JP2007177027A - 固形燃料、その製造方法、および、固形燃料の製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】自然発火を防止することができながら、燃焼効率の高い固形燃料、その製造方法、および、固形燃料の製造装置を提供する。
【解決手段】計量装置３と造粒装置４と成形装置５とを備える製造装置１において、廃プラスチックと廃紙および廃木材とからなる原料を、計量装置３より計量し、造粒装置４により破砕して、原料を乾燥させ、溶融した廃プラスチックを核とする小粒子からなる固形燃料を造粒し、これを、成形装置５において、細孔が形成された略円柱形状の固形燃料を成形する。
【選択図】図１

Description

本発明は、固形燃料、その製造方法、および、固形燃料の製造装置に関する。

従来より、サーマルリサイクルの一環として、廃紙およびプラスチックを原料とする高カロリーである固形燃料として、ＲＰＦ（Ｒｅｆｕｓｅ Ｐａｐｅｒ ａｎｄ Ｐｌａｓｔｉｃ Ｆｕｅｌ）が用いられている。
このＲＰＦの製造において、通常、上記した原料を、一度破砕した後、圧縮成形などにより、円柱形状などの比較的大きな塊状に成形している。また、このようなＲＰＦでは、破砕により生じる熱が、成形後のＲＰＦに残存しやすいため、成形後のＲＰＦを冷却するようにしている。

また、例えば、有機性廃棄物を含む生ごみと、廃プラスチック、廃紙、古布などの可燃性ごみとを混合して破砕し、その後乾燥させ、さらに、ペレタイザーなどにより圧縮成形することにより固形燃料を製造する方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平１１−３１０７８４号公報

しかし、従来から用いられるＲＰＦは、上記した比較的大きな形状に形成されているため、空冷により冷却する場合には、冷却に長時間を要する。また、その冷却が不充分となりやすく、製造されたＲＰＦをコンベアで搬送する場合や、特に、製造されたＲＰＦを積み重ねて保管する場合には、ＲＰＦが蓄熱して、自然発火するなどの不具合がある。
また、ＲＰＦに、直接水をかけることにより冷却（水冷）すれば、効率的に冷却することができる一方で、このような水冷によれば、廃紙を原料として含むＲＰＦが水を吸水するため、その含水率が高くなり、固形燃料としての燃料効率が低下するという不具合がある。

本発明の目的は、自然発火を防止することができながら、燃焼効率の高い固形燃料、その製造方法、および、固形燃料の製造装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、廃プラスチックと廃紙および／または廃木材とを破砕して造粒することにより、固形燃料を製造することを特徴としている。
この固形燃料の製造方法によれば、廃プラスチックと廃紙および／または廃木材とを破砕する。そのため、破砕による剪断熱により、廃プラスチックと廃紙および／または廃木材とが含む水を乾燥させて、固形燃料の含水率を低下させることができる。その結果、燃焼効率の高い固形燃料を得ることができる。

また、破砕に基づく剪断熱により廃プラスチックが溶解して、これら溶解された廃プラスチックが核となって廃紙および／または廃木材が結合して、小粒子を形成するように造粒される。そのため、固形燃料には、複数の小粒子間に生じる隙間により、剪断熱による熱を効率的に発散させて、固形燃料全体の発熱を防止することができる。その結果、水冷せずとも、固形燃料の自然発火を防止することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記固形燃料の含水率が０．２重量％以下となるように、造粒することを特徴としている。
固形燃料の含水率が０．２重量％以下となるように、造粒すれば、固形燃料の燃焼効率を向上させることができる。
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記固形燃料の配合割合は、前記廃紙および前記廃木材の総量が、前記廃プラスチック１００重量部に対して、１００重量部以下であることを特徴としている。

固形燃料の配合割合は、廃紙および廃木材の総量が、廃プラスチック１００重量部に対して、１００重量部以下であれば、確実に造粒することができる。その結果、取扱い性に優れた固形燃料を得ることができる。
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、造粒後の前記固形燃料に細孔が形成されるように、成形することを特徴としている。

造粒後に固形燃料に細孔が形成されるように、成形すれば、固形燃料の見掛比重を低下させることができる。そのため、軽量化され、取扱い性に優れた固形燃料を得ることができる。
また、固形燃料に溜まる熱を、細孔から簡単かつ確実に発散することができる。そのため、簡単かつ確実に固形燃料の自然発火を防止することができる。

