特開 2025-3239 地域強靭化システム

(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】P2025003239

(43)【公開日】2025-01-09

(54)【発明の名称】地域強靭化システム

(51)【国際特許分類】

   F22B 1/18 20060101AFI20241226BHJP

   F23G 5/027 20060101ALI20241226BHJP

   F23G 5/14 20060101ALI20241226BHJP

   F23G 5/16 20060101ALI20241226BHJP

   C10B 53/02 20060101ALI20241226BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20241226BHJP

【ＦＩ】

F22B1/18 D

F23G5/027 Z

F23G5/14 F

F23G5/16 B

C10B53/02

H02J7/00 303A

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】書面

(21)【出願番号】P 2023112622

(22)【出願日】2023-06-22

(71)【出願人】

【識別番号】514266286

【氏名又は名称】イシズム株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】722003428

【氏名又は名称】株式会社英知

(72)【発明者】

【氏名】永石 俊夫

(72)【発明者】

【氏名】居野家 博之

(72)【発明者】

【氏名】樋口 廷之

(72)【発明者】

【氏名】緑川 修

【テーマコード（参考）】

3K078

3K161

4H012

5G503

【Ｆターム（参考）】

3K078AA04

3K078CA02

3K078CA07

3K161AA05

3K161CA01

3K161CA03

3K161DB23

3K161EA43

4H012JA03

4H012JA13

5G503AA07

5G503BA04

5G503BA07

5G503DA05

5G503GB03

(57)【要約】      （修正有）

【課題】定常時は製炭により地域に炭を提供する一方で、災害時には、地域の電源を供給し得る地域強靭化システムを提供すること。
【解決手段】製炭時の材料となる間伐材、竹材、剪定枝等の地域資材を集積して保管する保管ステーションと、この地域資材を一次燃焼バーナを用いて間接加熱して製炭すると共に、発生するガスを二次燃焼バーナを用いて燃焼する二次燃焼式製炭装置であって、この製炭装置の排気の熱を用いて高圧・高温の蒸気を生成する熱交換装置と、この熱交換装置で生成された蒸気を用いて蒸気発電する発電装置と、発電された電気で蓄電される複数のバッテリーを備えた蓄電ステーションとを具備する。通常時には、製炭装置で生成した炭を、ＢＢＱ用の炭や土壌改良剤や水質浄化剤等として地域に供給する。災害発生時の停電の場合には、蓄電ステーションの蓄電済みのバッテリーを非常時用電源として活用して、災害時対応としての地域の強靭化に資する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

製炭時の材料となる間伐材、竹材、剪定枝等の地域資材を集積して保管する保管スペースと、
この保管スペースに保管された地域資材が投入されて、これ一次燃焼バーナを用いて間接加熱して製炭すると共に、製炭時に発生するガスを二次燃焼バーナを用いて燃焼する二次燃焼式製炭装置であって、二次燃焼後の排気ガスを排出する排気口を有する二次燃焼式製炭装置と、
この製炭装置の排気口から排気されてくる排気中の熱を用いて高圧・高温の蒸気を生成する熱交換装置と、
この熱交換装置で生成された蒸気を用いて蒸気発電する発電装置と、
この発電装置により発電された電気で蓄電される複数のバッテリーを備え、これらバッテリーが取り外し可能とされた蓄電ステーションとを具備し、
通常時には、前記製炭装置で生成した炭を、ＢＢＱ用の炭や土壌改良剤や水質浄化剤等として地域に供給し、少なくとも災害時に地域への停電が発生した場合には、この蓄電ステーションに備えられた蓄電済みのバッテリーを取り外し、近隣地域の家庭、店舗、企業に配布して、非常時用電源として活用し、使用済のバッテリーを回収して、前記蓄電ステーションで再充電することを特徴とする地域強靭化システム。

【請求項2】

温泉水が湧き出てくる温泉井戸をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の地域強靭化システム。、

【請求項3】

前記発電装置は、前記温泉井戸から湧き出てくる温泉水からの温泉熱を更に用いて発電することを特徴とする請求項２に記載の地域強靭化システム。

【請求項4】

前記二次燃焼式製炭装置からの排気ガスは、８００℃以上に加熱されていることを特徴とする請求項１に記載の地域強靭化システム。

【請求項5】

前記熱交換装置で生成された熱のうち、前記発電装置で用いられた熱の残り熱を熱交換する副熱交換装置をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の地域強靭化システム。

【請求項6】

前記副交換装置からの熱の供給を受け、温水冷暖房する冷暖房装置を更に具備することを特徴とする請求項５に記載の地域強靭化システム。

【請求項7】

前記副熱交換装置からの熱の供給を受け、内部を加熱するハウス栽培装置を更に具備することを特徴とする請求項５に記載の地域強靭化システム。

【請求項8】

前記副熱交換装置からの熱の供給を受け、魚類が放たれる養殖水を加熱する陸上養殖装置を更に具備することを特徴とする請求項５に記載の地域強靭化システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、代表的な地域資源の一つであるとされる放置され未利用の森林資源を活用し、近隣の会社及び住宅に、少なくとも災害時に利用できる電力を供給して地域の災害対策に供せされるビジネスモデルで用いられる地域強靭化システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、災害時には、災害が発生した地域の会社及び住宅に供給される電力は遮断され、企業活動もできないところか、生活維持すら困難な状況に陥ることは、東日本大震災の例を待たずとも、よく知られた日常生活における重大なリスクである。このように災害に弱い地域の体質を改善し、強靭化することは、良好な企業活動及び生活維持を図る上で、極めて肝要な要素であると言える。

