JP4672286B2 - 燃料ペレットの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、燃焼系の暖房装置等に燃料として用いられる燃料ペレットの製造方法に関する。

近年、暖房装置の燃料として、有害物質の発生が少ない木質系ペレットが普及している。木質系ペレットは、間伐材、製材廃材、林地残材などの木質系廃材を粉砕して粉状にし、加熱・加圧して得られる固形燃料である。木質系ペレットを燃料とするストーブは、一般にペレットストーブと呼ばれている。
木質系ペレットは、水分が少なく高温で燃焼できるため、ダイオキシンの発生を大幅に低減できる利点を有している。木材の成分であるリグニンという物質が圧縮時の熱で溶け出して接着剤の役割を果たすため、固形化が容易であるという利点も有している。

特開２００１−０８１２０１号公報

しかしながら、木質系ペレットは木材を主成分とするため、木材の切り出し、運搬、粉砕に手間と大掛かりな設備が必要であり、製造コストが高く、結果として暖房装置の燃料コストの上昇を来たしている。
木質系では粉砕粒形が均一になりにくく、木材の種類により発熱量や燃焼時間のバラツキが大きく、燃焼時の熱量が変動して温度制御が容易ではないという問題もあった。
また、粉砕粒形が均一になりにくいため、燃焼後に灰の塊が生じやすく、炉に溜まった灰を除去するための清掃サイクルが短いという問題もあった。
また、材料が木材であるため、資源が有限であり、現状でも多量の安定供給は困難が予測される。

そこで、本発明は、燃料コストを低減できるとともに温度管理が容易であり、燃焼灰が残りにくくて清掃サイクルを長くでき、安定多量供給も可能な燃料用ペレットの製造方法の提供を、その目的とする。

上記目的を達成するために、本発明者らはコーヒー粕に着目した。周知の通り、コーヒー粕は、コーヒーを飲用するために焙煎・粉砕したコーヒー豆を熱水抽出した残渣である。
国内におけるコーヒー粕の発生量は、生豆の品質や焙煎度、抽出条件、粕の含有水分量等によって異なるが、生豆の約２倍程度とされており、年間約６０万トンが排出されていると予想されている。
一般家庭で出るコーヒー粕の量は少ないが、清涼飲料製造会社では多いところでは年間数千トンものコーヒー粕が排出され、その処理が問題となっている。このような状況に鑑み、コーヒー粕の利用方法が多面的に模索されている。

現在、窒素成分の多い他の材料と混合した堆肥材、消臭材、リチウムイオン電池の負極素材、炭化燃料等への利用が研究・実用化されている。
特開２００１−０８１２０１号公報には、コーヒー粕等の植物性食物残滓粉末と繋ぎ材としてのコンスターチからなる、射出成形用材料としての混合ペレットが開示されている。
コーヒー粕を炭化させた練炭のような燃料では、着火性が悪く、自動点火方式の暖房装置の燃料には適さない。

本発明者らの考察・実験によれば、（１）コーヒー粕は既にミルで粉砕した素材であり、粉砕のための工程、設備が不要である。（２）成分が安定しており、木材に比べてカロリーが高く安定した高温の燃料となる。コーヒーの成分は、原産地により鉄分の含有量に差があるくらいでその他は殆ど差がない。（３）油分があり、着火性が良く、暖房装置における自動点火が木質系ペレットよりも早い。（４）食品の成分のみなので、燃焼しても有害物質の発生が極めて少ない。（５）元々が栽培品であるので、資源は十分にある。（６）コーヒー粕自体は廃棄物として処理に困っている材料であるので、安価で安定した大量供給が可能である。（７）木質系素材に比べて粒形の均一度が高いので、燃焼時の粒子分散性がよくて灰の塊ができにくく、炉に溜まりにくい。
という燃料材料として多くの利点を有している。

本発明は、これらの考察、実験結果を踏まえ、コーヒー粕による燃料用ペレットの実現化を狙ったものである。
具体的には、請求項１記載の発明では、焙煎したコーヒー豆を粉状に粉砕してなるコーヒーを熱水抽出した残渣であるコーヒー粕であって、炭化しない状態に水分の除去処理をしたコーヒー粕のみを、１００℃〜２００℃の範囲内の温度で加熱された型内に充填し、加圧・圧縮して固形化した後、型から押し出してなり、上記加圧力は、運搬時や供給時の振動で型崩れを起さない固形強度を有するように０．５トン〜５トンの範囲内で設定されていることを特徴とする。