さらに、固形燃料の燃焼時には、細孔に空気が導入されるので、固形燃料の燃料効率をより一層向上させることができる。
請求項５に記載の発明は、廃プラスチックと廃紙および／または廃木材とを計量するための計量装置と、前記計量装置により計量された前記廃プラスチックと前記廃紙および／または前記廃木材とを造粒するための造粒装置と、前記造粒装置により造粒された前記廃プラスチックと前記廃紙および／または前記廃木材とを成形するための成形装置とを備えていることを特徴としている。

この固形燃料の製造装置によれば、計量装置により、廃プラスチックと廃紙および／または廃木材とを計量し、その後、造粒装置により、計量された廃プラスチックと廃紙および／または廃木材とを造粒し、その後、成形装置により、造粒された廃プラスチックと廃紙および／または廃木材とを成形する。そのため、冷却装置などの冷却手段を備えることなく、簡易な構成で、固形燃料を製造することができる。その結果、固形燃料の製造装置の小型化を図ることができる。また、廃プラスチックと廃紙および／または廃木材とを、それぞれ計量しているため、安定した発熱量の固形燃料を得ることができる。

請求項６に記載の発明は、廃プラスチックと廃紙および／または廃木材とを破砕して造粒することにより得られることを特徴としている。
この固形燃料は、廃プラスチックと廃紙および／または廃木材とを破砕することにより得られる。そのため、破砕に基づく剪断熱により、固形燃料が含む水を乾燥させて、含水率を低下させることができる。その結果、固形燃料の燃焼効率を向上させることができる。

また、この固形燃料は、破砕に基づく剪断熱により、廃プラスチックが溶解して、溶解された廃プラスチックが核となって廃紙および／または廃木材が結合して、これら小粒子を形成するように造粒されることにより得られる。そのため、複数の小粒子間に生じる隙間により、剪断熱による熱を効率的に発散させて、固形燃料全体の発熱を防止することができる。その結果、水冷せずとも、固形燃料の自然発火を防止することができる。

請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の発明において、含水率が０．２重量％以下であることを特徴としている。
固形燃料の含水率が０．２重量％以下であれば、固形燃料の燃焼効率を向上させることができる。

請求項１に記載の発明によれば、燃焼効率の高い固形燃料を得ることができる。また、水冷せずとも、固形燃料の自然発火を防止することができる。
請求項２に記載の発明によれば、固形燃料の燃焼効率を向上させることができる。
請求項３に記載の発明によれば、取扱い性に優れた固形燃料を得ることができる。
請求項４に記載の発明によれば、軽量化され、取扱い性に優れた固形燃料を得ることができる。また、簡単かつ確実に固形燃料の自然発火を防止することができる。さらに、固形燃料の燃焼時には、細孔に空気が導入されるので、固形燃料の燃料効率をより一層向上させることができる。

請求項５に記載の発明によれば、固形燃料の製造装置の小型化を図ることができる。また、安定した発熱量の固形燃料を得ることができる。
請求項６に記載の発明によれば、固形燃料の燃焼効率を向上させることができる。また、水冷せずとも、固形燃料の自然発火を防止することができる。
請求項７に記載の発明は、固形燃料の燃焼効率を向上させることができる。

図１は、本発明の固形燃料の製造装置の一実施形態としての製造装置を示す概略構成図、図２は、図１に示す製造装置が備える成形装置の概略構成図を示す。なお、図２において、紙面左側を「前側」、紙面右側を「後側」、紙面上側を「上側」、紙面下側を「下側」、紙面手前側を「左側」、紙面奥側を「右側」とする。この製造装置について、図１および図２を参照して、説明する。

図１において、この製造装置１は、粉砕装置２と、計量装置３と、造粒装置４と、成形装置５とを備えている。
粉砕装置２は、廃プラスチックと廃紙および廃木材と（以下、これらを「原料」という場合がある。）を所定の大きさに粉砕するためのものであって、廃プラスチックを粉砕するための第１粉砕機７と、廃紙を粉砕するための第２粉砕機８と、廃木材を粉砕するための第３粉砕機９とを備えている。

粉砕装置２には、第１粉砕機７、第２粉砕機８および第３粉砕機９の上方に、廃プラスチック、廃紙および廃木材を、それぞれ貯蔵して供給するための、第１ホッパ４５、第２ホッパ４６および第３ホッパ４７が設けられている。
第１ホッパ４５には、予め粗砕された廃プラスチック（例えば、廃プラスチックフィルムなどを含む。）が貯蔵されており、この廃プラスチックを第１粉砕機７に供給している。

