(57)【要約】【課題】コンパクトで、建設コストを大幅に削減することができ、木質材の乾燥から発電までを効率的に行って、間伐材等の未利用資源を有効利用することができる省資源性及び環境保護性に優れたバイオマス発電装置を提供する。【解決手段】木質材を乾燥する木質材乾燥手段１２と、木質材乾燥手段１２で乾燥された木質材からバイオマスガスを生成するバイオマスガス生成手段１６と、バイオマスガス生成手段１６で生成されたバイオマスガスによってエンジンを駆動して発電を行う発電手段２０とを備え、バイオマスガス生成手段１６は、木質材乾燥手段１２で乾燥された木質材を圧縮及び加熱する燃料成型部１７と、燃料成型部１７に連結され、燃料成型部１７で成型された成型燃料５０を熱分解するガス化炉１８とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
木質材を乾燥する木質材乾燥手段と、該木質材乾燥手段で乾燥された前記木質材からバイオマスガスを生成するバイオマスガス生成手段と、該バイオマスガス生成手段で生成された前記バイオマスガスによってエンジンを駆動して発電を行う発電手段とを備え、前記バイオマスガス生成手段は、前記木質材乾燥手段で乾燥された前記木質材を圧縮及び加熱する燃料成型部と、該燃料成型部に連結され、該燃料成型部で成型された成型燃料を熱分解するガス化炉とを有することを特徴とするバイオマス発電装置。
【請求項２】
請求項１記載のバイオマス発電装置において、前記木質材乾燥手段は、筐体と、前記木質材を前記筐体内で乾燥しながら搬送する木質材乾燥搬送部と、該木質材乾燥搬送部で乾燥された前記木質材を前記筐体内に貯蔵する木質材貯蔵部とを有することを特徴とするバイオマス発電装置。
【請求項３】
請求項２記載のバイオマス発電装置において、前記木質材乾燥搬送部は、垂直回動軸と、該垂直回動軸の外周に螺旋状に配置され空気流通部が形成された搬送路と、該搬送路の外周を覆う外筒と、前記垂直回動軸に連結された駆動部とを有する振動コンベアを備え、該駆動部により前記垂直回動軸を正逆交互に回動させて前記搬送路を振動させることにより、前記木質材を前記搬送路に沿って搬送することを特徴とするバイオマス発電装置。
【請求項４】
請求項３記載のバイオマス発電装置において、前記木質材乾燥搬送部は、前記筐体内に並列に配置された複数の前記振動コンベアを有し、隣接する該振動コンベアの前記搬送路は、前記外筒を貫通する連結路を介して直列に接続されることを特徴とするバイオマス発電装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１記載のバイオマス発電装置において、前記発電手段で発生する排熱の一部又は前記バイオマスガスの一部を燃焼させた燃焼熱を利用して前記木質材乾燥手段で前記木質材を乾燥することを特徴とするバイオマス発電装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１記載のバイオマス発電装置において、前記木質材乾燥手段に供給する前記木質材を破砕する木質材破砕手段を有することを特徴とするバイオマス発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に間伐材等の木質系の未利用資源（木質材）のチップを乾燥して得られる木質バイオマス（以下、単にバイオマスともいう）燃料を加熱分解してガス化させることにより、発電を行うバイオマス発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のバイオマス発電は、大別すると、バイオマス燃料を直接燃焼させて発電する方式と、バイオマス燃料をガス化させて発電する方式に分かれる。バイオマス燃料を直接燃焼させる場合は、バイオマス燃料を燃焼炉で燃やした熱で高圧の蒸気を発生させ、その蒸気をタービン（羽根車）にぶつけて回転力を得ることにより、発電機を駆動している。また、バイオマス燃料をガス化させる場合は、バイオマス燃料をガス化炉で加熱分解して可燃性ガスを発生させ、それを燃料ガスとしてエンジンを駆動することにより、発電機を駆動している。この２つの方式を比較すると、バイオマス燃料をガス化させて発電する方式の方が理論的に高い発電効率が得られると言われており、例えば、特許文献１、特許文献２では、バイオマス燃料を利用したエンジンや発電システムが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−８８００号公報
【特許文献２】特開２００８−２０８２７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、バイオマス発電の燃料として主に用いられるバイオマス燃料の元（原料）となる木質材（チップ）の多くは植林現場で発生する間伐材であり、その植林現場は各地の山間部に分布し、面積が広大であるため、間伐材を収集し、外部に運び出して処理を行うにはコストがかかる。よって、現状では、間伐材の収集を積極的に行わず、そのまま放置して腐らせており、資源が有効活用されていないという課題がある。また、山間部に発電所を建設するにはコストがかかり、大型化も困難であるため、処理量が限られ、採算が合わないという課題がある。したがって、バイオマス燃料を用いた発電装置を実現するには、原料となる木質材の乾燥から発電までを集中的かつ効率的に行うことができる装置の実現が要求される。ところが、特許文献１、特許文献２では、バイオマス燃料をガス化させて発電するための発電システムの構成が記載されているのみで、装置のコンパクト化については検討されておらず、特に、間伐材等の木材を破砕した木質材を乾燥し、燃料として供給するための具体的な手段（構造）については記載されていない。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、コンパクトで、建設コストを大幅に削減することができ、木質材の乾燥から発電までを効率的に行って、間伐材等の未利用資源を有効利用することができる省資源性及び環境保護性に優れたバイオマス発電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】
【０００５】
前記目的に沿う本発明に係るバイオマス発電装置は、木質材を乾燥する木質材乾燥手段と、該木質材乾燥手段で乾燥された前記木質材からバイオマスガスを生成するバイオマスガス生成手段と、該バイオマスガス生成手段で生成された前記バイオマスガスによってエンジンを駆動して発電を行う発電手段とを備え、前記バイオマスガス生成手段は、前記木質材乾燥手段で乾燥された前記木質材を圧縮及び加熱する燃料成型部と、該燃料成型部に連結され、該燃料成型部で成型された成型燃料を熱分解するガス化炉とを有する。
【０００６】
本発明に係るバイオマス発電装置において、前記木質材乾燥手段は、筐体と、前記木質材を前記筐体内で乾燥しながら搬送する木質材乾燥搬送部と、該木質材乾燥搬送部で乾燥された前記木質材を前記筐体内に貯蔵する木質材貯蔵部とを有することが好ましい。
【０００７】
本発明に係るバイオマス発電装置において、前記木質材乾燥搬送部は、垂直回動軸と、該垂直回動軸の外周に螺旋状に配置され空気流通部が形成された搬送路と、該搬送路の外周を覆う外筒と、前記垂直回動軸に連結された駆動部とを有する振動コンベアを備え、該駆動部により前記垂直回動軸を正逆交互に回動させて前記搬送路を振動させることにより、前記木質材を前記搬送路に沿って搬送することが好ましい。
【０００８】
本発明に係るバイオマス発電装置において、前記木質材乾燥搬送部は、前記筐体内に並列に配置された複数の前記振動コンベアを有し、隣接する該振動コンベアの前記搬送路は、前記外筒を貫通する連結路を介して直列に接続されることが好ましい。