請求項２記載の発明では、焙煎したコーヒー豆を粉状に粉砕してなるコーヒーを熱水抽出した残渣であるコーヒー粕であって、炭化しない状態に水分の除去処理をしたコーヒー粕を主成分として植物性原料を混ぜたもののみを、１００℃〜２００℃の範囲内の温度で加熱された型内に充填し、加圧・圧縮して固形化した後、型から押し出してなり、上記加圧力は、運搬時や供給時の振動で型崩れを起さない固形強度を有するように０．５トン〜５トンの範囲内で設定されていることを特徴とする。

請求項３記載の発明では、請求項２に記載の燃料用ペレットの製造方法において、上記植物性原料がおがくず又は籾殻であることを特徴とする。

請求項４記載の発明では、請求項１乃至３のうちの何れか１つに記載の燃料用ペレットの製造方法において、上記固形化の形状が円柱状であることを特徴とする。

本発明によれば、燃料用ペレットを用いる暖房装置における燃料コストを低減できるとともに温度管理が容易であり、安定多量の供給も可能となる。また、燃焼灰が残りにくいので清掃サイクルを長くでき、清掃労力を低減できる。また、大量に排出・廃棄されるコーヒー粕のリサイクル化に大きく貢献できる。

以下、本発明の第１の実施形態を図１乃至図９に基づいて説明する。
上述のように、コーヒー粕は、焙煎・粉砕したコーヒー豆を熱水抽出した残渣であるため水分含量が多く、通常６５％程度である。
このため、まず、入手したコーヒー粕の水分除去処理を行う。図１に示すように、例えば、回転ドラム方式のドライヤー６０の中にコーヒー粕６１を入れて乾燥させる。
乾燥温度としては、コーヒー粕を炭化させずに水分を飛ばす（除去する）程度の温度が望ましい。上述のように、炭化したら着火性が悪くなり、自動点火方式のストーブ等への使用が困難となるからである。
コーヒー粕６１の水分除去処理としては、加熱乾燥方式に限らず、化学的に水分を吸着（吸湿）する方式等も採用することができる。

乾燥工程が終了したら、図２に示すように、金型であるメス型６２の貫通した円形の穴６２ａに乾燥処理したコーヒー粕６１ａを充填する。メス型６２の底面すなわち、穴６２ａの一方側は平型６３で塞がれている。図示しないが、メス型６２と平型６３はボルト・ナットで一体に締結されている。なお、メス型６２と平型６３は円板又は角板の全体形状を有し、メス型６２の穴６２ａは量産を可能とすべく複数（多数）設けられている。図３は、乾燥処理したコーヒー粕６１ａを穴６２ａに充填完了した状態を示す。

コーヒー粕６１ａを穴６２ａに入れる時点で、メス型６２及び平型６３うち少なくともメス型６２は図示しない加熱手段（ヒータ等）により加熱されている。本実施形態では平型６３も加熱した。加熱温度としては、１００°Ｃ〜２００°Ｃ程度が望ましい。本実施形態では、１８０°Ｃで加熱した。加熱温度如何によっては、乾燥工程は不要である。すなわち、乾燥工程を加熱工程で兼ねるようにしてもよい。
次に、図４に示すように、メス型６２の穴６２ａに対応する位置に凸部としてのシャフト６４ａを有するオス型６４をメス型６２に対向させる。オス型６４もメス型６２と同様の全体形状を有し、シャフト６４ａも穴６２ａに対応して複数設けられている。その後、図５に示すように、オス型６４を下方に移動させて加圧・圧縮する。穴６２ａ内のコーヒー粕６１ａは、加熱された状態で圧縮される。この場合、オス型６４も加熱するようにしてもよい。

型を加熱せずに、乾燥処理したコーヒー粕６１ａ自体を加熱してもよい。
本実施形態における条件は、図２に示すように、メス型６２の材質はＳＳ材で、厚さａは２０ｍｍ、穴６２ａの直径ｂは１０ｍｍ、平型６３の材質はＳＳ材で、厚さｃは１００ｍｍである。図中、平型６３の厚さは縮小している。
図４に示すように、オス型６４の材質はＳ４５Ｃで、シャフト６４ａの高さｄは２０ｍｍである。
オス型６４による加圧力は０．５トン〜５トン程度が望ましい。本実施形態では２トンとした。加圧は、負圧（吸引、真空圧）で圧縮するようにしてもよい。加圧力の大きさ如何によっては、加熱しなくても固形化は実現できる。