第２ホッパ４６には、必要に応じて予め粗砕された廃紙が貯蔵されており、この廃紙を第２粉砕機８に供給している。
第３ホッパ４７には、予め粗砕された廃木材が貯蔵されており、この廃木材を第３粉砕機９に供給している。
また、粉砕装置２には、第１粉砕機７、第２粉砕機８および第３粉砕機９の下方に、粉砕装置２により粉砕された廃プラスチック、廃紙および廃木材を、それぞれ篩うための第１スクリーン１０、第２スクリーン１１および第３スクリーン１２が設けられている。

第１スクリーン１０は、例えば、目開き５０ｍｍ以下のスクリーンから形成されており、第１粉砕機７により粉砕された廃プラスチックを篩い、上記目開きより大きい廃プラスチックを除去して、上記目開きより小さい廃プラスチックを計量装置３に供給している。
第２スクリーン１１は、例えば、目開き２０ｍｍ以下のスクリーンから形成されており、第２粉砕機８により粉砕された廃紙を篩い、上記目開きより大きい廃紙を除去して、上記目開きより小さい廃紙を計量装置３に供給している。

第３スクリーン１２は、例えば、目開き２０ｍｍ以下のスクリーンから形成されており、第３粉砕機９により粉砕された廃木材を篩い、上記目開きより大きい廃木材を除去して、上記目開きより小さい廃木材を計量装置３に供給している。
計量装置３は、粉砕装置２に対して原料の搬送方向下流側で、造粒装置４に対して原料の搬送方向上流側に設置されている。計量装置３は、第１計量機１３と、第２計量機１４と、第３計量機１５とを備えている。

第１計量機１３では、後述する原料の配合割合とするために、粉砕装置２の第１粉砕機７により粉砕され、第１スクリーン１０により篩われたた廃プラスチックを計量するとともに、これを造粒装置４に供給している。
第２計量機１４では、後述する原料の配合割合とするために、粉砕装置２の第２粉砕機８により粉砕され、第２スクリーン１１により篩われたた廃紙を計量するとともに、これを造粒装置４に供給している。

第３計量機１５では、後述する原料の配合割合とするために、粉砕装置２の第３粉砕機９により粉砕され、第３スクリーン１２により篩われた廃木材を計量するとともに、これを造粒装置４に供給している。
造粒装置４は、計量装置３により計量され、計量装置３から供給される原料を造粒するためのものであって、モータ１７、タンク１８および回転羽根１９と、これらを支持する支持フレーム１６とを備えている。

モータ１７は、支持フレーム１６上において、回転羽根１９の回転軸２２（後述）に動力を入力している。
タンク１８は、支持フレーム１６上において、モータ１７の側方に設置されており、原料を受け入れるために、上方が開放される有底円筒形状をなし、上部開放口には、その開放口を蓋う上蓋２０と、下部側方には、造粒された固形燃料を排出するための排出部２１とを備えている。また、タンク１８には、その上部側方に温度センサ４９が設けられている。

上蓋２０は、その中央部において、第１計量機１３、第２計量機１４および第３計量機１５に接続されるラインが接続されており、その中央部から間隔を隔てた側部には、原料に含まれている水が蒸発されて発生した蒸気をタンク１８外に開放するための蒸気開放口２５が形成されている。なお、この蒸気開放口２５には、図示しないブロワなどの強制排気手段を併設してもよい。

排出部２１には、排出ライン６が接続されており、この排出ライン６は成形装置５に接続されている。
回転羽根１９は、タンク１８内の底部に設けられており、タンク１８の底壁の中央部を上下方向に貫通する回転軸２２と、回転軸２２の上部において支持される羽根部材２３とを備えている。

回転軸２２は、タンク１８の底壁の下方において、その下部が支持フレーム１６に回転自在に支持されるとともに、その上部がタンク１８内に突出されている。また、回転軸２２は、モータ１７に接続されている。
羽根部材２３は、回転軸２２から径方向に延びる複数（２個）の羽根部４８を備えており、各羽根部４８が、タンク１８内の底部中心から放射状に延びるように配置されている。また、各羽根部４８には、各羽根部４８の径方向全体にわたって、原料を破砕するための破砕刃２４が設けられている。