【0003】

一方、上述の地域の強靭化に際して、近年、合わせて脱炭素化の動きが加味されるようになり、この観点からは、地域の未利用資源としての、例えば、端材や剪定枝、農作物残渣などを原料としてこれらを炭化して炭とすることにより、化石燃料の代替えや土壌改良に利用できるだけでなく、二酸化炭素の隔離・貯留にも貢献することが出来るものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第７１５２０９８号 公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ここで、上述した特許文献１で示される先行技術は、従来技術の欄で説明した製炭装置に係る特許であり、製炭炉と、排煙装置と、前記製炭炉と前記排煙装置とを接続する通路と、を備える製炭装置であって、前記製炭炉は、基台と、前記基台上に設置される製炭ユニットと、を含む。前記製炭ユニットは、製炭対象物が収容され、上面が開放された第１部分と、前記基台の上、かつ、前記第１部分の下に配置される第２部分と、少なくとも前記第１部分の上面を覆う蓋部と、を含むものであり、前記第１部分と前記第２部分との境界部は、少なくとも一部がメッシュで構成されている。前記製炭ユニットには、前記製炭ユニットの内部と外部とを連通する少なくとも２つの開口部が備えられており、前記開口部の少なくとも１つが前記通路に連通するように構成されている。

【0006】

この従来の製炭装置を用いることにより、移動可能な炭化ユニットが提供され、炭化したい端材や残渣等がある場所に移動しえ、その場で製炭することが出来るものである。しかしながら、この製炭装置は、あくまでもスタンドアローンで設置されることを前提として提供されるもので、これをもって、災害時に強い地域の強靭化を図ることが出来るものではなかった。

【0007】

この発明は、上記課題を解決するため、定常時は製炭により地域に炭を提供する一方で、災害時には、地域の電源を供給し得る地域強靭化システムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上述した課題を解決し目的を達成するために、この発明に係わる地域強靭化システムは、請求項１の記載によれば、製炭時の材料となる間伐材、竹材、剪定枝等の地域資材を集積して保管する保管ステーションと、この保管ステーションに保管された地域資材が投入されて、これ一次燃焼バーナを用いて間接加熱して製炭すると共に、製炭時に発生するガスを二次燃焼バーナを用いて燃焼する二次燃焼式製炭装置であって、二次燃焼後の排気ガスを排出する排気口を有する二次燃焼式製炭装置と、この製炭装置の排気口から排気されてくる排気中の熱を用いて高圧・高温の蒸気を生成する熱交換装置と、この熱交換装置で生成された蒸気を用いて蒸気発電する発電装置と、この発電装置により発電された電気で蓄電される複数のバッテリを備え、これらバッテリが取り外し可能とされた蓄電ステーションとを具備することを特徴としている。

【0009】

このように、請求項１に記載の地域強靭化システムによれば、通常時には、前記製炭装置で生成した炭を、ＢＢＱ用の炭や土壌改良剤や水質浄化剤等として地域に供給し、少なくとも災害発生時に地域への停電が発生した場合には、この蓄電ステーションに備えられた蓄電済みのバッテリを取り外し、近隣地域の家庭、店舗、企業に配布して、非常時用電源として活用し、使用済のバッテリを回収して、前記蓄電ステーションで再充電することができることとなり、災害時対応としての地域の強靭化に資することが出来ることとなる。

【0010】

また、この発明に係る地域強靭化システムは、請求項２の記載によれば、温泉水が湧き出てくる温泉井戸をさらに備えることを特徴としている。

【0011】

この様に、請求項２に記載の地域強靭化システムによれば、地域に噴出している温泉井戸があれば、これをシステム内に取り込んで、地域の強靭化に用いることが出来ることになる。

【0012】

また、この発明に係る地域強靭化システムは、請求項３の記載によれば、前記発電装置は、前記温泉井戸から湧き出てくる温泉水からの温泉熱を更に用いて発電することを特徴としている。

【0013】

このように、請求項３に記載の地域強靭化システムによれば、温泉井戸から湧き出てくる温泉水からの温泉熱を活用して、発電装置における発電に寄与することが出来ることとなり、より地域の強靭化を確実に図ることが出来ることになる。

【0014】

また、この発明に係る地域強靭化システムは、請求項４の記載によれば、前記二次燃焼式製炭装置からの排気ガスは、８００℃以上に加熱されていることを特徴としている。

【0015】

このように、請求項４に記載の地域強靭化システムによれば、熱交換装置で熱交換に供される二次燃焼室からの熱として、８００℃以上という高温を得られることとなり、この熱交換装置に接続された発電装置における発電効率を高めることが可能となる。

【0016】

また、この発明に係る地域強靭化システムは、請求項５の記載によれば、前記熱交換装置で生成された熱のうち、前記発電装置で用いられた熱の残り熱を熱交換する副熱交換装置をさらに備えることを特徴としている。

【0017】

このように、請求項５に記載の地域強靭化システムによれば、前記熱交換器で生成された熱のうちの前記発電装置で用いられた熱の残りの熱を、他の熱を必要とする機器への有効活用することが出来ることになる。

【0018】

また、この発明に係る地域強靭化システムは、請求項６の記載によれば、前記副交換装置からの熱の供給を受け、温水冷暖房する冷暖房装置を更に具備することを特徴としている。

【0019】

このように、請求項６に記載の地域強靭化システムによれば、発電装置で用いられた熱の残りの熱を、温水冷暖房する冷暖房装置に活用することが出来ることとなり、これにより、地域における冷暖房効率を向上させ、もって地域の強靭化を図ることが出来ることになる。