圧縮工程完了後、図６に示すように、平型６３を取り除いてメス型６２の底面側を開放した状態で、オス型６４を移動させて固形化したコーヒー粕６１ａを押し出す。これにより、図７に示すように、成分がコーヒー粕のみの円柱状の燃料用ペレット（コーヒーペレット）６５が得られる。
オス型６４を用いずに他の部材で押し出すようにしてもよい。
上記型寸法に対応する燃料用ペレット６５の大きさはあくまでも本実施形態における実験的サイズであり、実際には、コーヒー粕６１ａの乾燥度、加圧力、着火時間、燃焼温度、灰の残り具合等のデータを考慮して最適なサイズを決定することができる。
また、本実施形態では、燃料用ペレット６５を円柱状に形成しているので、製造が容易であるとともに、運搬時（流通時）又は後述する炉への搬送過程における形崩れを少なくすることができる。型崩れ防止の観点から、加圧力は非常に重要であり、加圧力が弱い場合には、円柱形状であっても型崩れしやすくなる。
したがって、上記加圧力は、運搬時や炉への供給時における振動や加圧に耐えられ、型崩れを起こさない固形強度を有するように決定される。

燃料用ペレットの形状は、円柱状や角柱状の柱状ないし棒状にした場合、型製作が比較的容易であるため、生産性を向上させることができるが、角部（エッジ）が存在するためにそこが形崩れの起点となりやすい。この観点から、球形や楕円球形等の塊状でもよい。球形や楕円球形等ではエッジが存在しないので、形崩れに対する強さを大幅に向上させることができる。この場合、オス型とメス型がそれぞれ半球又は半楕円球の凹部を有する型形状となる。

上記製造方法により得られた燃料用ペレット６５を、後述する実際のペレットストーブで燃料として使用した結果、木質系ペレットに比べて、着火時間が早く、燃焼温度が高く、灰が炉に溜まりにくいことが確認された。
木質系ペレットでは一ヶ月に数回の炉の掃除を行うのが好ましいが、本実施形態における燃料用ペレット６５を用いた場合、一ヶ月使用しても炉が殆ど汚れず、掃除の必要がなかった。
灰が炉に溜まりにくい理由は、図８に模式的示すように、コーヒー粕６１ａはコーヒーミルで均一な粒形に粉砕されているため、加圧圧縮されていても燃焼時には各粒子がバラケやすくて各々が完全燃焼しやすく、且つ、炉上の上昇気流で浮遊して排気されやすいためと考えられる。
これに対して木質系ペレットでは、図９に模式的に示すように、粉砕粒の大きさが均一でないために、燃焼時に凝集塊６６が出来やすく、燃焼後の質量が大きくて炉に溜まりやすいと考えられる。
なお、コーヒー粕６１ａの粒は、実際には木質系ペレットの粉砕粒に比べてかなり小さいが、図８では誇張表示している。

上記実施形態では、コーヒー粕のみを成分とする燃料用ペレット６５について説明したが、コーヒー粕を主成分として植物性原料を混合し、植物性原料の持つ結合材（バインダ材）としての機能を付加すれば、加熱・圧縮時の固形化を促進させることができる（第２の実施形態）。
植物性原料としては、「おがくず」や「籾殻」などを採用することができ、さらに、「ぬか」や海草なども採用することができる。特に、「おがくず」の場合には木材に含まれるリグニンという物質が熱で溶け出して接着機能が得られるため、固形化を促進することができる。
植物性原料を混ぜて固形化を促進した場合、コーヒー粕のみを用いた場合に比べて加圧力や加熱温度を下げることができるために、製造設備のコストを低減できるというメリットもある。
また、コーヒー粕を主成分とし、植物性原料以外の原料を混ぜたものを用いて同様にペレット化してもよい（第３の実施形態）。

図１０乃至図１５に基づいて、上記燃料用ペレット６５を実際に使用可能なペレットストーブの構造及び使用動作を説明する。
まず、図１０に基づいて、暖房装置としてのペレットストーブ１の全体構成の概要を説明する。ペレットストーブ１は、床面Ｆに載置されるベース２と、該ベース２上に固定されたストーブ本体３と、同じくベース２上に固定され、ストーブ本体３に燃料用ペレット６５を供給する燃料供給装置４を有している。
ベース２は、ストーブ本体３を固定するための固定面２ａと、該固定面２ａよりも低く、燃料供給装置４を固定するための固定面２ｂを有する段差状に形成されており、内部には配管用の空間部を有している。符号２ｃは脚部を示す。