この回転羽根１９では、モータ１７の動力の入力に基づく回転軸２２の回転とともに、羽根部材２３がタンク内１８において回転される。
そして、この造粒装置４では、計量装置３により計量された原料を上蓋２０から受け入れて、モータ１７に基づく回転羽根１９の破砕刃２４の回転により、これら原料が破砕されて、後述する小粒子状に形成されるように、固形燃料に造粒している。また、原料の破砕に伴う剪断熱により、原料に含まれる水を乾燥させて、その蒸気を蒸気開放口２５からタンク１８外に開放している。なお、上記した蒸気を、併設されたブロワなどの強制排気手段により、タンク１８外に強制的に排気することもできる。次いで、造粒された固形燃料は、タンク１８の排出部２１から排出ライン６に排出される。

成形装置５は、造粒装置４により造粒された固形燃料を所定形状に成形するためのものであって、造粒装置４に対する固形燃料の搬送方向下流側に設置されている。成形装置５は、図２に示すように、供給部２６と、成形部２７と、排出部２８とを備えている。
供給部２６は、造粒装置４により造粒され、排出ライン６から搬送されて落下する固形燃料を受け入れ、これを成形部２７に供給するためのものであり、ｘ−ｙ駆動部２９と受部３０とを備えている。

ｘ−ｙ駆動部２９は、ｘ軸５６にスライド自在に支持されるｘ駆動部材５１と、ｘ駆動部材５１に支持され、第１ｙ軸５７にスライド自在に支持される第１ｙ駆動部材５２と、第１ｙ軸５７の長手方向（ｙ軸方向：前後方向）途中に設けられる回動部材５３とを備えている。また、ｘ−ｙ駆動部２９は、第１ｙ軸５７の前端部が受部３０を支持している。
そして、このｘ−ｙ駆動部２９は、ｘ駆動部材５１のｘ軸方向（左右方向）のスライド、および、第１ｙ駆動部材５２のｙ軸方向（前後方向）のスライドにより、受部３０を、ｘ軸方向およびｙ軸方向に移動可能に支持している。また、回動部材５３が、受部３０を、第１ｙ軸５７の周方向に回動可能に、第１ｙ軸５７を軸心回りに回転させる。

受部３０は、常（原料受け入れ時）には、上部が開口され、下側に向かって断面がやや小さくなる略升形状に形成され、その後壁が、第１ｙ軸５７の前端部と連結されている。
そして、この供給部２６では、排出ライン６から落下される原料を受部３０により受け入れる。次いで、この状態で、ｘ−ｙ駆動部２９の駆動（スライド）により、受部３０が成形部２７においてｘ軸方向およびｙ軸方向で移動され、次いで、回動部材５３の回動により、受部３０が第１ｙ軸５７の周方向に回動されることにより、後述する成形部２７の円筒穴３３に固形燃料を供給している。

成形部２７は、供給部２６から供給される原料を所定の形状に成形するためのものであって、供給部２６の側方に設置されており、型台３１と押圧部３２とを備えている。
型台３１は、成形部２７の下側に配置され、下板４２から形成されている。
下板４２は、金属製であって、平面視略矩形板状に形成されている。この下板４２には、前後方向および左右方向において互いに間隔を隔てて複数配置される円筒穴３３が形成されている。

各円筒穴３３は、下板４２の上面から下方に向かって、略円筒形状に、上下方向途中まで開口するように形成されており、後述する押圧部３２の圧縮部材４４が、円筒穴３３の上部に嵌入可能となるように形成されている。
各円筒穴３３には、その底部から上方に向かって延び、断面略円形状に形成され、互いに間隔を隔てて配置される複数の金属製のピン３４が下板４２と一体的に立設されている。各ピン３４は、円筒穴３３の底部から円筒穴３３の上下方向途中まで延びるように、すなわち、各ピン３４の上端部が下板４２の上面よりやや低くなるように、形成されている。

押圧部３２は、型台３１の上方で、型台３１と間隔を隔てて対向配置されており、駆動部３５と上板４３とを備えている。
駆動部３５は、押圧部３２の上側に配置されており、シリンダ３６およびシャフト３７とシャフト３７に駆動力を入力する図示しない駆動源とを備えている。
シリンダ３６は、駆動部３５の上側に配置されており、その内部にシャフト３７を進退自在に支持している。

