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
植物廃棄物を蒸し機で蒸す蒸し工程と、蒸された植物廃棄物を圧縮成形機で圧縮成形する圧縮成形工程とを有し、前記植物廃棄物を前記圧縮成形機で圧縮成形する前に、前記蒸し機で蒸すようにしたことを特徴とする植物廃棄物の圧縮成形方法。
【請求項２】
前記蒸し工程で蒸される植物廃棄物を混練するようにした請求項１に記載の植物廃棄物の圧縮成形方法。
【請求項３】
前記圧縮成形工程に、一端側に供給口が、他端側に排出ノズルが設けられたケーシング内に、回転軸が互いに平行な一対のスクリュを前記一端側から他端側に向けて配設し、前記供給口から供給される植物廃棄物を前記排出ノズルから排出するスクリュ型圧縮成形機を用いた請求項１または２に記載の植物廃棄物の圧縮成形方法。
【請求項４】
前記蒸し工程を、前記圧縮成形工程で用いるスクリュ型圧縮成形機で行ない、蒸された植物廃棄物を再度このスクリュ型圧縮成形機に投入して圧縮成形するようにした請求項３に記載の植物廃棄物の圧縮成形方法。
【請求項５】
前記蒸し工程に、水を噴霧するスプレを設けた請求項１乃至４のいずれかに記載の植物廃棄物の圧縮成形方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、河川堤防等の除草作業で生じる刈草等の植物廃棄物を圧縮成形する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
都市ごみ等に含まれる可燃性廃棄物から棒状の圧縮成形物を製造する圧縮成形機として、例えば、特開平１１−３４２４９７号公報に記載されたようなスクリュ型のものが知られている。このスクリュ型の圧縮成形機は、回転軸が互いに平行な一対のスクリュを筒状のケーシング内に配設し、ケーシングの一端側に設けられた供給口から供給される可燃性廃棄物を、スクリュで他端側へ搬送しながら圧縮し、ケーシングの他端側に設けられた排出ノズルから圧縮成形された棒状の圧縮成形物を排出するものである。
【０００３】
この可燃性廃棄物を処理する場合は、ケーシング内での搬送や混練で発生する摩擦熱により、廃棄物に含まれる熱可塑性樹脂が軟化し、この軟化した熱可塑性樹脂が圧縮成形後に硬化して、圧縮成形物の形状を保持する。また、廃棄物に含まれる厨芥も澱粉糊のような接着剤の役割をし、圧縮成形物の形状保持に役立っていることが考えられる。
【０００４】
近年、このようなスクリュ型の圧縮成形機を用いて、河川堤防等の除草作業で生じる刈草等の植物廃棄物を圧縮成形し、上記可燃性廃棄物と同様に棒状の圧縮成形物とする技術が実用化されつつある。この棒状の圧縮成形物は、固形燃料用等として廃物利用される。
【０００５】
刈草のような植物廃棄物は、上記可燃性廃棄物のように熱可塑性樹脂や厨芥が含まれていないが、植物廃棄物がセイタカアワダチソウやヨモギ等のキク科植物を多く含む刈草の場合は、これらの刈草の水分を天日乾燥等により適当な範囲に調節することにより、比較的良好な圧縮成形物を得ることができる。
【０００６】
このキク科植物の刈草がスクリュ型圧縮成形機の排出ノズルから排出された後も棒状の成形形状を保持できるのは、以下のためと推測される。上述したように、圧縮成形機のケーシング内では、被処理物が混練されるとともに、摩擦発熱により温度が上昇する。この温度上昇により被処理物である刈草等に含まれる水分が蒸気となるが、この蒸気により刈草等の主成分であるセルロースやヘミセルロース等が混練されながら加水分解される。セルロースやヘミセルロースは多糖類の高分子化合物であり、加水分解により低分子化する。この低分子化した物質に、特定はされていないが粘着性物質が存在し、澱粉糊のような接着剤の役割をする。
【０００７】
