JP2002233400A - 木質バイオマスを原料にした分解物質の製造方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 設備コストを抑えた上でより効率的に木質系
のバイオマスを分解処理することができるようにする。 【解決手段】 木質バイオマスＢを予備粉砕機２０によ
り予備粉砕して予備粉砕物Ｂ１にする予備粉砕工程Ｐ１
と、この予備粉砕工程Ｐ１で得られた予備粉砕物Ｂ１を
冷凍粉砕装置３０により冷凍状態で微粉砕して微粉砕物
Ｂ２にする冷凍粉砕工程Ｐ２と、この冷凍粉砕工程Ｐ２
で得られた微粉砕物Ｂ２とアルコール水ＡＬとを混合・
混練して混練物Ｂ３にする混練工程Ｐ３と、この混練工
程Ｐ３で得られた混練物Ｂ３を加水分解装置５０の金型
５１に型込めする型込め工程Ｐ４と、型込めされた圧縮
物Ｂ４に対して圧縮物Ｂ４中のアルコール水ＡＬが超臨
界状態になる圧力および温度を付与して加水分解を起さ
せる加水分解工程Ｐ５とを経てグルコース糖などの加水
分解物Ｂ５が製造される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、木質系のバイオマ
スを原料として加溶媒分解物質を製造する製造方法およ
び装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】バイオマスとは、地球の生物圏におい
て、太陽エネルギーを利用して生合成される有機体のこ
とであり、各種の化学成分を原料とすることにより植
物、動物および微生物として出現し、それぞれ所定の生
態系で形態変化を経て所定のサイクルで無機質に戻るも
のを総称する用語である。

【０００３】このようなバイオマスが各種産業の原料と
して注目されるようになって久しいが、工業材料の原料
としての観点からは、木材、パルプ、繊維、ゴム、食
料、飼料、薪炭、都市ごみの有機性分、屎尿、農業廃棄
物、畜産廃棄物、食品加工廃棄物、下水処理で生成する
活性汚泥等をバイオマスと呼ぶのが一般的である。

【０００４】かかるバイオマスは、石炭、石油あるいは
天然ガス等の地下資源と比較対照されることが多い。地
下資源である石炭等は、過去に太陽エネルギーによる再
生サイクルの恩恵に浴していたが、現在ではサイクルか
ら外れて再生されることがないため、使い切ってしまえ
ば後がないという問題点を有しているのに対し、バイオ
マスは、太陽エネルギーが絶えない限り常に再生サイク
ルの恩恵に浴しているため、無尽蔵な資源であるといえ
る。

【０００５】かかる背景の基に、特に木質系のバイオマ
スを原料として化石燃料の代替物を製造したり、融解物
質や加溶媒分解物質を回収する研究が盛んに行われるよ
うになった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来、木質
系のバイオマスを原料として化石燃料の代替品を製造し
たり融解物質や加溶媒分解物質を回収するための方法
は、木質バイオマスを所定の溶液（液化試薬）と混合
し、この混合物を所定温度で処理してセルロースやリグ
ニン等を液状物に変換するものが主流であったが製造効
率が悪いという問題点を有していた。

【０００７】かかる問題点を解消するものとして、近
年、木質バイオマスを密閉容器に装填し、この密閉容器
を略５００℃の錫の浴槽内に浸漬し、容器内に高温・高
圧を現出させてこの高温・高圧環境で木質バイオマスを
分解することによって有用物質を製造する方法が提案さ
れている。容器内の高圧は、密封状態の容器内を高温環
境にすることによって得るようになされている。

【０００８】しかしながら、このような方法では、容器
内の圧力は温度の従属要因になることから、圧力と温度
とをそれぞれ他とは独立させた状態で容器内のバイオマ
スの分解環境を制御することができず、分解環境を制御
するための自由度が小さいという問題点を有している。

【０００９】本発明は、上記のような問題点を解消する
ためになされたものであり、木質バイオマスの分解環境
制御の自由度を大きくしてより効率的に木質系のバイオ
マスを分解処理することができる木質バイオマスを原料
にした分解物質の製造方法および装置を提供することを
目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
木質バイオマスを原料にして加溶媒分解物質を製造する
製造方法であって、木質バイオマスを微粉砕して微粉状
原料にする粉砕工程と、微粉状原料と超臨界状態になり
得る溶媒とを混練して混練物にする混練工程と、この混
練工程で得られた混練物に対して上記溶媒が超臨界状態
になる圧力および温度を付与して加溶媒分解を起させる
加溶媒分解工程とからなることを特徴とするものであ
る。

【００１１】請求項５記載の発明は、木質バイオマスを
原料にして加溶媒分解物質を製造する製造装置であっ
て、木質バイオマスを微粉砕して微粉状原料にする粉砕
装置と、微粉状原料と超臨界状態になり得る溶媒とを混
練して混練物にする混練装置と、この混練装置で得られ
た混練物に対して上記溶媒が超臨界状態になる圧力およ
び温度を付与して加溶媒分解を起させる加溶媒分解装置
とからなることを特徴とするものである。

【００１２】請求項１および５記載の発明によれば、木
質バイオマスの原料は、粉砕工程（粉砕装置）で粉砕さ
れて微粉状原料になることによって表面積が大きくな
り、溶媒との接触面積が大きくなって加溶媒分解処理を
行う上で有利になる。かかる粉砕工程で得られた微粉状
原料は、混練工程（混練装置）で超臨界状態になり得る
溶媒と混練されることにより、溶媒が超臨界状態になる
ことによりその作用を受け易い状態になる。このような
混練物が、加溶媒分解工程（加溶媒分解装置）におい
て、溶媒が超臨界状態に設定されるため、混練物中の木
質バイオマスの構成成分であるセルロースやヘミセルロ
ース等が溶媒の作用を受けて加溶媒分解し、グルコース
糖のような糖類になる。

【００１３】このように、木質バイオマスを一旦微粉砕
処理して微粉状原料とし、この微粉状原料と超臨界状態
になり得る溶媒とを混練して混練物をつくり、この混練
物を、溶媒が超臨界状態になる環境に置くことにより、
溶媒の超臨界特性発現による活性化によって木質バイオ
マスは容易に加溶媒分解される。

【００１４】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、上記粉砕工程は、木質バイオマスを所定の
粒度に予備粉砕する予備粉砕工程と、この予備粉砕工程
で得られた予備粉砕物をさらに粉砕して微粉状原料にす
る微粉砕工程とからなることを特徴とするものである。

【００１５】請求項６記載の発明は、請求項５記載の発
明において、上記粉砕装置は、木質バイオマスを所定の
粒度に予備粉砕する予備粉砕装置と、この予備粉砕装置
によって得られた予備粉砕物をさらに粉砕して微粉状原
料にする微粉砕装置とからなることを特徴とするもので
ある。

【００１６】請求項２および６記載の発明によれば、木
質バイオマスを一旦予備粉砕工程（予備粉砕装置）で所
定の粒度に粉砕した後、この工程で得られた予備粉砕物
をさらに微粉砕工程（微粉砕装置）で微粉砕する二段階
処理が採用されているため、粒度の揃った予備粉砕物を
対象として微粉砕処理を行うことが可能になり、粒度が
不揃いの木質バイオマスを直接微粉砕する場合に比較し
粉砕効率が向上する。

【００１７】請求項３記載の発明は、請求項１または２
記載の発明において、上記超臨界状態になり得る溶媒と
して水およびアルコールのいずれか一方または双方の混
合物を使用することを特徴とするものである。

【００１８】請求項７記載の発明は、請求項５または６
記載の発明において、上記超臨界状態になり得る溶媒
は、水およびアルコールのいずれか一方または双方の混
合物であることを特徴とするものである。

【００１９】請求項３および７記載の発明によれば、水
およびアルコールは、加溶媒分解に適した溶媒である
他、超臨界状態になり易い性質を有しているため、これ
らのいずれか、あるいは混合物は、木質バイオマスの加
溶媒分解用の溶媒として適している。

【００２０】請求項４記載の発明は、請求項１乃至３の
いずれかに記載の発明において、上記加溶媒分解工程に
おいて、混練物に通電することによるジュール熱で混練
物を加熱することを特徴とするものである。