【0020】

また、この発明に係る地域強靭化システムは、請求項７の記載によれば、前記副熱交換装置からの熱の供給を受け、内部を加熱するハウス栽培装置を更に具備することを特徴としている。

【0021】

このように、請求項７に記載の地域強靭化システムによれば、発電装置で用いられた熱の残り熱を、ハウス栽培におけるハウス内を加熱する熱に活用することが出来ることとなり、これにより、地域におけるハウス栽培を活性化させ、もって地域の強靭化を図ることが出来ることになる。

【0022】

また、この発明に係る地域強靭化システムは、請求項８の記載によれば、前記熱交換装置で生成された熱のうち、前記発電装置で用いられた熱の残り熱を利用して、魚類が放たれる養殖水を加熱する陸上養殖装置を更に具備することを特徴としている。

【0023】

このように、請求項８に記載の地域強靭化システムによれば、発電装置で用いられた熱の残りの熱を、陸上養殖装置における養殖水の加熱のための熱に活用することが出来ることになり、これにより、地域における陸上養殖装置の効率化を図り、もって、地域の強靭化を図ることが出来ることになる。

【発明の効果】

【0024】

以上説明したように、この発明に係わる地域強靭化システムによれば、通常時には、前記製炭装置で生成した炭を、ＢＢＱ用の炭や土壌改良剤や水質浄化剤等として地域に供給し、少なくとも災害時に地域への停電が発生した場合には、この蓄電ステーションに備えられた蓄電済みのバッテリを取り外し、近隣地域の家庭、店舗、企業に配布して、非常時用電源として活用し、使用済のバッテリを回収して、前記蓄電ステーションで再充電することができることとなり、災害時対応としての地域の強靭化に資することが出来ることとなる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】 この発明に係わる一実施例の地域強靭化システムのシステム構成を示す図である。

【図2】 図１に示す地域強靭化システムを構成する二次燃焼式炭化装置の内部構成を取り出して概略的に示す正面断面図（図３における切断面ＩＩ－ＩＩに沿って切断して示す断面図）である。

【図3】 図２に示す二次燃焼式炭化装置の内部構成を取り出して切断面ＩＩＩ－ＩＩＩに沿って切断して示す側断面図である。

【図4】 図２に示す二次燃焼式炭化装置における作動状況を示す工程作動図である。

【図5】 図１に示す地域強靭化システムを構成する蒸気発電装置の構成を概略的に示す図である。

【図6】 図１に示す蓄電ステーションの構成を概略的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

以下に、本発明に係わる地域強靭化システムの一実施の形態について、添付図面を用いて説明する。

【0027】

図１は、この地域強靭化システムＳの一実施例のシステム構成を示すシステム図である。

【0028】

この地域強靭化システムＳは、図１にそのシステム構成を示すように、製炭時の材料となる間伐材、竹材、剪定枝等の地域資材を集積して保管する保管ステーションＳ１０と、この保管ステーションＳ１０に保管された地域資材（図示せず）が投入されて、これ一次燃焼バーナを用いて間接加熱して製炭すると共に、製炭時に発生するガスを二次燃焼バーナを用いて燃焼する二次燃焼式製炭装置Ｓ１２であって、二次燃焼後の排気ガスを排出する排気口を有する二次燃焼式製炭装置Ｓ１２と、この製炭装置Ｓ１２の排気口から排気されてくる排気中の熱を用いて高圧・高温の蒸気を生成する熱交換装置Ｓ１４と、この熱交換装置Ｓ１４で生成された蒸気を用いて蒸気発電する発電装置Ｓ１６と、この発電装置Ｓ１６により発電された電気で蓄電される複数のバッテリを備え、これらバッテリが取り外し可能とされた蓄電ステーションＳ１８とを具備することを特徴としている。

【0029】

このように、図１に示す地域強靭化システムＳを構成することにより、通常時（即ち、災害が発生していない状況）には、二次燃焼式製炭装置Ｓ１２で生成した炭を、ＢＢＱ用の炭や土壌改良剤や水質浄化剤等として地域Ｓ２０に供給し、地域Ｓ２０の経済力を高める観点での活性化を図ると共に、少なくとも災害時に地域への停電（即ち、電力会社からの送電が停止された状況）が発生した場合には、この蓄電ステーションＳ１８に備えられ、製炭装置Ｓ１２の排気口から排気されてくる排気中の熱を用いて高圧・高温の蒸気を生成する熱交換装置Ｓ１４で生成された蒸気を用いて蒸気発電する発電装置Ｓ１６で蓄電されていたバッテリを取り外し、近隣地域の家庭、店舗、企業Ｓ２０に配布して、非常時用電源として活用し、また、配布したバッテリの電気を使い切り、残留電気が消耗してしまった場合には、使用済のバッテリを回収して、蓄電ステーションＳ１８で再充電することにより、再度、充電済のバッテリを近隣地域の家庭、店舗、企業Ｓ２０に再配布することにより、通常時の地域Ｓ２０の経済活動に寄与することができると共に、災害時対応としての地域Ｓ２０の停電を回避して、地域Ｓ２０の生活を守るとの観点での強靭化に資することが出来ることとなる。

【0030】

尚、この蓄電ステーションＳ１８においては、蒸気発電装置Ｓ１６における発電容量はさほど大きいものである必要はなく、特に、急速充電に対応する機能を有する必要はなく、地域住民の数や店舗・企業数に応じた多量のバッテリを備える必要がある状況においては、これらを複数のグループに区分し、各区分毎に、上記発電装置Ｓ１６の発電容量に見合うバッテリ台数を設定し、各区分毎のバッテリへの蓄電を順次、時間をかけて行っていけばよいものである。