しかしながら、植物廃棄物がチガヤ等のイネ科植物を多く含む刈草の場合は、良好な圧縮成形物を得ることができない。この原因は、イネ科植物はキク科植物に較べて、茎が細く葉が薄くて、かつ固いので、ケーシング内で混練され難く、上記加水分解もあまり促進されないためと考えられる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、この発明の課題は、植物廃棄物の種類を問わず、良好な棒状の圧縮成形物が得られるようにすることである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、この発明の植物廃棄物の圧縮成形方法は、植物廃棄物を蒸し機で蒸す蒸し工程と、蒸された植物廃棄物を圧縮成形機で圧縮成形する圧縮成形工程とを有し、前記植物廃棄物を前記圧縮成形機で圧縮成形する前に、前記蒸し機で蒸す方法を採用した。
【００１０】
すなわち、圧縮成形前の植物廃棄物を蒸すことにより、その蒸気で植物廃棄物の主成分であるセルロースやヘミセルロースあるいはリグニン等の加水分解を積極的に促進し、加水分解され難いイネ科植物等を多く含む廃棄物であっても、加水分解による粘着性物質を十分に生成させ、圧縮成形物が良好な形状に保持されるようにした。なお、この蒸し工程を行なうことにより、キク科植物等を多く含む植物廃棄物の処理においても加水分解がより促進され、圧縮成形物をより形状崩れのし難いものとすることができる。
【００１１】
前記圧縮成形工程に用いる圧縮成形機としては、前述したスクリュでノズルから押し出すスクリュ型の他に、一対の圧縮ロールやブリケッティングロールを用いるロール型、リング状、ディスク状、円筒状等の多孔ダイスにダイスとの相対回転体を組み合わせた相対回転ダイス型、シリンダでノズルから押し出すシリンダ型、ラムで圧縮するプレス型等、種々の型式のものを採用することができる。セルロースやヘミセルロースは蒸されることにより軟化するので、圧縮成形時の流動性も向上し、これらの圧縮成形機の負荷も低減することができる。
【００１２】
前記蒸し工程で蒸される植物廃棄物を混練することにより、前記加水分解をより促進することができる。
【００１３】
前記圧縮成形工程には、一端側に供給口が、他端側に排出ノズルが設けられたケーシング内に、回転軸が互いに平行な一対のスクリュを前記一端側から他端側に向けて配設し、前記供給口から供給される植物廃棄物を前記排出ノズルから排出するスクリュ型圧縮成形機を用いるのが好適である。
【００１４】
前記蒸し工程を、前記圧縮成形工程で用いるスクリュ型圧縮成形機で行ない、蒸された植物廃棄物を再度このスクリュ型圧縮成形機に投入して圧縮成形することにより、蒸し工程用の別途の装置を不要とし、かつ、前記蒸し工程での植物廃棄物の混練も行なうことができる。前述したように、スクリュ型圧縮成形機は摩擦発熱によりケーシング内の温度が上昇するので、植物廃棄物に含まれる水分、または別途に供給する水分を蒸発させて、蒸し機として利用することができる。
【００１５】
前記蒸し工程に、水を噴霧するスプレを設けることにより、植物廃棄物に細かな水を付着させて加湿し、より均一に植物廃棄物を蒸すことができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図１乃至図４に基づき、この発明の実施形態を説明する。図１乃至図３は、第１の実施形態を示す。図１は、植物廃棄物を圧縮成形する装置の構成を示す。この装置は、植物廃棄物を棒状の圧縮成形物に成形する圧縮成形機１と、圧縮成形機１に供給される植物廃棄物を蒸すための蒸し機１１とで構成されている。
【００１７】
前記蒸し機１１は、横型のケーシング１２の一端側上部にホッパ１３が、他端側下部に排出口１４が設けられ、ホッパ１３内の植物廃棄物を加湿する水を噴霧するスプレ１５と、ケーシング１２を覆って加熱する熱媒体用のジャケット１６を備えている。また、ケーシング１２内には、ホッパ１３から投入される植物廃棄物を混練しながら排出口１４へ搬送するスクリュ１７が設けられている。