【００２１】請求項８記載の発明は、請求項５乃至７の
いずれかに記載の発明において、上記加溶媒分解装置
は、混練物に通電することによるジュール熱で混練物を
加熱し得るように構成されていることを特徴とするもの
である。

【００２２】請求項４および８記載の発明によれば、混
練物に通電するという簡単な操作によってジュール熱に
よる内部加熱で混練物中の溶媒が超臨界状態になる温度
を得ることができるため、従来の溶融金属浴槽等による
外部から混練物を加熱する加熱方式に比べて加熱処理が
容易に行い得るようになるとともに、設備コストおよび
運転コストの低減化に寄与する。

【００２３】請求項９記載の発明は、請求項６記載の発
明において、上記微粉砕装置は、上記予備粉砕物および
粉砕処理用の硬質物を密閉状態で収容する粉砕物装填容
器と、この粉砕物装填容器の外面を覆うように付設され
たジャケット部材とを備えて構成され、このジャケット
部材と粉砕物装填容器との間に密閉状態で冷媒を収容す
る冷媒収容空間が形成されていることを特徴とするもの
である。

【００２４】この発明によれば、粉砕物装填容器の中に
密封状態で予備粉砕物および粉砕処理用粒状物を装填す
るとともに、ジャケット部材の冷媒収容空間に所定の冷
媒を装填することにより、この冷媒の冷熱が粉砕物装填
容器内の予備粉砕物に伝熱し、これによって予備粉砕物
は低温で脆弱化する。従って、この状態で粉砕物装填容
器を振動させたり揺動させることにより、内部の予備粉
砕物は、硬質物や容器の内壁面との衝突によって、さら
に硬質物と容器の内壁面とに挟まれることによって破砕
されて微粉状になる。

【００２５】そして、微粉砕装置には、可動部分が存在
せず、しかも被粉砕物の低温脆弱化を利用するものであ
るため、従来の可動部分が存在する微粉砕装置に比べて
その分設備コストを低減させた上で、充分な粉砕性能が
得られる。

【００２６】冷媒としては、ドライアイスおよび液体窒
素が好適である。ドライアイスを冷媒として使用した場
合には、粉砕物装填容器内の被粉砕物を略−８０℃にま
で冷却することが可能であり、被粉砕物は相当の低温脆
弱化を来たし、容易に微粉砕され得る状態になる。ま
た、液体窒素を冷媒として使用すれば、粉砕物装填容器
内の被粉砕物は略−１９０℃にまで冷却され、被粉砕物
は極度の低温脆弱化を来たすため、僅かな揺動で良好に
微粉砕される。

【００２７】請求項１０記載の発明は、請求項５乃至９
のいずれかに記載の発明において、上記加溶媒分解装置
は、上記混練物が装填される筒状の外型と、この外型の
底部に内嵌される下型と、上記外型に摺接状態で移動可
能に嵌挿される上型と、上記外型に混練物が装填された
状態で上型を加圧する加圧手段と、上記上型および下型
を介して外型内に装填されている混練物に電流を供給す
る電源装置とを備え、上記外型は、上記上型および下型
に対して絶縁状態になるように構成されていることを特
徴とするものである。

【００２８】この発明によれば、加圧手段の駆動で上型
を加圧することにより、外型内の混練物は上型を介して
加圧される。そして、この加圧状態で電源装置からの電
圧を上型および下型に印加することにより、外型は上型
および下型に対して絶縁状態になるように構成されてい
るため、印加された電圧は外型を介して短絡することは
なく、結局上型および下型間で混練物を通って電流が流
れることになり、この電流によってジュール熱が生じ、
このジュール熱で混練物が内部加熱されることになる。

【００２９】このように、上型および下型に対して絶縁
状態になるように外型を構成することによって、簡単な
構造で加圧状態の混練物に対して電流を供給することが
可能になり、設備コストの低減化に貢献する。

【００３０】しかも、加圧手段によって外型内の圧力を
調整し得るようになっているため、外型内の加溶媒分解
の圧力環境を温度環境と独立した状態で設定することが
可能になり、外型内の圧力および温度制御の自由度が向
上する。

【００３１】上型および下型に対して絶縁状態になるよ
うに外型を構成する点については、外型の内周面に絶縁
材料をコーティングしてもよいし（請求項１１）、外型
をセラミック材料によって形成してもよい（請求項１
２）。

【００３２】請求項１３記載の発明は、請求項５乃至９
のいずれかに記載の発明において、上記加溶媒分解装置
は、上記混練物が装填される筒状の外型と、この外型の
底部に内嵌される下型と、上記外型に摺接状態で移動可
能に嵌挿される上型と、上記外型に混練物が装填された
状態で上型を加圧する加圧手段と、上記外型に電流を供
給する電源装置とを備え、上記外型は、電流が供給され
ることにより発熱する材料によって形成されていること
を特徴とするものである。

【００３３】この発明によれば、電流が供給されること
による外型の発熱によって外型内に装填されている混練
物が加熱される。

【００３４】

【発明の実施の形態】図１は、本発明に係る木質バイオ
マスを原料にして加溶媒分解物質を製造する方法の一実
施形態を示す工程図である。この図に示すように、本発
明方法は、木質バイオマスＢを予備粉砕して所定の粒度
（平均粒径２．０ｍｍ〜０．５ｍｍ程度）の予備粉砕物
Ｂ１にする予備粉砕工程Ｐ１と、この予備粉砕工程Ｐ１
で予備粉砕された予備粉砕物Ｂ１を所定の冷凍装置に装
填して冷凍した上で微粉砕して所定の粒度（平均粒径略
１００μm以下）の微粉砕物Ｂ２にする冷凍粉砕工程
（微粉砕工程）Ｐ２と、この冷凍粉砕工程Ｐ２で得られ
た微粉砕物Ｂ２に所定の溶媒を添加して混練することに
より混練物Ｂ３を得る混練工程Ｐ３と、この混練工程Ｐ
３で得られた混練物Ｂ３を所定の型に装填した上で加圧
する型込め工程Ｐ４と、型込めされて圧縮された圧縮物
Ｂ４に加水分解（加溶媒分解（ソルボリシス））処理を
施す加水分解工程（加溶媒分解工程）Ｐ５とからなり、
各工程を順次実行することにより、木質バイオマスＢを
有用物質である加水分解物（加溶媒分解物）Ｂ５に変換
することができる。

【００３５】上記木質バイオマスＢとしては、材木の製
材屑、間伐材、紙などのパルプ製品の廃棄物、トウモロ
コシの茎等が採用される。かかる材料が原料として採用
されるのは、これらは、通常、廃棄物として埋立て処理
されたり焼却処理されるのであるが、これら木質バイオ
マスＢは、多糖類であるセルロースおよびヘミセルロー
ス並びにフェニルプロパン系の化合物であるリグニンの
３物質が主成分であり、いずれも安定した固体の高分子
化合物であるが、所定の条件で加水分解処理することに
より有用物質であるグルコース糖などの加水分解物Ｂ５
に変換し得るからである。

【００３６】そして、本発明においては、種々の試験の
結果、木質バイオマスＢを微粉砕物Ｂ２にした上で混練
工程Ｐ３および型込め工程Ｐ４を経て加水分解工程Ｐ５
で所定の条件により圧縮物Ｂ４に対し加水分解処理を施
すことにより、単糖類の一種であるグルコース糖が得ら
れることをつきとめた結果、本発明に到達したのであ
る。

【００３７】かかる木質バイオマスＢは、まず予備粉砕
工程Ｐ１において粒径が０．５ｍｍ以上、例えば略１．
０ｍｍに予備粉砕されて予備粉砕物Ｂ１とされる。かか
る予備粉砕工程Ｐ１においては、ジョークラッシャーや
ウィリーミル等の市販の粗砕機が用いられる。

【００３８】ついで、予備粉砕工程Ｐ１から導出された
予備粉砕物Ｂ１は、冷凍粉砕工程Ｐ２において順次冷凍
処理が施された後にロールミルや高速回転ミル等の微粉
砕機によって１００μm以下、例えば略１０μｍ〜１０
０μｍに微粉砕されて微粉砕物Ｂ２とされる。

