特開 2025-24526 炭化炉

(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】P2025024526

(43)【公開日】2025-02-20

(54)【発明の名称】炭化炉

(51)【国際特許分類】

   C10B 53/02 20060101AFI20250213BHJP

   C10B 49/08 20060101ALI20250213BHJP

【ＦＩ】

C10B53/02

C10B49/08

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023128697

(22)【出願日】2023-08-07

(71)【出願人】

【識別番号】720001060

【氏名又は名称】ヤンマーホールディングス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001933

【氏名又は名称】弁理士法人 佐野特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】赤坂 太司

(72)【発明者】

【氏名】金田 敦

(72)【発明者】

【氏名】松本 健

【テーマコード（参考）】

4H012

【Ｆターム（参考）】

4H012JA00

(57)【要約】

【課題】化石燃料を用いることなく、バイオマスを着火させる。
【解決手段】炭化炉１００は、炉本体１と、熱風ユニット２と、撹拌ユニット４と、を備える。炉本体１は、バイオマスＢを収容する。熱風ユニット２は、炉本体１の側面に設けられ、熱風を炉本体１内に送る。撹拌ユニット４は、炉本体１内のバイオマスＢを撹拌する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

バイオマスを収容する炉本体と、
前記炉本体の側面に設けられ、熱風を前記炉本体内に送る熱風ユニットと、
前記炉本体内の前記バイオマスを撹拌する撹拌ユニットと、
を備える、炭化炉。

【請求項2】

前記熱風ユニットを制御する制御装置をさらに備え、
前記制御装置は、
前記熱風ユニットの駆動により前記バイオマスを着火して第１目標温度まで昇温させる第１昇温制御モードと、
前記熱風ユニットの駆動停止後、前記バイオマス自身の燃焼により前記炉本体の内部温度を前記第１目標温度よりも高い第２目標温度まで昇温させる第２昇温制御モードと、
を有する、請求項１に記載の炭化炉。

【請求項3】

前記撹拌ユニットを制御する制御装置と、
前記バイオマスの温度を検出する第１センサと、
をさらに備え、
前記制御装置は、前記炉本体内の前記バイオマスの堆積層の上面の温度上昇率が所定値以上になると、前記撹拌ユニットを間欠的に駆動する、請求項１に記載の炭化炉。

【請求項4】

前記制御装置は、前記バイオマスの温度上昇に応じて、間欠的に駆動される前記撹拌ユニットにおける１回当たりの撹拌角度、１回当たりの撹拌時間、及び、１回当たりの撹拌停止時間のうちの少なくともいずれかを変化させる、請求項３に記載の炭化炉。

【請求項5】

前記制御装置は、前記バイオマスの温度が第１所定値を超えると、前記撹拌ユニットを連続的に駆動する、請求項３に記載の炭化炉。

【請求項6】

前記炉本体の内部に空気を供給する給気部をさらに備え、
前記炉本体の内側面には、熱風口と、前記前記炉本体に位置する上給気口と、が配置され、
前記熱風ユニットの熱風は、前記熱風口から前記炉本体の内部に流入し、
前記給気部が供給する空気は、前記上給気口を介して前記炉本体に流入し、
前記制御装置は、前記バイオマスの温度が前記第１所定値よりも高い第２所定値を超えると、前記熱風ユニットの駆動を停止し、前記上給気口から前記炉本体の内部に流入する空気の流速を遅くする、請求項５に記載の炭化炉。

【請求項7】

前記撹拌ユニットを制御する制御装置をさらに備え、
前記撹拌ユニットは、
前記炉本体の底面に配置されて上下方向に延びる軸部材と、
前記軸部材回りに回転可能な撹拌翼と、
を有し、
前記炉本体の内側面には、前記熱風ユニットの熱風が内部に流入する熱風口が配置され、
前記制御装置は、前記熱風ユニットの駆動を開始する際、前記撹拌翼の端部を前記熱風口から周方向にずれた位置に回転させた後、前記熱風ユニットを駆動する、請求項１に記載の炭化炉。

【請求項8】

前記撹拌ユニットは、
前記炉本体の底面に配置されて上下方向に延びる軸部材と、
前記軸部材回りに回転可能な撹拌翼と、
を有し、
前記炉本体の下部の内側面には、前記熱風ユニットの熱風が内部に流入する熱風口が配置され、
前記撹拌翼の端部は、前記熱風口の上端の高さ位置よりも下方に位置する、請求項１に記載の炭化炉。

【請求項9】

前記バイオマスを前記炉本体の内部に供給する燃料供給ユニットと、
前記バイオマスの堆積層の上面の高さを検出するための第２センサと、
前記第２センサの検出結果に基づいて前記燃料供給ユニットを制御する制御装置と、
をさらに備え、
前記炉本体の内側面には、前記熱風ユニットの熱風が内部に流入する熱風口が配置され、
前記制御装置は、前記熱風ユニットを駆動する際、前記炉本体内に堆積する前記バイオマスの上面の高さ位置を前記熱風口の下端の高さ位置よりも上方にする、請求項１に記載の炭化炉。

【請求項10】

前記制御装置はさらに、前記熱風ユニットを駆動する際、前記熱風口の径方向外方側において前記炉本体内に堆積する前記バイオマスの上面の高さ位置を前記熱風口の上端の高さ位置以下にする、請求項９に記載の炭化炉。

【請求項11】

前記バイオマスを前記炉本体の内部に供給する燃料供給ユニットをさらに有し、
前記炉本体の内側面には、熱風口と、供給口と、が配置され、
前記熱風ユニットの熱風は、前記熱風口から前記炉本体の内部に流入し、
前記バイオマスは、前記供給口から前記炉本体の内部に供給され、
前記供給口は、前記熱風口よりも上方であって、周方向において前記熱風口と同じ位置にある、請求項１に記載の炭化炉。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、炭化炉に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、もみ殻などのバイオマス燃料を炭化させる炭化装置が知られている。たとえば、特許文献１では、もみ殻は、着火バーナにより、点火及び炭化される。

【0003】

バイオマス燃料を炭化させたバイオ炭は、土壌改良剤として有用である。さらに、バイオ炭は、農地などの地中に貯留することで、温実効果ガスの排出削減又は吸収をしたと見做される（日本国が認証するＪ－クレジット制度参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１７－０７１７１２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１のようにバーナを使用した場合、バーナは、化石燃料（軽油、灯油など）の消費により、二酸化炭素のような温室効果ガスを発生させる。従って、バイオ炭を地中に貯留しても、温室効果ガスの排出削減に対する効果は弱化し、その効果が相殺される虞もある。

【0006】

上記の状況に鑑みて、本発明は、化石燃料を用いることなく、バイオマスを着火させることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するために本発明の一の態様による炭化炉は、バイオマスを収容する炉本体と、前記炉本体の側面に設けられ、熱風を前記炉本体内に送る熱風ユニットと、前記炉本体内の前記バイオマスを撹拌する撹拌ユニットと、を備える構成とされる。

【0008】

本発明の更なる特徴や利点は、以下に示す実施形態によって一層明らかにされる。

【発明の効果】

【0009】

本発明によると、化石燃料を用いることなく、バイオマスを着火させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】炭化装置の構成例を示す概略図

【図2】炭化炉の構成例を示す概略図

【図3A】撹拌翼の外端形状の変形例を示す断面図

【図3B】撹拌翼の外端形状の他の変形例を示す上面図

【図4】熱風ユニットを用いたバイオマスの着火及び炉本体の第１昇温制御工程の一例を説明するためのフローチャート

【図5】バイオマス自身の燃焼による炉本体の第２昇温制御工程の一例を説明するためのフローチャート

【図6】炭化装置における燻炭の製造例を示すタイムチャート

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下に図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

【0012】

なお、本明細書では、特に説明されない限りにおいて、後述する中心軸Ｊｃが延びる方向を「上下方向」と呼ぶ。また、中心軸Ｊｃと垂直な方向を「径方向」と呼び、中心軸Ｊｃを中心とする回転方向を「周方向」と呼ぶ。また、径方向のうち、中心軸Ｊｃに近付く方向を「径方向内方」と呼び、中心軸Ｊｃから離れる方向を「径方向外方」と呼ぶ。