【０００９】
本発明に係るバイオマス発電装置において、前記発電手段で発生する排熱の一部又は前記バイオマスガスの一部を燃焼させた燃焼熱を利用して前記木質材乾燥手段で前記木質材を乾燥することが好ましい。
【００１０】
本発明に係るバイオマス発電装置において、前記木質材乾燥手段に供給する前記木質材を破砕する木質材破砕手段を有することが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係るバイオマス発電装置は、木質材乾燥手段で乾燥された木質材を圧縮及び加熱する燃料成型部と、燃料成型部に連結され、燃料成型部で成型された成型燃料を熱分解するガス化炉とを有するバイオマスガス生成手段を備えているので、含水率の低い成型燃料を随時、ガス化炉に供給して効率的にバイオマスガスを生成することができ、発電効率が高く、間伐材等の木質材を資源として有効利用することができる。燃料成型部とガス化炉を連結し、バイオマスガス生成手段として一体的に取り扱うことができ、バイオマスガス生成手段をコンパクト化して、設置自在性及び搬送性を向上させることができる。
【００１２】
木質材乾燥手段が、筐体と、木質材を筐体内で乾燥しながら搬送する木質材乾燥搬送部と、木質材乾燥搬送部で乾燥された木質材を筐体内に貯蔵する木質材貯蔵部を有する場合、木質材乾燥手段の取り扱いが容易で、搬送性、設置作業性に優れ、バイオマスガス生成手段での木質材（成型燃料）の消費に応じて適量の木質材を安定的に供給することができ、成型燃料の供給量に過不足がなく、発電の安定性に優れる。
【００１３】
木質材乾燥搬送部が、垂直回動軸と、垂直回動軸の外周に螺旋状に配置され空気流通部が形成された搬送路と、搬送路の外周を覆う外筒と、垂直回動軸に連結された駆動部とを有する振動コンベアを備え、駆動部により垂直回動軸を正逆交互に回動させて搬送路を振動させることにより、木質材を搬送路に沿って搬送する場合、コンパクトでありながら、搬送路を長く形成して十分な乾燥時間を確保することができ、木質材の乾燥の確実性に優れる。
【００１４】
木質材乾燥搬送部が、筐体内に並列に配置された複数の振動コンベアを有し、隣接する振動コンベアの搬送路が、外筒を貫通する連結路を介して直列に接続される場合、さらに搬送路を長くして乾燥時間を延ばすことができ、木質材の含水率を低くして（乾燥度を高めて）、ガス化効率を向上させることができる。
【００１５】
発電手段で発生する排熱の一部又はバイオマスガスの一部を燃焼させた燃焼熱を利用して木質材乾燥手段で木質材を乾燥する場合、木質材乾燥手段で使用する燃料を不要として、又は削減して、省エネルギー性を向上させることができる。
【００１６】
木質材乾燥手段に供給する木質材を破砕する木質材破砕手段を有する場合、別途、木質材の破砕作業を行う必要がなく、木質材を最適な大きさに破砕して使用することができ、作業効率性及び省力性に優れる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施の形態に係るバイオマス発電装置の構成を示す説明図である。
【図２】同バイオマス発電装置の木質材乾燥手段の要部断面平面図である。
【図３】同バイオマス発電装置の木質材乾燥手段の要部断面正面図である。
【図４】同バイオマス発電装置のバイオマスガス生成手段の要部断面正面図である。
【図５】同バイオマス発電装置のバイオマスガス生成手段の要部断面平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
以下、図１〜図５を参照して、本発明の一実施の形態に係るバイオマス発電装置１０について説明する。このバイオマス発電装置１０は、間伐材のチップを初めとする木質系の未利用資源や廃材等の木質材を乾燥し、得られた木質バイオマス燃料（成型燃料）を加熱分解してガス化させることにより、発電を行うものである。
まず、バイオマス発電装置１０は、図１に示すように、木質材を破砕する木材チッパー等の木質材破砕手段１１を有している。このとき、木質材破砕手段１１の投入口径は適宜、選択することができるが、投入口径が３００ｍｍ程度であれば、丸太や形状が不揃いな（曲がりが大きな）未利用資源を含む木質材をスムーズに投入して破砕することができる。また、木質材破砕手段１１を駆動するモータの出力は、破砕前の木質材の寸法によっても異なるが、例えば６極で７５〜１１０ｋＷのモータを用いれば、丸太等の大型の木質材でも確実に所望の寸法に破砕することができる。破砕後の木質材の大きさは、例えば各辺の長さが２〜５０ｍｍ程度である。なお、木質材破砕手段１１で破砕した木質材は、所定の寸法範囲内に収まるように、必要に応じて、篩い分け手段で選別（篩い分け）を行ってもよい。篩い分け手段の構造は適宜、選択することができるが、例えばローラスクリーンが好適に用いられる。
【００１９】
次に、バイオマス発電装置１０は、木質材破砕手段１１で破砕された木質材を乾燥する木質材乾燥手段１２を有している。この木質材乾燥手段１２は、筐体１３と、木質材を筐体１３内で乾燥しながら搬送する木質材乾燥搬送部１４と、木質材乾燥搬送部１４で乾燥された木質材を筐体１３内に貯蔵する木質材貯蔵部１５とを有する。木質材の多くを占める間伐材の含水率は、一般的に８０〜１００％程度であるが、木質材乾燥手段１２（木質材乾燥搬送部１４）での乾燥後の木質材の含水率は、例えば１０〜３０％（より好ましくは１０〜１５％）程度となる。なお、木質材乾燥手段１２の詳細については、後述する。
【００２０】
さらに、バイオマス発電装置１０は、木質材乾燥手段１２で乾燥された木質材からバイオマスガスを生成するバイオマスガス生成手段１６を有している。このバイオマスガス生成手段１６は、木質材乾燥手段１２で乾燥された木質材を圧縮及び加熱する燃料成型部１７と、燃料成型部１７に連結され、燃料成型部１７で成型された成型燃料を熱分解するガス化炉１８とを有する。なお、バイオマスガス生成手段１６の詳細については、後述する。
【００２１】
最後に、バイオマス発電装置１０は、ガス化炉１８で生成されたバイオマスガス（以下、単にガスともいう）によってエンジン（ガスエンジン）を駆動して発電を行う発電手段２０を有している。ガス化炉１８で生成されたガスは、必要に応じて浄化手段によりタール等の不純物（凝縮物）が除去された上で、３〜５気圧に圧縮されて発電手段２０のエンジン（図示せず）に供給される。そして、ガス（燃料）が供給されたエンジンが駆動することにより、発電手段２０で発電が行われる。なお、エンジンの排ガスから熱交換等により熱を回収し、木質材乾燥手段１２（木質材乾燥搬送部１４）に供給する（図１の矢印ａ）ことにより、発電手段２０の排熱の一部を利用して木質材を乾燥することができる。また、同様に、発電手段２０の排熱の一部を燃料成型部１７やガス化炉１８の補助加熱源として利用することもできる（図１の矢印ｂ）。
【００２２】
以下、木質材乾燥手段１２の詳細について説明する。
まず、木質材乾燥手段１２は、図２、図３に示すように、筐体１３に設けられた木質材供給部２２を有している。これにより、木質材破砕手段１１で破砕した木質材を筐体１３内の木質材乾燥搬送部１４に供給することができる。このとき、木質材破砕手段１１から木質材乾燥手段１２まで、作業者が木質材を搬送してもよいが、木質材破砕手段１１と木質材供給部２２を連結すれば省力性に優れる。また、木質材破砕手段１１を木質材供給部１２２に対して着脱可能とすれば、木質材の破砕が不要な場合（既に必要な寸法以下に破砕されている場合）は、木質材破砕手段１１を取付けることなく、木質材供給部２２から直接、木質材を供給することができる。特に、木質材乾燥手段１２を搬送する際に、木質材破砕手段１１を取外すことにより、木質材破砕手段１１が搬送の邪魔になることはない。なお、木質材破砕手段１１は、筐体１３の外部に取付ける代わりに、筐体１３に内蔵する構造とすることも可能である。また、必要に応じて、木質材破砕手段１１と木質材供給部２２の間に、先に説明した篩い分け手段を設けてもよい。
