特許 7315503 ガス化装置

(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】2023-07-18

(45)【発行日】2023-07-26

(54)【発明の名称】ガス化装置

(51)【国際特許分類】

   C10J 3/00 20060101AFI20230719BHJP

   C10J 3/20 20060101ALI20230719BHJP

【ＦＩ】

C10J3/00 M

C10J3/20

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2020045589

(22)【出願日】2020-03-16

(65)【公開番号】P2021147422

(43)【公開日】2021-09-27

【審査請求日】2022-11-01

(73)【特許権者】

【識別番号】302060926

【氏名又は名称】株式会社フジタ

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】石堂 健二

【審査官】岡田 三恵

(56)【参考文献】

【文献】特開２００２－１８００６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１３－５２１３４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００４／０１５９２６９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１４－０５８６００（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０５２２３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１６７６１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１１／１０６８９５（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ１０Ｊ ３／００

Ｃ１０Ｊ ３／２０

Ｆ２３Ｇ ５／０２７

Ｂ０９Ｂ ３／４０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

炉壁、及び前記炉壁に囲まれた内部へ原料を受け入れる開口部を含む反応炉と、
前記反応炉における原料の熱処理によって発生した灰分を排出する排出部と、
を備え、
前記炉壁は、
平面視において環状に設けられ鉛直軸回りに回動可能な複数の回動軸部材と、それぞれの前記回動軸部材と共に回動する複数の可変炉壁板と、を含み、
１つの前記可変炉壁板は、隣接する前記可変炉壁板に接触し、
前記反応炉の下端部側に設けられ、前記回動軸部材を回動可能に支持する下枠と、
前記反応炉の上端部側に設けられ、前記回動軸部材を回動可能に支持する上枠と、
前記反応炉の外側において前記下枠と前記上枠とを連結する側枠と、
を含む保持フレームをさらに備える、
ガス化装置。

【請求項2】

前記可変炉壁板の幅方向の寸法は、隣接する前記回動軸部材の軸間距離よりも大きい、
請求項１に記載のガス化装置。

【請求項3】

１つの前記可変炉壁板は、隣接する前記可変炉壁板と面接触する、
請求項１又は２に記載のガス化装置。

【請求項4】

前記可変炉壁板は、隣接する前記可変炉壁板と面接触する部分に、切り欠き部を有する、
請求項３に記載のガス化装置。

【請求項5】

前記切り欠き部は、傾斜面を含む、
請求項４に記載のガス化装置。

【請求項6】

前記回動軸部材は、前記可変炉壁板の幅方向の一端側に設けられる、
請求項１から５のいずれか１項に記載のガス化装置。

【請求項7】

前記可変炉壁板は、平面視において前記回動軸部材の軸を通りかつ長手方向に平行な線に対して対称的に設けられる、
請求項１から６のいずれか１項に記載のガス化装置。

【請求項8】

前記回動軸部材と共に回動可能なウォームホイールと、
前記ウォームホイールに噛み合う円筒ウォームと、
隣接する前記円筒ウォームを共に回動可能であるように連結するリンク軸部材と、
を備える、
請求項１から７のいずれか１項に記載のガス化装置。

【請求項9】

前記回動軸部材と前記ウォームホイールとの間に空転させる方向を切り替え可能な双方向ラチェットを備える、
請求項８に記載のガス化装置。

【請求項10】

前記開口部は、空気を受け入れ、
前記排出部は、ガスを排出する、
請求項１から９のいずれか１項に記載のガス化装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ガス化装置に関する。

【背景技術】

【0002】

木質バイオマスを燃料として可燃性ガス化を発生させ、当該可燃性ガスを用いて発電するバイオマス発電装置がある。可燃性ガスを生成するガス化炉においては、燃焼状態が燃料に大きく依存するので、規定外の燃料が投入されると炉内の壁面にタール等が付着して燃焼効率が低下する。特許文献１には、付着物がアーチ状となって架橋現象が発生することを抑制するために、炉内の形状を下方に従って広くなるガス化炉が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１６－０７４７９９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、炉内の壁面の状態を確認して清掃するためには、炉内の温度が下がるのを待って炉内の燃料及び灰を全て取り除いてから行う必要がある。したがって、炉内の壁面の確認及び清掃作業は、稼働率低下に繋がるため、頻繁に行うことが難しかった。

【0005】

本開示は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、炉内の壁面の状態を容易に確認することができるガス化装置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】

【0006】

上記の目的を達成するため、本開示の一態様のガス化装置は、炉壁、及び前記炉壁に囲まれた内部へ原料を受け入れる開口部を含む反応炉と、前記反応炉における原料の熱処理によって発生した灰分を排出する排出部と、を備え、前記炉壁は、平面視において環状に設けられ鉛直軸回りに回動可能な複数の回動軸部材と、それぞれの前記回動軸部材と共に回動する複数の可変炉壁板と、を含む。

【0007】

ガス化装置の望ましい態様として、１つの前記可変炉壁板は、隣接する前記可変炉壁板に接触する。

【0008】

ガス化装置の望ましい態様として、前記可変炉壁板の幅方向の寸法は、隣接する前記回動軸部材の軸間距離よりも大きい。

【0009】

ガス化装置の望ましい態様として、１つの前記可変炉壁板は、隣接する前記可変炉壁板と面接触する。

【0010】

ガス化装置の望ましい態様として、前記可変炉壁板は、隣接する前記可変炉壁板と面接触する部分に、切り欠き部を有する。

【0011】

ガス化装置の望ましい態様として、前記切り欠き部は、傾斜面を含む。

【0012】

ガス化装置の望ましい態様として、前記回動軸部材は、前記可変炉壁板の幅方向の一端側に設けられる。

【0013】

ガス化装置の望ましい態様として、前記可変炉壁板は、平面視において前記回動軸部材の軸を通りかつ長手方向に平行な線に対して対称的に設けられる。

【0014】

ガス化装置の望ましい態様として、前記反応炉の下端部側に設けられ、前記回動軸部材を回動可能に支持する下枠と、前記反応炉の上端部側に設けられ、前記回動軸部材を回動可能に支持する上枠と、前記反応炉の外側において前記下枠と前記上枠とを連結する側枠と、を含む保持フレームを備える。