【0013】

＜１．炭化装置５００＞
図１は、炭化装置５００の構成例を示す概略図である。炭化装置５００は、バイオマスＢからバイオ炭などの燻炭Ｃを作製し、該燻炭Ｃを袋４０１に搬送して袋詰めする。なお、バイオマスＢは、化石資源を除く生物由来の有機性資源である。本実施形態では、バイオマスＢとしてもみ殻が用いられる。但し、この例示に限定されず、バイオマスＢは、もみ殻以外の有機性資源であってもよく、たとえば藁、木材であってもよい。バイオ炭は、燃焼しない水準に管理された酸素濃度の下、３５０℃超の温度でバイオマスを加熱して作られる固形物（炭化物）である。なお、図１において、粗い破線ｆａは、後述するバイオマスＢの着火制御及び炉本体１内の第１昇温制御工程におけるバイオマスＢの堆積層の上面を示す。また、実線ｆｂは、後述する炉本体１内の第２昇温制御及び定常運転工程におけるバイオマスＢ（又は燻炭Ｃ）の堆積層の上面を示す。

【0014】

図１に示すように、炭化装置５００は、炭化炉１００と、燃料供給装置２００と、炭搬送装置３００と、充填装置４００と、を備える。炭化炉１００は、３５０℃を越える熱風によりバイオマスＢを着火して燃焼させ、燻炭Ｃを製造する。燃料供給装置２００は、バイオマスＢを貯蔵し、炭化炉１００に適宜供給する。炭搬送装置３００は、たとえば搬送コンベアであり、炭化炉１００から排出された燻炭Ｃを充填装置４００に運ぶ。炭搬送装置３００で搬送された燻炭Ｃは、充填装置４００で袋４０１に充填される。なお、袋４０１は、燻炭Ｃを収容する収容容器の一例である。

【0015】

また、炭化装置５００は、燻炭Ｃに散水可能な散水装置４０２をさらに備える。散水装置４０２は、図示しないセンサが燻炭Ｃの燃焼又は燻りを検出すると燻炭Ｃに散水し、燻炭Ｃでの発火を防止する。該センサには、たとえば燻炭Ｃから発生するガス、煙などを検知するガスセンサ、袋４０１内の燻炭Ｃの温度分布を検出する赤外線センサなどを採用できる。或いは、熱電対、サーミスタなどが、袋４０１内に配置され、充填された燻炭Ｃの温度を検出してもよい。散水装置４０２は、本実施形態では充填装置４００に配置される。但し、この例示に限定されず、散水装置４０２は、上述のセンサとともに、炭搬送装置３００に配置されてもよい。

【0016】

また、本実施形態では、燻炭Ｃを製造する際で生じるガスは、後述する煙道１５を通って炭化炉１００の外部に排気される。但し、この例示に限定されず、炭化装置５００は、該ガスから可燃性ガス（水素、メタン、一酸化炭素など）を抽出又は誘導し、該可燃性ガスを用いて発電する設備をさらに有してもよい。

【0017】

＜２．炭化炉１００＞
次に、図１及び図２を参照して、炭化炉１００の構成例を説明する。図２は、炭化炉１００の構成例を示す概略図である。なお、図２は、図１の一点鎖線ＩＩ－ＩＩから下方を向いて見た炭化炉１００の平面図である。また、図２では、バイオマスＢ（及び燻炭Ｃ）の堆積層を透明で表示している。

【0018】

図１及び図２に示すように、炭化炉１００は、炉本体１と、熱風ユニット２と、燃料供給ユニット３と、撹拌ユニット４と、温度センサ５と、上部温度センサ６と、制御装置７と、を備える。

【0019】

＜２－１．炉本体１＞
炉本体１は、バイオマスＢを燃焼させるための耐熱容器であり、バイオマスＢを収容する。炉本体１は、筒部１１と、蓋部１２と、底部１３と、ロータリーバルブ１４と、煙道１５と、を有する。

【0020】

筒部１１は、上下方向に延びる中心軸Ｊｃを囲む筒状である。筒部１１の少なくとも下部は、中心軸Ｊｃを中心とする円筒形状である。炉本体１の筒部１１の内側面には、熱風口１１１と、供給口１１２と、下給気口１１３と、上給気口１１４と、が配置される。これらは、筒部１１を径方向に貫通する。また、炭化炉１００は、給気部１１５をさらに備える。

【0021】

熱風口１１１には、熱風ユニット２が接続される。熱風口１１１は、熱風ユニット２から送出される熱風を炉本体１の内部に流入させるための流入口であり、筒部１１の下部に配置される。本実施形態では、熱風口１１１は、図２に示すように２個であり、周方向に並ぶ。また、各々の熱風口１１１には、異なる熱風ユニット２が接続される。但し、この例示に限定されず、熱風口１１１（及び熱風ユニット２）は、単数であってもよいし、３以上の複数であってもよい。また、複数の熱風口１１１（及び熱風ユニット２）の上下方向位置は、全て同じであってもよいし、それぞれ異なっていてもよい。

【0022】

供給口１１２には、燃料供給ユニット３が接続される。供給口１１２は、燃料供給ユニット３が搬送する燃料（つまりバイオマスＢ）を炉本体１の内部に供給するための燃料投入口であり、熱風口１１１よりも上方に配置される。

【0023】

下給気口１１３及び上給気口１１４には、弁１１３１，１１４１を介して、コンプレッサなどの給気部１１５が接続される。給気部１１５は、制御装置７に制御され、炉本体１の内部に給気する。なお、下給気口１１３及び上給気口１１４には、異なる給気部１１５がそれぞれ接続されてもよいし、同一の給気部１１５が接続されてもよい。また、弁１１３１は、制御装置７の制御に応じて、給気部１１５及び下給気口１１３間の給気通路の開閉を切り替える。弁１１４１は、制御装置７の制御に応じて、給気部１１５及び上給気口１１４間の給気通路の開閉を切り替える。

【0024】

下給気口１１３は、炉本体１（特に筒部１１）の下部に位置し、熱風口１１１よりも上方且つ供給口１１２よりも下方に配置される。炉本体１の内部のうち、上下方向においてバイオマスＢが収容される空間及びその直上の空間は、燻炭Ｃをバイオ炭にするため、バイオマスＢが過度に燃焼しない程度に酸素の濃度が低い低酸素領域となっている。給気部１１５が供給する空気は、下給気口１１３を介して炉本体１の下部（つまり低酸素領域）に流入する。つまり、下給気口１１３では、低酸素領域に適切な酸素量の気体が供給される。

【0025】

また、上給気口１１４は、供給口１１２よりも上方に配置される。炉本体１の低酸素領域よりも上方の空間（たとえば上部）には、バイオマスＢの燃焼により生成されたガス及び温められた空気による上昇気流が充満する。これらには、黒鉛などの可燃性の微粒子及び可燃性ガスが含まれる。炉本体１の低酸素領域よりも上方の空間は、炉内温度に応じて、これらを燃焼させるため、酸素の濃度が高い高酸素領域となっている。給気部１１５が供給する空気は、上給気口１１４を介して炉本体１内（たとえば高酸素領域）に流入する。上給気口１１４では、高酸素領域に適切な酸素量の気体が供給される。

【0026】

次に、蓋部１２は、筒部１１の上端部から径方向内方に広がり、筒部１１の上端部（つまり上方に面する開口）を覆う。蓋部１２には、排気口１２１が配置される。排気口１２１は、蓋部１２を上下方向に貫通する。なお、この例示に限定されず、排気口１２１は、筒部１１に配置されて該筒部１１を径方向に貫通してもよい。炉本体１内の上昇気流の少なくとも一部が排気口１２１から排気されることで、炉本体１の内部圧力の上昇を抑制できる。また、上昇気流には、バイオマスＢの燃焼により発生するガスも含まれる。よって、再利用可能なガス（たとえば水素、メタン、一酸化炭素などの可燃性ガス）を含む排気ガスを排気口１２１から取り出すこともできる。

【0027】

底部１３は、筒部１１の下端部から径方向内方に広がり、筒部１１の下端部（つまり下方に面する開口）を覆う。底部１３には、中央開口１３１と、吐出口１３２と、が配置される。中央開口１３１及び吐出口１３２はそれぞれ、底部１３を上下方向に貫通する。中央開口１３１は、上下方向から見て、底部１３の中央部に形成される。中心軸Ｊｃは、中央開口１３１の中心を通る。吐出口１３２は、燻炭Ｃを炉本体１の外部に排出するための貫通孔である。好ましくは、吐出口１３２は、周方向のうちの撹拌ユニット４の回転方向と同じ向きにおいて、上下方向から見て熱風口１１１及び供給口１１２から周方向に離れた箇所に形成される。こうすれば、十分に炭化していないバイオマスＢが吐出口１３２から排出されることを抑制できる。

【0028】

ロータリーバルブ１４は、吐出口１３２に接続され、制御装置７の制御に応じて炉本体１内の収容物（バイオマスＢ又は燻炭Ｃ）の吐出速度を変更する。ロータリーバルブ１４のロータは、回転を停止することで、吐出口１３２からのバイオマスＢ（又は燻炭Ｃ）の吐出を防止する。また、ロータリーバルブ１４のロータは、該ロータの回転速度に応じた吐出速度で、吐出口１３２から燻炭Ｃを吐出する。吐出口１３２の直下には炭搬送装置３００が配置される。吐出口１３２から吐出された燻炭Ｃは、炭搬送装置３００により、充填装置４００に搬送され、充填装置４００にて袋４０１に収納される。

