特許 7231528 バッチ式炭化装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-02-20

(45)【発行日】2023-03-01

(54)【発明の名称】バッチ式炭化装置

(51)【国際特許分類】

   C10B 47/02 20060101AFI20230221BHJP

【ＦＩ】

C10B47/02

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2019208510

(22)【出願日】2019-11-19

(65)【公開番号】P2021080357

(43)【公開日】2021-05-27

【審査請求日】2022-05-17

(73)【特許権者】

【識別番号】592141053

【氏名又は名称】明和工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000844

【氏名又は名称】弁理士法人クレイア特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】木村 修二

(72)【発明者】

【氏名】松原 肇

(72)【発明者】

【氏名】池戸 紀孝

(72)【発明者】

【氏名】上田 圭佑

(72)【発明者】

【氏名】安達 康治

【審査官】森 健一

(56)【参考文献】

【文献】特開２００５－００８６５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１８９５５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２３７７２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－０４５００３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－０１６６９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－１７９４０７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ１０Ｂ ４７／０２

Ｃ１０Ｂ ５３／００

Ｂ０９Ｂ ３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内部に空間を有する金属製の炭化装置本体と、
前記炭化装置本体の内部空間を燃焼室および加熱室に区画する隔壁と、
前記加熱室内に配置され、被炭化物を収容する炭化炉と、
前記隔壁に設けられ、前記燃焼室および前記加熱室を連通させる連通口と、
前記隔壁を貫通して前記炭化炉および前記燃焼室を連通させるガス導入管と、を含み、
前記ガス導入管は、前記炭化炉の前記隔壁から離れた位置まで延在し、
前記ガス導入管の前記炭化炉内の長さは、前記炭化炉内の前記隔壁に対向する壁と前記隔壁との間の距離の４０％以上であり、
前記ガス導入管は、前記炭化炉の垂直方向における中心よりも下に配置される、所定の長さで設けられた、バッチ式炭化装置。

【請求項2】

前記隔壁は、前記燃焼室と前記加熱室との間に垂直に設けられ、
前記連通口は、前記炭化炉よりも上部に配置される、請求項１に記載のバッチ式炭化装置。

【請求項3】

前記炭化炉は、金属製の筒体からなり、
前記炭化炉の近位端側の開口部が、前記隔壁によって閉塞され、
前記炭化炉の遠位端側の開口部が、前記加熱室の側壁によって閉塞されている、請求項１または２に記載のバッチ式炭化装置。

【請求項4】

前記炭化炉の周囲に、前記加熱室内の燃焼ガスの流れを迂回させる複数の邪魔板が配設されている、請求項１から３のいずれか１項に記載のバッチ式炭化装置。

【請求項5】

前記炭化炉内に被炭化物を載置する床部材をさらに含み、
前記床部材と前記炭化炉の底面との間にガス流路が形成され、
前記ガス流路と前記燃焼室とが前記ガス導入管によって連通される、請求項１から４のいずれか１項に記載のバッチ式炭化装置。

【請求項6】

前記床部材の基端部は、前記隔壁に接続され、
前記床部材の先端部と前記加熱室の側壁との間に、前記ガス流路と前記炭化炉内とを連通させるガス通路が形成されている、請求項５に記載のバッチ式炭化装置。

【請求項7】

前記ガス導入管の長さが調節可能である、請求項１から６のいずれか１項に記載のバッチ式炭化装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、被炭化物を乾留して炭化するバッチ式炭化装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１（特開２００３-２８６４８９号公報）には、構造が簡単で小型化でき、耐久性に優れるとともに消費エネルギーの削減ができ、熱伝導率が小さい低級発熱被炭化物でも容易に炭化できる炭化炉（炭化装置）について開示されている。

【0003】

特許文献１（特開２００３-２８６４８９号公報）記載の炭化炉は、側壁に燃焼バーナーを装備した燃焼室と、該燃焼室に連続し炭化用収納ボックスが内部に取付される加熱室と、該加熱室の開口の全面を封止して外気を遮断する開閉扉と、加熱室の下方に設けられ燃焼排ガスを煙突に誘導する煙道と、側壁に再燃バーナーが装備され、煙道と煙突の間に配設され脱臭室とを有する炭化炉であって、炭化用収納ボックスは、上面に開口を有する有底のボックス本体と、中央部に乾留ガス排出孔を有しボックス本体の開口に嵌合手段を介して取着される蓋体とを備えている。

【0004】

特許文献２（特開２００３-２１３２６９号公報）には、炭化物の表面積を大きくして発熱量を高くし、また炭素固定安定度が高い炭化物を製造することができ、さらに、乾留炉による加熱時間を短くし、乾留炉を通過する時間を短くでき、装置を小型化することができ、揮発分ガスを導く配管系でタール分の付着のトラブルが発生しにくい高温炭化装置について開示されている。