【0015】

ガス化装置の望ましい態様として、前記回動軸部材と共に回動可能なウォームホイールと、前記ウォームホイールに噛み合う円筒ウォームと隣接する円筒ウォームを共に回動可能であるように連結するリンク軸部材と、を備える。

【0016】

ガス化装置の望ましい態様として、前記回動軸部材と前記ウォームホイールとの間に空転させる方向を切り替え可能な双方向ラチェットを備える。

【0017】

ガス化装置の望ましい態様として、前記開口部は、空気を受け入れ、前記排出部は、ガスを排出する。

【発明の効果】

【0018】

本開示によれば、炉内の壁面の状態を容易に確認することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】図１は、第１実施形態に係るガス化装置を模式的に示す断面図である。

【図2】図２は、図１のガス化装置を模式的に示す側面図である。

【図3】図３は、第１実施形態に係る炉壁を模式的に示す平面図である。

【図4】図４は、図３の一部拡大図である。

【図5】図５は、図３に示す炉壁の変形状態を模式的に示す平面図である。

【図6】図６は、図３に示す可変炉壁板を模式的に示す斜視図である。

【図7】図７は、図３に示す炉壁の変形機構を模式的に示す平面図である。

【図8】図８は、第２実施形態に係るガス化装置の炉壁の一部を模式的に示す平面図である。

【図9】図９は、第３実施形態に係るガス化装置の炉壁の一部を模式的に示す平面図である。

【図10】図１０は、第４実施形態に係るガス化装置の炉壁の一部を模式的に示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下に、本開示に係るガス化装置について実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本開示は、以下の実施形態の記載に限定されるものではない。また、以下の実施形態における構成要素には、当業者が置換可能、且つ、容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した実施形態における構成要素は、本開示の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。以下の実施形態では、本開示に係るガス化装置の実施形態を例示する上で、必要となる構成要素を説明し、その他の構成要素を省略する。

【0021】

（第１実施形態）
まず、第１実施形態のガス化装置１の全体構成について説明する。図１は、第１実施形態に係るガス化装置１を模式的に示す断面図である。図２は、図１のガス化装置１を模式的に示す側面図である。

【0022】

ガス化装置１は、原料を熱処理することによってガスを発生させる。ガス化装置１は、第１実施形態において、木質バイオマスを不完全燃焼させることによって、発電等に利用する可燃性ガスＧを生成する、固定床ダウンドラフト方式のガス化炉である。木質バイオマスは、森林から得られる枝、葉、梢、根株等の林地残材、製材工場から出るオガ粉、バーク（樹皮）、端材、背板等の残廃材、建築廃材、建築解体材等の産業廃棄物等を含む。木質バイオマスは、第１実施形態において、３ｃｍ以上８ｃｍ以下程度のサイズが所定の割合で混在する木質チップ１００である。図１に示すように、ガス化装置１は、反応炉７０と、排出部８０と、保持フレーム９０と、を備える。

【0023】

反応炉７０は、平面視における外周を炉壁１０によって囲まれる筒形状である。反応炉７０の断面形状は、第１実施形態において、略正円形状であるが（図３等参照）、略楕円形状、矩形状等の多角形状でもよい。図２に示すように、反応炉７０の炉壁１０は、互いに同形状かつ同寸法である複数の可変炉壁板１２を含む。複数の可変炉壁板１２は、第１実施形態において、周方向に等間隔に配置される。周方向は、平面視で反応炉７０が描く円周に沿う方向である。周方向は、平面視で反応炉７０が描く円の接線方向であるともいえる。炉壁１０の構成について、後述にて詳細に説明する。

【0024】

反応炉７０は、筒形状の上端部である開口部７２から、炉壁１０に囲まれた内部に空気Ａｉｒ及び原料である木質チップ１００を受け入れる。すなわち、開口部７２は、木質チップ１００の供給口及び空気Ａｉｒの吸気口としての役割を有する。空気Ａｉｒは、第１実施形態において、外気である。反応炉７０は、筒形状の下端部が火格子７４を介して排出部８０に連通する。火格子７４は、反応炉７０と排出部８０とを隔てるように設けられる。火格子７４は、上面の木質チップ１００を破砕して下方の排出部８０に灰分Ｄとして落下させる。

【0025】

排出部８０は、第１実施形態において、水平面内の断面積が下方に向かって小さくなるテーパ筒形状である。排出部８０は、上端部が火格子７４を介して反応炉７０に連通する。排出部８０は、反応炉７０の下端部で燃焼により小さくなった又は火格子７４に破砕された木質チップ１００を灰分Ｄとして反応炉７０から受け入れる。反応炉７０における原料の熱処理によって発生した可燃性ガスＧ及び灰分Ｄを排出する。

【0026】

排出部８０は、灰分排出口８２と、ガス排気口８４と、を有する。灰分排出口８２は、第１実施形態において、排出部８０の下端部に設けられる。排出部８０は、反応炉７０から受け入れた灰分Ｄを、灰分排出口８２から排出する。ガス排気口８４は、第１実施形態において、排出部８０の傾斜側面に設けられる。排出部８０は、反応炉７０で生成された可燃性ガスＧを、ガス排気口８４から排出する。ガス排気口８４は、例えば、発電装置等の燃料ガスの貯留部に接続する。

【0027】

ガス排気口８４の下流には、排出部８０を介して反応炉７０の内部の空気Ａｉｒを吸引するポンプ等が設けられる。これにより、反応炉７０の内部では、上方から下方へ向かう空気Ａｉｒの流れが形成される。なお、空気Ａｉｒの流れを作るための吸引口を、可燃性ガスＧを排出するガス排気口８４と別に設けてもよいし、吸引路の途中で可燃性ガスＧの排気路を分岐させるように設けてもよい。また、ガス排気口８４は、後述の可変炉壁板１２が設けられていない部分の反応炉７０に設けられてもよい。