ストーブ本体３は、内部に燃焼空間５を有する箱状の鉄板製の燃焼筐体６と、燃焼筐体６の内部へ室内の空気を燃焼空間５とは遮断された状態で導入するとともに燃焼熱で直接加熱され、且つ、暖められた空気を燃焼空間５とは遮断された状態のまま燃焼筐体６の外部に吐出させる室内空気導入・吐出手段７の主要部と、燃料用ペレット６５を燃焼させるための燃焼炉９と、該燃焼炉９に入れられた燃料用ペレット６５に点火するための点火手段としてのセラミック棒ヒータ１０と、燃焼筐体６の底面側の固定面２ａに載置され、燃焼炉９を保持する燃焼炉保持ケース１２と、ベース２の内部空間に配設され、燃焼炉９の下面側から燃焼用空気を送る燃焼用空気供給パイプ１３と、上面が開口した箱状の灰取り出し用トレイ１４と、燃焼筐体６の燃料供給装置４側を仕切る鉄板製の断熱壁１５等を有している。なお、各構成要素は厚みを有しているが、分かり易いように一部のものだけハッチング表示で区別している（他の図において同じ）。
図示しないが、燃焼筐体６の周囲（上・下面及び燃料供給装置４側の側面を除く）は、燃焼筐体６に子供等が直接接触して火傷等をしないように、所定の間隔をおいて防護ネットで覆われている。防護ネットの材料としては強度が有り且つ熱伝導性の低い材料が好ましい。

燃焼用空気供給パイプ１３の先端部には灰等の侵入を防止するフィルタ５３が設けられている。燃焼筐体６は上面が開口した箱状になっており、上面は図示しない蓋で略密閉されて外気と遮断されている。蓋はメンテナンス時等に外される。底面は、燃焼用空気供給パイプ１３と対向する穴とセラミック棒ヒータ１０の配線が通る穴があいているだけであり、内部の灰や塵などが外に出ない構造となっている。
燃焼筐体６は鉄板で形成されているが、ステンレスなどの金属やセラミックなどの耐熱性且つ伝熱性を有する材料で形成してもよい（他の鉄板部材において同じ）。燃焼筐体６の放射熱を高めるために、特に、表面積の大きいしま鋼板で形成している。

燃焼炉９は、底面側へ向かって径が徐々に小さくなる椀状に形成されており、燃焼炉保持ケース１２の上面に形成された図示しない穴に挿入され、フランジ９ａで係止されて自重で保持されるようになっている。
フランジ９ａの上部には円筒部９ｃが形成されており、該円筒部９ｃの側面からセラミック棒ヒータ１０が挿入されている。
燃焼炉９の底部には燃焼用空気を取り込むための通気孔９ｂ（図１１参照）が多数形成されている。燃焼炉９の椀形状により、燃料供給装置４から落下・供給された燃料用ペレット６５は燃焼炉９の中央部に集まり、燃焼用空気供給パイプ１３により下側から供給される燃焼補助空気が燃焼炉９の底部中央で多くなることと相まって、燃焼は燃焼炉９の中央部で最も強くなる。通気孔９ｂはペレットストーブ１を停止したときや点火の時などに燃焼炉９内の灰を下方に落下させる機能も有している。

燃焼炉保持ケース１２は、上面に燃焼炉９の嵌る穴、底面に燃焼用空気供給パイプ１３と対向する穴があいているだけの箱状になっており、内部に落下した灰などが外にでない構造となっている。燃焼炉保持ケース１２は燃焼筐体６の前面側において燃焼炉９を保持したまま出し入れ可能になっている。断熱壁１５の下端側には灰を燃焼炉保持ケース１２の上面に落とすための傾斜板５０が固定されており、該傾斜板５０の下面には垂直なガイド板５１が形成されている。傾斜板５０の先端は灰を燃焼炉保持ケース１２の上面に確実に落とせるように、燃焼炉保持ケース１２の上面に入り込んでいる。燃焼筐体６の図中左側において生じる灰は灰取り出し用トレイ１４に収容される。
燃焼炉保持ケース１２は、灰取り出し用トレイ１４の側面１４ａとガイド板５１とによりガイドされて出し入れができるようになっている。
燃焼筐体６の前側板３０（図１１参照）には、燃焼炉９の点火状態等を目視するためのガラス製の覗き窓１６が設けられている。図示しないが、覗き窓１６は、灰やすすで汚れた場合には拭き取ることができるように、ヒンジにより開閉可能になっている。

