JP2010172840A - 温度調節機構を付与したペレット造粒機 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、バイオマス原料を圧縮成型してペレットを製造する温度調節機構を付与したペレット造粒機において、ダイス及びその周辺の温度を制御する温度調節機構を付与したペレット造粒機を提供する。
【解決手段】本発明の温度調節機構を付与したペレット造粒機は、バイオマス原料を圧縮成型してペレットを製造する温度調節機構を付与したペレット造粒機において、ペレット成型温度を保つために、ダイス又はダイス保持機構に冷却機構を設けたものであり、前記冷却機構として、ダイスに冷却水循環装置を設けたもの、ダイス入口の成型室に冷却空気を送り込むと同時に余剰空気を廃棄する機構を装備したもの、ダイスのペレット出口面に冷却用空気又は冷却ガスを吹き付ける冷風吹付け装置を設けたものである。
【選択図】図１
【解決手段】本発明の温度調節機構を付与したペレット造粒機は、バイオマス原料を圧縮成型してペレットを製造する温度調節機構を付与したペレット造粒機において、ペレット成型温度を保つために、ダイス又はダイス保持機構に冷却機構を設けたものであり、前記冷却機構として、ダイスに冷却水循環装置を設けたもの、ダイス入口の成型室に冷却空気を送り込むと同時に余剰空気を廃棄する機構を装備したもの、ダイスのペレット出口面に冷却用空気又は冷却ガスを吹き付ける冷風吹付け装置を設けたものである。
【選択図】図１
Description
本発明は、バイオマス原料を圧縮成型してペレットを製造する温度調節機構を付与したペレット造粒機に関する。
従来、木材廃棄物等のバイオマス原料を粉砕・乾燥したもの、又はこれに合成樹脂を混合したもの、を造粒機によって圧縮成形してペレット化する燃料ペレットの製造方法が知られている（特許文献１を参照）。
この公知技術では、造粒機の上流の原料供給部及び下流のペレット排出部にそれぞれ設けたロータリバルブ等により造粒機を気密状態とし、原料供給部側のロータリバルブ等と造粒機との間に水蒸気又は高温の空気を吹き込むことにより、この間の飽和水蒸気圧を０．５〜１０ｋｇ／ｃｍ２（ケージ圧）とした状態において造粒を行う燃料ペレットの製造方法である。
また、蒸煮したバイオマスを５％〜１００％含んだ材料を圧縮成形してペレット化するペレットの製造方法が知られている（特許文献２を参照）。
この公知技術では、粉砕されたチップ状、粉状のバイオマス原料を蒸煮装置に投入し、飽和蒸気にて１８０℃以上の温度にて処理し、水蒸気により細胞壁成分（ホロセルロース、リグニン）が加水分解されヘミセルロース、セルロース、リグニンへの低分子化へ進行させ、蒸煮した材料をペレタイザーにより圧縮成形して切断し、ペレットを製造するものである。
バイオマスペレットの造粒は、材料によって成型の最適温度が異なることが知られている。木質の多くは１２０℃以上に最適温度がある。連続的に材料を投入する場合、ローラーとダイスの摩擦・圧力変形による発熱や材料がダイホールを通過する際の発熱により、成型材料やダイスの温度上昇を発現するが、金属で構成されるダイス他への放熱と材料中の水分に蒸発によりダイス温度は、ほぼ一定範囲漸近する。しかし、最適成型温度が１００℃未満の場合、水分の蒸発潜熱による熱放散が期待できないためダイス温度が上がり続けやがて適正成型温度を越してしまい、成型不良を引き起こす。
ダイホールのＬ／Ｄ（穴径に対する孔長さ）の値を小さくする方法でダイホール通過時の摩擦による発熱は小さくできるが、材料の圧縮変形による発熱は制御できない。また、Ｌ／Ｄはダイスの強度の確保の観点から自ずと限界が有る。
この公知技術では、造粒機の上流の原料供給部及び下流のペレット排出部にそれぞれ設けたロータリバルブ等により造粒機を気密状態とし、原料供給部側のロータリバルブ等と造粒機との間に水蒸気又は高温の空気を吹き込むことにより、この間の飽和水蒸気圧を０．５〜１０ｋｇ／ｃｍ２（ケージ圧）とした状態において造粒を行う燃料ペレットの製造方法である。
また、蒸煮したバイオマスを５％〜１００％含んだ材料を圧縮成形してペレット化するペレットの製造方法が知られている（特許文献２を参照）。