【0028】

また、ガス排気口８４の下流には、可燃性ガスＧに含まれている微小な飛灰等を捕らえるフィルタが設けられていてもよい。また、ガス排気口８４の下流には、可燃性ガスＧを発電装置等に送給せず排出するための切換弁が設けられてもよい。切換弁は、例えば、ガス排気口８４の下流に設けられた可燃性ガスＧの成分を検査する検査装置による検査結果に基づいて、操作又は制御されてもよい。切換弁は、例えば、燃焼開始からの燃焼時間に基づいて、操作又は制御されてもよい。切換弁は、例えば、ガス排気口８４の下流に設けられた可燃性ガスＧの温度を測定する測定装置による測定結果に基づいて、操作又は制御されてもよい。

【0029】

保持フレーム９０は、反応炉７０の炉壁１０を保持する。保持フレーム９０は、下枠９２と、上枠９４と、側枠９６と、を含む。下枠９２は、第１実施形態において、炉壁１０の筒形状と同心の円環形状である。下枠９２は、第１実施形態において、排出部８０の上端部側に設けられる。下枠９２は、第１実施形態において、排出部８０と一体成型される。なお、下枠９２は、排出部８０に対して固定されてもよい。上枠９４は、第１実施形態において、炉壁１０の筒形状と同心の円環形状である。上枠９４は、炉壁１０の上端側に設けられる。側枠９６は、反応炉７０に対して炉壁１０より外側において、下枠９２と、上枠９４とを連結する。

【0030】

下枠９２は、回動軸部材６０（図３等参照）が鉛直方向に挿入される複数の穴を上面に有する。上枠９４は、回動軸部材６０が鉛直方向に挿入される複数の貫通穴を有する。下枠９２の穴と上枠９４の貫通穴とは、平面視で同一の位置に設けられる。下枠９２及び上枠９４は、例えば軸受等を介して回動軸部材６０を鉛直軸回りに回動可能に支持する。

【0031】

次に、可燃性ガスＧの生成方法について説明する。反応炉７０では、木質チップ１００を不完全燃焼させることによって、可燃性ガスＧを生成する。反応炉７０の内部は、所定箇所の温度によって燃焼状態を管理される。反応炉７０内の燃焼状態は、通気させる空気Ａｉｒ量で調整可能である。反応炉７０内に供給された木質チップ１００は、反応炉７０の内部で上から順に、乾燥層１０１、熱分解層１０２、酸化層１０３、還元層１０４、灰層１０５に分かれている。反応炉７０の内部は、上方から下方へ向かう空気Ａｉｒの流れが形成されているため、燃焼及び熱が伝播する方向は、上方から下方へ向かう方向である。

【0032】

乾燥層１０１では、開口部７２から投入された木質チップ１００が堆積される。乾燥層１０１では、例えば６０℃以上２００℃以下程度の温度下で、木質チップ１００が空気Ａｉｒの通気によって乾燥する。

【0033】

熱分解層１０２では、例えば２００℃以上６００℃以下程度の熱で木質チップ１００が分解される。具体的には、熱分解層１０２では、木質チップ１００が、ＣＨ_４（メタン）、ＣＯ（一酸化炭素）、ＣＯ_２（二酸化炭素）、Ｈ_２（水素）、Ｈ_２Ｏ（水）、Ｃ（炭素化した残渣）、タール、灰分等に熱分解される。

【0034】

酸化層１０３では、例えば６００℃以上１３００℃以下程度の温度下で、熱分解された木質チップ１００が不完全燃焼される。具体的には、可燃物であるＣ、タール、Ｈ_２、ＣＯ等が、ＣＯ、ＣＯ_２、Ｈ_２Ｏ等に部分酸化される。

【0035】

還元層１０４では、例えば６００℃以上８００℃以下程度の温度下で、ＣがＣＯ_２又はＨ_２Ｏと反応したり、ＣＨ_４がＨ_２Ｏと反応したりすることで、ＣＯ及びＨ_２等の可燃性ガスＧが生成される。可燃性ガスＧは、反応炉７０の上方から下方へ形成される空気Ａｉｒの流れによって、灰層１０５及び火格子７４を通過して、排出部８０のガス排気口８４からガス化装置１外に排出される。

【0036】

灰層１０５では、燃焼が進んで小さくなった木質チップ１００及び灰分Ｄを、火格子７４を介して排出部８０に排出する。火格子７４は、例えば所定の周期で揺動して、火格子７４上面に堆積した木質チップ１００を破砕する。火格子７４から排出部８０に落下させた灰分Ｄは、灰分排出口８２からガス化装置１外に排出される。

【0037】

反応炉７０の内部では、木質チップ１００が燃焼につれて体積が減少していく。このため、反応炉７０は、新たな木質チップ１００を上方の開口部７２から供給して、下方へと自重を利用して移動させる仕組みになっている。

【0038】

可燃性ガスＧの生成を開始する際には、まず、作業者が、反応炉７０の下部に木質チップ１００を積み上げた後、木質チップ１００に着火する。木質チップ１００への着火は、例えば、火種を開口部７２から投入してもよいし、周知の着火装置を使用してもよい。次に、作業者は、反応炉７０の内部の空気Ａｉｒを排出部８０側から吸引するポンプ等を駆動させる。これにより、反応炉７０の上方から下方へ向かう空気Ａｉｒの流れが形成される。

【0039】

次に、作業者は、反応炉７０の開口部７２から木質チップ１００を投入し、所定の高さまで木質チップ１００を堆積させる。着火された木質チップ１００が供給された空気Ａｉｒによって酸化し、熱分解層１０２、酸化層１０３及び還元層１０４が構築されると、可燃性ガスＧの生成が開始される。なお、上記では、作業者の作業として説明したが、制御装置によって制御される搬送装置、着火装置等を用いて自動で作業を行うようにしてもよい。

