特開 2025-144248 ペレット製造装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025144248

(43)【公開日】2025-10-02

(54)【発明の名称】ペレット製造装置

(51)【国際特許分類】

   B29B 9/06 20060101AFI20250925BHJP

   B29K 1/00 20060101ALN20250925BHJP

【ＦＩ】

B29B9/06

B29K1:00

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024043935

(22)【出願日】2024-03-19

(71)【出願人】

【識別番号】000206211

【氏名又は名称】大成建設株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】506405426

【氏名又は名称】株式会社チヨダマシナリー

(74)【代理人】

【識別番号】110001807

【氏名又は名称】弁理士法人磯野国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】木村 康司

(72)【発明者】

【氏名】北原 哲五郎

【テーマコード（参考）】

4F201

【Ｆターム（参考）】

4F201AA01

4F201AJ08

4F201AK02

4F201AP05

4F201AR06

4F201BA02

4F201BC02

4F201BC13

4F201BL09

4F201BL11

4F201BL25

4F201BL36

(57)【要約】

【課題】植物由来の原料から安定して確実に固めて高品質のペレットを製造できるペレット製造装置を提供する。
【解決手段】ペレット製造装置１であって、植物由来の原料Ｍを押出成形してペレットＰを製造する押出機１０と、原料Ｍに散水する散水装置６０と、散水装置６０を制御する制御装置７０と、を備えている。押出機１０は、成形孔２１が貫通したダイス２０と、ダイス２０の温度を計測する温度センサ８０と、を備えている。制御装置７０は、ダイス２０の温度が設定温度範囲の上限温度以上の場合には、散水装置６０から散水させ、ダイス２０の温度が設定温度範囲の下限温度以下の場合には、散水装置６０の散水を停止させる。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

植物由来の原料を押出成形してペレットを製造する押出機と、
前記原料に対して散水する散水装置と、
前記散水装置の散水を制御する制御装置と、を備え、
前記押出機は、
前記原料が押し込まれる成形孔が貫通したダイスと、
前記ダイスの温度を計測する温度センサと、を有し、
前記制御装置は、
前記温度が設定温度範囲の上限温度以上の場合には、前記散水装置から散水させ、
前記温度が前記設定温度範囲の下限温度以下の場合には、前記散水装置の散水を停止させることを特徴とするペレット製造装置。

【請求項2】

前記押出機は、
前記ダイスの上面を転動する複数のローラーと、
前記ダイスの下面側に配置された切断刃と、を備え、
前記ダイスの上面から下面に亘って前記成形孔が貫通していることを特徴とする請求項１に記載のペレット製造装置。

【請求項3】

前記原料は、ジャイアントミスカンサスであることを特徴とする請求項１に記載のペレット製造装置。

【請求項4】

前記上限温度は、８３．０度であり、
前記下限温度は、８２．４度であることを特徴とする請求項３に記載のペレット製造装置。

【請求項5】

前記原料を前記押出機に供給する原料供給装置を備え、
前記原料供給装置および前記押出機は、車両の荷台に搭載可能であることを特徴とする請求項１に記載のペレット製造装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ペレット製造装置に関する。

【背景技術】

【0002】

灯油や重油などの石油資源からバイオマス資源へのエネルギー転換として、植物由来の原料を圧縮成形したペレットを燃料として利用することが知られている。
そして、植物由来の原料をローラーによってダイスの成形孔に押し込み、成形孔から押し出された原料を切断することで、ペレットを製造する方法がある。
さらに、前記したペレットの製造方法としては、成形直後のペレットの表面温度を計測し、その表面温度が所定の範囲内に収まるように制御することで、原料を確実に固めているものがある（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１０－２５２７８３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

前記した従来のペレット製造装置では、成形直後のペレットの表面温度を精度良く計測し難いため、原料を安定して固めることが難しい。

【0005】

本発明は、前記した問題を解決し、植物由来の原料を安定して確実に固めて高品質のペレットを製造できるペレット製造装置を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

前記課題を解決するため、本発明は、ペレット製造装置であって、植物由来の原料を押出成形してペレットを製造する押出機と、前記原料に対して散水する散水装置と、前記散水装置の散水を制御する制御装置と、を備えている。前記押出機は、前記原料が押し込まれる成形孔が貫通したダイスと、前記ダイスの温度を計測する温度センサと、を備えている。前記制御装置は、前記温度が設定温度範囲の上限温度以上の場合には、前記散水装置から散水させ、前記温度が前記設定温度範囲の下限温度以下の場合には、前記散水装置の散水を停止させる。

