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(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】2024-10-08
(45)【発行日】2024-10-17
(54)【発明の名称】バイオマス燃料の製造方法及びバイオマス燃料製造システム
(51)【国際特許分類】
C10L 5/44 20060101AFI20241009BHJP
C10B 53/02 20060101ALI20241009BHJP
【ＦＩ】
C10L5/44
C10B53/02
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2024554192
(86)(22)【出願日】2024-07-01
(86)【国際出願番号】 JP2024023838
【審査請求日】2024-09-11
(31)【優先権主張番号】PCT/JP2023/037518
(32)【優先日】2023-10-17
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】519247121
【氏名又は名称】株式会社ＦＵＫＵＭＵＲＡ
(74)【代理人】
【識別番号】100114306
【弁理士】
【氏名又は名称】中辻 史郎
(74)【代理人】
【識別番号】100148655
【弁理士】
【氏名又は名称】諏訪 淳一
(72)【発明者】
【氏名】福村 猛
【審査官】上坊寺 宏枝
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１８－２１１７３（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０２２／２３２３１１（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２００４－２５６７６７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－４３６５７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－１４２６０３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平９－５１９４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２２－１７８２８０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－１９７６５（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０２０／０６７３８４（ＷＯ，Ａ１）
【文献】実開昭５２－１４３７０９（ＪＰ，Ｕ）
【文献】実開昭５０－１３８６１８（ＪＰ，Ｕ）
【文献】特開昭６２－２５８９２４（ＪＰ，Ａ）
【文献】仏国特許発明第１２９２５３０（ＦＲ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｃ１０Ｌ ５／４４
Ｃ１０Ｂ ５３／０２
Ｆ０４Ｆ １／００－９９／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
木質系のバイオマス原料を収容した炭化室の外周側面と前記炭化室を収容した炭化炉ケースの内側面との間にジグザグ構造に設けた熱流路に、燃焼室で生起した熱風を流して、前記木質系のバイオマス原料を低温加熱して炭化又は半炭化する炭化処理であって、下流に向けて内径断面積が漸次拡大して駆動流空気を導入する導入部と、前記導入部の下流端に接続され湾曲した円管である湾曲部と、前記湾曲部の下流端に接続され内径断面積が漸次縮小して前記駆動流空気を加速する加速部と、前記加速部の下流端に接続された円管である合流部と、前記合流部の中心軸に一致し、前記加速部の下流端の径に比して小さい径の円管であって、前記湾曲部の径が大きい側の外壁外側から内部に貫通し、先端開口が前記加速部の下流端の上流側に配置され、前記炭化室で発生した乾留ガスが流れる吸引管とを備えるエジェクタによって、前記加速部において前記加速部の内壁と前記吸引管の先端部の外壁との間で前記駆動流空気を加速して、前記駆動流空気の減圧により前記吸引管内部の前記乾留ガスを下流側に吸引し、前記合流部において前記駆動流空気と吸引された前記乾留ガスとを合流及び混合させて吐出して前記燃焼室に供給する工程を含む、前記炭化処理を実行する工程と、前記炭化処理によって得られた複数種類の炭化物を粉砕部で粉砕して、混練部で混練する工程と、
粉砕混練された前記複数種類の炭化物を成型部で所定形状のバイオマス燃料に成型する工程と
を含むことを特徴とするバイオマス燃料の製造方法。
【請求項2】
前記複数種類の炭化物が、種類毎に予め設定された所定の割合で混練されることを特徴とする請求項１に記載のバイオマス燃料の製造方法。
【請求項3】
燃焼カロリーが異なる複数種類の炭化物が、前記バイオマス燃料が所定の燃焼カロリーとなるように予め設定された割合で混練されることを特徴とする請求項２に記載のバイオマス燃料の製造方法。
【請求項4】
前記複数種類の炭化物に加水する工程と、前記バイオマス燃料に水を散布する工程との少なくともいずれか一方を含むことを特徴とする請求項１に記載のバイオマス燃料の製造方法。
【請求項5】
請求項１～４のいずれか１項に記載のバイオマス燃料の製造方法を実行するバイオマス燃料製造システム。
【請求項6】
自走移動可能な車両に搭載されていることを特徴とする請求項５に記載のバイオマス燃料製造システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、バイオマス原料から燃料を製造するバイオマス燃料の製造方法及びバイオマス燃料製造システムに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、林業、農業、畜産業、製造業、サービス業を含む各種産業で、バイオマス原料として利用可能な様々な廃棄物が発生している。バイオマス原料は、再生可能なエネルギー資源として活用することができる。例えば、特許文献１及び２には、植物性のバイオマス原料を炭化する炭化処理装置が開示されている。炭化処理装置で得られた炭化物は、例えば、燃料や土壌改良材として利用することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特許第６２３３９１０号公報
【文献】特許第６７１１５３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
近年、バイオマス原料への注目が高まっているが、未利用系のバイオマス原料や廃棄物系のバイオマス原料の中には、再利用されずに放置されたり廃棄されたりするものが多くある。これらのバイオマス原料から燃料を製造して再利用することができれば、二酸化炭素の排出削減、廃棄物の削減、再生可能エネルギーの利用促進等、様々な効果を得ることができる。バイオマス原料の再利用を促進するためには、製造されるバイオマス燃料が、燃焼性能や取扱性の面で使いやすいものであることが望まれる。
【0005】
本開示は、上記従来技術に鑑みてなされたものであって、その目的の１つは、バイオマス原料から、従来に比べて使いやすいバイオマス燃料を製造することができるバイオマス燃料の製造方法及びバイオマス燃料製造システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示に係るバイオマス燃料の製造方法は、木質系のバイオマス原料を収容した炭化室の外周側面と前記炭化室を収容した炭化炉ケースの内側面との間にジグザグ構造に設けた熱流路に、燃焼室で生起した熱風を流して、前記木質系のバイオマス原料を低温加熱して炭化又は半炭化する炭化処理であって、下流に向けて内径断面積が漸次拡大して駆動流空気を導入する導入部と、前記導入部の下流端に接続され湾曲した円管である湾曲部と、前記湾曲部の下流端に接続され内径断面積が漸次縮小して前記駆動流空気を加速する加速部と、前記加速部の下流端に接続された円管である合流部と、前記合流部の中心軸に一致し、前記加速部の下流端の径に比して小さい径の円管であって、前記湾曲部の径が大きい側の外壁外側から内部に貫通し、先端開口が前記加速部の下流端の上流側に配置され、前記炭化室で発生した乾留ガスが流れる吸引管とを備えるエジェクタによって、前記加速部において前記加速部の内壁と前記吸引管の先端部の外壁との間で前記駆動流空気を加速して、前記駆動流空気の減圧により前記吸引管内部の前記乾留ガスを下流側に吸引し、前記合流部において前記駆動流空気と吸引された前記乾留ガスとを合流及び混合させて吐出して前記燃焼室に供給する工程を含む、前記炭化処理を実行する工程と、前記炭化処理によって得られた複数種類の炭化物を粉砕部で粉砕して、混練部で混練する工程と、粉砕混練された前記複数種類の炭化物を成型部で所定形状のバイオマス燃料に成型する工程とを含む。
【0011】
上記構成において、前記複数種類の炭化物が、種類毎に予め設定された所定の割合で混練されてもよい。
【0013】
上記構成において、燃焼カロリーが異なる複数種類の炭化物が、前記バイオマス燃料が所定の燃焼カロリーとなるように予め設定された割合で混練されてもよい。
【0014】
上記構成において、前記複数種類の炭化物に加水する工程と、前記バイオマス燃料に水を散布する工程との少なくともいずれか一方を含んでいてもよい。
【0021】
本開示に係るバイオマス燃料製造システムは、上記構成に係るバイオマス燃料の製造方法を実行可能なシステムである。
【0022】
上記構成において、バイオマス燃料システムが、自走移動可能な車両に搭載されていてもよい。
【発明の効果】
【0023】
本開示に係るバイオマス燃料の製造方法及びバイオマス燃料製造システムによれば、未利用系のバイオマス原料や廃棄物系のバイオマス原料から、従来に比べて使いやすいバイオマス燃料を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【0024】
【発明を実施するための形態】
【0025】
以下、添付図面を参照しながら、本開示に係るバイオマス燃料の製造方法及びバイオマス燃料製造システムについて説明する。図１は、本実施形態に係るバイオマス燃料の製造方法に使用する熱分解炭化処理装置１００の構成を説明するための模式図である。図２は、熱分解炭化処理装置１００の外観例を示す正面図である。図４は、熱分解炭化処理装置１００の炭化室２を取り囲んで設けられた熱流路４の構成を一側面上方側からみた斜視図であり、図５は、熱流路４の構成を他側面下方側からみた斜視図である。
【0026】
＜熱分解炭化処理装置の構成概要＞
図１及び図２に示すように、熱分解炭化処理装置１００は、中央部に設けられた燃焼室６と、燃焼室６の両側に設けられた２つの炭化室２、２’とを備える。燃焼室６は熱風を発生させる。炭化室２、２’は、熱風が流通する熱流路層３、３’によって、正面を除いた外周を囲まれている。熱分解炭化処理装置１００は、燃焼室６で発生した熱風を熱流路層３、３’全域に亘って送風循環させる。炭化室２、２’内に収容した炭化処理対象物は、炭化室２、２’の外部から間接的に加熱される。また、炭化処理対象物は、炭化室２、２’の内部に発生した水蒸気等の輻射熱によって加熱される。加熱された炭化処理対象物は熱分解されて炭化される。
図１及び図２に示すように、熱分解炭化処理装置１００は、中央部に設けられた燃焼室６と、燃焼室６の両側に設けられた２つの炭化室２、２’とを備える。燃焼室６は熱風を発生させる。炭化室２、２’は、熱風が流通する熱流路層３、３’によって、正面を除いた外周を囲まれている。熱分解炭化処理装置１００は、燃焼室６で発生した熱風を熱流路層３、３’全域に亘って送風循環させる。炭化室２、２’内に収容した炭化処理対象物は、炭化室２、２’の外部から間接的に加熱される。また、炭化処理対象物は、炭化室２、２’の内部に発生した水蒸気等の輻射熱によって加熱される。加熱された炭化処理対象物は熱分解されて炭化される。
【0027】
以下、左右対称の構造を有する２つの炭化室２、２’と、各炭化室２、２’に対応して設けられた熱流路層３、３’、熱流路４、４’等の各構成については、一方の炭化室２を中心に説明を行って、他方の炭化室２’については説明を省略する場合がある。本実施形態に記載する熱風とは、炭化室２を加熱するために燃焼室６で発生させて熱流路層３を流通させる高温のガスである。このようなガスは、高温ガス、燃焼ガス、熱ガス等の別の称呼で呼ばれることもあるが、本実施形態では、単に熱風と記載する。また、炭化処理対象物を収容した炭化室２を加熱した際に、炭化室２内部で発生するガスは、水蒸気以外に複数種類の成分を含む場合がある。以下、炭化室２内で発生したガスを、水蒸気と乾留ガスに分けて説明する場合と、単に乾留ガスと記載する場合とがある。
【0028】
熱流路層３には、図４に示すように、ジグザグ構造の熱流路４が形成されている。炭化室２の外周で、熱流路４に沿って熱風を規則的に流通させて、熱エネルギーを効果的かつ効率よく炭化室２内部の炭化処理対象物に伝熱することができる。熱流路層３は、冷風を流通させることで、炭化室２の冷却にも利用することもできる。
【0029】
熱風や冷風といった気体（流体）が炭化室２へ与える様々な影響、例えば熱交換に伴う炭化室２側壁の熱膨張や熱斑、伝熱効率、熱流路４内を流通する流体の流速等を加味して、複数の隔壁４１を、炭化室２の外周に一定の規則性に従って配設することで、ジグザグ構造の熱流路４ａ、４ｂが形成されている。
【0030】
ジグザグ構造の熱流路４ａ、４ｂ内を熱風が流通することにより、熱風の熱エネルギーが炭化室２、２’内部の炭化処理対象物に効果的かつ効率よく伝わる。これにより、炭化処理速度や固定炭素率といった炭化装置としての熱分解炭化処理装置１００の性能を飛躍的に向上させている。
【0031】
ジグザグ構造の熱流路４ａ、４ｂに冷風を流通させて、高温状態にある炭化室２を急速冷却すれば、炭化室２、２’の熱斑に起因する歪や劣化を防止しつつ、炭化室２、２’側壁の均一な熱収縮を実現することができる。
【0032】
このように、間接加熱方式の熱分解炭化処理装置１００は、熱媒流体又は冷媒流体との間で加熱又は冷却といった熱交換時の熱交換率を飛躍的に向上させる熱流路４ａ、４ｂを、炭化室２に対して一定の規則性に従って備えることで、熱交換時に発生する弊害を防止している。
【0033】
【0034】
炭化炉ケース１と炭化室２とは入れ子構造で配設される。炭化炉ケース１の内側面と、炭化室２の炭化処理対象物出入口２ｆ側を除いた外周五側面との間に、外気と遮断するように炭化室２の外周を外側板３ａで閉塞して熱流路層３が形成されている。この熱流路層３に、ジグザグ構造の熱流路４が形成される。
【0035】
図１及び図８に示すように、炭化炉ケース１と、その内部に入れ子構造で収容した炭化室２との間、すなわち炭化炉ケース１の内側面と熱流路層３の外側板３ａとの間に介在する形で、断熱空気層８０が形成される。断熱空気層８０は、炭化炉ケース１と、炭化室２の扉部１２がある面及び底面を除いた他の周側面との間に介在して形成されている。
