JP2011083974A - 搾汁方法、トランク用シュレッダ及び搾汁システム - Google Patents

Abstract

【課題】樹液を搾汁し易い片をトランクから効率よく作製できるトランク用シュレッダを提供すると共に、伐採された樹木のトランクから多くの樹液を効率よく搾汁できる搾汁方法及び搾汁システムを提供する。
【解決手段】トランクＴを長手方向に沿って前端面Ｔａから送り出す送り部１３と、送り部１３から送られたトランクＴから細裂片を作製する細裂部１５とを備え、細裂部１５ではトランクの長手方向に対して交差して配置した細裂刃６５がトランクＴの前端面Ｔａに対して相対移動することで前端面Ｔａを切断又は切削して細裂片を作製するように構成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、樹木のトランクから樹液を搾汁するための搾汁方法と、この搾汁方法に好適に使用可能なトランク用シュレッダと、このトランク用シュレッダを用いた搾汁システムとに関する。

近年、オイルパームのような樹木のトランクに含まれる樹液を利用し、樹液に含まれる糖からエタノールや乳酸などを製造する技術が開発されている（例えば下記特許文献１）。

特許文献１では、オイルパーム由来の樹皮以外の組成物を微生物で発酵させてエタノールや乳酸を製造する方法が記載されている。ここでは、例えば、伐採されて樹皮が除去されたオイルパームのトランクを、粉砕機のような装置を用いて細かく粉砕し、得られた粉砕物を圧搾することで樹液を採取し、得られた搾汁を発酵させることで、エタノールや乳酸を製造している。

このような技術では、桂剥ぎ後のトランクから出来るだけ多くの樹液を効率よく得ることが望まれている。

特開２００８−１７８３５５号公報

しかしながら、従来から伐採された樹木のトランクは各種の形状に加工して木材として使用すること或いは１辺が５ｍｍ〜数ｃｍ程度のチップにして使用することは行われているものの、伐採された樹木のトランクから樹液を搾汁することはあまり行われていなかった。そのため、樹木のトランクからより多くの樹液を効率よく採取するための技術は知られていない。

そこで、本発明では、伐採された樹木のトランクから多くの樹液を効率よく搾汁できる搾汁方法を提供することを第１の目的とし、樹液を搾汁し易い片をトランクから効率よく作製できるトランク用シュレッダを提供することを第２の目的とし、伐採された樹木のトランクから多くの樹液を効率よく搾汁できる搾汁システムを提供することを第３の目的とする。

第１の目的を達成する本発明の搾汁方法は、トランクの長手方向に対して交差して配置された細裂刃により、トランクの端面を切断又は切削することで細裂片を作製し、細裂片を圧搾して樹液を搾汁する搾汁方法である。

本発明の搾汁方法によれば、細裂刃によりトランクから直接細裂片を作製するので、少ない工程で効率よく細裂片を作製できると共に、工程が少ない分、細裂前にトランクに端部や加圧部分が形成され難く、効率よく細裂片を均質に作製できる。しかも、細裂刃によりトランクの端面を切断又は切削することで細裂片を作製するので、細裂片を形成する際に樹液が分離され難いと共に、硬質の繊維であっても短く切断して細かい細裂片を形成でき、樹液を搾汁し易い細裂片を作製できる。そのため、このような細裂片を圧搾して樹液を搾汁すれば、圧搾率を向上できて多くの樹液を得ることが可能である。

第２の目的を達成する本発明のトランク用シュレッダは、トランクを長手方向に沿って前端面から送り出す送り部と、送り部から送り込まれたトランクから細裂片を作製する細裂部とを備え、細裂部は、トランクの長手方向に対して交差して配置された細裂刃がトランクの前端面に対して相対移動することで前端面を切断又は切削して細裂片を作製するように構成されている。

本発明のトランク用シュレッダによれば、送り部によりトランクを長手方向に沿って前端部から送り出しながら、細裂部によりトランクの前端面を切断又は切削して細裂片を作製するので、樹液を搾汁し易い細裂片を効率よく均質に作製できる。

このトランク用シュレッダでは、細裂部が細裂刃を側周面に有して回転駆動されるカッターローラと、側周面にトランクの前端面が当接して回転される受けローラとを備え、トランクの前端側を受けローラの側周面に当接させつつカッターローラの細裂刃により切断又は切削するようにするのが好ましい。

このようにすれば、カッターローラの細裂刃により作用する引き込む方向の力を、受けローラの側周面にトランクの前端部を当接させることで、トランクの前進方向の移動を十分な力で確実に抑制でき、トランクの送り込み量が変動することを抑制できる。そのため、得られる細裂片の大きさが安定する。

このトランク用シュレッダでは、カッターローラの回転軸及び受けローラの回転軸は、互いに略平行に、且つ、トランクの送り込み方向に沿って前方が高くなるように傾斜して配設され、カッターローラの回転軸及び受けローラの回転軸の傾斜角度を調整する傾斜調整部を備えるのが好適である。

このようにすれば、カッターローラにより形成された略円錐形状の切断面を、受けローラの側周面に当接させることが容易であり、トランクの送り込み量の変動を確実に抑制できる。しかも、トランクの前端面に対する細裂刃の角度を調整して所望の細裂片を形成できることに加え、切削角度を調整してもカッターローラによる切断面を受けローラの側周面に当接させることが可能なため、切削角度の調整が容易である。