【0040】

次に、第１実施形態に係るガス化装置１の炉壁１０の構成について、詳細に説明する。図３は、第１実施形態に係る炉壁１０を模式的に示す平面図である。図４は、図３の一部拡大図である。図５は、図３に示す炉壁１０の変形状態を模式的に示す平面図である。図３、図４及び図５に示すように、炉壁１０は、外周に沿って等間隔かつ互いに平行であるように配置される複数の回動軸部材６０と、それぞれの回動軸部材６０と共に鉛直軸回りに回動可能である可変炉壁板１２と、を含む。

【0041】

回動軸部材６０は、鉛直方向に延びる円柱形の軸部材である。回動軸部材６０は、下端部が下枠９２（図１等参照）の上面に形成される穴に挿入される。回動軸部材６０は、上端部が上枠９４（図１等参照）に形成された貫通穴に挿入される。回動軸部材６０は、保持フレーム９０によって鉛直軸回りに回動可能に支持される。回動軸部材６０は、炉壁１０の外周に沿って等間隔かつ互いに平行に複数設けられる。回動軸部材６０は、第１実施形態において、周方向に等間隔に１６個設けられる。回動軸部材６０は、第１実施形態において、隣接する回動軸部材６０との軸間距離が５ｃｍ以上６ｃｍ以下程度である。

【0042】

可変炉壁板１２は、水平断面が長方形状かつ鉛直方向に延びる板形状である。可変炉壁板１２は、平面視において回動軸部材６０の軸を通りかつ長手方向に平行な線に対して対称的に設けられる。厚み方向は、可変炉壁板１２の水平断面の短手方向を示す。可変炉壁板１２は、第１実施形態において、周方向に等間隔に複数設けられる。可変炉壁板１２は、回動軸部材６０に対して固定される。なお、可変炉壁板１２は、回動軸部材６０と一体成型されていてもよい。可変炉壁板１２は、下枠９２と上枠９４との間に鉛直方向に１つ設けられる。回動軸部材６０と同数の可変炉壁板１２が、周方向に並ぶ。可変炉壁板１２は、回動軸部材６０を介して保持フレーム９０によって鉛直軸回りに回動可能に支持される。

【0043】

可変炉壁板１２は、水平断面の長手方向が周方向に沿っている場合（例えば、図３参照）、厚み方向の端面である側面部１４によって反応炉７０の側方を閉塞する。可変炉壁板１２は、水平断面の長手方向が周方向に対して交差する場合（例えば、図５参照）、反応炉７０の側方を開放する。可変炉壁板１２は、回動軸部材６０を介して回動することにより、側面部１４の内面側と外面側とを入れ替えることができる。すなわち、可変炉壁板１２は、側面部１４が両側とも反応炉７０の内壁として機能する。

【0044】

回動軸部材６０は、第１実施形態において、可変炉壁板１２の幅方向の一方の端面側である基端部１６近傍に設けられる。幅方向は、可変炉壁板１２の水平断面の長手方向を示す。可変炉壁板１２は、反応炉７０を閉塞している状態において、幅方向の基端部１６とは反対側の端面側である先端部１８が、隣接する可変炉壁板１２の基端部１６と対向する。可変炉壁板１２は、先端部１８が反応炉７０の外側方向に向かう方向に回動軸部材６０が回転することで反応炉７０の側方を開放し、さらに回転すると、反対側に隣接する可変炉壁板１２の基端部１６と対向して反応炉７０の側方を閉塞する。

【0045】

可変炉壁板１２は、第１実施形態において、反応炉７０を閉塞している状態（例えば、図３参照）である場合、内面側の側面部１４の端縁が、隣接する可変炉壁板１２の内面側の側面部１４の端縁と接する。すなわち、第１実施形態では、平面視で内面側の側面部１４が正十六角形をなす。

【0046】

可変炉壁板１２の回動範囲は、先端部１８が反応炉７０の内部に侵入しないように、ストッパ等によって制限されることが好ましい。反応炉７０の内部とは、可変炉壁板１２が反応炉７０を閉塞している状態の可変炉壁板１２より内側の領域を示す。ストッパは、例えば、下枠９２から上方へ突出する突起、及び上枠９４から下方へ突出する突起等である。突起は、可変炉壁板１２が反応炉７０を閉塞している状態で、内面側の側面部１４に接する。

【0047】

次に、可変炉壁板１２を回動させて炉壁１０を変形させる変形機構の一例について説明する。図６は、図３に示す可変炉壁板１２を模式的に示す斜視図である。図７は、図３に示す炉壁１０の変形機構を模式的に示す平面図である。図６及び図７に示すように、第１実施形態の炉壁１０の変形機構は、ウォームホイール６２と、円筒ウォーム６４と、リンク軸部材６６と、自在継手６８と、を含む。

【0048】

ウォームホイール６２は、回動軸部材６０の上端部にそれぞれ設けられる。ウォームホイール６２は、回動軸部材６０の回動軸と同軸の回動軸を有する。ウォームホイール６２は、回動軸部材６０と共に鉛直軸回りに回動可能である。ウォームホイール６２は、円筒ウォーム６４と噛み合う。ウォームホイール６２は、円筒ウォーム６４から回転が伝達される。

【0049】

円筒ウォーム６４の回動軸は、水平である。円筒ウォーム６４は、筐体等を介して保持フレーム９０に固定される。円筒ウォーム６４には、リンク軸部材６６が挿入される。円筒ウォーム６４は、リンク軸部材６６と共に回動可能である。円筒ウォーム６４は、リンク軸部材６６の回転をウォームホイール６２に伝達する。円筒ウォーム６４及びウォームホイール６２は、リンク軸部材６６から回動軸部材６０に伝達する回転の速度を減速し、かつトルクを増幅させる。