【0036】
図２及び図８に示すように、炭化室２は、内部に炭化処理対象物を収容する空間を有する。炭化室２の正面側には、炭化処理対象物の炭化室２内部への装入と炭化室２内部からの回収とを可能とする炭化処理対象物出入口２ｆが形成されている。炭化室２は、正面開口である炭化処理対象物出入口２ｆに対応して、開閉自在に枢支された扉部１２を有している。
【0037】
扉部１２の内部には、図８に示すように、セラミックウール等の断熱素材８１が充填されている。具体的には、扉部１２の内側に、シート状の断熱素材８１であるセラミックウールが複数枚積層されて貫通ボルト等の固定部材によって固定されている。
【0038】
炭化室２は、図１及び図４に示すように、その一側面２ａの後方上部に設けられた乾留ガス移送管７を介して、燃焼室６内と連通連設している。炭化室２内で発生した乾留ガスを、乾留ガス移送管７を介して燃焼室６内に還流して、高燃焼効率化を図っている。
【0039】
炭化室２の内部には、炭化処理対象物として、廃棄材木や、日用品のうち有機材料でできている廃棄物等を収容することができる。未利用系や廃棄物系の植物性のバイオマス原料が、炭化処理対象物として、炭化室２の内部に収容される。例えば、木質系のバイオマス原料が炭化室２の内部に収容される。炭化室２は、炭化処理対象物の収容機構９０を、取り出し自在に内部に収容する。
【0040】
【0041】
燃焼室６は、図１及び図２に示すように、直方体形状を有し、２つの炭化室２の間に挟まれるように配設されている。熱分解炭化処理装置１００を、炭化処理車両３０に搭載する際には、車両左右方向に長い直方体形状を有する燃焼室６が、車両前後方向に並ぶ２つの炭化炉ケース１の間に配置される（図１４参照）。
【0042】
図３（ａ）に示すように、燃焼室６の前側壁６ａ略中央に、熱風生成用のバーナー６１が設けられている。燃焼室６の上側壁６ｂの前部位置に、上側壁６ｂから燃焼室６内方にその一部が突出するように、乾留ガス移送管７、７’が設けられている。燃焼室６の上側壁６ｂの後部位置には、熱風供給路５である２つの熱風流入管５ａ、５ａ’と、上部で熱風流入管５ａ、５ａ’と連通する熱風送気部６２とが配設されている。燃焼室６の後部位置で、熱風送気部６２の後方に、混焼部６３が形成されている。燃焼室６の外周は、図１に示すように、耐熱性壁体６４で取り囲まれている。耐熱性壁体６４は、耐火煙瓦やセラミックウール等の耐火材料で構成されている。
【0043】
バーナー６１の燃料には、例えば灯油ガスが用いられる。バーナー６１が、燃焼室６の内部で燃焼室６の後側壁６ｃに向かう火炎を噴射し、灯油ガス、移送空気等を燃焼加熱して、熱風が発生する。
【0044】
図３に示す符号７ｃ、７ｃ’は 燃焼室６の前部位置で燃焼室６内部に突出した乾留ガス移送管７、７’の先端開口部を示している。一対の乾留ガス移送管７、７’の先端開口部７ｃ、７ｃ’は、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、乾留ガス移送管７、７’から燃焼室６内部へ噴出供給される乾留ガスや燃焼用空気が、左右の側壁６ｄ、６ｄ’に斜め方向に突き当たると共に、バーナー６１の火炎噴射方向両側に沿って互いに回転方向を違える２つの旋回流を発生させるように配設されている。
【0045】
混焼部６３は、熱風送気部６２の後方で、燃焼室６の後側壁６ｃ、上下側壁６ｂ、６ｅ及び左右側壁６ｄ、６ｄ’で囲まれる所定空間として設けられている。
【0046】
熱風送気部６２は、燃焼室６の上側壁６ｂの後部位置から上方に向けて突設された所定空間を有する箱型部材である。熱風送気部６２は下面で燃焼室６と連通している。熱風送気部６２の上部に、２つの熱風流入管５ａ、５ａ’が連設されている。
【0047】
このように燃焼室６を構成することにより、互いに旋回方向を違えた乾留ガスと燃焼空気とからなる２つの旋回流は、負圧となる中心部に更なる乾留ガスや燃焼空気を引き込みつつ、バーナー６１の火炎噴射方向に沿って燃焼しながら混焼部６３に移動する。
【0048】
混焼部６３では、移動してきた旋回流が、燃焼室６の後側壁６ｃや左右側壁６ｄ、６ｄ’に突き当たって乱流状態となることで、混焼が促進され、乾留ガスを完全燃焼して高温の熱風を生起することを可能としている。
【0049】
この熱風は、いったん燃焼室６の上側壁６ｂ後部の熱風送気部６２内に一定量が吹き溜まり、一時的に滞留する。熱風送気部６２の熱風は、２つの熱風流入管５ａ、５ａ’に流入する。熱風が熱風送気部６２に滞留することで、燃焼室６の内圧や熱が略均一化されて、それぞれの熱風流入管５ａ、５ａ’に流入する熱風の分流量の割合が略一定となる。
【0050】
このように、燃焼室６は、比較的小型でシンプルな構造を有しつつも、乾留ガスの燃焼効率を飛躍的に向上させて高温の熱風を生起することを可能としている。例えば、本実施形態の一態様に係る燃焼室６は、内部容積が約０．７１ｍ３となるように設計されるが、上述の構成を備えることで、燃焼室６を大型化することなく、効果的な高温の熱風生起を可能としている。
【0051】
燃焼室６は、熱風流入管５ａ、５ａ’を介して、炭化室２、２’の外周に形成された熱流路４、４’と連通連設している。燃焼室６で生成した熱風は、熱風流入管５ａ 、５ａ’を介して、炭化室２、２’の外周に形成された熱流路４、４’に流入して循環する。熱風は、炭化室２、２’と熱交換をしながら循環して、熱風排出路１０である排出管１０ａ、１０ａ’を通じて煙突１０ｂ、１０ｂ’から装置外へ排出される。
【0052】
＜熱流路＞
図６は、２つの熱流路４ａ、４ｂ’における熱風の流通を説明するための展開図である。熱流路４は、図４～図６に示すように、外気と遮断された熱流路層３において、炭化室２外周の五側面にそれぞれジグザグ構造に形成されている。五側面のうち三側面のジグザグ構造の熱流路４が、一本に連続した第１流路４ａを形成している。同様に、他の二側面のジグザグ構造の熱流路４が、一本に連続した第２流路４ｂを形成している。
図６は、２つの熱流路４ａ、４ｂ’における熱風の流通を説明するための展開図である。熱流路４は、図４～図６に示すように、外気と遮断された熱流路層３において、炭化室２外周の五側面にそれぞれジグザグ構造に形成されている。五側面のうち三側面のジグザグ構造の熱流路４が、一本に連続した第１流路４ａを形成している。同様に、他の二側面のジグザグ構造の熱流路４が、一本に連続した第２流路４ｂを形成している。
【0053】
図４に示すように、第１流路４ａの始端と第２流路４ｂの始端とが、炭化室２の一側面２ａに開口した、燃焼室６からの熱風供給路５の終端開口部５ｂに連通して合流する。図５に示すように、第１流路４ａの終端と第２流路４ｂの終端とは、終端開口部５ｂが設けられた一側面２ａとは別の一側面２ｃに設けられた熱風排出路１０の始端開口部１０ｃに連通して合流する。側面２ｃは、炭化室２において側面２ａと反対側の側面である。第１流路４ａ及び第２流路４ｂは、それぞれが、板形状を有する複数の隔壁４１で流路が区画されたジグザグ構造を有する。
【0054】
例えば、内部容積が略４ｍ３の炭化室２の五側面それぞれに対応する略２ｍ四方の領域をジグザグ状に区画して形成される第１流路４ａの流路長と第２流路４ｂの流路長との合計は、略６０ｍとなる。
【0055】
炭化室２の外周面に複数の隔壁４１を立設して炭化室２の外方をジグザグ形状に区画する。この区画された流路が熱流路４となる。図４～図６に示すように、熱流路４を、外側板３ａにより外気と遮断して熱流路層３が形成される。
【0056】
第１流路４ａと第２流路４ｂとは、図４に示すように、熱風流入管５ａの終端開口部５ｂを略半分にする位置で、炭化室２の一側面２ａに設けた分流壁４０により区画される。終端開口部５ｂは、一側面２ａの上下方向中央部よりも上方に設けられている。
【0057】
分流壁４０は、燃焼室６から送られてくる熱風を、第１流路４ａと第２流路４ｂとに分流する部位である。分流壁４０は、熱風流入管５ａが設けられた炭化室２の一側面２ａにおける背面２ｄ側近傍の位置に設けられている。分流壁４０は、熱風流入管５ａの終端開口を略半分に分割する位置に上下方向に設けられている。板形状を有する分流壁４０が、炭化室２の一側面２ａの上端から下端にかけて連設されている。
【0058】
炭化室２外周の五側面の各熱流路４ａ、４ｂは、各側面上に所定間隔を隔てて複数の隔壁４１を立設して、熱流路層３内に、形成されている。
【0059】
第１流路４ａは、図４～図６に示すように、炭化室２の一側面２ａに形成された第１流路上流部４ａ－１と、炭化室２の上面２ｂに形成された第１流路中流部４ａ－２と、炭化室２の他側面２ｃに形成された第１流路下流部４ａ－３とによって構成されている。
【0060】
第２流路４ｂは、炭化室２の背面２ｄに形成された第２流路上流部４ｂ－１と、炭化室２の下面２ｅに形成された第２流路下流部４ｂ－２とによって構成されている。第２流路４ｂの全長は第１流路４ａより短い。
【0061】
第１流路４ａを長流路、第２流路４ｂを短流路とすることで、炭化室２の外側五側面に形成した熱流路４の長さを可及的長く形成している。こうして各熱流路４ａ、４ｂの内部を流通する熱風の流通時間を引き延ばしつつも、熱風を２つの熱流路４ａ、４ｂに分流させることで、炭化室２内部との熱交換効率を向上させている。
【0062】
第１流路４ａ及び第２流路４ｂは各流路の始端と終端のみで連通している。すなわち、それぞれの上流端と下流端以外の位置では連通していない。
【0063】
第１流路４ａと第２流路４ｂの終端は、図５に示すように、炭化室２の分流壁４０を設けた一側面２ａと反対側の他側面２ｃで外側板３ａに設けられた熱風排出路１０である排出管１０ａの始端開口部１０ｃで連通して合流する。
【0064】
すなわち、熱流路４は、最上流端に分流壁４０による分流部を形成して２つの流路に分かれることで熱風の上流側と下流側の熱エネルギー差を可及的なくして熱斑の発生を制御すると共に、２つの流路の最下流端には排出管１０ａの始端開口部１０ｃによる合流部を形成して一方の流路の熱風排出速度に応じて他方の流路の熱風を引き込むエジェクション効果を生起して、分流部にて各流路の体積に応じた熱風流入量を一定とすることを可能としている。
【0065】
燃焼室６で発生した高温の熱風は、炭化室２外周の五側面にそれぞれジグザグ構造に形成された第１流路４ａと第２流路４ｂとを流通し、炭化室２と熱交換する。具体的には、燃焼室６に連通する熱風供給路である第１流路４ａ及び第２流路４ｂを介して、燃焼室６から導入される熱風の輻射熱によって、炭化室２内に収容された炭化処理対象物が加熱される。この結果、炭化処理対象物は、気化物と非気化物とに熱分解される。
【0066】
第１流路４ａ及び第２流路４ｂは、図４～図６に示すように、互いに一定間隔を保持して並設された多数の隔壁４１間に熱単体流路４２を多数平行に形成して成る。隣接する各熱単体流路４２はそれぞれ始端と４３と終端４４においてのみ連通することで、ジグザグ構造の流路を形成している。
【0067】
炭化室２の五側面に立設する隔壁４１は、長手が、炭化室２の各側面の幅よりも短く、短手が、炭化室２と炭化炉ケース１の間の幅と略同じ長さに形成された平板である。隔壁４１の短手寸法は、炭化室２の外周側面と、該外周側面を閉塞する外側板３ａとの間の寸法と略同一に設定される。炭化室２の五側面それぞれにおいて、複数の隔壁４１を、上下、左右、前後のいずれかの一方向に互いにずらして、所定間隔を隔てて平行に配設することで、隣接する熱単体流路４２同士の始端４３や終端４４が連通する。具体的には、上流側の熱単体流路４２の終端４４が、隣接する下流側の熱単体流路４２の始端と連通するように、隔壁４１が配置されている。本実施形態の一態様に係る隔壁４１は、隣接する隔壁４１の間隔、すなわち熱単体流路４２の幅が、約２００ｍｍとなるように配設される。
【0068】
図６に示すように、炭化室２の一側面２ａ及び他側面２ｃでは、各熱単体流路４２が、長手方向が上下方向（図４のＵ及び図５のＤ方向）となるように形成されている。複数の隔壁４１を上下方向に交互にずらして、複数の熱単体流路４２を多数平行して設けることで、ジグザグ構造の第１流路上流部４ａ－１及び第１流路下流部４ａ－３が形成されている。
【0069】
炭化室２の上面２ｂでは、各熱単体流路４２が、第１流路上流部４ａ－１及び第１流路下流部４ａ－３の熱単体流路４２の長手方向と直交する前後方向（図４のＦ及び図５のＢ方向）を長手方向にして形成されている。複数の隔壁４１を前後方向に交互にずらして熱単体流路４２を多数平行して設けることで、ジグザグ構造の第１流路中流部４ａ－２が形成されている。
【0070】
炭化室２の背面２ｄでは、流通する気体が、上部から下部にかけて左右方向（図４のＬ及び図５のＲ方向）にジグザグ状に降下するように、熱単体流路４２が多数平行に形成されている。これらの熱単体流路４２が、第２流路上流部４ｂ－１を形成している。
【0071】
炭化室２の下面２ｅでは、各熱単体流路４２が、第２流路上流部４ｂ－１の熱単体流路４２の長手方向と直交する前後方向（図４のＦ及び図５のＢ方向）を長手方向にして形成されている。複数の隔壁４１を前後方向に交互にずらして熱単体流路４２を多数平行して設けることで、ジグザグ構造の第２流路下流部４ｂ－２が形成されている。
【0072】
熱流路４は、炭化処理対象物の炭化処理後に炭化室２を冷却する冷却流路としても利用される。炭化室２の冷却は、バーナー６１の燃焼を停止した後、送風機９ａ、９ｂとは別に設けられた冷却専用の送風機（空気ブロア）９ｃから供給される大容量の冷風を、熱風供給路５を介して熱流路４に流通させることによって行われる。
【0073】
図１に示すように、送風機９ｃは、炭化室２を強制冷却するための空気を供給する主力ブロアとして機能する。送風機９ｃは、冷却空気送管１７を介して、熱風流入管５ａ、５ａ’の途中に形成された膨出形状部分で熱風流入管５ａ、５ａ’と連結されている。なお、冷却空気送管１７には自動開閉バルブ１７ａが装着されており、炭化処理時には、制御装置１５によって自動開閉バルブ１７ａが閉鎖状態に制御される。
【0074】
炭化処理後の冷風の流通により、熱流路４、４’備えた炭化室２、２’を強制空冷して、炭化室２の冷却時間を短縮することができる。
【0075】
このように、熱分解炭化処理装置１００は、炭化処理の際には少ないエネルギー源で優れた炭化処理機能を実現しつつ、炭化処理後には冷却機能をも兼用できる流路構造を有する。これにより、熱分解炭化処理装置１００のコンパクト化が可能となっている。熱分解炭化処理装置１００は、１つの燃焼室６に対して２つの炭化室２、２’を備えることで、大容量の炭化処理対象物を一度に炭化処理することを可能としている。
【0076】
例えば、本実施形態の一態様に係る熱分解炭化処理装置１００は、内部容積が約０．７１ｍ３の１つの燃焼室６と熱風供給路５を介して連通連接された、それぞれの内部容積（炭化室容積）が４ｍ３の２つの炭化室２、２’を備える。
【0077】