【００２３】
次に、木質材乾燥搬送部１４は、筐体１３内に並列に配置された複数（本実施の形態では３個）の振動コンベア２３を有している。各振動コンベア２３は、垂直回動軸２４と、垂直回動軸２４の外周に螺旋状に配置された搬送路２５を有しており、搬送路２５には空気流通部２６が形成されている。空気流通部２６は、熱風を通過させて、搬送路２５に沿って移動する木質材を乾燥させるためのものである。このとき、搬送路２５となる板材にパンチングメタルのように複数の貫通孔を設けて空気流通部２６としてもよいし、搬送路２５を網体で形成し、その網目（開口）を空気流通部２６としてもよい。なお、空気流通部２６となる貫通孔又は網目の形状及び大きさは、木質材が通過できない範囲で適宜、選択することができるが、例えば、円形の貫通孔を形成する場合は、直径２〜３ｍｍ程度である。また、空気流通部２６となる貫通孔又は網目の数及び配置も適宜、選択することができる。
【００２４】
搬送路２５の外周は外筒２７で覆われており、木質材が搬送路２５（振動コンベア２３）の外部に落下することを防いでいる。垂直回動軸２４の両端は、図３に示すように、軸受部２８で回動可能に支持されており、垂直回動軸２４の上端側には、垂直回動軸２４を正逆交互に回動させて搬送路２５を振動させるための駆動部２９が連結されている。駆動部２９は垂直回動軸２４を直接回動させてもよいし、リンク機構を介して垂直回動軸２４を回動させてもよいが、駆動源としては、例えば、パルスモータ（ステッピングモータ）が好適に用いられる。駆動部２９の駆動時に、垂直回動軸２４の正転方向の回動と逆転方向の回動に速度差を発生させ、搬送路２５を振動させることにより、木質材を搬送路２５に沿って搬送させることができる。つまり、垂直回動軸２４（搬送路２５）を木質材の搬送方向にゆっくり回動させ、木質材の搬送方向とは逆方向に素早く回動させることにより、木質材は徐々に搬送方向に移動する。
【００２５】
よって、図２の左端と右端の振動コンベア２３では、垂直回動軸２４（搬送路２５）を左回りに回動させる速度を右回りに回動させる速度よりも遅くすることにより、木質材が図３の実線の矢印に示すように、搬送路２５に沿って下方から上方に（左回りに）移動する。また、図２の中央の振動コンベア２３では、垂直回動軸２４（搬送路２５）を右回りに回動させる速度を左回りに回動させる速度よりも遅くすることにより、木質材が図３の実線の矢印に示すように、搬送路２５に沿って上方から下方に（右回りに）移動する。このとき、図２、図３に示すように、各搬送路２５の内周側の上面には、搬送路２５に沿って螺旋ガイド部３０が立設されており、木質材を搬送路２５に沿ってスムーズに移動させることができる。そして、隣接する振動コンベア２３の搬送路２５は、外筒２７を貫通する連結路３２を介して直列に接続されている。これにより、木質材は最上流側（図２、図３では左端）の振動コンベア２３の搬送路２５の始端から最下流側（図２、図３では右端）の振動コンベア２３の搬送路２５の終端まで、上方移動と下方移動を繰返しながら搬送される。なお、最下流側（図２、図３では右端）の振動コンベア２３の搬送路２５の終端と木質材貯蔵部１５は、外筒２７を貫通する排出路３３で連結されており、乾燥が完了した木質材は排出路３３を通って木質材貯蔵部１５に貯蔵される。また、各搬送路２５の始端と終端の上面にはそれぞれ搬送路２５の幅方向に端部ガイド３４が立設されており、木質材を各搬送路２５から落下させることなく下流側に案内することができる（図２参照）。
【００２６】
先に説明したように、発電手段２０で発生する排熱の一部を熱交換等により回収し、乾燥した熱風として木質材乾燥搬送部１４に供給する（図１〜図３の矢印ａ）ことにより、木質材の乾燥に利用することができる。
図２、図３に示すように、右端の振動コンベア２３の外筒２７の内部に上方から供給された熱風（矢印ａ）は、破線の矢印で示すように、搬送路２５に形成された空気流通部２６を通って外筒２７内の下方へ移動する。熱風は下端の連結路３２を通って中央の振動コンベア２３の外筒２７の内部に下方から供給され、破線の矢印で示すように、搬送路２５に形成された空気流通部２６を通って外筒２７内の上方へ移動する。さらに、熱風は上端の連結路３２を通って左端の振動コンベア２３の外筒２７の内部に上方から供給され、破線の矢印で示すように、搬送路２５に形成された空気流通部２６を通って外筒２７内の下方へ移動する。
【００２７】
このように搬送路２５に沿って搬送される木質材の移動方向に対して、熱風の流れが逆向き（対向流）であることにより、木質材を効率的に乾燥させることができる。このとき、連結路３２を筒状に形成することにより、これらを木質材の搬送だけでなく熱風の供給にも用いることができるが、別途、外筒２７同士を連結する熱風供給管を設けてもよい。なお、熱風は、各外筒２７内に個別に供給することもできる。いずれの場合も、各外筒２７にそれぞれ上蓋３５を設けることにより、熱風を逃すことなく木質材を効率的に乾燥することができる。なお、発電手段２０で発生する排熱のみでは乾燥が不十分となる場合は、熱風供給手段を併用してもよいし、発電手段２０の排熱を利用せず、熱風供給手段のみを用いてもよい。熱風供給手段は、筐体１３の外部に設置して木質材乾燥搬送部１４と配管で接続してもよいし、筐体１３の内部に搭載してもよい。また、ガス化炉１８で生成したガスの一部を燃焼させた燃焼熱を木質材の乾燥に利用することもできる。
ここで、例えば、筐体１３の寸法を高さ２．５ｍ、幅２．６ｍ、長さ１２ｍとし、木質材乾燥搬送部１４の各外筒２７及び木質材貯蔵部１５の外径を２．３ｍとすれば、木質材乾燥手段１２をコンテナ輸送車で搬送することが可能であり、１日に１０〜２０ｔの木質材を乾燥処理することができるが、各部の寸法はこれらに限定されるものではなく、適宜、選択することができる。また、振動コンベア２３の数も適宜、増減することができる。
【００２８】
次に、バイオマスガス生成手段１６の詳細について説明する。
図４、図５に示すように、バイオマスガス生成手段１６は、燃料成型部１７とガス化炉１８が連結され一体化されたものである。ここで、図２、図４に示すように、木質材貯蔵部１５と燃料成型部１７は、乾燥木質材供給部３６によって連結される。乾燥木質材供給部３６は、木質材貯蔵部１５に貯蔵された乾燥済みの木質材を燃料成型部１７に供給できるものであればよいが、ピストン、コンベア、又はスクリューフィーダ等の供給手段を備えたものが好適に用いられる。乾燥木質材供給部３６は、筐体１３（木質材貯蔵部１５）及び燃料成型部１７に対して一部又は全部が着脱可能な構造としてもよいし、出口側を燃料成型部１７から取外し、筐体１３の内部に収容できる構造としてもよい。
【００２９】
図４、図５に示すように、乾燥木質材供給部３６の出口側は、燃料成型部１７の上面に形成された開閉蓋３７付きの投入口３８、３８ａに接続され、投入口３８、３８ａの先にはそれぞれ圧縮室３９、３９ａが形成されている。圧縮室３９、３９ａの基側には、それぞれ圧縮手段として油圧プレス機４０、４０ａが設けられている。油圧プレス機４０、４０ａは、それぞれピストンロッド４１、４１ａと、ピストンロッド４１、４１ａの先端に取付けられた押し板４２、４２ａを有している。油圧プレス機４０、４０ａを駆動することにより、ピストンロッド４１、４１ａを介して押し板４２、４２ａを前後動させることができる。また、圧縮室３９、３９ａの先側には、それぞれ予備室４３、４３ａ及び加熱室４４、４４ａが連続して形成され、加熱室４４、４４ａの先がガス化炉１８と連結（接続）されている。そして、圧縮室３９、３９ａと予備室４３、４３ａの間、予備室４３、４３ａと加熱室４４、４４ａの間、加熱室４４、４４ａとガス化炉１８の間には、それぞれ開閉式の第１の仕切り部４５、４５ａ、第２の仕切り部４６、４６ａ、第３の仕切り部４７、４７ａが設けられている。