【0005】

特許文献２（特開２００３-２１３２６９号公報）記載の高温炭化装置は、被処理物から第１ガスを生成するガス生成炉より排出された排出ガスが通るガス流路、または被処理物を燃焼させ第２ガスを発生するガス燃焼炉より排出された排出ガスが通るガス流路と；被炭化物を内部に導入し、かつガス流路を通る排出ガスから熱が伝達されるように構成された乾留炉とを備え；伝達された熱により、被炭化物の周囲温度を７００℃以上とし、被炭化物を乾留し炭化するように構成されたものである。

【0006】

特許文献３（特開２０１３-２３７７２５号公報）には、被炭化物を乾留して炭化する炭化装置及び炭化方法に関し、特に被炭化物を微細化することなく、また電力及び化石燃料をほとんど使用せずに乾留し炭化できる炭化装置及び炭化方法について開示されている。

【0007】

特許文献３（特開２０１３-２３７７２５号公報）記載の炭化装置は、内部に空間を有する箱体と、箱体内を第１空間と第２空間の少なくとも左右２つの空間に区画する隔壁と、第１空間内に配置されて有機性燃料を燃焼するための燃焼室と、第２空間内に配置されて被炭化物を格納するための乾留炉と、第１空間の上部に繋がる第１排気ダクトと、第２空間の上部に繋がる第２排気ダクトと、隔壁の上部に設けられる２つの空間を繋ぐ上部開口と、乾留炉内から燃焼室の燃焼箇所近傍にまで至るガス導入管とを備え、第１空間内の燃焼室で有機性燃料を燃焼することで燃焼ガスを発生させ、当該燃焼ガスを上部開口を介して第２空間に導入し、当該燃焼ガスによって乾留炉の周囲を外熱式で加熱し、加熱された乾留炉内の被炭化物から可燃性の分解ガスを発生させ、当該分解ガスをガス導入管を介して燃焼室の燃焼箇所近傍に導入することで有機性燃料の燃焼を促進させるものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【文献】特開２００３-２８６４８９号公報

【文献】特開２００３-２１３２６９号公報

【文献】特開２０１３-２３７７２５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

以上のように、木材またはごみ等の有機物を含む廃材（被炭化物）を乾留によりほぼ無酸素状況下で熱分解することで、被炭化物から一酸化炭素、水素、メタン等の炭化水素等をガスとして揮発させ、木炭（炭化物）を得る炭化装置が知られている。

【0010】

乾留による加熱方法としては、内熱式と外熱式とに大別される。内熱式は、被炭化物を収容した炉の中で被炭化物を直接的に加熱する方式である。外熱式は、炉の外から炉を加熱することで炉内の被炭化物を間接的に加熱する方式である。また、外熱式においては、被炭化物を炉内で移動させながら加熱する移動式と、被炭化物を炉内に静置した状態で加熱する固定式とに大別される。

【0011】

一般には、外熱式の方が内熱式に比較して無酸素状態を維持し易いため、ダイオキシン類を含めた有害物質が炭化物に含まれず、また、ガスとして発生することもないという利点がある。

【0012】

ところが、上記各特許文献に開示された技術では以下のような問題がある。
特許文献１の炭化装置の場合、加熱時に継続してバーナーを使用するため、燃料として液化石油ガス、天然ガスなどの化石燃料を大量に使用する必要がある。また、バーナー用の送風機を駆動するための電力が必要になる。

【0013】

特許文献２の移動式の炭化装置では、特許文献１のような固定式の炭化装置と比較して炭化温度の制御が容易であること、および加熱効率が良く炭化時間を短縮できるという点で優れている。
しかし、被炭化物を移動させるための装置及び広いスペースが必要になる点、移動装置を駆動するための電力が必要になる点、可搬性に劣る点、さらには微細化した被炭化物しか使用できないという点で固定式に劣る。

【0014】

特許文献３の炭化装置では、炭化炉内の炭材（木材）の温度上昇が不均一になりやすい。そのため、炭化炉の燃焼室に近い箇所、および炭化炉の上部では、炭材の一部が焼失する、または消し炭状態になる一方、炭化炉の下部では熱の循環不良のため炭材の生焼けが発生する。そのため、木炭の品質が不揃いになりやすい。

【0015】

本発明は、このような欠点を解消するためになされたものである。
本発明の主な目的は、構造が簡単で、炭化炉内の炭材の温度上昇が均一にできるバッチ式炭化装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、構造が簡単で、炭化炉内の炭材の温度上昇が均一にでき、炭品質が揃ったバイオ炭が得られるバッチ式炭化装置を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、被炭化物を微細化することなく、また電力および化石燃料の使用量を抑制しつつ乾留し炭化できるバッチ式炭化装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0016】

（１）
一局面に従うバッチ式炭化装置は、内部に空間を有する金属製の炭化装置本体と、炭化装置本体の内部空間を燃焼室および加熱室に区画する隔壁と、加熱室内に配置され、被炭化物を収容する炭化炉と、隔壁に設けられ、燃焼室および加熱室を連通させる連通口と、隔壁を貫通して炭化炉および燃焼室を連通させるガス導入管と、を含み、ガス導入管は、燃焼室側の隔壁から炭化炉の隔壁から離れた位置まで延在し、所定の長さで設けられている。