熱風生成空間を小型化した燃焼室６であるにも拘わらず高温の熱風を生起すると共に、各炭化室２、２’が熱交換効率を飛躍的に向上させた構造とすることで、熱分解炭化処理装置１００は、各炭化室２、２の内部に十分に熱を行き渡らせて炭化処理物を炭化することができる。
【0078】
＜燃焼機構＞
燃焼室６のバーナー６１は、灯油ガスを燃料として燃焼し、熱流路４に熱風を供給することができる。燃焼室６のバーナー６１は、炭化室２内の炭化処理対象物から熱分解時に発生する乾留ガスを燃料として燃焼し、熱流路４に熱風を供給することもできる。灯油ガス及び炭化処理対象物から熱分解時に発生する乾留ガスを燃料として発生させた熱風を熱流路４に供給することによって、炭化室２内部に収容された炭化対象物が間接加熱される。
燃焼室６のバーナー６１は、灯油ガスを燃料として燃焼し、熱流路４に熱風を供給することができる。燃焼室６のバーナー６１は、炭化室２内の炭化処理対象物から熱分解時に発生する乾留ガスを燃料として燃焼し、熱流路４に熱風を供給することもできる。灯油ガス及び炭化処理対象物から熱分解時に発生する乾留ガスを燃料として発生させた熱風を熱流路４に供給することによって、炭化室２内部に収容された炭化対象物が間接加熱される。
【0079】
燃焼室６のバーナー６１の基部は、図１に示すように、灯油供給管１４ａを介して灯油タンク１４と連通連接している。燃焼室６のバーナー６１の基部は、燃焼空気送管１３を介して燃焼用空気送風用の送風機（空気ブロア）９ａと連通連設している。
【0080】
炭化室２、２’と燃焼室６とを連通する乾留ガス移送管７、７’の途中には、エジェクタ７ｂ、７ｂ’が配置されている。エジェクタ７ｂ、７ｂ’には、送風機（空気ブロア）９ｂからの燃焼用空気を駆動流として導入する燃焼空気送管１６、１６’が連結されている。エジェクタ７ｂ、７ｂ’には、炭化室２、２’内の水蒸気や乾留ガスを吸引流として導入する、上流側の乾留ガス移送管７、７’が連結される。エジェクタ７ｂ、７ｂ’には、燃焼用空気、乾留ガス等を混合した混合流を導出する、下流側の乾留ガス移送管７、７’が連結される。図１及び図７では、エジェクタ７ｂ、７ｂ’の下流側の乾留ガス移送管７、７’を、符号８、８’で示している。炭化室２内部の水蒸気及び乾留ガスがエジェクタ７ｂ、７ｂ’により吸引されて燃焼室６に導出される。
【0081】
燃焼空気送管１３、灯油供給管１４ａ、燃焼空気送管１６、１６’、乾留ガス移送管７、７’の中途部には、それぞれ自動開閉バルブ１３ａ、１４ｂ、１６ａ、１６ａ’、７ａ、７ａ’が設けられている。これらの自動開閉バルブは、制御装置１５によって制御される。図１に示す符号１５ａはバーナー制御ユニット、Ｖは開閉バルブ、Ｔ１は燃焼室６の温度を検出する温度センサ、Ｔ２は熱流路４の温度を検出する温度センサ、Ｔ３は炭化室２の温度を検出する温度センサ、Ｔ４は炭化室２の内部圧力を検出する圧力センサである。
【0082】
【0083】
＜エジェクタ＞
図７は、エジェクタ７ｂ、７ｂ’の一部を破断して示した一部断面模式図である。図７に示すように、エジェクタ７ｂ、７ｂ’は、駆動部１２０と、駆動部１２０の外側から内部に挿入された吸引管１３０とを含む。
図７は、エジェクタ７ｂ、７ｂ’の一部を破断して示した一部断面模式図である。図７に示すように、エジェクタ７ｂ、７ｂ’は、駆動部１２０と、駆動部１２０の外側から内部に挿入された吸引管１３０とを含む。
【0084】
駆動部１２０は、導入部１２１と、湾曲部１２２と、加速部１２３と、合流部１２４とを含む。導入部１２１は、下流に向けて内径断面積が漸次拡大している。導入部１２１は、送風機９ｂから送風される駆動流空気を導入する。湾曲部１２２は、導入部１２１の下流端に接続されている。湾曲部１２２は、湾曲した円管である。加速部１２３は、湾曲部１２２の下流端に接続されている。加速部１２３は、内径断面積が漸次縮小している。加速部１２３は、駆動流空気を加速する。合流部１２４は、加速部１２３の下流端に接続されている。合流部１２４は円管である。
【0085】
すなわち、上流から下流にかけて内径断面積が略一定の湾曲形状を有する湾曲部１２２の上流側に、上流から下流にかけて内径断面積が漸次拡大する導入部１２１が接続され、湾曲部１２２の下流側に、上流から下流にかけて内径断面積が漸次縮小する加速部１２３が接続されている。
【0086】
吸引管１３０は、その中心軸が、合流部１２４の中心軸と一致するように、駆動部１２０に固定して設けられている。吸引管１３０は、駆動部１２０の湾曲部１２２に固定されている。吸引管１３０は、加速部１２３の下流端の径に比して小さい径の円管である。吸引管１３０は、湾曲部１２２の径が大きい側、すなわち湾曲形状の外側部となる位置で、湾曲部１２２の外壁外側から内部に貫通している。湾曲部１２２の内部に挿入された吸引管１３０の先端開口は、加速部１２３の下流端よりも上流側の位置となっている。
【0087】
吸引管１３０は、エジェクタ７ｂ、７ｂ’より炭化室２、２’側にある乾留ガス移送管７、７’の配管である。吸引管１３０は、内径断面積が同一の円管である。吸引管１３０は、乾留ガス移送管７、７’のエジェクタ７ｂ、７ｂ’より上流側において、下流端となる位置にある。符号８、８’で示す合流部１２４は、乾留ガス移送管７、７のエジェクタ７ｂ、７ｂ’より下流側において、上流端となる位置にある。
【0088】
導入部１２１に、燃焼空気送管１６、１６’が接続されている。図７に示すように、送風機９ｂから送られた空気Ｆ１が、燃焼空気送管１６、１６’を介して導入部１２１に流入する。流入した空気Ｆ１は、駆動流空気として機能する。駆動流空気は、湾曲部１２２から加速部１２３へと流れる。加速部１２３において、加速部１２３の内壁と吸引管１３０の先端部の外壁との間で駆動流空気が加速される。加速された駆動流空気の流れによって発生する減圧により、吸引管１３０の内部流体である乾留ガスＦ２が下流側に吸引される。駆動流空気と吸引された乾留ガスとが、合流部１２４で合流、混合されて、エジェクタ７ｂ、７ｂ’から下流側に吐出される。吐出された駆動流空気と乾留ガスを含む混合気体Ｆ３は、乾留ガス移送管７、７’を介して燃焼室６側へ流入する。
【0089】
エジェクタ７ｂ、７ｂ’は、チャンバ形状を有する。図７に示すように、合流部１２４の内径ｄ３は、吸引管１３０の内径ｄ２よりも大きい（ｄ３＞ｄ２）。導入部１２１の下流端の内径ｄ４、すなわち湾曲部１２２の内径ｄ４は、導入部１２１の上流端の内径ｄ１より大きい（ｄ４＞ｄ１）。加速部１２３の上流端の内径ｄ４、すなわち湾曲部１２２の内径ｄ４は、加速部１２３の下流端の内径ｄ３、すなわち合流部１２４の内径ｄ３より大きい（ｄ４＞ｄ３）。合流部１２４の内径ｄ３は、導入部１２１の上流端の内径ｄ１よりも大きい（ｄ３＞ｄ１）。
【0090】
導入部１２１、湾曲部１２２及び加速部１２３は、胃袋形状或いは卵型形状に類似するバッファ空間を形成している。これにより、駆動流空気が、合流部１２４の中心軸に対して直交する方向から或いは斜め方向から流入する場合であっても、加速部１２３に形成される、加速部１２３の内壁と吸引管１３０の外壁との間の加速領域ＰＰで、加速される駆動流の流速を均一化することができる。
【0091】
エジェクタ７ｂ、７ｂ’では、駆動流の内側に吸引流が生成される。流速が均一化された駆動流は、吸引流の外周を包み込むようにして乾留ガスを吸引する。このため、送風能力が同じ送風機を利用する場合でも、従来に比べて大きな吸引力を得ることができる。さらに、渦流等の吸引流の乱れが発生しにくいため、圧力損失を小さくすることができると共に、安定した吸引流を得ることができる。
【0092】
なお、図示した湾曲部１２２は内径が同一の配管であるが、上流と下流の間の中間部で湾曲部１２２の内径を大きくしてもよい。例えば、上流端から中央部にかけて内径が大きくなる湾曲形状の配管にして、中央部から下流端にかけて内径が小さくなる湾曲形状の配管にしてもよい。図示した導入部１２１の内壁は、内径が直線状に増大或いは減少する形状となっているが、導入部１２１の内壁を、内径が曲線状に増大或いは減少する形状にしてもよい。このような断面曲線形状の内壁にすることで、駆動流の乱れがなくなり、加速部領域における流速を均一にすることができる。この場合、湾曲部１２２の内壁と加速部１２３の内壁との間を、滑らかな面で接続すればよい。同様に、図示した加速部１２３の内壁は、流れ方向において内径が直線状に変化する形状となっているが、加速部１２３の内壁を、内側に凸となるように、内径が曲線状に変化する形状にしてもよい。この場合、加速領域ＰＰにおける加速がさらに促進される。
【0093】
エジェクタ７ｂ、７ｂ’は、簡易な構成で、送風機９ｂの送風能力に対する吸引力を従来に比べて大きくすることができる。エジェクタ７ｂ、７ｂ’によって均一な駆動流が形成されるため、安定した吸引流の流量制御を行うことができる。
【0094】
炭化処理対象物の熱分解後、冷却工程に移行して熱流路４を冷却流路として兼用する場合、乾留ガス移送管７、７’の管内で、乾留ガス中に含まれるタール分等の気化物が冷えて隅々に溜まる可能性がある。熱分解炭化処理装置１００に、エジェクタ７ｂ、７ｂ’を適用することで、均一な駆動流が形成されて乾留ガスの吸引流が配管内をスムーズに流れるため、タール分等が溜まることを防止することができる。なお、エジェクタ７ｂ、７ｂ’は、逆流防止機能も有する。
【0095】
例えば、本実施形態の一態様に係る熱分解炭化処理装置１００は、燃焼室容積を０．７１ｍ３とする極小燃焼室構造であるのに対し、炭化室容積は４ｍ３×２＝８ｍ３と大きくすることができる。大量の乾留ガスが一挙に小さな燃焼室６に供給されると、完全燃焼せず、乾留ガス中に含まれる臭気成分や有害物質を分解することができない。これを避けるためには、乾留ガスの流量及び流速を高精度に制御する必要がある。エジェクタ７ｂ、７ｂ’の駆動流側及び乾留ガス側には、それぞれ自動開閉バルブ１６ａ、１６ａ’、７ａ、７ａ’が設けられ、開度調整が行われる。乾留ガスの発生量が炭化室２、２’の加熱と共に大きく変化する場合があり、乾留ガスの流量及び流速を迅速に制御する必要があるが、エジェクタ７ｂ、７ｂ’では、乾留ガスの吸引流が、湾曲しない直線状の円筒の配管内をスムーズに流れるため、乾留ガスの流量及び流速の迅速な制御が可能になる。乾留ガスの流量及び流速の制御は、制御装置１５によって行われる。制御装置１５は、炭化室２に設けた圧力センサＴ４によって、炭化室２における乾留ガスの発生量を検出し、検出結果に基づいて、各自動開閉バルブを制御する。
【0096】
乾留ガス移送管７の自動開閉バルブ７ａ、７ａ’は、乾留ガス移送管７、７’において燃焼空気送管１６が連結されるエジェクタ７ｂ、７ｂ’の位置よりも上流側に設けられている。これにより、エジェクタ７ｂ、７ｂ’を介して燃焼室６へ供給される乾留ガスが過剰となることを防止している。
【0097】
＜燃焼制御＞
燃焼室６のバーナー６１の燃焼制御は、熱分解炭化処理装置１００の炭化装置本体１１の外部に独立して設けた制御装置１５によって行われる。制御装置１５が備える液晶タッチパネル式のディスプレイに情報を表示しながら、燃焼制御が行われる。例えば、燃焼室６に配設した温度センサＴ１（望ましくはＵＶセンサ）からの情報が、制御装置１５に内蔵されたバーナー制御ユニット１５ａを介して、ディスプレイに表示される。ディスプレイには、各センサＴ１～Ｔ４で得られた温度や圧力も表示される。
燃焼室６のバーナー６１の燃焼制御は、熱分解炭化処理装置１００の炭化装置本体１１の外部に独立して設けた制御装置１５によって行われる。制御装置１５が備える液晶タッチパネル式のディスプレイに情報を表示しながら、燃焼制御が行われる。例えば、燃焼室６に配設した温度センサＴ１（望ましくはＵＶセンサ）からの情報が、制御装置１５に内蔵されたバーナー制御ユニット１５ａを介して、ディスプレイに表示される。ディスプレイには、各センサＴ１～Ｔ４で得られた温度や圧力も表示される。
【0098】
燃焼室６への灯油ガスや乾留ガスの供給は、制御装置１５によって、具体的には制御装置１５に内蔵されたバーナー制御ユニット１５ａや図示しない炭化室制御ユニットによって、自動調整される。炭化室２の温度上昇に伴って発生する炭化室２内部の乾留ガスの量に応じて、燃焼室６への灯油ガスや乾留ガスの供給量が自動調整される。制御装置１５は、開閉バルブＶから開閉状況を示す情報を取得し、燃焼室６の温度を検出する温度センサＴ１、熱流路４の温度を検出する温度センサＴ２及び炭化室２の温度を検出する温度センサＴ３から各温度を示す情報を取得し、炭化室２内部の圧力を検出する圧力センサＴ４から圧力を示す情報を取得する。制御装置１５は、取得した各情報に基づいて、空気やガスの流量を調整するために、各自動開閉バルブの開閉量を制御する。
【0099】
制御装置１５は、バーナー６１の燃焼出力及び炭化室２の温度が、それぞれについて予め設定された値又は範囲となるように、燃焼室６への灯油ガスや乾留ガスの供給量を調整する。例えば、制御装置１５は、バーナー６１の燃焼出力を４００００ｋｃｌ／ｈ～５０００００ｋｃｌ／ｈ、炭化室２の温度を１０００度以下として、燃焼室６への灯油ガスや乾留ガスの供給量を自動制御することができる。制御装置１５による自動制御によって、炭化室２内部に収容された炭化処理対象物を、無酸素又は低酸素状態で炭化すると共に、高熱炭化から、半炭化又は低温炭化まで、炭化方法を自在に制御できるようになっている。なお、本実施形態に数値で記載する温度の単位は摂氏温度である。
【0100】
熱分解炭化処理装置１００の燃焼室６の燃焼機構は、制御装置１５を利用して、各種センサＴ１～Ｔ４から得られる燃焼室６及び炭化室２、２’の情報に基づいて、制御される。これにより、炭化処理作業中の不意の事故の回避、低燃費化、作業負担の軽減を実現すると共に、効率的で安定した炭化処理作業を実現可能としている。制御の具体例については後述する。
【0101】
＜収容機構＞
熱分解炭化処理装置１００は、炭化室２の内部に炭化処理対象物を直接挿入して炭化できるように構成されている。これに加えて、熱分解炭化処理装置１００は、図２、図８及び図９に示すように、炭化処理対象物の収容機構９０として利用する炭化トレイ２０に炭化処理対象物を収容し、炭化トレイ２０を炭化室２内部に収容して炭化処理対象物の炭化を行うことも可能となっている。
熱分解炭化処理装置１００は、炭化室２の内部に炭化処理対象物を直接挿入して炭化できるように構成されている。これに加えて、熱分解炭化処理装置１００は、図２、図８及び図９に示すように、炭化処理対象物の収容機構９０として利用する炭化トレイ２０に炭化処理対象物を収容し、炭化トレイ２０を炭化室２内部に収容して炭化処理対象物の炭化を行うことも可能となっている。
【0102】
図２、図８及び図９に示すように、炭化トレイ２０は、複数を上下方向に積み重ねて炭化室２の内部に収容することができる。炭化トレイ２０は、上方が開放された略箱型形状を有する。炭化トレイ２０は、上面及び下面が炭化室２の内部空間よりやや小さい方形状で、複数段に積み重ねて炭化室２の内部空間に収容可能なサイズに構成されている。例えば、３つの炭化トレイ２０を上下方向に積み重ねて炭化トレイ２０に収容できるようになっている。ただし、積層可能な炭化トレイ２０の数は２つであってもよいし４つ以上であってもよい。
