本発明は、固形燃料の材料としてビール粕� ��用いることを特徴とする。これまで固形燃� ��(薪)の原料として使用されてきた生木は、CO ₂ 削減の観点から、利用が大幅に制約されてお り、また、生木を原料としたおがくずでは、 薪として流通させるだけの量を確保すること ができない。

 これに対して、ビール粕はビールの製造後� ��出る廃棄物である。万国共通の飲み物であ� ��ビールは世界中の国々にビール工場が設け� ��れている。したがって、1ヶ所のビール工場 からでも日々大量のビール粕を調達すること が出来る。このことから輸送コストや輸送に 伴うCO ₂ の排出量を大幅に削減することができる。石 油が中東などの一部の地域でのみ生産され、 供給に輸送が伴うのと比較して大きな違いで ある。

 さらに、寒冷地などでは、薪を燃焼させ� ��ための暖炉を一家に少なくとも一台備えて� ��る場合が多い。そのため、ビール粕からな� ��固形燃料を暖炉に直接装入して燃焼させる� ��とで、暖を得ることができる。したがって� ��燃焼で得たエネルギーを電力等に変換する� ��要がなくなり、インフラの問題を少なくす� ��ことができる。燃料電池が水素スタンドを� ��要とするのと比較して大きな違いである。

 このように、ビール粕からなる固形燃料� ��、従来のエネルギー源よりも優れた特性を� ��数有している。そして、下記に説明するよ� ��に、ビール粕からなる固形燃料は、生木か� ��なる固形燃料よりも燃焼性能に優れており� ��生木からなる固形燃料の代替物となり得る� ��

 以下、ビール粕からなる固形燃料の製造� ��法を詳細に説明する。

 まず、図1、図2及び図3を参照しながら、� ��発明の固形燃料の製造方法について説明す� ��。ここで、図1は本製造方法を有効に実施す るための固形燃料の製造装置の概略図であり 、図2は固形燃料の製造装置の一部を構成す� �攪拌成形部の断面図であり、図3は攪拌成形� ��の分解斜視図である。

 これらの図において、ホッパー部20は、� �側にいくほど径寸法が漸減する絞り形状に� �成されており、攪拌成形部10のハウジング本 体11に形成された投入口11aに接続されている� ��

 図2に図示するように、攪拌成形部10のハ� ��ジング本体11は筒型に形成されており、こ� �ハウジング本体11の水平方向(X軸方向)一端部 には、半球状の先端ハウジング12が締結ボル� ��13を介して固定されている。

 先端ハウジング12の内面には、複数(本実� ��例では10個)の捩れ角を有する内羽根12aが形� ��されており、先端ハウジング12の先端部に� �、ビール粕を排出するための排出口12bが形� �されている。先端ハウジング12の基端部は、 締結ボルト19によりハウジング本体11に固定� �れている。

 先端ハウジング12の内部には、ロータ14が 回転可能に収容されており、このロータ14の� ��面には、捩れ角を有する外羽根14aが形成さ� ��ている。このロータ14の外羽根14aは、先端� �ウジング12の内羽根12aに対して、反対方向に 捩れている。

 ロータ14の回転軸14bは、X軸方向に延びて� ��り、図1に図示するモータ40から伝達される� ��動力によって回転駆動される。ロータ14の� �動機構については後述する。

 スリーブ15は筒状に形成され、X軸方向に� ��びている。スリーブ15のX軸方向の一端部は� ��先端ハウジング12の先端部に取り付けられ� �フランジ部18に固定されている。

 ロータ14のX軸方向の一端部には、スリー� ��部15の内部に延出する先端スクリュー16が取 り付けられている。

 先端スクリュー16のスクリュー軸16aは、� �ータ14の回転軸14bと同軸上に配置されており 、モータ40から伝達された駆動力によりロー� ��14及び先端スクリュー16が一体的に回転する 。

 スリーブ15の内径をR1、スクリュー軸16aの 外径をR2としたときに、R1-R2は好ましくは0.3~0 .5mmであり、より好ましくは0.3mmである。スリ ーブ15の外周面には、スリーブ15と同心円状� �発熱筒17が設けられている。この発熱筒17は� ��不図示の熱源から伝熱する熱によって発熱� ��るようになっている。

 図1に図示するように、ギアボックス30に� ��、第1のギア31及びこの第1のギア31に係合す� ��第2のギア列32が収容されている。第2のギア 列32は、ロータ14の回転軸14bに接続されてお� �、第2のギア列32の回転動作に応じてロータ14 が回転する構成になっている。

 モータ40の出力軸41には、出力ギア42が取� ��付けられており、この出力ギア42はギアボ� �クス30に収容された第1のギア31に接続されて いる。したがって、モータ40が駆動されると� ��その駆動力が出力ギア42→第1のギア31→第2� ��ギア列32の順に伝達され、ロータ14を回転さ せることができる。