【0017】

この場合、燃焼室からの燃焼ガスによって炭化炉の周囲を外熱式で加熱することで、炭化炉内の被炭化物から可燃性の分解ガスが発生する。本発明のバッチ式炭化装置は、外熱式であるため、温度調整が容易であり用途に応じたバイオ炭を製造することができる。また、分解ガスの発生によって炭化炉内が正圧状態になる。その結果、分解ガスは炭化炉内から押し出されるため、ガス導入管を介して燃焼室内に噴出させることができる。ここで、炭化炉内から燃焼室に至るガス導入管が、燃焼室側の隔壁から炭化炉の隔壁から離れた位置まで延在して設けられているので、煙突効果により炭化炉の分解ガスが燃焼室へ送られる。

【0018】

したがって、分解ガスを炭化炉内で積極的に対流させることにより、炭化炉内の被炭化物（炭材）を均一に加熱することができる。その結果、炭化炉内を短時間でほぼ均一の温度とすることができ、均一に炭化することができる。さらに、炭化物の残留揮発分の量を少なく、かつ残留揮発分を均一に減少させることができる。

【0019】

また、特許文献３に記載の従来技術のように、ガス導入管の先端部が隔壁に近い箇所に配置されている場合は、炭化炉内での分解ガスの対流を積極的に発生させることができず、炭化炉内の炭材を均一に加熱することができず、上記効果を奏しない。

【0020】

また、ガス導入管を所定の長さ以上に設けることにより、炭化炉内の分解ガスを対流させることで、炉内の温度を均一に保つことができ、これにより分解ガスに含まれるタール成分の液化を防止しつつ、燃焼室においてタール成分を燃焼させることができる。
なお、ガス導入管の長さおよび／または管径を変えることにより、分解ガスがガス導入管を通って燃焼室へ導入される流速および／または流量を調整することができる。それによって、加熱室および炭化炉の温度調整が容易に行える。
炭材は用途に応じて、その最適な炭化工程（温度条件）が異なる。本発明のバッチ式炭化装置によれば、加熱室および炭化炉の温度調整が容易であるので、用途に応じた炭材を用いてバイオ炭を製造することができる。
また、分解ガスは可燃性であるので、有機性燃料の燃焼を促進させる効果がある。すなわち、炭化炉内から導入される可燃性の分解ガスおよび燃焼室に供給される空気により、燃焼室内の燃焼状態が促進、継続されるので、従来の炭化装置のように炭化作業中にバーナー等で加熱する場合と比較して化石燃料の使用量を大幅に抑制することができる。

【0021】

（２）
第２の発明にかかるバッチ式炭化装置は、一局面に従うバッチ式炭化装置において、ガス導入管の長さは、炭化炉内の隔壁に対向する壁と隔壁との距離の４０％以上であってもよい。

【0022】

この場合、ガス導入管の先端部が、炭化炉の隔壁から離れた遠位端部側に配置されているので、炭化炉内の分解ガスは炭化炉内で対流、撹拌され、それによって炭化炉内の温度が均一化されるため、炭化炉内の被炭化物を均一に加熱処理することができる。

【0023】

一般に、炭化炉は、隔壁側の方から順次加熱されるので、炭化炉内の隔壁側に収容された被炭化物が長時間かつ高温で加熱され、それに比して、遠位端側の炭化炉内に収容された被炭化物は比較的短時間でかつ低温で加熱される。しかし、ガス導入管の長さが、炭化炉内の隔壁に対向する壁と隔壁との距離（以下、炭化炉内の距離ともいう。）の４０％以上であるので、比較的低温の分解ガスがガス導入管を通して燃焼室へ送られる結果、炭化炉内の分解ガスは炭化炉内で対流、撹拌されることになり、炭化炉内の被炭化物は均一に加熱されることになる。
ガス導入管の長さは炭化炉のサイズなどにより種々変更することができるが、ガス導入管の長さは炭化炉内の距離の５０％以上がさらに好ましい。炭化炉内の距離が長くなればなるほど、対流効果が大きく発生する。ガス導入管の長さの上限は限定するものではないが、炭化炉内の距離の９０％以下、好ましくは８０％以下である。従って、ガス導入管の長さは炭化炉内の距離の４０以上９０％以下が最も適切である。
また、ガス導入管の断面形状は円形、矩形など適宜変更することができる。例えば、丸型パイプであってもよく、角型パイプであってもよい。さらに、ガス導入管は水平に配置してもよく、あるいは隔壁側が下り傾斜するように傾斜して配置してもよい。ガス導入管の内径を小さくした場合、ガス導入管のタール閉塞が懸念される場合でも、ガス導入管に少し傾斜をもたせることでタール閉塞を回避することができる。

【0024】

（３）
第３の発明にかかるバッチ式炭化装置は、一局面に従う発明または第２の発明にかかるバッチ式炭化装置において、炭化炉は金属製の筒体からなり、炭化炉の基端側の開口部が隔壁によって閉塞され、炭化炉の先端側の開口部が加熱室の側壁によって閉塞されていてもよい。