【００３０】
まず、圧縮室３９、３９ａに乾燥済みの木質材が供給された際に、開閉蓋３７及び第１の仕切り部４５、４５ａを閉じた状態で油圧プレス機４０、４０ａを駆動し、押し板４２、４２ａを前進させることにより、木質材を例えば半分程度の体積に圧縮成型することができる。次に、第１の仕切り部４５、４５ａを開き、第２の仕切り部４６、４６ａを閉じた状態で、押し板４２、４２ａを前進させることにより、圧縮成型された木質材を予備室４３、４３ａに移動させることができる。さらに、第２の仕切り部４６、４６ａを開き、第３の仕切り部４７、４７ａを閉じた状態で、押し板４２、４２ａを前進させることにより、圧縮成型された木質材を加熱室４４、４４ａに移動させることができる。
【００３１】
加熱室４４、４４ａの下部には、バーナー等により加熱室４４、４４ａの内部（圧縮成型された木質材）を加熱する加熱手段４８が設けられている。第２の仕切り部４６、４６ａ及び第３の仕切り部４７、４７ａを閉じた状態で加熱室４４、４４ａの内部を加熱することにより、含水率が０〜１０％（より好ましくは０〜５％、さらに好ましくは０〜２％）程度の成型燃料５０が得られる。なお、第２の仕切り部４６、４６ａ及び第３の仕切り部４７、４７ａを閉じた状態で加熱室４４、４４ａの内部を加熱する代わりに、第２の仕切り部４６、４６ａを開き、第３の仕切り部４７、４７ａを閉じて、油圧プレス機４０、４０ａで木質材を加圧しながら加熱することもできる。燃料成型部１７（加熱手段４８）での加熱温度は、例えば１５０〜４００℃であり、木質材に含まれるリグニンが結着材（凝固材）となって木質材が押し固められる。例えば成型燃料５０を角柱状に形成する場合、一辺が１００〜２００ｍｍ程度、長さ２００〜３００ｍｍ程度が好ましいが、各寸法はこれらに限定されるものではなく、適宜、選択することができる。なお、先に説明したように、発電手段２０で発生する排熱の一部を加熱室４４、４４ａの加熱に利用することもできる（図１の矢印ｂ）。
【００３２】
最後に、第１の仕切り部４５、４５ａ、第２の仕切り部４６、４６ａ及び第３の仕切り部４７、４７ａを開いた状態で、押し板４２、４２ａをさらに前進させることにより、成型燃料５０をガス化炉１８に供給することができる。ガス化炉１８の下部にはバーナー等によりガス化炉１８の内部を加熱するガス化炉加熱手段４９が設けられている。第３の仕切り部４７、４７ａを閉じた状態でガス化炉１８の内部を加熱することにより、成型燃料５０を熱分解してバイオマスガス（可燃ガス）を生成することができる。このときの加熱温度は、例えば８６０℃以上（より好ましくは１０００〜１５００℃程度）であるが、これに限定されるものではなく、バイオマスガスを生成することができればよい。
【００３３】
燃料成型部１７は、上記のように、木質材を圧縮室３９、３９ａで圧縮成型し、予備室４３、４３ａ、加熱室４４、４４ａへと移動させ、成型燃料５０をガス化炉１８に供給する動作を適宜、繰り返す。特に、先に圧縮成型された木質材を加熱室４４、４４ａで加熱している間に、新たに投入された木質材を圧縮室３９、３９ａで圧縮成型し、予備室４３、４３ａに待機させることにより、ガス化炉１８に対して短時間で連続的に成型燃料５０を供給することができる。また、このようにして製造される成型燃料５０は、木質材をペレット化する場合に比べ、製造工程が少なく、コストも安くなり、材料調達が容易になる。
【００３４】
燃料成型部１７及びガス化炉１８は、鋳物で形成したものが好適に用いられるが、これに限定されるものではなく、上記の加熱温度に耐えられるだけの耐熱性を有していればよい。なお、ガス化炉１８を加熱する方法として、電気による加熱、発電手段２０のエンジンの排熱による加熱（図１の矢印ｂ）、又はこれらを組合せた方法を用いることもでき、ガス化炉１８を下部から加熱するだけでなく、外周（周壁）から加熱することもできる。ガス化炉の構成は、特に限定されず、成型燃料５０を加熱分解してガス化できるものであればよく、例えばロータリーキルン型、移動層型（アップドラフト型又はダウンドラフト型）、スクリューコンベア型等の構成を採用することができる。また、ガス化炉におけるバイオマスガスの取出し位置（ガス排出口の位置）、空気供給位置、空気供給量等は、ガス化炉の構成に応じて、適宜、選択することができる。
【００３５】
本実施の形態では、燃料成型部１７の上面に形成された投入口３８、３８ａに対し、斜め上方（例えば４０〜５０度の傾斜角度）から木質材を供給したが、乾燥木質材供給部の傾斜角度は適宜、選択することができる。なお、木質材の供給は垂直上方又は水平側方から行ってもよい。また、本実施の形態では、燃料成型部１７に投入口３８、３８ａ、圧縮室３９、３９ａ、油圧プレス機４０、４０ａ、予備室４３、４３ａ及び加熱室４４、４４ａを２列平行に配置したが、これらはガス化炉１８の容積（能力）等に応じて、３列以上配置してもよいし、１列だけ配置してもよい。なお、予備室は省略することもできる。さらに、本実施の形態では、第１の仕切り部４５、４５ａ、第２の仕切り部４６、４６ａ及び第３の仕切り部４７、４７ａは上下方向にスライドして開閉する構造としたが、水平（左右）方向にスライドして開閉する構造としてもよい。
【００３６】
このバイオマス発電装置１０は、各所から搬送される間伐材等の木質材を処理して発電を行うことができるが、必要に応じて木質材破砕手段１１、木質材乾燥手段１２、バイオマスガス生成手段１６、及び発電手段２０をそれぞれ山中等の現場に搬送（移動）し、設置（組立）を行うことにより、各現場で発生した間伐材等をその場で処理することも可能である。したがって、間伐材等を外部に運び出す必要がなく、各現場にバイオマス発電装置を建設する必要もないので、低コストで間伐材等の木質材を効率的に処理して発電を行うことができる。なお、発電した電力は電力会社に売電することができる。
【００３７】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。
例えば、上記実施の形態では、木質材乾燥搬送部で木質材を乾燥する際に、並列に配置された複数の振動コンベアによる上方移動と下方移動を交互に繰り返しながら木質材を搬送する構成としたが、振動コンベアでは上方移動のみを行い、振動コンベアと振動コンベアの間は自然落下で移動する構成としてもよい。また、上記実施の形態では、駆動部を垂直回動軸の上端側に設置したが、垂直回動軸の下端側に設置してもよい。なお、上記実施の形態では各外筒に上蓋を設けたが、上蓋を省略することや上蓋に開口部を設けることもできる。
【符号の説明】
【００３８】
１０：バイオマス発電装置、１１：木質材破砕手段、１２：木質材乾燥手段、１３：筐体、１４：木質材乾燥搬送部、１５：木質材貯蔵部、１６：バイオマスガス生成手段、１７：燃料成型部、１８：ガス化炉、２０：発電手段、２２：木質材供給部、２３：振動コンベア、２４：垂直回動軸、２５：搬送路、２６：空気流通部、２７：外筒、２８：軸受部、２９：駆動部、３０：螺旋ガイド部、３２：連結路、３３：排出路、３４：端部ガイド、３５：上蓋、３６：乾燥木質材供給部、３７：開閉蓋、３８、３８ａ：投入口、３９、３９ａ：圧縮室、４０、４０ａ：油圧プレス機、４１、４１ａ：ピストンロッド、４２、４２ａ：押し板、４３、４３ａ：予備室、４４、４４ａ：加熱室、４５、４５ａ：第１の仕切り部、４６、４６ａ：第２の仕切り部、４７、４７ａ：第３の仕切り部、４８：加熱手段、４９：ガス化炉加熱手段、５０：成型燃料