このトランク用シュレッダでは、細裂部がカッターローラ及び受けローラの側周面と対向する位置に、両ローラの回転軸と逆勾配に傾斜した回転軸を有するガイドローラを備えるのが好適であり、このガイドローラがトランクの先端側ほど細くなるテーパ形状を呈してトランクの前端面が接触可能な側周面を有するのが好適である。

このようにすれば、受けローラとガイドローラとでトランクの前端面を確実に支持してカッターローラに圧接させることができ、細裂片を安定して作製できる。

このトランク用シュレッダでは、受けローラ及びガイドローラの少なくとも一方の側周面は螺旋突起を備え、この螺旋突起は各ローラの回転方向に対して上り勾配に形成されているのが好適である。

このようにすれば、トランクの前端面が螺旋突起に当接されるので、トランクの前端面を十分な力で支持でき、カッターローラの引き込み力により過剰に送り込まれることを確実に防止できる。しかも、螺旋突起が回転しつつトランクが送り込まれるため、適度な送り量でトランクをカッターローラに送り込むことが可能である。

本発明のトランク用シュレッダに係る送り部は、トランクの長手方向に沿った軸周りに回転自在で、トランクの側周面を支持する複数の支持ローラと、トランクの送り込み方向と交差方向に沿った軸周りに回転駆動され、表面に螺旋突起を有してこの螺旋突起によりトランクの側周面を加圧する加圧ローラとを備えるのが好適である。

このようにすれば、加圧ローラと複数の支持ローラとの間で加圧してトランクを支えるため、径方向に対して安定して支持できることに加え、トランクの長手方向とは交差する方向に沿った軸周りに回転駆動される加圧ローラに螺旋突起が設けられて、螺旋突起がトランクを加圧しつつ回転駆動するので、トランクを加圧ローラにより回転させることができる。そのため、簡単な構成で、トランクを十分な力で支持しつつ安定して回転させて送り出すことができ、細裂片を均質に作製できる。

第３の目的を達成する本発明の搾汁システムは、上記のトランク用シュレッダと、このトランク用シュレッダにより作製された細裂片を加圧して搾汁する搾汁機とを備える。

この搾汁システムによれば、トランク用シュレッダによりトランクから樹液を搾汁し易い細裂片を効率よく均質に作製できるので、圧搾率を向上できて多くの樹液を得ることが可能である。

本発明の搾汁方法及び搾汁システムによれば、トランクの長手方向に対して交差して配置された細裂刃により、トランクの端面を切断又は切削することで細裂片を作製し、この細裂片を圧搾して樹液を搾汁するので、樹液を搾汁し易い細裂片を効率よく均質に作製でき、伐採された樹木のトランクから多くの樹液を効率よく搾汁することが可能である。

本発明のトランク用シュレッダによれば、トランクの長手方向に対して交差して配置された細裂刃によりトランクの前端面を切断又は切削することで細裂片を作製するので、樹液を搾汁し易い片としてトランクから効率よく均質に作製することが可能である。

本発明の実施形態において、オイルパームトランクの樹液からエタノールを製造する工程の概略を説明するブロック図である。 本発明の実施形態に係るトランク用シュレッダの正面図である。 トランク用シュレッダの送り部を示す図１のＡ−Ａ矢視図である。 トランク用シュレッダの送り部及び細裂部を示す拡大図である。 トランク用シュレッダの細裂部を示す図１のＢ−Ｂ矢視図である。 トランク用シュレッダの細裂部における各ローラの配置を示す概略図である。 圧搾機を示す概略正面図である。

以下、図１乃至図７を参照して本発明に係る実施形態について説明する。
本発明の搾汁システムは、樹木のトランクから樹液を搾汁するためのシステムである。本実施形態では、オイルパームトランクの樹液からエタノールを製造するために使用される搾汁システムの例を用いて説明する。
ここで、トランクは伐採された樹木の幹であり、この実施形態では、後述するトランク用シュレッダにおいて加工し易くするために、枝等の分岐部分が無い又は少ないトランクが好ましく、軸線が直線的に伸びた略円柱形状を呈するものが特に好ましい。トランクの軸線はトランクの各部位の断面における中心を結ぶ線であり、トランクの長手方向に連続した線である。オイルパームトランクでは軸線は略直線となるため、本実施形態ではトランクの軸線を直線として示している。

オイルパームトランクからエタノールを製造するための方法は、適宜選択可能であるが、本実施形態では例えば図１のような工程で行う。
図１では、伐採されたオイルパームトランクに対し、例えば所定期間の熟成や樹皮を除去する桂剥ぎなどを行う前処理工程Ｓ１０１と、樹皮が除去されたトランクから多数の細裂片を作製する細裂工程Ｓ１０２と、得られた細裂片を圧搾して樹液を得る圧搾工程Ｓ１０３と、得られた樹液を発酵させる発酵工程Ｓ１０４とにより、バイオエタノールを作製する。

本実施形態の搾汁システムは、細裂工程Ｓ１０２及び圧搾工程Ｓ１０３において使用されるものである。この搾汁システムは、図２に示すようなトランク用シュレッダ１０と、図７に示すような圧搾装置８０とを備える。

トランク用シュレッダ１０は、図２に示すように、トランクＴを軸線方向に移動可能、且つ、軸線周りに回転可能に支持する原料受け部１１と、原料受け部１１に支持されたトランクＴを長手方向に沿う軸周りに回転させつつ長手方向に移動させることで、トランクＴを前端面Ｔａ側から前方へ送り出す送り部１３と、送り部１３により移動されたトランクＴから細裂片を作製する細裂部１５と、細裂部１５により作製された細裂片を排出するためのシュート部１７とを備える。