【0031】

以上のように構成される地域強靭化システムＳにおいては、上述したシステム構成の他に、温泉水が湧き出てくる温泉井戸Ｓ２２を更に備えても良いものである。この様に、地域に噴出している温泉井戸Ｓ２２があれば、これをシステムＳ内に取り込んで、地域の強靭化に用いることが出来ることになる。具体的には、温泉井戸Ｓ２２を発電装置Ｓ１６に接続し、この発電装置Ｓ１６は、温泉井戸Ｓ２２から湧き出てくる温泉水からの温泉熱を更に用いて発電することが出来るものである。このように、この地域強靭化システムＳにおいては、温泉井戸Ｓ２２から湧き出てくる温泉水からの温泉熱を活用して、発電装置Ｓ１６における発電に寄与することが出来ることとなり、より地域の強靭化を確実に図ることが出来ることになる。

【0032】

また、この地域強靭化システムＳは、二次燃焼式炭化装置Ｓ１２で発生した排気ガスの熱の中で、熱交換装置Ｓ１４で高温・高圧の蒸気への熱交換（気体／蒸気）に用いられて、発電装置Ｓ１６での発電に供せられる熱の残り熱を熱交換（気体／液体）する副熱交換装置Ｓ２４をさらに備え、他の熱を必要とする機器への有効活用することが出来ることになる。具体的には、温水冷暖房する冷暖房装置Ｓ２６を更に備えても良いものであり、この冷暖房装置Ｓ２６で副交換装置Ｓ２４からの熱の供給を受け、温水冷暖房する冷暖房装置Ｓ２６に活用することが出来ることとなり、これにより、地域における冷暖房効率を向上させ、もって地域の強靭化を図ることが出来ることになるし、また、内部を加熱するハウス栽培装置Ｓ２８を更に備えるようにしても良いものである。これにより、地域におけるハウス栽培を活性化させ、もって地域の経済力の強靭化を図ることが出来ることになる。

【0033】

また、熱交換装置Ｓ１４で生成された熱のうち、発電装置Ｓ１６で用いられた熱の残り熱を利用して、魚類が放たれる養殖水を加熱する陸上養殖装置Ｓ３０を更に備えても良いものである。このように、発電装置Ｓ１６で用いられた熱の残りの熱を、陸上養殖装置Ｓ３０における養殖水の加熱のための熱に活用することが出来ることにより、これにより、地域における陸上養殖装置Ｓ３０の効率化を図り、もって、地域の強靭化を図ることが出来ることになる。

【0034】

以上様に構成される地域強靭化システムＳにおいて、以下、図１に示すシステムＳの主たる構成要素を、順次、説明する。

【0035】

先ず、保管ステーションＳに保管されている間伐材、竹材、剪定枝等の地域資材を炭化処理するための二次燃焼式炭化装置Ｓ１２の構成を、図２乃至図４を参照して説明する。尚、図２は、二次燃焼式炭化装置Ｓ１２を正面断面図（即ち、図３のＩＩ－ＩＩ線に沿って断面して示す断面図）であり、図３は二次燃焼式炭化装置Ｓ１２を図２のＩＩＩ－ＩＩＩに沿って断面して示す側断面図であり、図４は二次燃焼式炭化装置Ｓ１２の作動状態を示す工程作動図である。また、この実施例においては、二次燃焼式炭化装置Ｓ１２は、株式会社ダイソー製の乾熱式廃棄物減容処理装置（商品名「メルトキン

用いるものである。

【0036】

この二次燃焼式炭化装置Ｓ１２は、図２及び図３に示すように、水分を含有する地域資材を間接加熱して、地域資材内の水分を蒸散させ、地域資材を乾燥させることにより炭化する炭化機構を構成する炭化室１と、この炭化室１で乾燥されている間、地域資材を撹拌する撹拌機構を構成する撹拌具２と、炭化室１に接続され、地域資材から蒸散された蒸気／水分を炭化室１の外部に取り出すための連通路１７と、連通路１７の出口に接続され、連通路１７の出口から取り出された蒸気／水分を燃焼して、蒸気／水分内に含有される臭い成分を脱臭する二次燃焼機構を構成する二次燃焼室１８とを基本的に備えて構成されている。

【0037】

撹拌機構を構成する撹拌具２は、図３に示すように、炭化室１に回転可能に収納された三角状の撹拌翼と、この撹拌翼が一体的に取り付けられた撹拌具軸３と、撹拌具軸３の一端に同軸に固定されたギヤ４と、駆動モータ６と、駆動モータ６の駆動軸ｊとギヤとをエンドレスに連結するチェーン５とを備えている。

【0038】

また、炭化室１には、炭化室１に開口して形成された地域資材投入口８と、この地域資材投入口８の周縁を取り囲むように取り付けられた地域資材投入筒７と、この地域資材投入筒７の外側の開口面を開放可能に閉塞する開閉扉９と、炭化室１の一側面の下部に形成された炭化処理済みの地域資材（以下、炭化物という。）を取り出すための炭化物取出口１０と、この炭化物取出口１０を開放可能に閉塞する開閉扉１１とが設けられている。炭化機構は、一次燃焼バーナとして間接加熱を実行するための炭化用バーナ１４と冷却用ブロワ１５と耐火断熱材１６とを更に備えて構成されている。