【００３９】冷凍粉砕工程Ｐ２で予備粉砕物Ｂ１に対し
て冷凍処理が行われるのは、予備粉砕物Ｂ１の各粒子中
に含まれている水分を冷凍して氷結させて固化し、これ
によって微粉砕処理を行い易くするためである。また、
冷凍粉砕工程Ｐ２では、予備粉砕物Ｂ１に微粉砕処理を
施すに先立って後に詳述する冷凍粉砕装置３０の装填室
３６内が真空状態にされ、これによって微粉の飛散を防
止するとともに、粉砕精度および粉砕効率を向上させる
ようにしている。

【００４０】因みに、木質バイオマスＢがこのように微
粉砕されるのは、全体としての木質バイオマスの表面積
を大きくし、加水分解工程Ｐ５において木質バイオマス
（圧縮物Ｂ４）の表面と分解液とがより多く接触し得る
ようにして化学反応速度を向上させるためである。こう
することによって木質バイオマスに対する加水分解処理
の均一化および迅速化を図ることができる。

【００４１】上記混練工程Ｐ３においては、１００μm
以下に粒度調製された冷凍粉砕工程Ｐ２からの微粉砕物
Ｂ２が、所定の分解液と混練されて混練物Ｂ３とされ
る。混練工程Ｐ３で使用される混練機は、通常の市販の
ものである。分解液としては、例えば、水やアルコール
等の超臨界特性を発現し得るものが採用される。本実施
形態においては水にアルコールを混入して得た、アルコ
ール濃度が略９０％のアルコール水ＡＬが採用されてい
る。かかるアルコール水ＡＬの１００重量部に対して略
３００重量部の微粉砕物Ｂ２が混入され、かかる混入物
を通常の市販の混練機に装填して混練することにより、
ゾル状の混練物Ｂ３を得ることができる。

【００４２】上記型込め工程Ｐ４においては、円筒状の
所定の金型に混練工程Ｐ３で得られたゾル状の混練物Ｂ
３が装填され、略３０００ｋｇ／ｃｍ²の圧力で押圧さ
れて圧縮物Ｂ４とされる。混練物Ｂ３がこのような大き
な圧力で押圧されるのは、つぎの加水分解工程Ｐ５にお
いてアルコール水ＡＬを超臨界状態にするためである。
そして、通常は非導電性である木質バイオマスは、予備
粉砕工程Ｐ１〜混練工程Ｐ３を経て型込め工程Ｐ４にお
いて押圧された圧縮物Ｂ４にされることにより導電性が
付与される。

【００４３】上記加水分解工程Ｐ５においては、金型内
に装填されて高圧で圧縮されている導電性化した圧縮物
Ｂ４に所定の電圧および電流値の電力がパルス状で供給
される。かかる電力の供給による通電で圧縮物Ｂ４内に
ジュール熱が発生し、圧縮物Ｂ４は所定の温度（例えば
１８０℃〜４５０℃）にまで加熱される。本実施形態に
おいては、圧縮物Ｂ４に周波数０．１Ｈｚ〜５００Ｈｚ
でピーク電流値が８００〜１０００Ａの所定のパルス幅
を有するパルス電流を付与することによって上記ジュー
ル加熱およびパルス放電エネルギー加熱が行われるよう
にしている。パルス電流が採用されるのは、圧縮物Ｂ４
に断続的に所定周期で電流を与えることによってパルス
放電エネルギーを発生させ、これによって圧縮物Ｂ４に
対する均一迅速加熱を実現させるためである。

【００４４】そして、圧縮物Ｂ４がこのような高温・高
圧環境に置かれることにより、圧縮物Ｂ４中のアルコー
ル水ＡＬが超臨界状態になり、これによる活性化で木質
バイオマスに対する反応性が高まり、木質バイオマスが
加水分解される。因みに、この加水分解においては、木
質バイオマスの主な構成要素である三成分、すなわちセ
ルロース、ヘミセルロースおよびリグニンの内のリグニ
ンを除いた二成分（セルロースおよびヘミセルロース）
が反応に与り、これらがグルコース糖などの単糖類に分
解されることが試験の結果判明している。

【００４５】以下、上記のような製造方法で用いられる
分解物質の製造装置について説明する。本発明の製造装
置１０は、図１に示すように、予備粉砕工程Ｐ１で使用
される予備粉砕機２０と、冷凍粉砕工程Ｐ２で使用され
る冷凍粉砕装置３０と、混練工程Ｐ３で使用される混練
機４０と、型込め工程Ｐ４および加水分解工程Ｐ５の二
工程で共用して使用される加水分解装置５０とを備えて
構成されている。

【００４６】上記予備粉砕機２０は、本実施形態におい
ては、高速回転している一対のローラ２１間に木質バイ
オマスＢを供給することにより破砕する反発式のものが
採用されている。上記各ローラ２１の外周面には、周方
向に等ピッチで径方向の外方に向かって突設された複数
の反発板２２を有しており、木質バイオマスＢは、一対
のローラ２１間を通過する間に各反発板２２に反発して
切断され、予備粉砕物Ｂ１が排出されるようになってい
る。なお、予備粉砕工程Ｐ１で使用される予備粉砕機２
０は、上記のような反発式のものに限定されるものでは
なく、市販の各種のものが使用可能である。

【００４７】上記冷凍粉砕装置３０は、本発明独自のも
のが採用されている。この冷凍粉砕装置３０について
は、図２〜図３を基に後に詳述する。

【００４８】上記混練機４０は、本実施形態において
は、図１に示すようなものが採用されている。この混練
機４０は、上面開口の容器からなる混練槽４１と、この
混練槽４１内の内容物を攪拌して混練する混練羽根４２
と、この混練羽根４２を中心軸回りに回転させる駆動モ
ータ４３とを備えて構成されている。そして、かかる混
練機４０において、アルコール水ＡＬを混練槽４１内に
装填したのち駆動モータ４３の駆動で混練羽根４２を中
心軸回りに回転させつつ、微粉砕物Ｂ２を混練槽４１内
に供給することにより、両者が混合・混練されて混練物
Ｂ３が得られるようになっている。

【００４９】そして、混練物Ｂ３が得られると、混練槽
４１の底部に設けられた導出管４４のバルブを開通させ
ることにより、ゾル状になった混練物Ｂ３が外部に導出
されるようになっている。なお、本発明は、混練機が上
記のような混練羽根回転式のものであることに限定され
るものではなく、振動式のものや攪拌式のものなど、通
常市販の混練機を採用することができる。

【００５０】上記加水分解装置５０は、本発明独自のも
のが採用されており、この加水分解装置５０について
は、図４および図５を基に後に詳述する。

【００５１】図２は、冷凍粉砕装置３０の一実施形態を
示す一部切欠き斜視図である。また、図３は図２に示す
冷凍粉砕装置３０の断面図であり、（イ）は、予備粉砕
物Ｂ１を装填するために蓋体が開けられた状態、（ロ）
は、予備粉砕物Ｂ１が装填された後に蓋体が閉じられた
状態をそれぞれ示している。

【００５２】これらの図に示すように、冷凍粉砕装置３
０は、所定厚み寸法を備えた耐圧仕様の円筒容器３１
と、この円筒容器３１の底部開口を閉止した円形の底板
３２と、同上部開口部分に同心で固定された環状天板３
３と、この環状天板３３に着脱自在に装着される蓋体３
４と、上記円筒容器３１の外周面を所定の離間寸法を備
えて囲繞した環状ジャケット板３５とを備えた基本構成
を有している。

【００５３】上記円筒容器３１は、内部に木質バイオマ
スの予備粉砕物Ｂ１を装填するためのものであり、円筒
容器３１の内周面と、底板３２の上面と、環状天板３３
の下面とに包囲された空間に予備粉砕物Ｂ１を装填する
ための装填室３６が形成されている。環状天板３３の中
央部には、予備粉砕物Ｂ１および微粉砕物Ｂ２を出し入
れするための出入口３３ａが設けられ、この出入口３３
ａを介して予備粉砕物Ｂ１を装填室３６内に装填すると
ともに、得られた微粉砕物Ｂ２を取り出すようにしてい
る。

【００５４】かかる環状天板３３には周方向に等ピッチ
で螺設された複数のボルト孔３３ｂが設けられている一
方、上記蓋体３４には、上記各ボルト孔３３ｂに対応し
た貫通孔３４ａが貫設され、蓋体３４を環状のパッキン
部材３７を介して環状天板３３に積層した状態でボルト
Ｂｏを貫通孔３４ａを介してボルト孔３３ｂに螺着し締
結することによって蓋体３４が環状天板３３に固定さ
れ、これによって出入口３３ａが閉止されるようになっ
ている。