シャフト３７は、シリンダ３６の下側に配置され、その上端部がシリンダ３６内に配置され、その下端部が上板４３に接続されている。シャフト３７は、シリンダ３６に対して、上下方向において進退可能に支持されている。
上板４３は、金属製であって、平面視略矩形板状に形成されている。この上板４３は、駆動部３５の下側に配置され、型台３１の下板４２と上下方向において対向配置されている。上板４３は、駆動部３５のシャフト３７の下端部に接続されている。この上板４３には、前後方向および左右方向において互いに間隔を隔てて複数配置される圧縮部材４４が設けられている。

各圧縮部材４４は、上板４３の下面から下方に向かって延びるように立設されている。各圧縮部材４４は、金属製であって、略円柱形状で、各円筒穴３３と対向配置され、その上部に嵌入可能に配置されている。
そして、この成形部２７では、押圧部３２の駆動部３５の駆動源がシリンダ３６のシャフト３７に駆動力を入力して、このシャフト３７の進出に基づく上板４３の降下により、押圧部３２の上板４３の各圧縮部材４４が、型台３１の下板４２の各円筒穴３３に嵌入され、その円筒穴３３に供給されている固形燃料を、押圧して圧縮するようにしている。

排出部２８は、成形部２７において圧縮され成形された固形燃料を、成形装置５外に排出するためのものであって、成形部２７の側方に配置されており、ｙ−ｚ駆動装置３８と吸引ライン４０と吸引ポンプ３９とを備えている。
ｙ−ｚ駆動装置３８は、第２ｙ軸５８にスライド自在に支持される第２ｙ駆動部材５４と、第２ｙ駆動部材５４に支持され、ｚ軸５９にスライド自在に支持されるｚ駆動部材５５とを備えている。また、ｙ−ｚ駆動装置３８は、ｚ軸５９の下端部が吸引ライン４０を一体的に支持している。

そして、ｙ−ｚ駆動装置３８は、第２ｙ駆動部材５４のｙ軸方向（前後方向）のスライド、および、ｚ駆動部材５５のｚ軸方向（上下方向）のスライドにより、吸引ライン４０を、ｙ軸方向およびｚ軸方向に移動可能に支持している。
吸引ライン４０は、平面視略矩形枠状に形成されている。吸引ライン４０は、常（待機状態）には、成形部２７の側方に配置され、成形された固形燃料を取り出す時には、成形部２７の下板４２の上方に配置される。この吸引ライン４０には、成形部２７における複数の円筒穴３３に対応する位置において、分岐されて下方に向かって延設される吸引方向上流側端部に、複数の吸引口４１が接続されている。

各吸引口４１は、吸引ライン４０において分岐される各吸引方向上流側端部に設けられ、略円筒形状に形成されている。
また、吸引ライン４０には、その吸引方向下流側端部に吸引ポンプ３９が接続されている。吸引ポンプ３９は、吸引ライン４０を介して、複数の吸引口４１内の空気を吸引する。

そして、この排出部２８では、ｙ−ｚ駆動装置３８の第２ｙ駆動部材５４の後方へのスライドにより、吸引ライン４０を成形部２７の下板４２の上方に移動させて、吸引ライン４０の複数の吸引口４１を、型台３１の下板４２の複数の円筒穴３３の上方に移動させる。次いで、ｙ−ｚ駆動装置３８のｚ駆動部材５５の下方へのスライドにより、吸引ライン４０を降下させて、各吸引口４１の下端部が、各円筒穴３３の固形燃料の上面に当接し、次いで、吸引ポンプ３９の吸引により、吸引口４１と固形燃料とが密着される。次いで、この状態で、ｙ−ｚ駆動装置３８のｚ駆動部材５５の上方へのスライドにより、吸引ライン４０を上昇させ、次いで、ｙ−ｚ駆動装置３８の第２ｙ駆動部材５４の前方へのスライドにより、成形部２７の側方に向かって移動させることにより、固形燃料と密着されている吸引口４１が、固形燃料を型台３１の下板４２の各円筒穴３３から取り出し、成形装置５外に排出するようにしている。

図３は、本発明の固形燃料の製造方法の一実施形態のフロー図を示す。次に、この製造装置１を用いて固形燃料を製造する方法について、図１〜図３を参照して、説明する。
まず、この方法では、図１および図３に示すように、予め粗砕された廃プラスチック、廃紙および廃木材を用意して、これら原料をそれぞれ第１ホッパ４５、第２ホッパ４６および第３ホッパ４７に貯蔵する。