【0050】

自在継手６８は、隣接するリンク軸部材６６を連結する。すなわち、リンク軸部材６６は、自在継手６８を介して、回動軸部材６０に対応する円筒ウォーム６４と隣接する回動軸部材６０に対応する円筒ウォーム６４とを共に回動可能であるように連結する。隣接するリンク軸部材６６は、反応炉７０の周方向軸回りに同一の回転速度で回動する。これにより、炉壁１０は、１つのリンク軸部材６６が回動すると全ての回動軸部材６０及び可変炉壁板１２が回動して、反応炉７０を開放する、又はいずれかの側面部１４が反応炉７０の内側を向いて閉塞するように変形する。

【0051】

回動軸部材６０とウォームホイール６２との間には、双方向ラチェットが設けられてもよい。双方向ラチェットは、空転させる方向を切り替え可能である。具体的には、双方向ラチェットは、可変炉壁板１２の回動範囲より範囲外に回転する方向へのウォームホイール６２の回転トルクを回動軸部材６０に伝達しない。例えば、可変炉壁板１２の先端部１８が反応炉７０の内部に侵入しないように、可変炉壁板１２の回動範囲を制限するストッパ等が設けられている場合、可変炉壁板１２の回動が制限されている状態では、ウォームホイール６２の回転トルクを回動軸部材６０に伝達しない。例えば、ストッパが可変炉壁板１２の側面部１４に接する突起部である場合、側面部１４が突起部に接していない状態では、ウォームホイール６２の回転トルクを回動軸部材６０に伝達する。また、側面部１４が突起部に接している状態では、ウォームホイール６２の回転トルクを回動軸部材６０に伝達しない。

【0052】

以上説明したように、第１実施形態のガス化装置１は、反応炉７０と、反応炉７０における原料（木質チップ１００）の熱処理によって発生した灰分Ｄを排出する排出部８０と、を備える。反応炉７０は、炉壁１０と、炉壁１０に囲まれた内部に原料を受け入れる開口部７２と、を含む。炉壁１０は、平面視において環状に設けられ鉛直軸回りに回動可能な複数の回動軸部材６０と、それぞれの回動軸部材６０と共に回動する複数の可変炉壁板１２と、を含む。

【0053】

このように、ガス化装置１は、炉壁１０が鉛直軸回りに回動可能な複数の可変炉壁板１２で囲われ、可変炉壁板１２の側面部１４の内面側と外面側とを入れ替えることが可能な構成である。すなわち、反応炉７０で原料を熱処理する際に反応炉７０の内側に面していた側面部１４の内面側を外面側とし、綺麗な外面側を内面側として入れ替えることができる。このため、可変炉壁板１２を回動させることによって、内面側の側面部１４を容易に反応炉７０の外側に露出させることができるので、容易に炉壁１０の状態を確認して清掃することができる。これにより、反応炉７０に異変を感じた際に、速やかに内部を確認することができる。

【0054】

また、反応炉７０内に原料が入った状態でも炉壁１０の状態の確認及び清掃が可能であるため、反応炉７０内の確認による稼働率の悪化を抑制できる。さらに、側面部１４は、内面側及び外面側のいずれも反応炉７０の内壁として機能するので、反応炉７０内の熱処理を継続したまま、側面部１４の内面側と外面側とを入れ替えることができる。すなわち、綺麗な外面側の側面部１４を反応炉７０の内側に向け、内面側だった側面部１４の付着物等を清掃している間も、反応炉７０内の熱処理を継続することができる。

【0055】

ガス化装置１において、１つの可変炉壁板１２は、隣接する可変炉壁板１２に接する。これにより、可変炉壁板１２が反応炉７０を閉塞している状態において、反応炉７０の炉壁１０の気密性を向上させることができるので、意図せず外気が流入することを抑制することができる。

【0056】

ガス化装置１において、回動軸部材６０は、可変炉壁板１２の幅方向の一端（基端部１６）側に設けられる。これにより、可変炉壁板１２が回動する際に、基端部１６側で反応炉７０の内部側に侵入する部分を低減することができる。

【0057】

ガス化装置１において、可変炉壁板１２は、平面視において回動軸部材６０の軸を通りかつ長手方向に平行な線に対して対称的に設けられる。これにより、可変炉壁板１２の側面部１４の内面側と外面側とが入れ替わった場合でも、入れ替える前と同条件で、反応炉７０における熱処理を行うことができる。

【0058】

ガス化装置１は、下枠９２と、上枠９４と、側枠９６と、を含む保持フレーム９０を備える。下枠９２は、反応炉７０の下端部側に設けられ、回動軸部材６０を回動可能に支持する。上枠９４は、反応炉７０の上端部側に設けられ、回動軸部材６０を回動可能に支持する。側枠９６は、反応炉７０の外側において下枠９２と上枠９４とを連結する。これにより、回動軸部材６０の姿勢及び回動が安定するので、可変炉壁板１２を安定的にかつ迅速に回動させて、側面部１４の内面側と外面側とを入れ替えることができる。

【0059】

ガス化装置１は、ウォームホイール６２と、円筒ウォーム６４と、リンク軸部材６６と、を備える。ウォームホイール６２は、回動軸部材６０と共に回動可能である。円筒ウォーム６４は、ウォームホイール６２に噛み合う。リンク軸部材６６は、隣接する円筒ウォーム６４を共に回動可能であるように連結する。これにより、複数の可変炉壁板１２を同時に回動させることができるので、迅速に側面部１４の内面側と外面側とを入れ替えることができる。

【0060】

ガス化装置１は、回動軸部材６０とウォームホイール６２との間に空転させる方向を切り替え可能な双方向ラチェットを備える。これにより、可変炉壁板１２のそれぞれの回転方向において、可変炉壁板１２の内面側の側面部１４が反応炉７０内の原料に接した場合、それ以上回転しないように可変炉壁板１２の回動範囲を制限することができる。さらに、可変炉壁板１２が反応炉７０の内部に侵入しないように可変炉壁板１２の回動範囲を制限するストッパを備える場合、可変炉壁板１２がストッパに回動範囲を制限されている状態である所定の回転位置で維持することが可能である。これにより、１つの可変炉壁板１２が反応炉７０を閉塞する位置にある際に、別の可変炉壁板１２が反応炉７０を閉塞していない場合でも、１つの可変炉壁板１２へ回転トルクを伝達せず、別の可変炉壁板１２へ回転トルクを伝達することができる。なお、上記場合は、例えば、炉壁１０の平面視が楕円形状である等の場合である。すなわち、平面視において反応炉７０の中心から可変炉壁板１２までの距離が、全ての可変炉壁板１２で同一とは限らない場合である。より具体的には、側面部１４の一方の面で反応炉７０を閉塞した位置から他方の面で閉塞する位置までの回動角度が、可変炉壁板１２ごとに異なる場合等である。