【0029】

煙道１５は、排気口１２１に接続される筒状体であって、排気口１２１から排出される排気ガスを誘導する。なお、煙道１５は、省略されてもよい。

【0030】

＜２－２．熱風ユニット２＞
熱風ユニット２は、炉本体１の側面に設けられる。熱風ユニット２は、制御装置７に制御され、空気を高温に加熱して、熱風を炉本体１内に送る。該熱風は、バイオマスＢに吹き当てられ、バイオマスＢを加熱する。熱風ユニット２の熱風は、熱風口１１１から炉本体１の内部に流入する。たとえば、熱風ユニット２は、加熱部２１と、送風部２２と、遮断弁２３と、を有する。加熱部２１は、たとえば電熱線などを含んで電力により発熱するヒーターであり、一例として３５０℃以上且つ６００℃以下の高温まで空気を加熱する。なお、加熱された空気（つまり熱風）の温度範囲は、この例示に限定されない。送風部２２は、熱風を炉本体１の内部に向けて送出する。熱風口１１１は、熱風口１１１と加熱部２１及び送風部２２との間に配置された弁であり、制御装置７の制御に応じて開閉して熱風の流通の可否を切り替える。

【0031】

熱風での加熱により、化石燃料を用いることなく、炉本体１内のバイオマスＢを着火することができ、さらにバイオマスＢの燃焼により燻炭Ｃを製造することができる。従って、軽油、灯油、ＬＰＧ（liquefied petroleum gas）などの化石燃料を用いたバーナによって炉本体１の内部温度を上昇させた後にバイオマスＢを供給して燃焼させる構成と比べて、燻炭Ｃの作製に要する時間を短縮できる。また、本実施形態の炭化炉１００では、化石燃料の燃焼を用いる上述の構成と比べて、二酸化炭素などの温室効果ガスの排出を低減できる。さらに、燻炭Ｃを土壌改良剤として農地に施用することで、炭素を土壌中に貯留することができ、二酸化炭素の排出量の削減に寄与できる（日本国が認証するＪ－クレジット制度参照）。従って、農地の地力を向上させるとともに、カーボンニュートラルの実現に貢献できる。

【0032】

＜２－３．燃料供給ユニット３＞
燃料供給ユニット３は、制御装置７に制御され、燃料供給装置２００に収容された燃料（つまりバイオマスＢ）を供給口１１２から炉本体１の内部に供給する。たとえば、燃料供給ユニット３での燃料の単位時間当たりの供給量（以下、「供給速度」と呼ぶ）、供給パターン（供給／停止）などは、制御装置７に制御される。

【0033】

図２に示すように、本実施形態では、供給口１１２は、周方向において２つの熱風口１１１の間に配置される。つまり、供給口１１２は、周方向において熱風口１１１からずれた位置にある。但し、この例示に限定されず、供給口１１２は、周方向においていずれかの熱風口１１１と同じ位置にあってもよい。こうすれば、供給口１１２から供給されるバイオマスＢは、熱風口１１１付近を中心として山形に堆積できる。熱風口１１１の高さ位置に対して、熱風口１１１付近でのバイオマスＢの堆積層の上面ｆａを適切な高さ位置とすることにより、炉本体１の内部へのバイオマスＢの供給過多を防止できる。従って、バイオマスＢを適切に燃焼させることができる。

【0034】

＜２－４．撹拌ユニット４＞
撹拌ユニット４は、炉本体１の底部１３に取り付けられ、中心軸Ｊｃを中心として回転可能である。撹拌ユニット４は、制御装置７に制御され、炉本体１内のバイオマスＢを撹拌する。撹拌ユニット４の撹拌により、バイオマスＢの局所的な着火及び燃焼を防止できる。従って、バイオマスＢ全体の着火時間を短縮でき、炉本体１内のバイオマスＢをより一様に燃焼させることができる。

【0035】

撹拌ユニット４は、軸部材４１と、撹拌翼４２と、錐部４３と、駆動部４４と、を有する。

【0036】

軸部材４１は、炉本体１の底面に配置される。軸部材４１は、炉本体１の底面の中央部を通る中心軸Ｊｃに沿って上下方向に延び、中心軸Ｊｃ回りに回転可能である。軸部材４１は、底部１３の下方側から中央開口１３１に挿入され、底部１３の上面よりも上方に突出する。

【0037】

撹拌翼４２は、軸部材４１から該軸部材４１を基準とする径方向外方に延びて、軸部材４１回りに回転可能である。撹拌翼４２の端部（たとえば径方向外端部）は、炉本体１の筒部１１の内側面と僅かな隙間を空けて径方向に対向する。

【0038】

本実施形態では、４個の撹拌翼４２が軸部材４１回りの周方向に並ぶ（図２参照）。但し、この例示に限定されず、撹拌翼４２は、単数であってもよいし、４以外の複数であってもよい。また、複数の撹拌翼４２は、周方向において、等間隔に並んでもよいし、それぞれ異なる間隔で並んでもよい。

【0039】

なお、好ましくは、撹拌翼４２の軸部材４１を基準とする径方向外端部は、熱風口１１１の上端の高さ位置よりも下方に位置する。さらに好ましくは図１に示すように、撹拌翼４２の径方向外端部は、熱風口１１１（の下端の高さ位置）よりも下方に位置する。こうすれば、熱風口１１１から吹き出る熱風が周方向に移動する撹拌翼４２の径方向外端部を直接に加熱することを抑制又は防止できる。従って、撹拌翼４２の径方向外端部の熱損傷、熱風口１１１への熱風の逆流などを抑制又は防止できる。また、撹拌翼４２により移動するバイオマスＢを熱風で効率良く加熱することができるので、バイオマスＢの着火及び温度上昇を効率良く行うことができる。

【0040】

各々の撹拌翼４２は、翼部４２１と、切妻部４２２と、を有する。翼部４２１は、軸部材４１から径方向外方に延びて上下方向に広がる。切妻部４２２は、翼部４２１の上端部に配置されて、径方向に延びる。切妻部４２２の上面は、径方向から見た断面視において、上方に向かって尖る三角形状である。切妻部４２２の配置により、撹拌翼４２の上面に載るバイオマスＢを下方に落とすことができる。従って、撹拌翼４２の上端部でのバイオマスＢの堆積を防止できるので、撹拌ユニット４は、より一様にバイオマスＢを撹拌できる。

【0041】

なお、本実施形態では、撹拌翼４２の上下方向幅は、径方向において一様である。但し、この例示に限定されず、図３Ａに示すように、撹拌翼４２の径方向外端部は、径方向外方に向かうにつれて下方に先細りしてもよい。図３Ａは、撹拌翼４２の外端形状の変形例を示す断面図である。図３Ａは、図１の荒い破線で囲まれた部分ＩＩＩａに対応する。

【0042】

詳細には、少なくとも１つの撹拌翼４２（特に翼部４２１）の軸部材４１を基準とする径方向外端部において、該径方向外端部の上端は、径方向外方に向かうにつれて下方に延びてもよい。なお、好ましくは、翼部４２１の先細りした径方向外端部の上端部にも、切妻部４２２は配置される。

【0043】

こうすれば、たとえば、撹拌翼４２の径方向外端部よりも径方向内方の部分の上下方向幅を小さくすることなく、該撹拌翼４２の径方向外端部の上下方向幅を小さくして、撹拌翼４２の径方向外端部と熱風口１１１との対向面積をより小さくできる。従って、撹拌翼４２の撹拌効果を低減させることなく、加熱により撹拌翼４２の先端部分（つまり径方向外端部）が劣化する虞を軽減できる。

【0044】

また、本実施形態では、撹拌翼４２の周方向幅は、径方向において一様である。但し、この例示に限定されず、図３Ｂに示すように、撹拌翼４２の径方向外端部は、径方向外方に向かうにつれて先細りしてもよい。図３Ｂは、撹拌翼４２の外端形状の他の変形例を示す上面図である。図３Ｂは、図２の荒い破線で囲まれた部分ＩＩＩｂに対応する。

【0045】

詳細には、少なくとも１つの撹拌翼４２（特に翼部４２１）の軸部材４１を基準とする径方向外端部において、該径方向外端部の周方向幅は、径方向外方に向かうにつれて小さくなってもよい。