【００５５】また、蓋体３４の中心位置には、空気孔３
４ｂが穿設されているとともに、この空気孔３４ｂを囲
むように空気導出管３４ｃが固定されている。空気導出
管３４ｃには開閉バルブ３４ｄが介設され、この開閉バ
ルブ３４ｄを開弁した状態で空気導出管３４ｃの先端開
口を真空ポンプ３９に接続し、真空ポンプ３９を駆動す
ることによって装填室３６内が真空状態になるようにし
ている。所定の真空度が得られると、開閉バルブ３４ｄ
が閉弁され、これによって装填室３６内の真空状態が維
持される。

【００５６】かかる真空操作は、装填室３６内に予備粉
砕物Ｂ１が装填された直後に行われる。その理由は、装
填室３６内に予備粉砕物Ｂ１が装填された状態で冷凍粉
砕装置３０を揺動させることによる粉砕処理を施す場合
に、装填室３６内に空気が存在すると、この空気による
予備粉砕物Ｂ１の浮遊、飛散で粉砕効果が低下するが、
かかる粉砕効率の低下を防止するためと、予備粉砕物Ｂ
１の酸化による木質バイオマスの変質を防止するためで
ある。

【００５７】また、空気導出管３４ｃには着脱自在のカ
バー３４ｅが被せられ、蓋体３４にねじ止めで固定され
るようになっている。かかるカバー３４ｅは、粉砕操作
中の揺動で空気導出管３４ｃが異物と干渉して損傷する
のを防止するためのものである。

【００５８】上記環状ジャケット板３５は、内径が円筒
容器３１の外径よりも大きく寸法設定されている。この
ような環状ジャケット板３５が、円筒容器３１と同心で
底板３２および環状天板３３間に介設され、上下の周縁
部が底板３２および環状天板３３に溶接され、これによ
って環状ジャケット板３５の内周面と円筒容器３１の外
周面との間に冷媒が装填される環状冷媒空間３５ａが形
成されている。

【００５９】そして、環状ジャケット板３５の周面に
は、冷媒を環状冷媒空間３５ａ内に挿入するための冷媒
挿入孔３５ｂが穿設されているとともに、この冷媒挿入
孔３５ｂを取り囲むように冷媒挿入筒３５ｃが溶接で固
定されている。この冷媒挿入筒３５ｃの外周面には雄ね
じが螺設されており、この雄ねじに雌ねじの螺設された
キャップ３５ｄを螺着して締結することにより、環状冷
媒空間３５ａ内が密閉状態になるようにしている。

【００６０】かかるキャップ３５ｄ付きの冷媒挿入筒３
５ｃにもカバー３５ｅがねじ止めで被せられるようにな
っている。このカバー３５ｅの機能は、先の空気導出管
３４ｃ用のカバー３４ｅの機能と同様である。

【００６１】また、環状ジャケット板３５の冷媒挿入筒
３５ｃと反対側の周面には筒状の防爆弁３５ｆが取り付
けられている。この防爆弁３５ｆは、環状冷媒空間３５
ａ内が予め設定された定圧（設定圧力）になるように制
御するためのものであり、環状冷媒空間３５ａ内が設定
圧力を越えると開弁するようになっている。この防爆弁
３５ｆによって環状冷媒空間３５ａ内が常に設定圧力に
なる。従って、環状冷媒空間３５ａ内が異常に高圧にな
って爆発するのが防止される。この防爆弁３５ｆにもカ
バー３５ｇが被せられている。

【００６２】そして、本実施形態においては、冷媒とし
てドライアイスＤが採用されている。このドライアイス
Ｄの所定量が開放された冷媒挿入筒３５ｃから環状冷媒
空間３５ａ内に装填された後に冷媒挿入筒３５ｃにカバ
ー３５ｅが螺着締結され、これによって装填室３６内に
装填された予備粉砕物Ｂ１が略−８０℃にまで冷却され
て凍結されるようになっている。

【００６３】このような冷凍粉砕装置３０の装填室３６
内には、予備粉砕物Ｂ１とともに直径が略８０ｍｍの鋼
塊Ｓが装填され、冷凍粉砕装置３０が揺すられることに
よる予備粉砕物Ｂ１および鋼塊Ｓの揺動で、予備粉砕物
Ｂ１が鋼塊Ｓの表面および装填室３６の内壁面に干渉
し、これによって凍結状態の予備粉砕物Ｂ１が微粉砕さ
れるようになっている。

【００６４】そして、本実施形態においては、上記のよ
うな冷凍粉砕装置３０が揺動テーブル３８（図２）上に
載置され、この揺動テーブル３８の駆動で揺すられるよ
うになっている。

【００６５】上記揺動テーブル３８は、平面視で正方形
状を呈した基台３８ａと、この基台３８ａに４つのコイ
ルばね３８ｂを介して支持された揺動板３８ｃとからな
っている。基台３８ａには図略の駆動装置が内装されて
いるとともに、この駆動装置と揺動板３８ｃとの間には
図略の揺動アームが介設され、駆動装置の駆動による揺
動アームの上下動しながら円運動する揺動動作で揺動板
３８ｃが前後左右および上下に揺動するようになってい
る。

【００６６】従って、かかる揺動テーブル３８の揺動板
３８ｃ上に冷凍粉砕装置３０を載置した状態で駆動装置
を駆動させることにより、冷凍粉砕装置３０は揺動板３
８ｃとともに前後左右および上下に揺動し、これによっ
て冷凍粉砕装置３０の装填室３６に装填されている予備
粉砕物Ｂ１が微粉砕されることになる。

【００６７】図４は、加水分解装置５０の一実施形態を
示す側面視の断面図である。また、図５は、加水分解装
置５０に使用される金型の一実施形態を示す分解斜視図
である。まず、図４に示すように、加水分解装置５０
は、内部に装填された混練機４０からの混練物Ｂ３に加
水分解処理を施す金型５１と、この金型５１内に導入さ
れた混練物Ｂ３に圧力を加える加圧装置５５と、混練機
４０からの混練物Ｂ３を金型５１内に送り込む混練物供
給ポンプ５６と、金型５１を介して金型５１内の混練物
Ｂ３に電力を供給する電源装置５７と、金型５１内に生
成した加水分解物Ｂ５を取り出すために後述する外型５
２を昇降させる外型昇降装置５８とを備えて構成されて
いる。

【００６８】上記金型５１は、円筒状の外型５２と、こ
の外型５２の下部に内嵌される円柱状の下型５３と、同
上部に摺接状態で嵌め込まれる円柱状の上型５４とから
なっている。上記下型５３は、フロアＦに敷設された鉄
筋コンクリート製の基礎５０ａの中央部の穴に下端部が
嵌め込まれ、かかる下型５３の基礎５０ａから外部に突
出している部分に外型５２が摺接状態で外嵌されるとと
もに、この外型５２に上型５４が上部から摺接状態で嵌
挿されることによって金型５１が基礎５０ａに据え付け
られ状態になっている。

【００６９】そして、外型５２の内周面と、下型５３の
上面と、上型５４の下面とに囲繞された空間によって、
混練物Ｂ３を装填して加水分解処理を施すための処理室
５１０が形成されている。

【００７０】上記外型５２は、金属製の外型本体５２ａ
と、この外型本体５２ａの内周面に耐食性を有する非導
電性材料がコーティングされることによって形成したコ
ーティング層５２ｂとからなっている。本実施形態にお
いては、上記外型本体５２ａは、ステンレススチールや
インコネル（ニッケル合金）等の耐酸性に優れ、かつ、
強靭な金属が採用されているとともに、上記コーティン
グ層５２ｂは、強靭な合成樹脂材料であるポリテトラフ
ルオロエチレンやシリコン（珪素樹脂）等が採用されて
いる。

【００７１】また、外型本体５２ａの外周面には、その
略中央位置に全周に亘って径方向の外方に向けて突設さ
れたフランジ５２ｃが設けられている。このフランジ５
２ｃは、外型昇降装置５８によって外型５２を昇降させ
るときの被支持体として使用されるものである。