【0103】
炭化トレイ２０は例えば金属材料で構成されている。図１０に示すように、炭化トレイ２０は、４本の脚部フレーム２０ｄに、箱型形状を形成するための複数の箱部フレーム２０ｃを組み付けて形成されている。炭化トレイ２０の側方４側面には、周壁部を形成する複数の網状部材２０ａが、脚部フレーム２０ｄ及び箱部フレーム２０ｃに固定されている。例えば、金網やパンチングメタルが網状部材２０ａとして利用される。炭化トレイ２０の底面２０ｅは、薄板形状の平板で構成されている。ただし、底面２０ｅが、側面同様に箱部フレーム２０ｃと網状部材２０ａで構成されていてもよい。例えば、網状部材２０ａを含む底面に、上方から薄板平板を重ねて使用できるようにして、炭化処理対象物の種類に応じて、薄板平板を使用するか使用しないかを決めるようにすればよい。
【0104】
４本の脚部フレーム２０ｄそれぞれの下端には、炭化トレイ２０を上下方向に積み重ねるために利用するガイド部２０ｂが設けられている。ガイド部２０ｂは、炭化トレイ２０の底面よりも下方となる位置で、脚部フレーム２０ｄに固定されている。
【0105】
ガイド部２０ｂは、略錐台形状の外形を有する。図１０には、四角錐台形状のガイド部２０ｂを示しているが、ガイド部２０ｂが五角錐台形状や六角錐台形状であってもよいし、円錐台形状であってもよい。図１０の断面模式図に示すように、ガイド部２０ｂは、上面及び側面が金属板によって形成される一方で底面は開放されている。
【0106】
ガイド部２０ｂは、開放された下面側から、別の炭化トレイ２０の脚部フレーム２０ｄの上端を内部に挿入して、脚部フレーム２０ｄの上面略全体が、ガイド部２０ｂの内側上面に接触可能な形状に構成されている。例えば、図１０に示す例では、水平方向に切断して現れる横断面が略正方形となる四角錐台形状のガイド部２０ｂは、内側上面の幅ｄ１２が、同じく横断面が略正方形の略四角柱形状を有する脚部フレーム２０ｄの幅ｄ１１と同じか僅かに大きく、下面の幅ｄ１３は上面の幅ｄ１２よりさらに大きくなっている（ｄ１１≦ｄ１２＜ｄ１３）。
【0107】
脚部フレーム２０ｄは、その上側部分が、箱部フレーム２０ｃと網状部材２０ａから成る箱部から上方に突出している。脚部フレーム２０ｄの下端に設けられたガイド部２０ｂは、箱部から下方に突出するように設けられている。すなわち、炭化トレイ２０は、箱部フレーム２０ｃと網状部材２０ａから成り炭化処理対象物を収容する箱部の上面からさらに上方に延びる脚部フレーム２０ｄを有し、箱部の下面よりさらに下方にガイド部２０ｂを有する。これにより、ガイド部２０ｂの底面側から内部に、別の炭化トレイ２０の脚部フレーム２０ｄの上端部分を挿入して、炭化トレイ２０を上下方向に積層できるようになっている。
【0108】
炭化トレイ２０を上下方向に積層する際、下側の炭化トレイ２０の脚部フレーム２０ｄ上端を、それぞれに対応する上側の炭化トレイ２０のガイド部２０ｂ内に装入すると、錐台形状を有するガイド部２０ｂによって、上側の炭化トレイ２０の位置がガイドされる。これにより、上側の炭化トレイ２０と下側の炭化トレイ２０の位置が水平方向にずれている場合でも、積層後には、上下の炭化トレイ２０の脚部フレーム２０ｄが略同一直線上となる位置関係で炭化トレイ２０が積層される。
【0109】
図２及び図９に示すように、一部が箱部上面より上方に突出した脚部フレーム２０ｄと、箱部下面より下方に設けられたガイド部２０ｂとによって、複数の炭化トレイ２０を積層した際、上下段の炭化トレイ２０の間に空間Ｓが形成される。この空間Ｓは、フォークリフトのリフト爪を抜き差し可能な大きさとなっている。また、積層後の最上段の炭化トレイ２０の脚部フレーム２０ｄ上端と、炭化室２の内側上面との間には、ガイド部２０ｂの高さを超える寸法の隙間ができる。これにより、フォークリフトを利用して、複数の炭化トレイ２０を炭化室２内に積み重ねて収容したり、炭化室２から炭化トレイ２０を取り出したりすることができる。
【0110】
炭化トレイ２０を利用することで、炭化室２内において、炭化トレイ２０に任意に不整列に積層収容した不定形状の炭化処理対象物に、可及的均一迅速にかつ万遍なく輻射熱が照射される。また、炭化処理対象物の間隙を熱風ガス（乾留ガス）が効率よく流通して、不定形状の炭化処理対象物の全体面に、可及的に熱風を接触させ炭化処理を効率よく行うことができる。
【0111】
＜車両搭載＞
熱分解炭化処理装置１００は、炭化処理車両３０に搭載することができる。図１１は、炭化室２を炭化炉ケース１へ収容するための載置構造を示す斜視図である。図１２は、載置構造の側面図である。図１３（ａ）は、熱分解炭化処理装置１００を搭載する前のトレーラ３１及びトラクタ３２を示す斜視図である。図１３（ｂ）は、熱分解炭化処理装置１００を搭載した炭化処理車両３０を示す斜視図である。図１４は、熱分解炭化処理装置１００を搭載した炭化処理車両３０の側面図である。
熱分解炭化処理装置１００は、炭化処理車両３０に搭載することができる。図１１は、炭化室２を炭化炉ケース１へ収容するための載置構造を示す斜視図である。図１２は、載置構造の側面図である。図１３（ａ）は、熱分解炭化処理装置１００を搭載する前のトレーラ３１及びトラクタ３２を示す斜視図である。図１３（ｂ）は、熱分解炭化処理装置１００を搭載した炭化処理車両３０を示す斜視図である。図１４は、熱分解炭化処理装置１００を搭載した炭化処理車両３０の側面図である。
【0112】
熱分解炭化処理装置１００の炭化装置本体１１は、図１３（ｂ）に示すように、炭化室２、２’の正面及び背面を車両左右方向に向けて、トレーラ３１上に積載される。トラクタ３２によってトレーラ３１を牽引して、熱分解炭化処理装置１００を移動することができる。
【0113】
２つの炭化装置本体１１と、炭化装置本体１１の間に配設された燃焼室６とが、トレーラ３１のシャーシ３３上に配設搭載される。トラクタ３２とトレーラ３１から成る炭化処理車両３０は、トラクタ３２によってトレーラ３１を牽引して移動する。
【0114】
炭化装置本体１１は、炭化炉ケース１及び炭化室２を含む。図１１及び図１２に示すように、炭化室２底面の所定箇所、例えば下方に敷設するレール３４、３４’に対応する４か所の位置に、支持突起２１、２１’が突設されている。炭化室２は、炭化炉ケース１底部に敷設されたレール３４、３４’上に載置可能に構成されている。
【0115】
炭化室２の支持突起２１、２１’は、レール３４、３４’に穿設された突起支持孔３４ａ、３４ａ’に一定のクリアランスを保持して遊嵌できるように構成されている。炭化室２は、熱膨張による構成部材の伸縮から生じる変形変位を、支持突起２１、２１’と突起支持孔３４ａ、３４ａ’のクリアランスで吸収できるように構成されている。
【0116】
より具体的には、炭化炉ケース１の底部に、所定間隔を隔てて平行に一対のＨ鋼３５、３５’が敷設されており、レール３４、３４’の両側面とＨ鋼３５、３５’の上側面との間に支持片３５ａが当接溶着されている。
【0117】
レール３４、３４’は、図１１に示すように、炭化炉ケース１の底部に所定間隔を隔てて平行に敷設された一対のＨ鋼３５、３５’の上面に配設されている。
【0118】
炭化室２、２’の底面下側に形成された熱流路層３、３’の、略四角形の底板の略左右端近傍に、所定間隔を隔てて方形状の４つの支持突起２１、２１’が突設されている。
【0119】
一対のレール３４、３４’の上面には、炭化室２、２’底面に設けた支持突起２１、２１’と嵌合する位置に合わせて、支持突起２１、２１’よりも一回り大きい方形状溝である突起支持孔３４ａ、３４ａ’が穿設されている。突起支持孔３４ａ、３４ａ’は、それぞれのレール３４、３４’に２つずつ穿設されている。
【0120】
レール３４、３４’の各突起支持孔３４ａ、３４ａ’に対して、炭化室２、２’底面の各支持突起２１、２１’を遊嵌して、炭化室２、２’をレール３４、３４’上に載置した際に、支持突起２１と突起支持孔３４ａとの間に所定のクリアランスが形成される。突起支持孔３４ａと支持突起２１との間の空間には断熱性の不織布、例えばセラミックウール等を敷き詰めてもよい。
【0121】
例えば、支持突起２１、２１’は、水平断面積約９ｃｍ２、奥行長さ約３ｃｍに形成され、突起支持孔３４ａ、３４ａ’は、水平断面積約２５ｃｍ２、奥行長さ約５ｃｍに形成されて、支持突起２１を突起支持孔３４ａに遊嵌した際に、幅方向及び奥行方向に、所定のクリアランスを形成可能としている。
【0122】
このように炭化装置本体１１を構成することにより、炭化室２、２’の熱膨張によって生ずる構成部材の伸縮を、突起支持孔３４ａ、３４ａ’と支持突起２１、２１’との間のクリアランスで吸収することを可能としている。
【0123】
炭化処理中に高温の熱風により炭化室２、２’の構成部材に熱膨張変形を生じて炭化室２、２’の構成枠が変形変位しても、上記構成によって炭化室２、２’の変位を吸収して炭化室２、２’の摺動を促し、熱分解炭化処理装置１００の全体のひずみや構成部材の亀裂や熱損壊を防止することができる。この結果、燃焼室６からの熱風を遺漏することなく有効に利用して熱エネルギーを最大限に活用した炭化処理対象物の熱分解炭化処理装置１００とすることができる。
【0124】
図１３（ｂ）及び図１４に示すように、炭化処理車両３０は、炭化装置本体１１をトレーラ３１に積載する際に、車載用のトレーラ３１のシャーシ３３に対する２つの炭化装置本体１１の各部材及び構造セクションの重量負荷を可及的に軽減する重量配分となるように構成されている。
【0125】
図１４に示すように、トレーラ３１のシャーシ３３の後半部３３ｂは、前半部３３ａよりやや下方位置に形成されている。シャーシ３３の後半部３３ｂには、２つの炭化装置本体１１、１１’が車両前後方向に配設され、その間に燃焼室６が介設される。シャーシ３３の前半部３３ａには、熱分解炭化処理装置１００の操作及び作動に関連する付属関連部材９１が配設される。
【0126】
例えば、制御装置１５を含む操作制御装置１９、発電装置１８、灯油タンク１４、灯油ポンプ１４ｃが、付属関連部材９１として、シャーシ３３の前半部３３ａに配設される。
【0127】
灯油タンク１４は、バーナー６１の火炎燃料となる灯油を貯溜している。灯油タンク１４は、シャーシ３３の前半部３３ａにおいて、トラクタ３２側の右上面に配設される。
【0128】
シャーシ３３の前半部３３ａ上面の灯油タンク１４の後方位置に、灯油タンク１４に隣接して灯油ポンプ１４ｃが配設され、さらにその後方位置に制御装置１５を備えた操作制御装置１９が配設される。
【0129】
灯油ポンプ１４ｃは、制御装置１５によって制御される。灯油ポンプ１４ｃは、灯油タンク１４から灯油供給管１４ａを介してバーナー６１へ灯油を供給する。
【0130】
発電装置１８は、灯油ポンプ１４ｃ、制御装置１５、送風機９等に対して、動力源となる電気を生成供給する。発電装置１８は、シャーシ３３の前半部３３ａにおいて、トラクタ３２側の左上面に配設される。
【0131】
シャーシ３３の後半部３３ｂの上面には、図１３（ａ）に示すように、車両前後方向に沿って、所定間隔を隔てて平行に２つの溝部が設けられている。溝部の深さより肉厚の厚い平板合板である一対のライナー３６、３６’が、前後方向に摺動可能に、溝部に嵌合して敷設されている。ライナー３６、３６’の車両前後方向の両端側近傍には、前後摺動幅を一定に規制するＬ字アングルが配設されている。
【0132】
レール３４、３４’を介して炭化炉ケース１に収容した炭化室２、すなわち炭化装置本体１１と、その間に配設される燃焼室６とが、この一対のライナー３６、３６’を介して、トレーラ３１のシャーシ３３に搭載固定される。炭化装置本体１１及び燃焼室６は、車両前後方向において、後輪３１ａに負荷される後軸重が最大荷重となる位置に、並べて搭載固定される。
【0133】
上述した構成とすることで、炭化装置本体１１及び燃焼室６と、シャーシ３３との間に所定の断熱空間を形成することができる。車両前後方向に揺れる振動をライナー３６、３６’が摺動吸収することによって、炭化装置本体１１及び燃焼室６への振動負荷を軽減することができる。また、炭化装置本体１１の各部材及び構造セクションの重量負荷を可及的に軽減することができる。
【0134】
シャーシ３３の後半部３３ｂにおいて、前半部３３ａより下位置で２つの炭化装置本体１１の大重量負荷をかけることで、トラクタ３２とトレーラ３１との連結部分における重量負荷の軽減を図ることができる。この結果、トラクタ３２とトレーラ３１の間の牽引動力の伝達を可及的に円滑に行うことが可能となり、熱分解炭化処理装置１００の路上走行移動に伴う牽引を支障なく行うことができる。
【0135】
トレーラ３１とトラクタ３２とを連結して炭化処理車両３０全体を長大化させて路上走行を行う場合に、路上カーブのハンドリングに際し、シャーシ３３の後半部３３ｂでは前半部３３ａより下位置において２つの炭化装置本体１１の重量負荷をかけているので、シャーシ３３の最後尾が振れることを可及的に防止することが可能となり、より安全に走行することができる。
【0136】
シャーシ３３の前半部３３ａに操作及び作動関係の付属関連部材９１を配設することにより、装置の点検やメンテナンス作業が行い易い。前半部３３ａが後半部３３ｂより高い位置にあるため、付属関連部材９１が、路上走行時の路面の凹凸に伴う振動衝撃を直接に受けることがなく、計器類の誤作動や故障を可及的に防止することができる。
【0137】
＜ベローズ＞
炭化装置本体１１、１１’を炭化処理車両３０に車載する場合、炭化装置本体１１、１１’それぞれに接続される熱風供給路５の配管に、それぞれベローズ１１０、１１０’が設けられる（図１参照）。ベローズ１１０、１１０’は、蛇腹状の管形状を有する。ベローズ１１０、１１０’の形状が変形することにより、炭化装置本体１１、１１’の熱膨張、熱収縮によって発生する配管への応力を吸収することができる。ベローズ１１０、１１０’は、配管の軸方向の変形だけでなく、軸方向に垂直な方向へのずれも吸収することができる。熱分解炭化処理装置１００では、温度上昇と冷却とが繰り返し行われるため、ベローズ１１０、１１０’の配置は特に有用である。例えば、複数のねじ穴を有するリング状のフランジをベローズ本体の両端に設けて、両端のフランジを、対応する配管と接続すればよい。
炭化装置本体１１、１１’を炭化処理車両３０に車載する場合、炭化装置本体１１、１１’それぞれに接続される熱風供給路５の配管に、それぞれベローズ１１０、１１０’が設けられる（図１参照）。ベローズ１１０、１１０’は、蛇腹状の管形状を有する。ベローズ１１０、１１０’の形状が変形することにより、炭化装置本体１１、１１’の熱膨張、熱収縮によって発生する配管への応力を吸収することができる。ベローズ１１０、１１０’は、配管の軸方向の変形だけでなく、軸方向に垂直な方向へのずれも吸収することができる。熱分解炭化処理装置１００では、温度上昇と冷却とが繰り返し行われるため、ベローズ１１０、１１０’の配置は特に有用である。例えば、複数のねじ穴を有するリング状のフランジをベローズ本体の両端に設けて、両端のフランジを、対応する配管と接続すればよい。
【0138】