【0046】

こうすれば、たとえば、撹拌翼４２（特に翼部４２１）の径方向外端部よりも径方向内方の部分の周方向幅を小さくすることなく、該撹拌翼４２の先端部の周方向幅を小さくできる。周方向に移動する撹拌翼４２の径方向外端部が熱風口１１１と径方向に対向する際、熱風口１１１から吹き出る熱風は、たとえば撹拌翼４２の径方向外端部よりも周方向一方又は他方に流れることができる。従って、撹拌翼４２の剛性を低下させることなく、熱風の吹出抵抗の増加、及び熱風口１１１への逆流を抑制又は防止できる。

【0047】

なお、図３Ａ及び図３Ｂを参照して説明した上述の構成は、特に矛盾の生じない限りにおいて、組み合わせて実施されてもよい。

【0048】

錐部４３は、上方に向けて尖る角錐形状又は円錐形状であって、軸部材４１の上端部に固定される。錐部４３の配置により、軸部材４１の上端部に載るバイオマスＢを下方に落とすことができる。従って、軸部材４１の上端部でのバイオマスＢの堆積を防止できるので、撹拌ユニット４は、より一様にバイオマスＢを撹拌できる。

【0049】

駆動部４４は、たとえば軸部材４１の下端部に配置されるモータを含み、制御装置７の制御に応じて、中心軸Ｊｃ回りに軸部材４１を撹拌翼４２及び錐部４３とともに回転させる。

【0050】

＜２－５．温度センサ５＞
温度センサ５は、炉本体１の下部の内部温度と炉本体１内に堆積するバイオマスＢの温度を検出する第１センサであり、筒部１１の内側面から径方向内方に突出する。また、温度センサ５は、炉本体１内におけるバイオマスＢ（又は燻炭Ｃ）の堆積層の上面ｆａ，ｆｂの高さ位置を検出するための第２センサでもある。温度センサ５の検出結果は、制御装置７に出力される。

【0051】

本実施形態では、温度センサ５は、第１温度センサ５１と、第２温度センサ５２と、第３温度センサ５３と、第４温度センサ５４と、を有する。これらは、上下方向に並べられる。たとえば、第１温度センサ５１は、撹拌翼４２よりも上方に配置される。第２温度センサ５２は、第１温度センサ５１よりも上方に配置される。第３温度センサ５３は、第２温度センサ５２よりも上方に配置される。第４温度センサ５４は、第３温度センサ５３よりも上方に配置される。上下方向に隣り合う温度センサ５間の検出温度の差からバイオマスＢ（又は燻炭Ｃ）の上面ｆａ，ｆｂの高さ位置を検知することができる。

【0052】

なお、バイオマスＢの着火制御及び第１昇温制御工程において、第１温度センサ５１は、バイオマスＢの堆積層の上面ｆａの目標高さ位置よりも下方に配置される。第２～第４温度センサ５２、５３，５４は、バイオマスＢの堆積層の上面ｆａの目標高さ位置よりも上方に配置される。

【0053】

また、炉本体１の第２昇温制御工程及び定常運転において、第１～第３温度センサ５１，５２，５３は、バイオマスＢ（又は燻炭Ｃ）の堆積層の上面ｆｂの目標高さ位置よりも下方に配置される。第４温度センサ５４は、バイオマスＢの堆積層の上面ｆｂの目標高さ位置よりも上方に配置される。

【0054】

また、炉本体１において上下方向に並べて配置される温度センサ５は、本実施形態では４個であるが、この例示に限定されず、４以外の複数であってもよい。また、バイオマスＢの堆積高さを検出するための第２センサは、温度センサ５以外の手段であってもよい。

【0055】

＜２－６．上部温度センサ６＞
上部温度センサ６は、上給気口１１４よりも上方に配置され、筒部１１の内側面から径方向内方に突出する。上部温度センサ６は、炉本体１のたとえば高酸素領域における内部温度を検出し、制御装置７に出力する。

【0056】

＜２－７．制御装置７＞
制御装置７は、炭化炉１００の各々の構成要素を制御するとともに、炭化装置５００を構成する炭化炉１００以外の装置２００，３００，４００，５００を制御する。制御装置７は、メモリ７１と、入力部７２と、を有する。メモリ７１は、非一過性の記憶媒体である。入力部７２は、使用者の操作入力を受け付ける。制御装置７は、たとえば、メモリ７１に記憶されたプログラム及び情報、入力部７２が受け付けた操作入力、温度センサ５及び上部温度センサ６の検出結果などに基づいて、上述の構成要素及び装置の制御を実施する。

【0057】

たとえば、制御装置７は、熱風ユニット２を制御し、たとえば熱風ユニット２の駆動及び停止、送出する熱風の温度、熱風の流速などを制御する。制御装置は、第１昇温制御モードと、第２昇温制御モードと、を有する。第１昇温制御モードは、熱風ユニット２の駆動により、バイオマスＢを着火して、第１目標温度（たとえば６００℃：後述する図４の検出温度Ｔ５参照）まで昇温させる。第２昇温制御モードは、熱風ユニット２の駆動停止後、バイオマスＢ自身の燃焼により、炉本体１の内部温度を第２目標温度まで昇温させる。第２目標温度は、たとえば９００℃であって、第１目標温度よりも高い温度である（たとえば後述する図５の検出温度Ｔ７参照）。こうすれば、着火したバイオマスＢの燃焼により、燻炭Ｃを製造できる。

【0058】

また、制御装置７は、撹拌ユニット４を制御する。好ましくは、制御装置７は、熱風ユニット２の駆動を開始する際、撹拌翼４２の径方向外端部を熱風口１１１から周方向にずれた位置に回転させた後、熱風ユニット２を駆動する。こうすれば、撹拌翼４２の外端（つまり径方向外端部）を熱風で直接に加熱することを防止できる。従って、バイオマスＢを熱風で直接に加熱して着火できるとともに、加熱により撹拌翼４２の外端が劣化する虞を軽減できる。

【0059】

また、好ましくは、制御装置７は、炉本体１内のバイオマスＢの堆積層の上面の温度上昇率が所定値以上になると、撹拌ユニット４を間欠的に駆動する。なお、所定値は、たとえば、５［℃／秒］以上である（後述する図４のΔＴ１ｓ参照）。こうすれば、着火により燃焼を開始したバイオマスＢを撹拌によって移動させることができる。そのため、熱風での加熱によるバイオマスＢでの過度な温度上昇を防止でき、他の未着火なバイオマスＢを熱風により着火できる。また、撹拌停止期間にて、熱風によりバイオマスＢを局所的に加熱し続けることにより、未着火なバイオマスＢの温度を着火温度まで上昇させることができる。従って、より確実且つ効率的に、バイオマスＢを着火して燃焼させることができる。

【0060】

また、好ましくは、制御装置７は、炉本体１内のバイオマスＢが着火した後、バイオマスＢの燃焼条件を段階的に変化させる。たとえば、制御装置７は、バイオマスＢの温度上昇に応じて、間欠的に駆動される撹拌ユニット４における１回当たりの撹拌角度、１回当たりの撹拌時間、及び、１回当たりの撹拌停止時間のうちの少なくともいずれかを段階的に変化させる（後述する図６の時点Ｐ３～Ｐ５参照）。こうすれば、バイオマスＢ（及び燻炭Ｃ）の温度上昇（つまり燃焼の進み具合）に応じて、撹拌ユニット４の撹拌動作を適切に調節できる。

【0061】

但し、上述の例示は、制御装置７が駆動開始時から撹拌ユニット４を連続回転させる構成を排除しない。

【0062】

また、好ましくは、制御装置７は、バイオマスＢの温度が第１所定値を超えると、撹拌ユニット４を連続的に駆動する。たとえば、後述するように、第１温度センサ５１から第４温度センサ５４での検出温度が３００℃に達すると、制御装置７は、撹拌翼４２を連続的に回転させる。こうすれば、バイオマスＢの温度分布を均一化しつつ、バイオマスＢの燃焼を促進できる。

【0063】

但し、上述の例示は、炉本体１内のバイオマスＢの着火後に燃焼条件のうちの少なくとも撹拌ユニット４の駆動を一定の条件で実施する構成を排除しない。

【0064】

また、制御装置７は、第２センサ（本実施形態では温度センサ５）の検出結果に基づいて燃料供給ユニット３を制御し、たとえば燃料供給ユニット３の駆動及び停止、バイオマスＢの供給速度及び供給時間などを制御する。これにより、制御装置７は、バイオマスＢの堆積高さを制御する。たとえば、制御装置７は、熱風ユニット２を駆動する際、熱風口１１１の径方向外方側において炉本体１内に堆積するバイオマスＢの上面ｆａの高さ位置を熱風口１１１の上端の高さ位置以下にするとともに、熱風口１１１の下端の高さ位置よりも上方にする。こうすれば、堆積するバイオマスＢの上層部分を熱風で加熱して、バイオマスＢを適切且つ継続的に燃焼させることができる。