【００７２】また、外型５２には、フランジ５２ｃより
若干下方位置に混練物導入孔５２ｄが穿設されていると
ともに、この混練物導入孔５２ｄの点対称位置には空気
抜き孔５２ｅが穿設されている。混練物導入孔５２ｄ
は、混練物Ｂ３を処理室５１０内に導入するためのもの
であり、空気抜き孔５２ｅは、処理室５１０内に混練物
Ｂ３が導入されたときに処理室５１０内に予め存在して
いた空気を抜き出すためのものである。

【００７３】上記下型５３には、その上面の中央位置と
周面との間で連通した製品導出孔５３ａが設けられてい
る。この下型５３は、処理室５１０内に生成した製品と
しての加水分解物Ｂ５を系外に導出するためのものであ
り、外型５２が下降位置に位置設定された状態ではその
内周面が製品導出孔５３ａの出口を塞いで処理室５１０
内の加水分解物Ｂ５の導出が阻止される一方、外型昇降
装置５８の駆動で外型５２が上昇位置に位置設定された
状態では製品導出孔５３ａは開通し、これによって処理
室５１０内の加水分解物Ｂ５が製品導出孔５３ａを通っ
て系外に導出されるようになっている。

【００７４】また、下型５３には、図５に示すように、
上半分の位置に周面が環状に凹設されることによって形
成した二条の環状溝５３ｂが設けられている。これらの
環状溝５３ｂは、弾力性を備えた材料からなるＯリング
５１ａを嵌め込むためのものである。本実施形態におい
ては、Ｏリング５１ａは強靭な合成樹脂材料であるポリ
テトラフルオロエチレンやシリコンさらにはカーボン等
によって形成されている。かかるＯリング５１ａは、内
径が環状溝５３ｂの溝底の径と略同一に寸法設定されて
いるとともに、外径が下型５３の径より僅かに大きく寸
法設定され、これによって外型５２が下型５３に外嵌さ
れた状態で、図４に示すように、圧縮弾性変形したＯリ
ング５１ａの外周面が、外型５２の内周面に押圧状態で
摺接るようになっている。

【００７５】上記上型５４は、摺接状態で上下動可能に
上方から外型５２に嵌挿されるように径寸法が設定され
ている。かかる上型５４は、上部の上型本体５４ａと、
この上型本体５４ａの下面から同心で下方に向けて延設
された、径寸法が上型本体５４ａのそれより若干小さい
括れ部５４ｂと、下面が混練物Ｂ３に直接当接して混練
物Ｂ３を押圧する押圧円盤５４ｃとからなっている。

【００７６】上記上型本体５４ａには、図５に示すよう
に、上記環状溝５３ｂと同様の上下二本の環状溝５４ｄ
が凹設されている。これらの環状溝５４ｄには、上記同
様のＯリング５１ａが嵌め込まれる。かかるＯリング５
１ａは、内径が環状溝５４ｄの溝底の径と略同一に寸法
設定されているとともに、外径が上型本体５４ａの径よ
り僅かに大きく寸法設定され、これによって上型５４が
外型５２に嵌挿された状態で、図４に示すように、圧縮
弾性変形したＯリング５１ａの外周面が、外型５２の内
周面に押圧状態で摺接し、上記下型５３のＯリング５１
ａとの協働によって処理室５１０の気密性が確実に確保
され、内容物の隙間流出が防止される。

【００７７】上記加圧装置５５は、金型５１を跨ぐよう
にフロアＦ上に立設された門形支持フレーム５０ｂの頂
部に縦置きで固定された加圧シリンダ５５ａと、この加
圧シリンダ５５ａから門形支持フレーム５０ｂの頂部を
貫通して垂下されたピストンロッド５５ｂとを備えて構
成されている。

【００７８】上記ピストンロッド５５ｂの下端部は、同
心で上型５４の上面に固定されている。従って、加圧装
置５５の駆動によるピストンロッド５５ｂの加圧シリン
ダ５５ａからの出没動作によって上型５４は外型５２内
で昇降し、下降したときには処理室５１０内の混練物Ｂ
３を押圧して混練物Ｂ３に所定の圧力を付与するように
なっている。本実施形態においては、混練物Ｂ３に５０
〜３０００ｋｇ／ｃｍ ²の圧力を付与するようにしてい
る。

【００７９】また、本実施形態においては、上型５４が
最上昇位置に位置した状態では、押圧円盤５４ｃの下端
縁部が外型５２の混練物導入孔５２ｄより僅かに上方に
位置するように設定されている。こうすることによっ
て、処理室５１０が必要最小限の容量になって処理室５
１０に供給された混練物Ｂ３の空気との接触を最小限に
抑えることが可能になり、空気が存在することによる混
練物Ｂ３の酸化が抑制され、加水分解物Ｂ５の収率が向
上する。

【００８０】上記電源装置５７は、商用電源５７ａから
受電した交流電力を所定の周波数の高圧電力に変換した
上で、この高圧電流を下型５３および上型５４に供給す
るためのものである。本実施形態においては、電源装置
５７によって商用電源５７ａからの交流電力が周波数略
５００Ｈｚでピーク電流値が８００〜１０００Ａのパル
ス電流に変換するようにしている。かかる電源装置５７
としては、特許第３１３２５６０号公報に記載されたも
のを好適品として挙げることができる。

【００８１】そして、電源装置５７から引き出された第
一リード線５７ｂが上型５４に接続されているととも
に、同第二リード線５７ｃが下型５３に接続されてい
る。従って、混練物Ｂ３が処理室５１０内に装填され、
かつ、上型５４の下降により所定の圧力で押圧された状
態で、電源装置５７に内装されている図略のスイッチ装
置をオン操作することにより、上型５４の押圧円盤５４
ｃの下面と下型５３の上面との間で混練物Ｂ３を通して
電流が流れるため、混練物Ｂ３にはジュール熱が発生
し、これによって混練物Ｂ３は内部から加熱されること
になる。この場合における適切な圧力調整および温度調
整は図略の所定の制御装置による制御によって実行され
る。

【００８２】そして、所定の圧力の付与された混練物Ｂ
３が処理室５１０内で加熱されることにより、圧力およ
び温度がアルコール水ＡＬの超臨界状態の範囲内に移行
すると、アルコール水ＡＬは気体と液体との中間的な挙
動を示して極めて活性に富んだ状態になるため、これに
よって混練物Ｂ３中に含まれた木質バイオマスの三つの
主な構成成分であるセルロース、ヘミセルロースおよび
リグニンの内の特にセルロースおよびヘミセルロースが
加水分解され、これによってグルコース糖などの単糖類
が得られることになる。

【００８３】上記外型昇降装置５８は、処理室５１０内
に得られた加水分解物Ｂ５を抜き出すときに駆動される
ものであり、基礎５０ａに立設された所定基数の昇降シ
リンダ５８ａと、この昇降シリンダ５８ａの頂部から出
没するピストンロッド５８ｂとからなっている。かかる
外型昇降装置５８は、ピストンロッド５８ｂの上端部が
外型５２のフランジ５２ｃの下面に当接するように設置
位置がレイアウト設定されている。

【００８４】従って、処理室５１０内に加水分解物Ｂ５
が生成した状態で外型昇降装置５８の駆動によってピス
トンロッド５８ｂを突出させることにより、フランジ５
２ｃを介した外型５２の上昇で今まで閉止されていた製
品導出孔５３ａの下流端開口が開放され、処理室５１０
内の加水分解物Ｂ５は、この開放された製品導出孔５３
ａから外部に導出されることになる。

【００８５】以下、図６を基に必要に応じて図１〜図５
を参照しながら加水分解装置５０の作用について説明す
る。図６は、加水分解装置５０の作用を説明するための
説明図であり、（イ）は、加水分解装置５０の処理室５
１０内に混練物Ｂ３が導入されつつある状態、（ロ）
は、処理室５１０内に導入された混練物Ｂ３が上型５４
の下降で加圧された状態、（ハ）は、外型昇降装置５８
の駆動で外型５２が上昇された状態、（ニ）は、上型５
４の下降で処理室５１０内の加水分解物Ｂ５が系外に導
出されつつある状態をそれぞれ示している。