【図１】
2020015793.tif 000003
【図２】
2020015793.tif 000004
【図３】
2020015793.tif 000005
【図４】
2020015793.tif 000006
【図５】
2020015793.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成30年10月26日(2018.10.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
木質材を乾燥する木質材乾燥手段と、該木質材乾燥手段で乾燥された前記木質材からバイオマスガスを生成するバイオマスガス生成手段と、該バイオマスガス生成手段で生成された前記バイオマスガスによってエンジンを駆動して発電を行う発電手段とを備え、前記バイオマスガス生成手段は、前記木質材乾燥手段で乾燥された前記木質材を圧縮及び加熱する燃料成型部と、該燃料成型部に連結され、該燃料成型部で成型された成型燃料を熱分解するガス化炉とを有し、前記木質材乾燥手段は、筐体と、前記木質材を前記筐体内で乾燥しながら搬送する木質材乾燥搬送部と、該木質材乾燥搬送部で乾燥された前記木質材を前記筐体内に貯蔵する木質材貯蔵部とを有し、前記木質材乾燥搬送部は、垂直回動軸と、該垂直回動軸の外周に螺旋状に配置され空気流通部が形成された搬送路と、該搬送路の外周を覆う外筒と、前記垂直回動軸に連結された駆動部とを有する振動コンベアを備え、該駆動部により前記垂直回動軸を正逆交互に回動させて前記搬送路を振動させることにより、前記木質材を前記搬送路に沿って搬送することを特徴とするバイオマス発電装置。
【請求項２】
請求項１記載のバイオマス発電装置において、前記木質材乾燥搬送部は、前記筐体内に並列に配置された複数の前記振動コンベアを有し、隣接する該振動コンベアの前記搬送路は、前記外筒を貫通する連結路を介して直列に接続されることを特徴とするバイオマス発電装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載のバイオマス発電装置において、前記発電手段で発生する排熱の一部又は前記バイオマスガスの一部を燃焼させた燃焼熱を利用して前記木質材乾燥手段で前記木質材を乾燥することを特徴とするバイオマス発電装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１記載のバイオマス発電装置において、前記木質材乾燥手段に供給する前記木質材を破砕する木質材破砕手段を有することを特徴とするバイオマス発電装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に間伐材等の木質系の未利用資源（木質材）のチップを乾燥して得られる木質バイオマス（以下、単にバイオマスともいう）燃料を加熱分解してガス化させることにより、発電を行うバイオマス発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のバイオマス発電は、大別すると、バイオマス燃料を直接燃焼させて発電する方式と、バイオマス燃料をガス化させて発電する方式に分かれる。バイオマス燃料を直接燃焼させる場合は、バイオマス燃料を燃焼炉で燃やした熱で高圧の蒸気を発生させ、その蒸気をタービン（羽根車）にぶつけて回転力を得ることにより、発電機を駆動している。また、バイオマス燃料をガス化させる場合は、バイオマス燃料をガス化炉で加熱分解して可燃性ガスを発生させ、それを燃料ガスとしてエンジンを駆動することにより、発電機を駆動している。この２つの方式を比較すると、バイオマス燃料をガス化させて発電する方式の方が理論的に高い発電効率が得られると言われており、例えば、特許文献１、特許文献２では、バイオマス燃料を利用したエンジンや発電システムが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−８８００号公報
【特許文献２】特開２００８−２０８２７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、バイオマス発電の燃料として主に用いられるバイオマス燃料の元（原料）となる木質材（チップ）の多くは植林現場で発生する間伐材であり、その植林現場は各地の山間部に分布し、面積が広大であるため、間伐材を収集し、外部に運び出して処理を行うにはコストがかかる。よって、現状では、間伐材の収集を積極的に行わず、そのまま放置して腐らせており、資源が有効活用されていないという課題がある。また、山間部に発電所を建設するにはコストがかかり、大型化も困難であるため、処理量が限られ、採算が合わないという課題がある。したがって、バイオマス燃料を用いた発電装置を実現するには、原料となる木質材の乾燥から発電までを集中的かつ効率的に行うことができる装置の実現が要求される。ところが、特許文献１、特許文献２では、バイオマス燃料をガス化させて発電するための発電システムの構成が記載されているのみで、装置のコンパクト化については検討されておらず、特に、間伐材等の木材を破砕した木質材を乾燥し、燃料として供給するための具体的な手段（構造）については記載されていない。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、コンパクトで、建設コストを大幅に削減することができ、木質材の乾燥から発電までを効率的に行って、間伐材等の未利用資源を有効利用することができる省資源性及び環境保護性に優れたバイオマス発電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】
【０００５】
前記目的に沿う本発明に係るバイオマス発電装置は、木質材を乾燥する木質材乾燥手段と、該木質材乾燥手段で乾燥された前記木質材からバイオマスガスを生成するバイオマスガス生成手段と、該バイオマスガス生成手段で生成された前記バイオマスガスによってエンジンを駆動して発電を行う発電手段とを備え、前記バイオマスガス生成手段は、前記木質材乾燥手段で乾燥された前記木質材を圧縮及び加熱する燃料成型部と、該燃料成型部に連結され、該燃料成型部で成型された成型燃料を熱分解するガス化炉とを有し、前記木質材乾燥手段は、筐体と、前記木質材を前記筐体内で乾燥しながら搬送する木質材乾燥搬送部と、該木質材乾燥搬送部で乾燥された前記木質材を前記筐体内に貯蔵する木質材貯蔵部とを有し、前記木質材乾燥搬送部は、垂直回動軸と、該垂直回動軸の外周に螺旋状に配置され空気流通部が形成された搬送路と、該搬送路の外周を覆う外筒と、前記垂直回動軸に連結された駆動部とを有する振動コンベアを備え、該駆動部により前記垂直回動軸を正逆交互に回動させて前記搬送路を振動させることにより、前記木質材を前記搬送路に沿って搬送する。
【０００６】
【０００７】
【０００８】
本発明に係るバイオマス発電装置において、前記木質材乾燥搬送部は、前記筐体内に並列に配置された複数の前記振動コンベアを有し、隣接する該振動コンベアの前記搬送路は、前記外筒を貫通する連結路を介して直列に接続されることが好ましい。
【０００９】
本発明に係るバイオマス発電装置において、前記発電手段で発生する排熱の一部又は前記バイオマスガスの一部を燃焼させた燃焼熱を利用して前記木質材乾燥手段で前記木質材を乾燥することが好ましい。