【0061】

ガス化装置１は、開口部７２が空気Ａｉｒを受け入れ、排出部８０がガス（可燃性ガスＧ）を排出する。すなわち、第１実施形態のガス化装置１は、いわゆる固定床ダウンドラフト方式のガス化炉である。

【0062】

（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係るガス化装置２の炉壁２０の構成について、詳細に説明する。図８は、第２実施形態に係るガス化装置２の炉壁２０の一部を模式的に示す平面図である。第２実施形態のガス化装置２は、第１実施形態のガス化装置１と比較して、複数の可変炉壁板１２を含む炉壁１０の代わりに複数の可変炉壁板２２を含む炉壁２０を備える点で相違する。すなわち、炉壁２０は、外周に沿って等間隔かつ互いに平行であるように配置される複数の回動軸部材６０と、それぞれの回動軸部材６０と共に鉛直軸回りに回動可能である可変炉壁板２２と、を含む。なお、第１実施形態のガス化装置１と同一の構成については同一の参照符号を付して適宜説明を省略し、異なる構成について説明する。

【0063】

第２実施形態の可変炉壁板２２は、第１実施形態の可変炉壁板１２と同様に、水平断面が長方形状かつ鉛直方向に延びる板形状である。可変炉壁板２２は、平面視において回動軸部材６０の軸を通りかつ長手方向に平行な線に対して対称的に設けられる。可変炉壁板２２は、第２実施形態において、周方向に等間隔に複数設けられる。可変炉壁板２２は、回動軸部材６０に対して固定される。なお、可変炉壁板２２は、回動軸部材６０と一体成型されていてもよい。可変炉壁板２２は、回動軸部材６０を介して保持フレーム９０（図１等参照）によって鉛直軸回りに回動可能に支持される。

【0064】

可変炉壁板２２は、図８に示すように、幅方向の寸法が、回動軸部材６０と隣接する回動軸部材６０との軸間距離よりも大きい。すなわち、可変炉壁板２２が反応炉７０（図１等参照）を閉塞している状態において、内面側の側面部２４の一部が、隣接する可変炉壁板２２の外面側の側面部２４の一部と接触する。より詳しくは、可変炉壁板２２は、内面側の側面部２４の先端部２８近傍の一部が、隣接する可変炉壁板２２の外面側の側面部２４の基端部２６側の端縁と接触する。

【0065】

回動軸部材６０は、第２実施形態において、可変炉壁板２２の基端部２６近傍に設けられる。可変炉壁板２２は、いずれの回動位置にあっても、基端部２６が反応炉７０の内側に位置する。可変炉壁板２２は、いずれの回動位置にあっても、先端部２８が反応炉７０の外側に位置する。

【0066】

可変炉壁板２２は、内面側の側面部２４の一部が、隣接する可変炉壁板２２の外面側の側面部２４の一部と接触する位置にある場合、内面側の側面部２４によって反応炉７０の側方を閉塞する。可変炉壁板２２は、隣接する可変炉壁板２２といずれも接触していない場合、反応炉７０の側方を開放する。可変炉壁板２２は、回動軸部材６０を介して回動することにより、側面部２４の内面側と外面側とを入れ替えることができる。すなわち、可変炉壁板２２は、側面部２４が両側とも反応炉７０の内壁として機能する。

【0067】

可変炉壁板２２は、外面側の側面部２４の一部が、隣接する可変炉壁板２２の内面側の側面部２４の一部に接触されることによりストッパとして機能する。より詳しくは、可変炉壁板２２の外面側の側面部２４の基端部２６側の一部が、隣接する可変炉壁板２２の内面側の側面部２４の先端部２８側の一部に接触されることによりストッパとして機能する。すなわち、可変炉壁板２２は、隣接する可変炉壁板２２の回動範囲を制限する。

【0068】

以上説明したように、第２実施形態のガス化装置２において、可変炉壁板２２の幅方向の寸法は、隣接する回動軸部材６０の軸間距離よりも大きい。これにより、可変炉壁板２２が反応炉７０を閉塞している状態において、内面側の側面部２４の一部が、隣接する可変炉壁板２２の外面側の側面部２４の一部と接触する。

【0069】

ガス化装置２によると、可変炉壁板２２の外面側の側面部２４の一部が、隣接する可変炉壁板２２の内面側の側面部２４の一部に接触されることによりストッパとして機能する。第２実施形態においては、可変炉壁板２２の外面側の側面部２４の基端部２６側の一部が、隣接する可変炉壁板２２の内面側の側面部２４の先端部２８側の一部に接触されることによりストッパとして機能する。これにより、可変炉壁板２２が回動する際に、先端部２８が反応炉７０の内部側に侵入することを抑制することができる。

【0070】

（第３実施形態）
次に、第３実施形態に係るガス化装置３の炉壁３０の構成について、詳細に説明する。図９は、第３実施形態に係るガス化装置３の炉壁３０の一部を模式的に示す平面図である。第３実施形態のガス化装置３は、第１実施形態のガス化装置１と比較して、複数の可変炉壁板１２を含む炉壁１０の代わりに複数の可変炉壁板３２を含む炉壁３０を備える点で相違する。すなわち、炉壁３０は、外周に沿って等間隔かつ互いに平行であるように配置される複数の回動軸部材６０と、それぞれの回動軸部材６０と共に鉛直軸回りに回動可能である可変炉壁板３２と、を含む。なお、第１実施形態のガス化装置１と同一の構成については同一の参照符号を付して適宜説明を省略し、異なる構成について説明する。