なお、用意された廃プラスチックは、廃プラスチックフィルムなどの軟質分と、任意的に配合される、上記軟質分以外のポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）、アクリル樹脂、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂（ＡＢＳ）などの硬質分とからなる。これらの配合割合は、軟質分１００重量部に対して、硬質分が、例えば、０〜２５重量部、好ましくは、０〜２０重量部となるように設定する。

次いで、この方法では、貯蔵された原料を粉砕装置２によって所定の大きさに粉砕する。
廃プラスチックは、第１ホッパ４５から供給された廃プラスチックを、粉砕装置２の第１粉砕機７により、その最大長さが、例えば２０〜５０ｍｍの長さとなるように、粉砕する。

廃紙は、第２ホッパ４６から供給された廃紙を、粉砕装置２の第２粉砕機８により、その最大長さが、例えば、２０ｍｍ以下の長さとなるように、粉砕する。
廃木材は、第３ホッパ４７から供給された廃木材を、粉砕装置２の第３粉砕機９により、その最大長さが、例えば１〜２０ｍｍの長さとなるように、粉砕する。
次いで、粉砕された原料を各スクリーンにより篩う。粉砕された廃プラスチック、廃紙および廃木材は、それぞれ第１スクリーン１０、第２スクリーン１１および第３スクリーン１２により分級され、各スクリーンの目開きより大きい原料が取り除かれる。

次いで、この方法では、粉砕装置２によって粉砕され、各スクリーンにより分級された原料を計量装置３によって計量する。
計量装置３では、廃プラスチックを第１計量機１３により、廃紙を第２計量機１４により、廃木材を第３計量機１５により、計量する。
この計量における、原料の配合割合は、計量された廃プラスチック１００重量部に対して、計量された廃紙および廃木材の総量が、例えば、１００重量部以下、好ましくは、５〜２５重量部となるように設定する。廃紙および廃木材の総量が、上記した範囲内であれば、安定した原料の配合割合で破砕することができ、確実に造粒することができる。その結果、取扱い性に優れた固形燃料を得ることができる。

次いで、この方法では、計量された原料を、ラインを通過させて、造粒装置４に供給して、これら原料を破砕して造粒する。
この造粒装置４において、まず、ラインを通過した原料を上蓋２０から受け入れて、原料をタンク１８に供給する。
これと同時に、モータ１７に基づく回転羽根１９の破砕刃２４の回転により、これら原料を、さらに破砕する。この原料の破砕により、原料が剪断されて剪断熱が発生する。この剪断熱により、温度センサ４９が測定するタンク１８内の原料の温度は、例えば、１００℃以上となる。

このような剪断熱より、原料を乾燥する。具体的には、原料は、廃プラスチックと廃紙および廃木材とに含まれる水を蒸発させることにより、乾燥する。この廃プラスチックと廃紙および廃木材とは、これらの総量に対する含水率が、乾燥前に、例えば、３０重量％以上である場合において、上記した剪断熱により、含水率を、乾燥後に、例えば、０．２重量％以下、好ましくは、０．０５〜０．１重量％とすることができる。含水率が上記した範囲内であれば、造粒された固形燃料の燃焼効率を向上させることができる。

また、上記した破砕と同時に、原料は、互いに混合されて分散される。
さらに、上記した剪断熱により、廃プラスチックが溶融される。そして、溶融された廃プラスチックに、破砕され乾燥された廃紙および廃木材が付着して固着することにより、固形燃料を、廃プラスチックを核とする比較的小さな粒（小粒子）として造粒することができる。

このような破砕および造粒によって、小粒子からなる固形燃料を得る。
次いで、造粒された固形燃料を、タンク１８の排出部２１から排出ライン６に排出する。造粒された固形燃料を、排出するタイミングは、温度センサ４９が測定する温度によるが、固形燃料の温度が、例えば、１３０〜１７０℃となったときである。温度が上記した範囲内で固形燃料を排出すれば、成形装置５の成形部２７において、後述する所定の温度で固形燃料を成形することができる。

次いで、この方法では、排出ライン６から排出された固形燃料を、成形装置５に供給して、この固形燃料を小粒子の集合体として成形する。
固形燃料を成形するには、図２に示すように、まず、排出ライン６から搬送される固形燃料を、供給部２６の受部３０により受け入れ、次いで、供給部２６のｘ−ｙ駆動部２９の駆動により、受部３０を型台３１の下板４２の上方に移動させ、次いで、回動部材５３の回動により、受部３０を第１ｙ軸５７の周方向に回動させる。これにより、固形燃料を、成形部２７の型台３１の下板４２の円筒穴３３に供給するように、落下させる。この操作を各円筒穴３３に対応して繰り返す。

