特許 7546331 団体端末及び発電業者端末からなる林地残材活用情報取得システム、当該システムに用いられる団体端末、発電業者端末及びシステム協力管理者端末

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-29

(45)【発行日】2024-09-06

(54)【発明の名称】団体端末及び発電業者端末からなる林地残材活用情報取得システム、当該システムに用いられる団体端末、発電業者端末及びシステム協力管理者端末

(51)【国際特許分類】

   G06Q 50/06 20240101AFI20240830BHJP

   G06Q 50/02 20240101ALI20240830BHJP

【ＦＩ】

G06Q50/06

G06Q50/02

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2024057354

(22)【出願日】2024-03-29

【審査請求日】2024-03-29

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】524123920

【氏名又は名称】ガス・ウオーター株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001922

【氏名又は名称】弁理士法人日峯国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】田渕 徹

(72)【発明者】

【氏名】菅波耕三

【審査官】田川 泰宏

(56)【参考文献】

【文献】特開２００５－００６４２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０８１５３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－２１２８３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１５９４９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特許第７４４５２４８（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】特開２０１９－１０１５８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特許第７２７０３１７（ＪＰ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０６Ｑ１０／００－９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

木質材である林地残材を活用して電力を供給する電力供給システムと、当該電力供給システムに併設した林地残材活用情報取得システムとからなるシステムであって、
当該電力供給システムが、木質材を亜臨界水反応処理する亜臨界水反応処理装置、亜臨界水反応処理された木質材から木質バイオペレットを生成する木質バイオペレット生成装置、及び木質バイオペレットをガス化する木質バイオガス化炉を含む設備を備えた木質バイオガス生成システムを備えて、当該亜臨界水反応処理で、投入された木質材を低分子化したセルロース成分及びリグニン成分、及び凝固してセルロース成分及びリグニン成分に固着したヘミセルロース系の複数の単糖類を主成分とした半炭化処理木質バイオ材を形成し、木質バイオペレット生成装置で、当該半炭化処理木質バイオ材から木質バイオペレットを生成し、当該木質バイオペレットをガス化炉に投入して、木質バイオガスを生成し、さらに木質バイオガスを燃料として発電し送電する電力発電・送電装置を備えて、当該木質バイオガス化炉からガスエンジン発電機に木質バイオガスを供給して発電し、発電した電力を電力系統に供給し、
当該林地残材活用情報取得システムが、団体端末及び発電業者端末を備え、当該発電業者端末と団体の当該団体端末とを接続し、情報を授受する通信手段を備え、
当該団体端末が、団体に所属され、データベースを備えて、当該データベースに、地域に所在し、管理する森林に関する森林管理情報、当該森林に関して林地残材処理目標量データが格納され、
当該発電業者端末が、電力を需要者に供給する発電業者に所属され、データベースを備えて、当該データベースに、当該発電業者が当該団体との間で締結した契約に関して、供給電力量データ－換算電力料金データ－対価データの換算式が格納され、
当該発電業者端末が、当該電力供給システムから、前記亜臨界水反応処理装置に林地残材を投入のときに計測された、投入された林地残材量データを取得し、また前記電力系統に供給した供給電力量データを取得し、供給電力量データ－換算電力料金データ－対価データの換算式を用いて、供給電力量データに対する対価データを生成し、当該投入された林地残材量データ、当該供給電力量データ及び対価データを前記団体端末へ提供し、
当該団体端末が、提供された、当該投入された林地残材量データ、当該供給電力量データ及び対価データを受け、前記林地残材処理目標量データと当該林地残材量データとから林地残材処理目標達成量情報を生成し、一方林地残材処理画像情報を取得して、当該林地残材処理目標達成量情報及び林地残材処理画像情報になる森林環境情報を生成し、前記電力供給システムに連携した前記林地残材活用情報取得システムを確立すること
を特徴とする木質材である林地残材を活用して電力を供給する電力供給システムと、当該電力供給システムに併設した林地残材活用情報取得システムとからなるシステム。

【請求項2】

請求項1に記載された木質材である林地残材を活用して電力を供給する電力供給システムと、当該電力供給システムに併設した林地残材活用情報取得システムとからなるシステムに用いられる発電業者端末であって、
データベースを備えて、当該データベースに、当該発電業者が当該団体との間で締結した契約に関して、供給電力量データ－換算電力料金データ－対価データの換算式が格納され、
当該電力供給システムから、前記亜臨界水反応処理装置に林地残材を投入のときに計測された、投入された林地残材量データを取得し、また前記電力系統に供給した供給電力量データを取得し、供給電力量データ－換算電力料金データ－対価データの換算式を用いて、供給電力量データに対する対価データを生成し、当該投入された林地残材量データ、当該供給電力量データ及び対価データを前記団体端末へ提供すること
を特徴とする木質材である林地残材を活用して電力を供給する電力供給システムと、当該電力供給システムに併設した林地残材活用情報取得システムとからなるシステムに用いられる発電業者端末。

【請求項3】

請求項１に記載された木質材である林地残材を活用して電力を供給する電力供給システムと、当該電力供給システムに併設した林地残材活用情報取得システムとからなるシステムに用いられる団体端末であって、
データベースを備えて、当該データベースに、地域に所在し、管理する森林に関する森林管理情報、当該森林に関して当該林地残材処理目標量データが格納され、
当該発電業者端末から提供された、当該投入された林地残材量データ、当該供給電力量データ及び対価データを受け、前記林地残材処理目標量データと当該林地残材量データとから林地残材処理目標達成量情報を生成し、一方林地残材処理画像情報を取得して、当該林地残材処理目標達成量情報及び林地残材処理画像情報になる森林環境情報を生成し、前記電力供給システムに連携した前記林地残材活用情報取得システムを確立すること
を特徴とする木質材である林地残材を活用して電力を供給する電力供給システムと、当該電力供給システムに併設した林地残材活用情報取得システムとからなるシステムに用いられる団体端末。

【請求項4】

電力供給システムが、木質材を亜臨界水反応処理する亜臨界水反応処理装置、亜臨界水反応処理された木質材から木質バイオペレットを生成する木質バイオペレット生成装置、及び木質バイオペレットをガス化する木質バイオガス化炉を含む設備を備えた木質バイオガス生成システムを備えて、当該亜臨界水反応処理で、投入された木質材を低分子化したセルロース成分及びリグニン成分、及び凝固してセルロース成分及びリグニン成分に固着したヘミセルロース系の複数の単糖類を主成分とした半炭化処理木質バイオ材を形成し、木質バイオペレット生成装置で、当該半炭化処理木質バイオ材から木質バイオペレットを生成し、当該木質バイオペレットをガス化炉に投入して、木質バイオガスを生成し、さらに木質バイオガスを燃料として発電し送電する電力発電・送電装置を備えて、当該木質バイオガス化炉からガスエンジン発電機に木質バイオガスを供給して発電し、発電した電力を電力系統に供給し、
林地残材活用情報取得システムが、団体端末及び発電業者端末を備え、当該発電業者端末と団体の当該団体端末とを接続し、情報を授受する通信手段を備えた、木質材である林地残材を活用して電力を供給する電力供給システムと、当該電力供給システムに併設した林地残材活用情報取得システムとからなるシステムによる電力供給方法及びこれに併設した林地残材活用情報取得方法であって、
当該団体端末が、団体に所属され、データベースを備えて、当該データベースに、地域に所在し、管理する森林に関する森林管理情報、当該森林に関して林地残材処理目標量データが格納され、
当該発電業者端末が、電力を需要者に供給する発電業者に所属され、データベースを備えて、当該データベースに、当該発電業者が当該団体との間で締結した契約に関して、供給電力量データ－換算電力料金データ－対価データの換算式が格納され、
当該発電業者端末によって、前記亜臨界水反応処理装置に林地残材を投入のときに計測された、投入された林地残材量データを取得し、また前記電力系統に供給した供給電力量データを取得し、供給電力量データ－換算電力料金データ－対価データの換算式を用いて、供給電力量データに対する対価データが生成され、当該投入された林地残材量データ、当該供給電力量データ及び対価データが前記団体端末へ提供され、
当該団体端末によって、提供された、当該投入された林地残材量データ、当該供給電力量データ及び対価データが受けられ、前記林地残材処理目標量データと当該前記林地残材量データとから林地残材処理目標達成量情報が生成され、一方林地残材処理画像情報が取得されて、当該林地残材処理目標達成量情報及び林地残材処理画像情報になる森林環境情報が生成され、前記電力供給システムに連携した前記林地残材活用情報取得システムが確立されること
を特徴とする木質材である林地残材を活用して電力を供給する電力供給システムと、当該電力供給システムに併設した林地残材活用情報取得システムとからなるシステムによる電力供給方法及びこれに併設した林地残材活用情報取得方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、団体端末及び発電業者端末からなる林地残材活用情報取得システム、当該シ
ステムに用いられる団体端末、発電業者端末及びシステム協力管理者端末に係る。