【0007】

植物由来の原料が押出成形によって固まる条件としては、原料の含水量が大きく影響している。また、ダイスの成形孔によって原料を押出成形する際に、原料の含水量が多いとダイスの温度が低下し、原料の含水量が少ないとダイスの温度が上昇する。このように、原料の含水量とダイスの温度とは相関している。
本発明では、押出成形に適した含水量を備えた原料を押出成形したときのダイスの温度範囲を予め算出しておき、その温度範囲内に収まるように、原料に対して散水して、ダイスの温度を調整することで、原料が確実に固まるように、原料の含水量を調整していることになる。
ダイスの温度は容易に精度良く計測できるため、本発明のペレット製造装置では、ダイスの温度に基づいて、原料の含水量を精度良く調整できる。これにより、本発明のペレット製造装置では、原料を安定して確実に固めて高品質のペレットを製造できる。

【0008】

前記押出機は、前記ダイスの上面を転動する複数のローラーと、前記ダイスの下面側に配置された切断刃と、を備え、前記ダイスの上面から下面に亘って前記成形孔が貫通しているフラットダイ方式を用いることができる。
例えば、原料が草である場合には、原料に含まれるリグニンの量が少ないため、リグニンの熱軟化のみに依存することなく、１００度以下の低温におけるセルロース、ヘミセルロース等の熱軟化も利用した低温成形が望ましい。また、草は柔らかいため、原料を粉化するのが難しい。
前記したフラットダイ方式の押出機では、原料をチップ（小片）の状態で押出成形できるため、原料の処理が容易になる。また、前記したフラットダイ方式の押出機では、リングダイ方式の押出機に比べて、原料を押出成形する際のダイスの温度を抑えることができるため、原料が草である場合でも高品質のペレットを製造できる。

【0009】

前記原料としては、ジャイアントミスカンサス（Miscanthus×giganteus)を用いることができる。ススキ属植物のジャイアントミスカンサスは、低温環境および少ない肥料で栽培可能であるとともに、多年生植物で持続的な生産性や土壌中への炭素貯留機能を有している。また、ジャイアントミスカンサスは、収穫時の含水量が少ないため、収穫後に乾燥機によって含水量を調整しなくても、ペレットの原料として利用できる。
本発明のペレット製造装置では、環境に優しい環境再生型農業の作目であるジャイアントミスカンサスから高品質のペレットを製造できる。

【0010】

また、原料がジャイアントミスカンサスである場合には、前記上限温度を８３．０度に設定し、前記下限温度を８２．４度に設定することで、ペレットが崩れ難くなる。

【0011】

前記したペレット製造装置に、前記原料を前記押出機に供給する原料供給装置を設け、前記原料供給装置および前記押出機が車両の荷台に搭載可能であることが好ましい。
この構成では、原料を収穫する圃場においてペレットを製造できるため、圃場から工場に原料を搬送する場合に比べて、ペレットの製造効率を高めることができる。

【発明の効果】

【0012】

本発明のペレット製造装置では、ダイスの温度を容易に精度良く計測することができ、ダイスの温度に基づいて、原料の含水量を調整することで、原料を安定して確実に固めて高品質のペレットを製造できる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の実施形態に係るペレット製造装置を示した側面図である。

【図2】本発明の実施形態に係るペレット製造装置を示した全体構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
図２は、本発明の実施形態に係るペレット製造装置を示した全体構成図である。
本実施形態では、図２に示すように、ジャイアントミスカンサスを原料とする燃料用のペレットＰを製造するペレット製造装置１について説明する。
ジャイアントミスカンサスは、ススキ属植物の草である。本実施形態では、圃場から刈り取ったジャイアントミスカンサスのチップ（小片）を原料Ｍとする。

【0015】

図１は、本発明の実施形態に係るペレット製造装置を示した側面図である。
ペレット製造装置１は、図１に示すように、押出機１０と、原料供給装置５０と、散水装置６０と、制御装置７０と、を備えている。本実施形態のペレット製造装置１では、押出機１０、原料供給装置５０および散水装置６０がトラックＴの荷台Ｔ１上に積載可能である。

【0016】

押出機１０は、図２に示すように、原料ＭからペレットＰを製造する造粒機である。本実施形態では、フラットダイ方式の押出機１０を用いている。
押出機１０は、筒状のハウジング１１と、ハウジング１１内に収容されたダイス２０と、ダイス２０の上面を転動する複数のローラー３０と、ダイス２０の下面側に配置された切断刃１２と、ダイス２０の温度を計測する温度センサ８０と、を備えている。