配管の途中にベローズ１１０、１１０’を配置することによって、装置運転中の形状変形のみならず、装置の組立や車載時における位置ずれも吸収することができる。
【0139】
ベローズ１１０、１１０’を配置する位置は、熱風供給路５の配管に限定されず、必要に応じて各種の配管にベローズを設けてもよい。例えば、エジェクタ７ｂ、７ｂ’の入出力配管にベローズを設けてもよい。
【0140】
＜炭化処理＞
次に、熱分解炭化処理装置１００を搭載した炭化処理車両３０を使用して行われる炭化処理について説明する。
次に、熱分解炭化処理装置１００を搭載した炭化処理車両３０を使用して行われる炭化処理について説明する。
【0141】
熱分解炭化処理装置１００を搭載した炭化処理車両３０は、例えば複数の空の炭化トレイ２０を積んで、炭化処理対象物の発生地を巡回する。炭化処理対象物には、植物性の未利用系バイオマス原料及び廃棄物系バイオマス原料が含まれる。木質系バイオマス原料、例えば木材の材部分を除く未利用の木質資源（バーク、枝状、草木類、竹、剪定枝、林地残材、植林の針葉樹、広葉樹、灌木、早生記樹としてのユーカリ、ポプラ、コヨウザン、チャンチンモドキ、センダン等、樹皮、建築廃材、稲わら、バガス、家畜用の敷き藁、野菜くず等）を、炭化トレイ２０に収容する。木質系バイオマス原料は、廃棄物由来の砂や釘等の金属、植物本体の含有するシリカ等の含有量が少なく、リグニン含有量の高いものが望ましい。
【0142】
木質系バイオマス原料の収集後、２つの炭化室２、２’のうち少なくともいずれか一方に、木質系バイオマス原料を収容した１又は複数の炭化トレイ２０を装入して扉部１２、１２’を閉じて炭化室２、２’を密閉する。炭化処理車両３０に搭載した制御装置１５によって燃焼室６のバーナー６１を作動させる。制御装置１５が備える液晶タッチパネル式のディスプレイに複数のスイッチが表示される。操作表示部として機能する制御装置１５のディスプレイを操作して炭化処理を開始すると、バーナー６１が自動で点火される。炭化処理開始直後、バーナー６１は、灯油ガス燃料を利用して燃焼する。
【0143】
具体的には、制御装置１５が、燃焼空気送管１３の自動開閉バルブ１３ａ及び灯油供給管１４ａの自動開閉バルブ１４ｂを開放することで、送風機９ａからの移送空気及び灯油タンク１４からの灯油ガスがバーナー６１に供給されて、燃焼室６内にバーナー６１の火炎噴射が発生する。
【0144】
バーナー６１の燃焼によって燃焼室６内に発生した熱風が熱流路４、４’を流れて、炭化室２、２’が外側から加熱されると、炭化室２、２’内部で乾留ガスが発生する。
【0145】
制御装置１５は、送風機９ｂの燃焼空気送管１６、１６’の自動開閉バルブ１６ａ、１６ａ’を解放して、送風機９ｂからの移送空気を、エジェクタ７ｂ、７ｂ’を介して、乾留ガス移送管７、７’へ導入する。これにより、エジェクタ７ｂ、７ｂ’が機能して、炭化室２、２’内部で発生した乾留ガスが、乾留ガス移送管７、７’内に吸引されて、乾留ガスと燃焼用空気の混合気体が燃焼室６に供給される。
【0146】
扉部１２、１２’で密閉されて外気と遮断された炭化室２の内部は、炭化処理対象物の熱分解の進行に伴って、炭化室２、２’内部に残存していた酸素が消費されて、無酸素状態となる。
【0147】
制御装置１５は、乾留ガスの燃焼室６への供給量に応じて、燃焼空気送管１３の自動開閉バルブ１３ａ及び灯油供給管１４ａの自動開閉バルブ１４ｂを制御することによって、バーナー６１への灯油ガスの供給量を調整する。例えば、乾留ガスが増加すると、自動開閉バルブ１３ａ、１４ｂを閉鎖方向に制御して、灯油ガスの供給量を減少させる。乾留ガスの発生量の検出は、制御装置１５が、圧力センサＴ４を利用して、炭化室２、２’内の圧力を測定することによって行われる。
【0148】
炭化室２内部における乾留ガスの発生量が多くなると、制御装置１５は、乾留ガス移送管７の自動開閉バルブ７ａを閉鎖方向に絞ることにより、燃焼室６内への乾留ガスの過剰供給による不意の事故を防止する。一方、乾留ガスが不足した場合、制御装置１５は、燃焼室６の温度低下を防止するため、灯油ガス燃料を供給してバーナー６１を追加的に燃焼させて熱量を安定させる制御を実行する。制御装置１５は、センサＴ１～Ｔ４を利用して検出した温度及び圧力を制御に利用する。
【0149】
制御装置１５は、各センサＴ１～Ｔ４によって検出した燃焼室６及び炭化室２内部の温度情報や、炭化室２内部の圧力情報に基づいて、燃焼室６の燃焼カロリー及び各炭化室２、２’の温度が所定の値又は範囲となるように、乾留ガス及び灯油ガスの供給量を自動調節する。例えば、燃焼室６の燃焼カロリーを４００００ｋｃｌ／ｈ～４６００００ｋｃｌ／ｈの範囲内、各炭化室２、２’の温度を０度以上１０００度以下の範囲内となるように、乾留ガス及び灯油ガスの供給量が自動調節される。
【0150】
炭化処理では、熱流路４、４’内の熱風と炭化室２、２’との間で、熱交換が行われる。燃焼室６で発生した熱風は、分流壁４０によって第１流路４ａと第２流路４ｂとに分流して熱流路４、４’内に流入する。第１流路４ａに流入した熱風は、ジグザグ状の流路に沿って、炭化室２の一側面２ａ、上面２ｂ、他側面２ｃを順次流通する。一方、第２流路４ｂに流入した熱風は、ジグザグ状の流路に沿って、炭化室２の背面２ｄ、下面２ｅを順次流通する。第１流路４ａを流れる熱風と第２流路４ｂを流れる熱風は、炭化室２の側面２ｃに設けられた排出管１０ａの始端開口部１０ｃで合流して外部へ排出される。
【0151】
炭化室２、２’の各側面２ａ～２ｅに形成した第１流路４ａ及び第２流路４ｂによって、各側面２ａ～２ｅをジグザグ状に順になぞるようにして熱風が流通する。これにより、各側面２ａ～２ｅを均一な温度分布となるように加熱して熱斑の発生を制御することができる。
【0152】
より具体的には、図６に示すように、送風機９ａ及び送風機９ｂによる付勢圧を受けて、第１流路４ａを流通する熱風は、第１流路上流部４ａ－１を背面２ｄ側から正面側に向けて上下ジグザグ状に流通して第１流路中流部４ａ－２に至る。続いて、第１流路中流部４ａ－２の熱風は、熱単体流路４２を前後ジグザグ状に流通して、第１流路下流部４ａ－３に至る。
【0153】
第１流路中流部４ａ－２内の熱風の流通方向は、第１流路上流部４ａ－１内の流通方向と直交する方向である。具体的には、炭化室２の上面２ｂにおいて、第１流路上流部４ａ－１から右方向（図５Ｒ方向）に流入した熱風は、流入方向と直交する後方向（図５Ｂ方向）向きを変えて、第１流路中流部４ａ－２を流れ始める。このため、流路を形成する隔壁４１と外側板３ａとの間に僅かな隙間がある場合でも、第１流路中流部４ａ－２を流れる熱風が、第１流路上流部４ａ－１へ逆流し難くなっている。また、流路をジグザグ状にすることで、熱風が炭化室２の上面２ｂに沿って流れる時間を長くすることができる。
【0154】
第１流路中流部４ａ－２から第１流路下流部４ａ－３に至った熱風は、第１流路上流部４ａ－１とは逆に、正面側から背面２ｄ側へ向けて、第１流路下流部４ａ－３をジグザグ状に上下流通して排出管１０ａに至る。
【0155】
送風機９ａ及び送風機９ｂによる付勢圧を受けて第２流路上流部４ｂ－１を流通する熱風は、上面２ｂ側から下面２ｅ側に向けて、左右ジグザグ状に降下流通して第２流路下流部４ｂ－２に至る。続いて、第２流路下流部４ｂ－２の熱風は、熱単体流路４２を前後ジグザグ状に流通して、第１流路下流部４ａ－３に至る。
【0156】
第２流路下流部４ｂ－２内の熱風の流通方向は、第２流路上流部４ｂ－１内の流通方向と直交する方向である。このため、上述した上面２ｂの場合と同様に、熱風が炭化室２の下面２ｅに沿って流れる時間を長くすると共に、熱風が第２流路上流部４ｂ－１へ逆流することが防止される。
【0157】
各熱流路４を形成する各隔壁４１が、熱風との接触面積を拡大して、炭化室２、２’の各側面に熱伝導しているだけでなく、各熱単体流路４２の始端４３や終端４４の隔壁４１端部がフィンとして機能することで熱流路４内の熱風の旋回流を生起し、熱風と炭化室２との熱交換率を飛躍的に上昇させて、炭化室２内部に向けた輻射熱エネルギーを向上している。
【0158】
熱風が各熱流路４ａ、４ｂ’を順次流通することにより、扉部１２で密閉された炭化室２、２’の六側面に僅かな温度差が生ずる。図１５（ａ）は、炭化室２内部における熱ガス対流の側面図を示し、図１５（ｂ）は、その正面図を示している。なお、熱ガスとは、高温の乾留ガスである。
【0159】
炭化室２、２’の六側面における温度関係は、例えば、（背面２ｄ）≦（熱風供給路５が配設される一側面２ａ）＞（下面２ｅ）＞（上面２ｂ）＞（熱風排出路１０が配設される他側面２ｃ）＞（扉部１２で炭化処理対象物出入口２ｆを閉鎖して形成される正面２ｇ）の順となる。
【0160】
炭化室２の各側面の温度差によって、炭化室２内部に充満する乾留ガスの熱ガス対流現象が起こる。具体的には、比較的他よりも高温の下面２ｅで加熱された乾留ガスが、図１５（ａ）に示すように、炭化室２内部の側面視において、背面２ｄ、上面２ｂ、正面２ｇ、下面２ｅの順に還流するように熱ガス対流が生ずる。また、図１５（ｂ）に示すように、炭化室２内部の正面視において、乾留ガスが、一側面２ａ側、上面２ｂ、他側面２ｃ、下面２ｅへと還流するように熱ガス対流が生ずる。
【0161】
この対流現象によって、炭化トレイ２０に任意に不整列に積層収容された不定形状の炭化処理対象物に、可及的均一かつ万遍なく輻射熱が照射される。また、炭化処理対象物の間隙を、熱ガス（乾留ガス）が効率よく流通して、炭化処理対象物の全面に可及的に熱風を接触させる。
【0162】
このように、炭化室２内部で乾留ガスの対流現象が起こることにより、炭化室２内部空間の温度分布が略均一になる。炭化トレイ２０に収容された炭化処理対象物である木質系バイオマス原料は、炭化室２からの輻射熱と、炭化室２内の乾留ガスの対流熱とによって加熱され、熱分解が促進されて短時間で固定炭素率の高い炭化物となる。
【0163】
送風機９ｂの非稼働時には、炭化室２内において乾留ガスの自然対流が発生しやすい状態となり、送風機９ｂの稼働時には、乾留ガス吸引により熱ガスの強制対流が発生しやすい状態となる。
【0164】
炭化処理対象物の炭化処理終了後には、送風機９ｃを含む強制冷却機構を稼働させることによって炭化室２を急冷することで、炭化室２内部の炭化物を短時間で取り出すことを可能としている。
【0165】
＜半炭化処理・低温炭化処理＞
熱分解炭化処理装置１００は、燃焼室６で生成した熱風と炭化室２、２’の内部空間との間の熱交換効率を飛躍的に上昇させる構造を有することで、熱風の有する熱エネルギーを最大限利用して、比較的低い熱エネルギーであっても短時間で安定して、かつ、高い固定炭素率の炭化物が得られる炭化処理を実現している。
熱分解炭化処理装置１００は、燃焼室６で生成した熱風と炭化室２、２’の内部空間との間の熱交換効率を飛躍的に上昇させる構造を有することで、熱風の有する熱エネルギーを最大限利用して、比較的低い熱エネルギーであっても短時間で安定して、かつ、高い固定炭素率の炭化物が得られる炭化処理を実現している。
【0166】
通常の木炭や竹炭を製造する場合は５００度以上の熱で炭化処理が行われるが、熱分解炭化処理装置１００では、制御装置１５による自動制御によって、これよりも低い温度で炭化する半炭化処理又は低温炭化処理を行うことができる。低温で炭化処理を行うことで、低酸素又は無酸素で焼成が行われる。
【0167】
例えば、熱分解炭化処理装置１００は、制御装置１５による自動制御によって、炭化室２内の温度を３００度～５００度にして炭化処理を行うことができる。炭化室温度を、この温度帯に維持して炭化処理を行うと、エネルギー利用効率やコスト面で好ましい結果が得られやすい。例えば、木質系バイオマス原料を乾燥させながら、高温で炭化処理を行う場合に比べて１０％～４０％の単位発熱量の改善が実現され、熱損失も３０％以下に押さえることができる。
【0168】
なお、５００度以下、３００～５００度とした上記炭化室温度は一例であって、熱分解炭化処理装置１００は、制御装置１５による自動制御によって、炭化室温度を変更することができる。炭化室温度は、炭化室２の内部容積、バイオマス原料の種類、バイオマス原料から生成する炭化物であるバイオマス燃料の仕様、炭化処理の種類等に応じて適宜変更すればよい。
【0169】
例えば、バイオマス原料の種類や量によっては、２５０度～４５０度の炭化室温度に維持して炭化処理を行う方が、コスト面で好ましい結果が得られる場合もある。予め設定を準備することで、制御装置１５は、設定に基づいて、炭化室２内部の温度が２５０～４５０度の温度範囲となるように炭化処理を制御することができる。
【0170】
熱分解炭化処理装置１００によって、植物性のバイオマス原料である未利用の廃棄トウモロコシ芯を低温炭化処理して生成した炭化物の分析試験結果報告書の一例を示す。
分析項目（分析方法 ＪＩＳ Ｚ ７３０２１－２２００９）
・高位発熱量 ２８６７０ｋＪ／ｋｇ
・低位発熱量 ２７８９０ｋＪ／ｋｇ
・炭素（無水ベース）８４．５ ％
・水分 ５．２ ％
・水素 ２．９９％
・揮発分 １８．７ ％
・灰分 ３．８ ％
分析項目（分析方法 ＪＩＳ Ｚ ７３０２１－２２００９）
・高位発熱量 ２８６７０ｋＪ／ｋｇ
・低位発熱量 ２７８９０ｋＪ／ｋｇ
・炭素（無水ベース）８４．５ ％
・水分 ５．２ ％
・水素 ２．９９％
・揮発分 １８．７ ％
・灰分 ３．８ ％
【0171】
カロリー換算で通常の廃棄トウモロコシ芯の発熱量と比較すると、例えば通常の廃棄トウモロコシ芯の炭化物が１４１９０ｋＪ／ｋｇ程度であるのに対して、熱分解炭化処理装置１００で生成した上記炭化物は約２７８９０ｋＪ／ｋｇの値を示し、炭化率が高く、石炭やコークスと同等の発熱量を示す炭化物を生成できることを示している。
【0172】
小型化された熱分解炭化処理装置１００は、炭化処理車両３０に搭載して、未利用系や廃棄物系の植物性の木質系バイオマス原料を収集可能な場所に移動して、その場で炭化処理を行うことができる。また、熱分解炭化処理装置１００は、半炭化処理又は低温炭化処理を実行する際に優れた熱交換効率を実現するように構成されている。熱分解炭化処理装置１００を利用すれば、炭化処理対象物を収集して即時に炭化処理作業を行えるだけでなく、炭化処理に係る省エネルギー化及び省スペース化を実現すると共に、炭化処理対象物の減容化及び再エネルギー化を容易かつ低コストで実現することができる。
【0173】
熱分解炭化処理装置１００を炭化処理車両３０に搭載して利用することで、廃棄物の排出地を巡回しながら炭化処理を行うこともできる。例えば、木質系バイオマス原料を炭化トレイ２０に収容した後、木質系バイオマス原料が排出される別の場所への移動を開始して、車両走行中に炭化処理を行うことができる。木質系バイオマス原料の回収作業の場所的な問題や、炭化処理作業の時間的な問題による影響を軽減して、バイオマス原料の炭化処理作業を行うことができる。
【0174】
なお、熱分解炭化処理装置１００の利用方法は、炭化処理車両３０に搭載して利用する方法に限定されず、所定の場所に設置固定して利用してもよい。例えば、剪定草木等の木質系バイオマス原料は比較的容易に搬送できるため、熱分解炭化処理装置１００を所定場所への据置型として、バイオマス原料を熱分解炭化処理装置１００の設置場所へ運んで処理するようにしてもよい。