【背景技術】

【0002】

木質材（木質チップともいう）を半炭化し、生成された半炭化物を木質ペレットとする方法が知られる。木質材、すなわち木質チップは、一定速度で定量フイダーにてロータリーキルンに投入される。半炭化処理時の炉内温度は２００から３００℃、滞在時間は約６０分とし、半炭化物は、ロータリーキルン出口のドラム缶に貯留される。

【0003】

「半炭化」とは、別名「トレファクション」とも呼ばれ、木質バイオマスを低酸素状態で２００～３００℃で加熱することで、有機物を分解して炭素成分が多い物質にする燃料化技術であることが知られる。半炭化処理することで、エネルギー密度が高くなり、粉砕性や耐水性が向上することが知られ、ある種の半炭化処理装置によれば、乾燥と半炭化を１台で行うことで原料に直接熱風を吹き付けることで半炭化速度を大きくとれることが知られる。

【0004】

「トレファクション」は、ＩＥＡ（国際エネルギー機関）では「減酸素雰囲気下２５０～３２０℃で行う熱処理」と定義される。

【0005】

ペレット化装置には、粉体状の半炭化物を直径６ｍｍ程度の円柱状に造立できる装置が用いられる。

【0006】

欧米向けでは主に数万ｔ（トン）規模の大規模生産設備建設がなされている。国内には、森林資源が多くあり、小規模分散利用がし易いうえ、燃料を化石資源から地域資源に代替でき、地域活性化へ寄与することができる。

【0007】

小規模分散利用が可能な地域資源として、間伐材及び風倒木などの林地残材あるいは建築廃材がある。

【0008】

木質材を構成している主成分は、セルロース、ヘミセルロース、リグニンなどの高分子であり、ヘミセルロースが約２０％、セルロース及びリグニンが８０％を占め、木質材を加熱すると、高分子成分が熱分解され、低分子化し、残りは炭化残渣となる。これらの構成成分は、分解する温度帯がそれぞれ異なり、ヘミセルロースは約４５０～５７０Ｋ（１７７～２９７℃）、セルロースは５１０～６７０Ｋ（２３７～３９７℃）、リグニンは５５０～８２０Ｋ（２７７～５４７℃）で分解する。

【0009】

木質バイオガス化発電システムが知られている。当該木質バイオガス化発電システムは、固定床ガス化炉、サイクロン、スクラバー、冷却塔、フイルター装置及びガスエンジン発電機を備える。ガスエンジン発電機は、例えば電力８０ｋＷを発電する。

【0010】

特許文献１には、ヘミセルロースの分解が緩慢に進行する２００～２４０℃の温度域で５～９０分間保持を行なうことにより、ヘミセルロース分解生成物が揮発し、チャー化する前に炭化物外部に拡散することが記載される。１段階目の温度は、２１０～２３５℃であることが好ましく、炭化時間は、１５～６０分間であることが好ましく、２段目の炭化温度は、２５０～２８０℃であることが好ましく、炭化時間は、１５～６０分間であることが記載される。

【0011】

特許文献２には、亜臨界水処理装置が記載され、当該亜臨界水処理装置に用いられる反応容器が外套容器と外套容器の内部に格納した内部容器からなる二重構造であることが記載される。

【0012】

特許部文献３には、ＥＦＢ（パームオイル残渣）を、温度１５０～２５０℃、圧力０．３～４．２ＭＰａ（Ｇ）で水熱炭化する工程を含む、バイオマス固体燃料の製造方法が記載される。

【0013】

非特許文献１には、表１バイオマスガス化炉の分類〔６〕には、固定床、流動床、噴流床、ロータリーキルン方式のガス化炉が記載され、木材チップをガス化することが記載される。また、非特許文献１には、ガス化温度が７００～１２００℃などの高温ガス化温度が用いられることが記載される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0014】

【文献】特開２０２０－４５３７３号公報

【文献】特許第４７８９５９５号公報

【文献】特許第７２５２３８９号公報

【非特許文献】

【0015】

【文献】日本燃焼学会誌 第４９巻１５０号（２００７）２２８－２３５

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0016】

林地残材は各地に散在しているため、資源の収集面から大規模発電設備は不向きであり、小型分散型発電が求められる。

【0017】

林地残材を用いた小規模バイオマス発電装置を広く普及させるためには、
・シンプルでコンパクトな構成であること
・小型でも高効率であること（ガス化効率、発電効率）
・発電側及び地方に散在する公共団体にもメリットがあることが
が求められる。地方に散在する公共団体にとって地域に所在する森林の森林環境保全は大切なことである。

【0018】

本発明は、係る点に鑑み、亜臨界水反応処理装置の新規活用法を採用することで、ＩＥＡ
で定義される従来の「半炭化方法」とは異なった形態で定義される「半炭化方法」を用い
ることを可能にして、当該半炭化方法によって処理原料の木質材から高ネエルギー化され
た半炭化炭化物を生成し、当該半炭化炭化物から高ネエルギー化された木質バイオガスを
生成できるようにすることを前提にして、団体端末及び発電業者端末の結合によって、発
電に依存して取得された対価が団体に提供されることで、森林環境を改善した情報が取得
される林地残材活用情報取得システム、当該システムに用いられる団体端末及び発電業者
端末を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0019】

本発明は、
団体の団体端末が、地域に所在し、データベースに、地域に所在し、管理する森林に関する森林管理情報、当該森林に関して当該林地残材処理目標量を格納し、及び発電業者との間で締結した契約に関して、供給電力量データ－換算電力料金データ－対価データの換算式を格納し、
電力を需要者に供給する発電業者の発電業者端末が、当該発電業者が当該団体との間で締結した契約に関して、供給電力量データ－換算電力料金データ－対価データの換算式を格納し、
当該発電業者端末と当該団体の団体端末とを接続し、情報を授受する通信手段を備え、
電力供給業者が、亜臨界水反応処理装置、木質バイオペレット生成装置、及び木質バイオガス化炉を含む設備を備えた木質バイオガス生成システムを備えて、当該亜臨界水反応処理で、投入された木質材を低分子化したセルロース成分及びリグニン成分、及び凝固してセルロース成分及びリグニン成分に固着した、ヘミセルロース系の複数の単糖類（例えば、キシロース、マンノース、アラビノース、ガラクトース、グルコース）を主成分とした木質バイオ材を半炭化処理して半炭化処理木質バイオ材を形成し、木質バイオペレット生成装置で、当該半炭化処理木質バイオ材から木質バイオペレットを生成し、当該木質バイオペレットをガス化炉に投入して、木質バイオガスを生成し、さらに電力発電・送電装置を備えて、当該木質バイオガス化炉からガスエンジン発電機に木質バイオガスを供給して発電し、発電した電力を電力系統に供給する電力供給システムを有して、
当該発電業者端末が、当該団体から提供された林地残材に基づいて林地残材量データを取得し、当該電力供給システムが生成した供給電力量データを取得し、供給電力量データ－換算電力料金データ－対価データの換算式を用いて、供給電力量データに対する対価データを生成し、当該対価データと共に供給電力量データ及び換算電力料金データを当該団体端末に送信し、
当該団体端末が、当該団体から提供された林地残材に基づいて当該林地残材量データを取得し、当該対価データと共に供給電力量データ及び換算電力料金データを受信し、供給電力量データ－換算電力料金データ－対価データの換算式から当該林地残材量データに対する対価データを取得して、前記林地残材処理目標量データと当該林地残材量データとから林地残材処理目標達成量データを生成し、林地残材処理画像情報を取得して、当該林地残材処理目標達成量情報に林地残材処理画像情報を付加した森林環境情報を取得すること
を特徴とする団体端末及び発電業者端末からなる林地残材活用情報取得システムを提案する。