燃料供給装置４は、角筒状をなす供給装置本体１７と、該供給装置本体１７の上部に設けられた燃料収容部としてのホッパ１８と、燃料用ペレット６５を燃焼筐体６の内部に導くためのパイプ状の燃料搬送路１９と、該燃料搬送路１９内に設けられた搬送部材２０と、該搬送部材２０を回転駆動する燃料供給用の駆動源としてのモータ２１等を有している。
モータ２１は、供給装置本体１７の内面に固定されたブラケット５２に支持されている。
供給装置本体１７の上面には、上方開口部を開閉する蓋２２がヒンジ２３を介して開閉自在に設けられている。燃料供給装置４は、ホッパ１８内の燃料用ペレット６５が燃焼筐体６の放射熱により発火しないように、所定の間隔Ｗ離されて設置されている。上記断熱壁１５と間隔Ｗとによりホッパ１８に対する燃焼筐体６による過熱が良好に防止される。
ホッパ１８内の燃料用ペレット６５は多少暖まる方が燃焼炉９での着火がスムーズになるが、発火するような過熱を避け、安全性を確保しなければならない。間隔Ｗに断熱材を別途設けてもよい。

ホッパ１８の底部は燃料搬送路１９に連通している。燃料搬送路１９は耐熱性材料（例えばステンレス）で形成されており、略水平に延びてその先端部が燃焼炉９の上部近傍に達するように配置されている。燃料搬送路１９の先端部には、搬送された燃料用ペレット６５を燃焼炉９内に落下させるための樋状のシュート部１９ａが斜めに形成されている。
燃料搬送路１９の先端部から水平及び垂直方向に距離をおいて燃焼炉９に燃料用ペレット６５を落下させる方式であるので、燃料搬送路１９内にある供給前の燃料用ペレット６５への引火を防止することができる。落下方式の場合、燃料搬送路１９の先端部における搬送部材２０に対する燃料用ペレット６５の抵抗が小さくなるので、駆動源（モータ２１）を小型にでき、且つ省電力化を図れる利点がある。

搬送部材２０は、断面が円形状（楕円形の概念を含む）の金属線材でコイル状（螺旋状）に形成されており、搬送方向後端部のみをモータ２１の回転軸に固定されて支持されている。従って、搬送部材２０は片持ち方式で支持されており、コイル径よりも内径の大きい燃料搬送路１９内で軸方向の振れの自由度と、コイル形状に因る伸縮性の自由度を有している。
この特性により、圧力に対して脆性を有する燃料用ペレット６５をできるだけ粉砕することなく搬送することができる。
すなわち、コイル間で燃料用ペレット６５が圧縮されようとしても搬送部材２０の上記自由度により加圧状態がすぐに解消され、燃料用ペレット６５は破壊に至るほどの圧力は受けない。また、搬送部材２０の断面は円形状であるので、摩擦によって燃料用ペレット６５を削る作用は生じない。
図１２に示すように、燃料搬送路１９は搬送部材２０の外径に対して余裕を持つ内径を有しており、燃料用ペレット６５は燃料搬送路１９内を満杯状態ではなく上部に隙間を有する状態の量を維持されて搬送される。

図１０に示すように、供給装置本体１７の下部には、燃焼用の空気を送るための空気源としての電動ファン（シロッコファン）２４が設けられている。ファン２４は供給装置本体１７の下部に形成された図示しない空気取り入れ口から室内の空気を吸引し、送風する。本実施形態では、ファン２４を後述する室内空気導入・吐出手段７の空気源としても利用しているため、防塵フィルタ２５を介してクリーンな空気を送風するようになっている。

図１１に示すように、室内空気導入・吐出手段７は、室内のクリーンな空気を燃焼筐体６の内部に導入するための空気導入部としての空気導入パイプ２７と、燃焼筐体６の内部において燃焼炉９の上方に配置され、燃焼熱で直接加熱されるとともに空気導入パイプ２７により導入された空気を加熱する被加熱体２８と、該被加熱体２８に対して空気導入パイプ２７と交差する方向の側面に設けられた空気吐出部２９を有している。
空気導入パイプ２７は空気流れの抵抗を少なくするために、直角ではなく緩い角度で配設されている。また、空気導入パイプ２７は断熱壁１５と燃焼筐体６の側面との間に配設されている（図１０参照）。