 次に、上記製造装置を用いた固形燃料の� ��造方法について説明する。ビール製造の最� ��の工程では、原料の大麦を発芽させた「麦� ��」を粉砕し、この粉砕物を煮込んだもろみ� ��ら麦汁を抽出する。これを仕込工程と呼ん� ��いる。本工程では、麦汁を抽出することに� ��り残渣が発生し、これを一般的に「ビール� ��」と呼んでいる。

 このビール粕は、通常水分を60~75%含んで� ��り、ホッパー20を介してハウジング11の内部 に装入される前に、水分が1~15%になるまで乾� ��又は脱水される。上限値を15%に設定した理� ��は、15%を超えると、加熱時にビール粕から� ��量の水蒸気が発生して、ハウジング11の内� �が過剰に上昇するからである。また、下限� �を1%に設定した理由は、1%に満たないと、ビ� ��ル粕を圧縮成形した際に固まりにくくなり� ��固形燃料として使用できなくなるからであ� ��。

 乾燥処理されたビール粕は、ホッパー20� �介してハウジング本体11の内部に装入される 。ここで、ハウジング本体11へのビール粕の� ��給速度は、好ましくは100kg/h以上であり、よ り好ましくは130kg/h以上である。供給速度が10 0kg/h以下の場合には、スリーブ15の内部に位� �する固形燃料の加熱時間が長くなり、固形� �料の表面が炭化するからである。なお、ビ� �ル粕の供給速度は、固形燃料の表面を炭化� �せないという観点から、製造装置の装置構� �に応じて適宜変更することができる。

 ハウジング本体11に供給されたビール粕� �、ロータ14の回転作用により、ロータ14と先� ��ハウジング12との間に形成された隙間を通� �て、先端ハウジング12の排出口12bに移送され る。この際、ビール粕の粒子が互いに接触し て、摩擦熱が生じるため、ビール粕の温度は 上昇する。

 ここで、ロータ14の外面には複数の外羽� �14aが設けられているため、ロータ14の一回転 数あたりの移送量を大きくすることができる 。他方、スリーブ15の内径:R1、スクリュー軸1 6aの外径:R2を上記のように設定することによ� ��、先端ハウジング12からスリーブ15へのビー ル粕の供給量を制限することができる。

 これにより、先端ハウジング12内で移送� �れるビール粕に対して十分な摩擦熱を付与� �ることができる。その結果、ビール粕を、� �端ハウジング12の排出口12aにおいて、成形に 適した材料温度に昇温させることができる。 ビール粕の成形に適した材料温度とは、概ね 90℃以上である。

 先端ハウジング12の排出口12aから排出さ� �たビール粕は、スクリュー16の回転作用によ り、スリーブ15内に押し出される。ここで、� ��熱筒17によるスリーブ15の加熱温度は、好ま しくは、250~330℃(予熱時390℃)である。250℃よ りも加熱温度が低いと固形燃料の表面のひび 割れが多くなり、固形燃料が折れやすくなる 。330℃よりも加熱温度が高いと固形燃料の表 面に薄皮状の焦げ(炭化物)が発生する。

 スリーブ15の加熱温度は、固形燃料の製� �装置の装置構成に応じて、適宜変更するこ� �ができる。この場合、固形燃料にひび割れ� �発生したこと、表面に薄皮状の焦げが発生� �たことについては、目視による識別が可能� �ある。したがって、スリーブ15から排出され た固形燃料の表面を目視により観察しながら 、スリーブ15の加熱温度を調節することによ� ��、最適な加熱温度を実験的に導くことがで� ��る。

 また、スクリュー16によるスリーブ15への 押し込み作用により、スリーブ15内のビール� ��は、スリーブ15の内面及びスクリュー16のス クリュー軸16aの外面に当接した状態で圧縮さ れながらスリーブ15の内部を移送され、固形� ��料として排出される。

 このように、ビール製造時の副産物である� ��ール粕の粒子を原料として、環境に優しく� ��品質が安定し、火力調節が容易な工業規格� ��としての固形燃料を生産することができる� ��また、ビール粕を攪拌して加熱圧縮するの� ��で固形燃料が得られるため、製造工程を簡� ��化することができる。さらに、火の粉や目� ��しみるような煙の発生を抑制することがで� ��る。さらにまた、麦の持つ香ばしい香りを� ��つ官能的にも優れた固形燃料を提供するこ� ��ができる。
(変形例)
 上述のビール粕とともに、コーヒー豆の焙� ��粕、役目の終えた酒造用樽(酒樽、ワイン樽 、ウィスキー樽、等)を粉砕した粒子、果汁� �絞り粕(りんご、みかん等)、ビール醸造後の ホップ粕を攪拌成形部10に装入して、固形燃� ��に香り付けを行ってもよい。
(実施例)
 実施例を示して本発明を具体的に説明する� ��

 表面が炭化処理されていないビール粕か� ��なる固形燃料A(以下、実施例という)、樽材� ��らなる固形燃料(以下、比較例という)Bにつ� ��てそれぞれ、燃料実験を行い、比較検討し� ��。具体的には、引火点、発熱量、IMO燃焼速� ��実験及び揮発成分を測定して、燃料性能を� ��価した。比較例として楢材を使用したのは� ��楢材からなる薪は、市場に多く出回ってお� ��、購入も容易であるため、ビール粕からな� ��固形燃料の燃焼特性を評価するための比較� ��象物として最適だからである。

 (引火点について)
 引火点については、消防法危険物確認試験� ��施マニュアルに準じて行った。具体的には� ��引火点測定器具としてセタ密閉式の測定器� ��を使用した。試験は、(株)住化分析センタ� � 愛媛事業所 安全工学研究室で行った。実� ��例の試験条件は、その温度が26℃、その湿� �が58%、その気圧が1008hPa、その試験実施日が2 008年8月27日であった。比較例の試験条件は、 その温度が24℃、その湿度が51%、その気圧が1 010hPa、その試験実施日が2008年8月25日であっ� �。実施例の試験結果を表1に示し、比較例の� ��験結果を表2に示した。

 実施例及び比較例の引火点はそれぞれ、2 17℃及び246℃であり、実施例は比較例よりも� ��火点が低く、着火しやすいことがわかった� ��

 (発熱量について)
 発熱量については、JIS M 8814マニュアルに� ��じて行った。試験は、(株)住化分析センタ� � 愛媛事業所 安全工学研究室で行った。試� ��条件は、温度が22℃、湿度が78%、気圧が1007h Paであった。実施例の試験結果を表3に示し、 比較例の試験結果を表4に示した。

 実施例及び比較例の発熱量はそれぞれ、1 9940(J/g)及び18540(J/g)であり、実施例は、比較� �よりも発熱量が優れているということがわ� �った。

 (IMO燃焼速度実験)
 IMO燃焼速度は、(株)住化分析センター 愛媛 事業所 安全工学研究室で行った。試験条件� ��、温度が27℃、湿度が84%であった。判定方� �については、下記の基準を採用した。すな� �ち、燃焼速度が2.0mm/sec以上である場合には� �燃焼危険性を大と評価し、燃焼速度が0mm/sec� ��りも大きく2.0mm/secよりも小さい場合には、� ��焼危険性を中と評価し、燃焼速度が0mm/secで ある場合には、燃焼危険性を小と評価した。 また、断熱板(厚さ10mm、0℃における熱伝導率 0.1W/m・K以下)上に、試験片を全長250mm、幅20mm� ��高さ10mmのプリズム型に堆積させ、その一端 を液化石油ガスの着火器具を用いて着火した 。そして、反応域が120mm進んだ後、そこから� ��らに100mm燃焼が進行する時間を測定した。� �験は、実施例及び比較例ともに、6回繰り返� ��た。実施例の試験結果を表5に示し、比較例 の試験結果を表6に示す。

 実施例は、比較例よりも燃焼速度が遅く、� ��焼危険性が低いということがわかった。す� ��わち、実施例は、比較例よりも火持ちがよ� ��て安全性が高く、取扱いに優れているとい� ��ことがわかった。
(揮発成分について)
 実施例及び比較例の固形燃料をJIS K 7217の� ��焼装置で燃焼させ、燃焼時に発生したガス� ��テドラーバックに捕集し、この捕集したガ� ��をガスクロマトグラフ法(GC/TCD)で測定した� �燃焼ガス発生装置として杉山元医理器製のPC T-1を使用した。温度は750℃に設定した。支燃 ガスとして空気を使用した。支燃ガス供給量 は0.5(L/min)に設定した。ガスクロマトグラフ� �して島津製作所のGC-14Bを使用した。その分� �結果を表7及び表8に示す。表7は実施例のデ� �タであり、縦軸は成分量、横軸は時間を示� �ている。表8は比較例のデータであり、縦軸� ��成分量、横軸は時間を示している。

 実施例では成分のピークが見られなかっ� ��アルデヒト、フェノール誘導体が、比較例� ��は著しく検出された。アルデヒト、フェノ� ��ル誘導体は目に入るとしみるとされる成分� ��ある。これらの結果から、固形燃料Aは、固 形燃料Bよりも燃焼性能が優れていることが� �かった。