【００１８】
前記ジャケット１６に熱媒体を供給することにより、ケーシング１２内は９０℃〜１１０℃に加熱され、スプレ１５からの加湿水と、植物廃棄物に含まれる水が蒸気となって、ケーシング１２内の植物廃棄物がスクリュ１７で混練されながら蒸される。このとき、植物廃棄物の主成分であるセルロースやヘミセルロース等が加水分解され、粘着性物質が生成される。
【００１９】
前記圧縮成形機１はスクリュ型のものであり、横型のケーシング２内に回転軸３ａが互いに平行な一対のスクリュ３が設けられて、ケーシング２の一端側上部には、蒸し機１１の排出口１４に接続された供給口４が設けられ、ケーシング２の他端側端面を形成する排出板５に複数の排出ノズル６が設けられている。
【００２０】
図２および図３に示すように、圧縮成形機１のケーシング２は、上下に２分割されており、その内面に耐摩耗性を有する分割形ライナ７が内張りされている。そして、この分割形ライナ７の内面は、２つの円筒がラップした筒状に形成され、平行な一対のスクリュ３は各円筒に沿って配設されている。
【００２１】
前記蒸し機１１の排出口１４から供給口４に供給される蒸し植物廃棄物は、一対のスクリュ３の回転に伴って排出板５側へ搬送されながら徐々に圧縮され、排出板５の手前側で圧縮圧力が最大となって、各排出ノズル６から棒状に成形されて排出される。各排出ノズル６から排出される棒状の圧縮成形物は、排出ノズル６の出口に近接して設けられたカッタ８により定尺に切断される。
【００２２】
上述した実施形態では、圧縮成形機としてスクリュ型のものを用いて説明したが、これ以外に、前述したようなロール型、相対回転ダイス型、シリンダ型、プレス型等、種々の型式の圧縮成形機を採用することができる。
【００２３】
図４は、第２の実施形態を示す。この装置は、スクリュ型圧縮成形機１を蒸し機としても利用したものであり、この圧縮成形機１の供給口４に、植物廃棄物を加湿する水を噴霧するスプレ９を備えたホッパ１０が取り付けられ、供給口４に蒸し植物廃棄物を供給する定量供給機２１が設けられている。
【００２４】
この圧縮成形機１も、第１の実施形態のものと同様に、ケーシング２内に平行な一対のスクリュ３が配設され、排出板５に複数の排出ノズル６が設けられて、その出口にカッタ８が設けられている。なお、この実施形態では、圧縮成形機１が蒸し機として使用されるときに、排出ノズル６から排出される蒸し植物廃棄物を回収する回収ボックス２２が備えられている。
【００２５】
前記定量供給機２１は、回収ボックス２２に回収された蒸し植物廃棄物が投入される上端が開口したケーシング２３の底部に、スクリュ２４を配設したものであり、投入された蒸し植物廃棄物を、圧縮成形機１の供給口４に接続された排出口２５に定量供給する。
【００２６】
この実施形態では、まず、植物廃棄物はホッパ１０から蒸し機としての圧縮成形機１に投入され、スクリュ３で混練されながら排出板５側へ搬送される。このとき、摩擦発熱によるケーシング内の温度上昇により、スプレ９からの加湿水と、植物廃棄物に含まれる水が蒸気となり、ケーシング１２内の植物廃棄物が蒸されて、その主成分であるセルロースやヘミセルロース等が加水分解され、粘着性物質が生成される。蒸された植物廃棄物は、圧縮されながら各排出ノズル６から排出され、回収ボックス２２に回収される。
【００２７】
つぎに、前記回収ボックス２２に回収された排出物は定量供給機２１へ投入される。回収ボックス２２に回収された排出物の中には、植物廃棄物がキク科植物の刈草を多く含む場合に、棒状の圧縮成形物となったものが混じることがある。このように棒状の圧縮成形物として成形されたものは、回収ボックス２２から製品として分別してもよいし、未成形の排出物と一緒に定量供給機２１へ投入してもよい。
【００２８】