【００１０】
本発明に係るバイオマス発電装置において、前記木質材乾燥手段に供給する前記木質材を破砕する木質材破砕手段を有することが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係るバイオマス発電装置は、木質材乾燥手段で乾燥された木質材を圧縮及び加熱する燃料成型部と、燃料成型部に連結され、燃料成型部で成型された成型燃料を熱分解するガス化炉とを有するバイオマスガス生成手段を備えているので、含水率の低い成型燃料を随時、ガス化炉に供給して効率的にバイオマスガスを生成することができ、発電効率が高く、間伐材等の木質材を資源として有効利用することができる。燃料成型部とガス化炉を連結し、バイオマスガス生成手段として一体的に取り扱うことができ、バイオマスガス生成手段をコンパクト化して、設置自在性及び搬送性を向上させることができる。
【００１２】
木質材乾燥手段が、筐体と、木質材を筐体内で乾燥しながら搬送する木質材乾燥搬送部と、木質材乾燥搬送部で乾燥された木質材を筐体内に貯蔵する木質材貯蔵部を有するので、木質材乾燥手段の取り扱いが容易で、搬送性、設置作業性に優れ、バイオマスガス生成手段での木質材（成型燃料）の消費に応じて適量の木質材を安定的に供給することができ、成型燃料の供給量に過不足がなく、発電の安定性に優れる。
【００１３】
木質材乾燥搬送部が、垂直回動軸と、垂直回動軸の外周に螺旋状に配置され空気流通部が形成された搬送路と、搬送路の外周を覆う外筒と、垂直回動軸に連結された駆動部とを有する振動コンベアを備え、駆動部により垂直回動軸を正逆交互に回動させて搬送路を振動させることにより、木質材を搬送路に沿って搬送するので、コンパクトでありながら、搬送路を長く形成して十分な乾燥時間を確保することができ、木質材の乾燥の確実性に優れる。
【００１４】
木質材乾燥搬送部が、筐体内に並列に配置された複数の振動コンベアを有し、隣接する振動コンベアの搬送路が、外筒を貫通する連結路を介して直列に接続される場合、さらに搬送路を長くして乾燥時間を延ばすことができ、木質材の含水率を低くして（乾燥度を高めて）、ガス化効率を向上させることができる。
【００１５】
発電手段で発生する排熱の一部又はバイオマスガスの一部を燃焼させた燃焼熱を利用して木質材乾燥手段で木質材を乾燥する場合、木質材乾燥手段で使用する燃料を不要として、又は削減して、省エネルギー性を向上させることができる。
【００１６】
木質材乾燥手段に供給する木質材を破砕する木質材破砕手段を有する場合、別途、木質材の破砕作業を行う必要がなく、木質材を最適な大きさに破砕して使用することができ、作業効率性及び省力性に優れる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施の形態に係るバイオマス発電装置の構成を示す説明図である。
【図２】同バイオマス発電装置の木質材乾燥手段の要部断面平面図である。
【図３】同バイオマス発電装置の木質材乾燥手段の要部断面正面図である。
【図４】同バイオマス発電装置のバイオマスガス生成手段の要部断面正面図である。
【図５】同バイオマス発電装置のバイオマスガス生成手段の要部断面平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
以下、図１〜図５を参照して、本発明の一実施の形態に係るバイオマス発電装置１０について説明する。このバイオマス発電装置１０は、間伐材のチップを初めとする木質系の未利用資源や廃材等の木質材を乾燥し、得られた木質バイオマス燃料（成型燃料）を加熱分解してガス化させることにより、発電を行うものである。
まず、バイオマス発電装置１０は、図１に示すように、木質材を破砕する木材チッパー等の木質材破砕手段１１を有している。このとき、木質材破砕手段１１の投入口径は適宜、選択することができるが、投入口径が３００ｍｍ程度であれば、丸太や形状が不揃いな（曲がりが大きな）未利用資源を含む木質材をスムーズに投入して破砕することができる。また、木質材破砕手段１１を駆動するモータの出力は、破砕前の木質材の寸法によっても異なるが、例えば６極で７５〜１１０ｋＷのモータを用いれば、丸太等の大型の木質材でも確実に所望の寸法に破砕することができる。破砕後の木質材の大きさは、例えば各辺の長さが２〜５０ｍｍ程度である。なお、木質材破砕手段１１で破砕した木質材は、所定の寸法範囲内に収まるように、必要に応じて、篩い分け手段で選別（篩い分け）を行ってもよい。篩い分け手段の構造は適宜、選択することができるが、例えばローラスクリーンが好適に用いられる。
【００１９】
次に、バイオマス発電装置１０は、木質材破砕手段１１で破砕された木質材を乾燥する木質材乾燥手段１２を有している。この木質材乾燥手段１２は、筐体１３と、木質材を筐体１３内で乾燥しながら搬送する木質材乾燥搬送部１４と、木質材乾燥搬送部１４で乾燥された木質材を筐体１３内に貯蔵する木質材貯蔵部１５とを有する。木質材の多くを占める間伐材の含水率は、一般的に８０〜１００％程度であるが、木質材乾燥手段１２（木質材乾燥搬送部１４）での乾燥後の木質材の含水率は、例えば１０〜３０％（より好ましくは１０〜１５％）程度となる。なお、木質材乾燥手段１２の詳細については、後述する。
【００２０】
さらに、バイオマス発電装置１０は、木質材乾燥手段１２で乾燥された木質材からバイオマスガスを生成するバイオマスガス生成手段１６を有している。このバイオマスガス生成手段１６は、木質材乾燥手段１２で乾燥された木質材を圧縮及び加熱する燃料成型部１７と、燃料成型部１７に連結され、燃料成型部１７で成型された成型燃料を熱分解するガス化炉１８とを有する。なお、バイオマスガス生成手段１６の詳細については、後述する。
【００２１】
最後に、バイオマス発電装置１０は、ガス化炉１８で生成されたバイオマスガス（以下、単にガスともいう）によってエンジン（ガスエンジン）を駆動して発電を行う発電手段２０を有している。ガス化炉１８で生成されたガスは、必要に応じて浄化手段によりタール等の不純物（凝縮物）が除去された上で、３〜５気圧に圧縮されて発電手段２０のエンジン（図示せず）に供給される。そして、ガス（燃料）が供給されたエンジンが駆動することにより、発電手段２０で発電が行われる。なお、エンジンの排ガスから熱交換等により熱を回収し、木質材乾燥手段１２（木質材乾燥搬送部１４）に供給する（図１の矢印ａ）ことにより、発電手段２０の排熱の一部を利用して木質材を乾燥することができる。また、同様に、発電手段２０の排熱の一部を燃料成型部１７やガス化炉１８の補助加熱源として利用することもできる（図１の矢印ｂ）。
【００２２】
以下、木質材乾燥手段１２の詳細について説明する。
まず、木質材乾燥手段１２は、図２、図３に示すように、筐体１３に設けられた木質材供給部２２を有している。これにより、木質材破砕手段１１で破砕した木質材を筐体１３内の木質材乾燥搬送部１４に供給することができる。このとき、木質材破砕手段１１から木質材乾燥手段１２まで、作業者が木質材を搬送してもよいが、木質材破砕手段１１と木質材供給部２２を連結すれば省力性に優れる。また、木質材破砕手段１１を木質材供給部１２２に対して着脱可能とすれば、木質材の破砕が不要な場合（既に必要な寸法以下に破砕されている場合）は、木質材破砕手段１１を取付けることなく、木質材供給部２２から直接、木質材を供給することができる。特に、木質材乾燥手段１２を搬送する際に、木質材破砕手段１１を取外すことにより、木質材破砕手段１１が搬送の邪魔になることはない。なお、木質材破砕手段１１は、筐体１３の外部に取付ける代わりに、筐体１３に内蔵する構造とすることも可能である。また、必要に応じて、木質材破砕手段１１と木質材供給部２２の間に、先に説明した篩い分け手段を設けてもよい。