【0025】

この場合、炭化炉は金属製筒体を加熱室内に配置して筒体の両端開口部を隔壁と、炭化装置の側壁とによって閉塞し、密閉空間を構成することができるので、製造コストを低減できると共に、炭化炉内の炭化物を取り出すときは、加熱室の側壁を蓋として開放することで容易に外部へ取り出すことができる。

【0026】

（４）
第４の発明にかかるバッチ式炭化装置は、一局面から第３の発明にかかるバッチ式炭化装置において、炭化炉の周囲に、加熱室内の燃焼ガスの流れを迂回させる複数の邪魔板が配設されていてもよい。

【0027】

この場合、邪魔板によって、燃焼室から加熱室の排気口へ送られる燃焼ガスの流れが迂回するので、効率よく炭化炉を加熱できると共に、燃焼ガスを撹拌できるため炭化炉を均一に加熱することができる。

【0028】

（５）
第５の発明にかかるバッチ式炭化装置は、一局面から第４の発明にかかるバッチ式炭化装置において、炭化炉内に被炭化物を載置する床部材をさらに含み、床部材と炭化炉の底面との間にガス流路が形成され、ガス流路と燃焼室とがガス導入管によって連通されてもよい。

【0029】

この場合、炭化炉内の床部材を利用して床部材と炭化炉の底面との間にガス流路が形成されるので、生産コストを低減することができる。また、床部材の長さ、面積を調整することにより、分解ガスの燃焼室へ導入される流量、流速を調整することができる。

【0030】

（６）
第６の発明にかかるバッチ式炭化装置は、第５の発明にかかるバッチ式炭化装置において、床部材の基端部は隔壁に接続し、床部材の先端部と加熱室の側壁との間にガス流路と炭化炉内とを連通させるガス通路が形成されていてもよい。

【0031】

この場合、炭化炉内の分解ガスは、ガス通路を通ってガス流路、およびガス導入菅を介して燃焼室へ送られる。よって、比較的構造が簡単となり製造コストを低減することができる。

【0032】

（７）
第７の発明にかかるバッチ式炭化装置は、一局面から第６の発明にかかるバッチ式炭化装置において、ガス導入管の長さが調節可能であってもよい。

【0033】

この場合、被炭化物の種類または分量に応じてガス導入管の長さを適宜調節することができるため、炭化炉内の温度環境を最適化することができる。これにより、被炭化物の種類または分量によらず高品質で均一な炭化物を得ることができる。

【0034】

（Ａ）
第Ａの発明にかかるバッチ式炭化装置は、一局面に従う発明または第２から第６の発明にかかるバッチ式炭化装置において、炭化炉内で発生した分解ガスがガス導入管を通して燃焼室へ送られる分解ガスの流量および／または流速を調整する機構を有し、調整機構は、ガス導入管の長さおよびガス導入管の管径のうち少なくとも１つであってもよい。

【0035】

この場合、ガス導入管の長さおよび／または管径を変えることにより、分解ガスがガス導入管を通って燃焼室へ導入されるガス流速、ガス流量を調整することができる。

【図面の簡単な説明】

【0036】

【図1】本発明の実施形態に係るバッチ式炭化装置の一例を示す模式的斜視図である。

【図2】バッチ式炭化装置の一例を示す模式的縦断面図である。

【図3】バッチ式炭化装置の一例を示す模式的側面図である。

【図4】バッチ式炭化装置の模式的側断面図である。

【図5】バッチ式炭化装置の隔壁部分の要部側面図である。

【図6】本発明の他の実施形態に係るバッチ式炭化装置の要部の模式的斜視図である。

【図7】図６に示したバッチ式炭化装置の要部の模式的断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0037】

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付す。また、同符号の場合には、それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さないものとする。

【0038】

図１は、本発明の実施の形態のバッチ式炭化装置１０の一例を示す模式的斜視図であり、図２は、バッチ式炭化装置１０の一例を示す模式的断面図であり、図３は、バッチ式炭化装置１０の一例を示す模式的側面図である。

【0039】

（バッチ式炭化装置１０）
図１から図３に示すように、本発明の実施の形態のバッチ式炭化装置１０は、主に炭化装置本体１００、燃焼室１１０、加熱室１２０、煙突１２４、邪魔板１４０（図４参照）隔壁１５０、連通口１５２、炭化炉２００およびガス導入管３００を含む。

【0040】

（炭化装置本体１００）
本実施の形態にかかる炭化装置本体１００は、ステンレス、鉄等の耐熱性に優れる金属製の複数の板（天板１１２、底板１１４、加熱室１２０側の側板１１６、燃焼室１１０側の側板１１７、加熱室側１２０から見て右側の側板１２６、左側の側板１２７）を相互に接続することによって直方体形状に構成されている。炭化装置本体１００の内部に空間が形成されている。炭化装置本体１００の内面には、セラミックウール等の断熱材が設けられている。

