JP5412100B2 - 燃料および燃料の製造方法 - Google Patents
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Description
倉松竜平 他、「木材粉末のホットプレスによる容器の成形」、第57回塑性加工連合講演会講演論文集、p299-300、2006年10月17日
植物材料は、主成分としてセルロース、ヘミセルロース、リグニンを含む。これらは植物細胞を構成する成分である。以下に木材の成分含有率を示す(「佐道健、「木材工学」、養賢堂」参照)。
・広葉樹:ヘミセルロース20〜25%、リグニン20〜25%、セルロース45〜50%
・針葉樹:ヘミセルロース15〜20%、リグニン25〜30%、セルロース45〜50%
このように、植物の主成分は、セルロース、ヘミセルロース、リグニンであり、その含有率が90数%に達する。その他、副成分として、灰分、樹脂、精油、タンニン、色素、含窒素化合物がある。
本実施形態では、後述するように所定の成形温度になるまで加熱を行っている間は木片中の水分が逃げないように密閉状態とし、当該成形温度に到達した時点で水分を逃がすために開放状態にする。そのため、本実施形態で用いる加圧器具は、開閉式コックを有する密閉金型を備える。
次に、本実施形態の燃料の製造方法について説明する。図1は、本実施形態の燃料の製造方法の流れを示す図である。また、図3は、図1に示す各工程の状態を示す図である。
含水率(%)=(W1−W0)/W0×100
により求められる。
含水率約10%(気乾含水率)のスギ材の木片および図2の(a)(b)に示す加圧器具1を用いて得られた成形体のビッカース硬度および密度を測定した。なお、測定対象の成形体の成形条件は、成形圧力100MPa、成形温度160℃、開栓時間t1=65分、保持時間t2=10分である。
次に、上記成形体の評価1と同一の成形条件にて、直径5mmの円柱状の成形体を成形し、3点曲げ試験を行った。円柱状の成形体を得るためには、図7の(a)(b)に示されるような円柱状の中空部分を有する成形金型9’を用いればよい。
含水率約10%(気乾含水率)のスギ材の木片および図2の(a)(b)に示す加圧器具1を用いて、成形圧力120MPa、成形温度160℃とした場合の時間の経過に伴う、すなわち15分、30分、45分、60分における成形体の形状を確認した。図10は、時間の経過による成形体の形状の変化を示す図である。つまり、図10は、木片を含水率約10%、成形圧力120MPa、成形温度160℃の成形条件下で成形したときの当該木片の流動挙動を示している。図10に示されるように、時間が増えるに従い、つまり、木片を含水率約10%、成形圧力120MPa、成形温度160℃の条件下で保持している時間が増えるに従い、杯型の土台部分から軸部分へ、さらには容器部分へと順に流動している様子がわかる。なお、この流動挙動は、成形条件によって異なる。
含水率が高い場合、流動性が良好になるため低い成形圧力でも金型内に木片を充填させることができる。このように、含水率、成形圧力、成形温度は、木片の流動性を確保できる範囲で適宜設定することができる。
上記では、本発明者らが始めに着目した植物片の流動性をより理解し易いように、杯型の成形金型を用いて説明を行った。しかしながら、実際には、搬送しやすい形状、例えば、円柱状や四角柱状、球状、円錐状、角錐状、シート状などに成形すればよい。
燃料は、体積が大きく、保管場所を確保する必要がある。また、燃焼させるため、なるべく水分を含ませない方がよい。上述したような木質ペレットは、湿度が高い環境に置かれると、吸湿し、膨張してしまう。そのため、屋内保管が必要となり、保管場所の確保がより難しくなる。
2 加圧工具
3 外型
4 開閉式コック
5 密閉金型(成形型)
6 上ポンチ
7 半割型
8 下ポンチ
9・9’ 成形金型(成形型)
10 木片(植物片)
11 木目
Claims (3)
- 水分を含む植物片に対して、当該植物片を密閉状態の中において当該植物片中の水分を保持しながら加圧および加熱を行うことにより流動性を与え、上記流動性を有する植物片を所定の形状に成形し、その後、密閉状態を開放して上記植物片の成形体中の水分を抜いたのち常圧かつ常温に戻すことにより、密度が1.14g/cm 3 以上である燃料を製造することを特徴とする燃料の製造方法。
- 水分を含む植物片を成形型の内部に設置し、上記成形型の内部を密閉状態にして、上記植物片に対して加熱及び加圧を行い、植物片を流動させて成形する第1工程と、
上記植物片が所定の成形温度及び成形圧力に達した後に、上記成形型の内部と外部とを通気可能にする第2工程と、
所定時間だけ圧力及び温度を保持した後、冷却してから、上記成形型から上記植物片の成形体を取り出すことで、密度が1.14g/cm 3 以上である燃料を製造する第3工程と、
を含む燃料の製造方法。 - 請求項1または2に記載の製造方法により製造されたことを特徴とする燃料。
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