【００２３】
次に、木質材乾燥搬送部１４は、筐体１３内に並列に配置された複数（本実施の形態では３個）の振動コンベア２３を有している。各振動コンベア２３は、垂直回動軸２４と、垂直回動軸２４の外周に螺旋状に配置された搬送路２５を有しており、搬送路２５には空気流通部２６が形成されている。空気流通部２６は、熱風を通過させて、搬送路２５に沿って移動する木質材を乾燥させるためのものである。このとき、搬送路２５となる板材にパンチングメタルのように複数の貫通孔を設けて空気流通部２６としてもよいし、搬送路２５を網体で形成し、その網目（開口）を空気流通部２６としてもよい。なお、空気流通部２６となる貫通孔又は網目の形状及び大きさは、木質材が通過できない範囲で適宜、選択することができるが、例えば、円形の貫通孔を形成する場合は、直径２〜３ｍｍ程度である。また、空気流通部２６となる貫通孔又は網目の数及び配置も適宜、選択することができる。
【００２４】
搬送路２５の外周は外筒２７で覆われており、木質材が搬送路２５（振動コンベア２３）の外部に落下することを防いでいる。垂直回動軸２４の両端は、図３に示すように、軸受部２８で回動可能に支持されており、垂直回動軸２４の上端側には、垂直回動軸２４を正逆交互に回動させて搬送路２５を振動させるための駆動部２９が連結されている。駆動部２９は垂直回動軸２４を直接回動させてもよいし、リンク機構を介して垂直回動軸２４を回動させてもよいが、駆動源としては、例えば、パルスモータ（ステッピングモータ）が好適に用いられる。駆動部２９の駆動時に、垂直回動軸２４の正転方向の回動と逆転方向の回動に速度差を発生させ、搬送路２５を振動させることにより、木質材を搬送路２５に沿って搬送させることができる。つまり、垂直回動軸２４（搬送路２５）を木質材の搬送方向にゆっくり回動させ、木質材の搬送方向とは逆方向に素早く回動させることにより、木質材は徐々に搬送方向に移動する。
【００２５】
よって、図２の左端と右端の振動コンベア２３では、垂直回動軸２４（搬送路２５）を左回りに回動させる速度を右回りに回動させる速度よりも遅くすることにより、木質材が図３の実線の矢印に示すように、搬送路２５に沿って下方から上方に（左回りに）移動する。また、図２の中央の振動コンベア２３では、垂直回動軸２４（搬送路２５）を右回りに回動させる速度を左回りに回動させる速度よりも遅くすることにより、木質材が図３の実線の矢印に示すように、搬送路２５に沿って上方から下方に（右回りに）移動する。このとき、図２、図３に示すように、各搬送路２５の内周側の上面には、搬送路２５に沿って螺旋ガイド部３０が立設されており、木質材を搬送路２５に沿ってスムーズに移動させることができる。そして、隣接する振動コンベア２３の搬送路２５は、外筒２７を貫通する連結路３２を介して直列に接続されている。これにより、木質材は最上流側（図２、図３では左端）の振動コンベア２３の搬送路２５の始端から最下流側（図２、図３では右端）の振動コンベア２３の搬送路２５の終端まで、上方移動と下方移動を繰返しながら搬送される。なお、最下流側（図２、図３では右端）の振動コンベア２３の搬送路２５の終端と木質材貯蔵部１５は、外筒２７を貫通する排出路３３で連結されており、乾燥が完了した木質材は排出路３３を通って木質材貯蔵部１５に貯蔵される。また、各搬送路２５の始端と終端の上面にはそれぞれ搬送路２５の幅方向に端部ガイド３４が立設されており、木質材を各搬送路２５から落下させることなく下流側に案内することができる（図２参照）。
【００２６】
先に説明したように、発電手段２０で発生する排熱の一部を熱交換等により回収し、乾燥した熱風として木質材乾燥搬送部１４に供給する（図１〜図３の矢印ａ）ことにより、木質材の乾燥に利用することができる。
図２、図３に示すように、右端の振動コンベア２３の外筒２７の内部に上方から供給された熱風（矢印ａ）は、破線の矢印で示すように、搬送路２５に形成された空気流通部２６を通って外筒２７内の下方へ移動する。熱風は下端の連結路３２を通って中央の振動コンベア２３の外筒２７の内部に下方から供給され、破線の矢印で示すように、搬送路２５に形成された空気流通部２６を通って外筒２７内の上方へ移動する。さらに、熱風は上端の連結路３２を通って左端の振動コンベア２３の外筒２７の内部に上方から供給され、破線の矢印で示すように、搬送路２５に形成された空気流通部２６を通って外筒２７内の下方へ移動する。
【００２７】
このように搬送路２５に沿って搬送される木質材の移動方向に対して、熱風の流れが逆向き（対向流）であることにより、木質材を効率的に乾燥させることができる。このとき、連結路３２を筒状に形成することにより、これらを木質材の搬送だけでなく熱風の供給にも用いることができるが、別途、外筒２７同士を連結する熱風供給管を設けてもよい。なお、熱風は、各外筒２７内に個別に供給することもできる。いずれの場合も、各外筒２７にそれぞれ上蓋３５を設けることにより、熱風を逃すことなく木質材を効率的に乾燥することができる。なお、発電手段２０で発生する排熱のみでは乾燥が不十分となる場合は、熱風供給手段を併用してもよいし、発電手段２０の排熱を利用せず、熱風供給手段のみを用いてもよい。熱風供給手段は、筐体１３の外部に設置して木質材乾燥搬送部１４と配管で接続してもよいし、筐体１３の内部に搭載してもよい。また、ガス化炉１８で生成したガスの一部を燃焼させた燃焼熱を木質材の乾燥に利用することもできる。
ここで、例えば、筐体１３の寸法を高さ２．５ｍ、幅２．６ｍ、長さ１２ｍとし、木質材乾燥搬送部１４の各外筒２７及び木質材貯蔵部１５の外径を２．３ｍとすれば、木質材乾燥手段１２をコンテナ輸送車で搬送することが可能であり、１日に１０〜２０ｔの木質材を乾燥処理することができるが、各部の寸法はこれらに限定されるものではなく、適宜、選択することができる。また、振動コンベア２３の数も適宜、増減することができる。
【００２８】
次に、バイオマスガス生成手段１６の詳細について説明する。
図４、図５に示すように、バイオマスガス生成手段１６は、燃料成型部１７とガス化炉１８が連結され一体化されたものである。ここで、図２、図４に示すように、木質材貯蔵部１５と燃料成型部１７は、乾燥木質材供給部３６によって連結される。乾燥木質材供給部３６は、木質材貯蔵部１５に貯蔵された乾燥済みの木質材を燃料成型部１７に供給できるものであればよいが、ピストン、コンベア、又はスクリューフィーダ等の供給手段を備えたものが好適に用いられる。乾燥木質材供給部３６は、筐体１３（木質材貯蔵部１５）及び燃料成型部１７に対して一部又は全部が着脱可能な構造としてもよいし、出口側を燃料成型部１７から取外し、筐体１３の内部に収容できる構造としてもよい。
【００２９】
図４、図５に示すように、乾燥木質材供給部３６の出口側は、燃料成型部１７の上面に形成された開閉蓋３７付きの投入口３８、３８ａに接続され、投入口３８、３８ａの先にはそれぞれ圧縮室３９、３９ａが形成されている。圧縮室３９、３９ａの基側には、それぞれ圧縮手段として油圧プレス機４０、４０ａが設けられている。油圧プレス機４０、４０ａは、それぞれピストンロッド４１、４１ａと、ピストンロッド４１、４１ａの先端に取付けられた押し板４２、４２ａを有している。油圧プレス機４０、４０ａを駆動することにより、ピストンロッド４１、４１ａを介して押し板４２、４２ａを前後動させることができる。また、圧縮室３９、３９ａの先側には、それぞれ予備室４３、４３ａ及び加熱室４４、４４ａが連続して形成され、加熱室４４、４４ａの先がガス化炉１８と連結（接続）されている。そして、圧縮室３９、３９ａと予備室４３、４３ａの間、予備室４３、４３ａと加熱室４４、４４ａの間、加熱室４４、４４ａとガス化炉１８の間には、それぞれ開閉式の第１の仕切り部４５、４５ａ、第２の仕切り部４６、４６ａ、第３の仕切り部４７、４７ａが設けられている。