前記定量供給機２１へ投入された蒸し植物廃棄物は、スクリュ２４で排出口２５に搬送されて、圧縮成形機１の供給口４に定量供給される。この供給口４に供給される蒸し植物廃棄物は、第１の実施形態と同様に、スクリュ３で排出板５側へ搬送されながら徐々に圧縮されて、各排出ノズル６から棒状の圧縮成形物として排出され、カッタ８で定尺に切断される。
【００２９】
上述した各実施形態では、供給される植物廃棄物を加湿するスプレを設けたが、通常、植物廃棄物は水分を含んでいるので、スプレ等の加湿手段は省略することもできる。蒸し工程では、昇温手段や温度計を設け、温度を９０℃〜１１０℃程度に管理することが望ましいが、摩擦発熱等による昇温により、植物廃棄物に含まれる水や加湿水を強制的に蒸発させる条件を造れば、これらを省くことができる。
【００３０】
また、上述した各実施形態では、蒸し工程に専用の蒸し機を使用したり、圧縮成形機を利用したりしたが、本発明に係る植物廃棄物の圧縮成形方法は、圧縮成形前の植物廃棄物を蒸しさえすればよく、植物廃棄物に直接蒸気を吹き付ける等、種々の蒸し方法を採用することができる。
【００３１】
さらに、蒸し工程は、圧縮成形工程以前であれば、他の工程と併用することもできる。例えば、前工程で植物廃棄物を破砕する場合には、破砕機にケーシング内の昇温手段と、必要により加湿手段を設け、破砕工程で植物廃棄物を破砕しながら蒸すようにすることができる。破砕の際に発生する熱を利用すれば、ケーシング内の昇温のための熱エネルギを削減することもできる。
【００３２】
【実施例】
上述した第１の実施形態の方法（実施例１）と、第２の実施形態の方法（実施例２）について、植物廃棄物としての刈草の圧縮成形試験を行った。供給する刈草試料は、イネ科のチガヤを多く含むものと、キク科のセイタカアワダチソウとヨモギを多く含むものとを、それぞれ３日間天日乾燥して水分を約１５％とし、これを約２０ｍｍに切断したものとした。比較例として、蒸し工程を行わず、各刈草試料を直接圧縮成形機１に定量供給する圧縮成形試験も行った。
【００３３】
【表１】
0003901617.tif 000002
【００３４】
表１に各試験結果を示す。実施例１および２の方法では、いずれの刈草試料についても、強固で非常に良好な棒状の圧縮成形物を得ることができた。これに対して、比較例の方法では、キク科主体の刈草試料については、ほぼ良好な棒状の圧縮成形物を得ることができたが、イネ科主体の刈草試料の場合は、排出ノズル６からの排出物が圧縮成形物とならないか、圧縮成形物となってもすぐに崩壊するものであった。
【００３５】
【発明の効果】
以上のように、この発明の植物廃棄物の圧縮成形方法は、圧縮成形前の植物廃棄物を蒸すようにしたので、その蒸気で植物廃棄物の主成分であるセルロースやヘミセルロース等の加水分解が促進されて粘着性物質が生成され、この粘着性物質を結合剤として、形状崩れのしない良好な圧縮成形物を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態の植物廃棄物の圧縮成形方法に用いた装置を示す概略正面図
【図２】図１の圧縮成形機を示す切欠き平面図
【図３】図２の側面断面図
【図４】第２の実施形態の植物廃棄物の圧縮成形方法に用いた装置を示す概略正面図
【符号の説明】
１  圧縮成形機
２  ケーシング
３  スクリュ
３ａ  回転軸
３ｂ  スクリュ羽根
４  供給口
５  排出板
６  排出ノズル
７  ライナ
８  カッタ
９  スプレ
１０  ホッパ
１１  蒸し機
１２  ケーシング
１３  ホッパ
１４  排出口
１５  スプレ
１６  ジャケット
１７  スクリュ
２１  定量供給機
２２  回収ボックス
２３  ケーシング
２４  スクリュ
２５  排出口
【図１】
0003901617.tif 000003
【図２】
0003901617.tif 000004
【図３】
0003901617.tif 000005
【図４】
0003901617.tif 000006