次いで、押圧部３２の駆動部３５のシャフト３７の進出により、上板４３を降下させて、押圧部３２の上板４３の各圧縮部材４４を、各円筒穴３３に嵌入して、各円筒穴３３に供給された固形燃料を、押圧して圧縮する。これにより、固形燃料を、円筒穴３３と同一形状、すなわち、上下方向に長い略円柱形状に成形する。また、成形された固形燃料は、もとの小粒子の形状が破壊されず、かつ、その小粒子同士に隙間が生じるように、圧縮成形されている。つまり、上記固形燃料は、小粒子が集合する多孔質状となるように成形されている。

なお、圧縮におけるプレス圧は、例えば、０．４〜１ＭＰａとなるように設定する。上記したプレス圧で圧縮すれば、固形燃料を多孔質状に成形することができる。上記した多孔質状に成形することにより、固形燃料の燃料時において、均一に空気（酸素）を供給することができる。
また、固形燃料の小粒子同士に生じる隙間の体積は、上記圧縮により、圧縮後の体積が、圧縮前の体積に対して、その比率が、例えば、１／３〜１／２となる。上記した隙間の体積の比率となることにより、固形燃料を、それに空気を十分供給できる程度の多孔質状とすることができる。

また、成形装置５の成形部２７において、圧縮時における固形燃料は、造粒装置４から排出される固形燃料の温度にもよるが、その温度が、例えば、１３０〜１７０℃となるように設定する。
その後、押圧部３２の駆動部３５のシャフト３７の退避により、上板４３を上昇させて、固形燃料への圧縮を解除して、上板４３を下板４２から離間させ、上板４３を圧縮前の位置に移動させる。

次いで、この方法では、成形部２７において成形された固形燃料を、成形装置５外に排出する。
まず、排出部２８のｙ−ｚ駆動装置３８の第２ｙ駆動部材５４の後方へのスライドにより、排出部２８の吸引ライン４０を成形部２７の下板４２の上方に移動させて、吸引ライン４０の複数の吸引口４１を、下板４２の複数の円筒穴３３の上方に移動させる。次いで、ｙ−ｚ駆動装置３８のｚ駆動部材５５の下方へのスライドにより、吸引ライン４０を降下させて、各吸引口４１の下端部を、各円筒穴３３において成形された固形燃料の上面に当接させる。次いで、吸引ポンプ３９の吸引により、吸引口４１と固形燃料とを密着させる。次いで、この状態で、ｙ−ｚ駆動装置３８のｚ駆動部材５５の上方へのスライドにより、吸引ライン４０を上昇させた後、ｙ−ｚ駆動装置３８の第２ｙ駆動部材５４の前方へのスライドにより、吸引ライン４０を成形部２７の側方に向かって移動させることにより、固形燃料と密着されている吸引口４１が、固形燃料を、型台３１の下板４２の円筒穴３３から取り出す。その後、吸引ポンプ３９の吸引を解除することにより、固形燃料を一度に成形装置５外に排出する。

これによって、略円柱形状の固形燃料を得ることができる。
この固形燃料には、円筒穴３３に設けられている複数のピン３４により、その下面から上下方向途中（上面のやや下側）まで延び、互いに間隔を隔てた複数の細孔５０が練炭孔状に形成されている。
また、この固形燃料は、具体的には、その直径が、例えば、２５〜５０ｍｍ、長さが、例えば、５０〜１５０ｍｍであり、その細孔５０の直径が、例えば、５〜８ｍｍである。

また、この固形燃料は、その発熱量が、具体的には、約３８５００Ｊ／ｇである。
そして、この固形燃料の製造方法によれば、廃プラスチックと廃紙および廃木材とを破砕する。そのため、破砕により発生する剪断熱により、原料、とりわけ、廃紙および廃木材が含む水を乾燥させて、固形燃料の含水率を低下させることができる。その結果、燃焼効率の高い固形燃料を得ることができる。

また、破砕に基づく剪断熱により廃プラスチックが溶解して、これら溶解された廃プラスチックが核となって廃紙および廃木材が付着して固着し、小粒子を形成するように造粒される。そのため、得られる固形燃料には、複数の小粒子間に生じる隙間に空気を多量に取り入れて、剪断熱による熱を効率的に発散させて、固形燃料全体の発熱を防止することができる。その結果、水冷せずとも、固形燃料の自然発火を防止することができる。さらに、水冷に伴う、含水率の上昇を防止することもできる。