【0017】

ハウジング１１の上端部には、原料Ｍが投入される投入口１１ａが開口し、ハウジング１１の周壁部には、ペレットＰを排出するための排出口１１ｂが開口している。
ハウジング１１において、投入口１１ａと排出口１１ｂとの間の空間には、ダイス２０、各ローラー３０および切断刃１２が収容されている。

【0018】

ダイス２０は、円板状の金属製の部材であり、両平面が上下に配置されている。ダイス２０は、投入口１１ａの直下に配置されている。ダイス２０には、上面から下面に亘って複数の成形孔２１が貫通している。

【0019】

ローラー３０は、横方向の軸回りに外周面が形成された円柱状の金属製の部材である。ローラー３０の外周面の下端部がダイス２０の上面に接している。本実施形態では、複数のロータ―３０がダイス２０の周方向に間隔を空けて配置されている。各ローラー３０の回転軸は、ダイス２０の上面の中心部に立設された支軸３１に連結されている。支軸３１が図示しない駆動機構によって軸回りに回転することで、各ローラー３０がダイス２０の上面を、ダイス２０の周方向に転動するように構成されている。

【0020】

切断刃１２は、ダイス２０の下面側に配置されている。切断刃１２の刃面は、ダイス２０の下面に平行かつ近接して配置されている。切断刃１２は、図示しない駆動機構によってダイス２０の下面に沿って往復動可能である。

【0021】

ハウジング１１内には、ダイス２０の温度を計測する温度センサ８０が設けられている。温度センサ８０によって計測された温度は、後記する制御装置７０に出力される。

【0022】

原料供給装置５０は、図１に示すように、ホッパー５１と、ホッパー５１の下部から斜め上向きに延在しているコンベヤ５２と、を備えている。
ホッパー５１内には、回転刃（図示せず）が設けられている。圃場で収穫されたジャイアントミスカンサスを、ホッパー５１の上端開口部に投入すると、ホッパー５１内でチップに破砕されて原料Ｍ（図２参照）が製造される。コンベヤ５２の先端部に設けられた排出部５２ａは、押出機１０の投入口１１ａの直上に配置されている。ホッパー５１内の原料Ｍ（図２参照）は、コンベヤ５２によって押出機１０の投入口１１ａに投入される。

【0023】

押出機１０では、図２に示すように、ハウジング１１の投入口１１ａに原料Ｍが投入されると、原料Ｍはダイス２０の上面に載置される。そして、各ローラーを３０がダイス２０の上面を転動すると、各ダイス２０の上面に載置された原料Ｍは、各ローラー３０の外周面によって各成形孔２１に押し込まれ、ダイス２０の下面側で各成形孔２１から押し出される。
各成形孔２１からダイス２０の下面側に押し出された原料Ｍは、切断刃１２によって所定の長さに切断され、多数のペレットＰが形成される。そして、ハウジング１１の下部に落ちた各ペレットＰは、ハウジング１１の排出口１１ｂから外部に排出される。

【0024】

本実施形態のペレット製造装置１は、原料Ｍに対して散水する散水装置６０と、散水装置６０の散水を制御する制御装置７０と、を備えている。
散水装置６０は、散水ノズル６１と、貯水タンク６２と、ポンプ６３と、連結ホース６４と、を備えている。

【0025】

散水ノズル６１は、押出機１０の投入口１１ａに設けられている。連結ホース６４は、散水ノズル６１とポンプ６３とを連結している。ポンプ６３によって貯水タンク６２内の水が汲み上げられ、連結ホース６４を通じて散水ノズル６１に供給される。そして、散水ノズル６１からハウジング１１内の原料Ｍに対して散水される。

【0026】

制御装置７０は、コンピュータであり、温度センサ８０によって計測されたダイス２０の温度に応じて、散水ノズル６１からの散水を制御する。制御装置７０には、予め設定された設定温度範囲が記憶されている。
そして、制御装置７０では、ダイス２０の温度が設定温度範囲の上限温度以上の場合には、ポンプ６３を駆動させて散水ノズル６１から散水させる。
また、制御装置７０では、ポンプ６３が駆動した状態（散水ノズル６１から散水している状態）で、ダイス２０の温度が設定温度範囲の下限温度以下になると、ポンプ６３を停止させて散水ノズル６１の散水を停止させる。

【0027】

ここで、ダイス２０の各成形孔２１によって原料Ｍを押出成形する際に、原料Ｍの含水量が多いとダイス２０の温度が低下し、原料Ｍの含水量が少ないとダイス２０の温度が上昇するという相関関係がある。