【発明の効果】

【0020】

本発明によれば、亜臨界水反応処理装置の上述した新規活用法を採用することで、ＩＥＡで定義される従来の「半炭化方法」とは異なった形態で定義される「半炭化方法」を用いることが可能とされ、低分子化したセルロース成分及び低分子化したリグニン成分へ前記ヘミセルロース系の複数の単糖類を固着した半炭化炭化物を生成し、処理原料の木質材から高ネエルギー化された半炭化炭化物を生成することができる。

【0021】

もって、本発明によれば、発電業者に地域分散型ガス化炉発電を可能とし、地方供給団
体にガス化炉発電によって得られた発電から対価収入を得て、森林環境保全に有効な団体
端末及び発電業者端末からなる林地残材活用情報取得システムを提案することができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明の実施例である木質バイオガス生成システムの概要を示す図

【図2】本発明の実施例である亜臨界水反応処理装置の構成を示す図

【図3】本発明の実施例である他の亜臨界水反応処理装置の構成を示す図

【図4】処理温度Ｘと木質材の重量変化ＹがＸＹ軸座標とされ、処理温度と木質材の重量変化状況を示す図

【図5】ＸＹ軸座標上で、木質バイオ材を形成する低分子化したセルロース成分及びリグニン成分へのヘミセルロース成分の固着化、半炭化処理を説明する図

【図6】図５に沿って処理された木質材の生成物についての顕微鏡写真（１）

【図7】図５に沿って処理された木質材の生成物についての顕微鏡写真（２）

【図8】図５に沿って処理された木質材の生成物についての顕微鏡写真（３）（４）

【図9】最適な半炭化処理を説明する図である。

【図10】製造された木質バイオペレットを示す図

【図11】木質バイオ燃料体を生成する工程を示す図

【図12】木質バイオペレットのガス化処理についての説明図

【図13】ＸＹ軸座標図で、本発明で採用する領域を説明する図

【図14】本発明の実施例である木質バイオガス生成方法のステップを示す図

【図15】本発明の実施例である団体端末及び発電業者端末からなる林地残材活用情報取得システムを示す図

【図16】団体及び発電業者が備える機能について説明する図

【図17】団体端末及び発電業者端末が持つ構成を示す図

【図18】換算式を示す図

【図19】森林環境情報の生成について説明する図

【図20】広域化した図を示す図

【図21】本発明の実施例であるシステム構成のステップを示す図

【発明を実施するための形態】

【0023】

本発明の実施例を説明する前に、本発明に採用されるシステムについて説明する。当該システムについては、本件特許出願人によって別途特許出願された。

【0024】

図１は、本発明の実施例である木質バイオガス生成システムの概要を示す図である。

【0025】

図１において、木質バイオガス生成システム１００は、バイオペレット製造装置２及びバイオペレット製造装置２に運搬車両などの搬送手段８で連係されたバイオガス製造装置３を主たる構成物として構成される。

【0026】

バイオペレット製造装置２は、亜臨界水反応装置５及び木質バイオペレット製造装置６から構成され、過熱水蒸気発生装置４がバイオペレット製造装置２に付随される。過熱水蒸気が亜臨界水反応装置５に導出される。

【0027】

各地の森林に林地残材有機物質（以下、林地残材という）、すなわち処理原料の木質材（いわゆる木質チップ）が任意の手段が用いられて収集され、破砕されて破砕木質材の形態（以下、木質材１という）で亜臨界水反応装置５に投入８される。木質材の典型は、杉材である。木質材は、木質チップと言い換えることができる。

【0028】

木質材１は、過熱水蒸気で亜臨界水反応処理がなされて後述するようにして半炭化され、半炭化物、すなわち木質バイオ材が形成される。亜臨界水反応装置５は、投入された木質材１を亜臨界水反応処理することで、木質バイオ材を形成する。

【0029】

なお、亜臨界水反応とは、圧力容器の中に高温高圧状態の水を封じ込めることで、投入した有機物を高速加水分解し、低分子化することをいう。亜臨界水反応装置（亜臨界処理装置あるいは亜臨界装置とも呼ばれる）が用いられる。

【0030】

木質バイオ材は、木質バイオペレット製造装置６に送られ、木質バイオペレット製造装置６によって木質バイオペレット７に生成される。木質バイオペレット製造装置６は、木質バイオ材を用いて既に知られた手法に従って木質バイオペレット７を生成する。

【0031】

生成された木質バイオペレットは、別名でトレファクションペレットと呼ばれる場合がある。

【0032】

木質バイオペレット７は、搬送手段８、例えば運搬車両でバイオガス製造装置３のサイロ１１に搬送され、貯留される。

【0033】

バイオガス製造装置３は、流れに沿ってサイロ１１，過熱水蒸気ガス化炉１２（以下、ガス化炉１２という）、バグフイルター１３、バファタンク１４、ガスエンジン１５を備える。図に記載されないが、コンデンサー及びサイクロンが設けられる場合がある。

【0034】

ガス化炉１２には過熱水蒸気発生装置１６が付随され、ガスエンジン１５には発電機が１７連結される。サイロ１１とガス化炉１２との間にはベルトコンベア１８が配設され、ガス化炉１２の下部に炭化物排出装置１９が配設され、炭化物２０がガス化炉１２から排出され、炭化物２０は、過熱水蒸気発生装置１６の燃料２１とされる。

【0035】

ガス化炉１２の内部に水素濃度検知器を配設して、常時ガス化炉１２の内部の水素濃度を検知、監視することができる。水素濃度検知器は、市販のものが使用できる。

【0036】

サイロ１１に貯留された木質バイオペレット７は、ガス炉１２に搬送され、過熱水蒸気発生装置１６からの過熱水蒸気によってガス化され、木質バイオガスとなる。このときに生成される木質バイオガスは、亜臨界水反応処理することで、形成された木質バイオペレットの特質から後述するように炭素Ｃ量の多い高エネルギー化された木質バイオガスとなる。ガス化炉１２は、さらに高エネルギー化された木質バイオガスを生成２２する。

【0037】

後述するように、形成された木質バイオペレットを改良された木質ガス生成方法を採用することで、先の高エネルギー化に加えて、さらに高エネルギー化された木質バイオガスとなる。ガス炉１２は、さらに高エネルギー化された木質バイオガスを生成２２することができる。

【0038】

発電機１７で発電された電気は、通常よく知られた送電装置が用いられて電圧、電流、周波数の調整がなされ送電系統に送電される。

【0039】

このように、図１に記載された木質バイオガス生成システム１００は、バイオペレット製造装置２による亜臨界水反応処理による木質バイオペレットを生成する第一段階の構成体、及びバイオガス製造装置３による高エネルギー化された木質バイオペレットから木質バイオガスを生成する第二段階の構成体を有して構成される。

【0040】

図２は、本発明の実施例である木質バイオペレット製造装置の構成を示す図である。

【0041】

図２において、水熱反応処理システムは、亜臨界水反応処理装置を含み、水熱反応処理システムは、処理原料投入系統、熱量を供給する熱源を含む亜臨界水反応装置、水熱反応反応残渣処理系統及び制御装置から構成される。一般的な水熱反応処理システム自体は、従来よく知られた構成である。

【0042】

本発明の実施例において、亜臨界水反応装置５は圧力容器（リアクターとも呼ばれる）１０１を備える。圧力容器１０１は、水媒体を用いて蒸気を供給する熱源として用いられるボイラー１０２に接続され、処理原料投入系統、メタン回収系統、水熱反応処理及び半炭化処理系統に接続される。圧力容器内の温度、圧力及び処理時間をコントロールする制御装置１０５が設けられる。

【0043】

圧力容器１０１は、外側円筒容器（外側ジャケットともいう）１１１及び外側円筒容器１１１の内壁に空間をおいて配設される内側円筒容器（内側ジャケットともいう）１１２から構成され、内側円筒容器内の空間（内側空間）１０６に撹拌機１１３が設けられる。