【００８６】まず、図６の（イ）に示すように、上型５
４が最上方位置に位置設定された状態で、混練物供給ポ
ンプ５６を駆動することにより混練槽４１内の混練物Ｂ
３を混練物導入孔５２ｄを介して加水分解装置５０の処
理室５１０内に導入する。こうすることによって処理室
５１０内の空気は混練物Ｂ３と置換されて空気抜き孔５
２ｅから排出される一方、処理室５１０内には混練物Ｂ
３が順次装填されていく。

【００８７】ついで、処理室５１０内が混練物Ｂ３によ
って満量（混練物Ｂ３が混練物導入孔５２ｄのレベルを
越えた量）になったことを確認した後、加圧装置５５の
駆動でピストンロッド５５ｂを加圧シリンダ５５ａから
突出させて上型５４を降下させる。こうすることによっ
て上型５４の下面と混練物Ｂ３の液面との間に存在した
空気が空気抜き孔５２ｅを通って外部に排出されるた
め、上型５４が下降した状態では、その下面と混練物Ｂ
３の液面との間に空気層が存在しないで上型５４の下面
が混練物Ｂ３の液面に直接当接した状態になっている。
従って、以後の加水分解処理において、混練物Ｂ３が空
気と接触することにより空気中の酸素に酸化されて加水
分解処理に悪影響を及ぼすような不都合は回避される。

【００８８】そして、引き続き加圧装置５５の駆動を継
続して上型５４で混練物Ｂ３を予め設定された押圧力で
押圧することにより、図６の（ロ）に示すように、混練
物Ｂ３は、僅かではあるが減容して超臨界状態になり得
る圧力が加えられる。

【００８９】この状態で、電源装置５７からの高圧パル
ス電圧を下型５３および上型５４に印加する。こうする
ことによって下型５３および上型５４間には処理室５１
０内の混練物Ｂ３を通して電流が流通し、電流が混練物
Ｂ３内を流れることによるジュール熱の発生で混練物Ｂ
３は内部加熱される。

【００９０】そして、上記内部加熱で混練物Ｂ３が所定
の温度を越え、これによって温度および圧力の双方が所
定の範囲を越えることにより処理室５１０内のアルコー
ル水ＡＬは活性化が進行した超臨界状態になり、この超
臨界状態を所定時間継続させることにより、混練物Ｂ３
中の木質バイオマスが加水分解してグルコース糖などの
単糖類になる。

【００９１】ついで、処理室５１０内での充分な加水分
解反応の進行したことが確認された後、電源装置５７か
らの電力供給を停止し、引き続き外型昇降装置５８の駆
動でピストンロッド５８ｂを突出させる。こうすること
によって外型５２はフランジ５２ｃを介して上方に向け
て移動し、図６の（ハ）に示すように、製品導出孔５３
ａが外部に向かって開放された状態になる。

【００９２】しかし、図６の（ハ）に示す状態では、外
型５２が上昇することによって混練物導入孔５２ｄおよ
び空気抜き孔５２ｅの双方が処理室５１０の位置から上
方に移動してしまい、処理室５１０内の加水分解物Ｂ５
が製品導出孔５３ａを通って外部に排出され得ない状態
になっている。

【００９３】そこで、図６の（ニ）に示すように、加圧
装置５５の駆動で上型５４が下降させられる。こうする
ことによって処理室５１０内の加水分解物Ｂ５が上型５
４に押圧されて製品導出孔５３ａを通って系外に排出さ
れることになる。そして、処理室５１０内の加水分解物
Ｂ５が外部に排出された後、外型５２が下降されるとと
もに上型５４が上昇されて図６の（イ）に示す状態に戻
される。

【００９４】このような図６の（イ）〜（ニ）に示す一
連の操作を繰り返すことにより、混練槽４１に貯留され
ている木質バイオマスの微粉砕物Ｂ２とアルコール水Ａ
Ｌとの混練物Ｂ３は、順次加水分解されて加水分解物Ｂ
５になる。

【００９５】以上詳述したように、本実施形態の加水分
解物Ｂ５の製造方法は、木質バイオマスＢを予備粉砕し
て予備粉砕物Ｂ１にする予備粉砕工程Ｐ１と、この予備
粉砕工程Ｐ１で得られた予備粉砕物Ｂ１を冷凍状態で微
粉砕して微粉砕物Ｂ２にする冷凍粉砕工程Ｐ２と、この
冷凍粉砕工程Ｐ２で得られた微粉砕物Ｂ２とアルコール
水ＡＬとを混合・混練して混練物Ｂ３にする混練工程Ｐ
３と、この混練工程Ｐ３で得られた混練物Ｂ３を金型５
１の処理室５１０に型込めする型込め工程Ｐ４と、型込
めされた圧縮物Ｂ４に対して圧縮物Ｂ４中のアルコール
水ＡＬが超臨界状態になる圧力および温度を付与して加
水分解を起させる加水分解工程Ｐ５とからなるものであ
り、本実施形態の加水分解物Ｂ５の製造装置１０は、冷
凍粉砕工程Ｐ２で使用される予備粉砕機２０と、冷凍粉
砕工程Ｐ２で使用される冷凍粉砕装置３０と、混練工程
Ｐ３で使用される混練機４０と、型込め工程Ｐ４および
加水分解工程Ｐ５で使用される加水分解装置５０とを備
えてなるものである。

【００９６】従って、かかる加水分解工程Ｐ５の製造方
法および製造装置１０によれば、木質バイオマスＢの原
料は、予備粉砕工程Ｐ１で予備粉砕機２０により一旦予
備粉砕物Ｂ１にされた後に冷凍粉砕工程Ｐ２で冷凍粉砕
装置３０により粉砕されて微粉砕物Ｂ２になることによ
って表面積が大きくなり、液体との接触面積が大きくな
って加水分解処理が効率的に行われる。そして、かかる
冷凍粉砕工程Ｐ２で得られた微粉砕物Ｂ２は、混練工程
Ｐ３で混練機４０によりアルコール水ＡＬと混練される
ことにより、微粉状の木質バイオマスは、アルコール水
ＡＬの作用を極めて受け易い状態の混練物Ｂ３になる。

【００９７】このような混練物Ｂ３は、型込め工程Ｐ４
で加水分解装置５０の金型５１の処理室５１０に装填さ
れた後、加水分解工程Ｐ５において、加圧装置５５の駆
動で上型５４の下降により加圧されるとともに、電源装
置５７から供給されるパルス電流によるジュール発熱で
圧縮物Ｂ４中のアルコール水ＡＬが超臨界状態になるた
め、混練物Ｂ３中の木質バイオマスＢの構成成分である
セルロースやヘミセルロース等は、極めて反応性に富む
超臨界状態のアルコール水ＡＬの作用を受けて加水分解
し、グルコース糖のような単糖類になる。

【００９８】そして、木質バイオマスＢの粉砕処理を、
木質バイオマスＢを所定の粒度に予備粉砕する予備粉砕
工程Ｐ１と、この予備粉砕工程Ｐ１で得られた予備粉砕
物Ｂ１をさらに粉砕して微粉砕物Ｂ２にする冷凍粉砕工
程Ｐ２とによって二段階で行うようにしているため、冷
凍粉砕工程Ｐ２において粒度の揃った予備粉砕物Ｂ１を
対象として冷凍粉砕工程Ｐ２において微粉砕処理を行う
ことが可能になり、粒度が不揃いの木質バイオマスＢを
直接微粉砕する場合に比較し粉砕効率を向上させること
ができる。

【００９９】また、超臨界状態になり得る溶媒としてア
ルコール水ＡＬを使用しているが、アルコール水ＡＬは
加水分解に必須の液体である他、水およびアルコールの
双方は超臨界状態になり易い性質を有しているため、ア
ルコール水ＡＬを木質バイオマスＢの加水分解用の溶媒
として好適に使用することができる。

【０１００】また、加水分解工程Ｐ５においては、下型
５３および上型５４を介して、外型５２の処理室５１０
内の混練物Ｂ３に電源装置５７からの電流を通電し、こ
れによるジュール熱で混練物Ｂ３を内部加熱するように
構成しているため、従来の超臨界特性発生装置のような
外部から混練物Ｂ３を加熱する加熱方式に比べて加熱処
理が容易に行い得るようになるとともに、混練物Ｂ３に
対する加熱処理のための設備コストおよび運転コストの
低減化に寄与することができる。