この公知技術では、粉砕されたチップ状、粉状のバイオマス原料を蒸煮装置に投入し、飽和蒸気にて１８０℃以上の温度にて処理し、水蒸気により細胞壁成分（ホロセルロース、リグニン）が加水分解されヘミセルロース、セルロース、リグニンへの低分子化へ進行させ、蒸煮した材料をペレタイザーにより圧縮成形して切断し、ペレットを製造するものである。
バイオマスペレットの造粒は、材料によって成型の最適温度が異なることが知られている。木質の多くは１２０℃以上に最適温度がある。連続的に材料を投入する場合、ローラーとダイスの摩擦・圧力変形による発熱や材料がダイホールを通過する際の発熱により、成型材料やダイスの温度上昇を発現するが、金属で構成されるダイス他への放熱と材料中の水分に蒸発によりダイス温度は、ほぼ一定範囲漸近する。しかし、最適成型温度が１００℃未満の場合、水分の蒸発潜熱による熱放散が期待できないためダイス温度が上がり続けやがて適正成型温度を越してしまい、成型不良を引き起こす。
ダイホールのＬ／Ｄ（穴径に対する孔長さ）の値を小さくする方法でダイホール通過時の摩擦による発熱は小さくできるが、材料の圧縮変形による発熱は制御できない。また、Ｌ／Ｄはダイスの強度の確保の観点から自ずと限界が有る。
本発明は、バイオマス原料を圧縮成型してペレットを製造するペレット造粒機において、ダイス及びその周辺の温度を制御する温度調節機構を付与したペレット造粒機を提供することを目的とする。
本発明の温度調節機構を付与したペレット造粒機は、バイオマス原料を圧縮成型してペレットを製造するペレット造粒機において、ペレット成型温度を保つためにダイスまたはダイス保持機構に冷却機構を設けたものである。
前記冷却機構として、ダイスに冷却水循環装置を設けたものである。
前記冷却機構として、ダイス入口の成型室に冷却空気を送り込むと同時に余剰空気を廃棄する機構を装備したものである。
前記冷却機構として、ダイスのペレット出口面に冷却用空気又は冷却ガスを吹き付けるものである。
前記ペレット成型温度を１００℃以下に維持するものである。
フラットダイ方式の温度調節機構を付与したペレット造粒機のダイスのペレット出口面に冷却用空気を吹き付ける構造を備えたものである。
リングダイ方式の温度調節機構を付与したペレット造粒機のダイスのペレット出口面にペレット及びダイスに冷却用空気を吹き付ける構造を備えたものである。
冷却用空気又は冷却ガスは予め冷却機により冷却し、冷却水に水のほかに不凍液、冷媒を用いて外部に冷凍機を取り付けて冷却効果を増強したものである。
前記冷却機構として、ダイスに冷却水循環装置を設けたものである。
前記冷却機構として、ダイス入口の成型室に冷却空気を送り込むと同時に余剰空気を廃棄する機構を装備したものである。
前記冷却機構として、ダイスのペレット出口面に冷却用空気又は冷却ガスを吹き付けるものである。
前記ペレット成型温度を１００℃以下に維持するものである。
フラットダイ方式の温度調節機構を付与したペレット造粒機のダイスのペレット出口面に冷却用空気を吹き付ける構造を備えたものである。
リングダイ方式の温度調節機構を付与したペレット造粒機のダイスのペレット出口面にペレット及びダイスに冷却用空気を吹き付ける構造を備えたものである。
冷却用空気又は冷却ガスは予め冷却機により冷却し、冷却水に水のほかに不凍液、冷媒を用いて外部に冷凍機を取り付けて冷却効果を増強したものである。
本発明の温度調節機構を付与したペレット造粒機は、ペレット成型温度を保つためにダイス又はダイス保持機構に冷却機構を設けたものであるため、同一ダイスで温度変化した場合に対応できる効果がある。
本発明の温度調節機構を付与したペレット造粒機は、難成型材料を容易に成型できる。
本発明の温度調節機構を付与したペレット造粒機は、難成型材料を容易に成型できる。
本発明の温度調節機構を付与したペレット造粒機の一実施例を添付図面に基づいて、以下に説明する。
図１にフラットダイ方式の温度調節機構を付与したペレット造粒機を示す。図１に示すように機台１に回転電動機２が設置され、該回転電動機２の出力軸の先端に小径スプロケット３が固定され、前記回転電動機１に隣接して回転軸４が垂設され、該回転軸４には大径スプロケット５が固定される。前記スプロケット３，５間には２本のベルト６が掛け渡され、前記回転電動機２の回転が前記回転軸４に減速されて伝達される。