【0044】

圧力容器１０１は、両端側に閉止のための蓋１１４、１１５が設けられ、一方の蓋１１５には、その側方に駆動機１１６が設けられる。駆動モーター１１６は、回転羽根を持った撹拌機１１３に接続される。

【0045】

外側円筒容器１１１と内側円筒容器１１２との間の空間（外側空間）１０７内の温度、圧力を計測する外側温度センサー及び外側圧力センサー１２１、内側円筒容器１１２の空間（内側空間）１０６内の温度、圧力を計測する内側温度センサー及び内側圧力センサー１２２及び内側円筒容器１１２の空間内の水分を計測する水分センサー１２３が設けられ、内側空間１０６内の温度、圧力が計測され、内側円筒容器１１２の内側空間１０６内の水分が計測され、それぞれの計測値はデータ信号として電子回路を経由して制御装置１０５に伝達される。これらの信号データは、制御装置１０５の記録手段に記録される。計測された水分量は、半炭化処理時間の制御データ設定に用いられる。

【0046】

圧力容器１０１は、内側円筒容器１１２に接続された蒸気排出管１１８を備え、蒸気排出管１１８に排出制御弁１１９が設けられる。この構成によって、内側空間内の水蒸気を外部に排出することができる。
圧力容器１０１は、内側円筒容器１１２に接続された投入ホッパー１２５を備え、内側円筒容器１１２に接続された取出し管１２６を持つ取出し口を備える。取出し管１２６に取出排出制御弁１２０が設けられる。この構成によって、水熱反応処理を利用して生成された半炭化物を外部に、すなわち半炭化物回収装置に回収することができる。

【0047】

粉砕機１０３は、収集された処理原料１３１を受け入れて、処理原料１３１を粉砕して、投入ホッパー１２５に粉体化された処理原料を投入する。投入ホッパー１２５に制御弁が設けられ、処理原料１３１の投入、その後の処理が、及び採用される温度調整が制御装置１０５によってなされる。

【0048】

粉砕機１０３は、電子回路で接続された制御装置１０５によって粉砕操作が制御される。

【0049】

処理原料１３１（図１では、木質材１のこと）は、収集された段階で、処理原料の種類が判別される。多くの場合、処理原料の種類の判別は、処理原料処理者によってなされる。投入ホッパー１２５の近辺に撮影手段（図示せず）を取り付け、映像写真を基準映像写真と比較し、処理原料の種類の判別手段（図示せず）を設けることによって、自動的に処理原料の種類の判別を行うようにすることができる。判別データは、制御装置１０５に入力される。

【0050】

ボイラー１０２は、発生した蒸気を圧力容器１０１に供給する蒸気供給路１３３を備える。蒸気供給路１３３に過熱蒸気発生装置１４０が設けられて、発生した蒸気を過熱して圧力容器１０１に供給する。

【0051】

蒸気供給路１３３は、外側円筒容器１１１と内側円筒容器１１２との間の空間内に過熱蒸気を供給する分岐路１３４と内側円筒容器１１２の空間内に過熱蒸気を供給する分岐路１３５に分岐され、各分岐路には、制御弁１３６、１３７が設置される。制御弁１３６、１３７は、制御装置１０５に接続されて、制御装置１０５によって開放、閉止が制御、調整される。過熱蒸気は、外側円筒容器１１１と内側円筒容器１１２との間の空間、又は／及び内側円筒容器１１２の空間に供給される。過熱蒸気発生装置１４０を設けることで、内側円筒容器内の圧力に比例することなく内部温度、すなわち水熱反応処理温度を高めることができる。

【0052】

亜臨界水反応装置５は、処理原料の投入口、水熱反応を均一化するための機構及び生成された水熱反応処理後の半炭化粉体物を取り出す取出口を備え圧力容器、水熱反応処理及び熱処理のための熱源及び水熱反応処理及び熱処理を制御するための制御装置から構成され、木質材の水熱反応処理及び熱処理によって、半炭化物を生成する。

【0053】

圧力容器が、外側円筒容器及び内側円筒容器から構成して、内側円筒容器内の内側空間
及び内側円筒容器と外側円筒容器間の外側空間を当該内側円筒容器によって区画する。

【0054】

制御手段によって、当該加水分解処理領域に、所定の圧力の下、水の亜臨界反応域の水熱反応温度を設定して、当該加水分解処理領域で、木質材を加水分解処理して加水分解処理物質、すなわち木質材の処理結果物としての半炭化物を生成する。

【0055】

例えば、内側空間内に、水蒸気を導入し、水の亜臨界反応域の水熱反応温度を採用し、熱反応圧力２．５ＭＰａ以内、典型的には、水熱反応圧力０．３～３．５ＭＰａ以内の水熱反応領域にあって、及び適宜設定された水熱反応処理時間に制御した加水分解処理領域を形成して、木質材を加水分解処理して粉末状の加水分解処理物質である半炭化粉体物を生成する。

【0056】

内側空間内への水蒸気の導入を停止して、内側空間内の水蒸気を外部に排出する。

【0057】

乾燥・半炭化処理領域に、所定の圧力の下、処理原料の種類及び発熱量倍数から取得された半炭化粉体化処理温度を設定して、前記加水分解処理物質から、所定の発熱量を持ち、木質チップの有する発熱量に対する所定の発熱量を持ち、半炭化された水熱反応処理を利用した半炭化粉体物を生成する。

【0058】

外側空間内に、炭化温度が１５０～２２０℃内の温度で、処理時間を制御した半炭化処理領域を形成して、加水分解処理物質から水熱反応処理に基づく半炭化ペレット、典型的に、高発熱量の水熱反応処理を利用した半炭化ペレットを形成する。乾燥・半炭化され、粉体化された水熱反応固形物である半炭化物を生成する。半炭化物の一部は、他の用途に使用されてもよい。

【0059】

木質チップについて、含水率が３５～５０％で、発熱量３３００ｋｃａｌ／ｋｇのものが広く知られている。低位発熱量の場合、３０４０ｋｃａｌ／ｋｇであることが報告されている。本発明では、発熱量倍数を算出するときに、発熱量３３００ｋｃａｌ／ｋｇの木質チップを基準木質チップとする。発明者等の分析によっても、半炭化物の発熱量３３００ｋｃａｌ／ｋｇのものが確認された。

【0060】

発明者等の実験によれば、半炭化ペレット形成系統を設けることで、半炭化され、木質チップの持つ発熱量３３００ｋｃａｌ／ｋｇに比べて１．２５倍以上の発熱量を持つ水熱反応処理された半炭化物を製造できることが確認された。木質チップの元素組成を構成する炭素Ｃ量が５０％程度であったものが水熱反応処理された半炭化物にあっては、６０％以上になり、高エネルギー化される。

【0061】

半炭化温度が１５０～２２０℃内で、処理時間を制御した半炭化粉体化処理領域を形成することができる。

【0062】

粉末粒子状の半炭化物が取得されたとき、上述した半炭化物を主体として、粉末粒子状の水熱反応半炭化後の半炭化物が集合された形態の、水熱反応に基づいた半炭化ペレットを形成することができる。

【0063】

水熱反応半炭化粉体後の半炭化粉体物の半炭化粉体物回収装置への回収１４１に伴って、有害物の無害化、減容化１４２がなされる。

【0064】

もって、
・高発熱量資源化：木質チップの有する発熱量１に対する１．２５、望ましくは１．５以上の発熱量倍数を持つ半炭化粉体物の製造
・二酸化炭素、ダイオキシン、臭気の抑制
が達成される。

【0065】

本実施例では、亜臨界水反応装置５が用いられる。

【0066】

圧力容器を、外側円筒容器及び内側円筒容器から構成して、内側円筒容器
内の内側空間及び内側円筒容器と外側円筒容器との間に形成された外側空間を当該内側円
筒容器によって区画し、
内側空間内に、蒸気を導入し、当該内側空間内を直接加熱する第一の加熱手段を設け、及び外部空間内を直接加熱し、当該内側空間内を間接加熱する第二の加熱手段を設け、
内部空間内に、第一の加熱手段によって、水熱反応圧力で加水分解による水熱反応を行う加水分解処理領域を形成可能とし、
内部空間内に、第二の加熱手段によって、所定の圧力の下、加水分解処理領域に代えた
乾燥・半炭化処理領域を形成可能とする。