【0039】

連通路１７はガス上昇管（内管）１ａと排ガス上昇管１３ａ（外管）と耐火断熱材１２と空気流入孔２８とから構成される。二次燃焼機構は、二次燃焼室１８の他に、仕切板１８ａ、１８ｂ、１８ｃと開口部１８ｄと耐火断熱材１９と送風通路部２０とスリーブ２１と二次燃焼用バーナ２３と噴射孔２３ａと二次燃焼用ブロワ２４と送風口２５と排気口２９と筒状規制部３０とＬ状規制部３１とを備えて構成される。

【0040】

地域資材を収納する炭化室１は横倒しの有蓋円筒形に形成されており、内部に三角柱状の撹拌具２が回転自在に設けられている。撹拌具２は低速で回転し地域資材を撹拌して細かくするとともに、ガスの発生を促すものであり、その撹拌具軸３は炭化室１の１端面から突出して設けられている。この撹拌具軸３にはギヤ４が設けられており、チェーン５を介してモータ６に連動連結されている。参照符号７は炭化室１の上部周面に連通して設けられた地域資材投入筒であり、この地域資材投入筒７の地域資材投入口８には開閉扉９が設けられている。また、参照符号１０は炭化室１の底部周面に開口した炭化物取出口を示しており、この炭化物取出口１０には、これを開閉自在に開閉扉１１が設けられている。

【0041】

上記炭化室１の外周には間接加熱室１３が取り囲んだ状態で設けられている。この間接加熱室１３は炭化室１に対し、下側で広い間隔を存し上側で狭い間隔を存して偏心して有蓋円筒形に形成されており一端面は炭化室１の一端面と面一に配置され、この一端面で炭化室１を宙釣り状態に固定している。間接加熱室１３の他端面には底部側に位置して内部に向けて燃焼する炭化用バーナ１４及び内部に送風する冷却用ブロワ１５が設けられている。耐火断熱材１６が間接加熱室１３の内部全壁に亘って設けられている。

【0042】

なお、炭化室１の加熱温度は炭化室１に設けられた温度センサ（図示省略）の検知により炭化用バーナ１４の火力を制御することにより自動的に行われる。また、炭化室１、間接加熱室１３は有蓋円筒形に形成されたものを示したが、矩形箱状のものでもよく、その形状は限定されない。

【0043】

上記炭化室１及び間接加熱室１３の上部には炭化室１及び間接加熱室１３と後述する二次燃焼室１８との間を連通接続する連通路１７が設けられている。この連通路１７は炭化室１及び間接加熱室１３の排気口としての役目を果たすものであり、炭化室１の上部周面に連通接続するガス上昇管（内管）１ａとガス上昇管１ａの周囲を囲んで配置され間接加熱室１３と連通する排ガス上昇管１３ａ（外管）とから二重に形成されている。耐火断熱材１２が排ガス上昇管１３ａの内側に設けられている。

【0044】

上記炭化室１及び間接加熱室１３の上部には連通路１７を介し連通接続して二次燃焼室１８が設けられている。脱臭室１８の外側には後述する二次燃焼用ブロワ２４からの空気の通風路となる送風通路部２０が構成されており、全体として箱状の二重構造に形成されている。この送風通路部２０の内側、すなわち、二次燃焼室１８の内壁全域には耐火断熱材１９が張り巡らされている。この耐火断熱材１９には適宜間隔を存して吹出孔２５が複数個貫通形成され、この吹出口２５は二次燃焼室１８の内壁、すなわち、送風通路部２０と繋がり形成されている。

【0045】

上記連通路１７から延長して二次燃焼室１８の入口には耐火材により形成された円筒状のスリーブ２１が設けられている。スリーブ２１は二次燃焼室１８の入口から若干上方に配置され、その一端は二次燃焼用バーナ２３の噴射孔２３ａに接しており、他端は仕切板１８ａの開口部１８ｄとの間に空間が設けられるよう配置されている。連通路１７のガス上昇管（内管）１ａと排ガス上昇管１３ａ（外管）からのガスは、スリーブ２１と連通路１７の出口に生じている隙間から高温になったスリーブ２１に接触し、高温の燃焼し易いガスになる。

【0046】

さらに、このガスはスリーブ２１の他端と仕切板１８ａの開口部１８ｄとの間に設けられている空間で、スリーブ２１内を噴射される燃焼ガスで燃焼される。この空間で燃焼されたガスは仕切板１８ａの開口部１８ｄを通過し、仕切板１８ａに対しスリーブ２１とは反対側に設けられた筒状規制部３０内に送り込まれる。筒状規制部３０の入口に乱流発生部３０ｅが設けられており熱風は筒状規制部３０内で一様な乱流状態となる。この一様な乱流となった熱風は、筒状規制部３０の入口から筒状規制部３０の出口の間で、スリーブ２１の他端と仕切り板１８ａの開口部１８ｄとの間に設けられている空間で燃焼し切れなかった未燃焼ガスを再度燃焼させる。この再度燃焼されたガスは、出口から二次燃焼室１８内へ送出され、上部にＬ状規制部３１があるため、筒状規制部３０の外側側面に沿って仕切板１８ａ方向に戻り、さらに仕切板１８ａに沿って上昇し、Ｌ状規制部３１の上部を通り排気口２９に到達し、外部に排出される。

【0047】

上記二次燃焼室１８の入口側の側面には内部に向けて燃焼する二次燃焼用バーナ２３と共に送風通路部２０に送風する二次燃焼用ブロワ２４が設けられている。二次燃焼用バーナ２３及び二次燃焼用ブロワ２４は連動して始動するようになっている。また、図示は省略するが、炭化室１及び二次燃焼室１８の適宜位置には温度センサが設けられており、温度検出により二次燃焼室１８の温度が一定温度以上にならないように、炭化用バーナ１４及び二次燃焼用バーナ２３を制御する。