【0065】

また、制御装置７は、炉本体１の内部温度に応じて、炉本体１内に供給する空気の流速を調節する。たとえば、制御装置７は、炉本体１の内部温度が第２所定値を超えると、熱風ユニット２の駆動を停止し、上給気口１１４から炉本体１の内部に流入する空気の流速Ｖ２を高くする（後述する図６の時点Ｐ６参照）。なお、第２所定値は、たとえば６００℃であり、第１所定値よりも高い。たとえば、本実施形態では、制御装置７は、炉本体１内に供給する単位時間当たりの空気の総量を一定にする一方で、空気を供給する上給気口１１４の数を多くする。これにより、各々の上給気口１１４から流出する空気の流速を早くすることができる。但し、この例示に限定されず、炉本体１内に供給される単位時間当たりの空気の総量は、炉本体１内の内部温度が大きく変化しない程度であれば、一定でなくてもよい。

【0066】

バイオマスＢの温度が高くなると、これにより生じる上昇気流中に含まれる黒鉛などの可燃物が多くなる。従って、上給気口１１４から流入する空気の流速Ｖ２を高めることで、炉本体１内で上述の可燃物を効率良く燃焼させることができる。従って、炉本体１の外部に排出される空気に含まれる可燃物を低減又は無くすことができる。

【0067】

なお、本実施形態では、制御装置７は、炭化炉１００の構成要素である。但し、この例示に限定されず、制御装置７の少なくとも一部は、炭化装置５００における炭化炉１００とは別の構成要素であってもよい。また、制御装置７が実施する制御の一部は、手動で実施されてもよい。

【0068】

＜３．バイオマスＢの燃焼による燻炭Ｃの製造例＞
次に、図４～図６を参照して、炭化装置５００における燻炭Ｃの製造例を説明する。図４は、熱風ユニット２を用いたバイオマスＢの着火及び炉本体１の第１昇温制御工程の一例を説明するためのフローチャートである。図５は、バイオマスＢ自身の燃焼による炉本体１の第２昇温制御工程の一例を説明するためのフローチャートである。図６は、炭化装置５００における燻炭Ｃの製造例を示すタイムチャートである。図４～図６に示す各々のステップは、制御装置７の制御に基づいて実施される。

【0069】

＜３－１．熱風ユニット２を用いたバイオマスＢの着火及び第１昇温制御工程＞
図４に示すように、この工程では、炭化装置５００及び炭化炉１００は、熱風ユニット２によりバイオマスＢを着火し、その着火範囲を拡大させる。そして、炭化装置５００及び炭化炉１００は、第１昇温制御により、熱風ユニット２を用いなくても燃焼を継続できる温度までバイオマスＢを昇温させる。

【0070】

まず、図６の時点Ｐ０において、少なくともいずれかの撹拌翼４２の径方向外端部（つまり外端）の周方向位置が熱風口１１１の周方向位置と重なるか否かが判断される（ステップＳ１０１）。言い換えると、上下方向から見て、両者が径方向に対向しているか否かが判定される。この判定は、たとえば軸部材４１の回転角度位置が、上述の両者が対向する回転角度位置と同じであるか否かで実施できる。或いは、この判定は、軸部材４１を回転させるモータ（つまり駆動部４４）のシャフトの回転角度位置をエンコーダ、ホール素子などで検出した結果に基づいて実施されてもよい。

【0071】

上述の両者の周方向位置が重なる場合（ステップＳ１０１でＹＥＳ）、駆動部４４が軸部材４１を回転させて、撹拌翼４２の径方向外端部を熱風口１１１から周方向にずらす（ステップＳ１０２）。そして、ステップＳ１０３に進む。一方、上述の両者の周方向位置が重なっていない場合（ステップＳ１０１でＮＯ）、ステップＳ１０３に進む。

【0072】

次に、燃料供給ユニット３の駆動により、炉本体１内に所定量のバイオマスＢが供給される（ステップＳ１０３）。この初期供給の際、バイオマスＢの供給量は、燃料供給ユニット３によるバイオマスＢの供給速度と、その供給時間とで制御される。また、この際でのバイオマスＢの供給量は、着火したバイオマスＢから可燃ガスが発生し過ぎず、且つ、バイオマスＢの着火時間が長くなり過ぎない程度とされる。たとえば、該供給量は、温度センサ５付近でのバイオマスＢの堆積層の上面ｆａが第１温度センサ５１よりも上方、且つ、第２温度センサ５２よりも下方に位置する程度とされる。これを満足する供給条件は、たとえば、予め複数回の実証実験を行った結果に基づいて決定される。

【0073】

バイオマスＢの初期供給が終わると、図６の時点Ｐ１において、下給気口１１３での給気が開始されるとともに熱風ユニット２の遮断弁２３が開けられる（ステップＳ１０４）。その後、熱風ユニット２が起動されて、熱風が炉本体１内に供給される（ステップＳ１０５）。これにより、熱風口１１１から吹き出す熱風でバイオマスＢが局所的に加熱され、バイオマスＢの着火が開始される。また、下給気口１１３で適量の空気が給気された後に熱風ユニット２を起動することにより、炉本体１の下部の酸素濃度を上げて、着火したバイオマスＢから発生する可燃ガスの充満を抑制できる。従って、充満した可燃ガスが一気に燃焼することを防止できる。また、ステップＳ１０４での下給気口１１３での単位時間当たりの給気量（以下、給気速度と呼ぶ。）Ｑａ１は、着火したバイオマスＢが消火されない程度とされる。

【0074】

この際、熱風は、堆積するバイオマスＢの上層部分を加熱して、バイオマスＢを適切且つ継続的に燃焼させる。なお、バイオマスＢの中層以下の部分を熱風で加熱して燃焼させると、バイオマスＢの局所的な温度上昇及び燃焼によるガスの発生により、該ガス及び燻炭Ｃが熱風口１１１に逆流する虞がある。また、堆積するバイオマスＢの上面ｆａに多くの熱風を吹き当てると、上面ｆａ付近のバイオマスＢの温度が上昇する一方で、上面ｆａから下方に離れた部分でのバイオマスＢの温度は上昇し難い。そのため、上面ｆａ付近のバイオマスＢが着火しても、燃焼を継続できない虞がある。

【0075】

次に、熱風ユニット２を用いた炉本体１の第１昇温制御が実施される。まず、第１温度センサ５１の温度上昇率ΔＴ１が所定値ΔＴ１ｓ以上であるか否かが判定される（ステップＳ１０６）。この際、好ましくは、第１温度センサ５１にてΔＴ１≧ΔＴ１ｓの継続期間ｔ１が所定期間ｔ１ｓ以上であるか否かが判定される。なお、第１温度センサ５１は、この時点において、温度センサ５のうちのバイオマスＢの堆積層の上面ｆａよりも下方にあるとともに、上下方向において該上面ｆａに最も近い温度センサの一例である。また、温度上昇率ΔＴ１は、ステップＳ１０６での第１温度センサ５１での単位時間当たりの検出温度Ｔ１の上昇率［℃／秒］であり、たとえば数［℃／秒］である。所定値ΔＴ１ｓは、温度上昇率ΔＴ１の閾値であり、たとえば５［℃／秒］以上に設定される。所定期間ｔ１ｓは、継続期間ｔ１の閾値であり、たとえば数十［sec］である。着火の成否を継続期間ｔ１で判定することにより、温度検出時のノイズによる検出温度の誤判定を抑制できる。

【0076】

なお、ΔＴ１＜ΔＴ１ｓ（好ましくはｔ１＜ｔ１ｓ）であれば（ステップＳ１０６でＮＯ）、バイオマスＢの初期着火に失敗したと判定され、炭化炉１００を含む炭化装置５００が停止され（ステップＳ１０７）、燻炭Ｃの製造が終了する。或いは、ステップＳ１０６でＮＯの際、ステップＳ１０５及びＳ１０６を再び実行してもよい。この際、ステップＳ１０６でＮＯとなる判定が連続して所定回数に達した場合に、着火が失敗したと判定されて、炭化装置５００が停止される。また、着火が失敗したと判定された場合、、制御装置７などに搭載されたモニタ（図示省略）に所定のメッセージ（警告など）が表示されてもよいし、制御装置７などに搭載されたスピーカーから警告音或いは所定のメッセージ音声が出力されてもよい。

【0077】

一方、ΔＴ１≧ΔＴ１ｓ（好ましくはｔ１≧ｔ１ｓ）であれば（ステップＳ１０６でＹＥＳ）、図６の時点Ｐ２において、バイオマスＢの初期着火が成功したと判定され、バイオマスＢの供給が再開される。さらに、撹拌ユニット４が駆動され、条件を段階的に変化させてバイオマスＢを昇温させる。