【0067】

さらに、二重管構成の圧力容器を利用した、亜臨界水反応装置５を含み、水熱反応処理及び半炭化粉体化処理系統６及び亜臨界水反応装置５を含み、亜臨界水反応装置５を加熱手段、すなわちボイラーなどの熱源を使用する系統からなる系統が構成される。

【0068】

図３ 本発明の実施例である他の亜臨界水反応装置の構成を示す図である。

【0069】

亜臨界水反応装置５の構成は、図２に示される亜臨界水反応装置の構成に実質的に同一である。

【0070】

図３に示される亜臨界水反応装置５は、外部空間１０７内に、加熱ヒーター１１７が設けられ、ボイラー１０２に加えて並行して加熱電源１０２Ａが設けられる。加熱電源１０２Ａは、電気回路で制御装置１０５に接続され、ＯＮ、ＯＦＦ制御される。

【0071】

加熱ヒーター１１７が加熱電源１０２Ａからの電気供給によって、電気的に加熱される。

【0072】

外側空間１０７が、蒸気熱に代えて加熱ヒーター１１７による熱媒体によって加熱されることが、図２に示される亜臨界水反応装置５の構成と異なる。加水分解処理物質から水熱反応による半炭化ペレット、典型的に、高発熱量の半炭化ペレットを製造することのできる乾燥・半炭化された水熱反応による半炭化物を生成することは同じである。

【0073】

内側空間内に、水蒸気を導入し、水の亜臨界反応域の温度、及び水熱反応圧力３．５ＭＰａ以内、典型的には、水熱反応圧力２．５ＭＰａ以内の水熱反応領域にあって、及び適宜設定された水熱反応処理時間に制御した低温加水分解処理領域を形成して、木質材を加水分解処理して粉末状の加水分解処理物質である半炭化物を形成することは、先例に異ならないが、外側空間内に、半炭化化温度が水熱反応温度以上２２０℃以内で、処理時間を制御した低温乾燥・半炭化処理領域が、加熱電源１０２Ａからの通電による加熱ヒーター１１７によって電気的に加熱形成されることが異なる。

【0074】

図４は当該木質材を炭化処理したときに、温度Ｘと重量減少割合Ｙとの関係をＸＹ軸座標上で示す図である。

【0075】

処理温度Ｘと木質材の重量変化ＹがＸＹ軸座標とされ、処理温度と木質材の重量変化状況を示す図である。当該木質材を炭化処理したときに、温度Ｘと重量減少割合Ｙとの関係がＸＹ軸座標上で、緩やかな重量減少直線の肩の部分で重量急減少する部分に継続する部分、Ｓ字曲線の重量急減少する部分及び重量急減少が終わり、緩やかな減少線のＳ字曲線の出口の部分の３区分で仕訳けられるＳ字曲線で表されることが知られる。

【0076】

木質、すなわち木質材の空気を絶った加熱処理（乾溜）では、その重量変化は、図４に示される処理温度と木質材の重量変化状況曲線、いわゆる熱分解曲線（乾溜曲線）のような経過をたどることが知られる。ここで横軸は、加熱温度、すなわち処理温度、縦軸は残存した固体（残留炭素分）の元の木質材に対する重量％を採る。残炭分の低下は２５０℃付近で最も急激に起こり、さらに４００℃以上でもゆっくり低下が続き、最終的には１／３～１／４くらいの重量の炭化物が得られる
ここでは、緩やかな重量減少直線の肩の部分で、重量急減少する部分に継続する部分を（１）領域、Ｓ字曲線の重量急減少する部分を（２）領域、緩やかな減少直線にＳ字曲線の出口の部分を（３）領域と称する。

【0077】

「トレファクション」は、ＩＥＡ（国際エネルギー機関）では「減酸素雰囲気下２５０～３２０℃で行う熱処理」と定義されるように、従来、半炭化物生成は、（２）領域の温度で行われた。

【0078】

図５は、ＸＹ軸座標上で、木質バイオ材を形成する低分子化したセルロース成分及びリグニン成分へのヘミセルロース系の複数の単糖類の凝固、固着化、半炭化処理を説明する図である。

【0079】

亜臨界水反応処理に伴う低温度による半炭化処理を説明する。

【0080】

低温度による半炭化処理とは、（１）領域で半炭化処理を行なうことである。（１）領域で半炭化処理は、亜臨界水反応処理を行なうことで可能となる。

【0081】

図５において、処理（１）で、過熱水蒸気による加水分解処理（亜臨界水反応処理）がなされて、木質材の低分子化がなされる。

【0082】

温度は、亜臨界水反応温度が採用される。望ましくは２３０～２４０℃が選択される。この温度に限定されない。

【0083】

処理（２）で、低温度による半炭化処理がなされる。

【0084】

処理（１）→処理（２）とすることで、低温度による半炭化処理がなされる。

【0085】

１段目：１５０～２２０℃による温度処理
ヘミセルロース成分を液化するために、この温度にまで加温し、保持して、木質材中のヘミセルロース成分の液化を行う。液化したヘミセルロース系の複数の単糖類が生成され、低分子化したセルロース成分及び低分子化したリグニン成分間に存在する。

【0086】

２段目：１１０～１３０℃による温度処理
この温度に減温することで、液化したヘミセルロース系の複数の単糖類の凝固がなされ、低分子化されたセルロース成分及びリグニン成分に固着する。

【0087】

これら２つの処理で、半炭化物の木質バイオ材が得られる。

【0088】

半炭化物の木質バイオ材：低分子化したセルロース成分と、低分子化したリグニン成分と、これらのセルロース成分及びリグニン成分に凝固、固着した、ヘミセルロース系の複数の単糖類と、を主成分とする。

【0089】

処理（３）で、木質ペレットの生成がなされる。

【0090】

得られた半炭化物の木質バイオ材から木質ペレットの生成がなされる。

【0091】

当該半炭化処理は、従来の半炭化処理に採用される温度領域に比べて低温の１５０～２２０℃の温度でなされ、もって木質材が持つ処理前の発熱量を９０～９５％に保持した半炭化物が極めて短時間で得られる。

【0092】

図６は、図５に沿って処理された木質材の生成物についての顕微鏡写真（１）
図７は、図５に沿って処理された木質材の生成物についての顕微鏡写真（２）
図８は、図５に沿って処理された木質材の生成物についての顕微鏡写真（３）（４）
顕微鏡写真（１）は、倍率が３５倍の時に取得された写真で、顕微鏡写真（１）の上写真は、処理材である木質材（木質チップ）についての写真で、下写真は、本実施例で取得された木質バイオペレットについての写真である。

【0093】

顕微鏡写真（２）は、倍率が１４０倍の時に取得された写真で、顕微鏡写真（２）の上写真は、木質材（木質チップ）についての写真で、下写真は、本実施例で取得された木質バイオペレットについての写真である。木質バイオ材の生成は、木質バイオ材を半炭化する処理する温度が典型的に１９０℃内の温度に設定されてなされた。（以下、同じ）
顕微鏡写真（３）は、倍率が５００倍の時に取得された本実施例で取得された木質バイオペレットについての写真である。

【0094】

顕微鏡写真（４）は、倍率が１０００倍の時に取得された本実施例で取得された木質バイオペレットについての写真である。

【0095】

木質材（木質チップ）の写真に示されるように、木質材（木質チップ）は、セルロース成分、ヘミセルロース成分及びリグニン成分を主体として高分子状態で一体的に繋がり、空隙がなく整頓して形成されていることが分かる。

【0096】

写真（２）～（４）において、木質バイオペレットは、低分子化セルロース成分、低分子化リグニン成分が断続した状態を呈し、低分子化セルロース成分及び低分子化リグニン成分間に、凝固、固着したヘミセルロース系複数の単糖類が存在する。この状態が、倍率が３５倍（図６）である場合に比べて、倍率１４０倍（図７）、５００倍（図８の上の写真）、１０００倍（図８の下の写真）の場合で、より明瞭に読み取れる。