原料受け部１１は、互いに平行に配置された一対の長尺な原料受けローラ２１を備え、この一対の原料受けローラ２１上にトランクＴを載置することで支持するようになっており、トランクＴの全長を支持可能な長さを有する。
各原料受けローラ２１は、それぞれ周面に螺旋突起を有し、それぞれ回転自在にフレーム１９に装着されている。そのため、原料受けローラ２１に載置された状態でトランクＴに軸線周りに力が負荷されると共に軸線方向に力が負荷されると、自在に回転できると共に回転により軸線に沿って移動することが可能である。

送り部１３は、図２乃至図４に示すように、フレーム１９の縦支柱１９ａ付近に設けられ、トランクＴの側周面を支持する複数の搬送ローラ２３と、トランクＴに駆動力を付与できる送りローラ２５を有したトランク駆動部２７とを備えている。

複数の搬送ローラ２３は、トランクＴの長手方向に沿って互いに平行な回転軸を有し、それぞれ独立に回転自在となるように、フレーム１９に固定されたブラケット２９に装着されている。各搬送ローラ２３の周面には軸周りに螺旋突起が設けられている。ここでは、全ての搬送ローラ２３における螺旋突起の勾配及びピッチが同じに形成されており、トランクＴに従動した回転方向に対して上り勾配に形成されている。即ち、搬送ローラ２３の回転でトランクＴが前進する向きに螺旋突起が形成されている。この搬送ローラ２３ではトランクＴに軸線周りの力が負荷されると共に軸線方向の力が負荷されると、自在に回転しつつ軸線に沿って移動することが可能となっている。
搬送ローラ２３は３個以上設けられているのが好ましく、トランクＴの回転方向における最上流側又は最下流側の搬送ローラ２３が十分に高い位置に配置されることで、トランクＴに付与される回転力によりトランクＴの横方向の位置を防止できる。

トランク駆動部２７は、縦支柱１９ａに固定されて上下方向に延びるレール３１と、レール３１に沿って上下動可能なベースプレート３３と、ベースプレート３３に固定された軸受３５に回動自在に支持された送りローラ２５と、ベースプレート３３に所定の加重を負荷するウエイト３７と、ベースプレート３３より上方の縦支柱１９ａにブラケット２９を介して固定された油圧シリンダ３９と、油圧シリンダ３９のロッド３９ａとベースプレート３３の上部とを連結するリンク機構４１とを備える。

ベースプレート３３には、ウエイト３７からの加重が負荷され、図２に示す油圧源４３から油圧シリンダ３９に調整された油圧が供給されることで、油圧シリンダ３９のロッド３９ａから加圧力及び引張力がリンク機構４１を介してベースプレート３３に負荷される。

送りローラ２５は、搬送ローラ２３の上方となる位置に、回転軸がトランクＴの長手方向に対して交差する方向、好ましくは直交方向となるように、ベースプレート３３に固定された軸受３５により、略水平に配置されて回転自在に支持されている。周面には回転軸周りに螺旋突起が設けられている。この送りローラ２５は、図示しないモータにより回転軸を中心に回転駆動可能となっている。

このような送り部１３では、原料受け部１１に支持されたトランクＴの先端側の側周面が、複数の搬送ローラ２３の螺線突起により支持されると共に、送りローラ２５の螺旋突起によりトランクＴの側周面を径方向に加圧することで、トランクＴが搬送ローラ２３と送りローラ２５との間で挟持され、これによりトランクＴに適した加圧力が負荷された状態で支持される。

さらに、この状態で送りローラ２５が軸周りに回転駆動すると、送りローラ２５の螺旋突起がトランクＴを加圧しつつ回転することで、送りローラ２５からトランクＴに回転方向の力と軸線に沿う方向の力とが作用する。即ち、送りローラ２５の螺旋突起が回転することで、螺旋突起の勾配に基づき、トランクＴの軸線に沿う方向の軸方向成分と、トランクＴの軸線に対して直交する周方向成分との分力がトランクＴに負荷される。

すると、トランクＴが回転自在な搬送ローラ２３の螺旋突起に支持されているので、周方向成分が作用することによりトランクＴが回転し、さらに、トランクＴが回転しつつ軸方向成分が作用することによりトランクＴが軸方向に徐々に移動する。このトランクＴの軸線周りの回転速度や軸線に沿う移動速度は、送りローラ２５の回転速度や螺旋突起の勾配やピッチ等に応じたものとなる。
従って、この送り部１３では、トランクＴを加圧状態で支持し、トランクＴを軸線周りに回転させると共に軸方向に移動させることができる。ここでは、トランクＴの軸線が、直線に近い程、送り部１３において円滑に回転及び移動させて細裂部１５へ送り込み易いが、直線でなくても送り込みは可能である。
なお、この送り部１３では、トランクＴを支持しない間は、油圧シリンダ３９によりベースプレート３３を上昇させた状態で維持することが可能である。

次いで、細裂部１５は、図２、図４乃至図６に示すように、フレーム１９に傾斜調整部４５を介して装着されたローラ支持ベース４７と、ローラ支持ベース４７に配置されて回転駆動されるカッターローラ４９と、ローラ支持ベース４７にカッターローラ４９と併設するように支持されて回転駆動される受けローラ５１と、ローラ支持ベース４７の上方となるようにフレーム１９に固設された取付ベース５３と、取付ベース５３にカッターローラ４９及び受けローラ５１の側周面と対向する位置となるように配置されて回転駆動されるガイドローラ５５とを備える。