【0175】
熱分解炭化処理装置１００は、複数の炭化トレイ２０を積み重ねて収容できるように構成されている。このため、例えば、木質系のバイオマス原料を炭化トレイ２０に詰めて複数の場所から運び込まれた炭化トレイ２０を炭化室２、２’に積層収容して、まとめて炭化処理を行うこともできる。
【0176】
例えば、幅及び奥行が１２０ｃｍ、高さが２０ｃｍ程度の箱部に炭化処理対象物を収容し、２つの炭化室２、２’それぞれに、炭化トレイ２０を３つ上下方向に積層して収容することができる。大型の炭化トレイ２０を利用することで、炭化処理対象物を粉砕したり切断したりせずにそのまま炭化トレイ２０に収容できる。このため、例えば、バークやイネ科植物のように粉砕が困難なもの、ピンチップのような不定形のもの、未粉砕の大きなものも、炭化トレイ２０に収容して容易に炭化することができる。
【0177】
熱分解炭化処理装置１００は、バイオマス原料の発生現場における木質系バイオマス原料の効果的な回収と、半炭化処理又は低温炭化処理とを実現して再資源化を図ると共に、木質系バイオマス原料により惹起される環境汚染の問題や、装置設置や炭化処理に要するエネルギー、木質系バイオマス原料の事前処理等のコストの問題を解消することができる。
【0178】
＜燃料製造＞
図１６は、熱分解炭化処理装置１００で得られた複数種類の炭化物からバイオマス燃料を製造する方法を説明するための模式図である。まず、熱分解炭化処理装置１００を利用して、上述したように半炭化処理又は低温炭化処理を実行して、バイオマス原料から、複数種類の炭化物３０１、３０２を生成する（ステップＳ１１）。例えば、熱分解炭化処理装置１００の２つの炭化室２、２’それぞれに異なる種類のバイオマス原料を収容して、２種類の炭化物Ｘ及び炭化物Ｙを生成する。
図１６は、熱分解炭化処理装置１００で得られた複数種類の炭化物からバイオマス燃料を製造する方法を説明するための模式図である。まず、熱分解炭化処理装置１００を利用して、上述したように半炭化処理又は低温炭化処理を実行して、バイオマス原料から、複数種類の炭化物３０１、３０２を生成する（ステップＳ１１）。例えば、熱分解炭化処理装置１００の２つの炭化室２、２’それぞれに異なる種類のバイオマス原料を収容して、２種類の炭化物Ｘ及び炭化物Ｙを生成する。
【0179】
異なる種類のバイオマス原料が収容された２つの炭化トレイ２０を、１つの炭化室２に収容して、同じ条件で炭化して、一方の炭化トレイ２０と他方の炭化トレイ２０とで異なる種類の炭化物を得るようにしてもよい。２つの炭化室２、２’それぞれに、同じバイオマス原料を収容して、炭化室２と炭化室２’とで炭化室温度や炭化時間等の条件を変更することで、異なる種類の炭化物を得るようにしてもよい。図３に示すように燃焼室６と２つの炭化室２、２’は独立した熱風流入管５ａ、５ａ’で接続されているため、例えば熱風流入管５ａ、５ａ’の途中に自動開閉バルブを設けて熱風の流量を調節すれば、２つの炭化室２、２’で異なる炭化処理条件を実現することができる。熱分解炭化処理装置１００で生成する炭化物の種類の数は特に限定されず、３種類以上の炭化物を生成し、これらを混連してバイオマス燃料を製造する態様であってもよいが、以下、２種類の炭化物３０１、３０２を例に説明を続ける。
【0180】
図１６に示すように、熱分解炭化処理装置１００で得られた複数種類の炭化物３０１、３０２を、バイオマス燃料製造装置２００に投入して粉砕混練する（ステップＳ１２）。複数種類の炭化物３０１、３０２は、それぞれの燃焼性能や含水率等に基づいて予め設定した所定の重量割合で混練すればよい。バイオマス燃料製造装置２００は、粉砕混練した複数種類の炭化物３０１、３０２を所定形状に成型する（ステップＳ１３）。こうして、所定形状を有するバイオマス燃料３０３が得られる。
【0181】
例えば、未利用系の植物性バイオマス原料を半炭化処理又は低温炭化処理して得られた炭化物３０１と、廃棄物系の植物性バイオマス原料を半炭化又は低温炭化処理して得られた炭化物３０２とが粉砕混錬されて、ペレット形状を有するバイオマス燃料３０３に圧縮成型される。
【0182】
同じ条件で炭化処理を行っても、バイオマス原料の種類によって、得られる炭化物の特性が異なる場合があるが、複数種類の炭化物を混練してバイオマス燃料を製造することで、所望の燃焼性能を有するバイオマス燃料とすることができる。例えば、燃焼カロリーが低く燃料としての利用に好ましくない炭化物となる場合でも、これを燃焼カロリーの高い炭化物と混練してバイオマス燃料を製造することで、所定の燃焼カロリーを有するバイオマス燃料を得ることができる。また、例えば、含水率や吸湿性の問題で燃料としての利用に好ましくない炭化物がある場合でも、これらの問題を解決可能な炭化物と混練してバイオマス燃料を製造することで、燃料として利用可能なバイオマス燃料とすることができる。燃焼性能、吸湿性、コスト、燃焼時間、臭い等が異なる複数種類の炭化物を、所定の重量割合で混練すれば、そのままでは燃料としての使用に支障があるような炭化物もバイオマス燃料にして再利用することができる。
【0183】
バイオマス燃料は、所定形状に成型される。バイオマス燃料の形状を、運搬のしやすさ、着火のしやすさ等を考慮して予め設定した所定形状とすることで、燃料としての取扱性を向上させることができる。
【0184】
熱分解炭化処理装置１００が、炭化処理の対象とする未利用系のバイオマス原料の種類、及び廃棄系のバイオマス原料の種類は、特に限定されない。例えば、未利用系のバイオマス原料には、林業で発生する間伐材や剪定枝、農業で発生する稲わら、麦わら、籾がら、トウモロコシの芯や茎等が含まれる。廃棄物系のバイオマス原料には、製造業で廃棄物として排出された端材や木くず、食品業で廃棄物として排出された植物性の食品残渣等が含まれる。本や新聞紙等の紙類をバイオマス原料として利用してもよい。
【0185】
例えば、未利用系の木質系バイオマス原料を半炭化処理又は低温炭化処理して得られた炭化物３０１と、廃棄物系の植物性バイオマス原料を半炭化処理又は低温炭化処理して得られた炭化物３０２とを、１対１の重量割合で粉砕混錬してバイオマス燃料３０３を生成する。すなわち、同一重量の複数種類の炭化物を混練成型して、バイオマス燃料が生成される。
【0186】
バイオマス燃料製造装置２００が粉砕、混練及び成型の全ての処理を行う態様に限定されず、一部の処理がバイオマス燃料製造装置２００を用いずに行われる態様であってもよい。
【0187】
例えば、炭化物３０１、３０２の粉砕を事前に行って、バイオマス燃料製造装置２００が炭化物３０１、３０２の混練及び圧縮成型のみを行う態様であってもよい。木質系バイオマス原料を半炭化処理又は低温炭化処理して得られる炭化物は大小の塊となるので、これを圧着ローラ等を利用する粉砕機で機械的に粉砕して小片とすればよい。
【0188】
バイオマス原料を炭化トレイ２０に収容して、熱分解炭化処理装置１００を用いて半炭化処理又は低温炭化処理して得られる炭化物は、例えば含水率が５％～８％程度の一定の小塊となるため、粉砕や混練を容易に行うことができる。
【0189】
例えば、スクリュウを回転させて混練と圧縮成型とを行うスクリュウ攪拌機を、バイオマス燃料製造装置２００として利用する。例えば、フラットダイ式、リングダイ式等のペレタイザを、バイオマス燃料製造装置２００として利用して、粉砕機で粉砕処理を終えた複数種類の炭化物からバイオマス燃料を製造してもよい。バイオマス燃料製造装置２００の具体例については後述する。
【0190】
本実施形態の一態様に係るバイオマス燃料の製造方法では、半炭化処理又は低温炭化処理によって、未利用系の植物性の木質系バイオマス原料から生成した炭化物３０１と、廃棄物系の植物性バイオマス原料から生成した炭化物３０２とを５対５の重量割合で混錬する。ただし、重量割合は、木質系バイオマス原料の種類や炭化状態に応じて調整される。例えば、重量割合が５対５に設定された炭化物３０１と炭化物３０２を、６対４から４対６の間で重量割合を調整して混練してもよい。
【0191】
このように、未利用系や廃棄物系の植物性バイオマスの原料を、半炭化処理又は低温炭化処理によって炭化物にしてから粉砕混錬することで、バイオマス原料の欠点である収集時の嵩高さや高含水率の問題を解消することができる。例えば、ピンチップ状の端材や、イネ科の草木等についても、半炭化処理又は低温炭化処理によって炭化物にすることで粉砕しやすくなり、その後の取扱が容易になる。
【0192】
熱分解炭化処理装置１００で得られた炭化物のみからバイオマス燃料を製造する態様に限定されず、熱分解炭化処理装置１００で得られた炭化物に、他の原料を混練して、バイオマス燃料を製造してもよい。
【0193】
例えば、熱分解炭化処理装置１００で半炭化処理又は低温炭化処理を行って得られた炭化物に、リサイクルが困難な古紙を原料として別装置で生成された高カロリーの固形燃料を混練して、バイオマス燃料を製造してもよい。古紙から生成する固形燃料には、インク、コーティング剤、接着剤等の影響で臭いがする、湿気や水分を吸収して燃焼性能が低下しやすい等の問題が生ずる場合がある。このような固形燃料を粉砕して、熱分解炭化処理装置１００で木質系バイオマス原料から生成した炭化物と混練し、圧縮成型してバイオマス燃料とすれば、臭いや吸湿性の問題が軽減される。
【0194】
なお、バイオマス燃料を小型円柱形状のペレット状に成型する例を説明したが、バイオマス燃料の形状は特に限定されない。例えば、バイオマス燃料を、平板状の小型円盤形状にしてもよいし、粒形状、球状、炭団形状等にしてもよい。バイオマス燃料の形状は、燃料としての使用状況に応じて、適宜設定すればよい。
【0195】
バイオマス燃料は、製紙会社、バイオマス発電所、農業用ビニールハウス等の小規模施設で、ボイラーの燃料として使用されることが多い。木質系バイオマス原料から半炭化処理又は低温炭化処理で得られる炭化物は、上述のトウモロコシの例で示したように、他の炭化物に比べて高い発熱量を得ることができる。このような炭化物からバイオマス燃料を製造することで、熱効率が向上し、ボイラーの利用に係るコストを抑えることができる。
【0196】
世界的に燃料資源の枯渇化が叫ばれている昨今において、従来は廃棄するために多大の経費をかけていた未利用系・廃棄物系の植物性の木質系バイオマス原料を、半炭化処理又は低温炭化処理して、混錬成型技術によってバイオマス燃料として再利用することができれば、環境保全及び資源の有効活用が進み、世界的な再生可能なエネルギーの循環モデルとして、環境改善に寄与することができる。
【0197】
＜燃料製造装置＞
バイオマス燃料製造装置２００の２つの具体例を説明する。図１７は、スクリュウ型の攪拌機４００から成るバイオマス燃料製造装置２００の例を説明するための図である。図１８及び図１９は、ペレット製造機２１０及びふるい機２２０から成るバイオマス燃料製造装置２００の例を説明するための図である。
バイオマス燃料製造装置２００の２つの具体例を説明する。図１７は、スクリュウ型の攪拌機４００から成るバイオマス燃料製造装置２００の例を説明するための図である。図１８及び図１９は、ペレット製造機２１０及びふるい機２２０から成るバイオマス燃料製造装置２００の例を説明するための図である。
【0198】
【0199】
攪拌機４００は、複数種類の炭化物の粉砕、混練、圧縮、成型を行うことができる。攪拌機４００は、複数種類の炭化物を粉砕する粉砕部と、粉砕した炭化物を混練する混練部と、混練した混合原料を加圧圧縮する圧縮部と、圧縮部で加圧圧縮した混練一体原料を所定形状に成型する成型部とを備える。
【0200】
図１７（ｂ）に示すように、攪拌機４００の基枠最上部に、炭化物を投入する粉砕部として機能するホッパ部４１０が設けられている。ホッパ部４１０内には投入原料を粉砕混練するための撹拌羽根４１１が回転自在に収容されている。ホッパ部４１０の下方出口には、混練部として機能するスクリューコンベア４２１が設けられたコンベア通路４２０が設けられ、その下流側に圧縮部４３０が設けられている。圧縮部４３０には、加圧シリンダ４３１の作動により、粉砕混練された混合原料を連続圧縮するピストン（図示せず）が内蔵されている。ピストンの進出方向には、成型部４４０として機能する押出アダプタ４４１が設けられている。押出アダプタ４４１を取り替えて出口径のサイズを変更することにより、形状が異なる数パターンに成型できるようになっている。なお、攪拌機４００の基枠の最下部には、各部を駆動制御する制御部４５０が設けられている。
【0201】
複数種類の炭化物を、予め設定された重量割合となるようにホッパ部４１０に投入すると、ホッパ部４１０の撹拌羽根４１１が回転して、各炭化物が粉砕される。撹拌羽根４１１は、ホッパ部４１０内に軸架した回転軸１１２に砕断刃として一定間隔で複数取付けられている。粉砕された原料はホッパ部４１０内で混練される。
【0202】
続いて、粉砕混練された混合原料が、スクリューコンベア４２１によりさらに混練されながらコンベア通路４２０を通過して下方の圧縮部４３０へ搬送され、加圧シリンダ４３１によって連続圧縮されて混練一体原料となる。圧縮圧力は、加圧シリンダ４３１の油圧調整によって変更される。油圧調整は、制御部４５０が駆動モータの回転と圧力バルブとを制御することによって行われる。調整可能な最大圧力は約１００トンとなっている。
【0203】
混合原料が、コンベア通路４２０を通過しながら混練される工程では、スクリューコンベア４２１表面との摩擦熱が発生し、加圧シリンダ４３１による連続圧縮工程では混合原料自体から圧縮熱が発生するが、必要に応じて、これらの工程で水を散布可能な冷却装置を設け、混合原料に加水して温度を下げればよい。この場合、製造直後のバイオマス燃料は水分を含むことになるが、バイオマス燃料は炭化物から製造されるため、製造後に水分が蒸発して、燃料として利用可能な状態となる。
【0204】
図１８に示すバイオマス燃料製造装置２００は、熱分解炭化処理装置１００で生成した炭化物を予め粉砕機で粉砕し、粉砕済みの複数種類の炭化物を混練成型してペレット形状のバイオマス燃料を製造する装置の例である。バイオマス燃料製造装置２００は、フラットダイ型のペレット製造機２１０と、振動型のふるい機２２０とを含む。なお、図１８及び図１９には、各図に示す構成部の関係が分かるように、直交するＸ、Ｙ、Ｚの３軸を示している。
【0205】
図１８に示すように、ペレット製造機２１０は、ペレタイザ２１１と、ペレタイザ２１１を駆動するための駆動部２１３と、駆動部２１３による駆動力をペレタイザ２１１に伝達する伝達部２１４とを含む。ペレタイザ２１１、駆動部２１３及び伝達部２１４は、基台部２１２上に固定されている。モータを含む駆動部２１３による駆動力が、ベルトを含む伝達部２１４によってペレタイザ２１１に伝達されて、ペレタイザ２１１が動作する。
【0206】
ペレタイザ２１１は、粉砕済みの炭化物を投入するためのホッパ部２１１ａを有する。ペレタイザ２１１の内部には、多数の孔が形成されたフラットダイと、投入原料を混練してフラットダイの孔に押し込んで圧縮成型する圧縮ローラとが設けられている。