また、この固形燃料の製造方法では、造粒後に固形燃料に細孔５０が形成されるように、成形するので、固形燃料の見掛比重を低下させることができる。そのため、軽量化され、取扱い性に優れた固形燃料を得ることができる。
また、固形燃料に溜まる熱を、細孔５０から簡単かつ確実に発散することができる。そのため、簡単かつ確実に固形燃料の自然発火を防止することができる。

さらに、固形燃料の燃焼時には、細孔５０に空気（酸素）が導入されるので、固形燃料の燃料効率をより一層向上させることができる。
また、この製造装置１によれば、計量装置３により、粉砕装置２で粉砕された廃プラスチックと廃紙および廃木材とを計量し、その後、造粒装置４により、計量された廃プラスチックと廃紙および廃木材とを固形燃料に造粒し、その後、成形装置５により、造粒された固形燃料（廃プラスチックと廃紙および廃木材と）を成形する。そのため、冷却装置などの冷却手段を備えることなく、簡易な構成で、固形燃料を製造することができる。その結果、製造装置１の小型化を図ることができる。また、廃プラスチックと廃紙と廃木材とを、それぞれ計量装置３の第１計量機１３と第２計量機１４と第３計量機１５とにより計量しているため、安定した発熱量の固形燃料を得ることができる。

なお、上記説明において、固形燃料の原料として、廃プラスチックと廃紙および廃木材とを用いたが、これに制限されず、例えば、廃プラスチックと廃紙とを、または、廃プラスチックと廃木材とを、固形燃料の原料として用いることもできる。
また、上記説明において、固形燃料は、成形装置５によって圧縮して成形したが、これに制限されず、例えば、図２および図３に示す破線のように、造粒装置４により造粒された固形燃料を、成形せず、排出ライン６から直接取り出して、そのまま小粒子からなる固形燃料として得ることもできる。

また、上記説明において、固形燃料の形状は、上記略円柱形状に制限されず、例えば、略角柱形状などの略円柱形状以外の形状に成形することもできる。
また、細孔５０は、特に制限されず、例えば、上下方向に貫通する貫通孔として形成することもできる。この場合、貫通孔が形成された固形燃料は、真空ポンプ３９によらず、ｙ−ｚ駆動装置３８とｙ−ｚ駆動装置３８に支持される公知の把持手段とを備える排出部２８によって、円筒穴３３から取り出される。

さらに、細孔５０の数は、上記説明において、各円筒穴３３にある固形燃料について複数形成したが、これに制限されず、各円筒穴３３に１個のピンを設けることによって、固形燃料に細孔５０を１個のみ形成することもできる。

本発明の固形燃料の製造装置の一実施形態としての製造装置を示す概略構成図である。 図１に示す製造装置が備える成形装置の概略構成図を示す。 本発明の固形燃料の製造方法の一実施形態のフロー図を示す。

符号の説明

１ 製造装置
２ 粉砕装置
３ 計量装置
４ 造粒装置
５ 成形装置
５０ 細孔

Claims (7)

1. 廃プラスチックと廃紙および／または廃木材とを破砕して造粒することにより、固形燃料を製造することを特徴とする、固形燃料の製造方法。
2. 前記固形燃料の含水率が０．２重量％以下となるように、造粒することを特徴とする、請求項１に記載の固形燃料の製造方法。
3. 前記固形燃料の配合割合は、前記廃紙および前記廃木材の総量が、前記廃プラスチック１００重量部に対して、１００重量部以下であることを特徴とする、請求項１または２に記載の固形燃料の製造方法。
4. 造粒後の前記固形燃料に細孔が形成されるように、成形することを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の固形燃料の製造方法。
5. 廃プラスチックと廃紙および／または廃木材とを計量するための計量装置と、
   前記計量装置により計量された前記廃プラスチックと前記廃紙および／または前記廃木材とを造粒するための造粒装置と、
   前記造粒装置により造粒された前記廃プラスチックと前記廃紙および／または前記廃木材とを成形するための成形装置と
   を備えていることを特徴とする、固形燃料の製造装置。
6. 廃プラスチックと廃紙および／または廃木材とを破砕して造粒することにより得られることを特徴とする、固形燃料。
7. 含水率が０．２重量％以下であることを特徴とする、請求項６に記載の固形燃料。

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