ローラ支持ベース４７は、一対の長辺部４７ａと一対の短辺部４７ｂとが十分な剛性を有して平面視で略四角形形状に接合された枠体からなる。
傾斜調整部４５では、フレーム１９に設けられた軸受５７により、ローラ支持ベース４７が一対の長辺部４７ａの中間位置で揺動可能に枢支されると共に、図２に示すように、ローラ支持ベース４７に隣接してフレーム１９に立設された支持プレート５９の傾斜調整孔５９ａを用いて、適宜傾斜が調整可能となっている。
この実施形態では、ローラ支持ベース４７の傾斜を調整することで、カッターローラ４９及び受けローラ５１の回転軸が、トランクＴの軸線に沿ってトランクの前方側ほど高くなるように傾斜させている。

カッターローラ４９及び受けローラ５１は、ローラ支持ベース４７に設けられた軸受６１によりそれぞれ回動可能に支持されており、各ローラ４９，５１の回転軸は互いに平行となっている。この平行には、完全に平行であることの他、各ローラ４９，５１の機能が得られる範囲で平行に近似する状態も含まれる。
これらのカッターローラ４９及び受けローラ５１はそれぞれ別のモータ６２，６３により回転駆動可能に構成され、各ローラ４９，５１がそれぞれ独立に異なる回転速度に調整可能となっている。この実施形態では、各ローラ４９，５１の回転軸は、図２に示すように、正面視でトランクＴの軸線に対して交差し、図５に示すように、平面視でトランクＴの軸線に対して平行となっている。

カッターローラ４９は、略リング形状を呈して外周面に周方向に所定間隔で細裂刃６５が取り付けられた細裂リング６７を複数有し、複数の細裂リング６７が回転軸に沿って複数並べて固定されている。
ここで細裂刃６５とは、トランクＴを衝撃力で破砕するのではなく、刃先６５ａをトランクＴに当接させることでトランクＴの繊維を切断又は切削可能な刃である。ここでは、細裂刃６５の刃先６５ａの角度θ１が鋭角であるのが好適であり、正のすくい角を有するのが好適である。トランクＴの各組織を押し潰さずに細裂片を形成するためである。

この実施形態に係る各細裂刃６５は略四角形の平板形状を呈し、一つの辺が刃先６５ａとなっている。この細裂刃６５は、刃先６５ａがカッターローラ４９の回転軸と平行に配置されるように各細裂リング６７に固定されている。細裂リング６７に固定された状態では、各細裂刃６５の刃先６５ａが細裂リング６７の外表面から僅かに突出した状態となる。

各細裂リング６７が回転軸周りに移動不能に取り付けられてカッターローラ４９が構成された状態では、回転軸に平行に細裂刃６５の刃先６５ａが連続して配置され、周方向に複数条の刃先６５ａの列が等ピッチで配置されている。カッターローラ４９の回転軸がトランクＴの軸線に対して交差するように傾斜しているため、各細裂刃６５はトランクＴの軸線に対して交差する方向に配置されることになる。

細裂刃６５がトランクＴの軸線に対して交差する方向とは、トランクＴに当接する細裂刃６５の刃先６５ａが直線又は曲線形状を呈する場合、その直線又は曲線形状の刃先６５ａがトランクＴの軸線に対して平行となる部位が生じないように配置されていればよい。この交差方向は、トランクＴを切断又は切削可能である限り、トランクＴの軸線に対して０度より大きく９０度未満の傾斜としてもよく、より好ましくは１５度以上３５度以下とする。

このようなカッターローラ４９では、回転軸が傾斜した状態で回転駆動され、送り部１３により送り込まれたトランクＴの前端面Ｔａが当接すると、細裂刃６５の刃先６５ａがトランクＴの軸線に対して交差して配置された状態でトランクＴに対して相対移動し、トランクＴの前端面Ｔａを切断又は切削することができる。
トランクＴの前端面Ｔａとは、トランクＴの長手方向両端に形成される端面のうち、トランクＴの移動方向前方側の端面であり、平面、傾斜面、曲面の何れであってもよい。細裂途中の段階では、カッターローラ４９の側周面の形状や傾斜、細裂刃６５の配置や形状など、種々の条件に応じた形状を呈する。ここでは、略円柱形状のカッターローラ４９がトランクＴの軸線方向に沿って前方側が高い位置となる勾配で接触することから、前端面Ｔａは若干の凹状曲面の略円錐形状を呈する。

カッターローラ４９で細裂されることで得られる細裂片の大きさは、樹液が分離されない範囲で細かくする程、後述する圧搾装置８０における搾汁効率を向上できる。細裂片を細かくするには、カッターローラ４９における細裂刃６５の形状や配置を調整したり、トランクＴに対するカッターローラ４９の相対回転速度を大きくしたり、送り込み速度を小さくするなど、種々の調整により可能である。なお、過剰に細裂片を小さくすると生産性が低下する。そのため、本実施形態では、例えば、得られる細裂片の厚みが０．５ｍｍ〜３．０ｍｍの範囲となるようにしている。

一方、ローラ支持ベース４７に支持された受けローラ５１は、一定直径の略円柱形状を呈し、側周面に螺旋突起が設けられ、その螺旋突起が受けローラ５１の回転方向に対して上り勾配に形成されている。即ち、受けローラ５１の回転でトランクＴが前進する向きに螺旋突起が形成されている。螺旋突起の形状や高さは適宜選択することが可能である。