図１にフラットダイ方式の温度調節機構を付与したペレット造粒機を示す。図１に示すように機台１に回転電動機２が設置され、該回転電動機２の出力軸の先端に小径スプロケット３が固定され、前記回転電動機１に隣接して回転軸４が垂設され、該回転軸４には大径スプロケット５が固定される。前記スプロケット３，５間には２本のベルト６が掛け渡され、前記回転電動機２の回転が前記回転軸４に減速されて伝達される。
前記機台１の上部には、円筒状のホッパー７が設けられ、該ホッパー７の底部はダイス保持部材８により支持された円盤状のダイス９が固定され、該ダイス９には図２に示すように多数のダイホール１０が開けられている。
前記回転軸４のメインシャフト１１が前記ダイス９の中心を貫通して上方に延び、該メインシャフト１１の先端にはローラー取付部材１２が設けられ、該ローラー取付部材１２に一対のローラー１３が回転自在に設けられる。
前記回転軸４が回転すると、前記ローラー１３はメインシャフト１１を中心に回転すると共にローラー１３自体も回転を行う構造となっている。
前記回転軸４のメインシャフト１１が前記ダイス９の中心を貫通して上方に延び、該メインシャフト１１の先端にはローラー取付部材１２が設けられ、該ローラー取付部材１２に一対のローラー１３が回転自在に設けられる。
前記回転軸４が回転すると、前記ローラー１３はメインシャフト１１を中心に回転すると共にローラー１３自体も回転を行う構造となっている。
図２〜図４に示すように、ペレット成型温度を１００℃以下に維持するために、ダイス９に冷却用空気を供給するための冷却用空気通路１４を形成し、該冷却用空気通路１４の噴射口１５を多数のダイホール１０の排出面の外周に多数個配置して排出面に冷却用空気を噴射させる。
さらに、図５に示すように、ダイス９に冷却水循環装置１６を設けたり、ダイス入口の成型室に冷却空気を送り込むと同時に余剰空気を廃棄する機構を装備したり、ダイス９のペレット出口面に冷却用空気又は冷却ガスを吹き付ける冷風吹付け装置１７を設ける。
さらに、図５に示すように、ダイス９に冷却水循環装置１６を設けたり、ダイス入口の成型室に冷却空気を送り込むと同時に余剰空気を廃棄する機構を装備したり、ダイス９のペレット出口面に冷却用空気又は冷却ガスを吹き付ける冷風吹付け装置１７を設ける。
次に、本発明の温度調節機構を付与したペレット造粒機のフラットダイ方式の操作動作を添付図面に基づいて、以下に説明する。
図１に示す円筒状のホッパー７に粉砕したバイオマス原料を投入し、回転電動機２を駆動すると小径スプロケット３が回転し、ベルト６を介して大径スプロケット６が減速回転する。
前記大径スプロケット６の回転により回転軸４のメインシャフト１１が回転して一対のローラー１３がメインシャフト１１の周りを回転すると、ホッパー７の底部のダイス９には多数のダイホール１０が開けてあり、回転するローラー１３の作用で粉砕したバイオマス原料が順次にダイホール１０へ圧入され、前記ダイホール１０の出口面からは棒状のペレットが連続排出される。排出された連続状のペレットはカッター（図示せず）により所定長さに切断される。
図２〜図４に示すように、ペレット成型温度を１００℃以下に維持するために、ダイス９に冷却用空気を供給するための冷却用空気通路１４を形成し、該冷却用空気通路１４の噴射口１５を多数のダイホール１０の排出面の外周に多数個配置して排出面に冷却用空気を噴射させる。
又は、図５に示すように、ダイス９に冷却水循環装置１６を設けたり、ダイス入口の成型室に冷却空気を送り込むと同時に余剰空気を廃棄する機構を装備したり、ダイス９のペレット出口面に冷却用空気又は冷却ガスを吹き付ける冷風吹付け装置１７を設けているので、ペレット成型温度を１００℃以下に維持することができる。
図１に示す円筒状のホッパー７に粉砕したバイオマス原料を投入し、回転電動機２を駆動すると小径スプロケット３が回転し、ベルト６を介して大径スプロケット６が減速回転する。