【0097】

木質バイオペレットの場合、全体的に黒色を呈して、半炭化されていることが読み取れる。

【0098】

このように、顕微鏡写真は、セルロース成分、ヘミセルロース成分及びリグニン成分を主体とし、 低分子化セルロース成分、低分子化リグニン成分が断続した状態を呈し、低分子化セルロース成分及び低分子化リグニン成分間に、凝固、固着したヘミセルロース系複数の単糖類が存在することを特徴とする木質バイオ材を提示する。

【0099】

このことから、本発明によれば、低分子化したセルロース成分と、低分子化したリグニン成分と、これらのセルロース成分及びリグニン成分に凝固、固着したヘミセルロース系複数の単糖類を主成分とし、半炭化された半炭化物の木質バイオ材が提供される。

【0100】

図９は、最適な半炭化処理を説明する図である。

【0101】

亜臨界水反応処理した木質バイオ材を半炭化処理した場合に生成される炭素Ｃ量に温度によって差異が生じる。

【0102】

図９は、１８０～２００℃の温度領域で大きな炭素Ｃ量が得られる最適的範囲、１５０～１８０℃温度領域で増加した炭素Ｃ量が得られて実用的であるが、炭素Ｃ量が少なめとなる低温範囲、及び１８０～２２０℃温度領域で増加した炭素Ｃ量が得られて実用的であるが、炭素Ｃ量が少なめとなる高温範囲を示す。

【0103】

１５０～２２０℃の温度領域で、適宜温度を選択して半炭化処理を行なう。

【0104】

例えば１９０℃が選択されて、熱量５３３０ｋｃａｌ／ｋｇを持つ木質バイオ材の生成がなされる。

【0105】

１５０～１８０℃温度領域又は１８０～２２０℃温度領域では、熱エネルギーが最高の熱量５３３０ｋｃａｌ／ｋｇよりも少ないが、木材チップが持つ３３００ｋｃａｌ／ｋｇに対して大きい熱量、例えば熱量４０００ｋｃａｌ／ｋｇを持つ木質バイオ材の生成が可能である。

【0106】

図１０は、製造された木質バイオペレットを示す図である。

【0107】

図１０（１）は、単独の木質バイオペレットを示し、図１０（２）は、集合した木質バイオペレットを示す。

【0108】

木質バイオ材から木質バイオペレットが製造される。

【0109】

図１０（１）において、製造された木質バイオペレットは、粉体状の半炭化物で形成された直径６ｍｍの円柱状をなす。

【0110】

有する特徴としては、図６から図８に示され、典型的な木質チップの熱量３３００ｋｃａｌ／ｋｇに対して、当該半炭化した木質バイオ材は、例えば、高熱量５３３０ｋｃａｌ／ｋｇを有する。

【0111】

図１１は、木質バイオ燃料体を生成する工程を示す図である。

【0112】

図１１（１）は、木質バイオ燃料体を生成する工程を示す図で、図１１（２）は、固形状体の一部拡大図である。

【0113】

亜臨界水反応処理装置を備えて、当該亜臨界水反応処理装置で、木質材から低分子化したセルロース成分と、低分子化したリグニン成分と、これらのセルロース成分及びリグニン成分に凝固、固着した、ヘミセルロース系の複数の単糖類を主成分とし、半炭化炭化物の木質バイオ材を形成することを特徴とする半炭化炭化物製造装置が用いられる。

【0114】

図１に示す亜臨界水反応処理装置５による木質材１の亜臨界水反応処理で木質材１の木質チップ形状を維持し、外形が縮小され、破砕され易い固形状体５１と粉体５２が形成される。

【0115】

図１１（２）に示されるように、固形状体５１は、硬い層６１と柔らかい層６２からなり、これら層に、ヘミセルロ－ス糖化６３によるヘミセルロース系の複数の単糖類が含まれ、亜臨界水の熱水処理による空隙６４がみられた。

【0116】

粉体５２は、集合５３されて、木質バイオペレット製造装置６によって、上述したように木質バイオペレット７が製造される。

【0117】

木質バイオペレット７の製造に、固形状体５１の一部が粉砕によって形成された粉体が粉体５２に混合されて用いられるようにしてもよい。

【0118】

固形状体５１は、集合５４されて、固形状燃料体５５になる。

【0119】

木質バイオペレット７及び固形状燃料体５５は混合されて、木質バイオ燃料体５６となり、 ガス化炉１２のサイロ１１に貯留され、ガス化炉１２に投入される。

【0120】

当該亜臨界水反応処理装置で、当該木質材から固形状体の半炭化炭化物及び粉体の半炭化炭化物を生成し、混合して木質バイオ燃料を製造することを特徴とする半炭化炭化物製造装置用いた木質バイオ燃料製造装置が構成される。

【0121】

図１２は、木質バイオペレットのガス化処理についての説明図である。

【0122】

図４において、木質材が、通常、温度Ｘと重量減少割合ＹがＸＹ軸座標上で、緩やかな重量減少直線の肩の部分で重量急減少する部分に継続する部分、Ｓ字曲線の重量急減少する部分及び重量急減少が終わり、緩やかな減少線のＳ字曲線の出口の部分の３区分で仕訳けられるＳ字曲線で表されることを示した。

【0123】

上述したように、木質チップの元素組成を構成する炭素Ｃ量が５０％程度であったものが水熱反応処理された半炭化物にあっては、６０％以上になり、高エネルギー化される。

【0124】

図５に示す処理（１）～（３）後に継続して木質バイオペレットのガス化処理（処理（４））及び発電に係る処理（５）がなされる。処理（１）～（５）により木質バイオペレットのガス化処理が完成する。

【0125】

肩の部分で、低分子化したセルロース成分と、低分子化したリグニン成分と、これらのセルロース成分及びリグニン成分に凝固、固着した、ヘミセルロース系の複数の単糖類を主成分とし、半炭化炭化物の木質バイオ材を形成することで、処理前の発熱量の９０～９５％の発熱量を保持した半炭化炭化物の木質バイオ材を取得することができる。

【0126】

Ｓ字曲線の肩の部分に設定された温度に調整し、所定の時間、所定の圧力下で、木質バイオ材を形成するヘミセルロース成分を液化、凝固して、当該木質バイオ材を形成する他の成分である低分子化したセルロース成分及びリグニン成分に固着し、固着ヘミセルロース系の複数の単糖類、低分子化したセルロース成分及びリグニン成分を主成分とした木質バイオ材を形成し、かつ木質バイオ材を半炭化する処理から形成し、
木質バイオペレット製造装置によって、前記前処理した木質バイオ材から木質バイオペレットを生成し、
前記バイオガス化炉に、当該木質バイオペレットを投入して木質バイオガス化を、所定の時間、所定の圧力下、Ｓ字曲線の重量急減少する部分に設定された温度２３０～６００℃内の温度領域に設定された温度で実施する。

【0127】

図１３は、ＸＹ軸座標図で、本実施例で採用する温度領域を説明する図である。

【0128】

図１３において、第一段階処理及び第二段階処理が示される。

【0129】

第一段階処理は、本発明の半炭化がなされる処理領域を示す。

【0130】

第二段階処理は、ガス化処理、すなわち過熱水蒸気反応によるガス化処理領域を示す
ＸＹ軸座標上で、（１）領域が第一段階処理で、（２）領域及び（３）領域が第二段階処理で示される。

【0131】

第一段階処理は、１５０～２２０℃の温度領域と１１０～１３０℃の温度領域からなり、第１段階処理で、本発明半炭化がなされる。

【0132】

１５０～２２０℃の温度領域は、ヘミセルロース成分が糖化して、ヘミセルロース系の複数の単糖類を生成する。

【0133】

また、この温度帯は、ヘミセルロース成分が液化及び揮発する温度帯であり、大部分が液化する。

【0134】

１１０～１３０℃の温度領域が、ヘミセルロース系の複数の単糖類が凝固・固着する温度領域である。

【0135】

図５における処理（２）が、第一段階処理における１５０～２２０℃の温度領域と１１０～１３０℃の温度領域でなされる。

【0136】

図１２における処理（４）が、第二段階処理における２３０～６００℃の温度領域でなされる。

【0137】

従来の半炭化を行う例として、２００～３２０℃内の温度で行うことを提示された例がある。

【0138】

本発明半炭化で示される温度領域の一部２００～２２０℃でラップするが、本発明では、図５の処理（１）を実施した後に本発明半炭化のための温度領域が設定されることで違いがある。すなわち、本発明においては、本発明半炭化のための温度領域の設定のために亜臨界水反応処理をする工程を持つという特徴がある。