【0048】

また、連通路１７を構成する外側の排ガス上昇管１３ａが二次燃焼室１８と接続される付近には、外側から内側に斜め上方に向けて空気流入孔２８が複数個形成されている。この空気流入孔２８は上記送風通路部２０と連通しており、二次燃焼用ブロワ２４から空気が送風される。

【0049】

なお、上記炭化室１、間接加熱室１３及び二次燃焼室１８は図示を省略するがハウジング内に収納されており、このハウジング内において二次燃焼室１８は水平に配置される一方、炭化室１及び間接加熱室１３は一端面（炭化物取出口８が位置する面）を高く他端面（炭化用バーナ１４、冷却用ブロア１５が位置する面）を低く傾斜して配置されている。これにより、炭化用バーナ１４の火力が炭化室１を底面側から加熱しやすくなっているとともに、間接加熱室１３が炭化用バーナ１４の排ガスの排気筒として排ガス上昇管１３ａへ上昇しやすくなっている。なお、炭化物取出口８が位置する間接加熱室１３の一端面側は高くなっているが、炭化物はかき出すことにより容易に取り出すことができる。

【0050】

以上のように構成される二次燃焼式炭化装置Ｓ１２において、図４を参照して、これの作動態様を説明する。即ち、図４に工程作動図として示すように、この二次燃焼式炭化装置Ｓ１２の図示しない動作開始スイッチが投入（ＯＮ）されると、先ず、二次燃焼バーナ２３が点火して、二次燃焼室１８の昇温動作を開始する。この二次燃焼室１８の温度が設定温度、例えば、１５０℃にまで昇温したことが確認されると、次に、一次燃焼用バーナとしての炭化用バーナ１４を点火して、間接加熱室１３の昇温動作を開始する。この間接加熱室１３の昇温に伴い、これに外周を囲われている炭化室１を外周から間接加熱することになる。この炭化用バーナ１４の点火状態は、間接加熱室１３の温度が設定範囲（例えば、２５０℃～３００℃）となるように、ＯＮ－ＯＦＦ制御されるものである。

【0051】

そして、上述したように、間接加熱室１３の昇温に伴い、炭化室１は、外周から間接加熱され、ここの温度も徐々に昇温し、この昇温に伴い、炭化室１の内部に投入された地域資材は、内部から水分が蒸発して乾燥化され、減容されると共に含水率の低下に伴い炭状に炭化される。特に、この実施例においては、炭化室１内に投入された地域資材は、決して燃焼されることなく、内部の水分の蒸発による含水率の低下による炭状になるものであり、この限りで、地域資材が固有に持つエネルギが炭となっても保持される状況となり、換言すれば、非常にエネルギ効率の良い炭が製炭されることとなる。

【0052】

一方、上述した二次燃焼室１８においては、炭化室１で発生した地域資材からの水分が連通路１７のガス上昇管（内管）１ａを通り、また、炭化用バーナ１４から間接加熱室１３に放出された排気ガス等が、連通路１７の排ガス上昇管（外管）１３ａを通って、この二次燃焼室１８にもたらされ、共に二次燃焼バーナ２３の燃焼炎により燃焼処理させられることとなる。その際、図４を参照して上述したように、この二次燃焼バーナ２３からの燃焼炎により、二次燃焼室１８内は、８００℃を超える温度に昇温されることとなる。換言すれば、二次燃焼室１８に設けられた排気口２９からは、高温（約８００℃以上）の排気ガスが排出されることとなっている。このように、二次燃焼バーナ２３により二次燃焼室１８内は高温に保持されることとなり、炭の原料としての地域資材から蒸発した水分や排気ガス等は、二次燃焼バーナ２３からの燃焼炎に晒されることによる焼却だけでなく、この高温の二次燃焼室１８内に所定時間滞留することにより、より確実に消滅処理されることとなる。

【0053】

一方、この二次燃焼室１８の排気口２９には、排気ダクト４０が接続されていて、この排気口２９から排出される高温（約８００℃以上）の排気ガスを、後述する蒸気発生装置Ｓ１４に導いてここに供給するように構成されている。ここで、蒸気発生装置Ｓ１４は後に詳細に説明するが、機能としては熱交換装置としての装置であり、換言すれば、ここに供給された熱により蒸気を発生する気体／蒸気型の蒸気発生装置（即ち、ボイラー）としての役割を果たすように構成されている。このように、熱交換装置としての蒸気発生装置Ｓ１４で熱交換に供される二次燃焼室１８からの熱として、８００℃以上という高温を得られることとなり、この熱交換装置としての蒸気発生装置Ｓ１４に接続された蒸気発電装置Ｓ１６における発電効率を飛躍的に高めることが可能となるものである。

【0054】

尚、この実施例において用いられている二次燃焼式炭化装置Ｓ１２は、上記構成から明らかなように、決して、炭化炉ではなく、間接加熱により地域資材を比較的低温で加熱して内部の水分を蒸散させ、含水率が十分に下がった状態で所謂「炭」とならしめるものであり、従来存在する炭化炉とは、その構成を異にするものである。

【0055】

また、この実施例においては、二次燃焼式製炭装置Ｓ１２は、図示していないが、図１及び図２に示す構造体を内部に収納した筐体を備えており、これら間接加熱室１３や二次燃焼室１８が外部に露出する状況でないことは、言うまでもない。