この受けローラ５１は、カッターローラ４９により細裂されるトランクＴの先端面が側周面に当接することで、トランクＴの前方への移動を阻止することが可能となっている。即ち、細裂刃６５を側周面に有するカッターローラ４９を回転させることで、トランクＴの前端面Ｔａを切断又は切削すると、細裂刃６５により引き込む方向の力がトランクＴに作用する。この力は、カッターローラ４９の傾斜が大きい程大きくなり、傾斜が小さい程小さくなる。そのため、トランクＴの前後方向の位置ずれを十分に防止しないでトランクＴを切断又は切削するとすれば、引き込み力の影響でトランクＴのカッターローラ４９に対する送り込み量が変動し易く、細裂片の大きさにバラツキが生じ易い。

ところが、受けローラ５１の側周面にトランクＴの前端面Ｔａを当接させつつ、カッターローラ４９の細裂刃６５で切断又は切削すると、カッターローラ４９によりトランクＴの引き込み力が作用しても、受けローラ５１の側周面によりトランクＴの前進方向の移動を十分な力で確実に防止できる。

ここでは受けローラ５１の直径が、回転軸に沿う断面で略一定であり、カッターローラ４９の直径、より詳細には細裂刃の刃先６５ａの回転直径と、受けローラの直径、より詳細には螺旋突起の頂部の直径とが同じ又は近似するのが好適である。これによりカッターローラ４９が傾斜した状態でトランクＴの前端面Ｔａを切断又は切削して形成されたトランクＴの前端面Ｔａの形状が、受けローラ５１の側周面と一致又は近似するため、カッターローラ４９により形成されたトランクＴの前端面Ｔａの形状のより広い範囲を受けローラ５１に当接させて支持できる。

このような受けローラ５１とガイドローラ５５との最も近接した位置における間隙は、平面視においてトランクＴの軸線と一致又は近似するのが好適である。これによりトランクＴの前端面Ｔａにおける中心位置をトランクＴの軸線と一致させることができ、前端面Ｔａを安定して切断又は切削して細裂できる。

取り付けベースに支持されたガイドローラ５５は、図２、図４及び図５に示されるように、モータ６９によりカッターローラ４９及び受けローラ５１とは別に回転駆動可能に構成されている。ここでは、回転軸が、図４に示すように、正面視においてカッターローラ４９及び受けローラ５１の回転軸に対して逆勾配となるように傾斜し、図５に示すように、平面視においてトランクＴの軸線と一致する。

このガイドローラ５５は、トランクＴの先端側ほど細くなるテーパ形状を呈する。このテーパ形状と回転軸の勾配とにより、ガイドローラ５５の最前方側では、側周面の一部がカッターローラ４９の側周面と受けローラ５１の側周面との間に配置されている。さらにガイドローラの側周面が、カッターローラ４９により細裂されて形成されたトランクＴの先端面の円錐形状に広い範囲で接触できる勾配となっている。

このガイドローラ５５の側周面にも螺旋突起が設けられている。螺旋突起の形状は任意であるが、回転方向に対して上り勾配に形成されている。即ち、ガイドローラ５５の回転でトランクＴが前進する向きに螺旋突起が形成されている。
そして、このようなガイドローラ５５では、側周面にトランクＴの前端面Ｔａを常時当接させることで、カッターローラ４９へのトランクＴの送り込み量が過剰となるのを防止すると共に、カッターローラ４９へ向けてトランクＴの円錐形状の先端面を案内することができる。

次いで、トランク用シュレッダ１０のシュート部１７は、細裂部１５において形成されてカッターローラ４９と受けローラ５１との間から落下する細裂片を底部から排出するように構成されている。落下した細裂片は、図示しないコンベアのような搬送手段により順次圧搾装置８０へ移送される。

次に、圧搾装置８０について説明する。
本実施形態の圧搾装置８０は、図７に示すように、複数の圧搾機８１，８２を備え、各圧搾機８１，８２は、細裂片が供給される供給部８３と、細裂片を圧搾する圧搾部８５と、搾汁を排出する搾汁排出部８７と、圧搾後の細裂片を排出する繊維排出部９５とを備えると共に、上流側の圧搾機８１の繊維排出部９５から排出された圧搾後の細裂片が下流側の圧搾機８２の供給部８３に供給されるように、複数の圧搾機８１，８２が直列に連結されている。

各圧搾機８１，８２の圧搾部８５は、略水平に配置されて互いに平行に配置された複数本の下ロール８９ａ，８９ｂと、隣接する一対の下ロール８９ａ，８９ｂ間の上方に各下ロール８９ａ，８９ｂと略平行に配置された上ロール９１とを備える。
各下ロール８９ａ，８９ｂは互いに離間して所定位置に配置され、上ロール９１は圧搾用油圧源９９により隣接する一対の下ロール８９ａ，８９ｂ側に加圧されている。下ロール８９ａ，８９ｂ及び上ロール９１は互いに図示しないギアを介して連結されており、全てのロール８９ａ，８９ｂ，９１がモータにより回転駆動可能となっている。

上流側の圧搾機８１の下ロール８９ａ，８９ｂ及び下流側の圧搾機８２の上流側に配置される下ロール８９ａには、それぞれ周面に軸方向に延びたシェブロンと称する溝が多数設けられており、細裂片を圧搾部８５に引き込み易くなっている。なお、下流側の圧搾機８２に備えられた下流側の下ロール８９ｂと各圧搾機８１，８２の上ロール９１とでは周面が平滑に形成されている。