【0071】

第３実施形態の可変炉壁板３２は、第１実施形態の可変炉壁板１２と同様に、鉛直方向に延びる板形状である。可変炉壁板３２は、平面視において回動軸部材６０の軸を通りかつ長手方向に平行な線に対して対称的に設けられる。可変炉壁板３２は、第３実施形態において、周方向に等間隔に複数設けられる。可変炉壁板３２は、回動軸部材６０に対して固定される。なお、可変炉壁板３２は、回動軸部材６０と一体成型されていてもよい。可変炉壁板３２は、回動軸部材６０を介して保持フレーム９０（図１等参照）によって鉛直軸回りに回動可能に支持される。

【0072】

可変炉壁板３２は、図９に示すように、両側の側面部３４の基端部３６側に第１切り欠き部５０が形成される。第１切り欠き部５０は、第３実施形態において、平面視で基端部３６側に向かって細くなるように形成される傾斜面である。

【0073】

可変炉壁板３２は、幅方向の寸法が、回動軸部材６０と隣接する回動軸部材６０との軸間距離よりも大きい。すなわち、可変炉壁板３２が反応炉７０（図１等参照）を閉塞している状態において、内面側の側面部３４の一部が、隣接する可変炉壁板３２の外面側の側面部３４の一部と接触する。より詳しくは、可変炉壁板３２は、内面側の側面部３４の先端部３８近傍の一部が、隣接する可変炉壁板３２の外面側の側面部３４の第１切り欠き部５０と面接触する。

【0074】

回動軸部材６０は、第３実施形態において、可変炉壁板３２の基端部３６近傍に設けられる。可変炉壁板３２は、いずれの回動位置にあっても、基端部３６が反応炉７０の内側に位置する。可変炉壁板３２は、いずれの回動位置にあっても、先端部３８が反応炉７０の外側に位置する。

【0075】

可変炉壁板３２は、内面側の側面部３４の一部が、隣接する可変炉壁板３２の外面側の側面部３４の第１切り欠き部５０と面接触する位置にある場合、内面側の側面部３４によって反応炉７０の側方を閉塞する。可変炉壁板３２は、隣接する可変炉壁板３２といずれも接触していない場合、反応炉７０の側方を開放する。可変炉壁板３２は、回動軸部材６０を介して回動することにより、側面部３４の内面側と外面側とを入れ替えることができる。すなわち、可変炉壁板３２は、側面部３４が両側とも反応炉７０の内壁として機能する。

【0076】

可変炉壁板３２は、外面側の側面部３４の一部が、隣接する可変炉壁板３２の内面側の側面部３４の一部に接触されることによりストッパとして機能する。より詳しくは、可変炉壁板３２の外面側の側面部３４の第１切り欠き部５０が、隣接する可変炉壁板３２の内面側の側面部３４の先端部３８側の一部に接触されることによりストッパとして機能する。すなわち、可変炉壁板３２は、隣接する可変炉壁板３２の回動範囲を制限する。

【0077】

以上説明したように、第３実施形態のガス化装置３において、１つの可変炉壁板３２は、隣接する可変炉壁板３２と面接触する。

【0078】

第３実施形態においては、可変炉壁板３２の外面側の側面部３４の基端部３６側の第１切り欠き部５０が、隣接する可変炉壁板３２の内面側の側面部３４の先端部３８側の一部に接触されることによりストッパとして機能する。これにより、可変炉壁板３２が回動する際に、先端部３８が反応炉７０の内部側に侵入することを抑制することができる。また、可変炉壁板３２の外面側の側面部３４の一部と、隣接する可変炉壁板３２の内面側の側面部３４の一部とが面接触している状態において、反応炉７０の炉壁３０の気密性を向上させることができるので、意図せず外気が流入することを抑制することができる。

【0079】

ガス化装置３において、可変炉壁板３２は、隣接する可変炉壁板３２の面接触する部分に、第１切り欠き部５０を有する。これにより、反応炉７０を閉塞している状態において、反応炉７０の炉壁３０の気密性を向上させることができるので、意図せず外気が流入することをより抑制することができる。

【0080】

ガス化装置３において、第１切り欠き部５０は、傾斜面を含む。これにより、反応炉７０を閉塞している状態において、反応炉７０の炉壁３０の気密性を向上させることができる。また、第１切り欠き部５０を有する側面部３４が内面側に位置する場合、可変炉壁板３２の内面側の側面部３４と、隣接する可変炉壁板３２の内面側の側面部３４とを、平滑化することができる。

【0081】

（第４実施形態）
次に、第４実施形態に係るガス化装置４の炉壁４０の構成について、詳細に説明する。図１０は、第４実施形態に係るガス化装置４の炉壁４０の一部を模式的に示す平面図である。第４実施形態のガス化装置４は、第１実施形態のガス化装置１と比較して、複数の可変炉壁板１２を含む炉壁１０の代わりに複数の可変炉壁板４２を含む炉壁４０を備える点で相違する。すなわち、炉壁４０は、外周に沿って等間隔かつ互いに平行であるように配置される複数の回動軸部材６０と、それぞれの回動軸部材６０と共に鉛直軸回りに回動可能である可変炉壁板４２と、を含む。なお、第１実施形態のガス化装置１と同一の構成については同一の参照符号を付して適宜説明を省略し、異なる構成について説明する。

【0082】

第４実施形態の可変炉壁板４２は、第１実施形態の可変炉壁板１２と同様に、鉛直方向に延びる板形状である。可変炉壁板４２は、平面視において回動軸部材６０の軸を通りかつ長手方向に平行な線に対して対称的に設けられる。可変炉壁板４２は、第４実施形態において、周方向に等間隔に複数設けられる。可変炉壁板４２は、回動軸部材６０に対して固定される。なお、可変炉壁板４２は、回動軸部材６０と一体成型されていてもよい。可変炉壁板４２は、回動軸部材６０を介して保持フレーム９０（図１等参照）によって鉛直軸回りに回動可能に支持される。