【0056】

次に、図５を参照して、蒸気発生装置Ｓ１４及びこの蒸気発生装置Ｓ１４で発生させた蒸気に基づき発電する蒸気発電装置Ｓ１６の構成を概略的ではあるが説明する。

【0057】

先ず、蒸気発生装置Ｓ１４は、上述した構成の二次燃焼式炭化装置Ｓ１２の排気口２９から排出される８００℃を超える高温の排気ガスを排気ダクト４０を介して受け、この受けた排気ガスの熱を熱交換により高温・高圧の蒸気に変換するものであり、いわゆる気体・蒸気式の熱交換装置であり、別名としては、熱源として高温の排気ガスを用いる気体／蒸気式のボイラとして知られている周知の構造となっているものである。

【0058】

この蒸気発生装置Ｓ１４で発生した高温・高圧蒸気を受けて、蒸気発電装置Ｓ１６は発電するように構成されているものであり、この実施例においては、スクリュ式小型発電装置として知られている株式会社神戸製鋼所製の商品名「スチームスター」（登録商標）／型番：ＭＳＥＧ１６０Ｌを活用するものである。

【0059】

即ち、図５に概略的に示すように、蒸気発電装置Ｓ１６は、スクリュ式小型蒸気発電装置として周知の構造であり、蒸気発生装置Ｓ１４から供給されてきた高温・高圧の蒸気を受けて駆動軸を回転駆動するスクリュ式膨張機５０を備えている。この駆動軸には、発電機５２が接続されており、駆動軸の回転に応じて、発電動作を実行し、所定の電圧・電流値を有する電気を出力する。この発電機５２には、コンバータ５４を介して制御盤５６が接続されており、この制御盤５４から電源コードを介して蓄電ステーションＳ１８に電気が給電されるように構成されている。

【0060】

一方、上述したスクリュ式膨張機５０の出力口は復水器５８に接続されており、膨張機５０で発電動作に供された後の蒸気は、復水器５８にもたらされてここで低圧水として蒸気／液体変換されることになる。そして、この低圧水は、給水ポンプ６０で加圧されて、高圧水となって上述した蒸気発生装置Ｓ１２に、上述した高温・高圧蒸気の原料として供給されるように構成されている。このようにして、二次燃焼式製炭装置Ｓ１２で生成された８００℃の高温の排気ガスを熱源として、ここに給水ポンプ６０から供給されてきた高圧水は、高温の排気ガスとの間で熱交換されて、高温・高圧の蒸気となり、スクリュ式小型蒸気発電装置Ｓ１６に供給されて、ここで発電に供されることになる。

【0061】

また、蓄電ステーションＳ１８は、図６に概略的に示すように、複数の蓄電バッテリ６２を取り外し自在に備えるものであり、各蓄電バッテリ６２は上述したスクリュ式小型蒸気発電装置Ｓ１６から給電された電気を受けて、充電されるように構成されている。このように、蓄電ステーションＳ１８は、複数の、例えば、１，０００台の蓄電バッテリ６２を備えるものであるが、この実施例においては、蓄電効率の向上を図るために、先ず、例えば２０台の蓄電バッテリ６２を複数の、５０の群Ｇ１～Ｇ５０に分類し、各郡Ｇ１～Ｇ５０において夫々に分類される蓄電バッテリ６２に給電するための群配電盤６４－１～６４－５０を備え、更に、スクリュ式小型蒸気発電装置Ｓ１６の制御盤５６から動力ケーブルを介して供給されてきた電気を、５０つの群配電盤６４－１～６４－５０に個別に配電するための主配電盤６６を備えている。そして、主配電盤６６には制御装置６８が接続されていて、制御盤５６から動力ケーブルを介して供給されてきた電気を、何れの群配電盤６４－１～６４－５０に選択的に分電するのかを制御するように構成されている。

【0062】

このように、この蓄電ステーションＳ１８においては、制御装置６８の制御手順に従い、未充電の蓄電バッテリ６２のある群の群配電盤６４－１～６４－５０の中で、若い番号の順に配電（給電）されるように、主配電盤６６を制御し、例えスクリュ式小型蒸気発電装置Ｓ１６から供給される電気の出力が１，０００台の蓄電バッテリ６２を一度にフル充電するには不十分であったとしても、１回の充電動作で２０台分の蓄電バッテリ６２をフル充電することはできる状態を達成し、２０台の蓄電バッテリ６２毎に順次蓄電をしていき、多少の時間はかかるが、１，０００台すべての蓄電バッテリ６２をフル充電することが出来るようになされている。具体的には、２０台の蓄電バッテリ６２をフル充電するために２日を要すると仮定した場合、１，０００台の蓄電バッテリ６２をフル充電するためには１００日掛かる（換言すれば、１００日で済む）こととなり、いつ起こるかわからない災害への対応としては、当初の充填のための準備期間としては、１００日はそんなに長い日数ではなく、十分に産業上の利用可能性のあるシステムであると自負する次第です。

【0063】

尚、この実施例においては、既に充電が完了した蓄電バッテリ６２においては、これを放置することにより、わずかではあるが自然放電して、電力が徐々にではあるが失われてしまうことになる。そこで、この実施例においては、ある群の２０台分の蓄電動作を行っている最中に、既に充電が完了した群の蓄電バッテリ６２に放電分を補填するための充電電流を給電するようにして、既に充電が完了した蓄電バッテリ６２の充電状態が、常に、フル充電が達成されるように設定されている。