【0139】

（２）領域の選択について：
２３０～４５０℃内の温度が選択される。

【0140】

（３）領域の選択について：
４５０～６００℃内の温度が選択される。

【0141】

図１４は、本発明の実施例である木質バイオガス生成方法のステップを示す図である。

【0142】

第１段処理
亜臨界水処理反応による前処理：
処理原料の木質材を亜臨界水反応処理装置に投入
木質原料を亜臨界水反応処理して、低分子化
このよう亜臨界水反応処理後の木質バイオ材について前処理を実施する。

【0143】

半炭化処理：
へミセルロース成分を液化してへミセルロース系の複数の単糖類を生成し、温度を１１０～１３０℃に調整して、凝固し、低分子化されたセルロース成分及びリグニン成分に当該へミセルロース系の複数の単糖類を固着する。

【0144】

当該固着することで、へミセルロース系の複数の単糖類を熱源として木質材に保持する。
これらの処理を通して、木質材を半炭化処理して、半炭化処理された木質バイオ材を
生成する。

【0145】

次いで、木質バイオペレットを生成する。

【0146】

第２段処理
木質バイオガスの生成
第１段階で生成した木質バイオペレットを木質バイオガス化炉に投入
水素濃度を抑制した状態で、改良ガス化方法により木質バイオペレットをガス化処理
第１段階で生成した木質バイオペレットを木質バイオガス化炉に投入
水素濃度を抑制した状態で、木質バイオペレットをガス化処理する。

【0147】

ガス温度： ２３０～６００℃
処理時間： 所定の時間：１５～６０分間

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１５は、本発明の実施例である団体端末及び発電業者端末からなる林地残材活用情報
取得システムを示す図である。

【0148】

図１５の上部に記載された電力供給システムについては、先に説明した。

【0149】

電力供給システムに用いられる亜臨界水反応処理装置は、上述した例に限られず、投入された木質材を低分子化したセルロース成分及びリグニン成分、及び凝固してセルロース成分及びリグニン成分に固着したヘミセルロース系の複数の単糖類を主成分とした半炭化処理木質バイオ材を形成できる亜臨界水反応処理装置が採用される。
林地残材活用情報取得システム２００は、団体端末２０１及び発電業者端末２０２を備
えて構成される。団体端末２０１は、団体２０３に所属し、発電業者端末２０２は、発電業者２０４に所属する。団体としては、典型的に地方公共団体が該当し、組合、例えば森林組合が該当する。発電業者としては、典型的には発電を業とする電力会社が該当する。

【0150】

団体端末２０１と発電業者端末２０２とは、通信手段２０５で接続されて、情報の授受がなされる。

【0151】

団体２０３は、林地残材処理目標を達成し、林地残材処理画像を取得２０６して、地域に所在する森林環境改善２０７を意図する。
電力を需要者に供給する発電業者２０４は、亜臨界水反応処理装置、木質バイオペレット生成装置、及び木質バイオガス化炉を含む設備を備えた木質バイオガス生成システムを備えて、当該亜臨界水反応処理で、投入された木質材を低分子化したセルロース成分及びリグニン成分、及び凝固してセルロース成分及びリグニン成分に固着したヘミセルロース系の複数の単糖類を主成分とした木質バイオ材を半炭化処理して半炭化処理木質バイオ材を形成し、木質バイオペレット生成装置で、当該半炭化処理木質バイオ材から木質バイオペレットを生成し、当該木質バイオペレットをガス化炉に投入して、木質バイオガスを生成し、さらに電力発電・送電装置を備えて、当該木質バイオガス化炉からガスエンジン発電機に木質バイオガスを供給して発電し、発電した電力を電力系統に供給する電力供給システム２１１を有して、亜臨界水反応処理及び木質バイオペレットを生成２０８し、高エネルギーで安全性のあるバイオガスを生成２０９して、地域分散型ガス化炉発電を実行２１０することを意図する。

【0152】

図１６は、団体及び発電業者が備える機能について説明する図である。

【0153】

上述したように、団体２０３は、地域に所在する森林の環境を改善することを意図（ネライ２２１）し、発電業者２０４は、地域分散型ガス化炉発電を実行２１０することを意図（ネライ２３１）する。

【0154】

団体２０３と発電業者２０４とは、契約２１２を事前に締結する。

【0155】

発電業者２０４は、ハード構成２３２として、上述した電力供給システム２１１及び発電業者端末２０２を備える。

【0156】

電力供給システム２１１は、木質バイオガス生成システムを備えて、木質材を亜臨界水反応処理して、高エネルギーの木質バイオ材を生成する。高エネルギーの木質バイオ材は、低分子化したセルロース成分及びリグニン成分、及び凝固してセルロース成分及びリグニン成分に固着したヘミセルロース系の複数の単糖類を主成分とした木質バイオ材を半炭化処理することで得られる。

【0157】

生成された高エネルギーの木質バイオ材を使用して、高エネルギーのバイオガスを生成する。高エネルギーのバイオガスの生成に際しては、高エネルギーの木質バイオ材に起因する高濃縮のＨ_２ガスが生成されることを回避する。

【0158】

これによって、高エネルギーで安全性のあるバイオガスの生成２０９がなされる。

【0159】

発電業者端末２０２では、情報処理がなされる。

【0160】

当該発電業者が当該団体との間で締結した契約に関して、データベースに、供給電力量データ－換算電力料金データ－対価データの換算式を格納する。

【0161】

団体から提供された林地残材、すなわち木質材を亜臨界水反応処理装置に投入する際に、林地残材量を計測して提供された、投入された林地残材量データを取得２３５する。林地残材量データは、団体端末２０１の間で共有される。

【0162】

電力供給システム２１１から供給電力量データを取得し、換算式を用いて換算して、換算電力料金データを取得２３６する。

【0163】

さらに換算式を用いて換算して、対価を算出して、対価データ（１）２３７を取得する。

【0164】

取得した対価データを団体端末２０１に送付２３８する。

【0165】

これらの処理によって、地域分散型ガス炉発電２４０がなされる。

【0166】

団体２０３は、ハード構成として団体端末２０１を備え、情報処理を行なう。

【0167】

林地残材量データを取得する。

【0168】

団体の団体端末２０１が、データベースに、地域に所在し、管理する森林に関する森林管理情報、当該森林に関して当該林地残材処理目標量を格納し、及び発電業者との間で締結した契約に関して、供給電力量データ－換算電力料金データ－対価データの換算式を格納する。

【0169】

発電業者端末２０２から
供給電力量データ
換算電力料金データ
対価データ（１）を取得２２６する。

【0170】

換算式を用いて、林地残材量データに対する対価データ（２）を取得２２７する。対価データ（２）は、対価データ（１）に通常一致する。一致しない場合は、原因が検討される。

【0171】

一致した対価データの下に、林地残材処理目標達成情報が生成２２８される。

【0172】

別途、撮像された林地残材処理画像から林地残材処理画像情報２２９が取得される。

【0173】

林地残材処理目標達成情報及び林地残材処理画像情報になる森林環境情報２３０が取得される。取得された森林環境情報２３０は、広く地域に所在する住人、機関に公開される。

【0174】

図１７は、団体端末及び発電業者端末が持つ構成を示す図である。

【0175】

発電業者端末２０２を先に説明する。

【0176】

発電業者端末２０２は、入力手段２４１、演算手段２４２、出力手段２４３、データベース２４４及び画像表示手段２４５を備える。

【0177】

入力手段２４１は、
・投入された林地残材量データ
・供給電力量データ
を入力する。

【0178】

演算手段２４２は、換算式を用いて対価を演算して、対価データ（１）を取得する。

【0179】

出力手段２４３は、団体端末に、対価データ（１）、及び供給電力量データ及び換算料金データを送信する。

【0180】

データベース２４４は、
契約に関して、供給電力量データ－換算電力料金データ－対価データの換算式を格納する。加えて、団体２０３についての情報を格納する。

【0181】

画像表示手段２４５が、画面２４５Ａを備えて、画面に対価データ（１）、及び供給電力量データ及び換算料金データを表示する。加えて、団体２０３についての情報を表示することができる。