各圧搾機８１，８２の下ロール８９ａ，８９ｂ間には、ターナプレートと称される支持板９３が装着されており、圧搾途中の細裂片が上流側の下ロール８９ａから下流側の下ロール８９ｂへ乗り移りが可能になっている。
各圧搾機８１，８２の繊維排出部９５には、下流側の下ロール８９ｂ及び上ロール９１に接してスクレーパ９７が設けられており、下ロール８９ｂ及び上ロール９１の表面に付着している圧搾後の細裂片を剥離して繊維排出部９５から排出可能となっている。

この圧搾装置８０では、トランク用シュレッダ１０で作製された多数の細裂片が、図示しないコンベアなどにより搬送され、上流側の圧搾機８１の供給部８３に供給される。供給部８３では、重力や圧搾部８５による引込力により圧搾部８５に細裂片が導入される。圧搾部８５では、細裂片は上流側の下ロール８９ａと上ロール９１間で加圧されることで樹液が分離され、支持板９３により移動した後、下流側の下ロール８９ｂと上ロール９１間で加圧されて再度加圧されて樹液が分離される。分離された樹液は搾液排出部８７へ流下し、搾液後の細裂片はスクレーパ９７により各ロール８９ｂ，９１から分離されて繊維排出部９５から排出される。

上流側の圧搾機８１の繊維排出部９５から排出された細裂片は、下流側の圧搾機８２の供給部８３へ供給され、下流側の圧搾機８２に設けられた圧搾部８５において同様に圧搾され、分離された樹液が搾汁排出部８７へ流下すると共に、搾液後の細裂片が繊維排出部９５から排出される。
上流側の圧搾機８１と下流側の圧搾機８２とでは、それぞれ圧搾部８５の各ロール８９ａ，８９ｂ，９１の回転数や、上ロール９１の加圧力をそれぞれ独立に設定することができ、この実施形態では、各ロール８９ａ，８９ｂ，９１の回転数は供給された細裂片を圧搾可能な範囲で出来るだけ遅く設定され、上ロール９１の圧力は下流側の圧搾機８２で大きくなるように設定されている。

そして、各圧搾機８１，８２の搾汁排出部８７から排出された樹液は、上述のように発酵工程Ｓ１０４に供給されてバイオエタノールの原料として使用される。樹液には柔組織が含まれていてもよい。
一方、繊維排出部９５から排出された圧搾後の細裂片は回収されて種々の用途に利用することができ、バイオエタノールの原料として使用してもよい。
ここでは細裂片に含まれる樹液はできるだけ搾汁排出部８７から排出させることが好ましく、維管束組織のような硬質の繊維は出来るだけ繊維排出部９５から排出されるのが好ましい。

次に、上述のような搾汁システムを用いた搾汁方法について説明する。
この搾汁システムでは、熟成や桂剥ぎなどの前処理が完了した状態のオイルパームのトランクＴがトランク用シュレッダ１０に供給される。
トランク用シュレッダ１０では、トランクＴが原料受け部１１に略水平に載置された状態で、前端側が送り部１３に配置される。送り部１３では、トランクＴの側周面が搬送ローラ２３と送りローラ２５との間で設定された圧力で加圧挟持され、送りローラ２５が回転することで、トランクＴが回転しつつ前端面Ｔａから順次細裂部１５に供給される。

細裂部１５では、例えば図６に示すように、送り部１３によりトランクＴが回転方向Ｄ１に一定の回転速度で回転された状態で、カッターローラ４９及び受けローラ５１が逆の回転方向Ｄ２，Ｄ３で回転すると共にガイドローラ５５が同じ回転方向Ｄ４で回転している。各ローラ４９，５１，５５の回転速度は適宜選択可能であるが、本実施形態ではカッターローラ４９がトランクＴの前端面Ｔａを切断又は切削可能な周速が得られるようにトランクＴより速い回転速度で回転し、受けローラ５１及びガイドローラ５５がトランクＴの噛み込みを防止できる範囲でトランクＴより速い回転速度で回転している。
そして、カッターローラ４９及び受けローラ５１がトランクＴの軸線に対して前方側が高くなるように傾斜して配置されていることから、送り込まれたトランクＴの端面Ｔａが、トランクＴの長手方向に対して交差する細裂刃６５により順次切断又は切削され、細裂片が作製される。

作製された細裂片は、圧搾装置８０に搬送され、上流側の圧搾機８１の供給部８３に供給され、上流側の圧搾機８１の圧搾部８５と下流側の圧搾機８２の圧搾部において順次圧搾されることで、樹液が分離されて各圧搾機８１，８２の搾汁排出部８７から排出されると共に、圧搾後の繊維分が繊維排出部９５から排出される。そして、搾汁された樹液が発酵工程に移送されてバイオエタノールの製造に供される。

以上のようにしてトランクＴから樹液を搾汁すれば、細裂刃６５によりトランクＴの端面から直接細裂片を作製するので、トランクＴをブロックに加工してから細裂片を作製する場合に比べ、少ない工程で効率よく細裂片を作製でき、しかも、工程が少ない分、細裂前にトランクＴに端部や加圧変形部分が過剰に形成されることがなく、トランクＴの長い範囲で細裂片を均質に形成できる。