【0064】

尚、この蓄電ステーションＳ１８における蓄電バッテリ６２の蓄電動作は、災害等の非常事態が発生しない定常状態においては、常に実行されているものであり、この定常状態においては、二次燃焼式製炭装置Ｓ１２において、日常的に、地域資材を用いた製炭作業が定常的に行われ、製造された炭を、ＢＢＱ用の炭として販売したり、土壌改良剤として地域の農家に供給したり、水質浄化剤として各家庭で利用されるようにして、地域の経済力の向上や生活の質の向上に貢献することによる、地域の強靭化に資する状況が達成されるものである。

【0065】

一方、一度、災害が発生して、地域の電力会社からの給電が停止（即ち、停電が発生）されたならば、二次燃焼式製炭装置Ｓ１２での製炭動作を直ちに停止し、地域の各家庭や店舗や企業等では、停電による不都合が多々発生することになるが、このような災害が発生する事態においては、蓄電ステーションＳ１８で蓄電が完了している蓄電バッテリ６２を接続端子から取り外し、地域の家庭や店舗や企業等に配布して、夫々における電力消費に供されることになる。特に、この蓄電バッテリ６２においては、例えば各家庭における１日当たりの電力消費量を最低限の生活を維持する目安（例えば最低限の電灯及び冷蔵庫や充電危機への給電））や、企業における電灯及びＰＣ駆動のために最低限必要となる電力量として見込まれる１５００Ｗの３日分が蓄電量として確保されるように、設定されている。

【0066】

また、一旦、各家庭や店舗、企業に配布されて、電力消費に利用され、帯電量が枯渇した蓄電バッテリ６２は、再利用する必要がある場合には、配布先から回収し、再び、蓄電ステーションＳ１８に取り付けて、再充電することが出来るものである。このように、再充電を可能とするシステムとすることにより、仮に災害が甚大で、過去の東日本大震災のように、停電が復帰するまで２週間を要する事態となった場合には、再充電した蓄電バッテリ６２を、地域に再配布して、何とか、停電が復帰するまでの間の最低限の電力消費を賄うことが出来るようにして、これを以って、地域の強靭化を図ることが出来るようになすものである。

【0067】

なお、この発明は、上述した一実施例の構成に限定されることなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能であることは言うまでもない。

【産業上の利用可能性】

【0068】

以上のように、この発明に係る地域強靭化システムにおいては、製炭時の材料となる間伐材、竹材、剪定枝等の地域資材を集積して保管する保管ステーションと、この保管ステーションに保管された地域資材が投入されて、これ一次燃焼バーナを用いて間接加熱して製炭すると共に、製炭時に発生するガスを二次燃焼バーナを用いて燃焼する二次燃焼式製炭装置であって、二次燃焼後の排気ガスを排出する排気口を有する二次燃焼式製炭装置と、この製炭装置の排気口から排気されてくる排気中の熱を用いて高圧・高温の蒸気を生成する熱交換装置と、この熱交換装置で生成された蒸気を用いて蒸気発電する発電装置と、この発電装置により発電された電気で蓄電される複数のバッテリを備え、これらバッテリが取り外し可能とされた蓄電ステーションとを具備することを特徴とし、通常時には、前記製炭装置で生成した炭を、ＢＢＱ用の炭や土壌改良剤や水質浄化剤等として地域に供給し、少なくとも災害発生時に地域への停電が発生した場合には、この蓄電ステーションに備えられた蓄電済みのバッテリを取り外し、近隣地域の家庭、店舗、企業に配布して、非常時用電源として活用し、使用済のバッテリーを回収して、前記蓄電ステーションで再充電することができることとなり、災害時対応としての地域の強靭化に資することが出来ることとなり、産業上の利用可能性の十分に高いものである。

【符号の説明】

【0069】

Ｓ 地域強靭化システム
Ｓ１０ 保管ステーション
Ｓ１２ 二次燃焼式製炭装置
Ｓ１４ 蒸気発生装置（熱交換装置）
Ｓ１６ 上記発電装置
Ｓ１８ 蓄電ステーション
Ｓ２０ 近隣地域の家庭・店舗・企業
Ｓ２２ 温泉井戸
Ｓ２４ 副熱交換装置
Ｓ２６ 冷暖房装置
Ｓ２８ ハウス栽培装置
Ｓ３０ 陸上養殖装置
１ 炭化室
１ａ ガス上昇管（内管）
２ 撹拌具
３ 撹拌具軸
４ ギヤ
５ チェーン
６ モータ
７ 地域資材投入筒
８ 地域資材投入口
９ 開閉扉
１０ 炭化物取出し口
１１ 開閉扉
１２ 耐火断熱材
１３ 間接加熱室
１３ａ 排ガス上昇管（外管）
１４ 炭化用バーナ
１５ 冷却用ブロワ
１６ 耐火断熱材
１７ 連通路
１８ 二次燃焼室
１８ａ；１８ｂ；１８ｃ 仕切り板
１８ｄ 開口部
１９ 耐火断熱材
２０ 送風通路部
２１ スリーブ
２３ 二次燃焼用バーナ
２３ａ 噴射孔
２４ 二次燃焼用ブロワ
２５ 送風口
２８ 空気流入孔
２９ 排気口
３０ 筒状規制部
３０ｃ 熱風出口
３０ｅ 乱流発生部
３１ Ｌ状規制部
３１ｃ 半円切込部
４０ 排気ダクト
５０ スクリュ式膨張機
５２ 発電機
５４ コンバータ
５６ 制御盤
５８ 復水器
６０ 給水ポンプ
６２ 蓄電バッテリ
６４－１～６４－５０ 群配電盤
６６ 主配電盤
６８ 制御装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】