【００３０】
まず、圧縮室３９、３９ａに乾燥済みの木質材が供給された際に、開閉蓋３７及び第１の仕切り部４５、４５ａを閉じた状態で油圧プレス機４０、４０ａを駆動し、押し板４２、４２ａを前進させることにより、木質材を例えば半分程度の体積に圧縮成型することができる。次に、第１の仕切り部４５、４５ａを開き、第２の仕切り部４６、４６ａを閉じた状態で、押し板４２、４２ａを前進させることにより、圧縮成型された木質材を予備室４３、４３ａに移動させることができる。さらに、第２の仕切り部４６、４６ａを開き、第３の仕切り部４７、４７ａを閉じた状態で、押し板４２、４２ａを前進させることにより、圧縮成型された木質材を加熱室４４、４４ａに移動させることができる。
【００３１】
加熱室４４、４４ａの下部には、バーナー等により加熱室４４、４４ａの内部（圧縮成型された木質材）を加熱する加熱手段４８が設けられている。第２の仕切り部４６、４６ａ及び第３の仕切り部４７、４７ａを閉じた状態で加熱室４４、４４ａの内部を加熱することにより、含水率が０〜１０％（より好ましくは０〜５％、さらに好ましくは０〜２％）程度の成型燃料５０が得られる。なお、第２の仕切り部４６、４６ａ及び第３の仕切り部４７、４７ａを閉じた状態で加熱室４４、４４ａの内部を加熱する代わりに、第２の仕切り部４６、４６ａを開き、第３の仕切り部４７、４７ａを閉じて、油圧プレス機４０、４０ａで木質材を加圧しながら加熱することもできる。燃料成型部１７（加熱手段４８）での加熱温度は、例えば１５０〜４００℃であり、木質材に含まれるリグニンが結着材（凝固材）となって木質材が押し固められる。例えば成型燃料５０を角柱状に形成する場合、一辺が１００〜２００ｍｍ程度、長さ２００〜３００ｍｍ程度が好ましいが、各寸法はこれらに限定されるものではなく、適宜、選択することができる。なお、先に説明したように、発電手段２０で発生する排熱の一部を加熱室４４、４４ａの加熱に利用することもできる（図１の矢印ｂ）。
【００３２】
最後に、第１の仕切り部４５、４５ａ、第２の仕切り部４６、４６ａ及び第３の仕切り部４７、４７ａを開いた状態で、押し板４２、４２ａをさらに前進させることにより、成型燃料５０をガス化炉１８に供給することができる。ガス化炉１８の下部にはバーナー等によりガス化炉１８の内部を加熱するガス化炉加熱手段４９が設けられている。第３の仕切り部４７、４７ａを閉じた状態でガス化炉１８の内部を加熱することにより、成型燃料５０を熱分解してバイオマスガス（可燃ガス）を生成することができる。このときの加熱温度は、例えば８６０℃以上（より好ましくは１０００〜１５００℃程度）であるが、これに限定されるものではなく、バイオマスガスを生成することができればよい。
【００３３】
燃料成型部１７は、上記のように、木質材を圧縮室３９、３９ａで圧縮成型し、予備室４３、４３ａ、加熱室４４、４４ａへと移動させ、成型燃料５０をガス化炉１８に供給する動作を適宜、繰り返す。特に、先に圧縮成型された木質材を加熱室４４、４４ａで加熱している間に、新たに投入された木質材を圧縮室３９、３９ａで圧縮成型し、予備室４３、４３ａに待機させることにより、ガス化炉１８に対して短時間で連続的に成型燃料５０を供給することができる。また、このようにして製造される成型燃料５０は、木質材をペレット化する場合に比べ、製造工程が少なく、コストも安くなり、材料調達が容易になる。
【００３４】
燃料成型部１７及びガス化炉１８は、鋳物で形成したものが好適に用いられるが、これに限定されるものではなく、上記の加熱温度に耐えられるだけの耐熱性を有していればよい。なお、ガス化炉１８を加熱する方法として、電気による加熱、発電手段２０のエンジンの排熱による加熱（図１の矢印ｂ）、又はこれらを組合せた方法を用いることもでき、ガス化炉１８を下部から加熱するだけでなく、外周（周壁）から加熱することもできる。ガス化炉の構成は、特に限定されず、成型燃料５０を加熱分解してガス化できるものであればよく、例えばロータリーキルン型、移動層型（アップドラフト型又はダウンドラフト型）、スクリューコンベア型等の構成を採用することができる。また、ガス化炉におけるバイオマスガスの取出し位置（ガス排出口の位置）、空気供給位置、空気供給量等は、ガス化炉の構成に応じて、適宜、選択することができる。
【００３５】
本実施の形態では、燃料成型部１７の上面に形成された投入口３８、３８ａに対し、斜め上方（例えば４０〜５０度の傾斜角度）から木質材を供給したが、乾燥木質材供給部の傾斜角度は適宜、選択することができる。なお、木質材の供給は垂直上方又は水平側方から行ってもよい。また、本実施の形態では、燃料成型部１７に投入口３８、３８ａ、圧縮室３９、３９ａ、油圧プレス機４０、４０ａ、予備室４３、４３ａ及び加熱室４４、４４ａを２列平行に配置したが、これらはガス化炉１８の容積（能力）等に応じて、３列以上配置してもよいし、１列だけ配置してもよい。なお、予備室は省略することもできる。さらに、本実施の形態では、第１の仕切り部４５、４５ａ、第２の仕切り部４６、４６ａ及び第３の仕切り部４７、４７ａは上下方向にスライドして開閉する構造としたが、水平（左右）方向にスライドして開閉する構造としてもよい。
【００３６】
このバイオマス発電装置１０は、各所から搬送される間伐材等の木質材を処理して発電を行うことができるが、必要に応じて木質材破砕手段１１、木質材乾燥手段１２、バイオマスガス生成手段１６、及び発電手段２０をそれぞれ山中等の現場に搬送（移動）し、設置（組立）を行うことにより、各現場で発生した間伐材等をその場で処理することも可能である。したがって、間伐材等を外部に運び出す必要がなく、各現場にバイオマス発電装置を建設する必要もないので、低コストで間伐材等の木質材を効率的に処理して発電を行うことができる。なお、発電した電力は電力会社に売電することができる。
【００３７】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。
例えば、上記実施の形態では、木質材乾燥搬送部で木質材を乾燥する際に、並列に配置された複数の振動コンベアによる上方移動と下方移動を交互に繰り返しながら木質材を搬送する構成としたが、振動コンベアでは上方移動のみを行い、振動コンベアと振動コンベアの間は自然落下で移動する構成としてもよい。また、上記実施の形態では、駆動部を垂直回動軸の上端側に設置したが、垂直回動軸の下端側に設置してもよい。なお、上記実施の形態では各外筒に上蓋を設けたが、上蓋を省略することや上蓋に開口部を設けることもできる。
【符号の説明】
【００３８】
１０：バイオマス発電装置、１１：木質材破砕手段、１２：木質材乾燥手段、１３：筐体、１４：木質材乾燥搬送部、１５：木質材貯蔵部、１６：バイオマスガス生成手段、１７：燃料成型部、１８：ガス化炉、２０：発電手段、２２：木質材供給部、２３：振動コンベア、２４：垂直回動軸、２５：搬送路、２６：空気流通部、２７：外筒、２８：軸受部、２９：駆動部、３０：螺旋ガイド部、３２：連結路、３３：排出路、３４：端部ガイド、３５：上蓋、３６：乾燥木質材供給部、３７：開閉蓋、３８、３８ａ：投入口、３９、３９ａ：圧縮室、４０、４０ａ：油圧プレス機、４１、４１ａ：ピストンロッド、４２、４２ａ：押し板、４３、４３ａ：予備室、４４、４４ａ：加熱室、４５、４５ａ：第１の仕切り部、４６、４６ａ：第２の仕切り部、４７、４７ａ：第３の仕切り部、４８：加熱手段、４９：ガス化炉加熱手段、５０：成型燃料