さらに、トランクＴの長手方向に対して交差して配置された細裂刃６５によりトランクＴの前端面Ｔａを切断又は切削することで細裂片を作製するので、トランクＴに衝撃力を与えて粉砕する場合に比べ、細裂片を形成する際に樹液が分離されることを防止できると共に、維管束組織のようなトランクの長手方向に延びる太く固い繊維を短く切断して細裂片を形成でき、微細で均質な細裂片を形成し易い。そのため、微細で均質であって樹液を搾汁し易い細裂片を、トランクＴから効率よく作製できる。
そして、この細裂片を圧搾して樹液を搾汁すれば、圧搾率を向上できて多くの樹液を得ることが可能である。

この方法で用いたトランク用シュレッダ１０では、細裂刃６５を側周面に有して回転駆動されるカッターローラ４９と、側周面にトランクＴの前端面Ｔａを当接させて回転される受けローラ５１とが併設されると共に、トランクＴの前端面Ｔａを受けローラ５１の側周面に当接させつつカッターローラ４９の細裂刃６５により切断又は切削するので、トランクＴが過剰に引き込まれるようなことを容易に防止できて、細裂片の大きさを安定させることができる。

このトランク用シュレッダ１０では、カッターローラ４９の回転軸及び受けローラ５１の回転軸が互いに略平行に配設され、トランクＴの長手方向に沿って前方が高くなるように傾斜しているので、トランクＴの前方側において、カッターローラ４９により形成された略円錐形状の切断面を、容易に受けローラ５１の側周面に当接させることができる。

そして、回転軸の傾斜角度を調整する傾斜調整部４５を備えていれば、カッターローラ４９及び受けローラ５１を纏めて傾斜を調整でき、トランクＴに対する細裂刃６５の切削角度を調整して所望の細裂片を形成し易い上、切削角度を調整しても、トランクＴの前方側において、カッターローラ４９による切断面を受けローラ５１の側周面に当接させることが可能で、切削角度の調整を非常に容易に行うことができる。

さらに、このトランク用シュレッダ１０では、細裂部１５がカッターローラ４９及び受けローラ５１の側周面と対向する位置に、両ローラの回転軸と逆勾配に傾斜した回転軸を有するガイドローラ５５を備え、このガイドローラ５５がトランクＴの先端側ほど細くなるテーパ形状を呈してトランクＴの前端面Ｔａと接触可能な側周面を有する。
そのため、受けローラ５１とガイドローラ５５とでトランクＴの前端面Ｔａを確実に支持してカッターローラ４９に圧接させることができ、細裂片を安定して作製し易くできる。

加えて、このトランク用シュレッダ１０では、受けローラ５１の側周面が螺旋突起を備え、この螺旋突起が受けローラ５１の回転方向に対して上り勾配に形成されている。そのため、トランクＴの前端面Ｔａが螺旋突起に当接されるので、トランクＴの前端面Ｔａを十分な力で支持でき、カッターローラ４９の引き込み力により過剰に送り込まれることを確実に防止できる。しかも、螺旋突起が回転しつつトランクＴが送り込まれるため、適度な送り量でトランクＴをカッターローラ４９に送り込むことができる。

このトランク用シュレッダ１０に係る送り部１３は、トランクＴの長手方向に沿った軸周りに回転自在で、トランクＴの側周面を支持する複数の搬送ローラ２３と、トランクＴの長手方向と交差方向に沿った軸周りに回転駆動され、表面に螺旋突起を有してこの螺旋突起によりトランクＴの側周面を径方向に加圧する送りローラ２５とを備えている。
そのため、送りローラ２５と複数の搬送ローラ２３との間で加圧してトランクＴを支えることで、径方向に対して安定して支持できる上、トランクＴの長手方向とは交差する方向に沿った軸周りに回転駆動される送りローラ２５に螺旋突起が設けられていて、送りローラ２５の螺旋突起がトランクＴを加圧しつつ回転駆動されるので、トランクＴが送りローラ２５の回転速度や螺旋突起のピッチ等に応じて回転することができる。そのため、トランクＴを長手方向の軸線周りに安定して所定回転速度で回転させることができる。

以上のような搾汁システムによれば、トランク用シュレッダ１０と、このトランク用シュレッダ１０により作製された細裂片を加圧して搾汁する圧搾装置８０とを備えるので、トランク用シュレッダ１０によりトランクＴから均質に細かくて搾汁し易い細裂片を効率よく作製することができ、その結果、圧搾率を向上でき、多くの樹液を得ることが可能である。

このような実施の形態は、この発明の範囲内において適宜変更可能である。例えば、上記ではオイルパームのトランクＴを圧搾して樹液を搾汁する例について説明したが。他の樹木のトランクＴであっても同様に本発明の搾汁方法や搾汁システムを用いて搾汁することが可能であり、そのような樹木のトランクＴであっても、同様にトランク用シュレッダ１０により細裂片を作製することが可能である。

圧搾する方法は、多数の細裂片を十分な圧力により圧縮できるものであれば特に制限はない。上記では、３本のロールが互いに平行に配設されて、各ロール間で加圧される圧搾機を用いた例について説明したが、圧搾機の段数、各ロールの配置や本数などは適宜選択可能である。さらに、例えば互いに対向する平面間に細裂片を配置して加圧することで圧搾することも可能である。

上記では、細裂刃６５をカッターローラ４９の側周面に配置した例について説明したが、細裂刃６５はトランクＴの前端面Ｔａに対して相対移動可能であれば、ローラ以外の駆動部材に設けていてもよい。更に、細裂刃６５とトランクＴとの相対移動は、何れか一方を移動させ、他方を固定することで行うことも可能である。