【０１０１】本発明は、上記の実施形態に限定されるも
のではなく、以下の内容をも包含するものである。

【０１０２】（１）上記の実施形態においては、微粉砕
物Ｂ２に添加する超臨界状態になり易い溶媒としてアル
コール水ＡＬが使用されているが、本発明は、超臨界状
態になり易い溶媒がアルコール水ＡＬであることに限定
されるものではなく、水のみであってもよいし、アルコ
ールのみであってもよい。また、アルコールとしては、
メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール等
を好適に使用することができる。

【０１０３】（２）上記の実施形態においては、冷凍粉
砕工程Ｐ２において冷凍粉砕装置３０を用いて予備粉砕
物Ｂ１を冷凍処理した状態で微粉砕するようにしている
が、本発明は、予備粉砕物Ｂ１の微粉砕に際し、冷凍粉
砕装置３０を用いることに限定されるものではなく、通
常の微粉砕装置を採用してもよい。

【０１０４】（３）上記の実施形態においては、混練機
４０として混練槽４１と、この混練槽４１内に装填され
た微粉砕物Ｂ２およびアルコール水ＡＬを攪拌・混練す
る混練羽根４２とを備えたものを採用しているが、かか
る混練機４０に代えて、筒体の中に同心でスクリュード
ライバーが内装された、いわゆる単軸式の捏和機を採用
してもよい。

【０１０５】（４）上記の実施形態においては、下型５
３および上型５４に対して外型５２の絶縁性を確保する
ために、外型本体５２ａの内周面に非導電性材料からな
るコーティング層５２ｂが積層されているが、こうする
代わりに外型５２そのものをセラミック材料で形成して
もよい。

【０１０６】（５）上記の実施形態においては、冷凍粉
砕装置３０の環状冷媒空間３５ａに冷媒としてドライア
イスＤが装填されているが、本発明は冷媒がドライアイ
スＤであることに限定されるものではなく、液体酸素、
液体窒素あるいはこれらの混合物である液体空気を冷媒
として採用してもよい。

【０１０７】（６）上記の実施形態においては、加溶媒
分解として加水分解が採用されているが、本発明は、加
溶媒分解が加水分解であることに限定されるものではな
く、加アルコール分解であってもよいし、加フェノール
分解であってもよく、さらにその他の溶媒を用いた加溶
媒分解であってもよい。

【０１０８】（７）上記の実施形態においては、外型本
体５２ａの内周面に非導電性材料からなるコーティング
層５２ｂを積層して下型５３と上型５４との間を絶縁状
態にし、下型５３および上型５４に電源装置５７からの
電力を供給することによって外型５２による短絡を防い
だ上で処理室５１０内の混練物Ｂ３に電流を供給するよ
うにしているが、こうする代わりに外型本体５２ａの内
周面にコーティング層５２ｂを設けないで積極的に外型
５２にパルス電流を流通させるようにし、これによる外
型５２のジュール発熱およびパルス電流による放電エネ
ルギーで外型５２を加熱するようにしてもよい。この場
合、外型５２には、ステンレススチールやインコネル等
の導電性を備えた強靭な材料を採用することが好まし
い。

【０１０９】（８）上記の実施形態において、混練工程
Ｐ３で木質バイオマスの微粉砕物Ｂ２に微粉状の金属成
分を混入して混練物Ｂ３の導電性をさらに高めるように
してもよい。こうすることによって加水分解工程Ｐ５に
おける木質バイオマスに対する導電性がより良好にな
り、超臨界特性の発現条件を容易に向上させることがで
きる。

【０１１０】

【発明の効果】請求項１および５記載の発明によれば、
木質バイオマスの原料は、粉砕工程（粉砕装置）で粉砕
されて微粉状原料になることによって表面積が大きくな
るため、溶媒との接触面積が大きくなって加水分解処理
を効率的に行うことができる。かかる粉砕工程（粉砕装
置）で得られた微粉状原料は、混練工程で超臨界状態に
なり得る溶媒と混練されることにより、溶媒が超臨界状
態になることによりその作用を受け易い状態にすること
ができる。このような混練物が、加水分解工程におい
て、溶媒が超臨界状態に設定されるため、混練物中の木
質バイオマスの構成成分であるセルロースやヘミセルロ
ース等が溶媒の作用を受けて加水分解し、グルコース糖
のような単糖類を得ることができる。

【０１１１】このように、木質バイオマスを一旦微粉砕
処理して微粉状原料とし、この微粉状原料と超臨界状態
になり得る溶媒とを混練して混練物をつくり、この混練
物を、溶媒が超臨界状態になる環境に置くことにより、
溶媒の活性化によって木質バイオマスを容易に加水分解
することができる。

【０１１２】請求項２および６記載の発明によれば、木
質バイオマスを一旦予備粉砕工程（予備粉砕装置）で所
定の粒度に粉砕した後、この工程で得られた予備粉砕物
をさらに微粉砕工程で微粉砕する二段階処理が採用され
ているため、粒度の揃った予備粉砕物を対象として微粉
砕処理を行うことが可能になり、粒度が不揃いの木質バ
イオマスを直接微粉砕する場合に比較し粉砕効率を向上
させることができる。

【０１１３】請求項３および７記載の発明によれば、水
およびアルコールは、加水分解に必須の溶媒である他、
超臨界状態になり易い性質を有しているため、これらの
いずれか、あるいは混合物は、木質バイオマスの加水分
解用の溶媒として好適に使用することができる。

【０１１４】請求項４および８記載の発明によれば、混
練物に通電するという簡単な操作によってジュール熱に
よる内部加熱で混練物中の溶媒が超臨界状態になる温度
を得ることができるため、従来の外部から混練物を加熱
する加熱方式に比べて加熱処理が容易に行い得るように
なるとともに、設備コストおよび運転コストの低減化に
寄与することができる。

【０１１５】請求項９記載の発明によれば、粉砕物装填
容器の中に密封状態で予備粉砕物および粉砕処理用粒状
物を装填するとともに、ジャケット部材の冷媒収容空間
に所定の冷媒を装填することにより、この冷媒の冷熱が
粉砕物装填容器内の予備粉砕物に伝熱し、これによって
予備粉砕物を低温で脆弱化することができる。従って、
この状態で粉砕物装填容器を振動させたり揺動させるこ
とにより、内部の予備粉砕物は、硬質物や容器の内壁面
との衝突によって破砕されて容易に微粉状のものにする
ことができる。

【０１１６】そして、微粉砕装置には、可動部分が存在
せず、しかも被粉砕物の低温脆弱化を利用するものであ
るため、従来の可動部分が存在する微粉砕装置に比べて
その分設備コストを低減させた上で、充分な粉砕性能を
得ることができる。

【０１１７】請求項１０記載の発明によれば、外型の中
に混練物を装填した状態で加圧手段の駆動により上型を
加圧することにより、外型内の混練物を上型を介して加
圧することができる。そして、この加圧状態で電源装置
からの電圧を上型および下型に印加することにより、外
型は上型および下型に対して絶縁状態になるように構成
されているため印加された電圧は外型によって短絡する
ことはなく、結局上型および下型間で混練物を通って電
流が流れることになり、この電流によってジュール熱が
生じ、このジュール熱で混練物を内部加熱することがで
きる。

【０１１８】このように、上型および下型に対して絶縁
状態になるように外型を構成することによって、簡単な
構造で加圧状態の混練物に対して電流を供給することが
可能になり、設備コストの低減化に貢献することができ
る。

【０１１９】そして、上型および下型に対して絶縁状態
になるように外型を構成するためには、外型の内周面に
絶縁材料をコーティングしてもよいし（請求項１１）、
外型をセラミック材料によって形成してもよい（請求項
１２）。こうすることによって外型の上型および下型に
対する耐食性および絶縁性を容易に確保することができ
る。

【０１２０】請求項１３記載の発明によれば、外型は、
電流が供給されることにより発熱する材料によって形成
されているため、電流が供給されることによる外型の発
熱によって外型内に装填されている混練物を加熱するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る木質バイオマスを原料にして加水
分解物を製造する方法の一実施形態を示す工程図であ
る。