【0041】

（隔壁１５０）
次に、隔壁１５０は、板状の断熱壁からなり、炭化装置本体１００内に配設されて、隔壁１５０の下端部、上端部および両側部が、炭化装置本体１００を構成する底板１１４、天板１１２および側板１２６、１２７の内面に接合されている。隔壁１５０によって、炭化装置本体１００の内部空間は図１および図２に示す右側の空間である燃焼室１１０と左側の空間である加熱室１２０とに区画されている。

【0042】

（連通口１５２）
隔壁１５０の上部に、燃焼室１１０と加熱室１２０とを連通させる連通口１５２が設けられている。連通口１５２は、隔壁１５０の一部を貫通して形成してもよく、あるいは隔壁１５０の上端部の一部を切欠して隔壁１５０の上端部と炭化装置本体１００の天板１１２の下面との間に形成してもよい。
なお、本実施の形態においては、連通口１５２を１か所に形成することとしているが、これに限定されず、連通口１５２を２か所以上の部分において形成してもよい。
連通口１５２の形状、開口面積および炭化装置本体１００の縦断面積に対する連通口１５２の比率は適宜設定することができる。

【0043】

（燃焼室１１０）
燃焼室１１０は、有機性燃料を燃焼するための空間である。図４に示すように、炭化装置本体１００の側板１１７に、燃焼室１１０に外部から燃料を投入するための燃料投入口が設けられ、燃料投入口には扉１１５ａが開閉可能に設けられている。また、空気を燃焼室１１０へ導入するための風量調整口１１５ｂが設けられている。なお、本実施の形態にかかる燃焼室１１０は、摂氏８５０度前後の温度となる。
また、燃焼室１１０には、燃料を保持する多孔板、燃焼の程度を観察する観察窓などが設けられていてもよい。

【0044】

また、炭化装置本体１００の側板１２６、１２７には、燃焼室１１０内への空気の導入量を調節するための風量調整ダンパーが取り付けられている。これらの燃料投入口の位置、および風量調整ダンパーの取付け位置、およびそれらの開口面積は、適宜設定することができる。また、側板１２６、１２７に設けた風量調整ダンパーは、炭化終了時、炉を冷却する際に開放される。

【0045】

また、図１に示すように、炭化装置本体１００の燃焼室１１０には、排気ダクト１２５が２本設けられている。排気ダクト１２５は、天端の位置を煙突１２４よりも高くすることで、ドラフト効果によって、燃焼室１１０内の温度が急激に上昇した場合等に燃焼室１１０内の気体を効率的に外部に排出し、炭化装置本体１００の温度を下げることができる。
そして、燃焼室１１０と加熱室１２０との間には隔壁１５０が存在しており、また、煙突１２４による煙突効果の排気力に比べて排気ダクト１２５による煙突効果の排気力の方が大きくなることによって、排気ダクト１２５による緊急排気を行った場合には、燃焼室１１０の熱が炭化炉２００に伝わることを防止することができる。

【0046】

（加熱室１２０）
加熱室１２０は、炭化炉２００の外側から熱を供給するための空間である。連通口１５２を介して燃焼室１１０からの熱量を炭化炉２００へ供給する。なお、後述する邪魔板１４０を、加熱室１２０内の炭化炉２００の周囲に設けることで、効率よく熱量を炭化炉２００に与えることができる。また、加熱室１２０の排気口には、煙突１２４が設けられている。加熱室１２０の最も下流側、連通口１５２から最も離れた位置に排気口が設けられている。また、煙突１２４を設け煙突効果を利用することにより熱の対流を活発化させることができる。

【0047】

（有機性燃料）
燃焼室１１０内で燃焼ガスを発生させるために、燃焼室１１０内に有機性燃料が投入される。有機性燃料としては、有機物を含むものであれば特に限定されない。例えば、森林伐採木材、間伐材、街路樹・公園樹木の剪定廃材、建築廃木材などのチップ、鋸屑、とうもろこし、サトウキビ等の食品残渣、麦藁、稲藁などの農業廃材、繊維素を含む産業廃材等が挙げられる。有害物質を含まず、水分量を２０％以下程度に乾燥させたものを使用するのが好ましい。また、炭化炉２００に収容する被炭化物を使用することもできる。

【0048】

（炭化炉２００）
本実施の形態にかかる炭化炉２００は、金属製の筒体で構成されている。筒体の一方側の開口は隔壁１５０に接合または当接されることで開口が塞がれており、筒体の他方側の開口は炭化装置本体１００の側板１１６の内面に接合または当接されている。本実施の形態にかかる炭化炉２００は、摂氏５００度前後の温度となる。
なお、炭化炉２００の形状は特に限定されるものではなく、円筒以外に、直方体形状または球形状等であってもよい。

【0049】

また、炭化炉２００は加熱室１２０に固定してもよく、加熱室１２０内に外部から出し入れできるようスライド移動可能に構成されてもよい。本実施の形態にかかる炭化炉２００の内部に被炭化物を格納し、炭化炉２００の周囲から外熱式で加熱することにより、炭化炉２００内部の被炭化物が乾留、炭化される。