【0207】
図１９（ａ）に示すように、ホッパ部２１１ａから複数種類の粉砕済の炭化物３０１、３０２を投入すると、ペレタイザ２１１の内部で、圧縮ローラが炭化物３０１、３０２を混練し、得られた混合原料を上方からフラットダイの孔に押し込むことによって、フラットダイを通過した混合原料がペレット形状に成型される。成型されたバイオマス燃料３０３は、ペレタイザ２１１から外部に排出される。バイオマス燃料３０３は、ペレタイザ２１１の側面開口部から斜め下方に延設された排出部２１１ｂの上面に沿って移動して、ふるい機２２０内部に落下する。このとき、ペレタイザ２１１から、ペレット形状のバイオマス燃料３０３に加えて、ペレット形状に成型されなかった、或いは成型後に崩れた混合原料３０４が排出される場合がある。
【0208】
ふるい機２２０は、図１８（ａ）に示すように、底面の一部領域にふるい網２２１ａが設けられた本体部２２１を有する。ふるい機２２０は、本体部２２１をＸ軸方向に振動させて、ペレット形状のバイオマス燃料３０３と混合原料３０４とをふるいに掛けて分類する。本体部２２１は、上面が開放され、底面一部にふるい網２２１ａが固定された箱型形状を有する。
【0209】
ふるい網２２１ａは、ペレット形状のバイオマス燃料３０３は通過しない一方でバイオマス燃料３０３より小さい混合原料３０４は通過する網形状を有する。このため、図１９（ｂ）の模式図に示すように、ペレット形状のバイオマス燃料３０３は本体部２２１内に残る一方で、混合原料３０４は、ふるい網２２１ａを通過して、本体部２２１の底面から下方へ落下する。
【0210】
本体部２２１の下方には、ふるい網２２１ａに対応して、箱型形状の回収部２２２が設けられている。このため、ふるい網２２１ａを通過した混合原料３０４は、回収部２２２内に落下する。
【0211】
ふるい機２２０は、フレーム２２６と、一端側がフレーム２２６に支持されて他端側で本体部２２１及び回収部２２２を支持する複数の支持部材２２４と、フレーム２２６に固定された駆動部２２５と、駆動部２２５による駆動を本体部２２１及び回収部２２２に伝達するアーム部２５１とを含む。
【0212】
駆動部２２５による駆動が、アーム部２５１と、回収部２２２の下面外側に設けられた伝達部２５２とを介して、本体部２２１及び回収部２２２に伝達されて、本体部２２１及び回収部２２２が振動する。
【0213】
例えば、駆動部２２５に含まれるモータの回転運動が、アーム部２５１及び伝達部２５２を介して伝達される際に、本体部２２１及び回収部２２２の往復運動に変換されることによって、本体部２２１及び回収部２２２がＸ軸方向に振動する。
【0214】
図１９（ｂ）に矢印５０１で示すように、ふるい網２２１ａの上面に残ったバイオマス燃料３０３は、振動に伴って、本体部２２１内をＸ軸正方向へ移動する。バイオマス燃料３０３は、ふるい網２２１ａが設けられた領域の外側へ移動して、本体部２２１のＸ軸正方向側の隅部に貯まる。
【0215】
例えば、アーム部２５１及び伝達部２５２による、本体部２２１及び回収部２２２への振動の伝達を、本体部２２１及び回収部２２２にＸ軸負方向に衝撃を与えるようにして行うことで、本体部２２１及び回収部２２２内の物体がＸ軸正方向へ移動する。例えば、本体部２２１及び回収部２２２を、Ｘ軸負方向側より正方向側が低くなるよう支持部材２２４で支持して、本体部２２１及び回収部２２２を振動させることで、本体部２２１及び回収部２２２内の物体がＸ軸正方向へ移動する。
【0216】
ふるい網２２１ａを通過して回収部２２２に落下した混合原料３０４も、本体部２２１のバイオマス燃料３０３と同様に矢印５０１で示すＸ軸正方向へ移動する。回収部２２２のＸ軸正方向端部近傍の底面に開口部が形成され、この開口部に、回収容器２２３が着脱可能に装着されている。回収部２２２内をＸ軸正方向に移動した混合原料３０４は、回収部２２２底面の開口から回収容器２２３内へ落下して、回収容器２２３内に貯まる。
【0217】
回収容器２２３内の混合原料３０４は、ペレタイザ２１１のホッパ部２１１ａから複数種類の炭化物３０１、３０２を所定の重量割合で投入して混練されたものである。このため、回収部２２２から回収容器２２３を取り外して、回収容器２２３内に貯まった混合原料３０４をそのままホッパ部２１１ａからペレタイザ２１１内へ投入してバイオマス燃料３０３の製造に再利用することができる。
【0218】
図１７に示す攪拌機４００と同様に、ペレタイザ２１１内部で炭化物３０１、３０２を混練成型する工程で、摩擦熱や圧縮熱が発生する場合があるが、ペレタイザ２１１内部に冷却装置を設けて水を散布し、炭化物３０１、３０２に水をかけて温度を下げればよい。製造直後は水分を含むバイオマス燃料３０３は、その原料である炭化物３０１、３０２の性質によって水分が蒸発して、燃料として利用可能な状態となる。ペレタイザ２１１に代えて又は加えて、ふるい機２２０の本体部２２１及び／又は回収部２２２に水を散布する冷却装置を設けて、製造したバイオマス燃料３０３を冷却してもよい。
【0219】
図１３及び図１４では、炭化処理車両３０に、熱分解炭化処理装置１００とその関連設備を搭載する例を説明したが、同様に、破砕機やバイオマス燃料製造装置２００を炭化処理車両３０に搭載して利用してもよい。バイオマス燃料製造装置２００の制御部４５０や、駆動部２１３、２２５を、制御装置１５に接続して、制御装置１５によって炭化物の粉砕、混練、成型の処理を制御するようにしてもよい。熱分解炭化処理装置１００及びバイオマス燃料製造装置２００を含むバイオマス燃料の製造システムを、炭化処理車両３０に搭載すれば、上述したように炭化処理車両３０によって場所を移動しながら、各地でバイオマス燃料を製造することができる。
【0220】
＜熱分解炭化処理＞
図２０は、制御装置１５による熱分解炭化処理制御時の炭化室温度の時間変化（曲線Ｌ３）の例を示す図である。図２０は、熱分解炭化処理制御の処理条件が、炭化室温度５００度、燃焼室温度１０００度の例を示している。３００～５００度、２５０度～４５０度等の温度範囲で半炭化処理や低温炭化処理を行う場合は、各温度範囲に基づいて処理条件を設定して、熱分解炭化処理制御を実行すればよい。
図２０は、制御装置１５による熱分解炭化処理制御時の炭化室温度の時間変化（曲線Ｌ３）の例を示す図である。図２０は、熱分解炭化処理制御の処理条件が、炭化室温度５００度、燃焼室温度１０００度の例を示している。３００～５００度、２５０度～４５０度等の温度範囲で半炭化処理や低温炭化処理を行う場合は、各温度範囲に基づいて処理条件を設定して、熱分解炭化処理制御を実行すればよい。
【0221】
図２０に示す熱分解炭化処理制御には、昇温工程ＰＲ１（時点ｔ０～ｔ１）、炭化工程ＰＲ２（時点ｔ１～ｔ２）、追焼工程ＰＲ３（時点ｔ２～ｔ３）、冷却工程ＰＲ４（時点ｔ３～ｔ４）が含まれる。追焼工程は、オプションである。図２０には、燃焼室温度（曲線Ｌ１）及び熱流路４内の流路ガス温度の変化（曲線Ｌ２）も示している。
【0222】
昇温工程では、制御装置１５は、燃焼室６のバーナー６１を点火した後、燃料（灯油ガス）を燃焼させて、炭化室２、２’内の炭化室温度を設定炭化室温度である５００度まで昇温させる。
【0223】
その後、炭化工程に移行し、制御装置１５は、設定炭化室温度で一定時間（設定炭化ホールド時間）、炭化室２、２’内の炭化処理対象物を間接加熱して炭化処理を促進する。このとき、例えば、燃焼室温度は１０００度に維持される。
【0224】
追焼工程を行う場合は、制御装置１５は、さらに炭化室温度を上げる。例えば、制御装置１５は、炭化室温度が追焼温度（８００度）に達するまで昇温し、この時点で燃焼室６の燃焼を止めて消火する。
【0225】
その後、制御装置１５は、炭化室２、２’を密閉した状態で熱風供給路５に外気を供給して、冷却工程に移行する。冷却工程は、炭化室温度が冷却終了温度（例えば外気温や１００度）に降下した時点で終了する。
【0226】
炭化室２、２’の気化物について、昇温開始後、乾留ガス以外に、水蒸気が炭化室内に発生する。熱分解炭化処理装置１００では、この水蒸気の特性を利用した炭化室２、２’の昇温が行われる。具体的には、図２１に示すように、過熱水蒸気は、沸点（大気圧の場合、１００度）を超える温度に加熱された蒸気であり、高温の乾いた蒸気である。この過熱水蒸気は、燃焼室６での燃料の燃焼によって生成された熱風と比較して、同じ温度、同じ質量でも非常に大きな熱量（例えば２５００ｋＪ／ｋｇ以上）を有する。熱分解炭化処理装置１００は、炭化室２、２’に発生した水から過熱水蒸気を生成して、炭化室２、２’の加熱を行うようにしているので、効率的な炭化室２、２’の昇温を行うことができる。なお、水蒸気は大気に放出しても問題はない。
【0227】
＜燃焼制御モード＞
図２２は、制御装置１５が行う燃焼制御モードの概要を説明するための図である。制御装置１５が実行可能な燃焼制御モードには、燃焼室温度制御モードｍ１と、乾留ガス制御モードｍ２とがある。燃焼室温度制御モードｍ１は、燃焼室６に供給される燃料の供給量を制御して炭化室２、２’の温度を制御するモードである。乾留ガス制御モードｍ２は、燃焼室６に供給される燃料の供給量を最小量に固定して燃焼室６をパイロット炎（種火）とし、エジェクタ７ｂ、７ｂ’から燃焼室６への空気及び乾留ガスの供給量を調整して炭化室２、２’の温度を制御するモードである。制御装置１５は、炭化室２、２’に乾留ガスが発生している場合、乾留ガス制御モードｍ２により炭化室２、２’の温度制御を行い、乾留ガスが発生していない場合、燃焼室温度制御モードｍ１により炭化室２、２’の温度制御を行う。乾留ガスの発生量は、圧力センサＴ４を利用して検出することができる。
図２２は、制御装置１５が行う燃焼制御モードの概要を説明するための図である。制御装置１５が実行可能な燃焼制御モードには、燃焼室温度制御モードｍ１と、乾留ガス制御モードｍ２とがある。燃焼室温度制御モードｍ１は、燃焼室６に供給される燃料の供給量を制御して炭化室２、２’の温度を制御するモードである。乾留ガス制御モードｍ２は、燃焼室６に供給される燃料の供給量を最小量に固定して燃焼室６をパイロット炎（種火）とし、エジェクタ７ｂ、７ｂ’から燃焼室６への空気及び乾留ガスの供給量を調整して炭化室２、２’の温度を制御するモードである。制御装置１５は、炭化室２、２’に乾留ガスが発生している場合、乾留ガス制御モードｍ２により炭化室２、２’の温度制御を行い、乾留ガスが発生していない場合、燃焼室温度制御モードｍ１により炭化室２、２’の温度制御を行う。乾留ガスの発生量は、圧力センサＴ４を利用して検出することができる。
【0228】
＜圧力センサ＞
図２３は、制御装置１５による圧力センサＴ４の利用例を説明するための図である。図２３（ａ）は、圧力センサＴ４の制御に関する機能構成の例を示すブロック図である。図２３（ｂ）は、圧力センサＴ４を含む、圧力測定に関する具体的な構成例を説明するための模式図である。
図２３は、制御装置１５による圧力センサＴ４の利用例を説明するための図である。図２３（ａ）は、圧力センサＴ４の制御に関する機能構成の例を示すブロック図である。図２３（ｂ）は、圧力センサＴ４を含む、圧力測定に関する具体的な構成例を説明するための模式図である。
【0229】
図２３（ａ）に示すように、制御装置１５は、信号変換部１５ｂ、直流安定化電源部１５ｃ、及び電源部１５ｄを含む。電源部１５ｄは、外部電源から得た電源を各部に供給する。例えば、信号変換部１５ｂ及び直流安定化電源部１５ｃに交流２２０Ｖの電源が供給される。
【0230】
直流安定化電源部１５ｃは、電源部１５ｄから受けた交流電源を、圧力センサＴ４を駆動するための直流電源に変換する。例えば、スイッチング電源を直流安定化電源部１５ｃとして利用して、交流２２０Ｖが直流２４Ｖのセンサ用の駆動電源に変換される。
【0231】
圧力センサＴ４は、圧力を検出して圧力信号を出力する。信号変換部１５ｂは、圧力センサＴ４から出力された圧力信号を、制御装置１５が利用可能な圧力値に変換する。例えば、圧力センサＴ４が、圧力値に応じて、アナログ信号である電流値を出力すると、この電流値が所定ビットの解像度を有するデジタル信号に変換されて、圧力値として利用される。制御装置１５は、デジタル信号で出力された圧力値を利用して、各種判定処理や各部の制御を実行することができる。
【0232】
信号変換部１５ｂが、圧力値を表示する、制御装置１５の表示部を兼ねる態様であってもよい。例えば、圧力センサＴ４に対応するデジタルパネルメータを信号変換部１５ｂとして利用して、圧力値を目視確認可能に数値で表示させると共に、圧力信号からデジタル信号への変換処理を実行させればよい。
【0233】
図２３（ｂ）に示すように、例えば圧力センサＴ４を含む高温用の圧力伝送器５００を利用して、炭化室２、２’内部の圧力を測定する。なお、２つの炭化室２、２’で、圧力測定に係る構成は同じであるため、図２３では一方の炭化室２に係る構成を示している。
【0234】
圧力伝送器５００は、直流安定化電源部１５ｃから供給される駆動電源を受けて動作して、圧力信号を出力する。圧力信号は、圧力センサＴ４が検出した圧力に応じて変化する電気信号である。例えば、０～２０ｋＰａの圧力に応じて、圧力伝送器５００から４～２０ｍＡの電流が出力され、上述したように、制御装置１５による判定や制御の処理に利用される。
【0235】
図２３（ｂ）に示すように、圧力伝送器５００は、圧力導入管５１０と接続部５２０とを介して、炭化室２から離間した位置に固定されている。圧力導入管５１０は、管形状を有する管部５１０ａと、管部５１０ａの外周に軸方向に配設形成された円盤形状を有する多数の放熱フィン５１０ｂとを含む。
【0236】
図２３（ｂ）に、炭化室２側の管部５１０ａの一部を断面で示したように、管部５１０ａの一端側は、開口部Ｐが設けられた炭化室２の側壁に固定されている。管部５１０ａの他端側には、圧力センサＴ４の受感面が管部５０１ａの内部に露出するように、接続部５２０を介して圧力伝送器５００が取り付けられている。圧力伝送器５００は、圧力センサＴ４によって、炭化室２の内部と連通する管部５１０ａ内部の圧力を測定することができる。
【0237】
管部５１０ａの外周に多数の放熱フィン５１０ｂを設けた金属製の圧力導入管５１０を、放熱部として利用して、炭化室２から伝わる熱や、管部５１０ａ内部のガスの熱を放出している。さらに、セラミック製の接続部５２０を断熱部として利用して、接続部５２０を介して、炭化室２から離れた側の管部５１０ａの端部に、圧力センサＴ４を含む圧力伝送器５００を接続することで、管部５１０ａに残る熱を圧力伝送器５００に伝わりにくくしている。
【0238】
従来、熱分解炭化処理装置１００の炭化室２のように高温になる場所で圧力センサを利用するには、水冷式の圧力センサを利用する必要があった。水冷を実現するには装置構成が複雑になる上に、冷却用の水を確保する必要もあるため、車載して様々な場所へ移動して使用される熱分解炭化処理装置１００での利用には適さなかった。このため、従来装置では、水冷設備が不要な温度センサを炭化室２に設け、炭化室２内部の圧力値と温度の関係を予め調べることで、温度センサで測定した温度から炭化室２内部の圧力値を推定していた。