【0078】

たとえば、燃料供給ユニット３の駆動により、炉本体１内にバイオマスＢが連続供給される（ステップＳ１０８）。この際、バイオマスＢの供給速度Ｑｂ１［kg／hr］は、後の第２昇温制御工程（図５参照）での供給速度Ｑｂ２よりも少ない量とされる。こうすることで、着火したバイオマスＢが、未着火のバイオマスＢで覆われることにより消火されることを防止できる。

【0079】

さらに、撹拌ユニット４の間欠駆動が開始される（ステップＳ１０９）。本実施形態では、たとえば、撹拌ユニット４は、間欠的に駆動され、数秒間の駆動により所定の回転角度（たとえば７２［degree］）まで回転させた後に数分間停止するという駆動サイクルを繰り返す。なお、撹拌ユニット４（特に撹拌翼４２）の回転角度，駆動期間，及び停止期間は、撹拌により移動した未着火のバイオマスＢを確実に着火できる程度とされる。たとえば、停止期間が短すぎるとバイオマスＢが着火する前に撹拌により移動する虞がある。また、回転角度及び駆動期間が大きすぎると、未着火のバイオマスＢが吐出口１３２上に移動する虞がある。一方、停止期間が長過ぎたり回転角度及び駆動期間が小さ過ぎたりすると、バイオマスＢの燃焼が進み過ぎる虞がある。

【0080】

撹拌ユニット４の駆動が開始された後、ロータリーバルブ１４及び炭搬送装置３００の駆動が開始される（ステップＳ１１０）。これにより、燻炭Ｃが、吐出口１３２から吐出され、炭搬送装置３００により充填装置４００に運ばれて袋詰めされる。なお、ロータリーバルブ１４による燻炭Ｃの単位時間当たりの吐出量（以下、「吐出速度」と呼ぶ。）は、バイオマスＢの燃焼の進み具合に応じて適切に調節される。なお、吐出速度が速過ぎると、十分に燃焼していないバイオマスＢが吐出される虞がある。吐出速度が遅過ぎると、燻炭Ｃが過度に燃焼する虞がある。ここで、もみ殻などの一部のバイオマスＢでは、過度に燃焼させると、微細な針状のシリカが生成されて燻炭Ｃに混じってしまう。そのため、ロータリーバルブ１４での吐出速度は、たとえば、予め複数回の実証実験を行った結果に基づいて決定される。

【0081】

次に、第１温度センサ５１の検出温度Ｔ２が所定値Ｔ２ｓ以上であるか否かが判定される（ステップＳ１１１）。この際、好ましくは、第１温度センサ５１にてＴ２≧Ｔ２ｓの継続期間ｔ２が所定期間ｔ２ｓ以上であるか否かが判定される。なお、第１温度センサ５１は、この時点において、温度センサ５のうちのバイオマスＢの堆積層の上面ｆａよりも下方にあるとともに、上下方向において該上面ｆａに最も近い温度センサの一例である。また、検出温度Ｔ２は、ステップＳ１１１における第１温度センサ５１での検出結果である。所定値Ｔ２ｓは、検出温度Ｔ２の閾値であり、たとえば４５０［℃］である。所定期間ｔ２ｓは、継続期間ｔ２の閾値であり、たとえば１［sec］以上である。着火の成否を継続期間ｔ２で判定することにより、温度検出時のノイズによる検出温度Ｔ２の誤判定を抑制できる。

【0082】

Ｔ２≧Ｔ２ｓ（好ましくはｔ２≧ｔ２ｓ）であれば（ステップＳ１１１でＹＥＳ）、図６の時点Ｐ３において、撹拌ユニット４の駆動条件が変更され、撹拌翼４２による撹拌が促進される（ステップＳ１１２）。たとえば、撹拌ユニット４（特に撹拌翼４２）の回転角度，駆動期間，及び停止期間などが変更される。本実施形態では、間欠駆動される撹拌ユニット４の停止期間が短縮され、ステップＳ１０９での停止期間よりも短くされる。撹拌を促進することで、着火したバイオマスＢをより早く炉内に広めることができる。

【0083】

次に、温度センサ５の検出温度Ｔ３が所定値Ｔ３ｓ以上であるか否かが判定される（ステップＳ１１３）。この際、好ましくは、温度センサ５にてＴ３≧Ｔ３ｓの継続期間ｔ３が所定期間ｔ３ｓ以上であるか否かが判定される。なお、検出温度Ｔ３は、ステップＳ１１３において、第１～第４温度センサ５１，５２，５３，５４のうちのいずれかでの検出結果であり、たとえば第１～第４温度センサ５１，５２，５３，５４の検出温度のうちの最も高い温度である。所定値Ｔ３ｓは、検出温度Ｔ３の閾値であり、たとえば６００［℃］である。所定期間ｔ３ｓは、継続期間ｔ３の閾値であり、たとえば１［sec］以上である。継続期間ｔ３で判定することにより、温度検出時のノイズによる検出温度Ｔ３の誤判定を抑制できる。

【0084】

Ｔ３≧Ｔ３ｓ（好ましくはｔ３≧ｔ３ｓ）であれば（ステップＳ１１３でＹＥＳ）、図６の時点Ｐ４において、下給気口１１３の給気速度Ｑａ２を増加させる（ステップＳ１１４）。炉本体１内の下部の低酸素領域に供給する酸素を増加させることで、バイオマスＢの燃焼をさらに促進できる。

【0085】

次に、第１～第４温度センサ５１，５２，５３，５４の検出温度Ｔ４が所定値Ｔ４ｓ以上であるか否かが判定される（ステップＳ１１５）。この際、好ましくは、第１～第４温度センサ５１，５２，５３，５４にてＴ４≧Ｔ４ｓの継続期間ｔ４が所定期間ｔ４ｓ以上であるか否かが判定される。なお、検出温度Ｔ４は、ステップＳ１１５において、第１～第４温度センサ５１，５２，５３，５４での検出結果であり、たとえば第１～第４温度センサ５１，５２，５３，５４の全ての検出温度を含む。所定値Ｔ４ｓは、本発明の「第１所定値」の一例であり、検出温度Ｔ４の閾値であり、たとえば６００［℃］である。なお、本実施形態では、Ｔ４ｓ＝Ｔ３ｓであるが、この例示に限定されずにＴ４ｓ≠Ｔ３ｓであってもよい。所定期間ｔ４ｓは、継続期間ｔ４の閾値であり、たとえば１［sec］以上である。継続期間ｔ４で判定することにより、温度検出時のノイズによる検出温度Ｔ４の誤判定を抑制できる。

【0086】

Ｔ４≧Ｔ４ｓ（好ましくはｔ４≧ｔ４ｓ）であれば（ステップＳ１１５でＹＥＳ）、図６の時点Ｐ５において、撹拌ユニット４は、連続駆動されて、常時回転する（ステップＳ１１６）。これにより、バイオマスＢの堆積高さの均一化及びバイオマスＢの燃焼をさらに促進できる。

【0087】

さらに、上給気口１１４での給気が開始される（ステップＳ１１７）。なお、この際の炉本体１内に供給される空気の流速Ｖ１は、後のバイオマスＢ自身の燃焼による炉本体１の第２昇温制御工程（図５参照）時よりも速くされる。たとえば、ステップＳ１１７における複数の上給気口１１４での単位時間当たりの総給気量を第２昇温制御工程時と同じにする一方で、炉本体１内に給気する上給気口１１４のステップＳ１１７における数は、たとえば２個とされ、第２昇温制御工程での数（たとえば４個）よりも少なくされる。これにより、個々の上給気口１１４における空気の流速Ｖ１をより速くできる。但し、流速Ｖ１を早める手段は、上述の例示に限定されない。たとえば、上給気口１１４の弁を少し閉じて、空気の流路断面積を小さくしてもよい。なお、バイオマスＢの燃焼が促進されると、炉本体１内の高酸素領域における可燃ガス及び可燃物が多くなる。複数の上給気口１１４での総給気量は、これらの燃焼を維持できる程度とされる。また、個々の上給気口１１４での流速Ｖ１は、炉本体１内の高酸素領域における可燃ガス及び可燃物を十分に燃焼できるとともに、炉本体１内の内部温度が低下せず、且つ、炉本体１の内部から供給口１１２への気体の逆流が生じない程度とされる。該流速Ｖ１が小さ過ぎると、不完全燃焼により多くの可燃ガス及び可燃物が煙道１５から外部に排出される。また、該流速Ｖ１が大き過ぎると、炉本体１内の内部温度が低下したり、供給口１１２での逆流が生じたりする。