【0050】

被炭化物は、上部が開口した有底の金属製のコンテナ９０（図３）に収納された状態で炭化炉２００内へ挿入させることができる。コンテナ９０は、金属製底板の周囲に金網で構成される側板を設けて構成されたものを使用することができる。コンテナ９０の構成、サイズは従来から公知のものを使用することができ、何ら限定されない。

【0051】

コンテナ９０の下部には複数のキャスターが取り付けられており、このキャスターによって炭化炉２００内に敷設された床部材１３０上を移動可能となっている。なお、キャスターは無くてもよいし、また、コンテナ９０を構成する材料はメッシュ加工を施したものでなくてもよい。

【0052】

（ガス導入管３００）
ガス導入管３００の基端部は、燃焼室１１０に配置される。ガス導入管３００の先端部は、炭化炉２００の隔壁１５０から離れた遠位端部に配置されている。ガス導入管３００の先端部にガス導入口が形成されている。このガス導入口は、ガス導入管３００の先端の開口によって形成してもよく、あるいはガス導入管３００の先端部の側壁に孔、スリットなどを設けることで形成してもよい。

【0053】

ガス導入管３００は固定具を用いて隔壁１５０に固定し、および／または炭化炉２００に固定してもよい。ガス導入管３００は隔壁１５０および／または炭化炉２００から取り外すことができるように構成することもできる。この場合は、長さおよび／または管径の異なる複数のガス導入管３００を用意しておき、炭材および目的とするバイオ炭に応じて交換し取り付けることができる。
ガス導入口の位置は、隔壁１５０から加熱室１２０側の側板１１６側にガス導入管３００が延在すればよく（必ずしも側板１１６に近接しなくてもよい。）、上記したように、ガス導入管３００の長さが炭化炉２００内の隔壁１５０に対向する側壁１１９と隔壁１５０との距離（炭化炉内の距離）の４０％以上、好ましくは１／２以上となるように、ガス導入管３００の長さが設定される。
また、ガス導入管３００の長さは、炭化炉内の距離の９０％以下が好ましく、８０％以下がさらに好ましい。また、ガス導入管３００の先端部は、側板１１６からの距離が１００ｍｍ以上が好ましく、４００ｍｍ以上がさらに好ましい。
炭化炉２００内で発生した分解ガスがガス導入管３００を通って燃焼室１１０へ送られる。

【0054】

また、ガス導入管３００の直径（内径）は４０ｍｍ以上２００ｍｍ以下であることが好ましい。さらに好ましくは５０ｍｍ以上１８５ｍｍ以下である。
それにより、炭化炉２００内で生じた分解ガスの流速が、円滑に燃焼室１１０側へ供給される。また、ガス導入管３００内においては、分解ガスの流速があるために、分解ガスに含まれたタールが液化することを防止することができる。

【0055】

本発明のバッチ式炭化装置１０は、煙突１２４の煙突効果による排気の力を有効利用するものである。そして、ガス導入管３００のガス流速は、煙突１２４のガス流速よりも早くなるように設計されることが好ましく、以下の式（１）のように設計することが好ましい。
煙突１２４の内断面積×０．７５≧ガス導入管３００の内断面積≧煙突１２４内断面積×０．１ ・・・（式１）
また、ガス導入管３００は、内部に流れるガスの流速が０ｍ／ｓｅｃ以上５ｍ／ｓｅｃ以下となる配管断面積とすることが好ましい。

【0056】

（側板１１６）
炭化装置本体１００の側板１１６には、炭化炉２００の内径とほぼ同一の径を有する開口が形成され、この開口を開閉するためのほぼ円形の扉１１９（側壁ともいう）が取り付けられている。

【0057】

上述の通り、炭化炉２００の左側の開口は炭化装置本体１００の側板１１６の内面に接合されており、この扉１１９を開くことで炭化装置本体１００の開口及び炭化炉２００の開口を介して炭化炉２００内にコンテナ９０を出し入れすることができる。例えば、コンテナ９０の出し入れを行い易くするために、キャスターを支持するレールを設けてもよい。

【0058】

（邪魔板１４０）
図４に示すように、加熱室１２０内の炭化炉２００の外側には、邪魔板１４０が配設されている。邪魔板１４０は、燃焼室１１０から連通口１５２を介して加熱室１２０内に送られる燃焼ガスを誘導し、当該燃焼ガスを加熱室１２０の上部および下部に流し、炭化炉２００の外側から熱を与えるためのものである。