燃焼用空気供給パイプ１３は、ファン２４に接続された空気導入パイプ２７から分岐されており、空気導入パイプ２７よりも細径に形成されている。これは燃焼補助のための最適な空気量と室内空気導入・吐出手段７における吐出用の空気量が異なるためである。
空気吐出部２９は、燃焼筐体６の前側板３０から突出し、これにより空気吹き出し口３１が形成されている。空気吹き出し口３１の設定位置及び個数は、燃焼筐体６の４側面において任意に設定できる。
ファン２４によって吸引した室内の空気を強制的に被加熱体２８に導入する構成としたが、空気導入パイプ２７又は空気吐出部２９に独自の送風源又は吸引源を設ける構成としても同様の空気流を得ることができる。

被加熱体２８は、燃焼炉９の燃焼炎熱によって直接加熱され、内部に燃焼筐体６の燃焼空間とは遮断された昇温空間部３２を有するケーシング３３と、昇温空間部３２の遮断状態を維持したままケーシング３３を上下方向に貫通する複数の通気道としての通気パイプ３４を有している。
ケーシング３３は１〜２ｍｍ程度の厚みの鉄板で箱状に形成されており、通気パイプ３４は所定の位置に形成された穴に鉄製のパイプ材を挿入し、溶接等の手段により気密状態で固定することにより形成されている。通気パイプ３４は円筒形に限られないが、円筒形の方が製造が容易である。

空気導入パイプ２７と空気吐出部２９は、ケーシング３３内の昇温空間部３２にシールされて連通している。前側板３０と空気吐出部２９の間もシールされて燃焼筐体６の燃焼空間５とは遮断されている。
空気吐出部２９は前側板３０との間に長さを有しているが、前側板３０に直接接続する構成としてもよい。この場合空気吹き出し口３１自体が空気吐出部２９となる。
空気吹き出し口３１に、上下又は左右方向に風向を変える風向調節羽根を設けてもよい。

空気導入パイプ２７からケーシング３３内に導入された室内のクリーンな空気は、燃焼筐体６内の燃焼ガスとは完全に遮断された状態で昇温空間部３２で暖められるとともに、燃焼ガスが通過することによりより高温となる通気パイプ３４の表面に接触してさらに加熱され、燃焼ガスとの遮断状態を維持されたまま空気吹き出し口３１から吐出される。
図１０に示すように、被加熱体２８と燃焼炉９との間隔Ｈは、燃焼熱による被加熱体２８に対する加熱効率が良く、且つ、被加熱体２８が存在することによる燃焼筐体６内の燃焼率の低下を来たさない観点から実験的に求められる値である。

通気パイプ３４は必ずしも設ける必要はないが、設けることにより昇温空間部３２内の空気を短時間に上昇させることができるとともに、燃焼筐体６内における燃焼効率を高めることができる。通気パイプ３４を上部が細径となったテーパ状のパイプにすると燃焼空気が上昇する流れをよくでき、燃焼効率を更に高められる。
通気パイプ３４を通過した燃焼ガス及び被加熱体２８の外を通った燃焼ガスは、燃焼筐体６の上部側面に設けられた排気パイプ３５により、室内の空気とは遮断された状態で屋外に排出される。排気パイプ３５はそれ自体が屋外に排気するための煙突の機能を有してもよく、既に設置されている煙突に接続するためのダクトのみの機能であってもよい。
排気パイプ３５は燃焼筐体６の上面に設けてもよいが、水平方向（横方向）に導くことで燃焼筐体６内の熱の滞留を長引かせることができ、熱の利用効率を高めることができる。

図１１に示すように、燃焼炉保持ケース１２は、引き出し方向手前側に燃焼筐体６の前側板３０の一部をなす取手付きの側板１２ａを有する箱状に形成されている。セラミック棒ヒータ１０は、燃焼炉保持ケース１２の円筒部９ｃに引き出し方向奥側から円筒部９ｃに形成された穴９ｄに挿入されるようになっている。
燃焼炉保持ケース１２を手前に引き出すと、セラミック棒ヒータ１０はそのまま燃焼筐体６の内部に残る。灰取り出し用トレイ１４を取り出す場合には、燃焼炉保持ケース１２を引き出した後、その空間から手を差し伸べて矢印Ｒ方向（右方向）にずらしてから手前に引き出す。
灰処理をした後、燃焼炉保持ケース１２を燃焼筐体６に装着する場合、燃焼炉保持ケース１２はガイド板５１と灰取り出し用トレイ１４の側面１４ａとによりガイドされ、穴９ｄとセラミック棒ヒータ１０の位置が合致してセラミック棒ヒータ１０が穴９ｄに挿入される。
穴９ｄとセラミック棒ヒータ１０の位置がずれないように、燃焼炉９は燃焼炉保持ケース１２に対して所定の位置でのみセットできるようになっている。