【0239】
本実施形態に係る熱分解炭化処理装置１００では、放熱と断熱の２段階の冷却を行うことによって、水冷式に比べて安価かつ簡易な空冷式の構成で、圧力センサＴ４を利用することが可能となった。
【0240】
具体的には、図２３（ｂ）に示すように、圧力伝送器５００、すなわち圧力センサＴ４を、放熱部として機能する圧力導入管５１０と、断熱部として機能する接続部５２０とを介して炭化室２と接続することで、空冷式の構成で、圧力センサＴ４を利用することができる。圧力センサＴ４の位置は炭化室２から離間した位置となるが、圧力センサＴ４が、炭化室２内部と連通する管部５１０ａ内部の圧力を測定することにより、炭化室２内部で発生する乾留ガスによる圧力の変化を圧力センサＴ４で直接検出することができる。
【0241】
これにより、制御装置１５は、従来に比べて高速かつ高精度に乾留ガスの発生を検出して、各種の判定や制御を実行することができる。例えば、炭化室２、２’における乾留ガスの発生を圧力センサＴ４で測定した圧力値に基づいて検出し、この圧力値をエジェクタ７ｂ、７ｂ’の制御に利用することで、炭化室２、２’から燃焼室６へ供給する乾留ガスの供給量を、従来に比べて高速かつ高精度に制御することができる。これに伴って、炭化室２、２’の温度制御、燃焼室６の燃焼制御等の各種制御についても、従来より高速かつ高精度なものとすることができる。
【0242】
なお、図２３（ｂ）には、稼働状態等を表示する表示部を含む圧力伝送器５００で表示部の文字や数字が成立するように、略Ｌ字型の圧力導入管５１０を利用する例を示したが、圧力導入管５１０の形状は特に限定されない。例えば、圧力伝送器５００を、直線形状の圧力導入管５１０に接続する態様であってもよい。圧力伝送器５００が、表示部を含まない態様であってもよい。
【0243】
圧力伝送器５００を利用する態様に限定されず、圧力伝送器５００に代えて圧力センサＴ４を圧力導入管５１０に接続してもよい。この場合、図２３（ａ）に示す信号変換部１５ｂが、圧力伝送器５００による信号処理の機能を兼ねるようにして、圧力センサＴ４が出力する圧力信号から、信号変換部１５ｂを介して、制御装置１５が利用可能な圧力値を取得すればよい。
【0244】
図２３（ｂ）では、セラミック製の接続部５２０を利用して、圧力導入管５１０と圧力伝送器５００とを接続する例を示したが、接続部５２０がセラミック以外の断熱素材から成る態様であってもよい。圧力導入管５１０によって十分な冷却効果を得られる場合は、接続部５２０を通常の金属製として、断熱部を設けず放熱部のみとする態様であってもよい。
【0245】
圧力導入管５１０を構成する管部５１０ａの内径、外径、肉厚、管路長や、放熱フィン５１０ｂの形状、厚み、数、間隔等も特に限定されない。管部５１０ａの形状は、圧力伝送器５００や圧力センサＴ４の仕様に応じて適宜設定すればよい。放熱フィン５１０ｂの形状等も、炭化室２、２’の温度、圧力伝送器５００や圧力センサＴ４の仕様等に応じて適宜設定すればよい。例えば、管部５１０ａの軸方向において放熱フィン５１０ｂのない領域が含まれていてもよいし、放熱フィン５１０ｂが不等間隔で設けられていてもよい。放熱フィン５１０ｂが、円盤形状以外の形状であってもよい。例えば、管部５１０ａの周方向において放熱フィン５１０ｂのない領域が含まれていてもよいし、放熱フィン５１０ｂが平板形状でなく厚みの異なる領域を含んでいてもよい。
【0246】
＜熱分解炭化処理＞
図２４～図２６は、制御装置１５による熱分解炭化処理の流れの例を示すフローチャートである。該フローチャートにおける設定炭化室温度は、４００度に設定されているが、炭化室温度を含む各種パラメータは、炭化処理対象物の種類や、炭化処理の処理内容に応じて適宜設定すればよい。
図２４～図２６は、制御装置１５による熱分解炭化処理の流れの例を示すフローチャートである。該フローチャートにおける設定炭化室温度は、４００度に設定されているが、炭化室温度を含む各種パラメータは、炭化処理対象物の種類や、炭化処理の処理内容に応じて適宜設定すればよい。
【0247】
図２４に示すように、まず、制御装置１５は、燃料及び空気をバーナー６１に供給して燃焼室６の点火を行う（ステップＳ１０１）。その後、制御装置１５は、各種温度の温度トレンドの描画を開始する（ステップＳ１０２）。最初は、炭化室２内で、水蒸気も乾留ガスも発生していないため、燃焼室温度制御モードｍ１に設定されて、燃焼制御が開始される（ステップＳ１０３）。
【0248】
その後、制御装置１５は、炭化室２に設けた圧力センサＴ４が示す圧力が、予め設定された閾値に達したか否かを判定する（ステップＳ１０４）。この判定は、炭化室２内で、水蒸気及び乾留ガスが発生し始めたか否かの判定である。炭化室２の圧力が、所定の閾値に達していない場合（ステップＳ１０４：Ｎｏ）には、本判定処理が繰り返される。
【0249】
従来、炭化室２の温度に基づいて、炭化室２内で水蒸気及び乾留ガスが発生し始めたか否かを判定していたが、炭化室２内部に圧力センサＴ４を設けて圧力変化に基づく判定を行うことで、従来に比べて高精度な判定を行えるようになっている。
【0250】
圧力センサＴ４を設ける位置は、炭化室２に限定されず、炭化室２近傍の位置で乾留ガス移送管７に設けて、乾留ガス移送管７内部の圧力変化に基づいて判定を行う態様であってもよい。圧力値を閾値に設定して、圧力が閾値以上になったことを検出する態様に限定されず、圧力の変化量を閾値に設定し、閾値を超える圧力変化を検出するようにしてもよい。なお、従来通り、例えば炭化室温度が５０度以上になったか否かを検出するというように、温度センサＴ３によって検出した炭化室２の温度に基づいて判定を行う態様であってもよい。
【0251】
炭化室２の圧力が閾値以上である場合（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、制御装置１５は、自動開閉バルブ１６ａ、１６ａ’（エジェクタ空気電動弁）を全閉から２０％開にすると共に、自動開閉バルブ７ａ、７ａ’（乾留ガス電動弁）を全閉から５０％開にする（ステップＳ１０５）。これにより、燃焼室６では、燃料を用いた燃焼に加えて、水蒸気や乾留ガスの燃焼が徐々に開始する。
【0252】
その後、制御装置１５は、自動開閉バルブ１４ｂ（燃料弁）の開度が最小（ｍｉｎ）であり、かつ、炭化室温度が設定炭化室温度（４００度）を超えたか否かを判定する（ステップＳ１０６）。自動開閉バルブ１４ｂ（燃料弁）の開度が最小（ｍｉｎ）であり、かつ、炭化室温度が設定炭化室温度（４００度）を超えていない場合（ステップＳ１０６：Ｎｏ）には、本判定処理が繰り返される。一方、自動開閉バルブ１４ｂ（燃料弁）の開度が最小（ｍｉｎ）であり、かつ、炭化室温度が設定炭化室温度（４００度）を超えた場合（ステップＳ１０６：Ｙｅｓ）には、制御装置１５は、燃焼制御モードを乾留ガス制御モードｍ２に移行する（ステップＳ１０７）。
【0253】
制御装置１５は、燃料弁の開度を最小に維持して種火状態にし、エジェクタ空気電動弁の開度を５０％～１００％にし、さらに、乾留ガス電動弁の開度を５０％～１００％の開度にする（ステップＳ１０８）。これにより、燃焼室６で完全燃焼が可能な乾留ガスが、燃焼室６に取り込まれる。
【0254】
乾留ガス電動弁が開度１００％（全開）になった後、制御装置１５は、炭化室２に設けた圧力センサＴ４が示す圧力が、全開後の圧力から所定量低下したか否かを判定する（ステップＳ１０９）。炭化室２の圧力が所定量低下する現象は、乾留ガスの発生が終息に入ったことを示している。乾留ガス電動弁が開度１００％（全開）になった後、炭化室２の圧力が所定量低下していない場合（ステップＳ１０９：Ｎｏ）、ステップＳ１０８の設定状態で加熱燃焼が維持される。
【0255】
ステップＳ１０４と同様に、圧力センサＴ４を設ける位置は、炭化室２に限定されず、炭化室２近傍の位置で乾留ガス移送管７に設けて、乾留ガス移送管７内部の圧力変化に基づいて判定を行う態様であってもよい。なお、従来通り、例えば全開後の温度から５度低下したか否かを検出するというように、温度センサＴ３によって検出した炭化室２の温度変化に基づいて判定を行う態様であってもよい。
【0256】
乾留ガス電動弁が開度１００％（全開）になった後、炭化室２の圧力が所定量低下した場合（ステップＳ１０９：Ｙｅｓ）、制御装置１５は、燃焼制御モードを、乾留ガス制御モードｍ２から燃焼室温度制御モードｍ１に移行し、燃料の供給量を可変にして燃料の燃焼による制御を行う（ステップＳ１１０）。この際、制御装置１５は、エジェクタ空気電動弁の開度を５０％にし、乾留ガス電動弁の開度を１００％にする（ステップＳ１１１）。これにより、主として燃料の燃焼による火炎によって、炭化室温度が上昇する。
【0257】
その後、制御装置１５は、炭化室温度が設定炭化室温度になったか否かを判定する（ステップＳ１１２）。制御装置１５は、炭化室温度が設定炭化室温度になっていない場合（ステップＳ１１２：Ｎｏ）には、本判定処理を繰り返し、燃焼室温度制御モードｍ１による制御を継続する。一方、炭化室温度が設定炭化室温度になった場合（ステップＳ１１２：Ｙｅｓ）には、制御装置１５は、次の炭化工程を開始する（ステップＳ２０１）。なお、ステップＳ１０１～Ｓ１１２までの処理が昇温工程である。
【0258】
炭化工程が開始されると、制御装置１５は、設定炭化ホールド時間を経過したか否かを判定する（ステップＳ２０２）。設定炭化ホールド時間は、設定炭化室温度となっている状態の経過時間である。なお、炭化工程では、炭化室温度を設定炭化室温度とする燃焼制御が行われる。設定炭化ホールド時間を経過していない場合（ステップＳ２０２：Ｎｏ）、炭化室温度を設定炭化室温度とする燃焼制御が続行される。一方、設定炭化ホールド時間を経過した場合（ステップＳ２０２：Ｙｅｓ）、制御装置１５は、炭化工程を終了する。
【0259】
制御装置１５は、追焼工程の実施指示を受けているか否かを判定する（ステップＳ３０１）。追焼工程の実施指示を受けている場合（ステップＳ３０１：Ｙｅｓ）、制御装置１５は、追焼工程を開始する（ステップＳ３０２）。制御装置１５は、炭化室温度が設定追焼温度になるまで炭化室２を昇温させる（ステップＳ３０３）。制御装置１５は、炭化室温度が設定追焼温度になったか否かを判定する（ステップＳ３０４）。炭化室温度が設定追焼温度になった場合（ステップＳ３０４：Ｙｅｓ）、制御装置１５は、追焼工程を終了してステップＳ４０１の冷却工程に移行する。一方、追焼工程の実施指示を受けていない場合（ステップＳ３０１：Ｎｏ）、制御装置１５は、追焼工程を行うことなく該工程を終了してステップＳ４０１の冷却工程に移行する。
【0260】
冷却工程では、制御装置１５は、まず、燃料弁を閉にする（ステップＳ４０１）。さらに、制御装置１５は、乾留ガス電動弁を全閉にする（ステップＳ４０２）。制御装置１５は、自動開閉バルブ１４ｂ（冷却用空気電動弁）、自動開閉バルブ１３ｂ（燃焼用空気電動弁）、エジェクタ空気電動弁をそれぞれ全開にし（ステップＳ４０３）、熱流路４に外気を送り込んで炭化室２を冷却する。
【0261】
その後、制御装置１５は、炭化室温度が冷却終了温度になったか否かを判定する（ステップＳ４０４）。炭化室温度が冷却終了温度になっていない場合（ステップＳ４０４：Ｎｏ）、本処理を繰り返しながら、炭化室２の冷却が続行される。一方、炭化室温度が冷却終了温度になった場合（ステップＳ４０４：Ｙｅｓ）、制御装置１５は、冷却用空気電動弁、燃焼用空気電動弁、エジェクタ空気電動弁をそれぞれ全閉にし（ステップＳ４０５）、温度トレンドの描画を終了すると共に温度トレンドを記憶し（ステップＳ４０６）、本処理を終了する。
【0262】
このような流れで熱分解炭化処理を行うことにより、燃焼室６に比べて容積が大きい炭化室２、２’から大量の乾留ガスが一挙に小さな燃焼室６に供給されず、乾留ガス中に含まれる臭気成分や有害物質を分解する完全燃焼が実現できると共に、水蒸気及び乾留ガスの熱エネルギーを有効利用することができる。
【0263】
なお、本実施形態で図示した各構成は機能概略的なものであり、必ずしも物理的に図示の構成であることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の形態は図示のものに限られず、その全部又は一部を各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。
【0264】
図面を参照しながら本開示に係るバイオマス燃料の製造方法の実施形態について説明したが、説明した各装置の構成及び動作が、上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で、当業者が有する知識に基づいて、種々の改良、変更、修正を加えて実施される態様であってもよい。
【符号の説明】
【0265】
１ 炭化炉ケース
２、２' 炭化室
３、３' 熱流路層
４、４' 熱流路
５ 熱風供給路
６ 燃焼室
７、７' 乾留ガス移送管
７ｂ、７ｂ' エジェクタ
９（９ａ～９ｃ） 送風機（空気ブロア）
１０ 熱風排出路
１１、１１' 炭化装置本体
１２、１２' 扉部
１３ 燃焼空気送管
１４ 灯油タンク
１４ａ 灯油供給管
１４ｃ 灯油ポンプ
１５ 制御装置
１５ａ バーナー制御ユニット
１５ｂ 温度センサ
１６、１６' 燃焼空気送管
１７ 冷却空気送管
１８ 発電装置
１９ 操作制御装置
２０ 炭化トレイ
３０ 炭化処理車両
６１ バーナー
９０ 収容機構
９１ 付属関連部材
１００ 熱分解炭化処理装置
２００ バイオマス燃料製造装置
２、２' 炭化室
３、３' 熱流路層
４、４' 熱流路
５ 熱風供給路
６ 燃焼室
７、７' 乾留ガス移送管
７ｂ、７ｂ' エジェクタ
９（９ａ～９ｃ） 送風機（空気ブロア）
１０ 熱風排出路
１１、１１' 炭化装置本体
１２、１２' 扉部
１３ 燃焼空気送管
１４ 灯油タンク
１４ａ 灯油供給管
１４ｃ 灯油ポンプ
１５ 制御装置
１５ａ バーナー制御ユニット
１５ｂ 温度センサ
１６、１６' 燃焼空気送管
１７ 冷却空気送管
１８ 発電装置
１９ 操作制御装置
２０ 炭化トレイ
３０ 炭化処理車両
６１ バーナー
９０ 収容機構
９１ 付属関連部材
１００ 熱分解炭化処理装置
２００ バイオマス燃料製造装置
【要約】
環境保全及び資源の有効活用を可能とするバイオマス燃料の製造方法であって、木質系のバイオマス原料を収容した炭化室の外周側面と炭化室を収容した炭化炉ケースの内側面との間にジグザグ構造に設けた熱流路に、燃焼室で生起した熱ガスを流して、木質系のバイオマス原料を低温加熱して炭化又は半炭化する炭化処理を実行する工程と、炭化処理によって得られた複数種類の炭化物を粉砕部で粉砕して、混練部で混練する工程と、粉砕混練された複数種類の炭化物を成型部で所定形状のバイオマス燃料に成型する工程とを含む。
【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】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】