【0059】

図４に示すように、本実施の形態では、燃焼ガスの流れ方向に、３枚の邪魔板１４０が配設されている。炭化炉２００の近位端側の邪魔板１４０、中央の邪魔板１４０および炭化炉２００の遠位端側の邪魔板１４０は、炭化装置本体１００の天板１１２及び側板１２６，１２７にそれぞれ接合され、邪魔板１４０の下端が加熱室１２０の下端付近にまで延在している。
よって、加熱室１２０の上部の大部分では燃焼ガスの流れは邪魔板１４０で遮られ、加熱室１２０の下部に燃焼ガスの流路が形成される。
なお、中央の邪魔板１４０は炭化装置本体１００の底板１１４及び側板１２６，１２７に接合し、その上端が炭化炉２００の上端付近にまで延在するよう構成してもよい。この場合は、加熱室１２０の下部の部分では燃焼ガスの流れは中央の邪魔板１４０で遮られ、加熱室１２０の上部にも燃焼ガスの流路が形成される。

【0060】

このように、炭化炉２００の周囲空間において、上下方向に長い板状の邪魔板１４０が、燃焼ガスが上下に迂回して流れるように配置されている。従って、燃焼室１１０から炭化炉２００の排気口に向かって流れる燃焼ガスは、これらの邪魔板１４０に遮られ加熱室１２０内を上下方向に迂回するため、炭化炉２００は燃焼ガスによって均一に加熱される。

【0061】

すなわち、本発明では、燃焼ガスによって炭化炉２００を間接加熱している。
バーナーを炭化炉２００の下に設置し、直接的に炭化炉２００を炎で加熱した場合には、かなりの高温で炭化炉２００を熱することになるため炉が傷みやすい。つまりは、炉の耐熱性が非常に求められ、その結果、部材費が高騰し、バッチ式炭化装置の価格が高騰することになる。しかし、本発明のように燃焼ガスによって炭化炉２００を間接加熱することにより、装置の価格を低く抑えることができる。

【0062】

燃焼ガス（高温ガス）自体は通常、気流の流れとして上方に向かうが、連通口１５２から供給された燃焼ガス（高温ガス）は、邪魔板１４０によって強制的に下方へ流れるようにしている。本発明では、図４に示すように、邪魔板１４０を加熱室１２０の天井から下方向に複数配置するとともに、煙突１２４の口を加熱室１２０の床付近かつ隔壁１５０から離れた位置に配置している。これによって高温の燃焼ガスは、複数の邪魔板１４０の間に留まることになる。一方で、時間が経過して比較的低温になった燃焼ガスは、加熱室１２０の床方向に下がってくるため、煙突効果によって煙突１２４に吸引され、高温の新たな燃焼ガスが燃焼室１１０から供給されることになる。このようにして、加熱室１２０全体を効率的に高温の状態に維持することができ、炭化炉２００を効率的に均一かつ高温に加熱することができる。

【0063】

なお、上記実施の形態では３枚の邪魔板１４０を用いたが、１枚のみでもよく、あるいは邪魔板を用いない構成であってもよい。

【0064】

（炭化方法）
次に、本実施形態のバッチ式炭化装置１０を用いた炭化方法について説明する。
まず、作業者は、側板１１６の燃料投入口を開き、有機性燃料を燃焼室１１０に配置し、周知の着火方法により有機性燃料に着火し、側板１１６の燃料投入口を閉じる。
有機性燃料を燃焼して生じる燃焼ガスは燃焼室１１０内を上昇し、連通口１５２を通して加熱室１２０内へ流れる。

【0065】

次に、燃焼ガスは加熱室１２０の上方を移動し、近位端側の邪魔板１４０に当たることでガスの流れ方向が下方に誘導され、加熱室１２０の下方へ移動する。
さらに、次の中央の邪魔板１４０に案内されて上昇し、さらに次の遠位端側の邪魔板１４０に当たることで、そのガスの流れ方向が下方に変更され、加熱室１２０の下方から煙突１２４を経由して排出される。煙突１２４の入り口は、燃焼室１１０側から最も遠い位置にある加熱室１２０内の下側に設けられている。

【0066】

このように高温の燃焼ガスが加熱室１２０内の上部空間のみに留まらないように、邪魔板１４０を用いて上下方向へ燃焼ガスを誘導しその流路を変更することで、加熱室１２０内の上下の温度差が小さくなり、炭化炉２００内部も上下に温度差がなくほぼ均等に加熱することができ、バイオ炭（木炭などの炭化物を含む）の品質を均一化することができる。

【0067】

また、燃焼ガスによって炭化炉２００の周囲を外熱式で加熱することで、炭化炉２００内の被炭化物から可燃性の分解ガスが発生する。
分解ガスの発生によって炭化炉２００内が正圧状態になり、その結果、分解ガスは炭化炉２００内から押し出されるようにして、ガス導入管３００を介して燃焼室１１０内へ噴き出す。

【0068】

ガス導入管３００の基部は、燃焼室１１０の燃焼箇所近傍に配置されているので、分解ガスは燃焼室１１０の燃焼箇所近傍に向けて噴き出す。分解ガスは可燃性であるので、有機性燃料の燃焼は促進される。
この場合、分解ガス内に含まれたタール等が液化する前に、燃焼室１１０内で当該分解ガスを燃焼させることができる。
また、ガス導入管３００のガス導入口が、側板１１６に近接した位置に設けられ、隔壁１５０の近傍で発生した高温の分解ガスが側板１１６の近傍を経由してガス導入管３００に送られるため、炭化炉２００内部の温度差を小さくすることができる。