セラミック棒ヒータ１０は、図１３に示すように、燃焼筐体６の後側板６ｂに固定された灰落とし用の傾斜板５４及び該傾斜板５４に固定されたブラケット５５に支持されている。セラミック棒ヒータ１０は、ヒータ本体５６と、該ヒータ本体５６を保持するホルダ５７を有している。ホルダ５７の先端部は上半部が切り欠かれており、ヒータ本体５６が直接燃料用ペレット６５を加熱するようになっている。ホルダ５７は耐熱性材料（例えばステンレス材）で形成されている。
傾斜板５４の先端部は燃焼炉保持ケース１２の上面に入り込む長さを有し、灰が燃焼炉保持ケース１２の上面に確実に落とされるようになっている。

図１４に示すように、空気導入パイプ２７から導入された空気が通気パイプ３４に少しでも多く接触して熱交換率が高まるように、通気パイプ３４は、列が重ならない交互配置パターンを有している。これにより昇温空間部３２では乱流となり、導入された室内空気の熱交換率が高められる。
ケーシング３３の大きさは、上下面が１辺ｄ（約４０ｃｍ）の略正方形で、高さが約１５ｃｍである。各通気道３４の径ｄ１は約８ｍｍである。

図１５に示すように、ペレットストーブ１は制御手段３６により制御される。制御手段３６は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏインターフェース等を有するマイクロコンピュータであり、タイマー３７や操作パネル３８からの信号が入力され、モータ２１、ファン２４、セラミック棒ヒータ１０等を制御する。
操作パネル３８には、点火スイッチ（開始スイッチ）３９や停止スイッチ４０、強弱切り替えスイッチ等が設けられている。
操作パネル３８や制御手段３６等の電気系統（運転中表示ランプ等を含む）は熱による影響を回避するために燃料供給装置４側に設けられている。

次に、ペレットストーブ１の使用動作を説明する。
点火スイッチ３９が押されると、制御手段３６はモータ２１、ファン２４を動作させるとともに、セラミック棒ヒータ１０に通電する。モータ２１の回転により搬送部材２０が回転し、燃料用ペレット６５が燃焼炉９に供給される。同時にファン２４の回転によって燃焼用空気供給パイプ１３から空気が供給され、セラミック棒ヒータ１０の点灯により点火可能な状態となる。

制御手段３６はタイマー３７を制御して、点火スイッチ３９がオンしてから確実に燃焼する所定時間が経過したらセラミック棒ヒータ１０への通電を停止する。ここでの所定時間は燃料用ペレット６５の燃焼が確実に始まる時間であり、実験的に求められる値である。
燃料用ペレット６５の燃焼が始まった後、ファン２４はオン状態を維持され、燃焼用空気は常時供給される。モータ２１はオン・オフ制御され、オン時間のみ燃料用ペレット６５が燃焼炉９に供給される。この制御はタイマー３７を介して行われる。上記オン・オフ時間は燃料の過不足供給を来たさないようにするために、実験的に求められる値である。
上記オン時間は火力の強弱（燃料供給量の大小）と関係し、図示しない切り替えスイッチやボリュームスイッチで火力の強弱を調整できるようになっている。

燃料用ペレット６５の燃焼により被加熱体２８及び燃焼筐体６が加熱される。被加熱体２８は燃焼筐体６よりも熱容量が小さく且つ最も加熱効率の高い位置において燃焼熱により直に、燃焼筐体６とは独立して加熱されるので、燃焼筐体６に比べて急激に昇温し、空気吹き出し口３１から暖められたクリーンな空気が短時間で吐出される。
その後、燃焼筐体６の加熱も進行し、その放射熱によっても室内が暖められる。すなわち、ペレットストーブ１では、点火してすぐに空気吹き出し口３１からの暖かい空気の吐出により室内が暖められるとともに、この温風による暖房が継続する上、燃焼筐体６の放射熱による暖房機能が徐々に得られる。