【図２】冷凍粉砕装置の一実施形態を示す一部切欠き斜
視図である。

【図３】図２に示す冷凍粉砕装置の断面図であり、
（イ）は、予備粉砕物を装填するために蓋体が開けられ
た状態、（ロ）は、予備粉砕物が装填された後に蓋体が
閉じられた状態をそれぞれ示している。

【図４】加水分解装置の一実施形態を示す側面視の断面
図である。

【図５】加水分解装置に使用される金型の一実施形態を
示す分解斜視図である。

【図６】加水分解装置の作用を説明するための説明図で
あり、（イ）は、加水分解装置の処理室内に混練物Ｂ３
が導入されつつある状態、（ロ）は、処理室内に導入さ
れた混練物が上型の下降で加圧された状態、（ハ）は、
外型昇降装置の駆動で外型が上昇された状態、（ニ）
は、上型の下降で処理室内の加水分解物が系外に導出さ
れつつある状態をそれぞれ示している。

【符号の説明】

ＡＬ アルコール水 Ｂｏ ボルト Ｆ フロア Ｐ１ 予備粉砕工程 Ｐ２ 冷凍粉砕工程（微粉砕工程） Ｐ３ 混練工程 Ｐ５ 加水分解工程（加溶媒分解工程） Ｐ４ 型込め工程 Ｂ 木質バイオマス Ｂ１ 予備粉砕物 Ｂ２ 微粉砕物 Ｂ３ 混練物 Ｂ４ 圧縮物 Ｂ５ 加水分解物 Ｓ 鋼塊 １０ 製造装置 ２０ 予備粉砕機 ２１ ローラ ２２ 反発板 ３０ 冷凍粉砕装置（微粉砕装置） ３１ 円筒容器 ３２ 底板 ３３ 環状天板 ３３ａ 出入口 ３３ｂ ボルト孔 ３４ 蓋体 ３４ａ 貫通孔 ３４ｂ 空気孔 ３４ｃ 空気導出管 ３４ｄ 開閉バルブ ３５ 環状ジャケット板 ３５ａ 環状冷媒空間 ３５ｂ 冷媒挿入孔 ３５ｃ 冷媒挿入筒 ３５ｄ キャップ ３５ｆ 防爆弁 ３４ｅ，３５ｅ，３５ｇ カバー ３６ 装填室 ３７ パッキン部材 ３８ 揺動テーブル ３８ａ 基台 ３８ｂ コイルばね ３８ｃ 揺動板 ３９ 真空ポンプ ４０ 混練機（混練装置） ４１ 混練槽 ４２ 混練羽根 ４３ 駆動モータ ４４ 導出管 ５０ 加水分解装置 ５０ａ 基礎 ５０ｂ 門形支持フレーム ５１ 金型 ５１ａ Ｏリング ５２ 外型 ５２ａ 外型本体 ５２ｂ コーティング層 ５２ｃ フランジ ５２ｄ 混練物導入孔 ５２ｅ 空気抜き孔 ５３ 下型 ５３ａ 製品導出孔 ５３ｂ 環状溝 ５４ｃ 押圧円盤 ５４ｄ 環状溝 ５４ 上型 ５４ａ 上型本体 ５４ｂ 括れ部 ５４ｃ 押圧円盤 ５５ 加圧装置 ５５ａ 加圧シリンダ ５５ｂ ピストンロッド ５５ 上記加圧装置 ５６ 混練物供給ポンプ ５７ａ 商用電源 ５７ｂ 第一リード線 ５７ 電源装置 ５８ 外型昇降装置 ５８ａ 昇降シリンダ ５８ｂ ピストンロッド ５１０ 処理室

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 木質バイオマスを原料にして加溶媒分解
   物質を製造する製造方法であって、木質バイオマスを微
   粉砕して微粉状原料にする粉砕工程と、微粉状原料と超
   臨界状態になり得る溶媒とを混練して混練物にする混練
   工程と、この混練工程で得られた混練物に対して上記溶
   媒が超臨界状態になる圧力および温度を付与して加溶媒
   分解を起させる加溶媒分解工程とからなることを特徴と
   する木質バイオマスを原料にした分解物質の製造方法。
2. 【請求項２】 上記粉砕工程は、木質バイオマスを所定
   の粒度に予備粉砕する予備粉砕工程と、この予備粉砕工
   程で得られた予備粉砕物をさらに粉砕して微粉状原料に
   する微粉砕工程とからなることを特徴とする請求項１記
   載の木質バイオマスを原料にした分解物質の製造方法。
3. 【請求項３】 上記超臨界状態になり得る溶媒として水
   およびアルコールのいずれか一方または双方の混合物を
   使用することを特徴とする請求項１または２記載の木質
   バイオマスを原料にした分解物質の製造方法。
4. 【請求項４】 上記加溶媒分解工程において、混練物に
   通電することによるジュール熱で混練物を加熱すること
   を特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の木質バ
   イオマスを原料にした分解物質の製造方法。
5. 【請求項５】 木質バイオマスを原料にして加溶媒分解
   物質を製造する製造装置であって、木質バイオマスを微
   粉砕して微粉状原料にする粉砕装置と、微粉状原料と超
   臨界状態になり得る溶媒とを混練して混練物にする混練
   装置と、この混練装置で得られた混練物に対して上記溶
   媒が超臨界状態になる圧力および温度を付与して加溶媒
   分解を起させる加溶媒分解装置とからなることを特徴と
   する木質バイオマスを原料にした分解物質の製造装置。
6. 【請求項６】 上記粉砕装置は、木質バイオマスを所定
   の粒度に予備粉砕する予備粉砕装置と、この予備粉砕装
   置によって得られた予備粉砕物をさらに粉砕して微粉状
   原料にする微粉砕装置とからなることを特徴とする請求
   項５記載の木質バイオマスを原料にした分解物質の製造
   装置。
7. 【請求項７】 上記超臨界状態になり得る溶媒は、水お
   よびアルコールのいずれか一方または双方の混合物であ
   ることを特徴とする請求項５または６記載の木質バイオ
   マスを原料にした分解物質の製造装置。
8. 【請求項８】 上記加溶媒分解装置は、混練物に通電す
   ることによるジュール熱で混練物を加熱し得るように構
   成されていることを特徴とする請求項５乃至７のいずれ
   かに記載の木質バイオマスを原料にした分解物質の製造
   装置。
9. 【請求項９】 上記微粉砕装置は、上記予備粉砕物およ
   び粉砕処理用の硬質物を密閉状態で収容する粉砕物装填
   容器と、この粉砕物装填容器の外面を覆うように付設さ
   れたジャケット部材とを備えて構成され、このジャケッ
   ト部材と粉砕物装填容器との間に密閉状態で冷媒を収容
   する冷媒収容空間が形成されていることを特徴とする請
   求項６記載の木質バイオマスを原料にした分解物質の製
   造装置。
10. 【請求項１０】 上記加溶媒分解装置は、上記混練物が
    装填される筒状の外型と、この外型の底部に内嵌される
    下型と、上記外型に摺接状態で移動可能に嵌挿される上
    型と、上記外型に混練物が装填された状態で上型を加圧
    する加圧手段と、上記上型および下型を介して外型内に
    装填されている混練物に電流を供給する電源装置とを備
    え、上記外型は、上記上型および下型に対して絶縁状態
    になるように構成されていることを特徴とする請求項５
    乃至９のいずれかに記載の木質バイオマスを原料にした
    分解物質の製造装置。
11. 【請求項１１】 上記外型の内周面には、絶縁材料がコ
    ーティングされていることを特徴とする請求項１０記載
    の木質バイオマスを原料にした分解物質の製造装置。
12. 【請求項１２】 上記外型は、セラミック材料によって
    形成されていることを特徴とする請求項１０記載の木質
    バイオマスを原料にした分解物質の製造装置。
13. 【請求項１３】 上記加溶媒分解装置は、上記混練物が
    装填される筒状の外型と、この外型の底部に内嵌される
    下型と、上記外型に摺接状態で移動可能に嵌挿される上
    型と、上記外型に混練物が装填された状態で上型を加圧
    する加圧手段と、上記外型に電流を供給する電源装置と
    を備え、上記外型は、電流が供給されることにより発熱
    する材料によって形成されていることを特徴とする請求
    項５乃至９のいずれかに記載の木質バイオマスを原料に
    した分解物質の製造装置。