【0028】

本実施形態では、ジャイアントミスカンサスである原料Ｍが押出成形によって確実に固まるときの原料Ｍの含水量を予め実験により算出し、その含水量を備えた原料Ｍを押出成形したときのダイス２０の温度範囲を設定温度範囲としている。
すなわち、制御装置では、設定温度範囲内に収まるように、原料Ｍに対して散水して、ダイス２０の温度を調整することで、原料Ｍが確実に固まるように、原料Ｍの含水量を調整していることになる。

【0029】

本実施形態において、設定温度範囲の上限温度は８３．０度であり、設定温度範囲の下限温度は８２．４度に設定されている。
したがって、制御装置７０では、ダイス２０の温度が８３．０度以上の場合には、ポンプ６３を駆動させて散水ノズル６１から原料Ｍに対して散水を開始する。
また、制御装置７０では、ポンプ６３を駆動させた状態で、ダイス２０の温度が８２．４度以下になると、ポンプ６３を停止させて散水ノズル６１から原料Ｍに対する散水を停止する。

【0030】

以上のようなペレット製造装置１では、温度センサ８０によって、ダイス２０の温度を容易に精度良く計測できる。そして、ペレット製造装置１では、ダイス２０の温度に基づいて、原料Ｍの含水量を精度良く調整できるため、原料Ｍを安定して確実に固めて高品質のペレットＰを製造できる。

【0031】

圃場から収穫したジャイアントミスカンサスを粉化するのは難しいが、フラットダイ方式の押出機１０では、原料Ｍをチップの状態で押出成形できるため、ジャイアントミスカンサスを原料Ｍとして利用し易い。
また、ジャイアントミスカンサスは、ダイス２０の温度が高いと、ペレットＰの品質が低下するが、フラットダイ方式の押出機１０では、リングダイ方式に比べて、原料Ｍを押出成形する際のダイス２０の温度を抑えることができるため、ジャイアントミスカンサスから高品質のペレットＰを製造できる。
また、ジャイアントミスカンサスは、収穫時の含水量が少ないため、収穫後に乾燥機によって含水量を調整しなくても、原料Ｍとして利用できる。
このように、本実施形態のペレット製造装置１では、環境に優しい環境再生型農業の作目であるジャイアントミスカンサスから高品質のペレットＰを製造できる。

【0032】

また、本実施形態のペレット製造装置１では、設定温度範囲の上限温度を８３．０度に設定し、設定温度範囲の下限温度を８２．４度に設定することで、ジャイアントミスカンサスを原料ＭとするペレットＰが崩れ難くなる。

【0033】

本実施形態のペレット製造装置１では、図１に示すように、原料供給装置、押出機および散水装置６０は、トラックＴ（車両）の荷台Ｔ１に搭載可能であるため、ジャイアントミスカンサスを収穫する圃場においてペレットＰ（図２参照）を効率良く製造できる。

【0034】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜に変更が可能である。
図２に示すように、本実施形態のペレット製造装置１では、ジャイアントミスカンサスを原料Ｍとしているが、原料Ｍは限定されるものではなく、各種の植物を原料として用いることができる。そして、設定温度範囲の上限温度および下限温度は、原料の種類に応じて、その原料が押出成形によって固まり易い温度の上限および下限に設定される。

【0035】

ジャイアントミスカンサスを原料Ｍとする場合には、設定温度範囲の上限温度を８３．５度、下限温度を８２．０度に設定することでペレットＰを製造できるが、より好ましくは、設定温度範囲の上限温度を８３．０度、下限温度を８２．４度に設定することで、ペレットＰが崩れ難くなる。

【0036】

本実施形態の散水装置６０では、一定の流水量で散水ノズル６１から原料Ｍに対して散水しているが、ダイス２０の温度が上がるに連れて、散水ノズル６１からの散水量（原料Ｍの投入量に対する散水量）が増えるように、流量調整弁を設けてもよい。このようにすると、ダイス２０の温度を効率良く低下させることができる。

【0037】

本実施形態では、フラッダイ方式の押出機１０を用いているが、押出機（造粒機）の方式は限定されるものではなく、例えば、リングダイ方式の押出機を用いてもよい。

【符号の説明】

【0038】

１ ペレット製造装置
１０ 押出機
１１ ハウジング
１１ａ 投入口
１１ｂ 排出口
１２ 切断刃
２０ ダイス
２１ 成形孔
３０ ローラー
３１ 支軸
５０ 原料供給装置
５１ ホッパー
５２ コンベヤ
５２ａ 排出部
６０ 散水装置
６１ 散水ノズル
６２ 貯水タンク
６３ ポンプ
６４ 連結ホース
７０ 制御装置
８０ 温度センサ
Ｍ 原料
Ｐ ペレット
Ｔ トラック
Ｔ１ 荷台

【図1】

【図2】