【0088】

次に、第１温度センサ５１の検出温度Ｔ５が所定値Ｔ５ｓ以上であるか否かが判定される（ステップＳ１１８）。この際、好ましくは、第１温度センサ５１にてＴ５≧Ｔ５ｓの継続期間ｔ５が所定期間ｔ５ｓ以上であるか否かが判定される。なお、第１温度センサ５１は、この時点において、温度センサ５のうちのバイオマスＢの堆積層の上面ｆａよりも下方にあるとともに、上下方向において該上面ｆａに最も近い温度センサの一例である。また、検出温度Ｔ５は、ステップＳ１１８における第１温度センサ５１での検出結果である。所定値Ｔ５ｓは、本発明の「第２所定値」の一例であり、検出温度Ｔ５の閾値であり、たとえば９００［℃］である。所定期間ｔ５ｓは、継続期間ｔ５の閾値であり、たとえば１［sec］以上である。継続期間ｔ５で判定することにより、温度検出時のノイズによる検出温度Ｔ５の誤判定を抑制できる。

【0089】

Ｔ５≧Ｔ５ｓ（好ましくはｔ５≧ｔ５ｓ）であれば（ステップＳ１１８でＹＥＳ）、遮断弁２３が閉じられて、熱風ユニット２が停止される（ステップＳ１１９）。これにより、図４の熱風ユニット２を用いたバイオマスＢの着火及び炉本体１の第１昇温制御工程が終了する。そして、図６の時点Ｐ６において、次に説明する図５のバイオマスＢ自身の燃焼による炉本体１の第２昇温制御工程が開始される。

【0090】

なお、図４の例示では、ステップＳ１０９～Ｓ１１５の期間（図６の時点Ｐ２～Ｐ５間）において、撹拌ユニット４は、間欠駆動される。但し、この例示に限定されず、撹拌ユニット４は、熱風によりバイオマスＢが着火できる程度の低速回転で連続運転されてもよい。たとえば、ステップＳ１０９～Ｓ１１５の期間において、撹拌ユニット４は、ステップＳ１１６以降（つまり図６の時点Ｐ５以降）における回転速度よりも低速で連続運転されてもよい。

【0091】

＜３－２．バイオマスＢ自身の燃焼による炉本体１の第２昇温制御工程＞
図５に示すように、この工程では、炭化装置５００及び炭化炉１００は、バイオマスＢ（及び燻炭Ｃ）の燃焼により発生する熱で、炉本体１内の内部温度を目標温度まで上昇させて維持し、定常運転状態で燻炭Ｃを製造する。なお、この工程では、撹拌ユニット４及びロータリーバルブ１４は、常時、連続駆動される。

【0092】

まず、図６の時点Ｐ６において、燃料供給装置２００でのバイオマスＢの供給速度Ｑｂ２を増やし（ステップＳ２０１）、バイオマスＢの燃焼が抑制されない程度まで下給気口１１３の給気速度Ｑａ３を少なくする（ステップＳ２０２）。なお、該給気速度Ｑａ３が少な過ぎると、バイオマスＢ（及び燻炭Ｃ）の燃焼速度が低下するため、燻炭Ｃの生焼けの状態が長時間継続してしまう。

【0093】

さらに、上給気口１１４から炉本体１内に供給される空気の流速Ｖ２が遅くされる（ステップＳ２０３）。たとえば、炉本体１内に給気する上給気口１１４のステップＳ２０３における数は、４個に増やされ、第１昇温制御工程での数（たとえば２個）よりも多くされる。これにより、個々の上給気口１１４における空気の流速Ｖ２を第１昇温制御工程での流速Ｖ１より遅くして、炉本体１の内部温度の低下を抑制できる。但し、流速Ｖ２を遅くする手段は、上述の例示に限定されない。たとえば、上給気口１１４の弁を少し開けて、空気の流路断面積を大きくしてもよい。ここで、好ましくは、ステップＳ２０３における複数の上給気口１１４での単位時間当たりの総給気量は、第１昇温工程（図４参照）時と同じにされる。たとえば、単位時間当たりの総給気量を増やすと、炉本体１内の内部温度が低下し、可燃ガス及び可燃物の燃焼効率が低下する虞がある。但し、この例示は、ステップＳ２０３における複数の上給気口１１４での単位時間当たりの総給気量が第１昇温工程時と異なる構成を排除しない。たとえば、ステップＳ２０３における上給気口１１４での単位時間当たりの総給気量は、炉本体１内の内部温度を低下させ過ぎない程度に増やされてもよいし、可燃ガス及び可燃物の燃焼量が低下し過ぎない程度に減らされてもよい。

【0094】

次に、第１～第４温度センサ５１，５２，５３，５４の検出温度Ｔ６が所定値Ｔ６ｓ以上であるか否かが判定される（ステップＳ２０４）。この際、好ましくは、第１～第４温度センサ５１，５２，５３，５４にてＴ６≧Ｔ６ｓの継続期間ｔ６が所定期間ｔ６ｓ以上であるか否かが判定される。なお、検出温度Ｔ６は、ステップＳ２０４において、第１～第４温度センサ５１，５２，５３，５４での検出結果であり、たとえば第１～第４温度センサ５１，５２，５３，５４の全ての検出温度を含む。所定値Ｔ６ｓは、検出温度Ｔ６の閾値であり、たとえば７５０［℃］である。所定期間ｔ６ｓは、継続期間ｔ６の閾値であり、たとえば１［sec］以上である。継続期間ｔ６で判定することにより、温度検出時のノイズによる検出温度Ｔ６の誤判定を抑制できる。

【0095】

炉本体１の炉壁の蓄熱が進むと、炉本体１内での輻射により、バイオマスＢ（及び燻炭Ｃ）の燃焼がさらに促進される。そのため、Ｔ６≧Ｔ６ｓ（好ましくはｔ６≧ｔ６ｓ）であれば（ステップＳ２０４でＹＥＳ）、図６の時点Ｐ７において、下給気口１１３での給気が停止される（ステップＳ２０５）。これにより、バイオマスＢ（及び燻炭Ｃ）の過度な燃焼を抑制でき、燻炭Ｃの歩留まりを向上できる。また、下給気口１１３に接続された給気部１１５を停止できるので、節電できるとともに、給気部１１５での騒音の発生を防止できる。さらに、炉本体１の内部圧力を低下できるので、上給気口１１４に接続された給気部１１５に掛かる給気負荷を軽減できる。従って、上給気口１１４に接続された給気部１１５での消費電力を軽減できる。なお、下給気口１１３での給気を停止しても、上給気口１１４から供給される空気により、バイオマスＢ（及び燻炭Ｃ）の燃焼が維持でき、その反応熱でバイオマスＢの温度も維持できる。

【0096】

次に、炉本体１内に配置された上部温度センサ６の検出温度Ｔ７が所定値Ｔ７ｓ以上であるか否かが判定される（ステップＳ２０６）。この際、好ましくは、上部温度センサ６にてＴ７≧Ｔ７ｓの継続期間ｔ７が所定期間ｔ７ｓ以上であるか否かが判定される。なお、検出温度Ｔ７は、ステップＳ２０６における上部温度センサ６での検出結果である。所定値Ｔ７ｓは、検出温度Ｔ７の閾値であり、たとえば９００［℃］である。所定期間ｔ７ｓは、継続期間ｔ７の閾値であり、たとえば１５［min］以上である。継続期間ｔ７で判定することにより、温度検出時のノイズによる検出温度Ｔ７の誤判定を抑制できる。

【0097】

下給気口１１３での給気停止によって、バイオマスＢ（及び燻炭Ｃ）の燃焼により生じる可燃ガス及び可燃物は、上給気口１１４から供給される空気により燃焼される。そのため、炉本体１内での温度は急上昇する。また、炉本体１内に供給される総給気量は減少するので、これらは不完全燃焼し易い。そのため、Ｔ７≧Ｔ７ｓ（好ましくはｔ７≧ｔ７ｓ）であれば（ステップＳ２０６でＹＥＳ）、図６の時点Ｐ８において、上給気口１１４から供給される空気の流速Ｖ２（及び単位時間当たりの給気量の増減）による炉本体１の内部の温度調整（以下、炉内温度調整制御と呼ぶ。）が開始される（ステップＳ２０７）。これにより、下給気口１１３での給気を停止しても、炉本体１内の温度を制御できるとともに、炉本体１から外部への排気ガスに含まれる特定のガス（一酸化炭素など）の濃度が基準値を超えないように制御できる。