【0182】

団体端末２０１は、入力手段２５１、演算手段２５２、データベース２５３及び画像表示手段２５４を備える。

【0183】

入力手段２５１は、
・投入された林地残材量データ
・対価データ（１）、及び供給電力量データ及び換算料金データ
を入力する。

【0184】

演算手段２５２は、
・林地残材量データに対する対価データ（２）
・林地残材処理目標と林地残材量データとから、林地残材量処理達成量を演算して、林地残材量処理達成量情報を取得する。
林地残材量処理達成量情報と入力手段２４１で入力した林地残材処理画像情報とから森林環境情報を取得する。

【0185】

データベース２５３は、
・地域に所在する森林の森林管理情報
・森林環境改善計画を格納する。

【0186】

森林環境改善計画には、林地残材処理計画、林地残材処理目標達成量が含まれる。

【0187】

画像表示手段２５４は、画面２５４Ａを有して、画面に対価データ（１）及び対価データ（２）を対比して表示することができる。対価データ（１）及び対価データ（２）は原則一致するので、「対価データ」を使用することができる。

【0188】

また、画像表示手段２５４は、林地残材処理達成量情報及び森林環境情報を表示することができる。

【0189】

団体端末２０１と発電業者端末２０２とは、通信手段２０５で結ばれる。

【0190】

図１８は、換算式を示す図である。

【0191】

換算式は、供給電力量を換算電力料金及び対価との関係が団体２０３と発電業者２０４とによって定められ、契約書に記載されたものである。

【0192】

図１９は、森林環境情報の生成について説明する図である。

【0193】

一方で、林地残材処理目標量データと林地残材処理量データ２６１とから林地残材処理目標達成量データ２６２が取得される。

【0194】

他方で、処理前森林管理状態と処理後森林管理状態とを示す林地残材処理画像２６３が取得されて、団体端末２０１に提供される。

【0195】

団体端末２０１は、林地残材処理目標達成量データ２６２と林地残材処理画像２６３とを合体して画面上に表示することで、表示された森林環境情報を生成２６４する。

【0196】

このように、本実施例において、電力供給業者が、亜臨界水反応処理装置、木質バイオペレット生成装置、及び木質バイオガス化炉を含む設備を備えた木質バイオガス生成システムを備えて、当該亜臨界水反応処理で、投入された木質材を低分子化したセルロース成分及びリグニン成分、及び凝固してセルロース成分及びリグニン成分に固着したヘミセルロース系の複数の単糖類を主成分とした木質バイオ材を半炭化処理して半炭化処理木質バイオ材を形成し、木質バイオペレット生成装置で、当該半炭化処理木質バイオ材から木質バイオペレットを生成し、当該木質バイオペレットをガス化炉に投入して、木質バイオガスを生成し、さらに電力発電・送電装置を備えて、当該木質バイオガス化炉からガスエンジン発電機に木質バイオガスを供給して発電し、発電した電力を電力系統に供給する電力供給システムを有して、高エネルギーの木質バイオガスを生成し、発電し、発電した電力を電力系統に供給することで、大きな対価データが得られ、大きな対価データに基づいた団体端末及び発電業者端末からなる林地残材活用情報取得システムが確立することを特徴とする。

【0197】

団体２０３は、大きな対価を得て、林地残材の買取りをスタートすることができる。

【0198】

例えば、買取価格を単価６，０００円／トンに設定して地域内特定の領域を指定して林地残材の買取を促進することができる。

【0199】

図２０は、広域化した図を示す図である。

【0200】

団体（１）～団体（７）及び発電業者（１）～発電業者（３）を通信網２７０で結んで、当該システムを広域化することができる。

【0201】

広域化することで、団体は、その団体端末に、当該団体が関与する地域についてトータル化した森林環境情報を取得するができ、発電業者は、その発電業者端末に、当該団体が関与する地域についてトータル化した供給電力量データ及び森林環境情報を取得するができる。

【0202】

図２１は、本発明の実施例であるシステム構成のステップを示す図である。

【0203】

図２１において、第１段階（Ｓ２）及び第２段階（Ｓ３）については 、図１４で説明した。

【0204】

図２１において、準備工程及び情報取得工程が設けられる。

【0205】

準備工程（Ｓ１）：団体の団体端末が、データベースに、地域に所在し、管理する森林に関する森林管理情報、当該森林に関して当該林地残材処理目標量を格納し、及び発電業者との間で締結した契約に関して、供給電力量データ－換算電力料金データ－対価データの換算式を格納し、
電力を需要者に供給する発電業者の発電業者端末が、当該発電業者が当該団体との間で締結した契約に関して、供給電力量データ－換算電力料金データ－対価データの換算式を格納する。

【0206】

情報取得工程（Ｓ４）：発電業者端末が、団体から提供された林地残材に基づいて林地残材量データを取得し、電力供給システムが生成した供給電力量データを取得し、供給電力量データ－換算電力料金データ－対価データの換算式を用いて、供給電力量データに対する対価データを生成し、当該対価データと共に供給電力量データ及び換算電力料金データを当該団体端末に送信する。

【0207】

これによって、発電業者端末に、地域分散型ガス化炉発電情報が取得される。発電業者は、地域分散型発電を推進することができ、化石燃料に代替する燃料の獲得でＣＯ_２排出削減を行うことができる。

【0208】

団体端末が、団体から提供された林地残材に基づいて林地残材量データを取得し、対価データと共に供給電力量データ及び換算電力料金データを受信し、供給電力量データ－換算電力料金データ－対価データの換算式から当該林地残材量データに対する対価データを取得して、前記林地残材処理目標量データと当該林地残材量データとから林地残材処理目標達成量データを生成し、林地残材処理画像情報を取得して、林地残材処理目標達成量情報に林地残材処理画像情報を付加した森林環境情報を取得する。

【0209】

これによって、団体端末に、森林環境改善情報が取得される。団体は、森林環境改善事業を推進することができる。

【符号の説明】

【0210】

１００…木質バイオガス生成システム、１…木質材（林地残材有機物質、処理原料）、２…バイオペレット製造装置、３…バイオガス製造装置、４…過熱水蒸気発生装置、５…亜臨界水反応装置、６…木質バイオペレット製造装置、７…木質バイオペレット（トレファクションペレット）、８…搬送手段、１１…サイロ、１２…過熱水蒸気ガス化炉、（ガス化炉という）、１３…バグフイルター、１４…バファタンク、１５…ガスエンジン、１６…過熱水蒸気発生装置、１７…発電機、１９…炭化物排出装置、２０…炭化物（木質バイオ材を含む炭化物）、２１…燃料、２２…木質バイオガスの生成、５１…固形状体、５２…粉体、５５…固形状燃料体、５６…木質バイオ燃料体

【要約】      （修正有）

【課題】森林環境の改善情報を取得する林地残材活用情報取得システムを提供する。
【解決手段】電力供給システムにおいて、発電業者端末が、林地残材に基づいて林地残材量データと供給電力量データを取得し、供給電力量データ－換算電力料金データ－対価データの換算式を用いて、供給電力量データに対する対価データを生成し、対価データと共に供給電力量データ及び換算電力料金データを団体端末に送信し、団体端末が、林地残材量データを取得し、対価データと共に供給電力量データ及び換算電力料金データを受信し、供給電力量データ－換算電力料金データ－対価データの換算式から、林地残材量データに対する対価データを取得して、林地残材処理目標量データと林地残材量データとから林地残材処理目標達成量データを生成し、林地残材処理画像情報を取得して、当該林地残材処理目標達成量情報に林地残材処理画像情報を付加した森林環境情報を取得する。
【選択図】図１５

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】