前記大径スプロケット６の回転により回転軸４のメインシャフト１１が回転して一対のローラー１３がメインシャフト１１の周りを回転すると、ホッパー７の底部のダイス９には多数のダイホール１０が開けてあり、回転するローラー１３の作用で粉砕したバイオマス原料が順次にダイホール１０へ圧入され、前記ダイホール１０の出口面からは棒状のペレットが連続排出される。排出された連続状のペレットはカッター（図示せず）により所定長さに切断される。
図２〜図４に示すように、ペレット成型温度を１００℃以下に維持するために、ダイス９に冷却用空気を供給するための冷却用空気通路１４を形成し、該冷却用空気通路１４の噴射口１５を多数のダイホール１０の排出面の外周に多数個配置して排出面に冷却用空気を噴射させる。
又は、図５に示すように、ダイス９に冷却水循環装置１６を設けたり、ダイス入口の成型室に冷却空気を送り込むと同時に余剰空気を廃棄する機構を装備したり、ダイス９のペレット出口面に冷却用空気又は冷却ガスを吹き付ける冷風吹付け装置１７を設けているので、ペレット成型温度を１００℃以下に維持することができる。
次いで、図６にリングダイ方式の温度調節機構を付与したペレット造粒機を示す。
図６に示すように、大径スプロケット１８に接続された回転ドラム１９に円環状のリングダイ２０が連結され、該リングダイ２０には図７に示すように多数のダイホール２１が開けられており、ベルト２２の駆動により大径スプロケット１８が回転するとリングダイ２０が回転する。
また、図８に示すように前記リングダイ２０の中心部に位置するローラー取付部材２３が設けられ、該ローラー取付部材２３に一対のローラー２４が回転自在に設けられる。
さらに、ペレット成型温度を１００℃以下に維持するために、図７に示すようにリングダイ２０のペレット出口面に冷却用空気又は冷却ガスを吹き付ける冷風吹付け装置２５を設けて冷却空気を送り込んだりする。
図６に示すように、大径スプロケット１８に接続された回転ドラム１９に円環状のリングダイ２０が連結され、該リングダイ２０には図７に示すように多数のダイホール２１が開けられており、ベルト２２の駆動により大径スプロケット１８が回転するとリングダイ２０が回転する。
また、図８に示すように前記リングダイ２０の中心部に位置するローラー取付部材２３が設けられ、該ローラー取付部材２３に一対のローラー２４が回転自在に設けられる。
さらに、ペレット成型温度を１００℃以下に維持するために、図７に示すようにリングダイ２０のペレット出口面に冷却用空気又は冷却ガスを吹き付ける冷風吹付け装置２５を設けて冷却空気を送り込んだりする。
次に、本発明の温度調節機構を付与したペレット造粒機のリングダイ方式の操作動作を添付図面に基づいて、以下に説明する。
図６に示す円筒状のリングダイ２０に粉砕したバイオマス原料を投入し、回転電動機を駆動すると小径スプロケットが回転し、ベルト２２を介して大径スプロケット１８が減速回転する。
前記大径スプロケット１８の回転によりリングダイ２０が回転して一対のローラー２４の周りを回転すると、リングダイ２０には多数のダイホール２１が開けてあり、回転するローラー２４の作用で粉砕したバイオマス原料が順次にダイホール２１へ圧入され、前記ダイホール２１の出口面からは棒状のペレットが連続排出される。排出された連続状のペレットはカッター（図示せず）により所定長さに切断される。
図７に示すようにリングダイ２０のペレット出口面に冷却用空気又は冷却ガスを吹き付ける冷風吹付け装置２５を設けて冷却空気を送り込んだりするので、ペレット成型温度を１００℃以下に維持することができる。
図６に示す円筒状のリングダイ２０に粉砕したバイオマス原料を投入し、回転電動機を駆動すると小径スプロケットが回転し、ベルト２２を介して大径スプロケット１８が減速回転する。
前記大径スプロケット１８の回転によりリングダイ２０が回転して一対のローラー２４の周りを回転すると、リングダイ２０には多数のダイホール２１が開けてあり、回転するローラー２４の作用で粉砕したバイオマス原料が順次にダイホール２１へ圧入され、前記ダイホール２１の出口面からは棒状のペレットが連続排出される。排出された連続状のペレットはカッター（図示せず）により所定長さに切断される。
図７に示すようにリングダイ２０のペレット出口面に冷却用空気又は冷却ガスを吹き付ける冷風吹付け装置２５を設けて冷却空気を送り込んだりするので、ペレット成型温度を１００℃以下に維持することができる。