【0069】

また、有機性燃料を燃焼させた後は、炭化炉２００内から燃焼室１１０へ導入される可燃性の分解ガス、および風量調整ダンパーから供給される空気により燃焼室１１０内で燃焼状態が促進、継続される。よって、従来の炭化装置のように炭化作業中にバーナー等で常時加熱する場合と比較して化石燃料の使用量を大幅に抑制することができる。なお、分解ガスに含まれる一酸化炭素等の揮発成分は完全燃焼により清浄化される。

【0070】

そして、所定時間が経過して炭化炉２００内から分解ガスが発生しなくなった後、自然冷却させ、扉１１９を開いて炭化炉２００内からコンテナ９０を取出し、バイオ炭（木炭などの炭化物を含む）を得ることができる。

【0071】

（他の実施形態）
次に、他の実施の形態について説明を行う。図６は、本実施の他の実施形態に係るバッチ式炭化装置１０の要部の模式的斜視図であり、図７は、図６に示したバッチ式炭化装置１０の要部の模式的断面図である。

【0072】

（床部材１３０）
図６および図７に示すように、他の実施の形態にかかるバッチ式炭化装置１０は、床部材１３０を有する。
炭化炉２００に被炭化物を載置する床部材１３０は、板状の耐熱部材からなる。炭化炉２００のほぼ全長に亘って炭化炉２００内に配置されている。この床部材１３０の下側にガス導入管３００が床部材１３０に沿って配設されている。

【0073】

図６および図７に示すように、本実施の形態では、炭化炉２００に配置された床部材１３０と、炭化炉２００の底面との間にガス流路１３２が形成されている。床部材１３０は板状に形成され、この床部材１３０上に被炭化物が載置される。床部材１３０の基端部は隔壁１５０に当接し、床部材１３０の先端部と加熱室１２０の側板１１６との間にガス通路１３４が形成されている。
そして、ガス流路１３２と燃焼室１１０とはガス導入管３００によって連通されている。

【0074】

本実施形態のバッチ式炭化装置１０は、炭化炉２００内で発生した分解ガスがガス導入管３００を通して燃焼室１１０へ送られる分解ガスの流速および／または流量を調整する機構を有する。
調製機構は、ガス導入管３００の長さおよびガス導入管３００の管径のうち少なくとも１つの変更機構を含むことができる。ガス導入管３００の長さおよびガス導入管３００の管径のうち少なくとも１つを変えることにより、加熱室１２０および炭化炉２００の温度を容易に調整することができる。よって、炭材の用途に応じた最適な炭化工程（温度条件）を実施することができる。

【0075】

ガス導入管３００の長さおよびガス導入管３００の管径のうち少なくとも１つを変更するには、ガス導入管３００の長さおよび／または管径の異なる複数のガス導入管３００を準備しておき、隔壁１５０、炭化炉２００に着脱可能に取り付けるようにすればよい。また、ガス導入管３００の長さを可変に構成し（例えば、複数の管素体を長さ調整可能に連結し）、バッチ式炭化装置１０のサイズ、使用する炭材、目的とするバイオ炭、外部の環境（気温、湿度）などに応じてガス導入管３００の長さを最適寸法に設定することができる。

【0076】

加熱室１２０の下面は直接敷設面と接してもよいが、保温の観点から、やや敷設面から上部に形成されることが好ましい。この加熱室１２０の下面のやや上には、多孔板支えが設けられ、ここに多孔板が敷設される。

【0077】

本発明においては、バッチ式炭化装置１０が「バッチ式炭化装置」に相当し、炭化装置本体１００が「炭化装置本体」に相当し、燃焼室１１０が「燃焼室」に相当し、加熱室１２０が「加熱室」に相当し、隔壁１５０が「隔壁」に相当し、連通口１５２が「連通口」に相当し、炭化炉２００が「炭化炉」に相当し、側壁１１９が「側壁」に相当し、ガス流路１３２が「ガス流路」に相当し、ガス通路１３４が「ガス通路」に相当し、ガス導入管３００が「ガス導入管」に相当する。

【0078】

本発明の好ましい一実施の形態は上記の通りであるが、本発明はそれだけに制限されない。本発明の精神の範囲から逸脱することのない様々な実施形態が他になされることは理解されよう。さらに、本実施形態において、本発明の構成による作用および効果を述べているが、これら作用および効果は、一例であり、本発明を限定するものではない。

【符号の説明】

【0079】

１０ バッチ式炭化装置
１００ 炭化装置本体
１１０ 燃焼室
１１９ 側壁
１２０ 加熱室
１３０ 床部材
１３２ ガス流路
１３４ ガス通路
１４０ 邪魔板
１５０ 隔壁
１５２ 連通口
２００ 炭化炉
３００ ガス導入管

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】