【0083】

可変炉壁板４２は、図１０に示すように、両側の側面部４４の基端部４６側に第２切り欠き部５２が形成される。第２切り欠き部５２は、第４実施形態において、平面視で基端部４６側に向かって細くなるように形成される傾斜面５４を含む。また、可変炉壁板４２は、両側の側面部４４の先端部４８側に第３切り欠き部５６が形成される。第３切り欠き部５６は、第４実施形態において、水平断面が長方形状である。

【0084】

可変炉壁板４２は、幅方向の寸法が、回動軸部材６０と隣接する回動軸部材６０との軸間距離よりも大きい。すなわち、可変炉壁板４２が反応炉７０（図１等参照）を閉塞している状態において、内面側の側面部４４の一部が、隣接する可変炉壁板４２の外面側の側面部４４の一部と接触する。より詳しくは、可変炉壁板４２は、内面側の側面部３４の第３切り欠き部５６が、隣接する可変炉壁板４２の外面側の側面部３４の第２切り欠き部５２の傾斜面５４と面接触する。

【0085】

回動軸部材６０は、第４実施形態において、可変炉壁板４２の基端部４６近傍に設けられる。可変炉壁板４２は、いずれの回動位置にあっても、基端部４６が反応炉７０の内側に位置する。可変炉壁板４２は、いずれの回動位置にあっても、先端部４８が反応炉７０の外側に位置する。

【0086】

可変炉壁板４２は、内面側の側面部４４の第３切り欠き部５６が、隣接する可変炉壁板４２の外面側の側面部４４の第２切り欠き部５２の傾斜面５４と面接触する位置にある場合、内面側の側面部４４によって反応炉７０の側方を閉塞する。可変炉壁板４２は、隣接する可変炉壁板４２といずれも接触していない場合、反応炉７０の側方を開放する。可変炉壁板４２は、回動軸部材６０を介して回動することにより、側面部４４の内面側と外面側とを入れ替えることができる。すなわち、可変炉壁板４２は、側面部４４が両側とも反応炉７０の内壁として機能する。

【0087】

可変炉壁板４２は、外面側の側面部４４の一部が、隣接する可変炉壁板４２の内面側の側面部４４の一部に接触されることによりストッパとして機能する。より詳しくは、可変炉壁板４２の外面側の側面部４４の第２切り欠き部５２が、隣接する可変炉壁板４２の内面側の側面部４４の第３切り欠き部５６に接触されることによりストッパとして機能する。すなわち、可変炉壁板４２は、隣接する可変炉壁板４２の回動範囲を制限する。

【0088】

以上説明したように、第４実施形態においては、可変炉壁板４２の外面側の側面部４４の基端部４６側の第２切り欠き部５２の傾斜面５４が、隣接する可変炉壁板４２の内面側の側面部４４の先端部４８側の第３切り欠き部５６に接触されることによりストッパとして機能する。これにより、可変炉壁板４２が回動する際に、先端部４８が反応炉７０の内部側に侵入することを抑制することができる。また、可変炉壁板４２の外面側の側面部４４の一部と、隣接する可変炉壁板４２の内面側の側面部４４の一部とが面接触している状態において、反応炉７０の炉壁４０の気密性を向上させることができるので、意図せず外気が流入することを抑制することができる。さらに、先端部４８側にも第３切り欠き部５６を設けているので、可変炉壁板４２の外面側の側面部４４と、隣接する可変炉壁板４２の外面側の側面部４４とを、平滑化することができる。

【0089】

なお、各実施形態において説明した各構成は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施形態内の他の構成と組み合わせてもよい。また、これらの各構成は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施形態とは異なる他の実施形態内の構成と組み合わせてもよい。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の改変を行ってもよい。

【0090】

例えば、第３実施形態の第１切り欠き部５０、第４実施形態の第２切り欠き部５２及び第３切り欠き部５６は、各実施形態の形状に限定されず、反応炉７０を閉塞している状態において、隣接する可変炉壁板３２、４２同士が面接触するものであればよい。また、可変炉壁板１２、２２、３２、４２は、高さ方向に関し、各実施形態では炉壁１０、２０、３０、４０の全域に亘って設けたが、少なくとも酸化層１０３を含む領域に設ければよい。

【0091】

また、可変炉壁板１２、２２、３２、４２において、回動軸部材６０は、可変炉壁板１２、２２、３２、４２の中央部に設けてもよい。また、複数の可変炉壁板１２、２２、３２、４２は、周方向に等間隔に配置されるが、回動軸部材６０が可変炉壁板１２、２２、３２、４２の中央部に設けられている場合、周方向に異なる間隔で配置されてもよい。また、ガス化装置１、２、３、４は、実施形態では固定床ダウンドラフト方式を用いるものとして説明しているが、原料を供給する開口部７２と反対側に空気の吸気口を有し、開口部７２側にガス排気口を有するアップドラフト方式を用いてもよい。

【符号の説明】

【0092】

１、２、３、４ ガス化装置
１０、２０、３０、４０ 炉壁
１２、２２、３２、４２ 可変炉壁板
１４、２４、３４、４４ 側面部
１６、２６、３６、４６ 基端部
１８、２８、３８、４８ 先端部
５０ 第１切り欠き部
５２ 第２切り欠き部
５４ 傾斜面
５６ 第３切り欠き部
６０ 回動軸部材
６２ ウォームホイール
６４ 円筒ウォーム
６６ リンク軸部材
６８ 自在継手
７０ 反応炉
７２ 開口部
７４ 火格子
８０ 排出部
８２ 灰分排出口
８４ ガス排気口
９０ 保持フレーム
９２ 下枠
９４ 上枠
９６ 側枠
１００ 木質チップ
１０１ 乾燥層
１０２ 熱分解層
１０３ 酸化層
１０４ 還元層
１０５ 灰層
Ａｉｒ 空気
Ｇ 可燃性ガス
Ｄ 灰分

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】