【0098】

さらに、炉内温度調整制御の開始から所定の運転期間（たとえば数十［min］）が経過後（ステップＳ２０８でＹＥＳ）、図６の時点Ｐ９において、燃料供給装置２００でのバイオマスＢの供給速度Ｑｂ２の調整による炉本体１の内部の温度調整（以下、燃料供給制御と呼ぶ。）が開始される（ステップＳ２０９）。これにより、炉本体１内へのバイオマスＢの供給による炉本体１内の温度の変動を抑制して目標温度に維持できる。

【0099】

そして、図６の時点Ｐ１０において、炭化装置５００及び炭化炉１００の定常運転が開始される。なお、定常運転が終了すると（ステップＳ２１０でＹＥＳ）、図５の工程が終了する（図６の時点ＰＥ参照）。炭化装置５００及び炭化炉１００の定常運転は、たとえば、燃料供給装置２００に貯蔵された燃料（つまりバイオマスＢ）の供給完了、制御装置７の入力部７２での運転停止の操作入力の受付などにより停止される。

【0100】

＜４．備考＞
以上、本発明の実施形態について説明した。なお、上述の実施形態は例示であり、その各構成要素及び各処理の組み合わせに色々な変形が可能であり、本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

【0101】

＜５．総括＞
以下では、これまでに説明してきた実施形態について総括的に述べる。

【0102】

たとえば、本明細書中に開示されている炭化炉１００は、
バイオマスＢを収容する炉本体１と、
前記炉本体１の側面に設けられ、熱風を前記炉本体１内に送る熱風ユニット２と、
前記炉本体１内の前記バイオマスＢを撹拌する撹拌ユニット４と、
を備える構成（第１の構成）とされる。

【0103】

上記第１の構成の炭化炉１００は、
前記熱風ユニット２を制御する制御装置７をさらに備え、
前記制御装置７は、
前記熱風ユニット２の駆動により前記バイオマスＢを着火して第１目標温度（たとえばＴ５ｓ）まで昇温させる第１昇温制御モードと、
前記熱風ユニット２の駆動停止後、前記バイオマスＢ自身の燃焼により前記炉本体１の内部温度を前記第１目標温度（たとえばＴ５ｓ）よりも高い第２目標温度（たとえばＴ７ｓ）まで昇温させる第２昇温制御モードと、
を有する構成（第２の構成）であってもよい。

【0104】

また、上記第１又は第２の構成の炭化炉１００は、
前記撹拌ユニット４を制御する制御装置７と、
前記バイオマスＢの温度を検出する第１センサ５と、
をさらに備え、
前記制御装置７は、前記炉本体１内の前記バイオマスＢの堆積層の上面ｆａの温度上昇率ΔＴ１が所定値ΔＴ１ｓ以上になると、前記撹拌ユニット４を間欠的に駆動する構成（第３の構成）であってもよい。

【0105】

また、上記第３の構成の炭化炉１００は、
前記制御装置７は、前記バイオマスＢの温度上昇に応じて、間欠的に駆動される前記撹拌ユニット４における１回当たりの撹拌角度、１回当たりの撹拌時間、及び、１回当たりの撹拌停止時間のうちの少なくともいずれかを変化させる構成（第４の構成）であってもよい。

【0106】

また、上記第３又は第４の構成の炭化炉１００は、
前記制御装置７は、前記バイオマスＢの温度Ｔ４が第１所定値Ｔ４ｓを超えると、前記撹拌ユニット４を連続的に駆動する構成（第５の構成）であってもよい。

【0107】

また、上記第５の構成の炭化炉１００は、
前記炉本体１の内部に空気を供給する給気部１１５をさらに備え、
前記炉本体１の内側面には、熱風口１１１と、前記炉本体１に位置する上給気口１１４と、が配置され、
前記熱風ユニット２の熱風は、前記熱風口１１１から前記炉本体１の内部に流入し、
前記給気部１１５が供給する空気は、前記上給気口１１４を介して前記炉本体１に流入し、
前記制御装置７は、前記バイオマスＢの温度Ｔ５が前記第１所定値Ｔ４ｓよりも高い第２所定値Ｔ５ｓを超えると、前記熱風ユニット２の駆動を停止し、前記上給気口１１４から前記炉本体１の内部に流入する空気の流速Ｖ２を遅くする構成（第６の構成）であってもよい。

【0108】

また、上記第１から第６のいずれかの構成の炭化炉１００は、
前記撹拌ユニット４を制御する制御装置７をさらに備え、
前記撹拌ユニット４は、
前記炉本体１の底面に配置されて上下方向に延びる軸部材４１と、
前記軸部材４１回りに回転可能な撹拌翼４２と、
を有し、
前記炉本体１の内側面には、前記熱風ユニット２の熱風が内部に流入する熱風口１１１が配置され、
前記制御装置７は、前記熱風ユニット２の駆動を開始する際、前記撹拌翼４２の端部を前記熱風口１１１から周方向にずれた位置に回転させた後、前記熱風ユニット２を駆動する構成（第７の構成）であってもよい。

【0109】

また、上記第１から第７のいずれかの構成の炭化炉１００は、
前記撹拌ユニット４は、
前記炉本体１の底面に配置されて上下方向に延びる軸部材４１と、
前記軸部材４１回りに回転可能な撹拌翼４２と、
を有し、
前記炉本体１の下部の内側面には、前記熱風ユニット２の熱風が内部に流入する熱風口１１１が配置され、
前記撹拌翼４２の端部は、前記熱風口１１１の上端の高さ位置よりも下方に位置する構成（第８の構成）であってもよい。

【0110】

また、上記第１から第８のいずれかの構成の炭化炉１００は、
前記バイオマスＢを前記炉本体１の内部に供給する燃料供給ユニット３と、
前記バイオマスＢの堆積層の上面の高さを検出するための第２センサ５と、
前記第２センサ５の検出結果に基づいて前記燃料供給ユニット３を制御する制御装置７と、
をさらに備え、
前記炉本体１の内側面には、前記熱風ユニット２の熱風が内部に流入する熱風口１１１が配置され、
前記制御装置７は、前記熱風ユニット２を駆動する際、前記熱風口１１１の径方向外方側において前記炉本体１内に堆積する前記バイオマスＢの上面ｆａの高さ位置を前記熱風口１１１の上端の高さ位置以下にするとともに前記熱風口１１１の下端の高さ位置よりも上方にする構成（第９の構成）であってもよい。

【0111】

また、上記第９の構成の炭化炉１００は、
前記制御装置７はさらに、前記熱風ユニット２を駆動する際、前記熱風口１１１の径方向外方側において前記炉本体１内に堆積する前記バイオマスＢの上面ｆａの高さ位置を前記熱風口１１１の上端の高さ位置以下にする構成（第１０の構成）であってもよい。

【0112】

また、上記第１から第１０のいずれかの構成の炭化炉１００は、
前記バイオマスＢを前記炉本体１の内部に供給する燃料供給ユニット３をさらに有し、
前記炉本体１の内側面には、熱風口１１１と、供給口１１２と、が配置され、
前記熱風ユニット２の熱風は、前記熱風口１１１から前記炉本体１の内部に流入し、
前記バイオマスＢは、前記供給口１１２から前記炉本体１の内部に供給され、
前記供給口１１２は、前記熱風口１１１よりも上方であって、周方向において前記熱風口１１１と同じ位置にある構成（第１１の構成）であってもよい。

【符号の説明】

【0113】

１・・・炉本体、１１・・・筒部、１１１・・・熱風口、１１２・・・供給口、１１３・・・下給気口、１１４・・・上給気口、１１４１・・・弁、１１５・・・給気部、１２・・・蓋部、１２１・・・排気口、１３・・・底部、１３１・・・中央開口、１３１１・・・弁、１３２・・・吐出口、１４・・・ロータリーバルブ、１４１・・・駆動部、１５・・煙道、２・・・熱風ユニット、２１・・・発熱部、２２・・・送風部、２３・・・遮断弁、３・・・燃料供給ユニット、３１・・・供給部、２０３・・・駆動部、４・・・撹拌ユニット、４１・・・軸部材、４２・・・撹拌翼、４２１・・・翼部、４２２・・・切妻部、４３・・・錐部、４４・・・駆動部、５・・・温度センサ、５１・・・第１温度センサ、５２・・・第２温度センサ、５３・・・第３温度センサ、５４・・・第４温度センサ、６・・・上部温度センサ、７・・・制御装置、７１・・・メモリ、７２・・・入力部、１００・・・炭化炉、２００・・・燃料供給装置、３００・・・炭搬送装置、３０１・・・搬送部、３０２・・・駆動部、４００・・・充填装置、４０１・・・袋、４０２・・・散水部、５００・・・炭化装置、Ｊｃ・・・中心軸、Ｂ・・・バイオマス、Ｃ・・・燻炭

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】

【図6】