上記では、細裂刃６５の刃先６５ａは直線形状を呈するものについて説明したが、特に限定されるものではなく、トランクＴの前端面Ｔａを切断又は切削可能なものであれば、刃先６５ａが曲線形状又は屈曲した形状であってもよい。さらに、細裂刃６５が板状に形成された例について説明したが、例えば、加工チップ等のように、立体的な形状を呈するものであっても使用可能である。

上記ではトランクＴとして円柱形状のものを使用したが、トランクを前処理することで角柱形状に形成したものを使用することも可能である。その場合、トランクを回転させずに細裂部１５で前端面Ｔａを細裂すればよい。

上記では、受けローラ５１やガイドローラ５５を用いた例について説明したが、これらのローラ５１，５５を用いることなくカッターローラ４９だけで細裂片を作製してもよい。更に、側周面に細裂刃６５が設けられたカッターローラ４９の代わりに、トランクＴを切断又は切削可能な細裂刃が、トランクＴの軸線に対して交差する方向となるように、トランクＴの先端面に接触して切断又は切削する細裂刃であれば適宜使用可能である。

Ｔ トランク
Ｔａ 前端面
１０ トランク用シュレッダ
１１ 原料受け部
１３ 送り部
１５ 細裂部
１７ シュート部
１９ フレーム
２１ 原料受けローラ
２３ 搬送ローラ
２５ 送りローラ
２７ トランク駆動部
３７ ウエイト
３９ 油圧シリンダ
４５ 傾斜調整部
４７ ローラ支持ベース
４９ カッターローラ
５１ 受けローラ
５３ 取付ベース
５５ ガイドローラ
５９ 支持プレート
５９ａ 傾斜調整孔
６５ 細裂刃
６５ａ 刃先
６７ 細裂リング
８０ 圧搾装置
８１，８２ 圧搾機
８３ 供給部
８５ 圧搾部
８７ 搾汁排出部
８９ａ，８９ｂ 下ロール
９１ 上ロール
９５ 繊維排出部

第１の目的を達成する本発明の搾汁方法は、トランクの軸線に対して傾斜方向に交差して配置された細裂刃により、トランクと細裂刃とを相対回転させつつトランクの端面を切断又は切削することで、圧搾装置により圧搾可能な大きさの細裂片を作製し、細裂片を圧搾装置により圧搾して樹液を搾汁する搾汁方法である。

第２の目的を達成する本発明のトランク用シュレッダは、トランクを長手方向に沿って前端面から送り出す送り部と、送り部から送り込まれたトランクから圧搾装置により圧搾可能な大きさの細裂片を作製する細裂部とを備え、細裂部は、トランクの軸線に対して傾斜方向に交差して配置された細裂刃を備え、細裂刃とトランクとを相対回転させつつトランクの前端面を切断又は切削して細裂片を作製するように構成されている。

第３の目的を達成する本発明の搾汁システムは、上記のトランク用シュレッダと、このトランク用シュレッダにより作製された細裂片を加圧して搾汁する圧搾装置とを備える。

Claims (9)

1. トランクの長手方向に対して交差して配置された細裂刃により、上記トランクの端面を切断又は切削することで細裂片を作製し、該細裂片を圧搾して樹液を搾汁する、搾汁方法。
2. トランクを長手方向に沿って前端面から送り出す送り部と、該送り部から送り込まれた上記トランクから細裂片を作製する細裂部とを備え、
   上記細裂部は、上記トランクの長手方向に対して交差して配置された細裂刃が上記トランクの前端面に対して相対移動することで該前端面を切断又は切削して上記細裂片を作製する、トランク用シュレッダ。
3. 前記細裂部は、前記細裂刃を側周面に有して回転駆動されるカッターローラと、側周面に前記トランクの前端面が当接して回転される受けローラとを備え、上記トランクの前端面を、上記受けローラの側周面に当接させつつ上記カッターローラの細裂刃により切断又は切削する、請求項２に記載のトランク用シュレッダ。
4. 前記カッターローラの回転軸及び前記受けローラの回転軸は、互いに略平行に、且つ、前記トランクの送り込み方向に沿って前方が高くなるように傾斜して配設され、上記カッターローラの回転軸及び上記受けローラの回転軸の傾斜角度を調整する傾斜調整部を備えた、請求項３に記載のトランク用シュレッダ。
5. 前記細裂部は、前記カッターローラ及び前記受けローラの側周面と対向する位置に、上記カッターローラ及び上記受けローラの回転軸と逆勾配に傾斜した回転軸を有するガイドローラを備え、該ガイドローラは上記トランクの先端側ほど細くなるテーパ形状を呈して上記トランクの前端面が接触可能な側周面を有する、請求項４に記載のトランク用シュレッダ。
6. 前記受けローラ及び前記ガイドローラの少なくとも一方の側周面は螺旋突起を備え、該螺旋突起は上記各ローラの回転方向に対して上り勾配に形成されている、請求項４又は５に記載のトランク用シュレッダ。
7. 前記送り部は、前記トランクの長手方向に沿った軸周りに回転自在で、上記トランクの側周面を支持する複数の支持ローラと、上記トランクの長手方向と交差する方向に沿った軸周りに回転駆動され、表面に螺旋突起を有して該螺旋突起により上記トランクの側周面を加圧する加圧ローラとを備えた、請求項２に記載のトランク用シュレッダ。
8. 請求項２乃至７のいずれかに記載のトランク用シュレッダと、該トランク用シュレッダにより作製された前記細裂片を加圧して搾汁する搾汁機とを備えた、搾汁システム。
9. 前記トランクは、オイルパームである、請求項８に記載の搾汁システム。

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