停止スイッチ４０を押すと、モータ２１が停止され、燃料用ペレット６５の燃焼炉９への供給が止められる。制御手段３６はモータ２１を停止した後、タイマー３７の制御により所定時間経過後にファン２４を停止させる。この所定時間は、燃焼炉９内の燃料用ペレット６５を完全に燃焼させるとともに、燃焼後の灰を空気流によって燃焼炉９から吹き飛ばすための時間であり、実験的に求められる値である。
ここではマイクロコンピュータによる制御としたが、単にタイマーを使った簡単なシーケンス制御としてもよい。

上述したように、使用後の灰の処理・清掃は、まず燃焼炉保持ケース１２を引き出した後、灰取り出し用トレイ１４を引き出すことにより行うことができる。
図１０において燃焼筐体６の右側に生じた灰は傾斜板５０により燃焼炉保持ケース１２の上面に集められ、燃焼筐体６の奥側に生じた灰は傾斜板５４により集められる。燃焼筐体６の手前側で生じた灰は燃焼炉保持ケース１２の上面に直接落ち、燃焼筐体６の左側で生じた灰は灰取り出し用トレイ１４に収容される。
従って、燃焼炉保持ケース１２と灰取り出し用トレイ１４を取り出すことにより燃焼筐体６内で発生した灰を効率的に除去することができる。
また、燃焼炉保持ケース１２の引き出しにより燃焼炉９を同時に引き出すことができ、且つ、燃焼炉９は燃焼炉保持ケース１２に載せてあるだけであるので、燃焼炉９自体の取り出し・清掃も容易となる。

上述のように、燃焼用空気と、早期暖気形成用の室内空気を１つのファン２４で送るようにしているので、送風源又は吸引源を個別に設ける方式に比べて構成の簡易化、低コスト化を図ることができる。
ここでは、燃焼筐体６内に被加熱体２８を有する構成のペレットストーブの例を示したが、従来の他のペレットストーブにおいても同様に燃料用ペレット６５を使用することができる。

本発明の第１の実施形態におけるコーヒー粕の乾燥工程を示す図である。 乾燥したコーヒー粕の型穴内への充填工程を示す図である。 充填完了状態を示す図である。 充填されたコーヒー粕を圧縮する前の状態を示す図である。 加熱・加圧工程を示す図である。 固形化されたコーヒー粕を押し出した状態を示す図である。 製造された燃料用ペレットの斜視図である。 燃料用ペレット（コーヒーペレット）の燃焼時の分離状態を示す模式図である。 木質系ペレットの燃焼時の分離状態を示す模式図である。 ペレットストーブの概要正面図である。 ペレットストーブの要部斜視図である。 燃料搬送路における燃料用ペレットの搬送状態を示す要部断面図である。 セラミック棒ヒータの取付構造を示す要部断面図である。 被加熱体における通気パイプの配置パターンを示す概要平面図である。 制御ブロック図である。

符号の説明

６１ コーヒー粕
６２ メス型
６２ａ 穴
６４ オス型

Claims (4)

1. 焙煎したコーヒー豆を粉状に粉砕してなるコーヒーを熱水抽出した残渣であるコーヒー粕であって、炭化しない状態に水分の除去処理をしたコーヒー粕のみを、１００℃〜２００℃の範囲内の温度で加熱された型内に充填し、加圧・圧縮して固形化した後、型から押し出してなり、上記加圧力は、運搬時や供給時の振動で型崩れを起さない固形強度を有するように０．５トン〜５トンの範囲内で設定されていることを特徴とする燃料用ペレットの製造方法。
2. 焙煎したコーヒー豆を粉状に粉砕してなるコーヒーを熱水抽出した残渣であるコーヒー粕であって、炭化しない状態に水分の除去処理をしたコーヒー粕を主成分として植物性原料を混ぜたもののみを、１００℃〜２００℃の範囲内の温度で加熱された型内に充填し、加圧・圧縮して固形化した後、型から押し出してなり、上記加圧力は、運搬時や供給時の振動で型崩れを起さない固形強度を有するように０．５トン〜５トンの範囲内で設定されていることを特徴とする燃料用ペレットの製造方法。
3. 請求項２に記載の燃料用ペレットの製造方法において、
   上記植物性原料がおがくず又は籾殻であることを特徴とする燃料用ペレットの製造方法。
4. 請求項１乃至３のうちの何れか１つに記載の燃料用ペレットの製造方法において、
   上記固形化の形状が円柱状であることを特徴とする燃料用ペレットの製造方法。

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