１ 機台
２ 回転電動機
３ 小径スプロケット
４ 回転軸
５ 大径スプロケット
６ ベルト
７ ホッパー
８ ダイス保持部材
９ ダイス
１０ ダイホール
１１ メインシャフト
１２ ローラー取付部材
１３ ローラー
１４ 冷却用空気通路
１５ 噴射口
１６ 冷却水循環装置
１７ 冷風吹付け装置
１８ 大径スプロケット
１９ 回転ドラム
２０ リングダイ
２１ ダイホール
２２ ベルト
２３ ローラー取付部材
２４ ローラー
２５ 冷風吹付け装置
２ 回転電動機
３ 小径スプロケット
４ 回転軸
５ 大径スプロケット
６ ベルト
７ ホッパー
８ ダイス保持部材
９ ダイス
１０ ダイホール
１１ メインシャフト
１２ ローラー取付部材
１３ ローラー
１４ 冷却用空気通路
１５ 噴射口
１６ 冷却水循環装置
１７ 冷風吹付け装置
１８ 大径スプロケット
１９ 回転ドラム
２０ リングダイ
２１ ダイホール
２２ ベルト
２３ ローラー取付部材
２４ ローラー
２５ 冷風吹付け装置
Claims (9)
- ダイスまたはダイス保持機構周辺にダイス冷却のための冷却機構を設けたことを特徴とする温度調節機構を付与したペレット造粒機。
- 前記冷却機構のうち、ダイスに冷却水循環装置を設けたことを特徴とする請求項１記載の温度調節機構を付与したペレット造粒機。
- 前記冷却機構のうち、ダイス入口の成型室に冷却空気を送り込むと同時に余剰空気を廃棄する機構を装備したことを特徴とする請求項１記載の温度調節機構を付与したペレット造粒機。
- 前記冷却機構のうち、ダイスのペレット排出面に冷却用空気または冷却ガスを吹き付ける構造を有することを特徴とする請求項１記載の温度調節機構を付与したペレット造粒機。
- ペレット成型温度を１００℃以下で造粒することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の温度調節機構を付与したペレット造粒機。
- フラットダイ方式のペレット造粒機のダイスのペレット出口面に冷却用空気を吹き付ける構造または、ダイス内部より冷却用空気を噴射する機構を有することを特徴とする請求項１記載の温度調節機構を付与したペレット造粒機。
- リングダイ方式のペレット造粒機のダイスのペレット出口面にペレット及びダイスに冷却用空気を吹き付ける構造を備えたことを特徴とする請求項１記載の温度調節機構を付与したペレット造粒機。
- 冷却用空気又は冷却ガスは予め冷却機により冷却したことを特徴とする請求項３，４，６又は７記載の温度調節機構を付与したペレット造粒機。
- 冷却水に水のほかに不凍液、冷媒を用いて外部に冷凍機を取り付けて冷却効果を増強したことを特徴とする請求項１記載の温度調節機構を付与したペレット造粒機。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009019279A JP2010172840A (ja) | 2009-01-30 | 2009-01-30 | 温度調節機構を付与したペレット造粒機 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP2009019279A JP2010172840A (ja) | 2009-01-30 | 2009-01-30 | 温度調節機構を付与したペレット造粒機 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2012000305U Continuation JP3174743U (ja) | 2012-01-24 | 2012-01-24 | 温度調節機構を付与したペレット造粒機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2010172840A true JP2010172840A (ja) | 2010-08-12 |
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|---|---|---|---|
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